JP2008192949A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 切り抜き部を小さくして光損失の少ない発光装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、発光素子１０５と、その発光素子１０５と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体１０９と、その支持体１０９に発光素子を接着する接着材と、を備えており、導体配線とは別に設けられた金属部材または導体配線が、発光素子を配置する搭載部１１１と、その搭載部１１１の周縁に設けられた切り抜き部１０２ａと、金属部材または正負一対の導体配線の間にて絶縁性基板が露出されてなる絶縁部１０１ａと、を有する発光装置である。特に、本発明は、切り抜き部１０２ａの一部は、搭載部１１１から絶縁部１０１ａまで延長されて、その絶縁部１０１ａに接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子を支持体に搭載した発光装置に関し、特に、発光出力を低下させることがない発光装置に関する。

発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子を搭載するための支持体として、発光素子の電極と接続する正負一対の導体配線が絶縁体に配置されたものが好適に利用される。発光素子は、支持体に設けられた搭載部に接着材により接着される。このような支持体に配置された発光素子と支持体の導体配線との電気的接続は、発光素子を導電性接着材にて導体配線に接着することによってなされたり、導電性ワイヤを介して発光素子の電極と導体配線とを接続したりすることによってなされる。

先行技術として、たとえば特開平８−２０４２３９号公報に開示された発光装置は、樹脂基板の表面に施された導体配線のうち、発光素子が配置される搭載部に、樹脂基板の表面が露出された切り抜き部を有する。この切り抜き部内に露出された樹脂基板の表面が、発光素子を搭載部に接着する導電性接着材に含有される樹脂成分と直接接触することにより、発光素子と導体配線との接続を強固にしている。

先行技術に開示される発光装置においては、発光素子と導体配線との接続を強固にするため、切り抜き部の面積はできるだけ大きいことが好ましい。その一方、支持体に設けられた導体配線は、発光素子に電力を供給するとともに発光素子からの光を発光装置の外部へ反射させて取り出すための光反射部としても利用される。発光素子から外部への光取り出し効率を向上させるため、光の反射率が低い樹脂基板表面の露出を小さくして発光素子の光が反射される金属の配置面積を広くとる必要がある。つまり、切り抜き部本来の目的を果たすことができれば、例えば、先行技術に開示される発光装置において発光素子と導体配線との電気的および機械的接続を十分確保することができれば、できるだけ切り抜き部が小さく、その数は少ないほうが支持体の光反射機能を高めることができる。

特開平８−２０４２３９号公報。

実開平５−９０９６７号公報。

しかしながら、導体配線の一部に小さな切り抜き部を形成することが容易でない。たとえば、金属鍍金にて切り抜き部を有する導体配線を形成させるとき、小さい切り抜き部内に鍍金材料が入り込み、その鍍金材料で切り抜き部が埋もれてしまう懸念がある。このような埋もれてしまった切り抜き部では、上述したような切り抜き部本来の目的を十分に果たすことができなくなってしまう。

そこで、本発明は、切り抜き部を有する導体配線を備えた発光装置について、切り抜き部の大きさを小さくして光取り出し効率を向上させた発光装置およびその簡単な製造方法を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明に係る発光装置は、発光素子と、その発光素子と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体と、その支持体に上記発光素子を接着する接着材と、を備えており、上記導体配線とは別に設けられた金属部材または上記導体配線が、上記発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、上記金属部材または上記正負一対の導体配線の間にて上記絶縁性基板が露出されてなる絶縁部と、を有する発光装置であって、上記切り抜き部の一部は、上記搭載部から上記絶縁部まで延長されて、その絶縁部に接続されていることを特徴とする発光装置である。

上記切り抜き部は、上記搭載部に配置された上記発光素子の複数の側面を包囲して設けられることが好ましい。

上記切り抜き部は、上記搭載部に配置された上記発光素子の側面の中央部に向かい合ったドット形状を有することが好ましい。

上記切り抜き部は、上記搭載部に配置された上記発光素子の角部に向かい合ったＬ字型形状を有することが好ましい。

上記切り抜き部の一部が、上記搭載部の周縁から上記搭載部に配置された発光素子の底面まで延長されていることが好ましい。

上記発光素子の搭載部における最表面の金属材料と、上記導体配線の最表面の金属材料とが異なることが好ましい。

上記発光素子の搭載部における最表面が銀であり、上記導体配線の最表面の金属材料が金であることが好ましい。

発光素子と、その発光素子と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体と、を備えており、
上述の目的を達成するために本発明に係る発光装置の製造方法は、上記導体配線とは別に設けられた金属部材または上記導体配線が、上記発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、上記金属部材または上記正負一対の導体配線の間にて上記絶縁性基板の表面が露出されて設けられた絶縁部と、を有する発光装置の製造方法であって、絶縁性基板の上に複数の金属部材を離間して配置して、それらの金属部材の少なくとも一部を正負一対の導体配線とする第一の工程と、上記複数の金属部材の間に形成された絶縁部に接続させて、上記発光素子の搭載部の周縁に上記絶縁性基板の一部を露出させることにより、切り抜き部を形成する第二の工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法である。

上記搭載部を包囲する複数の切り抜き部を形成し、それらの切り抜き部に囲まれた搭載部上に接着材を配置した後、その接着材にて上記発光素子を固定する第三の工程を、さらに有することが好ましい。

上記搭載部は、上記導体配線とは別に上記絶縁性基板に配置された金属部材に形成され、その金属部材に上記切り抜き部が形成されることが好ましい。

上記第二の工程は、鍍金により上記切り抜き部が形成されることを含むことが好ましい。

上記第二の工程は、上記導体配線の最表面と、上記切り抜き部の外縁部の最表面とを、異なる金属により形成させることを含むことが好ましい。

上記導体配線の最表面を金にて形成し、上記切り抜き部の外縁部の最表面を銀にて形成させることが好ましい。

本発明は、発光素子の搭載部に切り抜き部を有する発光装置について、発光素子から外部への光取り出し効率を向上させた発光装置とすることができる。また、そのような発光装置を容易に形成させることができる。

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、本発明は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。

本発明にかかる発光装置は、発光素子と、その発光素子と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体と、その支持体に発光素子を接着する接着材と、を備えており、導体配線とは別に設けられた金属部材または導体配線が、発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、金属部材または正負一対の導体配線の間にて絶縁性基板が露出されてなる絶縁部と、を有する発光装置である。このような発光装置について、切り抜き部の大きさを小さくして、光取り出し効率を向上させた発光装置とするため、本発明者は、種々の検討を行った。その結果、上記切り抜き部の一部を、上記搭載部から上記絶縁部まで延長させて、その絶縁部に接続させることを特徴とすることにより課題を解決するに至った。以下、図面を参照することにより、本発明にかかる発光装置の一形態について説明する。

（発光装置）
図１は、本形態の発光装置の上面図である。図２は、本形態の発光装置の図１に示すＸ−Ｘ方向の断面図である。図３は、本形態の発光装置の図１に示すＹ−Ｙ方向の断面図である。図４は、本形態の発光装置の背面図である。図５は、本形態の発光装置の搭載部を拡大して示す上面図である。図６は、本形態の発光装置との比較のために示す搭載部周辺を拡大した上面図である。なお、図５および図６において搭載部、切り抜き部および絶縁部の関係を分かり易く示すため発光素子を省略し、搭載部に配置されたときの発光素子の外形を点線で示している。

図１に示されるように、本形態にかかる発光装置１００は、発光素子１０５と、その発光素子１０５と接続する正負一対の導体配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが絶縁性基板に施された支持体１０９と、その支持体１０９に発光素子１０５を接着する接着材（図示せず）と、を備えている。さらに、導体配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃとは別に設けられた金属部材１０４が、発光素子１０５を配置する搭載部１１１と、その搭載部１１１の周縁に設けられた切り抜き部１０２ａ、１０２ｂと、金属部材１０４または正負一対の導体配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの間にて絶縁性基板が露出されてなる絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、を有する。さらに、図１および図５に示されるように、本形態にかかる発光装置１００は、金属部材１０４に形成された切り抜き部の一部１０２ａが、発光素子１０５の搭載部１１１から絶縁部１０１ａまで延長されて、その絶縁部１０１ａに接続されている。

以下、図面を参照しながら本形態の切り抜き部について詳細に説明する。図６に示される比較例としての発光装置は、発光素子の搭載部１１１の周縁に形成された複数の切り抜き部１０２ａ’と、絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとの間に金属部材１０４が配置されており、複数の切り抜き部は、全て絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに接続されていない。つまり、切り抜き部１０２ａ’を設けるため露出された絶縁性基板の周縁が、その四方を金属部材１０４にて包囲されている。このような切り抜き部１０２ａ’は、その大きさを小さく形成させるのに限界がある。

その一方、本形態の発光装置１００は、図５に示されるように、発光素子の搭載部１１１の周縁に形成された複数の切り抜き部のうち、一部の切り抜き部１０２ａと絶縁部１０１ａとの間の金属部材１０４が短冊（ストライプ）状に除去され、絶縁性基板が露出されている。言い換えると、絶縁部１０１ａの一部が搭載部１１１のほうに突出され、その搭載部１１１の周縁まで延長されて、絶縁部１０１ａを含めた形で搭載部１１１の周縁に切り抜き部１０２ａを形成している。

つまり、本発明にかかる支持体の金属部材に形成させた切り抜き部および絶縁部は、ともに絶縁性基板が露出されてなるものである。そのため、切り抜き部および絶縁部の一部が一体となって繋がった形状とすることにより、比較的小さい切り抜き部を金属部材に確実に設けることができる。したがって、導体配線や金属部材に切り抜き部を有する発光装置について、切り抜き部の一部を絶縁部に接続することにより光損失を招く切り抜き部の面積を小さくできるため、支持体の表面における光反射率を大きくして、光取り出し効率を向上させた発光装置とすることができる。

なお、切り抜き部と接続させる絶縁部は、絶縁性基板の露出を少なくして光の損失を抑える点から、その切り抜き部を最も近い絶縁部に最短距離で直線状に延長させることが好ましい。また、絶縁部と接続された切り抜き部の形状は、絶縁部のほうに幅が一定の短冊（ストライプ）状の他、絶縁部のほうに徐々に幅が大きくなる台形（テーパー）状とすることができる。また、搭載部の周縁に形成された複数の切り抜き部のうち、全ての切り抜き部を絶縁部と接続させてもよいし、一部の切り抜き部を他よりも小さくして目的が達成されるのであれば、その一部の切り抜き部を絶縁部と接続させてもよい。

切り抜き部の別の効果として、通常、絶縁性基板の表面と金属材料とを明確に区別することができることから、搭載部の切り抜き部は、発光素子を搭載部の所定の位置に実装するときの実装位置認識用の目印とすることもできる。

更に別の効果として、切り抜き部は、搭載部に塗布された接着材が流出することによる発光素子の実装精度の低下を抑制することができる。例えば、導電性ペーストを接着材とするとき、溶融した導電性ペーストが導体配線の表面を濡れ広がり、それに伴って発光素子が移動してしまう。このように発光素子が移動した状態で実装されてしまうと、発光出力や配光特性に悪影響を及ぼす。そこで、本形態の発光装置は、搭載部の切り抜き部にて導電性ペーストの流出を抑制する。これにより、発光素子の実装精度を向上させることができる。

切り抜き部の形状は、図１に示されるように、搭載部に配置された発光素子の側面の中央部に向かい合ったドット形状とすることが好ましい。なお、各ドットの形状は、真円、楕円などの曲線、三角、四角などの多角形あるいはそれらを組み合わせた形状など、切り抜き部の目的を達成することができる限りにおいて、種々の形状から選択することができる。切り抜き部の形状をドット形状とすることにより、切り抜き部の面積を小さくして、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。

図７および図８は、本形態における切り抜き部の形状の変形例を示す上面図である。切り抜き部は、搭載部に配置された発光素子の複数の側面を包囲して設けられることが好ましい。特に、図７に示される発光装置２００のように、切り抜き部２０２ｂが一つに繋がって、発光素子の複数の側面を連続して包囲することが好ましい。搭載部に塗布された接着材が各方位に流出することがなくなるからである。また、発光素子や接着材の位置決めが正確にできる。

図８に示される発光装置３００のように、切り抜き部３０２ｂの形状は、搭載部１１１に配置された発光素子の角部に向かい合ったＬ字型形状とすることが好ましい。光の出射量が低い発光素子の角部に対応して切り抜き部３０２ｂを設けることにより、発光素子からの光損失を少なくして光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。また、発光素子の角部にそれぞれＬ字型形状の切り抜き部３０２ｂを設けることにより、発光素子や接着材の位置決めが正確にできる。なお、図７および図８に示される形状の切り抜き部を絶縁部に接続させてもよいことは言うまでもない。

切り抜き部の一部は、搭載部の周縁から搭載部に配置された発光素子の底面まで延長されていることが好ましい。あるいは、発光素子の上面方向から見て、切り抜き部の一部が発光素子の外縁からはみ出していることが好ましい。搭載部に塗布された接着材の流動を十分に抑制することができるからである。

発光素子の搭載部における最表面の金属材料と、上記導体配線の最表面の金属材料とが異なることが好ましい。複数の半導体素子を支持体に配置するとき、半導体素子の目的や機能を考慮して、最適な金属部材に各半導体素子を配置することができるからである。

さらに、発光素子の搭載部における最表面が銀、アルミニウムあるいはパラジウムから選択された少なくとも一種を含む光反射率の高い金属材料であり、導体配線の最表面の金属材料が金であることが好ましい。発光素子からの光反射率が向上され、金を材料に含む導電性ワイヤの導体配線への接続強度が向上されるからである。

（発光装置の製造方法）
導体配線とは別に設けられた金属部材または導体配線が、発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、金属部材または正負一対の導体配線の間にて絶縁性基板の表面が露出されて設けられた絶縁部と、を有する発光装置の製造方法について、上述の目的を達成するため本発明者は、種々の検討を行った。その結果、本発明にかかる製造方法は、絶縁性基板の上に複数の金属部材を離間して配置して、それらの金属部材間の隙間に絶縁性基板を露出させることにより絶縁部を形成する。そして、それらの金属部材の少なくとも一部を正負一対の導体配線とする第一の工程と、絶縁部に外形の一部を接続させつつ、絶縁性基板の一部を露出させることにより、発光素子の搭載部の周縁まで延伸された切り抜き部を形成する第二の工程と、を有する。これにより、比較的小さい切り抜き部を搭載部の周縁に容易に形成することができる。

すなわち、本発明の形成方法は、搭載部の周縁の切り抜き部を、金属部材の間に形成された絶縁部に繋げて形成することを特徴とする。搭載部を有する金属部材と、導体配線とする金属部材とは、スクリーン印刷や鍍金などの方法により、工程の前後を問わず別々の工程により配置される。あるいは、第一の工程および第二の工程は、同じ工程であってもよい。すなわち、導体配線の形成と、発光素子の搭載部の周縁まで延伸された切り抜き部を有する金属部材の配置が同時に行われてもよい。例えば、スクリーン印刷や鍍金などの方法により金属部材を配置することで製造工程を簡略化させることができる。もちろん、絶縁性基板の上に金属部材を配置し、絶縁部および切り抜き部に相当する箇所をエッチングなどの方法により切除することにより、絶縁部および切り抜き部を形成することもできる。

本形態の製造方法は、搭載部を包囲する複数の切り抜き部を形成し、それらの切り抜き部に囲まれた搭載部の上に接着材を配置した後、その接着材にて発光素子を固定する第三の工程を、さらに有することが好ましい。接着材の流動を切り抜き部が抑制するため、発光素子を精度よく接着することができるからである。また、接着材を配置する箇所の目印として切り抜き部を利用することができるため、接着材を精度よく所定の位置に配置することができるからである。

本形態の製造方法は、搭載部が、導体配線とは別に絶縁性基板に設けられた金属部材に形成され、その金属部材に切り抜き部が形成されることが好ましい。搭載部を設ける金属部材の材料と、導体配線の材料とが異なる材料にて形成することができるからである。

本形態の製造方法は、第二の工程が、鍍金により切り抜き部が形成されることを含むことが好ましい。切り抜き部および絶縁部を有する金属部材を比較的容易に形成することができるからである。特に、鍍金にて各部材を形成するとき、搭載部を設ける金属部材の材料と、その金属部材と絶縁部を介して隣り合う導体配線となる金属部材の材料とを異ならせる。さらに、搭載部周縁の切り抜き部を、材料が異なる金属部材の間に形成された絶縁部に接続させて形成する。異種材料にて形成することにより、同一材料にて形成するものと比較して、搭載部周縁における切り抜き部への鍍金材料の侵入を抑制することができる。そのため、比較的小さい切り抜き部を搭載部周縁に形成することができる。

本形態の製造方法は、第二の工程が、導体配線の最表面と、切り抜き部の外縁部の最表面とを、異なる金属により形成させることを含むことが好ましい。種々の半導体素子の機能や目的を考慮して最適な配置場所が選択できる支持体を形成させることができるからである。さらに、導体配線の最表面を金にて形成し、搭載部における切り抜き部周縁の最表面を銀にて形成させることが好ましい。発光素子からの光反射率が向上され、金を材料に含む導電性ワイヤの導体配線への接続強度が向上されるからである。以下、本形態の各構成について詳述する。

（支持体１０９）
本形態の支持体とは、光反射や配線を目的とした金属部材が絶縁性基板に配置されたものであり、その金属部材に半導体素子を配置する搭載部と、金属部材が一部欠けた切り抜き部および絶縁部とが設けられたものである。ここで、搭載部とは、そこに配置される発光素子の外形と略等しい形状および大きさで囲まれた金属部材表面の領域をいう。

すなわち、本形態における支持体は、複数の金属部材が絶縁性基板の上に間隔を空けて配置される。絶縁部は、配置された金属部材の隙間から絶縁性基板の表面が露出されてなるものであり、各金属部材が電気的に絶縁される。これらの金属部材は、正負一対の導体配線としたり、発光素子からの光を反射させるための反射部材としたりすることができる。なお、正負の電気的絶縁が確保される限り、導体配線としての金属部材と光反射を目的とした金属部材が一部で接続され、一体となっていてもよい。

絶縁性基板の材料は、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ樹脂、セラミックスあるいはガラスを挙げることができる。これらの絶縁性基板に切り抜き部や絶縁部を有する金属部材のパターンを形成する方法として、スパッタリングまたはスクリーン印刷から選択された少なくとも一種を挙げることができる。さらに、それらの方法により配置された金属部材の上に金属材料を配置する方法として電解鍍金や無電解鍍金を挙げることができる。あるいは、金属部材が一部除去された切り抜き部および絶縁部を形成する方法として、絶縁性基板に配置された金属部材の一部をエッチングにより所定のパターンに除去する方法を採用することができる。

本形態の支持体は、特に、セラミックスを絶縁性基板の材料とすることにより、耐熱性の高い支持体とすることができる。セラミックスは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素あるいは窒化ケイ素などが好ましい。このようなセラミックスの粉体と、バインダー樹脂を混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックスグリーンシートを積層させて焼成することにより、所望の形状の支持体とすることができる。あるいは、セラミックスグリーンシートに種々の大きさのスルーホールを形成して積層することにより、支持体背面の切欠部や正面に凹部を有する支持体とすることができる。このような支持体に配される金属の下地部は、未焼成のセラミックスグリーンシートの段階で、タングステン、モリブデンのような高融点金属の微粒子を含む導体ペーストを所定のパターンに塗布したものを焼成することにより得ることができる。さらに、セラミックスグリーンシートを焼成した後、予め形成させておいた下地部に、ニッケル、金あるいは銀を鍍金して光反射部材や導体配線とすることができる。なお、セラミックスを材料とする支持体は、上述のように、導体配線と絶縁性基板を一体的に形成する他、予め焼成されたセラミックスの絶縁性基板に、スパッタリングや鍍金などの方法で導体配線を配置することにより形成することもできる。

支持体に配置された金属部材について、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀やアルミニウムを最表面に配置することが好ましい。銀の劣化やマイグレーションの少ない支持体とするには、導体配線の最表面に金を配置することが好ましい。ここで、青色系の光を発する発光素子を備えた発光装置とするときには、金が青色系の光に対して比較的高い吸収率を有するため、導体配線の最表面の金は、金を材料とする導電性ワイヤのワイヤボンディングに必要最低限の面積で露出していることが好ましい。

本形態の支持体は、発光素子だけでなく、発光を伴わない他の半導体素子を搭載することができる。このような半導体素子は、発光素子からの光を遮光することがあるため、発光素子との距離が、搭載部を有する第一の金属部材の外縁よりも遠い第二の金属部材に配置される。この第二の金属部材は、発光素子の光を吸収しやすい金属から選択することもできる。なお、搭載部を有する第一の金属部材は、発光素子からの光反射率の高い金属が最表面に配置される。これにより、半導体素子や金属部材による光損失を低減し、光取り出し効率が高い発光装置とすることができる。

（発光素子）
本形態における発光素子は、発光ダイオードやレーザダイオードのような発光素子とすることができる。本形態における支持体は、発光素子とともに、それらの発光素子を過電圧による破壊から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー）を搭載することができる。ここでは、半導体素子の一例として、発光素子（ＬＥＤチップ）について説明する。ＬＥＤチップを構成する半導体発光素子としては、ＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を使用したものを挙げることができるが、蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。

半導体素子と支持体とを固定する接着材は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＳｎおよびＺｎから選択された少なくとも一種を含む金属ペーストのような導電性接着材や共晶材（例えば、Ａｕ−Ｓｎ）あるいは鑞材とすることができる。このような金属材料を含む接着材とすることにより、半導体素子の裏面に配置された電極と、支持体の導体配線とを電気的に接続させたり、半導体素子からの放熱性を向上させたりすることができる。その他の接着材として、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂とすることもできる。

（被覆部材）
本形態における被覆部材とは、支持体に載置された半導体素子や導電性ワイヤなどを塵芥、水分や外力などから保護する部材である。被覆部材の材料として、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂あるいはユリア樹脂が挙げられる。被覆部材は、所望に応じて着色剤、光安定化剤、蛍光物質など種々のものを含有させることもできる。具体的には、発光素子の発光波長に応じて、不要な波長をカットする目的で顔料や染料などの着色剤を含有させる。

被覆部材に含有することができる蛍光物質は、発光素子の光を変換させるものであり、発光素子からの光をより長波長に変換させるものの方が短波長に変換させるものより効率がよい。発光素子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イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ：Ｃｅ」と呼ぶ。）が好適に用いられる。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。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図１は、本実施例の発光装置１００の上面図である。図２は、本実施例の発光装置１００の図１に示すＸ−Ｘ方向の断面図である。図３は、本実施例の発光装置１００の図１に示すＹ−Ｙ方向の断面図である。図４は、本実施例の発光装置１００の背面図である。図５は、本実施例の発光装置１００の搭載部１１１を拡大して示す上面図である。

図１に示されるように、本実施例にかかる発光装置１００は、青色系の光を発するＬＥＤチップ１０５と、そのＬＥＤチップ１０５と接続する正負一対の導体配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがセラミックス基板に施された支持体１０９と、搭載部１１１にＬＥＤチップ１０５を接着する導電性ペーストと、を備えている。さらに、導体配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃから絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにより隔てられてセラミックス基板に配置された金属部材１０４が、ＬＥＤチップ１０５を配置する搭載部１１１と、その搭載部１１１の周縁に設けられた複数の切り抜き部１０２ａ、１０２ｂと、を有する。

本実施例の支持体１０９は、ＬＥＤチップ１０５を収納する凹部を有する。その凹部の底面のほぼ中央にＬＥＤチップ１０５の搭載部１１１を有する金属部材１０４が配置される。この搭載部１１１を有する金属部材１０４の最表面には銀が配置されている。また、凹部の開口方向から見て、凹部の側壁の下から搭載部１１１のほうへ向かって第一の導体配線（正極）１０３ａおよび第二の導体配線（負極）１０３ｂが延伸している。ＬＥＤチップ１０５の電極は、導電性ワイヤ１０７を介して第一の導体配線１０３ａおよび第二の導体配線１０３ｂにそれぞれ接続している。さらに、ＬＥＤチップ１０５から伸びる導電性ワイヤ１０７が接続された導体配線１０３ａ、１０３ｂとは別に、第三の導体配線１０３ｃが凹部の側壁の下から搭載部１１１のほうへ延伸されており、この第三の導体配線１０３ｃの上にツェナーダイオード１０６が搭載されている。第一乃至第三の導体配線の最表面には、金が表出されており、第一乃至第三の導体配線の配置面積は、金を材料とする導電性ワイヤのワイヤボンディングが行える最小限の大きさとされている。これにより、ＬＥＤチップからの光による光の損失を少なくすることができる。また、各部材に含まれる金属材料を金で統一することにより、導体配線への導電性ワイヤの接合強度を十分に確保することができる。

最表面に金を有する第一乃至第三の導体配線の配置面積が最小限に抑えられる一方、銀を含む金属部材１０７の配置面積は凹部底面に最大限に設けられる。具体的に、第一乃至第三の導体配線は、凹部の開口方向から見て、凹部側壁から搭載部１１１の側に凸状に突出して設けられ、搭載部１１１を有する金属部材１０７は、第一乃至第三の導体配線の外縁との間に絶縁部を挟んで第一乃至第三の導体配線を包囲して配置されている。つまり、第一の導体配線１０３ａと金属部材１０４との間に絶縁部１０１ｂ、第二の導体配線１０３ｂと金属部材１０４との間に絶縁部１０１ｃ、第三の導体配線１０３ｃと金属部材１０４との間に絶縁部１０１ａが設けられる。これらの絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、絶縁に必要な最小限の面積にてセラミックス基板が露出されることにより形成される。なお、本実施例における絶縁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの幅は、全て略同じにしてある。また、ストライプ状の切り抜き部１０２ａの幅と、この切り抜き部１０２ａが接続する絶縁部１０１ａの幅は略同じにしている。このように金属材料の特性を考慮して、各金属部材の配置場所や配置面積を調整することにより、光反射機能の高い支持体とすることができる。

図１および図５に示されるように、搭載部１１１の周縁に設けられた切り抜き部のうち、第三の導体配線１０３ｃ側の周縁に設けられた切り抜き部１０２ａが、搭載部１１１と第三の導体配線１０３ｃとの間に形成された絶縁部１０１ａまで最短距離で直線状に延長されて接続されている。したがって、切り抜き部１０２ａは、搭載部１１１の周縁に設けられた他の切り抜き部１０２ｂよりも小さく設けることができる。なお、図５にては、搭載部１１１、切り抜き部１０２ａおよび絶縁部１０１ａの関係を分かり易く示すため、ＬＥＤチップを図示せず、搭載部に配置されたときのＬＥＤチップの外形を点線で示している。搭載部周縁に複数設けられる切り抜き部は、ＬＥＤチップから延びる導電性ワイヤ１０７がワイヤボンディングされる導体配線の側よりも、導体配線の側以外の方向に対して多くすることが好ましい。例えば、本実施例では、搭載部周縁に複数設けられる切り抜き部は、ＬＥＤチップの外形を成す各辺に対応して、第一乃至第三の導体配線側の辺に対して各一つの切り抜き部、それら以外の一辺に対して二つの切り抜き部１０２ｂとしてドット形状に形成されている。ドット状切り抜き部の数を搭載部の各方位で調整することにより、ＬＥＤチップを搭載部に接着する導電性ペーストの流出を抑制することができる。

本実施例の支持体１０９は、貫通孔を形成したものなど種々の形状を有するセラミックスグリーンシートを積層して、焼成することにより形成される。セラミックスグリーンシートには、予め所定のパターンにタングステンを含有する導電性材料の下地部が配置されている。この下地部は、搭載部を有する金属部材と、その金属部材から離間された正負一対の導体配線とを形成するための下地となるものである。つまり、下地部のパターンは、搭載部の周縁に切り抜き部を有する金属部材の配置形状と、その金属部材との間に絶縁部を挟んで設けられる導体配線の配置形状とを含むものである。

セラミックスグリーンシートを焼成後、下地部にニッケルを含む材料にて鍍金をする。さらに、導体配線を形成するための下地部への金メッキと、搭載部を形成するための下地部への銀メッキを別々の工程にて行う。なお、図４に示されるように、支持体１０９の背面に配置された導体配線１０３ａ、１０３ｂは、凹部底面における第一乃至第三の導体配線と電気的に接続されており、それらの導体配線とともに金メッキされる。支持体の背面における導体配線を金メッキとすることにより、本実施例の発光装置１００を配線基板に半田付けしたときの耐半田クラック性が向上する。

支持体１０９は、ＬＥＤチップ１０５が収納された凹部に被覆部材１１０が充填されており、被覆部材１１０によって覆われたＬＥＤチップ１０５や導電性ワイヤ１０７が外部環境から保護される。本実施例の被覆部材１１０は、シリコーン樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含有しており、蛍光体がその自重によりＬＥＤチップの周囲に沈降されている。これにより、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、ＬＥＤチップから照射される光を波長変換する。本実施例の発光装置１００は、ＬＥＤチップが発する青色系の光と、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体による蛍光との混色による白色系の光を従来よりも高輝度に発することができる。

本発明は、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が支持体に搭載された発光装置として、特に発光出力を低下させることがない光源として利用可能である。

図１は、本発明の一実施例にかかる発光装置の模式的な上面図である。 図２は、本発明の一実施例にかかる発光装置の模式的な断面図である。 図３は、本発明の一実施例にかかる発光装置の模式的な断面図である。 図４は、本発明の一実施例にかかる発光装置の模式的な背面図である。 図５は、本発明の一実施例にかかる発光装置の一部を拡大して示す模式的な上面図である。 図６は、本発明の比較例としての発光装置の一部を拡大して示す模式的な上面図である。 図７は、本発明の別の一実施例にかかる発光装置の模式的な上面図である。 図８は、本発明の別の一実施例にかかる発光装置の模式的な上面図である。

符号の説明

１００、２００、３００・・・発光装置
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ・・・絶縁部
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ・・・切り抜き部
１０３ａ・・・第一の導体配線
１０３ｂ・・・第二の導体配線
１０３ｃ・・・第三の導体配線
１０４・・・搭載部を有する金属部材
１０５・・・発光素子
１０６・・・保護素子
１０７・・・導電性ワイヤ
１０８・・・極性認識マーク
１０９・・・支持体
１１０・・・被覆部材
１１１・・・搭載部

Claims (13)

1. 発光素子と、その発光素子と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体と、その支持体に前記発光素子を接着する接着材と、を備えており、
   前記導体配線とは別に設けられた金属部材または前記導体配線が、前記発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、前記金属部材または前記正負一対の導体配線の間にて前記絶縁性基板が露出されてなる絶縁部と、を有する発光装置であって、
   前記切り抜き部の一部は、前記搭載部から前記絶縁部まで延長されて、その絶縁部に接続されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記切り抜き部は、前記搭載部に配置された前記発光素子の複数の側面を包囲して設けられる請求項１に記載の発光装置。
3. 前記切り抜き部は、前記搭載部に配置された前記発光素子の側面の中央部に向かい合ったドット形状を有する請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記切り抜き部は、前記搭載部に配置された前記発光素子の角部に向かい合ったＬ字型形状を有する請求項１または２に記載の発光装置。
5. 前記切り抜き部の一部が、前記搭載部の周縁から前記搭載部に配置された発光素子の底面まで延長されている請求項２から４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記発光素子の搭載部における最表面の金属材料と、前記導体配線の最表面の金属材料とが異なる請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記発光素子の搭載部における最表面が銀であり、前記導体配線の最表面の金属材料が金である請求項６に記載の発光装置。
8. 発光素子と、その発光素子と接続する正負一対の導体配線が絶縁性基板に施された支持体と、を備えており、
   前記導体配線とは別に設けられた金属部材または前記導体配線が、前記発光素子を配置する搭載部と、その搭載部の周縁に設けられた切り抜き部と、前記金属部材または前記正負一対の導体配線の間にて前記絶縁性基板の表面が露出されて設けられた絶縁部と、を有する発光装置の製造方法であって、
   絶縁性基板の上に複数の金属部材を離間して配置して、それらの金属部材の少なくとも一部を正負一対の導体配線とする第一の工程と、
   前記複数の金属部材の間に形成された絶縁部に接続させて、前記発光素子の搭載部の周縁に前記絶縁性基板の一部を露出させることにより、切り抜き部を形成する第二の工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
9. 前記搭載部を包囲する複数の切り抜き部を形成し、それらの切り抜き部に囲まれた搭載部上に接着材を配置した後、その接着材にて前記発光素子を固定する第三の工程を、さらに有する請求項８に記載の発光装置の製造方法。
10. 前記搭載部は、前記導体配線とは別に前記絶縁性基板に設けられた金属部材に設けられており、その金属部材に前記切り抜き部が形成される請求項８または９に記載の発光装置の製造方法。
11. 前記第二の工程は、鍍金により前記切り抜き部が形成されることを含む請求項８から１１０のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
12. 前記第二の工程は、前記導体配線の最表面と、前記切り抜き部の外縁部の最表面とを、異なる金属により形成させることを含む請求項８から１１のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
13. 前記導体配線の最表面を金にて形成し、前記切り抜き部の外縁部の最表面を銀にて形成させる請求項１２に記載の発光装置の製造方法。

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