JP2008218764A

JP2008218764A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008218764A
Application number: JP2007054983A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kokubu; 英樹國分; Toshimasa Hayashi; 稔真林; Michio Miyawaki; 美智雄宮脇; Kenichi Koya; 賢一小屋
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】配線基板に表面実装され、開口部の全域に渡って均一に光を放出する小型で高出力な側面発光型の発光装置を提供する。
【解決手段】反射ケース１１とこの反射ケースの後部の端子保持部２０とからなる基体部１０と、基体部へインサートされたリード部材３０及び４０とが一体成形される。リード部材３０はインサート部３１と接続部３３を有し、ＬＥＤチップ６０はリード部材のインサート部にマウントされる。反射ケース１１の反射面１５の全面は椀状の曲面に形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は配線基板に表面実装される側面発光型の発光装置に関する。

上記タイプの発光装置の例が特許文献１に示されている。この発光装置は前方が開口した反射ケースの両側部からリード部材が引き出され、反射ケースの後部には端子保持部が一体的に設けられ、リード部材において反射ケースから引き出された部分は、反射ケースの側部から端子保持部に沿って折り曲げられ、さらに端子保持部の下面に沿って折り曲げられその先端は接続部として切欠き部に収納される。
反射ケースの底部において前記リード部材が表出し、表出したリード部材へＬＥＤチップがマウントされるとともに、このＬＥＤチップとリード部材のボンディング領域へボンディングワイヤが懸架される。
特許文献２に開示の発光装置では、ＬＥＤチップをマウントする部分とボンディング領域とを除いてリード部材を光反射する合成樹脂膜で被覆し、光反射効率の向上を図っている。つまり、特許文献２に記載の発光装置では、反射ケースは傾斜した側壁反射面と平坦な底部反射面とを有する。

特開２００６−２５３５５１号公報特開２００２−５２０８２３号公報

昨今の発光装置には更なる高出力化が求められている。また、携帯電話等のディスプレイ用白色光源として使用される側面発光型の発光装置では、ディスプレイの大型化から反射ケースの開口部の全域に渡ってより均一に光を放出することが求められている。

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきた結果、下記構成の本発明に想到した。即ち、
配線基板に表面実装される側面発光型の発光装置であって、
反射ケースと該反射ケースの後部の端子保持部とを一体成形してなる基体部と、
該基体部へインサートされるリード部材と、
該リード部材へマウントされるＬＥＤチップと、を備えてなり、
前記反射ケースの反射面の全面が椀状に曲面で形成されている、
ことを特徴とする発光装置。

このように構成された発光装置によれば、反射ケースの反射面の全面が椀状に曲面で形成されているため、底面が平坦面であった従来例の反射ケースに比べて発光効率が向上する。また、反射面が全面的に曲面とされているので、反射にムラがなくなり、反射ケースの開口部から放出される光の強さがより均一化される。

この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、第１の局面の発光装置において、前記反射面に前記リード部材を表出させる窓が形成されて、該窓を介して表出した前記リード部材のボンディング領域と前記ＬＥＤチップとがボンディングワイヤで接続され、
前記ボンディングワイヤにおいてファーストボンド端が前記リード部材のボンディング領域に接合され、そのセカンドボンド端は前記ＬＥＤチップに接合される。

一般的なボンディング装置では最初のボンディング作業においてヘッドで保持したボンディングワイヤの先端をボンディング相手へ当接してこれを溶接する。そして、ボンディングワイヤの溶接部分が外れないようにボンディングワイヤを繰り出しながら、ボンディング相手からほぼ垂直にヘッドを引き上げる。その後、他のボンディング相手までヘッドを水平方向へ移動させ、そこへボンディングワイヤの他端を接合する。例えば、特許文献１に記載の発光装置１０１では、図９に示すように、ボンディングワイヤ１０３のファーストボンド１０３ＡがＬＥＤチップ１０４に対してなされ、その後ボンディングワイヤ１０３のセカンドボンド１０３Ｂがリード部材１０５に対してなされている。図９において符号１０６は反射ケースを示し、符号１０７は端子保持部を示す。

かかる構成の発光装置１０１では、ＬＥＤチップ１０４へボンディングワイヤ１０３をファーストボンドしているため、ボンディングワイヤ１０３がＬＥＤチップ１０４から垂直上方へ引き上げられる。そのため、ボンディングワイヤ１０３の頂上部の高さＨ＝ボンディングワイヤ１０３自体の高さＨ１＋ＬＥＤチップ１０４の高さＨ２となる。その結果、ワイヤボンディング１０３を封止する封止材料１０８に充分な高さが必要となり、ひいては反射ケース１０６に大きな体積が要求される。
他方、発光装置にはこれをできる限り小型化したいという要請ある。
そこでこの発明の第２の局面で規定されるように、ボンディングワイヤを懸架する際に、最初にボンディングワイヤを、窓を介して、リード部材へボンディングすると、ボンディングワイヤの頂上部の高さはボンディングワイヤ自体の高さのみとなる。よって、ボンディングワイヤを封止する封止材料及び反射ケースを小さくすることができる。
また、反射面に窓を形成することにより、反射面を被覆する封止部材が当該窓へ入り込むことにより封止部材が反射面より抜け難くなる。平坦な底部反射面に比べて全体が湾曲したこの発明の反射面では、窓が深くなるので、封止部材が反射面に対してより強固に密着する。

以下、この発明の実施の形態につき図例を参照しながら説明をする。
図１（Ａ）は実施例の発光装置１を正面から見た斜視図であり、同じく図１（Ｂ）は背面からみた斜視図である。図２は６面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）は背面図である。また、図３は図２（Ｃ）におけるIII-III線断面図、図４は図２（Ａ）におけるIV-IV線断面図、図５は図２（Ａ）におけるV-V線断面図である。
図１に示すように、実施例の発光装置１は基体部１０、第１のリード部材３０、第２のリード部材４０、及びＬＥＤチップ６０を備えてなる。
基体部１０は反射ケース１１と端子保持部２０とからなる。反射ケース１１は縦長なカップ形状であり、その凹部１３の内周面が反射面１５とされている。

この反射面１５は全体的に椀状の曲面であり、曲面の中心点にＬＥＤチップ６０が配置される。反射面の全面を椀状の曲面とすることにより、ＬＥＤチップ６０から横方向へ放出される光が反射ケース１１の光軸方向へ効率よくかつ均一に反射される。反射面１５を回転放物線形状として、当該放物線の原点にＬＥＤチップ６０を配置することが好ましい。反射面１５には窓１６、１７が形成され、この窓１６及び１７を介してボンディング領域３２、４２が表出している。反射面を白色塗料等でコーティングすることができる。
窓１６及び窓１７はＬＥＤチップ６０を挟むように配置される。ボンディングワイヤをファーストボンドできれば窓の形状は特に制限されない。
反射面が全体的に曲面とされているため、封止部材の充填時に気泡が発生し難くなる。気泡発生の起点となる角部が少なくできるからである。

端子保持部２０は反射ケース１１の後側へ当該反射ケース１１と一体に形成されており、全体が中実である。端子保持部２０には４つの切欠き２３、２４、２５及び２６が形成されている。第１の切欠き２３には第１のリード部材３０の接続部３３が回り込んでいる。同じく第２の切欠き２４には第２のリード部材４０の接続部４３が回り込んでいる。第３の切欠き２５には放熱板５１が回り込んでいる。第４の切欠き２６には放熱板５２が回り込んでいる。ここに放熱板５１及び放熱板５２は第１のリード部材において基体部１０から引き出されて外部へ表出する一部分である。各切欠き２３、２４、２５及び２６に回り込んだ接続部３３、４３及び放熱板５１、５２は端子保持部２０の下面とほぼ面一となる。これにより、リード部材３０及び４０に過剰な衝撃がかかることを予防できる。
第１の切欠き２３と第３の切欠き２５とを分離する中実部が第１の離隔部２７であり、第３の切欠き２５と第４の切欠き２６とを分離する中実部が第２の離隔部２８であり、第４の切欠き２６と第２の切欠き２４とを分離する中実部が第３の離隔部２９である。かかる第１〜第３の離隔部２７，２８，２９の存在により、第１及び第２の接続部３３，４３と放熱板５１、５２との短絡及び放熱板５１，５２間の短絡を確実に予防できる。また、接続部３３，４３と放熱板５１，５２とを基体部の異なる面から引出し、さらに離隔部（樹脂の中実部分）を広くとることで、基体部の損傷（クラック、ひび割れ等）を防止できる。

第１のリード部材３０はインサート部３１、接続部３３及び放熱板５１、５２を備える。インサート部３１は基体部１０の左右方向に約３／４の長さを有する。インサート部３１において反射ケース１１のほぼ中央に位置する部分にＬＥＤランプチップ６０が周知の方法でマウントされている。第１のリード部材３０においてＬＥＤチップ６０をマウントした位置を挟むように放熱板５１、５２が延設されている。
第１のリード部材３０において基体部１０から外部へ引き出された部分が接続部３３となる。接続部３３はまず端子保持部２０の側面に沿って下側へ折り曲げられ、さらに同じく端子保持部２０下面に沿って折り曲げられて、第１の切欠き２３内に収納される。

第２のリード部材４０はインサート部４１及び接続部４３を備えてなる。インサート部４は基体部１０の左右方向に約１／４の長さを有する。
第２のリード部材４０において基体部１０から引き出された部分が接続部４３となる。接続部４３はまず端子保持部２０の側面に沿って下側へ折り曲げられ、さらに同じく端子保持部２０下面に沿って折り曲げられて、第２の切欠き２４内に収納される。

上記において、基体部１０はナイロン等の樹脂材料やセラミックス等の無機材料を用いて形成することができる。基体部１０はその成形材料を白色系として材料自体に反射性能を持たせることができる。
リード部材には銅板を採用することできる。
ＬＥＤチップには短波長の光を発光するIII族窒化物系化合物半導体発光素子などを用いる。このＬＥＤチップへ適当な蛍光体を組み合わせることにより白色発光が得られる。この実施例ではＬＥＤチップ青色発光ダイオードと青色光を吸収して黄色系の光を放出する蛍光体とを選択している。ＬＥＤチップの発光色は任意に選択することができる。また、複数のＬＥＤチップをリード部材へマウントすることもできる。

実施例の発光装置１は次のようにして製造される。
銅板をプレス打ち抜きして、接続部及び放熱板が展開された状態のリード部材３０及び４０を得る。そして、このリード部材３０及び４０をインサートとして基体部１０を射出成形する。その後、ＬＥＤチップ６０を第１のリード部材３０へマウントし、ボンディングワイヤ６３及び６４をボンディングする（図３参照）。

このとき、ボンディング装置の図示しないヘッドに保持されたボンディングワイヤ６３の一端（ファーストボンド端６３Ａ）は最初にリード部材３０のボンディング領域３２へ接合される。接合の方式は超音波、熱、荷重等による溶着（ボールボンディング）である。その後、ボンディングワイヤ６３を繰り出しつつヘッドをボンディング領域３２から垂直方向へ移動させる。これは、接合部へ横方向の荷重がかかることを防止し、接合部の破損を防止するためである。所定の高さまで引き上げられたヘッド６０を横方向へ移動し、ＬＥＤチップ６０の所定の電極へボンディングワイヤ６３の他端（センカンドボンド端６３Ｂ）が接合される。接合の方式はウエッジボンディング（テールレスボンディング）である。この接合が行なわれた後、ボンディングワイヤ６３は切断される。
このようにボンディング作業の行なわれたボンディングワイヤ６３ではリード部材３０へ接合されるファーストボンド端６３Ａの高さが全体の高さを規定することとなる。ファーストボンド端６３ＡがＬＥＤチップへ接合された従来例（図９参照）とこの実施例の構成とを比較すると、全体としてボンディングワイヤが低くなっていることがわかる。これにより、反射ケース１１を薄幅とすることができ（ここで幅は図３において縦方向の長さを指す）、発光装置の小型化の要請に応えられる。また、ボンディングワイヤ材料の使用量も低減することができる。

ボンディングワイヤ６４も同様に配設される。すなわちそのファーストボンド端６４Ａはリード部材４０のボンディング領域４２へ接合され、そのセカンドボンド端６４ＢはＬＥＤチップ６０の所定の電極へ接合される。

ＬＥＤチップ６０及びボンディングワイヤ６３、６４は耐久性の観点から透光性のシリコーン樹脂で封止される。このシリコーン樹脂中に蛍光体を分散させることもできる。
その後、銅板を切りわけて図６の状態とする。
図６において、基体部１０の図示右側側面から引き出される第１のリード部材３０において符号１３３で示される部分が端子保持部２０に沿って折り曲げられて接続部３３となる。また、基体部１０の図示左側側面から引き出される第２のリード部材４０において符号１４３で示される部分が端子保持部２０に沿って折り曲げられて接続部４３となる。基体部３０の下面から引き出され第１のリード部材３０において符号１５１、１５２で示される部分が端子保持部２０に沿って折り曲げられて放熱板５１、５２となる。

ここにおいて、基体部１０の全て異なる面からリード部材が引き出されているので、当該引き出された部分を折り曲げるときに基体部１０に過剰な負荷が集中することを防止できる。これにより、基体部１０の損傷を防止できる。
特に基体部１０の下面からは、２つの放熱板５１、５２が引き出されて折り曲げられている。ここで放熱板５１、５２と同じ面積の放熱板を１枚ものとした場合に比べると、このように２枚の放熱板を採用することにより放熱板の折り曲げに要する力が低減される。従って、基体部へ大きな力がかからなくなり、放熱板の折り曲げ時に基体部が損傷しなくなる。よって、製造歩留まりが向上して安価な発光装置を提供できる。

放熱板を３枚以上形成することもできる。この場合においても各放熱板は基体部の下面から引き出されて端子保持部の下面に沿って折り曲げられる。放熱板の形状は任意に選択できる。各放熱板の形状を異ならせることができる。また、放熱板を基体部の底面からはみ出すように大きく設計することもできる。これにより、発光装置を配線基板へ組付けるとき、放熱板の位置を目視で確認でき、配線板の接触位置に対する位置合わせが容易になる。
接続部にも熱伝導性があるので、一対の接続部とその間に配設される複数の放熱板は端子保持部において均等に分配されることが好ましい。
図７に他の態様の第１のリード部材２３０及び第２のリード部材２４０を示す。図７Ａは第１及び第２のリード部材２３０及び２４０が基体部２１０へインサートされた状態を示し、図７Ｂは第１及び第２のリード部材２３０及び２４０と基体部２１０との分解図である。第１のリード部材２３０はその基部２３１が基体部２１０へインサートされ、当該基部２３１へＬＥＤチップがマウントされる。基体部２１０においてＬＥＤチップに対向する部分は開口部２１１となり、当該開口部２１１を介して基部２３１が露出し、当該露出部分へＬＥＤチップがマウントされることとなる。第１のリード部材２３１において放熱板となる部分２５１，２５２と基部２３１とを繋ぐ連結部２６１，２６２は基体部２１０の材料で被覆されている。この材料部分２１５，２１６が反射ケースの底部反射面を構成する。放熱板となる部分２５１，２５２が図で奥側へ折り曲げられるとき、この材料部分２１５，２１６が基部２３１を押さえつけ、基部２３１が捲れ上がることを防止している。
また、連結部２６１，２６２は凹部２７１〜２７４により細幅に形成されているので、小さい力で折り曲げることができる。これにより基体部２１０の損傷を未然に防止できる。

更には、細幅の連結部２６１，２６２は、図７（Ａ）に示される通り、基体部２１０の幅内に収まるので、換言すれば連結部２６１，２６２の幅が基体部２１０の幅より狭いので、当該連結部２６１，２６２において放熱板となる部分２５１，２５２を基部２３１から折り曲げるとき、基体部２１０が支えとなって折り曲げ作業が容易になるとともに、基部２３１が剥離することを未然に防止できる。
上記において、凹部２７１から２７４はいずれも基部２３１の中心軸方向へえぐれている。これにより、折り曲げ可能な領域が広がるので、より狭い幅の基体部２１０にも適用可能となる。即ち、基体部２１０の設計自由度が向上する。

図８には、実施例の発光装置１の使用態様を示す。
図８において符号７０は配線基板であり、その表面に導電性の金属材料でパターンが形成されている。接続部３３、４３を配線基板の所定のパターンへ接続させ、半田付けする。符号７３は半田を示す。このとき、放熱板５１、５２も配線基板表面のパターン部分へ接続させることが好ましい。放熱板５１、５２を金属材料へ接触させることにより熱引きを効果的に行えるからである。配線基板においてサーマルビア（金属材料が配線基板の厚さ方向へ貫通している部分）へ放熱板５０を接触させることもできる。

このように構成された実施例の発光素子によれば、ＬＥＤチップ６０で発生した熱はもっぱら第１のリード部材３０に伝わり、この熱は放熱板５１、５２及び接続部３３を介して配線基板７０へ放熱される。ここに、ＬＥＤチップ６０に近い位置に放熱板５１、５２が形成されているため、ＬＥＤチップ６０の熱を効率よく逃がすことができる。
放熱板もリード部材の一部であるので、この放熱板を電極として配線基板へ電気的に接続させてもよい。これにより、配線基板のパターンの自由度が向上する。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１はこの発明の実施例の発光装置を斜視図であり、図１（Ａ）は正面から見た斜視図、図１（Ｂ）は背面からみた斜視図である。図２は同じく六面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）は背面図である。図３は図２（Ｃ）におけるIII-III線断面図である。図４は図２（Ａ）におけるIV-IV線断面図である。図５は図２（Ａ）におけるV-V線断面図である。図６は実施例の発光装置の製造過程を示す図である。図７は他の態様のリード部材を示し、図７（Ａ）はリード部材と基体部とが組み付けられた状態を示し、図７（Ｂ）はリード部材と基体部とが分解された状態を示す。図８は同じく発光装置の使用態様図である。図９は従来例の発光装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１発光装置
１０基体部
１１反射ケース
１５反射面
１６，１７窓
２０端子保持部
２３，２４，２５，２６切欠き
２７，２８，２９離隔部
３０第１のリード部材
３１インサート部
３３接続部
４０第２のリード部材
４１インサート部
４３接続部
５１，５２放熱板
６０ＬＥＤチップ

Claims

配線基板に表面実装される側面発光型の発光装置であって、
反射ケースと該反射ケースの後部の端子保持部とを一体成形してなる基体部と、
該基体部へインサートされるリード部材と、
該リード部材へマウントされるＬＥＤチップと、を備えてなり、
前記反射ケースの反射面の全面が椀状に曲面で形成されている、
ことを特徴とする発光装置。
前記反射面に前記リード部材を表出させる窓が形成されて、該窓を介して表出した前記リード部材のボンディング領域と前記ＬＥＤチップとがボンディングワイヤで接続され、
前記ボンディングワイヤにおいてファーストボンド端が前記リード部材のボンディング領域に接合され、そのセカンドボンド端は前記ＬＥＤチップに接合される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。