JP5768435B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
また、このような構成によれば、正極および負極の配線部を円形状の実装領域の周囲に沿って形成し、かつ、その一端部を隣り合わせて形成することで、複数の発光素子を基板上における円形状の実装領域に配置した場合であっても、保護素子を適切な位置に配置することができる。従って、正負両電極間の電圧がツェナー電圧以上となることを防止することができ、過大な電圧が印加されることによる発光素子の素子破壊や性能劣化の発生を適切に防止することができる。
なお、前記した発光装置は、前記正極または前記負極の1つの電極に対し、前記1つの電極の一部は前記光反射樹脂によって覆われていなく、前記正極または前記負極のうちのいずれか一方の電極の前記配線部の少なくとも一部は前記光反射樹脂に覆われており、平面視で、前記光反射樹脂によって覆われていない前記1つの電極の前記一部は、前記光反射樹脂によって覆われた前記1つの電極の前記配線部の前記一部より前記実装領域から離れている構成としても構わない。
なお、前記した発光装置は、前記正極および負極のそれぞれの前記パッド部と前記配線部とは同一材料で一体的に形成されている構成としても構わない。
第1実施形態に係る発光装置100について、図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、まず発光装置100の全体構成について説明した後に、各構成について説明する。なお、説明の便宜上、図2における光反射樹脂6は、外形のみを線で示し、透過させた状態で図示している。他の実施形態で説明する図5〜図9についても、同様に透過させた状態で図示している。
発光装置100は、LED電球等の照明器具、表示装置、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源等に利用される装置である。発光装置100は、図1、図2および図4に示すように、基板1と、基板1の実装領域1aに複数配置された発光素子2と、基板1上に形成された正極3および負極4と、正極3に配置された保護素子5と、発光素子2や保護素子5等の電子部品と、正極3や負極4等を接続するワイヤWと、基板1上に形成された光反射樹脂6と、を主な構成として備えている。また、発光装置100は、ここでは光反射樹脂6内に封止部材7が充填された構成としている。
基板1は、発光素子2や保護素子5等の電子部品を配置するためのものである。基板1は、図1および図2に示すように、矩形平板状に形成されている。また、基板1上には、図2に示すように複数の発光素子2を配置するための実装領域1aが区画されている。なお、基板1のサイズは特に限定されず、発光素子2の数や配列間隔等、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
実装領域1aは、複数の発光素子2を配置するための領域である。実装領域1aは、図2に示すように、基板1の中央の領域に区画されている。実装領域1aは、互いに対向する辺を有する所定形状で形成されており、より具体的には、図2に示すように、角部を丸めた略矩形状に形成されている。なお、実装領域1aのサイズは特に限定されず、発光素子2の数や配列間隔等、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
発光素子2は、電圧を印加することで自発光する半導体素子である。発光素子2は、図2に示すように、基板1の実装領域1aに複数配置され、当該複数の発光素子2が一体となって発光装置100の発光部20を構成している。なお、発光素子2は、図示しない接合部材によって実装領域1aに接合されており、その接合方法としては、例えば接合部材として樹脂や半田ペーストを用いる接合方法を用いることができる。なお、図示された発光部20は単に発光素子2を載置させる領域を示すものであり、発光部20における発光とは、発光素子2から出される光であることはいうまでもない。
正極3および負極4は、基板1上の複数の発光素子2や保護素子5等の電子部品と、図示しない外部電源とを電気的に接続し、これらの電子部品に対して外部電源からの電圧を印加するためのものである。すなわち、正極3および負極4は、外部から通電させるための電極、またはその一部としての役割を担うものである。
保護素子5は、複数の発光素子2からなる発光部20を、過大な電圧印加による素子破壊や性能劣化から保護するための素子である。保護素子5は、図2に示すように、正極3の配線部3bの一端部に配置され、負極4の配線部4bの一端部とワイヤWで接続される。ただし、保護素子5は、負極4の配線部4bの一端部に配置され、正極3の配線部3bの一端部とワイヤWで接続されていてもよい。
光反射樹脂6は、発光素子2から出射された光を反射させるためのものである。光反射樹脂6は、図2に示すように、配線部3b,4bの一部、中継配線部8、保護素子5およびこれらに接続されるワイヤWを覆うように形成される。そのため、配線部3b,4b、中継配線部8およびワイヤWを、前記あるいは後記したように光を吸収しやすいAuで形成した場合であっても、発光素子2から出射された光が配線部3b,4b、中継配線部8およびワイヤWには到達せずに光反射樹脂6によって反射される。従って、出射光のロスを軽減することができ、発光装置100の光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、配線部3b,4bの一部、中継配線部8、保護素子5およびこれらに接続されるワイヤWを光反射樹脂6によって覆うことによって、これらの部材を塵芥、水分、外力等から保護することができる。
封止部材7は、基板1に配置された発光素子2、保護素子5およびワイヤW等を、塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材7は、図1、図2および図4に示すように、基板1上において、光反射樹脂6で囲った実装領域1a内に樹脂を充填することで形成される。
封止部材7中に、波長変換部材として発光素子2からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。蛍光部材としては、発光素子2からの光をより長波長に変換させるものが好ましい。また、蛍光部材は1種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、2種以上の蛍光物質等が混合されたものを単層として形成してもよい。あるいは、1種の蛍光物質等を含有する単層を2層以上積層させてもよいし、2種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を2層以上積層させてもよい。
中継配線部8は、正極3と負極4の間における配線を中継するためのものである。中継配線部8は、図2に示すように、基板1上の金属部材で構成されている。中継配線部8は、図2に示すように、実装領域1aの周囲において、当該実装領域1aの一辺、すなわち右側の辺に沿って直線状に形成されている。
ワイヤWは、発光素子2や保護素子5等の電子部品と、正極3、負極4および中継配線部8等を電気的に接続するための導電性の配線である。ワイヤWの材料としては、Au、Cu(銅)、Pt(白金)、Al(アルミニウム)等の金属、および、それらの合金を用いたものが挙げられるが、特に、熱伝導率等に優れたAuを用いるのが好ましい。なお、ワイヤWの径は特に限定されず、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
以上説明した発光装置100によれば、発光装置100を駆動した時に、発光素子2からあらゆる方向に進む光のうち、上方に進む光は発光装置100の上方の外部に取り出される。また、下方や横方向等に進む光は、基板1の実装領域1aにおける底面や側面で反射して、発光装置100の上方に取り出されることになる。この時、基板1の底面、すなわち実装領域1aには好ましくは金属膜が被覆され、実装領域1aの周囲には光反射樹脂6が形成されているため、この部位による光の吸収が抑制されるとともに、金属膜や光反射樹脂6により光が反射される。これにより、発光素子2からの光が効率良く取り出される。また、発光装置100は、中継配線部8により直列接続される発光素子2の数を増加させることができるため、一定の輝度に対して消費電力を向上させる、あるいは、一定の消費電力に対して発光効率を向上させることができる。
次に、本発明の第1の実施形態に係る発光装置100の製造方法について、簡単に説明する。発光装置100の製造方法は、基板作製工程と、めっき工程と、ダイボンディング工程と、ワイヤボンディング工程と、光反射樹脂形成工程と、を含む。また、光反射樹脂形成工程の後に、封止部材充填工程を含んでもよい。さらにここでは、保護素子接合工程を含む。以下、各工程について説明する。なお、発光装置100の構成については前記説明した通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
基板作製工程は、めっき用配線が形成された基板1を作製する工程である。基板作製工程では、基板1上の実装領域1aや、正極3および負極4となる部位を所定の形状にパターニングすることで形成する。また、基板作製工程では、電解めっきによって基板1上の実装領域1aに金属膜を形成するためのめっき用配線を形成する。
めっき工程は、前記めっき配線が形成された基板1上に、少なくとも正極3および負極4を構成する金属部材を形成する工程であり、好ましくは無電解めっきにより正極3および負極4を構成する金属部材を形成するとともに、基板1上の実装領域1a上に、電解めっきにより金属膜を形成する工程である。また、中継配線部8を設ける場合、正極3および負極4と同様の工程で金属部材が形成される。
ダイボンディング工程は、前記金属膜上に発光素子2を載置する工程である。ダイボンディング工程は、実装領域1a上の金属膜に、接合部材を介して、発光素子2を載置する発光素子載置工程と、発光素子2を載置した後に、接合部材を加熱し、発光素子2を実装領域1a上の金属膜上に接合する加熱工程と、を行う。
保護素子接合工程は、前記正極3の配線部3b上に保護素子5を載置して接合する工程である。保護素子5を載置、接合する方法は、前記ダイボンディング工程と同様であるので、ここでは説明を省略する。
ワイヤボンディング工程は、前記ダイボンディング工程の後に、金属部材の正極3の配線部3bと、発光素子2上部にあるpパッド電極2Aaとを、ワイヤWで電気的に接続する工程である。同じく、発光素子2上部にあるnパッド電極2Baと、金属部材の負極4の配線部4bと、をワイヤWで電気的に接続する工程である。さらに、この工程では、複数の発光素子2をそれぞれpパッド電極2Aaおよびnパッド電極2Baを介して接続する。また、保護素子5と負極4との電気的な接続もこの工程で行えばよい。すなわち、保護素子5のn電極と、負極4の配線部4bとをワイヤWで接続する。なお、ワイヤWの接続方法は、特に限定されるものではなく、通常用いられる方法で行えばよい。
光反射樹脂形成工程は、前記ワイヤボンディング工程の後に、前記実装領域1aの周縁に沿って、少なくとも配線部3b,4bの一部および中継配線部8を覆うように光反射樹脂6を形成する工程である。光反射樹脂6の形成は、例えば、固定された基板1の上側において、基板1に対して上下方向あるいは水平方向などに移動(可動)させることができる樹脂吐出装置を用いて行うことができる(特開2009−182307号公報参照)。
封止部材充填工程は、前記光反射樹脂6の内側に、前記発光素子2および前記金属膜を被覆する透光性の封止部材7を充填する工程である。すなわち、発光素子2、保護素子5、実装領域1a上の金属膜およびワイヤW等を被覆する封止部材7を、基板1上に形成された光反射樹脂6からなる壁部の内部に溶融樹脂を注入し、その後加熱や光照射等によって硬化する工程である。
第2実施形態に係る発光装置101について、図5を参照しながら詳細に説明する。発光装置101は、図5に示すように、ワイヤWの配線状態以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光装置101は、前記した発光装置100と、全体構成(図1)および発光素子の構成(図3)が同じであるため、これらについても説明を省略する。
第3実施形態に係る発光装置102について、図6を参照しながら詳細に説明する。発光装置102は、図6に示すように、配線部3b,4bの形状とワイヤWの配線状態以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光装置102は、前記した発光装置100と、全体構成(図1)および発光素子の構成(図3)が同じであるため、これらについても説明を省略する。
第4実施形態に係る発光装置103について、図7を参照しながら詳細に説明する。発光装置103は、図7に示すように、配線部4bの形状とワイヤWの配線状態以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光装置103は、前記した発光装置100と、全体構成(図1)および発光素子の構成(図3)が同じであるため、これらについても説明を省略する。
第5実施形態に係る発光装置104について、図8を参照しながら詳細に説明する。発光装置104は、図8に示すように、ワイヤWの配線状態以外は、前記した第2実施形態に係る発光装置101と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置101と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光装置104は、前記した発光装置101と、全体構成(図1)および発光素子の構成(図3)が同じであるため、これらについても説明を省略する。
第6実施形態に係る発光装置105について、図9を参照しながら詳細に説明する。発光装置105は、図9に示すように、実装領域1aの形状および配線部3b,4bの形状以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100とほぼ同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光装置105は、前記した発光装置100と、発光素子の構成(図3)が同じであるため、これらについても説明を省略する。
1a 実装領域
2 発光素子
2A p電極
2Aa pパッド電極
2Ab 延伸導電部
2B n電極
2Ba nパッド電極
2Bb 延伸導電部
3 正極
3a パッド部
3b 配線部
4 負極
4a パッド部
4b 配線部
5 保護素子
6 光反射樹脂
7 封止部材
8 中継配線部
20 発光部
30 金属膜
70 認識マーク
80 温度計測ポイント
100,101,102,103,104,105 発光装置
AM アノードマーク
CM カソードマーク
Vf 順方向降下電圧
W ワイヤ
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上の実装領域に配置された複数の発光素子からなる発光部と、
それぞれがパッド部と配線部とを有し、当該配線部を介して前記発光部に電圧を印加する正極および負極と、
前記正極または前記負極のいずれか一方に配置されるとともに、前記正極または前記負極のいずれか他方と電気的に接続された保護素子と、
少なくとも前記配線部および前記保護素子を覆うように前記基板上に形成された光反射樹脂と、を備える発光装置であって、
前記正極の配線部および前記負極の配線部は、前記実装領域の周囲に沿って形成され、かつ、その一端部が互いに隣り合うように形成され、
前記実装領域は、円形状に形成され、
前記正極の配線部と前記負極の配線部とは、当該円形状の実装領域の周囲において、その一端部が互いに隣り合うように形成され、
前記保護素子が、前記互いに隣り合うように形成された前記正極と前記負極とのうちの一方の前記配線部の一端部に配置されワイヤで他方の前記配線部の一端部と接続されたことを特徴とする発光装置。 - 前記正極または前記負極の1つの電極に対し、前記1つの電極の一部は前記光反射樹脂によって覆われていなく、前記正極または前記負極のうちのいずれか一方の電極の前記配線部の少なくとも一部は前記光反射樹脂に覆われており、
平面視で、前記光反射樹脂によって覆われていない前記1つの電極の前記一部は、前記光反射樹脂によって覆われた前記1つの電極の前記配線部の前記一部より前記実装領域から離れていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記複数の発光素子は、ワイヤによって互いに直列および並列に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
- 前記光反射樹脂は、前記実装領域の周囲を囲うように形成されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記実装領域上に金属膜が形成され、当該金属膜を介して前記複数の発光素子が配置されたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記光反射樹脂は、前記実装領域の周縁の一部を覆うように形成されたことを特徴とする請求項5に記載の発光装置。
- 前記正極および負極のそれぞれの前記パッド部と前記配線部とは同一材料で一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6いずれか一項に記載の発光装置。
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