JP4284990B2

JP4284990B2 - Light emitting device

Info

Publication number: JP4284990B2
Application number: JP2002363477A
Authority: JP
Inventors: 和宇堀; 直司横田; 博司青木; 修一黒井; 徹也遠藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004200208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードチップを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発光ダイオードチップ（以降、ＬＥＤチップという）の放熱性を高めるため、金属板上にＬＥＤチップを実装し、その金属板上に導体パターンを有する絶縁基材を貼り合せて、ＬＥＤチップと導体パターンとをワイヤボンディングした構成の発光装置が提案されている（特願２００１−２５８６８０号参照）。
【０００３】
この発光装置の構成を図４に示す。発光装置９０は、金属板１の突出部１ａに電気的に絶縁し且つ熱的に結合するようにＬＥＤチップ２が実装されている。金属板１の平坦部は、ガラスエポキシ製の絶縁基材３と貼り合わされ、金属板１の突出部１ａは、絶縁基材３に形成された納入孔３ａに挿入されている。絶縁基材３の片面には、銅箔から成る導体パターン４が形成され、さらに、導体パターン４を覆うレジスト材５と、レジスト材５上に印刷されたインク材６が形成されている。導体パターン４は、金属板１の突出部１ａの近傍で終わり、ボンディングワイヤ９を介してＬＥＤチップ２に接続されている。プラスチック樹脂製のリング状の枠部材８が、金属板１の突出部１ａを囲むように絶縁基材３の上に接着剤１０により貼り付けられており、納入孔３ａ及び枠部材８内にエポキシ樹脂やシリコン樹脂等の透明な封止樹脂７が流し込まれてＬＥＤチップ２とボンディングワイヤ９が封止されている。
【０００４】
この発光装置９０では、ＬＥＤチップ２が金属板１の突出部１ａに直接実装されて金属板１と熱的に結合されているため、ＬＥＤチップ２の放熱性が高められる。また、この発光装置９０では、リング状の枠部材８を有するので、封止樹脂７がＬＥＤチップ２の近傍からはみ出さない。しかし、接着剤１０による枠部材８の浮きのために接着剤１０の粘度のバラツキで枠部材８の高さが安定しなかったり、枠部材８の下の導体パターン４の有る箇所と無い箇所との段差のために枠部材８が安定せずに傾きを生じたりする。
【０００５】
また、枠部材８の傾きを生じないようにした構成の発光装置が提案されている（特願２００１−２５８７５１参照）。この発光装置の構成を図５に示す。この発光装置９１では、絶縁基材３上にレジスト材５、インク材６、及び枠部材８を成形し、さらにそれらの表面に立体的な導体パターン４を成形したＭＩＤ（Molded Interconnected Device）基板が用いられている。この発光装置９１では、導体パターン４が枠部材８の上にあるので、枠部材８の下に段差が生じることがなく、枠部材８が傾きを生じることがない。
【０００６】
また、ＬＥＤチップを用いた光源装置に関し、アルミニウムより成るベース基板に電気絶縁層を介して導電パターンを形成し、ベース基板に貫設された取付孔にＬＥＤチップを取付け、電気絶縁層の導電パターン形成面のＬＥＤチップに対応する部位に枠部材を設け、枠部材内に透明樹脂を充填してＬＥＤチップを樹脂封止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２３６１１１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の発光装置においては、図４に示した発光装置９０では、上述のように枠部材８の高さが安定しなかったり枠部材８に傾きを生じたりする問題があった。また、図５に示した発光装置９１では、ＭＩＤ基板を形成するためにスパッタリング工程、レーザ加工工程、湿式メッキ工程、湿式エッチング工程が必要であり、工程が多いため高価になると共に、スパッタリング工程は真空容器が必要なため発光装置の製作可能な面積が小さいという問題があった。また、特許文献１に記載の光源装置では、アルミニウムより成るベース基板には出部が設けられておらず、ＬＥＤチップを金属板の突出部に実装する構成になっていないため、高い放熱性を得ることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤチップの高い放熱性を得ることができると共に、ＬＥＤチップの封止樹脂が充填される枠部材の高さバラツキや傾きを低減できる発光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、前方に突出した突出部が設けられ、かつ突出部の前面に収納凹所が形成された金属板と、収納凹所の底部に搭載されて金属板に熱的に結合した発光ダイオードチップと、突出部が挿入される納入孔が形成され、一方の面が金属板に重ねた形で金属板に接合され、他方の面に導体パターンが形成された絶縁基材と、導体パターンを覆うレジスト材と、発光ダイオードチップと導体パターンを接続するボンディングワイヤと、を備えた発光装置であって、レジスト材の上に、絶縁基材の納入孔の開口部の周りを囲むように設けられた枠部材と、納入孔及び枠部材内に充填され、発光ダイオードチップを封止する透光性を有する封止樹脂と、レジスト材上の少なくとも一部に印刷されたインク材と、を備え、枠部材は、インク材の上に設けられ、かつ枠部材の底面の一部がインク材の印刷されていない箇所に塗布された接着剤によりレジスト材に接着され、枠部材の底面の他の一部がインク材上に接触しているものである。
【００１１】
この構成においては、発光ダイオードチップは、金属板の突出部に形成された収納凹所に搭載されて金属板と熱的に結合される。このため、発光ダイオードチップで発生した熱は、速やかに金属板の突出部に熱伝導され、突出部を通じて金属板全体に広がり、金属板全体から放熱される。また、絶縁基材の納入孔の開口部の周りを囲むように枠部材が設けられているため、発光ダイオードチップを封止する封止樹脂が納入孔すなわち発光ダイオードチップの近傍からはみ出すことがなく、封止樹脂の表面形状が集光効率のよいレンズ形状になる。このため、発光ダイオードチップから放射された光は、封止樹脂の表面を透過することにより、効率よく集光されて外部に出射される。しかも、枠部材はインク材の上に設けられ、枠部材の底面の一部がインク材のない箇所において接着剤によりレジスト材に接着され、枠部材の底面の他の一部がインク材上に接触した状態とされる。枠部材は、枠部材の底面の一部がインク材上に接触した状態でインク材上に設けられるため、接着剤による浮きを生じることがない。このため、枠部材は、高さが一定となり、また、傾くこともない。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光装置において、インク材は、レジスト材上に導体パターンを跨って印刷されているものである。この構成においては、インク材を導体パターンを跨って印刷することにより、インク材の上面は、導体パターンの厚みによる凹凸段差が低減されて、平坦な面となる。このため、インク材の上に設けられた枠部材は、傾くことがない。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１に記載の発光装置において、枠部材は０．１［ｍｍ］から３．０［ｍｍ］の高さを有するものである。この構成においては、封止樹脂が枠部材から溢れることがなく、また、枠部材の高さが必要以上に高くならない。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載の発光装置において、枠部材の高さは部分的に異なるものである。この構成においては、発光ダイオードチップから放射された光は、枠部材の高さが低い部分に向う方向では、枠部材が低いために枠部材の内面で反射されず、そのままその方向に向かって枠部材の外部へ出射される。このため、発光ダイオードチップから放射された光は、枠部材の高さが低い方向に向けてより多くの光が出射される。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項３に記載の発光装置において、枠部材の中心側の面は傾きを持つものである。この構成においては、発光ダイオードチップから放射された光は、枠部材の中心側の面（すなわち枠部材の内面）の傾きに応じて所定の方向に反射され、集光されて枠部材の外部へ出射される。このため、枠部材の中心側の面の傾きを調整することにより、発光ダイオードチップから放射された光の集光方向を変えることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項３に記載の発光装置において、枠部材は反射率の高い色に着色するものである。この構成においては、発光ダイオードチップから放射された光は、枠部材の内面で高い反射率で反射され、枠部材の外部へ出射される。このため、発光ダイオードチップから放射された光は、枠部材の内側の面で反射するときの減衰が少なく、より強い光強度で出射される。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項３に記載の発光装置において、枠部材は透明であるものである。この構成においては、発光ダイオードチップから放射され枠部材の内面に照射される光は、枠部材の内面で反射されず、枠部材を透過して枠部材の外部へ出射される。このため、発光ダイオードチップから放射された光は、拡散して出射される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。発光装置１００は、アルミ製の金属板１にガラスエポキシ製の絶縁基材３が接合されて構成されている。金属板１は、前方に突出した突出部１ａを有し、この突出部１ａの前面に収納凹所１ｂが形成されている。発光ダイオードチップ（以降、ＬＥＤチップという）２は、この収納凹所１ｂの底面に直接実装されており、金属板１と熱的に結合されている。
【００２３】
絶縁基材３は、金属板１の突出部１ａが挿入される納入孔３ａを有しており、一方の面を金属板１に重ねた形で納入孔３ａに突出部１ａが挿入されて、接合剤（不図示）により金属板１に接合されている。絶縁基材３の他方の面には、銅箔から成る導体パターン４、導体パターン４を覆うレジスト材５、インク材６、及び枠部材８が形成されている。
【００２４】
インク材６は、納入孔３ａの周縁から所定距離おいて、レジスト材５の下にある導体パターン４を跨ってマスクし、かつ納入孔３ａを囲むように形成されている。このインク材６は、レジスト材５上に印刷により形成されており、レジスト材５上に回路記号やロードマップ等を印刷するのと同じ材料を用いている。枠部材８は、絶縁基材３の納入孔３ａの開口部の周りを囲むように設けられている。この枠部材８は、プラスチック樹脂によりリング状に形成されており、その底面の一部が接着剤１０によりレジスト材５に接着され、底面の他の一部がインク材６上に接触した状態になっている。すなわち、枠部材８とレジスト材５の間には、接着剤１０のみの箇所とインク材６のみの箇所がある。
【００２５】
ＬＥＤチップ２と導体パターン４は、ボンディングワイヤ９により接続されている。封止樹脂７は、納入孔３ａ及び枠部材８内に充填されており、ＬＥＤチップ２とボンディングワイヤ９を封止している。この封止樹脂７は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等から成り、透光性を有している。なお、上記枠部材８の高さは、封止樹脂７が枠部材８から溢れることを防ぎ、また、枠部材８の高さを必要以上に高くしないために、０．１［ｍｍ］から３．０［ｍｍ］の高さにするのが好ましい。
【００２６】
上記構成の発光装置１００は、以下の工程で製造される。まず、絶縁基材３に納入孔３ａを形成し、絶縁基材３の一方の面に導体パターン４、レジスト材５を形成する。次に、インク材６を納入孔３ａの周縁から所定距離おいて、レジスト材５の下にある導体パターン４を跨ってマスクしかつ納入孔３ａを囲むように形成する。インク材６で導体パターン４を跨ってマスクすることにより、インク材６の上面は、導体パターン４の厚みによる凹凸段差が低減されて、平坦な面となる。このインク材６は、回路記号やロードマップ等（不図示）と同時に印刷により形成する。そして、接着剤１０を納入孔３ａの周縁近傍のレジスト材５上（インク材６が印刷されていない箇所）に塗布し、別工程により作成した枠部材８をこの接着剤１０により接着する。これにより、枠部材８は、その底面の一部が接着剤１０によりレジスト材５に接着され、底面の他の一部がインク材６上に接触した状態になる。また、別工程により、金属板１に突出部１ａを設け、その突出部１ａに収納凹所を形成しておく。
【００２７】
次に、金属板１の突出部１ａが設けられている側の面、又は絶縁基材３の導体パターン４が形成されていない側の面に接合剤（不図示）を塗布し、金属板１の突出部１ａを絶縁基材３の導体パターン４が形成されていない側から納入孔３ａに挿入して、金属板１と絶縁基材３とを接合する。その後、ＬＥＤチップ２を金属板１の収納凹所１ｂの底部に直接実装し、ＬＥＤチップ２と導体パターン４をボンディングワイヤ９で接続する。最後に、封止樹脂７を枠部材８及び納入孔３ａ内に流し込んで硬化させ、ＬＥＤチップ２とボンディングワイヤ９を封止する。
【００２８】
上記構成の発光装置１００によれば、ＬＥＤチップ２を金属板１の突出部１ａに形成された収納凹所１ｂに直接実装しているため、ＬＥＤチップ２は金属板１と熱的に結合されている。これにより、ＬＥＤチップ２で発生した熱は、速やかに金属板１の突出部１ａに熱伝導され、突出部１ａを通じて金属板１全体に広がり、金属板１全体から放熱される。また、枠部材８を絶縁基材３の納入孔３ａの開口部の周りを囲むように設けているため、封止樹脂７が納入孔３ａすなわちＬＥＤチップ２の近傍からはみ出すことがなく、封止樹脂７の表面形状が集光効率のよいレンズ形状になる。これにより、ＬＥＤチップ２から放射された光は、封止樹脂７の表面を透過することにより効率よく集光されて外部に出射される。
【００２９】
また、枠部材８を納入孔３ａの周縁近傍のレジスト材５上（インク材６が印刷されていない箇所）に塗布された接着剤１０により接着するため、枠部材８は、その底面の一部が接着剤１０によりレジスト材５に接着され、底面の他の一部がインク材６上に接触する。これにより、枠部材８は、接着剤１０による浮きを生じることがなく、高さが一定に設けられると共に真直ぐに設けられ、枠部材８の位置精度が高められる。また、インク材６で導体パターン４を跨ってマスクするため、インク材６の上面は導体パターン４の厚みによる凹凸段差が低減されて平坦な面となる。これにより、インク材６の上に設けられた枠部材８は、傾くことがなく真直ぐに設けられ、枠部材８の位置精度が高められる。また、枠部材８の高さを０．１［ｍｍ］から３．０［ｍｍ］とすることにより、枠部材８から封止樹脂７が溢れない範囲で枠部材８の高さが抑えられ、発光装置１００が薄型化される。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１００は、枠部材８が熱硬化性の樹脂によりインク材６上に直接形成されている。本実施形態における他の構成については、第１の実施形態の構成と同様である。
【００３１】
本実施形態の発光装置１００は、以下の工程で製造される。まず、第１の実施形態と同様に、絶縁基材３に納入孔３ａ、導体パターン４、レジスト材５を形成する。次に、インク材６を回路記号やロードマップ等（不図示）と同時に印刷により形成する。そして、硬化前の柔軟性と粘着性のある状態の熱硬化性樹脂を、インク材６上に納入孔３ａの開口部の周りを囲むように付着させ、加熱する。これにより、熱硬化性樹脂は硬化し、インク材６上に形成された枠部材８となる。枠部材８の高さは、第１の実施形態と同様に、０．１［ｍｍ］から３．０［ｍｍ］の高さにするのが好ましい。その後、第１の実施形態と同様に、金属板１と絶縁基材３とを接合し、ＬＥＤチップ２を実装し、ＬＥＤチップ２と導体パターン４をボンディングワイヤ９で接続した後、ＬＥＤチップ２とボンディングワイヤ９を封止樹脂７で封止する。
【００３２】
本実施形態の発光装置１００によれば、枠部材８は、別途作成された部材を接着剤を用いて接着したものではなく、柔軟性と粘着性のある状態の材料（熱硬化性樹脂）をインク材６上に付着させた後に硬化して形成したものである。このため、枠部材８が接着剤による浮きによって傾いてしまうということがなく、枠部材８の傾きが低減され、枠部材８の位置精度が高められる。
【００３３】
なお、枠部材８を形成する材料は、熱硬化性樹脂に限らず、２液性の硬化樹脂や接着剤等を用いてもよい。また、枠部材８を反射率の高い色に着色してもよい。このようにすれば、ＬＥＤチップ２から放射された光は、枠部材８の内側の面で高い反射率で反射され、これにより、より強い光が枠部材８から出射される。
【００３４】
また、枠部材８の内側の面に傾きを持たせてもよい。このようにすれば、ＬＥＤチップ２から横方向に放射された光は、枠部材８の内側の面で上方向に反射され、これにより、枠部材８から出射される光は集光される。さらに、枠部材８の内径を可変できるノズルを用いて枠部材８の内側の面の傾きと高さを変えれば、枠部材８から出射される光の集光方向を変えることができる。
【００３５】
また、枠部材８を透明な材料により形成してもよい。このようにすれば、ＬＥＤチップ２から放射され枠部材８の内側の面に照射される光は、枠部材８の内側の面で反射されず、枠部材８を透過して枠部材８の外部へ出射され、これにより、枠部材８から出射される光は拡散される。
【００３６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１００は、枠部材８がインク材６によりレジスト材５上に直接形成されている。本実施形態における他の構成については、第１の実施形態の構成と同様である。
【００３７】
本実施形態の発光装置１００は、以下の工程で製造される。まず、第１の実施形態と同様に、絶縁基材３に納入孔３ａ、導体パターン４、レジスト材５を形成する。次に、レジスト材５上にインク材６を印刷することにより枠部材８を形成する。インク材６（枠部材８）は、納入孔３ａの周縁から所定距離に至る範囲において納入孔３ａを囲むように印刷する。このインク材６（枠部材８）は、回路記号やロードマップ等（不図示）を印刷する工程において、回路記号やロードマップと同時に印刷する。その後、第１の実施形態と同様に、金属板１と絶縁基材３とを接合し、ＬＥＤチップ２を実装し、ＬＥＤチップ２と導体パターン４をボンディングワイヤ９で接続した後、ＬＥＤチップ２とボンディングワイヤ９を封止樹脂７で封止する。
【００３８】
本実施形態の発光装置１００によれば、枠部材８はインク材６を印刷することにより形成されるため、回路記号やロードマップを印刷するときに、その印刷工程で同時に枠部材８を形成することができ、工数が削減される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、発光ダイオードチップが金属板の突出部に形成された収納凹所に搭載されて金属板に熱的に結合されているため、発光ダイオードチップの高い放熱性を得ることができる。また、絶縁基材の納入孔の開口部の周りを囲むように枠部材が設けられているため、封止樹脂の表面形状が集光効率のよいレンズ形状になり、発光ダイオードチップから放射される光の高い集光特性を得ることができる。しかも、枠部材がインク材の上に設けられると共に枠部材の底面の一部が接着剤によりレジスト材に接着されているため、枠部材の高さバラツキや傾きを低減でき、枠部材の位置精度を高めることができる。
【００４１】
請求項２の発明によれば、枠部材が導体パターンを跨って印刷されたインク材の上に設けられているため、枠部材の傾きを低減でき、枠部材の位置精度を高めることができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、枠部材の高さを０．１［ｍｍ］から３．０［ｍｍ］とすることにより、封止樹脂が枠部材から溢れない範囲で枠部材の高さを抑えることができ、発光装置を最適な薄さにすることができる。
【００４５】
請求項４の発明によれば、枠部材の高さが部分的に異なるため、発光ダイオードチップから放射された光を枠部材の高さが低い方向により多く出射させることができる。
【００４６】
請求項５の発明によれば、枠部材の中心側の面が傾きを持つため、発光ダイオードチップから放射された光を枠部材の中心側の面の傾きに応じた所定の方向に集光させることができる。
【００４７】
請求項６の発明によれば、枠部材が反射率の高い色に着色されているため、発光ダイオードチップから放射された光をより強い強度で出射させることができる。
【００４８】
請求項７の発明によれば、枠部材が透明であるため、発光ダイオードチップから放射された光を拡散して出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態による発光装置の構成を示す正面図、（ｂ）は同発光装置のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は同Ｃ−Ｃ断面図。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施形態による発光装置の構成を示す正面図、（ｂ）は同発光装置のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は同Ｃ−Ｃ断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第３の実施形態による発光装置の構成を示す正面図、（ｂ）は同発光装置のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は同Ｃ−Ｃ断面図。
【図４】従来の発光装置の構成を示す断面図。
【図５】別の従来の発光装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１金属板
１ａ突出部
１ｂ収納凹所
２ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）
３絶縁基材
３ａ納入孔
４導体パターン
５レジスト材
６インク材
７封止樹脂
８枠部材
９ボンディングワイヤ
１０接着剤
１００発光装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device using a light emitting diode chip.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to improve heat dissipation of a light emitting diode chip (hereinafter referred to as an LED chip), an LED chip is mounted on a metal plate, and an insulating base material having a conductor pattern is bonded on the metal plate. A light emitting device having a structure in which a conductor pattern is wire bonded has been proposed (see Japanese Patent Application No. 2001-258680).
[0003]
The structure of this light emitting device is shown in FIG. In the light emitting device 90, the LED chip 2 is mounted so as to be electrically insulated and thermally coupled to the protruding portion 1a of the metal plate 1. The flat portion of the metal plate 1 is bonded to the insulating base 3 made of glass epoxy, and the protruding portion 1a of the metal plate 1 is inserted into a delivery hole 3a formed in the insulating base 3. A conductive pattern 4 made of copper foil is formed on one surface of the insulating base 3, and a resist material 5 covering the conductive pattern 4 and an ink material 6 printed on the resist material 5 are formed. The conductor pattern 4 ends in the vicinity of the protruding portion 1 a of the metal plate 1 and is connected to the LED chip 2 via the bonding wire 9. A ring-shaped frame member 8 made of plastic resin is attached to the insulating base material 3 with an adhesive 10 so as to surround the protruding portion 1 a of the metal plate 1, and an epoxy is provided in the delivery hole 3 a and the frame member 8. Transparent sealing resin 7 such as resin or silicon resin is poured to seal LED chip 2 and bonding wire 9.
[0004]
In the light emitting device 90, since the LED chip 2 is directly mounted on the protruding portion 1a of the metal plate 1 and thermally coupled to the metal plate 1, the heat dissipation of the LED chip 2 is enhanced. In addition, since the light emitting device 90 includes the ring-shaped frame member 8, the sealing resin 7 does not protrude from the vicinity of the LED chip 2. However, due to the floating of the frame member 8 due to the adhesive 10, the height of the frame member 8 is not stable due to variations in the viscosity of the adhesive 10, or there are portions where the conductor pattern 4 under the frame member 8 is present and not present. Due to the difference in level, the frame member 8 is not stabilized and tilts.
[0005]
In addition, a light emitting device having a configuration in which the frame member 8 is not inclined has been proposed (see Japanese Patent Application No. 2001-258751). The structure of this light emitting device is shown in FIG. In the light emitting device 91, an MID (Molded Interconnected Device) substrate in which a resist material 5, an ink material 6, and a frame member 8 are formed on an insulating base material 3 and a three-dimensional conductor pattern 4 is formed on the surface thereof. It is used. In the light emitting device 91, since the conductor pattern 4 is on the frame member 8, no step is generated below the frame member 8, and the frame member 8 is not tilted.
[0006]
The present invention also relates to a light source device using LED chips, in which a conductive pattern is formed on a base substrate made of aluminum via an electrical insulating layer, and the LED chip is mounted in a mounting hole penetrating the base substrate. There is known one in which a frame member is provided at a portion corresponding to the LED chip on the forming surface, and the LED chip is resin-sealed by filling the frame member with a transparent resin (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236111
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional light emitting device described above, the light emitting device 90 shown in FIG. 4 has a problem that the height of the frame member 8 is not stable or the frame member 8 is inclined as described above. In addition, the light emitting device 91 shown in FIG. 5 requires a sputtering process, a laser processing process, a wet plating process, and a wet etching process in order to form an MID substrate. Since a vacuum container is required, there is a problem that an area where a light emitting device can be manufactured is small. Further, in the light source device described in Patent Document 1, the base portion made of aluminum is not provided with a protruding portion, and is not configured to mount the LED chip on the protruding portion of the metal plate. There was a problem that could not be obtained.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can obtain high heat dissipation of the LED chip and reduce height variation and inclination of the frame member filled with the sealing resin of the LED chip. It is an object to provide a light-emitting device that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with a metal plate provided with a protrusion protruding forward and having a storage recess formed on the front surface of the protrusion, and mounted on the bottom of the storage recess. A light emitting diode chip thermally coupled to the metal plate and a delivery hole into which the protrusion is inserted are formed, one surface is joined to the metal plate in a form superimposed on the metal plate, and a conductor pattern is formed on the other surface A light emitting device comprising: a resist substrate covering the conductor pattern; a bonding wire connecting the light emitting diode chip and the conductor pattern; At least a part of the frame member provided so as to surround the opening, a translucent sealing resin that fills the delivery hole and the frame member and seals the light-emitting diode chip, and at least part of the resist material a printed ink material, the For example, the frame member is provided on the ink material, and is bonded to the resist material with an adhesive partially coated on places that are not printed ink material of the bottom surface of the frame member, the other bottom surface of the frame member Is in contact with the ink material .
[0011]
In this configuration, the light emitting diode chip is mounted in a housing recess formed in the protruding portion of the metal plate and is thermally coupled to the metal plate. For this reason, the heat generated in the light emitting diode chip is quickly conducted to the protruding portion of the metal plate, spreads throughout the metal plate through the protruding portion, and is radiated from the entire metal plate. In addition, since the frame member is provided so as to surround the opening of the delivery hole of the insulating base material, the sealing resin for sealing the light emitting diode chip does not protrude from the vicinity of the delivery hole, that is, the light emitting diode chip. The surface shape of the sealing resin becomes a lens shape with good light collection efficiency. For this reason, the light emitted from the light emitting diode chip passes through the surface of the sealing resin, and is efficiently collected and emitted to the outside. In addition, the frame member is provided on the ink material, and a part of the bottom surface of the frame member is adhered to the resist material by an adhesive at a place where the ink material is not present, and the other part of the bottom surface of the frame member is placed on the ink material. It will be in contact. Since the frame member is provided on the ink material in a state where a part of the bottom surface of the frame member is in contact with the ink material, the frame member does not float due to the adhesive. For this reason, the frame member has a constant height and does not tilt.
[0013]
The invention of claim 2 is the light-emitting device according to claim 1, the ink material is one that is printed over the conductor pattern on the resist material. In this configuration, by printing the ink material across the conductor pattern, the upper surface of the ink material becomes a flat surface with reduced unevenness due to the thickness of the conductor pattern. For this reason, the frame member provided on the ink material does not tilt.
[0016]
A third aspect of the present invention, the light-emitting device according to claim 1, the frame member is one having a height of 3.0 [mm] from 0.1 [mm]. In this configuration, the sealing resin does not overflow from the frame member, and the height of the frame member does not increase more than necessary.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the third aspect , the height of the frame member is partially different. In this configuration, the light emitted from the light emitting diode chip is not reflected on the inner surface of the frame member in the direction toward the portion where the height of the frame member is low, and is not reflected on the inner surface of the frame member. The light is emitted to the outside of the member. For this reason, as for the light radiated | emitted from the light emitting diode chip, more light is radiate | emitted toward the direction where the height of a frame member is low.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the third aspect, the center-side surface of the frame member has an inclination. In this configuration, the light emitted from the light emitting diode chip is reflected in a predetermined direction according to the inclination of the surface on the center side of the frame member (that is, the inner surface of the frame member), and is condensed to the outside of the frame member. Emitted. For this reason, the condensing direction of the light radiated | emitted from the light emitting diode chip | tip can be changed by adjusting the inclination of the surface by the side of the center of a frame member.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the third aspect , the frame member is colored in a color having a high reflectance. In this configuration, the light emitted from the light emitting diode chip is reflected at a high reflectance on the inner surface of the frame member and is emitted to the outside of the frame member. For this reason, the light emitted from the light emitting diode chip is emitted with a higher light intensity with less attenuation when reflected by the inner surface of the frame member.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the light emitting device according to the third aspect , the frame member is transparent. In this configuration, the light emitted from the light emitting diode chip and applied to the inner surface of the frame member is not reflected by the inner surface of the frame member, but passes through the frame member and is emitted to the outside of the frame member. For this reason, the light emitted from the light emitting diode chip is diffused and emitted.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a), (b) and (c). The light emitting device 100 is configured by joining an insulating base material 3 made of glass epoxy to an aluminum metal plate 1. The metal plate 1 has a protruding portion 1a protruding forward, and a storage recess 1b is formed on the front surface of the protruding portion 1a. A light emitting diode chip (hereinafter referred to as an LED chip) 2 is directly mounted on the bottom surface of the housing recess 1 b and is thermally coupled to the metal plate 1.
[0023]
The insulating substrate 3 has a delivery hole 3a into which the protruding portion 1a of the metal plate 1 is inserted, and the protruding portion 1a is inserted into the delivery hole 3a in a form in which one surface is overlapped with the metal plate 1, Bonded to the metal plate 1 by a bonding agent (not shown). On the other surface of the insulating base 3, a conductor pattern 4 made of copper foil, a resist material 5 covering the conductor pattern 4, an ink material 6, and a frame member 8 are formed.
[0024]
The ink material 6 is formed to mask the conductor pattern 4 under the resist material 5 and surround the delivery hole 3a at a predetermined distance from the periphery of the delivery hole 3a. The ink material 6 is formed on the resist material 5 by printing, and the same material as that used for printing a circuit symbol, a road map, or the like on the resist material 5 is used. The frame member 8 is provided so as to surround the opening of the delivery hole 3 a of the insulating base 3. The frame member 8 is formed in a ring shape with a plastic resin, a part of the bottom surface thereof is adhered to the resist material 5 by the adhesive 10, and the other part of the bottom surface is in contact with the ink material 6. It has become. In other words, between the frame member 8 and the resist material 5, there is a place with only the adhesive 10 and a place with only the ink material 6.
[0025]
The LED chip 2 and the conductor pattern 4 are connected by a bonding wire 9. The sealing resin 7 is filled in the delivery hole 3 a and the frame member 8 and seals the LED chip 2 and the bonding wire 9. The sealing resin 7 is made of epoxy resin, silicon resin, or the like, and has translucency. The height of the frame member 8 is from 0.1 [mm] to 3 in order to prevent the sealing resin 7 from overflowing from the frame member 8 and to prevent the height of the frame member 8 from becoming higher than necessary. It is preferable to set the height to 0.0 [mm].
[0026]
The light emitting device 100 having the above configuration is manufactured by the following steps. First, the delivery hole 3 a is formed in the insulating base material 3, and the conductor pattern 4 and the resist material 5 are formed on one surface of the insulating base material 3. Next, the ink material 6 is masked over the conductor pattern 4 under the resist material 5 at a predetermined distance from the periphery of the delivery hole 3a and is formed so as to surround the delivery hole 3a. By masking across the conductor pattern 4 with the ink material 6, the upper surface of the ink material 6 becomes a flat surface with reduced unevenness due to the thickness of the conductor pattern 4. The ink material 6 is formed by printing simultaneously with a circuit symbol, a road map, etc. (not shown). And the adhesive agent 10 is apply | coated on the resist material 5 (location in which the ink material 6 is not printed) of the periphery vicinity of the delivery hole 3a, and the frame member 8 created by another process is adhere | attached with this adhesive agent 10. FIG. Thereby, a part of the bottom surface of the frame member 8 is adhered to the resist material 5 by the adhesive 10 and the other part of the bottom surface is in contact with the ink material 6. Moreover, the protrusion part 1a is provided in the metal plate 1 by another process, and the accommodation recess is formed in the protrusion part 1a.
[0027]
Next, a bonding agent (not shown) is applied to the surface of the metal plate 1 where the protruding portion 1a is provided, or the surface of the insulating base 3 where the conductor pattern 4 is not formed. The protruding portion 1a is inserted into the delivery hole 3a from the side of the insulating base 3 where the conductor pattern 4 is not formed, and the metal plate 1 and the insulating base 3 are joined. Thereafter, the LED chip 2 is directly mounted on the bottom of the housing recess 1 b of the metal plate 1, and the LED chip 2 and the conductor pattern 4 are connected by the bonding wire 9. Finally, the sealing resin 7 is poured into the frame member 8 and the delivery hole 3a and cured, and the LED chip 2 and the bonding wire 9 are sealed.
[0028]
According to the light emitting device 100 having the above configuration, since the LED chip 2 is directly mounted in the housing recess 1b formed in the protruding portion 1a of the metal plate 1, the LED chip 2 is thermally coupled to the metal plate 1. ing. Thereby, the heat generated in the LED chip 2 is quickly conducted to the protruding portion 1a of the metal plate 1, spreads throughout the metal plate 1 through the protruding portion 1a, and is radiated from the entire metal plate 1. Further, since the frame member 8 is provided so as to surround the opening of the delivery hole 3a of the insulating base material 3, the sealing resin 7 does not protrude from the vicinity of the delivery hole 3a, that is, the LED chip 2, and is sealed. The surface shape of the resin 7 becomes a lens shape with good light collection efficiency. Thereby, the light radiated from the LED chip 2 is efficiently condensed by passing through the surface of the sealing resin 7 and emitted to the outside.
[0029]
In addition, since the frame member 8 is adhered by the adhesive 10 applied on the resist material 5 (location where the ink material 6 is not printed) in the vicinity of the periphery of the delivery hole 3a, the frame member 8 is a part of its bottom surface. Is bonded to the resist material 5 by the adhesive 10, and the other part of the bottom surface contacts the ink material 6. As a result, the frame member 8 is not lifted by the adhesive 10, is provided with a constant height and is provided straight, and the positional accuracy of the frame member 8 is increased. Further, since the ink material 6 is masked across the conductor pattern 4, the upper surface of the ink material 6 becomes a flat surface by reducing the uneven step due to the thickness of the conductor pattern 4. Thereby, the frame member 8 provided on the ink material 6 is provided straight without being inclined, and the positional accuracy of the frame member 8 is improved. Further, by setting the height of the frame member 8 from 0.1 [mm] to 3.0 [mm], the height of the frame member 8 is suppressed in a range in which the sealing resin 7 does not overflow from the frame member 8, The light emitting device 100 is thinned.
[0030]
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b) and (c). In the light emitting device 100 of the present embodiment, the frame member 8 is directly formed on the ink material 6 with a thermosetting resin. Other configurations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0031]
The light emitting device 100 of the present embodiment is manufactured through the following steps. First, similarly to the first embodiment, the delivery hole 3a, the conductor pattern 4, and the resist material 5 are formed in the insulating base 3. Next, the ink material 6 is formed by printing simultaneously with a circuit symbol, a road map, etc. (not shown). Then, a thermosetting resin in a state of being soft and sticky before being cured is attached on the ink material 6 so as to surround the opening of the delivery hole 3a and heated. As a result, the thermosetting resin is cured and becomes a frame member 8 formed on the ink material 6. The height of the frame member 8 is preferably set to a height of 0.1 [mm] to 3.0 [mm], as in the first embodiment. Thereafter, similarly to the first embodiment, the metal plate 1 and the insulating base material 3 are joined, the LED chip 2 is mounted, the LED chip 2 and the conductor pattern 4 are connected by the bonding wire 9, and then the LED chip 2. The bonding wire 9 is sealed with a sealing resin 7.
[0032]
According to the light emitting device 100 of the present embodiment, the frame member 8 is not formed by bonding a separately created member using an adhesive, but a material (thermosetting resin) that is flexible and sticky. It is formed by being cured after being deposited on the ink material 6. For this reason, the frame member 8 is not tilted by the float due to the adhesive, the tilt of the frame member 8 is reduced, and the positional accuracy of the frame member 8 is increased.
[0033]
The material forming the frame member 8 is not limited to a thermosetting resin, and a two-component curable resin or an adhesive may be used. Further, the frame member 8 may be colored with a high reflectance. In this way, the light emitted from the LED chip 2 is reflected at a high reflectivity on the inner surface of the frame member 8, and thereby stronger light is emitted from the frame member 8.
[0034]
Further, the inner surface of the frame member 8 may be inclined. If it does in this way, the light radiated | emitted from LED chip 2 by the horizontal direction will be reflected upward by the inner surface of the frame member 8, and, thereby, the light radiate | emitted from the frame member 8 will be condensed. Furthermore, if the inclination and height of the inner surface of the frame member 8 are changed using a nozzle that can change the inner diameter of the frame member 8, the light collecting direction of the light emitted from the frame member 8 can be changed.
[0035]
Further, the frame member 8 may be formed of a transparent material. In this way, the light emitted from the LED chip 2 and applied to the inner surface of the frame member 8 is not reflected by the inner surface of the frame member 8, but is transmitted through the frame member 8 to the outside of the frame member 8. Thus, the light emitted from the frame member 8 is diffused.
[0036]
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a), (b), and (c). In the light emitting device 100 of this embodiment, the frame member 8 is directly formed on the resist material 5 by the ink material 6. Other configurations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0037]
The light emitting device 100 of the present embodiment is manufactured through the following steps. First, similarly to the first embodiment, the delivery hole 3a, the conductor pattern 4, and the resist material 5 are formed in the insulating base 3. Next, the frame member 8 is formed by printing the ink material 6 on the resist material 5. The ink material 6 (frame member 8) is printed so as to surround the delivery hole 3a in a range from the periphery of the delivery hole 3a to a predetermined distance. The ink material 6 (frame member 8) is printed at the same time as the circuit symbol and the road map in the step of printing a circuit symbol and a road map (not shown). Thereafter, similarly to the first embodiment, the metal plate 1 and the insulating base material 3 are joined, the LED chip 2 is mounted, the LED chip 2 and the conductor pattern 4 are connected by the bonding wire 9, and then the LED chip 2. The bonding wire 9 is sealed with a sealing resin 7.
[0038]
According to the light emitting device 100 of the present embodiment, since the frame member 8 is formed by printing the ink material 6, the frame member 8 is simultaneously formed in the printing process when the circuit symbol or the road map is printed. Can reduce man-hours.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1, the light emitting diode chip is mounted in the housing recess formed in the protruding portion of the metal plate and is thermally coupled to the metal plate. High heat dissipation can be obtained. In addition, since the frame member is provided so as to surround the opening of the delivery hole of the insulating base material, the surface shape of the sealing resin becomes a lens shape with high light collection efficiency and is emitted from the light emitting diode chip. High light condensing characteristics can be obtained. In addition, since the frame member is provided on the ink material and a part of the bottom surface of the frame member is bonded to the resist material with an adhesive, the height variation and inclination of the frame member can be reduced, and the position accuracy of the frame member Can be increased.
[0041]
According to invention of Claim 2 , since the frame member is provided on the ink material printed across the conductor pattern, the inclination of a frame member can be reduced and the positional accuracy of a frame member can be improved.
[0044]
According to the invention of claim 3 , by setting the height of the frame member from 0.1 [mm] to 3.0 [mm], the height of the frame member is set within a range in which the sealing resin does not overflow from the frame member. The light-emitting device can be made optimally thin.
[0045]
According to invention of Claim 4 , since the height of a frame member differs partially, the light radiated | emitted from the light emitting diode chip can be more emitted in the direction where the height of a frame member is low.
[0046]
According to the invention of claim 5 , since the surface on the center side of the frame member has an inclination, the light emitted from the light emitting diode chip is condensed in a predetermined direction according to the inclination of the surface on the center side of the frame member. be able to.
[0047]
According to the invention of claim 6 , since the frame member is colored in a color having a high reflectance, the light emitted from the light emitting diode chip can be emitted with a stronger intensity.
[0048]
According to the invention of claim 7 , since the frame member is transparent, the light emitted from the light emitting diode chip can be diffused and emitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a front view showing a configuration of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a sectional view taken along line BB of the light emitting device, and FIG. .
2A is a front view showing a configuration of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2B is a sectional view taken on line B-B of the light emitting device, and FIG. 2C is a sectional view taken on line C-C of FIG. .
3A is a front view showing a configuration of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB of the light emitting device, and FIG. 3C is a sectional view taken along the line CC of FIG. .
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional light emitting device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional light emitting device.
[Explanation of symbols]
1 Metal plate 1a Projection 1b Storage recess 2 LED chip (light emitting diode chip)
3 Insulating Base 3a Delivery Hole 4 Conductor Pattern 5 Resist Material 6 Ink Material 7 Sealing Resin 8 Frame Member 9 Bonding Wire 10 Adhesive 100 Light-Emitting Device

Claims

A metal plate provided with a protruding portion protruding forward and having a storage recess formed in front of the protruding portion, and a light emitting diode chip mounted on the bottom of the storage recess and thermally coupled to the metal plate A delivery hole into which the protruding portion is inserted, one surface is joined to the metal plate in a form superimposed on the metal plate, and an insulating substrate having a conductor pattern formed on the other surface; A light-emitting device comprising: a resist material that covers a conductor pattern; and a bonding wire that connects the light-emitting diode chip and the conductor pattern,
On the resist material, a frame member provided so as to surround the opening of the delivery hole of the insulating base material,
A sealing resin having a translucency filling the delivery hole and the frame member and sealing the light emitting diode chip;
An ink material printed on at least a part of the resist material;
Equipped with a,
The frame member is provided on the ink material, and a part of the bottom surface of the frame member is adhered to the resist material by an adhesive applied to a portion where the ink material is not printed, and the frame member The other part of the bottom surface of the ink is in contact with the ink material,
A light emitting device characterized by that.

The ink material, the light-emitting device according to claim 1, characterized in that it is printed over the conductor pattern on the resist material.

The light emitting device according to claim 1 , wherein the frame member has a height of 0.1 [mm] to 3.0 [mm].

The light emitting device according to claim 3 , wherein heights of the frame members are partially different.

The light emitting device according to claim 3 , wherein a surface of the frame member on a center side has an inclination.

The light emitting device according to claim 3 , wherein the frame member is colored in a color having a high reflectance.

The light emitting device according to claim 3 , wherein the frame member is transparent.