JP2012113919A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LEDパッケージから出射される光の利用効率を高めた照明装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、LEDモジュールと、導光板と、支持体とを備えている。LEDモジュールは、基板と、基板上に設けられた配線層と、配線層上に搭載されたLEDパッケージとを有する。支持体におけるLEDモジュールを支持する部分と導光板を支持する部分との間に、LEDパッケージから出射される光に対して反射性を有する反射面が設けられている。LEDモジュールは、LEDパッケージが搭載された面を反射面に向けて反射面に対して相対的に傾けられ、LEDモジュールと反射面とのなす角度が90°より小さい。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、LEDモジュールと、導光板と、支持体とを備えている。LEDモジュールは、基板と、基板上に設けられた配線層と、配線層上に搭載されたLEDパッケージとを有する。支持体におけるLEDモジュールを支持する部分と導光板を支持する部分との間に、LEDパッケージから出射される光に対して反射性を有する反射面が設けられている。LEDモジュールは、LEDパッケージが搭載された面を反射面に向けて反射面に対して相対的に傾けられ、LEDモジュールと反射面とのなす角度が90°より小さい。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、照明装置に関する。
近年、LEDチップを搭載したLEDパッケージは、例えば液晶表示装置のバックライトや、照明などへ適用範囲が拡大している。これに伴い、LEDパッケージに対して、より高い耐久性及びコスト低減が要求されるとともに、LEDパッケージから出射される光の利用効率を高めることが要求されるようになってきている。
LEDパッケージから出射される光の利用効率を高めた照明装置を提供する。
実施形態によれば、照明装置は、LED(Light Emitting Diode)モジュールと、導光板と、支持体と、を備えている。
前記LEDモジュールは、基板と、前記基板上に設けられた配線層と、前記配線層上に搭載されたLEDパッケージと、を有する。
前記導光板は、前記LEDモジュールの前記LEDパッケージが搭載された面側に設けられ、前記LEDパッケージから出射される光に対する透過性を有する。
前記支持体は、前記LEDモジュールと前記導光板とを支持する。前記支持体における前記LEDモジュールを支持する部分と前記導光板を支持する部分との間に、前記LEDパッケージから出射される光に対して反射性を有する反射面が設けられている。
前記LEDモジュールは、前記LEDパッケージが搭載された面を前記反射面に向けて前記反射面に対して相対的に傾けられ、前記LEDモジュールと前記反射面とのなす角度が90°より小さい。
前記LEDモジュールは、基板と、前記基板上に設けられた配線層と、前記配線層上に搭載されたLEDパッケージと、を有する。
前記導光板は、前記LEDモジュールの前記LEDパッケージが搭載された面側に設けられ、前記LEDパッケージから出射される光に対する透過性を有する。
前記支持体は、前記LEDモジュールと前記導光板とを支持する。前記支持体における前記LEDモジュールを支持する部分と前記導光板を支持する部分との間に、前記LEDパッケージから出射される光に対して反射性を有する反射面が設けられている。
前記LEDモジュールは、前記LEDパッケージが搭載された面を前記反射面に向けて前記反射面に対して相対的に傾けられ、前記LEDモジュールと前記反射面とのなす角度が90°より小さい。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
図1(a)は、実施形態の照明装置の模式側面図である。
本実施形態の照明装置は、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いられる。バックライトは、液晶パネルの背面側(表示画面の反対側)に配置される。図1(a)において、導光板77の上方に図示しない液晶パネルが配置される。
また、本実施形態の照明装置は、LEDモジュールとしてのライトバー10を備えている。ライトバー10は、基板41上に、複数のLED(Light Emitting Diode)パッケージ1が搭載された構造を有する。
導光板77は、LEDパッケージ1から出射される光に対する透過性を有し、例えばアクリルなどの樹脂材料からなる。導光板77は、ライトバー10のLEDパッケージ1が搭載された面側を向く光入射面77aと、液晶パネルに対向する光出射面77bを有する。
導光板77は、筐体などの支持体74に支持されている。支持体74には、LEDパッケージ1から出射される光に対する反射性を有する反射シート76が設けられ、その反射シート76上に導光板77が支持されている。すなわち、導光板77における光出射面77bの反対面側に反射シート76が設けられている。
ライトバー10は、ホルダー70に保持されている。ホルダー70は、図1(a)において支持体74の上方に突出する基板保持部72を有する。基板保持部72における、導光板77の光入射面77a側の面に、ライトバー10が保持されている。例えば、ライトバー10の基板41が、基板保持部72に対して、ねじ止め、あるいは接着される。
基板保持部72の下端部には、導光板77が設けられた位置の反対方向側に延出する取付部71が設けられている。例えば、取付部71は、支持体74に対して、ねじ止め、あるいは接着される。これにより、ホルダー70が支持体74に対して固定される。
支持体74におけるライトバー10を支持する部分81と、導光板77を支持する部分82との間にも反射シート76が設けられている。すなわち、LEDパッケージ1から出射される光に対する反射性を有する反射面76aが、ライトバー10と導光板77の光入射面77aとが向き合う空間に面している。
ライトバー10は、LEDパッケージ1が搭載された面を反射面76aに向けて、反射面76aに対して相対的に傾けられている。ライトバー10の表面(基板41の表面、もしくはLEDパッケージ1の表面)は、反射面76aに対して平行でも垂直でもなく、傾いている。すなわち、ライトバー10と反射面76aとのなす角度θは、90°より小さい。また、ライトバー10の表面は、導光板77の光入射面77aに対して平行でも垂直でもなく、傾いている。
次に、ライトバー10について説明する。
図3は、ライトバー10の斜視図である。
ライトバー10は、基板41上に、複数のLEDパッケージ1が搭載された構造を有する。基板41は、矩形板状に形成され、その長手方向に複数のLEDパッケージ1が配列されている。基板41の長手方向は、図1(a)においては紙面を貫く方向である。また、その長手方向に沿って、導光板77の光入射面77aおよび反射面76aも延びている。
複数のLEDパッケージ1は、基板41の長手方向に沿って複数列配列されていてもよい。あるいは、ライトバーに限らず、複数のLEDパッケージが基板上に2次元配列されて面状光源を構成するようなLEDモジュールであってもよい。
図4(a)は、ライトバー10においてLEDパッケージ1が搭載されていない状態の平面図を表す。図4(b)は、図4(a)において反射材(例えば白レジスト)51を除いた状態の平面図を表す。
図5(a)は、図4(a)におけるA−A’断面に対応する断面図であり、図5(b)は、図4(a)におけるB−B’断面に対応する断面図である。すなわち、図5(a)はライトバー10の幅方向(短辺方向)に沿って切断した断面を表し、図5(b)はライトバー10の長手方向に沿って切断した断面を表す。
図6は、配線層44、45とコネクター46、47との電気的接続関係を表す。
基板41は、例えば絶縁性の樹脂材料からなる。その基板41の表面に、図4(b)に示すように、配線層42、43が形成されている。配線層42、43は、例えば銅などの金属材料からなる。
あるいは、金属板上に絶縁層を介して配線層42、43を設けてもよい。あるいは、セラミック基板上に、配線層42、43を設けてもよい。金属板またはセラミック基板を用いると、樹脂基板を用いた場合よりも放熱性を高めて、信頼性を向上できる。
配線層43は、基板41の長手方向に延びたひとつながりのパターンで形成されている。配線層42は、基板41の長手方向に複数に分断されている。基板41の表面は反射材51で覆われる。反射材51からは、図4(a)に示すように、配線層の一部44、45が露出される。図4(b)において、露出される配線層の一部44、45を破線で表している。基板41上で露出される配線層の一部44、45は、LEDパッケージ1が搭載されるパッドとなる。
例えば、パッド44はアノードとして機能し、パッド45はカソードとして機能する。これらパッド44、45上には、図5(a)及び(b)に示すように、LEDパッケージ1が搭載される。
また、配線層42における基板41の長手方向の一端部で反射材51から露出される一部は、アノード側のコネクター46として機能する。配線層43における基板41の長手方向の一端部で反射材51から露出される一部は、カソード側のコネクター47として機能する。コネクター46、47は、図示しない外部電源と電気的に接続される。
基板41上で分断されている複数の配線層42間は、パッド44、45に搭載されたLEDパッケージ1を通じて電気的に接続される。基板41の長手方向の他端部(コネクター46、47から離れた端部)に設けられた配線層42は、搭載されるLEDパッケージ1を通じて、基板41の長手方向につながった配線層43と電気的に接続される。その配線層43の一端部には、カソード側のコネクター47が形成されている。したがって、それら配線層42、43を通じて、複数のLEDパッケージ1がコネクター46、47間に直列接続されている。
図5(b)に示すように、LEDパッケージ1は、相互に離隔した第1のリードフレーム11と第2のリードフレーム12を有する。第1のリードフレーム11は、導電性接合材35を介してパッド45に接合され、第2のリードフレーム12は、導電性接合材35を介してパッド44に接合されている。導電性接合材35は、例えば、はんだ、あるいは銀などの金属粒子を含むペーストである。
基板41の表面におけるパッド44、45が露出していない領域は、反射材51に覆われている。反射材51は、LEDパッケージ1から出射される光に対する反射性を有する絶縁膜である。例えば、反射材51は、いわゆる白レジストと呼ばれる樹脂材料からなる。基板41の表面におけるLEDパッケージ1が搭載された領域以外の全面に、反射材51が形成されている。
次に、本実施形態のLEDパッケージ1について説明する。
図7は、本実施形態のLEDパッケージ1の模式斜視図である。
図8(a)はLEDパッケージ1の断面図であり、図8(b)は図8(a)の下面図である。
図8(a)はLEDパッケージ1の断面図であり、図8(b)は図8(a)の下面図である。
LEDパッケージ1は、第1のリードフレーム(以下、単にリードフレームとも称する)11と、第2のリードフレーム(以下、単にリードフレームとも称する)12を有する。リードフレーム11及び12の形状は平板状である。リードフレーム11及び12は、同一平面上に配置されており、その平面方向に相互に離隔している。リードフレーム11及び12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た構造を有する。なお、リードフレーム11及び12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、本明細書においては、説明の便宜上、XYZ直交座標系を導入する。リードフレーム11及び12の上面に対して平行な方向のうち、リードフレーム11からリードフレーム12に向かう方向を+X方向とする。リードフレーム11及び12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LEDチップ14が搭載されている方向を+Z方向とする。+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。
リードフレーム11は、Z方向から見て矩形の1つのベース部11aを有する。このベース部11aから4本の吊ピン11b、11c、11d、11eが延出している。
吊ピン11bは、ベース部11aの+Y方向に向いた端縁のX方向中央部から+Y方向に向けて延出している。吊ピン11cは、ベース部11aの−Y方向に向いた端縁のX方向中央部から−Y方向に向けて延出している。X方向における吊ピン11b及び11cの位置は相互に同一である。吊ピン11d及び11eは、ベース部11aの−X方向に向いた端縁の両端部から−X方向に向けて延出している。このように、吊ピン11b〜11eは、ベース部11aの相互に異なる3辺からそれぞれ延出している。
リードフレーム12は、リードフレーム11と比較して、X方向の長さが短く、Y方向の長さは同じである。リードフレーム12は、Z方向から見て矩形の1つのベース部12aを有する。このベース部12aから4本の吊ピン12b、12c、12d、12eが延出している。
吊ピン12bは、ベース部12aの+Y方向に向いた端縁の−X方向側の端部から+Y方向に向けて延出している。吊ピン12cは、ベース部12aの−Y方向に向いた端縁の−X方向側の端部から−Y方向に向けて延出している。吊ピン12d及び12eは、ベース部12aの+X方向に向いた端縁の両端部から+X方向に向けて延出している。このように、吊ピン12b〜12eは、ベース部12aの相互に異なる3辺からそれぞれ延出している。
リードフレーム11の吊ピン11d及び11eの幅は、リードフレーム12の吊ピン12d及び12eの幅と同一でもよく、異なっていてもよい。但し、吊ピン11d及び11eの幅と、吊ピン12d及び12eの幅とを異ならせれば、アノードとカソードの判別が容易になる。
リードフレーム11の下面11fにおけるベース部11aのX方向中央部には、凸部11gが形成されている。このため、リードフレーム11の厚さは2水準の値をとり、ベース部11aのX方向中央部、すなわち、凸部11gが形成されている部分は相対的に厚く、ベース部11aのX方向両端部及び吊ピン11b〜11eは相対的に薄い。図8(b)において、ベース部11aにおける凸部11gが形成されていない部分を、薄板部11tとして示す。
リードフレーム12の下面12fにおけるベース部12aのX方向中央部には、凸部12gが形成されている。これにより、リードフレーム12の厚さも2水準の値をとし、ベース部12aのX方向中央部は凸部12gが形成されているため相対的に厚く、ベース部12aのX方向両端部及び吊ピン12b〜12eは相対的に薄い。図8(b)において、ベース部12aにおける凸部12gが形成されていない部分を、薄板部12tとして示す。
ベース部11a及び12aのX方向両端部の下面には、それぞれ、ベース部11a及び12aの端縁に沿ってY方向に延びる切欠が形成されている。なお、図8(b)において、リードフレーム11及び12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は、破線のハッチングを付して示している。
凸部11g及び12gは、リードフレーム11及び12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いる。リードフレーム11及び12における相互に対向する端縁を含む領域は、薄板部11t及び12tとなっている。
リードフレーム11の上面11hとリードフレーム12の上面12hは、同一平面上にある。リードフレーム11の凸部11gの下面とリードフレーム12の凸部12g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11及び12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。
リードフレーム11の上面11hのうち、ベース部11aに相当する領域の一部には、ダイマウント材13が被着されている。ダイマウント材13は導電性であっても絶縁性であってもよい。導電性のダイマウント材13としては、例えば、銀ペースト、半田又は共晶半田等を用いることができる。絶縁性のダイマウント材13としては、例えば、透明樹脂ペーストを用いることができる。
ダイマウント材13上には、LEDチップ14が搭載されている。LEDチップ14は、ダイマウント材13により、リードフレーム11に固着されている。LEDチップ14は、例えば、サファイア基板上に窒化ガリウム(GaN)等からなる発光層を含む半導体層が積層された構造を有する。LEDチップ14の形状は例えば直方体であり、その上面に端子14a及び14bが設けられている。LEDチップ14は、端子14aと端子14bとの間に電圧が供給されることによって、発光層に電流が注入され、例えば青色の光を出射する。
LEDチップ14の端子14aにはワイヤ15の一端が接合されている。ワイヤ15は端子14aから+Z方向(直上方向)に引き出され、−X方向と−Z方向との間の方向に向けて湾曲し、ワイヤ15の他端はリードフレーム11の上面11hに接合されている。これにより、端子14aはワイヤ15を介してリードフレーム11に接続されている。
一方、端子14bにはワイヤ16の一端が接合されている。ワイヤ16は端子14bから+Z方向に引き出され、+X方向と−Z方向との間の方向に向けて湾曲し、ワイヤ16の他端はリードフレーム12の上面12hに接合されている。これにより、端子14bはワイヤ16を介してリードフレーム12に接続されている。ワイヤ15及び16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。
LEDパッケージ1は、さらに透明樹脂体17を有する。透明樹脂体17は、LEDチップ14から出射される光に対して透明な樹脂、例えばシリコーン樹脂である。なお、「透明」には半透明も含まれる。透明樹脂体17の外形は例えば直方体である。リードフレーム11及び12、ダイマウント材13、LEDチップ14、ワイヤ15及び16は、透明樹脂体17に埋め込まれている。すなわち、透明樹脂体17の外形がLEDパッケージ1の外形となっている。
リードフレーム11の一部及びリードフレーム12の一部は、透明樹脂体17の下面及び側面において露出している。すなわち、透明樹脂体17は、LEDチップ14を覆い、リードフレーム11及び12のそれぞれの上面、下面の一部及び端面の一部を覆い、下面の残部及び端面の残部を露出させている。なお、本明細書において、「覆う」とは、覆うものが覆われるものに接触している場合と接触していない場合の双方を含む概念である。
より詳細には、リードフレーム11の下面11fのうち、凸部11gの下面は透明樹脂体17の下面において露出しており、吊ピン11b〜11eの先端面は透明樹脂体17の側面において露出している。一方、リードフレーム11の上面11hの全体、下面11fのうち凸部11g以外の領域、すなわち、各吊ピン及び薄板部の下面、凸部11gの側面、ベース部11aの端面は、透明樹脂体17によって覆われている。
同様に、リードフレーム12の凸部12gの下面は透明樹脂体17の下面において露出しており、吊ピン12b〜12eの先端面は透明樹脂体17の側面において露出しており、上面12hの全体、下面12fのうち凸部12g以外の領域、すなわち、各吊ピン及び薄板部の下面、凸部12gの側面、ベース部12aの端面は、透明樹脂体17によって覆われている。
LEDパッケージ1においては、透明樹脂体17の下面において露出した凸部11g及び12gの下面が、外部電極パッドとなる。すなわち、凸部11gの下面が前述したパッド45に対して接合され、凸部12gの下面がパッド44に対して接合される。上面視で、透明樹脂体17の形状は矩形であり、複数本の吊ピンの先端面は透明樹脂体17の相互に異なる3つの側面に露出している。
透明樹脂体17の内部には、多数の蛍光体18が分散されている。各蛍光体18は粒状であり、LEDチップ14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。透明樹脂体17は、蛍光体18が発する光に対しても透過性を有する。
例えば、蛍光体18は、LEDチップ14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1からは、LEDチップ14が出射し、蛍光体18に吸収されなかった青色の光と、蛍光体18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。
蛍光体18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。
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。
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18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。すなわち、蛍光体18は、LEDチップ14から出射された青色の光を吸収して緑色の光を発光する緑色蛍光体、及び青色の光を吸収して赤色の光を発光する赤色蛍光体とすることができる。
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−xRx)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。
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+
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−xRx)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。
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+
Sr3Si13Al3O2N21:Eu2+
次に、本実施形態のLEDパッケージの製造方法について説明する。
図9は、本実施形態のLEDパッケージの製造方法を例示するフローチャート図である。
図10(a)〜図12(b)は、本実施形態のLEDパッケージの製造方法を例示する工程断面図である。
図13(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、図13(b)は、そ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。
図10(a)〜図12(b)は、本実施形態のLEDパッケージの製造方法を例示する工程断面図である。
図13(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、図13(b)は、そ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、図10(a)に示すように、導電性材料からなる導電シート21を用意する。この導電シート21は、例えば、短冊状の銅板21aの上下面に銀めっき層21bが施されたものである。次に、この導電シート21の上下面上に、マスク22a及び22bを形成する。マスク22a及び22bには、選択的に開口部22cが形成されている。マスク22a及び22b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22a及び22bが被着された導電シート21をエッチング液に浸漬することにより、導電シート21をウェットエッチングする。これにより、導電シート21のうち、開口部22c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21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21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21を貫通するようにする。その後、マスク22a及び22bを除去する。
これにより、図9及び図10(b)に示すように、導電シート21から銅板21a及び銀めっき層21bが選択的に除去されて、リードフレームシート23が形成される。なお、図示の便宜上、図10(b)以降の図においては、銅板21a及び銀めっき層21bを区別せずに、リードフレームシート23として一体的に図示する。
図13(a)に示すように、リードフレームシート23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13(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11及び12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21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11とリードフレーム12と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11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12に連結されており、両フレームの間には、+X方向に向いた凸字状の開口部23a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11同士は、ブリッジ23bを介して連結されている。同様に、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12同士は、ブリッジ23cを介して連結されている。これにより、リードフレーム11及び12のベース部11a及び12a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23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11及び12の下面にそれぞれ凸部11g及び12g(図8(a)参照)が形成される。
次に、図9及び図10(c)に示すように、リードフレームシート23の下面に、例えばポリイミドからなる補強テープ24を貼付する。そして、リードフレームシート23の各素子領域Pに属するリードフレーム11上に、ダイマウント材13を被着させる。例えば、ペースト状のダイマウント材13を、吐出器からリードフレーム11上に吐出させるか、機械的な手段によりリードフレーム11上に転写する。
次に、ダイマウント材13上にLEDチップ14をマウントする。次に、ダイマウント材13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23の各素子領域Pにおいて、リードフレーム11上にダイマウント材13を介してLEDチップ14が搭載される。
次に、図9及び図10(d)に示すように、例えば超音波接合により、ワイヤ15の一端をLEDチップ14の端子14aに接合し、他端をリードフレーム11の上面に接合する。また、ワイヤ16の一端をLEDチップ14の端子14bに接合し、他端をリードフレーム12の上面12hに接合する。これにより、端子14aがワイヤ15を介してリードフレーム11に接続され、端子14bがワイヤ16を介してリードフレーム12に接続される。
次に、図9及び図11(a)に示すように、下金型101を用意する。下金型101は後述する上金型102と共に一組の金型を構成するものであり、下金型101の上面には、直方体形状の凹部101a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18(図8(a)参照)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26を調製する。そして、ディスペンサ103により、下金型101の凹部101a内に、蛍光体含有樹脂材料26を供給する。
次に、図9及び図11(b)に示すように、上述のLEDチップ14を搭載したリードフレームシート23を、LEDチップ14が下方に向くように、上金型102の下面に装着する。そして、上金型102を下金型101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23が蛍光体含有樹脂材料26に押し付けられる。このとき、蛍光体含有樹脂材料26はLEDチップ14、ワイヤ15及び16を覆い、リードフレームシート23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26がモールドされる。
次に、図9及び図11(c)に示すように、蛍光体含有樹脂材料26にリードフレームシート23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26を硬化させる。その後、図12(a)に示すように、上金型102を下金型101から引き離す。これにより、リードフレームシート23上に、リードフレームシート23の上面全体及び下面の一部を覆い、LEDチップ14等を埋め込む透明樹脂板29が形成される。透明樹脂板29には、蛍光体18(図8(a)参照)が分散されている。その後、リードフレームシート23から補強テープ24を引き剥がす。これにより、透明樹脂板29の表面においてリードフレーム11及び12の凸部11g及び12g(図8(a)参照)の下面が露出する。
次に、図9及び図12(b)に示すように、ブレード104により、リードフレームシート23及び透明樹脂板29からなる結合体を、リードフレームシート23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23及び透明樹脂板29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23及び透明樹脂板29における素子領域Pに配置された部分が個片化され、図7、図8(a)及び(b)に示すLEDパッケージ1が製造される。なお、リードフレームシート23及び透明樹脂板29からなる結合体は、透明樹脂体29側からダイシングしてもよい。
ダイシング後の各LEDパッケージ1においては、リードフレームシート23からリードフレーム11及び12が分離される。また、透明樹脂板29が分断されて、透明樹脂体17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23の開口部23aを通過することにより、リードフレーム11及び12にそれぞれ吊ピン11d、11e、12d、12eが形成される。また、ブリッジ23bが分断されることにより、リードフレーム11に吊ピン11b及び11cが形成され、ブリッジ23cが分断されることにより、リードフレーム12に吊ピン12b及び12cが形成される。吊ピン11b〜11e及び12b〜12eの先端面は、透明樹脂体17の側面において露出する。
次に、図9に示すように、LEDパッケージ1について、各種のテストを行う。このとき、吊ピン11b〜11e及び12b〜12e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。
本実施形態に係るLEDパッケージ1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14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パッケージ1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、本実施形態に係るLEDパッケージ1においては、透明樹脂体17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パッケージ1の耐久性が向上する。
更に、本実施形態に係るLEDパッケージ1においては、透明樹脂体17の側面を覆う外囲器が設けられていないため、広い角度に向けて光が出射される。このため、本実施形態に係るLEDパッケージ1は、広い角度で光を出射する必要がある用途、例えば、液晶表示装置のバックライト、照明として使用する際に有利である。
また、本実施形態に係るLEDパッケージ1においては、透明樹脂体17がリードフレーム11及び12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11及び12の周辺部を保持している。このため、リードフレーム11及び12の凸部11g及び12gの下面を透明樹脂体17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11及び12の保持性を高めることができる。
すなわち、ベース部11a及び12aのX方向中央部に凸部11g及び12gを形成することによって、ベース部11a及び12aの下面のX方向の両端部に切欠を実現する。そして、この切欠内に透明樹脂体17が回り込むことによって、リードフレーム11及び12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11及び12が透明樹脂体17から剥離しにくくなり、LEDパッケージ1の歩留まりを向上させることができる。
更にまた、本実施形態に係るLEDパッケージ1においては、リードフレーム11及び12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1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21から、多数、例えば、数千個程度のLEDパッケージ1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23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23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、本実施形態に係るLEDパッケージ1においては、リードフレーム11及び12のベース部11a及び12aから、それぞれ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17の側面において露出することを防止し、リードフレーム11及び12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11及び12が透明樹脂体17から剥離することを防止できる。また、リードフレーム11及び12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13(b)に示すように、リードフレームシート23において、ダイシング領域Dに介在するように、開口部23a、ブリッジ23b及び23c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11及び12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10(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11が隣の素子領域Pのリードフレーム11及び12によって3方向から確実に支持されるため、マウント性が高い。同様に、図10(d)に示すワイヤボンディング工程においても、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及びLEDチップ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12(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23側からダイシングを行っている。これにより、リードフレーム11及び12の切断端部を形成する金属材料が、透明樹脂体17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17の側面上を−Z方向に延伸してLEDパッケージ1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1を実装する際に、バリに起因して実装不良となることがない。
以上説明したLEDパッケージ1を搭載したライトバー10は、図1(a)を参照して前述したように、照明装置(バックライト)の光源として用いられる。
LEDパッケージ1から出射した光の一部は直接導光板77の光入射面77aに入射する。光入射面77aから導光板77に入射した光は、導光板77の面方向に広がり、光出射面77bから出射して液晶パネルに入射する。導光板77から液晶パネルの反対側に出射した光は、導光板77の下の反射シート76で反射されて液晶パネルへと導かれる。
また、本実施形態では、前述したように、ライトバー10が反射面76a側に傾けられている。このため、LEDパッケージ1から出射された光を、反射シート76で反射させて導光板77の入射面77aへと導くことができる。すなわち、LEDパッケージ1から出射された光が反射面76aに当たりやすく、その反射を利用して導光板77の光入射面77aへと光を導きやすい。また、基板41の表面には前述した反射材51が形成されているので、この反射材51での反射によっても、光入射面77aへの光入射率を高めることができる。
また、ライトバー10を反射面76a側に傾けることで、ライトバー10と導光板77の光入射面77aとの間の空間において、反射面76aが存在しない図において上方の空間を狭くできる。すなわち、ライトバー10の基板41は、基板41の幅方向(上記長手方向に直交する方向)に見て支持体74側に位置する第1の端部41aと、LEDパッケージ1を挟んで第1の端部41aの反対側に位置する第2の端部41bとを有する。そして、第2の端部41bと導光板77の光入射面77aとの間の距離は、第1の端部41aと導光板77の光入射面77aとの間の距離よりも小さい。これにより、導光板77へ入射せずに上記空間の外へ漏れる光を低減できる。
すなわち、本実施形態は、導光板77への光入射率を高めて、LEDパッケージ1から出射された光の利用効率が高い照明装置を提供できる。
本実施形態のLEDパッケージ1には、透明樹脂体17の側面を覆う外囲器が設けられていないため、広い角度に向けて光が出射される。このため、例えばバックライトの光源として使用するにあたって、LEDパッケージ1から出射された光を効率よく導光板77の光入射面77aへと導く本実施形態は非常に有効である。
また、図1(b)に示すように、基板41の第2の端部41bに反射材52を設けてもよい。反射材52は、LEDパッケージから出射される光に対する反射性を有し、例えば樹脂材料からなる。反射材52は、基板41の表面から突出した凸部として設けられている。反射材52は、図16に示すように、基板41の長手方向に延びている。
反射材52を設けることで、ライトバー10と光入射面77aとの間の空間の上方から漏れる光をより低減できる。また、反射材52における基板41の厚み方向の突出高さを、LEDパッケージ1における基板41の厚み方向の突出高さ以上にすれば、上記空間の上方から漏れる光をより低減でき、導光板77の光入射面77aに導かれる光をより増大できる。
また、図2(a)に示すように、導光板77の光入射面77aと、反射材52とを接触させれば、ライトバー10と光入射面77aとの間の空間の上方からの漏れ光を大幅に低減できる、もしくはほとんどなくせる。
また、図2(b)に示すように、基板41の第1の端部41aにも反射材52を設けてもよい。
次に、図14は、他の実施形態に係るLEDパッケージ2を例示する斜視図であり、図15は、そのLEDパッケージ2を例示する断面図である。
本実施形態のLEDパッケージ2においては、前述した実施形態のLEDパッケージ1(図7、図8(a)及び(b)参照)と比較して、リードフレーム11がX方向において2枚のリードフレーム31及び32に分割されている点が異なっている。
リードフレーム32はリードフレーム31とリードフレーム12との間に配置されている。そして、リードフレーム31には、リードフレーム11の吊ピン11d及び11eに相当する吊ピン31d及び31eが形成されており、また、ベース部31aから+Y方向及び−Y方向にそれぞれ延出した吊ピン31b及び31cが形成されている。吊ピン31b及び31cのX方向における位置は、相互に同一である。更に、リードフレーム31にはワイヤ15が接合されている。
一方、リードフレーム32には、リードフレーム11の吊ピン11b及び11cに相当する吊ピン32b及び32cが形成されており、ダイマウント材13を介してLEDチップ14が搭載されている。また、リードフレーム11の凸部11gに相当する凸部は、凸部31g及び32gとしてリードフレーム31及び32に分割して形成されている。
本実施形態においては、リードフレーム31及び12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32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。これにより、1つのモジュールに複数個のLEDパッケージ2を搭載する場合に、リードフレーム32を共通のヒートシンクに接続することができる。なお、リードフレーム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。
また、LEDパッケージ2をマザーボードに実装する際に、リードフレーム31、32及び12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。
また、本実施形態においては、リードフレーム31が吊ピン31b〜31eによって3方向から支持されているため、ワイヤ15のボンディング性が良好である。同様に、リードフレーム12が吊ピン12b〜12eによって3方向から支持されているため、ワイヤ16のボンディング性が良好である。
このようなLEDパッケージ2は、前述の図10(a)に示す工程において、リードフレームシート23の各素子領域Pの基本パターンを変更することにより、前述の実施形態と同様な方法で製造することができる。
すなわち、マスク22a及び22bのパターンを変更するだけで、種々のレイアウトのLEDパッケージを製造することができる。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、前述の実施形態と同様である。
各実施形態において、LEDチップは上面に2つの端子を設けた構造に限らず、下面に一方の端子を設けて、その一方の端子をフェイスダウンボンディングで一方のリードフレームに接合させてもよい。あるいは、下面に2つの端子を設けて、それら2つの端子をそれぞれ第1のリードフレームと第2のリードフレームに対してフェイスダウンボンディングで接合させてもよい。また、1つのLEDパッケージに搭載するLEDチップは、複数であってもよい。
また、LEDチップは、青色の光を出射するチップに限定されない。また、蛍光体は、青色光を吸収して黄色の光を発光する蛍光体に限定されない。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。蛍光体は、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。
また、LEDパッケージ全体が出射する光の色も、白色には限定されない。上述のような赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体について、それらの重量比R:G:Bを調節することにより、任意の色調を実現できる。例えば、白色電球色から白色蛍光灯色までの白色発光は、R:G:B重量比が、1:1:1〜7:1:1及び1:1:1〜1:3:1及び1:1:1〜1:1:3のいずれかとすることで実現できる。更に、LEDパッケージには、蛍光体が設けられていなくてもよい。この場合は、LEDチップから出射された光が、LEDパッケージから出射される。
また、ライトバーに搭載される複数のLEDパッケージは、アノード・カソード間に、直列接続させることに限らず、並列接続させてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1,2…LEDパッケージ、10…ライトバー、11,31…第1のリードフレーム、12…第2のリードフレーム、14…LEDチップ、17…樹脂体、32…第3のリードフレーム、41…基板、44,45…パッド、51,52…反射材、70…ホルダー、76…反射シート、77…導光板、74…支持体
Claims (7)
- 基板と、前記基板上に設けられた配線層と、前記配線層上に搭載されたLED(Light Emitting Diode)パッケージと、を有するLEDモジュールと、
前記LEDモジュールの前記LEDパッケージが搭載された面側に設けられ、前記LEDパッケージから出射される光に対する透過性を有する導光板と、
前記LEDモジュールと前記導光板とを支持する支持体であって、前記LEDモジュールを支持する部分と前記導光板を支持する部分との間に、前記LEDパッケージから出射される光に対して反射性を有する反射面が設けられた支持体と、
を備え、
前記LEDモジュールは、前記LEDパッケージが搭載された面を前記反射面に向けて前記反射面に対して相対的に傾けられ、前記LEDモジュールと前記反射面とのなす角度が90°より小さいことを特徴とする照明装置。 - 前記基板は、前記支持体側に位置する第1の端部と、前記LEDパッケージを挟んで前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部とを有し、
前記第2の端部と前記導光板との間の距離は、前記第1の端部と前記導光板との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の照明装置。 - 前記LEDモジュールは、
前記第2の端部に設けられ、前記LEDパッケージから出射される光に対する反射性を有する反射材をさらに有することを特徴とする請求項2記載の照明装置。 - 前記反射材における前記基板の厚み方向の突出高さは、前記LEDパッケージにおける前記基板の厚み方向の突出高さ以上であることを特徴とする請求項3記載の照明装置。
- 前記基板は矩形板状に形成され、
複数の前記LEDパッケージが前記基板の長手方向に配列され、
前記反射材は、前記基板の長手方向に延びていることを特徴とする請求項3または4に記載の照明装置。 - 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LEDチップを覆い、前記第1及び第2のリードフレームのそれぞれの上面、下面の一部及び端面の一部を覆い、前記下面の残部及び前記端面の残部を露出させた樹脂体と、
を有し、
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、
端面が前記樹脂体によって覆われたベース部と、
前記ベース部から相互に異なる方向に延出し、その下面が前記樹脂体によって覆われ、その先端面が前記樹脂体の側面に露出した3本の吊ピンと、
を有し、
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のうちの一方における他方から離隔した領域には凸部が形成され、前記凸部の下面は前記樹脂体の下面において露出し、前記凸部の側面は前記樹脂体によって覆われており、
前記樹脂体の外形が前記LEDパッケージの外形をなすことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の照明装置。 - 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LEDチップを覆い、前記第1及び第2のリードフレームのそれぞれの上面、下面の一部及び端面の一部を覆い、前記下面の残部及び前記端面の残部を露出させた樹脂体と、
を有し、
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、その下面が前記樹脂体によって覆われ、その先端面が前記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、
を有し、
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のうちの一方における他方から離隔した領域には凸部が形成され、前記凸部の下面は前記樹脂体の下面において露出し、前記凸部の側面は前記樹脂体によって覆われており、
前記樹脂体の外形が前記LEDパッケージの外形をなすことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の照明装置。
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