JPWO2013145071A1 - Ｌｅｄパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）にＬＥＤチップ１２を実装する。この際、ＬＥＤチップ１２は、電極１４が形成された面とは反対側の面を光透過型ケース１１の内面に接着剤等で接合する。この後、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をボンディングワイヤ１５等で接続する。この構成では、光透過型ケース１１にＬＥＤチップ１２を実装する構造であるため、ＬＥＤチップ１２の実装前に、光透過型ケース１１を作製することができる。これにより、光透過型ケース１１の作製時に、ＬＥＤチップ１２やＬＥＤチップ１２を実装する光透過型ケース１１の接続信頼性や耐熱性等に配慮する必要がなくなり、光透過型ケース１１を光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等に優れた材料（例えばガラス等）で形成することができる。

Description

本発明は、一方の面に電極が形成されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの光を外方に取り出す光透過型ケースとを備えたＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関する発明である。
近年、需要が急増しているＬＥＤチップは、特許文献１（特開２０１１−７７４９１号公報）に記載されているように、フェイスアップ型のＬＥＤチップとフリップチップ型のＬＥＤチップに大別される。フェイスアップ型のＬＥＤチップは、チップの電極を上向きにした状態で基板に実装してチップの電極と基板の電極とをボンディングワイヤで接続する構造であり、一方、フリップチップ型のＬＥＤチップは、チップの電極を下向きにしたフェースダウン状態で基板に実装してチップの電極と基板の電極とをバンプや半田ボール等で接続する構造である。
フェイスアップ型のＬＥＤチップを実装したＬＥＤパッケージは、光取り出し側に電極や配線が存在するため、これらがＬＥＤチップの光の放出を妨げてしまい、その分、光取り出し効率が低下する欠点がある。
これに対し、フリップチップ型のＬＥＤチップを実装したＬＥＤパッケージは、光取り出し側に電極や配線が存在しないため、フェイスアップ型のＬＥＤパッケージよりも光取り出し効率が高い利点がある。
特開２０１１−７７４９１号公報
ところで、フェイスアップ型、フリップチップ型のいずれのＬＥＤパッケージでも、光の取り出し側を透明な封止材で封止してパッケージを形成した構造となっている。このような構造では、ＬＥＤチップの実装後に光の取り出し側を封止材で封止してパッケージを形成することになるため、使用するパッケージ材（封止材）としては、ＬＥＤチップやＬＥＤチップを実装するケースの接続信頼性や耐熱性等に悪影響を与えないような材料（例えば充填時の温度が比較的低い樹脂等）を使用しなければならない。このため、充填時の温度が比較的高い材料（例えばガラス等）は、たとえ光学的特性（透明性等）や耐候性等に優れていても、ＬＥＤチップやＬＥＤチップを実装するケースの接続信頼性や耐熱性等に悪影響を与える懸念があるため、パッケージ材（封止材）としては使用できない。このため、パッケージ材（封止材）の選択の幅が狭くなり、光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等の要求を全て満たすＬＥＤパッケージを製造することは困難であった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等を向上できるＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、一方の面に電極が形成されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの光を外方に取り出す光透過型ケースとを備えたＬＥＤパッケージにおいて、前記光透過型ケースは、前記ＬＥＤチップを実装する実装部材としても
機能し、前記ＬＥＤチップは、前記電極が形成された面を前記光透過型ケースとは反対側に向けて該光透過型ケースに実装された構成となっている。
この構成では、光透過型ケースにＬＥＤチップを実装する構造であるため、ＬＥＤチップの実装前に、光透過型ケースを作製することができる。これにより、光透過型ケースの作製時に、ＬＥＤチップやＬＥＤチップを実装するケースの接続信頼性や耐熱性等に配慮する必要がなくなり、光透過型ケースを光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等に優れた材料（例えばガラス等）で形成することができ、ＬＥＤパッケージの光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等を向上させることができる。
本発明は、光透過型ケースに実装するＬＥＤチップとして、フェイスアップ型のＬＥＤチップを用いても良いし、請求項２のように、電極が形成された面と反対側の面を発光面とするフリップチップ型のＬＥＤチップを用いても良い。フェイスアップ型のＬＥＤチップは、電極側の面が発光面となる構造のものが一般的であるため、電極側の面が発光面となるＬＥＤチップを使用する場合は、ＬＥＤチップの電極側の面から光透過型ケースとは反対側に放出された光を光透過型ケース側に反射する光反射部材を設けるようにしても良い。
一方、フリップチップ型のＬＥＤチップは、電極が形成された面と反対側の面が発光面となるため、発光面を光透過型ケース側に向けた状態で実装でき、光取り出し効率が高いという利点がある。
また、請求項３のように、光透過型ケースをレンズとして機能させるように形成しても良い。この場合、光透過型ケースの外面側をレンズ形状に形成しても良いし、光透過型ケースの内面側にフレネルレンズ、レンチキュラー、レンズアレイ等を形成しても良い。光透過型ケースをレンズとして機能させるように形成すれば、光透過型ケースとレンズとを１つの部品で構成でき、部品点数削減の効果が得られるが、本発明は、光透過型ケースとは別に形成したレンズを光透過型ケースに装着するようにしても良いことは言うまでもない。
また、請求項４のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側（内面側）に、ＬＥＤチップの光を反射する光反射面を該ＬＥＤチップの周囲を取り巻くように形成しても良い。このようにすれば、光透過型ケースに実装したＬＥＤチップの周囲から光取り出し側とは反対側に放出された光を光反射面で反射して光透過型ケースから外方に放出させることができ、光取り出し効率を高めることができる。
また、請求項５のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、放熱性部材を設けた構成としても良い。このようにすれば、ＬＥＤチップで発生した熱を放熱性部材を介して外部に効率良く放熱することができ、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制して発光量を増やすことができる。
また、請求項６のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、リードフレームを設け、ＬＥＤチップの電極と前記リードフレームの電極との間をボンディングワイヤで接続した構成としても良い。
或は、請求項７のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、リードフレームを設け、ＬＥＤチップの電極とリードフレームの電極との間の配線経路に存在する凹部又は段差部に、該配線経路が平滑になるように絶縁材を形成し、ＬＥＤチップの電極とリードフレームの電極との間を接続する配線を、導電性インクや塗料の印刷、塗布や転写又は導電材料の実装、めっき、気相蒸着等により形成するようにしても良い。このよ
うにすれば、ワイヤボンディングを使用せずに配線でき、ワイヤボンディング時の熱的な影響を受けずに済む利点がある。
この場合、請求項８のように、配線は、光反射面を兼ねるように面状に形成しても良い。このようにすれば、配線と光反射面とを同時に形成でき、生産性を向上できる。
また、請求項９のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）に、光反射防止処理を施すようにしても良い。このようにすれば、ＬＥＤチップから放出された光が光透過型ケースの内面で反射される量を低減できるため、ＬＥＤチップから放出された光が光透過型ケースの内面から外面へ効率的に透過できるようになり、光取り出し効率を高めることができる。
また、請求項１０のように、光透過型ケースは、放出する光の特性（波長、色合い等）を変化させる蛍光体が混入された材料で形成しても良い。このようにすれば、光透過型ケースの形成時に、混入する蛍光体を変更することで、ＬＥＤパッケージの発光特性を容易に変化させることができる。
或は、請求項１１のように、光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）に、放出する光の特性を変化させる蛍光体層を形成しても良い。このようにすれば、蛍光体層を形成する蛍光体を変更することで、ＬＥＤパッケージの発光特性を容易に変化させることができる。
本発明のＬＥＤパッケージは、光透過型ケースが外部からの衝撃を防護する防護壁としての役割を果たすため、光透過型ケースの内側に実装したＬＥＤチップやその配線部分を封止する封止材を省略した構成としても良いが、請求項１２のように、ＬＥＤパッケージの光取り出し側とは反対側に、ＬＥＤチップ及びその配線部分を封止する封止材を充填するようにしても良い。この場合、封止材は、ＬＥＤパッケージの光取り出し側とは反対側に充填するため、透明性を必要とせず、光が透過しない封止材を用いることが可能となる。これにより、封止材の選択の幅が広がり、ＬＥＤチップの接続信頼性や耐熱性等に悪影響を与えない封止材を容易に選択できる。
本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、請求項１３のように、ＬＥＤチップの電極が形成された面を光透過型ケースとは反対側に向けて該ＬＥＤチップを該光透過型ケースに実装する工程と、ＬＥＤチップの電極と光透過型ケースの電極とを接続する配線を設ける工程とを含むようにすれば良い。
更に、請求項１４のように、１個又は複数個のＬＥＤパッケージのＬＥＤチップを回路基板に向けて該ＬＥＤパッケージを該回路基板に実装する工程と、ＬＥＤパッケージと回路基板との間に封止材を充填する工程とを含むようにしても良い。ＬＥＤパッケージと回路基板との間に封止材を充填することで、ＬＥＤパッケージのＬＥＤチップやその配線部分を封止できると共に、ＬＥＤパッケージと回路基板とを封止材で結合でき、機械的強度を向上できる。
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１のＬＥＤパッケージの製造方法を説明する工程図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例２のＬＥＤパッケージの製造方法を説明する工程図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例３のＬＥＤパッケージの製造方法を説明する工程図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例４のＬＥＤパッケージの製造方法を説明する工程図である。 図５は本発明の実施例５のＬＥＤパッケージを回路基板に実装した構造を示す断面図である。 図６は本発明の実施例６のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 図７は本発明の実施例７のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 図８は本発明の実施例８のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 図９は本発明の実施例９のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 図１０（ａ）は本発明の実施例１０のＬＥＤパッケージの平面図、同図（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１１（ａ）は本発明の実施例１１のＬＥＤパッケージの平面図、同図（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１２は本発明の実施例１２のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 図１３は本発明の実施例１３のＬＥＤパッケージを回路基板に実装した構造を示す断面図である。 図１４は本発明の実施例１４のＬＥＤパッケージを回路基板に実装した構造を示す断面図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
図１を用いて本発明の実施例１のＬＥＤパッケージ１０の製造方法を説明する。
本実施例１のＬＥＤパッケージ１０は、光透過型ケース作製工程、実装工程、配線工程等を経て製造する。以下、これら各工程を説明する。
［光透過型ケース作製工程］
図１（ａ）に示すように、光透過型ケース作製工程では、ＬＥＤチップ１２を実装する実装部材としても機能する光透過型ケース１１を作製する。光透過型ケース１１の作製方法は、成形、切削、エッチング等、どのような方法を用いても良い。光透過型ケース作製工程は、ＬＥＤチップ１２を実装する前であるため、ＬＥＤチップ１２やＬＥＤチップ１２を実装する光透過型ケース１１の接続信頼性や耐熱性等に配慮する必要がなく、ＬＥＤチップ１２の光を透過させる光透過型ケース１１として要求される光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等に優れた材料（例えばガラス等）を用いて光透過型ケース１１を作製すれば良い。
光透過型ケース１１の形状は、ＬＥＤチップ１２を実装可能で、且つ、ＬＥＤチップ１２の光を透過可能な形状であれば、どの様な形状であっても良く、例えば、平盤状に形成しても良い。本実施例１では、光透過型ケース１１をレンズとして機能させるために、光透過型ケース１１の外面側（光取り出し側）をレンズ形状に形成している。
更に、本実施例１では、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側（内面側）に、リードフレーム１３を取り付ける。リードフレーム１３の取付方法は、光透過型ケース１１を成形する際に、リードフレーム１３をインサート成形するようにしても良いし、成形、切削、エッチング等で作製した光透過型ケース１１にリードフレーム１３を接合等により後付けするようにしても良い。
［実装工程］
図１（ｂ）に示すように、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）にＬＥＤチップ１２を実装する。この際、ＬＥＤチップ１２は、電極１４が形成された面とは反対側の面を光透過型ケース１１の内面に接着剤等で接合する。ＬＥＤチップ１２は、フェイスアップ型のＬＥＤチップ、フリップチップ型のＬＥＤチップのいずれを用いても良いが、フリップチップ型のＬＥＤチップを用いる場合は、バンプや半田ボール等の電極接続材は不要であり、電極のみが存在すれば良い。
フリップチップ型のＬＥＤチップは、電極が形成された面と反対側の面を発光面とするため、発光面を光透過型ケース１１側に向けた状態で実装でき、光取り出し効率が高いという利点がある。
一方、フェイスアップ型のＬＥＤチップは、電極側の面が発光面となる構造のものが一般的であるため、電極側の面が発光面となるＬＥＤチップを使用する場合は、後述する配線工程終了後に、ＬＥＤチップの電極側の面から光透過型ケース１１とは反対側に放出された光を光透過型ケース１１側に反射する光反射部材を設けるようにしても良い。
［配線工程］
図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をボンディングワイヤ１５で接続する。
以上のようにして製造したＬＥＤパッケージ１０は、光透過型ケース１１を照明対象物側に向けて使用される。この構造では、光透過型ケース１１が外部からの衝撃を防護する防護壁としての役割を果たすため、光透過型ケース１１の内側に実装したＬＥＤチップ１２やその配線部分を封止する封止材を省略した構成としても良い。
勿論、ＬＥＤパッケージ１０の光取り出し側とは反対側に、ＬＥＤチップ１２及びその配線部分を封止する封止材を充填しても良いことは言うまでもない。この場合、封止材は、ＬＥＤパッケージ１０の光取り出し側とは反対側に充填するため、透明性は必要とせず、光が透過しない封止材を用いることが可能となる。これにより、封止材の選択の幅が広がり、ＬＥＤチップ１２やＬＥＤチップ１２を実装する光透過型ケース１１の接続信頼性や耐熱性等に悪影響を与えない封止材を容易に選択できる利点がある。
以上説明した本実施例１では、光透過型ケース１１にＬＥＤチップ１２を実装する構造であるため、ＬＥＤチップ１２の実装前に、光透過型ケース１１を作製することができる。これにより、光透過型ケース１１の作製時に、ＬＥＤチップ１２やＬＥＤチップ１２を実装する光透過型ケース１１の接続信頼性や耐熱性等に配慮する必要がなくなり、光透過型ケース１１を光学的特性（透明性等）、耐候性、耐熱性等に優れた材料（例えばガラス等）で形成することができ、ＬＥＤパッケージ１０の光学的特性（透明性等）、耐候性、
耐熱性等を向上させることができる。
また、本実施例１では、ボンディングワイヤ１５がＬＥＤパッケージ１０の光取り出し側とは反対側に位置し、ＬＥＤチップ１２から放出された光がボンディングワイヤ１５で遮られないため、ボンディングワイヤ１５を細くする必要がなくなり、ボンディングワイヤ１５の断線や接続部分の剥がれを防止できると共に、ボンディングワイヤ１５の断面積を増加させて導電性を向上できる利点がある。
また、本実施例１では、光透過型ケース１１をレンズとして機能させるように形成しているため、光透過型ケース１１とレンズとを１つの部品で構成でき、部品点数を削減できる利点もある。但し、本発明は、光透過型ケース１１とは別に形成したレンズを光透過型ケース１１に装着するようにしても良いことは言うまでもない。
また、複数の光透過型ケース１１が一体につながった状態で複数のＬＥＤパッケージ１０を一括して作製した後、それを個々のＬＥＤパッケージ１０に切断するようにしても良い。
次に、図２を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例１では、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側（内面側）の実装面を平坦に形成して、平坦な実装面上にＬＥＤチップ１２を実装するようにしたが、本発明の実施例２では、リードフレーム１３付きの光透過型ケース１１を作製する際に、図２（ａ）に示すように、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側（内面側）にチップ実装凹部１７を成形、切削、エッチング等により形成する。
この後、実装工程に進み、図２（ｂ）に示すように、光透過型ケース１１のチップ実装凹部１７内にＬＥＤチップ１２を実装する。この際、ＬＥＤチップ１２のうちの電極１４が形成された面とは反対側の面をチップ実装凹部１７の底面に接着剤等で接合する。チップ実装凹部１７内に実装したＬＥＤチップ１２の電極１４側の面の高さは、該チップ実装凹部１７の外周囲の高さ（リードフレーム１３の電極の高さ）とほぼ同じ高さであっても良いし、これよりも高くても低くても良い。
この後、配線工程に進み、図２（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をボンディングワイヤ１５で接続する。
以上説明した本実施例２でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
次に、図３を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例１では、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をボンディングワイヤ１５で接続するようにしたが、本実施例３では、図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をインクジェット（液滴吐出法）等の印刷法で配線２２を形成するようにしている。
本実施例３のＬＥＤパッケージ１０も、前記実施例１と同様の方法で、図３（ａ）に示すように、リードフレーム１３付きの光透過型ケース１１を作製した後、図３（ｂ）に示すように、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）にＬＥＤチップ１２を実装し、該ＬＥＤチップ１２のうちの電極１４が形成された面とは反対側の面を光透過型ケース１１の内面に接着剤等で接合する。
この後、絶縁材充填工程に進み、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間の配線経路に存在する段差部に、該配線経路が平滑になるように絶縁材２１を充填し、ＬＥＤチップ１２の側面上端から光透過型ケース１１の内面に向けて傾斜するスロープ状の配線経路（配線下地層）を形成する。この際、絶縁材２１は、絶縁性樹脂（例えばエポキシ系樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド系樹脂等）を用いても良いし、或は、無機材料（例えばガラス、窒化アルミニウム等）を用いても良い。絶縁材２１は、充填時の温度がＬＥＤチップ１２や光透過型ケース１１の耐熱温度を越えない絶縁材であれば良く、更には、ＬＥＤチップ１２や光透過型ケース１１に対する密着性に優れ、且つ、これらとの間の熱膨張率の差が小さい絶縁材が望ましい。また、絶縁材２１は、ＬＥＤチップ１２の側面から放出される光が光透過型ケース１１側へ透過できるように、透明な絶縁材が望ましい。
この後、配線工程に進み、図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間の配線経路に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法（印刷法）により導電性インクを吐出して配線２２のパターンを形成し、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間を配線２２のパターンで接続する。尚、配線２２の形成方法は、液滴吐出の印刷法に限定されず、スプレーやバーコート等の導電性インクの塗布や印刷又は導電材料の実装（貼付）、めっき、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の気相蒸着等の方法により形成するようにしても良い。また、パターニングのために、レジストやメタルマスクを使用しても良いし、導電材形成後に切削又はエッチングしても良い。
以上説明した本実施例３では、前記実施例１と同様の効果が得られると共に、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をワイヤボンディングを使用せずに配線でき、ワイヤボンディング時の熱的な影響を受けずに済む利点もある。
次に、図４を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例２と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例２では、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をボンディングワイヤ１５で接続するようにしたが、本実施例４では、図４（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間をインクジェット（液滴吐出法）等の印刷法で配線２１を形成するようにしている。
本実施例４でも、前記実施例２と同様の方法で、図４（ａ）に示すように、チップ実装凹部１７を有するリードフレーム１３付きの光透過型ケース１１を作製した後、図４（ｂ）に示すように、光透過型ケース１１のチップ実装凹部１７内にＬＥＤチップ１２を実装する。
この後、絶縁材充填工程に進み、図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間の配線経路を平滑にするために、該配線経路に存在する凹部（チップ実装凹部１７内のＬＥＤチップ１２周囲の隙間）に、前記実施例３と同様の絶縁材２１を充填して該配線経路を平坦化する。
この後、配線工程に進み、図４（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間の配線経路に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法（印刷法）により導電性インクを吐出して配線２２のパターンを形成し、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間を配線２２のパターンで接続する。本実施例４では、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間の配線経路が絶縁材２１により平坦化されているため、配線２２のパターンをスクリーンやオフセット等の印刷により形成しても良い。或は、前記実施例３の配線形成方法で説明した方法で形成しても良い。
以上説明した本実施例４でも、前記実施例３と同様の効果が得られる。
図５に示す本発明の実施例５では、１個又は複数個のＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装している。ＬＥＤパッケージ１０は、光透過型ケース１１を外側（回路基板２４とは反対側）に向け、ＬＥＤチップ１２を回路基板２４側に向けて実装する。ＬＥＤパッケージ１０は、前記実施例１〜４のいずれの方法で製造したＬＥＤパッケージ１０を用いても良い。
ＬＥＤチップ１２を回路基板２４に実装する際に、ＬＥＤパッケージ１０のリードフレーム１３の端子部と回路基板２４のパッド部との間を半田ボール２５等で接続する。ＬＥＤチップ１２を回路基板２４に実装した後、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との間の隙間に、絶縁性樹脂等の封止材２６を充填する。この場合、封止材２６は、ＬＥＤパッケージ１０の光取り出し側とは反対側に充填するため、透明性は必要とされず、光が透過しない封止材を用いることが可能となる。これにより、封止材２６の選択の幅が広がり、ＬＥＤチップ１２やＬＥＤチップ１２を実装する光透過型ケース１１の接続信頼性や耐熱性等に悪影響を与えない封止材２６を容易に選択できる利点がある。
以上説明した本実施例５では、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との間に封止材２６を充填するようにしたので、ＬＥＤパッケージ１０のＬＥＤチップ１２やその配線部分を封止できると共に、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４とを封止材２６で結合でき、機械的強度を向上できる。
前記実施例１〜５のＬＥＤパッケージ１０は、光透過型ケース１１をレンズとして機能させるために、光透過型ケース１１の外面側（光取り出し側）をレンズ形状に形成したが、図６に示す本発明の実施例６では、光透過型ケース１１をレンズとして機能させるために、光透過型ケース１１の内面側（光取り出し側とは反対側）に、フレネルレンズ、レンチキュラー、レンズアレイ等のレンズ機能部２８を形成している。レンズ機能部２８は、ＬＥＤパッケージ１０の用途に応じて、広角、集光等の光学特性を変更すれば良い。その他の構成は、前記実施例１〜５のいずれかと同じであり、同様の効果が得られる。
図７に示す本発明の実施例７では、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）に、光反射防止処理３１を施すようにしている。光反射防止処理３１は、例えば、表面加工により光透過型ケース１１の内面に反射防止用の細かい凹凸（モスアイ構造）を形成しても良いし、コーティング等により光透過型ケース１１の内面に光反射防止処理層を形成しても良い。その他の構成は、前記実施例１〜５のいずれかと同じである。
本実施例７では、ＬＥＤチップ１２から放出された光が光透過型ケース１１の内面で反射される量を光反射防止処理３１により低減できるため、ＬＥＤチップ１２から放出された光が光透過型ケース１１の内面から外面へ効率的に透過できるようになり、光取り出し効率を高めることができる。
図８に示す本発明の実施例８では、光透過型ケース１１は、放出する光の特性（波長、色合い等）を変化させる蛍光体３２が混入された材料で形成している。その他の構成は、前記実施例１〜７のいずれかと同じである。
本実施例８では、光透過型ケース１１の形成時に、混入する蛍光体３２を変更することで、ＬＥＤパッケージ１０の発光特性を容易に変化させることができる。
図９に示す本発明の実施例９では、光透過型ケース１１のうちの光取り出し側とは反対側の面（内面）に、放出する光の特性（波長、色合い等）を変化させる蛍光体層３３を、蛍光塗料の塗布等により形成している。蛍光体層３３は、１層のみであっても良いし、複数種の蛍光体層を積層しても良い。複数種の蛍光体層を積層する場合は、多段励起を回避するために、積層順序を最適化すると良い。ここで、多段励起とは、１つ目の蛍光体で波長が変換された光が他の蛍光体で再変換されることである。尚、蛍光体で光の波長を変換する度に変換損失が発生するため、基本的には変換回数が少ない方が良い。その他の構成は、前記実施例１〜７のいずれかと同じである。
以上説明した本実施例９では、蛍光体層３３を形成する蛍光体を変更することで、ＬＥＤパッケージ１０の発光特性を容易に変化させることができる。
また、蛍光体層３３を形成した光透過型ケース１１にＬＥＤチップ１２を実装する前に、検査光源を蛍光体層３３に照射して、蛍光体の状態（量や斑等）を検査するようにしても良い。このようにすれば、光透過型ケース１１にＬＥＤチップ１２を実装する前に、光透過型ケース１１内面の蛍光体層３３の良／不良を検査して、不良の蛍光体層３３を持つ光透過型ケース１１を排除することができ、ＬＥＤパッケージ１０の歩留まりや品質を向上できる。
図１０に示す本発明の実施例１０では、前記実施例４（図４）と同様の方法で、光透過型ケース１１の作製から絶縁材２１の充填までの工程を実行した後、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間を接続する配線２２を印刷又は塗布で形成する際に、配線２２を銀ナノインク等により面状に形成して、光透過型ケース１１の内面側を面状の配線２２で覆って、これを光反射面としても機能させる。その他の構成は、前記実施例４と同じである。
本実施例１０の構成では、ＬＥＤチップ１２から光透過型ケース１１とは反対側に放出された光を面状の配線２２（光反射面）で光透過型ケース１１側に反射することができ、光取り出し効率を高めることができる。しかも、配線２２と光反射面とを同時に形成でき、生産性を向上できる。更に、配線２２の幅を広くできるため、高精細な印刷方法を使用せずに容易に形成できると共に、配線２２の断線や接続部分の剥がれを防止でき、更には、配線２２の断面積を増加させて導電性を向上できる利点がある。
尚、本実施例１０の技術思想を前記実施例３に適用しても良く、図３に示す構造のＬＥＤパッケージ１０において、ＬＥＤチップ１２の周囲に透明な絶縁材２１を充填して該Ｌ
ＥＤチップ１２の側面上端から光透過型ケース１１の内面に向けて傾斜するスロープ状の配線経路（配線下地層）を形成し、このスロープ状の配線経路上に配線２２を印刷又は塗布で形成する際に、配線２２が光反射面を兼ねるように銀ナノインク等により面状に形成しても良い。この場合、ＬＥＤチップ１２の側面からスロープ状の絶縁材２１側に向けて放出された光が面状の配線２２（光反射面）で光透過型ケース１１側に反射されるようになるため、光取り出し効率を向上できる。
前記実施例１０では、面状の配線２２のみで光反射面で形成したが、図１１に示す本発明の実施例１１では、リードフレーム１３が光反射面を兼ねるように該リードフレーム１３を面状に形成すると共に、ＬＥＤチップ１２の電極１４とリードフレーム１３の電極との間を接続する配線２２も光反射面を兼ねるように銀ナノインク等により面状に形成し、面状のリードフレーム１３と面状の配線２２との組み合わせによって光透過型ケース１１の内面側に光反射面を形成する。その他の構成は、前記実施例４と同じである。
本実施例１１でも、前記実施例１０と同様の効果を得ることができる。
尚、配線２２は面状に形成せず、リードフレーム１３のみを面状に形成して、面状のリードフレーム１３のみで光反射面を形成するようにしても良い。
また、本実施例１１の技術思想を前記実施例３に適用しても良く、図３に示す構造のＬＥＤパッケージ１０において、リードフレーム１３と配線２２の両方を光反射面を兼ねるように面状に形成しても良い。
図１２に示す本発明の実施例１２では、前記実施例１０（図１０）と同様の構造のＬＥＤパッケージ１０において、光反射面となる面状の配線２２の内側（光透過型ケース１１側）に、フレネルレンズ、レンチキュラー、レンズアレイ等のレンズ機能部２８を形成して、光の反射性を向上させるようにしている。レンズ機能部２８は、ＬＥＤパッケージ１０の用途に応じて、広角、集光等の光学特性を変更すれば良い。その他の構成は、前記実施例１０と同じである。
尚、前記実施例１１（図１１）と同様の構造のＬＥＤパッケージ１０において、光反射面となる面状のリードフレーム１３及び面状の配線２２の内側（光透過型ケース１１側）に、フレネルレンズ、レンチキュラー、レンズアレイ等のレンズ機能部を形成して、光の反射性を向上させるようにしても良い。
図１３に示す本発明の実施例１３では、１個又は複数個のＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装している。図１３の構成例では、ＬＥＤパッケージ１０は、前記実施例３，４，１０〜１２と同様に、印刷又は塗布により配線２２を形成したＬＥＤパッケージ１０を用いているが、前記実施例１，２，６〜９と同様に、ボンディングワイヤ１５で配線したＬＥＤパッケージ１０を用いても良い。
ＬＥＤパッケージ１０は、光透過型ケース１１を外側（回路基板２４とは反対側）に向け、ＬＥＤチップ１２を回路基板２４側に向けて実装する。実装時に、ＬＥＤパッケージ１０のリードフレーム１３の端子部と回路基板２４のパッド部との間を半田ボール２５等で接続する。
ＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装した後、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との間の隙間に、高熱伝導性絶縁材料３６を充填する。この高熱伝導性絶縁材料３６
は、ＬＥＤチップ１２の電極１４側の面や配線２２等に密着して、ＬＥＤチップ１２や配線２２で発生した熱を回路基板２４へ効率良く伝達する放熱性部材として機能すると共に、ＬＥＤパッケージ１０のＬＥＤチップ１２やその配線２２等を封止する封止材としても機能する。
高熱伝導性絶縁材料３６は、光透過型ケース１１よりも熱伝導率が高い絶縁材料で形成され、例えば、高熱伝導性フィラーを混入した高熱伝導性絶縁樹脂、高熱伝導性ペースト材、シリコーングリース等の放熱グリース等を用いれば良い。更に、高熱伝導性絶縁材料３６は、ＬＥＤチップ１２や配線２２に対する密着性や耐熱性に優れた材料が望ましく、更に、ＬＥＤチップ１２や配線２２との間の熱膨張率の差が小さい材料が望ましい。この場合、高熱伝導性絶縁材料３６は、ＬＥＤパッケージ１０の光取り出し側とは反対側に充填するため、透明性は必要とせず、不透明な材料を用いても良い。
以上説明した本実施例１３では、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との間の隙間に高熱伝導性絶縁材料３６を充填するようにしたので、ＬＥＤチップ１２や配線２２で発生した熱を高熱伝導性絶縁材料３６を介して回路基板２４へ効率良く伝達して放熱させることができ、ＬＥＤチップ１２や配線２２の温度上昇を抑制して発光量を増やすことができる。
尚、本実施例１３では、ＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装した後、両者間の隙間に高熱伝導性絶縁材料３６を充填するようにしたが、高熱伝導性絶縁材料３６として放熱シートを用いて、ＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装する前に、ＬＥＤパッケージ１０又は回路基板２４に放熱シートを貼り付けた後、ＬＥＤパッケージ１０を回路基板２４に実装して、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との間に放熱シートを挟み込むようにしても良い。
図１４に示す本発明の実施例１４では、光透過型ケース１１を成形する際に、放熱性部材である放熱リード３７をリードフレーム１３と共にインサート成形して、光透過型ケース１１に放熱リード３７をその一部が外方に突出するように埋設し、この放熱リード３７のうちの外方に突出する部分に放熱板３８を取り付けている。
放熱リード３７は、光透過型ケース１１の内部のうちのＬＥＤチップ１２の光をできるだけ遮断しない位置で、且つ、熱の発生源であるＬＥＤチップ１２や配線２２に対する絶縁性を確保できる範囲内で、これらにできるだけ近い位置に埋設されている。放熱リード３７は、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との組立体を被取付部位に取り付ける取付部材としても利用できるように構成されている。放熱リード３７は、どのような形状であっても良く、例えば、帯板状、プレート状であっても良く、表面積（伝熱面積）が広い方が放熱効果は高い。その他の構成は、前記実施例１３と同じである。
本実施例１４では、ＬＥＤチップ１２に電流を流す電気経路をリードフレーム１３と配線２２とから構成し、ＬＥＤチップ１２や配線２２で発生した熱を外部に放散する放熱経路を放熱リード３７と放熱板３８とから構成しているため、電気経路と放熱経路とを分離することができ、効率良く放熱することができる。
更に、放熱リード３７に取り付けた放熱板３８を、ＬＥＤパッケージ１０と回路基板２４との組立体を被取付部位に取り付ける取付部材として使用すれば、該組立体の荷重を放熱板３８で支えることができ、配線２２の接続部に生じる応力を小さくすることができて、接続部の断線問題を回避することができる。
［その他の実施例］
前記各実施例１〜１４では、いずれも１つの光透過型ケース１１に１つのＬＥＤチップ１２を実装したが、１つの光透過型ケース１１に複数のＬＥＤチップ１２を実装するようにしても良い。
１０…ＬＥＤパッケージ、１１…光透過型ケース、１２…ＬＥＤチップ、１３…リードフレーム、１４…電極、１５…ボンディングワイヤ、１７…チップ実装凹部、２１…絶縁材、２２…配線、２４…回路基板、２５…半田ボール、２６…封止材、２８…レンズ機能部、３１…光反射防止処理、３２…蛍光体、３３…蛍光体層、３６…高熱伝導性絶縁材料（放熱性部材）、３７…放熱リード（放熱性部材）、３８…放熱板

Claims (14)

  1. 一方の面に電極が形成されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの光を外方に取り出す光透過型ケースとを備えたＬＥＤパッケージにおいて、
    前記光透過型ケースは、前記ＬＥＤチップを実装する実装部材としても機能し、
    前記ＬＥＤチップは、前記電極が形成された面を前記光透過型ケースとは反対側に向けて該光透過型ケースに実装されていることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
  2. 前記ＬＥＤチップは、前記電極が形成された面と反対側の面を発光面とするフリップチップ型のＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  3. 前記光透過型ケースは、レンズとして機能するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤパッケージ。
  4. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、前記ＬＥＤチップの光を反射する光反射面が前記ＬＥＤチップの周囲を取り巻くように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  5. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、放熱性部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  6. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、リードフレームが設けられ、
    前記ＬＥＤチップの電極と前記リードフレームの電極との間がボンディングワイヤで接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  7. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側に、リードフレームが設けられ、
    前記ＬＥＤチップの電極と前記リードフレームの電極との間の配線経路に存在する凹部又は段差部に、該配線経路が平滑になるように絶縁材が形成され、
    前記ＬＥＤチップの電極と前記リードフレームの電極との間を接続する配線が導電性インクや塗料の印刷、塗布、転写、導電材料の実装、めっき、気相蒸着のいずれかの方法で形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  8. 前記配線は、光反射面を兼ねるように面状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤパッケージ。
  9. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側の面に、光反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  10. 前記光透過型ケースは、放出する光の特性を変化させる蛍光体が混入された材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  11. 前記光透過型ケースのうちの光取り出し側とは反対側の面に、放出する光の特性を変化させる蛍光体層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  12. ＬＥＤパッケージの光取り出し側とは反対側には、前記ＬＥＤチップ及びその配線部分を封止する封止材が充填されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
  13. 一方の面に電極が形成されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの光を外方に取り出す光透過型ケースとを備えたＬＥＤパッケージの製造方法において、
    前記ＬＥＤチップの電極が形成された面を前記光透過型ケースとは反対側に向けて該ＬＥＤチップを該光透過型ケースに実装する実装工程と、
    前記ＬＥＤチップの電極と前記光透過型ケースの電極とを接続する配線を設ける配線工程と
    を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
  14. 請求項１３に記載の製造方法で製造した１個又は複数個のＬＥＤパッケージの前記ＬＥＤチップを回路基板に向けて該ＬＥＤパッケージを該回路基板に実装する工程と、
    前記ＬＥＤパッケージと前記回路基板との間に封止材を充填する工程と
    を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
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