JP6153327B2 - Ｌｅｄモジュール - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤダイを被覆してパッケージ化したＬＥＤ装置をモジュール基板上に載置したＬＥＤモジュールに関する。

高輝度化にともないベアチップであるＬＥＤダイも大型化し、１ｍｍ×（０．５〜１）ｍｍ程度のものが入手できるようになってきた。この大きさは抵抗等の他のチップ部品と同程度になるため、ＬＥＤダイを樹脂等でパッケージ化したＬＥＤ装置はＬＥＤダイと同程度の平面サイズを有することが望まれるようになった。このパッケージはＬＥＤダイのサイズを直接的に反映するためチップサイズパッケージ（以下ＣＳＰと呼ぶ）と呼ばれることがある。ＣＳＰは実装面積が小さくて済むことやパッケージ用部材が少なくて良いということばかりでなく、必要な輝度に応じてマザー基板に搭載する個数を簡単に変えられることから照明装置等の設計の自由度を増すという特徴がある。

ＣＳＰの究極的なものとしてＬＥＤダイのチップサイズがパッケージの外形と一致するＬＥＤ装置が知られている（例えば特許文献１の図６）。そこで特許文献１の図６（ａ）を図２４に再掲し、このＬＥＤ装置について説明する。図２４は、第１の従来例として示すＣＳＰ化した発光装置１００（ＬＥＤ装置）の断面図である。なお一部符号を変更している。積層体１０１（半導体層）の上面には蛍光体層１０５とレンズ１０６が積層している。積層体１０１の下部には銅配線層１１０ａ，１１０ｂ、電解メッキで形成した柱状の銅ピラー１１１ａ，１１１ｂがある。

積層体１０１は、ｐ型クラッド層１０２、発光層１０３、ｎ型クラッド層１０４を備え、下面の一部が開口した絶縁層１０８で覆われている。銅ピラー１１１ａ，１１１ｂの下部には半田ボール１１２ａ，１１２ｂが付着しており、銅ピラー１１１ａ，１１１ｂの間及び周囲に補強樹脂１１３が充填されている。

図２４に示したＬＥＤ装置１００の平面サイズは積層体１０１の平面サイズと一致する。このＬＥＤ装置１００は、ＬＥＤ装置１００が配列して連結したウェハーを個片化して得られ、ＣＳＰで区分される製品群のなかで最も小型化しているためＷＬＰ（ウェハーレベルパッケージ）と呼ばれることもある。このＬＥＤ装置１００は積層体１０１上にもともとあった透明絶縁基板（特許文献１の段落００２６、図２参照。）を除去しているため発光層１０３から光が上方（図中矢印Ｐで示した）にのみ出射する。このためＬＥＤ装置１００の上部にのみ蛍光体層１０５を設ければ良い。

図２４に示したＬＥＤ装置１００は、ふつう透明絶縁基板を除去するのにレーザーが用いられるため、製造装置が大掛かりになったり製造工程が長くなったりする。またＬＥＤ装置１００は、ウェハーレベルで蛍光体層１０５を形成しているため、ウェハー上の個別のＬＥＤダイが有する発光特性のばらつきに対応することができない。この結果、発光色の管理が難しくなるという課題もある。そこで本願の発明者は、小型でありながら作り易く発光色の管理が容易なＬＥＤ装置として、透明絶縁基板を残し、その下面に形成された半導体層の側面とともに透明絶縁基板の側面を白色反射部材（反射層）で被覆し、透明絶縁基板及び白色反射部材の上面を蛍光体シートで被覆したフリップチップ実装用のＬＥＤ装置を試作した（特許文献２の図１）。

特許文献２の図１に示されたＬＥＤ装置を図２５に再掲示しその構造を説明する。図２５は第２の従来例として示すＬＥＤ装置２００の断面図である。なお図２５では符号を変更している。ＬＥＤ装置２００は、サファイヤ基板２０２（透明絶縁基板）とその下面に形成された半導体層２０３とを有するＬＥＤダイ２０１を含み、ＬＥＤダイ２０１の側面に白色反射部材２０７を備え、ＬＥＤダイ２０１及び白色反射部材２０７の上面に出射光を波長変換する蛍光体シート２０５が貼り付けられている。この蛍光体シート２０５とサファイヤ基板２０２の間には接着層２１０があり、蛍光体シート２０５とサファイヤ基板２０２とを接着している。ＬＥＤダイ２０１の半導体層２０３にとり着けられた突起電極２０４ａ，２０４ｂは、それぞれアノードとカソードであり、マザー基板と接続するための外部接続電極となっている。なお、マザー基板とは抵抗やコンデンサなど他の電子部品とともにＬＥＤ装置２００を実装する基板である。

ＬＥＤ装置２００は、個別のＬＥＤダイ２０１の発光特性に応じて蛍光体シート２０５を変更できるため発光色の管理が容易であり、さらに白色反射部材２０７の厚さが１００μｍ以下でも充分であるため小型にできる。またいわゆる集合工法が適用できるため製造し易い。

特開２０１０−１４１１７６号公報 （図６（ａ）） 特開２０１２−２２７４７０号公報 （図１）

しかしながら、前述のＬＥＤ装置２００同士を近接させた状態でモジュール基板上に載置しＬＥＤモジュールを構成したところ、このＬＥＤモジュールの発光色（色度座標）がＬＥＤ装置２００単体の発光色からずれてしまった。本願発明者がこの原因を調査したところ、この原因は、一つのＬＥＤ装置２００から発した光の一部分が、隣接する他のＬＥＤ装置２００に入り込み、当該他のＬＥＤ装置２００の蛍光体を励起したためであることが判明した。この対策として各ＬＥＤ装置２００から横方向に光が伝播しないよう、ＬＥＤ装置２００の全周に遮光手段を設けることも考えられるが、ＬＥＤモジュールの構造が複雑化したり、遮光による損失が発生したりするので好ましくない。

そこで本発明は、この課題に鑑みて為されたものであり、小型のＬＥＤ装置同士を近接した状態で載置しても、発光色のシフトが起こらず損失の少ないＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため本発明のＬＥＤモジュールは、モジュール基板と、前記モジュール基板に載置された複数のＬＥＤ装置を備えるＬＥＤモジュールにおいて、前記ＬＥＤ装置は、矩形形状のＬＥＤダイを含み、下面側に電極を備え、直交する２つの側面が反射層により被覆され、他の２つの側面が蛍光樹脂のみで被覆され、前記モジュール基板の上で隣り合う前記ＬＥＤ装置は、互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向させ、縦横に複数列に配置されていることを特徴とする。

以上のように本発明のＬＥＤモジュールはモジュール基板上に多数のＬＥＤ装置を搭載している。このＬＥＤ装置は、矩形形状のＬＥＤダイを含み、このＬＥＤダイの下面側に電極を備え、１つの側面が反射層により被覆され、他の３つの側面が蛍光樹脂のみで被覆されている。このＬＥＤ装置を実装した本発明のＬＥＤモジュールでは、モジュール基板の上で隣り合う２つのＬＥＤ装置のうち、一方のＬＥＤ装置の反射層と他方のＬＥＤ装置の蛍光樹脂とが対向している。この結果、隣り合うＬＥＤ装置同士は、対向面に設けられた反射層で互いの発光を遮光することにより発光色のシフトを防止する。さらに各ＬＥＤ装置において蛍光樹脂で被覆した側面からの発光は障害となる部材がないため損失を少なくできる。

上記構成によれば、直交する２面に設けた反射層によって、縦横に配置した状態で隣接するＬＥＤ装置同士の遮光を行うことができる。この結果、モジュール基板上で縦横に複数のＬＥＤ装置を配置しても発光色のシフトがなく発光効率の良い面状のＬＥＤモジュールを提供することができる。

前記モジュール基板に実装される複数の前記ＬＥＤ装置には第１ＬＥＤ装置と第２ＬＥＤ装置が含まれ、
前記モジュール基板の上に前記第１ＬＥＤ装置からなる第１グループと第２ＬＥＤ装置からなる第２グループを有し、
前記第１グループ内において隣り合う前記第１ＬＥＤ装置同士が互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向し、
前記第２グループ内において隣り合う前記第２ＬＥＤ装置同士が互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向し、前記第１グループと前記第２グループは前記反射面を対向させていると良い。

前記第１グループと前記第２グループは、前記モジュール基板の中心線に対して２ブロックに配列すると良い。

上記構成によれば、モジュール基板上に第１ＬＥＤ装置を含む第１グループと第２ＬＥＤ装置を含む第２グループが中心線にそって反射面を対向させて配列する。この結果、モジュール基板の中心線に対し対称的な２つの方向の発光を行うことができるので、バランスの良い配光分布を有する面状のＬＥＤモジュールを提供することができる。

前記第１ＬＥＤ装置からなる前記第１グループと第２ＬＥＤ装置からなる前記第２グループは、前記モジュール基板の縦、横の中心線に対して４ブロックに配列すると良い。

上記構成によれば、モジュール基板上には第１ＬＥＤ装置からなる第１グループと第２ＬＥＤ装置からなる第２グループがそれぞれ２個ずつ存在する。このとき第１グループと第２グループを隣接させる共に、２個の第１グループをモジュール基板の縦及び横の中心線に対し対角状に配列し、同様に２個の第２グループもモジュール基板の縦及び横の中心線に対して対角状に配列できる。この結果、モジュール基板の縦及び横の中心線に対し対称的に損失の少ない発光を行うことができ、配光のバランスが良く発光効率の良い平面型のＬＥＤモジュールを提供することができる。

前記ＬＥＤ装置において前記ＬＥＤダイの側面と前記反射層との間に蛍光樹脂が存在しても良い。

上記構成によれば、反射層に向かってＬＥＤダイの側面から出射した光が波長変換されながら蛍光体樹脂を伝播してＬＥＤ装置の上面から外部に出射する。これに対し、ＬＥＤダイの一側面と反射層とが接触していると、反射層で反射した光はＬＥＤダイに戻され、発光層で再吸収されたり、迷光になったりするため、ＬＥＤダイの他の面から出射するまでに損失が発生する。このようにＬＥＤダイの側面と反射層の間に蛍光体層があればＬＥＤ装置の発光効率を向上させられる。

前記ＬＥＤ装置に含まれる前記ＬＥＤダイの前記電極が外部接続電極であると良い。

前記ＬＥＤ装置に含まれる前記ＬＥＤダイの底面が前記外部接続電極を除き前記蛍光樹脂で被覆されていると良い。

前記ＬＥＤ装置に含まれる前記ＬＥＤダイがサブマウント基板又はリードにフリップチップ実装されていると良い。

本発明のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置は、矩形形状のＬＥＤダイを含み、下面側に電極をそなえ、少なくとも１つの側面を反射層で被覆すると共に他の側面を蛍光樹脂で被覆している。さらに本発明のＬＥＤモジュールでは、モジュール基板の上で隣り合うＬＥＤ装置同士が互いに反射層と蛍光樹脂とを対向させている。この結果、モジュール基板上で隣り合うＬＥＤ装置は対向面に備えられた反射層で互いに遮光されているので発光色のシフトが防止されている。また各ＬＥＤ装置の反射部材を設けない面からの発光は損失を少なくできる。
以上のように本発明のＬＥＤモジュールは、小型のＬＥＤ装置同士を近接した状態で載置しても、発光色のシフトが起こらず発光損失を少なくできる。

本発明の第１実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 図１に示すＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第１実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図。 図３に示すＬＥＤモジュールの正面図。 図４に示すＬＥＤモジュールの部分拡大断面図。 図３に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す平面図。 図３に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す正面図。 本発明の第２実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 図８に示すＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第３実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 図１０に示すＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第３実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図。 図１２に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す平面図。 本発明の第４実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第４実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図。 図１５に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す平面図。 本発明の第５実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図。 図１７に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す平面図。 本発明の第６実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第７実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第８実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第９実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図。 図２２に示すＬＥＤモジュールの配光分布を示す平面図。 第１の従来例におけるＬＥＤ装置の断面図。 第２の従来例におけるＬＥＤ装置の断面図。

以下、添付図を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。

（第１実施形態）
図１〜図７を参照して本発明の第１実施形態のＬＥＤモジュール及びこのＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置を詳細に説明する。まず図１によりそのＬＥＤ装置１０の外観を説明する。図１はＬＥＤ装置１０の外観を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。（ａ）に示すようにＬＥＤ装置１０を上部から眺めると長方形の蛍光樹脂５と、蛍光樹脂５の一側面を被覆する反射層６が見える。なお後述するＬＥＤダイ１の位置を点線で示している。

また（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、蛍光樹脂５とその一側面を被覆する反射層６と、その下部に形成された２個の電極４とが見える。さらに（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を下から眺めると、蛍光樹脂５が枠状に見えるとともに、その枠の一側面を被覆する反射層６と、蛍光樹脂５に囲まれたＬＥＤダイ１を構成する半導体層３と、半導体層３の内側に存在する２個の電極４が見える。

次に図２によりＬＥＤ装置１０の内部構造を説明する。図２は、図１（ａ）のＡＡ線に沿って描いたＬＥＤ装置１０の断面図である。ＬＥＤ装置１０では、ＬＥＤダイ１はサファイヤ基板２（透明絶縁基板）と半導体層３よりなり、半導体層３の下面に２つの電極４を備えている。また、図中、ＬＥＤダイ１の上面及び両側面は蛍光樹脂５で被覆され、蛍光樹脂５の右側面は反射層６で被覆されている。

蛍光樹脂５はシリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し熱硬化させたものであり、反射層６はシリコーン樹脂に酸化チタンやアルミナ等の反射性微粒子を混練し熱硬化させたものである。このとき蛍光樹脂５と反射層６の幅は概ね１００μｍである。平面サイズが０．８ｍｍ×０．３ｍｍのＬＥＤダイ１の場合、ＬＥＤ装置１０の平面サイズは１．１ｍｍ×０．５ｍｍとなり、サーフェースマウンタ（表面実装機）で扱いやすい大きさになる。また蛍光樹脂５はＬＥＤダイ１の青色発光の一部を波長変換し白色化する。

ＬＥＤダイ１に含まれるサファイヤ基板２は厚さが８０〜１５０μｍ程度である。サファイヤ基板２の下面に形成された半導体層３は、厚みが１０μｍ程度で、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含み、その境界面が発光層となる。半導体層３の下部には層間絶縁膜や保護膜が存在し、保護膜上に電極４が形成される。２つの電極４はアノード及びカソードであり、それぞれ層間絶縁膜上の配線を介してｐ型半導体層及びｎ型半導体層と接続している。また電極４は、抵抗やコンデンサなど他の電子部品が実装されたマザー基板又はモジュール基板１０Ｋ（図３，４参照）と接続するための外部接続電極であり、半田付けのため表面に金層を備えている。この電極４の厚さは数１００ｎｍから数１０μｍの間で設定される。

次に図３と図４によりＬＥＤモジュール１０Ｍについて説明する。先ず図３によりＬＥＤモジュール１０Ｍにおいて特徴的なＬＥＤ装置１０の配置について説明する。図３はＬＥＤモジュール１０Ｍの平面図である。このＬＥＤモジュール１０Ｍは、モジュール基板１０Ｋ上に複数のＬＥＤ装置１０が載置されている。一のＬＥＤ装置１０と、一のＬＥＤ装置に隣り合う他のＬＥＤ装置１０とは、互いに反射層６と蛍光樹脂５とを対向させている。すなわち複数のＬＥＤ装置１０は、モジュール基板１０Ｋ上において隣接するＬＥＤ装置１０同士が互いに反射層６と蛍光樹脂５とを対向させて直線状に配列し、直線状の光源を構成している。図４は図３で示したＬＥＤモジュール１０Ｍの正面図である。なおモジュール基板１０Ｋには、上下の面に図示ししていない配線があり、この配線にＬＥＤ装置１０と共に抵抗やコンデンサなど他の電子部品を実装しても良い。

次に図５によりＬＥＤモジュール１０Ｍの発光の様子を説明する。図５は図４におけるＬＥＤモジュール１０Ｍの一部を拡大した断面図であり、載置された３個のＬＥＤ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを例示して、その発光状態を示している。図中、すべてのＬＥＤ装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、上方への上方発光Ｐ１と、左方向への側方発光Ｐ２とを放射している。この結果、ＬＥＤ装置１０ｂからの側方発光Ｐ２はＬＥＤ装置１０ａの反射層６ａによって反射して上方へと出射していく。またＬＥＤ装置１０ｃからの側方発光Ｐ２はＬＥＤ装置１０ｂの反射層６ｂによって反射した後、さらにモジュール基板１０Ｋの表面にて反射し上方へと出射していく。

以上のようにＬＥＤモジュール１０Ｍを点灯させると、全てのＬＥＤ装置１０は上方への上方発光Ｐ１と共に、側方への側方発光Ｐ２を出射する。このときＬＥＤ装置１０ａとＬＥＤ装置１０ｂ（又はＬＥＤ装置１０ｂとＬＥＤ装置１０ｃ）同士は反射層６と蛍光樹脂５とを対向して配列しているので、ＬＥＤ装置１０ｂ（又は１０ｃ）から側方に向かう側方発光Ｐ２の多くの成分は隣接するＬＥＤ装置１０ａ（又は１０ｂ）の反射層６で反射し、一部が上方へ向かい、残りがさらに反射を繰り返し上方へ向かう。この結果、各ＬＥＤ装置１０ａ，１０ｂの蛍光樹脂５には隣接するＬＥＤ装置１０ｂ，１０ｃから出射した側方発光Ｐ２が入射することがないので、外部から入射した光で蛍光樹脂中の蛍光体が励起され発光色が変動するというメカニズムに基づく発光色のシフト（ずれ、変動）は起こらない。また各ＬＥＤ装置１０ａ〜ｃは、反射層６に被覆された面を除く他の側面が蛍光樹脂５だけで被覆された出射面となっており、障害となる部材がないため、少ない損失で光を出射でき、ＬＥＤモジュール１０Ｍの明るさの向上に寄与している。なお上記の発光色のシフト防止効果は、以後の実施形態においても同様である。

次に図６、図７によりＬＥＤモジュール１０Ｍ全体としての発光の様子を説明する。図６は図３に示したＬＥＤモジュール１０Ｍの平面方向の発光の様子を示す平面図である。ここで図中に示したＸ−Ｙ座標軸に従い、Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ方向への発光をＰｘａ，Ｐｘｂ，Ｐｙａ，Ｐｙｂで表わすことにする。各ＬＥＤ装置１０はＸａ，Ｙａ，Ｙｂ方向が反射層６で被覆されていないので、この反射層６を設けない３方向Ｘａ，Ｙａ，Ｙｂに発光Ｐｘａ，Ｐｙａ，Ｐｙｂが放射される。この結果、点線で示すようにＸａ方向に偏った配光分布Ｈ１を有する明るい直線光源が得られる。また、この配光分布Ｈ１は、図７に示したようにＺ軸方向に上方発光Ｐｚが表れる。

（第２実施形態）
次に図８、図９により本発明の第２実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置を説明する。図８は第２実施形態におけるＬＥＤ装置２０の外観を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。また図９は図８に示すＬＥＤ装置２０の断面図であり、図８（ａ）の平面図におけるＢ−Ｂ断面を示す。なお、図８、図９に示すＬＥＤ装置２０の基本的構成は図１、図２に示すＬＥＤ装置１０と同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図８、図９に示すＬＥＤ装置２０の構成で、図１、図２に示すＬＥＤ装置１０と異なるところは、ＬＥＤ装置１０では蛍光樹脂５がＬＥＤダイ１の４つの側面を全て被覆していたのに対し、ＬＥＤ装置２０ではＬＥＤダイ１の４側面のうち３側面だけを蛍光樹脂５で被覆し、他の１側面を反射層６によって直接的に被覆していることである。すなわちＬＥＤ装置１０ではＬＥＤダイ１の側面と反射層６の間に蛍光樹脂５が存在していたのに対し、ＬＥＤ装置２０ではＬＥＤダイ１の側面と反射層６の間に蛍光樹脂５が存在していない。このためＬＥＤ装置２０はＬＥＤ装置１０に比べて、存在しない蛍光樹脂５の厚みの分だけ、形状が小型になっている。また、ＬＥＤ装置２０を用いたＬＥＤモジュールの形状及び配光分布は、図３〜図７で説明したＬＥＤモジュール１０Ｍと基本的に同じになるので、図示及び説明は省略する。なおＬＥＤ装置２０では、ＬＥＤダイ１の一側面と反射層６とが直接的に接触しているため、反射層で反射した光がＬＥＤダイ１に戻り、その一部が発光層で再吸収されたり、迷光となったりするため損失が発生する。この結果、ＬＥＤ装置２０は、小型化を達成できる反面、発光効率が若干低下する。

（第３実施形態）
次に図１０〜図１３により本発明の第３実施形態のＬＥＤモジュール及びこのＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置を説明する。図１０は第３実施形態におけるＬＥＤ装置３０の外観を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。また図１１は図１０に示すＬＥＤ装置３０の断面図であり、図１１（ａ）は図１０（ａ）の平面図におけるＣ−Ｃ断面を示し、図１１（ｂ）はＤ−Ｄ断面を示す。なお、ＬＥＤ装置３０の基本的構成は図１、図２に示すＬＥＤ装置１０と同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図１０に示す第３実施形態におけるＬＥＤ装置３０が図１に示す第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０と異なるところは、ＬＥＤ装置１０では反射層６が４側面のうち１つの短辺側（平面視）の側面のみを被覆していたのに対し、ＬＥＤ装置３０では、ＬＥＤダイ１の４側面を右側の短辺より反時計方向にｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４とした時、直交する２つの側面ｈ１、ｈ２を反射層３６で被覆している。すなわち一方の短辺を含む側面とともに、一方の短辺と直交する長辺を含む側面も反射層３６で被覆していることである。つまり図１１（ａ），（ｂ）に示す如く、反射層３６は直交する短辺ｈ１と長辺ｈ２を含む２つの側面を被覆している。

次に図１２、図１３により本発明の第３実施形態であるＬＥＤモジュール３０Ｍについて説明する。先ず図１２のＬＥＤモジュール３０Ｍにおいて特徴的なＬＥＤ装置３０の配置について説明する。図１２はＬＥＤモジュール３０Ｍの平面図であり、ＬＥＤモジュール３０Ｍでは、モジュール基板３０Ｋ上に複数のＬＥＤ装置３０がＸ１〜Ｘ４列とＹ１〜Ｙ４行を構成するようにしてマトリックス配列している。各ＬＥＤ装置３０と、そのＬＥＤ装置３０に隣り合うＬＥＤ装置３０とは、互いに反射層３６と蛍光樹脂５とが対向している。この状態を３個のＬＥＤ装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃを例にして説明する。ＬＥＤ装置３０ａの長辺（平面視）を含む側面（以後長辺側面とよぶ）の反射層３６とＬＥＤ装置３０ｂの長辺側面の蛍光樹脂５が対向し、ＬＥＤ装置３０ａの短辺（平面視）を含む側面（以後短辺側面とよぶ）の反射層３６とＬＥＤ装置３０ｃの短辺側面の蛍光樹脂５が対向している。同様にしてそれぞれ隣り合うＬＥＤ装置３０同士はすべて反射層３６に対向するように蛍光樹脂５が配置されている。上記の如く、直交する２面に反射層を設けたＬＥＤ装置３０がモジュール基板３０Ｋ上へ平面配置され、ＬＥＤモジュール３０Ｍは面状の光源を構成する。なお、ＬＥＤモジュール３０Ｍの断面図に付いては、図４に示すＬＥＤモジュール１０Ｍの断面図と基本的に同じになるので省略する。

次に図１３によりＬＥＤモジュール３０Ｍ全体としての発光の様子を説明する。図１３は図１２に示したＬＥＤモジュール３０Ｍの平面方向の発光の様子を示す平面図であり、第１実施形態１０Ｍと同様に、図中に示したＸ−Ｙ座標軸に従って、Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ方向への発光をＰｘａ，Ｐｘｂ，Ｐｙａ，Ｐｙｂで表わしている。各ＬＥＤ装置３０は、Ｘａ，Ｙａ方向が反射層３６で被覆されていないので、この反射層３６を設けない２方向Ｘａ，Ｙａの側面から発光Ｐｘａ，Ｐｙａが放射され、ＬＥＤモジュール３０Ｍ全体としてＸａ及びＹａ方向に偏った配光分布Ｈ２（図中点線で示した。）が得られる。また、図示は省略したがこの配光分布Ｈ２も立体的に見るとＺ軸方向の上方発光Ｐｚが存在する（図７参照）。

（第４実施形態）
次に図１４〜図１６により本発明の第４実施形態のＬＥＤモジュール及びこのＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置を説明する。図１４は第４実施形態におけるＬＥＤ装置４０（第２ＬＥＤ装置）の外観を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。図１４に示すＬＥＤ装置４０の基本的構成は、図１０に示す第３実施形態におけるＬＥＤ装置３０（本実施形態では第１ＬＥＤ装置）と同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

ＬＥＤ装置４０がＬＥＤ装置３０と異なるところは、図１４（ａ）と図１０（ａ）とを比較してみるとわかる通り、ＬＥＤ装置３０は図１０（ａ）に示すように反射層３６で被覆している直交する２つの側面が、短辺側面ｈ１と長辺側面ｈ２であるのに対し、ＬＥＤ装置４０は図１４（ａ）に示すように反射層４６で被覆している直交する２つの側面が、短辺側面ｈ１と長辺側面ｈ４となっていることである。すなわちＬＥＤ装置３０の反射層３６で被覆された直交する２つの側面ｈ１，ｈ２と、ＬＥＤ装置４０の反射層４６で被覆された２つの直交する側面ｈ１、ｈ４において、両者の短辺側面ｈ１は共通だが、長辺側面はｈ２（図面上の上側）とｈ４（図面上の下側）と異なる側面となっている。この結果第１ＬＥＤ装置３０と第２ＬＥＤ装置４０とは、各々反射層の被覆面がＬＥＤダイ1の異なる直交する２つの側面となっている。つまりＬＥＤ装置３０とＬＥＤ装置４０は実像と鏡像という関係にあり、それぞれの外形サイズは同じでも平面形状が平行移動や回転では重なりあうことはない。

次に図１５、図１６により本発明の第４実施形態におけるＬＥＤモジュール４０Ｍに付いて説明する。図１５は第４実施形態におけるＬＥＤモジュール４０Ｍの平面図であり、その構成を示している。ＬＥＤモジュール４０Ｍは実装するＬＥＤ装置として、ＬＥＤ装置３０（第１ＬＥＤ装置、図１０参照）と、ＬＥＤ装置４０（第２ＬＥＤ装置、図１４参照）とを用いている。すなわち図１５に示すごとく、モジュール基板４０Ｋの上面にＬＥＤ装置３０を２列に配置した第１グループＧ１と、ＬＥＤ装置４０を２列に配置した第２グループＧ２とを並べて配設している。第１グループＧ１内におけるＬＥＤ装置３０は、隣接するＬＥＤ装置３０間で蛍光樹脂５と反射層３６とが対向している。同様に第２グループＧ２内における各ＬＥＤ装置４０は、隣接するＬＥＤ装置４０間で蛍光樹脂５と反射層４６とが対向している。また第１グループＧ１と第２グループＧ２の間においては、モジュール基板４０Ｋの中心線（図示せず）に沿って、第１グループＧ１のＬＥＤ装置３０に含まれる反射層３６と、第２グループＧ２のＬＥＤ装置４０に含まれる反射層４６とを対向させている。すなわち各グループＧ１，Ｇ２内では隣り合うＬＥＤ装置３０，４０同士の蛍光樹脂５と反射層３６，４６を対向させ、また各グループＧ１，Ｇ２間では反射層３６，４６同士を対向させている。

上記構成によれば、各グループＧ１，Ｇ２内においては、図５で説明した原理により、隣接するＬＥＤ装置３０，４０同士の発光色シフトが防止される。また、第１及び第２グループＧ１，Ｇ２間においても反射層３６，４６が対向しているので発光色シフトが防止される。

次に図１６によりＬＥＤモジュール４０Ｍの、全体としての発光の様子を説明する。図１６は図１５に示したＬＥＤモジュール４０Ｍの平面方向の発光の様子を示す平面図である。各グループＧ１を構成するＬＥＤ装置３０は、Ｘｂ，Ｙｂ方向が反射層３６で被覆されており、またグループＧ２を構成するＬＥＤ装置４０は、Ｘａ，Ｙｂ方向が反射層４６で被覆されている。

このため、グループＧ１は反射層３６を設けない２方向Ｘａ，Ｙａの側面が側方発光の出射面となっており、またグループＧ２は反射４６を設けない２方向Ｘｂ，Ｙａの側面が出射面となっている。そのためグループＧ１は２方向Ｘａ，Ｙａに偏った発光Ｐｘａ，Ｐｙａが放射され、同様にグループＧ２は２方向Ｘｂ，Ｙａに偏った発光Ｐｘｂ，Ｐｙａが放射される。この結果ＬＥＤモジュール４０Ｍとしては、モジュール基板４０Ｋの３方向Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａに偏った配光分布Ｈ３が得られる（図中配光分布Ｈ３を点線で示した。）。なお、図１６においては、グループ枠Ｇ１，Ｇ２を配光分布Ｈ３に対し識別し易くするため一点鎖線で示している。

（第５実施形態）
次に図１７、図１８により本発明の第５実施形態のＬＥＤモジュールに付いて説明する。図１７は第５実施形態におけるＬＥＤモジュール５０Ｍの平面図であり、その構成を示している。ＬＥＤモジュール５０Ｍに実装するＬＥＤ装置としては、第４実施形態と同様にＬＥＤ装置３０とＬＥＤ装置４０を組み合わせている。またＬＥＤモジュール５０Ｍの基本的構成は、図１５に示す第４実施形態におけるＬＥＤモジュール４０Ｍと同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

ＬＥＤモジュール５０ＭがＬＥＤモジュール４０Ｍと異なるところは、ＬＥＤモジュール５０ＭにおいてＬＥＤ装置３０によって構成される第１グループを第１サブグループＧ１ａと第１サブグループＧ１ｂの２つに分け、同様にＬＥＤ装置４０によって構成される第２グループを第２サブグループＧ２ａと第２グループＧ２ｂの２つに分けたことである。そしてモジュール基板５０Ｋ上では第１サブグループＧ１ａに対し第１サブグループＧ１ｂを逆向き（１８０°回転）にして第１サブグループＧ１ａ，Ｇ１ｂ同士を対角位置に配置し、同様に第２サブグループＧ２ａに対し第２サブグループＧ２ｂを逆向きにして第２サブグループＧ２ａ，Ｇ２ｂ同士を対角位置に配置している。このとき第１サブグループＧ１ａ，Ｇ１ｂ内においては隣接するＬＥＤ装置３０間で蛍光樹脂５と反射層３６とが対向しており、同様に第２サブグループＧ２ａ，Ｇ２ｂ内においては隣接するＬＥＤ装置４０間で蛍光樹脂５と反射層４６とが対向している。また第１及び第２サブグループＧ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂの隣接部においては反射層３６，４６同士が対向している。

次に図１８によりＬＥＤモジュール５０Ｍの、全体としての発光の様子を説明する。図１８は図１７に示したＬＥＤモジュール５０Ｍの平面方向の発光の様子を示す平面図である。第１サブグループＧ１ａは反射層３６を設けない２方向Ｘａ，Ｙａが側方発光の出射面となっている。同様に第２サブグループＧ２ａは反射４６を設けない２方向Ｘｂ，Ｙａが出射面となっており、第１サブグループＧ１ｂは反射層３６を設けない２方向Ｘｂ,Ｙｂが出射面となっており、第２サブグループＧ２ｂは反射層４６を設けない２方向Ｘａ，Ｙｂ面が出射面となっている。

そのため第１サブグループＧ１ａは２方向Ｘａ,Ｙａに偏った発光Ｐｘａ，Ｐｙａを放射する。同様に第２サブグループＧ２ａは２方向のＸｂ，Ｙａに偏った発光Ｐｘｂ，Ｐｙａを放射し、第１サブグループＧ１ｂは２方向Ｘｂ，Ｙｂに偏った発光Ｐｘｂ，Ｐｙｂを放射し、第４サブグループＧ２ｂは２方向Ｘａ，Ｙｂに偏った発光Ｐｘａ，Ｐｙｂを放射する。この結果ＬＥＤモジュール５０Ｍとしては、モジュール基板５０Ｋの４方向Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ全てにおいて側面発光が行われ、点線で示す配光分布Ｈ４を有する明るい面状の光源が得られる。上記の如く構成したＬＥＤモジュール５０Ｍは、全ての方向に発光を行うことが出来るので、バランスのとれた配光分布Ｈ４を備えた面状の光源となる。

（第６実施形態）
次に図１９により本発明の第６実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置に付いて説明する。図１９は本発明の第６実施形態におけるＬＥＤ装置６０の断面図である。ＬＥＤ装置６０が図２に示す第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０と異なるところは、ＬＥＤ装置１０においてはＬＥＤダイ１の底面が露出していたのに対し、ＬＥＤ装置６０ではＬＥＤダイ１の底面が電極４を除いて蛍光樹脂６５で被覆されていることである。このように電極を除いてＬＥＤダイ１の底面を蛍光樹脂６５で被覆することは、半導体層３の底面を汚染から守れると共に、ＬＥＤダイ１の底面からモジュール基板側に漏れだす光を、蛍光樹脂６５により波長変換することによって光束を増加できるという効果が得られる。なお本実施形態のＬＥＤモジュールはＬＥＤ装置１０とＬＥＤ装置６０の違いを除き、その基本的構成は図３に示したＬＥＤモジュール１０Ｍと同じである。また直交する２つの側面に反射層６を設け、図１２で示したＬＥＤモジュール３０Ｍのようにしても良い（以下同様）。

（第７実施形態）
次に図２０により本発明の第７実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置に付いて説明する。図２０は本発明の第７実施形態におけるＬＥＤ装置７０の断面図である。ＬＥＤ装置７０が図１９に示す第６実施形態におけるＬＥＤ装置６０と異なるところは、ＬＥＤ装置７０では、ＬＥＤ装置６０をさらにサブマウント基板７１上にフリップチップ実装していることである。サブマウント基板７１は、上面に内部接続用の電極７１ａ、下面に外部接続用の電極７１ｂを備えており、電極７１ａと電極７１ｂとが図示しないスルーホールにより接続されている。サブマウント基板７１の基材は、熱伝導性を考慮して熱伝導性の良い樹脂や、電極７１ａ，７１ｂやスルーホールなどの配線部分での短絡が生じないように表面を絶縁処理した金属、絶縁性と熱伝導性に優れたセラミックなどから選ばれる。

このＬＥＤ装置７０は、平面サイズがＬＥＤダイの平面サイズとほぼ等しいにも係らず、第６実施形態で説明したＬＥＤ装置６０と同様に外部からの汚染に対してＬＥＤダイ１を保護すること、及びＬＥＤダイ１の底面から漏れだす光を蛍光樹脂７５により波長変換することによって、光束を増加できるという効果を奏することに加え、さらにサブマウント基板７１により外部からＬＥＤダイ１に加えられる応力を緩和することができる。

（第８実施形態）
次に図２１により本発明の第８実施形態のＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤ装置に付いて説明する。図２１は本発明の第８実施形態におけるＬＥＤ装置８０の断面図を示している。ＬＥＤ装置８０が図２０に示す第７実施形態におけるＬＥＤ装置７０と異なるところは、ＬＥＤ装置７０ではＬＥＤダイ１がサブマウント基板７１上にフリップチップ実装されていたのに対し、ＬＥＤ装置８０ではＬＥＤダイ１がリード８１にフリップチップ実装されていることである。このリード８１は銅（Ｃｕ）の表面を錫などでメッキ処理した金属であり、上面が内部接続電極、下面が外部接続電極となる。

このＬＥＤ装置８０も、第７実施形態におけるＬＥＤ装置７０と同様に外部からの汚染に対してＬＥＤダイ１を保護するとともに、ＬＥＤダイ１の底面から漏れだす光を蛍光樹脂８５により波長変換することによって光束を増加できるという効果を奏し、さらに外部からＬＥＤダイ１に加えられる応力を緩和することができる。

（第９実施形態）
次に図２２、図２３を参照して本発明の第９実施形態のＬＥＤモジュールを説明する。図２２は第９実施形態のＬＥＤモジュール９０Ｍの平面図である。ＬＥＤモジュール９０Ｍは第１実施形態のＬＥＤモジュール１０Ｍを改良したもので、含まれるＬＥＤ装置はＬＥＤモジュール１０Ｍと同様のＬＥＤ装置１０を用いており、基本的構成は図３に示すＬＥＤモジュール１０Ｍの平面図と同じである。

図２２に示す第９実施形態のＬＥＤモジュール９０Ｍが、図３に示す第１実施形態のＬＥＤモジュール１０Ｍと異なるところは、ＬＥＤモジュール１０Ｍではモジュール基板１０Ｋ上に配置されたＬＥＤ装置１０が全て同じ方向を向いていたのに対し、図２２に示すＬＥＤモジュール９０Ｍではモジュール基板９０Ｋ上に配置されたＬＥＤ装置１０が、モジュール基板９０Ｋの中央位置から左と右では配置方向が逆向きになっていることである。すなわちモジュール基板９０Ｋの中央位置から左側の３個のＬＥＤ装置１０はグループＧｈを構成しており、いずれも右側に反射層６が来る向きで配置されている。また中央位置から右側の３個のＬＥＤ装置１０はグループＧｍを構成しており、いずれも左側に反射層６が来る向きで配置されている。そしてグループＧｈ及びグループＧｍ内に配置された複数のＬＥＤ装置１０は互いに隣り合うＬＥＤ装置１０同士を互いに蛍光樹脂５と反射層６とを対向させて順次配列している。また、グループＧｈとグループＧｍとは反射層６同士対向させて配置しており、この配置によって直線光源を構成している。

この構成の場合、グループＧｍのＬＥＤ装置１０とグループＧｈのＬＥＤ装置１０とは同じ構成のＬＥＤ装置１０を逆向きに配置し、モジュール基板９０Ｋ上の電極配線を逆向きにする方法と、モジュール基板９０Ｋ上の電極配線の向きを同じにして、ＬＥＤ装置１０に被覆する反射層６の位置を逆にする方法があるが、前者の方が両方のグループに共通のＬＥＤ装置１０を使用できる点で有利である。

次に図２３によりＬＥＤモジュール９０Ｍ全体の発光の様子を説明する。図２３は図２２に示すＬＥＤモジュール９０Ｍの平面方向の発光の様子を示す平面図である。図２３において左側のグループＧｈに含まれるＬＥＤ装置１０は、Ｘｂ方向のみが反射層６で被覆されており、また右側のグループＧｍに含まれるＬＥＤ装置１０は、Ｘａ方向のみが反射層６で被覆されている。この結果左側のグループＧｈは反射層６を設けない３方向Ｘａ，Ｙａ、Ｙｂの側面が側方発光の出射面となっており、また右側のグループＧｍは反射６を設けない３方向Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂの側面が出射面となっている。そのためグループＧｈは３方向Ｘａ，Ｙａ，Ｙｂに偏った発光Ｐｘａ，Ｐｙａ、Ｐｙｂが放射され、同様にグループＧｍは３方向Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂに偏った発光Ｐｘｂ，Ｐｙａ、Ｐｙｂが放射される。

この結果ＬＥＤモジュール９０Ｍとしては、グループＧｈとグループＧｍとの側方発光が加算されることによりモジュール基板９０Ｋの４方向Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂの全方向にバランスした配光分布Ｈ５が得られる（図中配光分布Ｈ５を点線、グループＧｈ，Ｇｍを一転鎖線で示した。）。上記の如く構成したＬＥＤモジュール９０Ｍは、全ての方向に発光を行うことが出来るので、バランスのとれた配光分布Ｈ５を備えた線状の光源となる。

本発明は上記する各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を外さない範囲において、以下のような応用例が考えられる。
まず、第５実施形態における第１ＬＥＤ装置３０と第２ＬＥＤ装置４０を組み合わせたＬＥＤモジュールの場合、本実施形態では第１ＬＥＤ装置３０と第２ＬＥＤ装置４０との各々反射層の被覆面を、第１ＬＥＤ装置３０がｈ１、ｈ２で、第２ＬＥＤ装置４０がｈ１、ｈ４の如く１辺ｈ１が共通で、他片のｈ２とｈ４を対向面としたが、これに限定されるものではなく、例えば第１ＬＥＤ装置３０がｈ１、ｈ２で、第２ＬＥＤ装置４０がｈ３、ｈ４の如く、対向位置の直交する２つの側面を使用してもよく、必ずしも１辺を共通にする必要はない。ただしこの場合はモジュール基板上への各ＬＥＤ装置の配置方向を考慮する必要がある。

また、第９実施形態におけるＬＥＤモジュール９０のように１種類のＬＥＤ装置１０をモジュール基板９０Ｋ上に逆向きに配列するＬＥＤモジュールの応用としては、例えば図１２に示す第３実施形態のＬＥＤモジュール３０において左の２列Ｘ１，Ｘ２に対して、右側の２列Ｘ３，Ｘ４を逆向きに配列すればＬＥＤモジュール９０Ｍと同様に全ての方向に発光を行うことが出来るので、バランスのとれた配光分布を備えた面状光源となる。なお、この場合は、モジュウール基板上の電極配線を工夫する必要がある。

１ ＬＥＤダイ、
２ サファイヤ基板（透明絶縁基板）、
３ 半導体層、
４，７１ａ，７１ｂ 電極、
５，６５，７５，８５ 蛍光樹脂、
６，３６，４６ 反射層、
１０，２０，３０，４０，６０，７０，８０ ＬＥＤ装置、
１０Ｍ，３０Ｍ，４０Ｍ，５０Ｍ、９０Ｍ ＬＥＤモジュール、
１０Ｋ，３０Ｋ，４０Ｋ，５０Ｋ、９０Ｋ モジュール基板、
７１ サブマウント基板、
８１ リード、
Ｇ１ 第１グループ、
Ｇ２ 第２グループ。

Claims (7)

1. モジュール基板と、前記モジュール基板に載置された複数のＬＥＤ装置を備えるＬＥＤモジュールにおいて、前記ＬＥＤ装置は、矩形形状のＬＥＤダイを含み、下面側に電極を備え、直交する２つの側面が反射層により被覆され、他の２つの側面が蛍光樹脂のみで被覆され、前記モジュール基板の上で隣り合う前記ＬＥＤ装置は、互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向させ、縦横に複数列に配置されていることを特徴とするＬＥＤモジュール。
2. 前記モジュール基板に実装される複数の前記ＬＥＤ装置には第１ＬＥＤ装置と第２ＬＥＤ装置が含まれ、
   前記モジュール基板の上に前記第１ＬＥＤ装置からなる第１グループと第２ＬＥＤ装置からなる第２グループを有し、
   前記第１グループ内において隣り合う前記第１ＬＥＤ装置同士が互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向し、
   前記第２グループ内において隣り合う前記第２ＬＥＤ装置同士が互いに前記反射層と前記蛍光樹脂とを対向し、
   前記第１グループと前記第２グループは前記反射面を対向させている
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
3. 前記第１グループと前記第２グループは、前記モジュール基板の中心線に対して２ブロックに配列することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
4. 前記第１ＬＥＤ装置からなる前記第１グループと第２ＬＥＤ装置からなる前記第２グループは、前記モジュール基板の縦、横の中心線に対して４ブロックに配列することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
5. 前記ＬＥＤ装置において前記ＬＥＤダイの側面と前記反射層との間に蛍光樹脂が存在していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュール。
6. 前記ＬＥＤ装置に含まれる前記ＬＥＤダイの前記電極が、前記モジュール基板上の電極と直接的に接続する外部接続電極であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュール。
7. 前記ＬＥＤ装置に含まれる前記ＬＥＤダイの底面が前記外部接続電極を除き前記蛍光樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤモジュール。

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