JP2009283385A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、複数の半導体発光素子を実装基板上に配設する際の製造時間の短縮化を図ることが可能となる照明装置を提供する。
【解決手段】本実施形態によれば、接着シート１１ａを複数個のＬＥＤ５をダイボンディングするダイボンディングエリアに一括して貼り付け、その後、レーザを用いて導体８上の領域１０に設けられている接着シート１１ｂの除去を行う。この除去を行うことによって、ＬＥＤ５の各電極１７、１８と導体８とをボンディングワイヤ６によって電気的接続が可能となるため、ＬＥＤ５の数に合わせて接着剤の塗布する部分を設ける必要がなくなり製造時間を短縮化できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＬＥＤ(発光ダイオード)チップ等の半導体発光素子を有して、例えば照明器具やディスプレイ等に使用される照明装置に関する。

従来、ＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤチップは実装基板上に接着剤を用いて接合される。接着剤は、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン系樹脂を、Ａｇ等の微粒子と混ぜ合わせることにより形成されたものもある。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−９５８５５号公報（段落0015、図３）

ここで、ＬＥＤチップを複数個実装したチップオンボード（ＣＯＢ）タイプのＬＥＤモジュールではＬＥＤチップの数に合わせて接着剤の塗布する部分を設ける必要があり、この塗布にはディスペンスやスタンピング等の方法が用いられ、その後、ＬＥＤチップをダイボンドするようにしている。しかしながら、上述したような方法の場合、ＬＥＤチップの数が多くなれば、接着剤の塗布に時間がかかり、結果としてダイボンディング工程全体の時間が長くなってしまうことがある。

本願発明は、上記に鑑みたものであり、複数の半導体発光素子を実装基板上に配設する際の製造時間の短縮化を図ることが可能となる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、装置基板と；装置基板の上に設けられた第１の接着層と；第１の接着層上に配設された半導体発光素子と；半導体発光素子の通電要素として装置基板の上に設けられた導体と；半導体発光素子と導体とを電気的に接続するワイヤと；ワイヤが接続されない箇所である導体の上に配設されており、第１の接着層と同材質からなる第２の接着層と；半導体発光素子及びワイヤを埋設してなる蛍光体樹脂層と；を具備することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、第１の接着層及び第２の接着層は透明のシート状で形成され、導体は、少なくとも表層に高反射特性を有する金属層が形成された反射層を有するものであって、第２の接着層は、導体の上に設けられたシート状の接着層のうち、導体とワイヤとを接続する箇所を除去することによって形成されていることを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

装置基板は、合成樹脂又はガラス或いはセラミックスの絶縁板を用いることができ、この場合、一枚であっても複数枚積層してなるものでもよく、又、装置基板は絶縁板の裏面に放熱促進用の金属板を積層してなるものであってもよい。第１の接着層は、装置基板の上に直接設けられてもよいし、別部材を介して間接的に設けられてもよい。半導体発光素子には例えばＬＥＤ（発光ダイオード）チップを好適に用いることができる。導体は、電気伝導率が良い銅や銀等のみで形成できる他、銅層に少なくとも１層の金属層を積層することによって反射特性を高める等の構成でもよい。ワイヤは金属細線で形成されるが、Ａｕの細線を好適に用いることができ、その線径は２０μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。第２の接着層は、導体の上に直接設けられてもよいし、別部材を介して間接的に設けられてもよい。蛍光体樹脂層には、好適にはシリコーン樹脂を用いることができるがその他エポキシ系の透光性樹脂も用いることが可能である。

そして、本発明においては、実際には接着構造には寄与しない第２の接着層を導体上に設けていることが特徴となる。これは、第２の接着層が第１の接着層と同材料であることと、すなわち同一の接着シートによって形成されていることによって、複数の半導体発光素子を装置基板の上に設ける際の製造時間の短縮化を図っているものある。

本発明の作用について説明する。本発明の照明装置を製造する際には、まず、任意の方法によって装置基板の上に導体が設けられるように装置基板を構成する。次に、装置基板の上の所望数の半導体素子を設ける領域に対応する大きさの接着シートを装置基板に設けるが、このとき、既に装置基板に設けられている導体も接着シートが覆うように設ける。そして、この状態において、ワイヤを導体にボンディング等するための導体上の領域を接着シートから外部に露出させるために例えばレーザ等を用いて当該領域部分を覆っている接着シートの一部分を除去する。この除去を行うことによって、半導体発光素子と導体とのワイヤを介しての電気的接続が可能となるため、後は適宜の方法で半導体発光素子と導体とにワイヤを接続する。

このように複数の半導体発光素子を実装基板の上に配設する照明装置であっても、個々の半導体発光素子毎に接着剤を部分塗布する必要がなくなる。

請求項１記載の発明によれば、複数の半導体発光素子を共通の接着層によって実装基板に配設する場合であっても半導体発光素子と導体とのワイヤ接続が可能となるため、複数の半導体発光素子を実装基板の上に配設する際の煩雑さを軽減することができ、製造時間の短縮化を図ることが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、接着層を接着シートで実現することができるので、複数の半導体発光素子を実装基板の上に配設する際の煩雑さをより軽減することができる。また、接着シートは透明であるため、高反射特性を有する導体の上に設けられたとしても取出効率が低下してしまうことを抑制することができる。

図１及び図２中符号１はＬＥＤモジュールを含む照明装置を示している。この照明装置１は、装置基板２、給電端子３、４、複数の半導体発光素子例えばＬＥＤチップ（以下ＬＥＤと略称する。）５、ボンディングワイヤ６，導体８、リフレクタ９及び蛍光体樹脂層１０を備えて形成されている。

図２に示すように装置基板２には、例えば積層基板好ましくは樹脂板１１の裏面に金属板１２を積層してなる金属ベースド基板が用いられている。樹脂板１１は良好な光の反射性能を得るために白色を呈するガラス粉末入りのエポキシ樹脂からなる。又、図２に示すように樹脂板１１上には第１の接着層としての接着シート１１ａがＬＥＤ５のダイボンディング工程の前に貼り付けられている。樹脂板１１は良好な光の反射性能を得るようになっているため、この機能を生かすためには接着シート１１ａは透明となっている。または接着シート１１ａが光の反射性能を得るようになっていてもよい。

また、第２の接着層としての接着シート１１ｂが後述の導体８上に設けられている。この接着シート１１ｂは、接着シート１１ａと同材質、すなわち同一の接着シートからなるものであって、導体８上においてワイヤをボンディングする領域１０の除く領域に設けられているものである。

次に、点灯された状態でのＬＥＤ５の熱を外部に放出する金属板１２は例えばアルミニウム又はその合金からなる。図１に示すように装置基板２は、照明装置１に必要とされる発光面積を得るために、所定形状例えば四角形状具体的には長方形状をなしている。

給電端子３，４は、金属層例えば銅の上にＡｕ又はＮｉのめっき層を積層してなり、後述する半導体発光素子列をなしたＬＥＤ列の一端及び他端に電気的に接続されるものであって、装置基板２に設けられている。具体的には、図１に例示したように装置基板２の一辺２ａに寄せて、この一辺２ａが延びる方向に、交互に、かつ、互いに平行に給電端子３，４が配設されている。

各ＬＥＤ５には例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のものが採用されている。これらＬＥＤ５は、例えば図３（Ｂ）に示すようにサファイア等からなる透光性の素子基板１５の一面に半導体発光層１６を積層して形成されている。半導体発光層１６は例えば青色の光を発光する。更に、各ＬＥＤ５は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように第１の素子電極１７と第２の素子電極１８を有しており、第２の素子電極１８上には例えば半田からなるバンプ１９が予め設けられている。第１の素子電極１７と第２の素子電極１８との内の一方は正極用であり、他方は負極用である。

図２，３に示すように各ＬＥＤ５は、接着シート１１ａの一面２ｅに縦横に列をなして二次元的に配設されている。各ＬＥＤ５の装置基板２への装着は、透光性の半導体発光層１６が積層された面と平行でかつ半導体発光層１６が積層されていない素子基板１５の他面が接着シート１１ａに接着されることによりなされる。この装着は、例えばバンプ１９を有しない第１の素子電極１７が装置基板２の一辺２ａと平行な他辺２ｂ側に位置されるとともに、バンプ１９を有した第２の素子電極１８が装置基板２の一辺２ａ側に位置されるように、各ＬＥＤ５の向きを揃えてなされている。これによって、各ＬＥＤ５の第１の素子電極１７と第２の素子電極１８とが、次に述べる縦列が延びる方向に交互に並べられるように各ＬＥＤ５が配設されている。

複数の導体８は、各ＬＥＤ５への通電要素としてこれらＬＥＤ５を直接に接続するために設けられ、装置基板２の金属板１２側とは反対側の樹脂板１１上に形成されている。これら導体８は所定パターンで設けられており、縦横に整列したパターン、具体的には装置基板２の長手方向に等間隔毎に点在して二列形成されている。また、導体８は、図示しない銅層に少なくとも銀層を積層することによって反射特性を高める構成で形成されている。

各ボンディングワイヤ６は、例えばＡｕの線材からなり、その線径は２０μｍ〜３０μｍである。前記縦列をなした各ＬＥＤ５と導体８同士はボンディングワイヤ６で接続されている。そしてこれは例えば、ボンディングワイヤ６のファーストボンディングされた一端が、縦列が延びる方向に隣接したＬＥＤ５の第１の素子電極１７にボールボンディングにより接続されているとともに、ボンディングワイヤ６のセカンドボンディングされた他端が、前記縦列が延びる方向に隣接した導体８にバンプ１９を介して高周波溶接によるワイヤボンディングで接続されている。ここに、ファーストボンディングとは、セカンドボンディングよりも先行して行われるボンディングを指している。このようにボンディングワイヤ６で電気的に接続された複数のＬＥＤ５の縦列と、この縦列に対して前記一辺２ａ及び他辺２ｂが延びる方向に隣接して、同じくボンディングワイヤ６で電気的に接続された複数のＬＥＤ５の縦列とは、給電端子３，４と反対側の他辺２ｂに最も近い位置のＬＥＤ５にわたって設けられたボンディングワイヤ６で電気的に接続されており前記一対の縦列が電気的に直列接続されたＬＥＤ列（半導体発光素子列）をなしている。

リフレクタ９は、一個一個又は複数個のＬＥＤ毎に対応して設けられるものではなく装置基板２上の全てのＬＥＤ５を包囲する単一の枠部材であり、例えば図１に示すように四角い枠形状をなしている。リフレクタ９は、酸化マグネシウム等からなる白色フィラーが混入された合成樹脂で成形されている。

蛍光体樹脂層１０は、リフレクタ９内に略満杯状態に充填されていて、このリフレクタ９に収容された全てのＬＥＤ５及びボンディングワイヤ６等を封止して、これらを湿気や外気等から保護して照明装置１の寿命低下を防止している。蛍光体樹脂層１０は、透光性材料、例えば透光性樹脂、具体的には熱硬化性のシリコーン樹脂からなる。この蛍光体樹脂層１０は未硬化の液状状態でリフレクタ９内に所定量注入された後に加熱炉で加熱されることにより硬化されて設けられる。

この蛍光体樹脂層１０内には図示しない蛍光体が好ましくは均一に分散された状態に混入されている。蛍光体は、各ＬＥＤ５から放出された光の一部により励起されてＬＥＤ５から放出された光の色とは異なる色の光を放射し、それによって照明装置１から出射される照明光の色を規定するために用いられている。本実施形態では、照明装置１から出射される照明光の色を白色光とするために、各ＬＥＤ５が放出する青色の光に対して補色の関係にある黄色の光を放射する蛍光体が使用されている。

各ＬＥＤ列は、それに接続されている給電端子３，４を通じて給電されることにより発光する。そのため、各ＬＥＤ５から放出される青色の光と、その一部により蛍光体樹脂層１０内で励起された蛍光体から放射された黄色の光とが混合されることにより生成された白色光が、照明装置１から被照明対象に向けて出射される。

ここで、本実施形態の照明装置１の製造方法について説明する。まず、接着シート１１ａを複数個のＬＥＤ５をダイボンディングするダイボンディングエリアに一括して貼り付ける。このとき、既に装置基板２に設けられている導体８も接着シート１１ａが覆うように設ける。その後、キュア工程に流し、仮固定した後、レーザを用いて導体８上の領域１０に設けられている接着シート１１ｂの除去を行う。この除去を行うことによって、ＬＥＤ５の各電極１７、１８と導体８とをボンディングワイヤ６によって電気的接続が可能となるため、後は各々のＬＥＤ５と導体８とをボンディングして配線パターン処理を行う。そして、未硬化の液状状態である蛍光体樹脂層１０をリフレクタ９内に所定量注入された後に加熱炉で加熱される。

このように本実施形態によれば、接着シート１１ａがＬＥＤ５のダイボンディング工程の前に貼り付けられているので、ＬＥＤ５の数に合わせて接着剤の塗布する部分を設ける必要がなくなり製造時間を短縮化できる。また、一枚の接着シート１１ａを用いて複数のＬＥＤ５を実装基板２に配設する場合であっても、例えば、本実施形態のような除去を行わないとワイヤ６の接続を各ＬＥＤ５の電極間のみで行う方法を実施することになるが、これは非常に煩雑であるため製造効率を向上させるのが困難となる。

また、本実施形態によれば、樹脂板１１（すなわち接着シート１１ａが配設される下地層）と導体８（すなわち接着シート１１ｂが配設される下地層）とが各々良好な光の反射性能を得るものであるため、これらの反射性能を極力損なわないように接着シート１１ａ、１１ｂは各々透明としている。これによって、一枚の接着シート１１ａ、１１ｂを用いて製造効率を高めた照明装置１であってもＬＥＤ５からの取出効率が低くなってしまうことを防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置を一部切欠いて示す正面図。 図２の一部を拡大して示す断面図。 （Ａ）は図１の照明装置が備えるＬＥＤチップを示す正面図。（Ｂ）は同ＬＥＤチップを示す側面図。

符号の説明

１…照明装置、２…装置基板、２ｅ…接着シートの一面、５…ＬＥＤ（半導体発光素子）、６…ボンディングワイヤ、８…導体、１０…蛍光体樹脂層、１１ａ…第１の接着層、１１ｂ…第２の接着層

Claims (2)

1. 装置基板と；
   装置基板の上に設けられた第１の接着層と；
   第１の接着層上に配設された半導体発光素子と；
   半導体発光素子の通電要素として装置基板の上に設けられた導体と；
   半導体発光素子と導体とを電気的に接続するワイヤと；
   ワイヤが接続されない箇所である導体の上に配設されており、第１の接着層と同材質からなる第２の接着層と；
   半導体発光素子及びワイヤを埋設してなる蛍光体樹脂層と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 第１の接着層及び第２の接着層は透明のシート状で形成され、
   導体は、少なくとも表層に高反射特性を有する金属層が形成された反射層を有するものであって、第２の接着層は、導体の上に設けられたシート状の接着層のうち、導体とワイヤとを接続する箇所を除去することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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