発光装置
【課題】信頼性を向上させることができ、その上、安価に製造することができる発光装置を提供する。
【解決手段】表面実装型発光装置１００は、基板１０と、基板１０に設けられた配線パターン２０と、基板１０上に搭載され、配線パターン２０に電気的に接続された半導体発光素子３０と、半導体発光素子３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０と、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部５１を有するリフレクタ５０と、リフレクタ５０の開口部５１の内壁面を覆うと共に、一部がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０に接触する溌液層６０とを備えている。
【解決手段】表面実装型発光装置１００は、基板１０と、基板１０に設けられた配線パターン２０と、基板１０上に搭載され、配線パターン２０に電気的に接続された半導体発光素子３０と、半導体発光素子３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０と、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部５１を有するリフレクタ５０と、リフレクタ５０の開口部５１の内壁面を覆うと共に、一部がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０に接触する溌液層６０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）搭載パッケージに溌液性コーティング材を施した表面実装型発光装置などの発光装置に関し、特に、信頼性および生産性に優れた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置としては、特開２００２−２２３００５号公報（特許文献１）に開示されている。この発光装置は、図１３に示すように、第１リード１００１と、第２リード１００２と、この第１リード１００１の一端部上にマウントされた発光素子１００３と、この発光素子１００３を封止する透明エポキシ樹脂１００４とを備えている。
【０００３】
上記透明エポキシ樹脂１００４の上面には、発光素子１００３の出射光を放射する光放射面１００４ａ（凸レンズ）が設けられている。
【０００４】
上記第２リード１００２の一端部は、ワイヤ１００６を介して発光素子１００３に電気的に接続されている。
【０００５】
また、上記発光装置は、透明エポキシ樹脂１００４の下部を覆う黒色エポキシ樹脂１００５も備えている。この黒色エポキシ樹脂１００５の外周部には遮光壁１００５ａを設けて、黒色エポキシ樹脂１００５の外周の上端高さを高くしている。これにより、上記発光装置を複数配置してディスプレイ装置を製造するときに、発光装置間に充填する耐候性樹脂の液面制御が容易になる。
【０００６】
他の従来の発光装置としては、特開２００５−３１７６６１号公報（特許文献２）に開示されている。この発光装置は、図１４に示すように、ＬＥＤ素子２００１と、このＬＥＤ素子２００１を搭載する金属製の第１リードフレーム２００２と、ＬＥＤ素子２００１にワイヤ２００６を介して電気的に接続される金属製の第２リードフレーム２００３と、ＬＥＤ素子２００１上に設けられた透明樹脂部２００４と、ＬＥＤ素子２００１および透明樹脂部２００４の周囲を取り囲んで透明樹脂部２００４よりも高い反射率を有する遮光樹脂部２００５とを備える。
【０００７】
上記透明樹脂部２００４は、トランスファ成型法で成型されて、ＬＥＤ素子２００１上でレンズを形成するレンズ部分２００４ａと、第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３を保持する保持部分２００４ｂとを有する。これにより、上記第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３の強度を確保しながら、発光装置の小型化を図れる。
【０００８】
ところで、図１３に示す従来の発光装置では、透明エポキシ樹脂１００４と黒色エポキシ樹脂１００５との接触面積が大きくなっている。このため、上記透明エポキシ樹脂１００４の熱膨張係数と黒色エポキシ樹脂１００５の熱膨張係数との差により、透明エポキシ樹脂１００４の剥がれが発生し易い。
【０００９】
したがって、上記従来の発光装置は、故障が多くなるため、信頼性が低いという問題がある。
【００１０】
また、図１４に示す他の従来の発光装置は、透明樹脂部２００４をトランスファ成型法で成型するため、透明樹脂部２００４を得るための設備や金型代が高くなります。
【００１１】
すなわち、上記他の従来の発光装置には、製造コストが高くなるとい問題がある。
【００１２】
さらに、樹脂の熱膨張係数と金属の熱膨張係数との差によって、樹脂と金属との境界附近にクラックを発生しやすいので、透明樹脂部２００４の肉厚や、金属製の第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３の材質の選定に気を付けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２２３００５号公報（図６）
【特許文献２】特開２００５−３１７６６１号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明の課題は、信頼性を向上させることができ、その上、安価に製造することができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、
基板と、
上記基板に設けられた配線パターンと、
上記基板上に搭載され、上記配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を封止する封止樹脂と、
上記基板に設けられて、平面視で上記半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、
上記リフレクタの上記開口部の内壁面を覆うと共に、少なくとも一部が上記封止樹脂に接触する溌液層と
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、上記溌液層がリフレクタの開口部の内壁を覆うので、封止樹脂がリフレクタに接触しないようにして、封止樹脂とリフレクタとの間における熱膨張係数などの差が大きくても、封止樹脂の剥がれを防ぐことができる。したがって、上記封止樹脂の剥がれに起因する故障を低減できるので、信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記溌液層の少なくとも一部が封止樹脂に接触するので、封止樹脂は、溌液層と接触する箇所では溌液効果から、溌液層との接触角が大きくなる。したがって、上記封止樹脂を金型を用いずに例えばドーム形状にできる。したがって、上記発光装置は安価に製造することができる。
【００１８】
また、上記リフレクタを設けることで、リフレクタの例えば外周部をつかむピックアップが可能となり、リフレクタの内側に位置する封止樹脂や溌液層の損傷を防ぐことができる。
【００１９】
また、上記基板の半導体発光素子側の表面に対して封止樹脂の周縁部の側面がなす角度は、溌液層の濡れ性によってのみだけでなく、基板の半導体発光素子側の表面に対するリフレクタの開口部の内壁の傾斜角度を加えても調整できる。
【００２０】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層の上記基板側の端部の内面が、上記基板の上記半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であり、かつ、上記封止樹脂の周縁部に接触する。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記溌液層の基板側の端部の内面が封止樹脂の周縁部に接触する。ここで、上記溌液層の基板側の端部の内面は、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であるので、封止樹脂の底面（基板側の面）に対する封止樹脂の周縁部の側面の角度を容易に９０°またはほぼ９０°にすることができる。
【００２２】
したがって、上記封止樹脂の表面張力により、封止樹脂を高曲率の樹脂レンズにすることができる。
【００２３】
仮に、上記溌液層の基板側の端部の内面が基板の半導体発光素子側の表面に対して傾斜しているとすれば、封止樹脂の底面（基板側の面）に対する封止樹脂の周縁部の側面の垂直度が低下してしまう。
【００２４】
なお、上記リフレクタの開口部における基板側の端部の内壁も、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にしてもよい。上記リフレクタの開口部における基板側の端部の内壁も、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にした場合、溌液層の基板側の端部の内面を、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にするのが容易となる。
【００２５】
一実施形態の発光装置では、
上記封止樹脂は、上記半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂と、蛍光体を含む樹脂との少なくとも一方を含む。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記封止樹脂は半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂を含む場合、半導体発光素子の出射光の光取り出し効率の低下を防ぐことができる。
【００２７】
また、上記封止樹脂は蛍光体を含む樹脂を含む場合、半導体発光素子の出射光で蛍光体を励起して、その出射光とは異なる波長の光を蛍光体に出射させることができる。
【００２８】
なお、上記蛍光体は、封止樹脂内に均一に分散させてもよいし、封止樹脂内の下部つまり半導体発光素子近傍に沈降させてもよい。
【００２９】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層はフッ素系樹脂からなる。
【００３０】
上記実施形態によれば、上記溌液層の材料として、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化））、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化））、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド（２フッ化））、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化））などといったフッ素系樹脂を用いることができる。このようなフッ素系樹脂を溌液層の材料として用いると、溌液層において十分な溌液効果が得られる。
【００３１】
一実施形態の発光装置では、
上記封止樹脂は上記溌液層で取り囲まれている。
【００３２】
上記実施形態によれば、上記封止樹脂を溌液層で取り囲むので、金型を用いなくても、封止樹脂を容易に例えばドーム形状にできる。
【００３３】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層は、第１溌液層と、この第１溌液層と上記半導体発光素子との間に設けられた第２溌液層とを有する。
【００３４】
上記実施形態によれば、上記第１溌液層および第２溌液層により、いわゆる２重封止樹脂を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光装置によれば、半導体発光素子を封止する封止樹脂と、その基板上に設けられて、平面視で半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、このリフレクタの開口部の内壁を覆うと共に、少なくとも一部が封止樹脂に接触する溌液層とを備えるので、封止樹脂がリフレクタに接触しないようにして、封止樹脂とリフレクタとの間における熱膨張係数などの差が大きくても、封止樹脂の剥がれを防ぐことができる。したがって、上記封止樹脂の剥がれに起因する故障を低減できるので、信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、上記溌液層の少なくとも一部が封止樹脂に接触することによって、封止樹脂と溌液層との接触角が大きくなるので、封止樹脂を金型を用いずに例えばドーム形状にできる。したがって、安価な製造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは上記第１実施形態の表面実装型発光装置の製造方法の工程図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは上記第１実施形態の表面実装型発光装置のリフレクタの模式斜視図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは図３Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは図３Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは図３Ｅに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の表面実装型発光装置の模式斜視図である。
【図５】図５は本発明の第２実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図６】図６は上記第２実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図７】図７は本発明の第３実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図８】図８は上記第３実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図９】図９は上記第３実施形態の変形例の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第４実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図１１】図１１は図１０のＦ１１−Ｆ１１線矢視の模式断面図である。
【図１２】図１２は図１０のＦ１２−Ｆ１２線矢視の模式断面図である。
【図１３】図１３は従来の発光装置の断面図である。
【図１４】図１４は他の従来の発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その部分の説明は繰返さない。また、図２、図３Ｃ、図４、図６、図８および図１０において、ハッチングは、断面を示すために付けているのではなく、他の図との対応を分かり易くするために付けている。
【００３９】
〔第１実施形態〕
図１に、本発明の第１実施形態の表面実装型発光装置１００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図２に、上記表面実装型発光装置１００を上方から見た模式図を示す。
【００４０】
上記表面実装型発光装置１００は、図１，図２に示すように、基板１０と、この基板１０に設けられた金属製の配線パターン２０と、基板１０上に搭載された半導体発光素子（半導体ＬＥＤ（発光ダイオード）チップ）３０と、この半導体発光素子３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０と、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部５１を有するリフレクタ５０と、このリフレクタ５０の開口部５１の内壁面を覆う溌液層６０とを備えている。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は本発明の封止樹脂の一例である。
【００４１】
上記基板１０は、例えばセラミックからなり、板状に形成されている。また、上記基板１０の表面には半導体発光素子３０の裏面が接着固定されている。この基板１０の半導体発光素子３０が接着固定されている表面である上面には、配線パターン２０の大部分が重なっている。なお、上記基板１０の材料としては、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の熱膨張係数および熱収縮係数に近い熱膨張係数および熱収縮係数を有する材料が好ましい。
【００４２】
上記配線パターン２０は、基板１０の表面に沿って延びる部分と、基板１０の側面に沿って延びる部分と、基板１０の側面から基板１０の表面と平行な方向に突出する部分とからなっている。この配線パターン２０において基板１０の表面に沿って延びる部分上には、接着シート８０が積層されている。この接着シート８０は、図示しないが、基板１０の表面上にも積層されている。
【００４３】
上記半導体発光素子３０は、ワイヤ７０を介して配線パターン２０の一端部に電気的に接続されている。
【００４４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は、ほぼ半球面を有し、蛍光体９０（図１，図２では１つのみ図示）を均一に分散保持している。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０とリフレクタ５０との間には溌液層６０があるので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０はリフレクタ５０に接触していない。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は半球面を有してもよい。
【００４５】
上記リフレクタ５０は、接着シート８０によって基板１０および配線パターン２０に接着されている。また、上記リフレクタ５０の開口部５１の内壁面は基板１０の厚さ方向に対して傾斜する円錐面であり、開口部５１内の空間は図１中下側から図１中上側に向かって徐々に拡大している。
【００４６】
上記溌液層６０は開口部５１の内壁面に沿って形成されており、下端部がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部に接触している。
【００４７】
以下、図３Ａ〜図３Ｆを用いて、上記表面実装型発光装置１００の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、図３Ａに示すように、基板１０の表面上に複数の配線パターン２０を所定間隔を空けて形成する。この複数の配線パターン２０は、基板１０の表面と平行な一方向に配列されている。また、各配線パターン２０は、例えば厚みが７０μｍの金層で形成される。
【００４９】
次に、上記基板１０の表面および配線パターン２０の所定部分上に接着シート８０を積層する。
【００５０】
次に、上記配線パターン２０同士の間において、基板１０の表面に半導体発光素子３０をダイボンディングする。
【００５１】
上記半導体発光素子３０は、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色系の半導体発光素子であり、Ｐ、Ｎ電極を同一側（図１，図３Ｂでは上側）に有し、チップ状に形成されている。この半導体発光素子３０の出射光はピーク波長４５０ｎｍの青色系の光である。
【００５２】
次に、上記配線パターン２０および半導体発光素子３０にワイヤボンディングを行い、配線パターン２０にワイヤ７０で半導体発光素子３０を電気的に接続する。
【００５３】
次に、図３Ｃに示すリフレクタ５０を、図３Ｄに示すように、基板１０上に搭載し、基板１０と一体化する。
【００５４】
上記リフレクタ５０は、Ａｌ（アルミニウム）製であって、例えば最小内径２ｍｍ程度、最大内径３ｍｍ程度のすり鉢形状の開口部５１が形成されている。この開口部５１の内壁面にコーティング材を塗布し、このコーティング材を乾燥させて溌液層６０にしている。ここで、上記溌液層６０は膜厚１μｍで実質的な透過性が９５％であれば、十分な光量の光を開口部５１の内壁面に到達させることができる。
【００５５】
上記コーティング材は、例えば、フッ素ポリマーをアセトン溶剤に添加して得られる。上記フッ素ポリマーは、アセトン溶剤に添加し、攪拌すると簡単に溶解する。また、上記フッ素ポリマーが溶解したアセトン溶剤は適度な粘度を有している。この適度な粘度を有するアセトン溶剤をコーティング材として開口部５１の内壁に噴霧塗布し、乾燥により硬化させると、溌液層６０が得られる。このとき、上記アセトン溶剤の塗布の完了後、塗膜を乾燥して硬化させるが、この乾燥は、常温で放置するだけでよいが、必要に応じてオーブンを使用して行ってもよい。
【００５６】
上記溌液層６０の材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(４．６フッ化)）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ(ポリビニリデンフルオライド(２フッ化))、ＰＣＴＦＥ(ポリクロロトリフルオロエチレン(３フッ化))などを用いてもよい。これらを溶解させるケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどがあり、また、エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどがある。
【００５７】
次に、図３Ｅに示すように、開口部５１にディスペンサ１１０の先端を挿入し、この先端から封止樹脂１４０を滴下させる。そうすると、上記開口部５１の内壁面を溌液層６０で覆っているので、滴下した封止樹脂１４０は溌液層６０に接触し、基板１０上でドーム形状になる。
【００５８】
上記封止樹脂１４０には蛍光体９０（１つのみ図示）を混合している。この蛍光体９０は、半導体発光素子３０の出射光により励起され、その出射光とは波長の異なる光を放射するものである。具体的には、上記蛍光体９０は黄色系の光を放射する。この黄色系の光と、半導体発光素子３０の出射光である青色系の光との混色により、白色系の光が得られる。
【００５９】
また、上記封止樹脂１４０は、半導体発光素子３０の出射光の透過率が高く、かつ、低粘度の液状の透光性樹脂であることが好ましい。本第１実施形態では、半導体発光素子３０の出射光の透過率が高く、かつ、低粘度の液状である封止樹脂１４０としてシリコーン樹脂を用いている。
【００６０】
上記封止樹脂１４０に分散保持される蛍光体としては、例えばＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などが好適である。また、上記ＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等も上記蛍光体として好適に用いることができる。
【００６１】
次に、上記封止樹脂１４０を熱硬化させる。具体的には、例えば８０℃から１５０℃のオーブンで数分間程度硬化させればよい。
【００６２】
次に、上記基板１０を高温条件下でアフターキュアを行う。具体的には、例えば１５０℃程度のオーブンで５時間程度、アフターキュアをすればよい。これにより、図３Ｆに示すように、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０が基板１０上に得られる。
【００６３】
最後に、上記基板１０をリフレクタ５０と共にダイシングすると、図４に示すような表面実装型発光装置１００が複数得られる。この表面実装型発光装置１００において、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０を取り囲むリフレクタ５０は、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面から放射された白色系の光の一部を図４中上方へ反射する。
【００６４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０はリフレクタ５０と接触していないため、半導体発光素子３０から発生する熱によってドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の膨張および収縮が生じても、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の剥がれの発生を防ぐことができる。その結果、上記表面実装型発光装置１００の故障を低減させて信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の剥がれの発生を防ぐことができるので、基板１０とリフレクタ５０とを熱膨張係数が異なる材料で構成することができる。
【００６６】
また、上述したように、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の形成において金型を使わないので、表面実装型発光装置１００の製造コストを低く抑えることができる。
【００６７】
上記表面実装型発光装置１００からリフレクタ５０を無くした発光装置を作成する場合、この発光装置の作製中に、作業者、冶具などがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０に接触して、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷（例えば打痕）などが付いたりする不良が生じる。このため、上記表面実装型発光装置１００において、光出力の低下、色度ズレの不具合が生じてしまう。
【００６８】
また、作業者が上記発光装置を他の装置に実装する際にも、ピンセットなどがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷（例えば打痕）などをつけたりする不良が生じる。
【００６９】
また、上記ピンセットなどがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に接触すると、ワイヤ７０の切れや剥がれが生じて、配線パターン２０と半導体発光素子３０との電気的な接続が解除されるという不具合が生じる。この不具合は、上記発光装置の不点灯に繋がる。
【００７０】
これに対して、上記リフレクタ５０を備える表面実装型発光装置１００は、表面実装型発光装置１００を作製する際、および、表面実装型発光装置１００を他の装置に実装する際にも、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷などが付くのをリフレクタ５０で防ぐことができる。したがって、上記表面実装型発光装置１００の光出力の低下、色度ズレの不具合、および、ワイヤ７０の切れや剥がれによる表面実装型発光装置１００の不点灯の不具合を低減できる。
【００７１】
上記第１実施形態において、表面実装型発光装置１００は、１つの半導体発光素子３０を備えていたが、複数の半導体発光素子を備えてもよい。この複数の半導体発光素子の出射光が出射光の色が同色である場合、その複数の半導体発光素子を備える発光装置を高出力の光源にすることができる。また、出射光が青色である青色系半導体発光素子、出射光が緑色である緑色系半導体発光素子、および、出射光が赤色である赤色系半導体発光素子を備える発光装置を作製した場合、封止樹脂が蛍光体を含まなくても、青色系半導体発光素子、緑色系半導体発光素子および赤色系半導体発光素子への電流配分を調整することにより、発光装置の放射光を白色などに調色できる。なお、上記青色系半導体発光素子、緑色系半導体発光素子および赤色系半導体発光素子は互いに同じ個数とするのが好ましい。
【００７２】
〔第２実施形態〕
図５に、本発明の第２実施形態の表面実装型発光装置２００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図６に、上記表面実装型発光装置２００を上方から見た模式図を示す。
【００７３】
上記表面実装型発光装置２００は、図５，図６に示すように、配線パターン２２０およびドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０を備えている。この配線パターン２２０は、上記第１実施形態の配線パターン２０と形状のみが異なるものである。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０は本発明の封止樹脂の一例である。
【００７４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０の下部は、蛍光体（図示せず）を高濃度で含む蛍光体含有層２４１となっている。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０の下部以外の部分は、蛍光体を含まず、半導体発光素子３０の発光波長に対して透明である。
【００７５】
上記構成の表面実装型発光装置２００によれば、ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０が蛍光体含有層２４１を下部に有するので、蛍光体による波長変換効率を向上できる。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図７に、本発明の第３実施形態の表面実装型発光装置３００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図８に、上記表面実装型発光装置３００を上方から見た模式図を示す。
【００７７】
上記表面実装型発光装置３００は、リフレクタ３５０および溌液層３６０を備えている。
【００７８】
上記リフレクタ３５０は、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部３５１を有している。この開口部３５１の内壁の下端部には段差部３５２が設けられている。この段差部３５２は、基板１０の厚さ方向に延びる第１円筒面と、この第１円筒面の上端に内周縁が連なる環状面と、この環状面の外周縁に下端が連なって基板１０の厚さ方向に延びる第２円筒面とからなっている。
【００７９】
上記溌液層３６０は、リフレクタ３５０の開口部３５１の内壁を覆うように設けられている。これにより、上記溌液層３６０の内面の下部にも、段差部３５２に対応する段差部が形成されている。そして、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の厚さ方向に延びている。つまり、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の表面に対して垂直になっている。この溌液層３６０の下端部３６１の内面がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部に接触している。なお、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の表面に対してほぼ垂直にしてもよい。
【００８０】
上記構成の表面実装型発光装置３００によれば、溌液層３６０の下端部３６１の内面が基板１０の表面に対して垂直になっているので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の底面（基板１０側の面）に対するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部の側面の角度αを容易に９０°またはほぼ９０°にすることができる。
【００８１】
したがって、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面張力により、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０を高曲率の樹脂レンズにすることができる。
【００８２】
上記第３実施形態において、リフレクタ３５０および溌液層３６０に換えて、図９に示すリフレクタ３５５および溌液層３６５を用いてもよい。この溌液層３６５の下端部３６６の内面は基板１０の表面に対して垂直またはほぼ垂直になっている。これにより、上記溌液層３６５でも溌液層３６０と同様の作用効果が得られる。
【００８３】
〔第４実施形態〕
図１０は、本発明の第４実施形態の表面実装型発光装置４００を上方から見た模式図を示す。また、図１１に、図１０のＦ１１−Ｆ１１線矢視の模式断面図を示す。さらに、図１２に、図１０のＦ１２−Ｆ１２線矢視の模式断面図を示す。
【００８４】
上記表面実装型発光装置４００は、図１０〜図１２に示すように、基板４１０と、この基板４１０の一方の側部に固定された金属製のアノード電極４２０と、基板４１０の他方の側部に固定された金属製のカソード電極４２５と、基板４１０上に搭載された３つの半導体発光素子４３０と、この３つの半導体発光素子４３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０と、このドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０上に設けられたドーム状透光性封止樹脂４４５と、基板４１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子４３０と重なる開口部４５１を有する第１リフレクタ４５０と、基板４１０に取り付けられて、第１リフレクタ４５０の内側に位置する第２リフレクタ４５５と、第１リフレクタ４５０の開口部５１の内壁面を覆う第１溌液層４６０と、第２リフレクタ４５５の半導体発光素子４３０側の表面を覆う第２溌液層４６５とを備えている。なお、上記アノード電極４２０およびカソード電極は本発明の配線パターンの一例である。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０およびドーム状透光性封止樹脂４４５は本発明の封止樹脂の一例である。
【００８５】
上記基板４１０は、例えばセラミックからなり、板状に形成されている。また、上記基板４１０の両側部には凹部を設けている。この基板４１０の一方の側部の凹部には、アノード電極４２０の大部分を嵌合させている。また、上記基板４１０の他方の側部の凹部には、カソード電極４２５の大部分を嵌合させている。また、上記基板４１０の表面には３つの半導体発光素子４３０の各裏面が接着固定されている。
【００８６】
上記各半導体発光素子４３０は、紫外線ＬＥＤチップ（発光波長３６０ｎｍ）であり、アノード電極４２０およびカソード電極４２５のそれぞれにワイヤ７０を介して電気的に接続されている。
【００８７】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０は、蛍光体４９０（図１０〜図１２のそれぞれでは１つのみ図示）を均一に分散保持している。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０と第２リフレクタ４５５との間には第２溌液層４６５が設けられているので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０は第２リフレクタ４５５に接触していない。また、上記蛍光体４９０は、半導体発光素子４３０の出射光に励起されてて、緑色と赤色系、または、黄緑色系、または、黄緑色と赤色系の光を放射する。
【００８８】
上記ドーム状透光性封止樹脂４４５は、蛍光体を含んでおらず、ほぼ半球面の表面を有している。また、上記ドーム状透光性封止樹脂４４５は第２リフレクタ４５５に接触しているが、ドーム状透光性封止樹脂４４５と第１リフレクタ４５０との間には第２溌液層４６５が設けられているので、ドーム状透光性封止樹脂４４５は第１リフレクタ４５０に接触していない。
【００８９】
上記第１リフレクタ４５０は、図示しない接着材によって基板４１０、アノード電極４２０およびカソード電極４２５に接着されている。また、上記リフレクタ４５０の開口部４５１の内壁面は円筒面である。
【００９０】
上記第２リフレクタ４５５は、３つの半導体発光素子４３０を挟むように２列設けられて、３つの半導体発光素子４３０の配列方向と平行に延びている。上記第２リフレクタ４５５の上端部は半導体発光素子４３０側に屈曲している。
【００９１】
上記第１溌液層４６０は、第１リフレクタ４５０の開口部４５１の内壁面を覆うように設けられている。また、上記第１溌液層４６０の下端部はドーム状透光性封止樹脂４４５の裾部に接触している。
【００９２】
上記第２溌液層４６５は第２リフレクタ４５５の半導体発光素子４３０側の表面を覆うように設けられている。また、上記第２溌液層４６５の下端部はドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０の裾部に接触している。
【００９３】
上記構成の表面実装型発光装置４００によれば、第１リフレクタ４５０、第２リフレクタ４５５、第１溌液層４６０および第２溌液層４６５を備えているので、第２溌液層４６５の影響を受けることなく、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０上にドーム状透光性封止樹脂４４５を形成できる。
【００９４】
上記第４実施形態では、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０に蛍光体４９０を均一に分散保持させていたが、その蛍光体４９０は半導体発光素子４３０近傍に沈降させてもよい。
【００９５】
上記第４実施形態において、第１溌液層４６０および第２溌液層４６５の材料をＰＴＦＥとすれば、紫外線による第１リフレクタ４５０および第２リフレクタ４５５の劣化を低減できるので好ましい。
【００９６】
上記第１〜第４実施形態において、全部が封止樹脂に接触する溌液層を用いてもよい。
【００９７】
上記第１〜第４実施形態において、例えば絶縁性のブロック材をエッチン加工して、基板兼用リフレクタを作成して、この基板兼用リフレクタを本発明の基板およびリフレクタの一例として用いてもよい。
【００９８】
本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第４実施形態を適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０，４１０ 基板
２０，２２０ 配線パターン
３０，４３０ 半導体発光素子
４０，２４０，４４０ ドーム状蛍光体含有封止樹脂
５０，３５０，３５５ リフレクタ
５１，３５１，４５１ 開口部
６０，３６０，３６５ 溌液層
７０ ワイヤ
８０ 接着シート
９０，４９０ 蛍光体
１００，２００，３００，４００ 表面実装型発光装置
２４１ 蛍光体含有層
３５２ 段差部
３６１，３６６ 下端部
４２０ アノード電極
４２５ カソード電極
４４５ ドーム状透光性封止樹脂
４５０ 第１リフレクタ
４５５ 第２リフレクタ
４６０ 第１溌液層
４６５ 第２溌液層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）搭載パッケージに溌液性コーティング材を施した表面実装型発光装置などの発光装置に関し、特に、信頼性および生産性に優れた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置としては、特開２００２−２２３００５号公報（特許文献１）に開示されている。この発光装置は、図１３に示すように、第１リード１００１と、第２リード１００２と、この第１リード１００１の一端部上にマウントされた発光素子１００３と、この発光素子１００３を封止する透明エポキシ樹脂１００４とを備えている。
【０００３】
上記透明エポキシ樹脂１００４の上面には、発光素子１００３の出射光を放射する光放射面１００４ａ（凸レンズ）が設けられている。
【０００４】
上記第２リード１００２の一端部は、ワイヤ１００６を介して発光素子１００３に電気的に接続されている。
【０００５】
また、上記発光装置は、透明エポキシ樹脂１００４の下部を覆う黒色エポキシ樹脂１００５も備えている。この黒色エポキシ樹脂１００５の外周部には遮光壁１００５ａを設けて、黒色エポキシ樹脂１００５の外周の上端高さを高くしている。これにより、上記発光装置を複数配置してディスプレイ装置を製造するときに、発光装置間に充填する耐候性樹脂の液面制御が容易になる。
【０００６】
他の従来の発光装置としては、特開２００５−３１７６６１号公報（特許文献２）に開示されている。この発光装置は、図１４に示すように、ＬＥＤ素子２００１と、このＬＥＤ素子２００１を搭載する金属製の第１リードフレーム２００２と、ＬＥＤ素子２００１にワイヤ２００６を介して電気的に接続される金属製の第２リードフレーム２００３と、ＬＥＤ素子２００１上に設けられた透明樹脂部２００４と、ＬＥＤ素子２００１および透明樹脂部２００４の周囲を取り囲んで透明樹脂部２００４よりも高い反射率を有する遮光樹脂部２００５とを備える。
【０００７】
上記透明樹脂部２００４は、トランスファ成型法で成型されて、ＬＥＤ素子２００１上でレンズを形成するレンズ部分２００４ａと、第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３を保持する保持部分２００４ｂとを有する。これにより、上記第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３の強度を確保しながら、発光装置の小型化を図れる。
【０００８】
ところで、図１３に示す従来の発光装置では、透明エポキシ樹脂１００４と黒色エポキシ樹脂１００５との接触面積が大きくなっている。このため、上記透明エポキシ樹脂１００４の熱膨張係数と黒色エポキシ樹脂１００５の熱膨張係数との差により、透明エポキシ樹脂１００４の剥がれが発生し易い。
【０００９】
したがって、上記従来の発光装置は、故障が多くなるため、信頼性が低いという問題がある。
【００１０】
また、図１４に示す他の従来の発光装置は、透明樹脂部２００４をトランスファ成型法で成型するため、透明樹脂部２００４を得るための設備や金型代が高くなります。
【００１１】
すなわち、上記他の従来の発光装置には、製造コストが高くなるとい問題がある。
【００１２】
さらに、樹脂の熱膨張係数と金属の熱膨張係数との差によって、樹脂と金属との境界附近にクラックを発生しやすいので、透明樹脂部２００４の肉厚や、金属製の第１リードフレーム２００２および第２リードフレーム２００３の材質の選定に気を付けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２２３００５号公報（図６）
【特許文献２】特開２００５−３１７６６１号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明の課題は、信頼性を向上させることができ、その上、安価に製造することができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、
基板と、
上記基板に設けられた配線パターンと、
上記基板上に搭載され、上記配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を封止する封止樹脂と、
上記基板に設けられて、平面視で上記半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、
上記リフレクタの上記開口部の内壁面を覆うと共に、少なくとも一部が上記封止樹脂に接触する溌液層と
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、上記溌液層がリフレクタの開口部の内壁を覆うので、封止樹脂がリフレクタに接触しないようにして、封止樹脂とリフレクタとの間における熱膨張係数などの差が大きくても、封止樹脂の剥がれを防ぐことができる。したがって、上記封止樹脂の剥がれに起因する故障を低減できるので、信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記溌液層の少なくとも一部が封止樹脂に接触するので、封止樹脂は、溌液層と接触する箇所では溌液効果から、溌液層との接触角が大きくなる。したがって、上記封止樹脂を金型を用いずに例えばドーム形状にできる。したがって、上記発光装置は安価に製造することができる。
【００１８】
また、上記リフレクタを設けることで、リフレクタの例えば外周部をつかむピックアップが可能となり、リフレクタの内側に位置する封止樹脂や溌液層の損傷を防ぐことができる。
【００１９】
また、上記基板の半導体発光素子側の表面に対して封止樹脂の周縁部の側面がなす角度は、溌液層の濡れ性によってのみだけでなく、基板の半導体発光素子側の表面に対するリフレクタの開口部の内壁の傾斜角度を加えても調整できる。
【００２０】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層の上記基板側の端部の内面が、上記基板の上記半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であり、かつ、上記封止樹脂の周縁部に接触する。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記溌液層の基板側の端部の内面が封止樹脂の周縁部に接触する。ここで、上記溌液層の基板側の端部の内面は、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であるので、封止樹脂の底面（基板側の面）に対する封止樹脂の周縁部の側面の角度を容易に９０°またはほぼ９０°にすることができる。
【００２２】
したがって、上記封止樹脂の表面張力により、封止樹脂を高曲率の樹脂レンズにすることができる。
【００２３】
仮に、上記溌液層の基板側の端部の内面が基板の半導体発光素子側の表面に対して傾斜しているとすれば、封止樹脂の底面（基板側の面）に対する封止樹脂の周縁部の側面の垂直度が低下してしまう。
【００２４】
なお、上記リフレクタの開口部における基板側の端部の内壁も、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にしてもよい。上記リフレクタの開口部における基板側の端部の内壁も、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にした場合、溌液層の基板側の端部の内面を、基板の半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直にするのが容易となる。
【００２５】
一実施形態の発光装置では、
上記封止樹脂は、上記半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂と、蛍光体を含む樹脂との少なくとも一方を含む。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記封止樹脂は半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂を含む場合、半導体発光素子の出射光の光取り出し効率の低下を防ぐことができる。
【００２７】
また、上記封止樹脂は蛍光体を含む樹脂を含む場合、半導体発光素子の出射光で蛍光体を励起して、その出射光とは異なる波長の光を蛍光体に出射させることができる。
【００２８】
なお、上記蛍光体は、封止樹脂内に均一に分散させてもよいし、封止樹脂内の下部つまり半導体発光素子近傍に沈降させてもよい。
【００２９】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層はフッ素系樹脂からなる。
【００３０】
上記実施形態によれば、上記溌液層の材料として、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化））、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化））、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド（２フッ化））、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化））などといったフッ素系樹脂を用いることができる。このようなフッ素系樹脂を溌液層の材料として用いると、溌液層において十分な溌液効果が得られる。
【００３１】
一実施形態の発光装置では、
上記封止樹脂は上記溌液層で取り囲まれている。
【００３２】
上記実施形態によれば、上記封止樹脂を溌液層で取り囲むので、金型を用いなくても、封止樹脂を容易に例えばドーム形状にできる。
【００３３】
一実施形態の発光装置では、
上記溌液層は、第１溌液層と、この第１溌液層と上記半導体発光素子との間に設けられた第２溌液層とを有する。
【００３４】
上記実施形態によれば、上記第１溌液層および第２溌液層により、いわゆる２重封止樹脂を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光装置によれば、半導体発光素子を封止する封止樹脂と、その基板上に設けられて、平面視で半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、このリフレクタの開口部の内壁を覆うと共に、少なくとも一部が封止樹脂に接触する溌液層とを備えるので、封止樹脂がリフレクタに接触しないようにして、封止樹脂とリフレクタとの間における熱膨張係数などの差が大きくても、封止樹脂の剥がれを防ぐことができる。したがって、上記封止樹脂の剥がれに起因する故障を低減できるので、信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、上記溌液層の少なくとも一部が封止樹脂に接触することによって、封止樹脂と溌液層との接触角が大きくなるので、封止樹脂を金型を用いずに例えばドーム形状にできる。したがって、安価な製造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは上記第１実施形態の表面実装型発光装置の製造方法の工程図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは上記第１実施形態の表面実装型発光装置のリフレクタの模式斜視図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは図３Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは図３Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは図３Ｅに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の表面実装型発光装置の模式斜視図である。
【図５】図５は本発明の第２実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図６】図６は上記第２実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図７】図７は本発明の第３実施形態の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図８】図８は上記第３実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図９】図９は上記第３実施形態の変形例の表面実装型発光装置の模式断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第４実施形態の表面実装型発光装置の模式平面図である。
【図１１】図１１は図１０のＦ１１−Ｆ１１線矢視の模式断面図である。
【図１２】図１２は図１０のＦ１２−Ｆ１２線矢視の模式断面図である。
【図１３】図１３は従来の発光装置の断面図である。
【図１４】図１４は他の従来の発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その部分の説明は繰返さない。また、図２、図３Ｃ、図４、図６、図８および図１０において、ハッチングは、断面を示すために付けているのではなく、他の図との対応を分かり易くするために付けている。
【００３９】
〔第１実施形態〕
図１に、本発明の第１実施形態の表面実装型発光装置１００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図２に、上記表面実装型発光装置１００を上方から見た模式図を示す。
【００４０】
上記表面実装型発光装置１００は、図１，図２に示すように、基板１０と、この基板１０に設けられた金属製の配線パターン２０と、基板１０上に搭載された半導体発光素子（半導体ＬＥＤ（発光ダイオード）チップ）３０と、この半導体発光素子３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０と、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部５１を有するリフレクタ５０と、このリフレクタ５０の開口部５１の内壁面を覆う溌液層６０とを備えている。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は本発明の封止樹脂の一例である。
【００４１】
上記基板１０は、例えばセラミックからなり、板状に形成されている。また、上記基板１０の表面には半導体発光素子３０の裏面が接着固定されている。この基板１０の半導体発光素子３０が接着固定されている表面である上面には、配線パターン２０の大部分が重なっている。なお、上記基板１０の材料としては、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の熱膨張係数および熱収縮係数に近い熱膨張係数および熱収縮係数を有する材料が好ましい。
【００４２】
上記配線パターン２０は、基板１０の表面に沿って延びる部分と、基板１０の側面に沿って延びる部分と、基板１０の側面から基板１０の表面と平行な方向に突出する部分とからなっている。この配線パターン２０において基板１０の表面に沿って延びる部分上には、接着シート８０が積層されている。この接着シート８０は、図示しないが、基板１０の表面上にも積層されている。
【００４３】
上記半導体発光素子３０は、ワイヤ７０を介して配線パターン２０の一端部に電気的に接続されている。
【００４４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は、ほぼ半球面を有し、蛍光体９０（図１，図２では１つのみ図示）を均一に分散保持している。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０とリフレクタ５０との間には溌液層６０があるので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０はリフレクタ５０に接触していない。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０は半球面を有してもよい。
【００４５】
上記リフレクタ５０は、接着シート８０によって基板１０および配線パターン２０に接着されている。また、上記リフレクタ５０の開口部５１の内壁面は基板１０の厚さ方向に対して傾斜する円錐面であり、開口部５１内の空間は図１中下側から図１中上側に向かって徐々に拡大している。
【００４６】
上記溌液層６０は開口部５１の内壁面に沿って形成されており、下端部がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部に接触している。
【００４７】
以下、図３Ａ〜図３Ｆを用いて、上記表面実装型発光装置１００の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、図３Ａに示すように、基板１０の表面上に複数の配線パターン２０を所定間隔を空けて形成する。この複数の配線パターン２０は、基板１０の表面と平行な一方向に配列されている。また、各配線パターン２０は、例えば厚みが７０μｍの金層で形成される。
【００４９】
次に、上記基板１０の表面および配線パターン２０の所定部分上に接着シート８０を積層する。
【００５０】
次に、上記配線パターン２０同士の間において、基板１０の表面に半導体発光素子３０をダイボンディングする。
【００５１】
上記半導体発光素子３０は、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色系の半導体発光素子であり、Ｐ、Ｎ電極を同一側（図１，図３Ｂでは上側）に有し、チップ状に形成されている。この半導体発光素子３０の出射光はピーク波長４５０ｎｍの青色系の光である。
【００５２】
次に、上記配線パターン２０および半導体発光素子３０にワイヤボンディングを行い、配線パターン２０にワイヤ７０で半導体発光素子３０を電気的に接続する。
【００５３】
次に、図３Ｃに示すリフレクタ５０を、図３Ｄに示すように、基板１０上に搭載し、基板１０と一体化する。
【００５４】
上記リフレクタ５０は、Ａｌ（アルミニウム）製であって、例えば最小内径２ｍｍ程度、最大内径３ｍｍ程度のすり鉢形状の開口部５１が形成されている。この開口部５１の内壁面にコーティング材を塗布し、このコーティング材を乾燥させて溌液層６０にしている。ここで、上記溌液層６０は膜厚１μｍで実質的な透過性が９５％であれば、十分な光量の光を開口部５１の内壁面に到達させることができる。
【００５５】
上記コーティング材は、例えば、フッ素ポリマーをアセトン溶剤に添加して得られる。上記フッ素ポリマーは、アセトン溶剤に添加し、攪拌すると簡単に溶解する。また、上記フッ素ポリマーが溶解したアセトン溶剤は適度な粘度を有している。この適度な粘度を有するアセトン溶剤をコーティング材として開口部５１の内壁に噴霧塗布し、乾燥により硬化させると、溌液層６０が得られる。このとき、上記アセトン溶剤の塗布の完了後、塗膜を乾燥して硬化させるが、この乾燥は、常温で放置するだけでよいが、必要に応じてオーブンを使用して行ってもよい。
【００５６】
上記溌液層６０の材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(４．６フッ化)）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ(ポリビニリデンフルオライド(２フッ化))、ＰＣＴＦＥ(ポリクロロトリフルオロエチレン(３フッ化))などを用いてもよい。これらを溶解させるケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどがあり、また、エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどがある。
【００５７】
次に、図３Ｅに示すように、開口部５１にディスペンサ１１０の先端を挿入し、この先端から封止樹脂１４０を滴下させる。そうすると、上記開口部５１の内壁面を溌液層６０で覆っているので、滴下した封止樹脂１４０は溌液層６０に接触し、基板１０上でドーム形状になる。
【００５８】
上記封止樹脂１４０には蛍光体９０（１つのみ図示）を混合している。この蛍光体９０は、半導体発光素子３０の出射光により励起され、その出射光とは波長の異なる光を放射するものである。具体的には、上記蛍光体９０は黄色系の光を放射する。この黄色系の光と、半導体発光素子３０の出射光である青色系の光との混色により、白色系の光が得られる。
【００５９】
また、上記封止樹脂１４０は、半導体発光素子３０の出射光の透過率が高く、かつ、低粘度の液状の透光性樹脂であることが好ましい。本第１実施形態では、半導体発光素子３０の出射光の透過率が高く、かつ、低粘度の液状である封止樹脂１４０としてシリコーン樹脂を用いている。
【００６０】
上記封止樹脂１４０に分散保持される蛍光体としては、例えばＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などが好適である。また、上記ＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等も上記蛍光体として好適に用いることができる。
【００６１】
次に、上記封止樹脂１４０を熱硬化させる。具体的には、例えば８０℃から１５０℃のオーブンで数分間程度硬化させればよい。
【００６２】
次に、上記基板１０を高温条件下でアフターキュアを行う。具体的には、例えば１５０℃程度のオーブンで５時間程度、アフターキュアをすればよい。これにより、図３Ｆに示すように、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０が基板１０上に得られる。
【００６３】
最後に、上記基板１０をリフレクタ５０と共にダイシングすると、図４に示すような表面実装型発光装置１００が複数得られる。この表面実装型発光装置１００において、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０を取り囲むリフレクタ５０は、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面から放射された白色系の光の一部を図４中上方へ反射する。
【００６４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０はリフレクタ５０と接触していないため、半導体発光素子３０から発生する熱によってドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の膨張および収縮が生じても、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の剥がれの発生を防ぐことができる。その結果、上記表面実装型発光装置１００の故障を低減させて信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の剥がれの発生を防ぐことができるので、基板１０とリフレクタ５０とを熱膨張係数が異なる材料で構成することができる。
【００６６】
また、上述したように、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の形成において金型を使わないので、表面実装型発光装置１００の製造コストを低く抑えることができる。
【００６７】
上記表面実装型発光装置１００からリフレクタ５０を無くした発光装置を作成する場合、この発光装置の作製中に、作業者、冶具などがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０に接触して、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷（例えば打痕）などが付いたりする不良が生じる。このため、上記表面実装型発光装置１００において、光出力の低下、色度ズレの不具合が生じてしまう。
【００６８】
また、作業者が上記発光装置を他の装置に実装する際にも、ピンセットなどがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷（例えば打痕）などをつけたりする不良が生じる。
【００６９】
また、上記ピンセットなどがドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に接触すると、ワイヤ７０の切れや剥がれが生じて、配線パターン２０と半導体発光素子３０との電気的な接続が解除されるという不具合が生じる。この不具合は、上記発光装置の不点灯に繋がる。
【００７０】
これに対して、上記リフレクタ５０を備える表面実装型発光装置１００は、表面実装型発光装置１００を作製する際、および、表面実装型発光装置１００を他の装置に実装する際にも、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面に傷などが付くのをリフレクタ５０で防ぐことができる。したがって、上記表面実装型発光装置１００の光出力の低下、色度ズレの不具合、および、ワイヤ７０の切れや剥がれによる表面実装型発光装置１００の不点灯の不具合を低減できる。
【００７１】
上記第１実施形態において、表面実装型発光装置１００は、１つの半導体発光素子３０を備えていたが、複数の半導体発光素子を備えてもよい。この複数の半導体発光素子の出射光が出射光の色が同色である場合、その複数の半導体発光素子を備える発光装置を高出力の光源にすることができる。また、出射光が青色である青色系半導体発光素子、出射光が緑色である緑色系半導体発光素子、および、出射光が赤色である赤色系半導体発光素子を備える発光装置を作製した場合、封止樹脂が蛍光体を含まなくても、青色系半導体発光素子、緑色系半導体発光素子および赤色系半導体発光素子への電流配分を調整することにより、発光装置の放射光を白色などに調色できる。なお、上記青色系半導体発光素子、緑色系半導体発光素子および赤色系半導体発光素子は互いに同じ個数とするのが好ましい。
【００７２】
〔第２実施形態〕
図５に、本発明の第２実施形態の表面実装型発光装置２００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図６に、上記表面実装型発光装置２００を上方から見た模式図を示す。
【００７３】
上記表面実装型発光装置２００は、図５，図６に示すように、配線パターン２２０およびドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０を備えている。この配線パターン２２０は、上記第１実施形態の配線パターン２０と形状のみが異なるものである。なお、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０は本発明の封止樹脂の一例である。
【００７４】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０の下部は、蛍光体（図示せず）を高濃度で含む蛍光体含有層２４１となっている。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０の下部以外の部分は、蛍光体を含まず、半導体発光素子３０の発光波長に対して透明である。
【００７５】
上記構成の表面実装型発光装置２００によれば、ドーム状蛍光体含有封止樹脂２４０が蛍光体含有層２４１を下部に有するので、蛍光体による波長変換効率を向上できる。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図７に、本発明の第３実施形態の表面実装型発光装置３００を基板１０の表面に垂直な平面で切った模式断面図を示す。また、図８に、上記表面実装型発光装置３００を上方から見た模式図を示す。
【００７７】
上記表面実装型発光装置３００は、リフレクタ３５０および溌液層３６０を備えている。
【００７８】
上記リフレクタ３５０は、基板１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子３０と重なる開口部３５１を有している。この開口部３５１の内壁の下端部には段差部３５２が設けられている。この段差部３５２は、基板１０の厚さ方向に延びる第１円筒面と、この第１円筒面の上端に内周縁が連なる環状面と、この環状面の外周縁に下端が連なって基板１０の厚さ方向に延びる第２円筒面とからなっている。
【００７９】
上記溌液層３６０は、リフレクタ３５０の開口部３５１の内壁を覆うように設けられている。これにより、上記溌液層３６０の内面の下部にも、段差部３５２に対応する段差部が形成されている。そして、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の厚さ方向に延びている。つまり、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の表面に対して垂直になっている。この溌液層３６０の下端部３６１の内面がドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部に接触している。なお、上記溌液層３６０の下端部３６１の内面は基板１０の表面に対してほぼ垂直にしてもよい。
【００８０】
上記構成の表面実装型発光装置３００によれば、溌液層３６０の下端部３６１の内面が基板１０の表面に対して垂直になっているので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の底面（基板１０側の面）に対するドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の裾部の側面の角度αを容易に９０°またはほぼ９０°にすることができる。
【００８１】
したがって、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０の表面張力により、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４０を高曲率の樹脂レンズにすることができる。
【００８２】
上記第３実施形態において、リフレクタ３５０および溌液層３６０に換えて、図９に示すリフレクタ３５５および溌液層３６５を用いてもよい。この溌液層３６５の下端部３６６の内面は基板１０の表面に対して垂直またはほぼ垂直になっている。これにより、上記溌液層３６５でも溌液層３６０と同様の作用効果が得られる。
【００８３】
〔第４実施形態〕
図１０は、本発明の第４実施形態の表面実装型発光装置４００を上方から見た模式図を示す。また、図１１に、図１０のＦ１１−Ｆ１１線矢視の模式断面図を示す。さらに、図１２に、図１０のＦ１２−Ｆ１２線矢視の模式断面図を示す。
【００８４】
上記表面実装型発光装置４００は、図１０〜図１２に示すように、基板４１０と、この基板４１０の一方の側部に固定された金属製のアノード電極４２０と、基板４１０の他方の側部に固定された金属製のカソード電極４２５と、基板４１０上に搭載された３つの半導体発光素子４３０と、この３つの半導体発光素子４３０を封止するドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０と、このドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０上に設けられたドーム状透光性封止樹脂４４５と、基板４１０に取り付けられて、平面視で半導体発光素子４３０と重なる開口部４５１を有する第１リフレクタ４５０と、基板４１０に取り付けられて、第１リフレクタ４５０の内側に位置する第２リフレクタ４５５と、第１リフレクタ４５０の開口部５１の内壁面を覆う第１溌液層４６０と、第２リフレクタ４５５の半導体発光素子４３０側の表面を覆う第２溌液層４６５とを備えている。なお、上記アノード電極４２０およびカソード電極は本発明の配線パターンの一例である。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０およびドーム状透光性封止樹脂４４５は本発明の封止樹脂の一例である。
【００８５】
上記基板４１０は、例えばセラミックからなり、板状に形成されている。また、上記基板４１０の両側部には凹部を設けている。この基板４１０の一方の側部の凹部には、アノード電極４２０の大部分を嵌合させている。また、上記基板４１０の他方の側部の凹部には、カソード電極４２５の大部分を嵌合させている。また、上記基板４１０の表面には３つの半導体発光素子４３０の各裏面が接着固定されている。
【００８６】
上記各半導体発光素子４３０は、紫外線ＬＥＤチップ（発光波長３６０ｎｍ）であり、アノード電極４２０およびカソード電極４２５のそれぞれにワイヤ７０を介して電気的に接続されている。
【００８７】
上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０は、蛍光体４９０（図１０〜図１２のそれぞれでは１つのみ図示）を均一に分散保持している。また、上記ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０と第２リフレクタ４５５との間には第２溌液層４６５が設けられているので、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０は第２リフレクタ４５５に接触していない。また、上記蛍光体４９０は、半導体発光素子４３０の出射光に励起されてて、緑色と赤色系、または、黄緑色系、または、黄緑色と赤色系の光を放射する。
【００８８】
上記ドーム状透光性封止樹脂４４５は、蛍光体を含んでおらず、ほぼ半球面の表面を有している。また、上記ドーム状透光性封止樹脂４４５は第２リフレクタ４５５に接触しているが、ドーム状透光性封止樹脂４４５と第１リフレクタ４５０との間には第２溌液層４６５が設けられているので、ドーム状透光性封止樹脂４４５は第１リフレクタ４５０に接触していない。
【００８９】
上記第１リフレクタ４５０は、図示しない接着材によって基板４１０、アノード電極４２０およびカソード電極４２５に接着されている。また、上記リフレクタ４５０の開口部４５１の内壁面は円筒面である。
【００９０】
上記第２リフレクタ４５５は、３つの半導体発光素子４３０を挟むように２列設けられて、３つの半導体発光素子４３０の配列方向と平行に延びている。上記第２リフレクタ４５５の上端部は半導体発光素子４３０側に屈曲している。
【００９１】
上記第１溌液層４６０は、第１リフレクタ４５０の開口部４５１の内壁面を覆うように設けられている。また、上記第１溌液層４６０の下端部はドーム状透光性封止樹脂４４５の裾部に接触している。
【００９２】
上記第２溌液層４６５は第２リフレクタ４５５の半導体発光素子４３０側の表面を覆うように設けられている。また、上記第２溌液層４６５の下端部はドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０の裾部に接触している。
【００９３】
上記構成の表面実装型発光装置４００によれば、第１リフレクタ４５０、第２リフレクタ４５５、第１溌液層４６０および第２溌液層４６５を備えているので、第２溌液層４６５の影響を受けることなく、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０上にドーム状透光性封止樹脂４４５を形成できる。
【００９４】
上記第４実施形態では、ドーム状蛍光体含有封止樹脂４４０に蛍光体４９０を均一に分散保持させていたが、その蛍光体４９０は半導体発光素子４３０近傍に沈降させてもよい。
【００９５】
上記第４実施形態において、第１溌液層４６０および第２溌液層４６５の材料をＰＴＦＥとすれば、紫外線による第１リフレクタ４５０および第２リフレクタ４５５の劣化を低減できるので好ましい。
【００９６】
上記第１〜第４実施形態において、全部が封止樹脂に接触する溌液層を用いてもよい。
【００９７】
上記第１〜第４実施形態において、例えば絶縁性のブロック材をエッチン加工して、基板兼用リフレクタを作成して、この基板兼用リフレクタを本発明の基板およびリフレクタの一例として用いてもよい。
【００９８】
本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第４実施形態を適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０，４１０ 基板
２０，２２０ 配線パターン
３０，４３０ 半導体発光素子
４０，２４０，４４０ ドーム状蛍光体含有封止樹脂
５０，３５０，３５５ リフレクタ
５１，３５１，４５１ 開口部
６０，３６０，３６５ 溌液層
７０ ワイヤ
８０ 接着シート
９０，４９０ 蛍光体
１００，２００，３００，４００ 表面実装型発光装置
２４１ 蛍光体含有層
３５２ 段差部
３６１，３６６ 下端部
４２０ アノード電極
４２５ カソード電極
４４５ ドーム状透光性封止樹脂
４５０ 第１リフレクタ
４５５ 第２リフレクタ
４６０ 第１溌液層
４６５ 第２溌液層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板に設けられた配線パターンと、
上記基板上に搭載され、上記配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を封止する封止樹脂と、
上記基板に設けられて、平面視で上記半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、
上記リフレクタの上記開口部の内壁面を覆うと共に、少なくとも一部が上記封止樹脂に接触する溌液層と
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記溌液層の上記基板側の端部の内面が、上記基板の上記半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であり、かつ、上記封止樹脂の周縁部に接触することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記封止樹脂は、上記半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂と、蛍光体を含む樹脂との少なくとも一方を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記溌液層はフッ素系樹脂からなることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記封止樹脂は上記溌液層で取り囲まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記溌液層は、第１溌液層と、この第１溌液層と上記半導体発光素子との間に設けられた第２溌液層とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項１】
基板と、
上記基板に設けられた配線パターンと、
上記基板上に搭載され、上記配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を封止する封止樹脂と、
上記基板に設けられて、平面視で上記半導体発光素子と重なる開口部を有するリフレクタと、
上記リフレクタの上記開口部の内壁面を覆うと共に、少なくとも一部が上記封止樹脂に接触する溌液層と
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記溌液層の上記基板側の端部の内面が、上記基板の上記半導体発光素子側の表面に対して垂直またはほぼ垂直であり、かつ、上記封止樹脂の周縁部に接触することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記封止樹脂は、上記半導体発光素子の出射光を透光する透光性樹脂と、蛍光体を含む樹脂との少なくとも一方を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記溌液層はフッ素系樹脂からなることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記封止樹脂は上記溌液層で取り囲まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記溌液層は、第１溌液層と、この第１溌液層と上記半導体発光素子との間に設けられた第２溌液層とを有することを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３１８４（Ｐ２０１２−２３１８４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９６２１（Ｐ２０１０−１５９６２１）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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