使用LED的光源装置及其制造方法制造方法及图纸

提供一种提高发光效率、增大光输出、实现长寿命、同时提高了机械强度的光源装置及其制造方法。该光源装置包括：具有导热性的散热板、与散热板的一个面接合的绝缘部件、在与散热板对置的绝缘部件的部位上贯通绝缘部件而设置的孔、安装在从该孔露出的散热板的部位上的ＬＥＤ芯片、从孔中的散热板侧的开口边缘向内突出的外伸部、用绝缘部件实现与散热板电绝缘而设置在绝缘部件上的布线部、将外伸部上设置的布线部的部位与ＬＥＤ芯片的电极之间进行电连接的焊接线以及填充在孔内的密封ＬＥＤ芯片及焊接线整体的具有透光性的密封树脂。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用发光二极管(LEDlight-emitting diode)的光源装置及其制造方法。
技术介绍
作为这种光源装置，以往提供有图24所示的炮弹型的LED灯。其中，有使用单个发光二极管的光源装置以及将多个发光二极管矩阵状地配置在引线框架31上来使用的光源装置。炮弹型的LED灯按照如下方式形成。使用银膏或环氧树脂等芯片焊接膏7把LED芯片2焊接在金属制的引线框架31中设置的凹处31a内。将LED芯片2的上面设置的电极部分(未图示)和引线框架31、32之间用金等金属细线构成的焊接线9焊接起来。然后，用具有透光性的密封树脂33来密封引线框架31、32、LED芯片2以及焊接线9而形成。这里，就密封树脂33来说，主要使用环氧树脂，该密封树脂33具有以下列举的三种功能。首先，第一为保护功能，密封树脂33保护部件免受机械冲击，使LED芯片2防水。第二是提高光取出效率的功能，LED芯片2的发光部的折射率高到约2.8左右，所以在LED芯片2表面和与空气的界面上因折射率之差而产生全反射，因而LED芯片2的光取出效率低。因此，把LED芯片2的表面用折射率约1.8左右的环氧树脂来覆盖，就能够减少全反射，而提高来自LED芯片2的光取出效率。第三是光控制功能，密封树脂33由其表面的透镜效应来聚焦或发散从LED芯片2射出的光，由此来控制光。此外，作为引线框架31、32的功能有三种功能。构成焊接LED芯片2时的基座来支撑LED芯片2；将焊接LED芯片2的凹处31a的周围作为镜面而使来自LED芯片2的发光高效率地向前方配光；通过热传导经散热板30等把LED芯片2的发热向外散发。可是，在作为照明器具的通常使用温度范围内，LED芯片2越是低温则发光效率越高，而越是高温则发光效率下降。这是因为晶格的振动随着温度上升而增加，使电子和空穴的无辐射结合增加。在使用发光二极管的光源装置中，作为发热的主要部分，是LED芯片2。因此，将LED芯片2产生的热迅速地散发到外部，并使LED芯片2的温度下降，就成为提高LED芯片2的发光效率方面的非常重要的课题。此外，如果提高从LED芯片2向外部的散热特性而抑制LED芯片2自身的温度上升，则可以在LED芯片2中流通更大的正向电流来使用。即，通过增加电流，可以增大LED芯片2的光输出。此外，提高散热特性还具有延长LED芯片2的寿命的效果。再有，作为提高LED芯片2的寿命的理由，可考虑以下列举的两个理由。首先，论述第一个理由。与普通的照明器具同样，将LED芯片2的寿命定义为光束下降至点亮初期的70％的时刻，则发红色光的发光二极管的寿命约为6万小时。但是，例如，如果在LED芯片2上施加超过额定电流的正向电流并在超负载状态下使用，则因LED芯片2自身的发热会加速LED芯片2的劣化。因此，提高散热特性就可以抑制LED芯片2的温度上升，防止LED芯片2的寿命缩短，使寿命提高。下面论述第二个理由。本来，在蓝色发光二极管或将用蓝色发光二极管的蓝色发光二极管的蓝色光变换成白色光输出的白色发光二极管中，与红色发光二极管相比，发射光的能量高。因此，密封LED芯片2的密封树脂33因LED芯片2的发射光而劣化，会呈现出褐色。即，如果密封树脂33一旦开始显色，则更容易吸收蓝色系的光，密封树脂33的显色被进一步加速，结果使LED芯片2附近的密封树脂33显色为褐色。这样的话，尽管LED芯片2自身维持点亮初期的光束，但从密封树脂33发射到外部的光会显著下降。于是，因密封树脂33显色为褐色，在蓝色发光二极管或上述白色发光二极管的情况下，按发射到外部的光束量下降定义的实质寿命约为6000小时，与红色发光二极管相比显著缩短。可是，密封树脂33的显色反应是光化学反应，而众所周知，如果密封树脂33的温度升高，则该显色反应的反应速度加快。因此，提高从LED芯片2向外部的散热特性就可降低LED芯片2及密封树脂33的温度，抑制因LED芯片2的发光而导致的密封树脂33的显色反应，使寿命提高。如上所述，在使用发光二极管的光源装置中，从提高其发光效率、增加光输出、长寿命化的观点来看，提高从LED芯片2向外部的散热特性非常重要。在炮弹型的LED灯中，用于释放LED芯片2的发热的散热路径有两个，即通过引线框架31释放到散热板30的路径和通过密封树脂释放到空气中的路径。但是，通过密封树脂33来散热的路径因环氧树脂的导热系数低，而不能获得充分的散热效果。因此，通过引线框架31散热的散热路径成为主要的散热路径。但是，引线框架31本身细，而且散热路径长7～10mm左右，所以尽管与通过密封树脂33进行散热的路径相比可获得大的散热效果，但不能期待充分的散热效果。因此，难以实现改善散热特性的光源装置。因此，为了改善散热性，出现了日本公开专利特开平1-311501号公报所示结构的光源装置。图25表示该结构，根据该图说明如下。该照明器具是在冲压成形加工的金属基底印刷布线基板91上安装LED芯片92的结构。布线基板91如下形成例如在铝等薄金属板构成的金属基板912上形成环氧树脂等的绝缘膜层913和布线用铜箔；通过腐蚀由布线用铜箔形成布线图形915后，实施冲压加工形成凹陷911。把LED芯片92模焊在该凹陷911的底面上形成的绝缘膜层913上的布线图形915中；然后，经焊接线95将与模焊过的布线图形915电隔离的另一布线图形915和LED芯片92表面的电极之间进行电连接，在凹陷911内填充具有透光性的密封树脂96，形成光源装置。在该光源装置中，将LED芯片92用芯片焊接膏把芯片模焊在布线图形915上。因此，LED芯片92的发热从LED芯片92经芯片焊接膏、布线图形915、绝缘膜层913、金属基板912的路径传播，传送到金属基板912的热扩散到整个金属基板912。因此，与炮弹型的LED灯相比，散热路径短，散热性非常高。但是，即使在该散热路径中，作为阻碍散热性的构成因素，有芯片焊接膏、布线图形915和绝缘膜层913。首先，芯片焊接膏通常由分散银粒子的树脂构成，因银粒子的存在，与只有树脂时相比，导热性高，而且，厚度为几十μm左右，所以可认为芯片焊接膏对散热性产生的影响很小。布线图形915主要由镀铜层构成，所以导热性高，可认为布线图形915对散热性产生的影响很小。另一方面，绝缘膜层913由分散陶瓷填料的树脂等形成，与金属相比，绝缘膜层913本身的导热系数小，而且，绝缘膜层913的厚度为300μm左右，所以对散热性产生的影响大。于是，在图25所示结构的光源装置中，与炮弹型的LED灯相比，尽管LED芯片92的散热性提高，但在散热路径中存在绝缘膜层913，所以不能获得充分的散热性。在一个面上具有p、n两电极的LED芯片中，可以直接模焊在绝缘膜层上。但是，这种情况下，也因绝缘膜层而阻碍热传导。仅使用将平坦的布线用箔和绝缘体层及金属板这样简单粘接的普通基板，显然会限制热传导。在图24所示的光源装置中，该装置在使用蓝色发光的LED芯片和荧光体来获得白色光的情况下，密封树脂33a和33b使用不同的树脂。为了具有光色变换功能，在密封树脂33b中将荧光体粒子分散在树脂中。即使密封树脂本身是相同的树脂，也需要使荧光体粒子分散在一方中，所以安装工序为两个阶段。总之，如果工序为两个阶段，则在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源装置，射出来自ＬＥＤ芯片（２）的光，其特征在于该光源装置设置有：具有导热性的散热板（３）、被配置在所述散热板（３）的至少一个面上并在与所述散热板（３）对置的部位上形成有贯通的孔（５、５′、６）的绝缘部件（４）、与从该孔（５、５′、６）中露出的所述散热板（３）的部位相对置并与其进行热耦合的所述ＬＥＤ芯片（２）、设置在所述绝缘部件（４）上并由所述绝缘部件（４）使之与所述散热板（３）电绝缘的布线部（８）以及将所述布线部（８）和所述ＬＥＤ芯片（２）的电极之间进行电连接的连接部件（９、２１）。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-12 114502/011.一种光源装置，射出来自LED芯片(2)的光，其特征在于该光源装置设置有具有导热性的散热板(3)、被配置在所述散热板(3)的至少一个面上并在与所述散热板(3)对置的部位上形成有贯通的孔(5、5′、6)的绝缘部件(4)、与从该孔(5、5′、6)中露出的所述散热板(3)的部位相对置并与其进行热耦合的所述LED芯片(2)、设置在所述绝缘部件(4)上并由所述绝缘部件(4)使之与所述散热板(3)电绝缘的布线部(8)以及将所述布线部(8)和所述LED芯片(2)的电极之间进行电连接的连接部件(9、21)。2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于还设置有被填充在所述孔(5、5′、6)中将所述LED芯片(2)及所述连接部件(9、21)的整体密封起来的密封材料(10、10′)。3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于经所述连接部件(9、21)与所述LED芯片(2)电连接的所述布线部(8)的部位配置在所述孔(6)中，与所述绝缘部件(1)中配置所述散热板(3)的面不同的面一侧相比，绝缘部件位于所述散热板一侧。4.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于经所述连接部件(9、21)与所述LED芯片(2)电连接的所述布线部(8)的部位配置在所述孔(6)中，所述密封材料(10、10′)被填充至所述孔(6)的开口附近。5.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于在所述绝缘部件(4)中设置的所述孔(6)的所述散热板一侧的开口边缘上设置向内侧突出的外伸部(4a)，在该外伸部(4a)上配置所述布线部(8)的至少一部分；在所述散热板(3)上，有突出到所述绝缘部件(4)一侧并插入到所述绝缘部件(4)的孔(6)中的突台部(11)，使所述LED芯片(2)与该突台部(11)相对置并且热耦合配置；所述LED芯片(2)的电极电连接在所述外伸部(4a)上配置的布线部(8)的部位上。6.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于所述连接部件(9、21)由金属线构成；与所述绝缘部件(4)及所述散热板(3)的接合方向相关联，连接所述金属线的一端的所述LED芯片(2)的部位和连接所述金属线的另一端的所述布线部(8)的部位的高度为大致相同的高度。7.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于与所述绝缘部件(4)及所述散热板(3)的接合方向相关联，安装所述LED芯片(2)的所述突台部(11)和与所述LED芯片(2)电连接的所述布线部(8)的高度为大致相同的高度。8.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于通过从与所述散热板(3)上的所述绝缘部件(4)相反侧的面进行压模加工而形成凹处，将所述突台部(11)压模形成在所述散热板(3)中的所述绝缘部件(4)一侧的面上。9.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于由形成了连通到所述孔(6)的连通孔(13)的基板(3′)和安装于该连通孔(13)的前端突出到绝缘部件(4)一侧的突起部(14)来构成所述散热板(3)，由所述突起部(14)的前端部构成所述突台部(11)。10.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于在所述孔(6)和所述突台部(11)之间有缝隙(15)。11.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于在所述孔(6)的周围的所述绝缘部件(4)的接合面和所述散热板(3)的至少一方中，设置所述绝缘部件(4)和所述散热板(3)的接合面中的粘接剂(22)的积存部(4d)。12.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于所述散热板(3)由导电性材料形成，所述布线部(8)包含该散热板(3)，将该散热板(3)和所述LED芯片(2)的电极电连接。13.如权利要求12所述的光源装置，其特征在于所述散热板(3)有相互电绝缘的多个散热板区域(3a、3b)。14.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于将所述密封材料(10、10′)的表面形成为将所述LED芯片(2)的发光配光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本胜，盐浜英二，木村秀吉，桥本拓磨，铃木俊之，中川和也，小林充，桥爪二郎，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]