JP2009026841A - 発光装置および発光装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上下電極型発光ダイオードからの光を散乱し、遠くに照射する発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。
【解決手段】本発明の発光装置は、絶縁ケースが上部に開口部を有する直方体からなり、内部底面に長手方向の断面が凸円面反射部を備えている。前記直方体からなる絶縁ケースの内部には、透明部材からなる充填部材が充填され、前記上下電極型発光ダイオード、リード状接続基板、リード状載置基板、導電性接続部材が封止されている。蛍光体含有膜体は、前記充填部材上に設けられている。前記発光装置は、上下電極型発光ダイオードから下方に設けられている前記凸円面反射部に向かって放射される光が拡散され、前記絶縁ケースの開口部近傍の蛍光体含有膜体により拡散され、ほぼ長方形のビームとなって照射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リード状載置基板上に上下電極型発光ダイオードの下部電極を接合し、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極とリード状接続基板とを金属部材によって接続した発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。本発明は、ケース体の内部に断面凸円面反射部を備え、前記上下電極型発光ダイオードからの光を前記ケース体の内方に照射した後、前記断面凸円面反射部で散乱して照射することができる発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。

本発明は、金線をワイヤーボンディングで接続する代わりに上下電極型発光ダイオードの下部電極とリード状載置基板、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と金属部材、前記金属部材とリード状接続基板との接続を共晶ハンダで接続することにより、前記ワイヤーボンディングによる振動または熱による発光層の損傷を防止することができる上下電極型発光ダイオードからなる発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。

図５（イ）から（ハ）は従来例で、（イ）はパッケージに上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態の断面図、（ロ）は（イ）の拡大図、（ハ）はパッケージおよび上下電極型発光ダイオードの平面図である。図５（イ）から（ハ）において、上下電極型発光ダイオード組立体は、金属基板５２、５４と、前記金属基板５２と５４の間に設けられているスリットまたは弾性を有する絶縁部材５３と、上下電極型発光ダイオード５１と、前記金属基板５４と前記上下電極型発光ダイオード５１の上部電極５１１を接続する通電部材５５と、前記金属基板５２、５４に取り付けられ、反射膜５６１が形成されている反射枠５６とから少なくとも構成されている。前記反射枠５６は、底部から上方に広がるように傾斜した反射膜５６１を有するほぼ筒状体からなる。

前記金属基板５２には、上下電極型発光ダイオード５１が収納できる収納凹部５２１が形成されている。前記上下電極型発光ダイオード５１は、上部電極５１１と下部電極５１２が設けられている。前記金属基板５２、５４には、予めマスクにより、パッケージ電極（図５に示されていない）が金および／または銀メッキ等により形成される。

前記金属基板５２の一方に形成されたパッケージ電極は、前記上下電極型発光ダイオード５１の下部電極５１２と、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオード５１の上部電極５１１は、通電部材５５により、前記金属基板５４に形成されたパッケージ電極と、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオード５１および通電部材５５が存在していない金属基板５２、５４の表面には、後述する反射枠５６の内部に相当する領域に金および／または銀メッキ５６２、５６３が施され、上下電極型発光ダイオード５１の発光を効率良く反射させる。

図５（ハ）において、上下電極型発光ダイオード５１の上部電極５１１は、目の字状に開口部５１３を有し、この部分から光を効率良く照射する。前記開口部５１３は、目字状以外に、日字状、ロ字状、コ字状等、各種変形が可能である。また、通電部材５５は、たとえば、２本の接続部５５１を有し、前記上下電極型発光ダイオード５１の上部電極５１１の一部に接続されている。また、前記通電部材５５の金属基板５４側は、広い面積を有し、前記金属基板５４に形成されたパッケージ電極と接続される。前記通電部材５５は、前記上部電極５１１および前記金属基板５４と、たとえば、共晶ハンダにより接続される。

前記発光装置は、たとえば、特願２００６−２８２６３４号に詳細が記載されている。
特願２００６−２８２６３４号

前記特許出願に記載されている発光装置は、上下電極型発光ダイオードが反射枠の内部に設けられている。そして、前記上下電極型発光ダイオードは、反射枠の奥深い部分において、透明絶縁部材によって封止されており、必ずしも放熱性が良くなかった。また、前記上下電極型発光ダイオードからの光は、金属基板の間に設けられているスリットまたは絶縁部材を介して外部後方に放射され、効率の点で欠点があった。また、前記上下電極型発光ダイオードからの光は、反射枠による拡散が不十分のため、照明器具に利用することができなかった。

以上のような課題を解決するために、本発明は、上下電極型発光ダイオードからの光の効率が良く、照明器具として使用できる発光装置および発光装置の作製方法を提供することを目的とする。本発明は、組立および量産性に優れ、大電流および熱応力に耐えるとともに、高い強度で保持される発光装置および発光装置の作製方法を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の発光装置は、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された、他方の電極に連設されたリード状接続基板と、前記リード状載置基板の下面に下部電極が接合されている上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記リード状接続基板の下面とを接続する金属部材と、前記リード状載置基板の下面と上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材との接合、および前記金属部材と前記リード状接続基板の下面との接合に用いるハンダと、からなる組み立て発光部品と；
内部底面に凸面反射部を備えたケース体と、前記ケース体の上面に前記発光部品を載置し、前記ケース体内部を封止するとともに前記発光部品を固定する透明封止部材と、前記ケース体の最上部に設けられた蛍光体含有膜体とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の発光装置は、第１発明のケース体が直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が長手方向の両端部から突設され、かつ、一側部に沿って、近接配置されていることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の発光装置は、第１発明のケース体が直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が短手方向の側部から突設され、かつ、一側部に偏って、近接配置されていることを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の発光装置は、第１発明のケース体が直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が短手方向の一方の側部と他方の側部から突設され、近接配置されていることを特徴とする。

（第５発明）
第５発明の発光装置は、第１発明のケース体が直方体であり、内部底面に複数個の凸面反射面を備え、前記組み立て発光部品が複数個備えていることを特徴とする。

（第６発明）
第６発明の発光装置は、第１発明から第５発明のケース体における開口部の上部で、長手方向の両端部、あるいは短手方向の両端部に前記リード状載置基板およびリード状接続基板を嵌合する切欠き部が設けられていることを特徴とする。

（第７発明）
第７発明の発光装置は、第１発明から第６発明の前記金属部材は、リボン状金線からなることを特徴とする。

（第８発明）
第８発明の発光装置は、第１発明から第７発明において、リード状載置基板に接続されている一方の電極およびリード状接続基板に接続されている他方の電極は、前記ケース体に沿って折り曲げられており、前記ケース体の任意の位置で対向配置されていることを特徴とする。

（第９発明）
第９発明の発光装置は、第１発明から第８発明の蛍光体含有膜体が前記ケース体の上部に設けられているとともに、前記上下電極型発光ダイオードから発する紫外線ないし青色の光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有していることを特徴とする。

（第１０発明）
第１０発明の発光装置は、第１発明から第９発明のリード状載置基板、リード状接続基板、電極が銅に金および／または銀がメッキされ、厚さが０．３ｍｍから１．５ｍｍからなることを特徴とする。

（第１１発明）
第１１発明における発光装置の作製方法は、内部に凸面を有する樹脂製ケースの凸面に反射部を成形するケース体成形工程と、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置するとともに、ケース体内部を透明封止部材で封止する工程と、前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第１２発明）
第１２発明における発光装置の作製方法は、内部に凸面を有するポーラスセラミックよりなるケース体成形工程と、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置する工程と、前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第１３発明）
第１３発明における発光装置の作製方法は、内部底面に複数個の凸面を有する樹脂製ケースの複数の凸面に反射部を成形するケース体成形工程と、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連接されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置するとともに、ケース体内部を透明封止部材で封止する工程と、前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第１４発明）
第１４発明における発光装置の作製方法は、第１１発明から第１３発明のリードフレームにおける不要部分を分離する工程を有することを特徴とする。

（第１５発明）
第１５発明における発光装置の作製方法は、第１１発明から第１４発明のリードフレームにおける不要部分の分離は、予め設けられた脆弱部によって行われることを特徴とする。

（第１６発明）
第１６発明における発光装置の作製方法は、第１１発明から第１５発明のリードフレーム端部を分離した後、一方の電極および他方の電極を前記ケース体に沿って折り曲げる工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、上下電極型発光ダイオードから照射される光が、ケース体の内部底面に形成されている長手方向断面が凸円面からなる反射部で反射されて、拡散して広い範囲を照射する照明器具に使用することができる。

本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードは、前記ケース体の開口部近傍において、リボン状金線等の金属部材を介して、リード状載置基板およびリード状接続基板に接続されているため、放熱性がよく、大きな電流を流すことができる。

本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの下部電極とリード状載置基板、上下電極型発光ダイオードの上部電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板との接続を共晶ハンダを使用することにより、たとえば、他の印刷配線基板等との接続が通常のハンダを使用することができるようになり、ワイヤボンドの接合のように、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品のない上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を得ることができる。

本発明によれば、電極、リード状接続基板、金属部材、リード状載置基板、電極をリードフレームとすることにより、生産性を向上させることができた。前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられたリードフレームとケース体との取り付け、および透明部材からなる充填部材による封止が容易になった。

本発明によれば、ケース体をポーラスセラミックにより成形されているため、特別な反射面を形成することなく、表面における反射および乱反射を有効に利用でき、高い反射率とすることができる。

本発明によれば、複数の上下電極型発光ダイオードを一つのケース体に入れた場合、光の全体が散乱するため、液晶表示装置の導光板、あるいはサイドから照射して広告用の看板に適した照明となる。

（第１発明）
第１発明の発光装置は、リード部を介して一方の電極に連設されたリード状載置基板と、リード部を介して他方の電極に連設され、前記リード状載置基板と対向する位置に配置されたリード状接続基板とから構成されている。前記上下電極型発光ダイオードは、前記リード状載置基板の下に下部電極が取り付けられており、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記リード状接続基板とが金属部材によって接続されている。

ケース体は、上部に開口部を有する直方体からなり、たとえば、内部底面に長手方向の縦断面が凸円面反射部を備えている。前記凸円面反射部は、山形の複数からなる反射とすることができ、広い範囲にわたって乱反射ができる形状になっている。前記直方体からなるケース体の内部には、透明部材からなる充填部材が充填され、前記上下電極型発光ダイオード、リード状接続基板、リード状載置基板、金属部材が封止されている。蛍光体含有膜体は、前記充填部材上に設けられている。前記発光装置は、上下電極型発光ダイオードから下方に設けられている前記凸円面反射部に向かって放射される光が拡散され、前記ケース体の開口部近傍の蛍光体含有膜体により拡散され、ほぼ長方形のビームとなって照射される。前記発光装置からの光は、発光装置より大きな矩形状のビームとなるため、照明器具等に適する。また、前記リード状接続基板およびリード状載置基板は、基板からなるため、大きな電流を流すことができるだけでなく、高い放熱効果を達成することができる。

（第２発明）
第２発明の発光装置は、第１発明におけるケース体が直方体からなり、リード状載置基板およびリード状接続基板が前記ケース体の長手方向の両端部から突設され、かつ、一側部に沿って、対向配置されている。前記リード状載置基板およびリード状接続基板の側部への偏りは、前記上下電極型発光ダイオードからの光が前記リード状載置基板およびリード状接続基板に当たることが少ないため、発光効率が非常に良い照明器具とすることができる。

（第３発明）
第３発明の発光装置は、第１発明におけるケース体が直方体であり、リード状載置基板およびリード状接続基板が前記ケース体の短手方向の一方の側部から突設され、かつ、前記側部に偏って、対向配置されている。前記リード状載置基板およびリード状接続基板の側部への偏りは、前記上下電極型発光ダイオードからの光が前記リード状載置基板およびリード状接続基板に当たることが少ないため、発光効率が非常に良い照明器具とすることができる。

（第４発明）
第４発明の発光装置は、第１発明におけるケース体が直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が前記ケース体の短手方向の一方の側部および前記短手方向の他方の側部からそれぞれ突設され、絶縁的に対向配置されている。前記リード状載置基板およびリード状接続基板は、両側の短手方向から突設されており、リード部が短いため、上下電極型発光ダイオードから一旦、凸円面反射部の反射を介して蛍光体含有膜体を通して長方形のビームとなって放射される際に、邪魔になる部分が少なく、発光効率が非常に良い照明器具とすることができる。

（第５発明）
第５発明の発光装置は、第１発明におけるケース体が直方体であり、一つのケース体に複数個の上下電極型発光ダイオードが設けられ、大きな照度を得ることができる。すなわち、第５発明のリード状載置基板は、一方の電極に接続され、短手方向の一方の側部から突出して複数個が設けられている。また、複数個のリード状接続基板は、他方の電極に接続され、前記短手方向の他方の側部から突出して、前記リード状載置基板と対向して配置されている。

前記ケース体は、一方に開口部を備えた直方体からなり、内部底面に長手方向の断面が凸円面を有する複数個の反射部を備えている。前記直方体からなるケース体内部には、前記上下電極型発光ダイオード、リード状接続基板、リード状載置基板、金属部材を封止する透明部材からなる充填部材が充填される。蛍光体含有膜体は、前記充填部材の上に設けられる。前記発光装置は、複数の上下電極型発光ダイオードが直列または並列に一つのケース体内に設けられるため、大きな照度の照明器具を得ることができる。

（第６発明）
第６発明の発光装置は、ケース体における反射開口部の上部両端部にリード状載置基板およびリード状接続基板を嵌合する切欠き部が設けられている。前記リード状載置基板およびリード状接続基板の固定は、透明部材からなる第２の充填部材を充填して、前記上下電極型発光ダイオードおよび金属部材とともに封止する。前記発光装置は、信頼性の高い装置であるとともに、光を遠くに照射することができる。

（第７発明）
第７発明の発光装置は、金属部材がリボン状金線から構成されている。前記リボン状金線は、短冊状で薄い板状に成形されているため、大電流を流すことができるだけでなく、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極とリード状接続基板とを接続する際に、長さを変えたり、接合面積を大きくすることができ、取り付けが容易で、かつ、放熱性および信頼性の高い接合が可能である。また、金属部材は、短冊状であるため、線状のものと比較して高い放熱性を有している。

（第８発明）
第８発明の発光装置は、リード状載置基板に接続されている一方の電極およびリード状接続基板に接続されている他方の電極が前記ケース体の幅に近い幅を有している。前記ケース体の幅に近い電極は、前記ケース体の外部両側面に沿って折りまげられている。前記一方の電極および他方の電極は、前記ケース体の両側に沿って折り曲げられ、さらに、前記ケース体の裏側に達し、中央部において絶縁することができる。前記ケース体の外部両側面に沿って折り曲げられた電極は、優れた放熱性を有するとともに、取り付けに際し、直接ハンダ付け等によって他の部材に載置して取り付けられる。

（第９発明）
第９発明の発光装置は、蛍光体含有膜体が前記ケース体に設けられ、上下電極型発光ダイオードから放射された光が反射部で反射された後、前記蛍光体含有膜体によって所望の色の光となって出力される。前記蛍光体含有膜体は、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ可視光に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有されている。前記上下電極型発光ダイオードは、たとえば、青色ないし紫外線の波長の光を発光する発光ダイオードであり、青色ないし紫外光の波長を吸収して、他の可視光に変換している。

（第１０発明）
第１０発明の発光装置におけるリード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、またはこれらの合金に金および／または銀がメッキされ、光の反射効率、放熱性、共晶ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。

また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、これらの合金と、金および／または銀が積層されて、光の反射効率、放熱性、共晶ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。第１１発明におけるリード状載置基板およびリード状接続基板の厚さは、０．３ｍｍより薄い場合、電流を流す量が少なく、放熱効果も少ない。また、前記厚さは、電流容量および放熱効果を考慮した際に、１．５ｍｍより厚くしても、材料が無駄であり、意味がないことが判った。

（第１１発明）
第１１発明における発光装置の作製方法は、ケース体とリードフレームとを別々に作製した後、前記両者を組み立てることができる。ケース体成形工程である第１工程は、上部に開口部を有する直方体からなるケース体の内部底面に長手方向の断面が凸円面を成形した後に、その上部に反射部が形成される。凸円面反射部は、前記発光装置の使用目的によっても異なるが、緩い曲面からなり、所定の間隔で光が散乱できるようになっている。リードフレームの成形工程である第２工程は、前記リードフレームにおける一方の電極に接続され、前記ケース体の長手方向または短手方向の端部から突設されたリード状載置基板と、他方の電極に接続され、前記ケース体の長手方向または短手方向の端部から突設された前記リード状載置基板と対向する位置に配置されたリード状接続基板とをプレスにより多数並列に設けられる。

接合工程である第３工程は、前記リードフレームにおける前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、前記金属部材とリード状接続基板をそれぞれハンダにより接合する。前記接合は、共晶ハンダを用いることが望ましい。封止工程である第４工程は、前記上下電極型発光ダイオードおよび金属部材等が取り付けられたリードフレームを下方に向けて、それぞれが多数の前記ケース体に取り付られるとともに、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸円面反射部に対向するように設置された後、前記ケース体内部に透明封止部材を封止する。第５工程は、蛍光体含有膜体が前記ケース体の最上部に設けられる。

（第１２発明）
第１２発明における発光装置の作製方法は、第１１発明のケース体がポーラスセラミックからなり、ケース体の底面が長手方向の断面を凸円面に成形し、ケース体の底面自体が反射部となっている点で異なっている。前記ポーラスセラミックは、アルミナ系セラミックであり、たとえば、気孔の直径が０．１０から１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものを使用した。

（第１３発明）
第１３発明における発光装置の作製方法は、ケース体の内部底面に、長手方向の断面を凸円面が複数個成形されているとともに、前記複数の凸円面に対応した上下電極型発光ダイオードが備えられている。前記複数個の上下電極型発光ダイオードは、それぞれのリード状載置基板に載置され、金属部材を介してそれぞれのリード状接続基板に接続されている。その後、前記ケース体には、透明封止部材が充填される。前記ケース体の最上部には、蛍光体含有膜体が設けられている。

（第１４発明）
第１４発明における発光装置の作製方法は、第１１発明から第１３発明の各工程が終了した後、前記リードフレームにおける不要部分を分離する工程が設けられている。

（第１５発明）
第１５発明における発光装置の作製方法は、第１１発明から第１４発明におけるリードフレームの不要部分を予め決められた力によって分離できる脆弱部が設けられる。前記脆弱部は、スリット方向または前記スリット方向に直角な方向のいずれかに設けることができる。また、前記脆弱部は、下死点制御された溝から構成されている。

（第１６発明）
第１６発明における発光装置の作製方法は、前記ケース体に取り付けられた前記リードフレームの脆弱部から分離した後、一方の電極および他方の電極を前記ケース体の外周面に沿って折り曲げる。前記折り曲げられた一方の電極および他方の電極は、電力を供給するとともに、電流による熱を放散させることができる。

図１（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）はケース体と上下電極型発光ダイオードが取り付けられているリードフレームとを組み立てた状態を説明するための概略斜視図、（ロ）は電極をケース体の側面に沿って折り曲げた発光装置の例を説明ための断面図、（ハ）は発光装置の側面断面図、（ニ）はリードフレームを説明するための図である。図１（イ）または（ハ）において、発光装置１１は、長手方向の断面が凸面反射部１３を備えたケース体１２と、前記ケース体１２の切欠部１２１、１２２を介して前記ケース体１２に取り付けられたリードフレーム２１とから構成されている。前記ケース体１２の形状は、一方に開口部を有する正立方体、直方体、円形筒状体、楕円状の直方体等にすることができる。前記ケース体１２は、底部に、たとえば、長手方向の断面が凸円面に成形された凸面反射部１３が形成されている。前記凸面反射部１３は、山形その他、光を多く乱反射できる形状のものが良い。

前記リードフレーム２１は、一方の電極１４１と他方の電極１５１が両端部に設けられている。一方の電極１４１は、幅が狭いリード部を介して、先端部に上下電極型発光ダイオード１７を載置する前記リード部よりやや広い面積のリード状載置基板１４が連設されている。他方の電極１５１は、幅が狭いリード部を介して、金属部材１８と接続するリード状接続基板１５が連設されている。前記リード状載置基板１４は、前記リード状接続基板１５と絶縁的に対向して配置されている。前記一方の電極１４１および他方の電極１５１は、前記ケース体１２の側部および底部に沿って折り曲げられ、他端部がケース体１２の底部において絶縁的に対向配置（図１（イ）における符号１６参照）されている。

また、前記一方の電極１４１および他方の電極１５１は、リードフレーム２１の両端部からなり、異なる発光装置に使用する両電極がスリット２２を介して多数設けられている。前記リードフレーム２１は、一組の一方の電極１４１および他方の電極１５１が前記スリット２２以外に脆弱部２１１により接続され、最終製品となる前に前記スリット２２と脆弱部２１１によって簡単に分離される。また、前記脆弱部は、プレスにおける下死点制御により、溝を作製しておき、僅かな力を加えることにより、前記リードフレームの不要部分が分離できる。

前記発光装置１１の組立は、前記リードフレーム２１を裏側に向けて、上下電極型発光ダイオード１７の下部電極が前記リード状載置基板１４上にハンダ、たとえば、共晶ハンダにより接合される。次に、前記上下電極型発光ダイオード１７の上部電極（図示されていない）および前記リード状接続基板１５は、金属部材１８（リボン状金線）とハンダによって接合される。前記各部の接合は、通常、共晶ハンダが所定の接合部におかれ、リフロー炉を通過させることにより、同時に行われる。前記組立により作製されたものは、発光部品となる。

前記上下電極型発光ダイオード１７が取り付けられたリードフレーム２１は、前記上下電極型発光ダイオード１７を下方向に向けて、前記ケース体１２の切欠部１２１、１２２に取り付けられる。その後、透明部材からなる充填部材２０は、前記ケース体１２の内部に充填され、前記上下電極型発光ダイオード１７、リード状載置基板１４、リード状接続基板１５、金属部材１８を封止する。前記蛍光体含有膜体１９は、前記ケース体１２の最上部に設けられ、前記上下電極型発光ダイオード１７からの光を、たとえば、白色光（可視光）に変換する。

前記金属部材１８、前記リード状載置基板１４、およびリード状接続基板１５は、１Ａ以上の電流を流しても、焼き切れない厚さのものである。特に、前記金属部材１８は、たとえば、短冊状のリボン状金線にすることにより、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができだけでなく、通常の配線と比較して、面積が広いため取り付けも容易で、かつ、堅固に接合できるようになった。

また、前記リード状載置基板１４、リード状接続基板１５、電極１４１、１５１は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。本出願人は、前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５の厚さを０．３ｍｍより薄くした場合、流す電流の量が少なく、放熱効果も少なく、前記厚さを電流容量および放熱効果を考慮した際に、１．５ｍｍより厚くしても、材料が無駄であり、意味がないことが判った。

前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５は、アルミニウムまたは銅、あるいはこれらの合金からなり、必要に応じて、金および／または銀メッキが施される。前記メッキは、接合部以外、断面凸円面反射部に施すことで、上下電極型発光ダイオードからの光を効率良く照射することができるだけでなく、共晶ハンダ処理に適しており、信頼性の高い発光装置を得ることができる。前記接合部における金および／または銀メッキは、共晶ハンダの濡れ性を向上させるだけでなく、電流の導電性向上、光反射性の３つを同時に達成することができる。また、前記リード状載置基板１４、リード状接続基板１５、および両電極１４１、１５１は、銅またはアルミニウム、これらの合金と、金および／または銀の積層基板とすることもできる。

図１（イ）および（ハ）において、発光装置１１は、前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５が前記ケース体１２の一側方に偏って配置されている。前記リード状載置基板１４に載置されている上下電極型発光ダイオード１７から発する光は、前記ケース体１２の底部に設けられている断面凸円面反射部１３で反射された後、前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５に衝突して発光効率の低下を低減することができる。

前記充填部材２０は、熱伝導性を高めるために、特殊フィラーを配合した一液または二液縮合型液状シリコーン接着剤を使用すると、未硬化時にペースト状で、空気中の湿気と反応し微量の縮合物を放出しながら硬化する。また、前記透明充填部材は、たとえば、信越化学工業株式会社製のフォトデバイス用透明封止樹脂ＳＣＲ−１０１１を使用することができる。また、前記透明充填部材は、エラストマーまたはレジンタイプにすることができる。前記エラストマーまたはレジンタイプの樹脂の硬度は、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０のものを使用することが望ましい。さらに、前記透明充填部材は、シリコン系樹脂からなるエラストマーまたはレジンタイプであることが望ましい。また、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極あるいはリード状接続基板は、リボン状金線等の金属部材を使用して接合されて、接合強度が高いため、前記充填部材２０による封止を省略することができる。

前記リード状載置基板１４の大きさは、たとえば、１．０ｍｍ×１．０ｍｍで、前記上下電極型発光ダイオード１７の大きさは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、あるいは０．３ｍｍ×０．３ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。

前記上下電極型発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの場合、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記上下電極型発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。

前記ケース体１２は、絶縁樹脂を成形したものであるが、アルミナ系セラミックとすることができる。前記アルミナ系セラミックは、内部に凸面を有するように、たとえば、気孔の直径が０．１０μｍから１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものが使用された。前記ポーラスセラミックよりなるケース体は、反射部を設ける必要がないだけでなく、内部表面で乱反射することにより、反射率を向上させることができる。

図２は（イ）から（ハ）は本発明の第２実施例で、リード状載置基板およびリード状接続基板がケース体の短手方向側部から突出している例を説明するための図であり、（イ）は平面図、（ロ）は側方断面図、（ハ）は底面図である。図２（イ）から（ハ）において、一方の電極２２１は、リード部を介してリード状載置基板２２に連設されている。また、前記リード状載置基板２２は、前記ケース体１２の側部から短手方向に向い、前記上下電極型発光ダイオード１７が載置する分延びている。さらに、前記リード状接続基板２３は、同様に、前記ケース体１２の前記同じ側部から短手方向に向い、僅かに突出している。実施例２は、前記リード状載置基板２２およびリード状接続基板２３の突出している位置が異なるだけで、その他については実施例１と同じである。なお、図２（ハ）において、前記ケース体１２の底部は、一方の電極２２１と他方の電極２３１が絶縁部２３３を介して対向している。

図３は（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、リード状載置基板およびリード状接続基板がケース体の短手方向の両側部から突出している例を説明するための図であり、（イ）は平面図、（ロ）底面図である。図３（イ）および（ロ）において、一方の電極３２１は、リード部を介してリード状載置基板３２がケース体１２の短手方向のほぼ中央部から僅かに突出するように設けられている。また、他方の電極３３１は、長いリード部を介してリード状接続基板３３が前記リード状載置基板３２と対向配置されている。第３実施例は、前記第２実施例と同様に、上下電極型発光ダイオード１７は、前記ケース体１２の側部に偏って設けてられている。図３（ロ）において、前記ケース体１２の底部は、一方の電極３２１と他方の電極３３１が絶縁部３５を介して対向している。

図４（イ）から（ニ）は本発明の第４実施例で、一つのケース体に複数個の上下電極型発光ダイオードを取り付けた例を説明するための図であり、（イ）は斜視図、（ロ）は側面断面図、（ハ）リードフレームの平面図、（ニ）は投光断面図である。図４（イ）および（ロ）において、たとえば、長方形の立方体からなり、一方に開口部を有するケース体４２は、その底部に長手方向の断面が凸円面からなる凸円面反射部４３１、４３２、４３３、４３４、・・・が図示のごとく長手方向に複数設けられている。一方の電極４４は、複数のリード状載置基板４４１、４４２、４４３、４４４、・・・がリード部を介して前記ケース体４２の内部に突設されている。

他方の電極４５は、複数のリード状接続基板４５１、４５２、４５３、４５４、・・・がリード部を介して、前記ケース体４２の内部に、前記リード状載置基板４４１、４４２、４４３、４４４、・・・と対向配置される。前記一方の電極４４および他方の電極４５は、前記ケース体４２の側面および底面に沿って折り曲げられ、底部において絶縁的に対向配置される。その他、前記上下電極型発光ダイオード、金属部材、充填材、蛍光体含有膜体等の取り付けは、実施例１から実施例３と同様に設けられる。

図４（ハ）は実施例４に使用するリードフレーム４１であり、４個の上下電極型発光ダイオードを一つのケース体に設ける例である。リードフレーム４１は、一方の電極４４と他方の電極４５の間にリード状載置基板４４１、４４２、４４３、４４４と、リード状接続基板４５１、４５２、４５３、４５４が互いに絶縁的に対向配置されている。前記電極は、スリット４２および脆弱部４２１により、発光装置が組み立てられた後、リードフレーム４１から分離する。前記脆弱部４２１は、僅かな力を加えることにより、容易に分離できるように、下死点制御により制御された溝が設けられている。

第４実施例の発光装置において、複数個の上下電極型発光ダイオードからの光は、前記ケース体の底部に設けられた長手方向の断面が凸円面反射部により乱反射した後、蛍光体含有膜体により、拡散され、図４（ニ）に示すように長方形のビームになって広い範囲に照射される。前記長方形の散乱光は、液晶表示装置の導光板または宣伝用の看板等に最適である。

前記上下電極型発光ダイオード３５は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードが使用され、たとえば、ｐ型窒化ガリウム半導体層とｎ型窒化ガリウム半導体層との間に活性層を有する。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、大電流を流すことにより、高い輝度を得ることができる。

比較例

従来例の金線を超音波で接続した窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードと、共晶ハンダと金属部材とによって接合した本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードとを比較する。従来例は、径が３０μｍの金線２本を用い、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部電極と金属基板の他方を超音波ワイヤーボンディングで接続したワイヤーボンダの超音波振動により、発光不良の不良品が約１０％発生した。さらに、３５０ｍＡを通電した場合、約４％の通電異常による焼けが発生した。本発明の実施例では、接続工程および３５０ｍＡから５００ｍＡの通電においても、不良品の発生がなかった。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本実施例は、絶縁された一対の金属基板または基板電極で説明されているが、発光ダイオードおよび金属基板等を複数個にして、直列および／または並列に接続した発光装置にできることはいうまでもないことである。

本発明の上下電極型発光ダイオードの上下電極、金属基板、金属部材等の接続は、ハンダ、たとえば、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。前記共晶ハンダは、たとえば、金と錫（２０％）、金と錫（９０％）、金とシリカ（３．１５％）、金とゲルマニウム（１２％）、その他、錫−銅−ニッケル系、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−ビスマス−インジウム系、錫−亜鉛系共晶ハンダがある。本発明の上下電極型発光ダイオードは、前記同様に、公知または周知のものを使用することができる。本発明に使用した硬質樹脂部、封止材料、蛍光体含有膜、上下電極型発光ダイオードは、公知または周知のものを使用することができる。

（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）はケース体と上下電極型発光ダイオードが取り付けられているリードフレームとを組み立てた状態を説明するための概略斜視図、（ロ）は電極をケース体の側面に沿って折り曲げた発光装置の例を説明ための断面図、（ハ）は発光装置の側面断面図、（ニ）はリードフレームを説明するための図である。（実施例１） （イ）から（ハ）は本発明の第２実施例で、リード状載置基板およびリード状接続基板がケース体の短手方向側部から突出している例を説明するための図であり、（イ）は平面図、（ロ）は側方断面図、（ハ）は底面図である。（実施例２） （イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、リード状載置基板およびリード状接続基板がケース体の短手方向の両側部から突出している例を説明するための図であり、（イ）は平面図、（ロ）底面図である。（実施例３） （イ）から（ニ）は本発明の第４実施例で、一つのケース体に複数個の上下電極型発光ダイオードを取り付けた例を説明するための図であり、（イ）は斜視図、（ロ）は側面断面図、（ハ）リードフレームの平面図、（ニ）は投光断面図である。（実施例４） （イ）から（ハ）は従来例で、（イ）はパッケージに上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態の断面図、（ロ）は（イ）の拡大図、（ハ）はパッケージおよび上下電極型発光ダイオードの平面図である。

符号の説明

１１・・・発光装置
１２・・・ケース体
１２１、１２２・・・切欠部
１３・・・凸円面反射部
１４・・・リード状載置基板
１４１・・・一方の電極
１５・・・リード状接続基板
１５１・・・他方の電極
１６・・・絶縁部
１７・・・上下電極型発光ダイオード
１８・・・金属部材（リボン状金線）
１９・・・蛍光体含有膜体
２０・・・充填部材
２１・・・リードフレーム
２１１・・・脆弱部
２１２・・・脆弱部
２２・・・スリット

Claims (16)

1. 一方の電極に連設されたリード状載置基板と、
   前記リード状載置基板の近接位置に配置された、他方の電極に連設されたリード状接続基板と、
   前記リード状載置基板の下面に下部電極が接合されている上下電極型発光ダイオードと、
   前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記リード状接続基板の下面とを接続する金属部材と、
   前記リード状載置基板の下面と上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材との接合、および前記金属部材と前記リード状接続基板の下面との接合に用いるハンダと、
   からなる組み立て発光部品と；
   内部底面に凸面反射部を備えたケース体と、
   前記ケース体の上面に前記発光部品を載置し、前記ケース体内部を封止するとともに前記発光部品を固定する透明封止部材と、
   前記ケース体の最上部に設けられた蛍光体含有膜体と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記ケース体は、直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が長手方向の両端部から突設され、かつ、一側部に沿って、近接配置されていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
3. 前記ケース体は、直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が短手方向の側部から突設され、かつ、一側部に偏って、近接配置されていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
4. 前記ケース体は、直方体であり、前記リード状載置基板およびリード状接続基板が短手方向の一方の側部と他方の側部から突設され、近接配置されていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
5. 前記ケース体は、直方体であり、内部底面に複数個の凸面反射面を備え、前記組み立て発光部品が複数個備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された発光装置。
6. 前記ケース体における開口部の上部で、長手方向の両端部、あるいは短手方向の両端部には、前記リード状載置基板およびリード状接続基板を嵌合する切欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
7. 前記導電性接続部材は、金線リボンからなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
8. 前記リード状載置基板に接続されている一方の電極およびリード状接続基板に接続されている他方の電極は、前記ケース体に沿って折り曲げられており、前記ケース体の任意の位置で対向配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された発光装置。
9. 前記蛍光体含有膜体は、前記ケース体の上部に設けられているとともに、前記上下電極型発光ダイオードから発する紫外線ないし青色の光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。
10. 前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅に金および／または銀がメッキされ、厚さが０．３ｍｍから１．５ｍｍからなることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載された発光装置。
11. 内部に凸面を有する樹脂製ケースの凸面に反射部を成形するケース体成形工程と、
    一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、
    前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、
    前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置するとともに、ケース体内部を透明封止部材で封止する工程と、
    前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程と、
    から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
12. 内部に凸面を有するポーラスセラミックよりなるケース体成形工程と、
    一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、
    前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、
    前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置する工程と、
    前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程と、
    から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
13. 内部底面に複数個の凸面を有する樹脂製ケースの複数の凸面に反射部を成形するケース体成形工程と、
    一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近接位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、
    前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、および前記金属部材とリード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、
    前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた前記リードフレームを、前記上下電極型発光ダイオードが前記ケース体の凸面反射部に対向するように設置するとともに、ケース体内部を透明封止部材で封止する工程と、
    前記ケース体の最上部に蛍光体含有膜体を設ける工程と、
    から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
14. 前記リードフレームにおける不要部分を分離する工程を有することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。
15. 前記リードフレームにおける不要部分の分離は、予め設けられた脆弱部によって行われることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。
16. 前記リードフレーム端部を分離した後、一方の電極および他方の電極を前記ケース体に沿って折り曲げる工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。

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