JP2013229395A - Ledパッケージおよびled発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LEDパッケージ10において、パッケージ本体11と、パッケージ本体11に設けられる窪み12の内周面に形成される反射面16と、反射面16の底20から凹んで平坦な載置面21を有し載置面21を包囲する載置面21に垂直な内壁面15が反射面16に繋がる凹部22と、を設けた。凹部22の凹み量は、載置面21に載置されるLEDチップ23の厚さと同一またはLEDチップ23の厚さより小さいことが好ましい。また、反射面16は、開口端14と、底20および内壁面15の交点25と、を結ぶ直線よりも窪み12の内方に突出しないことが好ましい。
【選択図】図1
Description
また、傾きについても、反射面103の焦点105(図16参照)と、LEDチップ102を実装するために必要となる載置面面積Sと、チップの厚みと、の相関関係により、いくらでも大きくできる訳ではない。例えば、図16に示すように、傾きの変化と焦点105との関係は、傾きをθ2〜θ1へ大きくすると、放物線の焦点105が下がり、載置面101の高さが上がる。放射強度が最大となるように、LEDチップ102の発光点107(図15参照)と反射面103の焦点105とを合わせようとすると、LEDチップ102の厚みおよび載置面面積Sの制約により、取り得る最大の傾きが決まってしまう。
特に、載置面面積Sは、実装工程で、LEDチップを把持するコレットの大きさや、実装位置ズレ精度、またパッケージそのものの寸法精度の関係上、LEDチップ102の外形寸法よりも大きくしておく必要がある。
図1は本発明に係る第1実施形態のLEDパッケージの斜視図、図2は図1に示したLEDパッケージの断面図である。
第1実施形態に係るLEDパッケージ10は、パッケージ本体11に窪み12が設けられる。パッケージ本体11は、樹脂材料の射出成形により、直方体等の六面体に形成される。より具体的にパッケージ本体11は、横Xが1.0〜10.0mm、縦Yが1.0〜10.0mm、高さZが0.2mm〜5.0mm程度に形成される。
なお、パッケージ本体11は、六面体の四隅を切り欠いたもの、突起を設けたもの、光出射方向を斜めとするため底面に傾斜を設けたもの等としてもよい。
なお、本明細書中、「垂直な」とは、「垂直または垂直に近似する角度の」の意味である。「垂直に近似する角度」とは、載置面成形時の抜き勾配(2度未満)や、微小なテーパ形状(10度程度未満)を垂直(90度)の許容範囲に含めた角度である。「垂直に近似する角度」によっても後述する「垂直な」と同一の作用効果(視認性の向上)を奏する。
第1実施形態では、載置面21が成形容易な円形状に形成されるが、この他、LEDチップが四角形であることから、載置面21は正方形状や長方形状であってもよい。
凹部22は、凹み量d1が、載置面21に載置されるLEDチップ23の厚さd2と同一またはLEDチップ23の厚さd2より小さく(d1<d2)形成される。より具体的に、凹部22は、凹み量d1が0.3mm未満、載置面径Wがφ0.2〜2.0mm程度に形成される。凹部22の凹み量d1を、LEDチップ23の厚さd2よりも大きく設定しないのは、LEDチップ23の光出射面24が反射面16よりも下に配置されないようにするためである。
図4(A)に示すように、凹部27は、載置面21と同心円状の環状段部面29が、段状に形成されてもよい。また、図4(B)に示すように、凹部28は、内壁面15を掘り下げた周溝30が形成され、周溝30に包囲される突起部31に載置面21が形成されてもよい。凹部27や凹部28は、これらの環状段部面29や周溝30を設けることにより、LEDチップ23の実装時において、実装機の画像認識装置による載置面21の画像認識性を高めることができる。
反射面16は、すり鉢状の窪み12(図2参照)に倣って形成される。すり鉢状の代表例としては、図例のような放物面が挙げられる。放物面は、直交座標を用いてby2+cz2=x(b、c>0)で表される曲面となる。反射面16は、少なくとも開口端14と、底20および内壁面15の交点25と、を結ぶ直線32よりも窪み12の内方に突出しない面で形成される。また、反射面16は、深くなるに従って傾きが小さくなる。断面形状において、反射面16が複数の断面直線となる場合にはその断面直線は、深くなるに従って傾きが小さくなる。反射面16が複数の曲率円となる場合にはその接線は、深くなるに従って傾きが小さくなる。また、反射面16は、パラボラ面(回転放物面)とできる。パラボラ面は、直交座標を用いてby2+cz2=x(b=c)で表される曲面となる。パラボラ面の焦点にLEDチップ23の発光点が配置されることにより、発光点から反射面16に入射した反射光は、平行な反射光として放射される。
なお、本実施形態では、反射面16は、そのまま内壁面15に接続される。この接続部において、反射面16と垂直線とがなす角度θは0度<θ≦90度の範囲の任意の角度であってよい。勿論、θ=90度であってもよい。
パッケージ本体11の射出成形では、射出成形機に設けられる複数の金型同士の間の空間に樹脂材料が注入される。樹脂材料には例えばポリフタルアミド(PPA)、液晶ポリマー(LCP)、シリコーン樹脂等が用いられる。この際、窪み12を成形する窪み成形金型35は、中心に凹部成形金型部36が挿入されて組み付けられている。窪み成形金型35は、凹部22の成形深さに応じて、凹部成形金型部36の突き出し量が調整されて固定される。凹部成形金型部36を別体とした窪み成形金型35では、図7(B)に示すように、エッジ部26が直角に形成される。これに対し、図8(A)に示す凹部成形金型部36が一体となる窪み成形金型37を使用して成形される凹部33は、エッジ部34が図8(B)に示すように、直角にはならず、R面で成形される。
上記構造を有するパッケージ本体11の載置面21に、LEDチップ23が実装されることで、LED発光素子38が構成される。LED発光素子38は、パッケージ本体11にCu薄膜、Cu層、Ni層およびAu層等が順番に形成され、反射面16、目的の電気回路19(図1参照)が形成される。パッケージ本体11は、例えばMID(Molded Interconnect Devices)技術によって形成してもよい。MIDは、射出成形品の表面に電気回路19を一体に形成した三次元成形回路部品のことで、従来の二次元回路とは異なり、傾斜面、垂直面、曲面、成形体内部の貫通孔等にも回路を付加する。LED発光素子38は、MID技術による製造プロセスで製造されたパッケージ本体11に、LEDチップ23を組み込むことで製造される。LEDチップ23は、Au層の上に実装され、LEDチップ23とAu層とは接着剤で固定される。LEDチップ23から出射される光は、直接に出射され、あるいは、反射面16で正反射されて、前方(図9の上方)に出射される。
LED発光素子40は、載置面21とLEDチップ23との間にスペーサ39が設けられてもよい。載置面21とスペーサ39、スペーサ39とLEDチップ23とは、例えば接着剤によって固定される。
図11は第2実施形態のLEDパッケージ41の斜視図、図12は図11に示したLEDパッケージ41の断面図である。
第2実施形態に係るLEDパッケージ41は、反射面16の底20に、載置面21と平行な環状底面42が形成される。環状底面42は、反射面16に接続されて形成されていることで、凹部22の内壁面15に形成される上記の環状段部面29(図4参照)と異なる。第2実施形態では、反射面16と垂直な内壁面15との間に、環状底面42による微小なストレート部が存在することになる。反射面16は、ストレート部に接続される。この接続部においても、図6(A)と同様に、反射面16と垂直線とがなす角度θは0度<θ≦90度の範囲の任意の角度であってよい。勿論、θ=90度であってもよい。
図13は凹部22が設けられない場合の小さな載置面21を仮想線で説明する作用図、図14は実装時の画像認識状況を表す作用図である。
LEDパッケージ10(LEDパッケージ41)は、凹部22が設けられることによって、載置面21が同じ深さで、かつ、載置面径Wが同一の従来構造に比べ、反射面16の傾きを大きくとることができる。
11 パッケージ本体
12 窪み
14 開口端
15 内壁面
16 反射面
20 底
21 載置面
22 凹部
23 LEDチップ
25 交点
32 直線
38、40 LED発光素子
39 スペーサ
Claims (8)
- パッケージ本体と、
前記パッケージ本体に設けられる窪みの内周面に形成される反射面と、
前記反射面の底から凹んで平坦な載置面を有し前記載置面を包囲する前記載置面に垂直な内壁面が前記反射面に繋がる凹部と、
を備えるLEDパッケージ。 - 請求項1に記載のLEDパッケージであって、
前記凹部の凹み量が、前記載置面に載置されるLEDチップの厚さと同一または前記LEDチップの厚さより小さいLEDパッケージ。 - 請求項1または請求項2に記載のLEDパッケージであって、
前記反射面は、開口端と、前記底および前記内壁面の交点と、を結ぶ直線よりも前記窪みの内方に突出しないLEDパッケージ。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1項に記載のLEDパッケージであって、
前記底と前記内壁面とが直角に交わるLEDパッケージ。 - 請求項1に記載のLEDパッケージと、
前記LEDパッケージの載置面に載置されるLEDチップと、
を備えるLED発光素子。 - 請求項5に記載のLED発光素子であって、
前記載置面と前記LEDチップとの間にスペーサが設けられるLED発光素子。 - 請求項5または請求項6に記載のLED発光素子であって、
前記LEDチップが、赤外光を発光するLED発光素子。 - 請求項5ないし請求項7のうちのいずれか1項に記載のLED発光素子であって、
近接センサの発光部であるLED発光素子。
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