(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプにおいて、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めること。【解決手段】ＬＥＤランプ１はアルミナからなるパッケージ２の開口部２ａの底面に、互いに絶縁された電極板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８が設けられ、赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２の上面の電極からはワイヤ５が電極板３ａ，８にボンディングされ、左端の電極板３ａからは導通線がパッケージ２を貫通して右側の電極板３ａに接続され、赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２は直列に接続されている。青色発光素子Ｂ１，Ｂ２，緑色発光素子Ｇは下面を向いた２つの電極がそれぞれ金バンプを介して電極板３ｂ，３ｄ，３ｃと電極板４にフリップチップ接続され、このようにワイヤボンディングを必要最小限に留めるとともに電極板をリードとして引き出すのではなくパッケージ２中に埋め込むことによって、発光面側の高さを現状（２．１５ｍｍ）の２分の１以下（１ｍｍ）に縮めることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内において複数の電極板に複数個の発光素子を電気的に接続し、光透過性材料で封止してなるＬＥＤランプにおいて、
前記複数個の発光素子のうち赤色発光素子は、ダイボンディングして前記パッケージの長手方向に沿ってワイヤボンディングし、緑色発光素子及び青色発光素子は電極を下にしてフリップチップ接続し、これらを接続した前記電極板は前記パッケージに埋め込んで発光面の裏面に引き出したことを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記赤色発光素子は、２個以上からなり、２個ごとに直列に接続したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記パッケージは、熱伝導性の良いセラミックス材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の発光素子及びこれらと電気的接続をとる電極板及びワイヤがセラミックス等のパッケージ内に収容され、光透過性の透明エポキシ樹脂等の材料によって封止されてなる発光ダイオードランプ（以下、「ＬＥＤランプ」とも略する。）に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、複数個のＬＥＤチップを搭載した発光装置全体を「発光ダイオードランプ」または「ＬＥＤランプ」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
従来、射出成形されてなる合成樹脂製のパッケージに金属製の複数のリードを配し、そのうちの１つのリードに複数個の発光素子を載置して、他のリードとワイヤボンディングで電気的接続をとって全体を透明エポキシ樹脂等で封止してなるＳＭＤパッケージタイプのＬＥＤランプが、バックライト用光源等に用いられている。かかるＬＥＤランプの一例を、図５に示す。図５（ａ）は従来例のＬＥＤランプの構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面を示す断面図である。
【０００４】
図５（ａ）に示されるように、このＬＥＤランプ１１は合成樹脂製のパッケージ１２の開口部１２ａの上半分に、開口部１２ａの左端から右端までに亘る１枚の金属製のリード１３をパッケージ１２に挟み込んでいる。そして、このリード１３の上に、２個の赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２、２個の青色発光素子Ｂ１，Ｂ２、１個の緑色発光素子Ｇの合計５個の発光素子を横一列に狭い間隔でマウントしている。
【０００５】
一方、開口部１２ａの下半分には、略中央部にリード１３の突出部があり、リード１３と間隔をおいて、５枚のリード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅがパッケージ１２に挟み込まれている。これらのリード１３，１４ａ，…，１４ｅとパッケージ１２とは、パッケージ１２の射出成形金型内にリード１３，１４ａ，…，１４ｅをセットして、パッケージ１２をインサート成形することによって一体に形成されている。
【０００６】
そして、ＬＥＤランプ１１においては、パッケージ１２の下方に引き出されたリード１４ａ，…，１４ｅをパッケージ１２の下面に沿って前方または後方に折り曲げている。具体的には、リード１４ｂ，１４ｄを前方に、リード１４ａ，１４ｃ，１４ｅを後方に折り曲げている。折り曲げた面が、実装基板１８上にハンダ付けされる。このようにして、実装基板１８の上にＬＥＤランプ１１がハンダ１７によって実装される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年急速に需要が拡大している携帯電話の液晶表示画面のバックライト用としてのＬＥＤランプ、特にフィールドシーケンシャル方式用のＬＥＤランプにおいては、携帯電話のさらなる薄型化が求められる中で、ＬＥＤランプも発光面側の高さについて現在の２分の１以下の薄型化が要求されている。これに対して、図５に示されるＬＥＤランプ１１のように発光面（開口部１２ａ）の上半分に５個の発光素子をダイボンディングして、下半分に設けられたリード１４ａ，…，１４ｅにワイヤボンディングするという方式では、到底これ以上の発光面側の薄型化は望めない。
【０００８】
そこで、本発明は、ワイヤボンディングを必要最小限に留めるとともに電極板をリードとして引き出すのではなくパッケージ中に埋め込むことによって、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるＬＥＤランプを提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかるＬＥＤランプは、パッケージ内において複数の電極板に複数個の発光素子を電気的に接続し、光透過性材料で封止してなるＬＥＤランプであって、前記複数個の発光素子のうち赤色発光素子はダイボンディングして前記パッケージの長手方向に沿ってワイヤボンディングし、緑色発光素子及び青色発光素子は電極を下にしてフリップチップ接続し、これらを接続した前記電極板は前記パッケージに埋め込んで発光面の裏面に引き出したものである。
【００１０】
このように、緑色発光素子及び青色発光素子はダイボンディングせずに２つの電極のある面を下側にして金バンプ等を介して電極板にフリップチップ接続する。また、赤色発光素子はダイボンディングして上側の電極からワイヤボンディングするが、従来のＬＥＤランプ１１のように発光面の下方に電極板を設けるのではなく、複数個の発光素子を１列に並べた線上に電極板を設けて、パッケージの長手方向に沿ってワイヤボンディングする。そして、これらの電極板はパッケージに埋め込まれて裏側に引き出され、電源に接続されるようにハンダ付けされる。
【００１１】
これによって、発光面（開口部）の上下方向のスペースは複数個の発光素子の大きさに加えて、複数個の発光素子を電気的に接続する電極板が互いに抵触しないだけの余裕があれば良いことになり、従来のＬＥＤランプ１１の下半分のスペースが不要になる。
【００１２】
このようにして、ワイヤボンディングを必要最小限に留めるとともに電極板をリードとして引き出すのではなくパッケージ中に埋め込むことによって、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるＬＥＤランプとなる。
【００１３】
請求項２の発明にかかるＬＥＤランプは、請求項１の構成において、前記赤色発光素子は２個以上を具備し２個ごとに直列に接続したものである。
【００１４】
赤色発光素子は緑色発光素子及び青色発光素子と比べて標準電圧Ｖｆが半分程度の大きさなので、緑色発光素子及び青色発光素子１個ずつに対して赤色発光素子を２個ずつ直列に接続してこれらを並列に接続すれば、負荷すべき電圧がほぼ等しくなるため、各発光素子を安定して発光させることができる。
【００１５】
このようにして、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるとともに、各発光素子を標準電圧Ｖｆに近い電圧で安定して発光させることができるＬＥＤランプとなる。
【００１６】
請求項３の発明にかかるＬＥＤランプは、請求項１または請求項２の構成において、前記パッケージは熱伝導性の良いセラミックス材料からなるものである。
【００１７】
ここで、熱伝導性の良いセラミックス材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）等がある。パッケージ材料としてこのような熱伝導性の良いセラミックス材料を用いることによって、従来のＬＥＤランプ１１のような合成樹脂製のパッケージ１２に比べて遥かに放熱性が良くなり、長時間の連続点灯によっても各発光素子の発光特性が低下することがない。
【００１８】
このようにして、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるとともに、各発光素子を長時間安定して発光させることができるＬＥＤランプとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの構成を示す平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。図２は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの構成を示す底面図である。図３は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの回路構成を示す回路図である。図４は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプを応用したＬＣＤ（液晶表示画面）の一例の構成を示す分解斜視図である。
【００２０】
図１（ａ）に示されるように、このＬＥＤランプ１はアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）からなるパッケージ２の開口部２ａの底面に、互いに絶縁された電極板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８が設けられており、それぞれの一部はパッケージ２の底面（裏面）まで貫通している。そして、両端には電極板４，３ａの上にそれぞれ赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２がダイボンディングされており、赤色発光素子Ｒ１の上面の電極からはワイヤ５が左端の電極板３ａにボンディングされており、赤色発光素子Ｒ２の上面の電極からはワイヤ５が電極板８にボンディングされている。さらに、左端の電極板３ａからは図示しない導通線がパッケージ２の中を貫通して右側の電極板３ａに接続されており、これによって赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２は直列に接続されている。
【００２１】
青色発光素子Ｂ１は下面を向いた２つの電極がそれぞれ金バンプを介して電極板３ｂと電極板４にフリップチップ接続されており、青色発光素子Ｂ２は下面を向いた２つの電極がそれぞれ金バンプを介して電極板３ｄと電極板４にフリップチップ接続されており、同様に緑色発光素子Ｇは下面を向いた２つの電極がそれぞれ金バンプを介して電極板３ｃと電極板４にフリップチップ接続されている。さらに、このアルミナパッケージ２はスルーホール基板をダイサーで切り取ったものであり、四隅にはそれぞれ４分の１円に近い金メッキ４，８が施されており、この金メッキ４，８は図１（ｂ）に示されるように側面を介して、図２に示されるように底面にまで繋がっている。
【００２２】
また、図１（ｃ）に示されるように、このアルミナパッケージ２の開口部２ａはパッケージ２の厚さの２分の１程度まで掘られており、開口部２ａの底面に固定された電極板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８、発光素子Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｇ、及び２本のワイヤ５は、開口部２ａ内に充填された光透過性材料としての透明エポキシ樹脂６によって封止されている。なお、透明エポキシ樹脂６の表面６ａは加熱硬化時の収縮によって僅かに凹面になっているが、この収縮をも計算に入れて加熱硬化時に平面になるようにすれば、バックライトとして使用するときに導光板に密着させることができて反射損失がなくなるので、より好ましい。
【００２３】
次に、ＬＥＤランプ１の底面について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、ＬＥＤランプ１の底面にはハンダ付けのための４箇所の金メッキパターンが付けられており、これらの金メッキパターンは前述の如く開口部２ａの底面に設けられた電極板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８の一部がパッケージ２の底面まで貫通したものと電気的に接続されている。したがって、これらの金メッキパターンを電源に電気的に接続することによって、電極板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８に接続された各発光素子Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｇに電力を供給することができる。
【００２４】
次に、各発光素子Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｇの回路構成について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、このＬＥＤランプ１の電気回路は電極板４をアノード側の端子とするアノードコモン回路になっている。さらに、２個の赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２は直列に接続されている。赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２は、緑色発光素子Ｇ及び青色発光素子Ｂ１，Ｂ２と比べて標準電圧Ｖｆが半分程度の大きさなので、緑色発光素子Ｇ及び青色発光素子Ｂ１，Ｂ２の１個ずつに対して赤色発光素子Ｒ１，Ｒ２を２個直列に接続してこれらを並列に接続すれば、加えるべき電圧がほぼ等しくなるため、各発光素子Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｇを安定して発光させることができる。
【００２５】
次に、このように構成されたＬＥＤランプ１の応用例として、携帯電話の液晶表示画面（ＬＣＤ）のバックライトとして用いる場合の構成について、図４を参照して説明する。図４に示されるように、この場合は２個のＬＥＤランプ１が用いられ、導光板２３の端面に発光面を密着させて取り付けられる。ＬＥＤランプ１の発光面側の高さは図１（ａ）に示したように約１ｍｍであるが、発光面（開口部２ａ）そのものの高さは約０．７ｍｍであるから、導光板２３の端面の厚さも約０．７ｍｍとなっている。それでも、さらに導光板２３本体を薄くするため、端面にはテーパが付けられている。
【００２６】
導光板２３の下には反射シート２４が設けられており、導光板２３から下へ洩れるＬＥＤ光を反射してＬＣＤ２０側へ集める働きをする。一方、導光板２３の上には拡散シート２２が重ねられ、さらにその上には２枚のＢＥＦシート２１が重ねられている。これらのシート２１，２２はいずれも導光板２３から上方へ発せられるＬＥＤ光の均斉度を向上させて、液晶表示画面２０の輝度を上昇させる働きをする。
【００２７】
これらの板材・シート材がケース２５に収納されることによって、精密に整列させられるとともに、２個のＬＥＤランプ１の外部電源との電気的接続も確保される。このようにして、発光面側の高さが従来のＬＥＤランプ１１の約２．１５ｍｍから一気に半分以下の約１ｍｍとなったことによって、一層の薄型化が要求される携帯電話の液晶表示画面２０の白色バックライト用としても、また白黒液晶表示画面でもカラー表示ができるフィールドシーケンシャル方式用のフルカラーＬＥＤランプとしても実用化が可能なＬＥＤランプとなる。
【００２８】
本実施の形態のＬＥＤ１においては、２個の青色発光素子Ｂ１，Ｂ２と１個の緑色発光素子Ｇとを用いているため、全体として青色がかった白色光が放射される。また、青色発光素子の方が緑色発光素子よりも発光効率が良いため、低電力化にもつながる。これに対して、緑色がかった白色光が要求される場合には、２個の緑色発光素子Ｇ１，Ｇ２と１個の青色発光素子Ｂとを用いれば良い。
【００２９】
本実施の形態においては、白色のＬＥＤランプまたはフィールドシーケンシャル方式用ＬＥＤランプとするため、光の三原色の赤色、緑色、青色の３色の発光素子を用いた例について説明したが、その他の用途の小型ＬＥＤランプとして用いる際にはその他の色の発光素子を用いても良いし、４色以上の発光素子を用いたり、２色や１色の発光素子を複数個用いたものとすることもできる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、パッケージ材料としてセラミックス材料の１種であるアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）を用いた例について説明したが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のその他のセラミックス材料を始めとして種々の材料を使用することができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態においては、封止材料としての光透過性材料として透明エポキシ樹脂を使用した例について説明したが、その他にも透明シリコン樹脂を始めとして、硬化前の流動性、充填性、硬化後の透明性、強度等の条件を満たすものであれば、どのような光透過性材料を用いても良い。
【００３２】
ＬＥＤランプのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかるＬＥＤランプは、パッケージ内において複数の電極板に複数個の発光素子を電気的に接続し、光透過性材料で封止してなるＬＥＤランプであって、前記複数個の発光素子のうち赤色発光素子はダイボンディングして前記パッケージの長手方向に沿ってワイヤボンディングし、緑色発光素子及び青色発光素子は電極を下にしてフリップチップ接続し、これらを接続した前記電極板は前記パッケージに埋め込んで発光面の裏面に引き出したものである。
【００３４】
このように、緑色発光素子及び青色発光素子はダイボンディングせずに２つの電極のある面を下側にして金バンプ等を介して電極板にフリップチップ接続する。また、赤色発光素子はダイボンディングして上側の電極からワイヤボンディングするが、従来のＬＥＤランプ１１のように発光面の下方に電極板を設けるのではなく、複数個の発光素子を１列に並べた線上に電極板を設けて、パッケージの長手方向に沿ってワイヤボンディングする。そして、これらの電極板はパッケージに埋め込まれて裏側に引き出され、電源に接続されるようにハンダ付けされる。
【００３５】
これによって、発光面（開口部）の上下方向のスペースは複数個の発光素子の大きさに加えて、複数個の発光素子を電気的に接続する電極板が互いに抵触しないだけの余裕があれば良いことになり、従来のＬＥＤランプ１１の下半分のスペースが不要になる。
【００３６】
このようにして、ワイヤボンディングを必要最小限に留めるとともに電極板をリードとして引き出すのではなくパッケージ中に埋め込むことによって、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるＬＥＤランプとなる。
【００３７】
請求項２の発明にかかるＬＥＤランプは、請求項１の構成において、前記赤色発光素子は２個以上を具備し２個ごとに直列に接続したものである。
【００３８】
赤色発光素子は緑色発光素子及び青色発光素子と比べて標準電圧Ｖｆが半分程度の大きさなので、緑色発光素子及び青色発光素子１個ずつに対して赤色発光素子を２個ずつ直列に接続してこれらを並列に接続すれば、負荷すべき電圧がほぼ等しくなるため、各発光素子を安定して発光させることができる。
【００３９】
このようにして、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるとともに、各発光素子を標準電圧Ｖｆに近い電圧で安定して発光させることができるＬＥＤランプとなる。
【００４０】
請求項３の発明にかかるＬＥＤランプは、請求項１または請求項２の構成において、前記パッケージは熱伝導性の良いセラミックス材料からなるものである。
【００４１】
ここで、熱伝導性の良いセラミックス材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）等がある。パッケージ材料としてこのような熱伝導性の良いセラミックス材料を用いることによって、従来のＬＥＤランプ１１のような合成樹脂製のパッケージ１２に比べて遥かに放熱性が良くなり、長時間の連続点灯によっても各発光素子の発光特性が低下することがない。
【００４２】
このようにして、発光面側の高さを現状の２分の１以下に縮めることができるとともに、各発光素子を長時間安定して発光させることができるＬＥＤランプとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの構成を示す平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの構成を示す底面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプの回路構成を示す回路図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかるＬＥＤランプを応用したＬＣＤ（液晶表示画面）の一例の構成を示す分解斜視図である。
【図５】図５（ａ）は従来例のＬＥＤランプの構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤランプ
２  パッケージ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４，８  電極板
５  ワイヤ
６  封止樹脂
２０  ＬＣＤ
２３  導光板
２４  反射シート
Ｂ１，Ｂ２  青色発光素子
Ｇ  緑色発光素子
Ｒ１，Ｒ２  赤色発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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