JP2007129053A - Ｌｅｄ発光装置。 - Google Patents

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Abstract

【課題】 LEDチップ収納凹部の銀メッキの表面が酸化・硫化して反射効率が低下する。
【解決手段】 アルミ板にアルマイト処理した基台１の上に、上面に所定の導電パターン２を形成し、LEDチップ３をダイボンドする領域を有する開口部４aを備えたプリント基板４を貼付し、プリント基板４の開口部４aに位置する基台１の上にLEDチップ３を透明ペーストでダイボンドする。LEDチップ３の上面電極とプリント基板４上に形成した導電パター２ンとを金線５でワイヤーボンディングし、プリント基板４の外周上面に、LEDチップ３を覆うように外周部に封止樹脂注入孔６cを有するシリコーン樹脂よりなるレンズ付ケース６を貼付し、レンズ付ケース６に設けた封止樹脂注入孔６cよりゴム/ゲル系シリコーン樹脂よりなる封止樹脂７を注入してLEDチップ３を封止する。アルミ板の光の反射率は変化が少なく、光度劣化が飛躍的に向上する。放熱性が向上する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリント基板にLEDチップを実装し、該プリント基板の上面にレンズ付ケースを貼付したLED発光装置に係わり、詳しくは、LEDの高出力化によりLED発光量が増加するため、放熱特性の向上と、光度および光束の劣化を防止するLED発光装置に関する。
近年のLEDの高出力化が目覚しく、各種家電、OA機器、車両機器の表示灯、信号機の表示灯、フロントライトなどに使用されるLED発光装置があるが、LED発光装置の発光量を増やすとLEDが発する熱が増大するので発光効率が低下する。また、反射効率を上げるために、樹脂製のリフレクターを備えたLED発光装置では、温度上昇が著しい場合にはリフレクターが経年劣化して反射効率が低下する。さらに、金属製の基台にLEDチップを実装されている場合は、LEDチップが基台から剥離するなどの問題が発生した。そこで、放熱性の向上、熱による経年劣化防止、熱によるLEDチップの剥離防止などに対応するLED発光装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００５−１３６１３７号（第４頁、図１）
図４および図５は、参考文献１に開示されているLED発光装置で、図４は、LED発光装置の断面図、図５は、図４の平面図である。図４および図５において、LEDチップ１１が搭載された基台１２と、リフレクター面１３が形成されたケース１４と、第１のリード１５、第２のリード１６、および耐熱性透明ガラス蓋１７とで構成されている。外形形状が略方形のケース１４は、底面から上方に向かって穴径が拡大する略漏斗状の収納凹部を有し、その漏斗状の収納凹部の表面には銀メッキなどの表面処理が施されている。
前記基台１２の上面には、導電性薄膜の第１電極１８と第２電極１９が配置され絶縁性接着剤で接着されている。前記第１電極１８には第１リード１５の端部１５aが接続され、第２電極１９には第２リード１６の端部１６aが接続されている。銅製薄板の第１リード１５と第２リード１６は低融点ガラスのような絶縁性接着剤でケース１４に接着されている。
前記LEDチップ１１は第１電極１８上に搭載され、銀ペーストのような導電性接着剤によって接着されている。これによってLEDチップ１１の下面電極は第１電極１８を介して第１のリード１５に電気的に接続される。他方、LEDチップ１１の上面電極はボンディングワイヤである金線２０を介して第２電極１９に電気的に接続される。
解決しようとする問題点は、上記した図４および図５に示すLED発光装置は、上記したように、ケース１４は漏斗状の収納凹部の表面に反射効率を向上させるために銀メッキ処理が施されているが、熱による経年劣化により表面が酸化・硫化して、反射効率が低下してしまう。などの問題があった。
本発明は、上述の欠点を解消するもので、その目的は、LEDチップを実装する基台に熱伝導率の高い、しかも反射効率に変化の少ない部材を用い、光度劣化が飛躍的に向上したLED発光装置を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明におけるLED発光装置は、プリント基板にLEDチップを実装し、該プリント基板の上面にレンズ付ケースを貼付したLED発光装置において、熱伝導率の高い部材よりなる基台の上に、上面に所定の導電パターンを形成し、且つLEDチップをダイボンドする領域を有する開口部を備えたプリント基板を貼り合わせ、該プリント基板の開口部に位置する基台の上にLEDチップをダイボンドすると共に、前記LEDチップの上面電極とプリント基板上に形成した導電パターンとを金線でワイヤーボンディングし、前記プリント基板の外周上面に、前記LEDチップを覆うように外周部に封止樹脂注入孔を有するレンズ付ケースを貼付し、前記レンズ付ケースに設けた封止樹脂注入孔より封止樹脂を注入してLEDチップを封止したことを特徴とするものである。
また、前記熱伝導率の高い部材よりなる基台は、アルミ板にアルマイト処理が施されていることを特徴とするものである
また、前記熱伝導率の高い部材よりなる基台は、銅板にアルミメッキ処理が施されていることを特徴とするものである。
また、前記プリント基板の開口部が位置する基台の上に、透明ペースト（シリコーンダイボンドペースト）でLEDチップをダイボンド接着したことを特徴とするものである。
また、前記プリント基板の開口部が位置する基台の上に、酸化チタンを入れた白色ペーストでLEDチップをダイボンド接着したことを特徴とするものである。
また、前記レンズ付ケースは、シリコーン樹脂を使用したことを特徴とするものである。
前記封止樹脂は、ゴム/ゲル系シリコーン樹脂であることを特徴とするものである。
また、前記封止樹脂は、白色の場合は、ゴム/ゲル系シリコーン樹脂の中に蛍光体・拡散材を含有することを特徴とするものである。
また、前記プリント基板の外周部上面のレンズ付ケースの貼付け代に、レジスト印刷でレジスト膜を形成したことを特徴とするものである。
また、前記LEDチップを実装する基台の実装部分に、すり鉢状に凹んだ反射カップを形成したことを特徴とするものである。
また、前記アルマイト処理が施されている基台の上面に、多層コーティング膜を形成したことを特徴とするものである。
本発明のLED発光装置は、LEDチップを実装すら基台は、アルミ板をアルマイト処理または銅板にアルミメッキを施しているので、耐蝕性に優れ、光の反射率に変化が少なく、また、LEDチップの発熱が基台に直に伝わるため放熱が容易に可能である。また、LEDチップの接着は透明ペーストで行うので、ダイボンド側から光の反射を阻害することはない。また、レンズ付ケースで全体を覆うので、封止樹脂に柔らかいゴム系のシリコーン樹脂が使用でき、柔らかいので内部応力が緩和され、温度サイクル性が向上する。また、封止樹脂およびレンズ付ケースにシリコーン樹脂を使用するため、透湿率が高いので、リフローのプリヒート時に樹脂中の水分が水蒸気化したときにほとんどの水分が抜け、ピーク温度時には蒸気爆発が起きにくくなり、吸湿リフロー耐性が向上する。また、封止樹脂は注入方式のため、注入樹脂量が一定になる。また、レンズ貼付け代にレジスト膜を印刷するので、プリント基板のパターンの段差をレジストが緩和してくれるので、レンズの接着が容易になる。また、LEDチップの接着に、酸化チタンを入れた白色ペーストを使用すると、熱伝導性がアップし、放熱性が向上する。また、LEDチップ実装部分をすり鉢状の反射カップを形成することにより、輝度が向上する。また、アルマイト処理の上に、多層コーティング膜を形成することにより、反射率が向上する。また、レンズ付ケースにより用途に合わせた指向特性を持つLED発光装置を作ることができるなど、信頼性に優れたLED発光装置を提供することが可能である。
本発明のLED発光装置について、図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の実施例に係わり、図１は、LED発光装置の平面図、図2は、図１の側面図、図３は、図１のA−A線断面図である。
図１〜図３において、本発明におけるLED発光装置において、１は略方形状した基台で、熱伝導率の高い部材であるアルミ板にアルマイト処理が施されている。該基台１の上面には、前記基台１と略同形状をしていて、その上面に所定の導電パターン２を形成し、且つLEDチップ３をダイボンドする領域を有する開口部４aを備えたプリント基板４が貼付されている。該プリント基板４の外形側壁の所定の位置には、前記導電パターン２と連通する複数のスルーホール電極４ｃが形成されている。前記プリント基板４の開口部４aが位置する基台１の上に、透明ペースト（シリコーンダイボンドペースト）でLEDチップ３をダイボンド接着する。LEDチップ３をダイボンドした後、LEDチップ３の上面電極はボンディングワイヤである金線５を介して電気的に接続される。前記プリント基板４の外周部上面の前記導電パターン２が存在するレンズ付ケースの貼付け代４ｂに、レジスト印刷で図示しないレジスト膜が形成されている。
前記プリント基板４の外周上面に、前記LEDチップ３を覆うように、レンズ付ケース６を貼付する。該レンズ付ケース６はシリコーン系樹脂を使用し、所定の曲率を有するレンズ部６aと、そのレンズ部６aの平坦な外周部６ｂに封止樹脂注入孔６ｃ（図１では４個）が配設されている。前記プリント基板４にレンズ付ケース６を接着するには、UV硬化型接着剤などを用いて接着する。
前記基台１上に実装されたLEDチップ３を覆うように封止する封止樹脂７は、柔らかいゴム/ゲル系シリコーン樹脂（白色の場合は蛍光体・拡散材を含む）が使用される。前記封止樹脂７は、前記レンズ付ケース６の外周部６ｂに形成された封止樹脂注入孔６ｃから一定量の樹脂が注入される。以上によりLED発光装置が構成される。
上記した基台１は、アルミ板にアルマイト処理が施す代わりに、銅板にアルミメッキを施したものでもよい。また、LEDチップ３の接着は、透明ペーストの代わりに、酸化チタンなどを入れた白色ペーストを使用してもよい。さらに、基台１のアルミ板のLEDチップ３の実装部分を、すり鉢状に凹んだ反射カップ形状に形成してもよい。また、前記アルマイト処理が施されている基台１の上面に、多層コーティング膜を形成してもよい。
以上述べた構成のLED発光装置の作用・効果について説明する。本発明のLED発光装置において、LEDチップ３を実装する基台１は、アルミ板をアルマイト処理または銅板にアルミメッキを施しているので、耐蝕性に優れ、光の反射率に変化が少ない、また、LEDチップ３の発熱が基台１に直に伝わるため放熱が容易に可能である。
また、LEDチップ３の接着は透明ペーストで行うので、ダイボンド側から光の反射を阻害することはない。また、レンズ付ケース６で全体を覆うので、封止樹脂７に柔らかいゴム系のシリコーン樹脂が使用でき、柔らかいので内部応力が緩和され、温度サイクル性が向上する。さらに、封止樹脂７およびレンズ付ケース６にシリコーン樹脂を使用するため、透湿率が高いので、リフローのプリヒート時に樹脂中の水分が水蒸気化したときにほとんどの水分が抜け、ピーク温度時には蒸気爆発が起きにくくなり、吸湿リフロー耐性が向上する。また、LEDチップ３の接着に、酸化チタンを入れた白色ペーストを使用すると、熱伝導性がアップし、放熱性が向上する。
また、封止樹脂７は注入方式のため、注入樹脂量が一定になる。特に、白色の場合の蛍光・拡散材のバラツキが少なくなる。
また、レンズ貼付け代４ｂにレジスト膜を印刷するので、プリント基板４の導電パターン２の段差をレジストが緩和してくれるので、レンズの接着が容易になる。
また、LEDチップ実装部分をすり鉢状の反射カップを形成することにより、輝度が向上する。さらに、基台１のアルマイト処理の上に、多層コーティング膜を形成することにより、反射率が向上する。
また、レンズ付ケース６のレンズ部６aの曲率により用途に合わせた指向特性を持つLED発光装置を作ることができる。など信頼性に優れたLED発光装置を提供することができる。
本発明の実施例に係わるLED発光装置の平面図である。 図１の側面図である。 図１のA−A線断面図である。 従来のLED発光装置の断面図である。 図４の平面図である。
符号の説明
１ 基台
２ 導電パターン
３ LEDチップ
４ プリント基板
４a 開口部
５ ボンディングワイヤ(金線)
６ レンズ付ケース
６a レンズ部
６b 外周部
６c 封止樹脂注入孔
７ 封止樹脂





Claims (11)

  1. プリント基板にLEDチップを実装し、該プリント基板の上面にレンズ付ケースを貼付したLED発光装置において、熱伝導率の高い部材よりなる基台の上に、上面に所定の導電パターンを形成し、且つLEDチップをダイボンドする領域を有する開口部を備えたプリント基板を貼り合わせ、該プリント基板の開口部に位置する基台の上にLEDチップをダイボンドすると共に、前記LEDチップの上面電極とプリント基板上に形成した導電パターンとを金線でワイヤーボンディングし、前記プリント基板の外周上面に、前記LEDチップを覆うように外周部に封止樹脂注入孔を有するレンズ付ケースを貼付し、前記レンズ付ケースに設けた封止樹脂注入孔より封止樹脂を注入してLEDチップを封止したことを特徴とするLED発光装置。
  2. 前記熱伝導率の高い部材よりなる基台は、アルミ板にアルマイト処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  3. 前記熱伝導率の高い部材よりなる基台は、銅板にアルミメッキ処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  4. 前記プリント基板の開口部が位置する基台の上に、透明ペースト（シリコーンダイボンドペースト）でLEDチップをダイボンド接着したことを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  5. 前記プリント基板の開口部が位置する基台の上に、酸化チタンを入れた白色ペーストでLEDチップをダイボンド接着したことを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  6. 前記レンズ付ケースは、シリコーン樹脂を使用したことを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  7. 前記封止樹脂は、ゴム/ゲル系シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  8. 前記封止樹脂は、白色の場合は、ゴム/ゲル系シリコーン樹脂の中に蛍光体・拡散材を含有することを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  9. 前記プリント基板の外周部上面のレンズ付ケースの貼付け代に、レジスト印刷でレジスト膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のLED発光装置。
  10. 前記LEDチップを実装する基台の実装部分に、すり鉢状に凹んだ反射カップを形成したことを特徴とする請求項２または３記載のLED発光装置。
  11. 前記アルマイト処理が施されている基台の上面に、多層コーティング膜を形成したことを特徴とする請求項２または９記載のLED発光装置。







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