JP2000315823A

JP2000315823A - 発光ダイオードおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000315823A
Application number: JP11124229A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Matsubara; 弘明松原; Kenichi Nagamine; 謙一永峯
Original assignee: RUNARAITO KK
Current assignee: RUNARAITO KK
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】視認性の良い光を出力する発光ダイオードおよ
びその製造方法を提供する。【解決手段】発光素子２をピン５の水平面に載置し、載
置した発光素子２を表面張力を利用した半球状の樹脂８
で固定および保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発光ダイオード
およびその製造方法に関し、特に、発光した光の視認性
の高い発光ダイオードおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔｅ
ｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと略称する）
は、その発光色が赤外や赤、黄色、緑色に加え、青色の
ものが実用化され、さらに高輝度発光の素子も実用化さ
れてきたため、小型で安価な発光素子として多用される
ようになってきた。

【０００３】図１２は、従来のＬＥＤの概略構成を示し
た図であり、同図（ａ）はその上面図であり、同図
（ｂ）はその断面図である。同図に示すように、ＬＥＤ
１０１は、発光素子１０２がリードピン１０４−２に形
成されたカップ１０５内に配され、ワイヤ１０６−１と
１０６−２によってそれぞれリードピン１０４−１と１
０４−２に接続され、リードピン１０４−１と１０４−
２を端子として発光素子１０２が回路の一部として構成
されるようになっている。また、これら各部は、砲弾型
で透明な樹脂１０７で保護されている。

【０００４】図１３は、図１２（ｂ）中の破線で囲んだ
ｂ部を拡大した図である。図１３（ａ）に示すように、
カップ１０５は、縁から発光素子を配する底部までの高
さを高くしたすり鉢状の形状をしており、その内部に発
光素子１０２が配されている。カップ１０５内は、樹脂
１０７とは別の（材質は同一のものでもよい）樹脂１０
８で満たされている。

【０００５】また、ＬＥＤには図１３（ｂ）に示すよう
にカップ１０５を満たす樹脂１０８に蛍光物質１０９が
混合されているものもある。これらの樹脂１０８は、カ
ップ１０５の上面の縁と略平行に充填されている。この
蛍光物質１０９は、例えば青色光が発光素子１０２から
発せられることにより励起し、青色光とは異なる波長の
光を発する。したがって、樹脂１０８に蛍光物質１０９
を混合することで白色発光するＬＥＤを形成することが
できる（特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９
９３４５号公報、特開平１０−６５２２１号公報参
照）。

【０００６】上述したように、発光素子１０２をすっぽ
りと覆うような上面の縁が高いカップ１０５内に発光素
子１０２を配して構成すると、発光素子１０２から発せ
られた光は、カップ１０５内の壁に反射し発光素子１０
２の平面部と略直角方向へ向かい、更に樹脂１０７の作
用で図１２（ｂ）中の矢印で示すように一方向に集約さ
れて出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、カップ
内の反射により一方向に集約された光を出力するＬＥＤ
は輝度も高く、また、蛍光物質を混合したものでは、カ
ップ内に発光素子と蛍光物質を構成しているため外部の
異なる波長の光による混色も起こらないといった利点が
ある。

【０００８】しかし、一方向に集約されて出力される指
向性の強い光は、その構造上外部の異なる波長の光と混
色も起こらないが、当然の事ながら発光素子１０２から
の光は他の角度からは視認することができず、出力光と
９０度以上異なる角度からはその光を全く認識すること
ができない。そのため、ＬＥＤの用途が限られたものと
なってしまっていた。

【０００９】そこで、この発明は、視認性の良い光を出
力する発光ダイオードおよびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、請求項１の発明では、平坦部が形成された頭部を
有するピンと、前記ピンの頭部に載置された発光素子
と、前記発光素子を被覆し、その直径が前記ピンの頭部
と同等若しくは小さい半球状の第１の樹脂とを具備する
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明では、請求項１の発
明において、前記ピンの頭部は、中央に平坦部を有した
皿状をなしていることを特徴とする。なお、前記ピン頭
部を中央部に平坦部を有した浅い皿状をなすようにして
もよい。

【００１２】また、請求項３の発明では、請求項１の発
明において、前記ピンの頭部は、その縁部の円周上に堤
状の囲繞部を有することを特徴とする。なお、堤状の囲
繞部はわずかな高さであるように構成してもよい。

【００１３】また、請求項４の発明では、請求項３の発
明において、前記囲繞部は、前記第１の樹脂とは別の第
２の樹脂から形成されることを特徴とする。

【００１４】また、請求項５の発明では、請求項１の発
明において、前記第１の樹脂は、前記発光素子から発せ
られる光の波長を変換する波長変換物質が混合されてい
ることを特徴とする。

【００１５】また、請求項６の発明では、請求項５の発
明において、前記波長変換物質は、蛍光物質であること
を特徴とする。

【００１６】また、請求項７の発明では、基板と、前記
基板上に載置された発光素子と、前記発光素子を被覆
し、該発光素子の載置位置から突出した半球状の第１の
樹脂とを具備することを特徴とする。

【００１７】また、請求項８の発明では、請求項７の発
明において、前記基板は、前記発光素子の載置位置の周
囲に溝を有することを特徴とする。

【００１８】また、請求項９の発明では、請求項７の発
明において、前記基板は、前記発光素子の載置位置の周
囲に堤状の囲繞部を有し、該囲繞部は、前記第１の樹脂
とは別の第２の樹脂から形成されることを特徴とする。
なお、堤状の囲繞部は発光素子の発する光を遮らない高
さであるものとする。

【００１９】また、請求項１０の発明では、請求項７の
発明において、前記発光素子の載置位置は、前記基板上
の突出部であることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１１の発明では、平坦部が形
成されたピン頭部の中心部に発光素子を載置し、該発光
素子に液状の熱硬化性樹脂を滴下し、該滴下した樹脂の
表面張力を利用して前記発光素子を被覆する直径が前記
ピン頭部と同等若しくは小さい半球体を形成し、その
後、前記半球体を加熱して硬化させることを特徴とす
る。

【００２１】また、請求項１２の発明では、平坦部が形
成されたピン頭部の中心部に発光素子を載置し、該発光
素子に加熱することにより粘性が低下し、さらに加熱す
ることで硬化する樹脂を塗布し、該塗布した樹脂の表面
張力を利用して前記発光素子を被覆する直径が前記ピン
頭部と同等若しくは小さい半球体を形成し、その後、前
記半球体を加熱して硬化させることを特徴とする。

【００２２】また、請求項１３の発明では、基板上に発
光素子を載置し、該発光素子に液状の熱硬化性樹脂を滴
下し、該滴下した樹脂の表面張力を利用して前記発光素
子を被覆する前記発光素子の載置位置から突出した半球
体を形成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させる
ことを特徴とする。

【００２３】また、請求項１４の発明では、基板上に発
光素子を載置し、該発光素子に加熱することにより粘性
が低下し、さらに加熱することで硬化する樹脂を塗布
し、該塗布した樹脂の表面張力を利用して前記発光素子
を被覆する前記発光素子の載置位置から突出した半球体
を形成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させるこ
とを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る発光ダイオ
ードおよびその製造方法の一実施例について、添付図面
を参照して詳細に説明する。

【００２５】図１は、この発明に係る発光ダイオードの
概略構成を示した図であり、同図（ａ）はその上面図、
同図（ｂ）はその断面図である。また、図２は、図１
（ｂ）中に示した破線で囲んだ部分ａの拡大図である。

【００２６】発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略称す
る）１は、発光素子２とセラミック等の絶縁体からなる
基板３、リードピン４−１および４−２、ピン５、ワイ
ヤ６−１および６−２、樹脂７、樹脂８から構成され
る。発光素子２は、ピン５上に配され樹脂８により固定
および保護されるとともに、ワイヤ６−１および６−２
によりリードピン４−１および４−２と電気的に接続さ
れる。発光素子２が載せられたピン５とリードピン４−
１、４−２は基板３に配置され、これら全体が樹脂７に
より保護されている。このような構成では、リードピン
４−１と４−２の間に所定の電圧を印加すると、発光素
子２に電流が流れ、発光素子２から光が発せられる。こ
の発光素子２が発する光は、従来のもののようにカップ
による光の遮断や反射がないため、図１（ｂ）中に示し
た矢印のように樹脂７の半球角全ての面（ただし、基板
３と接している面は除く）から出力される。

【００２７】また、ＬＥＤ１を白色発光などの波長変換
を行った光を出力する素子として構成する場合には、図
２（ｂ）に示すように樹脂８内に蛍光物質９を混合す
る。樹脂８に混合する蛍光物質９は、例えば、（Ｙ，Ｇ
ｄ，Ｃｅ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２を使用し、発光素子２を覆う
ことができる程度の量若しくは樹脂８が硬化した際に目
的とした発光色が得られる程度の量を混合する。

【００２８】ここで、樹脂８について説明する。樹脂８
は、加熱することにより液状から固体へと硬化する特性
を有する熱硬化性樹脂、若しくは加熱することにより粘
性が低下し、その後さらに加熱することで硬化する特性
を有する樹脂である。

【００２９】樹脂８が熱硬化性樹脂である場合には、図
３（ａ）に示すように、発光素子２をピン５上に載置
し、ノズル１００から液状の樹脂８を滴下する。ピン５
上に滴下された樹脂８は、液状であるためその表面張力
により図３（ｂ）に示すようにピン５上で半球状にな
る。この後、樹脂８に対して一定時間の加熱を行うと、
樹脂８は硬化して固体となる。

【００３０】また、樹脂８が加熱することにより粘性が
低下し、その後さらに加熱することで硬化する特性を有
する樹脂である場合には、発光素子２をピン５上に載置
した後、発光素子２に樹脂８を塗布する。その後、樹脂
８に対して一定時間の加熱を行うと、樹脂８は、まず粘
性が低下し、その表面張力により図３（ｂ）に示すよう
にピン５上で半球状になる。この後、樹脂８は硬化して
固体となる。

【００３１】ところで、樹脂８は、発光素子２の固定と
保護のためにピン５に塗布（滴下）しているため、その
量（大きさ）は発光素子２の固定と保護に必要な最小限
の量であることが望ましい。特に、樹脂８に蛍光物質９
を混合している場合には、最小限の樹脂８を塗布するこ
とで蛍光物質９の無駄を省き、安価で効率（波長変換の
効率）の良いＬＥＤ１を構成することができる。

【００３２】したがって、樹脂８の量を最小限に抑える
ためにピン５の形状を樹脂８の滴下に適した形状とする
ことが考えられる。

【００３３】図４乃至６は、樹脂の滴下に適したピン形
状の例を示した図である。図４に示すピン１５は、その
頭部を中央に平坦部を有し円周に向け僅かに傾斜させて
皿状にしたものである。このピン１５の中心に発光素子
１２を載置し、樹脂１８を滴下すると、ピン１５の傾斜
により表面張力の影響はより顕著となり、樹脂１８は発
光素子１２を中心として均一に塗布されることになる。

【００３４】図５に示すピン２５は、その頭部に予め滴
下する樹脂２８とは異なる樹脂２０（材質は樹脂２８と
同様でもよい）を周状に塗布したもので、このピン２５
に発光素子２２を載置して樹脂２８を滴下すると、樹脂
２８は樹脂２０に囲まれた部分以外には広がらない。

【００３５】図６に示すピン３５は、その頭部を中央に
平坦部を有し、円周に堤状の囲繞３５ａを有する形状に
形成している。この場合も、囲繞３５ａで囲まれた平坦
部分に発光素子３２を載置して樹脂３８を滴下すること
で、樹脂３８の使用量を最小限に抑えることができる。

【００３６】なお、図４乃至６に示したいずれの例にお
いても、皿状の傾斜や囲繞などは発光素子１２、２２、
３２が発する横方向の光の光路に影響のない程度の高さ
である。

【００３７】また、図４乃至６に示した各方法を利用す
ることで、ピン頭部の面積が樹脂を塗布したい面積より
も大きい場合にも所望の範囲に樹脂を塗布することがで
きる。

【００３８】図７は、樹脂の塗布面積よりもピン頭部が
大きいＬＥＤの構成例を示した図であり、同図（ａ）は
その上面図、同図（ｂ）はその断面図である。

【００３９】同図に示すように、ＬＥＤ４１は、発光素
子４２に通電するためのリードピン４４−１および４４
−２が設けられ、それぞれ発光素子４２とワイヤ４６−
１および４６−２で電気的に接続されている。

【００４０】また、発光素子４２は、リードピン４４−
２の頭部に載置され、樹脂４８が塗布されている。リー
ドピン４４−２の頭部の面積は、樹脂４８を塗布する面
積に比べて大きいものであるが、リードピン４４−２の
頭部には、発光素子４２を囲むように上述したような傾
斜した皿状の形成や別の樹脂の塗布による堤状の囲繞の
形成等のいずれかの処理を施しているため、樹脂４８は
所望の大きさで塗布されることになる。

【００４１】上述の説明では、発光素子をピン若しくは
リードピンに載置する場合を説明したが、発光素子は基
板等に直接載置することも可能である。この場合、発光
素子を載置する基板に所望の範囲に上述した別の樹脂の
塗布により堤状の囲繞部を形成して樹脂の塗布範囲を定
めることもでき、また、図８に示すような基板を使用す
ることで、図４乃至６を参照して説明した場合と同様に
樹脂の塗布範囲を限定させることができる。

【００４２】図８は、発光素子を直接載置する基板の例
を示した図である。同図（ａ）に示す基板５３には、円
柱状の突起５３ａが形成されており、その突起５３ａの
中心に発光素子５２を載置して樹脂５８を塗布（滴下）
する。

【００４３】また、同図（ｂ）に示す基板６３には、円
周状の溝６３ａが形成されており、溝６３ａに囲まれた
領域の中心に発光素子６２を載置して樹脂６８を塗布
（滴下）する。

【００４４】発光素子を直接基板上に載置する場合に
は、複数の発光素子を近接して載置し、複数の発光素子
にまとめて樹脂を塗布することもできる。図９は、基板
上に複数の発光素子を載置したＬＥＤの構成例を示した
図であり、同図（ａ）はその上面を、同図（ｂ）はその
断面を示している。

【００４５】同図に示すようにＬＥＤ７１は、突起を有
する基板７３上に複数の発光素子７２−１乃至７２−３
を載置し、この発光素子７２−１乃至７２−３とリード
ピン７４−１および７４−２をワイヤによって接続して
樹脂７８を塗布している。

【００４６】なお、図９に示した例では、リードピン７
４−１、７４−２に対しても樹脂７８を塗布している
が、発光素子７２−１乃至７２−３に対してのみ樹脂７
８を塗布するようにすることもできることは上述した実
施例からも明らかである。

【００４７】ところで、この発明に係るＬＥＤは、従来
のＬＥＤと異なり半球角の広い範囲（方向）に光を出力
することができるが、この特性を利用して任意の反射体
と反射面積を構成して大きな指向性の光を出力すること
ができる。この応用例を図１０および１１に示す。

【００４８】図１０は、第１の応用例を示した図であ
り、同図（ａ）はその上面を示し、同図（ｂ）はその断
面を示している。同図に示すように、発光素子を載置し
たピン（樹脂により固定および保護されている）とリー
ドピンで構成されるユニット８１（８１−１乃至８１−
８）をリフレクタ８２とともにケース８０に収容し、樹
脂８３により全体を固定および保護するような構成をと
ると、ユニット８１の各発光素子から発せられる平面方
向への光は、リフレクタ８２で反射して一方向に出力さ
れる。この出力される光の大きさ（範囲）は、リフレク
タの面積によって決定するため、結果として任意の広い
大きさの光を出力することができる。

【００４９】図１１は、第２の応用例を示した図であ
り、同図（ａ）はその上面を示し、同図（ｂ）はその断
面を示している。同図に示すように、複数の発光素子９
２（９２−１乃至９２−３６）を所定の単位で直列に接
続し（図中では６個の直列接続）、リフレクタ９３とと
もにケース９０に収容し、樹脂９４により全体を固定お
よび保護するような構成をとると、各発光素子９２から
発せられる光は、リフレクタ９３で反射して一方向に出
力される。この図１１に示した構成も、図１０に示した
構成と同様にリフレクタの大きさにより面積の広い光の
大きさを任意に設定することができるほか、発光素子９
４の数を加減することで出力光の強度をも任意に設定す
ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発光素子が発光する光を遮らない平面状のピンある
いは基盤上に発光素子を載置するとともに、その発光素
子を表面張力を利用した半球状の樹脂で固定および保護
するように構成したため、発光素子が発した光はその方
向を遮られることなく出力され、半球角の広範囲に照射
される光を得ることができる。

【００５１】また、蛍光物質などの波長変換物質を混合
した樹脂を用いて任意の発光色を少ない混合樹脂で得ら
れるので、波長変換効率の向上とコストの低減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る発光ダイオードの概略構成を示
した図。

【図２】図１（ｂ）中に示した破線で囲んだ部分ａの拡
大図。

【図３】樹脂の塗布方法を説明する図。

【図４】樹脂の滴下に適したピン形状の例を示した図
（１）。

【図５】樹脂の滴下に適したピン形状の例を示した図
（２）。

【図６】樹脂の滴下に適したピン形状の例を示した図
（３）。

【図７】樹脂の塗布面積よりもピン頭部が大きいＬＥＤ
の構成例を示した図。

【図８】発光素子を直接載置する基板の例を示した図。

【図９】基板上に複数の発光素子を載置したＬＥＤの構
成例を示した図。

【図１０】第１の応用例を示した図。

【図１１】第２の応用例を示した図。

【図１２】従来のＬＥＤの概略構成を示した図。

【図１３】図１２（ｂ）中の破線で囲んだｂ部を拡大し
た図。

【符号の説明】

１発光ダイオード（ＬＥＤ）２発光素子３基板４−１、４−２リードピン５ピン６−１、６−２ワイヤ７樹脂８樹脂９蛍光物質１２発光素子１５ピン１８樹脂２０樹脂２２発光素子２５ピン２８樹脂３２発光素子３５ピン３５ａ囲繞３８樹脂４１発光ダイオード（ＬＥＤ）４２発光素子４４−１、４４−２リードピン４６−１、４６−２ワイヤ４８樹脂５２発光素子５３基板５３ａ突起５８樹脂６２発光素子６３基板６３ａ溝６８樹脂７１発光ダイオード（ＬＥＤ）７２発光素子７３基板７４−１、７４−２リードピン７８樹脂８０ケース８１−１〜８１−８ユニット８２リフレクタ８３樹脂９０ケース９２−１〜９２−３６発光素子９３リフレクタ９４樹脂１００ノズル

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平坦部が形成された頭部を有するピン
と、前記ピンの頭部に載置された発光素子と、前記発光素子を被覆し、その直径が前記ピンの頭部と同
等若しくは小さい半球状の第１の樹脂とを具備すること
を特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】前記ピンの頭部は、中央に平坦部を有した皿状をなしていることを特徴とす
る請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】前記ピンの頭部は、その縁部の円周上に堤状の囲繞部を有することを特徴と
する請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項４】前記囲繞部は、前記第１の樹脂とは別の第２の樹脂から形成されること
を特徴とする請求項３記載の発光ダイオード。
【請求項５】前記第１の樹脂は、前記発光素子から発せられる光の波長を変換する波長変
換物質が混合されていることを特徴とする請求項１記載
の発光ダイオード。
【請求項６】前記波長変換物質は、蛍光物質であることを特徴とする請求項５記載の発光ダ
イオード。
【請求項７】基板と、前記基板上に載置された発光素子と、前記発光素子を被覆し、該発光素子の載置位置から突出
した半球状の第１の樹脂とを具備することを特徴とする
発光ダイオード。
【請求項８】前記基板は、前記発光素子の載置位置の周囲に溝を有することを特徴
とする請求項７記載の発光ダイオード。
【請求項９】前記基板は、前記発光素子の載置位置の周囲に堤状の囲繞部を有し、該囲繞部は、前記第１の樹脂とは別の第２の樹脂から形
成されることを特徴とする請求項７記載の発光ダイオー
ド。
【請求項１０】前記発光素子の載置位置は、前記基板上の突出部であることを特徴とする請求項７記
載の発光ダイオード。
【請求項１１】平坦部が形成されたピン頭部の中心部
に発光素子を載置し、該発光素子に液状の熱硬化性樹脂を滴下し、該滴下した樹脂の表面張力を利用して前記発光素子を被
覆する直径が前記ピン頭部と同等若しくは小さい半球体
を形成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させることを特徴と
する発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】平坦部が形成されたピン頭部の中心部
に発光素子を載置し、該発光素子に加熱することにより粘性が低下し、さらに
加熱することで硬化する樹脂を塗布し、該塗布した樹脂の表面張力を利用して前記発光素子を被
覆する直径が前記ピン頭部と同等若しくは小さい半球体
を形成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させることを特徴と
する発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】基板上に発光素子を載置し、該発光素子に液状の熱硬化性樹脂を滴下し、該滴下した樹脂の表面張力を利用して前記発光素子を被
覆する前記発光素子の載置位置から突出した半球体を形
成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させることを特徴と
する発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】基板上に発光素子を載置し、該発光素子に加熱することにより粘性が低下し、さらに
加熱することで硬化する樹脂を塗布し、該塗布した樹脂の表面張力を利用して前記発光素子を被
覆する前記発光素子の載置位置から突出した半球体を形
成し、その後、前記半球体を加熱して硬化させることを特徴と
する発光ダイオードの製造方法。