(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。
【0009】
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略構成図であり、
図1(a)は平面図、
図1(b)は
図1(a)中のA−A断面図である。
【0010】
図1に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置1は、貫通孔2を有する第1基板4と、第1基板4上に配置された複数の第1発光素子8と、第1基板4の貫通孔2を塞ぐように第1基板4に取り付けられた第2基板6と、第2基板6上に配置され、第1基板4の配線12に電気的に接続された第2発光素子10と、を備えている。
【0011】
本発明の実施形態では、不良素子が配置されている第1基板4上の領域を第1基板4から分離し、この分離により形成された第1基板4の貫通孔2を第1基板4とは別の基板である第2基板6によって塞ぐ。
【0012】
このように、第1基板4上に配置されていた不良素子を第2基板6上に配置された第2発光素子10によって代替することで、複数の第1発光素子8の中に不良素子が含まれている発光装置1を破棄することなく利用することができる。
【0013】
本発明の実施形態に係る発光装置1では、不良素子が配置されていた第1基板4上の領域に新たな発光素子(第2発光素子10)が配置されるため、第2発光素子10は、第1発光素子8の配列規則と同じ配列規則で第1発光素子8であるかの如く配置される。したがって、本発明の実施形態によれば、素子代替後も素子代替前における発光素子の配置規則を維持することができる。
【0014】
なお、第1基板4の貫通孔2が第2基板6によって塞がれる形態には、第1基板4の貫通孔2が第2基板6そのもので直接的に塞がれる形態(直接的な塞ぎ:
図1中のB参照)のほか、第1基板4の貫通孔2が直接的には第2基板6に設けられた部材(例:反射部材18など)で塞がれる形態(間接的な塞ぎ:
図1中のC参照)が含まれる。
【0016】
[第1基板、第2基板]
(材料)
第1基板4や第2基板6の材料は、第1発光素子8や第2発光素子10の実装、光反射率、及び他の部材との密着性などを考慮して、適宜選択することができる。
【0017】
例えば、第1発光素子8や第2発光素子10を配線12、14へ実装する際に半田を用いる場合、第1基板4や第2基板6の材料としては、耐熱性が高く、且つ基板の一部領域を分離しやすい材料が好ましく、中でもポリイミド等の薄い材料を用いることが好ましい。
【0018】
また、例えば、第1基板4や第2基板6には、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔を絶縁性材料で被覆したものを用いることもできる。このような絶縁性材料としては、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの絶縁性樹脂を一例として挙げることができる。
【0019】
もっとも、第1基板4や第2基板6は、導電性部材を絶縁性部材で被覆してなるものではなく、絶縁性材料からなることが好ましい。このようにすれば、導電性部材の表面に絶縁性材料を設けたものを第1基板4や第2基板6として用いる場合と比べ、第1基板4上の領域を第1基板4から分離する際に、導電性のくずなどが周囲に飛散しにくいため、このくずなどによって周囲の第1発光素子8などが不良化することを防止できる。よって、より多数の発光装置を破棄することなく利用できるようになる。
【0020】
また、例えば、第1基板4や第2基板6として、薄いフィルム状の樹脂や金属を基体とする基板を用いれば、第1基板4や第2基板6が、薄くなり、可撓性を有するものとなるため、ロールツーロール工法により発光装置1を容易に製造することが可能になる。
【0021】
第1基板4と第2基板6の材料は、異なるものであってもよい。ただし、同じ材料であれば、線膨張係数などの物性が同じになるため、温度変化等による取り付け部への歪を抑制することができる。
【0022】
(厚み)
第1基板4の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、10μm〜200μm程度とすれば、ロールツーロール工法で発光装置1を容易に製造することが可能になる。なお、第2基板6を第1基板4の上面に取り付ける場合、第2基板6の厚みは、フィルム状の基板を用いることなどにより、第1基板4よりも薄くすることが好ましい。このようにすれば、第1発光素子8と第2発光素子10とが同じ高さに近づくため、光学的特性の変化を抑制することができる。
【0023】
また、
図1に示すとおり、第2基板6は、第1発光素子8ないし第1発光素子8を封止する封止部材20の高さよりも薄いことが好ましい。これにより、第1発光素子8と第2発光素子10とが同じ高さに近づくため、光学的特性の変化を抑制することができる。
【0024】
(形状、面積)
第1基板4や第2基板6の形状や面積などは特に限定されない。形状の一例としては、例えば、四角形状や円状などを挙げることができる。ただし、第2基板6は、第1基板4に形成された貫通孔2を塞ぐに足る形状や面積などを有している。ここで、第1基板4の下面に第2基板6を取り付ける場合、第2基板の配線14は第2基板6の外形よりも小さいこと、つまり、第2基板6の配線14の端部は、第2基板6よりも内側にあることが望ましい。これにより、配線14が第2基板6の端まで到達しないため、発光装置1の外部と配線12との絶縁を容易に確保することができる。
【0025】
また、
図1に示すとおり、第1基板4の下面に第2基板6を取り付ける場合、第1基板4の厚みは、後述する第2発光素子10ないしは第2発光素子10を封止する封止部材20の高さよりも薄いことが好ましい。これにより、第2発光素子10ないし第2発光素子10を封止する封止部材20が貫通孔2から第1基板4上面に突出するように設けることができ、光学特性の変化をより抑制することができる。この時、
図1に示すとおり、貫通孔2は、第2発光素子10ないし第2発光素子10を封止する封止部材20より大きいことが好ましい。これにより、第2発光素子10ないし第2発光素子10を封止する封止部材20を貫通孔2から第1基板4上面に突出するように設けることが容易になり、光学特性の変化をより抑制することができる。
【0026】
また、後述する反射部材18が設けられた第1基板4の下面に第2基板6を取り付ける場合、第2発光素子10または第2発光素子10を封止する封止部材20は、第1基板4に設けられた反射部材18より上方に突出しないように設けることができるほか(
図1のC参照)、第1基板4に設けられた反射部材18より上方に突出するように設けることができる(図示せず)。突出しないように設ける前者の形態と突出するように設ける後者の形態とを比較すると、後者の形態の方が光学特性の変化をより抑制することができるため好ましい。この点を考慮すると、反射部材18と第1基板4との厚みの合計は、第2発光素子10ないしは第2発光素子10を封止する封止部材20の高さよりも薄いことが好ましい。
【0027】
貫通孔2は、第2基板6によって隙間なく塞がれること(つまり、貫通する部分がなくなるように塞がれる)が好ましい。このようにすれば、貫通孔2を形成したことによる第1基板4の反射率の低下(貫通孔2が形成された箇所では光を反射させることができない。)が補われる。
【0028】
(突出部)
図2は、本発明の実施形態に係る突出部を説明する図であり、
図2(a)は第2基板6の概略平面図、
図2(b)は第1基板4の概略部分平面図である。
【0029】
図2(a)に示すように、第2基板6は、一部が周囲より突出している突出部6aを備えることが好ましい。これによれば、例えば突出部6aに接着剤などの接着部材を設けることで、第2基板6を第1基板4に容易に取り付けることができるようになり、より一層、発光装置1を破棄することなく利用できるようになる。
【0030】
他方、
図2(b)に示すように、突出部4aは、第1基板4側に設けられていてもよい。このような突出部4aは、例えば、貫通孔2を設ける際に形成することができる。第1基板4の突出部4aによっても、第2基板6の突出部6aと同様に、第2基板6を第1基板4に容易に取り付けることができるようになり、より一層、発光装置1を破棄することなく利用できるようになる。
【0031】
(貫通孔2)
貫通孔2の形状や開口面積などは、特に限定されないが、第1基板4における配線12のパターンや第2基板6によって塞ぎ易いかどうかなどを配慮したものであることが好ましい。
【0032】
このような配慮がされた形状や開口面積としては、例えば、第2基板6と相似形状で、第2基板6より面積が小さい矩形を一例として挙げることができる。これによれば、例えば第2基板6上の領域に貫通孔2を囲むようにして接着剤などの接着部材22を設けることができるため、第2基板6を容易に取り付けることができる。
【0033】
貫通孔2の形成方法は、第1基板4の性質(例:第1基板4が貫通孔2を形成する際に加えられる負荷により折れてしまわないか、変形してしまわないか、などの性質)によって種々選択される。例えば、打ち抜き、切り取りなどが挙げられる。
【0034】
(第1基板4と第2基板6との位置関係)
第2基板6は、第1基板4の上面に取り付けられてもよいし(
図1(b)の符号Bで示した箇所を参照)、第1基板4の下面に取り付けられてもよい(
図1(b)の符号Cで示した箇所を参照)。上面に取り付けられる場合は、第2基板6が発光装置1の下面側に突出しないため、発光装置1の取り扱いが容易となり、発光装置1の実装(照明装置への固定など)が容易になる。他方、下面に取り付けられる場合は、貫通孔2の端部にて剥き出しとなっている配線12を反射部材18により容易に被覆することができるため、発光装置1の外部と配線12との絶縁を容易に確保することができる。
【0035】
第2基板6を第1基板4の上面に取り付ける場合は、第2基板6の一部(例えば上記した突出部)を、貫通孔2内で折り曲げて第1基板4の下面側に延伸させ、第1基板4の下面に取り付けることができる(第2基板6における第2発光素子10が配置された部分は、第1基板4の上面に位置する。)。この場合、第2基板6は可撓性を有していることが好ましい。こうすることで、発光装置1の外部と配線12との絶縁を容易に確保することができる。
【0036】
他方、第2基板6を第1基板4の下面に取り付ける場合は、第2基板6の一部(例えば突出部)を、貫通孔2内で折り曲げて第1基板4の上面側に延伸させ、第1基板4の上面に取り付けることができる(第2基板6における第2発光素子10が配置された部分は、第1基板4の下面に位置する。)。この場合も、第2基板6は可撓性を有していることが好ましい。
【0037】
第1基板4の上面とは、第1基板4の主面のうち、第1発光素子8が実装されている側を指し、下面とはその反対側の面を指す。
【0038】
なお、
図1に示すように、第2基板6は、第1基板4の上面と下面とに取り付けられてもよい。すなわち、
図1に示したように、第2基板6は、第1基板4の上面に取り付けられてもよいし、第1基板4の下面に取り付けられてもよいし、第1基板4の上面と下面とに取り付けられてもよい。
【0039】
第2基板6を第1基板4に取り付ける方法には、絶縁性接着剤による接着、導電性接着剤による接着、半田による接合、熱圧着、第2基板6と第1基板4とをかみ合わせる、またはこれらの組み合わせなど、様々な方法を用いることができる。
【0040】
[反射部材18]
第1基板4には、反射部材18を設けることができる。このようにすれば、第1基板4の反射率を高めることができる。特に、反射部材18が配線12の少なくとも一部を被覆するようにすれば、第1基板4の反射率をさらに高めることができる。
【0041】
反射部材18は、第2基板6にも設けることができる。このようにすれば、貫通孔2が形成されている第1基板4上の領域の反射率を補うことができる。
【0042】
反射部材18は、第1基板4上と第2基板6上とを連続して被覆していることが好ましい。これにより、第1基板4と第2基板6との間にできる段差を被覆して滑らかにすることができる。
【0043】
(材料)
反射部材18には、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂及びその変性タイプなどの樹脂にSiO
2、Al
2O
3、BaSO
4、TiO
2などを混合した白色樹脂や白色レジストなどを用いることができる。
【0044】
第1基板4上に設ける反射部材18には、第1基板4よりも硬い樹脂(例えば第1基板4にポリイミドを用いる場合にはエポキシ樹脂など)を用いることが好ましい。このようにすれば、第1基板4上の領域を反射部材18ごと打ち抜きなどする場合において、貫通孔2を精度よく形成することができる。
【0045】
第1基板上4と第2基板6上とを被覆するよう設けられる反射部材18は、硬化前の粘度・チクソ性が高いことが好ましく、例えば、反射部材18にはSiO
2の微粒子などをはじめとする粘度調整剤が含有されていることが好ましい。このようにすれば、反射部材18を第1基板4と第2基板6との間に配置することが容易となるとともに、第1基板4と第2基板6との段差を容易に滑らかにすることができる。
【0046】
なお、反射部材18が、絶縁性で、第1基板4上と第2基板6上とを連続して被覆している場合には、分離によって露出してしまう第1基板4の配線12の端部が被覆されて保護される。
【0047】
(反射部材を設ける方法)
反射部材18は、例えば、印刷、塗布、スピンコート、スプレーコート等の方法で設けることができる。
【0048】
[第1発光素子、第2発光素子]
第1発光素子8や第2発光素子10には、表面実装型LED、LEDチップ、チップサイズパッケージLEDなどの様々な発光ダイオードを用いることができる。これらの素子を用いれば、様々な接合部材を用いた様々な方法(例:バンプや半田を用いたフリップチップ実装、ワイヤを用いたワイヤボンディング実装)により第1発光素子8や第2発光素子10を配線パターン4に電気的に接続することができる。なお、第1発光素子8や第2発光素子10としてLEDチップを用いれば、低コスト化を図ることができる。
【0049】
第2発光素子10は、第1基板4の配線12に電気的に接続される。具体的に説明すると、本発明の実施形態では、第2発光素子10が第2基板6の配線14にフリップチップ方式で接続され、第2基板6の配線14が第1基板4の配線12に半田などの接続部材16で接続されることにより、第2発光素子10が第1基板4の配線12に電気的に接続される。なお、本発明の実施形態において、第1発光素子8は第1基板4の配線12にフリップチップ方式で接続される。
【0050】
なお、上記の構成は一例であり、第1発光素子8は、例えば、第1基板4の配線12にダイボンディングおよびワイヤボンディングなどで接続されてもよい。また、第2発光素子10は、例えば、第2発光素子10が第1基板4の配線12にワイヤボンディングなどで接続されることにより、第1基板4の配線12に電気的に接続されてもよい。また、第2基板6の配線14は、例えば、第1基板4の配線12に導電性接着剤などで接続されてもよい。
【0051】
不良素子とは、発光装置に用いる上で好ましくない特性を有する発光素子をいい、例えば、電圧異常、光度異常、発光波長異常などを有する発光素子が挙げられる。好ましくない特性には、封止部材20に起因する特性、例えば、配光の異常、波長変換部材が原因の色むらや色ばらつきなども含まれる。
【0052】
[配線]
配線12、14には、例えば、銅やアルミニウムなどの金属を用いることができる。もっとも、第1基板4に設けられる配線12には、展性の低い材料を用いることが好ましい(すなわち、上記の例でいうと、銅よりもアルミニウムを用いることが好ましい。)。展性が高い材料を用いると、第1基板4を打ち抜いて貫通孔2を形成する際に、配線12が第1基板4の上面から貫通孔2を通って第1基板4の下面にまで延びてしまい、第1基板4の上面と下面との間で絶縁性を確保できないおそれがあるためである。また、展性の低い材料の表面にメッキ等でそれよりも展性の高い異なる材料を設けても良い。これにより、絶縁性の確保とその他配線に求められる特性(たとえば、ダイボンド性や光反射率)とを両立させることができる。
【0053】
配線12、14は、第1基板4や第2基板6の表面上において、できるだけ広い面積で設けられることが好ましい。これにより、放熱性を高めることができる。
【0054】
[封止部材]
第1発光素子8や第2発光素子10は、封止部材20によって封止されていることが好ましい。
【0055】
封止部材20には、透光性の樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂やそれらの変性タイプなど)を用いることが好ましい。
【0056】
封止樹脂20には、蛍光体や量子ドットなどに代表される波長変換部材や光を拡散させるための光拡散部材などが含まれていることが好ましい。
【0057】
波長変換部材としては、例えば、酸化物系や硫化物系や窒化物系などの蛍光体などを用いることができる。また、発光素子に青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いる場合には、青色光を吸収して黄色〜緑色に発光するYAG系やLAG系の蛍光体、緑色に発光するSiAlON系の蛍光体、及び赤色に発光するSCASN系やCASN系の蛍光体を単独で又は組み合わせて用いることが好ましい。
【0058】
特に、液晶ディスプレイやテレビのバックライトなどの表示装置に用いる発光装置においては、SiAlON系蛍光体とSCASN蛍光体とが組み合わされたものを波長変換部材として用いることが好ましい。また、照明用途の発光装置においては、YAG系またはLAG系の蛍光体とSCASN系またはCASN系の蛍光体とが組み合わされたものを波長変換部材として用いることが好ましい。
【0059】
光散乱部材としては、例えば、SiO
2、Al
2O
3、BaSO
4を用いることができる。
【0060】
なお、上記した波長変換部材や光散乱部材は、封止部材20とは別の部材に含めることもできる。このような別の部材としては、例えば、発光装置1において封止部材20から離間して設けられる部材や、発光装置1とは別個に設けられる部材(例:照明装置や液晶ディスプレイなどに付属するカバーやシートなど)などを一例として挙げることができる。
【0061】
なお、本発明の実施形態では、複数の封止部材20のそれぞれが1つの発光素子20をそれぞれ封止する例について図示した。しかしながら、1つの封止部材は、2つ以上の発光素子をまとめて封止することもできる。
【0062】
[アンダーフィル]
第1発光素子8や第2発光素子10がフリップチップ実装される場合は、第1発光素子8と第1基板4との間や第2発光素子10と第2基板6との間に、アンダーフィルを設けることが好ましい。
【0063】
アンダーフィルには、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂やそれらの変性タイプなどを用いることができる。
【0064】
アンダーフィルには、光反射性が含有されていることが好ましく、具体的には白色のTiO
2やSiO
2などが含有されていることが好ましい。これにより、発光装置1の光取り出し効率を高めることができる。
【0065】
[製造方法]
図3A〜Fは、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す図である。各図において、(a)は平面図、(b)は(a)中のA−A断面図である。
【0066】
(第1工程)
まず、
図3Aに示すように、配線12が設けられた第1基板4を準備する。
【0067】
(第2工程)
次に、
図3Bに示すように、第1基板4上に反射部材18を設ける。第1基板4上の数カ所には開口部(反射部材18がない部分)を設ける。これにより、配線12の一部は露出する。
【0068】
なお、第1基板4上の反射部材18は後述する第5工程における分離の後に設けることもできるが、上記のように第1基板4上の反射部材18を第5工程における分離の前に設けることが好ましい。
【0069】
このようにすれば、ある程度の硬さや厚みを有する反射部材18で第1基板4が補強されるため、第1基板4上の領域を反射部材18ごと分離することが可能となり、第1基板4上の領域を容易に分離できるようになる(
図3Dを参照)。
【0070】
したがって、可撓性を有する帯状の基板を第1基板4として用いる場合などのように、少しの力で基板に大きな負荷が掛かる場合においても、第1基板4を損傷など(例:第1基板4が折れる、曲がる。)させることなく、これに貫通孔2を形成することが可能となる。
【0071】
(第3工程)
次に、
図3Cに示すように、露出している配線12に複数の第1発光素子8a、8b、8c、8dを配置してこれらを配線12に接続する。
【0072】
(第4工程)
次に、複数の第1発光素子8a、8b、8c、8dの良・不良を判定する。
【0073】
(第5工程)
次に、
図3Dに示すように、不良素子が配置された第1基板4上の領域を第1基板4から分離(例:打ち抜き、切り取り)して第1基板4に貫通孔2を形成する。ここでは、複数の発光素子8a、8b、8c、8dのうち発光素子8a、8cが不良素子であるものとする。なお、上記したとおり、第1基板4上の領域は反射部材18ごと分離される。
【0074】
(第6工程)
次に、
図3Eに示すように、第2発光素子10が配置された第2基板6を第1基板4の上面(
図3E(b)の符号Bで示した箇所を参照)や下面(
図3E(b)の符号Cで示した箇所を参照)に取り付けて第1基板4の貫通孔2を塞ぎ、第2発光素子10を第1基板4の配線12に電気的に接続する。具体的には、第2発光素子10を第2基板6の配線14に接続して、第2基板6の配線14と第1基板4の配線12とを接続部材16を用いて電気的に接続する(第1基板4の配線12と第2基板6の配線14とを接続する際には、第1基板4の配線12は反射部材18の一部を除去することで露出される。)。このとき、第2発光素子10は第1発光素子8b、8dと略同じ位置に配置される。
【0075】
なお、本発明の実施形態では、第2基板6上の反射部材18が第2基板6を第1基板4に取り付ける前から設けられる例について説明したが、第2基板6上の反射部材18は、第2基板6を第1基板4に取り付けた後に設けてもよい。
【0076】
また、本発明の実施形態では、第2基板6を第1基板4の上面と下面とに取り付ける例について説明するが、第2基板6は、第1基板4の上面に取り付けてもよいし、第1基板4の下面に取り付けてもよいし、第1基板4の上面と下面とに取り付けてもよい。
【0077】
(第7工程)
そして、
図3Fに示すように、第1発光素子8b、8dと第2発光素子10とをYAG系蛍光体を含有した透光性を有するシリコーン樹脂であり半球形状を有する封止部材20でそれぞれ封止する。なお、第1発光素子8b、8dの封止は、第3工程の後であればいつでも行うことができ、第4工程前または第5工程前に行ってもよい。これにより、封止部材20に起因する不良を除去することができる。また、第2発光素子10の封止は、第2基板6を第1基板4に取り付ける前に行ってもよい。これにより、第1基板4に取り付ける前に第2発光素子10と封止部材20の特性を判定することができるため、第1基板4に取り付けた後に第2発光素子10が封止部材20に起因する不良となることを防止することができる。
【0078】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。