JP6552190B2

JP6552190B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法

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Publication number: JP6552190B2
Application number: JP2014250775A
Authority: JP
Inventors: 友紀須藤; 丈木下
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: JP2016115703A

Description

本発明は、光の集光性及びその精度を高めた発光装置及び発光装置の製造方法に関するものである。

従来、発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置では、蛍光体を含有する蛍光体板を発光素子の上方に配置し、発光素子と蛍光体板の側面を反射樹脂で覆うことで、側方への光の漏れを防いで、明るく適切な混色による発光色を得るように構成されていた。しかしながら、蛍光体板を斜めに通過する光の処理が不十分であったため、例えば、青色光を発する発光素子からの光が蛍光体板を透過することで白色光を得る場合、蛍光体板をほぼ上方に透過する光が集まる発光素子の真上が白色光になり、蛍光体板を斜めに透過した光だけが広がる発光素子の上方周囲がやや黄色味を帯びた光の輪（イエローリング）となるものであった。このため、明るさの損失と発光色の質感低下を招いていた。

そこで、発光素子の発光面上に同サイズの蛍光体板と拡散板を順次接着し、発光素子の側面と蛍光体板及び拡散板の側面を反射性の白色部材で封止することで、明るさを増し、イエローリングを解消することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、発光素子にそれぞれ蛍光体シートを取り付ける工程において、蛍光体シートに発光素子の上部がめり込むようにすることで位置ずれを防止し、集合状態での製造を可能にしたものもあった（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１６５８８号公報特開２０１４−９０１５７号公報

上記特許文献１の発光装置では、発光素子の発光面上に蛍光体板と拡散板を順次接着することで取り付けていたので、その接着工程あるいはその後の白色部材による封止工程にて蛍光体板と拡散板との間等にズレが発生することがあった。このように蛍光体板と拡散板との間にズレが発生すると、発光色が均一にならず、蛍光体板あるいは拡散板と白色部材との間に隙間が生じて光の漏れが生じることがあった。また、発光素子に蛍光体板と拡散板を個々に接着することが必要であったため、大量に製造するには時間がかかるという問題もあった。

また、上記特許文献２の発光装置のように、蛍光体シートに発光素子の上部がめり込むように取り付ければ、少なくとも発光素子と蛍光体シートとのズレを防ぐことはできるが、発光素子の側面側に蛍光体シートが回り込むので、イエローリングが発生するという問題があった。更に、発光素子及び蛍光体シートが隣接した集合状態では、隣接する蛍光体シート等からの光が互いに干渉するという問題もあった。

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、光の集光性及びその精度を高め、発光素子が近接配置あるいは集合状態でも互いに干渉することがない発光装置を提供することにある。

発明の発光装置は、基板と、該基板上にフリップチップ実装された複数の発光素子と、光を拡散する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有する蛍光体層を下側に有し、前記封止樹脂層が複数の発光素子を連なるようにして前記発光素子の上面に固着された２層シートと、前記基板の表面、前記発光素子の側面及び前記２層シートの側面を覆う反射樹脂と、を備えている。また、この発光装置における前記封止樹脂層は下面に凹部を有し、前記蛍光体層が前記封止樹脂層の凹部内に形成されると共に隣接する発光素子間に遮蔽用凹部を有している。

特に、上記本発明の発光装置では、前記封止樹脂層の側面の全面又は下方の一部分が下方に向かって側面間隔が狭まる斜面をなすものとなっている。

一方、本発明の発光装置の製造方法は、光を拡散すると共に下面に複数の凹部を有する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有すると共に前記封止樹脂層の複数の凹部内に形成された複数の蛍光体層を下側に有する２層シートの前記複数の蛍光体層に複数の発光素子の上面をそれぞれ固着し、前記２層シートにより連なった前記複数の発光素子を基板にフリップチップ実装し、前記基板の表面、前記複数の発光素子の各側面及び前記２層シートの側面を反射樹脂で覆うものとなっている。

また、本発明の発光装置の製造方法は、光を拡散すると共に下面に複数の凹部を有する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有すると共に前記封止樹脂層の複数の凹部内に形成された複数の蛍光体層を下側に有する２層シートの前記複数の蛍光体層に複数の発光素子の上面をそれぞれ固着し、前記２層シートにより連なった前記複数の発光素子を基板にフリップチップ実装し、前記２層シートの封止樹脂層を前記凹部の間でそれぞれ切断し、前記基板の表面、前記複数の発光素子の各側面及び切断された前記２層シートの封止樹脂層の側面を反射樹脂で覆うものである。

本発明の発光装置では、光を拡散する封止樹脂層と蛍光体を含有する蛍光体層を一体化した２層シートを発光素子の上面に固着し、その側面を反射樹脂で覆っているので、２層シートの固着工程や反射樹脂で覆う工程において封止樹脂層と蛍光体層との間にズレが発生することがない。特に、封止樹脂層の下面に凹部を設け、その凹部内に蛍光体層を設けて２層化した２層シートでは、封止樹脂層と蛍光体層がより強固に一体化されているので、上記のような工程のほか、強い外力が作用する工程等においても封止樹脂層と蛍光体層との間にズレが生じることはない。このように、封止樹脂層と蛍光体層との間のズレを防ぐことができるので、発光色の色ムラを改善して均一にすると共に、２層シートと反射樹脂との間等における光の漏れを防いで精度良く配光特性を狭めて集光性を向上させることができる。

また、２層シートの側面を精度良く反射樹脂で覆うことができるので、基板上に複数の発光素子を集合状態で実装しても、隣接する発光素子からの光が干渉することがなく、発光素子を高密度に近接して配置することができる。

また、２層シートを発光素子に固着するだけで良いので、従来技術よりも少ない工程で発光装置を製造することができる。特に、１枚の２層シートを複数の発光素子に固着することで、複数の発光装置を少ない工程で製造することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。図１に示す発光装置における光の照射状態を示す要部拡大断面図である。図２に示す発光装置における光の照射状態を示す要部拡大断面図である。図２に示す発光装置の一部変更例における光の照射状態を示す要部拡大断面図である。図１に示す発光装置における発光素子を集合状態で複数実装した変更例を示す断面図である。図２に示す発光装置における発光素子を集合状態で複数実装した変更例を示す断面図である。図７に示す発光装置における２層シートを一連にした変更例を示す断面図である。図１に示す２層シートにおける封止樹脂層を複数形成することが可能な封止樹脂層を示す断面図である。図９に示す封止樹脂層に蛍光体層を積層した２層シートを示す断面図である。図１０に示す２層シートを発光素子に適合する大きさに分断した状態を示す断面図である。図１１に示す分断した２層シートを発光素子の上面にそれぞれ固着し、この発光素子を基板に実装した状態を示す断面図である。図１２に示す状態にある発光素子と２層シートの側面を反射樹脂で覆った状態を示す断面図である。図２に示す２層シートにおける封止樹脂層を複数形成することが可能な封止樹脂層を示す断面図である。図１４に示す封止樹脂層に蛍光体層を積層した２層シートを示す断面図である。図１５に示す２層シートを発光素子に適合する大きさに分断した状態を示す断面図である。図１６に示す分断した２層シートを発光素子の上面にそれぞれ固着し、この発光素子を基板に実装した状態を示す断面図である。図１７に示す状態にある発光素子と２層シートの側面を反射樹脂で覆った状態を示す断面図である。図１５に示す２層シートに複数の発光素子を固着した状態を示す断面図である。図１９に示す状態にある複数の発光素子を基板に実装した状態を示す断面図である。図２０に示す状態にある２層シートを分断した状態を示す断面図である。図２１に示す状態にある発光素子と２層シートの側面を反射樹脂で覆った状態を示す断面図である。図２０に示す状態にある発光素子と２層シートの側面を反射樹脂で覆った状態を示す断面図である。

図１に示す本発明の第１の実施形態に係る発光装置１は、表面に配線パターン２，３が形成された基板４と、基板４の配線パターン２，３上にバンプ５，６によりフリップチップ実装された発光素子７とを備えている。

この発光素子７の発光面となる上面には、２層シート８が接着剤によって固着されている。この２層シート８は、光を拡散する封止樹脂層８ａを上側に有し、蛍光体が含有されている蛍光体層８ｂを下側に有している。封止樹脂層８ａは、透光性を有するエポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり下方から上方へ透過する光を拡散するため、上面に微細な凹凸が設けられている。蛍光体層８ｂは、透光性を有するエポキシ樹脂、シリコン樹脂等に蛍光体を混入し、封止樹脂層８ａの下面に印刷、塗布等により一体に形成されている。

反射樹脂９は、白色系顔料等により着色されたエポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、基板４の上面、発光素子７の側面及び２層シート８の側面を覆うように形成されている。

上記構成からなる発光装置１では、封止樹脂層８ａと蛍光体層８ｂが一体化された２層シート８を発光素子７の上面に固着しているので、封止樹脂層８ａと蛍光体層８ｂとの間にズレが発生することがない。特に、一度に封止樹脂層８ａと蛍光体層８ｂを発光素子７に取り付けることができ、その作業性も良いので、発光素子７に対する封止樹脂層８ａと蛍光体層８ｂとの位置決めが容易となる。

また、封止樹脂層８ａと蛍光体層８ｂとをより強固に一体化するため、図２に示す本発明の第２の実施形態に係る発光装置１１のように構成することもできる。この発光装置１１では、２層シート１８の封止樹脂層１８ａの下面に凹部１８ｃを設け、この凹部１８ｃ内に蛍光体層１８ｂを印刷、塗布等により一体に形成している。このように２層シート１８を形成すると、封止樹脂層１８ａと蛍光体層１８ｂの横方向へのズレを確実に防ぐことができる。なお、その他の構成に関しては第１の実施形態における発光装置１と同一であり同一の符号が付してある。

上記発光装置１，１１における２層シート８，１８を透過する光Ｒは、図３及び図４に示すように、発光素子７から真上に照射されると共に、反射樹脂９と２層シート８，１８との界面となる蛍光体層８ｂの側面８ｄ及び封止樹脂層８ａ，１８ａの側面８ｅ，１８ｅにて反射されて外方に広がることなく上方へ照射される。これにより、周囲に広がる光を中央に集めることができ、集光性が向上する。

なお、図５に示すように、図４に示された封止樹脂層１８ａの側面１８ｅの全面又は下方の一部分を下方に向かって側面間隔が狭まる斜面とすることにより、側面１８ｅにて反射される光Ｒをより真上に近い方向へ照射することができる。

また、上記発光装置１，１１は、発光素子７の側面及び２層シート８，１８の側面が反射樹脂９により精度よく覆われているため、側方に光が漏れない。このため、図６及び図７に示すように、基板４上に複数の発光素子７を実装しても、互いに照射する光が干渉することがない。従って、複数の発光素子７を同一基板上に実装してユニット化することができる。なお、同一の発光色であれば、図８に示すように、１枚の２層シート１８で複数の発光素子７が連なるように構成することもできる。図８に示す発光装置の場合、封止樹脂層１８ａの複数の凹部１８ｃの間に遮蔽用凹部１８ｆを設けると、この遮蔽用凹部１８ｆ内に反射樹脂９が充填され、隣接する発光素子７上の蛍光体層１８ｂからの光の干渉をより確実に防ぐことができる。この遮蔽用凹部１８ｆは、凹部１８ｂに比べて開口が小さく且つより深く形成することが好ましい。

次に、上記発光装置１の製造方法を図９乃至図１３に基づいて説明する。図９に示す封止樹脂層８ａは、複数の封止樹脂層８ａを形成することが可能な大きさのものであり、この封止樹脂層８ａの下面に印刷、塗布等により蛍光体層８ｂを一様に一体形成して図１０に示す２層シート８を形成する。その後、図１０に示す２層シート８を図１１に示すように発光素子７に適合する大きさに分断する。

その後、上記のように分断した２層シート８を、図１２に示すように、発光素子７の上面にそれぞれ固着し、複数の発光素子７を複数の発光装置に対応する大きさの基板４にフリップチップ実装する。そして、図１３に示すように、基板４の表面、発光素子７の各側面及び２層シート８の各側面を反射樹脂９で覆う。

その後、発光素子７の間にて反射樹脂９と基板４を分断することにより、個々の発光装置１を形成する。また、図１３に示す状態のまま、あるいは必要な数だけ発光素子７が連なった状態となるように分断すれば、図６に示すような複数の発光素子７を集合状態で実装した発光装置を形成することができる。

次に、上記発光装置１１の製造方法を図１４乃至図２３に基づいて説明する。図１４に示す封止樹脂層１８ａも、複数の封止樹脂層１８ａを形成することが可能な大きさのものであり、その下面（図１４では上方の面）に凹部１８ｃを複数形成したものとなっている。この凹部１８ｃは、発光素子７に適合する大きさに設定される。次に、封止樹脂層１８ａの複数の凹部１８ｃ内に印刷、塗布等により蛍光体層１８ｂをそれぞれ一体に形成して図１５に示す２層シート１８を形成する。その後、図１５に示す２層シート１８を、図１６に示すように、封止樹脂層１８ａにおける蛍光体層１８ｂの間の部分を切断して、発光素子７に適合する大きさに分断する。

その後、上記のように分断した２層シート１８を、図１７に示すように、発光素子７の上面にそれぞれ固着し、複数の発光素子７を複数の発光装置に対応する大きさの基板４にフリップチップ実装する。そして、図１８に示すように、基板４の表面、発光素子７の各側面及び２層シート１８の各側面（封止樹脂層１８ａの各側面）を反射樹脂９で覆う。なお、図８に示すように、封止樹脂層１８ａに遮蔽用凹部１８ｆを設けた場合には、遮蔽用凹部１８ｆ内にも反射樹脂９が充填される。

その後、発光素子７に固着した２層シート１８の間にて反射樹脂９と基板４を分断することにより、個々の発光装置１１を形成する。また、図１８に示す状態のまま、あるいは必要な数だけ発光素子７が連なった状態となるように分断すれば、図７又は図８に示すような複数の発光素子７を集合状態で実装した発光装置を形成することができる。

一方、図１９に示すように、２層シート１８を分断することなく、複数の発光素子７をその蛍光体層１８ｂに上面が固着するように取り付け、その後、図２０に示すように、２層シート１８で連なった複数の発光素子７を基板４に一度にフリップチップ実装することもできる。この場合、基板４に複数の発光素子７を実装した後、図２１に示すように、２層シート１８の封止樹脂層１８ａを蛍光体層１８ｂの間で分断してから、反射樹脂９で覆うことにより、図２２に示すように基板４の表面と２層シート１８の各側面を覆った状態にすることができる。

また、２層シート１８を分断することなく、反射樹脂９で基板４の表面と２層シート１８の側面を覆うと、図２３あるいは図８に示すような複数の発光素子７が集合状態で実装された発光装置を形成することができる。

上記のように、２層シート８，１８を用いることで、封止樹脂層８ａ，１８ａと蛍光体層８ｂ，１８ｂを個々に発光素子７に固着する必要がなくなり、工数を減らし、それらの位置ズレを防ぐことができる。また、封止樹脂層８ａ，１８ａと蛍光体層８ｂ，１８ｂが強固に一体化されているので、複数の発光素子７に２層シート８，１８を固着した後、２層シート８，１８を分断しても封止樹脂層８ａ，１８ａと蛍光体層８ｂ，１８ｂがずれることがない。このため、複数の発光素子７に２層シート８，１８を一度に固着したり、２層シート１８で連なった複数の発光素子７を一度に実装することができ、複数の発光装置を製造する場合、工数を大幅に削減することができる。

１，１１発光装置
２，３配線パターン
４基板
５，６バンプ
７発光素子
８，１８２層シート
８ａ，１８ａ封止樹脂層
８ｂ，１８ｂ蛍光体層
８ｄ，８ｅ側面
９反射樹脂
１８ｃ凹部
１８ｅ側面
１８ｆ遮蔽用凹部
Ｒ光

Claims

基板と、
該基板上にフリップチップ実装された複数の発光素子と、
光を拡散する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有する蛍光体層を下側に有し、前記封止樹脂層が複数の発光素子を連なるようにして前記発光素子の上面に固着された２層シートと、
前記基板の表面、前記発光素子の側面及び前記２層シートの側面を覆う反射樹脂と、を備え、
前記封止樹脂層は下面に凹部を有し、前記蛍光体層が前記封止樹脂層の凹部内に形成されると共に隣接する発光素子間に遮蔽用凹部を有し、
前記封止樹脂層の側面の全面又は下方の一部分が下方に向かって側面間隔が狭まる斜面をなすことを特徴とする発光装置。
光を拡散すると共に下面に複数の凹部を有する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有すると共に前記封止樹脂層の複数の凹部内に形成された複数の蛍光体層を下側に有する２層シートの前記複数の蛍光体層に複数の発光素子の上面をそれぞれ固着し、
前記２層シートにより連なった前記複数の発光素子を基板にフリップチップ実装し、
前記基板の表面、前記複数の発光素子の各側面及び前記２層シートの側面を反射樹脂で覆うことを特徴とする発光装置の製造方法。
光を拡散すると共に下面に複数の凹部を有する封止樹脂層を上側に有し、蛍光体を含有すると共に前記封止樹脂層の複数の凹部内に形成された複数の蛍光体層を下側に有する２層シートの前記複数の蛍光体層に複数の発光素子の上面をそれぞれ固着し、
前記２層シートにより連なった前記複数の発光素子を基板にフリップチップ実装し、
前記２層シートの封止樹脂層を前記凹部の間でそれぞれ切断し、
前記基板の表面、前記複数の発光素子の各側面及び切断された前記２層シートの封止樹脂層の側面を反射樹脂で覆うことを特徴とする発光装置の製造方法。