(57)【要約】【課題】光反射率が高くかつ腐食による反射率の低下が抑えられた光反射層を備え、光の取出し効率が向上された発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置は、配線パターン５を有し配線パターン５上を含む所定の領域に銀鏡メッキ層９が形成された基板２を備えている。光反射層である銀鏡メッキ層９は、基板２主面のチップ接続用Ａｕパッド端子７部を除く領域に形成される。この基板２上に、収容部１３ａを有し出光用開口１３ｂを備えたフレーム部材１３が配設されている。そして、フレーム部材１３の収容部１３ａ内に発光素子であるＬＥＤチップ１が収容され、ＬＥＤチップ１は基板２に実装されている。さらに、ＬＥＤチップ１から放射される光により励起されて可視光を発光する蛍光体層１６を配置することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層が形成された基板と；
基板の導電層上を含む所定の領域に、銀鏡反応により形成されてなる銀鏡メッキ層と；
前記基板に配設された発光素子と；
発光素子を収容する収容部を備えたフレーム部材と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子から放射される光により励起されて可視光を発光する蛍光体を含む層を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記基板の主面に前記発光素子が電気的に接続される端子部を有し、当該端子部を除く領域に前記銀鏡メッキ層が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記銀鏡メッキ層は、前記基板上にアンダーコート層を介して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項５】
前記銀鏡メッキ層の上に１層または２層以上のオーバーコート層を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項６】
前記オーバーコート層は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの変性樹脂から選択される透明材料を含む層であることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）ランプ等の発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップを用いた照明用ＬＥＤ（ＬＥＤランプ）は、低電圧駆動や小型軽量化、耐久性、長寿命などの長所を有するので、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、屋内外広告等、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。ＬＥＤランプを種々の用途に適用するには、白色発光を得ることが重要となる。
【０００３】
ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、（１）青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、（２）青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、（３）紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体とを組合せる方式、の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には（２）の方式が広く実用化されている。
【０００４】
上記した（２）および（３）の方式を適用したＬＥＤランプとして、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合したエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する透明樹脂層を形成した砲弾型構造が知られている。また、主面に配線パターンが形成された耐熱性基板の上にＬＥＤチップを実装し、さらにこの基板上に透明樹脂による封止部を形成した構造（表面実装タイプあるいは基板タイプ）が知られている。
【０００５】
そして、これらのＬＥＤランプにおいては、実装されたＬＥＤチップの周りのリードフレームまたは基板上に、電解メッキにより銀などの光反射層が形成されている。そして、この光反射層により、リードフレーム側または基板側に放射されるＬＥＤチップからの発光や、蛍光体から励起発光される蛍光を前方へ反射させ、光の取出し効率を向上させることが行われている。因みに、銀は腐食しやすく、放置するとＡｇＳなど化合物が生成して光反射率が低下しやすい。そのため、電解メッキ後直ちに銀メッキ層の上に樹脂封止層を形成し、反射率の低下を防止している。
【０００６】
しかしながら、基板タイプのＬＥＤランプにおいては、電解メッキにより銀層を形成した後、反射鏡としての機能を有するフレーム部分を形成するために、インサート成形等の過酷な熱履歴を施す必要があるため、光反射率の高い層を得ることが難しかった。また、熱伝導率を上げるために、耐熱性基板としてアルミニウムベース基板が使用された装置では、電解メッキ液への浸漬時間が長くなると、基材であるアルミニウムが溶けだすおそれがあるため、浸漬時間を長くとることができなかった。したがって、電解メッキにより十分な厚さの銀層を形成することができなかった。
【０００７】
また従来から、樹脂等の基材の表面に無電解メッキの１種である銀鏡メッキを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）が、ＬＥＤランプのような照明装置の光反射層としての適用は考慮されていなかった。
【特許文献１】特開２００３−１０５５８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、光反射率が高くかつ腐食による反射率の低下が抑えられた光反射層を備え、光の取出し効率が向上された発光装置を提供することを目的としている。また、そのような光反射層の形成において、工程の負荷をできるだけ抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発光装置は、導電層が形成された基板と；基板の導電層上を含む所定の領域に、銀鏡反応により形成されてなる銀鏡メッキ層と；前記基板に配設された発光素子と；発光素子を収容する収容部を備えたフレーム部材と；を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、発光素子から放射される光により励起されて可視光を発光する蛍光体を含む層をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発光装置は、請求項１または２記載の発光装置において、基板の主面に発光素子が電気的に接続される端子部を有し、該端子部を除く領域に銀鏡メッキ層が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発光装置は、請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光装置において、銀鏡メッキ層は基板上にアンダーコート層を介して形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発光装置は、請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光装置において、銀鏡メッキ層の上に１層または２層以上のオーバーコート層を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発光装置は、請求項５記載の発光装置において、オーバーコート層は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの変性樹脂から選択される透明材料を含む層であることを特徴とする。
【００１５】
上記した請求項１〜請求項６記載の発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的意味は以下の通りである。
【００１６】
基板は、後述する発光素子が搭載される平板状の部材である。基板を構成する材質は特に限定されないが、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属やガラスエポキシ樹脂のような、放熱性と剛性を有する材料が挙げられる。
【００１７】
導電層は、前記基板の少なくとも一方の主面に絶縁層を介して形成されており、例えば、銅箔付きポリイミドフィルムを接着剤により貼り付け、銅箔をエッチングするなどの方法で形成されたものである。
【００１８】
アンダーコート層は、銀鏡メッキ層の形成領域の基板表面を平滑にし、銀鏡メッキ層の密着性を高めるために形成される下地層である。アンダーコート層を構成する材料としては、例えばエポキシ樹脂が使用される。
【００１９】
銀鏡メッキ層は、銀鏡反応により銀を析出させて形成された鏡面状の表面を有する層であり、電解メッキなど他の方法により形成された銀層に比べて高い表面反射率を有する。銀鏡メッキ層の厚さは、メッキ液中の硝酸銀の濃度と処理回数などにより制御することができ、０．１〜１μｍとすることが望ましい。また銀鏡メッキ層は、基板上で発光素子が電気的に接続される端子（パッド）部を除く領域に形成される。形成の容易さの点から、基板主面の端子部を除く全領域に形成することが望ましい。
【００２０】
銀鏡メッキ層の上に形成されるオーバーコート層は、下層の銀鏡メッキ層を腐食などから保護するために層であり、１層または２層以上が積層された構造を有する。オーバーコート層を構成する材料としては、シリコーン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの変性樹脂から選択される透明性の高い材料が挙げられる。特にオーバーコート層の最上層は、シリコーンのような透明性が高くかつ高耐熱性、耐溶剤性の材料により構成することが望ましい。
【００２１】
発光素子は、ＬＥＤ素子であり、放射した光で蛍光体を励起して可視光を発光させるものが挙げられる。例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップや紫外発光タイプのＬＥＤチップが例示される。ただし、これらに限定されるものではなく、蛍光体を励起して可視光を発光させることが可能な発光素子であれば、発光装置の用途や目的とする発光色等に応じて種々の発光素子を使用することができる。
【００２２】
発光素子の実装は、発光素子の電極を基板の配線部に電気的に接続することである。例えば、ＬＥＤチップを基板上に銀ペーストのような導電性接着剤で接着（ダイボンド）するとともに、チップ上面の電極を金線等のボンディングワイヤを介して基板のパッド部に接続する方法、あるいは、ＬＥＤチップの裏面に設けられた半田バンプ、Ａｕバンプ、Ａｕ−Ｓｕ共晶バンプ等のバンプ電極を、基板のリード端子やパッド部にフリップチップ接続する方法などにより行われる。
【００２３】
フレーム部材は、発光素子を収容する収容部（凹部）を有し、この収容部に連接して出光用の開口が形成された部材であり、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ガラスエポキシ樹脂等の高反射性の樹脂材料から構成される。発光素子からの発光を収容部の開口方向へ効率的に出光し、また多色の発光素子の場合には、隣接する発光素子からの発光と混色しないようにしている。
【００２４】
フレーム部材の収容部の形状は、基板に搭載された発光素子の周囲を所要の間隔を置いて取り囲むような形状であれば特に限定されない。例えば、円柱状や、基板と反対の側に向けて漸次拡開する円錐台状などが収容部の形状として挙げられる。そして、このようなフレーム部材の収容部においては、発光素子の周囲を取り囲む内周面にも前記銀鏡メッキ層を形成することにより、さらに光の取出し効率を向上させることができる。
【００２５】
蛍光体は、発光素子から放射された光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される光との混色によって、あるいは蛍光体から発光される可視光または可視光自体の混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。蛍光体の種類は特に限定されるものではなく、目的とする発光色や発光素子から放射される光等に応じて適宜に選択される。
【００２６】
このような蛍光体を含む層は、蛍光体をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に混合・分散させた層として形成される。発光素子の外側を覆うように形成することができるが、直接発光素子を覆うように形成された透明樹脂層の上に、別に蛍光体を含む層を設けることも可能である。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１記載の発光装置によれば、基板の主面の導電層上を含む領域に、表面の光反射率が極めて高い銀鏡メッキ層が形成されているので、基板側に放射される発光素子からの発光を、基板と反対側の開口方向へ高い反射率で反射させることができる。これによって、光の取出し効率を向上させることが可能となり、発光効率の向上を図ることができる。また、銀鏡メッキ層の形成工程で基板材料が溶けだすおそれがないため、十分な厚さを有する光反射層を形成することができる。さらに、銀鏡メッキ層の形成による工程負荷が少なく、製造効率が高い。
【００２８】
請求項２記載の発光装置によれば、発光素子からの光により励起されて可視光を発光する蛍光体層を有しており、この蛍光体から発光される蛍光も銀鏡メッキ層により基板と反対側の前方へ高い反射率で反射されるので、蛍光体から発光される可視光と発光素子から放射される光との混色による白色光の取出し効率を向上させることができる。
【００２９】
請求項３記載の発光装置によれば、銀鏡メッキ層は基板上で発光素子が電気的に接続される端子部を除く領域に形成されているので、端子部への発光素子の接続が容易であり、接続信頼性が高い。
【００３０】
請求項４記載の発光装置によれば、銀鏡メッキ層の下にアンダーコート層が形成されているので、銀鏡メッキ層の表面平滑性および密着性が良好であり、より高い光反射率が得られる。
【００３１】
請求項５および６記載の発光装置によれば、銀鏡メッキ層の上に透明性の高い樹脂等のオーバーコート層が設けられており、この層により下層の銀鏡メッキ層が化学的および熱的に保護されている。したがって、銀鏡メッキ層の腐食が防止されるうえに、その後の工程で銀鏡メッキ層が受ける熱履歴が緩和され、銀鏡メッキ層の光反射率の低下が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。図１は、本発明の発光装置の実施形態に係る発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ部拡大図である。
【００３３】
これらの図に示すＬＥＤ装置は、発光素子としてＬＥＤチップ１を有し、複数のＬＥＤチップ１が基板２上に１列に配設されて実装された構造を有している。
【００３４】
基板２は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属コア基板３を有し、一方の主面に、絶縁層４を介して銅箔等の配線パターン５（厚さ３０〜１００μｍ）が形成されている。そして、この配線パターン５の所定の部位に、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層６（厚さ１〜５μｍ）を介して厚さ０．１〜１μｍの金（Ａｕ）パッド７が形成されている。また、基板２主面のＡｕパッド７部を除く領域に、エポキシ樹脂から成るアンダーコート層８（厚さ５０〜１００μｍ）が形成され、その上に、銀鏡反応により銀を析出させて形成した銀鏡メッキ層９（厚さ１μｍ）が形成されている。さらに、この銀鏡メッキ層９の上に、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの変性樹脂から選択される透明樹脂から成るオーバーコート層１０が形成されている。
【００３５】
このような構造を有する基板２は、以下に示す手順で製造することができる。すなわち、まず図４（ａ）に示すように、金属コア基板３上に絶縁層４を介して銅箔等の配線パターン５を形成した後、この配線パターン５上の所定の位置に、Ｎｉメッキ層６を介してＡｕパッド７を形成する。Ａｕパッド７の形成は、Ａｕパッド７以外の領域をマスキングした後メッキする方法、あるいは部分メッキする方法により行う。
【００３６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、Ａｕパッド７上に、転写、ディスペンサ塗布またはスクリーン印刷等の方法により、ウレタン樹脂等からなるマスキング層１１を形成した後、図４（ｃ）に示すように、配線基板の全面にエポキシ樹脂のような樹脂系のアンダーコート剤を塗布し、Ａｕパッド７部以外の領域にアンダーコート層８を形成する。なお、マスキング剤としては、ウレタン樹脂の他に、軟質ポリ塩化ビニルやアクリル樹脂系のものを使用することができる。また、エチレン−酢酸ビニル共重合体系のマスキング剤の使用も可能である。
【００３７】
そして、このアンダーコート層８の上に銀鏡メッキ層９を形成する。銀鏡メッキ層９の形成は、以下に示すようにして行う。すなわち、水１０００ｍｌに対して塩化水素５０〜９０ｍｌと塩化第１スズ溶液１５〜３０ｍｌを含む溶液を、アンダーコート層８の上に塗布して活性化処理を行った後、水洗いを行う。次いで、Ａ液とＢ液とからなる銀鏡メッキ液を同時にスプレー塗布し、還元された銀を析出させる。ここで、銀鏡メッキ液のＡ液は、水１０００ｍｌに対してアンモニア水４０〜６０ｍｌ、アンモニア性硝酸銀溶液３５〜６０ｍｌおよび水酸化アンモニウム２０〜３５ｍｌを含み、Ｂ液は、水１０００ｍｌに対してぶどう糖２５〜４０ｇおよび水酸化ナトリウム５〜１５ｍｌを含む液である。
【００３８】
なお、前記したＡ液とＢ液をスクリーン印刷により塗布することにより、銀鏡メッキ層９を形成することも可能である。
【００３９】
次いで、こうして形成された銀鏡メッキ層９の上に、さらに保護用のオーバーコート層１０を形成する。オーバーコート層１０の形成は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを含む液を印刷あるいはスプレーする方法により行われる。
【００４０】
その後、図４（ｄ）に示すように、水酸化アンモニウムによりＡｕパッド７上に形成されたマスキング層１１を溶解・除去する。なお、ウレタン樹脂や軟質ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂系のマスキング層の場合には、水酸化アンモニウムによる溶解・除去が可能であるが、エチレン酢酸ビニル共重合体系のマスキング層の溶解・除去はひまし油により行う。
【００４１】
こうして形成された基板２上に、図４（ｅ）に示すように、ＬＥＤチップ１が搭載され、その上面の電極と基板２のＡｕパッド７とが金線等のボンディングワイヤ１２を介して接続される。
【００４２】
ＬＥＤチップ１としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる青色発光のＬＥＤチップや、紫外発光のＬＥＤチップ等が用いられる。各ＬＥＤチップ１は、基板２上に銀系の導電性接着剤（銀ペースト）などにより固定されており、ＬＥＤチップ１の上面の電極がボンディングワイヤを介して基板２のＡｕパッド７と接続（ワイヤボンディング）されている。
【００４３】
そして、基板２上には、列をなすように形成された複数の収容部（凹部）１３ａを有するフレーム部材１３が配設されており、このフレーム部材１３の各収容部１３ａ内にそれぞれＬＥＤチップ１が収容されている。フレーム部材１３は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の高反射性樹脂から構成され、各収容部１３ａは外部に向って開口する出光用開口１３ｂをそれぞれ有する。また、このフレーム部材１３において、各々の収容部１３ａの間にはスリット１４が幅方向に平行に配設されている。このスリット１４は、金属コア基板３との熱膨張率の違いによりフレーム部材１３に生じる応力歪を吸収する働きをする。このようなスリット１４により、フレーム部材１３の基板２からの剥離が抑えられる。
【００４４】
また、ＬＥＤチップ１が収容されたフレーム部材１３の各収容部１３ａ内には、封止樹脂層１５と例えば黄色発光の蛍光体層１６が、底面から図における上方へ向けて順に形成されている。封止樹脂層１５は、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂をＬＥＤチップ１よりも高い位置まで注入して熱硬化させることにより形成され、ＬＥＤチップ１を封止している。黄色発光蛍光体層１６は、青色光により励起されて黄色に蛍光発光する黄色発光蛍光体を、熱可塑性や熱硬化性の透明合成樹脂基材に所要量含有させ、蛍光体分子を分散させることにより構成されている。この黄色発光蛍光体層１６の上端面は収容部１３ａの出光用開口１３ｂの上端とほぼ面一に形成されている。
【００４５】
次に、このＬＥＤ装置の作用を説明する。まず、各々の陰極側と陽極側の銅配線パターン５間に外部から所定の直流電圧が印加されると、各ＬＥＤチップ（例えば青色発光ＬＥＤチップ）１が発光（例えば青色発光）し、この発光は、透明の封止樹脂層１５を透過して蛍光体層（例えば黄色発光蛍光体層）１６に入射される。このとき、基板２側に放射された青色発光の一部は、基板２主面のＡｕパッド７部を除く領域に形成された銀鏡メッキ層９の表面で高い反射率で反射され、この反射光も黄色発光蛍光体層１６に入射される。
【００４６】
黄色発光蛍光体層１６において、ＬＥＤチップ１からの光は、その一部がそのまま透過して出光用開口１３ｂから外部へ放射される一方、残りの光が黄色発光蛍光体層１６の蛍光体を励起し、黄色光を発光させる。蛍光体から発光された光（黄色光）で基板２側に放射された光も、基板２主面の銀鏡メッキ層９で反射され、透明の封止樹脂層１５次いで蛍光体層１６を順に透過して出光用開口１３ｂから外部へ放射される。こうして、ＬＥＤ装置の出光用開口１３ｂからは、ＬＥＤチップ１からの発光（青色光）と蛍光体からの発光（黄色光）が加法混色された白色光が放射される。
【００４７】
したがって、このＬＥＤ装置によれば、ＬＥＤチップ（青色発光ＬＥＤチップ）からの発光と蛍光体からの蛍光発光でそれぞれ基板２側に放射された光が、銀鏡メッキ層９により高い反射率で反射されて出光用開口１３ｂから出光されるので、光の取出し効率が高く、発光効率の高い装置が得られる。そして、銀鏡メッキ層９は、従来から光反射層として用いられている電解メッキにより形成された銀層と比べて光反射率が高いので、光取出し効率が向上する。
【００４８】
同じ０．２μｍ厚の銀鏡メッキ層と電解メッキ銀層とに対して、各波長の光を照射し、全反射率を測定した結果を図５に示す。この図に示すように、３５０〜７５０ｎｍの波長範囲において、銀鏡メッキ層の全反射率は電解メッキ銀層に比べて大幅に高くなっている。
【００４９】
そして、実施形態のＬＥＤ装置と、これと同じ構造で光反射層として電解メッキ銀層が使用された従来のＬＥＤ装置とに対して、同一条件で点灯して明るさを測定したところ、実施形態のＬＥＤ装置は従来のものに比べて１０％以上明るさが向上しており、光取出し効率が１０％以上向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の発光装置の実施形態に係るＬＥＤ装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態において、基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】銀鏡メッキ層と電解メッキ銀層の全反射率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１…ＬＥＤチップ、２…基板、３…金属コア基板、５…配線パターン、７…Ａｕパッド、８…アンダーコート層、９…銀鏡メッキ層、１０…オーバーコート層、１２…ボンディングワイヤ、１３…フレーム部材、１３ａ…収容部、１５…封止樹脂層、１６…蛍光体層。
【図１】
2007067116.tif 000003
【図２】
2007067116.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007067116.tif 000007