(57)【要約】【課題】  光反射性の樹脂により十分な光反射性を備えた高出力の発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の発光装置は、凹部を有する基板と、前記凹部の底面に配置された発光素子と、前記底面に備え、前記凹部の内壁と前記発光素子の側面とに這い上がってなる光反射性樹脂と、を有する発光装置において、  前記底面に、該底面のみに接続された金属突出部を有し、前記光反射性樹脂が前記金属突出部を覆ってなることを特徴とする。【選択図】図１
2015070239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する基板と、前記凹部の底面に配置された発光素子と、前記底面に備え、前記凹部の内壁と前記発光素子の側面とに這い上がってなる光反射性樹脂と、を有する発光装置において、
前記底面に、該底面のみに接続された金属突出部を有し、前記光反射性樹脂が前記金属突出部を覆ってなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光反射性樹脂は、前記金属突出部を覆う領域に樹脂突出部を有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属突出部は、前記底面に有する金属配線上に設けられてなる請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記金属突出部は、ボールである請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記金属突出部は、ワイヤを有する請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記ワイヤは、前記底面の２点と接続されている請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記底面の２点と接続されているワイヤは、発光素子の側面と平行に配置されている請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記金属突出部は、前記凹部の内壁から前記発光素子の側面までの距離がもっとも大きい領域に設けられてなる請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記金属突出部は、前記凹部の底面において、前記凹部の内壁より前記発光素子の側面に近い領域に設けられてなる請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
【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】
従来から、高出力を必要とする発光装置として、発光ダイオードをパッケージの凹部に載置し、発光ダイオードが表出するように光反射性の樹脂により凹部を覆う発光装置が知られている。
【０００３】
このような発光装置は、光反射性の樹脂が凹部の底面を覆い、さらに発光素子の側面および凹部の内壁まで覆うように形成されており、これら側面や内壁は塗布した樹脂が側面や内壁に沿って這い上がることでも形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３２２０３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、光反射性の樹脂を発光素子の側面や凹部の内壁に沿って這い上がらせて形成すると、側面と内壁から離れた凹部底面では、光反射性の樹脂がひけてしまい、薄くなることがある。この光反射性の樹脂が凹部底面を覆っていても薄い領域では若干の凹部底面が見えてしまい、つまりは十分な光反射の効果を発揮できないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、光反射性の樹脂により十分な光反射性を備えた高出力の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】
【０００７】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【０００８】
本発明の発光装置は、凹部を有する基板と、前記凹部の底面に配置された発光素子と、前記底面に備え、前記凹部の内壁と前記発光素子の側面とに這い上がってなる光反射性樹脂と、を有する発光装置において、
前記底面に、該底面のみに接続された金属突出部を有し、前記光反射性樹脂が前記金属突出部を覆ってなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る発光装置によれば、高出力の発光装置が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る発光装置の模式的上面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る発光装置の模式的断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図３】本発明の実施形態１に係る発光装置の模式的断面図（Ｂ−Ｂ断面図）である。
【図４】本発明の実施形態２に係る発光装置の模式的上面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る発光装置の模式的断面図（Ｃ−Ｃ断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、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。なお、本明細書では、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態にかかる発光装置について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、発光装置１００を上面から見た図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図であり、それぞれ模式的に示す図である。
【００１３】
本実施形態の発光装置１００は、凹部を有する基板１０１と、凹部の底面１１０の中央に配置された発光素子１０２と、底面１１０のみに接続された金属突出部としてのワイヤ１０４と、凹部の内壁１１１と発光素子１０２の側面とに這い上がってなる光反射性樹脂１０３とを有し、光反射性樹脂１０３が金属突出部となるワイヤ１０４を覆っている。また、金属突出部としてのワイヤ１０４は底面１１０の２点と接続されている。なお、ワイヤ１０４の説明をわかり易くするために、図１では光反射性樹脂１０３を省略している。
【００１４】
このように光反射性樹脂１０３が、底面のみに接続された金属突出部を覆うことで光反射性樹脂はその金属突出部上において突出部が形成され、本来、光反射性樹脂が薄くなって凹部底面が見えてしまう領域において、実質的に厚い光反射性樹脂を形成することができ、光反射性樹脂を設けることによる十分な光反射の効果を得ることができる。
【００１５】
本実施の形態では、底面１１０の２点と接続されるワイヤ１０４は、凹部の底面であればどこに配置されていてもよいが、好ましくは矩形の発光素子の側面と平行に配置されていることが好ましい。これにより発光素子１０２の側面から出た光を有効に光反射性樹脂１０３の樹脂突出部によって光取り出し面側に反射させることができる。図１〜図３に示す一例では、発光素子１０２の４つの側面のそれぞれに対し、４本のワイヤ１０４が設けられているが、少なくとも１つの側面に対し１本のワイヤを設ければよい。さらにワイヤが底面と接続される２点は、隣り合うワイヤが接続される点と共通の点であってもよいし、それぞれが別の点であってもよい。また、図１に示す一例では凹部の内壁１１１は角が丸みを帯びた矩形であり、矩形の発光素子１０２が内壁の矩形に対し４５度回転して配置され、言い換えれば、発光素子の側面が内壁の角もしくは丸みを帯びた角と対面するように配置されているが、これに限るものではなく、発光素子の側面が、内壁と対面するように配置されていてもよい。
【００１６】
また金属突出部（本実施の形態ではワイヤ１０４）は、凹部の内壁１１１から発光素子１０２の側面までの距離がもっとも大きい領域に設けられることが好ましい。例えば図１の発光素子１０２の側面が内壁１１１の角もしくは丸みを帯びた角と対面するように配置されている場合、その対面する領域での距離が最も大きくなるので、その発光素子の側面と内壁の角もしくは丸みを帯びた角と対面する領域の底面に金属突出部を設けることが好ましい。光反射性樹脂１０３は、凹部の内壁１１１から発光素子１０２の側面までの距離がもっとも大きくなる領域において、薄くなるところ、この領域に金属突出部を設けて、これを光反射性樹脂が覆うことにより、光反射性樹脂を設けることによる十分な光反射の効果を得ることができる。
【００１７】
また金属突出部（本実施の形態ではワイヤ１０４）は、凹部の底面１１０において、凹部の内壁１１１より発光素子１０２の側面に近い領域に設けられることが好ましい。通常、基板の凹部は発光素子を凹部内に配置する為のもので、つまりは、凹部の内壁側面の高さは、発光素子の高さよりも大きい。このような発光素子と凹部との関係において、光反射性樹脂１０３が形成されると、発光素子の側面と凹部の内壁とにそれぞれ光反射性樹脂が這い上がって形成されるところ、高さの小さい発光素子の側面に近い領域に、光反射性樹脂が最も薄くなる領域ができてしまう。そこで凹部の内壁より発光素子の側面に近い領域に金属突出部を設けて、これを光反射性樹脂が覆うことにより、光反射性樹脂を設けることによる十分な光反射の効果を得ることができる。
【００１８】
以下、各構成の具体例またはその他の構成について説明する。
【００１９】
（基板１０１）
本発明の発光装置で用いられている基板１０１は、凹部を有する基板であり、凹部の底面１１０には発光素子１０２が載置されている。また凹部は底面１１０から連なる内壁１１１を有している。また底面には導体配線としての金属部材（図示しない）を配するとともに、発光素子や保護素子等が載置可能な絶縁性の板状部材である。具体的な材料としては、セラミックス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。特にセラミックスを主な材料として用いることで、耐候性、耐熱性に優れた基板とすることができる。
【００２０】
（発光素子１０２）
本発明の発光装置で用いられる発光素子１０２は半導体発光素子、特に、発光ダイオードとして知られているもののいずれでもよい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子であってもよい。
【００２１】
発光素子は、その表面に一対の電極を備えている。この一対の電極は、上面（例えば、半導体の積層構造の基板とは反対側）に双方とも、下面（例えば、基板の裏面側）に双方とも、上下面の双方にそれぞれ形成されたもののいずれでもよい。
【００２２】
この発光素子は、基板の凹部の底面１１０上に、導体配線の配置状態に応じて実装される。実装の形態はフェイスアップ実装、フリップチップ実装のいずれの形態でもよい。
【００２３】
発光素子１０２を基板１０１に実装する場合、通常、発光素子に形成されている電極が、基板に形成された導体配線に接続される。
【００２４】
発光素子１０２が同一面側に正及び負電極を有する場合には、半導体素子の正電極と基板における正電極に相当する部材、半導体素子の負電極と基板の負電極に相当する部材とをボンディングワイヤによってボンディングするか、共晶半田等によってダイボンディングするか、バンプを介してフリップチップボンディングすることが好ましい。
【００２５】
発光素子１０２の正負電極がその上面側と裏面側とに設けられている場合には、通常、裏面側の電極を、基板の一方の電極相当部材に載置し、上面側の電極を基板の他方の電極相当部材にワイヤボンディングして、それぞれ接続される。
【００２６】
基板の凹部の底面上に配置される発光素子は、１つでもよいし、複数であってもよい。
【００２７】
発光素子１０２は上述した構成に限定されるものではなく、適宜保護層、反射層、蛍光体層などが配置されていてもよい。
【００２８】
蛍光体層（図示しない）としては、青色発光する半導体発光素子構造の外側を被覆する蛍光体又は蛍光体を含む樹脂等からなる層が挙げられる。蛍光体としての具体的な材料としてはあとで詳述する。
【００２９】
（金属突出部）
金属突出部としては、本実施形態ではワイヤ１０４であり、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、銀、鉛等の金属及びそれらの合金を用いた通常の発光素子と電気的に接続するためのボンディングワイヤと同様のもの又は種々の材料からなるワイヤ表面に上述した金属又は合金を被覆したもの等を用いることができる。
【００３０】
金属突出部は、基板の底面に設けられる金属配線上に設けることが好ましく、これにより容易に金属突出部を形成することができる。
【００３１】
金属突出部としてワイヤ１０４を用いる場合、ワイヤの直径は、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜２００μｍ程度が挙げられ、２０〜１５０μｍ程度が好ましい。また形成方法としては、バンプボンダー、ボールボンダー、スポット溶接、ウェッチボンダー等の公知のワイヤボンディング手段を用いることができる。
【００３２】
（光反射性樹脂１０３）
光反射性樹脂１０３は、発光素子からの光を効率よく反射可能な部材であり、具体的な材料としては絶縁性部材が好ましく、また、発光素子からの光や、外光等が透過や吸収しにくい部材が好ましい。また、ある程度の強度を有するもので、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができ、より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコーン樹脂等が挙げられる。これら母体となる樹脂に、発光素子からの光を吸収し難く、かつ母体となる樹脂に対して屈折率差の大きい反射部材（例えばＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ）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。
【００３３】
光反射性樹脂１０３の形成方法としては、ポッティング法により光反射性樹脂を基板１０１の底面１１０に形成することが好ましい。これにより凹部の内壁１１１と発光素子１０２の側面とに這い上がって、それぞれを覆うとともに、金属突出部（本実施形態ではワイヤ１０４）を覆うことが比較的容易に形成できる。そして金属突出部を覆うことで、光反射性樹脂１０３による突出部を底面に形成することができる。
【００３４】
本発明の発光装置は、さらに以下に示すその他の部材も備えることが好ましい。
【００３５】
（透光性部材１０５）
少なくとも発光素子又は光反射性部材を被覆する透光性部材１０５が配置されていることが好ましい。発光素子１０２から出射される光を通過させる部材であり、発光素子から出射される光の６０％以上を透過するもの、さらに、７０％、８０％又は９０％以上を透過するものが好ましい。このような部材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂、ガラス等が挙げられる。なかでもシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。さらに透光性部材に蛍光体及び／又は拡散材等を備えることで種々の機能を発揮できる。これら蛍光体や拡散材は、透光部材の材料中に含有されていてもよいし、これらを含有する層がその上、間、下に配置されていてもよい。また、これらの蛍光体及び／又は拡散材等が、透光部材内で沈降等、偏在していてもよい。
【００３６】
（蛍光体）
蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等が好ましい。このような蛍光体が透光部材に含有される場合、蛍光体の濃度を、例えば５〜５０％程度とすることが好ましい。
【００３７】
また、黄色蛍光体の他に、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｚｎ：Ｃｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＢｘＮ３＋ｘ：Ｅｕ、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ及びＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕなどの蛍光体を用いて演色性や、色再現性を調整することもできる。
【００３８】
（拡散剤）
拡散剤としては、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラック、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
【００３９】
透光性部材１０５は、ポッティング、スクリーン印刷等によって形成することができる。
【００４０】
（保護素子）
本発明の発光装置には、発光素子の他、保護素子等が搭載されていてもよい。保護素子は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、例えば、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等の公知のもののいずれでもよい。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態にかかる発光装置２００について、図４、５を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態は、金属突出部がワイヤ１０４であるのに対し、第２の実施形態は、ボール２０４である点で異なる。
【００４１】
図４は、発光装置を上面から見た図で、図５は図４のＣ−Ｃ断面図であり、それぞれ模式的に示す図である。なお、ボール２０４の説明をわかり易くするために、図４では光反射性樹脂１０３を省略している。
【００４２】
本実施形態の発光装置２００は、凹部を有する基板１０１と、凹部の底面１１０の中央に配置された発光素子１０２と、底面のみに接続された金属突出部としてのボール２０４と、凹部の内壁１１１と発光素子１０２の側面とに這い上がってなる光反射性樹脂１０３とを有し、光反射性樹脂１０３が金属突出部を覆っている。このように光反射性樹脂１０３が、底面１１０のみに接続された金属突出部を覆うことで光反射性樹脂１０３はその金属突出部上において突出部が形成され、本来、光反射性樹脂が薄くなって凹部底面が見えてしまう領域において、実質的に厚い光反射性樹脂を形成することができ、光反射性樹脂を設けることによる十分な光反射の効果を得ることができる。
【００４３】
金属突出部としてのボール２０４は、具体的にはワイヤと同様に、金、銅、白金、アルミニウム、銀、鉛等の金属及びそれらの合金を用いることができる。
【００４４】
図４、５に示す一例では、金属突出部としてのボールは底面において３つ形成されているが、少なくとも底面において１つ形成されていればよく、さらに複数形成されていてもよい。
【００４５】
また、図４に示す一例では凹部の内壁１１１は角が丸みを帯びた矩形であり、矩形の発光素子１０２が内壁１１１の矩形に対し４５度回転して配置されており、言い換えれば、発光素子の側面が内壁の角もしくは丸みを帯びた角と対面するように配置されている。このとき、その対面する領域での距離が最も大きくなるので、その発光素子の側面と内壁の角もしくは丸みを帯びた角と対面する領域のうち３つの領域に、底面に金属突出部としてボール２０４を設けている。ここで残りの１つの領域については、底面に保護素子２０６が設けられており、この保護素子２０６を光反射性樹脂１０３が覆うこと、あるいは光反射性樹脂１０３が保護素子２０６の側面に這い上がってなることで、金属突出部としてボール２０４を設けた領域を加えた４つの領域において、光反射性樹脂１０３による樹脂突出部が形成でき、光反射性樹脂を設けることによる十分な光反射の効果を得ることができる。
【００４６】
このように金属突出部としてボール２０４を用いることで、底面のうち設ける領域に制限を受けることなく、光反射性樹脂が薄くなる領域に適宜形成することができるので好ましい。
【００４７】
なお、本実施形態では、金属突出部としてボールで説明したが、ボールと同じように金属突出部として、鍍金バンプも用いることができる。
【００４８】
その他、特に制限されることなく、第１の実施の形態に記載の金属突出部としての説明を本実施の形態にも用いることができる。加えて、第１の実施の形態におけるワイヤ１０４の構成と、本実施の形態におけるボール２０４の構成との両方を適用した発光装置とすることも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００４９】
また金属突出部以外の構成においても、第１の実施の形態に記載の説明を本実施の形態にも用いることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００・・・発光装置、
１０１・・・基板、
１０２・・・発光素子、
１０３・・・光反射性樹脂、
１０４・・・ワイヤ（金属突出部）
１０５・・・透光性部材
２０４・・・ボール（金属突出部）
２０６・・・保護素子
【図１】
2015070239.tif 000003
【図２】
2015070239.tif 000004
【図３】
2015070239.tif 000005
【図４】
2015070239.tif 000006
【図５】
2015070239.tif 000007