JP5515693B2 - 発光装置 - Google Patents

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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。
従来の発光装置は、発光素子と、これを搭載するリードフレームと、発光素子から出射する光を反射する樹脂から形成され、発光素子を囲むように設けられる樹脂部と、を有している。また、発光素子は、透光性の樹脂で覆われている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−３１３９４３号公報
近年、上記のような発光装置のさらなる小型化が求められている。しかし、発光装置の樹脂部自体を薄型化すると、樹脂部の強度不足による欠けや湾曲が生じるという問題がある。特に、発光装置の横方向の圧力に対する強度が低下してしまう。また、樹脂部とリードフレームとの接着界面は密着性に乏しいことも伴い、外部からの圧力によって容易に破壊され剥離に至る。
そこで、本発明は、外部からの圧力に対する強度が高い発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、発光素子と、発光素子が載置される導電部材と、導電部材の上に形成され、発光素子を囲む壁部を有する光反射性部材と、発光素子を被覆する透光性部材と、を備え、光反射性部材は、導電部材の外縁を被覆する被覆部を有し、壁部と被覆部が一体に形成されてなり、壁部は、導電部材の上面と離間して対向する底面を有し、壁部の底面と導電部材の上面との間に透光性部材が充填されている発光装置に関する。壁部の底面が導電部材の上面から離間していることにより、壁部に外部から圧力が加わった場合、それに起因する応力を緩和させることが可能となり、外部からの圧力に対する強度が高い発光装置とすることができる。また、被覆部が壁部と一体に形成され、導電部材の外縁を被覆していることにより、発光装置の機械的強度を高めることができるとともに、発光装置に加わる圧力による光反射性部材と導電部材との界面の剥離を防止することができる。また、透光性部材が光反射性部材及び導電部材に嵌合されるため、透光性部材の脱落を防止することができる。
導電部材の外縁に突出部を有し、突出部が光反射性部材で被覆されていることが好ましい。かかる構成によれば、導電部材への光反射性部材のアンカー効果を発揮させることができ、発光装置の機械的強度を高めることができる。
壁部の底面が導電部材の上面全体から離間していることが好ましい。かかる構成によれば、発光装置に加わる圧力による応力をより緩和させることが可能となり、外部からの圧力に対する強度を高めることができる。
また、壁部の底面と導電部材の上面との間隔が発光素子側に向かって広がるように壁部の底面が傾斜していることが好ましい。かかる構成によれば、壁部の底面と導電部材の上面との間に閉じ込められる光を減らし、透光性部材内を進む光を効率よく外部へ取り出すことができる。
また、導電部材の下面側が外部に露出していることが好ましい。かかる構成によれば、薄型の発光装置とすることができる。
壁部は、壁部の底面と連続する内壁面を有し、壁部の内壁面は上方に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。かかる構成によれば、透光性部材内を進む光を壁部の内壁面によって上方に反射させることができるため、光取り出し効率を高めることができる。
壁部の底面は、発光素子の上面よりも下に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、壁部の底面と導電部材の上面との間に閉じ込められる光を減らし、透光性部材内を進む光を効率よく外部へ取り出すことができる。
本発明によれば、外部からの圧力に対する強度が高い発光装置を提供することができる。また、光反射性部材と導電部材との界面の剥離を防止することができる。また、透光性部材の脱落を防止することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の応用例を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 比較例の発光装置を示す概略断面図である。
以下、本発明に係る発光装置を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図であって、図１のＩ−Ｉ’の概略断面図である。
（発光装置の構造）
本実施の形態の発光装置１００は、発光素子１１０と、導電部材１２１、１２２と、光反射性部材１３０と、透光性部材１６０と、を備える。
発光素子１１０は、導電部材１２１、１２２の上に載置される。光反射性部材１３０は、導電部材１２１、１２２の上に形成され、発光素子１１０を囲む壁部１３１と、導電部材１２１、１２２の外縁を被覆する被覆部１３２と、を有する。光反射性部材の壁部１３１及び被覆部１３２は、発光素子１１０を収納する凹部１７０を形成している。光反射性部材の壁部１３１は凹部１７０の側面を形成しており、被覆部１３２は、導電部材１２１、１２２とともに凹部の底面を形成している。光反射性部材の壁部１３１と被覆部１３２は一体に形成されてなる。
透光性部材１６０は、壁部１３１に囲まれた発光素子１１０を被覆している。
導電部材１２１、１２２の下面側は、外部に露出しており、発光装置の外表面の一部を形成している。導電部材１２１、１２２は、光反射性部材１３０の被覆部１３２の下面と面一であることが好ましい。導電部材１２１、１２２は、外縁に突出部１２０ｘを有している。突出部１２０ｘは、導電部材の下面から離間した位置に設けられている。また、突出部１２０ｘは光反射性部材１３０によって被覆されている。
光反射性部材１３０の壁部１３１は、導電部材１２１、１２２の上面１２０ａと離間して対向する底面１３１ｂを有しており、壁部１３１の底面と導電部材１２１、１２２の上面１２０ａとの間に透光性部材１６０が充填されている。
以下、各構成部材について詳述する。
（導電部材）
導電部材は、発光素子を載置する及び／又は発光素子と接続され、通電させるための一対の電極として機能するものである。また、光反射部材等を支持する部材としての役割も担っている。本実施の形態において、導電部材は、第１の導電部材と、第２の導電部材と、を有している。
第１の導電部材は、発光素子がその上面に直接又はサブマウント等の別部材を介して間接的に載置される。第１の導電部材は、単に発光素子が載置されるのみで通電に寄与しなくてもよいし、発光素子及び／又は保護素子等への通電に寄与してもよい。つまり、
電極として機能させるものであってもよい。
第１の導電部材は、発光素子が載置される上面と、発光装置の外表面を形成する下面とを有している。第１の導電部材の上面は、発光素子が載置可能な面積以上の大きさであればよい。第１の導電部材の上面の形状は、例えば、上面視が略四角形、多角形、これらの形状に切り欠きを有する形状等、種々のものとすることができる。また、発光素子を載置させる領域は、平坦な面とするのが好ましい。
第２の導電部材は、発光素子と、導電性ワイヤを用いて又はバンプ等を用いて電気的に接続され、外部から電力を供給させるための電極として機能する。第２の導電部材は、第１の導電部材に対向するように設けることができる。ここでは、第１の導電部材と第２の導電部材とで正負一対の電極となるように機能させている。
第２の導電部材は、発光素子と導電性ワイヤを介して又は導電性ワイヤを用いず、発光素子の電極と直接電気的に接続される上面と、発光装置の外表面を形成する下面を有している。第２の導電部材の上面は、導電性ワイヤとの接合又は発光素子との直接接続に必要な面積を有していればよい。また、第２の導電部材の上面は、導電性ワイヤとの接合又は発光素子との直接接続に必要な面積を有していればよい。また、第２の導電部材の上面は、平坦な面としてもよいし、微細な凹凸、溝、孔等を有していてもよい。
第１及び第２の導電部材の下面側は、発光装置の外表面として、外部に露出することにより、外部と電気的に接続する端子として機能させることができる。第１及び第２の導電部材は、光反射性部材の被覆部の下面と面一であることが適している。これにより、薄型の発光装置とすることができる。第１及び第２の導電部材の下面は、実質的に平坦な面とするのが好ましいが、微細な凹凸等が形成されていてもよい。
第１及び第２の導電部材の外縁は、平坦な面でもよいが、光反射性部材との密着性等を考慮して、突出部を有する形状とすることが好ましい。この突出部は、第１及び第２の導電部材の下面から離間した位置に設けるのが好ましい。突出部の長さ、形状等は特に限定されず、その製造方法、第１及び第２の導電部材の材料等によって適宜調整することができる。本実施の形態においては、この突出部が光反射性部材によって被覆されている。これにより、導電部材が光反射性部材から脱落することを防止することができる。また、第１及び第２の導電部材が薄い厚みであっても、発光装置の機械的強度を高めることができる。
突出部は、例えば、図３のｃ−ｃ’線の断面図（縦断面図）において、光反射性部材の壁部及び被覆部に挟まれるように、言い換えると、突出部における上面及び下面がともに光反射性部材に接触するように配置していることが好ましい。
突出部は、第１及び第２の導電部材の周囲の任意の位置に設けることができる。例えば、上面視四角形の導電部材の対向する２つの側面にのみ設ける等、部分的に設けてもよいが、第１及び第２の導電部材の周囲全体に渡って形成していることが好ましい。これにより、確実に光反射性部材からの脱落を防止することができる。発光装置の側面に第１及び第２の導電部材の一部が露出する場合は、この露出する部分以外の導電部材の周囲全体に突出部を形成していることが好ましい。これにより、光反射性部材から脱落することを防止することができるとともに、はんだ付用フラックスの侵入を防ぐことが可能となる。
また、突出部ではなく、下面側に導電部材の面積が小さくなるように第１の導電部材及び／又は第２の導電部材の外縁を傾斜させる形状や湾曲させる形状であってもよい。このような形状によっても、第１及び第２の導電部材が光反射性部材から脱落することを有効に防止することができる。
なお、第１又は第２の導電部材１２１、１２２の外縁は、光反射性部材で被覆されている、つまり、発光装置１００の側面から離間するように設けられることが適している。これにより、発光装置に加わる圧力による光反射性部材と導電部材との界面の剥離を防止することができる。また、発光装置の機械的強度を高めることができる。
ただし、第１及び第２の導電部材は、その外縁の一部において、発光装置１００の外表面を形成するよう、つまり、発光装置１００の側面に達するように設けられていてもよい。これにより、導電部材の面積を大きくし、かつ露出面を増加させることにより、放熱性を向上させることができる。
第１及び第２の導電部材は、互いに異なる材料によって形成されていてもよいが、同じ材料によって形成されていることが好ましい。これにより、より簡便に製造することができる。
例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン等の金属又は合金（例えば、鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、Ａｕ−Ｓｎ等の共晶はんだ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＣｕＩｎ等のはんだ等）、酸化物導電体（例えば、ＩＴＯ等）等が挙げられる。第１及び第２の導電部材は、単層及び積層のいずれでもよい。特に、第１及び第２の導電部材は、鍍金であることが好ましく、鍍金の積層構造とすることがより好ましい。これにより、発光装置の小型化・軽量化を図ることができる。
発光素子が載置される導電部材の最上層には、発光素子や後述する波長変換部材からの光を効率よく反射可能であるものが好ましい。具体的には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ等が好ましい。
さらに、最表面の導電部材は高反射率、高光沢であるものが好ましい。具体的には可視域の反射率が７０％程度以上であるものが好ましい。このために、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ等が好ましく、特にＡｇが好ましい。
導電部材の表面光沢は、例えば、光沢度が０．５程度以上であることが適しており、１．０程度以上が好ましい。光沢度は、日本電色工業製 微小面色差計ＶＳＲ ３００Ａを用い、４５°照射、垂直受光で得られる値である。
また、導電部材は、最上層と最下層との間に中間層として、導電部材や発光装置の機械的強度を向上させるために耐食性の高い金属を用いるのが好ましい。具体的には、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ等を用いるのが好ましい。放熱性を向上させるためには、熱伝導率の高いＣｕを用いるなど、目的や用途に応じて、適した部材を用いるのが好ましい。この中間層についても、上記の金属の他、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｐｄなどを用いることができ、最上層や最下層の金属と密着性のよい金属を積層させてもよい。中間層の膜厚については、最上層や最下層よりも厚く形成するのが好ましい。
導電部材の下面は、回路基板等への実装に有利なＡｕ、Ｓｎ、Ｓｎ合金、ＡｕＳｎ等の共晶はんだによる鍍金等が好ましい。
第１及び第２の導電部材の膜厚は、互いに異なっていてもよいが、略等しい膜厚とするのが好ましい。具体的には、１０μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、特に、４５μｍ〜９５μｍ程度が好ましい。このような範囲の厚さとすることで、均一な膜厚の導電部材とすることができる。特に、１００μｍ程度以下とすることにより、従来から用いられているリードフレームでは実現できない極薄い厚みであるため、発光装置のより小型化・軽量化を図ることができる。
導電部材の薄膜化に伴って剛性が低下するため、周辺の樹脂の収縮によって変形するおそれがある。本実施の形態においては、導電部材の突出部及びその上の透光性部材が光反射性部材に嵌合されることにより、導電部材及び透光性部材への光反射性部材のアンカー効果を発揮させることができ、発光装置の機械的強度を高めることができる。
（光反射性部材）
光反射性部材は、発光素子からの光を反射可能な部材であり、発光素子を収納する凹部を有している。光反射性部材の壁部は凹部の側面を形成しており、被覆部は凹部の底面を形成している。導電部材の上面は、被覆部から露出しており、凹部の底面の一部を形成している。このような光反射性部材を設けることにより、発光素子からの光が発光装置の下面（裏面）側から外部に漏れ出すのを防止することができ、上方向への光の取り出し効率を向上させることができる。また、発光装置の下面において、第１及び第２の導電部材を、その外表面として露出させることができ、従来のリードフレームのように、水平方向又は裏面からのリードの突出する構造とすることなく、また突出したリードを屈曲させて下方又は側面に引き回す構造とすることなく、より小型化・軽量化を図ることができる。
壁部は、導電部材の上面と離間して対向する底面を有している。壁部の底面と導電部材の上面との間には、透光性部材が充填されている。これにより、発光装置の側面に外部から圧力が加わった場合、それに起因する応力を緩和させることが可能となり、発光装置の破損を防止することができる。また、透光性部材の脱落を防止することができる。被覆部は、壁部と一体に形成され、導電部材の外縁を被覆している。これにより、発光装置の機械的強度を高めることができるとともに、発光装置に加わる圧力による光反射性部材と導電部材との界面の剥離を防止することができる。壁部の底面は凹凸を有していてもよい。
壁部の底面は、導電部材の上面との間隔が発光素子側に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。これにより、壁部の底面と導電部材の上面との間に閉じ込められる光を減らし、透光性部材内を進む光を効率よく外部へ取り出すことができる。また、図４に示すように、導電部材の上面と対向する壁部の底面は、導電部材の上面と略平行であってもよい。これにより、壁部と透光性部材との接触面積を増加させることができる。
また、別の観点から、壁部の底面は、発光素子の上面よりも下に配置されていることが好ましい。発光素子から横方向に出射された光の少なくとも一部は、壁部の底面と導電部材の上面との間に進行する。壁部の底面と導電部材の上面との間に進む光は、壁部や導電部材に一部が吸収され、発光装置から出射されるまでに減衰する。壁部の底面が発光素子の上面よりも下に配置されていることにより、壁部の底面と導電部材の上面との間に進行する光を低減することができる。
壁部は、壁部の底面と連続する内壁面を有している。壁部の内壁面は上方に向かって広がるように傾斜している。これにより上方向への光の取り出し効率を向上することができる。ただし、傾斜を設けず、円筒形状の凹部とすることもできる。また、内壁面は滑らかな方が好ましいが凹凸を設けることもできる。凹凸を設けることにより光反射性部材と透光性部材との界面の密着性を向上することができる。壁部の内壁面の傾斜角度は、凹部の底面から測定して９５°以上１５０°以下が好ましい。
壁部の厚みは特に限定されるものではなく、その材料、発光素子の大きさ、発光装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、壁部の上面は、発光素子の上面よりも上に位置していることが適している。これにより、発光素子からの光を効率よく上方向に取り出すことができる。
被覆部は、第１又は第２の導電部材の外縁を被覆している。これにより、発光装置に外部から加わる圧力による光反射性部材と導電部材との界面の剥離を防止することができる。また、第１及び第２の導電部材が薄膜であっても発光装置の機械的強度を高めることができる。被覆部は、少なくとも第１又は第２の導電部材の外縁の四隅を被覆するように設けられていることが好ましい。また、第１及び第２の導電部材の外縁の一部は、発光装置の外表面を形成するように、被覆部から露出してもよいが、その外縁における幅方向の中央部分は被覆部により被覆されていることが好ましい。
上述した導電部材の突出部は、光反射性部材の壁部及び被覆部によって挟持されている。すなわち、光反射性部材の被覆部と壁部との間に形成される隙間に、導電部材が嵌合されている。これにより、導電部材への光反射性部材のアンカー効果を発揮させることができ、両者の密着性を高めることができる。
本実施の形態の発光装置は、導電部材、透光性部材及び光反射性部材の３つの部材が嵌合されていることにより、各部材の脱落を防止することができる。また、薄型の発光装置であっても、機械的強度を高めることができる。
光反射性部材を構成する樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂を用いることができる。具体的にはエポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物などをあげることができる。
特に、熱硬化性樹脂が好ましく、特開２００６−１５６７０４に記載されている樹脂が好ましい。例えば、熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂等が好ましい。具体的には、（ｉ）トリグリシジルイソシアヌレート、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテルからなるエポキシ樹脂と、（ｉｉ）ヘキサヒドロ無水フタル酸、３−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸からなる酸無水物とを、エポキシ樹脂へ当量となるよう溶解混合した無色透明な混合物を含む固形状エポキシ樹脂組成物を用いるのが好ましい。さらにこれら混合物１００重量部に対して、硬化促進剤としてＤＢＵ（１，８−Ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ（５，４，０）ｕｎｄｅｃｅｎｅ−７）を０．５重量部、助触媒としてエチレングリコールを１重量部、酸化チタン顔料を１０重量部、ガラス繊維を５０重量部添加し、加熱により部分的に硬化反応させ、Ｂステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物が好ましい。
また、国際公開番号ＷＯ２００７／０１５４２６号公報に記載の、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂を必須成分とする熱硬化性エポキシ樹脂組成物が好ましい。例えば、１，３，５−トリアジン核誘導体エポキシ樹脂を含むことが好ましい。特にイソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂は、耐光性や電気絶縁性に優れている。一つのイソシアヌレート環に対して、２価の、より好ましくは３価のエポキシ基を有することが望ましい。具体的には、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート、トリス（α−メチルグリシジル）イソシアヌレート等を用いることができる。トリアジン誘導体エポキシ樹脂の軟化点は９０〜１２５℃であることが好ましい。また、これらトリアジン誘導体エポキシ樹脂に、水素添加エポキシ樹脂や、その他のエポキシ樹脂を併用してもよい。更に、シリコーン樹脂組成物の場合、メチルシリコーンレジンを含むシリコーン樹脂が好ましい。
特に、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を用いる場合について具体的に説明する。トリアジン誘導体エポキシ樹脂に、硬化剤として作用する酸無水物を用いるのが好ましく、特に、非芳香族であり、かつ、炭素炭素２重結合を有さない酸無水物を用いることで耐光性を向上させることができる。具体的には、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物などが上げられ、特にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。また、酸化防止剤を用いるのが好ましく、例えば、フェノール系、硫黄系酸化防止剤を使用することができる。
そして、これら樹脂中に遮光性を付与するための充填剤や、必要に応じて各種添加剤を混入させることができ、本発明ではこれらを含めて基体を構成する樹脂と称する。例えば、充填材（フィラー）としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２などの微粒子などを混入させることで光の透過率を調整し、発光素子からの光の約６０％以上を遮光するよう、より好ましくは約９０％を遮光するようにするのが好ましい。尚、ここでは基体によって光を反射するか、又は吸収するかどちらでもよいが、発光装置を照明などの用途に用いる場合は、より好ましくは反射させることによって遮光するのが好ましい。そのため、発光素子からの光に対する反射率が６０％以上であるものが好ましく、より好ましくは９０％以上反射するものが好ましい。
上記のような各種充填材は、１種類のみ、或いは２種類以上を組み合わせて用いることができ、例えば、反射率を調整するための充填材と、後述のように線膨張係数を調整するための充填材とを併用するなどの用い方ができる。
例えば、白色の充填剤としてＴｉＯ２を用いる場合は、好ましくは１０〜３０ｗｔ％、より好ましくは１５〜２５ｗｔ％配合させるのがよい。ＴｉＯ２は、ルチル形、アナタース形のどちらを用いても良い。遮光性や耐光性の点からルチル形が好ましい。更に、分散性、耐光性を向上させたい場合、表面処理により改質した充填材も使用できる。ＴｉＯ２から成る充填材の表面処理にはアルミナ、シリカ、酸化亜鉛等の水和酸化物、酸化物等を用いることが出来る。また、これらに加え、充填剤として主として線膨張係数を調整するための充填剤としてＳｉＯ２を６０〜８０ｗｔ％の範囲で用いるのが好ましく、さらに、６５〜７５ｗｔ％用いるのが好ましい。また、ＳｉＯ２としては、結晶性シリカよりも線膨張係数の小さい非晶質シリカが好ましい。また、粒径が１００μｍ以下の充填材、更には６０μｍ以下の充填材が好ましい。更に、形状は球形の充填材が好ましく、これにより基体成型時の充填性を向上させることができる。また、ディスプレイなどに用いる場合であって、コントラストを向上させたい場合は、発光素子からの光の吸収率が６０％以上、より好ましくは９０％以上吸収するものが好ましい。このような場合、充填材としては、アセチレンブラック、活性炭、黒鉛などのカーボンや、酸化鉄、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物、もしくは有色有機顔料などを目的に応じて利用することができる。
また、光反射性部材の線膨張係数は、導電部材の線膨張係数との差が小さくなるように制御するのが好ましい。好ましくは４０％以下、より好ましくは２０％以下の差とするのがよい。これにより、導電部材と光反射性部材とが剥離するのを抑制し、信頼性に優れた発光装置とすることができる。
（透光性部材）
透光性部材は、発光素子、受光素子、保護素子、更には導電性ワイヤなどの電子部品を、塵芥や水分、更には外力などから保護する部材である。本実施の形態においては、光反射性部材及び導電部材によって形成される凹部内に充填されている。また、透光性部材は、光反射性部材の壁部の底面と導電部材の上面との間にも充填されている。
透光性部材の材料としては、発光素子からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、耐光性及び絶縁性を有するものが好ましい。具体的には、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂、ガラス、シリカゾル等の無機物等が挙げられる。
透光性部材は、所望に応じて着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材（例えば、蛍光体）などを含有させることもできる。
透光性部材は、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光体を含有させていてもよい。
蛍光体としては、発光素子からの光を、それより短波長に変換させるものでもよいが、光取り出し効率の観点から長波長に変換させるものが好ましい。蛍光体は、１種の蛍光体を含有する単層、２種以上の蛍光体が混合された単層、２種以上の蛍光体が別々の層に含有された２層以上の積層、２種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層の２層以上の積層のいずれであってもよい。
蛍光体としては、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体や酸窒化物系蛍光体、より具体的には、（ａ）Ｅｕ賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化アルミニウムケイ素蛍光体、（ｂ）Ｅｕ等のランタノイド系の元素、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類のハロシリケート蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、（ｃ）Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩、（ｄ）Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。なかでも、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるＹＡＧ系蛍光体が好ましい。ＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２などの組成式で表される。また、Ｙの一部又は全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ等でもよい。
透光性部材は、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。
透光性部材の外表面の形状は、配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状等としてもよいし、別個にレンズ形状の部材を併設してもよい。
透光性部材の全部又は一部に蛍光体を含有させて板状又はドーム状等にしてもよいし、別個に板状又はドーム状の部材を併設してもよい。例えば、ガラス、樹脂組成物等他の成形体に蛍光体を塗布したもの；蛍光体含有ガラス、ＹＡＧ焼結体、ＹＡＧとＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３等の焼結体、無機融液中でＹＡＧを析出させた結晶化無機バルク体等の蛍光体含有成形体が挙げられる。
透光性部材は、光反射性部材よりも弾性が大きい材料であることが好ましい。このとき、光反射部材の壁部の下面と導電部材の上面との間隔が、導電部材の厚みよりも小さいことが好ましい。光反射性部材の被覆部と壁部との間に形成される隙間が導電部材の厚みよりも大きくなると、外部からの圧力に対する光反射部材の壁部の可動域が大きくなり、発光装置を実装する際の発光装置のピックアップが困難となる。また、発光装置の上方から見て、光反射部材の壁部に覆われていない導電部材の上面の面積に対して、壁部に覆われた導電部材の上面の面積が大きくなりすぎると、同様に発光装置のピックアップが困難となるため、光反射部材の壁部に覆われた導電部材の上面の面積は、壁部に覆われていない導電部材の上面の面積よりも小さいことが好ましい。
また、光反射部材の壁部の下面と導電部材の上面との間隔は、壁部の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、壁部の高さが１００μｍ〜７００μｍの場合には、壁部の下面と導電部材の上面との間隔は０．０１μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。さらに、導電部材の上面と垂直方向における断面において、壁部の幅が３０μｍ〜５００μｍの場合には、壁部の下面と導電部材の上面との間に形成される隙間の幅は０．１μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましい。
（発光素子）
発光素子は、同一面又は異なる面に正負電極が形成された半導体層の積層体によって構成される素子である。発光素子としては、窒化物半導体からなる青色発光のＬＥＤチップや、紫外発光のＬＥＤチップ等を用いることができる。窒化物半導体としては一般式がＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示されるものが挙げられる。この窒化物半導体をｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に形成させたものを用いる。窒化物半導体が積層される基板にはサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等を用いる。光半導体素子の発光波長は、例えば３６０ｎｍ〜５５０ｎｍのものを用いることができる。本実施の形態においては、フェイスアップ実装されるもの、フリップチップ実装されるもののいずれも使用することができる。
発光素子としては、任意の波長のものを選択することができる。発光素子の組成（半導体層の材料、混晶度）、発光色（発光波長）、大きさ、個数等は目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の発光装置においては、発光素子とともに、もしくは単独で、受光素子などを搭載することができ、保護素子なども搭載することができる。また、発光素子等を導電部材の上に直接接着部材を介して接合させる他、台座部材などの別部材を介して間接的に導電部材に載置してもよい。
（接着部材）
接着部材は、発光素子と導電部材とを接着させる部材である。接着部材は、樹脂や金属などを用いることができるが、好ましくは耐熱性に優れた樹脂や、金属を含む部材が好ましく、より好ましくは金属からなる部材が好ましい。具体的には、耐熱性に優れた樹脂としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができ、特にハイブリッド樹脂が好ましい。また、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Ａｕ−Ｓｎ共晶などのはんだ、低融点金属等のろう材を用いることができ、特にＡｕ−Ｓｎ共晶はんだが好ましい。金属若しくは耐熱性に優れた樹脂を接着部材として用いることで、発光素子の高出力化に伴う駆動時の高温の発熱によっても劣化しにくく、密着性が低下しにくい。
発光素子を導電部材の上に接着部材を介して接合させる場合、光反射部材の壁部の底面は、発光素子の下面よりも下に配置されていることが好ましい。これにより、発光素子から横方向に出射される光が、壁部の底面と導電部材の上面との間に進行することによる光取り出し効率の低下を防止することができる。
（導電性ワイヤ）
導電性ワイヤは、発光素子の電極と、導電部材とを電気的に接続するものであり、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いたワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗等に優れた金を用いるのが好ましい。
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。第１の実施の形態と重複する説明は省略することもある。
本実施の形態の発光装置は、発光素子１１０と、導電部材１２１、１２２と、光反射性部材１３０と、透光性部材１６０と、を備える。
発光素子１１０は、導電部材１２１、１２２の上に載置される。光反射性部材１３０は、導電部材１２１、１２２の上に形成され、発光素子１１０を囲む壁部１３１と、導電部材１２１、１２２の外縁を被覆する被覆部１３２と、を有する。壁部１３１と被覆部１３２は一体に形成されてなる。透光性部材１６０は、壁部１３１に囲まれた発光素子１１０を被覆している。
導電部材１２１、１２２の下面側は、外部に露出しており、発光装置の外表面の一部を形成している。また、導電部材１２１、１２２は、外縁に突出部１２０ｘを有している。突出部１２０ｘは、導電部材１２１、１２２の下面から離間した位置に設けられている。
光反射性部材１３０の壁部１３１は、導電部材１２１、１２２の上面と離間して対向する底面１３１ｂを有しており、壁部１３１の底面１３１ｂと導電部材１２１、１２２の上面との間に透光性部材１６０が充填されている。
本実施の形態においては、光反射性部材の壁部１３１の底面１３１ｂは、突出部１２０ｘを含む導電部材１２１、１２２の上面１２０ａ全体から離間している。すなわち、突出部１２０ｘ及びその上の透光性部材１６０が光反射性部材１３０の被覆部１３２と壁部１３１との間に形成される隙間１７１に嵌合されている。これにより、導電部材１２１、１２２及び透光性部材１６０が光反射性部材１３０から脱落することをより防止することができる。また、透光性部材１６０とともに光反射性部材１３０によって挟持されているため、導電部材１２１、１２２が薄い厚みであっても、機械的強度をより高めることができる。さらに、光反射性部材１３０の壁部１３１等に外部から応力が加わった場合、その応力を十分に緩和することができるため、外部からの応力による発光装置の破損を防止することができる。
＜第３の実施の形態＞
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。第１の実施の形態と重複する説明は省略することもある。
本実施の形態の発光装置は、発光素子１１０と、導電部材１２１、１２２と、光反射性部材１３０と、透光性部材１６０と、を備える。
発光素子１１０は、導電部材１２１、１２２の上に載置される。光反射性部材１３０は、導電部材１２１、１２２の上に形成され、発光素子１１０を囲む壁部１３１と、導電部材１２１、１２２の外縁を被覆する被覆部１３２と、を有する。壁部１３１と被覆部１３２は一体に形成されてなる。透光性部材１６０は、壁部１３１に囲まれた発光素子１１０を被覆している。
導電部材１２１、１２２の下面側は、外部に露出しており、発光装置の外表面の一部を形成している。また、導電部材１２１、１２２は、外縁に突出部１２０ｘを有している。突出部１２０ｘは、導電部材１２１、１２２の下面から離間した位置に設けられている。また、突出部１２０ｘは光反射性部材１３０によって被覆されている。
光反射性部材１３０の壁部１３１は、導電部材１２１、１２２の上面と離間して対向する底面１３１ｂを有しており、壁部１３１の底面１３１ｂと導電部材１２１、１２２の上面１２０ａとの間に透光性部材１６０が充填されている。
本実施の形態においては、凹部１７０の底面に露出する導電部材１２１、１２２及び光反射性部材１３０の被覆部１３２において、導電部材１２１、１２２の外縁とそれに対向する被覆部１３２とが離間している。具体的には、導電部材１２１、１２２の厚み方向において、凹部１７０内に露出する側である導電部材１２１、１２２の上側は、導電部材の外縁と被覆部１３２とが離間しており、発光装置の裏面側である導電部材１２１、１２２の下側は、導電部材の外縁と被覆部１３２とが接触している。導電部材１２１、１２２の上側における導電部材の外縁と被覆部１３２との間に形成される隙間１７２には、透光性部材１６０が充填されている。これにより、導電部材１２１、１２２に加わる応力を緩和することができるため、外部からの応力による発光装置の破損を防止することができる。
以下に、本発明の半導体装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
図１は、実施例１に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、実施例１に係る発光装置を示す概略断面図であって、図１のＩ−Ｉ’の概略断面図である。
実施例１に係る発光装置は、発光素子１１０と、導電部材１２１、１２２と、光反射性部材１３０と、透光性部材１６０と、を備える。導電部材１２１、１２２は、発光素子１１０を載置するための第１の導電部材１２１と、発光素子１１０と電気的に接続される第２の導電部材１２２と、を有している。光反射性部材１３０は、導電部材１２１、１２２の上に載置された発光素子１１０を囲む壁部１３１と、導電部材１２１、１２２の外縁を被覆する被覆部１３２と、が一体に形成されてなる。透光性部材１６０は、壁部１３１に囲まれた発光素子１１０を被覆している。第１及び第２の導電部材１２１、１２２の下面側は、外部に露出しており、発光装置の外表面の一部を形成している。第１及び第２の導電部材１２１、１２２は、その外縁において、下面から離間した位置に突出部１２０ｘを有しており、突出部１２０ｘは光反射性部材１３０によって被覆されている。光反射性部材１３０の壁部１３１は、導電部材１２１、１２２の上面１２０ａと離間して対向する底面１３１ｂを有しており、壁部１３１の底面１３１ｂは、導電部材の上面１２０ａとの間隔が発光素子１１０側に向かって広がるように傾斜している。壁部の底面１３１ｂと導電部材の上面１２０ａとの間に透光性部材１６０が充填されている。
発光素子１１０は青色に発光するＧａＮ系のものを使用する。発光素子１１０は同一面側に正負一対の電極を有しており、Ａｕ−Ｓｎ共晶はんだを用いて第１の導電部材１２１に接着されている。発光素子１１０の一方の電極は金ワイヤを用いて第１の導電部材１２１と電気的に接続されている。他方の電極も金ワイヤを用いて第２の導電部材１２２と電気的に接続されている。第１の導電部材１２１及び第２の導電部材１２２は、最下層側から順に、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇを積層したものを用いる。第１の導電部材１２１及び第２の導電部材１２２の膜厚は約７０μｍであり、第１の導電部材１２１及び第２の導電部材１２２の裏面側は露出している。光反射性部材１３０はエポキシ樹脂組成物を用いる。透光性部材１６０はシリコーン樹脂を用いる。透光性部材１６０には（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの組成を有するＹＡＧ系蛍光体を均一に混合している。
実施例１の発光装置においては、外部からの圧力に対する強度が高いものとすることができる。
比較例
図７は、比較例に係る発光装置を示す概略断面図である。
比較例として、光反射性部材２３０の壁部の底面２３１ｂと導電部材の上面２２１ａとの間に隙間が存在しない、すなわち、壁部の底面２３１ｂが、導電部材の上面２２１ａと接触するように変更した以外、実質的に実施例１と同様の発光装置を作製する。
比較例の発光装置は、実施例１の発光装置と比較して、外部からの圧力に対する強度が低い傾向にある。
実施例１及び比較例と同様の発光装置を各１０個作製し、それぞれの発光装置をはんだペーストを用いてプリント基板へ実装した後、それぞれの発光装置の側面から圧力を加えて強度試験を行い、発光装置が破壊する時の荷重（ｇ）を測定した。その結果を表１に示す。尚、測定に用いた装置は、ＤＡＧＥ社製のボンドテスター４００である。
Figure 0005515693
実施例の強度試験の平均値は、約１６７７ｇであった。一方、比較例の強度試験の平均値は、約１０６２ｇであった。この結果から、実施例の発光装置の方が、比較例の発光装置よりもパッケージの強度が高いことが確認できた。
本発明の発光装置は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話等のバックライト、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに利用することができる。
１００、２００ 発光装置
１１０、２１０ 発光素子
１２１、１２２、２２１、２２２ 導電部材
１２０ａ、２２０ａ 導電部材の上面
１２０ｘ、２２０ｘ 突出部
１３０、２３０ 光反射性部材
１３１、２３１ 壁部
１３１ｂ、２３１ｂ 壁部の底面
１３１ｃ、２３１ｃ 壁部の内壁面
１３２、２３２ 被覆部
１４０ 保護素子
１５０、２５０ 導電性ワイヤ
１６０、２６０ 透光性部材
１７０、２７０ 凹部
１７１、１７２ 隙間

Claims (7)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子が載置される上面と下面を有し、その下面から離間した外縁に突出部を有する導電部材と、
    前記導電部材の上面と離間して対向する底面を備え、前記導電部材の上で前記発光素子を囲むような壁部を有する光反射性部材と、
    前記発光素子を被覆し、前記導電部材の上面と前記壁部の底面との隙間にも充填される透光性部材と、を備える発光装置であって、
    前記光反射性部材は、少なくとも前記突出部の下面に設けられる被覆部を有し、前記壁部と前記被覆部は一体に形成されてなり、
    前記突出部は、発光装置の側面から離間しており、
    発光装置の周縁側の前記突出部と、その上面の前記隙間に充填された前記透光性部材は、前記光反射性部材の壁部と被覆部とで挟持されることを特徴とする発光装置。
  2. 前記突出部を含む前記導電部材の上面全体が、前記壁部の底面と離間していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記壁部の底面と前記導電部材の上面との間隔が、前記発光素子側に向かって広がるように前記壁部の底面が傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記導電部材の下面側が、外部に露出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
  5. 前記壁部は前記壁部の底面と連続する内壁面を有し、
    前記壁部の内壁面は、上方に向かって広がるように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光装置。
  6. 前記壁部の底面は、前記発光素子の上面よりも下に配置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つに記載の発光装置。
  7. 前記導電部材の上面と対向する前記壁部の底面は、前記導電部材の上面と平行であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置。
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