專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波長變換式的發(fā)光二極管，特別是涉及把藍(lán)色發(fā)光變換成白色的類型的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
以往，作為該種波長變換式的發(fā)光二極管，人們知道例如圖22所示的發(fā)光二極管(日本專利第2900928號)和圖23所示的發(fā)光二極管(日本特開平7-99345號)。前者的發(fā)光二極管是引線框架式的發(fā)光二極管1，其構(gòu)造是在引線框架的一方的金屬棒2上設(shè)置凹部3，把由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光二極管器件裝載固定到該凹部3內(nèi)，同時(shí)，分別用鍵合金屬絲6、7把該發(fā)光二極管4與上述金屬棒2和引線框架的另一方的金屬支柱5連接起來，再用炮彈型的透明樹脂9把全體密封起來。波長變換用的熒光材料8被分散到上述透明樹脂9內(nèi)，在使發(fā)光二極管1發(fā)光時(shí)，從發(fā)生二極管器件4發(fā)出來的光照射到熒光物質(zhì)8上后被波長變換為黃色，與發(fā)光二極管器件4本來的藍(lán)色發(fā)光進(jìn)行混色，就可以得到白色發(fā)光色。
此外，后者的發(fā)光二極管，是把由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件4裝載固定帶上述金屬棒2的凹部3內(nèi)，同時(shí)向該凹部3內(nèi)填充含有熒光材料的樹脂8，使得把該發(fā)光二極管器件4的上方覆蓋起來。因此，在由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的發(fā)光二極管1中，由發(fā)光二極管器件4發(fā)出來藍(lán)色發(fā)光激勵熒光材料含有樹脂8內(nèi)的熒光材料，借助于此，使波長變換后的光與發(fā)光二極管器件4的本來的藍(lán)色發(fā)光進(jìn)行混色，就可以得到白色發(fā)光。
但是，在上述現(xiàn)有的發(fā)光二極管1中，在前者的情況下，由于已使熒光材料分散到密封發(fā)光二極管器件4的透明樹脂9內(nèi)，故存在著通過透明樹脂9的光的透過率下降因而使白色發(fā)光的輝度降低的問題，此外，還存在著由于與透明樹脂9比起來熒光材料8的比重大因而難于均一地進(jìn)行分散，不僅在各個(gè)發(fā)光二極管之間，即便是在一個(gè)發(fā)光二極管內(nèi)也會發(fā)生色度的非均一的問題。
另一方面，在后者的情況下，由于用含有熒光材料的樹脂8把發(fā)光二極管器件4的上部附近覆蓋了起來，故存在著因來自發(fā)光二極管器件4的光透過被熒光材料所妨礙而得不到高輝度的白色發(fā)光的問題。
于是，本發(fā)明的目的是提供可以實(shí)現(xiàn)白色發(fā)光的輝度的提高，同時(shí)可以抑制色度的非均一的發(fā)光二極管。
發(fā)明的公開本發(fā)明的發(fā)光二極管，在把發(fā)光二極管器件裝載到基材上邊的同時(shí)，該發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)被密封樹脂體保護(hù)起來構(gòu)成的發(fā)光二極管中，其特征是在上述發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)設(shè)置熒光材料含有層。
倘采用本發(fā)明，由于作成為在發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)設(shè)置熒光材料含有層，在發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)進(jìn)行來自發(fā)光二極管器件的光的波長變換，故沒有必要使波長變換用的熒光材料分散到保護(hù)發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)的樹脂密封體內(nèi)。為此，使樹脂密封體內(nèi)的光透過率改善，因而可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光輝度。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述發(fā)光二極管器件是由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體或SiC類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件。
倘采用本發(fā)明，由于作成為把熒光材料含有層配置在由上述化合物形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)，在發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)進(jìn)行來自發(fā)光二極管器件的光的波長變換，故可以得到發(fā)光輝度高的白色發(fā)光。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，在把2個(gè)以上的發(fā)光二極管器件裝載到基材上邊的同時(shí)，該發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)被密封樹脂體保護(hù)起來構(gòu)成的發(fā)光二極管中，其特征是上述2個(gè)以上的發(fā)光二極管器件之內(nèi)，至少一個(gè)是用氮化鎵類化合物半導(dǎo)體或SiC類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件，且在該藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)設(shè)置有熒光材料含有層。
倘采用本發(fā)明，則可以用簡易的手段實(shí)現(xiàn)包括白色發(fā)光在內(nèi)的多色發(fā)光。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層是使熒光材料分散到粘接劑內(nèi)的層，借助于該熒光材料含有層的粘接作用把發(fā)光二極管器件的背面粘接固定到基材上。
倘采用本發(fā)明，采用使熒光材料分散到粘接劑內(nèi)的辦法，在發(fā)光二極管器件的粘接工序中，就可以同時(shí)進(jìn)行熒光材料的配置。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是使上述熒光材料含有層的熒光材料與粘接劑分離開來形成，在基材的上表面上層狀地形成熒光材料含有樹脂層和粘接劑層。
倘采用本發(fā)明，從在分離開來的狀態(tài)下在基材上邊層狀地形成熒光材料與粘接劑可知，由于可以確保大的熒光材料含有層的厚度，同時(shí)易于進(jìn)行厚度的調(diào)整，故具有易于對與藍(lán)色發(fā)光之間的混色比率進(jìn)行調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層用印刷手段在基材的上表面上形成。
倘采用本發(fā)明，由于可以進(jìn)行多重印刷，故在可以確保熒光材料含有層的厚度的同時(shí)，還可以對其厚度進(jìn)行管理。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層是粘貼到基材的上表面上的熒光材料含有樹脂薄片。
倘采用本發(fā)明，則采用適宜調(diào)整熒光材料含有樹脂薄片的厚度的辦法，就可以與上述同樣，可以確保熒光材料含有層的厚度的同時(shí)，可以對其厚度進(jìn)行管理。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料是釔化合物。
倘采用本發(fā)明，采用把釔化合物用做熒光材料的辦法，就可以效果良好地把短波長的可見光變換成長波長的可見光。
本此外，發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是用設(shè)置在上述基材的上表面上的圍堰把上述熒光材料含有層的周圍圍起來。
倘采用本發(fā)明，采用用圍堰把熒光材料含有層的周圍圍起來的辦法，在可以把熒光材料含有層確保為規(guī)定的厚度的同時(shí)，還可以在發(fā)光二極管器件的下表面的整個(gè)區(qū)域內(nèi)確保均一的厚度。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是在上述熒光材料含有層的下表面一側(cè)或在基材的上表面上設(shè)置反射面。
倘采用本發(fā)明，采用在熒光材料含有層的下表面一側(cè)設(shè)置銅箔或鋁箔等的反射率高的薄膜層的辦法，可以效率良好地把用熒光材料進(jìn)行了波長變換后的黃色發(fā)光向上方反射。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是在上述發(fā)光二極管器件的周圍，設(shè)置朝向上方地向外側(cè)傾斜的反射面。
倘采用本發(fā)明，由于可以用反射面把由發(fā)光二極管器件向四面八方發(fā)光的光向上方聚光，故可以進(jìn)一步提高輝度。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是在上述樹脂密封體的上表面一側(cè)形成有凸?fàn)畹耐哥R部分。
倘采用本發(fā)明，采用在樹脂密封體的上表面上形成凸?fàn)畹耐哥R的辦法，結(jié)果就成為使在樹脂密封體中直線行進(jìn)的光在邊界面上進(jìn)行折射以提高向上方方向的聚光。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是把上述樹脂密封體的上表面一側(cè)形成為平面狀，在該上表面一側(cè)形成熒光材料含有層。
倘采用本發(fā)明，則采用在樹脂密封體的上表面一側(cè)形成熒光材料含有層的辦法，使在上表面一側(cè)的色調(diào)整成為可能。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是上述基材是玻璃環(huán)氧樹脂基板或由液晶聚合物構(gòu)成的立體成型基板或薄板金屬基板中的任何一種基板。
倘采用本發(fā)明，則可以把玻璃環(huán)氧樹脂基板、由液晶聚合物構(gòu)成的立體成型基板和薄板金屬基板選為發(fā)光二極管的基材。
此外，本發(fā)明的另外的形態(tài)的發(fā)光二極管，其特征是把上述發(fā)光二極管器件連接到在基材上設(shè)置的一對電極上，該電極直接表面裝配到母板上邊的印制布線上。
倘采用本發(fā)明，則作為表面裝配式的芯片型發(fā)光二極管是最佳的且適合于大量生產(chǎn)的構(gòu)造。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的發(fā)光二極管的斜視圖。
圖2是裝配到母板上時(shí)的沿圖1的A-A線的剖面圖。
圖3的概念圖，示出了在上述發(fā)光二極管中，在發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)進(jìn)行的波長變換的原理。
圖4是把發(fā)光二極管器件裝載到陰極電極的上邊時(shí)的發(fā)光二極管的斜視圖。
圖5的斜視圖，示出了在本發(fā)明的實(shí)施例2中設(shè)置有圍堰的陰極電極的一部分。
圖6是實(shí)施例2中的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖7的發(fā)光二極管的斜視圖，示出了在密封樹脂體上形成了凸?fàn)畹耐哥R部分的本發(fā)明的實(shí)施例3。
圖8是裝配到母板上時(shí)的沿圖7的B-B線的剖面圖。
圖9的發(fā)光二極管的剖面圖，示出了在發(fā)光二極管器件的周圍配置有反射框的本發(fā)明的實(shí)施例4。
圖10是在上述實(shí)施例4中，由長方體的樹脂密封體構(gòu)成的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖11的發(fā)光二極管的斜視圖，示出了使用立體成型基板的本發(fā)明的實(shí)施例5。
圖12是在上述圖11中沿C-C線的剖面圖。
圖13的發(fā)光二極管的剖面圖，示出了使用立體成型基板的本發(fā)明的實(shí)施例6。
圖14的發(fā)光二極管的剖面圖，示出了在密封樹脂體的上表面一側(cè)形成了熒光材料含有層的本發(fā)明的實(shí)施例7。
圖15的發(fā)光二極管的剖面圖，示出了使熒光材料含有層的熒光材料與粘接劑相分離的本發(fā)明的實(shí)施例8。
圖16的發(fā)光二極管的斜視圖，示出了使用薄板金屬基板的本發(fā)明的實(shí)施例9。
圖17是在上述圖16中沿D-D線的剖面圖。
圖18的發(fā)光二極管的剖面圖，示出了使用薄板金屬基板的另外一個(gè)實(shí)施例。
圖19的多色發(fā)光二極管的斜視圖，示出了本發(fā)明的實(shí)施例10。
圖20的多色發(fā)光二極管的斜視圖，示出了本發(fā)明的實(shí)施例11。
圖21的多色發(fā)光二極管的斜視圖，示出了本發(fā)明的實(shí)施例12。
圖22的剖面圖，示出了現(xiàn)有的波長變換式發(fā)光二極管的一個(gè)例子。
圖23的剖面圖，示出了現(xiàn)有的波長變換式發(fā)光二極管的另一個(gè)例子。
優(yōu)選實(shí)施例為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明的發(fā)光二極管，根據(jù)附圖對之進(jìn)行說明。
圖1到圖3示出了應(yīng)用于表面裝配式的發(fā)光二極管的情況下的實(shí)施例。該實(shí)施例的表面裝配式的發(fā)光二極管11，采用在作為基材的矩形形狀的玻璃環(huán)氧樹脂基板(以下，叫做玻璃環(huán)氧基板)12上形成一對上表面電極13、14(叫做陽極電極和陰極電極)的圖形，把與之一體地形成的下表面電極，用焊錫18固定到母板15上邊的印制布線16、17上來實(shí)現(xiàn)表面裝配。
把發(fā)光二極管器件20裝載到上述玻璃環(huán)氧基板12的上表面中央部分上，并用涂敷在背面一側(cè)的熒光材料含有層21粘接固定到玻璃環(huán)氧基板12上。該發(fā)光二極管器件20是由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的藍(lán)色發(fā)光器件，如圖3所示，由在藍(lán)寶石基板22的上表面上生長有n型半導(dǎo)體23和p型半導(dǎo)體24的構(gòu)造構(gòu)成。n型半導(dǎo)體23和p型半導(dǎo)體24具備電極25、26，并采用用鍵合金屬絲27、28連接到設(shè)置在上述玻璃環(huán)氧基板12上的上表面電極13、14上的辦法使之發(fā)藍(lán)色光。
另一方面，設(shè)置在發(fā)光二極管器件20的背面一側(cè)的熒光材料含有層21，如圖3所示，使適當(dāng)量的熒光材料30均一地分散到以粘接劑29為基本材料的材料中。采用使之成為規(guī)定的厚度那樣地把它印刷涂敷玻璃環(huán)氧基板12的上表面上，在其上邊載置發(fā)光二極管器件20，加熱固化粘接劑29的辦法，把發(fā)光二極管器件20的背面粘接固定到玻璃環(huán)氧基板12的上表面上。由于粘接劑29與玻璃環(huán)氧基板12之間可以得到強(qiáng)的粘接力，故不會發(fā)生熒光材料含有層21剝離之類的事態(tài)。另外，也可以形成向樹脂材料中混合拌入了熒光材料的熒光材料含有樹脂薄片，把該熒光材料含有樹脂薄片粘貼到基材的上表面上制作成熒光材料含有層。
上述熒光材料30受來自發(fā)光二極管器件20的光能激勵，把短波長的可見光變換成長波長的可見光，例如可以使用釔化合物等的熒光物質(zhì)。
因此，在上述發(fā)光二極管器件20中，雖然從n型半導(dǎo)體23和p型半導(dǎo)體24之間的邊界面向上方、側(cè)方和下方發(fā)藍(lán)色光31，但是，特別是向下方發(fā)出的藍(lán)色光31，照射到已經(jīng)分散到熒光材料含有層21內(nèi)的熒光材料30上，對熒光材料30進(jìn)行激勵，變換成黃色光32后向四面八方發(fā)光。這樣一來，該黃色光32與向上述發(fā)光二極管器件20的上方和側(cè)方發(fā)光的藍(lán)色光31進(jìn)行混色，結(jié)果成為在看發(fā)光二極管11時(shí)可以得到白色發(fā)光。
上述發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)，雖然被矩形形狀的樹脂密封體33保護(hù)，上述的藍(lán)色光31和波長變換后的黃色光32在其中直線行進(jìn)，但是該樹脂密封體33的主要成分是環(huán)氧系的透明樹脂，由于與現(xiàn)有技術(shù)不同，熒光材料不分散在其中，故光的透過率良好，從結(jié)果上看成為可以實(shí)現(xiàn)被混色后的白色發(fā)光的輝度提高。此外，在本實(shí)施例中，由于熒光材料30已分散到粘接劑29中，故與現(xiàn)有技術(shù)那樣地?zé)晒獠牧戏稚⒌綐渲芊怏w內(nèi)不一樣，在熒光材料30的分散中不會產(chǎn)生非均一性，結(jié)果就成為可以抑制發(fā)光時(shí)的色度的非均一性。此外，在本實(shí)施例中，由于熒光材料含有層21遠(yuǎn)離樹脂密封體33的上表面，而且隱藏在發(fā)光二極管器件20的背面一側(cè)，故成為難于受紫外線的影響的構(gòu)造。另外，采用使二氧化硅等的擴(kuò)散劑混進(jìn)樹脂密封體33內(nèi)的辦法，還可以得到更為均一的發(fā)光。
采用在上述熒光材料含有層21的下表面一側(cè)設(shè)置銅箔或鋁箔等反射率高的薄膜層，或如圖4所示，使一方的上表面電極(陽極電極)13延長形成載置面35，中介著熒光材料含有層21地把發(fā)光二極管器件20固定到該載置面35的上邊的辦法，也可以提高在發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)發(fā)出來的光的反射效率。
圖5和圖6示出了本發(fā)明的實(shí)施例2。在該實(shí)施例中，在從上述上表面電極113延長出來的載置面35上，開設(shè)比發(fā)光二極管器件20的平面形狀稍小一點(diǎn)的方孔37，向該方孔37內(nèi)填充上述熒光材料含有層21，把發(fā)光二極管器件20載置固定到其上邊，其它的構(gòu)成與上述實(shí)施例1是同樣的。在本實(shí)施例中，在向該方孔37內(nèi)填充熒光材料含有層21時(shí)，由于方孔37的內(nèi)周緣起著圍堰38的作用，防止熒光材料含有層21的流出，故在可以確保規(guī)定的厚度的同時(shí)，還可以在發(fā)光二極管器件20的下表面的整個(gè)面的范圍內(nèi)確保均一的厚度。另外用來確保規(guī)定的厚度的圍堰38，并不限定于構(gòu)成上述上表面電極13的一部分的載置面35。
圖7和圖8示出了本發(fā)明的實(shí)施例3。在本實(shí)施例中，采用把保護(hù)發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)的樹脂密封體36形成為半球狀，作為凸?fàn)畹耐哥R部分起作用的辦法，提高了向上方方向的聚光性。即，采用使在樹脂密封體36中直線行進(jìn)的光在邊界面上向上方方向折射，提高聚光性的辦法，結(jié)果成為可以實(shí)現(xiàn)白色發(fā)光的輝度的提高。
圖9示出了本發(fā)明的實(shí)施例4。在本實(shí)施例中，把圓筒狀的反射框40配置在玻璃環(huán)氧基板12的上表面中央部分上，把發(fā)光二極管器件20載置到其中，同時(shí)，與上述實(shí)施例3同樣，用半球狀的樹脂密封體36保護(hù)該發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)。反射框40，形成其內(nèi)周壁41朝向上方地向外側(cè)傾斜的錐狀的反射面，使由發(fā)光二極管器件20發(fā)出來的光被內(nèi)周壁反射而向上方方向聚光。發(fā)光二極管器件20，中介著使熒光材料30分散到粘接劑29中的熒光材料含有層21地固定到玻璃環(huán)氧基板12的上表面上。在設(shè)置熒光材料含有層21之際，反射框40的內(nèi)周壁41的下端周緣成為圍堰，防止熒光材料含有層21的流出，因而可以確保規(guī)定的層厚。
因此，倘采用該實(shí)施例，則分散到熒光材料含有層21中的熒光材料30受在發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)發(fā)光的光激勵，借助于該激勵進(jìn)行了波長變換的光被反射框40的內(nèi)周壁41反射向上方聚光。如上所述，由于被反射框40聚光后的反射光和從發(fā)光二極管器件20直接在樹脂密封體36中行進(jìn)的光，在樹脂密封體36的邊界面上，都再次被向上方方向聚光，故與上述實(shí)施例比，成為可以得到更高輝度的白色發(fā)光。另外，如圖10所示，也可以在矩形形狀的樹脂密封體33之內(nèi)設(shè)置與上述同樣的反射框40，但是在這種情況下，僅僅可以得到歸功于反射框40的聚光效果。
圖11和圖12示出了本發(fā)明的實(shí)施例5。本實(shí)施例的發(fā)光二極管11以用液晶聚合物成型的立體成型基板45為基材，在立體成型基板45的中央部分處形成研缽狀的杯筒部分46。在立體成型基板45的上表面上，除去把中央部分的狹縫47夾在中間左右形成陽極和陰極的上表面電極13、14之外，在上述杯筒部分46的內(nèi)周面上形成與上述上表面電極13、14一體成型的反射面48。該反射面48，在杯筒部分46的底部49中被挖成圓形，可以直接看見立體成型基板45。接著，向該底部49上涂敷與上述同樣的熒光材料含有層21，固定粘接載置在其上邊的發(fā)光二極管器件20。另外，發(fā)光二極管器件20的一對電極和上述上表面電極13、14用鍵合金屬絲27、28連接起來。在本實(shí)施例中，在設(shè)置熒光材料含有層21之際，反射面48的下端周緣也將成為圍堰，防止熒光材料含有層21的流出，確保規(guī)定的層厚。
此外，上述發(fā)光二極管器件20和鍵合金屬絲27、28，包括杯筒部分46在內(nèi)，用在立體成型基板45的上表面一側(cè)形成的透明的樹脂密封體33保護(hù)起來。在本實(shí)施例中，向立體成型基板45的上表面一側(cè)突出出來的樹脂密封體33的厚度受到抑制，發(fā)光二極管11整體成為薄型。另外，在立體成型基板45的下表面一側(cè)，形成與上述上表面電極13、14一體成型的下表面電極。
因此，在本實(shí)施例中也是，分散到熒光材料含有層21中的熒光材料30，受在發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)發(fā)光的光激勵，借助于該激勵進(jìn)行了波長變換的光被杯筒部分46的反射面48反射，向上方一側(cè)行進(jìn)，由此提高聚光性，結(jié)果成為可以得到高輝度的白色發(fā)光。
圖13示出了本發(fā)明的實(shí)施例6。本實(shí)施例的發(fā)光二極管11，與上述實(shí)施例5同樣，使用立體成型基板45，但是，密封發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)的樹脂密封體36被形成為半球狀這一點(diǎn)是不一樣的。由于采用使樹脂密封體36的頂部位于發(fā)光二極管器件20的大致正上邊的辦法，可以提高聚光性，故除去用杯筒部分46的反射面48得到的聚光效果之外，還可以期待由樹脂密封體36得到的聚光性，因而可以得到更高的高輝度的白色發(fā)光。
圖14示出了本發(fā)明的實(shí)施例7。在本實(shí)施例中，在矩形形狀的樹脂密封體33的上表面一側(cè)形成薄的熒光材料含有層39，使得在上表面上進(jìn)行的色調(diào)整成為可能。熒光材料含有層39，是使上述釔系的熒光材料30或別的熒光材料分散到有機(jī)溶媒中的熒光材料含有層，作為涂料，也可以印刷到樹脂密封體33的上表面上，或粘貼成型為薄片狀的熒光材料。熒光材料含有層39由于可以形成得薄，故借助于此可以把光透過率的降低壓低到最小限度。
圖15示出了本發(fā)明的實(shí)施例8。與上述的實(shí)施例不同，使粘接劑29與熒光材料30分離開來，把使上述熒光材料30分散到透明的有機(jī)溶媒中的熒光材料含有層44印刷涂敷到玻璃環(huán)氧基板12的上表面上，借助于重疊印刷等形成了規(guī)定的厚度。在使熒光材料含有層44干燥后，向其上邊涂敷透明的粘接劑29，作成為2層構(gòu)造，把發(fā)光二極管器件20載置固定到其上邊。在本實(shí)施例中，向發(fā)光二極管器件20的背面一側(cè)發(fā)出來的藍(lán)色發(fā)光，雖然在通過了粘接劑29之后，照射到分散到熒光材料含有樹脂44中的熒光材料30上使熒光材料30激勵，波長變換成黃色發(fā)光后向四面八方發(fā)光，但是，由于可以確保大的熒光材料含有樹脂44的厚度的同時(shí)，厚度的調(diào)整也是容易的，故具有易于調(diào)整與藍(lán)色發(fā)光之間的混色比率的優(yōu)點(diǎn)。另外，除去上述熒光材料含有樹脂之外，也可以采用粘貼熒光材料含有薄片的辦法形成。
圖16和圖17示出了本發(fā)明的實(shí)施例9，不使用上述玻璃環(huán)氧基板12，而代之以把沖壓成型為規(guī)定的形狀的薄板金屬基板50作為基材使用。在該薄板金屬基板50的材料中，可以使用熱導(dǎo)率好的銅或鐵或者磷青銅，用沖壓成型法在中央部分處形成研缽狀的杯筒部分51。在杯筒部分51的底面52上，與上述實(shí)施例1同樣，設(shè)置向粘接劑29內(nèi)分散進(jìn)熒光材料30的熒光材料含有層21，把發(fā)光二極管器件20固定到其上邊。在本實(shí)施例中，由于向薄板金屬基板50的上邊直接涂敷熒光材料含有層21，故要求粘接劑20具有絕緣性。此外，在本實(shí)施例中，為了確保薄板金屬基板50的剛性，已向該基板的背面一側(cè)的凹坑內(nèi)填充上環(huán)氧樹脂53。在薄板金屬基板50的一端一側(cè)，形成有分割狹縫，被分割成左右的薄板金屬基板50本身形成一對上表面電極。
因此，采用用鍵合金屬絲27、28把發(fā)光二極管器件20的各個(gè)電極與薄板金屬基板50的左右上表面連接起來的辦法，就可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)光二極管器件20的導(dǎo)通。上述杯筒部分51的內(nèi)周壁成為錐狀的反射面55，與密封發(fā)光二極管器件20的表面一側(cè)的半球狀的樹脂密封體36一起提高聚光性。另外，在本實(shí)施例中，反射面55的下端周緣也起著確保熒光材料含有層的厚度的圍堰的作用。
另外，即便是在使用薄板金屬基板50的發(fā)光二極管11中，如圖18所示，也可以作成為平坦地形成了上表面的矩形形狀的樹脂密封體33。在這種情況下，分割狹縫54用絕緣帶56進(jìn)行填塞。
圖19示出了本發(fā)明的實(shí)施例10。在適用于多色發(fā)光二極管11a的本實(shí)施例中，其構(gòu)成為在作為基材的矩形形狀的玻璃環(huán)氧基板12的上表面上，左右排列地形成陰極電極13a、13b和陽極電極14a、14b的圖形，并借助于貫通孔19在背面一側(cè)繞進(jìn)下表面電極。
在上述玻璃環(huán)氧基板12的上表面上形成的一對陰極電極13a、13b上邊分別裝載第1發(fā)光二極管器件20a和第2發(fā)光二極管器件20b。第1發(fā)光二極管器件20a，是上邊所說的由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的藍(lán)色發(fā)光器件，用鍵合金屬絲27、28連接到上述陰極電極13a、13b上。
此外，第1發(fā)光二極管器件20a還通過在其背面一側(cè)設(shè)置的熒光材料含有層21粘接到陰極電極13a的上表面上。該熒光材料含有層21，如上所述，以絕緣性的粘接劑為基本材料向其中均一地分散進(jìn)適當(dāng)量的熒光材料。使之成為規(guī)定的厚度地把它涂敷到陰極電極13a的上表面上，在其上邊載置發(fā)光二極管器件20a，并采用加熱固化粘接劑的辦法，把第1發(fā)光二極管器件20a的背面一側(cè)固定到陰極電極13a的上表面上。
另一方面，第2發(fā)光二極管器件20b，是以磷化鎵鋁銦類化合物半導(dǎo)體(GaAlInP)為材料的紅色發(fā)光二極管器件，通過導(dǎo)電性粘接劑43固定到陰極電極13b的上邊，用鍵合金屬絲28與陽極電極14b進(jìn)行連接。
此外，并排配置在玻璃環(huán)氧基板12的上表面上的發(fā)光二極管器件20a、20b的表面一側(cè)，用透明的樹脂密封體33進(jìn)行保護(hù)。該樹脂密封體33是以環(huán)氧樹脂為主要成分的樹脂，剩下上述陰極電極13a、13b和陽極電極14a、14b的各個(gè)貫通孔19地在玻璃環(huán)氧基板12的上表面一側(cè)形成矩形形狀。
因此，在上述實(shí)施例的多色發(fā)光二極管11a中，當(dāng)電流在第1發(fā)光二極管器件20a中流動時(shí)，如圖3所示，在n型半導(dǎo)體23和p型半導(dǎo)體24之間的邊界面上進(jìn)行藍(lán)色發(fā)光，該藍(lán)色發(fā)光向上方、側(cè)方和下方，作為藍(lán)色光31發(fā)光。特別是向下方發(fā)出的藍(lán)色光31，激勵已分散到熒光材料含有層21中的熒光材料30，受到波長變換后向四面八方發(fā)出黃色光32。這樣一來，該黃色光32與上述第1發(fā)光二極管器件20a向上方和側(cè)方發(fā)出的藍(lán)色光31進(jìn)行混色，在觀看多色發(fā)光二極管11a時(shí)被識別為白色發(fā)光。第1發(fā)光二極管器件20a的表面一側(cè)被矩形形狀的樹脂密封體32保護(hù)起來，上述的藍(lán)色光31和波長變換后的黃色光32雖然在其中直線行進(jìn)，但是，該樹脂密封體33的主要成分是環(huán)氧樹脂系的透明樹脂，由于與現(xiàn)有技術(shù)不同，不含熒光材料，故光透過率良好，從結(jié)果上看就成為可以實(shí)現(xiàn)白色發(fā)光的輝度提高。此外，在本實(shí)施例中，由于采用僅僅在第1發(fā)光二極管器件20a中電流流動的辦法就可以得到白色發(fā)光，故與象現(xiàn)有技術(shù)那樣用多個(gè)發(fā)光二極管器件的混色得到白色發(fā)光的情況比，電流消費(fèi)量可以顯著地小。
另一方面，在想得到紅色發(fā)光的情況下，采用使電流在第2發(fā)光二極管器件20b中流動的辦法得到，但由于樹脂密封體33是透明的，故可以得到高輝度的紅色發(fā)光而不會降低光的透過率。
圖20示出了本發(fā)明的實(shí)施例11，是用藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件取代上述實(shí)施例中的紅色發(fā)光的發(fā)光二極管器件20b，并把它載置到陰極電極13b的上邊的例子。該藍(lán)色的發(fā)光二極管器件20b，與第1發(fā)光二極管器件20a同樣，是以氮化鎵類化合物半導(dǎo)體為材料的器件。因此，通過絕緣性的粘接劑42固定到陰極電極13b的上表面上，陰極電極13b和陽極電極14b分別通過鍵合金屬絲27、28實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。另外，其它的構(gòu)成與上述實(shí)施例10是一樣的，故省略詳細(xì)的說明。
在本實(shí)施例中，第1發(fā)光二極管器件20a與上述實(shí)施例同樣，可以得到白色發(fā)光，而在向第2發(fā)光二極管器件20b供給電流時(shí)，則可以得到藍(lán)色發(fā)光。如上所述，在裝載完全相同的形態(tài)的發(fā)光二極管器件的同時(shí)可以容易地得到藍(lán)色和白色這2色的發(fā)光。
圖21示出了本發(fā)明的實(shí)施例12。該實(shí)施例的多色發(fā)光二極管雖然是全彩色的二極管，但與現(xiàn)有技術(shù)不同，用4個(gè)發(fā)光二極管器件可以表現(xiàn)所有的顏色。即，構(gòu)成為使第1發(fā)光二極管器件20a發(fā)出白色發(fā)光，使第2、第3、第4發(fā)光二極管器件20b、20c、20d的組合顯示除白色以外的所有的顏色。在橫長的玻璃環(huán)氧基板12上邊排列4排地形成陰極電極13a～13d和陽極電極14a～14d，在陰極電極13a～13d上邊按照順序裝載第1～第4發(fā)光二極管器件20a～20d。在本實(shí)施例中，第1～第4發(fā)光二極管器件20a、20b、20c、20d，分別是發(fā)白色、綠色、藍(lán)色、紅色光的發(fā)光二極管器件，第1～第3發(fā)光二極管器件20a、20b、20c，不論哪一個(gè)都是以氮化鎵類化合物半導(dǎo)體作為材料，而第4發(fā)光二極管器件20d則以磷化鎵鋁銦類化合物半導(dǎo)體作為材料。
上述第1發(fā)光二極管器件20a，用熒光材料含有層21固定粘接到陰極電極13a的上表面上，第2和第3發(fā)光二極管器件20b、20c，用絕緣性的粘接劑42固定粘接到陰極電極13b、13c的上表面上。此外，第4發(fā)光二極管器件20d，則用導(dǎo)電性粘接劑43固定粘接到陰極電極13d的上表面上。另外，第1～第3發(fā)光二極管器件20a、20b、20c，用鍵合金屬絲27與各個(gè)陰極電極13a、13b、13c連接，此外，與陽極電極14a、14b、14c、14d，還包括第4發(fā)光二極管器件20d在內(nèi)，用鍵合金屬絲28進(jìn)行連接。第1～第4發(fā)光二極管器件20a、20b、20c、20d的上方，用一體地成型的矩形形狀的樹脂密封體33進(jìn)行保護(hù)。
因此，在本實(shí)施例中，每一個(gè)發(fā)光二極管器件20a、20b、20c、20d不用說都可以發(fā)單色光，采用對發(fā)綠色、黃色、紅色光的第2～第4發(fā)光二極管器件20b、20c、20d的電流值進(jìn)行控制的辦法，就可以使之發(fā)出所有的色的光。此外，白色發(fā)光，可以采用使第1發(fā)光二極管器件20a進(jìn)行單色發(fā)光的辦法得到，不必象現(xiàn)有的全彩色發(fā)光二極管那樣，進(jìn)行微妙的電流控制。
另外，上述不論哪一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，雖然所說明的都是可以直接表面裝配到母板15上邊的印制布線16、17上的芯片式的發(fā)光二極管，但是，本發(fā)明的發(fā)光二極管，對于在現(xiàn)有例中說明的引線框架式的二極管也可以適用。即，采用向可以載置發(fā)光二極管器件的金屬棒的凹部內(nèi)涂敷含有熒光材料的粘接劑，把由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光二極管器件粘接固定到其上邊的辦法，即便是不使熒光材料分散到炮彈型的樹脂密封體內(nèi)，也可以得到高輝度的白色發(fā)光。
此外，雖然上述不論哪一個(gè)實(shí)施例說明的都是用鍵合金屬絲連接發(fā)光二極管器件和一對上表面電極的情況，但是本發(fā)明的并不限定于此，例如也包括使用焊料凸點(diǎn)的倒扣片裝配等的連接方法。
再有，在上述不論哪一個(gè)實(shí)施例中，雖然說明的都是在發(fā)光二極管器件中使用氮化硅類化合物半導(dǎo)體的情況，但在使用用SiC類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件的情況下，也可以采用同樣的構(gòu)成。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管，由于可以得到高輝度的白色發(fā)光，故作為各種顯示裝置或光通信的白色光源是有用的。
此外，本發(fā)明的發(fā)光二極管，作為電流消費(fèi)量少且易于進(jìn)行電流控制的多色發(fā)光二極管是有用的。
權(quán)利要求
1．一種把發(fā)光二極管器件裝載到基材上邊的同時(shí)，該發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)被密封樹脂體保護(hù)起來構(gòu)成的發(fā)光二極管，其特征是在上述發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)設(shè)置熒光材料含有層。
2．權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征是上述發(fā)光二極管器件是由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體或SiC類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件。
3．一種把2個(gè)以上的發(fā)光二極管器件裝載到基材上邊的同時(shí)，該發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)被密封樹脂體保護(hù)起來構(gòu)成的發(fā)光二極管，其特征是上述2個(gè)以上的發(fā)光二極管器件之內(nèi)，至少一個(gè)是用氮化鎵類化合物半導(dǎo)體或SiC類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件，且在該藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件的背面一側(cè)設(shè)置有熒光材料含有層。
4．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層，是使熒光材料分散到粘接劑內(nèi)的層，借助于該熒光材料含有層的粘接作用把發(fā)光二極管器件的背面粘接固定到基材上。
5．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層使熒光材料與粘接劑分離開來形成，在基材的上表面上層狀地形成熒光材料含有樹脂層和粘接劑層。
6．權(quán)利要求4或5所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層用印刷手段在基材的上表面上形成。
7．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層是粘貼到基材的上表面上的熒光材料含有樹脂薄片。
8．權(quán)利要4、5和7中的任何一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料是釔化合物。
9．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是上述熒光材料含有層的周圍，被設(shè)置在上述基材的上表面上的圍堰圍了起來。
10．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是在上述熒光材料含有層的下表面一側(cè)或在基材的上表面上設(shè)置反射面。
11．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是在上述發(fā)光二極管器件的周圍，設(shè)置朝向上方地向外側(cè)傾斜的反射面。
12．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是在上述樹脂密封體的上表面一側(cè)形成凸?fàn)畹耐哥R部分。
13．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是把上述樹脂密封體的上表面一側(cè)形成為平面狀，在該上表面一側(cè)形成熒光材料含有層。
14．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是上述基材是玻璃環(huán)氧樹脂基板或由液晶聚合物構(gòu)成的立體成型基板或薄板金屬基板中的任何一種基板。
15．權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光二極管，其特征是把上述發(fā)光二極管器件連接到在基材上設(shè)置的一對電極上，該電極直接表面裝配到母板上邊的印制布線上。
全文摘要
在把發(fā)光二極管器件(20)裝載到玻璃環(huán)氧基板(12)上的同時(shí),該發(fā)光二極管器件的表面一側(cè)被密封樹脂體保護(hù)起來構(gòu)成的發(fā)光二極管中,上述發(fā)光二極管器件(20)使用用氮化硅類化合物半導(dǎo)體形成的藍(lán)色發(fā)光的發(fā)光二極管器件,在該發(fā)光二極管器件的背面一側(cè),設(shè)置使熒光材料分散到粘接劑中的熒光材料含有層(21)。采用在發(fā)光二極管器件(20)的背面一側(cè)使藍(lán)色發(fā)光進(jìn)行波長變換的辦法,可以得到高輝度的白色發(fā)光。
文檔編號H01L33/48GK1315057SQ00801191
公開日2001年9月26日 申請日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月23日
發(fā)明者深澤孝一, 宮下純二, 土屋康介 申請人:西鐵城電子股份有限公司