(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全周に亘って外縁に第１の凹部が形成された基板と、
前記基板上に実装された発光素子と、
前記発光素子の上面を被覆する蛍光体板と、
前記発光素子及び前記蛍光体板の側面を取り囲むように前記基板の前記第１の凹部の内側に配置された白色反射樹脂と、
メッキにより形成された反射膜及び凸状の接合部を有し、且つ、前記発光素子、前記蛍光体板及び前記白色反射樹脂を取り囲むように前記基板上に配置された反射枠と、を有し、
前記反射枠は、前記第１の凹部で、前記接合部の先端が前記発光素子の下面より低い位置に配置されるように、前記基板に接合される、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記反射枠は、第２の接合部を有し、更に、前記第２の接合部によって前記白色反射樹脂の上面に接合される、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記反射枠は、前記接合部と前記第２の接合部の間に第２の凹部を有する、請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記反射枠の外側の側面の下端部は、接着剤により覆われている、請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子及び前記蛍光体板は矩形状に形成され、
前記反射枠は、前記発光素子及び前記蛍光体板を矩形状に取り囲むように形成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記基板は、前記基板内において前記発光素子に電流を供給するためのフィルドビアを有し、
前記反射枠の前記接合部は、前記基板上において前記フィルドビアが存在しない位置に接合される、請求項１〜５の何れか一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、半導体発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ素子（light-emitting diode）などの半導体発光素子と蛍光体との組合せにより白色光を得る発光装置が実用化されている。このような発光装置として、所望の方向へ出射される光の強度を高めるために、発光素子と蛍光体を取り囲むように反射枠が設けられたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板の主表面に発光ダイオード素子が設置された発光ダイオードが記載されている。この基板の主表面には、発光ダイオード素子が設置される円柱形の開口部を有する板材が貼り合わされ、この板材の基板とは反対側の面にリフレクタが備えられている。
【０００４】
また、特許文献２には、ケースに形成された擂鉢形状のキャビティの底面に発光素子が搭載され、そのキャビティの上方に、蛍光体を分散した光透過性樹脂が充填された半導体発光装置が記載されている。このケースの上部には、反射面が形成された傾斜面を有する反射枠が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８３９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２６８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された発光ダイオードは、発光ダイオード素子から放出され、リフレクタの方向に向かった光をリフレクタで反射させることにより、光の利用効率を向上させることができる。しかしながら、リフレクタと基板の間に板材が存在するため、リフレクタと基板の間の接合強度が低くなり、リフレクタが外れやすくなる可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載された半導体発光装置は、半導体発光素子から放出され、反射枠の方向に向かった光を反射枠で反射させて半導体発光素子の略放射方向に向かわせ、光の利用効率を向上させることができる。しかしながら、特許文献２に記載された半導体発光装置を作製するためには、ケースの内側を掘削して擂鉢形状のキャビティを形成し、半導体発光素子及び光透過性樹脂を配置させる必要があるため、生産効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、反射枠を有する発光装置において、発光装置の生産効率の低下を防ぎつつ、反射枠の接合強度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発光装置は、基板と、基板上に実装された発光素子と、発光素子の上面を被覆する蛍光体板と、発光素子及び蛍光体板の側面を取り囲むように基板上に配置された白色反射樹脂と、メッキにより形成された反射膜及び接合部を有し、且つ、発光素子、蛍光体板及び白色反射樹脂を取り囲むように基板上に配置された反射枠と、を有し、反射枠は、白色反射樹脂が配置されていない箇所で、接合部によって、基板に接合されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発光装置では、反射枠は、第２の接合部を有し、更に、第２の接合部によって白色反射樹脂の上面に接合されることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る発光装置では、基板は、接合部と接合する箇所に第１の凹部を有することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る発光装置では、反射枠は、接合部と第２の接合部の間に第２の凹部を有することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る発光装置では、反射枠の外側の側面の下端部は、接着剤により覆われていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る発光装置では、発光素子及び蛍光体板は矩形状に形成され、反射枠は、発光素子及び蛍光体板を矩形状に取り囲むように形成されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る発光装置では、基板は、基板内において発光素子に電流を供給するためのフィルドビアを有し、反射枠の接合部は、基板上においてフィルドビアが存在しない位置に接合されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反射枠を有する発光装置において、発光装置の生産効率の低下を防ぎつつ、反射枠の接合強度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】発光装置１０の斜視図及びその断面図並びに反射枠１４の模式図である。
【図２】基板１５の模式的な上面図及びその断面図である。
【図３】発光装置２０の斜視図及びその断面図並びに反射枠２４の模式図である。
【図４】部品集合体３０の斜視図である。
【図５】部品集合体３０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る発光装置について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１９】
図１（Ａ）は、発光装置１０の模式的な斜視図である。また、図１（Ｂ）は、発光装置１０を斜め横方向から見た図１（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【００２０】
発光装置１０は、ＬＥＤ素子１１と、蛍光体板１２と、白色反射樹脂１３と、反射枠１４と、基板１５とを有する。
【００２１】
ＬＥＤ素子１１は、基板１５上に実装される。ＬＥＤ素子１１の上面は、特定の蛍光体を含む蛍光体板１２により被覆されている。これにより、発光装置１０は、ＬＥＤ素子１１から放射され蛍光体板１２が出射した光と、蛍光体板１２によって波長変換された光とを混合させて、白色光を得る。
【００２２】
ＬＥＤ素子１１は、青色系の半導体発光素子（青色素子）である。ＬＥＤ素子１１には、例えば発光波長域が４４０〜４５５ｎｍのＩｎＧａＮ系化合物半導体などが用いられる。ＬＥＤ素子１１は、矩形状に形成されている。
【００２３】
蛍光体板１２は、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの無色で透明な樹脂を含み、ＬＥＤ素子１１の上面を被覆する。蛍光体板１２には、ＬＥＤ素子１１から放射された青色光を吸収して黄色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料が分散混入されている。蛍光体板１２に分散混入される蛍光体材料により波長変換された光のピーク波長の範囲は５３５〜５７０ｎｍである。この蛍光体材料には、例えばセリウムで付活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などが用いられる。蛍光体板１２は、上側から見た場合に、ＬＥＤ素子１１と同様の形状に形成されており、ＬＥＤ素子１１と同様に矩形状に形成されている。
【００２４】
白色反射樹脂１３は、例えばシリコン樹脂に酸化チタン、アルミナなどの反射性微粒子を混練し熱硬化させたものである。白色反射樹脂１３は、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の側面を取り囲み、被覆するように基板１５上に配置される。白色反射樹脂１３は、ＬＥＤ素子１１から側方に放射された光と、蛍光体板１２から側方に出射された光をＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２側へ反射させる。白色反射樹脂１３によってＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の側面を被覆することにより、発光装置１０の側面からの光漏れの発生を抑制することが可能となる。
【００２５】
反射枠１４は、開口部１４Ａの大きさに合わせて成形樹脂で構成された略矩形の枠体である。反射枠１４は樹脂製の基台により形成され、その基台の上にメッキにより形成された反射膜を有する。反射枠１４の内側（開口部１４Ａ側）の側面１４Ｂには傾斜が形成され、側面１４Ｂは、蛍光体板１２から側方に出射された光を、発光装置１０の上方（ＬＥＤ素子１１から見て蛍光体板１２側）に向けて反射させる。なお、メッキとは、電気メッキ、化学メッキなどの湿式メッキでもよいし、あるいは、真空蒸着、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリングなどの乾式メッキでもよく、特に限定されない。
【００２６】
また、反射枠１４は、第１の接合部１４Ｃを有し、ＬＥＤ素子１１、蛍光体板１２及び白色反射樹脂１３を矩形状に取り囲むように基板１５上に配置される。反射枠１４は、白色反射樹脂１３が配置されていない箇所で第１の接合部１４Ｃによって、基板１５に接合される。例えば、反射枠１４は、接着剤１６により基板１５に接着される。また、反射枠１４は、はんだ等の他の手段により基板１５に接合されてもよい。反射枠１４が基板１５に接合されるため、反射枠１４の接合強度を向上させ、反射枠１４を外れにくくすることが可能となる。
【００２７】
また、反射枠１４は、第２の接合部１４Ｄを有し、更に、第２の接合部１４Ｄによって白色反射樹脂１３の上面に接合される。例えば、反射枠１４は、接着剤１６により白色反射樹脂１３の上面に接着される。また、反射枠１４は、接着テープ、接着シート等の他の手段により白色反射樹脂１３の上面に接合されてもよい。反射枠１４が白色反射樹脂１３の上面に接合されることにより、反射枠１４の接合強度をさらに向上させ、反射枠１４をさらに外れにくくすることが可能となる。
【００２８】
また、反射枠１４は、第１の接合部１４Ｃと第２の接合部１４Ｄの間に凹部１４Ｅを有する。本実施形態では、反射枠１４において、白色反射樹脂１３の上面と接合する面の内、白色反射樹脂１３の側面と接合する側の端部に凹部１４Ｅが形成される。凹部１４Ｅが形成されることにより、反射枠１４と白色反射樹脂１３の間に挿入される接着剤１６の量を増大させることができ、反射枠１４と白色反射樹脂１３の接合強度を向上させることができる。また、凹部１４Ｅに挿入される接着剤１６によって突起部が形成され、その形成された突起部により、反射枠１４が基板１５に対して水平な方向に移動することを抑制することが可能となる。
【００２９】
さらに、反射枠１４は、外側の側面の下端部に凹部１４Ｆを有する。凹部１４Ｆは、接着剤１６により覆われる。凹部１４Ｆを覆う接着剤１６によって突起部が形成され、その形成された突起部により、反射枠１４が基板１５に対して水平な方向に移動することを抑制することが可能となる。さらに、ＬＥＤ素子１１から側方に放射された光と、蛍光体板１２から側方に出射された光が白色反射樹脂１３を介して発光装置１０の側面から漏れることを抑制することが可能となる。
【００３０】
図１（Ｃ）は、反射枠１４を、基板１５及び白色反射樹脂１３に接合させていない状態で下方側から見た模式図である。
【００３１】
図１（Ｃ）に示すように、反射枠１４は、下方側から見た場合、内側から順に、開口部１４Ａ、第２の接合部１４Ｄ、凹部１４Ｅ、第１の接合部１４Ｃ、凹部１４Ｆを有する。
【００３２】
また、反射枠１４は矩形状に設けられているため、発光装置１０から放射される光は矩形状に広がる。したがって、発光装置１０を携帯電話などで写真を撮影するための照明として利用した場合、撮影範囲にあわせて撮影範囲全体を万遍なく照らすことが可能となる。
【００３３】
基板１５は、ＬＥＤ素子１１が表面上に実装される、例えばガラスエポキシ基板や、ＢＴレジン基板、セラミックス基板、メタルコア基板などの絶縁性基板である。基板１５上には、ＬＥＤ素子１１との接続用電極及び回路パターンが形成された配線層１５Ａが形成される。ＬＥＤ素子１１の各電極は、基板１５上にフリップチップ実装され、バンプ（不図示）を介して配線層１５Ａ上の接続用電極に電気的に接続される。なお、ＬＥＤ素子１１の各電極は、Ａｇペーストなどの導電性接着材料やワイヤボンディングによるワイヤなどを介して、配線層１５Ａ上の接続用電極に接続されてもよい。
【００３４】
基板１５の下面（配線層１５Ａが形成される面と反対側の面）には、外部のＤＣ（Direct Current）電源に接続するための電極１５Ｂ、１５Ｃが形成される。電極１５Ｂ、１５Ｃの内の何れか一方はアノード電極であり、他方はカソード電極である。
【００３５】
基板１５は、反射枠１４の接合部１４Ｃと接合する箇所に凹部１５Ｄを有する。凹部１５Ｄは、基板１５上において白色反射樹脂１３と接合する位置の外周部分が切削されることにより形成される。一般に、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の厚さには個体ごとにばらつきがある。凹部１５Ｄが形成されることにより、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の個体ごとの厚さのばらつきは凹部１５Ｄにおいて吸収することができる。したがって、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２が薄い場合でも、反射枠１４の第２の接合部１４Ｄによって、白色反射樹脂１３の上面に接合されるので、反射枠１４が白色反射樹脂１３の上面から離れることを防止でき、反射枠１４と白色反射樹脂１３の接合強度の低下を防止できる。
【００３６】
また、凹部１５Ｄが形成されることにより、接着剤１６が凹部１５Ｄに入り込み、反射枠１４の側面と凹部１５Ｄの側面を接着させるため、基板１５と反射枠１４の接合強度を向上させることが可能となる。また、凹部１５Ｄが形成されることにより、白色反射樹脂１３の側面と反射枠１４の間に挿入された接着剤１６によって形成される突起部が高くなるため、反射枠１４が基板１５に対して水平な方向に移動することを抑制することが可能となる。さらに、反射枠１４を基板１５の表面、即ちＬＥＤ素子１１の下面より低い位置まで配置させることが可能になるため、ＬＥＤ素子１１から側方に放射された光が白色反射樹脂１３を介して発光装置１０の側部から漏れることを抑制することが可能となる。
【００３７】
また、発光装置１０において、基板１５に対する反射枠１４の接合強度を向上させることが可能となるため、基板１５に対して水平な方向において反射枠１４と基板１５が接する面積を小さくすることができ、基板１５に対して水平な方向における発光装置１０の小型化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、発光装置１０が出射する光の強度を所定値以上にするためには、反射枠１４の内側（開口部１４Ａ側）の側面の高さ、即ち蛍光体板１２の上面から反射枠１４の上面までの距離を所定長以上にする必要がある。一方、仮に、白色反射樹脂１３が設けられず、反射枠１４の下面全体が基板１５上に接合される場合、反射枠１４の内側の側面は、基板１５の上面、即ちＬＥＤ素子１１の下面と同じ高さから形成される。しかしながら、上記した通り、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の厚さには個体ごとにばらつきがある。したがって、反射枠１４の内側の側面の高さを所定長以上にするためには、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の個体ごとの厚さのばらつきを考慮して、反射枠１４を十分に高くしておく必要がある。
【００３９】
一方、本実施形態の反射枠１４は白色反射樹脂１３上に接合され、内側の側面は白色反射樹脂１３の上面、即ち蛍光体板１２の上面と同じ高さから形成される。したがって、ＬＥＤ素子１１及び蛍光体板１２の個体ごとの厚さのばらつきを無視することができ、反射枠１４を高くし過ぎる必要がない。したがって、基板１５と直交する方向における発光装置１０の小型化を図ることも可能となる。
【００４０】
図２（Ａ）は、ＬＥＤ素子１１、蛍光体板１２、白色反射樹脂１３及び反射枠１４が実装されず、配線層１５Ａが形成されていない状態の基板１５の模式的な上面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【００４１】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基板１５は、基板１５内においてＬＥＤ素子１１に電流を供給するためのフィルドビア１５Ｅを有する。配線層１５Ａに接続されるＬＥＤ素子１１の各接続用電極１１Ａは、フィルドビア１５Ｅ及び基板１５内の配線層１５Ｆを介して、電極１５Ｂ、１５Ｃと電気的に接続される。
【００４２】
ＬＥＤ素子１１から発生した熱は、フィルドビア１５Ｅを介して電極１５Ｂ、１５Ｃへ伝わるため、フィルドビア１５ＥによりＬＥＤ素子１１の放熱性を向上させることができる。したがって、発光装置１０を携帯電話などで写真を撮影するための照明として利用した場合、光量を短時間に低減させることが可能となる。
【００４３】
また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、凹部１５Ｄは、基板１５上においてフィルドビア１５Ｅが存在しない位置に形成される。即ち、反射枠１４の第１の接合部１４Ｃは、基板１５上においてフィルドビア１５Ｅが存在しない位置に接合される。したがって、ＬＥＤ素子１１の放熱性を維持しつつ、基板に対する反射枠の接合強度を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、凹部１５Ｄは、基板１５上において配線層１５Ａが存在しない位置に形成される。即ち、反射枠１４の第１の接合部１４Ｃは、基板１５上において配線層１５Ａが存在しない位置に接合される。さらに、反射枠１４の第２の接合部１４Ｄは、白色反射樹脂１３を介して基板１５に接合される。したがって、反射枠１４が配線層１５Ａに接合されることはないため、配線層１５Ａと基板１５の間において、配線層１５Ａにおける凹凸によって隙間が生じたり、反射枠１４によって配線層１５Ａを傷つけてしまうことを防止することができる。
【００４５】
図３（Ａ）は、発光装置２０の模式的な斜視図である。また、図３（Ｂ）は、発光装置２０を斜め横方向から見た図３（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。また、図３（Ｃ）は、反射枠２４を、基板２５及び白色反射樹脂２３に接合させていない状態で下方側から見た模式図である。
【００４６】
発光装置２０は、発光装置１０が有する各部を有している。ただし、発光装置２０が有する反射枠２４では、その外周の下端部分にはメッキによる反射膜が形成されておらず、反射枠２４を形成する樹脂２４Ｇが露出している。なお、反射枠２４においても、反射枠１４と同様に、外側の側面の下端部は接着剤２６により覆われている。
【００４７】
これ以外の点では、発光装置２０の構成は、発光装置１０と同一である。
【００４８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、反射枠２４の部品集合体３０の斜視図である。また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、それぞれ、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線に沿った部品集合体３０の断面図である。
【００４９】
図４（Ａ）は、反射枠２４の部品集合体３０を示す。個々の部品（反射枠）３１は、矩形の枠体であり、中央に矩形の開口部３１Ａを有する。図示した例では、計９個の部品３１が縦横に一体となって配列されており、縦横の切断線Ｌ上で部品集合体３０が切断されることにより、個々の部品３１が得られる。なお、部品集合体３０内の部品３１の個数は、図示した９個より多くてもよいし、少なくてもよい。
【００５０】
図４（Ａ）に示すように、部品集合体３０の基台３２の上面３３には、それぞれの切断線Ｌと重なるように、凹部３４が形成される。凹部３４は、部品集合体３０のダイシングに使用されるダイシングブレードの接触幅より狭い幅を有する。また、基台３２の上面３３及び側面３５には、メッキ膜３６が形成される。メッキ膜３６は、基台３２の上面３３及び側面３５だけでなく、凹部３４の表面にも形成される。メッキ膜３６は、凹部３４を埋め尽くさずに、凹部３４の側面および底面を覆うように形成される。
【００５１】
図４（Ｂ）は、切断線Ｌに沿ってダイシングを行うことにより、１個の部品３１が切断された状態の部品集合体３０を示す。部品集合体３０に対するダイシングでは、図５（Ｂ）に示すように、部品集合体３０の下面側（上面３３とは反対側）から凹部３４の途中の深さまで基台３２が削り取られる。こうして形成された切断部３７と凹部３４により、相互に隣接する部品３１が分離されて１個の部品３１が得られる。
【００５２】
このように、一つの部品集合体３０から複数の反射枠２４を作製することができるので、反射枠２４の生産効率を向上させることが可能になるとともに、反射枠２４の製造コストを低減することが可能になる。
【００５３】
以上説明してきたように、発光装置１０、２０では、反射枠は、白色反射樹脂が配置されていない箇所で基板に接合されるので、反射枠の接合強度を向上させることが可能となる。また、反射枠は容易に形成することができるので、発光装置の生産効率の低下を防ぐことも可能となる。
【００５４】
なお、本実施形態では、反射枠１４が白色反射樹脂１３の上面に接合される例について説明したが、反射枠１４の内側の側面１４Ｂが白色反射樹脂１３の外側に配置されるように反射枠１４を形成し、反射枠１４と白色反射樹脂１３の上面を接合しないようにしてもよい。反射枠１４を白色反射樹脂１３の上面に接合しない場合も、発光装置１０は、生産効率の低下を防ぎつつ、反射枠の接合強度を向上させることができる。
【００５５】
発光装置１０、２０は、例えば広面積の液晶ディスプレイにおけるバックライトなどの光源として使用可能である。また、発光装置１０、２０は、携帯電話などの小面積の液晶ディスプレイにおける導光板照明や、メータ類またはインジケータ類のバックライトユニットといった種々の照明光源にも使用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、２０    発光装置
１１、２１    ＬＥＤ素子
１２、２２    蛍光体板
１３、２３    白色反射樹脂
１４、２４    反射枠
１５、２５    基板
１６、２６    接着剤
１５Ａ、２５Ａ    配線層
１５Ｂ、１５Ｃ、２５Ｂ、２５Ｃ    電極
１５Ｄ、２５Ｄ    凹部
１５Ｅ、２５Ｅ    フィルドビア
【図１】
0006501564.tif 000002
【図２】
0006501564.tif 000003
【図３】
0006501564.tif 000004
【図４】
0006501564.tif 000005
【図５】
0006501564.tif 000006