CN103098247A - 发光装置以及发光装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供发光装置以及发光装置的制造方法。发光装置(100)具备:基板(1);金属膜(30),其设置于基板(1)上的安装区域(1a);发光部(20),其由载置在金属膜(30)上的多个发光元件(2)构成;金属部件(40),其形成在基板上,并构成正极(3)以及负极(4),该正极(3)以及负极(4)分别具有衬垫部(3a、4a)和配线部(3b、4b),并经由该配线部(3b、4b)向发光元件施加电压;以及镀覆用配线,其与金属膜连接,并延伸地设置到基板的侧面,金属膜与金属部件(40)独立地设置,正极的配线部以及负极的配线部沿着安装区域形成于周围,金属部件从基板的周边缘离开而形成于基板的安装区域侧。
Description
技术领域
本发明涉及能够用于LED灯泡等照明器具、显示装置、照明器具、显示器、液晶显示器的背光灯光源等的发光装置及其制造方法。
背景技术
近年来,提出并实际使用了各种电子部件,并提高了对这些电子部件所要求的性能。同样,以发光二极管(LED:Light Emitting Diode)为首的发光装置在一般照明领域、车载照明领域等中所要求的性能也日益提高,还要求进一步实现高输出(高亮度)化、高可靠性。并且,在满足这些特性的同时还要求实现以低价格供给。
作为发光装置,公知有如下发光装置,即,例如在绝缘部件上的不同区域分别形成Au镀层和Ag镀层,使用与Au引线的密合性良好的Au镀层作为电极面,使用高反射性的Ag镀层作为反射面,从而提高光的导出效率(例如,参照专利文献1)。
在这样形成材料不同的镀层的情况下,在形成镀层的区域作为电解镀用的导电层独立地设置Au镀层用和Ag镀层用的两种导电层,并分别仅对单个导电层通电以进行电解镀,从而能够在不同区域容易地形成不同材料的镀层。而且,使电解镀用的导电层在绝缘部件的侧面、背面等容易由镀覆装置通电的位置露出。
参考文献1:日本特开2004-319939号公报(参照图1、图3)
然而,现有的技术中存在下述问题。
近年来,要求发光装置进一步实现高输出化。而且,为了输入大电流并实现高输出化,抑制发光装置的温度上升很重要,例如将发光装置载置于散热性较高的金属体。通常将多个上述现有的发光装置安装在一个安装基板上,并将该安装基板载置于金属体。
但是,由于上述现有的发光装置使用高反射性的Ag镀层作为反射面,所以能够提高光的导出效率,但由于与电极电连接的导电层在绝缘部件的侧面、背面露出,所以无法使侧面、背面接近金属体。即便在导电层仅在绝缘部件的侧面露出的情况下,若使绝缘部件的背面与金属体接触并进行驱动,则也可能会由沿面放电引起短路。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而完成的,以提供能够提高光输出并且能够直接载置于金属体的发光装置以及发光装置的制造方法为课题。
为了解决上述课题,本发明的发光装置的特征在于,具备:基板;金属膜,其设置于上述基板上的安装区域;发光部,其由载置在上述金属膜上的多个发光元件构成;金属部件,其形成在上述基板上,并构成正极以及负极,所述正极以及负极分别具有衬垫部和配线部,并经由该配线部向上述发光元件施加电压;以及镀覆用配线,其与上述金属膜连接,并延伸设置到上述基板的侧面,上述金属膜与上述金属部件独立地设置,上述正极的配线部以及上述负极的配线部沿着上述安装区域形成于周围,上述金属部件从上述基板的周边缘离开而形成于上述基板的上述安装区域侧。
根据这样的结构,由于在发光元件的安装区域设有金属膜,所以光的导出效率(反射效率)提高。另外,由于独立地设置金属膜与金属部件(电极层),并且将金属部件设置于从基板的侧面、背面离开的位置,所以能够防止在驱动发光装置后由沿面放电引起短路。
优选上述镀覆用配线设置于上述基板的内部,并经由在上述基板上形成的通孔与上述金属膜导通。
根据这样的结构,能够使镀覆用配线在基板的侧面延伸而不受金属部件的配置所限制。由此,由于不将镀覆用配线配置于基板的上表面,所以不会限制发光装置的外观设计。并且,通过在基板内部配置比作为绝缘部件的基板热传导率高的镀覆用配线,可提高散热性。
并且,优选上述基板的内部的镀覆用配线的一部分从上述基板的侧面露出。
根据这样的结构,能够进一步提高散热性。
优选上述基板形成为具有一对对置的边和另外一对对置的边的规定形状,上述正极的衬垫部与上述负极的衬垫部沿着上述对置的边形成,上述镀覆用配线朝着上述另外的对置的边延伸设置。另外,优选俯视观察下,上述正极的衬垫部与上述负极的衬垫部与上述镀覆用配线不重合。
根据这些结构,不会以镀覆用配线为中继点向衬垫部放电,从而能够防止由该放电导致的短路。
并且,优选上述金属膜对上述发光元件的发光的反射率比上述金属部件高,使用Ag作为上述金属膜,使用Au作为上述金属部件。
根据这样的结构,通过使金属膜的反射率比金属部件的反射率高,可提高来自安装区域的光的导出效率。特别是通过使用光反射率较高的Ag作为金属膜,使用Au作为金属部件,可进一步提高光的导出效率。
上述发光装置优选以沿着上述安装区域的周边缘并至少覆盖上述配线部的方式形成有光反射树脂,在上述光反射树脂的内侧填充有用于包覆上述发光元件、上述金属膜覆盖的透光性的密封部件。
根据这样的结构,通过以包围安装区域的周围的方式形成反射树脂,还能够利用光反射树脂反射朝向基板的安装区域的周围散发的光。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置的光的导出效率。而且,通过在光反射树脂的内侧填充密封部件,可保护光反射树脂的内侧的部件。
本发明的发光装置的制造方法的特征在于,包括:基板制作工序,在该工序中,制作形成有镀覆用配线的基板;镀覆工序,在该工序中,通过非电解镀在形成有上述镀覆用配线的基板上形成构成正极以及负极的金属部件,并且,通过电解镀在上述基板上的安装区域形成金属膜;管芯焊接工序,在该工序中,在上述金属膜上载置发光元件;以及引线接合工序,在管芯焊接工序后,利用引线将上述正极以及上述负极与上述发光元件的电极端子电连接。
根据这样的发光装置的制造方法,利用镀覆工序,通过非电解镀能够将金属部件设于从基板的侧面、背面离开的位置,并通过电解镀能够将金属膜设于发光元件的安装区域。由此能够提供在驱动发光装置时不会因沿面放电引起短路并且提高了光的导出效率的发光装置。
上述镀覆工序的特征在于,通过非电解镀形成构成上述正极以及上述负极的金属部件,并且在上述安装区域也形成金属部件,然后,通过电解镀在上述安装区域的金属部件上形成金属膜。
根据这样的发光装置的制造方法,在通过非电解镀形成金属部件之后,通过电解镀在安装区域的金属部件上形成金属膜,因此无需使用掩膜等,还可提高金属膜的平坦性。
本发明的发光装置的制造方法的特征在于,在上述引线接合工序之后还包括光反射树脂形成工序,在该光反射树脂形成工序中,以沿着上述安装区域的周边缘并至少覆盖上述正极以及上述负极的配线部的方式形成光反射树脂。
并且,本发明的发光装置的制造方法的特征还在于,包括密封部件填充工序,在该工序中,在上述光反射树脂的内侧填充用于包覆上述发光元件和上述金属膜的透光性的密封部件。
根据这样的发光装置的制造方法,能够形成光反射树脂、密封部件,因此能够提供进一步提高了光的导出效率的发光装置、耐老化性更为优异的发光装置。
根据本发明的发光装置,利用在发光元件的安装区域设置的金属膜可提高光的导出效率,因此能够提高发光装置的光输出。另外,由于将正极以及负极设置于从基板的侧面、背面离开的位置,所以即便使发光装置与金属体接触也能够防止由沿面放电引起的短路。因此,能够将发光装置直接载置于金属体。并且,通过将镀覆用配线延伸配置至基板的侧面,能够提高散热性。
根据本发明的发光装置的制造方法,可制造出高输出并且能够直接载置于金属体的发光装置。特别是在通过非电解镀形成金属部件之后,通过电解镀形成金属膜,从而能够简化制造工序并提高生产率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的发光装置的整体结构的立体图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的发光装置的结构的主视图。
图3是表示发光元件的结构的放大主视图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的发光装置的结构的侧视图。
图5是用于对本发明的实施方式所涉及的发光装置中的镀覆用配线的配置进行说明的示意图,图5(a)是表示镀覆用配线的配置的主视图,图5(b)是表示镀覆用配线的配置的侧视图。
图6是表示本发明的其他实施方式所涉及的发光装置中的基板的结构和镀覆用配线的配置的侧视图。
图7是表示本发明的其他实施方式所涉及的发光装置的结构的主视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式所涉及的发光装置以及发光装置的制造方法进行说明。此外,为了清楚地进行说明,有时会夸大各附图所表示的部件的尺寸、位置关系等。并且,在以下的说明中,相同的名称、附图标记原则上表示相同或同质的部件,并适当地省略详细说明。另外,在以下的说明中参照的图2、图7中,为了表示各发光元件的朝向而仅在安装区域上的四个位置示出发光元件的p电极以及n电极(参照图3),并在安装区域上的其他位置省略图示。
《发光装置》
参照图1~图5对本发明的实施方式所涉及的发光装置100详细地进行说明。在以下的说明中,首先对发光装置100的整体结构进行说明,然后对各结构进行说明。此外,为了便于说明而在图2的主视图中用线仅示出了光反射树脂6的外形,并示出了透视的状态。
<整体结构>
发光装置100是在LED灯泡等照明器具、显示装置、照明器具、显示器、液晶显示器的背光灯光源等中利用的装置。如图1、图2以及图4所示,发光装置100具备如下部件作为主要的结构,即:基板1;金属膜30,其设置于基板1上的安装区域1a;多个发光元件2,它们载置在金属膜30上;金属部件40,其构成在基板1上形成的正极3以及负极4;镀覆用配线31,其与金属膜30连接;以及引线W,其将发光元件2、保护元件5等电子部件与正极3、负极4等连接。发光装置100还具备:配置于正极3的保护元件5、形成在基板1上的光反射树脂6、以及封入到安装区域1a的密封部件7。
<基板>
基板1是用于配置发光元件2、保护元件5等电子部件的部件。如图1以及图2所示,基板1形成为矩形平板状。另外,如图2所示在基板1上划分出用于配置多个发光元件2的安装区域1a。此外,基板1的尺寸并无特别限定,可根据发光元件2的个数等、目的以及用途适当地进行选择。
优选使用绝缘性材料作为基板1的材料,并且优选使用从发光元件2射出的光、外光等很难透过的材料作为基板1的材料。另外,优选使用具有某种程度的强度的材料。具体而言,列举陶瓷(Al2O3、AlN等)、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT树脂(bismaleimide triazineresin)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)等树脂。
<安装区域>
安装区域1a是用于配置多个发光元件2的区域。如图2所示,在基板1的中央的区域划分安装区域1a。安装区域1a形成为具有相互对置的边的规定形状,更具体而言,安装区域1a形成为圆角的近似矩形状。此外,安装区域1a的尺寸、形状并无特别限定,可根据发光元件2的个数、排列间隔等、目的以及用途适当地进行选择。
在正面观察图2的情况下,在安装区域1a的周围,沿着安装区域1a的左侧的边形成有配线部3b的一部分以及配线部4b的一部分,沿着安装区域1a的下侧的边形成有配线部4b的一部分,沿着安装区域1a的右侧的边形成有中继配线部8。此外,此处的安装区域1a的周围是指如图2所示与安装区域1a的周边缘隔开规定的间隙的周围。
对于安装区域1a而言,在安装区域1a上形成反射光的金属膜30,并经由该金属膜30配置多个发光元件2。通过这样在安装区域1a上形成金属膜30并在金属膜30上配置多个发光元件2,例如在图4中,还能够利用金属膜30反射朝向基板1的安装区域1a侧的光。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。
<金属膜>
金属膜30是用于反射从发光元件2射出的光的层,其设置于基板1上的安装区域1a。
能够通过电解镀在安装区域1a上形成金属膜30。使用能够镀覆的材料作为金属膜30的材料即可,并无特别限定,例如能够使用Au(金)。虽然Au具备容易吸收光的特性,但例如通过在Au镀层的表面进一步形成TiO2膜,就能够提高光反射率。
然而,优选利用对发光元件2的发光的反射率比金属部件40高的材料构成金属膜30。例如,优选使用Au构成金属部件40,使用Ag(银)构成金属膜30。由于Ag比Au光反射率高,所以能够提高光的导出效率。此外,在安装区域1a上形成的金属膜30的厚度并无特别限定,可根据目的以及用途适当地进行选择。另外,独立地设置金属膜30与金属部件40。即,未将它们电连接。
此外,在本实施方式中,如图1以及图4所示形成为如下结构,即,在安装区域1a的上部填充后述的密封部件7,以保护安装区域1a上的多个发光元件2以及与该多个发光元件2连接的引线W远离尘芥、水分、外力等。
<发光元件>
发光元件2是通过对其施加电压而自发光的半导体元件。如图2所示,在基板1的安装区域1a配置有多个发光元件2,这些多个发光元件2一体地构成发光装置100的发光部20。此外,发光元件2通过未图示的接合部件与安装区域1a接合,作为上述接合方法,可使用如下接合方法例如使用树脂、焊膏作为接合部件。此外,不言而喻,图示的发光部20只表示用于载置发光元件2的区域,发光部20的发光是指从发光元件2发出的光。
如图3所示,发光元件2均形成为矩形状。另外,如图3所示,发光元件2是在其上表面的一侧设置有p电极2A并在发光元件2的另一侧设置有n电极2B的face-up型(FU)元件。在本实施方式中,将载置发光元件2的金属膜30与构成正极3以及负极4的金属部件40相互分离地配置,因此,如图3所示,优选使用在同一面侧形成p电极和n电极的发光元件2,并将与电极形成面相反的一侧的面与金属膜30接合。
如图3所示,p电极2A具备作为电极端子的p侧电极衬垫(p电极衬垫)2Aa和用于使输入到发光元件2的电流扩散到全体的、作为辅助电极的延伸导电部2Ab,n电极2B具备n侧电极衬垫(n电极衬垫)2Ba和用于使输入到发光元件2的电流扩散到全体的、作为辅助电极的延伸导电部2Bb。此外,对于发光元件2而言,至少在相同面侧设置p电极衬垫2Aa和n电极衬垫2Ba即可,也可以不设置延伸导电部2Ab、2Bb。另外,虽然省略了图示,但从侧面观察,发光元件2具有多个由n型半导体层以及p型半导体层构成的半导体层层叠后的构造。
具体而言,优选使用发光二极管作为发光元件2,可根据用途选择任意波长的发光二极管。例如,可使用ZnSe、氮化物系半导体(InXAlYGa1-X-YN,0≤X,0≤Y,X+Y≤1)、GaP等作为蓝色(波长430nm~490nm的光)、绿色(波长490nm~570nm的光)的发光元件2。另外,可使用GaAlAs、AlInGaP等作为红色(波长620nm~750nm的光)的发光元件2。
另外,在如后述那样向密封部件7(参照图1)导入荧光物质的情况下,优选使用能够发出可高效地激发该荧光物质的短波长的光的氮化物半导体(InXAlYGa1-X-YN,0≤X,0≤Y,X+Y≤1)。但是,发光元件2的成分组成、发光颜色、尺寸等并不限定于上述情况,可根据目的适当地进行选择。另外,发光元件2还能够由不仅输出可见光区域的光还输出紫外线、红外线的元件构成。另外,为了实现高输出化而将发光元件2的个数设为例如10个以上、20个~150个左右。
如图2所示,发光元件2在纵向以及横向上均隔开等间隔地排列在安装区域1a上,此处配置纵8个×横5个合计40个。另外,如图2所示,对于发光元件2而言,在安装区域1a的横向以及纵向上相邻的发光元件2彼此通过导电性的引线W电连接、串联连接以及并联连接。此外,如图2所示,此处的串联连接是指相邻的发光元件2的p电极2A与n电极2B通过引线W电连接的状态。另外,如图2所示,此处的并联连接是指相邻的发光元件2的p电极2A彼此或者n电极2B彼此通过引线W电连接的状态。
如图2所示,在正极3的配线部3b与中继配线部8之间,发光元件2以多个发光元件2的p电极2A朝向安装区域1a的一个方向亦即左侧的方式排列,或者以多个发光元件2的n电极2B朝向安装区域1a的另一个方向亦即右侧的方式排列。
另外,如图2所示,在负极4的配线部4b与中继配线部8之间,发光元件2以多个发光元件2的p电极2A朝向安装区域1a的另一个方向亦即右侧并且多个发光元件2的n电极2B朝向安装区域1a的一个方向亦即左侧的方式排列。即,在俯视观察图2的情况下,发光元件2配置为以中继配线部为界朝向相反。
在实施方式的发光装置100中,通过这样在安装区域1a的周围形成中继配线部8并且以该中继配线部8为界朝向相反地配置发光元件2,能够在安装区域1a有限的面积内增加串联连接以及并联连接的发光元件2的个数,而不会使连接发光元件2彼此的配线变得复杂。并且,能够在安装区域1a有限的面积内紧密地配置多个发光元件2,从而能够得到对于恒定的亮度降低了消耗电力的发光装置100、或者对于恒定的消耗电力提高了发光效率的发光装置100。此外,如图2所示,在实施方式的发光装置100中,将四个发光元件2并联连接,并且将10列该并联连接的发光元件2串联连接。
<金属部件(正极以及负极)>
金属部件40构成正极3以及负极4,其用于将基板1上的多个发光元件2、保护元件5等电子部件与外部电源电连接,并对这些电子部件施加来自外部电源的电压。即,金属部件40(正极3以及负极4)是用于从外部进行通电的电极、或者实现上述电极的一部分作用。
如图2所示,正极3以及负极4具有近似矩形状的衬垫部(供电部)3a、4a和线形的配线部3b、4b,并以施加于衬垫部3a、4a的电压经由配线部3b、4b施加于构成发光部20的多个发光元件2的方式构成。此外,如图2所示,在负极4的配线部4b形成有表示此处为阴极的阴极标记CM。
衬垫部3a、4a用于接受来自外部电源的电压。如图2所示,衬垫部3a、4a在基板1上的角部的对角线的位置成对地形成。而且,衬垫部3a、4a通过导电性的引线与未图示外部电源电连接。
配线部3b、4b用于将从外部电源向衬垫部3a、4a施加的电压传递至安装区域1a上的发光元件2。如图2所示,配线部3b、4b以从衬垫部3a、4a延伸突出的方式形成,并且在安装区域1a的周围形成为近似L字状。
如图2所示,配线部3b的一端部和配线部4b的一端部形成为,沿着安装区域1a在周围相互相邻。这样,在安装区域1a的周围形成正极3的配线部3b以及负极4的配线部4b,并且使它们一端部相邻地形成,从而即便在像发光装置100那样在基板1上配置多个发光元件2的情况下,也能够将后述的保护元件5配置于适当的位置。因此,能够防止正负两电极间的电压达到齐纳电压以上,从而能够适当地防止因施加过大的电压而导致发光元件2的元件破坏、性能恶化。
此外,金属部件40形成于基板1的上表面,并且从基板1的周边缘离开地形成于安装区域1a侧。即,从基板1的周边缘稍稍离开地设置于安装区域1a侧。通过将金属部件40设置于基板1的上表面并且将其设置为从基板1的周边缘离开,能够使正极3以及负极4从基板1的侧面以及背面离开,从而能够防止在驱动发光装置100时由沿面放电引起短路。
更具体而言,优选配线部3b、4b形成为,它们的一端部在图2所示的近似矩形状的安装区域1a的一边的范围内相邻。这样,通过以在安装区域1a的一边的范围内相邻的方式形成配线部3b、4b,能够确保用于将配线部3b、4b与发光元件2电连接的引线W的设置面积。因此,能够增加与配线部3b、4b连接的发光元件2个数、即作为串联连接以及并联连接的起点以及终点的发光元件2的个数,从而能够增加安装区域1a上的发光元件2的串联连接以及并联连接的列数。而且,通过这样增加串联连接以及并联连接的列数,能够在安装区域1a有限的面积内紧密地配置多个发光元件2,从而能够得到对于恒定的亮度降低了消耗电力的发光装置100、或者对于恒定的消耗电力提高了发光效率的发光装置100。
此外,优选配线部3b、4b形成为,它们的一端在图2所示的近似矩形状的安装区域1a的一边的范围内的中间地点相邻。由此,如图2所示,能够使配线部3b以及中继配线部8间的串联连接的列数与配线部4b以及中继配线部8间的串联连接的列数一致,因此,能够在安装区域1a有限的面积内紧密地配置多个发光元件2,从而能够得到对于恒定的亮度降低消耗电力的发光装置100、或者对于恒定的消耗电力提高了发光效率的发光装置100。
优选使用Au作为构成正极3以及负极4的金属部件40的材料。这是因为在后述使用提高了热传导性的Au作为引线W的材料的情况下能够稳固地接合相同材料的引线W。
使用非电解镀形成的方法作为构成正极3以及负极4的金属部件40的形成方法。此外,构成正极3以及负极4的金属部件40的厚度并无特别限定,可根据引线W的条数等、目的以及用途适当地进行选择。
此处,如图1以及图2所示,配线部3b、4b的一部分被后述的光反射树脂6覆盖。因此,即便在如上述那样利用容易吸收光的Au形成配线部3b、4b的情况下,从发光元件2射出的光也会被光反射树脂6反射而不会到达配线部3b、4b。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。
并且,通过利用光反射树脂6覆盖配线部3b、4b的一部分,能够保护该引线W远离尘芥、水分、外力等。此外,如图2所示,此处的配线部3b、4b的一部分是指配线部3b、4b中的、在安装区域1a的周围沿着安装区域1a的边形成的部分。
<镀覆用配线>
镀覆用配线31用于通过镀覆来形成金属膜30,镀覆用配线31的一端与金属膜30连接,并且另一端延伸地设置到基板1的侧面。
由此,能够从基板1的侧面与外部的电流源连接,而使电流流过镀覆用配线31,从而能够进行镀覆。镀覆用配线31的材料只要是导电性的材料即可,并无特别限定,例如能够使用W、Ag。
此处,如图5所示,镀覆用配线31设置于基板1的内部,并经由在基板1上形成的通孔SH与金属膜30导通(参照图2)。通过将镀覆用配线31配置于基板1的内部,能够使镀覆用配线31延伸至基板1的侧面而不受基板1上的金属部件40的配置所限制。另外,通过将比作为绝缘部件的基板1热传导率高的镀覆用配线31配置于基板1的内部,能够提高散热性。如图5(b)所示,可通过在通孔SH内填充导电性部件32进行镀覆用配线31与金属膜30的连接。此外,在图5(b)中,为了方便而仅以虚线部分示出了导电性部件32。可使用W、Ag等作为导电性部件32。可以利用与镀覆用配线31相同的材料与其一体地形成导电性部件32。此外,镀覆用配线31的宽度与通孔SH的宽度可以如图5(b)所示那样相同,但也可以使通孔SH的宽度比镀覆用配线31的宽度窄。
此处,如图5所示,从侧面露出是指镀覆用配线31的截面与基板1的侧面平行而仅使截面露出或镀覆用配线31在从基板1的侧面稍稍(例如1μm~8μm左右)进入到基板1的内侧(安装区域1a侧)的位置露出或镀覆用配线31的一部分从基板1的侧面露出。其中,特别优选镀覆用配线31的一部分从基板1的侧面露出。例如在与基板1的侧面相同的平面配置镀覆用配线31的端部。由此,镀覆用配线31的侧面也暴露在外部空气中,因此能够进一步提高散热性。另外,如图5所示,从防短路的观点出发,优选将镀覆用配线31设置于作为绝缘部件的基板1的内部。由此,在将基板1的背面载置于金属体的情况下,金属体与镀覆用配线31不接触,因此能够防止经由镀覆用配线31的短路。
并且,优选将基板1形成为具有一对对置的边和另外一对对置的边的规定形状,沿着上述对置的边形成正极3的衬垫部3a和负极4的衬垫部4a,并且使镀覆用配线31朝着上述另外的对置的边延伸配置。即,如图2所示,例如将基板1形成为长方形,以使衬垫部3a、4a的长度方向沿着基板1的一对对置的边(平行)的方式将衬垫部3a、4a形成为近似矩形状。并且,如图5所示,使镀覆用配线31朝着与该边呈直角的、另外一对对置的边延伸配置,即,以使镀覆用配线31沿着衬垫部3a、4a的长度方向(平行)的方式形成镀覆用配线31。
并且,优选在俯视观察下,正极3的衬垫部3a与负极4的衬垫部4a不与镀覆用配线31重合的方式进行这些配置。即,优选在从上面观察发光装置100的情况下,衬垫部3a、4a与镀覆用配线31形成于在横向上错开的位置。
通过形成这些结构,在驱动发光装置100时不会以镀覆用配线31为中继点向衬垫部3a、4a放电,因此能够防止由该放电导致的短路。
<保护元件>
保护元件5是用于保护由多个发光元件2构成的发光部20不因施加过大的电压而产生元件破坏、性能恶化的元件。如图2所示,保护元件5配置于正极3的配线部3b的一端部。但是,保护元件5也可以配置于负极4的配线部4b的一端部。
具体而言,保护元件5由若施加规定电压以上的电压则成为通电状态的齐纳二极管(Zener Diode)构成。虽然省略了的图示,但保护元件5与上述的发光元件2相同,是具有p电极和n电极的半导体元件,并以相对于发光元件2的p电极2A和n电极2B逆并联的方式通过引线W与负极4的配线部4b电连接。
由此,即便对正极3与负极4之间施加过大的电压而使该电压超过齐纳二极管的齐纳电压,发光元件2的正负两电极间也会保持齐纳电压而不会达到该齐纳电压以上。因此,通过具备保护元件5,能够防止正负两电极间的电压达到齐纳电压以上,从而能够适当地防止因施加过大的电压而导致产生发光元件2的元件破坏、性能恶化。
如图2所示,保护元件5被后述的光反射树脂6所覆盖。因此,可保护元件5以及与保护元件5连接的引线W远离尘芥、水分、外力等。此外,保护元件5的尺寸并无特别限定,可根据目的以及用途适当地进行选择。
<光反射树脂>
光反射树脂6用于反射从发光元件2射出的光。如图2所示,光反射树脂6以覆盖配线部3b、4b的一部分、中继配线部8、保护元件5以及与它们间连接的引线W的方式形成。因此,即使在如上述或者后述那样利用容易吸收光的Au形成配线部3b、4b、中继配线部8以及引线W的情况下,从发光元件2射出的光也会被光反射树脂6反射而不会到达配线部3b、4b、中继配线部8以及引线W。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。并且,通过利用光反射树脂6覆盖配线部3b、4b的一部分、中继配线部8、保护元件5以及与它们间连接的引线W,能够保护这些部件远离尘芥、水分、外力等。
如图1以及图2所示,光反射树脂6以包围基板1上的、形成有发光部20的安装区域1a的方式、即沿着安装区域1a的周边缘形成为四边框状。通过这样以包围安装区域1a的周围的方式形成光反射树脂6,能够利用光反射树脂6反射像例如从配置于图4的左右两侧的发光元件2射出的光那样的、朝向基板1的安装区域1a的周围的光。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。
另外,如图2所示,优选以覆盖安装区域1a的周边缘的一部分的方式形成光反射树脂6。这样,通过以覆盖安装区域1a的周边缘的一部分的方式形成光反射树脂6,从而在配线部3b、4b与安装区域1a上的金属膜30之间不会形成基板露出来的区域。因此,能够在形成有光反射树脂6的内部的区域反射所有从发光元件2射出的光,因此能够最大限度地减少出射光的损失,从而能够进一步提高发光装置100的光的导出效率。
优选使用绝缘材料作为光反射树脂6的材料。另外,为了确保某种程度的强度而能够使用例如热固化性树脂、热塑性树脂等。更具体而言,可列举酚醛树脂、环氧树脂、BT树脂、PPA、硅酮树脂等。另外,通过在作为这些树脂的母体的树脂中分散很难吸收来自发光元件2的光并且对于作为母体的树脂的折射率差较大的反射部件(例如TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO)等的粉末,能够高效地反射光。此外,光反射树脂6的尺寸并无特别限定,可根据目的以及用途适当地进行选择。另外,还能够在光反射树脂6的位置形成由与树脂不同的材料构成的光反射部件。
<密封部件>
密封部件7是用于保护在基板1上配置的发光元件2、保护元件5、金属膜30以及引线W等远离尘芥、水分、外力等的部件。如图1、图2以及图4所示,通过在基板1上且是在光反射树脂6的内侧、即由光反射树脂6包围的安装区域1a内填充树脂而形成密封部件7。
优选可使来自发光元件2的光透过的、具有透光性的材料作为密封部件7的材料。作为具体的材料可列举硅酮树脂、环氧树脂、尿素树脂等。另外,除了这样的材料之外,还能够根据需要而含有着色剂、光扩散剂、填充剂、荧光部件等的材料。
此外,密封部件7可形成为单一的部件,或者可形成为两层以上的多个层。另外,密封部件7的填充量是可覆盖在由光反射树脂6包围的安装区域1a内配置的发光元件2、保护元件5、金属膜30以及引线W等的量即可。另外,在使密封部件7具有透镜功能的情况下,可以使密封部件7的表面隆起而形成炮弹形状、凸透镜形状。
<荧光部件>
密封部件7中作为波长转换部件可含有吸收来自发光元件2的光的至少一部分而产生具有不同波长的光的荧光部件。优选将来自发光元件2的光转换为更长波长的部件作为荧光部件。另外,荧光部件可以是将一种荧光物质等形成为单层的结构,也可是将两种以上的荧光物质等混合后的物质形成为单层的结构。或者,可以是将含有一种荧光物质等的单层层叠为双层以上的结构,还可以是将两种以上的荧光物质等分别混合后的单层层叠为双层以上的结构。作为荧光部件的具体材料例如能够使用将钇、铝以及石榴石混合后的YAG(钇铝石榴石)系荧光体、主要通过Eu、Ce等镧系元素而活化的氮化物系荧光体、氮氧化物系荧光体。
<中继配线部>
中继配线部8用于中继正极3与负极4之间的配线。如图2所示,中继配线部8由基板1上的金属部件构成。如图2所示,中继配线部8在安装区域1a的周围沿着该安装区域1a的一边直线形地形成。
如图2所示,中继配线部8被光反射树脂6所覆盖。因此,即便在如后述那样使用容易吸收光的Au作为构成中继配线部8的金属部件的情况下,从发光元件2射出的光也会被光反射树脂6反射而不会到达中继配线部8。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。并且,通过利用光反射树脂6覆盖中继配线部8,能够保护该中继配线部8远离尘芥、水分、外力。
与正极3以及负极4相同,优选使用Au作为构成中继配线部8的金属部件的材料。这是因为在如后述那样使用提高了热传导性的Au作为引线W的材料的情况下,能够稳固地接合相同材料的引线W。
与正极3以及负极4相同地使用通过非电解镀形成的方法作为构成中继配线部8的金属部件的形成方法。此外,构成中继配线部8的金属部件的厚度并无特别限定,可根据引线W的数等、目的以及用途适当地进行选择。
在实施方式所涉及的发光装置100中,通过这样在安装区域1a的周围形成中继配线部8,并且以该中继配线部8为界朝向相反地配置发光元件2,能够在安装区域1a有限的面积内增加串联连接以及并联连接的发光元件2的个数,而不会使将发光元件2彼此连接的配线变得复杂。并且,能够在安装区域1a有限的面积内紧密地配置多个发光元件2,从而能够得到对于恒定的亮度降低了消耗电力的发光装置100、或者对于恒定的消耗电力提高了发光效率的发光装置100。
<引线>
引线W是用于将发光元件2、保护元件5等电子部件与正极3、负极4以及中继配线部8等电连接的导电性的配线。可列举使用了Au、Cu(铜)、Pt(白金)、Al(铝)等金属以及这些金属的合金的材料作为引线W的材料,特别优选使用热传导率等优异的Au。此外,引线W的直径并无特别限定,可根据目的以及用途适当地进行选择。
此处,如图2所示,引线W与正极3、负极4以及中继配线部8的连接部分被光反射树脂6所覆盖。因此,如上所述,即便在使用容易吸收光的Au作为构成引线W的材料的情况下,从发光元件2射出的光也会被光反射树脂6反射而不会被引线W吸收。因此,能够减少出射光的损失,从而能够提高发光装置100的光的导出效率。并且,通过利用光反射树脂6覆盖引线W与正极3、负极4以及中继配线部8的连接部分,能够保护该引线W远离尘芥、水分、外力等。此外,从发光装置100导出的光是指如图1或者图4所示那样从被光反射树脂6围起来的密封部件7的表面导出的光。即,对于发光装置100而言,密封部件7的表面为发光面。
[发光装置的动作]
根据以上说明的发光装置100,在驱动发光装置100时,从发光元件2朝各个方向发出的光中的、朝上方发出的光被导出到发光装置100的上方的外部。另外,朝下方、横向等发出的光被基板1的安装区域1a的底面、侧面反射而从发光装置100的上方被导出。此时,在基板1的底面、即安装区域1a覆盖有金属膜30,在安装区域1a的周围形成有光反射树脂6,因此,可抑制该部位对光的吸收,并且可利用金属膜30、光反射树脂6反射光。由此,可高效地导出来自发光元件2的光。
《发光装置的制造方法》
接下来,此处以图1~图5的方式为例并适当地参照附图对本发明的实施方式所涉及的发光装置的制造方法进行说明。
本发明的发光装置100的制造方法包括:基板制作工序、镀覆工序、管芯焊接工序、以及引线接合工序。另外,可以在引线接合工序之后包括进行的光反射树脂形成工序、密封部件填充工序。此外,此处还可以包括保护元件接合工序。
以下,对各工序进行说明。此外,发光装置的结构如上述说明所述,故此处适当地省略说明。
<基板制作工序>
基板制作工序是对形成有镀覆用配线31的基板1进行制作的工序。
在基板制作工序中,通过图案印刻而将基板1上的成为安装区域1a、正极3以及负极4的部位形成规定的形状。另外,在基板制作工序中,形成镀覆用配线31,该镀覆用配线31用于通过电解镀而在基板1上的安装区域1a形成金属膜30。如图5所示,通过印刷等方法能够在基板1的内部、即下部基板1B的上表面形成镀覆用配线31。
此外,通过电解镀、非电解镀、阴极溅镀等方法预先在安装区域1a、形成正极3以及负极4的部位等实施镀覆的部位形成Ni膜作为基底层。而且,在镀覆工序中,在该Ni基底层的上实施镀覆。
并且,如图2所示,在基板1上形成用于将内部的镀覆用配线31与金属膜30电连接的通孔SH。此外,在通孔SH内填充W并与镀覆用配线31连接后,利用金属膜30覆盖通孔SH。如图5(b)所示,将上部基板1A与下部基板1B重叠而成为一个基板。
<镀覆工序>
镀覆工序是通过非电解镀在形成有镀覆用配线31的基板1上形成构成正极3以及负极4的金属部件40,并且通过电解镀在基板1上的安装区域1a形成金属膜30的工序。另外,在设置了中继配线部8的情况下,利用与形成正极3以及负极4的工序相同的工序形成金属部件。
此处,虽然并不对通过非电解镀形成金属部件40以及通过电解镀形成金属膜30的顺序进行规定,但优选首先通过非电解镀形成构成正极3以及负极4的金属部件40并且在安装区域1a也形成金属部件40,然后通过电解镀在安装区域1a的金属部件40上形成金属膜30。
在先通过电解镀形成金属膜30然后通过非电解镀形成金属部件40的情况下,为了防止金属膜30被金属部件40所覆盖而需要使用掩膜等。因此,制造工序变得复杂。另一方面,如果在通过非电解镀形成金属部件40后通过电解镀形成金属膜30,则在安装区域1a的金属部件40上形成金属膜30,因此无需使用掩膜等。并且,由于经由金属部件40设置金属膜30,所以能够提高金属膜30的平坦性,并提高来自发光元件2的光的导出效率。
非电解镀、电解镀的方法并无特别限定,利用现有公知的方法进行即可。
<管芯焊接工序>
管芯焊接工序是在金属膜30上载置发光元件2的工序。管芯焊接工序由发光元件载置工序和加热工序构成。
[发光元件载置工序]
发光元件载置工序是经由接合部件(省略图示)将发光元件2载置在基板1上(金属膜30上)的工序。
发光元件2通过接合部件与基板1上的金属膜30接合。此外,可以在发光元件2的背面预先涂覆熔剂。此处,以夹在金属膜30与发光元件2之间的方式设置接合部件即可,因此,可以在金属膜30中的、载置发光元件2的区域设置接合部件,也可以在发光元件2侧设置接合部件。或者,可以在这两方均设置接合部件。
在将液状或者膏状的接合部件设置在金属膜30上的情况下,可根据粘度等从浇灌法、印刷法、转印法等方法中适当地进行选择。接着,在设置有接合部件的位置载置发光元件2。此外,在使用固体状的接合部件的情况下,在载置固体状的接合部件后,也能够以与使用液状或者膏状的接合部件的情况相同的要领在金属膜30上载置发光元件2。另外,可以通过进行加热等使固体状、膏状的接合部件熔化一次,从而将发光元件2固定于金属膜30上的所希望的位置。
[加热工序]
加热工序是在载置发光元件2后对接合部件加热而将发光元件2接合在基板1上(金属膜30上)的工序。
接合部件可以是绝缘性部件,以比可使接合部件的至少一部挥发的温度还高的温度进行加热工序中的加热。另外,在接合部件含有热固化性树脂的情况下,优选加热到可引起热固化性树脂的固化的温度以上。通过这样进行加热,能够利用热固化性树脂将发光元件2接合并固定。并且,在使用例如含有松香的树脂组合物、低熔点的金属作为接合部件时,在金属膜30上载置有该低熔点的金属的情况下,优选加热到可使该低熔点的金属熔融的温度以上。
另外,在加热工序中,还能够在上述加热之后进行清洗工序。
例如,在接合部件中使用了树脂组合物的情况下,还可以在通过加热使树脂组合物的一部分挥发而消失后,通过清洗等去除残留的树脂组合物(残留接合部件清洗工序)。特别是在树脂组合物含有松香的情况下,优选在加热后进行清洗。作为清洗液优选使用乙二醇酯系有机溶剂等。
<保护元件接合工序>
保护元件接合工序是将保护元件5载置并接合在正极3的配线部3b上的工序。
保护元件5的接合可以与发光元件2的接合同时进行,但也可以比发光元件2的接合先进行或者后进行。载置并接合保护元件5的方法与上述管芯焊接工序相同,故在此处省略说明。
<引线接合工序>
引线接合工序是在管芯焊接工序之后利用引线W将金属部件40的正极3与位于发光元件2上部的电极端子(电极衬垫)电连接的工序。同样也是利用引线W将位于发光元件2上部的电极端子(电极衬垫)与金属部件40的负极4电连接的工序。并且,在该工序中,分别经由电极端子(电极衬垫)将多个发光元件2连接。另外,在该工序中还可以进行保护元件5与负极4的电连接。即,利用引线W将位于保护元件5上部的电极端子与负极4连接。引线W的连接方法并无特别限定,使用常用的方法进行即可。
<光反射树脂形成工序>
光反射树脂形成工序是在引线接合工序之后沿着安装区域1a的周边缘以至少覆盖正极3以及负极4的配线部3b、4b的方式形成光反射树脂6的工序。
例如能够利用树脂排出装置(省略图示)进行光反射树脂6的形成该树脂排出装置可在被固定的基板1的上侧相对于基板1在上下方向或者水平方向等移动(可动)(参照日本特开2009-182307号公报)。
即,通过一边使填充有树脂的树脂排出装置从其前端的喷嘴排出液体树脂一边使其移动,来在发光元件2的附近形成光反射树脂6。能够根据所使用的树脂的粘度、温度等适当地调节树脂排出装置的移动速度。为了使形成的多个光反射树脂6均形成大致相同的宽度,优选至少在排出树脂的过程中以恒定的速度移动。在移动中暂时中断排出树脂的情况下等,能够改变其间的移动速度。优选将树脂的排出量也设为恒定。并且,优选将树脂排出装置的移动速度和树脂的排出量均设为恒定。通过使排出时受到的压力等恒定等,能够对排出量进行调节。
<密封部件填充工序>
密封部件填充工序是在光反射树脂6的内侧填充用于覆盖发光元件2、金属膜30的透光性的密封部件7的工序。
即,通过向由形成在基板1上的光反射树脂6构成的壁部的内侧注入熔融树脂,然后通过加热、光照射等使该树脂固化来形成用于覆盖发光元件2、保护元件5、金属膜30以及引线W等的密封部件7。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围进行变更。
即,上述所示的发光装置的方式例示用于将本发明的技术思想具体化的发光装置,本发明并不将发光装置限定于上述的方式。另外,并非将权利要求的范围所示的部件等特定为实施方式的部件。特别是实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等,只要没有明确的记载,就不是将本发明的范围仅限于此的意图,而只是简单的说明例。
例如,作为其他实施方式可以是以下的结构。
[其他实施方式]
如图6所示,可以利用一张基板构成基板1,也可以是在基板1的下部形成在内部设置的镀覆用配线31的结构。如果将基板1设为一张基板,则能够利用一张基板构成基板1而无需如图5(b)所示将两张基板(上部基板1A、下部基板1B)重叠,从而能够简化制造工序。而且,通过将镀覆用配线31形成于基板1的下部,能够提高散热性。
另外,如图7所示,在发光装置101中,镀覆用配线31可以是设置于基板1的上表面的结构。根据这样的结构,能够简单地形成镀覆用配线31。而且,在这种情况下还能够将基板1设为一张基板。此外,为了便于说明,在图7的主视图中用线仅示出了光反射树脂6的外形,并示出了透视的状态。
并且,虽未图示,但可以是利用导电性的引线W将在安装区域1a的横向相邻的发光元件2彼此电连接的串联连接。即,处于利用引线W将相邻的发光元件2的p电极2A与n电极2B电连接的状态。通过形成这样的结构,能够发光装置的制造容易、简化。除此之外,只要能够实现发光装置的结构,发光元件2与引线W的连接状态、发光元件2与正极3以及负极4的连接状态等可以为任意连接状态。
在发光装置的制造方法中,在如上所述改变镀覆用配线31的形成位置、基板1的结构的情况下,在上述基板制作工序中以形成这些结构的方式制作基板1。
并且,在发光装置的制造方法中,在进行本发明时,在不对上述各工序造成负面影响的范围内,在上述各工序之间或者前后可以包括除了上述的工序以外的工序。例如,可以包括清洗基板的基板清洗工序、去除垃圾等废物的废物去除工序、调节发光元件、保护元件的载置位置的载置位置调节工序等其他工序。
符号说明:
1...基板;1A...上部基板;1B...下部基板;1a...安装区域;2...发光元件;2A...p电极;2Aa...p电极衬垫;2Ab...延伸导电部;2B...n电极;2Ba...n电极衬垫;2Bb...延伸导电部;3...正极;3a...衬垫部;3b...配线部;4...负极;4a...衬垫部;4b...配线部;5...保护元件;6...光反射树脂;7...密封部件;8...中继配线部;20...发光部;30...金属膜;31...镀覆用配线;32...导电性部件;40...金属部件;100、101...发光装置;CM...阴极标记;SH...通孔;W...引线。
Claims (12)
1.一种发光装置,其特征在于,
该发光装置具备:
基板;
金属膜,其设置于所述基板上的安装区域;
发光部,其由载置在所述金属膜上的多个发光元件构成;
金属部件,其形成在所述基板上,并构成正极以及负极,所述正极以及负极分别具有衬垫部和配线部,并经由该配线部向所述发光元件施加电压;以及
镀覆用配线,其与所述金属膜连接,并延伸设置到所述基板的侧面,
所述金属膜与所述金属部件独立地设置,
所述正极的配线部以及所述负极的配线部沿着所述安装区域形成于周围,
所述金属部件从所述基板的周边缘离开而形成于所述基板的所述安装区域侧。
2.根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
所述镀覆用配线设置于所述基板的内部,并经由形成于所述基板的通孔与所述金属膜导通。
3.根据权利要求2所述的发光装置,其特征在于,
所述基板的内部的镀覆用配线的一部分从所述基板的侧面露出。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述基板形成为如下的规定形状,即,具有一对对置的边和另外一对对置的边,
所述正极的衬垫部与所述负极的衬垫部沿着所述对置的边形成,所述镀覆用配线朝着所述另外的对置的边而延伸设置。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的发光装置,其特征在于,
俯视观察下,所述正极的衬垫部和所述负极的衬垫部与所述镀覆用配线不重合。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述金属膜对所述发光元件的发光的反射率比所述金属部件高。
7.根据权利要求6所述的发光装置,其特征在于,
使用Ag作为所述金属膜,使用Au作为所述金属部件。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的发光装置,其特征在于,
以沿着所述安装区域的周边缘且至少覆盖所述配线部的方式形成光反射树脂,在所述光反射树脂的内侧填充有包覆所述发光元件和所述金属膜的透光性的密封部件。
9.一种发光装置的制造方法,其特征在于,包括:
基板制作工序,在该工序中,制作形成有镀覆用配线的基板;
镀覆工序,在该工序中,通过非电解镀在形成有所述镀覆用配线的基板上形成构成正极以及负极的金属部件,并且,通过电解镀在所述基板上的安装区域形成金属膜;
管芯焊接工序,在该工序中,在所述金属膜上载置发光元件;以及
引线接合工序,在所述管芯焊接工序后,利用引线将所述正极以及所述负极与所述发光元件的电极端子电连接。
10.根据权利要求9所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
在所述镀覆工序中,通过非电解镀形成构成所述正极以及所述负极的金属部件,并且在所述安装区域也形成金属部件,然后,通过电解镀在所述安装区域的金属部件上形成金属膜。
11.根据权利要求9或10所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
在所述引线接合工序之后还包括光反射树脂形成工序,在该光反射树脂形成工序中,以沿着所述安装区域的周边缘且至少覆盖所述正极以及所述负极的配线部的方式形成光反射树脂。
12.根据权利要求11所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
包括密封部件填充工序,在该工序中,在所述光反射树脂的内侧填充用于包覆所述发光元件和所述金属膜的透光性的密封部件。
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