发光装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种发光装置及其制造方法。

背景技术：

已知有在陶瓷基板、金属基板等通用基板上安装有led(发光二极管)元件等发光元件的cob(chiponboard(板上芯片))发光装置。在这样的发光装置中，采用含有荧光体的树脂来密封例如发出蓝色光的led元件，使通过来自led元件的光激发荧光体而得到的光混合，从而根据用途而得到白色光等。

例如，在专利文献1中，记载了如下的发光二极管，其具备：具有固晶用的安装面的高热传导性的散热基台；被载置于散热基台上，并具有露出安装面的一部分的孔部以及从散热基台的外周缘向外方突出的突出部的电路基板；通过孔部而被安装于安装面上的发光元件；以及对该发光元件的上方进行密封的透光性的树脂体，在突出部的外周缘形成与发光元件导通的通孔，在该通孔的上表面以及下表面设置有外部连接电极。

又，在专利文献2中，记载有如下的led封装体，其具有：形成有凹部的腔体；以贯通凹部的底部的状态被安装于腔体中的凸状的散热块(基座部)；被搭载在散热块上的散热基板(サブマウント基板)；被配置在散热基板上的多个led芯片；与各led芯片电连接的引线框；内包各led芯片的荧光体层；以及被封入凹部的由硅树脂形成的透镜。

又，在这样的发光装置的制造时，例如为了抑制色度的不均，进行了在使分散于树脂内的荧光体沉降后使树脂固化的处理。例如，在专利文献3中，记载了一种发光元件封装体的制造方法，其包含：在基板上形成疏液剂(撥液剤)图案的工序；在基板的疏液剂图案的内侧安装led芯片的工序；在疏液剂图案的内侧涂敷混合有荧光体的密封树脂的工序；以及在无风状态下使密封树脂内的荧光体沉降的工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006－005290号公报

专利文献2：日本专利特开2010－170945号公报

专利文献3：日本专利特开2012－044048号公报

技术实现要素：

在将透镜等光学元件搭载于发光装置之上而将出射光聚光的情况下，为了提高聚光性，希望尽可能使发光装置的发光部小型化。然而，要想以一个发光元件来实现发光部的话，为了确保所需的发光强度而必须使用大型的发光元件，存在制造成本上升、或者对发光元件的电流供给不均匀从而导致发光效率变差等不良的情况。因此，想到高密度地安装多个发光元件，在确保所需的发光强度的同时实现小型的发光部。

然而，在将多个发光元件安装于基板上，采用含有荧光体的树脂来密封这些发光元件，使来自发光元件的出射光与由荧光体产生的激发光混合而得到目标白色光等的发光装置中，存在实际的出射光的色感与目标光的色感不同的情况。这是因为，为了防止短路，发光元件彼此之间是隔着某程度的间隔进行安装，因此密封树脂中埋在发光元件彼此之间的部分中也包含有荧光体，由此，荧光体层中的该光的通过距离因光从发光元件的哪个表面出射而不同的。由于自发光元件的出射位置以及出射方向的不同，荧光体层中的光的通过距离发生变化，与荧光体对应的颜色的光的强度也与之相应地变动，因此难以使实际的出射光的色感与设计值一致。

在此，本发明的目的在于提供一种发光装置及其制造方法，其极力地抑制了使来自高密度安装的多个发光元件的出射光与密封发光元件的树脂中所包含的荧光体所产生的激发光混合而得到的实际的光的色感与设计值的偏差。

提供一种发光装置，其特征在于，具有：基板；密集地安装在基板上的多个发光元件；不包含荧光体，且被配置在多个发光元件的元件之间的第一树脂；以及含有荧光体，且覆盖多个发光元件的露出部的周围的第二树脂。

在上述的发光装置中，优选为，多个发光元件以相邻的发光元件彼此的间隔为5μm以上且50μm以下的方式密集地安装在基板上。又，上述的发光装置优选为，还具有光学元件，所述光学元件以覆盖第二树脂的方式载置在基板上。

又，提供一种发光装置的制造方法，其特征在于，包括：在基板上密集地安装多个发光元件的工序；将不含有荧光体的第一树脂配置在多个发光元件的元件之间的工序；以及采用含有荧光体的第二树脂来覆盖多个发光元件的露出部的周围的工序。

在上述的制造方法的配置的工序中，优选为，从侧方对安装于基板上的多个发光元件的元件之间注入第一树脂，采用第一树脂来填塞多个发光元件的元件之间。上述的制造方法中，优选为，第一树脂是用以在安装的工序中使多个发光元件与基板粘接的树脂，在配置的工序中，使第一树脂溢出至多个发光元件的元件间，从而用第一树脂来填塞多个发光元件的元件之间。

根据上述的发光装置及其制造方法，能够极力地抑制使来自高密度安装的多个发光元件的出射光与密封发光元件的树脂中所包含的荧光体所产生的激发光混合而得到的实际的光的色感与设计值的偏差。

附图说明

图1的(a)～(c)是发光装置1的俯视图以及截面图。

图2是发光装置1的放大截面图。

图3是带有透镜80的发光装置1’的侧视图。

图4是示出led元件30彼此的安装间隔与发光装置1’的照度的关系的图表。

图5的(a)～(c)是示出发光装置1的制造工序的俯视图以及截面图。

图6的(a)～(c)是示出发光装置1的制造工序的俯视图以及截面图。

图7的(a)～(c)是示出发光装置1的制造工序的俯视图以及截面图。

图8的(a)～(c)是示出发光装置1的制造工序的俯视图以及截面图。

图9的(a)～(c)是发光装置2的俯视图以及截面图。

图10的(a)～(c)是示出发光装置2的制造工序的俯视图以及截面图。

图11的(a)～(c)是示出发光装置2的制造工序的俯视图以及截面图。

图12的(a)～(c)是示出发光装置2的制造工序的俯视图以及截面图。

图13的(a)～(c)是示出发光装置2的制造工序的俯视图以及截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对发光装置及其制造方法进行说明。但是，应理解为本发明并不限定于附图或者以下所记载的实施方式。

图1的(a)～图1的(c)是发光装置1的俯视图以及截面图。图1的(a)是作为完成品的发光装置1的俯视图，图1的(b)是沿图1的(a)的ib－ib线的截面图，图1的(c)是沿图1的(a)的ic－ic线的截面图。发光装置1包含led元件作为发光元件，例如作为照明用led、led电灯泡等各种照明装置而被利用。发光装置1具有安装基板10、电路基板20、led元件30、树脂框40、密封树脂50、透明树脂60以及齐纳二极管70作为主要的构成要素。

作为一例，安装基板10是具有基本正方形的形状的、在其上表面的中央具有供led元件30安装的安装区域的金属基板。安装基板10还作为使由led元件30以及后述的荧光体的粒子所产生的热散热的散热基板而发挥作用，因此，例如由耐热性以及散热性优异的铝构成。但是，安装基板10的材质只要是耐热性和散热性优异的材质即可，例如也可以是铜等其他金属。

作为一例，电路基板20具有与安装基板10相同大小的基本正方形的形状，在其中心部具有矩形的开口部21。电路基板20的下表面例如通过粘合片被粘帖固定在安装基板10的上。在电路基板20的上表面上，形成有+电极侧的配线图案22a和-电极侧的配线图案22b。又，在位于基板20的上表面的对角的两个角部，形成有用于将发光装置1连接于外部电源的连接电极23a、23b。连接电极23a是+电极，连接电极23b是-电极，它们被连接于外部电源并被施加电压，由此发光装置1发光。又，在电路基板20的上表面，除了形成开口部21的外周部分以及连接电极23a、23b的部分之外，还形成有覆盖配线图案22a、22b的白色保护层24(参照后述的图5的(a))。

led元件30是发光元件的一例，是发出例如发光波段为450～460nm左右的蓝色光的蓝色led。在发光装置1中，多个led元件30排列成格子状地被安装于在电路基板20的开口部21内露出的安装基板10的中央。在图1的(a)中，特别示出了安装有16个led元件30的情况下的例子。led元件30的下表面例如通过透明的绝缘性的粘接剂等被固定于安装基板10的上表面。又，led元件30在上表面具有一对元件电极，如图1的(a)所示，相邻的led元件30的元件电极通过电线31相互电连接。从位于开口部21的外周侧的led元件30引出的电线31被连接于电路基板20的配线图案22a、22b。由此，电流经由电线31被供给各led元件30。

树脂框40是与电路基板20的开口部21的大小相符的由例如白色的树脂构成的基本矩形的框体，被固定于电路基板20的上表面的开口部21的外周部分。树脂框40是用于防止密封树脂50流出的阻挡件，而且使从led元件30向侧方射出的光朝向发光装置1的上方(从led元件30来看是与安装基板10相反的一侧)反射。

另外，在发光装置1中，安装基板10上的安装区域、电路基板20的开口部21以及树脂框40为矩形，但它们也可以是圆形等其他的形状。

密封树脂50是第二树脂的一例，其被注入开口部21内，覆盖多个led元件30的露出部(例如，led元件30的上表面、被安装于最外侧的led元件30的树脂框40侧的侧面等)的周围。由此，密封树脂50一体地包覆多个led元件30以及电线31的整体而进行保护(密封)。例如，作为密封树脂50，使用环氧树脂或者硅树脂等无色且透明的树脂，尤其是具有250℃左右的耐热性的树脂即可。

又，在密封树脂50中分散混合有黄色荧光体等荧光体(后述的图2的荧光体51)。黄色荧光体是吸收led元件30所射出的蓝色光并将其波长转换为黄色光的、例如yag的(yttriumaluminumgarnet(钇铝石榴石))等粒子状的荧光体材料。发光装置1射出通过使来自蓝色led即led元件30的蓝色光和由该蓝色光激发黄色荧光体所得到的黄色光混合而得到的白色光。

或者，密封树脂50可以含有例如绿色荧光体和红色荧光体等多个种类的荧光体。绿色荧光体是吸收led元件30所射出的蓝色光并将其波长转换为绿色光的、例如(basr)2sio4：eu²⁺等粒子状的荧光体材料。红色荧光体是吸收led元件30所射出的蓝色光并将其波长转换为红色光的、例如caalsin3：eu²⁺等粒子状的荧光体材料。在该情况下，发光装置1射出通过使来自蓝色led即led元件30的蓝色光和由该蓝色光激发绿色荧光体以及红色荧光体所得到的绿色光以及红色光混合而得到的白色光。

透明树脂60是第一树脂的一例，是与密封树脂50同样的环氧树脂或者硅树脂等无色且透明的树脂，但与密封树脂50不同，其不含有荧光体。透明树脂60在密封树脂50被注入开口部21内之前被注入位于多个led元件30之间的间隙，由此将led元件30的元件间填满。即，透明树脂60填塞了多个led元件30的元件间的各led元件30的下端至上端的空间。

齐纳二极管70为了防止led元件30被静电等破坏而被设置在电路基板20上。齐纳二极管70与多个led元件30并联地连接于配线图案22a、22b(参照后述的图7的(a))，在电压被反向施加给led元件30时，使电流旁通来对led元件30进行保护。

图2是发光装置1的放大截面图。在图2中，放大示出了图1的(b)中的led元件30的附近。又，在图2中，还示出了密封树脂50中所含有的荧光体51。在发光装置1中，通过在多个led元件30的元件之间填充透明树脂60，荧光体51不会进入到元件之间，而是存在于led元件30的上表面的上侧。荧光体51可以在密封树脂50内均匀地分散，但在图2中，示出了荧光体51沉淀在led元件30和透明树脂60的正上方的状态。

假设不存在透明树脂60，密封树脂50也填充在蓝色led即led元件30的元件之间，荧光体51也进入led元件30的元件之间的话，则与出射自led元件30的上表面的出射光相比，出射自侧面的出射光更长地通过黄色荧光体即荧光体51的层而被出射至发光装置的外部，因此黄色光的强度会变强。即，黄色光的强度根据自led元件30的出射位置以及出射方向的不同而变动，因此出射光的色感就会与设计值有偏差。

但是，在发光装置1中，由于存在有透明树脂60，所以荧光体51不会进入led元件30的元件之间，所以即使是从led元件30朝侧方出射的光，在通过元件之间而到达led元件30的上表面的上侧为止，都不会发生颜色的变化。因此，来自led元件30的上表面的出射光和来自侧面的出射光在led元件30的上表面的上侧通过相同距离的荧光体51的层而被出射到发光装置1的外部。即，在发光装置1中，出射光在荧光体层中通过的距离是固定的，不取决于自led元件30的出射位置和出射方向。因此，在发光装置1中，从led元件30朝侧方出射的光不会成为色感不均的原因，实际的出射光的色感与目标的光的色感的偏差不易产生，所以能够得到色度均匀的出射光。

另外，透明树脂60只要配置在元件之间以使荧光体51的粒子不实质地进入多个led元件30的元件之间即可，未必要填满多个led元件30的元件之间的从各led元件30的下端至上端的空间整体。例如，led元件30的元件间的上端被透明树脂60填塞且元件间存在有气泡，因此一部分中存在未填充透明树脂60的部位也是可以的。

在图2中，示出了在开口部21的内壁和位于外周侧的led元件30之间的外周部分52中也填充有透明树脂，且荧光体51未进入的状态。为了使得出射光在荧光体层中通过的距离为固定从而避免色感的变动，优选为在外周部分52中也填充透明树脂60。但是，如果能使荧光体51沉淀，并在外周部分52也以与led元件30的上侧基本相等的厚度来配置荧光体51，则未必需要利用透明树脂60将外周部分52填满。或者，可以在外周部分52填充不含有荧光体的白色树脂来替代透明树脂60。

图3是带有透镜80的发光装置1’的侧视图。在将发光装置1用作照明装置时，如图3所示，透镜80例如以覆盖密封树脂50的方式配置在电路基板20的上表面。透镜80是光学元件的一例，对从发光装置1内的多个led元件30出射的光进行聚光，并向发光装置1’的上方出射。为了易于搭载透镜80，在电路基板20上扩展未被密封树脂50覆盖的区域的面积，确保搭载透镜80的平面区域即可。在发光装置1中，多个led元件30被密集地安装，能够不减少元件数量地缩窄发光部(发光区域)，所以能够使来自led元件30的出射光高效地入射至透镜80。

另外，可以根据发光装置1的用途，将例如滤光片等透镜80以外的光学元件载置在电路基板20之上。例如，可以使来自发光装置1内的多个led元件30的光通过平板形状的光学元件出射而不是通过透镜80出射。

图4是示出led元件30彼此的安装间隔与发光装置1’的照度的关系的图表。图表的横轴是led元件30彼此的安装间隔d(μm)，纵轴是以将安装间隔d设为0mm时的来自发光装置1’的出射光的照度为基准的相对照度i。另外，各led元件30为1mm见方的矩形，透镜80的入射端部为直径10mm的圆形。在图4中，分别示出了安装间隔d为30μm时和为50μm时的、通过了透镜80的出射光的相对强度i的最大值(max)、平均值(ave)以及最小值(min)。如图4所示，关于相对强度i的最小值，由于透镜80的组装的偏差，安装间隔d为30μm时和为50μm时，与安装间隔d为0μm时相比下降了20％左右。但是，关于相对强度i的最大值和平均值，在图示的范围中是基本固定的，并不取决于安装间隔d。

为了通过透镜80来聚光，led元件30彼此的安装间隔d越狭窄则发光点越小，因此较为优选。但是，为了避免例如相邻的led元件30彼此间发生短路，安装间隔d需要确保最低5μm左右。又，如果使安装间隔d过宽，则相对于透镜80的入射端部的直径来说，多个led元件30所产生的发光直径变大，会产生光的损失，因此来自发光装置1’的出射光的照度会下降。例如，在使用图4的测量中所采用的透镜80的情况下，安装间隔d的上限优选为50μm左右。又，安装间隔d为50μm左右以下的话，则在发光装置1的制造时，在led元件30的元件之间填充透明树脂60的工序就变得容易。因此，多个led元件30优选为，以相邻的led元件30彼此的间隔为5μm以上且50μm以下的方式密集地安装在安装基板10上。

然而，如果改变透镜80的大小、形状，例如使用比图4的测量中所采用的透镜大的透镜作为透镜80等，则led元件30彼此的安装间隔d的上限能够增大至200μm左右。因此，相邻的led元件30彼此的安装间隔可以是5μm以上且200μm以下。

图5的(a)～图8的(c)是示出发光装置1的制造工序的俯视图以及截面图。图5的(b)、图5的(c)、图6的(b)、图6的(c)、图7的(b)、图7的(c)、图8的(b)以及图8的(c)分别示出沿图5的(a)的vb－vb线、vc－vc线、图6的(a)的vib－vib线、vic－vic线、图7的(a)的viib－viib线、viic－viic线、图8的(a)的viiib－viiib线以及viiic－viiic线的截面。

在发光装置1的制造时，首先，如图5的(a)～图5的(c)所示，将安装基板10与具有开口部21的电路基板20重叠地贴合在一起。然后，如图6的(a)～图6的(c)所示，多个led元件30相互隔着5～50μm的间隔地被安装于在电路基板20的开口部21内露出的安装基板10的上表面上。此时，在电路基板20的上表面的配线图案22a和配线图案22b之间，还安装有齐纳二极管70。接下来，如图7的(a)～图7的(c)所示，接近的led元件30彼此通过电线31相互电连接，从开口部21的外周侧的led元件30引出的电线31被连接于配线图案22a、22b。此时，齐纳二极管70也通过电线71连接于配线图案22a、22b。

接着，如图8的(a)～图8的(c)所示，在电路基板20的上表面的开口部21的外周部分固定树脂框40。然后，将不含有荧光体的透明树脂60配置在多个led元件30的元件之间，进一步地，采用含有荧光体的密封树脂50来覆盖多个led元件30的露出部的周围，对多个led元件30的整体进行密封。通过以上的工序，完成了图1的(a)～图1的(c)所示的发光装置1。

例如，使led元件30相互隔着5～50μm的间隔地粘接在安装基板10上，在固晶用的粘接剂固化之后，透明树脂60从上方被注入元件之间。或者，可以从侧方将透明树脂60注入至被安装在安装基板10上的多个led元件30的元件之间，利用毛细现象使该树脂在元件之间扩散，由此采用透明树脂60将多个led元件30的元件之间填塞。通过这些方法，多个led元件30的元件间的从各led元件30的下端至上端的空间被透明树脂60填塞。尤其是在利用毛细现象的情况下，led元件30彼此的安装间隔优选为50μm左右以下。

或者，可以通过固晶用的粘接剂隔着比较大的间隔地将led元件30配置在安装基板10上，并在粘接剂固化前将元件彼此的间隔缩到5～50μm的范围以使粘接剂溢出至元件间，由此用粘接剂来填塞元件间。在该情况下，不需要另外将透明树脂60注入元件之间，用于使多个led元件30粘接于安装基板10的粘接剂(固晶胶)相当于第一树脂。

或者，填充于多个led元件30的元件间的透明树脂60可以是例如为了保护电线31而覆盖led元件30的上表面的涂料等。即，可以不另行将透明树脂60注入元件之间，而是将涂料兼用作透明树脂60。

图9的(a)～图9的(c)是发光装置2的俯视图以及截面图。图9的(a)是作为完成品的发光装置2的俯视图，图9的(b)是沿图9的(a)的ixb－ixb线的截面图，图9的(c)是沿图9的(a)的ixc－ixc线的截面图。发光装置2具有安装基板10’、led元件30、树脂框40、密封树脂50、透明树脂60以及齐纳二极管70作为主要的构成要素。发光装置2与发光装置1的不同点在于，没有发光装置1中具备的具有开口部21的电路基板20。

安装基板10’是例如由陶瓷构成的绝缘基板，在其上表面的中央具有供led元件30安装的安装区域。在发光装置2中，与发光装置1同样地，多个led元件30也排列成格子状地被安装于安装基板10’的中央。在安装基板10’的上表面，与发光装置1的电路基板20同样地，形成有+电极侧的配线图案22a和-电极侧的配线图案22b，在位于安装基板10’的上表面的对角的两个角部，形成有连接电极23a、23b。又，在安装基板10’的上表面，除了led元件30的安装区域的外周部分以及连接电极23a、23b的部分之外，还形成有覆盖配线图案22a、22b的白色保护层24(参照后述的图10的(a))。

树脂框40是与安装基板10’的安装区域的大小相符的由例如白色的树脂构成的、与发光装置1的树脂框相同的基本矩形的框体。但是，树脂框40也可以是圆形等其他的形状。密封树脂50被注入至安装基板10’上的由树脂框40包围的部分，一体地包覆多个led元件30的整体来进行保护(密封)。与发光装置1中的密封树脂50相同地，密封树脂50是分散混入有荧光体的、硅树脂等具有耐热性的树脂。

与发光装置1中的透明树脂60同样地，透明树脂60是不含有荧光体的环氧树脂或者硅树脂等无色且透明的树脂。透明树脂60在密封树脂50被注入之前被注入存在于多个led元件30之间的间隙，由此将元件间填满以使荧光体不进入led元件30的元件之间。齐纳二极管70在安装基板10’上与多个led元件30并联地连接于配线图案22a、22b(参照后述的图12的(a))，在电压被逆向施加于led元件30时，对led元件30进行保护。

在发光装置2中，由于存在有透明树脂60，密封树脂50内的荧光体不会进入led元件30的元件之间，因此出射光在荧光体层中通过的距离是固定的，而不取决于自led元件30的出射位置和出射方向。因此，在发光装置2中，实际的出射光的色感与目标的光的色感的偏差也不易产生，能够得到色度均匀的出射光。

另外，在发光装置2中，也只要荧光体51的粒子不实质地进入多个led元件30的元件之间即可，透明树脂60未必要填满多个led元件30的元件之间的从各led元件30的下端至上端的空间整体。

又，在发光装置2中，也优选为，在树脂框40和位于外周侧的led元件30之间的外周部分也填充透明树脂60或者白色树脂。但是，如果能使密封树脂50内的荧光体沉淀，并在外周部分也以与led元件30的上侧基本相等的厚度来配置荧光体，则未必需要利用透明树脂60或者白色树脂将外周部分填满。

又，在发光装置2中，也可以以覆盖密封树脂50的方式将与发光装置1’同样的透镜80等光学元件载置在安装基板10’的上表面。又，在发光装置2中，也与发光装置1同样地，优选为，以相邻的led元件30彼此的间隔在5μm以上且50μm以下、或者5μm以上且200μm以下的方式将多个led元件30密集地安装在安装基板10’上。

图10的(a)～图13的(c)是示出发光装置2的制造工序的俯视图以及截面图。图10的(b)、图10的(c)、图11的(b)、图11的(c)、图12的(b)、图12的(c)、图13的(b)以及图13的(c)分别示出沿图10的(a)的xb－xb线、xc－xc线、图11的(a)的xib－xib线、xic－xic线、图12的(a)的xiib－xiib线、xiic－xiic线、图13的(a)的xiiib－xiiib线以及xiiic－xiiic线的截面。

在发光装置2的制造时，首先，准备图10的(a)～图10的(c)所示那样的、形成有配线图案22a、22b、连接电极23a、23b以及白色保护层24的安装基板10’。然后，如图11的(a)～图11的(c)所示，将多个led元件30相互隔着5～50μm的间隔地安装于安装基板10’的中央。此时，在安装基板10’的上表面的配线图案22a和配线图案22b之间，还安装有齐纳二极管70。接下来，如图12的(a)～图12的(c)所示，接近的led元件30彼此通过电线31相互电连接，从安装区域的外周侧的led元件30引出的电线31被连接于配线图案22a、22b。此时，齐纳二极管70也通过电线71连接于配线图案22a、22b。

接着，如图13的(a)～图13的(c)所示，在安装基板10’的安装区域的外周部分固定树脂框40。然后，将不含有荧光体的透明树脂60配置在多个led元件30的元件之间，进一步地，采用含有荧光体的密封树脂50来覆盖多个led元件30的露出部的周围，对多个led元件30的整体进行密封。通过以上的工序，完成了图9的(a)～图9的(c)所示的发光装置2。

另外，发光装置1、2中的透明树脂60可以是白色树脂。即，采用不含有荧光体的白色树脂作为第一树脂，也能与发光装置1、2同样地，使得实际的出射光的色感与目标的光的色感的偏差不易产生，能够得到色度均匀的出射光。

又，在上述的发光装置1、2中，led元件30通过引线键合来安装，但上述的构成也同样能够适用于led元件被倒装芯片式安装的发光装置。即，如果用透明树脂来填塞被密集地倒装芯片式安装在安装基板上的多个led元件的元件之间，则密封树脂内的荧光体就不会进入元件之间，因此与发光装置1、2同样地，实际的出射光的色感与目标的光的色感的偏差不易产生，能够得到色度均匀的出射光。