JP2010097982A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な発光特性を有するとともに、信頼性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】この表面実装型ＬＥＤ（発光装置）１００は、ＬＥＤ素子２０と、上面側導体層１４を含み、上面側導体層１４上にＬＥＤ素子２０が固定される基板１０と、基板１０上に固定されるとともに内側面３１ａを有する開口部３１を含み、内側面３１ａがＬＥＤ素子２０からの光を反射する反射面とされる反射枠体３０と、ＬＥＤ素子２０を封止する透光性部材４０とを備えている。また、反射枠体３０は、金属材料から構成されているとともに、基板１０側に突出する突出部３４を有しており、基板１０は、突出部３４が挿入される貫通孔１８を有している。そして、突出部３４が貫通孔１８に挿入されて変形することにより、突出部３４の一部が基板１０と係合し、反射枠体３０が上面側導体層１４と熱接触した状態で基板１０上に固定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光装置に関し、特に、発光素子と、この発光素子からの光を反射させる反射枠体とを備えた発光装置に関する。

従来、発光素子からの光を反射させる反射枠体を備えた発光装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）素子（発光素子）の発光により生じた熱を、反射枠体からも放熱させるために、反射枠体を金属材料から構成した発光装置が記載されている。この発光装置は、ＬＥＤ素子が実装されたプリント基板と、上記した反射枠体とを備えており、反射枠体は、樹脂接着剤によりプリント基板上に接着固定されている。なお、反射枠体の内側には、ＬＥＤ素子を封止する封止体が形成されている。この封止体は、反射枠体の内側に封止樹脂を充填することにより形成されている。
特開２００５−２２９００３号公報

上記特許文献１に記載された従来の発光装置では、樹脂接着剤によりプリント基板上に反射枠体が接着固定されているため、プリント基板と反射枠体との間に樹脂接着層が介在することになる。このため、ＬＥＤ素子の発光により生じた熱を反射枠体からも放熱させるために、反射枠体を金属材料から構成したとしても、プリント基板と反射枠体との間に介在する樹脂接着層の熱抵抗によって、ＬＥＤ素子からの熱を反射枠体に効率良く伝達させることが困難になるという不都合がある。これにより、ＬＥＤ素子からの熱を反射枠体から効率良く放熱させることが困難になるので、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することが困難になる。その結果、素子温度の上昇に起因して、発光装置の発光特性が低下するので、良好な発光特性を得ることが困難になるという問題点がある。

また、近年、発光装置に対して、パッケージの小型化、高出力化および５０，０００時間以上の長寿命化などの要望が高くなってきている。しかしながら、樹脂接着剤により反射枠体とプリント基板とが接着固定された従来の発光装置では、パッケージの小型化に対応した場合、接着領域が小さくなる。また、発光装置の高出力化および長寿命化に対応した場合、樹脂接着層にＬＥＤ素子からの強い光が長時間照射されることになるので、樹脂接着層の光劣化が促進される。このため、従来の発光装置では、上記要望に応えようとした場合、反射枠体とプリント基板との十分な接着強度および十分な接着信頼性を確保することが困難になるという不都合がある。これにより、反射枠体とプリント基板との固定が不十分になるので、発光装置の高信頼性を確保することが困難になるという問題点がある。

なお、ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂にエポキシ系樹脂を用いた場合、この封止樹脂の接着力も反射枠体とプリント基板との固定に寄与するため、反射枠体とプリント基板との接着強度を確保することが可能となる。しかしながら、エポキシ系樹脂は比較的光劣化し易いため、高出力化および長寿命化を図ろうとする場合には、エポキシ系樹脂に比べて光劣化し難いシリコーン系樹脂が封止樹脂として一般的に用いられる。ところが、シリコーン系樹脂を封止樹脂として用いた場合、シリコーン系樹脂はその接着強度が大きくなく、特に、エラストマー（ゴム）やゲル状の場合は接着強度が小さいので、封止樹脂による反射枠体とプリント基板との接着強度の向上効果はほとんど見込めない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、良好な発光特性を有するとともに、信頼性の高い発光装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による発光装置は、光を出射する発光素子と、導体部を含み、導体部上に発光素子が固定される基板と、基板上に固定されるとともに内周面を有する開口部を含み、内周面が発光素子からの光を反射する反射面とされる反射枠体と、発光素子を封止する封止体とを備えている。また、反射枠体は、放熱材料から構成されているとともに、基板側に突出する突出部を有しており、基板は、突出部が挿入される貫通孔部を有している。そして、突出部が貫通孔部に挿入されて変形することにより、突出部の一部が基板と係合し、これにより、反射枠体が導体部と熱接触した状態で基板上に固定されている。なお、本発明の熱接触とは、空気が介在しない熱接触である。

この一の局面による発光装置では、上記のように、反射枠体を導体部と熱接触した状態で基板上に固定することによって、発光素子の発光により生じた熱を、導体部を介して反射枠体から放熱させることができる。これにより、発光装置の放熱特性を向上させることができる。また、放熱特性を向上させることによって、発光に伴い発光素子が発熱したとしても、発光素子の温度を低く保つことができる。これにより、発光素子の温度上昇に起因して、発光特性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。その結果、良好な発光特性を得ることができる。

また、一の局面による発光装置では、上記のように構成することによって、樹脂接着剤を用いることなく、基板上に反射枠体を固定することができる。このため、樹脂接着剤を用いる接着固定と異なり、パッケージの小型化による接着領域の減少、並びに、高出力化および長寿命化による光劣化などの影響を受けることがないので、反射枠体と基板との固定を確実に行うことができる。これにより、反射枠体と基板との固定が不十分になることに起因して、発光装置の信頼性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができるので、信頼性の高い発光装置を得ることができる。

また、一の局面による発光装置では、上記のように構成することによって、容易に、パッケージの小型化、高出力化および長寿命化に対応した発光装置を得ることができる。

さらに、一の局面による発光装置では、上記のように構成することによって、樹脂接着剤を用いることなく反射枠体に基板を固定することができるので、発光装置の製造工程において接着工程を省くことができる。

ここで、樹脂接着剤によって反射枠体に基板を接着固定する場合には、高温高圧で反射枠体に基板を押圧しなければならないため、反射枠体と基板との接着工程において大掛かりな高圧プレス機などが必要になる。また、樹脂接着剤は内部に気泡が入り易く、樹脂接着剤の内部に気泡が存在する場合には、反射枠体と基板との接着領域において樹脂接着剤によって接着されない領域が形成されるという不都合が生じる。そして、このような不都合を抑制するために、樹脂接着剤によって反射枠体に基板を接着する際には、高圧プレス工程と同時に真空装置を用いた脱泡（真空引き）処理が必要になる。このように樹脂接着剤によって反射枠体に基板を接着固定する場合には、上記のような煩雑な接着工程を経る必要があるのに対して、一の局面による発光装置では、接着工程を省くことができるので、発光装置の製造が容易になり、製造コストを低減することができる。

上記一の局面による発光装置において、好ましくは、突出部は、反射枠体と一体に形成されている。このように構成すれば、たとえば、放熱材料をプレス加工することにより、容易に、反射枠体に突出部を設けることができる。なお、突出部は、反射枠体と別体で形成されていてもよい。この場合、たとえば、反射枠体に設けた挿入穴などに突出部の一部を圧入することによって、突出部を反射枠体と一体化することができる。

上記一の局面による発光装置において、好ましくは、反射枠体は、基板の導体部と直接接触した状態で基板上に固定されている。このように構成すれば、発光素子の発光によって生じた熱を、導体部を介して反射枠体に効果的に伝えることができる。また、反射枠体は、上記のように、熱伝導性の優れた放熱材料から構成されているので、導体部を介して伝達された発光素子からの熱を反射枠体から効果的に放熱させることができる。これにより、発光素子が発光することにより生じた熱を効果的に放熱させることが可能となるので、発光装置の放熱特性を向上させることができる。

上記一の局面による発光装置において、好ましくは、突出部は、反射枠体に複数設けられている。このように構成すれば、反射枠体に基板をより確実に固定することができる。

上記一の局面による発光装置において、好ましくは、放熱材料は、金属材料である。このように構成すれば、発光素子からの熱を反射枠体からさらに効果的に放熱させることができるので、容易に、発光装置の放熱特性を向上させることができる。

この場合において、放熱材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金のいずれかから構成されているのが好ましい。

上記一の局面による発光装置において、枠体部の反射面に、光反射率を向上させるための表面処理を施してもよい。また、反射面以外に、発光素子が載置される載置領域に、上記表面処理を施してもよい。このような表面処理としては、たとえば、銀メッキ、銀メッキ＋絶縁（セラミック）コーティングまたはアルマイト処理などが挙げられる。

上記一の局面による発光装置において、基板は、樹脂材料からなる基材部と、基材部上に形成され、発光素子と電気的に接続される電極部と、基材部上に形成された導体部とを含むプリント基板からすることができる。

上記一の局面による発光装置において、好ましくは、反射枠体は、開口部の開口幅が上方に向かって広がるように構成されている。このような構成を上記一の局面による発光装置に適用すれば、容易に、発光特性を向上させることができる。

上記一の局面による発光装置において、発光素子を、発光ダイオード素子とすることができる。

以上のように、本発明によれば、良好な発光特性を有するとともに、信頼性の高い発光装置を容易に得ることができる。

以下、本発明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。なお、以下の実施形態では、発光装置の一例である表面実装型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に本発明を適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの断面図である。図２は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図４〜図９は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの構造を説明するための図である。なお、図１は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面を示している。まず、図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１の構造について説明する。

第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１は、図１〜図３に示すように、基板１０（図１および図２参照）と、基板１０上に載置（搭載）された発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）２０と、基板１０上にＬＥＤ素子２０を囲むように固定された反射枠体３０と、反射枠体３０の内側に設けられた透光性部材４０とを備えている。なお、基板１０は、本発明の「プリント基板」の一例であり、ＬＥＤ素子２０は、本発明の「発光素子」の一例である。また、透光性部材４０は、本発明の「封止体」の一例である。

また、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１は、図３に示すように、平面的に見て、
正方形形状を有している。具体的には、表面実装型ＬＥＤ１は、Ｘ方向に約３．５ｍｍの幅Ｗを有するとともに、Ｙ方向に約３．５ｍｍの長さＬを有している。

表面実装型ＬＥＤ１を構成する基板１０は、図４〜図６に示すように、ガラスエポキシや液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）などからなる絶縁基材１１の上面上および下面上に、それぞれ、複数の電極層が形成された両面基板からなる。この基板１０は、約０．２ｍｍの厚みを有している。なお、絶縁基材１１は、本発明の「基材部」の一例である。

絶縁基材１１の上面上に形成された複数の電極層は、カソードとして機能する複数（３つ）の上面側電極層１２と、アノードとして機能する複数（３つ）の上面側電極層１３とに分けられる。これらの上面側電極層１２および１３は、図３に示すように、絶縁基材１１の上面上であるとともに、反射枠体３０の開口部３１の内側に位置する領域にそれぞれ形成されている。なお、上面側電極層１２および１３は、それぞれ、本発明の「電極部」の一例である。

また、絶縁基材１１の上面上には、絶縁溝を介して上面側電極層１２および１３と電気的に分離された上面側導体層１４が形成されている。この上面側導体層１４は、絶縁基材１１の上面上であるとともに、上面側電極層１２および１３が形成されている領域以外の領域に上面側電極層１２および１３を囲むように形成されている。なお、上面側導体層１４は、本発明の「導体部」の一例である。

また、絶縁基材１１の下面上に形成された電極層は、図６に示すように、配線用に用いられる下面側電極層１５および１６からなる。これらの下面側電極層１５および１６は、それぞれ、上記した上面側電極層１２および１３と対応するように複数形成されている。そして、下面側電極層１５および１６は、絶縁基材１１に設けられた接続部１１ａ（スルーホール）を介して、それぞれ、上面側電極層１２および１３と電気的に接続されている。また、配線用に用いられる下面側電極層１５および１６には、それぞれ、基板１０の一方端側（Ｘ１方向側）および他方端側（Ｘ２方向側）にそれぞれ形成された電極端子１５ａおよび１６ａが一体に連結されている。

また、絶縁基材１１の下面上には、上記した下面側電極層１５および１６に加えて、放熱用に用いられる下面側導体層１７が形成されている。この下面側導体層１７は、絶縁基材１１に設けられた複数のスルーホール１１ｂを介して上面側導体層１４と直接接触している。すなわち、下面側導体層１７は、絶縁基材１１の複数のスルーホール１１ｂを介して上面側導体層１４と熱的に接続されている。なお、絶縁基材１１の上面上に形成された上面側電極層１２および１３、並びに上面側導体層１４は、銅などの熱伝導性に優れた導電性材料からなる。これらの上面側電極層１２および１３、並びに上面側導体層１４は、絶縁基材１１の上面上に形成された導電性材料層（図示せず）がエッチングなどによってパターニングされることにより形成されている。また、絶縁基材１１の下面上に形成された下面側電極層１５および１６、並びに下面側導体層１７も、銅などの熱伝導性に優れた導電性材料からなり、絶縁基材１１の下面上に形成された導電性材料層（図示せず）がエッチングなどによってパターニングされることにより形成されている。

また、図４〜図６に示すように、基板１０の所定領域には厚み方向に貫通する貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８は、反射枠体３０に形成された後述する突出部３４（図８および図９参照）と対応する領域（２カ所）に、突出部３４が挿入可能な大きさで形成されている。なお、貫通孔１８は、本発明の「貫通孔部」の一例である。

基板１０上に載置されるＬＥＤ素子２０は、図１に示すように、赤色光を発光するＬＥＤ素子２０Ｒ、緑色光を発光するＬＥＤ素子２０Ｇ、および、青色光を発光するＬＥＤ素子２０Ｂの３個のＬＥＤ素子２０を含んでいる。すなわち、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１は、光の３原色である赤、緑、青の各色の光を発光する３個のＬＥＤ素子２０を備えている。これらのＬＥＤ素子２０は、図３および図４に示すように、上面側導体層１４の上面上であるとともに、反射枠体３０の内側に位置する領域上に、接着材（図１参照）によって固定されている。

また、３個のＬＥＤ素子２０は、カソードとして機能する上面側電極層１２とアノードとして機能する上面側電極層１３との間に、互いに所定の間隔を隔てて配列されている。そして、カソードとして機能する上面側電極層１２と、ＬＥＤ素子２０の一方の電極部（図示せず）とが、ボンディングワイヤ４６を介して互いに電気的に接続されているとともに、アノードとして機能する上面側電極層１３と、ＬＥＤ素子２０の他方の電極部（図示せず）とが、ボンディングワイヤ４７を介して互いに電気的に接続されている。

なお、基板１０の上面側電極層１２および１３、並びに上面側導体層１４の表面には、光反射率を向上させるとともにワイヤーボンドやフリップ接続などを行い易くするための表面処理が施されているのが好ましい。このような表面処理としては、たとえば、たとえば、銀メッキ、銀＋パラジウムメッキなどが挙げられる。

反射枠体３０は、放熱特性（熱伝導性）に優れた金属材料から構成されており、図７および図８に示すように、平面的に見て、正方形形状に形成されている。具体的には、反射枠体３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されている。この反射枠体３０は、約０．６ｍｍの厚みｔ（図９参照）を有している。

また、反射枠体３０の中央部には、図７〜図９に示すように、上面から下面に貫通する開口部３１が形成されている。この開口部３１の内側面３１ａは、図１および図２に示すように、ＬＥＤ素子２０から出射された光を反射させる反射面として機能する。また、開口部３１は、図１および図９に示すように、その開口幅が上方に向かってテーパ状（放射状）に広がるように構成されている。また、開口部３１の内側面３１ａを含む反射枠体３０の表面には、光反射率を向上させるための表面処理が施されている。具体的には、反射枠体３０の反射面（内側面３１ａ）には、たとえば、銀メッキ、銀メッキ＋絶縁（セラミック）コーティングまたはアルマイト処理などの表面処理が施されている。このように、開口部３１の内側面３１ａは、ＬＥＤ素子２０から発光された光を効率よく上方に反射させることが可能に構成されている。なお、反射枠体３０の内側面３１ａは、本発明の「内周面」および「反射面」の一例である。

また、図７および図８に示すように、反射枠体３０の底面３２と側端面（Ｘ方向（長手方向）の側端面）とによって構成される角部には、切欠部３３がそれぞれ設けられている。この切欠部３３は、レジストなどの樹脂部材５０（図２参照）によって覆われている。なお、切欠部３３を覆う樹脂部材５０は、透光性部材４０と同じ材料を用いてもよい。この場合には、透光性部材４０の形成時に同時に樹脂部材５０を形成することができる。また、この切欠部３３により、反射枠体３０と電極端子１５ａおよび１６ａ（図６参照）との電気的な短絡を防止することが可能となる。

ここで、第１実施形態では、図８および図９に示すように、反射枠体３０の底面３２に、細長状（ピン状）の突出部３４が２カ所に形成されている。この突出部３４は、上述した基板１０の貫通孔１８（図５参照）とそれぞれ対応する領域に、基板１０（図１参照）側に突出するように反射枠体３０と一体に形成されている。また、各々の突出部３４は、その長さが基板１０（図１参照）の厚みよりも大きくるように形成されている。

そして、図１に示すように、反射枠体３０の突出部３４が基板１０の貫通孔１８に挿入された後、プレス加工によって突出部３４の端部がつぶされる（変形される）ことにより、基板１０上に反射枠体３０が固定されている。すなわち、基板１０の貫通孔１８に挿入された突出部３４の端部がつぶされることによって、突出部３４の端部が変形して貫通孔１８よりも大きく広がる。これにより、突出部３４の変形した部分と基板１０とが係合し、基板１０上に反射枠体３０が固定される。

また、基板１０上に反射枠体３０が固定された状態では、反射枠体３０の底面３２が基板１０の上面側導体層１４の一部と直接接触している。すなわち、第１実施形態では、反射枠体３０が基板１０の上面側導体層１４と熱接触した状態で、基板１０上に固定されている。

透光性部材４０は、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などの透明樹脂材料（封止材料）から構成されており、反射枠体３０の開口部３１内に、ＬＥＤ素子２０、ボンディングワイヤ４６および４７を封止するように設けられている。この透光性部材４０は、ＬＥＤ素子２０、ボンディングワイヤ４６および４７を封止することによって、ＬＥＤ素子２０、ボンディングワイヤ４６および４７が、空気や水分などと接するのを抑制する機能を有している。また、透光性部材４０は、上記透明樹脂材料を反射枠体３０の開口部３１内に充填した後、硬化させることによって形成されている。なお、透光性部材４０は、長時間の使用に対して光量低下を起こし難くすることなどを考慮すると、シリコーン系樹脂を用いるのが好ましい。

上記のように構成された第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１では、図示しない外部の実装基板上に実装されて、電子機器などに搭載される。このとき、下面側電極層１５および１６は、半田層などを介して、実装基板に形成された配線用の導体（図示せず）と電気的に接続される。また、放熱用の下面側導体層１７は、半田層などを介して、実装基板に形成された放熱用の導体と熱的に接続される。そして、下面側電極層１５の電極端子１５ａと下面側電極層１６の電極端子１６ａとの間に電圧を加えることによって、ボンディングワイヤ４６および４７を介してＬＥＤ素子２０に電流が流れ、それぞれのＬＥＤ素子２０が固有の波長で発光する。そして、これらのＬＥＤ素子２０が同時に発光した場合には、その色が混色されて出射される。なお、下面側電極層１５および１６、並びに下面側導体層１７の表面には、半田付け性を向上させるための表面処理（たとえば、銀メッキや金メッキなど）を施しておくのが好ましい。

一方、ＬＥＤ素子２０の発光により生じた熱は、上面側導体層１４を介して反射枠体３０から放熱されるとともに、上面側導体層１４と熱的に接続されている下面側導体層１７を介して、実装基板の放熱用の導体から外部に放熱される。このように、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１では、ＬＥＤ素子２０で発生した熱を効果的に放熱させることが可能に構成されている。これにより、ＬＥＤ素子２０の温度上昇による発光効率の低下が抑制され、電流量に比例した高輝度が得られる。その結果、表面実装型ＬＥＤ１の機能性の向上、および、寿命の向上の効果が得られる。

第１実施形態では、上記のように、反射枠体３０を上面側導体層１４と熱接触した状態で基板１０上に固定することによって、ＬＥＤ素子２０の発光により生じた熱を、上面側導体層１４を介して反射枠体３０から放熱させることができる。これにより、表面実装型ＬＥＤ１の放熱特性を向上させることができる。また、放熱特性を向上させることによって、発光に伴いＬＥＤ素子２０が発熱したとしても、ＬＥＤ素子２０の温度を低く保つことができる。これにより、ＬＥＤ素子２０の温度上昇に起因して、発光特性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。その結果、良好な発光特性を得ることができる。

なお、第１実施形態では、反射枠体３０は、基板１０の上面側導体層１４の一部と直接接触しているので、ＬＥＤ素子２０の発光によって生じた熱を、上面側導体層１４を介して反射枠体３０に効果的に伝えることができる。また、反射枠体３０は、上記のように、熱伝導性の優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されているので、上面側導体層１４を介して伝達されたＬＥＤ素子２０からの熱を反射枠体３０から効果的に放熱させることができる。これにより、ＬＥＤ素子２０が発光することにより生じた熱を効果的に放熱させることが可能となるので、表面実装型ＬＥＤの放熱特性を容易に向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように構成することによって、樹脂接着剤を用いることなく、基板１０上に反射枠体３０を固定することができる。このため、樹脂接着剤を用いる接着固定と異なり、パッケージの小型化による接着領域の減少、並びに、高出力化および長寿命化による光劣化などの影響を受けることがないので、反射枠体３０と基板１０との固定を確実に行うことができる。これにより、反射枠体３０と基板１０との固定が不十分になることに起因して、表面実装型ＬＥＤの信頼性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができるので、表面実装型ＬＥＤの信頼性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように構成することによって、容易に、パッケージの小型化、高出力化および長寿命化に対応した表面実装型ＬＥＤを得ることができる。

図１０〜図１６は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための図である。次に、図１、図２、図３、図７および図１０〜図１６を参照して、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１の製造方法について説明する。

まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板状部材をプレス加工することによって、図１０に示すような、反射面となる開口部３１を有する反射枠体３０が複数連結された反射枠体集合体６０を形成する。このとき、反射枠体集合体６０（反射枠体３０）の底面には突出部３４を一体に形成する。突出部３４の形成は、たとえば、プレス加工時に板状部材の一部を一定方向（厚み方向）に押し出すことにより形成することができる。なお、反射枠体集合体６０の底面には、プレス加工などによって溝部３３ａを形成しておく。

次に、図１１に示すように、複数の基板１０が連結された基板集合体７０を準備する。この基板集合体７０には、ドリル加工やパンチングなどの機械加工等により、反射枠体集合体６０の突出部３４が挿入される貫通孔１８を形成しておく。そして、図１２に示すように、基板集合体７０（基板１０）の貫通孔１８に、反射枠体集合体６０（反射枠体３０）の突出部３４を挿入する。なお、反射枠体集合体６０の溝部３３ａには、予め、樹脂部材５０（図２参照）を充填しておく。

続いて、図１３に示すように、プレス加工により、貫通孔１８に挿入された突出部３４の端部をつぶして変形させる。これにより、突出部３４の端部が変形して広がり、基板集合体７０（基板１０）と係合する。その結果、基板集合体７０（基板１０）上に反射枠体集合体６０（反射枠体３０）が固定される。

次に、図１４に示すように、基板集合体７０（基板１０）の上面側導体層１４上にＬＥＤ素子２０を接着材４５で固定する。そして、図３に示したように、ワイヤボンディングを行うことによって、ＬＥＤ素子２０と基板１０（基板集合体７０）の上面側電極層１２および１３とをボンディングワイヤ４６および４７で電気的に接続する。

その後、図１５に示すように、粘着シート８０（ダイシング用貼付シート）上に、反射枠体集合体６０が固定された基板集合体７０を貼り付ける。そして、シリコーン系樹脂などからなる透明樹脂材料（封止材料）を反射枠体集合体６０の開口部３１内に注入（充填）する。これにより、開口部３１内にＬＥＤ素子２０を封止する透光性部材４０が形成される。なお、粘着シート８０の材質は特に限定されるものではないが、たとえば、ポリエステルやポリオレフィンなどの基材に、シリコーン系または合成樹脂系の粘着剤を形成したものなどが使用される。

そして、図１６に示すように、ダイシングにより個片化する。なお、反射枠体集合体６０の溝部３３ａは、個片化によって上記した切欠部３３（図２および図７参照）に形成される。この切欠部３３は、樹脂部材５０で覆われているので、これによりダイシング時の切断バリの発生が抑制され、電極端子１５ａおよび１６ａと切断バリとが接触することによる短絡が抑制される。

最後に、個片化された表面実装型ＬＥＤ１から粘着シート８０を取り除くことによって、図１に示した本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１が得られる。なお、透明樹脂材料の硬化後に粘着シート８０を除去し、その後、再び粘着シート８０を貼り付けてダイシングによる個片化を行ってもよい。このように構成すれば、表面実装型ＬＥＤ１の裏面に、粘着シート８０の粘着物質が残存するのを効果的に抑制することが可能となる。また、溝部３３ａを覆う樹脂部材５０は、透光性部材４０と同じ材料を用いてもよい。この場合には、透光性部材４０の形成時に同時に樹脂部材５０を形成することができる。

第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１の製造方法では、上記のように、突出部３４を、反射枠体３０と一体に形成された構成とすることによって、たとえば、金属材料をプレス加工することにより、容易に、反射枠体３０に突出部３４を設けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように構成することによって、樹脂接着剤などを用いることなく基板１０上に反射枠体３０を固定することができるので、表面実装型ＬＥＤ１の製造工程において煩雑な接着工程を省くことができる。これにより、表面実装型ＬＥＤ１の製造工程を簡素化することができるので、製造コストを低減することができる。

（第２実施形態）
図１７は、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図であり、図１８は、図１７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１９は、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの一部を省略して示した斜視図であり、図２０は、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの基板を上側から見た平面図である。次に、図１７〜図２０を参照して、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ１００について説明する。

第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ１００は、図１７〜図１９に示すように、上記第１実施形態の構成において、基板１０の上面側導体層１４が、その一部に切欠部１４ａを有するようにパターニングされている。この切欠部１４ａは、図１７および図２０に示すように、上面側導体層１４の所定の４カ所に形成されている。また、切欠部１４ａは、上面側導体層１４の外周縁部１４ｂ（図２０参照）から反射枠体３０の開口部３１の内側に位置する領域まで切れ込むように形成されている。この切欠部１４ａにより、基板１０上に反射枠体３０が固定されたときに、基板１０と反射枠体３０との間に隙間１０１（図１８参照）が形成される。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

上記のように構成された第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ１００では、反射枠体３０の開口部３１の内側に透光性部材４０を構成する透明樹脂材料（封止材料）を充填したときに、反射枠体３０と基板１０との隙間１０１にも透明樹脂材料が充填される。また、この隙間１０１を介して、絶縁基材１１の外周部の領域にも透明樹脂材料が充填される。そして、隙間１０１に充填された透明樹脂材料および絶縁基材１１の外周部の領域に充填された透明樹脂材料が硬化することによって、透明樹脂材料の接着力が基板１０と反射枠体３０との固定に寄与する。したがって、反射枠体３０と基板１０との固定強度を向上させることができるので、反射枠体３０と基板１０との固定をより確実に行うことができる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図２１は、本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図２２は、図２１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図２３は、図２１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２４は、図２３の一部を拡大して示した断面図である。図２５〜図２９は、本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤを説明するための図である。次に、図２１〜図２９を参照して、本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤ２００について説明する。

第３実施形態による表面実装型ＬＥＤ２００は、図２１〜図２３に示すように、上記第１および第２実施形態と異なり、基板２１０が金属板から構成されている。具体的には、基板２１０は、約０．１５ｍｍの厚みを有するとともに、放熱特性（熱伝導性）に優れた銅または銅合金（たとえば、黄銅など）からなる金属板から構成されている。また、基板２１０は、互いに分離された複数の金属部材を含んでいる。これらの金属部材は、カソードとして機能する電極部２１１と、アノードとして機能する電極部２１２と、ＬＥＤ素子２０が載置される載置部２１３とに分けられる。また、カソードとして機能する電極部２１１およびアノードとして機能する電極部２１２は、３個のＬＥＤ素子２０に対応するように、それぞれ、３つずつ設けられている。なお、基板２１０の載置部２１３は、本発明の「導体部」の一例である。

また、第３実施形態では、図２５に示すように、電極部２１１、電極部２１２および載置部２１３の各々に、厚み方向に貫通する貫通孔２１０ａが合計８つ形成されている。この貫通孔２１０ａは、反射枠体３０に形成された後述する突出部３４（図２６〜図２８参照）と対応する領域に、突出部３４が挿入可能な大きさで形成されている。また、図２２〜図２４に示すように、基板２１０における貫通孔２１０ａの周辺部は、上方に突出するように成形されている（盛り上がっている）。なお、貫通孔２１０ａは、本発明の「貫通孔部」の一例である。

さらに、基板２１０を構成する電極部２１１、電極部２１２および載置部２１３は、電気的な短絡が生じないように、互いに所定の距離を隔てて配置されている。すなわち、電極部２１１、電極部２１２および載置部２１３は、互いに絶縁分離された状態で反射枠体３０と固定されている。なお、上記した基板２１０は、金属リードフレームの所定部分が切り離されることにより構成されている。

反射枠体３０は、上記第１および第２実施形態と同様、底面３２に細長状（ピン状）の突出部３４が形成された構成を有している。この突出部３４は、図２１〜図２３に示すように、上述した基板２１０の貫通孔２１０ａとそれぞれ対応する領域に、基板２１０側に突出するように反射枠体３０と一体に形成されている。具体的には、上記突出部３４は、反射枠体３０の底面３２に８つ設けられており、反射枠体３０の開口部３１に沿って等間隔に配列されている。また、反射枠体３０の底面３２には、図２６〜図２８に示すように、基板２１０側に突出する凸部３５が一体に形成されている。

上記構成を有する反射枠体３０は、突出部３４が基板２１０の貫通孔２１０ａに挿入された後、プレス加工によって突出部３４の端部がつぶされる（変形される）ことにより、基板２１０上に固定されている。すなわち、基板２１０の貫通孔２１０ａに挿入された突出部３４の端部がつぶされることによって、突出部３４の端部が変形して貫通孔２１０ａよりも大きく広がる。これにより、突出部３４の変形した部分と基板２１０とが係合し、基板２１０上に反射枠体３０が固定される。このとき、図２２に示すように、反射枠体３０の凸部３５によって、反射枠体３０と載置部２１３とが直接接触する。

また、図２３および図２４に示すように、基板２１０上に反射枠体３０が固定されたときに基板２１０の電極部２１１および２１２と反射枠体３０とが電気的に短絡するのを防止するために、電極部２１１および２１２の貫通孔２１０ａには短絡防止用の絶縁スペーサ２２０が挿入されている。貫通孔２１０ａに挿入される前の絶縁スペーサ２２０は、図２９に示すように、つば付円筒形状を有しており、反射枠体３０と電極部２１１および２１２の貫通孔２１０ａとの間に配される。上記絶縁スペーサ２２０の材質は特に限定されるものではないが、たとえば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、ポリアセタール樹脂、熱可塑性エンジニアリングプラスチック、エンジニアリングプラスチック、テフロン（登録商標）およびポリテトラフルオロエチレンなどが使用される。

なお、上記絶縁スペーサ２２０は、電極部２１１および２１２の貫通孔２１０ａにのみ挿入され、載置部２１３の貫通孔２１０ａには挿入されない。

また、透光性部材４０には、図２４に示すように、酸化チタンなどからなる少量の白色粉末２３０が含有されている。この白色粉末２３０は透光性部材４０中で沈降されて、基板２１０の隙間部分や基板２１０と反射枠体３０との隙間部分を含む所定の領域に集中して存在している。これにより、透光性部材４０における白色粉末２３０が集中して存在している部分は不透明となるので、上記隙間部分からの光漏れが効果的に抑制される。

第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。また、第３実施形態の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明を表面実装型ＬＥＤに適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、表面実装型ＬＥＤ以外の発光装置に本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、突出部を反射枠体と一体に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、突出部を反射枠体と別体で形成してもよい。この場合、たとえば、反射枠体に設けた挿入穴などに突出部の一部を圧入することによって、突出部を反射枠体と一体化することができる。また、別体で形成された突出部を、エポキシ系接着剤などの接着材料を用いて、反射枠体に固定（一体化）してもよい。

なお、反射枠体と基板との固定において、別体で構成された固定ピンなどの固定部材を用いてもよい。たとえば、反射枠体の底面および基板の各々に、反射枠体の底面側に基板が配置された状態で連通する孔部を形成し、反射枠体の底面側に基板が配置された状態で基板の裏面側から固定ピンを孔部に圧入することによって、反射枠体と基板とを固定するように構成してもよい。また、圧入以外に、エポキシ系接着剤などの接着材料を用いて固定ピンを固定してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、プレス加工により反射枠体を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、プレス加工以外の方法を用いて反射枠体を形成してもよい。たとえば、エッチング加工やドリル加工（機械加工）などの方法を用いて反射枠体を形成してもよい。また、プレス加工、エッチング加工およびドリル加工（機械加工）などの方法を適宜組み合わせることによって、反射枠体を形成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、反射枠体の表面に表面処理を施した例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体の表面に表面処理を施さない構成にしてもよい。なお、光反射率の向上などのために、反射枠体の表面に表面処理を施すのが好ましい。

また、上記第１〜第３実施形態では、反射枠体をアルミニウムまたはアルミニウム合金から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、銅、銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金、その他の金属材料から反射枠体を構成してもよい。また、金属材料以外の材料から反射枠体を構成してもよい。金属材料以外の材料としては、たとえば、樹脂に金属を分散させた材料などが考えられる。

また、上記第１〜第３実施形態では、発光素子の一例としてＬＥＤ素子を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＬＥＤ素子以外の発光素子を用いてもよい。たとえば、ＬＥＤ素子の代わりに有機ＥＬ素子を用いる構成にしてもよい。

なお、上記第１〜第３実施形態において、基板上に搭載されるＬＥＤ素子の数は、適宜変更することができる。

また、上記第１〜第３実施形態において、青色の光を発光するＬＥＤ素子のみを搭載するとともに、ＬＥＤ素子からの青色光を波長変換する蛍光体の粒子を透光性部材中に分散させることによって、出射光が白色光となるように構成してもよい。

また、上記第１〜３実施形態において、ＬＥＤ素子が載置される導体部を、ＧＮＤ（カソード）電極などと併用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、反射枠体の底面が基板の上面側導体層の一部と直接接触した状態で、反射枠体を基板上に固定した例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体の底面と基板の上面側導体層との間に、たとえば、熱伝導性に優れた導電性層などの他の層が介在していてもよい。すなわち、反射枠体の底面と基板の上面側導体層とは、導電性層などの層を介して、間接的に接触（熱接触）していてもよい。上記第３実施形態においても、同様に、反射枠体と基板の載置部とが、導電性層などの層を介して、間接的に接触（熱接触）していてもよい。

また、上記第３実施形態では、基板を銅または銅合金から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、銅または銅合金以外の材料から基板を構成してもよい。なお、熱伝導率、熱膨張率、加工性（ダイシング加工の難易度等）、表面処理の適合性（アルマイト処理等）、および入手性などを考慮すると、反射枠体の構成材料と基板の構成材料との組み合わせは、以下の組み合わせが好ましい。
・反射枠体（アルミニウムまたはアルミニウム合金＋アルマイト処理）、基板（銅）
・反射枠体（アルミニウムまたはアルミニウム合金＋アルマイト処理）、基板（黄銅）
・反射枠体（銅＋表面処理）、基板（銅）
なお、上記以外の組み合わせも可能であり、目的、用途に合わせて最適化することができる。

また、上記第３実施形態では、酸化チタンなどの白色粉末を透光性部材中で沈降させることにより、隙間部分からの光漏れを抑制可能に構成した例を示したが、青色の光を発光するＬＥＤ素子のみを搭載するとともに透光性部材中に蛍光体を分散させることによって出射光が白色光となるように構成した場合には、白色粉末に代えて、上記蛍光体を光漏れ対策として用いることができる。たとえば、蛍光体の粒子を透光性部材中で沈降させて、隙間部分を含む所定の領域に集中して存在するように構成することにより、隙間部分からの光漏れを抑制可能に構成することができる。

本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの一部を省略して示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの基板を上側から見た平面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの基板を裏面側（下側）から見た平面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの反射枠体の斜視図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの反射枠体を底面側から見た平面図である。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。 図１７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの一部を省略して示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの基板を上側から見た平面図である。 本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。 図２１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２３の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤの基板の平面図である。 本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤの反射枠体を底面側から見た平面図である。 図２６のＣ方向の側面図である。 図２６のＤ方向の側面図である。 本発明の第３実施形態による表面実装型ＬＥＤにおける反射枠体と基板との固定方法を説明するための図である。

符号の説明

１、１００、２００ 表面実装型ＬＥＤ（発光装置）
１０ 基板（プリント基板）
１１ 絶縁基材（基材部）
１２、１３ 上面側電極層（電極部）
１４ 上面側導体層（導体部）
１４ａ 切欠部
１４ｂ 外周縁部
１５、１６ 下面側電極層
１７ 下面側導体層
１８ 貫通孔（貫通孔部）
２０ ＬＥＤ素子（発光素子）
３０ 反射枠体
３１ 開口部
３１ａ 内側面（内周面、反射面）
３２ 底面
３３ 切欠部
３４ 突出部
３５ 凸部
４０ 透光性部材（封止体）
１０１ 隙間
２１０ 基板
２１０ａ 貫通孔（貫通孔部）
２１１、２１２ 電極部
２１３ 載置部（導体部）
２２０ 絶縁スペーサ
２３０ 白色粉末

Claims (10)

1. 光を出射する発光素子と、
   導体部を含み、前記導体部上に前記発光素子が固定される基板と、
   前記基板上に固定されるとともに内周面を有する開口部を含み、前記内周面が前記発光素子からの光を反射する反射面とされる反射枠体と、
   前記発光素子を封止する封止体とを備え、
   前記反射枠体は、放熱材料から構成されているとともに、前記基板側に突出する突出部を有しており、
   前記基板は、前記突出部が挿入される貫通孔部を有しており、
   前記突出部が前記貫通孔部に挿入されて変形することにより、前記突出部の一部が前記基板と係合し、これにより、前記反射枠体が前記導体部と熱接触した状態で前記基板上に固定されていることを特徴とする、発光装置。
2. 前記突出部は、前記反射枠体と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記突出部は、前記反射枠体に複数設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記反射枠体は、前記基板の導体部と直接接触した状態で前記基板上に固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記放熱材料は、金属材料であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記放熱材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金のいずれかからなることを特徴とする、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記反射枠体の反射面には、光反射率を向上させるための表面処理が施されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記基板は、
   樹脂材料からなる基材部と、
   前記基材部上に形成され、前記発光素子と電気的に接続される電極部と、
   前記基材部上に形成された前記導体部とを含むプリント基板からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記反射枠体は、前記開口部の開口幅が上方に向かって広がるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記発光素子は、発光ダイオード素子からなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。

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