JP2007142085A - 発光装置、及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯機器等の薄型化に対応できる外形寸法を備えた発光装置の提供にある。
【解決手段】発光装置は印刷基板上に発光素子、及び該発光素子を包囲する透明樹脂を備え、前記発光素子を包囲する前記透明樹脂の側面には、少なくとも内部が反射性を有する金属材料が被着されて外側面を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は発光装置に関し、特に小型機器に搭載するのに適した発光装置に関する。

近年、軽薄短小の特徴を有する携帯用機器、たとえば、携帯電話や個人用携帯情報機器（ＰＤＡ）などにおいては、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトとして側面発光型ＬＥＤ（発光ダイオード）が賞用されてきた。該ＬＥＤからの放射光を漏れなく効率的にＬＣＤ（の導光板）に集光するため、パッケージされたＬＥＤをただ実装するだけでなく、ＬＥＤのパッケージングそのものにも立ち入って、ＬＥＤの周囲を囲って反射器として作用するハウジング（筐体）構造も用いられる。

特許文献１には、本願発明の適用範囲ともし得る液晶バックライト、パネルメーター、表示灯や面発光スイッチなどに用いられる発光装置に関する記載がある。該発光装置は、発光素子と、該発光素子を収納する開口部を備え発光素子が載置される熱硬化性樹脂等の樹脂製パッケージとを備える。開口部は、発光素子チップを外部から保護するため透光性を有する樹脂材料で封止されている。特許文献２には特許文献１に記載の発光装置と同様の発光装置を多数線形配列して導光板の側面に取り付ける技術が開示されている。また、特許文献２には、光透過性樹脂製の導光板において、光の出射面の裏側即ち底面には、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ等の反射率の高い金属膜をスパッタリングや真空蒸着法により形成することもでき、これにより、底面の反射率を高めて、光の取出し効率をさらに向上させることができることも記載されている。

一方、表示装置の厚さを薄くする要求があり、現状では使用されるバックライトに使う導光板の厚さは０．６ｍｍにまで薄くなり、近い将来には０．５ｍｍ以下になることは必至と考えられる。また、樹脂製の筐体の厚みを０．１ｍｍより薄くすることも困難と考えられ、将来表示装置の薄型化に対する問題となろう。

図１は従来の一般的な発光装置の概略図である。図１の（Ａ）には導光板２と発光装置１０とが記載され、（Ｂ）には発光装置１０のみが記載されている。図１の（Ａ）に記載の発光装置１０のＢ−Ｂ断面が図１の（Ｂ）に記載され、図１の（Ｂ）に記載された発光装置１０のＡ−Ａ断面が記載されている。図１において、ＬＥＤ４からの発光光は左方に伝搬して導光板２に入射する。導光板２には上下面の一方が光を出射する主面であり、他方が反射コーティングを有する構成が用いられる。導光板２の右方に配置されたＬＥＤ４は樹脂製の筐体（ハウジング）６内に搭載され配線（ボンディングワイア等）５が施される。筐体６の内面７は好ましくは反射性金属膜等を有し、筐体６の内部にはＬＥＤ４を埋没させるように透光性を有する樹脂材料８が充填される。
特開２００４−２０７６８８号公報 特開２００４−２２１１６３号公報

上記特許文献１、２に記載の発光装置において、あるいは図１に記載の発光装置においては、それ以前の同様な発光装置における問題点のいくつかを解決しているが、近年の携帯機器等の薄型化に対応するには困難な外形寸法を有する点でさらなる改良が望まれる。たとえば、発光装置の幅は、ＬＥＤ素子を囲む筐体の厚さを考えると０．５ｍｍ以下にすることが困難と考えられる。従って、本発明の目的は上記の携帯機器等の薄型化に対応できる外形寸法を備えた発光装置の提供にある。

上記課題を解決するための発光装置は、印刷基板上に発光素子、及び該発光素子を包囲する透明樹脂を備え、前記発光素子を包囲する透明樹脂の側壁の外側面は、前記透明樹脂に被着され、少なくとも内部が反射性を有する金属材料により構成されている。前記金属材料は、前記透明樹脂の側面に成膜された金属膜としてもよく、成膜された前記金属膜に重ねて保護手段を置いてもよい。前記保護手段は、樹脂製のフィルム又は膜としてもよい。あるいは、前記金属材料は、前記透明樹脂の側面に成膜された金属板としてもよい。

発光素子を包囲する透明樹脂を備えた発光装置の本発明の製造方法においては、前記発光素子に面する前記透明樹脂の側面上に、少なくとも内面が反射性を有するように金属材料を被着させる工程を有することを特徴とする。前記金属材料を被着させる工程は、前記透明樹脂を成形した後に該透明樹脂の前記側面に金属膜を成膜する工程を含んでよい。そして、前記金属膜を成膜する工程は、前記金属膜を物理的成膜手法により形成することを含んでもよい。さらに、前記金属膜に重ねて、該金属膜を保護する保護部材を配置する工程をさらに含んでもよい。あるいは、前記金属材料を被着させる工程は、前記透明樹脂の成形の際に、金属板を抜け止めして固定する工程を含んでもよい。

本発明の発光装置では、一実施例においては外側面間の距離である厚みを有する発光装置が得られるなど、筐体（ハウジング）部分が薄型化され発光装置の幅が極小に抑えられ、薄型の導光板とともに用いて使用機器の薄型化が図れるという効果を奏することが出来る。また、本発明は、発光装置にだけでなく、受光装置にも適用できることは明白であろう。その他の本発明の特徴、効果の詳細については、以下の説明から明瞭となる。

以下に記載する本発明の実施形態は、本発明を理解するためのものであり、本発明を実施形態に限定するためのものではない。そのため、特筆する場合を除き、装置やその要素の寸法や形状は実際に製造される装置や要素との寸法や形状と特定の幾何学的関係を持つことを意図していない。また、完全に一致するものではないが、本発明の理解に支障がないと考えられる範囲で、同様の機能を発揮する装置やその構成要素には同じ参照番号を付してある。また、以下の実施例の説明では、構成要素を接続する配線や電気，機械的作用要素は発明の理解に必要な範囲のみを記載している。なお、従来技術に属する部分の説明は省略されるか簡略化されている。さらにまた、以下においては、ＬＣＤのバックライト応用について主として述べるが、受光装置を始めとして他の用途にも本発明が適用可能であることは容易に理解できよう。

図２は本発明の一実施例の発光装置２０の断面図である。図２の（Ａ）は図２の（Ｂ）のＡ−Ａ断面を示し、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図２において明瞭であるが、発光装置２０は、印刷回路板１１、印刷回路板１１上に形成されたパッド１３ａ、１６ａ、パッド１３ａ、１６ａのそれぞれと貫通経路（バイア）を経て導通する裏面の電極１３ｂ、１６ｂ、パッド１３ａに一方の端子が接続されたＬＥＤ（発光ダイオード）１４、ＬＥＤ１４の他方の端子とパッド１６ａとを結合するボンディングワイヤ１５、印刷回路板１１においてＬＥＤ１４が搭載された面側に該搭載面と略同じ断面を備えて開口部端面１８ｓまで延伸する透明樹脂層１８、該透明樹脂層１８の側面に配置された金属薄膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄから成る側壁とを備える。楕円やその他の形状も許容されるのであるが、ＬＥＤ１４からの発光光が出射される発光装置２０の端面即ち開口部端面１８ｓにおける透光性樹脂１８の断面形状は概ね矩形である。

発光装置２０の製造は、以下のようにおこなわれる。まず、印刷回路板１１の材料として、ガラスエポキシ基板、メタルコア基板、セラミック基板、その他の熱硬化性樹脂基板等の通常用いられる基板を用意する。ついで、該材料にパッド１３ａ、１６ａや電極１３ｂ、１６ｂ、及びパッド１３ａ、１６ａのそれぞれと電極１３ｂ、１６ｂとを導通させるための貫通経路とからなるモジュール区画を、一般には複数個、従来技術により形成し、さらに、該モジュール区画毎に、これも従来技術により、ＬＥＤ１４が搭載されボンディングワイヤ１５で配線が形成される。その結果、電極１３ｂ、１６ｂ間に通電すればＬＥＤ１４が点灯することになる。ＬＥＤ１４としては可視光を発光するＬＥＤ、赤外光を発光するＬＥＤなどが用いられる。つぎに、ＬＥＤ１４が搭載され配線された印刷回路板１１には印刷回路板１１を囲む外枠が設けられ、該外枠内にキャスティング技法やトランスファーモールド技法の従来技術により透明樹脂１８が充填硬化させられる。透明樹脂１８としては、特に限定されないが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ハイブリッド樹脂、フッ素樹脂等従来から知られている樹脂材料でよい。また、透明樹脂１８の代替物として透光性無機部材やガラス等を用いることもできる。さらに、用途に応じて種々の添加剤が使用出来る。更にまた、透明樹脂１８の左端の開口部端面１８ｓを所望の形状にすることによってレンズ効果を持たせることもできる。つぎに、透明樹脂１８と印刷回路板１１とは発光装置のモジュール区画を単位として切り離される。図２にはモジュール区画１個単位で切り離した結果を使用した発光装置２０を示し、図３にはモジュール区画２個単位で切り離した結果を使用した発光装置３０を示す。切り離す単位のモジュール区画数は任意であるが、例えば、導光板の対向面に沿ってその端から端まで一列に整列するようにモジュール区画数を選択しても良い。また、モジュール区画の任意の二次元配列を切り離す単位として選択してもよい。

つぎに、切り離された単位において、透明樹脂１８の開口部端面１８ｓや、印刷回路板１１の側面や電極１３ｂ、１６ｂ等を遮蔽するテープの張り付けた後透明樹脂１８の上下左右側面に金属薄膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄからなる側壁が取り付けられる。特に、電極１３ｂ、１６ｂが短絡されないように注意する必要がある。金属薄膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの形成は、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ等の反射率の高い金属材料をスパッタリングや真空蒸着法により形成するのが好ましい。このようにすれば、ＬＥＤ１４から発射され金属薄膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに入射した光が効率よく反射されて開口部端面１８ｓから外に出射される。前記金属材料は、前記透明樹脂の側面の側壁の厚さは数μｍから数十μｍで成膜された金属膜としてもよく、必要に応じて、更なるＮｉ等の金属や樹脂製のフィルム又は膜を保護膜として形成してもよい。さらに、別法として、金属薄膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの代わりに薄い金属板を透明樹脂１８の側面上に貼り付けるか、金属板の枠をかしめて止めるか、して側壁としてもよい。好ましくは、それら側壁の厚さは０．１ｍｍを超えないように選ばれる。

なお、図３はモジュール区画２個単位で切り離した１単位を使用した発光装置３０の図２におけると同様の断面を示す図である。各モジュール区画の個別構成要素には同じ参照番号が付してある。右の（図の下部にある）モジュール区画の電極１３ｂと左の（図の上部にある）モジュール区画の電極１６ｂとは一体形成されてもよい。図３ではモジュール区画２個の単位を示すが、これに限らないことは前記のとおりである。また、図４に横断面を示す発光装置４０では、透明樹脂３８の断面が開口部端面３８ｓ側で広くなり、側壁として金属板等で作られた内面反射性の枠３７ｃ、３７ｄが容易にはめ込まれる構造となっている。なお、図４には左右の部分３７ｃ、３７ｄのみが記載されているが、図２に記載の発光装置２０について記載のように、上下の部分３７ａ、３７ｂが存在して、左右の部分３７ｃ、３７ｄと一体化されて透明樹脂３８を囲むようにするのが好ましい。また、側壁は印刷回路板１１の側面にまで延長され、該側面からの光の漏洩を極小にするのが好ましい。

以上実施例について説明したが、種々の変形が可能であり、本発明が以上の実施例に限定されるものではない。さらに、本発明を受光装置に用いるときは、ＬＥＤ１４等のかわりにフォトダイオードやフォトトランジスタが用いられる。

従来技術による発光装置の断面の概略図である。 本発明の一実施例の発光装置の断面を示す図である。 本発明の他の実施例の発光装置の断面を示す図である。 本発明のさらに他の実施例の発光装置の断面を示す図である。

符号の説明

１０、２０、３０，４０ 発光装置
１１ 印刷回路板
１３ａ、１６ａ パッド
１３ｂ、１６ｂ 電極
１４ ＬＥＤ
１５ 配線（ボンディングワイヤ）
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ 側壁（金属薄膜、金属板）
１８、３８ 透光性樹脂
１８ｓ、３８ｓ 開口部端面

Claims (10)

1. 印刷基板上に発光素子、及び該発光素子を包囲する透明樹脂を備える発光装置において、
   前記透明樹脂の側面に、少なくとも内部が反射性を有する金属材料が被着されて外側面を構成することを特徴とする、発光装置。
2. 前記金属材料は、前記透明樹脂の側面に成膜された金属膜とされることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 成膜された前記金属膜に重ねて保護手段が置かれることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記保護手段は、樹脂製のフィルム又は膜とされることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記金属材料は、前記透明樹脂の側面に配置された金属板とされることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
6. 発光素子を包囲する透明樹脂を備えた発光装置の製造方法において、
   前記発光素子に面する前記透明樹脂の外側面上に、少なくとも内面が反射性を有するように金属材料を被着させる工程を有することを特徴とする、発光装置の製造方法。
7. 前記金属材料を被着させる工程は、前記透明樹脂を成形した後に該透明樹脂の前記側面に金属膜を成膜する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記金属膜を成膜する工程は、前記金属膜を物理的成膜手法により形成することを含むことを特徴とする、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記金属膜に重ねて、該金属膜を保護する保護部材を配置する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
10. 前記金属材料を被着させる工程は、前記透明樹脂の成形の際に、金属板を抜け止めして固定する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。

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