JP2009076576A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が良く、基板内の配線のみで多数の発光素子を実装でき、放熱性に優れた発光素子実装用基板と該基板に発光素子を実装してなる発光モジュール及び照明装置の提供。さらに、基板上にセンサー搭載部を設け、発光装置の温度管理を可能とした。
【解決手段】コア金属の表面にホーロー層が被覆されたホーロー基板上に、凹凸状の発光素子搭載位置としての配線パターンを設け、発光素子を交互に複数搭載し、基板上の隅部または端部に抵抗温度センサー搭載部を設けることにより、発光装置の温度をみることができるため、固定バラツキ、信頼性が向上した発光装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）などの発光素子を複数個実装するための発光素子実装用基板を備える発光装置に関する。さらに、本発明は、照明などに発光装置を利用する目的で、高密度に発光素子を実装した発光装置において、放熱性を確保し、複数の発光素子に給電が可能な発光素子実装基板を備える発光装置に関する。

現在、発光ダイオードなどの半導体の発光素子を備える発光素子モジュール等は、様々な用途に利用されている。したがって、該用途を広げるために、より高出力の発光素子モジュール等について研究が進められている。

図１６は、従来の発光素子モジュールの一実施形態の平面図であり、図１７は、従来の発光素子モジュールの別の一実施形態の平面図である。

まず、図１６に基づいて、従来の発光素子モジュールについて説明する。
発光素子モジュール５５０は、実装用ホーロー基板５４０の上面側に、複数の発光素子５００を格子状に配置して、実装した構成になっている。略長方形型の実装用ホーロー基板５４０の一辺には、段付き部５３０が形成されている。該段付き部５３０は、実装用ホーロー基板５４０を折り曲げることによって、ほぼ実装用ホーロー基板５４０の厚み分だけ実装用ホーロー基板５４０における他の部分よりも、厚み方向の高さが低い。そして、該段付き部５３０を除いた実装用ホーロー基板５４０のいわゆる本体部分は、正方形をなしている。図１６において、実装用ホーロー基板５４０の段付き部５３０には、複数の突起５２０が厚み方向に突出形成されている。また、実装用ホーロー基板５４０における段付き部５３０が形成された辺と対向する辺には、突起５２０と相対する位置に複数の貫通穴５１０が穿設されている。

ここで、図１６における発光素子モジュール５５０は、実装用ホーロー基板５４０上に複数の発光素子５００を搭載している。図１６に示すように複数の発光素子５００を搭載した発光素子モジュール５５０は、放熱性が悪くなり、それに伴なって色度バラツキが生じ、信頼性が低下することが想定される。また、発光素子モジュール５５０は、段付き部５３０を備え、かつ、発光素子モジュール５５０の突起５２０を別の発光素子モジュール５５０の貫通穴５１０に差し込むことで複数の発光素子モジュール５５０を接続する構造となっている。しかし、接続箇所によって、該発光素子モジュール５５０どうしの固定にバラツキが発生し、それに伴なって、放熱性の低下を招き、ひいては信頼性の低下を招くことが予想される。

次に、図１７に基づいて、従来の別の発光措置モジュールについて説明する。
発光素子モジュール５９０は、実装用ホーロー基板５６０上に導電層６００が形成され、該導電層６００上に発光素子５７０が配置されている。また、他の実装用ホーロー基板５６０との接続部としての接続用端子５８０が形成されている。

ここで、図１７における発光素子モジュール５９０は、実装用ホーロー基板５６０上の長手方向に複数の発光素子５７０を搭載している。図１７に示すように複数の発光素子５７０を搭載した発光素子モジュール５９０は、放熱性が悪くなり、それに伴なって色度バラツキが生じ、信頼性が低下することが想定される。また、発光素子モジュール５９０の端部に接続用端子５８０を設けて発光素子モジュール５９０を接続させる構造となっているが、発光素子モジュール５９０を連続して接続する際に、発光素子モジュール５５０どうしの固定にバラツキが発生し、放熱性の低下を招き、ひいては信頼性の低下を招くことが予想される。
特開２００６−３４４６９３号公報 特開２００７−２７６９５号公報

上述のように、現状において、基板上に発光素子を複数配置してなる発光素子モジュールは、放熱性がよいとはいえない。

また、基板上に発光強度の高い発光素子を一つ配置してなる発光装置の場合には、輝点状の発光となり、このために人の目には眩しく感じられ、用途が限定されるという問題が生じている。また、発光強度の高い発光素子は、発熱が集中し、放熱が悪いという問題がある。

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、放熱性が高く、実装性に富む実装用ホーロー基板に複数の発光素子を配置してなる発光装置を提供することである。

本発明は、コア金属の表面にホーロー層を被覆して形成されたホーロー基板上に、凹凸状の配線パターンが、複数平行に配置されて形成され、配線パターン上に複数の発光素子が搭載され、発光素子と配線パターンとがボンディングワイヤで接続され、発光素子とボンディングワイヤとを覆うように封止樹脂で封止され、極性が異なる２つの電極外部接続ランド、および極性が異なる２つのセンサ搭載用外部接続ランドを備えた発光装置に関する。

また、本発明の発光装置において、発光素子が、凹凸状の配線パターンにおける長手方向の一方側に搭載されていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、電極外部接続ランドおよびセンサ搭載用外部接続ランドは、ホーロー基板における同じ一辺側に沿って設けられていることが好ましい。このとき、一辺側に設けられているために、コネクタが一つですみ、コネクタの脱着が容易となる。

また、本発明の発光装置において、電流を供給するための正または負のいずれか一方の配線パターンに、極性を現わすための極性認識貫通穴をさらに備えていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、配線パターンの端部または隅部にテストパターン接続ランドをさらに備えていることが好ましい。このとき発光装置が点灯するかどうかのテストに用いることができる。

また、本発明の発光装置において、ホーロー基板上にワイヤボンディングおよびダイボンディングのための自動認識用マークが設けられていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、２つの電極外部接続ランドに、２つのセンサ搭載用外部接続ランドが挟まれて設けられていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、ホーロー基板の周縁部または隅部に複数の固定用貫通穴および／または固定用切り欠け部が設けられていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、ホーロー基板の裏面側の周縁部または隅部に電流供給を行なうソケットが設けられていることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、コア金属は、極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼および高炭素鋼から選ばれる少なくとも一つからなることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、ホーロー基板における固定用冶具が、ホーロー基板と同じ材質からなることが好ましい。このとき発光装置からの熱による基板と固定用治具の収縮による影響が低減できる。

また、本発明の発光装置において、隣接する発光素子どうしは、配線パターン上で、側面が対向しないように、ちどり状に配置されていることが好ましい。このとき、大きな寸法の発光装置を搭載するのに好ましい。また、このとき、多数の発光装置が実装できるのに好ましい。

また、本発明の発光装置において、封止樹脂の形状は、略六角形状、八角形状、円形状および長方形状のいずれかであることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、ホーロー基板の形状は、略多角形状、略円形状および略正方形状のいずれかであることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、封止樹脂は、蛍光体材料を含有していることが好ましい。

また、本発明の発光装置において、センサ搭載用外部接続ランドに接続されるセンサは、温度センサであることが好ましい。

また、本発明は、上述の発光装置を用いた液晶ディスプレイのバックライト光源、照明用光源、照明用器具光源、表示装置または信号機に関する。

本発明の発光装置は、コア金属の表面にホーロー層が被覆されてなるホーロー基板上に複数の発光素子を搭載している構成であって、基板上の凹凸形状配線パターンを発光素子の搭載面および給電面として用いるため多数の発光素子を実装でき、かつ、放熱性が良く、しかも大面積の発光装置を簡単に実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一
または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。

＜実施の形態１＞
≪発光装置≫
図１は、実施の形態１の発光装置における発光素子がホーロー基板に搭載される前の状態を模式的に示す平面図である。図２は、実施の形態１の発光装置における発光素子がホーロー基板に搭載され、かつ封止樹脂で封止される前の状態を模式的に示す平面図である。図３は、実施の形態１の発光装置を模式的に示す平面図である。図４は、実施の形態１の発光装置を模式的に示す斜視図である。以下、図１〜図４に基づいて説明する。

まず、本実施の形態における発光装置１２０の構造について説明する。
本実施の形態における発光装置１２０は、コア金属の表面に絶縁性を有するホーロー層２を被覆して形成されたホーロー基板１上に、長手方向に凹凸状の配線パターン３が複数平行に配置されて形成されている。ホーロー基板１の形状を略八角形状である。そして、複数の発光素子としてのＬＥＤチップ１２が凹凸状の配線パターン３における長手方向の一方側に搭載されている。このとき、隣接するＬＥＤチップ１２どうしは、配線パターン３上で、側面が対向しないように、ちどり状に配置されている。具体的には、凹凸状の配線パターン３における凹状の部分の端部と凸状の部分の端部とにＬＥＤチップ１２を配置している。なお、全ての凹状の部分の端部と凸状の部分の端部とにＬＥＤチップ１２を配置する必要はない。

また、ＬＥＤチップ１２と配線パターン３とはボンディングワイヤＷによって接続されている。また、それぞれ極性が異なる正の電極外部接続ランド４と負の電極外部接続ランド５と極性が異なる２つのセンサ搭載用外部接続ランド６とがホーロー基板１における同じ一辺側に沿って設けられている。このとき正の電極外部接続ランド４と負の電極外部接続ランド５に、２つのセンサ搭載用外部接続ランド６が挟まれるかたちで設けられている。なお、本明細書において「ランド」というときは、所定の面積を有し、電気的に接続可能な領域をいうこととする。

そして、ＬＥＤチップ１２とボンディングワイヤ（図示せず）は、封止樹脂層１３に覆われ封止されている。本実施の形態において、封止樹脂１３は１種類以上蛍光体を含有しており、適宜調整することができる。発光装置１２０において、該封止樹脂層１３が形成されている箇所を発光部２００とする。本実施の形態においては、発光部２００の形状はほぼ正方形状とする。

また、発光装置１２０には、取り付け緩衝部９、取り付け部１１、電極外部接続ランドおよびセンサ搭載用外部接続ランドに接続された外部配線（図示せず）を備える。取り付け部１１は、ホーロー基板１の周縁部または隅部に設けられた複数の固定用貫通穴および／または固定用切り欠け部である。そして、センサ搭載用外部接続ランド６には、センサ１４としての抵抗温度センサが取り付けられている（接続されている）。ボンディングワイヤまたはＬＥＤチップ１２の搭載位置を認識するための自動認識用パターン８、および極性認識貫通穴７が備えられている。また、配線パターン３の端部にワイヤーの短絡、絶縁用およびＬＥＤチップ１２の点灯確認用としてのテストパターン接続ランド１０が設けられている。

また、図４に示すように、発光装置１２０の裏面側にコネクタ３００、およびコネクタ３００に形成された凸部１５が備えられている。コネクタ３００に形成されている凸部１５と電流を供給するための正または負のいずれか一方の配線パターン３に形成された極性認識貫通穴７が合うときに限り、外部より発光装置に電流が給電されるよう設計されている。

また、テストパターン接続ランド１０を設けることによって、ＬＥＤチップ１２の不良（点灯不良など）、ボンディングワイヤの不良（短絡、断線など）を認識できるため、製造工程において、良品のＬＥＤチップ１２との置き換えあるいは再度ボンディングワイヤを取り付ける等行なうことにより発光装置１２０の不良低減を行なうことができる。テストパターン接続ランド１０は、配線パターン３の端部または隅部に備えることができる。

また、自動認識用パターン８が設けられていることによって、製造工程でダイボンディングワイヤボンディングを行なう際にチップ搭載精度およびワイヤボンディング精度が良くなる。

ここで、ホーロー基板１におけるコア金属の材質は、熱伝導率がよく、ホーロー層２を強固に焼き付けることができる金属材料が好ましく、極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼および高炭素鋼から選ばれる少なくとも一つからなるものが好ましく、特に、低炭素鋼板が好ましい。ここで、Ｃ含有量が０．０１質量％未満のものを極低炭素鋼、〜０．３質量％未満のものを低炭素鋼、０．３質量％以上０．７質量％未満のものを中炭素鋼、０．７質量％以上のものを高炭素鋼と呼ぶ。これは、極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼および高炭素鋼からなるコア金属が、セラミックスなどと比較して、機械加工が容易であり、傾斜面を持つ凹部を簡単に形成できるためである。またさらに、発光装置１２０により高い放熱性と耐熱性を要求される場合においては、該コア金属は、熱伝導性に優れているために、駆動電流として大電流が供給できる。さらにまた、該コア金属を用いることによって、ＬＥＤチップ１２の信頼性の向上ができ、ＬＥＤチップ１２からの熱による蛍光体の劣化を抑えることができる。

また、ホーロー層２の材質は、コア金属の表面に薄く焼き付けることができ、十分な電気絶縁性が得られる材料が好ましく、たとえばガラスを主体とした材料の中から選択して使用できる。コア金属表面にホーロー層２を形成するために用いられるなかでもアルカリフリーのガラス材料が好ましく、該ガラス材料の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫである。該ホーロー層２の厚さは、２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とすることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とすることが特に好ましい。ホーロー層２の厚さが２０μｍ未満であると、放熱性が良好となる反面、薄すぎるために部分的にコア金属が露出してしまい、電気絶縁性が保てない。ホーロー層２の厚さが２００μｍより厚すぎると、電気絶縁性は十分に保てるが、放熱性は低下するという問題がある。

また、発光装置１２０を照明器具等に固定するための固定用治具（図示せず）は、ホーロー基板１と同じ材質からなることが好ましい。つまり、ホーロー基板１におけるコア金属をホーロー層２で被覆してなる固定用治具を用いることが好ましい。固定用冶具は、ホーロー基板１と同じ材質からなる発光装置１２０とすると、ホーロー基板１と熱膨張の同じ材料で固定用冶具を作製すると発光装置１２０を製造する際または発光装置１２０の動作中に発生する熱による反り等でホーロー基板１の割れやヒビが入ることを低減できる。このため、発光装置１２０の歩留まりを低下させることはない。具体的には、ホーロー層が被覆された低炭素鋼板を基板として使用する場合は、固定用冶具としてのホーロー層が被覆された低炭素鋼のネジを用いることが好ましい。

また、センサ搭載用外部接続ランド６には、センサ１４として抵抗温度センサ（サーミスタ、リニア抵抗器、白金測温抵抗器）のほか、チップ電流ヒューズ（薄膜チップ）、フォトセンサ（フォト・ダイオード等）および湿度センサ（抵抗可変型湿度センサ等）などを搭載してもよい。さらに、センサ１４には、該抵抗温度センサ以外にも、温度を測定できる機能を備える温度センサであれば特に限定はされない。たとえば、センサ１４としてチップ電流ヒューズ（薄膜チップ）を搭載することによって、過電流が発光装置１２０に流れた場合に発光装置１２０を保護する。

次に、本実施の形態の発光装置１２０の動作について説明する。
まず、正の電極外部接続ランド４および負の電極外部接続ランド５に接続された外部配線によって配線パターン３に印加される。このとき、図４に示すように、発光装置１２０の裏面側にコネクタ３００およびコネクタ３００に形成された凸部１５が備えられている。コネクタ３００に形成されている凸部１５と電流を供給するための正または負のいずれか一方の配線パターン３に形成された極性認識貫通穴７とが図４に示すように合うときに限り、外部より発光装置に電流が給電されることになる。そして、本実施の形態の発光装置１２０においては、複数のＬＥＤチップ１２を搭載しているため、発光部２００の全体から均一な発光を得ることができる。

また、発光装置１２０におけるセンサ搭載用外部接続ランド６には、センサ１４として抵抗温度センサを発光装置１２０に搭載されており、発光装置１２０の温度をみることができるため、発光装置１２０の固定バラツキがわかるため、発光装置１２０の信頼性が推定される。また、コア金属に熱伝導のよい材質を用いているため、発光装置１２０の端部あるいは隅部にセンサ１４を搭載していても、発光装置１２０中心の温度を測定していることになる。ここで、発光装置１２０を消灯した状態で、正常に発光装置の裏面と発光装置の固定用治具とが密着性よく固定された場合は、たとえばセンサ１４として抵抗温度センサ（リニア抵抗器）の抵抗値は、１０００Ωを示し、推定される温度は、２５℃と見積もられる。発光装置の裏面と発光装置固定用治具の密着性が不十分な場合は、たとえば該抵抗温度センサの抵抗値は１０１８Ωを示す。密着性が不十分とは、取り付けネジが均一に締まっていないため、発光装置の裏面にゴミ等を挟んでいるなどが考えられる。該密着性が不十分の場合には、取り付けネジの締め直し、発光装置の裏面確認、発光装置固定用治具側の表面確認をし、抵抗温度センサで推定温度が２５℃付近になるようにする。なお、センサ１４としては、該抵抗温度センサに限定されず、温度を測定する機能を有する温度センサであれば同様の動作、効果を提供できる。

さらにまた、ホーロー基板１は、コア金属にホーロー層２を被覆したもので、発光素子１２の信頼性を確保するための高放熱性と、高密度実装を可能にする形状任意性、高い電気絶縁性を有する。また、基板上の金属配線パターンに直接発光素子を実装できるため、効率的に発光装置１２０の外部に熱を逃がすことが可能である。さらに、一般的な金属基板で行なわれている絶縁層の形成を行なっていないため、湿度や熱による絶縁層の変質や剥がれなどが発生する心配がない。

従来では横一列あるいは縦一列にＬＥＤチップが基板に搭載されており、隣接するＬＥＤチップ間の距離が近く、さまざまな問題が生じていた。該問題としては、たとえば、該距離が近いことによるＬＥＤチップどうしの接触、あるいはボンディングワイヤどうしの接触などが挙げられる。本実施の形態によると、ＬＥＤチップ１２は、所定の距離を保った配置となるため、上述のような問題を生じにくくなる。つまり、ＬＥＤチップ１２の載置領域を該配置のようにすることにより、発光装置１２０の放熱対策が容易にできる。

また、本実施の形態における正の電極外部接続ランド４、負の電極外部接続ランド５およびセンサ搭載用外部接続ランド６の配置によると、配線パターン３および外部配線の引き回しが容易となる。

≪製造方法≫
図５〜図９は、本実施の形態における製造方法の各工程を模式的に示した断面図である。以下、図１および図５〜図９に基づいて本実施の形態における発光装置の製造方法について説明する。

まず、図１に基づいて説明する。
厚さ１〜３ｍｍで、所望の面積を有するコア金属を切り出す。そして、該コア金属の辺には、必要に応じて取り付け部１１となる切欠部を設ける。

次に、適当な分散媒にガラス粉末を分散させた液中に該コア金属を吊るし、さらにその該コア金属と対向する位置に電極を配し、ガラスをコア金属に電着させる。次に、取り出したコア金属を高温で焼成してガラスをコア金属の表面に焼き付ける。薄く均一なホーロー層２を形成することで、ホーロー基板１が得られる。該ホーロー層２の膜厚はコア金属の表面と裏面における双方とも２０〜２００μｍとなるように制御を行なう。次に、スクリーン印刷法などの方法によってホーロー層２上に凹凸状の配線パターン３を形成する。配線パターン３の厚みは１５〜２０μｍとすることができる。また、ホーロー基板上の隅部に自動認識用パターン８を形成する。各配線パターン３の端部にテストパターン接続ランド１０を設ける。以上の工程により配線パターン３を備えるホーロー基板１が形成される。

以下、図５〜図９に基づいて説明する。
図５に示すように、配線パターン３を備えたホーロー層２を有するホーロー基板１を準備する。

次に図６に示すように、配線パターン３におけるＬＥＤチップ１２の所定の搭載位置にＬＥＤチップ１２を樹脂等で固定する。

次に図７に示すように、ＬＥＤチップ１２と配線パターン３とをボンディングワイヤＷを用いて電気的に接続する。

次に図８に示すように、ホーロー基板１上にほぼ長方形状のシリコーンゴムシート１６を密着させる。そして、シリコーンゴムシート１６内に蛍光体を含む封止樹脂１３を注入し、この蛍光体を含む封止樹脂１３を熱硬化させる。

次に図９に示すように、シリコーンゴムシート１６を取り除き、発光部２００が形成される。ここで、シリコーンゴムシート１６は蛍光体を含有した封止樹脂１３を注入する際のダム（樹脂漏れを防ぐ）のような機能を有している。したがって、シリコーンゴムシート１６はダムシートと呼べるような特徴を有している。また、シリコーンゴムシート１６は、何度も使用することが可能である。また、シリコーンゴムシート１６の形状を変えることにより発光部２００の形状を容易にいろいろと変えることができる。

≪その他部材について≫
封止樹脂１３を形成する具体的樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れたシリカゾル、ガラスなどの透光性無機材料が好適に用いられる。また、封止樹脂１３には、上述のように蛍光体のほか、拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤の材料としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素等が好適に用いられる。

該蛍光体としては、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したα-サイアロン、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したβ-サイアロン、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活した純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ₃）、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃ₁₂：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢＯＳＥ：Ｅｕ（ユーロピウム賦活バリウム・ストロンチウム・オルソシリケート）、ＳＯＳＥ：Ｅｕ（ユーロピウム賦活スロトンチウム・バリウム・オルソシリケート）、（Ｓｉ・Ａｌ）₆（Ｏ・Ｎ）₈：Ｅｕ、（Ｂａ・Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ、Ｂａ_1.5Ｓｒ_0.5ＳｉＯ₄：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｂａ₁ＳｉＯ₅：Ｅｕ、Ｃａ₃（Ｓｃ・Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ、（Ｙ・Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｓｒ・Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ・Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｃａ（Ｓｉ・Ａｌ）₁₂（Ｏ・Ｎ）₁₆：Ｅｕ、（Ｓｉ・Ａｌ）₆（Ｏ・Ｎ）₈：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｔｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの少なくとも一つ以上から成る蛍光体を好適に用いることができる。

ＬＥＤチップ１２としては、たとえば、ＳｉＣ基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成した青色ＬＥＤチップ、サファイア基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成した青色ＬＥＤチップ、ＺｎＯ(酸化亜鉛)系化合物半導体より成る青色系のＬＥＤチップ、ＩｎＧａＡｌＰ系ＬＥＤチップおよびＡｌＧａＡｓ系化合物半導体のＬＥＤチップを用いることができる。

なお、封止樹脂１３を形成する際に滴下して形成してもよい。また、金型を用いて封止樹脂体を形成してもよく、この封止樹脂体の形状として、封止樹脂体を例えば上方に凸となる半球状の形状に形成して封止樹脂体にレンズとしての機能を持たせることも可能になる。

なお、ＬＥＤチップの一方の面にＰ側電極およびＮ側電極が形成され、その面を上面として２本のワイヤボンディングを行なった状態を示した。また、ＬＥＤチップ１２の発光色は、青色発光、紫外線発光のものや緑色発光のものを用いてもよい。また、ＬＥＤチップから発する光を蛍光体によって変換して白色を得てもよいし、蛍光体を用いずにたとえば赤、緑、青の３色のＬＥＤチップをそれぞれ用いて白色、電球色など照明に必要な色を得ても良い。

また、ＬＥＤチップ１２と配線パターン１２との接着は熱硬化性樹脂などによって行なうことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。

以下に説明する別の実施の形態においては、上述した材料を適宜選択することができる。

＜実施の形態２，３＞
図１０は、実施の形態２の発光装置を模式的に示す平面図である。図１１は、実施の形態３の発光装置を模式的に示す平面図である。

まず、図１０に基づいて実施の形態２について説明する。発光装置１３０は、発光部２１０の形状が八角形であること以外は、実施の形態１と同様の構造である。つまり、製造工程において、封止樹脂の上面から見た形状を八角形としたものである。

次に、図１１に基づいて実施の形態３について説明する。発光装置１４０は、発光部２２０の形状が円形であること以外は、実施の形態１と同様の構造である。つまり、製造工程において、封止樹脂の上面から見た形状を円形としたものである。

図１０および図１１に示す実施の形態のほか、該封止樹脂の上面から見た形状は、多角形状、長方形状をなしていても良い。そして、輝点発光が問題となる場合は、該封止樹脂は、略正多角形状あるいは円形状であることが好ましい。

また、発光装置の形状、つまり、ホーロー基板の形状も略多角形状、略円形状および略正方形状または、その他適宜選択することができる。たとえば、ホーロー基板の形状が、長方形状、略正方形状の場合、発光素子を密着して並べることができ、後述する蛍光灯型ＬＥＤランプに好適に用いることができる。また、発光装置を電球型ＬＥＤランプに用いるときには、該ホーロー基板の形状は、略円形状あるいは略多角形状であることが好ましい。また、発光装置の輝点発光が問題となる場合は、ホーロー基板の形状は角形状、六角形状が好ましい。

＜実施の形態４＞
図１２は、実施の形態４の発光装置を模式的に示す平面図である。以下、図１２に基づいて説明する。

発光装置１５０は、センサ搭載用外部接続ランド６、正の電極外部接続ランド４および負の電極外部接続ランド５にそれぞれリード線３２０を接続し、その端にコネクタ３００が取り付けられている、そして、コネクタ３００の受け側としてソケットとしてのソケットインサートコネクタ３１０が取り付けられている。そのほかは、実施の形態１と同様の形態である。

本実施の形態によると、発光装置１５０の外部に、センサ搭載用外部接続ランド６、正の電極外部接続ランド４および負の電極外部接続ランド５からリード線３２０を出すことにより、発光装置１５０の動作時における発光部２３０の発熱からコネクタ３００を保護することができる。

該ソケットは、裏面側の周縁部または隅部に設置され、電極およびセンサに電流供給を行なうためのものである。

＜実施の形態５＞
図１３は、実施の形態５の発光装置を模式的に示す平面図である。以下、図１３に基づいて説明する。

発光装置１６０は、発光素子（図示せず）およびボンディングワイヤ（図示せず）を、設置した発光素子の数に応じて円形状の封止樹脂で被覆して、複数の発光部２４０を形成している。その他の構造については、実施の形態１における発光装置と同様である。

本実施の形態において、発光部２４０であると一つ一つの光源が小さく見えるため、照明器具にした場合、光が拡散して均一に見え、大きな照明器具として用いる場合に非常に都合がよい。

＜実施の形態６＞
図１４は、発光装置を用いた照明用光源を備える電球型ＬＥＤランプの一実施形態を示す模式的な正面図である。また、図１５は、発光装置を用いた照明用光源を備える電球型ＬＥＤランプの一実施形態を示す模式的な上面図である。以下、図１４または図１５に基づいて説明する。

電球型ＬＥＤランプ１０００は、実施の形態１における発光装置１２０を照明用光源として備えている。また、電球型ＬＥＤランプ１０００は、電球ソケット１０１０、反射面１０２０、搭載面１０３０および取り付けネジ１１１を備える。本実施の形態において、実施の形態１〜実施の形態５のいずれかの発光装置を適宜選択して利用することができる。

本実施の形態の電球型ＬＥＤランプ１０００は、白色を含め電球色など任意の色調を提供することができる。該電球型ＬＥＤランプ１０００に利用された発光装置は、製造方法が容易で、色ズレが発生しにくいためである。

また、実施の形態１〜実施の形態５における発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、照明用光源、照明用器具光源、表示装置または信号機に用いることも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例］
＜実施例１＞
図１〜図９に基づいて本実施例を以下説明する。

ホーロー基板１を準備するため以下のような操作を行なった。まず、厚さ１．４ｍｍ、幅４０ｍｍの八角形で、４つの辺が１９ｍｍ、他の４つの辺が１４ｍｍの低炭素鋼板を切り出した。鋼板の長辺に２つの切欠部を設けた。この切欠は、長辺の真ん中で幅４ｍｍ、切り込み深さ４ｍｍとした。次に、分散媒にガラス粉末を分散させた分散液にコア金属を吊るし、さらにそのコア金属と対向する位置に電極を配し、ガラスをコア金属に電着させる。そして、取り出したコア金属を高温で焼成してガラスをコア金属の表面に焼き付けて、ホーロー層２を形成した。該ホーロー層２は、コア金属の表裏面双方において膜厚が１００μｍであった。

次に、スクリーン印刷法によってＡｕからなる配線パターン３をホーロー層２上に形成した。このとき、配線パターン３の厚みは１５μｍとした。
また、ホーロー基板１上の隅部に自動機認識用パターンとして１ｍｍ角の自動認識用パターン８を形成した。そして、配線パターン３の端部にテストパターン接続ランド１０を設けた。以上の工程によって、図５に示すような配線パターン３が形成されたホーロー基板１が作製された。

次に、図２および図６に示すように、配線パターン３の凹凸状の端部にＬＥＤチップ１２（短辺幅０．２４ｍｍ、長辺０．４８ｍｍ、厚み０．１４ｍｍ）をエポキシ樹脂で９列×１５個＝１３５個固定した。配線パターン上にＬＥＤチップ１２を搭載した状態１１０を図２に示す。

次に、図７に示すように、ＬＥＤチップ１２と配線パターン３とをボンディングワイヤＷを用いて電気的接続した。

次に、図８に示すように、ホーロー基板１上にほぼ長方形状のシリコーンゴムシート１６を密着させた。そして、作製される発光装置の発光がＣＩＥの色度表でほぼｘ、ｙ＝（０．３４５、０．３５）となるように蛍光体と透光性樹脂であるシリコーン樹脂とが重量比が１：４となるように混合したものを封止樹脂１３とした。そして、シリコーンゴムシート１６内に蛍光体を含む封止樹脂１３を注入し、封止樹脂１３を１５０℃の温度で６０分硬化させ蛍光体を含む封止樹脂体１３を形成した。なお、本実施例では、蛍光体として（Ｂａ・Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕを用いた。

そして、図９に示すように、シリコーンゴムシート１６を取り除き、発光部２００が形成された。

なお、本発明の発光装置の色度特性評価は、ＪＩＳＺ８７２２の条件Ｃ，ＤＩＮ５０３３ｔｅｉｌ７，ＩＳＯｋ７７２４１１に準拠のｄ・８（拡散照明・８°受光方式）光学系を採用した測定装置を用いて測定した。

最後に、発光部２００、正の電極外部接続ランド４、負の電極外部接続ランド５、センサ搭載用外部接続ランド６、取り付け部１１の切りかけ、外部接続ランドに接続された外部配線（図示せず）、取り付け緩衝部９および極性認識貫通穴７を公知の方法で作製した。そして、センサ搭載用外部接続ランド６にセンサ１４として、抵抗温度センサであるＫＯＡ製角形チップ厚膜リニア正温度係数抵抗器ＬＡ７３を設置した。

また、図４に示すように、発光装置１２０の裏面側には、トップ型ボス有りプリント基板用のコネクタ３００、コネクタの凸部１５を形成した。

ここで、発光装置１２０を消灯した状態で、正常に発光装置の裏面と発光装置の固定用治具とが密着性よく固定された場合は、センサ１４としての抵抗温度センサ（リニア抵抗器）の抵抗値は、１０００Ωを示し、推定される温度は、２５℃と見積もられた。発光装置の裏面と発光装置の固定用治具との密着性が不十分な場合は、該抵抗値は、１０１８Ωを示した。密着性が不十分とは、取り付けネジが均一に締まっていないため、発光装置の裏面にゴミ等を挟んでいるなどが考えられた。密着性が不十分のときは、取り付けネジの締め直し、発光装置の裏面確認、発光装置固定用治具側の表面確認をし、該抵抗温度センサで推定温度が２５℃付近になるようにした。

＜実施例２＞
図１０に基づいて本実施例を以下説明する。

本実施例においては、発光装置１３０の発光部２１０からの発光を電球色とするために蛍光体（Ｂａ・Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕを含有する封止樹脂を用いた。

より具体的には、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４４７、０．４０６）となる光が得られるように蛍光体と透光性樹脂であるシリコーン樹脂とが重量比が１：２．７８２となるように混合された封止樹脂をシリコーンゴムシート内に注入した後、１２０℃の温度で３０分硬化させ蛍光体を含む封止樹脂を形成した。

また、ホーロー基板１と発光部２１０の形状を八角形状にした。そして、センサ搭載用外部接続ランドには、センサ１４としてチップ電流ヒューズ（薄膜チップ）を搭載することにより、過電流が発光装置１３０に流れた場合に発光装置１３０を保護できるように設計した。

＜実施例３＞
図１１に基づいて本実施例を以下説明する。

本実施例においては、発光装置１４０の発光部２２０からの発光を高演色とするために蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、Ｃａ₃（Ｓｃ・Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅを含有する封止樹脂を用いた。

より具体的には、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４４７、０．４０６）となる光が得られるように蛍光体と透光性樹脂であるシリコーン樹脂とが重量比が１：６．７８となるように混合された封止樹脂をシリコーンゴムシート内に注入した後、１２０℃の温度で３０分硬化させ蛍光体を含む封止樹脂を形成した。

また、ホーロー基板１の形状を八角形状とし、発光部２２０の形状をほぼ円形状にした。

＜実施例４＞
図１２に基づいて本実施例を以下説明する。

本実施例においては、発光装置１５０の発光部２３０からの発光を高演色とするために蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、Ｃａ₃（Ｓｃ・Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅを含有する封止樹脂を用いた。

より具体的には、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４４７、０．４０６）となる光が得られるように蛍光体と透光性樹脂であるシリコーン樹脂とが重量比が１：６．７８となるように混合された封止樹脂をシリコーンゴムシート内に注入した後、１２０℃の温度で３０分硬化させ蛍光体を含む封止樹脂を形成した。

また、発光装置１５０は、センサ搭載用外部接続ランド６、正の電極外部接続ランド４および負の電極外部接続ランド５にそれぞれリード線３２０を接続し、その端にコネクタ３００が取り付けられている構成とした。そして、コネクタ３００の受け側としてソケットインサートコネクタ３１０を取り付けた。また、ホーロー基板１の形状を正方形状とし、発光部２３０の形状はほぼ正方形状とした。そのほかは、実施例１と同様とした。

＜実施例５＞
図１３に基づいて本実施例を以下説明する。

本実施例においては、発光装置１６０の発光部２４０からの発光を高演色とするために蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、Ｃａ₃（Ｓｃ・Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅを含有する封止樹脂を用いた。

より具体的には、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４４７、０．４０６）となる光が得られるように蛍光体と透光性樹脂であるシリコーン樹脂とが重量比が１：６．７８となるように混合されたものをシリコーンゴムシート内に注入した後、１２０℃の温度で３０分硬化させ蛍光体を含む封止樹脂を形成した。

また、発光部２４０の形状は、外径が１．６ｍｍのほぼ円形状で、９列×１５個＝１３５個を形成した。そのほかは、実施例１と同様にした。

ここで、実施例１〜実施例５において、発光素子としてのＬＥＤチップ１３には、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色系ＬＥＤチップを使用した。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１の発光装置における発光素子がホーロー基板に搭載される前の状態を模式的に示す平面図である。 実施の形態１の発光装置における発光素子がホーロー基板に搭載され、かつ封止樹脂で封止される前の状態を模式的に示す平面図である。 実施の形態１の発光装置を模式的に示す平面図である。 実施の形態１の発光装置を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態における製造方法の一工程を模式的に示した断面図である。 本実施の形態における製造方法の一工程を模式的に示した断面図である。 本実施の形態における製造方法の一工程を模式的に示した断面図である。 本実施の形態における製造方法の一工程を模式的に示した断面図である。 本実施の形態における製造方法の一工程を模式的に示した断面図である。 実施の形態２の発光装置を模式的に示す平面図である。 実施の形態３の発光装置を模式的に示す平面図である。 実施の形態４の発光装置を模式的に示す平面図である。 実施の形態５の発光装置を模式的に示す平面図である。 発光装置を用いた照明用光源を備える電球型ＬＥＤランプの一実施形態を示す模式的な正面図である。 発光装置を用いた照明用光源を備える電球型ＬＥＤランプの一実施形態を示す模式的な上面図である。 従来の発光素子モジュールの一実施形態の平面図である。 従来の発光素子モジュールの別の一実施形態の平面図である。

符号の説明

１ ホーロー基板、２ ホーロー層、３ 配線パターン、４ 正の電極外部接続ランド、５ 負の電極外部接続ランド、６ センサ搭載用外部接続ランド、７ 極性認識貫通穴、８ 自動認識用パターン、９ 取り付け緩衝部、１０ テストパターン接続ランド、１１ 取り付け部、１２ ＬＥＤチップ、１３ 封止樹脂、１４ センサ、１５ 凸部、１６ シリコーンゴムシート、１１１ 取り付けネジ、１２０，１３０，１４０，１５０，１６０ 発光装置、２００，２１０，２２０，２３０ 発光部、３００ コネクタ、３１０ ソケットインサートコネクタ、３２０ リード線、５００，５７０ 発光素子、５１０ 貫通穴、５２０ 突起、５３０ 段付き部、５４０，５６０ 実装用ホーロー基板、５５０，５９０ 発光素子モジュール、５８０ 接続用端子、６００ 導電層、１０００ 電球型ＬＥＤランプ、１０１０ 電球ソケット、１０２０ 反射面、１０３０ 搭載面、Ｗ ボンディングワイヤ。

Claims (17)

1. コア金属の表面にホーロー層を被覆して形成されたホーロー基板上に、凹凸状の配線パターンが、複数平行に配置されて形成され、
   前記配線パターン上に複数の発光素子が搭載され、
   前記発光素子と配線パターンとがボンディングワイヤで接続され、
   前記発光素子とボンディングワイヤとを覆うように封止樹脂で封止され、
   極性が異なる２つの電極外部接続ランド、
   および極性が異なる２つのセンサ搭載用外部接続ランドを備えた発光装置。
2. 前記発光素子が、前記凹凸状の配線パターンにおける長手方向の一方側に搭載された請求項１に記載の発光装置。
3. 前記電極外部接続ランドおよび前記センサ搭載用外部接続ランドは、前記ホーロー基板における同じ一辺側に沿って設けられた請求項１または２に記載の発光装置。
4. 電流を供給するための正または負のいずれか一方の前記配線パターンに、極性を現わすための極性認識貫通穴をさらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記配線パターンの端部または隅部にテストパターン接続ランドをさらに備えた請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記ホーロー基板上にワイヤボンディングおよびダイボンディングのための自動認識用マークが設けられた請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
7. ２つの前記電極外部接続ランドに、２つの前記センサ搭載用外部接続ランドが挟まれて設けられた請求項３に記載の発光装置。
8. 前記ホーロー基板の周縁部または隅部に複数の固定用貫通穴および／または固定用切り欠け部が設けられた請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
9. 前記ホーロー基板の裏面側の周縁部または隅部に電流供給を行なうソケットが設けられた請求項３に記載の発光装置。
10. 前記コア金属は、極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼および高炭素鋼から選ばれる少なくとも一つからなる請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置。
11. 前記ホーロー基板における固定用冶具が、前記ホーロー基板と同じ材質からなる請求項１に記載の発光装置。
12. 隣接する前記発光素子どうしは、前記配線パターン上で、側面が対向しないように、ちどり状に配置された請求項１〜１１のいずれかに記載の発光装置。
13. 前記封止樹脂の形状は、略六角形状、八角形状、円形状および長方形状のいずれかである請求項１〜１２のいずれかに記載の発光装置。
14. 前記ホーロー基板の形状は、略多角形状、略円形状および略正方形状のいずれかである請求項１〜１３のいずれかに記載の発光装置。
15. 前記封止樹脂は、蛍光体材料を含有している請求項１〜１４のいずれかに記載の発光装置。
16. 前記センサ搭載用外部接続ランドに接続されるセンサは、温度センサである請求項１〜１５のいずれかに記載の発光装置。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載の発光装置を用いた液晶ディスプレイのバックライト光源、照明用光源、照明用器具光源、表示装置または信号機。

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