半導体発光装置及びそれを用いたＬＥＤランプ
【課題】グローブの中心付近に発光部を据えつけたときに広い配光特性が得られ、且つ構造が簡単で製造が容易なＬＥＤ装置及びこのＬＥＤ装置を用いたＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】柱状の回路基板１３の先端にＬＥＤダイ１２を実装する。ＬＥＤダイ１２から出射する光を遮る部分が少ないため広い配光が得られ、さらに発光部である回路基板１３の先端をグローブ２１の中心付記に配置すれば、広い配光をもったＬＥＤランプ３０が得られる。ＬＥＤ装置１０を構成する主要部品がＬＥＤダイ１２と回路基板１３だけなので構造も簡単である。また回路基板１３の先端が平坦なのでＬＥＤダイ１２に対しワイヤボンディングやフリップチップ実装など良く知られた実装方法が適用できる。
【解決手段】柱状の回路基板１３の先端にＬＥＤダイ１２を実装する。ＬＥＤダイ１２から出射する光を遮る部分が少ないため広い配光が得られ、さらに発光部である回路基板１３の先端をグローブ２１の中心付記に配置すれば、広い配光をもったＬＥＤランプ３０が得られる。ＬＥＤ装置１０を構成する主要部品がＬＥＤダイ１２と回路基板１３だけなので構造も簡単である。また回路基板１３の先端が平坦なのでＬＥＤダイ１２に対しワイヤボンディングやフリップチップ実装など良く知られた実装方法が適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを光源とする半導体発光装置及びそれを用いたＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力の多い白熱電球の代替として、消費電力が少なく、白熱電球と形状が類似した電球型ＬＥＤランプが普及してきている。しかしながら、電球型ＬＥＤランプに内蔵される半導体発光装置（以後特に断らないかぎりＬＥＤ装置と呼ぶ）は出射光の指向性が強いため口金側が暗くなってしまうことがあった。なお本明細書では、ウェハーから切り出された状態の半導体発光素子をＬＥＤダイと呼び、ＬＥＤダイを回路基板やリードフレームに実装し蛍光樹脂などでパッケージ化した半導体発光素子を半導体発光装置（ＬＥＤ装置）と呼んで区別する。
【０００３】
電球型ＬＥＤランプの配光方向を広げる手法として、グローブ内において多数のＬＥＤ装置を立体的に配置するもの（例えば特許文献１）、グローブ内に反射体又はプリズムなど光学部材を配置するもの（例えば特許文献２）、グローブの中心付近に発光部を配置しながら遮光する要素を減らしたもの（例えば特許文献３、特許文献４）、などがある。
【０００４】
特許文献１の図１にはカバー２（グローブ）内でかご型均等配置したＦＰＣ（フレキシブル基板）に多数のＬＥＤチップ６（ＬＥＤ装置）を備えたＬＥＤ電球が示されている。このＬＥＤ電球は光源を球状にし、さまざまな方向にＬＥＤチップ６の直接光を放射することにより全方向への光照射を可能にしている。
【０００５】
特許文献２の図１には、グローブ５の内側に複数のＬＥＤランプ２（ＬＥＤ装置）と略漏斗状の光制御部材３を備えた標識灯Ａ（ＬＥＤランプ）が示されている。光制御部材３は外表面３１が反射体となっており、基体１の周辺部に配置されたＬＥＤランプ２からの光をほぼ直角に曲げる。また光制御部材３は、中央部が中空になっており、基体１の中心部に配置されたＬＥＤランプ２からの光をそのまま直進させる。以上のようにして標識灯Ａは所望の角度範囲内に光を放射している。なお標識灯Ａは道路における使用を想定しているため、口金方向までは配光させていない。
【０００６】
特許文献３の図１には、金属フレーム１の一部に隆起部１Ａを設け、この隆起部１Ａ上にＬＥＤチップ３（ＬＥＤダイ）を搭載した超広配光型ＬＥＤランプが示されている。この超広配光型ＬＥＤランプは、透光性のプラスチックカバー６の中心付近にＬＥＤチップ６を配置し、広い配光特性を得ている。なおこの超広配光型ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップ３（ＬＥＤダイ）が直視できるためＬＥＤ装置とも呼べるが、いずれにしろ小型であるため口金はない。
【０００７】
特許文献４の図２には、透光性殻体６５（グローブ）の中央部に３個の発光素子チップ２０（ＬＥＤダイ）を備えた発光モジュール６４（ＬＥＤランプ）が示されている。発光素子チップ２０はリード部３１，３３と銀ペーストにより接続している。このリード部３１，３３は端子モールド部１６１に固定している。また発光素子チップ２０及びリード部３１，３３の周囲は液状モールド媒体３０で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５９３０５号公報 （図１）
【特許文献２】特開２０００−４５２３７号公報 （図１）
【特許文献３】特開２００８−９８５４４号公報 （図１）
【特許文献４】特許４７３５７９４号公報 （図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の図１に示したＬＥＤランプのように、グローブ内において多数のＬＥＤを立体的に配置するＬＥＤランプは、実装部の構造が複雑になり、このため製造工数も多くなる。特許文献１のＬＥＤランプでは平面状のＦＰＣに半導体発光素子を実装してから立体化する工程をとり、製造工程を幾分改善しているが、やはり多数の半導体発光素子を実装することや平面状のＦＰＣを立体的に曲げることなど構造上の複雑さや製造上の負荷が大きい。
【００１０】
特許文献２の図１に示したようなＬＥＤランプのように、グローブ内に光学部材を配置するＬＥＤランプも、光学部材の分だけ部品点数が増加し構造も複雑化する。さらに組み立て工数も増える。
【００１１】
特許文献１，２のようなＬＥＤランプは 多数のＬＥＤ装置をグローブ内に配置していることが構造を複雑化し製造しにくくする一因であった。最近ではＬＥＤダイが大型化し、さらに電流許容値も大きくなってきたので、単一のＬＥＤダイでも明るい光源が得られるようになっている。このようななかで特許文献３の図１に示したようなＬＥＤランプのように、発光部として一個のＬＥＤダイをグローブの中心付近に配置すれば構造が簡単になり製造負荷が減る。しかしながら特許文献３に示したＬＥＤランプは、リードフレームを変形してグローブの中心付近にＬＥＤダイを配置しており、小型ＬＥＤランプ向けの構造となっている。このため、このまま大型化したとするとプレス機や射出成型装置が大型化し簡単に製造できなくなる。
【００１２】
特許文献４に示されたＬＥＤランプのようにグローブの中心にＬＥＤダイを配置し、固定用の部材が光の出射を妨げないようにすれば広い配光分布が得られる。しかしながら特許文献４に示されたＬＥＤランプでは端子モールド部１６１に固定されたリード部３１，３３にＬＥＤチップ２０を実装している。つまり大型で複雑且つ異型の部品へＬＥＤダイを実装することなり、構造の複雑化を招き製造上の負荷も大きくなる。
【００１３】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、グローブの中心付近に発光部を据えつけたときに広い配光特性が得られ、且つ構造が簡単で製造が容易な半導体発光装置及びその半導体発光装置を用いたＬＥＤランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイとを備える半導体発光装置において、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、その先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体発光装置は、柱状又は切頭錐体の回路基板の先端にＬＥＤダイを実装したものなので、ＬＥＤダイから出射する光を遮る部分が少ないため広い配光が得られる。さらに発光部である回路基板の先端をグローブの中心付近に配置すれば、広い配光をもったＬＥＤランプが得られる。半導体発光装置を構成する主要部品がＬＥＤダイと回路基板だけであるため構造も簡単である。また回路基板の先端が平坦なのでＬＥＤダイに対しワイヤボンディングやフリップチップ実装など良く知られた実装方法が適用でき、さらに回路基板が柱状又は切頭錐体であるため先端部の実装面積が大きくならないので実装機が大
型化しない。
【００１６】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板にフリップチップ実装されていることが好ましい。
【００１７】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板の側面の一部とともに蛍光体で被覆されていても良い。
【００１８】
前記回路基板が、金属、窒化アルミ、又はヒートパイプからなることが好ましい。
【００１９】
上記課題を解決するため本発明のＬＥＤランプは、回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイと、該ＬＥＤダイを被覆する被覆材を備える半導体発光装置を用いたＬＥＤランプにおいて、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、該回路基板の先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有し、
前記ＬＥＤランプのケース部と連結する基体に前記回路基板の他端を固定し、前記ＬＥＤダイをグローブの略中央に配置することを特徴とする。
【００２０】
本発明のＬＥＤランプは、柱状又は切頭錐体の回路基板の先端にＬＥＤダイを実装した半導体発光装置をＬＥＤランプのケース部に連結した基体に固定し、発光部であるＬＥＤダイがグローブの中心付近に配置されるようにしている。回路基板が柱状又は切頭錐体であるためＬＥＤダイから口金方向に出射する光を遮る部材が少なく、さらにＬＥＤダイがグローブの中心付近にあるため広い配光分布を持つ。またＬＥＤ装置の固定に際し、回路基板が柱状又は切頭錐体であるため、固定部の構造が簡単なもので済み且つ組み立ても容易になる。また回路基板にＬＥＤダイを実装する工程及び条件が、基体に抵抗等の電子部品を実装する場合に必要となる工程及び条件と著しく異なるため、製造の途中段階までＬＥＤ装置と基体とを別々に組み立てておき、最終段階で両者を結合させられるので製造が容易になる。
【００２１】
前記回路基板の他端を前記基体の固定部に差し込み、前記半導体発光装置の固定及び電気的接続を行っても良い。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明の半導体発光装置及びこの半導体発光装置を用いたＬＥＤランプは、広い配光特性を備えながら構造が簡単で製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ装置の斜視図。
【図２】図１のＬＥＤ装置の外形図。
【図３】図１のＬＥＤ装置の断面図。
【図４】図１のＬＥＤ装置を使ったＬＥＤランプを一部縦断面で示す正面図。
【図５】図４で示すＬＥＤランプ内のＬＥＤ装置固定部の断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係わるＬＥＤ装置の斜視図。
【図７】図６のＬＥＤ装置の外形図。
【図８】図６で示すＬＥＤダイの回路図。
【図９】図６のＬＥＤ装置を使ったＬＥＤランプを一部縦断面で示す正面図。
【図１０】図９で示すＬＥＤランプ内のＬＥＤ装置固定部の断面図。
【図１１】図１のＬＥＤ装置について参考例として示す製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図１〜１０を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は
省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）
【００２５】
添付図１〜５により本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置及びこのＬＥＤ装置を用いた電球型ＬＥＤランプを説明する。まず図１により本実施形態におけるＬＥＤ装置１０の概要を説明する。図１はＬＥＤ装置１０の斜視図である。ＬＥＤ装置１０は、被覆材１１、ＬＥＤダイ１２及び回路基板１３からなる。回路基板１３は四角柱であり、先端にＬＥＤダイ１２が実装され、さらに先端部にＬＥＤダイ１２を取り囲むように球状の被覆材１１が固着している。また回路基板１３は側面に配線１４を有する。配線１４は回路基板１３の上面にも存在し、ＬＥＤダイ１２の下面に潜り込んでいる。
【００２６】
ＬＥＤダイ１２は青色発光し、被覆材１１に含まれる蛍光体がこの青色発光の一部を黄色光に波長変換する。残りの青色発光と前述の黄色光によりＬＥＤ装置１０は白色光源となる。なお図１において、被覆材１１は黄色く見えるが、被覆材１１の内部構造を分かりやすくするため透明化して描いている。回路基板１３の側面にある配線１４は、図示していない配線１５（図２参照）とともにＬＥＤダイ１２に給電する。またＬＥＤ装置１０を白色発光させるためには、青色光により黄色発光する蛍光体を用いることに限られず、青色光により緑色に発光する蛍光体と赤色に発光する蛍光体とを混合した蛍光体を用いても良い。ＬＥＤダイ１２として近紫外線を発光するものを用いても良く、この場合、近紫外線により励起され青色発光する蛍光体を被覆材１１に追加する。
【００２７】
図２によりＬＥＤ装置１０の外形をさらに詳しく説明する。図２は図１のＬＥＤ装置１０の外形図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。（ａ）において円は被覆材１１の外形である。また、正方形の回路基板１３の上面とその内側にあるＬＥＤダイ１２の上面が見える。回路基板１３の上面には配線１４，１５があり、配線１４，１５は回路基板１３の上面の辺からＬＥＤダイ１２の下面に達するように延びている。
【００２８】
（ｂ）において円で示した被覆材１１の中心部付近（図では中心よりよりやや低い位置）にＬＥＤダイ１２がある。被覆材１１は、ＬＥＤダイ１２を含む回路基板１３上面とともに、回路基板１３の側面の一部も覆っている。また回路基板１３の側面には上下方向に延びる配線１４がある。なお、青色発光部が点光源であり被覆材１１の中心にあれば、青色光が被覆材１１を通る距離が方位角に依存しなくなるので、青色光が被覆材を通過する距離に依存する発光色のむらがなくなる。実際には光源であるＬＥＤダイ１２が平面的にも厚み方向にも広がっているのでＬＥＤダイ１２は被覆材１１の中心からずらしておく。
【００２９】
次に図３によりＬＥＤダイ１２の実装状況を説明する。図３は図２のＡＡ線に沿って描いたＬＥＤ装置１０の断面図である。回路基板１３の左右の側面と上面には配線１４，１５があり、配線１４，１５は回路基板１３の上面で対向している。ここでＬＥＤダイ１２が配線１４，１５にフリップチップ実装されている。
【００３０】
ＬＥＤダイ１２は突起電極１２ａ，１２ｂ上に半導体層１２ｃ、サファイア基板１２ｄが積層した構造になっている。突起電極１２ａ，１２ｂはそれぞれアノードとカソードであり、金または銅をコアとするバンプである。半導体層１２ｃは厚さが６μｍ程度のＧａＮ層で発光層を含んでいる。サファイア基板１２ｄは、厚さが２００μｍ程度で透明絶縁基板である。多くのＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ装置）ではサファイア基板を８０〜１２０μｍまで薄くし、パッケージの薄型化や発光特性の改善を図っているが、本実施形態の場合、サファイア基板の側方から出射する発光量も充分に確保するためサファイア基板１２ｄを厚めに設定している。
【００３１】
フリップチップ実装は実装面積が小さく発光効率や放熱効率が良いという特徴がある。つまりフリップチップ実装は、接続用のワイヤが不必要であるため実装面積が小さくて済む。またワイヤやワイヤボンディグ部のように影になる部分がないため発光効率も良い。さらに発光層と隣接するｐ型半導体層が突起電極を介して直接的に回路基板と接続するため熱伝導効率が良い。
【００３２】
配線１４は２０μｍ程度の銅箔にニッケル・金メッキを施したものである。蒸着やスパッタ法で配線１４を形成した場合は厚さが数μｍ程度になる。被覆材１１はシリコーンにＹＡＧ等の蛍光体を混練し熱硬化させたものである。回路基板１３は熱伝導性が重要な特性となるので、基材としてＡｌＮ等のセラミック、表面を絶縁処理した金属、ヒートパイプなどから選ぶ。
【００３３】
ヒートパイプとは、密閉容器内に少量の液体（作動液）を真空封入し、内壁に毛細管構造（ウィック）を備えたものである。ヒートパイプの一部が加熱されると、加熱部で作動液が蒸発（蒸発潜熱の吸収）し、低温部に蒸気が移動する。そして蒸気が低温部で凝縮（蒸発潜熱の放出）すると、この凝縮した液が毛細管現象で加熱部に環流する。この一連の相変化が連続的に生じ熱が素早く移動する。
【００３４】
次に図４によりＬＥＤ装置１０を電球型ＬＥＤランプ２０に適用した場合を説明する。図４はＬＥＤ装置１０を使ったＬＥＤランプ２０の全体構成を一部縦断面で示す正面図である。ＬＥＤランプ２０の外観は、グローブ２１、ケース２２、口金２３からなる。ケース２２の上部ではグローブ２１と共に基体２４が固定されている。基体２４には抵抗等の電子部品２５が実装されているとともに、ＬＥＤ装置１０の回路基板１３が挿し込まれている。ＬＥＤ装置１０の発光部であるＬＥＤダイ１２及び被覆材１１はグローブ２１の中心付近にある。
【００３５】
光線Ｌ１はＬＥＤダイ１２から直接的に外部に出射しようとする光線、或いは被覆材１１中の蛍光体から外部に出射しようとしている光線である。一方光線Ｌ２は、ＬＥＤダイ１２から出射した青色光が蛍光体により波長変換された光線のうちグローブ２１の下方に向かって出射する光線である。このため光線Ｌ２が向う方向の配光成分は黄色くなる。このように口金２３方向が黄色くなるのが好ましくない場合は、ＬＥＤダイ１２として近紫外線を発光する発光ダイオードを採用すれば良い。このとき例えば被覆材１１には青色発光、緑色発光及び赤色発光する３種類の蛍光体が混在するので、光線Ｌ２の方向も白色化する。
【００３６】
次に図５によりＬＥＤ装置１０の固定方法を説明する。図５はＬＥＤランプ２０に内蔵された基体２４の固定部２６の断面図である。ＬＥＤ装置１０は、基体２４に取り付けられた固定部２６に挿し込まれ、バネ２７で押さえられている。バネ２７は配線１４，１５（図１、図２参照）と接触し給電も行う。
（第２実施形態）
【００３７】
第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０の回路基板１３は四角柱であった。しかしながら広い配光分布を得るためには、回路基板の下方向に向う光を遮る部材が少なければ良い。すなわち回路基板の形状は四角柱に限られず、切頭錐体であっても良い。そこで図６〜１０により本発明の第２実施形態として回路基板が切頭円錐であるＬＥＤ装置３０及びＬＥＤ装置３０を用いたＬＥＤランプ４０について説明する。同時にＬＥＤ装置３０及びＬＥＤランプ４０は、回路基板の形状以外の事項についても本発明の変形例が含まれている。
【００３８】
まず図６により本実施形態におけるＬＥＤ装置３０の外観を説明する。図６はＬＥＤ装置３０の斜視図である。回路基板３３は切頭円錐で、先端部にＬＥＤダイ３２が実装され
ている。ＬＥＤダイ３２を含む回路基板３３の先端部は被覆材３１で被覆されている。被覆材３１は、図１等に示したＬＥＤ装置１０の被覆材１１と異なり、回路基板３３の上面のみを被覆し、回路基板３３の側面には被覆部がない。回路基板３３には４本の配線３４，３５，３６，３７がある。回路基板３３の先端部において、配線３４〜３７の端部とＬＥＤダイ３２との間に隙間がある。ＬＥＤダイ３２はワイヤにより各配線３４〜３７と電気的に接続しているが、本図ではワイヤを描いていない。同様に被覆材３１も蛍光体を含有しているため透明体ではないが、図では被覆材３１内の構造を説明するため透明にしている。
【００３９】
次に図７によりＬＥＤ装置３０の外形をさらに詳しく説明する。図７は図６のＬＥＤ装置３０の外形図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。（ａ）において外側の円は回路基板３３の底面、内側の円は回路基板３３の上面（先端部）を示している。ＬＥＤダイ３２は回路基板３３の上面の中央部に配置している。回路基板３３には側面から上面にかけて４本の配線３４〜３７があり、配線３４，３５，３６，３７とＬＥＤダイ３２はワイヤ３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａで接続している。（ｂ）に示すように回路基板３３は台形に見える。被覆材３１は略半球になって、ＬＥＤダイ３２とともにワイヤ３４ａ〜３７ａを封止している。
【００４０】
次に図８によりＬＥＤダイ３２の回路を説明する。図８は図６等で示すＬＥＤダイ３２の回路図である。ＬＥＤダイ３２は直列接続する複数の発光ダイオード３８を備えている。端子３４ｂは発光ダイオード列のアノードであり、端子３７ｂは発光ダイオード列のカソードである。端子３５ｂ及び端子３６ｂは中間端子である。各端子３４ｂ〜３７ｂはワイヤ３４ａ〜３７ａにより配線３４〜３７と接続する（図７参照）。
【００４１】
多数の発光ダイオード３８を直列接続すれば閾値電圧が高くなり、高電圧に耐えられるようになる。これで商用電源から直接的に点灯できるようになる。例えば商用電源の実効値が１００Ｖで発光ダイオード３８の順方向電圧が３Ｖのとき直列段数を４０程度にする。とくにＬＥＤダイ３２のように中間の端子３５ｂ、３６ｂを持っている場合、駆動電圧に応じて発光ダイオード３８の直列段数を切り換えることが可能となり、明るさの向上とともにチラツキを軽減できる。
【００４２】
次に図９によりＬＥＤ装置３０を電球型ＬＥＤランプに適用した場合を説明する。図９はＬＥＤ装置３０を使ったＬＥＤランプ４０の全体構成を一部縦断面で示す正面図である。ＬＥＤランプ４０の外観は、図４のＬＥＤランプ２０と同様にグローブ２１、ケース２２、口金２３からなる。ケース２２の上部ではグローブ２１と共に基体４４が固定され、基体４４には抵抗等の電子部品４５が実装されているとともに、ＬＥＤ装置３０が基体４４上に固定されている。ＬＥＤ装置３０の発光部であるＬＥＤダイ３２及び被覆材３１はグローブ２１の中心付近にある。
【００４３】
光線Ｌ３はＬＥＤダイ３２から直接的に外部に出射しようとする光線、或いは被覆材３１中の蛍光体から外部に出射しようとしている光線である。一方光線Ｌ４は、ＬＥＤダイ３２から出射した青色光が蛍光体により波長変換された光線のうちグローブ２１の下方に向かって出射する光線である。図４のＬＥＤランプ２０は光線Ｌ２が基体２４に遮られるくらいまで配光するのに対し、図９のＬＥＤランプ４０の配光分布は下限が図中光線Ｌ４で示される方向程度に制限されている。方位角による発光色のムラを改善するためには図４における説明と同様に近紫外線を発光するＬＥＤダイ３２と、青色、緑色及び赤色発光する蛍光体を採用すれば良い。
【００４４】
図１０によりＬＥＤ装置３０の固定方法を説明する。図１０はＬＥＤランプ４０に内蔵された基体４４の固定部４６周りの断面図である。ＬＥＤ装置３０は基体４４に搭載され
半田４７で固定される。半田４７は配線３４〜３７（図６、図７参照）と基体４４上の配線電極（図示せず）とを導電接続している。またＬＥＤ装置３０と基体４４を接着してもと良い。
（参考例）
【００４５】
第１及び第２実施形態のＬＥＤ装置１０，３０は、柱状又は切頭錐体の回路基板１３，３３の準備、回路基板１３，３３への配線１４，１５，３４〜３７の形成、ＬＥＤダイ１２，３２の実装、被覆材１１，３１のモールド、を経て完成させることができる。しかしながら第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０のように回路基板１３が四角柱である場合は集合工法が適用でき製造が簡単化する。
【００４６】
そこで図１１によりＬＥＤ装置１０に集合工法を適用した製造方法を説明する。図１１は参考例として示すＬＥＤ装置１０の製造方法の説明図である。図１１において（ａ）は集合基板５１の平面図、（ｂ）は集合基板５１の正面図である。（ａ）に示すように集合基板５１の上面５１ａにはＬＥＤダイ１２（図２，３参照）を実装するための電極（配線１４，１５）が一定のピッチで形成されている。また（ｂ）で示すように集合基板５１の正面には、完成時に回路基板１３の側面に形成された配線要素になる配線１４が一定のピッチで形成されている。なお図示していないが集合基板５１の裏面には配線１５が同様に形成されている。
【００４７】
集合基板５１の正面及び裏面の配線１４，１５は、銅箔を貼り付けてからエッチング等でパターン形成しても良いし、印刷や蒸着などで形成しても良い。またコファイアで集合基板と一体化して配線１４，１５を形成しても良い。集合基板５１の上面５１ａは、ＬＥＤダイ１２を実装するため平面精度を高くしておかなければならないので、研磨してから電極（配線１４，１５）をホトリソグラフィ法並びに蒸着法・スパッタ法等の組合せで形成するのが良い。このとき断線を防ぐため辺部を面取りしておくのが好ましい。
【００４８】
配線１４，１５を形成したら、集合基板５１の上面５１ａにＬＥＤダイ１２を実装する。その後、集合基板５１を切断用の線５２に沿って切断し、回路基板１３に個片化する。この回路基板１３に被覆材１１をモールドすればＬＥＤ装置１０が完成する。なおＬＥＤ装置１０は一つの側面に一本の配線１４（又は１５）を形成していたが、一つの側面に複数の配線を形成しも良い。この場合にも集合工法が適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，３０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１，３１…被覆材、
１２，３２…ＬＥＤダイ、
１３，３３…回路基板、
１４，１５，３４，３５，３６，３７…配線、
３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ…ワイヤ、
３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ…端子、
２１…グローブ、
２２…ケース、
２３…口金、
２４，４４…基体、
２５，４５…電子部品、
２６，４６…固定部、
２７…バネ、
３８…発光ダイオード、
４７…半田、
５１…集合基板、
５１ａ…集合基板の上面、
５２…切断用の線、
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…光線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを光源とする半導体発光装置及びそれを用いたＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力の多い白熱電球の代替として、消費電力が少なく、白熱電球と形状が類似した電球型ＬＥＤランプが普及してきている。しかしながら、電球型ＬＥＤランプに内蔵される半導体発光装置（以後特に断らないかぎりＬＥＤ装置と呼ぶ）は出射光の指向性が強いため口金側が暗くなってしまうことがあった。なお本明細書では、ウェハーから切り出された状態の半導体発光素子をＬＥＤダイと呼び、ＬＥＤダイを回路基板やリードフレームに実装し蛍光樹脂などでパッケージ化した半導体発光素子を半導体発光装置（ＬＥＤ装置）と呼んで区別する。
【０００３】
電球型ＬＥＤランプの配光方向を広げる手法として、グローブ内において多数のＬＥＤ装置を立体的に配置するもの（例えば特許文献１）、グローブ内に反射体又はプリズムなど光学部材を配置するもの（例えば特許文献２）、グローブの中心付近に発光部を配置しながら遮光する要素を減らしたもの（例えば特許文献３、特許文献４）、などがある。
【０００４】
特許文献１の図１にはカバー２（グローブ）内でかご型均等配置したＦＰＣ（フレキシブル基板）に多数のＬＥＤチップ６（ＬＥＤ装置）を備えたＬＥＤ電球が示されている。このＬＥＤ電球は光源を球状にし、さまざまな方向にＬＥＤチップ６の直接光を放射することにより全方向への光照射を可能にしている。
【０００５】
特許文献２の図１には、グローブ５の内側に複数のＬＥＤランプ２（ＬＥＤ装置）と略漏斗状の光制御部材３を備えた標識灯Ａ（ＬＥＤランプ）が示されている。光制御部材３は外表面３１が反射体となっており、基体１の周辺部に配置されたＬＥＤランプ２からの光をほぼ直角に曲げる。また光制御部材３は、中央部が中空になっており、基体１の中心部に配置されたＬＥＤランプ２からの光をそのまま直進させる。以上のようにして標識灯Ａは所望の角度範囲内に光を放射している。なお標識灯Ａは道路における使用を想定しているため、口金方向までは配光させていない。
【０００６】
特許文献３の図１には、金属フレーム１の一部に隆起部１Ａを設け、この隆起部１Ａ上にＬＥＤチップ３（ＬＥＤダイ）を搭載した超広配光型ＬＥＤランプが示されている。この超広配光型ＬＥＤランプは、透光性のプラスチックカバー６の中心付近にＬＥＤチップ６を配置し、広い配光特性を得ている。なおこの超広配光型ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップ３（ＬＥＤダイ）が直視できるためＬＥＤ装置とも呼べるが、いずれにしろ小型であるため口金はない。
【０００７】
特許文献４の図２には、透光性殻体６５（グローブ）の中央部に３個の発光素子チップ２０（ＬＥＤダイ）を備えた発光モジュール６４（ＬＥＤランプ）が示されている。発光素子チップ２０はリード部３１，３３と銀ペーストにより接続している。このリード部３１，３３は端子モールド部１６１に固定している。また発光素子チップ２０及びリード部３１，３３の周囲は液状モールド媒体３０で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５９３０５号公報 （図１）
【特許文献２】特開２０００−４５２３７号公報 （図１）
【特許文献３】特開２００８−９８５４４号公報 （図１）
【特許文献４】特許４７３５７９４号公報 （図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の図１に示したＬＥＤランプのように、グローブ内において多数のＬＥＤを立体的に配置するＬＥＤランプは、実装部の構造が複雑になり、このため製造工数も多くなる。特許文献１のＬＥＤランプでは平面状のＦＰＣに半導体発光素子を実装してから立体化する工程をとり、製造工程を幾分改善しているが、やはり多数の半導体発光素子を実装することや平面状のＦＰＣを立体的に曲げることなど構造上の複雑さや製造上の負荷が大きい。
【００１０】
特許文献２の図１に示したようなＬＥＤランプのように、グローブ内に光学部材を配置するＬＥＤランプも、光学部材の分だけ部品点数が増加し構造も複雑化する。さらに組み立て工数も増える。
【００１１】
特許文献１，２のようなＬＥＤランプは 多数のＬＥＤ装置をグローブ内に配置していることが構造を複雑化し製造しにくくする一因であった。最近ではＬＥＤダイが大型化し、さらに電流許容値も大きくなってきたので、単一のＬＥＤダイでも明るい光源が得られるようになっている。このようななかで特許文献３の図１に示したようなＬＥＤランプのように、発光部として一個のＬＥＤダイをグローブの中心付近に配置すれば構造が簡単になり製造負荷が減る。しかしながら特許文献３に示したＬＥＤランプは、リードフレームを変形してグローブの中心付近にＬＥＤダイを配置しており、小型ＬＥＤランプ向けの構造となっている。このため、このまま大型化したとするとプレス機や射出成型装置が大型化し簡単に製造できなくなる。
【００１２】
特許文献４に示されたＬＥＤランプのようにグローブの中心にＬＥＤダイを配置し、固定用の部材が光の出射を妨げないようにすれば広い配光分布が得られる。しかしながら特許文献４に示されたＬＥＤランプでは端子モールド部１６１に固定されたリード部３１，３３にＬＥＤチップ２０を実装している。つまり大型で複雑且つ異型の部品へＬＥＤダイを実装することなり、構造の複雑化を招き製造上の負荷も大きくなる。
【００１３】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、グローブの中心付近に発光部を据えつけたときに広い配光特性が得られ、且つ構造が簡単で製造が容易な半導体発光装置及びその半導体発光装置を用いたＬＥＤランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイとを備える半導体発光装置において、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、その先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体発光装置は、柱状又は切頭錐体の回路基板の先端にＬＥＤダイを実装したものなので、ＬＥＤダイから出射する光を遮る部分が少ないため広い配光が得られる。さらに発光部である回路基板の先端をグローブの中心付近に配置すれば、広い配光をもったＬＥＤランプが得られる。半導体発光装置を構成する主要部品がＬＥＤダイと回路基板だけであるため構造も簡単である。また回路基板の先端が平坦なのでＬＥＤダイに対しワイヤボンディングやフリップチップ実装など良く知られた実装方法が適用でき、さらに回路基板が柱状又は切頭錐体であるため先端部の実装面積が大きくならないので実装機が大
型化しない。
【００１６】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板にフリップチップ実装されていることが好ましい。
【００１７】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板の側面の一部とともに蛍光体で被覆されていても良い。
【００１８】
前記回路基板が、金属、窒化アルミ、又はヒートパイプからなることが好ましい。
【００１９】
上記課題を解決するため本発明のＬＥＤランプは、回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイと、該ＬＥＤダイを被覆する被覆材を備える半導体発光装置を用いたＬＥＤランプにおいて、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、該回路基板の先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有し、
前記ＬＥＤランプのケース部と連結する基体に前記回路基板の他端を固定し、前記ＬＥＤダイをグローブの略中央に配置することを特徴とする。
【００２０】
本発明のＬＥＤランプは、柱状又は切頭錐体の回路基板の先端にＬＥＤダイを実装した半導体発光装置をＬＥＤランプのケース部に連結した基体に固定し、発光部であるＬＥＤダイがグローブの中心付近に配置されるようにしている。回路基板が柱状又は切頭錐体であるためＬＥＤダイから口金方向に出射する光を遮る部材が少なく、さらにＬＥＤダイがグローブの中心付近にあるため広い配光分布を持つ。またＬＥＤ装置の固定に際し、回路基板が柱状又は切頭錐体であるため、固定部の構造が簡単なもので済み且つ組み立ても容易になる。また回路基板にＬＥＤダイを実装する工程及び条件が、基体に抵抗等の電子部品を実装する場合に必要となる工程及び条件と著しく異なるため、製造の途中段階までＬＥＤ装置と基体とを別々に組み立てておき、最終段階で両者を結合させられるので製造が容易になる。
【００２１】
前記回路基板の他端を前記基体の固定部に差し込み、前記半導体発光装置の固定及び電気的接続を行っても良い。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明の半導体発光装置及びこの半導体発光装置を用いたＬＥＤランプは、広い配光特性を備えながら構造が簡単で製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ装置の斜視図。
【図２】図１のＬＥＤ装置の外形図。
【図３】図１のＬＥＤ装置の断面図。
【図４】図１のＬＥＤ装置を使ったＬＥＤランプを一部縦断面で示す正面図。
【図５】図４で示すＬＥＤランプ内のＬＥＤ装置固定部の断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係わるＬＥＤ装置の斜視図。
【図７】図６のＬＥＤ装置の外形図。
【図８】図６で示すＬＥＤダイの回路図。
【図９】図６のＬＥＤ装置を使ったＬＥＤランプを一部縦断面で示す正面図。
【図１０】図９で示すＬＥＤランプ内のＬＥＤ装置固定部の断面図。
【図１１】図１のＬＥＤ装置について参考例として示す製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図１〜１０を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は
省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）
【００２５】
添付図１〜５により本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置及びこのＬＥＤ装置を用いた電球型ＬＥＤランプを説明する。まず図１により本実施形態におけるＬＥＤ装置１０の概要を説明する。図１はＬＥＤ装置１０の斜視図である。ＬＥＤ装置１０は、被覆材１１、ＬＥＤダイ１２及び回路基板１３からなる。回路基板１３は四角柱であり、先端にＬＥＤダイ１２が実装され、さらに先端部にＬＥＤダイ１２を取り囲むように球状の被覆材１１が固着している。また回路基板１３は側面に配線１４を有する。配線１４は回路基板１３の上面にも存在し、ＬＥＤダイ１２の下面に潜り込んでいる。
【００２６】
ＬＥＤダイ１２は青色発光し、被覆材１１に含まれる蛍光体がこの青色発光の一部を黄色光に波長変換する。残りの青色発光と前述の黄色光によりＬＥＤ装置１０は白色光源となる。なお図１において、被覆材１１は黄色く見えるが、被覆材１１の内部構造を分かりやすくするため透明化して描いている。回路基板１３の側面にある配線１４は、図示していない配線１５（図２参照）とともにＬＥＤダイ１２に給電する。またＬＥＤ装置１０を白色発光させるためには、青色光により黄色発光する蛍光体を用いることに限られず、青色光により緑色に発光する蛍光体と赤色に発光する蛍光体とを混合した蛍光体を用いても良い。ＬＥＤダイ１２として近紫外線を発光するものを用いても良く、この場合、近紫外線により励起され青色発光する蛍光体を被覆材１１に追加する。
【００２７】
図２によりＬＥＤ装置１０の外形をさらに詳しく説明する。図２は図１のＬＥＤ装置１０の外形図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。（ａ）において円は被覆材１１の外形である。また、正方形の回路基板１３の上面とその内側にあるＬＥＤダイ１２の上面が見える。回路基板１３の上面には配線１４，１５があり、配線１４，１５は回路基板１３の上面の辺からＬＥＤダイ１２の下面に達するように延びている。
【００２８】
（ｂ）において円で示した被覆材１１の中心部付近（図では中心よりよりやや低い位置）にＬＥＤダイ１２がある。被覆材１１は、ＬＥＤダイ１２を含む回路基板１３上面とともに、回路基板１３の側面の一部も覆っている。また回路基板１３の側面には上下方向に延びる配線１４がある。なお、青色発光部が点光源であり被覆材１１の中心にあれば、青色光が被覆材１１を通る距離が方位角に依存しなくなるので、青色光が被覆材を通過する距離に依存する発光色のむらがなくなる。実際には光源であるＬＥＤダイ１２が平面的にも厚み方向にも広がっているのでＬＥＤダイ１２は被覆材１１の中心からずらしておく。
【００２９】
次に図３によりＬＥＤダイ１２の実装状況を説明する。図３は図２のＡＡ線に沿って描いたＬＥＤ装置１０の断面図である。回路基板１３の左右の側面と上面には配線１４，１５があり、配線１４，１５は回路基板１３の上面で対向している。ここでＬＥＤダイ１２が配線１４，１５にフリップチップ実装されている。
【００３０】
ＬＥＤダイ１２は突起電極１２ａ，１２ｂ上に半導体層１２ｃ、サファイア基板１２ｄが積層した構造になっている。突起電極１２ａ，１２ｂはそれぞれアノードとカソードであり、金または銅をコアとするバンプである。半導体層１２ｃは厚さが６μｍ程度のＧａＮ層で発光層を含んでいる。サファイア基板１２ｄは、厚さが２００μｍ程度で透明絶縁基板である。多くのＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ装置）ではサファイア基板を８０〜１２０μｍまで薄くし、パッケージの薄型化や発光特性の改善を図っているが、本実施形態の場合、サファイア基板の側方から出射する発光量も充分に確保するためサファイア基板１２ｄを厚めに設定している。
【００３１】
フリップチップ実装は実装面積が小さく発光効率や放熱効率が良いという特徴がある。つまりフリップチップ実装は、接続用のワイヤが不必要であるため実装面積が小さくて済む。またワイヤやワイヤボンディグ部のように影になる部分がないため発光効率も良い。さらに発光層と隣接するｐ型半導体層が突起電極を介して直接的に回路基板と接続するため熱伝導効率が良い。
【００３２】
配線１４は２０μｍ程度の銅箔にニッケル・金メッキを施したものである。蒸着やスパッタ法で配線１４を形成した場合は厚さが数μｍ程度になる。被覆材１１はシリコーンにＹＡＧ等の蛍光体を混練し熱硬化させたものである。回路基板１３は熱伝導性が重要な特性となるので、基材としてＡｌＮ等のセラミック、表面を絶縁処理した金属、ヒートパイプなどから選ぶ。
【００３３】
ヒートパイプとは、密閉容器内に少量の液体（作動液）を真空封入し、内壁に毛細管構造（ウィック）を備えたものである。ヒートパイプの一部が加熱されると、加熱部で作動液が蒸発（蒸発潜熱の吸収）し、低温部に蒸気が移動する。そして蒸気が低温部で凝縮（蒸発潜熱の放出）すると、この凝縮した液が毛細管現象で加熱部に環流する。この一連の相変化が連続的に生じ熱が素早く移動する。
【００３４】
次に図４によりＬＥＤ装置１０を電球型ＬＥＤランプ２０に適用した場合を説明する。図４はＬＥＤ装置１０を使ったＬＥＤランプ２０の全体構成を一部縦断面で示す正面図である。ＬＥＤランプ２０の外観は、グローブ２１、ケース２２、口金２３からなる。ケース２２の上部ではグローブ２１と共に基体２４が固定されている。基体２４には抵抗等の電子部品２５が実装されているとともに、ＬＥＤ装置１０の回路基板１３が挿し込まれている。ＬＥＤ装置１０の発光部であるＬＥＤダイ１２及び被覆材１１はグローブ２１の中心付近にある。
【００３５】
光線Ｌ１はＬＥＤダイ１２から直接的に外部に出射しようとする光線、或いは被覆材１１中の蛍光体から外部に出射しようとしている光線である。一方光線Ｌ２は、ＬＥＤダイ１２から出射した青色光が蛍光体により波長変換された光線のうちグローブ２１の下方に向かって出射する光線である。このため光線Ｌ２が向う方向の配光成分は黄色くなる。このように口金２３方向が黄色くなるのが好ましくない場合は、ＬＥＤダイ１２として近紫外線を発光する発光ダイオードを採用すれば良い。このとき例えば被覆材１１には青色発光、緑色発光及び赤色発光する３種類の蛍光体が混在するので、光線Ｌ２の方向も白色化する。
【００３６】
次に図５によりＬＥＤ装置１０の固定方法を説明する。図５はＬＥＤランプ２０に内蔵された基体２４の固定部２６の断面図である。ＬＥＤ装置１０は、基体２４に取り付けられた固定部２６に挿し込まれ、バネ２７で押さえられている。バネ２７は配線１４，１５（図１、図２参照）と接触し給電も行う。
（第２実施形態）
【００３７】
第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０の回路基板１３は四角柱であった。しかしながら広い配光分布を得るためには、回路基板の下方向に向う光を遮る部材が少なければ良い。すなわち回路基板の形状は四角柱に限られず、切頭錐体であっても良い。そこで図６〜１０により本発明の第２実施形態として回路基板が切頭円錐であるＬＥＤ装置３０及びＬＥＤ装置３０を用いたＬＥＤランプ４０について説明する。同時にＬＥＤ装置３０及びＬＥＤランプ４０は、回路基板の形状以外の事項についても本発明の変形例が含まれている。
【００３８】
まず図６により本実施形態におけるＬＥＤ装置３０の外観を説明する。図６はＬＥＤ装置３０の斜視図である。回路基板３３は切頭円錐で、先端部にＬＥＤダイ３２が実装され
ている。ＬＥＤダイ３２を含む回路基板３３の先端部は被覆材３１で被覆されている。被覆材３１は、図１等に示したＬＥＤ装置１０の被覆材１１と異なり、回路基板３３の上面のみを被覆し、回路基板３３の側面には被覆部がない。回路基板３３には４本の配線３４，３５，３６，３７がある。回路基板３３の先端部において、配線３４〜３７の端部とＬＥＤダイ３２との間に隙間がある。ＬＥＤダイ３２はワイヤにより各配線３４〜３７と電気的に接続しているが、本図ではワイヤを描いていない。同様に被覆材３１も蛍光体を含有しているため透明体ではないが、図では被覆材３１内の構造を説明するため透明にしている。
【００３９】
次に図７によりＬＥＤ装置３０の外形をさらに詳しく説明する。図７は図６のＬＥＤ装置３０の外形図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。（ａ）において外側の円は回路基板３３の底面、内側の円は回路基板３３の上面（先端部）を示している。ＬＥＤダイ３２は回路基板３３の上面の中央部に配置している。回路基板３３には側面から上面にかけて４本の配線３４〜３７があり、配線３４，３５，３６，３７とＬＥＤダイ３２はワイヤ３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａで接続している。（ｂ）に示すように回路基板３３は台形に見える。被覆材３１は略半球になって、ＬＥＤダイ３２とともにワイヤ３４ａ〜３７ａを封止している。
【００４０】
次に図８によりＬＥＤダイ３２の回路を説明する。図８は図６等で示すＬＥＤダイ３２の回路図である。ＬＥＤダイ３２は直列接続する複数の発光ダイオード３８を備えている。端子３４ｂは発光ダイオード列のアノードであり、端子３７ｂは発光ダイオード列のカソードである。端子３５ｂ及び端子３６ｂは中間端子である。各端子３４ｂ〜３７ｂはワイヤ３４ａ〜３７ａにより配線３４〜３７と接続する（図７参照）。
【００４１】
多数の発光ダイオード３８を直列接続すれば閾値電圧が高くなり、高電圧に耐えられるようになる。これで商用電源から直接的に点灯できるようになる。例えば商用電源の実効値が１００Ｖで発光ダイオード３８の順方向電圧が３Ｖのとき直列段数を４０程度にする。とくにＬＥＤダイ３２のように中間の端子３５ｂ、３６ｂを持っている場合、駆動電圧に応じて発光ダイオード３８の直列段数を切り換えることが可能となり、明るさの向上とともにチラツキを軽減できる。
【００４２】
次に図９によりＬＥＤ装置３０を電球型ＬＥＤランプに適用した場合を説明する。図９はＬＥＤ装置３０を使ったＬＥＤランプ４０の全体構成を一部縦断面で示す正面図である。ＬＥＤランプ４０の外観は、図４のＬＥＤランプ２０と同様にグローブ２１、ケース２２、口金２３からなる。ケース２２の上部ではグローブ２１と共に基体４４が固定され、基体４４には抵抗等の電子部品４５が実装されているとともに、ＬＥＤ装置３０が基体４４上に固定されている。ＬＥＤ装置３０の発光部であるＬＥＤダイ３２及び被覆材３１はグローブ２１の中心付近にある。
【００４３】
光線Ｌ３はＬＥＤダイ３２から直接的に外部に出射しようとする光線、或いは被覆材３１中の蛍光体から外部に出射しようとしている光線である。一方光線Ｌ４は、ＬＥＤダイ３２から出射した青色光が蛍光体により波長変換された光線のうちグローブ２１の下方に向かって出射する光線である。図４のＬＥＤランプ２０は光線Ｌ２が基体２４に遮られるくらいまで配光するのに対し、図９のＬＥＤランプ４０の配光分布は下限が図中光線Ｌ４で示される方向程度に制限されている。方位角による発光色のムラを改善するためには図４における説明と同様に近紫外線を発光するＬＥＤダイ３２と、青色、緑色及び赤色発光する蛍光体を採用すれば良い。
【００４４】
図１０によりＬＥＤ装置３０の固定方法を説明する。図１０はＬＥＤランプ４０に内蔵された基体４４の固定部４６周りの断面図である。ＬＥＤ装置３０は基体４４に搭載され
半田４７で固定される。半田４７は配線３４〜３７（図６、図７参照）と基体４４上の配線電極（図示せず）とを導電接続している。またＬＥＤ装置３０と基体４４を接着してもと良い。
（参考例）
【００４５】
第１及び第２実施形態のＬＥＤ装置１０，３０は、柱状又は切頭錐体の回路基板１３，３３の準備、回路基板１３，３３への配線１４，１５，３４〜３７の形成、ＬＥＤダイ１２，３２の実装、被覆材１１，３１のモールド、を経て完成させることができる。しかしながら第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０のように回路基板１３が四角柱である場合は集合工法が適用でき製造が簡単化する。
【００４６】
そこで図１１によりＬＥＤ装置１０に集合工法を適用した製造方法を説明する。図１１は参考例として示すＬＥＤ装置１０の製造方法の説明図である。図１１において（ａ）は集合基板５１の平面図、（ｂ）は集合基板５１の正面図である。（ａ）に示すように集合基板５１の上面５１ａにはＬＥＤダイ１２（図２，３参照）を実装するための電極（配線１４，１５）が一定のピッチで形成されている。また（ｂ）で示すように集合基板５１の正面には、完成時に回路基板１３の側面に形成された配線要素になる配線１４が一定のピッチで形成されている。なお図示していないが集合基板５１の裏面には配線１５が同様に形成されている。
【００４７】
集合基板５１の正面及び裏面の配線１４，１５は、銅箔を貼り付けてからエッチング等でパターン形成しても良いし、印刷や蒸着などで形成しても良い。またコファイアで集合基板と一体化して配線１４，１５を形成しても良い。集合基板５１の上面５１ａは、ＬＥＤダイ１２を実装するため平面精度を高くしておかなければならないので、研磨してから電極（配線１４，１５）をホトリソグラフィ法並びに蒸着法・スパッタ法等の組合せで形成するのが良い。このとき断線を防ぐため辺部を面取りしておくのが好ましい。
【００４８】
配線１４，１５を形成したら、集合基板５１の上面５１ａにＬＥＤダイ１２を実装する。その後、集合基板５１を切断用の線５２に沿って切断し、回路基板１３に個片化する。この回路基板１３に被覆材１１をモールドすればＬＥＤ装置１０が完成する。なおＬＥＤ装置１０は一つの側面に一本の配線１４（又は１５）を形成していたが、一つの側面に複数の配線を形成しも良い。この場合にも集合工法が適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，３０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１，３１…被覆材、
１２，３２…ＬＥＤダイ、
１３，３３…回路基板、
１４，１５，３４，３５，３６，３７…配線、
３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ…ワイヤ、
３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ…端子、
２１…グローブ、
２２…ケース、
２３…口金、
２４，４４…基体、
２５，４５…電子部品、
２６，４６…固定部、
２７…バネ、
３８…発光ダイオード、
４７…半田、
５１…集合基板、
５１ａ…集合基板の上面、
５２…切断用の線、
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…光線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイとを備える半導体発光装置において、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、その先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板の側面の一部とともに蛍光体で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記回路基板が、金属、窒化アルミ、又はヒートパイプからなることこを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイと、該ＬＥＤダイを被覆する被覆材を備える半導体発光装置を用いたＬＥＤランプにおいて、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、該回路基板の先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有し、
前記ＬＥＤランプのケース部と連結する基体に前記回路基板の他端を固定し、前記ＬＥＤダイをグローブの略中央に配置することを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記回路基板の他端を前記基体の固定部に差し込み、前記半導体発光装置の固定及び電気的接続を行うことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１】
回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイとを備える半導体発光装置において、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、その先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤダイが前記回路基板の側面の一部とともに蛍光体で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記回路基板が、金属、窒化アルミ、又はヒートパイプからなることこを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
回路基板と、該回路基板に実装されたＬＥＤダイと、該ＬＥＤダイを被覆する被覆材を備える半導体発光装置を用いたＬＥＤランプにおいて、
前記回路基板が柱状又は切頭錐体で、該回路基板の先端に前記ＬＥＤダイを搭載し、側面に配線を有し、
前記ＬＥＤランプのケース部と連結する基体に前記回路基板の他端を固定し、前記ＬＥＤダイをグローブの略中央に配置することを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記回路基板の他端を前記基体の固定部に差し込み、前記半導体発光装置の固定及び電気的接続を行うことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４５８２４（Ｐ２０１３−４５８２４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１３１３（Ｐ２０１１−１８１３１３）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]