(57)【要約】【課題】製造工程を単純化できると共に、光の減衰を抑えることを可能にした発光装置を提供する。【解決手段】面発光の発光ダイオード３をセラミック基板２上に載置し、発光ダイオード３の周囲の端面からほぼ垂直に立つ形状で樹脂６を塗布し、樹脂６の発光ダイオード３に向かう側面に光反射剤７を吹き付ける。発光ダイオード３の周囲に光反射剤７で覆われた樹脂があるために、発光ダイオード３から出射した光が光反射剤７により最短の位置で反射する。これにより、発光ダイオード３から出射した光の減衰を最小限に抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に載置された発光素子と、
前記発光素子の周囲に配置された樹脂と、
前記樹脂の前記発光素子に向かう側面に吹き付けられた光反射剤と
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記樹脂は、前記発光素子の端面から垂直に立つ形状となるように塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子の周辺を、前記発光素子の厚さより厚い枠体で取り囲み、
前記樹脂が、前記発光素子と前記枠体との間隙に前記枠体の厚さに合わせて塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子の周囲に、前記基板上から、前記発光素子の厚さより厚くなるように前記樹脂が塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子は、面発光の発光素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記樹脂は、シリコーン系やエポキシ系、又は、両者を混合した樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光反射剤は、炭酸カルシウム、シリカ、二酸化ケイ素、シリコーン、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、チタンマグネシウム、マイカ、タルクを粒子化したもの、又はガラスフィラーからなるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
発光素子を基板上に載置する工程と、
前記発光素子の周囲の端面から垂直に立つ形状で樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂の前記発光素子に向かう側面に光反射剤を吹き付ける工程と
を含む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、基板上に発光素子を実装した発光装置及び発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体素子である発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、安価で長寿命な素子として注目され、各種のインジケータ、光源、平面型表示装置、液晶ディスプレイのバックライト等に広く使用されている。
【０００３】
発光素子から出射される光を最大限利用するために、点光源の発光素子の周囲に反射部を設け、発光素子から側面ないし背面方向に出射された光をできるだけ発光装置の正面方向へ向けて照射できるようにした発光装置が知られている（例えば特許文献１）。このような発光装置は、一般的に、発光素子を収納するための凹部を実装基板に形成し、この凹部内に発光素子を実装して、凹部の側壁部等で発光素子から出射された光を反射できるようにしている。また、このような発光装置は、反射面を鏡面状に研磨した金属性リフレクターや、リング状をなす躯体の反射面に蒸着法又はメッキ法により金属薄膜を形成したリフレクターを接合して、発光素子から発せられる光の減衰を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１９３４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、発光素子を収納するための凹部を実装基板に形成し、この凹部内に点光源の発光素子を実装し、凹部内に反射部を設けるように発光装置を構成すると、製造工程が複雑になり、高価になる。
【０００６】
これに対して、発光素子として面発光のものを用い、基板上に面発光の発光素子を直接実装し、この面発光の発光素子の周囲を囲むように枠体を実装するような構成とすれば、発光素子を収納するための凹部を形成したり、この凹部内に反射部を設けたりする必要がなくなり、製造工程が単純化し、コストダウンが図れる。
【０００７】
ところが、基板上に面発光の発光素子を直接実装し、この面発光の発光素子の周囲を囲むように枠体を実装する構成では、発光素子と枠体の間に隙間が生じ、その隙間に発光素子から斜め横方向に出射した光が入り込んで吸収されるため、発光素子から出射した光の減衰が大きく、所定の発光強度を得ることが難しくなる。
【０００８】
上述の課題を鑑み、本発明は、製造工程を単純化できると共に、光の減衰を抑えることを可能にした発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、基板上に載置された発光素子と、発光素子の周囲に塗布された樹脂と、樹脂の発光素子に向かう側面に吹き付けられた光反射剤とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発光装置の製造方法は、発光素子を基板上に載置する工程と、発光素子の周囲の端面から垂直に立つ形状で樹脂を塗布する工程と、樹脂の発光素子に向かう側面に光反射剤を吹き付ける工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子の周囲に光反射剤で覆われた樹脂が設けられているために、発光素子から斜め横方向に出射した光が光反射剤により最短の位置で反射する。これにより、発光素子から出射した光の減衰を最小限に抑えることができる。
また、本発明によれば、光反射剤が必要な箇所のみに吹き付けるので、光反射剤を混練した樹脂に比べて、光反射剤の使用効率がよくなり、光反射剤の無駄を最小にすることができる。
さらに、本発明によれば、凹部を実装基板に形成することなく、基板に発光素子を実装できるため、製造工程を単純化できると共に、使用する部材が市場から入手でき、一般的な半導体の製造方法により製造できるため、安価で、発光効率のよい発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態として発光装置の平面図及び断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態として発光装置の光行路の説明図である。
【図３】本発明の発光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】枠体が金属の場合の発光装置の平面図である。
【図５】光反射剤を吹き付ける処理の一例の説明図である。
【図６】光反射剤を吹き付ける処理の他の例の説明図である。
【図７】光反射剤をマスクを使用して吹き付ける処理の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態として発光装置の平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態として発光装置の平面図であり、図１（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）における発光ダイオード３と枠体４との間隙部（Ｃ部）を拡大して示すものである。
【００１４】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１は、セラミック基板２上に載置された発光ダイオード３と、発光ダイオード３の周囲を取り囲む枠体４と、発光ダイオード３と枠体４との間隙に発光ダイオード３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状で塗布された樹脂６と、樹脂６の発光ダイオード３に向かう側面に吹き付けられた光反射剤７とから構成される。
【００１５】
セラミック基板２には、金ワイヤ５を介して、電極１２が施されている。発光ダイオード３は、面発光する発光ダイオードである。枠体４は、発光ダイオード３の形状に対応する開口部４ａを有している。枠体４の厚さは、製造時や実装時のばらつきを考慮して、発光ダイオード３の厚さよりも若干厚く形成されている。具体的には、枠体４の厚さは、発光ダイオード３の厚さより、５０μｍ程度厚い寸法とされている。樹脂６は、発光ダイオード３と枠体４との間隙を埋めて硬化するものである。光反射剤７は、可視光の光を反射する反射剤である。
【００１６】
なお、ここでは、基板としてセラミック基板２を使用しているが、基板としては、リードフレームや、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ  Ｒｅｔａｒｄａｎｔ  Ｔｙｐｅ  ４）などの樹脂基板や、アルミナセラミックに代表されるセラミック基板など、一般的に半導体の基板として使用されるものであれば、どのようなものを用いても良い。
【００１７】
また、ここでは、発光素子として面発光する発光ダイオード３を用いているが、面発光の素子であればいかなる素子でも使用できる。
【００１８】
また、枠体４は、金属製、セラミック製または、プラスティック製など、どのような素材のものを用いても良い。但し、枠体４として金属製のものを用いる場合には、セラミック基板２の電極１２と電気的に接触しないような処理を行う必要がある。
【００１９】
樹脂６は、シリコーン系やエポキシ系、又は、両者を混合した樹脂が望ましい。さらに、本発明の発光装置を製造する上で、熱履歴をできるだけ少なくするために、樹脂６としては、加熱硬化型よりも紫外線などの光にて硬化する光硬化型が望ましい。また、発光ダイオード３端面からほぼ垂直に立つような形状を形成するために、樹脂６としては、比較的高い粘度（数１０Ｐａ・ｓ以上）のものを用いることが望ましい。
【００２０】
光反射剤７は、可視光の反射率がよい炭酸カルシウム、シリカ、二酸化ケイ素、シリコーン、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、チタンマグネシウム、マイカ（雲母）、タルクなどを粒子化したもの、又は、ガラスフィラーなどを使用する。その中でも、比較的安価で手に入りやすいシリカや二酸化ケイ素を粒子化したものが望ましい。
【００２１】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１では、セラミック基板２上に面発光の発光ダイオード３が直接載置され、さらに、セラミック基板２上に、発光ダイオード３の周囲を取り囲むように、枠体４が実装される。そして、発光ダイオード３と枠体４との間に生じた隙間に、樹脂６が塗布される。
【００２２】
前述したように、本発明の第１の実施の形態として発光装置１では、枠体４の厚さは発光ダイオード３の厚さよりも若干厚くなっている。樹脂６は、この枠体４の厚さに合わせて塗布される。
【００２３】
このように、枠体４の厚さに合わせて樹脂６を塗布すると、図１（Ｃ）に示すように、樹脂６は、発光ダイオード３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状で塗布されることになる。樹脂６がこのように塗布されたら、樹脂６の発光ダイオード３に向かう側面に、光反射剤７が吹き付けられる。これにより、図２に示すように、発光ダイオード３から水平方向に出射した光Ｌは、樹脂６の光反射剤７で覆われた面で、発光ダイオード３の中心に向かって反射され、光の減衰を最小限に抑えることができる。
【００２４】
次に、本発明の発光装置１の製造方法を図３を参照して詳細に説明する。図３に本発明の発光装置の製造方法としてフローチャートを示している。
【００２５】
図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る発光装置１の製造工程では、先ず、セラミック基板２上の所定位置に発光ダイオード３を銀ペーストなどの導電性接着剤などで実装する（ステップＳ１）。次の工程では、セラミック基板２上に実装された発光ダイオード３とセラミック基板２上の電極１２間にワイヤボンディング接続をして電気的に接続をする（ステップＳ２）。次の工程では、セラミック基板２上の発光ダイオード３の周りを覆うようにして、枠体４をセラミック基板２上に接着剤などを使用して実装する（ステップＳ３）。
【００２６】
発光ダイオード３と枠体４とがセラミック基板２上に取り付けられたら、次の工程では、発光ダイオード３と枠体４の間の隙間に、樹脂６を発光ダイオード３の側面から枠体４の高さまで塗布し、隙間を埋める（ステップＳ４）。そして、次の工程では、塗布した樹脂６の発光ダイオード３側面に接する４つの樹脂６の表面に、光反射剤７を吹き付ける（ステップＳ５）。次の工程では、塗布した樹脂６を硬化させ、吹き付けた光反射剤７を樹脂６に接着させるために、ある一定の温度である一定の時間ほど発光装置を加熱する（ステップＳ６）。これらの工程により、図１に示したように発光装置１が製造される。
【００２７】
ステップＳ３の工程で、枠体４をセラミック基板２に実装する際に、枠体４として金属製のものを用いた場合には、セラミック基板２の電極１２と電気的に接触しないような処理を行う必要がある。具体的な処理としては、枠体４が金属製の場合、セラミック基板２に接する面に、電気的な絶縁処理を行う。又は、枠体４が金属製の場合、以下のように、電極退避部１１を形成する。
【００２８】
図４は、枠体４が金属製の場合の発光装置１の平面図であり、図４（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。また、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）における発光ダイオード３と枠体４との間隙部（Ｄ部）を拡大して示すものである。
【００２９】
図４（Ｃ）に示すように、枠体４が金属製の場合には、枠体４をセラミック基板２上に配置すると、セラミック基板２に施されている電極１２が枠体４と対向する部分では、電極１２が枠体４と接触し、電気的に導通してしまう可能性がある。そこで、図４（Ｃ）に示すように、枠体４と電極１２とが対向する箇所に、電極退避部１１が形成される。これにより、枠体４として金属製のものを用いても、枠体４と電極１２とが電気的に導通することが防止できる。
【００３０】
また、ステップＳ５の工程で、光反射剤７を吹き付ける処理は、例えば、図５に示すように、噴射出口が２つある噴射ノズル８を用いて、樹脂６の発光ダイオード３の側面に接する４つの樹脂表面に、光反射剤７を吹き付ける。このような噴射出口が２つある噴射ノズル８を用いると、樹脂６の表面に光反射剤７を効率的に吹き付けることができる。
【００３１】
なお、図６に示すように、噴射出口が１つの噴射ノズル８ａを用いて、樹脂６の表面に光反射剤７を吹き付けるようにしても良い。
【００３２】
また、ステップＳ５の工程で、光反射剤７を吹き付ける処理を行う際に、発光ダイオード３の発光面に光反射剤７が付着してしまうおそれがある。そこで、発光ダイオード３の発光面に光反射剤７が付着することを防止するために、マスクを使用する方法がある。
【００３３】
図７は、発光ダイオード３の発光面に光反射剤７が付着する際に、マスクを使用する方法を示すものである。
【００３４】
図７において、最初の工程では、発光ダイオード３の発光面に対応する形状のマスク１０を用意し、図７（Ａ）に示すように、発光ダイオード３の発光面にマスク１０を載置する。
【００３５】
次の工程では、図７（Ｂ）に示すように、樹脂６の発光ダイオード３に向かう側面に、噴射ノズル８ａを用いて光反射剤７を吹き付ける。なお、この例では、一方向の噴射ノズル８ａを用いているが、勿論、二方向の噴射ノズル８を用いても良い（図５参照）。
【００３６】
樹脂６の発光ダイオード３に向かう側面に光反射剤７が吹き付けられたら、次の工程では、図７（Ｃ）に示すように、発光ダイオード３上にあるマスク１０を取り外す。このように、マスク１０を用いると、噴射ノズル８ａからの光反射剤７が散乱しても、発光ダイオード３の発光面には光反射剤７は付着しない。
【００３７】
さらに、噴射ノズルを用いて光反射剤７を吹き付ける方法では、セラミック基板２を若干傾けて吹き付けを行うと、セラミック基板２を傾けないで吹きつけを行う場合よりも容易に、樹脂６の表面に光反射剤７を吹き付けることができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図８（Ａ）は本発明の第２の実施の形態として発光装置の平面図であり、図８（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。また、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）における発光ダイオード１０３の周囲を拡大して示すものである。
【００３９】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置１０１は、セラミック基板１０２上に載置された面発光の発光ダイオード１０３と、発光ダイオード１０３の周囲に、セラミック基板１０２上から、発光ダイオード１０３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状で塗布された樹脂１０６と、樹脂１０６の発光ダイオード１０３に向かう側面に吹き付けられた光反射剤１０７とから構成される。セラミック基板１０２には、金ワイヤ１０５を介して、電極１１２が施されている。
【００４０】
前述の第１の実施形態は、発光ダイオード３の周囲を取り囲む枠体４を設け、発光ダイオード３と枠体４との間隙に発光ダイオード３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状で樹脂６を塗布していたのに対して、この第２の実施形態は、枠体が設けられず、発光ダイオード１０３の周囲を、セラミック基板１０２上から塗布された樹脂１０６で覆っている。樹脂１０６の粘度が十分高い（数１００Ｐａ・ｓ以上）場合は、枠体がなくても、発光ダイオード１０３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状の樹脂１０６が形成できる。他の構成については、前述の第１の実施形態と同様である。本発明の第２の実施形態では、枠体を必要としないので、さらにコストダウンを図ることができる。
【００４１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、実施形態においては、樹脂６が発光ダイオード３の周囲の端面からほぼ垂直に立つような形状で塗布されていたが、これに限定される必要はなく、樹脂６が発光ダイオード３の周囲近傍に設けられていればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１：発光装置
２：セラミック基板
３：発光ダイオード
４：枠体
５：金ワイヤ
６：樹脂
７：光反射剤
８：噴射ノズル
１０：マスク
１１：電極退避部
１２：電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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