(57)【要約】【課題】  従来の発光装置では、発光素子から出射される光を十分に反射できないという問題があった。【解決手段】  本発明の発光装置１００は、金属部材１４と、金属部材１４の上に接して配置された白色レジスト２０と、を有し、接合面が絶縁性の部材からなる発光素子１０が、白色レジスト２０の上に接合部材２８を介して配置されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と、
前記金属部材の上に接して配置された白色レジストと、を有し、
接合面が絶縁性の部材からなる発光素子が、前記白色レジストの上に接合部材を介して配置されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子は、透光性基板上に半導体層を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記金属部材は、絶縁性基板上に配置された金属層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記白色レジストの厚みは５μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記金属部材の厚みは、５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記金属部材は少なくともその表面がＡｇであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記白色レジストは、前記発光素子の接合面の全面に対応するように形成されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記白色レジストと前記発光素子との接合面のうち、中央付近の一部の前記白色レジストが開口されて前記金属部材が露出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードのような発光素子を用いた発光装置は、室内照明灯の一般照明、車載照明、液晶ディスプレイのバックライト等を含む多くの分野で用いられている。
そして、これらの発光装置で求められる性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）化が要求されている。
【０００３】
上述したような高出力化に対応して、発光素子からの光を効率良く反射させるために、特許文献１及び特許文献２に例示されるように、発光素子の近傍に白色レジスト層を形成して光を反射させることにより、発光効率を向上させる構成が知られている。
【０００４】
具体的には、基板上に形成された電極を白色レジストで被覆し、発光素子が載置される部分において白色レジスト層に開口部を設けることで、電極と発光素子とを電気的に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０１１７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の発光装置では、発光素子から出射される光を十分に反射できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、発光素子の下にも白色レジストを設けることで、発光素子からの光を反射し、光取り出し効率を向上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】
【０００８】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、本発明の発光装置は、金属部材と、前記金属部材の上に接して配置された白色レジストと、を有し、接合面が絶縁性の部材からなる発光素子が、前記白色レジストの上に接合部材を介して配置されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光装置の模式的平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発光装置の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施形態の一例を説明する部分説明図である。
【図５】本発明の一実施例を説明する図である。
【図６】本発明の一実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置１００の模式的断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１００は、金属部材１４と、金属部材１４の上に接して配置された白色レジスト２０と、発光素子１０と、を有している。
【００１２】
金属部材１４は、絶縁性基板１２の上面に配置されており、絶縁性基板１２の下面に配置された外部電極１６とビア１８により導通されている。白色レジスト２０は、少なくとも発光素子１０が載置される部分（以下、ダイアタッチ部ともいう）に配置されており、発光素子１０の下面から出射される光を光取り出し面側、すなわち、発光素子１０の上面側に反射させる役割を持つ。
【００１３】
白色レジスト２０は、金属部材１４の上に接して配置されているため、この金属部材１４を介して白色レジスト２０に伝わる熱を金属部材１４に逃がすことができる。従来、一般的に使用されている白色レジストはエポキシ樹脂を含んでおり、樹脂材料内部に多数の炭素−炭素２重結合を含むため、光や熱による劣化によって白色レジストの反射率が低下する。このため、ダイアタッチ部においては白色レジストに開口部を設け、発光素子と白色レジストは直接接しないように形成されていた。
【００１４】
本実施形態においては、発光素子１０の下面は、絶縁性の部材（例えば、サファイア基板など）とされており、この絶縁性の部材側を接合面として白色レジスト２０の上に接合部材２８を介して接合されている。発光素子から出射された光は、接合面において白色レジスト２０により反射されて、発光素子の上面側に光が取り出される。
【００１５】
白色レジスト２０は、その厚みによっては発光素子１０からの光を透過する。そのため、発光素子からの光がそのまま絶縁性基板１２側に透過若しくは吸収されないように、金属部材１４を発光素子からの光に対して反射率の高い材料で形成することが好ましい。これにより、白色レジスト２０のみならず金属部材１４によっても光を反射させて光取り出し効率を向上させることができる。
【００１６】
そのため金属部材１４は、最表面にＡｇを含有することが好ましい。Ａｇは発光素子からの光の反射率が高い一方で、硫化による変色やそれに伴う光取り出し効率の低下の問題があるが、本実施形態のように白色レジスト２０で表面を被覆することによりガスバリア性が向上し、硫化を抑制することができる。
【００１７】
白色レジスト２０の材料は、例えば、ＴｉＯ２等の反射性粒子と有機物ないし無機物のバインダーとを混錬したものである。いわゆる白色レジストや白色インク、セラミックスインク等が該当する。
有機物のバインダーとしては、好ましくは耐熱性・耐光性に優れたシリコーン樹脂やフッ素樹脂等が用いられ、フッ素樹脂を用いることが特に好ましい。反射性粒子は、発光素子１０からの光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率差の大きい反射部材（例えばＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｇＯ等の無機材料）等の粉末を分散することで、効率よく光を反射させることができる。
【００１８】
白色レジスト２０の厚みは、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。白色レジスト２０は２層以上の積層により形成されていてもよい。
【００１９】
金属部材１４の厚みは、５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。特に、３０μｍ〜４０μｍ程度が適している。厚みが熱いほど放熱性向上に寄与するが、１００μｍ以下とすることにより、従来から用いられているリードフレームよりも薄く形成することができるため、発光装置の薄型化に寄与することができる。
【００２０】
白色レジスト２０は、発光素子１０の接合面の全面に対応するように形成されていることが好ましく、さらに発光素子１０の接合面の周囲にまで及んで形成されていることが特に好ましい。発光素子１０の下面の全部が白色レジスト２０に接していることで、発光素子１０からの光を効率良く反射することができる。また、発光素子１０の光は発光素子の下面のみならず、側面や上面など、発光素子の全周から出射されるため、接合面の周囲に白色レジスト２０が形成されることにより、これらの光を効率良く反射させることができる。
【００２１】
一方、白色レジスト２０は金属部材１４よりも熱伝導率が悪いため、図４に示すように、白色レジスト２０と発光素子１０との接合面のうち、一部の白色レジスト２０を開口して金属部材１４が白色レジスト２０から露出されるようになっていてもよい。（図４では白色レジスト２０と発光素子１０との接合面のうち、中央付近の一部の前記白色レジストが開口されて金属部材１４が露出されている）なお、白色レジスト２０が開口された部分は、接合部材２８が充填されていることが好ましい。
【００２２】
白色レジスト２０に発光素子１０が載置されるため、白色レジストは発光素子１０の電極にワイヤボンドするのに適した硬さを備えていることが好ましい。具体的には塗膜硬度が５Ｈ以上であることが好ましい。柔らかすぎるとワイヤボンド時の超音波が伝わりにくく、ボンディング不良が生じるためである。
【００２３】
発光素子１０は、封止部材２６で被覆されていることが好ましい。本実施形態においては、絶縁性基板１２の上面に光反射性部材からなる枠体２２を設け、絶縁性基板１２の上に、上面視が円形の開口を有する凹部が形成されている。言い換えると、凹部の側壁が枠体２２により形成されている。発光素子１０は、この凹部の底面に載置されている。上述のとおり、少なくとも発光素子１０の接合面においては白色レジスト２０が配置されるが、凹部の底面の全てが白色レジスト２０で被覆されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態において、発光素子１０の上面に形成された電極と、導電部材１４とはワイヤ２４によって電気的に接続されている。導電部材１４のワイヤ接続領域は白色レジスト２０が開口されている。導電部材１４とワイヤ２４とを接続した後、白色レジスト２０の開口部を埋めるように枠体２２を形成する。これにより、ワイヤ２４は導電部材１４との接続領域において枠体２２に埋設される。このように白色レジスト２０の開口を光反射部材で覆うことにより、導電部材１４の反射率が高くない場合であっても光取り出し効率の低下を抑制することができる。
なお、本実施形態においては１つの発光素子が載置されているが、複数載置されたマルチチップタイプとされていても良いことは言うまでもない。
【００２５】
以下、各部材について詳細に説明する。
【００２６】
［絶縁性基板］
絶縁性基板１２には、ある程度の強度を有する材料を好ましく用いることができる。このような絶縁性部材としては、例えば、ＦＲ−４、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮなど）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂を一例として挙げることができる。これらの樹脂に、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの無機フィラーを混合すれば、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、及び光反射率の向上などを図ることができる。
【００２７】
絶縁性基板１２の形状は、特に限定されない。図１では、平面板状のものを一例として示したが、例えば絶縁性基板自体が凹部（キャビティ）を有しているなど、平面板状以外にも様々な形状をした絶縁性基板を用いることができる。
【００２８】
なお、絶縁性基板１２の放熱性を高めるために、絶縁性基板の表面に金属（例えばＣｕ箔等）のめっきを施したり、導通用のビアのみならず放熱用のビアやスルーホールを形成したりしてもよい。
【００２９】
［金属部材］
金属部材１４は、絶縁性基板１２の表面に形成されており、配線としても用いられる。そのため、アノードとカソードの２つに離間して少なくとも一対形成される。金属部材１４は発光装置の実装面となる外部電極１６と、ビア１８等によって導通される。
【００３０】
金属部材１４の材料は、絶縁性基板１２として用いられる材料や製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、絶縁性基板１４の材料としてセラミックを用いる場合は、金属部材１４の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。さらに、その上にめっき等により、別の金属材料を被覆してもよい。例えば、銀、金、ニッケル、パラジウム、銅、錫等より選択される金属めっきまたはこれらを組み合わせた合金めっきである。好ましくは、白色レジスト２０を介して発光素子の周辺に配置される部分には反射率の高い銀を用いる。また、ワイヤ２４と接続される領域では、ワイヤと良好な密着性を有する材料を選択してもよい（例えば、金）。
【００３１】
［発光素子］
発光素子１０には、例えば発光ダイオードを用いることができる。発光素子１０は、サファイアなどの絶縁性の成長基板（絶縁性の部材）に半導体層（例えば窒化物半導体層）が積層された発光素子が好適に用いられ、絶縁性の部材を白色レジスト側に配置し、接合部材２８を介して実装する。本実施形態において、発光素子１０は絶縁性の白色レジスト２０の上に載置されるため、発光素子１０の電極は白色レジストとの接合面となる面の反対側の面に、正負一対以上の電極を有することが好ましい。この電極にワイヤボンドすることにより、導電部材１４と発光素子１０とが電気的に接続される。複数の発光素子を使用する場合にあっては、発光素子の電極同士をワイヤ２４で接合してもよい。ワイヤ２４は、電気伝導性を有する金属等の各種材料であってよい。好ましくは、金、銅、アルミニウム、銀、または金合金、銀合金などからなる。
【００３２】
発光素子１０の絶縁性の部材は透光性であることが好ましい。例えば、サファイア等の透光性基板である。透光性とすることにより、半導体層から出る光を下方向に伝搬して発光素子１０の直下において白色レジスト２０に光を照射して、効率良く反射させることができるからである。
【００３３】
［接合部材］
接合部材２８は、発光素子１０を白色レジスト２０に接合する部材である。本実施形態においては、接合部材が導電性である必要はなく、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂や不飽和ポリエステルなどの樹脂などが好適に挙げられる。これらは、単独又は２種類以上混合して使用することもできる。また、金、銀、銅やカーボンなどの導電性材料を含有させても良い。
【００３４】
［枠体］
枠体２２は、発光素子１０からの光を反射させるリフレクタとして、また、後述する封止部材２６を充填する凹部として、任意に形成されていてもよい。
具体的な材料としては、上述したようにリフレクタ若しくは凹部として用いることができるものであれば特に限定されないが、透光性の樹脂に光反射性物質を高充填したものを使用することが好ましい。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いるが熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、そのうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも１種により形成することが好ましい。
【００３５】
枠体２２の形成方法としては、金型を用いた射出成形やトランスファー成形、成形済の枠体を貼り付ける、樹脂吐出装置から液体樹脂を吐出して枠体を描く、等の種々の方法を採ることができる。ワイヤの一部を枠体２２で埋設する場合は、樹脂吐出装置を用いる方法が簡便であるため好ましい。
【００３６】
［封止部材］
発光素子１０は、任意に封止部材２６に被覆される。封止部材２６の材質は、例えば熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。
【００３７】
封止部材２６は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質からなる群から選択される少なくとも１種を混合することもできる。封止部材２６中には拡散剤を含有させてもよい。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等を好適に用いることができる。また、所望外の波長をカットする目的で、封止部材２６に有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、封止部材２６は、発光素子１０からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質を含有させることもでき、青色の発光素子と黄色の蛍光物質を用いて白色に発光可能な発光装置とすることができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る発光装置２００は、白色レジスト２０を２層の積層により形成している。また、枠体２２として、金型を使用して成形した樹脂リフレクタを形成している。その他の点については第１実施形態と同様であり、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
具体的には、発光素子１０の下部に形成されている白色レジスト２０は、２０ａと２０ｂが積層されてなる。白色レジストは２０μｍ程度では透過する光も存在するため、厚く形成することが好ましいが、光反射材を高充填しているために印刷等の方法では厚く形成するのが困難であるため、２層以上に積層して形成することが好ましい。
【００４０】
なお、白色レジストの熱伝導率は導電部材よりも悪いため、厚く形成すると熱抵抗の上昇を招く。そのため、白色レジストを２層以上に形成する場合は、例えば１Ｗ程度以下で駆動させることが好ましい。
さらに、白色レジストを積層した部分、とりわけダイス直下においては、金属部材が埋め込まれたビア１８等を形成し、実装面に位置する絶縁性基板１２の裏面に設けた放熱端子３０と接続させることで熱抵抗の上昇を抑制することが好ましい。
【００４１】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。図３に示すように、本実施形態に係る発光装置３００は、絶縁性基板としてセラミックスを使用しており、外部電極１６はセラミックス基板の上面にめっき等で形成されている。その他の点については第１実施形態と同様であり、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００４３】
＜実施例１＞
（集合基板の準備）
絶縁性基板として、板厚が１．６ｍｍの板状のＦＲ−４基板を用いる。
図５に示すように、発光装置１００は、隣接する発光装置１００同士が縦方向（Ｙ方向）に繋がった状態で形成されており、横方向（Ｘ方向）に隣接する発光装置１００同士が開口３２によって離間されている。開口３２は、絶縁性基板の縦方向（Ｙ方向）に延在されている。
【００４４】
本実施例において、開口３２は、縦方向の発光装置同士の連結部Ｂに接するように第１の孔３４が形成されており、発光装置の電極とされる部分の端部に接するように２つの第２の孔３６が形成されている。これらの第１の孔３４及び第２の孔３６を繋ぐように基板を切削等することで開口３２が形成される。
【００４５】
次に、絶縁性基板１２全体に、無電解のＰｄメッキ（０．０５μｍ程度）を施す。これにより、第２の孔３６の内側面にメッキ層が形成される。その上から、絶縁性基板１２全体にＣｕメッキ（２０μｍ程度）を施す。その後、不要な部分の金属をエッチングにより除去し、ダイアタッチ部及びその裏面にＣｕ箔が形成され、第２の孔３６部分で表面と裏面のＣｕパターンが電気的に接続された絶縁性基板１２を形成する。
【００４６】
次に、Ｃｕ箔の上にメッキを施す。図５においてハッチングされている部分がメッキ部を示す。本実施例では、Ｎｉ（３μｍ）、Ｐｄ（０．０５μｍ）、Ａｇ（１μｍ）の順で積層する。このように形成されたメッキ部のうち、ダイアタッチ部に位置する部分及び基板の表面に、フッ素樹脂からなる白色レジスト２０を２０μｍの厚さで形成する。
【００４７】
（発光素子の実装）
上記のように形成された絶縁性基板１２のダイアタッチ部に発光素子１０を、接合部材を介して実装し、ワイヤ２４により金属部材１４と電気的に接続して外部電極１６と導通する。その後、金属部材１４とワイヤ２４との接続部分を被覆し、かつダイアタッチ部を囲むように、光反射材を含有するシリコーン樹脂で反射枠体２２を形成し、硬化する。枠体内の底面は、その全面が白色レジスト２０により被覆される。
【００４８】
（発光素子の封止）
形成された枠体２２に、封止部材２６として蛍光体が含有されたシリコーン樹脂を充填し、発光素子１０を封止する。
【００４９】
（発光装置の個片化）
縦方向に連結された発光装置を図５の点線の位置でダイシングして、平面視の外形が６．５ｍｍ×５ｍｍの個々の発光装置４００とする。（図５において枠内Ａで示すのが１つの発光装置となる部分となる）
【００５０】
このようにして作成された発光装置４００を図６に示す。図６（Ａ）は発光装置の上面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。発光装置４００は、発光素子１０の下部に白色レジスト２０を有しているため、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。この発光装置を測定したところ、発光効率が１８５ｌｍ／Ｗであった。
【００５１】
＜比較例＞
実施例１において、白色レジスト２０を形成しない以外は同様にして発光装置を作成した。つまり、ダイアタッチ部にはＡｇが露出されている。この発光装置の発光効率を測定したところ、１６５ｌｍ／Ｗであった。
【００５２】
＜実施例２＞
ダイアタッチ部に位置する部分に白色レジストを２層重ね、ダイアタッチ部の下部に放熱用のビアを形成する以外は実施例１と同様にして発光装置を形成する。
本実施例によれば、実施例１よりも光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。
【００５３】
＜実施例３＞
絶縁性基板としてＦＲ−４の代わりに板厚１ｍｍのアルミナからなる基板を用いる以外は実施例１と同様にして発光装置を形成する。このアルミナ基板は、熱導電率が３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度のものを使用し、上面に外部電極が形成されている。
本実施例では、無機材料の基板を用いるために、熱や光による劣化が少なく、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００、３００、４００  発光装置
１０  発光素子
１２  絶縁性基板
１４  金属部材
１６  外部電極
１８  ビア
２０  白色レジスト
２０ａ  第１レジスト層
２０ｂ  第２レジスト層
２２  枠体
２４  ワイヤ
２６  封止部材
２８  接合部材
３０  放熱端子
３２  開口
３４  第１の孔
３６  第２の孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014187081.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014187081.tif 000008