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公開番号2024163703
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079544
出願日2023-05-12
発明の名称発光装置、光源及び発光装置の製造方法
出願人日亜化学工業株式会社
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類H01L 33/58 20100101AFI20241115BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】複数の発光素子を備える発光装置において、発光面における光の均一性を図り、照度を向上させることができる発光装置、光源及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の端子有する基板と、第1面、第2面とを備える複数の発光素子と、端子と、発光素子の電極とを接続する複数の金属部材と、光反射部材とを備え、前記複数の発光素子は、第1面が前記基板の上面に対して平行であり、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される1以上の第1発光素子と、第1面が前記基板の上面に対して傾斜しており、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される2以上の第2発光素子とを有し、前記2以上の第2発光素子は、前記1以上の第1発光素子に隣接しており、前記2以上の第2発光素子の第1面と前記1以上の第1発光素子の第1面と前記光反射部材とにより開口方向に拡がる凹部を成す発光装置。
【選択図】図1B
特許請求の範囲【請求項１】
表面に一対の端子を複数有する基板と、
光取り出し面となる第１面と、前記第１面と反対側に一対の電極を有する第２面とを備える複数の発光素子と、
前記基板の前記一対の端子と、前記複数の発光素子の前記一対の電極とをそれぞれ接続する複数の金属部材と、
前記複数の発光素子及び前記複数の金属部材を連続して固定し、かつ前記複数の発光素子の第１面を露出して前記基板上に配置される光反射部材とを備え、
前記複数の発光素子は、
第１面が前記基板の上面に対して平行であり、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される１以上の第１発光素子と、
第１面が前記基板の上面に対して傾斜しており、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される２以上の第２発光素子とを有し、
前記２以上の第２発光素子は、前記１以上の第１発光素子に隣接しており、
前記２以上の第２発光素子の第１面と前記１以上の第１発光素子の第１面と前記光反射部材とにより開口方向に拡がる凹部を成す発光装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記基板の前記一対の端子と、前記第１発光素子の前記一対の電極と、をそれぞれ接続した前記複数の金属部材は、それぞれ、前記一対の端子から前記一対の電極までの高さが同じである請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記２以上の第２発光素子の第１面は、前記第１発光素子の第１面に対して、１３５度以上１７０度以下の傾斜角を有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記２以上の第２発光素子の前記一対の電極に接続した前記複数の金属部材のうち、前記第１発光素子側の前記金属部材は、前記第１発光素子の前記一対の電極に接続した前記金属部材よりも、前記端子から前記電極までの高さが高い請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
上面視において、前記２以上の第２発光素子は、前記１以上の第１発光素子に対して、行状、列状又は行列状に配置されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
上面視において、前記２以上の第２発光素子は、前記第１発光素子を挟んで両側に配置されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
上面視において、前記２以上の第２発光素子は、１つの前記第１発光素子の中心又は重心を通る仮想直線に対して、対称に配置されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
上面視において、前記２以上の第２発光素子の前記第１面は、１つの前記第１発光素子の中心又は重心を通る仮想直線に対して、対称に配置されている請求項５に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、それぞれ、前記第１面に透光層を配置して、前記第１面が構成されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置の前記基板の最外周部に配置された壁部と、
前記発光装置の上方を被覆するレンズと、
前記壁部と前記レンズとを接着する接着層とを備えた光源。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光装置、光源及び発光装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 5,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回路基板上に、複数の半導体発光素子と、発光素子上に配置された波長変換層とを有する発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－５０３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発光装置では、波長変換層の上面が基板方向に凹む凹部が形成されており、放熱性等の点での発光装置の信頼性の向上が図られている。
一方、複数の半導体発光素子を有する発光装置においては、放熱性のみならず、発光面における光の均一性、照度の向上、迷光低減等の種々の特性における改善及び向上が求められている。
本開示は、複数の発光素子を備える発光装置において、発光面における光の均一性を図り、照度を向上させることができる発光装置、光源及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態に係る発光装置は、表面に一対の端子を複数有する基板と、光取り出し面となる第１面と、前記第１面と反対側に一対の電極を有する第２面とを備える複数の発光素子と、前記基板の前記一対の端子と、前記複数の発光素子の前記一対の電極とをそれぞれ接続する複数の金属部材と、前記複数の発光素子及び前記複数の金属部材を連続して固定し、かつ前記複数の発光素子の第１面を露出して前記基板上に配置される光反射部材とを備え、前記複数の発光素子は、第１面が前記基板の上面に対して平行であり、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される１以上の第１発光素子と、第１面が前記基板の上面に対して傾斜しており、かつ前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置される２以上の第２発光素子とを有し、前記２以上の第２発光素子は、前記１以上の第１発光素子に隣接しており、前記２以上の第２発光素子の第１面と前記１以上の第１発光素子の第１面と前記光反射部材とにより開口方向に拡がる凹部を成す。
本開示の一実施形態に係る光源は、上述した発光装置と、前記発光装置の前記基板の最外周部に配置された壁部と、前記発光装置の上方を被覆するレンズと、前記壁部と前記レンズとを接着する接着層とを備える。
本開示の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、表面に一対の端子を複数有する基板と、光取り出し面となる第１面と、前記第１面と反対側に一対の電極を有する第２面とを備える複数の発光素子と、前記一対の端子と電気的に接続される線状の導電層とを準備し、前記端子を露出し、前記導電層上に、２つの前記導電層間に又は２つの前記導電層を跨ぐように、前記基板からの高さが同じ又は高さが異なる複数のレジスト部材を形成し、前記端子のうちの２つの前記端子を跨ぐように、前記複数のレジスト部材のうちの１つの前記レジスト部材又は２つの前記レジスト部材の上に、前記第１面が前記基板の上面に平行な１以上の第１発光素子と、前記第１面が前記第１発光素子の方向に傾斜する２以上の第２発光素子とを配置し、露出した前記端子上に金属部材を形成して、前記一対の端子と前記第１発光素子の一対の電極、及び、前記一対の端子と前記第２発光素子の一対の電極をそれぞれ電気的に接続し、前記第１面が前記基板の上面に平行な１以上の前記第１発光素子及び前記第１面が前記第１発光素子の方向に傾斜する２以上の前記第２発光素子を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一実施形態によれば、複数の発光素子を備える発光装置において、発光面における光の均一性を図り、照度を向上させることができる発光装置、光源及び発光装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態１の発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。
図１Ａの１Ｂ－１Ｂ線における端面図である。
図１Ｂの部分拡大図である。
実施形態１の発光装置の発光素子の配置を模式的に示す平面図である。
図２Ａの変形例を示す平面図である。
図２Ａの別の変形例を示す平面図である。
図２Ａのさらに別の変形例を示す平面図である。
実施形態１の発光装置の変形例の構成を模式的に示す斜視図である。
実施形態２の光源の構成を模式的に示す端面図である。
本発明の発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
実施形態３の発光装置の製造方法における基板等の準備工程１を模式的に示す平面図である。
図６Ａの６Ｂ－６Ｂ線における端面図である。
基板等の準備工程２を模式的に示す平面図である。
図６Ｃの６Ｄ－６Ｄ線における端面図である。
基板等の準備工程３を模式的に示す平面図である。
図６Ｅの６Ｆ－６Ｆ線における端面図である。
基板等の準備工程４を模式的に示す平面図である。
図６Ｇの６Ｈ－６Ｈ線における端面図である。
図６Ｇの６Ｉ－６Ｉ線における端面図である。
レジスト部材の形成工程を模式的に示す平面図である。
図７Ａの７Ｂ－７Ｂ線における端面図である。
図７Ａの７Ｃ－７Ｃ線における端面図である。
発光素子の配置工程１を模式的に示す平面図である。
図８Ａの８Ｂ－８Ｂ線における端面図である。
図８Ａの８Ｃ－８Ｃ線における端面図である。
発光素子の配置工程２を模式的に示す図８Ａの８Ｂ－８Ｂ線における端面図である。
発光素子の配置工程２模式的に示す図８Ａの８Ｃ－８Ｃ線における端面図である。
金属部材の形成工程を模式的に示すＹ方向の端面図である。
図９ＡのＸ方向の端面図である。
金属部材の形成工程を模式的に示すＹ方向の端面図である。
図９ＡのＸ方向の端面図である。
導電層の除去工程を模式的に示す平面図である。
図１０Ａの１０Ｂ－１０Ｂ線における端面図である。
図１０Ａの１０Ｃ－１０Ｃ線における端面図である。
光反射部材の形成工程１を模式的に示す平面図である。
図１１Ａの１１Ｂ－１１Ｂ線における端面図である。
光反射部材の形成工程２を模式的に示す平面図である。
図１２Ａの１２Ｂ－１２Ｂ線における端面図である。
図１２Ａの１２Ｃ－１２Ｃ線における端面図である。
光反射部材の形成工程３を模式的に示す平面図である。
実施形態４の発光装置の製造方法における基板等の準備工程を模式的に示す平面図である。
基板等の準備工程２を模式的に示す平面図である。
レジスト部材の形成工程を模式的に示す平面図である。
発光素子の配置工程を模式的に示す端面図である。
導電層の除去工程を模式的に示す平面図である。
光反射部材の形成工程を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の実施形態は、本発明の技術的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、本発明は以下で説明するものに限定されない。各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態に分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示す構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。また、後述の実施形態では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさ及び位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略したり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。
本明細書において、発光装置の光取り出し面側を上面と称することがあり、各部材において、光取り出し面側に近い側を第１面又は上面、光取り出し面側と反対側を第２面又は下面と称することがある。また、各図面において、特定の方向又は位置を示すために、ＸＹＺによる３次元直交座標系を用いることがある。この場合、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、特定の一方向のみならず、それと反対の方向も含む双方向を意味する。上面視とは、発光装置の光取り出し側から見ることを意味し、Ｘ－Ｙ平面を表す。
【０００９】
＜実施形態１：発光装置１０＞
一実施形態の発光装置１０は、図１Ａ、１Ｂに示すように、基板１３と、複数の発光素子１と、複数の金属部材１５と、光反射部材１６とを備える。基板１３は、表面に一対の端子１４を複数有する。発光素子１は、光取り出し面となる第１面と、第１面と反対側に一対の電極１Ｅを有する第２面とを備える。金属部材１５は、基板１３の一対の端子１４と、複数の発光素子１の一対の電極１Ｅとをそれぞれ接続する。つまり、発光素子１の一対の電極１Ｅは、基板１３の上面に対向するように配置され、金属部材１５によって、発光素子１の一対の電極１Ｅが基板１３の一対の端子１４に接続されている。光反射部材１６は、複数の発光素子１及び複数の金属部材１５を連続して固定する。光反射部材１６は、複数の発光素子１の第１面を露出して基板１３上に配置されている。複数の発光素子１は、１以上の第１発光素子１１と、２以上の第２発光素子１２とを有する。第１発光素子１１は、第１面１１ａが基板１３の上面に対して平行に配置されている。第２発光素子１２は、第１面１２ａが基板１３の上面に対して傾斜するように配置されている。つまり、金属部材１５によって、第１発光素子１１の第１面１１ａが基板１３の上面に対して平行になるように配置されている。また、金属部材１５によって、第２発光素子１２の第１面１２ａが基板１３の上面に対して傾斜するように配置されている。２以上の第２発光素子１２は、１以上の第１発光素子１１に隣接している。２以上の第２発光素子１２の第１面１２ａと１以上の第１発光素子１１の第１面１１ａとは、光反射部材１６とともに、開口方向、つまり、光取り出し面側に向かって拡がる凹部１６Ａを形成している。
凹部１６Ａは、第１発光素子１１の厚みと第２発光素子１２の厚みがほぼ同じものを使用し、金属部材１５の高さを変えることにより形成することができる。つまり、第１発光素子１１に接続される金属部材１５の高さを、第２発光素子１２に接続される金属部材１５の高さよりも低くする。また、第２発光素子１２の一対の電極１Ｅに接続した複数の金属部材１５のうち、第１発光素子１１側の金属部材１５ｂは、第１発光素子１１の一対の電極１Ｅに接続した金属部材１５よりも、端子１４から電極１Ｅまでの高さが高い。
このような構成の発光装置では、光の拡散を抑え複数の発光素子が同一方向に光を出射させることができるために、光取り出し方向、つまり、発光装置の正面に対して均一性の高い光を取り出すことができる。その結果、同一方向への集光を高めることができるために、照度の向上を図ることが可能となる。また、発光素子の側方へ出射される迷光を低減することが可能となる。さらに、光反射部材１６が第１発光素子１１及び第２発光素子１２と連続して固定しているため、第１発光素子１１及び第２発光素子１２から発生した熱を効率良く基板１３及び外部に伝え、放熱効果を高めることができる。このような発光装置は、例えば、スマートフォン、フラッシュ用等の光源として好適に用いることができる。
【００１０】
（基板１３）
基板１３は、表面に一対の端子１４を複数有する。端子１４は、基板１３の表面に配置されていれば、上面又は下面のいずれに配置されていてもよい。端子１４は、少なくとも基板１３の上面に配置されていることが好ましい。また、端子１４は、基板１３の内部に形成されたビアを介して、上面と下面とに配置されていてもよい。
基板１３は、発光素子の線膨張係数に近い物性を有する材料によって形成されることが好ましい。基板１３は、例えば、樹脂又は繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス等の絶縁性部材によって形成することができる。基板１３は、耐熱性及び熱伝導率の高い窒化アルミニウム、窒化ケイ素を用いることが好ましい。基板１３の厚みは一定でなくてもよいが、基板１３の上下面が平行であることが好ましい。平行とは厳密な意味での平行を指すのではなく、１０度以下は許容される。基板１３の平均厚みに対して、最も薄い部分が８０％以上、最も厚い部分は１２０％以下であることが好ましい。基板１３の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下が挙げられる。
端子１４は、例えば、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、ロジウム等の金属又は合金によって形成することができる。端子１４は、これら金属又は合金の単層によって形成されていてもよいし、多層構造でもよい。端子１４の厚みは一定でなくてもよく、部分的に厚い又は薄い部分があってもよいし、部分的に凹凸を形成していてもよい。端子１４の厚みは、例えば、０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が挙げられる。
端子１４は正負一対として、複数配置されている。端子１４の基板１３の表面における平面形状は、用いる発光素子の数、位置、大きさ等によって適宜設定することができる。端子１４は、例えば、部分的に、幅広又は幅狭の部分があってもよい。また、部分的に、絶縁膜等によって、表面が被覆されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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