JP2014041993A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光装置において、蛍光体粒子からの発熱を良好にすること。
【解決手段】表面に外部と接続する導体層を有する基材に搭載された発光素子を封止した発光装置であって、発光素子の上方に配置された蛍光体層と、蛍光体層と前記導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層とを有している。発熱体である蛍光体層と放熱経路である導体層との間に熱伝導性粒子を分散させて配置することにより、蛍光体粒子と導体層との間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子からの放熱が促進される。これにより、発光装置を構成する部材の熱による劣化を抑制することができる。
【選択図】図２
【解決手段】表面に外部と接続する導体層を有する基材に搭載された発光素子を封止した発光装置であって、発光素子の上方に配置された蛍光体層と、蛍光体層と前記導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層とを有している。発熱体である蛍光体層と放熱経路である導体層との間に熱伝導性粒子を分散させて配置することにより、蛍光体粒子と導体層との間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子からの放熱が促進される。これにより、発光装置を構成する部材の熱による劣化を抑制することができる。
【選択図】図２
Description
本発明は、蛍光体と発光素子を用いた発光装置及びその製造方法に関し、より詳しくは、蛍光体と発光素子を用いて白色光を発する発光装置及びその製造方法に関するものである。
いわゆる、セラミック基板や金属基板等の汎用基板上に複数のＬＥＤチップ等の発光素子を搭載したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ−Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ）モジュールや、樹脂製やセラミック製のパッケージに発光素子を搭載したＬＥＤランプ等の発光素子では、紫外光〜青色光を発するＬＥＤチップと、これを封止する封止部中に蛍光体を含有させている。発光素子を駆動させた際に発せられる発光光により、蛍光体粒子を励起させて、青〜赤の所望の波長変換光を発せさせて、発光素子の発光光と波長変換光との混合光、又は、波長変換光のみの混合光により白色光を得ている。このように、近年では、発光素子を利用して白色光を得る場合、蛍光体を用いることが主流になっている。
封止部中に蛍光体粒子を含有させる手法としては、以下の３つの代表的なものが知られている。ここでは、これらの手法をＬＥＤランプに適用した例について、説明する。
１つ目の手法は、図１（ａ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中のパッケージ１に搭載されたＬＥＤチップ２の搭載側に配置する方法である（以下、沈降配置という。）。沈降配置では、ＬＥＤチップ２の近傍に蛍光体粒子３ａが配置されるため、蛍光体粒子３ａを高効率に波長変換させることができる利点がある（例えば、特許文献１〜４参照。）。
２つ目の手法は、図１（ｂ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中に均一に分散させて配置する方法である（以下、分散配置という。）。この方法では、発光装置の色制御が容易になる利点がある（例えば、特許文献５参照。）。
３つ目の手法は、図１（ｃ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中のパッケージ１に搭載されたＬＥＤチップ２から離れた位置に配置する方法である（以下、離隔配置という。）。離隔配置では、ＬＥＤランプを観測者側から見た視野角の変化による色むらを防止できる利点がある（例えば、特許文献６参照。）。
１つ目の手法は、図１（ａ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中のパッケージ１に搭載されたＬＥＤチップ２の搭載側に配置する方法である（以下、沈降配置という。）。沈降配置では、ＬＥＤチップ２の近傍に蛍光体粒子３ａが配置されるため、蛍光体粒子３ａを高効率に波長変換させることができる利点がある（例えば、特許文献１〜４参照。）。
２つ目の手法は、図１（ｂ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中に均一に分散させて配置する方法である（以下、分散配置という。）。この方法では、発光装置の色制御が容易になる利点がある（例えば、特許文献５参照。）。
３つ目の手法は、図１（ｃ）に示すように、蛍光体粒子３ａを封止部３中のパッケージ１に搭載されたＬＥＤチップ２から離れた位置に配置する方法である（以下、離隔配置という。）。離隔配置では、ＬＥＤランプを観測者側から見た視野角の変化による色むらを防止できる利点がある（例えば、特許文献６参照。）。
ＬＥＤランプを発光させる際には、ＬＥＤチップ２の駆動による発熱と、蛍光体粒子３ａの波長変換による発熱により、ＬＥＤランプ内に熱がこもる。これにより、ＬＥＤランプを構成する封止部３やその他のＬＥＤチップ２等の構成部材が劣化し、ＬＥＤランプの輝度及び信頼性を低下させることが問題となっている。そのため、ＬＥＤランプの発熱に対しては、ＬＥＤチップ２の搭載部であるリード１ａを介して、ＬＥＤランプの実装面より放熱する手法が一般的に用いられている。この手法は、ＣＯＢモジュールの場合においても同様であり、ＣＯＢモジュールを構成するセラミック基板上の配線や金属基板の実装面より放熱する手法が一般的に用いられている。
特に、上記の離隔配置の場合においては、ＬＥＤチップ２からの発熱は、リード１ａを介して放熱しやすいが、蛍光体粒子３ａからの発熱は、リード１ａと蛍光体粒子３ａとが離隔しているため、リード１ａを介して放熱しにくい。そのため、離隔配置の場合においては、蛍光体粒子３ａからの発熱に対して放熱が十分に図られず、封止部３の劣化を生じやすいという問題があった。
本発明は、上記の従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、蛍光体粒子からの発熱を良好にすることを目的とする。
上記の課題を解決すべく、本発明は、以下の構成の発光装置を提供する。
即ち、表面に外部と接続する導体層を有する基材に搭載された発光素子を封止した発光装置であって、前記発光素子の上方に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層と前記導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層とを有することを特徴とする発光装置である。
ここでいう「発光素子の上方」とは、発光素子に上面に接した状態又は上面から離れた状態を指す。
また、「蛍光体層」とは、蛍光体粒子が層状に高密度に母材に分散されているか、蛍光体層自体が蛍光体を形成している状態を指す。
前記熱伝導性粒子としては、例えば、ＣＮＴ、ダイアモンド、ｃ−ＢＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＡｌＮの少なくとも一つが挙げられる。
即ち、表面に外部と接続する導体層を有する基材に搭載された発光素子を封止した発光装置であって、前記発光素子の上方に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層と前記導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層とを有することを特徴とする発光装置である。
ここでいう「発光素子の上方」とは、発光素子に上面に接した状態又は上面から離れた状態を指す。
また、「蛍光体層」とは、蛍光体粒子が層状に高密度に母材に分散されているか、蛍光体層自体が蛍光体を形成している状態を指す。
前記熱伝導性粒子としては、例えば、ＣＮＴ、ダイアモンド、ｃ−ＢＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＡｌＮの少なくとも一つが挙げられる。
前記樹脂層は前記基材であることが好ましい。また、前記発光素子と前記基材との間に白色樹脂部を有することが好ましい。更に、前記発光素子と前記蛍光体層が接して配置されることが好ましい。また、前記発光素子と前記白色樹脂部との間に発光素子と接して封止する封止部を有していてもよい。
前記樹脂層は前記発光素子に接して封止する樹脂からなる封止部であって、前記封止部の前記発光素子と接する下部より該発光素子より離れた上部の方が蛍光体粒子の濃度が高くなるように封止され、前記封止部の少なくとも前記下部に前記熱伝導性粒子が分散されていてもよい。
また、上記の課題を解決すべく、本発明は、以下の構成の発光装置の製造方法を提供する。
即ち、前記発光装置を製造するにあたり、前記熱伝導性粒子を含有させた第１の封止材を前記発光素子に接するように供給して前記封止部の前記下部とし、前記蛍光体粒子を含有させた第２の封止材を前記第１の封止材の表面に供給して前記封止部の上部とすることを特徴とする発光装置の製造方法である。
即ち、前記発光装置を製造するにあたり、前記熱伝導性粒子を含有させた第１の封止材を前記発光素子に接するように供給して前記封止部の前記下部とし、前記蛍光体粒子を含有させた第２の封止材を前記第１の封止材の表面に供給して前記封止部の上部とすることを特徴とする発光装置の製造方法である。
また、前記発光装置を製造するにあたり、前記熱伝導性粒子と該熱伝導性粒子より比重の大きい前記蛍光体粒子を含有させた熱硬化性封止材を前記発光素子に接するように供給し、前記熱硬化性封止材の表面側に向かって重力が働くように前記発光装置を保持しつつ、第１の温度にて過熱して前記熱硬化性封止材の粘度を低下させて前記蛍光体粒子を該熱硬化性封止材の表面側に沈降させ、前記第１の温度より高い第２の温度にて加熱して前記熱硬化性封止材を硬化させることを特徴とする発光装置の製造方法である。
本発明によれば、発光素子の上方に配置された蛍光体層と、蛍光体層と導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層とを有する。
すなわち、発熱体である蛍光体層と放熱経路である導体層との間に熱伝導性粒子を分散させて配置することにより、蛍光体粒子と導体層との間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子からの放熱が促進される。
従って、発光装置を構成する部材の熱による劣化を抑制することができる。
すなわち、発熱体である蛍光体層と放熱経路である導体層との間に熱伝導性粒子を分散させて配置することにより、蛍光体粒子と導体層との間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子からの放熱が促進される。
従って、発光装置を構成する部材の熱による劣化を抑制することができる。
尚、通常、封止部に光を拡散させるためのＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の光拡散粒子を充填材として含有させることがあるが、これらの熱伝導率は、各々、１．５Ｗ／ｍ・Ｋ、１０Ｗ／ｍ・Ｋ、３０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、熱伝導を向上させる効果は小さい。
本発明は、光拡散性の向上に重点を置くものではなく、熱伝導性の向上に重点を置くものであり、従来、封止部に含有させていた充填材とは、その構成も効果も異なるものであり、蛍光体粒子の配置と充填材の配置との位置関係とこれに起因する効果も異なるものである。
本発明は、光拡散性の向上に重点を置くものではなく、熱伝導性の向上に重点を置くものであり、従来、封止部に含有させていた充填材とは、その構成も効果も異なるものであり、蛍光体粒子の配置と充填材の配置との位置関係とこれに起因する効果も異なるものである。
また、本発明でいう「外部と接続する導体層」とは、ＬＥＤランプにおける外部接続用リードや、ＣＯＢモジュールにおける配線や金属基板を指し、外部と電気的又は熱的に接続する導体であればよい。
以下、添付した図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
本発明の実施の形態に係るＬＥＤランプは、凹部の底面の表面に一対のリード１ａを有するパッケージ１と、一対のリード１の片側に搭載された紫外光〜青色を発する無機化合物半導体からなるＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２と接して封止しつつ、パッケージ１の凹部を充填する封止部３からなる。
本発明の実施の形態に係るＬＥＤランプは、凹部の底面の表面に一対のリード１ａを有するパッケージ１と、一対のリード１の片側に搭載された紫外光〜青色を発する無機化合物半導体からなるＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２と接して封止しつつ、パッケージ１の凹部を充填する封止部３からなる。
ＬＥＤチップ２は、所謂、フェイスアップ搭載されており、その正負の電極（図示せず。）の各々が一対のリード１ａの各々とＡｕ等からなるワイヤ２ａを介して電気的に接続されている。そして、一対のリード１ａは、パッケージ１の側面から外部に突出しており、その突出部は外部接続端子として機能する。この一対のリード１ａの突出部を介して、一対のリード１ａは外部と電気的及び熱的に接続する。
パッケージ１は、ポリアミド樹脂又は液晶ポリマー樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、アルミナ等のセラミックからなる。パッケージ１が樹脂材料からなる場合、パッケージ１には、光を反射させるために、ＴｉＯ２等の白色顔料粒子が含有されており、ＬＥＤチップ２から発せられる発光光を反射させて、パッケージ１の凹部の開口方向に導光するようになっている。
封止部３は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、ゾルゲルガラス等の無機材料からなり、その上部に蛍光体粒子３ａが下部よりも高濃度に配置されており、その下部には、熱伝導性粒子３ｂが均一に分散されている。
本実施の形態にて使用する蛍光体粒子３ａを、以下に例示する。
（青色蛍光体）
ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋
（緑〜橙色蛍光体）
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
Ｃａ（Ｓｉ、Ａｌ）１２（Ｏ、Ｎ）１６：Ｅｕ２＋
ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋
（赤色蛍光体）
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋
Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋
（青色蛍光体）
ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋
（緑〜橙色蛍光体）
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
Ｃａ（Ｓｉ、Ａｌ）１２（Ｏ、Ｎ）１６：Ｅｕ２＋
ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋
（赤色蛍光体）
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋
Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋
本発明の実施の形態に使用する熱伝導性粒子３ｂは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有する材料である。このような特性を有する熱伝導性粒子３ｂについて、以下に例示する。
ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ−Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ（熱伝導率：３０００Ｗ／ｍ・Ｋ））
ダイアモンド（熱伝導率：２１００Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ−ＢＮ（立方晶窒化硼素（熱伝導率：１３００Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＳｉＣ（炭化珪素（熱伝導率：２７０Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＢｅＯ（酸化ベリリウム（熱伝導率：２６０Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＡｌＮ（窒化アルミニウム（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍ・Ｋ））
尚、これらの材料は、絶縁体又は半導体であり、封止部の下部に分散状態で配置するため、ＬＥＤチップ２やワイヤ２ａと接して配置しても短絡しにくい。
ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ−Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ（熱伝導率：３０００Ｗ／ｍ・Ｋ））
ダイアモンド（熱伝導率：２１００Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｃ−ＢＮ（立方晶窒化硼素（熱伝導率：１３００Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＳｉＣ（炭化珪素（熱伝導率：２７０Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＢｅＯ（酸化ベリリウム（熱伝導率：２６０Ｗ／ｍ・Ｋ））
ＡｌＮ（窒化アルミニウム（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍ・Ｋ））
尚、これらの材料は、絶縁体又は半導体であり、封止部の下部に分散状態で配置するため、ＬＥＤチップ２やワイヤ２ａと接して配置しても短絡しにくい。
このような構成を有する本発明の実施の形態に係るＬＥＤランプによれば、封止部３のＬＥＤチップ２の接する下部よりもＬＥＤチップ２より離れた上部の方が蛍光体粒子３ａを高濃度となるように封止した離間配置をした場合においても、封止部３の下部に熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導性粒子３ｂであって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子３ｂが分散されている。
従って、発熱体である蛍光体粒子３ａが高密度である封止部３の上部と放熱経路であるリード１ａとの間に熱伝導性粒子３ｂを分散させて配置することにより、蛍光体粒子３ａからリード１ａとの間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子３ａからの発熱を封止部３の下部を介して放熱を促進することができる。
これにより、封止部３の劣化を抑制することができる。
これにより、封止部３の劣化を抑制することができる。
尚、熱伝導性粒子３ｂは、パッケージ１に含有させてもよい。この場合、蛍光体粒子３ａからの発熱を、封止部３の下部だけでなくパッケージ１からも放熱できるので、更に、ＬＥＤランプの下部方向への熱抵抗が小さくなる。
次に、図１に示すＬＥＤランプの製造方法について、例示として、２つの手法に関して説明する。
１つ目の手法は、封止部３の上部と下部を各々別個にパッケージ１の凹部に供給する方法である。
すなわち、熱伝導性粒子３ｂを第１の封止材をＬＥＤチップ２に接するように供給した後、蛍光体粒子３ａを含有させた第２の第２の封止材を第１の封止材の表面に供給する。その後、第１の封止材と第２の封止材とを加熱等により同時に硬化させることにより、図１に示す封止部３を有するＬＥＤランプを得ることができる。
すなわち、熱伝導性粒子３ｂを第１の封止材をＬＥＤチップ２に接するように供給した後、蛍光体粒子３ａを含有させた第２の第２の封止材を第１の封止材の表面に供給する。その後、第１の封止材と第２の封止材とを加熱等により同時に硬化させることにより、図１に示す封止部３を有するＬＥＤランプを得ることができる。
２つ目の手法は、封止部３の上部と下部を同時にパッケージ１の凹部に供給する方法である。
すなわち、比較的比重の小さい熱伝導性粒子３ｂと比較的比重の大きい蛍光体粒子３ａの双方を含有させたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性封止材を、パッケージ１の凹部の底面に搭載したＬＥＤチップ２に接し、且つ、パッケージ１の凹部を充填するように供給するＬＥＤチップ２に接するように供給する。その後、熱硬化性封止材の表面側に向かって重力が働くように、パッケージ１を樹脂の供給方向（重力の作用する方向とは逆方向）と逆向き（重力の作用する方向と同一方向）に保持しつつ、比較的低温であって、熱硬化性封止材の粘度が一旦低下する温度にて、蛍光体粒子を封止材の表面側に沈降させる。
すなわち、比較的比重の小さい熱伝導性粒子３ｂと比較的比重の大きい蛍光体粒子３ａの双方を含有させたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性封止材を、パッケージ１の凹部の底面に搭載したＬＥＤチップ２に接し、且つ、パッケージ１の凹部を充填するように供給するＬＥＤチップ２に接するように供給する。その後、熱硬化性封止材の表面側に向かって重力が働くように、パッケージ１を樹脂の供給方向（重力の作用する方向とは逆方向）と逆向き（重力の作用する方向と同一方向）に保持しつつ、比較的低温であって、熱硬化性封止材の粘度が一旦低下する温度にて、蛍光体粒子を封止材の表面側に沈降させる。
この際、一般的に、蛍光体粒子３ａは比重が大きいので、封止材の表面に沈降するが、一般的に、熱伝導性粒子３ｂは比重が小さいので、殆ど沈降しない。この状態で、熱硬化性樹脂の硬化温度まで温度を上昇させて、熱硬化性樹脂を硬化させることにより、図１に示す封止部３を有するＬＥＤランプを得ることができる。
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
本実施の形態では、第１の実施の形態に係る熱伝導性粒子１ｂを封止部３には含有させずにパッケージ１に分散して含有させた上で、蛍光体粒子３ａが高密度である封止部３と重ならないように、白色樹脂部４を形成した点において、第１の実施の形態と異なる。
本実施の形態では、第１の実施の形態に係る熱伝導性粒子１ｂを封止部３には含有させずにパッケージ１に分散して含有させた上で、蛍光体粒子３ａが高密度である封止部３と重ならないように、白色樹脂部４を形成した点において、第１の実施の形態と異なる。
白色樹脂部４には、ＴｉＯ２等の白色顔料粒子が含有されており、熱伝導性粒子１ｂが含有されたパッケージ１よりも、ＬＥＤチップ２から発せられる光に対して反射率が高くなるように形成されている。
本実施の形態の白色樹脂部４は、例えば、パッケージ１を射出成形又はトランスファー成形等の金型成形により形成した後、ＴｉＯ２等の白色顔料粒子が含有された未硬化のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂をディスペンス等によりパッケージ１の凹部に相当するリフレクタ部の内壁に沿って塗布した後、加熱して硬化させることにより形成することができる。
このような構成を有する本発明の実施の形態に係るＬＥＤランプによれば、発熱体である蛍光体粒子３ａが高密度である封止部３の上部と放熱経路であるリード１ａとの両方に接するパッケージ１のリフレクタ部に熱伝導性粒子１ｂを分散させて配置することにより、蛍光体粒子３ａからリード１ａとの間の熱抵抗が低下するため、蛍光体粒子３ａからの発熱を封止部３の下部を介して放熱を促進することができる。
これにより、封止部３の劣化を抑制することができる。
これにより、封止部３の劣化を抑制することができる。
また、パッケージ１のリフレクタ部の内壁に沿って白色樹脂部４を形成することにより、ＬＥＤチップから発せられた光がパッケージ１よりも反射率の高い白色樹脂部４で反射される。
これにより、ＬＥＤランプの光取り出し効率を向上させることができる。
これにより、ＬＥＤランプの光取り出し効率を向上させることができる。
図４は、本実施の形態の変形例に係るＬＥＤランプの断面図である。
本変形例では、パッケージ１のリフレクタ部の内壁に頂面まで白色樹脂部４を形成した点、及び、蛍光体粒子５ｂを封止部３とは別途に形成した板材５に分散して含有させた点において、図３に示すＬＥＤランプと異なる。
本変形例では、パッケージ１のリフレクタ部の内壁に頂面まで白色樹脂部４を形成した点、及び、蛍光体粒子５ｂを封止部３とは別途に形成した板材５に分散して含有させた点において、図３に示すＬＥＤランプと異なる。
本変形例の白色樹脂部４は、上述の通り、ディスペンス塗布により形成できる他、例えば、パッケージ１の外形に対応する金型を用いて射出成形又はトランスファー成形等の金型成形により形成した後、パッケージ１及び白色樹脂部４に対応する金型を用いて再度、ＴｉＯ２等の白色顔料粒子が含有された未硬化のポリアミド樹脂又は液晶ポリマー樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂の射出成形又はトランスファー成形等の金型成形により形成することもできる。
また、蛍光体粒子５ｂを含有させた板材５は、例えば、蛍光体粒子５ｂを含有させた未硬化のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を板状に硬化させた後に、パッケージ１、白色樹脂部４及び封止部３の頂面に貼付して形成することができる。
また、蛍光体粒子５ｂを含有させた未硬化のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を、パッケージ１、白色樹脂部４及び封止部３の帳面にスクリーン印刷した後に、硬化させて形成することもできる。
また、蛍光体粒子５ｂを含有させた未硬化のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を、パッケージ１、白色樹脂部４及び封止部３の帳面にスクリーン印刷した後に、硬化させて形成することもできる。
このような構成を有する本変形例に係るＬＥＤランプによれば、上述の効果に加え、高密度の蛍光体粒子５ｂを容易に形成することができ、製造工程の簡略化が図られる。
尚、板材自体が、蛍光体を形成していてもよい。このような場合、蛍光体の材料を焼結させた後、粉砕して粒子状にすることなく、焼結体をスライスすることにより板材５を形成することができるので、更に、製造工程の簡略化が図られる。
尚、板材自体が、蛍光体を形成していてもよい。このような場合、蛍光体の材料を焼結させた後、粉砕して粒子状にすることなく、焼結体をスライスすることにより板材５を形成することができるので、更に、製造工程の簡略化が図られる。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
本実施の形態では、ＬＥＤチップ２の電極形成面と反対側をパッケージと接合させてワイヤを介してリードと電気的に接続する所謂フェイスアップ搭載ではなく、ＬＥＤチップ２の電極形成面をパッケージと接合させてＡｕ等からなるバンプ２ｂを介してリード１ａと電気的に接続する所謂フリップチップ搭載し、封止部３を形成しない点において、第１及び第２の実施の形態と異なる。
即ち、白色樹脂部４及び板材５をＬＥＤチップ２に接しさせて封止する。
本実施の形態では、ＬＥＤチップ２の電極形成面と反対側をパッケージと接合させてワイヤを介してリードと電気的に接続する所謂フェイスアップ搭載ではなく、ＬＥＤチップ２の電極形成面をパッケージと接合させてＡｕ等からなるバンプ２ｂを介してリード１ａと電気的に接続する所謂フリップチップ搭載し、封止部３を形成しない点において、第１及び第２の実施の形態と異なる。
即ち、白色樹脂部４及び板材５をＬＥＤチップ２に接しさせて封止する。
本実施の形態の白色樹脂部４は、例えば、パッケージ１を射出成形又はトランスファー成形等の金型成形により形成した後、バンプ２ｂを介してＬＥＤチップ２をフリップチップ搭載し、ＬＥＤチップ２とパッケージ１との空隙部にＴｉＯ２等の白色顔料粒子が含有された未硬化のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂をディスペンス等により塗布して充填することにより形成する。
パッケージ１の凹部に相当するリフレクタ部の内壁に沿って塗布した後、加熱して硬化させることにより形成することができる。
パッケージ１の凹部に相当するリフレクタ部の内壁に沿って塗布した後、加熱して硬化させることにより形成することができる。
また、板材５は、白色樹脂部４を形成した後、パッケージ１、白色樹脂部４及びＬＥＤチップ２の頂面を平坦化するために、研磨した後に、第２の実施の形態の変形例と同様の手法により形成することができる。研磨することにより、板材５と、パッケージ１、白色樹脂部４及びＬＥＤチップ２との間の接合性がアンカー効果により増す。
このような構成を有する本実施の形態に係るＬＥＤランプによれば、熱伝導性粒子１ｂを含有させたパッケージ１からだけではなくＬＥＤチップ２も蛍光体粒子５ａを含有した板材５と接することになり、パッケージ１及びＬＥＤチップ２の双方からリード１ａへの放熱が促進されるため、放熱性が向上する。
本発明の実施の形態においては、ＬＥＤランプについての本発明の適用例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、所謂、ＣＯＢモジュールやその他のＬＥＤチップと蛍光体を用いた発光装置全般に適用することができる。また、本発明の実施の形態では、ＬＥＤチップを用いた本発明の適用例を示したが、発光サイリスタチップやレーザーダイオードチップ等のその他の発光素子についても適用することができる。
１ パッケージ
１ａ リード
２ ＬＥＤチップ
２ａ ワイヤ
２ｂ バンプ
３ 封止部
３ａ，５ａ 蛍光体粒子
１ｂ，３ｂ 熱伝導性粒子
４ 白色樹脂部
５ 板材
１ａ リード
２ ＬＥＤチップ
２ａ ワイヤ
２ｂ バンプ
３ 封止部
３ａ，５ａ 蛍光体粒子
１ｂ，３ｂ 熱伝導性粒子
４ 白色樹脂部
５ 板材
Claims (9)
- 表面に外部と接続する導体層を有する基材に搭載された発光素子を封止した発光装置であって、
前記発光素子の上方に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層と前記導体層の双方に接し、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって、絶縁体又は半導体特性を有する熱伝導性粒子が分散されている樹脂層と
を有することを特徴とする発光装置。 - 前記樹脂層は前記基材であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記発光素子と前記基材との間に白色樹脂部を有することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記発光素子と前記蛍光体層が接して配置されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
- 前記発光素子と前記白色樹脂部との間に発光素子と接して封止する封止部を有することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
- 前記樹脂層は前記発光素子に接して封止する樹脂からなる封止部であって、
前記封止部の前記発光素子と接する下部より該発光素子より離れた上部の方が蛍光体粒子の濃度が高くなるように封止され、
前記封止部の少なくとも前記下部に前記熱伝導性粒子が分散されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 - 前記熱伝導性粒子は、ＣＮＴ、ダイアモンド、ｃ−ＢＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＡｌＮの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項２又は５に記載の発光装置。
- 請求項６又は７に記載の発光装置を製造するにあたり、
前記熱伝導性粒子を含有させた第１の封止材を前記発光素子に接するように供給して前記封止部の前記下部とし、
前記蛍光体粒子を含有させた第２の封止材を前記第１の封止材の表面に供給して前記封止部の上部とする
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項６又は７に記載の発光装置を製造するにあたり、
前記熱伝導性粒子と該熱伝導性粒子より比重の大きい前記蛍光体粒子を含有させた熱硬化性封止材を前記発光素子に接するように供給し、
前記熱硬化性封止材の表面側に向かって重力が働くように前記発光装置を保持しつつ、
第１の温度にて過熱して前記熱硬化性封止材の粘度を低下させて前記蛍光体粒子を該熱硬化性封止材の表面側に沈降させ、
前記第１の温度より高い第２の温度にて加熱して前記熱硬化性封止材を硬化させる
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
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