JP2007324460A - Ｌｅｄ発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明はサイドに光を放出するＬＥＤ発光装置を簡易に製造する技術を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤチップが金属パターン上に固定された基板を準備する工程と、前記基板を金型に固定して空間を形成し、該空間に樹脂を充填する工程と、前記金型を取り除いた後に、形成された封止樹脂表面に反射層を形成する工程と、ダイシングにより光放出面を形成しながら同時にＬＥＤ発光装置を同時に形成する工程でＬＥＤ発光装置を製造する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、サイド発光型ＬＥＤ装置及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、ＬＣＤ（液晶表示装置）のバックライトの光源として好適に用いられるサイド発光型ＬＥＤ装置及びその製造方法に関する。

従来のこの種のサイド発光型ＬＥＤ装置としては、特開２００１−１９６６４０号公報に示されているような、ＬＥＤ素子を搭載した配線基板にあらかじめ作製した光反射部を取り付け、光反射部の空洞内に透光性樹脂を注入するようにしたサイド発光型ＬＥＤ発光装置が知られている。

また、特開２００４−１９３５３７号公報に示されているような、ＬＥＤ素子を搭載し、かつ、光反射部を一体的にインジェクション成形した筐体をあらかじめ成形し、その後、ＬＥＤ素子をその筐体に配置し、蛍光体等を含有した樹脂でＬＥＤ素子を封止したサイド発光型ＬＥＤ発光装置も知られている。
特開２００１−１９６６４０号公報 特開２００４−１９３５３７号公報

近年、導光板の薄型が求められ、同様にＬＥＤ発光装置の薄型化も求められている。このため、筐体の側壁の厚みが薄型化になるにつれ薄くなってきており、光の筐体側壁からの透過がおこり、光を有効に光開口部から放射できなくなってきている。

また、ＬＥＤ素子を封止する樹脂がシリコーン等の熱膨張率が大きい樹脂が採用される場合があり、熱膨張率の大きい封止樹脂を筐体内で熱硬化させるため、筐体と封止樹脂との熱膨張率の差が大きいため、筐体と封止樹脂との界面で剥離等の不具合が出ることがあった。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
金属パターンが施された基板と、
前記基板上に固定されたＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップを封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂の表面に形成された反射膜とからなるＬＥＤ発光装置で、
前記ＬＥＤチップから放出された光は、直接又は、前記反射膜を介してサイドに形成された光り放出面を介して光を放出する構造とする。

この構成によれば、
光り放射面に効率よくＬＥＤチップから出た光を導くＬＥＤ発光装置が得られ、簡易に製造することもできる。

本発明によれば、ＬＥＤ発光装置をダイシングにより分離すると同時に光り放出面を形成できるため、製造工程が簡易にすることが出来る。

以下、本発明を構成する各要素について説明する。
（ＬＥＤチップ）
ＬＥＤチップの種類は特に限定されるものではなく、任意の構成のものを採用することができる。例えば、III族窒化物系化合物半導体層を備えるＬＥＤチップを用いることができる。III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_１−ｘＮ及びＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。

III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。

III族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成することができる。

III族窒化物系化合物半導体層を成長させる基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体層を成長させられるものであれば特に限定されないが、例えば、サファイア、窒化ガリウム、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の材料として挙げることができる。

ＬＥＤチップの発光色は目的に応じて適宜選択される。例えば、青色、赤色、緑色等、所望の発光色に応じて選択される。また、ＬＥＤチップを複数個用いることもできる。その場合には、同種類のＬＥＤチップを組み合わせることはもちろんのこと、異なる種類のＬＥＤチップを複数組み合わせても良い。例えば、最終的に白色光が得られるように一種又は発光色の異なる二種以上のＬＥＤチップを使用する。

本発明の一形態ではＬＥＤチップと蛍光体とを併用する。そしてＬＥＤチップの光と、ＬＥＤチップの光の一部を利用して蛍光体から生ずる蛍光との混合（混色）によって白色光を得る。蛍光体は例えば後述の封止部材に含有させる。

蛍光体の種類は特に限定されず、有機系、無機系を問わず採用することができる。様々な蛍光色を有する蛍光体を採用することができ、例えば光の三原色である赤色、緑色、又は青色の蛍光色を有する蛍光体の他、それらの中間色を蛍光する蛍光体（例えば黄色系蛍光体）を用いることができる。複数の蛍光体を組み合わせて用いることもでき、例えば赤色系蛍光体、緑色系蛍光体、及び青色系蛍光体を混合して用いることができる。
（基板）
基板としては、当該分野で公知のガラスエポキシ等の絶縁プリント配線基板等をいずれも使用することができる。また、より放熱を必要とするときは、窒化アルミニュウムからなるセラミックスの絶縁配線基板を使用することができる。
（封止部材）
基板を挿入した金型の空間にトランスファー成形によりＬＥＤチップ封止用の材料を充填してもよい。このようにして形成される封止部材は主として外部環境からＬＥＤチップを保護する目的で備えられる。封止部材の材料としてはＬＥＤチップの光に対して透明であり、且つ耐久性、耐候性などに優れたものを採用することが好ましい。例えばシリコーン、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ガラス等の中から、ＬＥＤチップの発光波長との関係で適当なものを選択することができる。ＬＥＤチップの光が短波長領域の光を含む場合には特に紫外線劣化が問題となるため、シリコーン等の紫外線劣化に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。

封止部材の材料は、ＬＥＤチップの光に対する透過性、硬化した状態の硬度、取り扱いの容易さ等を考慮して適当なものが採用される。

封止部材に蛍光体を含有させることもできる。蛍光体を用いることによりＬＥＤチップからの光の一部を異なる波長の光に変換することができ、発光装置の発光色を変化させ又は補正することができる。ＬＥＤチップからの光により励起可能なものであれば任意の蛍光体を用いることができ、その選択においては発光装置の発光色、耐久性等が考慮される。蛍光体を封止部材に一様に分散させても、また一部の領域に局在させてもよい。例えば蛍光体をＬＥＤチップの近傍に局在させることにより、ＬＥＤチップから放出された光を効率的に蛍光体に照射できる。

複数種類の蛍光体を組み合わせて封止部材に含有させることもできる。この場合にはＬＥＤチップからの光により励起されて発光する蛍光体と当該蛍光体からの光により励起されて発光する蛍光体とを組み合わせて用いることもできる。
（反射層）
封止部材の上面に光り反射性の膜を形成することができる。このことにより、光の放射がより効率的にサイド方向へ導かれることになる。

反射膜としては、スパッタリング等の乾式メッキや湿式メッキにより形成されるアルミや銀などの可視光線における反射効率の良い金属からなる金属膜や、白色の塗料を印刷して形成した白色反射膜としても良い。

（実施形態）
以下、本発明のＬＥＤ発光装置を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３は本発明のＬＥＤ発光装置の製造方法を示す説明図であり、図１はＬＥＤチップを搭載した配線基板の平面図、図２は図１のダイシングラインＸでの断面を示す断面図、図３は製造後のＬＥＤ発光装置の斜視図である。これらの図に従って本発明のＬＥＤ発光装置の製造方法を説明する。

まず、図１に示すように、ＬＥＤチップ２１を搭載した配線基板１を作製する。この配線基板１は、ガラスエポキシ等の絶縁基板１１にスルーホール１２、１４を形成し、そのスルーホール１２、１４に金属メッキ部を設けて、表面と裏面に金属パターン１３、１５を形成し、ＬＥＤチップ搭載用電極となる金属パターン１５上にホワイトペースト等の絶縁性接着剤２４によりＬＥＤチップ２１をダイボンドし、そのＬＥＤチップ２１の表面に形成された両電極と結線用電極となる金属パターン１３、１５に金線等のボンディングワイヤ２２、２３を介して電気的に接続したものである。

図１中、丸い点線で示した部分がスルーホール１２で、長円で示された実線がスルーホール１４であり、点線で示したスルーホール１２は金属で充填されている。このようにスルーホール１２を金属で充填しておくと、後述する透明シリコーンからなる封止樹脂３１を注入する際、透封止樹脂３１がスルーホール１２から配線基板１の裏面に回りこむことがないので、配線基板1の裏面電極を汚すことがない。

図１ではＬＥＤチップ２１を６個のみ示したが、製造時には、縦、横方向に多数のＬＥＤチップ２１を配列した配線基板を用いる。

次に、図２に示すように、ＬＥＤチップ２１準備した配線基板１を金型４１に固定し、配線基板１と金型４１とで放物面の一部表面を形成するような空洞４２を形成する。その後、透明シリコーン樹脂からなる封止樹脂３１を空洞４２に注入し、注入時に巻き込んだ気泡を真空脱泡により除去して硬化させる。

次に、金型４１から封止樹脂３１でＬＥＤチップ２１が保護された配線基板１を取り除き、封止樹脂３１表面をスパッタリングによりアルミからなる金属反射膜３２を形成する。

その後、図１に示すダイシングラインＸ，Ｙでカットすることにより、図３に示すようなＬＥＤ発光装置２を切り出すと共に光り放出面３３を形成する。

このように、ＬＥＤチップの２列が一構成となるように配線基板を設計し、透明樹脂の注入硬化後、ダイシングカットすることにより、一度の樹脂注入で、樹脂漏れを生ずることなく、多数のＬＥＤ発光装置を製造することができ、また金属製の反射層で形成しても配線基板の電極の片方のみとしか反射膜は接触しないため、反射膜の成形も容易に形成可能となる。

なお、ＬＥＤ発光装置の切断による切りだしは、ダイシング以外にレーザでの切断、ウオータジェットによる切断等光放出面を形成可能な切断方法であれば良い。

本発明の配線基板の平面図 本発明の図１のダイシングラインＸでの断面を示す断面図 本発明のＬＥＤ発光装置の斜視図

符号の説明

１…配線基板、１１…基板、１２、１４…スルーホール、１３、１５…金属パターン、２…ＬＥＤ発光装置、２１…ＬＥＤチップ、３１…封止樹脂、４１…金型。

Claims (3)

1. 金属パターンが施された基板と、
   前記基板上に固定されたＬＥＤチップと、
   前記ＬＥＤチップを封止する封止樹脂と、
   前記封止樹脂の表面に形成された反射膜とからなるＬＥＤ発光装置で、
   前記ＬＥＤチップから放出された光は、直接又は、前記反射膜を介してサイドに形成された光り放出面を介して光を放出することを特徴とするＬＥＤ発光装置。
2. 前記反射膜が形成されている封止樹脂表面は、放物面の一部となるように形成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. ＬＥＤチップが金属パターン上に固定された基板を準備する工程と、
   前記基板を金型に固定して空間を形成し、該空間に樹脂を充填する工程と、
   前記金型を取り除いた後に、形成された封止樹脂表面に反射層を形成する工程と、
   切断により光放出面を形成しながら同時にＬＥＤ発光装置を同時に形成する工程
   からなることを特徴とするＬＥＤ発光装置の製造方法。

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