(57)【要約】【課題】信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１０から放射され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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板２０の一表面側に固着されたドーム状の色変換部材７０と、実装基板２０と色変換部材７０とで囲まれた空間内でＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止樹脂材料からなり弾性を有する封止部５０とを備える。封止部５０は、当該封止部５０の光出射面５０ｂが色変換部材７０の内面７０ａに密着した凸レンズ状の形状に形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の色変換部材と、実装基板と色変換部材とで囲まれた空間内でＬＥＤチップを封止した封止樹脂材料からなる封止部とを備え、封止部は、当該封止部の光出射面が色変換部材の内面に密着した凸レンズ状の形状に形成さ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、伝熱板側とは反対の表面に前記ＬＥＤチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンが設けられるとともに前記ＬＥＤチップに対応する部位に窓孔が設けられ伝熱板に積層された絶縁性基板とからなり、前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップと伝熱板との間に両者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であって前記ＬＥＤチップのチップサイズよりもサイズが大きく前記ＬＥＤチップと伝熱板とを熱結合させる平板状のサブマウント部材を介して伝熱板に実装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】
前記サブマウント部材は、前記ＬＥＤチップにおける前記サブマウント部材側の表面が前記色変換部材における前記実装基板側の端縁よりも前記伝熱板から離れて位置するように厚み寸法が設定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】
前記色変換部材は、前記封止部の前記光出射面と密着した前記内面が前記ＬＥＤチップを中心とした球面状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記色変換部材は、前記実装基板との間の空間に前記封止樹脂材料を注入する注入孔および前記封止樹脂材料の余剰分を排出する排出孔が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆ってから、第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を内側に入れた色変換部材を実装基板に対して位置決めして各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ色変換部材の注入孔を通して未硬化の封止樹脂材料を充填し、その後、封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆い、その後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を色変換部材の注入孔を通して充填し、その後、各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【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およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装された回路基板と、当該回路基板におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを囲む金属製（例えば、アルミニウム製）の枠体と、枠体の内側に充填されＬＥＤチップおよび当該ＬＥＤチップに接続されたボンディングワイヤを封止した透明樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部とを備えた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。ここにおいて、上記特許文献１，２に記載された枠体は、回路基板から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されるとともに内側面が鏡面となっており、ＬＥＤチップから放射された光を反射するリフレクタを兼ねている。
【０００３】
また、上記特許文献２には、ＬＥＤチップとして青色光を放射する青色ＬＥＤチップを用い、青色ＬＥＤチップを封止する透明樹脂に青色ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて発光する黄色蛍光体を分散させておくことで白色光の発光スペクトルを得ることができる発光装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−８５７４８号公報
【特許文献２】特開２００１−１４８５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の発光装置において、封止部の材料としてエポキシ樹脂を用いたものでは、−４０℃の低温期間と８０℃の高温期間とを交互に繰り返すヒートサイクル試験（温度サイクル試験）を行うと、高温時に回路基板からなる実装基板の導体パターンの熱膨張に起因してボンディングワイヤが断線してしまうことがあった。
【０００５】
これに対して、上述の発光装置において、封止部の材料としてシリコーン樹脂を用いたものでは、封止部がゲル状であって弾性を有しており、ヒートサイクル試験の高温時にボンディングワイヤが断線するのを防止することができるが、封止部の材料であるシリコーン樹脂の線膨張率が枠体の材料であるアルミニウムの線膨張率の１０倍以上の値であり、両者の線膨張率差に起因してヒートサイクル試験の低温時に封止部中にボイドが発生してしまうという不具合があった。
【０００６】
また、上述の発光装置においては、枠体の内側面を鏡面とすることでＬＥＤチップからの光を効率的に封止部の外部へ取り出すようにしているが、枠体の内側面での反射時に光損失が生じてしまうという不具合があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載の発光装置において、ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御するレンズを封止部上および枠体上に跨って配置する構成を採用した場合には、枠体およびレンズの寸法精度や組立精度によりＬＥＤチップとレンズとの光軸がずれて光出力が低下してしまうことがあった。
【０００８】
また、上記特許文献２には、ＬＥＤチップおよびＬＥＤチップに接続されたボンディングワイヤを封止する封止部の一部を凸レンズ状の形状とした発光装置が記載されているが、封止部の一部ないし全部に蛍光体を分散させてあるので、蛍光体の濃度が封止部の位置によってばらつきやすく、色むらの原因になってしまう。また、封止部の全体に蛍光体を分散させる場合には蛍光体の使用量が多くなり、コストが高くなってしまうという不具合があった。これに対して、蛍光体を透明材料とともに成形した成形品からなるドーム状の色変換部材を封止部の形成後に封止部との間に空気層が形成される形で配設することが考えられるが、色変換部材のサイズが比較的大きくなるので、蛍光体の使用量が多くなり、コストが高くなってしまう。また、色変換部材を封止部との間に空気層が形成される形で配設した構成では、封止部の形状によっては、封止部と空気層との界面での全反射に起因して光出力が低下してしまうことがあった。
【０００９】
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、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の色変換部材と、実装基板と色変換部材とで囲まれた空間内でＬＥＤチップを封止した封止樹脂材料からなる封止部とを備え、封止部は、当該封止部の光出射面が色変換部材の内面に密着した凸レンズ状の形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、従来の枠体を用いずに凸レンズ状の封止部が色変換部材の内面に密着しているので、ヒートサイクル試験の低温時に封止部にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、しかも、色変換部材のサイズを小さくすることができて低コスト化を図れる。
【００１２】
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、伝熱板側とは反対の表面に前記ＬＥＤチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンが設けられるとともに前記ＬＥＤチップに対応する部位に窓孔が設けられ伝熱板に積層された絶縁性基板とからなり、前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップと伝熱板との間に両者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であって前記ＬＥＤチップのチップサイズよりもサイズが大きく前記ＬＥＤチップと伝熱板とを熱結合させる平板状のサブマウント部材を介して伝熱板に実装されてなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップで発生した熱をサブマウント部材および伝熱板を介して効率良く放熱させることができるとともに、前記ＬＥＤチップと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ことができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記サブマウント部材は、前記ＬＥＤチップにおける前記サブマウント部材側の表面が前記色変換部材における前記実装基板側の端縁よりも前記伝熱板から離れて位置するように厚み寸法が設定されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップから側方に放射された光が前記色変換部材と前記実装基板との接合部を通して出射されるのを防止することができる。
【００１６】
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、前記色変換部材は、前記封止部の前記光出射面と密着した前記内面が前記ＬＥＤチップを中心とした球面状に形成されてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップから放射された光が前記色変換部材に到達するまでの光路差を小さくでき、色むらが生じるのを抑制できる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記色変換部材は、前記実装基板との間の空間に前記封止樹脂材料を注入する注入孔および前記封止樹脂材料の余剰分を排出する排出孔が形成されてなることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記実装基板に前記色変換部材を固着した後で前記実装基板と前記色変換部材とで囲まれた空間に前記封止樹脂材料を注入する製造方法を採用することが可能となる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆ってから、第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を内側に入れた色変換部材を実装基板に対して位置決めして各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することが可能となる。また、ＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、色変換部材の内側に封止部となる封止樹脂材料を注入してから、色変換部材を実装基板に対して位置決めして封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成するような製造方法を採用する場合に比べて、製造過程で封止部にボイドが発生しにくくなるという利点がある。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ色変換部材の注入孔を通して未硬化の封止樹脂材料を充填し、その後、封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することが可能となる。また、ＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、色変換部材の内側に封止部となる封止樹脂材料を注入してから、色変換部材を実装基板に対して位置決めして封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成するような製造方法を採用する場合に比べて、製造過程で封止部にボイドが発生しにくくなるという利点がある。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆い、その後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を色変換部材の注入孔を通して充填し、その後、各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することが可能となる。また、請求項６の発明に比べて、製造過程で封止部にボイドが発生しにくくなるという利点がある。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明では、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、低コスト化が可能となるという効果がある。
【００２７】
請求項６，７，８の発明では、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図５を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップが一表面側（図１における上面側）に実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射され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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０と接続された各ボンディングワイヤ１４，１４を囲む形で実装基板２０の上記一表面側に固着されたドーム状の色変換部材７０と、実装基板２０と色変換部材７０とで囲まれた空間内でＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止樹脂材料からなり弾性を有する封止部５０とを備えている。ここにおいて、封止部５０は、当該封止部５０の光出射面５０ｂが色変換部材７０の内面７０ａに密着した凸レンズ状の形状に形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態の発光装置１は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、例えばグリーンシートからなる絶縁層９０を介して金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００に実装することで、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。ここで、照明器具の場合には、所望の光出力が得られるように、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。
【００３１】
実装基板２０は、金属板２１と、金属板２１側とは反対の表面にＬＥＤチップ１０の図示しない両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターン２３，２３が設けられ金属板２１に積層されたガラスエポキシ（ＦＲ４）基板からなる絶縁性基板２２とで構成され、絶縁性基板２２においてＬＥＤチップ１０に対応する部位に窓孔２４が設けられており、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が絶縁性基板２２を介さずに金属板２１に伝熱できるようになっている。ここにおいて、金属板２１の材料としてはＣｕを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Ｃｕに限らず、Ａｌなどを採用してもよい。なお、本実施形態では、金属板２１が熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される伝熱板を構成している。また、金属板２１と絶縁性基板２２とは、絶縁性基板２２における金属板２１との対向面に形成された金属材料（ここでは、Ｃｕ）からなる接合用金属層２５（図１および図５参照）を介して固着されている。また、各リードパターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成されている。絶縁性基板２２における金属板２１側とは反対の表面側には、各リードパターン２３，２３を覆う形で白色系の樹脂からなるレジスト層２６（図１および図５参照）が積層されており、レジスト層２６は、中央部に両リードパターン２３，２３のインナーリード部２３ａ，２３ａを露出させる円形状の開口窓２６ａが形成され、周部に各リードパターン２３，２３のアウターリード部２３ｂ，２３ｂそれぞれを露出させる円形状の開口窓２６ｂ，２６ｂが形成されている。
【００３２】
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基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１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１２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、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１から離れた側となるように金属板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１に近い側となるように金属板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１２を金属板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２を金属板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。
【００３３】
また、ＬＥＤチップ１０は、上述の金属板２１に、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ＬＥＤチップ１０と金属板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サブマウント部材３０を介して実装されている。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で発生した熱を金属板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。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を採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン３１（図４参照）および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方のリードパターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方のリードパターン２３と電気的に接続されている。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い。また、サブマウント部材３０は、導体パターン３１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（例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜）が形成されている。
【００３４】
サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が導電性基板１１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などを採用してもよい。本実施形態では、ＬＥＤチップ１０をサブマウント部材３０を介して金属板２１に実装してあるので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および金属板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と金属板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。
【００３５】
上述の封止部５０の封止樹脂材料としては、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。
【００３６】
色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような透明樹脂材料と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。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明樹脂材料は、シリコーン樹脂に限らず、封止部５０に用いる封止樹脂材料の屈折率以上の屈折率を有し封止樹脂材料との線膨張率差が比較的小さな材料であればよく、封止部５０の封止樹脂材料がアクリル樹脂の場合には、色変換部材７０の透明樹脂材料として、例えば、アクリル樹脂を用いてもよい。また、色変換部材７０の透明樹脂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。
【００３７】
上述の色変換部材７０は、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）を用いて接合すればよい。ここで、色変換部材７０は、封止部５０の光出射面と密着した内面７０ａがＬＥＤチップ１０を中心とした球面状に形成されているので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が色変換部材７０に到達するまでの光路差を小さくでき、色むらが生じるのを抑制できる。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。
【００３８】
また、封止部５０は、上記光出射面５０ｂが球面の一部により形成されており、当該球面の中心がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。言い換えれば、封止部５０においてレンズを構成する部位は、当該レンズの光軸がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように設計してある。
【００３９】
ところで、本実施形態の発光装置１では、上述のサブマウント部材３０の厚み寸法を、ＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０側の表面が色変換部材７０における実装基板２０側の端縁よりも金属板２１から離れて位置す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色変換部材７０と実装基板２０との接合部を通して出射されるのを防止することができる（つまり、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光が色変換部材７０を通らずに外部へ出射されるのを防止することができる）。ここで、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０が、実装基板２０の最表面（レジスト層２６の表面）を含む平面から当該平面の法線方向に離間した位置に配置されている。
【００４０】
本実施形態の発光装置１の製造方法としては、例えば、図６に示すように、ＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを接続した後、色変換部材７０の内側に上述の封止部５０となる未硬化の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ｃを注入してから、色変換部材７０を実装基板２０に対して位置決めして封止樹脂材料５０ｃを硬化させることにより封止部５０を形成するような製造方法が考えられる。しかしながら、このような製造方法では、製造過程において封止部５０にボイドが発生する恐れがある。
【００４１】
そこで、本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、図７に示すように、実装基板２０にＬＥＤチップ１０を実装してＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを接続した後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４，１４を封止部５０の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ａにより覆ってから、第１の封止樹脂材料５０ａと同一材料からなり封止部５０の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ｂを内側に入れた色変換部材７０を実装基板２０に対して位置決めして各封止樹脂材料５０ａ，５０ｂを硬化させることにより封止部５０を形成するようにしている。このような製造方法によれば、製造過程で封止部５０にボイドが発生しにくくなり、信頼性が高く且つ光出力が大きな発光装置１を提供することができる。なお、本実施形態では、実装基板２０のレジスト層２６の中央部に形成された円形状の開口窓２６ａの内径を色変換部材４０の最大外径よりもやや大きな寸法に設定してあり、第１の封止樹脂材料５０ａをポッティングした際に開口窓２６ａの内周面近傍まで流れ込んだ第１の封止樹脂材料５０ａを、色変換部材７０と実装基板２０とを接合する接着剤として利用している。
【００４２】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、従来の枠体を用いずに凸レンズ状の封止部５０が色変換部材７０の内面に密着しているので、ヒートサイクル試験の低温時に封止部５０にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、しかも、色変換部材７０のサイズを小さくすることができて蛍光体の使用量を低減できるから、低コスト化を図れる。また、封止部５０が凸レンズ状に形成されているので、別途にレンズを用意する必要がなく、部品点数を削減できるとともに、ＬＥＤチップ１０とレンズとの光軸のずれに起因した光出力の低下を防止することができる。
【００４３】
（実施形態２）
図８に示す本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、色変換部材７０に、実装基板２０との間の空間に封止樹脂材料を注入する注入孔７１および封止樹脂材料の余剰分を排出する排出孔７２が形成されており、色変換部材７０における実装基板２０側の端縁と実装基板２０とを上記端縁の全周に亘って接着剤からなる接合部７５により接合している点などが相違し、実装基板２０に色変換部材７０を固着した後で実装基板２０と色変換部材７０とで囲まれた空間に封止樹脂材料を注入する製造方法を採用することが可能となる。本実施形態では、実施形態１に比べて、色変換部材７０と実装基板２０との間に介在する接合部７５の厚みの制御が容易になるとともに、色変換部材７０と実装基板２０との接合の信頼性が向上する。ここで、接合部７５の接着剤としては、色変換部材７０と同じ材料を用いることが望ましい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、例えば、図９に示すように、実装基板２０にＬＥＤチップ１０を実装してＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを接続した後、色変換部材７０を接合部７５を介して実装基板２０に固着してから、色変換部材７０と実装基板２０とで囲まれた空間へ色変換部材７０の注入孔７１を通して未硬化の封止樹脂材料を充填し、その後、封止樹脂材料を硬化させることにより封止部５０を形成すればよく、このような製造方法を採用することで、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置１を提供することが可能となる。また、実施形態１にて説明した製造方法のようにＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを接続した後、色変換部材７０の内側に封止部５０となる封止樹脂材料を注入してから、色変換部材７０を実装基板２０に対して位置決めして封止樹脂材料を硬化させることにより封止部５０を形成するような製造方法を採用する場合に比べて、製造過程で封止部５０にボイドが発生しにくくなるという利点がある。
【００４５】
また、本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、例えば、図１０に示すように、実装基板２０にＬＥＤチップ１０を実装してＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを接続した後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４，１４を封止部５０の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料５０ａにより覆い、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着してから、色変換部材７０と実装基板２０とで囲まれた空間へ第１の封止樹脂材料５０ａと同一材料からなり封止部５０の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を色変換部材７０の注入孔７１を通して充填し、その後、第１の封止樹脂材料５０ａおよび第２の封止樹脂材料を硬化させることにより封止部５０を形成するようにしてもよく、製造過程で封止部５０にボイドがより発生しにくくなるという利点がある。
【００４６】
ところで、上述の各実施形態では、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、導電性基板１１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、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、導電性基板１１もＳｉＣ基板に限らず、発光部１２の材料に応じて、例えば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。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記各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。また、実装基板２０についても上記各実施形態で説明した構造以外の構造を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態１の発光装置の概略断面図である。
【図２】同上の発光装置の一部破断した概略分解斜視図である。
【図３】同上の発光装置の要部概略平面図である。
【図４】同上の発光装置におけるサブマウント部材の概略斜視図である。
【図５】同上の発光装置における絶縁性基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ概略断面図、（ｃ）は一部破断した概略下面図である。
【図６】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図７】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図８】実施形態２の発光装置の概略断面図である。
【図９】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図１０】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
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  金属板
２２  絶縁性基板
２３  リードパターン
２６  レジスト層
３０  サブマウント部材
５０  封止部
５０ｂ  光出射面
７０  色変換部材
７０ａ  内面
【図１】
2007142279.tif 000003
【図２】
2007142279.tif 000004
【図３】
2007142279.tif 000005
【図４】
2007142279.tif 000006
【図５】
2007142279.tif 000007
【図６】
2007142279.tif 000008
【図７】
2007142279.tif 000009
【図８】
2007142279.tif 000010
【図９】
2007142279.tif 000011
【図１０】
2007142279.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月6日(2007.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の色変換部材と、実装基板と色変換部材とで囲まれた空間内でＬＥＤチップを封止した封止樹脂材料からなる封止部とを備え、封止部は、当該封止部の一部であって第１の封止樹脂材料により形成されＬＥＤチップを覆った部分と、第１の封止樹脂材料と同一材料からなる第２の封止樹脂材料により形成された当該封止部の他の部分とで構成され、当該封止部の光出射面が色変換部材の内面に密着した凸レンズ状の形状に形成さ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、伝熱板側とは反対の表面に前記ＬＥＤチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンが設けられるとともに前記ＬＥＤチップに対応する部位に窓孔が設けられ伝熱板に積層された絶縁性基板とからなり、前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップと伝熱板との間に両者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であって前記ＬＥＤチップのチップサイズよりもサイズが大きく前記ＬＥＤチップと伝熱板とを熱結合させる平板状のサブマウント部材を介して伝熱板に実装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】
前記サブマウント部材は、前記ＬＥＤチップにおける前記サブマウント部材側の表面が前記色変換部材における前記実装基板側の端縁よりも前記伝熱板から離れて位置するように厚み寸法が設定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】
前記色変換部材は、前記封止部の前記光出射面と密着した前記内面が前記ＬＥＤチップを中心とした球面状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記色変換部材は、前記実装基板との間の空間に前記封止樹脂材料を注入する注入孔および前記封止樹脂材料の余剰分を排出する排出孔が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆ってから、第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を内側に入れた色変換部材を実装基板に対して位置決めして各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆い、その後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を色変換部材の注入孔を通して充填し、その後、各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが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を透明樹脂材料とともに成形した成形品であって実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で実装基板の前記一表面側に固着されたドーム状の色変換部材と、実装基板と色変換部材とで囲まれた空間内でＬＥＤチップを封止した封止樹脂材料からなる封止部とを備え、封止部は、当該封止部の一部であって第１の封止樹脂材料により形成されＬＥＤチップを覆った部分と、第１の封止樹脂材料と同一材料からなる第２の封止樹脂材料により形成された当該封止部の他の部分とで構成され、当該封止部の光出射面が色変換部材の内面に密着した凸レンズ状の形状に形成されてなることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明によれば、従来の枠体を用いずに凸レンズ状の封止部が色変換部材の内面に密着しているので、ヒートサイクル試験の低温時に封止部にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、しかも、色変換部材のサイズを小さくすることができて低コスト化を図れる。また、実装基板にＬＥＤチップを実装した後、ＬＥＤチップを封止部の一部となる第１の封止樹脂材料により覆ってから、第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる第２の封止樹脂材料を内側に入れた色変換部材を実装基板に対して位置決めして各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で封止部にボイドが発生しにくくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項７の発明は、請求項５記載の発光装置の製造方法であって、実装基板にＬＥＤチップを実装してＬＥＤチップとボンディングワイヤとを接続した後、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止部の一部となる未硬化の第１の封止樹脂材料により覆い、その後、色変換部材を実装基板に固着してから、色変換部材と実装基板とで囲まれた空間へ第１の封止樹脂材料と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第２の封止樹脂材料を色変換部材の注入孔を通して充填し、その後、各封止樹脂材料を硬化させることにより封止部を形成することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項６，７の発明では、信頼性を高めることができるとともに光出力の向上を図れ、且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することができるという効果がある。