(57)【要約】【課題】外層レンズを固定する接着剤の漏れを防止することができる発光モジュールを提供する。【解決手段】基板(10)と、基板(10)上に設けられた発光素子(7)及び反射板(12)と、反射板(12)上に接着剤(13)を介して接着された外層レンズ(14)とを含む発光モジュールであって、反射板(12)には、発光素子(7)を収容するための貫通孔(12a)が形成されており、反射板(12)の外周部(12b)と基板(10)との間には、間隙部(18)が形成されていることを特徴とする発光モジュール(1)とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた発光素子及び反射板と、前記反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む発光モジュールであって、
前記反射板には、前記発光素子を収容するための貫通孔が形成されており、
前記反射板の外周部と前記基板との間には、間隙部が形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
基板と、前記基板上に設けられた発光素子及び反射板と、前記反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む発光モジュールであって、
前記反射板には、その外周部に形成された切り欠き部と、前記発光素子を収容するための貫通孔とが形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項３】
前記発光モジュールは、前記発光素子を複数含み、
前記反射板には、前記貫通孔が複数形成されており、
前記貫通孔のそれぞれに、前記発光素子が１つずつ収容されている請求項１又は２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記外層レンズには、前記反射板の側面を囲う側壁が設けられている請求項１又は２に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記貫通孔内は、ショアＡ硬度が１７以下の低硬度樹脂で充填されている請求項１又は２に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記低硬度樹脂は、シリコーン樹脂である請求項５に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を含む発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明器具や看板の光源として、従来から白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプ等が使用されている。これらの光源にかわる新しい照明光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を用いた光源の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、特許文献１に提案された発光装置の断面図である。図７に示すように、特許文献１に提案された発光装置１００では、リードフレーム１０１に設けられた凹部１０１ａ内にＬＥＤ１０２が実装されている。また、凹部１０１ａ内には、ＬＥＤ１０２を覆う蛍光体層１０３が形成されている。そして、リードフレーム１０１の端部以外の部材が、外層レンズ１０４で封止されている。
【０００４】
しかしながら、発光装置１００では、モールド工程により外層レンズ１０４を形成するため、製造工程が複雑化する可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−３１５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、製造工程を簡易化するために、外層レンズ１０４を接着剤によって固定すると、接着剤がリードフレーム１０１の端部側へ漏れて、導通不良が生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外層レンズを固定する接着剤の漏れを防止することができる発光モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の発光モジュールは、基板と、前記基板上に設けられた発光素子及び反射板と、前記反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む発光モジュールであって、
前記反射板には、前記発光素子を収容するための貫通孔が形成されており、
前記反射板の外周部と前記基板との間には、間隙部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の発光モジュールは、基板と、前記基板上に設けられた発光素子及び反射板と、前記反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む発光モジュールであって、
前記反射板には、その外周部に形成された切り欠き部と、前記発光素子を収容するための貫通孔とが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光モジュールによれば、反射板と外層レンズとを接着する接着剤が反射板の側面側へ流出した場合、この流出した接着剤が反射板の外周部と基板との間に形成された間隙部内、又は反射板の外周部に形成された切り欠き部内に流入するため、接着剤の漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の発光モジュールは、基板と、この基板上に設けられた発光素子及び反射板と、この反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む。
【００１１】
上記基板としては、特に限定されないが、例えば、ベース層と、このベース層上に積層された電気絶縁層と、この電気絶縁層上に形成された配線パターンとを含む積層基板が使用できる。ベース層の構成材料としては、例えばアルミニウム、銅等の金属材料や、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミック材料等を含む熱伝導率が高い（例えば１０Ｗ／ｍＫ以上）ものが好ましい。上記発光素子から発せられる熱を効率よく放熱させることができるからである。ベース層の厚みは、例えば５０〜１５０μｍ程度である。電気絶縁層の構成材料としては、例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ等の無機フィラ５０〜９５質量％と、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂５〜５０質量％とを含むものが使用できる。電気絶縁層の厚みは、例えば１００〜２５０μｍ程度である。
【００１２】
上記発光素子としては、例えば、波長が５９０〜６５０ｎｍの赤色光を発する赤色ＬＥＤや、波長が５００〜５５０ｎｍの緑色光を発する緑色ＬＥＤや、波長が４５０〜５００ｎｍの青色光を発する青色ＬＥＤ等を使用することができる。赤色ＬＥＤとしては、例えばＡｌＩｎＧａＰ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。また、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤとしては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。なお、上記発光素子は、上記基板上に直接実装されていてもよいし、サブマウント基板を介して実装されていてもよい。上記サブマウント基板の構成基材は特に限定されず、例えばＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミック材料や、エポキシ樹脂等の樹脂材料からなるものが使用できる。
【００１３】
本発明の第１の発光モジュールを白色光源として使用する場合は、上記発光素子として青色ＬＥＤを使用し、かつ上記発光素子から発せられた光を吸収して蛍光を発する蛍光体層を、上記発光素子を覆うようにして形成すればよい。例えば、上記発光素子から発せられた光を吸収し蛍光を発する蛍光体をシリコーン樹脂等に分散させて蛍光体ペーストを形成し、上記発光素子上に上記蛍光体ペーストを塗布して上記蛍光体層を形成すればよい。上記蛍光体としては、例えば、ガーネット構造系Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12:Ｃｅ3+、シリケート系（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+等の緑色光を発する蛍光体や、サイアロン系Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ:Ｅｕ2+、シリケート系（Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+、ガーネット構造系（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12:Ｃｅ3+等の黄色光を発する蛍光体や、ニトリドシリケート系Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ2+、ニトリドアルミノシリケート系ＣａＡｌＳｉＮ3:Ｅｕ2+、オクソニトリドアルミノシリケート系Ｓｒ2Ｓｉ4ＡｌＯＮ7:Ｅｕ2+、硫化物系ＣａＳ:Ｅｕ2+等の赤色光を発する蛍光体等が使用できる。
【００１４】
上記反射板を構成する基材は特に限定されないが、例えば金属材料からなるものが使用できる。なかでも光反射性の観点から、アルミニウムからなる基材が好ましい。また、上記反射板を構成する基材として、樹脂材料からなるものを使用してもよい。特に、加工性の観点から、ポリエーテルイミド樹脂からなる基材を使用することが好ましい。
【００１５】
また、上記反射板には上記発光素子を収容するための貫通孔が形成されている。この貫通孔の内面は、上記発光素子から発せられた光の一部を上記外層レンズ側に反射する反射面となる。これにより、発光モジュールの光の取り出し効率を向上させることができる。なお、上記反射板を構成する基材としてポリエーテルイミド樹脂からなる基材を使用する場合は、この基材に形成された上記貫通孔の上記内面にアルミニウム、銀等からなる金属膜（めっき膜や蒸着膜）を設けてもよい。光反射性を向上させることができるからである。なお、ポリエーテルイミド樹脂は線膨張係数が比較的小さいため、上記金属膜との密着性を良好に保つことができる。
【００１６】
本発明の第１の発光モジュールが上記発光素子を複数含み、上記反射板に上記貫通孔が複数形成されている場合は、上記貫通孔のそれぞれに、上記発光素子が１つずつ収容されていてもよい。発光素子毎に上記反射面を設けることができるため、発光モジュールの光の取り出し効率をより一層向上させることができるからである。
【００１７】
上記外層レンズは、上記発光素子から発せられる光を集光するためのレンズで、上記反射板上に接着剤を介して接着されている。上記外層レンズの構成材料としては、例えばポリカーボネート樹脂等の硬度の高い樹脂が使用できる。また、上記外層レンズと上記反射板とを接着する接着剤としては、シリコーン樹脂系接着剤や、エポキシ樹脂系接着剤等が使用できる。
【００１８】
そして、本発明の第１の発光モジュールは、上記反射板の外周部と上記基板との間に間隙部が形成されている。これにより、反射板と外層レンズとを接着する接着剤が反射板の側面側へ流出した場合でも、この流出した接着剤が上記間隙部内に流入するため、接着剤の漏れを防止することができる。
【００１９】
本発明の第１の発光モジュールでは、上記外層レンズに上記反射板の側面を囲う側壁が設けられていてもよい。上記間隙部から接着剤が溢れ出た場合に、上記側壁によって溢れ出た接着剤を堰き止めることができるからである。
【００２０】
本発明の第１の発光モジュールにおける上記貫通孔内は、ショアＡ硬度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠）が１７以下の低硬度樹脂で充填されていることが好ましい。上記発光素子と上記基板との間に生ずる応力を緩和することができるため、上記発光素子と上記基板との間の電気接続信頼性を向上させることができるからである。上記低硬度樹脂としては、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂等に比べて耐熱性や耐光性に優れているため、シリコーン樹脂を用いると、発光モジュールの耐久性が向上する。上記貫通孔内に充填するシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業社製ＫＪＲ９０１０等のゲル状シリコーン樹脂を用いることができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の発光モジュールについて説明する。なお、以下において、上記本発明の第１の発光モジュールと重複する内容については、その説明を省略する。
【００２２】
本発明の第２の発光モジュールは、基板と、この基板上に設けられた発光素子及び反射板と、この反射板上に接着剤を介して接着された外層レンズとを含む発光モジュールであって、上記反射板には、その外周部に形成された切り欠き部と、上記発光素子を収容するための貫通孔とが形成されている。これにより、反射板と外層レンズとを接着する接着剤が反射板の側面側へ流出した場合でも、この流出した接着剤が上記切り欠き部内に流入するため、接着剤の漏れを防止することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る発光モジュールについて図面を参照して説明する。参照する図１は、本発明の第１実施形態に係る発光モジュールの断面図である。また、参照する図２Ａは、上記発光モジュールに使用される反射板を外層レンズとの接着面（上面）側から見た斜視図であり、参照する図２Ｂは、上記発光モジュールに使用される反射板を基板との接着面（下面）側から見た斜視図である。また、図３は、上記発光モジュールの部分断面図である。
【００２５】
図１に示すように、第１実施形態に係る発光モジュール１は、基板１０と、基板１０上に設けられた発光装置１１及び反射板１２と、反射板１２上に接着剤１３を介して接着された外層レンズ１４とを含む。
【００２６】
基板１０は、ベース層３と、ベース層３上に積層された電気絶縁層４と、電気絶縁層４上に形成された配線パターン５とを含む積層基板である。また、配線パターン５の端部には、外部接続端子５ａが設けられている。
【００２７】
反射板１２は、基板１０上に、例えば液状接着剤や接着シート等からなる接着層１５（厚み：３０〜１３０μｍ程度）を介して貼り合わされている。上記液状接着剤や上記接着シートの材料としてはポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等を使用することができる。また、反射板１２には、発光装置１１を収容するための貫通孔１２ａが形成されている。なお、反射板１２の高さＨ1は、例えば０．４〜５．０ｍｍ程度である。
【００２８】
発光装置１１は、配線パターン５上にワイヤー１６を介して実装されたサブマウント基板６と、サブマウント基板６上に実装された発光素子７と、発光素子７を覆ってサブマウント基板６上に形成された蛍光体層８とを含む。また、発光装置１１は、貫通孔１２ａのそれぞれに１つずつ収容され、かつ貫通孔１２ａ内に充填された低硬度樹脂１７で封止されている。低硬度樹脂１７としては、例えばゲル状シリコーン樹脂等が使用できる。
【００２９】
低硬度樹脂１７としてゲル状シリコーン樹脂を使用する場合は、接着剤１３がシリコーン樹脂系接着剤であることが好ましい。貫通孔１２ａ内に充填された上記ゲル状シリコーン樹脂と外層レンズ１４との密着性が向上するからである。上記シリコーン樹脂系接着剤としては、例えばゴム状シリコーン樹脂系接着剤が使用できる。
【００３０】
外層レンズ１４は、それぞれの発光装置１１の直上に位置する凸レンズ１４ａを複数含む。なお、凸レンズ１４ａの高さＨ2は、例えば０．５〜３．０ｍｍ程度である。
【００３１】
図２Ａに示すように、貫通孔１２ａは、反射板１２の面内にマトリクス状に配設されている。また、図２Ｂに示すように、反射板１２の外周部１２ｂの下面側には、窪み１２ｃが形成されている。なお、上述した図１は、図２ＡのI-I矢視方向から見た発光モジュール１の断面図である。
【００３２】
図２ＡのII-II矢視方向から見た発光モジュール１の部分断面図である図３に示すように、電気絶縁層４における反射板１２側の主面には、反射板１２の窪み１２ｃに対向するように窪み４ａが形成されている。即ち、反射板１２の外周部１２ｂと基板１０との間には、窪み１２ｃと窪み４ａの一部とからなる間隙部１８が形成されている。これにより、反射板１２と外層レンズ１４とを接着する接着剤１３が反射板１２の側面１２ｄ側へ流出した場合でも、この流出した接着剤１３が間隙部１８内に流入するため、接着剤１３の漏れを防止することができる。
【００３３】
貫通孔１２ａの底部と間隙部１８との間の最短距離Ｄは、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。貫通孔１２ａ内に充填された低硬度樹脂１７が、間隙部１８側へ漏れることを防止できるからである。
【００３４】
外層レンズ１４には、反射板１２の側面１２ｄを囲う側壁１４ｂが設けられている。これにより、間隙部１８から接着剤１３が溢れ出た場合に、側壁１４ｂによって溢れ出た接着剤１３を堰き止めることができる。これにより、外部接続端子５ａ（図１参照）に接着剤１３が付着することを防止できるため、発光モジュール１と外部機器との電気的接続を確実に行うことができる。なお、側壁１４ｂの厚みＴは、０．３〜１．０ｍｍ程度であればよい。
【００３５】
貫通孔１２ａの内面１２１ａは、外層レンズ１４側に配置された第１内面１２１１ａと、基板１０側に配置された第２内面１２１２ａとからなる。第１内面１２１１ａは、基板１０に対して、例えば傾斜角度θが３０〜７０度の範囲となる傾斜面である。これにより、発光素子７から発せられた光の一部を外層レンズ１４側に反射することができるため、発光モジュール１の光の取り出し効率を向上させることができる。第２内面１２１２ａは、基板１０に略垂直な面である。この第２内面１２１２ａは、電気的絶縁面であることが好ましい。隣接する発光装置１１同士が、反射板１２を介して短絡することを防止できるからである。
【００３６】
発光モジュール１では、間隙部１８の総容積をＸ（ｍｍ3）とし、反射板１２の外形面積をＹ（ｍｍ2）としたときに、Ｘ／Ｙの値が０．０１〜０．１の範囲内であることが好ましい。上記範囲内であれば、接着剤１３の漏れを確実に防止できる上、発光モジュール１の小型化を容易に行うことができるからである。
【００３７】
次に、上述した第１実施形態に係る発光モジュール１の好適な製造方法について説明する。参照する図４Ａ〜Ｅは、第１実施形態に係る発光モジュール１の好適な製造方法を示す工程別断面図である。
【００３８】
まず、図４Ａに示すように、発光装置１１が実装された基板１０と、接着層１５（接着シート）が貼り合わされた反射板１２とを用意する。反射板１２には予め貫通孔１２ａ及び窪み１２ｃ（図２Ｂ参照）が形成されている。また接着層１５についても、貫通孔１２ａに連通する貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１２ａや貫通孔１５ａの形成方法は特に限定されず、例えばレーザ加工やパンチング加工等の手段によって形成すればよい。窪み１２ｃの形成方法についても特に限定されず、例えば窪み１２ｃの形状を模ったモールドを用いて、反射板１２の構成材料からモールド成型することにより板加工とともに形成することができる。また、モールド成型により貫通孔１２ａ及び窪み１２ｃを同時に形成してもよい。
【００３９】
次いで、図４Ｂに示すように、反射板１２のそれぞれの貫通孔１２ａ内に発光装置１１が収容されるように、基板１０と反射板１２とを接着層１５を介して貼り合わせる。
【００４０】
次いで、図４Ｃに示すように、反射板１２の貫通孔１２ａ内に低硬度樹脂１７を充填し、この低硬度樹脂１７を硬化させて発光装置１１を封止する。低硬度樹脂１７の充填方法としては、例えばポッティング等の手段が例示できる。
【００４１】
次いで、図４Ｄに示すように、トランスファー成型等の手段により形成した外層レンズ１４を用意し、この外層レンズ１４と、反射板１２及び低硬度樹脂１７とを接着剤１３により接着する。以上の方法により、図４Ｅに示す発光モジュール１が得られる。
【００４２】
以上、本発明の第１実施形態に係る発光モジュール１とその製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、反射板及び基板の双方に窪みを設けて間隙部を形成したが、反射板及び基板のいずれか一方のみに窪みを設けて間隙部を形成してもよい。また、反射板や基板に設ける窪みの形状も特に限定されない。例えば図５に示す斜視図のように、反射板１２の外周部１２ｂの一部が三角柱状に切り取られた窪み１２ｃであってもよい。また、反射板の上面に溝や窪みを設けてもよい。この場合、上記溝や上記窪みに余分な接着剤が溜まるため、接着剤の漏れをより確実に防止できる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る発光モジュールについて図面を参照して説明する。参照する図６Ａは、本発明の第２実施形態に係る発光モジュールの部分断面図である。また、参照する図６Ｂは、上記発光モジュールに使用される反射板を上面側から見た斜視図である。
【００４４】
図６Ａ，Ｂに示すように、第２実施形態に係る発光モジュール２に使用される反射板１２は、その外周部１２ｂに切り欠き部１２ｅが形成されている。これにより、反射板１２と外層レンズ１４とを接着する接着剤１３が反射板１２の側面１２ｄ側へ流出した場合でも、この流出した接着剤１３が切り欠き部１２ｅ内に流入するため、接着剤１３の漏れを防止することができる。その他の構成要素は、上述した第１実施形態に係る発光モジュール１と同様である。なお、図６Ａは、図６ＢのIII-III矢視方向から見た発光モジュール２の部分断面図である。
【００４５】
発光モジュール２では、貫通孔１２ａの底部と切り欠き部１２ｅとの間の最短距離Ｄが、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。貫通孔１２ａ内に充填された低硬度樹脂１７が、切り欠き部１２ｅ側へ漏れることを防止できるからである。
【００４６】
発光モジュール２では、切り欠き部１２ｅの総容積をＸ（ｍｍ3）とし、反射板１２の外形面積をＹ（ｍｍ2）としたときに、Ｘ／Ｙの値が０．０１〜０．１の範囲内であることが好ましい。上記範囲内であれば、接着剤１３の漏れをより確実に防止できる上、発光モジュール２の小型化を容易に行うことができるからである
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の発光モジュールは、例えば、一般照明、演出照明（サイン灯等）、自動車用照明（特に前照灯）等に使用される照明装置や、街頭用大型ディスプレイ、プロジェクタ等に使用される表示装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光モジュールの断面図である。
【図２】Ａは図１に示す発光モジュールに使用される反射板を外層レンズとの接着面（上面）側から見た斜視図であり、Ｂは図１に示す発光モジュールに使用される反射板を基板との接着面（下面）側から見た斜視図である。
【図３】図１に示す発光モジュールの部分断面図である。
【図４】Ａ〜Ｅは、本発明の第１実施形態に係る発光モジュールの好適な製造方法を示す工程別断面図である。
【図５】本発明の発光モジュールに使用される反射板の一例を示す斜視図である。
【図６】Ａは本発明の第２実施形態に係る発光モジュールの部分断面図であり、ＢはＡに示す発光モジュールに使用される反射板を外層レンズとの接着面（上面）側から見た斜視図である。
【図７】従来の発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，２  発光モジュール
３  ベース層
４  電気絶縁層
４ａ  窪み
５  配線パターン
５ａ  外部接続端子
６  サブマウント基板
７  発光素子
８  蛍光体層
１０  基板
１１  発光装置
１２  反射板
１２ａ  貫通孔
１２ｂ  外周部
１２ｃ  窪み
１２ｄ  側面
１２ｅ  切り欠き部
１３  接着剤
１４  外層レンズ
１４ａ  凸レンズ
１４ｂ  側壁
１５  接着層
１５ａ  貫通孔
１６  ワイヤー
１７  低硬度樹脂
１８  間隙部
１２１ａ  内面
１２１１ａ  第１内面
１２１２ａ  第２内面
【図１】
2007142200.tif 000003
【図２】
2007142200.tif 000004
【図３】
2007142200.tif 000005
【図４】
2007142200.tif 000006
【図５】
2007142200.tif 000007
【図６】
2007142200.tif 000008
【図７】
2007142200.tif 000009