JP2014135471A - 発光装置、発光装置集合体および電極付基板 - Google Patents

発光装置、発光装置集合体および電極付基板 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱性に優れるとともに、配線に対する接続性に優れる発光装置、それを製造するための発光装置集合体および電極付基板を提供すること。
【解決手段】発光装置集合体1は、基板2と、基板2の表面に実装されるLED3と、基板2の表面に、LED3を封止するように形成される封止層5と、基板2の表面に、LED3と電気的に接続されるように形成される電極4とを備え、基板2には、LED3を含み、封止層5によって区画される封止領域8と、封止層5から露出する電極4によって区画される電極領域9とのみが形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、発光装置、発光装置集合体および電極付基板、詳しくは、発光装置、それを複数備える発光装置集合体、および、それを製造するための電極付基板に関する。
発光装置は、基板と、その上に実装される発光ダイオード素子(LED)と、それを封止する封止層と、基板の上に設けられ、LEDに接続されるとともに、電源とLEDとを接続するための電極とを備えることが知られている。
例えば、絶縁基板と、その中央部の上に実装される発光素子と、絶縁基板の上に形成され、発光素子を含むように封止する封止体と、絶縁基板の上において、封止体の外側に間隔を隔てて配置される正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドとを備える発光装置が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の発光装置では、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドのそれぞれは、内部電極などによって、発光素子と電気的に接続されている。また、これら正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドのそれぞれに、外部接続配線を接続することにより、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドを電源と電気的に接続している。
特開2008−227412号公報
しかるに、発光装置では、発光素子の発光に伴って発熱するので、温度が上昇し易く、そのため、優れた放熱性が要求される。特許文献1に記載の発光装置では、発光素子の発熱を、内部電極を介して、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドから外部に放熱することができる。しかし、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドは、発光装置において、比較的小さく形成されているため、放熱性の向上を図るには限度がある。
また、発光装置には、外部接続配線の、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドに対する優れた接続性も求められる。しかしながら、特許文献1に記載の発光装置では、正電極外部接続ランドおよび負電極外部接続ランドが比較的小さく形成されているので、接続性の向上を図るにも限度がある。
本発明の目的は、放熱性に優れるとともに、配線に対する接続性に優れる発光装置、それを製造するための発光装置集合体および電極付基板を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の発光装置は、基板と、前記基板の表面に実装される光半導体素子と、前記基板の表面に、前記光半導体素子を封止するように形成される封止層と、前記基板の表面に、前記光半導体素子と電気的に接続されるように形成される電極とを備え、前記基板には、前記光半導体素子を含み、前記封止層によって区画される封止領域と、前記封止層から露出する前記電極によって区画される電極領域とのみが形成されている。
この発光装置によれば、基板には、光半導体素子を含み、封止層によって区画される封止領域と、封止層から露出する電極によって区画される電極領域とのみが形成されている。つまり、基板の封止領域以外は、すべて電極領域が形成されているため、電極領域が熱伝導性に優れることから、発光装置の放熱性の向上を図ることができる。また、基板の封止領域以外は、すべて電極領域であるので、電極領域が比較的大きくなることから、配線の電極領域に対する接続を容易かつ確実に図ることができる。
その結果、この発光装置は、放熱性および配線に対する接続性の両方に優れている。
また、この発光装置は、小型化を図ることができる。
また、本発明の発光装置では、前記封止領域および/または前記電極領域は、一方向に連続して形成されていることが好適である。
この発光装置では、封止領域および/または電極領域は、一方向に連続して形成されているので、封止領域および/または電極領域を簡易に形成することができる。また、電極領域が一方向に連続して形成されているので、電極領域の熱伝導性をより一層向上させて、発光装置の放熱性の向上をより一層図ることができるとともに、電極領域に対する接続をより一層容易かつより一層確実に図ることができる。
また、本発明の発光装置は、前記光半導体素子と前記電極とを接続するためのワイヤをさらに備えることが好適である。
この発光装置は、ワイヤをさらに備えるので、基板に内部電極を設けることなく、ワイヤによって光半導体素子と電極とを接続することができる。
そのため、基板の構成を簡易にすることができる。その結果、この発光装置は、構成の簡易化を図ることができる。
また、本発明の発光装置では、前記ワイヤは、前記封止層によって封止されていることが好適である。
この発光装置では、ワイヤが、封止層によって封止されているので、ワイヤの信頼性を向上させることができる。そのため、この発光装置は、接続信頼性に優れている。
また、本発明の発光装置集合体は、上記した発光装置を複数備えることを特徴としている。
この発光装置集合体は、上記した発光装置を複数備えるので、これを複数の発光装置のそれぞれに個片化すれば、放熱性および接続性に優れる発光装置を効率よく製造することができる。
本発明の電極付基板は、基板と、前記基板の表面に実装される光半導体素子と、前記基板の表面に、前記光半導体素子を封止するように形成される封止層と、前記基板の表面に、前記光半導体素子と電気的に接続されるように形成される電極とを備え、前記基板には、前記光半導体素子を含み、前記封止層によって区画される封止領域と、前記封止層から露出する前記電極によって区画される電極領域とのみが形成されている発光装置を製造するための電極付基板であって、前記電極付基板は、前記基板と、前記基板の表面に形成される電極とを備えることを特徴としている。
この電極付基板において、光半導体素子を基板の表面に形成し、封止層を、基板の表面に、光半導体素子を封止するように形成して、発光装置を製造すれば、基板には、光半導体素子を含み、封止層によって区画される封止領域と、封止層から露出する電極によって区画される電極領域とのみが形成されている。つまり、基板の封止領域以外は、すべて電極領域が形成されているため、電極領域が熱伝導性に優れることから、発光装置の放熱性の向上を図ることができる。また、基板の封止領域以外は、すべて電極領域であるので、電極領域が比較的大きくなることから、配線の電極領域に対する接続を容易かつ確実に図ることができる。
その結果、電極付基板から製造される発光装置は、放熱性および配線に対する接続性の両方に優れている。
本発明の発光装置は、放熱性および配線に対する接続性の両方に優れている。
本発明の発光装置集合体および電極付基板は、放熱性および接続性に優れる発光装置を効率よく製造することができる。
図1は、本発明の発光装置集合体の第1実施形態の平面図を示す。 図2は、図1に示す発光装置集合体の拡大平面図を示す。 図3は、図2に示す発光装置集合体のA−A線に沿う拡大断面図を示す。 図4は、図3に示す発光装置集合体の製造方法を説明する断面図であり、(a)は、基板を用意する工程(b)は、電極を形成する工程、(c)は、光半導体素子を基板に実装する工程、(d)は、電極間と、電極および光半導体素子と間をワイヤによって電気的に接続する工程を示す。 図5は、図4に引き続き、図3に示す発光装置集合体の製造方法を説明する断面図であり、(e)は、封止層によって光半導体素子およびワイヤを封止する工程、(f)は、発光装置集合体を各発光装置に個片化する工程を示す。 図6は、本発明の発光装置集合体の第2実施形態の平面図を示す。 図7は、図6に示す発光装置集合体のB−B線に沿う拡大平面図を示す。 図8は、本発明の発光装置集合体の第3実施形態の平面図を示す。 図9は、図8に示す発光装置集合体のC−C線に沿う拡大平面図を示す。
<第1実施形態>
図1における方向は、図1の方向矢印に準拠しており、紙面左右方向を左右方向(第1方向)、紙面上下方向を前後方向(第1方向に対して直交する第2方向)、紙面奥行方向を上下方向(第1方向および第2方向の両方向に対して直交する第3方向)とし、図2以降の各図は、図1の方向に準拠する。なお、図1において、後述するLED3およびワイヤ6は、後述する封止層5によって被覆されるため、平面視において視認することができないが、LED3およびワイヤ6と、封止層5との相対配置を明確に示すために、実線で便宜上示している。
図1において、この発光装置集合体1は、前後方向および左右方向に延び、左右方向に長い平面視略矩形状をなし、複数(例えば、20)個の発光装置10が一体的に連続することにより、形成されている。発光装置集合体1において、複数の発光装置10は、左右方向および前後方向のそれぞれの方向に整列配置されており、具体的には、左右方向に10列、前後方向に2列、互いに隣接するように、並列配置されている。各発光装置10は、太線破線で示す切断線11を境界にして、平面視略矩形状の領域に形成されている。
この発光装置集合体1は、図1および図3に示すように、基板2と、基板2の上面(表面)に実装される光半導体素子としてのLED3と、基板2の上面(表面)に、LED3と電気的に接続されるように形成される電極4とを備える。
基板2は、平面視において、発光装置集合体1の外形形状と同一形状の平面視略矩形の平板形状に形成されている。
LED3は、平面視略矩形の平板形状に形成されており、発光装置集合体1に複数設けられている。LED3は、次に説明する電極4が形成される領域が確保されるように、基板2の上面に配置されており、つまり、基板2において、前端部、前後方向中央部および後端部以外の領域に設けられている。すなわち、LED3は、基板2の上面において、前半分部分における前後方向中央部と、後半分部分における前後方向中央部とに設けられている。
また、複数のLED3は、基板2の上面において、左右方向および前後方向に互いに間隔を隔てて千鳥状に整列配置されている。
具体的には、LED3は、図2に示すように、発光装置10のそれぞれに対して複数(例えば、12)個設けられている。LED3は、各発光装置10において、左右方向に互いに間隔を隔てて複数(例えば、2)列設けられ、各列のLED3は、前後方向に互いに間隔を隔てて複数(例えば、6)個設けられている。そして、左列のLED3Xと、それらに対して右側に配列される右列のLED3Yとは、左右方向に投影したときに、前後方向にずれるように配置されている。具体的には、左列のLED3Xは、左右方向に投影したときに、右列のLED3Yに対して、前側にずれて配置されている。換言すれば、左列のLED3Xは、右列のLED3Yに対して、左側斜め前方に配置されている。
また、図2および図3に示すように、発光装置集合体1は、各発光装置10において、複数のLED3を互いに電気的に接続するためのワイヤ6を備えている。
具体的には、各発光装置10における複数(例えば、6)個のLED3は、複数(例えば、5)個のワイヤ6によって電気的に直列接続されている。具体的には、発光装置10において、各ワイヤ6は、左列のLED3Xのそれぞれと、右列のLED3Yのそれぞれとを、交互に電気的に接続しており、これによって、LED3およびワイヤ6によって構成される直列配列は、前後方向に沿うジグザグ状とされている。具体的には、各発光装置10の前側部分では、左列の最前側のLED3Xと、ワイヤ6と、右列の最前側のLED3Yと、ワイヤ6と、左列において最前側のLED3Xに対して後側に隣接配置されるLED3Xとが、電気的に直列接続されており、このような接続が前側から後側に向かって繰り返されるように配置されている。また、各発光装置10の後側部分では、右列の最後側のLED3Yと、ワイヤ6と、左列の最後側のLED3Xと、ワイヤ6と、右列において最後側の左列のLED3Yに対して前側に隣接配置されるLED3Yとが、電気的に直列接続されており、このような接続が後側から前側に向かって繰り返されるように配置されている。
図1に示すように、電極4は、基板2の前端部、前後方向中央部および後端部のそれぞれにおいて、左右方向に延びる平面視略矩形状(あるいは平面視略直線形状)に形成されている。また、図3に示すように、前端部の電極4Aの前端面と、基板2の前端面とは、平面視において、同一位置に配置されるように、つまり、それらが面一となるように、形成されている。また、後端部の電極4の後端面と、基板2の後端面とは、平面視において、同一位置に配置されるように、つまり、それらが面一となるように、形成されている。前後方向中央部の電極4Cは、前列の発光装置10Aに備えられる前側部分41と、前列の発光装置10Aに対して後側に隣接配置される後列の発光装置10Bに備えられる後側部分42とから構成されており、前後方向中央部の電極4Cは、これら前側部分41および後側部分42によって、前後方向(一方向)に連続して形成されている。
また、図2および図3に示すように、電極4は、ワイヤ6を介してLED3と電気的に接続されている。具体的には、前列における各発光装置10Aにおいて、前端部の電極4Aは、左列の最前側のLED3Xと、ワイヤ6によって電気的に接続される一方、前後方向中央部の電極4Cは、右列の最後側のLED3Yと、ワイヤ6によって電気的に接続されている。他方、後列の発光装置10Bにおいて、前後方向中央部の電極4Cは、左列の最前側のLED3Xとワイヤ6によって電気的に接続される一方、後端部の電極4Bは、右列の最後側のLED3Yと、ワイヤ6によって電気的に接続される。
なお、前端部の電極4Aには、その上面の後端縁に、ワイヤ6が接続されるとともに、後端部の電極4Bには、その上面の前端縁に、ワイヤ6が接続されている。また、前後方向中央部の電極4Cには、その上面の前端縁および後端縁の両方に、ワイヤ6が接続されている。
また、この発光装置集合体1は、封止層5を備えている。
封止層5は、基板2の上に、複数のLED3を封止するように形成されており、具体的には、基板2の前側部分および後側部分のそれぞれの上面(表面)において、左右方向(一方向)に延びるように連続して形成されている。
具体的には、封止層5は、前後方向に間隔を隔てて複数(例えば、2)個設けられており、図1に示すように、各封止層5は、左右方向(一方向)に延びるように連続して形成されている。
前側の封止層5Aは、左右方向に長く延びる平面視略矩形状をなし、前列の各発光装置10Aと、各発光装置10のLED3およびワイヤ6とを連続して被覆するように、形成されている。図3に示すように、前側の封止層5Aは、前列の発光装置10Aの各LED3の上面および側面(前面、後面、右側面および左側面)と、電極4の少なくとも内側面(つまり、図1および図2の細線破線で示される、前端部の電極4Aの後端面および前後方向中央部の電極4Cの前端面)とを被覆するように、形成されている。
また、前側の封止層5Aは、前端部の電極4Aの上面の後端縁を被覆し、かつ、前端部の電極4Aの上面の前端縁および前後方向中央部を露出するように、形成されている。さらに、前側の封止層5Aは、前後方向中央部の電極4Cの上面の前端縁を被覆し、かつ、前後方向中央部の電極4Cの上面の前後方向中央部を露出するように形成されている。
つまり、図2および図3に示すように、前側の封止層5Aの前端面は、厚み方向に投影したときに、前端部の電極4Aの前後方向途中部分(やや後側部分)に重なるように、左右方向に延びるように形成されており、また、前側の封止層5Aの後端面は、厚み方向に投影したときに、前後方向中央部の電極4Cの前後方向途中部分(やや前側部分)に重なるように、左右方向に延びるように形成されている。
これによって、前列の発光装置10AにおけるすべてのLED3およびすべてのワイヤ6は、前側の封止層5Aによって被覆されている。
図1に示すように、後側の封止層5Bは、左右方向に長く延びる平面視略矩形状をなし、後列の各発光装置10Bと、各発光装置10のLED3およびワイヤ6を連続して被覆するように、形成されている。図3に示すように、後側の封止層5Bは、後列の発光装置10Bの各LED3の上面および側面(前面、後面、右側面および左側面)と、電極4の少なくとも内側面(つまり、図1および図2の細線破線で示される、後端部の電極4Bの前端面および前後方向中央部の電極4Cの後端面)とを被覆するように、形成されている。
また、後側の封止層5Bは、後端部の電極4Bの上面の前端縁を被覆し、かつ、後端部の電極4Bの上面の後端縁および前後方向中央部を露出するように、形成されている。さらに、後側の封止層5Bは、前後方向中央部の電極4Cの上面の後端縁を被覆し、かつ、前後方向中央部の電極4Cの上面の前後方向中央部を露出するように形成されている。
つまり、後側の封止層5Bの後端面は、厚み方向に投影したときに、後端部の電極4Bの前後方向途中部分(やや前側部分)に重なるように、左右方向に延びるように形成されており、また、後側の封止層5Bの前端面は、厚み方向に投影したときに、前側の封止層5Aの後端面の後方において、前後方向中央部の電極4Cの前後方向途中部分(やや後側部分)に重なるように、左右方向に延びるように形成されている。
これによって、後列の発光装置10BにおけるすべてのLED3およびすべてのワイヤ6は、後側の封止層5Bによって被覆されている。
そして、この発光装置集合体1の基板2には、封止領域8と、電極領域9とのみが形成されている。
図1および図2に示すように、封止領域8は、平面視において、少なくともLED3を含み、具体的には、すべてのLED3とすべてのワイヤ6とを含み、封止層5によって区画される領域である。つまり、封止領域8は、平面視において、封止層5の周端縁によって区画されている。
すなわち、封止領域8は、前側の封止層5Aおよび後側の封止層5Bのそれぞれに対応する前側の封止領域8Aおよび後側の封止領域8Bとから形成されており、前側の封止領域8Aおよび後側の封止領域8Bは、前後方向に間隔を隔てて複数(例えば、2)個に分割して区画されており、前側の封止領域8Aおよび後側の封止領域8Bのそれぞれは、左右方向に延びるように連続する平面視略矩形状に区画されている。
一方、電極領域9は、基板2において、封止領域8以外のすべて領域であって、具体的には、平面視において、封止層5から露出する電極4によって区画される領域である。
具体的には、電極領域9は、封止層5から露出する前端部の電極4A、後端部の電極4Bおよび前後方向中央部の電極4Cのそれぞれに対応する、前端部の電極領域9A、後端部の電極領域9Bおよび前後方向中央部の電極領域9Cから形成されている。前端部の電極領域9A、後端部の電極領域9Bおよび前後方向中央部の電極領域9Cのそれぞれは、左右方向に延びるように連続する平面視略矩形状に区画されている。
これによって、発光装置集合体1の基板2には、複数(例えば、3)個の電極領域9および複数(例えば、2)個の封止領域8が、縞状のパターンに形成されており、具体的には、各電極領域9および各封止領域8が前後方向に交互に配列され、かつ、前後方向両端部に、2つの電極領域9のそれぞれが配置されるように、配列されている。
次に、この発光装置集合体1の製造方法について図4および図5を参照して説明する。
この方法では、図4(a)に示すように、まず、基板2を用意する。
基板2としては、例えば、アルミナなどのセラミック基板、ポリイミドなどの樹脂基板、コアに金属板を用いたメタルコア基板など、光半導体装置に一般に用いられる基板が挙げられる。
次いで、この方法では、図4(b)に示すように、電極4を上記したパターンに形成する。
電極4を構成する材料としては、銀、金、銅、鉄、白金やそれらの合金などの導体材料などが挙げられる。好ましくは、銀が挙げられる。
電極4を形成するには、例えば、めっき、塗布、導体層の貼り合わせなどが挙げられ、好ましくは、塗布が挙げられる。塗布は、印刷を含み、上記した導体材料を含む導体ペースト(好ましくは、銀を含む銀ペースト)を塗布(印刷を含む)し、その後、必要により、乾燥すること、電極4を上記したパターンに形成する。なお、導体層の貼り合わせは、例えば、基板2がメタルコア基板などの、導体部分を有する基板からなる場合には、絶縁層(図示せず)を、基板2の上面に、電極4と同一パターンで積層し、その後、電極4の形状に予め成形した導体層を、絶縁層の上に貼り付ける方法を含む。
電極4のサイズは、適宜選択され、前端部の電極4Aおよび後端部の電極4Bの幅(前後方向長さ)W1は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、1mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。また、前後方向中央部の電極4Cの幅W2は、例えば、前端部の電極4Aおよび後端部の電極4Bの幅W1に比べて大きく設定されており、具体的には、前端部の電極4Aおよび後端部の電極4Bの幅W1に対して、例えば、1倍を超過し、好ましくは、1.5倍以上であり、また、例えば、5倍以下、好ましくは、3倍以下である。具体的には、前後方向中央部の電極4Cの幅W2は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、1mm以上であり、また、例えば、15mm以下、好ましくは、9mm以下である。
電極4の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
これによって、基板2と、その上面(表面)に形成される電極4とを備える電極付基板102を得る。
次いで、この方法では、図4(c)に示すように、LED3を上記した配置で、基板2に実装する。
各LED3の寸法およびピッチは、発光装置10の用途および目的に応じて、適宜設定され、具体的には、各発光装置10に対応する左列の各LED3Xの前後方向の距離(間隔)D1および各右列のLED3Yの前後方向の距離(間隔)D2は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、0.5mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。
また、図2が参照されるように、各発光装置10において、前後方向に投影したときの、左列のLED3Xと右列のLED3Yとの左右方向の距離(間隔)D3は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、0.5mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。
また、各発光装置10の前側部分において、左列の最前側のLED3Xと、前端部の電極4Aとの距離(間隔)D5、および、右列のLED3Yと、前後方向中央部の電極4Cとの距離(間隔)D6は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、0.5mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。また、各発光装置10の後側部分において、左列の最前側のLED3Xと、前後方向中央部の電極4Cとの距離(間隔)D7、および、右列の最後側のLED3Yと、後端部の電極4Bとの距離(間隔)D8は、例えば、0.3mm以上、好ましくは、0.5mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。
LED3の前後方向長さおよび左右方向長さは、特に制限はなく、目的とする発光装置10の照度に合わせて決めることができる。
また、LED3の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、100μm以上であり、また、例えば、500μm以下、好ましくは、200μm以下である。
続いて、この方法では、図4(d)に示すように、ワイヤ6を、複数のLED3間、および、LED3および電極4間を、上記した配列となるように、例えば、超音波接合などによって電気的に接続する。ワイヤ6の高さ、つまり、ワイヤ6の上端部と基板2の上面との距離は、例えば、0.01mm以上、好ましくは、0.1mm以上であり、また、例えば、1.0mm以下、好ましくは、0.6mm以下である。
次いで、この方法では、図5(e)に示すように、封止層5を、上記したパターンに形成する。
封止層5を上記したパターンに形成するには、例えば、予め、封止樹脂を含む封止樹脂組成物から調製される封止シート12(仮想線)を形成し、次いで、封止シート12を、基板2の上に、電極4の一部、LED3およびワイヤ6を含むように、積層する。
封止樹脂としては、例えば、加熱により可塑化する熱可塑性樹脂、例えば、加熱により硬化する熱硬化性樹脂、例えば、活性エネルギー線(例えば、紫外線、電子線など)の照射により硬化する活性エネルギー線硬化性樹脂などが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、塩化ビニル樹脂、EVA・塩化ビニル樹脂共重合体などが挙げられる。
熱硬化性樹脂および活性エネルギー線硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
これら封止樹脂として、好ましくは、熱硬化性樹脂が挙げられ、より好ましくは、シリコーン樹脂が挙げられる。
また、封止樹脂としてシリコーン樹脂を含む封止樹脂組成物としては、例えば、2段階硬化型シリコーン樹脂組成物、1段階硬化型シリコーン樹脂組成物などの熱硬化性シリコーン樹脂組成物などが挙げられる。
2段階硬化型シリコーン樹脂組成物は、2段階の反応機構を有しており、1段階目の反応でBステージ化(半硬化)し、2段階目の反応でCステージ化(完全硬化)する熱硬化性シリコーン樹脂である。一方、1段階硬化型シリコーン樹脂は、1段階の反応機構を有しており、1段階目の反応で完全硬化する熱硬化性シリコーン樹脂である。
また、Bステージは、熱硬化性シリコーン樹脂組成物が、液状であるAステージと、完全硬化したCステージとの間の状態であって、硬化およびゲル化がわずかに進行し、弾性率がCステージの弾性率よりも小さい状態である。
2段階硬化型シリコーン樹脂組成物の未硬化体(1段階目の硬化前)としては、例えば、縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物が挙げられる。
縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、加熱によって、縮合反応および付加反応することができる熱硬化性シリコーン樹脂組成物であって、より具体的には、加熱によって、縮合反応して、Bステージ(半硬化)となることができ、次いで、さらなる加熱によって、付加反応(具体的には、例えば、ヒドロシリル化反応)して、Cステージ(完全硬化)となることができる熱硬化性シリコーン樹脂組成物である。
このような縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物としては、例えば、シラノール両末端ポリシロキサン、アルケニル基含有トリアルコキシシラン、オルガノハイドロジェンシロキサン、縮合触媒およびヒドロシリル化触媒を含有する第1の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、シラノール基両末端ポリシロキサン、エチレン系不飽和炭化水素基含有ケイ素化合物(以下、エチレン系ケイ素化合物とする。)、エポキシ基含有ケイ素化合物、オルガノハイドロジェンシロキサン、縮合触媒および付加触媒(ヒドロシリル化触媒)を含有する第2の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、両末端シラノール型シリコーンオイル、アルケニル基含有ジアルコキシアルキルシラン、オルガノハイドロジェンシロキサン、縮合触媒およびヒドロシリル化触媒を含有する第3の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、1分子中に少なくとも2個のアルケニルシリル基を有するオルガノポリシロキサン、1分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサン、ヒドロシリル化触媒および硬化遅延剤を含有する第4の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、少なくとも2つのエチレン系不飽和炭化水素基と少なくとも2つのヒドロシリル基とを1分子中に併有する第1オルガノポリシロキサン、エチレン系不飽和炭化水素基を含まず、少なくとも2つのヒドロシリル基を1分子中に有する第2オルガノポリシロキサン、ヒドロシリル化触媒およびヒドロシリル化抑制剤を含有する第5の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、少なくとも2つのエチレン系不飽和炭化水素基と少なくとも2つのシラノール基とを1分子中に併有する第1オルガノポリシロキサン、エチレン系不飽和炭化水素基を含まず、少なくとも2つのヒドロシリル基を1分子中に有する第2オルガノポリシロキサン、ヒドロシリル化抑制剤、および、ヒドロシリル化触媒を含有する第6の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、ケイ素化合物、および、ホウ素化合物またはアルミニウム化合物を含有する第7の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、ポリアルミノシロキサンおよびシランカップリング剤を含有する第8の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物などが挙げられる。
これら縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物として、好ましくは、第2の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物が挙げられる。
第2の縮合反応・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物において、シラノール基両末端ポリシロキサン、エチレン系ケイ素化合物およびエポキシ基含有ケイ素化合物は、縮合原料(縮合反応に供される原料)であり、エチレン系ケイ素化合物およびオルガノハイドロジェンシロキサンは、付加原料(付加反応に供される原料)である。
1段階硬化型シリコーン樹脂組成物としては、例えば、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物などが挙げられる。
付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、例えば、主剤となるエチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサンと、架橋剤となるオルガノハイドロジェンシロキサンとを含有する。
エチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサンとしては、例えば、アルケニル基含有ポリジメチルシロキサン、アルケニル基含有ポリメチルフェニルシロキサン、アルケニル基含有ポリジフェニルシロキサンなどが挙げられる。
付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物では、通常、エチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサンと、オルガノハイドロジェンシロキサンとが、別々のパッケージで提供される。具体的には、主剤(エチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサン)を含有するA液と、架橋剤(オルガノハイドロジェンシロキサン)を含有するB液との2液として提供される。なお、両者の付加反応に必要な公知の触媒は、エチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサンに添加されている。
このような付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、主剤(A液)と架橋剤(B液)とを混合して混合液を調製し、混合液から封止シート12の形状に成形する工程において、エチレン系不飽和炭化水素基含有ポリシロキサンとオルガノハイドロジェンシロキサンとが付加反応して、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物が硬化して、シリコーンエラストマー(硬化体)を形成する。
なお、封止樹脂組成物には、必要により、蛍光体、充填剤を適宜の割合で含有させることができる。
蛍光体としては、例えば、青色光を黄色光に変換することのできる黄色蛍光体などが挙げられる。そのような蛍光体としては、例えば、複合金属酸化物や金属硫化物などに、例えば、セリウム(Ce)やユウロピウム(Eu)などの金属原子がドープされた蛍光体が挙げられる。
具体的には、蛍光体としては、例えば、YAl12:Ce(YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット):Ce)、(Y,Gd)Al12:Ce、TbAl12:Ce、CaScSi12:Ce、LuCaMg(Si,Ge)12:Ceなどのガーネット型結晶構造を有するガーネット型蛍光体、例えば、(Sr,Ba)SiO:Eu、CaSiOCl:Eu、SrSiO:Eu、LiSrSiO:Eu、CaSi:Euなどのシリケート蛍光体、例えば、CaAl1219:Mn、SrAl:Euなどのアルミネート蛍光体、例えば、ZnS:Cu,Al、CaS:Eu、CaGa:Eu、SrGa:Euなどの硫化物蛍光体、例えば、CaSi:Eu、SrSi:Eu、BaSi:Eu、Ca−α−SiAlONなどの酸窒化物蛍光体、例えば、CaAlSiN:Eu、CaSi:Euなどの窒化物蛍光体、例えば、KSiF:Mn、KTiF:Mnなどのフッ化物系蛍光体などが挙げられる。好ましくは、ガーネット型蛍光体、さらに好ましくは、YAl12:Ceが挙げられる。
充填剤としては、例えば、シリコーン微粒子、ガラス、アルミナ、シリカ(溶融シリカ、結晶性シリカ、超微粉無定型シリカや疎水性超微粉シリカなど)、チタニア、ジルコニア、タルク、クレー、硫酸バリウムなどが挙げられ、これら充填剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、シリコーン微粒子、シリカが挙げられる。
また、封止樹脂組成物には、例えば、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤などの公知の添加物を適宜の割合で添加することができる。
そして、封止シート12は、例えば、完全硬化前または完全硬化後の熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなり、好ましくは、完全硬化前の熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる。
さらに好ましくは、封止シート12は、熱硬化性シリコーン樹脂組成物が2段階硬化型シリコーン樹脂組成物である場合には、2段階硬化型シリコーン樹脂組成物の1段階硬化体からなり、また、熱硬化性シリコーン樹脂組成物が1段階硬化型シリコーン樹脂組成物である場合には、1段階硬化型シリコーン樹脂組成物の未硬化体(硬化前)からなる。
とりわけ好ましくは、封止シート12は、2段階硬化型シリコーン樹脂組成物の1段階硬化体からなる。
封止シート12を形成するには、例えば、上記した封止樹脂組成物(必要により蛍光剤や充填剤などを含む)を、図示しない剥離フィルムの上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により適当な厚さで、上記したパターンで塗工し、必要により加熱する。封止シート12が2段階硬化型シリコーン樹脂組成物を含有する場合には、封止シート12をBステージ化(半硬化)させる。
これにより、上記したパターン(つまり、前側の封止層5Aよび後側の封止層5Bに対応するパターン)のシート状の封止シート12を形成する。
封止シート12の硬さは、その圧縮弾性率が、例えば、0.01MPa以上、好ましくは、0.04MPa以上、また、例えば、1.0MPa以下、好ましくは、0.2MPa以下となるような硬さである。
また、封止シート12の厚みは、特に限定されないが、例えば、100μm以上、好ましくは、300μm以上であり、例えば、2000μm以下、好ましくは、1000μm以下である。
そして、封止層5を形成するには、図5(e)の仮想線で示すように、封止シート12を、LED3およびワイヤ6と上下方向に間隔を隔てて対向させ、次いで、矢印で示すように、封止シート12を降下させて(押下げて)、封止シート12によってLED3およびワイヤ6を被覆する。
次いで、封止シート12を基板2に対して圧着する。なお、圧着は、好ましくは、減圧環境下で実施する。圧着の温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、15℃以上、また、例えば、40℃以下、好ましくは、35℃以下である。圧着には、図示しないが、公知のプレス機が用いられる。
その後、例えば、封止シート12が熱硬化性樹脂を含有する場合には、封止シート12を、加熱により硬化させて、封止層5として形成する。具体的には、封止シート12が2段階硬化型シリコーン樹脂組成物を含有する場合には、封止シート12をCステージ化(完全硬化)させる。より具体的には、硬化条件は、2段階硬化型シリコーン樹脂組成物が縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物を含有する場合、付加反応(ヒドロシリル化反応)が進行する条件である。
具体的には、加熱温度が、例えば、80℃以上、好ましくは、100℃以上、また、例えば、200℃、好ましくは、180℃以下であり、加熱時間が、例えば、0.1時間以上、好ましくは、1時間以上、また、例えば、20時間以下、好ましくは、10時間以下である。
これによって、封止層5を形成することができ、かかる封止層5によって、電極4の一部、LED3およびワイヤ6を封止する。
この封止層5の形成によって、基板2には、封止領域8および電極領域9が区画される。
前端部の電極領域9Aおよび後端部の電極領域9Bの幅(前後方向長さ)W3は、放熱性および配線13(後述)の接続性(具体的には、はんだ付け性)の観点から、例えば、0.5mm以上、好ましくは、0.75mm以上であり、また、例えば、5mm以下、好ましくは、3mm以下である。また、前後方向中央部の電極領域9Cの幅(前後方向長さ)W4は、放熱性および配線13(後述)の接続性(具体的には、はんだ付け性)の観点から、例えば、1.0mm以上、好ましくは、1.5mm以上であり、また、例えば、10mm以下、好ましくは、6mm以下である。
これによって、発光装置集合体1を製造することができる。
次に、得られた発光装置集合体1から発光装置10を得る方法を説明する。
発光装置10を得るには、各発光装置10に個片化するように、発光装置集合体1を、図5(e)に示すように、切断線11に沿って切断する。発光装置集合体1を切断する方法として、例えば、ダイシングなどが挙げられる。
切断線11は、図1に示すように、各発光装置集合体1を区切るように形成されており、例えば、左右方向に10列、前後方向に2列の発光装置10毎に区切るように形成されている。具体的には、切断線11は、各発光装置10における左列のLED3Xおよび右列のLED3Yからなるユニットごとに区切るように、前後方向に沿って形成されるとともに、前側の封止層5Aおよび後側の封止層5B間の電極領域9の前後方向中央部を左右方向に横切るように、左右方向に沿って形成されている。
これによって、図5(f)に示すように、複数(例えば、20個)の発光装置10が得られる。
得られた発光装置10の基板2には、封止領域8および電極領域9のみが形成されている。封止領域8および電極領域9のそれぞれは、一方向、すなわち、左右方向に沿って連続されている。
その後、得られた発光装置10の電極領域9に、図5(f)の仮想線で示すように、配線13の一端部が、例えば、超音波接合などによって、電気的に接続される。なお、配線の他端部には、図示しない電源が電気的に接続されており、これによって、LED3は、電極領域9および配線を介して、図示しない電源に接続される。この発光装置10には、図示しない電源から配線13を介して電力が供給され、これによって、LED3が発光する。
そして、この発光装置10によれば、基板2には、LED3を含み、封止層5によって区画される封止領域8と、封止層5から露出する電極4によって区画される電極領域9とのみが形成されている。つまり、基板2の封止領域8以外は、すべて電極領域9が形成されているため、電極領域9が熱伝導性に優れることから、発光装置10の放熱性の向上を図ることができる。また、基板2の封止領域8以外は、すべて電極領域9であるので、電極領域9が比較的大きくなることから、配線13の電極領域9に対する接続を容易かつ確実に図ることができる。
その結果、この発光装置10は、放熱性および配線に対する接続性の両方に優れている。
また、この発光装置10は、小型化を図ることができる。
また、この発光装置10では、封止領域8および電極領域9は、ともに一方向、具体的には、左右方向に連続して形成されているので、封止領域8および電極領域9を簡易に形成することができる。また、電極領域9が左右方向に連続して形成されているので、電極領域9の熱伝導性をより一層向上させて、発光装置1の放熱性の向上をより一層図ることができるとともに、電極領域9に対する接続をより一層容易かつより一層確実に図ることができる。
また、この発光装置1は、ワイヤ6を備えるので、基板2に内部電極を設けることなく、ワイヤ6によってLED3と電極とを接続することができる。
そのため、基板2の構成を簡易にすることができる。その結果、この発光装置10は、構成の簡易化を図ることができる。
また、この発光装置1では、ワイヤ6が、封止層5によって封止されているので、ワイヤ6の信頼性を向上させることができる。そのため、この発光装置1は、接続信頼性に優れている。
また、この発光装置集合体1は、上記した発光装置1を複数備えるので、これを複数の発光装置の1それぞれに個片化することによって、放熱性および接続性に優れる発光装置10を効率よく製造することができる。
図4(b)に示す電極付基板102において、LED3を基板2の表面に形成し、封止層5を、基板2の表面に、LED3を封止するように形成して、発光装置10を製造すれば、基板2には、LED3を含み、封止層5によって区画される封止領域8と、封止層5から露出する電極4によって区画される電極領域9とのみが形成されている。つまり、基板2の封止領域8以外は、すべて電極領域9が形成されているため、電極領域9が熱伝導性に優れることから、発光装置10の放熱性の向上を図ることができる。また、基板2の封止領域8以外は、すべて電極領域9であるので、電極領域9が比較的大きくなることから、配線13の電極領域9に対する接続を容易かつ確実に図ることができる。
その結果、電極付基板102から製造される発光装置10は、放熱性および配線に対する接続性の両方に優れている。
<変形例>
第1実施形態では、発光装置集合体1を複数の発光装置10を備える集合体であって、これを切断して各発光装置10に個片化しているが、例えば、切断および個片化することなく、発光装置集合体1を発光装置10としてそのまま利用することもできる。
その場合には、各電極4、つまり、前端部の電極4A、後端部の電極4Bおよび前後方向中央部の電極4Cのそれぞれに、配線の一端部を電気的に接続させる。
また、第1実施形態では、図1に示すように、前後方向に沿う切断線11を、左列のLED3Xおよび右列のLED3Yからなるユニットごとを区切るように、形成しているが、例えば、図示しないが、複数のユニットを区切るように形成することもできる。
また、第1実施形態では、各発光装置10において、複数のLED3間をワイヤ6によって電気的に接続しているが、例えば、図示しないが、基板2に内部電極を設けて、ワイヤ6を介することなく、基板2の内部電極によって、各LED3間を電気的に接続することもできる。
さらに、第1実施形態では、各発光装置10において、電極4とLED3とをワイヤ6によって電気的に接続しているが、例えば、図示しないが、基板2に内部電極を設けて、ワイヤ6を介することなく、基板2の内部電極によって、電極4とLED3とを電気的に接続することもできる。
また、第1実施形態では、各発光装置10において、LED3を、左右方向に2列、前後方向に10列(2×10列)となるように、配置しているが、LED3の数および配置については、上記に限定されない。例えば、図示しないが、各発光装置10において、1つのLED3のみを設けることもできる。
さらに、第1実施形態では、封止層5を、図5(e)の仮想線で示す封止シート12から形成しているが、例えば、上記した封止樹脂組成物をポッティングすることなどによって形成することもできる。なお、ポッティングでは、電極領域9に対応する領域に予めダム部材(図示せず)などの保護部材を設置して、電極領域9に対応する領域を保護しながら、封止層5を形成した後、保護部材を除去する。
好ましくは、封止層5を封止シート12から形成する。封止層5を封止シート12から形成すれば、保護部材を設置および除去する工程が不要であり、その分、封止層5を簡易に形成することができる。
また、第1実施形態では、図4に示すように、電極4(図4(b)参照)を設け、その後、LED3およびワイヤ6を順次設けている(図4(c)および図4(d)参照)が、その順序は特に限定されず、例えば、図示しないが、LED3およびワイヤ6を順次設け、その後、電極4を設けることもできる。
また、第1実施形態では、本発明の光半導体素子として、LED3を例示して説明しているが、例えば、LD(レーザーダイオード)3を採用することもできる。
<第2実施形態>
図6および図7において、第1実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図6および図7に示すように、LED3およびワイヤ6によって構成される直列配列を、前後方向に沿う略直線状に形成することもできる。
各発光装置10において、前後方向に直列配列されるLED3は、幅方向に間隔を隔てて複数(例えば、5)列配置されている。
第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
一方、第1実施形態では、図1および図2に示すように、LED3が千鳥状に配列、具体的には、左列のLED3Xが、左右方向に投影したときに、右列のLED3Yに対して、ずれて配置されている。そのため、第1実施形態は、図6に示す、LED3が前後方向および左右方向に沿って配列される第2実施形態と比べると、各LED3当たりの熱負荷を低減すること、つまり、LED3からの放熱性を向上させることができる。そのため、第1実施形態は、第2実施形態に比べると、好ましい形態である。
<変形例>
第2実施形態では、各発光装置10を、図6に示すように、前後方向に直列配列されるLED3を、複数(例えば、5)列配置しているが、例えば、図示しないが、最小数列、具体的には、1列配置させることもできる。
<第3実施形態>
図8および図9において、第1実施形態および第2実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
第1実施形態および第2実施形態では、図1および図6に示すように、電極4を、左右方向に延びる平面視略矩形状(あるいは平面視略直線形状)に形成しているが、第3実施形態では、電極4を平面視略櫛状に形成することもできる。
また、第2実施形態では、LED3およびワイヤ6によって構成される直列配列を、前後方向に沿って形成しているが、第3実施形態では、それらの直列配列を、左右方向に沿って形成することもできる。
図8および図9に示すように、各発光装置10において、左右方向に直列配列されるLED3は、前後方向に間隔を隔てて複数(例えば、5)列配置されている。
前端部の電極4Aおよび前後方向中央部の電極4C(前列の発光装置10Aに対応する部分)は、それぞれ櫛状に形成されており、具体的には、前後方向に延びるベース部分14と、ベース部分14から前後方向に延びる延出部分15(細線破線)とを一体的に備えている。また、前端部の電極4Aおよび前後方向中央部の電極4Cとは、前後方向に間隔を隔てて設けられている。そして、前端部の電極4Aおよび前後方向中央部の電極4Cは、互いに齟齬状に配置されている。つまり、延出部分15が左右方向において間隔を隔てて対向配置され、具体的には、前端部の電極4Aの延出部分15と、前後方向中央部の電極4Cの延出部分15とが、前後方向に交互に配置されている。
後端部の電極4Bおよび前後方向中央部の電極4C(後列の発光装置10Bに対応する部分)は、それぞれ櫛状に形成されており、具体的には、前後方向に延びるベース部分14と、ベース部分14から前後方向に延びる延出部分15(細線破線)とを一体的に備えている。また、後端部の電極4Bおよび前後方向中央部の電極4Cとは、前後方向に間隔を隔てて設けられている。そして、後端部の電極4Bおよび前後方向中央部の電極4Cは、互いに齟齬状に配置されている。つまり、延出部分15が左右方向において間隔を隔てて対向配置され、具体的には、後端部の電極4Bの延出部分15と、前後方向中央部の電極4Cの延出部分15とが、前後方向に交互に配置されている。
そして、各発光装置10において、最右側のLED3と、最左側のLED3とは、電極4(具体的には、前端部の電極4Aまたは後端部の電極4B)の延出部分15に、ワイヤ6を介して接続されている。
第3実施形態によっても、第1実施形態および第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
他方、第3実施形態では、図8に示すように、電極4が、延出部分15を含む平面視略櫛形状に形成されているので、電極4が、上記した延出部分15を含まず、図1および図6に示す、平面視略直線形状に形成される第1実施形態および第2実施形態に比べて、LED3を実装するスペースが狭くなるため、各列におけるLED3間の距離(間隔)が短く形成される。
そのため、第1実施形態および第2実施形態は、第3実施形態に比べると、各LED3の放熱性に優れるので、好ましい形態である。
<変形例>
第3実施形態では、各発光装置10を、図8に示すように、左右方向に直列配列されるLED3を、複数(例えば、5)列配置しているが、例えば、図示しないが、最小数列、具体的には、1列配置させることもできる。
1 発光装置集合体
2 基板
3 LED
4 電極
5 封止層
6 ワイヤ
8 封止領域
9 電極領域
10 発光装置
102 電極付基板

Claims (6)

  1. 基板と、前記基板の表面に実装される光半導体素子と、前記基板の表面に、前記光半導体素子を封止するように形成される封止層と、前記基板の表面に、前記光半導体素子と電気的に接続されるように形成される電極とを備え、
    前記基板には、
    前記光半導体素子を含み、前記封止層によって区画される封止領域と、
    前記封止層から露出する前記電極によって区画される電極領域と
    のみが形成されている、ことを特徴とする、発光装置。
  2. 前記封止領域および/または前記電極領域は、一方向に連続して形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記光半導体素子と前記電極とを接続するためのワイヤをさらに備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 前記ワイヤは、前記封止層によって封止されていることを特徴とする、請求項3に記載の発光装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光装置を複数備えることを特徴とする、発光装置集合体。
  6. 基板と、前記基板の表面に実装される光半導体素子と、前記基板の表面に、前記光半導体素子を封止するように形成される封止層と、前記基板の表面に、前記光半導体素子と電気的に接続されるように形成される電極とを備え、前記基板には、前記光半導体素子を含み、前記封止層によって区画される封止領域と、前記封止層から露出する前記電極によって区画される電極領域とのみが形成されている発光装置を製造するための電極付基板であって、
    前記電極付基板は、
    前記基板と、
    前記基板の表面に形成される電極と
    を備えることを特徴とする、電極付基板。
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