JP2014127606A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】イオンマイグレーションの誘発を回避しつつ、基板の上面における反射率の低下を防止する新たな発光装置を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板上に載置される複数の発光素子と、前記基板上に設けられ前記複数の発光素子に電気的に接続される第１電極及び第２電極と、前記第１電極の第１領域と前記第２電極の第２領域とに接続部材を介して正負の電極がそれぞれ接続される保護素子と、を備えた発光装置であって、前記第１電極と前記第２電極とから絶縁された光反射膜が付着する導電部材を前記基板上における前記第１領域と前記第２領域との間に備える発光装置である。
【選択図】図１
【解決手段】基板と、前記基板上に載置される複数の発光素子と、前記基板上に設けられ前記複数の発光素子に電気的に接続される第１電極及び第２電極と、前記第１電極の第１領域と前記第２電極の第２領域とに接続部材を介して正負の電極がそれぞれ接続される保護素子と、を備えた発光装置であって、前記第１電極と前記第２電極とから絶縁された光反射膜が付着する導電部材を前記基板上における前記第１領域と前記第２領域との間に備える発光装置である。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光装置に関する。
従来、複数の発光素子からなる直列回路を蛇行させて基板上に配置することにより、アノードとカソードとを大きく離間させ、これらの間で生じるイオンマイグレーションを抑制する発光装置が提案された（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の発光装置では、アノードとカソードとが大きく離間する結果、これらの間に位置する基板の上面が大きく露出してしまい、基板の上面における反射率が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、イオンマイグレーションの誘発を回避しつつ、基板の上面における反射率の低下を防止する新たな発光装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、基板と、前記基板上に載置される複数の発光素子と、前記基板上に設けられ前記複数の発光素子に電気的に接続される第１電極及び第２電極と、前記第１電極の第１領域と前記第２電極の第２領域とに接続部材を介して正負の電極がそれぞれ接続される保護素子と、を備えた発光装置であって、前記第１電極と前記第２電極とから絶縁された光反射膜が付着する導電部材を前記基板上における前記第１領域と前記第２領域との間に備えることを特徴とする発光装置である。
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の模式的斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る発光装置の模式的平面図である。
図１、２に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１は、基板２と、基板２上に載置される複数の発光素子３と、基板２上に設けられ複数の発光素子３に電気的に接続される第１電極４及び第２電極５と、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとに接続部材６（例：ワイヤ）を介して正負の電極がそれぞれ接続される保護素子７と、を備えた発光装置であって、第１電極４と第２電極５とから絶縁された光反射膜９が付着する導電部材８を基板２上における第１領域４ａと第２領域５ａとの間に備える。
第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとは、保護素子７の正負の電極が接続される領域（例：アノードとして機能する領域、カソードとして機能する領域）であるため電位差が大きく（例えば１２Ｖ以上）、イオンマイグレーションの誘発を回避するためにある程度離して設けられている。しかしながら、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとを離して設けると、これら領域の間に位置する基板２の上面における反射率が低下する。そこで、本発明の実施形態に係る発光装置１では、これら領域の間に導電部材８を設けることにした。この導電部材８は、光反射膜９が付着されたものであるとともに、第１電極４と第２電極５とから絶縁されたものであるため、本発明の実施形態に係る発光装置１によれば、イオンマイグレーションの誘発を回避しつつ、基板２上面における反射率の低下を防止することができる。
以下、各部材について詳細に説明する。
［基板］
基板２には、発光素子３から放出される光や外光などが透過しにくいある程度の強度を有する絶縁性部材を好ましく用いることができる。このような絶縁性部材としては、例えば、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮなど）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂を一例として挙げることができる。これらの樹脂に、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの無機フィラーを混合すれば、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、及び光反射率の向上などを図ることができる。
基板２には、発光素子３から放出される光や外光などが透過しにくいある程度の強度を有する絶縁性部材を好ましく用いることができる。このような絶縁性部材としては、例えば、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮなど）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂を一例として挙げることができる。これらの樹脂に、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの無機フィラーを混合すれば、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、及び光反射率の向上などを図ることができる。
基板２の形状は、特に限定されない。図１では、平面板状の基板２を一例として示したが、例えば凹部（キャビティ）などが設けられた基板など、平面板状の基板２以外にも様々な形状をした基板を用いることができる。
［複数の発光素子］
複数の発光素子３には、例えば発光ダイオードを用いることができる。複数の発光素子３は、フリップチップ実装される。フリップチップ実装する場合は、発光素子３の基板層（例えばサファイア）を上面に向け、発光層（例えばＧａＮ）を実装面側に配置し、実装する。こうすることで、発光層から直接得られる光よりも、発光層から基板層に抜ける光のほうがより多くなる。つまり、より高い効率が得られる。これは、基板層の屈折率よりも、発光層の屈折率のほうが高いためである。なお、ワイヤーボンディングやダイボンディングなどで複数の発光素子３を実装することも可能である。
複数の発光素子３には、例えば発光ダイオードを用いることができる。複数の発光素子３は、フリップチップ実装される。フリップチップ実装する場合は、発光素子３の基板層（例えばサファイア）を上面に向け、発光層（例えばＧａＮ）を実装面側に配置し、実装する。こうすることで、発光層から直接得られる光よりも、発光層から基板層に抜ける光のほうがより多くなる。つまり、より高い効率が得られる。これは、基板層の屈折率よりも、発光層の屈折率のほうが高いためである。なお、ワイヤーボンディングやダイボンディングなどで複数の発光素子３を実装することも可能である。
［第１電極及び第２電極］
第１電極４及び第２電極５には、基板２の材質に応じた様々な部材を用いることができる。例えば基板２としてセラミックなどを用いる場合には、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する部材を第１電極４及び第２電極５として用いるのが好ましい。このような部材の一例としては、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を挙げることができる。
第１電極４及び第２電極５には、基板２の材質に応じた様々な部材を用いることができる。例えば基板２としてセラミックなどを用いる場合には、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する部材を第１電極４及び第２電極５として用いるのが好ましい。このような部材の一例としては、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を挙げることができる。
これらの金属の上には、さらに、単層または多層の金属膜を形成することができ、このように金属膜が形成されたものを第１電極４及び第２電極５として用いることもできる。このような金属膜の一例としては、銀、銅、金、アルミニウム、ロジウムなどの単体又はこれらの合金を挙げることができるが、熱伝導率などに優れているため、金の単体を用いることが特に好ましい。金属膜の膜厚は、これが単層である場合は、０．０５μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、これが多層膜である場合は、層全体の厚さを０．０５μｍ〜５０μｍ程度とするのが好ましい。
［保護素子］
保護素子７には、例えば、ツェナー・ダイオードを用いることができる。保護素子７の正負の電極は、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとにワイヤボンドやフリップチップ実装などによって接続される。
保護素子７には、例えば、ツェナー・ダイオードを用いることができる。保護素子７の正負の電極は、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとにワイヤボンドやフリップチップ実装などによって接続される。
［導電部材］
導電部材８は、第１電極４と第２電極５とから絶縁されており、基板２上における第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとの間に設けられる。
導電部材８は、第１電極４と第２電極５とから絶縁されており、基板２上における第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとの間に設けられる。
導電部材８は、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとの最短距離が例えば１ｍｍである場合には、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとからそれぞれ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度離間させて配置されることが好ましい。このようにすれば、電気的な方法（例：めっき、電着塗装、静電塗装）を用いて導電部材８に光反射膜９を付着させる際に、第１領域４ａと導電部材８との間や第２領域５ａと導電部材８との間を光反射膜９で覆うことが容易になる（図３（ｃ）参照）。
導電部材８は、基板２が複数連結された集合基板の状態であるときに第１電極４と第２電極５とに電気的に接続されていた部材であることが好ましく、特に、第１電極４及び第２電極５と同じ材質からなることが好ましい。このようにすれば、集合基板の状態で第１電極４及び第２電極５と導電部材８とが共通の電位を持つため、基板２が複数連結された集合基板の状態であるときに第１電極４及び第２電極５に通電することができる。このため、電気的な方法（例：めっき、電着塗装、静電塗装）によって第１電極４、第２電極５、及び導電部材８に光反射膜９を付着させることが容易になる。
上記の場合、図１に示すように、第１電極４及び第２電極５と導電部材８とは、個別の基板２の内部を通って個別の基板２の側面から露出するよう設けられることが好ましい（図１中の基板２の側面に示した第１電極４、第２電極５、及び導電部材８を参照。）。このようにすれば、第１電極４及び第２電極５と導電部材８とを電気的に接続する内部配線を、集合基板を個別の基板２に分割する際に切断することができる。つまり、集合基板の内部には、第１電極４、第２電極５、及び導電部材８を互いに接続する内部配線が埋まっており、この内部配線は、集合基板の状態において集合基板の上面には露出しない。しかし、この内部配線は、集合基板が個別の基板２へと分割される際に集合基板とともに切断され、その切断面が集合基板の分割面（個別の基板２の側面）から露出する。これにより、第１電極４及び第２電極５と導電部材８とは、互いに電気的に接続されていないものとなり、個別の基板２の内部を通って個別の基板２の側面から露出することになる。
なお、第１電極４及び第２電極５については、これらが基板２の内部を通って基板２の側面から露出している場合、基板２の裏面を金属体に接触させて駆動させると、沿面放電によって短絡する虞がある。そこで、第１電極４及び第２電極５と基板２の裏面との沿面距離は、１．５ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上とされていることが好ましい。このようにすれば、第１電極４及び第２電極５と金属体との距離が１．５ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上離れるため、短絡が回避される。なお、沿面距離は、基板２の厚みを厚くすることで長くしてもよいし、基板２の側面を凹状とすることで長くしてもよい。
導電部材８は、第１電極４の第１領域４ａと第２電極５の第２領域５ａとの間に生じる基板２の上面が露出した領域を可能な限り少なくする形状にすることが好ましい。このようにすれば、導電部材８の面積が広がるため、より多くの面積を導電部材８、あるいは導電部材８とこれに付着する光反射膜９で覆うことができる。また、導電部材８の方が基板２よりも熱伝導率が高い場合は、導電部材８の面積が広がるため、放熱性が向上する。
［光反射膜］
図３は、本発明の実施形態に係る発光装置の模式的断面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、いずれも、図２におけるＡ-Ａ断面の一例である。
図３は、本発明の実施形態に係る発光装置の模式的断面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、いずれも、図２におけるＡ-Ａ断面の一例である。
図３に示すように、光反射膜９は、導電部材８に付着する。また、本発明の実施形態に係る発光装置では、導電部材８に加えて、第１電極４と第２電極５とにも光反射膜９が付着する。光反射膜９には、金属や絶縁部材などを用いることができる。
（金属）
光反射膜９として用いる金属には、少なくとも基板２の反射率よりも高い反射率であれば好ましく、例えば、Ａｇ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｌなどを用いることができる。
光反射膜９として用いる金属には、少なくとも基板２の反射率よりも高い反射率であれば好ましく、例えば、Ａｇ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｌなどを用いることができる。
（絶縁部材）
光反射膜９として用いる絶縁部材には、白色のフィラー（例：絶縁性の無機化合物からなる白色フィラー）を好ましく用いることができる。ただし、ここでの白色には、フィラー自体が透明であった場合でも、フィラーの周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含まれる。
光反射膜９として用いる絶縁部材には、白色のフィラー（例：絶縁性の無機化合物からなる白色フィラー）を好ましく用いることができる。ただし、ここでの白色には、フィラー自体が透明であった場合でも、フィラーの周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含まれる。
白色フィラーの一例としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３などの酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ２などのフッ化物を挙げることができる。これらは、単独で用いても良いし、または、混合して用いてもよい。あるいは、積層させてもよい。
フィラーの粒径は、１ｎｍ〜１０μｍ程度のものを用いることが好ましく、１００ｎｍ〜５μｍ程度のものを用いることがより好ましい。このようにすれば、光を良好に散乱させることができる。
フィラーの形状は、例えば、球形や鱗片形状などにすることができる。
（付着方法）
図３（ａ）に示すように、光反射膜９に金属を用いる場合には、めっきにより、これを第１電極４、第２電極５、及び導電部材８に付着させることができる。この場合は、保護素子７を実装する前に光反射膜９を付着させるため、光反射膜９が保護素子７及び接続部材６に付着しない。
図３（ａ）に示すように、光反射膜９に金属を用いる場合には、めっきにより、これを第１電極４、第２電極５、及び導電部材８に付着させることができる。この場合は、保護素子７を実装する前に光反射膜９を付着させるため、光反射膜９が保護素子７及び接続部材６に付着しない。
図３（ｂ）に示すように、光反射膜９に絶縁部材を用いる場合には、電着塗装により、これを第１電極４、第２電極５、及び導電部材８に付着させることができる。この場合は、保護素子７を実装した後に光反射膜９を付着させるため、光反射膜９が保護素子７及び接続部材６に付着する（保護素子７及び接続部材６が第１電極４及び第２電極５に導通しているため。）。
図３（ｃ）に示すように、光反射膜９に白色フィラー（絶縁部材の一例）を用いる場合には、電着塗装により、これを第１電極４、第２電極５、及び導電部材８に付着させることができる。この場合は、白色フィラーの厚みを増していくと、導電部材８の上面や側面についた白色フィラーの厚みが増していき、やがて、導電部材８間のギャップが白色フィラーで埋まる。このようにすると、基板２の上面が露出した領域も光反射膜９で覆うことができるため、より好ましい。なお、後述のリフレクタ１０を設ける場合は、リフレクタ１０で被覆される部分についてはこの限りではない。
［リフレクタ、透光性部材］
図１、２、３に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１は、さらに、複数の発光素子３の光を反射させるリフレクタ１０と、複数の発光素子３を封止する透光性部材１１と、を備えている。
図１、２、３に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１は、さらに、複数の発光素子３の光を反射させるリフレクタ１０と、複数の発光素子３を封止する透光性部材１１と、を備えている。
（リフレクタ）
リフレクタ１０には、例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯなどの反射部材を含有したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＡ樹脂、またはシリコーン樹脂などの光反射性樹脂を用いることができる。
リフレクタ１０には、例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯなどの反射部材を含有したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＡ樹脂、またはシリコーン樹脂などの光反射性樹脂を用いることができる。
リフレクタ１０は、複数の発光素子３を囲むように設けることにより、透光性部材１１を充填するための枠としても用いることができる。
（透光性部材）
透光性部材１１には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはユリア樹脂などを用いることができる。これらの樹脂には、蛍光体、着色剤、光拡散剤などを含有させてもよい。
透光性部材１１には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはユリア樹脂などを用いることができる。これらの樹脂には、蛍光体、着色剤、光拡散剤などを含有させてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
１ 発光装置
２ 基板
３ 発光素子
４ 第１電極
４ａ 第１領域
５ 第２電極
５ａ 第２領域
６ 接続部材
７ 保護素子
８ 導電部材
９ 光反射膜
１０ リフレクタ
１１ 透光性部材
２ 基板
３ 発光素子
４ 第１電極
４ａ 第１領域
５ 第２電極
５ａ 第２領域
６ 接続部材
７ 保護素子
８ 導電部材
９ 光反射膜
１０ リフレクタ
１１ 透光性部材
Claims (10)
- 基板と、前記基板上に載置される複数の発光素子と、前記基板上に設けられ前記複数の発光素子に電気的に接続される第１電極及び第２電極と、前記第１電極の第１領域と前記第２電極の第２領域とに接続部材を介して正負の電極がそれぞれ接続される保護素子と、を備えた発光装置であって、
前記第１電極と前記第２電極とから絶縁された光反射膜が付着する導電部材を前記基板上における前記第１領域と前記第２領域との間に備えることを特徴とする発光装置。 - 前記第１電極と前記第２電極との電位差が１２Ｖ以上であ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電極、前記第２電極、及び前記導電部材が前記基板の内部を通って前記基板の側面から露出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
- 前記第１電極、前記第２電極、及び前記導電部材が同じ材質からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記導電部材は、前記基板が複数連結された集合基板の状態であるときに前記第１電極と前記第２電極とに電気的に接続されていた部材であり、
前記光反射膜は、前記基板が複数連結された集合基板の状態であるときに前記第１電極及び前記第２電極に通電することによって前記第１電極、前記第２電極、及び前記導電部材に付着されたものである、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。 - 前記光反射膜は、金属であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
- 前記光反射膜は、前記第１電極、前記第２電極、及び前記導電部材にめっきにより付着されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
- 前記光反射膜は、絶縁部材であり、前記第１電極、前記第２電極、及び前記導電部材に電着塗装により付着されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
- 前記絶縁部材は、白色のフィラーであることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
- 前記発光素子がフリップチップ実装されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光装置。
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