(57)【要約】【課題】リードフレームによる光の吸収を抑え、且つＬＥＤチップからの発光を遮らない粒子層を有する発光装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１は、リードフレーム２と、リードフレーム２上に形成された、発光層１３を有するＬＥＤチップ４と、リードフレーム２上に形成され、リードフレーム２よりも光吸収率の低い無機フィラー粒子の群からなり、リードフレーム２の直上の部分の上面の高さが発光層１３の底面の高さよりも低い粒子層３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、
前記リードフレーム上に形成された、発光層を有するＬＥＤチップと、
前記リードフレーム上に形成され、前記リードフレームよりも光吸収率の低い無機フィラー粒子の群からなり、前記リードフレームの直上の部分の上面の高さが前記発光層の底面の高さよりも低い粒子層と、
を有する発光装置。
【請求項２】
前記粒子層は、前記ＬＥＤチップの側部に接触しない、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップは、前記粒子層を介して前記リードフレーム上に形成される、
請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記粒子層は、前記無機フィラー粒子として、硫酸バリウム粒子、炭酸バリウム粒子、炭酸マグネシウム粒子、及び酸化シリコン粒子のうちの少なくとも１種の粒子を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リードフレーム上にＬＥＤチップを搭載した発光装置が知られているが、ＬＥＤチップから発せられた光の一部がリードフレームにより吸収されると、発光装置の発光強度が低下するという問題がある。
【０００３】
従来の発光装置として、凹部を有する基材と、基材の凹部内に配設された発光素子と、凹部内の露出部の上の少なくとも一部に形成され、凹部を形成する部材の反射率よりも高い反射率を有する粒子からなる粒子層、を具備する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１によれば、高い反射率を有する粒子からなる粒子層を用いることにより、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７３４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された発光装置においては、ＬＥＤチップの上面にまで反射率の高い粒子層が形成されているため、ＬＥＤチップから上方向に発せられる光を遮り、発光装置の発光強度を低下させるという欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的の一つは、リードフレームによる光の吸収を抑え、且つＬＥＤチップからの発光を遮らない粒子層を有す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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、リードフレームと、前記リードフレーム上に形成された、発光層を有するＬＥＤチップと、前記リードフレーム上に形成され、前記リードフレームよりも光吸収率の低い無機フィラー粒子の群からなり、前記リードフレームの直上の部分の上面の高さが前記発光層の底面の高さよりも低い粒子層と、を有する発光装置を提供する。
【０００９】
上記発光装置において、前記粒子層は、前記ＬＥＤチップの側部に接触しないことが好ましい。
【００１０】
上記発光装置において、前記ＬＥＤチップは、前記粒子層を介して前記リードフレーム上に形成されてもよい。
【００１１】
上記発光装置において、前記粒子層は、前記無機フィラー粒子として、硫酸バリウム粒子、炭酸バリウム粒子、炭酸マグネシウム粒子、及び酸化シリコン粒子のうちの少なくとも１種の粒子を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リードフレームによる光の吸収を抑え、且つＬＥＤチップからの発光を遮らない粒子層を有する発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
【図２】図２（ａ）は、ＬＥＤチップがフェイスアップ型である場合の垂直断面図である。図２（ｂ）は、ＬＥＤチップがフリップチップ型である場合の垂直断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る、粒子層とＬＥＤチップの位置関係の例を表す垂直断面図である。
【図４】図４は、実施例に係る、硫酸バリウムから構成される粒子層の塗布率と、発光装置の光取出効率の増加率の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施の形態〕
図１は、実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。発光装置１は、凹部を有するリフレクター６と、リフレクター６の凹部の底に形成されたリードフレーム２と、リードフレーム２上に形成されたＬＥＤチップ４と、リードフレーム２上に形成された粒子層３と、リフレクター６の凹部内に形成され、ＬＥＤチップ４を封止する封止樹脂７を有する。
【００１５】
リードフレーム２は、例えば、Ａｇからなる。
【００１６】
粒子層３は、リードフレーム２よりも光吸収率の低い無機フィラー粒子の群からなる。例えば、リードフレーム２が波長４５０ｎｍの光の吸収率が１１．８％のＡｇからなる場合は、粒子層３は、波長４５０ｎｍの光の吸収率が１１．８％よりも低い無機フィラー粒子の群からなる。
【００１７】
リードフレームがＡｇからなる場合は、粒子層３の無機フィラー粒子として、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粒子、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）粒子、及び酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子のうちの少なくとも１種の粒子を用いることができる。
【００１８】
ここで、Ａｇ、ＢａＳＯ４、ＢａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、及びＳｉＯ２の波長４５０ｎｍの光（青色光）の吸収率は、それぞれ１１．８％、０．０％、１．０％、３．８％、１．９％である。また、Ａｇ、ＢａＳＯ４、ＢａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、及びＳｉＯ２の波長５５０ｎｍの光（緑色光）の吸収率は、それぞれ８．０％、０．０％、１．４％、０．４％、１．８％である。これらの吸収率は、入射光と反射光のフォトン数の差を入射光のフォトン数で除して求められる。
【００１９】
粒子層３がＬＥＤチップ４の発光を妨げないために、粒子層３のリードフレーム２の直上の部分の上面の高さは、後述するＬＥＤチップ４の発光層１３の底面の高さよりも低い。このため、例えば、粒子層３が発光層１３の側面やＬＥＤチップ４の上面を覆うことにより、ＬＥＤチップ４の発光強度を低下させることはない。
【００２０】
粒子層３を構成する無機フィラー粒子の粒径は、上記の条件を満たすため、リードフレーム２の上面からＬＥＤチップ４の発光層１３の底面までの高さよりも小さい。
【００２１】
粒子層３は、例えば、無機フィラー粒子を含む混合液をリードフレーム２上に塗り、乾燥させることにより形成される。混合液は、例えば、ニードルを用いた塗布、インクジェット方式による混合液の吹き付け、スラリー状の溶液のポッティングにより、リードフレーム２上に塗布される。
【００２２】
ＬＥＤチップ４は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層に挟まれた発光層を有する。ＬＥＤチップ４は、フェイスアップ型であっても、フリップチップ型であってもよい。
【００２３】
図２（ａ）は、ＬＥＤチップ４がフェイスアップ型である場合の垂直断面図である。図２（ｂ）は、ＬＥＤチップ４がフリップチップ型である場合の垂直断面図である。ＬＥＤチップ４は、サファイア等からなる基板１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４、電極１５、パッド電極１６ａ、１６ｂを有する。
【００２４】
基板１１は、例えば、サファイア基板である。
【００２５】
ｎ型半導体層１２は、例えば、ｎ型コンタクト層、ｎ型ＥＳＤ層、およびｎ型クラッド層からなる積層構造を有し、それらの各層はＳｉ等のｎ型ドーパントを含むｎ型ＧａＮからなる。
【００２６】
発光層１３は、例えば、量子井戸層と障壁層が交互に積層され、各量子井戸層が障壁層に挟まれた多重量子井戸構造を有する。量子井戸層はＩｎＧａＮから、障壁層はＧａＮ又はＡｌＧａＮから形成される。
【００２７】
ｐ型半導体層１４は、例えば、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層からなる積層構造を有し、それらの各層はＭｇ等のｐ型ドーパントを含むｐ型ＧａＮから形成される。
【００２８】
電極１５は、ＬＥＤチップ４がフェイスアップ型である場合は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性に優れた材料から形成される。また、ＬＥＤチップ４がフリップチップ型である場合は、例えば、Ａｇ等から形成される。
【００２９】
パッド電極１６ａ、１６ｂは、例えば、Ｎｉ膜にＡｕ膜をめっきした構造を有する。ＬＥＤチップ４がフェイスアップ型である場合は、パッド電極１６ａ、１６ｂは、ワイヤー１７を介してリードフレーム２に接続され、ＬＥＤチップ４がフリップチップ型である場合は、バンプ１８を介してリードフレーム２に接続される。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）中の点線は、発光層１３の底面の高さを表す。上述のように、粒子層３のリードフレーム２の直上の部分の上面の高さは、発光層１３の底面の高さよりも低い。ＬＥＤチップ４がフェイスアップ型である場合の発光層１３の底面の高さは、例えば、１５０μｍであり、フリップチップ型である場合の発光層１３の底面の高さは、例えば、５０μｍである。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）は、粒子層３とＬＥＤチップ４の位置関係の例を表す垂直断面図である。図３（ａ）は、ＬＥＤチップ４が粒子層３を介してリードフレーム２上に形成される構成を表す。
【００３２】
図３（ｂ）は、粒子層３がＬＥＤチップ４の側部に接触している構成を表す。この場合、粒子層３のＬＥＤチップ４の側部に接触している部分と発光層１３との距離が短いために、この部分から反射された光が発光層１３に入射して吸収されやすい。そのため、図２（ａ）、（ｂ）や、図３（ａ）に示される構成のように、粒子層３は、ＬＥＤチップ４の側部に接触しないことが好ましい。
【００３３】
封止樹脂７は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂からなる。また、封止樹脂７は、図１に示されるように、分散した蛍光体８を含んでもよい。なお、蛍光体８は、封止樹脂７の底の粒子層３上に沈むように配置されてもよく、分散したものと沈んだものが共存してもよい。
【実施例】
【００３４】
硫酸バリウム粒子から構成される粒子層を用いて、粒子層の被覆率と発光装置の発光効率との関係を調べた。また、比較例として、酸化チタン粒子から構成される粒子層を用いて、発光装置の発光効率を調べた。
【００３５】
（発光装置の製造）
まず、リフレクター、フェイスアップ型のＬＥＤチップ、Ａｇからなるリードフレームを有する発光装置を１３個用意した。
【００３６】
次に、０．２ｇの硫酸バリウム粒子、０．４ｇの水、及び０．４ｇのエタノールを混合し、硫酸バリウム粒子を含む混合液を得た。また、０．２ｇの酸化チタン粒子、０．４ｇの水、及び０．４ｇのエタノールを混合し、酸化チタン粒子を含む混合液を得た。
【００３７】
本実施例で用いた硫酸バリウム粒子の粒径は、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０、及び最大粒径が、それぞれ１．６μｍ、２．８μｍ、５．５μｍ、１５．２μｍであった。また、酸化チタン粒子の粒径は、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０、及び最大粒径が、それぞれ０．４μｍ、１．１μｍ、３．１μｍ、３４．３μｍであった。ここで、Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０は、アンダーサイズ累積（粒径の小さいものからの累計）が１０％、５０％、９０％での粒径を表す。
【００３８】
次に、ニードルを用いて、得られた混合液をリードフレーム上に塗布した。このとき、１０個の発光装置のリードフレームに対して、それぞれ異なる塗布率で硫酸バリウム粒子を含む混合液を塗布し、２個の発光装置のリードフレームに対して、それぞれ異なる塗布率で酸化チタン粒子を含む混合液を塗布した。残りの１個の発光装置のリードフレームには、いずれの混合液も塗布しなかった。
【００３９】
次に、発光装置を常温で乾燥させた。次に、１４０℃、４０分間のプリベークを発光装置に施した後、シリコーン樹脂からなる封止樹脂でＬＥＤチップを封止した。封止樹脂は、１５０℃、２時間の熱処理により硬化させた。
【００４０】
その結果、粒子層を有さないリファレンスとしての１個の発光装置、硫酸バリウム粒子から構成される粒子層の塗布率がそれぞれ４８％、５０％、６５％、６６％、６９％、７４％、７８％、８２％、８６％、１００％の１０個の発光装置、及び酸化チタン粒子から構成される粒子層の塗布率がそれぞれ６０％、６２％の２個の発光装置が得られた。
【００４１】
ここで、塗布率とは、リフレクターの凹部の底に露出したリードフレームの表面のうち、ＬＥＤチップが搭載される領域以外の領域を外側から中心に向けて粒子層が占める割合（％）である。粒子層を有する１２個の発光装置のうち、粒子層の塗布率が１００％のものは、ＬＥＤチップ上にも粒子層を形成した。残りの１１個の発光装置のＬＥＤチップ上には、粒子層を形成しなかった。
【００４２】
（発光装置の出力測定）
上記の１３個の発光装置に対して、粒子層形成前と、樹脂封止後にそれぞれ出力測定を行った。測定結果を表１に示す。表１の「電圧（Ｖ）」、「発光波長（ｎｍ）」は、それぞれの測定時のＬＥＤチップへの印加電圧及びＬＥＤの発光波長である。
【００４３】
表１の「出力比」は、樹脂封止後の出力と粒子層形成前の出力との比である。「出力比」の値が大きいほど、粒子層形成による出力の増加量が大きい。また、「リファレンス比」は、リファレンスとしての粒子層を含まない発光装置の「出力比」に対する、各発光装置の「出力比」の比を表す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１からわかるように、硫酸バリウム粒子から構成される粒子層を用いた場合、粒子層を用いない場合よりも発光装置の出力が高く、さらに粒子層の塗布率が高くなるほど出力が向上する。ただし、ＬＥＤチップ上に粒子層を形成した場合は、塗布率が最も高いにもかかわらず、粒子層を用いない場合よりも出力が低い。この主な原因として、ＬＥＤチップ上の粒子層が、ＬＥＤチップの発光層から上方に発せられる光を遮っていることが考えられる。
【００４６】
また、酸化チタン粒子から構成される粒子層を用いた場合も、粒子層を用いない場合よりも出力が低い。これは、酸化チタンの光吸収率が、本実施例のリードフレームを構成するＡｇの光吸収率よりも高いことに起因すると考えられる。
【００４７】
図４は、硫酸バリウムから構成される粒子層の塗布率と、発光装置の光取出効率の増加率の関係を表すグラフである。ここで、「光取出効率の増加率」は、表１の「リファレンス比」のリファレンスからの増加分を百分率で表した値である。図４は、硫酸バリウムから構成される粒子層の塗布率を１００％に近づけることにより、光取出効率の増加率が９．４％程度まで近づくことを示している。
【００４８】
なお、光取出効率の増加率が塗布率４０％近傍から上昇を始めるのは、粒子層がリードフレーム上の外側の領域から中心に向けて塗布されるため、低い塗布率の発光装置においてはＬＥＤチップの近くに粒子層が存在せず、ＬＥＤチップから発せられる光を効率的に反射できないためと考えられる。
【００４９】
本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００５０】
また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１          発光装置
２          リードフレーム
３          粒子層
４          ＬＥＤチップ
１３        発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013197505.tif 000006
【図４】
2013197505.tif 000007