(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ダイオードにおいて、前記パッケージは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いメタルコア材料より成るものであって、射出成形又はプレス成形によって中央部に光反射面を有する凹部が形成された1対の
部分からなり、前記1対の部分の凹部の合わせ面のスリットに接着剤等の絶縁部材が充填されることによって形成された略立方体形状のパッケージであって、前記パッケージは前記絶縁部材で分割されて1対の電極を構成しており、前記凹部の底面に前記発光素子が前記1対の電極に接続されて実装され、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂が塗布されており、前記パッケージの前記凹部はその上面に接合したカバー板で封止されていることを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光素子は前記スリットを跨いで実装されたフリップチップであり、該フリップチップと前記パッケージの前記凹部の底面との隙間にアンダーフィル樹脂を充填したことを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】
前記凹部の底面のボンディング部並びに前記背中合わせ面の外部接続端子部に、金メッキ等の表面処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項４】
前記凹部は、円形の前記底面から上部開口へ向かうに従って外側に拡がる円錐形状を成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項５】
前記凹部は、略球面の一部であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項６】
前記凹部は、略放物面の一部であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項７】
前記凹部は、反射膜により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項８】
前記カバー板は、透明ガラス又は透明樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項９】
前記カバー板は、シート状又は平板状に形成されていることを特徴とする請求項８記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項１０】
前記カバー板には、レンズが形成されていることを特徴とする請求項８記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項１１】
外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ダイオードの製造方法において、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いメタルコア材料より射出成形又はプレス成形によって中央部に光反射面を有する凹部がその合わせ面にスリットを有するように成形された略立方体形状の前記パッケージを多数個取りできる集合状態のパッケージ基板を形成し、前記スリットに接着剤等の絶縁部材を充填し、前記凹部の底面に前記発光素子を搭載してボンディングし、前記発光素子にアンダーフィル樹脂を注入充填し、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂を塗布し、かつ、前記パッケージの前記凹部が形成された上面にカバー板を接合して封止することを特徴とする表面実装型発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の表面実装型発光ダイオードの製造方法において、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂の塗布をインクジェット方式により塗布することを特徴とする表面実装型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、表面実装型発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤはＧａＰやＧａＮ等の化合物半導体ウエハ上にＰＮ接合を形成し、これに順方向電流を通じて可視光又は近赤外光の発光を得るものであり、近年表示、通信、計測、制御等に広く応用されている。しかし、このような従来のＬＥＤの発光色は限られた色調のものしか存在しない。そこで、所望のカラー光源を得ようと、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂中に蛍光物質や着色剤を含有させる試みがあった。このような従来のＬＥＤの一例を、図面により説明する。
【０００３】
図４は従来のＬＥＤ５０の縦断面図である。５１は両面銅箔張りのガラスエポキシ樹脂等より成る配線基板であり、配線基板５１の両面銅箔部にはメッキレジストをラミネートし、露光現像して配線パターンを形成し、更にその上に金メッキ等の表面処理を施してある。５２は、上面電極５２ａから側面電極５２ｂを経由して下面電極５２ｃに至る配線パターンである一方の電極パターンであり、５３は、同じく上面電極５３ａから側面電極５３ｂを経由して下面電極５３ｃに至る他方の電極パターンである。
【０００４】
５４は、上面電極５２ａに一方の電極を銀ペーストによりダイボンディングしたＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子である。５５はＡｕ線等より成るワイヤであり、ワイヤ５５によりＬＥＤ素子５４の他方の電極と上面電極５３ａとがワイヤボンディングにより接続されている。５６は、ＬＥＤ素子５４、ＬＥＤ素子５４の接続部及びワイヤ５５等の保護と、ＬＥＤ素子５４の発光を効果的にすることのために封止している、透光性のエポキシ樹脂等から成る封止樹脂である。封止樹脂５６には予め蛍光物質と着色剤とを含有させてある。
【０００５】
ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ素子５４を発して封止樹脂５６の中で蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）に当たった青色光は黄色に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のまま出射することになるため、もし着色剤の混入がない場合には、これら黄色と青色が混色となって白色光となる。そこで、封止樹脂５６内に蛍光物質の他に着色剤を混入させることにより所望の発光色を得ることができるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのようなＬＥＤでは、蛍光物質は、封止樹脂よりも比重が大きいために、樹脂に混入後キュアー炉で樹脂を硬化させる過程において蛍光物質が沈殿してしまい、樹脂内に均一に拡散させることができない。また、着色剤の量を微調整することが難しく、量産上色調や輝度のバラツキが避けられず、色調の選別工程が欠かせなかった。したがってコストアップを招くので、これらのバラツキをいかに少なくしてコストを押さえるかが課題であった。
【０００７】
上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩留が向上して量産に適するＬＥＤ及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の手段は、外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ダイオードにおいて、前記パッケージは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いメタルコア材料より成るものであって、射出成形又はプレス成形によって中央部に光反射面を有する凹部が形成された1対の
部分からなり、前記1対の部分の凹部の合わせ面のスリットに接着剤等の絶縁部材が充填されることによって形成された略立方体形状のパッケージであって、前記パッケージは前記絶縁部材で分割されて1対の電極を構成しており、前記凹部の底面に前記発光素子が前記1対の電極に接続されて実装され、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂が塗布されており、前記パッケージの前記凹部はその上面に接合したカバー板で封止されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記発光素子は前記スリットを跨いで実装されたフリップチップであり、該フリップチップと前記パッケージの前記凹部の底面との隙間にアンダーフィル樹脂を充填したことを特徴とする。
【００１０】
また、前記凹部の底面のボンディング部並びに前記背中合わせ面の外部接続端子部に、金メッキ等の表面処理が施されていることを特徴とする
【００１１】
また、前記凹部は、円形の前記底面から上部開口へ向かうに従って外側に拡がる円錐形状を成していることを特徴とする。
【００１２】
また、前記凹部は、略球面の一部であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記凹部は、略放物面の一部であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記凹部は、反射膜により被覆されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記カバー板は、透明ガラス又は透明樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記カバー板は、シート状又は平板状に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記カバー板には、レンズ形状が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前述した目的を達成するための本発明の他の手段は、外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ダイオードの製造方法において、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いメタルコア材料より射出成形又はプレス成形によって中央部に光反射面を有する凹部がその合わせ面にスリットを有するように成形された略立方体形状の前記パッケージを多数個取りできる集合状態のパッケージ基板を形成し、前記スリットに接着剤等の絶縁部材を充填し、前記凹部の底面に前記発光素子を搭載してボンディングし、前記発光素子にアンダーフィル樹脂を注入充填し、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂を塗布し、かつ、前記パッケージの前記凹部が形成された上面にカバー板を接合して封止することを特徴とする。
また、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂の塗布をインクジェット方式により塗布することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、この実施の形態の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図２はこのＬＥＤのパッケージの斜視図、図３はこのＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【００２０】
図１において、１０は表面実装型ＬＥＤである。１は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いＭｇ系、Ａｌ系、Ｃｕ系等のメタルコア材料を、射出成形あるいはプレス成形によって略立方体形状に成形したパッケージである。図２にも示すように、パッケージ１の上面１ａには円形の底面１ｂ及び底面１ｂから開口へ向かって拡がる円錐形状の光反射面１ｃを有する凹部１ｄが形成されている。底面１ｂ及び光反射面１ｃは、銀メッキ等の反射膜により被覆されている。
【００２１】
パッケージ１の上面１ａから上面１ａと背中合わせの下面１ｅにかけて、パッケージ１を縦に２分するスリット１ｆが形成されている。２はスリット１ｆに充填された接着剤等の絶縁部材である。パッケージ１は、絶縁部材２において２分割されて一対の電極を構成している。底面１ｂにあるＬＥＤ素子３のボンディング部及び下面１ｅの外部接続端子部には、それぞれ防錆とボンディングとに必要な金メッキ等の表面処理が施されている。
【００２２】
３は予めフリップチップ（ＦＣ）として形成された発光素子であるバンプ付きＬＥＤ素子であり、前記絶縁部材２を跨いでパッケージ１の底面１ｂの両電極面にＦＣボンディングにより接合されている。４はＬＥＤ素子３と底面１ｂとの隙間に充填され、ボンディング部を被覆しているアンダーフィル樹脂である。５は、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有したコーティング樹脂であり、ＬＥＤ素子３の少なくとも一面に塗布してある。６は、パッケージ１上面１ａに接合して内部を封止している透明ガラス又は透明樹脂から成るシート状又は平板状のカバー板である。
【００２３】
次に、この実施の形態の作用を説明する。コーティング樹脂５の中に蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）のみを含有させてある場合には、ＧａＮ系のＬＥＤ素子３を発した青色光は、コーティング樹脂５の中で蛍光物質に当たって黄色に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のまま出射することになるため、これら黄色と青色が混色することにより白色光となる。また、コーティング樹脂５の中に着色剤のみを含有させてある場合には、ＬＥＤ素子３の青色と着色剤の色調とが混色されて出射する。更に、コーティング樹脂５内に蛍光物質の他に着色剤を混入させることにより着色剤の色調を持った発光色を得ることができる。こうして、所望の発光色を得ることができる。
【００２４】
なお、このような作用によるのであるから、所望の発光色を得るには、蛍光物質若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方をコーティング樹脂５に含有させればよいことになる。また、必要に応じて、酸化防止剤や老化防止剤を適宜混入させてもよい。
【００２５】
次に、このＬＥＤ１０の製造方法について、中でもインクジェット方式を採用してコーティング樹脂５を塗布する工程について説明する。図３において、２０はインクジェット方式によりコーティング樹脂５を吐出するノズルである。まず、ＬＥＤ素子３を搭載後のパッケージ１に対して、アンダーフィル樹脂４を注入・充填する。次に、ノズル２０をＬＥＤ素子３の上面に近接させてコーティング樹脂５を吐出する。次に、カバー板５をパッケージ１に接合する。ＬＥＤ１０を製造する全体の工程には、多数個取りが可能な集合状態のパッケージ基板を用いて、バッチ処理により同時多数個の製造方式がとられる。
【００２６】
次に、本実施の形態であるＬＥＤ１０の効果について説明する。光反射面１ｃを設けたので、側面に向かった光は光反射面１ｃにより反射され、必要な方向である上方への光の取り出し効率（輝度）が向上する。多数個取りのできる集合基板であるパッケージ基板を用いて、同時多数個の処理ができるので、製造コストの削減ができる。ＬＥＤ素子３の接合をＦＣボンディングによって行ったので、耐衝撃性に優れている。吸湿性があり、熱膨張の大きな封止樹脂を用いないで、線膨張係数がパッケージ材料と近似したカバー板５を用いて封止した場合には、耐湿性、耐熱性に優れている。
【００２７】
パッケージ１が熱伝導性の高いメタルコア材料で構成されているので、従来のＬＥＤと比べて遙かに放熱性に優れており、大電流が必要で、発熱量の大きい車載用ＬＥＤには最適な構成である。また、射出成形又はプレス成形といった方法で製造できるので、特殊な技術や設備を必要としない。
【００２８】
コーティング樹脂５を、インクジェット方式によって塗布するようにしたので、樹脂量の微調整が可能となり、微妙な色調調整ができるようになった。これにより、従来必要であった色調による選別工程を廃止できた。
【００２９】
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではないので、他の形態について説明する。カバー板は、単なる平板ではなくて、凸レンズ、凹レンズ、フレネルレンズ、セルフォックレンズ、ホログラムレンズ等のうちのいずれか一つのレンズが形成されていてもよい。このようなレンズを備えていることにより、出射光が集光されＬＥＤの輝度が向上する。また、ＬＥＤを実装した凹部の内面形状は、略球面の一部、若しくは略放物面の一部であってもよい。円錐面の場合と同様に出射光を上方へ導く効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面実装型のＬＥＤのパッケージは、メタルコア材料より成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージの一面に光反射面を有する凹部が形成されており、前記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が充填されており、前記凹部の底面に前記発光素子が実装され、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有するコーティング樹脂を塗布し、前記パッケージは前記一面に接合したカバー板で封止したので、このＬＥＤは放熱性、耐熱性に優れ、白色を含め発光色を所望の色に変化させることができ、かつ輝度も向上させることができた。
【００３１】
コーティング樹脂を発光素子に塗布するのに、インクジェット方式を採用したので、樹脂量の微調整が可能となり、容易に任意の色調の発光を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるＬＥＤの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図４】従来のＬＥＤの縦断面図である。
【符号の説明】
１  パッケージ
１a  上面
１ｂ  底面
１ｃ  光反射面
１ｄ  凹部
１ｅ  下面
２  絶縁部材
３  ＬＥＤ素子
４  アンダーフィル樹脂
５  コーティング樹脂
６  カバー板
１０  ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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