(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125647
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】発光モジュールおよび面状光源
(51)【国際特許分類】
H01L 33/62 20100101AFI20240911BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240911BHJP
H01L 33/60 20100101ALI20240911BHJP
H01L 33/58 20100101ALI20240911BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20240911BHJP
F21V 23/00 20150101ALI20240911BHJP
【FI】
H01L33/62
H01L33/00 L
H01L33/60
H01L33/58
F21S2/00 482
F21S2/00 484
F21V23/00 160
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023033596
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】亀島 由美子
【テーマコード(参考)】
3K014
3K244
5F142
【Fターム(参考)】
3K014AA01
3K244AA05
3K244BA26
3K244BA48
3K244CA02
3K244DA01
3K244FA12
3K244HA03
3K244HA06
5F142AA03
5F142AA04
5F142AA56
5F142BA32
5F142CA11
5F142CA13
5F142CB23
5F142CD02
5F142CD17
5F142CD18
5F142CD32
5F142CD44
5F142CE06
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5F142CG01
5F142CG03
5F142CG04
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5F142DA12
5F142DB12
5F142DB32
5F142DB38
5F142DB42
5F142EA02
5F142EA06
5F142EA10
5F142EA18
5F142EA34
5F142GA11
(57)【要約】
【課題】薄型の発光モジュールを提供する。
【解決手段】
第1面および前記第1面の反対側の第2面と、を有し、前記第1面から前記第2面まで貫通する孔部を有する基材と、前記第1面側に配置される第1配線を含む配線と、を備え、前記第1配線が上面視において前記孔部と重なる位置に配置される基板と、
上面と、上面の反対側の下面と、を有する半導体積層体と、前記下面に配置された電極と、を、発光素子を含む光源と、
を備え、
前記発光素子は、前記第2面よりも下側に前記半導体積層体の下面が位置するように前記孔部内に配置される、発光モジュール。
【選択図】
図1D
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1面および前記第1面の反対側の第2面と、を有し、前記第1面から前記第2面まで貫通する孔部を有する基材と、前記第1面側に配置される第1配線を含む配線と、を備え、前記第1配線が上面視において前記孔部と重なる位置に配置される基板と、
上面と、上面の反対側の下面と、を有する半導体積層体と、前記下面に配置された電極と、を、発光素子を含む光源と、
を備え、
前記発光素子は、前記第2面よりも下側に前記半導体積層体の下面が位置するように前記孔部内に配置される、発光モジュール。
【請求項2】
前記第2面と前記半導体積層体の下面との高低差は、5μm~40μmである、請求項1に記載の発光モジュール。
【請求項3】
前記半導体積層体の上面は、前記第2面よりも上側に位置する、請求項1に記載の発光モジュール。
【請求項4】
前記第2面上に、光反射性部材を備える、請求項1に記載の発光モジュール。
【請求項5】
第1面および前記第1面の反対側の第2面と、を有し、前記第1面から前記第2面まで貫通する孔部を有する基材と、前記第1面上に配置される第1配線を含む配線と、を備え、前記第1配線が上面視において前記孔部と重なる位置に配置される基板と、
前記孔部内の前記第1配線上に配置され、前記第1配線と電気的に接合される光源と、
前記孔部に配置される前記第1配線を被覆する光反射性部材と、
を備える発光モジュール。
【請求項6】
前記光反射性部材は、前記孔部を画定する前記基材の側面の少なくとも一部を被覆する、請求項5に記載の発光モジュール。
【請求項7】
前記基板は、前記第2面側に第2配線を有し、
前記光反射性部材は、前記基材の前記第2面及び前記第2配線を被覆し、かつ、前記孔部内を連続して被覆する、請求項5に記載の発光モジュール。
【請求項8】
前記請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の発光モジュールと、光学部材と、を備える面状光源。
【請求項9】
前記光学部材は、導光部材である、請求項8に記載の面状光源。
【請求項10】
前記光学部材は、レンズ部材である、請求項8に記載の面状光源。
【請求項11】
前記光学部材は、リフレクタである、請求項8に記載の面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光モジュールおよび面状光源に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の光源を用いた発光モジュールおよび面状光源が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】韓国特許出願特開10-2009-0117419号公報
【特許文献2】特開2022-098041号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
薄型の発光モジュール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】
本開示は、以下の構成を含む。
第1面および前記第1面の反対側の第2面と、を有し、前記第1面から前記第2面まで貫通する孔部を有する基材と、前記第1面側に配置される第1配線を含む配線と、を備え、前記第1配線が上面視において前記孔部と重なる位置に配置される基板と、
上面と、上面の反対側の下面と、を有する半導体積層体と、前記下面に配置された電極と、を、発光素子を含む光源と、
を備え、
前記発光素子は、前記第2面よりも下側に前記半導体積層体の下面が位置するように前記孔部内に配置される、発光モジュール。
【発明の効果】
【0006】
薄型の発光モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1A】実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式上面図である。
【
図1D】
図1CのID-ID線における切断面を示す断面図である。
【
図2A】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2B】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2C】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2D】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2E】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2F】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図2G】実施形態にかかる発光モジュールに用いられる光源の一例を示す模式断面図である。
【
図3A】実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。
【
図3B】実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。
【
図3C】実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。
【
図4】実施形態にかかる面状光源一例を示す模式断面図である。
【
図5】実施形態にかかる面状光源一例を示す模式断面図である。
【
図6】実施形態にかかる面状光源一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本発明の実施形態に係る発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、工程、その工程の順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
【0009】
図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略した模式図を用いたり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある
【0010】
[発光モジュール]
発光モジュール100は、基板10と、光源20と、を備える。
(実施形態1)
図1A~
図1Dに、本実施形態にかかる発光モジュール100(100A)を示す。発光モジュール100Aは、基板10と、光源20と、を備える。
【0011】
基板10は、絶縁性の基材11と、配線12と、を備える。基材11は、第1面111と第1面111の反対側の第2面112と、を備える。
図1Dに示す例では、第1面111は基材11の下側の面であり、第2面112は基材11の上側の面である。第1面111を下面、第2面112を上面と称する場合がある。第2面112は発光モジュール100Aの発光面側となる。さらに基材11は、第1面111から第2面112まで貫通する孔部113を備える。
【0012】
基材11の第1面111には、配線12のうちの第1配線121が配置される。第1配線121は、上面視において孔部113と重なる位置にも配置されている。換言すると、第1配線121は、孔部113内に配置されており、基材11から露出している。
【0013】
光源20は、孔部113内の第1配線121と電気的に接合される。光源20は、出射面側となる第2面112側ではなく、第2面112の反対側の第1面111に配置された第1配線121上に配置される。光源20は、発光素子21を含む。なお、光源20は、後述するように発光素子21と封止部材等を含む発光装置とすることができる。発光素子21は、半導体積層体22と、正負一対の電極23と、を備える。半導体積層体22は、上面22Uと、上面22Uの反対側の下面22Dと、を備える。電極23は、半導体積層体22の下面22Dに配置される。
【0014】
基板10の母材である基材11に孔部113を有し、その孔部113内に光源20が配置されることで、孔部を有しない基板上に光源が配置される場合に比して、発光モジュールを薄型化することができる。
【0015】
さらに、孔部113内において、半導体積層体22の下面22Dは、基材11の第2面112よりも下側に位置する。これにより、より薄型化された発光モジュールとすることができる。
【0016】
基材11の第2面112と、半導体積層体22の下面22Dとの高低差は、例えば、5μm~40μmとすることができる。このような高低差は、光源20の電極23の厚さで調整することができる。あるいは、
図1Dに示すように、光源20と第1配線121とを接合するはんだ等の導電性接合部材40を用いる場合は、導電性接合部材40の厚さを調整することで、上述の高低差とすることができる。
【0017】
半導体積層体22の上面22Uは、基材11の第2面112よりも上側に位置することが好ましい。これにより、光源20から出射される光を側方に広がり易くすることができる。
【0018】
以下、発光モジュールを構成する各部材について詳説する。
【0019】
(基板)
基板10は、光源20を支持する部材である。基板10は、絶縁性の基材11と、導電性の配線12とを備える。基材11は、第1面111と、第1面111の反対側の第2面112と、を備える。さらに基材11は、第1面111から第2面112まで貫通する孔部113を備える。基板10は、配線12として、少なくとも第1面111側に配置される第1配線121を備える。光源20の正極または負極と電気的にそれぞれ接続されるため、孔部113内において少なくとも2以上の第1配線121を備える。光源20が配置される領域に基材11は存在しない。
【0020】
基板10は、配線12として、さらに第2面112側に配置される第2配線122を備えることができる。また、基板10は、第1配線121と第2配線122を電気的につなぐ導電ビア13を備えることができる。基板10は、リジッド基板であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。基板10は、購入して準備したものを用いることができる。あるいは、基材、第1配線、および第2配線等を備えたものを準備し、一部を加工することで基板10を準備したものを用いることができる。
【0021】
基材11としては、例えば、セラミックスまたは樹脂を用いることができる。具合的な材料として、セラミックスとしては、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等を挙げることができる。樹脂としては、フェノール、エポキシ、ポリイミド、BTレジン、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、不飽和ポリエステル、ガラスエポキシ等の複合材料等を挙げることができる。これらは、単層又は複数の層を積層させて用いることができる。複数を用いる場合は、上記材料の間に接着剤を介して積層させて用いることができる。
【0022】
基材11の厚さとしては、例えば、5μm~40μmが挙げられる。基材11の第2面112は、半導体積層体22の下面22Dよりも上側に位置する。この場合、基材11の第2面112の全てが、半導体積層体22の下面22Dよりも上側に位置することができる。あるいは、基材11の第2面112の少なくとも一部が半導体積層体22の下面22Dよりも上側に位置することができる。例えば、光源20に最も近い基材11、すなわち、光源20が配置される孔部113を画定する側面において、その上端が、半導体積層体22の下面22Dよりも下側に位置することができる。
【0023】
基材11の孔部113は、光源20が配置される部分である。孔部113は、基材11の第1面111から第2面112まで貫通している。孔部113を画定する側面は、第1面111または第2面112に対して垂直な面または傾斜した面とすることができる。孔部113の開口部の形状は、例えば、円形、四角形等とすることができる。孔部113の開口部の大きさは、少なくとも光源20の大きさよりも大きい。例えば、上面視において、孔部113の開口部の最大長さは、光源20の最大長さに対して、5%~30%とすることができる。
【0024】
配線12としては、例えば、金属板、金属箔等を貼り合わせたもの、基材11に電解めっきまたは無電解めっきさせたもの、あるいは、導電性ペーストを配置して硬化したもの、等が挙げられる。配線12の具体的な材料としては、銅、銀、アルミニウム、などの金属材料を主成分とする材料が挙げられる。
【0025】
特に、光源20を支持する第1配線121としては、金属板(厚さ0.1mm以上)もしくは金属箔(厚さ0.1mm未満)が好ましい。金属板としては、例えば、銅板、金板、アルミ板が挙げられる。金属箔としては、例えば、銅箔、金箔、アルミ箔等が挙げられる。金属板の厚みは、例えば、0.25mm~0.5mmが挙げられ、金属箔としては、例えば、12μm~35μmを挙げることができる。
【0026】
第1配線121は、基材11の孔部113内に、第1配線121が位置するように配置する。さらに、孔部113内において、少なくとも光源20が備える一対の電極とそれぞれ接続できるように、一対の第1配線121が配置されるようにする。一対の第1配線121の間には、何も配置しなくてもよいし、後述する絶縁性の第1部材60を配置してもよい。また、基材11と第1配線121とは、接着剤を介して接着されていてもよい。接着剤としては、例えば、シリコーン、エポキシ、アクリル、ポリイミド等が挙げられる。接着剤は、予め基材11の一部として備えられていてもよいし、基材11とは別部材として準備したものを用いてもよい。
【0027】
また、第2配線122としては、基材11の第2面112側に、導電ペースト等を配置した後に硬化させたものを用いることが好ましい。第2配線122の厚みは、例えば、10μm~30μmとすることができる。
【0028】
第2配線122は、例えば、銅ペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストを配置した後に硬化させることで形成することができる。第2配線122は、第2面112側に配置されていればよい。すなわち、第2配線122は、基材11の第2面112上に配置してもよく、あるいは、
図1Dに示すように、第2面112に配置された凹部内に配置してもよい。特に、第2面112に配置された凹部内に第2配線122を配置することで、基板10の厚さが厚くなることを抑制できる。また、第2配線122は、基材11の第2面112に配置された部材上に配置されてもよい。
【0029】
第2配線122は、基材11の第2面112側に配置するほか、基材11の第2面112から第1面111まで貫通するスルーホール内に配置してもよい。これにより、第2配線122の一部を導電ビア13として用いることができる。スルーホールは、光源20が配置される孔部113と離れた位置にある貫通孔である。
【0030】
また、第1配線121と第2配線122とを電気的に接続する導電ビア13は、第1配線121または第2配線122とは別に配置されたものを用いても良い。そのような導電ビア13としては、例えば、銅、銀等が挙げられる。導電ビア13は例えば、基材11に配置された貫通孔に、銅ペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストをスルーホール内に配置して硬化させることで形成することができる。
【0031】
導電ビア13は、
図1Cに示すように、光源20から離れた位置であって、上面視において第1配線121と第2配線122が重なる位置に配置される。第1配線121および第2配線122の幅に応じて、導電ビア13の数を選択することができる。例えば、
図1Bに示す例では、光源20に近い領域では、2つの導電ビア13が配置されている。また、それらの2つの導電ビア13で接続された領域に挟まれた領域には、6つの導電ビア13が配置されている。これは、3つの第1配線121が合流している部分に、1つの第2配線122が重なっている領域であり、複数の導電ビア13を配置することでより多くの電流が流れやすくすることができる。また、何らかの要因により導電ビア13が断線するなどの問題が生じた場合に、複数の導通ビア13を備えることで導通経路を確保し、電力供給を維持することができる。
【0032】
(光源)
光源20は、発光素子21を含む。発光素子21は、半導体積層体22と、正負一対の電極23を含む。半導体積層体22は、
図2Aに示すように、上面22Uと、上面22Uの反対側の下面22Dと、を備える。電極23は、半導体積層体22の下面22Dに配置される。
【0033】
光源20は、上面視において、二次元に配列される。好ましくは、複数の貫通孔は、直交する二方向、つまり、x方向(横方向)およびy方向(縦方向)に沿って二次元に配列される。例えば、
図1Aに示すように、縦方向と横方向の光源20の配列ピッチは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、配列の二方向は、直交していなくてもよい。
【0034】
光源20は、
図2Aに示すよう光源20Aのように、発光素子21単体とすることができる。あるいは、光源20は、
図2B~
図2Gに示すように、発光素子21と、発光素子21を封止する封止部材24と、を備える発光装置20B~20Gとすることができる。また、光源20は、
図2Gに示すように、発光素子21と封止部材24と、これらを配置可能なパッケージ25と、パッケージ25上に配置されるレンズ26と、を備える発光装置20Gとすることができる。
【0035】
発光素子21は、発光ダイオードなど、公知の半導体発光素子を利用することができる。用いる発光素子21の半導体積層体22の組成、発光ピーク波長、大きさ、個数などは、目的に応じて適宜選択することができる。発光素子21は、紫外光~可視光の任意の波長の光を出射する発光素子を選択することができる。例えば、紫外、青色、緑色の光を出射する発光素子としては、半導体積層体22として、窒化物系半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いた発光素子を用いることができる。また、赤色の光を出射する発光素子としては、GaAs,GaP、InP等を挙げることができる。半導体積層体22の材料およびその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。半導体積層体22の形状は、上面視において正方形、長方形等の四角形や、三角形、六角形等の多角形とすることができる。半導体積層体22の上面視における大きさは、例えば、一辺の長さが、500μm~3000μmとすることができる。また、半導体積層体22の厚さは、例えば、25μm~40μmとすることができる。発光素子21の電極23としては、例えば、銅、金、ニッケル等を用いることができる。電極23の厚さは、例えば、10μm~50μmとすることができる。
【0036】
封止部材24は、少なくとも発光素子21の電極23が露出されるように発光素子21を封止する。封止部材24は、樹脂またはガラスを含むことができる。樹脂としては、例えば、エポキシ、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。
【0037】
封止部材24は、
図2Bに示すように、透光性の封止部材(第1封止部材241)のみ、とすることができる。第1封止部材241は、半導体積層体22の少なくとも1面を被覆すればよい。
図2Bに示す例では、第1封止部材241は半導体積層体22の上面22Uおよび側面を被覆し、下面22Dが露出している。第1封止部材241は半導体積層体22の全面を被覆してもよい。
【0038】
封止部材24は、透光性の封止部材(第1封止部材)と光反射性の封止部材(第2封止部材)とを含んでもよい。例えば、
図2Cに示す光源20Cは、半導体積層体22の上面および側面は第1封止部材241で被覆され、半導体積層体22の下面は第2封止部材242で被覆されている。また、
図2Dに示す光源20Dは、光源20Cに加え、第1封止部材241の上にさらに第2封止部材242を備える。
図2Eに示す光源20Eは、半導体積層体22の側面および下面が第2封止部材242で被覆され、上面が第1封止部材241で被覆されている。第1封止部材241は光源20Eの側面において第2封止部材242から露出されている。
図2Fに示す光源20Fは、第1封止部材241の側面が第2封止部材242で被覆されている。
【0039】
第1封止部材241は、少なくとも発光素子21からの光を透過させる透光性であり、発光素子21から出射される光の60%以上を透過し、好ましくは90%以上を透過する。樹脂材料としては、エポキシ、シリコーン等の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。第1封止部材241は、これらの透光性の樹脂材料のみとすることができる。あるいは、透光性の樹脂材料を母材とし、波長変換物質として蛍光体を含むことができる。
【0040】
蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu3(Al,Ga)5O12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb3(Al,Ga)5O12:Ce)、CCA系蛍光体(例えば、Ca10(PO4)6Cl2:Eu)、SAE系蛍光体(例えば、Sr4Al14O25:Eu)、クロロシリケート系蛍光体(例えば、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu)、シリケート系蛍光体(例えば、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えば、(Si,Al)3(O,N)4:Eu)若しくはαサイアロン系蛍光体(例えば、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)等の酸窒化物系蛍光体、LSN系蛍光体(例えば、(La,Y)3Si6N11:Ce)、BSESN系蛍光体(例えば、(Ba,Sr)2Si5N8:Eu)、SLA系蛍光体(例えば、SrLiAl3N4:Eu)、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN3:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、K2SiF6:Mn)、KSAF系蛍光体(例えば、K2(Si1-xAlx)F6-x:Mn ここで、xは、0<x<1を満たす。)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn)等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する量子ドット(例えば、(Cs,FA,MA)(Pb,Sn)(F,Cl,Br,I)3 ここで、FAとMAは、それぞれホルムアミジニウムとメチルアンモニウムを表す。)、II-VI族量子ドット(例えば、CdSe)、III-V族量子ドット(例えば、InP)、またはカルコパイライト構造を有する量子ドット(例えば、(Ag,Cu)(In,Ga)(S,Se)2)等を用いることができる。
【0041】
これらの蛍光体は、1種類または複数種類を用いることができる。第1封止部材241は、光拡散物質を含んでいてもよい。光拡散物質としては、例えば酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の微粒子が挙げられる。
【0042】
第2封止部材242は、光反射性である。例えば、第2封止部材242は、発光素子21から出射される光に対して60%以上の反射率を有し、好ましくは90%以上の反射率を有する。第2封止部材242の材料は、例えば、金属、白色の樹脂部材、白色の無機部材、DBR膜等を用いることができる。第2封止部材242の材料は、特に、白色の樹脂部材が好ましい。白色の樹脂部材としては、例えば、母材として、エポキシ、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート等を用い、これらの母材に、光反射性物質として酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、気体等を含む樹脂部材が挙げ有られる。
【0043】
封止部材24が第1封止部材241と第2封止部材242とを含む場合、さらに、第1封止部材241および/または第2封止部材242と、発光素子21との間に、第3封止部材を備えることができる。第3封止部材は、例えば、発光素子21と第1封止部材241および/または第2封止部材242とを接合させる接合部材として機能することができる。このような第3封止部材は、例えば、エポキシ、シリコーン等の透光性の樹脂部材が好ましい。
【0044】
図2Gに示す光源20Gは、パッケージ25とレンズ26とを備える。パッケージ25は基台251と導電部材252とを含む。基台251としては、シリコーン、エポキシ、ナイロン等の樹脂材料、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等のセラミック材料、ガラス等が挙げられる。導電部材252としては、銅、鉄等の金属板、さらにはこれらの表面にめっきを備えたもの等が挙げられる。
【0045】
(導電性接合部材)
導電性接合部材40は、例えば
図1Dに示すように、光源20と第1配線121とを電気的に接合させる部材である。導電性接合部材としては、AuSn等の共晶材料、銀ペースト、銅ペースト等が挙げられる。導電性接合部材40は、光源20の正負一対の電極23のそれぞれと第1配線121の上面の間に配置される。また、導電性接合部材40は、第1配線121の側面および/または第1配線の下面に配置されていてもよい。
【0046】
発光モジュール100(100A)は、さらに、光反射性部材30、絶縁部材50、第1部材60等の部材を備えることができる。
【0047】
(光反射性部材)
光反射性部材30は、基材11の第2面112上に配置される。基板10が基材11の第2面112側に第2配線122を備える場合は、光反射性部材30は第2配線122を覆うことが好ましい。また、光反射性部材30は、基材11の孔部113内に配置されていてもよい。光反射性部材30は、光源20から出射される光に対して70%~90%の反射率を有し、好ましくは80%~85%反射率を有する。光反射性部材30の材料は、例えば、白色の樹脂材料を用いることができる。白色の樹脂材料としては、母材中に光反射性物質を含むものが挙げられる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、気体等を含む樹脂材料が挙げられる。母材としては、エポキシ、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート等の透光性の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。
【0048】
(絶縁部材)
絶縁部材50は、主として基材11の第1面111に配置される第1配線121を被覆する絶縁性の部材である。また、絶縁部材50は、第1配線121が配置されていない基材11の第1面111上も被覆することができる。絶縁部材50としては、エポキシ、シリコーン、ポリイミド、ポリエステル等の絶縁シートが挙げられる。
【0049】
(第1部材)
第1部材60は、
図1Dに示すように、基材11の孔部113内において、離隔して配置される2つの第1配線121の間に配置される絶縁性の部材である。第1部材60は、絶縁部材50と同様の材料、または、光反射性部材30と同様の材料を用いることができる。あるいは、第1部材60は、絶縁部材50の一部、または、光反射性部材30の一部であってもよい。第1配線121の間に配置される第1部材60の厚さは、例えば、第1配線121と厚さの100%~110%の厚さとすることができる。
【0050】
<実施形態2>
図3Aに、本実施形態にかかる発光モジュール100Bの一例を示す。発光モジュール100Bは、基板10と、光源20と、光反射性部材30と、を備える。
【0051】
本実施形態では、光反射性部材30が、基材11の孔部113内に配置される第1配線121を被覆する。
図3Aに示す例では、半導体積層体22の下面22Dは、基材11の第2面112よりも下側に位置する。ただし、これに限らず、例えば
図3Bに示すように、半導体積層体22の下面は、基材11の第2面112と同一面上に位置してもよい。あるいは、光半導体積層体22の下面22Dは、基材11の第2面112よりも上側に位置してもよい。
【0052】
本実施形態においても、基板10の母材である基材11に孔部113を有し、その孔部113内に光源20が配置されることで、孔部を有しない基板上に光源が配置される場合に比して、発光モジュール100を薄型化することができる。
【0053】
さらに、孔部113内に光反射性部材30が配置されている第1配線121を被覆することで、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、薄型化された発光モジュール100とすることができる。
【0054】
以下、主に実施形態1と異なる点について詳説する。
【0055】
(光反射性部材)
光反射性部材30は、基材11の孔部113内に配置される第1配線121の少なくとも一部を被覆する。例えば、
図3Aに示す光反射性部材30は、孔部113内に配置されている一対の第1配線121の両方の上面の全面を被覆している。また、光反射性部材30は、孔部113を画定する基材11の側面の少なくとも一部を被覆するように配置することができる。例えば、
図3Aに示す例では、光反射性部材30は、孔部113を画定する基材11の側面の一部を被覆している。換言すると、孔部113を画定する基材11の側面の一部は、光反射性部材30から露出している。また、光反射性部材30は、例えば、
図3B、
図3Cに示すように、孔部113を画定する基材11の側面の全部を被覆することができる。
図3Bに示す例では、光源20の半導体積層体22の下面22Dが、基材11の第2面112と略同じ高さであり、光反射性部材30は孔部113内における空間を充填するように配置されている。また、
図3Bに示す例では、電極23の長さが
図3Bに示す電極23と比べて長くなっている。このように電極23の長さを長くすることで、半導体積層体22の下面22Dと第1配線121との間の距離を長くすることができるため、光反射性部材30を半導体積層体22の下方に配置し易くすることができる。このような場合は、
図3Bに示すように第1配線121間に光反射性部材30を配置し易い。
【0056】
光反射性部材30は、光源20の下面と接して配置することができ、あるいは、離隔して配置することができる。また、光反射性部材30は、光源20の側面と接して配置することができ、あるいは、光源20の側面から離隔して配置することができる。
【0057】
光反射性部材30は、基材11の第2面112および/または第2面112上の第2配線122を被覆するように配置することができる。光反射性部材30は、
図3Cに示すように、基材11の第2面112および第2配線122を被覆し、かつ、孔部113内を連続して被覆するように配置することが好ましい。基材11の第2面112上または第2配線122上に配置される光反射性部材30の上面の高さは、光源20の上面の高さよりも低いことが好ましい。これにより、光源20から出射される光を、第2面112上に照射し易くすることができる。
【0058】
光源20を支持する基板10において、母材である基材11に孔部113を有し、その孔部113内に光源20が配置されることで、孔部を有しない基板上に光源が配置される場合に比して、発光モジュール100を薄型化することができる。さらに、光反射性部材30が、孔部113内に配置されることで、光源20からの光を効率よく反射させることができる。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。
【0059】
[面状光源]
面状光源は、発光モジュールと、光学部材と、を備える。光学部材としては、導光部材、レンズ部材、リフレクタ等の少なくとも1つを用いることができる。
【0060】
<実施形態3>
図4に面状光源200の一例を示す。ここでは、発光モジュール100として
図3Cに示す発光モジュール100Dを例示している。面状光源200は、発光モジュール100の第2面112側に、光学部材として導光部材210を備える。導光部材210は、第1主面211および第1主面211の反対側の第2主面212を備える板状またはシート状であり、発光モジュール100の光源20が配置される光源配置部213を備える。
図4に示す例では、光源配置部213は、導光部材210の第1主面211から第2主面212まで貫通する貫通孔である。また、光源配置部213としては、導光部材210の第1主面211のみに開口する凹部であってもよい。
【0061】
面状光源200は、光源配置部213内に配置される透光性部材220を備えることができる。さらに、面状光源200は、光源配置部213の上に、光調整部材230を備えることができる。
【0062】
光源20が、基板10の基材11の孔部113に配置されることで、基材に孔部を備えない基板に配置される場合に比して、発光モジュール100の高さを低くすることができる。そのため、このような発光モジュール100を用いることで面状光源を薄型化することができる。また、光源20の半導体積層体22の下面が基材11の第2面112よりも下側に位置することで、導光部材の厚さを小さくすることができ、さらに面状光源を薄型化することができる。また、孔部113内の第1配線121を被覆する光反射性部材30を備えることで、薄型でかつ光取り出し効率の高い面状光源とすることができる。
【0063】
(光学部材/導光部材)
導光部材は、光源からの光を面状に広げる透光性の部材である。導光部材が上面視形状が四角形の場合、上面視における大きさは、例えば、一辺が1cm~200cm程度とすることができる。また、導光部材の厚さは0.1mm~5mm程度とすることができ、0.5mm~3mmが好ましい。尚、ここでの「厚さ」とは、例えば、第1主面や第2主面に凹部、凸部、または溝等がある場合は、それらがないものと仮定した場合の厚さを指すものとする。導光部材の上面視形状は例えば、正方形、長方形等の四角形とすることができる。あるいは、三角形、六角形、八角形等の多角形や、円形、楕円形等とすることができる。さらに、これらを組みあわせた形状や、一部が丸みを帯びた形状や、一部が欠けた形状等とすることができる。
【0064】
導光部材の材料としては、アクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリエステル等の熱可塑性樹脂、またはエポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。特に、熱可塑性の樹脂材料は、射出成形によって効率よく製造することができるため、好ましい。なかでも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート等の安価な材料を用いることで、発光モジュールのコストを低減することができる。さらに、ポリカーボネートよりも耐熱性を向上させることができる。
【0065】
導光部材は単層、または、複数の透光性の層が積層された構造とすることができる。導光部材が複数の透光性の層を備える場合は、接着剤を用いて各層を貼り合わせることができる。また、複数の透光性の層が積層されている場合、一部または全部の層が、貫通孔や凹部を備えることで、導光部材の内部に空気層を備えるような構造とすることもできる。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した発光モジュールとすることができる。
【0066】
光源配置部213の開口部は、上面視において、円形または楕円形とすることができる。あるいは、正方形、ひし形、長方形等の四角形とすることができる。さらに、三角形、六角形、八角形等の多角形とすることができる。
【0067】
<実施形態4>
図5に面状光源300の一例を示す。ここでは、
図2Cに示す光源20Cを備えた発光モジュール100を例示している。面状光源300は、発光モジュール100の基材11の第2面112側に、光学部材として透光性のレンズ部材310を備える。
【0068】
面状光源300は、さらに、レンズ部材310の上面に、光調整部材を備えることができる。光調整部材としては、
図4に示す光調整部材230と同様のものを用いることができる。
【0069】
光源20が、基板10の基材11の孔部113に配置されることで、基材に孔部を備えない基板に配置される場合に比して、発光モジュール100の高さを低くすることができる。そのため、このような発光モジュール100を用いることで面状光源を薄型化することができる。また、光源20の半導体積層体22の下面が基材11の第2面112よりも下側に位置することで、レンズ部材の高さを低くすることができ、さらに面状光源を薄型化することができる。また、孔部113内の第1配線121を被覆する光反射性部材30を備えることで、薄型でかつ光取り出し効率の高い面状光源とすることができる。
【0070】
(レンズ部材)
レンズ部材は、光源から出射される光の配光を制御する部材である。レンズ部材は、光源を被覆する透光性の部材であり、複数の光源のそれぞれを個別に被覆する。
図5に示す例では、光源20の上方において凹んだ上面を備えるレンズ部材310を示している。光源20から直上方向に出射された光を凹部によって側方に反射させることができる。凹部内には、空気が配置されていてもよいし、光反射性の部材が配置されていてもよい。光反射の部材としては、白色樹脂、金属等が挙げられる。
【0071】
レンズ部材310は上面が凸状でもよい。レンズ部材310は、予め成形されたものを準備し、光源20を覆うように配置することができる。あるいは、レンズ部材310は、光源20を覆うように未硬化の樹脂材料を配置した後に硬化することで配置することができる。レンズ部材の上面視における形状は、円形、楕円形とすることができる。レンズ部材の大きさは、例えば、直径が0.6cm~4cm程度とすることがでる。レンズ部材310の高さは、例えば0.2mm~2mm程度とすることができる。なお、ここでの「高さ」とは、基材11の第2面112から、レンズ部材310の最も高い位置までの高さを指す。
【0072】
レンズ部材の材料としては、エポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。リフレクタは、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素のうち少なくとも1つの反射材を含有する樹脂を用いて成形したものを用いることができる。
また、リフレクタは、反射材を含有しない樹脂を用いて成形した後、表面に反射材を設けてもよい。あるいは、微細な気体を複数含んだ樹脂を用いてもよい。リフレクタに用いる樹脂としては、アクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート若しくはポリエステル等の熱可塑性樹脂、または、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。リフレクタは、光源からの出射光に対する反射率が70%以上となるように設定されることが好ましい。
【0073】
<実施形態5>
図6に面状光源400の一例を示す。ここでは、光源20として
図2Gに示す光源20Gを用いた発光モジュールを例示している。面状光源400は、発光モジュール100の基材11の第2面112側に、光学部材として光反射性のリフレクタ410を備える。
【0074】
光源20が、基板10の基材11の孔部113に配置されることで、基材に孔部を備えない基板に配置される場合に比して、発光モジュール100の高さを低くすることができる。そのため、このような発光モジュール100を用いることで面状光源を薄型化することができる。また、光源20の半導体積層体22の下面が基材11の第2面112よりも下側に位置することで、リフレクタの高さを低くすることができ、さらに面状光源を薄型化することができる。また、孔部113内の第1配線121を被覆する光反射性部材30を備えることで、薄型でかつ光取り出し効率の高い面状光源とすることができる。
【0075】
(リフレクタ)
リフレクタは、光源から出射される光を所望の方向に反射させる部材である。
図6に示すリフレクタ410は、光源20Gの側方において傾斜面を備える壁部と、基材11の第2面112上に配置される平坦部と、が一体化されている。壁部は上面視において光源20Gを取り囲むように配置されることが好ましい。また、壁部の頂部は光源20Gの上面よりも上側に位置することが好ましい。これにより、光源20からの光を効率よく上方向に反射することができる。また、壁部がなく、平坦部のみのリフレクタとしてもよい。リフレクタが基材11および第2配線を被覆することで、光の取出し効率を向上させることができる。さらに、面状光源の上方に配置されるプリズムシート等の光学シートに反射された戻り光をリフレクタで反射して、光の取出し効率を向上させることができる。
【0076】
面状光源は、
図5に示すようなレンズ部材310と、
図6に示すようなリフレクタ410の両方を備えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本開示にかかる発光モジュールは、例えば、液晶ディスプレイ装置のバックライトとして利用することができる。
【符号の説明】
【0078】
100、100A…発光モジュール
10…基板
11…基材(111…第1面、112…第2面、113…孔部)
12…配線(121…第1配線、122…第2配線)
13…導電ビア
20…光源
21…発光素子
22…半導体積層体(22U…上面、22D…下面)
23…電極
24…封止部材(241…第1封止部材、242…第2封止部材)
25…パッケージ(251…基台、252…導電部材)
26…レンズ
30…光反射性部材
40…導電性接合部材
50…絶縁部材
60…第1部材
200…面状光源
210…光学部材(導光部材)(211…第1主面、212…第2主面、213…光源配置部)
220…透光性部材
230…光調整部材
300…面状光源
310…光学部材(レンズ部材)
400…面状光源
410…光学部材(リフレクタ)