(57)【要約】【課題】  発光素子をサブマウント台に容易にマウントする。そのサブマウント台を反射ケースの背壁内面に固定するときに位置決めを自動的に行うことができるようにする。【解決手段】  下壁内面１１の幅方向中央部を段違い状に下げて下壁拡大内面１７とし、両内面１１，１７を左右の垂下内面１８，１８で連続させ、もって背壁内面１４の幅方向中央部をそれぞれ下側へ矩形状に拡大する。発光素子２０を起立四角板状のサブマウント台３０の正面にマウントし、サブマウント台３０の背面を背壁内面１４の幅方向中央部に固定し、該固定時にサブマウント台３０の左右端面が左右の垂下内面１８，１８で位置決めされるようにする。【選択図】        図１
2006108333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に小さい間隔で対峙する上壁内面及び下壁内面と、相対的に大きい間隔で対峙する左右の側壁内面と、背壁内面と、これらの内面で囲繞形成された凹部と、正面開口とを備えた反射ケースを備え、前記背壁内面に発光素子が設けられ、前記発光素子の電極が前記反射ケースに設けられたリードに接続されてなるランプにおいて、
前記下壁内面の幅方向中央部を段違い状に下げて下壁拡大内面とし、前記下壁内面と前記下壁拡大内面とを左右の垂下内面で連続させ、もって前記背壁内面の幅方向中央部と前記正面開口の幅方向中央部とをそれぞれ下側へ矩形状に拡大し、
前記発光素子を起立四角板状のサブマウント台の正面にマウントし、
前記サブマウント台の背面を前記背壁内面の幅方向中央部に固定し、該固定時に前記サブマウント台の左右端面が前記左右の垂下内面で位置決めされるようにしたことを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記発光素子としてフリップチップ構造のＬＥＤチップを用い、前記ＬＥＤチップのｎ電極及びｐ電極を前記サブマウント台の正面に配した金属パターンにバンプを介して接続した請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記金属パターンが前記ＬＥＤチップの左方及び右方において正面に露出するように、前記サブマウント台を前記ＬＥＤチップの横幅よりも横に長い起立四角板状に形成した請求項２記載のランプ。
【請求項４】
前記背壁内面の少なくとも幅方向中央部に前記リードを露出させ、前記サブマウント台の背面を前記リードに固定した請求項１、２又は３記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正面開口のある反射ケースにＬＥＤ（発光ダイオード）チップを設けてなるランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を導光板の端面に入射し導光板の発光面から面状に放射する面状発光装置は、液晶バックライト、パネルメーター、表示灯、面発光スイッチ等に利用されている。その光源の一種として用いられるランプには、導光板の厚さに対応した薄型のものが求められるため、正面開口のある薄型の反射ケースに発光素子を設けてなるものを用いるのが一般的である。例えば、図３に示すように、相対的に小さい間隔で対峙する上壁内面１０１及び下壁内面１０２と、相対的に大きい間隔で対峙する左右の側壁内面１０３，１０３と、背壁内面１０４と、これらの内面１０１〜１０４で囲繞形成された凹部１０５と、正面開口１０６とを備えた合成樹脂製の反射ケース１００を備え、背壁内面１０４に発光素子１１０が設けられ、発光素子１１０の電極が反射ケース１００に設けられたリード１１２に接続されたランプ１２０がある（特許文献１）。
【０００３】
また、図４に示すように、凹部１０５及び正面開口１０６の下側に突出部１１１（同図に網線を付した部分）を有し、下壁内面１０２の幅方向中央部を段違い状に下げて内壁面１０７とし、下壁内面１０２から内壁面１０７まで所定の角度を付けて連続して設けられた内壁面１０８を有するランプ１３０もある（特許文献２）。内壁面１０８の「所定の角度」とは、下壁内面１０２および内壁面１０７と平行でも垂直でもでない角度であり、発光素子からの光を効率よく発光装置の正面方向に反射可能なように調節された角度である、と同文献には記載されている。よって、発光素子１１０から出力される光は、内壁面１０８にて発光装置の主面方向に直ちに反射されるため、発光装置の光取り出し効率を向上させるとされている。
【特許文献１】特開平８−２６４８４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３５３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前者のランプ１２０では、合成樹脂製の背壁内面１０４に発光素子１１０を直に固定していたため、発光素子１１０から出力される光について、背壁内面１０４からの漏れ光が多く、光の損失が大きいという問題があった。
【０００５】
後者のランプ１３０では、背壁内面１０４にリード１１２を露出させ、このリード１１２に発光素子１１０を固定するため、前記漏れ光は少ない。しかし、発光素子１１０として一般的に用いられるＬＥＤチップは極小であり、これを深い凹部１０５の底の背壁内面１０４に直に固定することは、もともと困難なことである。また、発光素子１１０の寸法に対して背壁内面１０４の寸法（特に横幅）は大きいため、発光素子１１０を固定するときにその固定位置が背壁内面１０４の正規位置に決まりにくい。このため、発光素子１１０が正規位置から（特に横に）大きくずれたり傾いたりして固定され、その後の結線（例えば発光素子の電極とリードとのワイヤ接続）が位置不定で困難になり、また、反射ケース１００による光の集光度にバラツキが出るといったおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解消し、発光素子をサブマウント台に容易にマウントすることができるだけでなく、そのサブマウント台を反射ケースの背壁内面に固定するときに位置決めを自動的に行うことができ、もってその後の結線が位置一定で容易になり、また、反射ケースによる光の集光度を一定に保つことができるランプを得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、相対的に小さい間隔で対峙する上壁内面及び下壁内面と、相対的に大きい間隔で対峙する左右の側壁内面と、背壁内面と、これらの内面で囲繞形成された凹部と、正面開口とを備えた反射ケースを備え、前記背壁内面に発光素子が設けられ、前記発光素子の電極が前記反射ケースに設けられたリードに接続されたランプにおいて、前記下壁内面の幅方向中央部を段違い状に下げて下壁拡大内面とし、前記下壁内面と前記下壁拡大内面とを左右の垂下内面で連続させ、もって前記背壁内面の幅方向中央部と前記正面開口の幅方向中央部とをそれぞれ下側へ矩形状に拡大し、前記発光素子を起立四角板状のサブマウント台の正面にマウントし、前記サブマウント台の背面を前記背壁内面の幅方向中央部に固定し、該固定時に前記サブマウント台の左右端面が前記左右の垂下内面で位置決めされるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
［反射ケース］
ここで、反射ケースの材料としては、特に限定されないが、射出成形等で同時に多数個取りできる点で合成樹脂が好ましい。その合成樹脂としては、特に限定されず、ナイロン樹脂、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート等の各種樹脂を例示できる。
【０００９】
垂下内面は下壁内面から垂下する面である。ここでいう「垂下」とは、下壁内面に対する垂下内面の角度が厳密に９０°である場合に限定されるものではなく、射出成形後の型抜け等を考慮して該角度が９０°〜１００°の範囲にあって実質的に垂下とみなせることを意味している。左右の垂下内面の間隔（すなわち下壁拡大内面の横幅）は、サブマウント台の横幅より若干（０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ）大きい程度が好ましい。サブマウント台の左右端面を位置決めするためである。垂下内面の高さ（すなわち下壁拡大内面の下がり量）は、特に限定されないが、リードの端部が反射ケースの下壁の外面（下面）に出ている場合には、そのリードの端部の高さの０．５〜１倍程度が好ましい。また、下壁拡大内面と上壁内面との背壁内面側での間隔（すなわち背壁内面の幅方向中央部の縦幅）は、サブマウント台の縦幅より若干（０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ）大きい程度が好ましい。
【００１０】
［発光素子］
発光素子としては、特に限定されないが、ＬＥＤチップを好ましく用いることができる。ＬＥＤチップについて、半導体材料による種類としては、窒化ガリウム系、ジンクセレン系、ガリウムヒ素系、ガリウムリン系等のＬＥＤチップを例示できる。発光色による種類としては、赤外、赤色、橙色、緑色、青色、紫外等のＬＥＤチップを例示できる。特に、白色ランプを構成するには、（１）青色ＬＥＤチップを用い、反射ケースの凹部に補色関係の蛍光を発する蛍光物質を設けたり、（２）紫外ＬＥＤチップを用い、反射ケースの凹部に赤色・緑色・青色の各蛍光を発する蛍光物質を設けたりすることが好ましい。
【００１１】
また、ＬＥＤチップは、ｎ電極及びｐ電極が共にリードと対向するフリップチップ構造でも、ｎ電極及びｐ電極が共に発光面側となる構造でも、ｎ電極及びｐ電極がチップの両側に分かれる構造でもよい。もっとも、フリップチップ構造のＬＥＤチップを用い、該ＬＥＤチップのｎ電極及びｐ電極をサブマウント台の正面に配した金属パターンにバンプを介して接続すると、ＬＥＤチップの発熱がサブマウントに効率的に伝わり、また発光面側がｎ電極及びｐ電極で遮られないので輝度が高まりやすく好ましい。
【００１２】
［サブマウント台］
サブマウント台の材料としては、特に限定されないが、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックスや、シリコンからなるツェナーダイオード等を例示できる。サブマウント台の縦幅は、特に限定されないが、発光素子の縦幅と同じか又は若干（０．０１〜０．２ｍｍ）大きい程度が好ましい。サブマウント台の上下端面を位置決めするためである。サブマウント台の横幅は、特に限定されないが、金属パターンがＬＥＤチップの左方及び右方において（リードとのワイヤボンディング用に）正面に露出するように、サブマウント台をＬＥＤチップの横幅よりも横に長い起立四角板状に形成することが好ましい。
【００１３】
サブマウント台の正面に配する金属パターンの金属は、特に限定されないが、少なくとも表面が光反射率（特に青色に対する反射率）の高いＡｌであることが好ましい。また、Ａｌの下層にＡｕがあると、バンプとして好ましいＡｕを用いた場合に該バンプとの接続性が良好となる。
【００１４】
［リード］
反射ケースへのリードの設け方は、特に限定されないが、反射ケースの射出成形時にインサートされたリードが好ましい。また、背壁内面の少なくとも幅方向中央部にリードを露出させ、前記サブマウント台の背面をリードに固定することが好ましい。この固定には、特に限定されないが、銀ペースト、ハンダ等の取り扱いやすい良伝熱性材料を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るランプによれば、発光素子をサブマウント台に容易にマウントすることができるだけでなく、そのサブマウント台を反射ケースの背壁内面に固定するときに位置決めを自動的に行うことができ、もってその後の結線が位置一定で容易になり、また、反射ケースによる光の集光度を一定に保つことができるランプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
相対的に小さい間隔で対峙する上壁内面１１及び下壁内面１２と、相対的に大きい間隔で対峙する左右の側壁内面１３，１３と、背壁内面１４と、これらの内面で囲繞形成された凹部１５と、正面開口１６とを備えた反射ケース１０を備え、背壁内面１４に発光素子２０が設けられ、発光素子２０の電極２３，２４が反射ケース１０に設けられたリード４１，４２に接続されたランプ１において、
下壁内面１１の幅方向中央部を段違い状に下げて下壁拡大内面１７とし、下壁内面１１と下壁拡大内面１７とを左右の垂下内面１８，１８で連続させ、もって背壁内面１４の幅方向中央部と正面開口１６の幅方向中央部とをそれぞれ下側へ矩形状に拡大し、
発光素子２０を起立四角板状のサブマウント台３０の正面にマウントし、
サブマウント台３０の背面を背壁内面１４の幅方向中央部に固定し、該固定時にサブマウント台３０の左右端面が前記左右の垂下内面１８，１８で位置決めされるようにした。
【実施例】
【００１７】
図１及び図２に示す実施例のランプ１は、発光素子２０がサブマウント台３０にマウントされ、該サブマウント台３０が反射ケース１０に固定され、発光素子２０の電極が反射ケース１０に設けられたリード４１，４２に接続されてなるものであり、白色ランプである。
【００１８】
反射ケース１０は、ナイロン樹脂で射出成形されたものであり、相対的に小さい間隔で対峙する上壁内面１１並びに下壁内面１２及び下壁拡大内面１７と、相対的に大きい間隔で対峙する左右の側壁内面１３，１３と、背壁内面１４と、これらの各内面で囲繞形成された凹部１５と、正面開口１６とを備えている。
【００１９】
下壁内面１２の幅方向中央部は段違い状に下げられて下壁拡大内面１７となっており、これに対応して下壁外面（下面）１２ａの幅方向中央部も段違い状に下げられている。下壁内面１２と下壁拡大内面１７とは左右の垂下内面１８，１８で連続しており、もって背壁内面１４の幅方向中央部と正面開口１６の幅方向中央部とはそれぞれ下側へ矩形状に拡大している。下壁内面１２に対する垂下内面１８の角度は、射出成形後の型抜け等を考慮して、図示例では９５°となっている。また、左右の垂下内面１８，１８は、その間隔（すなわち下壁拡大内面１７の横幅）が背壁内面側から正面開口側に向かうにつれて拡大するテーパー面ともなっている。左右の垂下内面１８，１８の背壁内面側での間隔は、すなわち背壁内面１４の幅方向中央部の横幅でもあって、例えば１．０〜１．１ｍｍであり、後述するサブマウント台３０の横幅より０．３〜０．５ｍｍ程度大きい値である。サブマウント台３０の左右端面を位置決めするためである。垂下内面１８，１８の高さ（すなわち下壁内面１２からの下壁拡大内面１７の下がり量）は、後述するリード４１，４２の端部の高さに近い０．１〜０．２ｍｍである。
【００２０】
上壁内面１１と下壁内面１２及び下壁拡大内面１７とは、それらの間隔が背壁内面側から正面開口側に向かうにつれて緩く拡大するテーパー面となっている。上壁内面１１と下壁内面１２との背壁内面側での間隔は、例えば０．４〜０．４５ｍｍである。また、上壁内面１１と下壁拡大内面１７との背壁内面側での間隔は、すなわち背壁内面１４の幅方向中央部の縦幅でもあって、例えば０．５〜０．６ｍｍであり、後述するサブマウント台３０の縦幅より０．１〜０．２ｍｍ程度大きい値である。サブマウント台３０の上下端面を位置決めするためである。
【００２１】
左右の側壁内面１３，１３は、その間隔が背壁内面側から正面開口側に向かうにつれて拡大するテーパー面となっている。左右の側壁内面１３，１３の背壁内面側での間隔は、例えば１．５〜２．５ｍｍである。
【００２２】
正極及び負極のリード４１，４２は、それぞれ短冊状の金属プレートが折り曲げられてなるものであって、反射ケース１０の射出成形時にインサートされている。正極リード４１は正面に向かって左側に設けられ、一端側は背壁内面１４の左側に露出しており、他端側は下壁外面１２ａの下側に回り込んでいる。負極リード４２は正面に向かって右側に設けられ、一端側は背壁内面１４の右側から幅方向中央部にかけて露出しており、他端側は下壁外面１２ａの下側に回り込んでいる。なお、正極リード４１の一端と負極リード４２の一端との間には反射ケース１０の材料が割り込んで緩やかな突出部１９となっており、リード４１，４２の浮き上がり防止と絶縁の徹底を図っている。
【００２３】
発光素子２０として本実施例で用いたフリップチップ構造のＬＥＤチップは、サファイア基板２１と、半導体積層部２２と、同一面側に設けられた相対的に大面積のｐ電極２３と相対的に小面積のｎ電極２４とからなる窒化ガリウム系の青色ＬＥＤチップである。チップサイズは、例えば横幅が０．２〜０．５ｍｍ程度、縦幅が０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００２４】
サブマウント台３０は、ＡｌＮセラミックスで起立四角板状に形成されたものであり、サイズは、例えば横幅が０．６〜０．７ｍｍ、縦幅が０．４〜０．５ｍｍ、厚さが０．１〜０．２ｍｍである。サブマウント台３０の正面には、正極及び負極の金属パターン３１，３２が配設されている。金属パターン３１，３２は、Ａｕよりなる下層と、Ａｌよりなる上層とからなる。正極金属パターン３１上には２個のＡｕよりなるバンプ３３が準備され、負極金属パターン３２上には１個のＡｕよりなるバンプ３３が準備されている。
【００２５】
そして、発光素子２０は、ｐ電極２３及びｎ電極２４をそれぞれサブマウント台３０の正極金属パターン３１及び負極金属パターン３２に前記バンプ３３を介して接続されることにより、マウントされている。計３個のバンプ３３を介して接続されるため、発光素子２０の姿勢は安定する。サブマウント台３０は発光素子２０の横幅よりも横に長い起立四角板状に形成されているので、正極金属パターン３１及び負極金属パターン３２はそれぞれ発光素子２０の左方及び右方において（リードとのワイヤボンディング用に）正面に露出している。
【００２６】
そして、この発光素子２０がマウントされたサブマウント台３０は、背壁内面１４の幅方向中央部に露出した負極リード４２上に銀ペースト等により固定されており、該固定時にサブマウント台３０の左右端面が左右の垂下内面１８，１８で位置決めされ、サブマウント台３０の上下端面が上壁内面１１と下壁拡大内面１７とで位置決めされるようになっている。また、正極金属パターン３１と正極リード４１、負極金属パターン３２と負極リード４２は、それぞれワイヤー４３でボンディングされている。
【００２７】
反射ケース１０の凹部１５には、補色関係の蛍光を発する蛍光体（例えばＣｅ：ＹＡＧ）を混入した封止樹脂５０（例えばシリコン樹脂）が充填されており、発光素子２０及びワイヤー４３を封止して保護している。
【００２８】
以上のように構成されたランプ１は、次の手順にて製造される。
（１）金型（図示略）にリード４１，４２をセットしてからナイロン樹脂を射出し、リード４１，４２がインサートされた反射ケース１０を成形する。この射出成形では、多数個の反射ケース１０が同時に成形され、互いにランナーで繋がっている。
（２）金属パターン３１，３２を配設したサブマウント台３０の所定位置にバンプ３３を３個準備する。
（３）発光素子２０をサブマウント台３０に準備したバンプ３３と接続する。
（４）発光素子２０と一体化されたサブマウント台３０を反射ケース１０の負極リード４２上凹部内に銀ペーストで固定する。銀ペーストのため、発光素子２０の発熱をサブマウント台３０を介して効率よく負極リード４２及び反射ケース１０へ伝熱する。銀ペーストはハンダでもよい。
（５）固定したサブマウント台３０の金属パターン３１，３２とリード４１，４２とをワイヤーでボンディングする。
（６）反射ケース１０の凹部１５に蛍光体を混入した封止樹脂５０を充填する。
（７）前記のとおり互いにランナーで繋がっている反射ケース１０を分離し、リード４１，４２の他端側を下側に折り曲げれば、ランプ１が完成する。
【００２９】
本実施例のランプ１によれば、次の作用効果が得られる。
（ａ）発光素子２０を（反射ケース１０に固定されていない状態の）サブマウント台３０に容易にマウントすることができる。
（ｂ）そのサブマウント台３０を反射ケース１０の背壁内面１４（本実施例では背壁内面１４上のリード４２）に固定するときに、左右の垂下内面１８，１８によって位置決めを自動的に行うことができ、もってその後の結線が位置一定で容易になり、また、反射ケース１０による光の集光度を一定に保つことができる。
（ｃ）フリップチップ構造の発光素子２０をサブマウント台３０にマウントし、そのサブマウント台３０をリード４２に固定するので、発光素子２０の発熱を効率よく排熱することができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る実施例のランプを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩｂ−Ｉｂ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＩｃ−Ｉｃ断面図である。
【図２】（ａ）は同ランプを正面側及び上側から見た斜視図、（ｂ）は同ランプを背面側及び下側から見た斜視図である。
【図３】従来例のランプの斜視図である。
【図４】別の従来例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    ランプ
１０    反射ケース
１１    下壁内面
１１    上壁内面
１２    下壁内面
１３    側壁内面
１４    背壁内面
１５    凹部
１６    正面開口
１７    下壁拡大内面
１８    垂下内面
２０    発光素子
３０    サブマウント台
４１    正極リード
４２    負極リード
【図１】
2006108333.tif 000003
【図２】
2006108333.tif 000004
【図３】
2006108333.tif 000005
【図４】
2006108333.tif 000006