JP5133320B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、各種照明用の発光装置に関し、特に複数のLED素子を列状に配置して光源とした発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting device for various illuminations, and more particularly to a light-emitting device using a plurality of LED elements arranged in a line as a light source.
発光ダイオード(LED)を用いた発光装置は、その低消費電力および高寿命といった素子の特徴から、携帯電話機器に代表される多くの電子機器や各種制御機器に搭載されている。このような電子機器のキー照明、バックライト光源等に用いられるLED素子は単個では光量が不足するので、複数個のLED素子を列状に搭載して光源とした発光装置の例が開示されている。図13は従来の発光装置の平面図、図14は図13におけるA−A断面図である。図13、図14に示すように、この従来の発光装置1は長方形の絶縁基板2上にその長手方向に沿って所定の間隔を保って複数のLEDチップ7が列状に配置されている。各LEDチップ7は絶縁基板2の表面に設ける電気回路パターン(図示せず)とボンディングワイヤー9を介してそれぞれ接続されている。さらに、このLEDチップ7とボンディングワイヤー9とは封止樹脂部3によって覆われるように樹脂封止されている(例えば、特許文献1参照。)。
Light-emitting devices using light-emitting diodes (LEDs) are mounted on many electronic devices and various control devices typified by mobile phone devices because of their element characteristics such as low power consumption and long life. A single LED element used for key illumination, backlight light source, etc. of such electronic devices is insufficient in light quantity, so an example of a light emitting device using a plurality of LED elements arranged in a row as a light source is disclosed. ing. FIG. 13 is a plan view of a conventional light emitting device, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the conventional
しかしながら図13、図14に示すように、従来の発光装置は複数個のLED素子を列状に搭載して光源とするため細長い直方体の形状となり封止樹脂部も細長い直方体の形状となる。このため、図15に示すように封止樹脂部3は温度変化によって膨張し変形する。このとき、封止樹脂部3の平面形状が長方形形状であるため発生する内部応力が大きく、また、各方向における内部応力が不均等となる。このように封止樹脂部3は環境温度の変化による膨張収縮によって内部応力の集中する箇所が生じ、この部分に割れが発生するおそれがあった。また、温度サイクル等の信頼性試験により封止樹脂部3に割れが生じ、発光装置の寿命が著しく低下するという問題があった。
However, as shown in FIGS. 13 and 14, the conventional light emitting device has a plurality of LED elements arranged in a row and serves as a light source, so that the shape is an elongated rectangular parallelepiped, and the sealing resin portion also has an elongated rectangular parallelepiped shape. For this reason, as shown in FIG. 15, the
(目的)
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のLEDチップを被覆するように設ける封止樹脂部の膨張収縮により発生する内部応力の緩和、均等化を図り封止樹脂部に発生する割れを防止して信頼性の高い発光装置を提供することを目的とするものである。
(the purpose)
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is generated in the sealing resin portion by reducing and equalizing internal stress generated by expansion and contraction of the sealing resin portion provided so as to cover a plurality of LED chips. An object of the present invention is to provide a light-emitting device with high reliability by preventing cracking.
上記課題を解決ために本発明の発光装置は、長方形の実装基板と、該実装基板上に間隔をおいて実装される複数のLEDチップと、該複数のLEDチップを被覆するように設ける封止樹脂部とを備え、長方形の光源とした発光装置において、前記封止樹脂部における各LEDチップ間に弾性部材からなる隔壁を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light emitting device of the present invention includes a rectangular mounting substrate, a plurality of LED chips mounted on the mounting substrate at intervals, and a seal provided so as to cover the plurality of LED chips. A light emitting device including a resin portion and having a rectangular light source is characterized in that a partition made of an elastic member is provided between the LED chips in the sealing resin portion.
また、前記隔壁における前記封止樹脂部の厚さ方向の大きさは前記封止樹脂部の厚さと同等または僅かに大きいことを特徴とする。 The size of the sealing resin portion in the partition wall in the thickness direction is equal to or slightly larger than the thickness of the sealing resin portion.
また、前記隔壁により分断された各封止樹脂部の平面形状が略正方形の形状をなすことを特徴とする。 Further, the planar shape of each sealing resin portion divided by the partition wall is a substantially square shape.
また、前記封止樹脂部は前記複数のLEDチップを取り囲むように形成する透光性樹脂と、該透光性樹脂の長手方向側壁に設ける枠体とを有することを特徴とする。 Further, the sealing resin portion includes a translucent resin formed so as to surround the plurality of LED chips, and a frame provided on a longitudinal side wall of the translucent resin.
また、前記封止樹脂部は前記複数のLEDチップを取り囲むように形成する透光性樹脂と、該透光性樹脂における各LEDチップ間に設ける枠体とを有し、該枠体に弾性部材からなる隔壁を設けたことを特徴とする。 The sealing resin portion includes a translucent resin formed so as to surround the plurality of LED chips, and a frame provided between the LED chips in the translucent resin, and an elastic member is provided on the frame. A partition wall made of is provided.
また、前記枠体は光反射性部材であることを特徴とする。 The frame body is a light reflective member.
また、前記隔壁は光反射性を有することを特徴とする。 Further, the partition wall has light reflectivity.
本発明によれば、複数のLEDチップを被覆するように設ける封止樹脂部における各LEDチップ間に弾性部材からなる隔壁を設けることによって、封止樹脂部の膨張収縮による内部応力の発生を緩和することができる。さらに、封止樹脂部の平面形状を略正方形形状とすることによって封止樹脂部の各方向における内部応力を均等化にすることができる。これによって封止樹脂部に発生する割れを防止することが可能となり信頼性が高く、且つ大量生産が可能な発光装置を実現することができる。 According to the present invention, by providing a partition made of an elastic member between each LED chip in a sealing resin portion provided so as to cover a plurality of LED chips, generation of internal stress due to expansion and contraction of the sealing resin portion is alleviated. can do. Furthermore, the internal stress in each direction of the sealing resin portion can be equalized by making the planar shape of the sealing resin portion substantially square. As a result, it is possible to prevent a crack generated in the sealing resin portion, and it is possible to realize a light emitting device that is highly reliable and capable of mass production.
また、隔壁を光反射性を有する材料で構成することにより、LEDチップから発光した光の利用効率を向上させることができる。さらに、封止樹脂部を複数のLEDチップを取り囲むように形成する透光性樹脂と光反射性を有する枠体とで構成することによりLEDチップから発光した光の利用効率を向上させることができる。 Moreover, the utilization efficiency of the light emitted from the LED chip can be improved by configuring the partition walls with a material having light reflectivity. Furthermore, the utilization efficiency of the light emitted from the LED chip can be improved by configuring the sealing resin portion with a translucent resin formed so as to surround the plurality of LED chips and a frame having light reflectivity. .
図1から図3は本発明の実施形態における実施例1の発光装置を示す図、図12は実施例1における封止樹脂部の変形状態を示す図である。また、図4から図6は、実施例2の発光装置を示す図、図7から図8は実施例3の発光装置を示す図、図9から図11は実施例4の発光装置を示す図である。以下、図に基づいて具体的実施例について説明する。 1 to 3 are views showing a light emitting device of Example 1 in the embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a view showing a deformed state of a sealing resin portion in Example 1. FIG. 4 to 6 are diagrams showing the light emitting device of Example 2, FIGS. 7 to 8 are diagrams showing the light emitting device of Example 3, and FIGS. 9 to 11 are diagrams showing the light emitting device of Example 4. FIG. It is. Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は実施例1における発光装置を示す斜視図、図2は実施例1における発光装置の平面図、図3は図2におけるA−A断面図である。また、図12は実施例1における発光装置の封止樹脂部の変形状態を示す断面図である。図1、図2、図3に示すように実施例1における発光装置10は、縦横比が異なる細長い長方形形状の実装基板11と、この実装基板11上の長手方向に列状に間隔をおいて実装される赤色LEDチップ12a、緑色LEDチップ12b、緑色LEDチップ12c、青色LEDチップ12dと、実装基板11上の両端部付近で赤色LEDチップ12aに隣接する部位に設けるダミー部61、青色LEDチップ12dに隣接する部位に設けるダミー部62と、各LEDチップ12a、12b、12c、12d、ダミー部61、62被覆するように設ける透光性樹脂13及び各透光性樹脂13の周囲を取り囲むよう設ける枠体18からなる封止樹脂部71とを備えている。なお、ダミー部61、62にはLEDチップは搭載されておらず、実装基板11の長手方向の両端部に対応する透光性樹脂13の側壁には枠体18は設けられていない。
1 is a perspective view showing a light emitting device in Example 1, FIG. 2 is a plan view of the light emitting device in Example 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a deformed state of the sealing resin portion of the light emitting device in the first embodiment. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
この枠体18には、ダミー部61、LEDチップ12aと、LEDチップ12a、12bと、LEDチップ12b、12cと、LEDチップ12c、12dと、LEDチップ12d、ダミー部62とのそれぞれの中間に対応する位置に互いを分断するように弾性部材からなる隔壁15が形成されている。この隔壁15の材料としては、シリコーン系のゴム樹脂等が好適である。また、隔壁15は、対応する位置に溝を形成して、この溝にゴム樹脂を充填することによって形成される。このように、各LEDチップ12a、12b、12c、12dは、透光性樹脂13と枠体18からなる封止樹脂部71によってそれぞれ封止され、各封止樹脂部71の中間に隔壁15が形成されている。
The
実装基板11はガラスエポキシ樹脂等からなり、この実装基板11には回路パターン(図示せず)が形成されており、実装基板11に実装された各LEDチップ12a、12b、12c、12dと回路パターンとがボンディングワイヤー19を介して電気的に接続されている。また、各LEDチップ12a、12b、12c、12dとボンディングワイヤー19とをそれぞれ被覆するように設ける透光性樹脂13にはエポキシ、シリコーン樹脂などが用いられる。また、枠体18は光反射性部材からなり、酸化チタンを含有させた白色樹脂や、その他の金属微粒子等の高反射性材料を含有させた樹脂材料が適用され、樹脂材料としては、エポキシ、シリコーン樹脂などが用いられる。
The mounting
図2に示すように、各LEDチップ12a、12b、12c、12dを取り囲むように形成されている透光性樹脂13と枠体18とで構成される封止樹脂部71の平面形状は、一方の辺の長さaの値と、これと直交する他方の辺の長さbの値とがほぼ等しくなるように設定されており、略正方形の形状となっている。即ち、長方形形状の実装基板11上に形成されている封止樹脂部71が隔壁15によって分断され個々に独立して均衡のとれた略正方形形状となる。このように封止樹脂部71の平面形状を略正方形形状とすることにより、図12に示すように個々に独立した封止樹脂部71は、それぞれ個別に膨張収縮することになる。また、各封止樹脂部71間に弾性部材からなる隔壁15を設けることにより封止樹脂部71の膨張収縮による内部応力を緩和することができる。この結果、封止樹脂部71の膨張収縮により発生する内部応力が緩和され、且つ均等化される。これにより封止樹脂部71に発生する割れを防止して信頼性が高い発光装置を得ることができる。
As shown in FIG. 2, the planar shape of the sealing
また、光反射性部材からなる枠体18をLEDチップを封止する透光性樹脂13の周囲に形成することによって、各LEDチップ12a、12b、12c、12dから発光した光の利用効率を向上させることができる。なお、本実施例における隔壁15における透光性樹脂13の厚さ方向に対応する高さdの値は、図1に示すように実装基板11の表面から枠体18の上面までの厚さcの値とほぼ同等とした。この隔壁15の高さdの値は、実装基板11の表面から封止樹脂部71の上面までの厚さcよりも大きい値に設定し、隔壁15の底部が実装基板11に僅かに食い込むように形成しても良い。また、図3に示す隔壁15の幅eの値については特に限定されものではないが、本実施例においては100μmとした。また、図1に示す枠体18の側壁の厚さf、gの値についても特に限定されるものではないが、本実施例においては、200μmとした。
Moreover, the utilization efficiency of the light emitted from each
図4は実施例2における発光装置を示す斜視図、図5は実施例2における発光装置の平面図、図6は図5におけるA−A断面図である。実施例2における発光装置は、4個の青色LEDチップを搭載し、封止樹脂部を蛍光性樹脂と枠体とで構成し、枠体を蛍光性樹脂における実装基板の長手方向の両側壁に設けた点が実施例と異なっている。また、隔壁については、高反射性材料を含有させた点が異なるだけで、その他の点は実施例1と同様である。したがって同一構成要素については同じ符号を付与し説明を省略する。 4 is a perspective view showing a light emitting device according to the second embodiment, FIG. 5 is a plan view of the light emitting device according to the second embodiment, and FIG. The light emitting device in Example 2 has four blue LED chips mounted thereon, the sealing resin portion is composed of a fluorescent resin and a frame, and the frame is formed on both side walls in the longitudinal direction of the mounting substrate in the fluorescent resin. The provided point is different from the embodiment. Further, the barrier ribs are the same as those of the first embodiment except that the highly reflective material is included. Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components and the description thereof is omitted.
図4、図5、図6に示すように実施例2における発光装置20は、縦横比が異なる細長い長方形形状の実装基板11と、この実装基板11上の長手方向に列状に間隔をおいて実装される4個の青色LEDチップ22a、22b、22c、22dと、各LEDチップ22a、22b、22c、22dを取り囲むように設ける蛍光体を含有する蛍光性樹脂23及び各蛍光性樹脂23における実装基板11の長手方向の両側壁に設ける枠体28からなる封止樹脂部72とを備えている。
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
この封止樹脂部72は、実施例1と同様に、各LEDチップ間に対応する位置に設ける隔壁15によって分断され、この分断された島状の封止樹脂部72によって各LEDチップ22a、22b、22c、22dが、それぞれ独立して封止されている。また、図5に示すように発光装置20の両端部には実施例1と同様にそれぞれダミー部61、62が設けられており、封止樹脂部72におけるダミー部61とLEDチップ22aとの中間、及びダミー部62とLEDチップ22dとの中間に対応する位置にも隔壁25が形成されている。この隔壁25は、酸化チタン等の光に対して高反射性を有する金属微粒子が含有させ、光反射性を持たせた点が実施例1とことなっており、その他の点は同様であるため説明は省略する。
As in the first embodiment, the sealing
実装基板11に実装された各LEDチップ22a、22b、22c、22dと回路パターンとがボンディングワイヤー19を介して電気的に接続されている。LEDチップ22a、22b、22c、22dは、いずれもInGaN等を含む青色LEDであり、蛍光性樹脂23は、シリコーン樹脂にYAG:Ce(セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット)等の黄色蛍光体を含有させたものである。青色LEDからなるLEDチップ22a、22b、22c、22dを黄色蛍光体が含有されているシリコーン樹脂からなる蛍光性樹脂23で被覆、封止することにより、青色LEDからの励起光で黄色蛍光体を発光させ黄色蛍光体を透過する青色光と、蛍光体からの黄色光とが混合され白色光が得られる。また、枠体28は実施例1における枠体18と形状が異なるだけで、その他は同様であるため説明を省略する。
The LED chips 22 a, 22 b, 22 c, 22 d mounted on the mounting
図5に示すように、封止樹脂部72の平面形状は、実施例1と同様に略正方形の形状となっており、個々に独立した封止樹脂部72は、それぞれ個別に膨張収縮する。また、封止樹脂部72間に隔壁25を設けることにより、封止樹脂部72に発生する内部応力が緩和され、且つ均等化される。これにより実施例1と同様に封止樹脂部72に発生する割れを防止して信頼性が高い発光装置を得ることができる。また、光反射性部材からなる枠体28を各蛍光性樹脂23における実装基板11の長手方向の両側壁に形成するとともに、光反射性を有する隔壁25を封止樹脂部72間に設けることによって、各青色LEDチップ22a、22b、22c、22dから発光した光の利用効率を向上させることができる。なお、本実施例における隔壁25の高さd、幅eの値は、実施例1と同様である。また、図4に示す枠体28の側壁の厚さfの値についても特に限定されるものではないが、本実施例においては、200μmとした。
As shown in FIG. 5, the planar shape of the sealing
図7は実施例3における発光装置を示す斜視図、図8は実施例3における発光装置の平面図である。実施例3における発光装置は、封止樹脂部の構造が実施例1と異なっており、その他の点は実施例1と同様である。したがって同一構成要素については同じ符号を付与し説明を省略する。図7、図8に示すように実施例3の発光装置30は、実装基板11と、この実装基板11上に実装されるLEDチップ12a、12b、12c、12dと、各LEDチップ12a、12b、12c、12dを取り囲むように設ける透光性樹脂13及び透光性樹脂13における各LEDチップ間に設ける枠体38からなる封止樹脂部73とを備えている。
FIG. 7 is a perspective view showing the light emitting device in the third embodiment, and FIG. 8 is a plan view of the light emitting device in the third embodiment. The light emitting device in Example 3 is different from Example 1 in the structure of the sealing resin portion, and the other points are the same as in Example 1. Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 7 and 8, the light-emitting
この封止樹脂部73は、実施例1と同様に、各LEDチップ間の枠体38に設ける隔壁15によって分断され、この分断された島状の封止樹脂部73によって各LEDチップ12a、12b、12c、12dが、それぞれ独立して封止されている。また、図8に示すように発光装置30の両端部には実施例1と同様にそれぞれダミー部61、62が設けられており、封止樹脂部73におけるダミー部61とLEDチップ12aとの間、及びダミー部62とLEDチップ12dとの間の枠体38にも隔壁15が形成されている。なお、実装基板11、LEDチップ12a、12b、12c、12d、透光性樹脂13については、実施例1と同様であるため説明を省略する。また、枠体38についても実施例1における枠体18と形状が異なるだけで、その他は同様であるため説明を省略する。
As in the first embodiment, the sealing
図8に示すように、封止樹脂部73の平面形状は、実施例1と同様に略正方形の形状となっており、個々に独立した封止樹脂部73は、それぞれ個別に膨張収縮し、隔壁15によって、封止樹脂部73に発生する内部応力を緩和することができ、実施例1と同様の効果を得ることができる。また、光反射性部材からなる枠体38を透光性樹脂13における各LEDチップ、ダミー部間に形成し、この枠体38に隔壁15を設けることによってLEDチップ12a、12b、12c、12dから発光した光の利用効率を向上させることができる。なお、本実施例における隔壁15の高さd、幅eの値は、実施例1と同様である。また、図8に示す枠体38の壁の厚さgの値についても特に限定されるものではないが本実施例においては、200μmとした。
As shown in FIG. 8, the planar shape of the sealing
図9は実施例4における発光装置を示す斜視図、図10は実施例4における発光装置の平面図、図11は図10におけるA−A断面図である。実施例4における発光装置は、隔壁の高さと光反射性を有する点と、封止樹脂部が透光性樹脂で構成されている点とが実施例3と異なっており、その他の点は実施例3と同様である。したがって同一構成要素については同じ符号を付与し説明を省略する。図9−図11に示すように実施例4の発光装置40は、実装基板11と、この実装基板11上に実装されるLEDチップ12a、12b、12c、12dと、各LEDチップ12a、12b、12c、12dを取り囲むように封止樹脂部としての透光性樹脂13とを備えている。
9 is a perspective view showing the light emitting device in Example 4, FIG. 10 is a plan view of the light emitting device in Example 4, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The light emitting device in Example 4 is different from Example 3 in that the height of the partition wall and light reflectivity and the point that the sealing resin portion is made of a light-transmitting resin are different from Example 3. Similar to Example 3. Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 9 to 11, the
この透光性樹脂13は、各LEDチップ間に設ける隔壁35によって分断され、この分断された島状の透光性樹脂13によって各LEDチップ12a、12b、12c、12dが、それぞれ封止されている。また、図11に示すように発光装置40の両端部には実施例3と同様にそれぞれダミー部61、62が設けられており、透光性樹脂13におけるダミー部61とLEDチップ12aとの間、及びダミー部62とLEDチップ12dとの間にも隔壁35が形成されている。この隔壁35は、酸化チタン等の光に対して高反射性を有する金属微粒子が含有されており光反射性を有する。なお、実装基板11、LEDチップ12a、12b、12c、12d、透光性樹脂13については、実施例1と同様であるため説明を省略する。
The
図11に示すように、透光性樹脂13の平面形状は、実施例1と同様に略正方形の形状となっており、また、本実施例における隔壁35の幅eの値は実施例1の隔壁15の幅と同様に100μmとしたが、隔壁35における透光性樹脂13の厚さ方向に対応する高さdの値は、実装基板11の表面から透光性樹脂13の上面までの厚さcの値より僅かに大きい値に設定されており、隔壁35の底部が実装基板11に僅かに食い込むように形成されている。これにより透光性樹脂13の各LEDチップ間の分断が確実となり、個々に独立した透光性樹脂13における膨張収縮により発生する内部応力の緩和、均等化をより確実にすることができる。また、光反射性を有する隔壁35を透光性樹脂13間に設けることによって、各LEDチップ12a、12b、12c、12dから発光した光の利用効率を向上させることができる。その結果、封止樹脂部としての透光性樹脂13に発生する割れを防止して信頼性が高い発光装置40を得ることができる。
As shown in FIG. 11, the planar shape of the
なお、各実施例においては、発光装置に実装するLEDチップの数を4個の場合を例として説明したが、これらの数に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定することができる。
また、各実施例においては各LEDチップ間に設ける隔壁の数を1個の場合を例として説明したが、これらの数に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定することができる。
また、LEDチップを青色LEDとし、蛍光性樹脂に黄色蛍光体を含有させた例で説明したが、これに限定されるものではなく、その他のLED、蛍光体を用いることができる。
In addition, in each Example, although the case where the number of LED chips mounted in a light-emitting device was four was demonstrated as an example, it is not limited to these numbers, It can set suitably as needed. .
Moreover, in each Example, although the case where the number of the partition provided between each LED chip was one was demonstrated as an example, it is not limited to these numbers, It can set suitably as needed.
Moreover, although the LED chip was made into blue LED and it demonstrated in the example which made the fluorescent resin contain yellow fluorescent substance, it is not limited to this, Other LED and fluorescent substance can be used.
10、20、30、40 発光装置
11 実装基板
12、22 LEDチップ群
12a 赤色LEDチップ
12b、12c 緑色LEDチップ
12d 青色LEDチップ
13 透光性樹脂
14a 第1の溝部
14b 第2の溝部
14c 露出部
15、25、35 隔壁
18、28、38 枠体
19 ボンディングワイヤー
22a、22b、22c、22d 青色LEDチップ
23 蛍光性樹脂
60、61、62 ダミー部
71、72、73 封止樹脂部
10, 20, 30, 40 Light-emitting
18, 28, 38
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