(57)【要約】【課題】光出力の高出力化を図れる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有しＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０と、実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側に固着されたドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップを封止した透光性の封止樹脂からなる封止部５０と、実装基板２０の上記一表面側で光学部材６０を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材７０とを備える。実装基板２０は、上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と色変換部材７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間から溢れ出た封止樹脂を溜める複数の樹脂溜め用穴２７が設けられている。【選択図】図１
2008010791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、一表面側にＬＥＤチップへの給電用の導体パターンを有しＬＥＤチップが前記一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板との間にＬＥＤチップを収納する形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップを封止した透光性の封止樹脂からなる封止部と、ＬＥＤチップから放射され封止部および光学部材を透過した光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成したものであって実装基板の前記一表面側で前記光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材とを備え、実装基板は、前記一表面において光学部材の実装基板側の端縁に重なる部位と色変換部材の実装基板側の端縁に重なる部位との間に、光学部材を実装基板に固着する際に前記空間から溢れ出た封止樹脂を溜める樹脂溜め用穴が設けられてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記実装基板は、熱伝導性材料からなり前記ＬＥＤチップが実装される伝熱板と、前記導体パターンを有し伝熱板における前記ＬＥＤチップの実装面側に固着された配線基板であって伝熱板における前記ＬＥＤチップの実装面を露出させる窓孔が厚み方向に貫設された配線基板とからなり、前記樹脂溜め用穴が、配線基板に貫設された貫通孔と、伝熱板に凹設された凹部とにより構成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して前記伝熱板に実装されてなることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記樹脂溜め用穴が前記光学部材の外周方向に離間して複数設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記実装基板の前記一表面側に前記樹脂溜め用穴を覆う形で配設され前記樹脂溜め用穴内の封止樹脂による光吸収を防止するリング状の光吸収防止用基板を備え、当該光吸収防止用基板は、前記実装基板側とは反対の表面側に白色系のレジスト層が形成されてなることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光材料とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの混色光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている（例えば、特許文献１参照）。なお、この種の発光装置としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光装置（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされている。
【０００３】
上記特許文献１には、この種の発光装置の一例として、図８に示すように、ＬＥＤチップ１１０と、ＬＥＤチップ１１０が実装された実装基板１２０と、ＬＥＤチップ１１０に重ねて配置された凸レンズ状の光学部材（光取出し増大部）１６０と、ＬＥＤチップ１１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有し光学部材１６０を覆うように実装基板１２０に気密的に封着されたドーム状の色変換部材（波長変換部材）１７０とを備えたものが提案されている。
【０００４】
ここにおいて、実装基板１２０は、ＬＥＤチップ１１０および光学部材１６０の一部を収納する収納凹所１２３が一表面に設けられており、収納凹所１２３内でＬＥＤチップ１１０がフリップチップ実装されている。また、図８に示した構成の発光装置は、実装基板１２０の収納凹所１２３に収納されたＬＥＤチップ１１０を封止した封止樹脂からなる封止部１５０を備えている。
【０００５】
また、図８に示した構成の発光装置は、実装基板１２０の上記一表面に、収納凹所１２３を全周にわたって囲み収納凹所１２３に封止部１５０の封止樹脂を充填した際に溢れ出た余分な封止樹脂を溜める環状の凹溝１２７が形成されており、色変換部材１７０における実装基板１２０側の部位が全周にわたって凹溝１２７内に挿入されて凹溝１２７内の封止樹脂により実装基板１２０に固着されている。
【特許文献１】特開２００５−１５８９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図８に示した構成の発光装置では、実装基板１２０の上記一表面に環状の凹溝１２７が形成されているので、製造過程において封止部１５０に気泡（ボイド）が発生しないように収納凹所１２３に封止樹脂を多めに注入することができる。
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤチップ１００の各電極が実装基板１２０の収納凹所１２３の内底面に対向する形でフリップチップ実装され、ＬＥＤチップ１００に凸レンズ状の光学部材１６０を重ねて配置してあるので、ＬＥＤチップ１００の側面から放射されて収納凹所１２３の内側面に入射した光の一部が実装基板１２０に吸収されて、外部への光取り出し効率が低下し、光出力が低下してしまう。
【０００８】
また、図８に示した構成の発光装置では、色変換部材１７０を実装基板１２０に固着する際に凹溝１２７内の封止樹脂が溢れ出て実装基板１２０上に広がってしまい、当該溢れ出た封止樹脂からなる不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などにより、発光装置全体としての光取り出し効率が低下し、光出力が低下してしまう。また、上述の発光装置では、実装基板１２０の上記一表面に環状の凹溝１２７が形成されるとともに他表面側に給電用の導体パターン（図示せず）が設けられており、例えば照明器具の光源として用いる場合には実装基板１２０を回路基板に実装して器具本体に収納する必要があるので、ＬＥＤチップ１１０の発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなり、ＬＥＤチップ１１０のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないようにＬＥＤチップ１１０への入力電力を制限する必要があるから、光出力の高出力化が難しかった。
【０００９】
また、ＬＥＤチップ１１０およびＬＥＤチップ１１０よりも外形サイズの大きな光学部材１６０の一部を実装基板１２０の収納凹所１２３内に収納した後で封止樹脂を注入する必要があるので、封止部１５０にボイドが発生して光取り出し効率が低下し、光出力が低下してしまうことがあった。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光出力の高出力化を図れ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】
【００１１】
ＬＥＤチップと、一表面側にＬＥＤチップへの給電用の導体パターンを有しＬＥＤチップが前記一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板との間にＬＥＤチップを収納する形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップを封止した透光性の封止樹脂からなる封止部と、ＬＥＤチップから放射され封止部および光学部材を透過した光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成したものであって実装基板の前記一表面側で前記光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材とを備え、実装基板は、前記一表面において光学部材の実装基板側の端縁に重なる部位と色変換部材の実装基板側の端縁に重なる部位との間に、光学部材を実装基板に固着する際に前記空間から溢れ出た封止樹脂を溜める樹脂溜め用穴が設けられてなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御する光学部材がドーム状に形成され実装基板との間にＬＥＤチップを収納する形で実装基板の一表面側に固着されているので、従来のように実装基板にＬＥＤチップおよび光学部材の一部を収納する収納凹所を設けた発光装置に比べて、実装基板での光吸収損失を低減できて外部への光取り出し効率を高めることができるとともに、封止部にボイドが発生するのを防止することができて外部への光取り出し効率を高めることができるから、光出力の高出力化を図れる。しかも、実装基板の前記一表面において光学部材の実装基板側の端縁に重なる部位と色変換部材の実装基板側の端縁に重なる部位との間に、光学部材を実装基板に固着する際に光学部材と実装基板とで囲まれた空間から溢れ出た封止樹脂を溜める樹脂溜め用穴が形成されているので、樹脂溜め用穴に溜められた封止樹脂が色変換部材を実装基板に固着する際に溢れることがなく、実装基板の前記一表面上に溢れ出た封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができるから、当該不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などによる光取り出し効率の低下を抑制することができ、光出力の高出力化を図れる。また、実装基板の前記一表面側にＬＥＤチップへの給電用の導体パターンを有しているので、実装基板を回路基板に実装することなく照明器具の器具本体と熱結合させることが可能となり、ＬＥＤチップから器具本体までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップのジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記実装基板は、熱伝導性材料からなり前記ＬＥＤチップが実装される伝熱板と、前記導体パターンを有し伝熱板における前記ＬＥＤチップの実装面側に固着された配線基板であって伝熱板における前記ＬＥＤチップの実装面を露出させる窓孔が厚み方向に貫設された配線基板とからなり、前記樹脂溜め用穴が、配線基板に貫設された貫通孔と、伝熱板に凹設された凹部とにより構成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記樹脂溜め用穴の深さ寸法を大きくできて、前記樹脂溜め用穴に溜めることが可能な前記封止樹脂の量を多くすることができ、しかも、前記樹脂溜め用穴内で硬化した前記封止樹脂が前記ＬＥＤチップから前記色変換部材への熱伝達を阻止する断熱部として機能することとなり、前記ＬＥＤチップの発熱に伴う前記色変換部材の温度上昇を抑制できるから、前記ＬＥＤチップの発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して前記伝熱板に実装されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップが破損するのを防止することができて、信頼性を高めることができ、また、前記ＬＥＤチップの側面から放射された光が前記配線基板に吸収されるのを抑制でき、光出力の高出力化を図れる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記樹脂溜め用穴が前記光学部材の外周方向に離間して複数設けられてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記樹脂溜め用穴が前記光学部材の外周方向に離間して複数設けられていることにより、前記実装基板の前記一表面において前記光学部材の前記実装基板側の端縁に重なる部位と前記色変換部材の前記実装基板側の端縁に重なる部位との間の距離を短くしながらも、前記実装基板の前記一表面上に前記封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができる。また、前記実装基板の前記一表面側の前記導体パターンが前記樹脂溜め用穴により分離されるのを防止することができ、前記ＬＥＤチップへの給電路の低抵抗化を図れる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記実装基板の前記一表面側に前記樹脂溜め用穴を覆う形で配設され前記樹脂溜め用穴内の封止樹脂による光吸収を防止するリング状の光吸収防止用基板を備え、当該光吸収防止用基板は、前記実装基板側とは反対の表面側に白色系のレジスト層が形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、光吸収防止用基板を備えていることにより、前記樹脂溜め用穴内の封止樹脂による光吸収を防止することができ、光出力の高出力化を図れ、また、光吸収防止用基板の表面側に白色系のレジスト層が形成されていることにより、光吸収防止用基板での光吸収を防止することができ、光出力の高出力化を図れる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明では、光出力の高出力化を図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された矩形板状の実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側（図１における上面側）に固着された透光性材料からなるドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続された複数本（本実施形態では、４本）のボンディングワイヤ１４を封止した封止樹脂からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０および光学部材６０を透過した光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。
【００２４】
また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の他表面側に、シート状の接合用部材９０として、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）を備えている。しかして、本実施形態の発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、例えば、照明器具における金属（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００（図２、図６、図７参照）と実装基板２０とを接合用部材９０により接合することができる。ここにおいて、上記樹脂シートからなる接合用部材９０は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いので、実装基板２０を金属製の器具本体１００に接合用部材９０を介して接合する（実装基板２０と器具本体１００との間に接合用部材９０を介在させた後で接合用部材９０を加熱することで実装基板２０と器具本体１００とを接合する）際に接合用部材９０と実装基板２０および器具本体１００との間に空隙が発生するのを防止することができて、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を防止することができ、従来のように発光装置を回路基板に実装して回路基板と器具本体との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上するとともに熱抵抗のばらつきが小さくなり、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。なお、本実施形態の発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、図６に示すように、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。
【００２５】
ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板を用いており、ＳｉＣ基板の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長されている。ここで、ＬＥＤチップ１０は、一表面側において四隅のうちの隣り合う２箇所にアノード電極１３ａ（図３および図４（ａ）参照）が形成され、残りの２箇所にカソード電極１３ｂ（図３および図４（ａ）参照）が形成されている。
【００２６】
実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート２９（図２参照）を介して固着された矩形板状のフレキシブルプリント配線板からなる配線基板２２とで構成され、配線基板２２の中央部に伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面（上記一面の一部）を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置された後述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。なお、本実施形態では、伝熱板２１の熱伝導性材料としてＣｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部が結晶成長用基板よりも伝熱板２１から離れた側となるように伝熱板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部が結晶成長用基板よりも伝熱板２１に近い側となるように伝熱板２１に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部を伝熱板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では結晶成長用基板と発光部とが同程度の屈折率を有しているので、発光部を伝熱板２１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。
【００２７】
上述の配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０への給電用の一対の導体パターン２３，２３が設けられるとともに、各導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層２６が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射されレジスト層２６の表面に入射した光がレジスト層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。
【００２８】
レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤ１４が接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用の電極部２３ｂを構成している。ここで、本実施形態では、上述のようにＬＥＤチップ１０としてアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂを２つずつ備えたものを用いており、各アノード電極１３ａそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン７３と電気的に接続され、各カソード電極１３ｂそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン７３と電気的に接続されている。なお、配線基板２２の導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。また、２つの電極部７３ｂのうちＬＥＤチップ１０の各アノード電極１３ａが電気的に接続される電極部７３ｂ（図７における右側の電極部７３ｂ）には「＋」の表示が形成され、ＬＥＤチップ１０の各カソード電極１３ｂが電気的に接続される電極部７３ｂ（図７における左側の電極部７３ｂ）には「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両電極部７３ａ，７３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。
【００２９】
本実施形態では、配線基板２２における窓孔２４が矩形状であり、図４（ａ）に示すように、当該矩形状の窓孔２４の各辺の中央部近傍に端子部２３ａが設けられているが、図４（ｂ）に示すように、窓孔２４の各辺の一端近傍に端子部２３ａを設けることにより、ボンディングワイヤ１４の全長を長くすることができ、封止部５０の膨張収縮に起因したボンディングワイヤ１４の断線が起こりにくくなり、信頼性が向上する。
【００３０】
ところで、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する上述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。ここで、サブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されている。
【００３１】
サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。したがって、本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。
【００３２】
本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しているが、サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷなどを採用してもよい。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましく、サブマウント部材３０がＣｕであって、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、サブマウント部材３０およびＬＥＤチップにおける接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。また、サブマウント部材３０と伝熱板２１とは、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましいが、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、伝熱板２１における接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。
【００３３】
また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２のレジスト層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここで、反射膜は、例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成すればよい。
【００３４】
上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂などを用いてもよい。
【００３５】
光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーンなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーンの成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５０の材料がアクリル樹脂の場合には、光学部材６０もアクリル樹脂により形成することが好ましい。
【００３６】
ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。
【００３７】
色変換部材７０は、シリコーンのような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体を含有している）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
【００３８】
ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。
【００３９】
ところで、上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０と各導体パターン２３，２３とをそれぞれ２本のボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続した後、図３に示すようにディスペンサ４００のノズル４０１の先端部を配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８に合わせてサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから硬化させ、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられるが、このような製造方法でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。
【００４０】
しかしながら、このような製造方法を採用した場合、光学部材６０を実装基板２０における上記所定位置に配置する際に液状の封止樹脂の一部が光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出てレジスト層７６の表面上に広がってしまい、当該溢れ出た封止樹脂からなる不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などにより、発光装置１全体としての光取り出し効率が低下してしまうことが考えられる。
【００４１】
そこで、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁に重なる部位との間に、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出た封止樹脂を溜める複数の樹脂溜め用穴２７を光学部材６０の外周方向に離間して形成してある。ここで、樹脂溜め用穴２７は、配線基板２２に形成した貫通孔２７ａと伝熱板２１において貫通孔２７ａに対応する部位に形成された凹部２７ｂとで構成されており、配線基板２２の厚みを薄くしても樹脂溜め用穴２７の深さ寸法を大きくできて、樹脂溜め用穴２７に溜めることが可能な封止樹脂の量を多くすることができ、しかも、樹脂溜め用穴２７内で硬化した封止樹脂がＬＥＤチップ１０から色変換部材７０への熱伝達を阻止する断熱部として機能することとなり、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う色変換部材７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁と重なる部位との間に配置されて各樹脂溜め用穴２７を覆うリング状の光吸収防止用基板４０を備えており、各樹脂溜め用穴２７内に溜まって硬化した封止樹脂からなる樹脂部による光吸収を、光吸収防止用基板４０によって防止することができる。ここにおいて、光吸収防止用基板４０は、実装基板２０側とは反対の表面側にＬＥＤチップ１０や色変換部材７０などからの光を反射する白色系のレジスト層が設けられているので、上記光の吸収を防止することができる。なお、光吸収防止用基板４０は、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置する際に溢れ出た封止樹脂が各樹脂溜め用穴２７内に充填された後で、実装基板２０の上記一表面側に載置すればよく、その後で封止樹脂を硬化させる際に封止樹脂により実装基板２０に固着されることとなる。ここで、リング状の光吸収防止用基板４０には、各樹脂溜め用穴２７の微小領域を露出させる複数の切欠部４２が形成されており、樹脂溜め用穴２７内の封止樹脂を硬化させる際にボイドが発生するのを防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の上記一表面（レジスト層２６の表面）よりも伝熱板２１から離れるように設定してあるので、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２に吸収されるのを抑制でき、光出力の高出力化を図れる。
【００４４】
ところで、本実施形態の発光装置１を光源として用いた上述の照明器具は、図６および図７に示すように、各発光装置１の接続関係を規定する配線パターン２０２が絶縁性基材２０１の一表面側に形成された回路基板２００を備えている。なお、本実施形態では、複数の発光装置１を直列接続しているが、複数の発光装置１の接続関係は特に限定するものではなく、例えば、並列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。
【００４５】
回路基板２００は、浅い有底円筒状の器具本体１００内において当該器具本体１００の底壁１００ａから離間して配置されるものであり、各発光装置１それぞれに対応する部位に各発光装置１の一部を通す開孔窓２０４が形成されている。なお、回路基板２００の絶縁性基材２０１の材料としては、例えば、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂を採用すればよいが、ガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール樹脂などでもよい。なお、器具本体１００の形状は特に限定するものではなく、例えば、平板状でもい。
【００４６】
上述の回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａに貫設されている挿通孔１００ｃに挿通された給電用のリード線が挿通される電線挿通孔２０６が貫設されており、電線挿通孔２０６に挿通された一対の電線が電気的に接続されるようになっている。また、回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａ側とは反対の表面側に白色系のレジスト層からなる光反射層２０３が形成されており、配線パターン２０２の大部分が光反射層２０３により覆われている。
【００４７】
また、回路基板２００は、各開口窓２０４の開口サイズが発光装置１における実装基板２０の平面サイズよりもやや大きく設定されている。ここにおいて、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の平面視における四隅に面取り部を形成して丸みをもたせてあるが、各電極部２３ｂ近傍の面取り部（図３における左右の面取り部）に比べて残りの２つの面取り部（図３における上下の面取り部）の曲率半径を大きくしてあるので、回路基板２００の上記一表面側において配線パターン２０２の形成可能な領域の面積を大きくすることができる。なお、回路基板２００には、発光装置１のＬＥＤチップ１０へ過電圧が印加されるのを防止するために、過電圧防止用の表面実装型のツェナダイオード２３１（図７参照）および表面実装型のセラミックコンデンサ２３２が各開口窓２０４の近傍で実装されている。
【００４８】
ところで、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の各電極部２３ｂが端子板２１０を介して回路基板２００の配線パターン２０２と電気的に接続されている。ここにおいて、端子板２１０は、細長の金属板の一端部をＬ字状に曲成することにより配線パターン２０２に厚み方向が重なる形で半田などを用いて接合される端子片２１１を形成するとともに、他端部をＪ字状に曲成することにより電極部２３ｂに厚み方向が一致する形で半田などを用いて接合される端子片２１２を形成したものであり、器具本体１００と回路基板２００との線膨張率差に起因して接続端子２１０と電極部２３ｂおよび配線パターン２０２それぞれとの接合部に発生する応力を緩和可能となっており、各発光装置１と回路基板２００との間の接続信頼性を高めることができる。
【００４９】
また、本実施形態の発光装置１では、シート状の接合用部材９０の平面サイズを伝熱板２１の平面サイズよりも大きく設定してあるので、接合用部材９０と伝熱板２１とが同じ平面サイズに形成されている場合に比べて、伝熱板２１と金属部材である器具本体１００との間の沿面距離を長くすることができ、照明器具用の光源として用いる場合の耐雷サージ性を高めることができる（ただし、一般的に屋内用の照明器具と屋外用の照明器具とで要求される発光装置と金属部材との沿面距離は異なり、屋外用の照明器具の方がより長い沿面距離を要求される）。ここにおいて、シート状の接合用部材９０の厚みについては、耐雷サージ性の要求耐圧に応じて厚みを設計する必要があるが、熱抵抗を低減する観点からはより薄く設定することが望ましい。したがって、接合用部材９０に関しては、厚みを設定した上で、沿面距離の要求を満足できるように平面サイズを設定すればよい。
【００５０】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材６０がドーム状に形成され実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の上記一表面側に固着されているので、従来のように実装基板１２０にＬＥＤチップ１１０および光学部材１６０の一部を収納する収納凹所１２３を設けた発光装置に比べて、実装基板２０での光吸収損失を低減できて外部への光取り出し効率を高めることができるとともに、封止部５０にボイドが発生するのを防止することができて外部への光取り出し効率を高めることができるから、光出力の高出力化を図れる。
【００５１】
また、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と色変換部材７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間に樹脂溜め用穴２７が形成されているので、樹脂溜め用穴２７に溜められた封止樹脂が色変換部材７０を実装基板２０に固着する際に溢れることがなく、実装基板２０の上記一表面上に溢れ出た封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができるから、当該不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などによる光取り出し効率の低下を抑制することができ、光出力の高出力化を図れる。
【００５２】
また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有しているので、実装基板２０を回路基板に実装することなく照明器具の器具本体１００と熱結合させることが可能となり、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。
【００５３】
ここにおいて、本実施形態の発光装置１では、複数の樹脂溜め用穴２７が光学部材６０の外周方向に離間して複数設けられているので、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と色変換部材７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間の距離を短くしながらも、実装基板２０の上記一表面上に封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができ、また、導体パターン２３，２３が樹脂溜め用穴２７により分離されるのを防止することができ、ＬＥＤチップ１０への給電路の低抵抗化を図れる。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、結晶成長用基板としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板やサファイア基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、上述のＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂが設けられているが、一表面側にアノード電極１３ａとカソード電極１３ｂとのうちの一方の電極が設けられ他表面側に他方の電極が設けられたものでもよく、サブマウント部材３０としてＡｌＮや複合ＳｉＣのような絶縁体を採用する場合には、例えば、サブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に上記他方の電極と接合される適宜の電極パターンを設けておき、上記他方の電極と導体パターン２３とを上記電極パターンおよびボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続すればよい。また、ＬＥＤチップ１０にアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂが２つずつ設けられているが、これらの数も特に限定するものではない。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０との線膨張率の差が比較的小さい場合には上述の実施形態で説明したサブマウント部材３０は必ずしも設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態を示す発光装置の概略断面図である。
【図２】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略分解斜視図である。
【図３】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図４】同上の発光装置の要部説明図である。
【図５】同上の発光装置の概略分解斜視図である。
【図６】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略分解斜視図である。
【図７】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略斜視図である。
【図８】従来例を示すし、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  発光装置
１０  ＬＥＤチップ
１４  ボンディングワイヤ
２０  実装基板
２１  伝熱板
２２  配線基板
２３  導体パターン
２６  レジスト層
２７  樹脂溜め用穴
２７ａ  貫通孔
２７ｂ  凹部
３０  サブマウント部材
４０  光吸収防止用基板
５０  封止部
６０  光学部材
７０  色変換部材
【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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