(57)【要約】【課題】本発明は、本発明は、金属基板と上部金属板との間に上下電極型発光ダイオードを接続した発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。【解決手段】本発明の発光装置は、電源を接続する金属基板と上部金属板との間に反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠が接着されている。前記上部上部金属板は、前記反射開口部とほぼ同じ大きさの照射開口部と、前記照射開口部から折り曲げられて連設された少なくとも一つの屈曲接続片が成形されている。前記金属基板上で、前記反射枠の内部には、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが接続されている。導電性接続部材は、一方が上下電極型発光ダイオードの上部電極と、他方が前記屈曲接続片と接続されている。【選択図】図１
2008277689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板に接着された反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠と、
前記反射枠の上部に取り付けられ、前記反射開口部とほぼ同じ大きさの光を照射する照射開口部と、前記照射開口部に連設された少なくとも一つの屈曲接続片とからなる上部金属板と、
前記反射枠の内部の金属基板に下部電極が取り付けられている少なくとも一つの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屈曲接続片とを接続する少なくとも一つの導電性接続部材と、
前記金属基板と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極、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、および前記導電性接続部材と前記屈曲接続片との接続を行う共晶ハンダと、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記反射枠の複数個が前記金属基板に接着され、
前記上部金属板は、各反射枠に対応して前記照射開口部および少なくとも一つの屈曲接続片が成形され、各反射枠の内部の金属基板に少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
【請求項３】
前記折曲接続片は、前記反射枠の内面に沿って折り曲げられた板状部材からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された発光装置。
【請求項４】
前記導電性接続部材は、金線リボンからな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項に記載された発光装置。
【請求項５】
前記一つの反射枠から構成される発光部単位は、直列、並列、あるいは直並列に接続されてい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項に記載された発光装置。
【請求項６】
前記反射枠内には、前記上下電極型発光ダイオードを封止する材料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項に記載された発光装置。
【請求項７】
前記上部金属板の照射開口部あるいはその上面に、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有する蛍光膜が取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項８】
金属基板上に反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠を接着する工程と、
上部金属板に前記反射開口部とほぼ同じ大きさの照射開口部と、前記照射開口部に連設された屈曲接続片とを有する上部金属板を、前記反射枠の上部に取り付ける工程と、
前記反射枠の内部の金属基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、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、前記導電性接続部材と屈曲接続片とを共晶ハンダで接続する工程と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項９】
前記反射枠の複数個が前記金属基板に接着され、
上部金属板は、各反射枠に対応して、前記照射開口部および屈曲接続片が成形され、各反射枠の内面の金属基板に上下電極型発光ダイオードが取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載された発光装置の作製方法。
【請求項１０】
前記反射枠内には、前記上下電極型発光ダイオードを封止する封止材料を充填する工程を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載された発光装置の作製方法。
【請求項１１】
前記上部金属板の照射開口部あるいはその上面に、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有する蛍光膜が取り付けられる工程を有することを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基板と金属板との間に上下電極型発光ダイオードを接続した発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。本発明は、作製が容易で、かつ、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発光装置および発光装置の作製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発光ダイオードからなる発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来例を説明するためのものであり、上下電極型発光ダイオードを反射枠に設けた例である。図７において、上下電極型発光ダイオード４１は、下部電極が一方の金属基板７２上に接合されている。前記上下電極型発光ダイオード７１の上部電極は、ワイヤボンディング７５により、前記一方の金属基板７２と絶縁部材７３により分離されている他方の金属基板７４に接合されている。前記分離された金属基板７２、７４は、反射枠７６により一体に保持されている。
【０００３】
前記上下電極型発光ダイオード７１は、封止材料７７により、前記反射枠７６内に封止されている。前記封止材料７７は、前記反射枠７６の上面まで充填され、その上に、蛍光膜７８と、透明保護膜７９が形成されている。
【０００４】
特開２００７−２７５８５号公報に記載されている発光装置は、基板上に発光ダイオードを設け、封止材料で前記発光ダイオードを封止した後、前記封止材料の上に蛍光体層が設けられている。
【特許文献１】特開２００７−２７５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来例および特許公報に記載されている封止材料は、熱等により収縮した場合、蛍光膜との間に空間部が形成される。前記空間部にある空気は、発光ダイオードから発生する熱により膨張した場合、逃げ道がなく、前記蛍光膜が亀裂またはめくれ等が発生する。また、前記発光ダイオードは、前記封止材料を反射枠全体に充填するのではなく、上部のみを封止した場合、異なる色の蛍光体を通過する光の距離が違うため、色むらが発生し、所望の色で発光しない。
【０００６】
図７に示した、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。
【０００７】
また、図７に示された発光装置は、封止材料と蛍光膜、前記蛍光膜と透明保護膜がそれぞれ半硬化状態で互いに接着される。前記発光装置は、封止材料、蛍光膜、透明保護膜がそれぞれ良好に接着されるが、硬化状態になる際に、収縮に基づく応力がかかる。すなわち、前記封止材料は、前記収縮に際し、湾曲される。前記蛍光膜は、前記封止材料の湾曲に伴い、引っ張られるため、亀裂の発生、めくれ、あるいは破裂する場合がある。
【０００８】
以上のような課題を解決するために、本発明は、前記応力により、あるいは封止材料と蛍光体含有膜との間にできた空間部に溜まる空気の膨張によって、蛍光体含有膜が亀裂またはめくれ等が起きない発光装置および発光装置の作製方法を提供することを目的とする。本発明は、組立および量産性に優れ、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発光装置および発光装置の作製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】
【０００９】
（第１発明）
本発明の発光装置は、金属基板と、前記金属基板に接着された反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠と、前記反射枠の上部に取り付けられ、前記反射開口部とほぼ同じ大きさの光を照射する照射開口部と、前記照射開口部に連設された少なくとも一つの屈曲接続片とからなる上部金属板と、前記反射枠の内部の金属基板に下部電極が取り付けられている少なくとも一つの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屈曲接続片とを接続する少なくとも一つ導電性接続部材と、前記前記金属基板と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極、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、および前記導電性接続部材と前記屈曲接続片との接続を行う共晶ハンダとから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１０】
（第２発明）
第２発明の発光装置は、第１発明の反射枠の複数個が前記金属基板に接着され、第１発明の上部金属板が各反射枠に対応して前記照射開口部および少なくとも一つの屈曲接続片が成形され、各反射枠の内部の金属基板に少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
（第３発明）
第３発明の発光装置は、第１発明または第２発明の屈曲接続片が前記反射枠の内面に沿って折り曲げられた板状部材からなることを特徴とする。
【００１２】
（第４発明）
第４発明の発光装置は、第１発明から第３発明の導電性接続部材は、金線リボンからなることを特徴とする。
【００１３】
（第５発明）
第５発明の発光装置は、第１発明から第４発明における一つの反射枠から構成される発光部単位が直列、並列、あるいは直並列に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、第１発明から第５発明の反射枠内に、上下電極型発光ダイオードを封止する材料が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、第１発明から第６発明の上部金属板の照射開口部あるいはその上面に、上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有する蛍光膜が取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
（第８発明）
第８発明の発光装置の作製方法は、金属基板上に反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠を接着する工程と、金属板に前記反射開口部とほぼ同じ大きさの光を照射する照射開口部と、前記照射開口部に連設された屈曲接続片とを有する上部金属板を、前記反射枠の上部に取り付ける工程と、前記反射枠の内部の金属基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、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、前記導電性接続部材と前記屈曲接続片とを共晶ハンダで接続する工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１７】
（第９発明）
第９発明における発光装置の作製方法は、第８発明における反射枠の複数個が前記金属基板に接着され、上部金属板は、各反射枠に対応して、前記照射開口部および屈曲接続片が成形され、各反射体の内面の金属基板に上下電極型発光ダイオードが取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
（第１０発明）
第１０発明における発光装置の作製方法は、第８発明または第９発明の反射枠内に、前記上下電極型発光ダイオードを封止する封止材料を充填工程を有することを特徴とする。
【００１９】
（第１１発明）
第１１発明における発光装置の作製方法は、第８発明から第１０発明の上部金属板の照射開口部あるいはその上面に、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有する蛍光膜が取り付けられている工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードを金属基板と上部金属板との間に挟むにようにして設けられているため、放熱性が優れ、大電流を流すことができ、高輝度の発光装置を得ることができる。また、前記上部金属板と上下電極型発光ダイオードの上部電極とを接合する導電性接続部材および屈曲接続片は、ワイヤーボンディングではなく、板状部材とすることで、放熱性が良いため、大きな電流を流すことができ、高輝度の発光装置を得ることができる。さらに、前記導電性接続部材および屈曲接続片は、板状部材からなるため、振動に強く、封止材料を省略しても、接続部が断線するようなことがない。
【００２１】
本発明によれば、金属基板、反射枠、上部金属板からなるパッケージの作製と、上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、あるいは、屈曲接続片の共晶ハンダによる接合と、前記反射枠内に封止材料および／または蛍光体含有膜を設けることを分けて、別々に作製できるようになっているため、効率的で、かつ、信頼性の高い発光装置および発光装置の作製方法を得るとともに、上下電極型発光ダイオードの容量あるいは蛍光体含有膜を変えることにより、ニーズに合った色の光を発する発光装置とすることができる。
【００２２】
本発明によれば、蛍光体含有膜と封止材料との間に空間部を設けることができ、蛍光体含有膜および封止材料が半硬化状態から硬化する際に発生する熱応力があっても、蛍光体含有膜に亀裂、めくれ、破裂等を無くすことができる。
【００２３】
本発明によれば、ワイヤーボンディング等を使用しないため、長期間に渡り、信頼性が高いだけでなく、安価で量産の優れた発光装置を得ることができる。
【００２４】
本発明によれば、各接合部に共晶ハンダを使用しているため、たとえば、他の印刷配線基板等との接続が通常のハンダを使用することができるとともに、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１発明）
第１発明の発光装置は、上下電極型発光ダイオードが電源を接続する金属基板と上部金属板との間に設けられている。前記金属基板と上部金属板との間には、反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠が、たとえば、熱硬化性樹脂等からなる接着剤によって接着されている。また、前記反射枠は、内面に反射する部材を設け、上下電極型発光ダイオードからの光を前方に照射する。前記上部金属板は、前記反射枠の上部に取り付けられ、前記反射開口部とほぼ同じ大きさからなる照射開口部と、前記照射開口部から折り曲げられるように連設された少なくとも一つの板状屈曲接続片が成形されている。
【００２６】
前記反射枠の内部の金属基板上には、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードの下部電極が、たとえば、共晶ハンダにより取り付けられている。前記上下電極型発光ダイオードの上部電極は、少なくとも一つの導電性接続部材の一方と、共晶ハンダにより接続されている。前記導電性接続部材の他方は、前記屈曲接続片と、共晶ハンダにより接続されている。前記共晶ハンダによる接続処理は、同時に行うことができる。前記反射枠の内部には、必要に応じて、封止材料が充填され、前記上下電極型発光ダイオードおよび導電性接続部材等が封止される。前記反射枠の開口面には、必要に応じて、蛍光体含有膜が設けられ、前記上下電極型発光ダイオードから発する光を所望の色の光に変換することができる。
【００２７】
前記発光装置は、金属基板、反射枠、上部金属板からなるパッケージ部分と、上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、蛍光体含有膜からなる発光部分を分離することができ、作製の際の専門性を生かすことができる。
【００２８】
（第２発明）
第２発明の発光装置は、金属基板上に複数個の反射枠が接着されている。また、前記上部金属板は、各反射枠に対応して、照射開口部および少なくとも一つの屈曲接続片が成形されている。さらに、前記各反射枠は、内部の金属基板上に少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられている。すなわち、第２発光装置は、前記金属基板と上部金属板の間に複数個の反射枠が接着され、それぞれの反射枠内に少なくとも一つの屈曲接続片を介して少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが設けられている。前記発光装置は、線光源または面光源を得ることができる。
【００２９】
（第３発明）
第３発明の発光装置は、上部金属板から連設されて成形されている屈曲接続片を前記反射枠の内面に沿って折り曲げる。前記屈曲接続片は、前記反射枠の内面に沿って設けられているため、上下電極型発光ダイオードから放射する光の邪魔にならないので、効率が良い。
【００３０】
（第４発明）
第４発明における発光装置は、第１発明から第３発明の導電性接続部材は、ほぼ矩形状の金線リボンから構成されている。前記金線リボンは、たとえば、二本の腕状接続部を有する代わりに、厚さの薄い短冊状とすることができる。前記金線リボンは、銅を金メッキするものと比較して、加工手間が少なく、曲げ易く、また、共晶ハンダが付き易い。また、前記金線リボンは、共晶ハンダ処理がし易い狭い幅であるため、上下電極型発光ダイオードから発する光の影を作らないだけでなく、大電流を確実に流すことができるという利点がある。なお、前記金線リボンは、たとえば、幅が０．１ｍｍから０．２ｍｍ、厚さが０．０２５ｍｍである。また、前記金線リボンは、前記屈曲接続片または前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と互いに接続し易い形状に容易に成形される。
【００３１】
（第５発明）
第５発明の発光装置は、前記金属基板と上部金属板との間に、一つの反射枠から構成される発光部単位が複数個設けられ、これらの発光部単位を電気的に直列、並列、あるいは直並列に接続することで、所望の明るさまたは大きさのものとすることが容易にできる。第５発明の発光装置は、前記金属基板と上部金属板との間に取り付けられた反射枠からなるパッケージが発光部の一単位になっている。前記一単位の発光部は、複数の上下電極型発光ダイオードを設け並列接続することにより、高輝度の発光装置とすることができる。また、前記上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、封止材料、蛍光体含有膜からなる発光部単位は、複数組を行状および／または列状に取り付けることができ、線光源または面光源とすることができる。
【００３２】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、反射枠の内部に上下電極型発光ダイオードを封止する封止材料が充填されて、導電性接続部材および／または屈曲接続片を固定しているため、振動に対して強くすることができる。
【００３３】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、上部金属板の照射開口部、あるいは、前記上部金属板の上面に、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有する蛍光膜が取り付けられている。前記発光装置は、前記蛍光膜により、前記上下電極型発光ダイオードの光を白色に変換するため、通常の照明装置として使用できる。また、前記蛍光膜は、枠にに取り付けた後、前記上部金属板に取り付けることもできる。
【００３４】
（第８発明）
第８発明における発光装置の作製方法は、パッケージの組立、および上下電極型発光ダイオード等の取り付け等をそれぞれの専門分野の企業で行えるようになっている。第１工程は、銅、アルミニウム、鉄、あるいはこれらの合金からなる金属基板上に光を反射する反射開口部を有する絶縁性部材からなる反射枠を、たとえば、熱硬化性樹脂からなる接着剤によって接着される。第２工程は、上部金属板に前記反射開口部とほぼ同じ大きさの照射開口部と、前記照射開口部から下方に向かって連設された少なくとも一つの屈曲接続片が、たとえば、プレス加工によって成形される。
【００３５】
また、第１工程で得れた反射枠の上には、第２工程で成形された上部金属板が取り付けられる。第３工程は、前記反射枠の内部における金属基板上に下電極型発光ダイオードの下部電極を、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記屈曲接続片との間を導電性接続部材によって、共晶ハンダを用いてそれぞれ接続する。また、前記反射枠内における前記上下電極型発光ダイオード、屈曲接続片、導電性接続部材は、複数にすることが可能である。第２工程は、プレス加工工程と上部金属板の取り付け工程を別々に行うことができる。
【００３６】
（第９発明）
第９発明における発光装置の作製方法は、金属基板上に複数個の反射枠が接着されている点で第９発明と異なっている。すなわち、上部金属板は、前記各反射枠に対応して、光を照射する照射開口部および前記反射枠内に設ける上下電極型発光ダイオードの数に合った屈曲接続片が成形される。その後、前記上下電極型発光ダイオードは、前記反射枠のそれぞれの内部に、前記上部金属板の屈曲接続片と導電性接続部材とにより接続される。
【００３７】
（第１０発明）
第１０発明における発光装置の作製方法は、前記反射枠内に前記上下電極型発光ダイオードの上部電極、導電性接続部材、屈曲接続片が接続された後、これらを固定するために、封止材料が充填される。
【００３８】
（第１１発明）
第１１発明における発光装置の作製方法は、前記上部金属板の照射開口部あるいは前記上部金属板の上部に蛍光体含有膜が設けられる。前記蛍光体含有膜は、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色に変換するものであり、少なくとも一つの蛍光膜からなる。前記上下電極型発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの場合、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。
【実施例１】
【００３９】
図１（イ）から（ハ）は本発明の第１実施例で、（イ）は金属基板と上部金属板との間に上下電極型発光ダイオードを取り付けた発光装置を説明するための概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図、（ハ）は上下電極型発光ダイオードを二つ取り付け状態を説明するための変形例概略断面図である。本発明の各実施例による概略図は、実際の寸法比と異なっている場合がある。図１（イ）および（ロ）において、発光装置１１は、金属基板１２、反射枠１３、上部金属板１４からなるパッケージと、前記パッケージの内部の金属基板１２上に接合された上下電極型発光ダイオード１５と、前記上部金属板１４から前記反射枠１３に沿うように折り曲げられて連設された屈曲接続片１４２と、前記屈曲接続片１４２および上下電極型発光ダイオード１５の上部電極１５２を接続する導電性接続部材１６と、封止材料１７と、蛍光体含有膜１８とか少なくとも構成されている。前記上部金属板１４は、前記金属基板１２と比較して薄く作製されているが、１Ａ程度の電流を流しても、焼き切れない厚さのものである。前記導電性接続部材１６は、たとえば、短冊状の金線リボンにすることができる。
【００４０】
前記金属基板１２、上部金属板１４、および導電性接続部材１６は、鉄、アルミニウムまたは銅、あるいはこれらの合金からなり、必要に応じて、金および／または銀メッキが施される。前記メッキは、上下電極型発光ダイオードからの光を効率良く照射することができるだけでなく、共晶ハンダ処理に適しており、信頼性の高い発光装置を得ることができる。前記接合部における金および／または銀メッキは、濡れ性を向上させるだけでなく、電流の導電性向上、光反射性の３つを同時に達成することができる。
【００４１】
また、前記金属基板１２は、上部に円形、楕円形、あるいは、方形等の絶縁性部材からなる反射枠１３が、たとえば、熱硬化性接着剤によって接続される。前記反射枠１３の上部には、上部金属板１４が同様に、熱硬化性接着剤によって接続される。前記反射枠１３は、必要に応じて、その内面に光を反射する部材をコーティングすることができる。前記上部金属板１４は、前記反射枠１３の反射開口部とほぼ同じ大きさの照射開口部を有するとともに、前記照射開口部から前記反射枠１３に沿って折り曲げられるように連設された屈曲接続片１４２が、たとえば、プレスによって成形される。前記屈曲接続片１４２の形状は、任意であるが、後述の導電性接続部材と接続し易い板状であり、かつ、上下電極型発光ダイオードからの光の照射が邪魔にならないものである。
【００４２】
前記屈曲接続片１４２は、成形の際に板状となっている導電性接続部材１６を介して、上下電極型発光ダイオード１５の上部電極１５２に、たとえば、共晶ハンダ等によって接合される。前記導電性接続部材１６および屈曲接続片１４２の形状は、後述する変形例がある。また、前記上部金属板１４は、前記屈曲接続片１４２を成形すると同時に、前記反射枠１３の反射開口部と同じ大きさの照射開口部ができるようにして、上下電極型発光ダイオードからの光を低減させないような形状に成形される。
【００４３】
前記反射枠１３は、その内部に上下電極型発光ダイオード１５および導電性接続部材１６を封止する透光性の封止材料１７が充填されている。また、前記反射枠１３は、蛍光体含有膜１８等が取り付けられている。前記封止材料１７および蛍光体含有膜１８は、半硬化状態で充填または取り付けられるため、硬化中に互いに引っ張られて、亀裂やまくれ等ができる恐れがある。そのため、前記封止材料１７および蛍光体含有膜１８の間には、硬化した後、互いに接触しない空間部を設けることがのぞましい。
【００４４】
前記封止材料１７および蛍光体含有膜体１８は、一方または両方を必要に応じて省略することができる。たとえば、導電性接続部材１６および屈曲接続片１４２は、板状であるため、通常の振動に対して共晶ハンダからなる接着部が剥がれることがないため、前記封止材料１７を省略することができる。また、前記蛍光体含有膜１８は、上下電極型発光ダイオードから発する光の色が所望の色である場合、省略することができる。
【００４５】
前記封止材料１７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または二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。また、前記封止材料１７は、たとえば、信越化学工業株式会社製のフォトデバイス用透明封止樹脂ＳＣＲ−１０１１を使用することができる。また、前記封止材料１７は、エラストマーまたはレジンタイプにすることができる。前記エラストマーまたはレジン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。さらに、前記封止材料１７は、シリコン系樹脂からなるエラストマーまたはレジンタイプであることが望ましい。
【００４６】
前記金属基板１２および上部金属板１４は、たとえば、正方形の１０ｍｍ×１０ｍｍで、前記上下電極型発光ダイオード１１の大きさは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、あるいは０．５ｍｍ×０．５ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。
【００４７】
金属基板１２は、必要に応じて、表面に金および／または銀メッキが施される。次に、上部金属板１４は、開口部１４１および屈曲接続片１４２が成形される。そして、前記金属基板１２および前記上部金属板１４の間には、前記反射枠１３が入るように熱硬化性接着剤により接着されて、パッケージができる。
【００４８】
前記金属基板１２の上部には、前記上下電極型発光ダイオード１５の下部電極１５１が共晶ハンダ等を介して載置される。前記上下電極型発光ダイオード１１の上部電極１５２の上部には、共晶ハンダを介して導電性接続部材１６が接触するように配置する。さらに、前記導電性接続部材１６の他端と前記屈曲接続片１４２の間には、共晶ハンダ等が置かれる。前記共晶ハンダは、リフロー炉を通過させることにより加熱されて溶融し、各接合部が同時に接合される。
【００４９】
次に、反射枠１３は、その内部に前記封止材料１７が封止され、その上部に間隔を設け、蛍光体含有膜１８が設けられる。前記発光装置１１は、前記蛍光体含有膜１８を変えることにより、所望の色の光を得ることができる。
【００５０】
図１（ハ）に記載されている発光装置は、図１（イ）および（ロ）と異なった例で、パッケージに設けられた上下電極型発光ダイオードの数が違う。図１（ハ）において、金属基板１２の上面には、上下電極型発光ダイオード１５、１５′の下部電極が接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１５、１５′の上部電極には、導電性接続部材１６、１６′が接合されている。また、上部金属板１４の屈曲接続片１４２、１４２′は、前記導電性接続部材１６、１６′と接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１５、１５′は、前記金属基板１２と前記上部金属板１４に対して並列に接続されているため、その数を任意に増加することができるとともに、輝度を大きくすることができる。図１（ハ）に示す発光装置は、上下電極型発光ダイオードが２つであるが、必要に応じて、その数を増加することができる。
【実施例２】
【００５１】
図２は本発明の第２実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた例を説明するための概略断面図である。図２において、発光装置２１は、金属基板２２と上部上部金属板２４との間に反射枠２３−１、２３−２、２３−３、２３−４が熱硬化性接着剤により取り付けられている。また、前記上部金属板２４は、たとえば、プレスにより、板状で前記反射枠の斜面に沿うように折り曲げられた屈曲接続片２４−１、２４−２、２４−３、２４−４が成形されている。また、前記上部上部金属板２４は、前記屈曲接続片２４−１、２４−２、２４−３、２４−４を成形する際に、上下電極型発光ダイオード２５からの光を照射する照射開口部が同時または複数段に成形される。
【００５２】
前記金属基板２２の上面には、上下電極型発光ダイオード２５−１、２５−２、２５−３、２５−４の下部電極が共晶ハンダを介して、接合される。前記上下電極型発光ダイオード２５−１、２５−２、２５−３、２５−４の上部電極は、導電性接続部材２６−１、２６−２、２６−３、２６−４を介して屈曲接続片２４−１、２４−２、２４−３、２４−４とそれぞれ共晶ハンダにより接合される。図２に示す発光装置２１は、列および／または行として少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードを単位として設けることができる。
【実施例３】
【００５３】
図３（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、（イ）は金属基板と上部金属板との間に少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードを取り付けた発光装置を説明するための概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図である。図３（イ）および（ロ）において、発光装置３１は、ヒートシンクからなる金属基板３２と、蛍光体含有膜３８１を設けた蛍光体含有膜取付枠３８が設けられている点で、第１実施例および第２実施例と異なっている。前記金属基板３２は、下部に放熱フィン３２１が多数設けられて、ヒートシンクとなっている。ヒートシンク付き金属基板は、周知または公知のものを使用することができる。
【００５４】
蛍光体含有膜取付枠３８は、たとえば、上部に蛍光体含有膜体３８１を取り付ける蛍光体含有膜体取付凹部３８２と、下部に上部金属板３４に取り付ける取付凹部３８３とから構成されている。前記蛍光体含有膜取付枠３８は、予め、所望の色が出る蛍光体含有膜３８１が取り付けられる。前記発光装置３１は、パッケージに上下電極型発光ダイオード３５等が取り付けられた後、前記蛍光体含有膜取付枠３８を上部から被せて完成する。前記蛍光体含有膜取付枠３８の形状は、前記蛍光体含有膜３８１を取り付けること、および前記上部金属板３４または反射枠１３に取り付けられるものであれば良い。
【００５５】
前記発光装置３１は、少なくとも一つの前記上下電極型発光ダイオード３５に大きな電流を流しても、ヒートシンクからなる金属基板３２、および上部金属板３４に成形されて設けられた屈曲接続片３４２と導電性接続部材３６が板状となっているため、放熱性が良く、大電流を流すことができるとともに、高輝度を得ることができる。
【実施例４】
【００５６】
図４は本発明の第４実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた例を説明するための概略断面図である。図４において、発光装置４１は、反射枠４３−１、４３−２、４３−３、４３−４がヒートシンクからなる金属基板４２−１、４２−２と、前記上部金属板４４−１、４４−２、４４−３との間に熱硬化性接着剤により取り付けられている点で本発明の第２実施例と異なっている。
【００５７】
前記金属基板４２−１と金属基板４２−２とは、絶縁部材４２によって電気的に分離されている。また、上部金属板４４−１、４４−２、４４−３は、絶縁部材４４４、４４５によって電気的に分離されている。前記電気的分離は、上下電極型発光ダイオード４５の接続を直列および／または並列に接続する際に異なるだけである。前記絶縁部材４４４、４４５は、パッケージのない部分であり、上下の一方のみが分離されるため、前記金属基板４２または上部金属板４４の一方に図示されていない絶縁部材を介して接続される。また、第１実施例から第４実施例の発光装置は、金属基板、上部金属板、上下電極型発光ダイオードの数、蛍光体含有膜取付枠、およびパッケージの接続を直列および／または並列にするといった形態をそれぞれ任意に組み合わせることができる。
【実施例５】
【００５８】
図５は本発明の第５実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた面光源の例を説明するための概略平面図である。図５において、たとえば、金属基板５２−１、５２−２、５２−３は、図示されていない、絶縁部材によって電気的に分離されている。また、同様に、上部金属板５４−１、５４−２、５４−３は、絶縁部材５４−４、５４−５によって電気的に分離されている。さらに、前記金属基板５２−１、５２−２、５２−３と、上部金属板５４−１、５４−２、５４−３との間には、反射枠５３−１から５３−１２と、上下電極型発光ダイオード５５−１から５５−１２が他の実施例と同様に取り付けられている。
【００５９】
電流は、入力端子５２−６から図示されていない金属基板を介して、それぞれの上下電極型発光ダイオードの下部電極、上下電極型発光ダイオード、上下電極型発光ダイオードの上部電極、導電性接続部材、屈曲接続片、上部金属板５４−１に流れる。前記上部金属板５４−１は、接続端子５４−７により、電気的に分離された上部金属板５４−２に接続される。前記上部金属板５４−２は、前記上下電極型発光ダイオードを介して、図示されていない、金属基板に接続される。前記金属基板は、接続端子５２−８により、図示されていない、金属基板に接続される。電流は、図示されていない、金属基板から、前記上下電極型発光ダイオードを介して、上部金属板５４−３から出力端子５４−９に流れる。
【００６０】
なお、実施例１から実施例５において、上部金属板１４と上下電極型発光ダイオード１５の上部電極１５２との接続は、上部金属板１４に成形された屈曲接続片１４２と導電性接続部材１６を介しているが、前記導電性接続部材１６を省略して、直接、前記屈曲接続片１４２を上下電極型発光ダイオード１５の上部電極１５２に接続することもできる。
【００６１】
図６（イ）および（ロ）は本発明の屈曲接続片と導電性接続部材との接続状態を説明するための斜視図である。図６（イ）において、上部金属板１４は、開口部１４１、前記開口部１４１から連設さ、反射枠に沿って折り曲げられた折り曲げ部１４２、前記折り曲げ部１４２に連設されたほぼ水平部１４３とから構成されている。導電性接続部材１６は、前記ほぼ水平部１４３と接続する部分とほぼ直角に成形された端部１６１とから構成されている。前記導電性接続部材１６は、二本の腕状接続部１６３と、前記腕状接続部１６３の間に設けられている開口部１６２とから構成されている。前記二本の腕状接続部１６３、開口部１６２は、前記上下電極型発光ダイオード１５の側部から放射される光を効率良く上部に照射する。
【００６２】
図６（ロ）において、上部金属板６４は、開口部６１、前記開口部６１から連設さ、反射枠に沿って折り曲げられた折り曲げ部６５、前記折り曲げ部６５に連設されたほぼ水平部６６、前記水平部６６に連設された湾曲部６７とから構成されている。導電性接続部材６８、前記湾曲部６７と接続するほぼ同じ形状の湾曲部６８１、前記湾曲部６８１からほぼ直角に成形されたＬ字状接触部６８２とから構成されている。前記導電性接続部材６８は、Ｌ字状接触部６８２の先端部が二本の腕状接続部と開口部が設けられている。前記二本の腕状接続部および開口部は、前記上下電極型発光ダイオード１５の側部から放射される光を効率良く上部に照射する。
【００６３】
前記導電性接続部材１６、６８は、前記屈曲接続片および前記上下電極型発光ダイオード１５の電極に接触し易い形状になっているとともに、前記上下電極型発光ダイオード１５の側部から放射される光が外部に放射されるようになっており、前記光を効率良く外部に放射する。前記導電性接続部材１６、６８は、板状部材からなっているため、大電流を流すことができるとともに、自体が反射部材にもなっている。
【００６４】
前記上下電極型発光ダイオード１５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。
【比較例】
【００６５】
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ー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。
【００６６】
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。本実施例は、絶縁された一対の金属基板または基板電極で説明されているが、発光ダイオードおよび金属基板等を複数個にして、直列および／または並列に接続した発光装置にできることはいうまでもないことである。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。本発明に使用した硬質樹脂部、封止材料、蛍光体含有膜、上下電極型発光ダイオードは、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】
【００６７】
【図１】（イ）から（ハ）は本発明の第１実施例で、（イ）は金属基板と上部金属板との間に上下電極型発光ダイオードを取り付けた発光装置を説明するための概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図、（ハ）は上下電極型発光ダイオードを二つ取り付け状態を説明するための変形例概略断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の第２実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた例を説明するための概略断面図である。（実施例２）
【図３】（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、（イ）は金属基板と上部金属板との間に少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードを取り付けた発光装置を説明するための概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図図である。（実施例３）
【図４】本発明の第４実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた例を説明するための概略断面図である。（実施例４）
【図５】本発明の第５実施例で、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードが取り付けられたパッケージを金属基板と上部金属板との間に設けた面光源の例を説明するための概略平面図である。（実施例５）
【図６】（イ）および（ロ）は本発明の屈曲接続片と導電性接続部材との接続状態を説明するための斜視図である。
【図７】従来例を説明するためのものであり、上下電極型発光ダイオードを反射枠に設けた例である。
【符号の説明】
【００６８】
１１、２１、３１、４１、５１・・・発光装置
１２、２２、３２、４２、５２・・・金属基板
１３、２３、３３、４３、５３・・・反射枠
１４、２４、３４、４４、５４・・・上部金属板
１４１・・・開口部
１４２、４７・・・屈曲接続片
１５、２５、３５、４５、５５・・・上下電極型発光ダイオード
１５１・・・下部電極
１５２・・・上部電極
１６、２６、３６、４６・・・導電性接続部材
１７、２７、３７・・・封止材料
１８、２８、３８１、４８１・・・蛍光体含有膜（蛍光体含有膜取付枠）
３８・・・蛍光体含有膜取付枠
３９・・・空間部
【図１】
2008277689.tif 000003
【図２】
2008277689.tif 000004
【図３】
2008277689.tif 000005
【図４】
2008277689.tif 000006
【図５】
2008277689.tif 000007
【図６】
2008277689.tif 000008
【図７】
2008277689.tif 000009