(57)【要約】【課題】反射効率の良いリフレクタ面を有しながらも、該リフレクタ面の経年使用による劣化が実質的にほとんどなく、しかも製造が容易なＬＥＤ基板を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップが搭載されるチップ搭載凸部２ａ、２ｂを表面から突出させた導電性を有するチップ搭載板２と、前記チップ搭載凸部２ａ、２ｂが嵌め入れられてこれを表出させる厚み方向に貫通した凸部２ａ、２ｂ用孔を有し、前記チップ搭載板の表面に絶縁層を介して接着される板状をなすリフレクタ板３とを具備し、前記リフレクタ板３が、前記チップ搭載板に接着される面とは逆側である表面側にリフレクタ面を設けてなる本体金属板と、前記リフレクタ面を被覆して空気の接触を防止する透明防護被膜とを具備するようにした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップが搭載されるチップ搭載凸部を表面から突出させた導電性を有するチップ搭載板と、
前記チップ搭載凸部が嵌め入れられてこれを表出させる厚み方向に貫通する凸部用孔を有し、前記チップ搭載板の表面に絶縁層を介して接着される板状をなすリフレクタ板とを具備し、
該リフレクタ板が、リフレクタ面を前記チップ搭載板に接着される面とは逆側である表面側に設けてなる本体金属板と、前記リフレクタ面を被覆して空気の接触を防止する透明防護被膜とを具備することを特徴とするＬＥＤ基板。
【請求項２】
前記リフレクタ板が、ＬＥＤチップが配置される有底凹部を中央部に有し、該有底凹部の底面及び内側周面に前記リフレクタ面を形成したものである請求項１記載のＬＥＤ基板。
【請求項３】
前記リフレクタ板が、平板状をなす板状体と、中央部に貫通孔が形成され、前記板状体に接着される環状体とを具備するものであり、
前記板状体の表面と前記環状体の貫通孔の内側周面とによって、前記有底凹部が形成されるようにしたものである請求項２記載のＬＥＤ基板。
【請求項４】
請求項１記載のチップ搭載板又はリフレクタ板が押し込まれて挿入される保持孔を具備し、該保持孔の内側周面から前記チップ搭載板又はリフレクタ板の外側周面に作用する圧縮力によって該チップ搭載板又はリフレクタ板を保持することを特徴とする保持枠体。
【請求項５】
周囲の一部又は全部を保持枠体に一体に連結された請求項１記載のチップ搭載板又はリフレクタ板を、一面側から押圧して該チップ搭載板又はリフレクタ板と保持枠体との境界線を含む境界領域を変形させ、チップ搭載板又はリフレクタ板を元の位置から移動させた後、前記チップ搭載板又はリフレクタ板を他面側から押し込み、前記境界領域に逆向きの力を与えて前記境界線で切断するとともに、その際に該チップ搭載板又はリフレクタ板が前記境界領域を再変形させながら保持枠体側に戻ることによって生じる、保持枠体からのチップ搭載板又はリフレクタ板の周囲への圧縮力によって、チップ搭載板又はリフレクタ板を保持枠体に保持させてあることを特徴とする保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子が搭載されてＬＥＤパッケージを構成するＬＥＤ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のＬＥＤ基板の問題の１つとして、ＬＥＤチップの搭載面に施される銀メッキの劣化がある。ＬＥＤ基板は、ＬＥＤチップやリード線がハンダ付けされるため、導電性を有する必要があるところ、銀メッキであれば、この導電性を阻害することなく、ＬＥＤチップの搭載面の反射率を向上させてこの搭載面を反射率の良いリフレクタ面とし、ＬＥＤチップからの光を効率よく取り出すことができるからである。
しかしながら、この銀メッキが経年使用により空気中の硫化水素と反応して硫化し、黒ずんでしまう。
【０００３】
もちろん、実際には、ＬＥＤチップを搭載後、透明シリコンなどの封止樹脂によってＬＥＤチップごとリフレクタ面も覆われるが、前記透明シリコンは、空気を透過させるため、銀の硫化現象を効果的には解決できない。
【０００４】
また、ＬＥＤ基板によっては、特許文献１に示すように、銀メッキではなく、白色レジストによってリフレクタ面を形成したものもある。このＬＥＤ基板は、導電層の表面に形成した白色レジスト層の一部をエッチングによって除去し、その除去した部分にＬＥＤやリード線をハンダ付けするようにしたものである。
【０００５】
しかしながら、白色レジストでは、銀メッキ等の金属鏡面に比べると反射率が落ちるという問題があるし、エッチングできる材料が限られていることから、今後のＬＥＤチップの高出力化に対応できるような耐熱性や耐食性の高い材料を利用できるとは限らない。さらに、ＬＥＤ基板をエッチングによって生成しているために、製造に時間や手間がかかるうえに、ＬＥＤチップの周囲に傾斜したリフレクタ面を設けることが難しいといった問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４６７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、例えば銀メッキによる鏡面やアルミニウムによる鏡面などの極めて反射効率の良いリフレクタ面を有しながらも、該リフレクタ面の経年使用による劣化が実質的にほとんどなく、しかも製造が容易なＬＥＤ基板を提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係るＬＥＤ基板は、ＬＥＤチップが搭載されるチップ搭載凸部を表面から突出させた導電性を有するチップ搭載板と、前記チップ搭載凸部が嵌め入れられてこれを表出させる厚み方向に貫通する凸部用孔を有し、前記チップ搭載板の表面に絶縁層を介して接着される板状をなすリフレクタ板とを具備したものであり、該リフレクタ板が、リフレクタ面を前記チップ搭載板に接着される面とは逆側である表面側に設けてなる本体金属板と、前記リフレクタ面を被覆して空気の接触を防止する透明防護被膜とを具備することを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、リフレクタ面を銀メッキやアルミニウム鏡面などの金属鏡面にして反射率を極めて高く（９５％以上）することができるうえに、このリフレクタ面が空気の接触を防止する透明防護被膜で覆われているので、リフレクタ面の経年劣化を防止でき、光取り出し効率を長く維持することができる。
また、リフレクタ板とチップ搭載板とを別々に製造してこれを張り合わせるだけなので製造が容易である。
【００１０】
さらに、リフレクタ板が、ＬＥＤチップが搭載されるチップ搭載板とは独立しているということは、リフレクタ板の透明防護被膜の一部をエッチング等により除去してＬＥＤチップを搭載する領域を作るといった作業が不要になるということでもあり、この点からも製造容易化を促進できるし、透明防護被膜の材料の選択自由度が高いので、耐熱性や耐食性の高いものを選ぶことができるという効果も得られる。
【００１１】
ＬＥＤチップの側周方向へ出る光を前方へ反射させて配光特性を向上させるには、リフレクタ板が、ＬＥＤチップが配置される有底凹部を中央部に有し、該有底凹部の底面及び内側周面に前記リフレクタ面を形成したものであることが好ましい。
【００１２】
このリフレクタ板を２つの部材から形成しても構わない。具体的には、リフレクタ板を、平板状をなす板状体と、中央部に貫通孔が形成され、前記板状体に接着される環状体とから構成し、前記板状体の表面と環状体の貫通孔の内側周面とによって、前記有底凹部が形成されるようにしてもよい。
【００１３】
チップ搭載板やリフレクタ板は、例えば、帯状の保持枠体によって、複数が縦横マトリクス状に保持された状態で製造されるが、この保持枠体からチップ搭載板やリフレクタ板を取り外しやすいように構成するには、前記保持枠体が、前記チップ搭載板又はリフレクタ板が押し込まれて挿入される保持孔を具備し、該保持孔の内側周面から前記チップ搭載板又はリフレクタ板の外側周面に作用する圧縮力によって該チップ搭載板又はリフレクタ板を保持しているものが望ましい。
【００１４】
チップ搭載板の配列とリフレクタ板の配列とを揃えておけば、保持枠体に保持させたまま、複数のチップ搭載板とリフレクタ板とを一挙に接着でき、ＬＥＤ基板の製造容易化や製造時間短縮を図れる。
【００１５】
前記保持枠体による保持構造の具体的態様としては、周囲の一部又は全部を保持枠体に一体に連結された前記チップ搭載板又はリフレクタ板を、一面側から押圧して該チップ搭載板又はリフレクタ板と保持枠体との境界線を含む境界領域を変形させ、元の位置から移動させた後、前記チップ搭載板又はリフレクタ板を他面側から押し込み、前記境界領域に逆向きの力を与えて前記境界線で切断するとともに、その際に該チップ搭載板又はリフレクタ板が前記境界領域を再変形させながら保持枠体側に戻ることによって生じる、保持枠体からのチップ搭載板又はリフレクタ板の周囲への圧縮力によって、チップ搭載板又はリフレクタ板を保持枠体に保持させてあるものを挙げることができる。
【００１６】
このようなものであれば、従来、保持枠体からチップ搭載板やリフレクタ板を切り離したときに生じるバリもでない。保持枠体とチップ搭載板又はリフレクタ板との境界領域を、一面側から力を与えて変形させた後、反対側から力を与えて再変形させることによって切断するからである。
【発明の効果】
【００１７】
このような本発明によれば、リフレクタ面が空気の接触を防止する透明防護被膜で覆われているので、リフレクタ面の経年劣化を防止でき、光取り出し効率を長く維持することができるし、リフレクタ板とチップ搭載板とを別々に製造してこれを張り合わせるだけなので製造が容易であるといった効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態におけるＬＥＤ基板を示す全体斜視図。
【図２】同実施形態におけるＬＥＤ基板の平面図。
【図３】同実施形態におけるＬＥＤ基板の底面図。
【図４】同実施形態におけるＬＥＤ基板の分解斜視図。
【図５】図２におけるＡ−Ａ線端面図。
【図６】図２におけるＢ−Ｂ線端面図。
【図７】同実施形態において、保持枠体に保持されたチップ搭載板、板状体及び環状体を示す斜視図。
【図８】同実施形態において、保持枠体に保持されたチップ搭載板、板状体及び環状体を示す斜視図。
【図９】同実施形態において、保持枠体にチップ搭載板を保持させるまでの工程を説明する工程説明図。
【図１０】同実施形態において、保持枠体にチップ搭載板を保持させるまでの工程を説明する工程説明図。
【図１１】同実施形態において、保持枠体にチップ搭載板を保持させるまでの工程を説明する工程説明図。
【図１２】同実施形態において、保持枠体にチップ搭載板を保持させるまでの工程を説明する工程説明図。
【図１３】同実施形態において、保持枠体にＬＥＤ基板を保持させるまでの工程を説明する工程説明図。
【図１４】同実施形態において、保持枠体に保持されたＬＥＤ基板を示す斜視図。
【図１５】本発明の他の実施形態におけるＬＥＤ基板の分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態にかかるＬＥＤ基板１は、図１〜図３に示すように、平面視概略正方形の板状をなすいわゆる表面実装型のものであり、表面に円形状の有底凹部１ａを設け、その有底凹部１ａの中央部位にＬＥＤチップが搭載されるように構成してある。
【００２１】
この有底凹部１ａの底面は、ＬＥＤチップが搭載される領域とＬＥＤチップに電力を供給するリード線がワイヤボンディングされる領域とを除いて、ＬＥＤチップから射出された光を反射する鏡面状のリフレクタ面Ｒ１（以下、底部リフレクタ面Ｒ１とも言う。）にしてある。また、有底凹部１ａの内側周面も同様に、ＬＥＤチップから射出された光を反射する鏡面状のリフレクタ面Ｒ２（以下、側周リフレクタ面Ｒ２とも言う。）にしてある。
【００２２】
しかして、この実施形態では、図４〜図６に示すように、該ＬＥＤ基板１を、平面視、同一外輪郭形状をなすチップ搭載板２とリフレクタ板３とを厚み方向に重ねることによって形成してある。
【００２３】
チップ搭載板２は、例えば熱伝導性に富む銅板の表面にニッケルパラジウム金メッキを施した導電性を有するものであり、ここでは、縦に３枚の部分に分けて構成してある。
【００２４】
そのうちの中央板２１には、押し出し加工により形成した正方形状のチップ搭載凸部２ａが表面から突出するように設けてあり、このチップ搭載凸部２ａに、ＬＥＤチップの底面がハンダ付けして搭載される。
【００２５】
両脇の２枚の脇板２２には、押し出し加工により形成した正方形状のワイヤボンディング用凸部２ｂがそれぞれ表面から突出するように設けてある。一方の脇板２２におけるワイヤボンディング用凸部２ｂには、ＬＥＤチップのカソードから延ばしたリード線がボンディングされ、この脇板２２が負極板となるようにしてある。また、他方の脇板２２のワイヤボンディング用凸部２ｂには、ＬＥＤチップのアノードから延ばしたリード線がボンディングされ、この脇板２２が正極となるようにしてある。
【００２６】
さらに、中央板２１と脇板２２との間には、図１、図３、図５に特に示すように、スリットＳが設けてあり、このスリットＳに白色絶縁性接着剤Ｋ１を充填して中央板２１と脇板２２との電気的な絶縁性を保つようにしてある。
【００２７】
なお、チップ搭載板は３枚からなるものとは限らず、２枚からなるものでもよい。この場合は、一方がＬＥＤチップが搭載される正（負）極板となり、他方がリード線がボンディングされる負（正）極板となる。
【００２８】
リフレクタ板３は、図１、図４等に示すように、ここでは２枚の板体、すなわち平板状をなす板状体３１と、中央部に貫通孔が形成され、前記板状体３１に接着される環状体３２とを具備したものである。
【００２９】
板状体３１は、その裏面を前記チップ搭載板２の表面に絶縁性接着剤Ｋ２を介して接着されるものであり、図６の拡大図に示すように、本体金属板３１１と、本体金属板３１１の表面を被覆する薄い透明防護被膜３１２とからなる。
【００３０】
本体金属板３１１は、例えばアルミニウム板３１１ａの表面に銀を蒸着して薄い銀膜３１１ｂを設け、表面を鏡面化したもので、この表面が前記底部リフレクタ面Ｒ１となる。
【００３１】
なお、この本体金属板３１１は、銀に代えてアルミニウムを蒸着したものでも構わないし、蒸着はせず、例えばアルミニウム板の表面を鏡面化処理したものでも構わない。アルミニウム板の表面の鏡面化には、例えば、リン酸８５％、添加剤５％、イオン交換水１０％の溶液に硝酸濃度が２〜３％になるよう硝酸を加え、硝酸を加えた溶液を１１０℃に加熱し、アルミニウム板を１分浸けるという方法を用いる（％は質量濃度）。
【００３２】
透明防護被膜３１２は、空気や水分を通さないものであり、樹脂膜でも良いし、酸化金属膜でもよい。例えば、透明防護被膜３１２として酸化アルミニウム膜を用いる場合は、硝酸２９％、無機鉄塩１７％、添加剤７％、イオン交換水４７％の溶液を濃度２０％になるまで純水で薄め、その溶液に表面を鏡面化したアルミニウム板を浸けるという方法を用いる（％は質量濃度）。
【００３３】
ところで、この板状体３１には、図４等に示すように、前記チップ搭載板２と重ねたときに前記チップ搭載凸部２ａ及びワイヤボンディング用凸部２ｂ（以下、単に凸部２ａ、２ｂとも言う。）を貫通させ、露出させるための複数の方形の凸部用孔３１ａ、３１ｂが設けてある。
【００３４】
各凸部用孔３１ａ、３１ｂは、平面視、前記チップ搭載凸部２ａ及びワイヤボンディング用凸部２ｂよりもやや大きい寸法であり、図２、図５、図６に示すように、凸部用孔３１ａ、３１ｂに凸部２ａ、２ｂがそれぞれ貫通した状態で、凸部用孔３１ａ、３１ｂの内周縁と凸部２ａ、２ｂの外周縁との間に隙間が生じ、この隙間に前記絶縁性接着剤Ｋ２が充填されるようにしてある。
【００３５】
環状体３２は、中央に円形状の貫通孔を設けた方形板であり、板状体３１の表面に絶縁性接着剤Ｋ２を介して接着してある。前記有底凹部１ａは、板状体３１の表面と環状体３２の貫通孔の内側周面とによって形成される。
【００３６】
この環状体３２は、アルミニウム板とその表面を被覆する透明膜（例えば酸化アルミニウム膜）とからなるものであり、少なくとも貫通孔の内側周面には、例えば段落００３１で述べたと同様の方法により鏡面化処理を施して、この内側周面が前記側周リフレクタ面Ｒ２として機能するように構成してある。また、該内側周面は、例えば段落００３２で述べたと同様の方法により、透明防護被膜である例えば酸化アルミニウム膜で被覆してある。
次に、このような構成のＬＥＤ基板１の製造方法の一例を説明する。
【００３７】
まず、図７、図８に示すように、銅板の表面にニッケルパラジウム金メッキを施した帯状の無垢平板に種々の打ち抜き孔を設け、保持枠体４と、この保持枠体４に一体に接続された複数のチップ搭載板２とを形成する。
【００３８】
複数のチップ搭載板２は、ここでは縦横マトリクス状に配列してあり、チップ搭載板２を構成する前記中央板２１及び一対の脇板２２は、それぞれ対向する短辺の一部分において、周囲の保持枠体４に一体に連結されている。その仮想的な連結境界線を図８では符号Ｌで表している。
【００３９】
なお、以下では、複数のチップ搭載板２とこれらを周囲から保持する保持枠体４とからなる板を基礎板７とも言う。また、中央板２１の長手方向を縦、それと直交する方向を横と定義する。
次に、前記連結境界線Ｌでチップ搭載板２を容易に切断できるように、以下のような処理を施す。
【００４０】
まず、図８のＣ−Ｃ線端面である図９に模式的に示すように、縦方向の寸法が、チップ搭載板２の縦方向の寸法、つまり対向する連結境界線Ｌ間の寸法とほぼ同一の寸法で、横方向の寸法は、チップ搭載板２の横方向寸法以上である型穴５ａを有した型枠台５上に、基礎板５を載置する。このとき、チップ搭載板２の横辺と型穴５ａの横辺とが合致するようにする。
【００４１】
そして、図１０に示すように、縦方向寸法が前記型穴５ａの縦方向寸法よりもわずかに大きい押圧部材６でチップ搭載板２を型枠台５とは逆側から押圧することによって、前記連結境界線Ｌを含む境界領域ＡＲに力を与えてこれを変形させ、チップ搭載板２のみを型穴５ａ内に押し込む。このとき、境界領域ＡＲには、少なくとも変形のみに留まって切断されない部分が残るように、押圧部材６の押し込み距離を設定している。なお、押圧部材６も、型穴５ａと同様、横方向の寸法においては、チップ搭載板２以上であればよい。
【００４２】
次に、保持枠体４からチップ搭載板２が突出した状態の基礎板７を、型枠台５から取り出す。そして、その取り出した基礎板７を、図１１に示すように、その両面から平板台８１、８２で挟み込み、再度、チップ搭載板２を保持枠体４内に押し込む。
【００４３】
このことによって、図１２に示すように、前記境界領域ＡＲが再変形して連結境界線Ｌで切断され、チップ搭載板２は保持枠体４から周囲を切断された状態となる。ただし、チップ搭載板２は、保持枠体４に無理矢理押し込まれて嵌め込まれているわけであるから、切断されているとはいえ、そのことによってチップ搭載板２には、周囲の保持枠体４から圧縮力が作用し、該保持枠体４に保持されることとなる。なお、このとき、チップ搭載板２の外形は、図１２に示すように、厚み方向において表面側がわずかに大きく、裏面側がわずかに小さい形状となるとともに、保持枠体４の内形は、厚み方向において表面側がわずかに大きく、裏面側がわずかに小さい状態となる。
【００４４】
より詳述すれば、押圧部材６による最初の押圧で、チップ搭載板２の裏面外周縁部にダレ部Ｄが形成される一方、次の押し戻し変形によって、チップ搭載板２１の表面外周縁部にもダレ部Ｄが形成される。したがって、保持状態では、保持枠体４とチップ搭載板２１との間には、チップ搭載板２１の表裏面の外周縁部にそれぞれ生成されているダレ部による空隙が生じていることとなる。そして、この空隙分の体積が、チップ搭載板２１の厚み方向中央部分に集まってその外形をわずかに拡げ、又は保持枠体３の厚み方向中央部分に集まってその内形をわずかに狭めることとなる。つまり、狭い内形の保持枠体４に広い外形のチップ搭載板２１が無理矢理押し込まれることとなり、その力で、チップ搭載板２１は保持枠体４に保持されることとなる。
【００４５】
したがってこの状態では、チップ搭載板２と保持枠体４とのいずれかに厚み方向の力を適宜与えるだけで、チップ搭載板２を保持枠体４から容易に外せることとなる。また、チップ搭載板２にはバリもでない。
このようにして、複数のチップ搭載板２を保持枠体４に縦横マトリクス状に配置するとともに、切り離し容易な状態にして保持させる。
【００４６】
同様な方法で、板状体３１及び環状体３２をそれぞれの保持枠体４’、４”に切り離し容易な状態にして保持させる。なお、この実施形態では、各保持枠体４、４’、４”を同一形状とするとともに、その中に配置されているチップ搭載板２、板状体３１、環状体３２の配列位置を互いに等しくし、保持枠体４、４’、４”を揃えて重ねるだけで、各複数のチップ搭載板２、板状体３１、環状体３２が、一斉に重ねられるようにしてある。
【００４７】
次に、チップ搭載板２を保持した保持枠体４上に、板状体３１を保持した保持枠体４’を載せ、チップ搭載板２と板状体３１とを絶縁性接着剤Ｋ２によって接着する。そして、チップ搭載板２を構成する中央板２１及び脇板２２の間のスリットＳに前記白色絶縁樹脂Ｋ１を充填する。その後、板状体３１を保持する保持枠体４’を取り除く。このことにより、図１３に示すように、チップ搭載板２の保持枠体４に、チップ搭載板２及びこれに重ねて接着された板状体３１が保持された状態となる。
【００４８】
次に、チップ搭載板２及び板状体３１を保持している保持枠体４に、環状体３２を保持した保持枠体４”を重ね、板状体３１と環状体３２とを接着する。そして、環状体３２を保持していた保持枠体４”を取り除く。このことによって、図１４に示すように、チップ搭載板２の保持枠体４にチップ搭載板２、板状体３１及び環状体３２が重ねられて保持された状態、つまりチップ搭載板２の保持枠体４にＬＥＤ基板１が縦横マトリクス状に保持された状態となる。
【００４９】
ＬＥＤチップ１は、この状態で、ＬＥＤ基板１にＬＥＤチップを搭載し、その後ばらばらにしても良いし、保持枠体４から取り外してばらばらにしたＬＥＤ基板１にＬＥＤチップを搭載しても良い。
【００５０】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
リフレクタ板３は、図１５に示すように、前記板状体３１と環状体３２とを一体に形成したものでも構わない。その場合は、ＬＥＤ基板は、前記実施形態のような３層構造ではなく、２層構造となる。
【００５１】
保持枠４、４’、４”に保持されたチップ搭載板２、板状体３１、環状体３２を重ねていく過程で、残す保持枠は、板状体３１の保持枠４’又は環状体３２の保持枠４’としてもよい。
その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・ＬＥＤ基板
１ａ・・・有底凹部
２・・・チップ搭載板
２ａ・・・チップ搭載凸部
３・・・リフレクタ板
３１・・・板状体
３２・・・環状体
３１１・・・本体金属板
３１２・・・透明防護被膜
３１ａ・・・凸部用孔
４、４’、４”・・・保持枠体
Ｒ１、Ｒ２・・・リフレクタ面
ＡＲ・・・境界領域
Ｌ・・・境界線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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