図1は、本発明の好ましい第1の例の発光装置1の上面図であり、図2は、図1に示す例の発光装置1における発光部2を模式的に示す断面図である。また図3は、図1に示す例の発光装置1の絶縁基板3を模式的に示す上面図である。本発明の発光装置1は、絶縁基板3上に、直線状の配線パターン4が平行に配置されて複数形成され、その配線パターン4間に複数個の発光素子5が配線パターン4に電気的に接続された状態で搭載され、封止体6で封止された発光部2を備えることを特徴とする。本発明の発光装置1では、特に、絶縁基板3に発光素子5を直に搭載することで隣接する発光素子間、および発光素子/電極間の絶縁耐圧を高くすることができる。
本発明の発光装置1によれば、絶縁基板3上に複数形成された直線状の配線パターン4間に、配線パターン4に電気的に接続された状態で複数個の発光素子5を搭載してなることで、従来の金属基板上に絶縁層を形成する場合とは異なり、充分な電気絶縁性が達成される。すなわち、上述したように、従来の図14に示した例のような構成では、発光素子が搭載されている金属板102の直近に配線部105が設けられたプリント回路基板104が配置されているため、充分な電気的絶縁を達成することが困難であった。このような構成において絶縁物で隔離することなく充分な電気的絶縁を達成するためには、金属板102と配線部105との間の水平方向に関する直線距離dを充分な長さだけ確保する必要がある。これに対し、本発明の発光装置1では、絶縁基板3上に配線パターン4を直接形成し、またこの絶縁基板3上に発光素子5を直に搭載し、配線パターン4とはボンディングワイヤWを用いて電気的に接続した状態とするため、上述した直線距離を考慮することなく発光装置を設計することができ、製造も容易となる。また本発明の発光装置1では、金属板上に絶縁層を形成する構成でないため、製造に際して金属板上に絶縁層を形成する工程が不要であり、この点からも製造は容易である。
また、発光強度の強い発光素子を1つ備える発光装置を発光させた場合には、輝点状の発光となり、人の目には眩しく感じられるため用途が限定されてしまう。本発明の発光装置1では、複数個の発光素子5を備えるため、輝点状の発光が生じることなく均一な発光を実現することができ、広範な用途に適用することができる。本発明の発光装置1においてはまた、平行に複数形成された直線状の配線パターン4に沿って、複数個の発光素子5の搭載位置を自在に設定することができ、発光装置1の輝度調整、色度調整が容易にできる。またこの発光装置1では、発光素子の発熱が集中しないように、発光素子5の搭載位置を設定して放熱対策を講じることも容易にできる。さらに本発明の発光装置1では、発光素子の搭載個数も調整することができるため、所望の仕様に応じて全光束、消費電力を調整することができる。
本発明の発光装置1において、発光素子5は、直線状の各配線パターンを挟んで、配線パターンに沿って直線状に複数個搭載されてなることが好ましい。本発明の発光装置における配線パターンの数は、特に制限されるものではないが、アノード用配線パターン、カソード用配線パターンがそれぞれ1本以上必要であるため、少なくとも2本以上の配線パターンが必要であり、2〜4本の範囲内が好ましい。発光装置から電流350mAの時に全光束を300lmを得るためには、発光素子が36個必要となる。その場合、たとえば配線パターン4は、4つの配線パターン4a,4b,4c,4dを有するように形成され、配線パターン4a,4b間に12個、配線パターン4b,4c間に12個、配線パターン4c,4d間に12個の発光素子5がそれぞれ搭載される(図1〜図3に示す例)。
なお、図1〜図3には、発光装置1が正方形状の上面形状を有するように実現された例を示しているが、この場合には、図3に示すように、直線状の配線パターン4は、発光装置1の上面形状である正方形状の対角線の1つに平行になるように形成されてなることが好ましい。このように配線パターン4が形成されてなることで、配線パターン4の長さおよび間隔を十分に確保することができ、また後述する発光装置の固定用穴、外部配線用穴などを形成できる領域も確保できるというような利点がある。なお、上述した発光装置の上面形状とは、絶縁基板3の基板面に平行な断面における形状を意味する。
また本発明の発光装置1において、配線パターン4を挟んで搭載された各発光素子5は、側面同士が対向しないようにずらして配置されていることが好ましい。このように発光素子5が配置されていることで、輝度が均一となり、輝度ムラを低減できるという利点がある。
また本発明の発光装置1においては、発光素子5は上面形状が長方形状の発光素子を用いることが好ましい。ここで、発光素子5の上面形状は、絶縁基板3上に搭載された状態での当該絶縁基板3の基板面に平行な上面における形状を指す。このような上面形状が長方形状の発光素子5として、具体的には、当該上面形状における短辺が200〜300μmの範囲内であり、長辺が400〜1000μmの範囲内である発光素子が例示される。本発明の発光装置1では、このような上面形状が長方形状の発光素子5を用いる場合には、当該発光素子5の上面形状の短辺に沿った方向が配線パターン4の長手方向と平行となるように搭載されていることが好ましい。通常、上面形状が長方形状の発光素子5においては、その上面の短辺側に電極パッドが形成されているため、上述のように発光素子5を搭載することで、ボンディングワイヤWを用いた発光素子5の電極パッドと配線パターン4との間の電気的接続を容易に行うことができ、ボンディングワイヤWの切断、ボンディングワイヤWの剥れなどの不良を防止することができる。また、このようにすることで、配線パターン4の長手方向に沿って所望の間隔、所望の数だけ発光素子5を搭載することにより所望の光が得られるよう容易に調整することができるという利点がある。
上述のように本発明に用いる発光素子5は、長方形状の上面形状を有する発光素子を用いることが好ましいが、上述したような発光素子の上面の短辺側に通常電極パッドが形成されていることにより、ボンディングワイヤWを用いた配線パターン4との間の電気的接続が容易であり、ボンディングワイヤWの切断、剥れなどの不良の防止の効果が特に顕著であることから、長尺状の上面形状を有する発光素子を用いることがより好ましい。ここで、「長尺状」とは、上面形状における短辺の長さに対し長辺の長さが顕著に長い形状を指し、たとえば、長辺が480μmであり、短辺が240μmであるような上面形状を有する発光素子が例示される。長尺状の上面形状を有する発光素子を用いる場合には、電極パッドが短辺の端(短辺側)に設けられ、電極パッドが対向するように設けられた発光素子を用いることが好ましい。
なお、本発明の発光装置1において、平行に配置された複数の直線状の配線パターン4と、複数個の発光素子5との間をどのように電気的に接続するかは特に制限されるものではなく、直線状の配線パターン4を挟んで搭載された発光素子5同士は、直列に電気的に接続されていてもよいし、並列に電気的に接続されていてもよい。直線状の配線パターン4を挟んで搭載された発光素子5同士が直列に電気的に接続され、直線状の配線パターンに沿って直線状に搭載された発光素子5同士が並列に電気的に接続されていてもよい。なお、発光素子と電極との距離は近い方が配線の抵抗による電圧降下が最も小さくなるので好ましい。さらに、配線パターンに沿って直線状に配列されて複数個搭載されている発光素子は全て電極と電気的に接続するのではなく、一部の発光素子は予備の発光素子として搭載しただけの状態にしておくことが好ましい。このようにすることで、発光素子を封止体で封止する前の検査工程(後述)で故障して発光しない発光素子があることが分かった場合に、予備の発光素子を電極と電気的に接続して所定の明るさとすることができる。
本発明の発光装置はまた、配線パターンが、発光素子との間の電気的接続の位置決め用のパターン、または、発光素子の搭載位置の目安用のパターンをさらに有することが、好ましい。図3には、平行に形成された4つの直線状の配線パターン4に繋がって、パターン7が点在して形成された例を示している。このパターン7を、配線パターン4と発光素子5との間の電気的接続の位置決め、または、発光素子5の搭載位置の目安として用いることで、発光素子の搭載および配線パターンとの間の電気的接続が容易となり、さらに自動化装置を用いる場合の認識パターンとして用いることもできるという利点がある。
本発明の発光装置1では、発光素子5と配線パターン4との間の直線距離が0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。ここで、この直線距離は、絶縁基板3の基板面に沿った方向における発光素子5と配線パターン4との間の直線距離を意味する。上記直線距離が0.1mm以上であることで、電気的絶縁性が確実に達成される。なお、ワイヤボンディングの際のタレ、ボンディングワイヤの切断防止の観点からは、発光素子5と配線パターン4との間の水平方向に沿った直線距離は、1.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがより好ましい。
本発明の発光装置1はまた、図2に示すように、配線パターン4の厚みは、発光素子の厚みよりも小さいことが好ましい。これによって、発光素子5から発光する光を、配線パターンによって外部に放出される光が遮蔽することが低減され、外部に効率よく光を放出できる発光装置1が実現できる。具体的には、配線パターン4の上記領域の厚みと発光素子5の厚みとの差は、0.005mm以上であることが好ましく、0.07mm以上であることがより好ましい。
本発明の発光装置1における絶縁基板3は、絶縁性を有する材料で形成されていればよく、特に制限されるものではないが、熱膨張が小さく、熱伝導性が高く、かつ光反射率が高いことから、白色のセラミック基板であることが好ましい。ここで、「白色」とは、物体が全ての波長の可視光線をほぼ100%反射するような物体の色を指す(ただし、100%の反射率をもった理想的な白色の物体は存在しない。)。白色のセラミック基板を絶縁基板3として用いることで、発光素子5からの出射光のうち、特に下面方向への光を白色のセラミック基板にて反射することができ、発光素子5からの出射光をロスなく有効に活用できるとともに、高い放熱性および耐熱性が要求される駆動電流として大電流を供給する用途にも好適に適用することができる。さらに、発光素子5の信頼性を向上できるとともに、封止体6が蛍光体を含有する場合(後述)には、発光素子5からの熱による蛍光体の劣化を抑えることもでき、蛍光体により波長変換されて出光する光の色度ズレが生じにくい。またさらに、上述のように光反射率の高いセラミック基板を用いることで、基板材料および/または配線パターンの形成材料に光反射率90%以上の銀を用いる必要がないため、銀マイグレーションの心配がなく、さらに銀が硫化してしまう問題もない。
白色のセラミック基板を用いる場合には、光反射率が90%以上と高いことから、酸化アルミニウム(アルミナ)、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックから選ばれるいずれか、または、これらの複合材料で形成されたセラミック基板が好ましい。上述した中でも、安価で、反射率が高く、加工しやすく、工業材料として広く使われている酸化アルミニウム(アルミナ)で形成された白色のセラミック基板が特に好ましい。
本発明の発光装置1に用いられる発光素子5としては、当分野において通常用いられる発光素子を特に制限なく用いることができる。このような発光素子としては、たとえば、サファイヤ基板、ZnO(酸化亜鉛)基板、GaN基板、Si基板、SiC基板、スピネルなどの基板上に、窒化ガリウム系化合物半導体、ZnO(酸化亜鉛)系化合物半導体などの材料を成長させた青色系LED(発光ダイオード)チップ、InGaAlP系化合物半導体LEDチップ、AlGaAs系化合物半導体LEDチップなどの半導体発光素子を挙げることができる。中でも、絶縁性基板に片面2電極構造を容易に作製でき、結晶性のよい窒化物半導体を量産性よく形成できることから、サファイヤ基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を成長させた青色系LEDを発光素子として用いることが、好ましい。このような青色系LEDを発光素子として用いる場合には、当該半導体発光素子からの光で励起されて黄色系の光を発する蛍光体を封止体中に分散させることで、白色を得るように発光装置を実現することが好ましい(後述)。
なお、本発明の発光装置に用いられる発光素子は、発光色は青色発光に限定されるものではなく、たとえば紫外線発光、緑色発光などの発光色の発光素子を用いても勿論よい。また、青色系LEDを発光素子として用い、この青色系LEDから発せられる光を蛍光体によって変換して白色を得る構成に換えて、蛍光体を用いずにたとえば赤、緑、青の三色のLEDチップをそれぞれ発光素子として用いて、白色などの照明に必要な色が得られるように発光装置を実現するようにしても勿論よい。
本発明の発光装置1に用いられる発光素子5は、その形状については特に制限されるものではないが、上述したように、上面形状が長方形状であることが好ましく、長尺状であることがより好ましい。なお、本発明の発光装置1においては、一方の面にP側電極およびN側電極が形成された発光素子5を用いる必要がある。このような発光素子5を、P側電極およびN側電極が形成された面を上面として絶縁基板3上の配線パターン4の間に搭載し、配線パターン4との間を電気的に接続する。
発光素子5と配線パターン4との電気的接続は、図2に示すように、P側電極およびN側電極をそれぞれ配線パターン4にボンディングワイヤWをボンディングすることで実現される。ボンディングワイヤWとしては、当分野において従来から広く用いられている適宜の金属細線を特に制限されることなく用いることができる。このような金属細線としては、たとえば金線、アルミニウム線、銅線、白金線などが挙げられるが、中でも腐食が少なく、耐湿性、耐環境性、密着性、電気伝導性、熱伝導性、伸び率が良好であり、ボールが出来やすいことから、金線をボンディングワイヤWとして用いることが好ましい。
本発明の発光装置1は、上述したように配線パターン4の間に、配線パターン4に電気的に接続された状態で搭載された複数個の発光素子5を、電気的接続を行っているボンディングワイヤWごと、封止体6にて封止してなる。封止体6による封止は、直線状の配線パターン4に沿って両側に搭載された発光素子5を含むように直線状の封止体を複数形成するようにしてもよいし、絶縁基板上の直線状の配線パターンおよび発光素子の全てを1つの封止体で封止するようにしてもよい。発光装置の輝度ムラを低減でき、封止体の厚みのバラツキを低減できる観点からは、図1〜図3に示す例のように、絶縁基板上の直線状の配線パターンおよび発光素子の全てを1つの封止体で封止することが好ましい。
本発明の発光装置1における封止体6を形成するための材料(封止材料)としては、透光性を有する材料であれば特に制限されるものではなく、当分野において従来から広く知られた適宜の材料を用いて形成することができる。このような封止材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透光性樹脂材料、耐光性に優れたシリカゾル、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。
本発明における封止体6は、所望の光が得られるように調整可能であり、また、白色、昼白色、電球色などが容易に得られることから、蛍光体を含有してなることが好ましい。蛍光体としては、たとえば、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(ユーロピウム賦活バリウム・ストロンチウム・オルソシリケート)蛍光体、Eu:SOSE(ユーロピウム賦活ストロンチウム・バリウム・オルソシリケート)蛍光体、ユーロピウム賦活αサイアロン蛍光体などを好適に用いることができるが、これらに制限されるものではない。
なお、本発明における封止体6には、蛍光体と共に拡散剤を含有させるようにしてもよい。拡散剤としては、特に制限されるものではないが、たとえば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素などが好適に用いられる。
本発明における封止体6は、発光装置1の所望される光の色度に応じて、2層で実現することができる。この場合、図2に示すように第1の蛍光体を含有する第1の封止体層8と、第1の封止体層8上に積層された第2の蛍光体を含有する第2の封止体層9とを備えるように実現されることが好ましい。このように封止体6を第1の封止体層8と第2の封止体層9とで構成することで、色度を容易に調整でき、色度ズレのない発光装置を、良好な歩留りで安価に提供することができるという利点がある。好適な具体例としては、樹脂材料としてメチルシリコーンを用い、これに第1の蛍光体としてEu:BOSEを分散させ、硬化させることにより第1の封止体層8を形成し、この第1の封止体層8を覆うようにして、樹脂材料として有機変性シリコーンを用い、これに第2の蛍光体としてEu:SOSEを分散させ、硬化させることにより第2の封止体層9を形成する場合が例示される。色度ズレの調色の観点からは、第2の封止体層9は、第1の封止体層8の上面の少なくとも一部を覆うようにして第1の封止体層8上に積層されていることが好ましく、図2に示すように第1の封止体層8の上面の全面を第2の封止体層9で覆うようにして実現されることが特に好ましい。なお、1層(第1の蛍光体層)のみで所望の色度の光を発する発光装置が得られる場合には、封止体6は単層で実現されても勿論よい。ここで、第1の蛍光体を含有する第1の封止体層8と、第2の蛍光体を含有する第2の封止体層9の境界は、明確に分離していても、明確に分離していなくともよい。
本発明における封止体6は、その形状については特に制限されるものではないが、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の上面形状を有することが好ましい。図1〜図3には、第1の封止体層8を正方形状の上面形状を有するように形成し、この第1の封止体層8の上面の全面を覆うようにして正方形状の上面形状を有するように第2の封止体層9を形成してなる例を示している。なお、上述した封止体6、第1の封止体層8および第2の封止体層9の上面形状とは、絶縁基板3の基板面に平行な断面における形状を指す。
ここで、図4は、本発明の好ましい第2の例の発光装置21の上面図である。図4に示す例の発光装置21は、封止体22の上面形状が円形状であることを除いては図1に示した例の発光装置1と同様の構成を有するものであり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図4に示すように封止体22が円形状の上面形状を有するように実現されることで、対称形状であるため光指向性がよいという利点がある。このため、上述した六角形状、円形状、長方形状または正方形状の中でも、図4に示すように円形状の上面形状を有するように封止体22を実現することが特に好ましい。
また封止体6は、上方に凸となる半球状に形成するようにしてもよい。この場合には、封止体6にレンズとしての機能を持たせることも可能になる。
本発明の発光装置1は、その全体の形状についても特に制限されるものではないが、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の上面形状を有するように実現されることが好ましい。発光装置が長方形状または正方形状の上面形状を有する場合には、発光素子を密着させて配置することができるため、発光装置を蛍光灯型LEDランプに適用する場合に特に好ましい。また、発光装置を電球型LEDランプ(後述)に適用する場合には、発光装置が円形状の上面形状を有するように実現されることが好ましい。図1および図4には、上述のように発光装置1が正方形状の上面形状を有するように実現された例を示している。
また図5は、本発明の好ましい第3の例の発光装置31の上面図である。図5に示す例の発光装置31は、封止体33の上面形状が六角形状であり、発光装置31の上面形状が円形状であることを除いては図1に示した例の発光装置1と同様の構成を有するものであり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図5に示す例の発光装置31のように封止体33を六角形状の上面形状を有するように実現することでも、対称形状であるため、光の指向性がよいという利点がある。また、図5に示す例のように円形状の上面形状を有する(円形状の上面形状を有する絶縁基板32を用いる)された発光装置31は、電球型LEDランプに特に好適に適用できる。
図6は、本発明の好ましい第4の例の発光装置41の上面図である。図6に示す例の発光装置41は、封止体42(第1の封止体層43)の上面形状が円形状であり、第2の封止体層44が第1の封止体層43の上面の一部のみを覆うように形成されていることを除いては図5に示した例の発光装置31と同様の構成を有するものであり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図6に示す例の発光装置41のように封止体42を円形状の上面形状を有するように実現することで、対称形状であるため、光の指向性がよいという利点がある。また図6に示す例では、円形状の上面形状を有するように形成された第1の封止体層43と、この第1の封止体層43を部分的に覆うようにして形成された第2の封止体層44とで封止体42が形成されている。このように第1の封止体層43を部分的に覆うようにして第2の封止体層44を形成することで、第1の封止体層の一部のみの調整で発光装置として所望の色度特性を有する(たとえば、後述する色度座標を示す図13の(b)の範囲内に入る)発光装置を得ることができるという利点がある。なお、このような場合、第2の封止体層44にて覆う第1の封止体層43の部分は、所望の色度特性に応じて選択する(たとえば、後述する色度座標を示す図13の(b)の範囲内に入っていない部分など)。また図6に示す例の発光装置41は、円形状の上面形状を有するため、図5に示した例の発光装置31と同様に電球型LEDランプに特に好適に適用できる。
図7は、本発明の好ましい第5の例の発光装置51の上面図である。図7に示す例の発光装置51は、封止体52(第1の封止体層53)の上面形状が正方形状であり、第2の封止体層44が第1の封止体層53の上面の一部のみを覆うように形成されていることを除いては図5に示した例の発光装置31と同様の構成を有するものであり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図7に示す例の発光装置51のように封止体52(第1の封止体層53)を正方形状の上面形状を有するように実現することで、後述する固定用穴、外部配線用穴などを形成できる領域を確保できるという利点がある。また図7に示す例では、正方形状の上面形状を有するように形成された第1の封止体層53と、この第1の封止体層53を部分的に覆うようにして形成された第2の封止体層44とで封止体42が形成されており、これによって図6に示した例と同様の効果が奏される。また図7に示す例の発光装置51は、円形状の上面形状を有するため、図5、図6に示した例の発光装置31,41と同様に電球型LEDランプに特に好適に適用できる。上記第1の封止体層43、第1の封止体層53は第1の蛍光体を含有し、第2の封止体層44は第2の蛍光体を含有する。
本発明の発光装置は、製造方法が容易で、色ズレが発生しにくい発光装置が提供でき、このことから、液晶ディスプレイのバックライト光源または照明用光源に特に好適に用いられる。本発明の発光装置を用いることで、白色を含め電球色など任意の色調の上記光源を実現できる。
本発明の発光装置は、通常、上述した用途に供するために、相手部材に取り付け、固定するための固定用穴を有する。図1および図4に示した正方形状の上面形状を有する発光装置1,21では、正方形状の上面形状を有する絶縁基板3の対向する角部に、絶縁基板3を貫通するように設けられた固定用穴11が対角線上に配置されて1つずつ形成された場合を示している。また、図5〜図7に示した円形状の上面形状を有する発光装置31,41,51では、切り欠き状の固定用穴34が、円形状の上面形状を有する絶縁基板32の中心を通る直線上に配置されて1つずつ形成された例を示している。
また本発明の発光装置は、上述した用途に供するために、固定用冶具を用いて相手部材に取り付けられ、固定される。この固定用冶具としては、たとえば図1および図4に示す固定用冶具19のように、内壁にネジ山が形成された固定用穴11に挿入され、螺合するネジなどが挙げられる。また固定用冶具は、接着シートなどであってもよい。
本発明の発光装置においては、絶縁基板と同じ材料で形成された固定用冶具を用いて固定されてなることが好ましい。絶縁基板と同じ材料で形成された固定用冶具を用いることで、絶縁基板と固定用冶具との熱膨張率を同じにすることができ、熱による反りなどで絶縁基板に割れ、ヒビは発生することを低減でき、発光装置の歩留りを向上することができる。具体的には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックから選ばれるいずれか、または、これらの複合材料で形成された固定用冶具を、絶縁基板の形成材料に合わせて好適に用いることができる。
ここで、図8〜図10には、本発明の発光装置を照明用光源として適用した例をそれぞれ示している。図8は、図1に示した例の発光装置1を蛍光灯型LEDランプ61に適用した場合を示す斜視図であり、図9は、図6に示した例の発光装置41を蛍光灯型LEDランプ71に適用した場合(第1の蛍光体層43を部分的に覆う第2の蛍光体層44については省略している)を示す斜視図であり、図10は、図6に示した例の発光装置41を電球型LEDランプ81に適用した場合を示す断面図である。図8〜図10に示すように、発光装置1,41は、それぞれ固定用穴11,34で、固定用冶具19を用いて取り付けられ、固定される。
なお、本発明の発光装置は、図1、図4〜図7にそれぞれ示されているように、絶縁基板3,32上に、正電極外部接続ランド12および負電極外部接続ランド13が直接設けられ、この正電極外部接続ランド12および負電極外部接続ランド13と電源(図示せず)との間をそれぞれ電気的に接続するための外部接続配線14が設けられてなることが好ましい。
また本発明の発光装置は、図1、図4〜図7にそれぞれ示されているように、絶縁基板3,32に、外部接続配線14を通すための外部配線用穴15が形成されてなることが好ましい。図1および図4に示す例では、正方形状の上面形状を有する絶縁基板3に、上述した固定用穴11が設けられている対角線上とは異なるもう1つの対角線上に配置されるように正電極外部接続ランド12および負電極外部接続ランド13が設けられており、さらに絶縁基板3の対向する2つの辺の中央付近に切り欠き状の外部配線用穴15が形成されている。また、図5〜図7に示す例では、円形状の上面形状を有する絶縁基板32上に、上述したように固定用穴34が形成された中心を通る直線上に概ね垂直な中心を通る直線上に、切り欠き状の外部配線用穴15が形成され、この固定用穴34と外部配線用穴15との間に、対向して正電極外部接続ランド12および負電極外部接続ランド13が設けられている。なお、図4〜図7に示す例のように円形状の上面形状を有する絶縁基板32に固定用穴34および外部配線用穴15を切り欠き状に形成した場合には、相手部材に取り付けられた状態で、発光装置が周方向に回るのを防止する、回り止めの役割も果たす。
また、本発明の発光装置は、図3に示すように、絶縁基板3上に、配線パターン4の一端と正電極外部接続ランド12および負電極外部接続ランド13との間を電気的に接続するための外部引き出し配線パターン16,17がさらに形成されていることが好ましい。このような外部引き出し配線パターン16,17により、電源(図示せず)と配線パターン4との間を、正電極外部接続ランド12および外部引き出し配線パターン16、負電極外部接続ランド13および外部引き出し配線パターン17をそれぞれ介して、電気的に接続することができる。
さらに本発明の発光装置は、絶縁基板上に、検査用のパターンがさらに形成されてなるのが好ましい。図3には、配線パターン4aと配線パターン4bとの間、配線パターン4cと配線パターン4dとの間にそれぞれスポット状の検査用のパターン18が形成された例を示している。このような検査用のパターン18が絶縁基板3上に形成されていることで、配線パターン4aと配線パターン4bとの間、配線パターン4bと配線パターン4cとの間および配線パターン4cと配線パターン4dとの間の導通の検査を検査用のパターン18を介して容易に行うことができるようになる。また、この検査用のパターン18は、ダイボンド、ワイヤボンディングを自動化装置で行う際の認識パターンとしても用いることができる。なお、検査用のパターンは、図3に示したようなスポット状に限定されるものではなく、配線パターン4bと配線パターン4cとそれぞれ電気的に繋がっておりプローブを当てられる大きさのパターンにて実現されてもよい。
本発明はまた、発光装置の製造方法についても提供する。上述してきた本発明の発光装置は、その製造方法については特に制限されるものではないが、本発明の発光装置の製造方法を適用することで好適に製造することができる。本発明の発光装置の製造方法は、絶縁基板上に複数の配線パターンを形成する工程と、配線パターン間に複数個の発光素子を搭載する工程と、発光素子と配線パターンとを電気的に接続する工程と、貫通孔を有するシリコーンゴムシートを絶縁基板上に載置する工程と、シリコーンゴムシートの貫通孔内に、発光素子を封止する封止体を形成する工程とを基本的に含む。ここで、図11は、本発明の発光装置の製造方法の好ましい一例として、図1に示した発光装置1を製造する場合を段階的に示す図である。以下、図11を参照して、本発明の発光装置の製造方法について具体的に説明する。
まず、図11(a)に示すように、絶縁基板3上に、配線パターン4を形成する。上述したように図11は図1に示した発光装置1を製造する場合であるので、配線パターン4として、4つの直線状の配線パターン4a,4b,4c,4dを平行に配置して絶縁基板3上に形成する。好適な具体例として、厚み1mmの酸化アルミニウムで形成された白色の絶縁基板3上に、厚み0.07mmの金膜をスパッタリング法を用いて形成した後、フォトエッチング法にて配線パターン4a,4b,4c,4d(幅1mm、間隔2mm)を形成する場合が挙げられるが、これに限定されるものではない。なお、上述したように発光素子との間の電気的接続の位置決め用または発光素子の搭載位置の目安用のパターン7として直線から外側に膨らんだパターン、外部引き出し配線パターン16,17、検査用のパターンを形成する場合には、所望のパターンとなるように設計してフォトエッチングを行えばよい。
次に、図11(b)に示すように、配線パターン4間に発光素子5を搭載する。ここで、発光素子5の搭載は、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて発光素子5を絶縁基板3に直に接着することで行うことができる。そうすることにより、沿面放電電圧で決まる絶縁耐圧をできる限り高くすることができる。すなわち、電極方向に配列された発光素子と発光素子との間の絶縁耐圧は発光素子間の距離と絶縁基板の誘電率で決まり、発光素子と電極との間の絶縁耐圧も同様に発光素子と電極との最短距離と絶縁基板の誘電率で決まる。好適な具体例としては、絶縁基板3上に平行に形成された直線状の配線パターン4a,4b,4c,4dのそれぞれの間に、発光素子5として短辺幅0.24mm、長辺0.48mm、厚み0.14mmのLEDチップをエポキシ樹脂を用いて接着し、固定する場合が挙げられるが、これに限定されるものではない。その後、図11(b)に示すように、所望の電気的接続の状態に応じて、配線パターン4と発光素子5とをワイヤボンディングWを用いて電気的に接続する。
なお、本発明の発光装置の製造方法では、上述のように発光素子と配線パターンとを電気的に接続した後に、発光素子の特性を検査する工程と、検査の結果、特性不良があった場合に、予備の発光素子を配線パターンと接続する工程とをさらに含むことが好ましい。この検査は、たとえば発光素子に電流を流し、その光出力特性を測定することで行なうことができる。また、外観検査としてボンディングワイヤWの断線、ボンディング不良も併せて行なうようにしてもよい。
次に、図11(c)に示すように、貫通孔92を有するシリコーンゴムシート91を絶縁基板3上に載置する。ここで、図12は、本発明の発光装置の製造方法において用いられる、好ましい一例のシリコーンゴムシート91を模式的に示す図である。本発明の製造方法に用いるシリコーンゴムシートは、封止体を形成するための空間となる貫通孔を有するものを用いるが、この貫通孔の形状については特に制限されるものではなく、形成しようとする封止体の上面形状に応じた形状のものを用いることができる。上述したように、封止体は、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の上面形状を有することが好ましいため、シリコーンゴムシート91の貫通孔は、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の上面形状を有することが好ましい。図12には、一例として、長方形状の上面形状を有する貫通孔92を有するシリコーンゴムシート91を示している。なお、上述したような貫通孔92を有するシリコーンゴムシート91は、絶縁基板上の直線状の配線パターンおよび発光素子の全てを1つの封止体で封止する場合に特に好適に用いることができるが、直線状の配線パターン4に沿って両側に搭載された発光素子5を含むように直線状の封止体を複数形成する場合には、対応する複数個の所望の形状の貫通孔を有するシリコーンゴムシートを用いるようにすればよい。
シリコーンゴムシート91は、容易に入手可能であり、ゴム製であるため弾性を有し、配線パターンなどの段差があっても隙間なく密着させて設けることができ、好ましい。また、シリコーンゴムシート91には、絶縁基板3に設けた状態では後述する封止体形成用の樹脂の漏れを防ぐことができ、また、封止体形成後に容易に除去できることから、一面に両面接着シートを接着しておき、この接着シートで絶縁基板3に接着させるようにすることが好ましい。
本発明の発光装置の製造方法に用いるシリコーンゴムシートは、その厚みが、形成する第1の封止体層の厚みの2倍以上であることが好ましい。シリコーンゴムシートが、第1の封止体層の厚みの2倍以上の厚みを有することで、色度ズレを修正するために2度塗りができ、封止材料の漏れを防止できるという利点がある。
次に、図11(d)に示すように、シリコーンゴムシート91の貫通孔92内に、発光素子5を封止する封止体6を形成する。ここで、封止体6には、上述のように蛍光体を含有させることが、好ましい。また、封止体6は単層、二層のいずれの形態で形成するようにしてもよい(図11は、図1に示した発光装置1を製造する場合であるため、第1の蛍光体を含有する第1の封止体層8と、第2の蛍光体を含有する第2の封止体層9とを有するように封止体6を形成する場合を示している。
本発明の発光装置の製造方法におけるこの封止体で発光素子を封止する工程は、シリコーンゴムシートの貫通孔内に第1の蛍光体を含有する封止材料を注入する工程と、第1の蛍光体を含有する樹脂を硬化させて第1の封止体層を形成する工程と、第1の封止体層形成後の発光装置の色度特性を測定する工程とを含むことが、好ましい。
この場合、まず、シリコーンゴムシート91の貫通孔92内に第1の蛍光体を含有する封止材料を注入する。ここで、封止材料としては、上述したようにたとえば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透光性樹脂材料、耐光性に優れたシリカゾル、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。また、第1の蛍光体としては、上述したようにたとえば、Ce:YAG蛍光体、Eu:BOSEあるいはEu:SOSE蛍光体、ユーロピウム賦活αサイアロン蛍光体などを好適に用いることができる。また、封止材料には上述した拡散剤が添加されていてもよい。
次に、シリコーンゴムシート91の貫通孔92内に注入された第1の蛍光体を含有する封止材料を硬化させる。封止材料を硬化させる方法としては、用いる封止材料に応じて従来公知の適宜の方法を特に制限されることなく用いることができる。たとえば封止材料として透光性樹脂材料であるシリコーン樹脂を用いる場合には、シリコーン樹脂を熱硬化させることで、封止材料を硬化させることができる。なお、封止材料としてモールド用の樹脂を用い、金型を用いて封止材料を硬化させるようにしてもよい。封止材料の硬化により形成される封止体(第1の封止体層)の形状は特にされるものではなく、たとえば上方に凸となる半球状の形状に封止体を形成することで、封止体にレンズとしての機能を持たせるようにしてもよい。
次に、上述のようにして第1の封止体層を形成した後の発光装置の色度特性を測定する。ここで、図13はCIEの色度座標を示すグラフである。発光装置の色度特性は、JIS28722の条件C,DIN5033teil7、ISOk772411に準拠のd・8(拡散照明・8°受光方式)光学系を採用した測定装置を用いて測定することができる。たとえば、CIEの色度表でx、y=(0.325、0.335)となる光を発するように、第1の蛍光体と封止材料であるシリコーン樹脂とを5:100の重量比で混合したものをシリコーンゴムシート91の貫通孔92内に注入し、150℃の温度で30分間熱硬化させて第1の封止体層を形成した場合、形成された第1の封止体層の色度範囲は、図13中の(a)の領域内となる。このような第1の封止体層を有する発光装置について色度特性を測定する場合には、色度範囲は図13中の(b)の領域から外れてしまう。このような場合には、発光装置の色度範囲が図13中の(b)の領域内となるように、第1の封止体層上に第2の封止体層を形成する。
第2の封止体層を形成する場合、本発明の発光装置の製造方法は、上述した第1の封止体層形成後の発光装置の色度特性を測定する工程の後に、第1の封止体層上に、第2の蛍光体を含有する封止材料を注入する工程と、第2の蛍光体を含有する封止材料を硬化させて第2の封止体層を形成する工程と、第2の封止体層形成後の発光装置の色度特性を測定する工程と、シリコーンゴムシートを除去する工程とをさらに含むことが好ましい。すなわち、上述した第1の封止体層を形成する各工程と同様にして、まず、第1の封止体層上に第2の蛍光体を含有する封止材料を注入し、硬化させて、第2の封止体層を形成する。第2の封止体層を形成するための第2の蛍光体および封止材料は、上述した第1の封止体層を形成するための第1の蛍光体および封止材料のうち、所望される色度特性に応じて適宜選択し、場合によっては拡散剤をさらに添加して用いることができる。上述した例の場合には、CIEの色度表でx、y=(0.345、0.35)となる光が得られるように、たとえば第2の蛍光体と封止材料であるシリコーン樹脂とを2:100の重量比で混合して第1の封止体層上に注入し、150℃で1時間熱硬化させて第2の封止体層を形成する。そうすることで、第2の封止体層を形成した後、発光装置の色度特性を同様に測定した場合には、図13中の(b)の領域内の色度範囲の発光装置を得ることができる。
このように、本発明の発光装置の製造方法では、必要に応じて第2の封止体層をさらに形成するようにすることで、色度ズレのない発光装置を、歩留りよく安価に製造することができるようになる。なお、上述したように、第2の封止体層は第1の封止体層の上面の少なくとも一部を覆うように形成すればよく、第1の封止体層の上面の全面を覆うように形成されてもよいし(たとえば、図1、図4、図5に示した例)、第1の封止体層の上面を部分的に覆うように形成されてもよい(たとえば、図6、図7に示した例)。
また、たとえばCIEの色度表でx、y=(0.325、0.335)となる光を発するように、第1の蛍光体と封止材料であるシリコーン樹脂とを5:80の重量比で混合したものをシリコーンゴムシート91の貫通孔92内に注入し、120℃の温度で30分間熱硬化させて第1の封止体層を形成した場合など、当該第1の封止体層形成後の発光装置の色度特性を測定した際に、色度範囲が図13中の(b)の領域内となるような場合には、上述したような第2の封止体層をさらに形成する必要はなく、第1の封止体層をそのまま封止体として備える発光装置を製造すればよい。
本発明の発光装置の製造方法では、上述したように第1の封止体層単独、または、第1の封止体層および第2の封止体層を形成した後に、シリコーンゴムシート91を取り除き、上述した本発明の発光装置が提供される。上述したように、シリコーンゴムシート91は一面に両面接着シートを接着しておき、この接着シートで絶縁基板3に接着させるようにしておくことで、容易に除去することができる。なお、シリコーンゴムシートは何度も使用することが可能である。