JP5366687B2

JP5366687B2 - 発光装置

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Publication number: JP5366687B2
Application number: JP2009165406A
Authority: JP
Inventors: 康介土屋
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2011023447A

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。

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。）。

特開平９−９７９２９号公報（第２−３頁、図９−１１）

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。

（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。

上記課題を解決ために本発明の発光装置は、ガラスエポキシ樹脂からなる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チップ間に前記封止樹脂部の厚さより大きい深さのスリットを形成し、前記スリットによって分断された島状の前記封止樹脂部によって前記各ＬＥＤチップが、それぞれ独立して封止されており、かつ前記スリットにより分断された各封止樹脂部の平面形状を略正方形の形状とし、前記個々に独立した封止樹脂部は、それぞれ個別に膨張収縮するようにして、発生する内部応力を均等化させ、前記実装基板上の両端部付近のそれぞれの前記ＬＥＤチップと隣接する部位に設けるＬＥＤチップが搭載されていない樹脂のみのダミー部を有し、該ダミー部は前記封止樹脂部によって被覆されており、前記封止樹脂部における前記ＬＥＤチップと前記ダミー部との間にスリットが形成されていることを特徴とする。

また、前記スリット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。

また、前記封止樹脂部は前記複数のＬＥＤチップまたは前記ダミー部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、または前記ＬＥＤと前記ダミー部と間に設ける枠体とを有し、該枠体にスリットを形成したことを特徴とする。

また、前記枠体は光反射性部材であることを特徴とする。

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チップ間にスリットを形成することによって、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。

また、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。また、透光性樹脂における各ＬＥＤチップ間に設ける枠体にスリットを形成することによって、ＬＥＤチップから発光した光の利用効率をさらに向上させることができる。

本発明の実施例１における発光装置を示す斜視図である。本発明の実施例１における発光装置を示す平面図である。図２におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例２における発光装置を示す斜視図である。本発明の実施例２における発光装置を示す平面図である。図５におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例３における発光装置を示す図斜視図である。本発明の実施例３における発光装置を示す平面図である。本発明の実施例４における発光装置を示す図斜視図である。本発明の実施例４における発光装置を示す平面図である。図１０におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例１における封止樹脂部の変形状態を示す断面図である。従来技術における発光装置を示す平面図である。図１３におけるＡ−Ａ断面図である。従来技術における封止樹脂部の変形状態を示す断面図である。

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。

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。

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スリット１５が形成されている。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ている。

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。

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がスリット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。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。

また、光反射性部材からなる枠体１８のダミー部とＬＥＤチップ間及び各ＬＥＤチップ間にスリット１５を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、本実施例におけるスリット１５の深さ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。このスリット１５の深さｄ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と同等、または大きい値に設定し、実装基板１１に僅かな溝が形成される程度が好ましい。また、図３に示すスリット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。

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。

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スリット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スリット１５が形成されている。

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。

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ことで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、本実施例におけるスリット１５の深さ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。

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。

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に設けるスリット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にもスリット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。

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することで実施例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にスリット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、本実施例におけるスリット１５の深さ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。

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、スリットの深さと、封止樹脂部が透光性樹脂で構成されている点が実施例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。

この透光性樹脂１３は、各ＬＥＤチップ間に設けるスリット２５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との間にもスリット２５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。

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、本実施例におけるスリット２５の幅ｅの値は実施例１のスリット１５の幅と同様に１００μｍとしたが、スリット２５の深さ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。その結果、実施例１と同様に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。

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チップ間に設けるスリットの数を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。

１０、２０、３０、４０発光装置
１１実装基板
１２、２２ＬＥＤ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スリット
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

Claims

ガラスエポキシ樹脂からなる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チップ間に前記封止樹脂部の厚さより大きい深さのスリットを形成し、前記スリットによって分断された島状の前記封止樹脂部によって前記各ＬＥＤチップが、それぞれ独立して封止されており、かつ前記スリットにより分断された各封止樹脂部の平面形状を略正方形の形状とし、前記個々に独立した封止樹脂部は、それぞれ個別に膨張収縮するようにして、発生する内部応力を均等化させ、前記実装基板上の両端部付近のそれぞれの前記ＬＥＤチップと隣接する部位に設けるＬＥＤチップが搭載されていない樹脂のみのダミー部を有し、該ダミー部は前記封止樹脂部によって被覆されており、前記封止樹脂部における前記ＬＥＤチップと前記ダミー部との間にスリットが形成されていることを特徴とする発光装置。
前記封止樹脂部は前記複数のＬＥＤチップまたは前記ダミー部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請求項１に記載の発光装置。
前記封止樹脂部は前記複数のＬＥＤチップまたは前記ダミー部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、または前記ＬＥＤと前記ダミー部と間に設ける枠体とを有し、該枠体にスリットを形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
前記枠体は光反射性部材であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光装置。