(57)【要約】      （修正有）【課題】基板から受けるねじれ応力や、反りを低減することで、封止樹脂の剥がれや、電気的な断線の発生を抑制し、より薄型の発光装置を提供する。【解決手段】長方形状の第１の基板１０１と、該第１の基板１０１の上面の長手方向に配された複数の各発光素子１０３と、該複数の発光素子１０３を覆う複数の凸状封止樹脂１０５と、前記第１の基板１０１下面であって、前記凸状封止樹脂１０５に対応する部位に配され、かつ、前記凸状封止樹脂１０５よりも前記第１の基板１０１の長手方向に長く、端部が凸状封止樹脂１０５と別の凸状封止樹脂１０５との間に位置する複数の第２の基板１０７と、を有する。【選択図】図１
2008053571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形状の第１の基板と、
該第１の基板上面の長手方向に配された複数の発光素子と、
該複数の各発光素子を覆う複数の凸状封止樹脂と、
前記第１の基板下面であって、前記凸状封止樹脂に対応する部位に配され、かつ、前記凸状封止樹脂よりも前記第1の基板の長手方向に長く、端部が凸状封止樹脂と別の凸状封止樹脂との間に位置する複数の第２の基板と、
を有する発光装置。
【請求項２】
前記隣接する凸状封止樹脂の間が平坦状封止樹脂を有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記凸状封止樹脂が短手方向に延伸する半円柱状である請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子毎に蛍光体層が配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の発光素子が異なる波長を有する請求項２又は３に記載の発光装置。
【請求項６】
入光部を有する導光板と、
該導光板に光学的に接続された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とする面状発光装置。
【請求項７】
前記導光板の入光部が凹部を有し、該凹部と前記封止樹脂とが勘合する請求項６に記載の面状発光装置。
【請求項８】
前記凹部が半円柱状である請求項７に記載の面状発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびそれを用いた面状発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置として長方形状の実装基板の長手方向に複数の発光素子が配され、該複数の発光素子に対してそれぞれ封止樹脂により個別的に封止される技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】実開平０５−３８６２７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この構成では実装基板にねじれが発生した場合、全体に満遍なくねじれの応力を受けることになり、発光素子に物理的力がかかり、実装基板からの剥がれ、電気的断線等の問題が発生する。さらには封止樹脂の剥がれ等の問題も発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明にかかる発光装置は、長方形状の第１の基板と、該第１の基板上面の長手方向に配された複数の発光素子と、該複数の各発光素子を覆う複数の凸状封止樹脂と、前記第１の基板下面であって、前記凸状封止樹脂に対応する部位に配され、かつ、前記凸状封止樹脂よりも前記第1の基板の長手方向に長く、端部が凸状封止樹脂と別の凸状封止樹脂との間に位置する複数の第２の基板と、を有する。
【０００６】
これにより第２の基板を配された第１の基板は、物理的強度が向上するため、第２の基板を有しない部分と比較して変形しにくい。すなわち第２の基板を有しない部分は物理的強度が弱いため、変形しやすい。そうなると、ねじれ方向の力が発光装置にかかったとき、第２の基板が無い部分が優先的にねじれることになる。さらに第２の基板を凸状封止樹脂よりも前記第1の基板の長手方向に対して長くすることにより凸状封止樹脂にねじれ応力がかかっても凸状封止樹脂にも応力がかからない。凸状封止樹脂を有する部分はねじれないため、封止樹脂の剥がれの問題も解消できる。また発光素子を有する部分もねじれないため、発光素子の実装基板からの剥がれや、電気的断線の問題も解消できる。
【０００７】
また第２の基板は第１の基板に対して部分的に形成し、配されるため、界面に生じる応力を軽減可能であるため、そり等の問題も発生しない。
【０００８】
また本発明にかかる発光装置は、前記隣接する凸状封止樹脂の間が平坦状封止樹脂を有する。
【０００９】
これにより第２の基板を有しない部分も物理的強度が向上するため、ねじれそのものの発生を防止することが可能である。平坦状封止樹脂により、この部分で発光素子からの光を導光させることが可能となる。これにより導光板と光学的に接続して面状発光装置にした場合、ほたる現象の発生を抑制することが可能となる。それにより導光板の有効発光部を大きくすることが可能となる。
【００１０】
さらには、平坦状封止樹脂により第１の基板との接着面積が増加するため、封止樹脂と第１の基板との接着性が向上し、封止樹脂の剥がれの問題をさらに低減することが可能となる。
【００１１】
また本発明にかかる発光装置は、前記凸状封止樹脂が短手方向に延伸する半円柱状である。
【００１２】
これにより、より薄型化が可能になり、薄型になるほどねじれの問題が顕著になるため、本発明がより有効となる。
【００１３】
また本発明にかかる発光装置は、前記複数の発光素子毎に蛍光体層が配置されている。
ここで本明細書において蛍光体層とは、蛍光体粉末と透光性樹脂を少なくとも有し、拡散材を含有するものを含むものとする。
【００１４】
蛍光体層は樹脂部である透光性樹脂の部分で第１の基板に対して接着能力を発揮し、蛍光体粉末の部分は接着能力を発揮しない。よって蛍光体層を有することにより、第１の基板との密着性が弱くなり、ねじれ問題が顕著になるため、本願構成がより有効になる。
またそれぞれの蛍光体層で発生する色度ムラも平坦状封止樹脂により平均化され色度ムラの発生も抑制できる。
【００１５】
また本発明にかかる発光装置は、前記複数の発光素子が異なる波長を有する。異なる波長の発光素子であっても平坦状封止樹脂により混色が促進される。面状発光装置に使用した場合、色度ムラが発生しにくく、導光板の有効発光面積を大きく取れる。
【００１６】
また本発明にかかる面状発光装置は、入光部を有する導光板と、該導光板に光学的に接続された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また本発明にかかる面状発光装置は、前記導光板の入光部が凹部を有し、該凹部と前記封止樹脂とが勘合する。これにより、発光装置と導光板の位置合わせが容易になる。
【００１８】
さらにまた本発明にかかる面状発光装置は、前記凹部が半円柱状である。これにより光学損失を減少させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、実装基板にねじれが発生しても、任意の部位のみをねじれさせることにより発光装置の破損を防止する。さらにはねじれを起こさせないことにより、発光装置の破損を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置及び面状発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置及び面状発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１〜４は、第1の実施の形態における発光装置を示す。（ａ）が正面図で、（ｂ）が対応する斜視図を示した。（ａ）は透光性を有する部分を透けた状態で示して発光素子等の内部構造を明確にした。（ｂ）は透光性を有する部分を不透明な状態で示して発光装置の外形を明確にした。
【００２２】
１０１は長方形状の第1の基板を示す。１０３は第１の基板上の長手方向に配された複数の発光素子を示す。１０５は複数の発光素子を覆う複数の凸状封止樹脂を示す。１０７は第１の基板下であって、凸状封止樹脂に対応する部位に配された複数の第２の基板を示す。第２の基板は凸状封止樹脂よりも第１の基板の長手方向よりも長くする。
【００２３】
長方形状の第１の基板における長手方向をｘ方向とし、短手方向をｚ方向とし、厚み方向をｙ方向とする。上述のように、長方形状の第１の基板における長手方向をｘ方向と規定しているために、発光装置全体として、ｘ方向に延伸した構成となる。よってｙ軸とｚ軸が構成するｙｚ平面でねじれの応力が生じやすくなる。ねじれの応力が発光装置にかかると発光素子が剥がれたり、電気的に断線したり、機械的に破壊されたりするのであるが、第２の基板で部分的に補強することによって補強された部位は変形せず、補強されていない部分が優先的にねじれることになる。優先的にねじれる部分を発光素子の実装部から外すことにより発光素子への悪影響を軽減することが可能となる。
【００２４】
さらに１つの発光装置内に複数の発光素子を有することにより、面状発光装置に適用する場合、発光装置が複数必要なくなり、発光装置同士の実装ズレを考慮する必要が無くなる。
【００２５】
図１，２，３，４は凸状封止樹脂のバリエーションである。封止樹脂の形状を変化させることにより、任意の配光特性を得ることが可能となる。ぞれぞれ（ａ）は正面図、（ｂ）は対応する斜視図を表す。図１〜３のように対称な凸状封止樹脂を配しても良いし、図４のように非対称な凸状封止樹脂を配しても良い。非対称な凸状封止樹脂を使用して、導光板と光学的に接続し面状発光装置とした場合、導光板の側方に入射した光が導光板外部に出射され、光学的損失となるのを防止することが可能となる。
【００２６】
以下に、各構成部材について述べる。
（第１の基板）
第１の基板の構成としては、実装面が長方形状であり、かつ、実装される発光素子に対して電気を供給できる電極があれば良い。基板の種類としては、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、アルミベース基板、銅ベース基板、プリント基板、フレキシブル基板等がある。
【００２７】
（発光素子）
発光素子とは、基板上にＧａＡｌＮ，ＺｎＯ，ＺｎＳｅ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＩｎＧａＰ，ＩｎＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成されたものをいう。
【００２８】
（凸状封止樹脂）
透光性樹脂としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が用いられる。好適にはゲル状シリコーンが用いられる。劣化が少なく、ワイヤーを機械的衝撃から保護できるためである。凸状封止樹脂の形状としては、特に限定されないが、正面視形状が半円柱状であることが最も好ましい。半円柱状にすることによって汎用性のある光源が得られる。
【００２９】
（第２の基板）
第２の基板の種類としては、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、アルミベース基板、銅ベース基板、プリント基板、フレキシブル基板等がある。第１の基板と種類を揃えても良いし、異ならせても良い。第２の基板の性質として発光装置のねじれを防止する必要があるため、硬度の高いものが好ましい。
【００３０】
以下に発光装置の製造方法について述べる。
製造方法として、第１の基板が絶縁性基板を使用した場合に関して説明する。例えば、ガラスエポキシ基板を使用した場合に関して述べる。ガラスエポキシ基板の上面（発光素子実装面）と下面（第２の基板実装面）側の全面に電気的導通用の銅箔を形成する。所定の位置にスルーホール（貫通孔）を設ける。上面と下面を電気的に接続するため、スルーホール内の壁面に対して銅メッキを施す。スルーホールを銅で埋め込んでしまうのが電気的・熱的特性上好ましいが、時間とコストの観点から側壁の導通が得られれば良い。その場合、放熱性を高めるため、熱伝導性の高い材料を充填することが好ましい。熱伝導性の高い材料として、半田ペーストや銀ペースト、金属粉末入りエポキシ樹脂等が好適に用いられる。その後、熱伝導性の高い材料を形成した部位を銅メッキにより銅箔を形成する。その後、第１の基板の両面をフォトレジストにより所定の電極形状にパターニングする。
次に第２の基板に関して説明する。第１の基板同様、絶縁性基板を使用した場合に関して説明する。例えば、第１の基板同様、ガラスエポキシ基板を使用するとすると、上面側（第１の実装基板側）と下面側に関しては、上面側には銅箔を設けない。予め銅箔を設けられている場合は、除去する。下面側は第１の基板同様、所定のフォトレジストにより所定の電極形状にパターニングする。得られた第１の基板と第２の基板とを接着シートを介して接合する。その後、第１の基板と第２の基板を銅メッキにより銅箔を形成し、電気的に接続する。
【００３１】
さらに、第１の基板上に発光素子を実装し、ワイヤーボンド等により第１の基板や第２の基板と電気的に接続する。さらに、必要に応じて蛍光体層を発光素子上に形成する。蛍光体層に関しては後述する。蛍光体層の形成方法としては、印刷やポッティングにより形成する。
【００３２】
その後、凸状封止樹脂を圧縮成形やトランスファーモールド成形により形成する。
さらに所定の大きさにダイシングして、チップ化し、発光装置を得る。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
図５〜９に第２の実施の形態における発光装置を図示する。凸状封止樹脂の間に平坦状封止樹脂を有する。平坦状封止樹脂は凸状封止樹脂と同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。材質に関しても凸状封止樹脂と種類を揃えても良いし、異ならせても良い。平坦状封止樹脂を有することにより、ねじれの発生防止や、ほたる現象の発生の抑制や、第１の基板との密着性向上等の効果を得ることが出来るが、どの効果を強く発現するかによって、材質を適宜選択する。例えば、ねじれの発生防止を強く発現させるためには、高度の高い材料が好ましい。ほたる現象の発生の抑制のためには、凸状封止樹脂と材質を揃える事が好ましい。凸状封止樹脂と平坦状封止樹脂との界面での反射を抑制するためである。さらに第１の基板との密着性向上を強く発現させるためには、弾力性の高い材料が好ましい。
【００３４】
さらに図９に発光素子毎に蛍光体層を形成した状態を図示する。蛍光体層は蛍光体粉末と透光性樹脂を少なくとも有し、拡散材を含有するものを含むものとする。
【００３５】
蛍光体層は樹脂部である透光性樹脂の部分で第１の基板に対して接着能力を発揮し、蛍光体粉末の部分は接着能力を発揮しない。よって蛍光体層を有することにより、第１の基板との密着性が弱くなり、ねじれ問題や密着性の問題が顕著になるため、本願構成がより有効になる。またそれぞれの蛍光体層で発生する色度ムラも平坦状封止樹脂により平均化され色度ムラの発生も抑制できる。
【００３６】
さらに例えば複数の発光素子が異なる波長を有する場合、平坦状封止樹脂内を互いの出射光が導光し、混色を促進させることが可能となる。
以下に、蛍光体層について述べる。
【００３７】
（蛍光体層）
蛍光体層は透光性樹脂に蛍光体を混ぜたものを使用する。さらに好適には拡散材を含有する。蛍光体としては、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光体を含有するものを言う。特に発光素子からの光を、それより長波長に変換させるものの方が効率が良い。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるＹＡＧ：Ｃｅが好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によって発光素子からの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するために、白色系の混色光を発する高出力の発光装置を比較的簡単に形成することができる。
透光性樹脂としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が用いられる。好適にはゲル状シリコーンが用いられる。劣化が少なく、ワイヤーを機械的衝撃から保護できるためである。
【００３８】
拡散材としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、及び、これらを少なくとも一種類以上含む混合物等が挙げられる。
【００３９】
＜第３の実施の形態＞
図１０に第３の実施の形態における面状発光装置１００００を示す。１０１１は導光板である。９０００は発光装置である。導光板は発光装置の凸状封止樹脂の形状に合わせて入光部に凹部を有することが好ましい。互いを勘合させることにより、光学的損失を防止することが可能となる。この場合、凸状封止樹脂は弾力性のある樹脂が好ましい。弾力性のある封止樹脂を使用することによって凸状封止樹脂の形状と導光板の凹部形状が完全に一致しなくても互いを押し付けて配置することにより、隙間を無くす事が可能になり、光学損失を防止することが可能となる。この場合、凸状封止樹脂は半円柱状であり、導光板の凹部は封止樹脂の凸状部より曲率半径が一回り大きい半円柱状凹部であることが望ましい。機械的に押し当てていく過程で空気層を押し出していくことが可能になるためである。
【００４０】
（導光板）
導光板の材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明により、従来よりも点状光源である発光素子を使用して安価に発光装置およびそれを用いた面状発光装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図９】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る面状発光装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
101,201,301,401,501,601,701,801,901・・・第1の基板
103,203,303,403,503,603,703,803,903・・・発光素子
105,205,305,405,505,605,705,805,905・・・凸状封止樹脂
107,207,307,407,507,607,707,807,907・・・第２の基板
509,609,709,809,909・・・平坦状封止樹脂
1011・・・導光板
1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,80000,9000・・・発光装置
10000・・・面状発光装置
【図１】
2008053571.tif 000003
【図２】
2008053571.tif 000004
【図３】
2008053571.tif 000005
【図４】
2008053571.tif 000006
【図５】
2008053571.tif 000007
【図６】
2008053571.tif 000008
【図７】
2008053571.tif 000009
【図８】
2008053571.tif 000010
【図９】
2008053571.tif 000011
【図１０】
2008053571.tif 000012