(57)【要約】【課題】発光素子を埋設した樹脂部材が剥がれないようにできるとともに、設計通りの光学特性を発揮させることができて、製造上の歩留まりも改善できる発光装置を提供する。【解決手段】回路パターンが形成された基板２上に回路パターンと電気的に接続して複数の発光素子６を配設する。基板２上に各発光素子６を個別に収容する複数の収容孔１２及びこの収容孔１２内に形成された段状の突出部１３を有した反射部材１１を配設する。段状の突出部１３を、収容孔１２の周面１２ａから基板２に沿って発光素子６に近づくように設ける。この突出部１３と収容孔１２の周面１２ａはこれらで挟まれるコーナーＣを形成している。透光性の樹脂部材１５を各収容孔１２に充填して発光素子６を埋設している。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成された基板と；
この基板上に前記回路パターンと電気的に接続して配設された複数の発光素子と；
これら発光素子を個別に収容する複数の収容孔を有して前記基板上に配設されるとともに、前記基板に沿って前記発光素子に近づくように前記収容孔の周面から突出形成された段状の突出部を有し、かつ、この突出部と前記収容孔の周面とで挟まれるコーナーが形成された反射部材と；
前記各収容孔に充填されて前記発光素子を埋設した透光性の樹脂部材と；
を具備したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
回路パターンが形成された基板と；
この基板上に前記回路パターンと電気的に接続して配設された複数の発光素子と；
これら発光素子を個別に収容する複数の収容孔を有して前記基板上に配設されるとともに、前記収容孔の周面から前記基板に渡る曲面を形成して前記基板に沿って前記発光素子に近づくように設けられた先細状の突出部を有する反射部材と；
前記各収容孔に充填されて前記発光素子を埋設した透光性の樹脂部材と；
を具備したことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置やディスプレイ等の光源部として用いられる発光装置に係り、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を複数備えて平面状をなす光源部を構成した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤが備える発光装置として、回路パターンが形成された基板の一面に、複数のＬＥＤと、これらＬＥＤを個別に収容する収容孔を有した反射板を装着し、各収容孔内に透光性の樹脂を充填してなる発光装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
この種の発光装置では、反射板の収容孔が基板に近づくに従って小径となるテーパ状をなすものが多く、その小径開口端は基板で閉じられている。そして、透光性樹脂は、所定の粘性を有した液状の状態で収容孔に注入された後に、加熱硬化されることにより、ＬＥＤを封止している。
【特許文献１】特開平８−３２１２０号公報（段落0002,0011、図２、図８）
【特許文献２】特開平１１−２９８０４８号公報（段落0015−0024、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射板の収容孔に充填される透光性樹脂は、所定の粘性を有しているので、収容孔の周面と収容孔を塞いだ基板とが作る鈍角の隅には流れ込みづらく、前記隅に空気が残留することがある。この場合、残留空気は、収容孔の周面とこれ煮連続して収容孔の小径開口端を塞いだ基板とにわたる比較的大きい領域を占めて取り残される傾向がある。
【０００５】
この残留空気は、透光性樹脂が加熱硬化された状態での収容孔の周面及び基板に対する接着面積を減じるので、残留空気を起点として透光性樹脂の剥がれが進行する虞が考えられる。
【０００６】
又、収容孔に注入された透光性樹脂は既述のように加熱硬化される。この加熱時には透光性樹脂の粘度が一旦は下がるので、それに伴い収容孔の周面と基板とにわたる比較的大きい領域を占めて取り残されていた残留空気が透光性樹脂中に浮遊し、それが透光性樹脂の硬化に伴ってこの樹脂中に比較的大きな泡状をなして封じ込められることがある。
【０００７】
透光性樹脂中に大きな残留気泡があると、ＬＥＤから反射板の周面（反射面）に向かう光の一部が残留気泡で乱反射される確率が高いので、設計通りの光学特性を発揮させ難くなる。このことは、残留気泡が大きいほど、顕在化する傾向がある。そのため、複数のＬＥＤ製発光素子を備える発光装置の検査で、夫々の発光素子を埋設した透光性樹脂の内の一つでも、既述のように比較的大きな残留気泡による不良が発見されると、発光装置全体が不良品として取扱われるので、製造上での歩留まりを低下させることがある。
【０００８】
本発明の目的は、発光素子を埋設した樹脂部材が剥がれないようにできるとともに、設計通りの光学特性を発揮させることができて、製造上の歩留まりも改善でき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】
【０００９】
請求項1の発明は、回路パターンが形成された基板と；この基板上に前記回路パターンと電気的に接続して配設された複数の発光素子と；これら発光素子を個別に収容する複数の収容孔を有して前記基板上に配設されるとともに、前記基板に沿って前記発光素子に近づくように前記収容孔の周面から突出形成された段状の突出部を有し、かつ、この突出部と前記収容孔の周面とで挟まれるコーナーが形成された反射部材と；前記各収容孔に充填されて前記発光素子を埋設した透光性の樹脂部材と；を具備している。
【００１０】
この発明及び以下の発明の発光装置は、単一の光源として使用することも、又、平面的に展開するように発光装置を複数組合せてより大きな平面状の発光面積を得る集合発光装置として使用することもできる。この発明及び以下の発明で、発光素子には、チップ状の固体発光素子例えば半導体発光素子具体的には発光ダイオード（ＬＥＤ）を好適に使用できる。この発明及び以下の発明で、基板には、金属基板例えば鉄及びその合金の鉄系基板、又はアルミニウム及びその合金のアルミニウム系基板を使用でき、或いはガラス粉末入りのエポキシ樹脂基板などの樹脂基板を用いることもできる。
【００１１】
この発明及び以下の発明で、反射部材には、ポリマーやポリカーボネイトなどの白色合成樹脂を好適に用いることができ、その収容孔には複数の発光素子が配設されていてもよい。この発明及び以下の発明で、反射部材の収容孔は、丸孔又は角孔であってもよく、更に、これら収容孔は、基板に近づくに従いその径ないし幅が狭くなる径が小さくなるテーパ状とすることが好ましい。
【００１２】
又、この発明において、段状の突出部は多段としてできるだけ多くのコーナーを作る構成が好ましい。これとともに、段状の突出部の少なくとも内周側部位をその突出端に向けて次第に薄肉にして、外力が作用したときに容易に変形できるように形成することは、この内周側部位を収容孔に注入された樹脂部材により基板に密接させることができる点で好ましい。
【００１３】
この発明及び以下の発明で、樹脂部材には、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等を用いることができるとともに、この樹脂部材が透光性を有するとは、半透明又は透明である場合を含んでいる。更に、樹脂部材は、発光色を規定する蛍光体、光拡散材、又は光反射材などを含んでいてもよい。
【００１４】
請求項１の発明では、反射部材にその収容孔の周面から基板に沿って収容孔内の発光素子に近づくように形成された段状の突出部が、これがない場合に収容孔の周面と収容孔を閉じた基板とにわたって形成される隅相当部を埋めるように位置される。収容孔に樹脂部材を充填した際に収容孔内に空気が残留した場合にも、段状の突出部が占める体積に応じてコーナーでの残留空気量を少なくできる。それにより、硬化された樹脂部材が剥がれる虞を減らすことができるとともに、充填された樹脂部材を加熱硬化させた際に、前記コーナーの残留空気が気泡となって樹脂部材中に閉じ込められた場合にも、その残留気泡を小さくできる。
【００１５】
請求項２の発明は、回路パターンが形成された基板と；この基板上に前記回路パターンと電気的に接続して配設された複数の発光素子と；これら発光素子を個別に収容する複数の収容孔を有して前記基板上に配設されるとともに、前記収容孔の周面から前記基板とに渡る曲面を形成して前記基板に沿って前記発光素子に近づくように設けられた先細状の突出部を有する反射部材と；前記各収容孔に充填されて前記発光素子を埋設した透光性の樹脂部材と；を具備している。
【００１６】
この発明において、先細状の突出部をそれに外力が作用したときに容易に変形できるように形成することは、この突出部を、収容孔に注入された樹脂部材で基板により強く密接させることができる点で好ましい。
【００１７】
請求項２の発明では、反射部材にその収容孔の周面から基板に渡る曲面を形成して基板に沿って収容孔内の発光素子に近づくように設けられた先細状の突出部が、これがない場合に収容孔の周面と収容孔を閉じた基板とにわたって形成される隅相当部を埋めるように位置されて、収容孔の周面と基板との間に隅が形成されることがない。このため、収容孔に樹脂部材を充填した際に収容孔内に空気が残留した場合にも、突出部が占める体積に応じて残留空気量を少なくできる。それにより、硬化された樹脂部材が剥がれる虞を減らすことができるとともに、充填された樹脂部材を加熱硬化させた際に、残留空気が気泡となって樹脂部材中に閉じ込められた場合にも、その残留気泡を小さくできる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１，２に係る発明の発光装置によれば、発光素子を埋設した樹脂部材が剥がれないようにできるとともに、設計通りの光学特性を発揮させることができて、製造歩留まりも改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００２０】
図１および図２中符号１で示した発光装置は、基板２と、複数の発光素子６、反射部材１１と、樹脂部材１５とを具備している。この発光装置１は、投光される光を集光又は拡散させて所定の配光制御をなすために、その光出射面側を覆って配設される制光体(図示しない)を必要に応じて備えて構成される場合もある。
【００２１】
図２及び図３に示すように基板２には、金属例えばアルミニウム製の板部材３の表面に電気絶縁材料製のレジスト層４を積層し、更にレジスト層４の表面に銅箔等の導電部材５を装着してなる基板が使用されている。導電部材５は、エッチング処理等のパターンニング技術によって設けられ、所定の回路パターンを形成している。
【００２２】
複数の発光素子６は、いずれもチップ状発光素子例えば発光ダイオードで形成されており、これらは図１に示すように例えばマトリックス状の配置をなして基板２上に配設されている。これら発光素子６はダイボンディングにより回路パターンと電気的に接続されている。なお、図３中符合７はボンディングワイヤを示しており、このボンディングワイヤ７は、ダイボンディングされた回路パターンとこれに非接触に隣接された他の回路パターンとを電気的に接続している。
【００２３】
反射部材１１は、例えばポリカーボネイト等の白色合成樹脂の成形体であって、基板２の回路パターン面に配設されている。この配設は、インサート成形、つまり、反射部材１１の成形型内に基板２をセットした状態で、反射部材１１をなす樹脂材料を成形型に注入することで行うとよい。
【００２４】
図１及び図２に示すように反射部材１１は、各発光素子６を個別に収容する複数の収容孔１２を有している。なお、本発明は、一つの収容孔に複数の発光素子が収容される形態を含んでおり、このように一群の発光素子を収容する場合も、本発明では各発光素子を収容孔に個別に収容するという概念に含まれる。
【００２５】
各収容孔１２は、例えば光出射面側から見た正面の形状が円形であるとともに、図３に示すように基板２に近づくに従って小径となるテーパ状に形成され、その小径開口端は基板２で閉じられている。収容孔１２のテーパ状をなす周面１２ａは光反射面として機能する。反射部材１１には収容孔１２の小径開口端部に位置する段状の突出部１３が一体に形成されている。
【００２６】
図３で代表して示されるように各突出部１３は、収容孔１２の周面１２ａから基板２に沿って発光素子６に近づくように突出されている。突出部１３の最大厚みは、小径開口端から収容孔１２の深さの1/3以下の高さ位置にわたるを厚みに設定されている。
【００２７】
突出部１３は、光出射面側から見た場合に環状である。この突出部１３は、収容孔１２の周面１２ａに連続する環状平面１３ａを有しているとともに、この環状平面１３ａから基板２に向けて次第に薄肉となる先細の張出し部位１３ｂを有している。張出し部位１３ｂの斜状面と環状平面１３ａとの境界は周方向に環状をなす角１３ｃで形成されている。突出部１３の基板２への接触面と環状平面１３ａとの厚みによって、突出部１３の最大厚みｔが規定されている。環状平面１３ａは収容孔１２の周面１２ａに対して鈍角をなして連続していて、これら周面１２ａと環状平面１３ａとで挟まれてコーナーＣが形成されている。突出部１３の少なくとも張出し部位１３ｂは外力が作用したときに容易に変形できるように形成されている。
【００２８】
樹脂部材１５は、透光性を有しており、例えば蛍光体（図示しない）が混入されたシリコン樹脂で作られている。この樹脂部材１５は、各収容孔１２に充填固化されて、発光素子６及びボンディングワイヤ７を埋設しており、その封止作用で発光素子６などを保護する保護層を形成している。
【００２９】
次に、前記構成の発光装置１の組立て手順を説明する。まず、一面に導電部材５が設けられた基板２を用意し、この基板２を反射部材１１の成形型にセットして、インサート成形工程を行う。この場合、基板２が設置される方の固定型（成形型）に対して接離される可動型（成形型）は、各収容孔１２に相当する円錐台形状の孔形成用凸部を複数有している。そして、セットされた基板２の回路パターン面には、成形型の型締めに伴って各孔形成用凸部が押し当てられ、この状態で、反射部材１１をなす溶融状態の樹脂材料を成形型内に注入してインサート成形が実施される。
【００３０】
次に、以上のようにして反射部材１１が配設された基板２に対してダイボンディング工程により、各収容孔１２内において発光素子６を基板２に実装する。それにより、発光素子６の一端が回路パターンの所定位置に電気的に接続される。
【００３１】
この後、ワイヤボンディング工程により、ボンディングワイヤ７を取付けて、発光素子６の他端を回路パターンの所定位置に電気的に接続する。
【００３２】
最後に、封止工程により、所定の粘度を有した未硬化の液状の樹脂部材１５を各収容孔１２の夫々に充填した後、加熱硬化処理を施して、各収容孔１２内の樹脂部材１５を硬化させて、発光素子６及びボンディングワイヤ７を封止する。なお、収容孔１２への樹脂部材１５の充填は、所定量の樹脂部材を一度に注入しても良く、或いは数回に分けて注入してもよい。
【００３３】
以上の手順により、複数の発光素子６が二次元的に配列されて面発光源として機能する発光装置１が製造される。
【００３４】
この発光装置１では、反射部材１１にその収容孔１２の周面１２ａから基板２に沿って収容孔１２内の発光素子６に近づくように形成された段状の突出部１３が、これがない場合に収容孔１２の周面１２ａと収容孔１２を閉じた基板２とにわたって形成される隅相当部を埋めるように設けられている。これにより、収容孔１２に樹脂部材１５を充填した際に収容孔１２内に空気が残留した場合にも、段状の突出部１３が占める体積に応じて残留空気量を少なくできる。
【００３５】
すなわち、収容孔１２に充填された樹脂部材１５の一部が、突出部１３の角１３ｃと収容孔１２の周面１２ａとにわたって、これら突出部１３と収容孔１２の周面１２ａとで挟まれるコーナーＣに空気を閉じ込めることがある。しかし、この閉じ込めの領域は、突出部１３の角１３ｃに接する樹脂部材１５で区切られるので、残留空気が角１３ｃを越えて収容孔１２を閉じた基板２にまで連続して達することがない。
【００３６】
そのため、収容孔１２の周面１２ａと収容孔１２を閉じた基板２とにわたって空気が残留した場合に比較して、残留空気量を少なくできる。又、同様の理由から、図示しないが突出部１３がその厚み方向及び収容孔１２の径方向の双方に位置がずれた複数の角１３ｃを有して形成される場合には、それらの角１３ｃに隣接して形成される複数のコーナーの夫々に閉じ込められる残留空気量を更に少なくできる。なお、突出部１３の張出し部位１３ｂの斜状面は、基板２に連続していて、基板２との間に残留空気が溜まる可能性があるコーナーを形成することがないので、この斜状面上には充填された樹脂部材１５が接した状態となる。
【００３７】
以上のように残留する空気があってもその量を少なくできることにより、収容孔１２に充填された未硬化の樹脂部材１５を加熱硬化させた際に、前記コーナーＣの残留空気が気泡となって樹脂部材１５中に閉じ込められた場合にも、その残留気泡を小さくできるとともに、硬化された樹脂部材１５が剥がれる虞を減らすことができる。
【００３８】
更に、残留気泡が小さいことにより、発光装置１の点灯中にＬＥＤ製の発光素子６から反射部材１１の周面（反射面）１２ａに向かう光の一部が残留気泡で乱反射される可能性が少なくなって、設計通りの光学特性を発揮させることができる。それにより、例えば一つの樹脂部材１５での残留気泡を原因として発光装置１全体が不良品となる可能性が減らされるので、製造上での歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
又、段状の突出部１３の少なくとも張出し部位１３ｂは薄肉で容易に変形できるため、収容孔１２に液状の樹脂部材１５を注入した際に、この樹脂部材１５の重さによって少なくとも張出し部位１３ｂの基板２への密接状態を強化できる。このため、注入された液状の樹脂部材１５が基板２と反射部材１１との間を通って漏れ出すことを防止できる。
【００４０】
しかも、このような漏出防止と残留空気量の低減とにより、収容孔１２への樹脂部材１５の充填量を一定に保持し易いので、発光輝度のばらつきを小さく抑制する上で有効である。
【００４１】
図４は本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、同一の構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
反射部材１１には、段状の突出部に代えて、収容孔１２の小径開口端部に位置する突出部２３が一体に形成されている。突出部２３は光出射面側から見て環状に形成されている。これとともに、突出部２３は、収容孔１２の周面１２ａから基板２に滑らかな渡る曲面２３ａを有して先細状に形成され、基板２に沿って発光素子６に近づくように設けられている。この突出部２３は薄肉で容易に変形できる。以上説明した構成以外は、図４に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。
【００４３】
この第２実施形態の発光装置１によれば、反射部材１１にその収容孔１２の周面１２ａから基板２に渡る曲面２３ａを形成して基板２に沿って収容孔１２内のＬＥＤ等の発光素子６に近づくように設けられた先細状の突出部２３が、これがない場合に収容孔の周面と収容孔を閉じた基板とにわたって形成される隅相当部を埋めるように位置されているので、収容孔１２の周面１２ａと収容孔１２の小径開口端を閉じた基板２との間に、未硬化の液状樹脂材料が流れ込み難い隅が形成されることがない。
【００４４】
このため、収容孔１２に未硬化の樹脂部材１５を充填した際に、この樹脂部材１５が突出部２３の曲面２３ａ全体に接するようになるので、収容孔１２内に空気が残留し難くできる。そして、仮に、収容孔１２内に空気が残留した場合にも、突出部２３が占める体積に応じて残留空気量を少なくできる。それにより、充填された樹脂部材１５を加熱硬化させた際に、残留空気が気泡となって樹脂部材１５中に閉じ込められた場合にも、その残留気泡を小さくできる。
【００４５】
従って、この第２実施形態の発光装置１でも、発光素子６を埋設した樹脂部材１５が剥がれないようにできるとともに、設計通りの光学特性を発揮させることができて、製造上の歩留まりも改善できる。しかも、薄肉で容易に変形できる突出部２３は、収容孔１２に液状の樹脂部材１５を注入した際に、この樹脂部材１５の重さを利用して基板２への密接状態を強化できるため、注入された液状の樹脂部材１５が基板２と反射部材１１との間を通って漏れ出すことを防止できる。よって、このような漏出防止と残留空気量の低減とにより、収容孔１２への樹脂部材１５の充填量を一定に保持し易いので、発光輝度のばらつきを小さく抑制する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置を示す平面図。
【図２】図１のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図。
【図３】図２中Ｆ３部を拡大して示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発光装置の図３相当の断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…発光装置、２…基板、５…回路パターンをなす導電部材、６…発光素子、１１…反射部材、１２…収容孔、１２ａ…周面、１３…段状の突出部、１３ａ…環状平面、１３ｂ…張出し部位、１３ｃ…角、Ｃ…コーナー、１５…樹脂部材、２３…突出部、２３ａ…曲面
【図１】
2007173547.tif 000003
【図２】
2007173547.tif 000004
【図３】
2007173547.tif 000005
【図４】
2007173547.tif 000006