(57)【要約】【課題】蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した基体に振動を与えることなく、蛍光体を透光性樹脂の底面付近に略均一な厚さの層状に配置することで、色度のばらつきを抑えつつ、信頼性の低下を抑止することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、リードフレーム４の端子板４２，４３に搭載された発光素子２と、発光素子２が凹部３１の底面３１１を搭載部として搭載されたパッケージ３と、この凹部３１に蛍光体５１を含有した透光性樹脂材を充填して硬化させることで形成された樹脂封止部５とを備えている。このパッケージ３は、凹部３１の内周壁面３１２が、壁面全体と底面３１１とのなす角度が鋭角となる傾斜面Ｓに形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、前記凹部に前記発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置において、
前記凹部の内周壁面は、壁面全体と前記底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、前記底面とのなす角度が一定に形成されている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、前記凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置において、
前記凹部の内周壁面は、開口側の一部と前記底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されると共に残余が垂直面に形成されていることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を封止する樹脂封止部に蛍光体を含有させた発光装置が知られている。蛍光体は、発光素子からの光により励起されて波長変換された光を発する。外部への光は、発光素子からの光と、蛍光体により波長変換された光とが混色したものとなる。従って、蛍光体を樹脂封止部へ含有させることで、発光素子が発する光とは異なる所望とする光を得ることができる。
【０００３】
このような樹脂封止部に蛍光体を含有した発光装置として特許文献１の発光ダイオード素子が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の発光ダイオード素子は、金属板からなる正負一対の電極と、反射カップ形状を有するパッケージと、電極に電気的に接続されたＬＥＤチップ（発光素子）と、このＬＥＤチップを封止する透光性樹脂と、透光性樹脂の底面付近に略均一な厚さの層状に配置された蛍光物質（蛍光体）とを備えたものである。
【特許文献１】特開２００６−２４５０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光体は、液状の透光性樹脂に含有された状態でパッケージに充填される。蛍光体は、自重で透光性樹脂内を沈降するが、蛍光体を含有した透光性樹脂をパッケージに充填した状態で単に放置しただけでは、特許文献１のように光出射方向に向かうに従って開口面積が徐々に拡がるような反射カップ形状をした凹部が設けられたパッケージでは、傾斜面に蛍光体が定着すると、蛍光体が底面まで沈降しなくなってしまう。
【０００６】
特許文献１では、蛍光体の沈殿に際して、パッケージに振動を与えることで対処することが記載されている。パッケージに振動を与えれば、傾斜面に定着してしまった蛍光体も、揺動により移動が始まり底面まで沈降するものと思われる。この振動により蛍光体による層の厚さを均一にできるので、色度ばらつきが改善できる。
【０００７】
しかし、パッケージに振動を与えると、発光素子と金属板からなる電極との接合強度が低下したり、サイドビュー型発光装置では、パッケージと金属板との接合強度が低下したりする。また発光素子と電極との間を導通接合しているワイヤに振動がかかることでワイヤネック部やワイヤと基板との接合部の接合強度が低下して断線する可能性がある。
【０００８】
そこで本発明は、蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した基体に振動を与えることなく、蛍光体を透光性樹脂の底面付近に略均一な厚さの層状に配置することで、色度のばらつきを抑えつつ、信頼性の低下を抑止することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光装置は、底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、前記凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置において、前記凹部の内周壁面は、壁面全体と前記底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されている、または開口部の一部とが前記底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されると共に残余が垂直面に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光装置は、内周壁面が光出射方向に進むに従って徐々に開口面の中心に向かって内側に傾斜しているので、内周壁面近辺に位置する蛍光体は、内周壁面に定着することなくそのまま沈降して底面に沈殿する。従って、蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した基体に振動を与えることなく、蛍光体を底面や発光素子上に平均的に分布した層とすることができるので、色度のばらつきを抑えつつ、信頼性の低下を抑止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本願の第１の発明は、底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置において、凹部の内周壁面は、壁面全体と底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されていることを特徴としたものである。
【００１２】
凹部内に蛍光体を含有した透光性樹脂材を充填すると、透光性樹脂材が、凹部の底面に沿って拡がった後に内周壁面まで至り、内周壁面に沿って上昇する。そして、内周壁面全体に沿って上昇した後に、円弧を描くように発光素子周囲に拡がる。従って、蛍光体は透光性樹脂材内で撹拌された状態となり、透光性樹脂材内で平均的に蛍光体が分布した状態となる。充填が完了すると、蛍光体は透光性樹脂材内で自重により沈降が始まる。内周壁面は、壁面全体と底面とのなす角度が鋭角に形成されていることにより、光出射方向に進むに従って徐々に開口面の中心に向かって内側に傾斜しているので、内周壁面近辺に位置する蛍光体は、内周壁面に定着することなくそのまま沈降して底面に沈殿する。従って、蛍光体を底面や発光素子上に平均的に分布した層とすることができる。
【００１３】
本願の第２の発明は、第１の発明において、傾斜面は、底面とのなす角度が一定に形成されていることを特徴としたものである。
【００１４】
内周壁面と凹部の底面とのなす角度が一定に形成されている傾斜面とすることで、例えばモールド製の基体とした場合、トランスファ成形法で基体を製造するときに、角度の変化がないため離型しやすい。
【００１５】
本願の第３の発明は、底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置において、凹部の内周壁面は、開口側の一部と底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されると共に残余が垂直面に形成されていることを特徴としたものである。
【００１６】
凹部内に蛍光体を含有した透光性樹脂材を充填すると、透光性樹脂材が、凹部の底面に沿って拡がった後に内周壁面まで至り、内周壁面の垂直面に沿って上昇し、内周壁面の開口側の一部として形成された傾斜面に達する。傾斜面に達した透光性樹脂材は、傾斜面に沿って移動する。この傾斜面は、底面とのなす角度が鋭角なので、円弧を描くように発光素子周囲に拡がる。従って、蛍光体は透光性樹脂材内で撹拌された状態となり、透光性樹脂材内で平均的に蛍光体が分布した状態となる。充填が完了すると、蛍光体は透光性樹脂材内で自重により沈降が始まる。内周壁面は、壁面全体と底面とのなす角度が鋭角に形成されていることにより、光出射方向に進むに従って徐々に開口面の中心に向かって内側に傾斜しているので、内周壁面近辺に位置する蛍光体は、内周壁面に定着することなくそのまま沈降して底面に沈殿する。従って、蛍光体を底面や発光素子上に平均的に分布した層とすることができる。
【００１７】
（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斜視図である。図２は、図１に示す発光装置の断面図である。
【００１８】
図１に示すように、発光装置１は、表面実装用のもので、光源である発光素子２と、基体であるパッケージ３と、発光素子２が搭載されるリードフレーム４と、発光素子２を封止する樹脂封止部５とを備えている。
【００１９】
発光素子２は、半導体層を積層して形成された発光ダイオードである。例えば、発光素子２は、サファイアなどの絶縁性基板と、ｎ層、発光層、およびｐ層とで形成される半導体層と、発光層およびｐ層をエッチングすることで露出したｎ層に積層されたｎ電極と、ｐ層上に積層されたｐ電極とを備えた青色発光素子とすることができる。この発光素子２の電源は、ｎ電極とｐ電極に接続されるワイヤ２１，２２（図１参照）により供給される。
【００２０】
パッケージ３は、モールド製で、外形が直方体状に形成され、発光素子２を搭載するための凹部３１が設けられている。発光素子２は、この凹部３１の底面３１１を搭載部として搭載されている。凹部３１の内周壁面３１２は、壁面全体と底面３１１とのなす角度が鋭角となる傾斜面Ｓに形成されている。つまり、内周壁面３１２は、光出射方向に向かうに従って開口面積が徐々に狭くなるように形成されている。内周壁面３１２と底面３１１とのなす角度は、できるだけ大きく開口面３１３を広く確保し、発光素子２からの光の取り出し効率を高めるためには９０°に近い方が望ましく、内周壁面３１２への蛍光体５１の定着が回避でき、内周壁面３１２の底面３１１側に蛍光体５１が蓄積しないようにするためには９０°より小さい方が望ましい。本実施の形態１では、内周壁面３１２は、底面３１１から開口面３１３にかけて、底面３１１とのなす角度が一定となるような傾斜面Ｓとしている。
【００２１】
このパッケージ３は、ロストワックス法を用いて成形することができる。例えば、パッケージ３の外形と同形のキャビティが形成された金型に、凹部３１と同形に象った蝋を配置し、蝋の周囲を囲うパッケージ３を成形した後、蝋を溶解させることで、凹部３１が設けられたパッケージ３を作製することができる。
【００２２】
また、パッケージ３の内周壁面３１２が、底面３１１とのなす角度が９０°となる垂直面に近ければ、上金型および下金型を型締めして成形するトランスファ成形法でも作製が可能である。この場合には、凹部３１に嵌合する凸部が設けられた上金型または下金型のいずれかの金型を抜くときに、成形されたモールド製のパッケージ３が弾性変形して凹部３１の開口面３１３が拡がることで、光出射方向に向かうに従って開口面積が徐々に狭くなる凹部３１であっても金型を離型することができる。
【００２３】
リードフレーム４は、発光素子２が搭載される搭載板４１と、発光素子２のｎ電極およびｐ電極にワイヤ２１，２２を介して接続される端子板４２，４３とで形成されている。
【００２４】
端子板４２，４３は、ワイヤ２１，２２に接続される基端側から互いに反対方向へ延び、パッケージ３を貫通し、パッケージ３の側面から底面に沿って断面コ字状に屈曲した形状に形成されている。
【００２５】
樹脂封止部５は、粒状体である蛍光体５１を含有させた液状の透光性樹脂材であるシリコーン樹脂を硬化させることで形成されている。透光性樹脂材としてはシリコーン樹脂の他に、エポキシ樹脂を採用することができるが、発光素子２からの紫外線や熱などに劣化が心配されるようであれば、透光性樹脂材をシリコーン樹脂とするのが望ましい。
【００２６】
蛍光体５１は、発光素子２からの光に励起されて波長変換した光を発光するものである。本実施の形態１では、発光素子２が青色に発光する青色発光素子なので、蛍光体５１として青色の補色となる黄色に発光するものとすれば、青色と黄色とが混色して白色に発光させることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００２７】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る発光装置１のパッケージ３に透光性樹脂材を充填するときの状態を図面に基づいて説明する。図３は、図１に示す発光素子２の樹脂封止部を形成するために、パッケージ３の凹部３１に蛍光体５１を含有した透光性樹脂を充填した状態を示す図であり、（Ａ）は透光性樹脂の充填直後の状態を示す図、（Ｂ）は透光性樹脂が広がる状態を示す図、（Ｃ）は蛍光体の沈降の状態を示す図である。
【００２８】
蛍光体５１含有の透光性樹脂材を貯留したボンディング装置からポッティングによりパッケージ３の凹部３１へ透光性樹脂材を充填する。充填するときには、ボンディング装置のノズルの直下に、凹部３１の中心を位置させる。そして、透光性樹脂材を滴下する。
【００２９】
滴下された透光性樹脂材は、発光素子２上に降り注がれて底面３１１に沿って周囲に広がる（図３（Ａ）参照）。そして、透光性樹脂材が内周壁面３１２まで至ると内周壁面３１２に沿って上昇する。内周壁面３１２は、底面３１１となす角度が鋭角に形成されているので、透光性樹脂材は真上に上昇せずに円弧を描くように発光素子２の周囲付近に落下する（図３（Ｂ）参照）。
【００３０】
つまり、滴下された透光性樹脂材は、大きくかき乱されながら凹部３１内に広がり溜まっていく。透光性樹脂材が大きくかき乱されることで、透光性樹脂材に含有された蛍光体５１は撹拌された状態となるため、透光性樹脂材内で平均的に蛍光体５１が分布した状態となる。
【００３１】
充填が完了すると、蛍光体５１は透光性樹脂材内で自重により沈降が始まる。内周壁面３１２は、壁面全体と底面３１１とのなす角度が鋭角に形成されていることにより、光出射方向に進むに従って徐々に開口面３１３の中心に向かって内側に傾斜しているので、内周壁面３１２近辺に位置する蛍光体５１は、内周壁面３１２に定着することなくそのまま沈降して底面３１１に沈殿する（図３（Ｃ）参照）。従って、蛍光体５１は、底面３１１や発光素子２上に平均的に分布した層となる。
【００３２】
蛍光体５１が凹部３１の底部に平均的に分布して層状をなすと、透光性樹脂材が熱硬化性を有するものであれば加熱し、紫外線硬化性を有するものであれば紫外線を照射することで透光性樹脂材を硬化させることで、樹脂封止部５を形成する。
【００３３】
このように、蛍光体５１は凹部３１の底面３１１に平均的に分布することで、色度ばらつきを抑えることができる。また、振動を与えることなく樹脂封止部５を形成できるので、発光素子２と端子板４２，４３との接合強度や、パッケージ３と端子板４２，４３との接合強度が低下してしまうことが防止できる。また発光素子２と端子板４２，４３との間を導通接合しているワイヤ２１，２２との断線を防止することができる。従って、本実施の形態に係る発光装置１は、信頼性の低下を抑止することができる。
【００３４】
また、傾斜面とした内周壁面３１２は、底面３１１とのなす角度が一定に形成されているので、トランスファ成形法によりパッケージ３を成形するときに離型しやすい。
【００３５】
なお、本実施の形態１では、内周壁面３１２が底面３１１とのなす角度を一定となるようにしているが、複数の角度の傾斜面を組み合わせて内周壁面全体を形成するようにしてもよい。その場合には、底面３１１から開口面３１３に向かって徐々に角度が小さくなるようにすると、パッケージ３を成形するときの離型が容易である。
【００３６】
また、内周壁面３１２は垂直断面が直線状であるが、円弧状とすることも可能である。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る発光装置を図４に基づいて説明する。図４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。なお、図４においては、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。
【００３８】
本実施の形態２に係る発光装置のパッケージの内周壁面は、開口側の一部と底面とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されると共に残余が垂直面に形成されていることを特徴とするものである。
【００３９】
図４に示すように、発光装置１ｘは、パッケージ３ｘに設けられた凹部３１ｘの開口縁部に、開口面３１３の中心に向かって突出する庇部３１４が設けられている。内周壁面３１２ｘの一部となる庇部３１４は、庇部３１４の底面３１４ａと凹部３１ｘの底面３１１とのなす角度が鋭角となる傾斜面に形成されている。そして、底面３１４ａの残余となる内周壁面３１２ｘは、垂直面に形成されている。
【００４０】
内周壁面３１２ｘと底面３１１とのなす角度は、できるだけ大きく開口面３１３を広く確保し、発光素子２からの光の取り出し効率を高めるためには９０°に近い方が望ましく、蛍光体の定着を避けるためには９０°より小さい方が望ましい。
【００４１】
庇部３１４の底面３１４ａと底面３１１とのなす角度は、できるだけ大きく開口面３１３を広く確保し、発光素子２からの光の取り出し効率を高めるためには９０°に近い方が望ましく、庇部３１４の底面３１４ａへの蛍光体５１の定着が回避でき、内周壁面３１２ｘの底面３１１側に蛍光体５１は蓄積しないようにするためには９０°より小さい方が望ましい。
【００４２】
このように構成された本発明の実施の形態２に係る発光装置１ｘのパッケージ３ｘに透光性樹脂材を充填するときの状態を図面に基づいて説明する。図５は、図４に示す発光素子２の樹脂封止部を形成するために、パッケージ３ｘの凹部に蛍光体５１を含有した透光性樹脂を充填した状態を示す図であり、（Ａ）は透光性樹脂の充填直後の状態を示す図、（Ｂ）は透光性樹脂が広がる様子を示す図、（Ｃ）は蛍光体の沈降の状態を示す図である。
【００４３】
蛍光体５１含有の透光性樹脂材を貯留したボンディング装置からポッティングによりパッケージ３ｘの凹部３１ｘへ透光性樹脂材を充填する。充填するときには、ボンディング装置のノズルの直下に、凹部３１ｘの中心を位置させる。そして、透光性樹脂材を滴下する。
【００４４】
滴下された透光性樹脂材は、発光素子２上に降り注がれて底面３１１に沿って周囲に広がる（図５（Ａ）参照）。そして、透光性樹脂材が内周壁面３１２ｘまで至ると内周壁面３１２ｘに沿って上昇する。透光性樹脂材は、内周壁面３１２ｘの垂直面に沿って垂直に上昇するが、庇部３１４の底面３１４ａまでに至ると底面３１４ａに沿って移動する。
【００４５】
庇部３１４の底面３１４ａは、底面３１１となす角度が鋭角に形成されているので、真上に上昇せずに円弧を描くように発光素子２の周囲付近に落下する（図５（Ｂ）参照）。
【００４６】
つまり、滴下された透光性樹脂材は、大きくかき乱されながら凹部３１ｘ内に広がり溜まっていく。透光性樹脂材が大きくかき乱されることで、透光性樹脂材に含有された蛍光体５１は撹拌された状態となるため、透光性樹脂材内で平均的に蛍光体５１が分布した状態となる。
【００４７】
充填が完了すると、蛍光体５１は透光性樹脂材内で自重により沈降が始まる。内周壁面３１２ｘは、底面３１１側の垂直面と、光出射方向に進むに従って徐々に開口面３１３の中心に向かって内側に傾斜する傾斜面とが連続した壁面であるので、内周壁面３１２ｘ近辺に位置する蛍光体５１は、内周壁面３１２ｘに定着することなくそのまま沈降して底面３１１に沈殿する（図５（Ｃ）参照）。従って、蛍光体５１は、底面３１１や発光素子２上に平均的に分布した層となる。
【００４８】
蛍光体５１が凹部３１ｘの底部に平均的に分布して層状をなすと、透光性樹脂材が熱硬化性を有するものであれば加熱し、紫外線硬化性を有するものであれば紫外線を照射することで透光性樹脂材を硬化させることで、樹脂封止部５ｘを形成する。
【００４９】
このように、蛍光体５１は凹部３１ｘの底面３１１に平均的に分布することで、色度ばらつきを抑えることができる。また、振動を与えることなく樹脂封止部５ｘを形成できるので、信頼性の低下を抑止することができる。
【００５０】
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い。本実施の形態では、２本のワイヤ２１，２２でそれぞれｐ電極およびｎ電極を接続して電源を供給する発光素子を例に説明したが、導電性基板に半導体層を積層し、この導電性電極に一方の電極を、他方の電極は半導体層上にそれぞれ形成することで、１本のワイヤと導電性電極に設けた一方の電極とから電源を供給する発光素子であってもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、表面実装用の発光装置であるが、特許文献１に記載されているサイドビュー型の発光装置であってもよい。また、金属カップに発光素子を搭載して、この金属カップに蛍光体５１を含有した透光性樹脂材を充填して硬化させ、更にその外側を砲弾型に象った樹脂封止部を形成した砲弾型発光装置であっても、金属カップの形状を凹部３１，３１ｘと同様にすることで本発明と同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した基体に振動を与えることなく、蛍光体を透光性樹脂の底面付近に略均一な厚さの層状に配置することで、色度のばらつきを抑えつつ、信頼性の低下を抑止することが可能なので、底面上を搭載部とした凹部が設けられた基体に発光素子が搭載され、凹部に発光素子を封止する蛍光体を含有した透光性樹脂材を硬化させた樹脂封止部が形成された発光装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す斜視図
【図２】図１に示す発光装置の断面図
【図３】図１に示す発光素子の樹脂封止部を形成するために、パッケージの凹部に蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した状態を示す図、（Ａ）は透光性樹脂の充填直後の状態を示す図、（Ｂ）は透光性樹脂が広がる状態を示す図、（Ｃ）は蛍光体の沈降の状態を示す図
【図４】本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す断面図
【図５】図４に示す発光素子の樹脂封止部を形成するために、パッケージの凹部に蛍光体を含有した透光性樹脂を充填した状態を示す図、（Ａ）は透光性樹脂の充填直後の状態を示す図、（Ｂ）は透光性樹脂が広がる様子を示す図、（Ｃ）は蛍光体の沈降の状態を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１，１ｘ  発光装置
２  発光素子
３，３ｘ  パッケージ
４  リードフレーム
５，５ｘ  樹脂封止部
２１，２２  ワイヤ
３１，３１ｘ  凹部
４１  搭載板
４２，４３  端子板
５１  蛍光体
３１１  底面
３１２，３１２ｘ  内周壁面
３１３  開口面
３１４  庇部
３１４ａ  底面
Ｓ  傾斜面
【図１】
2010027756.tif 000003
【図２】
2010027756.tif 000004
【図３】
2010027756.tif 000005
【図４】
2010027756.tif 000006
【図５】
2010027756.tif 000007