JP5532021B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1には、1個のフリップチップを用いる構成しか開示されていない。
そして、特許文献1には、複数個のフリップチップを全体として正方形に配置させてサブマウントに搭載する構成について、一切開示されておらず示唆すらもされていない。
そのため、特許文献1に基づいて、複数個のフリップチップを配置した構成を想到することは当業者といえども困難である。
しかし、特許文献2には、発光素子を配線パターンにワイヤボンディングを用いて接続した構成しか開示されていない。
そして、特許文献2には、発光素子を配線パターンにフリップチップボンディングして搭載した構成について、一切開示されておらず示唆すらもされていない。
そのため、特許文献2に基づいて、フリップチップボンディングを用いる構成を想到することは当業者といえども困難である。
また、発光領域を広くするには、複数個の発光素子を封止体で封止した封止領域を広くする必要がある。
そのため、封止領域の外周縁と外部電極とが近い箇所に配置されることになり、外部電極にハンダ付けをする際に、ハンダやハンダフラックスが封止領域を侵食して汚染するおそれがあり、封止領域が汚染されると輝度が低下したり発光ムラが生じて発光品位が低下するという問題がある。
第1の局面は、
基板と、
前記基板上に形成された配線層から成る配線パターンと、
前記配線パターンに接続された複数個の発光素子と、
前記基板上にて前記複数個の発光素子を取り囲むように形成された封止枠と、
前記封止枠の内側に充填されて前記発光素子を封止する透明な封止体と、
前記封止枠の内側部分にて前記封止体が充填されている封止領域に形成された発光部と、
前記基板上にて前記封止枠の外側に形成されている前記配線層から成る外部電極と、
前記基板上にて前記封止枠と前記外部電極との間に形成された壁部と、
前記壁部と前記封止枠との間に形成されたスリットと、
前記発光部にて前記配線層上に絶縁層を介して形成され、前記発光部にて前記発光素子が配置されている部分を除く略全面を覆う反射層とを備えた発光装置である。
また、壁部と封止枠との間に形成されたスリットを備えるため、封止枠の内側に封止体を注入して充填する際に、封止枠が変形して外側方向にダレるのをスリットによって抑止可能であることから、封止枠が機能せずに正常な封止ができなくなったり、封止領域が変形して発光品位が低下するのを防止できる。
また、発光部にて発光素子が配置されている部分を除く略全面を覆う反射層を備えるため、発光部の反射率を高めて高輝度化を図ることができる。加えて、発光素子から発生する熱が反射層を通して放熱されるため、発光装置の過熱を防止して信頼性を向上できる。
その結果、第1の局面によれば、高輝度で発光品位が高く小型な発光装置を提供できる。
第2の局面は、第1の局面において、前記壁部は前記反射層から成る発光装置である。
従って、第2の局面によれば、壁部を反射層と共用できるため、壁部のみを別部材で形成する場合に比べて、発光装置の製造コストを削減できる。
第3の局面は、第1または第2の局面において、前記発光素子はフリップチップボンディングによって前記配線パターンに接続されている発光装置である。
発光素子をワイヤボンディングによって配線パターンに接続する場合には、ボンディングワイヤとボンディングパッドとが発光部に配置されるため、それらの分だけ発光部にて反射層で覆われている部分の面積が狭くなる。
それに対して、第2の局面によれば、発光素子をワイヤボンディングによって配線パターンに接続する場合に比べて、発光部にて反射層で覆われている部分の面積を広くすることが可能になり、発光部の反射率を高めることができる。
第4の局面は、第1〜3の局面において、前記発光部にて前記反射層および前記絶縁層には、前記配線パターンに合致した間隙が形成されている発光装置である。
発光部にて反射層および絶縁層に配線パターンに合致した間隙が形成されていない場合には、反射層に導電材料を用いると、配線パターンを通して発光素子に流れるべき電流が反射層を介してリークするおそれがあり、配線パターンの耐電圧が低下するという問題がある。
それに対して、第4の局面によれば、配線パターンを通して発光素子に流れるべき電流が反射層を介してリークするのを防止して、配線パターンの耐電圧を高めることが可能になるため、発光装置の信頼性を向上できる。
第5の局面は、第1〜4の局面において、前記配線パターンにて前記外部電極の間には、前記基板の外縁側(前記封止枠の外側)が広い三角形状の間隙が形成されている発光装置である。
配線パターンにて外部電極の間に間隙が形成されていない場合には、外部電極にハンダ付けをする際に、外部電極の間にハンダブリッジが生じて短絡を起こすおそれがある。
それに対して、第5の局面によれば、外部電極の間にハンダブリッジが生じて短絡を起こすのを防止可能になるため、発光装置の信頼性を向上できる。
第6の局面は、第1〜5の局面において、前記反射層は銀から成り、前記反射層上に形成されて前記反射層を保護する保護膜を備えた発光装置である。
従って、第6の局面によれば、反射率が高い銀を反射層に用いることで反射層の反射率を向上させつつ、銀の劣化を保護膜によって防止できる。
第7の局面は、第1〜6の局面において、前記基板は矩形状であり、前記封止枠は略矩形枠状であり、前記基板上にて前記基板の外周縁に対して前記封止枠の外周縁が傾斜して配置されている発光装置である。
従って、第7の局面によれば、外部電極の面積を広くしつつ、発光部の面積を広くして発光部の領域(発光領域)をも広くすることが可能になり、小型で高輝度の発光装置が得られる。
第8の局面は、第1〜6のいずれか1項の局面において、前記基板は矩形状であり、前記封止枠は円形枠状である発光装置である。
従って、第8の局面によれば、外部電極の面積を確保しつつ、発光部が円形になるため見栄えを良くすることができる。
図1〜図4に示すように、第1実施形態の発光装置10は、基板11、接着層12、放熱層13、接着層14、配線層15(配線領域15a〜15g)、絶縁層16、反射層17、保護膜18、封止枠19、スリット20、壁部21、外部電極22a,22b、ハンダ23、LEDチップ24、バンプ25、電極パッド26、封止体27、封止領域28、発光部29、配線パターン30、絶縁層16と反射層17と保護膜18の開口部H、配線パターン30の間隙Sa,Sbなどから構成されている。
尚、図3では、説明を分かり易くするために、発光装置10を構成する各部材の寸法形状を誇張して模式的に図示してあり、各部材の寸法形状が実物とは異なっている。
接着層14上には、配線層15、絶縁層16、反射層17、保護膜18がこの順番で積層形成されている。
封止枠19は、保護膜18上に形成されると共に、保護膜18の外縁に沿って形成されている。
積層された絶縁層16と反射層17と保護膜18において、封止枠19の外側には配線層15の表面に達するスリット20が穿設されている。
積層された絶縁層16と反射層17と保護膜18において、スリット20の外側に配置形成された部分が壁部21となる。
配線層15において、壁部21の外側にて基板11の表面から露出した領域が外部電極22a,22bとなる。
外部電極22a,22bにはハンダ23がハンダ付けされており、外部機器の接続端子(図示略)がハンダ23を介して外部電極22a,22bに接続されている。
すなわち、LEDチップ24の下面側には、LEDチップ24の半導体領域(図示略)に接続された電極パッド26が形成されている。そして、電極パッド26と配線層15とがバンプ25によって接続されている。
LEDチップ24は、封止枠19の内側に配置されている。
封止枠19の内側には透明な封止体27が注入・充填されており、LEDチップ24とバンプ25と電極パッド26とは封止体27で埋設されることにより封止されている。
接着層12,14はニッケルから成り、放熱層13は銅から成り、配線層15は金から成る。
接着層12は基板11と放熱層13とを接着するために設けられ、接着層14は放熱層13と配線層15とを接着するために設けられている。
絶縁層16はニッケル系酸化物から成り、反射層17は銀から成り、保護膜18は酸化シリコンから成る。
絶縁層16は、配線層15と反射層17とを絶縁するために設けられている。
保護膜18は、反射層17の表面を保護するために設けられている。
封止枠19は熱硬化性の合成樹脂(例えば、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂など)から成り、封止体27は蛍光体を含有した透明なシリコン樹脂から成る。
そして、基板11上にて封止枠19の外側に形成された配線層15が外部電極22a,22bとなる。つまり、外部電極22a,22bは、基板11上における四隅の三角形状の領域に形成されている。
尚、図1では、外部電極22a,22bにハンダ付けされたハンダ23(図3参照)の図示を省略してある。
発光部29の外周縁の各辺に沿って、封止枠19の外側にはスリット20が配置形成されている。
尚、発光部29の角部分は基板11の外周縁に配置されており、発光部29の角部分における封止枠19は基板11の外周縁に接しているため、発光部29の角部分における封止枠19の外側にはスリット20が形成されていない。
スリット20の外側には、直線状の壁部21が配置形成されている。
換言すれば、基板11上にて封止枠19と外部電極22a,22bとの間には壁部21が形成され、壁部21と封止枠19との間にはスリット20が形成されている。
尚、図2(A)では、スリット20の底面から露出する配線層15(図3参照)の図示を省略してある。
ちなみに、図2(A)は、基板11上に接着層12、放熱層13、接着層14、配線層15、絶縁層16、反射層17、保護膜18、スリット20、壁部21までを順次形成した時点の平面図であるともいえる。
積層された絶縁層16と反射層17と保護膜18とには、LEDチップ24(図1および図3参照)をフリップチップボンディングするための開口部Hが形成されている。
発光部29内に積層形成された絶縁層16と反射層17と保護膜18とは、発光部29にてLEDチップ24が配置されている部分を除く略全面を覆っている。
ちなみに、図2(B)は、基板11上に接着層12、放熱層13、接着層14、配線層15までを順次形成した時点の平面図であるともいえる。
そして、配線領域15a〜15gおよび外部電極22a,22bによって配線パターン30が形成されており、LEDチップ24は配線パターン30に接続されている。つまり、配線パターン30は、積層された接着層12と放熱層13と接着層14と配線層15とによって形成されている。
また、配線パターン30において、外部電極22a,22bの間には、基板11の表面に達する略三角形状の間隙Sa,Sbが配置形成されており、間隙Sa,Sbからは基板11の表面が露出している。
第1実施形態の発光装置10によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
そのため、ハンダ23やハンダフラックスが、発光部29(封止領域28)を侵食して汚染するのを防止可能であることから、発光部29の汚染による輝度の低下や発光ムラが生じて発光品位が低下することも防止できる。
加えて、LEDチップ24から発生する熱が反射層17を通して放熱されるため、発光装置10の過熱を防止して信頼性を向上できる。
そのため、壁部21を前記積層材(絶縁層16と反射層17と保護膜18)と共用できるため、壁部21のみを別部材で形成する場合に比べて、発光装置10の製造コストを削減できる。
また、保護膜18が壁部21の表面に形成され、保護膜18は絶縁性の無機材料である酸化シリコンから成るが、絶縁性の無機材料はハンダの濡れ性が低いため、ハンダ23やハンダフラックスが壁部21を乗り越えるのをより確実に防止可能であり、前記[1]の効果を更に高めることができる。
LEDチップ24をワイヤボンディングによって配線パターン30に接続する場合には、ボンディングワイヤとボンディングパッドとが発光部29に配置されるため、それらの分だけ発光部29にて反射層17で覆われている部分の面積が狭くなる。
それに対して、発光装置10によれば、LEDチップ24をワイヤボンディングによって配線パターン30に接続する場合に比べて、発光部29にて反射層17で覆われている部分の面積を広くすることが可能になり、発光部29の反射率を高めることができる。
配線パターン30にて外部電極22a,22bの間に間隙Sa,Sbが形成されていない場合には、外部電極22a,22bにハンダ付けをする際に、外部電極22a,22b間にハンダブリッジが生じて短絡を起こすおそれがある。
それに対して、発光装置10によれば、外部電極22a,22b間にハンダブリッジが生じて短絡を起こすのを防止可能になるため、発光装置10の信頼性を向上できる。
従って、発光装置10によれば、反射率の高い銀を反射層17に用いることで反射層17の反射率を向上させつつ、銀の劣化を保護膜18によって防止できる。
換言すれば、基板11上にて基板11の外周縁に対して封止枠19の外周縁が傾斜して配置されている。
従って、外部電極22a,22bの面積を広くしつつ、発光部29の面積を広くして発光部29の領域(発光領域)をも広くすることが可能になり、小型で高輝度の発光装置10が得られる。
そして、封止枠19が保護膜18上に形成されているため、封止枠19の内側に封止体27を注入する工程(封止工程)で働く外側へ向けた力に対して、封止枠19が強く抗することから、封止枠19が変形して外側方向(図3に示す矢印β方向)にダレるのを確実に防止可能になり、前記[2]の効果を更に高めることができる。
図3〜図6に示すように、第2実施形態の発光装置100は、基板11、接着層12、放熱層13、接着層14、配線層15(配線領域15a〜15g)、絶縁層16、反射層17、保護膜18、封止枠19、スリット20、壁部21、外部電極22a,22b、ハンダ23、LEDチップ24、バンプ25、電極パッド26、封止体27、封止領域28、発光部29、配線パターン30、絶縁層16と反射層17と保護膜18の開口部H、配線パターン30の間隙Sa,Sb、絶縁層16と反射層17と保護膜18の間隙(スリット)101などから構成されている。
[ア]図5に示すように、発光部29は円形の扁平状であり、基板11と発光部29とはそれぞれの中心軸Oを一致させて重ね合わされている。
尚、図5では、外部電極22a,22bにハンダ付けされたハンダ23(図3参照)の図示を省略してある。
従って、外部電極22a,22bの面積を確保しつつ、発光部29が円形になるため見栄えを良くすることができる。
それに対して、第2実施形態によれば、配線パターン30を通してLEDチップ24に流れるべき電流が反射層17を介してリークするのを防止して、配線パターン30の耐電圧を高めることが可能になるため、発光装置100の信頼性を向上できる。
図7に示すように、第3実施形態の発光装置200は、基板11、接着層12、放熱層13、接着層14、配線層15、絶縁層16、反射層17、保護膜18、封止枠19、スリット20、壁部21、外部電極22a,22b、ハンダ23、LEDチップ24、バンプ25、電極パッド26、封止体27、封止領域28、発光部29、配線パターン30、絶縁層16と反射層17と保護膜18の開口部Hなどから構成されている。
そのため、第3実施形態においても、封止枠19が保護膜18の外縁に沿って形成されているため、封止枠19の形が崩れ難くなる。
そして、第3実施形態によれば、封止枠19が変形して内側方向(図7に示す矢印γ方向)にダレようとする際に、封止枠19が前記積層膜の外周面によって係止されるため、封止枠19が内側方向にダレるのを防止できる。
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
また、基板11と発光部29とはそれぞれの中心軸Oを一致させずに重ね合わせてもよい。
11…基板
12…接着層
13…放熱層
14…接着層
15…配線層
15a〜15g…配線領域
16…絶縁層
17…反射層
18…保護膜
19…封止枠
20…スリット
21…壁部
22a…外部電極(第1電極)
22b…外部電極(第2電極)
23…ハンダ
24…LEDチップ
25…バンプ
26…電極パッド
27…封止体
28…封止領域
29…発光部
30…配線パターン
H…絶縁層16と反射層17と保護膜18の開口部
Sa,Sb…外部電極22a,22bの間の間隙
101…絶縁層16と反射層17と保護膜18の間隙
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に形成された配線層から成る配線パターンと、
前記配線パターンに接続された複数個の発光素子と、
前記基板上にて前記複数個の発光素子を取り囲むように形成された封止枠と、
前記封止枠の内側に充填されて前記発光素子を封止する透明な封止体と、
前記封止枠の内側部分にて前記封止体が充填されている封止領域に形成された発光部と、
前記基板上にて前記封止枠の外側に形成されている前記配線層から成る外部電極と、
前記基板上にて前記封止枠と前記外部電極との間に形成された壁部と、
前記壁部と前記封止枠との間に形成されたスリットと、
前記配線層上に絶縁層を介して形成された反射層と
を備え、
前記反射層は、前記発光部にて前記発光素子が配置されている部分を除く略全面を覆うと共に、前記壁部に含まれる発光装置。 - 請求項1に記載の発光装置において、
前記発光素子はフリップチップボンディングによって前記配線パターンに接続されている発光装置。 - 請求項1または請求項2に記載の発光装置において、
前記発光部にて前記反射層および前記絶縁層には、前記配線パターンを通して前記発光素子に流れるべき電流が前記反射層を介してリークするのを防止するため、前記配線パターンに合致した間隙が形成されている発光装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記外部電極は第1電極と第2電極とを備え、
前記第1電極と前記第2電極との間には、前記基板の外縁側が広い三角形状の間隙が形成されており、
前記間隙からは前記基板の表面が露出している発光装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記反射層は銀から成り、
前記反射層上に形成されて前記反射層を保護する保護膜を備えた発光装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記基板は矩形状であり、
前記封止枠は略矩形枠状であり、
前記基板上にて前記基板の外周縁に対して前記封止枠の外周縁が傾斜して配置されている発光装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記基板は矩形状であり、前記封止枠は円形枠状である発光装置。
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