JP5573602B2

JP5573602B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5573602B2
Application number: JP2010244466A
Authority: JP
Inventors: 岡田　　聡; 悟志木下
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP2012099572A

Description

本発明は、発光素子が搭載されたＣＯＢ構造の発光装置、特に複数の発光素子が２次元配列された面状発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子は、小型で電力効率がよく鮮やかな色に発光し、また半導体素子であるため球切れ等の心配がなく、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、半導体発光素子を光源として搭載した発光装置は、照明器具や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトの一般的民生用光源として、その用途に対応した構造のものが利用されている。例えば、表面にリード電極のパターンが金属膜で形成された平板形状の基板に、半導体素子を搭載してリード電極に電気的に接続し、樹脂で封止したＣＯＢ（Chip on Board）構造がある。

ＣＯＢ構造の発光装置は、半導体発光素子（以下、発光素子）を、基板の所定の実装領域に搭載し、発光素子の電極を基板上のリード電極（インナーリード）にワイヤボンディング等で電気的に接続し、発光素子やボンディングワイヤを被覆するように実装領域を透光性樹脂で封止して製造される。さらに封止する前に、基板上の実装領域の周囲に環状の枠体を設けて、この枠体の内側に透光性樹脂を充填して封止したものもある（例えば特許文献１）。

このような発光装置１００は、図３（ｂ）に部分断面図で示すように、基板１の上面に環状の枠体１０６が設けられ、透光性樹脂からなる封止部材７が枠体１０６の内側に充填されている。発光装置１００は、基板１の上面の枠体１０６の外側に金属膜で形成されているパッド電極（アウターリード、図示省略）にて外部から電圧を印加されて、封止部材７に埋設された発光素子４，４，…が発光して、枠体１０６の内側を照射領域として上方に光を照射する発光装置となる。

発光装置１００は、次のように製造される。発光素子４，４，…を基板１上の所定の実装領域１１に一定の間隔で配列して搭載し、基板１表面の実装領域１１の周囲に金属膜で形成されている一対のインナーリード部（図３（ｂ）には負極のインナーリード部２２ａを示す）に発光素子４のパッド電極をワイヤボンディングで接続する。そして、基板１上に実装領域１１を囲むように硬化樹脂材料等で枠体１０６を形成し、透光性樹脂を枠体１０６の内側に充填して封止部材７を形成して完成する。ここで、枠体１０６は、インナーリード部を被覆するように、かつこれらに接続するボンディングワイヤ（ワイヤ）Ｗの一部を埋設して形成される。したがって、枠体１０６は、配列した発光素子４，４，…における端に配置された発光素子４までの間隔を短くすることができ、発光装置１００は、照射領域が実装領域１１に略一致、正確には一回り大きい領域となる。なお、インナーリード部は、基板１表面に予めめっき等で形成された金属膜であり、正極および負極のそれぞれについて、パッド電極に連続するように形成されている。

このような発光装置１００は、基板１が平板形状であるため、多数の発光素子４を比較的短い間隔で配列して載置しても、ワイヤボンディングを行うことが容易である。また、配列された発光素子４を囲む閉じた環状の枠体１０６を設けることにより、実装領域１１の面積が大きくても容易に封止でき、また枠体１０６の形状により、所望の照射領域の形状とすることができる。さらに枠体１０６を白色樹脂等の反射率の高い材料で形成することで、発光素子４から側方へ出射した光が反射して上方へ照射するため、発光素子４の搭載個数に対して光の取出し効率の高い、すなわち発光効率の高い発光装置となる。さらに、発光素子４から下方へ出射した光を反射させるように、基板１の表面には、実装領域１１に金属膜からなる反射層３が形成されている。したがって、発光装置１００は、ＬＥＤ電球やスポットライト等の照明器具として、１台にて広い面積の照射領域から強い光を照射するように、数十個以上の発光素子を高密度（狭ピッチ）で搭載した大型の面状発光装置に特に好適な構造である。

特開２００９−１６４１５７号公報

ここで、面状発光装置は、照射領域において輝度のムラのないことが望ましく、そのために発光素子４，４，…は、実装領域１１を埋めるように面内に一定の間隔で２次元配列される。図３（ｂ）に示す発光装置１００において、それぞれの発光素子４は破線矢印で示すように放射状に光を出射し、特に配列の端に配置された発光素子４から側方へ出射した光は近傍の枠体１０６に到達して反射するため、その光の多くが発光装置１００の外部へ照射される。一方、配列の端以外の発光素子４から側方へ出射した光は、隣の発光素子４に到達して吸収されたり発光素子４，４間で反射を繰り返す等により、外部へ照射されるまでの減衰が大きい。そのため、照射領域の周縁部において枠体１０６の近傍まで発光素子４を配置すると、発光装置１００全体として発光効率は高いが、輝度が周縁部に偏って高くなり、照射領域の輪郭線に沿って強い光が照射されることになる。反対に、枠体１０６から配列の端の発光素子４までの間隔を長くすると、周縁部から照射される光が弱くなる。特に、照射領域の形状が円形等、主に曲線からなる図形である場合、配列の端の発光素子４から枠体１０６までの間隔を揃えることは困難である。その結果、照射領域の周縁部の少なくとも一部から照射される光は、周縁部以外から照射される光と強さの違いがあり、照射領域に輝度のムラが生じることになる。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、照射領域の形状にかかわらず輝度の面内均一性を向上させた面状発光装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上の実装領域に配列された複数の発光素子と、前記基板上の前記実装領域の周囲に形成された金属膜からなる一対のリード電極と、前記基板上に前記リード電極を被覆して形成された絶縁材料からなる枠体と、前記枠体の内側に充填されて前記複数の発光素子を封止して当該複数の発光素子が発光した光を透過させる封止部材と、を備え、前記複数の発光素子のそれぞれの一対の電極が前記一対のリード電極に電気的に接続され、前記複数の発光素子が発光した光を上方へ照射するように前記枠体の内壁面を反射面とする発光装置である。そして、この発光装置は、前記実装領域に配列された複数の発光素子には、配列の端に配置された複数の発光素子と、配列の端以外に配置された複数の発光素子とが含まれており、前記枠体は、前記実装領域における周縁部をさらに被覆して形成され、前記配列の端に配置された複数の発光素子には、その上面の一部が前記枠体に覆われた発光素子が含まれ、前記枠体の形状は、平面視で円環形状又は楕円の環形状であることを特徴とする。

このように、発光装置は、実装領域における周縁部に配置された発光素子の一部を埋め込むように枠体を設けたことにより、枠体の反射面と間隔を空けて対向する発光素子が少なくなる。したがって、照射領域の周縁部から照射する光が、このような発光素子から側方へ出射した光により、非周縁部からの光との強さの差を生じることを抑制する。さらに、実装領域における周縁部に配置された発光素子について、枠体に埋設される部分の多少にかかわらず枠体との間隔が等しく０になるので、枠体を円環形状等としても、照射領域の周縁部における位置による光の強さの差も抑えることができる。

また、本発明に係る発光装置は、前記複数の発光素子について、そのすべてが向きを揃えて配列されていてもよく、あるいは一部が平面視において向きを±９０°回転して配列されていてもよい。発光素子を、向きを揃えて配列することで、リード電極に電気的に接続することが容易であり、一部について向きを±９０°回転することにより、枠体の形状に応じて効率的に配列することができる。

本発明に係る発光装置によれば、ＣＯＢ構造の発光装置として、面内で輝度ムラの小さい面状発光装置となり、また枠体の形状を変えるだけでよいので、現行の発光装置と同様の方法で製造できる。

本発明の実施形態に係る発光装置の外観図である。本発明の実施形態に係る発光装置の、発光素子の実装領域およびその周辺における平面図である。発光装置の部分断面図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係る発光装置で、図２のＡ−Ａ線矢視断面図に対応する拡大図であり、（ｂ）は従来の発光装置である。本発明の実施形態の変形例に係る発光装置の、発光素子の実装領域およびその周辺における平面図である。本発明の実施形態の別の変形例に係る発光装置の、発光素子の実装領域およびその周辺における平面図である。

以下、本発明に係る発光装置について、図面を参照して説明する。なお、本明細書における平面（上面）は、発光装置の光の照射面である。

〔発光装置〕
本発明の実施形態に係る発光装置１０は、ＬＥＤ電球やスポットライト等の照明器具に用いられ、公知の発光装置と同様の外観とすることができる。図１に示すように、発光装置１０は、基板１の上面の中央部に円環形状の枠体６が設けられ、透光性樹脂からなる封止部材７が枠体６の内側に充填されている。発光装置１０は、基板１の上面の枠体６の外側に、外部から駆動電圧を印加するための一対のパッド電極（アウターリード）として、正極２１および負極２２の各パッド部２１ｃ，２２ｃが金属膜で形成されている。発光装置１０においては、基板１の上面に、アノードマーク、認識マーク、および温度計測ポイントが、パッド部２１ｃ，２２ｃと同様に金属膜で形成されている。アノードマークは「＋」形状で、発光装置１０の使用時にパッド部２１ｃ，２２ｃを識別するために、正極２１のパッド部２１ｃ近傍に設けられている。認識マークは、発光装置１０の製造において、基板１に発光素子４を実装する際の、位置を認識するための目印である。温度計測ポイントは、発光素子４の動作温度およびジャンクション温度を検査するために、当該表面で温度を計測する金属膜である。アノードマーク、認識マーク、および温度計測ポイントは、発光装置１０の仕様によって位置および形状が設計され、あるいはなくてもよく、例えばアノードマークに代えてカソードマークが負極２２のパッド部２２ｃ近傍に形成されてもよい。

発光装置１０の、枠体６および封止部材７に被覆された部分について、図２および図３（ａ）を参照して説明する。ここで、図２において、枠体６は輪郭線（二重円）のみを２点鎖線（太線）で表し、照射領域は枠体６の内側の領域であるので、二重円の内側の円内が照射領域である。さらに、照射領域は、図３（ａ）においては、枠体６の底面から内側の領域として示す。また、図２においては、封止部材７は前記内側の円を埋めて形成されるが、図示を省略する。

発光装置１０は、基板１上の円形の実装領域１１に発光素子４，４，…を配列して備え、実装領域１１の周囲の枠体６に被覆される領域に、正極２１および負極２２における発光素子４を電気的に接続するための部分であるインナーリード部（リード電極）２１ａ，２２ａを備える。発光装置１０は、パッド部２１ｃ，２２ｃにて駆動電圧を印加されることにより発光素子４が発光して、封止部材７を透過して枠体６の内側を照射領域として上方に光を照射する。したがって、本実施形態に係る発光装置１０は照射領域の形状が円形になる。また、発光装置１０は、インナーリード部２１ａ，２２ａに電気的に接続された保護素子５をさらに備える。発光素子４および保護素子５は、後記するように、ボンディングワイヤ（ワイヤ）Ｗにてインナーリード部２１ａ，２２ａに電気的に接続される。そして、発光装置１０は、発光素子４、保護素子５、ワイヤＷ、およびワイヤＷが接続される領域であるインナーリード部２１ａ，２２ａを、枠体６または封止部材７に埋設することにより、塵芥、水分、外力等から保護する。以下、発光装置１０を構成する要素について、詳細に説明する。

（基板）
基板１は、発光装置１０の基材であり、発光素子４等を配置する支持体であって、図１に示すように矩形平板状に形成されている。基板１は、一般的な半導体素子のＣＯＢパッケージ用の基板と同様に、ある程度の強度を有する絶縁性材料で形成されたものが好ましく、また、発光素子４の発光光や外光の透過し難い光透過率の低い材料で形成されたものが好ましい。具体的には、セラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ等）、あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン（bismaleimide triazine resin）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂が挙げられる。これらの材料は、公知の方法で平板状に形成される。なお、基板１の形状および大きさは限定されず、製品としてユーザに提供する発光装置の形態や用途に応じて、適宜設計される。

図２に示すように、基板１（図２の全体）は、発光装置１０において照射領域とする領域に、それより一回り大きい平面視形状の実装領域１１が区画される。実装領域１１は、発光素子４を配置するための領域であり、発光装置１０における照射領域の位置および形状に基づき設計される。基板１の上面には、前記した通り、正極２１および負極２２（適宜まとめて導電層２と称する）やアノードマーク等の他に、実装領域１１と略一致する領域、ここでは一回り大きい領域に反射層３が金属膜で形成されている。

（導電層）
正極２１および負極２２は、一対の電極として、基板１の上面に、実装領域１１を挟んで対向するように互いに離間した２つの金属膜として形成されている。正極２１および負極２２はそれぞれ、外部から発光素子４の駆動電圧を印加するためのパッド部２１ｃ，２２ｃ、発光素子４のパッド電極を電気的に接続するためのインナーリード部２１ａ，２２ａ、およびパッド部２１ｃ（２２ｃ）とインナーリード部２１ａ（２２ａ）を接続する配線部２１ｂ，２２ｂからなる。パッド部２１ｃ，２２ｃの形状および大きさならびに基板１における位置は、発光装置１０において（封止後に）露出して、外部から電気的に接続可能であれば特に限定されず、発光装置１０の形態や用途に応じて適宜設計される。インナーリード部２１ａ，２２ａは、発光素子４，４，…のうちの配列の端に配置された発光素子４をワイヤボンディングにて接続可能なように、実装領域１１の周囲に実装領域１１から所定の間隔を空けて半円周に沿った形状に形成される。

導電層２（正極２１および負極２２）は、一般的な半導体素子のＣＯＢパッケージ用の基板にリード電極のパターンに形成される金属膜を適用することができ、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられ、Ａｕ膜が特に好ましい。後記するように、ワイヤＷには金（Ａｕ）ワイヤが適用されることが多く、正極２１および負極２２のインナーリード部２１ａ，２２ａがワイヤＷと同じ材料のＡｕ膜であれば、強固に接合し易い。あるいはＣｕ膜等にＡｕ膜を積層してもよい。導電層２の厚さは特に限定されず、ワイヤボンディングの条件やリード電極としての抵抗等に応じて適宜設計される。また、導電層２は、異なる金属膜を２層以上積層して形成されてもよい。導電層２とする金属膜は、無電解めっきまたは電解めっきで基板１表面に形成することが好ましく、また同時にアノードマーク等を形成することができる。

（反射層）
反射層３は、発光装置１０の発光効率を向上させるために、発光素子４から下方へ出射した光を反射して発光装置１０から上方へ照射させる反射膜である。したがって、基板１が、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成されている等、表面の反射率が十分に高い場合は反射層３を設けなくてもよい。本実施形態に係る発光装置１０においては、反射層３は、基板１の実装領域１１に、それより一回り大きく、かつ正極２１と負極２２とが短絡しないようにインナーリード部２１ａ，２２ａから間隔を空けて形成される。反射層３は、光反射率の高い金属膜であれば特に材料は限定されないが、Ａｇ，Ａｕが好ましく、可視光に対する反射率が高いＡｇが特に好ましい。ＡｕはＡｇよりも光を吸収し易いが、例えば導電層２と共にＡｕめっき膜で反射層３を形成した後、Ａｕめっき膜表面にＴｉＯ₂膜をさらに形成することで、光反射率を高くすることができる。反射層３は、導電層２と同様に無電解めっきまたは電解めっきで基板１表面に形成することが好ましく、また反射層３の厚さは特に限定されないので、例えば導電層２と同じ厚さとして、基板１表面に同時に形成してもよい。あるいは、導電層２はＡｕめっき膜、反射層３はＡｇめっき膜として、別工程にてめっきを行ってもよい。

（発光素子）
発光素子４は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、窒化物半導体等から構成される発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の公知の半導体発光素子を適用できる。図２に示すように、本実施形態に係る発光装置１０においては、発光素子４は平面視長方形であり、基板１の実装領域１１を埋めるように、一定間隔で配列され、当該配列された発光素子４，４，…が一体となって発光装置１０の照射領域から面状の光を照射する。このように発光素子４が一定間隔で配列されることで、発光装置１０から照射される光は面内で一様の輝度を示す。本実施形態においては、発光素子４，４，…は、長手方向を図２における横方向に向きを揃えてマトリクス状に配列され、ただし上から１列目および下から１列目の計２列については横方向に半ピッチずらして配置されることで、計１１０個が効率的に実装領域１１に配列されている。

また、本実施形態に係る発光装置１０に搭載された発光素子４は、図２および図３（ａ）に示すように、フェイスアップ（ＦＵ）実装に対応して一対のパッド電極（ｐ電極とｎ電極）が上面に形成されている。したがって、発光素子４は、基板１の実装領域１１に配列される際、反射層３表面に樹脂やはんだ等の公知の接合部材（図示省略）により実装領域１１に底面を接合される。そして、発光素子４は、ｐ電極およびｎ電極が共にワイヤボンディングにてワイヤＷと接続される。さらに、それぞれの発光素子４は、正極２１のインナーリード部２１ａの近傍の配列の端に配置した発光素子４から負極２２のインナーリード部２２ａ近傍の配列の端に配置した発光素子４までを、隣り合う発光素子４を１個以上経由して、あるいは経由せずに２個を、直列にワイヤＷで接続されることにより、インナーリード部２１ａ，２２ａに電気的に接続される。このように接続されることで、実装領域１１に２次元に配列された発光素子４，４，…のすべてについて、実装領域１１の外側のインナーリード部２１ａ，２２ａから電圧を印加することができる。なお、配列の端に配置した発光素子４とは、当該発光素子４から枠体６に対向する方向に、他の発光素子４が配置されていないものを指す。また、配列の端以外に配置した発光素子４については、隣の発光素子４のパッド電極へワイヤＷを接続すればよいので、ワイヤＷの両端の接続位置の高低差が小さく、発光素子４，４間隔が比較的短く配列されてもワイヤボンディングが容易である。

ここで、発光装置１０において、直列に接続される発光素子４の組は、その発光素子４の個数が同数に統一されていることが望ましい。発光素子４，４，…は、組単位で並列にインナーリード部２１ａ，２２ａに接続されて、共通の電圧を印加されるので、組毎に発光素子４の個数が異なると抵抗が異なって、組によって発光素子４の１個あたりに印加される電圧に差が生じて発光光の光量が一様にならず、照射領域に輝度の面内ばらつきが生じる。本実施形態に係る発光装置１０は１１０個の発光素子４を搭載しているため、１１個の発光素子４を一組として直列に接続し、１０組を並列に接続する。このように、発光素子４の搭載個数や配列に応じて接続仕様を設計する。なお、すべての発光素子４を１個ずつ並列に接続してもよく、例えば各発光素子４のｐ電極同士、ｎ電極同士をそれぞれワイヤで接続してインナーリード部２１ａ，２２ａまで接続すればよい（図示省略）。

（保護素子）
保護素子５は、ツェナーダイオードやコンデンサ等であり、過電圧印加による発光素子４の破壊を防止するために搭載される。保護素子５は、発光素子４からの発光光を遮らないように照射領域の外に配置されることが好ましく、したがって、枠体６に埋設されていることが好ましい。本実施形態に係る発光装置１０においては、保護素子５は底面に図示しないアノード電極を備えてインナーリード部２１ａ表面にはんだや導体ペースト等にて接続され、上面に備えたカソード電極がインナーリード部２２ａにワイヤボンディングにて接続される。

（ワイヤ）
ワイヤＷは、発光素子４や保護素子５のような電子部品を正極２１および負極２２のインナーリード部２１ａ，２２ａへ電気的に接続するための導電性の配線である。ワイヤＷは、ワイヤボンディングにて一般的に使用されるワイヤであり、材料としては、Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｌまたはそれらの合金が挙げられる。特に熱伝導率等に優れ、また発光素子４のパッド電極材料に一般に適用されるＡｕが好ましい。また、ワイヤＷの径は特に限定されず、ワイヤＷの材料、抵抗、ワイヤボンディングの条件、発光素子４や保護素子５の仕様等に応じて適宜選択される。

（枠体）
枠体６は、その内壁面で発光素子４から側方へ出射した光を上方へ反射させて発光装置１０の発光効率を向上させるために、基板１上に形成される。さらに枠体６は、発光装置１０の照射領域を区画し、後記透光性樹脂材料を当該枠体６の内側に充填させて封止部材７を形成するための側壁であり、また封止部材７と共にワイヤＷ等を封止（埋設）してこれを保護する。したがって、枠体６は、図２に示すように、実装領域１１を囲うようにインナーリード部２１ａ，２２ａを被覆する領域に形成され、これに伴い、これらに接続するワイヤＷ、ならびにインナーリード部２１ａ上の保護素子５を埋設する。

さらに、枠体６は、実装領域１１における周縁部を被覆して形成される。具体的には、枠体６は、配列の端に配置した発光素子４のそれぞれの一部を埋設するように、実装領域１１の周縁部１１ｅ（図３（ａ）参照）まで被覆するような領域および形状に形成される。ここで、発光素子４の一部が枠体６に埋設されるとは、他の発光素子４が配置されていない側の側面における少なくとも一部が枠体６に接触することを指し、前記側面の全体が枠体６に被覆されることが好ましい。また、枠体６は、配列の端に配置した発光素子４のすべてについて各一部を埋設しなくてもよいが、より多くの個数の発光素子４の一部を埋設することが好ましい。詳しくは、枠体６は、発光素子４を埋設することで、内壁面のできるだけ多くが発光素子４と間隔を空けて対向しないようにすることが好ましい。本実施形態に係る発光装置１０においては、配列の端に配置した発光素子４は合計で３４個であるが、そのうちの上下それぞれから２，４列目に配置された計８個を除く２６個が、実装領域１１の周縁部１１ｅに達する位置に配置され、その一部（図２にてハッチングを付した部分）を枠体６に埋設される。これにより、配列の端に配置した発光素子４について、図３（ｂ）に示す従来の発光装置１００と比較して、枠体６と間隔を空けて対向する発光素子４が少なくなる。したがって、発光素子４から側方へ出射して直接に枠体６で反射する光が少なくなり（図３（ａ）参照）、その結果、発光装置１０の照射領域において、光が周縁部に偏って強くなることがない。さらに枠体６に埋設された発光素子４は、枠体６に埋設された一部の多少にかかわらず、枠体６までの間隔は等しく０であるので、照射領域の周縁部における位置による光の強さの差も抑えることができる。その結果、発光装置１０は、照射領域全体の輝度の均一性が向上する。

前記した通り、配列の端に配置した発光素子４は、そのより多くの個数がそれぞれの一部を枠体６に埋設されることが好ましい。一方、発光素子４の枠体６に埋設された一部からは発光光が取り出されないので、このような発光素子４の多くの部分が枠体６に埋設されると、発光装置１０は、発光素子４の搭載個数に対して照射される全体の光量が小さく、すなわち発光効率が低下するため、埋設される一部の割合が過大にならないように、具体的には平面視における面積で５０％程度以下に抑えることが好ましい。これら両方を満足するために、本実施形態においては、図２に示すように、枠体６は、縦方向よりも横方向において実装領域１１に対して内側に大きく入り込んで周縁部１１ｅが広くなるように形成され、その結果、正確には、平面視で縦方向に長い楕円の環形状に形成される。

枠体６は、高さを特に限定しないが、図３（ａ）に示すように、内側に充填されて形成される封止部材７が発光素子４およびワイヤＷを完全に埋設して露出させない高さとなるようにする。また、枠体６は、発光素子４から側方へ出射して照射領域の外側へ向かう光をそのまま発光装置１０の外に出射させないように、反射面を形成する高さにする。

枠体６は絶縁体であり、基板１と同様に、ある程度の強度を有し、発光素子４の発光光や外光の透過し難い光透過率の低い材料で形成されることが好ましい。さらに、枠体６は、先にワイヤボンディングで設けられたワイヤＷをできるだけ変形させないように埋設するために、基板１上へ液状やペースト状で成形してそのまま凝固させて形成できる材料を適用する。詳しくは後記製造方法にて説明する。このような材料として熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ＰＰＡ、シリコン樹脂等が挙げられる。また、枠体６は、反射率を高くするために白色であることが好ましい。さらに枠体６は、反射率をいっそう高くするために、前記樹脂材料に、発光素子４の発光光を吸収し難く、かつ母材である当該樹脂に対して屈折率差の大きい反射材料（例えばＴｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＭｇＯ等）の粉末を、予め分散させて形成してもよい。

（封止部材）
封止部材７は、発光素子４およびワイヤＷを封止（埋設）してこれを保護するための部材であり、図１および図３（ａ）に示すように、基材１上において枠体６の内側に樹脂材料を充填されて形成される。封止部材７は発光素子４およびワイヤＷを完全に埋設すればよく、その表面形状は限定されず、例えば平坦であっても凸レンズ状であってもよく、製品としてユーザに提供する発光装置１０の形態や用途に応じて適宜設計される。封止部材７は、発光素子４からの発光光を透過させる透光性樹脂材料で形成され、具体的には、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂材料に、発光装置１０の目的や用途に応じて蛍光物質、着色剤、光拡散剤、フィラー等を含有させてもよい。

〔発光装置の製造方法〕
次に、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を説明する。発光装置１０は、一般的な半導体素子のＣＯＢパッケージや従来の発光装置１００と同様の方法で製造できる。また、基板１が面方向に発光装置１０の複数台分が連結した状態で製造されてもよく、この場合は、最後（封止部材７を形成した後）に、１台ずつに基板１を切断、分離して完成となる。

まず、基板１の表面（上面）に、無電解めっきで金属膜を所定の形状にパターニングした導電層２および反射層３を形成する。このとき、同時にまたは前後してアノードマーク、認識マーク、および温度計測ポイント（図１参照）を形成することができる。

次に、基板１上の実装領域１１に、所定の間隔で発光素子４を配列して搭載する。このとき、発光素子４の底面を接合部材で反射層３に接合する。また、保護素子５をインナーリード部２１ａ上の所定位置に搭載する。接合部材によっては、すべての発光素子４および保護素子５を配列した後、基板１を加熱して接合部材を硬化する、あるいは溶融して接着固定する。なお、発光素子４および保護素子５の搭載順序は限定されない。そして、ワイヤボンディングにより、搭載した発光素子４および保護素子５のそれぞれのパッド電極にワイヤＷを接続し、インナーリード部２１ａ，２２ａへ電気的に接続する。

次に、枠体６を形成する。詳しくは、枠体６の平面視形状に合わせた環形状の吐出口（ノズル）を備えた樹脂吐出装置にて、ペースト状の樹脂材料を基板１上の枠体６の形成位置に吐出し、熱処理等の樹脂材料に対応した処理により硬化または凝固させる。あるいは、枠体６の幅（環の太さ）に合わせた口径の吐出口で、基板１上に円（楕円）を描きながら樹脂材料を吐出して、枠体６を形成することもできる。

最後に、枠体６の内側に透光性樹脂材料を充填し、必要に応じて熱処理や光照射等の処理により硬化して封止部材７を形成することにより、発光装置１０が完成する。

〔実施形態の変形例〕
図２に示す前記実施形態に係る発光装置１０は、実装領域１１を埋めるようにマトリクス状に配列した発光素子４，４，…について、配列の端に配置した発光素子４のできるだけ数多くを部分的に埋設するために、枠体６が楕円の環形状に形成されている。しかし、照射領域は、ユーザに提供する発光装置の形態や用途に応じて、その平面視形状が設定され、同時に、照射領域に合わせて枠体の形状が設計されることが、一般的である。例えば変形例として、発光装置１０と同じ導電層２等が形成された基板１を用いて、照射領域の平面視形状が実装領域１１と同心円の真円に設定されている発光装置について、図４および図５を参照して説明する。発光装置１０と同一の要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図４に示す発光装置（発光装置１０Ａと称する）において、枠体６Ａは平面視において内側の輪郭線を照射領域に合わせた円環形状に設計される。これに伴い、実装領域１１の周縁部１１ｅ（図３（ａ）参照）は、実装領域１１の境界から一定の距離まで内側の領域に指定される。このような枠体６Ａにできるだけ数多くの発光素子４を埋設し、かつ発光素子４の埋設される一部が過大にならないようにするため、発光素子４，４，…は、配列の端に配置する発光素子４のできるだけ数多くが周縁部１１ｅに達し、かつ周縁部１１ｅに達する部分が大きくならない位置に配置されるように、配列されることが好ましい。なお、本変形例において、発光素子４の形状および配列における間隔は、図２に示す発光装置１０と同一とする。

本変形例においては、発光素子４，４，…は、発光装置１０における配列に対して横方向に半ピッチずらして配列される。また、上から１〜３列目および下から１〜３列目の計６列の発光素子４についてはさらに横方向に半ピッチずらして配置され、一部の発光素子４（配列の左右両端の各３個の発光素子４）は左に９０°回転して配置される。このような配列により、配列の端に配置した発光素子４のうちの２２個が、実装領域１１の周縁部１１ｅに達する位置に配置され、その一部（図４にてハッチングを付した部分）を枠体６Ａに埋設される。したがって、発光装置１０Ａにおいて、枠体６Ａに一部を埋設された発光素子４は発光装置１０よりも４個少なくなるが、配列の端に配置した発光素子４は全部で３０個であり、そのうち枠体６Ａにまったく埋設されていない発光素子４は上下それぞれから２，５列目に配置された計８個で、発光装置１０と同数である。そして、形状が設定された枠体６Ａであっても、発光素子４，４，…の配列を変えることにより、照射領域の周縁部における輝度の偏りを抑えて均一性を向上することができる。一方、発光素子４，４，…は、発光装置１０と同数の計１１０個が搭載されるため、ワイヤＷによる接続仕様を発光装置１０と同じ１１個で一組の直列とすることができる。さらに発光装置１０Ａは、それぞれの発光素子４において埋設された一部は、最大で上下それぞれから１列目に配置された計４個における６０％程度、それ以外は５０％程度以下であるため、外部に取り出されない発光光が少なく、発光効率の低下が抑えられ、搭載個数が発光装置１０と同数であるので照射される全体の光量は増加する。

図５に示す発光装置（発光装置１０Ｂと称する）は、発光効率よりも照射領域の輝度の面内均一性を優先させた例であり、発光素子４，４，…の配列以外は、発光装置１０Ａと同一である。発光装置１０Ｂにおいては、配列の端に配置した発光素子４について、できるだけ多くの個数が枠体６Ａに一部を埋設されるように、すなわち枠体６Ａにまったく埋設されていない発光素子４の個数をできるだけ少なくなるように、発光素子４，４，…が配列される。その結果、配列の端以外も含めた２０個の発光素子４が左に９０°回転して配置され、計１１７個の発光素子４が、発光装置１０，１０Ａの実装領域１１よりもわずかに拡張した実装領域１１Ａに搭載される。このような発光装置１０Ｂにおいては、配列の端に配置した発光素子４は３２個となり、そのすべてが枠体６Ａに一部を埋設されている。なお、発光装置１０Ｂにおいては、発光素子４の搭載個数の増加に伴い、１３個の発光素子４を一組としてワイヤＷで直列に接続する。

本変形例に係る発光装置１０Ｂにおいては、３２個の発光素子４のそれぞれにおいて埋設された一部は最大で７５％程度になるため、発光効率の点では発光装置１０Ａ（図４参照）に劣る。しかし、配列の端の発光素子４のすべてが枠体６Ａに一部を埋設されたため、これらの発光素子４から側方へ出射して枠体６Ａの内壁面で反射する光がさらに抑制され、照射領域における輝度の面内均一性がいっそう向上する。このように、要求される発光装置の機能等に応じて、発光素子４，４，…をどの程度まで照射領域に合わせて配列するかを設計すればよい。

照射領域の平面視形状は円形や楕円形に限られず、ユーザに提供する発光装置の形態や用途に応じて、長円形や矩形等、所望の形状に適宜設計される。そして照射領域に対応して実装領域１１を基板１上に区画し、照射領域の形状に対応した環形状の枠体６Ａを形成すればよい。

また、発光素子の実装方法はワイヤボンディングに限らず発光素子の仕様等に応じたものとすればよい。例えばフリップチップ実装（フェイスダウン実装）の発光素子を適用してもよく、これに合わせてインナーリード部２１ａ，２２ａの形状等も設計すればよく、またインナーリード部２１ａ，２２ａの一方または両方が反射層３を兼用する構造としてもよい。

以上、本発明に係る発光装置について、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１０発光装置
１基板
１１，１１Ａ実装領域
１１ｅ周縁部（実装領域における周縁部）
２１正極
２１ａインナーリード部（リード電極）
２１ｂ配線部
２１ｃパッド部
２２負極
２２ａインナーリード部（リード電極）
２２ｂ配線部
２２ｃパッド部
３反射層
４発光素子
５保護素子
６，６Ａ枠体
７封止部材
Ｗワイヤ

Claims

基板と、前記基板上の実装領域に配列された複数の発光素子と、前記基板上の前記実装領域の周囲に形成された金属膜からなる一対のリード電極と、前記基板上に前記リード電極を被覆して形成された絶縁材料からなる枠体と、前記枠体の内側に充填されて前記複数の発光素子を封止して当該複数の発光素子が発光した光を透過させる封止部材と、を備え、前記複数の発光素子のそれぞれの一対の電極が前記一対のリード電極に電気的に接続され、前記複数の発光素子が発光した光を上方へ照射するように前記枠体の内壁面を反射面とする発光装置において、
前記実装領域に配列された複数の発光素子には、配列の端に配置された複数の発光素子と、配列の端以外に配置された複数の発光素子とが含まれており、
前記枠体は、前記実装領域における周縁部をさらに被覆して形成され、
前記配列の端に配置された複数の発光素子には、その上面の一部が前記枠体に覆われた発光素子が含まれ、
前記枠体の形状は、平面視で円環形状又は楕円の環形状であることを特徴とする発光装置。
前記複数の発光素子のすべては、向きを揃えて配列されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記複数の発光素子における一部は、平面視において向きを±９０°回転して配列されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記発光素子は、前記一対の電極が共にワイヤと接続され、
前記複数の発光素子は、前記一対のリード電極のうち正のリード電極の近傍の配列の端に配置した発光素子から、負のリード電極の近傍の配列の端に配置した発光素子までを、隣り合う発光素子を１個以上経由して又は経由せずに２個を、直列にワイヤで接続されることにより、前記一対のリード電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。