JP3696020B2 - Hybrid integrated circuit device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat radiation characteristics of a light projecting device where a light-emitting element is fitted on a printed board while the light quantity is increased. SOLUTION: A Cu pattern with Ni coated is formed on a metal substrate 11, on which a reflection means RF is tightly fitted while a light-emitting element 15 is mounted on a bottom surface. Since the Ni is excellent in corrosion resistance and light reflection efficiency, the substrate surface itself is utilized as a reflecting plate, with almost entire light emitted from the light-emitting diode by the reflecting means RF reflected upward. A lens 19 is formed at each of light-emitting element for improved emission efficiency.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混成集積回路装置であり、特に発光素子を複数個実装させた光照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず光を大量に照射する必要がある場合、一般には電灯等が用いられている。しかし、軽薄短小および省電力を目的として、図７の様にプリント基板１に光素子２を実装させる場合がある。
【０００３】
この光素子は、半導体で形成された発光ダイオード（Light Emitting Diode）が主ではあるが、他に半導体レーザ等も考えられる。
【０００４】
この発光ダイオード２は、２本のリード３，４が用意され、一方のリード３には、発光ダイオードチップ５の裏面（アノード電極またはカソード電極）が半田等で固着され、他方のリード４は、前記チップ表面の電極（カソード電極またはアノード電極）と金属細線６を介して電気的に接続されている。また前記リード３，４、チップ５および金属細線６を封止する透明な樹脂封止体７がレンズも兼ねて形成されている。
【０００５】
一方、プリント基板１には、前記発光ダイオード２に電源を供給するために電極８，９が設けられ、ここに設けられたスルーホールに前記リード３、４が挿入され、半田等を介して前記発光ダイオード２が固着、実装されている。
【０００６】
例えば、特開平９−２５２６５１号公報には、この発光ダイオードを用いた光照射装置が説明されている。
【０００７】
しかしながら、前述した発光素子２は、樹脂封止体７、リード３，４等が組み込まれたパッケージで成るため、実装された基板１のサイズが大きく、重量が重くなる欠点があった。また基板自身の放熱性が劣るため、全体として温度上昇を来す問題があった。そのため、半導体チップ自身も温度上昇し、駆動能力が低下する問題があった。
【０００８】
また発光ダイオード５は、チップの側面からも光が発光し、基板１側にも向かう光が存在する。しかし基板１がプリント基板でなるため、全ての光を上方に発射させる効率の高い発射ができない問題もあった。
【０００９】
そのため、図８の如き構造が考えられた。これは、特願平１１−１６２５０８号で既に出願されているものである。
【００１０】
この構造は、金属基板１１を採用することにより、実装される発光ダイオード１５の温度上昇を防止するものである。
【００１１】
この構造は、電極３０と電極３１との間に発光ダイオード１５…を直列接続させ、発光ダイオード１５…に通過する電流値を一定にさせた構造である。
【００１２】
電極３０、電極３１との間には、１０枚の電極が形成され、電極３２に発光ダイオードのカソード電極（またはアノード電極）と成るチップ裏面を固着し、アノード電極（またはカソード電極）と電極３０を金属細線１７で接続している。また電極３３に二番目の発光ダイオードのチップ裏面を固着し、チップ表面の電極と電極３２を金属細線３４で接続している。つまりカソード電極（またはアノード電極）となるチップ裏面が固着された電極は、次の発光ダイオードのアノード電極（またはカソード電極）から延在された金属細線と接続されている。この接続形態を繰り返して直列接続が実現されている。また、銅箔から成る電極を反射板とするため、表面にはＮｉが被覆され、更には基板全域を実質反射板とするために、右の電極３０から左の電極３１までの１２個の電極で実質完全に覆われるようにパターニングされている。
【００１３】
この構造によれば、発光ダイオード１５から発生する熱は、金属基板１１を介して放熱され、発光ダイオード１５の駆動電流をより大きく取れるメリットを有する。更には、金属基板１１がＮｉで被覆され、レンズ１９を形成しているため、発光ダイオード１５から発光される光を効率よく上方に発射できる特徴を有している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオード１５側面から発射される光の中には、レンズの側面から斜めまたは横方向に発射されてしまう光があり、発光ダイオード１５から発生する光の全てを、上方に発射できない問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みて成され、第１に、少なくとも表面が絶縁処理された基板と、
前記基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極と離間されて形成された第２の電極と、
前記第１の電極に一方の電極が接続され、前記第２の電極に他方の電極が接続された発光素子と、
前記発光素子の周囲を囲み、前記基板に固定された反射手段とを有することで解決するものである。
【００１６】
発光素子の周囲に反射手段を設けることで、発光素子の側面から発射される光を上方に反射させることができ、上方に発射される光の発光強度を高めることができる。
【００１７】
第２に、少なくとも表面が絶縁処理された基板と、
前記基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極と離間されて形成された第２の電極と、
前記第１の電極と電気的に接続され、前記発光素子の周囲を囲んだ面が反射面となる反射手段と、
前記反射手段に一方の電極が電気的に接続されて固着され、前記第２の電極に他方の電極が接続された発光素子とを有することで解決するものである。
【００１８】
反射手段は、電気的に固着できる金属材料を採用しているため、発光ダイオード１５の熱は、反射手段、第１の電極を介して金属基板へ伝わり、発光ダイオードの温度上昇を防止できるメリットを有する。しかも、これにより発光ダイオードの駆動電流をより多く流せ、ここから発光される光の殆どを基板の上方に向かって発射させることができる。
【００１９】
第３に、少なくとも表面が絶縁処理された基板と、
前記基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極と離間されて形成された第２の電極と、
前記第１の電極と電気的に接続される第３の電極と、前記第２の電極と電気的に接続される第４の電極とを有し、前記第３の電極および／または前記第４の電極の表面に入射された光を上方に反射する反射手段と、
前記反射手段の第３の電極に電気的に接続されて固着され、前記第４の電極に他方の電極が接続された発光素子とを有することで解決するものである。
【００２０】
第４に、前記発光素子は、ＬＥＤ素子であり、前記一方の電極は、カソード電極またはアノード電極であり、他方の電極はアノード電極またはカソード電極であることで解決するものである。
【００２１】
第５に、前記反射手段は、内側の表面が実質鏡面を成す導電材から成り、側面が傾斜しているカップ状の形状を有していることで解決するものである。
【００２２】
第６に、前記他方の電極と前記第２の電極は、金属細線により接続されることで解決するものである。
【００２３】
第７に、前記他方の電極と前記第４の電極は、金属細線により接続されることことで解決するものである。
【００２４】
第８に、前記反射手段には、表面が凸状のレンズが設けられることで解決するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の概略を説明する。本発明は、金属基板１１の殆どを電極材料で被覆し、電気的分離に必要なスリットのみを形成して、金属基板全てを反射板としている。また電極には、発光ダイオード１５から発射される光を全て上方に発射させるために、反射手段ＲＦが設けられている。この反射手段ＲＦは、発光ダイオード１５の熱を効率よく金属基板１１に伝えるために、少なくとも発光ダイオード１５と固着されている部分は金属材料、例えばＣｕで構成されている。従って、この構造により、発光ダイオード１５の温度上昇を防止でき、温度上昇できる分だけ駆動電流をより多く流せ、しかもより多く流せることで発光ダイオード１５の発光量を増加させることができる特徴を有する。またこの増加した光の殆どは、反射手段により基板上方に発射させることができるため、基板全域から発射される光の強度は、従来の構造よりも大きくできる特徴を有する。
【００２６】
では第１の実施の形態を図１を参照しながら説明する。この構造は、第１の電極１３と第２の電極１４で、混成集積回路基板１１の殆ど全域を被覆している構造であり、この２つの電極１３、１４の間に発光ダイオード１５が並列接続されているものである。
【００２７】
まず例えばプレスにより打ち抜かれた金属から成る混成集積回路基板１１がある。この混成集積回路基板１１は、Ａｌ、ＣｕまたはＦｅ等が考えられる。
【００２８】
ここで混成集積回路基板として金属基板を用いた理由は、発光素子から発生する熱を効率良く外部に放出する事、発光素子の温度上昇を防止することにより、駆動能力を向上させる事、また基板の平坦性から上方に向かって発光される光以外の光を効率よく反射させて上方へ向かわせる事、また実装上のビス止め孔加工、放物面等の湾曲加工性等に優れる事等からである。詳細は、図４、図５で説明する。
【００２９】
本発明では、加工性、軽量性が考慮されてＡｌが採用されている。この場合、その表面は、絶縁性向上から、陽極酸化により酸化物が形成され、この上に絶縁性樹脂１２が形成されている。また前記酸化膜は省略されても良いし、酸化物の代わりに別の無機物からなる絶縁膜で被覆されても良い。また混成集積回路基板１１は、導電性を有するため、この上に設けられる第１の電極１３、第２の電極１４との短絡を考慮し全面に絶縁性樹脂１２が被着され、スリットＳＬは、実質１ｍｍ以下で形成されている。
【００３０】
また電極１３、１４は、例えばＣｕより成り、配線、ランド、ボンデイング用のパッド、外部リード用の固着パッド等として機能し、第１の電極１３にはベアの発光ダイオード１５が設けられる。ここで発光ダイオードチップの裏面は、カソードタイプとアノードタイプの２種類があり、図１では、カソードタイプである。これは直流電源の向きを変えるだけで、アノードタイプも実現できる。
【００３１】
ここで金属基板は、照射装置として機能させるため、発光ダイオード１５を複数個点在させている。これら発光ダイオードの駆動回路は、別の基板で実現しているが、前記駆動回路を金属基板１１に形成しても良い。この場合、基板の周辺、特に角部およびその近傍に配線、ランド、ボンデイング用のパッド、外部との電気的接続パッド等がパターニングされ、配線間はチップコンデンサ、チップ抵抗および印刷抵抗等の部品、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等が設けられる。ここでは、パッケージされた素子が実装されても良いが、ベアチップの方が、放熱性、実装面積の点から優れる。
【００３２】
この回路素子は半田や銀ペースト等を介して電気的に固着され、あるいは印刷抵抗がスクリーン印刷等で形成されている。また中には、前記半導体チップと配線を電気的に接続するため、チップ上の電極とボンディング用パッドとの間には金属細線が電気的に接続され、パッドには、必要があれば、半田を介して外部リードが電気的に接続されている。また実装上の問題から、基板の両側に少なくとも２個のビス止め孔が設けられても良い。
【００３３】
また金属基板１１上のＣｕのパターンは、絶縁性のフレキシブルシートに貼り合わされ、このフレキシブルシートが混成集積回路基板に貼り合わされても良い。
【００３４】
更に図１の具体的構造を説明する。
【００３５】
前述したとおり、金属基板１１の全面には絶縁性樹脂１２の膜が被着され、図では、前述した駆動回路が実装されない為、金属基板１１を二分するように二つの電極１３、１４が設けられている。
【００３６】
この第１の電極１３、第２の電極１４は、Ｃｕを主材料とする箔がパターニングされて形成されており、また表面にはＮｉが被着されている。Ｃｕの酸化防止、およびＣｕの酸化により光反射効率が低下するため、比較的酸化されにくく、光反射性に優れ、また金属細線とのボンディング性が考慮され、光沢性のあるＮｉが採用される。この構造により、金属基板１１全域は、光反射板として活用される。
【００３７】
一方、ベアチップの発光ダイオード１５は、第１の電極１３と電気的にコンタクトされている。そして発光ダイオード１５を囲むように反射手段ＲＦが設けられている。
【００３８】
本発明のポイントは、この反射手段ＲＦにある。つまり反射手段として発光素子１５の周囲に、図３のような傾斜面Ｓを持つ反射板を設けることで、発光素子１５の側面から発射される光を上方に反射させることができる。従って、発光素子１５から発生する殆どの光を全て上方に向け発射させることができる。尚、具体的構造は、後述する。
【００３９】
この反射手段１５は、固着領域に対応する第１の電極１３のＮｉが取り除かれて露出されたＣｕと、銀ペーストや半田等の導電性固着材を介して電気的に固着される。また発光ダイオード１５の裏面電極（カソード電極またはアノード電極）は、反射手段と固着され、発光ダイオード１５の表面電極は、第２の電極１４と接続される反射手段３１または第２の電極１４と金属細線１７を介して接続されている。一般に、金属細線としてＡｌが採用される場合は、超音波を使ったボンディングでＮｉと接続することができる。
【００４０】
更には、少なくとも発光ダイオード１５を封止するように光透過性の樹脂が設けられる。これはレンズ１９として採用するものであり、効率良く基板から上方に発射させるため、凸状に形成されている。レンズ１９の材料は、透明樹脂であれば良く、ここではシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が採用される。どちらも加熱硬化型であるが、加熱硬化時の粘度が小さいため、レンズとして好ましい半球形状に安定して形成できない問題がある。シリコーン樹脂は、元々液状で、加熱硬化時もその粘度は、あまり変わらない。またエポキシ樹脂は、加熱硬化時にその粘度が低下する。どちらにしても安定したレンズ形状が難しいため、図１のように、発光ダイオード１５を囲むように、流れ防止手段２０を形成している。
【００４１】
エポキシ樹脂は、熱により徐々に黄変するが、シリコーン樹脂は、この変色が少ない。またエポキシ樹脂は、濡れ性が良く、逆にシリコーン樹脂は、はじきやすい。また硬化後のシリコーン樹脂は、ゴム状またはゲル状であり、エポキシ樹脂に比べて回路素子の接続手段である金属細線へのストレスが少ない。
【００４２】
つまり流れ防止手段２０としてシリコーン樹脂を使い、中にシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を塗布すると、ここに貯められた樹脂（シリコーン樹脂やエポキシ樹脂）は、はじきやすく表面張力によりレンズ状に形成される。
【００４３】
図１では、レンズのサイズにより、金属細線１７の途中から第２の電極１４との接続部までを樹脂封止体で覆われず構成されている。しかし、図２の様に４つのタイプで形成できる。完全に透明樹脂で覆えば、金属細線の接続部の信頼性も向上させることができるからである。
【００４４】
更には、図２のように、レンズを２段、３段…に形成しても良い。これはレンズの指向性を高めるために実施されている。ここでは、二段に形成するため、第１のレンズ２１、第２のレンズ２２は、ともに濡れ性の少ないシリコーン樹脂が採用されている。特に第２のレンズ２２は、第１のレンズ２１と濡れ性が良いとレンズ形状が実現できないからである。
【００４５】
この場合、シリコーン樹脂から成る流れ防止手段２０にシリコーン樹脂を凸状に塗布し、レンズ形状を維持しながら、約１００度〜１５０度、３０秒程度で仮硬化し、更にこの上に第２のレンズとしてシリコーン樹脂を塗布する。この際も、仮硬化を行い、条件は前回と同じである。そして最後に約１５０度、１時間で完全硬化を行う。
【００４６】
このように二段のレンズにすると、発射される光の指向性が優れ、光の発射効率が向上する。また両者共に、光が通過するため、フィラーは、混入されない方がよい。
【００４７】
一方、通称半田レジストと呼ばれる樹脂膜を電極１３、１４を含み全面に形成することがある。この場合、できるだけ光沢性のある膜を選択すれば、Ｎｉと同様に反射膜として活用できる。ただし、発光ダイオードの固着領域、金属細線の接続部は、当然取り除かれる。透明であれば、Ｎｉが主たる反射面として機能し、色が付いているようならば、できるだけ反射効率の優れた白から成る膜が好ましい。
【００４８】
では、反射手段ＲＦを採用した構造について図２を参照して具体的に説明する。
図２ａ、ｂは、図３ａの反射手段ＲＦを用いたものである。図３ａの反射手段は、カップの形状で、側面が傾斜され、光が反射されて上方へ向かうものである。この反射手段ＲＦは、Ｃｕの一体構造で、少なくとも傾斜面は、ＡｇやＮｉ等の被膜が形成され鏡面構造となっている。
【００４９】
では、図２ａの構造を説明する。符号１１は、金属基板であり、１２は絶縁性樹脂膜である。この絶縁性樹脂膜１２の上に被着された第１の電極１３上に前記反射手段ＲＦがロウ材、導電ペースト等で固着されている。この反射手段ＲＦの内側の底面に発光ダイオード１５のカソード電極（またはアノード電極）が電気的に固着されている。ここの固着手段もロウ材や導電ペーストが採用されている。そして発光ダイオード１５の表面に形成されたアノード電極（またはカソード電極）は、前記反射手段ＲＦを飛び越えて延在される金属細線１７の一端と接続され、金属細線１７の他端は、第２の電極１４と接続されている。そして前記反射手段ＲＦと金属細線１７を囲むように流れ防止手段２０が形成され、ここに透明樹脂が塗布され、第１のレンズ２１と第２のレンズ２２が形成される。ここでは、前記透明樹脂により金属細線１７が完全に被覆され、保護されている。
【００５０】
次に図２ｂを説明する。ここでは、レンズの構造と、金属細線１７の被覆構造が異なるだけで、他は実質図２ａと同じである。第１のレンズ２１は、反射手段ＲＦの内側に塗布された透明樹脂で成り、この上に第２のレンズ２２が形成されている。このため、第１のレンズ１７から飛び出している金属細線１７は、透明樹脂で保護されない。しかし本構造であれば、第１のレンズ２１の樹脂量が少なくてすみ、また反射手段ＲＦの裏面は、透明樹脂で被覆されず、外部雰囲気に露出されているため、発光ダイオード１５から発生する熱を、反射手段ＲＦの裏面から放熱できるメリットを有する。
【００５１】
続いて図２Ｃ、ｄの構造を説明する。ここで採用される反射手段ＲＦは、図３ｂの構造である。前述した図３ａは、一体で構成されていたが、本図の反射手段ＲＦは、２つに電気的に分離されて形成されている。つまり第３の電極３０、第４の電極３１、第３の電極３０と第４の電極３１の間に形成されたスリットでカップが構成されている。ただしスリットは、絶縁材料が埋め込まれていても良いし、空間でも良い。
【００５２】
では、図２Ｃの構造を説明する。図２ａと同様に、絶縁性樹脂膜１２の上に被着された第１の電極１３上に前記反射手段ＲＦが固着されている。この反射手段ＲＦの内側の底面に発光ダイオード１５のカソード電極（またはアノード電極）が電気的に固着され、発光ダイオード１５の表面に形成されたアノード電極（またはカソード電極）は金属細線１７の一端と接続され、金属細線１７の他端は、第４の電極３１と接続されている。そして前記反射手段ＲＦと金属細線１７を囲むように流れ防止手段２０が形成され、ここに透明樹脂が塗布され、第１のレンズ２１と第２のレンズ２２が形成される。ここでは、前記透明樹脂により金属細線１７が完全に被覆され、保護されている。
【００５３】
次に図２ｄを説明する。ここでは、レンズの構造と、金属細線１７の被覆構造が異なるだけで、他は実質図２Ｃと同じである。第１のレンズ２１は、反射手段ＲＦの内側に塗布された透明樹脂で形成され、この上に第２のレンズ２２が形成されている。本構造であれば、第１のレンズ２１の樹脂量が少なくてすみ、また反射手段ＲＦの裏面は、透明樹脂で被覆されず、外部雰囲気に露出されているため、発光ダイオード１５から発生する熱を、反射手段ＲＦの裏面から放熱できるメリットを有する。
【００５４】
次に、カップを使う理由について、図４を参照しながら説明する。
【００５５】
図４ａは、図２ａ〜図２ｄの構造のように反射手段（カップ）が設けられ、左からレンズを形成しないもの、レンズを一段〜三段で形成したものの光量（ｍＷ）を調べたものである。また図４ｂは、反射手段（カップ）が設けられてなく、左からレンズを形成しないもの、レンズを一段〜三段で形成したものの光量を調べたものである。レンズを構成する透明樹脂は、シリコンで、塗布する際のエアー圧は、１．５Ｋｇｆ／ｃｍで、一段目は、１．３秒、二段目は、０．３秒、三段目は０．１秒吐出して形成されている。また光量の測定条件は、以下のようである。測定器は、アンリツのｏｐｉｃａｌ ｓｅｎｓｅｒ ＭＡ９４２２Ａで、測定波長は、６３３ｎｍ、測定電流は、５０ｍＡである。
【００５６】
レンズが付いていない状態で、カップが無いものは、平均２．２２ｍＷの光量で、カップが付いているものは、２．８６ｍＷであった。またカップ無しでレンズが一段から三段へと形成されると、その上昇率は、１８０％、１８５％、２０５％となったが、カップ付きでは、１６４％、１７２％、１９８％の上昇率となった。カップ付きの方が上昇率は少ないが、カップを付けることで実際の光量は、カップを付けないよりも約２０％〜３０％程度上昇している。従ってカップを付けること、レンズを少なくとも１段設けることで、光量が増加することが判る。
【００５７】
続いて、金属基板を使う理由について、図５を参照しながら説明する。
左のＹ軸は光量を示し、発光ダイオードに５０ｍＡを流した時の光量を１００とし、算出したものである。右のＹ軸は、発光ダイオードの表面温度（度Ｃ）を示す。またＸ軸は、発光ダイオードに流れる電流（ｍＡ）を示す。三角の点で示されたカーブは、プリント基板上に実装された発光ダイオードの表面温度を示し、×印で示したカーブは、金属基板上に実装された発光ダイオードの表面温度を示す。また菱形で示すカーブは、金属基板上に実装された発光ダイオードの光量を示すものである。
【００５８】
これらのカーブから、発光ダイオードは、約８０〜９５度Ｃを越えると、駆動電流を大きくしても、その光量は増加せず、逆に減少することが判る。特に約２５０ｍＡの電流を流すと、プリント基板上の発光ダイオードの表面温度は、２３６度程度になってしまい、光量が減少してしまうが、金属基板上の発光ダイオードの表面温度は、８５．８度Ｃと非常に低いことが判る。従って、金属基板を採用すれば、発光ダイオードの表面温度を大幅に低くすることができ、その分発光ダイオードの駆動電流を流せると同時に、発光ダイオードから発射される光量も増大できる。よって、この状態でカップを採用すれば、更に光量を増大できる特徴をゆうする。
【００５９】
以上、図１は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に、発光ダイオード１５…が並列接続されているものである。第２の電極１４表面がＮｉを採用しているため、この並列タイプは、金属細線１７のボンディングによりコンタクト抵抗がばらつく問題がある。従って、数ある発光ダイオード１５の内、コンタクト抵抗の少ない発光ダイオードに電流が集中し、特定の発光ダイオードが異常に明るかったり、また破壊に至ったりする問題があった。
【００６０】
そのため図６のように、電極３０と電極３１との間に発光ダイオード１５…を直列接続させ、発光ダイオード１５…に通過する電流値を一定にさせた。
【００６１】
電極３０、電極３１との間には、１０枚の電極が形成され、電極３２に発光ダイオードのカソード電極（またはアノード電極）と成るチップ裏面を固着し、アノード電極（またはカソード電極）と電極３０を金属細線１７で接続している。また電極３３に二番目の発光ダイオードのチップ裏面を固着し、チップ表面の電極と電極３２を金属細線３４で接続している。つまりカソード電極（またはアノード電極）となるチップ裏面が固着された電極は、次の発光ダイオードのアノード電極（またはカソード電極）から延在された金属細線と接続されている。この接続形態を繰り返して直列接続が実現されている。この場合も、銅箔から成る電極を反射板とするため、表面にはＮｉが被覆され、基板全域を実質反射板とするために、右の電極３０から左の電極３１までの１２個の電極で完全に覆われるようにパターニングされている。もちろんそれぞれがパターン的に分離されるように若干の隙間、スリットＳＬが形成されている。
【００６２】
この構造によれば、直列接続された発光ダイオードのそれぞれに流れる電流は、理論的には同じ値を取るので、全ての発光ダイオードは、同じように光る。
【００６３】
また図６に於いて、反射手段ＲＦの構造、金属細線の接続構造、レンズの構造は、図１〜図３で説明した内容と同一であり、説明は省略する。本構造に於いても、金属基板を採用することで、発光ダイオードの表面温度を大幅に低くすることができ、その分発光ダイオードの駆動電流を流せると同時に、発光ダイオードから発射される光量も増大できる。よって、この状態で反射手段（カップ）を採用すれば、更に光量を増大できる特徴を有する。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、金属基板を採用し、金属基板にベアチップ状の発光ダイオードを実装するため、基板からの放熱性が向上し、発光ダイオード自身の温度上昇を抑制することができる。従ってより電流を流せ、光照射装置としての明るさを向上させることができる。しかも反射手段を採用すること、反射手段を覆うレンズを用いることで、更に光照射装置の明るさを増大させることができる。
【００６５】
また金属基板には、光を反射させる電極が形成されているため、発光ダイオードの側面や裏面から発光される光を前記電極で反射させることができる。特にＮｉやＡｕ等の耐食性の優れた材料を銅箔パターンの上に形成すれば、金属細線とのボンディング性および反射効率を一度に実現させることができる。
【００６６】
また流れ防止手段を設ければ、透明樹脂をレンズとして活用することができ、より上方へ向かった光の光量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である混成集積回路装置の図である。
【図２】反射手段、金属細線およびレンズの構造を説明する図である。
【図３】反射手段の構造を説明する図である。
【図４】反射手段（カップ）、レンズの効果を説明する図である。
【図５】発光素子を金属基板に実装した際の効果を説明する図である。
【図６】図１の発光ダイオードを直列接続にした図である。
【図７】発光ダイオードを実装した基板の従来構造を説明する図である。
【図８】発光ダイオードを実装した基板の従来構造を説明する図である。
【符号の説明】
１１ 金属基板
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 発光ダイオード
１９ レンズ
ＲＦ 反射手段（カップ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid integrated circuit device, and more particularly to a light irradiation device in which a plurality of light emitting elements are mounted.
[0002]
[Prior art]
First, when it is necessary to irradiate a large amount of light, an electric lamp or the like is generally used. However, the optical element 2 may be mounted on the printed circuit board 1 as shown in FIG.
[0003]
The optical element is mainly a light emitting diode formed with a semiconductor, but a semiconductor laser or the like is also conceivable.
[0004]
The light emitting diode 2 is provided with two leads 3 and 4, the back surface (anode electrode or cathode electrode) of the light emitting diode chip 5 is fixed to one lead 3 with solder or the like, and the other lead 4 is The chip surface electrode (cathode electrode or anode electrode) is electrically connected via a fine metal wire 6. A transparent resin sealing body 7 that seals the leads 3 and 4, the chip 5, and the fine metal wires 6 is also formed as a lens.
[0005]
On the other hand, the printed circuit board 1 is provided with electrodes 8 and 9 for supplying power to the light-emitting diode 2, and the leads 3 and 4 are inserted into through holes provided therein, and the above-mentioned leads are connected via solder or the like. The light emitting diode 2 is fixed and mounted.
[0006]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-252651 describes a light irradiation apparatus using this light emitting diode.
[0007]
However, since the light emitting element 2 described above is composed of a package in which the resin sealing body 7, leads 3, 4 and the like are incorporated, there is a disadvantage that the size of the mounted substrate 1 is large and the weight is heavy. Further, since the heat dissipation of the substrate itself is inferior, there is a problem that the temperature rises as a whole. For this reason, the temperature of the semiconductor chip itself also rises, and there is a problem that the driving capability is lowered.
[0008]
The light emitting diode 5 emits light also from the side surface of the chip, and there is light traveling toward the substrate 1 side. However, since the substrate 1 is a printed circuit board, there is a problem that it is not possible to emit with high efficiency to emit all light upward.
[0009]
Therefore, the structure as shown in FIG. 8 was considered. This has already been filed in Japanese Patent Application No. 11-162508.
[0010]
This structure prevents the temperature rise of the light emitting diode 15 to be mounted by using the metal substrate 11.
[0011]
In this structure, the light emitting diodes 15 are connected in series between the electrode 30 and the electrode 31, and the current value passing through the light emitting diodes 15 is made constant.
[0012]
Ten electrodes are formed between the electrode 30 and the electrode 31, and a chip back surface serving as a cathode electrode (or anode electrode) of the light emitting diode is fixed to the electrode 32, and the anode electrode (or cathode electrode) and the electrode 30 are fixed. Are connected by a thin metal wire 17. The back surface of the chip of the second light emitting diode is fixed to the electrode 33, and the electrode on the chip surface and the electrode 32 are connected by a thin metal wire 34. That is, the electrode to which the back surface of the chip to be the cathode electrode (or anode electrode) is fixed is connected to the thin metal wire extending from the anode electrode (or cathode electrode) of the next light emitting diode. A series connection is realized by repeating this connection form. Further, in order to use an electrode made of copper foil as a reflector, the surface is coated with Ni, and further, to form a substantially reflector over the entire substrate, twelve electrodes from the right electrode 30 to the left electrode 31 are used. And patterned so as to be substantially completely covered.
[0013]
According to this structure, the heat generated from the light emitting diode 15 is dissipated through the metal substrate 11, and there is an advantage that a larger driving current of the light emitting diode 15 can be obtained. Furthermore, since the metal substrate 11 is covered with Ni to form the lens 19, the light emitted from the light emitting diode 15 can be efficiently emitted upward.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, among the light emitted from the side surface of the light emitting diode 15, there is light that is emitted obliquely or laterally from the side surface of the lens, and there is a problem that not all of the light generated from the light emitting diode 15 can be emitted upward. there were.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and firstly, a substrate having at least a surface insulated,
A first electrode formed on the substrate;
A second electrode formed apart from the first electrode;
A light-emitting element having one electrode connected to the first electrode and the other electrode connected to the second electrode;
The problem is solved by having reflecting means that surrounds the periphery of the light emitting element and is fixed to the substrate.
[0016]
By providing the reflecting means around the light emitting element, the light emitted from the side surface of the light emitting element can be reflected upward, and the emission intensity of the light emitted upward can be increased.
[0017]
Secondly, at least a surface-insulated substrate;
A first electrode formed on the substrate;
A second electrode formed apart from the first electrode;
A reflecting means electrically connected to the first electrode and having a surface surrounding the periphery of the light emitting element as a reflecting surface;
This is solved by having a light emitting element in which one electrode is electrically connected and fixed to the reflecting means and the other electrode is connected to the second electrode.
[0018]
Since the reflecting means employs a metal material that can be fixed electrically, the heat of the light-emitting diode 15 is transmitted to the metal substrate through the reflecting means and the first electrode, thereby preventing an increase in the temperature of the light-emitting diode. Have. In addition, this allows more driving current of the light emitting diode to flow, and most of the light emitted from the light emitting diode can be emitted upward from the substrate.
[0019]
Third, at least a surface-insulated substrate;
A first electrode formed on the substrate;
A second electrode formed apart from the first electrode;
A third electrode electrically connected to the first electrode; and a fourth electrode electrically connected to the second electrode; and the third electrode and / or the fourth electrode. Reflecting means for reflecting light incident on the surface of the electrode upward;
This is solved by having a light emitting element electrically connected and fixed to the third electrode of the reflecting means and having the other electrode connected to the fourth electrode.
[0020]
Fourth, the light-emitting element is an LED element, the one electrode is a cathode electrode or an anode electrode, and the other electrode is an anode electrode or a cathode electrode.
[0021]
Fifthly, the reflecting means is solved by having a cup-like shape in which the inner surface is made of a conductive material having a substantially mirror surface and the side surface is inclined.
[0022]
Sixth, the other electrode and the second electrode are solved by being connected by a thin metal wire.
[0023]
Seventh, the other electrode and the fourth electrode are solved by being connected by a thin metal wire.
[0024]
Eighth, the reflection means is provided with a lens having a convex surface.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The outline of the present invention will be described below. In the present invention, most of the metal substrate 11 is covered with an electrode material, only slits necessary for electrical separation are formed, and the entire metal substrate is used as a reflector. The electrode is provided with a reflection means RF in order to emit all the light emitted from the light emitting diode 15 upward. In order to efficiently transmit the heat of the light emitting diode 15 to the metal substrate 11, at least a portion fixed to the light emitting diode 15 is made of a metal material such as Cu. Therefore, this structure has a feature that the temperature of the light emitting diode 15 can be prevented from rising, and the drive current can be made to flow as much as the temperature can be raised, and the light emission amount of the light emitting diode 15 can be increased by flowing more. Further, since most of the increased light can be emitted above the substrate by the reflecting means, the intensity of the light emitted from the entire area of the substrate has a feature that it can be larger than that of the conventional structure.
[0026]
The first embodiment will be described with reference to FIG. In this structure, the first electrode 13 and the second electrode 14 cover almost the entire area of the hybrid integrated circuit board 11, and the light emitting diode 15 is connected in parallel between the two electrodes 13 and 14. It is what has been.
[0027]
First, there is a hybrid integrated circuit board 11 made of metal punched by a press, for example. The hybrid integrated circuit substrate 11 may be Al, Cu, Fe, or the like.
[0028]
The reason why the metal substrate is used as the hybrid integrated circuit board is that the heat generated from the light emitting element is efficiently released to the outside, the temperature rise of the light emitting element is prevented, and the driving capability is improved. From the flatness of the board, it is possible to efficiently reflect the light other than the light emitted upward and to direct it upward, and to make the screw holes on the mounting, and to bend the parabola surface, etc. It is. Details will be described with reference to FIGS.
[0029]
In the present invention, Al is adopted in consideration of workability and lightness. In this case, an oxide is formed on the surface by anodic oxidation for improving the insulating property, and the insulating resin 12 is formed thereon. The oxide film may be omitted, or may be covered with an insulating film made of another inorganic material instead of the oxide. In addition, since the hybrid integrated circuit board 11 has conductivity, an insulating resin 12 is deposited on the entire surface in consideration of a short circuit with the first electrode 13 and the second electrode 14 provided thereon, and the slit SL is formed. , Substantially 1 mm or less.
[0030]
The electrodes 13 and 14 are made of Cu, for example, and function as wirings, lands, bonding pads, fixed pads for external leads, and the like, and a bare light emitting diode 15 is provided on the first electrode 13. Here, there are two types of the back surface of the light emitting diode chip, a cathode type and an anode type. In FIG. This can be realized by simply changing the direction of the DC power supply.
[0031]
Here, the metal substrate is interspersed with a plurality of light emitting diodes 15 in order to function as an irradiation device. The drive circuits for these light emitting diodes are realized on a separate substrate, but the drive circuits may be formed on the metal substrate 11. In this case, wiring, lands, pads for bonding, pads for electrical connection to the outside, etc. are patterned around the substrate, particularly corners and the vicinity thereof, and parts between the wiring such as chip capacitors, chip resistors and printing resistors, Transistors, diodes, ICs and the like are provided. Here, a packaged element may be mounted, but the bare chip is superior in terms of heat dissipation and mounting area.
[0032]
This circuit element is electrically fixed via solder, silver paste or the like, or a printing resistor is formed by screen printing or the like. Further, in order to electrically connect the semiconductor chip and the wiring, a thin metal wire is electrically connected between the electrode on the chip and the bonding pad, and if necessary, the pad may be soldered. The external lead is electrically connected through the connector. Further, at least two screwing holes may be provided on both sides of the substrate due to mounting problems.
[0033]
The Cu pattern on the metal substrate 11 may be bonded to an insulating flexible sheet, and the flexible sheet may be bonded to the hybrid integrated circuit substrate.
[0034]
Further, the specific structure of FIG. 1 will be described.
[0035]
As described above, the film of the insulating resin 12 is deposited on the entire surface of the metal substrate 11, and in the drawing, the above-described drive circuit is not mounted. Therefore, two electrodes 13 and 14 are provided so as to bisect the metal substrate 11. It has been.
[0036]
The first electrode 13 and the second electrode 14 are formed by patterning a foil containing Cu as a main material, and Ni is deposited on the surface. Since light reflection efficiency is lowered by Cu oxidation prevention and Cu oxidation, it is relatively difficult to oxidize, has excellent light reflectivity, and is considered to be bonded to a fine metal wire, and glossy Ni is adopted. . With this structure, the entire area of the metal substrate 11 is utilized as a light reflecting plate.
[0037]
On the other hand, the bare chip light emitting diode 15 is in electrical contact with the first electrode 13. A reflecting means RF is provided so as to surround the light emitting diode 15.
[0038]
The point of the present invention lies in this reflection means RF. That is, the light emitted from the side surface of the light emitting element 15 can be reflected upward by providing a reflecting plate having the inclined surface S as shown in FIG. Therefore, almost all the light generated from the light emitting element 15 can be emitted upward. A specific structure will be described later.
[0039]
The reflecting means 15 is electrically fixed to Cu exposed by removing Ni of the first electrode 13 corresponding to the fixing region via a conductive fixing material such as silver paste or solder. The back electrode (cathode electrode or anode electrode) of the light emitting diode 15 is fixed to the reflecting means, and the surface electrode of the light emitting diode 15 is connected to the reflecting means 31 connected to the second electrode 14 or the second electrode 14 and the metal. They are connected via a thin wire 17. In general, when Al is adopted as the thin metal wire, it can be connected to Ni by bonding using ultrasonic waves.
[0040]
Further, a light transmissive resin is provided so as to seal at least the light emitting diode 15. This is employed as the lens 19 and is formed in a convex shape in order to efficiently fire upward from the substrate. The material of the lens 19 may be a transparent resin, and here, a silicone resin, an epoxy resin, or the like is employed. Both are heat-curing types, but have a problem that they cannot be stably formed into a preferable hemispherical shape as a lens because the viscosity during heat-curing is small. Silicone resin is originally liquid, and its viscosity does not change much even during heat curing. In addition, the viscosity of the epoxy resin decreases during heat curing. In any case, since a stable lens shape is difficult, the flow preventing means 20 is formed so as to surround the light emitting diode 15 as shown in FIG.
[0041]
Epoxy resins gradually turn yellow with heat, but silicone resins have less of this discoloration. Epoxy resins have good wettability, while silicone resins are easy to repel. Further, the cured silicone resin is in the form of rubber or gel, and has less stress on the fine metal wire that is the connection means of the circuit element than the epoxy resin.
[0042]
That is, when a silicone resin is used as the flow preventing means 20 and a silicone resin or an epoxy resin is applied therein, the resin (silicone resin or epoxy resin) stored therein is easily repelled and formed into a lens shape by surface tension.
[0043]
In FIG. 1, depending on the size of the lens, the middle part of the thin metal wire 17 to the connection part with the second electrode 14 is not covered with the resin sealing body. However, it can be formed in four types as shown in FIG. It is because the reliability of the connection part of a metal fine wire can also be improved if it completely covers with a transparent resin.
[0044]
Furthermore, as shown in FIG. 2, the lenses may be formed in two stages, three stages, and so on. This is done to increase the directivity of the lens. Here, since the first lens 21 and the second lens 22 are formed in two stages, a silicone resin having low wettability is employed. This is because, in particular, the lens shape of the second lens 22 cannot be realized if the first lens 21 has good wettability.
[0045]
In this case, the silicone resin is convexly applied to the flow preventing means 20 made of silicone resin, and is temporarily cured in about 100 to 150 degrees for about 30 seconds while maintaining the lens shape. Silicone resin is applied as a lens. Also in this case, temporary curing is performed, and the conditions are the same as the previous time. Finally, complete curing is performed at about 150 degrees for 1 hour.
[0046]
When the two-stage lens is used in this way, the directivity of the emitted light is excellent, and the light emission efficiency is improved. Moreover, since both pass light, it is better not to mix a filler.
[0047]
On the other hand, a resin film called a so-called solder resist may be formed on the entire surface including the electrodes 13 and 14. In this case, if a film that is as glossy as possible is selected, it can be used as a reflective film in the same manner as Ni. However, the fixing region of the light emitting diode and the connecting portion of the thin metal wire are naturally removed. If it is transparent, Ni functions as the main reflecting surface, and if it is colored, a film made of white having a reflection efficiency as high as possible is preferable.
[0048]
Now, a structure employing the reflecting means RF will be specifically described with reference to FIG.
2a and 2b use the reflecting means RF of FIG. 3a. The reflecting means of FIG. 3a is in the shape of a cup, the side surfaces are inclined, and the light is reflected upward. This reflection means RF is an integral structure of Cu, and at least the inclined surface has a mirror structure with a coating of Ag, Ni or the like formed thereon.
[0049]
Now, the structure of FIG. 2a will be described. Reference numeral 11 is a metal substrate, and 12 is an insulating resin film. The reflecting means RF is fixed to the first electrode 13 deposited on the insulating resin film 12 with a brazing material, a conductive paste or the like. The cathode electrode (or anode electrode) of the light emitting diode 15 is electrically fixed to the bottom surface inside the reflecting means RF. The fixing means here also employs brazing material or conductive paste. The anode electrode (or cathode electrode) formed on the surface of the light-emitting diode 15 is connected to one end of a fine metal wire 17 extending beyond the reflecting means RF, and the other end of the fine metal wire 17 is connected to the second electrode. It is connected to the electrode 14. Then, a flow preventing means 20 is formed so as to surround the reflecting means RF and the fine metal wire 17, and a transparent resin is applied thereto, thereby forming a first lens 21 and a second lens 22. Here, the fine metal wires 17 are completely covered and protected by the transparent resin.
[0050]
Next, FIG. 2b will be described. Here, the structure of the lens and the coating structure of the fine metal wires 17 are different, and the others are substantially the same as those in FIG. The first lens 21 is made of a transparent resin applied on the inner side of the reflecting means RF, and the second lens 22 is formed thereon. For this reason, the fine metal wires 17 protruding from the first lens 17 are not protected by the transparent resin. However, with this structure, the amount of resin of the first lens 21 can be reduced, and the back surface of the reflecting means RF is not covered with the transparent resin and is exposed to the external atmosphere, and thus is generated from the light emitting diode 15. There is a merit that heat can be dissipated from the back surface of the reflection means RF.
[0051]
Next, the structure of FIGS. 2C and 2d will be described. The reflection means RF employed here has the structure of FIG. Although FIG. 3a mentioned above was comprised integrally, the reflection means RF of this figure is formed by being electrically separated into two. That is, the cup is constituted by the third electrode 30, the fourth electrode 31, and the slit formed between the third electrode 30 and the fourth electrode 31. However, the slit may be embedded with an insulating material or may be a space.
[0052]
Now, the structure of FIG. 2C will be described. Similar to FIG. 2 a, the reflection means RF is fixed on the first electrode 13 deposited on the insulating resin film 12. The cathode electrode (or anode electrode) of the light emitting diode 15 is electrically fixed to the bottom surface inside the reflecting means RF, and the anode electrode (or cathode electrode) formed on the surface of the light emitting diode 15 is connected to one end of the thin metal wire 17. The other end of the thin metal wire 17 is connected to the fourth electrode 31. Then, a flow preventing means 20 is formed so as to surround the reflecting means RF and the fine metal wire 17, and a transparent resin is applied thereto, thereby forming a first lens 21 and a second lens 22. Here, the fine metal wires 17 are completely covered and protected by the transparent resin.
[0053]
Next, FIG. 2d will be described. Here, the structure of the lens is different from that of the thin metal wire 17 except that the structure is substantially the same as FIG. 2C. The first lens 21 is formed of a transparent resin applied on the inner side of the reflection means RF, and the second lens 22 is formed thereon. With this structure, the amount of resin of the first lens 21 can be small, and the back surface of the reflecting means RF is not covered with a transparent resin and is exposed to the external atmosphere. Can be dissipated from the back surface of the reflecting means RF.
[0054]
Next, the reason for using the cup will be described with reference to FIG.
[0055]
FIG. 4a shows the amount of light (mW) of the case where the reflection means (cup) is provided as in the structure of FIGS. 2a to 2d, the lens is not formed from the left, and the lens is formed in one to three steps. is there. Further, FIG. 4B shows the light quantity of a lens without a reflecting means (cup), which does not form a lens from the left, and a lens formed with one to three stages. The transparent resin constituting the lens is silicon, and the air pressure during coating is 1.5 kgf / cm, the first stage is 1.3 seconds, the second stage is 0.3 seconds, and the third stage is 0. .It is formed by discharging for 1 second. The light quantity measurement conditions are as follows. The measuring instrument is Anritsu's optical sensor MA9422A, the measurement wavelength is 633 nm, and the measurement current is 50 mA.
[0056]
In the state without the lens, the one without the cup had an average light amount of 2.22 mW, and the one with the cup was 2.86 mW. In addition, when the lens is formed from one stage to three stages without a cup, the rate of increase is 180%, 185%, and 205%, but with a cup, the rate of increase is 164%, 172%, and 198%. It became. Although the rate of increase is smaller with the cup, the actual light quantity is increased by about 20% to 30% when the cup is attached than when the cup is not attached. Therefore, it can be seen that the amount of light increases by attaching a cup and providing at least one lens.
[0057]
Next, the reason for using the metal substrate will be described with reference to FIG.
The Y axis on the left indicates the amount of light, and is calculated assuming that the amount of light when 50 mA is passed through the light emitting diode is 100. The right Y-axis indicates the surface temperature (degree C) of the light emitting diode. The X axis represents the current (mA) flowing through the light emitting diode. A curve indicated by a triangular point indicates the surface temperature of the light emitting diode mounted on the printed board, and a curve indicated by a cross indicates the surface temperature of the light emitting diode mounted on the metal substrate. Moreover, the curve shown by a rhombus shows the light quantity of the light emitting diode mounted on the metal substrate.
[0058]
From these curves, it can be seen that when the light-emitting diode exceeds about 80 to 95 degrees C, the amount of light does not increase, but decreases, even if the drive current is increased. In particular, when a current of about 250 mA is passed, the surface temperature of the light emitting diode on the printed circuit board becomes about 236 degrees and the amount of light decreases, but the surface temperature of the light emitting diode on the metal board is 85.8. It can be seen that degree C is very low. Therefore, if the metal substrate is employed, the surface temperature of the light emitting diode can be significantly lowered, and accordingly, the driving current of the light emitting diode can be supplied, and at the same time, the amount of light emitted from the light emitting diode can be increased. Therefore, if the cup is employed in this state, the feature that the light quantity can be further increased is obtained.
[0059]
1 shows that the light-emitting diodes 15 are connected in parallel between the first electrode 13 and the second electrode 14. Since the surface of the second electrode 14 employs Ni, this parallel type has a problem that the contact resistance varies due to the bonding of the fine metal wires 17. Accordingly, among the many light emitting diodes 15, current concentrates on the light emitting diodes having a small contact resistance, and there is a problem that the specific light emitting diodes are abnormally bright or are destroyed.
[0060]
Therefore, as shown in FIG. 6, the light emitting diodes 15 are connected in series between the electrode 30 and the electrode 31, and the current value passing through the light emitting diodes 15 is made constant.
[0061]
Ten electrodes are formed between the electrode 30 and the electrode 31, and a chip back surface serving as a cathode electrode (or anode electrode) of the light emitting diode is fixed to the electrode 32, and the anode electrode (or cathode electrode) and the electrode 30 are fixed. Are connected by a thin metal wire 17. The back surface of the chip of the second light emitting diode is fixed to the electrode 33, and the electrode on the chip surface and the electrode 32 are connected by a thin metal wire 34. That is, the electrode to which the back surface of the chip to be the cathode electrode (or anode electrode) is fixed is connected to the thin metal wire extending from the anode electrode (or cathode electrode) of the next light emitting diode. A series connection is realized by repeating this connection form. Also in this case, 12 electrodes from the right electrode 30 to the left electrode 31 are formed so that the electrode is made of copper foil and the surface is coated with Ni, and the entire substrate is made a substantial reflector. It is patterned so as to be completely covered with. Of course, some gaps and slits SL are formed so that they are separated in a pattern.
[0062]
According to this structure, the current flowing through each of the light emitting diodes connected in series theoretically takes the same value, so that all the light emitting diodes shine in the same manner.
[0063]
In FIG. 6, the structure of the reflection means RF, the connection structure of the fine metal wires, and the structure of the lens are the same as those described with reference to FIGS. Even in this structure, by adopting a metal substrate, the surface temperature of the light emitting diode can be significantly lowered, and the driving current of the light emitting diode can be supplied accordingly, and the amount of light emitted from the light emitting diode also increases. it can. Therefore, if the reflecting means (cup) is employed in this state, the amount of light can be further increased.
[0064]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, since a metal substrate is employed and a bare chip-like light emitting diode is mounted on the metal substrate, heat dissipation from the substrate is improved, and a temperature rise of the light emitting diode itself can be suppressed. Therefore, more current can be passed, and the brightness as the light irradiation device can be improved. Moreover, the brightness of the light irradiation device can be further increased by employing the reflecting means and using the lens that covers the reflecting means.
[0065]
Moreover, since the electrode which reflects light is formed in the metal substrate, the light emitted from the side surface or the back surface of the light emitting diode can be reflected by the electrode. In particular, if a material having excellent corrosion resistance such as Ni or Au is formed on a copper foil pattern, it is possible to realize bonding property with metal fine wires and reflection efficiency at a time.
[0066]
If a flow prevention means is provided, the transparent resin can be used as a lens, and the amount of light directed upward can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a hybrid integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of a reflecting means, a fine metal wire, and a lens.
FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of a reflecting means.
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of a reflecting means (cup) and a lens.
FIG. 5 is a diagram illustrating an effect when a light emitting element is mounted on a metal substrate.
6 is a diagram in which the light emitting diodes of FIG. 1 are connected in series.
FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional structure of a substrate on which a light emitting diode is mounted.
FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional structure of a substrate on which a light emitting diode is mounted.
[Explanation of symbols]
11 Metal substrate
13 First electrode
14 Second electrode
15 Light emitting diode
19 Lens
RF reflection means (cup)

Claims (8)

少なくとも表面に絶縁膜が形成された平坦な金属基板と、
前記絶縁膜上に形成され、前記金属基板のほぼ全領域を覆い且つそれぞれはパターン的に分離される隙間だけ離間された前記金属基板の一領域から他の領域に渡って入り組んで設けられた平坦な第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極に一方の電極が接続され、前記第２の電極に他方の電極が接続された複数個の発光素子と、
前記金属基板上に設けられ、前記発光素子の周囲を囲み、発光素子の横方向からの発光も上方に反射させる放熱効果が良い反射手段とを有することを特徴とした混成集積回路装置。 A flat metal substrate having an insulating film formed on at least the surface;
A flat surface formed on the insulating film, covering almost the entire area of the metal substrate, and intricately extending from one region of the metal substrate to another region separated by a pattern-separated gap. A first electrode and a second electrode,
A plurality of light-emitting elements having one electrode connected to the first electrode and the other electrode connected to the second electrode;
A hybrid integrated circuit device comprising: a reflecting means provided on the metal substrate , surrounding the periphery of the light emitting element, and having a good heat dissipation effect for reflecting light emitted from a lateral direction of the light emitting element upward . 少なくとも表面に絶縁膜が形成された平坦な金属基板と、
前記絶縁膜上に形成され、前記金属基板のほぼ全領域を覆い且つそれぞれはパターン的に分離される隙間だけ離間された前記金属基板の一領域から他の領域に渡って入り組んで設けられた平坦な第１の電極および第２の電極と、
前記金属基板上に設けられ前記第１の電極と電気的に接続され、複数個の発光素子の周囲を囲んだ面が前記発光素子の横方向からの発光も上方に反射させる反射面となる放熱効果が良い複数個の反射手段とよりなり、
前記反射手段に前記発光手段の一方の電極が電気的に接続され固着され、前記第２の電極に前記発光素子の他方の電極が接続されたことを特徴とした混成集積回路装置。 A flat metal substrate having an insulating film formed on at least the surface;
A flat surface formed on the insulating film, covering almost the entire area of the metal substrate, and intricately extending from one region of the metal substrate to another region separated by a pattern-separated gap. A first electrode and a second electrode ,
A heat dissipation provided on the metal substrate and electrically connected to the first electrode, and a surface surrounding the periphery of the plurality of light emitting elements serves as a reflective surface for reflecting light emitted from the lateral direction of the light emitting elements upward. effect is more a good multiple pieces of reflection means,
The hybrid integrated circuit device, wherein one electrode of the light emitting means is electrically connected and fixed to the reflecting means, and the other electrode of the light emitting element is connected to the second electrode. 少なくとも表面に絶縁膜が形成された平坦な金属基板と、
前記絶縁膜上に形成され、前記金属基板のほぼ全領域を覆い且つそれぞれはパターン的に分離される隙間だけ離間された前記金属基板の一領域から他の領域に渡って入り組んで設けられた平坦な第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と電気的に接続される第３の電極と、前記第２の電極と電気的に接続される第４の電極とを有し、前記第３の電極および／または前記第４の電極の表面に入射された光を上方に反射する放熱効果が良い複数個の反射手段と、
前記反射手段の第３の電極に電気的に接続され固着され、前記第４の電極に他方の電極が接続された複数個の発光素子とを有することを特徴とした混成集積回路装置。 A flat metal substrate having an insulating film formed on at least the surface;
A flat surface formed on the insulating film, covering almost the entire area of the metal substrate, and intricately extending from one region of the metal substrate to another region separated by a pattern-separated gap. A first electrode and a second electrode ,
A third electrode electrically connected to the first electrode; and a fourth electrode electrically connected to the second electrode; and the third electrode and / or the fourth electrode. A plurality of reflecting means having a good heat dissipation effect to reflect light incident on the surface of the electrode upward;
A hybrid integrated circuit device comprising: a plurality of light emitting elements electrically connected and fixed to the third electrode of the reflecting means, and the other electrode connected to the fourth electrode. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子であり、前記一方の電極は、カソード電極またはアノード電極であり、他方の電極はアノード素子またはカソード電極である請求項１から請求項３のいずれかに記載の混成集積回路装置。  4. The hybrid integration according to claim 1, wherein the light emitting element is an LED element, the one electrode is a cathode electrode or an anode electrode, and the other electrode is an anode element or a cathode electrode. Circuit device. 前記反射手段は、内側の表面が実質鏡面を成す導電材から成り、側面が傾斜しているカップ状の形状を有していることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれかに記載の混成集積回路。  4. The reflecting means according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflecting means has a cup shape having an inner surface made of a conductive material having a substantially mirror surface and an inclined side surface. Hybrid integrated circuit. 前記他方電極と前記第２の電極は、金属細線により接続されることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の混成集積回路装置。  3. The hybrid integrated circuit device according to claim 1, wherein the other electrode and the second electrode are connected by a thin metal wire. 前記他方の電極と前記第４の電極は、金属細線により接続されていることを特徴とした請求項３に記載の混成集積回路装置。  4. The hybrid integrated circuit device according to claim 3, wherein the other electrode and the fourth electrode are connected by a thin metal wire. 前記反射手段には、表面が凸状のレンズが設けられる請求項１から請求項３、請求項５のいずれかに記載の混成集積回路装置。  6. The hybrid integrated circuit device according to claim 1, wherein a lens having a convex surface is provided on the reflecting means.
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