JP2014229759A - Light emitting device - Google Patents
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- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
本発明は、複数の発光素子が搭載された発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device on which a plurality of light emitting elements are mounted.
半導体発光素子を搭載した発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、球切れの心配がなく、初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しにも強い。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)等は各種の光源として利用され、その用途に応じた多種多様な構造が知られている。 A light-emitting device equipped with a semiconductor light-emitting element emits light with a small color, high power efficiency, and vivid colors. In addition, there is no fear of ball breakage, excellent initial drive characteristics, and resistance to vibration and repeated on / off lighting. Because of such excellent characteristics, light-emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), and the like are used as various light sources, and a wide variety of structures are known according to their applications.
その構造の一つに、COB(Chip on Board)構造の発光装置が挙げられる。この発光装置では、平板形状の基板に、多数の発光素子を比較的短い間隔で配列して載置する。さらに、発光素子の電極と基板上のリード電極(インナーリード)を電気的に接続し、発光素子やボンディングワイヤを被覆するように実装領域を透光性の樹脂で封止する。このように、数十個以上の発光素子を高密度(狭ピッチ)で搭載するため、LED電球やスポットライト等の照明器具として、1台で広い照射領域から強い光を照射するような大型の面型発光装置に特に好適に用いられている。 One of the structures is a light emitting device having a COB (Chip on Board) structure. In this light-emitting device, a large number of light-emitting elements are arranged and placed on a flat substrate at relatively short intervals. Further, the electrode of the light emitting element and the lead electrode (inner lead) on the substrate are electrically connected, and the mounting region is sealed with a translucent resin so as to cover the light emitting element and the bonding wire. In this way, in order to mount dozens or more of light emitting elements at high density (narrow pitch), as a lighting fixture such as an LED bulb or a spotlight, a large light source that emits strong light from a wide irradiation area with one unit. It is particularly suitably used for a surface light emitting device.
また、演色性を向上させるために、複数の種類の波長変換部材を封止部材に含有させる発光装置が知られている。このような発光装置において、異なる波長変換部材間の波長変換の繰り返しによる光取り出し効率の低下を抑制するために、波長変換部材の領域を区画し、区画された領域に異なる波長変換部材を配置する発光装置が提案されている。 Moreover, in order to improve color rendering, the light-emitting device which contains several types of wavelength conversion members in a sealing member is known. In such a light emitting device, in order to suppress a decrease in light extraction efficiency due to repeated wavelength conversion between different wavelength conversion members, the wavelength conversion member region is partitioned, and different wavelength conversion members are disposed in the partitioned regions. Light emitting devices have been proposed.
特許文献1には、1層の蛍光体層からなる波長変換部材を、蛍光体の発光スペクトルが他の蛍光体の励起スペクトルに重なる場合に、異なった区画に含有されるように区分けした発光装置が開示されている(図7参照)。
特許文献2には、青色光で励起されて赤色光を発する蛍光体を含んだ赤色蛍光体領域、および赤色と異なる光を発する別の蛍光体を含む非赤色蛍光体領域を有する蛍光体層を備えた照明装置が示されている。ここで、異なる蛍光体を含む隣接した蛍光体層の間には、反射性能を有する遮光性の仕切り板が形成されている。さらにこの照明装置では、空気層が存在しないように透光性材料からなる封止部材で装置基板と蛍光体層の間が満たされた構成となっている。
前述のような発光装置とすることで、演色性に優れた白色光の照明装置とでき、隣接した異なる蛍光体層間における光の干渉を妨げ、蛍光体層の光入射面での光の反射損を抑制できるので、光の取り出し効率を向上させることができる。 By using the light emitting device as described above, a white light illuminating device having excellent color rendering can be obtained, which prevents interference of light between adjacent different phosphor layers and causes light reflection loss at the light incident surface of the phosphor layer. Therefore, the light extraction efficiency can be improved.
しかしながら、このように波長変換部材の領域を区画する枠体等の仕切りを設ける場合には制限がある。すなわち、枠体は通常、光の輝度や演色性を考慮し、発光素子の数や位置に応じて実装基板の所望の位置に設けられるため、形成の自由度が極めて低い。また、所望の発光素子間や発光素子上に形成する際、枠体が形成される表面は必ずしも平坦でないので、枠体の形成が困難であり精度が問題になることがある。さらに、封止樹脂等で発光素子を埋設してその上方に仕切りを設ける場合、その構成部材が遮光性であると、その遮光性の仕切りで光が妨げられ、光の取り出し効率が低下するとともに、照射面に影(暗い部分)ができるために輝度が均一とならず、所望の発光装置を得ることが難しい。 However, there is a limitation in the case of providing a partition such as a frame body that partitions the region of the wavelength conversion member in this way. In other words, the frame body is usually provided at a desired position on the mounting substrate in accordance with the number and position of the light emitting elements in consideration of the luminance and color rendering properties of light, so that the degree of freedom of formation is extremely low. Moreover, when forming between desired light emitting elements or on a light emitting element, since the surface in which a frame is formed is not necessarily flat, formation of a frame is difficult and accuracy may become a problem. Further, when the light emitting element is embedded with sealing resin or the like and a partition is provided above the light emitting element, if the constituent member is light shielding, light is blocked by the light shielding partition and the light extraction efficiency is reduced. Since a shadow (dark part) is formed on the irradiated surface, the luminance is not uniform, and it is difficult to obtain a desired light emitting device.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、光の取り出しに優れ、区画する仕切りの位置、数、形状、発光領域に占める範囲等を自由に選択可能な発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a light-emitting device that is excellent in light extraction and that can freely select the position, number, shape, range, etc. of the light-emitting area. Objective.
本発明に係る発光装置は、基板に載置された複数の発光素子と、複数の発光素子を被覆する第1透光性部材と、前記第1透光性部材の上に形成された第2透光性部材と、前記第2透光性部材を複数の領域に分離する第3透光性部材と、を有することを特徴とする。 A light emitting device according to the present invention includes a plurality of light emitting elements mounted on a substrate, a first light transmissive member covering the plurality of light emitting elements, and a second formed on the first light transmissive member. It has a translucent member and a third translucent member that separates the second translucent member into a plurality of regions.
本発明に係る発光装置によれば、光の取り出しに優れ、区画する仕切りの形成が容易な発光装置とすることができる。 According to the light emitting device of the present invention, it is possible to provide a light emitting device that is excellent in light extraction and that can easily form a partition.
以下、発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置に特定されるものではなく、構成部品の寸法・材質・形状・相対的配置等は特定的な記載がない限りは単なる説明例にすぎず、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に誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号は原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。本発明を構成する各要素および実施形態は、特に排除する記載がない限り、適宜組み合わせ、変更、改変等して適用できる。 Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings. However, it is not specified for the light-emitting device described below, and the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components are merely illustrative examples unless otherwise specified, and the members shown in each drawing The size, positional relationship, etc. may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in principle, the same names and symbols indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Each element and embodiment constituting the present invention can be applied in appropriate combinations, changes, modifications, etc. unless otherwise specified.
<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1に係る発光装置100の斜視図を示しており、図2aは本実施形態に係る発光装置100の平面図、図2bはA−A断面における断面図である。本実施形態の発光装置100では、矩形平面状の基板1Aの上面中央部に搭載された複数の発光素子7を囲むように矩形の環(四角環)状の枠体5が設けられ、枠体5の内側に複数の発光素子7を被覆するように第1透光性部材3が形成されている。そして、図2a及び図2bに示すように第1透光性部材3の上に第3透光性部材9が設けられ、枠体5と第3透光性部材9の間および第3透光性部材9の内側に第2透光性部材6が形成されている。図2bに示すように、発光素子7は第1透光性部材3に被覆され、枠体5の内側を発光領域21として光を上方の第2透光性部材6および第3透光性部材9方向へ照射する。発光装置100は、基板1A上面の枠体5の外側に、発光素子7の駆動電圧を外部から印加するための一対のパッド電極20として、正極23および負極24の各パッド部23a,24aが金属で形成されている。基板上には識別マークや認識マーク(不図示)を設けていてもよく、識別マークであるアノードマークやカソードマークは、正負電極20が識別可能なように各々の電極の近傍に設けられる。認識マークは、発光装置100の製造において、基板1Aに発光素子7を実装する位置の目印である。マークの形状や位置は仕様によって適宜選択できる。
<
1 is a perspective view of a
本実施形態に係る発光装置100は、発光領域21の全体の平面視形状が図2aにおいて縦長の長方形(角丸長方形)とされている。また、発光装置100は導電配線23b,24bに電気的に接続された保護素子Hを備える。発光素子7および保護素子Hは、ボンディングワイヤ8にて導電配線23b,24bと接続される。
In the
第1透光性部材3の上には、枠体5よりも一回り小さい透光性の四角環形状の第3透光性部材9を備え、これにより発光領域21において、第2透光性部材6が、内側の第1領域6aと、その外側の第2領域6bとに区画される。本実施形態では、第1領域6aは第2透光性部材6の略中央に位置するように設けられている。このように配置することで、領域内で光の拡散が均一になるので、容易に所望の発光とすることができる。第3透光性部材9は図2a及び図2bで示すように、配列された発光素子7を埋設する第1透光性部材3の上面の平坦面に設けられるので、発光素子7の配置にかかわらず所望の位置に形成できる。言い換えると、発光素子7は第3透光性部材9の形成に配慮することなく等間隔で配列することができる。また、第3透光性部材9が透光性であるため、発光素子7の上にあっても出射光を遮らずに光の取り出しを維持しつつ、第2透光性部材6を区画することが可能である。なお、第1透光性部材3や枠体5で、発光素子7、ワイヤ8、保護素子H、ワイヤが接続される導電配線23b,24b等を埋設するので、塵芥、水分、外部応力等から保護することができる。
On the first
以下、発光装置100を構成する要素について詳細に説明する。
Hereinafter, the elements constituting the
(基板)
基板1Aは、発光装置100の基材で発光素子7等を配置する支持体であり、図2aに示すように矩形平板状に形成されている。基板1Aは、一般的な半導体素子のCOBパッケージ用の基板と同様に、ある程度の強度を有する絶縁性材料であることが好ましく、光透過率の低い材料で形成されると好適である。具体的には、セラミックス(Al2O3,AlN等)、あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン(bismaleimide triazine resin)、ポリフタルアミド(PPA)等の樹脂が挙げられる。また、表面に絶縁層を形成した金属基板であってもよい。なお、基板1Aの形状および大きさは限定されず、発光装置100の形態や用途に応じて適宜設計される。基板1Aは、発光装置100において発光領域21(枠体5の内側)に、それより一回り小さいまたは略同じ広さの実装領域22が区画される。本実施形態では、いずれも発光領域21と実装領域22が略同じ広さであることとする。実装領域22は、発光素子7を配置するための領域であり、第1透光性部材3で被覆される。基板1Aの上面には、前記した正極23および負極24の一対の電極20や各種マークの他に、各々の発光素子7が載置される位置に後述する反射層29が形成されていてもよい。
(substrate)
The substrate 1A is a support body on which the
(導電部材(正極および負極))
正極23および負極24は、一対の電極20として、基板1Aの上面に、実装領域22を挟んで対向するように離間した2つの金属層として形成される。一対の電極20は、それぞれ外部から発光素子7の駆動電圧を印加するためのパッド部23a,24a、発光素子7のパッド電極とパッド部23a,24aを電気的に接続するための導電配線23b,24bからなる。パッド部23a,24aの形状・大きさ・位置は、発光装置100において露出していれば特に限定されない。導電配線23b,24bは、一部が枠体5と重なるように形成されており、その重なった部分において、端に配置された発光素子7がワイヤボンディングにて接続可能なように、実装領域22の周囲に所定の間隔を空けてカギ型に形成される。導電配線23b,24bは、パッド部23a,24aから延出し、実装領域22の周囲に沿うように略L字状に形成される。
(Conductive members (positive electrode and negative electrode))
The
一対の電極20はAu,Cu,Al等の金属層で形成され、ワイヤ8にAuが適用されることが多いことから、導電配線23b,24bも同じAu膜で形成すると、強固に接合し易く好ましい。あるいはCu膜等にAu膜を積層してもよく、異なる金属を2層以上積層してもよい。これらの金属は、無電解メッキまたは電解メッキで形成することが好ましく、また同時に各種マーク等を形成することも可能である。厚みは特に限定されないが、約1μm〜50μm程度であると好ましく、ワイヤボンディングの条件やリード電極としての抵抗等に応じて適宜設計される。
The pair of
(反射層)
反射層29は、発光装置100の発光効率を向上させるために、発光素子7から下方へ出射した光を発光装置上面へ照射させる反射膜であり、例えば図2bに部分拡大図として示されるように基板1Aの表面であって発光素子7bが搭載される領域に配置される。材料は光反射率の高い金属であれば特に限定されない。両面電極構造の発光素子が搭載される場合は、下面側の電極が電気的に反射層に接続されていてもよい。フェースダウン(FD)実装では、反射層29は発光素子7の各々が載置される位置に、発光素子7の平面視形状よりも一回り大きく、かつ互いに短絡しないように間隔を空けて形成されるが、フェースアップ(FU)実装では間隔を設ける必要はなく、実装領域22の全面に形成してもかまわない。反射層は、Ag,Auが好ましく、可視光に対する反射率が高いAgが特に好ましい。AuはAgよりも光を吸収し易いが、例えば電極20と共にAuメッキ膜で反射層を形成した後、その表面にTiO2膜を形成することで、光反射率を高くすることができる。反射層の厚みは特に限定されず、メッキで電極20と同じ厚みに形成すると好ましいが、別工程にて各々別のメッキ膜を形成してもよい。
(Reflective layer)
The reflective layer 29 is a reflective film that irradiates the upper surface of the light emitting device with light emitted downward from the
(発光素子)
発光素子7は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、図2bに示すように、基板1Aの実装領域22に接合部材27によって複数配置されている。接合部材としては、例えば樹脂や半田ペーストを用いることができる。図2に示す例では、発光装置100からの照射光が面内で一様の輝度を示すように、5行×8列の合計40個の発光素子7が一定間隔で配列されている。本実施形態の発光素子7の各々は、平面視矩形状でフェースアップ(FU)実装に対応しており、p電極およびn電極はワイヤボンディングにてワイヤ8と接続されている。さらに、横方向に沿って配置された複数の発光素子7が直列接続され、隣り合う発光素子7のp電極とn電極がワイヤ8によって電気的に接続されている。このような直列接続とすると、Vfの異なる複数の発光素子を用いても、各発光素子7に流れる電流を均一化して発光強度をほぼ同程度にでき好ましい。また、直列回路に隣り合う発光素子を並列接続して1つの発光素子の組とし、その組同士を直列接続する梯子状の配線(ラダー)にすることで、各種電源に対応した発光装置100とすることもできる。
(Light emitting element)
The light-emitting
発光素子7としては、具体的には発光ダイオードを用いるのが好ましく、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色(発光波長430nm〜490nm)、緑色(発光波長490nm〜570nm)の発光素子7としては、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等を用いることができる。また、赤色(発光波長620nm〜750nm)の発光素子7としては、GaAlAs、AlInGaP等を用いることができる。
Specifically, it is preferable to use a light-emitting diode as the light-emitting
ここで、本実施形態においては、後記するように第2透光性部材6および第3透光性部材9に蛍光体等の波長変換部材を含有するため、それらを効率良く励起できる短波長の発光が可能な窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いることが好ましい。例えば、青色の発光素子7と黄色蛍光体と赤色蛍光体とを組み合わせてこれらの発光を混合することで、演色性の高い白色光を得ることができる。また、後記する第2領域6bと第3透光性部材9は同心形状なので、外側の領域を比較的幅広にして、数多くの発光素子7を配置することが好ましい。ただし、第2領域6bと第3透光性部材9は同心形状でなくてもよく、第3透光性部材9は第2透光性部材6を仕切る形状となっていれば特に限定されない。発光素子7の成分組成や発光色、サイズ、個数等も上記に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。高出力化のためには、発光素子7の個数は、例えば10個以上、20〜400個の範囲内とすることが好ましい。また、発光素子7は、可視光領域の光だけではなく、紫外線や赤外線を出力する素子で構成することもできる。
Here, in the present embodiment, as described later, since the second
(保護素子)
保護素子Hは、ツェナーダイオードやコンデンサ等であり過電圧印加による発光素子7の破壊を防止するために搭載される。保護素子Hは、発光素子7からの出射光を遮らないように照射領域の外に配置されることが望ましく、枠体5に埋設されることが好ましい。
(Protective element)
The protection element H is a Zener diode, a capacitor, or the like, and is mounted to prevent the
(ワイヤ)
ワイヤ8は、発光素子7や保護素子Hのような電子部品を正極および負極の導電配線23b,24bへ電気的に接続するための導電性の配線である。材料としては、ワイヤボンディングで一般的に使用されるAu,Cu,Pt,Alまたはそれらの合金等が用いられる。特に熱伝導性に優れ、発光素子7の電極材料に一般的に適用されるAuが好ましい。ワイヤ8の径は特に限定されず、材料・抵抗・ワイヤボンディングの条件・発光素子7や保護素子Hの仕様等に応じて適宜選択される。
(Wire)
The
(枠体)
枠体5は、基板1A上に発光装置100の発光領域全体を区画し、第1透光性部材3および第2透光性部材6を内側に充填するための堰である。枠体5は、本実施形態のように1層から成っていても、多層構造とされていてもよい。本実施形態のように1層とすると、形成工程が複雑にならない上に、多層とする場合のように積層された枠体どうしの剥離が起こらないので、発光装置の強度を維持できる。なお、図2aでは、導電配線23b,24bが確認できるように、枠体5は透過して輪郭のみを図示している。
(Frame)
The
枠体5は、第1透光性部材3と共にワイヤ8等を埋設してこれを保護する。従って、枠体5は図2aに示すように、実装領域22を囲うように導電配線23b,24bを被覆する領域に矩形環状に形成され、これらに接続するワイヤ8、導電配線23b上の保護素子Hを埋設する。枠体5は、その内壁面で発光素子7の側方からの出射光を上方へ反射させて発光効率を向上させるための反射部材としても作用するので、発光素子7からの発光や外光を透過し難い白色であると特に好ましい。母材に対して屈折率差の大きい反射材料(例えばTiO2,Al2O3,ZrO2,MgO等)を含有させると、さらに高反射率とすることができる。また、透光性部材で形成されて、発光装置100の照射領域から側方へも光が照射される構成とすることもできる。
The
枠体5は絶縁体であり、基板1Aと同様にある程度の強度を有していることが好ましい。さらに、枠体5は先に設けられたワイヤ8を変形させないように、基板1A上へ液状やペースト状で成形してそのまま凝固できる材料を用いると好適である。堰として十分な高さに形成するために、ペースト状すなわち高粘度の液状の材料が好ましく、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、BTレジン、PPA、シリコーン樹脂等が挙げられる。
The
枠体5の高さは、第1透光性部材3および第2透光性部材6をその内側に充填して形成するため、基板1Aの表面から第1透光性部材3と第2透光性部材6の上面までの高さと略同じまたはそれ以上であると好ましい。また、発光素子7の側方からの出射光がそのまま発光装置100の外に出射しないように、反射面を形成する高さにする。そして、第1透光性部材3が枠体5に這い上がった場合でも、枠体5の上面まで達しない程度の十分な高さを有していると、波長変換されない光が漏れ出さないので好ましい。また、枠体5の幅は特に規定せず、導電配線23b,24bを被覆し、かつ所望の高さに形成することができればよい。
The height of the
(第1透光性部材)
本発明の発光装置100は、図2bに示すように、発光素子7およびワイヤ8を封止して保護し、上面に第3透光性部材9および第2透光性部材6を形成するために、発光素子7からの光を透過する第1透光性部材3を備える。詳しくは、枠体5の内側の基板1A上に液状の樹脂材料を充填して、発光素子7およびワイヤ8を埋設する高さに形成する。
(First translucent member)
As shown in FIG. 2b, the
第2透光性部材6(波長変換部材)を区画する仕切りである第3透光性部材9を、第1透光性部材3を設けずに発光素子7が実装された基板1A上に直接形成する場合、発光素子7やワイヤ8等が障害となり、第3透光性部材9は必ずしも平坦面上に形成できず、設置には制限がある。発光素子7の配列も、第3透光性部材9の形成を配慮して限定される場合があり、色むらや輝度むらを抑えつつ演色性を維持することは難しい。しかしながら、本発明のように、まず枠体5内を第1透光性部材3で満たすことで、第3透光性部材9の設置面を略平坦にすることができ、第3透光性部材9の形成の自由度を高めることができる。従って、第1透光性部材3は、第3透光性部材9の形成が容易になる程度に発光素子7とワイヤ8を埋設していればかまわないが、発光素子7とワイヤ8が完全に被覆されて露出しないような高さで形成されることがより好ましい。また、図5のように、全ての発光素子7が第1透光性部材3に被覆(または第2透光性部材6が上方に配置)されていなくてもよく、所望の発光に応じて適宜選択できる。
The third
第1透光性部材3には、発光ダイオード等を搭載した一般的な発光装置の封止に用いられる透光性樹脂材料を適用でき、具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。また、枠体5が堰になるので比較的低粘度の樹脂材料で形成することができ、1つ(または少数)の発光素子を搭載する表面実装型(SMD)の発光装置に比べて、本実施形態のように数十個の発光素子を実装するCOB型の発光装置100のような、広い発光領域21の封止において特に好適である。また、これらの樹脂材料に光拡散材を含有させると好ましい。そうすることで、発光素子7からの出射光が、枠体5と樹脂材料中の光拡散材によって上方(波長変換部材)へ均等に反射し、色むらや輝度むらの少ない発光装置100とすることができる。その他、フィラーや着色材等を含んでいてもよく、発光装置100の形態や用途に応じて適宜選択される。
The first
(第3透光性部材)
第3透光性部材9は、第2透光性部材6を少なくとも第1領域6aと第2領域6bに区画して形成するための堰であり、光を透過する材料で第1透光性部材3の上面に形成される。透光性であるため、発光素子7の上方にあっても発光素子7からの出射光を遮ることがなく、第1透光性部材3の平坦な上面に設置されることから、形成が容易であり、自由に設置することが可能である。すなわち、発光素子7の配列に合わせることなく所望の平面視形状に形成することができる。言い換えると、第3透光性部材9の形成する位置を避けて発光素子7を配置する必要がなく、第1領域6aと第2領域6bの境界においても一定間隔で配列できるため、発光領域21における輝度むらが低減される。さらに、発光素子7の搭載作業の効率が低下せず、ワイヤ8の接続も容易になり好ましい。第3透光性部材9はその輪郭線が発光素子7の配列に沿うように、枠体5と同様に四角環形状に形成され、中心が発光領域21全体と略一致する長方形の第1領域6aと、これを囲む四角環形状の第2領域6bを区画していると好ましい。また、本実施形態では、第3透光性部材9を枠体5と同心形状としたが、図6のように、十字、アスタリスク、格子形状等、第1透光性部材上で第2透光性部材を分離していれば、その形状は特に限定されない。十字、アスタリスク形状では、直線で構成される第3透光性部材39が円形の発光領域を4分割または8分割するように区画しており、区画された鏡映対称な領域が同じ発光色であると配色の均衡がとれ好ましい。つまり、区画された第2透光性部材36の左上と右下、右上と左下の領域において、同じ波長変換部材を含んでいる(もしくは透光性樹脂のみで形成されている)と好ましい。また、実施形態のように、第3透光性部材39は連続した形状であると、第2透光性部材36の形成の際に堰として機能するため好ましいが、ドット状、波線状等、連続していなくてもよく、連続している場合と同様に光の取り出し効率を向上させることができる。ドット状や波線状に形成した場合、さらに細やかな発光色の調整が可能である。
(Third translucent member)
The third
ここで、連続していない第3透光性部材39が第2透光性部材36を分離した状態について図6dを用いて説明する。ドット形状であるので、複数の第3透光性部材39どうしは離間しており、分離領域30付近では、隣り合う領域の第2透光性部材36どうしが混合することになる。すなわち、異なる領域の第2透光性部材36が一部区画されていない状態となる。しかし、分離領域30を介して、第2透光性部材36は各領域にほぼ分離されることになるので、この状態を分離した状態とする。このような構成とすることで、十字やアスタリスク形状の第2透光性部材36を形成する際の、直線の直交部分(重なって一部分厚くなる部分)の発生を回避できるので、発光領域の中心部の色むらや輝度むらの発生を防ぐことができる。また、区画する領域ごとに含有する部材自体の種類は同じで、蛍光体の含有濃度や透光性樹脂の粘度のみが異なる場合など、連続した第3透光性部材39で確実に第2透光性部材36を仕切る必要性が低い場合などに好適に用いられる。
Here, a state where the third
また、図6eのような第2透光性部材36と第3透光性部材39とすることもできる。この実施例では、第2透光性部材36は第3透光性部材39によって分離しているものの、第3透光性部材39は直線や点線状に形成されていない。すなわち、第3透光性部材39は、複数の第2透光性部材36を囲むようにして分離させている。このような構成は、ある程度の粘度を有する第2透光性部材36を先に形成し、その離間領域に第3透光性部材39を充填することで形成できる。このような構成とすることで、第2透光性部材36と第3透光性部材39が平坦面に形成できるだけでなく、第3透光性部材39に左右されることなく所望の位置に第2透光性部材36を設けることができる。
Moreover, it can also be set as the 2nd
第3透光性部材9は、第1透光性部材3と同様の透光性樹脂材料であるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を適用することができ、高出力の発光ダイオードを搭載する場合には、特に耐熱性に優れたシリコーン樹脂が好ましい。そして、枠体5と同様に、粘度を調整してペースト状とした前記樹脂材料を第1透光性部材3上に成形し、そのまま凝固して形成される。また、第3透光性部材9は第1透光性部材3上面の平坦な面に設けられることから、第3透光性部材9として予め形成された成形体を接着剤等で設置することもできる。
The third
さらに、第3透光性部材9は発光素子7からの出射光を波長変換可能な蛍光体等の波長変換部材を含んでいると好ましい。形成時に高粘度の樹脂材料を用いる場合は、蛍光体が均一に分散するように硬化する。蛍光体等の波長変換部材は、第2透光性部材6と同じものを含んでいてもよいし、異なっていてもかまわない。第3透光性部材9が波長変換部材を含んでいることによって、遮光部材で領域を分離する場合に比べて波長変換できる領域が増えるので、色むらの少ない発光装置を得ることができる。波長変換部材を含有しない場合には、第1領域6aと第2領域6bの光量を均衡化するべく、第1透光性部材3と共に光拡散材を添加してもよい。
Furthermore, it is preferable that the third
第3透光性部材9は、第1透光性部材3からの高さを特に規定しないが、枠体5との間に第2透光性部材6が充填されて第2領域6bが形成されるので、枠体5の上面までの高さと略同じであると好ましいが、それよりも低くても高くてもかまわない。また、第3透光性部材9の幅は特に規定せず、所望の高さに形成することができる幅とすればよい。第3透光性部材9に波長変換部材を含有させると、第3透光性部材9の幅が広く第2透光性部材6を充填する領域が狭くなっても、波長変換する光量が維持できる。なお、本実施形態では区画する領域を2つとしたが、それ以上でもよい。第1透光性部材3により平坦面が形成されることで、第3透光性部材9が複数の場合など、複雑な形状の枠であっても、容易に形成することができる。
The third
第3透光性部材9を遮光性部材で形成してしまうと、その下方に発光素子7が位置する場合、発光素子7から上方へ垂直に出射する光は反射を繰り返すので取り出されない。これを避けるためには、発光素子7を第3透光性部材9の下方近傍を避けて配置する、第1透光性部材3に光拡散材を含有させる、少なくとも第3透光性部材9が形成される第1透光性部材3の表面に凹凸を設ける等の対策をとる必要がある。しかしながら、異なる波長変換部材間の再吸収による光の減衰を防ぐための遮光性の仕切りは、相当に広い幅を有する場合以外は全ての光の再吸収を防ぐことは不可能であり、第3透光性部材9が透光性であるために第1領域aと第2領域b間において波長変換された光の再吸収は、遮光性部材によって取り出されない光と比べても大きな損失とならない。そして、第3透光性部材9の形成を容易にするために平坦面とした第1透光性部材3の上面に凹凸を設けることは効率的でなく、第1透光性部材3に必ずしも光拡散材を含有しなくても光の取り出し効率を維持できる本構成は、特に好ましいといえる。また、発光素子を第3透光性部材9の下方に設けない構成とすると、色むらや輝度むらの発生に加え、形成精度の問題で配置がずれてしまった場合などに対応できない等の短所が挙げられる。
If the third light-
(第2透光性部材)
第2透光性部材6は、発光素子7からの出射光を透過する材料で形成される。第3透光性部材9の内側の第1領域6a、および第3透光性部材9の外側であって枠体5との間の第2領域6bに、それぞれ第1透光性部材3上に液状の樹脂材料を充填して形成される。その高さは、枠体5および第3透光性部材9から流出しない、すなわち、枠体5および第3透光性部材9の上面と略同じまたは低くなるように設けられ、蛍光体等の波長変換部材を含有すると好ましい。
(Second translucent member)
The second
材料としては、前記の第1透光性部材3や第3透光性部材9と同様に透光性樹脂を適用することができ、具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。先に形成された枠体5と第3透光性部材9が堰になるので、比較的低粘度の液状の樹脂材料で形成することができ、広い発光領域を封止するには好適である。さらに、低粘度の樹脂材料に蛍光体等の波長変換部材を混合した場合、硬化するまでに蛍光体が沈殿し易く、第1透光性部材3の表面近傍(発光素子7の近く)に偏って分布するので、発光素子7からの光を効率よく変換できる。なお、第2透光性部材6に含まれる波長変換部材は、第1領域6aと第2領域6bで同じでも異なっていてもよく、いずれか一方の領域のみが含んでいてもよい。このような構成としても、第3透光性部材9があるため、異なる波長変換部材どうしが混入したり、波長変換部材を含有しない領域へ流入したりしない。また、前記の第3透光性部材9と同じ波長変換部材を含んでいてもよい。以下、第3透光性部材9、第2透光性部材6に含有させる蛍光体等の波長変換部材について説明する。
As the material, a translucent resin can be applied in the same manner as the first
(波長変換部材(蛍光体))
波長変換部材としては、発光素子7の光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光に変換するものであり、蛍光体が特に好適に用いられる。蛍光体は公知の材料を適用すればよく、例えばY(イットリウム)とAl(アルミニウム)の複合酸化物(Y3Al5O12)から成るガーネット構造の結晶であるYAG系蛍光体や、Eu,Ce等のランタノイド系元素で主に賦活された、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体等を用いることができる。これらの材料から、発光素子7の発光色と組み合わせて、第1領域6a、第2領域6bから照射する光が所望の色となるように選択する。例えば、青色の光によって緑色や黄色を発光するYAG系、LAG系蛍光体やクロロシリケート蛍光体、赤色を発光する(Sr,Ca)AlSiN3:Eu等のSCASN系蛍光体、CaAlSiN3:Eu等のCASN系蛍光体が挙げられ、2種類以上の蛍光体を混合して用いてもよいが、波長変換された光が他方の蛍光体に再吸収されて取り出し効率が低下しないように、区画された1領域には1種類の蛍光体を含んでいることが好ましい。すなわち、一方の蛍光体の発光波長と他方の蛍光体の吸収波長が重なる場合は、別の領域に含有させるようにすることで、発光装置の輝度を維持することができる。なお、波長変換部材は蛍光体に限定されるものではなく、前記の透光性部材も樹脂に限定されるものではない。また、各領域によって異なる蛍光体を含有させる場合は、発光素子7の発光に対する変換効率が低く、より多量の蛍光体を必要とする方を、発光装置100の中心近傍に配置すると好ましい。その他、各種部材に所望に応じて着色料、光拡散材、フィラー等を含有させてもよい。
(Wavelength conversion member (phosphor))
As the wavelength conversion member, at least a part of the light of the
<発光装置の製造方法>
次に、本発明の実施形態に係る発光装置100の製造方法の一例を説明する。発光装置100は、大まかには一般的な半導体素子のCOBパッケージや従来の発光装置と同様の方法で製造できる。
<Method for manufacturing light emitting device>
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、基板1Aの上面に、無電解めっきで金属を所定の形状にパターニングした導電部材20および反射層29を形成する。このとき、識別マークおよび認識マーク(不図示)を形成してもよい。
First, the
次に、基板1A上の実装領域22に所定の間隔で形成された反射層29に、接合部材で発光素子7を配列する。また、保護素子Hを導電配線23b上の所定位置に搭載する。そして、ワイヤボンディングにより、搭載した発光素子7および保護素子Hのそれぞれのパッド電極または反射層29にワイヤ8を接続し、導電配線23b,24bへ電気的に接続する。
Next, the
次に、枠体5および第1透光性部材3を形成する。詳しくは、枠体5の平面視形状に合わせた環形状の吐出口(ノズル)を備えた樹脂吐出装置にて、ペースト状の樹脂材料を基板1A上の枠体5の形成位置に吐出し、熱処理等の樹脂材料に対応した処理により硬化または凝固させる。あるいは、枠体5の幅に合わせた口径の吐出口で、基板1Aを枠体5の平面視形状に合わせて長方形を描くように水平に移動させながら、樹脂材料を吐出して形成することもできる。このように形成することで、金型を使用しないので生産コストが抑えられ、樹脂の吐出量、吐出装置あるいは基板の移動等を変更するだけで所望の枠体5及び第1透光性部材3を形成することが可能である。また、実施形態1では枠体5は1層からなるが、これに限らず2層以上の構成としてもかまわない。本実施形態のように1層構造とすると、形成工程が複雑にならず、積層部の精度や強度の問題も発生しにくい。
Next, the
続いて、枠体5の内側の発光素子7の実装領域22に、所望の光拡散材等を含有させた第1透光性部材3を発光素子7およびワイヤ8を覆うように充填し、必要に応じて熱処理や光照射等の処理により硬化させて第1透光性部材3を形成する。ここで、第1透光性部材3の光出射側の上面は、平面状であると第3透光性部材9が形成しやすく好ましいが、平面状でなくてもかまわない。凹凸状に加工すると、発光素子7からの光が拡散されて第2透光性部材6および第3透光性部材9へ均一に到達しやすくなる。
Subsequently, the mounting
次に、第1透光性部材3の上面に第3透光性部材9を形成する。形成方法は、枠体5とほぼ同様とすることができる。また、枠体5の上面までと略同じ高さとすると、第2透光性部材6の形成において好ましく、発光装置の上面が略同一面にあると光の出射が均一になり好適である。枠体5および第3透光性部材9は、所望の高さに調整するために適宜切削等を行ってもかまわない
Next, the third
最後に、第3透光性部材9の内側と枠体5と第3透光性部材9の間に第2透光性部材6を形成することで、発光装置100が完成する。所望の波長変換部材(ここでは蛍光体とする)を含有させた透光性樹脂材料を、第1領域6aおよび第2領域6bに充填して硬化する。第2透光性部材6は、第1領域6aと第2領域6bで充填、硬化のタイミングは特に限定されず、同時に行っても別々でもよい。また、第1領域6aと第2領域6bで含有する蛍光体が異なっていることが好ましい。例えば、青色の発光素子7を用い、第1領域6aにCASN系蛍光体(赤色蛍光物質)、第2領域6bにYAG系蛍光体(黄色蛍光物質)を含有させたシリコーン樹脂をそれぞれ充填して第2透光性部材6を形成すると、発光波長と吸収波長が重なる2種類の蛍光体が別々の領域に含まれるので、波長変換された光の再吸収が少なく光損失が抑えられ、演色性の高い白色光を得ることができる。さらに、第3透光性部材9を第2領域6bと同じYAG系蛍光体(黄色蛍光物質)を含有させたシリコーン樹脂で形成することで、形成の効率が良くなる他に、光が無駄なく変換され、より短波長な蛍光体が含まれる領域が外側に広く存在することになり好ましい(第2領域6aと同じ蛍光体を含む第3透光性部材9としてもかまわない)。また、本実施形態のように、含む蛍光体が異なる界面(第1領域6aと第3透光性部材9の境界)が、発光素子7の配列に沿うように形成されていると、所望の色調を得やすく好ましい。その他、第2透光性部材6や第3透光性部材9の面積や蛍光体等の含有物の割合、各領域に係る発光素子の種類や搭載個数等を適宜調整することで、所望の発光色や輝度を有する発光装置とすることが可能である。また、実施形態では区画される領域を2つとしたが、それ以上に区画してもよい。また、枠体5、第1透光性部材3、第2透光性部材6、第3透光性部材9等は半硬化状態で用いてもかまわない。
Finally, the second
透光性部材は、上述のように第1透光性部材3、第3透光性部材9、第2透光性部材6の順番で形成されると、効率がよく好ましい。すなわち、この順番で形成することで第3透光性部材9が第2透光性部材6を充填する際の仕切りとなるので、第2透光性部材6の形成が容易となる。
If the translucent member is formed in the order of the first
以上のように発光装置100は、第1透光性部材で発光素子が被覆されていることにより、空気層が存在せず、第2透光性部材への光入射面においてむだな光反射が抑制でき光取り出し効率が向上するだけでなく、発光素子が第1透光性部材で満たされるため、その上面に形成される第2透光性部材を分離する第3透光性部材の仕切りが平坦面に容易に形成できる。従って、発光素子の配列や個数を仕切りの形成に配慮して制限する必要がなく、仕切りの形状・配置・数等の選択の自由度も高くなる。また、第3透光性部材の形成面を平坦面とすることができるので、形成の精度を維持しやすく、信頼性が高く効率の良い発光装置とすることが可能である。また、第1透光性部材3、第3透光性部材9、第2透光性部材6の順に形成することで、部材を効率的に形成できる。したがって、光損失を抑えた高輝度で演色性の高い発光装置を、効率的に得ることが可能である。
As described above, in the
<実施形態2>
以下、実施形態2に係る発光装置200について、図3を参照して説明する。実施形態1に係る発光装置100と同一の要素については同じ符号を付して説明を省略する。実施形態2に係る発光装置200は、図3bに示すように、枠体35が円環形状であるので発光領域31は円形になる。また、発光色の異なる発光素子37a,37bが2種類搭載されており、第3透光性部材39は蛍光体を含まず第1領域36aと同じ材料で構成され、枠体35が2層に形成されていることが、第1実施形態と異なっており、これらの相違点について主に詳説する。
<
Hereinafter, the light-emitting
発光装置200は、基板1B上の枠体35内側の実装領域32に、発光色の異なる2種類の発光素子37a,37bが搭載される。発光素子37a,37bは、平面視長方形の同一形状で上面に一対の電極20が形成される。発光素子37a,37bは、長手方向を図3における横方向に、かつp電極を左側に向きを揃えて、実装領域の中央に9個×8列をマトリクス状に、その上下に各3列を横方向に半ピッチずらし、計14列に配列され、さらに配列の左右両端の各3個を右に90°回転して配置される。従って、計110個の発光素子37a,37bが左右上下対称に、均等かつ効率的に実装領域32に搭載され、実施形態1と同様に第1透光性部材33で被覆される。発光素子37aは後記する第1領域36aに対応するように50個、37bは第2領域36bに対応するように60個搭載されており、それらをワイヤ38にて5個と6個の計11個ずつで一組として直列に接続し、10組を並列に接続する。また、配列の端の導電配線23b,24bへ直接接続しない発光素子については、隣の発光素子のパッド電極へワイヤ38を接続する。従って、ワイヤ38の両端の接続位置の高低差が小さく、発光素子37a,37bの間隔が比較的短く配列されても、ワイヤボンディングが容易である。ここで、例えば発光素子37aを赤色LED(発光波長620〜750nm)、37bを青色LED(発光波長430〜490nm)とし、赤色LEDは波長変換せず(第3透光性部材39と第2透光性部材36の第1領域36aは蛍光体を含まず)、青色LEDはYAG系蛍光体により白色光を発光するようにすると、青色みがかった白色光に赤色光が混色して白熱電球光に近い光が得られる。
In the
実施形態2では、枠体35が2層構造になっており、下層で導電配線や保護素子Hを基板1B上で直接被覆し、第1透光性部材33を充填するための枠体35aと、枠体35a上に設けられて主に第2透光性部材36を充填するための枠体35bを備えている。この場合、基板1Bに直接設置される下側の枠体35aを形成した後に、第1透光性部材33を充填し、枠体35aに重ねるように所望の高さの枠体35bを積層する。形成方法は第1実施形態の枠体5とほぼ同様とすることができ、第3透光性部材39を同時に形成することもできる。枠体35を2層構造とすることで、第1透光性部材33が枠体35上面まで這い上がるのを防ぐことができる。すなわち、枠体35a,35bを先に(もしくは1層として)形成してから第1透光性部材33を充填すると、第1透光性部材33が枠体35の上面まで這い上がり、波長変換されない光が発光装置200から漏れだす可能性がある。それに対して本実施形態のような構成とすると、色むらや輝度むらの少ない信頼性の高い発光装置200を得ることができる。また、枠体35を1層で形成すると、第1透光性部材3の這い上がりを考慮してある程度の高さを確保しなければならない。従って、高粘度の樹脂を使用しなければならないが、2層構造とすると粘度の制限が緩和されるだけでなく、透光性樹脂の這いあがりを防止しつつ、枠体35の高さを最小限にすることも可能である。また、枠体の高さを十分に高くして樹脂の這い上がりを防ぐ以外には、最外側にある発光素子との間に一定の距離を確保する方法もあるが、枠体を2層に形成することで無駄な距離を短縮し発光装置を小型化することができる。さらに、第2透光性部材36や第3透光性部材39の高さに応じて高さを調節でき、枠体35a,35bで材料や含有物を適宜選択することができるので、容易に所望の発光装置とすることが可能である。
In the second embodiment, the
さらに発光装置200は、枠体35aに充填された第1透光性部材33の上に、枠体35と同心円状の円環形状で小さい第3透光性部材39を備えており、第2透光性部材36は、その中心が発光領域全体の中心と略一致する円形の第1領域36aとこれを囲む円環形状の第2領域36bとに区画される。本実施形態においては、第3透光性部材39が平面視で曲線状に形成されているため、発光素子37a,37bは一部が、蛍光体を含む領域と含まない領域の界面(第3透光性部材39と第2領域36bの境界)を跨いで載置される。また、本実施形態の第3透光性部材39は蛍光体を含んでおらず、第1領域36aと同様に発光素子37aからの光を波長変換せずに発光領域31に出射する。第3透光性部材39は第1領域36aと同じ材料で構成されると、使用する材料が少数で済み好ましいが、材料や粘度は異なっていてもかまわない。
The
上記の相違する構成および形成方法以外は、実施形態1と同様とすることもできるし、異なっていてもかまわない。所望の発光装置に合わせて、構成や形成方法を適宜組み合わせることができる。 Except for the above-described different configuration and formation method, it may be the same as or different from that of the first embodiment. A structure and a formation method can be combined as appropriate depending on a desired light-emitting device.
以上のように、実施形態2に係る発光装置200は、第1透光性部材を設けることによって、均等に配列された発光素子のそれぞれの位置に関係なく、任意の平面視形状に形成された第3透光性部材によって区画された照射領域毎に、異なる色に配色された光を照射する。従って、特に円形等の曲線からなる形状に発光領域が区画されても、発光素子を隣り合う照射領域の間で間隔を空けて配列したり、搭載個数を減らしたりする必要がないため、照射領域全体として輝度が均一かつ照射される光量が多い発光装置となる。また、枠体が2層からなり、最下層の枠体、第1透光性部材、最下層の上に積層される2層目の枠体、の順番で形成されることにより、第1透光性部材の這い上がりが起こらず、波長変換されないままの出射光の漏れ出しを防ぎ、色むらのない小型の発光装置とすることができる。
As described above, the
<実施形態3>
実施形態1,2では、平板状の支持基板に発光素子を載置した発光装置について説明したが、本実施形態のように、凹部を形成する側壁を有した支持体を適用することもできる。すなわち、図4に示すように、発光素子47が正負一対のリード電極42上に配置され、発光素子47を収納する凹部を有するパッケージ45が設けられる。このパッケージ45は、実施形態1,2の枠体及び基板に相当し、第1透光性部材43と第2透光性部材46を充填する際の堰となる。以下、特に実施形態1,2と異なる点について詳説する。なお、図4ではワイヤは図示せずに省略している。
<
Although
リード電極42は、発光装置300の外部から発光素子47に電力を供給する導電体であり、発光素子47と電気的に接続する部材であるワイヤやバンプ等との接触性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、300μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは3μΩ・cm以下である。材料としては、Fe、Cu、Fe入りCu、Sn入りCu及びAl等が好適に挙げられる。リード電極42の表面は、Pdを材料とする金属により、鍍金やスパッタリング等の方法により被覆されていることが好ましい。これにより、発光素子47を搭載したときにリード電極42表面における光反射率を向上させることができる。本実施形態に係るリード電極は、一方の端部がパッケージ側面から内部に挿入され、他方の端部がパッケージ側面から突出するように一体成型されており、少なくとも端部の一部がパッケージに被覆されている。正のリード電極42aと負のリード電極
42bの間は、分離部44によって離間している。
The
本実施形態のパッケージ45は、発光素子47、第1,2透光性部材43,46、第3透光性部材49等を配置する支持体で、正負一対のリード電極42と、そのリード電極42を絶縁して保持する支持部を備える部材である。パッケージ45は、リードフレームに成型材料を射出成型で形成すると、効率的に形成でき好ましい。材料は特に限定されず、液晶ポリマー、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタート(PBT)等とすることができる。特に、ポリフタアルアミド樹脂のように高融点結晶が含有されてなる半結晶性ポリマー樹脂は、例えば第1,2透光性部材43,46や第3透光性部材49を形成するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂との密着性が良好なため、パッケージの材料として好適に利用される。また、発光素子47からの光の反射率を向上させるために、成形材料にTiO2等の反射材料を含有させてもよい。
The package 45 of this embodiment is a support body on which the
図4aに示すように、パッケージ45の開口部は円形であるので、実施形態2と同様に発光領域41は円形になる。また、前記のように、パッケージ45は実施形態1,2の枠体に相当するため、発光素子47が搭載されるリード電極上面からパッケージ開口部の上面までの高さは、第3透光性部材49および第2透光性部材46の高さと略同じまたは高いことが望ましい。さらに、本実施形態のように金型を用いてパッケージを形成する場合は、金型で所望の形状に成型することで、実施形態2のように工程を増やすことなく第1透光性部材43の這い上がりを防ぎ、信頼性の高い発光装置300とすることが可能である。すなわち、リード電極42の端部上面をパッケージで被覆する際、被覆部40の上面を発光素子47やワイヤ8の上面以上の高さになるように、かつ、パッケージ全体の高さよりも低くなるように設けることで、段差や傾斜が形成され、這い上がりが起こらないように第1透光性部材43を充填することができる。例えば、図4bのようにパッケージが断面視で略L字になるように設けると、第1透光性部材43を被覆部40の上面まで充填することで、パッケージ全体の上面まで這い上がることがなく、波長変換されない光が不本意に漏れ出すことがなく好ましい。なお、本実施形態における凹部を有するパッケージは、平板状の支持体に貫通孔を有する板材を配置することにより形成してもよい。
As shown in FIG. 4a, since the opening of the package 45 is circular, the light emitting region 41 is circular as in the second embodiment. As described above, since the package 45 corresponds to the frame of the first and second embodiments, the height from the upper surface of the lead electrode on which the
実施形態3では、リード電極上に接着剤を配置し、パッケージ45の開口部(発光領域41)に対応するように発光素子47を31個接着している。発光素子47は、実施形態1,2と同様のものを適用できる。接着剤は、導電性接着剤や絶縁性接着剤から選択され、種類や材料は特に限定されない。導電性接着剤は、例えば、Au、Ag、Bi、Cu、In、Pb、Sn、Znから選択された少なくとも一種を含む金属ペーストや共晶材(例えば、Au−Sn)、カーボンペースト、鑞材とすることができる。このような接着剤とすることにより、発光素子47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、発光素子47からの放熱性を向上させたりすることができる。金属ペーストに含有される金属材料は、Agが好ましく、Agの含有量が80%〜90%であるAgペーストを用いると放熱性に優れた半導体装置が得られる。絶縁性接着剤は、例えば、ガラス、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂などを主材料とする接着剤を挙げることができる。
In the third embodiment, an adhesive is disposed on the lead electrode, and 31
以上のように、実施形態3に係る発光装置300は、発光素子47がリード電極42に載置され、そのリード電極42を支持する凹部を有するパッケージを備えている。このような構成とすると、パッケージを一体に成型しているので部材の脱落が起こりにくく、枠体を2層に形成するために工程数を増やすことなく、効率的に信頼性の高い小型の発光装置を提供することができる。
As described above, the
<実施形態4>
さらに演色性を向上させた発光装置500を、実施形態4に示す。この発光装置400は、図5のように、実施形態2の発光装置200の構成に加えて、2層の枠体55a,55bの外側にさらに枠体55cを備える。枠体55a,55bと枠体55cの間は、第4透光性部材50で満たされおり、第4透光性部材50は波長変換部材や光拡散材等を含んでいてもよい。以下、先の実施形態と異なる点について詳説する。
<
A
発光装置400では、発光領域51に発光素子57が実装された基板1Cの所望の位置に、枠体55aが円環状に設けられる。第1透光性樹脂53は、発光素子57を埋設するように枠体55aの内部に充填され、枠体55aに積層するように枠体55bが形成される。そして、第1透光性樹脂53上の平坦面に、枠体55a,55bより小さい同心円状の円環形状の第3透光性部材59が設けられる。さらに、枠体55a,55bの外側に、枠体55a,55bより大きい同心円状の円環形状の枠体55cを有し、枠体55a,55bと枠体55cの間に第4透光性部材50が充填される。従って、図5aでは、中心が発光領域全体の中心と略一致する円形の第1領域56a、これを囲む円環形状の第2領域56b、さらに外側で第1領域56aと第2領域56bを囲む領域に区画される。すなわち、第3透光性部材59は第1透光性部材53の上面で第1領域56aと第2領域56bの仕切りとなっており、枠体55a,55bは、第1透光性部材53,第2透光性部材56と第4透光性部材50の仕切りとなる。枠体55a,55bと枠体55cの間の発光素子57cは第4透光性部材50のみで埋設されており、2層に封止されていない。また、ここでは内側の枠体55a,55bを2層としたが、1層としてもよく、外側の枠体55cを2層としてもかまわない。第2領域56bと第4透光性部材50を同じ材料で構成する場合は、枠体55aを第3透光性部材59の上面よりも低く形成することで、第2領域56bとその外側の領域を一度に充填でき、図示の枠体55bを形成しなくてもよいので効率的である。また、外側の枠体55cは光を通さない反射性の材料で形成されることが好ましいが、内側の枠体55a,55bは光を透過する材料で形成してもよく、蛍光体等の波長変換部材や光拡散材等を含んでいてもかまわない。そうすることで、光が無駄なく波長変換でき、発光素子57を枠体55の形成に関係なく(枠体55a,55bと重ねて)、所望の間隔で配置することができる。また、外側の枠体55cのさらに外側に枠体を有していてもよく、平面視において、2層になっている第1透光性部材と第2及び第3透光性樹脂が、複数の枠体で囲まれる構成としてもかまわない。このように複数の領域に区画して、部材の種類や配置を適宜選択することで、発光装置の所望の幅をさらに広げることが可能である。
In the light emitting device 400, the frame body 55a is provided in an annular shape at a desired position of the substrate 1C on which the
ここでは、枠体55cをTiO2等の反射性材料を含有したシリコーン樹脂等で形成する。枠体55a,55bの内側に当たる領域に配置される第1領域56aと第2領域56bの発光素子57a,57bには、青色LED(発光波長430〜490nm)を配置し、枠体55a,55bと重なる発光素子およびそれより外側の第3領域56cの発光素子57cには緑色LED(発光波長490nm〜570nm)を配置する。枠体55aと第1透光性部材53は、光拡散材を含有したシリコーン樹脂等で形成される。そして、第3透光性部材59、第2領域56bの第2透光性部材56、枠体55b,第4透光性部材50は、YAG系蛍光体(黄色蛍光物質)を含んだシリコーン樹脂等で、第1領域56aの第2透光性部材56は、CASN系蛍光体(赤色蛍光物質)を含んだシリコーン樹脂等で充填されると好ましい。そうすることで、同じ材料で効率的に部材が形成でき、演色性のよい白色の発光装置とすることができる。また、第4透光性部材50は、第1透光性部材53と同様の材料を用いてもよい。以上のように、枠体を複数有する構成とすることで、第4透光性部材50からの出射光は1層の透過性部材のみを透過して取り出されるので光束が維持され、さらに緑色成分が加わってRGB(赤・緑・青)による発光となり、より演色性の高い発光装置を、信頼性を維持しつつ比較的効率よく形成することができる。
Here, the frame body 55c is formed of a silicone resin containing a reflective material such as TiO 2 . Blue LEDs (emission wavelengths of 430 to 490 nm) are disposed in the light emitting elements 57a and 57b in the first region 56a and the second region 56b disposed in the regions corresponding to the inner sides of the frames 55a and 55b, and the frames 55a and 55b Green LEDs (emission wavelengths of 490 nm to 570 nm) are arranged on the overlapping light emitting elements and the light emitting elements 57c in the third region 56c outside the overlapping light emitting elements. The frame body 55a and the first light transmissive member 53 are formed of a silicone resin containing a light diffusing material. The third translucent member 59, the second
また、以上の実施形態1〜3では、第2透光性部材および第4透光性部材は透光性樹脂で形成されることから、発光装置の断面における上面の形状が、両側の部材との間で表面張力によりレンズ状に盛り上がっていたり、這い上がって凹形状になっていたり、枠体や第3透光性部材の上面と略同じ高さで水平であったりする。これは、透光性樹脂の粘度や充填する量などを調節することで適宜所望の組み合わせや形状とすることができ、形成後に研磨などで成形することも可能である。第1透光性部材の上面は、第3透光性部材の形成を考慮して平坦が好ましいが、第2及び第3透光性部材の上面は凹凸形状を有していてもかまわない。そうすることで、発光装置の光拡散を調節することができる。 Moreover, in the above Embodiments 1-3, since the 2nd translucent member and the 4th translucent member are formed with translucent resin, the shape of the upper surface in the cross section of a light-emitting device is the member of both sides, and Between the upper surface of the frame body and the third translucent member, or a horizontal shape. This can be suitably combined and shaped by adjusting the viscosity of the translucent resin, the amount to be filled, etc., and can be molded by polishing after formation. The upper surface of the first translucent member is preferably flat in consideration of the formation of the third translucent member, but the upper surfaces of the second and third translucent members may have an uneven shape. By doing so, the light diffusion of the light emitting device can be adjusted.
100,200,300,400,500…発光装置
1A,1B,1C…基板
20…電極
23…正極
23a…パッド電極
23b…導電配線
24…負極
24a…パッド電極
24b…導電配線
42…リード電極
42a…正のリード電極
42b…負のリード電極
21,31,41,51…発光領域
22,32,42,52…実装領域
27…接合部材
29…反射層
30…分離領域
3,33,43,53…第1透光性部材
44…分離部
5,35,55…枠体
35a,55a…1層目の枠体
35b,55b…2層目の枠体
55c…外側の枠体
45…パッケージ
40…被覆部
6,36,46,56…第2透光性部材
6a,36a,46a,56a…第1領域
6b,36b,46b,56b…第2領域
56c…第3領域
7,37,47,57…発光素子
7a,37a,47a,57a…第1領域の発光素子
7b,37b,47b,57b…第2領域の発光素子
57c…第3領域の発光素子
8,38,58…ワイヤ
9,39,49,59…第3透光性部材
50…第4透光性部材
100, 200, 300, 400, 500 ... light emitting devices 1A, 1B, 1C ...
Claims (11)
前記複数の発光素子を被覆する第1透光性部材と、
前記第1透光性部材の上に形成された第2透光性部材と、
前記第2透光性部材を複数の領域に分離する第3透光性部材を有することを特徴とする発光装置。 A plurality of light emitting elements mounted on a substrate;
A first light transmissive member covering the plurality of light emitting elements;
A second light transmissive member formed on the first light transmissive member;
A light emitting device comprising a third light transmissive member that separates the second light transmissive member into a plurality of regions.
前記第1領域と前記第2領域には、それぞれ互いに異なる波長変換部材が含有されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。 The second light transmissive member has a first region and a second region separated by the third light transmissive member,
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the first region and the second region contain different wavelength conversion members. 5.
前記枠体は、2層に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発光装置。 The first translucent member and the second and third translucent members are surrounded by a frame on the substrate,
The light emitting device according to claim 1, wherein the frame is formed in two layers.
前記第1透光性部材と前記第2及び第3前記透光性部材は、前記複数の枠体に囲まれていることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。 In plan view, it has a plurality of the frames,
The light emitting device according to claim 6, wherein the first light transmissive member and the second and third light transmissive members are surrounded by the plurality of frames.
前記第1透光性部材、前記第3透光性部材、前記第2透光性部材が、この順番で形成されることを特徴とする発光装置の製造方法。 A plurality of light-emitting elements placed on a substrate, a first light-transmitting member covering the plurality of light-emitting elements, a second light-transmitting member formed on the first light-transmitting member, and A method of manufacturing a light emitting device having a third light transmissive member for separating the second light transmissive member into a plurality of regions,
The method of manufacturing a light emitting device, wherein the first light transmissive member, the third light transmissive member, and the second light transmissive member are formed in this order.
前記枠体は、前記枠体の最下層と前記第1透光性部材が形成された後、前記最下層の枠体の上に積層されることを特徴とする請求項7に記載の発光装置の製造方法。 The translucent member is surrounded by a multilayer frame formed on a substrate,
The light emitting device according to claim 7, wherein the frame is stacked on the lowermost frame after the lowermost layer of the frame and the first light-transmissive member are formed. Manufacturing method.
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