JP5737083B2 - Led光源装置 - Google Patents
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Description
このLED光源装置における透光性樹脂層は、LEDチップが実装された基板の表面に、液状の熱硬化型または光硬化型の硬化性樹脂によるポッティング加工を施すことによって形成されている。具体的には、基板の表面に、液状の熱硬化型または光硬化型の硬化性樹脂を滴下することにより、LEDチップを覆う略半球状の液滴よりなる硬化性樹脂層を形成した後、加熱処理または光照射処理によって硬化性樹脂層層を硬化させることにより、基板の表面に透光性樹脂層が形成される。
然るに、このような方法によって透光性樹脂層を形成する場合には、ポッティング加工を施す前において、樹脂層成型用枠部材を基板に対して位置合わせして配置する作業を行うと共に、ポッティング加工を施した後において、樹脂層成型用枠部材を基板から取り外す作業を行うことが必要であるため、製造工程が煩雑となり、その結果、生産効率が低下する、という問題がある。
前記基板には、前記LEDチップに給電するための給電用配線が形成されており、当該給電用配線の一部によって前記枠状金属膜が構成され、該枠状金属膜が前記LEDチップの一方の電極に接続され、
前記LEDチップの他方の電極に接続される前記給電用配線が、前記枠状金属膜から絶縁されて、前記枠状金属膜の開口部に配設されていることを特徴とする。
また、本発明のLED光源装置は、基板と、この基板上に実装されたLEDチップと、前記基板の表面に形成された、前記LEDチップを中心とする円上に沿って互いに離間して配置された一方の半円環状金属膜および他方の半円環状金属膜からなる枠状金属膜と、この枠状金属膜によって包囲される領域内において前記LEDチップを覆うよう形成された、略半球状の透光性樹脂層とを有してなり、
前記一方の半円環状金属膜が前記LEDチップの一方の電極側の給電用配線の一部として構成され、前記他方の半円環状金属膜が前記LEDチップの他方の電極側の給電用配線の一部として構成されていることを特徴とする。
また、前記LEDチップの平面形状が矩形であり、前記枠状金属膜の平面形状に係る部分円環の内径、または前記一方の半円環状金属膜および前記他方の半円環状金属膜からなる前記枠状金属膜によって形成される前記LEDチップを中心とする円の内径が、前記LEDチップの平面形状に係る矩形の対角線の長さの1.1〜1.5倍であることが好ましい。
また、本発明のLED光源装置においては、前記透光性樹脂層は、前記基板の表面にポッティング加工を施すことによって形成されていることが好ましい。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るLED光源装置の構成を示す平面図であり、図2は、図1に示すLED光源装置における要部を拡大して示す説明図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。
このLED光源装置においては、絶縁性の基板15の表面上に、それぞれ平面形状が矩形の板状の複数(図示の例では16個)のLEDチップ10が、縦横に並んだ状態で、それぞれ接着材11によって固定されて配置されている。
また、LEDチップ10の発光波長は、特に限定されず、青色波長域、緑色波長域、赤色波長域などの可視光域の発光波長を有するもの、紫外線域に発光波長を有するもの、赤外線域に発光波長を有するもののいずれであってもよい。
LEDチップ10としては、平面の縦横の寸法がそれぞれ0.2〜2.0mmのものを用いることが好ましい。この寸法が過大である場合には、後述するポッティング加工によって透光性樹脂層20を形成することが困難となることがある。
また、LEDチップ10の厚みは、例えば50〜300μmである。
枠状金属膜17を含む給電用配線16としては、銅よりなるもの、または銅よりなる配線基材の表面に、ニッケル、パラジウム、金またはこれらの複数がメッキされてなるものを用いることができ、具体的な一例を挙げると、厚みが例えば20μmの銅よりなる配線基材の表面に、厚みが例えば3μmのニッケル、厚みが例えば0.1μmのパラジウムおよび厚みが例えば0.1μmの金がこの順でメッキされてなるものである。
配線16を形成する方法としては、蒸着法、スクリーン印刷法、メッキ法などを利用することができる。
また、ボンディングワイヤ18は、例えば金によって構成され、その線径は例えば30μmである。
枠状金属膜17の内径および外径の具体的な値を示すと、内径が例えば0.3〜4.2mm、外径が例えば0.4〜4.7mm、枠状金属膜17の幅が例えば0.1〜0.5mmである。
また、枠状金属膜17における基板15の表面からの突出高さは、20〜40μmであることが好ましい。この突出高さが過小である場合には、後述するポティング加工によって透光性樹脂層20を形成する際に、枠状金属膜17が熱硬化性樹脂のダムとして機能せず、得られる透光性樹脂層20に位置ずれが生じやすくなる。
また、透光性樹脂層20を形成するための熱硬化性樹脂は、基板15の表面に滴下したときに略半球状の液滴が形成される程度の高い粘度を有するものを用いることが好ましい。
透光性樹脂層20における半径rおよび突出高さhの具体的な値を示すと、半径rが例えば0.2〜2.1mm、突出高さhが例えば0.2〜2.4mmである。
このLED光源装置においては、給電用配線16が形成された絶縁性の基板15の表面に、それぞれ平面形状が矩形の板状の複数のLEDチップ10が、縦横に並んだ状態で、それぞれフリップチップ実装されている。具体的に説明すると、この例のLEDチップ10は、下面にカソード電極(図示省略)およびアノード電極(図示省略)を有するものであり、カソード電極およびアノード電極の各々の表面には半田ボール12が形成されており、LEDチップ10のカソード電極およびアノード電極の各々は、半田ボール12および基板15に形成された当該基板15の厚み方向に貫通して伸びるバイアホール19を介して基板15の裏面に形成された給電用配線16に電気的接続されている。
基板15の表面には、LEDチップ10の各々を包囲する、それぞれ平面形状が円環状の複数の枠状金属膜17が形成されている。この例の枠状金属膜17は、給電用配線16とは別体のものである。
そして、基板15の表面上には、LEDチップ10を中心とする略半球状の複数の透光性樹脂層20が、それぞれ枠状金属膜17によって包囲される領域内において、当該枠状金属膜17の内周縁に当該透光性樹脂層20の周縁が接した状態で、LEDチップ10を覆うよう形成されている。
この第2の実施の形態に係るLED光源装置におけるその他の具体的な構成は、第1の実施の形態に係るLED光源装置と同様である。
例えば、LEDチップ10は、その表面にアノード電極およびカソード電極の両方を有するものであってもよい。このようなLEDチップ10を用いる場合には、図4に示すように、2つの半円環状金属膜17a,17bがLEDチップ10を中心とする円上に沿って互いに離間して配置されてなる枠状金属膜17を形成し、一方の半円環状金属膜17aをアノード側の給電用配線16の一部として構成すると共に、他方の半円環状金属膜17bをカソード側の給電用配線16の一部として構成し、アノード電極をボンディングワイヤ18によって一方の半円環状金属膜17aに電気的に接続し、カソード電極をボンディングワイヤ18によって他方の半円環状金属膜17bに電気的に接続することができる。
また、図2および図6の各々に示すLED光源装置において、アノード電極およびカソード電極の接続構造が逆のものであってもよい。
図1および図2の構成に従い、以下のようにしてLED光源装置を製造した。
厚みが0.635mmの窒化アルミニウムよりなる基板(15)の表面に、スクリーン印刷法によって厚みが20μmの銅よりなる配線基材を形成し、この配線基材の表面に、メッキ法により、厚みが3.0μmのニッケルメッキ層、厚みが0.1μmのパラジウムメッキ層、および厚みが0.1μmの金メッキ層をこの順で形成することにより、部分円環状の枠状金属膜(17)を含む給電用配線(16)を形成した。
得られた給電用配線(16)の配線パターンは、18個のLEDチップが直列に接続されるものであり、枠状金属膜(17)の平面形状に係る円環の内径が2mmで外径が2.2mmのものである。
これらのLEDチップ(10)の各々を、 基板(15)の表面における枠状金属膜(17)に包囲される領域内の所要の位置に配置し、アノード電極をCuSn半田によって給電用配線(16)に電気的に接続すると共に、カソード電極を線径が30μmの金よりなるボンディングワイヤ(18)によって枠状金属膜(17)に電気的に接続した。
11 接着材
12 半田ボール
14 端子電極
15 基板
16 給電用配線
17 枠状金属膜
17a,17b 半円環状金属膜
18 ボンディングワイヤ
19 バイアホール
20 透光性樹脂層
Claims (5)
- 基板と、この基板上に実装されたLEDチップと、前記基板の表面に形成された、前記LEDチップを包囲する部分円環状の枠状金属膜と、この枠状金属膜によって包囲される領域内において前記LEDチップを覆うよう形成された、略半球状の透光性樹脂層とを有してなり、
前記基板には、前記LEDチップに給電するための給電用配線が形成されており、当該給電用配線の一部によって前記枠状金属膜が構成され、該枠状金属膜が前記LEDチップの一方の電極に接続され、
前記LEDチップの他方の電極に接続される前記給電用配線が、前記枠状金属膜から絶縁されて、前記枠状金属膜の開口部に配設されていることを特徴とするLED光源装置。 - 基板と、この基板上に実装されたLEDチップと、前記基板の表面に形成された、前記LEDチップを中心とする円上に沿って互いに離間して配置された一方の半円環状金属膜および他方の半円環状金属膜からなる枠状金属膜と、この枠状金属膜によって包囲される領域内において前記LEDチップを覆うよう形成された、略半球状の透光性樹脂層とを有してなり、
前記一方の半円環状金属膜が前記LEDチップの一方の電極側の給電用配線の一部として構成され、前記他方の半円環状金属膜が前記LEDチップの他方の電極側の給電用配線の一部として構成されていることを特徴とするLED光源装置。 - 前記透光性樹脂層は、前記枠状金属膜によって包囲される領域内において、その周縁が前記枠状金属膜の内周縁に接した状態で形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のLED光源装置。
- 前記LEDチップの平面形状が矩形であり、前記枠状金属膜の平面形状に係る部分円環の内径、または前記一方の半円環状金属膜および前記他方の半円環状金属膜からなる前記枠状金属膜によって形成される前記LEDチップを中心とする円の内径が、前記LEDチップの平面形状に係る矩形の対角線の長さの1.1〜1.5倍であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のLED光源装置。
- 前記透光性樹脂層は、前記基板の表面にポッティング加工を施す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乃至請求項4のいずれかに記載のLED光源装置。
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