(57)【要約】【課題】本発明は、長尺の断面ほぼコ字状金属製型上に上下電極型発光ダイオード等からなる複数の発光ダイオードユニットが設けられている長尺発光装置および長尺発光装置の製造方法に関するものである。【解決手段】本発明の長尺発光装置は、長尺の断面ほぼコ字状金属製型上に複数の発光ダイオードユニットが直列および／または並列に設置されている。前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型の内部には、分離された少なくとも２つの金属基板が絶縁された状態で設けられている。上下電極型発光ダイオードは、下部電極が前記金属基板の一方に接合され、上部電極と前記金属基板の他方とが導電性接続部材によって互いに接合さている。前記導電性接続部材は、大電流を流すことができるだけでなく、放熱効果を向上させることができる。また、前記上下電極型発光ダイオードは、前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型の内部に装着され、その周囲が封止材料によって封止されている。【選択図】図１
2008186834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の断面ほぼコ字状金属製型材上に複数の発光ダイオードユニットが設置された長尺発光装置において、
絶縁された少なくとも２つの金属基板と、
前記金属基板の一方に下部電極が接合された上下電極型発光ダイオードと、
前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板の他方とを接合する導電性接続部材と、
前記上下電極型発光ダイオードの周囲を封止する封止材料と、
から少なくとも構成された発光ダイオードユニットは、
前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材上の絶縁層を介して設置され、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする長尺発光装置。
【請求項２】
前記封止材料の上面に蛍光体含有膜体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された長尺発光装置。
【請求項３】
前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金からなり、上部が開放され、断面コ字状または上方に向かって広がっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された長尺発光装置。
【請求項４】
前記金属基板の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記導電性接続部材との接合、および前記導電性接続部材と前記金属基板の他方との接合は、共晶ハンダが用いられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された長尺発光装置。
【請求項５】
前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材上の絶縁層は、熱伝導性のよい一液縮合型シリコーン接着剤であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された長尺発光装置。
【請求項６】
前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の両端部には、他の長尺の断面ほぼコ字状金属製型材における発光ダイオードユニットまたは電源と電気的に接続するコネクタが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された長尺発光装置。
【請求項７】
長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の内部底面に、複数の発光ダイオードが設置された長尺発光装置の製造方法において、
絶縁された少なくとも２つの金属基板を有し、前記金属基板の一方に上下電極型発光ダイオードを共晶ハンダで接合するとともに、前記上下電極型発光ダイオードと前記金属基板の他方とを導電性接続部材を介してそれぞれ共晶ハンダで接合し、さらに、前記上下電極型発光ダイオードの周囲を封止材料で封止することにより発光ダイオードユニットを製造する工程と、
前記金属製型材の内部底面に、複数の前記発光ダイオードユニットを絶縁性接着層で接着する工程とからなり、
前記各発光ダイオードユニットは、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする長尺発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記封止材料の上には、蛍光体含有膜体が形成されることを特徴とする請求項７に記載された長尺発光装置の製造方法。
【請求項９】
絶縁された少なくとも２つの金属基板は、前記絶縁部を跨ぐようにほぼ筒型リフレクタを接合することにより、一体に保持されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載された長尺発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記筒型リフレクタは、セラミック材または樹脂材から構成されていることを特徴とする請求項９に記載された長尺発光装置の製造方法。
【請求項１１】
絶縁された少なくとも２つの金属基板は、前記絶縁部を跨ぐように硬化性樹脂を円形、直線状、一部を囲むように塗布、硬化することにより、一体に保持されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載された長尺発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記硬化性樹脂材には、蛍光体含有膜体が入っていることを特徴とする請求項１１に記載された長尺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、長尺の断面ほぼコ字状金属製型材上に上下電極型発光ダイオード等からなる複数の発光ダイオードユニットが設けられている長尺発光装置および長尺発光装置の製造方法に関するものである。特に、本発明は、前記上下電極型発光ダイオードに大きな電流を流すことができ、その時に発生した熱の放熱、あるいは前記熱による金属部材の熱応力による伸縮等を考慮した長尺発光装置および長尺発光装置の製造方法に関するものである。また、本発明は、金線をワイヤーボンディングで接続する代わりに金属板状部材からなる導電性接続部材と共晶ハンダで接続することにより、振動または熱による発光層の損傷を防止することができる上下電極型発光ダイオードからなる長尺発光装置および長尺発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６（イ）は従来例における発光ダイオード組立体を説明するための概略断面図で、（ロ）は前記従来例における発光ダイオード組立体を説明するための平面図である。図６（イ）および（ロ）において、発光ダイオード組立体６０は、印刷配線基板６１と、当該印刷配線基板６１の上に設けられたサブマウント基板６２と、前記サブマウント基板６２の周囲を囲むプラスチック製筒体６３と、上下電極型発光ダイオード６５と、前記上下電極型発光ダイオード６５を覆う透明封止樹脂６６とから構成される。
【０００３】
前記プラスチック製筒体６３は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂により、リードフレーム６４とともに一体成形される。前記印刷配線基板６１は、前記上下電極型発光ダイオード６５を点滅させるための図示されていない制御回路と接続するためのプリント配線６１１がエッチング等により所望のパターンで形成されている。前記サブマウント基板６２は、上面にエッチングまたはマスクを用いて蒸着パターンを成形する等により一対の配線６２２が形成されている。
【０００４】
前記プラスチック製筒体６３は、リードフレーム６４が内部（埋め込み部６４１）を貫通している。また、前記プラスチック製筒体６３は、上下電極型発光ダイオード６５の発光を内部周囲により反射する。さらに、前記プラスチック製筒体６３は、インジェクション成形の際にリードフレーム６４を内部に埋設する、いわゆるインサートまたはアウトサート成形（インジェクション成形）により一体的に作製される。
【０００５】
上下電極型発光ダイオード６５は、下部に二つの電極６２３を備えており、半導体ウエハからなるサブマウント基板６２からダイシングにより切り出され、前記電極が前記サブマウント基板６２の配線６２２と接続される。前記透明封止樹脂６６は、耐熱性を有し、前記プラスチック製筒体６３の内部に充填され、平板状または凸状のレンズを構成する。
【０００６】
特開２００１−２４４５０８号公報に記載されている発光ダイオード用パッケージは、金属基板の一方に上下電極型発光ダイオードの下部電極を取り付け、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極をボンディングワイヤーで他方の絶縁された金属基板に接続している。従来の発光ダイオード用パッケージは、メタルコアの絶縁部に樹脂がインサートされたものがある。たとえば、前記発光ダイオード用パッケージの製造方法は、特開２００５−１１６５７９号公報に記載されている。また、従来の表面実装型発光ダイオードは、メタルコア基板を絶縁性接着剤で分割して、サブマウント基板を載置している。たとえば、前記表面実装型発光ダイオードは、特開２００３−３０３９９９号公報がある。
【特許文献１】特開２００１−２４４５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６５７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記サブマウントタイプのフリップチップ型発光ダイオードは、上部に電極がないため、発光した光が全て外部に照射されるという利点がある。しかし、上下電極型発光ダイオードは、近年、前記タイプのフリップチップ型発光ダイオードに勝る性能のものが開発されつつある。前記上下電極型発光ダイオードは、電流を多く流すことができ、輝度も向上させることができるが、前記サブマウントタイプの構造にすると、熱伝導が悪く、フリップチップ型発光ダイオードの熱が放熱され難く、パッケージが高温になり易く、径年使用で配線が断線する等の欠点があった。また、サブマウントタイプは、量産に対する生産性が悪いという問題があった。
【０００８】
前記上下電極型発光ダイオードは、大型で、発光効率が良く、照度の高いものが得られるようになって来た。しかし、前記上下電極型発光ダイオードは、照明に使用すると、上部電極を金線で配線されており、多くの電流を流すと発熱による熱応力で配線が断線したり、上部電極と金線との間の接続抵抗により、上下電極型発光ダイオードに焼けが発生するという問題があった。また、スリットを備えた金属基板に取り付けられた発光ダイオードは、透明樹脂で封止され、前記透明樹脂で強度を持たせるために、硬度の高いものが使用されている。しかし、前記硬度の高い封止材料は、発光ダイオードから発生する熱応力が大きいという問題があった。前記熱応力は、発光ダイオードに電力を供給する配線を断線させる恐れがあった。
【０００９】
以上のような課題を解決するために、本発明は、上面および端面が開放された断面ほぼコ字状金属製型材に、絶縁部材と、金属基板と、上下電極型発光ダイオードと、前記金属基板と前記上下電極型発光ダイオードの上部電極を接続する導電性接続部材と、封止材料とから少なくとも構成された長尺発光装置および長尺発光装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、量産性に優れ、大電流および熱応力に耐えるとともに、高い強度で保持される長尺発光装置および長尺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】
【００１０】
（第１発明）
第１発明の長尺発光装置は、断面ほぼコ字状金属製型材上に複数の発光ダイオードユニットが設置されており、絶縁された少なくとも２つの金属基板と、前記金属基板の一方に下部電極が接合された上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板の他方とを接合する導電性接続部材と、前記上下電極型発光ダイオードの周囲を封止する封止材料とから少なくとも構成された発光ダイオードユニットは、前記断面ほぼコ字状金属製型材上の絶縁層を介して設置され、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
（第２発明）
第２発明の長尺発光装置は、第１発明の封止材料の上面に蛍光体含有膜が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
（第３発明）
第３発明の長尺発光装置は、第１発明または第２発明の断面ほぼコ字状金属製型材がアルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金からなり、上部が開放され、断面コ字状または上方に向かって広がっていることを特徴とする。
【００１３】
（第４発明）
第４発明の長尺発光装置は、第１発明から第３発明において、金属基板の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記導電性接続部材との接合、および前記導電性接続部材と前記金属基板の他方との接合は、共晶ハンダが用いられていることを特徴とする。
【００１４】
（第５発明）
第５発明の長尺発光装置は、第１発明から第４発明における断面ほぼコ字状金属製型材上の絶縁層が熱伝導性のよい一液縮合型シリコーン接着剤であることを特徴とする。
【００１５】
（第６発明）
第６発明の長尺発光装置は、第１発明から第５発明における長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の両端部に、他の長尺の断面ほぼコ字状金属製型材における発光ダイオードユニットまたは電源と電気的に接続するコネクタが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
（第７発明）
第７発明における長尺発光装置の製造方法は、長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の内部底面に、複数の発光ダイオードが設置されており、絶縁された少なくとも２つの金属基板を有し、前記金属基板の一方に上下電極型発光ダイオードを共晶ハンダで接合するとともに、前記上下電極型発光ダイオードと前記金属基板の他方とを導電性接続部材を介してそれぞれ共晶ハンダで接合し、さらに、前記上下電極型発光ダイオードの周囲を封止材料で封止することにより発光ダイオードユニットを製造する工程と、前記金属製型材の内部底面に、複数の前記発光ダイオードユニットを絶縁性接着層で接着する工程とからなり、前記各発光ダイオードユニットは、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
（第８発明）
第８発明における長尺発光装置の製造方法は、第６発明の封止材料の上に、蛍光体含有膜体が形成されることを特徴とする。
【００１８】
（第９発明）
第９発明における長尺発光装置の製造方法は、絶縁された少なくとも２つの金属基板が、前記絶縁部を跨ぐようにほぼ筒型リフレクタを接合することにより、一体に保持されていることを特徴とする。
【００１９】
（第１０発明）
第１０発明における長尺発光装置の製造方法は、筒型リフレクタがセラミックまたは樹脂材から構成されていることを特徴とする。
【００２０】
（第１１発明）
第１１発明における長尺発光装置の製造方法は、絶縁された少なくとも２つの金属基板が、前記絶縁部を跨ぐように硬化性樹脂を円形、直線状、一部を囲むように塗布、硬化することにより、一体に保持されていることを特徴とする。
【００２１】
（第１２発明）
第１２発明における長尺発光装置の製造方法は、硬化性樹脂材に蛍光体含有膜体が入っていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、金属基板、上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、封止材料からなる発光ダイオードユニットが絶縁層を介して複数個、断面ほぼコ字状金属製型材内に収納されているため、前記断面ほぼコ字状金属製型材をアルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金から構成すると、安価な金型で量産することができるだけでなく、所望の長さのものを容易に得ることができる。
【００２３】
本発明によれば、断面コ字状または前記断面が上部に向かって広がっている断面ほぼコ字状金属製型材内に複数の発光ダイオードユニットを直列および／または並列に設けているため、前記発光ダイオードユニットの数を任意にすることにより、所望の長さの線状光源を容易に得ることができる。
【００２４】
本発明によれば、前記線状光源を並列に配置することにより、任意の面光源とすることができ、広告宣伝用のバックライトとして最適である。
【００２５】
本発明によれば、一方の金属基板に接続された上下電極型発光ダイオードの上部電極と他方の金属基板が、たとえば、板状の導電性接続部材によって接続されているため、大電流を流すことができるだけでなく、放熱性に優れ、熱応力が発生しても緩和することができる。特に、本発明は、各接続部に共晶ハンダを使用した場合、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品のない上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を得ることができるようになった。
【００２６】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板との接続にワイヤーボンディングを使用しないため、長期間にわたって大電流を流しても、金属基板と導電性接続部材および／または発光層が損傷されない信頼性の高い発光装置となった。
【００２７】
本発明によれば、絶縁された２つの金属基板を筒型リフレクタまたは硬質の硬化性樹脂によって接続するため、所定の間隔で堅固に保持することができる。また、前記筒型リフレクタは、透明にしたり、あるいは蛍光体含有膜体を入れることにより、発光ダイオードユニットからの光を側部に照射できる。
【００２８】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードは、蛍光体含有膜体の種類を変えるだけで、所望の色に変換することが容易にできる。
【００２９】
本発明によれば、断面ほぼコ字状金属製型材に発光ダイオードユニットを取り付ける際に、熱伝導性のよい一液縮合型シリコーン接着剤を用いるため、長尺発光装置からの放熱性が良く、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１発明）
第１発明の長尺発光装置は、断面ほぼコ字状金属製型材上に複数の発光ダイオードユニットが直列および／または並列に設置されている。前記断面ほぼコ字状金属製型材の内部には、絶縁された少なくとも２つの、たとえば、銅または銅合金からなる金属基板が絶縁された状態で設けられている。上下電極型発光ダイオードは、下部電極が前記金属基板の一方に接合され、上部電極と前記金属基板の他方とが導電性接続部材によって互いに接合さている。前記導電性接続部材は、板状とすることで、大電流を流すことができるだけでなく、放熱効果を向上させることができる。また、前記上下電極型発光ダイオードは、前記断面ほぼコ字状金属製型材の内部に装着され、その周囲が封止材料によって封止されている。
【００３１】
発光ダイオードユニットは、前記分離された２つの金属基板と、前記一つの上下電極型発光ダイオードと、前記導電性接続部材と、これらを接合する共晶ハンダと、これらの周囲を封止する封止材料とから少なくとも構成されている。前記発光ダイオードユニットは、前記断面ほぼコ字状金属製型材上の絶縁層を介して所望の数だけ、直列および／または並列に接続され、長尺発光装置となる。前記上下電極型発光ダイオードは、発生した熱を、たとえば、熱伝導性の高い、熱硬化性の一液縮合型シリコーン接着剤からなる絶縁層と金属基板の両方から放熱することにより、大電流（たとえば、３５０ｍｍＡ以上）を流することができるため、輝度の高い長尺発光装置となった。
【００３２】
（第２発明）
第２発明の長尺発光装置は、所望数の発光ダイオードユニットを装着し、前記断面ほぼコ字状金属製型材または前記封止材料の上面に蛍光体含有膜が設けられている。前記封止材料は、前記断面ほぼコ字状金属製型材の内部に充填するか、あるいは、前記発光ダイオードユニットの周囲にのみ設けるかのいずれかまたは両方行うことができる。また、前記蛍光体含有膜体は、必要に応じて、前記封止材料の表面に設けられ、前記上下電極型発光ダイオードから発光する光を所望の色に変換する。
【００３３】
（第３発明）
第３発明の断面ほぼコ字状金属製型材は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金とし、両端部および上部が開放され、断面コ字状または上方に向かって広がる形状に成形される。アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金からなる断面ほぼコ字状金属製型材は、特別に反射膜を形成することなく、上下電極型発光ダイオードの光を所望方向に照射することができる。
【００３４】
（第４発明）
第４発明の長尺発光装置は、金属基板、上下電極型発光ダイオードの上下部電極、導電性接続部材との接続部を共晶ハンダにより接合している。前記長尺発光装置は、複数個の発光ダイオードユニットを配線に取り付ける場合、通常のハンダを使用しても、前記共晶ハンダの融点がより高いため、発光ダイオードユニットの接合部分が離れることがない。
【００３５】
（第５発明）
第５発明の長尺発光装置は、断面ほぼコ字状金属製型材と金属基板とを絶縁するために、前記断面ほぼコ字状金属製型材上に、全面または前記金属基板の下部のみに絶縁層が設けられている。前記絶縁層は、熱伝導性のよい、熱硬化性一液縮合型シリコーン接着剤が使用されることにより、前記断面ほぼコ字状金属製型材と前記金属基板とを絶縁状態に短時間で接着させることが容易にできるだけでなく、放熱性が良いため、上下電極型発光ダイオードに多くの電流を流し、高い輝度のものを得ることができる。
【００３６】
（第６発明）
第６発明の長尺発光装置は、断面ほぼコ字状金属製型材の両端部に他の断面ほぼコ字状金属製型材における発光ダイオードユニットまたは電源と電気的に接続するためのコネクタが設けられている。前記コネクタは、互いに接続できる凹凸を有するもの、あるいは、リード線またはケーブルを介して接続できるような構造にすることができる。前記コネクタは、前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の一端および他端に設けることができ、これらを接続するリード線を前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材の内部あるいは外部に沿わせて設けることができる。
【００３７】
（第７発明）
第７発明における長尺発光装置の製造方法は、断面ほぼコ字状金属製型材上に複数の発光ダイオードユニットを設置するために次の工程が少なくとも必要である。第１工程は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金を金型から押し出し加工により、上面および端面が開放された断面ほぼコ字状金属製型材が成形される。特に、アルミニウム合金の押し出し加工に使用する金型は、合成樹脂を成形する金型と比較して、非常に安価であるため、前記断面ほぼコ字状金属製型材を安価に製造することができるだけでなく、特別な反射膜を設けることなく、発光ダイオードからの光を所望の方向に照射することができる。
【００３８】
また、前記断面ほぼコ字状金属製型材の内部底面には、たとえば、熱硬化性接着剤である熱伝導性の高い一液縮合型シリコーン接着剤からなる絶縁層が設けられる。前記絶縁層は、前記断面ほぼコ字状金属製型材の底部全面に、あるいは、前記分離された２つの金属基板の部分にのみ設けることができる。さらに、前記長尺の断面ほぼコ字状金属製型材と金属基板とは、前記一液縮合型シリコーン接着剤により同時に接着することができる。前記絶縁層は、熱硬化性接着剤を使用することにより、熱伝導性に富んだ材料を使用しているため、上下電極型発光ダイオードの熱を前記金属基板、絶縁層、断面ほぼコ字状金属製型材を介して容易に放熱させることができ、前記上下電極型発光ダイオードに大電流を流すことができる。
【００３９】
また、前記金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、および前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板の他方とを金属板状の導電性接続部材を介した接合に共晶ハンダを用いる。前記接合は、接合部に共晶ハンダを置き、その上に接続する部材を載せ、リフロー炉を通過させることにより、同時に接合するのが望ましい。このようにして、発光ダイオードユニットは、作製される。
【００４０】
第２工程は、前記工程で作製された発光ダイオードユニットを断面ほぼコ字状金属製型材に前記接着剤を介して所望の数と位置に取り付ける。その後、前記発光ダイオードユニットの周囲には、封止材料が封止される。前記発光ダイオードユニットと発光ダイオードユニットとの間隔が離れている場合、前記封止材料は、断面ほぼコ字状金属製型材の全体に充填する必要はない。
【００４１】
（第８発明）
第８発明における長尺発光装置の製造方法は、第７発明によって作製された発光ダイオードユニットにおける封止材料の上に、蛍光体含有膜体を形成する。前記蛍光体含有膜体は、上下電極型発光ダイオードから発する光の色を所望の色に変換することができる。
【００４２】
（第９発明）
第９発明における長尺発光装置の製造方法は、第７発明または第８発明の絶縁された少なくとも２つの金属基板に対して、前記絶縁された部分を跨ぐようなほぼ筒型リフレクタが接合されて、２つ金属基板が一体に保持される。前記２つの金属基板は、互いに分離されない程度の強度を有する絶縁部材からなる筒型リフレクタによって一体に保持される。
【００４３】
（第１０発明）
第１０発明における長尺発光装置の製造方法は、第９発明の筒型リフレクタがセラミック材または樹脂材から構成されているため、発光ダイオードユニットから出る光が断面ほぼコ字状金属製型材の長さ方向にも照射される。
【００４４】
（第１１発明）
第１１発明における長尺発光装置の製造方法は、第７発明から第９発明の絶縁された少なくとも２つの金属基板に対して、前記絶縁部を跨ぐように硬質の硬化性樹脂を円形、直線状、あるいは一部を囲むように塗布した後、硬化させる。前記硬質の硬化性樹脂は、前記２つの金属基板を所定間隔を保持するとともに、必要な絶縁性を保ちながら、一体に保持されている。
【００４５】
（第１２発明）
第１２発明における長尺発光装置の製造方法は、第１０発明の筒型リフレクタを構成するセラミック材または硬化性樹脂材に蛍光体含有膜体を入れることにより、発光ダイオードユニットからの光を所望の色に変換した後、前記断面ほぼコ字状金属製型材の長さ方向に照射することができる。
【実施例１】
【００４６】
図１（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）は３個の上下電極型発光ダイオードが３対の金属基板に取り付けられた長尺発光装置の概略平面図、（ロ）は（イ）の長手方向の概略断面図、（ハ）は一対の金属基板を二本の絶縁部材で接続した例、（ニ）は一対の金属基板を円形の筒状部材により接続した例、（ホ）は一対の金属基板を発光ダイオードを囲む形の絶縁部材で接続した例である。図１（イ）および（ロ）に示された概略図は、実際の寸法比と異なっている。特に、長さ方向は、縮められて描かれている。図１（イ）および（ロ）において、本実施例における長尺発光装置１１は、たとえば、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金を図示されていない金型で一方に押し出しすることで得られた、断面ほぼコ字状、あるいは、上方に行くにしたがって広がり、前記上方および端面が開放された断面ほぼコ字状金属製型材１１１が作製される。
【００４７】
前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１は、内部底面に絶縁層または絶縁フィルム１５が形成される。前記絶縁層１５は、接着、塗布、蒸着法、あるいはスパッタ法等の公知の技術により、少なくとも１層を設けることができる。また、前記絶縁シート１５は、少なくとも一枚を接着剤により貼着することができる。また、前記絶縁層１５は、熱伝導性を高めるために、特殊フィラーを配合した一液縮合型液状シリコーン接着剤を使用すると、未硬化時にペースト状で、空気中の湿気と反応し微量の縮合物を放出しながら硬化する。さらに、前記絶縁層１５は、フェイスチェンジ（ＰＣＳ）層、グラファイト層、熱伝導層、熱伝導性加硫シート層からなる多層構造をした放熱用シートを用いることができる。前記接着剤およびシートは、信越化学から販売されているものである。
【００４８】
前記絶縁層、絶縁フィルム、または接着剤１５の上には、複数の金属基板１２１、１２２、１２３が所定の幅のスリットまたは空隙を介して直列および／または並列に配置される。前記金属基板１２１、１２２、１２３には、上下電極型発光ダイオード１３１、１３２、１３３の下部電極（図示されていない）が、たとえば、共晶ハンダにより接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１３１の上部電極（符号なし）は、板状金属部材からなる導電性接続部材１４１、１４２、１４３により、スリット（符号なし）を介して隣に配置されている金属基板等に共晶ハンダによって接合される。
【００４９】
図１（イ）および（ロ）における上下電極型発光ダイオード１３１、１３２、１３３は、３個が断面ほぼコ字状金属製型材１１１に絶縁層１５を介して設けられているが、３個に限定されるものではない。しかし、前記長尺発光装置１１は、３個のものを基本にして３個の倍数にすると都合が良い。前記上下電極型発光ダイオード、二つの金属基板、導電性接続部材は、一つの発光ダイオードユニットを構成している。前記発光ダイオードユニットは、配線１４４、１４５、１４６、１４７によって直列にコネクタ１６１、１６４に接続されている。コネクタ１６１および１６３は、リード線１７１によって接続されている。また、前記コネクタ１６２は、コネクタ１６４とリード線１７２によって接続されている。
【００５０】
図１（イ）に示されるように接続された長尺発光装置１１は、上下電極型発光ダイオード１３１、１３２、１３３が直列に接続されている。なお、前記コネクタ１６１から１６４は、４箇所に設けることにより、両端部のいずれでも電源または他の長尺発光装置に接続できるようになっている。さらに、前記コネクタ１６１とコネクタ１６３、コネクタ１６２とコネクタ１６４は、リード線１７１、１７２により接続されているため、前記上下電極型発光ダイオードを並列接続することもできる。前記コネクタ１６１、１６２、１６３、１６４は、たとえば、イルミネーション等の接続に使用されている、凹凸で嵌合するもの、あるいはリード線により接続するものが適用できる。
【００５１】
絶縁された２つの金属基板１２１、１２１′は、図１（ハ）に示されているように、これらの間を跨ぐような絶縁部材１８１、１８２によって接続される。また、絶縁された２つの金属基板１２１、１２１′は、図１（ニ）に示されているように、これらの間を跨ぐようなほぼ円形の筒型リフレクタ１８３によって、それぞれを接合することにより、一体に保持することができる。前記筒型リフレクタは、透明樹脂材から構成することにより、発光ダイオードユニットから照射される光を側部方向に照射させることができる。さらに、前記筒型リフレクタは、前記透明樹脂材に蛍光体含有膜体を入れることにより、上下電極型発光ダイオードからの光を所望の色に変換できる。前記絶縁された少なくとも２つの金属基板１２１、１２１′は、前記絶縁部を跨ぐように硬質の硬化性樹脂を円形、直線状、一部を囲む（図１（ホ）参照）ように塗布した後、硬化させることにより、それぞれが一体に保持される。
【００５２】
前記直列に接続された複数個の上下電極型発光ダイオードは、封止材料が前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１内に充填されて封止される。前記封止材料の上には、たとえば、蛍光体含有膜体が設けられ、前記上下電極型発光ダイオードの光の色を所望の色に変換する。
【００５３】
前記上下電極型発光ダイオードは、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードが使用され、たとえば、ｐ型窒化ガリウム半導体層とｎ型窒化ガリウム半導体層との間に活性層を有する。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、大電流を流すことにより、高い輝度を得ることができる。
【００５４】
前記一対の金属基板１２１、１２２、１２３は、たとえば、銅に亜鉛を微量含有させ、強度を上げているとともに、表面を銀メッキした後に金メッキすることができる。また、前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１の内部には、封止材料を充填することができる。さらに、前記封止材料は、前記上下電極型発光ダイオードの周囲のみを封止することもできる。前記封止材料１７は、エラストマータイプにすることができる。前記エラストマータイプの樹脂の硬度は、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０のものを使用することが望ましい。前記硬度の封止材料は、接続部等にかかる熱応力を緩和することができる。
【実施例２】
【００５５】
図２（イ）から（ハ）は本発明の第２実施例で、長尺発光装置の幅方向の概略断面図である。図２（イ）において、断面ほぼコ字状金属製型材１１１は、断面が上部にしたがって広がり、底部にフランジ１１１−１ができるように押し出し成形されている。前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１の底部には、第１実施例と同じ絶縁層１５が形成されている。そして、前記絶縁層１５の上には、金属基板１２１、上下電極型発光ダイオード１３、導電性接続部材１４２が図１と同様に共晶ハンダ等により接合されている。前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１の内部には、封止材料１８が封止されているとともに、前記封止材料１８の上に蛍光体含有膜体１９が設けられている。前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１のフランジ１１１−１は、上部にリード線１７１、１７２が設けられている。
【００５６】
図２（ロ）において、断面ほぼコ字状金属製型材２１１は、断面がコ字状であり、底部にフランジ２１１−１ができるように押し出し成形されている。図２（ロ）に示された実施例は、断面コ字状である点、および封止材料２８と蛍光体含有膜体２９の間に、たとえば、レンズ２６が設けられている点で図２（イ）に示された長尺発光装置と異なっている。コネクタと接続されるリード線２７１および２７２は、前記フランジ２１１−１上に設けられている。
【００５７】
図２（ハ）において、断面ほぼコ字状金属製型材３１１は、断面がコ字状となるように押し出し成形されている。図２（ハ）に示された実施例は、底部にフランジ部が設けらていない点、および封止材料２８と蛍光体含有膜体２９の間に、たとえば、光反射部材３６が設けられている点で図２（イ）および（ロ）に示された長尺発光装置と異なっている。コネクタと接続されるリード線３７１および３７２は、前記断面ほぼコ字状金属製型材３１１の内部に設けられている。
【００５８】
前記長尺発光装置３１において、乱反射部材３６は、光が所望の方向に拡散できれば、特に、形状および材質が限定されるものではない。たとえば、前記乱反射部材３６は、小型のレンズ集合体、エンボスレンズが連続して設けられた部材、あるいはエンボスシートのようなものでも良い。なお、前記断面ほぼコ字状金属製型材１１１、２１１、３１１の形状、レンズ、乱反射部材、上下電極型発光ダイオードの種類等は、図２の（イ）から（ハ）における例を任意に組み合わせることができる。また、前記上下電極型発光ダイオード１３、２３１、３３１の大きさは、約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ程度である。
【実施例３】
【００５９】
図３（イ）から（ハ）は本発明の第３実施例で、発光ダイオードユニットの接続例を示す概略平面図である。図３（イ）において、長尺発光装置３１は、発光ダイオードユニットが３個、コネクタ１６１および１６３を結ぶリード線３７１と、コネクタ１６２および１６４を結ぶリード線３７２の間に並列に接続されている。前記３個の発光ダイオードユニットからなる長尺発光装置３１は、一つの単位になって、互いに接続することができる。
【００６０】
図３（ロ）において、長尺発光装置３１′は、発光ダイオードユニットが３個直列に接続されて一つの単位になったものが、直列に接続されている。図３（ハ）において、長尺発光装置３１″は、リード線３７１およびリード線３７２の間に、直列に発光ダイオードユニットが接続された単位長尺発光装置が並列に接続されている。前記長尺発光装置３１、３１′、３１″は、任意の長さに接続することができるため、広告用のバックライト、あるいは照明装置として最適である。
【００６１】
図４（イ）から（ハ）は一方の金属基板に接合された上部電極と他の金属基板への接続を説明するための断面図である。図４（イ）において、発光装置は、断面ほぼコ字状金属製型材４１、前記断面ほぼコ字状金属製型材４１上の絶縁膜４２、前記絶縁膜４２上の金属基板４３、４６、前記金属基板４３上の上下電極型発光ダイオード４４、前記上下電極型発光ダイオード４４の上部電極４４２と、前記金属基板４６とを接続する導電性接続部材４５とから構成されている。
【００６２】
前記金属基板４６は、折り曲げられた凸部４６１および凹部４６２が設けられている。前記金属基板４６は、前記のようにほぼＬ字状に折り曲げる代わりに、プレスによって上部に凸部を設けることができる。前記金属基板４６の形状は、前記上下電極型発光ダイオード４４の上部電極４４２と同じ高さになれば良い。前記導電性接続部材４５は、同じ高さで配線できるため、最短距離の配線となるだけでなく、大電流を流しても、電気抵抗が少なく、放熱性の優れたものとなる。
【００６３】
図４（ロ）において、導電性接続部材４５１は、ほぼＬ字状に折り曲げて上下電極型発光ダイオード４４に取り付けられた上部電流４４２と他の金属基板４６′とを接続している。図４（ハ）において、金属基板４３′には、凹部４７が成形されており、前記凹部４７の内部に上下電極型発光ダイオード４４を挿入し、下部電極４４１が接合されている。前記導電性接続部材４５１は、前記上下電極型発光ダイオード４４の上部電極４４２と同じ高さの金属基板４６′と接合される。
【００６４】
図５は上下電極型発光ダイオードの上部電極と他方の金属基板を接続する導電性接続部材を説明するための拡大平面図である。図５において、一方の金属基板５１と他方の金属基板５２の間にスリットまたは空隙５３が設けられている。上下電極型発光ダイオード５４の上部電極５５は、目字状に開口部５５１および導電性接続部材５６と接続する広がり領域５５２を有を有している。前記開口部５５１は、目字状以外に、日字状、ロ字状、コ字状等、各種変形があり、この間から光を効率よく上方に照射することができる。
【００６５】
また、前記導電性接続部材５６は、たとえば、一体化された２本の接続部５６１を有し、その端部が前記上下電極型発光ダイオード５４の上部電極５５の広がり領域５５２に接続されている。また、前記導電性接続部材５６の金属基板５２側は、広い面積を有し、前記金属基板５２と接続される。前記導電性接続部材５６は、前記上下電極型発光ダイオード５４の上部電極５４および前記金属基板５２とを、たとえば、共晶ハンダにより接続される。前記共晶ハンダによる接続は、互いに金メッキを施すことにより、接合強度を強くすることができる。
【００６６】
たとえば、図１に示す長尺発光装置は、３個の上下電極型発光ダイオードが断面ほぼコ字状金属製型材に組み込まれている。前記３個の上下電極型発光ダイオードからなる長尺発光装置は、金属基板を接続することにより、３ｎ個の上下電極型発光ダイオードが直列および／または並列に接続することができる。この場合、金属基板は、３ｎ＋１個となる。しかし、金属基板の両端を半分の大きさとすることで、発光装置の全長は、ほぼ金属基板の長さ×３ｎとなる。ただし、ｎ＝１、２、３、・・・である。
【００６７】
本発明の発光装置の製造方法は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらの合金を金型により、たとえば、断面コ字状に押し出して断面ほぼコ字状金属製型材を作製する。前記断面ほぼコ字状金属製型材は、予め決められた長さに切断するとともに、内部の底部に絶縁膜が形成される。前記絶縁膜は、熱伝導性で熱硬化型接着剤とすることができる。前記絶縁膜の上には、所望の数の金属基板が直列に所定間隔離して配置される。前記金属基板の一方は、上下電極型発光ダイオードの下部電極が共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と、前記金属基板の他方とは、共晶ハンダにより導電性接続部材を接合する。その後、封止材料および蛍光体含有膜体が前記断面ほぼコ字状金属製型材の上部に設けられる。
【００６８】
予め決められた長さの発光装置は、多数量産されるのに好都合である。前記断面ほぼコ字状金属製型材は、前記金属基板を突出させるか、または接続可能な形状に成形する。前記予め決められた長さの発光装置を連続する場合、前記金属基板は、封止材料を封止する前に接続する場合と、前記封止材料を封止した後に接続する場合とがある。前記封止材料を封止した後の金属基板の接続は、封止する際に、接続する部分が露出するような金型で封止する必要がある。
【００６９】
前記方法により作製された上下電極型発光ダイオードが３個で一組となる長尺発光装置は、たとえば、金属基板の長さが９０ｍｍ、金属基板と金属基板の間が０．５ｍｍ、全体の長さが約３００ｍｍ程度の大きさとすることにより、液晶表示装置の導光板用、あるいは広告表示装置等のバックライトに使用できる。また、前記発光装置は、前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードに定格３５０ｍｍＡ以上の電力を供給することができ、従来のものより、輝度を高くすることができた。
【比較例】
【００７０】
従来例の金線を超音波で接続した窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードと、共晶ハンダと金属部材とによって接合した本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードとを比較する。従来例は、径が３０μｍの金線２本を用い、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部電極と金属基板の他方を超音波ワイヤーボンディングで接続したワイヤボンダの超音波振動により、発光不良の不良品が約１０％発生した。さらに、３５０ｍＡを通電した場合、約４％の通電異常による焼けが発生した。本発明の実施例では、接続工程および３５０ｍＡから５００ｍＡの通電においても、不良品の発生がなかった。
【００７１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の上下電極型発光ダイオードの上下電極、金属基板、金属部材等の接続は、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。前記共晶ハンダは、たとえば、金と錫（２０％）、金と錫（９０％）、金とシリカ（３．１５％）、金とゲルマニウム（１２％）、その他、錫−銅−ニッケル系、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−ビスマス−インジウム系、錫−亜鉛系共晶ハンダがある。本発明の上下電極型発光ダイオードは、前記同様に、公知または周知のものを使用することができる。本発明に使用したコネクタ、封止材料、蛍光体含有膜体、絶縁層、接着剤等は、公知または周知のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（イ）から（ホ）は本発明の第１実施例で、（イ）は３個の上下電極型発光ダイオードが３対の金属基板に取り付けられた長尺発光装置の概略平面図、（ロ）は（イ）の長手方向の概略断面図、（ハ）は一対の金属基板を二本の絶縁部材で接続した例、（ニ）は一対の金属基板を円形の筒状部材により接続した例、（ホ）は一対の金属基板を発光ダイオードを囲む形の絶縁部材で接続した例である。（実施例１）
【図２】（イ）から（ハ）は本発明の第２実施例で、長尺発光装置の幅方向の概略断面図である。（実施例２）
【図３】（イ）から（ハ）は本発明の第３実施例で、発光ダイオードユニットの接続例を示す概略平面図である。（実施例３）
【図４】（イ）から（ハ）は一方の金属基板に接合された上部電極と他の金属基板への接続を説明するための断面図である。
【図５】上下電極型発光ダイオードの上部電極と他方の金属基板を接続する導電性接続部材を説明するための拡大平面図である。
【図６】（イ）は従来例における発光ダイオード組立体を説明するための概略断面図で、（ロ）は前記従来例における発光ダイオード組立体を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１、２１、３１・・・長尺発光装置
１１１・・・断面ほぼコ字状金属製型材
１２１、１２２、１２３・・・金属基板
１３１、１３２、１３３・・・上下電極型発光ダイオード
１４１、１４２、１４３、１４４、１４５・・・導電性接続部材
１５・・・絶縁層（絶縁シート、絶縁膜、接着剤）
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６・・・コネクタ
１７１、１７２、２７１、２７２、３７１、３７２・・・蛍光体含有膜体
１８、２８、３８・・・封止材料
１９、２９、３９・・・蛍光体含有膜体
２６・・・レンズ
３６・・・光反射体
【図１】
2008186834.tif 000003
【図２】
2008186834.tif 000004
【図３】
2008186834.tif 000005
【図４】
2008186834.tif 000006
【図５】
2008186834.tif 000007
【図６】
2008186834.tif 000008