特許 7515035 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024042821

(22)【出願日】2024-03-18

【審査請求日】2024-03-18

(31)【優先権主張番号】P 2023149306

(32)【優先日】2023-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(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】大森 祐治

(72)【発明者】

【氏名】竹下 裕士

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 将英

(72)【発明者】

【氏名】竹下 勇輝

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１９９５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６９４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７４７７９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線パターンが形成された基板と、
前記基板に実装された発光素子と、
前記発光素子と前記配線パターンとの間を接続するワイヤと、
透光性を有する有機材料を含有し、前記ワイヤの前記基板に対向する面を覆うように配置される第１保護膜と、
透光性を有する金属酸化物により形成され、前記ワイヤの前記基板の反対側の面を覆うように配置される第２保護膜と、
前記発光素子、前記ワイヤ、前記第１保護膜及び前記第２保護膜を封止する封止材と、を有し、
前記第１保護膜の剛性は、前記封止材の剛性より高い、
を有する、ことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記第１保護膜は、前記ワイヤの断面視において、前記ワイヤの前記基板に対向する面の一部及び前記第２保護膜の下端を覆い、
前記第２保護膜は、前記ワイヤの前記基板の反対側の面の一部を覆う、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第１保護膜は、前記ワイヤの断面視において、前記ワイヤの全周を覆い、第２保護膜は、ワイヤ１６の前記基板の反対側の面の一部を覆う、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項4】

前記ワイヤは銀であり、
前記第１保護膜は、アクリル樹脂、フッ素化合物及びシリコーン樹脂の少なくとも一つを含む合成樹脂で形成される、
請求項１～３の何れか一項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記第１保護膜は、前記基板を覆うと共に、前記基板と前記ワイヤとの間を接続する、
請求項４に記載の発光装置。

【請求項6】

前記第１保護膜は、前記第２保護膜を介して前記基板を覆う、
請求項５に記載の発光装置。

【請求項7】

前記第１保護膜は、前記第２保護膜を介して前記発光素子を覆う、
請求項６に記載の発光装置。

【請求項8】

前記発光素子を囲うように前記基板上に配置された反射枠を更に有し、
前記第１保護膜は、前記反射枠の一部を覆う、
請求項７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、発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード(Light Emitting Diode、ＬＥＤ)ダイを発光素子として使用する発光装置において、信頼性を向上させる種々の技術が知られている。特許文献１に記載される発光装置は、基板の実装面に実装された発光素子に接続されるワイヤを、シリカにより形成された保護膜によりを覆うことで、ワイヤの腐食を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２６７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載される発光装置では、保護膜は、発光素子に接続する前にワイヤの周囲に配置された場合、ワイヤの可とう性が低下するため、発光素子に接続された後にワイヤの周囲に配置される。しかしながら、発光装置の小型化の進展に伴い、基板の実装面とワイヤとの間の離隔距離が減少し、発光素子に接続されたワイヤの実装面に対向する面に保護膜を配置することは容易ではない。

【0005】

本発明の目的は、このような課題を解決するものであり、異なった種類の材料で、上下からワイヤを良好に保護することが可能となる発光装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る発光装置は、配線パターンが形成された基板と、基板に実装された発光素子と、発光素子と配線パターンとの間を接続するワイヤと、透光性を有する有機材料を含有し、ワイヤの基板に対向する面を覆うように配置される第１保護膜と、透光性を有する金属酸化物により形成され、ワイヤの基板の反対側の面を覆うように配置される第２保護膜とを有する。

【0007】

また、本発明に係る発光装置では、第１保護膜は、基板を覆うと共に、基板とワイヤとの間を接続することが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る発光装置では、異なった種類の材料で、上下からワイヤを良好に保護することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は実施形態に係る発光装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図2】（ａ)は図１（ｂ）の破線Ｂで囲まれた部分の部分拡大図であり、（ｂ）は破線Ｂで囲まれた部分に対応するワイヤが配置されない部分の部分拡大図である。

【図3】（ａ）は図２（ａ）に示すＣ－Ｃ線に沿う断面図であり、（ｂ）は第１変形例に係るワイヤ保護構造を示す図であり、（ｃ）は第２変形例に係るワイヤ保護構造を示す図であり、（ｄ）は第３変形例に係るワイヤ保護構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明に係る発光装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0011】

図１（ａ）及び１（ｂ）に示すように、発光装置１は、基板１０と、一対の配線パターン１１及び１２と、一対の電極１３及び１４と、複数のＬＥＤダイ１５と、ワイヤ１６と、ソルダーレジスト１７と、反射枠１８と、封止樹脂１９等とを有する。発光装置１は、チップオンボード(Chip on Board、ＣＯＢ)型の発光装置である。

【0012】

基板１０は、矩形の平面形状を有し、重畳して配置される実装基板２０及び回路基板２１を有する。実装基板２０は、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属により形成され、ＬＥＤダイ１５が実装される実装面２０ａを有する。回路基板２１は、実装基板２０の実装面２０ａに接着され、中心部には円形の開口部２１ａが形成される。回路基板２１の上面には、開口部２１ａを取り囲む一対の配線パターン１１及び１２、並びに対向する角の近傍に配置され、配線パターン１１及び１２に接続される一対の電極１３及び１４が形成される。外部電源から一対の電極１３及び１４の間に所定のしきい値電圧が印加されることに応じて、複数のＬＥＤダイ１５が発光して発光装置１は光を出射する。

【0013】

ＬＥＤダイ１５は、発光素子とも称され、開口部２１ａから露出している実装基板２０の実装面２０ａ上に実装される。発光装置１では、４０個のＬＥＤダイ１５が実装面２０ａ上に実装される。ＬＥＤダイ１５は、８個ずつ直列接続された５列のＬＥＤ列が並列接続されるように、配線パターン１１及び１２を介して電極１３と電極１４との間に電気的に接続される。ＬＥＤダイ１５は、ＬＥＤダイ１５の順方向電圧の８倍の電圧であるしきい値電圧が電極１３と電極１４との間に印加されることに応じて、青色光を出射する青色ＬＥＤダイである。ワイヤ１６は、ボンディングワイヤとも称され、導電部材で形成され、隣接するＬＥＤダイ１５の間、並びにＬＥＤダイ１５と配線パターン１１及び１２との間を接続する。ワイヤ１６は、銀で形成されることが好ましい。ワイヤ１６が銀で形成されていると、青色光領域の波長を有する光のワイヤ１６での反射率が高く、発光装置１の出射効率が高まる。また、ワイヤ１６は、銀又は銅等の金よりも安価な腐食性の導電部材であってもよい。

【0014】

ソルダーレジスト１７は、エポキシ樹脂等の耐熱性絶縁樹脂であり、一対の電極１３及び１４を除く一対の配線パターン１１及び１２の表面を全面に亘って覆うように配置される。反射枠１８は、シリコーン樹脂等の合成樹脂にシリカ等のフィラーが含有された白色樹脂であり、開口部２１ａの外縁に沿って配置される。封止樹脂１９は、透明樹脂に、ＹＡＧ等の緑色蛍光体粒子及びＣＡＳＮ等の赤色蛍光体粒子が混合される合成樹脂であり、反射枠１８の内側に配置され、ＬＥＤダイ１５及びワイヤ１６を封止する。透明樹脂は、耐熱性の高いシリコーン樹脂が好ましい。発光装置１は、ＬＥＤダイ１５からの青色光と、一部の青色光によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体を励起させて得られる緑色光及び赤色光とを混合させることで白色光を出射する。

【0015】

図２（ａ）、２（ｂ）及び３（ａ）を参照して発光装置１におけるワイヤ保護構造を説明する。図２（ａ）、２（ｂ）及び３（ａ）において、各構成要素の位置関係及び各構成要素の大きさは模式的に示されると共に、反射枠１８及び封止樹脂１９の記載は省略される。ＬＥＤダイ１５は、発光層３０と、アノード３１と、カソード３２とを有する。ワイヤ１６は、隣接して配置される一対のＬＥＤダイ１５のアノード３１とカソード３２との間を接続すると共に、ＬＥＤダイ１５のアノード３１を配線パターン１１に接続し且つＬＥＤダイ１５のカソード３２を配線パターン１２に接続する。

【0016】

発光装置１は、接着材２２と、ダイボンド材２３と、第１保護膜２４と、第２保護膜２５とを更に有する。接着材２２は、例えばシリコーン樹脂系又はエポキシ樹脂系の接着部材であり、回路基板２１を実装基板２０に接着する。ダイボンド材２３は、例えばシリコーン樹脂系又はポリイミドシリコーン樹脂系等の合成樹脂を含む接着部材であり、ＬＥＤダイ１５を実装基板２０に実装する。

【0017】

第１保護膜２４は、透光性を有する有機材料を含有した部材で形成され、ワイヤ１６の実装面２０ａに対向する面、すなわちワイヤの下面を覆うように配置される。また、第１保護膜２４は、実装面２０ａ並びにＬＥＤダイ１５の上面及び側面の少なくとも一部を、第２保護膜２５を介して覆うように配置される。さらに、第１保護膜２４は、反射材１８の少なくとも一部を覆うように配置される。第１保護膜２４は、第１保護膜２４の剛性は、封止樹脂１９の剛性よりも高くてもよい。第１保護膜２４は、アクリル樹脂、フッ素化合物及びシリコーン樹脂の少なくとも１つを含む合成樹脂で形成されることが好ましい。

【0018】

第２保護膜２５は、ＳｉＯ_２（シリカ）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ又はＮｂ_２Ｏ_５等の透光性を有する金属酸化物をスパッタリングすることにより形成され、ワイヤ１６の実装面２０ａの反対側の面、すなわちワイヤの上面を覆うように配置される。第２保護膜２５は、第１保護膜２４と共にワイヤ１６の周囲を覆う。また、第２保護膜２５は、実装面２０ａ並びにＬＥＤダイ１５の上面及び側面の少なくとも一部を覆うように配置される。第２保護層２５は、シリカで形成されることが好ましい。シリカの屈折率は、封止樹脂１９を構成する透明樹脂の屈折率と同じ程度であるので、ワイヤ１６で反射した光が迷光することを低減できる。

【0019】

発光装置１の製造方法について説明する。まず、集合基板準備工程において、複数の基板１０が一体化された集合基板が準備される。次いで、発光素子実装工程において、集合基板に含まれる複数の基板１０の実装面２０ａの所定の位置にダイボンド材２３を介して複数のＬＥＤダイ１５が実装される。次いで、ワイヤボンディング工程において、複数のＬＥＤダイ１５の間、複数のＬＥＤダイ１５と配線パターン１１の間、及び複数のＬＥＤダイ１５と配線パターン１２との間がワイヤボンディングされる。次いで、反射枠配置工程において、反射枠１８が実装面２０ａを囲むように配置される。

【0020】

次いで、第２保護膜配置工程において、第２保護膜２５が実装面２０ａ、ＬＥＤダイ１５及びワイヤ１６の上面を覆うように配置される。第２保護膜２５は、集合基板の実装面２０ａ以外の表面をマスキングした状態で、透光性を有する金属酸化物からなるターゲットをスパッタリングすることにより、平面視において、実装面２０ａの全面に亘って第２保護膜２５が配置される。ターゲットは、透光性を有する金属酸化物であることにより、実装面２０ａの全面に亘って安定的に強固な第２保護膜２５が配置される。第２保護膜配置工程において、スパッタリングされるターゲットは、シリカであることが更に好ましい。

【0021】

次いで、第１保護膜配置工程において、第１保護膜２４が実装面２０ａ並びにＬＥＤダイ１５の上面及び側面を覆うように配置される。第１保護膜２４は、第１保護膜２４の原材料を実装面２０ａに上方から塗布した後に、実装面２０ａに塗布された原材料を固化することにより配置される。第１保護膜２４は、実装面２０ａを覆うと共に、実装面２０ａとワイヤ１６の下面の少なくとも一部とを面状に接続するように配置される。

【0022】

第１保護膜配置工程において、第１保護膜２４の原材料は、透光性を有する有機材料を含有することが好ましい。第１保護膜２４の原材料が有機材料を含有すると、無機材料と比較して低い温度で原材料を固化することが可能となり、原材料を固化することが容易となる。また、固化前の第１保護膜２４の原材料は、液状であることが好ましい。固化前の第１保護膜２４の原材料が液状であると、実装面２０ａを安定して覆うことができる。さらに、第１保護膜２４の原材料は、アクリル樹脂、フッ素化合物及びシリコーン樹脂のうち少なくとも１つを含む合成樹脂で形成された光透過部材であることが更に好ましい。第１保護膜２４の原材料が、アクリル樹脂、フッ素化合物及びシリコーン樹脂のうち少なくとも１つを含む合成樹脂で形成された光透過部材であると、実装面２０ａとワイヤ１６の下面とを安定して接続できる。

【0023】

次いで、封止樹脂配置工程において、反射枠１８に囲まれた領域に封止樹脂１９が配置される。そして、切断工程において、集合基板が切断されることで、複数の発光装置１が製造される。

【0024】

発光装置１は、ワイヤ１６の実装面２０ａに対向する面に合成樹脂等の有機材料で形成される第１保護膜２４を配置することで、ワイヤ１６の実装面２０ａに対向する面を保護できる。また、ワイヤ１６の実装面２０ａに対向する面の反対の面にシリカ等の無機材料で形成される第２保護膜２５を配置することで、ワイヤ１６の実装面２０ａに対向する面の反対の面を保護できる。さらに、発光装置１は、第１保護膜２４は、実装面２０ａを覆うと共に、実装面２０ａとワイヤ１６との間を接続するので、ワイヤ１６を実装面２０ａと一体的に固定して、ワイヤ１６の信頼性を更に向上できる。

【0025】

第１保護膜２４が有機材料を含むようにしたので、ワイヤ１６の実装基板２０に対向する面に良好に第１保護膜２４を形成することが可能となった。特に、図３（ａ）に示すように、第１保護膜２４を実装基板２０の表面からワイヤ１６までの間を膜が形成されるように接続しようとする場合には、有機材料で形成することが好ましい。一方、第２保護膜２５を実装基板２０の開口部２１ａ内側全体に均一に形成しようとする場合には、金属酸化物により形成することが好ましい。したがって、ワイヤ１６の実装基板２０ａに対向する面を覆うように配置される第１保護膜が透光性を有する有機材料を含み、ワイヤ１６の実装基板２０ａの反対側の面を覆うように配置される第２保護膜が透光性を有する金属酸化物により形成されることで、上下からワイヤ１６を良好に保護することが可能となる。

【0026】

図３（ｂ）は第１変形例に係るワイヤ保護構造を示す図であり、図３（ｃ）は第２変形例に係るワイヤ保護構造を示す図であり、図３（ｄ）は第３変形例に係るワイヤ保護構造を示す図である。なお、図３（ｂ）～３（ｄ）は図３（ａ）の破線Ｄに対応する部分のみを示した断面図である。図３（ｂ）～３（ｄ）において、符号２４ｂ～２４ｄは第１保護膜を示し、符号２５ｂ～２５ｄは第２保護膜を示す。

【0027】

図３（ｂ）に示すように、第１保護膜２４ｂは、ワイヤ１６の断面視において、ワイヤ１６の下面の一部を覆い、第２保護膜２５ｂは、ワイヤ１６の上面の一部を覆い、ワイヤ１６は、上面及び下面の一部は保護膜に覆われない。

【0028】

図３（ｃ）に示すように、第１保護膜２４ｃは、ワイヤ１６の断面視において、ワイヤ１６の下面の一部及び第２保護膜２５ｃの下端を覆い、第２保護膜２５ｃは、ワイヤ１６の上面の一部を覆うことで、ワイヤ１６は、全周に亘って保護膜に覆われる。

【0029】

図３（ｄ）に示すように、第１保護膜２４ｄは、ワイヤ１６の断面視において、ワイヤ１６の全周を覆い、第２保護膜２５ｄは、ワイヤ１６の上面の一部を覆うことで、ワイヤ１６は、全周に亘って保護膜に覆われる。

【0030】

第１～第３変形例に係るワイヤ保護構造は、ワイヤ１６の一部の場所で構成されていればよい。また、第１～第３変形例に係るワイヤ保護構造は混在しても良い。

【符号の説明】

【0031】

１ 発光装置 １６ ワイヤ ２４ 第１保護膜 ２５ 第２保護膜

【要約】

【課題】ワイヤの実装面に対向する面に保護膜が配置可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、配線パターン１１及び１２が形成された基板１０と、基板１０に実装された発光素子１５と、発光素子１５と配線パターン１１及び１２との間を接続するワイヤ１６と、透光性を有する有機材料を含有し、ワイヤ１６の基板１０に対向する面を覆うように配置される第１保護膜２４と、透光性を有する金属酸化物により形成され、ワイヤ１６の基板１０の反対側の面を覆うように配置される第２保護膜２５とを有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】