(57)【要約】【課題】封止部材の形状を比較的容易に安定させることができる発光装置及び照明装置を提供する。【解決手段】  本実施形態によると形状制御手段である制御膜７０は、撥油性又は撥水性を有しているため、封止部材４５とのぬれ性が良く、接触角が小さい。このため、封止部材４５の形状安定性を容易に高めることができる。そして、制御膜７０は、封止部材４５の外周部５１の全周に対して位置するように設けられているため、封止部材４５の形状安定を効果的に抑制することができ、複数の封止部材の形状にばらつきが生じにくい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面を有する基板と；
基板の実装面側に形成された素子実装部又は導体パターンを有する金属層と；
素子実装部及び導体パターンを避けて設けられた絶縁層と；
素子実装部に実装された発光素子と；
金属層及び発光素子を覆うとともに、外周部が絶縁層上に設けられて基板から盛り上がった形状を形成する透光性の封止部材と；
絶縁層に設けられ、絶縁層と封止部材との接触角を制御する形状制御手段と；
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
形状制御手段は、絶縁層における封止部材の接触角と金属層における封止部材の接触角との比が０．１７以上になるように形成されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
金属層は、表面側に金属層の表面金属部よりも封止部材に対する接触角が大きくなる酸化防止膜を有することを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
絶縁層の形状制御手段は、絶縁層上に設けられた撥水又は撥油手段であることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項５】
絶縁層上の形状制御手段は、絶縁層の表面側形成された凹凸手段であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか一記載の発光装置と；
発光装置が設けられる器具本体と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板に実装された発光素子を封止部材で覆った発光装置および発光装置を光源として用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯＢ(chip on board)型の発光モジュールは、照明装置の光源として広く用いられている。この種の発光モジュールは、基板の上に実装された複数の発光ダイオードを備えている。発光ダイオードは、互いに間隔を存して配列されているとともに、個々に透光性を有する封止部材で封止されている。
【０００３】
封止部材は、蛍光体粒子を含有した樹脂を主成分とする材料で構成されている。封止部材は、例えばディスペンサーを用いて基板に滴下するとともに、滴下後に加熱することで硬化される。これにより、封止部材が基板からドーム状に盛り上がった形状に維持され、基板上の発光ダイオードを大気中の酸素あるいは湿気等から保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９９７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の封止部材は、封止部材の外周部に特別に堰止め用の部材を設ける構成ではないため、複数の封止部材の形状を比較的に安定して形成することは困難であった。また、上記のような形状を維持するためには、封止部材を構成する樹脂の特性に依存する点もあるが、樹脂もばらつきがあるため複数の封止部材の形状をばらつくことなく容易に形成することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、封止部材の形状を比較的容易に安定させることができる発光装置及び照明装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態における発光装置は、実装面を有する基板と、基板の実装面側に形成された素子実装部又は導体パターンを有する金属層と、素子実装部及び導体パターンを避けて設けられた絶縁層と、素子実装部に実装された発光素子と、金属層及び発光素子を覆うとともに、外周部が絶縁層上に設けられて基板から盛り上がった形状を形成する透光性の封止部材と、絶縁層に設けられ、絶縁層と封止部材との接触角を制御する形状制御手段とを備えたことにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、形状制御手段によって硬化後の封止部材の形状を比較的安定に形成できるため、色ばらつきを容易に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る照明装置の斜視図
【図２】実施形態に係る照明装置の平面図
【図３】図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図
【図４】実施形態に係る発光モジュールの平面図
【図５】図４のＦ５の箇所を拡大して示す発光モジュールの平面図
【図６】図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図３は、全般照明用のベースライト１を示している。ベースライト１は、例えば屋内で使用する照明装置の一例であって、建物の天井面Ｃに直付けされている。
【００１２】
ベースライト１は、装置本体２、一対のセード３、光源４および点灯装置５を備えている。装置本体２は、シャーシ６、センターカバー７、第１のサイドカバー８ａおよび第２のサイドカバー８ｂで構成されている。
【００１３】
シャーシ６は、例えば亜鉛めっき鋼板のような板金材で形成されており、天井面Ｃに沿って延びる細長い形状を有している。シャーシ６は、固定部１０と一対の光源支持部１１ａ，１１ｂとを含んでいる。
【００１４】
固定部１０は、略フラットな板状であり、例えば建物の天井を構成する要素に複数のねじで固定されている。光源支持部１１ａ，１１ｂは、固定部１０を間に挟んで互いに平行に配置されている。光源支持部１１ａ，１１ｂは、夫々平坦な支持面１２を有している。支持面１２は、固定部１０よりも下方に張り出すとともに、シャーシ６の長手方向に真っ直ぐに延びている。
【００１５】
センターカバー７は、シャーシ６の固定部１０に支持されている。センターカバー７は、光源支持部１１ａ，１１ｂの間からシャーシの下方に向けてＶ形に突出されている。
【００１６】
第１のサイドカバー８ａは、シャーシ６の長手方向に沿う一端およびセンターカバー７の長手方向に沿う一端を連続して覆っている。第２のサイドカバー８ｂは、シャーシ６の長手方向に沿う他端およびセンターカバー７の長手方向に沿う他端を連続して覆っている。
【００１７】
セード３は、例えばアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂のような透光性を有する樹脂材料で構成されている。セード３は、シャーシ６の長手方向に真っ直ぐに延びている。
【００１８】
図３に示すように、セード３は、シャーシ６の光源支持部１１ａ，１１ｂに向けて開口された開口部１３を有している。開口部１３は、シャーシ６の長手方向に延びるスリット状である。一対の保持溝１４ａ，１４ｂが開口部１３の縁に形成されている。保持溝１４ａ，１４ｂは、セード３の全長に亘って延びている。保持溝１４ａ，１４ｂの開口端は、シャーシ６の幅方向に互いに間隔を存して向かい合っている。
【００１９】
さらに、セード３は、複数のブラケットを介してシャーシ６に取り付けられている。セード３をシャーシ６に取り付けた状態では、シャーシ６の光源支持部１１ａ，１１ｂが下方からセード３で覆われている。
【００２０】
図２に示すように、光源４は、第１ないし第６の発光装置である発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを備えている。第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、光源支持部１１ａ，１１ｂの長手方向に延びる細長い形状を有している。
【００２１】
本実施形態によると、第１ないし第３の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、一方のセード３の保持溝１４ａ，１４ｂに保持されて、一方の光源支持部１１ａの長手方向に沿うように一列に並んでいる。同様に、第４ないし第６の発光モジュール２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、他方のセード３の保持溝１４ａ，１４ｂに保持されて、他方の光源支持部１１ｂの長手方向に沿うように一列に並んでいる。
【００２２】
したがって、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、セード３と一体化されているとともに、セード３で覆われている。さらに、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、電気的に直列に接続されている。
【００２３】
点灯装置５は、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの点灯を制御するためのものであり、交流電源から出力される交流を直流に変換して第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに供給する。点灯装置５は、シャーシ６の固定部１０に支持されているとともに、センターカバー７で覆われている。
【００２４】
第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、基本的に共通の構成を有している。このため、本実施形態では、第１の発光モジュール２０ａを代表して説明する。
【００２５】
図４ないし図６に示すように、第１の発光モジュール２０ａは、基板２１を備えている。基板２１は、ベース２２、金属層２３およびレジスト層２４を有する三層構造である。ベース２２は、例えばエポキシ樹脂あるいはガラスコンポジット基板のような合成樹脂製であり、シャーシ６の長手方向に延びる細長い形状を有している。
【００２６】
金属層２３は、例えば銅箔で構成されているとともに、ベース２２の裏面２２ａに積層されている。レジスト層２４は、例えば合成樹脂のような絶縁材料で構成されている。レジスト層２４は、金属層２３およびベース２２の裏面２２ａの外周部に連続して積層されている。金属層２３およびレジスト層２４は、基板２１の反りを防止するため、互いに協働して基板２１を補強している。
【００２７】
基板２１は、長手方向に延びる一対の側縁２１ａ，２１ｂを有している。基板２１の側縁２１ａ，２１ｂは、セード３の長手方向に沿う一端からセード３の保持溝１４ａ，１４ｂに差し込まれている。この差し込みにより、基板２１がセード３に保持されているとともに、基板２１のレジスト層２４が光源支持部１１ａの支持面１２に接している。
【００２８】
図５ないし図７に示すように、複数の導体パターン２６および絶縁層２７がベース２２の表面２２ｂの上に積層されている。導体パターン２６は、基板２１の幅方向に間隔を存して二列に並べられているとともに、各列毎に基板２１の長手方向に互いに離れている。
【００２９】
各導体パターン２６は、実装パッド２８、第１の配線パッド２９および第２の配線パッド３０を有している。実装パッド２８は、例えば第１ないし第３の金属層Ｃ、Ｎ、Ｓを組み合わせた三層構造を採用している。
【００３０】
具体的には、第１の金属層Ｃは、ベース２２の表面２２ｂに積層された銅箔にエッチングを施すことにより形成されている。第２の金属層Ｎは、第１の金属層Ｃの上に積層されている。第２の金属層Ｎは、第１の金属層Ｃにニッケルめっきを施すことにより形成されている。第３の金属層Ｓは、第２の金属層Ｎの上に積層されている。第３の金属層Ｓは、第２の金属層Ｎに銀めっきを施すことにより形成されている。第３の金属層Ｓは、実装パッド２８の表層を構成している。このため、実装パッド２８の表面は、銀製の光反射面３１となっている。光反射面３１の全光線反射率は、例えば９０％以上とすることが望ましい。また、本実施形態の実装パッド２８は、略楕円形であって、一対の凹部３４ａ，３４ｂとを含んでいる。
【００３１】
第１および第２の配線パッド２９，３０は、実装パッド２８よりも遥かに小さな楕円形であって、互いに同じ大きさを有している。第１および第２の配線パッド２９，３０は、実装パッド２８と同様に第１ないし第３の金属層Ｃ、Ｎ、Ｓを有する三層構造であり、夫々の表層が銀により形成されている。そして、第１および第２の配線パッド２９，３０は、実装パッド２８の凹部３４ａ，３４ｂに入り込むようにベース２２の表面２２ｂに形成されている。
【００３２】
さらに、第１および第２の配線パッド２９，３０は、実装パッド２８の凹部３４ａ，３４ｂから離れており、実装パッド２８に対し電気的に絶縁された状態に保たれている。したがって、実装パッド２８の凹部３４ａ，３４ｂは、第１および第２の配線パッド２９，３０を避けるように切り欠かれているということができる。
【００３３】
そして、実装パット２８及び第１、第２の配線パッド２９，３０の表面側には酸化防止膜６０が設けられている。この酸化防止膜６０は、各パットの銀が外部ガスによって酸化して変色することを抑制するものであるため、各パットにおける反射率を経年使用においても低下し難くしているものである。
【００３４】
また、絶縁層２７は、図６に示すように、ベース２２の表面２２ｂに積層されている。この絶縁層２７は、ベース２２の表面２２ｂのうち実装パッド２８、第１の配線パッド２９および第２の配線パッド３０を外れた領域を覆っている。したがって、実装パッド２８の表層、第１の配線パッド２９の表層および第２の配線パッド３０の表層は、夫々絶縁層２７で覆われることなく基板２１の表面側に露出されている。
【００３５】
絶縁層２７の一部は、実装パッド２８の凹部３４ａ，３４ｂに充填されて、実装パッド２８と第１の配線パッド２９との間、および実装パッド２８と第２の配線パッド３０との間に介在されている。さらに、絶縁層２７は、実装パッド２８の表層、第１の配線パッド２９の表層および第２の配線パッド３０の表層よりも基板２１の厚さ方向に張り出している。
【００３６】
そして、本実施形態によると、絶縁層２７は、例えば電気絶縁性を有する白色の樹脂材料で構成されている。そのため、絶縁層２７は、光反射層としての機能を兼ね備えている。さらに、絶縁層２７上には封止部材４５の形状を安定させるための形状制御手段である撥油機能を有する制御膜７０が形成されている。この制御膜７０は、絶縁層２７全体に設けられるものではなく、実装パッド２８及び配線パッド２９，３０を囲うように形成されている絶縁層２７の周囲にのみ形成されている。すなわち、封止部材４５が形成される領域にのみ設けられており、残余の部分については絶縁層２７の表面が露出するように設けられている。
【００３７】
第１ないし第３の発光ダイオード３６が実装パッド２８の光反射面３１の上に実装されている。第１ないし第３の発光ダイオード３６は、夫々発光素子の一例であって、例えば青色の光を発する共通のベアチップで構成されている。ベアチップは、平面的に見た時の形状が長方形であり、例えば長辺の長さが６００〜６５０μｍ、短辺の長さが２００〜２５０μｍである。さらに、各ベアチップは、アノードとしての第１の電極３７と、カソードとしての第２の電極３８とを有している。第１および第２の電極３７，３８は、ベアチップの長手方向に間隔を存して並んでいる。この第１ないし第３の発光ダイオード３６は、夫々透光性を有するダイボンド材３９を用いて光反射面３１に接着されている。
【００３８】
第１ないし第３の発光ダイオード３６の第１の電極３７は、個々に第１のボンディングワイヤー４１を介して第１の配線パッド２９に電気的に接続されている。同様に、第１ないし第３の発光ダイオード３６の第２の電極３８は、個々に第２のボンディングワイヤー４２を介して第２の配線パッド３０に電気的に接続されている。この結果、各実装パッド２８に接着された第１ないし第３の発光ダイオード３６は、互いに並列に接続されたダイオード群４３を構成している。
【００３９】
また、図４ないし図６に示すように、複数の封止部材４５が基板２１に形成されている。封止部材４５は、導体パターン２６に対応するように基板２１の幅方向に間隔を存して二列に並べられているとともに、各列毎に基板２１の長手方向に互いに離れている。
【００４０】
封止部材４５は、実装パッド２８に接着されたダイオード群４３、ダイオード群４３に対応する第１および第２のボンディングワイヤー４１，４２を基板２１の上に封止するための要素である。また、封止部材４５は、母材である樹脂の中に混ぜられた所定量の蛍光体粒子及び所定量のフィラーを含んでいる。
【００４１】
樹脂としては、例えば透光性を有するレジン系シリコーン樹脂又はハイブリット系シリコーン樹脂を用いることが好ましい。レジン系シリコーン樹脂およびハイブリット系シリコーン樹脂は、三次元的に架橋された組織を有するので、透光性のシリコーンゴムよりも硬い。
【００４２】
さらに、レジン系シリコーン樹脂は、シリコーンオイルやシリコーンゴムと比較して酸素や水蒸気のようなガスが透過する性能が低い。本実施形態の場合、樹脂の酸素透過率が１２００cm３（m２・day・atm）以下であり、水蒸気透過率が３５g/m２以下である。この種の樹脂を選択することで、大気中のガスが封止部材４５を透過することを要因とする実装パッド２８の劣化を防止することができ、光反射面３１の光反射性能を良好に維持できる。そして、蛍光体粒子４６としては、ベアチップが発する青色の光により励起されて黄色の光を発する黄色蛍光体粒子を用いている。なお、樹脂に混ぜる蛍光体粒子は、黄色蛍光体粒子に限らない。例えば、ベアチップが発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体粒子あるいは緑色の光を発する緑色蛍光体粒子を樹脂に添加するようにしてもよい。
【００４３】
封止部材４５は、実装パッド２８、実装パッド２８に対応する第１および第２の配線パッド２９，３０、実装パッド２８の上のダイオード群４３、ダイオード群４３と第１および第２の配線パッド２９，３０との間に跨る第１および第２のボンディングワイヤー４１，４２を一体的に包み込むように基板２１の絶縁層２７から盛り上がっている。
【００４４】
封止部材４５は、樹脂が硬化する前の液状の状態で実装パッド２８に向けて滴下される。封止部材４５を滴下する際には、ディスペンサーを用いることが望ましい。実装パッド２８に向けて滴下された封止部材４５は、例えば１５０℃の温度で６０分加熱することによりドーム状の形態に硬化される。
【００４５】
本実施形態において、ベースライト１では、ベースライト１の電源スイッチがＯＮされると、直流電圧が点灯装置５から第１ないし第６の発光モジュール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの導体パターン２６に印加される。これにより、複数の実装パッド２８に実装されたダイオード群４３が一斉に発光する。
【００４６】
ダイオード群４３のベアチップが発する青色の光は、封止部材４５に入射される。封止部材４５に入射された青色の光の一部は、蛍光体粒子４６に吸収される。残りの青色の光は、蛍光体粒子４６に吸収されることなく封止部材４５を透過する。
【００４７】
青色の光を吸収した蛍光体粒子４６は、励起されて補色の関係にある黄色の光を発する。黄色の光は、封止部材４５を透過する。これにより、黄色の光および青色の光が封止部材４５の内部で互いに混じり合って白色光となる。白色光は、封止部材４５およびセード３を透過してベースライト１の外に放射され、天井面Ｃから室内を照明する用途に供される。
【００４８】
そして、本実施形態の封止部材４５によると、その主成分となる樹脂は、実装パッド２８に向けて滴下された直後の未硬化の状態でも予め決められた形状を維持し得るような物性を有している。樹脂の物性とは、チクソ性、粘性および硬度等のことを指している。すなわち、図６に示すように、封止部材４５は、実装パッド２８に滴下された直後の未硬化の段階でも、実装パッド２８、第１および第２の配線パッド２９，３０、ダイオード群４３、第１および第２のボンディングワイヤー４１，４２を連続して覆うような偏平なドーム形状を維持するようになっている。
【００４９】
しかしながら、本実施形態においては、各パッド２８，２９，３０に酸化防止膜６０を設けているため、封止部材４５と酸化防止膜６０とのぬれ性が悪く接触角が相対的に大きくなるため、封止部材４５は各パッドの領域では流動的になり固着性が低下する。このため封止部材４５の形状は安定し難い傾向になる。そこで、本実施形態のように封止部材４５が設けられる領域の絶縁層２７に制御膜７０を形成している。
【００５０】
この制御膜７０は、記述のように撥油性を有しているため、封止部材４５とのぬれ性を良くしており、接触角を小さくしている。このため、制御膜７０と封止部材４５との固着性及び封止部材４５の形状安定性を高めることができる。そして、制御膜７０は、封止部材４５の外周部５１の全周に対して位置するように設けられているため、封止部材４５の形成時に想定以上に広がるのを効果的に抑制することができるため、複数の封止部材４５を形成する場合であっても各形状にばらつきが生じにくくなっている。また、封止部材４５の固着性も強固にしているものである。
【００５１】
また、制御膜７０は、上記のように外周部５１のみではなく、一部は封止部材４５の内側領域にも形成しているため、封止部材４５の固着強度を封止部材４５の外周部側のみではなく、内部側でも確保しているため、扁平ドーム形状である封止部材４５の固着強度や形状保持の効果をより高めることができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、絶縁層２７における制御膜と封止部材４５との接触角が９度であって、各パッド２８，２９，３０における酸化防止膜６０と封止部材４５との接触角が５０度であり、これら接触角比は０．１７となっている。このように前記比が０．１７以上であるとぬれ性のよい部材との組合せであっても封止部材４５の形状を安定して形成することができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、制御膜７０が撥油性を有しているが、同様な作用を目的として撥水性を有する材料から構成してもよい。また、本実施形態のように平坦な膜を形成するのみではなく、絶縁層２７の表面を直接又は別の部材で凹凸形成するように設けても良い。この場合であって形状制御のための制御手段として有効に機能するものである。
【００５４】
また、さらに、封止部材の平面的な形状は楕円に限定されるものではなく、例えば真円とすることも可能である。加えて、発光モジュールは天井に直付けするベースライト用の光源に限らず、例えば直管形蛍光ランプに置き換えて使用する直管形ランプの光源としても利用することができる。それとともに、照明装置にしても天井に直付けするベースライトに限定されるものではなく、例えば街路灯や誘導灯のようなその他の形態の照明装置であっても同様に実施可能である。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
２１…基板、２８…金属層である実装パッド、２９、３０・・・導体パターンである配線パッド、２７…絶縁層、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…発光素子、４５…封止部材、６０…酸化防止層、７０…形状制御手段である制御膜、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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