CN107768502A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光取出效率优良的发光装置及其制造方法。本发明的发光装置(100)的制造方法在通过滴下到具有连接发光元件(10)的导电部件(20)及与该导电部件(20)一体成形的成形体(25)的基体(30)上而成形密封所述发光元件(10)的密封部件(40)的工序中,所述密封部件(40)以该密封部件(40)的边缘的至少一部分设置在所述导电部件(20)或所述成形体(25)的俯视时朝向外侧的外向面(38)的方式而成形。
Description
本申请是申请人为日亚化学工业株式会社、国际申请日为2012年5月15日,申请号为201280035302.1、发明名称为发光装置及其制造方法的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具备密封发光元件的密封部件的发光装置及其制造方法。
背景技术
搭载有发光二极管(Light Emitting Diode:LED)及激光二极管(Laser Diode:LD)等发光元件的发光装置的耗电低且寿命长,故而期待作为下一代照明用光源,且谋求更高的高输出化及发光效率的提高。在这样的发光装置中,作为提高光取出效率的一方式,考虑控制密封发光元件的密封部件的表面形状。
例如在专利文献1中记载有在搭载有发光元件的平面基板上设置在上表面具备一个边缘部分的阻挡部,且密封发光元件的密封树脂通过阻挡部而被阻挡后硬化的照明装置及其制造方法。
另外,例如在专利文献2中记载有LED封装结构及其制造方法,其在电路基板上具备多个LED芯片、以围绕LED芯片的方式通过涂敷方法成形且形成树脂位置限定空间的环状光反射部件以及以填充方法收纳在树脂位置限定空间内并覆盖LED芯片的凸透镜,凸透镜的外周表面附着于环状光反射部件的经电浆洗净的内表面上,凸透镜的位置及体积被树脂位置限定空间限定,凸透镜的重量与树脂位置限定空间的面积为规定比率。
专利文献1:(日本)特开2010-003994号公报
专利文献2:(日本)特开2011-014860号公报
一般,发光装置的光取出效率是通过将密封部件的表面成形为以发光元件为大致中心的球面,从而最容易提高。但在专利文献1记载的照明装置及其制造方法中,为了控制密封树脂的高度,在阻挡部的边缘部分需要较高工作精度,但利用模具成形等的简便方法下无法获得该精度,易产生密封树脂的高度偏差。由此易产生发光装置的光取出效率的不均。另外,在专利文献2记载的LED封装结构及其制造方法中,凸透镜的表面最大仅可成形为相对环状光反射部件的顶上水平面成材料固有的接触角的凸面,无法获得足够的光取出效率。
发明内容
因此,本发明是鉴于所述情况而设立的,其目的在于提供一种光取出效率优良的发光装置及其制造方法。
本发明第一方面的发光装置的制造方法在具有连接发光元件的导电部件和与该导电部件一体成形的成形体的基体上通过滴下密封所述发光元件的密封部件而使之成形的工序中,所述密封部件以该密封部件的边缘的至少一部分设于所述导电部件或所述成形体的俯视时朝向外侧的外向面的方式成形。
本发明第一方面的发光装置主要利用第一方面的制造方法制造,其具备:发光元件;基体,其具有连接所述发光元件的导电部件、与该导电部件一体成形的成形体;密封部件,其密封所述发光元件,所述密封部件的边缘的至少一部分设置于所述导电部件或所述成形体的俯视时朝向外侧的外向面,并且相对于所述外向面或相对于在该外向面和该密封部件的边缘的切点与该外向面相切的切面成大致接触角或未达到接触角的角度而设置。
本发明第二方面的发光装置的制造方法具备:在载置发光元件的配线基板的上表面的所述发光元件的外侧设置突起的第1工序;通过滴下密封所述发光元件的密封部件而将其形成的第2工序,所述密封部件以该密封部件的边缘的至少一部分设于所述突起的俯视时朝向外侧的外向面的方式形成。
本发明第二方面的发光装置主要利用第二方面的制造方法制造,其具备:发光元件;配线基板,其在载置所述发光元件的上表面的该发光元件的外侧设有突起;密封部件,其密封所述发光元件,所述密封部件的边缘的至少一部分设置在所述突起的俯视时朝向外侧的外向面,并且相对于所述外向面或对于在所述外向面和所述密封部件的边缘的切点与所述外向面相切的切面成大致接触角或未达到接触角的角度而设置。
本说明书中,所谓“上表面”是指发光装置的发光观测侧的面。另外,所谓“发光装置的俯视下的水平面”是指相对于发光装置的光轴(可定义为相对于发光元件的上表面或发光元件的载置面垂直的轴)垂直的面。
所谓“外向”、“外侧”是从上面方向观察发光装置时远离发光元件的方向。另外,所谓“内向”、“内侧”是从上面方向观察发光装置时朝向发光元件的方向。
所谓成形体、导电部件及突起的“外向面”是指在成形体、导电部件及突起(称作成形体等)的表面,该表面的法线向量包含向外的成分。另外,外向面为曲面的情况下,所谓“外向面”是指在与密封部件的边缘的切点上的成形体、导电部件及突起的表面的切面上,法线向量含有向外的成分。
所谓“大致接触角或未达到接触角”是指实质上与接触角相等,或小于接触角的角度。
在本发明第一方面及第二方面的制造方法中,密封部件的表面通过固化前具有流动性的状态的密封部件的表面张力成形。因此,相对于成形体等的表面具有流动性的状态的密封部件的湿润性越低(即接触角越大),密封部件的高度(主要是发光装置的光轴方向上的发光元件的载置面至密封部件的表面的距离)越高。但是,如本发明这样地通过在成形体等上设置外向面,使密封部件的边缘位于外向面,从而可虚拟增大外向面的倾斜角的角度、接触角。其结果,可增大密封部件的高度。另外通过控制外向面的倾斜角,亦可高精度地控制密封部件的高度。
另外,本发明第一方面及第二方面的发光装置由于可利用上述制造方法制造,故而可获得密封部件的高度偏差少的发光装置。另外,根据上述制造方法,可调节密封部件的高度,因此可获得具备具有适于提高光取出效率的表面形状的密封部件的发光装置。
根据本发明的发光装置的制造方法,可使密封部件的表面易成形为较高突出的凸面,因此可低成本地制造光取出效率优良的发光装置。另外,根据本发明的发光装置,由于密封部件的表面成为较高突出的凸面,因此朝向发光装置的正面方向的光的利用效率提高,可获得光取出效率优良的发光装置。
附图说明
图1(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其A-A截面的概要剖面图;
图2(a)~(e)是表示本发明一实施方式的发光装置的制造方法的一例的概要剖面图;
图3(a)~(f)是对固体表面和滴下到其上的液滴的表面形状的关是进行说明的概要剖面图;
图4(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其B-B截面的概要剖面图;
图5(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其C-C截面的概要剖面图;
图6(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)、(c)是其D-D截面及E-E截面的概要剖面图;
图7(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其F-F截面的概要剖面图;
图8(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其G-G截面的概要剖面图;
图9(a)~(e)是表示本发明一实施方式的发光装置的制造方法的一例的概要剖面图;
图10(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其H-H截面的概要剖面图;
图11(a)是本发明一实施方式的发光装置的概要俯视图,(b)是其J-J截面的概要剖面图;
图12(a)~(d)是表示本发明一实施方式的发光装置的制造方法的一例的概要图。
图13(a)是本发明一实施例的发光装置的概要剖面图,(b)是一比较例的发光装置的概要剖面图。
标记说明
10:发光元件
20:导电部件
25:成形体
30:基体
31:凹部
33:突起(331:第1突起,332:第2突起)
35:槽(351:第1槽,352:第2槽)
37:密封立起面(371:第1密封立起面,372:第2密封立起面)
38:外向面
391、392:内向面
40:密封部件(401:第1密封部,402:第2密封部)
45:密封部件的表面(451:第1密封部的表面,452:第2密封部的表面)
50:荧光体
60:表面张力较小的覆膜
100、200、300、400、500:发光装置
22:配线基板
34:突起(341:第1突起,342:第2突起,343:第3突起)
27:外向面
29:内向面
48:密封部件(比较例)
55:波长转换部件
70:被覆部件(第1被覆部件)
75:被覆部件(第2被覆部件)
600、700、800、900、950:发光装置
具体实施方式
以下,适当参照附图对本发明的实施方式进行说明。但以下说明的发光装置及其制造方法用以将本发明的技术思想具体化,只要无特别记载,本发明不限于以下的说明。另外,各附图所示部件的大小及位置关系等为使说明明确而有时会夸大。
<实施方式1>
图1(a)是实施方式1的发光装置的概要俯视图,图1(b)是表示图1(a)的A-A截面的概要剖面图。图1所示例的发光装置100具备:发光元件10;具有连接发光元件10的导电部件20及与导电部件20一体成形的成形体25的基体30;密封发光元件10的密封部件40。
更详细言地,基体30是具有正负一对导线架的导电部件20和一体地保持该导电部件的树脂的成形体25的封装体。基体30在上表面侧具备凹部31。凹部31的底面的一部分通过导电部件20表面的一部分构成。发光元件10是LED芯片,由粘接剂(未图示)粘接在基体的凹部31的底面,通过引线与导电部件20连接。密封部件40是在基体的凹部31的内侧以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。另外,密封部件40也可以包含荧光体或扩散剂。
接着,如图1(b)所示,密封部件40的表面从基体30向上方突出而成为凸面。以下,将基体30的构成面中、该密封部件的表面45上升的面,换言之设有密封部件40的边缘的面作为“密封立起面37。”然后,在本实施方式中,该密封立起面37的至少一部分、最好整体成为基体30的俯视时朝向外侧的外向面38。
图2(a)~(e)是表示实施方式1的发光装置的制造方法的一例的概要剖面图。图1所示的发光装置100经由如下工序制造。另外,本发明的发光装置的制造方法只要至少包含在安装有发光元件的基体上成形密封部件的工序即可,此处说明的制造方法仅为一例。
首先如图2(a)所示,在导电部件20上一体成形成形体25,形成基体30。具体地,以加工成规定形状的上模具和下模具夹持多个导电部件20相连而成的板状部件,对该模具的空隙注入具有流动性状态(液状、凝胶状或浆状)的成形体25的构成材料并使其固化。其后,若使成形体25从模具脱模,则可得到互相相连状态的多个基体30。
接着,如图2(b)所示,于基体30上安装发光元件10,具体而言,将发光元件10用粘接剂粘接于基体30上,进而通过引线与导电部件20连接。
接着,如图2(c)、(d)所示,在基体30上成形密封部件40。尤其本发明中,通过滴下(浇注)成形密封部件。滴下法与压缩成形法、转注成型法、射出成形法或注模成形法相比,是不使用成形机或模具的低价成形方法。具体而言,使用分配器等以覆盖发光元件10的方式将具有流动性状态(液状、凝胶状或浆状)的密封部件40滴下到基体40上,在该状态下通过加热或冷却等使密封部件40固化。此时,密封部件40以使密封立起面37的至少一部分成外向面38的方式成形。换言之,密封部件40以其表面45的至少一部分从基体30的外向面38上升的方式成形。
如后述,(外向面38与密封部件40的边缘的切点)密封部件40的表面45的切线与外向面38所成的角度成大致接触角。“接触角”通过固化前具有流动性状态的密封部件40及外向面38的物理特性来决定。
另外,在使基体30倒置、即滴下有密封部件40的基体30的上表面朝向垂直方向下侧的状态下,使密封部件40固化亦可。如此则具有流动性状态的密封树脂40因重力下垂的状态下,可使密封树脂40固化。藉此,可利用重力使密封部件40的表面较高突出。此时,密封部件的表面45的切线与外向面38所成的角度,通过密封树脂40因重力下垂,而可能未达接触角。
最后,如图2(e)所示,将板状部件切断,使发光装置100单片化。另外,亦可在成形密封部件40前将板状部件切断而使基体30单片化。
此处,在上述专利文献1记载的照明装置中,密封树脂的表面从阻挡部的水平或树脂的流动方向跟前向深处变高(即向内的)的上表面上升。另外,上述专利文献2记载的LED封装结构中,凸透镜的表面亦从环状反射部件的内表面上升。如此,相关领域技术人员通常通过滴下成形密封部件时,以防止具有流动性状态的密封部件从用以阻挡其的堰流出于外侧的方式设置制程。但如此会使密封部件的表面仅成形为扁平的凸面,无法充分提高光取出效率。
相对于此,在本发明中,密封部件在基体上如上述般设置,从而可使密封部件的表面比较稳定地成形为较高突出的凸面,可充分提高光取出效率。即,本发明者们积极反复研究,结果发现与先前考虑相反,只要使密封部件的表面从基体的外向面上升,即可使密封部件的表面比较稳定地成形为较高突出的凸面的秘诀,直至完成本发明。
图3(a)~(f)是针对固体表面与滴下于其上的液滴的表面形状的关系进行说明的概要剖面图。首先如图3(a)所示,滴下于固体S的平坦表面的液滴L是通过其表面张力而具备与固体S的表面成接触角θ“度”的凸曲面表面地存在。接触角θ在液滴L的表面(边缘)的与固体S的切点上,以液滴L表面的切线与固体S表面所成角度(含液滴L一方的角度)定义的。该接触角θ通过分别构成液滴L与固体S的材料的表面张力决定,若是同一固体S与液滴L,则取其固有的值。
若设液滴L的表面张力为γL,固体S的表面张力为γS,液滴L与固体S间的界面张力为γSL,则以下式成立(Young式)
[式1]
γS=γSL+γLcosθ或
因此,为了增大液滴L的高度h,如图3(b)所示,考虑使固体S的表面从水平面倾斜角度α[度]。此时,液滴L相对于倾斜的固体S表面的接触角大致维持θ,但相对于水平面的虚拟接触角大致成θ+α。因此,如图3(c)所示,使液滴L的表面从固体S的俯视时朝向外侧的外向面上升,藉此可增大液滴L的高度h。另外,如图3(d)所示,在固体S的表面为凸曲面的情况下,只要以固体S与液滴L的边缘的切点上与该固体S表面相接的平面(称作“切面”)为基准考虑即可。在图示例中,切面相对于水平面倾斜角度β[度],相对于液滴L的水平面的虚拟接触角大致成θ+β。
另外,如图3(e)所示,液滴L迫近固体S的成棱角的边缘部时,有液滴L呈现无法越过边缘部,直至液滴L与固体S的水平上表面所成的接触角到达原来的接触角θ与边缘部的外向面的下降角度(自上表面的倾斜角度)ε[度]的和的称作“湿润的钉扎效应”的现象的情形。此时,液滴L的接触角可获得θ至θ+ε的任意值。藉此,利用该“湿润的钉扎效应,”从而可增大液滴L的高度。但此时的液滴L成比较不稳定的状态,即使利用该现象控制液滴L的高度,亦会导致该高度有较大偏差。又如上述,利用该现象控制液滴L的高度,边缘部需要较高的工作精度。另一方面,如图3(c)所示,液滴L的表面从固体S的外向面上升的情况下,液滴L相对于固体S的外向面成大致原本的接触角θ而存在,成为比较稳定的状态,因此可再现性良好地获得其高度。另外,如图3(f)所示,固体S的边缘部若带弧度为凸曲面R,则固体S的表面从上表面向外向面缓慢变化,因此可抑制“湿润的钉扎效应,”使液滴L顺畅地向外向面上移动。
如上说明,在以固化前具有流动性状态的密封部件40形成液滴L,在基体30形成固体S的情况下,密封部件40的接触角θ通过密封部件40的表面张力、设有密封部件40的边缘的基体30的表面张力、密封部件40与基体30间的界面张力而决定。此时,通过将密封部件40的边缘设于外向面38,虽然(外向面38与密封部件的边缘的切点上的)密封部件表面45的切线与外向面38所成角度为大致接触角θ,但密封部件表面45的切线与水平面所成角度可大于接触角θ。即,通过使密封部件40以使密封立起面37的至少一部分成为外向面38的方式成形,从而以该外向面38为起点,密封部件的表面45容易在垂直方向上升。其结果,可使密封部件40的表面容易成形为较高突出的凸面,较佳为凸曲面,进而大致球面。另外,可高再现性获得其表面形状。因此可低价制造光取出效率优良的发光装置。
另外,在基板上表面的整个区域形成表面张力较小的覆膜后,通过滴下成形密封部件,从而亦可使密封部件的表面成形为较高突出的凸面。但此时基板与密封部件间的整个区域夹设有该覆膜,因而基体与密封部件的紧密贴合性会大幅度下降。对此,在本实施方式中,可提供基本上密封部件与基体的表面直接接触,可获得基体与密封部件的高的紧密贴合性,可靠性高的发光装置。尤其通过使密封部件的表面从基体的外向面上升,而以该密封部件的边缘部与基体卡止的方式作用,可进而提高基体与密封部件的紧密贴合性。
以下,针对基体30与密封部件40的优选方式进行详细说明。
图1所示例的发光装置100中,基体30具备突起33。尤其本例的基体30除了突起33外还具备槽35。突起33亦可说是通过槽35形成。通过使基体30具备突起33或槽35而将外向面38设于比基体30的最外廓的端面靠内侧的位置。并且,可使密封部件表面45的至少一部分从突起33或槽35的外向面38上升。藉此可抑制密封部件40向基体30外流出,在比基体30最外廓的端面靠内侧的位置,可使密封部件的表面45容易稳定成形为较高突出的凸面。另外,可抑制成为外部连接用端子部的导电部件20的露出部被密封部件40的渗出成份污染。如此,基体具备突起或槽,密封立起面的至少一部分设于突起或槽的外向面为好。另外,在基体具备突起与槽两方的情况下,亦可将突起和槽互相分离设置。另外,基体的突起或槽可省略,密封立起面的至少一部分或全部亦可设于作为基体的最外廓的端面的外向面上。
在图1所示例的发光装置100中,突起33或槽35的外向面38成为与凸曲面连续的下侧面。此处,考虑具有流动性状态的密封部件滴下于基体上,靠近基体的外向面及与其上侧连续的面所成的边缘部时。在外向面是从与其上侧连续的面弯曲的平面的情况下,密封部件利用上述“湿润的钉扎效应,”在与该外向面的上侧连续的面上暂时蓄积。然后,在密封部件超过该边缘部时,通过庞大的自身重量而强势流出,会导致其表面形状崩溃。但基体的外向面在其最上位具有凸曲面的情况下,如上所述,可抑制“湿润的钉扎效应,”使密封部件向外向面上顺畅地移动。藉此,可使密封部件40容易稳定成形为较高突出的凸面。此时,密封立起面37的至少一部分可为外向面38中的凸曲面,亦可为超过该凸曲面而与其下侧连续的面。如此,外向面38为凸曲面或与该凸曲面连续的下侧的面为好。另外,在外向面38设于成形体25的情况下,通过使外向面38的最上位成凸曲面,从而抑制因向模具的咬合所致的成形体25的破损,可提高成形体25的成形性。
另外,如上所述,自基体30的大致水平的上表面的外向面38的倾斜角度(α)越大,越可使密封部件40的表面较高突出。但在基体30使用模具成形的情况下,若考虑自模具的基体30的脱模性,则外向面38的倾斜角度(α)成90度以下为好。因此,成为密封立起面37的外向面38的倾斜角度(α)为45~90度为好,70~90度更好。
在图1所示例的发光装置100中,突起33的朝向该基体的俯视内侧的内向面391的至少一部分在其最上位具有凸曲面。在此,考虑具有流动性状态的密封部件滴下于基体上,靠近基体的内向面及与其上侧连续的面所成的边缘部时。内向面为自与其上侧连续的面弯曲的平面的情况下,密封部件通过上述“湿润的钉扎效应”在其内向面上暂时蓄积。然后,密封部件超过该边缘部时,通过其庞大的自身重量而强势流出,会导致进而超过外向面而流出。但基体30的内向面391在其最上位具有凸曲面的情况下,如上所述,可抑制“湿润的钉扎效应,”使密封部件40向与其上侧连续的面进而向外向面38上顺畅地移动。藉此,可使密封部件40的表面容易稳定成形为较高突出的凸面。如此,基体30的构成面中位于密封立起面37的内侧的朝向该基体的俯视内侧的内向面391的至少一部分、最好为全部在其最上位具有凸曲面为好。
在图1所示例的发光装置100中,突起33及槽35在俯视基体30情况下设成包围发光元件10的正圆状。突起33或槽35提供使密封部件的表面45上升的外向面38,且作为阻挡具有流动性状态的密封部件40的屏障而发挥功能。因此,突起或槽设成包围发光元件的框状为好。通过将突起33或槽35设成框状,从而容易阻挡密封部件40,使突起33或槽35的外向面38成为密封立起面37的比例增加,容易使密封部件40的表面较高突出。另外,由于密封部件的表面45容易从突起向突起或从槽向槽跨越而形成,故而可提高密封部件40的表面形状的对称性。尤其突起33或槽35在俯视基体30的情况下设成圆环状为好,其中设成椭圆状为好,设成正圆状更好。藉此,可使密封部件40的表面成形为歪斜较少的凸面,容易提高光取出效率,另外可获得对称性优良的配光。另外,突起33或槽35以使发光元件10为大致中心的方式配置,从而提高配光的对称性,是理想的。另外,阻挡具有流动性状态的密封部件的屏障的观点下,突起比槽要好。
在图1所示例的发光装置100中,基体30具备凹部31,突起33及槽35设于凹部31内。而且,密封部件40设于凹部31的内侧。如此,基体具备将发光元件载置于其内侧的凹部,密封立起面设于凹部内为好。由于基体30具备凹部31,从而可抑制密封部件40向基体30外流出,可容易在凹部31稳定成形密封部件40。另外,密封部件40设于凹部31内侧,从而可谋求装置的小型化。另外,构成凹部31的成形体25作为保护密封部件40的防护壁发挥功能,以避免由外力的损伤或因尘埃的污染。再者,凹部31的内壁面作为使从发光元件10射出的光向装置正面(基体30上方)反射并有效取出的反射镜发挥功能,藉此可提高发光装置的正面光度。尤其如密封部件的整个表面设于比其开口上面内侧的凹部的情况下显著获得该等效果。
在图1所示例的发光装置100中,密封立起面37的至少一部分设于槽35的外向面38,该槽35具有与外向面38对峙的内向面392。尤其在本例中,该内向面392可以说是凹部31的内壁面的一部分。如此,基体在比设有密封立起面的外向面更外侧具有朝向该基体的俯视内侧的内向面为好。藉此,可使自设于基体30的外向面38上的密封部件40的边缘部射出的光通过内向面392及/或该内向面与外向面38间的底面向装置正面反射并且有效取出。尤其与设有密封立起面37的外向面38对峙的内向面392以向上方打开的方式倾斜,或如此弯曲为好。藉此,可使自设于基体30的外向面38上的密封部件40的边缘部射出的光高效向装置正面反射。另外,在基体30的自上述模具的脱模性上亦较佳。再者,与设有密封立起面37的外向面38对峙的内向面392设成与该外向面38大致相同高度较佳,比该外向面38较高延伸设置更佳。藉此,容易使从设于基体30的外向面38上的密封部件40的边缘部射出的光向装置正面反射。另外,这样的内向面392在使用成形机或模具的密封部件的成形方法中因该成形机或模具干扰而不易设置。
<实施方式2>
图4(a)是实施方式2的发光装置的概要俯视图,图4(b)是表示图4(a)的B-B截面的概要剖面图。图4所示例的发光装置200具备发光装置10、具有连接发光装置10的导电部件20及与导电部件20一体成形的成形体25的基体30、及密封发光元件10的密封部件40。
更详细而言,基体30是具有正负一对导线架的导电部件20、一体保持该导电部件的树脂成形体25的封装体。基体30在其上表面侧具备凹部31。凹部31的底面的一部分通过导电部件20表面的一部分构成。发光元件10是LED芯片,以粘接剂(未图示)粘接在基体的凹部31的底面,并以引线与导电部件20连接。密封部件40是在基体的凹部31内侧,以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。
在图4所示例的发光装置200中,基体30具备第1突起331、设于其外侧的第2突起332。尤其本例的基体30除了该等突起外具备第1槽351、设于其外侧的第2槽352。各第1及第2突起可以说是通过第1及第2槽形成。如此,基体具备第1突起或第1槽和位于其外侧的第2突起或第2槽,密封立起面的至少一部分设于第1及第2突起、第1及第2槽中任一方的外向面为好。通过使基体30具备多个突起331、332或多个槽351、352,将多个外向面38设置在基体30的最外廓的端面的内侧。而且,可使密封部件表面45的至少一部分从突起331、332或槽351、352中的任一方的外向面38上升。藉此,将密封部件40滴下到基体30上成形时,可选择成为密封立起面的外向面38,可一面调整密封部件40的大小一面使密封部件40的表面成形为较高突出的凸面。另外,第1突起331或第1槽351设于比导电部件20的连接引线的引线连接部的内侧为好。藉此,可抑制导电部件20的引线连接部因粘接发光元件10的粘接剂的渗出成份而被污染,抑制引线的连接不良。另外,第1突起331或第1槽351可通过按压加工或模具成形等形成于导电部件20上。
在图4所示例的发光装置200中,密封部件40具备密封发光元件10的第1密封部401、密封该第1密封部401的第2密封部402。第1密封部401以使基体30的构成面中该第1密封部的表面451上升的第1密封立起面371的至少一部分成为第1突起331或第1槽351的外向面38的方式成形。另外,第2密封部402以基体30的构成面中该第2密封部的表面452上升的第2密封立起面372的至少一部分成为第2突起332或第2槽352的外向面38的方式成形。如此,在将密封部件40分成多个阶段成形的情况下,亦可使各密封部(各层)的表面比较稳定地成形为较高突出的凸面,因此可抑制2个密封部的界面的光的反射,容易提高光取出效率。另外,各密封部亦可由同一材料构成且折射率相同,但通过使各密封部的折射率阶段性地接近空气的折射率,藉此可从发光元件10有效光取出至密封部件40内,且抑制2个密封部的界面的光的反射,进而提高光取出效率。藉此,第2密封部402的折射率低于第1密封部401的折射率为好。另外,第2密封部402可在使第1密封部401完全固化后成形,但通过在第1密封部401半固化或未固化状态下成形,从而可提高第1密封部401与第2密封部402的紧密贴合性。另外,由于第1密封部401是密封部件40的内部区域,故而也可利用上述“湿润的钉扎效应”成形。此时,第1密封部401的表面451从成为与基体30的第1突起331或第1槽351的外向面38的交界的上表面的终端上升。再者,该第1槽351的与外向面38对峙的内向面亦可对第1密封部401应用与上述内向面392相同的优选方式。
在图4所示例的发光装置200中,密封部件40在第1密封部401内含有由从发光元件10射出的光激励的荧光体50。藉此,在第1密封部401内、即密封部件40内的发光元件10附近的区域,进行利用荧光体50的光的波长转换及散射,因此与使荧光体在密封部件40内的大致整个区域分散体的情况相比,可相对于密封部件表面缩小光源,可提高光取出效率。另外,在本实施方式中,可使第1密封部401的表面成形为较高突出的凸面,故而可缩小第1密封部401内的各方位的光路长的偏差,即使在第1密封部401内分散荧光体50,亦可大致均一色度地发光。另外,在第1密封部401内亦可使荧光体50沉降,使扩散剂分散。
在图4所示例的发光装置200中,第1突起331或第1槽351的外向面38的最上位以平面构成。如上所述,为了抑制“湿润的钉扎效应,”外向面38的最上位为凸曲面为好,但亦可为自与该外向面连续的上侧平面的下降角度(倾斜角度)较理想的为45度以下,更理想的为30度以下的平面。藉此,通过该邻接的2个平面形成的边缘部较平缓,故而可抑制因“湿润的钉扎效应”的密封部件40的蓄积,使密封部件40向外向面38上较顺畅地移动。另外,在此所谓的“与外向面连续的上侧平面”不限于基体30的大致水平的上表面,亦可为外向面。即,外向面38亦可由自上侧平面朝下侧平面的下降角度较理想的为45度以下、更理想的为30度以下的多个平面构成。
<实施方式3>
图5(a)是实施方式3的发光装置的概要俯视图,图5(b)是表示图5(a)的C-C截面的概要剖面图。图5所示例的发光装置300具备发光元件10、具有连接发光元件10的导电部件20及与导电部件20一体成形的成形体25的基体30、以及密封发光元件10的密封部件40。
更详细而言,基体30是具有正负一对导线架的导电部件20、一体保持该导电部件的树脂成形体25的封装体。基体30在上面侧具备凹部31。凹部31的底面的一部分通过导电部件20表面的一部分构成。发光元件10为LED芯片,多个以粘接剂(未图示)粘接于基体的凹部31的底面,以引线与导电部件20连接。密封部件40是于基体30上以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。
在图5所示例的发光装置300中,基体30具备形成于凹部31外侧的突起33。如此,通过将突起33或槽设于凹部31的外侧,从而容易更大地形成使密封立起面37的至少一部分成为突起或槽的外向面38的密封部件40,容易提高光取出效率。另外,以可将其内壁面的整个区域作为反射镜利用的方式简单且增大其开口面积地容易构成凹部31,容易提高光取出效率。因此,光源较大的情况或基体较小的情况下容易提高光取出效率。尤其在本例中,密封部件40分成2阶段成形,在下层的第1密封部401内含有由从发光元件10射出的光激励的荧光体50。第1密封部401覆盖整个发光元件10而填充至凹部31的大致开口上表面。藉此将第1密封部401内面光源化。另外,在第1密封部401中亦可含有扩散剂。然后,上层的第2密封部402以使密封立起面37的至少一部分成为突起33的外向面38的方式成形,具有较高突出的凸面的表面45(452)。藉此可获得高光束的发光装置。
在图5所示例的发光装置300中,突起33在基体30的顶视下沿着凹部31的轮廓设成角部带圆弧的矩形框状。突起或槽在俯视基体的情况下至少其角部弯曲或如实施方式1、2所示的正圆状般整体弯曲为好。在俯视基体的情况下,若突起或槽成棱角地弯曲,则在从其角部附近上升的密封部件的表面产生歪斜。因此,在俯视基体30的情况下,通过使突起33或槽的至少角部弯曲,从而缓和该歪斜,使密封部件40的表面容易成形为比较平滑的凸面,容易提高光取出效率。另外,在俯视基体的情况下,突起或槽未必一定沿着凹部的轮廓设置,例如亦可相对于矩形的凹部设置圆环状突起或槽。
在图5所示例的发光装置300中,在基体30的设有密封立起面37的外向面38及该外向面38外侧的构成面形成有临界表面张力为50mN/m以下的覆膜60。对于如图2(c)所示地形成的具有流动性状态的密封部件40,基体(图2中为成形体25)的外向面38(图3的固体S)的表面张力越小,密封部件40的接触角(图3的液滴L的接触角θ)越大。因此,将密封部件滴下到基体上之前,在基体的设有密封立起面的外向面,或在基体的设有密封立起面的外向面及该外向面外侧的构成面,通过形成表面张力较小的覆膜,能够使密封部件的表面容易地从该外向面上升。藉此,容易使密封部件40的表面成形为较高突出的凸面,容易提高光取出效率。另外,通过如此地设定设有覆膜60的范围,从而在该外向面38的内侧处,密封部件40与基体30的表面直接接触,因此可维持基体30与密封部件40的高的紧密贴合性。成形体25由于需要用以确保焊料耐热性的凝集力和与密封部件40紧密贴合的紧密贴合性,因此由临界表面张力大于50mN/m的材料构成为好。因此,覆膜60通过临界表面张力为50mN/m以下的材料构成为好。作为覆膜60的具体材料,可举出氟树脂材料或硅材料等。其中硅油在密封部件的固化中被密封部件吸收,不易产生与基体紧密贴合的紧密贴合性下降,因而较为理想。
<实施方式4>
图6(a)是实施方式4的发光装置的概要俯视图,图6(b)、(c)分别是表示图6(a)的D-D截面、E-E截面的概要剖面图。图6所示例的发光装置400具备发光元件10、具有连接发光元件10的导电部件20及与导电部件20一体成形的成形体25的基体30、及密封发光元件10的密封部件40。
更详细而言,基体30是具有正负一对导线架的导电部件20和一体保持该导电部件的树脂成形体25的封装体。基体30在上表面侧具备凹部31。凹部31的底面的一部分通过导电部件20表面的一部分构成。导电部件20的外部连接用端子部在成形体25的端面上延伸设置。发光元件10是LED芯片,以粘接剂(未图示)粘接在基体的凹部31的底面,以引线与导电部件20连接。密封部件40是在基体30上以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。
上述实施方式1~3的发光装置将基体30的下表面(背面)作为安装面。另一方面,图6所示例的发光装置400将基体30的端面(侧面)作为安装面,且与成为该安装面的端面大致垂直的纵向(图中y方向)为安装时的厚度(高度)方向。这样的发光装置400例如作为液晶显示器的背光用光源,设于导光板的侧方。因此基体30为薄型化,在俯视的情况下成为纵短而横长的形状,伴随与此,凹部31亦设为相同形状。另外,为了提高光取出效率,需要扩大凹部31的开口面积。因此,在基体30的凹部31外周部的纵向上可形成突起或槽的余地较少。然而在基体30的凹部31的外周部的横向(图中x方向)即凹部31左右可形成突起或槽的余地充足。因此,在本例的发光装置400中,在基体30的上表面的凹部31的左右形成有在纵向上延伸的直线状突起33。然后,密封部件40以将密封立起面37的至少一部分作为突起33的外向面38的方式成形。藉此,至少在横向上可使密封部件40的表面成形为较高突出的凸面,可提高光取出效率。
如此,突起或槽不限于框状,亦可设成带状。藉此,容易使突起或槽小型地形成,容易在比基体的最外廓的端面更内侧的小区域设置外向面。另外,该情况下,突起或槽以夹着发光元件的方式至少设置2个为好。如此,密封部件的表面容易从突起向突起或从槽跨越槽而形成,因此可提高密封部件的表面形状的对称性。另外,突起或槽可如虚线状分离设置多个,亦可进而分散配置。
<实施方式5>
图7(a)是实施方式5的发光装置的概要俯视图,图7(b)是表示图7(a)的F-F截面的概要剖面图。图7所示例的发光装置500除了凹部31及突起33的形状外与上述实施方式4的发光装置的构成大致相同。在上述实施方式4的发光装置中,凹部31的俯视形状为矩形,在易扩大凹部31的开口面积方面较为理想。另一方面,在图7所示例的发光装置500中,凹部31的俯视形状成为如在矩形两侧(左右)组合半圆那样的形状(椭圆形)。然后,突起33在基体30的凹部31外周部形成沿着半圆部的轮廓弯曲的带状。如此,在突起或槽设成带状的情况下,在俯视基体30时,其角部或整体亦弯曲为好。藉此,可缓和在密封部件40的表面产生的歪斜,使密封部件40的表面形成为比较平滑的凸面,容易提高光取出效率。
<实施方式6>
图8(a)是实施方式6的发光装置的概要俯视图,图8(b)是表示图8(a)的G-G截面的概要剖面图。图8所示例的发光装置600具备:发光元件10;具有载置发光元件10的配线基板22及设于配线基板22的上表面的突起34的基体30;及密封发光元件10的密封部件40。
更详细而言,基体30具有上表面具备配线电极的配线基本22、在其上表面设成框状的白色树脂成形体的突起34。发光元件10是LED芯片,多个以粘接剂(未图示)粘接于配线基板22上表面的突起34的内侧,并以引线连接于配线电极。密封部件40是在基体30上以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。尤其在本例中,密封部件40分成2个部位而形成,在下层的第1密封部401内含有由从发光元件10射出的光激励的荧光体50。第1密封部401覆盖所有发光元件10而填充至突起34的大致顶上。藉此将第1密封部401内面光源化。另外,第1密封部401中亦可含有扩散剂。
然后如图8(b)所示,密封部件40的表面,更详细而言,上层的第2密封部402的表面成为从基体30向上方突出的凸面。在本实施方式中,该密封立起面37的至少一部分、最好为全部成为突起34的朝向俯视外侧的外向面27。
图9(a)~(e)是表示实施方式6的发光装置的制造方法的一例的概要剖面图。图8所示的发光装置经由如下工序制造。另外,本发明的发光装置的制造方法只要至少包含以下工序即可:在载置发光元件的配线基板的上表面设置突起而形成基体的第1工序;形成密封发光元件的密封部件的第2工序,此处说明的制造方法仅为一例。
首先如图9(a)所示,在配线基板22上安装发光元件10。具体而言,将发光元件10以粘接剂粘接在配线基板22,进而以引线与配线基板22的配线电极连接。此处,配线基板22是使用可形成多个发光装置的复合基板。
接着,如图9(b)所示,在配线基板22的上表面设置突起34而形成基体30。具体而言,在配线基板22的上表面滴下具有流动性状态(液状、凝胶状或浆状)的突起34的构成材料,以包围发光元件10的方式描绘成框状后,通过加热或冷却等使其固化。另外,发光元件的安装工序与突起的形成工序的顺序亦可与此相反。
接着,如图9(c)、(d)所示,在基体30上形成密封部件40。尤其在本发明中,通过滴下(浇注)形成密封部件。滴下法与压缩成形法、转注成型法、射出成形法或注模成形法相比,是不使用成形机或模具的低价成形方法。另外,在滴下法中,密封部件的形成时的密封部件的构成材料的流动较小,亦可抑制引线的变形。具体而言,使用分配器等,以覆盖发光元件10的方式将具有流动性状态(液状、凝胶状或浆状)的密封部件40滴下到基体30上,在该状态下通过加热或冷却等使密封部件40固化。此时,密封部件40以使密封立起面37的至少一部分成为突起34的外向面27的方式形成。换言之,密封部件40以使其表面45的至少一部分从突起34的外向面27上升的方式形成。
如上所述,(外向面27与密封部件40的边缘的切点上的)密封部件40的表面45的切线与外向面27所成的角度成大致接触角。
另外,在本例中,首先将含有荧光体50的第1密封部401的构成材料滴下到突起34的内侧后,在其上滴下第2密封部402的构成材料。第2密封部402亦可在使第1密封部401完全固化后形成,但在第1密封部401半固化或未固化状态下形成,可提高第1密封部401与第2密封部402的紧密贴合性。
另外,在将基体30倒置、即滴下有密封部件40的基体30的上表面朝向垂直方向下侧的状态下,也可使密封部件40固化。如此在具有流动性状态的密封树脂40因重力下垂的状态下,可使密封树脂40固化。藉此,可利用重力使密封部件40的表面较高突出。此时,密封部件的表面45的切线与外向面38所成的角度,由于密封树脂40因重力下垂,可能未达接触角。
最后,如图9(e)所示,将配线基板22(复合基板)切断,将发光装置600单片化。另外,也可在形成密封部件40前使基体30单片化,还可使用先前单片化成单一的发光装置用的配线基板22。
在本发明中,密封部件在基板上如上设置,从而可使密封部件的表面比较稳定地形成为较高突出的凸面,可充分提高光取出效率。
在以固化前具有流动性状态的密封部件402形成液滴L,以基体30形成固体S的情况下,密封部件402的接触角θ通过密封部件402的表面张力、设有密封部件402的边缘的基体30(具体为突起34)的表面张力、密封部件402与基体30(突起34)间的界面张力而决定。此时,通过将密封部件402的边缘设于突起34的外向面27,虽然(外向面27与密封部件的边缘的切点上的)密封部件表面45的切线与外向面27所成的角度为大致接触角θ,但密封部件表面45的切线与水平面所成的角度可大于接触角θ。即,密封部件40以使密封立起面37的至少一部分成突起34的外向面27的方式形成,从而以该外向面27为起点,密封部件的表面45易在垂直方向上升。其结果,可使密封部件40的表面易形成为较高突出的凸面,较理想的是凸曲面进而大致球面。另外,可高再现性获得其表面形状。因此可低价制造光取出效率优良的发光装置。
另外,在基体的上表面整个区域形成表面张力较小的覆膜后,通过滴下形成密封部件,从而亦可使密封部件的表面形成为较高突出的凸面。但此时在基体与密封部件间的整个区域夹设有该覆膜,从而会使基体与密封部件的紧密贴合性大幅下降。相对于此,在本实施方式中,可提供一种基本上密封部件与基体的表面直接接触,可获得基体与密封部件的高的紧密贴合性,可靠性高的发光装置。尤其通过使密封部件的表面从突起的外向面上升,而以该密封部件的边缘部与突起卡止的方式作用,可进而提高基体与密封部件的紧密贴合性。
以下针对突起34与密封部件40的优选方式进行详细说明。
在图8所示例的发光装置600中,突起34的外向面27成凸曲面。此处,考虑具有流动性状态的密封部件滴下到基板上,靠近突起的外向面及与其上侧连续的面所成的边缘部时。在突起的外向面为从与其上侧连续的面弯曲的平面的情况下,密封部件通过上述“湿润的钉扎效应,”在与该外向面的上侧连续的面上暂时蓄积。然后,密封部件超过该边缘部时,因庞大的自身重量而强势流出,会导致使其表面形状崩溃。但突起的外向面在其最上位具有凸曲面的情况下,如上述可抑制“湿润的钉扎效应,”使密封部件向外向面上平稳移动。藉此,可使密封部件40的表面易稳定形成为较高突出的凸面。此时,密封立起面37的至少一部份可为外向面27中的凸曲面,亦可为超过该凸曲面与其下侧连续的面。如此,外向面27为凸曲面或与该凸曲面连续的下侧的面较好。另外,在突起34通过模具形成的情况下,使突起34的外向面27的最上位为凸曲面,从而可抑制因向模具的咬合所致的突起34的破损,可提高突起34的成形性。
在图8所示例的发光装置600中,突起34的朝向俯视内侧的内向面29成凸曲面。此处,考虑具有流动性状态的密封部件滴下到基体上,靠近突起的内向面及与其上侧连续的面所成的边缘部时。在突起的内向面为从与其上侧连续的面弯曲的平面的情况下,密封部件利用上述“湿润的钉扎效应”而在该内向面上暂时蓄积。然后,在密封部件超过该边缘部时,由其庞大的自身重量而强势流出,会导致进而超过外向面而流出。但在突起34的内向面29的最上位具有凸曲面的情况下,如上述可抑制“湿润的钉扎效应,”使密封部件40向与其上侧连续的面进而外向面27上顺畅地移动。藉此,可使密封部件40的表面易稳定形成为较高突出的凸面。如此,在基体30的构成面中,处于密封立起面37内侧的突起的朝向俯视内侧的内向面29的至少一部分、最好为全部在其最上位具有凸曲面为好。
在图8所示例的发光装置600中,突起34设成俯视下包围发光元件10的圆环状。突起34提供使密封部件的表面45上升的外向面27,且作为阻挡具有流动性状态的密封部件40的屏障发挥功能。因此,突起设成包围发光元件的框状为好。通过将突起34设成框状,从而易阻挡密封部件40,使突起34的外向面27成密封立起面37的比例增加,易使密封部件40的表面较高突出。另外,密封部件的表面45易从突起向突起跨越而形成,因此可提高密封部件40的表面形状的对称性。尤其突起34俯视下设成圆环状为好,其中设成椭圆状更好,设成正圆状最好。藉此,可使密封部件40的表面形成为歪斜较少的凸面,易提高光取出效率,又可获得对称性优良的配光。另外,突起34以使发光元件10为大致中心的方式配置,从而提高配光的对称性较佳。
<实施方式7>
图10(a)是实施方式7的发光装置的概要俯视图,图10(b)是表示图10(a)的H-H截面的概要剖面图。图10所示例的发光装置700具备:发光元件10;具有载置发光元件10的配线基板22及设于配线基板22的上表面的突起34的基体30;密封发光元件10的密封部件40。
更具体而言,基体30具有上表面具备配线电极的配线基板22、设于其上表面的第1突起341、位于第1突起341外侧的第2突起342。该第1及第2突起341、342是预先形成规定形状的白色树脂的成形体,以粘接剂粘接在配线基板22的上表面。发光元件10是LED芯片,1个以粘接剂(未图示)粘接于配线基板22上表面的突起34的内侧,并以引线连接于配线电极。密封部件40是在基体30上以覆盖发光元件10的方式设置的密封树脂。
在图10所示例的发光装置700中,密封部件40的表面即第2密封部402的表面452的至少一部分从第2突起342的外向面27上升。如此,在第1工序中,在配线基板的上表面设置第1突起和其外侧的第2突起,在第2工序中,密封立起面的至少一部分设于第1突起及第2突起中任一方的外向面为好。通过在配线基板22上设置多个突起341、342,从而将多个外向面27设于配线基板22的最外廓的端面的内侧。然后,可使密封部件的表面45的至少一部分从这些突起341、342中任一方的外向面27上升。藉此,将密封部件40滴下到基体30上形成时,可选择设有密封立起面的外向面27,可一面调整密封部件40的大小且使密封部件40的表面成形为较高突出的凸面。另外,第1突起341设于配线基板22的配线电极的连接引线的引线连接部的外侧,从而可抑制或避免密封部件40的表面形状因引线而歪斜。另一方面,第1突起341亦可设于配线基板22的配线电极的连接引线的引线连接部内侧。藉此,可抑制配线基板22的配线电极的引线连接部因粘接发光元件10的粘接剂的渗出成份而受污染,可抑制引线的粘接不良。
在图10所示例的发光装置700中,密封部件40具备密封发光元件10的第1密封部401、密封该第1密封部401的第2密封部402。而且,第1密封部401以使基体30的构成面中该第1密封部的表面451上升的第1密封立起面371的至少一部分成为第1突起341的外向面27的方式形成。另外,第2密封部402以使基体30的构成面中该第2密封部的表面452上升的第2密封立起面372的至少一部分成为第2突起342的外向面27的方式形成。如此,在将密封部件40分成多个部位形成的情况下,可使各密封部(各层)的表面比较稳定地形成为较高突出的凸面,因此可抑制2个密封部的界面的光的反射,易提高光取出效率。另外,各密封部亦可以相同材料构成且折射率相同,但通过使各密封部的折射率阶段性地接近空气的折射率,而可从发光元件10高效光取出至密封部件40内,且可抑制2个密封部的界面的光的反射,进而提高光取出效率。藉此,第2密封部402的折射率低于第1密封部401的折射率较佳。另外,第2密封部402亦可在使第1密封部401完全固化后形成,但在第1密封部401半固化或未固化状态下形成,而可提高第1密封部401与第2密封部402的紧密贴合性。另外,第1密封部401是密封部件40的内部区域,因此亦可利用上述“湿润的钉扎效应”而形成。此时,第1密封部401的表面451从成为与第1突起341的外向面27的交界的上表面的终端上升。
在图10所示例的发光装置700中,密封部件40在第1密封部401内含有由从发光元件10射出的光激励的荧光体50。藉此,在第1密封部401内、即密封部件40内的发光元件10附近的区域进行利用荧光体50的光的波长转换及散射,因此与在密封部件40内的大致整个区域分散荧光体的情形相比,可缩小相对于密封部件表面的光源,可提高光取出效率。另外,在本实施方式中,由于使第1密封部401的表面形成为较高突出的凸面,因此可缩小第1密封部401内的各方位的光路长的偏差,即使在第1密封部401内分散荧光体50,亦可大致均一色度地发光。另外,在第1密封部401内,可使荧光体50沉降,又亦可含有扩散剂。
在图10所示例的发光装置700中,第1突起341的外向面27的最上位以平面构成。如上所述,为了抑制“湿润的钉扎效应,”突起的外向面27的最上位为凸曲面最好,但亦可为自与该外向面连续的上侧平面的下降角度(倾斜角度)较好为45度以下,更好为30度以下的平面。藉此,通过使该邻接的2个平面形成的边缘部比较缓和,因此可抑制因“湿润的钉扎效应”导致的密封部件40的蓄积,使密封部件40向突起的外向面27上比较顺畅地移动。另外,此处所言的“与外向面连续的上侧平面”,不限于突起的大致水平的上表面,亦可为外向面。即,突起的外向面27亦可由自上侧平面朝下侧平面的下降角度较好为45度以下、更好为30度以下的多个平面构成。
在图10所示例的发光装置700中,第2突起342的外向面27与配线基板22的上表面所成的角度(突起外侧一方的角度)成锐角。换言之,第2突起342的外向面27以面向配线基板22的上表面的方式倾斜。如上所述,自基体30的大致水平上表面的外向面27的倾斜角度(α)越大,越易使密封部件40的表面较高地突出。另外,另设于配线基板上的突起由于可与配线基板分开预先形成,因此易选择其形状或材质。另外,亦可高精度加工其边缘部,因此如此可容易设置如突起的外向面与配线基板的上表面所成的角度成锐角的突起,易使密封部件40的表面较高突出。另外,成为密封立起面的突起的外向面与配线基板的上表面所成的角度(突起的外侧一方的角度)为30~135度较好,45~90度更好。藉此,易使密封部件的表面较高突出形成,易提高光取出效率。
在图10所示例的发光装置700中,第2突起342设成在俯视下角部带圆弧的矩形框状。突起在俯视下如此至少其角部弯曲或如实施方式6所示的圆环状般整体弯曲较好。若在俯视基体的情况下突起成棱角弯曲,则从其角部附近上升的密封部件的表面产生歪斜。因此,在俯视下使突起的至少角部弯曲,从而缓和该歪斜,易使密封部件的表面形成为比较平滑的凸面,易提高光取出效率。
在图10所示例的发光装置700中,在设有密封立起面372的第2突起342的外向面27形成临界表面张力为50mN/m以下的覆膜60。对于如图9(c)所示形成的具有流动性状态的密封部件402,突起34的外表面27(图3的固体S)的表面张力越小,密封部件402的接触角(图3的液滴L的接触角θ)越大。因此,将密封部件滴下到基体上之前,在设有基体的密封立起面的外向面,或设有基体的密封立起面的外向面及比该外向面外侧的构成面,形成表面张力较小,具体而言,临界表面张力为50mN/m以下的覆膜,藉此密封部件的表面可易从该外向面上升。藉此,使密封部件40的表面易形成为较高突出的凸面,易提高光取出效率。另外,如此限定设有覆膜60的范围,从而在比该外向面27内侧,密封部件40与基体30的表面直接接触,因此可维持基体30与密封部件40的高的紧密贴合性。作为覆膜60的具体材料,可举出硅油、石蜡是烃、高级醇、高级脂肪酸、硅氧树脂、氟树脂、聚烯烃树脂、聚降冰片烯树脂等。其中硅油在密封部件的固化中会被密封部件吸收,不易产生与基体的紧密贴合性的下降,因而较为理想。
另外,突起的数量无特别限定。在基体上形成密封部件后,亦可在密封立起面的外侧残留突起。例如如图10的点划线所示,亦可在配线基板22上表面的第2突起342的外侧进而设置第3突起343。如此则第3突起343的内向面与设有密封立起面372的第2突起342的外向面27对峙。藉此,可使从设于第2突起342的外向面27上的密封部件的缘部射出的光通过该第3突起343的内向面向装置正面反射并有效取出。尤其与设有密封立起面的外向面对峙的内向面以朝向上方打开的方式倾斜或如此弯曲较好。藉此,可使设于突起的外向面上的密封部件的边缘部射出的光高效地向装置正面反射。再者,与设有密封立起面的外向面对峙的内向面设成与该对峙的外向面大致相同高度较好,设成高于该对峙的外向面更好。藉此,易使从设于基体的外向面上的密封部件的边缘部射出的光向装置正面反射。
另外,在图10所示例的发光装置700中,1个密封部(第1密封部401)内包于1个密封部(第2密封部402)而设置,但不限于此,在突起与表面的至少一部分从该突起的外向面上升的密封部分别设置多个的情况下,多个密封部亦可内包于1个密封部而设置。例如可举出使内侧的多个密封部成分别密封红、绿、蓝的各色发光的发光元件的方式。
<实施方式8>
图11(a)是实施方式8的发光装置的概要俯视图,图11(b)是表示图11(a)的J-J截面的概要剖面图。图11所示例的发光装置800具备:发光元件10;具有载置发光元件10的配线基板22及设于配线基板22的上表面的突起34的基体30;密封发光元件10的密封部件40。更详细而言,基体30具有上表面具备配线电极的配线基板22、在该上表面的发光元件10的左右设成在纵向(图中y方向)延伸的直线状的白色树脂成形体的突起34。发光元件10是1个LED芯片,在配线基板22上表面的突起34的内侧,以导电性粘接剂粘接于配线电极。另外,在发光元件10的下位即发光元件10与配线基板22间设置被覆部件(第1被覆部件)70。该被覆部件70是白色树脂。藉此,可使从发光元件10向下方射出的光反射,在上方高效取出。
另,如图11(b)虚线所示,本例的发光装置800亦可具备设于发光元件10上的含有由从发光元件10射出的光激励的荧光体的波长转换部件55。该波长转换部件55例如为板状,粘接设置于发光元件10的上表面。
另外,同样如图11(b)虚线所示,本例的发光装置800亦可具备覆盖发光元件10周围的配线基板22的上表面的被覆部件(第2被覆部件)75。该被覆部件75以各种被覆方式设置。被覆部件75至少覆盖配线基板22上表面的一部分。若使被覆部件75成白色系等光反射性部件,则可抑制从发光元件10射出的光被配线基板22吸收,提高光取出效率。因此,被覆部件75亦可设于突起34的外侧,但设于突起34的内侧,尤其设有密封立起面37的突起34的内侧较好。在设有多个突起的情况下,被覆部件75亦可设于突起与突起之间。另外,若将被覆部件75作为比密封部件40阻气性高的部件覆盖配线电极,则可抑制配线电极因腐蚀性气体所致的变色,易维持高光取出效率。此外,被覆部件75亦可使发光元件10的上表面露出,覆盖该发光元件的侧面而设置。另外,被覆部件75亦可使波长转换部件55的上表面露出,被覆发光元件10及波长转换部件55的侧面设置。藉此,在将被覆部件75作为光反射性部件的情况下,可获得将发光元件10的上表面或波长转换部件55的上表面作为主光取出面的光源。
然后,密封部件40是在基体30上以覆盖发光元件10(具备波长转换部件55的情况下为其复合光源)的方式设置的密封树脂。密封树脂40的表面在与y方向垂直的剖面(xz面)上,其至少一部分成为从左右突起34的外向面27上升的凸面,在与y方向平行的截面(yz面)上,两端面成为与配线基板22的端面大致同一面的矩形状的面。即,密封部件40设成具有如此表面形状的大致半圆柱状。如此,即使突起34延伸成带状设置,在与其延伸方向(y方向)垂直的截面上,亦可使密封部件表面45的至少一部分从突起34的外向面27上升,使密封部件40的表面形成为较高突出的凸面,提高光取出效率。
如上所述,突起不限于框状,亦可设成带状。藉此,突起易形成小型,易在配线基板的最外廓的端面的内侧的小区域设置外向面。另外,此时突起可为1个,但以夹持发光元件的方式至少设置2个较好。如此则密封部件的表面易从突起向突起跨越而形成,因此可提高密封部件表面形状的对称性。另外,突起可如虚线状分离设置多个,进而亦可设成点状。
图12(a)~(d)是表示实施方式8的发光装置的制造方法的一例的概要图。分别包含俯视图与其双点划线部的剖面图。图11所示的发光装置800经由如下工序制造。
(第1工序)
首先如图12(a)所示,在配线基板22上安装发光元件10。具体而言,将发光元件10以导电性粘接剂粘接在配线基板的配线电极上。此时,发光元件10亦可为1个,但多个发光元件10在一方向(图中y方向)排列为好。列的数量可为1个亦可为多个。另外,此处配线基板22使用可形成多个发光装置的复合基板。
接着,在配线基板22的上表面设置突起34并形成基体30。具体而言,在配线基板22的上表面滴下具有流动性状态的突起34的构成材料,描绘成规定形状后使其固化。此时,突起34设成在与发光元件10的排列方向(图中y方向)大致平行方向延伸的带状。另外,突起34设于发光元件10的两侧。另外,此处所言的“带状”,亦包含部分如此的情形,包含框状突起。另外,发光元件的安装工序与突起的形成工序的顺序亦可与此相反。
(第2工序)
接着,如图12(b)、(c)所示,通过滴下到基体30上形成密封部件40。具体而言,使用分配器等以覆盖发光元件10的方式将具有流动性状态的密封部件40滴下到基体30上,通过加热或冷却等使密封部件40固化。此时,密封部件40以使密封立起面37的至少一部分成为突起34的外向面27的方式形成。换言之,密封部件40以其表面45的至少一部分从突起34的外向面27上升的方式形成。另外,密封部件40为了提高其表面形状的对称性,跨过两侧的突起34设置为好。再者,如图所示,亦可使基体30倒置,即在滴下有密封部件40的配线基板22的上表面朝向垂直方向下侧的状态下使密封部件40固化。藉此可利用重力使密封部件40的表面较高突出。尤其可使密封部件40的表面在垂直方向较长延伸地形成,可获得指向性良好的高光度发光装置。再者,如实施方式7的第2突起342那样地,由于以外向面面向配线基板的上表面的方式倾斜的突起易保持比较多量的密封部件,使密封部件的表面更高突出,因此尤其适于本姿势下的固化。另外,显然在一般姿势即配线基板22的上表面朝向垂直方向上侧的状态下,亦可使密封部件40固化。
(第3工序)
最后,如图12(d)所示,将发光元件与发光元件间的配线基板22及密封部件40切断,使发光装置800单片化。此时,在与发光元件10的排列方向大致正交的方向切断配线基板22及密封部件40为好。根据上述方法,可高生产性地制造图11所示例的发光装置800。
另外,配线基板22及密封部件40的切断位置可任意变更。此处,以1个发光装置包含1个发光元件的方式切断,但亦可以1个发光装置包含多个发光元件的方式切断。另外,如图所示,在两侧的突起34开放的情况下,由于与突起34的延伸方向大致平行方向的密封部件40的终端部的表面形状易歪斜,因此亦可切除其终端部。再者,亦可不切断配线基板22及密封部件40,作为比较大型的发光装置使用。
另外,带状的突起34不限于直线状,亦可设成曲线状或波线状等弯曲的形状。此时,亦可外侧成凸的波腹位于发光元件10附近。藉此,与发光元件10的排列方向大致平行的剖面上亦可使密封部件40的表面部分形成为凸面,易提高光取出效率。再者,突起34以夹持发光元件10大致对称的方式设置更佳。
以下针对本发明的发光装置的各构成要素进行说明。
(发光元件10)
发光元件可使用LED元件或LD元件等半导体发光元件。发光元件只要是在以各种半导体构成的元件结构上设有正负一对电极即可。尤其可高效激励荧光体的氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN、x≥0、y≥0、x+y≤1)的发光元件为好。此外,亦可为绿色~红色发光的镓砷系、镓磷系半导体发光元件。在正负一对电极设于同一面侧的发光元件的情况下,其安装方式可为各电极以引线与导电部件或配线基板的配线电极连接的面朝上安装,亦可为各电极以导电性粘接剂与导电部件或配线基板的配线电极连接的面朝下(倒装芯片)安装。此外,亦可为在互相相反的面分别设置正负一对电极的对向电极结构的发光元件。在发光元件的安装面侧设置银或铝等金属层或介电体反射膜,从而可提高光取出效率。安装于1个发光装置的发光元件的个数可为1个亦可为多个,其大小或形状、发光波长只要任意选择即可。例如亦可于1个发光装置上安装红色、绿色、蓝色发光的发光元件。多个发光元件亦可不规则配置,但通过行列或同心圆状等规则性或周期性配置,容易获得理想的配光。另外,多个发光元件可通过导电部件、配线基板的配线电极及引线等串联或并联连接。
(基体30)
基体是成为载置发光元件的台座的部件。在实施方式1~5中,基体主要通过导电部件及与其一体成形的成形体构成。实施方式6~8中,基体主要通过配线基板与设于其上表面的突起构成。基体除了具备底面包含导电部件的一部分的凹部的方式外,亦可为不具备凹部(侧壁)的板状方式。
(导电部件20)
导电部件可使用连接于发光元件且可导电的金属部件。具体而言,可举出铜、铝、金、银、钨、铁、镍、钴、钼、或其合金、磷青铜、铜铁合金等形成的导线架或配线电极。另外,亦可在其表层设置银、铝、铑、金、铜、或其合金等镀敷或光反射膜,其中光反射性最好的银为理想的。
(成形体25)
成形体的母材可举出脂肪族聚酰胺树脂、半芳香族聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷酯、液晶聚合体、聚碳酸酯树脂、对位性聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜树脂、聚醚酮树脂、聚芳酯树脂等热塑性树脂、聚双马来酰亚胺三嗪树脂、环氧树脂、硅氧树脂、硅氧改质树脂、硅氧改性树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂等热硬化性树脂。另外,该等母材中可混入作为填充剂或着色颜料的玻璃、二氧化硅、氧化钛、氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、硅酸钙、硅酸镁、硅灰石、云母、氧化锌、钛酸钡、钛酸钾、硼酸铝、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氧化锑、锡酸锌、硼酸锌、氧化铁、氧化铬、氧化锰、碳黑等粒子或纤维。此外成形体亦可以玻璃、陶瓷等形成。
(配线基板22)
配线基板可利用在玻璃环氧树脂、玻璃、陶瓷、各种树脂、铝等各种基板上设有与发光元件及外部连接用端子部(焊盘部)连接的配线电极或电路零件。尤其作为陶瓷,以氧化铝、氮化铝、莫来石、碳化硅、氮化硅等较佳。作为树脂,以环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯酚树脂、BT树脂、聚邻苯二甲酰胺树脂(PPA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)等为好。配线电极可使用连接于发光元件并可导电的金属部件。具体而言,配线电极可以铜、铝、金、银、钨、铁、镍、钴、钼、或其合金、磷青铜、铜铁合金等形成。配线电极可露出于基板的上表面、下表面(背面)、侧面,亦可设于基板内部。尤其露出于基板上表面的配线电极可在其表层设置银、铝、铑、金、铜、或其合金等镀敷或光反射膜,其中可采用例如光反射性优良的银。配线基板亦可在设置突起的位置具备凹部或孔,突起的一部分填充或卡止于该凹部或孔,从而可提高配线基板与突起的紧密贴合性。此时,凹部或孔设成俯视下例如点状或线状。另外,凹部或孔的开口径小于突起的宽度为好。
(突起34)
突起主要作为提供使密封部件的表面上升的外向面的部件,设于配线基板的上表面。突起通常设于发光元件的外侧,但亦可设于发光元件的下部(换言之发光元件亦可设于突起上)。另外,突起亦作为以其内壁面使从发光元件向侧方射出的光向上方反射的光反射体发挥功能。因此,光反射性优良的白色系部件为好,与配线基板的配线电极电性绝缘更好。此外,突起是大致透明等透光性优良的部件,从而亦可扩大发光装置的配光。作为树脂,可使用热硬化性树脂、热塑性树脂等。具体而言,可举出硅氧树脂、环氧树脂、苯酚树脂、BT树脂、PPA、PET、PBT、氟树脂、聚烯烃树脂、聚降冰片烯树脂等。并且,对成为这些母材的树脂添加例如氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化镁等粒子,从而可使光高效反射。这样的突起例如在利用分配器等喷出于配线基板上后固化而设。此外,突起亦可通过将形成任意形状的部件固定于配线基板而设置。此时,作为材料,除了上述树脂外,亦可使用陶瓷。金属亦可。另外,为了使密封部件的表面易形成为较高突出的凸面,突起的至少表面通过临界表面张力为50mN/m以下的材料构成为好。在上述材料中,以硅氧树脂、氟树脂、聚烯烃树脂、聚降冰片烯树脂尤其好,其中以耐热性或耐旋光性优良且粘接性比较良好的硅氧树脂为好。另外,突起可以单一层构成,亦可以多层构成。
(密封部件40)
密封部件是密封发光元件、引线及导电部件的一部分,保护其等避免尘埃或水分、外力等的部件。密封部件的母材具有电绝缘性,可透射自发光元件射出的光(理想的是透射率70%以上),只要是固化前具有流动性的材料即可。具体而言,可举出硅氧树脂、硅氧改质树脂、硅氧改性树脂、环氧树脂、苯酚树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、TPX树脂、聚降冰片烯树脂、或含1种以上上述树脂的混合树脂。玻璃亦可。其中以硅氧树脂耐热性及耐旋光性优良,固化后的体积收缩少,因而是理想的。尤其密封部件的母材以苯基硅氧树脂为主要成分为好。如下述实施例所示,在密封部件的表面为凸面的情况下,苯基硅氧树脂比二甲基硅氧树脂的光取出效率优良。另外,苯基硅氧树脂的阻气性亦优良,易抑制因腐蚀性气体所致的导电部件的劣化。
密封部件亦可于母材中添加填充剂或荧光体等具有各种功能的粒子。填充剂可使用扩散剂或着色剂等。具体而言,可举出二氧化硅、氧化钛、氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化锌、钛酸钡、氧化铝、氧化铁、氧化铬、氧化锰、玻璃、碳黑等。填充剂的粒子形状可为破碎状亦可为球状。另外,亦可为中空或多孔质。
(荧光体50)
荧光体吸收从发光元件射出的一次光的至少一部分,射出与一次光不同波长的二次光。具体而言,可举出以铈激活的钇·铝·石榴石(YAG)、以铕及/或铬激活的含氮的铝硅酸钙(CaO-Al2O3-SiO2)、以铕激活的硅酸盐((Sr、Ba)2SiO4)等。藉此,可成为射出可见波长的一次光及二次光的混色光(例如白色系)的发光装置,或受紫外线的一次光激励而射出可见波长的二次光的发光装置。
(波长转换部件55)
波长转换部件可使用含如上述的荧光体的透光性部件。具体而言,可举出与添加有荧光体的上述密封部件相同的树脂或玻璃的成形体、荧光体与无机黏合剂的烧结体、荧光体的结晶等。波长转换部件是将预先形成板状或薄膜状等的构件以透光性粘接剂粘接或直接接合于发光元件,或将具有流动性状态的构件涂敷于发光元件,或使荧光体对发光元件电泳沈积后使其浸渍于树脂中等而设。
(被覆部件70、75)
被覆部件是覆盖配线基板的上表面、发光元件的下表面或侧面等的部件。尤其被覆部件是可高效反射自发光元件射出的光,且具有电绝缘性的白色系部件为好。作为具体材料,可使用与上述突起相同的树脂,或添加有与上述突起相同粒子的树脂。
(引线)
引线是将发光元件的电极与导电部件或配线基板的配线电极电性连接的部件。引线可使用金、铜、银、白金、铝或其合金的金属线。尤其不易产生因来自密封部件的应力所致的破断,热电阻等优良的金线为好。
(粘接剂)
粘接剂是将发光元件固定于基体或配线基板的部件。绝缘性粘接剂可使用环氧树脂、硅氧树脂、聚酰亚胺树脂或其改性树脂或混合树脂等。作为导电性粘接剂,可使用银、金、钯等导电性糊或金-锡等的焊料、低熔点金属等的焊材。
实施例
以下针对本发明的实施例进行详细说明。另外,本发明显然不限于以下所示的实施例。
<实施例1>
实施例1的发光装置是具备具有与图1所示例的发光装置100相似外形的纵5.0mm,横6.5mm,厚1.35mm的基体的表面发光(Top View)式表面安装型LED。基体是在表面实施了银的镀敷的铜合金制正负一对导线架的导电部件上,一体成形含氧化钛的白色颜料和二氧化硅的填充剂的环氧树脂制成形体而构成。这样的基体在模具内设置导电部件,注入成形体的构成材料并使之固化而制作。另外,导电部件在表面的一部分构成凹部底面的一部分,且向成形体的外侧延伸。
在基体的大致中央通过成形体而形成直径4.3mm,深度0.85mm的俯视为正圆状的凹部。该凹部为2段式,在深度0.3mm的位置具有宽度0.33mm的俯视为正圆状的上段部。另外,在该上段部形成宽度0.16mm,高度0.1mm的俯视为正圆状的突起(换言之,上段部设于深度0.2mm的位置,其周缘部设有宽度0.17mm,深度0.1mm的俯视为正圆状的槽)。该突起的外侧的侧面成为自上表面的倾斜角度为78~82度的倾斜面。再者,该突起的外侧及内侧的两侧面与上表面所成的角部成为带圆弧的凸曲面。另外,槽的内向面即凹部上段的内壁面亦与上述突起外侧的侧面相同程度地从基体上表面倾斜。
在基体的凹部底面,6个发光元件以透光性环氧树脂粘接剂粘接于负极侧的导电部件上,其各电极通过金引线与正负两极的导电部件分别连接。该发光元件是氮化物半导体的n型层、活性层、p型层依次积层在蓝宝石基板上的可蓝色(中心波长约460nm)发光的纵500μm、横290μm、厚120μm的LED芯片。
然后,密封部件在基体的凹部内侧覆盖发光元件而设。该密封部件将折射率1.53的苯基硅氧树脂作为母材,在其中分散有YAG荧光体。密封部件的表面成为其大部分从基体的突起的外向面即外侧的侧面或凸曲面的角部上升的大致凸曲面。密封部件的表面高度(顶点附近的高度)以突起的上表面为基准面,为1.3mm。如此的密封部件在具有流动性状态下,以其表面的大部分从基体的突起的上述外向面上升的方式从分配器滴下,在该状态下通过加热固化而形成。
<比较例1>
比较例1的发光装置除了密封部件的表面与突起的内向面连接且成形为与突起的上表面大致相同面的平坦面外,与实施例1的发光装置为相同构成。
<验证1>
通过光束的测定验证实施例1及比较例1的发光装置的光取出效率。具体而言,以顺电流350mA(并列)使各发光装置分别发光,测定其光束。比较例1的发光装置的光束为119.8[lm],实施例1的发光装置的光束为129.4[lm]。另,该光束为比较而换算成色度(x,y)=(0.345,0.357)的值。如此,实施例1的发光装置其光束与比较例1的发光装置相比高8.1%,密封部件的表面形成为较高突出的凸面,从而获得高光取出效率。
<实施例2>
实施例2的发光装置是具备具有与图6所示例的发光装置400相似外形的纵2.0mm,横3.0mm,厚1.2mm的基体的侧面发光(Side View)式表面安装型LED。基体是在表面实施银的镀敷的铜合金制正负一对导线架的导电部件上一体成形含氧化钛的白色颜料与二氧化硅的填充剂的聚邻苯二甲酰胺树脂制成形体而构成。这样的基体通过在模具内设置导电部件,注入成形体的构成材料使之固化而制作。另外,导电部件的表面的一部分构成凹部底面的一部分,且向成形体的外侧延伸。
在基体的大致中央通过成形体形成有纵1.6mm、横2.2mm、深0.45mm的俯视大致矩形的凹部。另外,基体的上表面,在凹部的长度方向两侧形成在宽度方向延伸的长1.6mm、宽0.26mm、高0.21mm的俯视直线状突起。突起的截面形状为大致凸曲面。
在基体的凹部底面,1个发光元件以透光性环氧树脂粘接剂粘接于负极侧的导电部件上,其各电极通过金引线与正负两极的导电部件分别连接。该发光元件是氮化物半导体的n型层、活性层、p型层依次积层于蓝宝石基板上的可蓝色(中心波长约460nm)发光的纵200μm、横400μm、厚85μm的LED芯片。
然后,密封部件在基体的凹部内侧覆盖发光元件而设置。该密封部件将折射率1.53的苯基硅氧树脂作为母材,在其中分散有YAG荧光体。密封部件的表面成大致凸曲面,在基体的长度方向上从突起的外向面上升。密封部件的表面高度(顶点附近的高度)是以突起的上表面为基准面,为0.13mm。这样的密封部件在具有流动性状态下,以其表面在基体的长度方向上从突起的外向面上升的方式从分配器滴下,保持该状态下通过加热使的固化而成形。
<实施例3>
实施例3的发光装置除了密封部件的母材是折射率为1.41的二甲基硅氧树脂外,与实施例2的发光装置为相同构成。
<比较例2>
比较例2的发光装置除了不在基体上设置突起,密封部件的表面与凹部的内向面连接,且成形为与凹部的上表面大致相同面的平坦面外,与实施例2的发光装置为相同构成。
<比较例3>
比较例3的发光装置除了密封部件的母材是折射率为1.41的二甲基硅氧树脂外,与比较例2的发光装置为相同构成。
<验证2>
通过初始光束的测定验证实施例2、3及比较例2、3的发光装置的光取出效率。具体而言,使各发光装置以顺电流20[mA]分别发光,测定其光束。另外,以下所示的初始光束为了进行比较而换算成色度(x,y)=(0.300,0.286)的值。
<验证3>
另外,通过硫化试验验证实施例2、3及比较例2、3的发光装置的可靠性。具体而言,在密闭容器中放入发光装置与1g的硫化钠,加热至80℃并放置24小时,测定试验前后的光束的维持率。
将以上2个验证结果表示于以下表1。
[表1]
如表1所示,可知实施例2、3的发光装置的初始光束分别与比较例3的发光装置相比高9.7%、5.7%,光取出效率优良。另一方面,比较例2的发光装置的初始光束与比较例3的发光装置的初始光束相比下降1.1%。由此可知通过使密封部件的表面成凸面与使密封部件的母材为苯基硅氧树脂的组合,可获得光取出效率尤其高的发光装置。另外可知使密封部件的表面成凸面,从而密封部件的阻气性提高,可抑制因含硫气体所致的导电部件的变色,获得可靠性高的发光装置。
<实施例4>
实施例4的发光装置是图8所示的发光装置600的一例,是白色系发光的COB(ChipOn Board:板上芯片封装)型LED模块。配线基板22是纵16mm、横19mm、厚1.0mm的氧化铝基板,在其上表面设有最表面实施金的镀敷的配线电极。突起34将相对于树脂的重量比含30%氧化钛的二甲基硅氧树脂以分配器描绘成外径10mm、宽度1.0mm、高度0.5mm的圆环状并固化。该突起34的截面看形状为大致半圆状。
110个发光元件10以透光性环氧树脂粘接剂粘接于突起34内侧的配线基板22的上表面,并利用金引线与相邻的发光元件10彼此或配线基板22的配线电极连接(11个发光元件10的串联连接×10个并联连接)。该发光元件10是在蓝宝石基板上依次积层有氮化物半导体的n型层、活性层、p型层的可蓝色(中心波长约460nm)发光的纵290μm、横500μm、厚80μm的LED芯片。
密封部件40包含下层的第1密封部401和上层的第2密封部402 2个部位。第1密封部401将折射率为1.41的二甲基硅氧树脂作为母材,在其中分散有YAG荧光体。第1密封部401覆盖所有发光元件10,填充至突起34的顶上附近。另外,第1密封部401的周缘部攀上至突起34,中央部凹陷。第2密封部402将与第1密封部401相同的二甲基硅氧树脂作为母材,在其中相对于母材的重量比添加有3%胶体二氧化硅。密封部件40的表面(第2密封部件401的表面)的大部分成为从突起34的外向面27上升的大致凸曲面。密封部件40表面的高度(顶点附近的高度)以配线基板的上表面为基准面,为3.0mm。这样的第2密封部402在具有流动性状态下以其表面的大部分从突起34的外向面27上升的方式从分配器滴下,在该状态下通过加热使之固化而形成。
<比较例4>
比较例4的发光装置除了密封部件仅包含第1密封部,其表面形成为与突起的顶上大致相同高度的大致平坦面外,与实施例4的发光装置为相同构成。
<验证4>
通过初始光束的测定验证实施例4及比较例4的发光装置的光取出效率。具体而言,使各发光装置以顺电流320[mA]分别发光,测定其光束。比较例4的发光装置初始光束为1113[lm],相对于此,实施例4的发光装置的初始光束为1152[lm]。另外,该光束为了进行比较而换算成色度×值=0.32的值。如此,实施例4的发光装置的初始光束与比较例4的发光装置相比高3.5%,密封部件的表面形成为较高突出的凸面,从而获得高光取出效率。
<实施例5>
图13(a)是实施例5的发光装置的概要剖面图。图13(a)所示例的发光装置900是白色系发光的LED。配线基板22是纵3.5mm、横3.5mm、厚0.45mm的内设铜-钨作为散热材料的氧化铝基板,在其上表面设有最表面实施金的镀敷的配线电极。突起34将相对于树脂的重量比含30%氧化钛的二甲基硅氧树脂以分配器描绘成外径2.6mm、宽0.4mm、高0.15mm的圆环状并固化。该突起34的截面视形状为大致半圆状。
将1个发光元件10以金-锡共晶焊料覆晶安装于突起34内侧的配线基板22的上表面,与配线基板22的配线电极连接。该发光元件10是在蓝宝石基板上依次积层有氮化物半导体的n型层、活性层、p型层的可蓝色(中心波长约460nm)发光的纵1.0mm、横1.0mm、厚110μm的LED芯片。另外,发光元件10被波长转换部件55覆盖。该波长转换部件55使YAG荧光体通过电泳沈积而附着于发光元件10上,并使其浸渍折射率1.51的苯基硅氧树脂。
密封部件40将折射率为1.41的二甲基硅氧树脂作为母材,在其中相对于母材的重量比添加有胶体二氧化硅2.5%。密封部件40的表面成为其大部分从突起34的外向面27上升的大致凸曲面。密封部件40的表面高度(顶点附近)以配线基板的上表面为基准面,为3.0mm。这样的密封部件40在具有流动性状态下以其表面的大部分从突起34的外向面27上升的方式从分配器滴下,在该状态下通过加热使之固化而形成。
<实施例6>
实施例6的发光装置除了突起34不含氧化钛呈大致透明外,与实施例5的发光装置为相同构成。
<比较例5>
图13(b)是比较例5的发光装置的概要剖面图。在图13(b)所示例的发光装置950中,密封部件48的形成方法与实施例5的发光装置900不同。另外,发光装置950的发光元件10、配线基板22及波长转换部件55与实施例5的发光装置900相同,密封部件48的构成材料与实施例5的发光装置相同。该密封部件48通过压缩成形法直接形成于配线基板22上。未设有突起。密封部件48是表面为凸面的中央部外径为φ2.6mm,其高度(顶点附近高度)以配线基板的上表面为基准面,为1.55mm。
<验证5>
通过初始光束的测定验证实施例5、6及比较例5的发光装置的光取出效率。具体而言,使各发光装置以顺电流350[mA]分别发光,测定其光束。比较例5的发光装置的初始光束为121.6[lm],相对于此,实施例4的发光装置的初始光束为127.1[lm],实施例5的发光装置的初始光束为124.4[lm]。另,该光束是为了进行比较而换算成色度×值=0.355的值。如此,可知实施例5、6的发光装置其初始光束分别与比较例5的发光装置相比高4.5%、2.3%,光取出效率优良。
另外,如图13(b)所示,压缩成形法等使用模具形成于配线基板上的密封部件48是具有表面为凸面的中央部,及与其周围连续、在配线基板22上延展设置的作为密封部件48的浇道的凸缘状部。因此,从发光元件10出射的光的一部分导光于该凸缘状部,因配线基板22的吸收的光损失增大,导致光取出效率下降。另一方面,如图13(a)所示,以滴下法形成的密封部件40不形成如此凸缘状部,可高效取出从发光元件10出射的光。
产业上的可利用性
本发明的发光装置可利用于液晶显示器的背光光源、各种照明器具、大型显示器、广告或目的地引导等各种显示装置,进而数字摄像机、传真机、复印机、扫描仪等的图像读取装置、投影器装置等。
Claims (29)
1.一种发光装置的制造方法,基体具有连接发光元件的正负一对的导电部件和与该导电部件一体保持地成形的树脂的成形体,在所述基体上通过滴下密封所述发光元件的密封部件而使之成形,在该工序中,
所述基体具有凹部,
在所述凹部内具有第1突起、第1槽及位于其更外侧的第2突起或第2槽,所述第1突起通过所述第1槽而形成,
所述第1突起及所述第2突起或第2槽具有朝向所述导电部件或所述成形体的俯视时朝向外侧的外向面,
所述外向面为自与该外向面连续的上侧平面的倾斜角度为45度以下的平面,
所述发光元件载置在所述凹部的内侧,
所述第1突起或所述第1槽设成包围所述发光元件的框状,
所述密封部件设置在所述凹部的内侧,
所述密封部件具有将所述发光元件密封的第1密封部、将该第1密封部密封的第2密封部,
所述第1密封部大致为凸曲面,
所述第1密封部的边缘的至少一部分设于所述第1突起的俯视时朝向外侧的外向面,所述第1密封部从所述第1突起的外向面立起,
所述第2密封部的边缘的至少一部分设于所述第2突起或第2槽的外向面,所述第2密封部从所述第2突起或第2槽的外向面立起,
所述第1突起、所述第2突起或所述第1槽、所述第2槽的外向面设置在比所述基体的最外廓的端面靠内侧的位置,
所述导电部件的表面的一部分构成所述基体的凹部底面的一部分,发光元件被载置在所述凹部底面的导电部件上。
2.如权利要求1所述的发光装置的制造方法,其中,所述基体的构成面中,位于所述第1密封部的边缘及/或所述第2密封部的边缘的更内侧的所述基体的俯视时朝向内侧的内向面的至少一部分在其最上位具有凸曲面。
3.如权利要求1所述的发光装置的制造方法,其中,所述密封部件在所述第1密封部内含有由自所述发光元件射出的光激励的荧光体。
4.如权利要求1~3中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述第1突起及第1槽及/或所述第2突起或第2槽在俯视该基体的情况下,其角部或整体弯曲。
5.如权利要求1~3中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,在所述滴下工序之前,还具有覆膜形成工序,在所述基体的设有所述第1密封部的边缘或所述第2密封部的边缘的外向面,或在该外向面及该外向面更外侧的构成面形成临界表面张力为50mN/m以下的覆膜。
6.如权利要求1~3中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述密封部件的母材以苯基硅树脂为主要成分。
7.一种发光装置,其具备:
发光元件;
基体,其具有连接所述发光元件的正负一对的导电部件、与该导电部件一体保持地成形的树脂的成形体,所述基体具有凹部,在所述凹部内设有第1突起、第1槽及位于其更外侧的第2突起或第2槽,所述第1突起通过所述第1槽而形成,所述发光元件载置在所述凹部的内侧,所述第1突起或所述第1槽设成包围所述发光元件的框状;
密封部件,其设置在所述凹部的内侧且密封所述发光元件,
所述第1突起及所述第2突起或第2槽具有朝向所述导电部件或所述成形体的俯视时朝向外侧的外向面,
所述外向面为自与该外向面连续的上侧平面的倾斜角度为45度以下的平面,
所述密封部件具有将所述发光元件密封的第1密封部、将该第1密封部密封的第2密封部,
所述第1密封部的边缘的至少一部分设于所述第1突起的外向面,并且所述第1密封部从所述第1突起的外向面立起,
所述第2密封部的边缘的至少一部分设于所述第2突起或第2槽的外向面,所述第2密封部从所述第2突起或第2槽的外向面立起,
所述第1突起、所述第2突起或所述第1槽、所述第2槽的外向面设置在比所述基体的最外廓的端面靠内侧的位置,
所述导电部件的表面的一部分构成所述基体的凹部底面的一部分,发光元件被载置在所述凹部底面的导电部件上。
8.如权利要求7所述的发光装置,其中,所述第1突起及第1槽及/或所述第2突起或第2槽在所述凹部的左右带状地设置。
9.如权利要求7所述的发光装置,其中,所述第1突起及第1槽及/或所述第2突起或第2槽在俯视所述基体的情况下,其角部或整体弯曲。
10.如权利要求7所述的发光装置,其中,所述基体在设有所述密封部件的边缘的所述外向面的更外侧具有俯视时朝向内侧的内向面。
11.如权利要求7所述的发光装置,其中,所述密封部件的母材以苯基硅树脂为主要成分。
12.一种发光装置的制造方法,其具备:
将发光元件载置在配线基板的上表面的工序;
在载置所述发光元件的所述配线基板的上表面的所述发光元件的外侧将具有流动性的状态的突起的构成材料滴下且设置第1突起和位于其更外侧的第2突起的第1工序;
通过分别滴下而形成具有密封所述发光元件的第1密封部和将该第1密封部密封的第2密封部的密封部件的第2工序,
所述第1密封部以该第1密封部的边缘的至少一部分设于所述第1突起的外向面的方式形成,
所述第2密封部以该第2密封部的边缘的至少一部分设于所述第2突起的外向面的方式形成,
所述外向面为自与该外向面连续的上侧平面的倾斜角度为45度以下的平面。
13.如权利要求12所述的发光装置的制造方法,其中,所述外向面以面向所述配线基板的上表面的方式倾斜。
14.如权利要求12所述的发光装置的制造方法,其中,位于所述密封部件的边缘的内侧的所述突起的俯视时朝向内侧的内向面的至少一部分在其最上位具有凸曲面。
15.如权利要求12所述的发光装置的制造方法,其中,所述密封部件在所述第1密封部内含有由自所述发光元件射出的光激励的荧光体。
16.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述突起在俯视的情况下,其角部或整体弯曲。
17.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述突起设成包围所述发光元件的框状。
18.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,在所述第1工序中,所述发光元件在所述配线基板上排列有多个,
所述突起在所述发光元件的两侧设成在与所述发光元件的排列方向大致平行的方向上延伸的带状,
在所述第2工序中,所述密封部件跨过所述两侧的突起而设置,
在所述第2工序后,具备切断所述发光元件与发光元件之间的所述密封部件及所述配线基板的第3工序。
19.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述突起的至少表面由临界表面张力为50mN/m以下的材料构成。
20.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,在所述第2工序之前,在由所述配线基板和所述突起构成的基体的设有所述密封部件的边缘的外向面,或在该外向面及该外向面的外侧的构成面形成临界表面张力为50mN/m以下的覆膜。
21.如权利要求12~15中任一项所述的发光装置的制造方法,其中,所述密封部件的母材以苯基硅氧树脂为主要成分。
22.一种发光装置,其具备:
发光元件;
配线基板,其在载置所述发光元件的上表面的该发光元件的外侧设有第1突起、及位于其更外侧的第2突起;
密封部件,其具有密封所述发光元件的第1密封部、密封该第1密封部的第2密封部,
所述第1密封部的边缘的至少一部分设于所述第1突起的俯视时朝向外侧的外向面,且所述第2密封部的边缘的至少一部分设于所述第2突起的外向面,并且相对于所述外向面或相对于在该外向面和所述密封部件的边缘的切点与所述外向面相切的切面,成接触角或未达到接触角的角度而设置,
所述外向面为自与该外向面连续的上侧平面的倾斜角度为45度以下的平面。
23.如权利要求22所述的发光装置,其中,所述密封部件的边缘的至少一部分相对于所述发光装置的俯视下的水平面,成大于所述接触角的角度而设置。
24.如权利要求22所述的发光装置,其中,所述外向面以面向所述配线基板的上表面的方式倾斜。
25.如权利要求22所述的发光装置,其中,在所述第1密封部内含有由自所述发光元件射出的光激励的荧光体。
26.如权利要求22~25中任一项所述的发光装置,其中,所述突起设成包围所述发光元件的框状。
27.如权利要求22~25中任一项所述的发光装置,其中,所述突起在俯视观察所述基体的情况下其角部或整体弯曲。
28.如权利要求22~25中任一项所述的发光装置,其中,所述突起的至少表面由临界表面张力为50mN/m以下的材料构成。
29.如权利要求22~25中任一项所述的发光装置,其中,所述密封部件的母材以苯基硅树脂为主要成分。
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