(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上にフリップチップ実装されたＬＥＤ素子の発光面上に、前記ＬＥＤ素子の発光面より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着し、前記ＬＥＤ素子の側面と前記蛍光体板の下面及び側面とを反射性の白色部材で充填封止し、前記白色部材は蛍光体板の上面角部からＬＥＤ発光装置の外周に向かって上方に湾曲した凹面を形成し、前記蛍光体板の上面を含む範囲と白色部材の上面全体を拡散剤が含まれている透明樹脂で被覆したことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
配線電極を有する大判回路基板上に複数のＬＥＤ素子を所定の間隔をあけてフリップチップ実装する実装工程、各ＬＥＤ素子の発光面に、該発光面より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着する蛍光体板接着工程、前記大判回路基板上の各ＬＥＤ素子の実装部間に、ＬＥＤ素子の実装高さより高い仕切り部材を配設する仕切り部材配設工程、前記仕切り部材内に白色部材を注入し、前記ＬＥＤ素子の側面及び蛍光体板の上面角部より前記仕切り部材の上面角部に向かって白色部材による湾曲した凹面を有する反射層を形成する反射層形成工程、前記反射層の湾曲した凹面内に拡散剤が含まれている透明樹脂を充填する保護層形成工程、各ＬＥＤ素子間を切断分離して個々のＬＥＤ発光装置を構成する切断分離工程とを有することを特徴とするＬＥＤ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素子等の発光素子を備えた発光装置およびその製造方法に関するものであり、詳しくはフリップチップ実装されたＬＥＤ素子の発光面上に、前記ＬＥＤ素子より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着し、前記ＬＥＤ素子の側面と前記蛍光体板の側面とを反射性の白色部材で充填封止することで、ＬＥＤ素子の発光を効率良く上方向に行わせる構成とし、また白色部材による反射面の形状を工夫することで、さらに上方向への出射光率を良くしたＬＥＤ発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ素子（以下ＬＥＤと略記する）は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に広く利用されるようになってきた。
【０００３】
特に近年、ＬＥＤの周囲を反射性の白色部材で被覆し、ＬＥＤの側方への発光を上方に反射せることで、上方向への発光を効率良く行わせる白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置の構成が提案されている。（例えば特許文献１、特許文献２）
【０００４】
以下従来の白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置に付いて説明する。なお、理解し易いように発明の趣旨を外さない範囲において図面を一部簡略化し、また部品名称も本願にそろえている。図１０は特許文献１におけるＬＥＤ発光装置１００の製造工程を示す各断面図であり、（ａ）は基板１０７に導電部材１０６ａ、１０６ｂによってフリップチップ実装されたＬＥＤ１０１の周囲に、枠体１０９を用いて光反射性の第１の白色部材１０４を充填被覆した状態を示している。（ｂ）はＬＥＤ１０１の上面に透明接着剤１０３を塗って、ＬＥＤ１０１からの出射光を通過して外部に放出する透光性部材１０２（透明部材または蛍光部材）を接着する工程を示している。（ｃ）は（ｂ）の工程によって透光性部材１０２の接着が行われて状態を示している。（ｄ）は滴下装置１０８により、第２の白色部材１０５を滴下して透光性部材１０２の側面を含む全体を第２の白色部材１０５で被覆することによって、白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置１００が完成する。
【０００５】
図１１は特許文献２におけるＬＥＤ発光装置２００の断面図を示している。
図１１において光取り出し側に開口を有するケース２０３と、ケース２０３内のＬＥＤ搭載面上に設けられた配線電極２０５ａに、導電部材２０６ａ、２０６ｂによってフリップチップ実装されたＬＥＤ２０１の周囲に、ケース２０３を用いて光反射性の白色部材２０４を充填被覆し、この状態においてＬＥＤ２０１の光取り出し面上にシート状の蛍光体層２０２が貼着されている。
【０００６】
なお、特許文献１及び特許文献２においては、白色部材の役目としてはＬＥＤの側面側から発光された出射光を反射させて、出射面側に戻し出射効率を高める機能を有するものであり、その構成としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリリル樹脂等のコーティング材に反射性のフィラーとして酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニューム、アルミナ、窒化ホウ素等の粒子を混入したものを用いており、充填方法としては滴下装置や注入装置を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１９２６２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載された従来の白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置の製造工程では、回路基板上またはケース上に実装したＬＥＤの発光面を露出させた状態で、ＬＥＤの側面側に白色部材を充填し、白色部材を硬化させた後にＬＥＤの発光面に透光性部材や蛍光体層を接着している。しかし、この工程順では特許文献２の段落００２６に「コーティング材の充填は、ＬＥＤの光取出面を除く部位を覆うように行う。ここで、ＬＥＤの光取出面にコーティング材が付着することがあるが、この場合には研磨によって光取出面のコーティング材を取り除き光取出面を露出させる」の記載がある如く、ＬＥＤの光取出面に対するコーティング材の付着が発生する危険性があり、研磨除去のような余分な工程が必要になる場合があり、生産上の問題となる。次に特許文献１に記載された従来の白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置の製造工程では、ＬＥＤの発光面に蛍光体層を接着しているが、白色部材とＬＥＤの発光面が同一面なので接着材が白色部材の上面にはみ出して、接着材を介して横方向に光が漏れてしまうために、第２の白色部材で蛍光体板の側面周辺を封止している。特許文献２では、接着剤の記載はなく、蛍光体層が直接素子に密着しているが、蛍光体層の側面は白色部材で覆われておらず、剥がれ易くなる危険性がある。また被覆し白色部材は発光素子の側面方向の出射光を上方に出射させることへの配慮はあるが、外部に出射した後の拡散光の集光についてはなんら考慮されていない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、白色部材被覆型のＬＥＤ発光装置において、白色部材の充填、硬化時に、ＬＥＤの光取出面に対するコーティング材の付着が発生する危険性がなく、また白色部材による反射面の形状を工夫することで、さらに上方向への集光効率を良くしたＬＥＤ発光装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明におけるＬＥＤ発光装置の構成は、回路基板上にフリップチップ実装されたＬＥＤ素子の発光面上に、前記ＬＥＤ素子の発光面より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着し、前記ＬＥＤ素子の側面と前記蛍光体板の下面及び側面とを反射性の白色部材で充填封止し、前記白色部材は蛍光体板の上面角部からＬＥＤ発光装置の外周に向かって上方に湾曲した凹面を形成し、前記蛍光体板の上面を含む範囲と白色部材の上面全体を拡散剤が含まれている透明樹脂で被覆したことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、回路基板上にフリップチップ実装（以後ＦＣ実装とする）されたＬＥＤの発光面に、白色部材の充填前にＬＥＤの発光面より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着し、前記ＬＥＤ素子の側面と前記蛍光体板の側面とを反射性の白色部材で充填封止しているため、接着された記蛍光体板によってＬＥＤ発光面へのコーティング材の付着がないことは勿論、蛍光体板を大きくすることによって、蛍光体板のＬＥＤ発光面に対応した部分にもコーティング材の付着が生じる心配がない。さらにＬＥＤ発光装置の上面側を透明な保護樹脂によって被覆することで、蛍光体板や白色部材の劣化を防止し、ＬＥＤ発光装置としての信頼性を高める効果を有する。また、保護樹脂に拡散剤が含まれていることにより、蛍光体自体の色が見えにくくなる効果もある。
また、上記構成によれば、湾曲した凹面に形成された白色部材が集光効果を有するため、ＬＥＤから外部に出射された拡散光も上方に集光される効果を有する。
【００１５】
本発明におけるＬＥＤ発光装置の製造方法は、配線電極を有する大判回路基板上に複数のＬＥＤ素子を所定の間隔をあけてフリップチップ実装する実装工程、各ＬＥＤ素子の発光面に、該発光面より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着する蛍光体板接着工程、前記大判回路基板上の各ＬＥＤ素子の実装部間に、ＬＥＤ素子の実装高さより高い仕切り部材を配設する仕切り部材配設工程、前記仕切り部材内に白色部材を注入し、前記ＬＥＤ素子の側面及び蛍光体板の上面角部より前記仕切り部材の上面角部に向かって白色部材による湾曲した凹面を有する反射層を形成する反射層形成工程、前記反射層の湾曲した凹面内に拡散剤が含まれている透明樹脂を充填する保護層形成工程、各ＬＥＤ素子間を切断分離して個々のＬＥＤ発光装置を構成する切断分離工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記製造方法によれば、ＬＥＤから外部に出射された拡散光も上方に集光される構成のＬＥＤ発光装置を容易に量産することができる。
また、上記製造方法によれば、湾曲した凹面に形成された白色部材の集光効果に加えて、透明樹脂を充填した保護層によるレンズ効果により、さらにＬＥＤから外部に出射された拡散光が上方に集光される効果が高まる。
【発明の効果】
【００１９】
上記の如く本発明によれば、ＬＥＤ発光面へのコーティング材の付着がないことは勿論、蛍光体板を大きくすることによって、蛍光体板のＬＥＤ発光面に対応した部分にもコーティング材の付着が生じる心配がない。さらに反射性の白色部材の形状を工夫することで、ＬＥＤ発光装置の上面方向への集光性を高めることが可能なＬＥＤ発光装置およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図２】図１に示す第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の上面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤ発光装置の製造方法の各断面を示す工程図である。
【図４】図１に示すＬＥＤ発光装置における集合方式の製造方法の各断面を示す工程図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図６】図５に示す第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の上面図である。
【図７】図５に示すＬＥＤ発光装置における集合方式の製造方法の各断面を示す工程図である。
【図８】図１に示す第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の発光特性を示す断面図である。
【図９】図５に示す第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の発光特性を示す断面図である。
【図１０】従来のＬＥＤ発光装置の製造方法の各断面を示す工程図である。
【図１１】従来のＬＥＤ発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下図面により、本発明の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示し、図１は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１０の断面図、図２は図１に示すＬＥＤ発光装置１０の上面図、図３はＬＥＤ発光装置１０の製造工程を示す工程図である。
【００２２】
ＬＥＤ発光装置１０の図１に示す断面図において、回路基板７の上面には配線電極５ａが設けられ、スルーホール電極５ｃを通して電源電極５ｂに接続されている。そして配線電極５ａにはＬＥＤ１が導電部材６ａ、６ｂによりＦＣ実装されており、ＬＥＤ１の発光面上にはＬＥＤ１の発光面よりも形状の大きい蛍光体板２が後述する透明接着剤によって接着されている。さらに回路基板７上に成型金型等を用いてＬＥＤ１の側面と、蛍光体板２の側面とを反射性の白色部材４で充填封止し、さらに蛍光体板２の上面を透明樹脂８で被覆している。
【００２３】
図２は図１に示すＬＥＤ発光装置１０を上面からみた状態であり、透明樹脂８を透視して蛍光体板２がみえており、その下にＬＥＤ１を点線で示している。さらに白色部材４を透視して配線電極５ａを点線で示している。
【００２４】
次にＬＥＤ発光装置１０の製造工程を図３により説明する。図３における工程（ａ）はＬＥＤ１のＦＣ実装及び蛍光体板接着を行う工程であり、配線電極５ａ、スルーホール電極５ｃ、電源電極５ｂが形成された回路基板７にＬＥＤ１を導電部材６ａ，６ｂによりＦＣ実装した後に、ＬＥＤ１の発光面に透明接着剤３を用いて蛍光体板２を接着するＬＥＤ実装工程である。工程（ｂ）はＬＥＤ１の発光面上に蛍光体板２を透明接着剤３を用いて接着して構成したＬＥＤチップに白色部材を充填する工程であり、成型金型等を用いてＬＥＤ１の側面と蛍光体板２の下面及び側面とを反射性の白色部材４で充填封止する白色部材充填工程であり、この工程において回路基板７上面のＬＥＤ１の側面と、蛍光体板２の下面及び側面に対する白色部材４の充填量が一定に規制されると共に、ＬＥＤ１の下面と回路基板７の間にも白色部材４が充填される。従って蛍光体板２の面積をＬＥＤ１の発光面より十分大きくすることによって、蛍光体板２の上面の端部の一部に白色部材２が少し付着しても、ＬＥＤ１の発光面には影響を与えることがない。工程（ｄ）はＬＥＤ１に接着された蛍光体板２の上面を含む範囲を透明樹脂８にて被覆する保護樹脂被覆工程であり、この透明樹脂８にて全体を被覆することによってＬＥＤ発光装置１０が完成する。
【００２５】
次に図４によりＬＥＤ発光装置１０の集合方式による製造工程を説明する。
図４（ａ）はＬＥＤ１のＦＣ実装及び蛍光体板接着を行う工程であり、複数の配線電極５ａ、スルーホール電極５ｃ、電源電極５ｂよりなるＬＥＤ発光装置ブロックを備えた大判回路基板７Ｌの、各配線電極５ａ間に所定の間隔をあけて複数のＬＥＤ１をＦＣ実装した後に、各ＬＥＤ１の発光面に図３（ａ）に示したのと同様に透明接着剤３を用いて蛍光体板２を接着するＬＥＤ実装工程である。（ｂ）は大判回路基板７Ｌの、各ＬＥＤ１を有する各ＬＥＤ発光装置ブロック間に異なる段差部を有する仕切り部材９ａ、９ｂを配設し、この仕切り部材９ａ，９ｂとＬＥＤチップの間に白色部材４を充填封止する白色部材充填工程であり、この充填方法としては、白色部材の滴下装置等を用いて、仕切り部材９ａ、９ｂの段差部の下面の高さまで白色部材４を充填する。この充填状態にて白色部材４は蛍光体板２の上面と等しい高さになる。
【００２６】
（ｃ）は透明樹脂８を蛍光体板２と白色部材４の上面に被覆する保護層形成工程であり、仕切り部材９ａ、９ｂの段差部を利用して、段差部の上面まで透明樹脂８を充填する。（ｄ）全体として完成した大判のＬＥＤ発光装置を仕切り部材９ａ，９ｂの位置で切断分離し、複数のＬＥＤ発光装置１０を作成する切断分離工程である。この切断分離工程により、図１に示したＬＥＤ発光装置１０が完成する。
【００２７】
次に図５から図７により本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成及び製造方法を説明する。図５は本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置２０の断面図、図６は図５に示すＬＥＤ発光装置２０の上面図である。また図７はＬＥＤ発光装置２０の製造工程を示す工程図であり、各要素は図５と同じ断面を示している。
【００２８】
第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置２０が第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１０と異なるところは、ＬＥＤ発光装置１０は白色部材４の充填を上面の平らな成型金型を用いて、ＬＥＤ１の発光面に接着された蛍光体板２の上面と平行な面まで充填していたのに対し、ＬＥＤ発光装置２０は白色部材４の充填を上面の湾曲した成型金型を用いて、ＬＥＤ１の発光面に接着された蛍光体板２の上面角部から、ＬＥＤ発光装置の外周に向かって湾曲した凹面４ａを形成する如く充填していることである。さらに透明樹脂８よりなる保護樹脂も白色部材４の湾曲した凹面４ａに合わせてレンズ形状に構成されている。図６に示すＬＥＤ発光装置２０の上面図は、図２に示すＬＥＤ発光装置１０の上面図と同じになるので重複する説明を省略する。
【００２９】
次に図７によりＬＥＤ発光装置２０の集合方式による製造工程を説明する。図７（ａ）はＬＥＤ１のＦＣ実装及び蛍光体板接着を行う工程であり、複数の配線電極５ａ、スルーホール電極５ｃ、電源電極５ｂよりなるＬＥＤ発光装置ブロックを備えた大判回路基板７Ｌの、各配線電極５ａ間に所定の間隔をあけて複数のＬＥＤ１をＦＣ実装した後に、各ＬＥＤ１の発光面に図３（ａ）に示したのと同様に透明接着剤３を用いて蛍光体板２を接着するＬＥＤ実装工程である。（ｂ）は大判回路基板７Ｌの、各ＬＥＤ１を有する各ＬＥＤ発光装置ブロック間に仕切り部材９を配設し、この仕切り部材９とＬＥＤチップの間に白色部材４を充填封止する白色部材充填工程であり、この充填方法としては、白色部材の滴下装置を用いて、仕切り部材９の上面角部と蛍光体板２の上面角部に白色部材４が充填されるように滴下注入しても良いし、また成型金型を用いて湾曲形状に成型しても良い。
【００３０】
（ｃ）は透明樹脂８を蛍光体板２と白色部材４の上面に被覆する保護層形成工程であり、大型回路基板７Ｌの端部に配設された、仕切り部材９ａの角部が一段高くなっている部分を利用して、複数のＬＥＤ発光装置ブロック全体に透明樹脂８を充填する。（ｄ）全体として完成した大判のＬＥＤ発光装置を仕切り部材９の位置で切断分離し、複数のＬＥＤ発光装置２０を作成する切断分離工程である。この切断分離工程により、図５に示したＬＥＤ発光装置２０が完成する。
【００３１】
図８、図９はＬＥＤ発光装置１０及びＬＥＤ発光装置２０の発光特性を比較して示す断面図であり、図８はＬＥＤ発光装置１０の発光特性であり、白色部材４によって上方に集光された出射光を比較的広げて使用する用途に適しており、また図９はＬＥＤ発光装置２０の発光特性であり、白色部材４によって上方に集光された出射光を、白色部材４の反射面形状及び透明樹脂８のレンズ形状によってさらに集光して使用する用途に適している。
【００３２】
上記の如く、本発明はＬＥＤの発光面上に蛍光体板を透明樹脂で接着し、ＬＥＤの側面と蛍光体板の側面を白色部材で被覆することによって、ＬＥＤの出射光を効率良く上方に集光させるＬＥＤ発光装置において、蛍光体板の形状をＬＥＤの発光面より大ききすることによって、白色部材の充填工程において多少の充填ズレが生じても、ＬＥＤの発光面への影響が生じないようにしてものであり、また蛍光体板と白色部材の上面を透明樹脂で封止することによって蛍光体板や白色部材の汚れや、劣化を防止したものである。さらに、白色部材によって反射形状を工夫し、また透明樹脂の形状にレンズ効果を持たせることによって、必要に応じて上方への出射光の集光性を高めたものでる。
【符号の説明】
【００３３】
１、１０１，２０１              ＬＥＤ
２                              蛍光体板
３、１０３                      透明接着剤
４，１０４，２０４              白色部材
４ａ                            凹面
５ａ、２０５ａ                  配線電極
５ｂ，２０５ｂ                  電源電極
５ｃ                            スルーホール電極
６ａ，６ｂ、１０６ａ、１０６ｂ  導電部材
２０６ａ、２０６ｂ              導電部材
７，１０７                      回路基板
７Ｌ                            大判回路基板
８                              透明樹脂
９、９ａ，９ｂ                  仕切り部材  
１０、２０、１００、２００      ＬＥＤ発光装置
１０２                          透明性部材
１０５                          第２白色部材
１０８                          滴下装置
１０９                          枠体
２０２                          蛍光体層
２０３                          ケース
２０５ｃ                        スルーホール電極
【図１】
0005730680.tif 000002
【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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