JP5533183B2 - Led光源装置及びその製造方法 - Google Patents
Led光源装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5533183B2 JP5533183B2 JP2010096570A JP2010096570A JP5533183B2 JP 5533183 B2 JP5533183 B2 JP 5533183B2 JP 2010096570 A JP2010096570 A JP 2010096570A JP 2010096570 A JP2010096570 A JP 2010096570A JP 5533183 B2 JP5533183 B2 JP 5533183B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating adhesive
- led chip
- light source
- source device
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 173
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 98
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 5
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 5
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008753 Papaver somniferum Nutrition 0.000 description 1
- 240000001090 Papaver somniferum Species 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052915 alkaline earth metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Description
可撓性基板が曲がるとLEDチップの電気特性が変化してしまう。曲げ応力がLEDチップと可撓性基板の接触部に伝わって、接触面積が変化するからである。さらに曲げ応力が強い場合は、接触部の断線により、LEDチップが光らなくなってしまう事もある。
また、前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備えることが好ましい。
また、前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられる第二の絶縁性接着剤とを有することが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップ上面にも設けられていることが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記第二の絶縁性接着剤よりも硬度が大きいことが好ましい。
また、前記透光性基板は複数あり、1つの透光性基板に対して1又は複数の前記LEDチップが配置されていることが好ましい。
また、前記透光性基板は、前記LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体が配置されることが好ましい。
また、前記透光性基板は前記蛍光体を含むことが好ましい。
また、前記第一の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、150℃以下での線膨張係数が200ppm/℃以下であり、硬化による体積収縮率が3%以上15%以下の材料であることが好ましい。
また、前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、硬化による体積収縮率が1%未満であることが好ましい。
また、前記可撓性基板は、絶縁性フィルム上に導電層としてアルミ箔を有するものであることが好ましい。
前記第一の絶縁性接着剤上に、同一面に正負の電極が形成されたLEDチップを配置する工程と、
前記LEDチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記LEDチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備することを特徴とする。
本発明のLED光源装置は、図1に示すように、配線パターン11を有する可撓性基板10の上に、LEDチップ12が載置されている。LEDチップ12上には、透光性基板13を備えている。また、LEDチップは、同一面に正負の電極16が形成され、フェイスダウンで可撓性基板10に設けられた配線パターン11に載置されている。また、配線パターン11を有する可撓性基板10と透光性基板13の間には、第一の絶縁性接着剤14及び第二の絶縁性接着剤15を備えている。
また、本明細書においては、LEDチップは同一面に正負の電極が形成されたものとし、フェイスダウンとは電極が配線パターンに対向するように載置される向きとする。
(配線パターンを有する可撓性基板)
配線パターンを有する可撓性基板とは、柔軟性があり変形させることが可能なプリント基板のことである。厚み10μmから300μmの絶縁性フィルムを基材とし、その上に接着層を形成し、さらにその上に厚み10μmから50μm程度の配線パターンを導電層として形成した構造であり、薄型化及び低価格化に適している。一般に、フレキシブル基板、フレキシブルプリント基板等と呼ばれる。
絶縁性フィルム材料は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリイミド(PI) 等の樹脂フィルムが考えられる。その中でも低価格であるPET、PENが好ましい。また、透明な樹脂フィルムより、光反射材を塗布もしくは配合したものや、絶縁性フィルム材料を微細発泡加工したもの等、可視光に対して光反射率を高めた絶縁性フィルム材料の方が好ましい。具体的には、株式会社きもと製レフホワイト(登録商標)、古河電気工業株式会社製のMCPETが挙げられる。
接着層は、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤やシリコーン系接着剤等から、組立プロセスに耐えうる接着剤が用いられる。
配線パターンの材料としては、銅箔、アルミ箔が考えられるが、可視光に対して光反射率の高いアルミ箔またはアルミ合金箔が好ましい。アルミ箔は配線回路として必要である導電性の他、可視光に対する光反射性にも優れているため、LED光源装置をシンプルな構造にすることができる。LEDチップの実装性の観点から、アルミ箔またはアルミ合金箔の調質を行うことが好ましい。焼きなましにより最も軟らかい状態になった軟質材(O材)よりも、冷間加工をおこない加工硬化させた硬質材(H材)の方が好ましい。また、ブリネル硬さHBSは、(HBS10/500)の条件下において30から150程度のものが好ましく、さらには50から100程度のものが好ましい。
また、低価格である複数枚の素材を重ねて圧延する工法で作られたアルミ箔を使用することが好ましい。この工法で作られたアルミ箔は光沢のないマット面もしくはケシ面と、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を持っている。そのうち、光沢のあるブライト面もしくはツヤ面を表面、すなわち後述するLEDチップを実装する面とすることで、光反射性を向上させることができ好ましい。
また、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板の間には、絶縁性接着剤が設けられている。LEDチップは、通常、はんだ材、導電性接着剤等の接合材、或いは超音波接合装置を使った接合方法で可撓性基板に接続される。これらの方法を用いる場合には、下記のような問題がある。はんだ材を使った接合の場合は、可撓性基板に少なくとも200℃以上の耐熱性が必要とされるため、可撓性基板が高価になってしまう。また、導電性接着剤を使った接合の場合は、導電性接着剤の微小塗布が困難であるため、大型のLEDチップを用いる必要がありLEDチップ代が高くなる。また、超音波接合装置を使った接合方法は、1度に複数のLEDチップを実装することができないため、生産速度が遅くなる。本発明では、配線パターンを有する可撓性基板と透光性基板でLEDチップを挟んで、絶縁性接着剤で貼り合せたシンプルな構造であるため、低価格化することができる。
絶縁性接着剤としては、LEDチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。
絶縁性接着剤は、液状タイプとシート状タイプが考えられる。液状タイプでは信越化学工業株式会社製のLPS-1000〜5000シリーズが、シート状タイプでは主成分がフェニルシリコーンである信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが考えられる。取り扱い及び厚みの管理が容易であるため、シート状タイプが好ましい。
また、絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
絶縁性接着剤のうち、可撓性基板側に設けられるものを第一の絶縁性接着剤とする。第一の絶縁性接着剤としては、LEDチップの発光波長に対して透明なものが好ましく、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が考えられる。その中でも主成分が耐光性に優れるシリコーン系接着剤が好ましい。
第一の絶縁性接着剤の硬化による体積収縮率は、3%以上15%以下が好ましく、さらには5%以上10%以下であることがより好ましい。この程度の硬化による収縮があると、LEDチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存するので、高信頼性にできる。
本発明のLED光源装置の動作時に、LEDチップは150℃程度の温度まで発熱する可能性があり、隣接する第一の絶縁性接着剤も同等の温度になる可能性がある。温度が高くなると第一の絶縁性接着剤が熱膨張し、LEDチップと配線パターンを有する可撓性基板の接触部の接触面積が小さくなり、LEDチップの電気特性が悪化する。さらに、熱膨張が進むと断線し、LEDチップが光らなくなる事がある。しかし、第一の絶縁性接着剤に線膨張係数が比較的小さいものを選定すれば、この不具合を防ぐことができ実用上の温度変化にも耐えうる。具体的には、150℃以下の温度における線膨張係数が200ppm/℃以下であることが好ましく、さらには100ppm/℃以下であることが好ましい。
第一の絶縁性接着剤の厚みはLEDチップの厚みに対して20%以上100%以下が好ましく、さらには40%以上80%以下が好ましい。
LEDチップは、所定の電圧を印加することにより発光させることができる。LEDの発光色は、可視光や紫外光、赤外光などを選択することができる。可視光の場合、発光色は限定されず、緑色LED、赤色LED、及び青色LEDのいずれも使用可能である。さらに、青色LEDチップに蛍光体を塗布した白色LEDチップも使用可能である。
また、その半導体材料についても特には限定されず、III−V族、II−VI族等のいずれの化合物を用いてもよい。
図3を用いて本発明で使用するLEDチップを説明する。
本発明で使用するLEDチップは、同一面にp電極、n電極が設けられており、両方の電極に、バンプと言われる通電用の突起が設けられていることが好ましい。少なくとも一対のバンプ電極が設けられていることが好ましい。バンプは、Auワイヤを使ったワイヤバンプや、Au、Cu等金属材料からなるめっきバンプが考えられる。バンプ大きさは例えば直径20μm以上100μm以下、高さ5μm以上50μm以下の略円柱形状あるいは略円錐形状である。
一対のバンプ電極の距離は、可撓性基板に設けられた配線パターンのスペース部より広くなるように設定することが好ましい。具体的には、スペース部の幅が200μmとするとバンプ間距離は400μm以上が好ましい。
また、1つのLEDチップの駆動電流は放熱性の観点で20mA程度が好ましい。駆動電流が高い場合には、活性層の電流密度が高くなり発光効率が悪くなる。また、低い場合にはLEDチップを有効に利用できなくなる。よって、電流密度は、0.3A/mm2以上1A/mm2以下が好ましく、さらには0.65A/mm2以上1A/mm2以下が好ましい。したがって、LEDチップの活性層面積は0.02mm2以上0.07mm2以下が好ましく、さらには、0.02mm2以上0.03mm2以下が好ましい。
LEDチップはチップ面積が大きくなるほど高価になるため、LEDチップの外形大きさは、上記バンプ間距離と活性層面積を満足し、LEDチップが製造可能である範囲でできるだけ小さい方が好ましい。よって、図3のように長方形になることが好ましく、さらには長辺と短辺の比が5:1程度の長方形であることが好ましい。
第一の絶縁性接着剤よりも透光性基板側に設けられるものを第二の絶縁性接着剤とする。2種類の接着剤を使用することで、第一の絶縁性接着剤を用いてLEDチップを可撓性基板に固定した後に、第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を設けることができるので、LEDチップの実装精度を高めることができる。また、LEDチップの位置を確認してから透光性基板を設けることができるので配光性を考慮して任意の位置に透光性基板を設けることができる。
また、第二の絶縁性接着剤は、LEDチップ上面にも設けられていることが好ましい。
第二の絶縁性接着剤をLEDチップの上面に設けることで、第二の絶縁性接着剤が緩衝材として作用し、LEDチップへの力学的負荷を低減させることができる。
第二の絶縁性接着剤は、第一の絶縁性接着剤と同様にLEDチップの発光波長に対して透明で耐光性の良いシリコーン系接着剤が好ましい。さらに、硬化による体積収縮率が1%未満であることが好ましく、さらには0.5%以下が好ましい。また、硬度の小さいものが好ましく、具体的には主成分がジメチルシリコーンであるものが好ましい。第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が1%未満であると、製造時にLEDチップに不必要な力を与えずに、透光性基板を積層することができる。
第二の絶縁性接着剤はLEDチップが実装された可撓性基板の上に、可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を積層するために使用される。
第二の絶縁性接着剤の硬化による収縮が大きく、さらに硬度が大きいと、硬化時に可撓性基板が元の位置からずれてしまうことがある。この変位は可撓性基板の曲げと同様、LEDチップの電気特性の変化や接触部の断線を引き起こし、LEDチップが光らなくなる事がある。
また、第二の絶縁性接着剤に蛍光体や光分散材を配合させて、波長変換や光分散等の光学特性を追加することも可能である。
また、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップを固定するので、発熱を考慮して耐熱性の高いものを用い、第二の絶縁性接着剤は、硬化による収縮の小さいものを用いることで、LEDチップ上に透光性基板を設けることによる負荷を軽減することができ、可撓性基板と透光性基板を確実に接着させ、LED光源装置を安定して駆動させることができる。
本発明では、LEDチップ上に配置される基板として可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を用いる。LEDチップ上に可撓性の小さい透光性基板を備えることにより、LEDチップの周囲で可撓性基板が曲がりにくくなるのでLEDチップと可撓性基板の接触部における接触面積が変化しない。そのため、可撓性基板を曲げた場合にもLEDチップの電気特性が変化せず、LED光源装置の特性を安定させることができる。
また、透光性基板を用いることで、LEDチップの見かけ上の輝度を低減させ、LED光源装置の眩しさを抑制することができる。LED光源装置を照明用途で用い発光面が視野に入る場合には、輝度が高いと眩しさが不快感を与える場合がある。LEDチップは小さくて明るいため、輝度が高い。LEDチップを覆うように蛍光体層を設けたとしても眩しさに関しては同様である。透光性基板をLEDチップ上に備えることで、透光性基板を介してLEDチップを見ることになるので、透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、LED光源装置の眩しさを抑制することができる。
透光性基板は、可撓性基板より可撓性が小さい材料或いは厚みで構成されている。可撓性は、基板に破断やひびが発生しない範囲でできるだけ湾曲させた状態における最小曲げ半径により定量化することができる。さらに、曲げ半径のうち、基板の厚みを含まない半径を内曲げ半径と称する。透光性基板の最小の内曲げ半径が50mm以上であることが好ましい。
透光性基板として、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料や、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、PET、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)等の透明樹脂材料を使用することができる。中でも耐光性、耐湿性に優れているガラス材料がLEDチップの保護材として適している。
図6(a)のように、透光性基板は、LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体18が配置されてもよいし、図6(b)に示すように、蛍光体を含む透光性基板13bを用いてもよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体や酸窒化物系蛍光体を用いることができる。より具体的には、(a)Eu賦活されたα若しくはβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート、各種アルカリ土類金属窒化アルミニウムケイ素(例:CaSiAlN3:Eu、SrAlSi4N7:Euなど)、(b)Eu等のランタノイド系の元素、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属のハロシリケート、アルカリ土類金属シリケート、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、(c)Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩、(d)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等、から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。好ましくは、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるYAG系蛍光体である。YAG系蛍光体は、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12などの組成式で表される。また、Yの一部もしくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。白色光が必要な場合は、青色LEDチップとYAG等の黄色蛍光体を配置した透光性基板との組み合わせで調整可能である。容易に白色照明を得ることができる。
透光性基板の発光面積は、LEDチップの発光面積に対して、10倍以上10000倍以下が好ましく、さらには100倍以上1000倍以下が好ましい。ここで言う発光面積とは、可撓性基板と対向しない面全ての表面積である。透光性基板の中或いは表面における光散乱効果により、透光性基板を発光体として扱えるため、透光性基板の発光面積を大きくすると、輝度が低減し眩しさが抑制される。一方、不必要に大きくすると部品代が高くなる。
図7に示した製造方法では、図4のLED光源装置を得ることができる。
まず、図7(a)に示すように、可撓性基板10に配線パターンを形成するための導電層11を設ける。
続いて、図7(b)のように、導電層11をパターニングしてスペース部17を設け、可撓性基板10に配線パターン11を設ける。
次に、図7(c)のように、シート状の第一の絶縁性接着剤14を配置する。このとき、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップ配置予定位置を被覆するように設ける。また、スペース部を被覆するように第一の絶縁性接着剤を設けることが好ましい。図4に示したLED光源装置では複数の透光性基板を配置するため、可撓性基板上に複数の第1の絶縁性接着剤を配置する。可撓性基板よりも小さい面積で第一の絶縁性接着剤が配置され、配線パターンやスペース部が部分的に露出されている。第一の絶縁性接着剤は、透光性基板の大きさ、配置される位置等を考慮して自由に配置することができる。
次に、図7(d)のように、LEDチップ12を仮配置する。この時、第一の絶縁性接着剤14のタック性を利用すれば、仮配置が容易になる。
次に、図7(e)のように、LEDチップに加重及び加熱処理を行う。プレス機を用いて加重をかけ、LEDチップの電極を可撓性基板に設けられた配線パターンと電気的に接続させる。なお、加重の方向は図示する矢印のとおりである。このとき加熱により第一の絶縁性接着剤が硬化する。硬化する際に発生する硬化による収縮、及び加熱温度から常温に戻る際に発生する熱変化による収縮により、第一の絶縁性接着剤は、LEDチップと可撓性基板の接触部に適度の収縮応力が残存した状態で硬化する。
次に、図7(f)のように、第二の絶縁性接着剤15を塗布する。
次に、図7(g)のように、透光性基板13を配置し、第二の絶縁性接着剤を硬化するために加熱処理を行う。以上により、本発明のLED光源装置を得ることができる。
例えば、ロール状に巻いた長さ数百mほどの長い可撓性基板に配線パターンを設けて、LEDチップ、透光性基板を実装し、再びロールに巻き取る方法である。個別に切り離された可撓性基板を使うと,ある工程から次の工程に個々の基板を搬送する手間がかかる。また、それぞれの製造装置に搬入・搬出部を設けるので,装置規模も大きくなる。このロール・ツー・ロール方式を採ると,基板は装置の間を連続的に流れることになる。すなわち、製造装置は互いに連結され,搬送に伴う手間や装置を大幅に省ける。結果、製造コストは従来に比べて桁違いに低くすることができる。
(実施例1)
図9(a)は、ライン状のLED光源装置である。可撓性基板は、PENからなる厚み100μmの絶縁性フィルム上に、図9(b)に示すようにスペース部17の設けられた配線パターンがアルミ箔で設けられている。可撓性基板の大きさは、幅2cm長さ60cmである。可撓性基板上には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン接着剤が厚み200μmで印刷された無アルカリガラスからなる透光性基板13が配置されており、その大きさは5mm角、厚み0.7mmである。透光性基板13は3cmピッチで19個並んでいる。
図9(b)は透光性基板13付近の拡大図である。透光性基板の下には、3個の青色LEDチップが並列に実装されている。また、図示していないが透光性基板と可撓性基板の間には、可撓性基板側から順に第一の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のLPS-AFシリーズが50μm、第二の絶縁性接着剤として信越化学工業株式会社製のLPS-1000〜5000シリーズが200μm設けられている。
1個のLEDチップには20mA、約3Vが通電されるように設計されているため、LED光源装置には、60mA、約57Vが通電される。1個の発光体の光出力は約15lmであり、合計約285lmの光出力が得られる。
実施例2は、図10に示すように、実施例1のライン状のLED光源装置を白色に塗装された亜鉛鋼板からなる基体33に貼り付けた面状光源である。基体33の大きさは70cm角であり、実施例1のライン状のLED光源装置が、3cmピッチで19個並んでいる。よって、合計5415lmの光出力が得られる。
LED光源装置上に、光学フィルムを貼って配光を調整したり、輝度の均一化を行ったりすることも可能である。
本実施例は、図1に示すように、可撓性基板上に単一の透光性基板が設けられている。
具体的には、幅2cm長さ60cmの透光性基板を用い、透光性基板と対応する大きさの第一の絶縁性接着剤及び第二の絶縁性接着剤が設けられている。それ以外の構成は、実施例1と実質的に同様である。
本実施例では、実施例1と比較して発光面積が増えるため、眩しさの緩和の点で好ましい。
本実施例では、図6(b)に示すように、蛍光体を含有する透光性基板を用いる。
具体的には、YAG系の蛍光体を配合させたシリコーン樹脂成型体からなる厚み700μmの透光性基板13bを用いる。それ以外の構成は、実施例1と実質的に同様である。
本実施例により、白色のLED光源装置を得ることができ、各種照明器具に用いることが可能になる。
11:配線パターン(導電層)
11b:接続部
12:LEDチップ
13:透光性基板
13b:蛍光体含有透光性基板
14:第一の絶縁性接着剤
15:第二の絶縁性接着剤
16:バンプ電極
17:スペース部
18:蛍光体
20:基板
21:第1半導体層
22:第2半導体層
23:電極
30:電源ケーブル
31:電極端子
32:耐酸化膜
33:基体
34:電気接続コネクタ
Claims (13)
- 配線パターンを有する可撓性基板上に、同一面に正負の電極が形成されたLEDチップが、前記電極が前記配線パターンに対向するように載置されており、
前記LEDチップ上に前記可撓性基板よりも可撓性の小さい透光性基板を備え、
前記LEDチップを挟持する前記可撓性基板と前記透光性基板の間に絶縁性接着剤を備え、
前記絶縁性接着剤は、前記可撓性基板側に設けられる第一の絶縁性接着剤と、前記透光性基板側に設けられ、前記第一の絶縁性接着剤よりも硬度が小さい第二の絶縁性接着剤と、を有することを特徴とするLED光源装置。 - 前記LEDチップ上面に、前記絶縁性接着剤を有する請求項1に記載のLED光源装置。
- 前記透光性基板は複数あり、1つの透光性基板に対して1又は複数の前記LEDチップが配置されている請求項1又は2に記載のLED光源装置。
- 前記透光性基板は、前記LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体が配置される請求項1乃至3のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 前記透光性基板は前記蛍光体を含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 前記第一の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、150℃以下での線膨張係数が200ppm/℃以下であり、硬化による体積収縮率が3%以上15%以下の材料である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 前記第二の絶縁性接着剤は、前記LEDチップの発光波長に対して透光性を有し、硬化による体積収縮率が1%未満である請求項1乃至6のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 前記可撓性基板は、絶縁性フィルム上に導電層としてアルミ箔を有するものである請求項1乃至7のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 配線パターンを有する可撓性基板に第一の絶縁性接着剤を配置する工程と、前記第一の絶縁性接着剤上に、同一面に正負の電極が形成されたLEDチップを配置する工程と、
前記LEDチップに荷重を与え前記電極と前記配線パターンを電気的に接続し、前記第一の絶縁性接着剤を加熱硬化させる工程と、
前記LEDチップの上に第二の絶縁性接着剤を用いて透光性基板を接着する工程を具備するLED光源装置の製造方法。 - 前記第二の絶縁性接着剤は、前記第一の絶縁性接着剤よりも硬度の小さいものを用いる請求項9に記載のLED光源装置の製造方法。
- 前記透光性基板は複数あり、1又は複数の前記LEDチップに対して1つの前記透光性基板を配置する請求項9又は10に記載のLED光源装置の製造方法。
- 前記LEDチップが接着された面と対向する面に蛍光体を配置する請求項9乃至11のいずれか1項に記載のLED光源装置の製造方法。
- 前記蛍光体を含む前記透光性基板を配置する請求項9乃至12のいずれか1項に記載のLED光源装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010096570A JP5533183B2 (ja) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Led光源装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010096570A JP5533183B2 (ja) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Led光源装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011228463A JP2011228463A (ja) | 2011-11-10 |
JP5533183B2 true JP5533183B2 (ja) | 2014-06-25 |
Family
ID=45043491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010096570A Active JP5533183B2 (ja) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Led光源装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5533183B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9306132B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-04-05 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and method for manufacturing the same |
US9905545B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-02-27 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device |
CN108119813A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 松下知识产权经营株式会社 | 发光装置 |
US10096581B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-10-09 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
US10461063B2 (en) | 2013-12-02 | 2019-10-29 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting device |
US10483443B2 (en) | 2013-12-02 | 2019-11-19 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and manufacturing method thereof |
US10553769B2 (en) | 2013-12-02 | 2020-02-04 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting unit and manufacturing method of light-emitting unit |
US10580949B2 (en) | 2014-09-26 | 2020-03-03 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
KR102646656B1 (ko) * | 2016-11-01 | 2024-03-13 | 엘지전자 주식회사 | 투명 발광다이오드 필름 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5609925B2 (ja) | 2012-07-09 | 2014-10-22 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP6079159B2 (ja) | 2012-11-16 | 2017-02-15 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP2014130942A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置 |
US9837587B2 (en) | 2013-03-28 | 2017-12-05 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting device with improved flexural resistance and electrical connection between layers, production method therefor, and device using light-emitting device |
TWI599745B (zh) * | 2013-09-11 | 2017-09-21 | 晶元光電股份有限公司 | 可撓式發光二極體組件及發光二極體燈泡 |
JP6343923B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2018-06-20 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
CN111081854B (zh) | 2014-09-26 | 2023-11-17 | 日亚化学工业株式会社 | 发光组件 |
JP6001694B2 (ja) * | 2015-01-09 | 2016-10-05 | シャープ株式会社 | 照明装置の製造方法 |
WO2016117591A1 (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | 古河電気工業株式会社 | 照明装置および可撓性基板 |
CN107405500B (zh) | 2015-02-27 | 2019-09-13 | 夏普株式会社 | 光治疗用基板 |
JP2016192449A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 大日本印刷株式会社 | 一体型led素子用基板 |
WO2016194370A1 (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-08 | 東芝ホクト電子株式会社 | 発光モジュール |
JP6604786B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2019-11-13 | 三星電子株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
KR102646662B1 (ko) * | 2016-11-01 | 2024-03-13 | 엘지전자 주식회사 | 투명 발광다이오드 필름 |
WO2018084446A1 (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | Lg Electronics Inc. | Transparent light-emitting diode film |
JP2021150428A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | 日機装株式会社 | 半導体発光装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6426263A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Sharp Kk | Circuit parts unit |
JPH0760926B2 (ja) * | 1988-09-14 | 1995-06-28 | 帝国通信工業株式会社 | 電子部品実装体 |
JP2002280613A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 照明装置の製造方法及び部材 |
JP2005294820A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-10-20 | Showa Denko Kk | Iii族窒化物半導体発光素子及びその形成方法、それを用いたランプ、光源 |
JP4937628B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-05-23 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 熱間加工性に優れた銅合金 |
JP2008034473A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | 面状光源 |
JP4915869B2 (ja) * | 2007-10-17 | 2012-04-11 | 日東電工株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
-
2010
- 2010-04-20 JP JP2010096570A patent/JP5533183B2/ja active Active
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9627594B2 (en) | 2013-03-28 | 2017-04-18 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and method for manufacturing the same |
US9306132B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-04-05 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and method for manufacturing the same |
US10734365B2 (en) | 2013-12-02 | 2020-08-04 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting device |
US11538972B2 (en) | 2013-12-02 | 2022-12-27 | Nichia Corporation | Light-emitting unit and manufacturing method of light-emitting unit |
US10910539B2 (en) | 2013-12-02 | 2021-02-02 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and manufacturing method thereof |
US10461063B2 (en) | 2013-12-02 | 2019-10-29 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting device |
US10483443B2 (en) | 2013-12-02 | 2019-11-19 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device and manufacturing method thereof |
US10553769B2 (en) | 2013-12-02 | 2020-02-04 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light-emitting unit and manufacturing method of light-emitting unit |
US9905545B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-02-27 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting device |
US10580949B2 (en) | 2014-09-26 | 2020-03-03 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
US10629570B2 (en) | 2014-09-26 | 2020-04-21 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
US10096581B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-10-09 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
US10991866B2 (en) | 2014-09-26 | 2021-04-27 | Toshiba Hokuto Electronics Corporation | Light emitting module |
KR102646656B1 (ko) * | 2016-11-01 | 2024-03-13 | 엘지전자 주식회사 | 투명 발광다이오드 필름 |
CN108119813B (zh) * | 2016-11-29 | 2022-01-25 | 松下知识产权经营株式会社 | 发光装置 |
CN108119813A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 松下知识产权经营株式会社 | 发光装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011228463A (ja) | 2011-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5533183B2 (ja) | Led光源装置及びその製造方法 | |
US10801704B2 (en) | Light emitting device | |
US10083943B2 (en) | Light-emitting device and method of manufacturing the same | |
US9893243B2 (en) | LED-based light source utilizing asymmetric conductors | |
US8455895B2 (en) | LED-based light source utilizing asymmetric conductors | |
CN103682041B (zh) | 发光装置 | |
KR101303595B1 (ko) | 방열 인쇄회로기판, 방열 인쇄회로기판 제조방법, 방열 인쇄회로기판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 | |
US10276767B2 (en) | Light emitting device | |
US20120250326A1 (en) | Luminous-Body Flexible Board and Luminous Device | |
JP2007036073A (ja) | 照明装置およびこの照明装置を用いた表示装置 | |
JP2011228602A (ja) | Led発光装置およびその製造方法 | |
JP2011040715A (ja) | Led実装基板およびその製造方法 | |
TW201003994A (en) | Manufacturing method for an LED substrate and LED substrate made from said method | |
CN102709278A (zh) | 荧光薄膜平面薄片式led阵列光源 | |
CN102074640A (zh) | 发光二极管模块及其制造方法 | |
JP2012174703A (ja) | Ledモジュール装置及びその製造方法 | |
CN202535631U (zh) | 具有金属柱的氧化铝陶瓷电路板及其封装结构 | |
JP5375544B2 (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
JP2007329370A (ja) | 発光装置および発光装置の製造方法 | |
JP5359662B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
KR101161408B1 (ko) | 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법 | |
CN111816752A (zh) | Mini LED制备方法及Mini LED | |
KR20120110189A (ko) | 발광다이오드 실장에 적합한 고방열성 회로기판 제조방법 | |
CN104835897A (zh) | 发光装置及其制造方法 | |
JP6402890B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130328 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140401 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5533183 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140414 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |