JP2019117818A - Mounting substrate, light emitting device, and manufacturing method of light emitting device - Google Patents
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- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
本開示は、実装基板、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a mounting substrate, a light emitting device, and a method of manufacturing the light emitting device.
近年、高輝度、高出力の発光素子が開発され、例えば、放熱基板に直接LEDチップを実装するCOB(チップオンボード)タイプのLED装置(以下、発光装置という)が多数提案されている。この発光装置は、例えば、放熱基板にサブマウント構造によりLEDチップを実装することで光取出し効率を高める構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, light emitting elements with high brightness and high output have been developed, and for example, many COB (chip on board) type LED devices (hereinafter referred to as light emitting devices) have been proposed in which LED chips are mounted directly on a heat dissipation substrate. In this light emitting device, for example, a structure is disclosed in which the light extraction efficiency is enhanced by mounting an LED chip on a heat dissipation substrate with a submount structure (see, for example, Patent Document 1).
また、他の例として、発光装置は、凸形状に形成した金属板のLED素子実装部にLED素子を実装し、LED素子実装部の周辺に形成した溝の内部に高反射性インクを充填した構成が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 As another example, in the light emitting device, the LED element is mounted on the LED element mounting portion of the convexly formed metal plate, and the inside of the groove formed around the LED element mounting portion is filled with high reflective ink A configuration is disclosed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献1の発光装置は、発光素子からの熱がサブマウント材料を介してアルミ板に伝導することになるため、放熱特性が損なわれるおそれがある。また、発光素子と同数のサブマウントを実装する必要があるため、実装に関わる工数が増加している。
さらに、特許文献2の発光装置は、凸形状に形成したLED素子実装部の周囲に溝を形成して高反射性インクを充填しているため、溝に充填した高反射性インクがLED素子実装部に付着し易く、LED素子の実装不良の原因となりやすい。また、LED素子の下面とLED素子実装部の上面との大きさの関係や、LED素子と高反射性インクとの距離との関係が特定されていないため、さらなる光取出し効率が望まれている。
However, in the light emitting device of
Furthermore, in the light emitting device of
そこで、本開示に係る実施形態は、光取出し効率に優れる実装基板、発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, an embodiment according to the present disclosure is to provide a mounting substrate, a light emitting device, and a method of manufacturing the light emitting device, which are excellent in light extraction efficiency.
本実施形態に係る実装基板は、底面と、前記底面から延びて発光素子を実装する複数の凸状の発光素子実装部と、を含む実装領域を有する金属板と、前記実装領域において、少なくとも、前記底面と、前記凸状の発光素子実装部の側面の全面と、を覆う反射材料と、前記実装領域を囲むように形成した開口に前記金属板の実装領域が露出するように前記金属板に積層される回路基板と、を備え、前記反射材料の反射率は、前記金属板の反射率よりも高い。
また、本実施形態に係る発光装置は、前記実装基板と、前記実装基板の発光素子実装部に実装される発光素子とを備える。
The mounting substrate according to the present embodiment includes at least a metal plate having a mounting area including a bottom surface and a plurality of convex light emitting element mounting portions extending from the bottom surface and mounting the light emitting element; A reflective material that covers the bottom surface and the entire side surface of the convex light emitting element mounting portion, and the metal plate so that the mounting area of the metal plate is exposed in an opening formed to surround the mounting area And a circuit board to be laminated, wherein the reflectance of the reflective material is higher than the reflectance of the metal plate.
The light emitting device according to the present embodiment includes the mounting substrate and a light emitting element mounted on a light emitting element mounting portion of the mounting substrate.
さらに、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、底面と、前記底面から延びる発光素子を実装する複数の凸状の発光素子実装部と、を含む実装領域を有する金属板と、前記実装領域を囲むように形成した開口を持つ回路基板と、を準備する工程と、前記発光素子実装部を形成した実装領域を露出するように前記回路基板を前記金属板に積層する工程と、前記発光素子実装部の上面より下方に反射面の上面が位置するように前記実装領域の底面、及び、前記発光素子実装部の側面の全面に反射材料を設ける工程と、前記発光素子実装部の上面のそれぞれに発光素子を実装する工程と、前記発光素子と前記回路基板とをワイヤにより電気的な接続を行う工程と、を含み、前記発光素子実装部の上面の面積は、前記発光素子の底面の面積よりも小さく、前記反射材料の反射率は、前記金属板の反射率よりも高い。 Furthermore, in the method of manufacturing a light emitting device according to the present embodiment, a metal plate having a mounting area including a bottom surface and a plurality of convex light emitting element mounting portions mounting the light emitting element extending from the bottom surface; Preparing a circuit board having an opening formed to surround the light emitting element mounting portion, laminating the circuit board on the metal plate to expose a mounting region in which the light emitting element mounting portion is formed, and the light emitting element A step of providing a reflective material on the bottom surface of the mounting area and the entire side surface of the light emitting element mounting portion such that the upper surface of the reflecting surface is located below the top surface of the mounting portion; Mounting the light emitting element, and electrically connecting the light emitting element and the circuit board with a wire, and the area of the top surface of the light emitting element mounting portion is the area of the bottom of the light emitting element Less than Ku, the reflectivity of the reflective material is higher than the reflectance of the metal plate.
本実施形態に係る実装基板及び発光装置は、光取出し効率を向上することができる。また、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、光取出し効率を向上する発光装置を提供できる。 The mounting substrate and the light emitting device according to the present embodiment can improve the light extraction efficiency. Moreover, the manufacturing method of the light emitting device according to the present embodiment can provide the light emitting device which improves the light extraction efficiency.
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、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、図面によってはXYZ方向を図示して説明するが図面上で説明する方向は任意である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the embodiments described below are for embodying the technical concept of the present invention, and the present invention is not limited to the following ones unless there is a specific description. Further, the sizes and positional relationships of members shown in the drawings may be exaggerated in order to clarify the description. Furthermore, in the drawings, the XYZ directions are illustrated and described, but the directions described in the drawings are arbitrary.
(第1実施形態)
図1は、実施形態に係る実装基板を模式的に示す斜視図、図2は、実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図、図3は、実施形態に係る実装基板及び発光装置を模式的に示す平面図、図4は、図3のIV−IV線における断面図、図5は、図3のV領域を拡大して模式的に示す拡大平面図、図6は、図5のVI-VI線における断面図、図7は、図5のVII-VII線における断面図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a mounting substrate according to the embodiment, FIG. 2 is a perspective view schematically showing a light emitting device according to the embodiment, and FIG. 3 shows the mounting substrate and the light emitting device according to the embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged plan view schematically showing an enlarged V region in FIG. 3, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
発光装置100は、底面2と、底面2から延びて発光素子30を実装する複数の凸状の発光素子実装部3と、を含む実装領域E1を有する金属板1と、実装領域E1において、少なくとも、底面2と発光素子実装部3の側面4の全面とを覆う反射材料10と、実装領域E1を囲むように形成した開口25に金属板1の実装領域E1が露出するように金属板1に積層される回路基板20と、を備えている。なお、発光装置100は、複数の発光素子30を設けることができるように、実装領域E1に複数の発光素子実装部3を形成している。
The
金属板1は、底面2と、底面2より高い位置に形成された複数の発光素子実装部3と、を所定の領域範囲となる実装領域E1内に形成して備えている。金属板1は、一例として矩形の板の中央に円形の実装領域E1が設定されるように形成され、実装領域E1の周縁となる周縁部6に後記する回路基板20が設置される。金属板1は、例えば、銅あるいは銅合金、アルミニウム板、鋼板(例えばSUS板)等の加工がし易い金属で形成されていること好ましい。また、金属板1は、その周縁部6が発光素子実装部3の上面5よりも高くなるように形成されている。
The
発光素子実装部3は、底面2よりも高い位置で発光素子30を設置する部分である。この発光素子実装部3は、所定の間隔を隔てて複数が実装領域E1内に形成されている。発光素子実装部3は、底面2から一体に形成されている。発光素子実装部3は、底面2から上方に延びた側面4と、側面4の上端部に形成された上面5とを有している。つまり、発光素子実装部3の上面5は、底面2から延びた高い位置に形成されている。発光素子実装部3は、後記する製造方法において、板厚方向にエッチングあるいは平板を折り曲げて底面2と一体に形成される。発光素子実装部3は、底面2から延びて高い位置に上面5を形成し底面2と上面5とが側面4を介して段差を有するように形成さている。なお、底面2から延びてとは、底面2と上面5とが高さを変えて形成されることを示しており、プレス加工やエッチングで形成することも含む。したがって、底面2から延びてとは、板を延ばして形成していることに限定されるものではない。発光素子実装部3は、底面2と一体に形成されることで放熱性が向上する。
The light emitting
発光素子実装部3は、ここでは角錐台形状に形成した例として示しているが、その形状は、例えば、柱状、円錐台、直方体、立方体等であってもよい。また、発光素子実装部3は、側面4が傾斜を有する形状の場合には、反射性を向上することができる。なお、発光素子実装部3は、側面4が傾斜する角錐台等の形状である場合、底面2と側面4とのなす傾斜角度θ1が90度を超えて120度以下であることが好ましい。側面4の傾斜角度θ1が120度を超えて大きくなると発光素子実装部3の実装領域における間隔を大きく取る必要があり、多くの発光素子30を実装する必要がある構成では不向きとなる場合がある。また、側面4の傾斜角度θ1が90度未満(特に80度以下)であると、上面5の面積より側面4の下端で囲まれた領域の面積が小さくなり形成し難くなる場合がある。また、傾斜角度θ1が90度を超えて120度以下とすることで、反射材料10が発光素子実装部3の側面4を這い上がり易く、少量の反射材料10で発光素子実装部3の側面4の全面を覆うことができる。また、隣り合う発光素子30との間隔を狭くすることができ、高密度に発光素子30を実装することができる。また、発光素子30から金属板1への熱伝導性を高めることで、放熱性を高めることができる。さらに、発光素子実装部3の側面4、底面2と、反射材料10と、の接触面積を増やすことで剥離を低減することができる。
Here, the light emitting
また、底面2及びおよび発光素子実装部3の上面5は、互いに平行な平面となっていることが好ましい。底面2と発光素子実装部3の上面5が平行であることで、反射材料10を設けるときに、反射材料10が発光素子実装部3の側面4に対して均等な高さに形成し易くなる。
また、発光素子実装部3は、紙面に対して上下となる方向を、列(縦)方向としたときに、一定の間隔で配置されている。また、発光素子実装部3は、紙面に対して左右となる方向を行(横)方向としたときに、列方向よりも間隔を空けて配置されている。前記した配置を、異なる見方をしたときには、発光素子実装部3は、図5で示すように、中心に位置するものに対して周囲に6つのものが均等に配置されるように整列している。あるいは、発光素子実装部3は、一定の間隔で右斜め下及び左斜め下に整列するように配置されている。発光素子実装部3の配列は、設置される数や間隔により設定されることとなる。
Further, it is preferable that the
In addition, the light emitting
さらに、発光素子実装部3は、上面5の面積が発光素子30の底面の面積の80%以下、さらに70%以下であることが好ましい。発光素子実装部3の上面5の面積が発光素子30の底面の面積よりも小さいことで、発光素子30からの光の一部が反射材料10側に向かって出射されても、反射材料10により反射して上方に送ることができる。また、上面5の面積が発光素子30の底面の面積よりも大幅に小さいと発光素子30を載置することに高い精度が要求される。そのため、上面5の面積は、発光素子30の底面の面積に対して40%以上、好ましくは50%以上である。
なお、発光素子30の中心は、発光素子実装部3の上面5の中心に相当するものであることが好ましいが、発光素子40の中心が、発光素子実装部3の上面5の中心からずれていてもよい。ただし、平面視において、発光素子実装部3の上面5が発光素子30に覆われて視認できない程度のズレであることが好ましい。
金属板1に形成された凸状の部分(上面5)には、発光素子を実装する代わりに、保護素子や半導体素子等を載置してもよく、何も載置しなくてもよい。
Furthermore, in the light emitting
The center of the
Instead of mounting the light emitting element, a protective element, a semiconductor element or the like may be mounted on the convex portion (upper surface 5) formed in the
発光素子実装部3は、底面2から上面5までの高さが0.01mm以上となるように形成されている。そして、発光素子実装部3の上面5までの高さが底面2から0.03mm以上であることが好ましく、0.05mm以上であることがより好ましい。また、発光素子実装部3の上面5は、底面2よりも0.08mm以上高い位置に形成されることであってもよく、0.2mm以上であっても構わない。なお、発光素子実装部3の上面5の高さが底面2よりも所定の範囲を超えて高い位置に形成される場合、一回のエッチングあるいは1回のプレス加工等では形成できない場合は、複数回のエッチングやプレス加工等を行うことで形成することができる。金属板1の厚みは、特に限定されないが、0.5mm〜5mmであることが好ましく、1mm〜3mmであることが更に好ましい。ここでの金属板1の厚みとは、金属板1の背面から、凸状の発光素子実装部3の上面5までをいう。
The light emitting
また、実装領域E1の広さは、形成される発光素子実装部3の数と間隔により予め設定される。実装領域E1は、ここでは、平面視において円形となるように形成されているが、その形状は矩形や楕円形等、特に限定されるものではない。なお、実装領域E1の周縁部6は、後記する配線22が形成されるために、発光素子実装部3の上面5の高さと同等あるいは同等以上の高さで平坦に形成されている。
Further, the size of the mounting area E1 is set in advance by the number and intervals of the light emitting
反射材料10は、実装領域E1内において底面2及び発光素子実装部3の側面4の全面を覆うように形成される。反射材料10は、発光素子30からの光を上方に反射して送るために設けられている。そして、反射材料10は、金属板1の反射率よりも高い反射率となるものが用いられている。反射材料10の反射率は、可視光反射率で80%以上であることが好ましい。発光素子30からの光を反射することができるもので、金属板1の可視光反射率よりも高い材料となる母材として、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂の1種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等と、反射性物質とを用いて形成することができる。金属板1の可視光反射率よりも高い材料となる反射物質としては、酸化チタン、シリカ、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。なお、反射材料10では、前記した母材中に反射物質を分散させることや、母材上に反射物質を分散させることで形成することとしてもよい。そして、反射物質としては、無機材料であることがより好ましい。
The
反射性物質等の含有量は、反射材料10の光の反射量及び透過量等を変動させることができるため、得ようとする発光装置100の特性等によって適宜調整することができる。反射材料10は、例えば、反射性物質の含有量を30wt%以上とすることが好ましい。
反射材料10は、反射性に加え、放熱性を有する材料を用いてもよい。反射材料10の熱伝導率は0.2W/m・K以上が好ましく、1W/m・K以上がより好ましい。熱伝導率を高く設定することにより放熱性を向上させることができる。熱伝導率を上げる材料としては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素が挙げられる。
The content of the reflective substance or the like can be appropriately adjusted according to the characteristics of the
The
なお、反射材料10は、例えば、射出成形、ポッティング成形、樹脂印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形、グラビア印刷、インクジェット印刷、ディッピング、ディスペンス、スプレーコートなどで成形することができる。反射材料10は、一例として、実装領域E1に柔らかい状態で発光素子実装部3の上面5と同等の高さになるまで充填し、乾燥で生じる、引け、により側面4から離れた位置では反射材料10の高さを下げて形成することができる。あるいは、反射材料10は、発光素子実装部3の側面4の全面と上面5の位置まで覆うようにして乾燥させ、上面5の反射材料10を除去することで設けるようにしてもよい。このように反射材料10の高さを発光素子実装部3の上面5よりも低くすることで、仮にダイボンド樹脂40が発光素子実装部3の上面5からはみ出しとしても、発光素子30の側面にダイボンド樹脂が付着することなく、発光素子30の実装不良を低減することができる。また、反射材料10が引けることにより、発光素子10と反射材料10との間に隙間ができ、発光素子10の底面から出射された光を反射材料10で効率良く反射させることができる。
The
回路基板20は、発光素子30と電気的な接続をする共に、外部との電気的な接続を行うためのものである。回路基板20は、ここでは接着材を介して金属板1の周縁部6の上面に積層されている。回路基板20は、外形が矩形に形成された絶縁性の基材21と、基材21上に形成される配線22と、実装領域E1を囲むように形成した開口25とを備えている。
回路基板20の基材21は、絶縁性を有している。基材21は、例えば、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基材21の材料は、安価であるBTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂、ポリイミド等の絶縁性材料を用いることが好ましい。但し、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用することもできる。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。
The
The
配線22は、基材21上に形成され、発光素子30からのワイヤ50との接続を行うワイヤ接続部23a,24aと、外部との接続を行う外部接続端子23,24とを備えている。配線22の材料は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属またはこれらを含む合金等によって形成することができる。また、配線22は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。
ワイヤ接続部23a,24aは、開口25から離間して、開口25の周縁に沿って半円弧の帯状にそれぞれ形成されている。そして、ワイヤ接続部23a,24aは、端部同士を対向させて離間した状態で外部接続端子23,24のそれぞれに接続線を介して連続して形成されている。ワイヤ接続部23a,24aは、所定の幅に形成され、ワイヤ50が接続し易いように形成されている。
外部接続端子23,24は、平面視において4つの角部のうちの2つの角部にそれぞれ矩形に形成されている。この外部接続端子23,24は、一方がアノードあるいはカソードであることが分かるように、隣り合う位置において印をつけるようにしてもよい。外部接続端子23,24の形状は、矩形等、特に限定されるものではない。
The
The
The
回路基板20と金属板1とは接着材15により接合されている。
接着材15は、金属板1の周縁部6あるいは回路基板20の下面のいずれか一方又は両方に設けられることで回路基板20と金属板1とを接合する。接着材15は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂のような周知の接着材、熱可塑性又は熱硬化性樹脂の接着材、有機接着材、低融点ガラスの接着材などを用いることができる。なお、接着材15は、無機系接着材であることがより好ましい。接着材15は、無機系接着材であると、熱及び光で劣化し難いため、特に高輝度の光を照射する発光素子30の近くで用いる場合に都合がよい。
また、回路基板20の上面は、配線22の部分を除き絶縁性の樹脂26で被覆されていることが好ましい。また、被覆する樹脂26は、光反射性に優れていることがさらに好ましい。被覆する樹脂26は、例えば、反射材料10で説明したもので絶縁性を有するものであれば用いることができる。回路基板20の配線22を除く周縁部6の部分に樹脂26を設けることで、絶縁性の確保ができる。
The
The adhesive 15 bonds the
Further, it is preferable that the upper surface of the
金属板1と回路基板20とが接合され反射材料10が形成されることで実装基板11が形成される。そして、実装基板11は、発光素子30及びワイヤ50が設けられることで発光装置100となる。なお、実装基板11は、発光素子実装部3を互いに等間隔となるように実装領域E1に複数形成している。発光装置100では、金属板1の実装領域E1に発光素子30等を保護するための封止部材60が形成される。
The mounting
(発光素子)
発光素子30は、例えばLEDチップを用いることができる。また、発光素子30は、同一の構成のものを複数設けることや、複数の種類の構成のものを設けるようにしてもよい。さらに、発光素子30は、互いに異なる色の光を発光するものであってもよい。発光素子30は、実装領域E1内の発光素子実装部3の上面5に1つずつ実装される。発光素子30は、実装領域E1内に略均等な間隔で配置されていることで、発光装置100の出射光の輝度ムラを抑えることができる。
(Light emitting element)
For example, an LED chip can be used as the
発光素子30は、シリコーン樹脂などの絶縁性のダイボンド樹脂40を用いて、素子電極が設けられる面と反対側の面が発光素子実装部3の上面5に対向して設置される。また、発光素子30は、発光素子実装部3に実装されたもの同士がワイヤ50を用いて、直列あるいは並列に電気的に接続されている。発光素子30の発光強度は、配線22の電流又は電圧を制御することで変えることができる。なお、発光素子30を2種類用いるときの発光強度は、配線間の電流又は電圧を制御することで変えることができるように構成される。発光素子30の個数は、1個以上あればよい。発光素子30の配置間隔は、略均等であることが好ましい。また、発光素子30の電気的な接続方法は特に限定されず、複数個を1組以上に分けてそれぞれ直列接続されてもよく、並列接続又は並列接続と直列接続とを組み合わせて電気的に接続されてもよい。
The
発光素子30は、サファイアなどの基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaNなどの半導体を発光層として形成させたものが用いられる。この内、紫外領域から可視光の短波長領域(360nm〜550nm)に発光ピーク波長を有する窒化物系化合物半導体素子を用いることができる。なお、可視光の長波長領域(551nm〜780nm)に発光ピーク波長を有する発光素子も用いることもできる。
The
発光素子30を発光素子実装部3の上面5に設置するダイボンド樹脂40としては、発光素子30が発する光や熱によって変色や劣化が起き難い樹脂材料が好ましい。ダイボンド樹脂40は、さらに、良好な透光性を有し、後記する封止部材60の屈折率と同等以下が好ましい。ダイボンド樹脂40の屈折率を封止部材60の屈折率と同等以下にすることで、発光素子30からダイボンド樹脂40を介して出射される光が、ダイボンド樹脂40と封止部材60との界面で全反射されずに、効率的に外部に取出すことができる。このような樹脂材料としては、シロキサン骨格を有するシリコーン系のダイボンド樹脂が好ましい。シリコーン系のダイボンド樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、シリコーン変性樹脂が挙げられる。
As the die-
ワイヤ50は、発光素子30のn側電極の外部接続部とp側電極の外部接続部との接続、あるいは、発光素子30の外部接続部とワイヤ接続部23a,24aとを電気的に接続するものである。また、ワイヤ50は、保護素子を設ける場合にはその保護素子の電極とも電気的に接続するためにも用いられる。
ワイヤ50としては、Au,Cu,Al,Ag又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金を好適に用いることができる
なお、保護素子は、発光素子30を静電放電から保護するために設けることが好ましい。保護素子としては、ツェナーダイオードを発光素子30と並列に、かつ、逆極性に接続して用いることができる。また、保護素子として、バリスタ、抵抗、キャパシタなどを用いることもできる。
The
As the
また、反射材料10が設けられた実装領域E1には、封止部材60が設けられることが好ましい(図4参照)。なお、封止部材60は、周縁部6のワイヤ接続部23a,24a及びそのワイヤ接続部23a,24aに接続しているワイヤ50を覆うように封止部材60を設けるようにすることがさらに好ましい。
封止部材60は、発光素子30やワイヤ50などを覆う部材である。封止部材60は設けなくともよいが、設けることで前記の封止した部材を水分やガスによる劣化や機械的な接触による損傷から保護することができる。封止部材60は、例えば、発光素子30が発する光の波長に対して良好な透光性を有することが好ましく、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。
封止部材60として用いることができる材料は、特に限定されないが、良好な透光性を有することが好ましい。このような材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材料、ガラスなどの無機材料を挙げることができる。
また、封止部材60には、発光素子30からの光を波長変換させる蛍光物質や、発光素子30からの光を散乱させる光反射性物質を含有してもよい。
Moreover, it is preferable that the sealing
The sealing
Although the material which can be used as the sealing
In addition, the sealing
光反射性物質としては、絶縁性を有することが好ましく、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの粒子を用いることができる。
また、蛍光物質としては、発光素子30からの光を吸収して異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、アルミニウムガーネット系蛍光体等、蛍光物質として一般に使用されるものであればよい。
また、個々の発光素子30上に蛍光物質を配置し、それを異なる蛍光物質入り封止部材60で被覆してもよい。発光素子30上への蛍光物質の配置は、蛍光物質の粒子を塗布したり、蛍光物質が含有された層やシートを貼り付けたり、することができる。これにより、種々の色味の発光装置を提供することができる。
The light reflective material preferably has an insulating property, and for example, particles of titanium oxide, aluminum oxide or the like can be used.
Moreover, as a fluorescent substance, what is necessary is to be what absorbs the light from the
Alternatively, fluorescent materials may be disposed on individual
以上のような構成を備える発光装置100は、発光素子実装部3の側面4を覆うように反射材料10が設けられていることと、反射材料10の反射率が金属板1の反射率よりも高くなるように形成されている。そのため、発光装置100は、発光素子30からの一部の光が反射材料10側に向かった場合でも効率的に反射して光を取出すことが可能となる。特に、発光素子実装部3の側面が斜面である場合に、より効率的に光を取出すことができる。また、発光装置100では、発光素子実装部3の上面5の面積が発光素子30の底面の面積の70%以下である場合で、発光素子実装部3の側面4が傾斜面のときに、発光素子からの一部の光を反射材料10から反射し易くなり、光取出し効率を向上させることが可能となる。
In the
次に、発光装置100の製造方法において以下に、図面を参照して説明する。図8は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
発光装置の製造方法は、ここでは、金属板1と回路基板20とを準備する準備工程S11と、金属板1と回路基板20とを積層する積層工程S12と、金属板1の実装領域E1に反射材料10を設ける反射材料形成工程S13と、発光素子実装部に発光素子を実装する発光素子実装工程S14と、発光素子30にワイヤ50を設けるワイヤ接続工程S15と、を主として行う。なお、発光装置の実装方法では、ワイヤ接続工程S15の後に封止部材を実装領域E1に形成する封止部材形成工程S16及び発光装置の集合体を個片化する個片化工程S17を行う。なお、図10A〜図10Hでは、金属板集合体A1及び回路基板集合体B1において、1つの金属板1の部分と1つの回路基板20の部分との状態を、一部を省略して模式的に示している。
Next, a method of manufacturing the
Here, the method of manufacturing the light emitting device includes a preparation step S11 of preparing the
(準備工程)
準備工程について、図9A乃至図10Bを用いて説明する。図9Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において準備工程で用いられる回路基板集合体を一部省略して模式的に示す平面図、図9Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において準備工程で用いられる金属板集合体の一部を省略して模式的に示す平面図である。また、図10Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において金属板集合体のうちの1つの金属板に対応する部分を示す断面図、図10Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において金属板集合体のうちの1つの金属板の部分についてエッチングして発光素子実装部を形成した状態を模式的に示す断面図である。
準備工程S11では、実質的には、金属板1を複数形成した金属板集合体A1と、回路基板20を複数形成した回路基板集合体B1とをそれぞれ準備する。金属板1の金属板集合体A1を準備する場合、ここでは、一定の厚みの金属の板、例えば銅合金板にマスクを設けてエッチングする。金属板集合体A1は、複数の実装領域E1及び周縁部6に対応する部分がエッチングにより形成された状態となる。また、回路基板集合体B1は、基材21上に配線22が形成された1つの回路基板20となる領域を複数備えている。回路基板20の回路基板集合体B1を準備する場合、基材21となる領域を複数形成できる基材板C1に、その領域ごとに配線22を形成する。基材板C1は、配線22が形成された後に配線以外の周縁部6の上面を被覆する樹脂26が設けられる。そして、基材板C1は、金属板1の実装領域E1に対応する位置を切断して開口25をそれぞれ形成することで回路基板集合体B1が準備される。
(Preparation process)
The preparation process will be described with reference to FIGS. 9A to 10B. FIG. 9A is a plan view schematically showing a circuit board assembly used in the preparation step in the method of manufacturing the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 9B is a method of manufacturing the light emitting device according to the embodiment. It is a top view which abbreviate | omits a part of metal plate aggregate | assembly used by a preparatory process, and is shown typically. 10A is a cross-sectional view showing a portion corresponding to one metal plate of the metal plate assembly in the method for manufacturing a light emitting device according to the embodiment, and FIG. 10B is a method for manufacturing a light emitting device according to the embodiment It is sectional drawing which shows typically the state which etched about the part of one metal plate among metal plate aggregate | assembly, and formed the light emitting element mounting part.
In the preparation step S11, substantially, a metal plate assembly A1 in which a plurality of
(積層工程)
積層工程について、図10Cを用いて説明する。図10Cは、実施形態に係る発光装置の製造方法において金属板集合体及び回路基板集合体のうちの1つの金属板及び回路基板に対応する部分を積層した状態を模式的に示す断面図である。
次に、積層工程S12では、準備工程S11において準備した金属板1を複数有する金属板集合体A1と回路基板20を複数有する回路基板集合体B1とを接着材15を介して接着する。なお、積層工程S12において接着材15を介して接着した後に、接着材15の種類により加熱工程あるいは紫外線照射工程を行って接着材15を硬化させる工程を行ってもよい。
(Lamination process)
The lamination step will be described using FIG. 10C. FIG. 10C is a cross-sectional view schematically showing a state in which a portion corresponding to one of the metal plate and the circuit board in the metal plate assembly and the circuit board assembly is stacked in the method of manufacturing a light emitting device according to the embodiment. .
Next, in the laminating step S12, the metal plate assembly A1 having a plurality of
(反射材料形成工程)
反射材料形成工程について、図10Dを用いて説明する。図10Dは、実施形態に係る発光装置の製造方法において金属板集合体のうちの1つの金属板の実装領域に反射材料を形成した状態を模式的に示す断面図である。
反射材料形成工程S13では、金属板集合体A1と回路基板集合体B1とが積層された後に、それぞれの金属板1の実装領域E1に反射材料10を設ける。反射材料形成工程S13では、反射材料10を、例えば、スプレーコートあるいは印刷方法等により実装領域E1の底面2及び発光素子実装部3の側面4の全面を覆うように形成する。反射材料10は、乾燥させることで部材に、引け、を生じさせ、隣り合う発光素子実装部3の側面4の間となる部分を凹ませている。このような凹みが形成されることで反射材料10は、光取出し面側に光を反射し易くなる。
(Reflective material formation process)
The reflective material forming step will be described with reference to FIG. 10D. FIG. 10D is a cross-sectional view schematically showing a state in which the reflective material is formed in the mounting area of one metal plate of the metal plate assembly in the method of manufacturing a light emitting device according to the embodiment.
In the reflective material forming step S13, after the metal plate assembly A1 and the circuit board assembly B1 are stacked, the
なお、反射材料10を設ける場合に、底面2、発光素子実装部3の側面4及び上面5まで被覆するように設けた後に、発光素子実装部3の上面5の反射材料を除去することとしてもよい。図10Eは、実施形態に係る発光装置の製造方法において実装基板集合体のうちの1つの金属板の実装領域に形成した発光素子実装部の上面の反射材料を除去した状態を模式的に示す断面図である。上面5の反射材料を除去する場合には、研磨加工又は切削加工を行う。そして、研磨加工又は切削加工を行った後には、研磨くず又は切削くずを洗浄作業等で除去する作業を行うことが好ましい。
反射材料10は、金属板1の可視光反射率よりも高いので、底面2及び発光素子実装部3の側面4の全面に設けることにより、発光素子30からの光を反射して取出す効率を高めることができる。反射材料10が実装領域E1に形成されることで、実装基板11の実装基板集合体が形成される。反射材料10が形成されることで、実装基板11を多数う有する実装基板集合体が形成される。
When the
Since the
(発光素子実装工程)
発光素子実装工程について、図10Fを用いて説明する。図10Fは、実施形態に係る発光装置の製造方法において実装基板集合体のうちの1つの実装領域の発光素子実装部に発光素子を実装した状態を模式的に示す断面図である。
発光素子実装工程S14では、発光素子実装部3の上面5にダイボンド樹脂40を介して発光素子30を実装する。発光素子実装工程S14では、発光素子実装部3の上面5の面積が発光素子30の下面の面積より小さく(例えば40%以上)形成されている。ここでは、発光素子30は、その中心が上面5の中心と一致し、発光素子30の下面の周縁が上面5から外側にはみ出した状態で発光素子実装部3の上面5に設置される。
(Light emitting element mounting process)
The light emitting element mounting process will be described using FIG. 10F. FIG. 10F is a cross-sectional view schematically showing a state in which the light emitting element is mounted on the light emitting element mounting portion in one mounting region of the mounting substrate assembly in the method of manufacturing the light emitting device according to the embodiment.
In the light emitting element mounting step S14, the
(ワイヤ接続工程)
ワイヤ接続工程について、図10Gを用いて説明する。図10Gは、実施形態に係る発光装置の製造方法において実装基板集合体のうちの1つの金属板発光素子にワイヤを接続した状態を模式的に示す断面図である。
ワイヤ接続工程S15では、発光素子実装部3の上面5に設けられた発光素子30にワイヤ50を接続する。ワイヤ50は、ここでは、予め設定された発光素子30のグループがワイヤ接続部23a,24aに直列に接続され、各グループが互いに並列となるように接続されている。なお、ワイヤ50を発光素子30に設ける場合に、並列接続とは、隣り合う発光素子30におけるp電極同士又はn電極同士がワイヤ50によって電気的に接続された状態を意味している。
(Wire connection process)
The wire connection process will be described with reference to FIG. 10G. FIG. 10G is a cross-sectional view schematically showing a state in which a wire is connected to one metal plate light emitting element of the mounting substrate aggregate in the method for manufacturing a light emitting device according to the embodiment.
In the wire connection step S <b> 15, the
(封止部材形成工程)
封止部材形成工程について、図10Hを用いて説明する。図10Hは、実施形態に係る発光装置の製造方法において実装基板集合体のうちの1つの実装領域に封止部材を形成した状態を模式的に示す断面図である。
封止部材形成工程S16は、金属板1上に枠体27を形成した後、金属板1の実装領域E1内に封止部材60を形成することで、実装領域E1内に配置されている発光素子30やワイヤ50等を封止する工程である。枠体27は、光反射性物質を含有した樹脂を用いることが好ましい。枠体27は、反射材料10と同様の材料を用いてもよく、例えば、酸化チタンやシリカなどの光反射性物質を高濃度に分散させたシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。枠体27は、回路基板20上に樹脂を環状となるよう滴下し硬化することで形成することができる。また、枠体27はワイヤを覆っていないため、環状の成形体を形成した後、接着材で枠体27を回路基板20に貼り付けることもできる。封止部材形成工程S16では、溶融状態の封止部材60が、例えば、ポッティングにより、実装領域E1内に充填される。また、封止部材60は、実装領域E1において中央を周縁よりも高く形成することでレンズの役割ができるようにも形成することができる。
(Sealing member formation process)
The sealing member forming step will be described with reference to FIG. 10H. FIG. 10H is a cross-sectional view schematically showing a state in which the sealing member is formed in one mounting region of the mounting substrate assembly in the method of manufacturing a light emitting device according to the embodiment.
In the sealing member forming step S16, after the
(個片化工程)
封止部材形成工程S16の後に個片化工程S17が行われる。
個片化工程S17は、発光装置100ごとに、金属板集合体A1において予め設定されている接続線に沿って切断作業が行われることで、個々の発光装置100を形成する工程である。個片化工程S17では、予め設定されている切断部分を、切断装置を使用して切断することで、発光装置100ごとに個片化している。
(Dividing process)
A singulation step S17 is performed after the sealing member formation step S16.
The singulation step S17 is a step of forming the individual
以上説明したように、準備工程S11〜反射材料形成工程S13を行うことで実装基板11を複数有する実装基板集合体が形成される。また、準備工程S11〜ワイヤ接続工程S15を含み、個片化工程S17を行うことで発光装置100を製造することができる。
As described above, by performing the preparation step S11 to the reflection material formation step S13, a mounting board assembly having a plurality of mounting
なお、以上説明した実装基板11あるいは発光装置100では、前記した各構成に限定されるものではなく、例えば、以下に示す構成であってもよい。図11は、実施形態に係る発光装置において金属板の変形例について一部を模式的に示す断面図である。
例えば、金属板1の底面2から一体に形成される発光素子実装部3は、エッチングにより形成される例として説明したが、図11に示すように、プレス加工等により金属板1Aをプレスして底面2Aから延びた高い位置に発光素子実装部3Aを突出させて形成してもよい。金属板1Aは、金属の薄板を加工することで形成する以外は、前記した実装基板11及び発光装置100と変わらない構成となる。
The mounting
For example, although the light emitting
また、発光素子実装部3,3Aは、上面5,5Aが、金属板1,1Aとは異なる材料で鍍金されていてもよい。鍍金する金属は、例えば、金属板1,1Aよりも可視光反射率が高い材料が使用されることが望ましい。具体的には、金属板1,1Aに加工性が高い銅あるいは銅合金等の金属材料を使用し、鍍金する金属材料として反射率が銅合金等よりも高いアルミニウムあるいはアルミニウム合金や、銀あるいは銀合金等を使用することとしてもよい。金属板1,1Aの金属の材質と鍍金する金属の材質を変えることで、設計の幅を広げることができる。
In the light emitting
また、実装領域E1は、発光素子実装部3を等間隔で形成するとして説明したが、発光装置100が使用される用途等により発光素子実装部3の配置を適宜変えて形成する構成としてもよい。そして、実装領域E1の平面視形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、矩形、矩形の角を曲線に形成した形状、楕円形等であってもよい。
なお、発光素子30を複数の種類、例えば、2つの種類、3つの種類、あるいは、4つの種類を使用してもよく、各発光素子30の種類ごとに実装する領域を決めて発光素子実装部3に実装する構成としてもよい。また、発光素子30を複数使用してその種類ごとに制御するには、種類ごとに配線22を独立して有することとすればよい。
The mounting area E1 is described as forming the light emitting
A plurality of types of
さらに、異なる実施形態として、図12を用いて説明する。図12は、実施形態に係る実装基板及び発光装置の変形例を模式的に示す断面図である。この変形例は、枠体の形状が異なる以外は上述とほぼ同じである。
上述の封止部材形成工程において、ワイヤ接続部23a,24a及びワイヤ50の一部を覆うように、光反射性物質を含有した樹脂を用いて滴下又は射出にて枠体27aを形成する。ワイヤ接続部23a、24aを枠体27aで覆っており、かつ、枠体27aを所定の厚み及び高さにすることができるため、発光素子30からの光取り出し効率を向上させることができる。
Further, another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the mounting substrate and the light emitting device according to the embodiment. This modification is substantially the same as the above except that the shape of the frame is different.
In the above-described sealing member forming step, the
1,1A 金属板
2,2A 底面
3,3A 発光素子実装部
4 側面
5 上面
6 周縁部
10 反射材料
11 実装基板
15 接着材
20 回路基板
21 基材
22 配線
23 外部接続端子
23a ワイヤ接続部
25 開口
26 樹脂
27,27a 枠体
29 凹部
30 発光素子
40 ダイボンド樹脂
50 ワイヤ
60 封止部材
100 発光装置
A1 金属板集合体
B1 回路基板集合体
C1 基材板
E1 実装領域
S11 準備工程
S12 積層工程
S13 反射部材形成工程
S14 発光素子実装工程
S15 ワイヤ接続工程
S16 封止部材形成工程
S17 個片化工程
1,
Claims (15)
前記実装領域において、少なくとも、前記底面と、前記凸状の発光素子実装部の側面の全面と、を覆う反射材料と、
前記実装領域を囲むように形成した開口に前記金属板の実装領域が露出するように前記金属板に積層される回路基板と、を備え、
前記反射材料の反射率は、前記金属板の反射率よりも高い実装基板。 A metal plate having a mounting area including a bottom surface, and a plurality of convex light emitting element mounting portions extending from the bottom surface and mounting the light emitting element;
A reflective material that covers at least the bottom surface and the entire side surface of the convex light emitting element mounting portion in the mounting region;
And a circuit board laminated on the metal plate such that the mounting region of the metal plate is exposed in an opening formed so as to surround the mounting region.
The mounting substrate wherein the reflectance of the reflective material is higher than the reflectance of the metal plate.
前記発光素子実装部を形成した実装領域を露出するように前記回路基板を前記金属板に積層する工程と、
前記発光素子実装部の上面より下方に反射面の上面が位置するように前記実装領域の底面、及び、前記発光素子実装部の側面の全面に反射材料を設ける工程と、
前記発光素子実装部の上面のそれぞれに発光素子を実装する工程と、
前記発光素子と前記回路基板とをワイヤにより電気的な接続を行う工程と、を含み、
前記発光素子実装部の上面の面積は、前記発光素子の底面の面積よりも小さく、
前記反射材料の反射率は、前記金属板の反射率よりも高い、発光装置の製造方法。 A metal plate having a mounting area including a bottom surface and a plurality of convex light emitting element mounting portions for mounting the light emitting element extending from the bottom surface; and a circuit board having an opening formed to surround the mounting area The step of preparing
Laminating the circuit board on the metal plate so as to expose a mounting area in which the light emitting element mounting portion is formed;
Providing a reflective material on the entire bottom surface of the mounting area and the entire side surface of the light emitting element mounting portion such that the upper surface of the reflecting surface is located below the top surface of the light emitting element mounting portion;
Mounting a light emitting element on each of the upper surfaces of the light emitting element mounting portion;
Electrically connecting the light emitting element and the circuit board with a wire;
The area of the top surface of the light emitting element mounting portion is smaller than the area of the bottom surface of the light emitting element,
A method of manufacturing a light emitting device, wherein the reflectance of the reflective material is higher than the reflectance of the metal plate.
前記反射面からの可視光反射率が80%以上である請求項12に記載の発光装置の製造方法。 The area of the top surface of the light emitting element mounting portion is 70% or less of the area of the bottom surface of the light emitting element,
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 12, wherein the visible light reflectance from the reflection surface is 80% or more.
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