JP6056335B2 - 保護部材付き発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置と保護部材を備える発光装置に関する。

従来、フレキシブル基板上に配置された発光素子と、発光素子を封止する封止樹脂と、を備える発光装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、ロール状に巻かれたフレキシブル基板を引き出しながら発光素子と封止樹脂を配置した後に巻き取るというロールトゥロール方式が採用されている。

特開２０１１−２２８６０２号公報

しかしながら、特許文献１の発光装置をロール状に巻き取って梱包する場合、フレキシブル基板と封止樹脂とが擦れることによって、封止樹脂の表面が傷つくおそれがある。また、発光装置を対象物（例えばヒートシンクなど）に貼り付けて使用する場合、発光装置を対象物に向けて押しつけることによって、封止樹脂が潰れるおそれがある。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、封止樹脂の損傷を抑制可能な保護部材付き発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、発光装置と、保護部材と、を備える。発光装置は、可撓性を有する基体と、基体上に配置される発光素子と、発光素子を封止する封止樹脂と、を有する。保護部材は、基体上において前記封止樹脂に隣接する。保護部材は、封止樹脂よりも高い。

本発明によれば、封止樹脂の損傷を抑制可能な保護部材付き発光装置を提供することができる。

保護部材付き発光装置の全体構成を示す上面図 保護部材付き発光装置の全体構成を示す側面図 発光装置の概略構成を示す上面図 発光装置の概略構成を示す側面図 図３の部分拡大図 図５の部分拡大図 図６のＡ−Ａ断面図 保護部材付き発光装置の構成を示す断面図 保護部材付き発光装置の構成を示す断面図 保護部材付き発光装置の構成を示す上面図

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（保護部材付き発光装置１の全体構成）
図１は、保護部材付き発光装置１の全体構成を示す上面図である。図２は、保護部材付き発光装置１の全体構成を示す側面図である。

保護部材付き発光装置１は、一方向に延伸する長尺部材である。保護部材付き発光装置１の梱包及び輸送時には、複数本の保護部材付き発光装置１をまとめて箱に入れてもよく、複数本の保護部材付き発光装置１を連結してスプールに巻き取ってもよい。巻き取る際には、封止樹脂側を内側にしてもよいし、外側にしてもよい。以下の説明では、保護部材付き発光装置１の長手方向を「第１方向」と称し、上面図において第１方向に直交する短手方向を「第２方向」と称し、第１方向及び第２方向に直交する厚み方向を「第３方向」と称する。

保護部材付き発光装置１は、発光装置１００と、保護部材２００と、を備える。

１．発光装置１００
発光装置１００は、第１方向に延伸する長尺部材である。発光装置１００は、基体１０１と、複数の発光素子１０２と、複数の封止樹脂１０３と、コネクタ１０４（電子部品の一例）と、を有する。発光装置１００の構成については後述する。

２．保護部材２００
保護部材２００は、第１方向に延伸する長尺部材である。保護部材２００は、発光装置１００の基体１０１上に配置される。保護部材２００は、基体１０１に対して低い粘着力で貼り付けられている。そのため、保護部材２００は、基体１０１に対して着脱自在である。

保護部材２００は、複数の仕切り２０１と、複数の収容孔２０２と、を有する。複数の仕切り２０１は、保護部材２００の内側に形成された大きな開口を略等間隔で仕切っている。複数の収容孔２０２は、複数の仕切り２０１の間に形成された空間である。複数の収容孔２０２には、複数の封止樹脂１０３とコネクタ１０４が収容される。このように、保護部材２００は、複数の封止樹脂１０３とコネクタ１０４に隣接している。第３方向において、保護部材２００の高さＬ１は、後述する封止樹脂１０３の高さＬ２（図４参照）よりも大きい。これによって、保護部材付き発光装置１を梱包及び輸送する場合に、複数の封止樹脂１０３とコネクタ１０４が他の部材と擦れることを抑制できる。また、発光装置１００をヒートシンクなどに貼り付けて使用する場合には、保護部材２００をヒートシンクに向けて押せばよいため、複数の封止樹脂１０３とコネクタ１０４に圧力が掛かることを抑制できる。

なお、本実施形態において、「保護部材２００が封止樹脂１０３に隣接する」とは、図１に示すように保護部材２００が封止樹脂１０３から所定間隔（例えば、１ｃｍ程度）離れている場合だけでなく、保護部材２００が封止樹脂１０３に接触している場合をも含むものである。同様に、「保護部材２００がコネクタ１０４に隣接する」とは、図１に示すように保護部材２００がコネクタ１０４から所定間隔（例えば、１ｃｍ程度）離れている場合だけでなく、保護部材２００がコネクタ１０４に接触している場合をも含むものである。また、図１に示すように、複数の封止樹脂１０３とコネクタ１０４は、複数の収容孔２０２の内側において保護部材２００から露出している。

保護部材２００の厚みは、図２に示すように、複数の封止樹脂１０３やコネクタ１０４の高さよりも大きいことが好ましい。また、保護部材２００は、絶縁性樹脂（例えば、ポリスチレン、セルロースなど）、コーンスターチ、などを用いることができる他、ウレタン素材や紙素材のように弾性又は柔軟性を有する多孔質材料によって構成されることが好ましい。

保護部材２００のサイズは、発光装置１００のサイズに応じて適宜設定可能である。本実施形態において、保護部材２００は、発光装置１００よりも大きく、基体１０１の第１主面１０１Ｓの全面を覆うように配置されているが、これに限られるものではない。保護部材２００は、発光装置１００より小さくてもよく、基体１０１の第１主面１０１Ｓの一部のみを覆っていてもよい。

（発光装置１００の構成）
次に、発光装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。

１．発光装置１００の概略構成
まず、発光装置１００の概略構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、発光装置１００の概略構成を示す上面図である。図４は、発光装置１００の概略構成を示す側面図である。

発光装置１００は、基体１０１と、複数の発光素子１０２と、複数の封止樹脂１０３と、コネクタ１０４と、を有する。

基体１０１は、第１方向に延伸する長尺部材である。基体１０１は、第１端部１０１ａと、第２端部１０１ｂと、中間部１０１ｃと、を含む。第１端部１０１ａ上には、コネクタ１０４が配置される。中間部１０１ｃ上には、複数の発光素子１０２及び複数の封止樹脂１０３が配置される。

基体１０１の第１及び第２方向におけるサイズ比は、適宜設定可能であり、例えば６：１、３０：１、１００：１とすることができる。具体的に、第１方向における基体１０１の長さは、例えば１１５０ｍｍとすることができ、第２方向における基体１０１の幅は、例えば１５ｍｍとすることができる。また、第３方向における基体１０１の厚さは、例えば２０μｍ〜８００μｍとすることができる。基体１０１の構成については後述する。

複数の発光素子１０２は、基体１０１の主面１０１Ｓ上に配置される。具体的に、複数の発光素子１０２は、基体１０１のうち中間部１０１ｃ上において、第１方向に沿って１列に配置される。また、複数の発光素子１０２それぞれは、基体１０１を介してコネクタ１０４と電気的に接続されている。複数の発光素子１０２は、コネクタ１０４に接続される外部電源からの給電によって発光する。発光素子１０２の構成については後述する。

複数の封止樹脂１０３は、基体１０１の主面１０１Ｓ上に配置される。複数の封止樹脂１０３は、複数の発光素子１０２を封止する。従って、複数の封止樹脂１０３は、基体１０１のうち中間部１０１ｃ上において、第１方向に沿って１列に配置される。本実施形態において、複数の封止樹脂１０３は、発光素子１０２を中心とする半球状に形成されている。封止方法としては、例えばポッティング、トランスファー成形、スクリーン印刷等が挙げられるが、これに限定されるものではない。第３方向において、封止樹脂１０３の高さＬ２は、保護部材２００の高さＬ１よりも小さい。従って、側面視において、封止樹脂１０３は、保護部材２００に隠れている。

複数の封止樹脂１０３は、透光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂など）によって構成される。封止樹脂１０３のＡ硬度は３０以上であり、封止樹脂１０３のＤ硬度は５０以下であることが好ましい。これによって、外力による封止樹脂１０３の変形を抑えることによって、封止樹脂１０３の変形による光学特性への影響を抑制することができる。封止樹脂１０３は、光散乱材（硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素など）を含有していてもよい。また、複数の封止樹脂１０３は、発光素子１０２からの出射光を吸収して異なる波長の光を出す蛍光体等の波長変換部材を含有することが好ましい。このような波長変換部材としては、例えば酸化物系、硫化物系、或いは窒化物系の蛍光体が挙げられ、青色発光する窒化ガリウム系発光素子を発光素子１０２として用いる場合には、青色光を吸収して黄色〜緑色に発光するＹＡＧ系やＬＡＧ系の蛍光体、緑色発光するＳｉＡｌＯＮ系の蛍光体、或いは赤色発光するＳＣＡＳＮ系やＣＡＳＮ系の蛍光体を単独又は組合せて用いることが好ましい。具体的には、液晶ディスプレイやテレビのバックライト等の表示装置に発光装置１００を用いる場合には、ＳｉＡｌＯＮ系の蛍光体とＳＣＡＳＮ系の蛍光体を組合せて用いることが好ましい。また、照明装置に発光装置１００を用いる場合には、ＹＡＧ系またはＬＡＧ系の蛍光体とＳＣＡＳＮまたはＣＡＳＮ系の蛍光体とを組合せて用いることが好ましい。

コネクタ１０４は、基体１０１の第１端部１０１ａ上に配置される。コネクタ１０４は、基体１０１を介して複数の発光素子１０２と電気的に接続されている。コネクタ１０４は、外部電源から受電可能であり、外部電源からの電力を複数の発光素子１０２に供給する。

２．基体１０１の構成
次に、基体１０１の構成について、図面を参照しながら説明する。図５は、図３の部分拡大図である。図６は、図５の部分拡大図である。ただし、図６では、内部構成を説明するために封止樹脂１０３が省略されている。

基体１０１は、基板１１と、複数の配線部１２と、一対の端子部１３と、溝部１４と、反射膜１５と、を有する。

基板１１は、可撓性を有する絶縁材料によって構成される。このような材料としては、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの絶縁性樹脂を好適に用いることができるが、これに限られるものではない。例えば、基板１１は、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔を絶縁性樹脂で被覆することによって構成されていてもよい。基板１１の厚みは、例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。基板１１の材料は、発光素子１０２の実装や、光反射率、他の部材との密着性などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、発光素子１０２の実装にはんだを用いる場合には、耐熱性の高いポリイミドを用いることが好ましく、基板１１上に後述する反射膜１５を設けない場合には、光反射率の高い材料（例えば白色の材料）を用いることが好ましい。

複数の配線部１２は、基板１１の主面上に配置される。複数の配線部１２は、例えば銅箔やアルミニウム等の金属薄膜によって構成される。図５に示すように、複数の配線部１２は、第１方向に沿って千鳥格子状に並べられている。また、複数の配線部１２は、第１方向において互いに離間するように配置されている。また、複数の配線部１２は、第１方向において一対の端子部１３から離間するように配置されている。

複数の配線部１２は、反射膜１５によって被覆されている。ただし、後述するように、複数の配線部１２は、反射膜１５に形成される開口部１５１において反射膜１５から露出する。複数の配線部１２それぞれは、開口部１５１において反射膜１５から露出した領域において発光素子１０２に接続される。

複数の配線部１２それぞれの厚みは、基板１１の可撓性を損なわない厚みであればよく、８μｍ〜１５０μｍとすることができる。複数の配線部１２は、放熱性を向上させるために、広い面積で形成されることが好ましい。また、発光素子を実装する際にリフローなどで加熱する場合に、各配線部１２にかかる熱が等しくなるように、１つの発光素子が接続される一対の配線部１２の表面積（あるいは体積）は、なるべく等しくすることが好ましい。

一対の端子部１３は、基板１１の主面上に配置される。一対の端子部１３は、複数の配線部１２の両側を第１方向に延伸して、コネクタ１０４に接続されている。

溝部１４は、基板１１の主面上のうち複数の配線部１２及び一対の端子部１３が設けられていない部分である。従って、溝部１４は、複数の配線部１２の間や、配線部１２と端子部１３との間に形成される。溝部１４の間隔は、例えば０．０５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。

反射膜１５は、基板１１、複数の配線部１２及び一対の端子部１３を被覆する。また、反射膜１５は、溝部１４にも入り込んでいる。反射膜１５は、発光素子１０２からの出射光を反射する材料によって構成される。このような材料としては、シリコーン系樹脂に酸化チタンを含有させた白レジストと呼ばれる絶縁性の白色インクを好適に用いることができる。反射膜１５は、図６に示すように、開口部１５１を有する。開口部１５１は、発光素子１０２を一対の配線部１２に接続するため、或いは発光素子１０２を配線部１２及び端子部１３に接続するために設けられている。なお、開口部１５１は、図６に示すように、後述するアンダーフィル材料１０６によって覆われている。

３．発光素子１０２の構成
次に、発光素子１０２の構成について、図面を参照しながら説明する。図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。

発光素子１０２は、反射膜１５の開口部１５１の内側でフリップチップ実装されている。発光素子１０２は一対の接合部材１０５を介して一対の配線部１２に接続される。接合部材１０５は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系やＡｕ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系などの半田やＡｕなどの金属、異方性導電ペースト、Ａｇペースト等によって構成することができる。発光素子１０２と基体１０１との間には、アンダーフィル材料１０６が充填される。アンダーフィル材料１０６は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、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などによって構成することができる。なお、アンダーフィル材料１０６は、白色の酸化チタンや酸化珪素、アルミナなどを含有することによって、光反射性を有していることが好ましい。

発光素子１０２は、図７に示すように、半導体構造３１と、ｐ側電極３２と、ｎ側電極３３と、絶縁材料層３４と、を有する。半導体構造３１は、透光性を有するサファイア基板上に順次積層されたｎ型層、活性層及びｐ型層を有する。ｎ型層、活性層及びｐ型層は、例えば窒化ガリウム系半導体によって構成することができる。ｐ側電極３２及びｎ側電極３３は、一対の接合部材１０５を介して一対の配線部１２に接続される。ｎ側電極３３は、絶縁材料層３４を介してｐ型層の下部まで延伸している。

（作用及び効果）
（１）保護部材付き発光装置１は、発光装置１００と、保護部材２００と、を備える。発光装置１００は、可撓性を有する基体１０１と、基体１０１上に配置される発光素子１０２と、発光素子１０２を封止する封止樹脂１０３と、を有する。保護部材２００は、基体１０１上において封止樹脂１０３に隣接する。保護部材２００の高さＬ１は、封止樹脂１０３の高さＬ２よりも大きい。

従って、保護部材２００によって封止樹脂１０３が損傷することを抑制することができる。具体的には、保護部材付き発光装置１を梱包及び輸送する場合に、封止樹脂１０３が他の部材と擦れることを抑制することができる。また、発光装置１００をヒートシンクなどに貼り付けて使用する場合には、保護部材２００をヒートシンクなどに向けて押しつければよいため、封止樹脂１０３に圧力が掛かることを抑制できる。

（２）保護部材２００は、基体１０１に対して着脱自在である。

従って、発光装置１００をヒートシンクなどに貼り付けた後に、保護部材２００を発光装置１００から取り外すことができる。

（３）保護部材２００は、基体１０１上において電子部品１０４に隣接する。

従って、保護部材２００によって電子部品１０４が損傷することを抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

（Ａ）上記実施形態では、保護部材付き発光装置１は、第１方向を長手方向とする長尺部材であることとしたが、これに限られるものではない。保護部材付き発光装置１は、正方形部材であってもよい。

（Ｂ）上記実施形態では、発光装置１００は、電子部品の一例としてコネクタ１０４を有することとしたが、これに限られるものではない。発光装置１００は、電子部品として例えば各種ダイオードなどを有していてもよい。

（Ｃ）上記実施形態では、発光素子１０２は、フリップチップ実装されることとしたが、これに限られるものではない。発光素子１０２は、ダイボンディングやワイヤボンディングを用いて実装されていてもよい。

（Ｄ）上記実施形態では、保護部材２００は、複数の封止樹脂１０３の全部とコネクタ１０４とを取り囲むこととしたが、これに限られるものではない。保護部材２００は、複数の封止樹脂１０３の一部のみを取り囲んでいてもよいし、コネクタ１０４を取り囲んでいなくてもよい。

（Ｅ）上記実施形態では、保護部材２００の収容孔２０２の内側において、封止樹脂１０３が露出することとしたが、これに限られるものではない。保護部材２００は、封止樹脂１０３の一部又は全体を覆っていてもよい。これによって、封止樹脂１０３の損傷がより抑制される。

具体的に、図８に示すように、保護部材２００Ａは、収容孔２０２に代えて凹部２１０を有していればよい。この場合、凹部２１０内において、保護部材２００Ａの内面と封止樹脂１０３の表面との間には隙間が形成されることが好ましい。

一方で、保護部材が柔軟な素材で構成されている場合には、封止樹脂１０３をよけるための孔や凹部は形成されなくてもよい。この場合には、図９に示すように、保護部材２００Ｂが封止樹脂１０３を包み込むように変形するため、封止樹脂１０３に応力が掛かりにくく、かつ、保護部材付き発光装置１を巻き取る際の抵抗にもなりにくい。なお、以上のことは、封止樹脂１０３に限られるものではなく、コネクタ１０４の一部又は全体が保護部材２００によって覆われていてもよい。

（Ｆ）上記実施形態では、封止樹脂１０３は、保護部材２００の収容孔２０２内に配置され、保護部材２００によって取り囲まれることとしたが、これに限られるものではない。保護部材は、基体１０１上において封止樹脂１０３に隣接して配置されていればよい。例えば、図１０に示すように、保護部材２００Ｃは、２本の棒状部材２２０によって構成されていてもよい。２本の棒状部材２２０は、複数の封止樹脂の両側において第１方向に沿って配置される。このような保護部材２００Ｃによっても、封止樹脂１０３が他の部材と擦れることを抑制することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…保護部材付き発光装置
１００…発光装置
１０１…基体
１０２…発光素子
１０３…封止樹脂
１０４…コネクタ
２００…保護部材

Claims (14)

1. 可撓性を有する基体と、前記基体上に配置される発光素子と、前記発光素子を封止する封止樹脂と、を有する発光装置と、
   前記基体上において前記封止樹脂を覆う保護部材と、
   を備え、
   前記保護部材は、前記封止樹脂を収容する凹部を有し、
   前記保護部材のうち前記封止樹脂の上方を覆う部分の厚みは、前記保護部材のうち前記封止樹脂の側方を取り囲む部分の厚みよりも薄く、
   前記保護部材のうち前記封止樹脂の側方を取り囲む部分の厚みは、前記封止樹脂の厚みよりも厚い、
   保護部材付き発光装置。
2. 前記保護部材は、前記基体に対して着脱自在である、
   請求項１に記載の保護部材付き発光装置。
3. 前記発光装置は、前記基体上に配置され、前記発光素子と電気的に接続される電子部品を有し、
   前記保護部材は、前記電子部品の外周を取り囲んでいる、
   請求項１又は２に記載の保護部材付き発光装置。
4. 前記保護部材は、前記電子部品を覆っている、
   請求項３に記載の保護部材付き発光装置。
5. 前記基体は、一方向に延伸する長尺部材である、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
6. 前記保護部材は、絶縁性樹脂である、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
7. 前記保護部材は、弾性又は柔軟性を有する多孔質材料である、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
8. 前記保護部材は、前記発光装置よりも大きい、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
9. 前記封止樹脂のＡ硬度は３０以上であり、
   前記封止樹脂のＤ硬度は５０以下である、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
10. 前記基体は、基板と配線部とを備え、
    前記基板の厚みは、１０〜１００μｍである、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
11. 前記発光素子は、フリップチップ実装されている、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
12. 前記発光素子と前記基体の間にはアンダーフィル材料が充填されている、
    請求項１乃至１１のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
13. 前記保護部材と前記封止部材との間には隙間が形成されている、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。
14. 前記発光装置は、前記発光素子を含む複数の発光素子と、前記封止樹脂を含む複数の封止樹脂とを有し、
    前記保護部材は、前記複数の封止樹脂それぞれを収容する複数の凹部を有する、
    請求項１乃至１３のいずれかに記載の保護部材付き発光装置。

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