JP5350947B2 - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードに関するものである。特に、携帯情報端末などのフラッシュライトや各種インジケータなどに適している表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードに関する。 The present invention relates to a light emitting diode. In particular, the present invention relates to a surface-mounted top-emitting LED that is suitable for flashlights such as portable information terminals and various indicators.
従来の表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードの一例が特開平11−87780号公報(特許文献1)に開示されている。この発光ダイオードについて説明する。 An example of a conventional surface-mounted top-emitting LED is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-87780 (Patent Document 1). This light emitting diode will be described.
発光ダイオード100は、たとえば図27に示すように、不透光性反射ケース1の上面から凹んだ逆円錐台形状の凹部1rの底面に発光ダイオード素子16が配置され、この凹部1rは透光性の封止樹脂部8で完全に満たされるように封止された構造であった。凹部の底面には2つの金属パッド部3a,3bが設けられ、発光ダイオード素子16は、金属パッド部3aに対してはそのまま表面実装されており、金属パッド部3bに対しては発光ダイオード素子16の上面から金ワイヤ7によってボンディングされていた。2つの金属パッド部3a,3bは、不透光性反射ケース1の外側に設けられた2つの端子電極部2a,2bにそれぞれ電気的に接続されていた。
In the
従来の表面実装型上面発光方式の発光ダイオードの他の例は、たとえば特開2004−327955号公報(特許文献2)、特開2000−294838号公報(特許文献3)に記載されている。 Other examples of conventional surface-mounted top-emitting LEDs are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-327955 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-294838 (Patent Document 3).
近年、携帯端末のフラッシュライトや着信ライトに白色の表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードや、赤、緑、青色を組み合わせたマルチカラーの表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードが用いられている。携帯端末に使用するためには、明るさだけでなく、さまざまな色をもつ発光ダイオードが必要となっている。 In recent years, white surface-mounted top-emitting LEDs and multi-color surface-mounted top-emitting LEDs that combine red, green, and blue have been used for flash and incoming lights in mobile devices. Yes. In order to be used for portable terminals, light emitting diodes having various colors as well as brightness are required.
上述の不透光性反射ケース1の材料としては、散乱効果をもたせるような材料を使用するのが一般的である。その場合、指向角に広がりが得られるが、高輝度な発光ダイオードを得ることは難しい。 As a material of the above-mentioned non-translucent reflective case 1, it is common to use a material that has a scattering effect. In that case, the directivity angle can be widened, but it is difficult to obtain a high-intensity light emitting diode.
そこで、本発明は、携帯端末のフラッシュライトとしても使用可能な程度に、高輝度で指向性の強い発光ダイオードを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting diode having high brightness and strong directivity to such an extent that it can be used as a flashlight for a portable terminal.
上記目的を達成するため、本発明に基づく発光ダイオードは、主表面を有する基板と、前記基板に貼り合せられ、前記主表面を露出させる開口部を有する板材である貼合せ部と、前記開口部において前記主表面に設置された発光ダイオード素子と、前記開口部内の空間のみを満たすように前記発光ダイオード素子を封止する透光性の封止樹脂部と、前記貼合せ部の前記基板とは反対側の面に、前記開口部の外側を離隔して斜面で取囲むように設置されたリフレクタとを備え、前記開口部の内側の側面が前記主表面に対して垂直であり、前記封止樹脂部の上面と前記リフレクタとの間に他の部材がない。 In order to achieve the above object, a light-emitting diode according to the present invention includes a substrate having a main surface, a bonding portion that is a plate material that is bonded to the substrate and exposes the main surface, and the opening. The light-emitting diode element installed on the main surface, the translucent sealing resin part that seals the light-emitting diode element so as to fill only the space in the opening, and the substrate of the bonding part A reflector disposed on an opposite surface so as to be separated from the outside of the opening and surrounded by a slope, and an inner side surface of the opening is perpendicular to the main surface, and the sealing There is no other member between the upper surface of the resin part and the reflector .
本発明によれば、封止樹脂部が開口部内の空間に樹脂を充填することで形成されるので、樹脂封止が容易となる。また、発光ダイオード素子から発光した光が効率的にリフレクタ19に入射するので、高輝度で指向性の強い発光ダイオードとすることができる。
According to the present invention, since the sealing resin portion is formed by filling the space in the opening with resin, the resin sealing becomes easy. Further, since light emitted from the light emitting diode element efficiently enters the
(実施の形態1)
(構成)
図1、図2を参照して、本発明に基づく実施の形態1における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオード101の斜視図を図1に示し、断面図を図2に示す。発光ダイオード101は、主表面15uを有する基板15と、主表面15uに設置された発光ダイオード素子16と、発光ダイオード素子16と主表面15uとの間を電気的に接続するように配置された金属線17と、発光ダイオード素子16および金属線17を主表面15uから突出する独立した凸部となるように封止する透光性の封止樹脂部18と、封止樹脂部18の外側を離隔して斜面19fで取囲むように主表面15uに設置されたリフレクタ19とを備える。基板15は長方形であり、基板15の互いに対向する2辺には端子電極部11a,11bが設けられている。主表面15uは図1における基板15の上面であり、主表面15uには、金属パッド部12a,12bが配置されている。金属パッド部12a,12bはいずれも金属の薄膜であり、主表面15u上において間隙を介して別々の領域を覆っている。端子電極部11aは金属パッド部12aと電気的に接続されており、端子電極部11bは金属パッド部12bと電気的に接続されている。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the light emitting diode in Embodiment 1 based on this invention is demonstrated. A perspective view of the
リフレクタ19の下部は、底面開口部19bとなっており、底面開口部19bの内側においては、主表面15uおよび金属パッド部12a,12bが露出している。発光ダイオード素子16の下面は主表面15uの金属パッド部12aに対して導電性接着剤で接着されている。発光ダイオード素子16の上面と金属パッド部12bとの間は金属線17を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されている。金属線17は金ワイヤであることが好ましい。
The lower portion of the
この発光ダイオードを製造する際には、発光ダイオード素子16を基板15に貼り付け、金属線17によるボンディングを行ない、封止樹脂部18を形成した後にリフレクタ19を取り付ける。
When manufacturing this light emitting diode, the light
(作用・効果)
本実施の形態では、封止樹脂部はリフレクタの凹部を完全に満たすように設けられるのではなく、発光ダイオード素子と金属線のみを独立した凸部として覆うように設けられているので、発光ダイオード素子から出射した光が封止樹脂部を通過する距離が短くなり、その分だけ光の損失が少なくなる。したがって、外部に出射していく光の光量は増加し、従来より高輝度な発光ダイオードとすることができる。また、従来の発光ダイオードに比べて、封止樹脂部を形成するために必要な樹脂の量が少ないためにコストダウンを図ることができる。
(Action / Effect)
In the present embodiment, the sealing resin portion is not provided so as to completely fill the concave portion of the reflector, but is provided so as to cover only the light emitting diode element and the metal wire as independent convex portions. The distance that the light emitted from the element passes through the sealing resin portion is shortened, and the light loss is reduced accordingly. Therefore, the amount of light emitted to the outside increases, and a light-emitting diode with higher brightness than before can be obtained. Moreover, since the amount of resin required for forming the sealing resin portion is less than that of a conventional light emitting diode, the cost can be reduced.
本実施の形態では、発光ダイオード素子16は上下面に1つずつ電極を有するものとして説明したが、発光ダイオード素子としては片面に2つの電極があるものを用いてもよい。上面に2つの電極があるタイプの発光ダイオード素子の場合、金属線を2本用いて上面の2つの電極から主表面15uへの電気的接続が行なわれる。その場合、封止樹脂部はこれら2本の金属線を両方とも覆うようにすればよい。下面に2つの電極があるタイプの発光ダイオード素子であってもよく、その場合、はんだボールなどを介して主表面15uに対するボンディングを行なってもよい。この場合は発光ダイオード素子の上側に金属線がない構成にすることができるので封止樹脂部に必要な樹脂の量を少なくすることができる。
In the present embodiment, the light emitting
(実施の形態2)
(構成)
図3、図4を参照して、本発明に基づく実施の形態2における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオード102は、複数の発光ダイオード素子16を一括して樹脂封止したタイプである。発光ダイオード102の斜視図を図3に示す。発光ダイオード102のリフレクタを取り付ける前の状態の平面図を図4に示す。図4ではリフレクタの貫通孔の上下の輪郭形状が2点鎖線で表示されている。図3に示すように、発光ダイオード102は、主表面15uを有する基板15hと、主表面15uに設置された複数の発光ダイオード素子16と、複数の発光ダイオード素子16と主表面15uとの間をそれぞれ電気的に接続するように配置された複数の金属線17と、複数の発光ダイオード素子16および複数の金属線17を一括して、主表面15uから突出する独立した凸部となるように封止する透光性の封止樹脂部18hと、封止樹脂部18hの外側を離隔して斜面32fで取囲むように主表面15uに設置されたリフレクタ32とを備える。図4に示すように、基板15hは、発光ダイオード素子16の個数の2倍の数の端子電極部を備えている。これらの端子電極部22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g,22hは基板15hの互いに対向する2辺にそれぞれ沿って分散するように配列されている。基板15hの主表面15uに配置される金属パッド部の数も発光ダイオード素子16の個数の2倍の数となっている。たとえば、金属パッド部21aは端子電極部22aに電気的に接続されており、金属パッド部21bは端子電極部22bに電気的に接続されている。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the light emitting diode in Embodiment 2 based on this invention is demonstrated. The
(作用・効果)
本実施の形態では、発光ダイオード素子を複数個備えているので、より高輝度な発光ダイオードとすることができる。また、本実施の形態では、封止樹脂部18h内に配置される複数の発光ダイオード素子16の各々の発光色を違うものにしておくことで、全体としてさまざまな色に発光する発光ダイオードとすることができる。
(Action / Effect)
In the present embodiment, since a plurality of light emitting diode elements are provided, a light emitting diode with higher luminance can be obtained. In the present embodiment, the light emitting diodes that emit light in various colors as a whole are obtained by making the light emitting colors of the plurality of light emitting
(実施の形態3)
(構成)
図5、図6を参照して、本発明に基づく実施の形態3における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオード103は、複数の発光ダイオード素子16を個別に樹脂封止したタイプである。発光ダイオード103の中央部分の拡大斜視図を図5に示す。発光ダイオード103の中央部分の拡大平面図を図6に示す。図6はリフレクタを取り付けた後の状態を表示している。発光ダイオード103は、主表面15uを有する基板と、主表面15uに設置された複数の発光ダイオード素子16と、複数の発光ダイオード素子16と前記主表面15uとの間をそれぞれ電気的に接続するように配置された複数の金属線17と、複数の発光ダイオード素子16および複数の金属線17をそれぞれ個別に、主表面15uから突出する独立した凸部となるように封止する透光性の複数の封止樹脂部18iと、複数の封止樹脂部18iの外側を離隔して斜面32fで取囲むように主表面15uに設置されたリフレクタ32とを備える。他の部分の構成は、実施の形態2で説明したものと基本的に同じである。
(Embodiment 3)
(Constitution)
With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the light emitting diode in Embodiment 3 based on this invention is demonstrated. The
(作用・効果)
本実施の形態では、複数の発光ダイオード素子の中に異なる色に発光するものを含ませておいた場合、実施の形態2のように一括で樹脂封止したものに比べて、より多様にさまざまな色に発光する発光ダイオードとすることができる。封止樹脂部18iが複数に分かれるので、内包される発光ダイオード素子16の種類に応じて異なる種類の樹脂を使い分けることができる。すなわち、1つの発光ダイオードの中で複数ある封止樹脂部18iは異なる材料からなる封止樹脂部を組み合わせたものとなっていてもよい。たとえば、赤、緑または青に発光する発光ダイオード素子はそれぞれ透明樹脂または散乱材入り樹脂で封止し、青色または近紫外色の発光ダイオード素子はそれぞれ蛍光体入り樹脂で封止した構造としてもよい。このようにすることで、発光ダイオードとして表現できる色の数が多くなる。
(Action / Effect)
In the present embodiment, when a plurality of light emitting diode elements that emit light of different colors are included, a wider variety of elements can be obtained compared to a case where a plurality of light emitting diode elements are collectively resin-sealed as in the second embodiment. A light emitting diode that emits light of any color can be obtained. Since the sealing
(実施の形態4)
(構成)
図7、図8を参照して、本発明に基づく実施の形態4における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオード104は、実施の形態3と同様に複数の発光ダイオード素子16を個別に樹脂封止したタイプであるが、実施の形態3に比べればリフレクタの構造が異なる。発光ダイオード104の中央部分の拡大斜視図を図7に示す。発光ダイオード104の平面図を図8に示す。図8はリフレクタを取り付けた後の状態を表示している。発光ダイオード104は、リフレクタ33を備える。リフレクタ33は、複数の封止樹脂部18iの各々に対して個別に外側を離隔して斜面33fで取囲むように主表面15uに設置されたものである。他の部分の構成は、実施の形態3で説明したものと基本的に同じである。
(Embodiment 4)
(Constitution)
With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the light emitting diode in Embodiment 4 based on this invention is demonstrated. This light-emitting
図8ではリフレクタ33の仕切り部分の稜線が十字型に交差するように表示しているが、実際には、図7に示すように中央の山状部分の頂上付近には丸みがつけられているので、図8において中央付近では稜線は見えなくなっていてもよい。図7における中央の山状部分の頂上にはもっと大きな曲率半径で丸みがつけられていてもよい。また、中央の山状部分の頂上に平坦な上面が残っていてもよい。
In FIG. 8, the ridgelines of the partition portion of the
(作用・効果)
実施の形態3の構成では、たとえ複数の色の発光ダイオード素子16を組み合わせて配置したときであっても、大きな単一の凹部を有するリフレクタ32を配置することとなっていたが、その場合、色の見え方に偏りが生じる。これに対して、本実施の形態(実施の形態4)では、リフレクタ33は個別の封止樹脂部18iに対応して個別に外側を離隔して斜面33fで取囲んでいるので、色の見え方に偏りが生じる程度を軽減することができる。特に、色の偏りがない状態で高輝度が得られるという点で、本実施の形態は好ましい。また、実施の形態3で述べたように、複数の封止樹脂部18iとして異なる種類の樹脂を組み合わせて用いることも可能である。
(Action / Effect)
In the configuration of the third embodiment, even when the light emitting
(リフレクタの形状)
実施の形態1〜4では、表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードの例をいくつか示してきたが、これらの発光ダイオードに用いられているリフレクタは、その形状から2種類の構造に大きく分類される。リフレクタの形状について以下説明する。
(Reflector shape)
In Embodiments 1 to 4, several examples of surface-mounted top-emitting LEDs have been shown. The reflectors used in these LEDs are roughly classified into two types according to their shapes. Is done. The shape of the reflector will be described below.
実施の形態1で示した発光ダイオード101に用いられているリフレクタ19の斜視図を図9に示す。平面図を図10に示す。底面開口部19bの直径D1の最大値は、リフレクタの傾斜角度、高さ、発光ダイオードの外形寸法から規定される。直径D1の最小値は、発光ダイオード素子のチップ寸法、ワイヤボンディングに必要な大きさなどから規定される。直径D1の値は、好ましくは2.5mm以上2.7mm以下である。反射面である斜面19fの傾斜角度は60〜70°である。発光ダイオード102,103に用いられているリフレクタ32も同様の形状である。なお、ここでいう「傾斜角度」とは、リフレクタを基板に取り付けたときに基板の主表面と斜面とがなす角度をいうものとする。
FIG. 9 shows a perspective view of the
実施の形態4で示した発光ダイオード104に用いられているリフレクタ33の斜視図を図11に示す。平面図を図12に示す。リフレクタ33のうち個別の発光ダイオード素子に対応する底面開口部33bの直径D2は2.7mm以下である。リフレクタ33の斜面33fは、外側反射面33f1と内側反射面33f2とから構成されている。図12におけるXIII−XIII線に関する矢視断面図を図13に示す。外側反射面33f1の傾斜角度は60〜70°で、内側反射面33f2の傾斜角度は55〜70°となっている。
FIG. 11 shows a perspective view of the
ここまでで述べたリフレクタは、反射面の傾斜角度が一定である。1つの発光ダイオードの中に発光ダイオード素子が1つだけ配置されている場合でも複数配置されている場合でもその全体を外側で取囲む反射面の傾斜角度が一定であると、発光ダイオードは広がりのある指向特性を有するようになる。図14に示すようにリフレクタの外側反射面を3段階の勾配を組み合わせたものとすることで、指向性の強い発光ダイオードとなる。したがって、フラッシュライトに適した指向性をもたせることができる。図14では、1つの大きな底面開口部32bを有するリフレクタ32に傾斜角度α,β,γの3段階の勾配を設けた状態の断面図を示している。図14ではリフレクタ32としているが、リフレクタ19においても同様のことがいえる。
In the reflector described so far, the inclination angle of the reflecting surface is constant. Even if only one light emitting diode element is arranged in a single light emitting diode or a plurality of light emitting diode elements are arranged, if the angle of inclination of the reflecting surface surrounding the whole is constant, the light emitting diode expands. It has a certain directivity. As shown in FIG. 14, a light emitting diode with high directivity can be obtained by combining the outer reflection surface of the reflector with a three-step gradient. Therefore, directivity suitable for the flashlight can be provided. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the
図15には、発光ダイオード素子ごとに個別で取囲む形状のリフレクタ33においてα,β,γの3段階の勾配を設けた状態の断面図を示している。図15に示したように発光ダイオード素子から遠ざかるにつれて勾配がきつくなるように、すなわちα<β<γの関係としてもよいが、その代わりに図16に示すようにしてもよい。すなわち、外側反射面の3段階の勾配の傾斜角度は、α<β、β>γの関係としてもよい。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state in which three-stage gradients of α, β, and γ are provided in the
リフレクタ33においては、外側反射面33f1にα<β<γの関係を満たす3段階の勾配、または、α<β、β>γの関係を満たす3段階の勾配を設けておいて、図17に示すように内側反射面33f2にδ<εの角度をもたせることが好ましい。このような形状にすることで、指向性の強いリフレクタ構造とすることができる。特に、図3に示した発光ダイオード102において図14に示したリフレクタ32を用いて傾斜角度をα=45°,β=60°,γ=70°とすると、高輝度で指向性の強い発光ダイオードを実現することができる。すなわち、斜面は、略45°、略60°および略70°の3段階の勾配をこの順に組み合わせたものであることが好ましい。
In the
なお、勾配の種類は3段階以上に分かれていてもよいが、上にいくほど傾斜角度が大きくなっていることが好ましい。リフレクタの勾配の段階の数を無限に増やしていくと、図18に示すリフレクタ34の斜面34fのように断面形状は略円弧形状となるが、そのような形状であってもよい。言い換えると、リフレクタの斜面は断面形状が略円弧となるようにして基板の主表面から離れるほど勾配が急峻となる形状であってよい。これは外側反射面、内側反射面のいずれについてもあてはまる。したがって、図19に示すリフレクタ35のように外側反射面35f1、内側反射面35f2のいずれも断面形状が略円弧となる形状であってよい。上記各実施の形態では、斜面としての外側反射面または内側反射面の断面形状は、半径が約0.2mmの円弧で近似されるものであれば、良好な特性が得られる。このリフレクタを用いて表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードを作製したところ半値角θ1/2が35°となった。
In addition, although the kind of gradient may be divided into 3 steps or more, it is preferable that the inclination angle becomes larger as it goes upward. When the number of stages of the reflector gradient is increased infinitely, the cross-sectional shape becomes a substantially arc shape like the
(リフレクタの表面処理)
リフレクタの材質としては、一般的には散乱効果を有する材質が使用される。しかしそれだけではフラッシュライトに適した高輝度な表面実装型上面発光ダイオードが得られない。そこで、リフレクタ表面に鏡面処理を施すことで、反射率が上がり、フラッシュライトに適した高輝度な表面実装型の上面発光方式の発光ダイオードが得られる。鏡面処理は、アルミニウムまたは銀による鏡面めっきであってよい。これらの材料による鏡面めっきであれば特に高輝度化を図ることができるので好ましい。鏡面めっきは、リフレクタの全表面に施してもよいが、リフレクタの凹部の内面のみに施してもよい。リフレクタの全表面に施すのと凹部の内面のみに施すのとで、高輝度化の効果が同程度であるならば、凹部の内面のみに施すようにした方がコストダウンになるので好ましい。
(Reflector surface treatment)
As a material of the reflector, a material having a scattering effect is generally used. However, it is not possible to obtain a surface-mounted top-surface light emitting diode with high brightness suitable for a flashlight. Therefore, by applying a mirror surface treatment to the reflector surface, the reflectance is increased, and a high-luminance surface-mount type light emitting diode suitable for a flashlight is obtained. The mirror surface treatment may be mirror surface plating with aluminum or silver. Mirror surface plating of these materials is preferable because it can achieve particularly high brightness. The mirror plating may be performed on the entire surface of the reflector, but may be performed only on the inner surface of the concave portion of the reflector. If it is applied to the entire surface of the reflector and only to the inner surface of the recess, and if the effect of increasing the brightness is comparable, it is preferable to apply only to the inner surface of the recess because the cost is reduced.
(封止樹脂部)
上記各実施の形態における発光ダイオードに用いた封止樹脂部について説明する。封止樹脂を形成する材料である樹脂の種類として、透明樹脂、散乱材入り樹脂、蛍光体入り樹脂の3つが考えられる。さまざまな色の発光ダイオード素子が実在するが、透明樹脂、散乱材入りの樹脂はすべての色の発光ダイオード素子において使用できる。しかし、蛍光体入り樹脂に関しては、青から近紫外色の発光ダイオード素子を使用した場合のみ使用可能となる。蛍光体入り樹脂については、使用できる発光ダイオード素子の種類が限定されるが、発光ダイオード102,103,104の例では、4つある発光ダイオード素子16のすべてを青から近紫外色の発光ダイオード素子として蛍光体入り樹脂で封止することで、高輝度な発光ダイオードを実現することができる。
(Sealing resin part)
The sealing resin part used for the light emitting diode in each of the above embodiments will be described. Three types of resin, which is a material for forming the sealing resin, are transparent resin, resin containing scattering material, and resin containing phosphor. Although light emitting diode elements of various colors exist, transparent resin and resin containing a scattering material can be used in light emitting diode elements of all colors. However, the phosphor-containing resin can be used only when a blue to near-ultraviolet light emitting diode element is used. Regarding the resin containing phosphor, the types of light-emitting diode elements that can be used are limited. In the example of the light-emitting
封止樹脂部としては、これまでの実施の形態では、図20に示すような略半球形状のものを示してきたが、封止樹脂部の形状は略半球形状に限らない。図21に示すような円柱形状のものであってもよい。正確な円柱形状に限らず略円柱形状のものであってもよい。図21に示す形状の封止樹脂部は、円柱形の開口部を有する成形用板材を基板上に重ねておいて開口部内に樹脂を供給して硬化させてから成形用板材を基板から剥離させることによって形成可能である。発明者らの検討の結果、図20における封止樹脂部の底面は、リフレクタとの間で隙間を空けておく方が、そうでない場合に比べて光出力が大きくなることがわかった。上記各実施の形態においてリフレクタが封止樹脂部の外側に離隔した構成としたのはそのためである。発明者らが検討した例では、リフレクタの底面開口部の直径D1が2.5mmのとき、封止樹脂部の底面の直径d1が2mmであれば、光出力が最大となることがわかった。封止樹脂部の外周とリフレクタの底面開口部の内周との間の間隙の広さの好ましい条件は、封止樹脂部の形状が略半球状の場合でも円柱状の場合でも同じであったが、これは発光ダイオード素子の発光点が底面から10μm程度という底面に近い位置にあるためと考えられる。発光点の底面からの高さが100μm程度になれば封止樹脂部の形状によって差が現れることが予想される。 As the sealing resin portion, in the embodiments so far, a substantially hemispherical shape as shown in FIG. 20 has been shown, but the shape of the sealing resin portion is not limited to a substantially hemispherical shape. A cylindrical shape as shown in FIG. 21 may be used. It is not limited to an accurate cylindrical shape, and may be a substantially cylindrical shape. The sealing resin portion having the shape shown in FIG. 21 is formed by stacking a molding plate material having a cylindrical opening on the substrate, supplying the resin into the opening to cure, and then peeling the molding plate material from the substrate. Can be formed. As a result of investigations by the inventors, it has been found that the light output is larger when the gap between the bottom surface of the sealing resin portion in FIG. 20 and the reflector is larger than when the gap is not. This is the reason why the reflectors are separated from the sealing resin portion in the above embodiments. In the example examined by the inventors, it has been found that when the diameter D1 of the bottom opening of the reflector is 2.5 mm, the light output becomes maximum when the diameter d1 of the bottom of the sealing resin portion is 2 mm. The preferable conditions for the width of the gap between the outer periphery of the sealing resin portion and the inner periphery of the bottom opening of the reflector were the same regardless of whether the shape of the sealing resin portion was substantially hemispherical or cylindrical. However, this is considered to be because the light emitting point of the light emitting diode element is located at a position close to the bottom surface of about 10 μm from the bottom surface. If the height from the bottom surface of the light emitting point is about 100 μm, it is expected that a difference appears depending on the shape of the sealing resin portion.
図21における封止樹脂部の底面の直径d2も2mm以下であることが好ましい。このようなサイズであることによって、上述したリフレクタに適した封止樹脂部となる。 The diameter d2 of the bottom surface of the sealing resin portion in FIG. 21 is also preferably 2 mm or less. By being such a size, it becomes a sealing resin part suitable for the reflector mentioned above.
封止樹脂部を図21に示すように円柱形状とした場合、外径および高さの管理がしやすくなる。外径および高さはより確実に管理することが好ましい。特に、反射効率を上げるためには、リフレクタの内周と封止樹脂部との干渉を避けてリフレクタと封止樹脂部との間に一定の間隙をあけておくことが好ましいが、そのような要求に対しては、樹脂を滴下して図20に示すような形状の封止樹脂部を形成するよりも、図21に示すように円柱形状の封止樹脂部を形成した方が、外径を一定以下に管理しやすいので好ましい。 When the sealing resin portion has a cylindrical shape as shown in FIG. 21, the outer diameter and height can be easily managed. It is preferable to manage the outer diameter and height more reliably. In particular, in order to increase the reflection efficiency, it is preferable to avoid a interference between the inner periphery of the reflector and the sealing resin portion, and to leave a certain gap between the reflector and the sealing resin portion. In response to the requirements, the outer diameter of the cylindrical sealing resin portion as shown in FIG. 21 is smaller than that of dripping resin to form the sealing resin portion as shown in FIG. Is preferable because it is easy to manage the value below a certain level.
(実施の形態5)
(構成)
さらに封止樹脂部の変形例として、貼合せ部を用いた構成も考えられる。図22〜図24を参照して本発明に基づく実施の形態5における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオードを組み立てる際には、まず、図22に示すように、基板15に貼合せ部20と呼ばれる板材を基板15に貼り合わせる。貼合せ部20は円柱形の開口部23を有する。貼合せ部20を基板15の主表面15uに貼り合わせることによって、基板15の主表面15uは開口部23の中に露出するようになる。この開口部23内に露出した主表面15uに発光ダイオード素子16を設置する。ここでは貼合せ部20の貼り付けを先に行なったが、発光ダイオード素子16の設置と貼合せ部20の貼り付けとはどちらが先であってもよい。この状態で、開口部23の内部空間を満たすように透光性樹脂を供給して発光ダイオード素子16を封止する。こうして透光性樹脂からなる封止樹脂部18jを形成する。次に、図23に示すようにリフレクタ19を設置する。こうして発光ダイオード105が得られる。発光ダイオード105の断面を図24に示す。
(Embodiment 5)
(Constitution)
Furthermore, the structure using the bonding part is also considered as a modification of a sealing resin part. A light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. When assembling the light emitting diode, first, as shown in FIG. 22, a plate material called a
発光ダイオード105は、主表面15uを有する基板15と、基板15に貼り合せられ、主表面15uを露出させる開口部23を有する板材である貼合せ部20と、開口部23において主表面15uに設置された発光ダイオード素子16と、開口部23内の空間を満たすように発光ダイオード素子16を封止する透光性の封止樹脂部18jと、貼合せ部20の基板15とは反対側の面に、開口部23の外側を離隔して斜面19fで取囲むように設置されたリフレクタ19とを備える。
The light-emitting
(作用・効果)
本実施の形態における発光ダイオード105では、封止樹脂部18jが開口部23内の空間に樹脂を充填することで形成されるので、樹脂封止が容易となる。また、発光ダイオード素子16から発光した光が効率的にリフレクタ19に入射するので、より指向性の強い発光ダイオードとすることができる。発光ダイオード105では集光性能が改善され、半値角θ1/2が30°となった。この構成で用いるリフレクタは、リフレクタ19に代えてこれまでに説明したいずれかのタイプのリフレクタであってもよい。また、発光ダイオード105として示した例では発光ダイオード素子16は1つであるが、発光ダイオード素子が複数搭載されていてもよい。
(Action / Effect)
In the
なお、実施の形態2〜4では、1つの発光ダイオードの中に発光ダイオード素子が4つ配置された例を示したが、実施の形態2〜5においては、配置される発光ダイオード素子の数は、4より多くても少なくてもよい。 In the second to fourth embodiments, an example in which four light emitting diode elements are arranged in one light emitting diode is shown. However, in the second to fifth embodiments, the number of light emitting diode elements arranged is as follows. More or less than four.
(実施の形態6)
(構成)
上記各実施の形態では、発光ダイオードが備えるリフレクタに関しては内側の反射面の形状に主に注目してきたが、リフレクタの外周に注目すると以下のような変形例も考えられる。図25、図26を参照して、本発明に基づく実施の形態6における発光ダイオードについて説明する。この発光ダイオード106の斜視図を図25に示し、断面図を図26に示す。発光ダイオード106は、実施の形態1で示した発光ダイオード101(図1、図2参照)の変形例であり、発光ダイオード101のリフレクタ19に代えてリフレクタ36を備える。図25、図26に示すように、リフレクタ36は、斜面36fの外側に基板15の主表面15uと平行な上面25を有し、上面25の外側を取囲むように上面25より低くなった段差24を有する。
(Embodiment 6)
(Constitution)
In each of the embodiments described above, the reflector included in the light emitting diode has been mainly focused on the shape of the inner reflection surface. However, the following modifications may be considered when focusing on the outer periphery of the reflector. With reference to FIG. 25 and FIG. 26, the light emitting diode in Embodiment 6 based on this invention is demonstrated. A perspective view of the
(作用・効果)
リフレクタを量産する際には、多数のリフレクタを縦横に並べた集合基板の状態で成形し、その後にダイシングによって分割することで個々の製品が得られる。リフレクタ表面への鏡面処理として金属膜のめっきを行なう場合はダイシングによる分割の前に集合基板の状態で上方から行なわれる。その場合、もし段差24がない形状のリフレクタであったならば、ダイシングの際に上面の金属膜にティッピングすなわち欠けが生じて外観不良を生じるおそれがあった。しかし、本実施の形態では、上面から一段低くなった段差24を設けてあり、集合基板の状態では、段差24は溝となっている。ダイシングブレードは溝の底を通るようにして個々のリフレクタを分割することとなるので、たとえダイシングブレードによって金属膜の欠けが生じたとしても欠けは段差24の内部に留まり、上面25にまで欠けが伝播することは防止できる。したがって、外観不良を防止できる。このように段差を設けることは、実施の形態1の発光ダイオード101に限らずこれまでに説明した他の発光ダイオードについても適用可能である。また、リフレクタの集合基板がリフレクタを縦横にすなわち2次元的に並べたものであれば、段差は個々のリフレクタの四辺にわたって設けた形であることが好ましいが、リフレクタの集合基板がリフレクタを1列に並べたものである場合は、段差は個々のリフレクタの互いに対向する2辺に設けるだけであっても足りる。
(Action / Effect)
When mass-producing reflectors, individual products can be obtained by molding a large number of reflectors in a state of a collective substrate arranged vertically and horizontally, and then dividing by dicing. When the metal film is plated as a mirror treatment on the reflector surface, it is performed from above in the state of the collective substrate before division by dicing. In that case, if the reflector has a shape having no
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 不透光性反射ケース、1r 凹部、2a,2b 端子電極部、3a,3b 金属パッド部、7 金ワイヤ、8 (凹部を完全に満たす)封止樹脂部、11a,11b,22a,22b,22e,22f 端子電極部、12a,12b,21a,21b,21e,21f 金属パッド部、15,15h 基板、15u (基板の)主表面、16 発光ダイオード素子、17 金属線、18,18h,18i,18j 封止樹脂部、19,32,33,34,35,36 リフレクタ、19b,32b,33b 底面開口部、19f,32f,33f,34f,36f (リフレクタの内側の)斜面、20 貼合せ部、23 (貼合せ部の)開口部、24 段差、25 上面、33f1,35f1 外側反射面、33f2,35f2 内側反射面、100 (従来の)発光ダイオード、101,102,103,104,105 発光ダイオード。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent reflective case, 1r recessed part, 2a, 2b terminal electrode part, 3a, 3b metal pad part, 7 gold wire, 8 sealing resin part (filling recessed part completely), 11a, 11b, 22a, 22b, 22e, 22f Terminal electrode part, 12a, 12b, 21a, 21b, 21e, 21f Metal pad part, 15, 15h Substrate, 15u (Substrate) main surface, 16 Light-emitting diode element, 17 Metal wire, 18, 18h, 18i, 18j sealing resin part, 19, 32, 33, 34, 35, 36 reflector, 19b, 32b, 33b bottom opening, 19f, 32f, 33f, 34f, 36f (inside of reflector), 20 bonding part, 23 (opening part), 24 steps, 25 upper surface, 33f1, 35f1 outer reflecting surface, 33f2, 35f2 inner reflecting surface, 100 ( Conventional) light emitting diode, 101, 102, 103, 104, 105 light emitting diode.
Claims (10)
前記基板に貼り合せられ、前記主表面を露出させる開口部を有する板材である貼合せ部と、
前記開口部において前記主表面に設置された発光ダイオード素子と、
前記開口部内の空間のみを満たすように前記発光ダイオード素子を封止する透光性の封止樹脂部と、
前記貼合せ部の前記基板とは反対側の面に、前記開口部の外側を離隔して斜面で取囲むように設置されたリフレクタとを備え、
前記開口部の内側の側面が前記主表面に対して垂直であり、前記封止樹脂部の上面と前記リフレクタとの間に他の部材がない、発光ダイオード。 A substrate having a main surface;
A bonding part which is a plate material having an opening which is bonded to the substrate and exposes the main surface;
A light emitting diode element installed on the main surface in the opening;
A translucent sealing resin portion that seals the light emitting diode element so as to fill only the space in the opening;
A reflector installed on the surface opposite to the substrate of the laminating section, so as to be separated from the outside of the opening and surrounded by a slope;
It said inner side surface of the opening portion is Ri der perpendicular to said main surface, there is no other member between the upper surface and the reflector of the sealing resin portion, the light emitting diode.
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