JP7266764B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
実施形態に係る発光装置は、矩形の平面形状を有する基板と、基板に実装された1又は複数の発光素子と、枠状の平面形状を有し、発光素子を囲むように基板に配置され、発光素子から離隔するに従って高さが高くなる傾斜面を有するダム樹脂とを有する。実施形態に係る発光装置は、ダム樹脂に囲まれた領域に配置され、発光素子を封止する封止樹脂を更に有する。実施形態に係る発光装置では、ダム樹脂は、少なくとも一辺から対向する辺に向かって延伸する突出する突出部を有する。実施形態に係る発光装置は、ダム樹脂が少なくとも一辺から対向する辺に向かって延伸する突出する突出部を有することで、発光効率、寿命、及び配光特性の少なくとも1つの特性を高くすることができる。
図1(a)は第1実施形態に係る発光装置の斜視図であり、図1(b)は図1(a)に示す発光装置の平面図であり、図2は図1(b)に示すA-A線に沿う断面図である。
図3は発光装置1の製造方法を示す図であり、図3(a)は第1工程を示し、図3(b)は第2工程を示し、図3(c)は第3工程を示し、図3(d)は第4工程を示し、図3(e)は第5工程を示す。図3において、単一の発光装置1のみが示されるが、発光装置1は、複数の基板10を連結した集合基板を使用して製造される。
発光装置1では、白色樹脂12よりも光透過性が高い第1透明樹脂13を介して発光素子11と白色樹脂12とが配置されるので、白色樹脂12が発光素子の側面に接することで発光効率が低下するおそれがない。発光装置1は、発光素子11と白色樹脂12との間に第1透明樹脂13を配置することで、小型化が可能であり且つ発光効率を高くすることができる。
発光装置1では、第2透明樹脂14は、白色樹脂12の頂部よりも高くなるように配置されるが、実施形態に係る発光装置では、第2透明樹脂14は、白色樹脂12の頂部の高さ以下の高さを有するように形成されてもよい。
図16(a)は第2実施形態に係る発光装置の斜視図であり、図16(b)は図16(a)に示す発光装置の平面図であり、図17は図16(b)に示すA-A線に沿う断面図である。図18は、図17において矢印Cで示される部分を拡大した拡大断面図である。
図19は発光装置101の製造方法を示す図であり、図19(a)は第1工程を示し、図19(b)は第2工程を示し、図19(c)は第3工程を示し、図19(d)は第4工程を示し、図19(e)は第5工程を示す。図19において、単一の発光装置101のみが示されるが、発光装置101は、複数の基板110を連結した集合基板を使用して製造される。
発光装置101では、ボンディングワイヤ112は、第1部分131と第2部分132との間に配置され、白色樹脂113からボンディングワイヤ112の延伸方向に沿って延伸する錐体状の錐体樹脂130によって被覆される第3部分133を有する。発光装置101は、錐体状の錐体樹脂130によって被覆される第3部分133をボンディングワイヤ112が有することで、白色樹脂113と封止樹脂114との界面の近傍のボンディングワイヤ112への白色樹脂と封止樹脂との熱膨張率の差により生じる応力が低減される。発光装置101では、白色樹脂113と封止樹脂114との界面の近傍のボンディングワイヤ112への白色樹脂と封止樹脂との熱膨張率の差により生じる応力が低減されるので、ボンディングワイヤ112が経年劣化して接続不良が発生するおそれを低くすることができる。
図20は第3実施形態に係る発光装置の平面図であり、図21は第3実施形態に係る発光装置の白色樹脂及び封止樹脂を除去した状態の平面図ある。
発光装置101及び102では、錐体樹脂130及び160は、白色樹脂113及び156により形成されるが、実施形態に係る発光装置では、錐体樹脂の一部及び全ては、白色樹脂113及び156に含まれる透明樹脂により形成されてもよい。白色樹脂113及び156に含まれる白色の樹脂を含まない透明樹脂が白色樹脂113及び156の固化前の樹脂材料からボンディングワイヤ112に沿って伸び出ることで、錐体樹脂の一部及び全ては、白色樹脂113及び156に含まれる透明樹脂により形成される。
図22(a)は実施形態に係る発光装置のボンディングワイヤが有する第3部分の形状と応力との関係を示すシミュレーションに使用されるモデルの斜視図であり、図22(b)は図22(a)に示すF-F線に沿う断面図である。図22(c)は、シミュレーションに使用されるモデルにおける錐体樹脂の高さ及び底辺の径を示す図である。
図24(a)は第4実施形態に係る発光装置の平面図であり、図24(b)は図24(a)に示すA-A線に沿う断面図である。
図28は、発光装置201の製造方法の一例を示すフローチャートである。図29は基板準備工程を示す図であり、図30は発光素子実装工程を示す図であり、図31は枠材形成工程を示す図である。図32は白色樹脂形成工程を示す図(その1)であり、図33は白色脂形成工程を示す図(その2)であり、図34は白色樹脂形成工程を示す図(その3)である。図6~11において、単一の発光装置201のみが示されるが、発光装置201は、複数の基板210を連結した集合基板を使用して製造される。
発光装置201では、長辺の長さが長い第1発光素子211に近接する第1角236及び第2角237の内壁の延出距離は、第1発光素子211から離隔する第3角238及び第4角239の内壁の延出距離よりも長い。第1角236及び第2角237の内壁の延出距離を長くすることで、第1発光素子211と白色樹脂216との間の最小離隔距離Lm1は、第2発光素子212及び第3発光素子213と白色樹脂216との間の最小離隔距離Lm2とほぼ等しくなる。最小離隔距離Lm1と最小離隔距離Lm2がほぼ等しくなることで、発光装置201は、均一な光を出射することができる。
発光装置201は、赤色の光を出射する第1発光素子211、緑色の光を出射する第2発光素子212及び青色の光を出射する第3発光素子213を有するが、実施形態に係る発光装置は、同一の色を出射する発光素子を有してもよい。例えば、実施形態に係る発光装置は、青色の光を出射する複数の発光素子を有してもよい。実施形態に係る発光装置は、青色の光を出射する複数の発光素子を有するとき、透明樹脂は青色の光を吸収し、黄色の光を出射するイットリウム・アルミニウム・ガーネット等の蛍光体を含有してもよい。
図36は単一の発光素子と矩形の平面形状を有する白色樹脂とを有する発光装置において、発光素子と白色樹脂との間の最小離隔距離を変化させたときのシミュレーション結果を示す図である。図36において、横軸は、発光素子と白色樹脂との間の最小離隔距離であり、縦軸は、発光素子から出射される光の最大光度と発光素子の中心の直上の光の光度との比率であり、軸上光度比とも称される。シミュレーションに使用されたシミュレータは、CYBERNET社製のLightToolsである。
(1)基板と、
基板に実装された発光素子と、
発光素子を囲むように基板に配置され、発光素子から離隔するに従って高さが高くなる傾斜面を有する白色樹脂と、
発光素子と白色樹脂との間に配置された第1透明樹脂と、
白色樹脂に囲まれた領域に配置され、発光素子を封止する第2透明樹脂と、を有し、
白色樹脂は、白色の粒子を含有する合成樹脂材により形成される、
ことを特徴とする、発光装置。
(2)第1透明樹脂は、白色樹脂を形成する合成樹脂材と同一の合成樹脂材により形成される、(1)に記載の発光装置。
(3)第2透明樹脂を形成する合成樹脂の光透過率は、第1透明樹脂の光透過率よりも高い、(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)第2透明樹脂の屈折率は、第1透明樹脂の屈折率よりも低い、(1)~(3)の何れか一つに記載の発光装置。
(5)第1透明樹脂と基板との密着性は、第2透明樹脂と基板との密着性よりも高い、(1)~(4)の何れか一つに記載の発光装置。
(6)第2透明樹脂は、発光素子から出射された光を変換して発光素子から出射された光の波長と異なる波長の光を放射する蛍光体が含有される、(1)~(5)の何れか一つに記載の発光装置。
(7)第2透明樹脂は、発光素子から出射された光を拡散する拡散材が含有される、(1)~(6)の何れか一つに記載の発光装置。
(8)発光素子は、矩形の平面形状を有し、
第1透明樹脂は、発光素子の少なくとも一辺に接する、(1)~(7)の何れか一つに記載の発光装置。
(9)基板上には、段差を有する設置物を更に有し、
白色樹脂は、段差を有する設置物によって係止される、(8)に記載の発光装置。
(10)第1透明樹脂は、発光素子の四辺の全てに接する、(8)又は(9)に記載の発光装置。
(11)発光素子は、透明基板を備える、(8)~(10)の何れか一つに記載の発光装置。
(12)発光素子は、透明基板を備える発光素子及び不透明基板を備える発光素子を含み、
第1透明樹脂は、透明基板を備える発光素子の少なくとも一辺に接する、(8)又は(9)に記載の発光装置。
(13)第1透明樹脂は、不透明基板を備える発光素子の一辺に接する、(12)に記載の発光装置。
(1)基板と、
基板に実装された発光素子と、
発光素子に電力を供給する電極と、
発光素子と電極とを電気的に接続する配線パターンと、
配線パターンと発光素子を電気的に接続するボンディングワイヤと、
発光素子を囲むように基板に配置された白色樹脂と、
白色樹脂に囲まれた領域に配置され、発光素子を封止する封止樹脂と、を有し、
ボンディングワイヤは、
白色樹脂に埋設される第1部分と、
封止樹脂に埋設される第2部分と、
第1部分と第2部分との間に配置され、白色樹脂からボンディングワイヤの延伸方向に沿って延伸する錐体状の錐体樹脂によって被覆される第3部分と、
を有する、ことを特徴とする発光装置。
(2)錐体樹脂は、少なくとも白色樹脂により形成される、(1)に記載の発光装置。
(3)錐体樹脂は、少なくとも白色樹脂に含まれる透明樹脂により形成される、(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)錐体樹脂の硬度は、封止樹脂の硬度よりも低い、(1)~(3)の何れか一つに記載の発光装置。
(5)錐体樹脂の底面の径は、ボンディングワイヤの断面の径の1.1倍以上であり且つ20倍以下である、(1)~(4)の何れか一つに記載の発光装置。
(6)錐体樹脂の底面の径は、ボンディングワイヤの断面の径の5倍以下である、(5)に記載の発光装置。
(7)第3部分の長さは、錐体樹脂の底面の径の0.1倍以上であり且つ10倍以下である、(1)~(6)の何れか一つに記載の発光装置。
(8)第3部分の長さは、錐体樹脂の底面の径の2倍以下である、(7)に記載の発光装置。
(9)ボンディングワイヤの接線方向と基板の表面の延伸方向とが成す角は、-45°以上であり且つ45°以下である、(1)~(8)の何れか一つに記載の発光装置。
(10)ボンディングワイヤの接線方向と基板の表面の延伸方向とが成す角は、0°以下である、(9)に記載の発光装置。
(11)ボンディングワイヤが白色樹脂から封止樹脂に向かって突出する境界点の発光素子の裏面からの高さは、ボンディングワイヤが発光素子に接続される発光素子の表面の発光素子の裏面からの高さよりも高い、(1)~(10)の何れか一つに記載の発光装置。
(1)矩形の基板と、
基板に実装された1又は複数の発光素子と、
基板の1つの辺に平行に延伸する第1辺、第1辺に対向して配置される第3辺、並びに第1辺と第3辺とを接続する第2辺及び第4辺を有し、発光素子を囲むように基板に配置された白色樹脂と、
白色樹脂に囲まれた領域に配置され、発光素子を封止する封止樹脂と、を有し、
第4辺と第1辺との間の第1角の内壁の延出距離は、第1角以外の少なくとも1つの角の内壁の延出距離と相違する、
ことを特徴とする発光装置。
(2)延出距離は、平面視において、白色樹脂の内壁に外接する矩形である外接矩形の4つの角のそれぞれと、外接矩形の一対の対角線が白色樹脂の内壁と交差する4つの交点の中で外接矩形の4つの角のそれぞれに最も近い交点との間の距離である、(1)に記載の発光装置。
(3)第1角の内壁の延出距離及び第1辺と第2辺との間の第2角の内壁の延出距離は、第3辺と第2辺及び第4辺との間の第3角及び第4角の内壁の延出距離のどちらよりも長い、(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)複数の発光素子は、長辺の長さが第1長さである矩形の第1発光素子、並びに辺の長さが第1長さよりも短い矩形の第2発光素子及び第1長さよりも短い第3長さを有する第3発光素子を含み、
第1発光素子は、第1辺に近接し且つ長辺が第1辺と平行になるように配置され、
第2発光素子及び第3発光素子は、第3辺に近接し且つ一辺が第3辺と平行になるように配列される、(3)に記載の発光装置。
(5)第1発光素子は、赤色の光を出射する赤色LEDダイであり、
第2発光素子は、緑色の光を出射する緑色LEDダイであり、
第3発光素子は、青色の光を出射する青色LEDダイである、(4)に記載の発光装置。
(6)第1発光素子、第2発光素子および第3発光素子のそれぞれの発光素子間の最小離隔距離は、0.03mm以上であり且つ0.08mm以下である、(4)又は(5)に記載の発光装置。
(7)第1発光素子、第2発光素子および第3発光素子のそれぞれの発光素子の上面の面積の合計は、白色樹脂に囲まれている基板の上面の面積の3%以上であり且つ50%以下である、(4)~(6)の何れか一つに記載の発光装置。
(8)第1角の内壁の延出距離及び第2辺と第3辺との間の第3角の内壁の延出距離は、第1辺と第2辺との間の第2角の内壁の延出距離及び第3辺と第4辺との間の第4角の内壁の延出距離のどちらよりも長い、(1)又は(2)に記載の発光装置。
(9)発光素子と白色樹脂との間の最小離隔距離は、0.05mm以上であり且つ0.35mm以下である、(1)~(8)の何れか一つに記載の発光装置。
(10)最小離隔距離は、0.25mm以下である、(8)に記載の発光装置。
Claims (23)
- 矩形の平面形状を有する基板と、
前記基板に実装された1又は複数の発光素子と、
枠状の平面形状を有し、前記発光素子を囲むように前記基板に配置され、前記発光素子から離隔するに従って高さが高くなる傾斜面を有するダム樹脂と、
前記ダム樹脂に囲まれた領域に配置され、前記発光素子を封止する封止樹脂と、
前記発光素子に電力を供給する電極と、
前記発光素子と前記電極とを電気的に接続する配線パターンと、
前記配線パターンと前記発光素子を電気的に接続するボンディングワイヤと、を有し、
前記ダム樹脂は、第1突出部を有し、
前記ダム樹脂は、少なくとも、白色の粒子と透明樹脂を含有して形成され、
前記第1突出部は、前記発光素子と前記ダム樹脂との間に配置された前記透明樹脂であり、
前記ダム樹脂の外縁は前記基板の外縁に接し、前記ダム樹脂の頂部は平坦となるように形成され、前記ボンディングワイヤの一部を封止する、ことを特徴とする発光装置。 - 前記封止樹脂を形成する合成樹脂の光透過率は、前記第1突出部の光透過率よりも高い、請求項1に記載の発光装置。
- 前記封止樹脂の屈折率は、前記第1突出部の屈折率よりも低い、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記封止樹脂は、前記発光素子から出射された光を変換して前記発光素子から出射された光の波長と異なる波長の光を放射する蛍光体が含有される、請求項1~3の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記封止樹脂は、前記発光素子から出射された光を拡散する拡散材が含有される、請求項1~4の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、矩形の平面形状を有し、
前記第1突出部は、前記発光素子の少なくとも一辺に接し、
前記第1突出部と前記基板との密着性は、前記封止樹脂と前記基板との密着性よりも高い、請求項1~5の何れか一項に記載の発光装置。 - 前記基板上には、段差を有する設置物を更に有し、
前記白色の粒子を含有する前記ダム樹脂は、前記段差を有する設置物によって係止される、請求項6に記載の発光装置。 - 前記第1突出部は、前記発光素子の四辺の全てに接する、請求項6又は7に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、透明基板を備える、請求項6~8の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、透明基板を備える発光素子及び不透明基板を備える発光素子を含み、
前記透明樹脂は、前記透明基板を備える発光素子の少なくとも一辺に接する、請求項6又は7に記載の発光装置。 - 前記第1突出部は、前記不透明基板を備える発光素子の一辺に接する、請求項10に記載の発光装置。
- 前記基板は、絶縁性樹脂で形成されたプリント基板である、請求項1~11の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記ダム樹脂は、前記ダム樹脂が固化する前に前記発光素子と前記ダム樹脂との間に流れ出て配置された前記透明樹脂を前記ダム樹脂と同時に固化することで形成される、請求項1~12の何れか一項に記載の発光装置。
- 矩形の平面形状を有する基板と、
前記基板に実装された1又は複数の発光素子と、
枠状の平面形状を有し、前記発光素子を囲むように前記基板に配置され、前記発光素子から離隔するに従って高さが高くなる傾斜面を有するダム樹脂と、
前記ダム樹脂に囲まれた領域に配置され、前記発光素子を封止する封止樹脂と、
前記発光素子に電力を供給する電極と、
前記発光素子と前記電極とを電気的に接続する配線パターンと、
前記配線パターンと前記発光素子を電気的に接続するボンディングワイヤと、を有し、
前記ダム樹脂は、第2突出部を有し、
前記ボンディングワイヤは、
前記ダム樹脂に埋設される第1部分と、
前記封止樹脂に埋設される第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分との間に配置され、前記ダム樹脂の表面を底面とし且つ前記ダム樹脂から前記ボンディングワイヤの延伸方向に沿って延伸する錐体状の錐体樹脂によって被覆される第3部分と、
を有し、
前記錐体樹脂の底面の径は、前記ボンディングワイヤの断面の径の1.1倍以上であり且つ20倍以下であり、
前記第2突出部は、前記錐体樹脂である、ことを特徴とする発光装置。 - 前記錐体樹脂は、少なくとも前記ダム樹脂に含まれる透明樹脂により形成される、請求項14に記載の発光装置。
- 前記錐体樹脂の硬度は、前記封止樹脂の硬度よりも低い、請求項14又は15に記載の発光装置。
- 前記錐体樹脂の底面の径は、前記ボンディングワイヤの断面の径の5倍以下である、請求項14~16の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記第3部分の長さは、前記錐体樹脂の底面の径の0.1倍以上であり且つ10倍以下である、請求項14~17の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記第3部分の長さは、前記錐体樹脂の底面の径の2倍以下である、請求項18に記載の発光装置。
- 前記ボンディングワイヤが前記ダム樹脂から前記封止樹脂に向かって突出する境界点において、前記ボンディングワイヤの前記ダム樹脂から前記封止樹脂に向かう接線方向と前記基板の表面の延伸方向とがなす角は、-45°以上であり且つ45°以下である、請求項14~19の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記境界点において、前記ボンディングワイヤの前記ダム樹脂から前記封止樹脂に向かう接線方向と前記基板の表面の延伸方向とがなす角は0°以下である、請求項20に記載の発光装置。
- 前記境界点の前記発光素子の裏面からの高さは、前記ボンディングワイヤが前記発光素子に接続される前記発光素子の表面の前記発光素子の裏面からの高さよりも高い、請求項20又は21に記載の発光装置。
- 前記境界点の前記発光素子の裏面からの高さは、前記発光素子の表面の前記発光素子の裏面からの高さの1.3倍以上である、請求項20又は21に記載の発光装置。
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