TW517402B - Light source using light emitting diode and method for producing the same - Google Patents

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TW517402B
TW517402B TW090130969A TW90130969A TW517402B TW 517402 B TW517402 B TW 517402B TW 090130969 A TW090130969 A TW 090130969A TW 90130969 A TW90130969 A TW 90130969A TW 517402 B TW517402 B TW 517402B
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TW
Taiwan
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led chip
light source
source device
insulating member
heat sink
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TW090130969A
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Masaru Sugimoto
Eiji Shiohama
Hideyoshi Kimura
Takuma Hashimoto
Toshiyuki Suzuki
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Description

517402 五、發明說明(l) 【技術領域】 本發明是有關於使用發光二極體(LED: 1 ight-emitting diode)的光源裝置及其製造方法。 【習知技術】 此種光源裝置習知被提供的是如圖2 4所示的砲彈型的 LED燈。在其中,有的使用單個發光二極體,有的則是將 複數個發光二極體在引線架3 1上以陣列狀來配置使用。
砲彈型的LED燈是用以下的方式來形成。在金屬製的 引線架31上所設的凹處31a内將LED晶片2用銀膠或環氧基 類樹脂等晶片接合膠7來焊接晶片。LED晶片2的頂面所設 的電極部分(圖中未標示)與引線架3丨及3 2之間是以金等金 屬細線所形成的接合線9來連線焊接。然後用具有透光性 的密封樹脂33來將引線架31、32、LED晶片2、及接合線9 加以封裝所形成。 在此,密封樹脂33主要是使用環氧基樹脂,此密封樹 脂33具有以:的3種功能。#先第i種是保護功㉟。密封樹 脂33可以保護構件不受到機械的衝擊,及保護L£:D晶片2不 滲入水分。第2疋具有提升光取出效率的機能。因為led晶 片2的發光^的折射率約為2.8左右較高,所以在led晶片2 的表面與空氣間的界面處,阳炎 μ, ®处因為折射率的不同會發生全反 射。因此,會有LED晶片2的#兩山4, 0 — T xrn曰μ 〇 们九取出效率變低的問題。於 疋,在L£D晶片2的表面上霜筌ρ 4 β故似昨 π 丄设皇上折射率約為1 · 8左右的環 &曰上# W 增進LED晶片2的光取出效 率。弟3疋光控制機能。密封抖 了 Μ月曰33可以將LED晶片2所射
517402 五、發明說明(2) 出的光藉由密封樹脂33表面的透鏡效果來集光或擴散。藉 此來控制光。 又’引線架31及32具有3種功能。在焊接LED晶片2 時’作為底座來支撐LED晶片2的功能;將LED晶片2被焊接 的凹處31a的周圍作成鏡面,將LED晶片2的發光更有效率 的送到前方的功能;將LED晶片2的發熱藉由熱傳導,透過 散熱板3 0等送到外部的功能。 另外’ LED晶片2在照明器具通常的使用溫度範圍中, 越低溫發光效率越高,越高溫則發光效率越低。這是因為 Μ度上幵會造成晶格的振動增加,使得電子與電洞間的無 輻射結合增加所造成。在使用發光二極體的光源裝置上, 發熱的主要部分是來自led晶片2。因此,要提升LED晶片2 的發光效率,如何將LED晶片2上所產生的熱快速地釋放到 外部以降低LED晶片2的溫度是非常重要的課題。
若是能夠改善從LED晶片2到外部的散熱特性,以抑制 LED晶片2本身的溫度上昇,便可以在LED晶片2上流入較大 的順向·電流來使用。亦即,可以藉由放大電流來增大LED
晶片2的光輸出。此外,提升散熱特性也具有延長LED晶片 2壽命的效果。 , LED晶片2的壽命會得到改善,有著以下的2個理由。 首先/兒明第1個理由。與一般的照明器具相同地,LED晶片 2的壽命是定義為當光束降低到點燈初期的約7〇%的時間 點,紅色發光的發光二極體約有6萬小時的壽命。但是, 例如若是在LED晶片2上加上規格電流以上的順向電流,以
第8頁 517402 五,、發明說明(3) 超過負荷的狀態來使用時,因為LE D晶片2本身的發熱會造 成L E D晶片2的劣化顯著地被加速。因此,藉由改善散熱特 性,可以抑制LED晶片2的溫度上昇,防止LED晶片2的壽命 縮短以延長壽命。 接著,說明第2個理由。本來,藍色發光二極體或使 用藍色發光二極體,將藍色發光二極體的藍色光變換成白 光來輸出的白色發光二極體上,與紅色發光二極體相比, 其放射光的能量較高。因此,封裝LED晶片2的密封樹脂 33 ’會因為LED晶片2的放射光而產生劣化,變成褐色。一 旦密封樹脂3 3開始變色,會造成其更容易吸收藍色系的 ^ 使得搶封樹脂3 3的變色進一步加速,結果是造成^ e d 曰曰片^附近的密封樹脂33變成褐色。如此,則無論晶片 是否維持點燈初期的光束,從密封樹脂33向外部放 〜:,都顯著地降低。因為此種密封樹脂33變成褐色,使 ::炭ΐ光t極體或上述白色發光二極體,以向外部放射 右,盘降低來定義的實質壽命,變成約為60 00小時左 體相比,顯著地變短。然而,密封樹 的溫度變高,ί i ΐ學反應’ %同周知,當密封樹脂33 由改善從LED晶片2到外反應速度會加速。因此’藉 及密封樹脂J的:Γ 熱特性’可以降廳 密封樹脂33的變色反應,:延工„曰曰片2的發光所造成 在使用如上述之取本—二 光致率、增加光輪出:及=裝置上’從增進發 I長哥命等觀點來看,改善從
517402 五、發明,說明(4) __ LED晶片2到外部的散熱特性是 LED燈上,用來發散LED晶片2的發熱的要在^彈型的 引線架31向散熱板3〇散熱的路徑,及經由、穷括經由 氣散熱的路徑的2種。但是 ☆、細脂33向空 徑’因為環氧基樹脂的熱傳㈣由低 …1線架31來散熱 疋引線架31本身較細,而且散埶路徑县&7 10mm左右,較之妳*穷抖执…、纷仏長為7〜 較大的脂33來散熱的路徑雖可以得到 π 5丨1,'、、果,卻不能期待充分的散熱效果。因此,要 传到改善散熱特性的光源裝置較困難。 在此,為了改善散熱性,有著如特開平卜3115〇1號公 艮上所不的構造的光源裝置。此構造如圖25所示,依據此 圖來說明如下。此照明器具,是在以壓縮加工成形後的金 屬基礎印刷導線基板91上,將LED晶片92封裝後的構造 物。V線基板9 1,是在以例如鋁等薄金屬板所形成的金屬 基1 2上,形成環氧基樹脂等的絕緣體膜層9丨3及導線用 ,落’再以姓刻來將導線用銅箔形成導線圖案9丨5後,用 壓縮加工來形成凹陷911。在此凹陷9丨1的底部上形成的絕 緣體膜層913上的導線圖案915上,焊接LED晶片92。然 後’將與焊接後的導線圖案9丨5在電性上分離的另一個導 線圖案915,與LED晶片92表面的電極之間,經由接合線95 來作電性上的連接,然後在凹陷9 1 1内填入具有透光性的 密封樹脂9 6,便形成光源裝置。 此光源裝置上,LED晶片92是藉由晶片接合膠來焊接
第10頁 517402 五、發明說明(5) 在導線圖案915上。因此,LED晶片92的發熱,從㈣晶片 92經由晶片接合膠、導線圖案915、絕緣體膜層913、及金 屬基板912的路徑來流動,傳到金屬基板912上的熱擴散到 金屬基板912全體。因&,與砲彈型的LED燈相比,散執路 徑較短,散熱性變成非常好。 但是’在此散熱路徑中,阻礙散熱性的要素,包括有 晶片接合膠,導線圖案9丄5及絕緣體膜層9丄3。首先,晶片 :妾=通常是用分散有著銀粒子的樹脂所形成,由於存在 =:,所以熱傳導性比只有樹脂時高,而且由於厚度只 線R安:左右’可知晶片接合膠對散熱性的影響很小。導 =木915 ’主要是由鋼電鑛層所形成所以熱傳導性高, 線圖案9 1 5對散敎性的寻;變丨姑、 由分散有陶曼填料的樹脂V所::而二緣體㈣ 體膜層913本身的埶傳導#數/ ”金屬相比較,絕緣 厚产约…η Γ 而且,絕緣體膜層913的 尽度、勺為30 0㈣左右較厚,對散熱性的影變較大。 置,ίτΐ彈型UD燈相比’圖25所示構造的光源裝 來自LED晶片92的散熱性變高,因為在散埶 存=絕,體膜層913,仍無法得到充分的散熱:。 可以吉垃®拉一面上有著Ρ、Η兩種電極的LED晶片中,也 乂直接知接在絕緣體膜層上。 體膜層妨礙到熱傳導。此種口是此打也會因為絕緣 緣髀®你人Μ 、寻^ 此種,、疋將平垣的導線用銅箔,絕 丑曰/、金屬板單純地黏接的一般 明顯的是有所局限。 又的基板,在熱傳導上很 又,在圖24所示的光源裝置中,當此裝置的目的是為 517402 五、發明說明(6) 使用藍色發光 脂33a及33b要 要將螢光體粒 身為相同的材 所以密封製程 時,在密封樹 有無,或者是 為會產生熱膨 面的構造上, 有鑒於上 .源裝置及其製 及延長壽命, 【發明概要】 的LED晶片及螢光體來得到白色時,密封樹 使用不同的材料。為了具有光色變換機能, 子分散在密封樹脂3 3 b中。即使密封樹脂本 料’一種因為需要將螢光體粒子加以分散, k成2個階段。無論如何,當製程變成2階段 脂3 3a與3 3b之間會產生界面。隨著螢光體的 樹脂的不同’在密封樹脂3 3a與3 3b之間,因 張率及彈性率的不同,在將接合線9穿過界 存在著接合線容易斷線的問題。 述的問題點,本發明之目的在於提供一種光 造方法’其能夠提升發光效率,放大光輸出 同時提高機械強度。
為了達到上述的目的,本發明係為於LED晶片射出光 的光源裝置中’包括:具有熱傳導性的散熱板;絕緣構 件’配置在散熱板的至少一個面上,在與散熱板相對的位 置上形成貫通的孔;LED晶片,與從此孔露出的散熱板的 位置相對,並以熱結合來配置;導線部,設置在絕緣構件 上’以絕緣構件來與散熱板在電性上形成絕緣;及連接構 件’在導線部與LED晶片的電極之間作電性上的連接。 稭此’將L E D晶片與設置在絕緣構件上的孔所露出的 政熱板的位置對向,並以熱結合來配置,具有經由有熱傳 導性的散熱板來放出LED晶片的發熱的效果,可以實現提 升散熱性的光源裝置。藉此,可以抑制LED晶片的溫度上
第12頁 517402 五、發明說明(7) 幵’防止溫度上昇而造成發光效率的降低。
晶片的溫度上昇降低,可以在LED晶片上而^且由於LED 電流,以增大光輸出,LED晶片及密封材 > =的順向 減低,壽命可以變長。 、”、、劣化也會 本發明最好在上述改良後的發明中, ⑽接構件的全體填充在孔…封裝之::: = 的連接構件,也不用擔心因為在樹脂 ^ 力而造成金屬線斷線,具有進一步改機產生的應 本發明在上述改良後的發明中,===: 晶片作電性上連接的導線部的部位是配 二 構件中散熱板所配置的面為不目抓 中,較絕緣 散熱板側…’與上述的發 將⑽晶片及連接構件的全體加以封裝,即:二封田材料來 ★ ^田摘、印4 / 作電性上連接的連接構件, 用擔〜口為在树脂的界面處 線斷線,具有進一步改蓋撫Η & #生的應力而k成金屬 本發明在上述的效果。 晶片作電性上連接的導線部㈣立:與led 將密封材料填充到孔的開口 疋-置在孔中,藉由 的密封材料的填充i,以抑制^ 止,可以得到大約一定 本發明在上述改良後的:二的差異。 孔靠近散熱板制心設置在絕緣構件上的 部,此伸出部上至少配置有向内侧突出的伸出 517402 五、發明綱⑻ 一 ---—------ 有突台部,突出到絕緣構件侧,插入 LED晶片與此突台部相並以“二來緣構件的孔中;將 晶片的電極與配置在伸出部上的導Y來配置’最好將㈣ 連接。藉此…使得伸出部部的部位作電性上的 =已:使得伸出,加工較容易進行,而且 4的厚度,可以提咼伸出部的剛性 件接合時,具有防止在伸出將政熱板與絕緣構 果。 隹伸出邛與散熱板之間產生間隙的效
在上述中的連接構件最好是以金屬線來形成,至於今 緣構件及散熱板的接合方向,最好使得金屬線的一端所^ 妾的LED晶片一的位置,與金屬線的另一端所連接的導線部 ,位置間的高度大略相同。#此,因為可以使得將㈣晶 片,導線部之間作電性上連接的金屬線的長度變短,可》 提咼金屬線的機械強度,而且,使LED晶片與導線部的高 度大略相同,可以使得接合作業較容易進行。 於上述中’關於絕緣構件及散熱板的接合方向,藉由 使柃封裝LED晶片的突台部,與和LED晶片作電性上連接的 導線部的位置的高度大略相同,使得從LED晶片所放射的
光不會被導線部所遮光,減少光的阻礙,可以提高光的取 出效率。 於上述中’突台部是藉由對散熱板上與絕緣構件相反 側的面’進行錘擊加工來形成凹處,使得散熱板上絕緣構 件側的面上被錘擊所形成,與使用切削加工來形成突台部 的情況相比,具有可以降低加工費用的效果。而且,以黏
第14頁 517402 五、發明說明(9) 接副來將散熱板與絕緣構 ’ ,,使得散熱板全體向曲由熱 曲,ΐ = ί、=2ί板全體會向與絕緣構件相反侧彎 曲,接劑的熱收縮所引起的散熱板的彎 粗而& ,具有可以防止散熱板的彎曲的效果。 基板:ii:在ΐit是由形成有與孔相連通的連通孔的 突起邛所:占在“ ί中,其前端突出到絕緣構件側的 仃突台部加工的效果。 ,、百了以合易地進 構件ί=ϋ來黏合散熱板及絕緣構件時,散熱板與絕緣 構件間的接合面的多餘的黏接劑 、士 |山^ 劑,會使得LED曰片Μ η 被擠出的黏接 f的門Ϊ \ 的7^被遮住,或者造成LED晶片無法封 中’因為在孔與突台部之間有著間隙, 突台部的頂面,可以防止因為被=黏= 使仔W晶片的光被遮住’或是LED晶片無法封裝的問題。! 的接人= 被改良的發明中,、絕緣構件與散熱板間 =f 5面中的黏接劑的儲留部,最好是設置在孔的周 在絕緣構件的接合面與散熱板的至少一邊上。 藉此,以黏接劑來將散熱板與絕緣構件加以黏合時, 熱板與絕緣構件間的接合面會擠出多餘的黏接;,可 能存在因為擠出的黏接劑使得LED晶片的光被遮住, led晶片無法封裝的問題,但是因為在接合時多餘: 517402 五、發明說明 劑會滲入儲留部’所以且 , 散熱板與絕緣構件間的接合面上;'2:=二果。當在 可能從此部分所產生的間隙漏出不雖然有 圍,使得渗入儲留立二iir構件上所設的孔的周 散熱板的位置來配置, 曰圍者攸孔所露出的 密封材料的水$ & ^ : J邛的黏接劑具有攔住 太二ί 具有防止密封材料漏出的效果。 料所心Ϊ 土述改良後的發明中,散熱板是由導電性材 Φ LED曰^上的^此散熱板’導線部最好是與此散熱板及 LED日曰片上的電極間做電性上的連接。藉此,散埶 也成為導線部,將LED曰M M …、 身 '將1^13日日片的一邊的電極與散熱板相連 ,5守猎由將LED晶片的另一邊的電極與導線部相連 接,可以對LED晶片供給電源,所以只要一條電路便可以 完成在絕緣構件的表面上形成導線部。因為供電給led晶 片的電路的一部份也具有散熱板的功能,可以容易地將曰曰電 路拉出到散熱板側。 於上述說明中,散熱板最好是具有在電性上互相絕緣 的複數的散熱板區域。然而,在一片基板上封裝複數個 LED晶片時,若是沒有將一片散熱板分割成在電性上互相 & 絕緣的複數個區域’全部的led晶片會變成並連連接。此 時,因為每一個LED晶片的驅動電麗會有若干不同,若是 將複數個LED晶片並連連接’在驅動電壓最低的LED晶片上 會流較大的電流,造成LED晶片有毁損的可能。於是,為 了使得在複數的L E D晶片上所流的電流均等,被發明了在
517402 五、發明說明(11) 母一個LED晶片上串聯連接限制電流用的電阻的方法,作 二必須使用與LED晶片相同數目的限制電流用的電阻,造 各個電阻上所消耗的電力耗損增大。相對於此,如同 3,ί散熱板上,藉由設置在電性上互相絕緣的複數個 區域的LED晶片分別加以封裝,使得各 =的LED晶片以串聯連接’可以使得個別的led晶片上 戶:電流值大約—定,而且對串聯連接的複數個咖 =片而厂只要連糾個限制電流用的電阻,便可以限制 ,口 D晶片上流動的電流’具有減少在限制電流 阻上所消耗的電力耗損的效果。 ^ ::明在上述改良後的發明中,#由將密封材料的表 ^形成為可將LED晶片的發光送到所希望的方向的透鏡形
Li::要另外設置透鏡,便具有能將LED晶片的發光送 到所希望的方向的效果。 >本發明在上述改良後的發明中,#由在孔的側壁上, 没置可以將LED晶片的發光反射並送到 反射部,具有提高光的光取出效率的效果不。的n上的 曰本發明在上述改良後的發明中,藉由使用具有將led =1 f放Ϊ的光的至少一部*轉換&寺定的*色的光色變 換機能的密封材料,藉著將經密封材料所轉減色的光, 及來自L E D晶片的先力口以、、曰名目士 _ 的光的效果。 |有可以得到所希望光色 於上述况明中,密封材料的表面位置較靠近散熱板 侧,而非絕緣構件中與散熱板側不同的面,在孔的周圍
517402 五、說明(12) ' " " " ' '^—- 上’猎由設置反射部來反射LED晶片的發光向所希望的 向送光,來自LED晶片的光因為通過密封材料而被分散方 成為完全擴散送光,使得送光的控制變得更容易,I 反射部來向所希望的方向送光的效果。 /、有用 本發明在上述改良後的發明中,將導線部的_邱 散熱板側延伸,以此延伸的部分來構成外部連接端^ 了向 有能夠容易地從散熱板側向導線部供電的效果。將 ^ 的一部份向散熱板側延伸的形態有許多種,例如蔣J部 沿著絕緣構件的端部延伸到散熱板側,或者頌錄 j部 形成穿孔’藉由在此穿孔内填充導電性材料來將:上 側上。向散熱板側延伸的導線部的長 面為止,也可以包住散熱板侧面的—部:者;側: 出到散熱板的對面側為止。 ’ 可以突 在上述說明中,藉由將導線部 件中的散熱板的對面為止,據有可以容到絕緣構 板相彼合的洞的的器且封裝在形成有與散熱 Φ 伸到絕緣構件的散熱板若部份延 本體的洞中,可以容易地將在哭呈太2f”,、板肷合到器具 與光源裝置的導線部作電性的連接=内所形成的導線部 部分與嵌在”,與器具本 觸W若是將散熱板 的效果。 接觸’也具有提升散熱性 於上述說明中 將絕緣構件的_ 部份向散熱板側延
517402 、發明說明(13) 伸,猎著將此延伸部分的前端與散熱板的絕緣 側的面大約同平面,在延伸到散熱板側的絕緣構件的 上,$光源裝置放置在器具本體的表面上來封裝;; ,广:’因為絕緣構件所延伸的位置與散 的相反侧的面大約同—平面,只要將絕緣構件放置ίΐί 本體的表面上’因為散熱板與器具本體 具 LED晶片的發熱會經由散熱板來釋放到器且 接觸 匕冷卻效果的效果。而且,因為是將導線部:一部份有 伸到政熱板侧上來作為外部連接端子, 連接端子盥在哭且太麟λα φ ^ j Μ奋易地將外部 ί 2 的表面上所形成的導線部作雷Ή 的連接。若是在延伸到散熱板側的絕緣構件上 面上形成外部連接端子,可以實現提 、邛的月、1端 型的光源裝置。 的表面封裝 LED Λ發明//^良後的發明中,藉著將絕緣構件, 上可以孰板’Λ密?料設置在散熱板的兩個面 上 了以攸散熱板的兩面來放射LED晶片 在散熱板的兩面上配置相同的構件, 且因為 彎曲的效果。 /、有可以抑制散熱板 本發明在從LED晶片射出光的光源裝 中,包括:第i製程,在由絕緣構件衣以方法 上,在射出光的前面侧及其背面侧的斤;;固成面的上絕門缘構件 成貫通此絕緣構件的孔;第2製程,在絕緣/ 口…,以形 上形成供電給led晶片的導線部;第3製的則面側 性的散熱板黏接到絕緣構件的背面側;/具有熱傳導 π 4衣%,與從孔 517402 五、發明說明(14) 中硌出的散熱板的位置相對,以熱結合來配置led晶片 後以連接構件來將導線部及LED晶片的電極作電性上的 連接,及第5製程,在孔中填充具有透光性的密封材料, 將L E D晶片及上述連接構件的全體加以封裝。 因此,與習知的光源裝置,在絕緣構件上進行切削加 工來形成LED晶片的封裝部位的情況相比,可以降低加工 費用,而且可以防止在LED晶片的封裝部位上產生切削的 缺,造成難以封裝LED晶片的問題。因為是將LED晶片以 熱…a到政熱板上,具有將led晶片的發熱透過散熱板釋 放出來的效果。而且,以金屬線來將LED晶片及散熱板的 導、、泉邛作甩性上連接時,因為是以密封材料來將晶片 及金屬線的全體加以封裝,所以不用擔心在樹脂的界面上 所產生的應力會造成金屬線斷線,具有提升機械強度的效 果。 本,明從LED晶片射出光的光源裝置的製造方法中, 包括·第1製帛’以插人成形來形成由絕緣構件所構成, Φ 在射出光的前面側及其背面側的兩面上開口,形成有貫通 材料的孔之絕緣構件,及配置在絕緣構件的背面侧上呈有 熱傳導性的散熱板;第2製程,在絕緣構件的前面侧的面 上形成供電給LED晶片的供電用導線部;第3製程,盥從孔 所露出的散熱板的位置相對,以熱結合來配置UD晶片 後,使用連接構件來將導線部與LED晶片的電極作電性上 連接;及第4製程’在孔中填充具有透光性的密封材料, 將LED晶片及連接構件的全體加以封裝。
517402 五、發明說明(15) 因此,與習知的光源裝置,在絕緣構件上進行切削加 工來形成LED晶片的封装部位的情況相比,可以降低加工 費用’而且可以防止在LED晶片的封裝部位上產生切削的 缺陷,造成難以封裝LED晶片的問題。因為是將LED晶片以 熱結合到散熱板上,具有將LED晶片的發熱透過散熱板釋 放出來的效果。而且,以金屬線來將LED晶片及散熱板的 導線部作電性上的連接時,因為是以密封材料來將LED晶 片及金屬線的全體加以封裝,所以不用擔心在樹脂的界面 上所產生的應力會造成金屬線斷線,具有提升機械強度的 效果° 本舍明《LED晶片射出光的光源裝置的製造方法中, 包括:第1製程,形成具有熱傳導性的散熱板及構成供電 晶片的導線部的導m2製程,在散熱板及導〜 :反上進行電鍍;第3製帛,藉著依特定的間隔來插入成形 =熱板及導電S,以%成由、絕緣構件所構成的、絕緣構 第4製程,在射出發光的前面侧及其背面側的兩個 ms緣構件所設的孔所露出的散熱板的位置才 =,以熱結合來配置上述LED晶片後,用連接構件 才
線部及LED晶片的電極作電性上連接;及制、 填充具有透光性的密封材料,將LED晶 連^構 體加以密封。 久運接構件的全 因此,與習知的光源裝置,在絕緣構件 工來形成LED晶片的封裝部位的情況相比,可以丁刀、1加 費用’而且可以防止在LED晶片的封裝部位上產生切二
第21頁 517402 五、發明說明(16) 缺陷,造成難以封裝LED晶片的問題。因為是將LED晶片以 熱結合到散熱板上,具有將L E D晶片的發熱透過散熱板釋 放出來的效果。而且,以金屬線來將LED晶片及散熱板的 . 導線σ卩作電性上的連接時,因為是以密封材料來將L E D晶 * 片及金屬線的全體加以封裝,所以不用擔心在樹脂的界面 · 上所產生的應力會造成金屬線斷線,具有提升機械強度的 · 效果。 【發明之較佳實施形態】
以下’參照圖式來說明本發明的實施的形態。 (實施形態1 ) 〜 以下 ^ * 參照圖1(a)、、㈧來說明本發明的實施形態1 1ί ί置1是從發光二極體晶片,亦即led晶片2來射d 推urn a,將1^晶片2的—個面以熱結合在散熱板3上4 的:來;出片】的散熱,從與此熱結合部相反側的陶曰> 形成ΐ in置1是將由例如鋁-般熱傳導性高的材料戶 件所形成厚約二二爐及:如液晶聚合物-般的絕緣 化r 合物以外的無機材料,例如將 脫脂(去除有機材料 7t ZJ77 Λ4- /t 丨又 < 符枓亦可。
長、、、巴緣構件4中與散教} Q 約3㈣深度約丨.5_的圓洞反3相反的面上,形成兩個直 絕緣構件4料散 f各圓洞5的大約中央處貫 刀乃」^成剖面略成圓形,直徑約
517402 五、發明說明(17) Γ構的件::置時,’以圓洞5及孔6 ’在與散熱板3相對的絕 所設置的孔‘ 形。在由-所=:::3出 :4銀二一散般:板?接合勝7來加 裝位置的同側 加Q ώ 直、、泉上形成由銅寻導電材料所形成的導 i,構成$連部=伸到圓洞5❺側壁及底® (伸出部4a)為 盘.之接用的連接部,在led晶片2的電極(圖中 ί::人部8之間’透過例如金-般的金屬細線所平 成的接5線(連接構件)9來做電性上的連接。在此,至小/ 在/、接a線9連接的導線部8的位置上加以鑛金,使其 與接合線9相焊接。闲各曰μΓ)ΛΑ 上所m,口為在LED日日片2的頂面與圓洞5的底面 成的導線部8的位置大約為相同高度,可以縮短接 it:合=提高接合線嶋 然後,藉著在圓洞5及孔6的内部注入具有透光性的如 2液硬化型注型用環氧基樹脂一般的密封樹脂(密封材料) 10,將LED晶片2與接合線9的全體以樹脂加以密封,焊接 接合線9的連接部會被密封樹脂1 〇所保護。此時,在注入 密封樹脂1 0時,只要注入到絕緣構件4的頂面為止,所以 叮以谷易地控制後封樹脂1 〇的注入量。接合線g與伸出部 上所,設的導線部8的位置相連接,因為是包在圓洞5 ^孔 6内,藉著填充在圓洞5及孔6内的密封樹脂1 〇,可以將接
第23頁 517402 五、發明說明(18) ' --—--- 合線9及其連接位置以樹脂加以密封,所以不必擔心 ,會露出到密封樹脂1〇的外面,造成機械強度降 ; =為在密封樹脂1〇的纟面上所發生的應力造成接合線9 斷綠。 :此處的LED晶片2 ’是以在晶片頂面形成2個電極的 類LjD晶片為例來說明,但也可以使用像晶 片一般,在晶片下面形成一邊的電極,在晶片頂面形成另 一邊的電極的LED晶片,此時,可以將散熱板3作為導線來 使用,或著在散熱板3上設置電極,在LEd晶片與散熱板3 的電極及導線部8之間分別以接合線加以連接。 … 如以上所述,在本實施形態的光源裝置1中,因為led 晶片2是直接被焊接在熱傳導性良好的散熱板3上,所以 LED晶片2的發熱會透過晶片接合膠7傳到散熱板3,到達散 熱板3的L E D晶片2的發熱會很快地擴散到散熱板3全體上。 在LED晶片2的發熱的散熱路徑上,雖然存在有熱傳導係數 低的晶片接合膠7,因為晶片接合膠7的厚度只有數“ m左右 相當薄,所以對散熱性的影響很小,可以得到充分的散熱 性能。例如以熱電阻來加以比較,在習知的例子中說明 砲彈型LED燈的情況,從LED晶片到引線架的前端為止的熱 電阻約為3 5 0 °C / W,相對於此,本實施形態的光源裝置1 中,從LED晶片2到散熱板3的背面為止的熱電阻約為 9 0 °C / W,可以將其熱電阻降低到約4分之1。 因此,與習知的光源裝置相比,從LED晶片2到外却^ 政熱特性變好,可以抑制led晶片2的溫度上昇,提升Led
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=片2的發光效率,同時增加光輸出’達到長壽化的目 1因為LED晶片2及接合線9是被密封樹脂1〇加以密封, /接合線9的連接位置也被密封樹脂1〇所保護,在接合 的上不會加上應力,可以防止接合線9的斷線,提高機械 在本實施形態中是使用鋁板來作為散熱板3,但是散 二板3的材料並不限定為鋁,也可以用鋼等金屬或氮化鋁 寺,傳導性高的陶瓷來形成,得到與上述相同的效果。在 本實施形態中是使用印刷導線技術來在絕緣構件4上形成 導線部8,但是也可以取代導線部8,在絕緣構件4内,使 用只有將在接合線9的連接位置在LED晶片2的附近加以露 出的引線架(圖中未標示),來進行LED晶片2的導線連接亦 可。在本實施形態中是將2個LED晶片2加以封裝,但是並 不限定在本實施形態,只要可以得到作為光源裝置所需的 發光面積及光量,只封裝1個亦可,或者必要的話,封裝2 個以上亦可。 、 (實施形態2) 以下,參照圖2來說明本發明的實施形態2。此光源裝 置1是將例如鋁一般熱傳導性高的材料所形成的散熱板3, 及例如液晶Polymer —般的絕緣構件所形成的厚度約2mm的 絕緣構件4,以黏接劑22加以黏合而成。 散熱板3是將厚度約3mm的鋁板以切削加工所形成,在 散熱板3中的絕緣構件4側的面上,設置有直徑約為lmm, 高度約為0 · 9mm的大約圓柱狀的突台部11。
第25頁 517402 五、發明說明(20) 在絕緣構件4中啟今為a ' 突台部11所對應的位、/^、、、板3相反側的面上,散熱板3的 上,形成有貫通絕緣“f/有凹處5’ ’凹處5’的底部 突八邱1 1 Μ认"丄構件4的孔β。孔6的孔徑約為1mm,與 大〇部11的外徑大約相 2賴,凹處5,的側壁二;凹處5,的底面的内徑約為 形成大約45度角傾斜^離開散熱板3側則内徑變得越大, 力盥私為^ 〇丄、斜的^面形狀。此時,凹處5,及孔6, 件4的孔,在凹處5^構件4的位置上’構成貫通絕緣構 熱板3被-體成形。部上向内侧突出的伸出部4a與散
口部::台:及:緣構件4,和孔6的散熱板3侧的開 曰ΰ 敗5的狀態被接合,厚度約0· 2mm的LED =A ^以銀膠一般的晶片接合膠7焊接在從孔0露出的 t ° 1 a的位置上。在絕緣構件4中與散熱板3相反側的面 上,形成以銅等導電材料所形成的導線部8,在其表面上 加i金的Γ鑛。導線部8延伸到凹處5,的側壁及底面,將 凹处5的底面(伸出部4a)的導線部8的位置及LED晶 綠所#了&面/斤形成的電極之間,藉由例如金一般的金屬細 、·泉斤形成的接合線9來做電性上連接。 、然後、,藉著在凹處5,及孔6的内部注入具有透光性的2 液硬化型注型用環氧基樹脂一般的密封樹脂(密裝材料) 1 0 γ將LED晶片2與接合線9的全體以樹脂加以密封,焊接 接合f 9的連接部會被密封樹脂丨〇所保護。在注入密封樹 脂1 0 % ’只要注入到絕緣構件4的頂面為止,所以可以容 易地控制密封樹脂丨〇的注入量。接合線9,與伸出部“上
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五、發明說明(21) =設的導線部8的位置相連接,因為是包在凹處5,内,藉 著填充在凹處5’及孔6内的密封樹脂1〇,可以將接合線9及 其連接位置以樹脂加以密封,所以不必擔心接合線9會露 出到密封樹脂1 〇的外面,造成機械強度降低,或因為密封 樹脂1 0的表面上所發生的應力造成接合線9斷線。
在本實施形態的光源裝置1中,因為LED晶片2是被直 接焊接在熱傳導性良好的散熱板3上,與實施形態1的光源 裝置1相同,可以得到充分的散熱性能,抑制LED晶片2的 /凰度上幵,提高L E D晶片2的發光效率,同時增加光輸出, 達到長壽命化。
本實施形態的光源裝置1中,在散熱板3上形成突台部 Π,所以在散熱板3及絕緣構件4的接合方向上,即使是 LED晶片2的頂面與伸出部“上所形成的導線部8的高度大 約相同,也可以將伸出部4a的厚度增加約突台部11的高 度。然而,以樹脂來形成絕緣構件4時,伸出部“的厚度 太薄會造成加工的困難,降低良率。若是將散熱板3與絕 緣構件4以黏合來形成,伸出部4a的厚度較薄,與散熱板3 之間有可能會產生空隙。相對於此,本實施形態的光源裝 置1中’伸出部4a的寬度尺寸約為〇· 5mm,而厚度大約為 1 mm ’所以可以容易地加工伸出部4 &,而且與散熱板3之間 不會產生空隙,而將散熱板3及絕緣構件4加以黏合。 又’與實施形態1的光源裝置1相同,因為在LED晶片2 的頂面及凹處5’的底面(伸出部4a)上所形成的導線部8的 位置大約相同高度,所以可以縮短接合線9的長度,提高
第27頁 517402 i、發明說明(22) 接合線9的機械強度,且具有容易進行接合作. 由於在凹處5,的側壁形成斜面,從LED晶二2戶業的優點 被凹處5 ’的側壁所吸收,減少散射的比率,^射出的光會 地向前方反射。 W以更有效率 (實施形態3) 以下,參照圖3 ( a)來說明本發明的實施形r 實施形態的光源裝置i中,與實施形態2的光源在本 較,散熱板3上所設的突台部丨丨的高度尺寸大約"相 突台部11的頂面與在伸出部4a上所形成的導線部8的面, 的咼度大約相同。因為突台部丨1以外的構成與實施形熊2 相同’對相同的構成要素標示以相同的符號,並省‘ ^ 日月。 一 在實施形態2的光源裝置1中,從LED晶片2所射出的光 中’與LED晶片2的表面成大約平行方向(水平方向)的放射 光的一部份’會被伸出部4a的端面所吸收,與散射相同, 不會射向前方,造成發光效率降低的問題。相對於此,在 本實施形態的光源裝置1中,使突台部11的表面與伸出部 4a上所形成的導線部8的表面的高度大約相同,因為LED晶 片2是被焊接在大約平坦的面上,所以不用擔心從LED晶片 2所放射的光會被伸出部4 a的端面所吸收或散射,而可以 提高發光效率。 如圖3 (b)所示,可以將突台部11的表面突出到伸出部 4a上所形成的導線部8的上方,與上述相同,不用擔心LED 晶片2的光會被伸出部4 a的端面所吸收或散射,所以可以
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、發明說明 發光效率。但是若是突台部u突出太多,接合線9的 合線長度要變長,會有可能造成接合線9與突台部丨丨的 在相接觸’突台部11的高度,最好是使突台部11的表面與 户伸^部4a表面上形成的導線部8的表面大約一致的高 立 或者疋使突台部11的表面較在伸出部4 a上形成的導線 —8的表面的高度高一些。 (實施形態4) ,…以下,參照圖4來說明本發明的實施形態4。在本實施 二中’與貫施形恶3的光源裝置1相較,散熱板3上所設 的突台部11的直徑約為〇.5inm,高度約為1;lmm,突台部11 的表面與在伸出部4a上所形成的導線部8表面的高度大約 相同。因為散熱板3及LED晶片2的配置以外與實施形態3相 所以對相同的構成要素將標示以相同的符號, 其說明。 LED晶片2是使用由透明的藍寶石基板所構成, 距離約為lmm,使LED晶片2與突台部11相對,將突△ 置於電極之間,將LED晶片2的電極面以面朝 0。 部8上。LED晶片2與導線部8是用以下的方法來接^在導<
^亦即,在LED晶片2的電極上形成焊接凸塊21,在迴, 的?二爐中广熱使焊接凸塊21 _接合。焊接凸塊2 的网度為2〜3⑽,因為散熱板3與LEDm的電極 以此間隔來隔離,所以可以維持電性上的絕緣。雖缺穷 樹脂10被填充在突台部11與led晶片2的空隙中,因^ 板3與LED晶片2之間的距離十分短(最好在1〇_以下)政
第29頁 517402 五、發明說明(24) L E D晶片2是被熱結人 熱板3的熱傳導並不:=、、、板3上,戶斤以從LED晶片2到散 —會造成大的妨礙。 貝也开乂恕3中所說明的光源裝置1中,因為[e D 晶片2的電極是向著 考5,^ " 邱射屮#的一邱八處5的開口部側,從LED晶片2向外 4射出光的 部份會;^TFD曰+ ...加八人均被1^1*日日片2的電極所遮住。雖然被遮 住的光的一部份會再一々$射$士、、 丹反射破运到外部,其餘的部分則會 被内部所吸收而成A招紅。h 4ki Μ , 从馬損耗。相對於此,在本實施形態中, 因為LED晶片2的電極是配置為^ ^ 、 疋配31在散熱板3側上,從LED晶片2 的發光部的發光是穿過透明的藍寶石基板而被取出,所以 發光的-部份不會被LED晶片2的電極或接合線9所遮蔽, 可以防止全體光量的降低。在實施形態3的光源裝置丨上, 將透鏡等光學構件加以組合來使用時,隨著焦距不同,會 有著LED晶片2的電極的形狀成為影子被投影在照射面上的 問題,在本貫施形怨中,因為電極是被配置在散熱板3側 上,可以使前面成為均一的照射面。如同實施形態3所說 明,不用擔心從LED晶片2所放射的光會被伸出部“的端面 所吸收或散射,可以提高發光效率。 如圖4(b)所示,將突台部11的表面突出到在伸出部4& 上所形成的導線部8的上方約3 // m處,可以將l Ε ϋ晶片2與突 台部11的頂面在相接觸的狀態下面朝下來封裝,藉著將 LED晶片2與突台部11直接接觸,可以提高散熱性。但是, 此時在突台部11的表面,或著與突台部11的表面相接觸的 LED晶片2的位置上,塗上氧化矽等絕緣性材料來將LED晶 片2與散熱板3絕緣,或者必須要使两沒有導電性的材料作
第30頁 517402 五、發明說明(25) 為散熱板3的材料。為了吸收突台部1 1與導線部8之間的高 度差,最好是提高焊接凸塊21的高度,可以確實地將LED 晶片2的電極與導線部8作電性的連接。 以圖4 ( b )所不的構造來構成光源裝置1時,與上述相 同,不用擔心從LED晶片2所放射的光會被伸出部“的端面 所吸收或散射,可以提高發光效率。 (實施形態5)
以下,參照圖5來說明本發明的實施形態5。在本實施 形態的光源裝置1中,與實施形態3的光源裝置1相較,在 對應到散熱板3的下方的突台部丨丨的位置上設置凹處丨2。 因為凹處1 2以外的構成舆實施形態3的光源裝置1相同,與 實施形態3相同的構成要素將標示相同的符號,並省略其 說明。 · 在實施形態3的光源裝置1中,是對散熱板3進行切削 加工來形成突台部11,在本實施形態的光源裝置1中,是 將散熱板3從一邊錘擊以壓縮加工來形成凹處丨2,藉此在 政熱板3的相反側的面上形成突台部11,與進行切削加工 的情況相比,可以降低加工費用。
當使用黏接劑2 2來將散熱板3與絕緣構件4加以黏合 時’有可能因為黏接劑22的硬化收縮,而使得散埶板3°及 絕緣構件4全體形成彎曲。另一方面,若是以壓縮加工來 形成突台部11,因為會在散熱板3上發生與因黏接劑22的 硬化收縮而彎曲的方向成相反方向的彎曲,使得兩者的 曲會互相抵消,而可以抑制散熱板3及絕緣構件4全體
517402 五、發明說明(26) 曲0 在此光源裝置1中’LED晶片2的發熱是藉由晶片接合 膠7來傳到散熱板3的突台部11上。雖然在突台部11的背面 形成有凹處1 2,因為散熱板3是一體成形,傳到突合部工工 上的L E D晶片2的發熱’會很快地傳到散熱板3全體,向外 部散熱。散熱板3,因為是與設置光源裝置1的框體及散熱 葉片等散熱構件相接觸的狀態下來使用,LED晶片2的發熱 經由政熱板3可以很快地放出到散熱構件,其散熱性能與 未形成凹處1 2時大約相同。 (實施形態6) 以下,苓照圖6來說明本發明的實施形態6。在實施形 態3的光源裝置1中,是藉由對散熱板3施行切削加工來形 成突台部11,在本實施形態的光源装置丨中,取代形成突 台部11,在具有熱傳導性的材料所形成的基板3,中,對應 到絕緣構件4中的孔6的位置上,形成與孔6相連通,剖面 =約成圓形的連通孔13,在此連通孔13内,壓入例如鋁一 有熱t•傳導11的材料所形成的圓柱狀的熱傳導體(突 起部)1 4。此時,以其祝q,这也 .^ ^ 乂基板3及熱傳導體14來構成散熱板, 在基板的表面向絕緣構件4側突出的埶傳導體14的前 端部構成突台部1丨,埶值墓滩彳X卬扪…得导腥14的刖 在熱傳導體14的前” 日4的前端部被插人孔6中’ 焊接。因為基板3’及献傳導日日:片,合f7來將LED晶片2 相同,對相同的構ί要t:1/二外的構成與實施形態3 明。 双旻I軚不相同的符號,並省略其說 517402
、,在實施形態3的光源裝置中,因為是在金屬板上施行 切肖]加工在政熱板3上形成突台部1 1,會造成加工費用變 ^二在本實施形態t,是在基板3,上施行開孔加工,因為 疋藉^在孔内壓入熱傳導體1 4來形成突台部,與施行切削 加工來形成突台部U相比,可以降低加工費用。
^在基板3的背面上,與設置光源裝置的框體及散熱葉 片等的政熱構件相接觸來使用時,LED晶片2的發熱會經由 晶片接合膠7傳到熱傳導體14上。熱傳導體14被壓入貫通 基板3的連通孔13内’因為是達到基板3’的背面,LED晶 片2的發熱會透過熱傳導體丨4很快地傳到背面側,釋放到 散熱構件上。因為熱傳導體丨4被壓入到貫通基板3,的連通 孔13内,由於熱傳導體14與基板3,緊密連接,在兩者之間 可以得到充分的熱傳導,傳到熱傳導體14的熱,會被很快 地釋放到基板3 ’全體上,所以可以和在散熱板3上〆體形 成突台部11的實施形態3的光源裝置得到相同的散熱特 性。 < (實施形態7) 以下,參照圖7來說明本發明的實施形態7。在本實施 形態的光源裝置1中,與實施形態3的光源裝置1相較,設 置在散熱板3上的突台部11的四周的面,與設置在絕緣構 件4上的孔6的端面之間設有間隙1 5。在絕緣構件4中的散 熱板3側的面(接合面)上形成決定位置用的凹處1 6,同时 將用來與凹處16嵌合的凸部17設置在散熱板3的頂面(接合 面)。因為間隙1 5、凹處1 6、及凸部1 7以外的部分與實施
第33頁 517402 、發明說明(28) 對相同的構成要素標示相同的 形態3中的光源裝置丨相同 符號並省略其說明。
以黏接劑2 2來將散熱板3及絕緣構件4黏合時,多餘的 站接Μ 2 2有可旎從黏接面擠出來,在實施形態3的光源裝 置中,因為黏接劑22會在LED晶片2的焊接位置的附近擠出 來’所以從LED晶片2所射出光的一部份有可能會被黏接劑 2 2所遮住。或者擠出的黏接劑2 2可能附著在突台部11的前 端面上,造成無法焊接LED晶片2,在本實施形態的光源裝 置中’因為在突台部11與伸出部4 a之間設置有間隙1 $,從 黏接面擠出的黏接劑22會留在間隙15上,所以可以防止$ 餘的黏接劑22從LED晶片2焊接的位置附近擠出來,造成從 LED晶片2所放射的光被遮住,或造成無法焊接LED晶片2的 問題。
藉由將設置在散熱板3上的凸部1 7及設置在絕緣構件4 上的凹處16的凹凸嵌合,可以進行散熱板3與絕緣構件4間 的位置對正,在將散熱板3及絕緣構件4黏合時可以容易的 決定位置。在本實施形態中是以設置在散熱板3上的凸部 1 7與設置在絕緣構件4上的凹處1 6來構成決定散熱板3與絕 緣構件4的位置的裝置,但是決定位置的手段並不僅限定 在凸部17與凹處16,只要使用適當的手段來決定散熱板3 與絕緣構件4間的位置即可。 (實施形態8) 以下,參照圖8來說明本發明的實施形態8。在本實施 形態中,與實施形態3的光源裝置1相較,在絕緣構件^的&
517402 五、發明說明(29) 散熱板3側的面上以孔6為中心,在半徑約丨min的位置上設 置寬度約0· 5mm,深度約0· 3mm的環狀的溝所形成的儲留部 4d。因為儲留部4d以外的構成與實施形態3相同,對相同 的構成要素標示以相同的符號並省略其說明。 以黏接劑22來將散熱板3及絕緣構件4黏合時,多餘的 黏接劑22有可能從黏接面擠出來,在實施形態3的光源裝 置1中,因為黏接劑22會在LED晶片2的焊接位置的附近擠 出來,所以從LED晶片2所放射的光的—部份有可能合 接劑22所遮住。或者有可能擠出的黏 =的前端面上,造成無法焊接LED晶片2,;目=大: ==形態的光源裝置Η,因為在突台糾所叙合的孔6 成有儲留部“,戶斤以多餘的黏接劑22會留在此 =相内,所以可以防止通過孔6而擠出到突台部_ 2黏接劑22時若是不均句,在絕 間的接合面上,黏接劑22不足的位 啄稱仟4 充密封樹脂10時,有可能透過此間:^ 隙,在填 儲留部4d内的黏接劑22具有防止密封二二因為留在 工六台匕 .. 了才对月曰1 0〉刀匕出的 力月b,所以可以防止密封樹脂丨〇的流 妁水%的 (實施形態9 ) <出。 的實施形態9。在本實施 相較,散熱板3的材料 在突台部11的頂面形成
以下,參照圖9來說明本發明 幵> 怨中’與實施形態3的光源裝置 疋使用例如銅一般的導電性材料 517402 i、發明說明(30) 金的電鑛層。導線部8只在凹處5中形成1個電極,將LED 晶片2跨在突台部11及伸出部4 a上所形成的導線部$間的位 置上,將一邊的電極與突台部11的表面相接觸,同時將另 一邊的電極與在伸出部4a上所形成的導線部8相接觸,將 LED晶片2面朝下加以封裝。因為除了 LED晶片2的封裝方法 以外都與實施形態3相同,對相同的構成要素標示以相同 的符號並省略其說明。 在本實施形態的光源裝置1中,與實施形態4相同, LED晶片2的電極是配置在散熱板3側上,因為來自[ED晶片 2的發光部的發光是穿過透明的藍寶石基板被取出,所以 發光的一部份不會被LED晶片2的電極所遮蔽,可以防止全 體的光量降低。如實施形態3所說明,不用擔心所LED晶片 2所放射的光會被伸出部4 a的端面所吸收或散射,所以可 以提高發光效率。此外,在本實施形態中,藉著在導線部 8與散熱板3之間連接直流電源E與限制電流用的電阻r,可 以供電給LED晶片2,因為將散熱板3作為導線部的一部份 來利用,所以可以使延伸到凹處5,内的導線部8更簡單 化。經由散熱板3,因為與從背面拉出導線具有相同的效 果’可以將光源裝置1的電力從散熱板3的背面侧加以供 給。當然,直流電源E也可以是將交流電源變換到直流的 電源亦可。 在本實施形態的光源裝置1中,是將LED晶片2面朝下 加以封裝,但也可以將LED晶片2面朝上加以焊接封裝,經 由接合線將LED晶片2的電極與導線部8及散熱板3作電性上
第36頁 517402 五、發明說明(31) 的連接。 (實施形態1 0 ) 以下,參照圖1 0來說明本發明的實施形態丨〇。在實施 形態9的光源裝置1中’在散熱板3上是封裝1個1£:1)晶片2, 但是在本實施形態中是將複數個(例如2個)的LED晶片2封 裝在散熱板3上。在散熱板3上設置電性上相互絕緣的複數 的散熱板區域38及31),在各散熱板區域33及313上分別將 LED晶片2加以封裝。因為基本的構造與實施形態9相同, 所以對相同的構成要素標示以相同的符號並省略其說明。 然而’在實施形態9的光源裝置1中,是使用導電性材 料來作為散熱板3的材料,因為散熱板3全體為相同電位, 所以在散熱板3上封裝複數個的L E D晶片2時,這些l Ε β晶片 2會全部變成並連連接。因為每個LEd晶片2的驅動電壓會 有若干的不同,將複數個LED晶片2以並連連接時,驅動電 壓隶低的L E D晶片2上會流很大的電流,有可能造成此l e d 晶片2的抽害。為了在複數個LED晶片2上流動均一的電 ’可以在母個L E D晶片2上串聯限制電流用的電阻,但這 時需要與LED晶片2的數目相同的限制電流用的電阻,造成 在限制電流用電阻所消耗的電力損失變大的問題。 相對於此,在本實施形態中,將散熱板3分割成在電 性上相互絕緣的複數個散熱板區域3 a及3 b,在散熱板區域 3 a及3 b上’將L E D晶片2、2 ’分別加以封裝,將封裝在散 熱板&域3 a及3 b上的LED晶片2、2以串聯連接,經由盘LED 晶片2、2的串聯電路相串聯的限制電流用電阻r與直流電
517402 五、發明說明(32) 源E相連接’使得在每個LED晶片2上所流的電流較 因此電流不會集中在特定的LED晶片2上,所以可以防止恭 流集中造成LED晶片2的損壞’而且限制電流用電阻^相$ 固LED晶片2 ’只要Η固即可,所以可以減少因限制 電流^電阻R所造成的電力損失。當然直流電源£也可以使 用與父流電源相連接,再將之轉換成直流的電源。 在本實施形態的光源裝置1中’與實施形態4相同, LED晶片2的電極是配置在散熱板3那—侧上,因為來自led 晶片2的發光部的發光是透過透明的藍寶石基板被取出, 所以發光的一部份不會被LED晶片2的電極所遮蔽,可以防 止全體的光量降低。如實施形態3所說明,不用擔心從ud 晶片2所放射的光會被伸出部4&的端面所吸收或散射,所 以可以提高發光效率。&外,在本實施形態中,藉著在導 線部8與散熱板3之間連接電源E與限制電流用的電阻R,來 供電給LED晶片2 ’因為將散熱板3作為導線部的一部份來 利用’所以可以使延伸到凹處5,内的導線部8更簡單化。 因為經由散熱板3 ’與將導線拉到背面侧具有相同的效 果,所以可以將光源裝置1的電力從散熱板3的背面侧來供 給。 (實施形態11) 以下,參照圖11來說明本發明的實施形態11。在實施 形f'3的光源裝置1中’在設在絕緣構件4上的凹處5’内注 入在=柄·月曰(也封材料)1〇(注型),將[£〇晶片2及接合線9 加以在封在本貫施形態的光源裝置1中,與實施形態3的
第38頁 517402 五、發明說明(33) 置相較,是使用模型的轉換成形來進行樹脂密封, 在始封樹脂ίο的表面形成凸透鏡i〇a。除了密封樹脂1〇以 外的構成因為與實施形態3相同,對相同的 以相同的符號並省略其說明。 fI⑷知 ^實施形態3的光源裝置",是以注入成形來 月曰後=,並不能將密封樹脂1〇的表面形成所希望的形狀, f本貫施形態的光源裝置丨中,將散熱板3及絕緣構件4整 型(圖中未標示)内,以壓入來將密封樹脂10壓入 ίο的夺進行樹脂密封,所以可以容易地在密封樹脂 ^成凸透鏡的形狀,藉著由密封樹脂10所構成的 :’可以將來自LED晶片2所放射的光,向LED晶 方所希望的方向送光。 铲的ί f實施形態中,是將密封樹脂10的表面形成為凸透 =形=但是也可以將密封樹船。的表面形成凹透鏡的 透鏡來擴散光。即使是以注入成形來進行樹 in生利用凹面5’的内侧面的面粗糙,形狀,或表面 Ξ理:條件’及控制凹處5,内侧的面與密封樹脂1〇間的儒 p好ί可!ί控制密封樹脂10的表面形狀。、般而言當潘性 二槲二:封樹脂ι〇的表面形狀會成凹面’濡性不好時密 封树月曰1 0的表面形狀會成凸面。 (實施形態1 2 ) 12 三參造圖12(a), (b)來說明本發明的實施形態 絕緣ϊίΛ施形態中,與實施形態3的光源裝置1相較,在 冓件4上所形成的凹處5,的内侧面全體上,形成以例 第39頁 517402 五、發明說明(34) 如銀一般的高導電性的材料所形成具有高反射率的反射膜 (反射部)1 8。反射膜1 8在導線部8、8上連續形成,與導線 部8的延伸方向相垂直的方向上延伸的狹窄寬度(例如寬度 · 約0· 2mm)的狹缝24來將其分割成2部分,分別在電性上成 * 為絕緣。然後,在突台部1 1的頂面被封裝的LED晶片2的電 極與各反射膜1 8、1 8以接合線9來做電性上連接。因為反 射膜1 8以外的構成與實施形態3相同,對相同的構成要素 將標示以相同的符號並省略其說明。 在本實施形態的光源裝置1中,從LED晶片2所放射的 _ 光,一部份透過密封樹脂1 0直接放射到外部,同時一部份 _ 被反射膜1 8反射到外部。因為反射膜1 8的反射率較絕緣構 件4的表面高,所以與實施形態3的光源裝置1相比,取出 到外部的發光的比率較高。此外,在本實施形態的光源裝 置1中’因為部分的導線部8兼具反射膜18的功能,與在凹 處5 ’内分別地形成導線部8及反射膜1 8的時候相比,可以 簡化導線部或反射膜的形狀。為了將接合線9加以焊接, 雖然金是最好的反射膜18的材料,但是以金來形成反射膜 18時,由於會吸收藍色發光的LED晶片2所放射的藍光,所 以在本實施形態中反射膜1 8的材料是使用銀。 f (實施形態1 3) 接著,參照圖1 3 (a ),( b)來說明本發明的實施形態 1 3。在實施形態3的光源裝置1中,在絕緣構件4中的散熱 板3及相反側的面上’將寬度與突台部11的直徑大約相同 的導線部8、8,在通過突合部11的同一直線上形成,將設
第40頁 517402 五、發明說明(35) 在LED晶片2頂面的電極與各導線部8之間,經由接合線9來 做電性上的連接。在本實施形態的光源裝置丨中,與實施 形態3的光源裝置相較,使各導線部8的寬度與突台部u的 直徑相比為較小的寬度(例如約〇 · 5 mm ),在LED晶片2的電 極與各導線部8之間相連接的接合線9的延伸方向上,將各 導線部8加以延長所形成。在凹處5,的内側面及底面上的 導線部8以外的位置上,形成例如以銀所形成的高反射率 的反射膜(反射部)1 8。因為導線部8及反射膜丨8以外的構 成與實施形態3相同,對相同的構成要素將標示以相同的 符號並省略其說明。 在此光源裝置1中,從LED晶片2所放射的光,一部份 透過密封樹脂1 0直接放射到外部,另外有一部份則藉由反 射膜1 8反射到外部。
在實施形態3的光源裝置i中,從LED晶片2所放射的光 的一部份會被接合線9所遮住。在凹處5,的内侧面及底面 上所形成的導線部8上,為了容易進行焊接,通常在表面 上加上金的電鑛’但是當使用藍色發光或綠色發光的led 晶片2時,因為金的電鍍層對這些光的反射率較低,會造 成光源裝置1的光輸出降低的問題。 ^相對於此’在本實施形態中,使反射率低的導線部8 的寬度尺寸變窄’同時在接合線9的延伸方向上形成導線 部8 ’藉著使會成為接合線9的陰影的部分與導線部8相一 致’可以減少LED晶片2的光被遮住的位置面積。因為在凹 處5的内側面及底面上的導線部8以外的位置上形成反射
第41頁 517402 五、發明說明(36) 膜1 8,所以可以有效率地反射來自LED晶片2的光,以提高 光的取出效率。 (貫施形態1 4 ) 以下,參照圖1 4來說明本發明的實施形態丨4。在本實 施形態的光源裝置1中,與實施形態3的光源裝置相較,是 使用藍色發光的LED晶片來構成LED晶片2,同時在密封樹 月曰(洽、封材料)1 0 ’中,將被LED晶片2的藍色發光勵起而成 互補色的黃色發光的螢光體粒子加以分散,使密封樹月旨 1 〇 ’具有光色變換機能。因為密封樹脂1 〇,以外的構成與實 施形態3相同’對相同的構成要素將標示以相同的符號並、 省略其說明。 ~ > 在此光源裴置1中,來自LED晶片2的藍色發光,及部 为被螢光體粒子所變換的黃色光的混色,可以得到白色 光。在砲彈型LED燈時,光束降低到初期光束的7〇%為止 寿命約為6 0 0 0時間左右較短,在本實施形態的光源裝置1' 中,藉由提咼LED晶片2的散熱性,與砲彈型發光二極體 比,可以顯著地延長壽命,以實現長壽命的白色發光二極 體。 (實施形態1 5 ) 以下’參照圖1 5來說明本發明的實施形態1 5。在本每 施形態的光源裝置,將實施形態14的光源裝置中貝 5的,面广狀^/成為2段構造。亦即,在凹處5,的内側面 上’第1段斜面4b,從凹處5,的底面向開口側,内徑慢怦 地變大,形成大約45度的角度傾斜;第2段斜面4c,從^
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面4b的w端部到開口却 ^ H 9 . ^ , 网 部,形成反射面,其具有能將LED晶 片Z的發光向所希望 π絡德从,a 的方向反射來取出光的剖面形狀。在 系巴緣構件4中的散數q β产咖 政"、、板3及相反側的面上,一對的導線圖案 b在通過突台部的ρη 細加。 的冋一直線上形成,在反射面4c中的導 線部8以外的位晉μ ^ ^ . 上’形成由例如銀等高反射率的材料所 / 一的膜,18。在凹處5,内到斜面蚀的前端部為止,注 ^ ^ U1 0 。因為凹處5 ’的侧面形狀以外的構成與實 施形悲14相同’對相同的構成要素標示相同的符號並 其說明。
,在此光源裝置1中,從凹處5,的第1段向外部放出的 光^因為在密封樹脂10,中分散有螢光體粒子,成為完全 擴散配光,因為從1段目所放射的光的配光變得容易控 制’所以藉由變更第2段的反射面4 c的形狀,可以將來自 LED晶片2的光向所希望的方向配光。 (實施形態1 6) 以下,參照圖1 6來說明本發明的實施形態丨6。本實施 形態的光源裝置1,與實施形態3所說明的光源裝置丨具有 相同的構造’在實施形態3中,是在散熱板3上封裝固LE]) 晶片2 ’本貫施形態中’在散熱板3封裝2個LED晶片2,將2 個LED晶片2經由導線部8來串聯連接。因為光源裳置丄的美 本的構成與實施形態3相同,所以對相同的構成要素將伊、 示以相同的符號並省略其說明。 μ $ 然而,一般而言,在光源裝置1中最好是減少發光部 分以外位置的面積,在實施形態3所說明的光源裝置1中,
第43頁 517402 五、辞明說明(38) :ί ΐ Ϊ f邛8中的、絕緣構件4的頂面所形成的部分成為與 的通電部,由於通電部是位於發光的取出面 阶菩二土泪所以需要將用來對通電部通電的連接器等構件 林合、土忐=裝置1的刖面(發光面)侧上,為了配置這些構 牛^以成發光部分以外部分的面積會增加的問題。 M <Wn口在本貫施形態的光源裝置1中,設在絕緣構件4 =導二8中’只在一邊獅晶片2在電性上相連二 :8 利中的絕緣構件4的頂面(,面)所形成的平坦 ;:,::=的散熱板3·的位置上設置貫通散熱板3的開口孔 ρ緩I株孔3(:所露出的絕緣構件4的位置上設置貫通 導線部8的孔4e。然後在此孔耗内,由導電材 1將=棒狀的電極接腳23從絕緣構件4的上侧插 邱上㊉日 狀11下’光源裝置1被^在被固定 如m4e的孔徑要形成為較開口孔3。的孔徑小。 上、轰ϋί 本實施形態中’利用與導線部8在電性 上連接的電極接腳23,將導線部的— 在电座 作為外部連接端子,藉著從外部來供^,接:23的前端部) 側祕晶片2供電。因此,可以連二 以減少私央立β八,、,AL 尤取出侧來看,可 乂 I先口Ρ刀以外的部分佔據全體面 以達到光源裝置!的小型化之外 相的比率,除了可 用相同的面積來增
第44頁 517402 五、發明說明(39) 大發光輸出。 (實施形態1 7) 以下,參照圖1 7來說明本發明的實施形態1 7。在本實 施形態中,與實施形態3所說明的光源裝置丨相較,將散熱 板3中突台部1 1以外的部分形成直徑約5mm、高度約為1〇匪 的圓柱形狀,在其表面約中央處,設置突台部丨丨。另一方 面,使絕緣構件4的平面形狀成為一邊約為1〇_的正方 开>,將在絶緣構件4的前面側所形成的導線部8通過其侧 面,延伸到背面側,將繞到背面側的延伸部分設成部連 接端子8d。因為除了散熱板3及導線部8以外的構成都與實 施形態3相同,對相同的構成要素將標示相同的符號並省、 略其說明。 圖1 7中說明將本實施形態的光源裝置i設置在器具 體4〇上的狀態。器具本體4G中包括:打開有直徑約為6職 的圓洞41的玻璃環氧樹醋製的導線基板42,在圓洞“内插 入光源裝置1的散熱板3,將延伸到絕緣構件4的背面 外部連接端子8d焊接在導線基板42頂面的導線部43上,、 =光源裝置1與器具本體4〇在電性上及機械上相結合。吏 時,因為從圓洞41向下方突出的散熱板3的下面與器呈 ,40的散熱部分44形成熱結合’可以提高光源裝置1 ^ …性。因此,將散熱板3的下面與導線基板42之外所準 =散曰熱部分44相接觸,由於可以藉由此散熱部分^來 晶^ 2的發熱,所以導線基板42可以使用熱傳導 且廉價的詞環氧基散熱板以降低成本。寻導W低
第45頁 517402 五、發明說明(40) …在Λ實施形態中的散熱板3上只有封裝-飢ED晶片 2,當然在基板3上也可以封裴複數個UD晶 (實施形態1 8 ) Π,參照圖18來說明本發明的實施形態18 '形,中,與實施形態3所說明的光源裝置i相較,將散熱 板3的大台部11以外的部分形成直徑約5mm,高度約 〇. 5顏的圓柱形狀,在其頂面大約中央處,設置突部 11。另一方面,使絕緣構件4的平面形狀成為一邊二 20龍的正方形,在散熱板3側的面上以孔6為中心設置直炉 約為5mm,深度約為〇.5mm的凹處27。在絕緣構件彳中的凹二 處27的外側的位置上,在絕緣構件4的前面側所設的導線 部8的位置上設置貫通絕緣構件4的穿孔28,經由在穿孔μ 内填充導電材料以形成的導電部8e,將在絕緣構件4的 面側上所形成的導線部8與在背面侧所形成的外部連接 子8f做電性上的連接。因為除了散熱板3、絕緣構件4及導 線部8以外的構成都與實施形態3相同,以下對相同的構成 要素將標不相同的符號並省略其說明。 〜=I說明將本實施形態的光源裝置1封裝在器具本 肢的導線基板42上之狀態。&時,設定各部的尺寸關係使 侍散熱板3的下面與絕緣構件4的下面大約成為平面,將 熱板3放置在導線基板42上時,@為設置在絕緣構件4上的 外部連接端子8f與設置在導線基板42上的導線部43在電性 上相連接,所以可以從導線基板42向1^[)晶片2供電。因 此’藉由將此光源裝置i設置在導線基板42上,可以將光 517402 五、發明說明(41) 源裝置1直接封裝在導線基板42的圖案面上,而且由於散 熱板3的下面與導線基板42相接觸,可以將光源裝置i的發 熱透過導線基板42來釋放,以實現具有良好散熱性的表面 封裝形態的光源裝置1。 在本實施形態中,在散熱板3上只有封裝1個1^1)晶片 2 ’當然也可以在基板3上封裝複數個的LED晶片2。 (實施形態1 9 ) ▲以下,參知、圖1 9來說明本發明的實施形態1 9。在實施 2恶3的光源裝置1中,只有在散熱板3的一個面上封裝d 晶片2,但是在本實施形態的光源裝置丨中,是在散熱板3 ,兩個面上封裝LED晶片2。由於除了在散熱板3的兩面上 封裝LED晶片2此點以外都與實施形態3相同,所以對相同 的構成要素標示相同的符號並省略其說明。 μ在此光源裝置1中,是在散熱板3的兩個面上各設置2 :大台部11。在絕緣構件4中的散熱板3的突台部^所對應 、立置上,在與散熱板3相反側的面上形成開放的凹處 La在凹處5’的底面上形成貫通絕緣構件4的孔6。此處的 孔6的孔徑約為lmffl ’與突台叫的外徑大約相同。凹處 ϋ 的底面的内徑約為2mm,nnr^,λα/» , 的距離,内徑逐漸變大,:成處約以的4:二著與猶 形狀。 七成約以45度的角度傾斜的斷面 為散熱Γ及絕緣構件4、4與孔6及突台部11成 t :的狀❹以黏接,從孔6所露出的突台部Η的位置 用銀膠-般的晶片接合膠7將厚度約為〇· 2襲的㈣ 第47頁 517402 五、發明說明(42) 晶片2加以焊接。在絕緣構件4中與散熱板3相反側的面 上’形成由銅等導電材料所形成的導線部8,在其表面上 進行金的電鍍。導線部8延伸到凹處5,的側壁及底面,構 成凹處5’的底面的伸出部4a上所形成的導線部8與在LED晶 , 片2的頂面所形成的電極之間,經由例如金一般的金屬細 線所形成的接合線9來做電性上的連接。 如以上所述,在本實施形態的光源裝置1中,因為絕 緣構件4,LED晶片2,導線部8,及密封樹脂10是設置在散 熱板3的兩個面上,所以可以將LED晶片2的發光向散熱板3 的兩面放射。因為在散熱板3的兩面配置相同的構件,所 以可以抑制散熱板3的彎曲。 (實施形態2 0 ) 以下,參照圖2 0 (a)〜(e ),依製程來說明本實施形熊 的光源裝置 1 中使用 MID (Molded Interconnect Devieef 的製造方法。因為本實施形態中的光源裝置i的構造盥實 施形態3相同,對相同的構成要素將標示以相同的符|虎並 省略其說明。 首先,在第1製程中形成絕緣構件4的形狀。絕緣構件 4是使用例如液晶聚合物、多鄰苯二甲硫胺 (PolyPhthalamide)、多鄰苯二甲石基 (PolyPhthalSulphone)、環氧基、對位聚苯乙稀 (Syndiotactic Polystyrene 以下稱之為 SPS)、聚 丁烯對 苯二甲基(Poly Butylene Terephalete,以下稱之為ρβτ) 等,以射出成形或轉換成形來形成凹處5,及孔6 (參照圖
第48頁 517402 五、發明說明(43) 2 0(a))。上述絕緣構件,使用产人 氧化鋁與氧化鍅等,與膠結料艰&物以外的無機材料,如 形後,再脫脂(除去有機^才y 有▲機材料)相混合及射出成 在第2製程中形成導邱,,結後的材料亦可。 上,使用真空蒸鍍、Dc機鑛法:5構件4的表面全體 例如0 · 3 // m的銅薄膜。接#, 灰鑛法來形成膜厚為 面上照射雷射等電磁波,二丰成銅薄膜的散熱板3的表 底層。此時所照射的命 Y、、、有電磁波的部分的電鍍 部材料吸收良好的材;;! f使用YAG雷射等電錢底 Mirror)來走查,電路道"精者雷射光偏轉境(Galvano 分(以下稱之;非電:;Ρ :Ϊ::8)以外形 路部間的邊界部分射,至少在非電路部與電 在非電路部與電路部間#旛 /、來…射,以除去 給電路部,進行銅電?的=域的電鍍底層。然後供電 膜厚的金屬膜的導線二之德:、銀電鍍等’在形成特定 (S0ft Ftph. , ^ 之後,將非電路部以軟性蝕刻 ..^ . lng)等加以除去(參照圖20(b))。也可以使用 金電鍍來取代銀電鍍,口 使用 來適當f決定電鍍的材料及厚度即可。 &下系 接者,第3製程中形成散熱板3並與絕緣構件4相 :。使:環氧基樹脂及壓克力樹脂等黏接劑22,將由紹、 巧、銅等熱傳導性良好的材料所形成的散熱板3,黏接在 ^緣構件4的下面(參照_(c))。此時,最好在絕緣構件 。、、孔6 ΐ對應的散熱板3的位置上預先形成突台部11。也 可以將突台部11壓入到孔6中來將散熱板3及絕緣構件4接
517402 五、發明說明(44) 合’以取代使用黏接劑22來黏接基板3及絕緣構件4。 ’ 然後’第4製程中進行晶片焊接及電性黏接。在絕緣 構件4上所設的孔6所露出的散熱板3的位置上,使用具有 透光性的黏接劑將藍色LED晶片2加以焊接,例如使用直徑 為25 的金的接合線9來進行接線焊接(參照圖⑼“))。 取後在第5製程中進行密封。將LED晶片2的藍色發光 所$起,進行互補色之黃色發光的螢光體粒子在樹脂中加 =刀政之松封樹脂(密封材料)1〇,注入到凹處5,中,將乙⑽ 晶片2與接合線9加以密封(參照圖2〇&))。 在習知的光源裝置中,因為是對絕緣構件進行切削加 =來形成LED晶片2的封裝部位,所以加卫f用較高,而且 _ BB片2的封裝部位上會發生切削痕跡等造成表面粗度 中粗‘使得LED晶片2的接合作業難以進行,在本實施形態 #,同上述將散熱板3與絕緣構件4加以接合,在絕緣構 =的孔6所露出的散熱板3的位置上封裝LED晶片2在,、=構 二=:費用’而且’因為㈣晶片2的封裝部位為平 :接合線9所連接的焊接塾表面為平坦且平 在:二好肉使得LED晶片2容易被封裝。由於接合線9是包 ίη所,接合線9不會露出填充在凹處5,内的密 i M Is 1 0 ,使得接合線9發生斷魂的被至分I 信賴性。 &心生斷線的確率減少,可以提高 (實施形態2 1) 因為本貝鉍形您的光源裝置1的 第50頁 517402 五、發明說明(45) —- 構造與實施形態3的光源裝置相同,所以對相同的構成要 素將標不相同的付5虎並省略其說明。 首先,在第1製程中,以插入成形來形成與散熱板3相 接合的絕緣構件4。絕緣構件4可使用例如液晶聚合物、多 鄰本一甲硫胺(P〇lyPhthalamide)、多鄰苯二甲石黃 (PolyPhthalSulphone)、環氧基、SPS、pBT 等。散熱板^ 的材料可以使用銀、鋁、銅等熱傳導性的良好的材料, 散熱板3與絕緣構件4以插入成形來同時形成(參照圖2 1 ; (a))。 …、、、 然後,在第2製程中形成導線部8。在絕緣構件4 面全體上,使用真空蒸鍍、DC滅鍍法、或以滅鍍法來/ 熱板3的表面上昭射二二接/在形成銅薄膜後的散 的部分的電鍍底層。此睥昭斛的+私处, 彳电碗皮 等電鍍底材吸收良好的二射二义最好使用YAG雷射 (Galvan。來^貝二3由雷射光偏轉境 絕緣空間的部分(以下二路部(導線部8)以外的 部與電路部間的邊界:八之’、、’夂广路部)上’藉由在非電路 可以除去非電路部斑電二二=路部的圖案來照射, 成特定膜厚的L 電鍍、•電鑛、銀電鍍等,在形 姓刻等來加以除H的導線部8之後’將非電路部以軟性 電鍍來取代銀電鍍二?η) ’此外’也可以使用金 來適當地決定電錢的;;料與;度:反射效率與導線作業性 517402
五、發明說明(46) 然後,在第3製程中進行晶片焊接及電性連接。設置 在絕緣構件4上的孔6所露出的散熱板3的位置上,使用具 有透光性的黏接劑來將藍色LED晶片2加以焊接,例如使用 直徑為25 //m的金的接合線9來進行接線焊接(參照圖21 (c )) 〇
最後在第4製程中進行密封。將LED晶片2的藍色發光 所勵起,進行互補色之黃色發光的螢光體粒子在樹脂X中加 以分散之密封樹脂(密封材料)1〇,注入到凹處5,中,將LED 晶片2與接合線9加以密封(參照圖2 1 (d))。
在習知的光源裝置中,因為是對絕緣構件進行切削加 工來形成LED晶片2的封裝部位,所以加工費用較高,而且 在LED晶片2的封裝部位上會產生切削痕跡等造成表面粗度 變粗’使得LED晶片2的接合作業難以進行,在本實施形態 中,如同上述將散熱板3與絕緣構件4以插入成形,因為在 絕緣構件4的孔6所露出的散熱板3的位置上封裝led晶片 2,且封裝L E D晶片2的基板3的部位較平坦,而且絕緣構件 4是以Μ I D所構成,接合線9所連接的焊接墊表面為平坦且 平面度良好,使得LED晶片2容易被封裝。由於接合線9是 ^在凹處5’内,所以接合線9不會漏出填充在凹處5,内的 密封樹脂1 0,,使得接合線g發生斷線的確率減少,以提高 信賴性。而且,因為散熱板3與絕緣構件4是以插入成形來 形成’所以不需要將散熱板3及絕緣構件4加以接合的製 程,可以降低製造成本。 (實施形態22)
第52頁 517402 五、發明說明(47) 以下參照圖2 2 ( a)〜(d )的各製程來說明本實施形態的 光源裝置的製造方法。因為本實施形態的光源裝置1的構 造與實施形態3的光源裝置相同,所以對相同的構成要素 將標示相同的符號並省略其說明。
首先,在第1製程中形成散熱板3及導電板。藉著將厚 度約為1mm的引線架20a打穿,形成彎曲的形狀,以形成設 置有突台部11的的散熱板3(參照圖22(a))。另外,藉著將 厚度約為0· 2mm的引線架2〇b打穿,形成彎曲形狀,形成具 有打通突台部11的插通孔8a的導線部8,(參照圖22(a))。 引線架2 0 a、2 0 b的材料可以使用例如銅、4 2合金等具有優 良導電性及熱傳導性的材料。 在第2製程中,對散熱板3與導電板進行電鍍。在焊接 LED晶片2的突台部11及接合線9所連接的導線部8,的部位 上進行部分的鎳電鍍及銀電鍍。在連接接合線9的焊接墊 邛8b,也可以使用金電鍍來取代銀電鍍,使其更容易進行 接合線9的連接作業(參照圖22(b))。
道發f著’在第3製程中’以插人成形來形成與散熱板3 U板相接合的絕緣構件4。其絕緣構件可以使用液晶影 多鄰笨一甲硫胺(p〇lyPhthalamide)、多鄰苯二专 磧(PolyPhthalSulphone)、環氧基樹脂、sps、ρβΤ 料,將加上部分電鍍的導線部8,及散熱板h 所來=!^時形成(參照圖23(c))。此時,在絕緣制 咬^8,的焊=執的底面上,露出散熱板3的突台部11與導 、、杲邛8的知接墊部§匕。 517402 五、發明說明(48) 然後,在第4製程中進行晶片 =性將藍_晶片2焊接在散== 線谭丄參= 先所^ ’ Ϊ第5製程中進行密封。將LED晶片2的结色發 先所勵起,進行互補色普 妁凰色1 加以分散之密封抖~ /、 螢先體粒子在樹脂中 irn曰V! (密封材料)10,注入到凹處5,中,將 日日,與接合線g加以密封(參照圖22(6))。 、 工來$ 的曰光置中’ 0為是對絕緣構件進行切削加 木成L· L· 1)日日片2的择立β从 _晶片2的封裝斤以加工費用較高,而且 :粗=襲晶片2的接合作業難以進行,在二態 中’如同上述將散熱板3盘绍給接μ 、 在絕緣構件4中所設的凹處5,中以番入成形,因為疋 M ^LED ,a , 2ALED θ Η 2 "V ^ ^ ^ 嫉此&人耵装日片2的封裝位置為平坦的絕緣 構件’接a線9所連接的焊接墊平面為平坦且平面度良 ::使得LED晶片2容易被封裝。由於接合線9是包含在凹 =内’所^接合線9不會露出填充在凹處5,内的密封樹 月曰,使侍接合線9發生斷線的確率減少,以提高信賴 而且’因為散熱板3與絕緣構件4是以插入成形來形 成’所以不需要將散熱板3及絕緣構件4加以 可以降低製造成本。 (實施形態2 3 ) 以下,參照圖23(a)〜(f)來說明本實施形態的光源裝 517402 五、發明說明(49) 置的製造方法的各個製程。因為本實施形態的光源裝置的 構造與實施形態6的光源裝置相同,所以對相同的構成要 素將標示相同的符號並省略其說明。 人首Ϊ德Ϊ第1製程中以插入成形來形成與基板3,相接 $的絕緣構件4。絕緣構件4是使 苯二甲硫胺(P〇lyPhthalainide)、多鄰苯"二甲谱 多* (P〇iyPhthalSulphone)、環氧基樹脂 βτ 『=可以使用銀、、銘、銅等熱傳導性的良好的[ 二),政熱板3與絕緣構件4以插入成形同時形成(參照圖 面八32$2|^;^^^8°在絕緣構件4的表 膜厚為例如ο」⑽的銅薄膜。接著,在 熱板3的表面上照射雷射等電磁波,/ :射、J的散 的部分電鍍底層。此時昭 /、去々射到龟磁波 等電鍍底材吸收^,敢好是使用YAG雷射 (心咖^^^質二如藉由雷射光偏轉境 rror)來走查,照射電路部〔 空間的位置(以下稱之為非電κ導線:)以外的 :與電路部間的邊界部分上沿著非電的:2非電路 :以除去非電路部與電路部間的邊界案來照射, ^電路部供電,進行 :=鍍底層。然 、厚的金屬膜的導線部8之後,將 电戴寺开/成 2來加以除去(參照圖23(b)),此外,也7以軟性# 鍍來取代銀電鍍,只要考慮光的反射 可^使用金電 千興導線作業性來
第55頁 517402
適當地$定電鍍的材料與厚度。 , _ 1 4接著、’在第3製程中,將其焊接在另外形成的熱傳導 肽^。以链或鋼等熱傳導性良好的金屬來形成柱狀(角 ^或圓柱)的熱傳導體(突起部)14,使用具有透光性的接 。膠將LED晶片2焊接在熱傳導體14的頂面(參照圖23 (c))。 ,f著’在第4製程中將上述的熱傳導體14壓入基板 3 。,從基板3側將封裝有LED晶片2的熱傳導體14壓入在基 板3及絕緣構件4上分別形成的連通孔丨3及孔6内(參照圖 23(d))。此時’因為熱傳導體14是被壓入設在基板3,上的 連通孔13内,所以熱傳導體14與基板3,會緊密黏接,使得 熱傳導體14與基板3,之間的熱傳導變大。 然後,在第5製程中進行電性連接。在LED晶片2頂面 的電極與導線部8之間,藉由直徑為例如25#m的金的接合 線9來加以連接(參照圖23(e))。 最後,在第6製程中進行封裝。將led晶片2的藍色發 光所勵起,進行互補色之黃色發光的螢光體粒子在^樹脂X中 加以分散之密封樹脂(密封材料)10,注入到凹處5,中,將 LED晶片2與接合線9加以密封(參照圖23(f))。 在本實施形態中,使用上述的製造方法來製造光源裝 置1,因為將LED晶片2預先封裝在熱傳導體14中,可以使 侍L E D晶片2被焊接的熱傳導體14的部位成為平坦,使得平 面度變好’使得LED晶片2容易被封裝。因為封裝包含led 晶片2的突台部11時,是將熱傳導體1 4壓入設在基板3,上
第56頁 517402 五、發明說明(51) 的連通孔1 3内來形成,與使用切削加工來形成突台部1 1時 相比,可以降低加工費用。 在上述的各實施形態中說明了各部份的尺寸,但是各 部份的尺寸並不僅限定在上述的尺寸中,只要適當地設定 各部份的尺寸即可。 此外,在上述一部份的實施形態的中,說明了在密封 樹脂中包含螢光體來將LED晶片2的光加以變換,此情況也 可以適用在其他全部的實施形態上。 【產業上的利用可能性】 很廣源、,在應用的產業領域中具有 輸出,例如可以$性L藉由改進散熱性能可以產生較大的 的光源、交通传號為照明用光源、各種開關的指示顯示用 源、及廣告官^ =用的光源、汽車的各種警告顯示用的光 一 一得顯示用的光源等。
517402 圖式簡單說明 【圖式之簡單說明】 圖1 (a)、(b)是說明本發明的實施形態1的光源裝置,(a) 為剖面圖,(b )為頂視圖。 圖2是說明實施形態2的光源裝置的剖面圖。 圖3 ( a )、( b )是說明實施形態3的光源裝置的剖面圖。 圖4(a)、(b)是說明實施形態4的光源裝置之剖面圖。 圖5是說明實施形態5的光源裝置的剖面圖。 圖6是說明實施形態6的光源裝置的剖面圖。 « 圖7是說明實施形態7的光源裝置的剖面圖。 圖8說明實施形態8的光源裝置的剖面圖。 圖9是說明實施彬態9的光源裝置的剖面圖。 圖1 0是說明實施形態1 0的光源裝置的剖面圖。 圖11是說明實施形態11的光源裝置的剖面圖。 圖1 2 ( a)、( b )是說明實施形態1 2的光源裝置,(a)為剖面 圖,(b)為頂視圖。 圖1 3 (a)、( b)是說明實施形態1 3的光源裝置,(a)為剖面 圖,(b)為頂視圖。 圖1 4是說明實施形態14的光源裝置的剖面圖。 圖1 5是說明實施形態1 5的光源裝置的剖面圖。 圖1 6是說明實施形態1 6的光源裝置的剖面圖。 圖1 7是說明實施形態1 7的光源裝置的剖面圖。 圖1 8是說明實施形態1 8的光源裝置的剖面圖。 圖1 9是說明實施形態1 9的光源裝置的剖面圖。 圖20(a)〜(e)是說明實施形態20的光源裝置的各製程之剖
第58頁 517402 圖式簡單說明 面圖。 圖21(a)〜(d)是說明實施形態21的光源裝置的各製程之剖 面圖。 圖2 2 ( a )〜(e )是說明實施形態2 2的光源裝置的各製程之剖 面圖。 圖23(a)〜(f)是說明實施形態23的光源裝置的各製程之剖 面圖。 圖24是習知的光源裝置的剖面圖。 圖2 5是習知的另一種光源裝置的剖面圖。 【符號說明】 1光源裝置 2 LED晶片 3散熱板 4a伸出部 4絕緣構件 5圓洞 6孔 7晶片接合膠 8 導線部 9,21接合線 1 0, 密封樹脂 11突台部 12凹處 13連通孔 第59頁 517402 圖式簡單說明 '1 4熱傳導體(突起部) 15 間隙 16凹處 17 凸部 18 反射膜 31引線架 3 1 a 凹處 31, 32引線架 Φ 3 3 密封樹脂 9 1 導線基板 92 LED晶片 9 6 密封樹脂 9 11凹陷 9 1 2金屬基板 9 1 3 絕緣體膜層 9 1 5 導線圖案 Φ
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Claims (1)

  1. 517402 六、申請專利範圍 h 一種光源裝置,用以射出來自LED晶片(2)的光,其特 徵為具備: 寺 散熱板(3) ’具有熱傳導性; 絶,構件(4 ),没置在該散熱板(3 )的至少一邊的表面 上,與該散熱板(3 )相對的位置上形成貫通的孔(5、5,、 6); 該LED晶片(2),對到從此孔(5、5,、6)露出的該散埶 板(3)的位置,進行熱結合來配置; …、
    導線部(8),設置在該絕緣構件(4)上,藉由該絕緣構 件(4)來與該散熱板(3)在電性上絕緣;及 連接構件(9、21),將該導線部(8)與該LED晶片(2)的 電極之間做電性上連接。 2:如申請專利範圍第丨項的光源裝置,其更具備:密封材 料(10、10’),填充在該孔(5、5,、6)中,將該LED晶片 (2)及該連接構件(9、21)的全體加以密封。
    3·如+申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,與該LED晶片 (2)藉由該連接構件(9、21)來作電性上連接的該導線部 ^的部位係設置在該孔(6 )中,較該絕緣構件(1)中設置 該散熱板(3)面的不同面侧更接近於該散熱板侧。 4·如+申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,與該LED晶片 (2)藉由該連接構件(9、21)作電性上連接的該導線部(8) 的部位係設置在該孔(6 )上,將該密封材料(1 〇、1 〇,)填充 到該孔(6 )的開口附近為止。 5·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,於設置在該
    第61頁 517402 六、申請專利範圍 絕緣構件(4 )上的該孔(6)的該散熱板側的開口邊緣上,設 置向内側突出的伸出部(4a),在此伸出部(4a)上至少配置 部分的該導線部(8 ); 在該散熱板(3)中’具有突台部(11),其突出到該絕 緣構件(4)側上,被插入該絕緣構件(4)的孔(6 )中,將該 LED晶片(2)與此突台部(11)相對,進行熱結合來配置; 於配置在該伸出部(4 a )上的導線部(8 )的部位上與該 LED晶片(2)的電極作電性上連接。
    6 ·如申請專利範圍第5項的光源裝置,其中,該連接構件 (9、2 1 )是由金屬線所形成,關於該絕緣構件(4)及該散熱 板(3)的接合方向,使連接該金屬線一端的該LED晶片(2) 的位置與連接該金屬線的另一端的該導線部(8 )之位置的 高度大約相同。 7 ·如申請專利範圍第5項的光源裝置,其中,關於該絕緣 構件(4)及該散熱板(3)的接合方向,使封裝該LED晶片(2) 的該突台部(11)與在電性上連接該LE1)晶片(2)的該導線部 (8)的位置的高度大約相同。
    8·如申請專利範圍第5項的光源裝置,其中,該突台部 (11) 藉由在該散熱板(3)中與該絕緣構件(4)相反侧的面 上進行錘擊加工來形成凹處,在該散熱板(3)中的該絕緣 構件(4)侧的面上被錘擊而形成。 9·如申請專利範圍第5項的光源裝置,其中,該散熱板(3) ^括形成與該孔(6)相連通的連通孔(1 3)的基板(3,),及 女裝在此連通孔(1 3 )之前端突出到絕緣構件(4)侧的突起
    第62頁 517402
    部(14) (11)。 且以戎突起部(丨4)的前端部來構成該突台部 10·Λ=專利範圍第5項的光源裝置’其巾,該孔⑷與 該犬〇 4 (11)之間存在有間隙(丨5 )。 11.如中請專利範圍第2項的光源裝置,其中,將該絕緣構 件(4)與該散熱板(3)間的接合面中之黏接劑((22)的儲留 部(4d),設置在該孔(6)的周圍,該絕緣構件(4)的接合面 與該散熱板(3)的至少一處上。 1 2·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,該散熱板 (3)是由導電性材料所形成,該導線部(8)包含此散熱板 (3 ) ’此散熱板(3 )與該LED晶片(2 )的電極間作電性上連 接。 1 3·如申請專利範圍第丨2項的光源裝置,其中,該散熱板 (3)具有互相在電性上為絕緣的複數個散熱板區域(3a、 3b)。 1 4·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,將該密封材 料(10、10’)的表面,形成可以將該LED晶片(2)的發光向 所希望的方向送光的透鏡(l〇a)形狀。
    15·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,在該孔(6) 的侧壁上,設置可以反射該LED晶片(2)的發光並向所希望 的方向送光的反射部(18)。 1 6·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,該密封材料 (10、10’)具有光色變換機能,可以將該LED晶片(2)所放 射的光的至少一部份轉換成特定的光色。
    第63頁 517402 六、 申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1 6項的光源裝置,其中’該密封材 料(1 0、1 〇 ’)的表面位置較該絕緣構件(4 )中的該散熱板側 不同的面來得靠近散熱板(3)側,在該孔(6 )的周壁上設置 有反射部(18),其可以反射該LED晶片(2)的發光並向所希 望的方向送光。 1 8 ·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,將該導線部 (8 )的一部份向該散熱板(3 )側延伸,以此延伸的部分來構 成外部連接端子(8d、8f )。
    1 9 ·如申請專利範圍第1 8項的光源裝置,其中,將該導線 部(8)的一部份,延伸到該絕緣構件(4)的該散熱板(3)的 對面為止。 2 0 ·如申明專利範圍弟1 8項的光源裝置,其中,將該絕緣 構件(4 )的一部份延伸到該散熱板(3 )側,使此延伸部分的 前端與該散熱板(3)中的該絕緣構件(4)相反側的面大約同 平面。 2 1 ·如申請專利範圍第2項的光源裝置,其中,該絕緣構件 (4,)、該LED晶片(2)、該導線部(8)、及該密封材料(1()、 10’)是設置在該散熱板(3)的兩個面上。
    22· —種光源裝置的製造方法,該光源裝置射出來自ίΕ]) 片(2 之光,該光源裝置的製造方法之特徵為包括: 第1製程’在由絕緣構件所構成的絕緣構件(4)上, 射出光的前面側與其背面側的兩面上開口,形成貫通此 緣構件(4 )的孔(6 ); 第2衣程在該絕緣構件(4 )的前面側上形成供電給該
    517402 六、申請專利範圍 LED晶片(2 )的供電用導線部(8 ); , 弟3製程’在②絕緣構件(4 )的背面側上,與具有熱 導性的散熱板(3)相接合; ^ ^ 第4製程,與從該孔(6)所露出的該散熱板(3)的位置 相對,並以熱結合來配置該LED晶片(2)後,藉由連接構件 (9、2 1)來將該導線部(8)與該LED晶片(2 )的電極作電性上 的連接;及 第5製程,在該孔(6)中填充具有透光性的密封材料 (10、10,),將該LED晶片(2)及該連接構件(9、21)的令鲈 加以密封。 2 3· —種光源裝置的製造方法,該光源裝置射出來自led 晶片(2 )之光,該光源裝置的製造方法之特徵為包括: 第1製程,將由絕緣構件所構成,在射出光的前面侧 與其背面側的兩面上開口,形成貫通材料的孔(6)的絕緣 構件(4 ),與設置在該絕緣構件(4 )的背面側,具有熱傳導 性的散熱板(3 )以插入成形來形成; 第2製程,在該絕緣構件(4)的前面侧的面上,形成供 電給該LED晶片(2)的供電用導線部(8); " 第3製程,與從該孔(6 )所露出的該散熱板(3 )的位置 相對’並以熱結合來配置該L E D晶片(2 )後,藉由連接構件 (9、,21)來將該導線部(8)與該LED晶片(2)的電極作電性上 的連接;及 第4製程’在該孔(6)中填充具有透光性的密封材料 (10、10 )’將該LED晶片(2)及該連接構件(9、21)的全體
    517402 申請專利範圍 加以密封 2胃4· 一種光源裝置的製造方法,該光源裝置射出來自led 晶片)之光’該光源裝置的製造方法之特徵為包括: 第1製程’形成具有熱傳導性的散熱板(3)及構成供電 給該L^ED晶片(2 )的供電用導線部(8,)的導電板; ,2 =程’在該散熱板(3 )及該導電板上進行電鍍; ^泰f 3製程,以特定的間隔來插入成形該散熱板(3 )及該 包f來形成由絕緣構件所構成的絕緣構件(4 ); 口第4|製,程,在射出發光的前面侧與其背面侧的兩面上 &仿、^心貝通該絕緣構件(4 )的孔(6 )所露出的該散熱板 由連接槿杜相對,並以熱結合來配置該LED晶片(2)後,藉 極作♦性μ 9、21)來將該導線部(8)與該LED晶片(2)的電 極作=性上的連接;及 (ίο、1〇,二程,在戎孔(6)中填充具有透光性的密封材料 加以密封。’將該LED晶片(2)及該連接構件(9、21)的全體
    第66頁
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