JPH11298048A - Ｌｅｄ実装基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状が大きくならずに好ましい面光源として
機能するＬＥＤ実装基板を得る。 【解決手段】 ２次元配列されて並列接続される複数の
ＬＥＤ１１及びこれら各ＬＥＤ１１を封止する透光性の
封止部材１２を備える他、上面側に複数の凹部１３０が
設けられ、これら凹部１３０の各底面となる金属板１３
１、複数の凹部１３０の側壁にそれぞれ対応する複数の
貫通孔ＴＨが形成された樹脂基板１３２、及び樹脂基板
１３２の上面に形成された接続部材１３３を有する実装
基板１３を備えた。そして、各ＬＥＤ１１の一端を金属
板１３１に電気的に接続する一方、各ＬＥＤ１１の他端
をワイヤボンディングによるワイヤＷによって接続部材
１３３に電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装
置、表示装置及び発光装置等に利用可能なＬＥＤ実装基
板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）は、表
示素子としてもっぱら使用されてきたが、近年では、発
光輝度が高くなったことから照明用途に活用されるよう
になってきている。

【０００３】例えば、高輝度のＬＥＤが複数個二次元配
列されてなり、面状の照明（面光源）として使用される
ＬＥＤ実装基板が知られている。この構成では、ＬＥＤ
が蛍光灯や白色電球等よりも長寿命であるため、交換や
メンテナンスが半永久的に不要になり、特に、交換やメ
ンテナンスが困難な信号機等の高所の点灯装置乃至照明
装置に対して、上記ＬＥＤ実装基板を利用すればメリッ
トが大きい。また、電球よりもエネルギー効率の高い高
輝度ＬＥＤが得られるようになってきており、省エネル
ギーへの期待も高まっている。

【０００４】図６（ａ）はこのような従来のＬＥＤ実装
基板を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部断面図
で、以下この図６を用いて従来のＬＥＤ実装基板につい
てさらに説明する。

【０００５】このＬＥＤ実装基板は、アルミニウム（Ａ
ｌ）によりなる金属板９３１、この金属板９３１の上側
に設けられ、二次元配列された複数の孔９３２ａが形成
された封止枠９３２、金属板９３１と封止枠９３２との
間の金属板９３１の上面に形成された絶縁層９３３、絶
縁層９３３と封止枠９３２との間の絶縁層９３３の上面
に形成された銅箔等によりなる配線Ｐ１，Ｐ２、複数の
孔９３２ａ内にそれぞれ収納され、一端が配線Ｐ１に電
気的に接続される一方、ワイヤボンディングによるワイ
ヤＷを介して他端が配線Ｐ２に電気的に接続される複数
のＬＥＤ１１、及び各ＬＥＤ１１を封止する封止部材１
２により構成されている。

【０００６】この封止部材１２は、機械的保護及び耐湿
性能向上の目的から設けられ、透明で液状の樹脂（エポ
キシ系樹脂など）により形成される。この樹脂が通常の
半導体用のものとは異なり液状であるのは、透光性を確
保するために充填物（シリカ等）が添加されないからで
ある。このため、金属板９３１、絶縁層９３３及び配線
Ｐ１，Ｐ２により構成される実装基板に実装された各Ｌ
ＥＤ１１に対して、液状の樹脂で封止することができる
ように封止枠９３２が別途使用される。すなわち、液状
の樹脂が各孔９３２ａ内に注ぎ込まれて加熱硬化され、
これにより、各ＬＥＤ１１が封止部材１２により封止さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
６の構造では、各孔９３２ａに形成されている凹部の底
面における配線Ｐ２に対して、ワイヤボンディング用の
スペースを確保する必要があるので、凹部の形状はＬＥ
Ｄ１１に対して非対称になり、ＬＥＤ１１からの光の凹
部での反射方向が偏り、これにより、ＬＥＤ実装基板が
部分的に不均一な照度の面光源となってしまう問題（光
学的に不利）がある。

【０００８】この問題を解決すべくＬＥＤ１１に対する
凹部の形状を対称にしようとすれば、孔９３２ａの内径
が大きくなり、孔９３２ａが複数あることからＬＥＤ実
装基板が極端に大きくなってしまう。また、孔９３２ａ
が大きくなると、単位面積あたりのＬＥＤ１１の実装可
能個数が減少することにもなり、望ましい面光源が得ら
れなくなってしまう。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、形状が大きくならずに好ましい面光源として機
能するＬＥＤ実装基板を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のＬＥＤ実装基板は、金属板を有し、この金属
板の一の面側に複数の素子収納室が設けられ、これら素
子収納室の各底面が前記金属板によって形成されている
実装基板と、前記複数の素子収納室内にそれぞれ収納さ
れて一端が前記金属板に電気的に接続されている複数の
ＬＥＤと、前記ＬＥＤを封止する透光性の封止部材とを
備え、前記素子収納室は、当該素子収納室内に収納され
る前記ＬＥＤに対して対称形状になっており、前記実装
基板は、この上面側に前記複数のＬＥＤの各他端と電気
的に接続される接続部材を有しているものである。

【００１１】この構造では、素子収納室がこの内部に収
納されるＬＥＤに対して対称形状になっているので、Ｌ
ＥＤからの光の素子収納室での反射方向が偏らなくな
り、当該ＬＥＤ実装基板が好ましい面光源として機能す
るようになる。また、各ＬＥＤの一端と接続する金属板
が素子収納室の底面となる一方、各ＬＥＤの他端と接続
する接続部材が実装基板の上面側に位置するので、例え
ば接続部材が各ＬＥＤの他端とワイヤボンディングによ
るワイヤによって電気的に接続される場合にも、そのワ
イヤボンディング用のスペースを素子収納室内に別途設
ける必要がないことから、ワイヤボンディング用のスペ
ースによりＬＥＤに対する素子収納室の形状が非対称に
なることはなく、これにより、素子収納室を、大きくす
ることなくＬＥＤに対して対称形状に形成することが可
能になる。

【００１２】なお、前記素子収納室は凹部であり、前記
実装基板は、前記複数の凹部の側壁にそれぞれ対応する
複数の貫通孔が形成された樹脂基板を有し、この樹脂基
板は、前記金属板の一の面に取付けられている構造でも
よい。この構造では、金属板と貫通孔とにより凹部が形
成されるようになる。この場合も、上記同様に、形状が
大きくならずに好ましい面光源として機能するＬＥＤ実
装基板を得ることが可能になる。

【００１３】また、前記金属板の他の面には、複数の溝
が形成されているものでもよい。この構造によれば、形
状が大きくならずに好ましい面光源として機能するＬＥ
Ｄ実装基板を得ることが可能になる他、より高い放熱効
果が得られるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
係るＬＥＤ実装基板の一部断面図で、以下この図を用い
て第１実施形態について説明する。

【００１５】本ＬＥＤ実装基板１０は、図６と同様に、
２次元配列されて並列接続される複数のＬＥＤ１１（図
１では１個のみ示されている）及びこれら各ＬＥＤ１１
を封止する透光性の封止部材１２を備えている他、図６
とは構造が異なる実装基板１３を備えており、図略の外
部電源から各ＬＥＤ１１に電力が供給されると各ＬＥＤ
１１が発光して面光源としての照明を行うものである。

【００１６】実装基板１３は、Ａｌによりなる金属板１
３１を有し、この金属板１３１の上面（一の面）側には
複数の凹部１３０が設けられ（図１では１つのみ示され
ている）、これら凹部１３０の各底面は金属板１３１の
上面によって形成されている。そして、これら凹部１３
０内にはそれぞれ複数のＬＥＤ１１が収納されており、
各ＬＥＤ１１の一端（下面）は凹部１３０の底面である
金属板１３１の上面に電気的に接続されている。これに
より、複数のＬＥＤ１１の一端は金属板１３１を介して
互いに電気的に接続されることになる他、面光源として
の照明時、複数のＬＥＤ１１には大電流が流れ、この大
電流により熱が発生することになるが、この発生する熱
が金属板１３１から外部に好適に放熱されて、一方の電
流経路である金属板１３１及び各ＬＥＤ１１の双方が冷
却される。

【００１７】また、実装基板１３は、複数の凹部１３０
の側壁にそれぞれ対応する複数の貫通孔ＴＨが形成され
た絶縁性の樹脂基板１３２を有し、この樹脂基板１３２
は、金属板１３１の上面に取付けられ、ＬＥＤ１１の高
さに応じた厚みに設定されている。この厚みは、各ＬＥ
Ｄ１１の高さが例えば０．３ｍｍ程度であれば、０．３
〜０．５ｍｍ程度に設定される。

【００１８】このように、第１実施形態では、各凹部１
３０は、貫通孔ＴＨ及び金属板１３１の上面によりテー
パー状に形成されるとともに、当該凹部１３０内に収納
されるＬＥＤ１１に対して対称形状に形成される。これ
により、粘性が低く形状安定性が悪い液状の樹脂を封止
部材１２用に使用することが可能になる他、ＬＥＤ１１
からの光の凹部１３０での反射方向が偏らなくなるの
で、均一な照度の面光源が得られる。なお、各凹部１３
０は、テーパー状に限らず、すり鉢状でもよく、或は光
の反射機能を考慮して、すなわち光の反射を計算して決
定された色々な形状でもよい。このように、凹部１３０
の形状を変えることにより、光学特性の制御が可能にな
る。

【００１９】また、実装基板１３は、樹脂基板１３２の
上面に形成された銅箔によりなる配線としての接続部材
１３３を有し、この接続部材１３３は、ワイヤボンディ
ングによる銅等のワイヤＷによって複数のＬＥＤ１１の
各他端（上面）と電気的に接続されている。このよう
に、複数のＬＥＤ１１に対して両電極がそれぞれ上記金
属板１３１及び接続部材１３３によって一括接続され
る。これにより、金属板１３１及び接続部材１３３に外
部電源から電力が供給されると各ＬＥＤ１１が発光する
ことになる。また、各ＬＥＤ１１の一端と接続する金属
板１３１の上面が凹部１３０の底面となる一方、各ＬＥ
Ｄ１１の他端と接続する接続部材１３３が実装基板１３
の上面側に位置するので、接続部材１３３が各ＬＥＤ１
１の他端とワイヤボンディングによるワイヤＷによって
電気的に接続されても、そのワイヤボンディング用のス
ペースを凹部１３０内に別途設ける必要がないことか
ら、ワイヤボンディング用のスペースによりＬＥＤ１１
に対する凹部１３０の形状が非対称になることはなく、
これにより、凹部１３０を、大きくすることなくＬＥＤ
１１に対して対称形状に容易に形成することが可能にな
る。

【００２０】次に、既に明らかではあるがＬＥＤ実装基
板１０の組立て手順について説明すると、まず、金属板
１３１の上面に樹脂基板１３２を接着剤等で貼り付け
る。これにより、実装基板１３が得られる。

【００２１】次いで、ダイボンディング工程により、複
数のＬＥＤ１１のチップをそれぞれ複数の凹部１３０内
の底面中心に搭載する。このとき、各ＬＥＤ１１の一端
が金属板１３１に電気的に接続される。なお、金属板１
３１はＡｌにより形成されるので、酸化してアルマイト
になることに注意する必要がある。すなわち、各ＬＥＤ
１１をダイボンドする前に電気的導通を阻害するような
加熱処理を避け、またＡｌ表面が電気的不導体とならな
いようにする必要がある。

【００２２】次いで、ワイヤボンディング工程により、
複数のＬＥＤ１１の各他端を接続部材１３３にワイヤＷ
を介して電気的に接続する。

【００２３】次いで、各凹部１３０内に封止部材１２の
原料たる液状の樹脂を注ぎ込み、この樹脂を加熱硬化さ
せる。これにより、各ＬＥＤ１１は封止部材１２により
封止される。

【００２４】このようにして、実装基板１３に複数のＬ
ＥＤ１１が２次元配列されて実装されたＬＥＤ実装基板
１０が得られる。

【００２５】以上、第１実施形態によれば、形状が大き
くならずに好ましい面光源として機能するＬＥＤ実装基
板を得ることが可能になる。

【００２６】また、組立てが容易になるとともに、複数
のＬＥＤ１１に対する電極の一括接続が可能になる他、
好適な放熱効果を得ることができる。

【００２７】なお、樹脂基板１３２の各貫通孔ＴＨの形
成時は、金属板１３１への樹脂基板１３２の貼付け前で
も後でもいずれでもよいが、貼付け前の方が貫通孔ＴＨ
の形成が容易であるので望ましい。

【００２８】また、樹脂基板１３２上面への接続部材１
３３の形成（例えば、導体のエッチング加工）時も、金
属板１３１への樹脂基板１３２の貼付け前でも後でもい
ずれでもよいが、貼付け前の方が接続部材１３３形成時
の金属板１３１に対する悪影響を排除できるので望まし
い。

【００２９】さらに、金属板１３１は、Ａｌに限らず例
えば銅等により形成されるものでもよい。この場合、上
述のＡｌのアルマイト化に対する配慮が不要になる。図
２は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ実装基板の一
部断面図で、以下この図を用いて第２実施形態について
説明すると、本ＬＥＤ実装基板２０は、第１実施形態と
同様に複数のＬＥＤ１１及び封止部材１２を備えている
他、第１実施形態とは構造が異なる実装基板２３を備え
ている。

【００３０】この実装基板２３は、第１実施形態と同様
に樹脂基板１３２及びこの上面に形成された接続部材１
３３を有する他、第１実施形態の金属板１３１とは構造
が異なる金属板２３１を有している。この金属板２３１
は、Ａｌによりなり、下面側には複数の溝２３１ａが形
成されている。これにより、金属板２３１の表面積が金
属板１３１のそれよりも広くなるので、第１実施形態よ
りも高い放熱効果が得られる。

【００３１】以上、第２実施形態によれば、第１実施形
態の効果に加えて、第１実施形態よりも高い放熱効果を
得ることが可能になり、複数のＬＥＤ１１の消費電力が
白熱電球レベルの数十ワット程度に達する場合でも対応
可能となる。

【００３２】なお、第２実施形態では、放熱効果を高め
る手段として金属板２３１の下面側に複数の溝２３１ａ
が形成される構造になっているが、この溝構造に限らず
放熱フィン／ブロックの構造でもよい。

【００３３】図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係
るＬＥＤ実装基板の一部断面図、（ｂ）は（ａ）におけ
る樹脂基板及びこの上面に設けられる接続部材を示す斜
視図で、以下この図３を用いて第３実施形態について説
明すると、本ＬＥＤ実装基板３０は、第１実施形態と同
様に複数のＬＥＤ１１及び封止部材１２を備えている
他、第１実施形態とは異なる実装基板３３を備えてい
る。

【００３４】この実装基板３３は、第１実施形態と同様
に金属板１３１及び樹脂基板１３２を有する他、第１実
施形態とは異なる接続部材３３３を樹脂基板１３２の上
面に有している。この接続部材３３３は、複数の凹部１
３０内にそれぞれ収納された複数のＬＥＤ１１の他端に
対して接続を一気に行うものであり、このため、リード
フレーム、又はフレキシブル回路基板のＴＡＢ（Tape A
utomated Bonding）基板が使用される。

【００３５】以上、第３実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を得ることが可能になる。

【００３６】図４は、本発明の第４実施形態に係るＬＥ
Ｄ実装基板の一部断面図で、以下この図を用いて第４実
施形態について説明すると、本ＬＥＤ実装基板４０は、
第１実施形態と同様に複数のＬＥＤ１１及び封止部材１
２を備えている他、第１実施形態とは構造が異なる実装
基板４３を備えている。

【００３７】この実装基板４３は、Ａｌによりなる金属
板４３１を有し、この金属板４３１の上面側には複数の
凹部４３０が設けられ、これら凹部４３０の各部は金属
板４３１によって形成されている。そして、これら凹部
４３０内にはそれぞれ複数のＬＥＤ１１が収納されてお
り、各ＬＥＤ１１の一端は凹部４３０の底面である金属
板４３１に電気的に接続されている。なお、各凹部４３
０は、断面円状に形成されている。

【００３８】また、実装基板４３は、金属板４３１の上
面における凹部４３０以外の部分に形成された絶縁層４
３２、及びこの絶縁層４３２の上面に第１実施形態と同
様に形成された接続部材１３３を有している。

【００３９】以上、第４実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を得ることが可能になる。

【００４０】図５は、本発明の第５実施形態に係るＬＥ
Ｄ実装基板の一部断面図で、以下この図を用いて第５実
施形態について説明すると、本ＬＥＤ実装基板５０は、
第１実施形態と同様に複数のＬＥＤ１１及び封止部材１
２を備えている他、第１実施形態とは構造が異なる実装
基板５３を備えている。

【００４１】この実装基板５３は、Ａｌによりなる金属
板５３１を有し、この金属板５３１の上面側には複数の
凹部５３０が設けられ、これら凹部５３０の各部は金属
板５３１によって形成されている。そして、これら凹部
５３０内にはそれぞれ複数のＬＥＤ１１が収納されてお
り、各ＬＥＤ１１の一端は凹部５３０の底面である金属
板５３１に電気的に接続されている。なお、各凹部５３
０は、第１実施形態の凹部１３０と同様の形状に形成さ
れている。

【００４２】また、実装基板５３は、金属板５３１の上
面における凹部５３０以外の部分に形成された絶縁層５
３２、及びこの絶縁層５３２の上面に第１実施形態と同
様に形成された接続部材１３３を有している。

【００４３】以上、第５実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を得ることが可能になる。

【００４４】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１及び２記載の発明によれば、形状が大きくならずに好
ましい面光源として機能するＬＥＤ実装基板を得ること
が可能になる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、形状が大き
くならずに好ましい面光源として機能するＬＥＤ実装基
板を得ることが可能になる他、より高い放熱効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ実装基板の
一部断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ実装基板の
一部断面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ実
装基板の一部断面図、（ｂ）は（ａ）における樹脂基板
及びこの上面に設けられる接続部材を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ実装基板の
一部断面図である。

【図５】本発明の第５実施形態に係るＬＥＤ実装基板の
一部断面図である。

【図６】（ａ）は従来のＬＥＤ実装基板を示す分解斜視
図、（ｂ）は（ａ）の一部断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０ ＬＥＤ実装基板 １１ ＬＥＤ １２ 封止部材 １３，２３，３３，４３，５３ 実装基板 １３０ 凹部 １３１，２３１，４３１，５３１ 金属板 １３２ 樹脂基板 ４３２，５３２ 絶縁層 １３３，３３３ 接続部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板を有し、この金属板の一の面側に
   複数の素子収納室が設けられ、これら素子収納室の各底
   面が前記金属板によって形成されている実装基板と、 前記複数の素子収納室内にそれぞれ収納されて一端が前
   記金属板に電気的に接続されている複数のＬＥＤと、 前記ＬＥＤを封止する透光性の封止部材とを備え、 前記素子収納室は、当該素子収納室内に収納される前記
   ＬＥＤに対して対称形状になっており、 前記実装基板は、この上面側に前記複数のＬＥＤの各他
   端と電気的に接続される接続部材を有していることを特
   徴とするＬＥＤ実装基板。
2. 【請求項２】 前記素子収納室は凹部であり、前記実装
   基板は、前記複数の凹部の側壁にそれぞれ対応する複数
   の貫通孔が形成された樹脂基板を有し、この樹脂基板
   は、前記金属板の一の面に取付けられていることを特徴
   とする請求項１記載のＬＥＤ実装基板。
3. 【請求項３】 前記金属板の他の面には、複数の溝が形
   成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＬ
   ＥＤ実装基板。