JP2018018951A - Ｌｅｄ発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光面を小型化して高輝度化を図りつつ、モールド材を充填するためのダム部を容易に形成できるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ素子２０と、ＬＥＤ素子２０が搭載された基板１０とを備えるＬＥＤ発光装置１００において、基板１０上において、ＬＥＤ素子２０の周囲に設けられて、その内側にモールド材充填空間を形成する第１ダム部５０と、基板１０上において、ＬＥＤ素子２０と第１ダム部５０との間に設けられて、第１ダム部５０を形成する材料が内側に流れ込むことを防ぐ第２ダム部６０とを具備するようにした。
【選択図】図１
【解決手段】ＬＥＤ素子２０と、ＬＥＤ素子２０が搭載された基板１０とを備えるＬＥＤ発光装置１００において、基板１０上において、ＬＥＤ素子２０の周囲に設けられて、その内側にモールド材充填空間を形成する第１ダム部５０と、基板１０上において、ＬＥＤ素子２０と第１ダム部５０との間に設けられて、第１ダム部５０を形成する材料が内側に流れ込むことを防ぐ第２ダム部６０とを具備するようにした。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えば紫外線などの光を射出するＬＥＤ発光装置及びその製造方法に関するものである。
従来のＬＥＤ発光装置として、アルミニウムなどの金属基板上に開口が形成された配線基板を載置し、その開口を介して前記金属基板上に複数のＬＥＤ素子を搭載するとともに、これらのＬＥＤ素子をモールド材で封止してなるものが知られている。
ＬＥＤ素子をモールド材によって封止すべく、特許文献１に記載されたＬＥＤ発光装置では、配線基板上に前記開口を取り囲むように合成樹脂等でダム部を形成して、このダム部の内側にモールド材を充填するようにしている。
ところで、ダム部を形成する際、ダム部を開口から遠ざけた位置に形成すると、その分発光面が広くなり、例えばスポットライトなどに要求される発光面の小型化や高輝度化に応えることができない。
一方、ダム部を開口の近傍に形成しようとすると、ダム部を形成する材料が開口に流れ込んでしまい、ダム部を形成することができない懸念がある。
一方、ダム部を開口の近傍に形成しようとすると、ダム部を形成する材料が開口に流れ込んでしまい、ダム部を形成することができない懸念がある。
ところが、従来のＬＥＤ発光装置において、ダム部の形成の容易性に着目したものは一切ない。
そこで、本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、発光面を小型化して高輝度化を図りつつ、モールド材を充填するためのダム部を容易に形成できるようにすることをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明にかかるＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が搭載された基板とを備えるＬＥＤ発光装置において、前記基板上において、前記ＬＥＤ素子の周囲に設けられて、その内側にモールド材充填空間を形成する第１ダム部と、前記基板上において、前記ＬＥＤ素子と前記第１ダム部との間に設けられて、前記第１ダム部を形成する材料が内側に流れ込むことを防ぐ第２ダム部とを具備することを特徴とするものである。
このように構成されたＬＥＤ発光装置であれば、第１ダム部を形成するまえに第２ダム部を形成することにより、第１ダム部を仮に配線層に設けられた開口の近傍に形成しようとした場合でも、第１ダム部を形成する材料が第２ダム部の内側に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、第１ダム部を前記開口の近傍に形成することで発光面を小型化して高輝度化を図りつつ、第１ダム部を容易に形成することが可能となる。
本発明の効果が顕著に発揮される実施態様としては、前記基板上に設けられるとともに、前記ＬＥＤ素子が配置される開口が形成された配線層をさらに具備する態様が挙げられる。
第１ダム部を形成する材料が第２ダム部よりも内側に流れ込むことを防ぐための具体的な構成としては、前記第２ダム部が、前記開口を形成する内側面から内側に離間している構成や、前記第２ダム部の高さ寸法が、前記配線層の厚み寸法よりも大きい構成が挙げられる。
ところで、配線層の開口を形成する内側面に、ＬＥＤ素子からの励起光や蛍光体で波長変換された例えば青色光が当たると、その部分が劣化して変色（例えば、黄変）してしまい、反射率が低減してしまう。
そこで、前記第２ダム部が、前記配線層よりも耐光性の高い材料からなることが好ましい。
このようなものであれば、ＬＥＤ素子から発せられて前記内側面に当たる光を低減することができ、配線層の劣化を防いで製品の寿命を向上させることができる。
そこで、前記第２ダム部が、前記配線層よりも耐光性の高い材料からなることが好ましい。
このようなものであれば、ＬＥＤ素子から発せられて前記内側面に当たる光を低減することができ、配線層の劣化を防いで製品の寿命を向上させることができる。
また、本発明に係るＬＥＤ発光装置製造方法は、ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が搭載された基板とを備えるＬＥＤ発光装置を製造する方法において、前記基板上において、前記ＬＥＤ素子の周囲に第１ダム部を形成する第１ダム形成工程と、前記第１ダム形成工程の前に、前記基板上において、前記ＬＥＤ素子と前記第１ダム部との間に位置するように第２ダム部を形成する第２ダム形成工程とを具備することを特徴とする方法である。
このようなＬＥＤ発光装置製造方法であれば、第１ダム部形成工程の前に第２ダム部を形成するので、第１ダム部を仮に開口の近傍に形成しようとした場合でも、第１ダム部を形成する材料が第２ダム部の内側に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、第１ダム部を開口の近傍に形成することで発光面を小型化して高輝度化を図りつつ、第１ダム部を容易に形成することが可能となる。
このように構成した本発明によれば、発光面を小型化して高輝度化を図りつつ、モールド材を充填するための第１ダム部を容易に形成することができる。
以下に本発明に係るＬＥＤ発光装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１００は、いわゆるチップオンボード型のものであり、例えば狭角配光が求められるスポットライトに用いられる。具体的にこのものは、図１に示すように、金属基板１０と、金属基板１０に搭載された複数のＬＥＤ素子２０と、これらのＬＥＤ素子２０を囲うように金属基板１０上に設けられた配線層たる配線基板３０と、ＬＥＤ素子２０を封止するモールド材４０と、モールド材４０を流し込むモールド材充填空間を形成する第１ダム部５０とを具備している。
なお、図１における上段が、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００を模式的に示す平面図であり、下段が、前記平面図におけるＡ−Ａ’線断面図である。
なお、図１における上段が、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００を模式的に示す平面図であり、下段が、前記平面図におけるＡ−Ａ’線断面図である。
金属基板１０は、例えばアルミニウム等の熱伝導率が高い金属からなる平板状のものであり、ＬＥＤ素子２０が搭載される搭載面１１は、例えば鏡面加工により高反射率に形成されている。
ＬＥＤ素子２０は、紫外線を発するものであり、金属基板１０の上面にシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の絶縁部材Ｙを介して搭載されている。本実施形態では、図１の平面図に示すように、列状に配置されて例えばワイヤボンディングにより直列に接続された複数のＬＥＤ素子２０が、複数列設けられている。なお、ＬＥＤ素子２０の数や配置は目的・用途に応じて適宜変更して構わない。また、ＬＥＤ素子２０は、紫外線を発するものには限られず、例えば青色光等の短波長の可視光を発するものであっても良い。
配線基板３０は、例えばガラスエポキシなどのエポキシ系樹脂からなり、前記金属基板１０上にエポキシ系樹脂等の絶縁部材Ｚ（前記絶縁部材Ｙと同じ材料でも、異なる材料でも、どちらでも良い）を介して設けられるとともに、複数のＬＥＤ素子２０が配置される開口３１が形成されたものである。ここでは、前記開口３１が矩形状をなし、前記配線基板３０が平面視ロ字状（矩形枠状）をなすが、これらの形状は例えば円形状など適宜変更して構わない。
この配線基板３０には、列状に配置されたＬＥＤ素子２０のうち最も端に位置するＬＥＤ素子２０が例えばワイヤボンディングにより接続される配線導体３２が設けられている。
この配線基板３０には、列状に配置されたＬＥＤ素子２０のうち最も端に位置するＬＥＤ素子２０が例えばワイヤボンディングにより接続される配線導体３２が設けられている。
モールド材４０は、蛍光体を含有させた透光性のある樹脂からなり、このモールド材４０の上面が、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００の発光面４１として形成される。本実施形態のモールド材４０には、赤、青及び緑の蛍光体（不図示）を含有させており、これらの蛍光体がＬＥＤ素子２０からの紫外線により励起されて、前記発光面４１から例えば白色光が射出されるようにしてある。なお、モールド材４０は、樹脂に限らず、低融点ガラスなどであっても良い。
第１ダム部５０は、上述した配線基板３０上において開口３１を取り囲むように設けられて、その内側にモールド材充填空間を形成するものであり、例えばシリコーン系樹脂から形成されている。
この第１ダム部５０は、開口３１の外縁に沿ってシリコーン系樹脂を盛り上げていくことで形成されるものであり、ここでは図１の断面図に示すように、配線基板３０上の配線導体３２を覆うとともに、その一部が開口３１内に流れ込んだ状態で形成されている。なお、第１ダム部５０は、周方向において前記開口３１に流れ込んでいない部分があるように形成されていても良いし、周方向において前記開口３１に全く流れ込んでいなくても良い。
この第１ダム部５０は、開口３１の外縁に沿ってシリコーン系樹脂を盛り上げていくことで形成されるものであり、ここでは図１の断面図に示すように、配線基板３０上の配線導体３２を覆うとともに、その一部が開口３１内に流れ込んだ状態で形成されている。なお、第１ダム部５０は、周方向において前記開口３１に流れ込んでいない部分があるように形成されていても良いし、周方向において前記開口３１に全く流れ込んでいなくても良い。
そして、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００は、金属基板１０上において前記開口３１を形成する内側面３３に沿って設けられて、第１ダム部５０を形成する樹脂材料が内側に流れ込むことを防ぐ第２ダム部６０をさらに具備している。
この第２ダム部６０は、前記内側面３３と、列状に配置された複数のＬＥＤ素子２０うち最も端に位置するＬＥＤ素子２０との間に介在して設けられており、配線基板３０よりも耐光性及び反射率の高い材料である例えばシリコーン系樹脂の白色シリコーンからなる。なお、第２ダム部６０は、第１ダム部５０と同じ材料から構成しても良い。
かかる構成により、図１の断面図に示すように、最も端に位置するＬＥＤ素子２０から前記内側面３３に向かって射出された紫外線は、その大部分は前記内側面３３に到達することなく、その一部は前記第２ダム部６０により屈折或いは反射して発光面４１に向う。
かかる構成により、図１の断面図に示すように、最も端に位置するＬＥＤ素子２０から前記内側面３３に向かって射出された紫外線は、その大部分は前記内側面３３に到達することなく、その一部は前記第２ダム部６０により屈折或いは反射して発光面４１に向う。
この第２ダム部６０は、前記内側面３３に沿って白色シリコーンを盛り上げていくことで形成されるものであり、ここでは形成された際に前記内側面３３との間で間隙Ｓを形成するように前記内側面３３から離間して設けられている。
前記間隙Ｓは、第１ダム部５０を形成する部材（ここでは、シリコーン系樹脂）が配線基板３０から開口３１に流れ落ちた場合に、その流れ落ちた分を収容可能に形成された空間であり、本実施形態では、上述したように開口３１内に流れ込んだ第１ダム部５０の一部が前記間隙Ｓに収まっている。
このように、第１ダム部５０の材料の一部を前記間隙Ｓに流れ込ませるようにして第１ダム部５０を形成することで、第１ダム部５０が内側面３３よりも内側に張り出す形状となるので、平面視において、モールド材４０の上面の外縁、すなわち発光面４１の外縁を内側面３３よりも内側に位置させることができ、発光面４１を小型化することができる。
このように、第１ダム部５０の材料の一部を前記間隙Ｓに流れ込ませるようにして第１ダム部５０を形成することで、第１ダム部５０が内側面３３よりも内側に張り出す形状となるので、平面視において、モールド材４０の上面の外縁、すなわち発光面４１の外縁を内側面３３よりも内側に位置させることができ、発光面４１を小型化することができる。
本実施形態の第２ダム部６０は、当該第２ダム部６０を形成する材料（ここでは、白色シリコーン）を盛り上げた際に、その一部がＬＥＤ素子２０まで流れていかない程度の高さにしてあり、具体的には、配線基板３０の高さと同じ又はやや低くしてある。
次に、本実施形態のＬＥＤ発光装置１００の製造方法について簡単に説明する。
まず、金属基板１０上に配線基板３０及び複数のＬＥＤ素子２０を設けて、ＬＥＤ素子２０と配線基板３０やＬＥＤ素子２０同士をワイヤボンディングにより接続された状態とする。
次に、前記金属基板１０上において、開口３１を形成する内側面３３に沿って白色シリコーンを盛り上げて第２ダム部６０を形成する。
続いて、開口３１を取り囲むように該開口３１の外縁近傍にシリコーン系樹脂を盛り上げて第１ダム部５０を形成する。
そして、第１ダム部５０の内側に蛍光体を含有するモールド材４０を流し込んで、複数のＬＥＤ素子２０を封止する。
このように構成された本実施形態のＬＥＤ発光装置１００によれば、第１ダム部５０を形成するまえに第２ダム部６０を形成しているので、第１ダム部５０を開口３１の近傍に形成したとしても、第１ダム部５０を形成する材料が第２ダム部６０の内側に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、第１ダム部５０を開口３１の近傍に形成することで発光面４１を小型化して高輝度化を図りつつ、第１ダム部５０を容易に形成することが可能となる。
また、第２ダム部６０が、内側面３３との間で間隙Ｓを形成するように内側面３３から離間して設けられているので、第１ダム部５０の材料配線基板３０から開口３１にやや多めに流れ落ちたとしても、流れ落ちた分を前記間隙Ｓに収容することができ、第１ダム部５０の材料がＬＥＤ素子２０まで流れてしまうことを確実に防ぐことができる。
さらに、第２ダム部６０が、配線基板３０の内側面３３と最も端に位置するＬＥＤ素子２０との間に介在するとともに、白色シリコーンから形成されているので、前記内側面３３がＬＥＤ素子２０からの紫外線によって劣化されることを防ぐことができ、装置の寿命を向上させることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、第２ダム部６０が、内側面３３から離間して設けられていたが、図２に示すように、内側面３３から離間することなく、内側面３３の厚みよりも高く形成されていても良い。
また、図３に示すように、第２ダム部６０の下部が内側面３３と接触しており、上部が内側面３３から内側に離間していても良い。この場合、第２ダム部６０と上部との間には、前記実施形態と同様に、第１ダム部５０の材料が流れ込むことのできる間隙Ｓが形成されることになる。
さらに、モールド材４０には、蛍光体を含有させる必要はなく、ＬＥＤ素子２０から発せられる紫外線や青色光などが発光面４１から射出されるようにしても良い。
そのうえ、前記実施形態の第２ダム部６０は、白色シリコーンであったが、例えば透明のシリコーンなどであっても構わない。
加えて、前記実施形態のＬＥＤ発光装置は、金属基板を備えるものであったが、基板は金属には限らず、例えばセラミック基板であっても良い。
また、前記実施形態では、チップオンボード型を一例に挙げたが、表面実装型でも構わない。
具体的には、図４に示すように、配線回路が設けられたセラミック等からなる基板１０上に複数のＬＥＤ素子２０が搭載されており、これらのＬＥＤ素子２０の周囲に設けられた第１ダム部５０と、これらのＬＥＤ素子２０と第１ダム部５０との間に形成された第２ダム部６０とを備える構成が挙げられる。
また、ＬＥＤ素子の数は限定されず、図５に示すように、基板１０上に単一のＬＥＤ素子２０が搭載されたものであっても構わない。もちろん、チップオンボード型のものに関して説明した前記実施形態の構成においても、ＬＥＤ素子２０の数は適宜変更して構わない。また、第１ダム部５０は、第２ダム部６０によって内側への流動が止められてさえいれば、図５に示すように、第２ダム部６０の内周面と同じ程度か少し超える程度に流れ込んでいても良い。
具体的には、図４に示すように、配線回路が設けられたセラミック等からなる基板１０上に複数のＬＥＤ素子２０が搭載されており、これらのＬＥＤ素子２０の周囲に設けられた第１ダム部５０と、これらのＬＥＤ素子２０と第１ダム部５０との間に形成された第２ダム部６０とを備える構成が挙げられる。
また、ＬＥＤ素子の数は限定されず、図５に示すように、基板１０上に単一のＬＥＤ素子２０が搭載されたものであっても構わない。もちろん、チップオンボード型のものに関して説明した前記実施形態の構成においても、ＬＥＤ素子２０の数は適宜変更して構わない。また、第１ダム部５０は、第２ダム部６０によって内側への流動が止められてさえいれば、図５に示すように、第２ダム部６０の内周面と同じ程度か少し超える程度に流れ込んでいても良い。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
１００・・・ＬＥＤ発光装置
１０ ・・・金属基板
２０ ・・・ＬＥＤ素子
３０ ・・・配線基板（配線層）
３１ ・・・開口
３３ ・・・内側面
４０ ・・・モールド材
５０ ・・・第１ダム部
６０ ・・・第２ダム部
１０ ・・・金属基板
２０ ・・・ＬＥＤ素子
３０ ・・・配線基板（配線層）
３１ ・・・開口
３３ ・・・内側面
４０ ・・・モールド材
５０ ・・・第１ダム部
６０ ・・・第２ダム部
Claims (6)
- ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が搭載された基板とを備えるＬＥＤ発光装置において、
前記基板上において、前記ＬＥＤ素子の周囲に設けられて、その内側にモールド材充填空間を形成する第１ダム部と、
前記基板上において、前記ＬＥＤ素子と前記第１ダム部との間に設けられて、前記第１ダム部を形成する材料が内側に流れ込むことを防ぐ第２ダム部とを具備するＬＥＤ発光装置。 - 前記基板上に設けられるとともに、前記ＬＥＤ素子が配置される開口が形成された配線層をさらに具備する請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
- 前記第２ダム部が、前記開口を形成する内側面から内側に離間している請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
- 前記第２ダム部の高さ寸法が、前記配線層の厚み寸法よりも大きい請求項２又は３記載のＬＥＤ発光装置。
- 前記第２ダム部が、前記配線層よりも耐光性の高い材料からなる請求項２乃至４のうち何れか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
- ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が搭載された基板とを備えるＬＥＤ発光装置を製造する方法において、
前記基板上において、前記ＬＥＤ素子の周囲に第１ダム部を形成する第１ダム形成工程と、
前記第１ダム形成工程の前に、前記基板上において、前記ＬＥＤ素子と前記第１ダム部との間に位置するように第２ダム部を形成する第２ダム形成工程とを具備するＬＥＤ発光装置製造方法。
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