專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及表面安裝型的發(fā)光二極管。
背景技術：
作為現有的這種發(fā)光二極管，例如，如第11圖所示的已為眾所周知，該發(fā)光二極管1的構造是，在玻璃環(huán)氧基板(以下稱為玻璃環(huán)氧基板)2的上面，用模型形成一對外部連接用電極(陰極電極3和陽極電極4)，在陰極電極3上由導電性粘結劑5固定發(fā)光二極管元件6，發(fā)光二極管元件6的上面電極和陽極電極4用搭接導線7連接，該搭接導線7和發(fā)光二極管元件6由樹脂封裝體8封裝。使用時在主印刷電路板11上面載置上述發(fā)光二極管1，用焊錫14把作為外部連接用電極的一部分的下面電極9、10固定在主印刷電路板11上的印刷配線12、13上，以此實現表面安裝。
然而，在上述現有的發(fā)光二極管1中，安裝在主印刷電路板11上時的整體的高度尺寸h1，是在主印刷電路板11的板厚上加上發(fā)光二極管1的玻璃環(huán)氧基板2的厚度和樹脂封裝體8的厚度，不能完全滿足薄型化的要求。
另外，在上述現有的發(fā)光二極管1中，把發(fā)光二極管1向上地安裝在主印刷電路板11上，由于通過樹脂封裝體8發(fā)光，由于紫外線使樹脂封裝體8老化等原因，在長時間使用時，存在發(fā)光輝度下降等問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種表面安裝型的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管在把發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時，能降低包含主印刷電路板的整體的高度尺寸，實現薄型化。
另外，本發(fā)明的目的也在于提供一種即使長時間連續(xù)使用時也不會使發(fā)光輝度下降的可靠性高的發(fā)光二極管。
發(fā)明的概述本發(fā)明的發(fā)光二極管，把發(fā)光二極管元件搭載在基材上面，同時，用樹脂封裝體保護該發(fā)光二極管元件，其特征在于，在上述基材上設置從上面到下面的透明體部，在該透明體部上通過透明粘結劑固定由基板是透明的氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件，同時，在發(fā)光二極管元件的上方側設置非透過部，從發(fā)光二極管元件發(fā)出的光透過透明體部導向基材的下面?zhèn)取?br> 根據本發(fā)明，由于從發(fā)光二極管元件發(fā)出的光透過透明體部后導向基材的下面?zhèn)?，又由于在主印刷電路板上上下倒置地安裝發(fā)光二極管，所以可以向主印刷電路板的上方照射，同時，因為把發(fā)光二極管的樹脂封裝體落入開設在主印刷電路板上的孔內，所以具有所謂可以使包含主印刷電路板的發(fā)光二極管整體的高度尺寸比現有的表面安裝類型的高度尺寸小的效果。
另外，本發(fā)明的另一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，在上述基材上設置從上面到下面的貫通孔，通過在該貫通孔內填充透明樹脂形成上述透明體部。
根據該發(fā)明，由于從發(fā)光二極管元件發(fā)出的光通過填充在基材的貫通孔內的透明樹脂部后導向基材的下面?zhèn)?，所以發(fā)光不擴散且指向性能良好。
另外，本發(fā)明的另一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，在上述透明體部及透明粘結劑的至少一方分散混入由釔化合物構成的熒光材料。
根據該發(fā)明，由于在用于固定構成基材的一部分或全部的透明體部或者發(fā)光二極管元件的透明粘結劑內含有由釔化合物構成的熒光材料而得到白色發(fā)光，所以可以使表面安裝型的白色發(fā)光二極管更進一步地薄型化。
另外，本發(fā)明的另一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，在上述基材的下面?zhèn)仍谕该鞑康南路皆O置聚光透鏡部。
根據該發(fā)明，由于設置聚光透鏡部，透過基材的下面?zhèn)鹊墓獗痪酃?，從而發(fā)光輝度更加提高。
另外，本發(fā)明的另外一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，上述基材是玻璃環(huán)氧基板、透明樹脂基板或者透明玻璃基板三者中的任何一種。
根據本發(fā)明，由于從發(fā)光二極管元件發(fā)出的光從紫外線難以老化的透明玻璃基板側發(fā)出，所以即使長時間使用也能得到高輝度的光。
另外，本發(fā)明的另外一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，設置在上述發(fā)光二極管元件的上方側的非透過部是設置在上述發(fā)光二極管元件上面的一對遮光電極，或者是覆蓋在透明的樹脂封裝體的外周面上的反射膜。
根據本發(fā)明，從發(fā)光二極管元件發(fā)出的光可以高效率地導向基材的下面?zhèn)取?br> 另外，本發(fā)明的另一個樣式的發(fā)光二極管，其特征在于，在將發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時，把上下倒置的發(fā)光二極管的樹脂封裝體落入開設在主印刷電路板上的孔內，在該孔的周緣部把發(fā)光二極管的外部連接用電極連接到主印刷電路板的配線圖案上。
根據該發(fā)明，在將發(fā)光二極管上下倒置地安裝在主印刷電路板上時，由于把上述外部連接用電極錫焊在主印刷電路板上的配線圖案(パタ-ン)上，所以，能向發(fā)光二極管元件通電，安裝作業(yè)非常簡單，另外，從主印刷電路板突出的發(fā)光二極管的高度尺寸變得非常小。
附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第1實施例的立體圖。
圖2是把上述發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第2實施例的與圖2同樣的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第3實施例的與圖2同樣的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第4實施例的與圖2同樣的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第5實施例的與圖2同樣的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第6實施例的立體圖。
圖8是把上述圖7中的發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第7實施例的與圖8同樣的剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的第8實施例的與圖8同樣的剖面圖。
圖11是把現有的發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時的剖面圖。
實施本發(fā)明的最佳實施例為了更詳細地敘述本發(fā)明的發(fā)光二極管，根據附圖對其進行說明。
圖1和圖2，是表示表面安裝型發(fā)光二極管的第1實施例的圖。該實施例的表面安裝型的發(fā)光二極管21，在作為基材的矩形玻璃環(huán)氧基板(以下稱為玻璃環(huán)氧基板)22的上面用圓形(パタ-ン)形成一對外部連接用電極(陰極電極23和陽極電極24)，同時，在玻璃環(huán)氧基板22的中央部設置從上面26a到下面26b斷面為四角形狀的貫通孔25。在該貫通孔25內填充透明樹脂，形成與玻璃環(huán)氧基板22的上面26a及下面26b大致同一平面的透明樹脂部27。在該實施例中，在透明樹脂部27中分散著由釔化合物等構成的熒光材料28，如后述那樣把藍色光波長變換成白色光波長。
另外，在上述玻璃環(huán)氧基板22的上面26a上，在上述透明樹脂部27的大致的正上方搭載發(fā)光二極管元件29，該發(fā)光二極管元件29是由氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)藍光的元件，其構造是在作為透明玻璃的藍寶石基板30的上面生長成n型半導體31和p型半導體32。在n型半導體31及p型半導體32的各自上面?zhèn)溆须姌O，在本實施例中，在n型半導體31及p型半導體32的各整個面上形成非透過性的遮光電極33、34，由此，向上方去的發(fā)光幾乎全被遮蔽。這些遮光電極33、34和設置在上述玻璃環(huán)氧基板22上的陰極電極23及陽極電極24由搭接導線35、36連接。
上述發(fā)光二極管元件29通過涂在其下面的透明粘結劑37固定在透明樹脂部27的上面。另外，發(fā)光二極管元件29及搭接導線35、36由在玻璃環(huán)氧基板22的上面形成正方體形狀的透明的樹脂封裝體38進行保護。
在上述那樣構成的發(fā)光二極管21中，從發(fā)光二極管元件29的n型半導體31和p型半導體32的分界面上向上下方向發(fā)出藍色光，向上發(fā)出的藍色光由于被設置在發(fā)光二極管元件29的整個上面的遮光電極33、34遮光，所以在幾乎不向樹脂封裝體38內透過的狀態(tài)下被遮光電極33、34反射，這些反射光及最初透過藍寶石基板30向下方發(fā)出的藍色的光通過透明粘結劑37透過填充在玻璃環(huán)氧基板22的貫通孔25內的透明樹脂部27，照射在玻璃環(huán)氧基板22的下面26b側。這時，分散在透明樹脂部27內的熒光材料28由發(fā)藍色光的短波長激勵，使發(fā)藍色光的波長變換成有黃色成分的波長。而且，由于原始的藍色光和波長變換后的光相互混色，在玻璃環(huán)氧基板22的下面26b側就得到了接近白色的發(fā)光。
下面，對上述那樣構成的發(fā)光二極管21的表面安裝方法進行說明。圖2是表示把發(fā)光二極管21表面安裝在主印刷電路板41上時的狀態(tài)的圖。在本實施例中，預先在主印刷電路板41上開設落入發(fā)光二極管21的樹脂封裝體38的四角形狀的插入孔42，安裝時，把上述發(fā)光二極管21上下倒置地載置在主印刷電路板41上，把樹脂封裝體38整體落入插入孔42內。玻璃環(huán)氧基板22的外周緣載置在上述插入孔42的周圍，用焊錫把設置在玻璃環(huán)氧基板22上的陰極電極23及陽極電極24固定在印刷于插入孔42的周圍的主印刷電路板41的配線圖案43、44上。
在上述的安裝方法中，由于發(fā)光二極管21上下倒置地被安裝，主印刷電路板41的上方被發(fā)光二極管21照射。這時由于從藍色向白色的波長變換在含有熒光材料28的玻璃環(huán)氧基板22的透明樹脂部27內進行，所以得到了指向性優(yōu)良的輝度高的白色發(fā)光。另外，分散著熒光材料28的透明樹脂部27內，由于其高度尺寸大，所以在其中波長變換充分，同時色度的調整也容易進行。再有，由于把插入孔42的內周壁做成反射面，所以可以更進一步地提高向上方的指向性。
包含上述主印刷電路板41的整體的高度尺寸h2，由于是在主印刷電路板41的厚度上只加上發(fā)光二極管21的玻璃環(huán)氧基板22的厚度，所以與現有的相比，以不增加樹脂封裝體38的厚度程度地、可以降低整體的高度尺寸。
圖3是表示本發(fā)明的第2實施例的圖。在該實施例中，除了在玻璃環(huán)氧基板22的下面26b側在透明樹脂部27的正上方設置半球狀的透鏡部46以外，其它與上述實施例大致相同，故省略詳細說明。上述透鏡部46也是由樹脂形成。在該實施例中，透過分散著熒光材料28的透明的樹脂部27的光在玻璃氧化基板22的下面26b側由透鏡部46折射時，由于提高了聚光性，所以白色發(fā)光的輝度也提高了。
再有，上面，上述任何一個實施例對填充玻璃環(huán)氧基板22內的透明樹脂部27中分散熒光材料的情況進行了說明，也可以把熒光材料28分散在透明粘結劑37中。
圖4是表示本發(fā)明的第3實施例的圖。該實施例的基材由透明樹脂基板47構成，在其中分散了熒光材料28。與上述實施例一樣，由氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件29，由透明粘結劑37固定在透明樹脂基板47上，同時其上方由透明的樹脂封裝體38保護。相對于主印刷電路板41上下倒置地進行安裝，與上述實施例相同，照射主印刷電路板41的上方。在該實施例中，由于用透明樹脂基板47整體構成透明體部，所以適合于寬范圍的照射，為了得到光的指向性和聚光性，與先前的實施例一樣，可以邊在透明樹脂基板47的下面26b側設置半球狀的透明體部并在透明粘結劑中分散熒光材料。
圖5是表示本發(fā)明的第4實施例的圖。該實施例的發(fā)光二極管21，用透明玻璃基板50構成基材，在該透明基板50上用蒸鍍或蝕刻等方法用圖形形成陰極電極23和陽極電極24。與上述實施例相同，由氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件29，用透明粘結劑37固定在作為透明體部的透明玻璃基板50上，其上方由透明的樹脂封裝體38保護，在本實施例中，在透明粘結劑37中也分散了熒光材料28。在安裝于主印刷電路板41上時，與上述實施例一樣，由于把樹脂封裝體38落入開設在主印刷電路板41上的插入孔42內并上下倒置地進行固定，所以照射主印刷電路板41的上方側，而且，由于在分散著熒光材料28的透明粘結劑37中進行波長變換并原樣地透過透明玻璃基板50，所以能長時間地連續(xù)地得到可靠性優(yōu)秀的高輝度的白色發(fā)光。
圖6是表示本發(fā)明的第5實施例的圖，在該實施例中，在由氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件29的上面局部地設置一對電極33a、34a，同時把封裝發(fā)光二極管元件29的樹脂封裝體38a做成圓頂狀，在該樹脂封裝體38a的外周面上鍍反射膜48。與先前的第3實施例一樣，基材由透明樹脂基板47形成，其中分散熒光材料28。另外，一對電極33a、34a沒有必要是非透過性的。樹脂封裝體38a用透明樹脂作為材料形成，反射膜48由銀或鋁等的蒸鍍形成。
因此，在本實施例中，從發(fā)光二極管元件29發(fā)出樹脂封裝體38a側出來的光，由于只在局部形成電極33a、34a，所以進入樹脂封裝體38a內后由反射膜48進行反射。這時由于反射膜48起到凹透鏡的作用，由反射膜48反射的光成為平行光49并透過透明樹脂基板47，此時激勵分散在透明樹脂基板47中熒光材料28并變換波長。
再有，即使在上述第1實施例至第4實施例中，設置在發(fā)光二極管元件29的上面的遮光電極33、34也可以是局部的電極，此時，用不透明樹脂形成樹脂封裝體38來妨礙光的透過，如先前的第5實施例那樣，通過在樹脂封裝體38的外周面設置反射膜可以把發(fā)光導向玻璃環(huán)氧基板22的下面26b側。設置反射膜時的樹脂封裝體的形狀，不管是長方體還是圓頂狀都可以。
圖7及圖8是表示本發(fā)明的第6實施例的圖。該實施例的發(fā)光二極管21備有四角形狀的透明玻璃基板50，形成設置在左右兩側的外部連接用電極53、54的框體51及搭載在透明玻璃基板50的上面中央部的發(fā)光二極管元件29。作為透明體部的透明玻璃基板50使用一般的無色透明的玻璃。
發(fā)光二極管元件29，同上述實施例一樣，是由在藍寶石基板30的上面上生長n型半導體31和P型半導體32構造的氮化鉀系化合物半導體構成的藍色發(fā)光元件。在發(fā)光二極管元件29的上面形成非透光性的遮光電極33、34。
上述發(fā)光二極管元件29由厚厚地塗布在透明玻璃基板50的上面的透明粘結劑37固定。在該透明粘結劑37中分散著由釔化合物等構成的熒光材料28，可以把從發(fā)光二極管21出來的藍色發(fā)光變成可見光的長波長。
外部連接用電極53、54形成在四角包圍透明玻璃基板50的上部外周的塑料制的框體51上?？蝮w51是由與透明玻璃基板50在不同的工序制做的，框體51用粘結劑等固定在搭載了發(fā)光二極管元件29的基板上面。外部連接用電極53、54是在框體成型時由蒸鍍等方法用圖案形成的，含有通過搭接導線35、36與上述發(fā)光二極管元件29的各遮光電極33、34連接的陰極電極53a及陽極電極54a和主印刷電路板連接用電極53b、54b。陰極電極53a及陽極電極54a以規(guī)定的寬度設置在框體51的一對內側底面部51a上，主印刷電路板連接用電極53b、54b設置在與其同一側的縱壁51b的整個外周面上，兩者由印刷電極53c、54c連接。
在上述框體51的內部大致全部由樹脂封裝體38充填。由于該充填，搭載在透明玻璃基板50的上面的發(fā)光二極管元件29及搭接導線35、36被封裝。樹脂封裝體38不必是無色透明的。
下面，對上述構成的發(fā)光二極管21的表面安裝方法進行說明。圖8是表示在主印刷電路板41上表面安裝發(fā)光二極管21時的狀態(tài)的圖。在該實施例中，把上述發(fā)光二極管21上下倒置地載置在主印刷電路板41上，用焊錫45把在框體51的外周面上形成的主印刷電路板連接用電極53b、54b固定在主印刷電路板41上的配線圖案43、44上。主印刷電路板連接用電極53b、54b，由于形成在外周面的整體上，所以安裝位置容易調整，同時可以用焊錫45可靠地固定。
在上述的安裝方法中，由于上下倒置地安裝發(fā)光二極管21，所以，主印刷電路板41的上面?zhèn)扔砂l(fā)光二極管21照射。其時，在分散著熒光材料28的透明粘結劑37中進行波長變換，由于原樣地透過透明玻璃基板50，所以可以長時間地連續(xù)地得到可靠性優(yōu)良的高輝度的白色發(fā)光。
圖9是表示本發(fā)明的第7實施例的圖。該實施例的發(fā)光二極管21，除了在透明玻璃基板50的下面?zhèn)纫惑w地設置半球狀的聚光透鏡部46以外，在由與上述第6實施例大致相同構造構成，故省略詳細的說明。聚光透鏡部46也由透明玻璃形成，在成形透明玻璃基板50時一體地形成。由于設置了這樣的聚光透鏡部46，所以從透明玻璃基板50出來的透射光由聚光透鏡部46向內方折射，由于提高了聚光性，所以能提高白色發(fā)光的輝度。
圖10是表示本發(fā)明的第9實施例的圖。該實施例的發(fā)光二極管21，除了用L字形狀的金屬板形成外部連接用電極55、56以外，在構成上與先前的第6實施例的大致相同，故省略詳細地說明。外部連接用電極55、56粘接固定在透明玻璃基板50的上面，內側底面55a、55a由搭接導線35、36與發(fā)光二極管元件29的各遮光電極33、34連接，同時，外周面55b、55b用焊錫45與主印刷電路板41的配線圖案43、44固定。
在上述的所有的實施例中，說明了波長變換型的發(fā)光二極管，本發(fā)明也適用于不進行波長變換的發(fā)光二極管，當然也可適用于藍寶石基板等透明基板并使用光向下面?zhèn)日丈涞陌l(fā)光二極管元件的發(fā)光二極管，那時也能得到可靠性優(yōu)良的高輝度的發(fā)光。
另外，上述任何一個實施例都對用搭接導線連接發(fā)光二極管元件和外部連接用電極的情況進行了說明，但本發(fā)明也不局限于此，例如，也包含使用焊錫補片的倒裝片式安裝等的連接方法。
再有，在上述的實施例中，對在發(fā)光二極管元件的上面形成遮光電極的情況進行了說明，但是如果用黑色樹脂形成樹脂封裝體可以遮擋發(fā)光二極管元件的上面?zhèn)鹊脑?，當然也不限于上述實施例?br> 產業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管，由于把發(fā)光二極管上下倒置地安裝在主印刷電路板上，所以可以向主印刷電路板的上方照射，同時，由于把發(fā)光二極管的樹脂封裝體落入開設在主印刷電路板上的孔內，所以與現有的表面安裝形式相比可以減小包含主印刷電路板在內的發(fā)光二極管整體的高度尺寸，可以實現裝置的薄型化。
另外，本發(fā)明的發(fā)光二極管，由于做成通過基材側進行發(fā)光，所以樹脂封裝體不會因紫外線而老化。即使是長時間連續(xù)使用，發(fā)光輝度也不會降低，可靠性高。
權利要求
1．一種發(fā)光二級管，該發(fā)光二極管把發(fā)光二極管元件搭載在基材的上面，用樹脂封裝體保護該發(fā)光二極管元件，其特征在于，在上述基材上設置從上面到達下面的透明體部，在該透明體部上通過透明粘結劑固定由元件基板是透明的氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件，同時，在發(fā)光二極管元件的上方側設置非透過部，從發(fā)光二極管發(fā)出的光透過透明體部被導向基材的下面?zhèn)取?br> 2．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在上述基材上設置從上面到達下面的貫通孔，通過在該貫通孔內充填透明樹脂來形成上述的透明體部。
3．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，至少在上述透明體部及透明粘結劑一方中分散混入釔化合物構成的熒光材料。
4．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在上述基材的下面?zhèn)龋谕该黧w部的下方設置聚光透鏡部。
5．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述基材是玻璃基板、透明樹脂基板或者透明玻璃基板的任何一種。
6．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，設置在上述發(fā)光二極管元件的上方側的非透過部是設置在上述發(fā)光二極管元件的上面的一對遮光電極。
7．如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，設置在上述發(fā)光二極管元件的上方側的非透過部是覆蓋透明的樹脂封裝體的外周面的反射膜。
8．一種發(fā)光二極管，其特征在于，在把權利要求1所述的發(fā)光二極管安裝在主印刷電路板上時，把上下倒置的發(fā)光二極管的樹脂封裝體側落入開設在主印刷電路板上的孔內，在該孔的周緣部把發(fā)光二極管的外部連接用電極連接到主印刷電路板的配線圖案上。
全文摘要
發(fā)光二極管21在玻璃環(huán)氧基板22上設置從上面26a到達下面26b的貫通孔25,在該貫通孔25內充填透明樹脂部27,在透明樹脂部27上通過透明粘結劑37固定由元件基板是透明的藍寶石玻璃30的氮化鉀系化合物半導體構成的發(fā)光二極管元件29,同時在發(fā)光二極管元件29的上面設置遮光電極33、34,從發(fā)光二極管29出來的光透過透明樹脂部27導向玻璃環(huán)氧基板22的下面26b側。在把該發(fā)光二極管21安裝到主印刷線路板41上時,由于把發(fā)光二極管21的樹脂封裝體38落入在主印刷電路板41開設的插入孔42內,可以減少安裝在主印刷電路板41上的發(fā)光二極管21的高度尺寸。
文檔編號H01L33/58GK1319259SQ00801555
公開日2001年10月24日 申請日期2000年7月27日 優(yōu)先權日1999年7月29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