JP2013219071A - 発光素子搭載用部品および発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光装置において発光強度を増大させつつ小型化を図ること。
【解決手段】発光素子搭載用部品１は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に形成された導体パターン12および13とを含んでいる。導体パターン12および13は、保護素子３が実装される第１の部分12ａおよび13ａと発光素子２が実装される第２の部分12ｂおよび13ｂとを有しており、第１の部分12ａおよび13ａの高さが第２の部分12ｂおよび13ｂの高さよりも低い。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば発光ダイオード等の発光素子の搭載用部品および発光装置に関するものである。
例えば発光ダイオード等の発光素子の搭載用部品は、絶縁基体と、絶縁基体の上面に形成された導体パターンとを含んでいる。発光装置は、導体パターン上に実装された発光素子と発光素子を過電圧から保護する保護素子とを含んでいる。
特開2009−260222号公報
例えば携帯型電子機器等に搭載される発光装置においては、発光量を増大させることが求められている。また、他の用途の発光装置においても、同様に、発光量に関して改善が求められている。
本発明の一つの態様による発光素子搭載用部品は、絶縁基体と、絶縁基体の上面に形成された導体パターンとを含んでいる。導体パターンは、保護素子が実装される第１の部分と発光素子が実装される第２の部分とを有している。第１の部分の高さは、第２の部分の高さよりも低い。
本発明の他の態様による発光装置は、上記構成の発光素子搭載用部品と、発光素子搭載用部品における導体パターンの第１の部分に実装された保護素子と、導体パターンの第２の部分に実装された発光素子とを含んでいる。
本発明の一つの態様による発光素子搭載用部品において、導体パターンが、保護素子が実装される第１の部分と、発光素子が実装される第２の部分とを有しており、第１の部分の高さが第２の部分の高さよりも低いことによって、保護素子の高さを低く抑えることができ、例えば発光素子の上方に波長変換部材が設けられた発光装置に用いられる場合に、波長変換部材から放射された光の進行が妨げられることを抑えられ、発光装置の発光量を増大させることができる。
また、本発明の他の態様による発光装置は、上記構成の発光素子搭載用部品を含んでいることによって、発光量に関して改善されている。
本発明の実施形態における発光装置を示す斜視図である。 図１に示された発光装置の分解斜視図である。 図１に示された発光装置のＡ−Ａにおける縦断面図である。 図１に示された発光装置の回路図である。 図１に示された導体パターンを説明する図である。 図１に示された発光装置における発光構造を示した模式図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３に示されているように、本発明の実施形態における発光装置は、発光素子搭載用部品１と、発光素子搭載用部品１に実装された発光素子２および保護素子３と、発光素子２上に設けられた波長変換部材４と、発光素子２および保護素子３を覆っている封止部材５と、波長変換部材４および封止部材５を覆っている透光性部材６とを含んでいる。なお、図１において、発光装置は仮想のｘｙｚ空間に設けられており、以下、便宜的に、上方向とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図３において、発光素子２および波長変換部材４は、封止部材５を透視した状態で破線によって示されている。
発光素子搭載用部品１は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に設けられた導体パターン12および13と、絶縁基体11の下面に設けられた外部端子14および15と、導体パターン12および13と外部端子14および15とを電気的に接続している配線導体16および17とを含んでいる。
絶縁基体11は、例えばセラミック材料または樹脂材料から成る。セラミック材料の例としては、例えば窒化アルミニウム材料（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム材料（Ａｌ２Ｏ３）または低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等がある。樹脂材料の例としては、例えばエポキシ系材料またはポリイミド系材料等がある。絶縁基体11は、平板形状を有している。
導体パターン12および13は、保護素子３が実装される第１の部分12ａおよび13ａと、発光素子２が実装される第２の部分12ｂおよび13ｂとを有している。
図４に示されているように、第１の部分12ａおよび13ａの高さＨａが、第２の部分12ｂおよび13ｂの高さＨｂよりも低いことによって、保護素子３の高さを低く抑えることができ、発光素子２上に設けられた波長変換部材４から放射された第２次光の進行が妨げられることを抑えられ、発光装置の発光量を増大させることができる。
また、発光装置において、第１の部分12ａおよび13ａに実装された保護素子３の上面の高さＨ３が第２の部分12ｂおよび13ｂに実装された発光素子３の上面の高さＨ２よりも低くなるように発光素子２および保護素子３が実装されている場合には、発光素子２上に設けられた波長変換部材４から放射される第２次光の損失をさらに低減させることができる。
導体パターン12および13は、例えば銅等から成り、めっきによって形成されている。第１の部分12ａおよび13ａと第２の部分12ｂおよび13ｂとがともにめっきによって形成されている場合には、例えばセラミック材料から成る絶縁基体11に設けられた導体パターンが焼成によって絶縁基体11と一体的に形成されたものである場合に比べて、導体パターン12および13の形成位置および形状に関する精度が向上されている。したがって、発光素子２の実装位置に関する精度が向上されて、発光装置において所望の発光強度分布を得やすくなっている。
なお、絶縁基体11上に例えばチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、端たる（Ｔａ）またはニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金等から成る薄膜の密着金属層が設けられており、その密着金属層上に銅等から成るめっき層が形成されている場合には、めっき層の絶縁基体11に対する接合強度を向上させることができる。
配線導体16および17は、絶縁基体11の内部において上下方向に設けられている。すなわち、配線導体16および17は、絶縁基体11内に設けられたビア導体である。以下、配線導体16および17をビア導体16および17ともいう。
ビア導体16の上端は、導体パターン12の下面に接続されており、ビア導体16の下端は、外部端子14の上面に接続されている。また、ビア導体17の上端は、導体パターン13の下面に接続されており、ビア導体17の下端は、外部端子15の上面に接続されている。
ビア導体16および17は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀−銅（Ａｇ−Ｃｕ）合金等から成る。絶縁基体11がセラミック材料から成る場合、ビア導体16および17は、焼成によって絶縁基体11と一体的に形成されてもよいし、絶縁基体11を焼結させた後にレーザ法またはブラスト法によってオープンホールを形成し、銅めっきまたは活性ロウ材によってオープンホールを埋める方法で形成されてもよい。
発光素子２は、導体パターン12の第２の部分12ｂおよび導体パターン13の第２の部分13ｂに実装されており、導体パターン12および13に電気的に接続されている。発光素子２は、フリップチップ接続によって導体パターン12および13上に実装されている。
発光素子２は、例えば半導体材料からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）素子である。発光素子２は、活性層を含む複数の半導体層で形成されている。発光素子２は、駆動電力に応じて第１次光を放射する光源である。第１次光は、例えばＵＶ波長領域および青色波長領域に含まれる波長を有する。
保護素子３は、導体パターン12の第１の部分12ａおよび導体パターン13の第１の部分13ａに実装されており、導体パターン12および13に電気的に接続されている。保護素子３は、フリップチップ接続によって導体パターン12および13上に実装されている。保護素子３は、例えば半導体材料からなるツェナーダイオード素子である。
ここで、図１等に示された発光装置の回路構成について図５を参照して説明する。なお、図５において、導体パターン12および13は、ノード12および13として示されている。
図５において発光素子２をＬＥＤ素子２として説明する。ＬＥＤ素子２のアノード電極は、ノード12に電気的に接続されており、ノード12が、外部端子14に電気的に接続されている。また、ＬＥＤ素子２のカソード電極は、ノード13に電気的に接続されており、ノード13が、外部端子15に電気的に接続されている。
図５において保護素子３をツェナーダイオード素子３として説明する。ツェナーダイオード素子３のカソード電極が、ノード12に電気的に接続されており、ツェナーダイオード素子３のアノード電極が、ノード13に電気的に接続されている。
ＬＥＤ素子２およびツェナーダイオード素子３は、電気的に並列に接続されている。ツェナーダイオード素子３は、ノード12およびノード13の間において所定の電圧を上回ると急激に電流が流れるものであり、ノード12およびノード13の間を所定の電圧に維持するために用いられるものである。すなわち、ツェナーダイオード素子３は、ＬＥＤ素子２を過電圧から保護するものである。
波長変換部材４は、マトリクス材料および蛍光材料を含んでいる。マトリクス材料は、透光性を有している。マトリクス材料における“透光性”とは、発光素子２から放射された光の少なくとも一部が透過することをいう。マトリクス材料は、例えばシリコーン樹脂から成る。蛍光材料は、マトリクス材料に埋め込まれており、マトリクス材料内において
分散されている。蛍光材料は、発光素子２から放射された第１次光によって励起されて、第２次光を放射する。第２次光は、例えば可視領域に含まれる波長を有している。
波長変換部材４は、発光素子２を覆っているとともに保護素子３を覆わないように設けられている。波長変換部材４は、素子搭載用部品１の上方において発光素子２上に部分的に設けられている。波長変換部材４は、例えば、平面視において発光素子２に対応した形状を有しており発光素子２と同じ大きさを有している。
波長変換部材４によって発生された第２次光は、波長変換部材４の側方および上方へ放射され、波長変換部材４の下方へ放射された第２次光は、発光素子２の上面において上方へ反射される。
波長変換部材４は、例えば予め成形されたシート状のものであり、発光素子２の上面に接合されているものである。波長変換部材４が予め成形されたものであれば、波長変換部材４を所望の厚みまたは寸法にしやすく、発光装置において発光素子２から放射された第１次光の変換効率が向上される。
また、波長変換部材４は、例えば発光素子２の上面に塗布されたものである。波長変換部材４が塗布によって形成される場合には、発光装置の製造工程において、波長変換部材４をより簡易に形成することができ、生産コストを低減させることができる。
封止部材５は、絶縁基体11上に設けられており、発光素子２の側面を覆っている。また、封止部材５は保護素子３の上面および側面を覆っている。封止部材５は、発光素子２から放射された第１次光が透過しにくいものであり、例えば白色を有している。封止部材５は、例えばシリコーン樹脂からなる。
発光素子２から側方へ放射されようとする第１次光は、封止部材５の表面において発光素子２の内部へ反射されるか、または、封止部材５において吸収される。したがって、発光装置において、発光素子２において発生された第１次光が直接発光装置の外部へ放射される可能性が低減されている。第１次光がより短波長である場合には、第１次光が発光装置の外部へ直接放射されない方がよい。
透光性部材６は、波長変換部材４の上面および側面と封止部材５の上面とに接している。部材６の“透光性”とは、波長変換部材４から放射された光の少なくとも一部の波長が透過できることをいう。透光性部材６は、例えばシリコーン樹脂からなる。
以下、本実施形態の発光装置における発光構造の例について図６を参照して説明する。
発光素子２によって発生された第１次光は、発光素子２上に設けられた波長変換部材４に届く。このとき、発光素子２から横方向に放射された第１次光は、例えば白色の封止部材５によって遮断されて、直接、発光装置の外部へ出ないようにされている。
波長変換部材４は、第１次光によって励起された蛍光材料が発生する第２次光を放射する。波長変換部材４から上方および側方へ放射された第２次光は、透光性部材６を透過して発光装置の外部へ放射される。波長変換部材４から下方へ放射された第２次光は、発光素子２の上面において上方へ反射される。波長変換部材４から斜め下方へ放射された第２次光は、封止部材５は白色であれば、封止部材５の上面んびおいて上方へ反射されやすくなる。
本実施形態の発光装置において、保護素子３の上面は、図４を参照して説明した例のよ
うに、発光素子２の上面よりも低い位置に設けられている場合には、波長変換部材４から横方向に放射された第２次光は、保護素子３によって遮られることなく、発光装置の外部へ放射され得る。
仮に、保護素子３の上面が発光素子２の上面よりも高い位置に設けられる場合には、波長変換部材４から横方向に放射された第２次光の一部が、保護素子３によって遮られる可能性がある。この場合、発光装置の発光量は低減される。
本実施形態の発光装置において、保護素子３の上面が発光素子２の上面よりも低い位置に設けられる場合には、封止部材５の上面を保護素子３の上面よりも高い位置に設けることが可能となり、波長変換部材４から斜め下方の保護素子３の方向へ放射された第２次光を封止部材５の上面において上方へ反射させることができ、保護素子３における第２次光の損失を低減させることができる。
上述のように、本実施形態の発光素子搭載用部品１において、導体パターン12および13が、保護素子３が実装される第１の部分12ａおよび13ａと、発光素子２が実装される第２の部分12ｂおよび13ｂとを有しており、第１の部分12ａおよび13ａの高さＨａが第２の部分12ｂおよび13ｂの高さＨｂよりも低いことによって、保護素子３の高さを低く抑えることができ、発光素子２上に設けられた波長変換部材４から放射された第２次光の進行が妨げられることを抑えられ、発光装置の発光量を増大させることができる。
また、本実施形態の発光装置において、保護素子３の上面が発光素子２の上面よりも低い位置に配置される場合には、例えば保護素子３の上面が発光素子２の上面よりも高い位置に配置された場合に比べて、発光素子２上に設けられた波長変換部材４から放射される第２次光の損失をさらに低減させることができる。したがって、本実施形態の発光素子搭載用部品１は、発光量が増大された発光装置を実現することが可能となる。
また、本実施形態の発光素子搭載用部品１において、第１の部分12ａおよび13ａと第２の部分12ｂおよび13ｂとがともにめっきによって形成されている場合には、例えばセラミック材料から成る絶縁基体11に設けられた導体パターンが焼成によって絶縁基体11と一体的に形成されたものである場合に比べて、導体パターン12および13の形成位置および形状に関する精度が向上されている。
また、本実施形態の発光装置は、上記構成の発光素子搭載用部品１を含んでいることによって、発光量に関して改善されている。
１ 発光素子搭載用部品
11 絶縁基体
12、13 導体パターン
14、15 外部端子
16、17 配線導体
２ 発光素子
３ 保護素子
４ 波長変換部材
５ 封止部材
６ 透光性部材

Claims (3)

  1. 絶縁基体と、
    該絶縁基体の上面に形成された導体パターンとを備えており、
    該導体パターンが、保護素子が実装される第１の部分と発光素子が実装される第２の部分とを有しており、前記第１の部分の高さが前記第２の部分の高さよりも低いことを特徴とする発光素子搭載用部品。
  2. 前記第１の部分および前記第２の部分がともにめっきによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用部品。
  3. 請求項１に記載の発光素子搭載用部品と、
    該発光素子搭載用部品における前記導体パターンの前記第１の部分に実装された保護素子と、
    前記導体パターンの前記第２の部分に実装された発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
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