(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを有する可撓性基板上に、同一面に正負の電極が形成されたＬＥＤチップが、前記電極が前記配線パターンに対向するように載置されており、
前記ＬＥＤチップ上に前記可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を備え、
前記ＬＥＤチップを挟持する前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備え、
前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられ、前記第一の絶縁性接着剤よりも硬度が小さい第二の絶縁性接着剤と、を有することを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップ上面に、前記絶縁性接着剤を有する請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記透光性基板は複数あり、１つの透光性基板に対して１又は複数の前記ＬＥＤチップが配置されている請求項１又は２に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
前記透光性基板は、前記ＬＥＤチップが接着された面と対向する面に蛍光体が配置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記透光性基板は前記蛍光体を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
前記第一の絶縁性接着剤は、前記ＬＥＤチップの発光波長に対して透光性を有し、１５０℃以下での線膨張係数が２００ｐｐｍ／℃以下であり、硬化による体積収縮率が３％以上１５％以下の材料である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
前記第二の絶縁性接着剤は、前記ＬＥＤチップの発光波長に対して透光性を有し、硬化による体積収縮率が１％未満である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
前記可撓性基板は、絶縁性フィルム上に導電層としてアルミ箔を有するものである請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項９】
配線パターンを有する可撓性基板に第一の絶縁性接着剤を配置する工程と、前記第一の絶縁性接着剤上に、同一面に正負の電極が形成されたＬＥＤチップを配置する工程と、
前記ＬＥＤチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記ＬＥＤチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備するＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第二の絶縁性接着剤は、前記第一の絶縁性接着剤よりも硬度の小さいものを用いる請求項９に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項１１】
前記透光性基板は複数あり、１又は複数の前記ＬＥＤチップに対して１つの前記透光性基板を配置する請求項９又は１０に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ＬＥＤチップが接着された面と対向する面に蛍光体を配置する請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項１３】
前記蛍光体を含む前記透光性基板を配置する請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを用いたＬＥＤ光源装置及びその製造方法に関するものであり、特に、ＬＥＤチップの上下を基板で挟持するＬＥＤ光源装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天井、壁面等に配置される照明装置などの用途における薄型化及び低価格化の要求に応えるため、ＬＥＤ光源装置は、種々の形状のものが提案されている。例えば、可撓性基板上に複数のＬＥＤチップをフリップチップ実装したＬＥＤ光源装置が提案されている(例えば、特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2002-280613号公報
【特許文献２】特開2008-91459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献1、2の可撓性基板上に複数のＬＥＤチップをフリップチップ実装したＬＥＤ光源装置は、可撓性基板を用いることで、製造時間を短縮したり、容易に変形できる構造とできるが、下記のような課題を有する。
可撓性基板が曲がるとＬＥＤチップの電気特性が変化してしまう。曲げ応力がＬＥＤチップと可撓性基板の接触部に伝わって、接触面積が変化するからである。さらに曲げ応力が強い場合は、接触部の断線により、ＬＥＤチップが光らなくなってしまう事もある。
【０００５】
そこで、本発明は、特許文献1、2のいずれもが有する課題である可撓性基板の曲がりによる電気特性の変化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＬＥＤ光源装置は、配線パターンを有する可撓性基板上に、同一面に正負の電極が形成されたＬＥＤチップが、前記電極が前記配線パターンに対向するように載置されており、前記ＬＥＤチップ上に前記可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を備えることを特徴とする。
また、前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備えることが好ましい。
また、前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられる第二の絶縁性接着剤とを有することが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記ＬＥＤチップ上面にも設けられていることが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記第二の絶縁性接着剤よりも硬度が大きいことが好ましい。
また、前記透光性基板は複数あり、１つの透光性基板に対して１又は複数の前記ＬＥＤチップが配置されていることが好ましい。
また、前記透光性基板は、前記ＬＥＤチップが接着された面と対向する面に蛍光体が配置されることが好ましい。
また、前記透光性基板は前記蛍光体を含むことが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、150℃以下での線膨張係数が200ppm/℃以下であり、硬化による体積収縮率が3％以上15%以下の材料であることが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、硬化による体積収縮率が1％未満であることが好ましい。
また、前記可撓性基板は、絶縁性フィルム上に導電層としてアルミ箔を有するものであることが好ましい。
【０００７】
また、本発明のＬＥＤ光源装置は、配線パターンを有する可撓性基板に第一の絶縁性接着剤を配置する工程と、
前記第一の絶縁性接着剤上に、同一面に正負の電極が形成されたＬＥＤチップを配置する工程と、
前記ＬＥＤチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記ＬＥＤチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ＬＥＤ光源装置の可撓性基板の曲がりによる電気特性の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の配線パターンを有する可撓性基板の上面図及び断面図である。
【図３】本発明のＬＥＤチップの上面図及び断面図である。
【図４】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略上面図である。
【図６】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法を説明するための図面である。
【図８】本発明のＬＥＤ光源装置を外部電源へ接続する方法を説明するための概略断面図である。
【図９】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略上面図及び部分的拡大図である。
【図１０】本発明のＬＥＤ光源装置の一実施形態を説明するための概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は一例であって、本発明を限定するものではなく、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等についても本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、説明を簡略化するために、同一の構成要件には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
【００１１】
図１に本発明のＬＥＤ光源装置の一例を説明するための図面を示す。図１は、本発明のＬＥＤ光源装置の部分的な断面図である。また、図２は、本発明に用いる配線パターンの形成された可撓性基板を示す図面であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は断面図である。図３は、本発明に用いるＬＥＤチップを示す図面であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は断面図である。
本発明のＬＥＤ光源装置は、図１に示すように、配線パターン１１を有する可撓性基板１０の上に、ＬＥＤチップ１２が載置されている。ＬＥＤチップ１２上には、透光性基板１３を備えている。また、ＬＥＤチップは、同一面に正負の電極１６が形成され、フェイスダウンで可撓性基板１０に設けられた配線パターン１１に載置されている。また、配線パターン１１を有する可撓性基板１０と透光性基板１３の間には、第一の絶縁性接着剤１４及び第二の絶縁性接着剤１５を備えている。
また、本明細書においては、ＬＥＤチップは同一面に正負の電極が形成されたものとし、フェイスダウンとは電極が配線パターンに対向するように載置される向きとする。
【００１２】
本発明の各構造について説明する。
（配線パターンを有する可撓性基板）
配線パターンを有する可撓性基板とは、柔軟性があり変形させることが可能なプリント基板のことである。厚み10μmから300μmの絶縁性フィルムを基材とし、その上に接着層を形成し、さらにその上に厚み10μmから50μm程度の配線パターンを導電層として形成した構造であり、薄型化及び低価格化に適している。一般に、フレキシブル基板、フレキシブルプリント基板等と呼ばれる。
絶縁性フィルム材料は、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、液晶ポリマー（LCP）、ポリイミド（PI） 等の樹脂フィルムが考えられる。その中でも低価格であるPET、PENが好ましい。また、透明な樹脂フィルムより、光反射材を塗布もしくは配合したものや、絶縁性フィルム材料を微細発泡加工したもの等、可視光に対して光反射率を高めた絶縁性フィルム材料の方が好ましい。具体的には、株式会社きもと製レフホワイト（登録商標）、古河電気工業株式会社製のMCPETが挙げられる。
接着層は、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤やシリコーン系接着剤等から、組立プロセスに耐えうる接着剤が用いられる。
配線パターンの材料としては、銅箔、アルミ箔が考えられるが、可視光に対して光反射率の高いアルミ箔またはアルミ合金箔が好ましい。アルミ箔は配線回路として必要である導電性の他、可視光に対する光反射性にも優れているため、ＬＥＤ光源装置をシンプルな構造にすることができる。ＬＥＤチップの実装性の観点から、アルミ箔またはアルミ合金箔の調質を行うことが好ましい。焼きなましにより最も軟らかい状態になった軟質材（O材）よりも、冷間加工をおこない加工硬化させた硬質材（H材）の方が好ましい。また、ブリネル硬さＨＢＳは、(HBS10/500)の条件下において30から150程度のものが好ましく、さらには50から100程度のものが好ましい。
また、低価格である複数枚の素材を重ねて圧延する工法で作られたアルミ箔を使用することが好ましい。この工法で作られたアルミ箔は光沢のないマット面もしくはケシ面と、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を持っている。そのうち、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を表面、すなわち後述するＬＥＤチップを実装する面とすることで、光反射性を向上させることができ好ましい。
【００１３】
図２に本発明で使用する配線パターンを有する可撓性基板を説明する。本発明で用いられる配線パターンを有する可撓性基板の一例としては、酸化チタン等の光反射材を配合して光反射性を高めたPENフィルム100μmの上にウレタン系接着剤の接着層を形成し、さらにその上に厚み20μmの硬質アルミ箔を形成した構造である。可撓性基板の大きさは幅2cm、長さ60cmである。ＬＥＤチップを点灯させるための配線パターン加工のため、アルミ箔を可撓性基板の短手方向に幅200μm、ピッチ3cmのライン除去加工を合計19本行っている。このアルミ箔の除去部分をスペース部１７と称する。スペース部の形成方法は、グラビア印刷とウェットエッチング、ダイサー等の刃物によるカット、レーザーカット等が可能である。さらに、スペース部の絶縁性を確実にするために、スペース部に絶縁部材を設けることも考えられる。その際、太陽インキ製造株式会社製のPSR-4000LEWや信越化学工業株式会社製のLPS-8630WやLPS-8433W のように光反射材を接着剤に配合したものを使用することで、光取り出し効率をさらに改善することも可能である。
【００１４】
可撓性基板の形状は長方形に限定するものではなく円や多角形等、ＬＥＤ光源装置に求められる様々な形状的要求に対して対応することが可能である。また、配線パターンは、複数のＬＥＤを点灯させることができるものであれば、直列回路に限らず、並列回路、或いは両者を複合した回路等、ＬＥＤ光源装置に求められる様々な電気特性要求に対して対応することが可能である。
【００１５】
（絶縁性接着剤）
また、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板の間には、絶縁性接着剤が設けられている。ＬＥＤチップは、通常、はんだ材、導電性接着剤等の接合材、或いは超音波接合装置を使った接合方法で可撓性基板に接続される。これらの方法を用いる場合には、下記のような問題がある。はんだ材を使った接合の場合は、可撓性基板に少なくとも200℃以上の耐熱性が必要とされるため、可撓性基板が高価になってしまう。また、導電性接着剤を使った接合の場合は、導電性接着剤の微小塗布が困難であるため、大型のＬＥＤチップを用いる必要がありＬＥＤチップ代が高くなる。また、超音波接合装置を使った接合方法は、1度に複数のＬＥＤチップを実装することができないため、生産速度が遅くなる。本発明では、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板でＬＥＤチップを挟んで、絶縁性接着剤で貼り合せたシンプルな構造であるため、低価格化することができる。
絶縁性接着剤としては、ＬＥＤチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。
絶縁性接着剤は、液状タイプとシート状タイプが考えられる。液状タイプでは信越化学工業株式会社製のＬＰＳ-１０００〜５０００シリーズが、シート状タイプでは主成分がフェニルシリコーンである信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが考えられる。取り扱い及び厚みの管理が容易であるため、シート状タイプが好ましい。
また、絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
【００１６】
（第一の絶縁性接着剤）
絶縁性接着剤のうち、可撓性基板側に設けられるものを第一の絶縁性接着剤とする。第一の絶縁性接着剤としては、ＬＥＤチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。その中でも主成分が耐光性に優れるシリコーン系接着剤が好ましい。
第一の絶縁性接着剤の硬化による体積収縮率は、3％以上15%以下が好ましく、さらには5％以上10%以下であることがより好ましい。この程度の硬化による収縮があると、ＬＥＤチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存するので、高信頼性にできる。
本発明のＬＥＤ光源装置の動作時に、ＬＥＤチップは150℃程度の温度まで発熱する可能性があり、隣接する第一の絶縁性接着剤も同等の温度になる可能性がある。温度が高くなると第一の絶縁性接着剤が熱膨張し、ＬＥＤチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部の接触面積が小さくなり、ＬＥＤチップの電気特性が悪化する。さらに、熱膨張が進むと断線し、ＬＥＤチップが光らなくなる事がある。しかし、第一の絶縁性接着剤に線膨張係数が比較的小さいものを選定すれば、この不具合を防ぐことができ実用上の温度変化にも耐えうる。具体的には、150℃以下の温度における線膨張係数が200ppm/℃以下であることが好ましく、さらには100ppm/℃以下であることが好ましい。
第一の絶縁性接着剤の厚みはＬＥＤチップの厚みに対して20%以上100%以下が好ましく、さらには40％以上80％以下が好ましい。
【００１７】
(ＬＥＤチップ)
ＬＥＤチップは、所定の電圧を印加することにより発光させることができる。ＬＥＤの発光色は、可視光や紫外光、赤外光などを選択することができる。可視光の場合、発光色は限定されず、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤのいずれも使用可能である。さらに、青色ＬＥＤチップに蛍光体を塗布した白色ＬＥＤチップも使用可能である。
また、その半導体材料についても特には限定されず、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族等のいずれの化合物を用いてもよい。
図３を用いて本発明で使用するＬＥＤチップを説明する。
本発明で使用するＬＥＤチップは、同一面にp電極、n電極が設けられており、両方の電極に、バンプと言われる通電用の突起が設けられていることが好ましい。少なくとも一対のバンプ電極が設けられていることが好ましい。バンプは、Auワイヤを使ったワイヤバンプや、Au、Cu等金属材料からなるめっきバンプが考えられる。バンプ大きさは例えば直径20μｍ以上100μm以下、高さ5μm以上50μm以下の略円柱形状あるいは略円錐形状である。
一対のバンプ電極の距離は、可撓性基板に設けられた配線パターンのスペース部より広くなるように設定することが好ましい。具体的には、スペース部の幅が200μmとするとバンプ間距離は400μm以上が好ましい。
また、1つのＬＥＤチップの駆動電流は放熱性の観点で20mA程度が好ましい。駆動電流が高い場合には、活性層の電流密度が高くなり発光効率が悪くなる。また、低い場合にはＬＥＤチップを有効に利用できなくなる。よって、電流密度は、0.3A/mm2以上1A/mm2以下が好ましく、さらには0.65Ａ/mm2以上1A/mm2以下が好ましい。したがって、ＬＥＤチップの活性層面積は0.02mm2以上0.07mm2以下が好ましく、さらには、0.02ｍｍ2以上0.03mm2以下が好ましい。
ＬＥＤチップはチップ面積が大きくなるほど高価になるため、ＬＥＤチップの外形大きさは、上記バンプ間距離と活性層面積を満足し、ＬＥＤチップが製造可能である範囲でできるだけ小さい方が好ましい。よって、図３のように長方形になることが好ましく、さらには長辺と短辺の比が5:1程度の長方形であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明では、ＬＥＤチップは、配線パターンを有する可撓性基板にフェイスダウンで載置されている。これにより、複数のＬＥＤチップを用いた場合にも、確実に通電させることができる。可撓性の小さい基板にＬＥＤチップを載置する場合、基板面内において一部のＬＥＤチップに接触不良が生じることがあるが、可撓性基板を用いることで、ＬＥＤチップと基板を確実に接触させることができる。
【００１９】
(第二の絶縁性接着剤)
第一の絶縁性接着剤よりも透光性基板側に設けられるものを第二の絶縁性接着剤とする。2種類の接着剤を使用することで、第一の絶縁性接着剤を用いてＬＥＤチップを可撓性基板に固定した後に、第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を設けることができるので、ＬＥＤチップの実装精度を高めることができる。また、ＬＥＤチップの位置を確認してから透光性基板を設けることができるので配光性を考慮して任意の位置に透光性基板を設けることができる。
また、第二の絶縁性接着剤は、ＬＥＤチップ上面にも設けられていることが好ましい。
第二の絶縁性接着剤をＬＥＤチップの上面に設けることで、第二の絶縁性接着剤が緩衝材として作用し、ＬＥＤチップへの力学的負荷を低減させることができる。
第二の絶縁性接着剤は、第一の絶縁性接着剤と同様にＬＥＤチップの発光波長に対して透明で耐光性の良いシリコーン系接着剤が好ましい。さらに、硬化による体積収縮率が1％未満であることが好ましく、さらには0.5%以下が好ましい。また、硬度の小さいものが好ましく、具体的には主成分がジメチルシリコーンであるものが好ましい。第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が１％未満であると、製造時にＬＥＤチップに不必要な力を与えずに、透光性基板を積層することができる。
第二の絶縁性接着剤はＬＥＤチップが実装された可撓性基板の上に、可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を積層するために使用される。
第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が大きく、さらに硬度が大きいと、硬化時に可撓性基板が元の位置からずれてしまうことがある。この変位は可撓性基板の曲げと同様、ＬＥＤチップの電気特性の変化や接触部の断線を引き起こし、ＬＥＤチップが光らなくなる事がある。
また、第二の絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
【００２０】
また、第一の絶縁性接着剤は、第二の絶縁性接着剤よりも硬度が大きいことが好ましい。硬度の大きい第一の絶縁性接着剤でＬＥＤチップと配線パターンを有する可撓性基板の接着部を強固にし、硬度の小さい第二の絶縁性接着剤で透光性基板を可撓性基板上に接着することで、ＬＥＤチップに力学的負荷を与えない構造を実現できるためである。
また、第一の絶縁性接着剤は、ＬＥＤチップを固定するので、発熱を考慮して耐熱性の高いものを用い、第二の絶縁性接着剤は、硬化による収縮の小さいものを用いることで、ＬＥＤチップ上に透光性基板を設けることによる負荷を軽減することができ、可撓性基板と透光性基板を確実に接着させ、ＬＥＤ光源装置を安定して駆動させることができる。
【００２１】
(透光性基板)
本発明では、ＬＥＤチップ上に配置される基板として可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を用いる。ＬＥＤチップ上に可撓性の小さい透光性基板を備えることにより、ＬＥＤチップの周囲で可撓性基板が曲がりにくくなるのでＬＥＤチップと可撓性基板の接触部における接触面積が変化しない。そのため、可撓性基板を曲げた場合にもＬＥＤチップの電気特性が変化せず、LＥD光源装置の特性を安定させることができる。
また、透光性基板を用いることで、ＬＥＤチップの見かけ上の輝度を低減させ、LＥD光源装置の眩しさを抑制することができる。LＥD光源装置を照明用途で用い発光面が視野に入る場合には、輝度が高いと眩しさが不快感を与える場合がある。ＬＥＤチップは小さくて明るいため、輝度が高い。ＬＥＤチップを覆うように蛍光体層を設けたとしても眩しさに関しては同様である。透光性基板をＬＥＤチップ上に備えることで、透光性基板を介してＬＥＤチップを見ることになるので、透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、LＥD光源装置の眩しさを抑制することができる。
【００２２】
本発明の透光性基板は、使用するＬＥＤチップの発光波長に対して透光性を有する基板をさす。基板厚み3mmのとき、ＬＥＤチップの発光波長の光の透過率が、80％以上が好ましく、さらには95％以上が好ましい。
透光性基板は、可撓性基板より可撓性が小さい材料或いは厚みで構成されている。可撓性は、基板に破断やひびが発生しない範囲でできるだけ湾曲させた状態における最小曲げ半径により定量化することができる。さらに、曲げ半径のうち、基板の厚みを含まない半径を内曲げ半径と称する。透光性基板の最小の内曲げ半径が50mm以上であることが好ましい。
透光性基板として、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料や、ポリカーボネート（PC）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、PET、ポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)等の透明樹脂材料を使用することができる。中でも耐光性、耐湿性に優れているガラス材料がＬＥＤチップの保護材として適している。
【００２３】
また、図４及び図５に示すように、１つの可撓性基板に対して透光性基板が複数設けられていることが好ましい。図４のように、１つの透光性基板に対して１つのＬＥＤチップが配置されていてもよいし、図５に示すように、１つの透光性基板に対して複数のＬＥＤチップが配置されていてもよい。１つの可撓性基板に対して透光性基板が複数設けられていることで、ＬＥＤ光源装置を曲げた際、曲げ応力は透光性基板のない部分、複数の透光性基板の間に集中する。また、ＬＥＤチップと可撓性基板の接触面積が変化しないため、ＬＥＤチップの電気特性も変化しない。すなわち、ＬＥＤチップの電気特性を維持したまま可撓性基板を自由に曲げることが可能になる。また、透光性基板の側面からの光取り出し効果のため、光源を高効率化させることができる。
【００２４】
また、透光性基板の表面に光学パターンを設けて、配光の制御も可能である。具体的には、光を特定の方向に集めたい場合はレンズ形状に、光出射面側のすべての方向に均等な輝度にしたい場合は粗面形状にすることが考えられる。また、透光性基板の表面や中に酸化チタン、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛、ガラス微粉末等の無機系やアクリル、ポリスチレン等の有機系の光分散材を配置することで、透光性基板内の輝度がより均一化できる。
【００２５】
また、図６に示すように、透光性基板の表面や中に蛍光体を配置することで、発光波長の調整も可能である。
図６（ａ）のように、透光性基板は、ＬＥＤチップが接着された面と対向する面に蛍光体１８が配置されてもよいし、図６（ｂ）に示すように、蛍光体を含む透光性基板１３ｂを用いてもよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体や酸窒化物系蛍光体を用いることができる。より具体的には、（ａ）Ｅｕ賦活されたα若しくはβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート、各種アルカリ土類金属窒化アルミニウムケイ素（例：ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ４Ｎ７：Ｅｕなど）、（ｂ）Ｅｕ等のランタノイド系の元素、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属のハロシリケート、アルカリ土類金属シリケート、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、（ｃ）Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩、（ｄ）Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等、から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。好ましくは、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるＹＡＧ系蛍光体である。ＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２などの組成式で表される。また、Ｙの一部もしくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅなどもある。白色光が必要な場合は、青色ＬＥＤチップとＹＡＧ等の黄色蛍光体を配置した透光性基板との組み合わせで調整可能である。容易に白色照明を得ることができる。
透光性基板の発光面積は、ＬＥＤチップの発光面積に対して、10倍以上10000倍以下が好ましく、さらには100倍以上1000倍以下が好ましい。ここで言う発光面積とは、可撓性基板と対向しない面全ての表面積である。透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、透光性基板を発光体として扱えるため、透光性基板の発光面積を大きくすると、輝度が低減し眩しさが抑制される。一方、不必要に大きくすると部品代が高くなる。
【００２６】
また、絶縁性接着剤は、図１等に示すようなＬＥＤチップ上や配線パターン上の全体にわたって設けられている形態には限定されない。絶縁性接着剤は、少なくともＬＥＤチップ上に設けられ、透光性基板と接着していればよい。また、ＬＥＤチップ上には設けられず、それ以外の可撓性基板と透光性基板の間のみに充填されていてもよい。
【００２７】
次に、本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法を図７を参照しながら説明する。本発明の製造方法では、ＬＥＤチップと配線パターンを有する可撓性基板を電気的に接続させた状態で、両者を第一の絶縁性接着剤により固定する。さらに、第二の絶縁性接着剤で透光性基板を積層し、ＬＥＤチップを保護する構造であるため、低価格な組立が可能である。
図７に示した製造方法では、図４のＬＥＤ光源装置を得ることができる。
まず、図７（ａ）に示すように、可撓性基板１０に配線パターンを形成するための導電層１１を設ける。
続いて、図７（ｂ）のように、導電層１１をパターニングしてスペース部１７を設け、可撓性基板１０に配線パターン１１を設ける。
次に、図７（ｃ）のように、シート状の第一の絶縁性接着剤１４を配置する。このとき、第一の絶縁性接着剤は、ＬＥＤチップ配置予定位置を被覆するように設ける。また、スペース部を被覆するように第一の絶縁性接着剤を設けることが好ましい。図４に示したＬＥＤ光源装置では複数の透光性基板を配置するため、可撓性基板上に複数の第１の絶縁性接着剤を配置する。可撓性基板よりも小さい面積で第一の絶縁性接着剤が配置され、配線パターンやスペース部が部分的に露出されている。第一の絶縁性接着剤は、透光性基板の大きさ、配置される位置等を考慮して自由に配置することができる。
次に、図７（ｄ）のように、ＬＥＤチップ１２を仮配置する。この時、第一の絶縁性接着剤１４のタック性を利用すれば、仮配置が容易になる。
次に、図７（ｅ）のように、ＬＥＤチップに加重及び加熱処理を行う。プレス機を用いて加重をかけ、ＬＥＤチップの電極を可撓性基板に設けられた配線パターンと電気的に接続させる。なお、加重の方向は図示する矢印のとおりである。このとき加熱により第一の絶縁性接着剤が硬化する。硬化する際に発生する硬化による収縮、及び加熱温度から常温に戻る際に発生する熱変化による収縮により、第一の絶縁性接着剤は、ＬＥＤチップと可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存した状態で硬化する。
次に、図７（ｆ）のように、第二の絶縁性接着剤１５を塗布する。
次に、図７（ｇ）のように、透光性基板１３を配置し、第二の絶縁性接着剤を硬化するために加熱処理を行う。以上により、本発明のＬＥＤ光源装置を得ることができる。
【００２８】
さらに、ロール・ツー・ロール方式で、効率良く生産することも考えられる。
例えば、ロール状に巻いた長さ数百mほどの長い可撓性基板に配線パターンを設けて、ＬＥＤチップ、透光性基板を実装し、再びロールに巻き取る方法である。個別に切り離された可撓性基板を使うと，ある工程から次の工程に個々の基板を搬送する手間がかかる。また、それぞれの製造装置に搬入・搬出部を設けるので，装置規模も大きくなる。このロール・ツー・ロール方式を採ると，基板は装置の間を連続的に流れることになる。すなわち、製造装置は互いに連結され，搬送に伴う手間や装置を大幅に省ける。結果、製造コストは従来に比べて桁違いに低くすることができる。
【００２９】
次に、本発明のＬＥＤ光源装置に外部の電源装置から電力を供給するための電源ケーブルへの接続方法を説明する。配線パターンにアルミ箔を用いた場合、アルミ表面は酸化皮膜ができやすいため、電気抵抗が高くなる不具合がある。そこで、本発明のＬＥＤ光源装置を電源ケーブルと接続する際は、図９に示すように、アルミ箔と電源ケーブルを超音波接合や抵抗溶接によって接続することが考えられる。これらの方法は、接続と同時にアルミ表面の酸化皮膜を除去できるため、効率よく組立を行うことができる。また、可撓性基板への熱負荷が少ないため、耐熱性の低い、低価格なパッケージ部材が選定できる。
【００３０】
また、図８のように、あらかじめ一部あるいは全部に耐酸化膜を設けたアルミ電極端子を超音波溶接や抵抗溶接によって接続することも考えられる。耐酸化膜とは、ＡｕやＳｎやＮｉ等の金属膜をめっきやスパッタ等の周知の方法で成膜したものである。この場合、電源ケーブルは耐酸化膜を設けた部分と接続するので、導通性を妨げる因子がない。よって、取り外しが可能である一般的な電気接続コネクタが使用可能である。
【００３１】
以下に本発明のＬＥＤ光源装置の実施例を示す。
（実施例１）
図９（ａ）は、ライン状のＬＥＤ光源装置である。可撓性基板は、PENからなる厚み100μｍの絶縁性フィルム上に、図９（ｂ）に示すようにスペース部１７の設けられた配線パターンがアルミ箔で設けられている。可撓性基板の大きさは、幅2cm長さ60cmである。可撓性基板上には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン接着剤が厚み200μmで印刷された無アルカリガラスからなる透光性基板１３が配置されており、その大きさは5mm角、厚み0.7mmである。透光性基板１３は3cmピッチで19個並んでいる。
図９（ｂ）は透光性基板１３付近の拡大図である。透光性基板の下には、3個の青色ＬＥＤチップが並列に実装されている。また、図示していないが透光性基板と可撓性基板の間には、可撓性基板側から順に第一の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが50μm、第二の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のＬＰＳ-１０００〜５０００シリーズが200μm設けられている。
1個のＬＥＤチップには20mA、約3Vが通電されるように設計されているため、ＬＥＤ光源装置には、60mA、約57Vが通電される。1個の発光体の光出力は約15lmであり、合計約285lmの光出力が得られる。
【００３２】
（実施例2）
実施例2は、図１０に示すように、実施例1のライン状のＬＥＤ光源装置を白色に塗装された亜鉛鋼板からなる基体33に貼り付けた面状光源である。基体３３の大きさは70cm角であり、実施例1のライン状のＬＥＤ光源装置が、3cmピッチで19個並んでいる。よって、合計5415lmの光出力が得られる。
ＬＥＤ光源装置上に、光学フィルムを貼って配光を調整したり、輝度の均一化を行ったりすることも可能である。
【００３３】
（実施例３）
本実施例は、図１に示すように、可撓性基板上に単一の透光性基板が設けられている。
具体的には、幅2cm長さ60cmの透光性基板を用い、透光性基板と対応する大きさの第一の絶縁性接着剤及び第二の絶縁性接着剤が設けられている。それ以外の構成は、実施例１と実質的に同様である。
本実施例では、実施例１と比較して発光面積が増えるため、眩しさの緩和の点で好ましい。
【００３４】
（実施例４）
本実施例では、図６（ｂ）に示すように、蛍光体を含有する透光性基板を用いる。
具体的には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン樹脂成型体からなる厚み700μmの透光性基板１３ｂを用いる。それ以外の構成は、実施例１と実質的に同様である。
本実施例により、白色のＬＥＤ光源装置を得ることができ、各種照明器具に用いることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のＬＥＤ光源装置は、照明器具、車両搭載用照明の他に、ディスプレイ、インジケータ、イカ、さんま等の集魚灯等、広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：可撓性基板
１１：配線パターン（導電層）
１１ｂ：接続部
１２：ＬＥＤチップ
１３：透光性基板
１３ｂ：蛍光体含有透光性基板
１４：第一の絶縁性接着剤
１５：第二の絶縁性接着剤
１６：バンプ電極
１７：スペース部
１８：蛍光体
２０：基板
２１：第１半導体層
２２：第２半導体層
２３：電極
３０：電源ケーブル
３１：電極端子
３２：耐酸化膜
３３：基体
３４：電気接続コネクタ
【図１】
0005533183.tif 000002
【図２】
0005533183.tif 000003
【図３】
0005533183.tif 000004
【図４】
0005533183.tif 000005
【図５】
0005533183.tif 000006
【図６】
0005533183.tif 000007
【図７】
0005533183.tif 000008
【図８】
0005533183.tif 000009
【図９】
0005533183.tif 000010
【図１０】
0005533183.tif 000011