JP5724573B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
近年、発光装置は更なる高出力化が求められている。そして大電流を投入し、高出力化を実現するためには、発光装置の放熱性を高めることが重要であり、例えば、LED(以下、発光装置ともいう)は放熱性の高いヒートシンク等の金属体に載置される。
さらに、上述した発光装置は、以下のいずれか1以上の構成を備えることが好ましい。
前記配線部は、前記基板の内層に設けられている。
前記電極は、前記基板の周縁から離間して形成されている。
前記実装領域において、前記導電部材の表面に第1金属層が被覆されている。
前記第1主面と相対向する前記基板の第2主面を有し、前記第2主面に、第2金属層が形成されている。
前記第2金属層が前記発光素子と電気的に繋がっていない。
前記切欠部の高さが1mm以上である。
前記切欠部の奥行きが1mm以上である。
前記切欠部が、相対向する側面にも形成されている。
前記第2主面の角部には、前記切欠部が形成されていない。
前記実装領域において、前記導電部材上に絶縁性のフィラーが被覆されている。
前記フィラーは、Si−O結合を有する材料により含浸されている。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係る発光装置について、図1及び図2を参照して説明する。なお、図2は、図1のX−X’線における端面図である。また、切欠部周辺の拡大図については、発光装置がヒートシンク等の金属体40に載置される状態を示している。
<基板>
基板10は、発光素子14や保護素子等の電子部品を配置するためのものである。基板10は、図1及び図2に示すように、矩形平板状に形成されており、発光素子14が載置される第1主面32と、第1主面32と相対向する第2主面34と、側面36を有する。基板10のサイズは特に限定されず、目的及び用途によって適宜選択することができる。
配線部13は、導電部材12と電気的に接続されており、少なくとも基板10の側面36に配置される。側面に配置されていることにより、基板10の側面から外部の電流源と接続することができ、メッキ用や電着用の配線として用いることができる。配線部13の材料は、導電性のあるものであれば特に限定されないが、例えばW、Agを用いることができる。
切欠部16は、基板10の側面36において配線部13が形成されている部分の下方に位置し、放電時の沿面距離を確保する目的で形成される。
切欠部16の幅は配線部13の形成された部分の直下において、配線部13の幅よりも広く形成される必要がある。つまり、配線部13と、基板10の第2主面34との間での絶縁物の表面に沿った最短距離が、切欠部16が形成されない場合と比べて長くなるように切欠部16が形成される。
さらに、基板10の角部には、切欠部16を設けないことが好ましい。これにより、基板10の強度が上がり、信頼性を向上させることができる。
導電部材12は、発光素子14を載置する実装領域38を有する部材である。導電部材12は、配線部13と電気的に接続されて、その表面に第1金属層24等を配置させることが可能な部材であれば、特に材料は限定されない。例えば、基板10の材料としてセラミックスを用いる場合は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。
正電極18及び負電極20は、基板10の第1主面側に形成されており、発光素子14と外部電源とを電気的に接続し、発光素子14に対して外部電源からの電圧を印加するためのものである。
さらに、正電極18及び負電極20は、基板10の周縁から離間して設けられていることが好ましい。正電極18及び負電極20を基板10の第1主面32、かつ基板10の周縁から離間して設けることで、基板10の側面および裏面から正電極18および負電極20を離すことができ、発光装置100を駆動させたときに沿面放電による短絡を防止することができる。
実装領域38は、発光素子14を配置するための領域である。実装領域38は、図1及び図2に示すように、基板10の第1主面32の中央の領域に形成されている。なお、実装領域38のサイズや形状は特に限定されず、発光素子14の数や配列間隔等、目的及び用途に応じて適宜選択することができる。本実施形態においては、図1及び図2に示すように、基板10の第1主面32の略中央の領域に設けられているが、正電極18、負電極20の配置に応じて、中央からずらして実装領域が設けられていてもよい。
第1金属層24は、実装領域38となる導電部材12の上に形成され、用途によって、種々の材料を用いることができる。例えば、第1金属層24を、発光素子の光を反射するための反射層として用いる場合は、反射率の高い材料、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との高反射率の金属との合金、または、これら、銀や各合金を用いた多層膜等とすることが好ましい。これにより発光装置100の光取り出し効率を向上させることができる。第1金属層の膜厚は、0.05μm〜50μm程度であることが好ましく、多層膜とする場合は、層全体の厚さをこの範囲内とするのが好ましい。
発光素子14は、電圧を印加することで自発光する半導体素子である。発光素子14は、図2に示すように、基板10の実装領域38に複数配置されている。なお、発光素子14は、図示しない接合部材によって実装領域38となる第1金属層24に接合されており、その接合方法としては、例えば接合部材として樹脂や半田ペーストを用いる接合方法を用いることができる。
光反射樹脂30は、実装領域38を囲み、その内側に発光素子14を配置させ、発光素子14を被覆する封止部材22を堰き止めるための枠体として用いることができる。
光反射樹脂30は、発光素子14から出射された光を反射させることが可能である。光反射樹脂30は、実装領域38に保護素子およびこれらに接続されるワイヤが配置される場合には、これらを覆うように形成される。そのため光を吸収しやすいAuやSi半導体を用いる場合であっても、発光素子14から出射された光が保護素子およびワイヤには到達せずに光反射樹脂30によって反射される。従って、出射光のロスを軽減することができ、発光装置100の光の取り出し効率を向上させることができる。
封止部材22は、基板10に配置された発光素子14、第1金属層24等を、塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材22は、図1、図2に示すように、基板10上において、光反射樹脂30の内側、すなわち光反射樹脂30で囲った実装領域38上に樹脂を充填することで形成される。
封止部材22中に、波長変換部材として発光素子14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部材を含有させることもできる。蛍光部材としては、発光素子14からの光をより長波長に変換させるものが好ましい。また、蛍光部材は1種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、2種以上の蛍光物質等が混合されたものを単層として形成してもよい。あるいは、1種の蛍光物質等を含有する単層を2層以上積層させてもよいし、2種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を2層以上積層させてもよい。蛍光部材の具体的な材料としては、例えば、イットリウム、アルミニウムおよびガーネットを混合したYAG系蛍光体、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、酸窒化物系蛍光体を用いることができる。
図5に示すように、本件発明においては、第1金属層24に代えて、光反射層42を設け、発光素子14からの光を反射させる構成としても良い。配線部13は、側面に延設されているため、この配線部を光反射層42を電着するための配線として用いることで、実装領域に略均一な厚みの光反射層42を配置させることができる。その他の構成については、第1実施形態と同様である。なお、光反射層42は、第1金属層24の上に設けてもよい。
光反射層42は、実装領域38を被覆するものであり、光の取り出し効率の低下を抑制する役割を担う。光反射層42としては、無機化合物からなる絶縁性のフィラーを用い、実装領域上に被覆させて光反射層42とすることが好ましい。このような無機化合物のフィラー材料としては、具体的には、SiO2、Al2O3、Al(OH)3、MgCO3、TiO2、ZrO2、ZnO2、Nb2O5、MgO、Mg(OH)2、SrO、In2O3、TaO2、HfO、SeO、Y2O3等の酸化物、SiN、AlN、AlON等の窒化物、MgF2等のフッ化物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。この様な構成によれば、実装領域表面の材料の反射率にとらわれず、自由な材料を選択する事が出来る。
<その他の実施形態>
次に、第1実施形態に係る発光装置の製造方法について、ここでは図1〜2の形態のものを例にとり、適宜、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る発光装置100の製造方法は、基板作製工程と、第1金属層被覆工程と、発光素子接続工程と、を含む。また、発光素子接続工程の後に、光反射樹脂形成工程、封止部材充填工程を含んでもよい。
以下、各工程について説明する。なお、発光装置の構成については前記説明したとおりであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
<基板作製工程>
基板作製工程は、導電部材12や配線部13が形成された基板10を作製する工程である。
基板作製工程では、基板10上の実装領域38や、正電極18および負電極20となる導電部材12を所定の形状にパターニングすることで形成する。また、基板作製工程では、電解メッキによって導電部材12表面に第1金属層24を形成するためのメッキ用配線として用いる配線部13を形成する。配線部13は、図2に示すように、基板10の内部に印刷等の方法により、形成することができる。また、配線部13は必要に応じて複数形成される。
このように集合基板の状態において、隣り合う発光装置間に凹部を形成することにより、集合基板を分割して発光装置100とした際に、相対向する側面にそれぞれ切欠部16が形成される。
さらに、図2に示すように、基板10には内部の配線部13と導電部材12とを電気的に接続するための導電性ビア26を形成する。なお、導電性ビア26内には、WやAgが充填されている。
第1金属層被覆工程は、電界メッキにより導電部材12の表面に、第1金属層24を形成する工程である。電解メッキの方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法で行えばよい。これにより、導電部材12の実装領域に第1金属層24が被覆される。
発光素子接続工程は、いわゆるダイボンディング工程であり、第1金属層24上に発光素子14を載置し、電気的に接続する工程である。
例えば、接合部材に樹脂組成物を用いた場合、加熱により樹脂組成物の一部を揮発によって消失させた後に、残留した樹脂組成物を、さらに洗浄等によって除去してもよい(残留接合部材洗浄工程)。特に、樹脂組成物がロジン含有の場合には、加熱後に洗浄するのが好ましい。洗浄液としては、グリコールエーテル系有機溶剤等を用いるのが好ましい。
また、複数の発光素子同士がワイヤを介して接続されていてもよい。ワイヤの接続方法は、特に限定されるものではなく、通常用いられる方法で行えばよい。
なお、発光素子14の他に、任意に保護素子を搭載しても良い。保護素子の接合は、発光素子14の接合と同時に行ってもよいが、発光素子14の接合よりも先、あるいは後に行ってもよい。保護素子を載置、接合する方法は、前記発光素子の場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
光反射樹脂形成工程は、発光素子接続工程の後に、実装領域38の周縁に沿って光反射樹脂30を形成する工程である。
光反射樹脂30の形成は、例えば、固定された基板10の上側において、基板10に対して上下方向あるいは水平方向などに移動(可動)させることができる樹脂吐出装置を用いて行うことができる(特開2009−182307号公報参照)。
封止部材充填工程は、光反射樹脂30の内側に、発光素子14と、第1金属層24を被覆する透光性の封止部材22を充填する工程である。
すなわち、発光素子14、第1金属層24等を被覆する封止部材22を、基板10上に形成された光反射樹脂30からなる壁部の内側に溶融樹脂を注入し、その後加熱や光照射等によって硬化することで形成する工程である。
すなわち、前記に示す発光装置の形態は、本発明の技術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、本発明は、発光装置を前記の形態に限定するものではない。また、特許請求の範囲に示される部材等を、実施形態の部材に特定するものではない。特に、実施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。
10・・・基板
12・・・導電部材
13・・・配線部
14・・・発光素子
16・・・切欠部
18・・・正電極
20・・・負電極
22・・・封止樹脂
24・・・第1金属層
26・・・導電性ビア
28・・・第2金属層
30・・・光反射樹脂
32・・・第1主面
34・・・第2主面
36・・・側面
38・・・実装領域
40・・・金属体
42・・・光反射層
44・・・絶縁性基板
46・・・半導体層
48・・・接合部材
Claims (12)
- 基板と、
前記基板上の第1主面側に実装領域として設けられた導電部材と、
前記導電部材上に載置された発光素子と、
前記第1主面側に形成され、前記発光素子に電圧を印加するための電極と、
前記導電部材及び前記電極に接続され、前記基板の側面に配置された配線部と、
を備え、
前記基板の側面は、前記配線部が配置された部分の下部に切欠部を有しており、前記切欠部の幅は前記配線部の幅よりも広い部分を有しており、
前記基板は、前記第1主面と相対向する第2主面を有し、
前記第2主面に、前記基板の周縁から離間して第2金属層が形成されていることを特徴とする発光装置。 - 前記配線部は、前記基板の内層に設けられている請求項1に記載の発光装置。
- 前記電極は、前記基板の周縁から離間して形成されている請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記実装領域において、前記導電部材の表面に第1金属層が被覆されている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2金属層が前記発光素子と電気的に繋がっていない請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記切欠部の高さが1mm以上である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記切欠部の奥行きが1mm以上である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記切欠部が、相対向する側面にも形成されている請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2主面の角部には、前記切欠部が形成されていない請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記実装領域において、前記導電部材上に絶縁性のフィラーが被覆されている請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記フィラーは、Si−O結合を有する材料により含浸されている請求項10に記載の発光装置。
- 前記第1主面上に、前記発光素子を囲むように形成された光反射性樹脂からなる枠体を有し、
前記枠体に囲まれた領域に、前記発光素子を被覆する封止部材が形成されている請求項1乃至11のいずれか1項に記載の発光装置。
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