特開 2024-45588 発光装置及びその製造方法

(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】P2024045588

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/54 20100101AFI20240326BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20240326BHJP

   H01L 33/58 20100101ALI20240326BHJP

   H01L 23/29 20060101ALI20240326BHJP

   H01L 21/56 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01L33/54

H01L33/62

H01L33/58

H01L23/30 F

H01L21/56 J

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024022247

(22)【出願日】2024-02-16

(62)【分割の表示】P 2020039851の分割

【原出願日】2020-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】堺 圭亮

(57)【要約】

【課題】本発明は、発光領域に形成する封止材の形状を簡素な構造により制御することが可能な発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る一実施形態の発光装置は、発光素子と、発光素子を囲むように形成された溝部を有する実装基板と、溝部によって囲まれる発光領域と溝部との境界に接するように発光領域上に配置されて発光素子を封止する封止材とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、
前記発光素子を囲むように形成された溝部を有する実装基板と、
前記溝部によって囲まれる発光領域と前記溝部との境界に接するように前記発光領域上に配置されて前記発光素子を封止する封止材と、
を有することを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記実装基板は、第１の発光素子を囲むように形成された第１の溝部と、第２の発光素子を囲むように形成された第２の溝部とを有し、
前記封止材は、前記第１の溝部によって囲まれる第１の発光領域と前記第１の溝部との境界に接するように前記第１の発光領域上に配置されて前記第１の発光素子を封止する第１の封止材と、前記第２の溝部によって囲まれる第２の発光領域と前記第２の溝部との境界に接するように前記第２の発光領域上に配置されて前記第２の発光素子を封止する第２の封止材とを含み、
前記第１の発光領域は第１の色の光を出射し、前記第２の発光領域は前記第１の色と異なる第２の色の光を出射する、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記実装基板は、前記第１の溝部及び前記第２の溝部の両方を囲むように形成された第３の溝部を更に有し、
前記封止材は、前記第３の溝部によって囲まれる第３の発光領域と前記第３の溝部との境界に接するように前記第３の発光領域上に配置されて前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域の両方を更に封止する第３の封止材を更に含み、
前記第３の封止材は、前記第１の色の光と前記第２の色の光を拡散する拡散体を含有する、
請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記実装基板の前記発光素子が実装された側に配置された回路基板と、
前記発光素子を、前記回路基板に形成された給電端子と電気的に接続するワイヤと、
前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域の両方を囲むように形成された枠体と、
前記枠体に囲まれた領域上に配置されて前記ワイヤ、前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域を封止する第３の封止材と、を更に有し、
前記第３の封止材は、前記第１の色の光と前記第２の色の光を拡散する拡散体を含有する、
請求項２に記載の発光装置。

【請求項5】

前記溝部は、第１方向に沿って形成された複数の溝と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って形成された複数の溝とを含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記発光素子は、前記実装基板にリング状に複数並べて配置され、
前記溝部は、リング状に配置された複数の前記発光素子を外周側から囲むように形成された第１の溝と、内周側から囲むように形成された第２の溝とを含み、
前記封止材は、前記第１の溝及び前記第２の溝によって囲まれる前記発光領域と前記第１の溝との境界、及び前記発光領域と前記第２の溝との境界に接するように前記発光領域上にリング状に配置されて複数の前記発光素子を封止する、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項7】

リング状の前記封止材を覆うように配置されるリング状の凹部を有し、前記封止材から出射する光を集光又は発散させるレンズを更に備える、
請求項６に記載の発光装置。

【請求項8】

実装基板の表面に溝部を形成し、
前記溝部によって囲まれる発光領域に発光素子を実装し、
前記発光領域と前記溝部との境界に接するように表面張力を利用して封止材を前記発光領域上に配置して前記発光素子を封止する、
ことを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。

【請求項9】

前記溝部を形成することは、実装基板の表面に第１の溝部及び第２の溝部を形成することを含み、
前記発光素子を実装することは、前記第１の溝部によって囲まれる第１の発光領域に第１の発光素子を実装することと、前記第２の溝部によって囲まれる第２の発光領域に第２の発光素子を実装することを含み、
前記発光素子を封止することは、前記第１の発光領域と前記第１の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第１の封止材を前記第１の発光領域上に配置して前記第１の発光素子を封止することと、前記第２の発光領域と前記第２の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第２の封止材を前記第２の発光領域上に配置して前記第２の発光素子を封止することを含み、
前記第１の発光領域は第１の色の光を出射し、前記第２の発光領域は前記第１の色と異なる第２の色の光を出射する、
請求項８に記載の発光装置の製造方法。

【請求項10】

前記溝部を形成することは、前記第１の溝部及び前記第２の溝部の両方を囲むように第３の溝部を形成することを更に含み、
前記発光素子を封止することは、前記第３の溝部によって囲まれる第３の発光領域と前記第３の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第３の封止材を前記第３の発光領域上に配置して前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域の両方を更に封止することを含み、
前記第３の封止材は、前記第１の色の光と前記第２の色の光を拡散する拡散体を含有する、
請求項９に記載の発光装置の製造方法。

【請求項11】

前記溝部を形成することは、第１方向に沿って複数の溝を形成することと、前記第１方向と直交する第２方向に沿って複数の溝を形成することを含む、
請求項９又は１０に記載の発光装置の製造方法。

【請求項12】

前記溝部を形成することは、前記発光領域と前記溝部との境界において、境界と接する方向にハーフダイシングが行われることを含む、
請求項８から１１のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイ等の表示装置、又はシーリングライト等の照明装置用の光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を基板上に実装した発光装置が用いられる。例えば、特許文献１、２に記載の表示装置は、反射凹部を有するホーロー基板を効率よく低コストで作製できる反射凹部付きのホーロー基板からなる発光素子実装用基板に発光素子を実装してなる光源を備えている。

【0003】

特許文献１、２に記載の発光素子のパッケージ構造は、図３に示されるように、すり鉢状の反射凹部を有し、一部が該反射凹部内に延設された電極が設けられているパッケージを用い、このパッケージの反射凹部内の一方の電極上にＬＥＤなどの発光素子実装し、また発光素子と他方の電極とを金線によって電気的に接続し、さらに反射凹部内に封止樹脂を上部が盛り上がるように充填、硬化させてレンズ形状を形成した構成になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－３０３３５９号公報

【特許文献2】特開２００８－１９３１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発光装置の発光素子は、特許文献１、２に記載のように、通常、封止樹脂により封止されて保護される。封止樹脂を所定の発光領域に形成するためには、充填される封止樹脂が発光領域から流出しないように、発光領域を周囲よりも低いすり鉢状にするか、発光領域を囲むようにダム材が形成される。しかし、発光領域をすり鉢状にするだけでは、封止樹脂を所望の形状に固定することが難しい。また、発光領域を囲むようにダム材を形成すると、発光装置の構造が複雑化して高コスト化してしまう。

【0006】

そこで、本発明は、発光領域に形成する封止材の形状を簡素な構造により制御することが可能な発光装置及びその製造方法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】

【0007】

本発明に係る一実施形態の発光装置は、発光素子と、発光素子を囲むように形成された溝部を有する実装基板と、溝部によって囲まれる発光領域と溝部との境界に接するように発光領域上に配置されて発光素子を封止する封止材とを有することを特徴とする。

【0008】

上記の発光装置において、実装基板は、第１の発光素子を囲むように形成された第１の溝部と、第２の発光素子を囲むように形成された第２の溝部とを有し、封止材は、第１の溝部によって囲まれる第１の発光領域と第１の溝部との境界に接するように第１の発光領域上に配置されて第１の発光素子を封止する第１の封止材と、第２の溝部によって囲まれる第２の発光領域と第２の溝部との境界に接するように第２の発光領域上に配置されて第２の発光素子を封止する第２の封止材とを含み、第１の発光領域は第１の色の光を出射し、第２の発光領域は第１の色と異なる第２の色の光を出射することが好ましい。

【0009】

上記の発光装置において、実装基板は、第１の溝部及び第２の溝部の両方を囲むように形成された第３の溝部を更に有し、封止材は、第３の溝部によって囲まれる第３の発光領域と第３の溝部との境界に接するように第３の発光領域上に配置されて第１の発光領域及び第２の発光領域の両方を更に封止する第３の封止材を更に含み、第３の封止材は、第１の色の光と第２の色の光を拡散する拡散体を含有することが好ましい。

【0010】

上記の発光装置は、実装基板の発光素子が実装された側に配置された回路基板と、発光素子を、回路基板に形成された給電端子と電気的に接続するワイヤと、第１の発光領域及び第２の発光領域の両方を囲むように形成された枠体と、枠体に囲まれた領域上に配置されてワイヤ、第１の発光領域及び第２の発光領域を封止する第３の封止材と、を更に有し、第３の封止材は、第１の色の光と第２の色の光を拡散する拡散体を含有することが好ましい。

【0011】

上記の発光装置において、溝部は、第１方向に沿って形成された複数の溝と、第１方向と直交する第２方向に沿って形成された複数の溝とを含むことが好ましい。

【0012】

上記の発光装置において、発光素子は、実装基板にリング状に複数並べて配置され、溝部は、リング状に配置された複数の発光素子を外周側から囲むように形成された第１の溝と、内周側から囲むように形成された第２の溝とを含み、封止材は、第１の溝及び第２の溝によって囲まれる発光領域と第１の溝との境界、及び発光領域と第２の溝との境界に接するように発光領域上にリング状に配置されて複数の発光素子を封止することが好ましい。

【0013】

上記の発光装置において、リング状の封止材を覆うように配置されるリング状の凹部を有し、封止材から出射する光を集光又は発散させるレンズを更に備えることが好ましい。

【0014】

本発明に係る一実施形態の発光装置の製造方法は、実装基板の表面に溝部を形成し、溝部によって囲まれる発光領域に発光素子を実装し、発光領域と溝部との境界に接するように表面張力を利用して封止材を発光領域上に配置して発光素子を封止する、ことを含むことを特徴とする。

【0015】

上記の発光装置の製造方法において、溝部を形成することは、実装基板の表面に第１の溝部及び第２の溝部を形成することを含み、発光素子を実装することは、第１の溝部によって囲まれる第１の発光領域に第１の発光素子を実装することと、第２の溝部によって囲まれる第２の発光領域に第２の発光素子を実装することを含み、発光素子を封止することは、第１の発光領域と第１の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第１の封止材を第１の発光領域上に配置して第１の発光素子を封止することと、第２の発光領域と第２の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第２の封止材を第２の発光領域上に配置して第２の発光素子を封止することを含み、第１の発光領域は第１の色の光を出射し、第２の発光領域は第１の色と異なる第２の色の光を出射することが好ましい。

【0016】

上記の発光装置の製造方法において、溝部を形成することは、第１の溝部及び第２の溝部の両方を囲むように第３の溝部を形成することを更に含み、発光素子を封止することは、第３の溝部によって囲まれる第３の発光領域と第３の溝部との境界に接するように表面張力を利用して第３の封止材を第３の発光領域上に配置して第１の発光領域及び第２の発光領域の両方を更に封止することを含み、第３の封止材は、第１の色の光と第２の色の光を拡散する拡散体を含有することが好ましい。

【0017】

上記の発光装置の製造方法において、溝部を形成することは、第１方向に沿って複数の溝を形成することと、第１方向と直交する第２方向に沿って複数の溝を形成することを含むことが好ましい。

【0018】

上記の発光装置の製造方法において、溝部を形成することは、発光領域と溝部との境界において、境界と接する方向にハーフダイシングが行われることを含むことが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、発光領域に形成する封止材の形状を簡素な構造により制御することが可能な発光装置及びその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る第１実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図2A】図１に示した発光装置の製造方法の一例を概略的に示した図である。

【図2B】図１に示した発光装置の製造方法の一例を概略的に示した図である。

【図3】表面張力によって発光領域上に自己形成された封止材を模式的に示した図である。

【図4】本発明に係る第２実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図5】本発明に係る第３実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図6】本発明に係る第４実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図7】本発明に係る第５実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図8A】図７に示した発光装置の製造方法の一例を概略的に示した図である。

【図8B】図７に示した発光装置の製造方法の一例を概略的に示した図である。

【図9】本発明に係る第６実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図10】本発明に係る第６実施形態の発光装置の構成の変形例を模式的に示した図である。

【図11】本発明に係る第７実施形態の発光装置の構成を模式的に示した図である。

【図12】本発明に係る第７実施形態の発光装置の構成の変形例を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明に係る発光装置は、発光素子が実装された発光領域に封止樹脂を形成する工程において、溝部によって囲まれる発光領域と溝部との段差が境界となるように、発光領域に封止材が配置されることを特徴とする。

【0022】

これにより、本発明に係る発光装置では、所望の形状の溝部を予め実装基板に形成しておくだけで、溝部に囲まれる発光領域上に配置された封止材が、表面張力によって所望の形状に自己形成される。このため、本発明に係る発光装置では、発光領域を周囲よりも低いすり鉢状にしたり、発光領域を囲むようにダム材を形成したりする必要がなく、発光装置の構造が簡素化される。

【0023】

以下、本発明に係る好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

【0024】

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。

【0025】

発光装置１は、不図示の外部電源からケーブル等を介して電力を供給されて光を照射する。発光装置１は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置、又はシーリングライト等の照明装置用の光源として用いられる。なお、図１に示す発光装置１は、矩形の平面形状を有しているが、発光装置１の形状は用途に合わせて適宜決定されてよく、例えば、多角形又は円形等の形状を有してもよい。発光装置１は、実装基板２、及び発光素子４を有する。

【0026】

実装基板２は、セラミックス又は樹脂等を主材料とする絶縁性及び熱伝導性の高い材料で形成され、例えば、ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ－３）とされる。実装基板２は、ＬＥＤ等の発光素子４が実装される平坦な発光領域２０ａ～２０ｄを有する。この発光領域２０ａ～２０ｄ上に発光素子４が直接配置されることで、発光素子４に生じる熱が熱伝導性の高い実装基板２を伝導して効率よく放熱される。発光領域２０ａ～２０ｄの平面形状は、それぞれの発光領域２０ａ～２０ｄを囲むように形成された溝部２１ａ～２１ｄの形状によって規定される。例えば図１では、発光領域２０ａ～２０ｄは、それぞれ、リング状の溝部２１ａ～２１ｄに囲まれた円形状を有している。なお、溝部２１ａ～２１ｄは、発光素子４を囲むように閉じた経路で形成されていればよく、図１に示すリング状以外に、後述の図７に示すように、複数の直線状の溝から構成されてもよい。図１では、互いに隣り合う溝部２１ａ～２１ｄが溝を一部共有しているが、溝部２１ａ～２１ｄは、溝を共有せずにそれぞれが独立していてもよい。実装基板２は、図１に示すように４つの発光領域２０ａ～２０ｄを有する以外に、１～３又は５以上の発光領域を有してもよい。

【0027】

実装基板２には、実装基板２を貫通する給電端子２３ａ～２３ｄが形成されている。給電端子２３ａ～２３ｄは、実装基板２の裏面側からケーブル等を介して供給される正負の電位を発光素子４へ供給する。給電端子２３ａ～２３ｄは、例えば、実装基板２上に設けられた貫通孔に金又は銅等の金属を埋め込んだ後、その金属を埋め込んだ領域の表面側と裏面側に金属コンタクト又は金属配線を配置して形成される。これにより、実装基板２の裏面側から発光素子４へ電力が供給されるため、実装基板２上に回路基板等を設ける必要がなく、発光装置１の構造が簡素化される。

【0028】

発光素子４は、例えば、ＬＥＤのダイがダイボンド等によって実装基板２の発光領域２０に実装された後、ＬＥＤのカソード端子及びアノード端子がワイヤ５等によって給電端子２３ａ～２３ｄと電気的に接続される。発光素子４は、外部電源から給電端子２３ａ～２３ｄ、及びワイヤ５を介して正負の電位が供給されて発光する。給電端子２３ａ、２３ｃと給電端子２３ｂ、２３ｄの間には、発光素子４に過電圧が印加されることを防止するためのツェナーダイオード等が並列に接続されてもよい。なお、図１に示す複数の発光素子４は、その辺同士が対向するように配置されているが、発光素子４を４５度回転させて、その頂点同士が対向するように配置されてもよい。発光素子４は、その上面が実装基板２の表面と平行となるように配置されることが好ましい。発光素子４は、例えば、紫、青、緑、赤などの可視光を発するが、赤外線のような不可視光を含んでもよいし、これらの組み合わせの光を含んでもよい。

【0029】

封止材６ａ、６ｂは、溝部２１ａ～２１ｄによって囲まれる発光領域２０ａ～２０ｄを封止して、発光素子４及びワイヤ５を保護する。封止材６ａ、６ｂは、発光素子４が発する光に対して透光性を有するエポキシ又はシリコン等の樹脂で形成される。例えば図１では、封止材６ａ（第１の封止材）が、発光領域２０ａ、２０ｃ（第１の発光領域）と溝部２１ａ、２１ｃ（第１の溝部）との境界に接するように発光領域２０ａ、２０ｃ上にそれぞれ配置されている。また、封止材６ｂ（第２の封止材）が、発光領域２０ｂ、２０ｄ（第２の発光領域）と溝部２１ｂ、２１ｄ（第２の溝部）との境界に接するように発光領域２０ｂ、２０ｄ上にそれぞれ配置されている。なお、図１の平面図では、封止材６ａ、６ｂにより封止された発光素子４及びワイヤ５を、便宜上、破線でなく実線で示している。

【0030】

封止材６ａ、６ｂは、発光素子４が発する光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を含有してもよい。この蛍光体は、例えば、発光素子４が発する青色光を吸収して黄色光を発するＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）等の粒子状の蛍光体材料とすることができる。これにより、発光素子４の発する青色光と、蛍光体によって波長変換された黄色光とが混合して白色光が得られる。封止材６ａ、６ｂは、青色光を、黄色光以外の例えば赤色光又は緑色光に波長変換する蛍光体を含有してもよい。封止材６ａによって覆われた発光領域２０ａ、２０ｃから出射する第１の色の光の強さは、給電端子２３ａ、２３ｃを介して発光素子４に流す電流値を制御することで調整される。また同様に、封止材６ｂによって覆われた発光領域２０ｂ、２０ｄから出射する第２の色の光の強さは、給電端子２３ｂ、２３ｄを介して発光素子４に流す電流値を制御することで調整される。

【0031】

図２Ａ～図２Ｂは、図１に示した発光装置１の製造方法の一例を概略的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。

【0032】

まず、図２Ａに示すように、実装基板２の表面に、それぞれ閉じた経路で溝部２１ａ～２１ｄが形成される。リング状の溝部２１ａ～２１ｄは、例えばレーザー加工でハーフダイシングすることによって形成されるが、その他、ブラスト加工でハーフダイシングすることによって形成されても、回転研磨工具でハーフダイシングすることによって形成されてもよい。この際、レーザー又は回転研磨工具を、固定した実装基板２に対して相対的に移動させて溝部２１ａ～２１ｄを形成してもよいし、逆に、実装基板２を、固定したレーザー又は回転研磨工具に対して相対的に移動させて溝部２１ａ～２１ｄを形成してもよい。溝部２１ａ～２１ｄの大きさは、例えば、幅が０．２ｍｍとされ、深さが０．１ｍｍとされる。溝部２１ａ～２１ｄの形状は、必ずしも図２Ａに示すようなリング状でなくてもよく、閉じた経路で形成されればよい。溝部２１ａ～２１ｄの幅は必ずしも一定である必要はなく、場所によって幅が異なってもよい。

【0033】

なお、溝部２１ａ～２１ｄの幅が広い場合には、ハーフダイシングを複数回に分けて行って溝部２１ａ～２１ｄを形成することも可能である。例えば、幅の狭い溝を複数並べて繋げて形成して１つの幅の広い溝部２１ａを形成してもよい。或いは、特にレーザー加工で溝部２１ａを形成する場合には、径の小さい円形状の穴を２次元状に複数並べて繋げて形成して溝部２１ａを形成してもよい。この際、発光領域２０ａと溝部２１ａとの境界において、境界面と垂直な方向にハーフダイシングが行われると、境界面の段差に凸凹が生じて、封止材６ａを充填したときに封止材６ａが発光領域２０ａから溝部２１ａへ流れやすくなってしまう。この結果、封止材６ａを、溝部２１ａとの境界にそれぞれ接するように表面張力を利用して発光領域２０ｂ上に配置することが難しくなってしまう。したがって、ハーフダイシングは、発光領域２０ａと溝部２１ａとの境界において、境界と接する方向に行われることが好ましい。

【0034】

次に、図２Ｂに示すように、溝部２１ａ～２１ｄによって囲まれる発光領域２０ａ～２０ｄに、発光素子４がダイボンド等によってそれぞれ実装される。そして、発光素子４のカソード端子及びアノード端子が、ワイヤ５等によって、実装基板２に形成された給電端子２３ａ～２３ｄと電気的に接続される。発光素子４の大きさは、例えば、平面図における一辺の長さが０．６５ｍｍとされ、断面図における高さが０．２ｍｍとされる。

【0035】

そして、図１に示したように、発光領域２０ａ、２０ｃ（第１の発光領域）と溝部２１ａ、２１ｃ（第１の溝部）との境界にそれぞれ接するように表面張力を利用して封止材６ａ（第１の封止材）が発光領域２０ａ、２０ｃ上にそれぞれ配置される。また、発光領域２０ｂ、２０ｄ（第２の発光領域）と溝部２１ｂ、２１ｄ（第２の溝部）との境界にそれぞれ接するように表面張力を利用して封止材６ｂ（第２の封止材）が発光領域２０ｂ、２０ｄ上にそれぞれ配置される。この結果、発光領域２０ａ、２０ｃ上に表面張力によって封止材６ａが自己形成され、発光領域２０ｂ、２０ｄ上に表面張力によって封止材６ｂが自己形成される。そして、図１に示した発光装置１が製造される。

【0036】

図３（ａ）～図３（ｂ）は、表面張力によって発光領域２０上に自己形成された封止材６を模式的に示した図である。表面張力を利用して形成された封止材６は、図３（ａ）に示すように、封止材６の外縁の位置が、発光領域２０と溝部２１との境界の段差の位置と概ね一致するように、発光領域２０上に固定される。この封止樹脂を発光領域２０に形成する工程においては、封止材６の粘度、発光領域２０に充填する液量等のパラメータが、溝部２１の形状に合わせて調整される。

【0037】

例えば、粘度が大きい封止材６を発光領域２０上に充填した場合には、封止材６は、図３（ｂ）に示すように、表面張力が大きくなって球形状となりやすい。このような粘度の大きい封止材６は、図１に示したようなリング状の溝部２１によって囲まれる円形状の発光領域２０を封止する場合に適している。

【0038】

他方、粘度が小さい封止材６を発光領域２０上に充填した場合には、封止材６は、図３（ｃ）に示すように、表面張力が小さくなって球形状となりにくい。このような粘度の小さい封止材６は、後述の図７に示すように、複数の直線状の溝から構成された溝部２１によって囲まれる矩形状の発光領域２０を封止する場合に適している。

【0039】

このように、本発明に係る発光装置１は、発光領域２０に封止樹脂を形成する工程において、溝部２１によって囲まれる発光領域２０と溝部２１との段差が境界となるように、発光領域２０に封止材６が配置されることを特徴とする。

【0040】

これにより、本発明に係る発光装置１では、所望の形状の溝部２１を予め実装基板２に形成しておくだけで、溝部２１に囲まれる発光領域２０上に配置された封止材６が、表面張力によって所望の形状に自己形成される。このため、本発明に係る発光装置１では、発光領域２０を周囲よりも低いすり鉢状にしたり、発光領域２０を囲むようにダム材を形成したりする必要がなく、発光装置１の構造が簡素化される。

【0041】

（第２実施形態）
図４は、本発明に係る第２実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図４に示す発光装置１は、図１に示した発光装置１に加えて、封止材６ａ、６ｂを覆うように更に封止材６（第３の封止材）が形成されている。その他については、図１に示した第１実施形態の発光装置１と概ね同じであるため、第１実施形態の発光装置１と異なる点について以下説明する。

【0042】

図４に示す発光装置１の実装基板２には、発光領域２０ａ～２０ｄを全て囲むように閉じた経路で溝部２１（第３の溝部）が形成されている。

【0043】

封止材６は、溝部２１によって囲まれる発光領域２０（第３の発光領域）と溝部２１との境界に接するように発光領域２０上に配置されて、発光領域２０ａ～２０ｄを更に封止する。封止材６は、発光領域２０ａ、２０ｃから出射する第１の色の光と、発光領域２０ｂ、２０ｄから出射する第２の色の光を拡散させる拡散体を含有してもよい。拡散体は必ずしも封止材６内に均一に含まれていなくてよく、少なくとも封止材６内の上側の表層部に含まれていればよい。これにより、封止材６は、第１の色の光と、第１の色の光と異なる第２の色の光を、拡散体により拡散させて混色することができる。例えば、第１の色の光は、色温度が３０００Ｋ～４０００Ｋの寒色系の白色光とされ、第２の色の光は、色温度が５０００Ｋ～６０００Ｋの暖色系の白色光とされる。或いは、第１の色の光は、波長が４００ｎｍ～５００ｎｍの青色光とされ、第２の色の光は、波長が５５０ｎｍ～６００ｎｍの黄色光とされる。

【0044】

（第３実施形態）
図５は、本発明に係る第３実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図５に示す発光装置１は、図４に示した発光装置１と比べて、溝部２１によって囲まれるただ一つの発光領域２０を有している点が主に異なっている。その他については、図４に示した第２実施形態の発光装置１と概ね同じであるため、第２実施形態の発光装置１と異なる点について以下説明する。

【0045】

発光領域２０上に実装された発光素子４は、ワイヤ５によって複数の発光素子４が互いに電気的に接続されて一つの列を形成する。例えば図５では、一つの列に２個の発光素子４が直列に接続されているが、一つの列に接続される発光素子４の数は、外部電源から供給される電圧等に応じて適宜決定されてよい。例えば、外部電源から６Ｖの電圧が供給される場合、発光電圧が３Ｖである発光素子４が２個直列に接続されて一つの列が形成される。各列の両端に位置する発光素子４は、ワイヤ５を介して給電端子２３ａ、２３ｂと電気的に接続される。

【0046】

封止材６は、発光素子４が発する光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を含有してもよい。封止材６によって覆われた発光領域２０から出射する第１の色の光の強さは、給電端子２３ａ、２３ｂを介して発光素子４に流す電流値を制御することで調整される。

【0047】

このような簡素な構成で単色光を照射する発光装置１の場合でも、発光領域２０に形成する封止材６の形状を、溝部２１の形状によって制御することができる。

【0048】

（第４実施形態）
図６は、本発明に係る第４実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図６に示す発光装置１は、図１に示した発光装置１と比べて、実装基板２がリング状の発光領域２０を有している点と、この発光領域２０を覆うようにレンズ８が配置されている点が主に異なっている。その他については、図１に示した第１実施形態の発光装置１と概ね同じであるため、第１実施形態の発光装置１と異なる点について以下説明する。

【0049】

図６に示す発光装置１は、実装基板２上に発光素子４がリング状に複数並べて配置されている。溝部は、第１の溝２１ｅと第２の溝２１ｆを含み、第１の溝２１ｅは、リング状に配置された複数の発光素子４を外周側から囲むように形成され、第２の溝２１ｆは、リング状に配置された複数の発光素子４を内周側から囲むように形成されている。封止材６は、第１の溝２１ｅ及び第２の溝２１ｆによって囲まれる発光領域２０と第１の溝２１ｅとの境界、及び発光領域２０と第２の溝２１ｆとの境界に接するように発光領域２０上にリング状に配置されて複数の発光素子４を封止する。

【0050】

これにより、第１の溝２１ｅと第２の溝２１ｆとを含む溝部を形成した簡素な構造で、リング状に光を照射する面状光源が得られる。このような面状光源は、直線状に光を照射する線状光源と比べて、斜め方向から見ても色が変化しにくく色指向性が改善される。

【0051】

また、図６に示す発光装置１は、リング状の発光領域２０から出射する光を集光又は発散させるレンズ８を更に有している。レンズ８は、リング状の平面形状を有する凹部８０を有し、この凹部８０がリング状の封止材６を覆うように配置されて、封止材６から出射する光を屈折して集光又は発散させる。

【0052】

図６に示されるように、リング状の発光領域２０のリング幅は、線状光源の線幅と同様に細いため、図６に示す発光装置１は、面状光源であるにもかかわらず、リング状の発光領域２０を覆うレンズ８の凹部８０を小さくすることが可能である。このため、図６に示すレンズ８は、実装基板２に２次元状に配置された複数の発光素子４を複数の凹部がそれぞれ覆う構成を有するレンズと比べて、構造が簡素化かつ小型化される。

【0053】

（第５実施形態）
図７は、本発明に係る第５実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図７に示す発光装置１は、図１に示した発光装置１と比べて、溝部２１ａ、２１ｂが複数の直線状の溝から構成されている点が主に異なっている。その他については、図１に示した第１実施形態の発光装置１と概ね同じであるため、第１実施形態の発光装置１と異なる点について以下説明する。

【0054】

実装基板２は、ＬＥＤ等の発光素子４が実装される平坦な発光領域２０ａ、２０ｂを有する。発光領域２０ａ、２０ｂは、それぞれ、溝部２１ａ、２１ｂに囲まれた矩形状を有している。図７では、互いに隣り合う溝部２１ａ、２１ｂが溝を一部共有しているが、溝部２１ａ、２１ｂは、溝を共有せずにそれぞれが独立していてもよい。実装基板２は、図７に示すように２つの発光領域２０ａ、２０ｂを有する以外に、１又は３以上の発光領域を有してもよい。

【0055】

封止材６ａ、６ｂは、溝部２１ａ、２１ｂによって囲まれる発光領域２０ａ、２０ｂをそれぞれ封止して、発光素子４を保護する。例えば図７では、封止材６ａ（第１の封止材）が、発光領域２０ａ（第１の発光領域）と溝部２１ａ（第１の溝部）との境界に接するように発光領域２０ａ上に配置されている。また、封止材６ｂ（第２の封止材）が、発光領域２０ｂ（第２の発光領域）と溝部２１ｂ（第２の溝部）との境界に接するように発光領域２０ｂ上に配置されている。なお、図７の平面図では、封止材６ａ、６ｂにより封止された発光素子４及びワイヤ５を、便宜上、破線でなく実線で示している。

【0056】

このように、溝部２１ａ、２１ｂが複数の直線状の溝から構成され、溝部２１ａ、２１ｂによって囲まれる発光領域２０ａ、２０ｂが矩形状を有する場合でも、第１実施形態の発光装置１と同様の効果が得られる。

【0057】

図８Ａ～図８Ｂは、図７に示した発光装置１の製造方法の一例を概略的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とその斜視図が示されている。以下、第１実施形態の発光装置１の製造方法と異なる点について以下説明する。

【0058】

まず、図８Ａに示すように、実装基板２の表面に、第１方向ｄ１に沿って複数の溝２１ｇが形成される。図８Ａに示すような直線状の溝２１ｇは、例えば回転研磨工具でハーフダイシングすることによって容易に形成されるが、例えばレーザー加工でハーフダイシングすることによって形成されてもよい。

【0059】

次に、図８Ｂに示すように、実装基板２の表面に、第１方向ｄ１と直交する第２方向ｄ２に沿って複数の溝２１ｈが形成される。この結果、発光領域２０ａ、２０ｂをそれぞれ囲むように、複数の溝２１ｇと複数の溝２１ｈから構成される溝部２１ａ、２１ｂが形成される。溝２１ｇ、２１ｈの大きさは、例えば、幅が０．２ｍｍとされ、深さが０．１ｍｍとされる。

【0060】

そして、図２Ａ～図２Ｂで説明した製造方法と概ね同じ工程により、図７に示した発光装置１が製造される。このような複数の直線状の溝２１ｇ、２１ｈから構成される溝部２１ａ～２１ｄは、リング状の溝部２１ａ～２１ｄよりも簡素な工程で形成される。

【0061】

（第６実施形態）
図９は、本発明に係る第６実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図９に示す発光装置１は、図７に示した発光装置１と比べて、実装基板２の表面側に回路基板３が配置されており、発光素子４が回路基板３の給電端子３１ａ～３１ｄと電気的に接続されている点が主に異なっている。その他については、図７に示した第５実施形態の発光装置１と概ね同じであるため、第５実施形態の発光装置１と異なる点について以下説明する。

【0062】

図９に示す発光装置１は、発光装置１は、実装基板２、及び発光素子４に加えて回路基板３を有している。

【0063】

回路基板３は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、又はポリエステル等の樹脂を主材料とする絶縁性の高い樹脂で形成される。回路基板３は、実装基板２の発光領域２０ａ～２０ｄよりも外側の領域に配置される。例えば、図９に示す回路基板３は円形状の開口部を有し、発光領域２０ａ～２０ｄに実装された発光素子４が開口部から露出するように、実装基板２上に貼り合わされている。回路基板３上には、給電端子３１ａ～３１ｄが形成されている。給電端子３１ａ～３１ｄは、外部電源からケーブル等を介して供給される正負の電位を、発光素子４へ供給する。給電端子３１ａ～３１ｄは、例えば、回路基板３上に金又は銅等の金属がパターニングされて形成される。給電端子３１ａ～３１ｄは、更に、絶縁性膜であるソルダレジスト等により覆われて保護されてもよい。

【0064】

図９に示す実装基板２は、図１に示したような実装基板２を貫通する給電端子２３ａ～２３ｄを有さない。したがって、実装基板２は、セラミックス又は樹脂等を主材料とする絶縁性の高い材料以外に、アルミニウム又は銅等の金属を主材料とする導電性の高い材料で形成されてもよい。実装基板２は、溝部２１ａ～２１ｄにそれぞれ囲まれる発光領域２０ａ～２０ｄを有している。図９では、互いに隣り合う溝部２１ａ～２１ｄが溝を一部共有しているが、溝部２１ａ～２１ｄは、溝を共有せずにそれぞれが独立していてもよい。実装基板２は、図９に示すように４つの発光領域２０ａ～２０ｄを有する以外に、１～３又は５以上の発光領域を有してもよい。

【0065】

複数の発光素子４は、ワイヤ５により互いに電気的に接続されて一つの列を形成する。例えば図９では、一つの列に５個の発光素子４が直列に接続されているが、一つの列に接続される発光素子４の数は、外部電源から供給される電圧等に応じて適宜決定されてよい。各列の両端に位置する発光素子４は、ワイヤ５を介して給電端子３１ａ～３１ｄと電気的に接続される。このように、発光領域２０ａ～２０ｄのそれぞれに、多くの発光装置１が配置されることで、発光領域２０ａ～２０ｄのそれぞれから出射する光の強度が向上する。

【0066】

封止材６ａ、６ｂは、発光素子４が発する光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を含有してもよい。封止材６ａによって覆われた発光領域２０ａ、２０ｃから出射する第１の色の光の強さは、給電端子３１ａ、３１ｃを介して発光素子４に流す電流値を制御することで調整される。また同様に、封止材６ｂによって覆われた発光領域２０ｂ、２０ｄから出射する第２の色の光の強さは、給電端子３１ｂ、３１ｄを介して発光素子４に流す電流値を制御することで調整される。

【0067】

封止材６は、発光領域２０ａ～２０ｄを更に覆うように配置される。封止材６は、発光領域２０ａ、２０ｃから出射する第１の色の光と、発光領域２０ｂ、２０ｄから出射する第２の色の光を拡散させる拡散体を含有してもよい。その場合、図９に示すように封止材６の充填量が多くて、封止材６の表面張力によって封止材６を所望の形状に保持することが難しいような場合には、枠体７によって封止材６が保持されてもよい。枠体７は、ダム材等の連続体が回路基板３の開口部を囲むようにリング状又は矩形状に配置されて形成される。枠体７は、例えば、シリコン樹脂又はエポキシ樹脂で形成される。枠体７は、光を反射しやすい酸化チタン等の微粒子が分散された白色の樹脂で形成されることが好ましい。これにより、発光素子４から出射する光が発光装置１の上方へ反射するため、発光素子４から出射する光の利用効率が向上する。

【0068】

溝部２１ａ～２１ｄは、図１０に示すように、直線状の溝とリング状の溝とを組み合わせた形状を有してもよい。この場合、図３で説明したように、封止材６の粘度、発光領域２０に充填する液量等のパラメータが、溝部２１の形状に合わせて調整される。

【0069】

図９及び図１０に示すように、封止材６（第３の封止材）が枠体７に囲まれた領域上に配置されることで、ワイヤ５及びワイヤ５と接続された発光素子４が完全に封止されて保護される。この場合でも、封止材６ａ、６ｂ（第１の封止材及び第２の封止材）が枠体７なしで形成されるため、発光装置１の構造は簡素化される。また、枠体７によって保持された封止材６は、図４に示した表面張力を利用して保持された封止材６と比べて、光を拡散させる拡散体を含有させることが容易であるため、発光装置１の製造方法が簡素化される。

【0070】

（第７実施形態）
図１１は、本発明に係る第７実施形態の発光装置１の構成を模式的に示した図である。図の上部と下部には、それぞれ、発光装置１の構成の平面図とそのＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。図１１に示す発光装置１は、図５に示した第３実施形態の発光装置１と同様に、溝部２１によって囲まれるただ一つの発光領域２０を有している。このような簡素な構成で単色光を照射する発光装置１の場合でも、発光領域２０に形成する封止材６の形状を、溝部２１の形状によって制御することができる。更に、図１２に示すように、複数の発光装置１が組み合わされて、複数の発光装置１を製造するための集合基板１ｂが構成されてもよい。

【0071】

以上のように、本発明に係る一実施形態の発光装置は、発光素子と、発光素子を囲むように形成された溝部を有する実装基板と、溝部によって囲まれる発光領域と溝部との境界に接するように発光領域上に配置されて発光素子を封止する封止材とを有することを特徴とする。これにより、発光領域に形成する封止材の形状を簡素な構造により制御することが可能な発光装置及びその製造方法が提供される。

【0072】

上記の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明に係る技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明は、その技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施形態の構成は組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0073】

１ 発光装置
２ 実装基板
２０、２０ａ～２０ｄ 発光領域
２１、２１ａ～２１ｄ 溝部
２１ｅ～２１ｈ 溝
２２ 貫通孔
２３ａ～２３ｄ、３１ａ～３１ｄ 給電端子
３ 回路基板
４ 発光素子
５ ワイヤ
６、６ａ～６ｂ 封止材
８ レンズ
８０ 凹部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発光素子と、
前記発光素子を囲むように形成された溝部、及び前記発光素子に電気を供給する端子を有する実装基板と、
前記溝部によって囲まれる発光領域と前記溝部との境界に接するように前記発光領域上に配置されて前記発光素子を封止する封止材と、
複数の前記発光素子の間、又は前記発光素子と前記端子の間を接続する複数のワイヤと、を有し、
前記封止材は、前記複数のワイヤの少なくとも１つを全体に亘って封止する、
ことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記実装基板は、第１の発光素子を囲むように形成された第１の溝部と、第２の発光素子を囲むように形成された第２の溝部とを有し、
前記封止材は、前記第１の溝部によって囲まれる第１の発光領域と前記第１の溝部との境界に接するように前記第１の発光領域上に配置されて前記第１の発光素子を封止する第１の封止材と、前記第２の溝部によって囲まれる第２の発光領域と前記第２の溝部との境界に接するように前記第２の発光領域上に配置されて前記第２の発光素子を封止する第２の封止材とを含み、
前記第１の封止材及び前記第２の封止材の双方は、前記複数のワイヤの少なくとも１つを全体に亘って封止する、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記実装基板の前記発光素子が実装された側に配置された回路基板と、
前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域の両方を囲むように形成された枠体と、
前記枠体に囲まれた領域上に配置されて前記ワイヤ、前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域を封止する第３の封止材と、を更に有し、
前記第１の発光領域は第１の色の光を出射し、前記第２の発光領域は前記第１の色と異なる第２の色の光を出射し、
前記第３の封止材は、前記第１の色の光と前記第２の色の光を拡散する拡散体を含有する、
請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記第３の封止材は、前記複数のワイヤの全てを全体に亘って封止する、請求項３に記載の発光装置。

【請求項5】

前記溝部は、第１方向に沿って形成された複数の溝と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って形成された複数の溝とを含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の発光装置。

【請求項6】

発光素子に電気を供給する端子を有する実装基板の表面に溝部を形成し、
前記溝部によって囲まれる発光領域に前記発光素子を実装し、
複数の前記発光素子の間、及び前記発光素子と前記端子の間を複数のワイヤによって接続し、
前記発光領域と前記溝部との境界に接するように表面張力を利用して封止材を前記発光領域上に配置して前記発光素子を封止する、ことを含み、
前記封止材は、前記複数のワイヤの少なくとも１つを全体に亘って封止する、ことを特徴とする発光装置の製造方法。