JP4483771B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用した発光装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an LED chip (light emitting diode chip) and a method for manufacturing the same.
従来から、LEDチップと、LEDチップが実装された回路基板と、当該回路基板におけるLEDチップの実装面側でLEDチップを囲む金属製(例えば、アルミニウム製)の枠体と、枠体の内側に充填されLEDチップおよび当該LEDチップに接続されたボンディングワイヤを封止した透明樹脂(例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など)からなる封止部とを備えた発光装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。ここにおいて、上記特許文献1,2に記載された枠体は、回路基板から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されるとともに内側面が鏡面となっており、LEDチップから放射された光を反射するリフレクタを兼ねている。
Conventionally, an LED chip, a circuit board on which the LED chip is mounted, a metal (for example, aluminum) frame that surrounds the LED chip on the LED chip mounting surface side of the circuit board, and an inner side of the frame There has been proposed a light emitting device including a sealing portion made of a transparent resin (for example, epoxy resin, silicone resin, etc.) filled with an LED chip and sealed with a bonding wire connected to the LED chip (for example, a patent) References 1 and 2). Here, the frames described in
また、上記特許文献2には、LEDチップとして青色光を放射する青色LEDチップを用い、青色LEDチップを封止する透明樹脂に青色LEDチップから放射された光によって励起されて発光する黄色蛍光体を分散させておくことで白色光の発光スペクトルを得ることができる発光装置が提案されている。
ところで、上述の発光装置において、封止部の材料としてエポキシ樹脂を用いたものでは、−40℃の低温期間と80℃の高温期間とを交互に繰り返すヒートサイクル試験(温度サイクル試験)を行うと、高温時に回路基板からなる実装基板の導体パターンの熱膨張に起因してボンディングワイヤが断線してしまうことがあった。また、封止部の材料としてエポキシ樹脂を用いたものでは、シリコーン樹脂を用いたものに比べて耐候性が低いという不具合があった。 By the way, in the above-described light emitting device, when an epoxy resin is used as a material for the sealing portion, when a heat cycle test (temperature cycle test) in which a low temperature period of −40 ° C. and a high temperature period of 80 ° C. are alternately performed is performed. When the temperature is high, the bonding wire may be disconnected due to thermal expansion of the conductor pattern of the mounting substrate made of the circuit board. Moreover, the thing using an epoxy resin as a material of a sealing part had the malfunction that a weather resistance was low compared with the thing using a silicone resin.
これに対して、上述の発光装置において、封止部の材料としてシリコーン樹脂を用いたものでは、封止部がゲル状であって弾性を有しており、ヒートサイクル試験の高温時にボンディングワイヤが断線するのを防止することができるが、封止部の材料であるシリコーン樹脂の線膨張率が枠体の材料であるアルミニウムの線膨張率の10倍以上の値であり、両者の線膨張率差に起因してヒートサイクル試験の低温時に封止部中にボイドが発生してしまうという不具合があった。 On the other hand, in the light emitting device described above, in the case where a silicone resin is used as the material of the sealing portion, the sealing portion is gel-like and elastic, and the bonding wire is not heated at the high temperature of the heat cycle test. Although it is possible to prevent disconnection, the linear expansion coefficient of the silicone resin that is the material of the sealing portion is a value that is 10 times or more that of aluminum that is the material of the frame, and the linear expansion coefficient of both Due to the difference, there was a problem that voids were generated in the sealing portion at low temperatures in the heat cycle test.
また、上述の発光装置においては、枠体の内側面を鏡面とすることでLEDチップからの光を効率的に封止部の外部へ取り出すようにしているが、枠体の内側面での反射時に光損失が生じてしまうという不具合があった。 Further, in the above light emitting device, the inner surface of the frame body is used as a mirror surface so that light from the LED chip is efficiently extracted to the outside of the sealing portion. There was a problem that light loss sometimes occurred.
また、上記特許文献2には、LEDチップおよびLEDチップに接続されたボンディングワイヤを封止する封止部の一部を凸レンズ状の形状とした発光装置が記載されているが、封止部の一部ないし全部に蛍光体を分散させてあるので、蛍光体の濃度が封止部の位置によってばらつきやすく、色むらの原因になってしまう。また、封止部の全体に蛍光体を分散させる場合には蛍光体の使用量が多くなり、コストが高くなってしまうという不具合があった。これに対して、蛍光体を透明材料とともに成形した成形品からなるドーム状の色変換部材を封止部に重ねて配置されたレンズとの間に空気層が形成される形で配設した構成のものが提案されているが、レンズの形状によってはレンズと空気層との界面での全反射に起因して光出力が低下してしまうことがあった。
Moreover, although the said
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ、色むらの発生を抑制可能な発光装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of improving reliability, improving light output, and suppressing occurrence of color unevenness, and a method for manufacturing the same. Is to provide.
請求項1の発明は、LEDチップと、LEDチップが実装された実装基板と、当該実装基板におけるLEDチップの実装面側でLEDチップを囲んだ枠体と、枠体の内側でLEDチップを封止した封止樹脂材料からなりゲル状のシリコーン樹脂である封止部と、封止部および枠体に重なる形で配置された成形品からなるレンズと、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にレンズおよび枠体を収納する形で実装基板に固着されたドーム状の色変換部材とを備え、枠体が透明樹脂の成形品からなり、色変換部材と少なくともレンズの光出射面との間にレンズの屈折率および枠体の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層を介在させてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 includes an LED chip, a mounting substrate on which the LED chip is mounted, a frame body that surrounds the LED chip on the mounting surface side of the LED chip, and an LED chip that is sealed inside the frame body. and a sealing portion which is Rigel like silicone resins from the sealing resin material sealed, and lenses made of molded articles arranged in a manner overlapping the sealing portion and the frame, the light emitted from the LED chip A molded product that is molded with a transparent material that is excited and emits light of a color different from the emission color of the LED chip, and is fixed to the mounting substrate in such a manner that a lens and a frame are housed between the mounting substrate and the lens. A dome-shaped color conversion member, the frame is made of a transparent resin molded product, and the transparent material does not fall below the refractive index of the lens and the refractive index of the frame between the color conversion member and at least the light exit surface of the lens. Resin material The transparent resin layer is interposed composed characterized by comprising.
この発明によれば、封止部がゲル状のシリコーン樹脂である封止樹脂材料により形成されるとともに枠体が透明樹脂の成形品からなるので、従来のように枠体が金属材料により形成されている場合に比べて枠体と封止部との線膨張率差を小さくすることができ、ヒートサイクル試験の低温時に封止部にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができ、しかも、枠体で光の反射損失が生じるのを抑制することができるから、光出力の向上を図れ、また、色変換部材と少なくともレンズの光出射面との間にレンズの屈折率および枠体の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層を介在させてあるので、色変換部材とレンズとの間に空気層を介在させてある場合に比べて、レンズの光出射面での全反射を抑制でき、光出力の向上を図れ、また、色変換部材がLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品からなるので、色むらの発生を抑制することができる。 According to this invention, since the sealing portion is formed of the sealing resin material that is a gel-like silicone resin and the frame body is formed of a transparent resin molded product, the frame body is formed of a metal material as in the past. The difference in linear expansion coefficient between the frame and the sealing part can be reduced compared to the case where the sealing part has a low temperature, and the generation of voids in the sealing part at the low temperature of the heat cycle test can be suppressed. In addition, since it is possible to suppress the occurrence of light reflection loss in the frame, it is possible to improve the light output, and the lens between the color conversion member and at least the light exit surface of the lens. Since a transparent resin layer made of a transparent resin material that does not fall below the refractive index of the frame body and the refractive index of the frame is interposed, compared to the case where an air layer is interposed between the color conversion member and the lens, Suppresses total reflection at the light exit surface In addition, the light output can be improved, and the color conversion member is excited by the light emitted from the LED chip, and a phosphor that emits light of a color different from the emission color of the LED chip is molded with a transparent material. Therefore, the occurrence of uneven color can be suppressed.
請求項2の発明は、LEDチップと、LEDチップが実装された実装基板と、当該実装基板におけるLEDチップの実装面側でLEDチップを封止した封止樹脂材料からなりゲル状のシリコーン樹脂である封止部と、封止部に重なる形で配置された成形品からなるレンズと、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にレンズおよび封止部を収納する形で実装基板に固着されたドーム状の色変換部材とを備え、色変換部材と少なくともレンズの光出射面との間にレンズの屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層を介在させてなることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、封止部がゲル状のシリコーン樹脂からなる封止樹脂材料により形成されており、従来のような金属材料により形成された枠体が不要なので、ヒートサイクル試験の低温時に封止部にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができ、しかも、光出力の向上を図れ、また、色変換部材と少なくともレンズの光出射面との間にレンズの屈折率の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層を介在させてあるので、色変換部材とレンズとの間に空気層を介在させてある場合に比べて、レンズの光出射面での全反射を抑制でき、光出力の向上を図れ、また、色変換部材がLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品からなるので、色むらの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the sealing portion is formed of a sealing resin material made of a gel-like silicone resin, and a frame body formed of a metal material as in the prior art is unnecessary. Since it is possible to suppress the occurrence of voids in the stop portion, the reliability can be improved, and the light output can be improved, and the lens is provided between the color conversion member and at least the light exit surface of the lens. Since a transparent resin layer made of a transparent resin material that is not lower than the refractive index of the lens is interposed, the light emitting surface of the lens is compared with a case where an air layer is interposed between the color conversion member and the lens. Can reduce the total reflection at the light source, improve the light output, and the color conversion member is excited by the light emitted from the LED chip, and the phosphor that emits light of a color different from the emission color of the LED chip is transparent Material and Since a molded article obtained by forming the well, it is possible to suppress the occurrence of color unevenness.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記実装基板は、前記LEDチップが実装される金属板と、該金属板側とは反対の表面に前記LEDチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンが設けられるとともに前記LEDチップに対応する部位に窓孔が設けられ前記金属板に積層された絶縁性基板とからなり、前記LEDチップは、前記LEDチップと前記金属板との間に両者の線膨張率差に起因して前記LEDチップに働く応力を緩和するサブマウント部材であって前記LEDチップのチップサイズよりもサイズが大きく前記LEDチップと前記金属板とを熱結合させる平板状のサブマウント部材を介して前記金属板に実装されてなることを特徴とする。
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or
この発明によれば、前記LEDチップで発生した熱をサブマウント部材および金属板を介して効率良く放熱させることができるとともに、前記LEDチップと前記金属板との線膨張率差に起因して前記LEDチップに働く応力を緩和することができる。 According to the present invention, the heat generated by the LED chip through the sub-mount member and the metal plate it is possible to efficiently radiated, due to the linear expansion coefficient difference between the metal plate and the LED chip Thus, the stress acting on the LED chip can be relaxed.
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記サブマウント部材は、前記LEDチップにおける前記サブマウント部材側の表面が前記色変換部材における前記実装基板側の端縁よりも前記金属板から離れて位置するように厚み寸法が設定されてなることを特徴とする。 The invention according to claim 4, characterized in that in the invention of claim 3, wherein the sub-mount member, said mounting substrate side front Symbol metal plate than the edge of the surface of the submount member side in the color converting member in the LED chip The thickness dimension is set so as to be located away from the head.
この発明によれば、前記LEDチップから側方に放射された光が前記色変換部材と前記実装基板との接合部を通して出射されるのを防止することができる。 According to this invention, it is possible to prevent light emitted from the LED chip from being emitted sideways through the joint portion between the color conversion member and the mounting substrate.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記レンズの光入射面と前記封止部との間に介在し前記封止部と同一材料からなる熱応力緩和層を備えてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, a thermal stress relaxation layer is provided between the light incident surface of the lens and the sealing portion and is made of the same material as the sealing portion. It is characterized by.
この発明によれば、前記レンズにかかる熱応力を緩和することができる。 According to the present invention, the thermal stress applied to the lens can be relaxed.
請求項6の発明は、請求項1記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にLEDチップを実装してLEDチップとボンディングワイヤとを接続した後、実装基板におけるLEDチップの実装面側に枠体を固着してから、枠体の内側にLEDチップおよびボンディングワイヤを封止する封止樹脂材料を充填して硬化させることにより封止部を形成し、その後、封止部および枠体に重なる形でレンズを配置し、透明樹脂層となる透明樹脂材料を内側に入れた色変換部材を実装基板に対して位置決めして透明樹脂材料を硬化させることにより透明樹脂層を形成することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the method for manufacturing the light emitting device according to claim 1, wherein the LED chip is mounted on the mounting substrate, the LED chip and the bonding wire are connected, and then the LED chip mounting surface side of the mounting substrate. After fixing the frame body to the inside, a sealing resin material for sealing the LED chip and the bonding wire is filled inside the frame body and cured to form a sealing portion, and then the sealing section and the frame body A transparent resin layer is formed by positioning the lens in a form overlapping with the color conversion member with the transparent resin material that becomes the transparent resin layer inside and positioning the color conversion member with respect to the mounting substrate and curing the transparent resin material. Features.
この発明によれば、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ、色むらの発生を抑制可能な発光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that can improve reliability, improve light output, and suppress the occurrence of color unevenness.
請求項1,2の発明では、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ、色むらの発生を抑制可能であるという効果がある。 According to the first and second aspects of the invention, it is possible to improve the reliability, improve the light output, and suppress the occurrence of color unevenness.
請求項6の発明では、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ、色むらの発生を抑制可能な発光装置を提供することができるという効果がある。 According to the invention of claim 6, there is an effect that it is possible to provide a light emitting device capable of improving the reliability, improving the light output, and suppressing the occurrence of uneven color.
以下、本実施形態の発光装置について図1〜図5を参照しながら説明する。 Hereinafter, the light-emitting device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の発光装置1は、LEDチップ10と、LEDチップ10が実装された実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側でLEDチップ10を囲んだ枠体40と、枠体40の内側でLEDチップ10およびLEDチップ10に接続されたボンディングワイヤ14,14を封止した封止樹脂材料からなりゲル状のシリコーン樹脂である封止部50と、封止部50および枠体40に重なる形で配置された成形品からなるレンズ60と、LEDチップ10から放射された光によって励起されてLEDチップ10の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であって実装基板20との間にレンズ60および枠体40を収納する形で実装基板20に固着されたドーム状の色変換部材70とを備えており、枠体40が透明樹脂の成形品からなり、色変換部材70とレンズ60の光出射面60bおよび枠体40の外側面との間にレンズ60の屈折率および枠体40の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層80を介在させてある。また、レンズ60の光入射面60aと封止部50および枠体40との間に封止部50と同一材料からなる熱応力緩和層51を介在させてある。
The light emitting device 1 according to the present embodiment includes an
なお、本実施形態の発光装置1は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、例えばグリーンシートからなる絶縁層90を介して金属(例えば、Al、Cuなどの熱伝導率の高い金属)製の器具本体100に実装することで、LEDチップ10から器具本体100までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上し、LEDチップ10のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。ここで、照明器具の場合には、所望の光出力が得られるように、器具本体100に複数個の発光装置1を実装して複数個の発光装置1を直列接続したり並列接続したりすればよい。
The light emitting device 1 of the present embodiment is used as a light source of a lighting fixture, for example, and is made of a metal (for example, a metal having high thermal conductivity such as Al or Cu) through an
実装基板20は、金属板21と、金属板21側とは反対の表面にLEDチップ10の図示しない両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターン23,23が設けられ金属板21に積層されたガラスエポキシ(FR4)基板からなる絶縁性基板22とで構成され、絶縁性基板22においてLEDチップ10に対応する部位に窓孔24が設けられており、LEDチップ10で発生した熱が絶縁性基板22を介さずに金属板21に伝熱できるようになっている。ここにおいて、金属板21の材料としてはCuを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Cuに限らず、Alなどを採用してもよい。なお、本実施形態では、金属板21が熱伝導性材料からなりLEDチップ10が実装される伝熱板を構成している。また、金属板21と絶縁性基板22とは、絶縁性基板22における金属板21との対向面に形成された金属材料(ここでは、Cu)からなる接合用金属層25(図1および図5参照)を介して固着されている。また、各リードパターン23,23は、Cu膜とNi膜とAg膜との積層膜により構成されている。絶縁性基板22における金属板21側とは反対の表面側には、各リードパターン23,23を覆う形で白色系の樹脂からなるレジスト層26(図1および図5参照)が積層されており、レジスト層26は、中央部に両リードパターン23,23のインナーリード部23a,23aを露出させる円形状の開口窓26aが形成され、周部に各リードパターン23,23のアウターリード部23b,23bそれぞれを露出させる円形状の開口窓26b,26bが形成されている。
The
LEDチップ10は、青色光を放射するGaN系青色LEDチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がGaNに近く且つ導電性を有するn形のSiC基板からなる導電性基板11を用いており、導電性基板11の主表面側にGaN系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部12がエピタキシャル成長法(例えば、MOVPE法など)により成長され、導電性基板11の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極(n電極)が形成され、発光部12の表面(導電性基板11の主表面側の最表面)に図示しないアノード側の電極であるアノード電極(p電極)が形成されている。要するに、LEDチップ10は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ni膜とAu膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Alなどを採用してもよい。なお、本実施形態では、LEDチップ10の発光部12が導電性基板11よりも金属板21から離れた側となるように金属板21に実装されているが、LEDチップ10の発光部12が導電性基板11よりも金属板21に近い側となるように金属板21に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部12を金属板21から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板11と発光部12とが同程度の屈折率を有しているので、発光部12を金属板21に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。
The
また、LEDチップ10は、上述の金属板21に、LEDチップ10のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されLEDチップ10と金属板21との線膨張率の差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和するサブマウント部材30を介して実装されている。サブマウント部材30は、上記応力を緩和する機能だけでなく、LEDチップ10で発生した熱を金属板21においてLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。本実施形態では、サブマウント部材30の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するAlNを採用しており、LEDチップ10は、上記カソード電極がサブマウント部材30におけるLEDチップ10側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン31(図4参照)および金属細線(例えば、金細線、アルミニウム細線など)からなるボンディングワイヤ14を介して一方のリードパターン23と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ14を介して他方のリードパターン23と電気的に接続されている。なお、LEDチップ10とサブマウント部材30とは、例えば、SnPb、AuSn、SnAgCuなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、AuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。また、サブマウント部材30は、導体パターン31の周囲に、LEDチップ10から放射された光を反射する反射膜(例えば、Ni膜とAg膜との積層膜)が形成されている。
Further, the
サブマウント部材30の材料はAlNに限らず、線膨張率が導電性基板11の材料である6H−SiCに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合SiC、Siなどを採用してもよい。本実施形態では、LEDチップ10をサブマウント部材30を介して金属板21に実装してあるので、LEDチップ10で発生した熱をサブマウント部材30および金属板21を介して効率良く放熱させることができるとともに、LEDチップ10と金属板21との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和することができる。
The material of the submount
枠体40は、上述のように透明樹脂(例えば、シリコーン樹脂など)の成形品からなり、円環状に形成されており、実装基板20側の端縁が全周に亘って接着剤からなる接合部75を介して実装基板20に固着されている。なお、枠体40と実装基板20とを接合する接着剤としては、枠体40と同じ材料を用いることが望ましい。
As described above, the
上述の封止部50の封止樹脂材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂などを用いてもよい。
The silicone resin is used as the sealing resin material of the sealing
レンズ60は、封止部50側の光入射面60aが平面状に形成され光出射面60bが凸曲面状に形成された平凸レンズ状に形成されている。ここにおいて、レンズ60は、シリコーン樹脂の成形品からなるが、シリコーン樹脂の成形品に限らず、例えば、アクリル樹脂の成形品により構成してもよい。
The
熱応力緩和層51は、封止部50と同一材料であるシリコーン樹脂により形成されているが、封止部50およびレンズ60と同等の屈折率を有する材料であれば、シリコーン樹脂以外の材料でもよい。
The thermal
ところで、レンズ60は、光出射面60bが球面の一部により形成されており、当該球面の中心がLEDチップ10の厚み方向に沿った発光部12の中心線上に位置するように配置されている。言い換えれば、レンズ60は、当該レンズ60の光軸がLEDチップ10の厚み方向に沿った発光部12の中心線上に位置するように配置されている。
By the way, the
色変換部材70は、シリコーン樹脂のような透明材料とLEDチップ10から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。したがって、本実施形態の発光装置1は、LEDチップ10から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材70の外面70bを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材70の材料として用いる透明材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部材70の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
The
ここで、色変換部材70は、内面70aがレンズ60の光出射面60bに沿った形状に形成されている。したがって、レンズ60の光出射面60bの位置によらず法線方向における光出射面60bと色変換部材70の内面70aとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材70は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材70は、開口部の周縁を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて接合すればよい。
Here, the
また、透明樹脂層80は、シリコーン樹脂により形成されているが、シリコーン樹脂に限らず、レンズ60の屈折率および枠体40の屈折率を下回らない透明樹脂材料により形成されていればよい。すなわち、透明樹脂層80は、レンズ60の屈折率および枠体40の屈折率と同じかそれ以上の値の屈折率を有する透明樹脂材料により形成されていればよい。
The
ところで、本実施形態の発光装置1では、上述のサブマウント部材30の厚み寸法を、LEDチップ10におけるサブマウント部材30側の表面が色変換部材70における実装基板20側の端縁よりも金属板21から離れて位置するように設定してあり、LEDチップ10から側方に放射された光が色変換部材70と実装基板20との接合部75を通して出射されるのを防止することができる(つまり、LEDチップ10から放射された青色光が色変換部材70を通らずに外部へ出射されるのを防止することができる)。
By the way, in the light-emitting device 1 of this embodiment, the thickness dimension of the submount
本実施形態の発光装置1の製造にあたっては、図6(a)に示すように、実装基板20にLEDチップ10を実装してLEDチップ10とボンディングワイヤ14,14とを接続した後、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側に枠体40を固着してから、図6(b)に示すように、枠体40の内側にLEDチップ10およびボンディングワイヤ14,14を封止する封止樹脂材料を充填して硬化させることにより封止部50を形成し、続いて、図6(c)に示すように、封止部50および枠体40に熱応力緩和層51を介して重なる形でレンズ60を配置し、透明樹脂層80となる透明樹脂材料80aを内側に入れた色変換部材70を用意し、その後、当該色変換部材70を実装基板20に対して位置決めして透明樹脂材料80aを硬化させることにより透明樹脂層80を形成するようにしている。このような製造方法によれば、製造過程で封止部50にボイドが発生しにくくなり、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ、色むらの発生を抑制可能な発光装置1を提供することができる。
In manufacturing the light emitting device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 6A, after mounting the
以上説明した本実施形態の発光装置1では、封止部50がゲル状のシリコーン樹脂からなる封止樹脂材料により形成されるとともに枠体40が透明樹脂の成形品からなるので、従来のように枠体が金属材料により形成されている場合に比べて枠体40と封止部50との線膨張率差を小さくすることができ、ヒートサイクル試験の低温時に封止部50にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができ、しかも、枠体40で光の反射損失が生じるのを抑制することができるから、光出力の向上を図れる。また、色変換部材70とレンズ60の光出射面60bおよび枠体40の外側面との間にレンズ60の屈折率および枠体40の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層80を介在させてあるので、色変換部材70とレンズ60との間に空気層を介在させてある場合に比べて、レンズ60の光出射面60bでの全反射を抑制でき、光出力の向上を図れる。また、色変換部材70がLEDチップ10から放射された光によって励起されてLEDチップ10の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品からなるので、色むらの発生を抑制することができる。また、本実施形態の発光装置1は、レンズ60の光入射面60aと封止部50および枠体40との間に介在し封止部50と同一材料からなる熱応力緩和層51を備えているので、レンズ60にかかる熱応力を緩和することができる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment described above, the sealing
ところで、上述の実施形態の発光装置1は、色変換部材70とレンズ60の光出射面60bおよび枠体40の外側面との間にレンズ60の屈折率および枠体40の屈折率を下回らない透明樹脂材料からなる透明樹脂層80を介在させてあるが、透明樹脂層80は、色変換部材70と少なくともレンズ60の光出射面60bとの間に介在させてあればよい。また、上述の実施形態の発光装置1では、枠体40を備えているが、図7に示すように枠体40を備えていない構造を採用してもよい。
By the way, the light-emitting device 1 of the above-described embodiment does not fall below the refractive index of the
また、上述の実施形態では、LEDチップ10として、発光色が青色の青色LEDチップを採用しており、導電性基板11としてSiC基板を採用しているが、SiC基板の代わりにGaN基板を用いてもよく、SiC基板やGaN基板を用いた場合には結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、LEDチップ10の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、LEDチップ10の発光部12の材料はGaN系化合物半導体材料に限らず、LEDチップ10の発光色に応じて、GaAs系化合物半導体材料やGaP系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板11もSiC基板に限らず、発光部12の材料に応じて、例えば、GaAs基板、GsP基板などから適宜選択すればよい。また、LEDチップ10と実装基板20との線膨張率の差が比較的小さい場合には上記実施形態で説明したサブマウント部材30は必ずしも設ける必要はない。また、実装基板20についても上記実施形態で説明した構造以外の構造を採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, a blue LED chip whose emission color is blue is adopted as the
1 発光装置
10 LEDチップ
14 ボンディングワイヤ
20 実装基板
21 金属板
22 絶縁性基板
23 リードパターン
26 レジスト層
30 サブマウント部材
40 枠体
50 封止部
60 レンズ
60a 光入射面
60b 光出射面
70 色変換部材
80 透明樹脂層
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