JP4676386B2 - 側面発光型ｌｅｄパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

側面発光型ｌｅｄパッケージ及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は側面発光型ＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関する。より詳細には、光を側方向で反射させる反射層を所望の形に容易に製作することが可能で、ＬＥＤチップサイズの影響なく小型で大量生産が可能で、ＬＥＤアレイタイプにも容易に製作が可能で作業生産性を大きく向上させた側面発光型ＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関する。
ＬＣＤバックライトユニット（ＬＣＤ ＢＬＵ）用としてＬＥＤパッケージの使用量が増加しつつある。ＬＣＤバックライトユニット用に使われる高出力パッケージ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ ＰＫＧ）は、ヒートスラグ（ｈｅａｔ ｓｌｕｇ）を装着したパッケージ（ＰＫＧ）にレンズ（ｌｅｎｓ）を覆い直下型サイドエミッター（ｓｉｄｅ ｅｍｉｔｔｅｒ）方式を使うため、厚さが非常に厚い問題点がある。そして、ＬＣＤバックライトユニットの厚さが漸次スリーム（ｓｌｉｍ）化される趨勢に伴いＬＣＤバックライトユニット用に使用されるＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ ＰＫＧ）の厚さもまた漸次薄くなる趨勢にある。
図１ａは、従来の技術に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ２００を示す。このような従来の構造はＬＥＤチップ２０５が装着される基板２１０上にレンズ２１２を覆う構造として基板２１０にレンズ２１２を付着する工程が追加され、別途のレンズ２１２を製作しなければならないという問題がある。また、レンズ２１２を貼り付ける作業も煩雑である。
図１ｂは、異なる構造のＬＥＤパッケージ２３０の構造を示す。このＬＥＤパッケージは、基板２３２上のモールディング部２３５に平板型反射フィルム２３７を形成する構造を有する。このような方式もＬＥＤチップ２４０からの光が反射フィルムに反射されるので、側方向に効率的に反射させるには問題点がある。
図２ａには、また他の構造のＬＥＤパッケージ２６０が図示される。この構造は、下記特許文献１に記載されるように、モールディング部２６２の上部面に窪んだ溝を形成し、この溝に光反射層２６５が形成され、側面四方に投光面が形成される。この構造では、光反射層２６５がモールディング部２６２の中央一部のみに掛かり、ＬＥＤチップ２７０が梯形リード端子２７２に装着される。この構造では、光を上部方向ではなく側方向に投射させるには限界がある。また、リード端子で構成され、時間当たり生産量が落ちる問題点がある。
図２ｂには、また異なる構造のＬＥＤパッケージ３００が図示される。これはＭｅｔｈｅｗ Ｌ．Ｓｏｍｍｅｒｓに付与された特許に係る下記特許文献２に記載される。ＬＥＤチップ３０２を透明なモールディング部３０４が包み、モールディング部３０４の上部面には中央が窪んだ反射面３０６が形成され、反射面３０６には反射層３０８が形成される。このような構造により、側面四方にわたって投光面３１０が形成される。しかしながら、このような構造も、光が上部側に分散されることにより光を側方向に効果的に誘導させるには限界がある。また、リード端子で構成され、時間当たり生産量が落ちる問題点がある。
特開平１０−０８２９１６号公報 米国特許第６６７４０９６号明細書
本発明は上記のような従来の問題点を解消し、光が反射層の上部に分散されることを防止し、効果的に側方向に反射させることができる側面発光型ＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、モールディング部を所望の形に容易に製作することができ、ＰＣＢタイプで大量生産が可能な側面発光型ＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することも目的のひとつである。
更に、ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎトランスファーモールディング法を採用することにより、色散布が最小化された側面発光型ＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することも目的のひとつである。
本発明の第１の形態として、光源から出た光を側方向に投射させる側面発光型ＬＥＤパッケージであって、電極が形成された基板と、基板上に電気的に連結配置された光源と、基板と光源を覆って保護し中央が窪んだ上部面を形成したモールディング部と、モールディング部の上部面全体を覆い、モールディング部の側面から光を反射する投光面を形成した反射層とを含む側面発光型ＬＥＤパッケージが提供される。
また、ひとつの実施形態によると、上記側面発光型ＬＥＤパッケージにおいて、反射層は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属を蒸着して形成される。
また他の実施形態によると、上記側面発光型ＬＥＤパッケージにおいて、反射層は、反射率が高い薄膜をモールディング部に付着させて成る。
また他の実施形態によると、上記側面発光型ＬＥＤパッケージにおいて、モールディング部は、その内部に光源となるＬＥＤチップを配置される。
また他の実施形態によると、上記側面発光型ＬＥＤパッケージにおいて、基板は、電極を形成されたＰＣＢまたはセラミック材料を含む。
また他の実施形態によると、上記側面発光型ＬＥＤパッケージにおいて、反射層は、モールディング部から上方への光の漏洩を防止する。
更に、本発明の第２の形態として、光源から出た光を側方向に投射させるための側面発光型ＬＥＤパッケージを製造する製造方法であって、電極が形成された基板を提供する段階と、基板上に光源を配置する段階と、光源および基板の上に、中央が窪んだ上部面を有するモールディング部を形成する段階と、モールディング部の上部面を全体的に覆う反射層を形成する段階と、基板、モールディング部及び反射層を同時に切断してモールディングの側面に投光面を形成する切断段階とを含む製造方法が提供される。
また、ひとつの実施形態によると、上記製造方法において、モールディング部を形成する段階は、蛍光体が混合された透明ＥＭＣ（ＥｐｏｘｙＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎ）に対するトランスファーモールディング法の実施を含む。
また他の実施形態によると、上記製造方法において、反射層を形成する段階は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属を蒸着する処理を含む。
また他の実施形態によると、上記製造方法において、反射層を形成する段階は、反射率が高い薄膜をモールディング部に付着させる処理を含む。
また他の実施形態によると、上記製造方法において、切断段階は、反射層および基板の外周形状並びにモールディング部の外周形状を同一に切断する処理を含む。
また他の実施形態によると、上記製造方法において、投光面を形成する段階は、ＬＥＤチップが配置の配列に平行な方向について、基板、モールディング部および反射層を切断する処理を含む。
なお、上記した発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
上記本発明によると、モールディング部に付着される射出物などが不要で射出物による制約を受けないため、小型化された薄型（Ｔｈｉｎ）構造にできる。また、投光面が光源を成すＬＥＤチップの装着平面の側方向に形成されるので、ＬＥＤチップサイズの影響なく薄い厚さで製作できる。
また、基板をＰＣＢ工程状態で、即ちＬＥＤチップの実装工程からそれ以後のモールディング及び切断工程までＰＣＢ状態で成されるので、大量生産に適し、アレイタイプ（Ａｒｒａｙ Ｔｙｐｅ）のＬＥＤパッケージとして容易に製作できる。
更に、モールディング部を形成するモールド（未図示）の形態に応じて、多様な形態のモールディング部を形成でき、それによりモールディング部に形成される反射層の形状を容易に所望の形状とすることができる。
また更に、本発明は蛍光体と混合される透明ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎトランスファーモールディング法を採用することにより、硬化後のモールディング部における色散布を最小化できる。従って、光学品質も大きく向上される。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図３ａ〜図３ｃ、図４ａ〜図４ｃ並びに図５ａおよび図５ｂに、本発明の実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の形状および構造を示す。これらの側面発光型ＬＥＤパッケージ１は、光源５を成すＬＥＤチップから出た光をモールディング部１０の側方向に投射させる。光の投射方向は、好ましくはＬＥＤチップが配置される平面に対して平行な側方向である。
上記の側面発光型ＬＥＤパッケージ１は電極１６が形成された基板１５を有する。基板１５は、好ましくはパターン電極またはビアホール形態の垂直な電極１６が形成されたＰＣＢまたはセラミック材料により形成できる。
また、基板１５上には、電極１６に対して電気的に連結配置されたＬＥＤチップが光源５として実装される。ＬＥＤチップは、その電気端子が全て上部面に形成された水平型タイプ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｙｐｅ）とすることも、あるいは、上下部面に形成された垂直型タイプ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｙｐｅ）とすることもできる。
更に、光源５および基板１５の上には、これらを覆って保護するモールディング部１０が形成される。モールディング部１０は、硬化させた樹脂などにより形成できる。好ましくは、蛍光体が混合された透明ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎ層により形成され、モールディング部１０における色散布を最小化する。
モールディング部１０を形成する過程において、モールディング部１０を成すモールド（未図示）として多様な形状のものを用いることができる。例えば、図３ａまたは図３ｂに図示した通り、上部面の中央が窪んだ円錐状曲面または角錐状曲面を有する形態にできる。また、図３ｃに図示の通り、上部面の中央と上部面枠の中央が窪み、上部面の角部分は膨らんだ形態にも形成できる。なお、後述する製造方法に係る説明に示す通り、モールディング部１０を形成する場合に用いるモールド（未図示）の形態を、モールディング部１０の形状に合わせて加工することにより、所望の形状のモールディング部を形成できる。
上記のようにいずれか一つの形態で形成されたモールディング部１０の上面には、モールディング部１０の外面を覆う反射層２０が装荷される。反射層２０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属を蒸着するなどして形成できる。また、反射率の高い薄膜をモールディング部１０の上部面に直接に、あるいは取り囲むように付着させて（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）形成することもできる。反射層２０は、モールディング部１０の上部面を完全に包んで、光の上部への漏出を遮断し、光源の側方向に形成された投光面１７に光を誘導する。
投光面１７は、光源５を成すＬＥＤチップが実装された基板１５の平面に対して交差する方向に形成される。また、投光面１７は、図４に図示した通り、丸い円周面を形成するか、多角形の角形面を形成することができる。
上記の反射層２０、モールディング部１０および基板１５が形成する外周形状は相互に同一になる。反射層２０がモールディング部１０の上部面を完全に封止するので、上部への光の漏洩が防止される。
また、図５ａおよび図５ｂに示すように、この側面発光型ＬＥＤパッケージ１は、モールディング部１０の内部に光源５を成すＬＥＤチップを具備する。ＬＥＤチップは、図５ａに示すように単一とすることも、図５ｂに示すように複数とすることもできる。
次に、上記の側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法について説明する。側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法１００は図６に図示された通り、先ず一つのモールディング部１０と反射層２０の内部に光源５を成すため一つのＬＥＤチップを具備して製作可能である。
側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法１００においては、まず、電極１６が形成された基板１５を提供する段階１０２が実行される。基板１５はビアホール等の垂直な電極１６あるいはパターン電極が形成されたＰＣＢ、パターン電極が形成されたセラミック材料などを用いることができる。例えば、光源５を成すＬＥＤチップが実装される領域にはビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅｓ）等の垂直な電極１６が形成される。
次に、基板１５に光源５を実装する段階１０４が実行される。この段階１０４においては、例えば、一つの基板１５上に多数のＬＥＤチップが一時に実装され、基板１５の電極１６に、各々の光源５が電気的に連結配線される。
続いて、光源５および基板１５の上にモールディング部１０を形成する段階１０６が実行される。この段階１０６において、モールディング部１０は、好ましくは蛍光体（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）が混合された透明ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎ）により、例えばトランスファーモールディング法で成形される。これにより、樹脂が硬化した後の色散布が最小化される。
上記のようなモールディング部１０を形成する段階１０６においては、図３ａ〜図３ｃについて既に説明した通り、使用されるモールド（未図示）の形状に応じて、上部面の中央が窪んだ円錐状曲面または角錐状曲面、あるいは、上部面の中央および上部面枠中央が窪み、上部面の角部分が膨らんだ形状に成形される。
更に、モールディング部１０の外面には、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された金属または合金等を蒸着するか、または、反射率が高い別途の薄膜などを装荷することにより、反射層２０が形成される段階１０８が実行される。反射層２０は、モールディング部１０に付着または取り囲むように形成される。また、このようにモールディング部１０を形成した後には上記基板１５、モールディング部１０及び反射層２０を同時に切断する段階１１０が実行される。
切断する段階１１０は、生産しようとする本発明の側面発光型ＬＥＤパッケージの形態に応じて、ダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）、ブレイキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）、またはレーザ切断（Ｌａｓｅｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ）等の方法により実施できる。
即ち、側面発光型ＬＥＤパッケージ１の形態が方形を成す場合は、段階１１０において、基板１５、モールディング部１０および反射層２０を同時に左右方向にダイシングまたはブレイキングして、個々の側面発光型ＬＥＤパッケージ１を分離させる。
また、側面発光型ＬＥＤパッケージ１が丸い円周の投光面１７を有する場合は、基板１５、モールディング部１０および反射層２０を、レーザ加工で同時に裁断することにより切り分けることができる。
このように、基板１５、モールディング部１０および反射層２０を切断処理すると、段階１１２において、光源５として一つのＬＥＤチップを内蔵した側面発光型ＬＥＤパッケージ１が得られる。
上記のように製作された側面発光型ＬＥＤパッケージ１では、モールディング部１０の上面が反射層２０により完全に覆われるので、光源５のＬＥＤチップから発光された光が反射層２０の上方へ分散されることが防止され、側方向に効率よく反射され、出射される。
また、基板１５、モールディング部１０及び反射層２０をＰＣＢタイプとすることにより、大量生産により生産性を高めることができる。更に、モールディング部１０における色散布を最小化できるので、発光性能が優秀な側面発光型ＬＥＤパッケージ１とすることができる。
図７は、上記の側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法１５０を段階的に示す。ここで製造される側面発光型ＬＥＤパッケージ１では、一つのモールディング部１０および反射層２０の内部に、多数個のＬＥＤチップにより形成された光源５が内蔵される。
製造方法１５０においては、図６について説明した場合と同様に、先ず電極１６が形成された基板１５を提供する段階１５２が実行される。即ち、基板１５において、光源５を成すＬＥＤチップが実装される領域には複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅｓ）が形成され、垂直な電極１６がそれぞれ形成される。
次に、基板１５上に光源５を成す複数のＬＥＤチップが配置され、複数のワイヤを利用して各ＬＥＤチップを電極１６に電気的に配線する段階１５４が実行される。
続いて、光源５および基板１５の上にモールディング部１０を形成する段階１５６が実行される。モールディング部１０は、例えば、透明ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎ）により、トランスファーモールディング法で形成される。
更に、図６について説明した場合と同様に、モールディング部１０の外面に、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属または合金を蒸着するか、あるいは、反射率が高い別の薄膜をモールディング部１０に付着または取り囲むよう形成させる段階１５８が行われる。
また更に、基板１５、モールディング部１０および反射層２０を切断して、側面に投光面１７を形成する段階１６０が実行される。こうして、段階１６２として、多数個のＬＥＤチップからなる光源５を内蔵した側面発光型ＬＥＤパッケージ１が得られる。
このようにして製作された側面発光型ＬＥＤパッケージ１は、反射層２０がモールディング部１０の上部面を完全に覆うので、光源５から発光された光が反射層２０の上部に分散されることが防止され、側方向の投光面１７に効率よく反射される。
また、基板１５、モールディング部１０および反射層２０をＰＣＢタイプとすることにより大量生産により生産性よく製造できる。更に、モールディング部１０における色散布を最小化できると共に、複数のＬＥＤチップからなる光源５を備えるので、発光性能が優秀な側面発光型ＬＥＤパッケージ１とすることができる。
また、光源５を成すＬＥＤチップとして、レッド（Ｒｅ）、グリーン（Ｇｒｅｅｎ）、ブルー（Ｂｌｕｅ）を同時に実装して、白色光（Ｗｈｉｔｅ）を発光する側面発光型ＬＥＤパッケージ１とすることもできるまた、ツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ Ｄｉｏｄｅ）も一緒に実装できる。
また、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態が本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
レンズ２１２を具備した側面発光型ＬＥＤパッケージ２００の構造を示す図である。 反射フィルム２３７を具備した側面発光型ＬＥＤパッケージの構造２３０を示す図である。 上部面一部に凹反射面と反射層２６５を具備した側面発光型ＬＥＤパッケージ２６０の構造を示す図である。 上部面中央一部に凹円錐状反射面と反射層３０８を有する側面発光型ＬＥＤパッケージ３００の構造を示す図である。 丸い外周面の投光面と円錐状凹型の反射層２０を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の斜視図である。 角形外周面の投光面と円錐状凹型の反射層２０を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の斜視図である。 角形外周面の投光面と上部面中央と枠中央が窪んだ反射層２０を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の斜視図である。 丸い外周面の投光面１７と円錐状凹反射層を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の構造を示す断面図である。 角形外周面の投光面１７と円錐状凹反射層を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の構造を示す断面図である。 角形外周面１７の投光面と上部面中央と枠中央が窪んだ反射層を有する、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の構造を示す断面図である。 単一のＬＥＤチップを光源５として具備した、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の平面図である。 複数のＬＥＤチップを光源５として具備した、ひとつの実施形態に係る側面発光型ＬＥＤパッケージ１の平面図である。 単一のＬＥＤチップを光源５として具備した側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法を段階的に図示した図である。 複数のＬＥＤチップを光源５として具備した側面発光型ＬＥＤパッケージ１の製造方法を段階的に図示した説明図である。
符号の説明
１、２００、２３０、２６０、３００ 側面発光型ＬＥＤパッケージ、
５、２０５、２４０ 光源、
１０、２３５、２６２、３０４ モールディング部、
１５、２１０、２３２ 基板、
１６ 電極、
１７、３１０ 投光面、
２０、２６５、３０８ 反射層、
１００、１５０ 製造方法、
１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１５２、１５４、
１５６、１５８、１６０、１６２ 段階、
２１２ レンズ、
２３７ 反射フィルム、
２７０、３０２ ＬＥＤチップ、
２７２、３１４ リード端子

Claims (12)

  1. 光源から出た光を側方向に投射させる側面発光型ＬＥＤパッケージであって、
    電極が形成された基板と、
    前記基板上に電気的に連結配置された光源と、
    前記基板と光源を覆って保護し中央が窪んだ上部面を形成したモールディング部と、
    前記モールディング部の上部面全体を覆い、前記モールディング部の側面へ光を反射する反射層と
    を含み、
    前記モールディング部は上部面の中央と上部面枠の中央が窪み、上部面の角部分は膨らんだ形態で形成されることを特徴とする側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  2. 前記反射層は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属を蒸着して形成される請求項１に記載の側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  3. 前記反射層は、反射率が高い薄膜を前記モールディング部の上部面に付着させて形成する請求項１に記載の側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  4. 前記モールディング部は、その内部に光源となるＬＥＤチップを配置される請求項１に記載の側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  5. 前記基板は、前記電極を形成されたＰＣＢまたはセラミック材料を含む請求項１に記載の側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  6. 前記反射層は、前記モールディング部から上方への光の漏洩を防止する請求項１に記載の側面発光型ＬＥＤパッケージ。
  7. 光源から出た光を側方向に投射させるための側面発光型ＬＥＤパッケージを製造する製造方法であって、
    電極が形成された基板を提供する段階と、
    前記基板上に光源を配置する段階と、
    前記光源および基板の上に、中央と枠の中央が窪み、角部分は膨らんだ上部面を有するモールディング部を形成する段階と、
    前記モールディング部の上部面を全体的に覆う反射層を形成する段階と、
    前記基板、モールディング部及び反射層を同時に切断して前記モールディングの側面に投光面を形成する切断段階と
    を含む製造方法。
  8. 前記モールディング部を形成する段階は、蛍光体が混合された透明ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎ）に対するトランスファーモールディング法の実施を含む請求項７に記載の製造方法。
  9. 前記反射層を形成する段階は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＴｉおよびＰｔから選択された少なくともひとつの金属を蒸着する処理を含む請求項７に記載の製造方法。
  10. 前記反射層を形成する段階は、反射率が高い薄膜を前記モールディング部に付着させる処理を含む請求項７に記載の製造方法。
  11. 前記切断段階は、前記反射層および前記基板の外周形状並びに前記モールディング部の外周形状を同一に切断する処理を含む請求項７に記載の製造方法。
  12. 前記投光面を形成する段階は、前記光源の配列に平行な方向について、前記基板、前記モールディング部および反射層を切断する処理を含む請求項７に記載の製造方法。
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