JP4967150B2 - 発光ダイオードリフレクターの形成方法とその構造、及びリフレクターを利用した発光ダイオードの積載装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に発光ダイオードのセラミックリフレクターの成形方法であり、並びに発光ダイオード積載装置の積載角度を選択できる、発光ダイオードリフレクターの形成方法とその構造、及びリフレクターを利用した発光ダイオード積載装置を提案するものである。

発光ダイオードは、小体積、低消耗電力、低熱、長寿命などの特性を持ち、クリスマス用ライト、懐中電灯、車両信号灯、交通表示など商品に使われている。発光ダイオードは、既に徐々に、機能が近い公知の電球を代替するものとして用いられてきている。また、一般の発光ダイオードの基本構造は、透明パッケージ体の内部に異なる極性を持つ導電端および積載部を設け、その積載部箇所にチップを設け、別に設けた金線でチップを構成した電極層と導電端との接続により各導電端は透明パッケージ体外部に延伸して電源接点を形成する。

発光ダイオードの光スペクトラムもしくは明るさ特性は主に、発光ダイオードチップを構成する化合物半導体により決定され、発光の明るさ或いは視野角度等の光特性は、発光ダイオードチップのパッケージ基板による影響が大きい。

公知の発光ダイオードパッケージ構造においては、リフレクターを採用し発光ダイオードチップが発する光を反射しているが、一般に言えば、リフレクターの作製方法は、穴開け加工法、プレス法、圧合法があるが、上述各加工法はコストが割高、斜面が粗雑な為に、光反射のパターンに不利、リフレクターの孔形が制限され、積層回路の製作が不可能であることから、発光ダイオードパッケージのコスト削減ができず、また発光ダイオードの集光効率を向上することもできない。

解決しようとする問題点は、光反射のパターンに不利、リフレクターの孔形が制限され、積層回路の製作が不可能であることから、発光ダイオードパッケージのコスト削減ができず、また発光ダイオードの集光効率を向上することもできない点にある。

上記課題を解決するために、本発明は、厚膜印刷方式によって未加工構造に金属構造を形成するもので、特に、印刷反射銀層としており、従来のメッキ膜技術の代替となり、並びに、発光ダイオードの集光効率を向上させることができ、熱圧による積層して加熱条件下で押合することによって、セラミック未加工構造を主とするリフレクターに応用し、発光ダイオード光形設計に必要なリフレクター孔形と角度を作製し、セラミックリフレクター成形困難な問題解決を最も主な目的とする。

上述目的を達成するために、本発明の発光ダイオード形成方法は、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を提供するものであり、その第一未加工構造１０には第一開孔パターン１１を設け、並びに第二未加工構造２０を第一未加工構造１０上に設置し、第二未加工構造２０には金属構造３０を塗布し、最後に第二未加工構造２０を、第一未加工構造１０の第一開孔パターン１１に沿って第一未加工構造１０上に形成ならびに被覆させるものである。

以上説明したように、本発明は、発光ダイオードの集光効率を向上させることができ、セラミックリフレクターの形成が困難な問題を解決することを特徴とする。

以下、本発明の実施例について、図を参照しながら以下のとおり説明する。

本発明の「発光ダイオードリフレクターの形成方法とその構造、及びリフレクターを利用した発光ダイオード積載装置」において、その発光ダイオードリフレクターの形成方法は、図１に示すとおりである。まず、ステップ１では、最低一つの第一未加工構造１０を提供、その第一未加工構造１０は、第一開孔パターン１１を具える。ステップ２では、第一未加工構造１０上に設置した第二未加工構造２０を提供する。ステップ３では、第二未加工構造２０上に金属構造３０を設置する。ステップ４では、第二未加工構造２０を第一未加工構造１０の開孔パターンに沿って、第一未加工構造１０上に成形並びに被覆する。その具体的な実施例において、まず、リフレクター材料の構造は、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を含む。図２を同時に参照すると、第一未加工構造１０には第一開孔パターン１１を設け、並びに、第二未加工構造２０を第一未加工構造１０上に設け、該第一開孔パターン１１に対応する第二未加工構造２０の箇所には金属構造３０を設け、最後に加熱条件下で押圧して、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を相互に密着させ、金属構造３０に第一開孔パターン１１の側壁および底部を形成する。図３の実施例に示すとおり、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を相互に密着させた後、第二未加工構造２０は、第一未加工構造１０の形状に基づき第一未加工構造１０上に被覆され、且つ、第一開孔パターン１１に沿った箇所に第四開孔パターン２１を形成し、また金属構造３０には、第四開孔パターン２１に相対する底部を設置し、電極部３３とする。また図に示すとおり、金属構造３０は、第四開孔パターン２１の側壁および底部に設けることも可能で、並びに、反射部３２および電極部３３とする。

図４、図５に、本発明の第二実施例を示す。その第一未加工構造１０は、多層のセラミック未加工層１０ａ、１０ｂ、１０ｃの堆積により構成され、且つ、各セラミック未加工層１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、プレス穴開けにより開孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成し、各開孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、重畳して第一開孔パターン１１を形成しており、本実施例においては、第一未加工構造１０が含むセラミック未加工層の層数は、形成するリフレクターの必要深さに基づいて決定し、開孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃの形状もまた、形成するリフレクターの必要形状に基づいて決定し、その形状は、円形、楕円形、正多角形、多角形、それらの組み合わせ形状とすることが可能であり、また、開孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃの開孔の大きさは、同じもしくは異なるものとし、設計するリフレクターの孔形と角度に応じて決定するものとする。

また、第二未加工構造２０の一表面上には、塗布方式で金属構造３０を形成するが、本実施例においては、厚膜印刷技術を用いて銀層を一部表面に塗布するか、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を焼成した後、導電あるいは反射層を形成しており、更に、電気メッキ方式で、第二未加工構造２０表面の金属構造３０にメッキ層を形成して、光反射効率を向上させており、前記金属構造３０は、反射部３２と電極部３３を含み、両者間には電気絶縁を形成、加熱或いは加圧のステップ後、反射部３２と電極部３３は、第一開孔パターン１１の範囲内に分布され、並びに、それぞれ第一開孔パターン１１の側壁および底部を形成する。本実施例においては、成形構造を用いて第二未加工構造２０上に加熱条件下で押圧するものであり、図６に示すとおり、成形構造４０は、最低、第一離型膜４１、第二離型膜４２間に設けた平板層４３および第二離型膜４２上に設けた緩衝層４４を含んでおり、第一離型膜４１、第二離型膜４２はポリエステル接着膜とすることもでき、図７に示すとおり、第一離型膜４１は、金属構造３０と第二未加工構造２０に接触しており、並びに、第二開孔パターン４１１を具えて成形後離型の働きを成し、その開孔の大きさは、第一開孔パターン１１の開孔の大きさと同様か異なるものとし、且つ、第二開孔パターン４１１は第一未加工構造１０の第一開孔パターン１１と重畳しており、また平板層４３は、硬質板材とすることも可能で、その硬度、強度、剛性は、第一離型膜４１もしくは第二離型膜４２より高くなっており、これにより成形時、リフレクターの反射面と底部を平坦にし、並びに、リフレクター材料構造を圧して整え、且つ平板層４３もまた、第三開孔パターン４３１を持っており、その開孔の大きさは、第一開孔パターン１１の開孔の大きさと同様か異なるものであり、更に、第二離型膜４２は、開孔パターンのない膜層であり、厚さや材質は、第一離型膜４１とは異なり、これにより成形の働きを成しており、緩衝層４４は樹脂層とし、圧力を支える役割を果たす。

全体を実施する場合、図７の実施例に示すとおり、リフレクター材料構造の第一未加工構造１０、第二未加工構造２０は成形構造４０、４０’間に置き、重畳方法は、まず成形構造４０’の各層を重畳するが、例えば、緩衝層４４と平板層４３は順序に基づき固定足部もしくはピン上に固定し、その後、第一未加工構造１０、第二未加工構造２０を重ねて、固定足部もしくはピン上に固定、金属構造３０もまた既に形成した後、別の成形構造の各層を第二未加工構造２０上に置き固定した後、重畳構造５０全体を、真空パッキング(未図示)で包み込み、その後すぐに、熱間等方加圧のステップを行う。熱間等方加圧のステップにおいて、第二未加工構造２０と金属構造３０は徐々に成形構造の方向に向かって傾き窪み、リフレクターが必要とする孔形と角度を形成、且つ、リフレクターの側壁と開孔の縁間の形状もまた同時に成形することにより、リフレクターの構造が形成される。図８に示すとおり、その底層は第一セラミック構造１０’であり、その第一セラミック構造１０’は、第一開孔パターン１１’を具えており、また形成層は、第二セラミック構造２０’であり、第一セラミック構造１０’上に設置し、並びに第一開孔パターン１１’に沿って成形されており、その第二セラミック構造２０’上には金属構造３０’を設け、金属構造３０’には第一開孔パターン１１’の底部を形成、並びにそれを電極部とし、また図に示すとおり、金属構造３０’には第一開孔パターン１１’の側壁および底部を形成し、それぞれを反射側壁および電極部とする。

また、成形構造において、第一離型膜４１と平板層４３の第二開孔パターン４１１と第三開孔パターン４３１の開孔の大きさは、第一開孔パターン１１の開孔の大きさと同様もしくは異なるものとし、形成するリフレクターの側壁と孔縁間の形状もまた異なるものがある。図９Ａから図１０Ｃには、本発明の別の実施例に関するリフレクターの幾何学形状の断面見取り図を示す。その内、図９Ａ、Ｂ、Ｃが示すリフレクターの側壁５１は、一定傾斜角を有する反射金属構造であり、また図１０Ａ、Ｂ、Ｃには、リフレクターの側壁５１が曲面となっている金属リフレクターを示す。リフレクター面５２の交差箇所の孔縁は、図９Ａおよび図１０Ａに示した一般の鋭角部５３、図９Ｂおよび図１０Ｂに示した弧角部５４、図９Ｃおよび図１０Ｃに示した接着剤漏れ防止環５５とすることが可能であり、接着剤漏れ防止環５５形成の方式は、図１１に示すとおりとし、それは、第二開孔パターン４１１、第三開孔パターン４３１の開孔の大きさが第一開孔パターン１１の開孔の大きさより大きく、熱問等方加圧の過程において接着剤漏れ防止環５５の構造を形成、その接着剤漏れ防止環５５により、発光ダイオードの接着剤注入時の接着剤外漏れという欠点を防ぐことができる。

また、リフレクターの発光ダイオードの積載装置を利用することも可能であり、図１２に示すとおり、それは第一セラミック構造１０’を具えており、その第一セラミック構造１０’には第一開孔パターン１１’を設け、第一セラミック構造１０’上には第一開孔パターン１１’の形状に基づき被覆する第二セラミック構造２０’を設け、且つ、第二セラミック構造２０’は第一セラミック構造１０’を被覆し積載凹面２２’を形成するものであり、その積載凹面２２’内側には金属構造３０’を設け、その金属構造３０’は反射部３２’と電極部３３’を含み、反射側壁を成しており、また、第一セラミック構造１０’の一側面には更に、基本台６０を設け、基本台６０は金属材質とし、基本台６０と第二セラミック構造２０’間には導熱管６１を設け、それにより、発光ダイオードの放熱効果を向上させる。

上述したとおり、本発明は、発光ダイオードの一つの良好で可能な成形方式、及びその成形構造を提供するものであり、ここに、法に基づき発明特許の申請をする。但し、以上の実施説明および図に示したものは、本発明の良好実施例であるのみで、本発明をこれに制限するものではない。よって、本発明の構造、装置、特徴など近似または同等のものについては、本発明の創作目的および特許申請範囲内に属するものとする。

本発明における発光ダイオード成形方式のフローステップ図である。 本発明の実施例に関するリフレクター材料構造の断面見取図である。 本発明における発光ダイオードの成形構造断面見取図である。 本発明の別の実施例に関するリフレクター材料構造の断面見取図である。 本発明における発光ダイオードの別の成形構造の断面見取図である。 本発明における成形構造の断面見取図である。 本発明におけるリフレクター材料構造と成形構造を重畳した断面見取図である。 本発明におけるリフレクターの断面見取図である。 本発明における一定の傾斜を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明における一定の傾斜を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明における一定の傾斜を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明における曲面を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明における曲面を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明における曲面を持ったリフレクター側壁の断面見取図である。 本発明におけるリフレクター材料構造と成形構造を重畳した別の断面見取図である。 本発明の更に別の実施例に関するリフレクター材料構造の断面見取図である。

１０ 第一未加工構造
１０’ 第一セラミック構造
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ セラミック未加工層
１１ 第一開孔パターン
１１’ 第一開孔パターン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 開孔
２０ 第二未加工構造
２０’ 第二セラミック構造
２１ 第四開孔パターン
２２’ 積載凹面
３０ 金属構造
３０’ 金属構造
３２ 反射部
３３ 電極部
４０、４０’ 成形構造
４１ 第一離型膜
４１１ 第二開孔パターン
４２ 第二離型膜
４３ 平板層
４３１ 第三開孔パターン
４４ 緩衝層
５０ 重畳構造
５１ 側壁
５２ リフレクター面
５３ 鋭角部
５４ 弧角部
５５ 接着剤漏れ防止環
６０ 基本台
６１ 導熱管

Claims (6)

1. 第一開孔パターンを設けた第一未加工構造上に第二未加工構造を設置し、該第二未加工構造上に、上記第一開孔パターンに対応して金属構造を設置し、加熱条件下で押圧して、上記第一未加工構造と第二未加工構造を相互に密着させると共に上記第一開孔パターンの側壁を完全に覆うと共に上記第一開孔パターン内に底部を形成し、上記側壁を覆った前記第二未加工構造上の金属構造を反射部とすると共に上記底部を形成した前記第二未加工構造上の金属構造を電極部とすることを特徴とする発光ダイオードリフレクターの形成方法。
2. 前記第一未加工構造もしくは前記第二未加工構造は、複数のセラミック未加工層の堆積により構成され、且つ、前記第一未加工構造の前記各セラミック未加工層は、プレス穴開けにより開孔を形成し、さらに、各開孔は、重畳して前記第一開孔パターンを形成することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードリフレクターの形成方法。
3. 第一離型膜と第二離型膜間に設けた平板層および前記第二離型膜上に設けた緩衝層を含んでいる成形構造の前記第一離型膜が、前記金属構造と前記第二未加工構造に接触することを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオードリフレクターの形成方法。
4. 前記第一離型膜と前記平板層には、それぞれ第二開孔パターンと第三開孔パターンを設け、該第二開孔パターン、該第三開孔パターンと前記第一開孔パターンの開孔の大きさは、同様もしくは異なるものであり、形成されるリフレクターの側壁と前記開孔の縁間の形状もまた異なるものであることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードリフレクターの形成方法。
5. 前記第二開孔パターンおよび前記第三開孔パターンの開孔の大きさは、前記第一開孔パターンの開孔の大きさより大きく、成形の過程において、接着剤漏れ防止環の構造を形成することを特徴とする請求項４記載の発光ダイオードリフレクターの形成方法。
6. 前記金属構造は、前記第一未加工構造、前記第二未加工構造を焼成した後、前記電極部あるいは前記反射部に形成され、更に、電気メッキ方式で、前記第二未加工構造の表面の前記金属構造上にメッキ層を形成することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードリフレクターの形成方法。