JP6540026B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係る発光装置の模式的平面図である。図2は図1中のA−A断面を示す図である。図3は図1に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。図1〜3に示すように、実施形態1に係る発光装置100は、支持体11と、支持体の表面に形成される少なくとも一対の導体配線14a、14bと、電極を有する発光素子12と、蛍光体層13と、を有している。なお、少なくとも一対の導体配線14a、14bは離間して形成される。発光素子12の電極は導体配線上に配置される。蛍光体層13は発光素子の外縁と、発光素子が配置される領域の周囲の導体配線の表面と、を連続して覆う。発光素子の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間19の距離が最も狭い発光装置である。以下、詳細に説明する。
支持体11は、発光素子12や保護素子16(後述する図4を参照)などの電子部品を配置するためのものである。支持体11は、特に限定されないが、例えば矩形平板状などのような上面が平坦な形状を有していることが好ましい。支持体11は、絶縁性の部材であり、ガラスエポキシ樹脂や熱可塑性樹脂などのほか、好ましくはアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックスを用いて構成される。
導体配線14a、14bは、支持体11上に形成された部材であり、支持体11に配置された発光素子12と外部電源とを電気的に接続し、発光素子12に対して外部電源からの電圧を印加するために用いられる。本実施形態において、導体配線14a、14bは、その一部が支持体11に埋め込まれており、支持体11の上面及び下面において露出している。これにより、上面及び下面の導体配線が電気的に接続され、支持体11の裏面側から発光素子12に通電可能となっている。
発光素子12は、支持体11に形成された導体配線14a、14bに実装される。発光素子12としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光ダイオードとしては、例えば、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、あるいはII−VI族化合物半導体などの種々の半導体を用いて成長用基板上に発光層を含む積層構造が形成されたものを用いることが好ましい。成長用基板としては、サファイアなどの絶縁性基板やSiC、GaN、GaAsなどの導電性基板などを用いることができる。なお、発光素子12は、発光素子12の外縁よりも内側となる位置に電極を有している。発光素子12の電極の形状は特に限定されず、電極は略矩形や円形などの種々の形状に形成することができる。発光素子12の電極の材質は特に限定されるものではない。また、導体配線14a、14b上に載置される発光素子12の数は特に限定されず、1つであってもよいし複数であってもよい。
接合部材は、支持体11に形成された導体配線14a、14b上に、発光素子12を接合させるための部材である。接合部材は、少なくとも発光素子12の電極と導体配線14a、14bとの間に介在するように配置される。接合部材としては、発光素子12と導体配線14a、14bとを導通させることができる材料を用いる。例えば、Sn−Cu、Sn−Ag−Cu、Au−Snなどのハンダ材料や、金などの金属バンプ、異方性導電ペーストなどがある。
蛍光体層13は、発光素子12から出射された光により励起されて発光素子12から出射された光とは異なる波長の光を発する蛍光物質を含んでおり、発光素子12からの光を異なる波長に変換する。蛍光体層13は、発光素子12からの光をより短波長に変換させるものでもよいが、光取り出し効率の観点からはより長波長に変換させるものであることが好ましい。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi2O2N2:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M5(PO4)3X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Euなどがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
図4は実施形態2に係る発光装置200の模式的平面図である。図5は図4のB−B断面を示す図である。図6は図4に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。図7は図4のC−C断面を示す図である。図4〜7に示すように、実施形態2に係る発光装置200は、保護素子16と反射層17と透光部18とを備える点で、実施形態1に係る発光装置200と相違する。以下、実施形態1と相違する点を中心に説明を行う。
前述したように保護素子16は導体配線14a、14b上に任意に載置されてもよい。保護素子16としては例えばツェナーダイオードなどを用いることができる。また、図4、図7に示すように発光素子12の光が保護素子16によって吸収されないよう、保護素子16は反射層17により覆われていることが好ましい。
反射層17は、導体配線14a、14bの上に形成された蛍光体層13を任意に覆ってもよい。反射層17が蛍光体層13上に形成されるので、仮に蛍光体層13により発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間が覆われていない場合でも、蛍光体層13で覆われていない箇所を反射層17で覆うことができる。これにより、蛍光体によって励起されないので発光素子から出力される青色系を反射層17により遮ることができるのでより均一な発光を得ることができる。
蛍光体層13又は反射層17は、剥がれを防止するために任意に透光部18で覆われてもよい。透光部18は発光素子12から出射される光を透過させる部材を用いて形成される。具体的には、発光素子12から出射される光の60%以上を透過させる部材を用いて形成され、好ましく70%以上を透過させる部材、より好ましく80%以上を透過させる部材、さらに好ましくは90%以上を透過する部材を用いて形成される。このような透光性が高い部材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を一例として挙げることができる。また、透光部18にレンズ機能をもたせる場合は、透光部18の表面を盛り上がらせて砲弾形状や凸レンズ形状としてもよい。
次に、実施形態1に係る発光装置100の製造方法について説明する。
まず、導体配線14a、14bを有する支持体11を準備する。なお、導体配線14a、14bは、発光素子12を載置した場合に、発光素子12の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間19の距離が最も狭い。
次に、導体配線14a、14bの上に発光素子12を載置するとともに、発光素子12を導体配線14a、14bに接合部材を用いて接合する。接合の態様は、接合部材の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、超音波、熱、荷重、光、フラックス等などは接合の一例である。なお、発光素子12の周囲には、発光素子12に接合されずに露出したままの導体配線14a、14bが存在する。これらの露出する導体配線14a、14bは、接合部材としてハンダ材料を用いる場合において、発光素子12との接合に用いられない余分なハンダ材料を逃がす効果(つまり、余分なハンダ材料が、発光素子12の下方から露出する導体配線14a、14b側へ移動し、露出する導体配線14a、14bに接合される。)がある。したがって、これらの露出する導体配線14a、14bを設けておけば、発光素子12を導体配線14a、14bに対して適量のハンダで接合することができるとともに、ハンダ量の過多から生じる発光素子12と導体配線14a、14bの接合不良を低減させることができる。
次に、発光素子12の外縁と、発光素子12が配置される領域の周囲の導体配線14a、14bの表面と、を連続して覆う蛍光体層13を形成する。蛍光体層13を形成する方法としては、電着法、静電塗装法を一例として挙げることができる。電着法及び静電塗装法によれば、蛍光体物質を付着させたい部位に導電性を持った素材を用いることで、支持体11上において選択的に均一な厚みの蛍光体層13を形成することができる。これにより、蛍光体層13の厚みにより色ムラが引き起こされることを抑制することができる。なお、電着法による場合は、例えば、蛍光体粒子を含む溶液(電着用の浴液)中に、発光素子12を載置した支持体11を配置し、溶液中における電気泳動により、蛍光体粒子を支持体11の導体配線14a、14b及び発光素子12の表面に堆積させることにより、蛍光体層13を形成してもよい。発光素子12の表面に対する蛍光体粒子の堆積は、発光素子12の表面が導電性の材料からなる場合には、例えば、発光素子12自体に電圧を印加することにより、帯電された蛍光体粒子を電気泳動させて発光素子12の表面に堆積させることができる。
次に、本発明の実施形態2に係る発光装置200の製造方法について説明する。
まず、導体配線14a、14bを有する支持体11を準備する。実施形態1に係る製造方法の場合と同様に、導体配線14a、14bは、発光素子12を載置した場合に、発光素子12の下側に位置する一対の導体配線間のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間19の距離が最も狭い。
次に、導体配線14a、14bの上に発光素子12及び保護素子16を載置するとともに、発光素子12及び保護素子16を導体配線14a、14bに接合部材を用いて接合する。接合の態様については、実施形態1に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。
次に、支持体11の上に、発光素子12を覆うように蛍光体層13を形成する。形成の態様については、実施形態1に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。
次に、導体配線14a、14b上に形成された蛍光体層13を覆う反射層17を形成する。反射層17を形成する方法としては、実施形態1に係る製造方法において説明した蛍光体層13を形成する場合と同様に電着法、静電塗装法が好ましい方法となる。
(1)蛍光体層13を形成した後に電着用の浴液に被覆層の材料を選択的に溶解させる材料を投入することにより、電着用の浴液を、塩酸や硫酸等の酸性浴液あるいは水酸化ナトリウムやアンモニアなどのアルカリ浴液として、被覆層を溶解し除去する。
(2)蛍光体層13を形成した後に、電着用の浴液から取り出したうえ、塩酸や硫酸等の酸性浴液あるいは水酸化ナトリウムやアンモニアなどのアルカリ浴液などの溶解液に被覆層を浸漬させて被覆層を溶解し除去する。
(3)蛍光体層13を形成した後に酸化処理等によって絶縁性に改質する。
次に、発光素子12、保護素子16、蛍光体層13及び反射層17を覆う透光部18を形成する。形成の態様については、実施形態1に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。
12…発光素子
13…蛍光体層
14a,14b…導体配線
15…キャビティ
16…保護素子
17…反射層
18…透光部
19…発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間
20…認識対象部
100,200…発光装置
Claims (11)
- 支持体と、
前記支持体の表面に離間して形成された少なくとも一対の導体配線と、
電極を有し、前記電極が前記導体配線の上に配置される発光素子と、
前記発光素子の外縁と、前記発光素子が配置される領域の周囲の前記導体配線の表面とを連続して覆う均一な厚みの蛍光体層とを有し、
前記発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が広い部分と狭い部分が有り、
前記発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離のうち、前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が最も狭い発光装置。 - 前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記導体配線間の距離が、前記導体配線間の距離の中で最も狭い請求項1に記載の発光装置。
- 前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記導体配線間の距離が0.02〜0.04mmである請求項1または請求項2に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層を覆う透光部を有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層が、前記発光素子の上面及び側面を覆う請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記導体配線の上に形成された前記蛍光体層を覆う反射層を有している請求項1〜5いずれか1項に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層の厚みが10〜200μmである請求項1〜6いずれか1項に記載の発光装置。
- 支持体の表面に離間して形成された少なくとも一対の導体配線を準備する工程と、
発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離のうち、前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が最も狭い位置で前記一対の導体配線と前記発光素子の電極とを接合する工程と、
前記発光素子の外縁と、前記発光素子が配置される領域の周囲の前記導体配線の表面とを連続して覆う均一な厚みの蛍光体層を電着法により形成する工程とを有する発光装置の製造方法。 - 前記蛍光体層を覆う透光部を形成する工程を含む請求項8に記載の発光装置の製造方法。
- 前記導体配線の上に形成された前記蛍光体層を覆う反射層を形成する工程を含む請求項8に記載の発光装置の製造方法。
- 前記反射層を電着法により形成する請求項8に記載の発光装置の製造方法。
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