JP2018073950A - 発光モジュール及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子と封止部材との位置ずれに起因する色ムラを抑制できる発光モジュール等を提供する。
【解決手段】発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に形成され、基板１０の表面を露出する開口６０ａを有する薄膜層６０と、開口６０ａ内において基板１０に配置された発光素子２０と、開口６０ａ内において基板１０に形成され、波長変換材を含有し且つ発光素子２０を封止する封止部材３０とを備え、薄膜層６０の厚さは、封止部材３０の厚さよりも薄く、封止部材３０の端部は、薄膜層６０に接し、基板１０及び薄膜層６０の表面は、親水性であり、薄膜層６０の表面の濡れ性は、基板１０の表面の濡れ性よりも悪い。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光モジュール及び発光モジュールを備える照明器具に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率及び高寿命であるので、種々の機器の光源として広く利用されている。例えば、ＬＥＤは、照明器具又はランプ等の照明用光源として用いられたり、液晶表示装置等のバックライト光源として用いられたりしている。
一般的に、ＬＥＤは、ＬＥＤモジュールとしてユニット化されて各種機器に内蔵されている。ＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板の上に実装された１つ以上のＬＥＤとを備える（例えば特許文献１）。
ＬＥＤモジュールとしては、１つ又は複数のＬＥＤ（ＬＥＤチップ）が直接基板に実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプの構成が知られている。ＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板に実装された複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップを一括封止するように形成された封止部材とを備える。封止部材は、例えば、蛍光体を含有する樹脂材料によって構成されている。これにより、封止部材ではＬＥＤチップの光と蛍光体の光とが混色され、封止部材からは所定の色の光が放出される。
特開２０１１−１７６０１７号公報
従来のＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールの構造では、ＬＥＤチップと封止部材との位置関係にずれが生じた場合、色ムラが生じるという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、発光素子と封止部材との位置ずれに起因する色ムラを抑制できる発光モジュール及び照明器具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る発光モジュールの一態様は、基板と、前記基板に形成され、前記基板の表面を露出する開口を有する薄膜層と、前記開口内において前記基板に配置された発光素子と、前記開口内において前記基板に形成され、波長変換材を含有し且つ前記発光素子を封止する封止部材とを備え、前記薄膜層の厚さは、前記封止部材の厚さよりも薄く、前記封止部材の端部は、前記薄膜層に接し、前記基板及び前記薄膜層の表面は、親水性であり、前記薄膜層の表面の濡れ性は、前記基板の表面の濡れ性よりも悪い。
また、本発明に係る照明器具の一態様は、上記の発光モジュールを備える。
また、本発明に係る発光モジュールの製造方法の一態様は、開口を有する薄膜層を基板に形成する工程と、前記開口内において前記基板に発光素子を実装する工程と、前記開口内において前記基板に封止部材を形成する工程とを含み、前記封止部材を形成する工程は、前記発光素子を封止するように、波長変換材を含有する封止部材材料を前記基板に塗布する工程を含み、前記薄膜層の厚さは、前記封止部材材料の厚さよりも薄く、前記基板及び前記薄膜層の表面は、いずれも濡れ性を有し、前記薄膜層の表面の濡れ性は、前記基板の表面の濡れ性よりも悪い。
本発明によれば、発光素子と封止部材との位置ずれに起因する色ムラを抑制することができる。
実施の形態１に係る発光モジュールの平面図である。 図１のII−II線における実施の形態１に係る発光モジュールの部分断面図である。 図１のIII−III線における実施の形態１に係る発光モジュールの断面図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法における薄膜層を形成する工程を示す断面図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法における発光素子を実装する工程を示す断面図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法における封止部材を形成する工程を示す断面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じていない場合における比較例の発光モジュールの断面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じている場合における比較例の発光モジュールの断面図である。 実施の形態２に係る照明器具の断面斜視図である。 実施の形態２に係る照明器具の断面図である。 変形例に係る発光モジュールの平面図である。 図１０のXI−XIにおける変形例に係る発光モジュールの断面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に垂直な方向（ＸＹ平面に平行な方向）を水平方向としている。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。
（実施の形態１）
実施の形態１に係る発光モジュール１の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光モジュール１の平面図である。図２は、図１のII−II線における同発光モジュール１の部分断面図である。図３は、図１のIII−III線における同発光モジュール１の断面図である。
図１〜図３に示すように、発光モジュール１は、基板１０と、発光素子２０と、封止部材３０と、配線４０と、ワイヤ５０と、薄膜層６０とを備える。
本実施の形態における発光モジュール１は、ライン状に光を発するライン状光源であって、例えば白色光を出射する。また、発光モジュール１は、基板１０に発光素子２０としてＬＥＤチップが直接実装されたＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールである。
以下、発光モジュール１の各構成部材について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
［基板］
基板１０は、発光素子２０を実装するための実装基板である。基板１０としては、セラミックからなるセラミック基板、樹脂をベースとする樹脂基板、金属をベースとするメタルベース基板、又は、ガラスからなるガラス基板等を用いることができる。
セラミック基板としては、アルミナからなるアルミナ基板又は窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等を用いることができる。樹樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板（ＣＥＭ−３、ＦＲ−４等）、紙フェノールや紙エポキシからなる基板（ＦＲ−１等）、又は、ポリイミド等からなる可撓性を有するフレキシブル基板等を用いることができる。メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が被膜された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板又は銅合金基板等を用いることができる。なお、基板１０は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル基板であってもよい。
基板１０の表面は、親水性である。具体的には、基板１０がセラミック基板である場合、セラミック表面は親水性である。また、基板１０が樹脂基板である場合、樹脂表面が親水性である。また、基板１０がメタルベース基板である場合、金属を被膜する樹脂膜の樹脂表面又は樹脂膜が被膜されておらず露出した金属表面が親水性である。基板１０の表面が親水性である場合、基板１０の表面の接触角は、９０°以上である。なお、接触角は、水に対する接触角（水接触角）である。
基板１０としては、光反射率が高い（例えば光反射率が９０％以上）白色基板であるとよい。白色基板を用いることにより、発光素子２０から出射する光を基板１０の表面で反射させることができるので、発光モジュール１の光取り出し効率を向上させることができる。本実施の形態では、基板１０として、白色のセラミック基板を用いている。この場合、基板１０として、アルミナ粒子を焼成させることによって構成された例えば厚みが１ｍｍ程度の白色の多結晶アルミナ基板（多結晶セラミック基板）を用いることができる。セラミック基板は、樹脂基板と比べて熱伝導率が高く、発光素子２０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。また、セラミック基板は経時劣化が小さく、耐熱性にも優れている。
本実施の形態において、基板１０は、長尺状の矩形基板である。つまり、基板１０の平面視形状は、長尺状の矩形である。長尺状の基板１０は、その長手方向（長尺方向）の長さ（長辺の長さ）をＬ１とし、短手方向の長さ（短辺の長さ）をＬ２としたときに、基板１０のアスペクト比（Ｌ１／Ｌ２）は、例えば、Ｌ１／Ｌ２≧１０である。
また、基板１０には、発光素子２０を発光させるための直流電力を、発光モジュール１の外部から受電するための一対の電極端子が設けられていている。一対の電極端子は、例えばリード線等を介して外部の電源装置（電源回路）と電気的に接続される。一対の電極端子で受電された電力は、配線４０を介して発光素子２０に給電される。
［発光素子］
発光素子２０は、半導体発光素子の一例であって、所定の電力により発光する。本実施の形態において、発光素子２０は、単色の可視光を発するベアチップ（ＬＥＤチップ）であり、例えば、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップとしては、例えば、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。一例として、青色ＬＥＤチップは、サファイア基板に形成されたＩｎＧａＮ系の窒化物半導体層の上面にｐ側電極及びｎ側電極の両電極が形成された片面電極構造を有する半導体発光素子である。なお、発光素子２０は、両面電極構造であってもよい。
発光素子２０は、基板１０に配置されている。本実施の形態において、発光素子２０は、基板１０の一方の主面に直接実装されている。具体的には、発光素子２０は、ダイアタッチ剤等によって基板１０の表面（本実施の形態ではセラミック表面）にダイボンド実装されている。基板１０に実装された発光素子２０は、封止部材３０によって覆われている。
また、図３に示すように、発光素子２０は、薄膜層６０の開口６０ａ内に配置されている。つまり、発光素子２０は、薄膜層６０の開口６０ａ内に位置するように基板１０に実装されている。具体的には、発光素子２０の実装位置が薄膜層６０の開口６０ａ内の中央に設定されているので、発光素子２０は、薄膜層６０の開口６０ａ内の中央に位置するように配置されている。つまり、発光素子２０の中心の位置が、薄膜層６０の第１直線部６１と第２直線部６２との間の中心の位置に一致している。
発光素子２０は、薄膜層６０の第１直線部６１と第２直線部６２との間において、複数個一列に実装されている。図１に示すように、本実施の形態において、基板１０は長尺状であり、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って直線状に配列されて実装されている。具体的には、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って一列のみで配列されている。また、複数の発光素子２０は、同一のピッチで配列されており、隣り合う発光素子２０間の距離が全て同じになっているが、これに限らない。
なお、本実施の形態において、隣り合う２つの発光素子２０は、隣り合う２つの発光素子２０の間に形成された配線４０及びワイヤ５０を介して電気的に接続されているが、これに限るものではない。例えば、複数の発光素子２０は、隣り合う２つの発光素子２０同士がワイヤ５０によって直接接続されていてもよい。すなわち、隣り合う２つの発光素子２０は、Ｃｈｉｐ−ｔｏ−Ｃｈｉｐによってワイヤボンディングされていてもよい。また、ワイヤ５０を用いずに、発光素子２０は、フリップチップ実装により配線４０と接続されていてもよい。
［封止部材］
図１及び図２に示すように、封止部材３０は、複数の発光素子２０を封止する。具体的には、封止部材３０は、複数の発光素子２０を覆うように基板１０上に形成される。封止部材３０は、直線状に配列された複数の発光素子２０を一括封止している。つまり、封止部材３０は、発光素子２０の配列方向に沿って基板１０の主面に直線状に形成されている。これにより、連続した直線状の発光部を実現することができる。
本実施の形態において、封止部材３０は、基板１０の長手方向に沿って形成されている。具体的には、封止部材３０は、基板１０の２つの短辺の一方から他方にわたって形成されている。つまり、封止部材３０は、基板１０の長手方向の両端縁まで形成されており、基板１０の一方の短辺から対向する他方の短辺まで途切れることなく連続的に形成されている。
図３に示すように、封止部材３０は、薄膜層６０の開口６０ａ内において基板１０に形成されている。図１に示すように、封止部材３０は、薄膜層６０の第１直線部６１と第２直線部６２との間に直線状に形成されている。
また、図３に示すように、封止部材３０の端部は、薄膜層６０に接している。本実施の形態において、封止部材３０の幅方向の両端部が薄膜層６０に接しており、封止部材３０は、発光素子２０を中心として発光素子２０の両側に広がるように形成されている。具体的には、封止部材３０の幅方向の一方の端部が薄膜層６０の第１直線部６１の端縁に乗り上がるように第１直線部６１に接している。また、封止部材３０の幅方向の他方の端部が薄膜層６０の第２直線部６２の端縁に乗り上がるように第２直線部６２に接している。つまり、平面視において、薄膜層６０の封止部材３０側の端部と封止部材３０の薄膜層６０側の端部とが重畳している。
封止部材３０は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されている。封止部材３０を構成する樹脂材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はフッソ系樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂材料を用いることができる。封止部材３０に含まれる波長変換材は、発光素子２０が発する光の波長を所定の波長に変換する。本実施の形態において、封止部材３０は、波長変換材として蛍光体を含んでおり、樹脂材料に蛍光体が分散された蛍光体含有樹脂である。封止部材３０内の蛍光体は、発光素子２０が発する光によって励起されて蛍光発光し、所望の色（波長）の光を放出する。
本実施の形態では、発光素子２０として青色ＬＥＤチップを用いているので、白色光を得るために、蛍光体としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の黄色蛍光体を用いることができる。これにより、青色ＬＥＤチップが発した青色光の一部は、黄色蛍光体に吸収されて黄色光に波長変換される。つまり、黄色蛍光体は、青色ＬＥＤチップの青色光によって励起されて黄色光を放出する。この黄色蛍光体による黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざった合成光として白色光が生成され、封止部材３０からはこの白色光が出射する。
なお、演色性を高めるために、封止部材３０には、さらに赤色蛍光体が含まれていてもよい。また、封止部材３０には、光拡散性を高めるためにシリカ等の光拡散材、又は、蛍光体の沈降を抑制するためにフィラー等が分散されていてもよい。
封止部材３０は、発光素子２０の配列方向に沿って、発光素子２０を覆うように封止部材３０の材料（蛍光体含有樹脂）をディスペンサによって基板１０の主面に塗布し、その後硬化させることで形成することができる。このように形成された封止部材３０の形状は、扁平な蒲鉾形である。一例として、ＹＺ断面における封止部材３０の表面の輪郭線は、全体として湾曲した形状である。また、封止部材３０の高さは、一例として、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。
［配線］
配線４０は、基板１０に形成され、発光素子２０と電気的に接続されている。配線４０は、例えば、基板１０に実装された複数の発光素子２０を、直列接続又は並列接続、あるいは直列接続と並列接続との組み合わせの接続となるように形成されている。
本実施の形態において、配線４０は、所定形状のパターンで基板１０の主面に形成されており、図１に示すように、基板１０に形成された一対の電極端子に接続された一対のライン配線４１と、隣り合う発光素子２０の間に形成されたランド配線４２とを有する。ランド配線４２の一部は、ワイヤ５０が接続されるボンディングパッドとして機能する。
図１及び図３に示すように、ライン配線４１は、複数の発光素子２０の素子列を挟むように当該素子列に沿って直線状に形成された一対の第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂを有する。つまり、第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂは、基板１０の長手方向に沿って略平行に延在するように形成されている。第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂには、発光素子２０に電力を供給するために、第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂの一方から他方に向かって突出する突出部を有する。この突出部の先端部は、ボンディングパッドとしても機能する。
図１及び図２に示すように、ランド配線４２は、隣り合う発光素子２０同士を電気的に接続する。つまり、ランド配線４２によって接続された２つの発光素子２０は直列接続される。なお、ランド配線４２の一部は、ワイヤ５０が接続されるボンディングパッドとして機能する。図１に示すように、ランド配線４２は、第１ライン配線部４１ａと第２ライン配線部４１ｂとの間に形成されている。
配線４０は、金属材料からなる金属配線である。配線４０を構成する金属材料としては、例えば銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、配線４０の表面に金（Ａｕ）等からなるメッキが被膜されていてもよい。
［ワイヤ］
ワイヤ５０は、複数の発光素子２０の各々に接続されている。本実施の形態において、各発光素子２０には一対のワイヤ５０が接続されている。ワイヤ５０は、例えば、発光素子２０と、基板１０に形成された配線４０のランド配線４２とに接続される。つまり、発光素子２０とランド配線４２とがワイヤ５０によってワイヤボンディングされており、ワイヤ５０の一方の端部は発光素子２０に接続され、ワイヤ５０の他方の端部はランド配線４２に接続されている。これにより、発光素子２０とランド配線４２とがワイヤ５０によって電気的に接続される。ワイヤ５０は、例えば金ワイヤ等の金属ワイヤであり、キャピラリを用いて発光素子２０からランド配線４２に架張するように設けられる。
なお、基板１０におけるワイヤ５０の中には、ライン配線４１の第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂの突出部に接続されるものも存在する。このワイヤ５０は、第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂの突出部と当該突出部の近傍に実装された発光素子２０とに接続される。
ワイヤ５０は、封止部材３０に封止されている。本実施の形態において、ワイヤ５０は、全体が封止部材３０の中に埋め込まれているが、一部が封止部材３０から露出していてもよい。また、ワイヤ５０は、架張方向が封止部材３０の長手方向と同じ方向となるように設けられている。すなわち、発光素子２０に接続されるワイヤ５０は、平面視したときに直線上に位置するように設けられている。
［薄膜層］
薄膜層６０は、基板１０に形成されている。図２に示すように、薄膜層６０は、基板１０の表面を露出する開口６０ａを有する。薄膜層６０の開口６０ａ内には、発光素子２０及び封止部材３０が形成されている。薄膜層６０は、基板１０の表面に形成される表面層であるとともに、発光素子２０及び封止部材３０の周辺に形成される周辺層である。
図１及び図３に示すように、薄膜層６０は、直線状の第１直線部６１と、第１直線部６１と離間し且つ第１直線部６１に並行する直線状の第２直線部６２とを有する。薄膜層６０の開口６０ａは、第１直線部６１と第２直線部６２との間隙領域である。つまり、第１直線部６１と第２直線部６２との間には発光素子２０が配置されている。第１直線部６１及び第２直線部６２は、複数の発光素子２０の素子列を挟むように当該素子列に沿って形成されている。また、第１直線部６１と第２直線部６２との間には封止部材３０が形成されている。第１直線部６１及び第２直線部６２は、封止部材３０を挟むように封止部材３０の長手方向に沿って形成されている。
図３に示すように、薄膜層６０は、配線４０を被覆している。本実施の形態において、薄膜層６０は、配線４０のライン配線４１を被覆している。具体的には、薄膜層６０の第１直線部６１は、ライン配線４１の第１ライン配線部４１ａ全体を覆うように第１ライン配線部４１ａよりも幅広で第１ライン配線部４１ａを被覆している。また、薄膜層６０の第２直線部６２は、ライン配線４１の第２ライン配線部４１ｂ全体を覆うように第２ライン配線部４１ｂよりも幅広で第２ライン配線部４１ｂを被覆している。
なお、薄膜層６０の一部には、配線４０と発光素子２０とをワイヤ５０によって接続するために、配線４０の一部を露出させるための開口が形成されている。
薄膜層６０の厚さは、封止部材３０の厚さよりも薄い。つまり、薄膜層６０の膜厚は、封止部材３０の最大高さよりも小さくなっている。なお、薄膜層６０の厚さは、全領域において同一膜厚である。薄膜層６０の膜厚は、一例として、５μｍ〜１００μｍであり、封止部材３０の高さの１／３０倍〜１／２０倍程度である。本実施の形態において、薄膜層６０の膜厚は、３５μｍとした。
薄膜層６０の表面は、親水性である。つまり、薄膜層６０は、表面が親水性を有する材料によって構成されている。薄膜層６０の表面が親水性である場合、薄膜層６０の表面の接触角は、９０°以上である。なお、接触角は、水に対する接触角（水接触角）である。
また、薄膜層６０の表面の濡れ性は、基板１０の表面の濡れ性よりも悪い。つまり、薄膜層６０は、基板１０よりも濡れ性が悪い材料によって構成されている。本実施の形態において、薄膜層６０の表面の接触角をθ１とし、基板１０の表面の接触角をθ２とすると、θ２＜θ１≦９０°の関係を満たしている。一例として、薄膜層６０の表面の接触角θ１は、７０°以上（θ１≧７０°）である。また、基板１０の表面の接触角θ２は、３０°以下（θ２≦３０°）である。
本実施の形態において、薄膜層６０は、ガラス材によって構成されている。薄膜層６０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を主成分とする結晶化ガラスにより構成されたガラス膜である。ガラス膜の表面は、セラミック基板の表面よりも濡れ性が悪い。
［発光モジュールの製造方法］
次に、発光モジュール１の製造方法について、図４〜図６を用いて説明する。図４〜図６は、実施の形態１に係る発光モジュール１の製造方法を説明するための断面図であり、図４は薄膜層６０を形成する工程、図５は発光素子２０を実装する工程、図６は封止部材３０を形成する工程を示している。
図４に示すように、開口６０ａを有する薄膜層６０を基板１０に形成する。本実施の形態では、配線４０が形成された基板１０に薄膜層６０を形成する。具体的には、ライン配線４１の第１ライン配線部４１ａ及び第２ライン配線部４１ｂを被覆するように、薄膜層６０としてガラス膜からなる第１直線部６１及び第２直線部６２を形成する。
薄膜層６０としてガラス膜を形成する場合、次のようにして基板１０にガラス膜を形成することができる。まず、粉末状のフリットガラス（粉末ガラス）を準備し、これに溶剤を添加し混練することによってガラス膜形成用のペーストを作製する。次に、ガラス膜形成用のペーストを基板１０の所定の位置に所定形状で印刷する。なお、ガラス膜形成用のペーストは印刷以外に塗布によってもコーティングすることができる。次に、ガラス膜形成用のペーストが印刷された基板１０を焼成する。焼成することによってガラス膜形成用のペーストのガラスフリットが軟化して、基板１０の表面に焼結膜としてガラス膜を形成することができる。
次に、図５に示すように、薄膜層６０の開口６０ａ内において基板１０に発光素子２０を実装する。本実施の形態では、第１直線部６１と第２直線部６２との間に領域における基板１０の表面に、発光素子２０としてＬＥＤチップを実装する。例えば、ダイアタッチ剤等によって発光素子２０をダイボンディングすることにより発光素子２０を基板１０に実装することができる。図示しないが、その後、発光素子２０と配線４０とを電気的に接続するために、発光素子２０と配線４０（ランド配線４２及びライン配線４１の突出部）とをワイヤ５０を用いてワイヤボンディングする。
次に、図６に示すように、薄膜層６０の開口６０ａ内において基板１０に封止部材３０を形成する。
封止部材３０を形成する工程では、図６（ａ）に示すように、まず、発光素子２０を封止するように、波長変換材を含有する封止部材材料３０ａを基板１０に塗布する。具体的には、ディスペンサの吐出ノズル１００（ディスペンスノズル）を基板１０に対向して配置し、薄膜層６０の第１直線部６１と第２直線部６２との間の領域（開口６０ａ）に直線状に実装された複数の発光素子２０を覆うように、複数の発光素子２０の列に沿って吐出ノズル１００から封止部材材料３０ａを吐出しながら吐出ノズル１００を基板１０の長手方向に沿って移動させる。このとき、封止部材材料３０ａは、発光素子２０とともに配線４０及びワイヤ５０を覆うようにして吐出される。本実施の形態において、封止部材材料３０ａは、基板１０の一方の短辺側端縁から他方の短辺側端縁にかけて吐出ノズル１００を１回の動作で移動することにより塗布されるが、これに限るものではない。
塗布する封止部材材料３０ａとしては、蛍光体を含有する樹脂材料（蛍光体含有樹脂）を用いることができる。樹脂材料としては、粘度（常温）が２０〜１２０Ｐａ・ｓで、チクソ比（６ｒｐｍ／６０ｒｐｍ）が２〜１０であるものを用いることができる。より好ましくは、粘度が３０〜６０Ｐａ・ｓで、チクソ比（６ｒｐｍ／６０ｒｐｍ）が４〜６である樹脂材料を用いるとよい。一例として、封止部材材料３０ａを構成する樹脂材料は、シリコーン系の熱硬化性樹脂である。
封止部材材料３０ａを塗布した後は、図６（ｂ）に示すように、封止部材材料３０ａを加熱する。これにより、封止部材材料３０ａが硬化して所定形状の封止部材３０を形成することができる。
この封止部材材料３０ａの加熱時において、封止部材材料３０ａの粘度が一旦低くなり、封止部材材料３０ａが塗布時よりも軟化する。このとき、薄膜層６０の表面の濡れ性が基板１０の表面の濡れ性よりも悪いので、図６（ｂ）に示すように、薄膜層６０の開口６０ａ内で封止部材材料３０ａが流動して薄膜層６０に到達した際、封止部材材料３０ａは、薄膜層６０及び基板１０のうち相対的に濡れ性が良い方の基板１０側の方に濡れ広がる。
これにより、図６（ａ）に示すように、封止部材材料３０ａが発光素子２０に対して左右に偏った状態で塗布された場合であっても、図６（ｂ）に示すように、封止部材材料３０ａが発光素子２０に対して左右対称となるように濡れ広がる。つまり、封止部材材料３０ａが薄膜層６０の開口６０ａ内においてセルフアラインにより発光素子２０に対して左右対称となる位置に濡れ広がる。これにより、発光素子２０に対して左右対称となる位置に封止部材３０を形成することができる。
なお、上記のように、封止部材材料３０ａは、加熱時に濡れ広がるが、塗布直後にも濡れ広がる。つまり、薄膜層６０の表面の濡れ性を基板１０の表面の濡れ性よりも悪くしておくことで、吐出ノズル１００から封止部材材料３０ａが基板１０に塗布された直後にも封止部材材料３０ａが濡れ広がる。
［発光モジュールの作用効果等］
次に、図７Ａ〜図９を用いて、実施の形態１に係る発光モジュール１の作用効果等について、本発明に至った経緯も含めて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、比較例の発光モジュールの断面図であり、図７Ａは、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じていない場合、図７Ｂは、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じている場合を示している。
図７Ａに示すように、ＣＯＢタイプの発光モジュールにおいて、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じていない場合、発光素子２０から出射して封止部材３０を通る光には光路長に差が生じていないので色ムラは生じない。
一方、図７Ｂに示すように、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光と、発光素子２０から右斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光とで光路長に差が生じる。このため、左右の色が均一にならず、色ムラが発生する。例えば、発光素子２０が青色ＬＥＤチップで、封止部材３０に黄色蛍光体が含まれている場合、光路長が短い光の方では青っぽく見え、光路長が長い方では黄色っぽく見える。
このように、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合、発光素子２０から放射状に出射して封止部材３０を通る光の距離（光路長）に差が生じ、色ムラが発生するという課題がある。
特に、ウォールウオッシャー用の照明器具等のように、照明器具を中心にして左右又は上下等の２方向に光を放射する照明器具に対して長尺状の発光モジュールを適用した場合に、色ムラが顕著になって現れた。
このような課題に対して本願発明者らが検討した結果、封止部材３０を形成する領域（封止部材材料３０ａの塗布領域）の外側周辺に、塗布した封止部材材料３０ａが所望の位置に流動させることができる薄膜層を形成することで、発光素子２０と封止部材材料３０ａとの位置関係にずれが生じた場合であっても色ムラを抑制できるのではないかと考えた。
そこで、封止部材３０を形成する領域（封止部材材料３０ａの塗布領域）の外側周辺に、薄膜層として撥水性（接触角９０°超）を有する撥水膜を形成することを検討した。
しかしながら、撥水膜を基板１０に形成すると、撥水膜の表面張力によって、塗布した封止部材材料３０ａを撥水膜から遠ざけるように流動させることができるものの、撥水膜は基板１０に対して濡れ性が極めて悪いため、熱プロセス等による熱によって撥水膜が基板１０から剥離してしまうことが分かった。
そこで、本願発明者らがさらに鋭意検討した結果、封止部材３０を形成する領域（封止部材材料３０ａの塗布領域）の外側周辺に、撥水性ではなく親水性を有する薄膜層６０として、基板１０よりも濡れ性の悪い周辺層を形成することで、封止部材材料３０ａの塗布時に発光素子２０と封止部材材料３０ａとの位置関係にずれが生じた場合であっても色ムラを抑制できることを見出した。
本発明はこのような着想に基づいてなされたものであり、本実施の形態における発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に形成され、基板１０の表面を露出する開口６０ａを有する薄膜層６０と、開口６０ａ内において基板１０に配置された発光素子２０と、開口６０ａ内において基板１０に形成され、波長変換材を含有し且つ発光素子２０を封止する封止部材３０とを備える。そして、薄膜層６０の厚さは、封止部材３０の厚さよりも薄く、封止部材３０の端部は、薄膜層６０に接しており、さらに、基板１０及び薄膜層６０の表面は親水性であり、薄膜層６０の表面の濡れ性が基板１０の表面の濡れ性よりも悪くなっている。
このように、薄膜層６０の表面の濡れ性を基板１０の表面の濡れ性よりも悪くしておくことで、封止部材３０を形成する際に、封止部材３０の材料（封止部材材料３０ａ）が発光素子２０に対して左右に偏った状態で塗布された場合であっても、封止部材３０の材料が発光素子２０に対して左右対称となるように濡れ広がる。これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれを補正して、封止部材３０の中心位置を発光素子２０の中心位置に容易に近づけることができる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置ずれに起因する色ムラを抑制することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、薄膜層６０の表面の接触角θ１と基板１０の表面の接触角θ２とは、θ２＜θ１≦９０°の関係を満たしている。
これにより、薄膜層６０の表面及び基板１０の表面が親水性を有しつつ、薄膜層６０の表面の濡れ性を基板１０の表面の濡れ性よりも悪くすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、θ１≧７０°である。
これにより、薄膜層６０の表面の接触角θ１を大きくして薄膜層６０の表面と基板１０の表面との接触角差を大きくすることができるので、封止部材３０の材料をよりスムーズに濡れ広がらせることができる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれを補正しやすくできる。例えば、ずれ補正量を大きくすることができる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置ずれに起因する色ムラを一層抑制できる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、θ２≦３０°である。
これにより、基板１０の表面の接触角θ２を小さくして薄膜層６０の表面と基板１０の表面との接触角差を大きくすることができるので、封止部材３０の材料をよりスムーズに濡れ広がらせることができる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれをさらに補正しやすくできる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置ずれに起因する色ムラを一層抑制できる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０の断面において、発光素子２０は、薄膜層６０の開口６０ａ内の中央に配置されている。
これにより、封止部材３０のＹＺ断面において、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射する光と発光素子２０から右斜め上方に向かって出射する光とにおける光路長の差をなくすことができるので、色ムラのない発光モジュールを実現することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、薄膜層６０は、ガラス材によって構成されている。
これにより、薄膜層６０の表面の濡れ性を基板１０の表面の濡れ性よりも容易に悪くすることができ、基板１０よりも濡れ拡がりにくい薄膜層６０を封止部材３０の周辺に形成することができる。したがって、封止部材３０の材料をよりスムーズに濡れ広がらせることができる。さらに、この場合、基板１０として白色のセラミック基板を用いた場合に、発光素子２０から出射した光が薄膜層６０（ガラス膜）を透過してセラミック表面で効率良く反射するので、光取り出し効率を向上させることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１は、さらに、基板１０に形成され、発光素子２０と電気的に接続された配線４０を備えており、薄膜層６０は、配線４０を被覆している。
このように、給電用の配線４０を薄膜層６０によって被覆することで、基板１０の絶縁耐圧を向上させることができるとともに、配線４０が酸化することを抑制できる。このため、薄膜層６０は、ライン配線４１を被覆するライン配線被覆部（第１直線部６１及び第２直線部６２）を有するだけではなく、ランド配線４２を被覆するランド配線被覆部を有していてもよい。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、薄膜層６０は、直線状の第１直線部６１と、第１直線部６１と離間し且つ第１直線部６１に並行する直線状の第２直線部６２とを有している。そして、発光素子２０は、第１直線部６１と第２直線部６２との間において、複数個一列に実装されており、封止部材３０は、複数の発光素子２０を一括封止するとともに第１直線部６１と第２直線部６２との間に直線状に形成されている。
これにより、直線状の封止部材３０を形成する場合であっても、薄膜層６０を構成する第１直線部６１と第２直線部６２とによって、封止部材３０の長手方向に沿って発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれを補正できる。これにより、長手方向に沿って封止部材３０の色ムラを抑制することができるので、直線状に連続した光を発する発光モジュールを実現することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、基板１０は、長尺状であり、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って実装されている。
これにより、ライン状に光を発する細長いライン状光源を実現することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１の製造方法は、開口６０ａを有する薄膜層６０を基板に形成する工程と、開口６０ａ内において基板１０に発光素子２０を実装する工程と、開口６０ａ内において基板１０に封止部材３０を形成する工程とを含む。封止部材３０を形成する工程は、発光素子２０を封止するように、波長変換材を含有する封止部材材料３０ａを基板１０に塗布する工程を含んでいる。そして、薄膜層６０の厚さは、封止部材材料３０ａの厚さよりも薄く、さらに、基板１０及び薄膜層６０の表面は親水性であり、薄膜層６０の表面の濡れ性が基板１０の表面の濡れ性よりも悪くなっている。
これにより、封止部材材料３０ａは、薄膜層６０及び基板１０のうち相対的に濡れ性が良い方の基板１０側の方に濡れ広がるので、封止部材材料３０ａが発光素子２０に対して左右に偏った状態で塗布された場合であっても、封止部材材料３０ａは、セルフアラインで発光素子２０と封止部材材料３０ａとの位置ずれを補正しながら濡れ広がる。したがって、封止部材３０の中心位置を発光素子２０の中心位置に容易に近づけることができるので、発光素子２０と封止部材３０との位置ずれに起因する色ムラが抑制された発光モジュール１を得ることができる。
さらに、本実施の形態における発光モジュール１の製造方法では、封止部材材料３０ａとして熱硬化性樹脂を用いており、封止部材３０を塗布する工程は、封止部材材料３０ａを塗布した後に、封止部材材料３０ａを加熱する工程を含んでいる。
これにより、封止部材材料３０ａの加熱時において封止部材材料３０ａが塗布時よりも軟化するので、封止部材材料３０ａが濡れ広がりやすくなるので、発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれを補正しやすくできる。
なお、本実施の形態では、基板１０として表面反射率が高い白色のセラミック基板を用いたので、薄膜層６０は透明なガラス膜としたが、これに限るものではない。薄膜層６０としては、表面が親水性を有し、かつ、表面の濡れ性が基板１０の表面の濡れ性よりも悪い材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば、薄膜層６０として、反射率が９８％程度の高反射率の白色樹脂材料（白レジスト膜）を用いることができる。これにより、基板１０として表面反射率が低い樹脂基板等を用いた場合であっても、光取り出し効率を向上させることができる。また、白レジスト膜はガラス膜よりも濡れ性が悪い。つまり、白レジスト膜の接触角はガラス膜の接触角よりも小さい。したがって、薄膜層６０として白レジスト膜を用いることで、ガラス膜を用いる場合よりも、薄膜層６０の表面と基板１０の表面との接触角差を大きくできるので、封止部材３０の材料（封止部材材料３０ａ）をよりスムーズに濡れ広がらせることができる。したがって、発光素子２０と封止部材３０との位置関係のずれをさらに補正しやすくできる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る照明器具２について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、実施の形態２に係る照明器具２の断面斜視図である。図９は、同照明器具２の断面図である。
図８及び図９に示すように、本実施の形態における照明器具２は、ウォールウオッシャー用の照明装置であり、例えば壁面に設置される。この場合、照明器具２は、左右又は上下の２方向に光を放射し、照明器具２の両側の壁面を照射する。
照明器具２は、実施の形態１における発光モジュール１と、基台３と、レンズ４と、一対の透光カバー５と、遮光カバー６とを備える。
基台３は、発光モジュール１を支持する支持部を有するとともに、発光モジュール１を点灯させるための電源ユニット（不図示）を収納する収納部を有する筐体である。基台３は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺状に形成されている。基台３は、例えば金属材料又は樹脂材料によって構成される。
レンズ４は、発光モジュール１から出射する光の配光を制御する機能を有する光学部材である。レンズ４は、発光モジュール１を覆うように配置されている。本実施の形態において、レンズ４は、発光モジュール１から出射する光を左右２方向に屈折させるように配光制御する。具体的には、レンズ４は、発光モジュール１から出射する光を、レンズ４の左右に配置された一対の透光カバー５の各々に向かって出射するように配光制御する。つまり、レンズ４から左右方向に出射する光の各々は、一対の透光カバ−５の各々に入射する。レンズ４は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺状に形成されている。レンズ４は、例えば透明樹脂材料又はガラス材料によって構成される。
一対の透光カバー５は、基台３の側壁として配置される。具体的には、一対の透光カバー５の一方は基台３の左側壁として基台３に設けられ、一対の透光カバー５の他方は基台３の右側壁として基台３に設けられている。また、一対の透光カバー５は、レンズ４の側方に配置されている。一対の透光カバー５の各々は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺板状に形成されている。一対の透光カバー５は、例えば透明樹脂材料又はガラス材料によって構成される。なお、透光カバー５に拡散性（散乱性）を持たせるために、各透光カバー５の表面に乳白の拡散膜を形成したり、透光カバー５の内部に光拡散材を分散させたり、透光カバー５の表面に微小凹凸形状を形成したりしてもよい。
遮光カバー６は、基台３の開口部に蓋をするようにレンズ４に対向して配置されている。これにより、発光モジュール１から出射してレンズ４の上方向に漏れ出る光を遮光することができるので、発光モジュール１から出射する光をレンズ４によって左右２方向に指向性を持たせて配光させることができる。遮光カバー６は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺板状に形成されている。遮光カバー６は、例えば透明樹脂材料又は金属材料によって構成される。
このように、発光モジュール１は、ウォールウオッシャー用の長尺状の照明器具２として利用することができる。
（変形例）
以上、本発明に係る発光モジュール１及び照明器具２について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態１において、発光素子２０は、一列のみとしたが、複数列であってもよい。この場合、封止部材３０を発光素子２０の列ごとに複数本形成すればよい。例えば、図１０に示すように、発光素子２０を２列で実装した場合、封止部材３０を発光素子２０の列数に合わせて２本形成すればよい。この場合、図１１に示すように、薄膜層６０Ａは、２本の封止部材３０の各々に対応するように開口６０ａを形成すればよい。具体的には、図１０及び図１１に示すように、薄膜層６０Ａとして、第１直線部６１と第２直線部６２との間に第３直線部６３を形成し、第１直線部６１及び第３直線部６３の間の第１領域（開口６０ａ）と第３直線部６３及び第２直線部６２の間の第２領域（開口６０ａ）とに封止部材３０を形成すればよい。
また、上記実施の形態１において、基板１０の形状は、長尺矩形状としたが、これに限るものではない。例えば、基板１０の形状は、正方形であってもよいし、四角形以外の多角形又は円形等であってもよい。また、基板１０に複数本の封止部材３０を形成する場合、封止部材３０の長さを列ごとに異ならせてもよい。
また、上記実施の形態１において、封止部材３０は、全ての発光素子２０を一括封止するように形成したが、これに限るものではない。例えば、封止部材３０は、複数の発光素子２０を個別に封止するように複数形成してもよい。
また、上記実施の形態１において、発光モジュール１は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成しても構わない。
また、上記実施の形態１において、ＬＥＤチップは、青色以外の色を発光するＬＥＤチップを用いても構わない。例えば、青色ＬＥＤチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップを用いる場合、主に紫外光により励起されて三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。
また、上記実施の形態１において、波長変換材として蛍光体を用いたが、これに限らない。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いることができる。
また、上記実施の形態１、２において、発光モジュール１を調光及び調色可能な構成としてもよい。
また、上記実施の形態２では、発光モジュール１をウォールウオッシャー用の照明器具に適用する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発光モジュール１は、直管形ランプ又はベースライト等の長尺状の照明装置に適用してもよいし、その他に、ダウンライト、スポットライト、シーリングライト又は電球形ランプ等のその他の照明装置に適用してもよい。さらに、発光モジュール１を照明用途以外の機器に用いることも可能である。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１ 発光モジュール
２ 照明器具
１０ 基板
２０ 発光素子
３０ 封止部材
３０ａ 封止部材材料
４０ 配線
６０、６０Ａ 薄膜層
６０ａ 開口
６１ 第１直線部
６２ 第２直線部

Claims (12)

  1. 基板と、
    前記基板に形成され、前記基板の表面を露出する開口を有する薄膜層と、
    前記開口内において前記基板に配置された発光素子と、
    前記開口内において前記基板に形成され、波長変換材を含有し且つ前記発光素子を封止する封止部材とを備え、
    前記薄膜層の厚さは、前記封止部材の厚さよりも薄く、
    前記封止部材の端部は、前記薄膜層に接し、
    前記基板及び前記薄膜層の表面は、親水性であり、
    前記薄膜層の表面の濡れ性は、前記基板の表面の濡れ性よりも悪い、
    発光モジュール。
  2. 前記薄膜層の表面の接触角をθ１とし、前記基板の表面の接触角をθ２とすると、
    θ２＜θ１≦９０°の関係を満たす、
    請求項１に記載の発光モジュール。
  3. θ１≧７０°、である、
    請求項２に記載の発光モジュール。
  4. θ２≦３０°、である、
    請求項２又は３に記載の発光モジュール。
  5. 前記封止部材の断面において、前記発光素子は、前記開口内の中央に配置されている、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  6. 前記薄膜層は、ガラス材によって構成されている、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  7. さらに、前記基板に形成され、前記発光素子と電気的に接続された配線を備え、
    前記薄膜層は、前記配線を被覆している、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  8. 前記薄膜層は、直線状の第１直線部と、前記第１直線部と離間し且つ前記第１直線部に並行する直線状の第２直線部とを有し、
    前記発光素子は、前記第１直線部と前記第２直線部との間において、複数個一列に実装されており、
    前記封止部材は、複数の前記発光素子を一括封止するとともに前記第１直線部と前記第２直線部との間に直線状に形成されている、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  9. 前記基板は、長尺状であり、
    複数の前記発光素子は、前記基板の長手方向に沿って実装されている、
    請求項８に記載の発光モジュール。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光モジュールを備える、
    照明器具。
  11. 開口を有する薄膜層を基板に形成する工程と、
    前記開口内において前記基板に発光素子を実装する工程と、
    前記開口内において前記基板に封止部材を形成する工程とを含み、
    前記封止部材を形成する工程は、前記発光素子を封止するように、波長変換材を含有する封止部材材料を前記基板に塗布する工程を含み、
    前記薄膜層の厚さは、前記封止部材材料の厚さよりも薄く、
    前記基板及び前記薄膜層の表面は、いずれも濡れ性を有し、
    前記薄膜層の表面の濡れ性は、前記基板の表面の濡れ性よりも悪い、
    発光モジュールの製造方法。
  12. 前記封止部材材料は、熱硬化性樹脂であり、
    前記封止部材を塗布する工程は、前記封止部材材料を塗布した後に、前記封止部材材料を加熱する工程を含む、
    請求項１１に記載の発光モジュールの製造方法。
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