(57)【要約】【課題】  高輝度化図ることが可能なＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  主面１ａを有するＬＥＤ基板１と、ＬＥＤ基板１の主面１ａに搭載されたＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２からの光を透過させる材質からなり、ＬＥＤチップ２を覆う封止樹脂３と、を備えており、封止樹脂３は、主面１ａに接する柱状部３１と、この柱状部３１上に形成され、かつ主面１ａが向く方向に膨出するドーム状部３２と、を有している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有するＬＥＤ基板と、
上記ＬＥＤ基板の上記主面に搭載されたＬＥＤチップと、
上記ＬＥＤチップからの光を透過させる材質からなり、上記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂と、を備えており、
上記封止樹脂は、上記主面に接する柱状部と、この柱状部上に形成され、かつ上記主面が向く方向に膨出するドーム状部と、を有していることを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
上記柱状部は、上記ＬＥＤチップのすべてを覆っている、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
上記ＬＥＤチップには、ワイヤがボンディングされており、
上記柱状部は、上記ワイヤのすべてを覆っている、請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
上記柱状部は、円柱形状である、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
上記柱状部と上記ドーム状部との界面においては、上記柱状部の外縁と上記ドーム状部の外縁とが一致している、請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
上記柱状部と上記ドーム状部との界面と、上記柱状部の側面と、がなす角が鋭角である、請求項５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
上記柱状部の表面粗さは、上記ドーム状部の表面粗さよりも粗い、請求項１ないし６のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、異なる波長の光を発する蛍光材料を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
上記柱状部のみが、上記蛍光材料を含む、請求項８に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
上記ドーム状部のみが、上記蛍光材料を含む、請求項８に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１１】
上記ＬＥＤ基板の上記主面に支持されており、かつ上記柱状部を包囲するとともに、上記ＬＥＤチップからの光を遮蔽する遮蔽層を有する、請求項１ないし１０のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１２】
上記遮蔽層は、上記主面に接合された樹脂シートからなる、請求項１１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１３】
上記遮蔽層は、上記柱状部の周囲に充填された樹脂からなる、請求項１１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１４】
上記基板は、上記主面から凹む凹部を有しており、
上記柱状部は、上記凹部に収容されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１５】
上記封止樹脂を囲む反射面を備えている、請求項１ないし１４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１６】
上記ＬＥＤ基板に支持され、かつ上記反射面を有するケースを備える、請求項１５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１７】
上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている、請求項１６に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１８】
上記ケースは、金属コーティングが施された樹脂からなる、請求項１６または１７に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１９】
上記ＬＥＤ基板には、複数の上記ＬＥＤチップが搭載され、これらのＬＥＤチップを各別に覆う複数の上記封止樹脂が形成されており、かつ複数の上記ケースが設けられており、
上記各ケースは、隣り合う上記ＬＥＤチップを各別に囲む２つの上記反射面を有している、請求項１６ないし１８のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２０】
上記複数のＬＥＤチップは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている、請求項１９に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２１】
上記ＬＥＤ基板には、複数の固定孔が形成されており、
上記各ケースは、上記固定孔を貫通する突出部を有しており、
上記突出部は、上記固定孔に内在する定径部と、上記ＬＥＤ基板の上記主面とは反対側に位置し、かつ上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において上記固定孔よりも大である大径部と、を有している、請求項１９または２０に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２２】
上記ＬＥＤ基板に対して離間しているとともに、上記ＬＥＤチップを点灯させるための複数の電子部品が搭載された補助基板を備える、請求項１ないし２１のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２３】
上記補助基板は、上記ＬＥＤ基板に対して平行である、請求項２２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２４】
上記複数の電子部品は、上記補助基板の両面に搭載されている、請求項２２または２３に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２５】
上記複数の電子部品は、コンデンサを含む、請求項２２ないし２４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２６】
上記補助基板のうち上記ＬＥＤ基板側とは反対側を向く面には、コネクタが搭載されている、請求項２２ないし２５のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２７】
開口を有するシートを、この開口がＬＥＤ基板の主面に実装されたＬＥＤチップを収容するように、上記ＬＥＤ基板に接合する工程と、
上記開口に第１樹脂材料を充填する工程と、
上記第１樹脂材料を硬化させることにより、柱状部を形成する工程と、
上記柱状部のうち上記主面と同じ側を向く面に第２樹脂材料を滴下する工程と、
上記第２樹脂材料を硬化させることにより、ドーム状部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤ発光装置の製造方法。
【請求項２８】
上記第１樹脂材料を硬化させる工程の後、上記第２樹脂材料を滴下する工程の前に、上記シートを除去する工程を備える、請求項２７に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＥＤチップを光源として備えたＬＥＤ発光装置が種々に提案されている。特許文献１には、複数のＬＥＤチップと、これらのＬＥＤチップを覆う複数の封止樹脂とを備えるＬＥＤ発光装置が開示されている。このＬＥＤ発光装置においては、基板に搭載された複数のＬＥＤチップを複数の封止樹脂が各別に覆っている。各封止樹脂は、液状の樹脂材料を滴下し、これを硬化させることによって形成されている。このような製造手法により、上記封止樹脂は、上方に膨出したドーム状となっている。
【０００３】
ドーム状とされた上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップからの光の指向性を高めるレンズ効果を発揮しうる。しかし、滴下によって形成される上記封止樹脂の形状は、樹脂材料の粘度などによって依存し、その曲面形状や高さは表面張力のバランスによって決定される。このため、指向性を高める程度には限界があり、上記ＬＥＤ発光装置の高輝度化が阻害されるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高輝度化を図ることが可能なＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光装置の製造方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるＬＥＤ発光装置は、主面を有するＬＥＤ基板と、上記ＬＥＤ基板の上記主面に搭載されたＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップからの光を透過させる材質からなり、上記ＬＥＤチップを覆うとともに、上記主面が向く方向に膨出する形状とされた封止樹脂と、上記封止樹脂を囲む反射面と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板は、絶縁材料からなる基材とこの基材に形成された配線パターンとを有する。
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ発光装置は、主面を有するＬＥＤ基板と、上記ＬＥＤ基板の上記主面に搭載されたＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップからの光を透過させる材質からなり、上記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂と、を備えており、上記封止樹脂は、上記主面に接する柱状部と、この柱状部上に形成され、かつ上記主面が向く方向に膨出するドーム状部と、を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部は、上記ＬＥＤチップのすべてを覆っている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップには、ワイヤがボンディングされており、上記柱状部は、上記ワイヤのすべてを覆っている。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部は、円柱形状である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部と上記ドーム状部との界面においては、上記柱状部の外縁と上記ドーム状部の外縁とが一致している。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部と上記ドーム状部との界面と、上記柱状部の側面と、がなす角が鋭角である。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部の表面粗さは、上記ドーム状部の表面粗さよりも粗い。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、異なる波長の光を発する蛍光材料を含む。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記柱状部のみが、上記蛍光材料を含む。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ドーム状部のみが、上記蛍光材料を含む。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板の上記主面に支持されており、かつ上記柱状部を包囲するとともに、上記ＬＥＤチップからの光を遮蔽する遮蔽層を有する。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記遮蔽層は、上記主面に接合された樹脂シートからなる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記遮蔽層は、上記柱状部の周囲に充填された樹脂からなる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂を囲む反射面を備えている。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板に支持され、かつ上記反射面を有するケースを備える。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは、金属コーティングが施された樹脂からなる。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板には、複数の上記ＬＥＤチップが搭載され、これらのＬＥＤチップを各別に覆う複数の上記封止樹脂が形成されており、かつ複数の上記ケースが設けられており、上記各ケースは、隣り合う上記ＬＥＤチップを各別に囲む２つの上記反射面を有している。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板には、複数の固定孔が形成されており、上記各ケースは、上記固定孔を貫通する突出部を有しており、上記突出部は、上記固定孔に内在する定径部と、上記ＬＥＤ基板の上記主面とは反対側に位置し、かつ上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において上記固定孔よりも大である大径部と、を有している。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板に対して離間しているとともに、上記ＬＥＤチップを点灯させるための複数の電子部品が搭載された補助基板を備える。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助基板は、上記ＬＥＤ基板に対して平行である。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の電子部品は、上記補助基板の両面に搭載されている。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の電子部品は、コンデンサを含む。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助基板のうち上記ＬＥＤ基板側とは反対側を向く面には、コネクタが搭載されている。
【００３３】
本発明の第２の側面によって提供されるＬＥＤ発光装置の製造方法は、開口を有するシートを、この開口がＬＥＤ基板の主面に実装されたＬＥＤチップを収容するように、上記ＬＥＤ基板に接合する工程と、上記開口に第１樹脂材料を充填する工程と、上記第１樹脂材料を硬化させることにより、柱状部を形成する工程と、上記柱状部のうち上記主面と同じ側を向く面に第２樹脂材料を滴下する工程と、上記第２樹脂材料を硬化させることにより、ドーム状部を形成する工程と、を備えることを特徴としている。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１樹脂材料を硬化させる工程の後、上記第２樹脂材料を滴下する工程の前に、上記シートを除去する工程を備える。
【００３５】
このような構成によれば、上記柱状部上に上記ドーム状部を設けることにより、上記ドーム状部の表面と上記ＬＥＤチップとの距離をより大きくすることができる。上記ドーム状部の表面の形状が同一であれば、上記ＬＥＤチップからの距離が遠い方がより指向性を高める効果を発揮する。したがって、上記ＬＥＤ発光装置の高輝度化を図ることができる。
【００３６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図３】図１のＬＥＤ発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１のＬＥＤ発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図５】図１のＬＥＤ発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図６】図１のＬＥＤ発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図７】図１のＬＥＤ発光装置の変形例を示す要部断面図である。
【図８】図１のＬＥＤ発光装置の変形例を示す要部断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示す要部断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示す要部断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示す平面図である。
【図１３】図１２のＬＥＤ発光装置を示す正面図である。
【図１４】図１２のＬＥＤ発光装置を示す側面図である。
【図１５】図１２ＬＥＤ発光装置を示す要部拡大斜視図である。
【図１６】図１２のＬＥＤ発光装置を示す要部拡大平面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図１８】図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図１９】図１２のＬＥＤ発光装置の補助基板を示す平面図である。
【図２０】図１２のＬＥＤ発光装置の補助基板を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３９】
図１および図２は、本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置Ａ１は、基板１、複数のＬＥＤチップ２および複数の封止樹脂３を備えている。ＬＥＤ発光装置Ａ１は、あらゆる用途に用いられ、その用途は特に限定されず、たとえば電子機器などの照明光源、あるいはドットマトリクス表示器として用いられる。図１は、ＬＥＤ発光装置Ａ１を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うｚｘ平面における要部拡大断面図である。
【００４０】
基板１は、複数のＬＥＤチップ２を支持し、かつこれらを発光させるための電力供給経路をなすものである。基板１は、主面１ａおよび裏面１ｂを有しており、基材１１および配線パターン１２を備える。図２に示すように、主面１ａはｚ方向上方を向いており、裏面１ｂはｚ方向下方を向いている。主面１ａには、複数のＬＥＤチップ２が搭載されている。
【００４１】
基材１１は、基板１の土台となる部位であり、絶縁材料からなる。この絶縁材料は特に限定されないが、本実施形態においては、たとえば積層された複数層構造をなすガラスエポキシ樹脂が採用されている。
【００４２】
配線パターン１２は、少なくとも基材１１の主面１ａに形成されており、Ｃｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属が単層あるいは積層された構成とされている。本実施形態においては、配線パターン１２の表層はＡｕからなる。配線パターン１２は、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂを有している。
【００４３】
ダイボンディングパッド１２ａは、ＬＥＤチップ２がダイボンディングされる部位であり、主面１ａに形成されている。ワイヤボンディングパッド１２ｂは、ダイボンディングパッド１２ａから離間しており、主面１ａに形成されている。
【００４４】
基板１には、たとえば駆動ＩＣ１７およびコネクタ１８が設けられていてもよい。駆動ＩＣ１７は、複数のＬＥＤチップ２を発光させるための駆動制御を行うものである。コネクタ１８は、ＬＥＤ発光装置Ａ１をたとえば電子機器に取り付けるために用いられる。コネクタ１８は、配線パターン１２の適所と導通している。
【００４５】
複数のＬＥＤチップ２は、基板１の主面１ａにおいて配線パターン１２の複数のダイボンディングパッド１２ａに各別にダイボンディングされている。本実施形態においては、複数のＬＥＤチップ２は、マトリクス状に配置されている。
【００４６】
図２に示すように、ＬＥＤチップ２は、半導体層２０、２つの上面電極２１およびサブマウント基板２４を有している。半導体層２０は、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が積層された構造を有している。本実施形態においては、半導体層２０がたとえばＧａＮ系半導体からなることにより、ＬＥＤチップ２は青色光を発する。
【００４７】
２つの上面電極２１は、半導体層２０のｚ方向図中上面に形成されている。２つの上面電極２１には、２つのワイヤ２５の一端がそれぞれボンディングされている。２つのワイヤ２５それぞれの他端は、ワイヤボンディングパッド１２ｂにボンディングされている。これらのワイヤ２５は、ＬＥＤチップ２から互いに反対方向に延びている。サブマウント基板２４は、たとえばＳｉからなり半導体層２０を支持している。サブマウント基板２４は、接合材２７によってダイボンディングパッド１２ａに接合されている。
【００４８】
複数の封止樹脂３は、各々が１つずつのＬＥＤチップ２を覆っており、ＬＥＤチップ２からの光を透過する材質からなる。封止樹脂３の材質としては、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が挙げられる。あるいは、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に、蛍光材料が混入された材質でもよい。この蛍光材料は、たとえばＬＥＤチップ２からの青色光によって励起されることにより、黄色光を発する。このような構成により、ＬＥＤ発光装置Ａ１は、白色光を発する。また、上記蛍光材料は、青色光によって励起されることにより、赤色光を発するものと緑色光を発するものであってもよい。
【００４９】
なお、ＬＥＤ発光装置Ａ１が、たとえばドットマトリクス表示器として用いられる場合、１つの封止樹脂３に複数のＬＥＤチップ２が覆われた構成であってもよい。これらのＬＥＤチップ２は、赤色光、青色光、緑色光など互いに異なる波長の光を発するものが選択される。これより、ＬＥＤ発光装置Ａ１は、各画素において複数の色調を発光可能となる。
【００５０】
封止樹脂３は、柱状部３１およびドーム状部３２を有している。柱状部３１は、ｚ方向を軸方向とする柱状であり、たとえば円柱状とされている。柱状部３１は、基板１の主面１ａに接しており、ＬＥＤチップ２および２つのワイヤ２５を覆っている。ドーム状部３２は、柱状部３１上に形成されており、ｚ方向上方に膨出した形状とされている。本実施形態においては、ドーム状部３２は、半球状である。
【００５１】
柱状部３１とドーム状部３２との界面においては、柱状部３１の外縁３１ａとドーム状部３２の外縁３２ａとが互いに一致している。また、柱状部３１とドーム状部３２との界面と、柱状部３１の側面とがなす角度である角θは、本実施形態においては、鋭角とされており、直角よりも若干小である大きさとされている。柱状部３１とドーム状部３２のｚ方向高さは、たとえば１ｍｍ程度である。
【００５２】
また、柱状部３１の表面すなわち図示された側面の表面粗さは、ドーム状部３２の表面粗さよりも粗い。この表面粗さの相違は、後述するＬＥＤ発光装置Ａ１の製造方法に起因する。
【００５３】
図３〜図６は、ＬＥＤ発光装置Ａ２の製造方法の一例を示している。
【００５４】
まず、図３に示すように、基板１に複数のＬＥＤチップ２を搭載し、ワイヤ２５をボンディングする。そして、シートＳを基板１の主面１ａに貼り付ける。シートＳは、複数の開口Ｓａを有している。複数の開口Ｓａは、各々がＬＥＤチップ２を収容する形状、サイズおよび配置とされている。また、シートＳの厚さは、ＬＥＤチップ２のｚ方向高さ、さらには主面１ａとワイヤ２５のｚ方向における最高位の部位との距離よりも大とされている。シートＳの材質は、様々な物質が選択できるが、典型的にはたとえばフッ化炭素樹脂である。
【００５５】
次いで、図４に示すように、ノズルＮｚなどを用いて、液状の樹脂材料をシートＳの開口Ｓａに充填する。この樹脂材料の充填量は、少なくともＬＥＤチップ２および２つのワイヤ２５を樹脂材料が覆う量であり、好ましくは、樹脂材料の表面がシートＳのｚ方向上端に接する量である。ただし、樹脂材料が開口Ｓａから溢れることを避けるため、図示されたように、樹脂材料の表面が若干凹曲面となる量が好適である。そして、熱硬化あるいは紫外線硬化などの硬化処理を施すことにより、柱状部３１が得られる。
【００５６】
次いで、図５に示すように、シートＳを基板１から剥離する。柱状部３１の側面は、シートＳの開口Ｓａの内側面によって形作られた面である。このため、柱状部３１の側面の表面粗さは、開口Ｓａの表面粗さに依存する。開口Ｓａは、打ち抜き加工などによって形成されるため、その内側面たとえば表面張力によって形成された平滑な面と比べて明瞭に粗い面となっており、柱状部３１の側面も同様である。
【００５７】
次いで、図６に示すように、ノズルＮｚなどを用いて、液状の樹脂材料を柱状部３１のｚ方向上面に滴下する。このときの樹脂材料の滴下量は、少なくとも樹脂材料が柱状部３１のｚ方向上面全体を覆う量であり、好ましくは、樹脂材料が表面張力によって明瞭なドーム状を呈する量である。そして、熱硬化あるいは紫外線硬化などの硬化処理を施すことにより、ドーム状部３２が得られる。ドーム状部３２の表面は、表面張力によって形成されるため、たとえば柱状部３１の側面と比較して、顕著に平滑な面となる。以上の工程を経ることにより、ＬＥＤ発光装置Ａ１が得られる。
【００５８】
次に、ＬＥＤ発光装置Ａ１の作用について説明する。
【００５９】
このような実施形態によれば、柱状部３１上にドーム状部３２を設けることにより、封止樹脂３の上面とＬＥＤチップ２との距離をより大きくすることができる。封止樹脂３の上面の形状が同一であれば、ＬＥＤチップ２からの距離が遠い方がより指向性を高める効果を発揮する。したがって、ＬＥＤ発光装置Ａ１の高輝度化を図ることができる。
【００６０】
柱状部３１は、封止樹脂３のｚ方向高さを高くすることに寄与する一方、封止樹脂３のｚ方向視寸法を拡大することの誘因とはならなり。したがって、ＬＥＤ発光装置Ａ１の高輝度化を図りつつ、ＬＥＤ発光装置Ａ１が大型化してしまうことを回避することができる。
【００６１】
柱状部３１は、ＬＥＤチップ２のすべてを覆っている。これにより、柱状部３１の上面からはＬＥＤチップ２が突出しない。このため、ドーム状部３２の形成において、ＬＥＤチップ２によってドーム状部３２の形状がいびつとなってしまうことを防止することができる。また、柱状部３１が、ワイヤ２５のすべてを覆っていることによって、ドーム状部３２の形状がいびつとなってしまうことを防止することができる。
【００６２】
柱状部３１とドーム状部３２との界面においては、柱状部３１の外縁３１ａとドーム状部３２の外縁３２ａとが一致している。これは、図６に示すように、ドーム状部３２の形成において、滴下された樹脂材料が、柱状部３１の外縁３１ａに接した状態で、表面張力によってそれ以上に広がることが阻止され、膨出形状とされたことを意味する。このような手法によれば、ドーム状部３２をｚ方向においてより確実に膨出させるとともに、柱状部３１を超えて不当に広がってしまうことを防止することができる。
【００６３】
柱状部３１とドーム状部３２との界面と、柱状部３１の側面と、がなす角である角度θが鋭角であることにより、ドーム状部３２の形成において樹脂材料を表面張力によって柱状部３１の上面にとどまらせる効果をより高めることができる。これは、ドーム状部３２をｚ方向上方により膨出した形状とするのに寄与し、さらなる高輝度化に資する。
【００６４】
図７〜図２０は、本発明の他の変形例または実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００６５】
図７および図８は、ＬＥＤ発光装置Ａ１の変形例を示している。図７に示す変形例においては、柱状部３１のみが上述した蛍光材料を含んでおり、ドーム状部３２は蛍光材料を含んでおらず、透明である。一方、図８に示す変形例においては、ドーム状部３２のみが上述した蛍光材料を含んでおり、柱状部３１は蛍光材料を含んでおらず、透明である。このように、封止樹脂３が蛍光材料を含む場合、その全体に蛍光材料が分布した構成でもよいし、図７および図８に示す変形例のように柱状部３１およびドーム状部３２のいずれかのみが蛍光材料を含む構成でもよい。この点は、以降に説明する実施形態においても同様である。
【００６６】
図９は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置Ａ２は、遮蔽層８を有する点が上述した実施形態と異なっている。遮蔽層８は、基板１の主面１ａに接合されており、開口８ａを有している。開口８ａは、封止樹脂３の柱状部３１を収容している。
【００６７】
このような遮蔽層８としては、たとえば、図４に示したシートＳが、除去することなく基板１に接合された状態で残存させられたものが挙げられる。これにより、シートＳの開口Ｓａが、遮蔽層８の開口８ａとなる。この構成の場合、シートＳは、不透明な材質であることが好ましい。そして、図６に示した樹脂材料の滴下は、シートＳを残存させた状態で行う。
【００６８】
このような実施形態によっても、ＬＥＤ発光装置Ａ２の高輝度化を図ることができる。また、遮蔽シート８を備えることにより、柱状部３１の側面から光が漏れることを防止することができる。これは、ＬＥＤ発光装置Ａ２の高輝度化に有利である。また、柱状部３１を形成するために用いられるシートＳを残存させることによって遮蔽層８を形成すれば、ＬＥＤ発光装置Ａ２の製造効率を悪化させること無く、遮蔽層８を設けることができる。
【００６９】
遮蔽層８としては、上述した構成に限定されない。たとえば、図３〜図６に示す製造工程の後に、柱状部３１どうしの隙間にたとえば液状の白色樹脂材料を充填し、これを硬化させることによって遮蔽層８を形成してもよい。
【００７０】
図１０は、本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置Ａ３においては、封止樹脂３が連結ベース層３３を有している。連結ベース層３３は、基板１の主面１ａの大部分を覆っており、複数のＬＥＤチップ２を覆っている。連結ベース層３３には、溝３３ａが形成されている。連結ベース層３３のうち溝３３ａによって互いに区画された部位が、複数の柱状部３１をなしている。このような実施形態によっても、ＬＥＤ発光装置Ａ３の高輝度化を図ることができる。
【００７１】
図１１は、本発明の第四実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置Ａ４においては、基板１に凹部１ｃが形成されている。凹部１ｃは、たとえば断面円形状であり、ＬＥＤチップ２、２つのワイヤ２５および柱状部３１を収容している。
【００７２】
このような基板１の具体的構成としては、たとえば、多層化された基材１１と、この基材１１の内部に積層形成された配線パターン１２を有する構成が挙げられる。基材１１のうち主面１ａ側の層に開口を設けることにより、凹部１ｃが得られる。また、基材１１のうち裏面１ｂ側の層の上面に配線パターン１２を形成することにより、凹部１ｃの底面にダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂを位置させる。
【００７３】
ＬＥＤチップ２のダイボンディングパッド１２ａへのダイボンディングおよび２つのワイヤ２５のボンディングの後に、液状の樹脂材料を凹部１ｃに充填する。この樹脂材料を硬化させることにより、柱状部３１が得られる。この柱状部３１の上面に樹脂材料を滴下し、これを硬化させることにより、ドーム状部３２が得られる。このような実施形態によっても、ＬＥＤ発光装置Ａ３の高輝度化を図ることができる。
【００７４】
図１２〜図１８は、本発明の第五実施形態に基づくＬＥＤ発光装置を示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置Ａ５は、基板１、複数のＬＥＤチップ２、複数の封止樹脂３、複数のケース４、補助基板５およびカバー７を備えている。ＬＥＤ発光装置Ａ５は、あらゆる用途に用いられ、その用途は特に限定されないが、たとえば路上に設置された交通情報システムの照明手段として用いられることが好適に構成されている。
【００７５】
図１２は、ＬＥＤ発光装置Ａ５を示す平面図であり、図１３は、正面図であり、図１４は、側面図である。図１５は、ＬＥＤ発光装置Ａ５を示す要部拡大斜視図であり、図１６は、１つのケース４および２つのＬＥＤチップ２に着目した要部拡大平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿うｙｚ平面における要部拡大断面図であり、図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿うｚｘ平面における要部拡大断面図である。
【００７６】
基板１は、複数のＬＥＤチップ２を支持し、かつこれらを発光させるための電力供給経路をなすものである。基板１は、主面１ａおよび裏面１ｂを有しており、基材１１および配線パターン１２を備える。図２に示すように、主面１ａはｚ方向上方を向いており、裏面１ｂはｚ方向下方を向いている。主面１ａには、複数のＬＥＤチップ２が搭載されている。基板１は、たとえばｘ方向寸法が１１６ｍｍ程度、ｙ方向寸法が５５ｍｍ程度とされている。また基板１のｚ方向厚さは、たとえば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、たとえば１．０ｍｍ程度とされる。
【００７７】
基材１１は、基板１の土台となる部位であり、絶縁材料からなる。この絶縁材料は特に限定されないが、本実施形態においては、たとえば積層された複数層構造をなすガラスエポキシ樹脂が採用されている。
【００７８】
配線パターン１２は、基材１１の主面１ａ、裏面１ｂおよび基材１１の内部に適宜形成されており、Ｃｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属が単層あるいは積層された構成とされている。本実施形態においては、配線パターン１２の表層はＡｕからなる。図１７に示すように、配線パターン１２は、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂを有している。
【００７９】
ダイボンディングパッド１２ａは、ＬＥＤチップ２がダイボンディングされる部位であり、主面１ａに形成されている。ワイヤボンディングパッド１２ｂは、ダイボンディングパッド１２ａから離間している。後述するように、これらのダイボンディングパッド１２ａは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。
【００８０】
主面１ａには、レジスト層１３が形成されている。レジスト層１３は、絶縁性樹脂からなり、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂを露出させる複数の円形開口を有している。この開口は、たとえば直径２．９ｍｍ程度の円形状である。
【００８１】
複数のＬＥＤチップ２は、基板１の主面１ａにおいて配線パターン１２の複数のダイボンディングパッド１２ａに各別にダイボンディングされている。本実施形態においては、図１２から理解される通り、複数のＬＥＤチップ２は、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。この三角形格子の一辺の長さは、たとえば８．０ｍｍ程度である。
【００８２】
図１７に示すように、ＬＥＤチップ２は、半導体層２０、上面電極２１および下面電極２２を有している。半導体層２０は、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が積層された構造を有している。本実施形態においては、半導体層２０がたとえばＡｌＩｎＧａＮｐ系半導体やＧａＡｓ系半導体からなることにより、ＬＥＤチップ２は赤外光を発する。
【００８３】
上面電極２１は、半導体層２０のｚ方向図中上面に形成されている。上面電極２１には、２つのワイヤ２５それぞれの一端がボンディングされている。２つのワイヤ２５それぞれの他端は、ワイヤボンディングパッド１２ｂにボンディングされている。これらのワイヤ２５は、ＬＥＤチップ２から互いに反対方向に延びている。下面電極２２は、半導体層２０のｚ方向図中下面に形成されており、導電性接合材２６によってダイボンディングパッド１２ａに接合されている。
【００８４】
複数の封止樹脂３は、各々が１つずつのＬＥＤチップ２を覆っており、ＬＥＤチップ２からの光を透過する材質からなる。封止樹脂３の材質としては、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が挙げられる。また、各封止樹脂３は、２つのワイヤ２５を覆っている。封止樹脂３は、上述した通り、柱状部３１およびドーム状部３２を有している。主面１ａが向く方向、すなわちｚ方向図中上方に膨出する形状とされている。
【００８５】
複数のケース４は、封止樹脂３を透してＬＥＤチップ２から出射された光の一部を、ｚ方向上方へと反射するために設けられている。本実施形態においては、各ケース４は、たとえば白色のポリカーボネイト樹脂にＡｌ蒸着コーティングが施された構成とされているが、これに限定されず、比較的反射率が高い構成であれば、たとえば白色樹脂のみからなる構成あるいは金属からなる構成であってもよい。図１５〜図１７に示すように、本実施形態のケース４は、互いに隣り合う２つの反射面４ａを有している。各反射面４ａは、封止樹脂３を囲むｚ方向視円環形状である。また、各反射面４ａは、凹曲面であり、本実施形態においては、非球面とされている。反射面４ａのｚ方向高さは、封止樹脂３のｚ方向高さよりも高い。
【００８６】
図１２に示すように各々が２つずつの反射面４ａを有する複数のケース４が、三角形格子の頂点に位置するように配置された複数のＬＥＤチップ２および複数の封止樹脂３に対応させるように配置されている。図１６および図１８に示すように、各ケース４には、２つの突出部４１が形成されている。２つの突出部４１は、２つの反射面４ａの間に配置されており、２つの反射面４ａが離間する方向と直角な方向に離間配置されている。また、２つの突出部４１は、ｚ方向視において２つの反射面４ａのいずれとも重なっていない。
【００８７】
各突出部４１は、基板１に形成された固定孔１１ａと係合することにより、ケース４を基板１に対して固定している。本実施形態においては、突出部４１は、定径部４１ａおよび大径部４１ｂを有している。定径部４１ａは、突出部４１の根元側の部分であり、基板１の固定孔１１ａに挿通されている。大径部４１ｂは、突出部４１の先端側部分であり、基板１の裏面１ｂ側に露出している。大径部４１ｂは、その直径が固定孔１１ａの直径よりも大とされており、突出部４１が固定孔１１ａから抜け出ることを防止している。このような大径部４１ｂは、たとえばケース４に一定直径の棒状部分を形成し、この棒状部分を基板１の固定孔１１ａに貫通させた後に、その先端を加熱によって変形させる、いわゆる熱かしめによって形成することができる。本実施形態においては、ケース４は、２つの突出部４１によって基板１に固定されており、その他の接着剤などは用いられていない。
【００８８】
補助基板５は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材とこの基材状に形成された配線パターンからなり、複数の電子部品５１および２つのコネクタ５２が搭載されている。図１９は、補助基板５の平面図であり、図２０は底面図である。補助基板５は、本実施形態においては、基板１の裏面１ｂと正対する位置に配置されており、本実施形態においては、基板１と平行である。補助基板５と基板１とは、４つの連結ロッド５３によって互いに連結されている。また、補助基板５と基板１とには、複数の導通ロッド５４が取り付けられている。導通ロッド５４は、金属などの導通部材を有し、この導通部材を覆う絶縁皮膜を適宜有している。導通ロッド５４は、基板１の配線パターン１２の適所と、補助基板５の上記配線パターンの適所とを導通させている。
【００８９】
複数の電子部品５１は、複数のＬＥＤチップ２を所望の発光状態で点灯させるためのものである。複数の電子部品５１は、たとえば駆動制御用のＩＣやチップ抵抗器、ダイオードなどを含んでいる。また、本実施形態においては、複数の電子部品５１は、複数のコンデンサ５１ａを含んでいる。複数のコンデンサ５１ａは、複数のＬＥＤチップ２を同時に高輝度で発光させるための電力を蓄積する機能を果たす。図１３、図１４および図１９、図２０に示すように、複数のコンデンサ５１ａは、補助基板５の両面に分けて搭載されている。
【００９０】
２つのコネクタ５２は、たとえばＬＥＤ発光装置Ａ５を交通情報システムに組み込む際に用いられるものであり、補助基板５のうち基板１側とは反対側を向く面に搭載されている。
【００９１】
カバー７は、複数の封止樹脂３および複数のケース４を覆うように設けられており、たとえば透明な樹脂からなる。なお、図１２においては理解の便宜上、カバー７を想像線で示している。カバー７は、複数の封止樹脂３や複数のケース４を保護する機能を果たす。また、カバー７の表面に微細なプリズム構造を形成することにより、複数のＬＥＤチップ２からの光を特定の方向に屈折させて出射する構成であってもよい。
【００９２】
このような実施形態に寄っても、ＬＥＤ発光装置Ａ５の高輝度化を図ることができる。また、図１７に示すように、ＬＥＤチップ２から発せられた光のうち主面１ａが向く方向であるｚ方向上方へと進行する光は、封止樹脂３から上方へと出射される。この際、封止樹脂３が主面１ａが向く方向であるｚ方向上方に膨出した形状であることにより、上記光がｚ方向に対してより平行に進行するように指向性が高められる。一方、ＬＥＤチップ２から主面１ａに沿って進行する光は、封止樹脂３から出射された後に反射面４ａによって反射される。これにより、この光はｚ方向上方へと進行する。したがって、ＬＥＤチップ２からの光をより多く出射することが可能である。
【００９３】
２つのワイヤ２５によってが、上面電極２１とワイヤボンディングパッド１２ｂとを接続していることにより、ＬＥＤチップ２により大きな電流を流すことができる。これは、ＬＥＤチップ２の大出力化、すなわちＬＥＤ発光装置Ａ５の高輝度化に有利である。また、２つのワイヤ２５が、ＬＥＤチップ２から互いに反対側に延びていることにより、封止樹脂３の形状バランスが悪化することを回避することができる。
【００９４】
基板１に支持されたケース４によって反射面４ａを構成することにより、反射面４ａをＬＥＤチップ２および封止樹脂３に対して所望の位置により容易に配置する事ができる。また、ＬＥＤ発光装置Ａ５の使用によって反射面４ａが不当に変形してしまうことなどを抑制することができる。
【００９５】
反射面４ａが、ｚ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされていることにより、ＬＥＤチップ２からの光を効率よくｚ方向へと反射することができる。
【００９６】
ケース４が、金属コーティングが施された樹脂からなることにより、ケース４を所望の形状およびサイズに容易に形成可能であるとともに、反射面４ａの反射率を高めることができる。
【００９７】
基板１には、複数のＬＥＤチップが搭載されていることにより、ＬＥＤ発光装置Ａ５を比較的高輝度な面状光を発する面状光源装置として構成することができる。複数のケース４が設けられていることにより、仮に個々のケース４が使用に際して熱変形しても基板１を不当に変形させてしまうことを防止することができる。また、各ケース４が、隣り合うＬＥＤチップ２を各別に囲む２つの反射面４ａを有していることにより、ケース４の個数を、ＬＥＤチップ２の個数の半分程度に抑えることが可能であり、製造工程の効率化を図ることができる。
【００９８】
複数のＬＥＤチップ２が、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されていることにより、より均一な輝度分布の面状光を出射することができる。
【００９９】
突出部４１を基板１の固定孔１１ａに係合させることによってケース４を基板１に固定することにより、ケース４を基板１に確実に固定するとともに、ケース４と基板１との熱変形がそれぞれに影響を及ぼすことを抑制することができる。
【０１００】
突出部４１が、ｚ方向視において隣り合う２つの反射面４ａの間に位置していることにより、ケース４をバランスよく基板１に固定できるとともに、突出部４１を設けることによってケース４のサイズが大きくなってしまうことを回避することができる。また２つの突出部が、隣り合う２つの反射面４ａが離間する方向と交差する方向に並べられていることは、ケース４をバランスよく固定するのに適している。突出部４１が、ｚ方向視において、反射面４ａと重なっていないことにより、たとえば、ケース４を基板１に取り付けるための熱かしめの工程において、反射面４ａが不当に変形してしまうことを防止することができる。
【０１０１】
基板１に対して複数のＬＥＤチップ２とは反対側に補助基板５を設けることにより、光の出射を妨げること無く複数の電子部品５１を配置することができる。また、補助基板５が基板１から離間していることにより、補助基板５の両面に複数の電子部品５１を設けることができる。コンデンサ５１ａは、複数のＬＥＤチップ２を同時に高輝度で発光させるために必要な電力を蓄える機能を果たす。このため、より多くのコンデンサ５１ａを備えることは、ＬＥＤ発光装置Ａ５の高輝度化に好適である。本実施形態においては、補助基板５の両面に多数のコンデンサ５１ａを備えており、高輝度化に有利である。
【０１０２】
本発明に係るＬＥＤ発光装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ発光装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【０１０３】
１つの封止樹脂３に覆われるＬＥＤチップ２の個数は１つに限定されず、１つの封止樹脂３に複数のＬＥＤチップ２が覆われた構成であってもよい。たとえば、赤色光、緑色光、青色光を発する３つのＬＥＤチップ２を１つの封止樹脂３によって覆ってもよい。また、ＬＥＤチップ２は、ワイヤ接続されるタイプに限定されず、たとえばフリップチップタイプであってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
Ａ１  ＬＥＤ発光装置
Ａ２  ＬＥＤ発光装置
Ａ３  ＬＥＤ発光装置
Ａ４  ＬＥＤ発光装置
Ａ５  ＬＥＤ発光装置
１  基板
１ａ  主面
１ｂ  裏面
１ｃ  凹部
１１  基材
１１ａ  固定孔
１２  配線パターン
１２ａ  ダイボンディングパッド
１２ｂ  ワイヤボンディングパッド
１３  レジスト層
１７  駆動ＩＣ
１８  コネクタ
２  ＬＥＤチップ
２０  半導体層
２１  上面電極
２２  下面電極
２４  サブマウント基板
２５  ワイヤ
２６  導電性接合材
２７  接合材
３  封止樹脂
３１  柱状部
３１ａ  外縁
３２  ドーム状部
３２ａ  外縁
３３  連結ベース部
３３ａ  溝
４  ケース
４ａ  反射面
４１  突出部
４１ａ  定径部
４１ｂ  大径部
５  補助基板
５１  電子部品
５１ａ  コンデンサ
５２  コネクタ
５３  連結ロッド
５４  導通ロッド
７  カバー
８  遮蔽層
８ａ  開口
θ  角度
Ｓ  シート
Ｓａ  開口
Ｎｚ  ノズル
【図１】
2015023219.tif 000003
【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】
2015023219.tif 000017
【図１６】
2015023219.tif 000018
【図１７】
2015023219.tif 000019
【図１８】
2015023219.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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