JP4935514B2

JP4935514B2 - 発光装置

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Publication number: JP4935514B2
Application number: JP2007151055A
Authority: JP
Inventors: 大樹 ▲高▼橋
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: JP2008085296A

Description

本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型発光装置に関する。

発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。

このような表面実装型発光装置において、静電耐圧に対してより強いものが要求される場合、発光装置内にツェナーダイオード等の保護素子が発光素子に隣接して電気的に接続されている。図８は、先行技術の一例として示す発光装置８００の模式的な断面図を示す。図９は、先行技術の別の一例として示す発光装置９００の模式的な断面図を示す。

例えば、図８に示すように、絶縁性基板８０３の平面に第１の電極８０２ａおよび第２の電極８０２ｂが設けられ、第１の電極８０２ａの先端部に上面側に正負一対の電極を有するＬＥＤチップ８０１が固定されている。ＬＥＤチップ８０１の一方の電極は、第１の電極８０２ａと、他方の電極は第２の電極８０２ｂと、それぞれワイヤにて接続されている。また、第２の電極の先端部に上下両面にそれぞれ電極を有する保護素子チップ８０４が載置され、保護素子８０４の上面側の電極は第１の電極８０２ａとワイヤ８０８にて接続され、下面側の電極は第２の電極と導電性接着剤にて接続されている。このように接続されたＬＥＤチップ８０１と保護素子８０４は、透光性部材８０５にて封止されている。
特開平１１−５４８０４号公報

さらに上記特許文献１では、図９の発光装置のように、保護素子８０４の高さが発光素子８０１の高さより低くなるように、保護素子８０４の下に凹部９０６を形成して凹部内９０６に保護素子８０４を載置すれば、保護素子８０４による光の遮断の影響を少なくすることができることが開示されている。

しかしながら図９のような発光装置は、図８の発光装置に比べて信頼性が著しく低下する傾向にある。具体的には、凹部内９０６の保護素子８０４から該保護素子８０４よりも上方にある電極８０２ａへワイヤ８０８を持ち上げてボンディングするため、ワイヤ８０８の下方に配置される透光性部材８０５の量が増大する。このため、製造過程や使用時における発光装置の熱サイクルにより、透光性部材８０５の膨張と収縮の繰り返しによるワイヤ８０８への負荷が大きくなることから、ワイヤ８０８が著しく劣化してしまう。

そこで本発明は、優れた信頼性と光学特性とを有することが可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、平面上に第１の電極および第２の電極が備えられた絶縁性基板と、上記平面上に載置され且つ上記第１の電極および第２の電極と電気的に接続された発光素子と、上記平面側から窪んだ第１の凹状開口部内に載置された保護素子と、上記発光素子と上記保護素子と封止する透光性部材と、を有する発光装置であって、上記第１の凹状開口部は、底面に上記第１の電極および第２の電極とそれぞれ電気的に繋がった第３の電極および第４の電極を有し、上記保護素子は、上記第３の電極および第４の電極と電気的に接続されていることを特徴とする。

また、上記保護素子は、上記第３の電極または第４の電極の少なくとも一方とワイヤにて電気的に接続されている場合、上記ワイヤは、上記第１の凹状開口部内に収容されていてもよい。

また、上記絶縁性基板は、上記平面側に上記第１の凹状開口部とほぼ同形状の第２の凹状開口部を有し、上記第１の凹開口部および上記第２の凹状開口部は、それぞれ上記絶縁性基板の底面側に設けられた一対の外部接続用電極と対向していてもよい。上記発光素子は、上記第１の凹状開口部と上記第２の凹状開口部の間に配置されていることが好ましい。

また、上記外部接続用電極の配置方向は、上記ワイヤの張り方向に対してほぼ垂直であってもよい。または、上記絶縁性基板を平面視して、上記発光素子または上記保護素子に接続するワイヤの張り方向は、上記第１の凹状開口部または上記第２の凹状開口部における長手方向の中心軸と略同じ方向であることが好ましい。

上記透光性部材は、上記発光素子の上に配置された凸部と、その凸部の側方にて上記絶縁性基板上を延在された平坦部と、を有していることが好ましい。

上記発光素子は、その発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し他の光に変換する波長変換部材にて被覆されており、上記波長変換部材を覆うように、上記透光性部材の凸部が設けられていることが好ましい。上記平坦部の厚みは、上記波長変換部材の厚みより薄いことが好ましい。

上記透光性部材の凸部は、上記平坦部の上面から突出された厚肉の部位であり、その凸部と上記平坦部の境界線が、上記第１の凹状開口部または上記第２の凹状開口部の上に配置され、上記境界線を含む透光性部材の一部が上記第１の凹状開口部または上記第２の凹状開口部内に延材されていることが好ましい。

本発明の発光装置によれば、保護素子を発光素子載置面から窪んだ凹状開口部内にて電気的に接続することから、優れた信頼性と光学特性とを有することができる。また、本発明は、透光性部材を絶縁性基板へ強固に固定するため、保護素子を収容するための凹状開口部を、アンカー効果を得るための形状として兼用することができる。このように、本発明は、保護素子を収容するための凹状開口部とは別に、態々、アンカー用の凹状開口部を絶縁性基板に設ける必要がないので、静電耐圧に優れた小型の発光装置とすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術的思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明の発光装置を以下に限定するものではない。
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、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誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１は、本発明の発光装置の模式的斜視図であり、図２は、図１の模式的平面図である。また、図３は、第二の実施の形態における発光装置の模式的斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線における模式的な断面図であり、図５は、図３の模式的な底面図である。さらに、図６および図７は、それぞれ第三の実施の形態および第四の実施の形態における発光装置の模式的な斜視図である。

本発明の発光装置は、主として、発光素子１０１と、その発光素子１０１と電気的に接続される第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂと、保護素子１０４と、保護素子１０４と電気的に接続される第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂと、これらが搭載された凹状開口部１０６と、を備えた絶縁性基板１０３と、発光素子１０１および保護素子１０４を封止する透光性部材と１０５とから構成される。すなわち、本発明は、凹状開口部に配置された保護素子の電気的接続を、その凹状開口部内にて行うべく、凹状開口部内に正負一対の電極を設けたことを特徴とする。

（絶縁性基板１０３）
本実施の形態の発光装置１００において、絶縁性基板１０３は、平面が略長方形である薄型直方体であり、端部に平面側から凹んだ凹状開口部１０６が形成されている。絶縁性基板の表面には、発光素子１０１を載置するための光反射面１１０と該光反射面１１０を挟むように第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂが離間して形成されている。また、凹状開口部１０６の底面には、第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂとそれぞれ電気的に繋がった第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂが離間して形成されている。ここで、本発明において、絶縁性基板１０３、凹状開口部１０６、および各電極の形状や個数は、目的に合わせて種々選択することができる。さらに、発光素子１０１の載置面下方にヒートシンクを挿入してもよく、これにより、発光装置に蓄積された熱を実装する回路基板側に効率よく熱引きすることができる。

絶縁性基板１０３の材料として、樹脂基板や、有機物に無機物が含有されてなるガラスエポキシ基板などのハイブリッド基板、セラミック基板などの無機物基板などを用いることができる。特に、高耐熱性、高耐候性が望まれる場合、ハイブリッド基板や無機物基板を用いることが好ましい。

本発明の発光装置は、絶縁性基板１０３に他の部材を複数組み立て加工し発光装置の集合体を形成した後、個々に分割することで、複数の発光装置をコスト安く得ることができる。また、高いコントラストが要求される発光装置を形成する場合は、絶縁性基板の母材自体にＣｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３などを含有させることにより、暗色系の絶縁性基板とすることが好ましい。

セラミック基板の主材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。これらの主材料に焼結助剤などが加え、焼結することでセラミック基板が得られる。例えば、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され１５００から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００℃〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。このようなセラミック基板は、焼成前のグリーンシートの段階で種々の形状に加工することができる。

（第１の凹状開口部１０６）
本実施の形態の絶縁性基板１０３は、発光素子１０１が搭載される領域以外の平面側から窪んだ第１の凹状開口部１０６を有している。第１の凹状開口部１０６の底面には、後述する第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂが露出している。保護素子１０４の発光素子実装面側の電極は、第３の電極１０７ａとワイヤ１０８にて電気的に接続されている。一方、保護素子１０４の底面側の電極は、第４の電極１０７ｂと導電部材にて接着および固定されている。ここで、保護素子１０４と第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂとの電気的に接合する方法は、保護素子の種類によって種々選択することができ、例えば同一面側に両電極を有する保護素子の場合、ワイヤを用いることなくフリップチップ実装してもよいし、両電極が平面側となるように実装しそれぞれの電極と第３の電極および第４の電極とをワイヤにて接続してもよい。

第１の凹状開口部１０６は、平面視が略長方形で形成されているが、これに限定されるものではなく、第１の凹状開口部１０６の内部、好ましくは第１の凹状開口部１０６の底面に保護素子１０４を載置することが可能で、かつ、保護素子と電気的な接続をとる第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂが露出していればよい。第１の凹状開口部１０６の平面視は、円、楕円、三角形、四角形、又はこれらに近似する形状が挙げられる。また、大きさ及び深さ等は、搭載する保護素子１０４の数、ボンディング方法等によって適宜調整することができる。
本形態の凹状開口部は、保護素子を収容するためだけでなく、凹状開口部内に透光性部材の一部を延材させることによって、透光性部材を絶縁性基板に固定するためのアンカーとしても利用することができる。これにより、本形態の発光装置は、絶縁性基板から透光性部材が剥離することがなく、信頼性に優れた発光装置とすることができる。なお、本形態の凹状開口部の底面または側面は、エンボス加工やプラズマ処理をすることが好ましい。このような表面処理により、凹状開口部の底面または側面の接着面積が増加するため、後述する透光性部材との密着性を向上させることができるからである。

（第２の凹状開口部２１０）
また、図３に示すように、絶縁性基板１０３の平面において、上記第１の凹状開口部の他に第２の凹状開口部を設けてもよい。このような凹状開口部に透光性部材の一部を延材させて配置することによりアンカー効果が得られるため、絶縁性基板１０３と、透光性封止部材１０５との密着性を向上させることができる。上記第１の凹状開口部と第２の凹状開口部とは、絶縁性基板１０３と透光性封止部材１０５の密着力を各方位均等に働かせる観点から、ほぼ同形状であることが好ましい。さらに、同じ観点から、発光素子は、第１の凹状開口部と第２の凹状開口部の間に配置され、電極やワイヤを含む各部材が発光素子を中心にして略対称な配置パターンとされていることが好ましい。なお、第１の凹状開口部１０６と同様に、第２の凹状開口部２１０内にも保護素子や他の種類の半導体素子を搭載することができる。その際、素子との電気的接続を凹状開口部内にて行うべく、第２の凹状開口部２１０内に正負一対の電極を設けることができる。
（外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂ）
絶縁性基板の裏面に設けられた外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂは、半田により実装基板の導体配線に接続される電極とすることができる。また、外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂは、発光装置から実装基板への放熱経路ともなるため、外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの上方の部位は、最も温度変化の影響を受ける領域であり、それぞれ熱膨張係数が異なる透光性部材と絶縁性基板との接着界面における剥離が生じやすい。そこで、上記第１の凹状開口部および第２の凹状開口部は、絶縁性基板の底面側に設けられた一対の外部接続用電極１０９ａおよび外部接続用電極１０９ｂと、それぞれ対向していることが好ましい。すなわち、外部接続用電極が設けられた絶縁性基板の端部と同じ側の端部に、凹状開口部も設けられていることが好ましい。これにより、最も熱サイクルの影響を受ける領域である外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの上方部分の絶縁性基板１０３と透光性部材１０５との密着性および信頼性を強化することができる。ここで、第２の凹状開口部２１０は、保護素子が搭載されていてもいなくてもよく、第１の凹状開口部１０６と同様にどのような形状、大きさ、深さであってもよい。また、第１の凹状開口部１０６と同様に、接着面積を増加させるような加工等が施されていることが好ましい。

（保護素子１０４）
保護素子１０４は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子１０４は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。

（電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１０９ａ，１０９ｂ）
本発明の発光装置は、少なくとも絶縁性基板の平面側から底面側まで電気的に繋がったカソード電極とアノード電極とを有しており、それらの一部が絶縁性基板の平面、第１の凹状開口部の底面、および絶縁性基板の底面から露出している。これらの形状は、特に限定されず、搭載する発光素子１０１や保護素子１０４の個数や種類、大きさ、また、回路基板の配線形状などにより、適宜変更することができる。

電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１０９ａ，１０９ｂの材料は、導電性を有していれば特に限定されず、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。

また、第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂと第３の電極１０７ａおよび第４の電極１０７ｂは、後述する透光性部材１０５に被覆されていることが好ましく、これにより、電極が外部環境から保護されるため、発光装置の信頼性低下を抑制することができる。一方、外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂは、表面に露出していることから、金やステンレスなどの酸化防止性の金属で構成されていることが好ましく、このような材料からなる酸化防止膜が表面に形成されていても同様の効果が得られる。

また、第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂは、少なくともその最表面が、搭載される発光素子１０１からの光に対して高い反射率を有する部材にて構成されていることが好ましい。具体的材料として、例えば、クロムや銀やアルミニウムなどの高光反射性金属があげられる。これにより、発光装置の光の取り出し効率を高めることができる。また、第１の電極１０２ａおよび第２の電極１０２ｂの表面に、銀色又は白色の表面処理等によって鏡面状態に仕上げることでも同様の効果を得ることができる。

（発光素子１０１）
発光素子は、通常、半導体発光素子であり、特に、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物またはＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。

発光素子１０１は、絶縁性基板１０３の平面上に接合部材によって固定される。発光素子１０１は、絶縁性基板１０３の平面に直接実装されてもよいが、ヒートシンクを介して実装したり、第１の電極１０２ａや第２の電極１０２ｂの平面に実装したり、発光素子１０１と絶縁性基板１０３との界面に光反射面１１０を形成したりしてもよく、これにより発光装置の放熱性や光取り出し効率を高めることができる。また、同一面側に両電極を有する発光素子の場合、第１の電極および第２の電極と導電部材を介してフリップチップ実装することもでき、これにより発光装置を薄く形成することができる。

接合部材は、例えば、青色または緑色の発光色を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させて形成された発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等があげられる。また、発光素子からの光取り出し向上を考慮して、発光素子の裏面に、鍍金やスパッタリングなどの形成方法により、光反射率の高いアルミニウムや銀やロジウムを配置することができる。さらに、発光素子１０１からの光や熱による劣化を考慮して、ＡｕとＳｎとを含む共晶材、低融点金属等のろう材、導電性ペーストなどを接合材料として用いてもよい。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合や、同一面に両電極を有する発光素子をフリップチップ実装する場合、第１の電極１０２ａまたは第２の電極１０２ｂの平面上に銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、金属バンプ、またはＡｕ−Ｓｎ等の共晶材料によって固定することができる。

本発明の発光装置において、一つの絶縁性基板に搭載される発光素子は、１つであってもよいし、複数でもよい。この場合、光度を向上させるために、同じ発光色の光を発する発光素子を複数個組み合わせてもよい。また、例えば、フルカラー表示に対応した発光装置において、発光色の異なる複数の発光素子を種々組み合わせることにより、色再現性を向上させることができる。また、複数の発光素子を用いる場合、図６の発光装置のように、発光素子ごとに第１の電極３０２ａおよび第２の電極３０２ｂを形成することが好ましく、これにより発光素子ごとに放熱経路が確保され、複数の発光素子を搭載することにより生じる発光装置の高温化を抑制することができる。

（透光性部材１０５）
本実施の形態において、透光性部材１０５は、発光素子１０１および保護素子１０４を封止しており、これらを外力や水分などの外部環境から保護するものである。また、発光素子１０１からの光を効率よく外部に放出させるためのものでもある。このような、透光性部材１０５を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１０１を配置させた場合は、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、透光性部材１０５中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。
さらに、図７に示されるように、本形態の発光装置は、透光性部材３０５の一部に、発光素子１０１からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質などの波長変換部材４１０を含むこともできる。波長変換部材４１０は、透光性部材３０５の形成と同時に一体的に形成される他、スクリーン印刷や孔版印刷など周知の成型技術によって、透光性部材３０５の形成に先立って形成させることもできる。

透光性部材１０５の形状は、発光素子１０１と保護素子１０４とを覆っていれば特に限定されず、目的に応じて種々変更することができる。例えば、図６の発光装置のように、発光装置の発光に指向性を持たせたり発光素子からの光を散光させたりしたい場合、所望とする光が得られるように設計された凸部を有する透光性部材を用いるが、その凸部の側方に延在する平坦部を設けることが好ましい。これにより、発光装置のハンドリングがしやすくなる。また、透光性部材の側方方向へのズレの確認がしやすく、そのズレ範囲を前記平坦部のサイズ内に治めることにより、量産性良く製造することができる。

透光性部材１０５中に蛍光物質を含有させる場合、透光性部材１０５は耐熱性および耐光性に優れ、紫外線を含む短波長の高エネルギー光に曝されても着色劣化しにくいシリコーン樹脂や変性シリコーン樹脂であることが好ましく、これにより色ズレや色ムラの発生が抑制される。本形態に利用することができる蛍光物質は、発光素子１０１の光を変換させるものであり、発光素子１０１からの光をより長波長に変換させるものの方が効率がよい。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体やＣａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８蛍光体が好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によってＬＥＤチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。
図６または図７に示されるように、本形態の発光装置における透光性部材３０５は、凸部３０５ａと平坦部３０５ｂとを有する。透光性部材３０５の平坦部３０５ｂは、絶縁性基板１０３における両端部の上面に延材された薄肉の部位である。また、透光性部材３０５の凸部３０５ａは、上記平坦部３０５ｂの上面から突出された厚肉の部位であり、発光装置から出射する光を光学制御するため、例えば、蒲鉾型などのレンズ形状を有することがある。そして、本形態の透光性部材３０５は、上記平坦部３０５ｂと凸部３０５ａとの間に、それを境に部材の厚みが異なる境界線３０５ｃを有する。このような透光性部材３０５の凸部３０５ａと平坦部３０５ｂとの境界線３０５ｃは、第１の凹状開口部１０６または第２の凹状開口部２１０の上に配置され、さらに、その境界線３０５ｃを上面に含む透光性部材３０５の一部が、絶縁性基板１０３の端部上面から第１の凹状開口部１０６または第２の凹状開口部内２１０に延材されていることが好ましい。なお、「透光性部材の凸部と平坦部との境界線が凹状開口部の上に配置される」とは、絶縁性基板を平面視して、透光性部材の凸部と平坦部との境界線が、凹状開口部の開口形状の少なくとも一部を横断するように、透光性部材が配置されていることをいう。
本発明の第三および第四の形態における発光装置について、以下、詳細に説明する。まず、透光性部材と絶縁性基板との密着性を確保する点から言えば、凹状開口部の内部または上部に配置される透光性部材は、できるだけ厚肉であるほうが好ましい。すなわち、透光性部材の厚肉部である凸部を凹状開口部上に配置させることにより、透光性部材全体の絶縁性基板に対する密着性を確保することが好ましい。
しかしながら、透光性部材の凸部は、発光装置から出射される光を光学制御するための部位であり、その凸部が凹状開口部上に配置されると、凹状開口部内に進入する光も生じてくるため、発光装置の光学特性に影響を及ぼすことがある。
一方、凹状開口部に配置される部位が、凸部と比べて薄肉である平坦部のみであると、透光性部材の凸部と平坦部の接続強度が維持できなくなり、透光性部材全体と絶縁性基板の密着性が確保できなくなる虞がある。
そこで、本発明の第三および第四の形態における発光装置は、透光性部材の凸部と平坦部の中間に位置する接続部（上記境界線３０５ｃを上面に含む部位）を凹状開口部に配置させたものである。すなわち、比較的光学特性に影響を及ぼさない凸部の端を凹状開口部に配置し、その凸部の端と平坦部の端を、凹状開口部内に延材された透光性部材の一部で接続させる。このように、凹状開口部の形状を巧みに利用することにより、透光性部材の凸部および平坦部の接続部における肉厚を稼ぐ。これにより、発光装置の光学特性を良好に保ちながら、透光性部材と絶縁性基板との密着性を確保して、透光性部材の絶縁性基板からの剥離や脱落を防止することができる。

（波長変換部材４１０）
また、図７のように、透光性部材１０５と発光素子１０１との間に、別途、波長変換部材４１０を設けてもよい。この場合、波長変換部材４１０は、保護素子１０４を被覆しないように発光素子１０１の周辺のみを被覆し、さらにその上方の透光性部材１０５の形状が波長変換部材１０４を覆うように凸部を有していることが好ましい。波長変換部材１０４の上に凸部の最頂部が位置することが好ましい。これにより、波長変換部材１０４の側方から発光された光を効率よく取り出すことが可能な発光装置が得られる。さらに、波長変換部材１０４を凸部と凸部の側方に延在する平坦部とを有する透光性部材で封止している場合は、上記平坦部の厚みは、上記波長変換部材の厚みより薄いことが好ましい。これにより、波長変換部材１０４の側方から発光された光を、透光性部材の平坦部による光損失を少なくして、効率よく取り出すことができる。

（ワイヤ１０８）
本発明において、発光素子１０１および保護素子１０４と電極１０２ａ，１０２ｂ，１０７ａ，１０７ｂとの電気的接合手段は、特に限定されないが、ワイヤを用いる場合は発光素子１０１および保護素子１０４との電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ²・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ²・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１０μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤとしては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金が挙げられる。ワイヤは、発光素子とワイヤボンディング用の金属部材と、ワイヤボンディング機器によって容易に接続することができる。

保護素子１０４の電気的接合手段にワイヤ１０８を用いている場合、ワイヤ１０８は凹状開口部内１０６に収容されていることが好ましい。これにより、ワイヤの断線が低減された、さらに信頼性の高い発光装置が得られる。

外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの熱サイクルの影響により、絶縁性基板１０３は外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に変形してしまうことから、最も熱サイクルの影響を受けやすい外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの上方に保護素子１０４を載置した場合、保護素子１０４のワイヤ１０８の張り方向は外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に対してほぼ垂直であることが好ましい。さらに、発光素子１０１の導通手段としてワイヤを用いている場合も、発光素子１０１のワイヤの張り方向を外部接続用電極１０９ａ，１０９ｂの配置方向に対してほぼ垂直とすることが好ましい。
本形態の透光性部材は、例えば、トランスファーモールド法、ライン塗布法、孔版印刷またはスクリーン印刷などの種々の成型方法により形成することができる。このような形成方法において、透光性部材の材料は、絶縁性基板上における所定の方向へ連続的に供給されることにより配置される。このとき、透光性部材の材料の供給および配置の方向と、上記発光素子または上記保護素子に接続するワイヤの張り方向とを略同じくすることにより、供給される透光性部材の材料がワイヤに及ぼす衝撃を和らげることができるため、ワイヤの金属疲労が低減できる。さらに、絶縁性基板を平面視して、発光素子または保護素子に接続するワイヤの張り方向は、上記第１の凹状開口部または上記第２の凹状開口部の開口形状における長手方向の中心軸と略同じ方向であることが好ましい。これにより、ワイヤに及ぼす衝撃を和らげることができるだけでなく、ワイヤの張り方向に連続的に供給される材料が、そのワイヤ周辺に滞留することなく凹状開口部内に円滑に充填されることとなる。そのため、透光性部材の材料がワイヤに及ぼす衝撃を相対的に和らげることができ、さらに信頼性の高い発光装置とすることができる。ここで、凹状開口部の開口形状における長手中心軸方向が導電性ワイヤの張る方向と略同じ方向とは、両方向が平行な場合だけでなく、両方向に±１０°程度の差があるものも許容範囲として含むものとする。

照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに使用することができる。

図１は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。図２は、図１の発光装置の模式的平面図である。図３は、本発明の別の実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。図４は、図３の発光装置のＡ−Ａにおける模式的な断面図である。図５は、図３の発光装置の模式的底面図である。図６は、本発明の別の実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。図７は、本発明の別の実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。図８は、従来の発光装置を示す模式的な断面図である。図９は、従来の別の発光装置を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００・・・発光装置
１０１、３０１、８０１・・・発光素子
１０２ａ、３０２ａ、８０２ａ・・・第１の電極
１０２ｂ、３０２ｂ、８０２ｂ・・・第２の電極
１０３、８０３・・・絶縁性基板
１０４、８０４・・・保護素子
１０５、３０５、８０５・・・透光性部材
３０５ａ・・・透光性部材の凸部
３０５ｂ・・・透光性部材の平坦部
３０５ｃ・・・透光性部材の凸部と平坦部の境界線
１０６、９０６・・・第１の凹状開口部
１０７ａ・・・第３の電極
１０７ｂ・・・第４の電極
１０８・・・ワイヤ
１０９ａ、１０９ｂ、８０９ａ、８０９ｂ・・・外部接続用電極
１１０・・・光反射面
２１０・・・第２の凹状開口部
４１０・・・波長変換部材

Claims

平面上に第１の電極および第２の電極が備えられた絶縁性基板と、前記平面上に載置され且つ前記第１の電極および第２の電極と電気的に接続された発光素子と、前記平面側から窪んだ第１の凹状開口部内に載置された保護素子と、前記発光素子と前記保護素子と封止する透光性部材と、を備えた発光装置であって、
前記第１の凹状開口部は、その底面に、前記第１の電極および第２の電極とそれぞれ電気的に繋がった第３の電極および第４の電極を有しており、
前記保護素子は、前記第３の電極および第４の電極と電気的に接続されていることを特徴とする発光装置。
前記保護素子は、前記第３の電極および第４の電極の少なくとも一方とワイヤにて電気的に接続されており、前記ワイヤは、前記第１の凹状開口部内に収容されている請求項１に記載の発光装置。
前記絶縁性基板は、前記平面側に前記第１の凹状開口部とほぼ同じ形状の第二の凹状開口部を有し、前記第１の凹状開口部および前記第２の凹状開口部は、それぞれ前記絶縁性基板の底面側に設けられた一対の外部接続用電極と対向している請求項１または２に記載の発光装置。
前記外部接続用電極の配置方向は、前記ワイヤの張り方向とほぼ垂直である請求項３に記載の発光装置。
前記透光性部材は、前記発光素子の上に配置された凸部と、その凸部の側方にて前記絶縁性基板上を延在された平坦部と、を有している請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記発光素子は、その発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し他の光に変換する波長変換部材にて被覆されており、前記波長変換部材を覆うように、前記透光性部材の凸部が設けられている請求項５に記載の発光装置。
前記平坦部の厚みは、前記波長変換部材の厚みより薄い請求項５または６に記載の発光装置。
前記透光性部材の凸部は、前記平坦部の上面から突出された厚肉の部位であり、その凸部と前記平坦部の境界線が、前記第１の凹状開口部または前記第２の凹状開口部の上に配置され、前記境界線を含む透光性部材の一部が前記第１の凹状開口部または前記第２の凹状開口部内に延材されている請求項５に記載の発光装置。
前記発光素子は、前記第１の凹状開口部と前記第２の凹状開口部の間に配置されている請求項３から８のいずれか一項に記載の発光装置。
前記絶縁性基板を平面視して、前記発光素子または前記保護素子に接続するワイヤの張り方向は、前記第１の凹状開口部または前記第２の凹状開口部における長手方向の中心軸と略同じ方向である請求項２から９のいずれか一項に記載の発光装置。