(57)【要約】【課題】封止材の熱膨張によるケースの変形を抑制する。【解決手段】発光素子２と、発光素子２が配置される底部４１と互いに対向し第１方向へ延びる一対の第１壁部４２，４３と第１壁部４２，４３よりも厚く形成され互いに対向し第２方向へ延びる一対の第２壁部４４，４５とにより凹部３が形成されるケース４と、凹部の底部に設けられ一対の第１壁部４２，４３を接続する板状の接続壁部８と、凹部３に充填され発光素子２を封止する封止材７と、を備え、封止材７の熱膨張による第１壁部４２，４３の変形が抑制されるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が配置される底部と、互いに対向し第１方向へ延びる一対の第１壁部と、前記第１壁部よりも厚く形成され互いに対向し第２方向へ延びる一対の第２壁部と、により凹部が形成される樹脂材からなるケースと、
前記凹部の底部に設けられ、前記一対の前記第１壁部を接続する前記底部に対して垂直な板状の接続壁部と、
前記凹部に充填され、前記発光素子を封止し、前記ケースより熱膨張係数が大きい封止材と、を備えた発光装置。
【請求項２】
前記第１壁部の前記第１方向の寸法は、前記第２壁部の前記第２方向の寸法よりも大きい請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記接続壁部は、前記ケースと一体に成形される請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記接続壁部は、前記第１壁部の両端側に一対に設けられる請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記凹部の底部に設けられ、前記接続壁部と前記第２壁部を接続する板状の第３壁部を備える請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第３壁部は、前記接続壁部から前記発光素子側へ延びる延長部を有する請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記延長部は、前記接続壁部から前記発光素子側へ向かって前記底部側へ傾斜する請求項６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、ケース内に収容された発光素子が樹脂により封止される発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ等の発光素子をケースの内部に収容し、発光素子をシリコーン、エポキシ系等の樹脂で封止した発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発光装置は、上壁にて外方へ開口するように収容部を凹状に形成してなる電気絶縁樹脂製ケーシング（ケース）と、このケーシングにその周壁の一側部から挿入されて収容部内にその底面に沿い内端部を延出してなる金属材料からなる一側リードフレームと、ケーシングにその周壁の他側部から挿入されて収容部内にその底面に沿い一側リードフレームの内端部に対向するように延出する内端部を有してなる金属材料からなる他側リードフレームと、収容部内に収容されて両リードフレームの一方の内端部上に導電性接着層を介し装着したＬＥＤチップとを備える、とされている。また、収容部は、その底面全体に少なくとも対向する開口部をケーシングの上壁にて有するように形成されており、収容部内には、ケーシングよりも熱膨張係数の大きい透光樹脂製被覆部材がＬＥＤチップを被覆するように設けられている、とされている。さらに、ケーシングは、被覆部材が熱膨張してもこの被覆部材側へは浮き上がり不能に一方のリードフレームの内端部を保持する保持部を備えている、とされている。
【０００３】
これにより、ケーシングの収容部内にて一方のリードフレームの内端部上のＬＥＤチップを被覆する被覆部材がリフロー処理によるリードフレームのはんだ付けの際にケーシングよりも大きく熱膨張しても、リードフレームの内端部を動かないように保持し、導電性接着層において剥離が生ずることがなく、ＬＥＤチップと一方のリードフレームとの間の導電性接着層を介する電気的接続は良好に確保される、と特許文献１には記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１７７１６０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、ケースの凹部が対向する一対の第１壁部と対向する一対の第２壁部を用いて形成される発光装置では、仕様上の要求から、第１壁部と第２壁部とが異なる厚さに形成されることが多い。このような場合、封止樹脂の熱膨張により、第１壁部と第２壁部のうち厚さが薄い方が変形しやすい。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、封止材の熱膨張によるケースの変形を抑制することの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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明では、発光素子と、前記発光素子が配置される底部と、互いに対向し第１方向へ延びる一対の第１壁部と、前記第１壁部よりも厚く形成され互いに対向し第２方向へ延びる一対の第２壁部と、により凹部が形成される樹脂材からなるケースと、前記凹部の底部に設けられ、前記一対の前記第１壁部を接続する前記底部に対して垂直な板状の接続壁部と、前記凹部に充填され、前記発光素子を封止し、前記ケースより熱膨張係数が大きい封止材と、を備えた発光装置が提供される。
【０００７】
上記発光装置において、前記第１壁部の前記第１方向の寸法は、前記第２壁部の前記第２方向の寸法よりも大きい構成としてもよい。
【０００８】
上記発光装置において、前記接続壁部は、前記ケースと一体に成形されることが好ましい。
【０００９】
上記発光装置において、前記接続壁部は、前記第１壁部の両端側に一対に設けられることが好ましい。
【００１０】
上記発光装置において、前記凹部の底部に設けられ、前記接続壁部と前記第２壁部を接続する板状の第３壁部を備えることが好ましい。
【００１１】
上記発光装置において、前記第３壁部は、前記接続壁部から前記発光素子側へ延びる延長部を有することが好ましい。
【００１２】
上記発光装置において、前記延長部は、前記接続壁部から前記発光素子側へ向かって前記底部側へ傾斜することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、封止材の熱膨張によるケースの変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１から図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は発光装置の外観斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、発光装置１は、サイドビュータイプのＬＥＤ装置であり、発光素子としてのＬＥＤチップ２を収容する凹部３が形成されたケース４と、ケース４の下面及び側面に沿って形成された一対のリード５を備えている。この発光装置１は、例えば、液晶バックライト、パネルメータ、表示灯、面発光スイッチ等に利用される面状発光装置に用いられる。面状発光装置は、発光装置１からの光が端面に入射される導光板を有し、導光板の発光面から光を面状に放射する。発光装置１は、導光板の厚さ寸法に対応して上下に薄型となるよう構成され、基板実装時に凹部３の開口６から基板とほぼ平行に光が取り出される。開口６は、正面視にて水平方向に長尺な略四角形状を呈する。凹部３には封止材として封止樹脂７が充填され、この封止樹脂７によりＬＥＤチップ２が封止されている。
【００１６】
図２は発光装置の正面図である。
図２に示すように、ケース４は、例えばポリアミド、６Ｔナイロン、９Ｔナイロン等の樹脂材からなり、リード５を介してＬＥＤチップ２が配置される底部４１と、互いに対向し水平方向へ延びる第１壁部としての上壁４２及び下壁４３と、上壁４２及び下壁４３よりも厚く形成され互いに対向し上下方向へ延びる第２壁部としての左側壁４４及び右側壁４５と、を有する。上壁４２及び下壁４３の水平方向寸法は、左側壁４４及び右側壁４５の上下方向寸法よりも長くなっている。凹部３は、底部４１、上壁４２、下壁４３、左側壁４４及び右側壁４５の表面である底面３１、上面３２、下面３３、左側面３４及び右側面３５により形成される。凹部３は底面３１側から開口６へ向かって拡がるように形成され、上面３２、下面３３、左側面３４及び右側面３５が底面３１に対して傾斜している。
【００１７】
発光装置１は、上壁４２と下壁４３とを接続し、凹部３の底面３１に左側面３４及び右側面３５と間隔をおいて形成される一対の接続壁部としての縦壁部８を備えている。縦壁部８は、凹部３の底面３１側の空間を長手方向に仕切るよう形成される。また、発光装置１は、各縦壁部８と左側壁４４及び右側壁４５とを接続し、凹部３の底面３１に形成される一対の第３壁部としての横壁部９を備えている。横壁部９は、凹部３における底面３１側の長手方向端部側の空間を上下方向に仕切るよう形成される。底面３１には間隔をおいて一対のリード５が配置され、一方のリード５にＬＥＤチップ２が搭載されている。
【００１８】
ＬＥＤチップ２は、青色光を発するＧａＮ系の発光層を有するフェイスアップ型である。ＬＥＤチップ２の電極と各リード５とは、それぞれ例えばＡｕからなるワイヤ２１により電気的に接続される。尚、ＬＥＤチップ２の発光色、材質、型式等は特に限定されるものでなく、例えば赤色光を発しＡｌＧａＩｎＰ系の発光層を有するものとしたり、フリップチップ型としてもよく、発光装置１の仕様等に応じて適宜変更することができる。
【００１９】
封止樹脂７は、蛍光体を含有する透明樹脂であり、ケース４の樹脂材よりも熱膨張係数が大きい。本実施形態においては、透明樹脂としてシリコーンが用いられる。蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等の黄色蛍光体が用いられる。蛍光体は、ＬＥＤチップ２から発せられた青色光を受けて励起されると、黄色の波長変換光を発する。この結果、青色光と黄色光とが混ざった白色の状態で、開口６から光が取り出される。
【００２０】
図３は、発光装置の横断面図である。
図３に示すように、各リード５は、凹部３の底面３１からケース４の内部を通じてケース４の外部まで延び、基板実装時に基板の配線部に接続される。一方のリード５にダイボンドペースト２２を介してＬＥＤチップ２が搭載されている。各リード５は、例えば表面が銀（Ａｇ）で被覆された銅（Ｃｕ）合金からなる。各リード５は、正面視にて各縦壁部８の少なくとも一部と重なる孔部５１を有する。
【００２１】
各縦壁部８は、上下へ延び、凹部３の底面３１に対して垂直に形成され、ケース４と一体に成形される。一対の縦壁部８は、ＬＥＤチップ２について対称の位置に形成される。各縦壁部８の底面３１からの高さは、左側面３４及び右側面３５よりも低くなっている。
各横壁部９は、左右へ延び、凹部３の底面３１に対して垂直に形成され、各縦壁部８と一体に成形される。各横壁部９の底面３１からの高さは、各縦壁部８と同じである。また、各横壁部９は、縦壁部８よりも左右中央側（ＬＥＤチップ２側）に形成される延長部９１を有している。延長部９１は、左右中央側へ向かって、底面３１からの高さが低くなるように形成される。本実施形態においては、延長部９１の端面は、断面にて直線状に傾斜している。
【００２２】
この発光装置１は、次の手順で製造される。まず、孔部５１が形成された各リード５を挿入した状態で、所定の型を用いてケース４、縦壁部８及び横壁部９を一体的に成形する。このとき、各リード５に孔部５１が形成されていることから、縦壁部８の成形部位に樹脂を的確に流し込むことができる。そして、ダイボンドペーストを用いてＬＥＤチップ２を一方のリード５に搭載した後、ワイヤ２１によりＬＥＤチップ２と各リード５とを接続する。次いで、封止樹脂７をポッティング等によりケース４の凹部３内に充填し、封止樹脂７を硬化させて発光装置１が完成する。
【００２３】
以上のように構成された発光装置１は、各電極リード５を通じてＬＥＤチップ２に電圧を印加すると、ＬＥＤチップ２から青色光が発せられ、青色光の一部が蛍光体により黄色光に波長変換される。封止樹脂７の蛍光体は、波長変換機能の他、光の拡散機能を有しており、開口６から全体的に均一な白色光が外部へ放射される。
【００２４】
この発光装置１では、基板実装時にリフロー等により加熱された際に、シリコーンからなる封止樹脂７が膨張し、封止樹脂７からケース４に凹部３を拡開する方向の力が加わる。本実施形態においては、上壁４２及び下壁４３が左側壁４４及び右側壁４５に比して薄いことから、上壁４２及び下壁４３が外方向へ変形しやすい。これに加えて、上壁４２及び下壁４３が左側壁４４及び右側壁４５よりも長尺であることから、これによっても上壁４２及び下壁４３が変形しやすくなっている。本実施形態の発光装置１では、各縦壁部８により上壁４２及び下壁４３が接続されていることから、ケース４の剛性が高く、ケース４の上壁４２及び下壁４３の変形量を小さくすることができる。本実施形態の発光装置１によれば、上下に薄型するために開口が横長に形成されるとともに上下の壁部が左右の壁部よりも薄く形成されるサイドビュータイプの発光装置に固有の課題を解決することができる。
【００２５】
また、各縦壁部８が凹部３の底面３１側の空間を長手方向に仕切っていることから、加熱時又は冷却時に封止樹脂７が膨張又は収縮した際に、縦壁部８により底面３１付近の封止樹脂７の移動が抑制される。これにより、封止樹脂７の凹部３の底面３１からの剥離、封止樹脂７の移動に伴うワイヤ２１の断線等を抑制することができる。
【００２６】
また、各横壁部９により各縦壁部８と左側壁４４及び右側壁４５とが接続されていることから、ケース４の剛性が飛躍的に向上し、ケース４の変形がより抑制される。さらに、各横壁部９が凹部３の底面３１側の空間を上下方向に仕切っていることから、縦壁９によっても底面３１付近の封止樹脂７の移動が抑制されており、封止樹脂７の剥離、ワイヤ２１の断線等の抑制をより的確に行うことができる。本実施形態においては、各横壁部９の延長部９１がＬＥＤチップ２側に延びており、ＬＥＤチップ２の近傍における封止樹脂７の移動が抑制され、封止樹脂７の剥離、ワイヤ２１の断線等の抑制が効果的である。
【００２７】
また、各横壁部９の延長部９１の端面が傾斜しているので、ＬＥＤチップ２から発せられた光のうち、当該端面へ入射するものについては、発光装置１の開口６の方向へ反射させることができる。従って、縦壁部８からＬＥＤチップ２側へ延びる延長部９１により、ＬＥＤチップ２により近い位置で光を反射させることができ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００２８】
また、各縦壁部８及び各横壁部９を板状に形成したので、各縦壁部８及び各横壁部９を設けたことによる凹部３内の封止樹脂７の体積減少を最小限に抑えることができる。これにより、充填時の封止樹脂７の流入体積のばらつきによって、製品ごとに封止樹脂７の表面位置がばらつくことを抑制することができる。また、装置の発光面積を大きく確保することができる。さらに、青色光と黄色光が封止樹脂７内で混色されるため、十分な混色作用を得るには封止樹脂７の体積を確保する必要があるところ、封止樹脂７の体積減少が抑制されるので青色光と黄色光の十分な混色が可能となる。
【００２９】
尚、前記実施形態においては、基板実装時に開口６が基板と平行な方向を指向する発光装置１を示したが、例えば、発光装置１が基板実装時に開口６が基板に対して垂直な方向を指向するものであってもよい。すなわち、発光装置１が、互いに対向し第１方向へ延びる一対の第１壁部と、第１壁部よりも厚く形成され互いに対向し第２方向へ延びる一対の第２壁部と、により凹部が形成されるケースを備え、各第１壁部を接続する板状の接続壁部が設けられたものであれば、サイドビュータイプでなくともケース４の変形抑制作用等を得ることができる。
また、前記実施形態においては、各横壁部９を設けたものを示したが、例えば図４に示すように、各横壁部９を設けない構成としてもよい。
【００３０】
図５及び図６は本発明の第２の実施形態を示すものであり、図５は発光装置の正面図、図６は発光装置の横断面図である。図５に示すように、この発光装置１０１は、各横壁部９の延長部１９１が第１の実施形態の延長部９１よりもＬＥＤチップ２側に長く延びるよう形成されている。
【００３１】
図６に示すように、各延長部１９１は、左右中央側へ向かって底面３１からの高さが低くなるように形成される。本実施形態においては、延長部１９１の端面は、凹部３の内側に対して凹となるよう湾曲して形成されている。具体的に、延長部１９１は、横断面にて、ＬＥＤチップ２を焦点とした放物線形状を呈している。また、各リード５は、正面視にて各延長部１９１の全部と重なる孔部１５１を有する。第２の実施形態の発光装置１０１は、延長部１９１及び孔部１５１を除いては第１の実施形態の発光装置１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３２】
以上のように構成された発光装置１０１によれば、延長部１９１の端面を湾曲して形成したので、延長部１９１をＬＥＤチップ２側に延ばしても、凹部３内に占める延長部１９１の体積を小さくすることができ、封止樹脂７の体積減少を小さくすることができる。また、延長部１９１の端面がＬＥＤチップ２を焦点とした放物線形状であることから、ＬＥＤチップ２から出射された光のうち延長部１９１の端面へ入射するものについては、平行な光として開口６から取り出すことができる。さらに、各延長部１９１は、各リード５の孔部１５１を通じて底部４１と一体に成形されるので、延長部１９１の成形性が良好であるし、延長部１９１の剛性を高くすることができ、実用に際して極めて有利である。
【００３３】
図７及び図８は本発明の第３の実施形態を示すものであり、図７は発光装置の正面図、図８は発光装置の横断面図である。
図７に示すように、この発光装置２０１は、凹部３内の左右方向（長手方向）両端側に複数の縦壁部８，２０８と複数の横壁部９とを有し、これらが正面視にて格子形状を呈している。凹部３は、左右方向外側にて上下方向（幅方向）寸法が変化しており、寸法変化箇所の左右方向外側及び左右方向内側にそれぞれ縦壁部８，２０８が設けられる。また、正面視にて各縦壁部８，２０８と交差するように、２つの横壁部９が凹部３の左右方向両端側にそれぞれ設けられている。
【００３４】
図８に示すように、左右方向内側の縦壁部２０８は、左右方向外側の縦壁部８よりも底面３１からの高さが低く形成される。横壁部９は、左側壁４４又は右側壁４５と外側の縦壁部８とを接続し、外側の縦壁部８と内側の縦壁部２０８とを接続する中間部２９２と、内側の縦壁部２０８から左右中央側（ＬＥＤチップ２側）に形成される延長部２９１を有している。中間部２９２及び延長部２９１の端面は、左右中央へ向かって下るよう傾斜して形成されている。
【００３５】
以上のように構成された発光装置２０１によれば、複数の縦壁部８，２０８及び横壁部９を正面視にて格子状に設けたことにより、ケース４の剛性を飛躍的に向上させることができるし、熱負荷による封止樹脂７の移動をさらに効果的に抑制することができる。特に、凹部３の幅方向寸法が変化する箇所に複数の縦壁部８，２０８を設けたことで、上壁４２及び下壁４３の変位を効果的に低減することができる。
【００３６】
図９は、第３の実施形態の変形例を示す発光装置の正面図である。
図９に示すように、縦壁部８，２０８及び横壁部９とは別個に、底面３１と上面３２または下面３３との角部に補強用リブ３８１，３８２を設けると、上壁４２及び下壁４３の変位をさらに低減することができる。図９の発光装置３０１は、底面３１と上面３２の角部に左右一対の補強用リブ３８１が設けられるとともに、底面３１と下面３３の角部に左右一対の補強用リブ３８２が設けられている。
【００３７】
尚、前記各実施形態においては、第１壁部としての上壁４２及び下壁４３と、第２壁部としての左側壁４４及び右側壁４５が直交するものを示したが、第１壁部と第２壁部とは必ずしも直交する必要はない。また、発光素子としてＬＥＤチップ２を用いたものを示したが、ＬＤチップ等のようなＬＥＤ以外の発光素子を用いてもよい。また、封止材として樹脂を用いたものを示したが、ガラス等の無機材料を用いてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示す発光装置の外観斜視図である。
【図２】図２は発光装置の正面図である。
【図３】図３は発光装置の横断面図である。
【図４】図４は第１の実施形態の変形例を示す発光装置の正面図である。
【図５】図５は本発明の第２の実施形態を示す発光装置の正面図である。
【図６】図６は発光装置の横断面図である。
【図７】図７は本発明の第３の実施形態を示す発光装置の正面図である。
【図８】図８は発光装置の横断面図である。
【図９】図９は第３の実施形態の変形例を示す発光装置の正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…発光装置、２…ＬＥＤチップ、３…凹部、４…ケース、５…リード、６…開口、７…封止樹脂、８…縦壁部、９…横壁部、２１…ワイヤ、２２…ダイボンドペースト、３１…底面、３２…上面、３３…下面、３４…左側面、３５…右側面、４１…底部、４２…上壁、４３…下壁、４４…左側壁、４５…右側壁、５１…孔部、９１…延長部、１０１…発光装置、１５１…孔部、１９１…延長部、２０１…発光装置、２０８…縦壁部、２９１…延長部、２９２…中間部、３０１…発光装置、３８１…補強用リブ、３８２…補強用リブ。
【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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【図９】
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