(57)【要約】【課題】放熱特性を向上しつつＬＥＤチップから発せられる光を効率的に取り出すことができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】ベース基板１０は、例えば、ＦＲ−４などのガラスエポキシ基板であり、ガラス布基材１、絶縁層２及び銅箔３が積層されている。ベース基板１０の所定位置には、円形状の嵌合孔３１を形成してある。嵌合孔３１には、円板状のアルミチップ４を嵌合している。アルミチップ４の表面には、直接ＬＥＤチップ２０を装着している。ＬＥＤチップ２０の電極と金メッキ５を施した銅箔３との間は、金線２１によりワイヤボンディングしてある。【選択図】図１
2011151112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップを備えた発光装置において、
開口部が形成された基板と、
前記開口部に嵌合された金属板と
を備え、
前記ＬＥＤチップを前記金属板上に装着してあることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記金属板は、アルミニウム製であり、
前記金属板の前記ＬＥＤチップを装着する面が光沢を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップの装着面よりも該ＬＥＤチップが装着される金属板の面が大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
ＬＥＤチップを備えた発光装置の製造方法において、
基板に開口部を形成するステップと、
前記開口部に金属板を嵌合するステップと、
前記ＬＥＤチップを前記金属板上に装着するステップと
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを備えた発光装置及び該発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源として用いられてきた蛍光灯又は白熱灯などに比べて、省電力かつ長寿命であるという理由で、発光ダイオードが光源として注目を集めている。そして、道路灯等の照明器具、バックライト光源、イルミネーション光源、アミューズメント機器の装飾など、広い分野で発光ダイオードが使用されるようになった。
【０００３】
このような発光ダイオードの構造は、例えば、アルミ基板又は銅基板上に絶縁層を形成し、絶縁層の表面には銅箔による回路パターンを形成してある。そして、電気的に絶縁された銅箔上にＬＥＤチップを配置し、ＬＥＤチップの電極と回路パターンとがワイヤにより電気的に接続されている。また、銅箔上には金メッキが施されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６６７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発光ダイオードにあっては、金メッキが施された銅箔上にＬＥＤチップを配置しているものの、金メッキの反射率が低いため、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率が悪いという問題がある。また、ＬＥＤチップの周囲は絶縁層で囲まれているので、一層光の取り出し効率が低下する。また、ＬＥＤチップで発生する熱により絶縁層が変色し一層反射率が低下するという問題がある。
【０００６】
また、アルミ基板とＬＥＤチップとの間には絶縁層が存在し、絶縁層の熱伝導率は金属に比べて小さいため、ＬＥＤチップで発生する熱の放熱を一層良くし、さらに放熱特性の優れた発光装置が望まれていた。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、放熱特性を向上しつつＬＥＤチップから発せられる光を効率的に取り出すことができる発光装置及び該発光装置の製造方法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】
【０００８】
第１発明に係る発光装置は、ＬＥＤチップを備えた発光装置において、開口部が形成された基板と、前記開口部に嵌合された金属板とを備え、前記ＬＥＤチップを前記金属板上に装着してあることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る発光装置は、第１発明において、前記金属板は、アルミニウム製であり、前記金属板の前記ＬＥＤチップを装着する面が光沢を有することを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る発光装置は、第１発明又は第２発明において、前記ＬＥＤチップの装着面よりも該ＬＥＤチップが装着される金属板の面が大きいことを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る発光装置の製造方法は、ＬＥＤチップを備えた発光装置の製造方法において、基板に開口部を形成するステップと、前記開口部に金属板を嵌合するステップと、前記ＬＥＤチップを前記金属板上に装着するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
第１発明及び第４発明にあっては、開口部が形成された基板と、開口部に嵌合された金属板とを備え、ＬＥＤチップを金属板上に装着してある。ＬＥＤチップを金属板上に装着するには、例えば、透明ペースト等を用いることができる。ＬＥＤチップを金属板上に直接装着することにより、金属板を通じてＬＥＤチップで発生する熱を効率的に放熱することができる。また、絶縁層に比べて金属板の反射率が大きいため、ＬＥＤチップで発せられる光を金属板で反射させて、従来よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１３】
第２発明にあっては、金属板は、アルミニウム製であり、ＬＥＤチップを装着する面が光沢を有する。金属板はアルミニウム又はアルミニウム合金でもよい。また、表面は素地でもよく、アルマイト処理を施してあってもよい。また、金属板の表面の光沢は、例えば、表面の粗さを０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度とすることにより実現することができる。これにより、一層反射率を大きくすることができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１４】
第３発明にあっては、ＬＥＤチップの装着面よりもＬＥＤチップが装着される金属板の面が大きい。これにより、ＬＥＤチップの下面又は側面から発せられる光を金属板の表面で反射させてＬＥＤチップの発光面の方向（上方向）へ放射させることができ、光の取り出し効率を一層高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属板を通じてＬＥＤチップで発生する熱を効率的に放熱することができる。また、ＬＥＤチップで発せられる光を金属板で反射させて、従来よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る発光装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２】本実施の形態の発光装置の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３】本実施の形態の発光装置の製造方法の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る発光装置１００の構造の一例を示す断面図である。図１において、１０はベース基板である。ベース基板１０は、例えば、ＦＲ−４などのガラスエポキシ基板であり、ガラス布基材１、絶縁層２及び銅箔３が積層されている。銅箔３は、回路パターンを形成している。ベース基板１０は、市販品として流通しているものであり、比較的安価に入手可能である。また、ベース基板１０としては、ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）の他に、ガラス布基材１に代えてアルミ板１を用いたものを使用することができるが、ガラス布基材１を備えたガラスエポキシ基板を使用することにより、軽量化を図ることができるという利点がある。
【００１８】
ベース基板１０の所定位置には、例えば、直径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度の円形状の開口部としての嵌合孔３１を形成してある。嵌合孔３１は、ベース基板１０を所定の治具を用いた穴あけ工程で形成することができる。そして、嵌合孔３１には、嵌合孔３１の径に合わせて円板状の金属板としてのアルミチップ４を嵌合している。アルミチップ４の嵌合は、例えば、圧入処理でもよく、あるいは、接着剤等による接着処理でもよい。
【００１９】
なお、アルミチップ４に代えて、銅製のものを使用すれば、放熱特性は従来のものより向上し、また、ＬＥＤチップ（ベアチップ）２０の周辺が絶縁層から銅板になることで光の取り出し効率も従来のものよりも改善する。しかし、アルミチップ４を用いることで、銅箔に金メッキがされた場合の反射率（約５０％）に比べて反射率が９０％程度に向上するので、一層光の取り出し効率を向上させることができ、アルミチップ４を用いる方がよい。特に、ＬＥＤチップ２０を装着する基板は、他の電気部品（例えば、ＦＥＴなど）と異なり、放熱特性だけを向上させればよいというものではなく、放熱特性の向上と同時に光の取り出し効率を高める必要性があることから、銅板ではなくアルミ板（アルミチップ）を用いることが好ましい。
【００２０】
アルミチップ４は、直径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度であって、アルミニウム合金でもよく、素地でもよく、あるいはアルマイト処理を施したものでもよい。また、アルミチップ４のＬＥＤチップ２０が装着される側の表面は光沢を有する。アルミチップ４の表面の光沢は、例えば、表面粗さが０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度、正反射率（縦横方向含む）が６４％〜８６％程度、拡散反射率（縦横方向含む）が１．０％〜３０％程度とすることができる。なお、アルミチップ４の表面を高光沢にするには、表面粗さが０．０１μｍ〜０．０２μｍ程度、正反射率（縦横方向含む）が８２％〜８６％程度、拡散反射率（縦横方向含む）が１．０％〜１５％程度が好ましい。なお、アルミチップ４の下面（ＬＥＤチップ２０が装着されない面）は、光沢を有する処理は不要である。なお、アルミチップ４は、高光沢アルミニウム板を円形状に打ち抜いて製造することができる。
【００２１】
回路パターンとしての銅箔３の表面（上面）には、金メッキ５を施してある。アルミチップ４の表面には、直接ＬＥＤチップ２０を装着している。ＬＥＤチップ２０の装着には、例えば、透明ペーストを用いることができる。また、ＬＥＤチップ２０の高さ寸法は、例えば、０．１ｍｍ程度である。また、ＬＥＤチップ２０の装着面よりもＬＥＤチップ２０が装着されるアルミチップ４の表面が大きい。
【００２２】
ＬＥＤチップ２０の電極と金メッキ５を施した銅箔３との間は、金線２１によりワイヤボンディングしてある。金メッキ５を施した銅箔３のワイヤボンディングされた箇所を除く部分にはレジスト６を形成してある。レジスト６上には、ＬＥＤチップ２０を囲むように半透明シリコン等のシリコンエンキャプ材７を周設してある。シリコンエンキャプ材７で囲まれる領域には、透明シリコン等のシリコンポッティング材９を充填してある。また、シリコンエンキャプ材７の上部には、蛍光体シート８を接着してある。蛍光体シート８により、例えば、白色光を発生する白色発光ダイオードとしての機能を実現することができる。なお、ＬＥＤチップ２０の発光波長、あるいは蛍光体シート８に含まれる蛍光体を変えることにより、白色に限定されることなく、所望の波長ピークを有する光を発光させることができる。また、蛍光体シート８に代えて、蛍光体を含有した透明樹脂をＬＥＤチップ２０の回りに充填する構成とすることもできる。
【００２３】
上述のとおり、嵌合孔３１が形成されたベース基板１０と、嵌合孔３１に嵌合されたアルミチップ４とを備え、ＬＥＤチップ２０をアルミチップ４上に直接装着してある。これにより、アルミチップ４を通じてＬＥＤチップ２０で発生する熱を効率的に放熱することができる。また、ＬＥＤチップ２０の周囲が絶縁層である場合に比べて、アルミチップ４の反射率が大きいため、ＬＥＤチップ２０で発せられる光をアルミチップ４の表面で反射させて、従来よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２４】
また、アルミチップ４は、ＬＥＤチップ２０を装着する面が光沢を有する。これにより、ＬＥＤチップ２０を金メッキが施された銅箔上に装着する場合に比べて、アルミチップ４の反射率が大きいため（例えば、９０％程度）、ＬＥＤチップ２０で発せられる光をアルミチップ４の表面で反射させて、従来よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２５】
また、ＬＥＤチップ２０の装着面よりもＬＥＤチップ２０が装着されるアルミチップ４の表面が大きい（面積が大きい）。これにより、ＬＥＤチップ２０の下面又は側面から発せられる光をアルミチップ４の表面で反射させてＬＥＤチップ２０の発光面の方向（上方向）へ放射させることができ、光の取り出し効率を一層高めることができる。
【００２６】
次に本発明に係る発光装置１００の製造方法について説明する。図２及び図３は本実施の形態の発光装置１００の製造方法の一例を示す説明図である。図２（ａ）に示すように、所要の寸法であって、ガラス布基材１、絶縁層２及び銅箔３が積層されたベース基板１０（例えば、ＦＲ―４など）を用意する。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２０を装着する装着面の周辺部３０の銅箔３、及び回路パターンとして不要な銅箔３を絶縁層２が露出するまでエッチングして除去する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔３の金線２１をワイヤボンディングする箇所には金メッキ５を施す。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ２０の装着面（実装した際の占有面）よりも面積の大きい嵌合孔３１を穴あけ工程で形成する。この場合、ガラス布基材１上の絶縁層２を適宜除去する。
【００３０】
次に、図３（ｅ）に示すように、嵌合孔３１にアルミチップ４を嵌合させる。アルミチップ４の片面だけが高光沢である場合、高光沢の面を上方（ＬＥＤチップ２０を装着する側）にする。
【００３１】
次に、図３（ｆ）に示すように、ワイヤボンディングする箇所以外の金メッキ５表面にレジスト６を形成する。そして、ＬＥＤチップ２０を所定の装着面に配置し、透明ペースト等によりアルミチップ４上に装着する。そして、ＬＥＤチップ２０の電極と金メッキ５を施した銅箔３との間を金線２１でワイヤボンディングする。
【００３２】
その後、図示していないが、ＬＥＤチップ２０を囲むようにレジスト６上に、半透明シリコン等のシリコンエンキャプ材７を周設する。シリコンエンキャプ材７で囲まれる領域に、透明シリコン等のシリコンポッティング材９を充填する。そして、シリコンエンキャプ材７の上部に、蛍光体シート８を接着する。
【００３３】
上述のとおり、本実施の形態の発光装置１００は、高光沢アルミニウム板を円形状（直径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度）に打ち抜いて製造したアルミチップ４をＦＲ−４などのガラスエポキシ基板に圧入（又は挿入して接着）し、その光沢面上にＬＥＤチップ２０を装着する。これにより、ＬＥＤチップ２０からの発光を効率良く外部へ反射させると同時に、放熱経路を最短にして基板外（ＬＥＤチップ２０の直下方向）に素早く熱伝導させる、すなわち、ＬＥＤチップ２０の直下方向の熱伝導率に優れた構造とすることで、熱による発光強度減退を抑制することができる。
【００３４】
また、ＦＲ−４などのガラスエポキシ基板をベース基板として使用しつつ、ＬＥＤチップ２０からの発光効率を向上させるとともに放熱特性も向上させることができるという従来にはない利点を有する。そして、ベース基板は、安価で流通性の高い市販品を使用することができ、低コストの発光装置を実現することができる。また、メタルベース基板（例えば、アルミベース基板）を使用する場合に比べて軽量化を図ることもできる。
【００３５】
上述の実施の形態では、蛍光体シートを備える構成であったが、蛍光体シートを具備しなくてもよい。また、ＬＥＤチップを覆うシリコンポッティング材９は、蛍光体を含有してもよく、あるいは含有しなくてもよい。また、ＬＥＤチップ２０の発光色は、白色、青色、赤色、緑色など所望の発光色とすることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  ガラス布基材
２  絶縁層
３  銅箔
４  アルミチップ（金属板）
５  金メッキ
１０  ベース基板（基板）
２０  ＬＥＤチップ
３１  嵌合孔（開口部）
【図１】
2011151112.tif 000003
【図２】
2011151112.tif 000004
【図３】
2011151112.tif 000005