(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップからの光をケース内に配置された波長変換材を通過させて外部に放出する構成とされた発光ダイオードの製造方法において、前記波長変換材層を予めに平板状もしくは皿状を成す薄板状の波長変換材ユニットとして形成しておくと共に、この波長変換材ユニットには脚部が設けられて前記ケースを形成するための金型内の適宜位置に宙吊り状に掛着され、この状態で前記金型内には前記ケースを形成するための透明樹脂が注入されて、前記ＬＥＤチップと前記波長変換材ユニットとが所定位置として封止されることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオードの製造方法に関するものであり、詳細には、例えば白色の発光色を得るために、青色もしくは紫外発光のＬＥＤチップからの光で蛍光体を励起させる構成とされた発光ダイオードの製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＬＥＤランプ９０の製造方法の例を示すものが図６であり、チップマウント側のリードフレーム９１の反射カップ９１ａ中に導電性接着剤による接着など適宜な方法により、紫外発光などとしたＬＥＤチップ９３のマウントを行い、更に配線側のリードフレーム９２と前記ＬＥＤチップ９３とを金ワイヤー９４などで配線を行う。
【０００３】
そして、前記反射カップ９１ａにＹＡＧ蛍光体などの波長変換材９５ｂを混和し均一に分散した樹脂部材９５を滴下などで注入し、この樹脂部材９５ａにより形成されたインナーケース９５が硬化した後に透明樹脂９６ａでアウターケース９６の成型を行うものである。このようにしたことで、ＬＥＤチップ９３から放出される光は全てが樹脂部材９５ａ中を通過するものとなるので、例えば白色光などに変換されるものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の製造方法においては、インナーケース９５を形成するための樹脂部材９５ａと混和される波長変換材９５ｂとには相当の比重差があるので、樹脂部材９５ａが硬化するまでに波長変換材９５ｂの沈降を生じ、結果として変換効率が低下する問題点を生じている。
【０００５】
また、樹脂部材９５ａの硬化速度も、硬化剤の混合比、周囲温度などにより変化するものであるので、例えば生産ロットなどにより波長変換材９５ｂの沈降度合いが異なり、製品にバラツキを生じるものとなると言う品質上の問題点も生じるものと成っている。
【０００６】
更に、前記波長変換材９５ｂの沈降速度を減少させようと図るときには、前記インナーケース９５を形成するための樹脂部材９５ａとしてはシリコン樹脂などアウターケース９６を形成する樹脂部材９６ａ（代表的にはエポキシ樹脂）とは異なる部材を採用せざるを得ないものとなる。
【０００７】
このことは、両樹脂部材９５ａ、９６ａ間に熱膨張計数の差などを生じるものとなり、製品として使用中に自己発熱や環境条件の変化により温度変化が生じると両樹脂部材９５ａ、９６ａの合わせ目でストレスを生じ、この合わせ目の近傍に存在する金ワイヤー９４の断線に至り、信頼性を損じるものとなる問題点を生じている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、ＬＥＤチップからの光をケース内に配置された波長変換材を通過させて外部に放出する構成とされた発光ダイオードの製造方法において、前記波長変換材層を予めに平板状もしくは皿状を成す薄板状の波長変換材ユニットとして形成しておくと共に、この波長変換材ユニットには脚部が設けられて前記ケースを形成するための金型内の適宜位置に宙吊り状に掛着され、この状態で前記金型内には前記ケースを形成するための透明樹脂が注入されて、前記ＬＥＤチップと前記波長変換材ユニットとが所定位置として封止されることを特徴とする発光ダイオードの製造方法を提供することで課題を解決するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明に係る発光ダイオード１の製造方法を工程の順に示すものであり、本発明においては、最初の工程として先ず薄板状とした波長変換材ユニット２を予めに形成するものである。
【００１０】
図１は、前記波長変換材ユニット２の形状の例を示すものであり、この波長変換材ユニット２はフィルター部２ａと脚部２ｂとで構成され、前記フィルター部２ａは例えば円盤型の薄板状として形成され、前記脚部２ｂは前記フィルター部２ａの外周近傍の例えば４個所からあたかも机の脚状に突出するものとされている。
【００１１】
図２は、前記波長変換材ユニット２の形状および寸法を、ケース３を形成するための金型１０との関係で示すものであり、前記フィルター部２ａは前記金型１０のキャビティ１０ａの内径寸法Ｄ１よりも適宜に小さい径Ｄ２として形成されると共に、前記脚部２ｂは金型１０のキャビティ１０ａの上端に掛着できるように、例えば略逆Ｌ字状として形成されている。従って、図２に示す金型１０に掛着を行った状態では、前記波長変換材ユニット２のフィルター部２ａは金型１０中に、前記脚部２ｂの長さＬで設定される位置に宙吊り状態として保持されるものとなる。
【００１２】
また、前記波長変換材ユニット２は樹脂部材中に波長変換材を混和したものであるが、本発明により予めに形成するものとしたことで、この波長変換材ユニット２の形成に対して適宜な形成条件とすることで、使用に当たり最適な状態が得られるものとされている。
【００１３】
上記を樹脂部材２ｃとしてはエポキシ樹脂など熱硬化性の樹脂部材を採用し、波長変換材２ｄとしてはＹＡＧ蛍光体などを採用し、両者に比重差の大きいときの例で説明すれば、従来は両者を如何に均一に混和したとしても、金型中で樹脂部材２ｃが硬化するまでに波長変換材２ｄの沈殿、即ち、分散の不均一を生じるのは避けられないものであった。
【００１４】
そこで、本発明では上記した比重差による沈殿の現象を逆に利用して波長変換材２ｄの均一化を図るものであり、前記波長変換材ユニット２を形成するときには、この波長変換材ユニット２を形成するための金型（図示は省略する）を、図１に示すようにフィルター部２ａを下方で且つ水平となるように設置する。尚、必要に応じては樹脂部材２ｃを適宜に硬化時間の長いものを採用する。
【００１５】
このようにすることで、本発明の波長変換材ユニット２においては、前記波長変換材２ｄは図２中にも示すようにフィルター部２ａの金型中で下方となっている側の面にほぼ均一な膜厚として沈殿し、しかる後に樹脂部材２ｃの硬化により均一な膜厚を保持する状態で固定されるものとなる。
【００１６】
尚、上記は樹脂部材２ｃを熱硬化性樹脂を採用したときの例で説明したが、本発明はこれを限定するものではなく、熱可塑性樹脂による射出成形においても可能である。この射出成形の場合、一般的に樹脂部材２ｃは高粘度の状態で金型中に注入が行われるものであり、また、硬化時間も熱硬化性樹脂に比較して早いので、金型への注入時点での波長変換材２ｄの混和が均一であれば、その状態は保たれるものである。よって、沈殿による均一化は期待しないので、フィルター部２ａを、例えばコンタクトレンズに見られるような浅皿状として形成することも自在である。
【００１７】
図３は、上記の工程により形成された波長変換材ユニット２を用いたケース３の製造工程であり、図２にも示したようにケース３を形成するための金型１０中に上記波長変換材ユニット２を脚部２ｂで所定位置に掛着し、更に、リードフレーム４に取付けられたＬＥＤチップ５を所定位置まで挿入し、この状態で透明なエポキシ樹脂などケース３を形成するための液状樹脂材料を金型１０中に注入し、硬化を行わせれば良いものである。
【００１８】
図４は本発明の製造方法により得られた発光ダイオード１を示すものであり、上記にも説明したように波長変換材ユニット２を予めにケース３を形成する工程とは別に形成して置くものとしたことで、この波長変換材ユニット２に対して最適の形成条件を提供できるものとなり、例えば従来例では問題を生じる要因であった波長変換材２ｄの沈殿を逆に利点として利用することが可能となる。更には、射出成形など沈殿を生じ難い製造手段を採用することも可能となる。
【００１９】
また、ケース３を形成する工程においても、波長変換材ユニット２が既に完成状態であるので波長変換材ユニット２とケース３とを順次に形成するなど煩雑な工程が回避され、加えては、脚部２ｂの長さＬ（図２参照）により適宜位置に設定されるものであるので、ＬＥＤチップ５および配線などが波長変換材ユニット２と干渉を生じる恐れもなく、製品の信頼性も高められるものとなる。
【００２０】
更には、波長変換材ユニット２の形成にあたり、沈殿の発生を防止する必要がないので、採用する樹脂の選択は自由であり、ケース３を形成する樹脂と同じものが採用可能となる。このことは波長変換材ユニット２がケース３内に封入されたときには完全に一体化し、両者間での剥離、屈折率の差による乱反射などを生じないものとすることができる。
【００２１】
図５は本発明の別の実施形態であり、前の実施形態では波長変換材ユニット２は１個の発光ダイオード１に対応する形状として形成されていた。しかしながら、実際の製造工程において、ケース３の形成工程に使用される金型１０には複数のキャビテイ１０ａが形成され複数のケース３の形成が同時に行われるのが通常である。
【００２２】
従って、図５に示すように前記波長変換材ユニット２を脚部２ｂの部分で前記金型１０に設けられているキャビテイのピッチと数とに合わせて連結部２ｅで連結するものとして形成すれば、金型１０への取付作業は１回で済むものとなり効率良くすることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、波長変換材層を予めに平板状もしくは皿状を成す薄板状の波長変換材ユニットとして形成しておくと共に、この波長変換材ユニットには脚部が設けられてケースを形成するための金型内の適宜位置に宙吊り状に掛着され、この状態で金型内にはケースを形成するための透明樹脂が注入されて、ＬＥＤチップと波長変換材ユニットとが所定位置として封止される発光ダイオードの製造方法として、波長変換材ユニットを予めに別に形成することで、波長変換材ユニットに対して最適の形成条件を提供できるものとなり、この波長変換材ユニットないにおける波長変換材の分布を均一なものとして、色ムラなどの発生を防止し、もって、発光ダイオードの性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２４】
また、上記のように波長変換材ユニットを別体に形成したことで、この波長変換材ユニットは、脚部の長さの調整などでＬＥＤチップとの干渉を生じないものとして形成することが可能となり、例えばケースと異なる部材で形成されているときにもＬＥＤチップおよび配線にストレスを与えないものとし、発光ダイオードの信頼性の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る発光ダイオードの製造方法において予めに形成される波長変換材ユニットを示す斜視図である。
【図２】  本発明の波長変換材ユニットのケースに対する寸法関係を示す説明図である。
【図３】  本発明に係る発光ダイオードの製造方法における波長変換材ユニットの組付工程を示す説明図である。
【図４】  本発明に係る発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】  本発明に係る発光ダイオードの製造方法の別の実施形態を示す斜視図である。
【図６】  従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……発光ダイオード
２……波長変換材ユニット
２ａ……フィルター部
２ｂ……脚部
２ｃ……樹脂部材
２ｄ……波長変換材
２ｅ……連結部
３……ケース
４……リードフレーム
５……ＬＥＤチップ
１０……金型
１０ａ……キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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