(57)【要約】【課題】硬度の比較的低い封止樹脂を用いても、発光素子の封止部分の強度を確保することのできる発光装置を提供する。【解決手段】発光素子１１と、発光素子１１を封止する封止材１６と、封止材１６に含有される第１フィラーと、封止材１６に含有され、第１フィラーよりも粒径の小さな第２フィラーと、を備え、発光装置１１の封止材１６として硬度の比較的低い封止樹脂を用いても、発光素子１１の封止部分の強度が確保されるとともにガスバリア性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子を封止する封止材と、
前記封止材に含有される第１フィラーと、
前記封止材に含有され、前記第１フィラーよりも粒径の小さな第２フィラーと、を備える発光装置。
【請求項２】
前記第１フィラー及び前記第２フィラーは、ＳｉＯ２からなり、
前記封止材は、シリコーンからなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記封止材に含有され、前記第２フィラーよりも粒径の小さな第３フィラーを備える請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第３フィラーは、増粘剤である請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記封止材に含有される蛍光体を備えた請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１フィラーの平均粒径は、前記発光素子のピーク波長よりも大きく、
前記第２フィラーの平均粒径は、前記発光素子のピーク波長よりも小さい請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子が封止材により封止される発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１次光を放出する発光素子と、発光素子を覆うように設けられＪＩＳＡ値で５０以上の硬度を有するシリコーンと、シリコーンに含有され、１次光を吸収して可視光を放出する蛍光体と、を備えたことを特徴とする発光装置が提案されている（特許文献１参照）。そして、このようなシリコーンを封止体として用いることにより、耐光性、耐候性、機械的耐久性に優れた波長変換型の発光装置を実現することができるとされている。
【特許文献１】特開２００２−３１４１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の発光装置では、硬度の比較的高い封止樹脂を用いているため、例えばワイヤー等の電気的接続部位に加わる応力が比較的大きいものとなる。電気的接続部位に加わる応力が大きいと、過酷な条件で使用した際に断線が生じるおそれがあり、電気的接続部位に加わる応力は小さい方がのぞましい。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硬度の比較的低い封止樹脂を用いても、発光素子の封止部分の強度を確保することのできる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明では、発光素子と、前記発光素子を封止する封止材と、前記封止材に含有される第１フィラーと、前記封止材に含有され、前記第１フィラーよりも粒径の小さな第２フィラーと、前記封止材に含有され、前記第２フィラーよりも粒径の小さな第３フィラーを備える発光装置が提供される。
【０００６】
上記発光装置において、前記第３フィラーは、増粘剤であってもよい。
【０００７】
上記発光装置において、前記第１フィラーは、蛍光体であってもよい。
【０００８】
上記発光装置において、前記第２フィラーは、ＳｉＯ２からなり、前記封止材は、シリコーンからなっていてもよい。
【０００９】
上記発光装置において、前記第１フィラーの平均粒径は、前記発光素子のピーク波長よりも大きく、前記第２フィラーの平均粒径は、前記発光素子のピーク波長よりも小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、硬度の比較的低い封止樹脂を用いても、発光素子の封止部分の強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１及び図２は本発明の一実施形態を示し、図１は発光装置の平面図、図２は発光装置の断面図である。
【００１２】
図１に示すように、この発光装置１は、発光素子としてのＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を包囲するリフレクタ部１２ａを含んで形成される凹部１３を有する樹脂製のケース１２と、ケース１２の凹部１３の底面に露出し互いに左右方向について離隔して配置された金属製の第１リード１４及び第２リード１５と、凹部１３内に充填される樹脂製の封止材１６と、を備えている。また、発光装置１は、ＬＥＤチップ１１の一方の電極１１ａと第１リード１４とを接続する第１ワイヤ１７と、ＬＥＤチップ１１の他方の電極１１ｂと第２リード１５とを接続する第２ワイヤ１８と、保護素子としてのツェナーダイオード１９と、ツェナーダイオード１９の上面に形成された電極１９ａと第１リード１４とを接続する第３ワイヤ２０と、を備えている。各ワイヤ１７，１８，２０は、金により構成されている。
【００１３】
ケース１２は、全体として略直方体状を呈し、各リード１４，１５が凹部１３の底面の一部をなすとともに、ケース１２の樹脂が凹部１３の底面の他部をなしている。各リード１４，１５は、ケース１１の外側まで延び、図示しない外部接続端子と電気的に接続される。ケース１２は、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ナイロン等の熱可塑性樹脂からなり、各リード１４，１５とケース１２とはトランスファモールド、インジェクション等の成形法により成形されている。
【００１４】
凹部１３の開口部は、上面視にて円形状を呈している。リフレクタ部１２ａの内周面は、上方へ向かって拡がるよう形成されている。凹部１３の内部はＬＥＤチップ１１、ツェナーダイオード１９及び各ワイヤ１７，１８，２０を封止する透光性の封止材１６で満たされており、凹部１３からＬＥＤチップ１１の光が取り出される。
【００１５】
ＬＥＤチップ１１は、上面側に一対の電極１１ａ，１１ｂが形成されるフェイスアップ型である。本実施形態においては、ＬＥＤチップ１１として、ＧａＮ系半導体を含み青色光を発するものが用いられる。ＬＥＤチップ１１は、エポキシ系のダイボンドペースト１１ｃ（図２参照）により第１リード１４に固定されている。
【００１６】
第１リード１４と第２リード１５は、銀メッキが施された導電性の金属からなる。第１リード１４及び第２リード１５は、所定の厚さ寸法及び幅寸法で形成されており、長手方向端部がケース１２の凹部１３内に位置している。凹部１３内における第１リード１４及び第２リード１５の端部は、互いに離隔するよう凹部１３の底面に配置される。
【００１７】
図２は、発光装置の断面図である。
図２に示すように、封止材１６は、凹部１３内に充填され、ＬＥＤチップ１１、ツェナーダイオード１９及び各ワイヤ１７，１８，２０を封止している。本実施形態においては、封止材１６は、エポキシ系の樹脂に比して、熱、光等による黄変が生じ難いエラストマ型のシリコーン系の樹脂からなる。封止材１６は、各ワイヤ１７，１８，２０への応力を考慮すると、ショア硬度Ａが６０以下のものが好ましく、ショア硬度Ａが５０未満のものがより好ましい。
【００１８】
封止材１６は、第１リード１４にＬＥＤチップ１１を搭載するとともに第２リード１５にツェナーダイオード１９を搭載した後、凹部１３内に充填される。封止材１６の充填方法は、ＬＥＤチップ１１、ツェナーダイオード１９及び各ワイヤ１７，１８，２０を封止するものであれば任意であり、例えばポッティング加工等が用いられる。封止材１６は、凹部１３内に充填された後、所定の条件にて硬化処理が施される。ここで、封止材１６は、紫外線硬化型及び熱硬化型のいずれであってもよいが、装置の製造設備の条件を考慮すると、熱硬化型を用いることが好ましい。本実施形態においては、封止材１６は、ショア硬度Ａが４０のシリコーンが用いられ、１５０℃、１時間の温度条件で硬化される。
【００１９】
封止材１６は、互いに粒径の異なる第１フィラー２１、第２フィラー２２及び第３フィラー２３を含有する。各フィラー２１，２２，２３の形状は任意であり、例えば球状、鱗片状、棒状、繊維状等のいずれの形状でもよい。また、各フィラー２１，２２，２３の材質も任意であり、例えばシリカ、ガラス、タルク等の無機材料や樹脂材料を使用することができる。各フィラー２１，２２，２３は、発光装置１の製造条件、性能等を考慮すると、１５０℃以上でも劣化しないものが好ましい。本実施形態においては、各フィラー２１，２２，２３は、シリコーンからなる封止材１６と屈折率が比較的近いシリカ（ＳｉＯ２）である。
【００２０】
第１フィラー２１は、平均粒径（ｄ５０）が１０〜３０μｍで、封止材１６に１０〜２０重量％の割合で含有されている。第２フィラー２２は、平均粒径（ｄ５０）が０．１〜１．０μｍで、封止材１６に５〜２０重量％の割合で含有されている。第３フィラー２３は、平均粒径（ｄ５０）が０．０１〜０．０４μｍで、封止材１６に０．５〜２．０重量％の割合で含有されている。第２フィラー２２及び第３フィラー２３は、ＬＥＤチップ１１のピーク波長より平均粒径が小さいことが好ましく、ＬＥＤチップ１１の発光波長より最大粒径が小さいことがより好ましい。
【００２１】
本実施形態においては、具体的に、第１フィラー２１は、平均粒径が２０μｍであり、封止材１６に１３重量％の割合で含有されている。また、第２フィラー２２は、平均粒径が０．３μｍであり、封止材１６に９重量％の割合で含有されている。また、第３フィラー２３は、平均粒径が０．０１μｍであり、封止材１６に１重量％の割合で含有されている。
【００２２】
また、本実施形態においては、各フィラー２１，２２，２３は、封止材１６に均一に分散されている。これにより、各フィラー２１，２２，２３の各種性能を十分に発揮されることができる。各フィラー２１，２２，２３の封止材１６への混合方法としては、攪拌機、押出機、射出成形機等を用いた混合の他、三本ロールミル等を用いた混練が挙げられる。また、各フィラー２１，２２，２３の封止材１６中での分散性を良好にするため、封止材１６に分散材を含有させてもよい。
【００２３】
また、封止材１６は、ＬＥＤチップ１１から発せられる光により励起されると、励起光と異なる波長の光を発する蛍光体２４を含有する。本実施形態においては、蛍光体２４として、ＬＥＤチップ１１から発せられる青色光を黄色光に変換するＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)系、ケイ酸塩系等のの黄色蛍光体が用いられる。尚、蛍光体２４の組成や発光波長は任意に変更することができるし、蛍光体２４は封止材１６中に分散させても沈降させてもよい。図２には、蛍光体２４が封止材１６中に分散されている状態を図示している。蛍光体２４は、平均粒径（ｄ５０）が１０〜３０μｍで、封止材１６に５．０〜２０重量％の割合で含有されている。蛍光体２４の封止材１６中での分散性を良好にするため、封止材１６に分散材を含有させてもよい。本実施形態においては、具体的に、蛍光体２４は、平均粒径が１７μｍであり、封止材１６に６重量％の割合で含有されている。
【００２４】
以上のように構成された発光装置１は、ショア硬度Ａが比較的低い封止材１６を用いたので、各ワイヤ１７，１８，２０への応力が比較的小さくなり、過酷な条件で使用した場合に断線が生じることを抑制することができる。また、封止材１６に各第１フィラー２１，２２，２３を含有させたので、封止材１６の見かけの硬度を向上させて封止材１６の強度を確保して、外力等によるＬＥＤチップ１１、各ワイヤ１７，１８，１９等の損傷を抑制することができる。
【００２５】
また、第１フィラー２１よりも粒径の小さな第２フィラー２２及び第３フィラー２３を封止材１６に含有させたので、粒径の大きな第１フィラー２１のみでは不十分であった封止材１６のガスバリア性を飛躍的に向上させることができる。さらに、第２フィラー２２よりも粒径の小さな第３フィラー２３を封止材１６に含有させたので、第２フィラーのみでは不十分であった封止材１６の粘度を向上させることができる。すなわち、第３フィラー２３は増粘剤として機能している。本実施形態においては、第１フィラー２１及び第２フィラー２２が封止材１６の硬度向上に大きく寄与し、第２フィラー２２及び第３フィラー２３が封止材１６のガスバリア性向上に大きく寄与し、第３フィラー２３が封止材１６の粘度向上に大きく寄与している。
【００２６】
従って、本実施形態の発光装置１によれば、硬度の比較的低い封止樹脂を用いても、複数の粒径のフィラーを封止材１６に含有させることにより、封止材１６の見かけの硬度を向上させることができるとともに、封止材１６のガスバリア性を向上させることができる。
【００２７】
また、本実施形態の発光装置１によれば、各フィラー２１，２２，２３をシリコーンからなる封止材１６と屈折率が比較的近いシリカ（ＳｉＯ２）としたことにより、各フィラー２１，２２，２３を添加したことによる光学的影響を抑制することができる。さらにまた、第２フィラー２２及び第３フィラー２３の平均粒径をＬＥＤチップ１１のピーク波長より小さくしたので、第２フィラー２２及び第３フィラー２３による光学的干渉を小さくすることができる。
【００２８】
尚、前記実施形態においては、ＬＥＤチップ１１から放射される光の一部が蛍光体２４により波長変換されるものを示したが、封止材１６に蛍光体２４を含有させない構成としてもよい。また、ＬＥＤチップ１１として青色光を放射するものを示したが、例えば緑色光や赤色光を発するものを用いてもよい。また、青色、緑色及び赤色の３つのＬＥＤチップが別個のリード部に搭載され、白色光を発する発光装置であってもよい。また、ＬＥＤチップ１１としてＧａＮ系半導体材料からなるものを用いた発光装置１を説明したが、例えばＺｎＳｅ系やＳｉＣ系のように他の半導体材料からなる発光素子を用いてもよい。
【００２９】
また、前記実施形態においては、フェイスアップタイプのＬＥＤチップ１１を用いた発光装置１を示したが、例えば図３に示すようにフリップチップタイプのＬＥＤチップ１１を用いた発光装置１０１であってもよいことは勿論である。
【００３０】
また、前記実施形態においては、封止材１６が１つであるものを示したが、例えば図４に示すように、封止材１６，１７が複数であってもよい。図４の発光装置２０１は、ＬＥＤチップ１１を直接的に封止する第１の封止材１６と、第１の封止材１６の外側に設けられる第２の封止材２５と、を備え、第１の封止材１６及び第２の封止材２５が凹部１３内にて層状に形成されている。ここで、ＬＥＤチップ１１の封止部を３以上の封止材により構成してもよい。第１の封止材１６は、前記実施形態の封止材１６と同様に各フィラー２１，２２，２３及び蛍光体２４が含有されている。第２の封止材２５は、第１の封止材１６と同じ硬度のシリコーンからなっており、互いの界面にて応力が生じ難いものとなっている。尚、第２の封止材２５を、第１の封止材１６よりも硬度の高いシリコーンから構成し、第２の封止材２５の部分はフィラーなしで強度を向上させてもよい。さらに、封止材１６の材質は任意であり、エポキシ樹脂等の透明樹脂を用いてもよいし、ガラス等の無機材料を用いることも可能である。
【００３１】
また、前記実施形態においては、トップビュータイプの発光装置に本発明を適用したものを示したが、例えば、サイドビュータイプ、ＣＯＢ（chip on board）タイプ、砲弾タイプ等の発光装置に適用することができるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を示す発光装置の断面図である。
【図３】図３は、変形例を示す発光装置の断面図である。
【図４】図４は、変形例を示す発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      発光装置
１１    ＬＥＤチップ
１１ａ  一方の電極
１１ｂ  他方の電極
１１ｃ  ダイボンドペースト
１２    ケース
１２ａ  リフレクタ部
１３    凹部
１４    第１リード
１５    第２リード
１６    封止材
１７    第１ワイヤ
１８    第２ワイヤ
１９    ツェナーダイオード
１９ａ  電極
２０    第３ワイヤ
２１    第１フィラー
２２    第２フィラー
２３    第３フィラー
２４    蛍光体
２５    封止材
１０１  発光装置
２０１  発光装置
【図１】
2010034292.tif 000003
【図２】
2010034292.tif 000004
【図３】
2010034292.tif 000005
【図４】
2010034292.tif 000006