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JP2001068742A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

Info

Publication number
JP2001068742A
JP2001068742A JP23841399A JP23841399A JP2001068742A JP 2001068742 A JP2001068742 A JP 2001068742A JP 23841399 A JP23841399 A JP 23841399A JP 23841399 A JP23841399 A JP 23841399A JP 2001068742 A JP2001068742 A JP 2001068742A
Authority
JP
Japan
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integrated circuit
electrode
hybrid integrated
substrate
light emitting
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.)
Pending
Application number
JP23841399A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Shimizu
永 清水
Noriaki Sakamoto
則明 坂本
Yoshiyuki Kobayashi
義幸 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP23841399A priority Critical patent/JP2001068742A/ja
Priority to KR10-2000-0014942A priority patent/KR100419808B1/ko
Priority to US09/536,898 priority patent/US6730933B1/en
Priority to EP00302613A priority patent/EP1059678A2/en
Priority to EP00302598A priority patent/EP1059667A3/en
Priority to EP00302599A priority patent/EP1059668A3/en
Publication of JP2001068742A publication Critical patent/JP2001068742A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H10W90/00—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/852—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls
    • H10W72/5363—
    • H10W72/5524—
    • H10W90/756—

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板に発光素子が取り付けられた光
照射装置の放熱性を改善すると同時に、発光効率、軽薄
短小、経時変化防止を実現する。 【解決手段】 金属基板１１の上には、Ｎｉが被着され
たＣｕパターンを形成し、この上に発光素子１０を直列
回路で実装し、この直列接続された金属基板を並列接続
する。Ｎｉは、耐食性に優れ、光反射効率も優れている
ので、基板表面自身が反射板として活用できる。またレ
ンズ３７を発光素子それぞれに形成することで発射効率
をより改善させることができる。またシール５１を介し
て透明基板５０を貼り合わせ、中に封入された発光素子
１０や電極の経時変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混成集積回路装置
であり、また発光素子を複数個実装させた光照射装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まず光を大量に照射する必要がある場
合、一般には電灯等が用いられている。しかし、軽薄短
小および省電力を目的として、図６の様にプリント基板
１に光素子２を実装させる場合がある。
【０００３】この光素子は、半導体で形成された発光ダ
イオード（Light Emitting Diode）が主ではあるが、他
に半導体レーザ等も考えられる。
【０００４】この発光ダイオード２は、２本のリード
３，４が用意され、一方のリード３には、発光ダイオー
ドチップ５の裏面（アノードまたはカソード）が半田等
で固着され、他方のリード４は、前記チップ表面の電極
（カソードまたはアノード）と金属細線６を介して電気
的に接続されている。また前記リード３，４、チップ５
および金属細線６を封止する透明な樹脂封止体７がレン
ズも兼ねて形成されている。
【０００５】一方、プリント基板１には、前記発光ダイ
オード２に電源を供給するための電極８，９が設けら
れ、ここに設けられたスルーホールに前記リードが挿入
され、半田等を介して前記発光ダイオード２が実装され
ている。
【０００６】例えば、特開平９−２５２６５１号公報に
は、この発光ダイオードを用いた光照射装置が説明され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た発光素子２は、樹脂封止体７、リード３，４等が組み
込まれたパッケージで成るため、発光素子を大量に実装
した場合、基板１のサイズが大きい、重量がある等の問
題があった。また基板自身の放熱性が悪いために、装置
全体として温度上昇を来す問題があった。そのため、発
光素子である半導体チップ自身も温度上昇し、駆動能力
を低下させる問題があった。
【０００８】また発光ダイオード５は、チップの側面ま
たは裏面からも光が発光し、基板１側に向かう光が存在
する。しかし基板１がプリント基板で成るため、効率の
高い照射ができない問題もあった。
【０００９】また発光素子がベアチップで実装される場
合、前記発光素子の劣化を招き、発光量、発光強度が劣
化する問題があり、またプリント基板に形成された反射
板も酸化され反射効率が低下する問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みて成され、第１に、基板の周囲に設けられたシール
と、前記シールを介して固着された透明基板とを有する
事で解決するものである。
【００１１】基板、透明基板およびシールで成る密封空
間に発光素子、電極が配置されるため、特性の劣化や酸
化が防止できる。
【００１２】第２に、耐酸化性の金属が被覆されたＣｕ
から成る第１の電極と、前記基板の他領域に形成され、
耐酸化性の金属が被覆されたＣｕから成る第２の電極
と、前記第１の電極にチップ裏面が電気的に固着された
発光素子と、前記第２の電極と前記発光素子表面の電極
とを電気的に接続する接続手段と、前記基板の周囲に設
けられたシールと、前記シールを介して固着された透明
基板とを有する事で解決するものである。
【００１３】第１の手段と同様な作用を有し、特に電極
上の耐酸化膜は、光の反射膜となり、この光沢性の劣化
も防止できる。
【００１４】第３に、基板の周囲に設けられたシール
と、前記シールを介して固着された透明基板とを有する
混成集積回路基板を複数枚並べ、混成集積回路基板上の
前記第１の電極および前記第２の電極が電気的に接続さ
れる接続手段とを設ける事で解決するものである。
【００１５】混成集積回路基板毎に透明基板を配置すれ
ば、発光素子の破壊が発生しても混成集積回路基板毎の
修繕が可能となる。更には、各混成集積回路基板の配置
角度を調整することにより、凸状にも凹状にも配置で
き、全体で光を収束させることも発散させることも可能
となる。
【００１６】第４に、基板、透明基板およびシールで成
る空間に、前記発光素子の劣化および／または前記電極
の劣化を防止するガスを封入する事で解決するものであ
る。
【００１７】この空間に例えば窒素ガス、不活性ガス等
を充填させることで、更に特性の劣化、電極の酸化を防
止することができる。
【００１８】第５に、シールの内側には、絶縁材料から
成るスペーサを設ける事で、透明基板の機械的支持がで
きる。例えば、空間内の気圧が低くなり、基板が反った
りしても、前記透明基板が支持されるため破壊を防止す
ることができる。しかも透明基板の厚みをより薄くする
ことが電極、より光の吸収を防止することもできる。
【００１９】第６に、発光素子にレンズ状に形成された
光透過樹脂を設ける事で、発光素子から発射される光を
集光させることができる。
【００２０】第７に、光透過樹脂の頂部を、前記透明基
板に当接させる事で、前記スペーサの代用が可能とな
り、別途スペーサを設けるのと異なり、より反射面を稼
ぐことができる。
【００２１】第８に、複数枚の混成集積回路基板を、マ
トリックス状に配置し、少なくとも両端の混成集積回路
基板は中央の混成集積回路基板と所定の角度を持って配
置させることで、混成集積回路基板と実質平行に発射さ
れる光を反射させることが可能となり、反射量をより増
やすことができる。
【００２２】第９に、シールを、光沢性のある材料から
成す事で、シールを介した反射が可能となる。
【００２３】第１０に、樹脂から成るシールの場合、ガ
スの注入孔を設けることで、注入が容易にでき、且つ注
入孔を簡単に封止することができる。
【００２４】以上述べたように、特にＡｌ主材料とする
基板を採用することで、放熱性、軽重量性、加工性を実
現でき、性能の向上を実現できるばかりか、組立・補修
の容易な光照射装置が実現できる。また混成集積回路基
板単位で傾きを設定できるので混成集積回路基板全体で
凹面、凸面が形成でき、効率の高い光の反射を実現でき
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図３、図
４および図５を用い説明する。特にここでは、発光ダイ
オード１０の接続について説明するが、半導体レーザに
於いても同様の方法が採用できる。
【００２６】まず例えばプレス（カット）により打ち抜
かれた金属から成る混成集積回路基板１１がある。この
混成集積回路基板１１は、Ａｌ、ＣｕやＦｅ等が考えら
れる。
【００２７】ここで混成集積回路基板として金属基板を
用いた理由は、発光素子から発生する熱を効率良く外部
に放出する事、発光素子の温度上昇を防止することによ
り、駆動能力を向上させる事、また基板の平坦性から、
上方向以外に発光される光を効率よく基板１１で反射さ
せて上方へ向かわせる事、また実装上のビス止め孔加
工、放物面等の湾曲加工性等に優れる事等からである。
またセラミックやプリント基板も考えられるが、セラミ
ック基板は、衝撃に弱く、またプリント基板は、放熱性
の点で劣る。しかしこれらも必要によっては、当然採用
されても良い。
【００２８】本発明では、加工性、軽量性が考慮されて
Ａｌが採用されている。この場合、その表面は、絶縁性
向上から、陽極酸化により酸化物が形成され、この上に
絶縁性樹脂１２が形成されてもよい。また前記陽極酸化
膜は省略されても良い。ただし、これ以外の膜を化学的
に反応させて生成させても良い。Ａｌ表面は、平坦性を
有するため、前記絶縁性樹脂との接着性を向上させるた
めに粗面１３を機械的に、または化学的に生成させ、こ
の上に絶縁性樹脂を被着させた方が良い。
【００２９】またＡｌ基板１１の裏面は、機械的に弱い
ため傷が付きやすく、耐蝕性も無い。そのため必要によ
り絶縁性樹脂１４を被覆しても良い。この場合、熱抵抗
を向上させるために、膜厚は１０μｍ以下が好ましい。
【００３０】ここで混成集積回路基板１１は、導電性を
有するため、この上に設けられる第１の電極１５、第２
の電極１６との短絡を考慮し全面に絶縁性樹脂１２が被
着されている。
【００３１】ここでこの絶縁性樹脂膜１２は、発光ダイ
オードから発生する熱を金属基板１１に伝達させる場
合、熱抵抗材料となる。そのため、できるだけその熱抵
抗を下げるため、Ｓｉ酸化膜、酸化アルミニウム等のフ
ィラーを混入させた絶縁性樹脂を採用する。また酸化ア
ルミニウムの方が熱抵抗が低下することは言うまでもな
い。
【００３２】また電極１５、１６は、例えばＣｕ箔より
成り、配線、チップのランド、ボンデイング用のパッ
ド、必要によっては外部リード用の固着パッド等として
形成され、第１の電極１５にはベアの発光ダイオード１
５が設けられる。ここで発光ダイオードチップの裏面
は、カソードタイプとアノードタイプの２種類があり、
本発明は、アノードタイプである。これは電源の向きを
変えるだけで、アノードタイプも実現できる。
【００３３】ここで金属基板は、光照射装置として機能
させるため、発光ダイオード１０を複数個点在させ、こ
れらの駆動回路は、図３では、外付けで実現している
が、これら駆動回路を図４のＣの様に金属基板１１に実
装させても良い。この場合、基板の周辺、特に角部およ
びその近傍に配線、ランド、ボンデイング用のパッド、
外部との電気的接続パッド等がパターニングされ、配線
間はチップコンデンサ、チップ抵抗および印刷抵抗等の
部品、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等が電気的に接
続されて設けられている。ここでは、パッケージされた
素子が実装されても良いが、ベアチップの方が、放熱
性、実装面積の縮小の点から優れる。これらは、全てを
総称して回路素子と呼ぶ。
【００３４】この回路素子は半田等のロウ材や銀ペース
ト等を介して電気的に固着され、あるいは印刷抵抗がス
クリーン印刷等で形成されている。また中には、前記半
導体チップと配線を電気的に接続するため、チップ上の
電極とボンディング用パッドとの間には金属細線１７が
電気的に接続され、パッドには、必要があれば、半田を
介して外部リードが電気的に接続されている。また実装
上の問題から、基板の両側に少なくとも２個のビス止め
孔が設けられても良い。
【００３５】ここで後述するが、図１または図２の様
に、混成集積回路基板１１をマトリックス状に配置する
ため、第１の配線２６の両端には、接続エリア１８〜２
１を、第２の配線２７の両端には、接続エリア２２〜２
５を設けている。このエリアは、接続手段２９、３０が
金属細線であれば、ボンデイングエリアであり、ロウ材
で固着できるリードであれば、半田被着エリアである。
【００３６】また金属基板１１上のＣｕのパターンは、
絶縁性フレキシブルシートに貼り合わされ、このフレキ
シブルシートが混成集積回路基板に貼り合わされる事で
実現されても良い。
【００３７】更に図３の具体的構造を説明する。
【００３８】前述したとおり、金属基板１１の全面には
絶縁性樹脂１２の膜が被着され、図では、第１の電極１
５、第２の電極１６以外に、アイランド状の反射用電極
３１〜３６を設けている。もちろんショートが考慮さ
れ、お互い所定の間隔で離間されている。ここでは、前
述した駆動回路が実装されない。また金属基板１１を二
分するように二つの電極１５、１６を設けても良い。つ
まり電極１５は、アノード電極であり、電極１６は、カ
ソード電極であり、この２つのタイプの電極が交互に配
列され、しかも実質混成集積回路基板１１を占有しても
良い。
【００３９】また例えば、第１の電極１５ａまたは第２
の電極１６ｂは、反射用電極３１と一体で良いが、間に
アイランド状の電極３１を設けることで、耐電圧特性の
向上が可能となる。
【００４０】この第１の電極１５、第２の電極１６は、
Ｃｕの表面にＮｉが被着されている。これは、Ｃｕの酸
化防止、および酸化により光反射効率が低下するため、
比較的酸化されにくく、光反射性に優れ、また金属細線
とのボンディング性が考慮されて採用されている。ここ
では、光沢性のあるＮｉやＡｕが採用されている。本発
明では、コストの面からＮｉが採用され、また他の金属
基板１１全域は、実質光沢性のあるＮｉが被着され、光
反射板として活用される。またボンディングポイントの
み、ボンディング可能な材料（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａ
ｕ）が形成され、それ以外を光を反射しやすい材料、例
えば銀や白金でカバーしても良い。
【００４１】一方、Ｎｉが採用された場合、ベアチップ
状の発光ダイオード１０は、第１の電極１５とのコンタ
クト抵抗が考慮され、固着領域のＮｉが取り除かれ、銀
ペーストや半田等の導電性固着材を介してＣｕと電気的
に固着される。また発光ダイオード１０と第２の電極１
６は、チップ表面の電極と金属細線１７を介して接続さ
れている。一般に、金属細線としてＡｌが採用される場
合は、超音波を使ったボンディングでＮｉと接続するこ
とができる。
【００４２】更には、図５の様に、少なくとも発光ダイ
オード１０を封止するように光透過性の樹脂３７が設け
られる。これはレンズとして採用するものであり、効率
良く基板から上方に発射させるため、凸状に形成されて
いる。レンズ３７の材料は、光に対して透明な樹脂であ
れば良く、ここではシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が
採用される。両者は、共に加熱硬化型で、加熱硬化時の
粘度が小さいため、レンズとして好ましい半球形状に安
定して形成できない。シリコーン樹脂は、元々液状で、
加熱硬化時もその粘度は、あまり変わらない。またエポ
キシ樹脂は、加熱硬化時にその粘度が低下する。そのた
め、本発明では、図５のように、発光ダイオード１０を
囲むように、流れ防止手段３６を形成している。
【００４３】エポキシ樹脂は、熱により徐々に黄変する
が、シリコーン樹脂は、この変色が少ない。またエポキ
シ樹脂は、濡れ性が良く、逆にシリコーン樹脂は、はじ
きやすい性質を持つ。また硬化後のシリコーン樹脂は、
ゴム状またはゲル状であり、エポキシ樹脂に比べて回路
素子の接続手段である金属細線へのストレスが少ない。
【００４４】つまり流れ防止手段としてシリコーン樹脂
を使うと、ここに貯められた樹脂（シリコーン樹脂やエ
ポキシ樹脂）は、はじきやすく表面張力によりレンズ状
に形成される。逆にエポキシ樹脂を流れ防止手段として
使用すると濡れ性が良いため、レンズ形状になりにく
い。このレンズは、約１００度〜１５０度で仮硬化し、
再度１５０度１時間で完全硬化させる。ここでこの硬化
温度も重要である。発光素子や半導体チップ等がロウ材
で固着されるため、このロウ材よりも高い硬化温度の樹
脂は、できるだけ避けた方がよい。
【００４５】また、レンズのサイズにより、金属細線１
７の途中から第２の電極１６との接続部までを樹脂封止
体で覆わず構成しても良いし、また図５の様に完全に覆
っても良い。完全に覆えば、光集光能力の向上と同時に
金属細線の接続部の信頼性も向上させることができる。
【００４６】更に、レンズを２段に形成しても良い。こ
れはレンズの指向性を高めるために実施されている。例
えば、二段にするため、ともに濡れ性の少ないシリコー
ン樹脂が採用されている。特に濡れ性が悪くなければレ
ンズ形状が実現できないからである。
【００４７】一方、通称半田レジストと呼ばれる樹脂膜
を全面に形成することがある。この場合、できるだけ光
沢性のある膜を選択すれば、Ｎｉと同様に反射膜として
活用できる。ただし、発光ダイオードの固着領域、金属
細線の接続部は、当然取り除かれる。透明であれば、Ｎ
ｉが主たる反射手段として機能し、色が付いているなら
ば、できるだけ反射効率の優れた白から成る膜が好まし
い。
【００４８】図３、図４は、点線の矢印で示すように、
第１の電極１５と第２の電極１６との間に、発光ダイオ
ード１０…が直列接続されているものである。
【００４９】例えば、並列タイプの構造にすると、金属
細線１７のコンタクト抵抗、チップのコンタクト抵抗が
ばらつく。従って、数ある並列接続された発光ダイオー
ド１０の内、コンタクト抵抗の少ない発光ダイオードに
電流が集中し、特定の発光ダイオードが異常に明るかっ
たり、また破壊に至ったりする問題があるからである。
【００５０】そのため図３、図４の様に、第１の配線２
６と第２の配線電極２７との間に発光ダイオード１０…
を直列接続させ、発光ダイオード１０…に通過する電流
値を一定にさせた。
【００５１】ここで前説明と同様に、電極を金属基板の
実質全域に配置させて反射板とすること、レンズを採用
すること、ダイボンド領域のＮｉを取り除く等のポイン
トは、ここでも採用される。
【００５２】第１の配線２６と第２の配線２７との間に
は、１３枚の電極が形成され、まず１番目の電極Ｅ１に
発光ダイオードＬＥＤ１のアノード（またはカソード）
と成るチップ裏面を固着し、カソード（またはアノー
ド）側の電極と２番目の電極Ｅ２を金属細線１７で接続
している。また２番目の電極Ｅ２には、２番目の発光ダ
イオードＬＥＤ２のチップ裏面が固着され、チップ表面
の電極と３番目の電極Ｅ３が金属細線で接続している。
更には、３番目の電極Ｅ３には、３番目の発光ダイオー
ドＬＥＤ３のチップ裏面が固着され、チップ表面の電極
と４番目の電極Ｅ４が接続される。この様にして、順々
に直列接続され、Ｎ番目の電極Ｅ（Ｎ）にはＮ番目の発
光ダイオードＬＥＤ（Ｎ）のチップ裏面が接続され、最
終的にはチップ表面の電極と（Ｎ＋１）番目の電極Ｅ
（Ｎ＋１）の電極が金属細線を介して接続される。この
ような接続形態を繰り返して直列接続が実現されてい
る。この場合も、銅箔から成る電極を反射板とするた
め、Ｅ１〜Ｅ（Ｎ＋１）の電極表面にはＮｉが被覆さ
れ、基板全域を実質反射板とするために、（Ｎ＋１）個
の電極で完全に覆われるようにパターニングされるか、
またはこの電極で全てが覆われない場合は、空き領域に
アイランド状の反射電極３１〜３５が設けられている。
もちろんそれぞれがパターン的に分離されるように若干
の隙間はある。
【００５３】この構造によれば、直列接続された発光ダ
イオードのそれぞれに流れる電流は、理論的には同じ値
を取るので、全ての発光ダイオードは、同じように光
る。
【００５４】ところが、途中のどれかが破壊され、電流
が流れなくなると、全ての発光ダイオードは、発光を停
止してしまう。
【００５５】そのため、図１、図２の様に、Ｖcライン
４１とＧＮＤライン４２との間に図３または図４の基板
を並列接続させている。
【００５６】本来、例えば１２０個（Ｍ個）の発光ダイ
オードで光照射装置を実現したい場合、例えば１０
（Ｓ）分割し、１２（Ｍ／Ｓ）個の発光ダイオードが直
列接続された金属基板を１０（Ｓ）枚用意し、これを並
列接続する。また図４の金属基板を採用すれば、定電流
回路Ｃが設けられることで、全ての発光ダイオードの電
流容量を統一させることができる。図３でも、定電流回
路を採用できるが、この場合、発光ダイオードの入力側
または出力側に外付けで設けなければ成らない。
【００５７】以上、発光ダイオードが直列接続された複
数の金属基板は、定電流回路により、電流値が決められ
るため、全ての発光ダイオードの明るさは、統一され、
且つ金属基板個々の明るさも統一される。また混成集積
回路基板の発光ダイオードの内、どれかが破壊しても、
残りの基板が並列接続されているので、照射装置として
その機能を維持することができ、しかも壊れた金属基板
のみを取り替えればよいので、最小限の修復ですむ。
【００５８】ここで第１の配線２６と第２の配線２７の
位置、形状について説明する。
【００５９】混成集積回路基板１１の上下側辺にそれぞ
れ一本づつ配線２６、２７が設けられ、電源ラインとな
っている。そしてそれぞれは、左端から右端に延在させ
ている。つまり図１の様に、横に混成集積回路基板１１
を複数並列接続させるために、第１の配線２６と第２の
配線２７を混成集積回路基板の右側辺から左側辺まで延
在させている。その結果、混成集積回路基板１１ａの第
１の配線２６（または第２の配線２７）の右端２２と混
成集積回路基板１１ｂの第１の配線２６（または第２の
配線２７）の左端１８とを最短距離で接続することがで
きる。ここでは接続手段２９として金属細線を採用して
いる。また接続手段は、半田等のロウ材により固着可能
なリード、プレート等でも良い。
【００６０】また仮に、この複数枚の混成集積回路基板
１１…を一枚で実現した場合、前述したように発光ダイ
オードの故障による修復ができないばかりか、接続手段
の固着が製造装置で自動でできない問題、または設備的
に大がかりになる問題が発生する。後者は、言うまでも
なく、混成集積回路基板として大きな基板となり、チッ
プを実装するマウンター、金属細線をボンディングする
ボンダーは、作業範囲が広い大がかりな装置を必要とす
る。また混成集積回路基板が大きいと、その熱容量が大
きいために、基板自身の温度が上昇しづらくなる。その
結果、半田付け性、ボンデイング性が低下する問題が発
生する。
【００６１】しかし、本願は、並列接続構造で複数枚の
混成集積回路基板に分けてあるため、前記装置の作業性
も従来通りで良く、更には基板が小さいために個々の混
成集積回路基板の温度を上昇させることもでき、半田付
け性、ホンディング性も改善される。
【００６２】また、中心線５０に対して、第１の配線２
６または第２の配線２７が左右対称に形成されている。
【００６３】これは図２の様に、図１の配列を上下に複
数列配置して、マトリックス状に配置した場合にメリッ
トがでる。
【００６４】ここでは、図面の都合上、２行、２列で説
明する。つまり一行目の混成集積回路基板１１ａ、１１
ｂは、第１の配線２６を上側辺に配置し、２行目の混成
集積回路基板１１ｃ、１１ｄは、第１の配線２７を下側
辺に配置している。これは、Ｖｃｃライン４１とＧＮＤ
ライン４２の総合計本数を減らす為に、混成集積回路基
板を１８０度反転させている。図２では、４本必要なと
ころを３本で実現できる。
【００６５】また反転させた際、混成集積回路基板１１
ｂの接続領域２５と混成集積回路基板１１ｄの接続領域
２２が、縦軸方向に対して位置が一致するように構成さ
れている。これは中心線に対して左右対称に形成される
ことで実現される。
【００６６】こうすれば、混成集積回路基板１１ｂの接
続エリア２５（または接続エリア２４）と混成集積回路
基板１１ｄの接続エリア２２（または接続エリア２３）
は、位置が一致し、接続手段３０を介して、上下に最短
で接続することができる。
【００６７】このことは、混成集積回路基板１１ｂの接
続エリア２２（または接続エリア２３）と混成集積回路
基板１１ｄの接続エリア２５（または接続エリア２４）
は、位置が一致し、接続手段３０を介して、上下に接続
することができる事も意味している。
【００６８】またここで配線２６、２７の両端にそれぞ
れ２つづつ接続エリアを設けている。ここでは混成集積
回路基板１１を２行２列で配置しているので特に必要と
しないが、横方向に混成集積回路基板を更に増やした場
合、横方向に接続する接続手段２９は、それぞれの混成
集積回路基板に接続されるが、縦方向に接続手段３０で
接続されないものが出てくる。図２では、接続手段３０
により、ＧＮＤとして固定されているが、余ったエリア
を利用して縦方向にも接続すれば、より安定した電位に
固定させることができる。
【００６９】ここで配線２６、２７に四角形で示した理
由は、銅配線の上に、金属細線を接続手段として活用す
る場合は、Ｎｉが被覆され、リードが採用される場合
は、ロウ材が被覆されるからであり、その領域を示し
た。つまり接続手段により、ロウ材やＮｉの被覆領域を
示している。
【００７０】また混成集積回路基板１１は、上辺をＶｃ
ｃに、下辺をＧＮＤにするため、列方向の配列を奇数に
配置している。図４を参照すれば判るように、第１の配
線２６から下の第２の配線２７に接続するには、４つの
発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の列が奇数列設けら
れないと、簡略されたパターンと成らない。偶数列でも
下の第２の配線２７に接続できるが、終端は、第１の配
線２６側になるため、そこから第２の配線までをつなぐ
余分な配線が必要となる。
【００７１】以上、比較的サイズの小さい混成集積回路
基板１１を並列に、また必要によってはマトリックス状
に配置することで、全体の照射装置としてのサイズを任
意に設定できる。また矩形以外でも、この混成集積回路
基板を順番に配置し、並列接続することにより、実現が
可能となる。
【００７２】更に本発明の特徴は、図１、図２のように
透明基板５０を貼り合わせたことにある。ここではシー
ル５１を介してガラス基板５０が貼り合わされている。
【００７３】この混成集積回路基板１１、透明基板５
０、シール５１で空間が形成され、この空間内に発光素
子１０が封止され、また電極も実質封止される。その結
果、発光素子の劣化、電極の酸化防止が実現できる。
【００７４】この空間に空気があっても、その量が限ら
れているので酸化量は限られる。従って時間と共に進む
劣化、酸化を途中で止められる。また最初から止めるに
は、ガスとして発光素子の劣化を起こさせないガス、酸
化を発生させないガスが好ましい。例えば窒素ガス、不
活性ガス等がこの中の一つとして選択される。
【００７５】一方、このガスを注入する方法として、シ
ール５１に一つの注入孔５２を設ける場合（図２の左上
の基板１１ａ）、シール５１に２つの注入孔５３、５４
を設ける場合（図２の左下の基板１１Ｃ）が考えられ
る。
【００７６】後者は、一方の注入孔５３からガスを導入
し、他方の注入孔５４から空間内に存在していた空気を
排出し、空間内が前記ガスで置き換わった後、注入孔を
樹脂等で塞ぐ方法である。
【００７７】前者は、注入孔が一つしかないため、特殊
な方法が用いられる。つまり本装置を真空装置内に配置
し、空間内も含めて真空にする。その後、ガスを真空装
置内に導入し、真空故に空間内に前記ガスが充填され
る。その後、前記注入孔５２を樹脂等で塞ぐ方法であ
る。
【００７８】また前者の方法では、真空廃棄の際に空間
内の空気の排気が遅いため、圧力の差から透明基板が反
る。また光の吸収をできるだけ抑制するため透明基板
は、薄い方がよい。従って機械的強度が低下する。その
ためスペーサを設ける必要がある。このスペーサは、ホ
トレジスト等でパターニングしても良いし、透明流体を
散布しても良い。
【００７９】また樹脂から成るレンズ３７をスペーサと
して代用しても良い。
【００８０】更に、シール５１の形成位置であるが、基
本的には発光素子を密封すればよい。また第１の配線２
６と第２の配線２７は、シールの外に位置させなければ
ならない。図３で説明すれば、第１の配線２６の下側辺
に隣接して設けられた離間部を広げここに配置すれば良
い。第２の配線側も同様である。縦は、できるだけ電極
と接触しない位置に設ければよい。こうすることで、可
能な限り電極を空間内にどじ込めることができる。
【００８１】またシールは、凸形状であるため、反射面
として活用できるので、その表面は光沢性のある物が用
いられる。もちろんショートの対策がとられていればシ
ールはロウ材でも良い。この場合は、シールの形成位置
にロウ材が濡れる金属膜が形成される。
【００８２】また図１の様に、各混成集積回路基板１１
に透明基板５０を貼り合わせることで、混成集積回路基
板１１の配置角度を調整できるメリットも有する。
【００８３】本来、本混成集積回路装置は、照射装置で
あり、特定のエリアに集中照射させる場合、広いエリア
に照射させる場合がある。図７は、複数の混成集積回路
基板１１が図１の様に１列に集まり、両側に行くにつれ
てその傾きが大きく設置され、全体としてその断面形状
が凹面鏡に形成されたものである。もちろん凸面鏡にも
形成できる。これは、接続手段２９が変形可能な材料か
ら成るから実現できる。その結果、矢印で示すように、
実質水平に近い光も混成集積回路基板で反射させること
ができ、反射効率の高い装置が実現できる。
【００８４】図２のマトリックス状に配置された物で
も、同様である。この場合は上下方向、左右方向で、前
記傾きを持たせることで放物面が可能となる。
【００８５】更に、複数の混成集積回路基板が設置され
た全域を１枚の透明基板で封止しても良い。しかしこの
場合ガラスのサイズが大きく成るため強度を維持させる
ためにある程度厚みが必要となる。すると厚い透明基板
であるため、光の吸収率が大きくなり、透明基板をぬけ
て外に発射される光の量は減少する。
【００８６】更に、図７の様に傾斜を持たせるとその分
透明基板で封止するための厚みが必要となり、サイズも
大きく、重量も多い、非常に大がかりな物となってしま
う。
【００８７】本発明は、混成集積回路基板毎に透明基板
を貼り合わせているので、個々の付け替え、基板の角度
の調整ができ、混成集積回路装置全体の装置としても小
型で重量の少ない物が実現でき、しかも発光光量の経時
変化が抑制できるものが実現できる。
【００８８】ここで実施の形態は、金属基板で説明した
が、透明基板を採用して特性の劣化を防止する意味で
は、他の絶縁性基板、プリント基板、セラミック基板、
ガラス基板でも良い。
【００８９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１
に、基板、透明基板およびシールで成る密封空間に発光
素子、電極が配置されるため、特性の劣化や酸化が防止
できる。
【００９０】第２に、第１の手段と同様に、特に電極上
の耐酸化膜は、光の反射膜となり、この光沢性の劣化も
防止できる。
【００９１】第３に、混成集積回路基板毎に透明基板を
配置すれば、発光素子の破壊が発生しても混成集積回路
基板毎の修繕が可能となる。更には、各混成集積回路基
板の配置角度を調整することにより、凸状にも凹状にも
配置でき、全体で光を収束させることも発散させること
も可能となるフレキシブル性を持たせることが可能とな
る。
【００９２】第４に、空間に例えば窒素ガス、不活性ガ
ス等を充填させることで、更に特性の劣化、電極の酸化
を防止することができる。
【００９３】第５に、シールの内側には、絶縁材料から
成るスペーサを設ける事で、透明基板の機械的支持がで
きる。例えば、空間内の気圧が低くなり、基板が反った
りしても、前記透明基板が支持されるため破壊を防止す
ることができる。しかも透明基板の厚みをより薄くする
ことができ、より光の吸収を防止することもできる。
【００９４】第６に、発光素子にレンズ状に形成された
光透過樹脂を設ける事で、発光素子から発射される光を
集光させることができる。
【００９５】第７に、光透過樹脂の頂部を、前記透明基
板に当接させる事で、前記スペーサの代用が可能とな
り、別途スペーサを設けるのと異なり、より反射面を稼
ぐことができる。
【００９６】第８に、複数枚の混成集積回路基板を、マ
トリックス状に配置し、少なくとも両端の混成集積回路
基板は中央の混成集積回路基板と所定の角度を持って配
置させることで、混成集積回路基板と実質平行に発射さ
れる光を反射させることが可能となり、反射効率をより
増やすことができる。
【００９７】第９に、シールを、光沢性のある材料から
成す事で、シールを介した反射が可能となる。
【００９８】第１０に、樹脂から成るシールの場合、ガ
スの注入孔を設けることで、注入が容易にでき、且つ注
入孔を簡単に封止することができる。
【００９９】以上述べたように、特にＡｌ主材料とする
基板を採用することで、放熱性、軽重量性、加工性を実
現でき、性能の向上を実現できるばかりか、組立・補修
の容易な光照射装置が実現できる。また混成集積回路基
板単位で傾きを設定できるので混成集積回路基板全体で
凹面、凸面が形成でき、効率の高い光の反射を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である混成集積回路装置の
図である。
【図２】本発明の実施の形態である混成集積回路装置の
図である。
【図３】混成集積回路基板を説明する図である。
【図４】混成集積回路基板を説明する図である。
【図５】混成集積回路基板を説明する断面図である。
【図６】従来の照射装置を説明する図である。
【図７】混成集積回路基板に傾きを持たせた混成集積回
路装置を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 発光ダイオード １１ 混成集積回路基板 １２ 絶縁性樹脂 ２６ 第１の配線 ２７ 第２の配線 ３７ レンズ ５０ 透明基板 ５１ シール
フロントページの続き (72)発明者 小林 義幸 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA33 AA43 AA47 DA20 DA39 DA44 DA45 DA57 DA76 DA83 DB08 DC07 FF11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも表面が絶縁処理された基板
    と、前記基板上に形成された第１の電極と、前記絶縁膜
    上に形成された第２の電極と、前記第１の電極にチップ
    裏面が電気的に固着された発光素子と、前記第２の電極
    と前記発光素子表面の電極とを電気的に接続する接続手
    段と、前記基板の周囲に設けられたシールと、前記シー
    ルを介して固着された透明基板とを有することを特徴と
    した混成集積回路装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも表面が絶縁処理された基板
    と、前記基板上の一表面に形成され、耐酸化性の金属が
    被覆されたＣｕから成る第１の電極と、前記基板の他領
    域に形成され、耐酸化性の金属が被覆されたＣｕから成
    る第２の電極と、前記第１の電極にチップ裏面が電気的
    に固着された発光素子と、前記第２の電極と前記発光素
    子表面の電極とを電気的に接続する接続手段と、前記基
    板の周囲に設けられたシールと、前記シールを介して固
    着された透明基板とを有することを特徴とした混成集積
    回路装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも表面が絶縁処理された基板
    と、前記基板上の一表面に形成され、耐酸化性の金属が
    被覆されたＣｕから成る第１の電極と、前記基板の他領
    域に形成され、耐酸化性の金属が被覆されたＣｕから成
    る第２の電極と、前記第１の電極にチップ裏面が電気的
    に固着された発光素子と、前記第２の電極と前記発光素
    子表面の電極とを電気的に接続する接続手段と、前記基
    板の周囲に設けられたシールと、前記シールを介して固
    着された透明基板とを有する混成集積回路基板が複数枚
    並べられ、 前記混成集積回路基板上の発光素子が発光するように、
    前記混成集積回路基板上の前記第１の電極および前記第
    ２の電極が電気的に接続される接続手段が設けられる事
    を特徴とした混成集積回路装置。
  4. 【請求項４】 前記基板、前記透明基板および前記シー
    ルで成る空間に、前記発光素子の劣化および／または前
    記電極の劣化を防止するガスが封入されている請求項
    １、請求項２または請求項３に記載の混成集積回路装
    置。
  5. 【請求項５】 前記シールの内側には、絶縁材料から成
    るスペーサが設けられる請求項１、請求項２、請求項３
    または請求項４に記載の混成集積回路装置。
  6. 【請求項６】 前記発光素子にはレンズ状に形成された
    光透過樹脂が設けられる請求項１、請求項２、請求項
    ３、請求項４または請求項５に記載の混成集積回路装
    置。
  7. 【請求項７】 前記光透過樹脂の頂部は、前記透明基板
    に当接される請求項６に記載の混成集積回路装置。
  8. 【請求項８】 前記複数枚の混成集積回路基板は、マト
    リックス状に配置され、少なくとも両端の混成集積回路
    基板は中央の混成集積回路基板と所定の角度を持って配
    置される請求項３に記載の混成集積回路装置。
  9. 【請求項９】 前記シールは、前記発光素子から発射さ
    れる光を反射する光沢性のある材料から成る請求項１、
    請求項２または請求項３に記載の混成集積回路装置。
  10. 【請求項１０】 前記シールには、前記ガスの注入孔が
    設けられる請求項１、請求項２または請求項３に記載の
    混成集積回路装置。
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