KR102135763B1 - 발광 장치 - Google Patents

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가즈히로 가마다
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

밀착성이 양호한 밀봉 수지를 구비하는 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기체(11)와, 기체(11)의 한 면에 설치된 복수의 배선부(12)와, 배선부(12)를 피복하고, 그 일부에 개구(15a)를 갖는 피복막(15)을 구비한 기판(10), 피복막(15)의 개구(15a) 내의 기판(10) 상에 배치되고, 피복막(15)보다도 높은 위치에 상면을 갖는 발광 소자(30), 적어도 피복막(15)의 개구(15a) 내이며, 발광 소자(30)의 주위에 배치된 제1 수지(40) 및 기판(10)과 발광 소자(30)를 밀봉하는 제2 수지(20)를 구비하여 이루어지고, 제2 수지(20)가 제1 수지(40)에 접촉하여 배치되는 발광 장치.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 기판 및 발광 소자 상에 밀봉 부재를 구비하는 발광 장치에 관한 것이다.
종래부터, 기판 상에 배치된 발광 소자 등을 구비하는 발광 장치가 제안되어 있다. 그리고, 이러한 발광 장치에서는, 발광 소자는, 그 휘도 및 지향성 등을 확보하기 위해서, 렌즈 효과를 갖는 형상 등을 가진 투명한 밀봉 수지로 피복되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2007-201171호 공보
그러나, 기판으로부터 높게 돌출된 렌즈 형상의 밀봉 수지는, 외부로부터의 충격 등에 의해, 기판 박리되기 쉬워지는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 보다 밀착성이 양호한 밀봉 수지를 구비하는 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 발명을 포함한다.
(1) 기체(基體)와, 상기 기체의 한 면에 설치된 복수의 배선부와, 상기 배선부를 피복하고, 그 일부에 개구를 갖는 피복막을 구비한 기판,
상기 피복막의 개구 내의 기판 상에 배치되고, 상기 피복막보다도 높은 위치에 상면을 갖는 발광 소자,
적어도 상기 피복막의 개구 내이며, 상기 발광 소자의 주위에 배치된 제1 수지 및
상기 기판과 상기 발광 소자를 밀봉하는 제2 수지를 구비하여 이루어지고,
상기 제2 수지가 상기 제1 수지에 접촉하여 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
(2) 상기 제1 수지 및 제2 수지는 동일 중합체를 포함하는 상기의 발광 장치.
(3) 상기 제1 수지는 상기 피복막의 개구 내에서 상기 피복막 상에 배치되어 있는 상기 어느 한쪽의 발광 장치.
(4) 상기 제2 수지의 외측 테두리가 상기 피복막 상에 배치되어 있는 상기 어느 한쪽의 발광 장치.
(5) 상기 제2 수지의 외측 테두리가 상기 피복막 상방(上方)이며 또한 상기 제1 수지 상에 배치되어 있는 상기 어느 한쪽의 발광 장치.
(6) 상기 제2 수지의 외측 테두리가 상기 피복막의 개구 내에서, 제1 수지 상에 배치되어 있는 상기 어느 한쪽의 발광 장치.
(7) 상기 제1 수지는 또한 반사재를 포함하는 상기 어느 한쪽의 발광 장치.
본 발명에 따르면, 밀착성이 양호한 밀봉 수지를 구비하는 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 발광 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개요 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 발광 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개요 단면도이다.
도 2는 본 발명의 발광 장치가 다른 실시 형태를 도시하는 개요 단면도이다.
도 3은 본 발명의 발광 장치의 또한 다른 실시 형태를 도시하는 개요 단면도이다.
도 4는 본 발명의 발광 장치의 또한 다른 실시 형태를 도시하는 개요 단면도이다.
도 5는 본 발명의 발광 장치의 또한 다른 실시 형태를 도시하는 개요 단면도이다.
본 발명의 발광 장치는, 주로, 기판과, 발광 소자와, 제1 수지와, 제2 수지를 구비한다.
(기판)
기판은, 적어도, 기체와, 이 기체의 위에 설치된 복수의 배선부와, 배선부 상에 설치된 피복막을 구비한다.
기체는 발광 장치의 모체가 되는 부재이며, 목적이나 용도 등에 따라 적절한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 재료로서는, 발광 소자의 실장, 광 반사율, 다른 부재와의 밀착성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 플라스틱, 유리, 세라믹스 등의 절연성 재료로 구성된 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등의 수지가 바람직하다. 특히, 발광 소자의 실장에 땜납을 사용하는 경우에는, 내열성이 높은 폴리이미드를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 기체를 형성하는 재료에 광 반사율이 높은 재료(예를 들어, 산화티타늄 등의 백색 필러 등)를 함유시켜 두어도 된다.
기체의 두께는 특별히 한정되는 일 없이, 예를 들어 10 ㎛ 내지 몇 mm 정도의 두께로 할 수 있다. 기체는 가요성(可撓性)을 갖는 것이어도 되고, 그 경우에는, 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 정도를 들 수 있다.
기체는 목적이나 용도 등에 따라, 적절한 형상(크기, 길이)으로 할 수 있다. 예를 들어, 사각형, 직사각형, 다각형, 원형, 타원형 및 그것들을 조합한 형상 등을 들 수 있다. 본 발명의 발광 장치를 직관의 형광등 등에 사용하는 경우에는, 짧은 방향의 폭에 비하여 10배 이상의 길이를 갖는 긴 형상으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 약 120 cm의 직관형의 조명으로 할 경우, 폭이 0.5 cm 내지 5 cm이고, 길이가 30 cm 내지 120 cm의 기체 등으로 할 수 있다. 특히, 가요성의 기체를 사용하는 경우, 만곡 또는 굴곡 등, 변형시켜서 사용할 수 있기 때문에, 직관형 조명의 폭, 길이 보다도, 몇 mm 내지 몇 cm 정도가 큰 것을 사용할 수 있다.
또한, 가요성의 기체의 경우에는, 이러한 긴 형상의 기체(기판)를 복수개분 맞추어 롤투롤 방식으로 제조할 수 있다. 이 경우, 기체에 스프로켓 홀을 가져도 된다.
복수의 배선부는 외부 전원을 접속 가능하게 하는 도전 부재이며, 기체의 일면 상에 배치되고, 발광 소자에 직접 또는 간접적으로 접속된다. 배선부는 예를 들어 구리 및 알루미늄 등의 금속 또는 합금의 단층 또는 적층 구조의 도전성 박막에 의해 형성할 수 있다. 배선부는 기체의 일면 상 뿐만 아니라, 기체의 종류에 따라서는, 그 내부 또는 다른 면에 배치되어 있어도 된다.
배선부의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니라, 상기 분야에서 통상 사용되는 기판이 구비하는 배선부의 두께를 적용할 수 있다. 예를 들어, 수 ㎛ 내지 몇 mm 정도를 들 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 가요성을 갖는 기체를 사용하는 경우에는, 배선부는 그 가요성을 손상시키지 않는 두께인 것이 바람직하고, 예를 들어 8 ㎛ 내지 150 ㎛ 정도의 두께로 할 수 있다.
복수의 배선부의 형상(패턴)은 특별히 한정되는 것은 아니라, 통상, 발광 소자를 탑재하는 기판 등에 있어서의 배선의 형상 또는 패턴과 마찬가지 또는 준하는 형상 등을 들 수 있고, 또한 방열성 및/또는 강도 등을 고려하여 그 형상을 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 크랭크 형상, 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원, 타원 등의 각이 없는 형상, 이들 형상에 부분적으로 요철을 갖는 형상 등의 1종 또는 이것들을 조합하여 이용할 수 있다. 또한, 배선부의 코너부는 둥그스름해져 있는 것이 바람직하다.
복수의 배선부는 서로 이격하도록 배치됨과 함께, 발광 소자에 직접 또는 간접적으로 전기적으로 접속되는 배선부(즉, 도전에 기여하는 배선부) 외에, 마찬가지 또는 다른 형상 등이며, 통전에 기여하지 않는 배선부가 배치되어 있어도 된다. 이 통전에 기여하지 않는 배선부는 방열 부재 또는 발광 소자를 적재부로서 기능시킬 수 있다. 예를 들어, 기체가 직사각형인 경우에는, 이 통전에 기여하지 않는 배선부는 길이 방향의 단부까지 연장됨과 함께, 짧은 방향에 있어서, 배선부의 양측에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 배선부에는, 외부 접속용의 단자를 배치해 둘 수 있다. 예를 들어, 커넥터 등을 배치하고, 외부 전원으로부터 발광 소자에 급전할 수 있다.
이러한 배선부는 특히, 가요성을 갖는 기체에 배치되는 경우에는, 그 일부를 기체의 대략 전체에 배치(바람직하게는, 틈새 없이 배치)시킴으로써, 기판이 만곡된 경우 등의 발광 소자 및 제2 수지에의 응력 부하를 경감할 수 있다. 구체적으로는, 긴 형상의 기체를 사용하는 경우, 그 길이 방향에 있어서 길게 배치시키는 것이 바람직하고, 길이 방향의 1/3 내지 1배의 길이로 배치시키는 것이 보다 바람직하다.
도전에 기여할 수 있는 배선부는 플러스측 단자와 마이너스측 단자에 의해 구성되어 있으면 되고, 한 쌍의 단자 각각을 구성하는 배선부의 수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 한 쌍의 단자 각각이 1개의 단자만에 의해 구성되어 있어도 되고, 복수의 단자에 의해 구성되어 있어도 된다.
도전에 기여할 수 있는 배선부는 예를 들어 한 쌍의 외부 배선에 접속되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 외부 배선으로부터 전력이 공급된다. 또한, 한 쌍의 외부 배선은 공지된 커넥터(도시하지 않음) 등에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 배선부는 비교적 대면적으로 다양한 형상을 갖는 배선부를 조합하여 배치함으로써, 발광 장치의 배치 자유도를 높일 수 있다. 예를 들어, 기체가 직사각형인 경우에는, 길이 방향으로 3개씩, 짧은 방향으로 2개씩 배열된 6개의 발광 소자를 1 블록으로 하여 병렬로 접속하고, 길이 방향으로 배열된 12 블록을 한 쌍의 단자로서 기능할 수 있는 배선부에 의해 직렬로 접속하는 것 등이 가능하게 된다. 또한, 기체가 대략 정사각형, 원형 또는 타원 형상이며, 1개의 발광 소자를 통상의 플러스-마이너스 각각의 배선부에 접속한 것이어도 된다.
또한, 배선부는 기체의 일면에 있어서, 가능한 한 넓은 면적으로 설치되는 것에 의해 방열성을 높일 수 있다.
또한, 기체의 1 표면에 있어서, 복수의 배선부는 각각 분리되어 있기 때문에, 그 분리 때문에, 배선부가 설치되어 있지 않은 홈부(즉, 기체가 노출되어 있는 부분)를 갖고 있게 된다. 홈부는 배선부 사이에 배치되는 것으로부터, 그 형상은 배선부의 형상에 대응하고 있고, 예를 들어 크랭크 형상을 들 수 있다. 홈부의 폭은, 배선부의 폭보다 좁은 것, 바꾸어 말하면, 배선부가 넓은 면적으로 설치하는 것이 바람직하고, 예를 들어 0.05 mm 내지 5 mm 정도로 할 수 있다.
또한, 배선부(도전에 기여하는/기여하지 않는 배선부의 양쪽을 포함함)가 기체의 1 표면에 있어서, 전체면에 비교적 대면적으로 배치되어 있는 경우에는, 예를 들어 가요성을 갖는 기체를 사용해도, 그 가요성을 유지하면서, 또한, 적당한 강도를 부가할 수 있고, 가요성 기판의 굴곡에 의한 배선부의 단선, 기판 자체의 파단 등을 유효하게 방지할 수 있다. 구체적으로는, 기체의 면적에 대하여 50％ 이상이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 90％ 이상의 면적으로 배선부를 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
배선부를 피복하는 피복막은, 발광 소자로부터 출사되는 광의 반사막으로서 기능할 수 있는 것이 바람직하다. 이 피복막은, 후술하는 바와 같이, 그 일부에 배선부를 노출되는 개구를 갖고 있으며, 이 개구를 제외하고, 기판의 표면의 대략 전체면을 피복하고 있는 것이 바람직하고, 상술한 배선 간의 홈부도 피복하고 있는 것이 바람직하다.
피복막은, 상술한 바와 같이, 그 일부에 개구를 갖는다. 개구는 발광 소자를 플러스-마이너스의 2개의 배선부에 접속하기 위해서, 배선부를 노출되게 설치되어 있다. 개구의 형상 및 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니라, 발광 소자의 배선부에의 전기적인 접속을 가능하게 하는 최소한의 크기가 바람직하다. 플립 칩 실장하는 경우에는, 1개의 개구부 내에 홈의 일부를 노출시키는 것이 바람직하다.
통상, 발광 장치로서의 출력 및 배광 등에 따라 필요한 발광 소자의 수 및 배치가 조정되고, 그것에 의하여 개구부의 개수 및 위치가 결정된다. 발광 소자의 개수와 같은 개수의 개구부 또는 발광 소자의 개수와 다른 개수의 개구부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자가 20개 필요한 경우, 각 발광 소자를 1개의 개구에 적재시키는 경우에는, 피복막에는 20개의 개구가 배치된다. 또는, 1개의 개구부에 2개의 발광 소자를 적재시킬 경우, 10개의 개구부가 배치된다. 경우에 따라서는, 개구 내에 발광 소자가 적재되어 있지 않아도 되고, 예를 들어 발광 장치를 몇개의 랭크(예를 들어, 출력의 다른 발광 장치)로서 제작하는 경우, 동일한 기판(즉, 피복막에 설치되는 개구부의 수 및 배치가 동일한 것)을 사용하여, 발광 소자가 적재되지 않는 개구부로 함으로써 출력을 상이하게 할 수 있다. 또한, 커넥터등의 발광 소자에 통전시키기 위한 영역에 피복막이 없는 영역(개구)이 배치되어 있어도 된다.
피복막은 발광 소자의 출사광 및 후술하는 파장 변환 부재에 의해 변환된 파장의 광을 반사하는 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는, 예를 들어 페놀 수지, 에폭시 수지, BT 레진, PPA, 실리콘 수지, 우레아 수지 등의 수지를 들 수 있다. 또한, 이들 재료에, 예를 들어 SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO 등의 필러를 함유시켜도 된다.
피복막은, 비교적 얇은 두께로 설치하는 것이 바람직하고, 특히, 피복막보다도 높은 위치에 발광 소자의 상면이 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 두께로 함으로써, 후술하는 제1 수지를 발광 소자의 측면에 배치할 수 있다. 그 결과, 넓은 배광 특성을 얻을 수 있고, 특히 조명에 사용하는 경우 등에 적합하다.
(발광 소자)
발광 소자는, 기판 상의 상술한 피복막의 개구부의 내측에 있어서, 2개의 배선부를 넘어서 또는 1개의 배선부 상에 배치된다. 이러한 배치에 의해, 발광 소자를 플러스-마이너스쌍이 되는 배선부에 전기적으로 접속할 수 있다.
복수의 발광 소자는, 발광 장치로서 필요한 출력 및 배광을 충족하고, 그 개수 및/또는 색조 및/또는 배치가 결정된다. 따라서, 이것에 따라, 상술한 바와 같이, 배선부 및/또는 피복막의 개구부 등의 형상 및 위치 등이 조정된다.
발광 소자는, 반도체 구조와, p측 전극과, n측 전극을 갖는다.
반도체 구조는, 예를 들어 투광성을 갖는 사파이어 기판 상에 순차 적층된 질화갈륨계 반도체로 이루어지는 n형층, 활성층 및 p형층 등에 의해 형성할 수 있다. 단, 질화갈륨계 반도체에 한하지 않고, II-VI족, III-V족 반도체 중의 어느 것을 사용해도 된다.
n측 전극 및 p측 전극은, 공지된 전극 재료의 단층막 또는 적층막에 의해 형성할 수 있다.
발광 소자는 기판 상에 플립 칩 실장되어 있어도 되고, 페이스 업 실장되어 있어도 된다.
플립 칩 실장될 경우에는, 발광 소자의 p측 전극 및 n측 전극은, 한 쌍의 접합 부재를 통하여 한 쌍의 배선부에 각각 접속된다. 접합 부재로서는, Sn-Ag-Cu계, Sn-Cu계, Au-Sn계 등의 땜납, Au 등의 금속의 범프 등을 사용할 수 있다.
페이스 업 실장될 경우에는, 발광 소자는, 수지 등의 절연성 접합 부재, 상술한 도전성의 접합 부재에 의해 기체상(배선부 상)에 고정되어, 와이어에 의해 배선부에 전기적으로 접속된다. 발광 소자의 기판이 도전성인 경우에는, 상술한 접합 부재에 의해 전기적으로 접속된다.
발광 장치의 기판의 1 표면에는, 발광 소자 뿐만 아니라, 제너 다이오드 등의 보호 소자 또는 관련 부품이 배치되어 있어도 된다. 이러한 보호 소자 및 관련 부품은, 발광 소자가 적재된 개구 내에 함께 배치해도 되고, 그 이외에 별도 개구를 설치하고, 그 개구 내에 배치해도 된다. 단, 발광 소자로부터의 광을 흡수하지 않는 위치에 배치하는 것이 바람직하고, 발광 소자와 동일수의 보호 소자는 필요하지 않기 때문에, 예를 들어 복수개의 발광 소자가 직렬 접속된 배선부에 1개의 보호 소자를 적재시키고, 그 때에, 발광 소자의 배치에 관계없이 커넥터 부근에 적재시키는 등, 임의의 위치에 적재시키는 것이 바람직하다.
(제1 수지)
발광 소자의 주위에는 제1 수지가 배치되어 있다. 이 제1 수지는 적어도 피복막에 형성된 개구 내에 배치되어 있으면, 피복막의 개구의 외주, 즉, 피복막 상에까지 미쳐서 배치되어 있어도 되고, 배선부의 유무에 관계 없이, 예를 들어 배선부 사이의 홈부 및/또는 발광 소자의 바로 아래에 배치되어 있어도 된다.
제1 수지는 발광 소자의 외측 테두리(측면)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 통상, 발광 소자의 기판 상에의 탑재는, 접합 부재 등을 사용하여 행하는데, 이 접합 부재 및/또는 기체의 일부 표면(예를 들어, 배선부 등) 등은, 제1 수지를 구성하는 재료보다도, 통상, 광에 의한 열화가 발생하기 쉽다. 따라서, 발광 소자의 근방에 있어서, 이 접합 부재 및/또는 기체의 일부 표면 등이 제1 수지에 피복될 경우에는, 발광 소자로부터 출사되는 비교적 강한 광을 접합 부재 및/또는 기체 등에 직접 조사되는 경우가 없어지기 때문에, 발광 장치를 구성하는 부재의 광 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 수지의 발광 소자와 반대측의 단부는, 후술하는 제2 수지의 외측 테두리 내여도 되고, 외측 테두리와 일치해도 되고, 외측 테두리 외여도 되는데, 그 중에서도, 대략 외측 테두리와 일치하거나, 외측 테두리 외에 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 수지와 제2 수지의 접촉 면적을 확보하기 쉬워지기 때문에, 보다 견고하게, 제2 수지를 발광 장치, 특히, 제1 수지에 밀착시킬 수 있다.
바꾸어 말하면, 제1 수지의 크기, 즉, 발광 장치를 광 취출 방향으로부터 본 경우의 평면적은, 발광 소자의 평면적을 제외한 밀봉 수지(제2 수지)의 평면적에 대하여 동등하여도 되고, 커도 되고, 작아도 된다. 특히, 발광 소자의 평면적을 제외한 밀봉 수지의 평면적의 1/5 내지 3배 정도, 1/4 내지 3배 정도가 바람직하고, 1/3 내지 1.5배가 보다 바람직하다. 이와 같이, 제1 수지가 배치되는 평면적이 크면, 후술하는 바와 같이, 제2 수지와의 접촉 면적이 증대하기 때문에, 양자의 밀착성에 의해, 발광 장치의 제2 수지의 밀착성을 보다 한층 견고한 것으로 할 수 있다.
제1 수지는 예를 들어 수 ㎛ 내지 몇백 ㎛ 정도의 범위 내의 막 두께로 배치할 수 있다. 특히, 발광 소자에 접촉하는 부분은, 발광 소자의 측면의 높이에 상당하는 막 두께 이하인 것이 바람직하다. 제1 수지가 개구 내 전체에 배치될 경우에는, 개구의 외측 테두리와 접촉하는 부분은, 개구의 깊이에 상당하는 막 두께 이하인 것이 바람직하다. 특히, 발광 소자로부터, 그 외측(발광 소자의 중심에 대하여 외측)을 향하여 감소하는 두께인 것이 바람직하다.
제1 수지는 예를 들어 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 아크릴 수지 조성물 등, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지, 불소 수지 및 이들 수지를 적어도 1종 이상 포함하는 하이브리드 수지 등을 베이스 중합체로서 함유하는 수지에 의해 형성할 수 있다. 그 중에서도, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 베이스 중합체로서 함유하는 수지가 바람직하다. 여기서, 베이스 중합체란, 제1 수지를 구성하는 재료 중, 가장 함유 중량이 많은 수지를 의미한다. 또한, 제1 수지는 예를 들어 SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO 등의 반사재 및/또는 확산재를 함유시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 효율적으로 광을 반사시킬 수 있다.
제1 수지를 구성하는 재료는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이에 의해, 광의 반사율을 조정할 수 있고, 또한, 수지의 선팽창 계수를 조정하는 것이 가능하게 된다.
(제2 수지)
제2 수지는 기판 상에 있어서, 발광 소자를 밀봉(피복)한다. 발광 소자로부터의 광에 대하여 투광성이고, 또한, 내광성 및 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 이 제2 수지는 상술한 피복막의 개구의 모두를 피복하도록 배치되어도 되고, 일부를 피복하지 않도록 배치되어 있어도 된다. 여기에서의 투광성이란, 발광 소자의 출사광의 60％ 정도 이상을 투과하는 성질, 바람직하게는 70％ 이상 또는 80％ 이상의 광을 투과하는 성질을 의미한다.
제2 수지는 구체적으로는, 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 아크릴 수지 조성물 등, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지, 불소 수지 및 이들 수지를 적어도 1종 이상 포함하는 하이브리드 수지 등의 수지에 의해 형성할 수 있다.
특히, 제2 수지는 상술한 제1 수지와 동일 중합체, 특히, 제1 수지를 구성하는 베이스 중합체와 동일한 중합체를 포함하여 형성되는 것이 바람직하고, 제1 수지의 페이스 중합체와 동일한 중합체를 베이스 중합체로서 포함하여 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 제2 수지가 제1 수지와 접촉하는 부위에 있어서, 양자의 적합성, 융화성 및 상용성이 양호하기 때문에, 제1 수지와의 밀착성을 보다 한층 확보할 수 있고, 제2 수지의 발광 장치에 있어서의 견고한 밀착성을 실현할 수 있다.
제2 수지는 발광 소자로부터 출사되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하는 형광체 등의 파장 변환 부재를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 파장 변환 부재로서는, 예를 들어 산화물계, 황화물계, 질화물계의 형광체 등을 들 수 있다. 예를 들어, 발광 소자로서 청색 발광하는 질화갈륨계 발광 소자를 사용하는 경우, 청색광을 흡수하여 황색 내지 녹색계 발광하는 YAG계, LAG계, 녹색 발광하는 SiAlON계, 적색 발광하는 SCASN, CASN계의 형광체를 단독으로 또는 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 액정 디스플레이, 텔레비전의 백라이트 등의 표시 장치에 사용하는 발광 장치에서는, SiAlON계 형광체와 SCASN 형광체를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 조명 용도로서는, YAG계 또는 LAG계의 형광체와 SCASN 또는 CASN 형광체를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 수지는 광 산란재(황산바륨, 산화티타늄, 산화 알루미늄, 산화 규소 등)를 함유하고 있어도 된다.
제2 수지의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 발광 소자로부터 출사되는 광의 배광성 및 지향성을 고려하여, 오목 렌즈, 볼록 렌즈로 하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 반구 형상의 볼록 렌즈로 하는 것이 가장 바람직하다.
제2 수지의 크기는, 특별히 한정되지 않고 발광 장치의 휘도, 지향성 등을 고려하여 적절히 조정할 수 있다. 특히, 제2 수지는 제1 수지와의 접촉 면적을 보다 넓게 확보할 수 있는 크기로 하는 것이 바람직한데, 기판으로서 가요성 기판을 사용하는 경우에는, 가요성 기판의 가요성을 손상시키지 않을 정도의 크기인 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 소자의 모두를 피복할 수 있는 크기 이상을 들 수 있다. 또한, 발광 소자의 1변의 길이의 10배 정도 이하를 들 수 있고, 2배 정도의 직경 또는 길이 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1변(직경) 1 mm 내지 4 mm 정도를 들 수 있다.
제2 수지는 그 외측 테두리가 피복막 상에 배치되어 있어도 되는, 피복막의 상방이며, 또한 제1 수지 상에 배치되어도 되고, 피복막의 개구 내에서 제1 수지 상에 배치되어 있어도 된다.
이하에, 본 발명의 발광 장치에 대해서의 구체적인 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(실시 형태 1)
이 실시 형태 1의 발광 장치(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 기판(10)과, 기판(10)의 표면에 배치된 발광 소자(30)와, 발광 소자(30)의 주위에 배치된 제1 수지(40)와, 기판(10) 상이며 발광 소자(30)를 피복하는 제2 수지(20)를 갖는다.
기판(10)은 폴리이미드(막 두께 25 ㎛ 정도)로 이루어지는 가요성을 갖는 기체(11)와, 그 한 면에 설치되고, 홈부(14)에 의해 분리된 배선부(12)(막 두께 35 ㎛ 정도)와, 그 위에 피복된 절연성을 갖는 피복막(15)(막 두께 15 ㎛ 정도, 산화티타늄 함유 실리콘계 수지로 이루어짐)의 적층 구조에 의해 형성되어 있다.
기판(10)은 발광 소자(30)와의 전기적인 접속을 위해서, 그 일부 영역에서, 배선부(12) 사이의 홈부(14)와, 배선부(12)를 개구(15a)에 의해 피복막(15)으로부터 노출시키고 있다.
배선부(12) 중, 한 쌍의 배선부가 외부 단자와 접속된다(도시하지 않음).
발광 소자(30)는 반도체 구조와, p측 전극과, n측 전극을 갖는다(도시하지 않음). 반도체 구조는, 일부 영역에서, p형 반도체층 및 발광층이 제거되어서, n형 반도체층이 노출되어 있고, 그 노출면에 n측 전극이 형성되어 있다. p형 반도체층의 상면에는 p측 전극이 형성되어 있다. 따라서, n측 전극과 p측 전극은, 반도체 구조에 대하여 동일한 면측에 형성되어 있는 것이 된다.
이러한 발광 소자(30)는 기판(10)의 피복막(15)으로부터 노출된 한 쌍의 배선부(12)에, n측 전극 및 p측 전극이 배치된 면을 아래로 향하게 하고, 접합 부재(35)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 접합 부재(35)는 통상, 발광 소자(30)의 테두리로부터, 그 외주에 밀려나와서 배치되어 있다.
기판(10) 표면의 발광 소자(30)가 배치된 영역의 주위에는, 제1 수지(40)가 배치되어 있다. 제1 수지(40)는 예를 들어 산화티타늄이 30 중량％ 정도 함유된 실리콘 수지에 의해 형성되어 있다.
이 제1 수지(40)는 발광 소자(30)의 외측 테두리, 또한 접합 부재(35) 상에서, 발광 소자의 외주이며, 피복막(15)의 개구 내의 전부 및 피복막(15) 상에 달하여 배치하고 있다. 제1 수지(40)의 두께는, 발광 소자(30)측에 있어서는, 발광 소자(30)의 높이와 대략 동일한 두께이며, 접합 부재(35) 상에 있어서는 서서히 얇아지고, 피복막(15) 상에 있어서, 10 ㎛ 정도의 두께로 되어 있다.
또한, 제1 수지(40)의 발광 소자(30) 측단부로부터 그 반대측의 단부까지의 길이는 1 mm 정도이다.
이와 같이, 제1 수지(40)가 발광 소자(30)의 외주에 있어서 비교적 대면적으로 배치될 경우에는, 통상, 접합 부재(35), 배선부(12) 등과의 밀착성이 양호하지 않은 제2 수지(20)를 보다 밀착성이 양호한 제1 수지(40)와 보다 대면적으로 접촉시킬 수 있기 때문에, 제2 수지(20)를 기판(10)에 대하여 견고하게 밀착시킬 수 있다.
또한, 제1 수지(40)는 접합 부재(35), 배선부(12)보다도, 반사율이 높기 때문에, 보다 한층 효율적으로 발광 소자로부터의 광 취출을 행할 수 있다.
발광 소자(30)가 탑재된 기판(10) 상이며, 발광 소자(30), 그 주위에 배치된 제1 수지(40), 이 제1 수지(40) 직하(直下)로부터 발광 소자(30)의 외측에 배치된 피복막(15)의 위에 제2 수지(20)가 형성되어 있다. 제2 수지(20)는 예를 들어 형광체(LAG·SCASN)가 10 중량％ 정도 함유된 실리콘 수지에 의해 형성되어 있다. 즉, 제2 수지(20)는 제1 수지를 구성하는 중합체와 동종의 중합체를 포함한다.
제2 수지(20)의 외측 테두리 a는, 기판(10)의 피복막(15) 상에 배치되어 있다. 제2 수지(20)는 포팅 등에 의해 반원구상으로 성형되어 있다.
제2 수지(20)의 직경은, 예를 들어 3.5 mm 정도이다.
이와 같이, 제2 수지(20)가 제1 수지(40)와 동일한 베이스 중합체를 함유하여 배치되기 때문에, 양자의 밀착성을 확보할 수 있다.
특히, 이 발광 장치(100)에서는, 제1 수지(40)의 전체 표면 및 피복막(15) 상에 배치되어 있는 부분의 전체 측면에 있어서, 제1 수지(40)와 제2 수지(20)가 접촉하기 때문에, 보다 한층 양자의 접촉 면적을 확보할 수 있고, 또한, 동일한 베이스 중합체를 함유하여 배치되어 있기 때문에, 양자의 적합성, 융화성 및 상용성이 양호하기 때문에, 밀착성을 보다 견고한 것으로 할 수 있다.
또한, 접합 부재(35) 및 배선부(12)의 표면 및 이것들의 계면, 배선부(12)와 반사막(15)의 계면을 제1 수지(40)에 의해 피복할 수 있기 때문에, 이들의 부위의 광 열화, 광 열화에 의한 박리 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
(실시 형태 2)
이 실시 형태 2의 발광 장치(200)는 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 수지(20)의 외측 테두리가 기판(10)의 피복막(15) 상에 미치는 제1 수지(40)의 단부로부터 발광 소자(30)의 중심측에 배치되도록 제2 수지(20)의 직경을 작게 하는 이외에, 발광 소자(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
즉, 이 발광 장치(200)의 제2 수지(20)의 외측 테두리 b는, 제1 수지(40)를 개재하여 피복막(15)의 상방에 배치되어 있다.
제2 수지(20)의 직경은 예를 들어 2 mm 정도이다.
이 발광 장치(200)에 있어서도, 실시 형태 1의 발광 장치(100)와 마찬가지의 효과를 갖는다.
(실시 형태 3)
이 실시 형태 3의 발광 장치(300)는 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 수지(41)가 피복막(15)의 개구 내에만 배치되어 있는 이외에, 발광 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
또한, 이 발광 장치(300)의 제2 수지(20)의 외측 테두리 c는, 기판(10)의 피복막(15) 상에 배치되어 있다.
이 발광 장치(300)에 있어서도, 실시 형태 1의 발광 장치(100)와 마찬가지의 효과를 갖는다.
특히, 피복막(15)에 형성되는 개구를 보다 크게 함으로써, 제1 수지(41)가 피복막(15) 상에 미치고 있지 않아도, 제2 수지(20)의 제1 수지(41)에 대한 접촉 면적을 보다 크게 확보할 수 있기 때문에, 양자의 밀착성으로부터, 제2 수지(20)의 기판(10)에의 밀착성을 확보하는 것이 가능하게 된다.
(실시 형태 4)
이 실시 형태 4의 발광 장치(400)는 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 수지(20)의 외측 테두리가 기판(10)의 피복막(15) 상에 미치는 제1 수지(41)의 단부로부터 발광 소자(30)의 중심측에 배치되도록 제2 수지(20)의 직경을 작게 하는 이외에, 발광 소자(300)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
즉, 이 발광 장치(400)의 제2 수지(40)의 외측 테두리 d는, 제1 수지(41)를 개재하여 피복막(15)의 상방에 배치되어 있다.
제2 수지(20)의 직경은, 예를 들어 2 mm 정도이다.
이 발광 장치(200)에 있어서도, 실시 형태 3의 발광 장치(300)와 마찬가지의 효과를 갖는다.
(실시 형태 5)
이 실시 형태 5의 발광 장치(500)는 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 발광 소자(30)가 페이스 업 실장되어 있고, 발광 소자(30)의 n측 전극 및 p측 전극(도시하지 않음)이 각각, 와이어(16)에 의해 배선부(12)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 와이어(16)의 일부가 제1 수지(41)에 피복되어 있는 이외에는, 발광 소자(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
이 발광 장치(500)에 있어서도, 실시 형태 1의 발광 장치(100)와 마찬가지의 효과를 갖는다.
또한, 와이어(16)와 배선부(12)의 접속 부위를 제1 수지(40)에 의해 피복할 수 있기 때문에, 이들 부위의 광 열화, 광 열화에 의한 박리, 단선 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 조명용 광원, 각종 인디케이터용 광원, 차량 탑재용 광원, 디스플레이용 광원, 액정의 백라이트용 광원, 센서용 광원, 신호기, 차량 탑재 부품, 간판용 채널 레터 등, 다양한 광원에 사용할 수 있다.
100, 200, 300, 400, 500: 발광 장치
10: 기판
11: 기체
12, 13: 배선부
14: 홈부
15a: 개구
15: 피복막
16: 와이어
20: 제2 수지
30: 발광 소자
35: 접합 부재
40, 41: 제1 수지

Claims (7)

  1. 기체(基體)와, 상기 기체의 제1 면에 설치된 복수의 배선부와, 상기 배선부를 피복하고, 그 일부에 개구를 갖는 피복막을 구비한 기판,
    상기 피복막의 개구 내의 기판 상에 배치되고, 상기 피복막보다도 높은 위치에 상면을 갖는 발광 소자,
    적어도 상기 피복막의 개구 내이며, 상기 발광 소자의 주위에 배치된 제1 수지, 및
    상기 기판과 상기 발광 소자를 밀봉하는 제2 수지를 구비하며,
    상기 제2 수지가, 상기 제1 수지에 접촉하여 배치되고, 볼록 형상이며, 상기 제2 수지의 외측 테두리가, 피복막 상에 접하여 배치되고, 상기 피복막 상방(上方)이며 또한 상기 제1 수지 상에 배치되어 있고,
    상기 기판의 하부면은 절연 표면이고,
    상기 제1 면과 반대 쪽인 상기 기체의 제2 면은 상기 발광 소자의 바로 아래 영역에서 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 기체(基體)와, 상기 기체의 제1 면에 설치된 복수의 배선부와, 상기 배선부를 피복하고, 그 일부에 개구를 갖는 피복막을 구비한 기판,
    상기 피복막의 개구 내의 기판 상에 배치되고, 상기 피복막보다도 높은 위치에 상면을 갖는 발광 소자,
    적어도 상기 피복막의 개구 내이며, 상기 발광 소자의 주위에 배치된 제1 수지, 및
    상기 기판과 상기 발광 소자를 밀봉하는 제2 수지를 구비하며,
    상기 제2 수지가, 상기 제1 수지에 접촉하여 배치되고, 볼록 형상이며, 상기 제2 수지의 외측 테두리가, 상기 피복막의 개구 내에서, 제1 수지 상에 배치되어 있고,
    상기 기판의 하부면은 절연 표면이고,
    상기 제1 면과 반대 쪽인 상기 기체의 제2 면은 상기 발광 소자의 바로 아래 영역에서 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 수지 및 제2 수지는 동일 중합체를 포함하는 발광 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 수지는 상기 피복막의 개구 내 및 상기 피복막 위의 일부에 배치되어 있는 발광 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 수지는 또한 반사재를 포함하는 발광 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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