JP7403944B2 - Led発光装置 - Google Patents
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Description
この方法で基板にLED素子を取り付ける場合、特許文献1に記載されているように、前記導電性接合材に含まれる銀などの金属が空気中の硫黄と反応して硫化されることがある。
硫化が起こると、前記導電性接合材が黒変して製品の見た目が悪くなるだけでなく、前記導電性接合材の導電性、熱伝導性、接合強度などが低下してしまう。
そこで、前記導電性接合材が空気に触れないように、樹脂等の封止材を用いてLED素子全体を覆うように封止して、前記導電性接合材の硫化を防ぐことが考えられる。
LED素子が435nm以下の波長の光を射出するものである場合、LED素子全体をこのような封止材で覆ってしまうと、前記LED素子から射出される光によって該封止材が劣化し、クラックや変色が生じてしまうことがある。
前記封止材にクラックが発生すると、ボンディングワイヤが切断されてLED素子が不点灯になったり、前記封止材の切片が剥離して屑が出たりする恐れがある。
また、前記封止材が変色するとLED素子からの光出力が低下するという問題がある。
また、封止作業時によれたり気泡を含んだりしやすかったり、LED素子やセラミックスおよび金属に対する密着性が低い傾向にあり、従来からLEDを封止するために使用されている封止材を使用する場合よりも作業が難しく新たな工夫も必要になるので、LED発光装置の製造コストが上昇してしまう。
さらに、紫外光に対して耐性を有する樹脂の中には、光吸収が大きいものもあり、光出力が低下してしまうという問題もある。
さらに、前記被覆材が、前記LED素子の表面のうち、前記LED素子の側面の一部又は全部を覆うものであり、前記LED素子の前記基板とは反対側の面が露出しているので、前記被覆材に対して前記LED素子から照射される紫光や紫外光の量を減らして、前記被覆材の紫外光による劣化を抑えることができる。
さらに、LED素子の基板とは反対側の面を露出させているので、被覆材がLED素子の全体を覆っている場合に比べ、LED素子から被覆材に照射される紫光や紫外光の量を減らすことができる。
その結果、LED素子として、高出力のものを使用したとしても、被覆材の紫光や紫外光による劣化を抑えることができる。
本実施形態に係るLED発光装置100は、例えば、表面実装型のものであり、印刷、接着、コーティング等の分野をはじめとした様々な用途に広く使用できるものである。
以下に各部について詳述する。
前記LED素子2は、図2に示すように、金属を含有し導電性を有する支持基板層21と、該支持基板層21の一表面に取り付けられた半導体層22とを備えたものである。
この実施形態では、前記支持基板層21は、前記半導体層22から前記支持基板層21側に向けて射出される光を前記半導体層22側に向けて反射する反射層を備えている。
前記反射層は、例えば、銀等の金属からなる薄板状のものであり、前記支持基板層21の前記半導体層22と接している表面を形成するように設けられている。
前記半導体層22は、窒化ガリウム等からなるものであり、そのn電極又はp電極の一方が、前記支持基板層21と前記導電性接合材3を介して前記基板1と電気的に接続されている。前記n電極又はp電極のうちのもう一方は、例えば、図示しないボンディングワイヤを介して前記基板1と電気的に接続されている。
前記導電性接合材3に含まれる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを挙げることができる。
該被覆材4は、例えば、シリコーン等の樹脂であり、前記導電性接合材3が空気にふれないように、前記基板1と前記LED素子2との間からはみ出した部分である前記導電性接合材3のフィレット部分31を完全に覆うように配置されている。
前記基板1に、適量の前記導電性接合材3を塗布する。
次に、前記LED素子2の前記支持基板層21を前記基板1側に向けた状態で前記導電性接合材3に押し付け、前記導電性接合材を熱硬化させることで前記LED素子2を前記基板1に取り付ける。
前記基板1と前記LED素子2との間から外側にはみ出した前記導電性接合材3のフィレット部分31を全て覆うように、前記基板1の表面から前記LED素子2の側面2sにわたって前記被覆材4を塗布し、熱硬化させる。
前記被覆材4は、およそ10μm以上500μm以下の厚みで塗布することが好ましい。
前記被覆材4がシリコーン樹脂であれば、厚く塗布することが容易であり、しかも、LED素子2に対する密着性が高いので、密着性を高めるための特別な工夫をしなくても、結果としてガスバリア性が高まり、前記導電性接合材3の硫化を効率的に抑えることができる。
さらに、シリコーン樹脂は、光の取り出し効率が高いので、紫外LED発光装置100の光出力を低下させる恐れがない。
前記支持基板層21が、金属からなるものであるので、前記基板1と前記半導体層22とを電気的に接続する際に、電流を前記LED素子のn型半導体層、発光層及びp型半導体層の積層方向に流せる垂直構造とすることができ、その結果、電流密度の集中を防ぎ、発光効率および信頼性を向上させる機能を果たしている。
前記支持基板層21が、金属からなるものであることにより、前記支持基板層21の線膨張係数を前記半導体層22の線膨張係数に近づけることができる、さらに、前記支持基板層21の放熱性を向上させることができる等の効果も奏することができる。
前記支持基板層21が、銀等の金属からなる反射層を備えているので、前記半導体層22から、前記支持基板層21側に向けて射出される光を前記半導体層22側に向けて反射することができる。
その結果、光の取り出し効率を向上させるとともに、前記被覆材4に照射される光をさらに低減することができる。
さらに、前記反射層が、銀等の前記半導体層とオーミック接触が可能な金属からなるものであるので、前記反射層が前記半導体層と前記支持基板層とを電気的に接続するn電極又はp電極としての役割を兼ねることも可能である。
前記被覆材4による被覆高さは、前記導電性接合材3のフィレット部が全て覆われ、かつ、前記LED素子2の前記半導体層22の表面が外部に露出する高さであれば良い。
例えば、図3(a)に示すように、前記LED素子2の側面2sを全て覆う高さまで被覆していてもよいし、図3(b)に示すように、前記支持基板層21の側面21sの全てと、前記半導体層22の側面22sの一部を覆う高さまで被覆してもよいし、図3(c)に示すように、前記フィレット部分31の全てと前記支持基板層21の側面21sの一部を覆う高さまで被覆するようにしても良い。
前記支持基板層は金属からなるものに限らず、金属を含むものであれば良く、例えば、サファイア等からなる透光性を有する層を含むものであっても良い。
前記支持基板層が、サファイア等からなる層を含むものである場合には、前記反射層は、前記支持基板層の前記半導体層と接する側の表面ではなく、前記支持基板層の前記サファイアからなる層よりも前記導電性接合材と接する面側に設けられている。
前記基板1やLED素子2の形状は、上述のものに限定されず、各種の形状を採用することができる。
前記実施形態では、前記被覆材4は、前記基板1の表面の一部を覆うようにしていたが、これに限らず、前記基板1の表面の全部を覆うようにしても良い。
また、1つの基板上に1つの前記LED素子を取り付けたものに限られず、図4に示すように、1つの基板上に複数のLED素子を取り付けたチップオンボード型のものとしても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
1 ・・・基板
2 ・・・LED素子
21 ・・・支持基板層
22 ・・・半導体層
3 ・・・導電性接合材
31 ・・・フィレット部分
4 ・・・被覆材
Claims (5)
- 基板と、
該基板に取り付けられた435nm以下の波長の光を射出するLED素子と、
前記基板と前記LED素子との間に配置されてこれらを電気的に接続する導電性接合材とを備えたLED発光装置であり、
前記LED発光装置が、さらに前記導電性接合材を被覆する被覆材を備え、
前記LED素子が、支持基板層と、該支持基板層の表面に取り付けられた半導体層とを備えたものであって、
前記支持基板層の前記半導体層が取り付けられた面とは反対側の面が前記基板に取り付けられており、
前記被覆材が、前記支持基板層の側面の一部又は全部を被覆するものであり、
前記LED素子の前記基板とは反対側の面と、前記半導体層の側面が露出しており、
前記被覆材が、光透過性のものであることを特徴とするLED発光装置。 - 前記導電性接合材が銀を含有するものであることを特徴とする請求項1記載のLED発光装置。
- 前記支持基板層が、金属を含有するものであることを特徴とする請求項1又は2記載のLED発光装置。
- 前記支持基板層と前記半導体層との間に反射層を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のLED発光装置。
- 前記被覆材が、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のLED発光装置。
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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