JP6949089B2 - 発光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施例は、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）モジュール及びその製造方法に関し、特に全方向に発光可能なＬＥＤモジュール及びその製造方法に関する。
現在の生活において、様々なＬＥＤ製品を応用することを見つけることができる。例えば、交通信号機、車の尾灯、車の前照灯、街路灯、パソコン表示灯、懐中電灯、ＬＥＤバックライトなどである。このような製品のＬＥＤチップモジュールに対して、ＬＥＤチップの製造工程以外に、実装工程を行わなければならない。
ＬＥＤ実装工程を行う主な目的は、ＬＥＤチップを電気的、光線的、熱的にサポートすることにある。ＬＥＤチップのような半導体製品を大気中に長時間露出させると、大気中の湿気又は空気中の化学物質により、それが老化するとともに、機能が悪くなる。ＬＥＤ実装工程において、通常エポキシ樹脂でＬＥＤチップを実装することにより、ＬＥＤチップと空気とを隔離する。また、高輝度、省エネの目標を実現するためには、ＬＥＤカプセルが良好な放熱性能と光取り出し効率を有さなければならない。ＬＥＤチップが発光時に発生した熱が有効に放熱されない場合、ＬＥＤチップ中に蓄積した熱が部品の特性、寿命及び安定性に悪い影響を与えるおそれがある。光学的設計もＬＥＤ実装工程中の重要な一環になり、光を有効に取り出すために、発光角度及び方向などを有効に設けなければならない。
白色光ＬＥＤの実装工程において、放熱問題以外に、色温度（color temperature）、演色指数（Color rendering index）、蛍光粉末などの問題も考えなければならない。青色光ＬＥＤチップ１０８と黄緑色蛍光粉末とを採用した白色光ＬＥＤにおいて、青色光の波長が短ければ短いほど、肉眼に対する傷害が大きいので、青色光をＬＥＤカプセル内で遮断することにより、青色光の漏れを避けなければならない。
ＬＥＤ製品の競争力を向上させるため、本発明は、ＬＥＤ実装工程が安定し、コストが低く、良品率が高いＬＥＤ実装技術を提供することを目的とする。
上述した問題を解決するため、本発明は以下のような発光ダイオードモジュールを提供する。この発光ダイオードモジュールは、透明基板と、複数個の発光ダイオードチップと、第一電極板及び第二電極板とを含む。該透明基板は、異なる方向に向く第一表面と第二表面とを有するとともに、該第一表面と第二表面とを貫通する貫通孔を含み、かつ該貫通孔内に導電物を形成することにより導通孔を形成する。前記複数個の発光ダイオードチップは、前記第一表面上に固定される。前記第一電極板及び第二電極板はそれぞれ、前記第一表面と前記第二表面とに設けられる。前記複数個の発光ダイオードチップと前記導通孔とは、前記第一電極板と前記第二電極板との間に電気的に直列連結される。
本発明の実施例に係るＬＥＤモジュールを示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール１００ａを示す平面図である。 ＬＥＤモジュール１００ａを示す底面図である。 図２ＡのＡＡ線に沿った断面を示す図である。 図２ＡのＢＢ線に沿った断面を示す図である。 電球内に設けられたＬＥＤモジュール１００を示す図である。 はんだでＬＥＤモジュール１００を固定したことを示す図である。 金属固定具でＬＥＤモジュール１００を固定したことを示す図である。 図３Ａと図３Ｂ中のＬＥＤモジュールの製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係るＬＥＤモジュール１００ｂを示す平面図である。 本発明の実施例に係るＬＥＤモジュール１００ｂを示す底面図である。 図７ＡのＡＡ線に沿った断面を示す図である。 図７ＡのＢＢ線に沿った断面を示す図である。 ＬＥＤモジュール１００ｃの断面を示す図である。 ＬＥＤモジュール１００ｃの断面を示す図である。 ＬＥＤモジュール１００ｂの製造方法を示す図である。 本発明の実施例に係る発光ダイオードモジュール４００を示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール４００ａを示す平面図である。 ＬＥＤモジュール４００ａを示す底面図である。 図１１ＡのＬＥＤモジュール４００ａのＡＡ線に沿った断面図である。 図１１ＡのＬＥＤモジュール４００ａのＢＢ線に沿った断面図である。 異なるＬＥＤモジュール４００ｂを示す図である。 本発明の実施例に係るＬＥＤモジュール２００を示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール２００ａを示す平面図である。 ＬＥＤモジュール２００ａを示す側面図である。 ほかのＬＥＤモジュール２００ｂを示す図である。 ほかのＬＥＤモジュール２００ｂを示す図である。 ほかのＬＥＤモジュール２００ｃを示す図である。 ＬＥＤモジュール２００ｃの製造方法を示す図である。 本発明のほかの実施例に係るＬＥＤモジュール３００を示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール３００ａを示す平面図である。 ＬＥＤモジュール３００ａを示す底面図である。 ＬＥＤモジュール３００ａを示す断面図である。 ＬＥＤモジュール３００ｂを示す側面図である。 ＬＥＤモジュール６００を示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール６００ａを示す図である。 ＬＥＤモジュール６００ｂを示す図である。 本発明のほかの実施例に係るＬＥＤモジュール７００を示す斜視図である。 ＬＥＤモジュール７００を示す平面図である。。 ＬＥＤモジュール７００を示す断面図である。 ＬＥＤモジュール３００をランプの芯にしたＬＥＤ電球を示す図である。 ＬＥＤモジュール６００をランプの芯にしたＬＥＤ電球を示す図である。
図１は、本発明の第一実施例に係る発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）モジュール１００を示す図である。ＬＥＤモジュール１００は透明基板１０６を含み、この実施例の透明基板は非導電性ガラス基板である。透明基板１０６は、それぞれ異なる方向に向く上表面１０２と下表面１０４とを含む。図１に示したとおり、透明基板１０６は、略長方形であり、２つの端面１１４及び１１６を含む。この明細書において、透明とは光線が透過することができることを意味し、完全な透明（transparent）又は半透明（translucent or semitransparent）であることができる。ほかの実施例において、透明基板１０６の材料は、サファイア、セラミックス材料（酸化アルミニウム又は窒素酸化物）、炭化ケイ素又はダイヤモンドライクカーボンであることができる。透明基板１０６は、導熱粒子、又は製造過程において製造温度を低減する成分を更に含むことができる。
図２Ａは、ＬＥＤモジュール１００ａを示す平面図である。図２Ａと図１とを共に参照すると、上表面１０２上には複数個の青色光ＬＥＤチップ１０８が固定され、各青色光ＬＥＤチップ１０８は、ボンディングワイヤ（Bonding Wire）により形成された導線によって互いに電気接続されている。各青色光ＬＥＤチップ１０８は、一個のＬＥＤチップで構成され、かつ順方向電圧が２〜３Ｖである（以下「低電圧チップ」という）ＬＥＤチップであるか、或いは複数個の発光ダイオードが直列連結され、かつ順方向電圧が低電圧チップより大きく、例えば順方向電圧が１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖである（以下「高電圧チップ」という）ＬＥＤチップである。高電圧チップはワイヤボンディング方法を使わず、半導体工程で共用基板上に互いに電気接続された複数個の発光ダイオードユニット（すなわち、少なくとも発光層を有する発光ダイオード構造である）を形成する。該共用基板上は結晶成長型基板又は非結晶成長型基板である。図１と図２Ａにおいて、青色光ＬＥＤチップ１０８は、透明基板１０６の２つの端面１１４と１１６とを連結する軸方向に配列され、かつ二行に配列されている。各青色光ＬＥＤチップ１０８は、ワイヤ１１０によって一体に直列連結され、かつ高順方向電圧の電気特性を有する一個の発光ダイオードを構成する。しかし、本発明はそれに限定されるものではない。ほかの実施例において、上表面１０２上の複数個の青色光ＬＥＤチップ１０８をいずれかの図案に配置し、かつ各青色光ＬＥＤチップ１０８の間の電気接続方法として、直列、並列、直列と並列とが共存する接続方法、又はブリッジ接続方法を採用することもできる。
図２Ａに示したとおり、透明基板１０６は、端面１１４に接近する箇所に形成された導通孔１０７を含む。導通孔１０７は、透明基板１０６の上表面１０２と下表面１０４とを貫通する貫通孔であり、その内部に導電物収容用貫通孔を形成するか或いは貫通孔の内壁を覆うことによりその導通孔１０７（導電部又は導電通路ともいう）を形成することができる。端面１１４に接近する上表面１０２には、導電電極板１１８が設けられている。導電電極板１１８は導通孔１０７に直接接触されていない。すなわち、貫通孔内の導電物に直接接触されていない。端面１１４に接近する青色光ＬＥＤチップ１０８のうちの一個（１０８ａに示す）は、ワイヤ１１０によって導電電極板１１８に電気接続されている。端面１１４に接近する青色光ＬＥＤチップ１０８のうちの一個（１０８ｂに示す）は、異なるワイヤ１１０によって導通孔１０７に電気接続されている。
上表面１０２上のワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８とはいずれも、透明接着剤１１２に覆われている。これにより、大気中の湿気又は化学物質によったワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８とが老化及び損害することを防ぐことができる。透明接着剤１１２の主な構成物はエポキシ樹脂又はシリコーン（silicone）であることができる。透明接着剤１１２が少なくとも一種の蛍光粉末を含むことにより、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した一部分の青色光（例えば、その波高値が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである）を黄色光（例えば、その波高値が５７０ｎｍ〜５９０ｎｍである）又は黄緑色光（例えば、その波高値が５４０ｎｍ〜５７０ｎｍである）に変換することができる。黄色光又は黄緑色光とほかの青色光とを適当に混合すると、この混合光が白色光に見える。この実施例において、透明接着剤１１２は二種の蛍光粉末を含む。一種の蛍光粉末は、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した一部分の青色光（例えば、その波高値が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである）を黄色光、黄緑色光又は緑色光（例えば、その波高値が５２０ｎｍ〜５９０ｎｍである）に変換し、もう一種の蛍光粉末は、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した一部分の青色光（例えば、その波高値が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである）を赤色光（例えば、その波高値が６１０ｎｍ〜６８０ｎｍである）に変換する。図１は本発明の一事例に過ぎない。この実施例において、上述したとおり、透明とは光線が透過することができることを意味し、完全な透明（transparent）又は半透明（translucent or semitransparent）であることができる。したがって、透明接着剤１１２を完全な透明又は半透明にする場合、透明接着剤１１２下のワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８をはっきり又はぼんやり見ることができる。図１のＬＥＤモジュール１００において、透明接着剤１１２に蛍光粉末が含まれているので、図１に示したとおり透明接着剤１１２下のワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８をはっきり見ることができず、透明接着剤１１２が蛍光粉末の色になっている。
図２Ｂは、ＬＥＤモジュール１００ａを示す底面図である。図２Ｂに示したとおり、下表面１０４にはいずれのＬＥＤチップも設けられていない。端面１１４に接近する下表面１０４上には、ほかの導電電極板１２０が設けられており、この導電電極板１２０の一部分は導通孔１０７に重なり、かつ導電可能に貫通孔中の導電物に直接接触されている。ほかの実施例において、導電電極板１２０が導通孔１０７に直接接触されず、導体例えばワイヤ１１０により、導電電極板１２０を導通孔１０７に電気接続させることができる。端面１１４に接近する下表面１０４上には、需要する導電電極板１２２を更に設けることができる。この場合、導電電極板１２２と導電電極板１２０とにより一平面が形成されるので、ＬＥＤモジュール１００ａを安定に取り付けることができ、運輸又は処理するときに落ちて壊れることを避けることができる。この実施例において、導電電極板１２２を導電回路に電気接続させなくてもよい。すなわち、導電電極板１２２をＬＥＤモジュール１００ａ中のいずれの電子部品、電子回路、又はほかの電極板にも電気接続させなくてもよい。導電電極板１２２の主な役割はＬＥＤモジュール１００ａを安定に取り付けることである。
図２Ａと図２Ｂの実施例に示されたとおり、導電電極板１２０と導電電極板１１８との境界線は下表面１０４と上表面１０２との間に位置し、かつ下表面１０４の境界線と上表面１０２の境界線を越えない。導電電極板１２０、１１８及び１２２の形状が略長方形でなくてもよく、サイズが互いに違ってもよい。ほかの実施例において、導電電極板１２０と導電電極板１１８のうち一個を略長方形に形成し、もう一個を円形に形成することにより、ＬＥＤモジュール１００ａの正負極の区別を容易にすることができる。
電気面において、青色光ＬＥＤチップ１０８と導通孔１０７は、導電電極板１２０と導電電極板１１８との間に直列連結される。導電電極板１２０と導電電極板１１８をＬＥＤモジュール１００ａの２つの電源入力端にすることができる。すなわち、駆動電源（図示せず）の正電源端と負正電源端とをそれぞれ導電電極板１２０と導電電極板１１８とに電気接続させることにより、青色光ＬＥＤチップ１０８が発光するように駆動することができる。
図３Ａは、図２ＡのＬＥＤモジュール１００ａのＡＡ線に沿った断面を示す図であり、図３Ｂは、図２ＡのＬＥＤモジュール１００ａのＢＢ線に沿った断面を示す図である。
上述したとおり、図３Ａの青色光ＬＥＤチップ１０８ｂは、ワイヤ１１０によって導通孔１０７に電気接続され、導通孔１０７は下表面１０４の導電電極板１２０に電気接続されている。図３Ｂの青色光ＬＥＤチップ１０８ｂは、ほかのワイヤ１１０によって上表面１０２上の導電電極板１１８に電気接続されている。図４に示したＬＥＤモジュール１００は、電球内に設けられ、かつカバー１８０と、ＬＥＤモジュール１００と、電子回路基板１９２と、放熱構造１８２と、電気接続構造１８３（例えば、エジソンベース式ランプソケット）とを含む。ＬＥＤモジュール１００の端面１１４は電子回路基板１９２上に固定される。電子回路基板１９２と放熱構造１８２とが連結されたことにより、ＬＥＤモジュールが生成した熱を電球の外に放熱させることができる。電気接続構造１８３と放熱構造１８２は互いに連結されている。青色光ＬＥＤチップ１０８ｂを駆動する導電電極板１２０と導電電極板１１８とがそれぞれ透明基板１０６の同一端面１１４の上表面１０２と下表面１０４に位置するので、図５Ａに示したとおり、はんだなどのような導電体により、導電電極板１２０と導電電極板１１８とを共に電子回路基板に溶接させることができる。はんだ１９０でＬＥＤモジュール１００と駆動電源とを電気接続させることにより、ＬＥＤモジュール１００が発光する駆動することができる。また、端面１１４を電子回路基板１９２に機械的固定させた場合、電子回路基板１９２上に垂直に固定されたＬＥＤモジュール１００が周辺に発光し、かつ全方向の光を発することができる。図５Ａにおいて、ＬＥＤモジュール１００は、はんだ１９０の機械的支持力により、電子回路基板１９２上に略垂直に固定される。電子回路基板１９２は、はんだ１９０を通してＬＥＤモジュール１００に給電する。図５Ｂにおいて、金属固定具１９４により構成された固定具により、ＬＥＤモジュール１００が電子回路基板１９２上に略垂直に固定される。金属固定具１９４は、導電機能と部品固定機能とを奏することができ、かつ製造の難しさとコストを低減することができる。ＬＥＤモジュール１００を非垂直に電子回路基板１９２に固定させてもよい。
図３Ａの実施例において、導通孔１０７が位置する上表面１０２の箇所に、導通孔１０７とワイヤ１１０との間を電気接続させるための垂直導通部品１３０を設けることができる。垂直導通部品１３０は、例えばＰＮ接合ダイオード（例えば、垂直型発光ダイオード、ショットキーバリアダイオード又はツェナーダイオードである）、抵抗又は金属塊であり、導電型銀接着剤によって導通孔１０７上に接着される。ほかの実施例において、垂直導通部品１３０と導電型銀接着剤を設けず、ワイヤ１１０を導通孔１０７に直接接触させることにより、導電接続を実現することができる。
図３Ａと図３Ｂにおいて、各青色光ＬＥＤチップ１０８の下に設けられた透明粘着層１３２は、各青色光ＬＥＤチップ１０８を透明基板１０６の上表面１０２上に固定させる。図３Ａと図３Ｂにおいて、各青色光ＬＥＤチップ１０８とこの下の透明粘着層１３２とは、一対一の関係に設けられているが、本発明がこれに限定されるものではない。ほかの実施例において、上表面１０２上に複数個の透明粘着層１３２を設け、各透明粘着層１３２上には複数個の青色光ＬＥＤチップ１０８を接着させることができる。ほかの実施例において、上表面１０２上に一個の透明粘着層１３２のみを設け、すべての青色光ＬＥＤチップ１０８をこの透明粘着層１３２上に接着させることもできる。透明粘着層１３２の面積が大きければ大きいほど、その上に設けられる青色光ＬＥＤチップ１０８の発熱効果が向上するが、各部位の熱膨張係数が違うことによって応力（shear）が大きくなるおそれがある。したがって、透明粘着層１３２の面積の大きさと青色光ＬＥＤチップ１０８の個数は、実際の状況によって設けなければならない。この実施例において、透明粘着層１３２中には高熱伝導率を有する熱伝導顆粒、例えば、酸化アルミニウム粉末、ダイヤモンドライクカーボン（diamond‐like carbon）又は炭化ケイ素（Sic）が混合されている。該熱伝導顆粒の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫより大きい。熱伝導顆粒は放熱効果を向上させるとともに、光拡散効果を奏することができる。
図３Ａと図３Ｂにおいて、透明粘着層１３２の材料は、例えばエポキシ樹脂（epoxy resin）又はシリコーン（silicone）であり、かつ透明接着剤１１２中に含まれた蛍光粉末と同様、類似又は相違する蛍光粉末が混合されている。蛍光粉末は、例えばＹＡＧ蛍光粉末又はＴＡＧ蛍光粉末である。上述したとおり、蛍光粉末が含まれた透明接着剤１１２はワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８の周辺及び上方とを覆い、透明粘着層１３２は青色光ＬＥＤチップ１０８の下に位置する。すなわち、青色光ＬＥＤチップ１０８は、透明接着剤１１２と透明粘着層１３２とに覆われるとともに、透明接着剤１１２と透明粘着層１３２が形成した透明カプセル（capsule）にほぼ完全に包囲されている。青色光ＬＥＤチップ１０８が発した青色光は、蛍光粉末により黄緑色光に変換される。すなわち、黄緑色光と混合される。したがって、図３Ａと図３Ｂ中のＬＥＤモジュール１００ａは、青色光が漏れることを防止することができる。
図６は、図３Ａと図３Ｂ中のＬＥＤモジュール１００ａの製造方法を示す流れ図である。まず、透明基板１０６を提供する。透明基板１０６上には導通孔１０７が予め形成されている（ステップ１４８）。例えば、レーザーでガラス材料の透明基板１０６に貫通孔を形成した後、この貫通孔内に導電物を填入することによりこの導通孔１０７を形成することができる。ステップ１５０において、透明基板１０６を予め切断する。透明基板１０６上に溝部を予め形成し、各ＬＥＤモジュール１００が透明基板１０６上に置かれる位置を大体画定することにより、後続の切断を容易に行うことができる。ステップ１５２において、導電電極板１１８と導電電極板１２０とをそれぞれ透明基板１０６に接着させる。すなわち、端面１１４に接近する上表面１０２と下表面１０４の所定の位置に接着させる。透明接着剤１１２を含む場合、ステップ１５２において透明接着剤１１２を透明基板１０６上に形成する。ほかの実施例において、印刷方法で導電電極板を上表面１０２と下表面１０４上に形成することができる。ステップ１５４において、透明基板１０６の上表面１０２上に蛍光粉末が含まれた透明粘着層１３２を形成する。透明粘着層１３２の位置を予め設けた後、青色光ＬＥＤチップ１０８をその上に載置させる。透明粘着層１３２の形成方法として、例えばディスペンサー、印刷又は塗布する方法を採用することにより、透明粘着層１３２を上表面１０２上に形成することができる。
ステップ１５５において、青色光ＬＥＤチップ１０８を透明粘着層１３２上に固定接着させる。例えば、真空吸盤で青色光ＬＥＤチップ１０８のブルーテープ（blue tape）を吸着して、それを透明粘着層１３２上に取り付けることができる。青色光ＬＥＤチップ１０８の取り付け位置は、透明粘着層１３２の周辺辺縁に完全に包囲されたほうがよい。すなわち、透明粘着層１３２の面積を青色光ＬＥＤチップ１０８の面積より大きくして、青色光が漏れることを避けることができる。このとき、導電型銀接着剤で垂直導通部品１３０を上表面１０２の導通孔１０７上に接着させることができる。ステップ１５６において、ワイヤ１１０を形成することにより、青色光ＬＥＤチップ１０８をほかの青色光ＬＥＤチップ１０８に電気接続させ、青色光ＬＥＤチップ１０８ａを導電電極板１１８に電気接続させ、かつ青色光ＬＥＤチップ１０８ｂを垂直導通部品１３０に電気接続させる。ステップ１５７において、ディスペンサー（dispense）又は印刷方法により、蛍光粉末が含まれた透明接着剤１１２を上表面１０２上に形成し、かつ透明接着剤１１２でワイヤ１１０と青色光ＬＥＤチップ１０８を覆う。ステップ１５８において、人力で折るか或いは機械で切断する方法によって、予め形成した溝部に沿って各ＬＥＤモジュール１００を一つずつ外す。
図６の製造方法に示したとおり、ＬＥＤモジュールを形成するステップにおいて、導電電極板１２０と導電電極板１２２とを下表面１０４に形成するステップを除き、ほかのステップはほとんど上表面１０２で行う。下表面１０４には、面積の大きい導電電極板と傷つけにくいイメージとしかないので、製造用運搬具で下表面１０４を吸着するか或いは持ち上げることにより、透明基板１０６を運搬又は固定することができる。したがって、上表面１０２上の細かい構造が、摩擦、衝突などのような機械的作用力により傷を負うことを避け、製品の良品率を向上させることができる。
図３Ａ、図３Ｂ及び図６の実施例において、青色光ＬＥＤチップ１０８の発光方向はいずれの制限も受けていなかった。しかし、以下の青色光ＬＥＤチップ１０８は、透明粘着層１３２と透明基板１０６とにより混合された光線を発光することもできる。青色光ＬＥＤチップ１０８は、透明接着剤１１２により、混合された光線を周辺と上方方向に発光することができる。したがって、ＬＥＤモジュール１００ａを六面発光可能な発光部品とみなし、ＬＥＤモジュール１００が設けられた図４の電球を全方向（Omnidirectional）照明装置とみなすことができる。
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、青色光ＬＥＤチップ１０８が透明粘着層１３２によって透明基板１０６上に直接接着されているが、本発明がこれに限定されるものではない。図７Ａと図７Ｂはそれぞれ、本発明のほかの実施例に係るＬＥＤモジュール１００ｂを示す平面図と底面図である。ＬＥＤモジュール１００ｂの２つの断面図は図８Ａと図８Ｂに示されている。図９は、ＬＥＤモジュール１００ｂの製造方法を示す図である。図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ及び図９はそれぞれ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び図６と類似及び対応する。図面において、同じ符号又は記号に示された部品、装置又はステップは、類似又は同様である部品、装置又はステップを意味する。説明を簡素化するため、明細書で同じ符号又は事項については再び説明しない。
図２Ａと図７Ａの相違点は、図７ＡのＬＥＤモジュールがサブマウント（submount）１６０を更に含むことにある。サブマウント１６０は、透明粘着層１３２の辺縁以内に設けられ、かつ青色光ＬＥＤチップ１０８と透明粘着層１３２との間に挟まれる。サブマウント１６０の材料は、透明ガラス、サファイア、炭化ケイ素又はダイヤモンドライクカーボンであることができる。図３Ａ、図３Ｂと図８Ａ、図８Ｂとの間の相違点は、図８Ａ、図８Ｂの青色光ＬＥＤチップ１０８の一部分又は全部がサブマウント１６０上に固定接着され、かつこのサブマウント１６０が透明粘着層１３２によって透明基板１０６上に固定接着されることにある。
図９において、図６のステップ１５４とステップ１５５の代りにステップ１５４ａとステップ１５５ａを行う。ステップ１５４ａにおいて、蛍光粉末が含まれた透明粘着層１３２でサブマウント１６０を透明基板１０６上に固定接着させる。この実施例において、まず透明粘着層１３２をサブマウント１６０上に固定接着させた後、このサブマウント１６０を透明基板１０６上に固定接着させることができる。ほかの実施例において、まず透明粘着層１３２を透明基板１０６の上表面１０２上に塗布した後、サブマウント１６０を当該透明粘着層１３２上に接着させることができる。ステップ１５５ａにおいては、青色光ＬＥＤチップ１０８をサブマウント１６０上に接着させる。
図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ及び図９の実施例において、透明粘着層１３２の材料と同様又は類似する材料により、青色光ＬＥＤチップ１０８をサブマウント１６０上に接着させることができる。しかし、本発明がそれに限定されるものではない。この実施例において、蛍光粉末が含まれない透明粘着剤又は共晶金属により、青色光ＬＥＤチップ１０８をサブマウント１６０上に接着させることができる。ほかの実施例において、サブマウント１６０上に長状導電部を印刷し、かつフリップチップ（flip chip）方法により、青色光ＬＥＤチップ１０８をこのサブマウント１６０上に固定接着させることができる。この場合、図９中のステップ１５６を省略することができるが、依然として、ワイヤ１１０で青色光ＬＥＤチップ１０８ｂと導通孔１０７とを電気接続させ、かつワイヤ１１０で青色光ＬＥＤチップ１０８ａと導電電極板１１８とを電気接続させなければならない。ほかの実施例において、異方性導電ポリマー（Anisotropic Conductive polymer、ＡＣＰ）又は異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film、ＡＣＦ）で青色光ＬＥＤチップ１０８をサブマウント１６０上に固定接着させることができる。
図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ及び図９中のＬＥＤモジュール１００ｂは、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び図６中のＬＥＤモジュール１００ａと同様な効果を奏することができる。例えば、はんだのみにより、ＬＥＤモジュール１００ｂの端面１１４を電子回路基板に固定させるとともに、ＬＥＤモジュール１００ｂと駆動電源とを電気接続させることができる。また、ＬＥＤモジュール１００ｂの下表面１０４に傷付けにくいので、製造の良品率を有効に向上させることができる。また、ＬＥＤモジュール１００ｂを全方向の照明装置に応用することができる。また、ＬＥＤモジュール１００ｂは青色光が漏れることを低減又は防止することができる。
図８Ｃと図８Ｄはそれぞれ、ＬＥＤモジュール１００ｃの２つの断面を示す図であり、図８Ａと図８Ｂの変更例である。（図８Ａと図８Ｂの）ＬＥＤモジュール１００ｂにおいて、一個の透明粘着層１３２でサブマウント１６０を透明基板１０６の上に固定接着させたが、（図８Ｃと図８Ｄの）ＬＥＤモジュール１００ｃにおいては、二個の透明粘着層１３２及び１３３でサブマウント１６０を透明基板１０６の上に固定接着させる。二個の透明粘着層１３２及び１３３のうち少なくとも一個は蛍光粉末を含む。図８Ｃと図８Ｄの実施例において、透明粘着層１３２は蛍光粉末を含み、透明粘着層１３３は蛍光粉末を含んでいない。透明粘着層１３３の材料は、例えば、エポキシ樹脂（epoxy resin）又はシリコーン（silicone）であることができる。透明粘着層１３３が蛍光粉末を含まないことにより、よりよい粘着効果を提供し、それを透明基板１０６の上により強く固定接着させることができる。透明粘着層１３２と透明粘着層１３３の材料が同様又は相違することができる。ほかの実施例において、サブマウント１６０と透明粘着層１３２との間に透明粘着層１３３を更に形成することにより、両者の間の粘着性を更に向上させることができる。
図１の発光ダイオードモジュール１００において、青色光ＬＥＤチップ１０８がワイヤ１１０によって互いに電気接続されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０は本発明の実施例に係る発光ダイオードモジュール４００を示す斜視図であり、この実施例の青色光ＬＥＤチップ１０８はフリップチップ方法により上表面１０２上に固定接着される。図１１Ａと図１１Ｂは、ＬＥＤモジュール４００ａを示す平面図と底面図である。図１２Ａは、図１１ＡのＬＥＤモジュール４００ａのＡＡ線に沿った断面を示す図であり、図１２Ｂは、図１１ＡのＬＥＤモジュール４００ａのＢＢ線に沿った断面を示す図である。図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂはそれぞれ、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂと類似及び対応する。図面において、同じ符号又は記号に示された部品、装置又はステップは、類似又は同様である部品、装置又はステップを意味する。説明を簡素化するため、明細書で同じ符号又は事項については再び説明しない。
図１２Ａ及び図１２Ｂと図３Ａ及び図３Ｂとは相違する。図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、透明基板１０６上に長状導電部４０２が印刷されており、かつ各青色光ＬＥＤチップ１０８は長状導電部４０２によって互いに電気接続されている。図１２Ａと図１２Ｂ中の青色光ＬＥＤチップ１０８は、周辺又は上下方向を含むいずれかの方向に発光することができるので、ＬＥＤモジュール４００ａを六面発光可能な発光部品とみなすことができる。図１２Ｃは、異なるＬＥＤモジュール４００ｂを示す図である。ＬＥＤモジュール４００ｂの下表面１０４には蛍光層１３１が塗布されている。蛍光層１３１に含まれた蛍光粉末は、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した光線を異なる色の光線に変換する。これにより、下表面１０４から青色光が漏れることを低減することができる。ほかの実施例において、ＬＥＤモジュール４００ａの青色光ＬＥＤチップ１０８の代りに白色ＬＥＤチップを使用することができる。白色ＬＥＤチップとは、通常表面に蛍光層が形成された青色光ＬＥＤチップである。白色ＬＥＤチップを使用することにより、青色光が漏れることを避けることができる。
上述した実施例のＬＥＤモジュール１００ａとＬＥＤモジュール１００ｂはいずれも導通孔１０７を有している。導通孔１０７が電気線路の一部分になることにより、透明基板１０６の上表面１０２と下表面１０４上に設けられた導電電極板１２０と導電電極板１１８を、ＬＥＤモジュール１００ａとＬＥＤモジュール１００ｂの２つの駆動電気入力端にすることができる。しかし、本発明において、導通孔１０７を必ず設けなければならないものではない。
図１３は、本発明の実施例に係るＬＥＤモジュール２００を示す斜視図である。図１４と図１５は、ＬＥＤモジュール２００ａを示す平面図と側面図である。ＬＥＤモジュール１００ａ及び１００ｂと相違する図１４及び図１５のＬＥＤモジュール２００ａにおいて、透明基板１０６の上表面１０２の２つの端面１１４及び１１６には導電電極板１１８及び１１９がそれぞれ形成されている。ＬＥＤモジュール２００ａにおいて、導電電極板１１８及び１１９の一部分は透明基板１０６の２つの端面１１４及び１１６を越えるように延伸されている。ＬＥＤモジュール２００ａには導通孔１０７が設けられていない。図１３、図１４及び図１５に示されたＬＥＤモジュール２００又は２００ａの製造方法及びそのステップは、上述した内容から推知することができるので、ここでは再び説明しない。
ＬＥＤモジュール２００ａにおいて、各青色光ＬＥＤチップ１０８の下に対応する透明粘着層１３２が１つずつ設けられているが、本発明がこれに限定されるものではない。上述したとおり、ほかの実施例において、複数個の青色光ＬＥＤチップ１０８が１つの透明粘着層１３２を共用するか、或いは複数個の青色光ＬＥＤチップ１０８が１つの透明粘着層１３２により透明基板１０６上に接着されることができる。
図１６及び図１７は、ほかのＬＥＤモジュール２００ｂを示す図である。ＬＥＤモジュール２００ｂと図１４及び図１５のＬＥＤモジュール２００ａが類似するが、図１６及び図１７のＬＥＤモジュール２００ｂにおいて、各青色光ＬＥＤチップ１０８はサブマウント１６０上に固定接着され、該サブマウント１６０は透明粘着層１３２により透明基板１０６上に固定接着される。ＬＥＤモジュール２００ｂの細かい構造は、図８Ａ及び図８Ｂ中のＬＥＤモジュール２００ｂ及びその説明を参照することにより推知することができるので、ここでは再び説明しない。
図１８は、ほかのＬＥＤモジュール２００ｃを示す図である。図１９は、ＬＥＤモジュール２００ｃの製造方法を示す図である。図１８と図１７が類似し、図１８の平面図と図１６が類似し、図１９と図９が類似するので、同様な事項について再び説明しない。図１７と相違する図１８において、導電電極板１１８及び１１９が透明粘着層１３２上に接着される。図１９の製造方法において、ステップ１５０とステップ１５２との間で透明粘着層１３２を透明基板１０６上に塗布するステップ１５１を更に行う。すなわち、導電電極板１１８及び１１９を接着させる前に透明粘着層１３２を形成することができる。透明粘着層１３２の材料はエポキシ樹脂（epoxy resin）又はシリコーン（silicone）であり、かつ透明接着剤１１２中に含まれた蛍光粉末と同様又は類似する蛍光粉末が混合されることができる。蛍光粉末は、例えばＹＡＧ蛍光粉末又はＴＡＧ蛍光粉末である。
図１７及び図１８のＬＥＤモジュール２００ｂ及びＬＥＤモジュール２００ｃにおいて、１つの透明粘着層１３２によりサブマウント１６０を透明基板１０６上に接着させるが、本発明がこれに限定されるものではない。ほかの実施例において、ＬＥＤモジュール２００ｂ及びＬＥＤモジュール２００ｃを変更することができる。例えば、図８Ｃ及び図８Ｄ中の二個の透明粘着層１３２及び１３３により、サブマウント１６０を透明基板１０６の上に固定接着させることができる。ほかの実施例において、サブマウント１６０と透明粘着層１３２との間に透明粘着層１３３を更に形成することにより、両者の間の粘着性を更に向上させることができる。
ＬＥＤモジュール２００ａ、２００ｂ及び２００ｃの下表面１０４にイメージが１個もないので、下表面１０４が傷を負う問題を完全に避けることができる。ＬＥＤモジュール２００ａ、２００ｂ及び２００ｃも全方向の照明装置に応用し、かつ青色光が漏れることを防ぐことができる。例えば、電球は、はんだ又は導電固定具によりＬＥＤモジュール２００ａ、２００ｂ及び２００ｃの２つの端面１１４と１１６の間に位置する導電電極板１１８及び１１９を固定し、かつこの２つの導電電極板によりＬＥＤモジュールと電源を電気接続させることができる。
図２０は、本発明のほかの実施例に係るＬＥＤモジュール３００を示す斜視図である。図２１Ａと図２１Ｂは、ＬＥＤモジュール３００ａを示す平面図と底面図である。図２２は、ＬＥＤモジュール３００ａを示す断面図である。ＬＥＤモジュール３００ａにおいて、透明基板１０６の下表面１０４の２つの端面１１４及び１１６には、導電電極板１２０及び１２２がそれぞれ形成されている。図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２２において、ＬＥＤモジュール３００ａは、端面１１４、１１６に接近する箇所にそれぞれ形成された２つの導通孔１０７Ａ、１０７Ｂを含む。導電電極板１２０は導通孔１０７Ａにより、導電電極板１２２は導通孔１０７Ｂによりそれぞれ、上表面１０２上の青色光ＬＥＤチップ１０８に電気接続される。青色光ＬＥＤチップ１０８は、導通孔１０７Ａと１０７Ｂとの間に導電可能に設けられるとともに、導電電極板１２０と１２２との間に導電可能に設けられる。ＬＥＤモジュール３００ａの細かい構造が多少変化することができるが、明細書中のほかの実施例を参照することにより推知することができるので、ここでは再び説明しない。
図２３は、ＬＥＤモジュール３００ｂを示す断面図である。ここにおいて、サブマウント１６０は青色光ＬＥＤチップ１０８と透明粘着層１３２との間に設けられる。ＬＥＤモジュール３００ｂの細かい構造が多少変化することができるが、明細書中のほかの実施例を参照することにより推知することができるので、ここでは再び説明しない。
ＬＥＤモジュール２００及び３００において、２つの端面に位置する導電電極板は、その一部分が透明基板１０６の２つの端面１１４及び１１６を越えるように延伸されるが、本発明がこれに限定されるものではない。図２４はＬＥＤモジュール６００を示す斜視図である。図２５ＡはＬＥＤモジュール６００ａを示す図であり、かつＬＥＤモジュール６００の可能な実施例を示す平面図である。図２５Ａにおいて、導電電極板１１８及び１１９の一辺はいずれも、透明基板１０６の辺縁と一致するようにカットされている。図２５ＢはＬＥＤモジュール６００ｂを示す図であり、かつＬＥＤモジュール６００のほかの可能な実施例を示す平面図である。図２５Ｂにおいて、導電電極板１１８及び１１９が透明基板１０６の範囲に完全に入っている。
図２６Ａは、本発明のほかの実施例に係るＬＥＤモジュール７００を示す斜視図である。図２６ＢはＬＥＤモジュール７００を示す平面図であり、図２６ＣはＬＥＤモジュール７００を示す断面図である。図２６ＡのＬＥＤモジュール７００は、一側の端面１１４に接近する上表面１０２上に形成された２つの導電電極板１１８及び１２３を含む。透明基板１０６の下表面１０４にはＬＥＤ部品が設けられていない。長状導電部１９８及び１９６はそれぞれ、導電電極板１１８及び１２３から端面１１６側の方向に延伸されている。各青色光ＬＥＤチップ１０８は、長状導電部１９８と１９６との間に位置するように上表面１０２に固定されている。各青色光ＬＥＤチップ１０８の陽極及び陰極は、ワイヤ１１０により長状導電部１９８及び１９６に電気接続されている。すなわち、図２６Ａ、図２６Ｂ及び図２６Ｃの青色光ＬＥＤチップ１０８は、長状導電部１９８と１９６との間に並列連結されている。長状導電部１９８及び１９６をＬＥＤモジュール７００の２つの電気入力端にすることができる。この実施例において、青色光ＬＥＤチップ１０８は、フリップチップ方法により長状導電部１９８及び１９６に電気接続される。すなわち、ワイヤ１１０により長状導電部１９８及び１９６に電気接続されない。図２６Ｃに示すとおり、青色光ＬＥＤチップ１０８は透明粘着層１３２と透明接着剤１１２とに覆われ、透明粘着層１３２と透明接着剤１１２とには少なくとも一種の蛍光粉末が含まれている。好ましくは、青色光ＬＥＤチップ１０８が上方と下方の材料に完全に覆われ、ワイヤ１１０が透明粘着層１３２と透明接着剤１１２から外に出る。透明粘着層１３２と透明接着剤１１２はいずれも、少なくとも一種の蛍光粉末を含む。この実施例において、この透明接着剤１１２は二種の蛍光粉末を含む。一種の蛍光粉末は、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した一部分の青色光（例えば、その波高値が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである）により、黄色光、黄緑色光又は緑色光（例えば、その波高値が５２０ｎｍ〜５９０ｎｍである）を生成する。もう一種の蛍光粉末は、青色光ＬＥＤチップ１０８が発した一部分の青色光（例えば、その波高値が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである）により、赤色光（例えば、その波高値が６１０ｎｍ〜６８０ｎｍである）を生成する。黄緑色蛍光粉末の成分は、例えば酸化アルミニウム（ＹＡＧ又はＴＡＧ）、ケイ酸塩、バナジン酸塩、アルカリ土類金属セレン化物又は金属窒化物である。赤色蛍光粉末の成分は、例えばケイ酸塩、バナジン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、金属窒素酸化物又はタングステン・モリブデン酸塩族混合物である。図２６Ａ、図２６Ｂ及び図２６Ｃに示されたＬＥＤモジュール７００の製造方法及びそのステップは、上述した内容により推知することができるので、ここでは再び説明しない。
ＬＥＤモジュール７００は本発明の実施例により変更することができる。例えば、青色光ＬＥＤチップ１０８をサブ載置体に固定することができる。サブ載置体は少なくとも１つの透明粘着層１３２により透明基板１０６上に接着され、この透明粘着層１３２は蛍光粉末を含むか或いは含まない。
図２７Ａは、ＬＥＤモジュール３００をランプの芯にしたＬＥＤ電球５００ａを示す図である。ＬＥＤ電球５００ａは２つの固定具５０２を含み、この固定具５０２はＶ形又はＹ形に形成することができる。この実施例において、固定具５０２は、凹部を有する長方形に形成され、ＬＥＤモジュール３００を固定する役割をする。各固定具５０２は導電材料で構成され、かつ固定具５０２の２個の尖端部でＬＥＤモジュール３００の両端の導電電極板を支持固定することにより、ＬＥＤモジュール３００の上表面１０２を上に向かせる（Ｚ方向）。固定具５０２はＬＥＤモジュール３００の両端の導電電極板をＬＥＤ電球５００ａのエジソンベース式ランプソケットに電気接続させることにより、ＬＥＤモジュール３００に発光用電気を提供する。図２７Ｂは図２７Ａと類似し、かつＬＥＤモジュール６００をランプの芯にしたＬＥＤ電球５００ｂを示す図である。ＬＥＤ電球５００ａとＬＥＤ電球５００ｂとの間の相違点は、ＬＥＤ電球５００ｂにおいて、ＬＥＤモジュール６００の上表面１０２がＹ方向に向き、かつＬＥＤ電球５００ｂの回転軸（Ｚ方向）に略垂直であることにある。本発明において、図２７Ａ及び図２７Ｂ中のＬＥＤモジュール３００及び６００の代りに、上述したＬＥＤモジュール２００を採用してもよい。この場合、細かい構造が多少変化することができるが、明細書中のほかの実施例を参照することにより推知することができるので、ここでは再び説明しない。
ＬＥＤモジュール３００ａと３００ｂの下表面１０４に面積が大きく、傷つけにくい導電電極板１２０及び１２２しかないことにより、製品の良品率を大幅に向上させることができる。ＬＥＤモジュール６００ａと６００ｂの下表面１０４にいずれのイメージもないので、より傷つけにくい。ＬＥＤモジュール３００ａ、３００ｂ、６００ａ及び６００ｂも全方向の照明装置に応用することができ、かつ青色光が漏れる問題を防止することができる。
上述した実施例はいずれも青色光ＬＥＤチップ１０８を光源にしてきたが、本発明がこれに限定されるものではない。ほかの実施例において、一部分又は全部の青色光ＬＥＤチップを無くし、赤色又は緑色のＬＥＤチップを使用することができる。
本発明の実施例にか係るＬＥＤモジュールは、透明基板１０６と透明粘着層１３２とを含むので、四方八方に発光することができ、かつ全方向の照明装置に応用することができる。ある実施例において、すべてのＬＥＤモジュールが透明接着剤１１２と透明粘着層１３２とにほぼ完全に覆われているので、青色光が漏れることを防止することができる。ある実施例において、ＬＥＤモジュールの一端のみを固定することにより、導電接続と構造的支持を実現することができる。ある実施例において、ＬＥＤモジュールの両端を構造的に固定することにより、その両端から電源の電気を同時入力することができる。ある実施例において、ＬＥＤモジュールの下表面に細かいイメージや電子回路などが形成されていないので、傷つけにくく、かつ製造過程において容易に搬送及び固定することができるので、製品の良品率を向上させることができる。
以上、この発明の複数個の実施例を図面により詳述してきたが、各実施例が互いに衝突しない場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せ、交替が含まれることは勿論である。また、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ ＬＥＤモジュール
１０２ 上表面
１０４ 下表面
１０６ 透明基板
１０７、１０７Ａ、１０７Ｂ 導通孔
１０８、１０８ａ、１０８ｂ 青色光ＬＥＤチップ
１１０ ワイヤ
１１２ 透明接着剤
１１４、１１６ 端面
１１８、１１９、１２０、１２２ 導電電極板
１３０ 垂直導通部品
１３１ 蛍光層
１３２、１３３ 透明粘着層
１４８、１５０、１５１、１５２、１５４、１５４ａ、１５５、１５５ａ、１５６、１５７、１５８ ステップ
１６０ サブマウント
１８０ カバー
１８２ 放熱構造
１８３ 電気接続構造
１９０ はんだ
１９２ 電子回路基板
１９４ 金属固定具
１９６、１９８ 長状導電部
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、３００、３００ａ、３００ｂ、４００、４００ａ、４００ｂ ＬＥＤモジュール
４０２ 長状導電部
５００ａ、５００ ＬＥＤ電球
５０２ 固定具
６００、６００ａ、６００ｂ、７００ ＬＥＤモジュール

Claims (10)

  1. 発光ダイオードモジュールであって、
    第一表面と、前記第一表面に相対する第二表面とを有する透明基板；
    前記第一表面に位置する複数の発光ダイオードチップ；
    第一蛍光粉末を含み、前記複数の発光ダイオードチップを連続して覆う透明接着剤；
    前記第一表面に位置する透明粘着層であって、第二蛍光粉末を含み、前記複数の発光ダイオードチップと前記透明基板との間に位置する透明粘着層；及び
    前記第一表面に位置し、延伸して前記透明基板を超える第一導電電極板を含み、
    前記第二表面には、蛍光粉末がなく、
    前記透明粘着層は、前記第一表面と前記第一導電電極板との間に延伸する、発光ダイオードモジュール。
  2. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記第一表面の一部が、隣接する前記複数の発光ダイオードチップの間に位置し、前記透明接着剤に直接接触しない、発光ダイオードモジュール。
  3. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記複数の発光ダイオードチップと、前記第一導電電極板とは、ワイヤにより電気接続を形成する、発光ダイオードモジュール。
  4. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記複数の発光ダイオードチップは、互いに直列接続される、発光ダイオードモジュール。
  5. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記透明接着剤は、前記第一導電電極板を部分的に覆う、発光ダイオードモジュール。
  6. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    第二導電電極板を更に含み、
    前記第一導電電極板及び前記第二導電電極板は、それぞれ、前記透明基板の前記第一表面の２つの端面に位置する、発光ダイオードモジュール。
  7. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記透明粘着層は、前記複数の発光ダイオードチップの下表面を連続して覆う、発光ダイオードモジュール。
  8. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    前記第一導電電極板は、異なる幅の複数の部分を有する、発光ダイオードモジュール。
  9. 請求項１に記載の発光ダイオードモジュールであって、
    断面において、前記第一導電電極板の厚さが、前記透明粘着層の厚さよりも大きい、発光ダイオードモジュール。
  10. 電球であって、
    請求項６に記載の発光ダイオードモジュール；
    前記発光ダイオードモジュールの前記第一導電電極板及び前記第二導電電極板を固定する固定具；及び
    ランプソケット（ｌａｍｐ ｓｏｃｋｅｔ）を含み、
    前記発光ダイオードモジュールは、前記固定具により前記ランプソケットに電気接続される、電球。
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