JP5533183B2 - LED light source device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、LEDチップを用いたLED光源装置及びその製造方法に関するものであり、特に、LEDチップの上下を基板で挟持するLED光源装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to an LED light source device using an LED chip and a manufacturing method thereof, and more particularly to an LED light source device and a manufacturing method of sandwiching the upper and lower sides of an LED chip with a substrate.
天井、壁面等に配置される照明装置などの用途における薄型化及び低価格化の要求に応えるため、LED光源装置は、種々の形状のものが提案されている。例えば、可撓性基板上に複数のLEDチップをフリップチップ実装したLED光源装置が提案されている(例えば、特許文献1、2)。
Various LED light source devices have been proposed in order to meet demands for thinning and low cost in applications such as lighting devices arranged on the ceiling, wall surface, and the like. For example, an LED light source device in which a plurality of LED chips are flip-chip mounted on a flexible substrate has been proposed (for example,
特許文献1、2の可撓性基板上に複数のLEDチップをフリップチップ実装したLED光源装置は、可撓性基板を用いることで、製造時間を短縮したり、容易に変形できる構造とできるが、下記のような課題を有する。
可撓性基板が曲がるとLEDチップの電気特性が変化してしまう。曲げ応力がLEDチップと可撓性基板の接触部に伝わって、接触面積が変化するからである。さらに曲げ応力が強い場合は、接触部の断線により、LEDチップが光らなくなってしまう事もある。
The LED light source device in which a plurality of LED chips are flip-chip mounted on the flexible substrate of
When the flexible substrate is bent, the electrical characteristics of the LED chip change. This is because the bending stress is transmitted to the contact portion between the LED chip and the flexible substrate, and the contact area changes. Further, when the bending stress is strong, the LED chip may not shine due to disconnection of the contact portion.
そこで、本発明は、特許文献1、2のいずれもが有する課題である可撓性基板の曲がりによる電気特性の変化を抑制することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to suppress a change in electrical characteristics due to bending of a flexible substrate, which is a problem of both
本発明のLED光源装置は、配線パターンを有する可撓性基板上に、同一面に正負の電極が形成されたLEDチップが、前記電極が前記配線パターンに対向するように載置されており、前記LEDチップ上に前記可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を備えることを特徴とする。
また、前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備えることが好ましい。
また、前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられる第二の絶縁性接着剤とを有することが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップ上面にも設けられていることが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記第二の絶縁性接着剤よりも硬度が大きいことが好ましい。
また、前記透光性基板は複数あり、1つの透光性基板に対して1又は複数の前記LEDチップが配置されていることが好ましい。
また、前記透光性基板は、前記LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体が配置されることが好ましい。
また、前記透光性基板は前記蛍光体を含むことが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、150℃以下での線膨張係数が200ppm/℃以下であり、硬化による体積収縮率が3%以上15%以下の材料であることが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、硬化による体積収縮率が1%未満であることが好ましい。
また、前記可撓性基板は、絶縁性フィルム上に導電層としてアルミ箔を有するものであることが好ましい。
In the LED light source device of the present invention, an LED chip having positive and negative electrodes formed on the same surface is placed on a flexible substrate having a wiring pattern so that the electrodes face the wiring pattern. A light-transmitting substrate that is less flexible than the flexible substrate is provided on the LED chip.
Moreover, it is preferable to provide an insulating adhesive between the flexible substrate and the translucent substrate.
The insulating adhesive preferably includes a first insulating adhesive provided on the flexible substrate side and a second insulating adhesive provided on the translucent substrate side.
Further, it is preferable that the second insulating adhesive is also provided on the upper surface of the LED chip.
The first insulating adhesive preferably has a hardness higher than that of the second insulating adhesive.
Moreover, there are a plurality of the light-transmitting substrates, and it is preferable that one or a plurality of the LED chips are arranged on one light-transmitting substrate.
Moreover, it is preferable that a fluorescent substance is arrange | positioned at the surface which the said translucent board | substrate opposes the surface to which the said LED chip was adhere | attached.
Moreover, it is preferable that the said translucent board | substrate contains the said fluorescent substance.
The first insulating adhesive has translucency with respect to the emission wavelength of the LED chip, has a linear expansion coefficient of 200 ppm / ° C. or less at 150 ° C. or less, and has a volume shrinkage due to curing. The material is preferably 3% or more and 15% or less.
In addition, it is preferable that the second insulating adhesive has a light-transmitting property with respect to the emission wavelength of the LED chip and has a volume shrinkage ratio of less than 1% due to curing.
The flexible substrate preferably has an aluminum foil as a conductive layer on an insulating film.
また、本発明のLED光源装置は、配線パターンを有する可撓性基板に第一の絶縁性接着剤を配置する工程と、
前記第一の絶縁性接着剤上に、同一面に正負の電極が形成されたLEDチップを配置する工程と、
前記LEDチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記LEDチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備することを特徴とする。
Moreover, the LED light source device of the present invention includes a step of disposing a first insulating adhesive on a flexible substrate having a wiring pattern;
A step of disposing an LED chip having positive and negative electrodes formed on the same surface on the first insulating adhesive;
Applying a load to the LED chip, electrically connecting the electrode and the wiring pattern, and heating and curing the first insulating adhesive;
The method includes a step of adhering a translucent substrate on the LED chip using a second insulating adhesive.
本発明では、LED光源装置の可撓性基板の曲がりによる電気特性の変化を抑制することができる。 In this invention, the change of the electrical property by the bending of the flexible substrate of a LED light source device can be suppressed.
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は一例であって、本発明を限定するものではなく、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等についても本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、説明を簡略化するために、同一の構成要件には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the form shown below is an example, does not limit the present invention, and the present invention is not limited to the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. In order to simplify the description, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
図1に本発明のLED光源装置の一例を説明するための図面を示す。図1は、本発明のLED光源装置の部分的な断面図である。また、図2は、本発明に用いる配線パターンの形成された可撓性基板を示す図面であり、図2(a)は上面図、図2(b)は断面図である。図3は、本発明に用いるLEDチップを示す図面であり、図3(a)は上面図、図3(b)は断面図である。
本発明のLED光源装置は、図1に示すように、配線パターン11を有する可撓性基板10の上に、LEDチップ12が載置されている。LEDチップ12上には、透光性基板13を備えている。また、LEDチップは、同一面に正負の電極16が形成され、フェイスダウンで可撓性基板10に設けられた配線パターン11に載置されている。また、配線パターン11を有する可撓性基板10と透光性基板13の間には、第一の絶縁性接着剤14及び第二の絶縁性接着剤15を備えている。
また、本明細書においては、LEDチップは同一面に正負の電極が形成されたものとし、フェイスダウンとは電極が配線パターンに対向するように載置される向きとする。
FIG. 1 shows a drawing for explaining an example of the LED light source device of the present invention. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an LED light source device of the present invention. 2 is a view showing a flexible substrate on which a wiring pattern used in the present invention is formed. FIG. 2 (a) is a top view and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view. FIG. 3 is a drawing showing an LED chip used in the present invention, FIG. 3 (a) is a top view, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view.
As shown in FIG. 1, the LED light source device of the present invention has an
Further, in this specification, the LED chip is assumed to have positive and negative electrodes formed on the same surface, and the face-down is the direction in which the electrodes are placed so as to face the wiring pattern.
本発明の各構造について説明する。
(配線パターンを有する可撓性基板)
配線パターンを有する可撓性基板とは、柔軟性があり変形させることが可能なプリント基板のことである。厚み10μmから300μmの絶縁性フィルムを基材とし、その上に接着層を形成し、さらにその上に厚み10μmから50μm程度の配線パターンを導電層として形成した構造であり、薄型化及び低価格化に適している。一般に、フレキシブル基板、フレキシブルプリント基板等と呼ばれる。
絶縁性フィルム材料は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリイミド(PI) 等の樹脂フィルムが考えられる。その中でも低価格であるPET、PENが好ましい。また、透明な樹脂フィルムより、光反射材を塗布もしくは配合したものや、絶縁性フィルム材料を微細発泡加工したもの等、可視光に対して光反射率を高めた絶縁性フィルム材料の方が好ましい。具体的には、株式会社きもと製レフホワイト(登録商標)、古河電気工業株式会社製のMCPETが挙げられる。
接着層は、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤やシリコーン系接着剤等から、組立プロセスに耐えうる接着剤が用いられる。
配線パターンの材料としては、銅箔、アルミ箔が考えられるが、可視光に対して光反射率の高いアルミ箔またはアルミ合金箔が好ましい。アルミ箔は配線回路として必要である導電性の他、可視光に対する光反射性にも優れているため、LED光源装置をシンプルな構造にすることができる。LEDチップの実装性の観点から、アルミ箔またはアルミ合金箔の調質を行うことが好ましい。焼きなましにより最も軟らかい状態になった軟質材(O材)よりも、冷間加工をおこない加工硬化させた硬質材(H材)の方が好ましい。また、ブリネル硬さHBSは、(HBS10/500)の条件下において30から150程度のものが好ましく、さらには50から100程度のものが好ましい。
また、低価格である複数枚の素材を重ねて圧延する工法で作られたアルミ箔を使用することが好ましい。この工法で作られたアルミ箔は光沢のないマット面もしくはケシ面と、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を持っている。そのうち、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を表面、すなわち後述するLEDチップを実装する面とすることで、光反射性を向上させることができ好ましい。
Each structure of the present invention will be described.
(Flexible board with wiring pattern)
A flexible substrate having a wiring pattern is a printed substrate that is flexible and can be deformed. This is a structure in which an insulating film with a thickness of 10 μm to 300 μm is used as a base material, an adhesive layer is formed thereon, and a wiring pattern with a thickness of about 10 μm to 50 μm is formed thereon as a conductive layer. Suitable for Generally, it is called a flexible substrate, a flexible printed substrate, or the like.
Examples of the insulating film material include resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), and polyimide (PI). Of these, PET and PEN, which are inexpensive, are preferable. In addition, an insulating film material having a higher light reflectivity with respect to visible light, such as a material obtained by applying or blending a light reflecting material or a material obtained by finely foaming an insulating film material, is more preferable than a transparent resin film. . Specific examples include Lef White (registered trademark) manufactured by Kimoto Co., Ltd. and MCPET manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.
For the adhesive layer, an adhesive that can withstand the assembly process is used, such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive.
The wiring pattern material may be copper foil or aluminum foil, but aluminum foil or aluminum alloy foil having high light reflectivity with respect to visible light is preferable. Since the aluminum foil is excellent in light reflectivity for visible light in addition to the conductivity required as a wiring circuit, the LED light source device can be made in a simple structure. From the viewpoint of mountability of the LED chip, it is preferable to temper the aluminum foil or the aluminum alloy foil. A hard material (H material) that has been cold worked and hardened is more preferable than a soft material (O material) that has become the softest state by annealing. Further, the Brinell hardness HBS is preferably about 30 to 150, more preferably about 50 to 100 under the condition of (HBS10 / 500).
Moreover, it is preferable to use an aluminum foil made by a construction method in which a plurality of low-priced materials are rolled and rolled. The aluminum foil made by this method has a matte or poppy surface with no gloss and a bright or glossy surface. Of these, a glossy bright surface or gloss surface is preferably used as a surface, that is, a surface on which an LED chip described later is mounted, so that light reflectivity can be improved.
図2に本発明で使用する配線パターンを有する可撓性基板を説明する。本発明で用いられる配線パターンを有する可撓性基板の一例としては、酸化チタン等の光反射材を配合して光反射性を高めたPENフィルム100μmの上にウレタン系接着剤の接着層を形成し、さらにその上に厚み20μmの硬質アルミ箔を形成した構造である。可撓性基板の大きさは幅2cm、長さ60cmである。LEDチップを点灯させるための配線パターン加工のため、アルミ箔を可撓性基板の短手方向に幅200μm、ピッチ3cmのライン除去加工を合計19本行っている。このアルミ箔の除去部分をスペース部17と称する。スペース部の形成方法は、グラビア印刷とウェットエッチング、ダイサー等の刃物によるカット、レーザーカット等が可能である。さらに、スペース部の絶縁性を確実にするために、スペース部に絶縁部材を設けることも考えられる。その際、太陽インキ製造株式会社製のPSR-4000LEWや信越化学工業株式会社製のLPS-8630WやLPS-8433W のように光反射材を接着剤に配合したものを使用することで、光取り出し効率をさらに改善することも可能である。
FIG. 2 illustrates a flexible substrate having a wiring pattern used in the present invention. As an example of a flexible substrate having a wiring pattern used in the present invention, an adhesive layer of urethane adhesive is formed on a PEN film 100 μm that has been improved in light reflectivity by blending a light reflecting material such as titanium oxide. In addition, a hard aluminum foil having a thickness of 20 μm is formed thereon. The size of the flexible substrate is 2 cm wide and 60 cm long. In order to process the wiring pattern for lighting the LED chip, a total of 19 lines were removed from the aluminum foil with a width of 200 μm and a pitch of 3 cm in the short direction of the flexible substrate. The removed portion of the aluminum foil is referred to as a
可撓性基板の形状は長方形に限定するものではなく円や多角形等、LED光源装置に求められる様々な形状的要求に対して対応することが可能である。また、配線パターンは、複数のLEDを点灯させることができるものであれば、直列回路に限らず、並列回路、或いは両者を複合した回路等、LED光源装置に求められる様々な電気特性要求に対して対応することが可能である。 The shape of the flexible substrate is not limited to a rectangular shape, and can respond to various geometrical requirements such as a circle and a polygon required for the LED light source device. In addition, the wiring pattern is not limited to a series circuit as long as a plurality of LEDs can be turned on, but is not limited to a series circuit, a circuit that combines both, etc. It is possible to respond.
(絶縁性接着剤)
また、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板の間には、絶縁性接着剤が設けられている。LEDチップは、通常、はんだ材、導電性接着剤等の接合材、或いは超音波接合装置を使った接合方法で可撓性基板に接続される。これらの方法を用いる場合には、下記のような問題がある。はんだ材を使った接合の場合は、可撓性基板に少なくとも200℃以上の耐熱性が必要とされるため、可撓性基板が高価になってしまう。また、導電性接着剤を使った接合の場合は、導電性接着剤の微小塗布が困難であるため、大型のLEDチップを用いる必要がありLEDチップ代が高くなる。また、超音波接合装置を使った接合方法は、1度に複数のLEDチップを実装することができないため、生産速度が遅くなる。本発明では、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板でLEDチップを挟んで、絶縁性接着剤で貼り合せたシンプルな構造であるため、低価格化することができる。
絶縁性接着剤としては、LEDチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。
絶縁性接着剤は、液状タイプとシート状タイプが考えられる。液状タイプでは信越化学工業株式会社製のLPS-1000〜5000シリーズが、シート状タイプでは主成分がフェニルシリコーンである信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが考えられる。取り扱い及び厚みの管理が容易であるため、シート状タイプが好ましい。
また、絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
(Insulating adhesive)
Further, an insulating adhesive is provided between the flexible substrate having the wiring pattern and the translucent substrate. The LED chip is usually connected to the flexible substrate by a bonding method using a bonding material such as a solder material, a conductive adhesive, or an ultrasonic bonding apparatus. When these methods are used, there are the following problems. In the case of joining using a solder material, the flexible substrate is required to have a heat resistance of at least 200 ° C. or more, so that the flexible substrate becomes expensive. Further, in the case of bonding using a conductive adhesive, it is difficult to apply the conductive adhesive in a minute amount, and therefore it is necessary to use a large LED chip, which increases the cost of the LED chip. In addition, since the bonding method using the ultrasonic bonding apparatus cannot mount a plurality of LED chips at a time, the production speed is slow. In the present invention, since the LED chip is sandwiched between a flexible substrate having a wiring pattern and a light-transmitting substrate and bonded with an insulating adhesive, the price can be reduced.
The insulating adhesive is preferably transparent with respect to the emission wavelength of the LED chip, and an epoxy-based adhesive, a silicone-based adhesive, and the like are conceivable.
The insulating adhesive may be a liquid type or a sheet type. The LPS-1000-5000 series manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be considered for the liquid type, and the LPS-AF series manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. whose main component is phenyl silicone can be considered for the sheet type. Since the handling and thickness management are easy, the sheet type is preferable.
It is also possible to add optical properties such as wavelength conversion and light dispersion by blending a phosphor or a light dispersion material into the insulating adhesive.
(第一の絶縁性接着剤)
絶縁性接着剤のうち、可撓性基板側に設けられるものを第一の絶縁性接着剤とする。第一の絶縁性接着剤としては、LEDチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。その中でも主成分が耐光性に優れるシリコーン系接着剤が好ましい。
第一の絶縁性接着剤の硬化による体積収縮率は、3%以上15%以下が好ましく、さらには5%以上10%以下であることがより好ましい。この程度の硬化による収縮があると、LEDチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存するので、高信頼性にできる。
本発明のLED光源装置の動作時に、LEDチップは150℃程度の温度まで発熱する可能性があり、隣接する第一の絶縁性接着剤も同等の温度になる可能性がある。温度が高くなると第一の絶縁性接着剤が熱膨張し、LEDチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部の接触面積が小さくなり、LEDチップの電気特性が悪化する。さらに、熱膨張が進むと断線し、LEDチップが光らなくなる事がある。しかし、第一の絶縁性接着剤に線膨張係数が比較的小さいものを選定すれば、この不具合を防ぐことができ実用上の温度変化にも耐えうる。具体的には、150℃以下の温度における線膨張係数が200ppm/℃以下であることが好ましく、さらには100ppm/℃以下であることが好ましい。
第一の絶縁性接着剤の厚みはLEDチップの厚みに対して20%以上100%以下が好ましく、さらには40%以上80%以下が好ましい。
(First insulating adhesive)
Among the insulating adhesives, the one provided on the flexible substrate side is the first insulating adhesive. The first insulating adhesive is preferably transparent to the emission wavelength of the LED chip, and an epoxy adhesive, a silicone adhesive, and the like are conceivable. Among these, a silicone adhesive whose main component is excellent in light resistance is preferable.
The volume shrinkage due to curing of the first insulating adhesive is preferably 3% or more and 15% or less, and more preferably 5% or more and 10% or less. When there is shrinkage due to this degree of curing, moderate shrinkage stress remains at the contact portion of the flexible substrate having the LED chip and the wiring pattern, so that high reliability can be achieved.
During the operation of the LED light source device of the present invention, the LED chip may generate heat up to a temperature of about 150 ° C., and the adjacent first insulating adhesive may have the same temperature. When the temperature is increased, the first insulating adhesive is thermally expanded, the contact area of the contact portion of the flexible substrate having the LED chip and the wiring pattern is reduced, and the electrical characteristics of the LED chip are deteriorated. Furthermore, when thermal expansion proceeds, the LED chip may break and the LED chip may not shine. However, if a first insulating adhesive having a relatively small linear expansion coefficient is selected, this problem can be prevented and it can withstand practical temperature changes. Specifically, the linear expansion coefficient at a temperature of 150 ° C. or lower is preferably 200 ppm / ° C. or lower, more preferably 100 ppm / ° C. or lower.
The thickness of the first insulating adhesive is preferably 20% or more and 100% or less, more preferably 40% or more and 80% or less with respect to the thickness of the LED chip.
(LEDチップ)
LEDチップは、所定の電圧を印加することにより発光させることができる。LEDの発光色は、可視光や紫外光、赤外光などを選択することができる。可視光の場合、発光色は限定されず、緑色LED、赤色LED、及び青色LEDのいずれも使用可能である。さらに、青色LEDチップに蛍光体を塗布した白色LEDチップも使用可能である。
また、その半導体材料についても特には限定されず、III−V族、II−VI族等のいずれの化合物を用いてもよい。
図3を用いて本発明で使用するLEDチップを説明する。
本発明で使用するLEDチップは、同一面にp電極、n電極が設けられており、両方の電極に、バンプと言われる通電用の突起が設けられていることが好ましい。少なくとも一対のバンプ電極が設けられていることが好ましい。バンプは、Auワイヤを使ったワイヤバンプや、Au、Cu等金属材料からなるめっきバンプが考えられる。バンプ大きさは例えば直径20μm以上100μm以下、高さ5μm以上50μm以下の略円柱形状あるいは略円錐形状である。
一対のバンプ電極の距離は、可撓性基板に設けられた配線パターンのスペース部より広くなるように設定することが好ましい。具体的には、スペース部の幅が200μmとするとバンプ間距離は400μm以上が好ましい。
また、1つのLEDチップの駆動電流は放熱性の観点で20mA程度が好ましい。駆動電流が高い場合には、活性層の電流密度が高くなり発光効率が悪くなる。また、低い場合にはLEDチップを有効に利用できなくなる。よって、電流密度は、0.3A/mm2以上1A/mm2以下が好ましく、さらには0.65A/mm2以上1A/mm2以下が好ましい。したがって、LEDチップの活性層面積は0.02mm2以上0.07mm2以下が好ましく、さらには、0.02mm2以上0.03mm2以下が好ましい。
LEDチップはチップ面積が大きくなるほど高価になるため、LEDチップの外形大きさは、上記バンプ間距離と活性層面積を満足し、LEDチップが製造可能である範囲でできるだけ小さい方が好ましい。よって、図3のように長方形になることが好ましく、さらには長辺と短辺の比が5:1程度の長方形であることが好ましい。
(LED chip)
The LED chip can emit light by applying a predetermined voltage. The emission color of the LED can be selected from visible light, ultraviolet light, infrared light, and the like. In the case of visible light, the emission color is not limited, and any of a green LED, a red LED, and a blue LED can be used. Furthermore, a white LED chip in which a phosphor is applied to a blue LED chip can also be used.
Further, the semiconductor material is not particularly limited, and any compound such as III-V group or II-VI group may be used.
The LED chip used in the present invention will be described with reference to FIG.
The LED chip used in the present invention is preferably provided with a p-electrode and an n-electrode on the same surface, and both electrodes are provided with a current-carrying projection called a bump. It is preferable that at least a pair of bump electrodes is provided. As the bump, a wire bump using an Au wire or a plating bump made of a metal material such as Au or Cu can be considered. The bump size is, for example, a substantially cylindrical shape or a substantially conical shape with a diameter of 20 μm to 100 μm and a height of 5 μm to 50 μm.
The distance between the pair of bump electrodes is preferably set to be wider than the space portion of the wiring pattern provided on the flexible substrate. Specifically, when the width of the space portion is 200 μm, the distance between the bumps is preferably 400 μm or more.
In addition, the drive current of one LED chip is preferably about 20 mA from the viewpoint of heat dissipation. When the drive current is high, the current density of the active layer increases and the light emission efficiency deteriorates. Moreover, when it is low, the LED chip cannot be used effectively. Therefore, the current density is preferably 0.3 A / mm 2 or more and 1 A / mm 2 or less, and more preferably 0.65 A / mm 2 or more and 1 A / mm 2 or less. Thus, the active layer area of the LED chip is preferably 0.02 mm 2 or more 0.07 mm 2 or less, more preferably 0.02 mm 2 or more 0.03 mm 2 or less.
Since the LED chip becomes more expensive as the chip area becomes larger, the outer size of the LED chip is preferably as small as possible within the range where the distance between the bumps and the active layer area can be satisfied and the LED chip can be manufactured. Therefore, it is preferably a rectangle as shown in FIG. 3, and more preferably a rectangle having a ratio of the long side to the short side of about 5: 1.
また、本発明では、LEDチップは、配線パターンを有する可撓性基板にフェイスダウンで載置されている。これにより、複数のLEDチップを用いた場合にも、確実に通電させることができる。可撓性の小さい基板にLEDチップを載置する場合、基板面内において一部のLEDチップに接触不良が生じることがあるが、可撓性基板を用いることで、LEDチップと基板を確実に接触させることができる。 In the present invention, the LED chip is placed face down on a flexible substrate having a wiring pattern. Thereby, even when a plurality of LED chips are used, it is possible to reliably energize. When LED chips are mounted on a substrate with small flexibility, contact failure may occur in some LED chips within the substrate surface. By using a flexible substrate, the LED chip and the substrate can be securely connected. Can be contacted.
(第二の絶縁性接着剤)
第一の絶縁性接着剤よりも透光性基板側に設けられるものを第二の絶縁性接着剤とする。2種類の接着剤を使用することで、第一の絶縁性接着剤を用いてLEDチップを可撓性基板に固定した後に、第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を設けることができるので、LEDチップの実装精度を高めることができる。また、LEDチップの位置を確認してから透光性基板を設けることができるので配光性を考慮して任意の位置に透光性基板を設けることができる。
また、第二の絶縁性接着剤は、LEDチップ上面にも設けられていることが好ましい。
第二の絶縁性接着剤をLEDチップの上面に設けることで、第二の絶縁性接着剤が緩衝材として作用し、LEDチップへの力学的負荷を低減させることができる。
第二の絶縁性接着剤は、第一の絶縁性接着剤と同様にLEDチップの発光波長に対して透明で耐光性の良いシリコーン系接着剤が好ましい。さらに、硬化による体積収縮率が1%未満であることが好ましく、さらには0.5%以下が好ましい。また、硬度の小さいものが好ましく、具体的には主成分がジメチルシリコーンであるものが好ましい。第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が1%未満であると、製造時にLEDチップに不必要な力を与えずに、透光性基板を積層することができる。
第二の絶縁性接着剤はLEDチップが実装された可撓性基板の上に、可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を積層するために使用される。
第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が大きく、さらに硬度が大きいと、硬化時に可撓性基板が元の位置からずれてしまうことがある。この変位は可撓性基板の曲げと同様、LEDチップの電気特性の変化や接触部の断線を引き起こし、LEDチップが光らなくなる事がある。
また、第二の絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
(Second insulating adhesive)
What is provided closer to the translucent substrate than the first insulating adhesive is referred to as a second insulating adhesive. By using two types of adhesives, the LED chip is fixed to the flexible substrate using the first insulating adhesive, and then the translucent substrate is provided using the second insulating adhesive. Therefore, the mounting accuracy of the LED chip can be increased. In addition, since the translucent substrate can be provided after confirming the position of the LED chip, the translucent substrate can be provided at an arbitrary position in consideration of light distribution.
Moreover, it is preferable that the second insulating adhesive is also provided on the upper surface of the LED chip.
By providing the second insulative adhesive on the upper surface of the LED chip, the second insulative adhesive acts as a buffer material, and the mechanical load on the LED chip can be reduced.
Similar to the first insulating adhesive, the second insulating adhesive is preferably a silicone adhesive that is transparent to the light emission wavelength of the LED chip and has good light resistance. Furthermore, the volume shrinkage due to curing is preferably less than 1%, and more preferably 0.5% or less. Moreover, the thing with small hardness is preferable, and what has a dimethyl silicone as a main component specifically, is preferable. When the shrinkage due to the curing of the second insulating adhesive is less than 1%, the translucent substrate can be laminated without applying unnecessary force to the LED chip during manufacturing.
The second insulating adhesive is used for laminating a light-transmitting substrate that is less flexible than the flexible substrate on the flexible substrate on which the LED chip is mounted.
If the second insulating adhesive is greatly contracted by curing and has a high hardness, the flexible substrate may be displaced from its original position during curing. Similar to the bending of the flexible substrate, this displacement causes a change in the electrical characteristics of the LED chip and disconnection of the contact portion, and the LED chip may not shine.
It is also possible to add a phosphor or a light dispersion material to the second insulating adhesive to add optical characteristics such as wavelength conversion and light dispersion.
また、第一の絶縁性接着剤は、第二の絶縁性接着剤よりも硬度が大きいことが好ましい。硬度の大きい第一の絶縁性接着剤でLEDチップと配線パターンを有する可撓性基板の接着部を強固にし、硬度の小さい第二の絶縁性接着剤で透光性基板を可撓性基板上に接着することで、LEDチップに力学的負荷を与えない構造を実現できるためである。
また、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップを固定するので、発熱を考慮して耐熱性の高いものを用い、第二の絶縁性接着剤は、硬化による収縮の小さいものを用いることで、LEDチップ上に透光性基板を設けることによる負荷を軽減することができ、可撓性基板と透光性基板を確実に接着させ、LED光源装置を安定して駆動させることができる。
Moreover, it is preferable that the first insulating adhesive has a hardness higher than that of the second insulating adhesive. The adhesive part of the flexible substrate having the LED chip and the wiring pattern is strengthened with the first insulating adhesive having a high hardness, and the translucent substrate is placed on the flexible substrate with the second insulating adhesive having a low hardness. This is because a structure that does not apply a mechanical load to the LED chip can be realized by bonding to the LED chip.
In addition, since the first insulating adhesive fixes the LED chip, a heat-resistant adhesive is used in consideration of heat generation, and the second insulating adhesive is used with a small shrinkage due to curing. The load due to the provision of the translucent substrate on the LED chip can be reduced, the flexible substrate and the translucent substrate can be securely bonded, and the LED light source device can be driven stably.
(透光性基板)
本発明では、LEDチップ上に配置される基板として可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を用いる。LEDチップ上に可撓性の小さい透光性基板を備えることにより、LEDチップの周囲で可撓性基板が曲がりにくくなるのでLEDチップと可撓性基板の接触部における接触面積が変化しない。そのため、可撓性基板を曲げた場合にもLEDチップの電気特性が変化せず、LED光源装置の特性を安定させることができる。
また、透光性基板を用いることで、LEDチップの見かけ上の輝度を低減させ、LED光源装置の眩しさを抑制することができる。LED光源装置を照明用途で用い発光面が視野に入る場合には、輝度が高いと眩しさが不快感を与える場合がある。LEDチップは小さくて明るいため、輝度が高い。LEDチップを覆うように蛍光体層を設けたとしても眩しさに関しては同様である。透光性基板をLEDチップ上に備えることで、透光性基板を介してLEDチップを見ることになるので、透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、LED光源装置の眩しさを抑制することができる。
(Translucent substrate)
In the present invention, a light-transmitting substrate that is less flexible than a flexible substrate is used as the substrate disposed on the LED chip. By providing a light-transmitting substrate with low flexibility on the LED chip, the flexible substrate is less likely to bend around the LED chip, so that the contact area at the contact portion between the LED chip and the flexible substrate does not change. Therefore, even when the flexible substrate is bent, the electrical characteristics of the LED chip do not change, and the characteristics of the LED light source device can be stabilized.
Moreover, by using a translucent substrate, the apparent brightness of the LED chip can be reduced and the glare of the LED light source device can be suppressed. When the LED light source device is used for illumination and the light emitting surface is in the field of view, dazzling may give an unpleasant feeling when the luminance is high. Since the LED chip is small and bright, the brightness is high. Even if a phosphor layer is provided so as to cover the LED chip, the same is true with respect to glare. By providing the light-transmitting substrate on the LED chip, the LED chip can be seen through the light-transmitting substrate. Therefore, the light scattering effect on the surface or the surface of the light-transmitting substrate can reduce the glare of the LED light source device. Can be suppressed.
本発明の透光性基板は、使用するLEDチップの発光波長に対して透光性を有する基板をさす。基板厚み3mmのとき、LEDチップの発光波長の光の透過率が、80%以上が好ましく、さらには95%以上が好ましい。
透光性基板は、可撓性基板より可撓性が小さい材料或いは厚みで構成されている。可撓性は、基板に破断やひびが発生しない範囲でできるだけ湾曲させた状態における最小曲げ半径により定量化することができる。さらに、曲げ半径のうち、基板の厚みを含まない半径を内曲げ半径と称する。透光性基板の最小の内曲げ半径が50mm以上であることが好ましい。
透光性基板として、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料や、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、PET、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)等の透明樹脂材料を使用することができる。中でも耐光性、耐湿性に優れているガラス材料がLEDチップの保護材として適している。
The translucent board | substrate of this invention refers to the board | substrate which has translucency with respect to the light emission wavelength of the LED chip to be used. When the substrate thickness is 3 mm, the light transmittance of the light emission wavelength of the LED chip is preferably 80% or more, and more preferably 95% or more.
The translucent substrate is made of a material or thickness that is less flexible than the flexible substrate. The flexibility can be quantified by the minimum bending radius in a state where the substrate is bent as much as possible without causing breakage or cracks in the substrate. Further, a radius that does not include the thickness of the substrate among the bending radii is referred to as an inner bending radius. It is preferable that the minimum inner bending radius of the translucent substrate is 50 mm or more.
As a translucent substrate, glass materials such as alkali-free glass, soda-lime glass, lead glass, borosilicate glass, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), PET, polypropylene (PP), polystyrene (PS), Transparent resin materials such as polyvinyl chloride (PVC) and acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) can be used. Among them, a glass material excellent in light resistance and moisture resistance is suitable as a protective material for the LED chip.
また、図4及び図5に示すように、1つの可撓性基板に対して透光性基板が複数設けられていることが好ましい。図4のように、1つの透光性基板に対して1つのLEDチップが配置されていてもよいし、図5に示すように、1つの透光性基板に対して複数のLEDチップが配置されていてもよい。1つの可撓性基板に対して透光性基板が複数設けられていることで、LED光源装置を曲げた際、曲げ応力は透光性基板のない部分、複数の透光性基板の間に集中する。また、LEDチップと可撓性基板の接触面積が変化しないため、LEDチップの電気特性も変化しない。すなわち、LEDチップの電気特性を維持したまま可撓性基板を自由に曲げることが可能になる。また、透光性基板の側面からの光取り出し効果のため、光源を高効率化させることができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, it is preferable that a plurality of light-transmitting substrates are provided for one flexible substrate. As shown in FIG. 4, one LED chip may be arranged on one light-transmitting substrate, or a plurality of LED chips are arranged on one light-transmitting substrate as shown in FIG. May be. Since a plurality of light-transmitting substrates are provided for one flexible substrate, when the LED light source device is bent, bending stress is generated between a portion without the light-transmitting substrate and between the plurality of light-transmitting substrates. concentrate. Further, since the contact area between the LED chip and the flexible substrate does not change, the electrical characteristics of the LED chip do not change. That is, the flexible substrate can be freely bent while maintaining the electrical characteristics of the LED chip. Further, the light source can be made highly efficient due to the effect of extracting light from the side surface of the translucent substrate.
また、透光性基板の表面に光学パターンを設けて、配光の制御も可能である。具体的には、光を特定の方向に集めたい場合はレンズ形状に、光出射面側のすべての方向に均等な輝度にしたい場合は粗面形状にすることが考えられる。また、透光性基板の表面や中に酸化チタン、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛、ガラス微粉末等の無機系やアクリル、ポリスチレン等の有機系の光分散材を配置することで、透光性基板内の輝度がより均一化できる。 Further, it is possible to control light distribution by providing an optical pattern on the surface of the light-transmitting substrate. Specifically, it is conceivable to use a lens shape when collecting light in a specific direction and a rough surface shape when it is desired to obtain uniform brightness in all directions on the light exit surface side. In addition, by placing an inorganic light dispersion material such as titanium oxide, silicon oxide, alumina, zinc oxide, glass fine powder, or an organic light dispersion material such as acrylic or polystyrene on the surface or inside of the light transmissive substrate, The brightness in the substrate can be made more uniform.
また、図6に示すように、透光性基板の表面や中に蛍光体を配置することで、発光波長の調整も可能である。
図6(a)のように、透光性基板は、LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体18が配置されてもよいし、図6(b)に示すように、蛍光体を含む透光性基板13bを用いてもよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体や酸窒化物系蛍光体を用いることができる。より具体的には、(a)Eu賦活されたα若しくはβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート、各種アルカリ土類金属窒化アルミニウムケイ素(例:CaSiAlN3:Eu、SrAlSi4N7:Euなど)、(b)Eu等のランタノイド系の元素、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属のハロシリケート、アルカリ土類金属シリケート、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、(c)Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩、(d)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等、から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。好ましくは、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるYAG系蛍光体である。YAG系蛍光体は、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12などの組成式で表される。また、Yの一部もしくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。白色光が必要な場合は、青色LEDチップとYAG等の黄色蛍光体を配置した透光性基板との組み合わせで調整可能である。容易に白色照明を得ることができる。
透光性基板の発光面積は、LEDチップの発光面積に対して、10倍以上10000倍以下が好ましく、さらには100倍以上1000倍以下が好ましい。ここで言う発光面積とは、可撓性基板と対向しない面全ての表面積である。透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、透光性基板を発光体として扱えるため、透光性基板の発光面積を大きくすると、輝度が低減し眩しさが抑制される。一方、不必要に大きくすると部品代が高くなる。
In addition, as shown in FIG. 6, the emission wavelength can be adjusted by arranging a phosphor on or in the surface of the translucent substrate.
As shown in FIG. 6 (a), the translucent substrate may have the
The light emitting area of the translucent substrate is preferably 10 to 10,000 times, more preferably 100 to 1000 times the light emitting area of the LED chip. Here, the light emitting area is the surface area of the entire surface not facing the flexible substrate. The light-transmitting substrate can be handled as a light emitter due to the light scattering effect in or on the surface of the light-transmitting substrate. Therefore, when the light emitting area of the light-transmitting substrate is increased, luminance is reduced and glare is suppressed. On the other hand, if the size is increased unnecessarily, the cost of parts increases.
また、絶縁性接着剤は、図1等に示すようなLEDチップ上や配線パターン上の全体にわたって設けられている形態には限定されない。絶縁性接着剤は、少なくともLEDチップ上に設けられ、透光性基板と接着していればよい。また、LEDチップ上には設けられず、それ以外の可撓性基板と透光性基板の間のみに充填されていてもよい。 Further, the insulating adhesive is not limited to the form provided over the entire LED chip or wiring pattern as shown in FIG. The insulating adhesive may be provided on at least the LED chip and bonded to the translucent substrate. Moreover, it is not provided on the LED chip, but may be filled only between the other flexible substrate and the translucent substrate.
次に、本発明のLED光源装置の製造方法を図7を参照しながら説明する。本発明の製造方法では、LEDチップと配線パターンを有する可撓性基板を電気的に接続させた状態で、両者を第一の絶縁性接着剤により固定する。さらに、第二の絶縁性接着剤で透光性基板を積層し、LEDチップを保護する構造であるため、低価格な組立が可能である。
図7に示した製造方法では、図4のLED光源装置を得ることができる。
まず、図7(a)に示すように、可撓性基板10に配線パターンを形成するための導電層11を設ける。
続いて、図7(b)のように、導電層11をパターニングしてスペース部17を設け、可撓性基板10に配線パターン11を設ける。
次に、図7(c)のように、シート状の第一の絶縁性接着剤14を配置する。このとき、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップ配置予定位置を被覆するように設ける。また、スペース部を被覆するように第一の絶縁性接着剤を設けることが好ましい。図4に示したLED光源装置では複数の透光性基板を配置するため、可撓性基板上に複数の第1の絶縁性接着剤を配置する。可撓性基板よりも小さい面積で第一の絶縁性接着剤が配置され、配線パターンやスペース部が部分的に露出されている。第一の絶縁性接着剤は、透光性基板の大きさ、配置される位置等を考慮して自由に配置することができる。
次に、図7(d)のように、LEDチップ12を仮配置する。この時、第一の絶縁性接着剤14のタック性を利用すれば、仮配置が容易になる。
次に、図7(e)のように、LEDチップに加重及び加熱処理を行う。プレス機を用いて加重をかけ、LEDチップの電極を可撓性基板に設けられた配線パターンと電気的に接続させる。なお、加重の方向は図示する矢印のとおりである。このとき加熱により第一の絶縁性接着剤が硬化する。硬化する際に発生する硬化による収縮、及び加熱温度から常温に戻る際に発生する熱変化による収縮により、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップと可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存した状態で硬化する。
次に、図7(f)のように、第二の絶縁性接着剤15を塗布する。
次に、図7(g)のように、透光性基板13を配置し、第二の絶縁性接着剤を硬化するために加熱処理を行う。以上により、本発明のLED光源装置を得ることができる。
Next, the manufacturing method of the LED light source device of this invention is demonstrated, referring FIG. In the manufacturing method of the present invention, the LED chip and the flexible substrate having the wiring pattern are electrically connected to each other, and both are fixed by the first insulating adhesive. Further, since the light-transmitting substrate is laminated with the second insulating adhesive and the LED chip is protected, low-cost assembly is possible.
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the LED light source device of FIG. 4 can be obtained.
First, as shown in FIG. 7A, a
Subsequently, as shown in FIG. 7B, the
Next, as shown in FIG. 7C, a sheet-like first insulating
Next, as shown in FIG. 7D, the
Next, as shown in FIG. 7E, the LED chip is subjected to weighting and heat treatment. A load is applied using a press machine, and the electrodes of the LED chip are electrically connected to the wiring pattern provided on the flexible substrate. The direction of weighting is as shown by the arrows in the figure. At this time, the first insulating adhesive is cured by heating. Due to the shrinkage caused by the curing that occurs during curing and the shrinkage caused by the thermal change that occurs when the heating temperature returns to room temperature, the first insulating adhesive is moderately contracted at the contact portion between the LED chip and the flexible substrate. It cures with the stress remaining.
Next, as shown in FIG. 7F, a second insulating
Next, as shown in FIG. 7G, the
さらに、ロール・ツー・ロール方式で、効率良く生産することも考えられる。
例えば、ロール状に巻いた長さ数百mほどの長い可撓性基板に配線パターンを設けて、LEDチップ、透光性基板を実装し、再びロールに巻き取る方法である。個別に切り離された可撓性基板を使うと,ある工程から次の工程に個々の基板を搬送する手間がかかる。また、それぞれの製造装置に搬入・搬出部を設けるので,装置規模も大きくなる。このロール・ツー・ロール方式を採ると,基板は装置の間を連続的に流れることになる。すなわち、製造装置は互いに連結され,搬送に伴う手間や装置を大幅に省ける。結果、製造コストは従来に比べて桁違いに低くすることができる。
Furthermore, efficient production can be considered by a roll-to-roll system.
For example, there is a method in which a wiring pattern is provided on a long flexible substrate that is wound in a roll shape of about several hundreds of meters, an LED chip and a translucent substrate are mounted, and then wound around a roll again. If flexible substrates separated individually are used, it takes time and labor to transport each substrate from one process to the next. In addition, since the carry-in / carry-out unit is provided in each manufacturing apparatus, the scale of the apparatus increases. When this roll-to-roll method is adopted, the substrate flows continuously between the apparatuses. That is, the manufacturing apparatuses are connected to each other, and the labor and apparatus involved in the conveyance can be saved greatly. As a result, the manufacturing cost can be reduced by orders of magnitude compared to the conventional case.
次に、本発明のLED光源装置に外部の電源装置から電力を供給するための電源ケーブルへの接続方法を説明する。配線パターンにアルミ箔を用いた場合、アルミ表面は酸化皮膜ができやすいため、電気抵抗が高くなる不具合がある。そこで、本発明のLED光源装置を電源ケーブルと接続する際は、図9に示すように、アルミ箔と電源ケーブルを超音波接合や抵抗溶接によって接続することが考えられる。これらの方法は、接続と同時にアルミ表面の酸化皮膜を除去できるため、効率よく組立を行うことができる。また、可撓性基板への熱負荷が少ないため、耐熱性の低い、低価格なパッケージ部材が選定できる。 Next, the connection method to the power cable for supplying electric power from the external power supply device to the LED light source device of the present invention will be described. When an aluminum foil is used for the wiring pattern, the aluminum surface tends to form an oxide film, so that there is a problem that electric resistance increases. Then, when connecting the LED light source device of this invention with a power supply cable, as shown in FIG. 9, it is possible to connect an aluminum foil and a power supply cable by ultrasonic bonding or resistance welding. Since these methods can remove the oxide film on the aluminum surface simultaneously with the connection, the assembly can be efficiently performed. Further, since the heat load on the flexible substrate is small, a low-cost package member with low heat resistance can be selected.
また、図8のように、あらかじめ一部あるいは全部に耐酸化膜を設けたアルミ電極端子を超音波溶接や抵抗溶接によって接続することも考えられる。耐酸化膜とは、AuやSnやNi等の金属膜をめっきやスパッタ等の周知の方法で成膜したものである。この場合、電源ケーブルは耐酸化膜を設けた部分と接続するので、導通性を妨げる因子がない。よって、取り外しが可能である一般的な電気接続コネクタが使用可能である。 Further, as shown in FIG. 8, it is also conceivable to connect aluminum electrode terminals provided with an oxidation resistant film in part or in advance by ultrasonic welding or resistance welding. The oxidation resistant film is a film formed by depositing a metal film such as Au, Sn, or Ni by a known method such as plating or sputtering. In this case, since the power cable is connected to the portion provided with the oxidation resistant film, there is no factor that hinders electrical conductivity. Therefore, a general electrical connector that can be removed can be used.
以下に本発明のLED光源装置の実施例を示す。
(実施例1)
図9(a)は、ライン状のLED光源装置である。可撓性基板は、PENからなる厚み100μmの絶縁性フィルム上に、図9(b)に示すようにスペース部17の設けられた配線パターンがアルミ箔で設けられている。可撓性基板の大きさは、幅2cm長さ60cmである。可撓性基板上には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン接着剤が厚み200μmで印刷された無アルカリガラスからなる透光性基板13が配置されており、その大きさは5mm角、厚み0.7mmである。透光性基板13は3cmピッチで19個並んでいる。
図9(b)は透光性基板13付近の拡大図である。透光性基板の下には、3個の青色LEDチップが並列に実装されている。また、図示していないが透光性基板と可撓性基板の間には、可撓性基板側から順に第一の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが50μm、第二の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のLPS-1000〜5000シリーズが200μm設けられている。
1個のLEDチップには20mA、約3Vが通電されるように設計されているため、LED光源装置には、60mA、約57Vが通電される。1個の発光体の光出力は約15lmであり、合計約285lmの光出力が得られる。
The Example of the LED light source device of this invention is shown below.
Example 1
FIG. 9A shows a line-shaped LED light source device. In the flexible substrate, a wiring pattern provided with a
FIG. 9B is an enlarged view near the
Since one LED chip is designed to be energized with 20 mA and about 3 V, the LED light source device is energized with 60 mA and about 57 V. The light output of one light emitter is about 15 lm, and a total light output of about 285 lm can be obtained.
(実施例2)
実施例2は、図10に示すように、実施例1のライン状のLED光源装置を白色に塗装された亜鉛鋼板からなる基体33に貼り付けた面状光源である。基体33の大きさは70cm角であり、実施例1のライン状のLED光源装置が、3cmピッチで19個並んでいる。よって、合計5415lmの光出力が得られる。
LED光源装置上に、光学フィルムを貼って配光を調整したり、輝度の均一化を行ったりすることも可能である。
(Example 2)
Example 2 is a planar light source in which the line-shaped LED light source device of Example 1 is attached to a base 33 made of a galvanized steel sheet painted white as shown in FIG. The size of the
It is also possible to adjust the light distribution by sticking an optical film on the LED light source device or to make the luminance uniform.
(実施例3)
本実施例は、図1に示すように、可撓性基板上に単一の透光性基板が設けられている。
具体的には、幅2cm長さ60cmの透光性基板を用い、透光性基板と対応する大きさの第一の絶縁性接着剤及び第二の絶縁性接着剤が設けられている。それ以外の構成は、実施例1と実質的に同様である。
本実施例では、実施例1と比較して発光面積が増えるため、眩しさの緩和の点で好ましい。
(Example 3)
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a single translucent substrate is provided on a flexible substrate.
Specifically, a translucent substrate having a width of 2 cm and a length of 60 cm is used, and a first insulating adhesive and a second insulating adhesive having a size corresponding to the translucent substrate are provided. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.
In this example, the light emitting area is increased as compared with Example 1, which is preferable in terms of alleviating glare.
(実施例4)
本実施例では、図6(b)に示すように、蛍光体を含有する透光性基板を用いる。
具体的には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン樹脂成型体からなる厚み700μmの透光性基板13bを用いる。それ以外の構成は、実施例1と実質的に同様である。
本実施例により、白色のLED光源装置を得ることができ、各種照明器具に用いることが可能になる。
Example 4
In this embodiment, as shown in FIG. 6B, a translucent substrate containing a phosphor is used.
Specifically, a
According to the present embodiment, a white LED light source device can be obtained and can be used for various lighting fixtures.
本発明のLED光源装置は、照明器具、車両搭載用照明の他に、ディスプレイ、インジケータ、イカ、さんま等の集魚灯等、広範囲に利用することができる。 The LED light source device of the present invention can be used in a wide range of displays, indicators, squid, sanma, and other fish-collecting lights, in addition to lighting fixtures and vehicle-mounted lighting.
10:可撓性基板
11:配線パターン(導電層)
11b:接続部
12:LEDチップ
13:透光性基板
13b:蛍光体含有透光性基板
14:第一の絶縁性接着剤
15:第二の絶縁性接着剤
16:バンプ電極
17:スペース部
18:蛍光体
20:基板
21:第1半導体層
22:第2半導体層
23:電極
30:電源ケーブル
31:電極端子
32:耐酸化膜
33:基体
34:電気接続コネクタ
10: Flexible substrate 11: Wiring pattern (conductive layer)
11b: Connection portion 12: LED chip 13:
Claims (13)
前記LEDチップ上に前記可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を備え、
前記LEDチップを挟持する前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備え、
前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられ、前記第一の絶縁性接着剤よりも硬度が小さい第二の絶縁性接着剤と、を有することを特徴とするLED光源装置。 On a flexible substrate having a wiring pattern, an LED chip having positive and negative electrodes formed on the same surface is placed so that the electrode faces the wiring pattern,
Provided with a light-transmitting substrate that is less flexible than the flexible substrate on the LED chip,
An insulating adhesive is provided between the flexible substrate and the translucent substrate that sandwich the LED chip,
The insulating adhesive includes a first insulating adhesive provided on the flexible substrate side and a second insulating adhesive provided on the translucent substrate side and having a hardness lower than that of the first insulating adhesive. LED light source device and having the insulating adhesive agent.
前記LEDチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記LEDチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備するLED光源装置の製造方法。 Disposing a first insulating adhesive on a flexible substrate having a wiring pattern; disposing an LED chip having positive and negative electrodes formed on the same surface on the first insulating adhesive; ,
Applying a load to the LED chip, electrically connecting the electrode and the wiring pattern, and heating and curing the first insulating adhesive;
The manufacturing method of the LED light source device which comprises the process of adhere | attaching a translucent board | substrate using a 2nd insulating adhesive agent on the said LED chip.
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