(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤを樹脂で保護しながら、樹脂による迷光を抑制することのできる発光装置を提供する。【解決手段】ボンディングワイヤ5を包み込む保護樹脂6は、発光素子3と対向する面の少なくとも一部の領域6aに、発光素子3からの光の反射を抑制するための加工が施されている。具体的には、領域6aは、切削により除去され、切削後の表面は、基板1の主平面に対して垂直な形状にする。また例えば、保護樹脂6の領域6aに、複数の穴をあけることも可能である。もしくは、保護樹脂の領域6aの表面を、粗面に加工することも可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載された、発光素子およびボンディングワイヤと、前記ボンディングワイヤを包み込む保護樹脂とを有し、
前記保護樹脂は、前記発光素子と対向する面の接線が主平面に対して４５度以上となる少なくとも一部の領域に、前記発光素子からの光の上方への反射を抑制するための加工が施されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記加工は、ボンディングワイヤを露出させないように前記保護樹脂を切削により除去する加工であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発光装置において、前記保護樹脂の前記領域には、複数の穴があけられていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発光装置において、前記保護樹脂の前記領域の表面は、粗面に加工されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
基板に搭載された、発光素子およびボンディングワイヤと、前記ボンディングワイヤを包み込む保護樹脂とを有し、
前記保護樹脂は、前記発光素子と対向する面の少なくとも一部が、前記基板の主平面に対して垂直な面であ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、発光素子を基板上に搭載した発光装置に関し、特に、基板上にボンディングワイヤが配置された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップ等の発光素子を、表面に一対の電極が形成された基板上に搭載した発光装置では、電極間の接続にボンディングワイヤを用いる構造が広く採用されている。例えば特許文献１には、ＬＥＤチップの下面電極を基板上の一方の電極にダイボンディングし、ＬＥＤチップの上面電極を基板上の他方の電極にボンディングワイヤにより接続した発光装置が開示されている。ＬＥＤチップとボンディングワイヤの全体は、透光性樹脂によって封止されている。
【０００３】
このように、ボンディングワイヤを樹脂で封止した構造の発光装置では、発光装置を半田リフロー処理によってプリント基板等に実装する際に、半田リフローによる熱によって樹脂が軟化および硬化し、その際の膨張および収縮によりボンディングワイヤが断線することがあった。このため、特許文献１では、ボンディングワイヤの周囲の樹脂にガラスやカーボン等のフィラーを混入し、樹脂のガラス転移点を高めている。これにより、半田リフロー時の熱によってボンディングワイヤの周囲の樹脂が軟化しないようにし、ボンディングワイヤにかかる熱ストレスを低減している。フィラー混入樹脂を、ボンディングワイヤの周囲にのみ配置する際には、ポッティング（滴下）や、金型へ注入する方法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１０８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ボンディングワイヤの周囲にのみフィラー混入樹脂をポッティング等により配置するため、フィラー混入樹脂はボンディングワイヤを包んで盛り上がった形状に形成される。このため、ＬＥＤチップから球状に近い配光特性で放射された光の一部が、盛り上がった形状のフィラー混入樹脂の表面で上方に向かって反射され、漏れ光や迷光の原因となることがある。このような漏れ光や迷光が生じると、光学設計から外れた光が出射されるため、装置の特性を損なう。
【０００６】
本発明の目的は、ボンディングワイヤを樹脂で保護しながら、樹脂による迷光を抑制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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下のような発光装置が提供される。すなわち、基板に搭載された、発光素子およびボンディングワイヤと、ボンディングワイヤを包み込む保護樹脂とを有する発光装置であって、保護樹脂は、発光素子と対向する面の接線が主平面に対して４５度以上となる少なくとも一部の領域に、発光素子からの光の上方への反射を抑制するための加工が施されている。
【０００８】
例えば、上記加工としては、ボンディングワイヤを露出させないように保護樹脂を切削により除去する加工を行う。
【０００９】
また例えば、保護樹脂の前述の領域には、複数の穴をあけることも可能である。もしくは、保護樹脂の前述の領域の表面を、粗面に加工することも可能である。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、以下のような発光装置が提供される。すなわち、基板に搭載された、発光素子およびボンディングワイヤと、ボンディングワイヤを包み込む保護樹脂とを有する発光装置であって、保護樹脂は、発光素子と対向する面の少なくとも一部が、基板の主平面に対して垂直な面である。例えば、保護樹脂の外形を柱状にすることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子の近傍に配置されたボンディングワイヤの保護樹脂の斜面からの反射による迷光を抑制することができるため、配光の光学設計が容易になり、配光特性の優れた高品質の発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の発光装置の上面図。
【図２】第１の実施形態の発光装置のＡ−Ａ’矢視断面図。
【図３】（ａ）第１の実施形態で切削すべき領域6aと光の反射方向を示す説明図、（ｂ）切削後の光の反射方向を示す説明図。
【図４】第２の実施形態の発光装置の断面図。
【図５】第３の実施形態の発光装置の上面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）第４の実施形態でボンディングワイヤ5の周りに保護樹脂を形成する工程を示す説明図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）第４の実施形態でボンディングワイヤ5の周りに保護樹脂を形成する工程の別の例を示す説明図。
【図８】（ａ）および（ｂ）第５の実施形態でボンディングワイヤ5の周りに保護樹脂を形成する工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明では、ボンディングワイヤを被覆する樹脂の形状を制御することにより、樹脂による反射光を低減する。
【００１５】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の発光装置を図１および図２を用いて説明する。図１は、発光装置の上面図であり、図２はそのＡ−Ａ’矢視断面図である。
【００１６】
図１および図２のように、４個のＬＥＤチップ3は、サブマウント基板12に一列に固定されている。サブマウント基板12は、セラミック等の絶縁性基板の上に所定の電極パターン13を備えている。電極パターン13は、ＬＥＤチップ3上の一対の電極パッド（図示せず）と、Ａｕ等のボンディングワイヤ8により接続されている。ＬＥＤチップ3の上面には、所定の蛍光体を分散させた樹脂により形成された蛍光体樹脂層4が備えられている。これにより、４個のＬＥＤチップ3は、直列に接続されている。ＬＥＤチップ3を搭載したサブマウント基板12は、両端に給電電極2を備えた実装基板1上に固定されている。サブマウント基板12上の両端の電極パターン13は、Ａｕ等のボンディングワイヤ5により、実装基板12上の給電電極2と接続されている。なお、図２では、ボンディングワイヤ8は図示を省略している。
【００１７】
給電電極2と接続されたボンディングワイヤ5は、ＬＥＤチップ3と接続されたボンディングワイヤ8よりも太いものが用いられている。
【００１８】
ボンディングワイヤ5は、両端に位置するため、製造工程等において他のものに接触することがある。このため、保護樹脂6により被覆されている。
【００１９】
保護樹脂6は、本実施形態では図２のように、ＬＥＤチップ3と向かい合う領域6aが垂直に削られている。
【００２０】
これにより、ＬＥＤチップ3が発した光のうち、保護樹脂6に向かう光が上方に反射されにくく、上方から見た場合に保護樹脂6が光らない、すなわち、保護樹脂6の反射による上方（正面）への迷光を抑制することができる。
【００２１】
保護樹脂6が削り取られている領域6aを図１、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。保護樹脂6を削り取る領域6aは、図１のように上面から見て、ＬＥＤチップ3と対向する表面領域であって、削り取る前の保護樹脂6表面の接線が主平面に対して４５度以上の部分を含み、かつ、ボンディングワイヤ5が露出しない範囲である。これにより、ＬＥＤチップ3から出射され、蛍光体樹脂層4を通過した光のうち、主平面に対して平行か、それよりも上向きに出射された光が、保護樹脂6によって垂直上方に反射されることがない。しかも、ボンディングワイヤ5は露出されないため、保護樹脂6の機能を損なわない。
【００２２】
保護樹脂6は、蛍光体樹脂層4から出射される光の反射率を低減するために、カーボン等のフィラーを含有する黒色樹脂で形成されていることが好ましい。黒色樹脂は、レーザー光を吸収するため、後述する製造工程で保護樹脂6の領域6aをレーザー光で切削することができる。具体的には例えば、粒径75μmのカーボン粒子を、10ｗｔ％含有する、シリコーン樹脂を用いることができる。
【００２３】
本発光装置の各部の作用を説明する。給電電極2に供給された電流は、ボンディングワイヤ5を通って、サブマウント基板12上の電極パターン13に供給され、ボンディングワイヤ8を介してＬＥＤチップ3に供給される。これにより、４つのＬＥＤチップ3の上面から所定の波長光、例えば青色光が発せられる。蛍光体樹脂層4には、ＬＥＤチップ3から光を吸収して励起され、所定の波長の蛍光を発する蛍光体が含有されている。例えば、青色光を吸収し、黄色蛍光を発するＹＡＧ蛍光体が含有されている。これにより、青色光の一部は、蛍光体によって吸収され、黄色蛍光が生じる。黄色蛍光は、蛍光体樹脂層4を透過する青色光と混合され、白色光となって蛍光体樹脂層4で拡散されて出射される。
【００２４】
蛍光体樹脂層4から出射された光の一部は、保護樹脂6の方向にも出射されるが、保護樹脂6は、上述のように少なくともＬＥＤチップ3と対向する領域が垂直に削り取られているため、垂直上方に反射されることがない。よって、保護樹脂6を上方から見た場合に保護樹脂6が光らず、保護樹脂6の反射による上方への迷光を抑制することができる。
【００２５】
つぎに、発光装置の製造方法を説明する。まず、サブマウント基板12上に４つのＬＥＤチップ3を所定間隔で並べ、固定する。固定にはＡｕＳｎはんだ等を用いる。ＬＥＤチップ3上の一対の電極（不図示）をＡｕ等のボンディングワイヤ8により、電極パターン13とそれぞれ接続する。蛍光体を所定量分散させたシリコーン樹脂等の樹脂を用意し、ＬＥＤチップ3上にディスペンサ等を用いて塗布した後、所定の条件で硬化させることにより、蛍光体樹脂層4を形成する。
【００２６】
サブマウント基板12を一対の給電電極2が形成された実装基板1上に固定し、サブマウント基板12上の両脇の電極パターン13をそれぞれ給電電極12とＡｕ等のボンディングワイヤ5により接続する。ボンディングワイヤ5をボンディングする位置は、電極パターン13および給電電極12の形状に基づきアライメントとして決定されるため、ボンディングワイヤ5は、所定の精度で一定の位置に配置されている。
【００２７】
カーボン等のフィラーが混合された黒色樹脂を用意し、ボンディングワイヤ5の周囲にディペンサ等を用いて滴下や塗布した後、所定の条件で硬化させることによりボンディングワイヤ5を包み込む形状の保護樹脂6を形成する。保護樹脂6の位置及び形状は、ディスペンサ等のノズルを電極パターン13または給電電極12の形状に基づきアライメントとして移動させることにより、所定の精度で一定の位置および形状に形成することができる。
【００２８】
保護樹脂6の位置及び形状に基づき、予め保護樹脂6を切削する領域6aを定めておく。領域6aは、上述したように、図１のように上面から見て、ＬＥＤチップ3と対向する表面領域であって、削り取る前の保護樹脂6表面の接線が主平面に対して４５度の部分を含み、かつ、ボンディングワイヤ5が露出しない範囲に設定する。この領域6aは、電極パターン13または給電電極12の所定の位置を基準としてその範囲が定められる。
【００２９】
つぎに、保護樹脂6の上記領域6aに、レーザー光を照射することにより、領域6aの保護樹脂6を切削する。レーザー光の波長は、黒色の保護樹脂6に吸収される波長であって、照射位置の保護樹脂6をほぼ垂直に切削できる強度に設定する。具体的には例えば、波長1064nm、強度0.5J/cm２、ビーム径100μmのレーザー光を用いる。このレーザ光を照射位置を少しづつずらしながら、繰り返し領域6aに照射することにより、領域6aの保護樹脂6をほぼ垂直に切削することができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、保護樹脂6を領域6aについて切削して垂直な面を形成することにより、よってＬＥＤチップ3からの光が上方（正面）方向に反射されて迷光になるのを防止することができる。光源近傍からの迷光（反射光）は、発光装置の光学設計を複雑するため好ましくないが、本実施形態では迷光を防止し、優れた配光特性の発光装置を提供することができる。
【００３１】
なお、保護樹脂6の切削すべき領域6aを決定する際には、ＬＥＤチップ3を実際に発光させるか、これに代わるモニター光源を発光させることにより、保護樹脂6のＬＥＤチップ3側の表面領域に光を入射させ、これを上面から観察して迷光の発生している領域を確認し、迷光の発生している領域を除去するように領域6aを設定することも可能である。
【００３２】
なお、本実施形態では、保護樹脂6としてカーボン等のフィラーを混合した黒色樹脂を用いているため、YAGレーザーの基本波である1064nmのレーザー光を吸収する。このため、レーザー光を高調波等に波長変換することなく、保護樹脂6に照射して容易に切削工程を行うことができる。
【００３３】
また、保護樹脂6のレーザー光の吸収率が高いため、レーザー光の出力を低く抑えることができるため、レーザー光がボンディングワイヤ5に当たった場合であっても、ボンディングワイヤ5の断線を防ぐことができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の発光装置の断面図である。
【００３５】
第１の実施形態では、保護樹脂6の領域6aを切削したが、本実施形態では、領域6aを切削せず、図４に示すように、保護樹脂6の表面領域6aに微細な凹凸を形成する。これにより、領域6aを粗面にして光の反射率を低減し、領域6aで反射光を抑制する。
【００３６】
図４の構成の発光装置を製造する方法としては、第１の実施形態の製造方法において、保護樹脂6の領域6aにレーザー光を照射する際に、レーザー光の強度を弱め、保護樹脂6が完全に除去されないが、表面に凹凸が形成される程度に制御する。具体的には例えば、波長1064nm、強度0.5J/cm2程度、ビーム径100μmに制御する。他の工程は、第１の実施形態と同様にする。
【００３７】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態の発光装置の上面図である。
【００３８】
本実施形態では、図５のように保護樹脂6の領域6aに、軸方向が基板1の主平面に垂直な、複数の穴9を形成している。穴9の配置はランダムであることが望ましい。このように、保護樹脂6の領域6aに、内壁面が基板主平面に垂直な穴9をランダムに複数設けることにより、上方（正面）に向かって反射される光が減り、迷光を低減することが可能である。
【００３９】
具体的には例えば、保護樹脂6の領域6aに上方からほぼ垂直にパルスレーザー光をランダムに照射する。このとき、保護樹脂6にレーザービームの形状に所定の深さの穴6が開く程度にレーザー光の強度を制御する。具体的には例えば、波長1064nm、強度0.5J/cm2程度、ビーム径100μmに制御する。他の工程は、第１の実施形態と同様にする。
【００４０】
本実施形態では、保護樹脂6の領域6aに穴9をあける工程を、領域6aの全体を切削する場合よりも小径のレーザービームで容易に行うことができる。また、レーザービームで除去する保護樹脂6の量が少ないため、蒸発する保護樹脂6の量も少なく、排気を容易に行うことができるというメリットもある。
【００４１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、保護樹脂6を硬化させる際に、保護樹脂6の外側側面を垂直にする。
【００４２】
発光装置の基本構造および製造工程は、保護樹脂6を除き第１の実施形態と同様である。保護樹脂6は、以下のようにして形成する。図６（ａ）に示すように、ボンディングワイヤ5をボンディングした後、図６（ｂ）のように、ボンディングワイヤ5の周囲に筒状に巻いた剥離フィルム61を配置する。剥離フィルム61としては、保護樹脂6に対して付着しにくい材質のフィルムを用いる。図６（ｃ）のように筒状の剥離フィルム61を型として、その内側に未硬化の保護樹脂6を滴下等により充填した後、所定の硬化条件で保護樹脂6を硬化させる。硬化後、剥離フィルム61を除去する。これにより、円筒形の保護樹脂6を備えた発光装置が製造できる。
【００４３】
本実施形態の発光装置は、保護樹脂6が円柱形であるため、周囲の側面が基板主平面に対して垂直である。よって、蛍光体樹脂層4から出射される光を上方（正面）に反射しにくく、迷光を抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、レーザー光を用いて保護樹脂6を加工しないため、保護樹脂6は、レーザー光を吸収する特性のものでなくてもよく、保護樹脂6の材料の選択の幅が広がる。
【００４５】
また、本実施形態では、筒状の剥離フィルム61を型として用いて、円柱形の保護樹脂6を形成したが、型の材質は剥離フィルム61に限られるものではなく、保護樹脂6の硬化後に取り除けるものであればよい。例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、内面が鏡面加工され、２本のスリット63を備えた金属管62を用いることも可能である。ボンディングワイヤ5をボンディングした後（図７（ａ））、金属管62をボンディングワイヤ5の周囲に配置し（図７（ｂ））、内部を未硬化の保護樹脂6で満たし、所定の硬化条件で硬化させる。硬化後、金属管62をスリット63の位置で２部材に分割して取り外す（図７（ｃ））。これにより、円柱形の保護樹脂6を形成することができる。
【００４６】
なお、保護樹脂6は、円柱形に限られず、側面が基板主平面に垂直であればよく四角柱や多角柱等であってもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、保護樹脂6の全体の側面を垂直にしているが、第１の実施形態で説明したように少なくとも領域6aが垂直であればよく、領域6aを除いた部分は、未硬化の保護樹脂6の表面張力で盛り上げた形状等、他の形状にしてもよい。
【００４８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、レーザー光を用いることなく、保護樹脂6の表面を粗面に加工する。具体的には、図８（ａ），（ｂ）に示したように、ボンディングワイヤ5を形成後、未硬化の保護樹脂6によりボンディングワイヤ5の周囲を被覆し、保護樹脂6を硬化させる前に、表面に凹凸形状を形成した剥離フィルム64をほぼ樹脂表面6に押し付ける。剥離フィルム64を押しつける領域は、第２の実施形態同様に、領域6aである。剥離フィルム64を押しつけたまま保護樹脂6を硬化させ、剥離フィルム64を除去する。これにより、第２の実施形態と同様に、少なくとも保護樹脂6の表面領域6aが粗面に加工された発光装置を製造することができる。他の製造工程は、第２の実施形態と同様にする。また、発光装置の迷光抑制の作用も第２の実施形態と同様にである。
【００４９】
本実施形態では、レーザー光を用いて保護樹脂6を加工しないため、保護樹脂6は、レーザー光を吸収する特性のものでなくてもよく、保護樹脂6の材料の選択の幅が広がる。
【００５０】
また、表面が凹凸に加工された剥離フィルム64を保護樹脂6に押し付ける代わりに、硬化後の保護樹脂6の表面を先端が尖った形状の針等で突いて、凹凸形状を形成することも可能である。針等で突いて凹凸形状を形成する領域は、少なくとも上述の領域6aである。
【００５１】
実施例4,5では剥離フィルム64として三井化学株式会社製のオピュラン(登録商標)を凹凸に加工したものを用いた。このフィルムは、耐熱温度が200度のためシリコーン樹脂の硬化温度150度にも耐えることができ、またエンボス加工等により凹凸を転写することが可能である。
【００５２】
本発明の発光装置は、ヘッドランプ光源等のようにＬＥＤチップの周辺からの迷光の低減が望まれる光源として好適である。
【符号の説明】
【００５３】
1…基板、2…給電電極、3…ＬＥＤチップ、4…蛍光体樹脂層、5…ボンディングワイヤ、6…保護樹脂、6a…領域、8…ボンディングワイヤ、9…穴、12…サブマウント基板、13…電極パターン、61…剥離フィルム、62…金属管、63…スリット、64…表面に凹凸を備えた剥離フィルム
【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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【図７】
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【図８】
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