JP2003152225A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
ードチップからの光を効率良く外部へ取り出すことがで
きる発光装置を提供する。 【解決手段】アルミニウムよりなる金属板11に前方へ
突出する突出部11aを設け、突出部11aの前面に収
納凹所11bを形成してある。収納凹所11bの底面に
発光ダイオードチップ1が搭載されており、LEDチッ
プ1が金属板11に熱的に結合されている。金属板11
の前面にはガラスエポキシ基板よりなるプリント回路基
板12が接合されている。プリント回路基板12には、
突出部11aが挿入される挿入孔13が貫設されてい
る。プリント回路基板12が絶縁基材を構成している。
LEDチップ1とボンディングワイヤWとは透明な封止
樹脂からなる樹脂封止部50によって封止されている。
Description
ップを用いた発光装置に関するものである。
た発光装置として図18(a)に示す構成のものが提案
されている。図18(a)に示す構成の発光装置は、ア
ルミニウムなどの高熱伝導性を有する金属材料よりなる
金属板21の一表面上に例えばガラスエポキシなどの絶
縁樹脂よりなる絶縁層22が形成され、絶縁層22上に
銅箔よりなる配線部(配線パターン)23が形成された
金属基板20に発光ダイオードチップ(以下、LEDチ
ップと称す)1を実装してある。ここにおいて、絶縁層
22の厚さは100μm程度である。また、LEDチッ
プ1は、ボンディングワイヤWを介して配線部23と電
気的に接続されている。なお、LEDチップ1として
は、例えば、サファイア基板上に窒化ガリウム系の発光
部を形成したものが用いられている。
においてLEDチップ1を実装した部分の周囲に円形に
開口した枠状の枠部材30を接着材よりなる接着層40
(図18(b)参照)を介して接着して、枠部材30の
内側にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透明な封止
樹脂を流し込んでLEDチップ1を封止してある。ま
た、枠部材30は、金属基板20に近づくほど内径が小
さくなる断面逆台形状に開口されているが、図18
(b)に示すように、金属基板20の近傍では金属基板
20に近づくほど内径が大きくなっている。
枠部材30の内側に充填された封止樹脂よりなる樹脂封
止部50を通して前面側(図18(a)における上面
側)へ取り出される。
装置では、LEDチップ1が熱伝導性の高い金属基板2
0上に直接実装されているので、表面実装型LEDを基
板上に実装した場合に比べて、LEDチップ1で発生し
た熱を容易に外部へと逃がすことができるから、放熱性
が高く、LEDチップ1の温度上昇による発光効率の低
下、LEDチップ1の寿命低下、封止樹脂部50の劣化
などを抑制できるという利点を有している。また、枠部
材30としては、白色系の樹脂が用いられており、LE
Dチップ1の光が枠部材30の内周面31で反射されて
外部へ取り出されるので、枠部材30がLEDチップ1
の光を反射させる反射部材としての機能を有し、LED
チップ1からの光を効率よく前面側に取り出すことがで
きるという利点を有している。
来の発光装置では、LEDチップ1が金属板21上に直
接実装されているのではなく、金属板21よりも熱伝導
率が低く100μm程度の厚さを有する絶縁層22上に
実装されているので、金属板21上に直接実装する場合
に比べて放熱性が低下してしまうという不具合があっ
た。
0と金属基板20との間に接着層40が介在しており、
LEDチップ1の厚さが80μm程度であるのに対し
て、配線部23の厚さ(つまり、銅箔の厚さ)と、接着
層40の厚さと、枠部材30において金属基板20に近
い側で金属基板20に近づくほど内径が大きくなってい
る部分の厚さとを加算した厚さH(図18(b)参照)
の方が大きくなっており(厚さHは300μm程度であ
る)、枠部材30が反射部材としての機能を有するのは
LEDチップ1よりも高い位置に存在している部分だけ
である。したがって、LEDチップ1がサファイア基板
などの透明基板を用いている場合、LEDチップ1の発
光部からの光が横方向へも放射されるので、LEDチッ
プ1から横方向へ放射された光を外部へ効率良く取り出
すことができないという不具合があった。
Dチップ1を実装する部分の絶縁層22を除去して金属
板21上にLEDチップ1を実装することも考えられる
が、この場合、絶縁層22の厚さを上記Hに加算した厚
み分が反射部材として機能しない部分(無効部)となる
ので、LEDチップ1から横方向へ放射された光を外部
へ取り出す効率がさらに低下してしまうことになる。
光の取り出し効率を高めるために枠部材30の材料とし
て白色系の樹脂を用いているが、LEDチップ1の実装
工程における加熱時に白色系の樹脂が酸化して着色さ
れ、反射性能が低下してしまうことがあった。しかも、
LEDチップ1として青色LEDチップを用いた場合、
LEDチップ1から放射される青色の光によって枠部材
30の樹脂が劣化して着色され、反射性能が低下してし
まうことがあった。
あり、その目的は、従来に比べて放熱性を向上でき且つ
発光ダイオードチップからの光を効率良く外部へ取り出
すことができる発光装置を提供することにある。
目的を達成するために、前方に突出した突出部が設けら
れ且つ突出部の前面に収納凹所が形成された金属板と、
収納凹所の底部に配置されて金属板に熱的に結合した発
光ダイオードチップと、突出部が挿入される挿入孔が形
成され金属板に重ねた形で金属板に接合された絶縁基材
と、透光性を有し発光ダイオードチップを封止した封止
樹脂とを備えてなることを特徴とするものであり、発光
ダイオードチップが収納凹所の底部に配置されて金属板
に熱的に結合されているので(つまり、発光ダイオード
チップが金属板に直接実装されているので)、従来のよ
うに絶縁層を介して実装したものに比べて放熱性が向上
し、発光ダイオードチップの温度上昇による発光効率の
低下、寿命低下、封止樹脂の低下などを抑制でき、ま
た、発光ダイオードチップから放射された光が収納凹所
の内周面で反射されて収納凹所の外へ向かって取り出さ
れるので、発光ダイオードチップの光を効率良く取り出
すことができ、また、発光ダイオードチップの実装工程
における加熱時に反射性能が劣化したり発光ダイオード
チップの光が照射されることによる反射性能が劣化した
りするのを抑えることができる。
て、前記絶縁基材は、前記封止樹脂の少なくとも一部が
充填される樹脂充填部が設けられているので、前記封止
樹脂としてエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などのモール
ド用の樹脂を用いて容易に封止することができる。
て、前記絶縁基材の前面側に重ねた形で接合され前記挿
入孔の周部を全周にわたって囲む枠状の枠部材を備え、
前記封止樹脂が前記樹脂充填部および枠部材の内側に充
填されているので、前記封止樹脂を充填するスペースを
容易に且つ安価に形成することができる。
て、前記絶縁基材は、前記発光ダイオードチップに電気
的に接続される配線部が前記樹脂充填部の内周面へ延長
された立体回路成形品からなるので、前記封止樹脂を充
填する部材を前記絶縁基材と別途に形成する必要がなく
て組立が容易になるとともにり、発光ダイオードチップ
と配線部との電気的接続も容易になる。
て、前記金属板が前記発光ダイオードチップに電気的に
接続される配線部の一部を兼ねているので、厚み方向の
両面にそれぞれ電極を有する発光ダイオードチップを前
記収納凹所の底面に実装することができる。
て、前記収納凹所の内面に前記金属板よりも反射率の高
い金属材料からなる反射膜が形成されているので、前記
金属板の材料の選択肢を増やすことができ、例えば前記
金属板の材料として前記絶縁基材との接着性のより高い
材料やより熱伝導率の高い材料を選択することができ
る。
て、前記枠部材の内周面に前記枠部材よりも反射率の高
い金属材料からなる反射膜が形成されているので、前記
発光ダイオードチップから出射された光の外部への取り
出し効率を向上させることができる。
て、前記枠部材とともに前記絶縁基材の前面側に重ねた
形で接合され且つ前面側に配線部が設けられた回路部品
実装基材を備え、回路部品実装基材の厚みは、前記枠部
材が回路部品実装基材よりも前方へ突出しない厚さであ
るので、リフロー工程により表面実装型の回路部品を回
路部品実装基材の前面側へ容易に実装することができ
る。
て、前記枠部材の内側において前記絶縁基材の前面側に
前記絶縁基材よりも反射率の高い反射部材を設けてある
ので、前記発光ダイオードチップから出射された光の外
部への取り出し効率をさらに向上させることができる。
いて、前記収納凹所の内周面が回転放物面の一部からな
るので、発光ダイオードチップの側面側や後面側へ出射
された光を前面側へ効率良く反射させることができ、発
光ダイオードチップから出射された光の外部への取り出
し効率をさらに向上させることができる。
いて、前記絶縁基材は、前記金属板と重ならない領域が
設けられ、当該領域の後面側に回路部品が実装されてい
るので、回路部品がリード実装型の回路部品であっても
前記金属板を介して短絡する危険を冒すことなく実装す
ることができ、また、発光ダイオードチップから出射し
た光が回路部品によって吸収されたり反射されたりする
ことがなく、発光ダイオードチップから出射された光の
外部への取り出し効率をさらに向上させることができ
る。
装置は、図1に示すように、アルミニウムよりなる金属
板11に前方(図1における上方)へ突出する円柱状の
複数の突出部11aを設け、各突出部11aの前面にそ
れぞれ発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと称
す)1を収納する収納凹所11bを形成してある。すな
わち、金属板11は、前方に突出した複数の突出部11
aが設けられ且つ各突出部11aの前面に収納凹所11
bが形成されている。ここにおいて、収納凹所11b
は、底面にLEDチップ1を直接実装できるように底面
の面積(サイズ)を設定してあり、深さ方向の寸法をL
EDチップ1の厚みよりも大きな寸法に設定してある。
部)に発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと称
す)1が搭載(配置)されており、LEDチップ1が金
属板11に熱的に結合されている。収納凹所11bは、
円形状に開口されており、前面に近づくほど内径が徐々
に大きくなるように形成されている。つまり、収納凹所
11bは開口側が広くなるように内周面が傾斜してい
る。したがって、LEDチップ1から横方向へ出射した
光は収納凹所11bの内周面で反射され収納凹所11b
の外へ取り出される。
板よりなるプリント回路基板12を重ねた形でプリント
回路基板12が接合されている。ここにおいて、プリン
ト回路基板12は銅箔よりなる配線部(配線パターン)
12aが設けられた面と反対側の面が金属板11と接着
されている。プリント回路基板12には、金属板11か
ら突出した突出部11aがそれぞれ挿入される複数の挿
入孔13が厚み方向に貫設されている。ここにおいて、
金属板11の前面からの突出部11aの突出高さ(突出
量)とプリント回路基板12の厚さとは略同じに値にな
るように設定されている。
配線部12aは挿入孔13の近傍まで延長されており、
金属細線(例えば、金細線)よりなるボンディングワイ
ヤWを介してLEDチップ1と電気的に接続されてい
る。上述のように、LEDチップ1を搭載する収納凹所
11bの底面が金属板11におけるプリント回路基板1
2との接合面よりも前方に突出していることによって、
LEDチップ1表面のパッド(図示せず)と配線部12
aの高さをほぼ同じとすることができ、ボンディングワ
イヤWによるLEDチップ1と配線部12aとの電気的
接続を容易に行うことができる。なお、本実施形態で
は、プリント回路基板12が絶縁基材を構成している。
上に窒化ガリウム系の発光部を形成した青色LEDチッ
プを用いている。
はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透明な封止樹脂
からなる樹脂封止部50によって封止されている。な
お、本実施形態では、樹脂封止部50を形成する際にモ
ールド用のエポキシ樹脂を滴下しているが、金型を用い
てトランスファ用のエポキシ樹脂で樹脂封止部50を形
成してもよく、この場合には樹脂封止部50の形状制御
が容易になり、樹脂封止部50を例えば前方に凸となる
半球状の形状に形成して樹脂封止部50にレンズとして
の機能を持たせることも可能になる。
を0.6mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出
部11aの突出高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹
所11bの深さを0.3mmとし、各収納凹所11bの
底面の直径を0.7mmに設定してある。一方、プリン
ト回路基板12の厚さは0.3mmに設定してある。ま
た、LEDチップ1は収納凹所11bの底面に載置でき
るようにチップサイズを350μm□に設定し、厚さを
80μmに設定してある。
属板11から突出した突出部11aの前面に設けた収納
凹所11bの底面にLEDチップ1を実装してあるの
で、LEDチップ1で発生した熱を、金属板11を通し
て速やかに外部へ放熱させることができる。すなわち、
金属板11が放熱板として機能することになる。また、
LEDチップ1の前面の高さ位置は突出部11aの前面
よりも低いので、LEDチップ1から横方向に放出され
た光は突出部11aに形成された収納凹所11bの内周
面によって反射されて外部へ取り出されることになり、
光取り出し効率が向上する。
されているので、LEDチップ1の実装工程における加
熱によって反射部材として機能する部分が酸化劣化する
のを従来に比べて抑えることができ、また、反射部材と
して機能する部分がLEDチップ1からの青色光が照射
されることによって劣化するのを抑えることができる。
12における挿入孔13の内周面と突出部11aの外周
面との間の空間が樹脂充填部を構成している。
本構成は実施形態1と略同じであって、図2に示すよう
に、白色のプラスティック樹脂よりなる枠状(円環状)
の枠部材30をプリント回路基板12の前面において挿
入孔13を全周にわたって囲むように接合してあり、L
EDチップ1およびボンディングワイヤWを封止する樹
脂封止部50を構成する封止樹脂が枠部材30の内側に
充填されている点が相違する。ここにおいて、封止樹脂
部50の前面と枠部材30の前面とは略揃っている。枠
部材30は、前面側に近づくにつれて徐々に内径が大き
くなるような形状に形成されている。なお、樹脂封止部
50は、透明のエポキシ樹脂を滴下することによって形
成されている。
設けていることによって、樹脂封止部50の材料として
モールド用の封止樹脂を用いても樹脂封止部50の形状
を簡単に制御することができる。
部12aは枠部材30の下を通って挿入孔13の近傍ま
で延長されているので、枠部材30を設けているにもか
かわらず、LEDチップ1と配線部12aとをボンディ
ングワイヤWによって電気的に接続する作業が容易にな
る。LEDチップ1としては、実施形態1と同様、サフ
ァイア基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成した青色
LEDチップを用いている。
同様、金属板11の厚さを0.6mm、各突出部11a
の直径を1mm、各突出部11aの突出高さ(突出量)
を0.3mm、各収納凹所11bの深さを0.3mmと
し、各収納凹所11bの底面の直径を0.7mmに設定
してある。一方、プリント回路基板12の厚さは0.3
mmに設定してある。また、LEDチップ1は収納凹所
11bの底面に載置できるようにチップサイズを350
μm□に設定し、厚さを80μmに設定してある。ま
た、枠部材30は内径を3mm、厚さを1mmに設定し
てある。
前面に突出した突出部11aの前面に収納凹所11bを
設けて収納凹所11bの底面(底部)にLEDチップ1
を搭載(配置)してあるが、図3に示すように、突出部
11aの前面にLEDチップ1を直接実装した構造であ
っても、LEDチップ1から横方向に放出される光が枠
部材30の下端部で遮られることがなく、外部へ取り出
される。
図4に示すように構成されたものであり、実施形態1で
説明したプリント回路基板12(図1参照)の代わり
に、立体成形した樹脂よりなる絶縁基材の表面に立体的
な配線部61を形成したMID(Molded Interconected
Device)基板60を用いている点が実施形態1と相違
する。すなわち、本実施形態では、金属板11の前面に
MID基板60が重ねて接合されている。ここにおい
て、MID基板60は、金属板11の前面に突出した突
出部11aが挿入される挿入孔62aおよび挿入孔62
aに連通し封止樹脂が充填される樹脂充填部62bが成
形時に形成されている。ただし、封止樹脂は挿入孔62
aの内周面と突出部11aの外周面との間の空間にも充
填される。MID基板60における挿入孔62b近傍の
厚さは突出部11aの突出量と略同じになるように寸法
を設定してある。なお、本実施形態では、MID基板6
0が立体回路成形品を構成している。
た配線部61が樹脂充填部62bの内周面に沿って挿入
孔62bの近傍まで延長されており、配線部61とLE
Dチップ1とがボンディングワイヤWを介して電気的に
接続されている。LEDチップ1としては、実施形態1
と同様、サファイア基板上に窒化ガリウム系の発光部を
形成した青色LEDチップを用いている。
一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態に
おいても実施形態1と同様、金属板11の厚さを0.6
mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出部11a
の突出高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹所11b
の深さを0.3mmとし、各収納凹所11bの底面の直
径を0.7mmに設定してある。
ル樹脂(BPアモコポリマーズ社の商標)により形成さ
れており、樹脂充填部62bは円形状に開口され前面に
近づくほど内径が徐々に大きくなっている。ここに、M
ID基板60の絶縁基材は、挿入孔62a周部における
厚さを0.3mm、樹脂充填部62b周部における厚さ
を1.3mmに設定してある。なお、MID基板60の
絶縁基材としてポリフタルアミド樹脂を用いてもよい。
前面とは略揃っている。本実施形態では、MID基板6
0に樹脂充填部62bが形成されているので、実施形態
2のように封止樹脂を充填するための枠部材30(図2
参照)を別途に形成して接着する工程が不要となり、実
施形態2に比べて組立作業が容易になる。
チップ1に対して1つのMID基板60を用いている
が、図5に示すように、前面に複数の突出部11aを突
出した金属板11にガラスエポキシ基板よりなるプリン
ト回路基板12を重ねて接合し、LEDチップ1毎にM
ID基板60を設けるようにしてもよい。すなわち、各
MID基板60には、プリント回路基板12において突
出部11aが挿入された挿入孔13に対応した部位に挿
入孔62aが形成され、前面側に挿入孔62aに連通し
た樹脂充填部62bが形成されている。
D基板60の配線部61とがボンディングワイヤWによ
り接続され、MID基板60の配線部61がプリント回
路基板12の配線部12aと接続されている。すなわ
ち、LEDチップ1は、ボンディングワイヤWおよびM
ID基板60の配線部61を介してプリント回路基板1
2の配線部12aと電気的に接続されている。MID基
板は大面積化が難しく比較的高価であるが、図5に示す
構成を採用することによって、MID基板の材料使用量
を少なくでき、大面積の発光装置を比較的安価に実現す
ることが可能になる。
本構成は図4に示した実施形態3と略同じであって、図
6に示すように、金属板11を回転刃カッターで切断し
て切断部15を形成することで突出部11a同士を電気
的に絶縁し、MID基板60における配線部61の一部
を樹脂充填部62bの内周面および挿入孔62aの内周
面に沿ってMID基板60の裏面まで延長して金属板1
1と電気的に接続している点が相違する。
して、AlInGaP系の材料により形成された発光部
を有し厚み方向の両面に電極を有する赤色LEDチップ
を用いており、LEDチップ1の裏面を導電性ペースト
(例えば、銀ペースト)を用いて収納凹所11bの底面
に実装してある。つまり、LEDチップ1の裏面の電極
と金属板11とを電気的に接続してある。また、LED
チップ1の表面の電極(パッド)をMID基板60の配
線部61とボンディングワイヤWを介して電気的に接続
してある。
一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態に
おいても実施形態3と同様、金属板11の厚さを0.6
mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出部11a
の突出高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹所11b
の深さを0.3mmとし、各収納凹所11bの底面の直
径を0.7mmに設定してある。
1として厚み方向の両面に電極を有するLEDチップを
用いることができる。また、仮に複数のLEDチップが
並列接続されているとすれば個々のLEDチップの電圧
特性によってLEDチップに流れる電流が異なってしま
うが、本実施形態では、各LEDチップ1が直列に接続
されているので、電流制御することが可能である。
本構成は図6に示した実施形態4と略同じであって、図
7に示すように、それぞれ突出部11aが突出した複数
の金属板11をMID基板60の裏面側(図7における
下面側)に接着し、MID基板60の表面(図7におけ
る上面)の配線部61の一部をスルーホール63を介し
て裏面まで延長して金属板11と電気的に接続している
点が相違する。
一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態に
おいても実施形態4と同様、金属板11の厚さを0.6
mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出部11a
の突出高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹所11b
の深さを0.3mmとし、各収納凹所11bの底面の直
径を0.7mmに設定してある。
同様、LEDチップ1として厚み方向の両面に電極を有
するLEDチップ1を用いることができる。また、仮に
複数のLEDチップが並列接続されているとすれば個々
のLEDチップの電圧特性によってLEDチップに流れ
る電流が異なってしまうが、本実施形態では、各LED
チップ1が直列に接続されているので、電流制御するこ
とが可能である。
図8に示すように構成されており、基本構成は図4に示
した実施形態3と略同じである。ところで、実施形態3
では金属板11としてアルミニウム板を用いていたが、
本実施形態では金属板11としてアルミニウム板よりも
MID基板60との接着性が高く且つ熱伝導率の高い銅
板を用いており、図8に示すように、金属板11の前面
に突出した突出部11aの前面に形成した収納凹所11
bの底面および内周面に金属板11よりも反射率の高い
金属材料であるアルミニウムからなる反射膜17を設け
ている点が相違する。ここに、反射膜17は、金属板1
1において収納凹所11b以外の部分をマスキングして
アルミニウムを蒸着することで形成している。なお、ア
ルミニウムの熱伝導率は236W/(m・K)、銅の熱
伝導率は403W/(m・K)である。
一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態に
おいても実施形態3と同様、金属板11の厚さを0.6
mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出部11a
の高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹所11bの深
さを0.3mmとし、各収納凹所11bの底面よりなる
載置面の直径を0.7mmに設定してある。また、MI
D基板60の絶縁基材はアモデル樹脂(BPアモコポリ
マーズ社の商標)により形成されており、樹脂充填部6
2bは円形状に開口され前面に近づくほど内径が徐々に
大きくなっている。ここに、MID基板60の絶縁基材
は、挿入孔62a周部における厚さを0.3mm、樹脂
充填部62b周部における厚さを1.3mmに設定して
ある。なお、MID基板60の絶縁基材としてポリフタ
ルアミド樹脂を用いてもよい。
用いているので、金属板11としてアルミニウム板を用
いている場合に比べて、金属板11とMID基板60に
おける絶縁基材との接着性が向上するとともに、LED
チップ1で発生した熱を効率良く外部へ放熱させること
ができる(つまり、放熱性が向上する)。
同様にLEDチップ1として青色LEDチップを用いて
いるが、銅は青色の波長に対して反射率が低いので、L
EDチップ1からの光の外部への取り出し効率が低下し
てしまうのを防ぐために、収納凹所11bの底面および
内周面に銅よりも反射率の高いアルミニウムからなる反
射膜17を形成してある。したがって、放熱性が高く且
つ光の取り出し効率の高い発光装置を実現することがで
きる。なお、本実施形態では、収納凹所11bの底面お
よび内周面に形成する反射膜17の材料としてアルミニ
ウムを採用してるが、アルミニウムに限らず、例えば銀
を採用してもよく、銀を採用する場合には例えば銀メッ
キによって形成すればよい。
bの内周面に金属板11よりも反射率の高い金属材料か
らなる反射膜17が形成されているので、金属板11の
材料の選択肢を増やすことができ、金属板11の材料と
してMID基板60の絶縁基材との接着性のより高い材
料や放熱性の高い材料を選択することができる。
本構成は実施形態2と略同じであって、図9に示すよう
に、枠部材30の内周面31にアルミニウムよりなる反
射膜33を形成している点が相違する。ここに、反射膜
33の材料としてアルミニウムを採用してるが、アルミ
ニウムに限らず、例えば銀を採用してもよく、銀を採用
する場合には例えば銀メッキによって形成すればよい。
一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態に
おいても実施形態2と同様、金属板11の厚さを0.6
mm、各突出部11aの直径を1mm、各突出部11a
の突出高さ(突出量)を0.3mm、各収納凹所11b
の深さを0.3mmとし、各収納凹所11bの底面の直
径を0.7mmに設定してある。一方、プリント回路基
板12の厚さは0.3mmに設定してある。また、LE
Dチップ1は収納凹所11bの底面に載置できるように
チップサイズを350μm□に設定し、厚さを80μm
に設定してある。また、枠部材30は内径を3mm、厚
さを1mmに設定してある。
が分散されていない場合にはLEDチップ1から放出さ
れた光のほとんどが枠部材30の内周面31に照射され
ることなく外部へ取り出される。これに対して、本実施
形態の発光装置では、樹脂封止部50の封止樹脂に拡散
材が分散されており、LEDチップ1から放出された光
が拡散材により散乱されながら樹脂封止部50内を進む
が、枠部材30の内周面31に反射膜33が形成されて
いるので、拡散材によって散乱された光が枠部材30の
内周面に直接照射されずに反射膜33で反射されて外部
へ取り出されることになり、光取り出し効率を高めるこ
とができる。
本構成は実施形態2と略同じであって、図10に示すよ
うに、枠部材30とともに絶縁基材たるプリント回路基
板12の前面側に重ねた形で接合されたガラスエポキシ
基板よりなるプリント回路基板70を備えている点が相
違する。プリント回路基板70は前面に銅箔よりなる配
線部(配線パターン)71が設けられており、後面(裏
面)がプリント回路基板12と接合されている。プリン
ト回路基板70は枠部材30に対応する部位に窓孔70
aが形成されており、プリント回路基板70の前面に設
けられた配線部71が窓孔70aの内周面に沿ってプリ
ント配線基板12の配線部12aに接触する位置まで延
長されている。なお、実施形態2と同様の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略する。
みを略等しく設定してある。言い換えれば、プリント回
路基板70の厚みは、枠部材30がプリント回路基板7
0よりも前方へ突出しないように設定されている。な
お、本実施形態では、プリント回路基板70が回路部品
実装基材を構成している。
トランジスタなどの回路部品を実装する場合、マスクを
用いて回路部品の実装箇所のみに半田を塗布する工程が
必要であるが、実施形態2の発光装置では図2に示した
ように前面が平坦ではなくてプリント回路基板12の前
面側に枠部材30が突出しており、プリント回路基板1
2の前面側にマスクを被せることが難しい。
うに、プリント回路基板70の厚みと枠部材30の厚み
とを略等しく設定してあり、プリント回路基板70の前
面と枠部材30の前面とが略揃うので、リフロー工程に
より表面実装型の回路部品5をプリント回路基板70の
前面側へ容易に実装することができる。
としてガラスエポキシ基板よりなるプリント回路基板7
0を用いているが、回路部品実装基材はガラスエポキシ
基板に限定するものではなく、配線部71以外が絶縁性
の材料により形成されていればよい。また、本実施形態
では、回路部品実装基材たるプリント回路基板70の厚
みと枠部材30の厚みとを略等しく設定してあるが、プ
リント回路基板70の厚みを枠部材30の厚みより大き
くしてもプリント回路基板70上にマスクを被せること
ができ、リフロー工程による回路部品5の実装が容易に
なる。
材たるプリント回路基板12上に回路部品実装基材たる
プリント回路基板70および枠部材30を重ねて接合し
てあるが、図11に示すように、プリント回路基板70
にプリント回路基板12の挿入孔13と連通し封止樹脂
が充填される樹脂充填部72を設けてプリント回路基板
70を枠部材に兼用するようにしてもよい。なお、プリ
ント回路基板70の表面の配線部71の一部はスルーホ
ール73を介して裏面まで延長されプリント回路基板1
2の表面の配線部12aと電気的に接続されている。
図10に示した構成と同様、抵抗器やトランジスタなど
の回路部品5をリフロー工程によって容易に実装するこ
とができる。さらに、絶縁基材たるプリント回路12の
挿入孔13毎に対応して個別に枠部材30(図10参
照)を取り付ける必要がなくなるので組立工程を簡略化
でき、枠部材30と挿入孔13との位置合わせも容易に
なる。
に示すように、回路部品実装基材たるプリント回路基板
70の樹脂充填部72の内周面にプリント回路基板70
よりも反射率の高い材料よりなる反射膜74を形成すれ
ば、枠部材としての機能を高めることができ、LEDチ
ップ1の光を外部へ効率良く取り出すことができる。な
お、本実施形態では反射膜74をスルーホールめっきに
より形成しているが、スルーホールめきに限らず、例え
ば、プリント回路基板70に比べて反射率の高い白塗料
などを樹脂充填部72の内周面に塗布して形成してもよ
い。
本構成は実施形態2と略同じであって、図13に示すよ
うに、枠部材30の内側において絶縁基材たるプリント
回路基板12の前面側に円環状の反射部材18を設けて
いる点に特徴がある。ただし、プリント回路基板12の
前面に形成されている配線部12a(LEDチップ1と
の接続に利用される部分)は反射部材18により覆わな
いようにしてある。反射部材18は、プリント回路基板
12よりも反射率の高い材料により形成すればよく、本
実施形態では、反射部材18の材料としてシルク印刷用
の白シルクを用いている。なお、図13(a)は図13
(b)のB−B’断面に相当する(ただし、図13
(b)は封止樹脂を充填していない状態の概略平面図で
ある)。また、実施形態2と同様の構成要素には同一の
符号を付して説明を省略する。
部材30の内側において絶縁基材たるプリント回路基板
12の前面側にプリント回路基板12よりも反射率の高
い反射部材18を設けてあるので、LEDチップ1から
出射された光の外部への取り出し効率をさらに向上させ
ることができる。
料としてシルク印刷用の白シルクを用いているが、白シ
ルクに限らず、例えば、絶縁基材よりも反射率の高い金
属膜を用いてもよい。
基本構成は実施形態2と略同じであって、図14に示す
ように、金属板11の突出部11aに設ける収納凹所1
1bの内周面が回転放物面の一部からなる点に特徴があ
る。また、本実施形態では、収納凹所11bの底部に底
面から前方に突出しLEDチップ1を配置する載置部1
1cが一体に突設されている。ここにおいて、収納凹所
11bは、回転放物面の回転中心軸が開口の中心を通り
焦点がLEDチップ1の発光部における発光層の中心部
に位置している。すなわち、載置部11cの突出量は、
回転放物面の焦点がLEDチップ1の発光部における発
光層の中心部に位置するように設定してある。なお、実
施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明
を省略する。
にLEDチップ1の側面から出射した光を効率良く発光
装置の前面側へ反射させることができ、発光装置の外部
への光の取り出し効率を向上させることができる。
チップ1を載置する載置部11cの前面の面積をLED
チップ1のチップ面積(LEDチップ1の後面の面積)
と略同じかやや大きい程度に設定してあるが、図15に
示すように、載置部11cの前面の面積をLEDチップ
1のチップ面積よりも小さくすれば、LEDチップ1の
後方へ出射された光の一部も効率良く発光装置の前面側
に反射させることができ、図14の構成に比べて光の取
出し効率をさらに向上させることができる。
説明する前に図17に示す参考例を説明する。図17に
示す構成の発光装置の基本構成は図2に示した実施形態
2と略同じであって、プリント回路基板12において金
属板11と重ならない領域が設けられ、当該領域の前面
側にリード実装型の回路部品5をまとめて実装している
点にある。図17に示す構成を採用することにより、回
路部品5がリード実装型の回路部品であっても金属板1
1を介して短絡する危険を冒すことなく実装することが
できるという利点がある。
に示した参考例と略同じであって、図16に示すよう
に、プリント回路基板12において金属板11と重なら
ない領域が設けられ、当該領域の後面側にリード実装型
の回路部品5をまとめて実装している点にある。ここに
おいて、プリント回路基板12の前面の配線部12aは
スルーホール14を介して上記領域の後面まで延長され
て各回路部品5のリードと適宜接続されている。
17に示した参考例と同様、回路部品5がリード実装型
の回路部品5であっても金属板11を介して短絡する危
険を冒すことなく実装することができるという利点があ
り、しかも、LEDチップ1から出射した光が回路部品
5によって吸収されたり反射されたりすることがなく、
LEDチップ1から出射された光の外部への取り出し効
率をさらに向上させることができるという利点がある。
部が設けられ且つ突出部の前面に収納凹所が形成された
金属板と、収納凹所の底部に配置されて金属板に熱的に
結合した発光ダイオードチップと、突出部が挿入される
挿入孔が形成され金属板に重ねた形で金属板に接合され
た絶縁基材と、透光性を有し発光ダイオードチップを封
止した封止樹脂とを備えてなるものであり、発光ダイオ
ードチップが収納凹所の底部に配置されて金属板に熱的
に結合されているので(つまり、発光ダイオードチップ
が金属板に直接実装されているので)、従来のように絶
縁層を介して実装したものに比べて放熱性が向上し、発
光ダイオードチップの温度上昇による発光効率の低下、
寿命低下、封止樹脂の低下などを抑制できるという効果
があり、また、発光ダイオードチップから放射された光
が収納凹所の内周面で反射されて収納凹所の外へ向かっ
て取り出されるので、発光ダイオードチップの光を効率
良く取り出すことができるという効果があり、また、発
光ダイオードチップの実装工程における加熱時に反射性
能が劣化したり発光ダイオードチップの光が照射される
ことによる反射性能が劣化したりするのを抑えることが
できるという効果がある。
て、前記絶縁基材は、前記封止樹脂の少なくとも一部が
充填される樹脂充填部が設けられているので、前記封止
樹脂としてエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などのモール
ド用の樹脂を用いて容易に封止することができるという
効果がある。
て、前記絶縁基材の前面側に重ねた形で接合され前記挿
入孔の周部を全周にわたって囲む枠状の枠部材を備え、
前記封止樹脂が前記樹脂充填部および枠部材の内側に充
填されているので、前記封止樹脂を充填するスペースを
容易に且つ安価に形成することができるという効果があ
る。
て、前記絶縁基材は、前記発光ダイオードチップに電気
的に接続される配線部が前記樹脂充填部の内周面へ延長
された立体回路成形品からなるので、前記封止樹脂を充
填する部材を前記絶縁基材と別途に形成する必要がなく
て組立が容易になるとともにり、発光ダイオードチップ
と配線部との電気的接続も容易になるという効果があ
る。
て、前記金属板が前記発光ダイオードチップに電気的に
接続される配線部の一部を兼ねているので、厚み方向の
両面にそれぞれ電極を有する発光ダイオードチップを前
記収納凹所の底面に実装することができるという効果が
ある。
て、前記収納凹所の内面に前記金属板よりも反射率の高
い金属材料からなる反射膜が形成されているので、前記
金属板の材料の選択肢を増やすことができ、例えば前記
金属板の材料として前記絶縁基材との接着性のより高い
材料やより熱伝導率の高い材料を選択することができる
という効果がある。
て、前記枠部材の内周面に前記枠部材よりも反射率の高
い金属材料からなる反射膜が形成されているので、前記
発光ダイオードチップから出射された光の外部への取り
出し効率を向上させることができるという効果がある。
て、前記枠部材とともに前記絶縁基材の前面側に重ねた
形で接合され且つ前面側に配線部が設けられた回路部品
実装基材を備え、回路部品実装基材の厚みは、前記枠部
材が回路部品実装基材よりも前方へ突出しない厚さであ
るので、リフロー工程により表面実装型の回路部品を回
路部品実装基材の前面側へ容易に実装することができ
る。
て、前記枠部材の内側において前記絶縁基材の前面側に
前記絶縁基材よりも反射率の高い反射部材を設けてある
ので、前記発光ダイオードチップから出射された光の外
部への取り出し効率をさらに向上させることができると
いう効果がある。
いて、前記収納凹所の内周面が回転放物面の一部からな
るので、発光ダイオードチップの側面側や後面側へ出射
された光を前面側へ効率良く反射させることができ、発
光ダイオードチップから出射された光の外部への取り出
し効率をさらに向上させることができるという効果があ
る。
いて、前記絶縁基材は、前記金属板と重ならない領域が
設けられ、当該領域の後面側に回路部品が実装されてい
るので、回路部品がリード実装型の回路部品であっても
前記金属板を介して短絡する危険を冒すことなく実装す
ることができ、また、発光ダイオードチップから出射し
た光が回路部品によって吸収されたり反射されたりする
ことがなく、発光ダイオードチップから出射された光の
外部への取り出し効率をさらに向上させることができ
る。
る。
(b)は樹脂封止する前の概略平面図である。
る。
は(a)の要部Aの拡大図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 前方に突出した突出部が設けられ且つ突
出部の前面に収納凹所が形成された金属板と、収納凹所
の底部に配置されて金属板に熱的に結合した発光ダイオ
ードチップと、突出部が挿入される挿入孔が形成され金
属板に重ねた形で金属板に接合された絶縁基材と、透光
性を有し発光ダイオードチップを封止した封止樹脂とを
備えてなることを特徴とする発光装置。 - 【請求項2】 前記絶縁基材は、前記封止樹脂の少なく
とも一部が充填される樹脂充填部が設けられてなること
を特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 【請求項3】 前記絶縁基材の前面側に重ねた形で接合
され前記挿入孔の周部を全周にわたって囲む枠状の枠部
材を備え、前記封止樹脂が前記樹脂充填部および枠部材
の内側に充填されてなることを特徴とする請求項2記載
の発光装置。 - 【請求項4】 前記絶縁基材は、前記発光ダイオードチ
ップに電気的に接続される配線部が前記樹脂充填部の内
周面へ延長された立体回路成形品からなることを特徴と
する請求項2記載の発光装置。 - 【請求項5】 前記金属板が前記発光ダイオードチップ
に電気的に接続される配線部の一部を兼ねてなることを
特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 【請求項6】 前記収納凹所の内面に前記金属板よりも
反射率の高い金属材料からなる反射膜が形成されてなる
ことを特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 【請求項7】 前記枠部材の内周面に前記枠部材よりも
反射率の高い金属材料からなる反射膜が形成されてなる
ことを特徴とする請求項3記載の発光装置。 - 【請求項8】 前記枠部材とともに前記絶縁基材の前面
側に重ねた形で接合され且つ前面側に配線部が設けられ
た回路部品実装基材を備え、回路部品実装基材の厚み
は、前記枠部材が回路部品実装基材よりも前方へ突出し
ない厚さであることを特徴とする請求項3記載の発光装
置。 - 【請求項9】 前記枠部材の内側において前記絶縁基材
の前面側に前記絶縁基材よりも反射率の高い反射部材を
設けてなることを特徴とする請求項3記載の発光装置。 - 【請求項10】 前記収納凹所の内周面が回転放物面の
一部からなることを特徴とする請求項1記載の発光装
置。 - 【請求項11】 前記絶縁基材は、前記金属板と重なら
ない領域が設けられ、当該領域の後面側に回路部品が実
装されてなることを特徴とする請求項1記載の発光装
置。
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