JP5984199B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明等に使用する発光ダイオード等を用いた発光装置に関するものであり、特に、金属基板を用いたものに関する。
従来、この種の発光装置では、絶縁性樹脂基板上に発光素子を実装したものが多かった。近年、照明等に用いるため印加する電流を高めてより明るく発光させるものが製品化されており、電流の増加と共に発光素子が発する熱も増加し、その熱を放熱させることが必要となっている。そこで、発光素子を実装する基板に放熱性に優れたアルミ板を使用し、その表面にアルミナ層をコーティングした複合基板を用いることが知られている（例えば、特許文献１、第３図、第４図参照）。
また、絶縁性と光の取り出し効率を高めるため、セラミックインクを基板上に設けることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５９−９９８２号公報 特開２０１１−１５１２４８号公報
上記従来の発光装置では、アルミナ層やセラミックインクを基板表面の全面に設けたものとなっていた。このため、大型基板に複数の発光装置を形成し、それを分割することで個々の発光装置に分離して形成する場合、スクライブやダイシング等の工程でアルミナ層やセラミックインクにクラックが入ることがあった。このようにアルミナ層やセラミックインクにクラックが生じると、基板上に形成されたパターンや発光素子を接続するワイヤーが断線したり、絶縁耐圧が低下するという問題が生じる。
このため、特許文献２に記載されているように、金属基板の表面に樹脂製の絶縁層を形成し、その上に導電パターンやセラミックインクを設けることが必要とされていた。
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、セラミックインクからなる絶縁層のクラックを防ぎ、樹脂製の絶縁層を設けることなく、断線や絶縁耐圧の低下を防ぐことにある。
本発明の発光装置は、分割ラインにより形成された輪郭線を有する金属基板と、該金属基板の前記輪郭線の内側の表面上に形成された白色系のセラミックインクと、前記金属基板の表面が露出する基板表面部分と、前記セラミックインク上に配置された導電パターンと、前記セラミックインク上にライン状に複数実装され且つワイヤーボンドにより前記導電パターンに接続されると共に互いに接続された発光素子と、前記複数の発光素子を囲うように前記セラミックインク上に固着されたリング状の封止枠と、前記発光素子を封止する封止樹脂と、を備え、前記金属基板は前記基板表面部分に分割ラインからその内側に向かって形成された半円形のネジ止め部を有している。
また、この発光装置における前記セラミックインクは前記発光素子を実装する位置に凹部を有し、該凹部の深さが前記発光素子のジャンクション面が前記セラミックインクの表面上に出る深さに設定されている。また、前記発光素子はそのジャンクション面が前記セラミックインクの表面上に出る埋め込み丈で前記絶縁層に埋め込まれた状態に固着実装されている。
本発明の発光装置では、セラミックインクからなる絶縁層を金属基板の外形となる分割ラインより内側に形成している。これにより、大型基板上に複数個形成された発光装置を分離するときに、絶縁層にクラックが入ることを防ぐことができる。また、分割ラインと絶縁層との間にある絶縁層が形成されていない部分にネジ止め部を設けているので、ネジ止め時にこのネジ止め部にネジの頭部等から絶縁層に力が直接加わってクラックが入ることを防ぐことができる。このため、樹脂製の絶縁層を設けることなく、絶縁耐圧の低下を防ぐことができる。
また、本発明における発光装置は、上記のように絶縁層にクラックが入ることを防ぐことができるので、絶縁層の上に導電パターンを形成しても断線することがなく、信頼性を高めることができる。
また、本発明における発光装置では、絶縁層にクラックが入ることを防ぐことができるので、導電パターンが形成されている絶縁層の上に発光素子を実装したり、絶縁層に発光素子を埋め込んで実装することで、確実に取り付けることができる。特に、絶縁層に発光素子を埋め込むと、発光素子をボンディングペースト等で接着する必要もなくなる。
本発明の一実施例に係る発光装置を示す正面図である。 図１に示す発光装置のＡ−Ａ断面図である。 図２に示す発光装置の一部変更例を示す断面図である。 図１に示す発光装置を同時に複数製造する際に用いる大型基板を示す正面図である。 図４に示す大型基板に絶縁層を形成した状態を示す正面図である。 図５に示す大型基板の絶縁層上に導電パターンを形成し、発光素子を実装した状態を示す正面図である。 図６に示す大型基板に封止枠と封止樹脂を設け、スクライブ等によって分割ラインを形成した状態を示す正面図である。
図１及び図２は本発明の一実施例に係る発光装置を示す正面図及びＡ−Ａ断面図である。１は金属基板であり、本実施例ではアルミ板を用いている。この金属基板１は、後述する大型基板を分割することにより形成されたものであり、その外形の輪郭線１ａが分割ラインにより形成されている。
２は光を反射する白色系のセラミックインクからなる絶縁層である。この絶縁層２は、金属基板１の輪郭線１ａより内側に形成されている。これにより、絶縁層２の外側には、絶縁層２が形成されずに金属基板１の表面が露出する基板表面部分１ｃが形成される。本実施例では、この絶縁層２が形成されていない基板表面部分１ｃに、金属基板１の側面側から食い込むような半円形の凹部からなるネジ止め部１ｂが設けられている。なお、本実施例では、セラミックインクとして、無機酸化物の粉末材料を含有し、約１６０℃で硬化する粘性液体からなるものを使用している。また、絶縁層２の厚みは、厚くすることで絶縁耐圧を高めることができるが、１０〜３０μｍの範囲で使用環境に応じて設定される。
３，４は絶縁層２上に印刷、蒸着等によって形成された導電パターンである。この導電パターン３は、絶縁層２の中央寄りに所定の間隔をあけて相対するように配置された直線状又は円弧状をなすパターンからなる。また、導電パターン４は、電極端子を構成するものであり、絶縁層２の四隅に配置され、それぞれ近接する導電パターン３に接続されている。
５は絶縁層２上に複数実装された発光ダイオード等の発光素子である。この発光素子５は、導電パターン３の間にライン状に実装されてワイヤーボンド等によって導電パターン３に接続されると共に互いに接続されている。
６はリング状の封止枠であり、発光素子５を囲うように絶縁層２上に固着されている。この封止枠６の高さは、発光素子５よりもわずかに高くなるように設定されている。なお、この封止枠６は、導電パターン４をスルーホール等で裏面に回し、金属基板１の全面を封止する場合には設けなくても良い。
７はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなる透光性を有する封止樹脂である。この封止樹脂７は封止枠６内に注入されて発光素子５を封止している。
上記構成からなる発光装置の場合、金属基板１の輪郭線１ａよりも内側に絶縁層２が設けられているため、大型基板を分割して個々の発光装置とする際に、絶縁層２が分断されてしまったり分割の応力が加わることがない。これにより、分割時に絶縁層２にクラックが入る危険性がなくなる。
また、金属基板１の輪郭線１ａと絶縁層２との間には絶縁層２が形成されていない基板表面部分１ｃが設けられており、ここにネジ止め部１ｂを設けているので、ネジ止め部１ｂに係合するネジからの力が直接絶縁層２に加わることがない。これにより、ネジ止め部１ｂ周辺においても絶縁層２が割れることがなくなる。
図３は図２に示す発光装置の一部変更例を示す断面図である。この発光装置では、絶縁層２上の発光素子５を実装する位置に凹部２ａを設け、その中に発光素子５を実装するか、又は、硬化前の絶縁層２に発光素子５を埋め込むことで固着して実装している。
凹部２ａを形成する場合又は発光素子５を埋め込む場合、発光素子５のジャンクション面（発光面）が絶縁層２の表面上に出るように凹部２ａの深さ又は発光素子５を埋め込む丈を設定している。
上記のように発光素子５を絶縁層２の凹部２ａ内に実装したり、絶縁層２に埋め込んで実装することにより、絶縁層２の表面に発光素子５の発光面が近づくことになり、光の反射効率を高めることができる。また、発光素子５を絶縁層２に埋め込んで実装する場合には、発光素子５をボンディングペースト等の接着剤で固着する必要がなくなる。また、前述したように、絶縁層２にクラックが入って割れることがないため、発光素子５を絶縁層２に埋め込むだけで確実に固定することができる。
次に、図４乃至図７に基づいて上記発光装置の製造工程を説明する。図４に示すように、本実施例においては、複数の発光装置の形成が可能なアルミ板等からなる大型基板１０を使用している。この大型基板１０には、個々の発光装置が形成される領域に対応するネジ止め部１ｂが、円形又は半円形の貫通孔として形成されている。
この大型基板１０の表面には、図５に示すように、個々の発光装置が形成される領域の内部にセラミックインクを塗布、印刷する等により絶縁層２を形成する。この絶縁層２は、それぞれ所定の間隔をあけて配置されると共にネジ止め部１ｂの周囲を避けて形成される。このため、各絶縁層２の周囲には大型基板１０の表面が露出する基板表面部分１ｃが設けられる。ここで約１６０℃の温度で焼成して絶縁層２を硬化させるか又は、発光素子５を埋め込んだ後に焼成して硬化させる。
上記のように絶縁層２を形成した後、導電パターン３，４を蒸着、印刷等によって形成する。次いで、図６に示すように、複数の発光素子５を絶縁層２の上に実装して導電パターン３や隣接する発光素子同士をワイヤーボンドすることで接続するか又は、前工程にて絶縁層２に埋め込まれた複数の発光素子５を導電パターン３や隣接する発光素子同士をワイヤーボンドすることで接続する。また、導電パターン３と導電パターン４とをワイヤーボンドする。
その後、図７に示すように、封止枠６で発光素子５を囲み、その中に封止樹脂７を充填して封止する。この段階で個々の発光装置は完成しており、ここで大型基板１０の表面に縦横に分割ライン１０ａ，１０ｂをスクライブ等で形成する。この分割ライン１０ａ，１０ｂは、大型基板１０上の絶縁層２が形成されていない基板表面部分１ｃに形成されており、ダイシング等によってこの分割ライン１０ａ，１０ｂから個々の発光装置に分割する。
上記のように分割、分離された発光装置では、絶縁層２が分割されることがないので、分割時に絶縁層２にクラックが入る危険性が低くなる。これによって絶縁層２の上に形成されている導電パターン３，４や発光素子５が断線したり外れることがなくなる。
１ 金属基板
１ａ 輪郭線
１ｂ ネジ止め部
１ｃ 基板表面部分
２ 絶縁層
２ａ 凹部
３，４ 導電パターン
５ 発光素子
６ 封止枠
７ 封止樹脂
１０ 大型基板
１０ａ，１０ｂ 分割ライン

Claims (3)

  1. 分割ラインにより形成された輪郭線を有する金属基板と、
    該金属基板の前記輪郭線の内側の表面上に形成された白色系のセラミックインクと、
    前記金属基板の表面が露出する基板表面部分と、
    前記セラミックインク上に配置された導電パターンと、
    前記セラミックインク上にライン状に複数実装され且つワイヤーボンドにより前記導電パターンに接続されると共に互いに接続された発光素子と、
    前記複数の発光素子を囲うように前記セラミックインク上に固着されたリング状の封止枠と、
    前記発光素子を封止する封止樹脂と、
    を備え、
    前記金属基板は前記基板表面部分に分割ラインからその内側に向かって形成された半円形のネジ止め部を有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記セラミックインクは前記発光素子を実装する位置に凹部を有し、該凹部の深さが前記発光素子のジャンクション面が前記セラミックインクの表面上に出る深さに設定されている請求項１記載の発光装置。
  3. 前記発光素子はそのジャンクション面が前記セラミックインクの表面上に出る埋め込み丈で前記セラミックインクに埋め込まれた状態に固着実装されている請求項１記載の発光装置。
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