JP2008084943A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた信頼性と光学特性とを有する発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の発光装置は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面側に載置された発光素子と、前記発光素子が載置される領域以外の前記上面側から底面側に窪んだ第１の凹状開口部と、前記第１の凹状開口部内に収容された保護素子と、を有する発光装置であって、前記第１の凹状開口部は、前記発光素子からの光を反射することが可能な光反射性部材にて封止されており、前記光反射性部材および前記発光素子は、前記発光素子からの光を透過することが可能な透光性部材にて被覆されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の発光装置は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面側に載置された発光素子と、前記発光素子が載置される領域以外の前記上面側から底面側に窪んだ第１の凹状開口部と、前記第１の凹状開口部内に収容された保護素子と、を有する発光装置であって、前記第１の凹状開口部は、前記発光素子からの光を反射することが可能な光反射性部材にて封止されており、前記光反射性部材および前記発光素子は、前記発光素子からの光を透過することが可能な透光性部材にて被覆されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型発光装置に関する。
発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
このような表面実装型発光装置において、静電耐圧に対してより強いものが要求される場合、発光装置内にツェナーダイオード等の保護素子が発光素子に隣接して電気的に接続されている。
例えば、絶縁性基板の上面に第１および第２の電極が設けられ、第１の電極の先端部に上面側に正負一対の電極を有するＬＥＤチップが固定され、ＬＥＤチップの一方の電極は第１の電極と、他方の電極は第２の電極と、それぞれワイヤにて接続されている。さらに、第２の電極の先端部に上下両面にそれぞれ電極を有する保護素子チップが載置され、保護素子の上面側の電極は第１の電極とワイヤにて接続され、下面側の電極は第２の電極と導電性接着剤にて接続されている。
特開平１１−５４８０４号公報
さらに、上記特許文献１では、保護素子の高さが発光素子の高さより低くなるように、保護素子の下に凹部を形成して凹部内に保護素子を載置すれば、保護素子による光の遮断の影響を少なくすることができることが開示されている。
しかしながら、保護素子の下に凹部を形成して凹部内に保護素子を載置すると、上方に載置された発光素子の端面方向から発光する光の一部が凹部内に閉じこめられることから、発光装置の外部への光の取り出し効率が低下する。さらに、保護素子のボディカラーが光吸収系の場合は、閉じこめられた光が保護素子により吸収されてしまうことから、発光装置の出力が著しく低下する。
そこで本発明は、優れた信頼性と光学特性とを有する発光装置を提供することを目的とする。
本発明の発光装置は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面側に載置された発光素子と、前記発光素子が載置される領域以外の前記上面側から底面側に窪んだ第１の凹状開口部と、前記第１の凹状開口部内に収容された保護素子と、を有する発光装置であって、前記第１の凹状開口部は、前記発光素子からの光を反射することが可能な光反射性部材にて封止されており、前記光反射性部材および前記発光素子は、前記発光素子からの光を透過することが可能な透光性部材にて被覆されていることを特徴とする。
また、前記光反射性部材は、前記絶縁性基板の主材料と同一材料を有していることが好ましい。
前記第１の凹状開口部は、前記絶縁性基板のほぼ中央に配置されている場合、前記第１の凹状開口部を囲むように前記発光素子が複数載置されていることが好ましい。
また、前記光反射性部材は、前記絶縁性基板の上面から発光素子の上面の位置まで突出しており、前記透光性部材は、前記発光素子からの光を他の光に変換することが可能な波長変換部材を有していることが好ましい。
前記絶縁性基板は、上面に前記発光素子と電気的に接続された第１および第２の電極を有し、前記第１の凹状開口部の底面に前記保護素子と電気的に接続され且つ前記第１および第２の電極とそれぞれ電気的に繋がった第３および第４の電極を有していることが好ましい。
また、前記保護素子は、前記第３および第４の電極の少なくとも一方とワイヤにて電気的に接続されており、前記ワイヤは、前記第１の凹状開口部内に収容されていることが好ましい。
本発明の発光装置は、絶縁性基板において、発光素子の載置面から窪んだ第１の凹状開口部内に保護素子が収納され、かつ、第１の凹状開口部を光り反射性部材で埋められていることから、優れた信頼性と光学特性とを有することができる。
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術的思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明の発光装置を以下に限定するものではない。 また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
図１は、本発明の発光装置の模式的斜視図であり、図２は、図１の模式的平面図、図３は図２のＡ−Ａ線における模式的断面図である。また、図４は、第２の実施の形態の発光装置の模式的断面図である。さらに図５および図６は、それぞれ本発明の第３および第４の実施の形態の発光装置の模式的斜視図である。
本実施の形態の発光装置は、主として、発光素子１０１と、上面側から底面側に窪んだ第１の凹状開口部１０６を有する絶縁性基板１０３と、第１の凹状開口部内に収納される保護素子１０４と、第１の凹状開口部１０６内に充填される光反射性部材１１０と、絶縁性基板１０３の上面側を封止する透光性部材と１０５とから構成される。ここで本明細書において、各部材の上面とは、絶縁性基板１０３の発光素子１０１が搭載される側にある面を上面とし、上面と対向する面を底面とする。
（発光素子１０１）
発光素子１０１は、通常、半導体発光素子であり、特に、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
発光素子１０１は、通常、半導体発光素子であり、特に、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
発光素子１０１は、後述する絶縁性基板１０３の上面側に接合部材によって固定される。本実施の形態では、発光素子１０１は絶縁性基板１０３の上面に形成された第１の電極１０２ａや第２の電極１０２ｂの上面に固定されているが、これに限定されるものではなく、絶縁性基板１０３の上面に直接実装してもよい。また、発光素子１０１と絶縁性基板１０３との界面に光反射面を形成することが好ましく、これにより発光装置の放熱性および光取り出し効率を高めることができる。
接合部材は、例えば、青及び緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させて形成された発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等があげられる。また、発光素子１０１からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子の底面にＡｌメッキをし、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材、導電性ペーストなどを接合材料として用いてもよい。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、後述する第１の電極または第２の電極の上面上に銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によって固定することができる。
本発明の発光装置において、発光素子は、１つであってもよいし、本実施の形態のように複数個搭載されていてもよい。この場合、光度を向上させるために、同じ発光色の光を発する発光素子を複数個組み合わせてもよい。また、例えば、ＲＢＧに対応するように、発光色の異なる発光素子を複数個組み合わせることにより、色再現性を向上させることができる。
（絶縁性基板１０３）
本実施の形態の発光装置１００において、絶縁性基板１０３は、上面が略正方形である薄型直方体であり、略中央部に上面側から底面側へ凹んだ第１の凹状開口部１０６が形成されている。また、絶縁性基板の上面には、それぞれ離間して第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂが形成されており、これらが第１の凹状開口部を囲むように２対配置されている。また、凹状開口部１０６の底面には、前記第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂとそれぞれ電気的に繋がった第３の電極および第４の電極１０７ａ，１０７ｂが離間して形成されており、それぞれに保護素子１０４が１つずつ載置されている。ここで、本発明において、絶縁性基板１０３、凹状開口部１０６、および各電極の形状や個数は、目的に合わせて種々選択することができる。さらに、発光素子１０１の載置面下方にヒートシンクを挿入してもよく、これにより、発光装置に蓄積された熱を実装する回路基板側に効率よく熱引きすることができる。
本実施の形態の発光装置１００において、絶縁性基板１０３は、上面が略正方形である薄型直方体であり、略中央部に上面側から底面側へ凹んだ第１の凹状開口部１０６が形成されている。また、絶縁性基板の上面には、それぞれ離間して第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂが形成されており、これらが第１の凹状開口部を囲むように２対配置されている。また、凹状開口部１０６の底面には、前記第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂとそれぞれ電気的に繋がった第３の電極および第４の電極１０７ａ，１０７ｂが離間して形成されており、それぞれに保護素子１０４が１つずつ載置されている。ここで、本発明において、絶縁性基板１０３、凹状開口部１０６、および各電極の形状や個数は、目的に合わせて種々選択することができる。さらに、発光素子１０１の載置面下方にヒートシンクを挿入してもよく、これにより、発光装置に蓄積された熱を実装する回路基板側に効率よく熱引きすることができる。
絶縁性基板１０３の材料として、樹脂基板や、有機物に無機物が含有されてなるガラスエポキシ基板などのハイブリッド基板、セラミック基板などの無機物基板などを用いることができる。特に、高耐熱性、高耐候性が望まれる場合、ハイブリッド基板や無機物基板を用いることが好ましい。
本発明の発光装置は、絶縁性基板１０３に他の部材を複数組み立て加工して発光装置の集合体を形成した後、個々に分割することで、複数の発光装置をコスト安く得ることができる。また、高いコントラストが要求される発光装置を形成する場合は、絶縁性基板の母材自体にＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３などを含有させることにより、暗色系の絶縁性基板とすることが好ましい。
セラミック基板の主材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。これらの主材料に焼結助剤などが加え、焼結することでセラミック基板が得られる。例えば、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され１５００〜１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。このようなセラミック基板は、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。
（第１の凹状開口部１０６）
本実施の形態の発光装置１００は、絶縁性基板１０３の上面において、発光素子１０１が搭載される領域以外の上面側から底面側へ窪んだ第１の凹状開口部１０６を有しており、前記第１の凹状開口部１０６内に保護素子１０４が収納されている。本実施の形態において、第１の凹状開口部１０６は、平面視が略長方形で形成されているが、これに限定されるものではなく、搭載される保護素子１０４を収納することができればよい。例えば、搭載する保護素子１０４の形状や個数に応じて、円、楕円、三角形、四角形、又はこれらに近似する形状を上面形状とする凹状開口部とすることができる。また、第１の凹状開口部１０６の幅や深さ等も、同じく搭載する保護素子１０４の種類や個数、それらのボンディング方法等によって適宜調整することができる。なお、この第１の凹状開口部の底面及び／又は側面は、エンボス加工又はプラズマ処理などで、接着面積を増加させることが好ましく、これにより後述する光反射性部材との密着性を向上させることができる。
本実施の形態の発光装置１００は、絶縁性基板１０３の上面において、発光素子１０１が搭載される領域以外の上面側から底面側へ窪んだ第１の凹状開口部１０６を有しており、前記第１の凹状開口部１０６内に保護素子１０４が収納されている。本実施の形態において、第１の凹状開口部１０６は、平面視が略長方形で形成されているが、これに限定されるものではなく、搭載される保護素子１０４を収納することができればよい。例えば、搭載する保護素子１０４の形状や個数に応じて、円、楕円、三角形、四角形、又はこれらに近似する形状を上面形状とする凹状開口部とすることができる。また、第１の凹状開口部１０６の幅や深さ等も、同じく搭載する保護素子１０４の種類や個数、それらのボンディング方法等によって適宜調整することができる。なお、この第１の凹状開口部の底面及び／又は側面は、エンボス加工又はプラズマ処理などで、接着面積を増加させることが好ましく、これにより後述する光反射性部材との密着性を向上させることができる。
（保護素子１０４）
第１の凹状開口部内に収容される保護素子１０４は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。
第１の凹状開口部内に収容される保護素子１０４は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。
（光反射性部材１１０）
第１の凹状開口部を封じる光反射性部材１１０は、少なくとも表面が前記発光素子１０１からの光を反射することが可能な材料にて構成されていれば良い。また、第１の凹状開口部内全体を光反射性部材にて充填する場合は、絶縁性の光反射性部材を用いる材料を用いることが必要となる。ここで、光反射性部材とは、ＪＩＳ規格に基づき、搭載する発光素子からの光を６０°で入射したときの鏡面反射率が％となる屈折率１．５６７のガラス面を光沢度０と規定した際の日本電色工業株式会社製ＶＳＲ３００Ａ微小面色差計で測定した値が９０％以上のものをいい、具体的材料として、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどを用いることができる。さらに、光反射性部材は、前記絶縁性基板の主材料と同一材料を有していることが好ましく、これにより熱応力に対して強い発光装置が得られる。
第１の凹状開口部を封じる光反射性部材１１０は、少なくとも表面が前記発光素子１０１からの光を反射することが可能な材料にて構成されていれば良い。また、第１の凹状開口部内全体を光反射性部材にて充填する場合は、絶縁性の光反射性部材を用いる材料を用いることが必要となる。ここで、光反射性部材とは、ＪＩＳ規格に基づき、搭載する発光素子からの光を６０°で入射したときの鏡面反射率が％となる屈折率１．５６７のガラス面を光沢度０と規定した際の日本電色工業株式会社製ＶＳＲ３００Ａ微小面色差計で測定した値が９０％以上のものをいい、具体的材料として、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどを用いることができる。さらに、光反射性部材は、前記絶縁性基板の主材料と同一材料を有していることが好ましく、これにより熱応力に対して強い発光装置が得られる。
また、本実施の発光装置は、平面視において、保護素子１０４が収容され光反射性部材１１０にて封止された第１の凹状開口部１０６は前記絶縁性基板のほぼ中央に配置されており、前記第１の凹状開口部１０６を囲むように発光素子１０１が複数載置されている。このように、複数の発光素子１０１が離間して載置された場合、各発光素子１０１が対向した領域の発光強度が低くなり、ドット感が強い発光となる傾向があるが、本実施の形態のように上記対向する領域に光反射性部材１１０を配置することにより均一な発光を得ることができる。さらに、光反射性部材１１０および発光素子１０１を被覆する透光性部材１０５に前記発光素子１０１からの光を他の光に変換することが可能な波長変換部材が含有されている場合、前記光反射性部材１１０は前記絶縁性基板の上面から発光素子の上面の位置まで突出していることが好ましい。これにより、上記対向する領域に波長変換部材が偏在することによる色むらを抑制することができる。
一方、図５および図６に示すように、平面視において複数の発光素子１０１を絶縁性基板のほぼ中央に接近して配置した場合、絶縁性基板１０３の一方の端部に第１の凹状開口部を設け、他方の端部に第２の凹状開口部を設けることが好ましい。これにより、発光素子１０１のそれぞれ外部方向に発光される光を両側に配置された光反射性部材１１０にてバランス良く発光観測面側に取り出すことができる。ここで前記第２の凹状開口部は、光反射性部材にて封止されていればよく、保護素子が搭載されていなくてもよい。また、第１の凹状開口部と同様に、どのような形状、大きさ、深さであってもよく、内面に接着面積を増加させるような加工等が施されていることが好ましい。
（電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１０９ａ，１０９ｂ）
本実施の形態の発光装置は、少なくとも絶縁性基板の上面側から底面側まで電気的に繋がったカソード電極とアノード電極とを有しており、それらの一部が絶縁性基板の上面、第１の凹状開口部の底面、および絶縁性基板の底面から露出している。これらの形状は、特に限定されず、搭載する発光素子１０１や保護素子１０４の個数や種類、大きさ、また、回路基板の配線形状などにより、適宜変更することができる。
本実施の形態の発光装置は、少なくとも絶縁性基板の上面側から底面側まで電気的に繋がったカソード電極とアノード電極とを有しており、それらの一部が絶縁性基板の上面、第１の凹状開口部の底面、および絶縁性基板の底面から露出している。これらの形状は、特に限定されず、搭載する発光素子１０１や保護素子１０４の個数や種類、大きさ、また、回路基板の配線形状などにより、適宜変更することができる。
電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１０９ａ，１０９ｂの材料は、導電性を有していれば特に限定されず、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。また、第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂの最表面は、搭載する発光素子１０１からの光に対して高い反射率を有する部材にて被覆されていることが好ましい。
また、絶縁性基板１０３の上面に前記発光素子１０１と電気的に接続された第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂを有し、前記第１の凹状開口部１０６の底面に前記保護素子１０４と電気的に接続され且つ前記第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂとそれぞれ電気的に繋がった第３および第４の電極１０７ａ，１０７ｂを有していることが好ましく、このように、発光素子１０１と保護素子１０４との熱引き経路を別途設けることにより、信頼性の高い発光装置が得られる。また、前記第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂは、後述する透光性部材１０５に被覆されていることが好ましく、これにより発光装置の劣化を抑制することができる。一方、外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂは、表面に露出していることから、金やステンレスなどの酸化防止性金属で構成されていることが好ましく、このような材料からなる酸化防止膜が表面に形成されていても同様の効果が得られる。
また、発光素子１０１の近傍に形成される第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂは、少なくとも最表面がクロムや銀などの高光反射性金属で構成されていることが好ましく、これにより、発光装置の光の取り出し効率を高めることができる。また、第１および第２の電極１０２ａ，１０２ｂの表面に、銀色又は白色の表面処理等によって鏡面状態に仕上げることでも同様の効果を得ることができる。
（透光性部材１０５）
本実施の形態において、透光性部材１０５は、発光素子１０１および絶縁性基板１０３の上面側を被覆しており、外部環境からの外力や水分などから発光素子１０１および保護素子１０４を保護するものである。また、発光素子１０１からの光を効率よく外部に放出させるためのものでもある。このような、透光性部材１０５を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１０１を配置させた場合は、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、透光性部材１０５中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、前述したように、発光素子１０１からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質を含有させることもできる。
本実施の形態において、透光性部材１０５は、発光素子１０１および絶縁性基板１０３の上面側を被覆しており、外部環境からの外力や水分などから発光素子１０１および保護素子１０４を保護するものである。また、発光素子１０１からの光を効率よく外部に放出させるためのものでもある。このような、透光性部材１０５を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１０１を配置させた場合は、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、透光性部材１０５中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、前述したように、発光素子１０１からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質を含有させることもできる。
透光性部材１０５の形状は、発光素子１０１と保護素子１０４を封止している光反射性部材１１０とを覆っていれば特に限定されず、目的に応じて種々変更することができる。図５および図６に示すように、凸部と該凸部の側方に延在する平坦部とを有し、透光性部材の側面が絶縁性基板の側面とほぼ平行な形状とした場合、透光性部材１０５の側方部分に熱応力が集中しやすいことから、保護素子１０４は第１の凹状開口部内１０６に載置され、且つ、第１の凹部開口部内底面に設けられた第３および第４の電極１０７ａ，１０７ｂと電気的に接続されていることが好ましい。これにより、厳しい環境下で使用しても信頼性を保持することができる
透光性部材１０５中に蛍光物質を含有させる場合、透光性部材１０５は耐熱性および耐光性に優れ、紫外線を含む短波長の高エネルギー光に曝されても着色劣化しにくいシリコーン樹脂や変性シリコーン樹脂であることが好ましく、これにより色ズレや色ムラの発生が抑制される。本形態に利用することができる蛍光物質は、発光素子１０１の光を変換させるものであり、発光素子１０１からの光をより長波長に変換させるものの方が効率がよい。発光素子１０１からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体やＣａ２Ｓｉ５Ｎ８蛍光体が好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によってＬＥＤチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。
（波長変換部材４１０）
また、図６のように、透光性部材１０５と発光素子１０１との間に、別途波長変換部材４１０を設けてもよい。この場合、波長変換部材４１０は、保護素子１０４を被覆しないように発光素子１０１の周辺のみを被覆し、さらにその上方の透光性部材１０５の形状が波長変換部材１０４を覆うように凸部を有していることが好ましい。これにより、波長変換部材１０４の側方から発光された光を効率よく取り出すことが可能な発光装置が得られる。
また、図６のように、透光性部材１０５と発光素子１０１との間に、別途波長変換部材４１０を設けてもよい。この場合、波長変換部材４１０は、保護素子１０４を被覆しないように発光素子１０１の周辺のみを被覆し、さらにその上方の透光性部材１０５の形状が波長変換部材１０４を覆うように凸部を有していることが好ましい。これにより、波長変換部材１０４の側方から発光された光を効率よく取り出すことが可能な発光装置が得られる。
（ワイヤ１０８）
本発明において、発光素子１０１および保護素子１０４と電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂとの電気的接合手段は、特に限定されないが、ワイヤを用いる場合は発光素子および保護素子との電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１０μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤとしては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金が挙げられる。ワイヤは、発光素子とワイヤボンディング用の金属部材と、ワイヤボンディング機器によって容易に接続することができる。
本発明において、発光素子１０１および保護素子１０４と電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂとの電気的接合手段は、特に限定されないが、ワイヤを用いる場合は発光素子および保護素子との電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１０μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤとしては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金が挙げられる。ワイヤは、発光素子とワイヤボンディング用の金属部材と、ワイヤボンディング機器によって容易に接続することができる。
保護素子１０４が、前記第３および第４の電極１０７ａ，１０７ｂの少なくとも一方とワイヤにて電気的に接続されている場合、ワイヤ１０８は、前記第１の凹状開口部内１０６に収容されていることが好ましく、これによりさらに信頼性の高い発光装置を得ることができる。
また、外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの熱サイクルの影響により、絶縁性基板は外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に変形してしまうことから、最も熱サイクルの影響を受けやすい外部接続用電極の上方に保護素子を載置した場合、保護素子のワイヤ１０８の張り方向は外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に対して斜めであることが好ましく、より好ましくはほぼ垂直であることが好ましい。さらに、発光素子の導通手段としてワイヤを用いている場合も、発光素子のワイヤの張り方向を外部接続用電極外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に対してほぼ垂直であることが好ましい。
照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに使用することができる。
１００、２００、３００、４００ 発光装置
１０１ ３０１ 発光素子、
１０２ａ、３０２ａ 第１の電極
１０２ｂ、３０２ｂ 第２の電極
１０３ 絶縁性基板
１０４ 保護素子
１０５、３０５ 透光性部材
１０６ 第１の凹部
１０７ａ 第３の電極
１０７ｂ 第４の電極
１０８ ワイヤ
１０９ａ、１０９ｂ 外部接続用電極
１１０ 光反射性部材
２１０ 第２の凹部
４１０ 波長変換部材
１０１ ３０１ 発光素子、
１０２ａ、３０２ａ 第１の電極
１０２ｂ、３０２ｂ 第２の電極
１０３ 絶縁性基板
１０４ 保護素子
１０５、３０５ 透光性部材
１０６ 第１の凹部
１０７ａ 第３の電極
１０７ｂ 第４の電極
１０８ ワイヤ
１０９ａ、１０９ｂ 外部接続用電極
１１０ 光反射性部材
２１０ 第２の凹部
４１０ 波長変換部材
Claims (6)
- 絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面側に載置された発光素子と、前記発光素子が載置される領域以外の前記上面側から底面側に窪んだ第１の凹状開口部と、前記第１の凹状開口部内に収容された保護素子と、を有する発光装置であって、
前記第１の凹状開口部は、前記発光素子からの光を反射することが可能な光反射性部材にて封止されており、
前記光反射性部材および前記発光素子は、前記発光素子からの光を透過することが可能な透光性部材にて被覆されていることを特徴とする発光装置。 - 前記光反射性部材は、前記絶縁性基板の主材料と同一材料を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記第１の凹状開口部は、前記絶縁性基板のほぼ中央に配置されており、前記第１の凹状開口部を囲むように前記発光素子が複数載置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記光反射性部材は、前記絶縁性基板の上面から発光素子の上面の位置まで突出しており、前記透光性部材は、前記発光素子からの光を他の光に変換することが可能な波長変換部材を有していることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
- 前記絶縁性基板は、上面に前記発光素子と電気的に接続された第１および第２の電極を有し、前記第１の凹状開口部の底面に前記保護素子と電気的に接続され且つ前記第１および第２の電極とそれぞれ電気的に繋がった第３および第４の電極を有していることを特徴とする請求項１乃至４に記載の発光装置。
- 前記保護素子は、前記第３および第４の電極の少なくとも一方とワイヤにて電気的に接続されており、前記ワイヤは、前記第１の凹状開口部内に収容されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
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