(57)【要約】  ＬＥＤパッケージと放熱基板との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、ＬＥＤパッケージから放熱基板への放熱性を向上させた発光装置およびその製造方法を提供する。発光装置は、開口部が形成された回路基板と、回路基板の裏面側から開口部内に挿入され、端部が回路基板の裏面側に接続されたＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージに接触して回路基板の裏面側に配置された放熱基板とを有する。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子と、上面にＬＥＤ素子が実装され裏面が放熱基板に接触している実装部、ならびに実装部よりも厚さが薄くＬＥＤ素子および回路基板に電気的に接続された電極部を有するリードフレームと、実装部と電極部の間および電極部と放熱基板の間に充填された絶縁樹脂と、実装部上の領域に充填されてＬＥＤ素子を封止する封止樹脂とを有する。
2017209143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された回路基板と、
前記回路基板の裏面側から前記開口部内に挿入され、端部が前記回路基板の裏面側に接続されたＬＥＤパッケージと、
前記ＬＥＤパッケージに接触して前記回路基板の裏面側に配置された放熱基板と、を有し、
前記ＬＥＤパッケージは、
ＬＥＤ素子と、
上面に前記ＬＥＤ素子が実装され裏面が前記放熱基板に接触している実装部、ならびに前記実装部よりも厚さが薄く前記ＬＥＤ素子および前記回路基板に電気的に接続された電極部を有するリードフレームと、
前記実装部と前記電極部の間および前記電極部と前記放熱基板の間に充填された絶縁樹脂と、
前記実装部上の領域に充填されて前記ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤパッケージは、
前記封止樹脂が充填される領域を画定する樹脂枠と、
前記封止樹脂を覆うように充填され、前記封止樹脂を通した前記ＬＥＤ素子からの出射光を集光するレンズ樹脂と、
前記レンズ樹脂よりも硬度が高く、前記樹脂枠の外周部を取り囲むように前記回路基板と前記レンズ樹脂との間に配置された補強樹脂と、
をさらに有する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記回路基板は、フレキシブル基板であり、前記放熱基板との間に隙間が形成されないように前記リードフレームの側面に沿って折り曲げられている、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記リードフレームの前記実装部の側面は、前記電極部の複数の側面に沿うように形成された凹凸形状を有し、
前記絶縁樹脂のうちで前記実装部と前記電極部の間に充填された部分は、前記実装部の前記凹凸形状に沿って複数の方向に折れ曲がっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記リードフレームの前記実装部の上面は、前記電極部の上面よりも高い位置にあり、かつ、前記回路基板の前記開口部内において前記回路基板の裏面よりも高い位置にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記リードフレームの前記実装部における前記ＬＥＤ素子の実装位置の上面は、前記電極部の上面よりも低い位置にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記リードフレームの前記実装部および前記電極部の少なくとも一方は、鉛直方向の断面内に段差を有し、
前記絶縁樹脂は、前記段差により形成される前記実装部または前記電極部の凹部を埋め尽くしている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記リードフレームの前記実装部および前記電極部の少なくとも一方の側面に切欠きが形成されており、
前記絶縁樹脂は前記切欠きの内部を埋め尽くしている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記リードフレームの前記実装部および前記電極部の少なくとも一方は貫通孔を有し、
前記絶縁樹脂は前記貫通孔の内部を埋め尽くしている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記リードフレームの前記実装部の上面は十字形状を有し、前記電極部は、前記十字形状の四隅にそれぞれ配置された４個の部分で構成される、請求項４に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記リードフレームの前記実装部に前記ＬＥＤ素子が複数配置され、
複数の前記ＬＥＤ素子は互いに並列接続される複数の組に分けられ、各々の組のＬＥＤ素子の正極および負極は、前記電極部の前記４個の部分のうちの所望のものに結線されている、請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記リードフレームの前記実装部に前記ＬＥＤ素子が複数配置され、
複数の前記ＬＥＤ素子は互いに並列接続される複数の組に分けられ、各々の組のＬＥＤ素子の正極および負極のうちの一方は前記実装部に結線され、他方は前記電極部の前記４個の部分のうちの所望のものに結線されている、請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１３】
実装部、および前記実装部の端部に配置され前記実装部よりも厚さが薄い電極部で構成されるリードフレームを作製する工程と、
前記実装部と前記電極部の間および前記電極部の裏面側に絶縁樹脂を充填する工程と、
前記実装部の上面にＬＥＤ素子を実装して、前記ＬＥＤ素子を前記電極部に電気的に接続する工程と、
前記実装部上の領域に封止樹脂を充填して前記ＬＥＤ素子を封止することにより、前記リードフレーム、前記絶縁樹脂、前記ＬＥＤ素子および前記封止樹脂を有するＬＥＤパッケージを作製する工程と、
開口部が形成された回路基板の裏面側から前記ＬＥＤパッケージを前記開口部内に挿入して、前記電極部を前記回路基板の裏面側に電気的に接続するとともに、前記絶縁樹脂のうちで前記電極部の裏面側の部分および前記実装部の裏面がそれぞれ放熱基板に接触するように回路基板の裏面側に前記放熱基板を配置する工程と、
を有することを特徴とする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、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、表面実装型のＬＥＤ（発光ダイオード）パッケージが、例えば各種の照明装置の光源となる発光装置に広く利用されている。【０００３】
図１８は、従来の表面実装型ＬＥＤパッケージ６の断面図である。ＬＥＤパッケージ６は、ＬＥＤ素子５１、樹脂枠５３、封止樹脂５４、レンズ樹脂５５およびリードフレーム６０を有する。リードフレーム６０は、絶縁樹脂６２が間に挟まれた実装部６１および電極部６４ａ，６４ｂで構成され、回路基板７０の上に実装されている。回路基板７０は、絶縁層７２およびその上に形成された配線パターン７１を有し、放熱基板３の上に配置されており、実装部６１および電極部６４ａ，６４ｂは配線パターン７１に接触している。ＬＥＤ素子５１は、実装部６１の上に実装され、ボンディングワイヤ５２（以下、単にワイヤ５２という）を介して電極部６４ａ，６４ｂとの間で電気的に接続され、樹脂枠５３内に充填された封止樹脂５４によって封止され、さらにレンズ樹脂５５によって覆われている。【０００４】
また、特許文献１には、熱伝導性を有する基台と、基台に固着する導電部を備えた配線板と、基台の実装エリアに実装される発光素子チップとを有する高輝度発光素子が記載されている。この高輝度発光素子では、基台は発光素子チップからの熱を放熱するための放熱面を備え、配線板の導電部は発光素子チップと電気的接続部材によって接続されると共に、導電部の一部に発光素子チップを駆動する駆動電流を供給するための電気的接続面が設けられ、電気的接続面と基台の放熱面とが対向して配置されている。【０００５】
特許文献２には、ベース絶縁基板の表面に形成された電極パターン上にＬＥＤチップを実装し、そのＬＥＤチップを透光性樹脂で封止した後、実装側の基板に設けられた貫通孔に封止樹脂部を埋設するように裏面実装して形成された裏面実装型ＬＥＤが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５９８６号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５１０７号公報
【発明の概要】
【０００７】
図１８に示したＬＥＤパッケージ６では、ＬＥＤ素子５１で発生した熱の放熱経路である実装部６１と電極部６４ａ，６４ｂとが、パッケージ裏面に露出している。このため、ＬＥＤパッケージ６を金属製の放熱基板３の上に配置するためには、電気的な絶縁性が確保されるように、絶縁層７２を介在させる必要がある。一般に、絶縁材は金属よりも熱伝導率が著しく低いため、図１８に示した構成では、ヒートシンク付きのマザーボード（回路基板）にＬＥＤパッケージを実装する場合に、リードフレームからヒートシンク（放熱基板）への放熱性が悪くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、ＬＥＤパッケージと放熱基板との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、ＬＥＤパッケージから放熱基板への放熱性を向上させた発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
開口部が形成された回路基板と、回路基板の裏面側から開口部内に挿入され、端部が回路基板の裏面側に接続されたＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージに接触して回路基板の裏面側に配置された放熱基板とを有し、ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子と、上面にＬＥＤ素子が実装され裏面が放熱基板に接触している実装部、ならびに実装部よりも厚さが薄くＬＥＤ素子および回路基板に電気的に接続された電極部を有するリードフレームと、実装部と電極部の間および電極部と放熱基板の間に充填された絶縁樹脂と、実装部上の領域に充填されてＬＥＤ素子を封止する封止樹脂とを有することを特徴とする発光装置が提供される。
【００１０】
上記の発光装置では、ＬＥＤパッケージは、封止樹脂が充填される領域を画定する樹脂枠と、封止樹脂を覆うように充填され、封止樹脂を通したＬＥＤ素子からの出射光を集光するレンズ樹脂と、レンズ樹脂よりも硬度が高く、樹脂枠の外周部を取り囲むように回路基板とレンズ樹脂との間に配置された補強樹脂とをさらに有することが好ましい。
【００１１】
上記の発光装置では、回路基板は、フレキシブル基板であり、放熱基板との間に隙間が形成されないようにリードフレームの側面に沿って折り曲げられていることが好ましい。
【００１２】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部の側面は、電極部の複数の側面に沿うように形成された凹凸形状を有し、絶縁樹脂のうちで実装部と電極部の間に充填された部分は、実装部の凹凸形状に沿って複数の方向に折れ曲がっていることが好ましい。
【００１３】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部の上面は、電極部の上面よりも高い位置にあり、かつ、回路基板の開口部内において回路基板の裏面よりも高い位置にあることが好ましい。
【００１４】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部におけるＬＥＤ素子の実装位置の上面は、電極部の上面よりも低い位置にあることが好ましい。
【００１５】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部および電極部の少なくとも一方は、鉛直方向の断面内に段差を有し、絶縁樹脂は、段差により形成される実装部または電極部の凹部を埋め尽くしていることが好ましい。
【００１６】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部および電極部の少なくとも一方の側面に切欠きが形成されており、絶縁樹脂は切欠きの内部を埋め尽くしていることが好ましい。
【００１７】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部および電極部の少なくとも一方は貫通孔を有し、絶縁樹脂は貫通孔の内部を埋め尽くしていることが好ましい。
【００１８】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部の上面は十字形状を有し、電極部は、十字形状の四隅にそれぞれ配置された４個の部分で構成されることが好ましい。
【００１９】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部にＬＥＤ素子が複数配置され、複数のＬＥＤ素子は互いに並列接続される複数の組に分けられ、各々の組のＬＥＤ素子の正極および負極は、電極部の４個の部分のうちの所望のものに結線されていることが好ましい。
【００２０】
上記の発光装置では、リードフレームの実装部にＬＥＤ素子が複数配置され、複数のＬＥＤ素子は互いに並列接続される複数の組に分けられ、各々の組のＬＥＤ素子の正極および負極のうちの一方は実装部に結線され、他方は電極部の４個の部分のうちの所望のものに結線されていることが好ましい。
【００２１】
また、実装部、および実装部の端部に配置され実装部よりも厚さが薄い電極部で構成されるリードフレームを作製する工程と、実装部と電極部の間および電極部の裏面側に絶縁樹脂を充填する工程と、実装部の上面にＬＥＤ素子を実装して、ＬＥＤ素子を電極部に電気的に接続する工程と、実装部上の領域に封止樹脂を充填してＬＥＤ素子を封止することにより、リードフレーム、絶縁樹脂、ＬＥＤ素子および封止樹脂を有するＬＥＤパッケージを作製する工程と、開口部が形成された回路基板の裏面側からＬＥＤパッケージを開口部内に挿入して、電極部を回路基板の裏面側に電気的に接続するとともに、絶縁樹脂のうちで電極部の裏面側の部分および実装部の裏面がそれぞれ放熱基板に接触するように回路基板の裏面側に放熱基板を配置する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
【００２２】
上記の発光装置によれば、ＬＥＤパッケージと放熱基板との間の電気的な絶縁性が確保され、かつＬＥＤパッケージから放熱基板への放熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】発光装置１の斜視図である。
【図２】発光装置１の上面図である。
【図３】発光装置１の側面図である。
【図４】放熱基板３が取り除かれた発光装置１の裏面図である。
【図５】回路基板２の上面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿った発光装置１の断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｈ）は、発光装置１の製造工程を説明するための上面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｈ）は、発光装置１の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は、別の発光装置１ＡのＬＥＤパッケージ５の断面図および上面図である。
【図１０】さらに別の発光装置１Ｂの断面図である。
【図１１】別のＬＥＤパッケージ５’の断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、ＬＥＤパッケージのリードフレームの形状の変形例を示す図である。
【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は、別のＬＥＤパッケージ５Ａ，５Ｂの断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、別のＬＥＤパッケージ５Ｃ〜５Ｅの断面図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、別のＬＥＤパッケージ５Ｆ〜５Ｉの断面図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｆ）は、ＬＥＤパッケージのリードフレームの形状の変形例を示す図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｄ）は、ＬＥＤパッケージのリードフレームの形状の変形例を示す図である。
【図１８】従来の表面実装型ＬＥＤパッケージ６の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、発光装置について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
【００２５】
図１〜図３は、それぞれ、発光装置１の斜視図、上面図および側面図である。発光装置１は、回路基板２に裏面側から複数のＬＥＤパッケージ５が実装され、さらにそれらの裏面側に放熱基板３が配置された構造を有する。図４は、放熱基板３が取り除かれた発光装置１の裏面図である。発光装置１は、発光部として２１個のＬＥＤパッケージ５を有し、例えば各種の照明用のＬＥＤ光源装置として利用される。ただし、この２１個は一例であり、ＬＥＤパッケージ５の個数は特に限定されず、例えば１個であってもよい。
【００２６】
図５は、回路基板２の上面図である。回路基板２（主回路基板、配線基板、マザーボード）は、ほぼ矩形の絶縁基板であり、機械的な強度および耐熱性を確保するために、例えば、ＦＲ−４（Flame Retardant Type 4）を基材とするガラスエポキシ基板などで構成される。図示した例では、ＬＥＤパッケージ５を挿入するための２１個の開口部１２が、回路基板２上にほぼ等間隔で形成されている。
【００２７】
図２および図５に示す回路基板２の左端には、発光装置１を外部電源に接続するための２個の電極１３が取り付けられている。また、詳細は図示していないが、回路基板２には、電極１３と各開口部１２に実装されるＬＥＤパッケージ５とを（すなわち、複数のＬＥＤパッケージ５を互いに）電気的に接続するための配線パターンが形成されている。電極１３が外部電源に接続されて電圧が印加されることにより、各ＬＥＤパッケージ５は発光する。その際、発光装置１のすべてのＬＥＤパッケージ５が同時に発光してもよいし、回路基板２上の配線パターンによっては、一部のＬＥＤパッケージ５のみが発光してもよい。
【００２８】
放熱基板３は、各ＬＥＤパッケージ５を回路基板２との間で挟むように、複数のＬＥＤパッケージ５のパッケージ基板に接触して回路基板２の裏面側に配置された矩形の金属基板である。放熱基板３は、各ＬＥＤパッケージ５で発生した熱を発光装置１の外部に放出させるためのヒートシンクとして機能するため、例えば、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウムまたは銅で構成される。ただし、放熱基板３の材質は、耐熱性と放熱性に優れたものであれば、アルミニウムおよび銅以外のものであってもよい。また、放熱基板３は、必ずしも１枚ですべてのＬＥＤパッケージ５に接触していなくてもよく、一部のＬＥＤパッケージ５に接触するものと、残りのＬＥＤパッケージ５に接触するものの複数枚に分かれていてもよい。なお、図１〜図３に示すように、回路基板２および放熱基板３の四隅において、両者はねじ１４により互いに固定されている。
【００２９】
図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿った発光装置１の断面図である。各ＬＥＤパッケージ５は、リードフレーム４０、絶縁樹脂４２、ＬＥＤ素子５１、樹脂枠５３、封止樹脂５４およびレンズ樹脂５５を有し、リードフレーム４０よりも上側の部分が回路基板２の裏面側から開口部１２内に挿入されている。各ＬＥＤパッケージ５は、リードフレーム４０の端部が回路基板２の裏面に半田接続されている。
【００３０】
リードフレーム４０は、上面にＬＥＤ素子５１が実装され裏面が放熱基板３に接触している実装部４１と、実装部４１よりも厚さが薄くＬＥＤ素子５１および回路基板２に電気的に接続されている電極部４４ａ，４４ｂとで構成される。実装部４１と電極部４４ａ，４４ｂの間、および電極部４４ａ，４４ｂと放熱基板３の間には、絶縁樹脂４２が充填されて互いに電気的に絶縁されている。電極部４４ａ，４４ｂは、実装部４１側の側面と放熱基板３側の裏面が絶縁樹脂４２により覆われているため、実装部４１とは反対側の側面と上面のみが露出しており、この露出した上面で、回路基板２の配線パターンおよびワイヤ５２に接続されている。
【００３１】
ＬＥＤ素子５１は、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体などで構成された、発光波長帯域が４５０〜４６０ｎｍ程度の青色光を出射する青色ＬＥＤである。ただし、ＬＥＤ素子５１の発光波長帯域は特に限定されず、ＬＥＤ素子５１は、例えば、緑色光を出射する緑色ＬＥＤまたは赤色光を出射する赤色ＬＥＤであってもよい。また、例えば、あるＬＥＤパッケージ５のＬＥＤ素子５１は青色ＬＥＤであり、他のＬＥＤパッケージ５のＬＥＤ素子５１は緑色ＬＥＤであるというように、ＬＥＤパッケージ５ごとにＬＥＤ素子５１の発光波長帯域が異なっていてもよい。
【００３２】
後述する図７（Ｃ）〜図７（Ｅ）に示すように、ＬＥＤパッケージ５では、複数のＬＥＤ素子５１が、リードフレーム４０の実装部４１上に、矩形の格子状に配列して実装されている。これらの図では、図示を簡単にするために、１６個のＬＥＤ素子５１が実装された場合の例を示しているが、ＬＥＤパッケージ５に含まれるＬＥＤ素子５１の個数は特に限定されず、例えば１個であってもよい。
【００３３】
ＬＥＤ素子５１の下面は、例えば透明な絶縁性の接着剤などにより、実装部４１の上面に固定されている。また、ＬＥＤ素子５１は上面に１対の素子電極を有し、図７（Ｄ）に示すように、隣接するＬＥＤ素子５１の素子電極は、ワイヤ５２により相互に電気的に接続されている。実装部４１の端部に位置するＬＥＤ素子５１から出たワイヤ５２は、電極部４４ａまたは電極部４４ｂに接続されている。これにより、各ＬＥＤ素子５１には、ワイヤ５２を介して電流が供給される。
【００３４】
樹脂枠５３は、例えば白色の樹脂で構成された矩形の枠体であり、リードフレーム４０の上面に露出している絶縁樹脂４２を跨いで、実装部４１および電極部４４ａ，４４ｂの上に固定されている。樹脂枠５３は、封止樹脂５４が充填される領域を画定し、封止樹脂５４の流出しを防止するためのダム材である。また、樹脂枠５３は、実装部４１上に実装されたＬＥＤ素子５１を取り囲んでおり、ＬＥＤ素子５１から側方に出射された光を、ＬＥＤパッケージ５の上方（回路基板２の上面側）に向けて反射させる。
【００３５】
なお、樹脂枠５３の形状は、矩形に限らず、例えば円形であってもよい。ただし、多数のＬＥＤ素子５１を高密度に実装する場合には、矩形の樹脂枠５３により画定される実装領域に、各ＬＥＤ素子５１を矩形の格子状に配置するとよい。
【００３６】
封止樹脂５４は、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの無色かつ透明な熱硬化性樹脂で構成され、樹脂枠５３により囲まれた実装部４１上の空間に充填されて、ＬＥＤ素子５１およびワイヤ５２を一体に被覆し保護（封止）する。封止樹脂５４は、ＬＥＤ素子５１によって励起される蛍光体を含有してもよい。例えば、ＬＥＤ素子５１が青色ＬＥＤである場合には、封止樹脂５４は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）などの黄色蛍光体を含有してもよい。この場合、ＬＥＤパッケージ５は、ＬＥＤ素子５１からの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる黄色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。また、封止樹脂５４は、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体などの複数種類の蛍光体を含有してもよいし、ＬＥＤパッケージ５ごとに異なる種類の蛍光体を含有してもよい。
【００３７】
レンズ樹脂５５は、ＬＥＤパッケージ５が挿入された開口部１２の上面側に形成されたほぼ半球状の部材であり、封止樹脂５４の全体を覆い、封止樹脂５４を通したＬＥＤ素子５１からの出射光を集光する。レンズ樹脂５５は、ＬＥＤパッケージ５が回路基板２の裏面側から開口部１２内に実装された後で、例えば、シリコーン樹脂などの透明樹脂を用いて、インジェクション成形により形成される。
【００３８】
図７（Ａ）〜図７（Ｈ）および図８（Ａ）〜図８（Ｈ）は、発光装置１の製造工程を説明するための上面図および断面図である。これらの図では、発光装置１内の１つのＬＥＤパッケージ５の部分に着目して図示している。
【００３９】
最初に、発光装置１で使用されるＬＥＤパッケージ５の製造工程を説明する。ＬＥＤパッケージ５の製造時には、まず、図７（Ａ）および図８（Ａ）に示すリードフレーム４０が作製される。リードフレーム４０は、例えば、実装部４１および電極部４４ａ，４４ｂとなる金属片が複数個連結された集合基板の状態で、電極部４４ａ，４４ｂとなる部分の裏面側をハーフエッチングにより切削して作製される。そして、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、実装部４１と電極部４４ａ，４４ｂの間および電極部４４ａ，４４ｂの裏面側が絶縁樹脂４２で埋められる。
【００４０】
次に、図７（Ｃ）および図８（Ｃ）に示すように、実装部４１の上面に、複数のＬＥＤ素子５１が、矩形の格子状に配列して、ダイボンドにより固定される。そして、図７（Ｄ）および図８（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ素子５１同士がワイヤ５２で接続され、ワイヤ５２を介して電極部４４ａ，４４ｂに電気的に接続される。続いて、図７（Ｅ）および図８（Ｅ）に示すように、リードフレーム４０の上面に樹脂枠５３が固定され、その後、図７（Ｆ）および図８（Ｆ）に示すように、樹脂枠５３で囲まれた領域に封止樹脂５４が充填される。これにより、図６に示すＬＥＤパッケージ５が完成する。
【００４１】
さらに、図７（Ｇ）および図８（Ｇ）に示すように、完成したＬＥＤパッケージ５が放熱基板３の上面に固定されるとともに、電極部４４ａ，４４ｂの上面が回路基板２の裏面の配線パターンに半田接続される。このときのＬＥＤパッケージ５の実装には、例えばＡｇペーストなどの導電性接着材料を用いてもよい。また、ＬＥＤパッケージ５ごとの高さのバラつきを吸収するために、熱伝導性および弾性を有する放熱シートを介して、各ＬＥＤパッケージ５を放熱基板３の上面に固定してもよい。
【００４２】
その後、図７（Ｈ）および図８（Ｈ）に示すように、回路基板２の上面側において、ＬＥＤパッケージ５が挿入された開口部１２の周囲に、例えばインジェクション成形により半球状のレンズ樹脂５５が形成される。以上の工程により、図１〜図６に示す発光装置１が完成する。
【００４３】
発光装置１のＬＥＤパッケージ５では、ＬＥＤ素子５１が実装されている実装部４１の裏面が放熱基板３に直接接触しているので、図１８に示したＬＥＤパッケージ６と比べて放熱性が向上する。これにより、発光装置１では、大発熱素子の設計が容易になり、ＬＥＤパッケージ６を用いた場合と比べて、各ＬＥＤパッケージに実装するＬＥＤ素子の個数を増やすことができる。
【００４４】
また、ＬＥＤパッケージ５の裏面側では、実装部４１は露出しているが、電極部４４ａ，４４ｂは露出していない。ＬＥＤパッケージ５では、電極部４４ａ，４４ｂと放熱基板３の間に絶縁樹脂４２が介在し、ＬＥＤパッケージ６と比べて、回路基板２と放熱基板３との間の距離が長くなるので、電気的な絶縁性も向上する。
【００４５】
また、発光装置１では、ＬＥＤパッケージ６を用いた発光装置とは異なり、回路基板２上に平面領域ができるため、レンズ樹脂５５を大きく作ったり、あるいは小さく作ったりするなど、設計の自由度が高くなる。また、ＬＥＤパッケージ５のリードフレーム４０には、表面実装型のＬＥＤパッケージのものと同様の金属基板を使用することができるため、製品を安価に提供することも可能である。
【００４６】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、別の発光装置１ＡのＬＥＤパッケージ５の断面図および上面図である。発光装置１Ａは、補強樹脂５６が追加されている点が発光装置１とは異なり、その他の点では発光装置１と同じ構成を有する。補強樹脂５６は、例えばシリコーン樹脂で枠状に成形された部材であり、樹脂枠５３の外周面に接触し樹脂枠５３を取り囲むように、回路基板２とレンズ樹脂５５との間に配置されている。補強樹脂５６は、樹脂枠５３およびレンズ樹脂５５よりも硬度が高く、ショアＤ硬度３０〜９０程度の硬度を有することが好ましい。発光装置１Ａでは、ＬＥＤパッケージ５が回路基板２に実装された後で、補強樹脂５６がＬＥＤパッケージ５の樹脂枠５３の周囲に形成され、さらにその後で、樹脂枠５３、封止樹脂５４および補強樹脂５６の上にレンズ樹脂５５が形成される。
【００４７】
発光装置１では、発光時に、ＬＥＤパッケージ５の発熱によりレンズ樹脂５５が熱膨張して回路基板２が変形することがあり得る。しかしながら、発光装置１Ａでは、回路基板２とレンズ樹脂５５との間に高硬度の補強樹脂５６が配置されていることにより、回路基板２の変形を抑制することが可能である。
【００４８】
図１０は、さらに別の発光装置１Ｂの断面図である。発光装置１Ｂは、回路基板２Ｂの形状のみが発光装置１とは異なり、その他の点では発光装置１と同じ構成を有する。回路基板２Ｂは、フレキシブル基板であり、発光装置１と同様に回路基板２Ｂに実装されている各ＬＥＤパッケージ５のリードフレーム４０の側面に沿って折り曲げられている。これにより、回路基板２Ｂの裏面は、開口部１２同士の間では、電極部４４ａ，４４ｂおよび絶縁樹脂４２の側面ならびに放熱基板３の上面に接触している。発光装置１の回路基板２では、開口部１２同士の間において、回路基板２と放熱基板３の間に隙間ができてしまうが、発光装置１Ｂのように、回路基板としてフレキシブル基板を使用すれば、この隙間をなくすことができる。
【００４９】
この隙間をなくすことで、発光装置１を器具に固定するときにＬＥＤパッケージ５にかかる実装ストレスを軽減することができる。ガラスクロス入り回路基板板材などのリジッド基板を使用すると、ＬＥＤパッケージ５を回路基板２と放熱基板３に実装したときに、発光装置１の端部では回路基板２が放熱基板３から浮いた状態になる。発光装置１を器具に固定するときには、回路基板２の端部は器具にねじ止めなどで固定される。この場合、固定時にかかる応力で回路基板２が大きくたわみ、てこの原理でＬＥＤパッケージ５にはストレスがかかってしまう。しかしながら、フレキシブル基板を用いれば、回路基板２と放熱基板３の間の隙間がなくなるので、ＬＥＤパッケージ５にかかるストレスを軽減することができる。
【００５０】
図１１は、別のＬＥＤパッケージ５’の断面図である。ＬＥＤパッケージ５’は、レンズ樹脂の大きさのみが上記のＬＥＤパッケージ５とは異なり、その他の点ではＬＥＤパッケージ５と同じ構成を有する。ＬＥＤパッケージ５のレンズ樹脂５５は、ＬＥＤパッケージ５が回路基板２に実装された後で回路基板２の開口部１２の上面側全体を覆うように形成される。一方、ＬＥＤパッケージ５’のレンズ樹脂５５’は、レンズ樹脂５５と同様に半球状の形状を有するが、開口部１２の上面側全体を覆うほど大きくはなく、樹脂枠５３および封止樹脂５４の上だけに、ＬＥＤパッケージ単体の段階で形成される。上記の発光装置１，１Ａ，１Ｂでは、ＬＥＤパッケージ５’のように予めレンズ樹脂が形成されたＬＥＤパッケージを用いてもよい。
【００５１】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、ＬＥＤパッケージのリードフレームの形状の変形例を示す図である。図１２（Ａ）は、実装部４１’および電極部４４ａ’，４４ｂ’を有する別のリードフレーム４０’の上面を示し、図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）は、それぞれ、図１２（Ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線およびＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ線に沿ったリードフレーム４０’の断面を示す。図１２（Ａ）では、ＬＥＤ素子５１、ワイヤ５２および樹脂枠５３も重ねて図示している。リードフレーム４０’は、実装部４１’および電極部４４ａ’，４４ｂ’の形状および大きさのみが上記のリードフレーム４０のものとは異なり、これらの機能はリードフレーム４０のものと同じである。
【００５２】
リードフレーム４０’では、電極部４４ａ’，４４ｂ’は、リードフレーム４０の電極部４４ａ，４４ｂよりも小さい矩形の形状を有する。また、実装部４１’は、上面が「エ」の字型の形状を有し、電極部４４ａ’，４４ｂ’の３方の側面を取り囲んでいる。このため、リードフレーム４０’では、絶縁樹脂４２のうちで実装部４１’と電極部４４ａ’の間および実装部４１’と電極部４４ｂ’の間に充填された部分は、実装部４１’の形状に沿って３方向に折れ曲がっている。このような形状にすると、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示した形状の場合と比べて、実装部と電極部の間の絶縁樹脂が剥がれにくくなる（抜けが防止される）ため、絶縁樹脂付きのリードフレームの強度が向上する。上記したＬＥＤパッケージ５，５’では、リードフレーム４０に代えて、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示したリードフレーム４０’を用いてもよい。
【００５３】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）および図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は、それぞれ、別のＬＥＤパッケージ５Ａ〜５Ｉの断面図である。ＬＥＤパッケージ５Ａ〜５Ｉは、レンズ樹脂を有していない点およびリードフレームの形状の点で上記のＬＥＤパッケージ５とは異なるが、その他の点ではＬＥＤパッケージ５と同じ構成を有する。ＬＥＤ素子５１、ワイヤ５２、樹脂枠５３および封止樹脂５４については、ＬＥＤパッケージ５のものと同じであるため、説明を省略する。ＬＥＤパッケージ５Ａ〜５Ｉを有する発光装置では、上記の発光装置１Ａと同様に、樹脂枠５３の外周面に接触する補強樹脂５６が追加されている。
【００５４】
図１３（Ａ）に示すＬＥＤパッケージ５Ａのリードフレーム４０Ａは、２端子構造のものであり、実装部４１Ａおよび電極部４５Ａを有する。実装部４１Ａは電極部の機能も兼ねており、ＬＥＤパッケージ５Ａでは、ワイヤ５２は、電極部４５Ａの上面と、実装部４１Ａにおける電極部４５Ａとは反対側の端部の上面に接続されている。リードフレーム４０Ａでは、電極部４５Ａの上面および実装部４１Ａにおけるワイヤ５２が接続される端部の上面は、実装部４１ＡにおけるＬＥＤ素子５１の実装位置の上面よりも１段低い位置にある。
【００５５】
図１３（Ｂ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｂのリードフレーム４０Ｂは、３端子構造のものであり、実装部４１Ｂおよび電極部４５Ｂ，４６Ｂを有する。実装部４１Ｂおよび電極部４５Ｂ，４６Ｂは、それぞれ、ＧＮＤ、アノードおよびカソードに相当する。リードフレーム４０Ｂでも、電極部４５Ｂ，４６Ｂの上面は、実装部４１Ｂの上面よりも１段低い位置にある。
【００５６】
リードフレームの一部に対して例えばエッチングを行うことにより、リードフレーム４０Ａ，４０Ｂのように、電極端子となる部分の上面を、ＬＥＤ素子５１の実装面よりも１段下げてもよい。言い換えると、リードフレームの実装部の上面は、電極部の上面よりも高い位置にあってもよい。そうすれば、ＬＥＤパッケージを回路基板２の裏面側に実装したときに、リードフレームの実装部の上面（ＬＥＤ素子５１の実装面）は、回路基板２の開口部内において、回路基板２の裏面よりも高い位置に配置される。これにより、実装部と電極部の上面が同一平面であるリードフレームを使用した場合と比べて、ＬＥＤ素子５１（発光面）の位置が高くなるため、回路基板２の開口部内の側面で吸収される光の量が少なくなり、発光装置の光束を向上させることができる。
【００５７】
図１４（Ａ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｃは、レンズ樹脂が省略されている点を除けば、上記した補強樹脂５６付きのＬＥＤパッケージ５と同じ構成を有する。ＬＥＤパッケージ５Ｃのリードフレーム４０Ｃの実装部４１Ｃおよび電極部４５Ｃ，４６Ｃは、上記したリードフレーム４０の実装部４１および電極部４４ａ，４４ｂと同じものである。図１４（Ａ）に示した例では、ＬＥＤパッケージ５Ｃの上方に、レンズ樹脂とは別に、ＬＥＤパッケージ５Ｃからの出射光を集光するためのレンズ８０が配置されている。
【００５８】
図１４（Ｂ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｄのリードフレーム４０Ｄは、３端子構造のものであり、実装部４１Ｄおよび電極部４５Ｄ，４６Ｄを有する。図１４（Ｃ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｅのリードフレーム４０Ｅは、２端子構造のものであり、実装部４１Ｅおよび電極部４５Ｅを有する。リードフレーム４０Ｄでは、上記のリードフレーム４０Ｂとは逆に、実装部４１Ｄの上面の方が、電極部４５Ｄ，４６Ｄの上面よりも１段低い位置にある。リードフレーム４０Ｅでも、実装部４１ＥにおいてＬＥＤ素子５１が実装される中央部分の上面の方が、電極部４５Ｅの上面および実装部４１Ｅにおけるワイヤ５２が接続される端部の上面よりも１段低い位置にある。
【００５９】
例えばエッチングを行うことにより、リードフレーム４０Ｄ，４０Ｅのように、ＬＥＤ素子５１の実装面を、電極端子となる部分の上面よりも１段下げてもよい。これにより、実装部と電極部の上面が同一平面であるリードフレーム４０Ｃを使用した場合と比べて、ＬＥＤ素子５１（発光面）の位置が低くなるので、レンズ８０の位置をＬＥＤパッケージに近付けることができる。すなわち、ＬＥＤパッケージ５Ｃにおけるレンズ８０の下面と封止樹脂５４の上面との間の距離ｈ１と比べて、ＬＥＤパッケージ５Ｄ，５Ｅにおけるレンズ８０の下面と封止樹脂５４の上面との間の距離ｈ２は小さくなる（ｈ１＞ｈ２）。したがって、ＬＥＤパッケージ５Ｄ，５Ｅを用いれば、ＬＥＤパッケージ５Ｃを用いた場合よりも、レンズ８０付きの発光装置全体の厚さが薄くすることができる。
【００６０】
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｆ，５Ｇのリードフレーム４０Ｆ，４０Ｇは、２端子構造のものであり、それぞれ、実装部４１Ｆおよび電極部４５Ｆ、ならびに実装部４１Ｇおよび電極部４５Ｇを有する。図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）に示すＬＥＤパッケージ５Ｈ，５Ｉのリードフレーム４０Ｈ，４０Ｉは、３端子構造のものであり、それぞれ、実装部４１Ｈおよび電極部４５Ｈ，４６Ｈ、ならびに実装部４１Ｉおよび電極部４５Ｉ，４６Ｉを有する。リードフレーム４０Ｆ〜４０Ｉでは、実装部４１Ｆ〜４１Ｉと電極部４５Ｆ〜４５Ｉ，４６Ｈ，４６Ｉの下部における図中に楕円で示した位置に段差が形成されており、これにより各実装部および各電極部がカギ状の形状を有する。ＬＥＤパッケージ５Ｆ〜５Ｉの絶縁樹脂４２は、これらの段差により形成される各実装部および各電極部の凹部を埋め尽くすように充填されている。
【００６１】
リードフレームの作製時にハーフエッチングを行うことで、リードフレーム４０Ｆ〜４０Ｉのように、実装部および電極部に段差を形成してもよい。その段差により形成される実装部および電極部の凹部を埋め尽くすように絶縁樹脂が充填されることで、絶縁樹脂付きのリードフレームの強度が向上し、電極部が剥がれにくくなる。なお、図中に楕円で示した段差は、実装部と電極部の一方のみに形成されていてもよい。
【００６２】
図１６（Ａ）〜図１６（Ｆ）および図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は、ＬＥＤパッケージのリードフレームの形状の変形例を示す図である。図１６（Ａ）は、実装部４１Ｊおよび電極部４５Ｊ，４６Ｊを有するリードフレーム４０Ｊを示し、図１６（Ｅ）は、実装部４１Ｋおよび電極部４５Ｋ，４６Ｋを有するリードフレーム４０Ｋの上面を示す。図１６（Ｂ）および図１６（Ｆ）は、それぞれ、絶縁樹脂４２が充填され、ＬＥＤ素子５１が実装され、かつワイヤ５２が接続されたリードフレーム４０Ｊ，４０Ｋの上面を示す。
【００６３】
リードフレーム４０Ｊの実装部４１Ｊは、電極部４５Ｊ，４６Ｊに対向する端部の中央に凸部を有し、電極部４５Ｊ，４６Ｊは、それぞれ、実装部４１Ｊに対向する端部に、それらの凸部よりも一回り大きい凹部を有する。これにより、リードフレーム４０Ｊの絶縁樹脂４２は、実装部４１Ｊと電極部４５Ｊ，４６Ｊの間において、それらの凹凸形状に沿うように折れ曲がって延びている。また、リードフレーム４０Ｋの実装部４１Ｋは、上方から見ると、４方向に突出した十字形状を有し、電極部４５Ｋはその十字形状の四隅のうちの２か所に、電極部４６Ｋは残りの２か所に、それぞれ配置されている。これにより、リードフレーム４０Ｋの絶縁樹脂４２も、実装部４１Ｋと電極部４５Ｋ，４６Ｋの間において、それぞれ「く」の字型に折れ曲がって延びている。
【００６４】
リードフレーム４０Ｊ，４０Ｋのように、実装部および電極部の一部が削り取られることで、実装部の側面が電極部の複数の側面に沿った凹凸形状を有し、絶縁樹脂が実装部と電極部の間でその凹凸形状に沿って複数の方向に折れ曲がって延びていてもよい。これにより、リードフレームの電極部が剥がれにくくなり、放熱性が向上し、かつ絶縁樹脂にクラックが発生しにくくなるという利点がある。
【００６５】
図１６（Ｃ）は、実装部４１Ｌおよび電極部４５Ｌ，４６Ｌを有するリードフレーム４０Ｌ、実装部４１Ｍおよび電極部４５Ｍ，４６Ｍを有するリードフレーム４０Ｍ、ならびに実装部４１Ｎおよび電極部４５Ｎ，４６Ｎを有するリードフレーム４０Ｎの上面を示す。図１６（Ｄ）は、絶縁樹脂４２が充填され、ＬＥＤ素子５１が実装され、かつワイヤ５２が接続されたリードフレーム４０Ｌ〜４０Ｎの上面を示す。リードフレーム４０Ｌ〜４０Ｎでは、実装部および電極部の側面にそれぞれ切欠きが形成されており、絶縁樹脂４２は、それらの切欠きの内部を埋め尽くすように充填されている。これにより、リードフレーム４０Ｌ〜４０Ｎでも、電極部が剥がれにくくなり、放熱性が向上するなどの利点がある。
【００６６】
切欠きの形状は、図示した四角形に限らず、例えば、円形またはその他の多角形であってもよい。また、図示した例では、切欠きはすべてリードフレームをその厚さ方向に貫通しているが、切欠きは、厚さ方向の一部分のみに形成されていてもよい。また、切欠きは、実装部と電極部の一方のみに形成されていてもよい。
【００６７】
図１７（Ａ）は、実装部４１Ｏおよび電極部４５Ｏ，４６Ｏを有するリードフレーム４０Ｏの上面を示し、図１７（Ｂ）は、絶縁樹脂４２が充填され、ＬＥＤ素子５１が実装され、かつワイヤ５２が接続されたリードフレーム４０Ｏの上面を示す。リードフレーム４０Ｏでは、実装部４１Ｏおよび電極部４５Ｏ，４６Ｏに、それらを厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、絶縁樹脂４２は、実装部４１Ｏと電極部４５Ｏ，４６Ｏの間だけでなく、それらの貫通孔の内部も埋め尽くすように充填されている。これにより、リードフレーム４０Ｏでも、電極部が剥がれにくくなり、放熱性が向上するなどの利点がある。貫通孔の形状は、図示した円形に限らず、例えば、四角形またはその他の多角形であってもよい。また、貫通孔は、実装部と電極部の一方のみに形成されていてもよい。
【００６８】
図１７（Ｃ）は、実装部４１Ｐおよび電極部４５Ｐを有するリードフレーム４０Ｐの上面を示し、図１７（Ｄ）は、絶縁樹脂４２が充填され、ＬＥＤ素子５１が実装され、かつワイヤ５２が接続されたリードフレーム４０Ｐの上面を示す。リードフレーム４０Ｐは、上記のリードフレーム４０Ｋと同じ形状を有するが、リードフレーム４０Ｋとリードフレーム４０Ｐでは、ＬＥＤ素子５１の結線の仕方が異なる。
【００６９】
具体的には、リードフレーム４０Ｋでは、実装部４１Ｋおよび電極部４５Ｋ，４６ＫがそれぞれＧＮＤ、アノードおよびカソード（正極および負極）に相当する。ＬＥＤ素子５１は、各４個で構成され互いに並列接続される４組に分けられ、各組のＬＥＤ素子５１はすべて同じ方向に直列接続され、各組のＬＥＤ素子５１のアノードは２つの電極部４５Ｋのいずれかに、カソードは２つの電極部４６Ｋのいずれかに、それぞれ結線されている。これに対し、リードフレーム４０Ｐでは、実装部４１Ｐがカソードに、４つの電極部４５Ｐがアノードに相当する。ＬＥＤ素子５１が直並列接続されることはリードフレーム４０Ｋの場合と同様であるが、リードフレーム４０Ｐでは、図中上下に隣り合うＬＥＤ素子５１の組同士は互いに左右逆方向に直列接続され、各組のＬＥＤ素子５１のアノードは４つの電極部４５Ｐのいずれかに、カソードは実装部４１に、それぞれ結線されている。
【００７０】
リードフレーム４０Ｐを使用する場合には、図１７（Ｄ）に示すような結線であってもよく、この場合には、直列接続されたＬＥＤ素子５１の組ごとに発光制御が可能であり、放熱性が向上する。
【００７１】
なお、図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）に示した段差形状と、図１６（Ａ）〜図１６（Ｆ）に示した凹凸形状または切欠きと、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に示した貫通孔とを、１つのリードフレームの中で組み合わせてもよい。
【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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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