JP6565672B2

JP6565672B2 - 発光装置

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Publication number: JP6565672B2
Application number: JP2015254797A
Authority: JP
Inventors: 小野　正人; 正人小野; 大介岸川; 相澤　俊彦; 俊彦相澤
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: JP2017118056A; US20170186928A1; US10014457B2

Description

本発明は、複数の発光素子を備える発光装置に関する。

近年、一般照明用の灯具等において、従来の白熱電球に代わって、より低消費電力の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）の利用が進んでおり、その応用分野もバックライト用途や照明、車載用途等、各分野に拡大している。特に窒化物系半導体を用いたＬＥＤは、バンドギャップが広く短波長域での発光が可能であるので、近年その利用が進んでいる。

このようなＬＥＤを発光素子として用いたＣＯＢ（Chip On Board）タイプの発光装置が知られている。この発光装置では、複数の発光素子が実装基板上に配列されており、一例として、発光素子の下面電極が実装基板上の導電層と電気的に接続されると共に、上面電極がワイヤボンディングによって実装基板上の導電層と電気的に接続される。
ここで、導電性ワイヤと接合する導電層を嵩上げすることで、導電性ワイヤの接合部である発光素子の上面と導電層の上面との間の段差を解消し、導電性ワイヤの断線を低減したり、ワイヤボンディングの作業効率を向上させたりすることができる。

また、ＣＯＢタイプの発光装置において、各発光素子列を樹脂からなる半円柱状のシリンドリカルレンズ部が被覆するように、該シリンドリカルレンズ部が複数連なってなる封止部材を設けることで、所望の配光特性を示す発光装置とすることができる。

しかしながら、前述のような構成を有する発光装置では、樹脂で成形される複数列のシリンドリカルレンズ部の境界にできる谷間が、導電性ワイヤと嵩上げした導電層との接合部分に接近すると、その部分の導電性ワイヤの上の樹脂量が少なくなって、外部応力に対して弱くなり、外部から強い力が加わると断線しやすくなるおそれがある。

特開昭６３−２７６２８７号公報

そこで、本発明の実施形態における目的の一は、発光素子及び導電性ワイヤをシリンドリカルレンズ部が複数並んだ透光性樹脂で被覆する構造において、導電性ワイヤの断線を回避可能な信頼性の高い発光装置を提供することにある。

本発明の一の側面に係る発光装置は、複数の発光素子と、前記発光素子が配置される第１領域と、該第１領域よりも高い位置に設けられる第２領域と、を有する導電層を複数備える基板と、前記導電層に配置される前記発光素子と、隣接する前記導電層の前記第２領域とを電気的に接続する導電性ワイヤと、前記基板上で前記発光素子及び前記導電性ワイヤを封止する透光性樹脂で形成された樹脂成形部と、を備えており、前記樹脂成形部は、中央凸のシリンドリカルレンズ部が複数並んだ形状であると共に、各々の前記シリンドリカルレンズ部には前記複数の発光素子がライン状に、前記シリンドリカルレンズ部の延伸方向と平行に配置されて発光素子列を形成しており、前記発光素子列において、前記第２領域が前記発光素子の間に配置されてなる。

上記構成により、発光素子及び導電性ワイヤをシリンドリカルレンズ部が複数並んだ透光性樹脂で被覆する構造において、導電性ワイヤの断線を回避可能な信頼性の高い発光装置を提供することができる。

実施形態１に係る発光装置を示す斜視図である。図１の発光装置の内部を透視した斜視図である。図１の発光装置の複数の発光素子の配列を示す平面図である。図２の発光装置の拡大斜視図である。図３のＶ−Ｖ線における断面図である。図３のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。基板の他の形態を示す断面図である。実施形態２に係る発光装置の拡大斜視図である。実施形態３に係る発光装置の複数の発光素子の配列を示す平面図である。実施形態４に係る発光装置の複数の発光素子の配列を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化したものを例示するものであって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一つの部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一つの部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

（実施形態１）
実施形態１に係る発光装置を、図１〜図６に示す。これらの図において、図１は発光装置の斜視図、図２は発光装置の内部を透視した斜視図、図３は複数の発光素子の配列を示す平面図、図４は発光装置の拡大斜視図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は図３のＶＩ−ＶＩ線断面図をそれぞれ示している。

これらの図に示す発光装置１００は、複数の発光素子１と、複数の発光素子１を実装する基板２と、基板２上に形成される複数の導電層５と、を有する。導電層５は、発光素子１が配置される第１領域６と、この第１領域６に接続され、かつ第１領域６よりも高い位置に設けられる第２領域７と、を有する。さらに、発光装置１００は、発光素子１と、該発光素子１が配置される第１領域６を有する導電層５に隣接する導電層５の第２領域７とを導電性ワイヤ４で電気的に接続している。基板２上に配置された複数の発光素子１及び導電性ワイヤ４は、透光性樹脂１３で成形された樹脂成形部３によって封止されている。樹脂成形部３は、中央凸のシリンドリカルレンズ部１１が複数列に並んだ形状であり、各々のシリンドリカルレンズ部１１には、その延伸方向に沿って複数の発光素子１がライン状に配置された発光素子列８が設けられる。本実施形態では、第２領域７は、発光素子列８内の発光素子１間に配置されているため、各発光素子列８間に第２領域７が配置される場合に比べて、平面視で、シリンドリカルレンズ部１１の連結部である溝部１２と重なる領域が少なくなるように設けられている。

以上のような構成とすることで、平面視において、透光性樹脂１３の厚みが薄くなる溝部１２と、導電性ワイヤ４と第２領域７との接合部とが重なる部分を少なくすることができる。したがって、透光性樹脂１３の膨張や外部からの圧力によって導電性ワイヤ４と第２領域７との接合部にかかる応力を減らすことができ、導電性ワイヤ４の断線を防止することが可能である。
以下、発光装置１００の構成及び各部材について詳述する。

（発光素子１）
発光素子１は、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子が好適に利用できる。このような半導体発光素子は、窒化物半導体等を形成させたものが好適に用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、半導体発光素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。特に、緑色系、青色系、及び紫色系の高輝度な発光する発光素子の材料として、窒化物半導体を選択することが好ましい。例えば、発光層の材料として、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等が利用できる。本実施形態では、発光素子として、例えば、紫外光を発光する発光ダイオードを使用することができる。発光素子は、発光波長を３５０ｎｍ〜４２０ｎｍとすることができ、一例として３６５ｎｍとすることができる。

発光素子１は、上面と下面に電極を備えており、図５と図６に示すように、下面電極が基板２上の導電層５に接続される。また、発光素子１の上面電極は、導電性ワイヤ４によって、下面電極が接続される導電層５に隣接する導電層５に通電される。なお、図４に示す発光素子１は、上面の４箇所にパッド電極が設けられており、これらのパッド電極が４本の導電性ワイヤ４と接続されているが、上面に備えるパッド電極の数は、１つ以上であれば特に限定されない。

図４に示す発光素子１は、平面視における形状を矩形状としている。矩形状の例としては、正方形が好ましい。ただし、発光素子の平面形状は、矩形状に限られず、他の形状、例えば多角形状や円形状、楕円形状等とすることもできる。また、発光素子２の大きさ及び厚みは、適宜選択することができる。例えば、発光素子１として平面視１．４ｍｍ×１．４ｍｍ、厚み０．３ｍｍのものを用いることができる。

図に示す発光装置１００では、複数の発光素子１は、各々のシリンドリカルレンズ部１１に対してライン状に配置されて発光素子列８を形成すると共に、発光素子列８が複数並ぶようにマトリクス状に配置されている。図２と図３の例では、７２個の発光素子１を備えており、これらの発光素子１をマトリクス状に１２行×６列に配列している。さらに、複数の発光素子１は、導電層５と導電性ワイヤ４を介して、多直列で多並列に接続される。図３に示す発光装置は、１２行×６列に配列された発光素子を１２直列６並列に接続している。ただし、発光装置において、実装する発光素子の個数や配列パターンは任意のものが利用でき、例えば、縦横の数（行列の数）を変化させることもできる。

なお、本明細書では、複数の発光素子１を多直列に接続する接続方向を第１の方向とし、多並列に接続する接続方向を第２の方向とする。実施形態１では、発光装置１００は、第１の方向にライン状に配列される１２個の発光素子１で発光素子列８を形成し、６列の発光素子列８を第２の方向に並べている。さらに、実施形態１の発光装置１００では、各発光素子列８の上にシリンドリカルレンズ部１１が位置するように、６列のシリンドリカルレンズ部１１を形成している。

（基板２）
基板２は、複数の発光素子１を実装するためのベースとなるベース基板２０を備えており、このベース基板２０の上面には、複数の発光素子１に給電するための導電層５が形成されている。基板２上には、ベース基板２０に設けた導電層５を介して、複数の発光素子１が所定の配列で実装され、実装された複数の発光素子１が透光性樹脂１３による樹脂成形部３で被覆される。さらに、図に示す基板２は、両端部に連結部を設けており、連結部に配置される固定具を介して発光装置を固定できるようにしている。

（導電層５）
図３と図４に示す基板２は複数の導電層５を備えており、これらの導電層５を第１の方向に互いに離間するように平行に配置している。図に示す基板２は、第２の方向に延在された導電層５を、第１の方向に複数有している。この基板２は、各々の導電層５に実装される発光素子１を、導電性ワイヤ４を介して隣接する導電層５に電気的に接続して、第１の方向に配列された複数行の発光素子１を直列に接続している。図に示す発光装置１００は、複数の発光素子１を１２直列に接続するので、第１の方向に１２個の導電層５が設けられている。

各々の導電層５は、発光素子１が配置される第１領域６と、第１領域６に接続されて、第１領域６よりも高い位置に設けられる第２領域７とを備えている。第１領域６は、上面に発光素子１が実装されて、この発光素子１の下面電極に通電する。一方、第２領域７は、隣接する導電層５の第１領域６に配置された発光素子１と導電性ワイヤ４を介して電気的に接続される。ここで、第２領域７は、発光素子１とほぼ等しい高さに形成することで、発光素子１の上面との段差を抑えて、導電性ワイヤ４の高さを低くできるので、透光性樹脂１３の形成時や発光装置の使用時にかかる熱による樹脂の膨張や、外部からの応力で導電性ワイヤ４にかかる応力を少なくすることができる。第２領域７は、好ましくは発光素子１の上面と面一な高さに形成される。ただし、第２領域７は、発光素子１の上面よりも高くすることもできる。図５と図７に示す第２領域７は、発光素子１の上面よりも僅かに高くしている。第２領域７は、発光素子１の高さを約０．３ｍｍとする場合、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ高くしてもよい。これにより、導電性ワイヤ４の配線作業を効率よくできる。なお、第２領域７の上面は、図５及び図７では発光素子１の上面以上の高さで設けられているが、発光素子１の上面以下の高さでもよい。

実施形態１の複数の導電層５は、互いに隣接する導電層５が、一方の導電層５の第１領域６に配置される発光素子と、他方の導電層５の第２領域７に接続される導電性ワイヤ４を介して互いに直列に接続されている。すなわち、一方の導電層５は、第１領域６に発光素子１の下面電極が電気的に接続されると共に、この発光素子の上面電極に接続される導電性ワイヤ４が隣接する導電層５の第２領域７に電気的に接続されて、隣接する導電層５どうしが発光素子１と導電性ワイヤ４とを介して直列に接続されている。

図３と図４に示す導電層５では、第１領域６が、発光素子列８の配列方向に延在するように、すなわち、第２の方向に延在するように帯状に設けられている。第２領域７は、第１領域６に接続し、発光素子列８において発光素子１間に延在するように、すなわち、第２の方向に延在するように設けられている。図３と図４に示す導電層５では、第１領域６の一方の側縁（図において右側）に沿って第２領域７を設けている。図に示す導電層５は、第２領域７を発光素子列８に対して交差する方向、より詳細には直交する方向に連続するように設けられている。図３と図４に示す第２領域７は、複数の発光素子列８に跨がって配置されている。このように、第１領域６よりも高く形成される第２領域７を一体的に形成することで、導電層５の形成が容易にできる。

複数の導電層５は、互いに隣接する導電層５どうしにおいては、第１領域６と第２領域７が向かい合うように配置されており、複数の第１領域６と第２領域７とが交互に配置されている。これにより、第１の方向において、第１領域６に実装される発光素子の間に第２領域７が延在するように配置される。図に示す帯状の第１領域６には、第２の方向に沿って６個の発光素子１が所定の間隔で実装されていることから、一つの導電層５に実装される６個の発光素子１は並列に接続されている。

以上の導電層５は、第１領域６の上面に発光素子１が実装される。図に示す発光素子１は、上下の両面に電極を備えているので、発光素子１の下面電極を導電層５に接続する接合部材として、導電性接着剤が使用される。このような導電性接着剤として、銀、金、パラジウム等の導電性ペースト等を使用してダイボンディングすることができる。なお、発光素子１は、平面視で第２領域７と０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの間隔を空けて第１領域６上に接合されることが好ましい。これにより、発光素子１と第２領域７とが接触しにくく、信頼性の高い発光装置１００とすることができる。

（基板の形態１）
以上のような第１領域６と第２領域７を有する複数の導電層５を備える基板２としては、以下のようなものが挙げられる。図５及び図６に示す基板２は、積層される２枚の絶縁プレート２０Ａの間に中間金属層２０Ｂを設けてベース基板２０としている。図に示すベース基板２０は、例えば、絶縁プレート２０Ａをセラミック（ＡｌＮ）とし、中間金属層２０Ｂを銅とすることができる。さらに、基板２は、ベース基板２０上に金属層を設けて導電層５を形成している。図に示す基板２は、ベース基板２０の上面に、金属層からなる第１導電層２１を形成しており、この第１導電層２１の上面に部分的に絶縁層２３を設けると共に、絶縁層２３の上面に金属層からなる第２導電層２２を形成して第２領域７としている。なお、平面視で、第１導電層２１のうち絶縁層２３から露出する領域であって、第２領域７が形成されない領域を第１領域６とする。第１導電層２１及び第２導電層２２は、例えば、銅の金属層とすることができ、絶縁層２３には絶縁プレート２０Ａと同様にセラミック（ＡｌＮ）が使用できる。１つの導電層５の第１導電層２１と第２導電層２２とは、絶縁層２３に設けられるビアを介して電気的に接続されている。このような構成の基板２を用いることで、放熱性を高めることができ、さらに、熱等によって反りにくい基板とできるため好ましい。

（基板形態２）
さらに、図７に示されるような発光装置２００の基板３２を用いてもよい。図７に示す基板３２は、金属製のベース基板２５の上面に絶縁層２６を設けると共に、この絶縁層２６の上に金属層２７を設けて導電層３５としている。ベース基板２５である金属板は、例えば銅板とすることができる。絶縁層２６の上に形成される金属層２７は、鍍金により形成された金属膜で構成することができる。この金属膜は、例えば、銅めっきとすることができる。この導電層３５は、この金属層２７を発光素子１が配置される第１領域６としている。さらに、図７に示す導電層３５は、金属層２７の一部を第１領域６よりも厚く形成した肉厚部２８を設けており、この肉厚部２８を導電性ワイヤ４が接合される第２領域７としている。第２領域７となる肉厚部２８は、鍍金される金属膜を厚く形成することで容易に形成できる。また、第２領域７を金属層２７の一部を厚くした肉厚部２８によって設けることで、放熱特性を向上できる。

（導電性ワイヤ４）
導電性ワイヤ４は、導電層５の第１領域６に実装された発光素子１の上面電極を、隣接する導電層５の第２領域７に電気的に接続する。導電性ワイヤ４は金属線であり、所定のループ形状を形成するように、向かい合う発光素子１と第２領域７とを架橋するように接続されている。金属線である導電性ワイヤ４には、例えば金線が使用できる。図４〜図６に示す導電性ワイヤ４は、発光素子１と接合される第１接合部４１と、第２領域７に接合される第２接合部４２とを両端に有している。

図４に示す１つの発光素子１は、４本の導電性ワイヤ４を介して向かい合う第２領域７に接続されている。４本の導電性ワイヤ４は、発光素子１と向かい合う第２領域７から発光素子の４箇所に配線されており、第２領域７から離れた位置に接続される長い導電性ワイヤ４Ａと、第２領域７に接近した位置に接続される短い導電性ワイヤ４Ｂとを備えている。このように、複数の導電性ワイヤ４の長さを調整することにより、第２領域７との距離が異なる発光素子１の接合位置に対して無理なく接合できる。第２領域７に接続される複数の導電性ワイヤ４の第２接合部４２は、平面視において線状に離間して配置されている。複数の導電性ワイヤ４は、互いに接触することがないように、第２領域７における接合位置を調整しており、これにより、複数の導電性ワイヤ４が互いに干渉しない。

さらに、図４〜図６に示す導電性ワイヤ４は、両端部が所定の曲率半径で折曲されて全体の形状を略台形状としている。導電性ワイヤ４は、第１接合部４１に近い側に設けられる第１屈曲部４３で折曲されると共に、第２接合部４２に近い側に設けられる第２屈曲部４４で折曲されている。このように導電性ワイヤ４の両端部に屈曲部を設けることで、導電性ワイヤ４の高さを低くして、透光性樹脂１３の熱膨張や外部からの応力による導電性ワイヤ４の断線を抑制することができる。

図に示す導電性ワイヤ４は、発光素子１に接合される第１接合部４１側から第２領域７に接合される第２接合部４２側へ接続している。このように導電性ワイヤ４を接続することで、導電性ワイヤ４の接合性を向上できる。なお、導電性ワイヤ４は、第２領域７に接合される第２接合部４２側から発光素子１に接合される第１接合部４１側へ接続してもよい。このように導電性ワイヤ４を接続することで、発光素子１にかかる応力を抑制することができ、発光素子１の破損等を防ぐことができる。また、図に示す導電性ワイヤ４は、第２屈曲部４４が、第１屈曲部４３よりも高くなるように設けられている。すなわち、導電性ワイヤ４は、発光素子１と第２領域７とを接続する状態で第２屈曲部４４が導電性ワイヤ４の頂部となるように配置されている。このように先に接合する接合部側の屈曲部を高くすることで、導電性ワイヤ４によって第１接合部４１と第２接合部４２とを接合しやすい。第２領域７の上面から第２屈曲部４４までの高さを、例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとすることができる。

さらに、本実施形態に係る発光装置では、第２領域７と樹脂成形部３のシリンドリカルレンズ部１１の位置関係を調整することで導電性ワイヤ４にかかる負担を低減できるので、図７に示すように、導電性ワイヤ４のループ形状を略三角形状とすることもできる。略三角形状の導電性ワイヤ４Ｃ、４Ｄは、略台形状の導電性ワイヤ４Ａ、４Ｂに比べて立ち上がり部が高くなる傾向にあるが、略台形よりも簡単な構造にできるので、接合が容易である。図に示す導電性ワイヤ４も、第２領域７から離れた位置に接続される長い導電性ワイヤ４Ｃと、第２領域７に接近した位置に接続される短い導電性ワイヤ４Ｄとを備えているが、導電性ワイヤの本数や長さは特に限定されない。

以上のように導電性ワイヤ４が第２接合部側に屈曲部を有する場合、発光装置の製造工程や使用中にかかる熱で透光性樹脂１３が膨張すると、特に屈曲部において導電性ワイヤ４が持ち上げられやすく、第２接合部側で導電性ワイヤの断線が起こりやすくなる。そこで、第２接合部が接合される第２領域を高くすることで、導電性ワイヤの下方、とくに第２接合部側の下方に配設される透光性樹脂の量を少なくできるため、導電性ワイヤの断線を抑制することができる。さらに、本実施形態のように、各々のシリンドリカルレンズ部の延伸方向（第１の方向）に導電性ワイヤを接続することで、屈曲部を、樹脂が薄く外部からの応力に弱い部分、すなわちシリンドリカルレンズ部の谷間から離して設けることができるので、導電性ワイヤの断線を抑制することが可能である。

（樹脂成形部３）
樹脂成形部３は、基板２上に配置された複数の発光素子１と導電性ワイヤ４を封止する透光性樹脂１３で成形されている。樹脂成形部３は、図４の鎖線と図６に示すように中央凸の半円柱状のシリンドリカルレンズ部１１が複数列に並んだ形状に形成されると共に、隣接するシリンドリカルレンズ部１１の間には、谷間となる溝部１２が形成されている。

（シリンドリカルレンズ部１１）
シリンドリカルレンズ部１１は、外側面が所定の曲率半径を有する半円柱状である。より詳細には、上側が円柱の外周面に沿う形状であって、下面が平面である平凸タイプのレンズ形状を意味している。

複数列のシリンドリカルレンズ部１１は、各々の延伸方向が互いに平行となるように形成されている。各々のシリンドリカルレンズ部１１には、複数の発光素子１がライン状に配置された発光素子列８が設けられている。さらに、隣接するシリンドリカルレンズ部１１の連結部であり、各シリンドリカルレンズ部１１の間に形成される溝部１２は、隣接する発光素子列８の間に位置するように配置されている。発光素子列８は、好ましくは、シリンドリカルレンズ部１２の横断面視における頂上部分の真下に発光素子１の中心が位置するように配置される。さらに、各々の発光素子列８においては、第２領域が発光素子１の間に位置するように配置されている。とくに、図に示す発光装置１００は、平面視において、第２領域７が樹脂成形部３の溝部１２に対して交差する方向に設けられている。この構造によれば、導電性ワイヤ４の接続方向を各々のシリンドリカルレンズ部１１の延伸方向と略同じにすることができ、樹脂成形部３の表面に形成される溝部１２を避ける状態で導電性ワイヤ４を配置できる。すなわち、図６に示すように、シリンドリカルレンズ部１１の中央部分に導電性ワイヤ４及び導電性ワイヤ４と第２領域７との接合部を配置できる。このため、導電性ワイヤ４の上方には、透光性樹脂１３を厚く成形でき、外部からの応力により導電性ワイヤ４が損傷されるのを有効に防止できる。

さらに、導電性ワイヤ４の接続方向を各々のシリンドリカルレンズ部１１の延伸方向と略同じにすることで、例えば導電性ワイヤ４の接続方向を各々のシリンドリカルレンズ部１１の延伸方向に対して交差する方向にする場合と比べて、導電性ワイヤ４上にある透光性樹脂１３の量（厚み）を一定にすることができる。これにより、熱膨張により透光性樹脂１３が膨張した場合や透光性樹脂１３に外部から圧力がかかった場合でも、１本の導電性ワイヤ４にかかる応力がほぼ均一になるので、導電性ワイヤ４の断線が発生しにくくなる。

樹脂成形部３を形成する透光製樹脂１３には、熱硬化樹脂、熱可塑樹脂を用いることができ、例えば、シリコーン樹脂等を使用することができる。樹脂成形部３は、圧縮成形、トランスファ成形、キャスティング成形等で設けることができ、例えば、発光素子１が実装されて導電性ワイヤ４が接続された基板２の上面を、シリンドリカルレンズ部１１が形成可能な凹部を複数備えた金型で閉塞すると共に、金型で形成された成形室に液状ないしジェル状の透光性樹脂を注入した後、樹脂を硬化させることで成形される。その他、樹脂の材料や粘度等を調整することで、各発光素子列上にライン状に樹脂を描画し、硬化することで形成してもよい。

ここで、注入される透光性樹脂１３は、基板表面の凹凸状態や、樹脂の粘度、温度、注入圧等を調整することで、成形時のボイドの発生を防止できる。基板２は、例えば、発光素子１と第２領域との間に十分な間隔を確保することで、注入される透光性樹脂１３の成形室内における流動性を向上してボイドの発生を抑制することができる。また、透光性樹脂１３を注入する前工程として、発光素子１が実装された基板２上を有機溶剤等で濡らすことによっても、成形時における透光性樹脂１３の流動性を向上できる。有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン等を用いることができる。

例えば、樹脂成形部３において、シリンドリカルレンズ部１１の頂部の高さは基板２上面から０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、溝部１２の高さは基板２上面から０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。

（実施形態２）
さらに、図８に示す発光装置は、第２領域４７を実施形態１の第２領域７と異なる形状としている。図８に示す導電層４５は、第２領域４７を隣接する発光素子列８間で分割している。図に示す第２領域４７は、隣接する発光素子列８の間において、第２領域４７よりも低く形成された凹部１７を設けており、これにより複数の第２領域４７に分割している。実施形態２の複数の第２領域４７は、隣接する発光素子列８間では、直線状に配置されている。

図８に示す導電層４５は、凹部１７の底面を第１領域６の上面と同一面上に配置している。この構造は、溝部１２の下端と導電層４５の間に形成される隙間を広くできるので、金型に透光性樹脂１３を注入して樹脂成形部３を形成する時に、注入された樹脂を金型の内部でスムーズに流動でき、ボイドの発生を有効に防止できる特徴がある。また、この構造は、樹脂成形部３の溝部１２の下方に充填される透光性樹脂３の厚さを一様にできる。このため、樹脂成形部３を安定して基板２上に形成できる。さらに、第２領域は、図４に示すように複数列の発光素子列８に跨がるように連続する構造としつつ、平面視において、樹脂成形部３の溝部１２と交差する部分を、導電性ワイヤ４が接合される部分よりも低く形成してもよい。すなわち、樹脂成形部３の溝部１２と交差する領域付近の第２領域の高さのみを、導電性ワイヤ４が接合される領域付近に比べて低く形成してもよい。この構造も、樹脂成形部３の溝部１２の下方に充填される透光性樹脂３を厚くできる。

（実施形態３）
以上の実施形態では、各々の発光素子列８を構成する複数の発光素子１を直列に接続している例を示したが、発光装置は、図９に示すように、各発光素子列５８を構成する複数の発光素子１を並列に接続することもできる。図に示す発光装置４００は、並列接続された発光素子列５８を樹脂成形部５３のシリンドリカルレンズ部５１で被覆している。図９に示す発光装置４００は、１２直列で６並列に接続された複数の発光素子１のうち、１つのシリンドリカルレンズ部５１に位置する１列の発光素子列５８を構成する６個の発光素子１を並列接続している。さらに、この発光装置４００も、並列に接続される複数の発光素子１で発光素子列５８を形成して、この発光素子列５８が、１つのシリンドリカルレンズ部５１に位置するように配置している。

図９に示す発光装置４００は、第２の方向に延在された導電層５５を、第１の方向に複数行に並べており、各々の導電層５５に配置される発光素子１を、導電性ワイヤ４を介して、隣接する導電層５５に電気的に接続して複数行の発光素子１を直列に接続している。各々の導電層５５は、平面視において、発光素子１が実装される第１領域５６と、導電性ワイヤ４が接合される第２領域５７とをそれぞれ反対方向に延伸させた櫛刃形状に形成している。図９に示す導電層５５は、複数の第１領域５６を発光素子１を配置可能な矩形状として、図において上方に延伸させると共に、隣接する第１領域５６の間に隙間を設けて櫛刃形状としている。また、導電層５５は、第１領域５６を設けた側と反対側の側縁において、複数の第２領域５７を第１の方向に延伸された矩形状として、図において下方に延伸させると共に、隣接する第２領域５７の間に隙間を設けて櫛刃形状としている。この導電層５５は、図９において逆方向に延伸する第１領域５６と第２領域５７とを互いに位置をずらして設けており、互いに隣接する導電層５５どうしにおいては、一方の導電層５５の第１領域５６の間に、他方の導電層５５の第２領域５６を位置させている。また、第１領域５６と第２領域５７との間には、所定の間隔を設けて接触を回避している。

図９に示す導電層５５は、一の発光素子列５８において、複数の第１領域５６と第２領域５７とが交互に配置されている。各々の第１領域５６には発光素子１が実装されており、発光素子１の両側に配置された第２領域５７に導電性ワイヤ４を介して接合されている。この発光装置４００も、各々の発光素子列５８において、第２領域５７が発光素子１の間に配置されている。第２領域５７は、発光素子列５８に対して交差する方向に延在されており、樹脂成形部５３の溝部５２に対して交差する方向に配置されている。

図９に示す発光素子１は、前述の発光素子１と同様に上面の４箇所に導電性ワイヤ４Ｂを接合しているが、この発光素子４は、両側に位置する第２領域５７に２本ずつの導電性ワイヤ４Ｂを配置している。この構造は、４本の導電性ワイヤ４Ｂを全て同じ長さでバランス良く配線できる。とくに、導電性ワイヤ４Ｂを短くすることで、樹脂から受ける影響を最小限にしながら、発光素子１上に被る面積を最小にできる。ただ、この発光装置も、前述と同様に長さの異なる導電性ワイヤを介して接続することもできる。この場合は、一の発光素子に対して、対向する一の第２領域に４本の導電性ワイヤを接続する。

また、以上の実施形態では、基板上に複数の発光素子を縦横に並べてマトリクス状に並べているが、複数の発光素子は、図示しないが、互いに隣接して配置された複数の発光素子列を行方向にずらした千鳥配列とすることもできる。この配列は、例えば、各発光素子列を構成する複数の発光素子間のピッチの半分の位置に、隣接する発光素子列の発光素子が位置するように、隣接する発光素子列の発光素子を交互に位置をずらして並べることができる。

（実施形態４）
さらに、図１０は、発光素子１の上面電極を１本の導電性ワイヤ４で第２領域に接続する発光装置５００の一例を示している。図１０に示す発光装置５００は、導電層６５の第１領域６６に実装された発光素子１の上面電極と、隣接する導電層６５の第２領域６７とを１本の導電性ワイヤ４で接続している。図１０に示す導電層６５は、第１領域６６を第２の方向に延在する帯状に形成すると共に、第１領域６６の一方の側縁（図において下側）の一部に第２領域６７を設けている。図に示す導電層６５は、第２領域６７を第１領域６６に実装される発光素子１の中央部に対向する位置に設けている。隣接する導電層６５の第１領域６６及びその上に実装される発光素子１に、第２領域６７が配置されるようにしている。

第２領域６７は、１本の導電性ワイヤ４を接合できる大きさと形状に形成している。この第２領域６７も第１領域６６よりも高く、好ましくは発光素子１の上面とほぼ等しくあるいはやや高く形成されている。したがって、導電性ワイヤ４を第２領域６７に接続しやすい。図１０に示す第２領域６７は、外形が矩形状であるが、第２領域は、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状とすることもできる。なお、第２領域の幅を広くして、前述のように１つの発光素子と導電層とを接続する導電性ワイヤを複数本とすることもできる。

図１０の発光装置５００は、図８に示す発光装置と同様に、第２の方向に延在された導電層６５を、第１の方向に複数行に並べており、各々の導電層６５の第１領域６６に実装された発光素子１を、隣接する導電層６５の第２領域６７に導電性ワイヤ４を介して電気接続して複数行の発光素子１を直列に接続している。この状態で、第１の方向に配列された複数の発光素子１は、互いに直列に接続されて発光素子列６８を形成している。さらに、第１の方向に延在して形成された発光素子列６８の上にはシリンドリカルレンズ部１１が位置するように設けられている。すなわち、複数列（図１０においては６列）に形成されたシリンドリカルレンズ部１１には、ライン状に形成された発光素子列６８がそれぞれ配置されている。また、各々の発光素子列６８においては、第２領域６７が発光素子１の間に位置するように配置されている。この発光装置５００は、シリンドリカルレンズ部１１の頂上部分の真下であって、透光性樹脂が最も厚い部分に導電性ワイヤ４が配置されている。このため、外部からの応力により導電性ワイヤ４が損傷されるのを有効に防止できる。さらに、この発光装置５００は、導電層６５全体に対する第２領域６７の割合を小さくできるので、樹脂成形部３の成形時においては、注入される透光性樹脂１３の成形室内における流動性を向上してボイドの発生をより効果的に抑制できる。さらに、第２領域の範囲が狭いことで、材料コストが削減できる場合がある。

さらに、導電性ワイヤを導電層にボールボンディングする際に、導電性ワイヤの先端に形成するボール部を大きくし、このボール部を介して導電層に接合することで、導電性ワイヤの接合部分を嵩上げすることもできる。この構造は、例えば、発光素子が実装される第１領域の上面に直接ボールボンディングすることで、第１領域よりも高い位置に導電性ワイヤを接合させて、この嵩上げ部を第２領域とすることができる。すなわち、この構造では、導電性ワイヤを導電層に接合するためのボールボンディングで形成される嵩上げ部分を第２領域として、導電性ワイヤを第１領域よりも高い位置に接合できる。この構造では、第２領域を第１領域よりも高くするための構造を簡単にできるので製造工程を簡略化できる。

本発明の実施形態に係る発光装置は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、液晶表示装置などのバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ、その他の一般的な民生品用光源等に好適に利用することができる。

１００、２００、３００、４００、５００…発光装置
１…発光素子
２、３２…基板
３、５３…樹脂成形部
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ…導電性ワイヤ
５、３５、４５、５５、６５…導電層
６、５６、６６…第１領域
７、４７、５７、６７…第２領域
８、５８、６８…発光素子列
１１、５１…シリンドリカルレンズ部
１２、５２…溝部
１３…透光性樹脂
１７…凹部
２０…ベース基板
２０Ａ…絶縁プレート
２０Ｂ…中間金属層
２１…第１金属層
２２…第２金属層
２３、２６…絶縁層
２５…ベース基板
２７…金属層
２８…肉厚部
４１…第１接合部
４２…第２接合部
４３…第１屈曲部
４４…第２屈曲部

Claims

複数の発光素子と、
前記発光素子が配置される第１領域と、前記第１領域に接続されて、かつ該第１領域よりも高い位置に設けられる第２領域と、を有する導電層を複数備える基板と、
前記導電層に配置される前記発光素子と、隣接する前記導電層の前記第２領域と、を電気的に接続する導電性ワイヤと、
前記基板上で前記発光素子及び前記導電性ワイヤを封止する透光性樹脂で形成された樹脂成形部と、
を備えており、
前記樹脂成形部は、中央凸のシリンドリカルレンズ部が複数並んだ形状であると共に、各々の前記シリンドリカルレンズ部には前記複数の発光素子がライン状に、前記シリンドリカルレンズ部の延伸方向と平行に配置されて発光素子列を形成しており、
前記発光素子列において、前記第２領域が前記発光素子の間に配置されてなる発光装置。
前記複数の導電層は、離間して配置されると共に、互いに隣接する導電層どうしにおいては、一方の導電層の第１領域に配置される発光素子と、他方の導電層の第２領域に接続される導電性ワイヤを介して互いに直列に接続してなる請求項１に記載の発光装置。
前記導電層は、前記第１領域に前記複数の発光素子をライン状に配置すると共に、該第１領域に配置される前記複数の発光素子を並列に接続してなる請求項１又は２に記載の発光装置。
前記第２領域は、前記発光素子列における前記発光素子の配列方向に対して交差する方向に延在して設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
前記樹脂成形部は、隣接する前記シリンドリカルレンズ部の間に溝部が形成されており、
前記第２領域は、互いに隣接する前記発光素子列に跨がって設けられており、
平面視において、前記第２領域と前記溝部が交差している請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記樹脂成形部は、隣接する前記シリンドリカルレンズ部の間に溝部が形成されており、
前記導電層は、平面視において、前記溝部と重なる部分を前記第２領域よりも低く形成してなる請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
前記発光素子が、複数本の前記導電性ワイヤを介して前記第２領域に電気的に接続されてなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
前記複数本の導電性ワイヤは、前記第２領域に接合される第２接合部を備えており、
平面視において、複数の前記第２接合部が前記第２領域の延伸方向に線状に並んで配置されている請求項７に記載の発光装置。
前記複数の発光素子は、一列に配置された発光素子列が複数並ぶようにマトリクス状に配置されており、
前記複数のシリンドリカルレンズ部は、それぞれ前記発光素子列上に位置するように平行な姿勢で形成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光装置。
前記第２領域は、前記発光素子の上面以上の高さで設けられる請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光装置。
前記導電層は、前記第１領域を構成する第１導電層を備えると共に、前記第１導電層上の一部に絶縁層を有し、さらに前記絶縁層上に第２導電層を設けて前記第２領域が設けられる請求項１〜１０のいずれか一項に記載される発光装置。
前記導電層は、前記第１領域を構成する金属層を備えると共に、前記金属層を部分的に厚く形成して前記第２領域を設けてなる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発光装置。
前記導電性ワイヤは、両端部を所定の曲率半径で折曲加工して屈曲部を設けて、全体の形状を略台形状としている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発光装置。
前記導電性ワイヤは、前記発光素子と接合される第１接合部と、前記第２領域に接合される第２接合部と、を両端に有すると共に、前記第２接合部側を所定の曲率半径で折曲加工して第２屈曲部を設けており、
前記第２屈曲部が前記導電性ワイヤの頂部としている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の発光装置。
前記発光素子列が、前記複数の発光素子を直列に接続してなる請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記発光素子列が、前記複数の発光素子を並列に接続してなる請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記発光素子は紫外光を発光する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の発光装置。