JP6256047B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来、封止部（封止樹脂）に活性炭粉末（吸着材）を有する発光装置が提案された（特許文献１の図２参照）。活性炭粉末（吸着材）には、硫黄元素や臭素元素を含む化合物（例：二硫化硫黄、硫化水素など）、およびその他の汚染物質を吸着する効果がある。

特開２００２−３２９８９５号公報

本発明は、吸着材を封止樹脂とは異なる部材に含有させることにより、吸着材の吸着効果を損ねることなく、吸着材による光吸収の影響を小さくすることができる発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板に実装されており、発光チップと前記発光チップを封止する封止樹脂と前記発光チップの光を反射する銀（Ａｇ）を含む反射膜とを有する複数の発光素子と、前記基板上で前記複数の発光素子を一体的に被覆する被覆材と、前記銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質を吸着する吸着材と、を備えた発光装置であって、前記吸着材は、前記被覆材に含まれていることを特徴とする発光装置である。

本発明によれば、吸着材を備えた発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る発光装置の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）中におけるＡで示した部分の拡大図である。 本発明の実施形態２に係る発光装置の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）中におけるＡで示した部分の拡大図である。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

［本発明の実施形態１に係る発光装置］
図１は、本発明の実施形態１に係る発光装置の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）中におけるＡで示した部分の拡大図である。

図１に示すように、本発明の実施形態１に係る発光装置は、基板１０と、基板１０に実装されており、発光チップ１４ａと発光チップ１４ａを封止する封止樹脂１４ｂと発光チップ１４ａの光を反射する銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃとを有する複数の発光素子１４と、基板１０上で複数の発光素子１４を一体的に被覆する被覆材１６と、銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質を吸着する吸着材１８と、を備えた発光装置であって、吸着材１８は、被覆材１６に含まれている発光装置である。

以下、詳細に説明する。

（基板１０）
基板１０には、例えばリジッド基板やフレキシブル基板などを用いることができる。リジッド基板は応力による変形量が小さいため、リジッド基板を基板１０として用いる場合には、たとえ柔軟性に乏しい材料を被覆材１６に使用したとしても、被覆材１６が基板１０から剥離しづらく、また、被覆材１６に亀裂が発生しづらくなる。したがって、柔軟性に乏しい材料でも被覆材１６として使用することが可能となる。他方、フレキシブル基板を基板１０として用いた場合は、柔軟性に優れる材料を被覆材１６に使用することで、基板１０の変形時において、前述した剥離や亀裂が抑制される。このため、基板１０のフレキシブルな機能を損なうことなく、被覆材１６の機能を維持することが可能となる。なお、基板１０には、配線パターン（例：銅箔）が設けられている。

（複数の発光素子１４）
複数の発光素子１４は、基板１０に実装されている。発光素子１４を基板１０に実装する方法は特に限定されないが、発光素子１４は、例えば、半田、導電性接着剤、または金属ナノペーストなどを用いて基板１０に実装される。

複数の発光素子１４は、発光チップ１４ａと、発光チップ１４ａを封止する封止樹脂１４ｂと、発光チップ１４ａの光を反射する銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃと、をそれぞれ有している。発光チップ１４ａには、例えば発光ダイオードチップを用いることができる。封止樹脂１４ｂには、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂など光線透過率に優れる材料などを用いることができる。封止樹脂１４ｂは、発光チップ１４ａに滴下され、その後、硬化される。銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃには、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇからなる多層めっきなどを用いることができる。反射膜１４ｃは、例えば、発光チップ１４ａが収容されるパッケージ（例：樹脂パッケージ１４ｄ、セラミックパッケージ１４ｆ）や発光チップ１４ａが実装されるリード１４ｅなどに設けられる。

（被覆材１６）
被覆材１６は、基板１０上で複数の発光素子１４を一体的に被覆している。

被覆材１６には、例えば、全光線透過率に優れ、封止樹脂１４ｂの屈折率に近い屈折率を有する材料を用いることができる。封止樹脂１４ｂの屈折率に近い屈折率を有する材料を用いれば、被覆材１６と封止樹脂１４ｂとの界面における全反射、ひいては、これにより生じる発光チップ１４ａへの戻り光を抑制することができる。このような材料としては、例えば、フッ素樹脂、アクリル樹脂、またはシリコーン樹脂などを一例として挙げることができる。

被覆材１６の膜厚は、特に限定されない。例えば、被覆材１６の膜厚は、均一であってもよいし、基板１０上部に配置される被覆材１６の膜厚が発光素子１４上部に配置される被覆材１６の膜厚より厚くなっていてもよい。被覆材１６全域において吸着材１８の密度が一定である場合は、基板１０上部に配置される被覆材１８の膜厚を発光素子１４上部に配置される被覆材１６の膜厚より厚くすることで、光学特性への影響を抑えつつ、被覆材１６全体に含まれる吸着材１８の総量を増やすことができるため、銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質に対してより高い吸着効果を得ることができる。被覆材１６における発光素子１４の上面領域の膜厚は、５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。５μｍ以上である場合は、被覆材１６のマトリクス自体のガスバリア性能が高まり、銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質の浸入が効果的に抑制される。他方、３００μｍ以下である場合は、光束の低下を抑制して、所望の色調からシフトしたりするなどという光学特性の低下を抑制することができる。

（吸着材１８）
吸着材１８は、被覆材１６（封止樹脂１４ｂとは異なる部材）に含まれている。吸着材１８は、封止樹脂１４ｂにまったく含まれていないことが好ましいが、主として被覆材１６に含まれているといえる程度（例：被覆材１６に含まれている吸着材１８の量が封止樹脂１４ｂに含まれている吸着材１８の量の１０倍以上）であれば、封止樹脂１４ｂに含まれていてもよい。封止樹脂１４ｂを硬化させた後に被覆材１６を塗布し硬化すれば、吸着材１８を、封止樹脂１４ｂではなく被覆材１６に含有させることが容易になる。

吸着材１８は、銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質や汚染物質を吸着する。銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質とは、例えば、銀（Ａｇ）を硫化させ変色させる硫黄物質や、銀（Ａｇ）を腐食させ変色させる臭素物質などである。

吸着材１８としては、例えば、活性炭や、珪酸塩鉱物から構成される多孔質物質（例：ゼオライト）の粉体や粒体などを用いることができる。多孔質物質は、表面に細孔を有しており、銀の変色を誘発する物質はこの細孔に取り込まれる。当該細孔は、銀の変色を誘発する物質の分子直径よりも大きい。ゼオライトは電気伝導性を有していないため、ゼオライトを吸着材１８として用いる場合には、発光チップ１４ａが電気的に短絡するおそれはない。

多孔質物質の粒体を用いる場合、その粒径は、できるだけ微細（例：数百μｍ以下）なものであることが好ましい。多孔質物質の粒径が小さくなることで、多孔質物質の有効表面積が増大し、多孔質物質による吸着効果が高まるからである。また、多孔質物質の粒径は、被覆材１６の膜厚以下であることが好ましい。この場合、被覆材１６のガスバリア機能が向上する。

多孔質物質の粉体としては、例えば、球状、針状、繊維状のものを用いることができる。

吸着材１８は、被覆材１６中で均等に分布していてもよいが、被覆材１６全域において被覆材１６の膜厚が等しい場合、発光素子１４の上部領域においては疎に分布し、それ以外の領域においては密に分布していることが好ましい。このような分布に偏りを持たせることで、発光素子１４から出射した光を被覆材１６の外側に取り出すことを容易にしつつ、吸着材１８の吸着効果を得ることができる。また、吸着材１８は、その一部が被覆材１６から露出し外気と接するよう分布していてもよい。

以上説明したように、実施形態１に係る発光装置は、封止樹脂１４ｂとは異なる部材に吸着材１８を含有させたものであり、この封止樹脂１４ｂとは異なる部材として被覆材１６を採用したものである。実施形態１に係る発光装置に存在する吸着材の量が、吸着材が封止樹脂のみに含有された従来の発光装置に存在する吸着材の量と同じである場合、実施形態１に係る発光装置によれば、吸着材１８が封止樹脂１４ｂよりも広範囲に設けられた被覆材１６に含まれるものとなるため、吸着材１８を疎に分布することが可能となる。これにより、吸着材１８を銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質と広範囲において接触させて、吸着材１８による吸着効果をより高めることができる。さらに、吸着材１８の吸着効果を損ねることなく、吸着材１８による光吸収の影響を小さくすることができるようになり、吸着材１８を備えた発光装置の光取り出し効率を向上させることが可能となる。

さらに、吸着材１８が封止樹脂１４ｂではなく被覆材１６に含まれる実施形態１に係る発光装置によれば、封止樹脂１４ｂにより封止されている部材（具体的には発光チップ１４ａやボンディングワイヤなど）と吸着材１８が物理的に接触することがないため、吸着材１８がこれらの部材を損傷することがない。

なお、実施形態１に係る発光装置においては、発光チップ１４ａを収容するパッケージ１４ｄと、発光チップ１４ａと基板１０の電極１２とを電気的に接続する材料（例えば銅（Ｃｕ））などを用いたリード１４ｅと、が設けられているが、リード１４ｅは樹脂パッケージ１４ｄの内部から外部に延在しているため、リード１４ｅと樹脂パッケージ１４ｄの界面には隙間が生じる場合がある。この場合、当該隙間を通って、硫黄元素や臭素元素を含む化合物又はその他の汚染物質が発光素子１４内部に浸入すると、反射膜１４ｃに含まれる銀（Ａｇ）が変色してしまうが、実施形態１に係る発光装置においては、リード１４ｅ、樹脂パッケージ１４ｄ、基板１０の全体が吸着材１８を含む被覆材１６により一体的に被覆されているため、このような場合においても、吸着材１８の吸着効果により、銀（Ａｇ）の変色を誘発させる物質が封止樹脂１４ｂを透過するのを抑制しつつ、銀（Ａｇ）の変色を誘発させる物質がリード１４ｅと樹脂パッケージ１４ｄの界面に生じた隙間から侵入する量を大幅に抑制できる。

上記のリード１４ｅを設ける場合、銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃは、リード１４ｅに接触させることなく設けてもよいし、リード１４ｅに接触させて設けてもよい。リード１４ｅに接触させて設ける場合は、例えば、リード１４ｅの表面に銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃを設けるとともに、反射膜１４ｃ上に発光チップ１４ａを配置してもよい。この場合、銀（Ａｇ）を含む反射膜１４ｃと発光チップ１４ａとが接近するため、反射膜１４ｃに入射し反射する光の量が多くなる。したがって、銀（Ａｇ）が変色することによって反射膜１４ｃの反射効率が低下してしまうと、多くの光がその影響を受けることになり、発光チップ１４ａの光学特性が低下しやすい。しかしながら、実施形態１によれば、前述のとおり反射膜１４ｃに含まれた銀の変色が効率的に抑制されるため、反射膜１４ｃにおける反射効率の低下は抑制される。したがって、上記のように多くの光が反射膜１４ｃに入射し反射する構成を採用しても、発光チップ１４ａの光学的特性が低下する可能性は高まらない。

［本発明の実施形態２に係る発光装置］
図２は、本発明の実施形態２に係る発光装置の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）中におけるＡで示した部分の拡大図である。

図２に示すように、本発明の実施形態２に係る発光装置は、発光チップ１４ａがセラミックパッケージ１４ｆに収容されている点で、発光チップ１４ａが樹脂パッケージ１４ｄに収容される本発明の実施形態１に係る発光装置と相違する。本発明の実施形態２に係る発光装置によっても、本発明の実施形態１に係る発光装置と同様に、吸着材１８を備えた発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

１０ 基板
１２ 電極
１４ 発光素子
１４ａ 発光チップ
１４ｂ 封止樹脂
１４ｃ 反射膜
１４ｄ 樹脂パッケージ
１４ｅ リード
１４ｆ セラミックパッケージ
１６ 被覆材
１８ 吸着材

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板に実装されており、発光チップと前記発光チップを封止する封止樹脂と前記発光チップの光を反射する銀（Ａｇ）を含む反射膜とを有する複数の発光素子と、
   フッ素樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂からなり、前記基板上で前記複数の発光素子を一体的に被覆する被覆材と、
   前記銀（Ａｇ）の変色を誘発する物質を吸着する吸着材と、
   を備えた発光装置であって、
   前記吸着材は、前記封止樹脂に含まれておらず、前記被覆材に含まれていることを特徴とする発光装置。
2. 前記吸着材は、ゼオライトであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記被覆材全域において前記吸着材の密度が一定であり、
   前記基板上部に配置される前記被覆材の膜厚が、前記発光素子上部に配置される前記被覆材の膜厚より厚い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. 前記被覆材全域において前記被覆材の膜厚が等しく、
   前記吸着材は、前記発光素子の上部領域においては疎に分布し、それ以外の領域においては密に分布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。
5. 前記発光素子は、前記発光チップを収容するパッケージと、前記発光チップと前記基板の電極とを電気的に接続するリードと、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記反射膜は、前記リードの表面に設けられており、
   前記発光チップは、前記反射膜上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。

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