JP5049757B2

JP5049757B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5049757B2
Application number: JP2007308814A
Authority: JP
Inventors: 研二小田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: JP2009135195A

Description

本発明は、基板上に発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）チップなどの発光素子を配置した発光装置に関する。

ＬＥＤを用いた表示装置や照明器具は、光取り出し効率の向上や、ＬＥＤ素子を封止する際に用いる樹脂の溜め（硬化前の樹脂液の溜め）を目的として、カップ形状が良く使われる。例を挙げると、特許文献１，２に開示された技術が挙げられる。

図１は、特許文献１の実施例に記載された照明装置を示す図である。この照明装置は、回路基板１上に絶縁層２が設けられ、この絶縁層２上に配線３が設けられ、この配線３を設けた部分にＬＥＤチップ５が実装され、ＬＥＤチップ５を囲むようにカップ形状を持った基台４が接合され、さらに基台４の開口にカバー６を設けた構成になっている。

図２は、特許文献２の実施例に記載された照明装置を示す図である。この照明装置は、絶縁基体８に配線層７が設けられ、上側の配線層７にＬＥＤチップ９が実装され、該ＬＥＤチップ９の上側電極が他の配線層７に導電性ワイヤ１０で接続され、ＬＥＤチップ９の周囲に枠体１１を配置した構成になっている。
特開２００３−３４７６０１号公報特開２００４−３１１９１７号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された従来技術には、次のような問題がある。
特許文献１には、基台４の材質について特に記載は無いが、配線３の直上に設置されていることから絶縁層と考えられる。また、基台４の固定方法についても特に記載はない。一般的には接着剤などを用いると考えられる。その場合、接合部の信頼性に不安が生じる。また、接着剤の塗布、硬化など、工程が煩雑になり、生産性が低い。

また、特許文献２の実施例において、絶縁基体８はセラミックグリーンシート積層法により作られている。枠体１１は金属製であり、ＬＥＤチップ９からの光を反射し、効率良く光を外部へ取り出す目的で嵌着されている。ベースとなる絶縁基体８と、ＬＥＤ収納部を形成する絶縁基体８は、焼成により強固に接合することができるが、枠体１１は嵌め込まれただけであり、振動などにより欠落する恐れがある。また、嵌め込み構造を作る必要があるため、生産性も良いとは言えない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、容易に製造することができ、接着剤などの従来方法による固定よりも信頼性の高い固定方式によりカップ部材を固定し得るＬＥＤチップなどの発光素子を用いる発光装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、基板上に少なくとも１つ以上の発光素子が配置され、発光素子を囲むように基板上に半田パターンが形成され、前記半田パターンの少なくとも１箇所に切欠があり、前記切欠の少なくとも１つに、少なくとも１本の配線パターンが通り、前記半田パターン上にカップ部材が半田により固定されていることを特徴とする発光装置を提供する。

また本発明は、基板上に少なくとも１つ以上の発光素子が配置され、発光素子を囲むように基板上に半田パターンが形成され、前記半田パターンの少なくとも１箇所に切欠があり、前記切欠の少なくとも１つに、少なくとも１本の配線パターンが通り、前記配線パターンの少なくとも一部に絶縁層があり、前記半田パターン上にカップ部材が半田により固定されていることを特徴とする発光装置を提供する。

前記発光装置において、切欠が等角度に配置され、分割された半田パターンが同形をなしていることが好ましい。

本発明の発光装置において、カップ部材が半田付けされている半田パターンが、カップ部材より発光素子側に突出して設けられていることが好ましい。

本発明の発光装置において、線状の部材を曲げ、両端を密接させ、カップ部材を構成してもよい。

本発明の発光装置において、カップ部材内部に透光性樹脂を充填したことが好ましい。
また、この透光性樹脂に光拡散物、又は蛍光体が入っている構成としてもよい。

本発明の発光装置は、半田によりカップ部材を固定しているので、接着剤などの従来方法による固定方法よりも信頼性が高くなる。
本発明の発光装置は、半田によりカップ部材を固定しているので、外力による変形が小さくなり、カップ部材内部の構造物への影響が小さくなる。
本発明の発光装置は、半田によりカップ部材を固定しているので、他の電子部品と同時に半田ペースト印刷・リフロー実装することが可能になり、カップ固定のための特別な工程・設備を省くことができる。このことにより、発光装置の生産性を向上させることができる。
また、半田パターンに切欠を設け、そこに配線を通す構成としたので、カップ固定用半田パターンは配線パターンと同時に印刷やエッチング等により形成することができ、カップ構造形成用の特別な設備や工程は不要である。このことにより、発光装置の生産性をあげることができる。
また、半田パターンの切欠を等角度に設けることで、カップ部材にかかる半田の表面張力が均等になり、カップ部材の接合位置が正確になる。
また、切欠により分割された個々の半田パターンを同形とすることで、カップ部材にかかる半田の表面張力が均等になり、カップ部材の接合位置が正確になる。
また、半田パターンに半田溜を設けたことによって、この半田溜に余分な半田を逃がすことができ、カップ部材の接合位置が正確になる。
また、カップ固定用の半田パターンと配線パターンとを異なる層にしているため、カップ固定用の半田パターンを自由に設計でき、カップ部材を強固に接合することができる。
また、少なくとも一部が前記絶縁層上にかかるように半田パターンを形成することで、半田がカップ部材の内側の壁に曲面を形成し、発光素子からの光を効率良く外部へ反射させることができる。
また、線状の部材を曲げ、両端を密接させてカップ部材を形成することで、製造コストを下げることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明の発光装置の第１実施形態を示す断面図である。図中、符号１２は基板、１３はＬＥＤチップ、１４はカップ部材、１５は半田である。

本実施形態では、基板１２にＬＥＤチップ１３を実装し、そのＬＥＤチップ１３を囲むようにカップ部材１４を半田１５により基板１２上に固定した構成になっている。このカップ部材１４は、ＬＥＤチップ１３を中心にして環状をなし、ＬＥＤチップ１３から周囲に発した光を前方（図３においては上方）に向けて反射させる、斜めに広がった反射面を有している。

半田固定は、金属同士の接続に用いられる接合方法で、非常に高い信頼性を有している。半田固定は、部材を固定する方法として一般的であるが、ＬＥＤチップ１３を用いた照明器具におけるカップ部材１４の固定では、配線との絶縁性確保の点から一般的には行われていない。しかし、絶縁性を保つ工夫をして半田固定を行えば、接着剤などと比較して、外部環境の影響をほとんど受けない、などの半田固定の長所を生かしたカップ部材１４の固定を行うことができる。

図４は、本発明の発光装置の第２実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光装置は、図３に示す前記第１実施形態の発光装置と同様の構成要素を備え、さらに、カップ部材４の開口内に、ＬＥＤチップ１３及び電気的接続用のワイヤ１６を封止する透光性樹脂１７を充填した構成になっている。

半田１５により基板１２上にカップ部材１４を固定した場合、外力による変形も非常に小さいので、図４のようにカップ部材１４内部に樹脂１７が充填されている場合、ＬＥＤチップ１３やワイヤ１６への影響を小さくすることができる。

本発明の発光装置において、カップ部材１４の材質は特に限定するものではないが、ＬＥＤチップ１３の光を反射させることを考えると金属製のものが望ましく、半田１５の接合性も合わせて考えると、半田１５がのりやすいようにニッケルめっき等をしてあることが望ましい。金属製ではなくても、たとえば樹脂製やセラミックス製のカップ部材に半田付けするための金属パットを取り付けた構造としてもよい。

また、カップ部材１４の固定を半田によって行うことにより、他の電子製品と同時に、半田ペースト印刷・リフロー実装することが可能になり、カップ部材固定のための特別な工程・設備を省くことができる。このことにより、発光装置の生産性を向上させることができる。

図５〜図７は、本発明において使用するカップ部材のさまざまな形状を示したものである。
図５は、基板１８上に円環状（又は円筒状）のカップ部材１９Ａを半田で固定した場合を示す。
図６は、基板１８上に四角環状（又は四角筒状）のカップ部材１９Ｂを半田で固定した場合を示す。
図７は、基板１８上に中空星形状のカップ部材１９Ｃを半田で固定した場合を示す。
このようにカップ部材の形状は特に限定されるものではない。

図８及び図９は、本発明の発光装置の第３実施形態を示す図である。本実施形態では、基板１８上にカップ部材１９Ａを半田で固定する場合に、カップ部材１９Ａの下に電気配線２０を通した構成になっている。この電気配線２０の上には絶縁層２２が形成されており、カップ部材１４によりショートを起こさないようになっている。電気配線２０が通る部分のカップ部材固定用の半田パターン２１は、図９のように切れている。このような構造を採ることにより、カップ部材内部のＬＥＤチップに電源を供給することができる。

また、カップ固定用の半田パターン２１は、電気配線パターンと同時に印刷やエッチングなどにより形成することができるので、カップ構造形成用の特別な設備や工程は不要である。このことにより、発光装置の生産性を上げることができる。

図１０は、本発明の発光装置の第４実施形態を示す要部平面図である。本実施形態では、半田パターン２１の２箇所に切欠２３を入れた場合（ａ）、及び３箇所に切欠２３を入れた場合（ｂ）である。このように、半田パターン２１において等角度に２つ又は３つの切欠２３を入れることによって、カップ部材１９Ａを半田付けする際に、カップ部材１９Ａにかかる半田の表面張力が均等になり、カップ部材１９Ａを正確な場所に固定することができるようになる。

半田パターン２１の形状は特に制限されるものではないが、前記と同じ理由により、切欠２３により分割された個々の半田パターン２１が同形となるような形状、例えば、円形とすることが望ましい。半田パターン２１に入れる切欠２３の数も特に限定されるものではない。

図１１は、本発明の発光装置の第５実施形態を示す要部平面図である。本実施形態では、半田パターン２１に半田溜２４を設けている。半田溜２４があると、余分な半田は半田溜２４に逃げるので、カップ部材１９Ａを正確な場所に固定することができる。

図１２は、本発明の発光装置の第６実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光装置は、基板１２上に電気配線２０となる回路パターン２５を設け、この回路パターン２５のうち、ＬＥＤチップ１３実装位置とその近傍以外の回路パターン２５上に絶縁層２２を設け、この絶縁層２２上にカップ部材固定用の半田パターン２１を設け、この半田パターン２１上にカップ部材１４を半田１５で固定し、このカップ部材１４のカップ内に露出した一方の回路パターン２５上にＬＥＤチップ１３を実装し、ワイヤ１６で他方の回路パターン２５と電気的に接続した構成になっている。

本実施形態では、カップ部材固定用の半田パターン２１に切れ目が入らないため、より強固にカップ部材１４を固定することができる。本実施形態の場合、カップ部材固定用の半田パターン２１と回路パターン２５は同一の層ではないため、印刷回数が増えるが、カップ固定用の半田パターン２１を自由に設計でき、カップ部材１４を強固に接合することができる。

図１３は、本発明の発光装置の第７実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光装置は、図１２に示す前記第６実施形態と同様の構成要素を備えて構成され、カップ部材１４のカップ内側に向けて半田パターン２１をはみ出させ、カップ部材１４のカップ内側面に半田１５を盛り上がらせたことを特徴としている。本実施形態によれば、カップ部材１４の内側面に半田１５により曲面が形成され、より効率的にＬＥＤチップ１３からの光を前面に反射させることができる。

図１４は、本発明の発光装置の第８実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光装置は、図１２に示す前記第６実施形態とほぼ同様の構成要素を備えて構成され、カップ部材１４に代えて、断面が円の線材２６を曲げたものを用いたことを特徴としている。本実施形態では、半田パターン２１、及び半田量を調節することにより、線材２６の側面に曲面を形成することができ、より効率的にＬＥＤチップ１３からの光を前面に反射させることができる。また、カップ部材１４に代えて線材２６を用いていることにより、簡便かつ、低コストにカップ構造を形成することができる。

図１５は、本発明の発光装置の第９実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光装置は、図１２に示す前記第６実施形態とほぼ同様の構成要素を備えて構成され、カップ部材１４のカップに透光性樹脂１７を充填した構成になっている。この樹脂１７による封止構造は、前記いずれのカップ構造にも適用することができる。この透光性樹脂１７には、光を拡散させる物や、波長を変換する蛍光体などが入っていても良い。

従来の発光装置の一例を示す断面図である。従来の発光装置の他の例を示す断面図である。本発明の発光装置の第１実施形態を示す断面図である。本発明の発光装置の第２実施形態を示す断面図である。本発明で使用可能なカップ部材の形状の第１例を示す斜視図である。本発明で使用可能なカップ部材の形状の第２例を示す斜視図である。本発明で使用可能なカップ部材の形状の第３例を示す斜視図である。本発明の発光装置の第３実施形態を示す要部斜視図である。本発明の発光装置の第３実施形態を示す要部平面図である。本発明の発光装置の第４実施形態を示す要部平面図である。本発明の発光装置の第５実施形態を示す要部平面図である。本発明の発光装置の第６実施形態を示す断面図である。本発明の発光装置の第７実施形態を示す断面図である。本発明の発光装置の第８実施形態を示す断面図である。本発明の発光装置の第９実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１２…基板、１３…ＬＥＤチップ、１４…カップ部材、１５…半田、１６…ワイヤ、１７…透光性樹脂、１８…基板、１９Ａ〜１９Ｃ…カップ部材、２０…電気配線、２１…半田パターン、２２…絶縁層、２３…切欠、２４…半田溜、２５…回路パターン、２６…線材。

Claims

基板上に少なくとも１つ以上の発光素子が配置され、発光素子を囲むように基板上に半田パターンが形成され、前記半田パターンの少なくとも１箇所に切欠があり、前記切欠の少なくとも１つに、少なくとも１本の配線パターンが通り、前記半田パターン上にカップ部材が半田により固定されていることを特徴とする発光装置。
基板上に少なくとも１つ以上の発光素子が配置され、発光素子を囲むように基板上に半田パターンが形成され、前記半田パターンの少なくとも１箇所に切欠があり、前記切欠の少なくとも１つに、少なくとも１本の配線パターンが通り、前記配線パターンの少なくとも一部に絶縁層があり、前記半田パターン上にカップ部材が半田により固定されていることを特徴とする発光装置。
切欠が等角度に配置され、分割された半田パターンが同形をなしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
カップ部材が半田付けされている半田パターンが、カップ部材より発光素子側に突出して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
線状の部材を曲げ、両端を密接させ、カップ部材としていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
カップ部材内部に透光性樹脂を充填したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
透光性樹脂に光拡散物が入っていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
透光性樹脂に蛍光体が入っていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。