JP2011165833A - Ｌｅｄモジュール - Google Patents

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一裕 井上
Tatsuro Toyakan
達郎 刀禰館
Kazuhisa Iwashita
和久 岩下
Teruo Takeuchi
輝雄 竹内
Hiroaki Oshio
博明 押尾
Tetsuo Komatsu
哲郎 小松
Naoya Ushiyama
直矢 牛山
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Abstract

【課題】耐久性が高く、コストが低いＬＥＤモジュールを提供する。
【解決手段】ＬＥＤモジュール１において、基板と、基板の上面に形成された配線２２と、基板に実装されたＬＥＤパッケージ１４と、を設ける。ＬＥＤパッケージ１４には、同一平面上に配置され、相互に離隔し、配線２２の相互に絶縁された部分に接続されたリードフレーム１０１及び１０３と、リードフレームの上方に設けられ、一方の端子がリードフレーム１０１に接続され、他方の端子がリードフレーム１０３に接続されたＬＥＤチップ１０４と、リードフレーム１０１及び１０３のそれぞれの上面全体、下面の一部及び端面の一部を覆い、ＬＥＤチップ１０４を埋め込み、リードフレーム１０１及び１０３のそれぞれの下面の残部及び端面の残部を露出させた透明樹脂体１０７と、を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）モジュールに関する。
近年、光源としてＬＥＤチップを用いた光源装置（以下、「ＬＥＤ光源装置」という）が注目されている。ＬＥＤ光源装置は、白熱電球や蛍光灯と比較して寿命が長く、消費電力が少ないという利点がある。但し、１つのＬＥＤチップから出力される光量には限界があるため、通常、ＬＥＤ光源装置においては、フレキシブル基板に多数のＬＥＤチップを搭載して、必要な光量を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、近年、ＬＥＤ光源装置の用途の拡大に伴い、ＬＥＤ光源装置に対して、より高い耐久性が要求されるようになってきている。また、ＬＥＤパッケージの用途の拡大に伴い、より一層のコストの低減が要求されている。
特開２００２−２３２００９号公報
本発明の目的は、耐久性が高く、コストが低いＬＥＤモジュールを提供することである。
本発明の一態様によれば、基板と、前記基板の上面に形成された配線と、前記基板に実装されたＬＥＤパッケージと、を備え、前記ＬＥＤパッケージは、同一平面上に配置され、相互に離隔し、前記配線の相互に絶縁された部分に接続された第１及び第２のリードフレームと、前記第１及び第２のリードフレームの上方に設けられ、一方の端子が前記第１のリードフレームに接続され、他方の端子が前記第２のリードフレームに接続されたＬＥＤチップと、前記第１及び第２のリードフレームのそれぞれの上面全体、下面の一部及び端面の一部を覆い、前記ＬＥＤチップを埋め込み、前記下面の残部及び前記端面の残部を露出させた透明樹脂体と、を有することを特徴とするＬＥＤモジュールが提供される。
本発明によれば、耐久性が高く、コストが低いＬＥＤモジュールを実現することができる。
第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する斜視図である。 第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図である。 第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する回路図である。 第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。 第１の実施形態のＬＥＤパッケージを例示する斜視図である。 （ａ）は第１の実施形態のＬＥＤパッケージのリードフレーム、ＬＥＤチップ及びワイヤを例示する平面図であり、（ｂ）はＬＥＤパッケージを例示する下面図であり、（ｃ）はＬＥＤパッケージを例示する断面図である。 第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法を例示するフローチャート図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係るＬＥＤパッケージの製造方法を例示する工程断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係るＬＥＤパッケージの製造方法を例示する工程断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係るＬＥＤパッケージの製造方法を例示する工程断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態におけるリードフレームシートを例示する平面図であり、（ｂ）は、このリードフレームシートの素子領域を例示する一部拡大平面図である。 第２の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。 第３の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。 第４の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。 第４の実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図である。 （ａ）は、第５の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。 （ａ）は、第６の実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図である。 （ａ）は、第６の実施形態の第１の変形例におけるＬＥＤパッケージを例示する平面図であり、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）は、第６の実施形態の第２の変形例におけるプリント基板を例示する平面図であり、（ｂ）は、第６の実施形態の第３の変形例におけるプリント基板を例示する平面図である。 （ａ）は、第６の実施形態の第４の変形例におけるプリント基板を例示する平面図であり、（ｂ）は、第６の実施形態の第５の変形例におけるプリント基板を例示する平面図であり、（ｂ）は、第６の実施形態の第６の変形例におけるプリント基板を例示する平面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、第７の実施形態におけるリードフレームシートの形成方法を例示する工程断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第８の実施形態において使用するリードフレームシートの素子領域を例示する平面図である。 第９の実施形態に係る電球型灯具を例示する分解斜視図である。 第１０の実施形態に係るダウンライト型灯具を例示する分解斜視図である。 横軸にＬＥＤパッケージの間隔をとり、縦軸にＬＥＤパッケージの表面温度をとって、ＬＥＤパッケージの間隔が温度上昇に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する斜視図であり、
図２は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図であり、
図３は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する回路図であり、
図４は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図であり、
図５は、本実施形態のＬＥＤパッケージを例示する斜視図であり、
図６（ａ）は本実施形態のＬＥＤパッケージのリードフレーム、ＬＥＤチップ及びワイヤを例示する平面図であり、（ｂ）はＬＥＤパッケージを例示する下面図であり、（ｃ）はＬＥＤパッケージを例示する断面図である。
なお、図５においては、ワイヤは図示を省略されている。
図１に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１においては、プリント基板１１が設けられている。プリント基板１１の形状は略正方形の板状であり、相互に対向する２つの端縁１１ａ及び１１ｂには、それぞれ２ヶ所の切込１２が形成されている。切込１２の先端の形状は半円状である。プリント基板１１の上面の大部分は、反射膜１３によって覆われている。
以下、本明細書においては、説明の便宜上、ＵＷＺ直交座標系を導入する。プリント基板１１の上面に平行な２方向のうち、切込１２が形成されている端縁１１ａ及び１１ｂが延びる方向をＵ方向とし、切込１２が形成されていない端縁１１ｃ及び１１ｄが延びる方向をＷ方向とする。また、プリント基板１１の上面に対して垂直な方向のうち、プリント基板１１から見て反射膜１３が形成されている方向を「＋Ｚ方向」とする。
プリント基板１１の上面の中央領域には、例えば１５個のＬＥＤパッケージ１４が実装されている。１５個のＬＥＤパッケージ１４はマトリクス状に配置されており、Ｕ方向に沿って５個、Ｗ方向に沿って３個配列されている。また、プリント基板１１の上面の周辺領域には、例えば１５個のツェナーダイオードパッケージ１５が実装されている。具体的には、プリント基板１１の端縁１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに沿って、それぞれ５個のツェナーダイオードパッケージ１５が一列に配列されている。
上述の如く、１５個のＬＥＤパッケージ１４は全てプリント基板１１の中央領域に配置されているが、ＬＥＤパッケージ１４同士は相互に離隔して配置されている。ＬＥＤパッケージ１４間の距離は、１ｍｍ以上であることが好ましく、ＬＥＤパッケージ１４の高さ以上であることが好ましい。一方、ＬＥＤパッケージ１４間の距離は３ｍｍ以下であることが好ましい。また、上方（＋Ｚ方向）から見て、プリント基板１１の面積に対するＬＥＤパッケージ１４の面積の合計は、１５％以下であることが好ましい。
図２〜図４に示すように、プリント基板１１においては、樹脂材料、例えば、ガラスエポキシからなる樹脂基板２１が設けられており、樹脂基板２１の上面には、配線２２が例えば印刷法によって形成されている。配線２２は例えば銅（Ｃｕ）により形成されている。配線２２は、２６個の部分２２ａ〜２２ｚに分離されている。部分２２ａは、端縁１１ａの近傍において端縁１１ａに沿って延在しており、その一部がプリント基板１１の中央領域まで延出している。部分２２ｂ〜２２ｐは、＋Ｚ方向から見て、部分２２ａを起点として略時計回りに配置されており、各部分の一部はプリント基板１１の中央領域まで延出しており、他の一部はプリント基板１１の端縁の近傍まで引き出されている。部分２２ｑ〜２２ｚは、Ｗ方向に延びる短冊状であり、プリント基板１１の中央領域に配置されている。
配線２２の部分２２ａ上には、外部電極パッド２３ａが形成されており、部分２２ｐ上には、外部電極パッド２３ｂが形成されている。外部電極パッド２３ａと外部電極パッド２３ｂの間には、ダミーパッド２４が形成されている。また、部分２２ａ上には、テストパッド２５ａが形成されており、部分２２ｐ上にはテストパッド２５ｂが形成されている。更に、部分２２ａ内には、位置合わせ用のマーカー２６ａ、２６ｂ、２６ｃが形成されており、部分２２ｔにはマーカー２６ｄが形成されており、部分２２ｋにはマーカー２６ｅが形成されている。
そして、部分２２ａと部分２２ｂとの間、部分２２ｂと部分２２ｃとの間、部分２２ｃと部分２２ｄとの間、部分２２ｄと部分２２ｅとの間、部分２２ｅと部分２２ｆとの間、部分２２ｆと部分２２ｇとの間、部分２２ｇと部分２２ｈとの間、部分２２ｈと部分２２ｉとの間、部分２２ｉと部分２２ｊとの間、部分２２ｊと部分２２ｋとの間、部分２２ｋと部分２２ｌとの間、部分２２ｌと部分２２ｍとの間、部分２２ｍと部分２２ｎとの間、部分２２ｎと部分２２ｏとの間、部分２２ｏと部分２２ｐとの間には、それぞれ１個のＬＥＤパッケージ１４及びツェナーダイオードパッケージ１５が相互に並列に接続されている。これにより、図３に示すように、ＬＥＤモジュール１においては、外部電極パッド２３ａと外部電極パッド２３ｂとの間に、１個のＬＥＤパッケージ１４と１個のツェナーダイオードパッケージ１５が相互に並列に接続された回路が１５個直列に接続されている。各ツェナーダイオードパッケージ１５には、ツェナーダイオードチップ（図示せず）が搭載されている。
反射膜１３は、白色の絶縁材料からなり、波長が４６５ｎｍの光に対する反射率は９０％以上である。例えば、反射膜１３は、エポキシ樹脂等からなる母材中に酸化チタン等からなるフィラーが分散された材料により形成されており、その膜厚は１０μｍ以上であり、例えば、３０μｍ以上である。一例では、反射膜１３は、太陽インキ製造株式会社製ＰＳＲ−４０００ＴＲ６４６０２によって形成されている。反射膜１３は、プリント基板１１の上面におけるＬＥＤパッケージ１４が実装される領域、ツェナーダイオードパッケージ１５が実装される領域、外部電極パッド２３ａ及び２３ｂ、ダミーパッド２４、テストパッド２５ａ及び２５ｂ、マーカー２６ａ〜２６ｅが形成された領域を除く領域を覆っており、配線２２の大部分を覆っている。
次に、各ＬＥＤパッケージ１４について説明する。
図５及び図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１４においては、３枚のリードフレーム１０１、１０２、１０３が相互に離隔して設けられている。リードフレーム１０１〜１０３形状は平板状であり、同一平面上に配置されており、相互に離隔している。リードフレーム１０１〜１０３は同じ導電性材料からなり、例えば、銅板の上面及び下面に銀めっき層が形成されて構成されている。なお、リードフレーム１０１〜１０３の端面上には銀めっき層は形成されておらず、銅板が露出している。
以下、説明の便宜上、上述のＵＷＺ直交座標系とは別に、ＬＥＤパッケージについて、ＸＹＺ直交座標系を導入する。リードフレーム１０１〜１０３の上面に対して平行な方向のうち、リードフレーム１０１からリードフレーム１０２に向かう方向を＋Ｘ方向とし、リードフレーム１０１〜１０３の上面に対して垂直な方向のうち、上方、すなわち、リードフレームから見て後述するＬＥＤチップが搭載されている方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向の双方に対して直交する方向のうち一方を＋Ｙ方向とする。なお、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向の反対方向を、それぞれ、−Ｘ方向、−Ｙ方向及び−Ｚ方向とする。また、例えば、「＋Ｘ方向」及び「−Ｘ方向」を総称して、単に「Ｘ方向」ともいう。本実施形態においては、＋Ｘ方向は上述の＋Ｕ方向と一致しており、＋Ｙ方向は＋Ｗ方向と一致しており、＋Ｚ方向は、ＸＹＺ座標系とＵＷＺ座標系とで共通である。但し、＋Ｘ方向は必ずしも＋Ｕ方向と一致していなくてもよく、＋Ｙ方向は必ずしも＋Ｗ方向と一致していなくてもよい。
リードフレーム１０１においては、長手方向をＹ方向とする短冊状のベース部１０１ａから、＋Ｙ方向に吊ピン１０１ｂが延出し、−Ｙ方向に吊ピン１０１ｃが延出し、−Ｘ方向に２本の吊ピン１０１ｄ及び１０１ｅが延出している。リードフレーム１０２においては、長手方向をＹ方向とする短冊状のベース部１０２ａから、＋Ｙ方向に２本の吊ピン１０２ｂ及び１０２ｃが延出し、−Ｙ方向に２本の吊ピン１０２ｄ及び１０２ｅが延出している。リードフレーム１０３の形状は、ほぼリードフレーム１０１をＸ方向において反転させた形状である。
また、リードフレーム１０１〜１０３のベース部１０１ａ〜１０３ａの下面のＸ方向側の端部を除く領域には、それぞれ、凸部１０１ｇ〜１０３ｇが形成されている。ベース部１０１ａ〜１０３ａにおける凸部１０１ｇ〜１０３ｇが形成されていない部分は、薄板部１０１ｔ〜１０３ｔとなっている。各凸部は、各リードフレームにおける相互に対向する端縁から離隔した領域に形成されており、これらの端縁を含む領域が薄板部となっている。このように、リードフレーム１０１〜１０３の板厚は２水準の値をとり、凸部１０１ｇ〜１０３ｇが形成されている領域は相対的に厚く、それ以外の領域、すなわち、各薄板部及び各吊ピンは相対的に薄い。各リードフレームの上面は同一平面上にあり、各リードフレームの凸部の下面は同一平面上にある。Ｚ方向における各吊ピンの上面の位置は、リードフレームの上面の位置と一致している。従って、各吊ピンは同一のＸＹ平面上に配置されている。
また、ＬＥＤパッケージ１４においては、ＬＥＤチップ１０４が複数個、例えば８個設けられている。ＬＥＤチップ１０４は、例えば、サファイア基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等からなる半導体層が積層されたものであり、その形状は例えば直方体であり、その上面に２つの端子が設けられている。ＬＥＤチップ１０４は、端子間に電圧が供給されることによって、例えば青色の光を出射する。
８個のＬＥＤチップ１０４は全てダイマウント材（図示せず）を介してリードフレーム１０２に搭載されており、各ＬＥＤチップ１０４の一方の端子はワイヤ１０５を介してリードフレーム１０１に接続されており、他方の端子はワイヤ１０６を介してリードフレーム１０３に接続されている。ワイヤ１０５及び１０６は金属、例えば、金又はアルミニウムによって形成されている。８個のＬＥＤチップ１０４は、Ｘ方向に沿って２個、Ｙ方向に沿って４個配列されているが、マトリクス状ではなく、互い違いに配列されている。すなわち、＋Ｘ方向側に配置されＹ方向に沿って配列された４個のＬＥＤチップ１０４からなる列における配列の位相は、−Ｘ方向側に配置されＹ方向に沿って配列された４個のＬＥＤチップ１０４からなる列における配列の位相に対して、半周期分ずれている。
更に、ＬＥＤパッケージ１４には、透明樹脂体１０７が設けられている。透明樹脂体１０７は透明な樹脂、例えば、シリコーン樹脂によって形成されている。透明樹脂体１０７の外形は直方体であり、リードフレーム１０１〜１０３、ダイマウント材、ＬＥＤチップ１０４、ワイヤ１０５及び１０６を埋め込んでおり、透明樹脂体１０７の外形がＬＥＤパッケージ１４の外形となっている。透明樹脂体１０７の下面においては、リードフレーム１０１〜１０３の各凸部１０１ｇ〜１０３ｇの下面が露出している。これに対して、リードフレーム１０１〜１０３の各薄板部１０１ｔ〜１０３ｔの下面は、透明樹脂体１０７によって覆われている。すなわち、各リードフレームの下面の一部及び端面の一部は、透明樹脂体１０７の下面及び側面において露出している。なお、図６（ａ）においては、リードフレーム１０１〜１０３における相対的に薄い部分、すなわち、各薄板部及び各吊りピンを、破線のハッチングを付して示している。
透明樹脂体１０７の内部には、多数の蛍光体が分散されている。各蛍光体は粒状であり、ＬＥＤチップ１０４から出射された光を吸収して、より波長が長い光を発光する。例えば、蛍光体は、ＬＥＤチップ１０４から出射された青色の光の一部を吸収し、黄色の光を発光する。これにより、ＬＥＤパッケージ１４からは、ＬＥＤチップ１０４が出射し、蛍光体に吸収されなかった青色の光と、蛍光体から発光された黄色の光とが出射され、出射光は全体として白色となる。
このような蛍光体としては、例えば、黄緑色、黄色又はオレンジ色の光を発光するシリケート系の蛍光体を使用することができる。シリケート系の蛍光体は、以下の一般式で表すことができる。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａｕ，Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
但し、０＜ｘ、０．００５＜ｙ＜０．５、ｘ＋ｙ≦１．６、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５、０＜ｕ、０＜ｖ、ｕ＋ｖ＝１である。
また、黄色蛍光体として、ＹＡＧ系の蛍光体を使用することもできる。ＹＡＧ系の蛍光体は、以下の一般式で表すことができる。
（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ
但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥはＹ及びＧｄから選択される少なくとも１種の元素である。
又は、蛍光体として、サイアロン系の赤色蛍光体及び緑色蛍光体を混合して使用することもできる。
サイアロン系の赤色蛍光体は、例えば下記一般式で表すことができる。
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ１ＡｌＳｉｂ１Ｏｃ１Ｎｄ１
但し、ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ及びＳｒの少なくとも一方であることが望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特にＥｕが望ましい。ｘ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、０＜ｘ≦１、０．６＜ａ１＜０．９５、２＜ｂ１＜３．９、０．２５＜ｃ１＜０．４５、４＜ｄ１＜５．７である。
このようなサイアロン系の赤色蛍光体の具体例を以下に示す。
Ｓｒ２Ｓｉ７Ａｌ７ＯＮ１３：Ｅｕ２＋
サイアロン系の緑色蛍光体は、例えば下記一般式で表すことができる。
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ２ＡｌＳｉｂ２Ｏｃ２Ｎｄ２
但し、ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特にＣａ及びＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特にＥｕが望ましい。ｘ、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、０＜ｘ≦１、０．９３＜ａ２＜１．３、４．０＜ｂ２＜５．８、０．６＜ｃ２＜１、６＜ｄ２＜１１である。
このようなサイアロン系の緑色蛍光体の具体例を以下に示す。
Ｓｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕ２＋
次に、本実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法について説明する。
本実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造プロセスは、ＬＥＤパッケージを製造するプロセスと、このＬＥＤパッケージをプリント基板に実装するプロセスとに分かれている。
図７は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法を例示するフローチャート図であり、
図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤパッケージの製造方法を例示する工程断面図であり、
図１１（ａ）は、本実施形態におけるリードフレームシートを例示する平面図であり、（ｂ）は、このリードフレームシートの素子領域を例示する一部拡大平面図である。
先ず、ＬＥＤパッケージを製造するプロセスについて説明する。
図８（ａ）に示すように、導電性材料からなる導電シート１２１を用意する。この導電シート１２１は、例えば、短冊状の銅板１２１ａの上下面に銀めっき層１２１ｂが施されたものである。次に、この導電シート１２１の上下面上に、マスク１２２ａ及び１２２ｂを形成する。マスク１２２ａ及び１２２ｂには、選択的に開口部１２２ｃが形成されている。マスク１２２ａ及び１２２ｂは、例えば印刷法によって形成することができる。
次に、マスク１２２ａ及び１２２ｂが被着された導電シート１２１をエッチング液に浸漬することにより、導電シート１２１をウェットエッチングする。これにより、導電シート１２１のうち、開口部１２２ｃ内に位置する部分がエッチングされて選択的に除去される。このとき、例えば浸漬時間を調整することによってエッチング量を制御し、導電シート１２１の上面側及び下面側からのエッチングがそれぞれ単独で導電シート１２１を貫通する前に、エッチングを停止させる。これにより、上下面側からハーフエッチングを施す。但し、上面側及び下面側の双方からエッチングされた部分は、導電シート１２１を貫通するようにする。その後、マスク１２２ａ及び１２２ｂを除去する。
これにより、図７及び図８（ｂ）に示すように、導電シート１２１から銅板１２１ａ及び銀めっき層１２１ｂが選択的に除去されて、リードフレームシート１２３が形成される。なお、図示の便宜上、図８（ｂ）以降の図においては、銅板１２１ａ及び銀めっき層１２１ｂを区別せずに、リードフレームシート１２３として一体的に図示する。また、リードフレーム等の構成は、簡略化して示す。
図１１（ａ）に示すように、リードフレームシート１２３においては、例えば３つのブロックＢが設定されており、各ブロックＢには例えば１０００個程度の素子領域Ｐが設定されている。図１１（ｂ）に示すように、素子領域Ｐはマトリクス状に配列されており、素子領域Ｐ間は格子状のダイシング領域Ｄとなっている。各素子領域Ｐにおいては、相互に離隔したリードフレームを含む基本パターンが形成されている。ダイシング領域Ｄにおいては、導電シート１２１を形成していた導電性材料が、隣り合う素子領域Ｐ間をつなぐように残留している。
すなわち、素子領域Ｐ内においては、リードフレーム１０１〜１０３は相互に離隔しているが、ある素子領域Ｐに属するリードフレーム１０１は、この素子領域Ｐから見て−Ｘ方向に位置する隣の素子領域Ｐに属するリードフレーム１０３に連結されており、両フレームの間には開口部が形成されている。また、Ｙ方向において隣り合う素子領域Ｐに属するリードフレーム１０１同士、リードフレーム１０２同士、リードフレーム１０３同士は、それぞれブリッジを介して連結されている。これにより、リードフレーム１０１及び１０３のベース部１０１ａ及び１０３ａから、３方向に向けて４本の導電部材が延出している。更に、リードフレームシート１２３の下面側からのエッチングをハーフエッチングとすることにより、リードフレーム１０１〜１０３の下面にそれぞれ凸部１０１ｇ〜１０３ｇ（図６参照）が形成される。
次に、図７及び図８（ｃ）に示すように、リードフレームシート１２３の下面に、例えばポリイミドからなる補強テープ１２４を貼付する。そして、リードフレームシート１２３の各素子領域Ｐに属するリードフレーム１０２上に、ダイマウント材を被着させる。例えば、ペースト状のダイマウント材を、吐出器からリードフレーム１０２上に吐出させるか、機械的な手段によりリードフレーム１０２上に転写する。次に、ダイマウント材上にＬＥＤチップ１０４をマウントする。次に、ダイマウント材を焼結するための熱処理（マウントキュア）を行う。これにより、リードフレームシート１２３の各素子領域Ｐにおいて、リードフレーム１０２上にダイマウント材を介してＬＥＤチップ１０４が搭載される。
次に、図７及び図８（ｄ）に示すように、例えば超音波接合により、ワイヤ１０５の一端をＬＥＤチップ１０４の一方の端子１０４ａに接合し、他端をリードフレーム１０１の上面に接合する。また、ワイヤ１０６の一端をＬＥＤチップ１０４の他方の端子１０４ｂに接合し、他端をリードフレーム１０３の上面に接合する。これにより、端子１０４ａがワイヤ１０５を介してリードフレーム１０１に接続され、端子１０４ｂがワイヤ１０６を介してリードフレーム１０３に接続される。
次に、図７及び図９（ａ）に示すように、下金型２０１を用意する。下金型２０１は後述する上金型２０２と共に一組の金型を構成するものであり、下金型２０１の上面には、直方体形状の凹部２０１ａが形成されている。一方、シリコーン樹脂等の透明樹脂に蛍光体を混合し、撹拌することにより、液状又は半液状の蛍光体含有樹脂材料１２６を調製する。そして、ディスペンサ２０３により、下金型２０１の凹部２０１ａ内に、蛍光体含有樹脂材料１２６を供給する。
次に、図７及び図９（ｂ）に示すように、上述のＬＥＤチップ１０４を搭載したリードフレームシート１２３を、ＬＥＤチップ１０４が下方に向くように、上金型２０２の下面に装着する。そして、上金型２０２を下金型２０１に押し付け、金型を型締めする。これにより、リードフレームシート１２３が蛍光体含有樹脂材料１２６に押し付けられる。このとき、蛍光体含有樹脂材料１２６はＬＥＤチップ１０４、ワイヤ１０５及び１０６を覆い、リードフレームシート１２３におけるエッチングによって除去された部分内にも侵入する。このようにして、蛍光体含有樹脂材料１２６がモールドされる。
次に、図７及び図９（ｃ）に示すように、蛍光体含有樹脂材料１２６にリードフレームシート１２３の上面を押し付けた状態で熱処理（モールドキュア）を行い、蛍光体含有樹脂材料１２６を硬化させる。その後、図１０（ａ）に示すように、上金型２０２を下金型２０１から引き離す。これにより、リードフレームシート１２３上に、リードフレームシート１２３の上面全体及び下面の一部を覆い、ＬＥＤチップ１０４等を埋め込む透明樹脂板１２９が形成される。透明樹脂板１２９には、蛍光体が分散されている。
次に、図７及び図１０（ｂ）に示すように、リードフレームシート１２３から補強テープ１２４を引き剥がす。これにより、透明樹脂板１２９の表面においてリードフレーム１０１〜１０３の凸部１０１ｇ〜１０３ｇ（図６参照）の下面が露出する。次に、ブレード２０４により、リードフレームシート１２３及び透明樹脂板１２９からなる結合体を、リードフレームシート１２３側からダイシングする。すなわち、−Ｚ方向側から＋Ｚ方向に向けてダイシングする。これにより、リードフレームシート１２３及び透明樹脂板１２９におけるダイシング領域Ｄに配置された部分が除去される。この結果、リードフレームシート１２３及び透明樹脂板１２９における素子領域Ｐに配置された部分が個片化され、図５及び図６に示すＬＥＤパッケージ１４が製造される。
ダイシング後の各ＬＥＤパッケージ１４においては、リードフレームシート１２３からリードフレーム１０１〜１０３が分離される。また、透明樹脂板１２９が分断されて、透明樹脂体１０７となる。そして、ダイシング領域ＤにおけるＹ方向に延びる部分が、リードフレームシート１２３の開口部を通過することにより、リードフレーム１０１及び１０３にそれぞれ吊ピン１０１ｄ、１０１ｅ、１０３ｄ、１０３ｅが形成される。また、各ブリッジが分断されることにより、リードフレーム１０１に吊ピン１０１ｂ及び１０１ｃが形成され、リードフレーム１０２に吊ピン１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅが形成され、リードフレーム１０３に吊ピン１０３ｂ及び１０３ｃが形成される。各吊ピンの先端面は、透明樹脂体１０７の側面において露出する。
次に、図７に示すように、ＬＥＤパッケージ１４について、各種のテストを行う。このとき、吊ピン１０１ｂ〜１０１ｅ及び１０３ｂ〜１０３ｅの先端面をテスト用の端子として使用することも可能である。ここまでの工程により、ＬＥＤパッケージ１４が作製される。
そして、このようにして製造した１５個のＬＥＤパッケージ１４を、プリント基板１１に実装する。このとき、各ＬＥＤパッケージ１４のリードフレーム１０１及び１０３を、配線２２の部分２２ａ〜２２ｐのうち、隣り合う２つの部分に接合する。また、各ＬＥＤパッケージ１４のリードフレーム１０２を、配線２２の部分２２ｑ〜２２ｚのいずれかに接合する。これにより、リードフレーム１０１及び１０３は外部電極パッド２３ａ又は２３ｂに接続される。一方、リードフレーム１０２は外部電極パッド２３ａ及び２３ｂには接続されず、浮遊状態となる。次に、プリント基板１１に１５個のツェナーダイオードパッケージ１５を実装する。このとき、各ツェナーダイオードパッケージ１５を、配線２２の部分２２ａ〜２２ｐのうち、隣り合う２つの部分に接合する。これにより、ＬＥＤモジュール１が製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係るＬＥＤモジュール１においては、８個のＬＥＤチップ１０４を１つのＬＥＤモジュール１４にまとめ、１５個のＬＥＤパッケージ１４を１つのＬＥＤモジュール１に搭載している。このように、ＬＥＤモジュールの構成を階層構造とすることにより、ＬＥＤモジュールの歩留まりを向上させることができる。すなわち、全てのＬＥＤチップをプリント基板に直接実装した場合には、ＬＥＤチップの実装後に１個のＬＥＤチップが不良になると、ＬＥＤモジュール全体が不良となってしまう可能性があるが、本実施形態においては、不良のＬＥＤチップを含むＬＥＤパッケージを良品と交換することにより、良品のＬＥＤモジュールを製造することができる。特に、本実施形態においては、ＬＥＤパッケージを製造した段階でＬＥＤパッケージ毎に検査を行っているため、良品のＬＥＤパッケージのみを選んでＬＥＤモジュールを組み立てることができる。この結果、ＬＥＤモジュールを低コストで製造することができる。
また、本実施形態においては、ＬＥＤパッケージをプリント基板の中央領域に集中して配置しているため、ＬＥＤモジュールにおける発光領域を狭くすることができる。これにより、発光領域を点光源として扱うことができ、ＬＥＤモジュールを光源装置に組み込む際に、光源装置の光学系の設計が容易になる。例えば、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを使用して電球を製造する場合に、ＬＥＤモジュール以外の部分を、フィラメントを使用した従来の電球と同じ設計とすることができる。
この効果を大きくするためには、ＬＥＤパッケージ同士をなるべく近接して配置することが好ましい。しかし、ＬＥＤパッケージ同士を接触させると、ＬＥＤパッケージの駆動に伴ってＬＥＤパッケージの温度が上昇しやすくなり、ＬＥＤチップの発光効率が低下してしまう。このため、ＬＥＤパッケージ同士は接触させないことが好ましい。ＬＥＤパッケージ間の距離を１ｍｍ以上とすれば、ＬＥＤパッケージの過熱を効果的に抑制することができる。また、ＬＥＤパッケージ間の距離をＬＥＤパッケージの高さ以上とすれば、ＬＥＤパッケージ間の隙間の幅がこの隙間の深さ以上となり、この隙間内を空気が効率的に流動するようになる。これにより、ＬＥＤパッケージを効率的に冷却することができる。更に、上方（＋Ｚ方向）から見て、プリント基板１１の面積に対するＬＥＤパッケージ１４の面積の合計が１５％以下であると、放熱性が良好になり、ＬＥＤパッケージの過熱を効果的に抑制することができる。一方、ＬＥＤパッケージ間の距離を３ｍｍよりも大きくしても、ＬＥＤパッケージの過熱を抑制する効果が飽和するため、ＬＥＤパッケージ間の距離は３ｍｍ以下とすることが好ましい。
更に、本実施形態に係るＬＥＤモジュールにおいては、ツェナーダイオードパッケージ１５を設けている。これにより、各ＬＥＤパッケージ１４内にツェナーダイオードチップを設ける必要がなくなり、ＬＥＤパッケージ１４を小型化することができる。この結果、ＬＥＤパッケージ１４を狭い領域に集中して配置することができ、ＬＥＤモジュールにおける発光領域を狭めることができる。
更にまた、本実施形態においては、プリント基板１１上に反射膜１３を設けているため、光の利用効率が高い。反射膜１３の反射率を９０％以上とすることにより、この効果が特に顕著となる。また、反射膜１３の膜厚を２０μｍ以上とすることにより、可視光が反射膜１３をほとんど透過しなくなるため、反射膜１３の反射率が下地の影響を受けなくなり、好ましい。なお、反射膜１３の膜厚のばらつきを考慮すると、反射膜１３の膜厚は３０μｍ以上とすることがより好ましい。
次に、本実施形態におけるＬＥＤパッケージの構成に起因する作用効果について説明する。
本実施形態のＬＥＤパッケージ１４においては、白色樹脂からなる外囲器が設けられていないため、外囲器がＬＥＤチップから生じる光及び熱を吸収して劣化することがない。特に、外囲器がポリアミド系の熱可塑性樹脂によって形成されている場合は劣化が進行しやすいが、本実施形態においてはその虞がない。このため、本実施形態に係るＬＥＤパッケージ１は、耐久性が高い。従って、本実施形態に係るＬＥＤモジュールは寿命が長く、信頼性が高く、幅広い用途に適用可能である。
また、本実施形態においては、ＬＥＤパッケージの透明樹脂体をシリコーン樹脂によって形成している。シリコーン樹脂は光及び熱に対する耐久性が高いため、これによっても、ＬＥＤモジュールの耐久性が向上する。
更に、本実施形態においては、ＬＥＤパッケージの透明樹脂体がリードフレームの下面の一部及び端面の大部分を覆うことにより、リードフレームの周辺部を保持している。このため、リードフレームの凸部の下面を透明樹脂体から露出させて外部電極パッドを実現しつつ、リードフレームの保持性を高めることができる。すなわち、ベース部の一部に凸部を形成することによって、ベース部の下面に切欠を実現する。そして、この切欠内に透明樹脂体が回り込むことによって、リードフレームを強固に保持することができる。これにより、ダイシングの際に、リードフレームが透明樹脂体から剥離しにくくなり、ＬＥＤパッケージの歩留まりを向上させることができる。
更にまた、本実施形態においては、リードフレームの上面及び下面に銀めっき層が形成されている。銀めっき層は光の反射率が高いため、本実施形態に係るＬＥＤパッケージは光の取出効率が高い。
更にまた、本実施形態においては、１枚の導電性シートから、多数、例えば、数千個程度のＬＥＤパッケージを一括して製造することができる。これにより、ＬＥＤパッケージ１個当たりの製造コストを低減することができる。また、外囲器が設けられていないため、部品点数及び工程数が少なく、コストが低い。
更にまた、本実施形態においては、リードフレームシートをウェットエッチングによって形成している。このため、新たなレイアウトのＬＥＤパッケージを製造する際には、マスクの原版のみを用意すればよく、金型によるプレス等の方法によってリードフレームシートを形成する場合と比較して、初期コストを低く抑えることができる。
更にまた、本実施形態においては、各リードフレームのベース部から吊ピンが延出している。これにより、ベース部自体が透明樹脂体の側面において露出することを防止し、リードフレームの露出面積を低減することができる。この結果、リードフレームが透明樹脂体から剥離することを防止できる。また、リードフレームの腐食も抑制できる。
この効果を製造方法の点から見ると、図１１（ｂ）に示すように、リードフレームシート１２３において、ダイシング領域Ｄに介在するように、開口部及びブリッジを設けることにより、ダイシング領域Ｄに介在する金属部分を減らしている。これにより、ダイシングが容易になり、ダイシングブレードの磨耗を抑えることができる。また、本実施形態においては、リードフレーム１０２から４本の吊ピンが延出している。これにより、図８（ｃ）に示すＬＥＤチップ１４のマウント工程において、リードフレーム１０２が隣の素子領域Ｐのリードフレーム１０２によって確実に支持されるため、マウント性が高い。更に、本実施形態においては、リードフレーム１０１及び１０３のそれぞれから、３方向に４本の吊ピンが延出している。これにより、図８（ｄ）に示すワイヤボンディング工程において、ワイヤの接合位置が３方向から確実に支持されるため、例えば超音波接合の際に印加した超音波が逃げることが少なく、ワイヤをリードフレームに良好に接合することができる。
更にまた、本実施形態においては、図１０（ｂ）に示すダイシング工程において、リードフレームシート１２３側からダイシングを行っている。これにより、各リードフレームの切断端部を形成する金属材料が、透明樹脂体の側面上を＋Ｚ方向に延伸する。このため、この金属材料が透明樹脂体の側面上を−Ｚ方向に延伸してＬＥＤパッケージ１４の下面から突出し、バリが発生することがない。従って、ＬＥＤパッケージ１４をプリント基板１１に実装する際に、バリに起因して実装不良となることがない。
更にまた、本実施形態においては、リードフレーム１０１及び１０３は外部から電位が印加されることにより、外部電極として機能する。一方、リードフレーム１０２には電位を印加する必要はなく、ヒートシンク専用のリードフレームとして使用することができる。また、ＬＥＤパッケージ１４をプリント基板１１に実装する際に、リードフレーム１０１、１０２、１０３にそれぞれ半田ボールを接合することにより、所謂マンハッタン現象を抑制することができる。マンハッタン現象とは、複数個の半田ボール等を介して基板にデバイス等を実装するときに、リフロー炉における半田ボールの融解のタイミングのずれ及び半田の表面張力に起因して、デバイスが起立してしまう現象をいい、実装不良の原因となる現象である。本実施形態によれば、リードフレームのレイアウトをＸ方向において対称とし、半田ボールをＸ方向において密に配置することにより、マンハッタン現象が生じにくくなる。
更にまた、本実施形態によれば、１つのＬＥＤパッケージに複数個のＬＥＤチップを搭載することにより、より大きな光量を得ることができる。また、ＬＥＤチップを互い違いに配列することにより、ＬＥＤチップ間の最短距離を一定値以上としながら、ＬＥＤパッケージを小型化することができる。ＬＥＤチップ間の最短距離を一定値以上とすることにより、あるＬＥＤチップから出射された光が、隣のＬＥＤチップに到達する前に、蛍光体に吸収される確率が高くなり、光の取出効率が向上する。また、あるＬＥＤチップから放射された熱が、隣のＬＥＤチップに吸収されにくくなり、ＬＥＤチップの温度上昇に起因する発光効率の低下を抑制できる。
以下に示す第２〜第５の実施形態は、前述の第１の実施形態に対して、プリント基板の構成を変えた例である。
先ず、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール２においては、前述の第１の実施形態に係るＬＥＤモジュール１（図４参照）と比較して、樹脂基板２１（図４参照）の代わりに、多層基板３１が設けられている。多層基板３１においては、金属からなる金属ベース層３２が設けられており、金属ベース層３２上には、樹脂材料からなる絶縁層３３が設けられている。金属ベース層３２は、例えば銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）からなり、その厚さは例えば０．５〜１．０ｍｍである。絶縁層３３は例えばエポキシ樹脂からなり、その厚さは例えば０．１ｍｍである。
本実施形態においては、プリント基板に金属ベース層３２を設けることにより、ＬＥＤモジュールの放熱性を改善することができる。また、金属ベース層３２上に薄い絶縁層３３を設けることにより、配線２２の部分２２ａ〜２２ｚ（図２参照）間の絶縁性を確保することができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１３は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。
図１３に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール３においては、前述の第２の実施形態に係るＬＥＤモジュール２（図１２参照）と比較して、プリント基板の絶縁層３３に貫通孔３４が形成されており、貫通孔３４内に貫通金属層３５が形成されている点が異なっている。貫通金属層３５は絶縁層３３をその膜厚方向に貫通しており、その上面は配線２２の部分２２ｑ〜２２ｚに接触しており、その下面は金属ベース層３２に接触している。貫通孔３４は、例えば、多層基板３１を上面側からレーザー加工することによって形成可能である。また、貫通金属層３５は、貫通孔３４内を銅めっき層によって埋め込み、この銅めっき層を絶縁層３３上から除去して、貫通孔３４内にのみ残留させることにより、形成することができる。
本実施形態によれば、１５個のＬＥＤパッケージ１４のそれぞれにおけるＬＥＤチップ１０４が搭載されたリードフレーム１０２を、配線２２の部分２２ｑ〜２２ｚのいずれか１つ及び貫通金属層３５を介して、金属ベース層３２に共通接続することができる。これにより、金属ベース層３２を共通のヒートシンクとして使用することができ、放熱性をより一層向上させることができる。なお、金属ベース層３２には接地電位を印加してもよく、浮遊状態としてもよい。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１４は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図であり、
図１５は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４においては、前述の第１の実施形態に係るＬＥＤモジュール１（図４参照）と比較して、樹脂基板２１（図４参照）の代わりに、セラミック基板３７が設けられている。セラミック基板３７は白色のセラミック材料によって形成されており、例えば、波長が４６５ｎｍの光に対する反射率が９０％以上のセラミック材料によって形成されている。一例を挙げれば、セラミック基板３７はアルミナによって形成されており、例えば、京セラ株式会社製Ａ４７６Ａによって形成されている。また、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４においては、反射膜１３（図４参照）が設けられていない。更に、図１５に示すように、本実施形態においては、前述の第１の実施形態（図２参照）と比較して、配線２２の各部分２２ａ〜２２ｐの幅が細い。また、部分２２ｑ〜２２ｚ（図２参照）は設けられていない。
本実施形態においては、プリント基板の基材をセラミック基板３７によって形成することにより、樹脂基板２１を使用した前述の第１の実施形態と比較して、プリント基板の熱伝導性を改善し、ＬＥＤモジュールの放熱性を高めることができる。また、前述の第３の実施形態と比較すると、プリント基板のコストを抑えることができる。更に、本実施形態においては、セラミック基板３７を白色のセラミック材料によって形成することにより、ＬＥＤパッケージ１４から出射した光をセラミック基板３７によって反射することができる。このため、反射膜１３（図４参照）を省略することができ、ＬＥＤモジュールのコストをより一層低減することができる。更にまた、本実施形態においては、図１５に示すように、配線２２の各部分２２ａ〜２２ｚの幅を細くすることにより、セラミック基板３７の露出面積を増やし、光の利用効率を高めることができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図１６（ａ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する断面図である。
図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール５においては、前述の第１の実施形態に係るＬＥＤモジュール１（図１参照）の構成に加えて、枠部材４１が設けられている。枠部材４１はプリント基板１１上に設けられており、プリント基板１１の上面に対して盛り上がっている。また、枠部材４１は、１５個のＬＥＤパッケージ１４が配置された領域の周囲に、この領域を囲む枠状に形成されている。枠部材４１は白色の樹脂材料により形成されており、例えば、シリコーン樹脂にチタン酸化物からなるフィラーを分散させた材料によって形成されている。
本実施形態によれば、ＬＥＤパッケージ１４から側方に向けて出射した光が、枠部材４１の側面において上方に向けて反射される。これにより、ＬＥＤモジュールの配光性を高めることができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図１７（ａ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールを例示する平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュールのプリント基板を例示する平面図である。
なお、図１７（ｂ）においては、プリント基板の配線４２は模式的に示されている。
図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール６においては、ツェナーダイオードパッケージが設けられておらず、１５個のＬＥＤパッケージ１４が直列に接続されている。このため、配線４２のレイアウトを単純にすることができる。なお、各ＬＥＤパッケージ１４内にツェナーダイオードチップが搭載されていてもよい。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、第６の実施形態の第１の変形例について説明する。
図１８（ａ）は、本変形例におけるＬＥＤパッケージを例示する平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本変形例は、前述の第６の実施形態（図１７参照）と比較して、ＬＥＤパッケージ４４の構成が異なっている。すなわち、ＬＥＤパッケージ４４においては、２枚のリードフレーム１１１及び１１２が設けられており、ＬＥＤチップ１０４はリードフレーム１１１に搭載されている。また、各ＬＥＤチップ１０４の一方の端子はリードフレーム１１１に接続されており、他方の端子はリードフレーム１１２に接続されている。そして、リードフレーム１１２には、ツェナーダイオードチップ１３６が搭載されている。ツェナーダイオードチップ１３６の上面端子はワイヤ１３８を介してリードフレーム１１１に接続されており、下面端子はダイマウント材（図示せず）を介してリードフレーム１１２に接続されている。本変形例によれば、各ＬＥＤパッケージにツェナーダイオードチップを搭載することができる。本変形例における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第６の実施形態と同様である。
以下、第６の実施形態の第２〜第６の変形例は、第６の実施形態に対して、ＬＥＤパッケージの配置を変更した例である。
図１９（ａ）及び（ｂ）並びに図２０（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施形態の第２〜第６の変形例におけるプリント基板を例示する平面図である。
図１９（ａ）に示すように、第６の実施形態の第２の変形例に係るＬＥＤモジュール６ａにおいては、７個のＬＥＤパッケージ１４がＵ方向に沿って一列に配置されている。
図１９（ｂ）に示すように、第６の実施形態の第３の変形例に係るＬＥＤモジュール６ｂにおいては、５個のＬＥＤパッケージ１４がＷ方向に沿って一列に配置されている。
図２０（ａ）に示すように、第６の実施形態の第４の変形例に係るＬＥＤモジュール６ｃにおいては、８個のＬＥＤパッケージ１４が円周に沿って配置されている。各ＬＥＤパッケージ１４の搭載方向は相互に同一であり、リードフレーム１０１（図５参照）からリードフレーム１０３（図５参照）に向かう方向（＋Ｘ方向）が＋Ｕ方向に一致している。本変形例によれば、ＬＥＤパッケージを円周に沿って配置することにより、ＬＥＤモジュールから光を等方的に出射させることができ、出射光の強度分布を＋Ｚ方向に関して対称にすることができる。
図２０（ｂ）に示すように、第６の実施形態の第５の変形例に係るＬＥＤモジュール６ｄにおいては、８個のＬＥＤパッケージ１４が円周に沿って配置されている。各ＬＥＤパッケージ１４の搭載方向は相互に異なっており、リードフレーム１０１（図５参照）からリードフレーム１０３（図５参照）に向かう方向が、８個のＬＥＤパッケージ１４からなる円の円周方向に一致している。これにより、出射光の強度分布を＋Ｚ方向に関してより対称にすることができる。
図２０（ｃ）に示すように、第６の実施形態の第６の変形例に係るＬＥＤモジュール６ｅにおいては、８個のＬＥＤパッケージ１４が円周に沿って配置されている。各ＬＥＤパッケージ１４の搭載方向は相互に異なっており、リードフレーム１０１（図５参照）からリードフレーム１０３（図５参照）に向かう方向が、８個のＬＥＤパッケージ１４からなる円の半径方向に一致している。これによっても、出射光の強度分布を対称にすることができる。
上述の第２〜第６の変形例における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第６の実施形態と同様である。
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述の第１の実施形態におけるＬＥＤパッケージのリードフレームシートの形成方法の変形例である。
すなわち、本実施形態においては、図８（ａ）に示すＬＥＤパッケージのリードフレームシートの形成方法が、前述の第１の実施形態と異なっている。
図２１（ａ）〜（ｈ）は、本実施形態におけるリードフレームシートの形成方法を例示する工程断面図である。
先ず、図２１（ａ）に示すように、銅板１２１ａを用意し、これを洗浄する。次に、図２１（ｂ）に示すように、銅板１２１ａの両面に対してレジストコーティングを施し、その後乾燥させて、レジスト膜２１１を形成する。次に、図２１（ｃ）に示すように、レジスト膜２１１上にマスクパターン２１２を配置し、紫外線を照射して露光する。これにより、レジスト膜２１１の露光部分が硬化し、レジストマスク２１１ａが形成される。次に、図２１（ｄ）に示すように、現像を行い、レジスト膜２１１における硬化していない部分を洗い流す。これにより、銅板１２１ａの上下面上にレジストパターン２１１ａが残留する。次に、図２１（ｅ）に示すように、レジストパターン２１１ａをマスクとしてエッチングを施し、銅板１２１ａにおける露出部分を両面から除去する。このとき、エッチング深さは、銅板１２１ａの板厚の半分程度とする。これにより、片面側からのみエッチングされた領域はハーフエッチングされ、両面側からエッチングされた領域は貫通する。次に、図２１（ｆ）に示すように、レジストパターン２１１ａを除去する。次に、図２１（ｇ）に示すように、銅板１２１ａの端部をマスク２１３によって覆い、めっきを施す。これにより、銅板１２１の端部以外の部分の表面上に、銀めっき層１２１ｂが形成される。次に、図２１（ｈ）に示すように、洗浄してマスク２１３を除去する。その後、検査を行う。このようにして、リードフレームシート１２３が作製される。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述の第１の実施形態において、１つのＬＥＤパッケージ１４に搭載するＬＥＤチップ１０４の数を変えた場合の製造方法の例である。
図２２（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態において使用するリードフレームシートの素子領域を例示する平面図であり、（ａ）は１つのＬＥＤパッケージに１個のＬＥＤチップを搭載する場合を示し、（ｂ）は２個のＬＥＤチップを搭載する場合を示し、（ｃ）は４個のＬＥＤチップを搭載する場合を示し、（ｄ）は６個のＬＥＤチップを搭載する場合を示し、（ｅ）は８個のＬＥＤチップを搭載する場合を示す。
なお、図２２（ａ）〜（ｅ）は、同じ縮尺で描かれている。また、各図において、素子領域Ｐは１つのみ示されているが、実際には多数の素子領域Ｐがマトリクス状に配列されている。更に、ダイシング領域Ｄは図示を省略されている。更にまた、本実施形態においては、各ＬＥＤパッケージに２枚のリードフレームを形成する場合を示している。
図２２（ａ）〜（ｅ）に示すように、１つのＬＥＤパッケージに搭載されるＬＥＤチップの数が多くなるほど、１つの素子領域Ｐの面積が大きくなり、１つのブロックＢに含まれる素子領域Ｐの数が減少する。しかしながら、ＬＥＤチップの数が変わっても、リードフレームシート１２３の基本的構造、すなわち、リードフレームシート１２３のサイズ及びブロックＢの配置等は同一であり、リードフレームシート１２３の形成方法も同じであり、リードフレームシート１２３を使用したＬＥＤパッケージの製造方法も同じであり、単にブロックＢ内のレイアウトが変わるだけである。
このように、本実施形態によれば、搭載されるＬＥＤチップの個数が異なるＬＥＤパッケージを、リードフレームシート１２３における各ブロックＢ内のレイアウトを変更するだけで、作り分けることができる。なお、１つのＬＥＤパッケージに搭載されるＬＥＤチップの数は任意であり、例えば、７個又は９個以上としてもよい。
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。
第９の実施形態及び後述する第１０の実施形態は、前述の第１〜第８の実施形態に係るＬＥＤモジュールを組み込んだ灯具の実施形態である。
図２３は、本実施形態に係る電球型灯具を例示する分解斜視図である。
図２３に示すように、本実施形態に係る電球型灯具３０１は、全体として、従来からあるＰＳ形白熱電球に近い形状及びサイズとなっている。
電球型灯具３０１においては、後方に向かうほど直径が小さくなる略円錐台形状の筐体３１０が設けられている。筐体３１０は、放熱性が良好な材料によって形成されている。筐体３１０の内部には筒状の内部筐体３１１が収納されており、その内部には回路基板３１２が収納されている。回路基板３１２は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバーターである。筐体３１０の後端部には、口金３１３が取り付けられている。口金３１３は電球型灯具３０１の電源入力端子と後部カバーとを兼ねており、導電性を有する材料によって形成されており、回路基板３１２に接続されている。口金３１３の外周面にはネジ山３１４が形成されている。このネジ山３１４の形状は標準化された形状であり、従来の白熱電球の口金に形成されているネジ山の形状と同じである。
また、筐体３１０の前端面には、ＬＥＤモジュール３１５が取り付けられている。ＬＥＤモジュール３１５は、前述の第１の実施形態に係るＬＥＤモジュール１（図１参照）において、プリント基板の外形を筐体３１０に合わせて加工したものである。ＬＥＤモジュール３１５においては、基板３１６上に例えば１５個のＬＥＤパッケージ３１７が実装されており、基板３１６から見てＬＥＤパッケージ３１７が電球型灯具３０１の前方側に配置されるように、筐体３１０に取り付けられている。これにより、ＬＥＤモジュール３１５の発光面が電球型灯具３０１の前方に向く。ＬＥＤモジュール３１５には回路基板３１２から直流電流が供給される。また、基板３１６は筐体３１０に熱的に接続されている。
更に、電球型灯具３０１には半球状のカバー３１８が設けられている。カバー３１８は、透明又は半透明の材料により形成されており、リング状の留金３１９によって、ＬＥＤモジュール３１５を覆うように、筐体３１０の前端部に取り付けられている。これにより、電球型灯具３０１の外面は、口金３１３、筐体３１０、留金３１９及びカバー３１８によって構成されている。
本実施形態に係る電球型灯具３０１は、口金３１３に形成されたネジ山３１４が標準化された形状であり、全体の形状も従来の白熱電球に近い形状であり、回路基板３１２が外部から供給された交流電流を直流電流に変換してＬＥＤモジュール３１５に対して供給する。このため、従来の白熱電球が装着されていたソケットに装着して使用することが可能である。すなわち、電球型灯具３０１は従来の白熱電球に対して互換性を有している。そして、電球型灯具３０１はＬＥＤモジュール３１５を搭載しているため、白熱電球と比較して発光効率が高く、より少ない電力で同じ光量を得ることができる。また、ＬＥＤモジュールは白熱電球と比較して耐久性が高く寿命が長いため、交換の頻度が低い。特に、本実施形態に係る電球型灯具には、前述の第１の実施形態に係るＬＥＤモジュールが組み込まれているため、特に耐久性が高く、コストが低い。
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。
図２４は、本実施形態に係るダウンライト型灯具を例示する分解斜視図である。
図２４に示すように、ダウンライト型灯具３２１においては、略円筒形状の筐体３３０が設けられている。筐体３３０は、放熱性が良好な材料によって形成されている。筐体３３０の内部には点灯回路３３１が収納されている。点灯回路３３１は、入力された交流電流を直流電流に変換して出力する回路である。筐体３３０の後端部には、板状の後部カバー３３２が取り付けられている。
また、筐体３３０の前端部分においては、周辺部分にリング状の延出部３３３が形成されており、その内部が平板部３３４となっている。延出部３３３は、筐体３３０の側面が前方に延出することによって形成されており、平板部３３４は延出部３３３の前端部よりも後方に位置している。平板部３３４の前面には、ＬＥＤモジュール３３５が取り付けられている。ＬＥＤモジュール３３５は、前述の第６の実施形態の第６の変形例に係るＬＥＤモジュール６ｅ（図２０（ｃ）参照）において、プリント基板１１の外形を筐体３３０に合わせて円形に加工したものであり、基板３４１上に例えば８個のＬＥＤパッケージ３４２が円周に沿って配置されている。また、ＬＥＤモジュール３３５は、その発光面がダウンライト型灯具３２１の前方に向くように配置されている。ＬＥＤモジュール３３５には点灯回路３３１から直流電流が供給される。また、ＬＥＤモジュール３３５の基板は筐体３３０に熱的に接続されている。
更に、ＬＥＤモジュール３３５の前方には、拡散板３３６及び３３７が設けられている。拡散板３３６及び３３７は、筐体３３０の延出部３３３内に収納されている。更にまた、筐体３３０の前端部にはリング状の前部カバー３３８が設けられている。前部カバー３３８は延出部３３３に嵌合されており、これにより、筐体３３０に対して固定されている。また、ＬＥＤモジュール３３５並びに拡散板３３６及び３３７は、平板部３３４と前部カバー３３８とに挟まれている。そして、上述の各部材は、複数本のビス３３９によって相互に連結されている。ダウンライト型灯具３２１の全体の形状及びサイズは、白熱電球又は蛍光灯を用いた従来のダウンライトの形状及びサイズに近く、従来のダウンライトに対して互換性を有している。
本実施形態に係るダウンライト型灯具３２１は、従来のダウンライトに置き換えて使用することが可能である。そして、ダウンライト型灯具３２１はＬＥＤモジュール３３５を搭載しているため、白熱電球又は蛍光体を使用したダウンライトと比較して発光効率が高く、より少ない電力で同じ光量を得ることができると共に、耐久性が高く寿命が長い。特に、本実施形態に係るダウンライト型灯具には、前述の第６の実施形態の第６の変形例に係るＬＥＤモジュールが組み込まれているため、特に耐久性が高く、コストが低い。
なお、前述の第９及び第１０の実施形態においては、ＬＥＤモジュールとして、前述の第１〜第６の実施形態及びその変形例に係るＬＥＤモジュールのうち、任意のＬＥＤモジュールを用いることができる。また、前述の第９及び第１０の実施形態においては、ＬＥＤモジュールを搭載した灯具が電球型灯具及びダウンライト型灯具である例を示したが、本発明はこれに限定されず、本発明に係るＬＥＤモジュールは、灯具その他のあらゆる形態の光源装置に適用することができる。例えば、本発明に係るＬＥＤモジュールは、液晶ディスプレイのバックライトに使用してもよく、自動車のフォグランプに使用してもよい。この場合、全体の形状及びサイズを対応する従来の光源装置の形状及びサイズに近いものとし、電源入力端子の形状を標準化された形状とすることにより、従来の光源装置に対して互換性を持たせることができる。また、ＡＣ−ＤＣコンバーターを内蔵させることにより、例えば、家庭用の電源等の交流電流が供給される環境においても、特別な外部アダプターを設けることなく、そのまま使用することができる。
次に、本発明の試験例について説明する。
図２５は、横軸にＬＥＤパッケージの間隔をとり、縦軸にＬＥＤパッケージの表面温度をとって、ＬＥＤパッケージの間隔が温度上昇に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
本試験例においては、前述の第１の実施形態において説明した方法により、ＬＥＤパッケージの間隔が相互に異なる複数個のＬＥＤモジュールを製造した。そして、各ＬＥＤモジュールに対して電力を投入し、ＬＥＤパッケージの表面温度を測定した。このとき、通電開始後、温度が安定した時点の温度を定常状態の温度として、図２５の縦軸に表した。
図２５に示すように、ＬＥＤパッケージの間隔を小さくするほど、ＬＥＤパッケージの表面温度は高くなった。ＬＥＤパッケージの間隔を１ｍｍ未満とすると、温度が急激に上昇した。
以上、実施形態及びその変形例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び変形例に限定されるものではない。前述の各実施形態及びその変形例は、相互に組み合わせて実施することができる。また、前述の各実施形態及びその変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
例えば、前述の第１の実施形態においては、リードフレームシート２３をウェットエッチングによって形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えばプレス等の機械的な手段によって形成してもよい。また、前述の第１の実施形態においては、リードフレームにおいて、銅板の上下面上に銀めっき層が形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、銅板の上下面上に銀めっき層が形成され、少なくとも一方の銀めっき層上にロジウム（Ｒｈ）めっき層が形成されていてもよい。また、銅板と銀めっき層との間に銅（Ｃｕ）めっき層が形成されていてもよい。更に、銅板の上下面上にニッケル（Ｎｉ）めっき層が形成されており、ニッケルめっき層上に金と銀との合金（Ａｕ−Ａｇ合金）めっき層又はパラジウム（Ｐｄ）めっき層が形成されていてもよい。
また、前述の各実施形態及びその変形例においては、ＬＥＤチップを青色の光を出射するチップとし、蛍光体を青色に光を吸収して黄色の光を発光する蛍光体とし、ＬＥＤパッケージから出射される光の色を白色とする例を示したが、本発明はこれに限定されない。ＬＥＤチップは青色以外の色の可視光を出射するものであってもよく、紫外線又は赤外線を出射するものであってもよい。蛍光体も、黄色光を発光する蛍光体には限定されず、例えば、青色光、緑色光又は赤色光を発光する蛍光体であってもよい。
１、２、３、４、５、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ ＬＥＤモジュール、１１ プリント基板、１１ａ〜１１ｄ 端縁、１２ 切込、１３ 反射膜、１４ ＬＥＤパッケージ、１５ ツェナーダイオードパッケージ、２１ 樹脂基板、２２ 配線、２２ａ〜２２ｚ 部分、２３ａ、２３ｂ 外部電極パッド、２４ ダミーパッド、２５ａ、２５ｂ テストパッド、２６ａ〜２６ｅ マーカー、３１ 多層基板、３２ 金属ベース層、３３ 絶縁層、３４ 貫通孔、３５ 貫通金属層、３７ セラミック基板、４１ 枠部材、４２ 配線、４４ ＬＥＤパッケージ、１０１ リードフレーム、１０１ａ ベース部、１０１ｂ〜１０１ｅ 吊ピン、１０１ｇ 凸部、１０１ｔ 薄板部、１０２ リードフレーム、１０２ａ ベース部、１０２ｂ〜１０２ｅ 吊ピン、１０２ｇ 凸部、１０２ｔ 薄板部、１０３ リードフレーム、１０３ａ ベース部、１０３ｂ〜１０３ｅ 吊ピン、１０３ｇ 凸部、１０３ｔ 薄板部、１０４ ＬＥＤチップ、１０４ａ、１０４ｂ 端子、１０５、１０６ ワイヤ、１０７ 透明樹脂体、１１１、１１２ リードフレーム、１２１ 導電シート、１２１ａ 銅板、１２１ｂ 銀めっき層、１２２ａ、１２２ｂ マスク、１２２ｃ 開口部、１２３ リードフレームシート、１２４ 補強テープ、１２６ 蛍光体含有樹脂材料、１２９ 透明樹脂板、２０１ 下金型、２０１ａ 凹部、２０２ 上金型、２０３ ディスペンサ、２０４ ブレード、２１１ レジスト膜、２１１ａ レジストマスク、２１２ マスクパターン、２１３ マスク、３０１ ＰＳ型電球、３１０ 筐体、３１１ 内部筐体、３１２ 回路基板、３１３ 口金、３１４ ネジ山、３１５ ＬＥＤモジュール、３１６ 基板、３１７ ＬＥＤパッケージ、３１８ カバー、３１９ 留金、３２１ ダウンライト型灯具、３３０ 筐体、３３１ 点灯回路、３３２ 後部カバー、３３３ 延出部、３３４ 平板部、３３５ ＬＥＤモジュール、３３６、３３７ 拡散板、３３８ 前部カバー、３３９ ビス、３４１ 基板、３４２ ＬＥＤパッケージ、Ｂ ブロック、Ｄ ダイシング領域、Ｐ 素子領域

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板の上面に形成された配線と、
    前記基板に実装されたＬＥＤパッケージと、
    を備え、
    前記ＬＥＤパッケージは、
    同一平面上に配置され、相互に離隔し、前記配線の相互に絶縁された部分に接続された第１及び第２のリードフレームと、
    前記第１及び第２のリードフレームの上方に設けられ、一方の端子が前記第１のリードフレームに接続され、他方の端子が前記第２のリードフレームに接続されたＬＥＤチップと、
    前記第１及び第２のリードフレームのそれぞれの上面全体、下面の一部及び端面の一部を覆い、前記ＬＥＤチップを埋め込み、前記下面の残部及び前記端面の残部を露出させた透明樹脂体と、
    を有することを特徴とするＬＥＤモジュール。
  2. 前記第１のリードフレームの下面及び前記第２のリードフレームの下面にはそれぞれ凸部が形成されており、
    前記凸部は前記第１及び第２のリードフレームにおける相互に対向する端縁から離隔した領域に形成されており、
    前記凸部の下面は前記透明樹脂体の下面において露出し、前記凸部の側面は前記透明樹脂体によって覆われていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
  3. 前記第１のリードフレーム及び前記第２のリードフレームのうちの少なくとも一方は、
    ベース部と、
    前記ベース部から相互に異なる方向に延出し、その下面が前記透明樹脂体によって覆われ、その先端面が前記透明樹脂体の側面に露出した３本の吊ピンと、
    を有し、
    前記ベース部の端面は前記透明樹脂体によって覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤモジュール。
  4. 上方から見て、前記透明樹脂体の形状は矩形であり、
    前記第１のリードフレーム及び前記第２のリードフレームのうちの少なくとも一方は、
    端面が前記透明樹脂体によって覆われたベース部と、
    前記ベース部から延出し、その下面が前記透明樹脂体によって覆われ、その先端面が前記透明樹脂体の相互に異なる３つの側面に露出した複数本の吊ピンと、
    を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤモジュール。
  5. 前記ＬＥＤパッケージには、複数個の前記ＬＥＤチップが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  6. 前記基板には、複数個の前記ＬＥＤパッケージ及び複数個のツェナーダイオードパッケージが実装されており、前記複数個のＬＥＤパッケージは前記基板の中央領域に配置されており、前記複数個のツェナーダイオードパッケージは前記基板の周辺領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  7. 前記基板は樹脂材料によって形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  8. 前記基板は、
    金属ベース層と、
    前記金属ベース層上に設けられた絶縁層と、
    を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  9. 前記基板は、前記絶縁層内に形成され、前記絶縁層を貫通した貫通金属層をさらに有することを特徴とする請求項８記載のＬＥＤモジュール。
  10. 前記ＬＥＤパッケージは、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間に配置され、その下面の一部及びその端面の一部が前記透明樹脂体から露出し、前記ＬＥＤチップが搭載された第３のリードフレームをさらに有し、
    前記貫通金属層は、前記金属ベース層に接続されており、前記配線を介して前記第３のリードフレームに接続されており、前記第１及び第２のリードフレームには接続されていないことを特徴とする請求項９記載のＬＥＤモジュール。
  11. 白色の絶縁材料からなり、前記基板の少なくとも一部及び前記配線の少なくとも一部を覆う反射膜をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  12. 前記基板は、白色のセラミック材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
  13. 前記基板上における前記ＬＥＤパッケージが実装された領域の周囲に設けられ、白色材料からなる枠部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のＬＥＤモジュール。
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