(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール基板と、
透光面で構成される側面を有する第１ＬＥＤ装置と、
遮光面で構成される側面を有する第２ＬＥＤ装置と、を有し、
前記第１ＬＥＤ装置の透光面と前記第２ＬＥＤ装置の遮光面とが対向するように、前記モジュール基板上において前記第１ＬＥＤ装置が前記第２ＬＥＤ装置に隣接して載置されている、
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記第２ＬＥＤ装置が有する４側面の内、対向する２側面だけが遮光面である、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記第１ＬＥＤ装置及び第２ＬＥＤ装置が一列に配列されている、請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記第２ＬＥＤ装置が有する４側面が全て遮光面である、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
複数の前記第１ＬＥＤ装置及び複数の２ＬＥＤ装置が千鳥配列されている、請求項４に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項６】
前記第２ＬＥＤの遮光面は、白色反射部材で構成されている、請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項７】
前記第１ＬＥＤ装置は前記モジュール基板側に配置された第１電極を有する第１ＬＥＤダイを含み、前記第１ＬＥＤダイは前記第１電極上に第１半導体層と第１透明絶縁基板とが積層され、前記第１ＬＥＤ装置は前記第１ＬＥＤダイの上面及び側面が蛍光樹脂で被覆され、
前記第２ＬＥＤ装置は前記モジュール基板側に配置された第２電極を有する第２ＬＥＤダイを含み、前記第２ＬＥＤダイは前記第２電極上に第２半導体層と第２透明絶縁基板とが積層され、前記第２ＬＥＤ装置は前記第２ＬＥＤダイの上面が蛍光樹脂で被覆され且つ側面が前記白色反射部材で被覆されている、
請求項６に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記第１ＬＥＤ装置の前記第１電極及び第２ＬＥＤ装置の前記第２電極は、前記モジュール基板上の電極と接続するための外部接続電極である、請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記第１ＬＥＤ装置に含まれる第１ＬＥＤダイの底面が前記外部接続電極を除き前記蛍光樹脂で被覆されている、請求項８に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記第２ＬＥＤ装置に含まれる前記第２ＬＥＤダイの底面が前記外部接続電極を除き前記白色反射部材で被覆されている、請求項８に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記第１ＬＥＤ装置に含まれる前記第１ＬＥＤダイ又は第２ＬＥＤ装置に含まれる前記第２ＬＥＤダイは、サブマウント基板又はリードにフリップチップ実装されている、請求項７〜１０の何れか一項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記サブマウント基板又はリードの側面が、前記蛍光樹脂で被覆されている、請求項１１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
前記第１ＬＥＤ装置に含まれる前記第１ＬＥＤダイ又は前記第２ＬＥＤ装置に含まれる前記第２ＬＥＤダイの上面の前記蛍光樹脂が蛍光体シートである、請求項７〜１２の何れか一項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１４】
前記第１ＬＥＤ装置の発光色と前記第２ＬＥＤ装置の発光色が異なっている、請求項１〜１３の何れか一項に記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤダイを被覆してパッケージ化したＬＥＤ装置をモジュール基板上に載置したＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度化にともないベアチップであるＬＥＤダイも大型化し、１ｍｍ×（０．５〜１）ｍｍ程度のものが入手できるようになってきた。この大きさは抵抗等の他のチップ部品と同程度になるため、ＬＥＤダイを樹脂等でパッケージ化したＬＥＤ装置はＬＥＤダイと同程度の平面サイズを有することが望まれるようになった。このパッケージはＬＥＤダイのサイズを直接的に反映するためチップサイズパッケージ（以下「ＣＳＰ」と呼ぶ）と呼ばれることがある。ＣＳＰは実装面積が小さくて済むことやパッケージ用部材が少なくて良い。また、ＣＳＰでは、必要な輝度に応じてマザー基板に搭載する個数を簡単に変えられることから照明装置等の設計の自由度が増すという特徴がある。【０００３】
図１４は、第１の従来例として示すＣＳＰ化した発光装置１００（ＬＥＤ装置）の断面図である。【０００４】
図１４に記載の発光装置１００は、ＣＳＰの究極的なものであり、ＬＥＤダイのチップサイズがパッケージの外形と一致したＬＥＤ装置であり、特許文献１の図６に示されているものである。図１４において、積層体１１２ｃ（半導体層）の上面には蛍光体層１３０ｃとレンズ１３２が積層している。積層体１１２ｃの下部には電解メッキ時の共通電極がエッチングされずに残ったシード金属１２２ａ、１２２ｂ、銅配線層１２４ａ、１２４ｂ、電解メッキで形成した柱状の銅ピラー１２６ａ、１２６ｂがある。【０００５】
積層体１１２ｃは、ｐ型クラッド層１１２ｂ、発光層１１２ｅ、ｎ型クラッド層１１２ａを備え、下面の一部が開口した絶縁層１２０ｃで覆われている。銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの下部には半田ボール１３６ａ、１３６ｂが付着しており、その銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの間に補強樹脂１２８が充填されている。【０００６】
図１４に示した発光装置１００の平面サイズは積層体１１２ｃの平面サイズと一致する。発光装置１００は、発光装置１００が配列して連結したウェハーを個片化して得られ、ＣＳＰで区分される製品群のなかで最も小型化しているためＷＬＰ（ウェハーレベルパッケージ）と呼ばれることもある。発光装置１００は、積層体１１２ｃ上にもともとあった透明絶縁基板（特許文献１の段落００２６、図２参照。）を除去しているため発光層１１２ｅから光が上方（矢印Ｆ）にのみ出射する。このためＬＥＤ装置６の上部にのみ蛍光体層１３０ｃを設けている。【０００７】
図１４に示したＬＥＤ装置１００では、透明絶縁基板を除去するのにレーザーが用いられるため、製造装置が大掛かりになったり製造工程が長くなったりする。また、ＬＥＤ装置１００は、ウェハーレベルで蛍光体層１３０ｃを形成しているため、ウェハー上の個別のＬＥＤダイが有する発光特性のばらつきに対応することができない。この結果、ＬＥＤ装置１００では、発光色の管理が難しくなる場合がある。【０００８】
そこで本願の発明者は、小型でありながら作り易く発光色の管理が容易なＬＥＤ装置として、透明絶縁基板を残し、その下面に形成された半導体層の側面とともに透明絶縁基板の側面を白色反射部材で被覆し、透明絶縁基板及び白色反射部材の上面を蛍光体シートで被覆したフリップチップ実装用のＬＥＤ装置を試作した（特許文献２参照）。【０００９】
図１５は、第２の従来例として示すＬＥＤ装置２００の断面図である。また、ＬＥＤ装置２００は、特許文献２に示されたＬＥＤ装置である。【００１０】
ＬＥＤ装置２００は、サファイヤ基板２１４ｂ（透明絶縁基板）とその下面に形成された半導体層２１５ｂとを有するＬＥＤダイ２１６ｂを含み、ＬＥＤダイ２１６ｂの側面に白色反射部材２１７ｂを備え、ＬＥＤダイ２１６ｂ及び白色反射部材２１７ｂの上面に出射光を波長変換する蛍光体シート２１１ｂを備えている。蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂの間には接着層２１３ｂがあり、蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂとを接着している。ＬＥＤダイ２１６ｂの半導体層２１５ｂと接続する突起電極２１８ｂ、２１９ｂは、それぞれアノードとカソードであり、マザー基板やモジュール基板と接続するための外部接続電極となっている。なお、マザー基板とは抵抗やコンデンサなど他の電子部品とともにＬＥＤ装置２００を実装する基板である。モジュール基板とは、発光する部品としてとり扱われるＬＥＤモジュールに含まれ、多数のＬＥＤ装置を搭載した基板である。【００１１】
ＬＥＤ装置２００は、個別のＬＥＤダイ２１６ｂの発光特性に応じて蛍光体シート２１１ｂを変更できるため発光色の管理が容易であり、遮光や反射などの特性を確保するのに白色反射部材２１７ｂの厚さが１００μｍ以下でも充分であるため小型にできる。また、多数のＬＥＤダイ２１６ｂを配列した状態で加工を行い、最後に個片化することで個別のＬＥＤ装置２００が得られる集合工法が適用できるため製造し易い。さらに、ＬＥＤ装置２００は小型であるため、ＬＥＤモジュールを構成するのにあたり、モジュール基板上の狭ピッチ配列及び高密度実装を可能にするという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１４１１７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら前述のようにＬＥＤ装置２００同士をモジュール基板上に近接させた状態で載置しＬＥＤモジュールを構成したところ、ＬＥＤモジュールの発光色（色度座標）がＬＥＤ装置２００単体の発光色からずれてしまった。この原因は、一のＬＥＤ装置２００から発した光の一部分が、隣接する他のＬＥＤ装置２００に入り込み、当該他のＬＥＤ装置２００の蛍光体を励起したためである、ということが判明した。この対策として各ＬＥＤ装置２００から横方向に光が伝播しないように、モジュール基板上に遮光壁を設けることも考えられるが、ＬＥＤモジュールの構造が複雑化したり、遮光による発光損失が発生したりするので好ましくない。【００１４】
本発明は、小型のＬＥＤ装置同士を近接した状態で載置しても、発光色のシフトが起こらず発光損失の少ないＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ＬＥＤモジュールは、モジュール基板と、透光面で構成される側面を有する第１ＬＥＤ装置と、遮光面で構成される側面を有する第２ＬＥＤ装置とを有し、第１ＬＥＤ装置の透光面と第２ＬＥＤ装置の遮光面とが対向するように、モジュール基板上において第１ＬＥＤ装置が第２ＬＥＤ装置に隣接して載置されていることを特徴とする。【００１６】
ＬＥＤモジュールでは、第２ＬＥＤ装置が有する４側面の内、対向する２側面だけが遮光面であることが好ましい。【００１７】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置及び第２ＬＥＤ装置が一列に配列されていることが好ましい。【００１８】
ＬＥＤモジュールでは、第２ＬＥＤ装置が有する４側面が全て遮光面であることが好ましい。【００１９】
ＬＥＤモジュールでは、複数の第１ＬＥＤ装置及び複数の第２ＬＥＤ装置が千鳥配列されていることが好ましい。【００２０】
ＬＥＤモジュールでは、第２ＬＥＤの遮光面は、白色反射部材で構成されていることが好ましい。【００２１】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置はモジュール基板側に配置された第１電極を有する第１ＬＥＤダイを含み、第１ＬＥＤダイは第１電極上に第１半導体層と第１透明絶縁基板とが積層され、第１ＬＥＤ装置は第１ＬＥＤダイの上面及び側面が蛍光樹脂で被覆され、
第２ＬＥＤ装置はモジュール基板側に配置された第２電極を有する第２ＬＥＤダイを含み、第２ＬＥＤダイは第２電極上に第２半導体層と第２透明絶縁基板とが積層され、第２ＬＥＤ装置は第２ＬＥＤダイの上面が蛍光樹脂で被覆され且つ側面が白色反射部材で被覆されている、ことが好ましい。【００２２】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置の第１電極及び第２ＬＥＤ装置の第２電極は、モジュール基板上の電極と接続するための外部接続電極であることが好ましい。【００２３】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置に含まれる第１ＬＥＤダイの底面が外部接続電極を除き蛍光樹脂で被覆されていることが好ましい。【００２４】
ＬＥＤモジュールでは、第２ＬＥＤ装置に含まれる第２ＬＥＤダイの底面が外部接続電極を除き白色反射部材で被覆されていることが好ましい。【００２５】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置に含まれる第１ＬＥＤダイ又は第２ＬＥＤ装置に含まれる第２ＬＥＤダイは、サブマウント基板又はリードにフリップチップ実装されていることが好ましい。【００２６】
ＬＥＤモジュールでは、サブマウント基板又はリードの側面が、蛍光樹脂で被覆されていることが好ましい。【００２７】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置に含まれる第１ＬＥＤダイ又は第２ＬＥＤ装置に含まれる第２ＬＥＤダイの上面の蛍光樹脂が蛍光体シートであることが好ましい。【００２８】
ＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置の発光色と第２ＬＥＤ装置の発光色が異なっていることが好ましい。【００２９】
ＬＥＤモジュールは、モジュール基板と、モジュール基板に載置された複数のＬＥＤ装置を備えるＬＥＤモジュールにおいて、複数のＬＥＤ装置には第１ＬＥＤ装置と第２ＬＥＤ装置が含まれ、第１ＬＥＤ装置は第２ＬＥＤ装置に隣接し、第１ＬＥＤ装置と第２ＬＥＤ装置の対向する側面のうち第１ＬＥＤ装置の側面は透光面であり、第２ＬＥＤ装置の側面は遮光面であることを特徴とする。【００３０】
ＬＥＤモジュールに含まれる第１ＬＥＤ装置及び第２ＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイを内蔵している。モジュール基板が第１ＬＥＤ装置及び第２ＬＥＤ装置の下側にあるものとしたとき、第１ＬＥＤ装置ではＬＥＤダイの側面及び上面が蛍光樹脂からなる透光性部材で被覆され、この結果、第１ＬＥＤ装置の側面が透光面となっている。これに対し第２ＬＥＤ装置ではＬＥＤダイの上面が蛍光樹脂で被覆されている一方、ＬＥＤダイ及び蛍光樹脂の側面が白色反射部材等の遮光性部材で被覆され、この結果、第２ＬＥＤ装置の側面が遮光面となっている。そして本発明のＬＥＤモジュールでは、第１ＬＥＤ装置の隣に第２ＬＥＤ装置が存在するようにモジュール基板上で配列している。【００３１】
このように配列した状態で各ＬＥＤ装置を点灯させると、第１ＬＥＤ装置は上方に光を出射するばかりでなく、側方にも光を出射する。側方に出射した光の大部分は、モジュール基板や隣接する第２ＬＥＤ装置の白色反射部材等からなる遮光面に達し、そこで一部が吸収され、残りが反射する。モジュール基板表面や遮光面で反射した光は、反射を繰り返しながら上方へ向い、ＬＥＤモジュールの発光効率改善に寄与する。【００３２】
これに対し第２ＬＥＤ装置は、第１ＬＥＤ装置側の側面に白色反射部材等からなる遮光面を備えているため第１ＬＥＤ装置側には光を出射しない。この結果、第１ＬＥＤ装置又は第２ＬＥＤ装置は、隣接する第２ＬＥＤ装置又は第１ＬＥＤ装置の出射光が入射しないので、外部から入射した光で蛍光樹脂中の蛍光体が励起されて発光色が変動するというメカニズムに基づく発光色のシフト（ずれ）が起こらない。【００３３】
ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ装置は、側面を蛍光樹脂からなる透過面とした第１ＬＥＤ装置と、側面を白色反射部材等からなる遮光面とした第２ＬＥＤ装置とを含み、第１ＬＥＤ装置の隣に第２ＬＥＤ装置が存在するようにモジュール基板上で配列している。このような構成によって、第１ＬＥＤ装置の側方から出射した光が第２ＬＥＤ装置に入り込まないため色度シフトが起こらず、第２ＬＥＤ装置の発光も第１ＬＥＤ装置に侵入せず、第１ＬＥＤ装置は光の出射効率が良いためＬＥＤモジュールを明るくできる。したがって、ＬＥＤモジュールでは、小型のＬＥＤ装置を近接配列させているにも関わらず、色度シフトを起こすことなく明るくできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤモジュール５０に含まれるＬＥＤ装置１０の外観図である。
【図２】図１（ａ）のＡＡ´断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤモジュール５０に含まれるＬＥＤ装置２０の外観図である。
【図４】図３（ａ）のＢＢ´断面図である。
【図５】ＬＥＤモジュール５０の平面図である。
【図６】図５のＣＣ´断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、他のＬＥＤモジュール９０に含まれるＬＥＤ装置３０の外観図である。
【図８】図７（ａ）のＤＤ´断面図である。
【図９】ＬＥＤモジュール９０の平面図である。
【図１０】更に他のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置３０ａ及びＬＥＤ装置３０ｂの断面図である。
【図１１】更に他のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置４０ａ及びＬＥＤ装置４０ｂの断面図である。
【図１２】更に他のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置５０ａ及びＬＥＤ装置５０ｂの断面図である。
【図１３】更に他のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置６０ａ及びＬＥＤ装置６０ｂの断面図である。
【図１４】第１の従来例におけるＬＥＤ装置１００の断面図である。
【図１５】第２の従来例におけるＬＥＤ装置２００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。
【００３６】
図１はＬＥＤモジュール５０（図５、６参照）に含まれるＬＥＤ装置１０（第１ＬＥＤ装置）の外観を示し、図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が正面図、図１（ｃ）が底面図である。
【００３７】
図１（ａ）に示すようにＬＥＤ装置１０を上部から眺めると長方形の蛍光樹脂１２からなる枠と、その内側にある蛍光体シート１１が観察される。蛍光体シート１１は、蛍光樹脂の一形態であるが、ＬＥＤダイ１６（図２参照）への取り付け位置、取り付け方法や製造方法の違いにより蛍光樹脂１２と区別している（以下同様）。図１（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、蛍光樹脂１２と、その下にある２個の電極１５が観察される。図１（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を下から眺めると、長方形の蛍光樹脂１２からなる枠と、その内側にある半導体層１４が観察され、さらに半導体層１４の内側に２個の電極１５が観察される。
【００３８】
図２は、図１（ａ）のＡＡ´断面図である。
【００３９】
図２に示すようにＬＥＤ装置１０では、ＬＥＤダイ１６の上部が蛍光体シート１１で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート１１の側部が蛍光樹脂１２で覆われている。ＬＥＤダイ１６は、サファイヤ基板１３（透明絶縁基板）、半導体層１４及び二つの電極１５からなり、電極１５上に半導体層１４及びサファイヤ基板１３が積層している。サファイヤ基板１３と蛍光体シート１１の間には接着材１７が存在する。蛍光体シート１１及び蛍光樹脂１２はＬＥＤダイ１６の青色発光を波長変換し白色化する。蛍光樹脂１２はＬＥＤ装置１０の側面として透光面を構成している。
【００４０】
蛍光体シート１１はフェニル系シリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し、シート状に加工したもので厚さが１００〜３００μｍ程度である。濃度消光による損失を軽減したい場合は、蛍光体シート１１を厚めに設定する。蛍光樹脂１２はシリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し熱硬化させたものであり、幅は概ね１００μｍである。接着材１７は熱硬化型のシリコーン接着材であり、厚さも概ね１００μｍ以下である。例えば、平面サイズが０．８ｍｍ×０．３ｍｍのＬＥＤダイ１６の場合、蛍光樹脂１２からなる枠を設けた結果、ＬＥＤ装置１０の平面サイズは１．０ｍｍ×０．５ｍｍとなり、サーフェースマウンタ（表面実装機）で扱いやすい大きさになる。
【００４１】
ＬＥＤダイ１６に含まれるサファイヤ基板１３は厚さが８０〜１２０μｍ程度である。サファイヤ基板１３の下面に形成された半導体層１４は、厚みが１０μｍ程度で、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含み、その境界面が発光層となる。半導体層１４の下部には層間絶縁膜や保護膜が存在し、保護膜上に電極１５が形成される。二つの電極１５はアノード及びカソードであり、それぞれ層間絶縁膜上の配線を介してｐ型半導体層及びｎ型半導体層と接続している。電極１５は、抵抗やコンデンサなど他の電子部品が実装されたマザー基板又はモジュール基板５１（図５、６参照）と接続するための外部接続電極であり、半田付けのため表面に金層を備えている。電極１５の厚さは数１００ｎｍから数十μｍの間で設定される。
【００４２】
図３はＬＥＤモジュール５０（図５、６参照）に含まれるＬＥＤ装置２０（第２ＬＥＤ装置）の外観を示し、図３（ａ）が平面図、図３（ｂ）が正面図、図３（ｃ）が底面図である。
【００４３】
図３（ａ）に示すようにＬＥＤ装置２０を上部から眺めると長方形の白色反射部材２３からなる枠と、その内側にある蛍光体シート２１が観察される。図３（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置２０を正面から眺めると、白色反射部材２３と、その下にある２個の電極１５が観察される。図３（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置２０を下から眺めると、長方形の白色反射部材２３からなる枠と、その内側にある半導体層１４が観察され、さらに半導体層１４の内側に２個の電極１５が観察される。
【００４４】
図４は、図３（ａ）のＢＢ´断面図である。
【００４５】
図４に示されるようにＬＥＤ装置２０では、ＬＥＤダイ１６の上部が蛍光体シート２１で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート２１の側部が白色反射部材２３で覆われている。ＬＥＤダイ１６は、図１、２で示したＬＥＤ装置１０に含まれるＬＥＤダイ１６と同じものであり、サファイヤ基板１３と蛍光体シート２１の間には接着材２７が存在する。蛍光体シート２１は、ＬＥＤダイ１６の青色発光を波長変換し白色化する。白色反射部材２３は、ＬＥＤ装置２０の側面として遮光面を構成している。
【００４６】
蛍光体シート２１及び接着材２７は、図１、２で示したＬＥＤ装置１０の蛍光体シート１１及び接着材１７と同じものである。白色反射部材２３はシリコーン樹脂に酸化チタンやアルミナ等の反射性微粒子を混練し熱硬化させたものであり、幅は概ね１００μｍである。ＬＥＤ装置２０では、ＬＥＤダイ１６の周りに白色反射部材２３からなる枠を設けたので、ＬＥＤ装置１０と平面サイズ及び高さが等しくなっている。
【００４７】
図５は、ＬＥＤモジュール５０の平面図である。
【００４８】
図５に示されるようにＬＥＤモジュール５０では、モジュール基板５１上に複数のＬＥＤ装置１０、２０が載置されている。ＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置２０はモジュール基板５１上で交互に配列している。ＬＥＤ装置１０同士はモジュール基板５１上で隣接しておらず、同様にＬＥＤ装置２０同士もモジュール基板５１上で隣接していない。言い換えるとＬＥＤ装置１０の隣にＬＥＤ装置２０が存在している。ＬＥＤ装置１０及びＬＥＤ装置２０はそれぞれいわゆる千鳥配列をなしており、全体として市松模様状になっている。なおモジュール基板５１には抵抗やコンデンサなど他の電子部品を実装しても良い。
【００４９】
図６は、図５のＣＣ´断面図である。
【００５０】
図６に示されるようにＬＥＤモジュール５０に載置されたＬＥＤ装置１０、２０は光線６１、６２を上方に出射する。またＬＥＤ装置１０は、側面が透光性の蛍光樹脂１２（図１、２参照）で被覆されているので、光線６３、６４を側方にも出射する。光線６３は、隣接するＬＥＤ装置２０の側部に形成された白色反射部材２３（図３、４参照）からなる遮光面で反射し上方に向かう。光線６４は、隣接するＬＥＤ装置２０の白色反射部材２３からなる遮光面で反射し、一旦下方に向かい、モジュール基板５１の表面で反射し、その後上方に向かう。この他にもＬＥＤ装置１０の側面から出射し、モジュール基板５１の表面で反射し上方へ向かう光線もあるが、これらは図示していない。
【００５１】
以上のようにＬＥＤ装置１０、２０を点灯させると、ＬＥＤ装置１０は上方とともに側方にも光を出射するのに対し、ＬＥＤ装置２０は上方にのみ光を出射する。ＬＥＤ装置１０及びＬＥＤ装置２０は、交互に配列されているので、ＬＥＤ装置１０から側方に向かう光の大部分は、モジュール基板５１の表面又は隣接するＬＥＤ装置２０の白色反射部材２３で反射し、一部は直接上方へ向かい、残りはさらに反射を繰り返し上方へ向かう。
【００５２】
ＬＥＤ装置１０又はＬＥＤ装置２０には、隣接するＬＥＤ装置２０又はＬＥＤ装置１０の発光が入射しないので、外部から入射した光で蛍光樹脂中の蛍光体が励起され発光色が変動するというメカニズムに基づく発光色のシフト（ずれ、変動）が起こらない。ＬＥＤ装置１０は、側部に遮光部材又は反射部材がなく側面が透光面となっているので、光の出射効率が良好であり、ＬＥＤ装置１０を含むＬＥＤモジュール５０は明るくなる。ＬＥＤ装置２０の側面は、遮光面でありながら反射性を有し、ＬＥＤ装置１０の側面発光の一部を効率よく反射するので、ＬＥＤモジュール５０の輝度向上に寄与している。
【００５３】
ＬＥＤモジュール５０においてＬＥＤ装置１０（第１のＬＥＤ装置）及びＬＥＤ装置２０（第２のＬＥＤ装置）は、図５の縦又は横方向に、ＬＥＤ装置１０、ＬＥＤ装置２０、ＬＥＤ装置１０、ＬＥＤ装置２０、‥‥と繰り返すように配列されている。しかしながら、発光色のシフト（ずれ）を防止するためには前述のように、ＬＥＤ装置１０の隣にＬＥＤ装置２０が存在すれば良い。そこで、例えばモジュール基板５１上において、図５の縦又は横方向にＬＥＤ装置１０、ＬＥＤ装置２０、ＬＥＤ装置２０、ＬＥＤ装置１０、ＬＥＤ装置２０、ＬＥＤ装置２０、ＬＥＤ装置１０‥‥というように繰り返す配列を採用しても良い。
【００５４】
蛍光体シート１１、２１は、ＬＥＤダイ１６の発光特性（ピーク波長等）の変動に応じた特性を有するシートを選択できる。蛍光体シート１１、２１は安価であり、保管や波長変換特性の調整が容易であるため、予め複数通りの特性を有する蛍光体シート１１、２１を準備し、ＬＥＤダイ１６の発光特性に応じて適切な波長変換特性を持った蛍光体シートを選択すると良い。この結果、ＬＥＤモジュール５０の発光色の管理が容易になる。
【００５５】
ＬＥＤモジュール５０では、蛍光体シート１１及び２１を同じ材質であるものとしていたが、蛍光体シート１１と蛍光体シート２１に含有させる蛍光体を異ならせ、ＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置２０の発光色を異ならせても良い。例えば、ＬＥＤ装置１０の発光色を色温度の高い昼光色に調整し、ＬＥＤ装置２０の発光色を色温度の低い暖色に調整することができる。このときＬＥＤモジュール５０は、ＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置２０を同時に点灯する動作モードと、ＬＥＤ装置２０のみ点灯する動作モードとを備えているとさらに良い。このようにするとＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置２０を同時に点灯させたときは照射領域が広く活動的で明るい照明が得られ、ＬＥＤ装置２０のみ点灯させたときは狭い照射領域で暖かい印象の照明が得られる。
【００５６】
ＬＥＤ装置２０では白色反射部材２３がＬＥＤダイ１６の側面を直接的に被覆している。このためＬＥＤダイ１６の側面から出射した光線は白色反射部材２３で反射しＬＥＤダイ１６内に戻ってくる。反射による損失に加え半導体層１４の再吸収による損失が発生するため、ＬＥＤ装置２０の発光効率が低下する場合がある。この対策として、ＬＥＤダイ１６の側面と白色反射部材２３の間に透光層を設けると良く、白色反射部材２３の内面に斜面を設けるとさらに良い。このような対策を施すと、ＬＥＤダイ１６の側面から出射した光線の一部分がたとえＬＥＤダイ１６内に戻るとしても、戻って来た光線の大部分が透光層を伝搬して上方に向かうため、ＬＥＤ装置２０の発光効率低下が抑制される。
【００５７】
ＬＥＤ装置２０では、周囲に白色反射部材２３からなる枠を設け、側面を遮光面にしていた。しかしながら、外部から侵入する光による色ずれを防ぐための遮光面は、白色反射部材からなるものに限られない。例えば、遮光面は黒色樹脂や金属であっても良い。なお、遮光面に白色反射部材を採用すると、遮光面に黒色樹脂や金属を採用した場合と比較して、発光効率の改善や小型化を効率よく図ることができる。
【００５８】
図７は他のＬＥＤモジュール９０（図９参照）に含まれるＬＥＤ装置３０の外観図であり、図７（ａ）が平面図、図７（ｂ）が正面図、図７（ｃ）が底面図である。
【００５９】
図１〜６で示したＬＥＤモジュール５０はＬＥＤ装置１０、２０が平面的に配列されていた（図５参照）。これに対しＬＥＤモジュール９０は、ＬＥＤ装置１０、３０を直線的に配列させたリニアモジュールである（図９参照）。ＬＥＤモジュール９０も、ＬＥＤモジュール５０と同様に、ＬＥＤ装置１０（第１ＬＥＤ装置、図１、２参照）とＬＥＤ装置３０（第２ＬＥＤ装置、図３、４参照）を含んでいる。ＬＥＤ装置１０は、ＬＥＤモジュール５０に含まれるＬＥＤ装置１０と同じものなので説明を省略する。
【００６０】
図７（ａ）に示すようにＬＥＤ装置３０を上面から眺めると、長方形の蛍光体シート３１と、上下から蛍光体シート３１を挟む蛍光樹脂３２が観察され、さらに蛍光体シート３１及び蛍光樹脂３２の左右から挟む白色反射部材３３が観察される。図７（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置３０を正面から眺めると、蛍光樹脂３２と、左右から蛍光樹脂３２を挟む白色反射部材３３が観察されるとともに、その下に２個の電極１５が観察される。図７（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置３０を下から眺めると、半導体層１４と、その内側の２個の電極１５と、半導体層１４を上下から挟む蛍光樹脂３２と、半導体層１４及び蛍光樹脂３２を左右から挟む白色反射部材３３が観察される。
【００６１】
図８は、図７（ａ）のＤＤ´断面図である。
【００６２】
図８に示すようにＬＥＤ装置３０では、ＬＥＤダイ１６の上部が蛍光体シート３１で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート３１の側部が白色反射部材３３で覆われている。ＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３と蛍光体シート３１は接着材３７により接着している。
【００６３】
ＬＥＤ装置３０に含まれるＬＥＤダイ１６、蛍光体シート３１及び接着材３７は、図２、図４で示したＬＥＤ装置１０、２０のＬＥＤダイ１６、蛍光体シート１１、２１及び接着材１７、２７と同じものである。蛍光樹脂３２及び白色反射部材３３は、図２、図４で示した蛍光樹脂１２及び白色反射部材２３と同じ材料からなる。ＬＥＤ装置２０（図３，４参照）と同様にＬＥＤ装置３０も、その側面に白色反射樹脂３３からなる遮光面をそなえている。ＬＥＤ装置３０では、対向する２つの側面だけが遮光面となっている。
【００６４】
図９はＬＥＤモジュール９０の平面図である。
【００６５】
ＬＥＤモジュール９０では、モジュール基板９５上に複数のＬＥＤ装置１０、３０が載置されている。ＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置３０は、モジュール基板９５上で交互に一列で配列している。この結果、ＬＥＤ装置１０同士はモジュール基板９５上で隣接しておらず、同様にＬＥＤ装置３０同士もモジュール基板９５上で隣接していない。なお、図９のＥＥ´断面図は、図６に示す断面図と同じものになる（番号のみ、２０から３０へ変更される）。
【００６６】
図９における長手方向の配光は、図６で示した状態と同じものになる。図９の短手方向については、ＬＥＤ装置１０とともにＬＥＤ３０も光を出射する。図９の短手方向の光は、モジュール基板９５以外に遮るものがないため、ＬＥＤモジュール９０の短手方向の配光分布は広くなる。なお、ＬＥＤモジュール９０において、ＬＥＤ装置３０の代わりに図３、４で示したＬＥＤ装置２０を使うこともできる。この場合、ＬＥＤ装置２０は、ＬＥＤ装置３０よりも構造が簡単なため製造しやすいが、ＬＥＤ装置３０よりも出射する光束が減る。したがって、ＬＥＤ装置２０を使ったリニア型のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤモジュール９０より暗くなる。
【００６７】
図１０は、更に他のＬＥＤモジュール９１に含まれるＬＥＤ装置３０ａ（第１ＬＥＤ装置）及びＬＥＤ装置３０ｂ（第２ＬＥＤ装置）の断面図である。ＬＥＤモジュール９１は、平面視したとき、ＬＥＤモジュール５０と同等になるので、図示を省略している。
【００６８】
ＬＥＤモジュール５０、９０に使われていたＬＥＤ装置１０、２０、３０は、ＬＥＤダイ１６の上面に蛍光体シート１１、２１、３１を備えていた。しかしながら、必ずしもＬＥＤダイ１６の上面を被覆する部材は、蛍光体シートに限られず、波長変換できる部材であれば良い。そこで、ＬＥＤモジュール９１で使用されるＬＥＤ装置３０ａでは、ＬＥＤダイ１６の上面及び側面を蛍光樹脂３１ａで被覆するように構成した。また、ＬＥＤモジュール９１で使用されるＬＥＤ装置３０ｂでは、ＬＥＤダイ１６の上面が蛍光樹脂３１ｂで被覆され、ＬＥＤダイ１６及び蛍光樹脂３１ｂの側面が白色反射部材３３ｂで被覆されるように構成した。ＬＥＤ装置３０ａでは蛍光樹脂３１ａからなる側面が透光面となり、ＬＥＤ装置３０ｂでは白色反射部材３３ｂからなる側面が遮光面となる。ＬＥＤ装置３０ａは、上部と側部の蛍光樹脂３１ａを同時形成しているので製造工程を短くできる。
【００６９】
図１１は、更に他のＬＥＤモジュール９２に含まれるＬＥＤ装置４０ａ（第１ＬＥＤ装置）及びＬＥＤ装置４０ｂ（第２ＬＥＤ装置）の断面図である。ＬＥＤモジュール９２は、平面視したとき、ＬＥＤモジュール５０と同等になるので、図示を省略している。
【００７０】
ＬＥＤモジュール５０、９０に使われていたＬＥＤ装置１０、２０、３０は、ＬＥＤダイ１６の底面か露出していた。しかしながら、必ずしもＬＥＤダイ１６の底面を露出させなくても良い。そこで、ＬＥＤモジュール９２で使用されるＬＥＤ装置４０ａ及び第２ＬＥＤ装置４０ｂでは、それぞれ底面を蛍光樹脂４１及び白色反射部材４３で被覆した。すなわちＬＥＤ装置４０ａ，４０ｂとＬＥＤ装置１０、２０（図２、４参照）との違いは、ＬＥＤ装置４０ａに含まれるＬＥＤダイ１６及びＬＥＤ装置４０ｂに含まれるＬＥＤダイ１６の底面が、電極１５を除き、それぞれ蛍光樹脂４１及び白色反射部材４３により被覆されていることである。ＬＥＤダイ１６の底面を、電極１５を除き、蛍光樹脂４１又は白色反射部材４３により被覆すると、ＬＥＤダイ１６の半導体層１４の底面を汚染から守ることが可能となる。また、ＬＥＤ装置４０ａでは、ＬＥＤダイ１６の底面からモジュール基板側に漏れ出す光を波長変化することにより発光効率を改善できる。さらに、ＬＥＤ装置４０ｂでは、遮光することにより無用な光漏れを除去できる。ＬＥＤ装置４０ａでは蛍光樹脂４１からなる側面が透光面となり、ＬＥＤ装置４０ｂでは白色反射部材４３からなる側面が遮光面となる。
【００７１】
図１２は、更に他のＬＥＤモジュール９３に含まれるＬＥＤ装置５０ａ（第１ＬＥＤ装置）及びＬＥＤ装置５０ｂ（第２ＬＥＤ装置）の断面図である。ＬＥＤモジュール９３は、平面視したとき、ＬＥＤモジュール５０と同等になるので、図示を省略している。
【００７２】
ＬＥＤモジュール５０、９０に使われていたＬＥＤ装置１０、２０、３０では、ＬＥＤダイ１６の底面に形成された電極１５がモジュール基板５１、９１（図６、９参照）と接続するための外部接続電極であった。しかしながら、必ずしもＬＥＤダイ１６の底面に形成された電極を外部接続電極としなくても良い。そこで、ＬＥＤモジュール９３で使用されるＬＥＤ装置５０ａ及びＬＥＤ装置５０ｂでは、サブマウント基板５２を使用した。すなわち、ＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂとＬＥＤ装置１０、２０（図２、４参照）との違いは、図１２に示すようにＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂがサブマウント基板５２上でフリップチップ実装されていることである。サブマウント基板５２は、上面に内部接続用の電極５４、下面に外部接続用の電極５５を備えており、電極５４と電極５５が図示していないスルーホールで接続されている。サブマウント基板５２の基材は、熱伝導等を考慮して、樹脂、電極５４、５５やスルーホールなどの配線要素の間でショートが起きないように表面を絶縁処理した金属、セラミクスなどから選ばれる。ＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂにおいて、蛍光樹脂５１ａ及び白色反射部材５３は、ＬＥＤダイ１６の底面側にも潜り込んでいる。ＬＥＤ装置５０ａでは蛍光樹脂５１ａからなる側面が透光面となり、ＬＥＤ装置５０ｂでは白色反射部材５３からなる側面が遮光面となる。
【００７３】
ＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂは、平面サイズがＬＥＤダイ１６の平面サイズとほぼ等しいにも係らず、図１１で示したＬＥＤ装置４０ａ、４０ｂと同様に外部からの汚染に対しＬＥＤダイ１６を保護するとともに、ＬＥＤダイ１６の下面から漏れ出す光を波長変換又は遮光する。ＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂは、外部からＬＥＤダイ１６に向かって侵入しようとする応力を緩和することができる。
【００７４】
図１３は更に他のＬＥＤモジュール９４に含まれるＬＥＤ装置６０ａ（第１ＬＥＤ装置）及びＬＥＤ装置６０ｂ（第２ＬＥＤ装置）の断面図である。ＬＥＤモジュール９４は、平面視したとき、ＬＥＤモジュール５０と同等になるので、図示を省略している。
【００７５】
図１２に示したＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂではＬＥＤダイ１６がサブマウント基板５２上にフリップチップ実装されていたが、ＬＥＤダイ１６をリード上に実装しても良い。そこで、ＬＥＤモジュール９４に使用されるＬＥＤ装置６０ａ及びＬＥＤ装置６０ｂでは、ＬＥＤダイ１６をリード６５上に実装した。すなわちＬＥＤ装置６０ａ、６０ｂとＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂ（図１２参照）との違いは、図１３に示すようにＬＥＤ装置６０ａ、６０ｂにおいてＬＥＤダイ１６がリード６５上でフリップチップ実装されていることである。リード６５は、Ｃｕの表面を錫などでメッキ処置した金属であり、上面が内部接続電極、下面が外部接続電極となる。ＬＥＤモジュール９４に使用されるＬＥＤ装置６０ａ及びＬＥＤ装置６０ｂでは、蛍光樹脂６１ａ及び白色反射部材６３ａにより、ＬＥＤダイ１６の底面側及びリード６５の側面が被覆されている。ＬＥＤ装置６０ａでは蛍光樹脂６１ａからなる側面が透光面となり、ＬＥＤ装置６０ｂでは白色反射部材６３ａからなる側面が遮光面となる。
【００７６】
ＬＥＤ装置６０ａ、６０ｂは、図１１で示したＬＥＤ装置４０ａ、４０ｂと同様に外部からの汚染に対しＬＥＤダイ１６を保護するとともに、ＬＥＤダイ１６の下面から漏れ出す光を波長変換又は遮光する。ＬＥＤ装置６０ａ、６０ｂは、外部からＬＥＤダイ１６に向かって侵入しようとする応力を緩和することができる。
【００７７】
図１２及び図１３で示したＬＥＤ装置５０ａ、５０ｂ及びＬＥＤ装置６０ａ、６０ｂは、サブマウント基板５２及びリード６５上にフリップチップ実装されていた。しかしながら、ＬＥＤ装置を構成するのにあたり、よく知られているようにＬＥＤダイをサブマント基板又はリードにダイボンディングし、ＬＥＤダイの電極とサブマウント基板の電極又はリードとをワイヤで接続しても良い。なお、フリップチップ実装はワイヤが不要であるため、小型化に有利であり、ワイヤボンディング用の生産設備が不要になる。
【００７８】
ＬＥＤモジュール５０、９０では、２種類のＬＥＤ装置として第１ＬＥＤ装置（ＬＥＤ装置１０）と第２ＬＥＤ装置（ＬＥＤ装置２０、３０）を準備し、モジュール基板５１、９１にそれぞれが隣接するように実装していた（図５、図９参照）。これに対しモジュール基板上に１種類のＬＥＤ装置を近接配置しても、一のＬＥＤ装置から他のＬＥＤ装置に光が侵入しないようにできる。例えば、図３（ａ）に示すＬＥＤ装置２０において、直交する２側面（２３ａ及び２３ｂ）を遮光面とし、残りの直交する２側面（２３ｃ及び２３ｄ）を透光面としたＬＥＤ装置２０´（図示せず）を準備する。複数のＬＥＤ装置２０´を、モジュール基板上に、それぞれの遮光面と透光面が対向するように縦横に配列すれば良い。このようにして構成したＬＥＤモジュールは、１種類のＬＥＤ装置を準備すれば済むが、ＬＥＤ装置２０´は側面に遮光面と透光面を有しているため製造工程がながくなる。
【００７９】
同様に、図７（ａ）に示すＬＥＤ装置３０の１側面（３３ａ）のみを遮光面とし、他の１側面（３３ｂ）を透光面としたＬＥＤ装置３０´を準備する。複数のＬＥＤ装置３０´のみを、横方向に配列すれば、ＬＥＤ装置３０´だけで色度シフトのないリニアモジュールを構成できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ    第１ＬＥＤ装置
１１、２１、３１    蛍光体シート
１２、３２、３１ａ、３１ｂ、４１、５１ａ、６１ａ    蛍光樹脂
１３    サファイヤ基板（透明絶縁基板）
１４    半導体層
１５、５４、５５    電極
１６    ＬＥＤダイ
１７、２７、３７    接着材
２０、３０、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ    第２ＬＥＤ装置
２３、３３、３３ｂ、４３、５３、６３ａ    白色反射部材
５０、９０、９１、９２、９３、９４    ＬＥＤモジュール
５１、９５    モジュール基板
５２    サブマウント基板
６１〜６４    光線
６５    リード
【要約】
ＣＳＰ化したＬＥＤ装置を近接して配列させても、単体のＬＥＤ装置の発光色で発光し且つ明るいＬＥＤモジュールを提供する。ＬＥＤモジュールは、モジュール基板と、透光面で構成される側面を有する第１ＬＥＤ装置と、遮光面で構成される側面を有する第２ＬＥＤ装置を有し、第１ＬＥＤ装置の透光面と第２ＬＥＤ装置の遮光面とが対向するように、モジュール基板上において第１ＬＥＤ装置が第２ＬＥＤ装置に隣接して載置されていることを特徴とする。【図１】
0005634647.tif 000002
【図２】
0005634647.tif 000003
【図３】
0005634647.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005634647.tif 000008
【図８】
0005634647.tif 000009
【図９】
0005634647.tif 000010
【図１０】
0005634647.tif 000011
【図１１】
0005634647.tif 000012
【図１２】
0005634647.tif 000013
【図１３】
0005634647.tif 000014
【図１４】
0005634647.tif 000015
【図１５】
0005634647.tif 000016