JP2008085113A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子以外の他の素子が基板に搭載されていても、薄型化を図りつつ、光取り出し効率の低下を防止することができる発光装置を提供する。
【解決手段】配線パターンが形成され、第１基板１１ａおよび第２基板１１ｂとを貼り合わせて形成された絶縁基板１１と、第１基板１１ａ上に搭載された発光素子１２と、第２基板１１ｂに搭載されたツェナーダイオード１３とを備え、第１基板１１ａより第２基板１１ｂを、ツェナーダイオード１３を搭載する分だけ広く形成することで、ツェナーダイオード１３を収納する収納部１１６が形成されている。ツェナーダイオード１３を収納部１１６に収納することで、発光素子１２から側方へ出射した光がツェナーダイオード１３によって阻害されることを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に発光素子と他の素子とが搭載された発光装置に関する。

発光装置は、発光する発光素子の他に、静電気などから発光素子を保護するためにバイパスコンデンサやツェナーダイオードとして機能する素子が設けられることもある。例えば、特許文献１には、パスコンデンサやツェナーダイオードとして機能するサブマウント素子に発光素子を搭載した複合発光素子が記載されている。
特開２００３−６０２４３号公報

しかし、特許文献１に記載された複合発光素子のように発光素子をサブマウント素子に搭載すると高さが高くなってしまうので、発光装置全体の厚みが厚くなり、薄型化の要請に応えることができない。また、発光装置は、高輝度化が求められている中で、発光面積の広い発光素子が開発されており、サブマウント素子には搭載することが困難となっている。従って、サブマント素子のような静電気からの保護を目的とした素子を、発光装置に設ける場合には、発光素子に近接した側方の位置に配置することになる。

しかし、発光素子は、発光面から周囲全体に広がるように発光するので、他の素子を発光素子の側方に配置すると発光素子から側方へ出射される光を阻害してしまい発光装置の光取り出し効率が低下してしまう。

そこで本発明の目的は、発光素子以外の他の素子が基板に搭載されていても、薄型化を図りつつ、光取り出し効率の低下を防止することができる発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、配線パターンが形成された基板と、前記基板上に搭載された発光素子および１以上の他の素子とを備え、前記基板には、前記他の素子の高さ以上の深さを有し、内底面に前記他の素子が収納された収納部が形成されていることを特徴とする。

本発明の発光装置は、発光素子からの光が、収納部に収納された他の素子により阻害されることなく周囲に広がるように出射するので、光取り出し効率の低下を防止することができる。また、他の素子は収納部に収納された状態で基板に搭載されるので、発光装置の厚みに影響を与えることがないので、薄型化を図ることができる。

本願の第１の発明は、配線パターンが形成された基板と、基板上に搭載された発光素子および１以上の他の素子とを備え、基板には、他の素子の高さ以上の深さを有し、内底面に他の素子が収納された収納部が形成されていることを特徴としたものである。

本発明の発光装置には、基板上に発光素子と１以上の他の素子が搭載されている。この基板には、他の素子の高さ以上の深さを有し、内底面に他の素子が収納される収納部が形成されている。従って、発光素子からの光は、この収納部に収納された他の素子により阻害されることなく周囲に広がるように出射するので、光取り出し効率の低下を防止することができる。また、他の素子は収納部に収納された状態で基板に搭載されるので、発光装置の厚みに影響を与えることがないので、薄型化を図ることができる。

本願の第２の発明は、発光素子からの光により励起されて波長変換する蛍光体を含有した樹脂で、発光素子と１以上の他の素子とを封止した樹脂封止部が設けられ、発光素子は、基板の中央部に配置され、樹脂封止部は、発光素子の発光面と対向する面までの間が等距離となるように形成されていることを特徴としたものである。

樹脂封止部が蛍光体を含有していることで、発光装置の光は、発光素子からの光により励起されて波長変換された光と、発光素子からのそのままの光とが混色したものとなる。この樹脂封止部を、発光素子の発光面と対向する面までの間が等距離となるように形成することで、樹脂封止部を通過する距離を等距離とすることができる。従って、通過することで波長変換される光の度合いが樹脂封止部の各面で同じになるので、色むらの発生を防止することができる。

本願の第３の発明は、収納部の深さは、他の素子の高さとほぼ同じ高さとしたことを特徴としたものである。

収納部の深さを他の素子の高さとほぼ同じ高さとすることで、収納部に収納された他の素子の上面は発光素子を搭載した基板の搭載面とほぼ同じ位置となる。従って、発光素子から側方へ出射された光を、効率よく他の素子の上面に反射させることができる。

本願の第４の発明は、収納部に収納された他の素子の上面に、発光素子からの光を反射する反射部が形成されていることを特徴としたものである。

他の素子の上面に反射部を設けることで、更に発光素子からの光を効率よく反射させることができるので、光取り出し効率を向上させることができる。

本願の第５の発明は、他の素子は、発光素子のアノードおよびカソードのそれぞれに接続され、発光素子への静電気をバイパスする機能を備えていることを特徴としたものである。

他の素子を発光素子への静電気をバイパスさせる機能を備えたものとすることで、本発明の発光装置を輸送しているときや、実装基板に実装しているときなどに、静電気が発光素子に印加されても保護することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す断面図である。図２は、図１に示す発光装置の平面図である。

図１および図２に示すように、発光装置１０は、絶縁基板１１に、発光素子１２と、発光素子１２以外に、他の素子としてツェナーダイオード１３とが搭載され、樹脂封止部１４により封止されている。

絶縁基板１１は、白色のアルミナセラミック基板で、平面視して矩形状に形成されている。絶縁基板１１には、発光素子１２およびツェナーダイオード１３を導通搭載する配線パターン１１０が、発光素子１２を搭載している搭載面側に形成されている。この配線パターン１１０は、発光素子１２のアノードとバイパスコンデンサの一方の電極とを接続する第１配線パターン１１１と、カソードとツェナーダイオード１３の他方の電極とを接続する第２配線パターン１１２とを有している。この第１配線パターン１１１と第２配線パターン１１２は、絶縁基板１１の裏面側に形成された第１電極１１３と第２電極１１４とスルーホール電極１１５を介して接続されている。

絶縁基板１１には、発光素子１２が搭載された搭載面より一段低く、ツェナーダイオード１３を搭載する収納部１１６が形成されている。この収納部１１６は、発光素子１２を搭載する搭載面を有する第１基板１１ａと、第１基板１１ａよりツェナーダイオード１３を搭載する搭載面の領域だけ第１基板１１ａより広く形成された第２基板１１ｂとを貼り合わせることで形成されている。第１基板１１ａは、その厚みがツェナーダイオード１３の高さとほぼ同じに形成されている。つまり収納部１１６の深さが、ツェナーダイオード１３の高さとほぼ同じとなっている。ほぼ同じとは、ツェナーダイオード１３の高さと第１基板１１ａの厚みとが、製造誤差程度の違いを有していても含まれる。すなわちツェナーダイオード１３の高さと第１基板１１ａの厚みとを意図的に異なるサイズとした場合以外は含まれる。

本実施の形態１に係る絶縁基板１１は、収納部１１６を、大きさの異なる第１基板１１ａと第２基板１１ｂとを貼り合わせることで形成しているが、１枚の絶縁基板を切削することで形成するようにしてもよい。その場合には、第２基板１１ｂの大きさで、第１基板１１ａと第２基板１１ｂとの合計の厚みを有する基板を準備して、第１基板１１ａの厚み分を削り取ることで可能である。また、また収納部１１６は、絶縁基板１１の一方の端部に寄せるように形成されているが、第１絶縁基板をくり抜いた状態で第２基板と貼り合わせたり、１枚の絶縁基板にザグリ加工を施したりすることで、収納部として周壁面部を有する凹部とすることも可能である。

発光素子１２は、青色発光素子であり、サファイア基板に化合物半導体層であるｎ層、発光層、およびｐ層が積層され、ｎ層にはｎ電極が、ｐ層にはｐ電極がそれぞれボンディング電極として設けられている。この発光素子１２は、第１配線パターン１１１と第２配線パターン１１２とにバンプ１２０を介して接続されている。

ツェナーダイオード１３は、第１配線パターン１１１と第２配線パターン１１２とにバンプ１３１を介して接続されている。ツェナーダイオード１３は、表面が金属光沢を有する材質のものを採用したり、表面に反射率の高い液体を塗布して硬化させたり、反射率の高いシートを貼り付けたりして、反射部として機能させるのが望ましい。

樹脂封止部１４は、例えばエポキシ系樹脂を用いることができ、蛍光体（図示せず）を含有している。蛍光体は、発光素子１２からの光を波長変換して補色となる色を発光するものである。本実施の形態１では、発光素子１２として青色に発光するものを採用しており、蛍光体としては黄色に波長変換するものを採用しているので、樹脂封止部１４の表面は、発光素子１２からの青色と波長変換されたと黄色とが混色して白色となる。

以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る発光装置１０の使用状態について図１および図２に基づいて説明する。

まず、第１電極１１３にプラス、第２電極１１４にマイナスの電圧を印加する。第１電極１１３および第２電極１１４に電圧を印加することで、スルーホール電極１１５および第１配線パターン１１１、第２配線パターン１１２を介して発光素子１２に電流が流れる。発光素子１２から出射された青色の光は、樹脂封止部１４の蛍光体を励起する光と、そのまま通過する光とが混色して白色となる。そして、発光素子１２の側方からの光は、絶縁基板１１を白色のアルミナセラミック基板としているので、効率よく反射させることができる。また、収納部１１６に収納されたツェナーダイオード１３の上方を通過した光は、樹脂封止部１４の側面から出射される。従って、絶縁基板１１に発光素子１２以外のツェナーダイオード１３が搭載されていても、発光素子１２の側方からの光を阻害することがないので、光取り出し効率の低下を防止することができる。

また、ツェナーダイオード１３は、発光素子１２を、ツェナーダイオード１３の上面に搭載していないので、第１基板１１ａから樹脂封止部１４の上面までの厚みを薄くできる。従って、絶縁基板１１に発光素子１２以外のツェナーダイオード１３が搭載されていても、発光装置１０全体の厚みを薄くできるので、薄型化を向上させることができる。

なお収納部１１６の深さは、ツェナーダイオード１３の高さより深ければ、収納部１１６にツェナーダイオード１３を収納することで、発光素子１２の側方からの光を阻害することはない。しかし、ツェナーダイオード１３の高さより深くすると、発光素子１２の側方からの光がツェナーダイオード１３の上面全部に到達し難くなるので、ツェナーダイオード１３の上面による反射量が減少し、光取り出し効率が低下する。従って、収納部１１６の深さをツェナーダイオード１３の高さと同じとするのが望ましい。すなわち、第１基板１１ａの厚みをツェナーダイオード１３の高さと同じとするのが望ましい。

また、ツェナーダイオード１３は、発光素子１２と並列に接続されているので、静電気のような急峻に立ち上がるノイズをバイパスさせることができる。従って、静電気から発光素子１２を保護することができる。更にツェナーダイオード１３は、その表面が反射部として機能するので、発光素子１２の側方から出射される光を効率よく反射させることができる。

本実施の形態では、発光素子１２を保護するための素子としてツェナーダイオード１３を接続しているが、バイパスコンデンサとしてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光装置を図３および図４に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す断面図である。図４は、図３に示す発光装置の平面図である。なお図３および図４においては、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図３および図４に示すように、本発明の実施の形態２に係る発光装置２０は、発光素子１２を絶縁基板２１の中央部に配置したものである。そして樹脂封止部２２は、実施の形態１の樹脂封止部１４と同様に蛍光体を含有した樹脂で形成され、平面視して絶縁基板２１と同じ正方形状に形成されている。つまり、発光素子１２が絶縁基板２１の中央部に配置されていることで、発光素子１２の４つの側面１２１〜１２４とそれぞれ対向する樹脂封止部２２の４つの側面２２１〜２２４との間の距離を、等距離としている。また、発光素子１２の上面１２５とこの上面１２５と対向する樹脂封止部２２の上面２２５との間の距離も、等距離としている。

そして、この絶縁基板２１は、実施の形態１と同様に、発光素子１２を搭載する搭載面を有し、ツェナーダイオード１３の高さと同じ厚みを有する第１基板２１ａと、第１基板２１ａよりツェナーダイオード１３を搭載する搭載面の領域だけ第１基板２１ａより広く形成された第２基板２１ｂとを貼り合わせることで形成されている。このように第１基板２１ａを第２基板２１ｂに貼り合わせることで、発光素子１２が搭載された搭載面より一段低いツェナーダイオード１３を収納する収納部２１２が形成されている。従って、この発光装置２０にツェナーダイオード１３を設けていても収納部２１２に収納されているので発光素子１２の側方からの光を阻害することがない。また、収納部２１２の深さを、ツェナーダイオード１３の高さと同じとしているので、発光素子１２の側方からの光がツェナーダイオード１３の上面に反射して、樹脂封止部２２の側面２２３から効率よく出射させることができる。

次に、発光装置２０の製造方法を、更に図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。なお図５においては、正面視しているため発光素子１２が１列のみの配置に図示されているが、奥行き方向にも発光素子１２が配置されていることで、マトリックス状に配列されている。

図３から図５に示すように、この発光装置２０を作製するときには、まず第２基板２１ｂとなる基板材２３に、縦列および横列に第１基板２１ａを配置して貼り合わせる。次にスルーホール電極１１５、第１配線パターン１１１、第２配線パターン１１２、第１電極１１３、第２電極１１４を所定の位置に形成する。次に、発光素子１２およびツェナーダイオード１３をそれぞれ配置する。そして金型で型締めして樹脂封止部２２となる樹脂層２４を形成する。この樹脂層２４の厚みは、発光素子１２の側面１２１〜１２４と、後に個片としたときの樹脂封止部２２の側面２２１〜２２４との間の距離が、等距離となるよう形成する。この樹脂層２４は、スクリーン印刷法で形成することもできる。

そして、ダイサーで基板材２３を切断線Ｃごとに切断して個片とすることで、図３および図４に示す発光装置２０とする。

ここで、等距離とは、図５に示す樹脂層２４を形成する際の誤差、および切断線Ｃでダイシングするときの誤差程度の違いは含まれる。つまり、意図的に発光素子１２の各発光面（側面１２１〜１２４および上面１２５）から、その各面と対向する樹脂封止部２２の各面（側面２２１〜２２４および上面２２５）とを異なる距離としている以外は含まれる。

このように発光装置２０を作製することで、樹脂封止部２２を平面視して絶縁基板２１と同じ正方形状に形成するだけでなく、絶縁基板２１に対して樹脂封止部２２の側面２２１〜２２４を垂直面とすることができる。

つまり、発光素子１２の各発光面（側面１２１〜１２４および上面１２５）と、その各面と対向する樹脂封止部２２の各面（側面２２１〜２２４および上面２２５）とが平行となるので、その間の距離が等距離となる。従って、発光素子１２の各面から樹脂封止部２２の各面へ、光が直接到達する距離が等しくなるので、通過することで蛍光体により波長変換される光の度合いを同じにすることができる。

収納部２１２の深さをツェナーダイオード１３の高さと同じとしているので、ツェナーダイオード１３の上面の位置と第１基板２１ａの搭載面との位置とが同じ高さである。従って、発光素子１２の側面１２３を除く側面１２１、１２２、１２４から第１基板２１ａに一旦反射して樹脂封止部２２の側面２２３を除く側面２２１、２２２、２２４へ到達する光と、発光素子１２の側面１２３からツェナーダイオード１３の上面に反射して樹脂封止部２２の側面２２３へ到達する光とが、それぞれ進行することで蛍光体により波長変換される度合いを、それぞれ同じとすることができる。

よって、樹脂封止部２２の各面（側面２２１〜２２４および上面２２５）から出射される光の色むらを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、発光装置１０，２０は、他の素子として発光素子１２を静電気から保護するツェナーダイオード１３を搭載しているが、ツェナーダイオードとしてもよいし、電流を制限する抵抗としてもよし、他の機能を有する制御ＩＣ（Integrated Circuit）としてもよい。

また、他の素子として複数搭載されていても、収納部に収納されていれば光の進行を阻害しないので問題はない。更に発光素子も複数搭載されていても、他の素子を収納部に収納することで、同様の効果を得ることができる。

本発明は、発光素子以外の他の素子が基板に搭載されていても、薄型化を図りつつ、光取り出し効率の低下を防止することができるので、基板上に発光素子と他の素子とが搭載された発光装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す断面図 図１に示す発光装置の平面図 本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す断面図 図３に示す発光装置の平面図 本発明の実施の形態２に係る発光装置の製造方法を示す図

符号の説明

１０ 発光装置
１１ 絶縁基板
１１ａ 第１基板
１１ｂ 第２基板
１１０ 配線パターン
１１１ 第１配線パターン
１１２ 第２配線パターン
１１３ 第１電極
１１４ 第２電極
１１５ スルーホール電極
１１６ 収納部
１２ 発光素子
１２０ バンプ
１２１〜１２４ 側面
１２５ 上面
１３ ツェナーダイオード
１３１ バンプ
１４ 樹脂封止部
２０ 発光装置
２１ 絶縁基板
２１ａ 第１基板
２１ｂ 第２基板
２１２ 収納部
２２ 樹脂封止部
２２１〜２２４ 側面
２２５ 上面
２３ 基板材
２４ 樹脂層

Claims (5)

1. 配線パターンが形成された基板と、
   前記基板上に搭載された発光素子および１以上の他の素子とを備え、
   前記基板には、前記他の素子の高さ以上の深さを有し、内底面に前記他の素子が収納された収納部が形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子からの光により励起されて波長変換する蛍光体を含有した樹脂で、前記発光素子と前記１以上の他の素子とを封止した樹脂封止部が設けられ、
   前記樹脂封止部は、前記発光素子の発光面と対向する面までの間が等距離となるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記収納部の深さは、前記他の素子の高さとほぼ同じ高さとしたことを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記収納部に収納された前記他の素子の上面に、前記発光素子からの光を反射する反射部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の発光装置。
5. 前記他の素子は、前記発光素子のアノードおよびカソードのそれぞれに接続され、前記発光素子への静電気をバイパスさせる機能を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の発光装置。

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