(57)【要約】【課題】可視光または紫外線ＬＥＤ素子を光源に使用し、安価で信頼性の高い光源を提供すること【解決手段】可視光または紫外線ＬＥＤ素子を使用し、耐久性の高い光源を使用するために出来るだけ、使用する材料の点数を少なくし、かつ製造工程もできるだけ簡素にすることで、信頼性の向上が計れる。そのためにシリコーン樹脂のポッティング工程の削除、半田工程の削除が好ましい。さらに高価なガラスレンズ、または石英ガラスの使用を代替のプラスチックレンズに置き換えをおこない、プリント基板に実装することを特徴とする可視光または紫外線ＬＥＤ光源装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光、紫外線ＬＥＤ素子と可視光、紫外線を通し紫外線の耐性に強いプラスチックを用いたレンズまたはケースを前記可視光、紫外光ＬＥＤ素子を覆うようにＬＥＤハウジングまたはプリント基板上に実装された光源装置
【請求項２】
複数の可視光、紫外線ＬＥＤ素子をプリント基板上に直接実装し、さらに基板上に直接単数または複数個の紫外線を通し、紫外線の耐性に強いプラスチックカバーによって複数の可視光、紫外線ＬＥＤ素子を覆い、シリコーン樹脂を用いない構造を特徴とする光源装置
【請求項３】
プリント基板上に複数個可視光ＬＥＤ素子または紫外線ＬＥＤ素子を実装し、複数個の可視光ＬＥＤ素子または紫外光ＬＥＤ素子を覆う可視光または紫外線を通し紫外線の耐性に強いプラスチックカバーまたはレンズアレー等で構成された光源装置。
【請求項４】
紫外線を通し紫外線耐性に強いプラスチックカバーを用いて、紫外線硬化樹脂を用いて封止することを特徴とした、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は光源装置に関し、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）素子を光源に使用し、従来ＬＥＤ素子の保護に石英ガラスあるいは、シリコーン樹脂を使用している素材を応用範囲が広い優れた機能をもつプラスチック素材にて代替し、保護、レンズ、密閉などの機能に優れた光源装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】現在、市場にて販売されている多くの紫外線用ＬＥＤ素子は石英ガラス、およびシリコーン樹脂を主体とした素材でＬＥＤ素子の保護目的、レンズ効果目的で使用されている。これは、紫外線という強力なエネルギーに対して素材の劣化・耐久性の観点で使用されている。特に３７５ｎｍ以下の短波長側の紫外線ＬＥＤには耐久性・経年劣化などから石英ガラスが使用されているのが一般的である。【０００３】また、シリコーン樹脂を使用する場合において混合液の管理、混合比、キュアリングなど一連のプロセスを用い焼成時の温度管理・時間管理など熟練の作業者が行う必要があり場合により気泡、焼成不足などの問題が常に介在している。また焼成工程においては、バッチ管理を行うなどの工程管理も加わり、安定した品質に労を要する工程である。さらにシリコーン樹脂は吸湿性が高くリフロー半田工程での注意が必要。その他シリコーン樹脂に関して紫外線による黄変という問題も介在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１８−０４１２１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明の目的は、一種のＬＥＤ封止パッケージを提供し、従来の技術に提供している紫外線封止パッケージの複雑なプロセスや高いコストという問題を解決する事で信頼性が高く、安価な光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】上述の目的を達成するために、本発明に関わる技術方案は、紫外線を発生するＬＥＤチップまたは可視光を発光する可視光ＬＥＤチップとＬＥＤチップを搭載する基板およびＬＥＤチップを覆うようにカバーするプラスチックカバーを含み、一種の紫外線ＬＥＤ封止パッケージを提供することにある。基板の表面にある銅層にはＬＥＤチップと電気的に接合できるリード端子部が設けられており、電極の反対側においてもＬＥＤチップと電気的に接合できるリード端子部が設けられて電気的に銅層からＬＥＤチップへＬＥＤチップから銅層へと接続されている。ＬＥＤのチップを搭載するパターンは放熱も兼ねるダイボンドパッドと裏面への放熱スルーホールを行う事も可能である。【０００７】さらに基板には、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤーを保護する目的で、プラスチックカバーで覆いをかけ基板上にＵＶ硬化ボンド、または接着ボンドで密着できるように施している。【０００８】通常封止材には紫外線による劣化防止目的で石英ガラスまたはシリコーン樹脂が用いられている。これは、ハンドリング、工程上管理からＬＥＤ素子および金線の保護目的であるが、前述のカバーを施したことで石英ガラスおよびシリコーン樹脂封止を削除できる。【０００９】プラスチックカバーと基板との接着は色々な接着材料があるが、場合により紫外線硬化樹脂をもって接着するのもよい。またこの手法により、場合により後工程のＬＥＤ光源実装時の半田工程を削除できるという特徴も期待できる。【００１０】さらにプラスチックカバーに凸レンズ、凹レンズ、フレネルレンズの処理をして同時にレンズ機能を持たせる工夫も共用できる。【００１１】さらに、プラスチックカバーまたはレンズは帯電しやすいので、帯電防止処理を事前、または事後施す事で容易に処理することが出来る。【００１２】上述では、個別プラスチックカバーまたはレンズの場合を述べたが、レンズアレーとして複数個並べて、一体成型を行い、大きなＬＥＤモジュールとしてのユニット化も行える特徴を有することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】本発明により提供したＬＥＤパッケージ構造の大きな効果は、現状の技術と比べ、ＬＥＤ用の樹脂パッケージを用いないで、直接プリント基板上に実装が行える事、および従来ＬＥＤ用の樹脂パッケージを省略することで、半田工程を削除することが可能となること。そのことにより、信頼性が大幅に向上出来ること。さらにシリコーン樹脂剤を用いることによる高温炉におけるバッチ工程等を省略し、温度管理、気泡抜け工程などが不要となる大幅なメリットが生じる。【００１４】さらに、波長により石英ガラスを用いて、紫外線による劣化を防ぐ対策が必要であるが、石英ガラスを用いなくとも、耐侯性のある紫外線用プラスチックカバーまたはレンズで置き換えることが可能になるので大幅なコスト低減に寄与することが出来る。【００１５】さらに、例えばＵＶ接着材を使用することで基板実装時にプラスチックカバーレンズを部品実装と同様に基板実装が可能となりかつ組み立て工程により半田工程を削除できるうえ、信頼性も向上しかつ大幅なコストダウンに貢献することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のＬＥＤハウジングを用いた場合の実施形態模式図である。
【図２】従来方式のＬＥＤハウジングを用いた場合を示す模式図である。
【図３】本発明によるプリント基板上に直接実施した模式図である。
【図４】本発明による複数個をプリント基板上に構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】本発明が解決する技術課題と、技術方案および有益な効果を明白に説明するために、以下に従来型方式のＬＥＤハウジングを使用し図面とともに具体的例を詳しく説明をしていく。ただし、ここに示してある具体的な実施例は、本発明のみについて説明するが、本発明に限らないのである。
【００１８】図１はベアＬＥＤチップＣＨＰが接着ボンドＢＮＤでＬＥＤ樹脂ハウジングＨＯＳ内に固定され、電極ＣＯＮに金線ＧＬＤで接続されている。さらに他方の電極には金線ＧＬＤに接続され他方の電極ＣＯＮで接続されている。さらにプラスチックカバーＰＬＡはＬＥＤ樹脂ハウジングＨＯＳに紫外線硬化樹脂ＵＶＢにて接着されている。
【００１９】図２は、従来型ＬＥＤ構成の模式図である。図１にＬＥＤハウジング内ＨＯＳにシリコーン樹脂ＳＩＬを保護のため充填されている。プラスチックカバーＰＬＡは場合により削除され、シリコーン樹脂ＳＩＬがＬＥＤチップＣＨＰを保護している。ＬＥＤチップの電極に金線ＧＬＤをボンディングし電極ＣＯＮに金線ＧＬＤがそれぞれ接続されている。
【実施例】
【００２０】図１と図２を参照し本発明が提供した紫外線ＬＥＤパッケージについて説明する。図１は本発明による一般的な紫外線ＬＥＤハウジングを用いた構造を示し、内部保護目的のシリコーン樹脂を用いていない。このシリコーン樹脂工程は気泡を発生しないよう硬化させるためにステップキュアなどバッチ処理を行っているおり細心の注意と温度管理・工程管理を要するので省略は大きな効果が期待できる。図２はこのシリコーン樹脂充填工程を施す従来方式である。従って、ＬＥＤハウジング内にシリコーン樹脂を省略した場合とシリコーン樹脂を充填した場合に違いがある。またプラスチックカバーにＵＶ硬化接着剤を使用することで簡便な方法がなされている。さらに構造を簡便化することで、プリント基板上に直接ベアＬＥＤを配置し金線のボンディングを行い、保護目的のため、紫外線硬化樹脂を用いてプラスチックカバーを直接基板状に取り付けを行えば、ＬＥＤハウジングを省略することが可能となるなどこの方式によれば、応用範囲が広がる事が期待できる。【００２１】図３に示すようにＬＥＤハウジングを使用しない事でプリント基板上ＰＣＢに直接ベアＬＥＤチップＣＨＰを搭載させ、基板配線上に金線ＧＬＤでボンディングを行い電極ＣＯＮに直接配線を行う事が出来る。次に紫外線硬化樹脂ＵＶＢを用いてプラスチックカバーまたはプラスチックレンズＰＬＡＬＺをベアチップに覆うように配置を行うことで光源そのものの確保が行い、かつ、従来必要であった、ＬＥＤの基板に実装する半田工程を省略できる事が可能となる。この半田工程を削除することにより、信頼性がさらに向上する。その後、紫外線硬化を行うため、紫外線光線を照射するとこで、工程が完了となり非常に簡素な工程となる。【００２２】図４は、さらにベアチップＣＨＰを複数個プリント基板ＰＣＢ上に搭載させ、それぞれのベアチップに金線を施し、配線を完了後、例えば、複数個のカバーを用意したレンズアレーＰＬＡＲまたはプラスチックケースＰＬＬＺを覆うことで複数個のＬＥＤ光源を一括で処理することが出来簡便な光源が、単純でかつ容易に構成することが出来る。【００２３】従来紫外線を通し耐候性の高いプラスチック材料の存在は知られていなかったが、実験結果から帝人製のプラネクスト材  Ｎ−８０００材が紫外線硬化樹脂、紫外線硬化インク用途において十分耐久性の高い材料であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００２４】本発明のＬＥＤ光源装置のＬＥＤ封止の構造によれば、部材の点数が大幅に省略でき、工程の簡素化がなされるため、環境にやさしい光源といえる。シリコーン充填工程の削除、半田工程の削除など信頼性向上に大幅に改善することが出来、必要に応じ窒素ガス雰囲気上または真空下においてパッケージを組み立てれば、さらなる信頼性の向上につながり、かつ大幅なコストダウンが可能となり、各分野への応用が期待できる。
【符号の説明】
【００２５】図面の中の主な符号について、ＧＬＤ−金線；ＳＩＬ−シリコーン樹脂；ＰＬＡ−プラスチックカバー；ＣＨＰ−紫外線ＬＥＤベアチップ；ＢＮＤ−ベアチップ用接着ボンド；ＨＯＳ−ＬＥＤ用樹脂ハウジング；ＣＯＮ−導通電極；ＵＶＢ−紫外線硬化樹脂；ＰＬＡＬＺ−プラスチックレンズ；ＰＣＢ−プリント基板；ＰＬＡＲ−プラスチックレンズアレー；
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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