JP5074860B2 - 発光装置および発光装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、リード状載置基板上に上下電極型発光ダイオードの下部電極を接合し、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極とリード状接続基板とを導電性接続部材によって接続した発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。本発明は、絶縁ケースの内部に球状凹面反射部を備え、前記上下電極型発光ダイオードからの光を前記絶縁ケースの内方に照射した後、前記球状凹面反射部で集光して遠くに照射することができる発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。

本発明は、金線をワイヤーボンディングで接続する代わりに上下電極型発光ダイオードの下部電極とリード状載置基板、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材とリード状接続基板との接続を共晶ハンダで接続することにより、前記ワイヤーボンディングによる振動または熱による発光層の損傷を防止することができる上下電極型発光ダイオードからなる発光装置および発光装置の作製方法に関するものである。

図４（イ）から（ハ）は従来例で、（イ）はパッケージに上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態の断面図、（ロ）は（イ）の拡大図、（ハ）はパッケージおよび上下電極型発光ダイオードの平面図である。図４（イ）から（ハ）において、上下電極型発光ダイオード組立体は、金属基板４２、４４と、前記金属基板４２と４４の間に設けられているスリットまたは弾性を有する絶縁部材４３と、上下電極型発光ダイオード４１と、前記金属基板４４と前記上下電極型発光ダイオード４１の上部電極４１１を接続する通電部材４５と、前記金属基板４２、４４に取り付けられ、反射膜４６１が形成されている反射枠４６とから少なくとも構成されている。前記反射枠４６は、底部から上方に広がるように傾斜した反射膜４６１を有するほぼ筒状体からなる。

前記金属基板４２には、上下電極型発光ダイオード４１が収納できる収納凹部４２１が形成されている。前記上下電極型発光ダイオード４１は、上部電極４１１と下部電極４１２が設けられている。前記金属基板４２、４４には、予めマスクにより、パッケージ電極（図４に示されていない）が金および／または銀メッキ等により形成される。

前記金属基板４２の一方に形成されたパッケージ電極は、前記上下電極型発光ダイオード４１の下部電極４１２と、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオード４１の上部電極４１１は、通電部材４５により、前記金属基板４４に形成されたパッケージ電極と、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオード４１および通電部材４５が存在していない金属基板４２、４４の表面には、後述する反射枠４６の内部に相当する領域に金および／または銀メッキ４６２、４６３が施され、上下電極型発光ダイオード４１の発光を効率良く反射させる。

図４（ハ）において、上下電極型発光ダイオード４１の上部電極４１１は、目の字状に開口部４１３を有し、この部分から光を効率良く照射する。前記開口部４１３は、目字状以外に、日字状、ロ字状、コ字状等、各種変形が可能である。また、通電部材４５は、たとえば、２本の接続部４５１を有し、前記上下電極型発光ダイオード４１の上部電極４１１の一部に接続されている。また、前記通電部材４５の金属基板４４側は、広い面積を有し、前記金属基板４４に形成されたパッケージ電極と接続される。前記通電部材４５は、前記上部電極４１１および前記金属基板４４と、たとえば、共晶ハンダにより接続される。

前記発光装置は、たとえば、特願２００６−２８２６３４号に詳細が記載されている。
特願２００６−２８２６３４号

前記特許出願に記載されている発光装置は、上下電極型発光ダイオードが反射枠の内部に設けられている。そして、前記上下電極型発光ダイオードは、反射枠の奥深い部分において、透明絶縁部材によって封止されており、必ずしも放熱性が良くなかった。また、前記上下電極型発光ダイオードからの光は、金属基板の間に設けられているスリットまたは絶縁部材を介して外部後方に放射され、効率の点で欠点があった。また、前記上下電極型発光ダイオードからの光は、反射枠によって拡散されるため、投光機またはサーチライトのように一点に光を集光して、遠くに照射することができなかった。

以上のような課題を解決するために、本発明は、上下電極型発光ダイオードからの光の効率が良く、集光した光を遠くに照射することができる発光装置および発光装置の作製方法を提供することを目的とする。本発明は、組立および量産性に優れ、大電流および熱応力に耐えるとともに、高い強度で保持される発光装置および発光装置の作製方法を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の発光装置は、内部に球状凹面反射部を備えた絶縁ケースと、前記絶縁ケース内部に充填されている透明部材からなる第１の充填部材と、前記第１の充填部材上に形成された蛍光体含有膜体と、一方の電極に接続されたリード状載置基板と、他方の電極に接続され、前記リード状載置基板と対向する位置に配置されたリード状接続基板と、前記リード状載置基板の下に下部電極が接合され、前記蛍光体含有膜体に真上に接近して設けられている上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記リード状接続基板とを接合する導電性接続部材と、前記絶縁ケース内の第１の充填部材上に、少なくとも上下電極型発光ダイオードを除き、前記リード状載置基板およびリード状接続基板を固定する透明部材からなる第２の充填部材とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の発光装置は、第１発明における第１の充填部材に設けられた半球状凹部と、前記半球状凹部に設けられた蛍光体含有膜体とが設けられていることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の発光装置において、第１発明または第２発明の蛍光体含有膜体は、前記第１の充填部材に設けられた半球状凹部から突出し、リード状載置基板およびリード状接続基板に達していることを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の発光装置は、第１発明から第３発明の絶縁ケースにおける開口部の上部両端部に前記リード状載置基板およびリード状接続基板のリード部を嵌合する切欠き部が設けられていることを特徴とする。

（第５発明）
第５発明の発光装置は、第１発明から第４発明のリード状載置基板と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記導電性接続部材、および前記導電性接続部材とリード状接続基板とがハンダによって接続されていることを特徴とする。

（第６発明）
第６発明の発光装置は、第１発明から第５発明の導電性接続部材が金線リボンからなることを特徴とする。

（第７発明）
第７発明の発光装置は、第１発明から第６発明のリード状載置基板に連設されている一方の電極およびリード状接続基板に連設されている他方の電極が絶縁ケースの幅に近い幅を有するとともに、少なくとも一方に取り付け孔が設けられていることを特徴とする。

（第８発明）
第８発明の発光装置は、第１発明から第６発明のリード状載置基板に連設されている一方の電極およびリード状接続基板に連設されている他方の電極が前記絶縁ケースの幅に近い幅を有するとともに、前記絶縁ケースの外周に沿って折りまげられていることを特徴とする。

（第９発明）
第９発明の発光装置は、第１発明から第８発明の蛍光体含有膜体が上下電極型発光ダイオードの下近傍に設けられているとともに、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有されていることを特徴とする。

（第１０発明）
第１０発明の発光装置は、第１発明から第９発明のリード状載置基板に連設され、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の一方の電極と、前記リード状接続基板に連設され、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の他方の電極と、前記一方および他方の電極の両側部に設けられたスリットと、前記スリット、前記一方の電極、および前記他方の電極を囲むリードフレーム端部、前記一方の電極および他方の電極と前記リードフレーム端部とを分離する脆弱部とを備えていることを特徴とする。

（第１１発明）
第１１発明の発光装置は、第１発明から第１０発明において、第１の充填部材と第２の充填部材とが同じ透明性絶縁部材からなることを特徴とする。

（第１２発明）
第１２発明の発光装置は、第１発明から第１１発明において、リード状載置基板、リード状接続基板、電極が銅、アルミニウム、これらの合金に金および／または銀がメッキされ、厚さが０．３ｍｍないし１．５ｍｍからなることを特徴とする。

（第１３発明）
第１３発明の発光装置は、第１発明から第１１発明において、リード状載置基板、リード状接続基板、電極が銅、アルミニウム、これらの合金と、金および／または銀が積層され、厚さが０．３ｍｍないし１．５ｍｍからなることを特徴とする。

（第１４発明）
第１４発明の発光装置の作製方法は、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近傍位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と導電性接続部材、および前記導電性接続部材と前記リード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程とからなる組み立て発光部品を製造する工程（Ａ）と；
内部にほぼ球面状凹部を有する絶縁ケースの凹面に反射部を形成するケース体を成形する工程（Ｂ）と；
透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填する工程と、前記第１の充填部材上で、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に蛍光体含有膜体を形成する工程と、前記絶縁ケースの上面に前記発光部品を載置し、前記絶縁ケース内部で、上下電極型発光ダイオードの近傍を除いた部分に透明部材からなる第２の充填部材で充填して、前記リード状載置基板およびリード状接続基板を前記絶縁ケースに固定する工程とからなる発光装置の組み立て工程（Ｃ）と；
から少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第１５発明）
第１５発明の発光装置の作製方法において、第１４発明における発光装置の組み立て工程（Ｃ）は、透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填するとともに、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に凹部を設ける工程と、前記第１の充填部材上の凹部に蛍光体含有膜体を形成する工程とを少なくとも備えていることを特徴とする請求項１４に記載されたた発光装置の作製方法。

（第１６発明）
第１６発明の発光装置の作製方法において、第１４発明または第１５発明における発光装置の組み立て工程（Ｃ）は、透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填するとともに、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に凹部を設ける工程と、前記第１の充填部材上の凹部に、前記リード状載置基板およびリード状接続基板に達する底部が球面からなる蛍光体含有膜体を設ける工程とを少なくとも備えていることを特徴とする。

（第１７発明）
第１７発明における発光装置の作製方法は、第１４発明から第１６発明のリードフレーム端部の分離が予め設けられた脆弱部によって行われることを特徴とする。

（第１８発明）
第１８発明における発光装置の作製方法は、第１４発明または第１７発明のリードフレーム端部を分離した後、一方の電極および他方の電極を前記絶縁ケースに沿って折りまげる工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第１９発明）
第１９発明における発光装置の作製方法は、第１４発明から第１８発明のリードフレームの加工および上下電極型発光ダイオードの取り付け工程と、絶縁ケースの作製工程および発光装置の組立工程とが別の場所および／または異なる時間に行われることを特徴とする。

本発明によれば、上下電極型発光ダイオードから照射される光が、絶縁ケースの内部に形成されている球状凹面反射部に反射されて、狭い範囲に集光されて遠くを照射する投光機またはサーチライトにすることができる。

本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードは、前記絶縁ケースの開口部近傍において、金線リボン等の導電性接続部材を介して、リード状載置基板およびリード状接続基板に接続されているため、放熱性がよく、大きな電流を流すことができる。

本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの下部電極とリード状載置基板、上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、および前記導電性接続部材とリード状接続基板との接続を共晶ハンダを使用することにより、たとえば、他の印刷配線基板等との接続が通常のハンダを使用することができるようになり、ワイヤボンドの接合のように、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品のない上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を得ることができる。

本発明によれば、電極、リード状接続基板、板状の導電性接続部材、リード状載置基板、電極をリードフレームとすることにより、生産性を向上させることができた。前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられたリードフレームと絶縁ケースとの取り付け、および透明部材からなる充填部材による封止が容易になった。

本発明によれば、金線リボン等の板状導電性接続部材によりリード状接続基板と接続しているため、振動に強く、この部分を充填部材によって封止する必要がなくなった。

（第１発明）
第１発明の発光装置は、蛍光体含有膜体が設けられた絶縁ケースと、前記絶縁ケースに取り付けられ、上下電極型発光ダイオードが接合された電極等からなるリードフレームとから構成されている。前記絶縁ケースは、上部に開口部を有するとともに、内部に球状凹面反射部を備えた角形または丸形の立方体からなるものである。前記絶縁ケースは、内部に透明部材からなる第１の充填部材が充填されており、前記第１の充填部材の上に蛍光体含有膜体が上下電極型発光ダイオードの近傍まで形成されている。

前記リードフレームは、一方の電極に接続されたリード状載置基板と、他方の電極に接続され、前記リード状載置基板と対向する位置に絶縁的に配置されたリード状接続基板とから少なくとも構成されている。前記リード状載置基板および前記リード状接続基板は、幅の狭いリード部を介して、前記一方の電極および他方の電極に連設されている。上下電極型発光ダイオードの下部電極は、前記リード状載置基板上に接合され、前記蛍光体含有膜体の真上に接近して設けられている。前記上下電極型発光ダイオードの上部電極は、前記リード状接続基板と導電性接続部材によって接合されている。

透明部材からなる第２の充填部材は、少なくとも上下電極型発光ダイオードを除いて、前記絶縁ケースの内部に充填され、リード状接続基板、リード状載置基板を固定する。前記上下電極型発光ダイオードからの光は、前記蛍光体含有膜体を通過した後、球状凹面反射部によって集光され、遠く離れた部分を照射することができる。また、リード状接続基板、リード状載置基板、導電性接続部材は、大電流を流すことができるとともに、放熱性に優れた導電性基板から構成されている。第１発明の発光装置は、放熱性に優れ、大電流を流すことができるため、光が集光され、たとえば、２０ｍまたは３０ｍ先を照らすことができる投光機、サーチライトとすることができる。

（第２発明）
第２発明の発光装置は、上下電極型発光ダイオードの発光部近傍に第１の充填部材からなる半球状凹部が設けられている。前記半球状凹部は、表面に蛍光体含有膜体が設けられている。上下電極型発光ダイオードから放射された光は、前記蛍光体含有膜体によって所望の色となり、前記球状凹面反射部から絶縁ケースの外部に照射される。

（第３発明）
第３発明の発光装置は、蛍光体含有膜体が前記第１の充填部材より上で、リード状載置基板およびリード状接続基板に達するように設けられている。前記蛍光体含有膜体の底部は、第１発明または第２発明と同様に、半球状凹部を有する。第２発明および第３発明は、蛍光体含有膜体自体で構成すること、あるいは透明部材に蛍光体含有膜体を形成することもできる。

（第４発明）
第４発明の発光装置は、絶縁ケースにおける反射開口部の上部両端部にリード状載置基板およびリード状接続基板を嵌合する切欠き部が設けられている。前記リード状載置基板およびリード状接続基板の固定は、透明部材からなる第２の充填部材を充填して、前記上下電極型発光ダイオードおよび導電性接続部材とともに封止する。前記発光装置は、信頼性の高い集光を遠くに照射できる。

（第５発明）
第５発明の発光装置は、リード状載置基板と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記導電性接続部材、たとえば、金線リボン、および前記導電性接続部材とリード状接続基板が共晶ハンダによって同時に接合されている。前記上下電極型発光ダイオードの上下電極、リード状載置基板、導電性接続部材、リード状接続基板の接続は、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。前記共晶ハンダは、たとえば、金と錫（２０％）、金と錫（９０％）、金とシリカ（３．１５％）、金とゲルマニウム（１２％）、その他、錫−銅−ニッケル系、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−ビスマス−インジウム系、錫−亜鉛系共晶ハンダがある。

（第６発明）
第６発明の発光装置は、導電性接続部材が金線リボンから構成されている。前記金線リボンは、短冊状で薄い板状に成形されているため、大電流を流すことができるだけでなく、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極とリード状接続基板とを接続する際に、長さを変えたり、接合面積を大きくすることができ、取り付けが容易で、かつ、放熱性および信頼性の高い接合が可能である。

（第７発明）
第７発明の発光装置は、リード状載置基板に接続されている一方の電極およびリード状接続基板に接続されている他方の電極が前記絶縁ケースの幅に近い幅を有するため、大きな面積の放熱板となり、大電流を流すことができる。また、前記放熱板となる電極部分は、少なくとも一方に取り付け孔が設けられており、放熱と取り付けが同時に行うことができる。

（第８発明）
第８発明の発光装置は、リード状載置基板に接続されている一方の電極およびリード状接続基板に接続されている他方の電極が前記絶縁ケースの幅に近い幅を有している。前記絶縁ケースの幅に近い電極は、前記絶縁ケースの外部両側面に沿って折りまげられている点で第５発明と異なっている。前記一方の電極および他方の電極は、前記絶縁ケースの両側に沿って折りまげられ、さらに、前記絶縁ケースの裏側に達し、中央部において絶縁することができる。前記絶縁ケースの外部両側面に沿って折り曲げられた電極は、優れた放熱性を有するとともに、取り付けに際し、直接ハンダ付け等によって他の部材に載置して取り付けられる。

（第９発明）
第９発明の発光装置は、蛍光体含有膜体が前記上下電極型発光ダイオードの下近傍に設けられている。前記蛍光体含有膜体は、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有されている。前記上下電極型発光ダイオードは、たとえば、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体、または、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。

（第１０発明）
第１０発明の発光装置は、互いに対向して絶縁的に配置されたリード状載置基板およびリード状接続基板、前記リード状載置基板に接続された一方の電極、および前記リード状接続基板に接続された他方の電極がスリットおよび脆弱部を介して一体に接続されているリードフレームから構成されている。また、前記リード状載置基板は、上下電極型発光ダイオード載置部と、幅の狭いリード部と、前記リード部に連設され、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の一方の電極とから構成されている。前記リード状接続基板は、導電性接続部材と接合する部分と、幅の狭いリード部と、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の他方の電極とから構成されている。

前記リードフレームは、前記一方および他方の電極の両側部に設けられたスリットと、前記スリット、前記一方の電極、および前記他方の電極を囲むリードフレーム端部、前記一方の電極および他方の電極と前記リードフレーム端部とを分離する脆弱部とを備えている。前記上下電極型発光ダイオード等が搭載されたリードフレームは、前記上下電極型発光ダイオードを下方に向けて前記絶縁ケースに設けられた蛍光体含有膜体に接近して取り付けられる。前記脆弱部は、前記上下電極型発光ダイオード等を透明部材からなる第２の充填部材によって封止され、固化した後に分離される。

（第１１発明）
第１１発明の発光装置は、第１の充填部材と第２の充填部材とは、同じ透明部材からなる絶縁部材で構成され、光が反射膜から反射する際に、屈折率の違いにより乱反射が起こらないようにしている。

（第１２発明）
第１２発明の発光装置におけるリード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、またはこれらの合金に金および／または銀がメッキされ、光の反射効率、放熱性、共晶ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。

（第１３発明）
第１３発明の発光装置におけるリード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、これらの合金と、金および／または銀が積層されて、光の反射効率、放熱性、共晶ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。第１０発明および第１１発明におけるリード状載置基板およびリード状接続基板の厚さは、０．３ｍｍより薄い場合、電流を流す量が少なく、放熱効果も少ない。また、前記厚さは、電流容量および放熱効果を考慮した際に、１．５ｍｍより厚くしても、材料が無駄であり、意味がないことが判った。

（第１４発明）
第１４発明の発光装置の作製方法は、ケース体とリードフレームとを別々に作製した後、前記両者を組み立てることができる。すなわち、前記発光装置の作製方法は、発光部品を製造する工程（Ａ）と、ケース体を成形する工程（Ｂ）と、発光装置の組み立て工程（Ｃ）とから構成されている。前記発光部品を製造する工程（Ａ）は、リードフレーム成形工程と、前記リードフレーム、上下電極型発光ダイオードの上下電極、および導電性接続部材をハンダによって接続する工程とから構成されている。

前記リードフレーム成形工程は、一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近傍位置に、互いに絶縁して対向配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形する。前記接合工程は、前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と導電性接続部材、および前記導電性接続部材と前記リード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する。

ケース体成形工程（Ｂ）は、内部にほぼ球面状凹部を有する絶縁ケースの凹面に反射部を形成するケース体を成形する。

発光装置の組み立て工程（Ｃ）は、第１の充填部材を充填する工程と、蛍光体含有膜体を形成する工程と、第２の充填部材を充填する工程とから構成されている。第１の充填部材を充填する工程は、透明部材からなる第１の充填部材を前記ケース体内部で、絶縁上下電極型発光ダイオードの近傍に充填する。前記充填された第１の充填部材上には、蛍光体含有層が形成される。その後、前記ケース体の上面には、前記発光部品が載置され、ケース体内部に透明部材からなる第２の充填部材が前記上下電極型発光ダイオード近傍を除いて充填される。前記第２の充填部材は、前記リード状接続基板およびリード状載置基板を固定することができる。

（第１５発明）
第１５発明における発光装置の作製方法は、発光装置の組み立て工程（Ｃ）において、透明部材からなる第１の充填部材に凹部が設けられている。前記凹部は、蛍光体含有膜体が形成されている。上下電極型発光ダイオードから放射される光は、前記凹部に設けられている蛍光体含有膜体を通過することにより、所望の色に変換され、絶縁ケース内面の反射部から反射される。

（第１６発明）
第１６発明における発光装置の作製方法は、発光装置の組み立て工程（Ｃ）において、透明部材からなる第１の充填部材に設けられている凹部が設けられている。前記凹部に設けられた蛍光体含有膜体は、前記上下電極型発光ダイオードの近傍であるとともに、前記リード状載置基板およびリード状接続基板に達するように設けられる。

（第１７発明）
第１７発明における発光装置の作製方法は、リードフレームを予め決められた力によって分離できる脆弱部が設けられる。前記脆弱部は、スリット方向または前記スリット方向に直角な方向のいずれかに設けることができる。

（第１８発明）
第１８発明における発光装置の作製方法は、前記絶縁ケースに取り付けられた前記リードフレームの脆弱部から分離した後、一方の電極および他方の電極を前記絶縁ケースの外周面に沿って折り曲げる。前記折り曲げられた一方の電極および他方の電極は、電力を供給するとともに、電流による熱を放散させることができる。

（第１９発明）
第１９発明における発光装置の作製方法は、絶縁ケースの作製、リードフレームの作製、絶縁ケースとリードフレームの組み立てを同時進行または別々に分けて処理することができ、効率良く発光装置を作製することができる。すなわち、前記リードフレームの加工、上下電極型発光ダイオードの取り付け、絶縁ケースの作製工程を任意の時間に処理し、最後に発光装置を組み立てることができる。

図１（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）は絶縁ケースと上下電極型発光ダイオードが取り付けられているリードフレームとを組み立てた状態を説明するための概略斜視図、（ロ）は発光装置の断面図、（ハ）は発光装置の側面断面図、（ニ）は投光断面図である。図１（イ）から（ハ）において、発光装置１１は、球状凹面反射部１３を備えた絶縁ケース１２と、前記絶縁ケース１２の切欠部１２１、１２２を介して前記絶縁ケース１２に取り付けられたリードフレーム２１とから構成されている。前記絶縁ケース１２の形状は、一方に開口部を有する正立方体、直方体、円形筒状体、楕円状の直方体等にすることができる。

前記絶縁ケース１２は、底部から上部開口部にかけて球状凹面部が成形され、その上面に球状凹面反射部１３が形成されている。前記球状凹面反射部１３には、透明部材からなる第１の充填部材１４が充填され、その上に蛍光体含有膜体１６が設けられている。また、絶縁ケース１２の開口部における両端には、前記リードフレーム２１を取り付ける切欠き部１２１、１２２が成形されている。

前記リードフレーム２１は、一方の電極２６と他方の電極２７が両端部に連設されている。一方の電極２６は、幅が狭いリード部を介して、先端部に上下電極型発光ダイオード３５を載置する前記リード部よりやや広い面積のリード状載置基板２８が連設されている。他方の電極２７は、幅が狭いリード部を介して、導電性接続部材３６と接続するリード状接続基板２９が連設されている。前記リード状載置基板２８は、前記リード状接続基板２９と絶縁的に対向して配置されている。

また、前記一方の電極２６および他方の電極２７は、図示されていない部材に取り付けるための取付孔３０、３１が設けられている。さらに、前記一方の電極２６および他方の電極２７は、両端部のリードフレーム端部２２、２３に接続され、両側端部がスリット２４、２５によって囲まれているとともに、前記リードフレーム２１との接続部が、たとえば、脆弱部により接続され、最終製品となる前に前記脆弱部によって簡単に分離される。また、リードフレーム端部２２、２３は、一方の電極２６および他方の電極２７と前記スリット２４、２５の周囲を囲んでいる。

前記発光装置１１の組立は、前記リードフレーム２１を裏側に向けて上下電極型発光ダイオード３５の下部電極が前記リード状載置基板２８上に、たとえば、共晶ハンダにより接合される。次に、前記上下電極型発光ダイオード３５の上部電極（図示されていない）および前記リード状接続基板２９は、導電性接続部材３６と、たとえば、共晶ハンダによって接合される。前記各部の接合は、通常、ハンダが所定の接合部におかれ、リフロー炉を通過させることにより、同時に行われる。

前記上下電極型発光ダイオード３５が取り付けられたリードフレーム２１は、前記上下電極型発光ダイオード３５を下方向に向けて、前記絶縁ケース１２の切欠部１２１、１２２に取り付けられる。前記上下電極型発光ダイオード３５は、蛍光体含有膜体１６にできるだけ接近して配置される。その後、透明部材からなる第２の充填部材１５は、前記絶縁ケース１２の内部に充填され、前記上下電極型発光ダイオード３５、導電性接続部材３６、蛍光体含有膜体１６の近傍を除き、リード状載置基板２８、リード状接続基板２９を封止して固定する。

前記導電性接続部材３６、前記リード状載置基板２８、およびリード状接続基板２９は、１Ａ以上の電流を流しても、焼き切れない厚さのものである。特に、前記導電性接続部材１６は、たとえば、短冊状の金線リボンにすることにより、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができだけでなく、面積が広いため取り付けも容易で、かつ、堅固にできるようになった。

また、前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、厚さを０．３ｍｍから１．５ｍｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。本出願人は、前記リード状載置基板およびリード状接続基板の厚さを０．３ｍｍより薄くした場合、流す電流の量が少なく、放熱効果も少なく、前記厚さを電流容量および放熱効果を考慮した際に、１．５ｍｍより厚くしても、材料が無駄であり、意味がないことが判った。

前記リード状載置基板２８およびリード状接続基板２９は、アルミニウムまたは銅、あるいはこれらの合金からなり、必要に応じて、金および／または銀メッキが施される。前記メッキは、接合部以外、反射枠の球状凹面反射部に施すことで、上下電極型発光ダイオードからの光を効率良く照射することができるだけでなく、共晶ハンダ処理に適しており、信頼性の高い発光装置を得ることができる。前記接合部における金および／または銀メッキは、共晶ハンダの濡れ性を向上させるだけでなく、電流の導電性向上、光反射性の３つを同時に達成することができる。また、前記リード状載置基板２８、リード状接続基板２９、および両電極は、銅またはアルミニウム、これらの合金と、金および／または銀の積層基板とすることもできる。

発光装置１１は、前記上下電極型発光ダイオード３５と蛍光体含有膜体１６が接近して配置されているため、後方に放射された光が球状凹面反射部１３により反射され、直進する。前記発光装置１１は、図１（ニ）に示されているように、ほぼ円形のビームが遠くまで照射でき、投光機またはサーチライトとして、使用することができる。

前記第１の充填部材１４および第２の充填部材１５は、熱伝導性を高めるために、特殊フィラーを配合した一液または二液縮合型液状シリコーン接着剤を使用すると、未硬化時にペースト状で、空気中の湿気と反応し微量の縮合物を放出しながら硬化する。また、前記透明充填部材は、たとえば、信越化学工業株式会社製のフォトデバイス用透明封止樹脂ＬＰＳ−２４１０を使用することができる。また、前記透明充填部材は、エラストマーまたはレジンタイプにすることができる。前記エラストマーまたはレジンタイプの樹脂の硬度は、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０のものを使用することが望ましい。さらに、前記透明充填部材は、シリコン系樹脂からなるエラストマーまたはレジンタイプであることが望ましい。

前記リード状載置基板２８の大きさは、たとえば、１．０ｍｍ×１．０ｍｍで、前記上下電極型発光ダイオード３５の大きさは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、あるいは０．３ｍｍ×０．３ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。

前記上下電極型発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの場合、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記上下電極型発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。

図２は本発明の第２実施例で、上下電極型発光ダイオードの電極が絶縁ケースに沿って折り曲げられた例を説明するための断面図である。図２において、一方の電極２６および他方の電極２７が絶縁ケース１２の外周面に沿って折り曲げられている点で第１実施例と異なっている。前記第２実施例の発光装置は、電子機器に取り付ける際に、電子部品と同様にして取り付けが行える前記電極の長さは、取り付ける部材により、任意の長さとすることができる。特に、前記電極は、前記絶縁ケース１２の下部の一部に設けられることにより、図示されていない取付部材に容易に取り付けることができ、複数個の発光装置１１を直列および／または並列に一体化することができる。

図３は本発明の第３実施例で、蛍光体含有膜体が第１の充填部材の凹部に形成されている例を説明するための断面図である。第３実施例は、蛍光体含有膜体３７が第１の充填部材１４に成形された凹部に設けられている。前記蛍光体含有膜体３７は、第１の充填部材１４または第２の充填部材１５の一方または両方に跨がって形成できる。

前記上下電極型発光ダイオード３５は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードが使用され、たとえば、ｐ型窒化ガリウム半導体層とｎ型窒化ガリウム半導体層との間に活性層を有する。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、大電流を流すことにより、高い輝度を得ることができる。

比較例

従来例の金線と本発明の金線リボンとの引っ張り強度を比較する。前記試験は、金線または金線リボンの中央を引っ張り、徐々に力を増加した。従来の径が３０μｍの金線１本の引っ張り試験は、１１グラムの力の時、金線の接合部近傍で切れた。従来の接合方法は、ハンダ付けでないために、接合部近傍に弱点があることが判った。同じく径が２５μｍの引っ張り試験は、７グラムの力の時、金線の接合部近傍で切れた。本発明の金線リボンは、幅が２００μｍ、厚さ２５μｍのものを使用した場合、１００グラムから１５０グラムの力の時に引っ張った部分で切断された。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本実施例は、絶縁された一対の金属基板または基板電極で説明されているが、発光ダイオードおよび金属基板等を複数個にして、直列および／または並列に接続した発光装置にできることはいうまでもないことである。

本発明の上下電極型発光ダイオードの上下電極、金属基板、金属部材等の接続は、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。前記共晶ハンダは、たとえば、金と錫（２０％）、金と錫（９０％）、金とシリカ（３．１５％）、金とゲルマニウム（１２％）、その他、錫−銅−ニッケル系、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−ビスマス−インジウム系、錫−亜鉛系共晶ハンダがある。本発明の上下電極型発光ダイオードは、前記同様に、公知または周知のものを使用することができる。本発明に使用した硬質樹脂部、封止材料、蛍光体含有膜、上下電極型発光ダイオードは、公知または周知のものを使用することができる。

（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）は絶縁ケースと上下電極型発光ダイオードが取り付けられているリードフレームとを組み立てた状態を説明するための概略斜視図、（ロ）は発光装置の断面図、（ハ）は発光装置の側面断面図、（ニ）は投光断面図である。（実施例１） 本発明の第２実施例で、上下電極型発光ダイオードの電極が絶縁ケースに沿って折り曲げられた例を説明するための断面図である。（実施例２） 本発明の第３実施例で、蛍光体含有膜体が第１の充填部材の凹部に形成されている例を説明するための断面図である。（実施例３） （イ）から（ハ）は従来例で、（イ）はパッケージに上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態の断面図、（ロ）は（イ）の拡大図、（ハ）はパッケージおよび上下電極型発光ダイオードの平面図である。

符号の説明

１１・・・発光装置
１２・・・絶縁ケース
１２１、１２２・・・切欠部
１３・・・反射部
１４・・・第１の充填部材
１５・・・第２の充填部材
１６・・・蛍光体含有膜体
２１・・・リードフレーム
２２・・・一方のリードフレーム端部
２３・・・他方のリードフレーム端部
２４、２５・・・スリット
２６・・・一方の電極
２７・・・他方の電極
２８・・・リード状載置基板
２９・・・リード状接続基板
３０、３１・・・取付孔
３５・・・上下電極型発光ダイオード
３６・・・導電性接続部材（金線リボン）

Claims (19)

1. 内部に球状凹面反射部を備えた絶縁ケースと、
   前記絶縁ケース内部に充填されている透明部材からなる第１の充填部材と、
   前記第１の充填部材上に形成された蛍光体含有膜体と、
   一方の電極に接続されたリード状載置基板と、
   他方の電極に接続され、前記リード状載置基板と対向する位置に配置されたリード状接続基板と、
   前記リード状載置基板の下に下部電極が接合され、前記蛍光体含有膜体に真上に接近して設けられている上下電極型発光ダイオードと、
   前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記リード状接続基板とを接合する導電性接続部材と、
   前記絶縁ケース内の第１の充填部材上に、少なくとも上下電極型発光ダイオードを除き、前記リード状載置基板およびリード状接続基板を固定する透明部材からなる第２の充填部材と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１の充填部材に設けられた半球状凹部と、前記半球状凹部に設けられた蛍光体含有膜体とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
3. 前記蛍光体含有膜体は、前記第１の充填部材に設けられた半球状凹部から突出し、リード状載置基板およびリード状接続基板に達していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された発光装置。
4. 前記絶縁ケースにおける開口部の上部両端部には、前記リード状載置基板およびリード状接続基板のリード部を嵌合する切欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された発光装置。
5. 前記リード状載置基板と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記導電性接続部材、および前記導電性接続部材とリード状接続基板とは、ハンダによって接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された発光装置。
6. 前記導電性接続部材は、金線リボンからなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
7. 前記リード状載置基板に連設されている一方の電極およびリード状接続基板に連設されている他方の電極は、前記絶縁ケースの幅に近い幅を有するとともに、少なくとも一方に取り付け孔が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
8. 前記リード状載置基板に連設されている一方の電極およびリード状接続基板に連設されている他方の電極は、前記絶縁ケースの幅に近い幅を有するとともに、前記絶縁ケースの外周に沿って折りまげられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された発光装置。
9. 前記蛍光体含有膜体は、前記上下電極型発光ダイオードの下近傍に設けられているとともに、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。
10. 前記リード状載置基板に連設され、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の一方の電極と、前記リード状接続基板に連設され、前記絶縁ケースの幅とほぼ等しい幅の他方の電極と、前記一方および他方の電極の両側部に設けられたスリットと、前記スリット、前記一方の電極、および前記他方の電極を囲むリードフレーム端部、前記一方の電極および他方の電極と前記リードフレーム端部とを分離する脆弱部とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載された発光装置。
11. 前記第１の充填部材と第２の充填部材とは、同じ透明性絶縁部材からなることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載された発光装置。
12. 前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、これらの合金に金および／または銀がメッキされ、厚さが０．３ｍｍないし１．５ｍｍからなることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載された発光装置。
13. 前記リード状載置基板、リード状接続基板、電極は、銅、アルミニウム、これらの合金と、金および／または銀が積層され、厚さが０．３ｍｍないし１．５ｍｍからなることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載された発光装置。
14. 一方の電極に連設されたリード状載置基板と、前記リード状載置基板の近傍位置に配置された他方の電極に連設されたリード状接続基板とを成形するリードフレーム成形工程と、
    前記リードフレームの前記リード状載置基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と導電性接続部材、および前記導電性接続部材と前記リード状接続基板のそれぞれをハンダで接合する接合工程と、
    からなる組み立て発光部品を製造する工程（Ａ）と；
    内部にほぼ球面状凹部を有する絶縁ケースの凹面に反射部を形成するケース体を成形する工程（Ｂ）と；
    透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填する工程と、
    
    前記第１の充填部材上で、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に蛍光体含有膜体を形成する工程と、
    前記絶縁ケースの上面に前記発光部品を載置し、前記絶縁ケース内部で、上下電極型発光ダイオードの近傍を除いた部分に透明部材からなる第２の充填部材で充填して、前記リード状載置基板およびリード状接続基板を前記絶縁ケースに固定する工程と、
    からなる発光装置の組み立て工程（Ｃ）と；
    から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
15. 発光装置の組み立て工程（Ｃ）は、
    透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填するとともに、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に凹部を設ける工程と、
    前記第１の充填部材上の凹部に蛍光体含有膜体を形成する工程と、
    を少なくとも備えていることを特徴とする請求項１４に記載されたた発光装置の作製方法。
16. 発光装置の組み立て工程（Ｃ）は、
    透明部材からなる第１の充填部材を前記発光部品の近傍まで充填するとともに、前記上下電極型発光ダイオードの近傍に凹部を設ける工程と、
    前記第１の充填部材上の凹部に、前記リード状載置基板およびリード状接続基板に達する底部が球面からなる蛍光体含有膜体を設ける工程と、
    を少なくとも備えていることを特徴とする請求項１４に記載されたた発光装置の作製方法。
17. 前記リードフレーム端部の分離は、予め設けられた脆弱部によって行われることを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。
18. 前記リードフレーム端部を分離した後、一方の電極および他方の電極を前記絶縁ケースに沿って折りまげる工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。
19. 前記発光部品を製造する工程（Ａ）と、ケース体を成形する工程（Ｂ）と、発光装置の組み立て工程（Ｃ）とは、別の場所および／または異なる時間に行われることを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載された発光装置の作製方法。

Images