(57)【要約】【課題】接着層の形成の時間短縮が可能であり、発光素子が基板面に傾いてマウントされることを抑制でき、かつ発光素子からの光の取出し効率に影響を与えることが少なく、発光素子のマウント強度を確保できる発光モジュール及び発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、基板２と、基板２面に一様に塗布された接着層６と、素子基板５ａの一面に発光層５ｂを有し、前記基板２面に接着層６を介してマウントされる複数の発光素子５とを具備し、前記発光素子５のマウント後の接着層６の高さは、発光素子の発光層５ｂには至らないことを特徴とする発光モジュールである。【選択図】図１
2009076803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
複数の発光素子が配設される基板面側に一様に塗布された接着層と；
素子基板及びこの素子基板に設けられた発光層を有してなり、前記素子基板側を接着層に当接させてマウントし、マウント後の接着層の表面位置の高さが前記発光層には至らないように配設され発光素子と；
を具備することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記接着層の表面位置の高さは、発光素子の高さの半分であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
装置本体と；
この装置本体に配設された請求項１又は請求項２に記載の発光モジュールと；
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、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光モジュール及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種、発光モジュールにおいては、基板にＬＥＤチップをマウントする場合、基板にそのマウントするＬＥＤチップ毎に接着剤を塗布したり、あるいは基板に導電体層を介してＬＥＤチップ毎に接着剤を塗布して、ＬＥＤチップを基板に接着していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３２９５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板へＬＥＤチップ毎に接着剤を塗布し、ＬＥＤチップをマウントするのは、特にＬＥＤチップの実装数が多くなり実装密度が高くなると、その工程に時間がかかり、また、マウントの寸法精度のずれからＬＥＤチップが傾いてマウントされてしまう等の不具合が発生した。これを図７及び図８に模式的に示すいわゆるダイボンド工程を参照して説明する。図７において、基板１０上にペースト状の接着剤１１を塗布し、ＬＥＤチップ５をその接着剤１１めがけてマウントする。ところが、図示するようにマウントの寸法精度にずれが生じる場合がある。このままマウントすると図８に示すように、接着剤１１の粘度にもよるが、ＬＥＤチップ５が基板１０上に傾いてマウントされてしまう現象が生じる。このようにＬＥＤチップ５が基板１０上に傾いてマウントされてしまうと、後工程のいわゆるワイヤーボンディング工程に支障を来たしたり、ＬＥＤは光の指向性が強いゆえ、所望の配光が得にくくなったりする。また、ワイヤーボンディング後の樹脂充填工程において、その蛍光体を含む樹脂表面が不均一に形成され、色むらが生じたりする問題が発生した。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので、接着層の形成の時間短縮が可能であり、発光素子が基板面に傾いてマウントされることを抑制でき、かつ発光素子からの光の取出し効率に影響を与えることが少なく、発光素子のマウント強度を確保できる発光モジュール及び発光装置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】
【０００５】
請求項１に記載の発光モジュールは、基板と；複数の発光素子が配設される基板面側に一様に塗布された接着層と；素子基板及びこの素子基板に設けられた発光層を有してなり、前記素子基板側を接着層に当接させてマウントし、マウント後の接着層の表面位置の高さが前記発光層には至らないように配設され発光素子と；を具備することを特徴とする。基板面に一様に塗布された接着層は、基板面に直接塗布されてもよいし、基板面に形成された反射層等を介して間接的に塗布されてもよい。接着層の表面位置の高さとは、発光素子の側面と接している部分をいう。複数の発光素子をマウントする場合、すべての発光素子が前記接着層の表面位置の高さとの関係条件を満たさなくてもよい。例えば、全発光素子の７０％以上が条件を満たせば従前に比較し効果を奏すると考えられる。
【０００６】
請求項２に記載の発光モジュールは、請求項１に記載の発光モジュールにおいて、接着層の表面位置の高さは、発光素子の高さの半分であることを特徴とする。発光素子のマウント強度の向上を図ることができる。半分とは、誤差も含め±５％以内程度であれば効果を奏すると考えられる。
【０００７】
請求項３に記載の発光装置は、装置本体と；この装置本体に配設された請求項１又は請求項２に記載の発光モジュールと；を具備したことを特徴とする。本発明の発光装置は、ディスプレイ装置やいわゆる空間を照らす照明器具を含む概念である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１乃至請求項３の発明によれば、接着層の形成の時間短縮が可能であり、発光素子が基板面に傾いてマウントされることを抑制でき、かつ発光素子からの光の取出し効率に影響を与えることが少なく、発光素子のマウント強度を確保できる発光モジュール及び発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の発光モジュールの実施形態について図１乃至図６を参照して詳細に説明する。図1は、発光モジュールを示す一部断面図、図２は、同拡大して示す一部断面図、図３乃至図６は、発光モジュールの製造工程を示す一部断面図である。図１において、発光モジュール１は、基板２と、基板２に被着された反射層３と、給電パターン４と、複数の発光素子としてのＬＥＤチップ５と、ＬＥＤチップ５を基板２に接着する接着層６と、リフレクタ７及び封止部材８とから構成されている。
【００１０】
基板２は、金属又は絶縁材の平板からなる。基板２を金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。また、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、光による劣化がほとんどないセラミック材料を適用できる。さらに、合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。反射層３は、基板２に被着されており白色の絶縁材で形成されている。
また、給電パターン４は、ＬＥＤチップ５に電源からの電力を供給するために、導電性の材料で形成されている。
【００１１】
ＬＥＤチップ５は、素子基板５ａの一面に発光層５ｂを積層して形成されている。ＬＥＤチップ５は、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板５ａに発光層５ｂが積層されている。発光層５ｂは、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層５ｂに電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上に透明電極とｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極５ｃと、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極５ｄと構成されている。なお、この発光層５ｂは、表面及び側面（厚み方向）の双方に光を放射できる。
【００１２】
接着層６は、ＬＥＤチップ５を反射層３を介して基板２面に接着する機能を有する。接着層６は、反射層３の表面に一様に塗布されて、ＬＥＤチップ５を接着するものである。この接着層６には、透光性、かつ熱硬化性を有するシリコーン樹脂系の接着剤を用いることができる。リフレクタ７は、基板２上のＬＥＤチップ５を包囲するものであり、枠状に形成されており、その枠内にＬＥＤチップ５が配置されているとともに、前記給電パターン４が枠内から外部に導出されている。また、リフレクタ７は合成樹脂製であり、内面は反射面をなし、反射層３に接着により固定されている。
【００１３】
封止部材８は、ＬＥＤチップ５等の保護のため、外気から遮断して封止するもので、熱硬化性のエポキシ系やシリコーン系の透明又は半透明の透光性樹脂が用いられる。そして、必要に応じこれらの樹脂に蛍光体を混練したものが使用される。さらに、前記各ＬＥＤチップ５は、給電パターン４からマイナス側電極５ｄ、プラス側電極５ｃからマイナス側電極５ｄへとボンディングワイヤ９により電気的に接続されている。なお、リフレクタ７の前面には、発光モジュール１から放射される光を混色させて色むらを抑制する光拡散板２０が設けられている。
【００１４】
次に、図２の拡大図において説明する。ＬＥＤチップ５は、素子基板５ａに発光層５ｂを積層して形成されている。ここでの素子基板５ａの厚みＡは、約８０μｍ〜１００μｍ程度であり、発光層５ｂの厚みＢは、約４μｍ〜６μｍ程度である。さらに、接着層６は、反射層３の表面に２０μｍ程度一様に塗布されるものであり、ＬＥＤチップ５のマウント後の反射層３と素子基板５ａとの間に介在する厚みＣは、約１０μｍ程度である。そして、ＬＥＤチップ５のマウントにより、接着剤が押出されてＬＥＤチップ５の側面に及ぶ接着層部分６ａの高さＨ、すなわち、反射層３の表面から接着層部分６ａの上部までの高さは、ＬＥＤチップ５の高さ寸法（素子基板５ａの厚みＡ＋発光層５ｂの厚みＢ）の半分程度になる約５０μｍ〜６０μｍであり、接着層部分６ａの上部は発光層５ｂには至らない。このように、接着層６に用いる接着剤の量、粘度等を管理することにより、接着層６がＬＥＤチップ５の発光層５ｂに至ることなく、また、ＬＥＤチップ５の基板２への接着強度を向上することが可能となる。なお、前記接着層部分６ａの高さが好ましいが、仮に、接着層部分６ａの表面位置の上部までの高さがＬＥＤチップ５の高さ寸法の半分程度までに及ばなくても、ＬＥＤチップ５のマウントにより、接着剤が押出されてＬＥＤチップ５の側面に及ぶことから、ＬＥＤチップ５の基板２への接着強度を確保することが可能である。上記具体的厚みや寸法は、本実施形態における一例に過ぎない。
【００１５】
続いて、ＬＥＤチップ５は、プラス側電極５ｃ、マイナス側電極５ｄがボンディングワイヤ９により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９は、金線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤチップ５の損傷低減のためＡｕを主成分とするバンプを介して接続されている。
【００１６】
図３乃至図６において、発光モジュール１の製造工程の概要を説明する。なお、上述と同一又は相当部分には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。図３において、まず、基板２上の反射層３の表面に一様に、かつ一括的に、所定の粘度、量が管理された接着剤を塗布し、接着層６を形成する。次に、図４に示すように、ＬＥＤチップ５を所定間隔ごとに配置し、接着する。そして加熱することにより熱硬化性の接着剤が硬化し、マウントが完了する。いわゆるダイボンド工程が完了する。前述のように、接着層６は、ＬＥＤチップ５の側面の高さの半分程度まで及び、接着強度が向上する。続いて、図５に示すように、ボンディングワイヤ９を各ＬＥＤチップ５の電極５ｃ、５ｄにバンプを介して接続し、ボンディング工程が完了する。さらに、図６に示すように、リフレクタ７を反射層３に接着により固定し、このリフレクタ７内に液状の封止部材８をリフレクタ７の上面レベルまで流し込んで、硬化し、安定するまで所要時間放置する。以上により製造工程が終了する。
【００１７】
本実施形態の発光モジュールの構成による光の放射について図１及び図２を参照して説明する。ＬＥＤチップ５の発光層５ｂの表面及び側面（厚み方向）から光が放射されるが、まず、前表面（光拡散板２０側）から前方に向け放射された光は、主として封止部材８を通過し、光拡散板２０で拡散されて放射される。一方、後表面から基板２方向に向け放射された光は、素子基板５ａを通過し、反射層３で反射され、前方に向け放射される。また、側面から放射された光は、封止部材８を通過し、リフレクタ７で反射されたり、封止部材８を通過し、接着層６を通過し、反射層３で反射されたりして、前方に向け放射される。つまり、光の放射方向は複合的であるが、発光層５ｂの周囲から放射される光は、効率よく前方に放射されるよう構成されている。
【００１８】
以上のように本実施形態によれば、接着層の形成の時間短縮が可能であり、つまり、基板面に一様に接着剤を塗布するので、接着剤の塗布工程の時間の短縮が可能となる。また、ＬＥＤチップが基板面に傾いてマウントされることを抑制でき、所望の配光が得にくくなったり、色むらが生じたりする問題を改善できる。さらに、接着層がＬＥＤチップの発光層に至ることがないので、接着層により発光層からの光が吸収されてしまう度合いを減少でき、光の取出し効率に与える影響を少なくすることができる。加えて、基板面に一様に接着剤を塗布することにより、ＬＥＤチップの接着強度を確保でき、さらに、接着層の高さをＬＥＤチップの半分程度としたことにより、一層接着強度の向上を図ることができる。
【００１９】
次に、本発明の発光装置の実施形態について説明する。図示は省略するが、上記実施形態の発光モジュールは、装置本体に組込み、発光装置として構成できる。例えば、各種ディスプレイ装置、また、屋内又は屋外で使用される照明器具に適用可能である。よって、このような発光装置によれば、上記実施形態の発光モジュールの効果を奏する発光装置を提供できる。
【００２０】
なお、以上の実施形態において、発光モジュールは、白色発光として構成しても、青色、緑色、赤色の発光色として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の発光モジュールの実施形態を示す一部断面図である。
【図２】同発光モジュールの実施形態を拡大して示す一部断面図である。
【図３】同発光モジュールの製造工程を示す一部断面図である。
【図４】同じく発光モジュールの製造工程を示す一部断面図である。
【図５】同じく発光モジュールの製造工程を示す一部断面図である。
【図６】同じく発光モジュールの製造工程を示す一部断面図である。
【図７】従来例を示す説明図である。
【図８】同従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１          発光モジュール
２          基板
５          発光素子（ＬＥＤチップ）
５ａ        素子基板
５ｂ        発光層
６          接着層
【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】
2009076803.tif 000009
【図８】
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