JP5283742B2

JP5283742B2 - 発光装置

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Publication number: JP5283742B2
Application number: JP2011221998A
Authority: JP
Inventors: 俊雄幡; 雅之伊藤; 泰司森本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: JP2012004607A

Description

本発明は、発光ダイオードチップを備える発光装置に関するものである。

近年、照明装置の光源として、発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤともいう）チップが多く用いられるようになってきている。ＬＥＤチップを該光源として備えた白色光を発する照明装置を得る方法としては、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤの三種類のＬＥＤを組合せて用いる方法や、青色ＬＥＤと黄色光を発する蛍光体とを組合せて用いる方法などがある。

白色光を発する照明装置は、十分な輝度が要求される。したがって、光源としてのＬＥＤチップが複数個備えられた照明装置が、現在商品化されている。

特許文献１および特許文献２には、上述の状況を鑑みて耐熱性や、耐光性および量産性などに優れ、高寿命で優れる発光装置が開示されている。

図１５は、一般的な発光装置の断面図である。以下、図１５を参照して説明する。
発光装置８００は、Ｃｕ基板２００と、その上に接合される絶縁層３００と、その上に接合されるＣｕ配線層４００と、その上に搭載されるＬＥＤチップ１００とを備える。Ｃｕ配線層４００は、ＬＥＤチップ１００の引き出し電極としての役割を果たし、該引き出し電極間を電気的に絶縁するための離間部５００を有する。ＬＥＤチップ１００とＣｕ配線層４００とは、ワイヤ７００で電気的に接続されている。そして、エポキシ樹脂等の透光性樹脂材料である封止樹脂６００によって、Ｃｕ基板２００上のＬＥＤチップ１００搭載部分などが封止されている。

特開２００６−２４５０３２号公報特開２００６−１５６７０４号公報

従来の発光装置８００は、Ｃｕ基板２００とＬＥＤチップ１００とを電気的に絶縁するための絶縁層３００を有し、また、ＬＥＤチップ１００が搭載されるＣｕ配線層４００を電気的に絶縁するための離間部５００を有している。一般的に絶縁層３００には反射率の低い材料が用いられている。そして、Ｃｕ配線層４００を電気的に絶縁するための離間部５００にＬＥＤチップ１００から発生した一部の光が入射された場合、その入射された光は、ほとんど発光装置の外に放出されない。これは、離間部５００が孔形状になっていることと、孔形状である離間部５００の底面における絶縁層３００は反射率が低いことが原因である。

このため、例えば、直・並列配置した複数個のＬＥＤチップ１００を備える発光装置８００において、ＬＥＤチップ１００の引き出し電極間の離間部５００での光損失による輝度低下などが発生する。ひいては、発光装置８００自体の輝度低下が発生する。

本発明は上述の事由に鑑みて為されたものである。本発明の目的は、直・並列配置した複数個のＬＥＤチップを備える発光装置において、金属板であるＣｕ配線層と絶縁層とで囲まれた離間部での光損失による輝度低下などを抑制できる発光装置を提供することである。

本発明は、基板と、基板上に接合された絶縁層と、絶縁層上に接合された金属板と、複数の発光素子とを備える発光装置において、金属板は離間部を有し、発光素子は、金属板上に、離間部に接する端から離れて設置された発光装置である。

本構成により、発光素子からの光のうち、離間部内に吸収されずに金属板にて反射される光量が増えるので、離間部での光損失を抑え、外部へ光を効率よく放出することが可能となる。

また、本発明の発光装置において、離間部に接する端から発光素子までの距離は、発光素子の上面の幅よりも大きいか、または発光素子の上面の幅と同じであることが好ましい。

本構成により、発光素子から離間部の間に十分な距離を設けることができ、離間部での光損失を抑えて、外部へ光をより効率よく放出することが可能となる。

また、本発明の発光装置において、発光素子は、金属板に設けられた凹部の底面に設置されていることが好ましい。本構成によると発光素子から発光した光が凹部を有する金属板表面で反射され、外部に効率よく放出される。

また、本発明の発光装置において、金属板の表面に、高さ方向に１００〜５００ｎｍの凸形状を有していることが好ましい。本構成によると、凸形状を持つ金属板表面で発光素子から発光した光の一部が反射され、外部に効率よく放出される。

また、本発明の発光装置において、絶縁層は、発光素子からの光を反射する機能を有することが好ましい。本構成により、発光素子から離間部へ入射した光が絶縁層にて反射されるため、光損失を抑えられ、さらに、光の拡散を確保することが可能となる。

また、本発明の発光装置において、離間部の絶縁層上に反射層を設けることが好ましい。本構成により、発光素子から離間部へ入射した光が、絶縁層上に反射層にて反射されるため、光損失が抑えられ、光の拡散を確保することが可能となる。

また、本発明の発光装置において、絶縁層または反射層は、熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。特に、該熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ−ｐ−キシリレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアセタール、芳香族ポリアミド、ポリフェニレン、ポリアリレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリアセン、ポリイミダゾピロロン、ポリキノリン、ポリナフチリジン、ポリキノキサリンもしくはこれらの少なくとも２種の混合物であることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、絶縁層または反射層は、合成繊維および／または天然繊維で形成されていることが好ましい。特に、該合成繊維は、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレンとポリプロピレンの複合繊維、ポリエステルとポリオレフィンの複合繊維、ポリオレフィン合成パルプまたはこれらの混合物であり、天然繊維は、広葉樹晒クラフトパルプ、針葉樹晒クラフトパルプ、砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ、ケナフ、またはこれらの混合物であることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、熱可塑性樹脂は、無機系充填剤が配合されていることが好ましい。特に、無機系充填剤は、金属塩、金属水酸化物、金属酸化物であることが好ましく、これらのものを例示すると、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、塩化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム等の金属塩、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、シリカ等の金属酸化物等が挙げられる。さらに、ケイ酸カルシウム類、セメント類、ゼオライト類、タルク等の粘土類も使用できる。

また、本発明の発光装置において、発光素子は、金属板にボンディングワイヤで電気的に接続され、金属板上面の発光素子の周辺は、ソルダーレジストが設けられ、発光素子およびボンディングワイヤは、ソルダーレジスト上面より高い位置まで、封止樹脂で覆われていることが好ましい。

本発明において、「上面」および「上部」とは、発光装置の基板設置面に対して高さ方向により正の方向を示す面とし、「底面」とは、「上面」および「上部」と対比して該基板設置面に対して高さ方向に負の方向を示す面とする。

また、本発明において、ボンディングワイヤとは、ＬＥＤチップの正極電極および負極電極双方を電気的にボンディングする針金のようなワイヤのほか、ＬＥＤチップ６の一方の面に正極電極またはそれに対向する面に負極電極を形成した場合に、底面に接する電極を該底面とを電気的に直接ボンディングする際の導電性接着剤なども含む概念とする。

また、本明細書において、発光素子として「ＬＥＤチップ」を例に挙げて説明する。また、本明細書において、金属板に金属メッキが形成されている場合を例に説明するが、金属メッキは、必ずしも形成されなくてよい。

本発明は、複数個のＬＥＤチップを備える発光装置において、ＬＥＤチップの引き出し電極間における離間部での光損失による輝度低下などが抑制された発光装置を提供することができる。

実施形態１の発光装置の模式的な平面図である。実施形態１の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。図２に示した発光部の一部の模式的な平面図である。実施形態１の発光装置の各製造工程を表わした断面図である。実施形態２の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。実施形態３の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。実施形態４の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。実施形態５の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。実施形態６の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。（ａ）は、蛍光灯形ＬＥＤランプの模式的な斜視図であり、（ｂ）は、電球形ＬＥＤランプの模式的な斜視図であり、（ｃ）は、蛍光灯形ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。実施形態７の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。図１における発光部の形状を六角形にした発光装置の平面図である。図１における発光部の形状を円形にした発光装置の平面図である。図１における発光部の形状を長方形にした発光装置の平面図である。従来の一般的な発光装置の断面図である。

以下、本願の図面において、同一の符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態の発光装置の模式的な平面図である。図２は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。図３は、図２に示した発光部の一部の模式的な平面図である。

まず、図１に基づいて本発明の実施形態の発光装置の構造について説明する。発光装置１０００は、複数の発光部１００１を備えており、各発光部１００１はそれぞれ直・並列配置して電気的に接続されている。発光装置１００１は、他の部材に取り付けるための取り付け部１１や発光装置１０００の取り付け用位置１０２合わせの穴を備える。取り付け部１１は、発光装置１０００の端部に備えられ、該穴は、発光装置１００１のほぼ中心に備えられる。そして、発光装置１０００は、直・並列配置している複数の発光部１００１と電気的に接続された正電極外部接続部９１および負電極外部接続部１０１を備える。

次に、図２に基づいて発光部１００１の構造について説明する。発光部１００１は、基板１と、その上に接合される絶縁層２と、絶縁層２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の離間部８に接する端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。Ｃｕ金属板３は、ＬＥＤチップ６の引き出し電極としての役割を果たし、該引き出し電極間を電気的に絶縁するための離間部８を有する。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。ここで、図２に示すように、距離ＤはＬＥＤチップ６が搭載されているＣｕ金属板３のＬＥＤチップ６側の端から、ＬＥＤチップ６搭載位置のＣｕ金属板３側の端までの距離であり、距離ｄは、搭載されたＬＥＤチップ６における離間部８側の端から逆側の端までのＬＥＤチップ６の幅を示す。本実施形態の発光部１００１において、絶縁層２は、ＬＥＤチップ６からの光を反射する機能を有し、可視光に対する高反射率の材料で形成されている。そして、透光性樹脂７の上面はソルダーレジスト５上面より上に配置されている。

図２に示すようにＣｕ金属板３の端からＬＥＤチップ６搭載位置までの距離ＤとＬＥＤチップ６の幅ｄとの関係が、Ｄ≧ｄであることが好ましい。つまり、Ｃｕ金属板３上の離間部８に接する端からＬＥＤチップ６までの距離は、ＬＥＤチップ６の上面の幅よりも大きい、または該ＬＥＤチップ６の上面の幅と同じことが好ましい。ＬＥＤチップ６までの距離ＤがＤ≧ｄを満たす程度の十分な距離があれば、ＬＥＤチップ６からの光が離間部８に入射する前に銀メッキ４に反射されるため、離間部８による光損失が回避される。

なお、本発明において、金属メッキとしての銀メッキ４がＣｕ金属板３に形成されていない場合には、Ｃｕ金属板３の表面においてＬＥＤチップ６からの光が反射する。

次に、図３に基づいて発光部１００１の構造についてさらに説明する。ＬＥＤチップ６の、正極電極および負極電極は、それぞれ、Ｃｕ金属板の表面に形成された銀メッキ４（図２参照）から構成される正電極配線パターン９および負電極配線パターン１０に、ボンディングワイヤＷによって電気的に接続されている。

発光装置１０００は、発光部１００１を複数備えることから、輝度の高い発光を提供することができる。これは、ＬＥＤチップ６から発光した光の一部が、銀メッキ４表面で反射され外部に効率よく放出されるためである。離間部８より一定距離Ｄだけ離してＬＥＤチップ６を載置することで、ＬＥＤチップ６の発光層および素子側面（基板含む）から外部に放射された光の一部が効率よく反射されるためである。また、外部に放射された光の一部が再び離間部８に入射しないようにすることが望ましい。

そして、本実施形態の発光部１００１において、絶縁層２は、可視光に対する高反射率の材料で形成されているため、離間部８に入射した光を離間部８における底面で効率よく反射することができる。したがって、発光装置１０００は光損失が少ない。さらに、透光性樹脂７の上面は基板のソルダーレジスト５の上面より高い位置に配置されていることで、ＬＥＤチップ６から発光した光の一部が、外部に効率よく放出されるので好ましい。

図４は、本実施形態の発光装置の各製造工程を表わした断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、例えばアルミニウム等の金属を含む基板１を準備する。

次に、図４（ｂ）に示すように、基板１上に、例えば、ポリイミド等の熱可塑性樹脂を含む絶縁層２を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、銀メッキ４が表面に形成されたＣｕ金属板３が、絶縁層２に接合される。ＬＥＤチップが搭載（配置）される銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３は、ＬＥＤチップにおける引き出し電極としての役割を果たすため、絶縁性を持たすために離間部８を形成する。次に、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを配置するための貫通孔１２が形成した状態でソルダーレジスト５、シリコーンゴムシート５１を銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３上に配置する。

次に、図４（ｄ）に示すように、Ｃｕ金属板３上に離間部８から距離Ｄだけ離した位置にＬＥＤチップ６を透光性樹脂で接合する。次に、ＬＥＤチップ６の表面のパッド（図示せず）とボンディングワイヤＷにて電気的接続を行なう。

次に、図４（ｅ）に示すように、該貫通孔１２に、封止樹脂としての蛍光体を含む透光性樹脂７を注入し、硬化させる。

次に、図４（ｆ）に示すように、シリコーンゴムシート５１を取り除くと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆い、かつ、ソルダーレジスト５上面より上面が高い蛍光体を含む透光性樹脂７が形成される。

上述のようにして、図１に示すような発光部１００１が例えば３６個並んだ発光装置１０００が製造される。

ＬＥＤチップ６としては、ＬＥＤチップ６として例えばサファイア基板上に窒化ガリウム系の発光部１００１を形成した窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色系ＬＥＤチップを使用してもよいし、ＺｎＯ（酸化亜鉛）系化合物半導体よりなる青色系のＬＥＤチップを使用してもよい。また、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体のＬＥＤチップを用いてもよい。

また、ＬＥＤチップ６の一方の面に正極電極および負極電極が形成され、その面を上面として２本のワイヤーボンディングを行なった状態を示したが、ＬＥＤチップ６の一方の面に正極電極、それに対向する面に負極電極を形成したものを用いても良く、この場合は上面となる側の電極について１本のワイヤーボンディングを行なえばよい。また、ＬＥＤチップとして青色発光を示したが、発光色はこれに限定されず、例えば紫外線発光のものや緑色発光のものを用いてもよい。また、ＬＥＤチップから発する光を蛍光体によって変換して白色を得る方法を示したが、蛍光体を用いずに例えば赤、緑および青の３色のＬＥＤチップをそれぞれ用いて白色など照明に必要な色を得ても良い。

また、上述した封止樹脂は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂７であることが好ましい。また、透光性樹脂７を形成する際にモールド用の該樹脂の材料を滴下していてもよい。また、金型を用いて封止樹脂を形成してもよく、この封止樹脂の形状として、封止樹脂を例えば上方に凸となる半球状の形状に形成して封止樹脂にレンズとしての機能を持たせることも可能になる。また、封止樹脂としての透光性樹脂に含有させる蛍光体としては、Ｃｅ：ＹＡＧ（セリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体、Ｅｕ：ＢＯＳＥあるいはＳＯＳＥ（ユーロピウム賦活ストロンチウム・ガーネット）蛍光体、ユーロピウム賦活αサイアロン蛍光体等を好適に用いることができる。

＜実施形態２＞
図５は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図５に基づいて発光部２０００の構造について説明する。発光部２０００は、基板１と、その上に接合される絶縁層としての高反射率絶縁層２１と、高反射率絶縁層２１の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。本実施形態の発光部２０００において、高反射率絶縁層２１は、可視光に対する高反射率の材料で形成されている。

実施形態１における絶縁層２の代わりに高反射率絶縁層２１を用いる以外は、実施形態１と同様の製造工程で本実施形態の発光装置を作製することができる。

高反射率絶縁層２１は、可視光に対する高反射率の材料で形成され、該材料は合成繊維および／または天然繊維を使用することができる。具体的には例えば、ポリプロピレン繊維を使用することができる。その他にも例えば、高反射率絶縁層２１として、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレンとポリプロピレンの複合繊維、ポリエステルとポリオレフィンの複合繊維、ポリオレフィン合成パルプ、またはこれらの混合物であることは好ましい態様の１つである。また、天然繊維であれば、広葉樹晒クラフトパルプ、針葉樹晒クラフトパルプ、砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ、ケナフ、およびこれらの混合物が挙げられる。

ここで、ＬＥＤチップ６、蛍光体、封止樹脂およびボンディングワイヤの形態等は、実施形態１で説明したものを適宜選択して使用することができる。

本実施形態による発光装置では、ＬＥＤチップ６から発光した一部の光が離間部８に照射された光が高反射率絶縁層２１で反射されて外部に放射されることになる。このことより輝度の高い発光部２０００が作製できる。したがって、発光装置による光損失を抑制することができる。

なお、本明細書で定義される反射率は、例えば全反射率測定から得られた反射率であり、本発明に用いられる高反射率絶縁層２１は、反射率が約９０％以上であり、離間部に入射した絶縁層に達する光を従来の絶縁層以上に効率よく反射することができる。

＜実施形態３＞
図６は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図６に基づいて発光部３０００の構造について説明する。発光部３０００は、基板１と、その上に接合される絶縁層としての高反射率絶縁層２２と、高反射率絶縁層２２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。本実施形態の発光部３０００において、高反射率絶縁層２２は、可視光に対する高反射率の材料で形成されている。

実施形態１における絶縁層２の代わりに高反射率絶縁層２２を用いる以外は、実施形態１と同様の製造工程で本実施形態の発光装置を作製することができる。

高反射率絶縁層２２を形成する可視光に対する高反射率の材料は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、無機系充填剤が配合された熱可塑性樹脂であることが特に好ましい。本実施形態においては、例えば、無機系充填剤として酸化チタンを、熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレートを使用することができる。

その他に熱可塑性樹脂として、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレンとα−オレフィンとの共重合体である線形低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ４−メチルペンテン系樹脂等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ−ｐ−キシリレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル等に代表されるポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等に代表されるポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリテトラフルオルエチレン、ポリクロルトリフルオルエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオルエチレンとヘキサフルオルプロピレンとの共重合体等に代表されるフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニル−ｎ−ブチルエーテル、ポリビニルイソプロピルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテル等に代表されるポリビニルエーテル系樹脂、ポリメチルビニルケトン、ポリメチルイソブロペニルケトン、ポリエチルビニルケトン、ポリフェニルビニルケトン、ポリナフチルビニルケトン、ポリ−ｐ−クロルフェニルケトン、ポリオキシアルキルビニルケトン等に代表されるポリビニルケトン系樹脂、ポリアセトアルデヒド、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等に代表されるポリエーテル系樹脂、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等に代表されるポリアミド系樹脂、ポリイソプレン、ポリブタジエン等に代表されるジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアセタール、芳香族ポリアミド、ポリフェニレン、ポリアリレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリアセン、ポリイミダゾピロロン、ポリキノリン、ポリナフチリジン、ポリキノキサリン等に代表される耐熱性樹脂等が挙げられる。

そして、該無機系充填剤としては、金属塩、金属水酸化物、金属酸化物等が好ましく用いられる。これらのものを例示すると、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、塩化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム等の金属塩、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、シリカ等の金属酸化物等が挙げられる。さらに、ケイ酸カルシウム類、セメント類、ゼオライト類、タルク等の粘土類も使用できる。

これらのうち、熱可塑性樹脂との混合性または分散性を総合的に勘案すると、該無機系充填剤には、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化マグネシウムを含むことが好ましい。さらに好ましくは該無機系充填剤は、硫酸バリウム、炭酸カルシウムであり、硫酸バリウムであることが特に好ましい。硫酸バリウムを用いる場合には、熱可塑性樹脂との分散性、混合性がよい沈降性硫酸バリウムが好ましい。また、無機系充填剤の粒度は、０．１〜７μｍ程度の平均粒子径を有する無機系充填剤が好ましい。さらに好ましくは０．２〜５μｍである。

上述した熱可塑性樹脂と無機系充填剤との混合においては、例えばミキサー等を用いることができる。混合の際には、室温またはその近傍の温度において混合する。混合した後スクリュー型押出機を用いて、熱可塑性樹脂の融点または軟化点以上の温度、好ましくは融点または軟化点＋２０℃以上、熱可塑性樹脂の分解温度未満の温度範囲において混練、溶融押出して、冷却した後、切断して適宜所望の形にペレット状に成形する。熱可塑性樹脂組成物からのシートの成形は、スクリュー型押出機による押出成形法を用いることができる。

本実施形態による発光装置では、ＬＥＤチップ６から発光した一部の光が離間部８に照射された光が高反射率絶縁層２２で反射されて外部に放射されることになる。このことより輝度の高い発光部３０００が作製できる。したがって、発光装置による光損失を抑制することができる。

＜実施形態４＞
図７は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図７に基づいて発光部４０００の構造について説明する。発光部４０００は、基板１と、その上に接合される絶縁層２と、絶縁層２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。本実施形態の発光部４０００においては、離間部８の絶縁層２上に可視光に対する高反射率の反射層２３が設けられている。

反射層２３としては、例えば無機系充填剤を配合した熱可塑性樹脂であることが好ましく、無機系充填剤として硫酸バリウムを、熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン系樹脂を用いることができる。

本実施形態の発光装置は、実施形態１における製造工程にさらに反射層２３を設ける工程を備えることで作製することができる。該反射層２３を設ける工程を、熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン系樹脂と無機系充填剤としての硫酸バリウムを例に説明する。

熱可塑性樹脂と無機系充填剤との混合においては、例えばミキサー等を用いることができる。混合の際には、室温またはその近傍の温度において混合する。混合した後スクリュー型押出機を用いて、ポリオレフィン系樹脂の融点（例えば１３５℃）または軟化点以上の温度（例えば１５０℃）、好ましくは融点または軟化点＋２０℃以上、ポリオレフィン系樹脂の分解温度未満（例えば２８０℃）の温度範囲において混練、溶融押出して、冷却した後、切断して適宜所望の形にペレット状に成形する。ポリオレフィン系樹脂組成物からのシートの成形は、スクリュー型押出機による押出成形法を用いることができる。

シートの成形温度は、用いるポリオレフィン系樹脂により異なるが、通常、用いる樹脂の融点または軟化点以上の温度、好ましくは、融点または軟化点＋２０℃以上、分解温度未満の温度範囲である。

得られたシートは、ロール法で少なくとも一軸方向に少なくとも厚さ５０μｍに延伸する。この延伸されたシートを幅が少なくとも２５０μｍ以上になるように切断する。このシートを離間部８の上部で絶縁層２に囲まれた領域に圧着することで反射層２３を設ける。または接着剤を用いて該シートを離間部８の上部で絶縁層２に囲まれた領域に接着することで反射層２３を設ける。

その他の熱可塑性樹脂として、実施形態３で例示したものを用いることができる。また、その他の無機系充填剤として、実施形態３で例示したものを用いることができる。

そして、可視光に対する高反射率の材料として、実施形態２で例示したものを用いることができる。

本実施形態による発光装置では、ＬＥＤチップ６から発光した一部の光で離間部８に照射されるはずである光が反射層２３で反射されて外部に放射されることになる。このことより輝度の高い発光部４０００が作製できる。したがって、発光装置による光損失を抑制することができる。

＜実施形態５＞
図８は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図８に基づいて発光部５０００の構造について説明する。発光部５０００は、基板１と、その上に接合される絶縁層２と、絶縁層２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。本実施形態の発光部５０００においては、ＬＥＤチップ６を搭載する位置のＣｕ金属板３は、ＬＥＤチップ６の幅ｄ以上の底面幅を有する凹部１３が形成されている。

実施形態１における銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３にＬＥＤチップ６の幅ｄ以上の底面幅を有する凹部１３を適宜設ける以外は、実施形態１と同様の製造工程で本実施形態の発光装置を作製することができる。該凹部１３の深さは、例えばＬＥＤチップ６の高さの１．５〜３倍とすることができる。

ＬＥＤチップ６から発光した光の一部が、この凹部１３を持つ金属メッキ表面で反射され外部に効率よく放出される。また金属板の表面の銀メッキ表面が後述する凸形状を有している場合には、発光ダイオードチップから発光した光の一部が、外部に効率よく放出される。このことより輝度の高い発光部５０００が作製できる。したがって、発光装置による光損失を抑制することができる。

＜実施形態６＞
図９は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図９に基づいて発光部６０００の構造について説明する。発光部６０００は、基板１と、その上に接合される絶縁層２と、絶縁層２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。本実施形態の発光部６０００においては、Ｃｕ金属板３上の表面の銀メッキ４表面が高さ方向に１００〜５００ｎｍ、より好ましくは１５０〜３５０ｎｍの凸形状４１を有している。銀メッキ４がＣｕ金属板３の表面に形成されていないときには、Ｃｕ金属板３の表面に凸形状が形成される。

該凸形状４１を設ける以外は、実施形態１と同様の製造工程で本実施形態の発光装置を作製することができる。

ＬＥＤチップ６から発光した光の一部が、この凸形状４１における凸部を持つ金属メッキ表面で反射され外部に効率よく放出される。このことより輝度の高い発光部６０００が作製できる。したがって、発光装置による光損失を抑制することができる。

なお、凸形状４１は１００ｎｍ未満であるとＬＥＤチップからの光が金属メッキ表面で効率よく反射されない虞があり、５００ｎｍを超える場合にはＬＥＤチップから光が十分に拡散されない虞がある。

また、実施形態６および７に、上述の実施形態１〜５に記載の絶縁層または反射層を用いることにより、さらに効率よく光を外部に放出することが可能となる。

＜実施形態７＞
図１１は、本実施形態の発光装置における発光部の一部の模式的な断面図である。

図１１に基づいて発光部１００２の構造について説明する。発光部１００２は、基板１と、その上に接合される絶縁層２と、絶縁層２の上に離間部８を形成して積層される一対の金属板としてのＣｕ金属板３と、Ｃｕ金属板３の表面に形成される金属メッキとしての銀メッキ４と、銀メッキ４の上に離間したＣｕ金属板３の端から所定の距離Ｄだけ離れて搭載されるＬＥＤチップ６と、銀メッキ４が形成されたＣｕ金属板３とＬＥＤチップ６とを接続するボンディングワイヤＷと、ＬＥＤチップ６とボンディングワイヤＷを覆うように封止した封止樹脂としての蛍光体を含有した透光性樹脂７とを備える。そして、ＬＥＤチップ６の搭載面の周囲には、ソルダーレジスト５が設けられている。

本実施形態は、実施形態１を応用したものである。ただし、実施形態１との差異点は、透光性樹脂７により個々のＬＥＤチップ６と個々のＬＥＤチップ６間にあるソルダーレジスト５の表面を覆っている点である。

本実施形態によると、透光性樹脂７の形成をより簡便に行なうことができる。
＜実施形態８＞
図１２は、図１における発光部の形状を六角形にした発光装置の平面図である。図１３は、図１における発光部の形状を円形にした発光装置の平面図である。図１４は、図１における発光部の形状を長方形にした発光装置の平面図である。図１２のように透光性樹脂７で六角形を形成し、発光装置１００３を作製することができる。また、図１３のように透光性樹脂７で円形を形成し、発光装置１００４を作製することができる。また、図１４のように透光性樹脂７で複数の長方形を複数形成し、それらを電気的に接続することで発光装置１００５を形成することが可能である。

ここで、発光部の形状は、例示であって、六角形、円形、長方形状としたが、どのような形状をしていてもよい。

＜ＬＥＤランプ＞
図１０（ａ）は、蛍光灯形ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。図１０（ｂ）は、電球形ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。図１０（ｃ）は、蛍光灯形ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。

図１０（ａ）、（ｂ）については、実施形態１で説明した図１における発光装置１０００を用いて作製した照明装置の応用例である。図１０（ａ）のように、発光装置を複数組合せることで蛍光灯形ＬＥＤランプ７０００を作製することができる。また、図１０（ｂ）にように、図１の発光装置を用いた電球形ＬＥＤランプ８０００を作製することも可能である。

また、図１０（ｃ）のように、発光部１００１を複数組合せることで蛍光灯形ＬＥＤランプ９０００を作製することも可能である。

なお、ＬＥＤランプは、実施形態１の発光装置および発光部以外に、上述した発光装置および発光部の形態、材料等を適宜組合せて作製することが可能である。

また、本願の発光素子から発せられる光は可視光に限らず、紫外等の波長の光であっても、絶縁層および反射層の材料を適宜組合せて作製することにより、本願効果を得ることが可能である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１基板、２，３００絶縁層、２１，２２高反射率絶縁層、３Ｃｕ金属板、４銀メッキ、５ソルダーレジスト、６，１００ＬＥＤチップ、Ｗボンディングワイヤ、７透光性樹脂、８，５００離間部、９正電極配線パターン、１０負電極配線パターン、１１取り付け部、１２貫通孔、１３凹部、２３反射層、４１凸形状、５１シリコーンゴムシート、９１正電極外部接続部、１０１負電極外部接続部、１０２取り付け位置、２００Ｃｕ基板、４００Ｃｕ配線層、６００封止樹脂、７００ワイヤ、８００，１０００，１００３，１００４，１００５発光装置、１００１，１００２，２０００，３０００，４０００，５０００，６０００発光部、７０００，９０００蛍光灯形ＬＥＤランプ、８０００電球形ＬＥＤランプ。

Claims

基板と、
前記基板上に接合された絶縁層と、
前記絶縁層における前記基板とは反対側の表面に接合された金属板と、
複数の発光素子と、
を備え、
前記金属板は、その厚み方向に貫通する空間からなる離間部を複数有し、かつ、前記離間部の底面は、前記絶縁層の表面で構成されており、
前記金属板の上面は平坦であり、
前記複数の発光素子は前記金属板における前記平坦な上面に設置されており、
前記複数の発光素子は１つの封止樹脂で覆われ、かつ、前記離間部には前記封止樹脂が充填されており、
前記絶縁層はそれ自体、前記発光素子からの光を反射する機能を有する層であり、
前記絶縁層上の前記封止樹脂で覆われていない部分に正電極外部接続部および負電極外部接続部を備える発光装置。
前記絶縁層は、熱可塑性樹脂で形成されている請求項１に記載の発光装置。
前記絶縁層は、合成繊維および／または天然繊維で形成されている請求項１に記載の発光装置。
前記熱可塑性樹脂は、無機系充填剤が配合されている請求項２に記載の発光装置。
前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ−ｐ−キシリレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアセタール、芳香族ポリアミド、ポリフェニレン、ポリアリレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリアセン、ポリイミダゾピロロン、ポリキノリン、ポリナフチリジン、ポリキノキサリンもしくはこれらの少なくとも２種の混合物からなる請求項２に記載の発光装置。
前記合成繊維は、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレンとポリプロピレンの複合繊維、ポリエステルとポリオレフィンの複合繊維、ポリオレフィン合成パルプまたはこれらの混合物であり、
前記天然繊維は、広葉樹晒クラフトパルプ、針葉樹晒クラフトパルプ、砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ、ケナフ、またはこれらの混合物である請求項３に記載の発光装置。
前記無機系充填剤は、金属塩、金属水酸化物または金属酸化物である請求項４に記載の発光装置。
前記封止樹脂は、蛍光体を含有する請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
他の部材に取り付けるための取り付け部を端部に有する請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
前記発光素子は、前記金属板にボンディングワイヤで電気的に接続される請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置。
前記金属板上面の前記発光素子の周辺は、ソルダーレジストが設けられ、
前記発光素子および前記ボンディングワイヤは、前記ソルダーレジスト上面より高い位置まで、封止樹脂で覆われている請求項１０に記載の発光装置。