JP2015012024A - Ｌｅｄ光源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 高輝度化や色調の多彩化を図ることが可能なＬＥＤ光源モジュールを提供すること。【解決手段】 ＬＥＤ光源モジュール１０１は、主面２１１を有する基板２００と、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０と、基板２００に支持され、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０を囲むケースと、上記ケースに囲まれた領域において第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０を覆う封止樹脂４２０と、を備えており、第二ＬＥＤチップ３２０から発せられる光の波長は、第一ＬＥＤチップ３１０から発せられる光の波長よりも長く、第二ＬＥＤチップ３２０は、第一ＬＥＤチップ３１０からの光を透過する材質からなる第二チップ基板３２４と、このチップ基板３２４上に積層された第二半導体層３２５と、を有する。【選択図】 図５

Description

本発明は、ＬＥＤ光源モジュールに関する。

図１６は、従来のＬＥＤ光源モジュールの一例を示している。同図に示されたＬＥＤ光源モジュール９００は、基板９１、ＬＥＤチップ９５、サブマウント基板９６、ケース９７および封止樹脂９９を備えている。ＬＥＤ光源モジュール９００は、比較的小型のモジュールとして構成されることにより、電子機器の点光源として用いられるもの、細長い基板９１に複数のＬＥＤチップ９５が配置されることにより細長いバー状光源として用いられるもの、基板９１に複数のＬＥＤチップ９５がマトリクス状に配置されることにより、面状光源として用いられるもの、などがある。

基板９１は、基材９２、絶縁層９３および配線層９４からなる。基材９２は、たとえばアルミなどからなる金属板である。絶縁層９３は、たとえば絶縁性樹脂からなり、基材９２の図中上面を覆っている。配線層９４は、絶縁層９３上に形成されており、ＬＥＤチップ９５への導通経路を形成している。ＬＥＤチップ９５は、半導体からなる複数の層が積層された構造を有し、サブマウント基板９６上に搭載されている。ＬＥＤチップ９５と配線層９４とはワイヤを介して接続されている。サブマウント基板９６は、たとえばＳｉからなり、絶縁層９３に接合されている。ケース９７は、ＬＥＤチップ９５を囲んでおり、反射面９８を有する。封止樹脂９９は、ＬＥＤチップ９５を覆っている。

ＬＥＤ光源モジュール９００の高輝度化や色調の多彩化を図るには、ＬＥＤチップ９５の個数を増加させる方策がある。しかし、互いに仕様が異なるＬＥＤチップ９５をケース９７に囲まれた同一領域に配置することは、様々な問題を解決する必要がある。たとえば、あるＬＥＤチップ９５が、他のＬＥＤチップ９５の光を過度に吸収してしまうと、所望の高輝度化や色調の多彩化が阻害されてしまう。

特開２００７−２０８１５０号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高輝度化や色調の多彩化を図ることが可能なＬＥＤ光源モジュールを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるＬＥＤ光源モジュールは、主面を有する導通支持部材と、上記主面側において上記導通支持部材に支持され、かつ上記導通支持部材を経由して電力が供給される第一および第二ＬＥＤチップと、上記導通支持部材に支持され、上記第一および第二ＬＥＤチップを囲むケースと、上記ケースに囲まれた領域において上記第一および第二ＬＥＤチップを覆う封止樹脂と、を備えており、上記第二ＬＥＤチップから発せられる光の波長は、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光の波長よりも長く、上記第二ＬＥＤチップは、上記第一ＬＥＤチップからの光を透過する材質からなる第二チップ基板と、このチップ基板上に積層された第二半導体層と、を有することを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二チップ基板は、サファイアからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二チップ基板は、上記主面が向く方向において上記第一ＬＥＤチップと重なる位置にある。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二ＬＥＤチップは、赤色光を発する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一ＬＥＤチップは、青色光を発する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一ＬＥＤチップは、サファイアまたはＧａＮからなる第一チップ基板と、この第一チップ基板上に積層された第一半導体層と、を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二チップ基板は、上記主面が向く方向において上記第一チップ基板と重なる位置にある。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一ＬＥＤチップは、上記第一半導体層上に形成された２つの第一上面電極を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二ＬＥＤチップは、上記第二半導体層上に形成された２つの第二上面電極を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂は、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光によって励起されることにより、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光の波長とは異なり、かつ上記第二ＬＥＤチップから発せられる光の波長よりも短い波長の光を発する蛍光材料を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光材料は、硫化物からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光材料は、緑色光を発する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一ＬＥＤチップと上記導通支持部材との間に介在する第一サブマウント基板と、上記第二ＬＥＤチップと上記導通支持部材との間に介在する第二サブマウント基板と、上記封止樹脂と上記導通支持部材の上記主面との間に介在するとともに、上記第一サブマウント基板および上記第二サブマウント基板それぞれのうち上記主面が向く方向と交差する方向を向く側面の少なくとも一部を覆う被覆樹脂と、をさらに備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記被覆樹脂は、白色である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記被覆樹脂と上記ケースとの接合部分のうち上記主面から最も離間した部位は、上記第一および第二ＬＥＤチップのいずれの部位よりも上記主面から離間している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、基材とこの基材上に形成された配線層とを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基材は、金属からなり、上記導通支持部材は、上記基材と上記配線層との間に介在する絶縁層を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基材は、上記主面よりも隆起した隆起部を有し、上記第一および上記第二ＬＥＤチップは、上記隆起部によって支持されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記隆起部は、上記主面と平行である頂面と、この頂面および上記主面を繋ぐ傾斜面と、を有しており、上記第一および上記第二ＬＥＤチップは、上記頂面に支持されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記絶縁層は、上記隆起部のうち上記頂面を露出させている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基材は、その厚さ方向において上記隆起部の反対側に位置し、上記厚さ方向視において上記隆起部に重なる陥没部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陥没部は、上記主面と平行である底面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記底面は、上記厚さ方向視において上記隆起部に内包されている。

このような構成によれば、上記第一ＬＥＤチップから発せられた光のうち上記第二ＬＥＤチップに向かって進行する光は、上記第二ＬＥＤチップの上記第二チップ基板を透過することが可能である。このため、上記第一ＬＥＤチップからの光をより多く出射させることが可能であり、上記ＬＥＤ光源モジュールの高輝度化あるいは色調の多彩化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示す平面図である。 図２のＬＥＤ光源モジュールを示す要部拡大平面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う要部断面図である。 図１のＬＥＤ光源モジュールを示す要部拡大断面図である。 図１のＬＥＤ光源モジュールを示す要部拡大断面図である。 本発明の第二実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示す要部断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールを示す要部拡大断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールの製造方法の一例を示す要部断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールの製造方法の一例を示す要部断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールの製造方法の一例を示す要部断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールの製造方法の一例を示す要部断面図である。 図６のＬＥＤ光源モジュールの製造方法の一例を示す要部断面図である。ある。 本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示す要部断面図である。 本発明の第四実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示す要部断面図である。 本発明の第五実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示す要部断面図である。 従来のＬＥＤ光源モジュールの一例を示す要部断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図５は、本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示している。本実施形態のＬＥＤ光源モジュール１０１は、基板２００、第一ＬＥＤチップ３１０、第二ＬＥＤチップ３２０、被覆樹脂４１０、封止樹脂４２０、ケース５００、複数の単機能素子７１０およびコネクタ７９０を備えている。ＬＥＤ光源モジュール１０１は、細長い基板２００に複数の第一ＬＥＤチップ３１０および複数の第二ＬＥＤチップ３２０が配置されることにより細長いバー状光源として構成されている。このようなＬＥＤ光源モジュールは、平板状の導光板の側面に正対する位置に配置されることにより、この導光板から面状光を出射するために用いられる。この面状光は、たとえば液晶表示装置のバックライトとして利用される。後述する構成により、ＬＥＤ光源モジュール１０１は、白色光を出射する。

図１は、ＬＥＤ光源モジュール１０１の平面図であり、図２は、要部拡大平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うｚｘ平面における断面図である。図４は、主に第一ＬＥＤチップ３１０を示す要部拡大断面図であり、図５は、主に第二ＬＥＤチップ３２０を示す要部拡大断面図である。なお、図２においては、理解の便宜上、被覆樹脂４１０および封止樹脂４２０を省略している。

図１に示すように、基板２００は、全体としてｘ方向に長く延びる細長形状とされている。この長手方向に沿って、複数のケース５００が配置されている。本実施形態においては、それぞれのケース５００は同一形状であり、後述するケース５００の内部における構成も同一である。

図２に示すように、基板２００のｘ方向一端寄り部分は、幅方向寸法が部分的に大となっている。この部分に、複数の単機能素子７１０およびコネクタ７９０が搭載されている。各単機能素子７１０は、たとえばツェナーダイオードあるいはチップ抵抗器などである。単機能素子７１０としてツェナーダイオードを採用する場合、単機能素子７１０は、たとえば第１ＬＥＤチップ３１０もしくは第２ＬＥＤチップ３２０に過大な逆電圧が印加されることを回避する機能を果たす。単機能素子７１０としてチップ抵抗器を採用する場合、後述する第一ＬＥＤチップ３１０と第二ＬＥＤチップ３２０との動作電圧の差を調整するために設けられている。コネクタ７９０は、ＬＥＤ光源モジュール１０１を、たとえば液晶表示装置に組み込む際に、電気的な接続をなすために用いられる。

基板２００は、基材２１０、絶縁層２３０、配線層２４０およびレジスト層２６０からなる。

基材２１０は、ｘ方向に長く延びる略帯状の金属板であり、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどからなる。本実施形態においては、基材２１０の材質としてＡｌが選択されており、基材２１０の厚さはたとえば１．０〜１．５ｍｍ程度である。基材２１０は、主面２１１および裏面２１５を有する。主面２１１および裏面２１５は、ｚ方向において互いに反対方向を向く。

絶縁層２３０は、基材２１０の主面２１１を覆っており、絶縁性樹脂あるいはＳｉＯ₂などの絶縁材料からなる。絶縁層２３０の厚さは、たとえば１００μｍ程度である。

配線層２４０は、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０への導通経路を形成するものであり、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属からなる。配線層２４０は、絶縁層２３０上に形成されている。ケース５００の外側の領域においては、配線層２４０は、レジスト層２６０によって覆われている。レジスト層２６０は、たとえば白色である。

ケース５００は、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０を囲むように基板２００上に形成されており、たとえば白色樹脂からなり、より具体的にはたとえば白色のエポキシ樹脂からなる。ケース５００は、反射面５０１を有している。反射面５０１は、ｚ方向に対して傾斜しており、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０からｘ方向およびｙ方向に向かって発せられた光を反射することによりｚ方向上方に向かわせる機能を果たす。

図２および図３に示すように、ケース５００に囲まれた領域には、第一ＬＥＤチップ３１０と第二ＬＥＤチップ３２０が配置されている。

第一ＬＥＤチップ３１０は、図４に示すように第一上面電極３１２および第一上面電極３１３を有している。第一上面電極３１２および第一上面電極３１３は、たとえばＡｕメッキ層によって形成されており、一方がいわゆるｎ型電極として機能し、他方がいわゆるｐ型電極として機能する。第一ＬＥＤチップ３１０は、第一上面電極３１２および第一上面電極３１３の直下に位置する第一半導体層３１５と、この第一半導体層３１５が形成された第一チップ基板３１４とを有する。第一半導体層３１５は、たとえばＧａＮ系半導体からなる。第一チップ基板３１４は、後述する第二ＬＥＤチップからの光を透過する材質からなり、たとえばサファイアまたはＧａＮからなる。このような構成により、第一ＬＥＤチップ３１０は、青色光を発する。なお、本発明で言う青色光は、その波長域がたとえば４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ程度である。第一上面電極３１２および第一上面電極３１３には、それぞれワイヤ３９０の一端がボンディングされている。各ワイヤ３９０の他端は、配線層２４０の適所にボンディングされている。

基板２００と第一ＬＥＤチップ３１０との間には、第一サブマウント基板３０１が設けられている。第一サブマウント基板３０１は、頂面３０１ａを有している。頂面３０１ａは、主面２１１と平行であり、第一ＬＥＤチップ３１０を支持している。第一サブマウント基板３０１は、たとえばＳｉからなり、その厚さがたとえば３００μｍ程度である。また、頂面３０１ａには、たとえばＡｌなどの金属からなるコーティングが施されている。本実施形態においては、第一ＬＥＤチップ３１０は、第一サブマウント基板３０１を介して基材２１０の主面２１１に間接的に支持されている。第一サブマウント基板３０１と配線層２４０とは、金属接合層３４１を介して接合されている。本実施形態においては、金属接合層３４１は、たとえばＡｇからなる。また、第一ＬＥＤチップ３１０と第一サブマウント基板３０１とは、たとえばＳｉあるいはエポキシ樹脂からなる接合層３４２を介して接合されている。

第二ＬＥＤチップ３２０は、図３および図５に示すように、第二チップ基板３２４、第二半導体層３２５、第二上面電極３２２および第二上面電極３２３を有する。第二チップ基板３２４は、たとえばサファイアからなり、その厚さがたとえば１８０〜２５０μｍ程度である。第二半導体層３２５は、第二チップ基板３２４の図中上面に積層されており、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料またはＧａＡｓ系半導体材料などからなる。第二半導体層３２５の厚さは、たとえば０．５μｍ〜２．０μｍ程度である。第二上面電極３２２および第二上面電極３２３は、第二半導体層３２５の図中上面に設けられており、たとえばＡｕメッキ層によって形成されている。第二上面電極３２２および第二上面電極３２３は、一方がｎ型電極として機能し、他方がｐ型電極として機能する。このような構成により、第二ＬＥＤチップ３２０は、赤色光を発する。なお、本発明で言う赤色光は、その波長域がたとえば６００ｎｍ〜６７０ｎｍ程度である。第二上面電極３２２および第二上面電極３２３には、それぞれワイヤ３９０の一端がボンディングされている。各ワイヤ３９０の他端は、配線層２４０の適所にボンディングされている。

第二ＬＥＤチップ３２０の製造工程においては、たとえばＧａＡｓからなる仮基板上に、第二半導体層３２５が成長形成される。そして、この第二半導体層３２５が、上記仮基板から第二チップ基板３２４へと張り替えられることにより、第二ＬＥＤチップ３２０が得られる。サファイアからなる第二チップ基板３２４は、第一ＬＥＤチップ３１０からの青色光を透過する。

基板２００と第二ＬＥＤチップ３２０との間には、第二サブマウント基板３０２が設けられている。第二サブマウント基板３０２は、頂面３０２ａを有している。頂面３０２ａは、主面２１１と平行であり、第二ＬＥＤチップ３２０を支持している。第二サブマウント基板３０２は、たとえばＳｉからなり、その厚さがたとえば３００μｍ程度である。また、頂面３０２ａには、たとえばＡｌなどの金属からなるコーティングが施されている。本実施形態においては、第二ＬＥＤチップ３２０は、第二サブマウント基板３０２を介して基材２１０の主面２１１に間接的に支持されている。第二サブマウント基板３０２と配線層２４０とは、金属接合層３４１を介して接合されている。本実施形態においては、金属接合層３４１は、たとえばＡｇからなる。また、第二ＬＥＤチップ３２０と第二サブマウント基板３０２とは、たとえばＳｉあるいはエポキシ樹脂からなる接合層３４２を介して接合されている。

被覆樹脂４１０は、第一ＬＥＤチップ３１０、第二ＬＥＤチップ３２０を除き、ケース５００によって囲まれた領域を覆っている。被覆樹脂４１０の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、たとえば酸化チタンが混入されたシリコーン樹脂などの白色樹脂からなる。

図４に示すように、被覆樹脂４１０は、第一サブマウント基板３０１の側面少なくとも一部を覆っている。この側面は、主面２１１が向く方向（ｚ方向）と交差する方向を向く面の一例であり、本実施形態においては、ｚ方向に対して垂直である方向（ｘｙ平面に含まれる方向）を向いている。また、本実施形態においては、第一サブマウント基板３０１の側面は、その一部あるいは全てが被覆樹脂によって覆われていることが好ましい。一方、第一サブマウント基板３０１の頂面３０１ａは、被覆樹脂４１０から露出していることが好ましい。

図５に示すように、被覆樹脂４１０は、第二サブマウント基板３０２の側面少なくとも一部を覆っている。この側面は、主面２１１が向く方向（ｚ方向）と交差する方向を向く面の一例であり、本実施形態においては、ｚ方向に対して垂直である方向（ｘｙ平面に含まれる方向）を向いている。また、本実施形態においては、第二サブマウント基板３０２の側面は、その一部あるいは全てが被覆樹脂によって覆われていることが好ましい。一方、第二サブマウント基板３０２の頂面３０２ａは、被覆樹脂４１０から露出していることが好ましい。

図３に示すように、被覆樹脂４１０は、その外端縁がケース５００の反射面５０１に接している。本実施形態においては、被覆樹脂４１０とケース５００との接合部分のうち主面２１１からｚ方向上方に最も離間した部位は、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０のいずれの部位よりも主面２１１からｚ方向上方に離間している。すなわち、被覆樹脂４１０とケース５００との接合部分のうち主面２１１からｚ方向上方に最も離間した部位と主面２１１との距離Ｈ０は、第一ＬＥＤチップ３１０のうち主面２１１から最も離間した部位と主面２１１との距離Ｈ１、および第二ＬＥＤチップ３２０のうち主面２１１から最も離間した部位と主面２１１との距離Ｈ２のいずれよりも大となっている。

被覆樹脂４１０は、反射面４１１を有している。反射面４１１は、第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２それぞれの側面上端付近からケース５００の反射面５０１に向かうほどｚ方向において基材２１０から遠ざかるようになだらかに傾斜している。

封止樹脂４２０は、各ケース５００によって囲まれた領域において、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０を覆っている。封止樹脂４２０は、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などに蛍光材料が混入された材質からなる。この蛍光材料は、たとえば第一ＬＥＤチップ３１０からの青色光によって励起されることにより、緑色光を発する。なお、本発明で言う緑色光は、その波長域がたとえば５００ｎｍ〜５６５ｎｍ程度である。

本実施形態においては、封止樹脂４２０に含まれる上記蛍光材料は、硫化物系の蛍光材料である。硫化物系の蛍光材料は、カルシウムサルファイド（ＣａＳ）、ジンクサルファイド（ＺｎＳ）、ストロンチウムサルファイド（ＳｒＳ）、ストロンチウムチオガレート（ＳｒＧａ２Ｓ４）、および、カルシウムチオガレート（ＣａＧａ２Ｓ４）からなる群より選択される１以上の硫化物を含む。蛍光体を構成する硫化物系の蛍光材料は、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、およびＴｍのうちの少なくとも一元素がドーピングされた材料である。

緑色光を発する蛍光材料の場合、上記蛍光材料は、たとえば、ユーロピウムがドーピングされたストロンチウムチオガレート（ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ）、または、ユーロピウムがドーピングされたカルシウムチオガレート（ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ）よりなる。緑色光を発する蛍光材料にドーピングされる元素は、Ｅｕに限定されず、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、およびＴｍのいずれかであってもよい。

次に、ＬＥＤ光源モジュール１０１の作用について説明する。

本実施形態によれば、第一ＬＥＤチップ３１０から発せられた光のうちｘｙ平面に略沿って第二ＬＥＤチップ３２０に向かって進行する光は、第二ＬＥＤチップ３２０の第二チップ基板３２４を透過することが可能である。このため、第一ＬＥＤチップ３１０からの光をより多く出射させることが可能であり、ＬＥＤ光源モジュール１０１の高輝度化あるいは色調の多彩化を図ることができる。

第二チップ基板３２４は、第二ＬＥＤチップ３２０の大部分を占める部位である。また、第二チップ基板３２４の材質であるサファイアは、第一ＬＥＤチップ３１０からの青色光を特に透過しやすい。したがって、第一ＬＥＤチップ３１０からの青色光が吸収されることを抑制するのに合理的である。

第二チップ基板３２４が、ｚ方向において第一ＬＥＤチップ３１０と重なる位置にあることにより、第一ＬＥＤチップ３１０からｘｙ平面に沿って進行してきた光を好適に透過させることができる。

第一ＬＥＤチップ３１０の第一チップ基板３１４は、第二ＬＥＤチップ３２０からの赤色光を透過させことが可能である。したがって、第二ＬＥＤチップ３２０からの光をより多く出射させることができる。

封止樹脂４２０は、第一ＬＥＤチップ３１０からの光によって励起されることにより緑色光を発する。第二ＬＥＤチップ３２０の第二チップ基板３２４は、この緑色光を透過させることが可能である。これは、ＬＥＤ光源モジュール１０１からの白色光を所望の色合いとするのに有利である。

本実施形態によれば、第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２の側面は、そのほとんどが被覆樹脂４１０によって覆われている。第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２は、可視光を吸収しやすいＳｉからなるが、第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２によって第一ＬＥＤチップ３１０や第二ＬＥＤチップ３２０、あるいは封止樹脂４２０からの光が吸収されることを防止することができる。また、第一サブマウント基板３０１の頂面３０１ａおよび第二サブマウント基板３０２の頂面３０２ａにＡｌからなるコーティングが施されていることは、第一ＬＥＤチップ３１０や第二ＬＥＤチップ３２０、あるいは封止樹脂４２０からの光の吸収を阻止し、これらを反射することができるという利点がある。

また、封止樹脂４２０は、硫化物からなる蛍光材料を含んでいる。このような硫化物は、鮮やかな緑色光を発するのに良好な特性を有する一方、多くの金属を硫化させる点が懸念される。本実施形態においては、硫化を受けうる配線層２４０が、被覆樹脂４１０におって覆われており、封止樹脂４２０からは隔離されている。このため、配線層２４０は硫化を受けるおそれが非常に少ない。

被覆樹脂４１０は、ケース５００の反射面５０１の少なくとも一部を覆っている。特に、距離Ｈ０が、距離Ｈ１および距離Ｈ２に対して上述した関係とされることにより、被覆樹脂４１０はケース５００の反射面５０１の大部分を覆う構成となっている。これにより、第一ＬＥＤチップ３１０からの青色光、第二ＬＥＤチップ３２０からの赤色光および封止樹脂４２０からの緑色光がケース５００に到達することを抑制することができる。ケース５００の材質として好適なエポキシ樹脂は、被覆樹脂４１０の材質として好適なシリコーン樹脂よりも光による劣化が顕著である。本実施形態によれば、ケース５００が光によって劣化されることを抑制可能であり、より長期間においてＬＥＤ光源モジュール１０１を適切に発光させることができる。

図６〜図１５は、本発明に係るＬＥＤ光源モジュールの他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図６および図７は、本発明の第二実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示している。本実施形態のＬＥＤ光源モジュール１０２は、基板２００の構成が上述した実施形態と異なっている。

基板２００は、基材２１０、メッキ層２２０、絶縁層２３０および配線層２４０からなる。

基材２１０は、ｘ方向およびｙ方向に広がり、たとえばｘ方向に長く延びる長矩形状の金属板であり、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどからなる。本実施形態においては、基材２１０の材質としてＡｌが選択されており、基材２１０の厚さはたとえば１．０〜１．５ｍｍ程度である。基材２１０は、主面２１１および裏面２１５を有する。主面２１１および裏面２１５は、ｚ方向において互いに反対方向を向く。基材２１０には、隆起部２１２および陥没部２１６が形成されている。

隆起部２１２は、主面２１１よりもｚ方向上方に隆起した部位であり、本実施形態においては、頂面２１３および傾斜面２１４を有する。頂面２１３は、隆起部２１２のうちｚ方向上方にもっとも突出した部位の表面であり、主面２１１と平行である。本実施形態においては、頂面２１３は、矩形状である。傾斜面２１４は、主面２１１と頂面２１３とに繋がっており、ｘｙ平面に対して傾斜している。隆起部２１２の主面２１１からの隆起高さは、たとえば１５０〜２００μｍである。

陥没部２１６は、裏面２１５よりもｚ方向上方に凹んだ部位であり、ｚ方向視において隆起部２１２と重なっている。本実施形態においては、陥没部２１６は、底面２１７を有している。底面２１７は、裏面２１５と平行であり、本実施形態においては、矩形状である。ｚ方向視において、底面２１７は、隆起部２１２に内包されている。また底面２１７と頂面２１３とは、ｚ方向視においてそれぞれの外縁が互いにほとんど重なっているか、底面２１７の外縁が頂面２１３の外縁に対して若干内側に位置している。陥没部２１６の裏面２１５からの陥没深さは、たとえば１５０〜２００μｍである。

メッキ層２２０は、隆起部２１２の頂面２１３を覆っており、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属からなる。本実施形態においては、メッキ層２２０は、Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕが積層されている。

絶縁層２３０は、基材２１０の主面２１１を覆っており、絶縁性樹脂あるいはＳｉＯ₂などの絶縁材料からなる。絶縁層２３０には、開口２３１が形成されている。開口２３１は、隆起部２１２の少なくとも一部を露出させるために設けられており、本実施形態においては、隆起部２１２の頂面２１３を露出させている。一方、隆起部２１２の傾斜面２１４は、絶縁層２３０によって覆われている。絶縁層２３０の厚さは、たとえば１００μｍ程度である。

配線層２４０は、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０への導通経路を形成するものであり、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属からなる。配線層２４０は、絶縁層２３０上に形成されており、本実施形態においては、絶縁層２３０のうち主面２１１を覆う平坦な部位に形成されている。図３に示すように、本実施形態においては、配線層２４０は、下地層２５１とメッキ層２５２とを有している。下地層２５１は、絶縁層２３０上に形成されており、たとえばＣｕ箔が貼り付けられた層である。なお、下地層２５１をメッキによって形成してもよい。下メッキ層２５２は、下地層２５１上に形成されており、メッキ層２２０と同様にＮｉ，Ｐｄ，Ａｕが積層されている。後述するように、本実施形態においては、配線層２４０のメッキ層２５２と基板２００のメッキ層２２０とは同一の工程によって一括して形成される。

第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２は、メッキ層２２０を介して、ともに隆起部２１２の頂面２１３に支持されている。第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２とメッキ層２２０とは、金属接合層３４１によって接合されている。第一ＬＥＤチップ３１０に接続された一方のワイヤ３９０は、図６においてｙ方向手前もしくは奥方に位置する配線層２４０の図示しない適所にボンディングされている。また、第二ＬＥＤチップ３２０に接続された一方のワイヤ３９０は、図６においてｙ方向手前もしくは奥方に位置する配線層２４０の図示しない適所にボンディングされている。

次に、ＬＥＤ光源モジュール１０２の製造方法の一例について、図８〜図１２を参照しつつ以下に説明する。

まず、図８に示すように金属板２１０’を用意する。金属板２１０’は、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどからなる。本実施形態においては、金属板２１０’の材質としてＡｌが選択されており、金属板２１０’の厚さはたとえば１．０〜１．５ｍｍ程度である。金属板２１０’は、ｚ方向において互いに反対方向を向く主面２１１’および裏面２１５’を有する。次いで、主面２１１’を覆うように絶縁層２３０’を形成する。絶縁層２３０’は、絶縁性樹脂あるいはＳｉＯ₂などの絶縁材料からなる。絶縁層２３０’の厚さは、たとえば１００μｍ程度である。次いで、絶縁層２３０’を覆うように下地層２５１’を形成する。下地層２５１’の形成は、たとえば絶縁層２３０’上にＣｕ箔を貼り付けることによってなされる。

次いで、下地層２５１’にたとえばエッチングを用いたパターニングを施すことにより、図９に示すように下地層２５１を形成する。なお、あらかじめパターンニングが施されたＣｕ箔を絶縁層２３０’に貼り付けることによって下地層２５１を形成してもよい。次いで、図１０に示すように、金型６１０，６２０を用いて金属板２１０’を加工する。金型６１０は、上面が矩形状である。金型６２０は、矩形状の凹部６２１を有している。凹部６２１は、ｚ方向視において金型６１０の上面よりも若干大となっている。金属板２１０’の裏面２１５’側に金型６１０を配置し、金属板２１０’の主面２１１’側に金型６２０を配置する。そして、金型６１０と金型６２０とを接近させることにより、金属板２１０’に金型６１０の上面を嵌入させる。これにより、隆起部２１２と陥没部２１６とを有する基材２１０が得られる。金型６１０の上面が接していた部位が陥没部２１６の底面２１７となる。また、金型６１０に対応して金型６２０の凹部６２１に進入した部位の表面が頂面２１３となる。この際、本実施形態においては、下地層２５１は、金型６２０のうち凹部６２１を避けた位置と当接しており、変形されない。絶縁層２３０’は、隆起部２１２に沿った形状に変形される。

次いで、絶縁層２３０’の一部を除去することにより、図１１に示すように絶縁層２３０を形成する。絶縁層２３０’の一部を除去する処理は、たとえばスキージ６３０を用いてなされる。スキージ６３０の下端縁は、ｙ方向に平行に長く延びている。このスキージ６３０の下端縁をｚ方向において頂面２１３と同じか、若干下方に位置させた状態で、スキージ６３０をｘ方向に移動させる。これにより、絶縁層２３０’のうち頂面２１３よりもｚ方向上方に位置する部分がスキージ６３０によって除去される。この結果、頂面２１３のみを露出させる開口２３１を有する絶縁層２３０が形成される。本実施形態においては、下地層２５１は、頂面２１３よりも十分にｚ方向下方に位置するため、スキージ６３０には接触しない。

次いで、図１２に示すように、メッキ層２２０およびメッキ層２５２を形成する。メッキ層２２０およびメッキ層２５２は、たとえば電解メッキによって形成される。このため、導電体である基材２１０の頂面２１３および下地層２５１を覆うように、ともにＮｉ，Ｐｄ，Ａｕからなるメッキ層２２０および下地層２５１が形成され、絶縁層２３０上には形成されない。以上の工程を経ることにより、基材２１０、メッキ層２２０、絶縁層２３０および配線層２４０からなる基板２００が得られる。

この後は、ケース５００の形成、第一サブマウント基板３０１および第一ＬＥＤチップ３１０の搭載、第二サブマウント基板３０２および第二ＬＥＤチップ３２０の搭載、被覆樹脂４１０の形成、ワイヤ３９０のボンディングおよび封止樹脂４２０の形成を経ることにより、ＬＥＤ光源モジュール１０２が得られる。

このような実施形態によっても、ＬＥＤ光源モジュール１０２の高輝度化および色調の多彩化を図ることができる。また、第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２は、絶縁層２３０を介することなく隆起部２１２に支持されている。これにより、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０からの伝熱が絶縁層２３０によって妨げられることがない。したがって、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０からの放熱を促進することが可能であり、ＬＥＤ光源モジュール１０２の高輝度化を図ることができる。

配線層２４０は、絶縁層２３０上に形成されており、隆起部２１２（基材２１０）を避けた位置に配置されている。このため、金属からなる基材２１０と配線層２４０とが不当に導通することを回避することができる。

隆起部２１２のうち頂面２１３が絶縁層２３０から露出しており、頂面２１３以外の部分は絶縁層２３０に覆われている。これにより、主面２１１と平行である頂面２１３に第一サブマウント基板３０１および第一ＬＥＤチップ３１０と第二サブマウント基板３０２および第二ＬＥＤチップ３２０を搭載する作業を容易に行うことができる。なお、絶縁層２３０の除去方法によっては、頂面２１３のみならず、傾斜部２１４も絶縁層から露出する場合がある。

隆起部２１２の裏側に位置する陥没部２１６を有する構成は、図１０に示すように金属板２１０’の裏面２１５’側から金型６１０を押圧することにより容易に隆起部２１２を形成することができるという利点がある。

図１３は、本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示している。本実施形態のＬＥＤ光源モジュール１０３は、第一サブマウント基板３０１および第二サブマウント基板３０２を備えていない。このため、第一ＬＥＤチップ３１０および第二ＬＥＤチップ３２０は、金属接合層３４１を介してメッキ層２２０にそれぞれ接合されている。

被覆樹脂４１０は、配線層２４０および絶縁層２３０を覆っている一方、隆起部２１２の頂面２１３に形成されたメッキ層２２０を露出させている。このため、メッキ層２２０は、封止樹脂４２０と接している。

本実施形態においては、メッキ層２２０は、基材２１０側から順に積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層からなる。上記Ｎｉ層は、頂面２１３に直接形成されており、厚さがたとえば５μｍ程度である。上記Ｐｄ層は上記Ｎｉ層上に形成されており、厚さがたとえば０．１μｍ程度である。上記Ａｕ層は上記Ｐｄ層上に形成されており、厚さがたとえば０．１μｍ程度である。同様に、配線層２４０のメッキ層２５２は、下地層２５１側から順に積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層からなる。これらのＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層の構成は、メッキ層２２０と同様である。

このような実施形態によっても、ＬＥＤ光源モジュール１０３の高輝度化および色調の多彩化を図ることができる。本実施形態においては、メッキ層２２０が封止樹脂４２０と接触する。しかし、メッキ層２２０は、その表層が硫化に対する耐性が比較的高いＡｕ層とされている。したがって、メッキ層２２０が封止樹脂４２０の蛍光材料によって硫化されることを防止することができる。

図１４は、本発明の第四実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示している。本実施形態のＬＥＤ光源モジュール１０４は、上述したＬＥＤ光源モジュール１０１と比較して、被覆樹脂４１０を備えない点が主な相違点である。

被覆樹脂４１０を備えないため、配線層２４０および絶縁層２３０は、封止樹脂４２０と接している。

本実施形態においては、配線層２４０は、基材２１０側から順に積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層からなる。上記Ｎｉ層は、頂面２１３に直接形成されており、厚さがたとえば５μｍ程度である。上記Ｐｄ層は上記Ｎｉ層上に形成されており、厚さがたとえば０．１μｍ程度である。上記Ａｕ層は上記Ｐｄ層上に形成されており、厚さがたとえば０．１μｍ程度である。また、上記Ｎｉ層と絶縁層２３０との間にＣｕ層を設けることが好ましい。

このような実施形態によっても、ＬＥＤ光源モジュール１０４の高輝度化および色調の多彩化を図ることができる。被覆樹脂４１０を備えない構成であっても、配線層２４０およびメッキ層２２０の表層がＡｕ層とされている。これにより、配線層２４０およびメッキ層２２０が封止樹脂４２０によって硫化されることを防止することができる。

図１５は、本発明の第五実施形態に基づくＬＥＤ光源モジュールを示している。本実施形態のＬＥＤ光源モジュール１０５は、比較的小型のモジュールとして構成されることにより、電子機器の点光源として用いられるものである。この点において、上述したＬＥＤ光源モジュール１０１〜１０４が、ｘ方向に長く延びるバー状光源として構成されている点と異なる。

本実施形態においては、リード２７０およびリード２８０によって本発明で言う導通支持部材が構成されている。リード２７０およびリード２８０は、金属からなり、たとえば母材としてのＣｕ板にＮｉやＡｕなどのメッキが施されている。

リード２７０は、主面２７１および端子部２７５を有している。主面２７１は、ｚ方向上方を向いており、第二サブマウント基板３０２を介して第二ＬＥＤチップ３２０を支持している。端子部２７５は、ＬＥＤ光源モジュール１０５を図示しない回路基板などに実装するために用いられる。

リード２８０は、主面２８１および端子部２８５を有している。主面２８１は、ｚ方向上方を向いており第一サブマウント基板３０１を介して第一ＬＥＤチップ３１０を支持している。端子部２８５は、ＬＥＤ光源モジュール１０５を図示しない回路基板などに実装するために用いられる。

ケース５００は、リード２７０およびリード２８０の一部ずつを覆っており、これらを相対的に固定する役割を果たしている。

このような実施形態によっても、このような実施形態によっても、ＬＥＤ光源モジュール１０５の高輝度化および色調の多彩化を図ることができる。

本発明に係るＬＥＤ光源モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ光源モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係るＬＥＤ光源モジュールは、比較的小型のモジュールとして構成されることにより、電子機器の点光源として用いられるもの、細長い導通支持部材に複数のＬＥＤチップが配置されることにより細長いバー状光源として用いられるもの、導通支持部材に複数のＬＥＤチップがマトリクス状に配置されることにより、面状光源として用いられるもの、などがある。上記バー状光源の具体的な用途の一例としては、平板状の導光板の側面に正対する位置にＬＥＤ光源モジュールが配置されることにより、この導光板から面状光を出射する構成が挙げられる。この導光板に重ねられた液晶パネルに上記面状光を透過させることにより、ＬＥＤ光源モジュールは、液晶表示装置の光源として機能する。また、上記面状光源の具体的な用途の一例としては、液晶パネルとＬＥＤ光源モジュールを重ねて配置することにより、ＬＥＤ光源モジュールは液晶表示装置のバックライトとして機能する。これらの用途はあくまで一例であり、本発明に係るＬＥＤ光源モジュールは、様々な用途に種々の形態によって用いられる。

１０１ ＬＥＤ光源モジュール
１０２ ＬＥＤ光源モジュール
１０３ ＬＥＤ光源モジュール
１０４ ＬＥＤ光源モジュール
１０５ ＬＥＤ光源モジュール
２００ 基板
２１０ 基材
２１０’ 金属板
２１１ 主面
２１２ 隆起部
２１３ 頂面
２１４ 傾斜面
２１５ 裏面
２１６ 陥没部
２１７ 底面
２２０ メッキ層
２３０ 絶縁層
２３０’ 絶縁層
２３１ 開口
２４０ 配線層
２５１ メッキ層
２５２ メッキ層
２６０ レジスト層
２７０ リード
２８０ リード
２７１ 主面
２８１ 主面
３０１ 第一サブマウント基板
３０２ 第二サブマウント基板
３１０ 第一ＬＥＤチップ
３１２ 第一上面電極
３１３ 第一上面電極
３１４ 第一チップ基板
３１５ 第一半導体層
３２０ 第二ＬＥＤチップ
３２２ 第二上面電極
３２３ 第二上面電極
３２４ 第二チップ基板
３２５ 第二半導体層
３４１ 金属接合層
３４２ 接合層
３９０ ワイヤ
４１０ 被覆樹脂
４１１ 反射面
４２０ 封止樹脂
５００ ケース
５０１ 反射面
６１０ 金型
６２０ 金型
６３０ スキージ
７１０ 単機能素子
７９０ コネクタ

Claims (23)

1. 主面を有する導通支持部材と、
   上記主面側において上記導通支持部材に支持され、かつ上記導通支持部材を経由して電力が供給される第一および第二ＬＥＤチップと、
   上記導通支持部材に支持され、上記第一および第二ＬＥＤチップを囲むケースと、
   上記ケースに囲まれた領域において上記第一および第二ＬＥＤチップを覆う封止樹脂と、を備えており、
   上記第二ＬＥＤチップから発せられる光の波長は、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光の波長よりも長く、
   上記第二ＬＥＤチップは、上記第一ＬＥＤチップからの光を透過する材質からなる第二チップ基板と、このチップ基板上に積層された第二半導体層と、を有することを特徴とする、ＬＥＤ光源モジュール。
2. 上記第二チップ基板は、サファイアからなる、請求項１に記載のＬＥＤ光源モジュール。
3. 上記第二チップ基板は、上記主面が向く方向において上記第一ＬＥＤチップと重なる位置にある、請求項１または２に記載のＬＥＤ光源モジュール。
4. 上記第二ＬＥＤチップは、赤色光を発する、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ光源モジュール。
5. 上記第一ＬＥＤチップは、青色光を発する、請求項４に記載のＬＥＤ光源モジュール。
6. 上記第一ＬＥＤチップは、サファイアまたはＧａＮからなる第一チップ基板と、この第一チップ基板上に積層された第一半導体層と、を有する、請求項５に記載のＬＥＤ光源モジュール。
7. 上記第二チップ基板は、上記主面が向く方向において上記第一チップ基板と重なる位置にある、請求項６に記載のＬＥＤ光源モジュール。
8. 上記第一ＬＥＤチップは、上記第一半導体層上に形成された２つの第一上面電極を有する、請求項６または７に記載のＬＥＤ光源モジュール。
9. 上記第二ＬＥＤチップは、上記第二半導体層上に形成された２つの第二上面電極を有する、請求項８に記載のＬＥＤ光源モジュール。
10. 上記封止樹脂は、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光によって励起されることにより、上記第一ＬＥＤチップから発せられる光の波長とは異なり、かつ上記第二ＬＥＤチップから発せられる光の波長よりも短い波長の光を発する蛍光材料を含む、請求項４ないし９のいずれかに記載のＬＥＤ光源モジュール。
11. 上記蛍光材料は、硫化物からなる、請求項１０に記載のＬＥＤ光源モジュール。
12. 上記蛍光材料は、緑色光を発する、請求項１１に記載のＬＥＤ光源モジュール。
13. 上記第一ＬＥＤチップと上記導通支持部材との間に介在する第一サブマウント基板と、
    上記第二ＬＥＤチップと上記導通支持部材との間に介在する第二サブマウント基板と、
    上記封止樹脂と上記導通支持部材の上記主面との間に介在するとともに、上記第一サブマウント基板および上記第二サブマウント基板それぞれのうち上記主面が向く方向と交差する方向を向く側面の少なくとも一部を覆う被覆樹脂と、
    をさらに備える、請求項１ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ光源モジュール。
14. 上記被覆樹脂は、白色である、請求項１３に記載のＬＥＤ光源モジュール。
15. 上記被覆樹脂と上記ケースとの接合部分のうち上記主面から最も離間した部位は、上記第一および第二ＬＥＤチップのいずれの部位よりも上記主面から離間している、請求項１３または１４に記載のＬＥＤ光源モジュール。
16. 上記導通支持部材は、基材とこの基材上に形成された配線層とを有する、請求項１ないし１５のいずれかに記載のＬＥＤ光源モジュール。
17. 上記基材は、金属からなり、
    上記導通支持部材は、上記基材と上記配線層との間に介在する絶縁層を有する、請求項１６に記載のＬＥＤ光源モジュール。
18. 上記基材は、上記主面よりも隆起した隆起部を有し、
    上記第一および上記第二ＬＥＤチップは、上記隆起部によって支持されている、請求項１７に記載のＬＥＤ光源モジュール。
19. 上記隆起部は、上記主面と平行である頂面と、この頂面および上記主面を繋ぐ傾斜面と、を有しており、
    上記第一および上記第二ＬＥＤチップは、上記頂面に支持されている、請求項１８に記載のＬＥＤ光源モジュール。
20. 上記絶縁層は、上記隆起部のうち上記頂面を露出させている、請求項１９に記載のＬＥＤ光源モジュール。
21. 上記基材は、その厚さ方向において上記隆起部の反対側に位置し、上記厚さ方向視において上記隆起部に重なる陥没部を有する、請求項２０に記載のＬＥＤ光源モジュール。
22. 上記陥没部は、上記主面と平行である底面を有する、請求項２１に記載のＬＥＤ光源モジュール。
23. 上記底面は、上記厚さ方向視において上記隆起部に内包されている、請求項２２に記載のＬＥＤ光源モジュール。

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