JPH1131845A - 発光ダイオードの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ＬＥＤチップからの発光を波長変換
して発光可能な蛍光体を有する発光ダイオードにおい
て、発光方位、色調ムラを改善した発光ダイオードの形
成方法に関する。 【解決手段】本発明は、ＬＥＤチップからの発光の少な
くとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を有す
る発光ダイオードの形成方法であって、ＬＥＤチップ上
に結着剤を塗布させる工程と、結着剤上に蛍光体を付着
させる工程と、を有することを特徴とする発光ダイオー
ドの形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤディスプレイ、
バックライト光源、信号機、照光式スイッチ、各種セン
サー及び各種インジケータなどに利用される発光装置に
係わり、特に発光素子であるＬＥＤチップからの発光を
波長変換して発光可能な蛍光体を有する発光ダイオード
において、発光方位、色調ムラを改善した発光ダイオー
ドの形成方法に関する。

【０００２】

【従来技術】発光装置である発光ダイオード（以下、Ｌ
ＥＤとも呼ぶ。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発
光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心
配がない。駆動特性が優れ、振動やON／OFF点灯の繰り
返しに強いという特徴を有する。そのため各種インジケ
ータや種々の光源として利用されている。しかしなが
ら、ＬＥＤは優れた単色性ピーク波長を有するが故に単
一で白色系などを発光することができない。

【０００３】そこで、本願出願人は、青色発光ダイオー
ドと蛍光物質により青色発光ダイオードからの発光を色
変換させて他の色などが発光可能な発光ダイオードとし
て、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３
４５号公報などに記載された発光ダイオードを開発し
た。これらの発光ダイオードによって、１種類のＬＥＤ
チップを用いて白色系や青色ＬＥＤチップを用いた緑色
など他の発光色を発光させることができる。

【０００４】具体的には、青色系が発光可能なＬＥＤチ
ップなどをリードフレームの先端に設けられたカップ上
などに配置する。ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップが設け
られたメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に
接続させる。そして、ＬＥＤチップを被覆する樹脂モー
ルド部材中などにＬＥＤチップからの光を吸収し波長変
換する蛍光物質を含有させて形成させてある。青色系の
発光ダイオードと、その発光を吸収し黄色系を発光する
蛍光物質などとを選択することにより、これらの発光の
混色を利用して白色系を発光させることができる。この
ような発光ダイオードは、白色系を発光する発光ダイオ
ードとして利用した場合においても十分な輝度を発光す
る発光ダイオードとして利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形成さ
れた各発光ダイオードの色が所望通りに形成されにくい
傾向にある。すなわち、ＬＥＤチップは、３００μｍ角
程度の極めて小さい。また、ＬＥＤチップからの光を変
換する蛍光体は極めて少量ですむ。そのため蛍光体の塗
布及び配置が極めて難しい。特に、ＬＥＤチップからの
光と、その光により励起され、ＬＥＤからの光とは異な
る光の混色によって発光色を決める発光ダイオードにお
いては、少しの色ずれにより表示色が大きく異なること
となる。蛍光体の混色を用いた発光ダイオードを量産さ
せた場合、この色ずれの範囲が広く。そのため所望の色
度範囲に形成させることが難しく歩留まりが低下する傾
向にある。

【０００６】また、単にマウント・リード上の反射カッ
プ内にＬＥＤチップ及び蛍光体を実装しモールド部材を
形成させると、発光ダイオードの発光観測方位により僅
かながら色むらを生じる場合がある。具体的には、発光
観測面側から見て発光素子であるＬＥＤチップが配置さ
れた中心部が青色ぽく、その周囲方向にリング状に黄、
緑や赤色ぽい部分が見られる場合がある。人間の色調感
覚は、白色において特に敏感である。そのため、わずか
な色調差でも赤ぽい白、緑色ぽい白、黄色っぽい白等と
感じる。

【０００７】このような発光観測面を直視することによ
って生ずる色むらは、品質上好ましくないばかりでなく
表示装置に利用したときの表示面における色むらや、光
センサーなど精密機器における誤差を生ずることにもな
る。

【０００８】本発明は上記問題点を解決し発光観測面に
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが極め
て少なく、量産性の良い発光ダイオードなどを形成させ
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＥＤチップ
と、該ＬＥＤチップからの発光の少なくとも一部を吸収
し波長変換して発光する蛍光体と、を有する発光ダイオ
ードの形成方法である。特に、ＬＥＤチップ上に接着剤
を塗布させる工程と、前記接着剤上に蛍光体を付着させ
る工程と、を有する発光ダイオードの形成方法である。

【００１０】また、請求項２に記載の発光ダイオードの
形成方法は、ＬＥＤチップの発光層が窒化物系化合物半
導体であり、且つ蛍光体がセリウムで付活されたイット
リウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体である。

【００１１】請求項３に記載の発光ダイオードの形成方
法は、ＬＥＤチップの主発光ピークが４００ｎｍから５
３０ｎｍであり、且つ前記蛍光体の主発光波長が前記Ｌ
ＥＤチップの主ピークよりも長いものである。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発光ダイオード
の形成方法は、蛍光体が（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧ
ａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅである。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ
≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選択される少なくと
も一種の元素である。

【００１３】

【作用】本発明は、ＬＥＤチップ上に緩衝層として働く
接着剤を介して蛍光体が付着されているために、蛍光体
の量が一定となり均一な発光特性を得ることができる。
そのため発光面における色むらや発光ダイオードごとの
バラツキの極めて少なく歩留まりを高くすることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者は種々の実験の結果、Ｌ
ＥＤチップ上に設けられた接着剤を介して蛍光体を付着
させることにより、発光観測面における色調むらや発光
装置ごとの色バラツキが改善できることを見出し本発明
を成すに到った。

【００１５】本発明による特性向上の理由は定かでない
が、ＬＥＤチップ上に設けられた接着剤層が蛍光体の量
を一定にするため色むらや色バラツキが低減すると考え
られる。

【００１６】即ち、ＬＥＤチップには、リードフレーム
などと電気的に接続させるために電極や金属ワイヤーな
どが設けられている。このような金属ワイヤーや電極
は、その上に形成される蛍光体にとって凹凸となる。凹
凸が大きければ、蛍光体量が部分的に異なる。本発明
は、接着剤層上に蛍光体を設けたことにより、凹凸が緩
和される。また、緩衝層として働く接着剤の表面にのみ
蛍光体が付着することになるため蛍光体の量は厚み方向
においてむらが少なく一定量となる。

【００１７】したがって、ＬＥＤチップ上の凹凸に左右
されず、蛍光体量が一定となることより、発光観測面に
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが生じ
ないこととなる。

【００１８】具体的には、図２の如く、マウント・リー
ド２０６上にＬＥＤチップ２０３をダイボンディングさ
せると共にＬＥＤチップ２０３の電極と導電性ワイヤー
である金線２０５をインナー・リード２０７にワイヤー
ボンディングする。エポキシ樹脂をノズルを通してマウ
ント・リードのカップ内に配置されたＬＥＤチップ上に
塗布する。次に、蛍光体２０２をガス吹き付けにより飛
ばし接着剤２０１であるエポキシ樹脂上に配置させた。
接着剤２０１を硬化後、モールド部材２０４を形成し砲
弾型の発光ダイオードを形成させた。形成された発光ダ
イオードは、複数形成させてもバラツキの少ない発光ダ
イオードとすることができる。以下、本発明の構成部材
について詳述する。

【００１９】（接着剤１０１、２０１）本発明に用いら
れる接着剤２０１とは、モールド部材２０４とは別にマ
ウント・リード２０６のカップ内やパッケージ１０４の
開口部内などに設けられるものである。特に、ＬＥＤチ
ップ１０３、２０３上に配置されＬＥＤチップ１０３、
２０３の凹凸を滑らかにする緩衝層として働くと共にＬ
ＥＤチップ１０３、２０３の発光を変換する蛍光体１０
２、２０２を表面に付着する。

【００２０】接着剤１０１、２０１の具体的主材料の一
つとしては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹
脂などの耐候性に優れた透光性有機樹脂やＳｉＯ₂、Ａ
ｌ₂Ｏ ₃、ＭＳｉＯ₃などの透光性無機部材が好適に用い
られる。これらの接着剤１０１、２０１をＬＥＤチップ
１０３、２０３上に注入させることにより配置させるこ
とができる。接着剤１０１、２０１は、蛍光体１０２、
２０２が付着させるときに少なくとも表面が接着性を持
っていればよい。そのため、上記エポキシ樹脂などの接
着剤１０１、２０１が硬化する前に蛍光体１０２、２０
２をガス・スプレーなどで付着させる。その後、接着剤
１０１、２０１を硬化させることによりＬＥＤチップ１
０３、２０３を被覆したコーティング部としても働く。
接着剤１０１、２０１によりＬＥＤチップ１０３、２０
３などの凹凸を緩和させるためには、接着剤１０１、２
０１の粘性がある程度低い方が好ましい。この場合、接
着剤中の溶媒量を調整することにより所望粘度とするこ
とができる。また、粘性が低いほど蛍光体１０２、２０
２が多くつく傾向にある。また、蛍光体が重いほど多く
つく傾向にある。

【００２１】（蛍光体１０２、２０２）本発明に用いら
れる蛍光体１０２、２０２としては、少なくともＬＥＤ
チップ１０３、２０３の半導体発光層から放出された光
で励起されて発光する蛍光体１０２、２０２をいう。Ｌ
ＥＤチップ１０３、２０３から発光した光と、蛍光体１
０２、２０２から発光する光が補色関係などにある場
合、それぞれの光を混色させることで白色を発光させる
ことができる。具体的には、ＬＥＤチップ１０３、２０
３からの光とそれによって励起され発光する蛍光体１０
２、２０２の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色
系、青色系）やＬＥＤチップ１０３、２０３から発光さ
れた青色とそれによって励起され黄色を発光する蛍光体
１０２、２０２の光などが挙げられる。

【００２２】発光色は、蛍光体１０２、２０２の主発光
波長、蛍光体の量、蛍光体の形状、さらには蛍光体の粉
体をガス・スプレーなどにより付着させる場合におけ
る、ノズルから蛍光体を放出する放出圧力などを種々調
整することで変えることができる。また、発光素子であ
るＬＥＤチップの主発光波長を選択することにより電球
色など任意の白色系の色調を提供させることができる。
したがって、発光ダイオードの外部には、ＬＥＤチップ
２０３からの光と蛍光体２０２からの光がモールド部材
２０４を効率よく透過することが好ましい。

【００２３】半導体発光層からの光によって励起される
蛍光体１０２、２０２は、励起光源となるＬＥＤチップ
１０３、２０３から放出される光により種々選択するこ
とができる。具体的な蛍光体１０２、２０２としては、
クロムで付活されたサファイア、セリウムで付活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や酸
化エルビウム(3)などが挙げられる。特に、高輝度且つ
長時間の使用時においては（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-y
Ｇａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、
Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択される少な
くとも一種の元素である。）などが好ましい。

【００２４】特に（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅
Ｏ₁₂：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤチップと接する或
いは近接して配置され放射照度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・
ｃｍ ^-2以上１０Ｗ・ｃｍ^-2以下においても高効率に十分
な耐光性を有する発光ダイオードとすることができる。

【００２５】（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）
₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光
及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ
付近などにさせることができる。また、発光ピークも５
３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな
発光スペクトルを持たせることができる。しかも、組成
のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長
にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換すること
で、発光波長が長波長へシフトする。このように組成を
変化することで発光色を連続的に調節することが可能で
ある。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連
続的に変えられるなど高輝度に発光可能な窒化物系化合
物半導体の青色発光を利用して白色系発光に変換するた
めの理想条件を備えている。

【００２６】この蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａ
ｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易
に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で
十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓ
ｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚
酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸
化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を
得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等の
フッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜
１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を
得る。次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分
離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の蛍光体を得るこ
とができる。

【００２７】本発明の発光ダイオードにおいて、蛍光体
は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２
種類以上の（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：
Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすこと
ができる。また、現在のところ半導体発光素子であるＬ
ＥＤチップの発光波長には、バラツキが生ずるものがあ
るため２種類以上の蛍光体を混合調整させて一定の白色
光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発
光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含
有させることでその蛍光体から放出される色間とＬＥＤ
チップから放出される色で結ばれる色度図上の任意の点
を発光させることができる。

【００２８】このような蛍光体を塗布させる装置例とし
て図３に示す。図３には、接着剤(不示図)が塗布された
パッケージ３００を回転可能なテーブル３０４の上に固
定させてある。テーブル３０４は、一定の回転数を保ち
パッケージ３００に塗布を均一にさせる手段として働
く。蛍光体は、容器３０２に入れられ蛍光体を搬送させ
るガスの負圧によって引き出される。蛍光体とガスと
は、ノズル３０３を通して排出される。蛍光体の量は、
蛍光体を搬送するガスの圧力とバルブ３０１により調節
することができる。こうして排出されたガスと蛍光体
は、接着剤に付着される。接着剤を硬化させることで発
光ダイオードを形成することができる。

【００２９】（ＬＥＤチップ１０３、２０３）本発明に
用いられるＬＥＤチップ１０３、２０３とは、蛍光体１
０２、２０２を励起可能なものである。発光素子である
ＬＥＤチップ１０３、２０３は、ＭＯＣＶＤ法等により
基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させ
る。

【００３０】半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩ
Ｎ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あ
るいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層
の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択するこ
とができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄
膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造と
することもできる。好ましくは、蛍光体１０１、２０１
を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能
な窒化物系化合物半導体（一般式Ｉｎ_iＧａ_jＡｌ_kＮ、
但し、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）が挙
げられる。

【００３１】窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶
性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ
基板を用いることがより好ましい。サファイヤ基板上に
半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッフ
ァー層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム
半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア
基板上にＳｉＯ₂をマスクとして選択成長させたＧａＮ
単結晶自体を基板として利用することもできる。この場
合、各半導体層を形成後ＳｉＯ₂をエッチング除去させ
ることによって発光素子とサファイア基板とを分離させ
ることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純
物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を
向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成さ
せる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、
Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型
窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパン
ドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドー
プさせる。

【００３２】窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドー
パントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ド
ーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプ
ラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させるこ
とが好ましい。具体的なＬＥＤチップの層構成として
は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成
させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上
に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化
アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、
Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジュウム・ガリウ
ム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半
導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体である
Ｐ型コンタクト層が積層されたものが挙げられる。ＬＥ
Ｄチップを形成させるためにはサファイア基板を有する
ＬＥＤチップの場合、エッチングなどによりＰ型半導体
及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上に
スパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状
の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の
導電性を利用して半導体を介して一対の電極を形成させ
る。

【００３３】次に、形成された半導体ウエハー等をダイ
ヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシン
グソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも
広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によ
って半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモ
ンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウ
エハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば
碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導
体ウエハーからチップ状にカットする。こうしてＬＥＤ
チップを形成させることができる。

【００３４】本発明の発光ダイオードにおいて白色系を
発光させる場合は、蛍光体１０２、２０２との補色等を
考慮してＬＥＤチップ１０３、２０３の主発光波長は４
００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以
上４９０ｎｍ以下がより好ましい。ＬＥＤチップ１０
３、２０３と蛍光体１０３、２０２との効率をそれぞれ
より向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以
下がさらに好ましい。

【００３５】（パッケージ１０４）パッケージ１０４
は、ＬＥＤチップ１０３を凹部内に固定保護すると共に
外部との電気的接続が可能な外部電極１０６を有するも
のである。したがって、ＬＥＤチップ１０３の数や大き
さに合わせて複数の開口部を持ったパッケージ１０４と
することもできる。また、好適には遮光機能を持たせる
ために黒や灰色などの暗色系に着色させる、或いはパッ
ケージ１０４の発光観測表面側が暗色系に着色されてい
る。パッケージ１０４はＬＥＤチップ１０３をさらに外
部環境から保護するために接着剤１０１に加えて透光性
保護体であるモールド部材を設けることもできる。

【００３６】パッケージ１０４は、コーティング部やモ
ールド部材との接着性がよく剛性の高いものが好まし
い。ＬＥＤチップ１０３と外部とを電気的に遮断させる
ために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケ
ージ１０４は、ＬＥＤチップ１０３などからの熱の影響
をうけた場合、モールド部材などとの密着性を考慮して
熱膨張率の小さい物が好ましい。パッケージ１０４の凹
部内表面は、エンボス加工させて接着面積を増やした
り、プラズマ処理してモールド部材などとの密着性を向
上させることもできる。

【００３７】パッケージ１０４は、外部電極１０６と一
体的に形成させてもよく、パッケージ１０４が複数に分
かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよ
い。このようなパッケージ１０４は、インジェクション
成形などにより比較的簡単に形成することができる。具
体的なパッケージ材料としてポリカーボネート樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー
（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂やセラミックな
どが挙げられる。また、パッケージを暗色系に着色させ
る着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられ
る。具体的には、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃やカー
ボンブラックなどが好適に挙げられる。

【００３８】ＬＥＤチップ１０３とパッケージ１０４と
の接着は、熱硬化性樹脂などによって行うことができ
る。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド
樹脂などが挙げられる。固定されたＬＥＤチップは、金
線などの導電性ワイヤー１０６により電気的に接続する
ことができる。また、ＬＥＤチップ１０３を配置固定さ
せると共にパッケージ１０４内の外部電極１０６と電気
的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペース
ト、ＩＴＯペースト、金属バンプ等を用いることもでき
る。

【００３９】（外部電極１０６）外部電極１０６は、パ
ッケージ１０４外部からの電力を内部に配置されたＬＥ
Ｄチップ１０３に供給させるために用いられるためのも
のである。そのためパッケージ１０４上に設けられた導
電性を有するパターンやリードフレームを利用したもの
など種々のものが挙げられる。また、外部電極１０６は
放熱性、電気伝導性、ＬＥＤチップ１０３の特性などを
考慮して種々の大きさに形成させることができる。外部
電極１０６は、各ＬＥＤチップ１０３を配置すると共に
ＬＥＤチップ１０３から放出された熱を外部に放熱させ
るため熱伝導性がよいことが好ましい。外部電極１０６
の具体的な電気抵抗としては３００μΩ・ｃｍ以下が好
ましく、より好ましくは、３μΩ・ｃｍ以下である。ま
た、具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／(Ｓ)(ｃ
ｍ²）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは
０．５ｃａｌ／(Ｓ)(ｃｍ²）（℃／ｃｍ）以上である。

【００４０】外部電極１０６の具体的材料としては、銅
やりん青銅板表面に銀、パラジウム或いは金などの金属
メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられ
る。外部電極１０６としてリードフレームを利用した場
合は、電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが
加工性の観点から板厚０．１ｍｍから２ｍｍが好まし
い。ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの基板上など
に設けられた外部電極１０６としては、銅箔やタングス
テン層を形成させることができる。プリント基板上に金
属箔を用いる場合は、銅箔などの厚みとして１８〜７０
μｍとすることが好ましい。また、銅箔等の上に金、半
田メッキなどを施しても良い。

【００４１】（導電性ワイヤー１０５、２０５）導電性
ワイヤー１０５、２０５としては、ＬＥＤチップ１０
３、２０３の電極とのオーミック性、機械的接続性、電
気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導
度としては０．０１ｃａｌ／(Ｓ)(ｃｍ²）（℃／ｃｍ）
以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／(Ｓ)
(ｃｍ²）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを
考慮して導電性ワイヤー１０５、２０５の直径は、好ま
しくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。この
ような導電性ワイヤー１０５、２０５として具体的に
は、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの
合金を用いた導電性ワイヤー１０５、２０５が挙げられ
る。このような導電性ワイヤー１０５、２０５は、各Ｌ
ＥＤチップ１０３、２０３の電極と、インナー・リード
２０７及びマウント・リード２０６などをワイヤーボン
ディング機器によって容易に接続させることができる。

【００４２】（モールド部材２０４）モールド部材２０
４は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤチップ
２０３、導電性ワイヤー２０５、蛍光体２０２が付着し
た接着剤２０１などを外部から保護するために設けるこ
とができる。モールド部材２０４は、各種樹脂や硝子な
どを用いて形成させることができる。モールド部材２０
４の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリ
ア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂
や硝子などが好適に用いられる。また、モールド部材２
０４に拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ２
０３からの指向性を緩和させ視野角を増やすこともでき
る。このような、モールド部材２０４は、コーティング
部として働く接着剤２０１と同じ材料を用いても良いし
異なる材料としても良い。以下、本発明の実施例につい
て説明するが、本発明は具体的実施例のみに限定される
ものではないことは言うまでもない。

【００４３】

【実施例】

（実施例１）ＬＥＤチップとして主発光波長が４６０ｎ
ｍのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ半導体を用いた。ＬＥＤチップ
は、洗浄されたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガ
ス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に
流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成
膜させることにより形成させた。ドーパントガスとして
ＳｉＨ₄とＣｐ₂Ｍｇと、を切り替えることによってＮ型
導電性を有する窒化ガリウム系半導体とＰ型導電性を有
する窒化ガリウム系半導体を形成しＰＮ接合を形成させ
る。半導体発光素子としては、Ｎ型導電性を有する窒化
ガリウム半導体であるコンタクト層と、Ｐ型導電性を有
する窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド
層、Ｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコン
タクト層を形成させた。Ｎ型導電性を有するコンタクト
層とＰ型導電性を有するクラッド層との間に厚さ約３ｎ
ｍであり、単一量子井戸構造とされるノンドープＩｎＧ
ａＮの活性層を形成させた。（なお、サファイア基板上
には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層と
させてある。また、Ｐ型導電性を有する半導体は、成膜
後４００℃以上でアニールさせてある。） エッチングによりサファイア基板上のＰＮ各半導体表面
を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞ
れ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハーを
スクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光
素子として３５０μｍ角のＬＥＤチップを形成させた。

【００４４】一方、インサート成形によりポリカーボネ
ート樹脂を用いてチップタイプＬＥＤのパッケージを形
成させた。チップタイプＬＥＤのパッケージ内は、ＬＥ
Ｄチップが配される開口部を備えている。パッケージ中
には、銀メッキした銅板を外部電極として配置させてあ
る。パッケージ内部でＬＥＤチップをエポキシ樹脂など
を用いて固定させる。導電性ワイヤーである金線をＬＥ
Ｄチップの各電極とパッケージに設けられた各外部電極
とにそれぞれワイヤーボンディングさせ電気的に接続さ
せてある。次に、接着剤として、エポキシ樹脂をパッケ
ージの開口部内に塗布させた。こうしてＬＥＤチップが
配置されたパッケージを１０００個形成させた。

【００４５】他方、蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類
元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈さ
せた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アル
ミニウムと混合して混合原料を得る。これにフラックス
としてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気
中１４００°Ｃの温度で３時間焼成して焼成品を得た。
焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最
後に篩を通して形成させた。形成された（Ｙ_0.8Ｇ
ｄ_0.2）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体をＮ₂ガスにより飛ばし
ノズルを通して、接着剤表面に付着させた。

【００４６】塗布後、ノズルからＮ₂ガスのみを吹き付
け余分な蛍光体を飛ばした。接着剤上に蛍光体が堆積し
たパッケージを１２０度に加熱し接着剤を硬化させ蛍光
体を固定させる。この後に、さらに、ＬＥＤチップや蛍
光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的で
コーティング部が形成されたパッケージ開口部内にモー
ルド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。透光
性エポシキ樹脂を混入後、１５０℃５時間にて硬化さ
せ、図１の如き発光ダイオードを形成させた。

【００４７】こうして得られた発光ダイオードに電力を
供給させることによって白色系を発光させることができ
る。発光ダイオードの正面から色温度、演色性をそれぞ
れ測定した。色温度８０４０Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝
８７．４を示した。また、発光光率は１０．６ ｌｍ／
ｗであった。また、バラツキを色度座標上の面積として
測定した。

【００４８】（比較例１）エポキシ樹脂中に（Ｙ_0.8Ｇ
ｄ_0.2）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体を混合させてノズルか
ら突出させコーティング部を形成させた以外は、実施例
１と同様にして発光装置を形成させた。形成された発光
装置の断面は、コーティング部の端面がはい上がってい
ると共に蛍光物質の量が不均一であった。こうして形成
された発光ダイオードの色度点を実施例１と同様に測定
した。形成された発光ダイオードは、ＬＥＤチップの発
光波長と蛍光体の発光波長を結んだ線上に略位置した
が、バラツキが大きかった。実施例１と同様にして色度
座標上のバラツキ面積を測定した。比較例１の面積は、
実施例１の面積の約１５倍でありバラツキが大きかっ
た。

【００４９】

【発明の効果】ＬＥＤチップ上に配置された接着剤が、
ＬＥＤチップなどの凹凸を緩和すると共に蛍光体の厚み
を一定とする。そのため発光観測面方位による色調ずれ
が極めて少ない発光ダイオードとさせることができる。
また、量産時における各発光ダイオードごとのバラツキ
が少なく、歩留まりの高い発光ダイオードとすることが
できる。

【００５０】特に、本発明の請求項１に記載の方法とす
ることにより、比較的簡単な方法で歩留まり良く発光観
測方位による色調ずれなどが極めて少ない発光ダイオー
ドが形成できる。

【００５１】本発明の請求項２の方法とすることによ
り、高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光光率
の低下が極めて少ない発光ダイオードとすることができ
る。

【００５２】本発明の請求項３の方法とすることによ
り、より耐光性及び発光効率の高い白色系が発光可能な
発光ダイオードとすることができる。

【００５３】本発明の請求項４の構成とすることによ
り、白色発光可能でより耐光性及び発光効率の高い白色
系が発光可能な発光ダイオードとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の発光ダイオードであるチップ
タイプＬＥＤの模式的断面図である。

【図２】図２は、本発明の発光ダイオードである砲弾型
発光ダイオードの模式的断面図である。

【図３】図３は、本発明の発光ダイオードを形成させる
形成装置を示した模式的説明図である。

【符号の説明】

１００・・・チップタイプＬＥＤ １０１、２０１・・・接着剤 １０２、２０２・・・蛍光体 １０３、２０３・・・ＬＥＤチップ １０４・・・パッケージ １０５、２０５・・・導電性ワイヤー １０６・・・外部電極 ２０４・・・モールド部材 ２０６・・・マウント・リード ２０７・・・インナー・リード ３００・・・接着剤が塗布されたパッケージ ３０１・・・蛍光体量を調節するバルブ ３０２・・・蛍光体を入れた容器 ３０３・・・蛍光体を放出させるノズル ３０４・・・テーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップからの発
   光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光
   体と、を有する発光ダイオードの形成方法であって、 前記ＬＥＤチップ上に接着剤を塗布させる工程と、 前記接着剤上に蛍光体を付着させる工程と、を有するこ
   とを特徴とする発光ダイオードの形成方法。
2. 【請求項２】前記ＬＥＤチップは発光層が窒化物系化合
   物半導体であり、且つ前記蛍光体がセリウムで付活され
   たイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体で
   ある請求項１記載の発光ダイオードの形成方法。
3. 【請求項３】前記ＬＥＤチップの主発光ピークが４００
   ｎｍから５３０ｎｍであり、且つ前記蛍光体の主発光波
   長が前記ＬＥＤチップの主ピークよりも長い請求項２記
   載の発光ダイオードの形成方法。
4. 【請求項４】前記蛍光体が（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-y
   Ｇａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅである請求項１記載の発光ダイオー
   ドの形成方法。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、Ｒｅ
   は、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選択される少なくとも一種の元
   素である。