(57)【要約】【課題】発光効率の向上及び装置の小型化を実現することができる発光装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる発光装置１は、基板１０と、基板１０上に実装された発光素子２０と、発光素子を覆う封止樹脂３０と、発光素子２０の周囲に設けられたＤＡＭ４０と、を備える。つまり、発光装置１は、いわゆるＣＯＢ型の発光装置である。発光素子２０は、ＤＡＭ４０の反射面に接近して設けられている。反射面は、発光素子２０の光軸に対して傾斜した平面である。【選択図】図２
2015115364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装された発光素子と、
前記発光素子の周囲に設けられた突起部と、
前記突起部に囲まれた領域において、前記発光素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記発光素子と前記突起部との間の距離が０．６ｍｍ以下であり、
前記突起部の前記発光素子側の面である反射面は、前記発光素子の光軸に対して傾斜した平面である発光装置。
【請求項２】
前記発光素子の幅は、０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であり、
前記発光素子と前記突起部との間の距離は、０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子の幅は、０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であり、
前記発光素子と前記突起部との間の距離は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子の幅は、０．４ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下であり、
前記発光素子と前記突起部との間の距離は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記反射面と前記発光素子の光軸とがなす角度は、４５°以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光素子からの光に対する前記反射面の反射率は９０％以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記封止樹脂は、前記発光素子からの光の波長を変換する蛍光体を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の周囲に設けられた突起部と、を備える発光装置の製造方法であって、
前記突起部の前記発光素子側の面である反射面を、前記発光素子の光軸に対して傾けて形成し、
前記突起部からの距離が０．６ｍｍ以下である位置を、前記発光素子の目標位置として設定し、前記基板の前記目標位置に前記発光素子を実装する発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記発光素子の幅が、０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の場合、
前記突起部からの距離が０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である位置を前記目標位置として設定する請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記発光素子の幅が、０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下である場合、
前記突起部からの距離が０．５ｍｍである位置を前記目標位置として設定する請求項９に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記発光素子の幅が、０．４５ｍｍ以上０．５５ｍｍ未満である場合、
前記突起部からの距離が０．３ｍｍである位置を前記目標位置として設定する請求項９に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた発光装置が普及している。ＬＥＤを用いた発光装置としては、ＣＯＢ（Chip On Board）型の発光装置が主流となっている。ＣＯＢ型の発光装置は、基板上に設けられた複数の発光素子（ＬＥＤチップ）と、発光素子を覆う封止樹脂と、封止樹脂を堰き止めるＤＡＭ（ダム）と、を備える。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の青色ＬＥＤチップが樹脂に覆われ、樹脂の周囲を樹脂ダムが囲んでいるＣＯＢが開示されている（例えば、特許文献１の図５（ａ）等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６２４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＯＢ型の発光装置は、サイズの小型化や発光効率の向上が望まれている。そのため、ＤＡＭ内部において、高密度で発光素子を搭載する必要がある。その結果、ＤＡＭと発光素子とを接近させて搭載しなければならない。
【０００６】
しかしながら、ＤＡＭと発光素子とが接近すると、発光素子から出射した光は、ＤＡＭの内壁に反射して、発光素子に戻り、発光素子に吸収されてしまう。そのため、封止樹脂の上面から外部に出射する光の光量が低下し、発光効率が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、発光効率の向上及び装置の小型化を実現することができる発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかる発光装置は、基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の周囲に設けられた突起部と、前記突起部に囲まれた領域において、前記発光素子を覆う封止樹脂と、を備え、前記発光素子と前記突起部との間の距離が０．６ｍｍ以下であり、前記突起部の前記発光素子側の面である反射面は、前記発光素子の光軸に対して傾斜した平面である。
【０００９】
本発明の一態様にかかる発光装置の製造方法は、基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の周囲に設けられた突起部と、を備える発光装置の製造方法であって、前記突起部の前記発光素子側の面である反射面を、前記発光素子の光軸に対して傾けて形成し、前記突起部からの距離が０．６ｍｍ以下である位置を、前記発光素子の目標位置として設定し、前記基板の前記目標位置に前記発光素子を実装するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、発光効率の向上及び装置の小型化を実現することができる発光装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかる発光装置の平面図である。
【図２】実施の形態にかかる発光装置の断面図である。
【図３】実施の形態にかかる発光装置のＤＡＭ近傍の拡大図である。
【図４】実施の形態にかかる発光装置の光の経路を示す図である。
【図５】比較例にかかる発光装置の光の経路を示す図である。
【図６】比較例にかかる発光装置の光の経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態
＜発光装置１の概要＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態にかかる発光装置１の概要について説明する。図１は、本実施の形態にかかる発光装置１の平面図である。図２は、図１のII−II線の断面図である。
【００１３】
発光装置１は、基板１０と、発光素子２０と、封止樹脂３０と、ＤＡＭ４０と、を備える。発光装置１は、いわゆるＣＯＢ型の発光装置であり、基板１０上に複数のＬＥＤチップ（発光素子２０）が実装されている。
【００１４】
基板１０は、アルミや銅などの金属を含む基板である。なお、基板１０は、セラミックであってもよい。基板１０は、平面視において矩形状である。基板１０の表面には、複数の発光素子２０と、封止樹脂３０と、ＤＡＭ４０と、が設けられている。
【００１５】
発光素子２０は、電流の供給に応じて発光する素子であり、例えばＬＥＤチップ等である。発光素子２０は、図示しないワイヤ等に電気的に接続されており、当該ワイヤから電流の供給を受ける。発光素子２０の横の長さ（幅）は、例えば、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。なお、発光素子２０の寸法はこれに限られない。
【００１６】
封止樹脂３０は、平面視においてＤＡＭ４０に囲まれた領域に充填され、複数の発光素子２０を覆う樹脂である。封止樹脂３０は、例えば、透過性熱硬化樹脂等である。より詳細には、封止樹脂３０には、発光素子２０から出射された光の波長を変換する蛍光体が混練されている。これにより、所望の色の光を生成することができる。
【００１７】
ＤＡＭ４０（突起部）は、複数の発光素子２０の周囲に設けられ、基板１０の表面から突起した部材である。本実施の形態においては、図１に示すように、平面視において、ＤＡＭ４０は、複数の発光素子２０を囲むような円形状をしている。ＤＡＭ４０は、基板１０上に充填された封止樹脂３０を堰き止めるように形成されている。
【００１８】
＜ＤＡＭ４０の詳細な構成＞
続いて、図３を参照して、ＤＡＭ４０の詳細な構成について説明する。図３は、図２に示した断面図のＤＡＭ４０近傍の拡大図である。ＤＡＭ４０の断面は、底面が上面よりも長い台形状である。
【００１９】
ＤＡＭ４０の内側（発光素子２０側）の面である反射面４０１は、発光素子２０の光軸に対して傾斜している。具体的には、反射面４０１は、基板１０から離れるに連れて、発光素子２０から離れるように傾斜している。より詳細には、発光素子２０の光軸と反射面４０１とがなす角度θが、０°より大きく、９０°よりも小さい角度である。より好ましくは、０°＜θ≦４５°である。なお、発光素子２０の光軸とは、基板１０に対して略垂直方向の軸である。
【００２０】
また、反射面４０１は、発光素子２０の側面２０１に対向している。反射面４０１と側面２０１とは、距離ｄだけ離れている。現在、ＣＯＢに一般的に使用される発光素子２０の大きさや、後述する製造時の精度を考慮すると、距離ｄは、例えば、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。このように発光素子２０をＤＡＭ４０に近づけることにより、発光装置１の小型化を図ることができる。より具体的には、発光素子２０の幅が、０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である場合、距離ｄは、０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることが好ましい。また、発光素子２０の幅が０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下の場合、距離ｄは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、発光素子２０の幅が０．４ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下の場合、距離ｄは、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。なお、距離ｄに下限を設定しているのは、発光素子２０をＤＡＭ４０に接近させすぎると、実装後に発光装置１に振動が加わった場合等に、発光素子２０とＤＡＭ４０とが接触してショートしてしまう可能性があるためである。このとき、発光素子２０の幅とは、基板１０に垂直な断面図（例えば図２等）において、基板１０の長手方向における発光素子２０の長さである。また、距離ｄは、ＤＡＭ４０と発光素子２０との間の距離であるが、より詳細には、反射面４０１の下端（基板１０との接触点）から発光素子２０の側面２０１までの距離である。
【００２１】
ここで、発光装置１の製造方法について説明する。まず、基板１０の表面にＤＡＭ４０を形成する。ＤＡＭ４０は、例えば、熱硬化性樹脂であり、図２に示すような台形状の金型を用いたプレス加工により形成される。これにより、ＤＡＭ４０の反射面４０１が、発光素子２０の光軸に対して傾いて形成される。
【００２２】
次に、複数の発光素子２０を基板１０上に実装する。このとき、ＤＡＭ４０からの距離が０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下となる位置を、発光素子２０を実装するための目標位置として設定する。そして、基板１０の目標位置に発光素子２０を実装する。
【００２３】
目標位置は、発光素子２０の幅や、発光素子２０の寸法精度、発光素子２０を基板１０に実装する際の位置精度等に基づいて決定される。例えば、発光素子２０の幅が、０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である場合、ＤＡＭ４０の反射面４０１からの距離が０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の位置を目標位置として設定することが好ましい。
【００２４】
より具体的には、発光素子２０の幅が０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下の場合、ＤＡＭ４０の反射面４０１からの距離ｄが０．５ｍｍである位置を目標位置として設定することが好ましい。また、発光素子２０の幅が０．４５ｍｍ以上０．５５ｍｍ未満の場合、ＤＡＭ４０の反射面４０１からの距離ｄが０．３ｍｍである位置を目標位置として設定することが好ましい。このように、発光素子２０の寸法精度、発光素子２０を基板１０に実装する際の位置精度等に応じた距離を開けて、発光素子２０をＤＡＭ４０の反射面４０１に接近して実装する。これにより、ＤＡＭ４０と発光素子２０との間をできる限り接近させつつ、寸法精度や位置精度に誤差が生じたとしても、実装時に発光素子２０がＤＡＭ４０に接触することを回避できる。
【００２５】
なお、上記の発光素子２０の幅と距離ｄとの関係（数値）は、発明者らが試行錯誤を重ねて見出したものである。つまり、発光素子２０の幅が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の場合に、０．６ｍｍよりも大きい距離ｄをとって実装するとスペースの無駄となり、装置の小型化を実現できない。つまり、発光素子２０の幅が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の場合に、距離ｄが０．６ｍｍの位置を目標位置とすることにより、実装時における精度誤差に起因する発光素子２０とＤＡＭ４０との接触を回避しつつ、装置の小型化を図ることができる。なお、寸法精度や位置精度の向上があれば、距離ｄは０．６ｍｍ以下であってもよく、例えば、距離ｄは０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよい。さらに、発明者らは、発光素子２０の幅の大きさに応じて具体的に検討した結果、発光素子２０の幅が０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下の場合には、距離ｄが０．５ｍｍの位置を目標位置とすることにより、精度誤差に起因する発光素子２０とＤＡＭ４０との接触を回避しつつ、装置の小型化を図ることができることを見出した。また、発明者らは、発光素子２０の幅が０．４５ｍｍ以上０．５５ｍｍ未満の場合には、距離ｄが０．３ｍｍの位置を目標位置とすることにより、精度誤差に起因する発光素子２０とＤＡＭ４０との接触を回避しつつ、装置の小型化を図ることができることを見出した。
【００２６】
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる発光素子２０から出射される光線の経路について説明する。なお、図４においては、発光素子２０の側面２０１から出射される光線のみを図示しているが、発光素子２０は上面からも光線を出射する。発光素子２０の上面から出射された光線は、基本的に封止樹脂３０を介して空気層へ出射されるため、発光効率には影響を与えない。
【００２７】
図４においては、２つの光線Ｌ１、Ｌ２の経路を示している。光線Ｌ１は、発光素子２０の側面２０１から基板１０と略平行に出射する光線である。光線Ｌ１は、発光素子２０の側面２０１から出射すると、ＤＡＭ４０の反射面４０１に当たり、反射する。そして、反射した光線Ｌ１は、樹脂層と空気層との境界面３０１に入射する。これにより、光線Ｌ１は、樹脂層（封止樹脂３０）から空気層に出射する。
【００２８】
一方、光線Ｌ１は、発光素子２０の側面２０１から境界面３０１に向けて出射する。このとき、封止樹脂３０の屈折率は１．４前後であり、空気層の屈折率とは異なる。そのため、臨界角を超えて境界面３０１に入射する光線は全反射する。図４の例においては、光線Ｌ１は、臨界角を超えて境界面３０１に入射したものとし、境界面３０１において全反射する。その後、全反射した光線Ｌ１は、ＤＡＭ４０の反射面４０１に当たり、再び反射する。そして、臨界角以内の入射角で境界面３０１に入射した光線Ｌ１は、空気層に出射する。このように、光線Ｌ１、Ｌ２の双方が空気層に出射する。
【００２９】
なお、反射面４０１に当たって反射する光線の光量の低下を抑制するために、反射面４０１は、高反射率であることが好ましい。具体的には、発光素子２０からの光に対する反射面４０１の反射率は９０％以上であることが好ましい。
【００３０】
＜比較例＞
ここで、本発明の比較例にかかる発光装置の光線の経路について説明する。図５は、比較例１にかかる発光装置の構成を示す図であり、図４に対応する断面図である。図５に示した比較例１においては、ＤＡＭ５０の断面形状が矩形状である。つまり、ＤＡＭ５０の発光素子２０側の面（反射面５０１）が、発光素子２０の光軸と略平行である。つまり、反射面５０１と光軸とのなす角度が０°である。
【００３１】
比較例１において、発光素子２０の側面２０１から基板１０と略平行に出射した光線Ｌ３について考える。光線Ｌ３は、側面２０１から出射すると、反射面５０１に当たり、反射する。そして、光線Ｌ３は、発光素子２０の側面２０１に入射する。このため、発光素子２０から出射した光線Ｌ３は、発光素子２０に戻ってきてしまい、発光素子２０に吸収されてしまう。したがって、光線Ｌ３は、樹脂層から空気層に出射することができない。その結果、発光効率が低下してしまう。
【００３２】
なお、図５に示した例においては、光線Ｌ３が基板１０と略水平方向に出射する場合について説明したが、光線Ｌ３が基板１０に対して多少傾いて出射した場合でも同様である。上述のように、発光装置の小型化を図るために、発光素子２０とＤＡＭ５０との間の距離は、例えば、０．６ｍｍ以下となるように接近している。そのため、光線Ｌ３が多少傾いていた場合でも、反射面５０１に反射した後、発光素子２０の側面２０１に戻ってきてしまう可能性が高い。
【００３３】
次に、本発明の比較例２について説明する。図６は、比較例２にかかる発光装置の構成を示す図であり、図４に対応する断面図である。図６に示した比較例２においては、ＤＡＭ６０の断面形状が半円形状である。つまり、ＤＡＭ６０の発光素子２０側の面（反射面６０１）が、平面ではなく、曲面である。
【００３４】
比較例２において、発光素子２０の側面２０１から境界面３０１に向けて出射した光線Ｌ４について考える。光線Ｌ４は、境界面３０１において全反射し、反射面６０１に当たり、反射する。このとき、光線Ｌ４が反射面６０１に当たった位置における曲面の接線の角度に応じて、反射光の反射角が決まる。比較例２の構成においては、ＤＡＭ６０の上部に向かうに連れて、反射面６０１の曲面の接線の光軸に対する角度が大きくなる。言い換えると、ＤＡＭ６０の上部に向かうに連れて、反射面６０１の曲面の接線と境界面３０１とがなす角度が鋭角になる。そのため、光線Ｌ４は、反射面６０１における反射と境界面３０１における全反射を繰り返す。そして、光線Ｌ４は、反射を繰り返す度に減衰していき、空気層に出射されずに消滅する。
【００３５】
これに対して、本実施の形態にかかる発光装置１の構成によれば、図４に示した通り、光線Ｌ１、Ｌ２のいずれも空気層に出射する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態にかかる発光装置１の構成によれば、発光素子２０とＤＡＭ４０との間の距離は０．６ｍｍ以下である。そのため、発光装置１全体の大きさを小型化することができる。さらに、ＤＡＭ４０の反射面４０１は、発光素子２０の光軸に対して傾斜した平面である。そのため、上記のように、発光素子２０をＤＡＭ４０に近づけたとしても、発光素子２０の側面２０１から出射された光線は、ＤＡＭ４０に反射して、発光素子２０に戻ることなく、空気層に出射する。そのため、発光素子２０に戻ってきて、発光素子２０に吸収されてしまう光線を減らすことができる。したがって、発光装置１は、装置の小型化及び発光効率の向上を実現することができる。
【００３７】
なお、光軸に対する反射面４０１の傾斜角度θが４５°≦θ°＜９０°の条件においても、反射面４０１が光軸に対して傾斜しているため、上記の効果を奏する。ただし、反射面４０１の傾斜角度θが４５°から大きくなるに連れて、発光効率の向上の効果が低くなる。つまり、反射面４０１の傾斜角度θが４５°から大きくなるに連れて、反射面４０１と境界面３０１とがなす角度が鋭角になるため、消滅する光線の割合が増えてくる。また、反射面４０１と境界面３０１とがなす角度が鋭角になる程、ＤＡＭ４０の幅も必要となるため、小型化の効果も低くなる。そのため、反射面４０１の傾斜角度θは、０°＜θ≦４５°であることが好ましい。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、発光素子２０の個数や大きさは、上述の実施の形態において説明したものに限られない。また、ＤＡＭ４０の外側の面（封止樹脂３０に接していない面）の形状は発光効率に寄与しない部分であるため、その形状は限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１  発光装置
１０  基板
２０  発光素子
３０  封止樹脂
４０、５０、６０  ＤＡＭ
２０１  側面
４０１、５０１、６０１  反射面
【図１】
2015115364.tif 000003
【図２】
2015115364.tif 000004
【図３】
2015115364.tif 000005
【図４】
2015115364.tif 000006
【図５】
2015115364.tif 000007
【図６】
2015115364.tif 000008