JP6681139B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
また、基板及び実装の形態にかかわらず、発光素子の光取り出し効率を向上させるために、基板の表面に白色のレジスト層を形成するなどの工夫がなされている(特許文献1〜3等)。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光装置を構成する各種部材のより良好な密着性を確保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。
基体と、前記基体の少なくとも一面に設けられた複数の配線部とを有する基板、
前記配線部の一部を被覆する第1被覆部、
前記第1被覆部から露出した前記配線部上に配置された複数の発光素子、
前記第1被覆部上において、前記発光素子をそれぞれ囲んで配置された第2被覆部及び
前記基板と前記発光素子とを封止する樹脂部を備えてなり、
該樹脂部が、前記第1被覆部及び第2被覆部に接触して配置されており、
前記第2被覆部は、前記第1被覆部よりも反射率が高い材料により形成されていることを特徴とする発光装置。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
基板は、主として、基体と、配線部とを備える。配線部は、発光素子の正負の電極と接続されるため、少なくとも一対備えられており、基体の上に複数設けられていることが好ましい。
基体は、発光装置の母体となる部材であり、目的や用途等に応じて、適切な材料を用いて形成することができる。材料としては、発光素子の実装、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、樹脂、ガラス、セラミックス、カーボン、パルプ、誘電体、これらの複合材料等の絶縁性材料で構成されたものが挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの樹脂、ガラスクロス又は炭素繊維等の繊維状の補強材に樹脂(エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらの変性樹脂等)を含浸及び硬化させた強化プラスチック成形材料(つまり、ガラスエポキシ、プリプレグ等)等が好ましい。基体は、単層又は多層構造のいずれでもよい。
基体の厚みは特に限定されることなく、例えば、10μm〜1mm程度の厚みとすることができる。基体は、可撓性を有するものであってもよく、その場合には、10μm〜300μm程度が挙げられ、200μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましい。
配線部は、外部電源を接続可能とする導電部材であり、基体の一面上に配置され、発光素子に直接又は間接的に接続される。配線部は、例えば、銅及びアルミニウム等の金属又は合金の単層又は積層構造の導電性薄膜によって形成することができる。
配線部の厚みは特に限定されるものではなく、当該分野で通常使用される基板が備える配線部の厚みを適用することができる。例えば、1μm〜1mm程度が挙げられる。特に、上述したように、可撓性を有する基体を用いる場合には、配線部は、その可撓性を損なわない厚みであることが好ましく、例えば、10μm〜150μm程度の厚みとすることができる。なお、配線部が基体の一面、内部、他面に設けられる場合、その厚みは異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、基体における部位によって、その厚みは異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
導電に寄与し得る配線部は、例えば、一対の外部配線に接続されることが好ましい。これによって、外部配線から電力が供給される。また、一対の外部配線は公知のコネクタ(図示せず)等に接続されていることが好ましい。
特に、基体が200μm以下の場合、基板の総厚みは400μm以下又は300μm以下が好ましく、基体が150μm以下の場合、基板の総厚みは300μm以下又は250μm以下がより好ましい。このような範囲に調整することにより、基板の薄型を確保しながら、基体内部における応力を低減することができ、基板の反り及び歪を効果的に抑制することが可能となる。
第1被覆部は、基板上に配置されている。第1被覆部は、配線部及び/又は基体の一部又は全部を被覆することが好ましく、特に、配線部の一部を露出することが好ましい。正負一対に対応する配線部と、これら正負一対の配線部を離間する溝とを露出するために、第1被覆部は、その一部に開口を有することが好ましい。開口の形状及び大きさは、特に限定されるものではなく、発光素子の配線部への電気的な接続を可能とする最小限の大きさが好ましい。複数の開口は形状及び大きさが異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
これらの材料は、第1被覆部の全重量に対して、5〜50重量%含有させることができる。
発光装置は、基板の一部を被覆する層として、第2被覆部を有していることが好ましい。
第2被覆部は、第1被覆部上に配置されていることが好ましく、第1被覆部上にのみ配置されていることがより好ましい。また、第2被覆部は、発光素子をそれぞれ囲んで配置されていることが好ましい。また、平面視において、第2被覆部は、発光素子の外縁から離間して、その縁に配置されており、発光素子の外縁の一部又は全部を取り囲むことが好ましい。
第2被覆部は、基体の一面に、第1被覆部と別個に、第1被覆部で挙げた方法によって形成することができる。
基板は、基体の内部又は発光素子が載置される面とは反対側の他面(裏面)において、導電層が配置されていてもよい。導電層は、上述した配線部で挙げた材料によって形成することができる。ただし、導電層は、配線部と異なる材料又は組成であってもよい。
導電層は、配線部と、厚みが異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、基体における部位によって、導電層の厚みは異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
第3被覆部は、第1被覆部と、厚みが異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、基体における部位によって、第3被覆部の厚みは異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
このような導電層及び/又は第3被覆部が基体に配置されることにより、基体の表裏面における層構造を近似したものとすることができるため、基体に負荷される応力を、基体の表裏面で相殺することができる。その結果、基板の反り、歪等を効果的に防止することができる。
発光素子は、第1被覆部から露出した配線部上に複数配置されている。上述したように、第1被覆部を露出する開口の形状、大きさ等によって、発光素子はどのように配線部上に配置されていてもよい。ただし、発光素子の正負一対の電極が、一対の配線部に電気的に接続されるように配置される。これにより、一対の配線部がそれぞれアノード及びカソードとされる。
半導体構造は、例えば、透光性を有するサファイア基板上に順次積層された窒化ガリウム系半導体、II−IV族又はIII−V族半導体からなるn型層、活性層及びp型層等によって形成することができる。
n側電極及びp側電極は、公知の電極材料の単層膜又は積層膜によって形成することができる。
発光素子は、半導体構造を成長させるための基板を有していてもよいし、有していなくてもよい。
フリップチップ実装される場合には、発光素子のp側電極及びn側電極は、一対の接合部材を介して一対の配線部にそれぞれ接続される。接合部材としては、Sn−Ag−Cu系、Sn−Cu系、Au−Sn系等のはんだ、Au等の金属のバンプ等、Agペースト等を用いることができる。
フェイスアップ実装される場合には、発光素子は、樹脂などの絶縁性接合部材、上述の導電性の接合部材によって基体上及び/又は配線部上に固定され、ワイヤによって配線部に電気的に接続される。発光素子の基板が導電性の場合は、上述の接合部材によって電気的に接続される。
発光装置は、基板及び/又は発光素子の一部又は全部を被覆する層として、樹脂部を備えることが好ましい。樹脂部は、全部又は一部が、単層及び積層構造のいずれでもよい。例えば、樹脂部は、発光素子の直下及び/又は発光素子に接してその側方に配置されるアンダーフィルと、少なくとも基板と発光素子とを封止する封止部材とを備えることが好ましい。
樹脂部は、ポッティング、トランスファーモールド、印刷、スプレー等によって形成することができる。
アンダーフィルは、主として、基板上であって、発光素子の直下及び/又は発光素子に接してその側方に配置されている部材を意味する。この部材は、発光素子の周辺にわたって配置されていてもよい。通常、発光素子の基板への搭載は、接合部材等を用いて行うが、この接合部材及び/又は基板の一部表面(例えば、配線部等)等は、アンダーフィルを構成する材料よりも、通常、可視光領域における光反射率が低く、光吸収率が大きい。従って、発光素子の近傍において、この接合部材及び/又は基体の一部表面等がアンダーフィルで被覆される場合には、発光素子から出射される光が接合部材及び/又は基体等に直接照射されることがなくなる。その結果、発光装置を構成する部材の光吸収を効果的に防止することができる。
封止部材は、発光素子の全部を被覆するように、基板上に形成されていることが好ましい。封止部材の材料は、上述したアンダーフィルで挙げた材料と同様のものが挙げられる。なかでも、透光性材料によって形成されていることが好ましい。ここでの透光性とは、発光素子の出射光の60%程度以上を透過する性質、好ましくは70%以上又は80%以上の光を透過する性質を意味する。封止部材は、アンダーフィルと異なる材料及び組成であってもよいし、同じ材料及び組成であってもよいが、同じ材料を含むことが好ましい。特に、封止部材は、アンダーフィルと同じ樹脂を含むことが好ましい。これによって、封止部材がアンダーフィルと接触する部位において、両者の適合性、融和性及び相溶性が良好であるために、両者の密着性をより一層確保することができ、封止部材の発光装置における強固な密着性を実現することができる。
また、封止部材は、蛍光体を含有していてもよい。蛍光体は、封止部材の全重量に対して、5〜50重量%程度含有させることができる。
このように、封止部材の直下では、アンダーフィル、第1被覆部及び/又は第2被覆部が配置することにより、これらとの密着性を確保することができるため、基板及び/又は発光素子の封止をより確実及び強固に実現することができ、発光装置の信頼性を確保することができる。
(実施の形態1)
この実施の形態1のシート状の発光装置1は、図1A〜1Cに示すように、主として、基板14と、基板14上に配置された複数の発光素子15と、発光素子15を封止する樹脂部18とを有する。つまり、シート状の発光装置1に含まれる個々の発光装置10は、図1Bに示すように、基板14と、基板14上に配置された複数の発光素子15と、発光素子15を封止する樹脂部18とを有する。
基体11は、厚みが110μmのガラスエポキシから形成されている。
配線部12は、厚みが35μmの銅膜によって形成されている。配線部12は、溝12aと基体11の外周部分以外の基体11の略全面に配置しており、溝12aを介して、一対の配線部がそれぞれ離間して配置されている。
第1被覆部13は、厚みが18μmであり、二酸化チタン、シリカ及びタルク含有アクリル系樹脂からなる。ここで二酸化チタン、シリカ及びタルクの総含有率は、第1被覆部13の全重量に対して38重量%である。第1被覆部13は、基板14の表面において、発光素子15が実装される領域及びその近傍の配線部12が露出する開口(直径:1.7mm)を、行列状に複数備える。例えば、開口のピッチは行列方向(図1A中、P2、P)に、それぞれ57.4mm程度及び38.3mm程度である。
発光素子15は、例えば、平面形状が0.6×0.6mmの正方形である。
例えば、第2被覆部19は、発光素子側の縁と、発光素子に遠い側の縁との距離が3.9mm程度である。第1被覆部13の発光素子側の縁との距離は0.55mm程度である。
第2被覆部は、厚みが約18μmである。このような厚みとすることにより、意図する反射率とすることができる。
アンダーフィル16の厚みは、発光素子15側においては、発光素子15の高さと略同じ厚みであり、第1被覆部13上にかけて徐々に薄くなり、第1被覆部13上で、第2被覆部19の厚みと略等しい。
このように、接合部材及び配線部12の表面及びこれらの界面等を、アンダーフィル16によって被覆するために、これらの部位の光吸収を効果的に防止することができる。また、発光素子15周辺における基板14による光吸収を防止することができ、より一層光の取り出し効率を向上させることができる。
封止部材17は、蛍光体(LAG、SCASN、βサイアロン、CASN、YAG)が10重量%程度含有されたシリコーン樹脂によって、ポッティング等を利用して、直径3.4mm程度の半円球状に成形されている。
この実施の形態2の発光装置20は、例えば、図2A及び2Bに示したように、発光装置10における基板14の裏面に、導電層22及び第3被覆部23がこの順にさらに配置されて、5層構造の基板24として構成されている以外は、実質的に発光装置10と同様の構成である。
導電層22は、配線部12と同じ材料によって同じ膜厚で形成されている。また、第3被覆部23は、第1被覆部13と同じ材料によって同じ膜厚で形成されている。なお、図2Bは、基板14表面の配線部12、発光素子15等を透視した場合の、基板14の裏面における導電層22のスリット22aの位置を示している。
この実施の形態3の発光装置は、例えば、図3に示したように、発光装置10における基板14の表面の配線部12の溝12aのパターンが異なる以外、実質的に実施の形態2の発光装置と同様の構成である。基板14の裏面の導電層22にスリット22aを入れることにより、基板の反りをより一層効果的に実現することができる。
この発光装置においても、発光装置10、20と同様の効果を有する。
11 基体
12 配線部
12a 溝
13 第1被覆部
13a 発光素子側の縁
14 基板
15 発光素子
16 アンダーフィル
17 封止部材
18 樹脂部
19 第2被覆部
19a 発光素子側の縁
22 導電層
22a スリット
23 第3被覆部
Claims (10)
- 基体と、前記基体の少なくとも一面に設けられた複数の配線部とを有する基板、
前記配線部の一部を被覆する第1被覆部、
前記第1被覆部から露出した前記配線部上に配置された複数の発光素子、
前記第1被覆部上において、前記発光素子をそれぞれ囲んで配置され、樹脂を含んで形成される第2被覆部及び
前記基板と前記発光素子とを封止する樹脂部を備えてなり、
該樹脂部が、前記第1被覆部に接触し、前記第2被覆部上に光取り出し部材として配置されており、
前記第2被覆部は、前記樹脂部の外側において、その上面が前記樹脂部から露出し、かつ前記第1被覆部よりも反射率が高い材料により形成されていることを特徴とする発光装置。 - 前記第1被覆部及び前記第2被覆部は光反射材を含有しており、
前記第2被覆部は、前記第1被覆部よりも前記光反射材の含有量が多い請求項1に記載の発光装置。 - 前記第2被覆部は、前記基板上において、複数の島状に配置されている請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記基体は、前記発光素子の配置された一面と反対面である他面に導電層と、該導電層を被覆する第3被覆部とを備える請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第1被覆部と前記第2被覆部とは同じ膜厚で形成されている請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記導電層は前記配線部と同じ材料及び膜厚で形成されており、前記第3被覆部は前記第1被覆部と同じ材料及び膜厚で形成されている請求項4又は請求項4を引用する請求項5に記載の発光装置。
- 前記基板は、総厚みが500μm以下である請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記基体は、厚みが200μm以下である請求項1〜7のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第2被覆部は、前記発光素子側の縁が、前記第1被覆部の縁よりも前記発光素子に遠い側に配置されている請求項1〜8のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記樹脂部は、前記発光素子ごとに、互いに分離して配置されており、前記樹脂部の外側で、前記第2被覆部は、その上面が前記樹脂部から露出しており、かつ、第1被覆部は、その上面が前記第2被覆部から露出している請求項1〜9のいずれか1つに記載の発光装置。
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