JP3229414U - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光強度が高く、均一性にすぐれ、熱放射による静電防止デバイスの劣化を防止できるＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】くぼみを具えた基板と、くぼみ内に取り付けられたＬＥＤチップ４０および静電防止デバイス５０と、を含むＬＥＤ発光装置であって、基板の上表面には、導電層２０が形成されると共に、導電層が隙間３０によって少なくとも２つの電気的に隔離された区域に区分され、隙間は、少なくとも１つの曲がり角を有し、曲がり角により互いに連続するが同一直線上にはない第１のセクションＤ１および第２のセクションＤ２に区分され、ＬＥＤチップは、隙間の第１のセクションに取り付けられ、静電防止デバイスは、隙間の第２のセクションに取り付けられる。【選択図】図２

Description

本考案は、半導体の技術分野に関し、特にＬＥＤ発光装置に関する。

発光ダイオード（略称：ＬＥＤ）は、固体半導体発光デバイスの一種である。ＬＥＤ技術の発展に伴い、ＬＥＤモジュールのバンドが近紫外、更には深紫外に向かって徐々に発展している。

近年、深紫外（略称：ＤＵＶ）ＬＥＤは、空気浄化や殺菌消毒といった分野において広く適用されている。ｐ−ＧａＮの吸収により、ＤＵＶ ＬＥＤは、一般的にフリップ方式で裏面から発光し、一般的なブルーライトのフリップチップに比べると、ＤＵＶのフリップチップにおけるサファイヤ層のほうが厚く、そのためＤＵＶ ＬＥＤの側面側の発光の強度が増大し、且つ、チップサイズの影響を受けることによって、チップサイズが小さければ小さいほど、側面側の発光が正面側の発光よりも発光量が大きくなるので、全体的な光の強度分布が不均一になる。また、ＤＵＶ ＬＥＤは、外部量子効率が低く、発光強度が弱く、大部分の電気エネルギーが熱エネルギーになってしまう。ＤＵＶ ＬＥＤは、耐静電性が現段階でブルーライトのフリップチップよりも悪いので、常にＥＳＤ防止電子デバイスを組み合わせる必要があり、しかし、一般的なＥＳＤ防止電子デバイスは、受熱及び紫外放射で無効になる可能性がある。現在、現存のＤＵＶパッケージにおいては、ＥＳＤ防止電子デバイスとＤＵＶ光源との相互影響をあまり考えていない。或いは、ＥＳＤ防止電子デバイスがフリップＤＵＶ ＬＥＤチップの側面側の発光を吸収することを考えて、ＥＳＤ防止電子デバイスを直接に基板に嵌め込む設計を採用している。このような設計は、ＥＳＤ防止電子デバイスの放熱に対して不利となって、熱放射の影響を受けてＥＳＤ防止能力が無効になりやすい。

よって、どのようにして発光の強度を上げたり、発光の均一性を改善したり、パッケージ部品のＤＵＶ光源に対する余分な吸収を避けてパッケージ部品が無効になる可能性を低くしたりするかが、後端パッケージにおいて大きな挑戦の１つとなる。

従来技術の不足を克服するために、本考案は、ＬＥＤ発光装置を提供する。

上記目的を達成すべく、本考案は、くぼみを具えた基板と、前記くぼみ内に取り付けられたＬＥＤチップおよび静電防止デバイスと、を含むＬＥＤ発光装置であって、前記基板の上表面には、導電層があると共に、該導電層が隙間によって少なくとも２つの電気的に隔離された区域に区分され、前記隙間は、少なくとも１つの曲がり角があり、該曲がり角により互いに連続するが同一直線上にはない第１のセクションおよび第２のセクションに区分され、前記ＬＥＤチップは、前記隙間の前記第１のセクションに取り付けられ、前記静電防止デバイスは、前記隙間の前記第２のセクションに取り付けられる、ことを特徴とする、ＬＥＤ発光装置を提供する。

前記隙間は、Ｓ字形状に形成され、中間部分が前記ＬＥＤチップを配置するための前記第１のセクションであり、該Ｓ字形状の上または下の部分が前記静電防止デバイスを配置するための前記第２のセクションであることが好ましい。

前記隙間は、Ｌ字形状に形成され、前記第１のセクションは前記ＬＥＤチップを配置し、前記第２のセクションは前記静電防止デバイスを配置することが好ましい。

前記基板の前記くぼみは、矩形または略矩形に形成され、前記隙間の前記第１のセクションは、前記くぼみの対角線にあることが好ましい。

前記隙間の前記第１のセクションおよび前記第２のセクションが形成する夾角αは、６０〜１２０°の範囲内にあることが好ましい。

前記ＬＥＤチップおよび前記静電防止デバイスは、いずれも矩形に形成され、前記隙間の前記第１のセクションおよび前記第２のセクションが形成する夾角をαと定義し、前記静電防止デバイスの長さおよび幅をそれぞれａ１およびａ２と定義し、前記ＬＥＤチップの長さおよび幅をそれぞれｂ１およびｂ２と定義すると、

前記隙間の前記第１のセクションの長さは、ｄ１≧ｂ２＋（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα−ｂ１×ｓｉｎ２α）／（２×ｓｉｎα×ｃｏｓα）となり、

前記隙間の前記第２のセクションの長さは、ｄ２≧（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα）／（２×ｓｉｎα）＋ａ２＋ａ１／[２×ｔａｎ（α−４５°）]となることが好ましい

前記ＬＥＤチップおよび前記静電防止デバイスは、いずれも矩形に形成され、前記静電防止デバイスは、第１の頂点から前記ＬＥＤチップにおける最近傍の１つの頂点までの距離が他の任意の頂点から前記ＬＥＤチップまでの距離よりも小さいことが好ましい。

前記ＬＥＤチップにおける１つの頂角と、前記静電防止デバイスにおける１つの頂角とが対向していることが好ましい。

前記静電防止デバイスの頂角と前記ＬＥＤチップの頂角との間の間隔ｄは、≧０．２ｍｍとなることが好ましい。

前記ＬＥＤチップの平面内にある幾何学中心を円中心とし、前記静電防止デバイスの第１の頂点と隣り合う第２の頂点および第３の頂点が形成する開き角度βは、≦３６°となることが好ましい。

前記静電防止デバイスの表面には、例えば金属Ａｌメッキである反射層があることが好ましい。

前記静電防止デバイスは、フリップ構造であり、４つの側面および表面に例えばＢａＳＯ４、ＭｇＯなどで覆うことによる反射層があることが好ましい。

前記ＬＥＤチップは、矩形に形成され、前記基板の前記くぼみの中心位置にあり、３０〜６０°に回転されてから取り付けられていることが好ましい。

前記ＬＥＤチップは、フリップチップであり、且つ発光波長が２００〜３８０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

従来技術と比べて、本考案により提供されるＬＥＤ発光装置は、少なくとも以下の効果が得られる。

（１）静電防止デバイスによるＬＥＤチップの側面側発光の吸収を減少して、全体的な発光量を高める。

（２）静電防止デバイスが受熱および光放射で無効になる可能性を低下する。

（３）平面ガラスによるパッケージを使用するＬＥＤの発光の均一性を改善する。

本考案の他の特徴及び利点は以下の明細書の中に説明される。また、部分的に明細書の中から明らかとなり、もしくは本考案を実施することにより理解できる。本考案の目的及び他の利点は、明細書、実用新案登録請求の範囲及び添付の図面に特別に示した構造により実現及び獲得することができる。

添付の図面は本考案に対する更なる理解を提供し、そして明細書の一部を構成し、本考案の実施形態と共に本考案の解釈に用いられるが、本考案に対して制限するものではない。この他、添付図面のデータは概要を説明するものであり、実物のスケールに対応するものではない。

第１の実施形態のＬＥＤ発光装置が示される模式的断面図である。 第１の実施形態のＬＥＤ発光装置が示される上面図である。 図２に示されるＬＥＤチップおよび静電防止デバイスの取付位置が示される模式図である。 ２種の異なる配置方式の相互作用がそれぞれ示される原理図である。 第２の実施形態のＬＥＤ発光装置が示される上面図である。 第３の実施形態のＬＥＤ発光装置が示される上面図である。

以下は説明図を参照しながら本考案のＬＥＤ発光装置について詳しく説明する。本考案を更に説明する前に、特定の実施例に対しては変更が可能なため、本考案は以下の特定の実施例により限定されるものではないことを理解されたい。更に、本考案の範囲は特許請求の範囲のみにより限定されるものであり、採用された実施例は説明のために用いられるもので制限するものではないことも理解されたい。

本考案に使用される用語は、実施形態を具体的に説明することのみを目的とするものであり、本考案を限定するものではないことを理解されたい。本考案に使用される「一」、「一種」、および「前記」は、文脈において明確に示されない限り、複数形を含むことも意図する。更に、本考案において「含む」、「包括する」、「含有する」という用語が使用されることは、述べられた特徴、全体、ステップ、操作、要素、および／またはパッケージの存在を示すために使用されることを理解すべきであり、１つまたは複数の特徴、全体、ステップ、操作、要素、パッケージ、および／またはそれらの組み合わせの存在または追加が排除されない。

特に定義がない限り、本考案に使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本考案が所属する技術分野の当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有するものである。更に、本考案に使用される用語は、本明細書および関連分野の文脈においてこれらの用語の意味と一致する意味を持つものと理解されるべきであり、且つ、本考案においてこのように明確に定義されない限り、理想化または正式過ぎる意味で理解されるべきではない。

実施例１
図１および図２に示されるように、本実施例が提供するＬＥＤ発光装置は、主に基板１０と、ＬＥＤチップ４０と、静電防止デバイス５０と、上部ガラスカバープレート７０と、の４つの部分を含んでいる。

具体的に、基板１０は、基板基層１１と、碗状構造１２と、から構成されて上表面にくぼみ１３が形成されている。基板基層１１は、セラミックス材料のような絶縁材料を含むものを採用し、セラミックス材料は、同時焼成の低温共焼成セラミック（略称：ＬＴＣＣ）および高温共焼成セラミック（略称：ＨＴＣＣ）を含んでおり、本実施形態において３Ｄ成形のＤＰＣセラミック基板を採用して成形することが好ましく、パッケージのより良い三次元の気密性が得られるようにすると同時に、コストを低く抑える。碗状構造１２の材料は、金属を採用することが好ましく、該碗状の壁の幅が０．３ｍｍよりも大きいことが好ましい。

基板のくぼみ１３の底部の上表面には、導電層２０が形成されている。漏電を防止するために、碗状構造１２と導電層２０との間にチャネル８０を形成することができ、その幅は０．１２ｍｍ以上にすることが好ましい。該導電層２０は隙間３０により少なくとも２つの電気的に隔離された区域２１、２２に区分されている。該隙間３０は、少なくとも１つの曲がり角３１があり、それにより隙間３０は互いに連続するが同一直線上にはない第１のセクションＤ１および第２のセクションＤ２に区分され、第１のセクションＤ１はＬＥＤチップが取り付けられ、第２のセクションＤ２は静電防止デバイスが取り付けられる。なお、第１のセクションＤ１および第２のセクションＤ２が形成する夾角αは、６０〜１２０°の範囲内にあることが好ましいが、それに限定されない。基板のくぼみが矩形または略矩形である設計においては、ＬＥＤチップ４０が一定角度に回転されて取り付けられて、基板のくぼみ１３の空間利用率を高められ、回転される角度としては３０〜６０°にすることが好ましい。対応する隙間の第１のセクションＤ１はくぼみ１３の辺に対して一定角度に傾斜するが（非平行）、該傾斜角がＬＥＤチップの回転角度であり、一具体的な応用において、ＬＥＤチップを直接に矩形のくぼみの対角線上に取り付けることができ、すなわち、隙間の第１のセクションがくぼみの対角線上にある。隙間３０の第１のセクションおよび第２のセクションの長さは、主に夾角α、ＬＥＤチップ４０と静電防止デバイス５０とのサイズ次第である。以下、一般的な正方形のくぼみ１３を例として、隙間３０の第１のセクションおよび第２のセクションの好ましい長さの設計を簡単に説明する。静電防止デバイス５０の長さおよび幅を、それぞれａ１およびａ２と定義し、ＬＥＤチップ４０の長さおよび幅を、それぞれｂ１およびｂ２と定義すると、ＬＥＤチップの一種の好ましい取付方式は、該ＬＥＤチップを４５°回転させてくぼみの真ん中に取り付け、また、隙間３０の第１のセクションＤ１の長さｄ１および第２のセクションＤ２の長さｄ２は以下の公式によって設計を実行することができ、それらは、ｄ１≧ｂ２＋（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα−ｂ１×ｓｉｎ^２α）／（２×ｓｉｎα×ｃｏｓα）、ｄ２≧（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα）／（２×ｓｉｎα）＋ａ２＋ａ１／[２×ｔａｎ（α−４５°）]である。ＬＥＤチップおよび静電防止デバイスがいずれも正方形であることを例として、ａを静電防止デバイスの辺長と定義し、ｂをＬＥＤチップの辺長と定義すると、Ｄ１の長さは、ｄ１≧ｂ＋（ｂ＋ａ×ｃｏｓα−ｂ×ｓｉｎ^２α）／（２×ｓｉｎα×ｃｏｓα）であり、そしてＤ２の長さは、ｄ２≧（ｂ＋ａ×ｃｏｓα）／（２×ｓｉｎα）＋ａ＋ａ／[２×ｔａｎ（α−４５°）]である。夾角αを９０°にした場合、ｄ１≧ｂ＋１／２ａ、ｄ２≧３／２ａ＋１／２ｂである。

本実施形態において、図２に示されるように、該隙間３０は、Ｓ字形状に形成され、中間部分が主にＬＥＤチップを配置するための第１のセクションＤ１であり、該Ｓ字形状の上または下の部分が主に静電防止デバイスを配置するための第２のセクションＤ２である。その内、全体的な発光装置の発光の幾何学中心は、該Ｓ字形状の隙間の中心と重なり、前記Ｓ字形状の曲がり角の角度は、直角であることが好ましく、すなわち、夾角αを９０°にする。

ＬＥＤチップ４０は、発光波長が２００〜３８０ｎｍの範囲内にあることが好ましく、具体的には長波（略称ＵＶ−Ａ、波長３１５〜３８０ｎｍ）、中波（ＵＶ−Ｂ、２８０〜３１５ｎｍ）、短波（ＵＶ−Ｃ、２００〜２８５ｎｍ）であることができ、発光波長が、例えば、表面殺菌や表面固化などの実際の用途の需要に従って選択することができる。図３には、ＬＥＤチップ４０および静電防止デバイス５０の取付方式が開示されている。静電防止デバイス５０は、第１の頂点Ａ１からＬＥＤチップ４０における最近傍の１つの頂点Ｂ１までの距離が他の任意の頂点（Ａ２〜Ａ４）からＬＥＤチップ４０までの距離よりも小さい。具体的には、ＬＥＤチップにおける１つの頂角は、静電防止デバイスにおける１つの頂角５０と対向し、ＬＥＤチップの平面内にある幾何学中心を円中心とし、静電防止デバイスの第１の頂点Ａ１と隣り合う第２の頂点Ａ２および第３の頂点Ａ３が形成する開き角度βは３６°以下となり、そして、対向する２つの頂角の間の間隔ｄは０．２ｍｍ以上となることが好ましい。本実施形態において、ＬＥＤチップ４０は、フリップ構造を採用して、基板１０に対する正向位置に対して４５°回転した対角線の中心位置上にある。

図４には、ＬＥＤチップ４０および静電防止デバイスの一般的な配置方式の相互作用の原理図と、実施例１におけるＬＥＤチップおよび静電防止デバイスの配置方式の相互作用の原理図と、が示されている。図中、図（ｂ）に示される方式(即ち、ＬＥＤチップ４０における１つの頂角と、静電防止デバイスにおける１つの頂角５０とが対向する方式)で配置すると、チップおよびＥＳＤ電子デバイスを平行に配置した場合に静電防止デバイスがフリップＬＥＤチップに対して側面側の発光を吸収することを改善すると同時に、静電防止デバイスがＬＥＤチップの側面側の熱放射および光照射を受けて、無効になる可能性を低くし、発光装置の全体的な発光効率を効果的に高める。

上部ガラスカバープレート７０は、ＬＥＤチップ４０および静電防止デバイス５０を基板１０のくぼみ３０内に密封するためのものであり、ＬＥＤが発する光に対して高透過率である材料を選択して作成されている。一種の変形として、他の方式を採用してＬＥＤチップ４０および静電防止デバイス５０に対して密封を実行することもでき、例えば、ガラスカバープレートの代わりに封入剤を採用することもできる。更に、ガラスカバープレートの上方にレンズ構造をさらに設置することもできる。

実施例２
図５に示されるように、実施例１と相違するのは、本実施例のＬＥＤチップ４０がフェイスアップの向きで該くぼみ内に取り付けられ、隙間３０は、Ｌ字形状に形成され、その中に第１のセクションＤ１および第２のセクションＤ２の間の曲がり角は、９０°であることが好ましく、そして、静電防止デバイスの長さおよび幅をそれぞれａ１およびａ２と定義し、ＬＥＤチップの長さおよび幅をそれぞれｂ１およびｂ２と定義すると、隙間のＤ１の長さは、ｄ１≧１／２ａ１＋ｂ２であり、そしてD２の長さは、ｄ２≧ａ２＋１／２ｂ１である。

実施例３
図６に示されるように、本実施例においても、ＬＥＤチップが同じく一定角度に回転してから基板の真ん中に取り付けられるが、実施例１と相違するのは、本実施例の隙間がＬ字形状に形成されたので、ＬＥＤチップの取り付けに対して有利である。

以上、上記具体的な実施方式は本項案の部分的な好ましい実施例を示すのみであり、上記実施例は各種組み合わせや変更も可能である。本考案の範囲は上記実施例に限定されるものではなく、本考案に基づくあらゆる変更も、本実用新案登録請求の範囲に包含されるものとする。

１０ 基板
１１ 基板基層
１２ 碗状構造
１３ くぼみ
２０ 基板の上表面の導電層
３０ 隙間（ｇａｐ）
４０ ＬＥＤチップ
５０ 静電防止デバイス
６０ ガラスカバープレート
７０ 基板の下表面の導電層

Claims (13)

1. くぼみを具えた基板と、前記くぼみ内に取り付けられたＬＥＤチップおよび静電防止デバイスと、を含むＬＥＤ発光装置であって、
   前記基板の上表面には、導電層があると共に、該導電層が隙間によって少なくとも２つの電気的に隔離された区域に区分され、
   前記隙間は、少なくとも１つの曲がり角があり、該曲がり角により互いに連続するが同一直線上にはない第１のセクションおよび第２のセクションに区分され、
   前記ＬＥＤチップは、前記隙間の前記第１のセクションに取り付けられ、
   前記静電防止デバイスは、前記隙間の前記第２のセクションに取り付けられる、ことを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
2. 前記隙間は、Ｓ字形状に形成され、中間部分が前記ＬＥＤチップを配置するための前記第１のセクションであり、該Ｓ字形状の上または下の部分が前記静電防止デバイスを配置するための前記第２のセクションである、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記隙間は、Ｌ字形状に形成され、前記第１のセクションは前記ＬＥＤチップを配置し、前記第２のセクションは前記静電防止デバイスを配置する、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 前記基板の前記くぼみは、矩形または略矩形に形成され、
   前記隙間の前記第１のセクションは、前記くぼみの対角線にある、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
5. 前記隙間の前記第１のセクションおよび前記第２のセクションが形成する夾角αは、６０〜１２０°の範囲内にある、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
6. 前記ＬＥＤチップおよび前記静電防止デバイスは、いずれも矩形に形成され、
   前記隙間の前記第１のセクションおよび前記第２のセクションが形成する夾角をαと定義し、前記静電防止デバイスの長さおよび幅をそれぞれａ１およびａ２と定義し、前記ＬＥＤチップの長さおよび幅をそれぞれｂ１およびｂ２と定義すると、
   前記隙間の前記第１のセクションの長さは、ｄ１≧ｂ２＋（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα−ｂ１×ｓｉｎ^２α）／（２×ｓｉｎα×ｃｏｓα）となり、
   前記隙間の前記第２のセクションの長さは、ｄ２≧（ｂ１＋ａ１×ｃｏｓα）／（２×ｓｉｎα）＋ａ２＋ａ１／[２×ｔａｎ（α−４５°）]となる、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
7. 前記ＬＥＤチップおよび前記静電防止デバイスは、いずれも、矩形に形成され、
   前記静電防止デバイスは、第１の頂点から前記ＬＥＤチップにおける最近傍の１つの頂点までの距離が他の任意の頂点から前記ＬＥＤチップまでの距離よりも小さい、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
8. 前記ＬＥＤチップにおける１つの頂角と、前記静電防止デバイスにおける１つの頂角とが対向している、請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
9. 前記静電防止デバイスの頂角と前記ＬＥＤチップの頂角との間の間隔ｄは、≧０．２ｍｍとなる、請求項８に記載のＬＥＤ発光装置。
10. 前記ＬＥＤチップの平面内にある幾何学中心を円中心とし、
    前記静電防止デバイスの第１の頂点と隣り合う第２の頂点および第３の頂点が形成する開き角度βは、≦３６°となる、請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
11. 前記ＬＥＤチップは、矩形に形成され、前記基板の前記くぼみの中心位置にあり、３０〜６０°に回転されてから取り付けられている、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
12. 前記ＬＥＤチップは、フリップチップであり、且つ発光波長が２００〜３８０ｎｍの範囲内にある、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
13. 前記静電防止デバイスは、フリップ構造であり、側面および上表面に反射層が設けられる、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。

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