发光装置的制作方法

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发光装置的制造方法

本发明涉及一种发光装置。



背景技术:

已知在陶瓷基板或者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)的发光装置。在这样的发光装置中,通过含有荧光体的树脂密封例如发出蓝色光的led元件,使通过来自led元件的光激励荧光体而得到的光进行混合,从而根据用途而得到白色光等。

作为用于一般的照明用途的发光装置的发光元件,由于白色系的发光色容易形成,所以发出蓝色光的蓝色led或者uv元件等是合适的。另外,作为密封这些发光元件的树脂材料,根据与所使用的发光元件的发光色的关系,使用硅的情况较多。

作为代替电灯泡以及荧光灯的照明用的光源,近年来采用使用多个发光元件(led元件)的照明装置。led元件与电灯泡等相比功耗少,但由于是点状光源,所以指向性狭窄,因而在led照明装置中,安装有几十~几百个左右的led元件,用透光性的树脂密封这些元件,从而形成均匀的明亮度的发光面。例如,在专利文献1、2中,记载了具有通过透光性的树脂材料密封安装于基板上的多个发光元件而形成的发光面的发光装置。

另外,在专利文献3中,记载了一种发光装置,该发光装置是密封了发光元件的发光装置,该发光元件被搭载于在表面具有与外部连接的导体层的基材上,该发光装置具有配置于发光元件的上方的荧光体层以及与荧光体层和导体层这两者相接触且分散有导热性粒子的树脂层,从而使得来自荧光体粒子的放热变得良好。

另外,关于这样的发光装置,例如为了抑制色度的不均匀,已知在使分散于树脂内的荧光体沉降之后使树脂硬化的制造方法。例如,在专利文献4中,记载了包括以下工序的发光元件封装体的制造方法: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:日本特开2013-021042号公报

专利文献2:日本特开2009-164157号公报

专利文献3:日本特开2014-041993号公报

专利文献4:日本特开2012-044048号公报



技术实现要素:

在通过分散有荧光体的密封树脂密封发光元件而成的发光装置中,荧光体由于来自发光元件的光而发热,发光元件的发光强度由于该热而降低。即使使用散热性优良的金属基板作为发光元件的安装基板,仅通过这样,由处于与安装基板分离的位置的荧光体产生的热没有充分地传递到安装基板,所以热容易聚集在密封树脂中,依然难以防止发光强度的降低。

因此,本发明的目的在于,提供一种使由于发光元件的发光产生的热有效地放出而提高发光元件的发光强度的发光装置。

提供一种发光装置,其特征在于,具有:安装基板,其具有安装区域;多个发光元件,其被安装于安装区域;密封树脂,其含有荧光体,并且一体地密封多个发光元件;以及导热构件,其在安装区域上被配置于多个发光元件之间,被埋入于密封树脂中,并且热导率比密封树脂高。

在上述发光装置中,优选的是,多个发光元件在安装区域上格子状地排列,导热构件优选为分别配置于多个发光元件所构成的各格子内的多个柱状构件。另外,优选的是,将导热构件的下端埋入于安装基板。

在上述发光装置中,优选的是,还具有在密封树脂的内部将多个发光元件相互电连接的导线,导热构件由比密封树脂硬质的材料构成,上端处于比导线的上端高的位置。

在上述发光装置中,优选的是,多个发光元件分别隔着凸块而被安装到安装区域,导热构件由比密封树脂硬质的材料构成,上端处于比多个发光元件中的任一个的上表面都高的位置。

在上述发光装置中,优选的是,导热构件由金属材料构成,或者,导热构件由具有透光性或者光扩散性的材料构成,并含有荧光体。

在上述发光装置中,优选的是,导热构件具有包围多个发光元件的周围的围栏状的周面。

在上述发光装置中,优选的是,在导热构件的周面设置有反射面。

在上述发光装置中,优选的是,还具有在密封树脂的内部将多个发光元件相互电连接的导线,导热构件由比密封树脂硬质的材料构成,上端处于比导线的上端高的位置,在导热构件的上端的一部分,设置有用于让导线通过的缺口部。

在上述发光装置中,优选的是,密封树脂从与安装基板接近的一侧起,依次具有荧光体的浓度相互不同的第1层和第2层,第1层中的荧光体的浓度比第2层中的荧光体的浓度高。

另外,提供一种发光装置,具备:基板,其在周围设置有框体;多个发光元件,其被配置于该基板上;以及密封树脂,其被填充于框体内,并且密封多个发光元件,该发光装置的特征在于,在基板上设置有变形阻止构件,在密封树脂由于来自上方的按压而凹陷时,该变形阻止构件阻止该凹陷达到规定的深度以上。

在上述发光装置中,优选的是,在用导线将多个发光元件电连接并用密封树脂进行密封的情况下,变形阻止构件形成为密封树脂的凹陷不会影响到导线的高度以上。

在上述发光装置中,优选的是,多个发光元件隔着凸块而被安装到基板上,在通过密封树脂进行了密封的情况下,变形阻止构件形成为密封树脂的凹陷不会影响到发光元件的高度以上。

在上述发光装置中,优选的是,变形阻止构件由比密封树脂硬质的材料形成。

在上述发光装置中,优选的是,变形阻止构件由具有透光性或者扩散性并且具有硬质性的树脂或者玻璃形成,并且含有规定量的荧光剂。

在上述发光装置中,优选的是,密封树脂由硅树脂构成,变形阻止构件由比密封树脂硬质的硅树脂或者环氧树脂构成。

在上述发光装置中,优选的是,变形阻止构件由金属材料形成。

在上述发光装置中,优选的是,变形阻止构件被设置在配置于基板上的多个发光元件的周围。

在上述发光装置中,优选的是,变形阻止构件被设置于在基板上配置有多个的各发光元件的对角的4个部位。

根据上述发光装置,能够使由于发光元件的发光产生的热有效地放出,提高发光元件的发光强度。

附图说明

图1a是发光装置1的立体图。

图1b是发光装置1的截面图。

图2a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图2b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图3a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图3b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图4a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图4b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图5a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图5b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图6a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图6b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图7a是用于说明发光装置1的制造工序的立体图。

图7b是用于说明发光装置1的制造工序的截面图。

图8a是发光装置2的截面图。

图8b是发光装置3的截面图。

图8c是发光装置4的截面图。

图8d是发光装置5的截面图。

图8e是发光装置6的截面图。

图9a是示出发光装置6的led元件30与导热构件66的配置的俯视图。

图9b是示出设置于导热构件66的缺口部66a的立体图。

图10a是发光装置7的立体图。

图10b是发光装置7的截面图。

图11a是发光装置8的立体图。

图11b是发光装置8的截面图。

图12a是发光装置1a的立体图。

图12b是发光装置1a的截面图。

图13是用于说明发光装置1a的制造工序的立体图。

图14是用于说明发光装置1a的制造工序的立体图。

图15是用于说明发光装置1a的制造工序的立体图。

图16是示出发光装置1a的led元件30与变形阻止构件60的配置的俯视图。

图17是示出发光装置1a中的变形阻止构件60的作用效果的截面图。

图18a是发光装置1b的立体图。

图18b是发光装置1b的截面图。

图19是用于说明发光装置1b的制造工序的立体图。

图20是用于说明发光装置1b的制造工序的立体图。

图21是用于说明发光装置1b的制造工序的立体图。

图22是示出发光装置1b中的变形阻止构件60的作用效果的截面图。

图23a是发光装置1c的立体图。

图23b是发光装置1c的截面图。

具体实施方式

以下,参照附图,说明发光装置。但是应当理解,本发明不限定于附图或者以下记载的实施方式。

图1a是作为成品的发光装置1的立体图,图1b是沿着图1a的ib-ib线的发光装置1的截面图。发光装置1包括led元件来作为发光元件,被用作例如照明用led、led电灯泡等各种照明装置。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以及导热构件61作为主要的结构要素。

作为一个例子,安装基板10是具有正方形的形状、并且在其上表面的中央具有安装led元件30的圆形的安装区域11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产生的热散热的散热基板而发挥功能,所以例如由耐热性以及散热性优良的铝构成。但是,安装基板10的材质只要耐热性和散热性优良,则也可以是例如铜等其他金属。

作为一个例子,电路基板20具有与安装基板10相同的大小的正方形的形状,在其中心部具有圆形的开口部21。电路基板20通过利用例如粘接片将其下表面粘附于安装基板10上来固定。在电路基板20的上表面,以包围开口部21的方式,形成有led元件30的布线图案23(参照后述的图2a)。另外,在电路基板20的上表面位于对角的2个角部,形成有用于将发光装置1连接到外部电源的连接电极24。连接电极24中的一方是阳极电极,另一方是阴极电极,通过将它们连接到外部电源并施加电压,发光装置1发光。

led元件30是发光元件的一个例子,例如是发出发光波段为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格子状地排列并安装在从电路基板20的开口部21露出的安装基板10的安装区域11。在图1a中,特别示出安装有16个led元件30的情况下的例子。led元件30的下表面通过例如透明的绝缘性的粘接剂等,固定到安装基板10的上表面。另外,led元件30在上表面具有一对元件电极,如图1b所示,相邻的led元件30的元件电极通过接合导线(以下,简称为导线)31相互电连接。从位于开口部21的外周侧的led元件30出来的导线31连接到电路基板20的布线图案23。由此,经由导线31对各led元件30供给电流。

树脂框40是与电路基板20的开口部的大小相匹配并且由例如白色的树脂构成的圆形的框体,在电路基板20的上表面,被固定于与布线图案23重叠的位置,该布线图案23以对开口部21镶边的方式形成。树脂框40是用于防止密封树脂50流出的阻塞材料,并且,使从led元件30向侧面射出的光向发光装置1的上方(从led元件30看去是与安装基板10相反的一侧)反射。

密封树脂50被注入到开口部21内,一体地包覆并保护(密封)多个led元件30、导线31以及后述的导热构件61。例如,作为密封树脂50,可以使用环氧树脂或者硅树脂等无色且透明的树脂,特别是使用具有250℃左右的耐热性的树脂。密封树脂50在图1a所示的例子中,被硬化成圆板状,例如通过树脂框40被固定于安装基板10上。

另外,在密封树脂50中,分散混入有例如yag(yttriumaluminumgarnet,钇铝石榴石)等黄色荧光体。发光装置1射出白色光,该白色光通过使来自作为蓝色led的led元件30的蓝色光与由它激励黄色荧光体得到的黄色光混合而得到。

或者,在密封树脂50中,也可以分散混入有例如绿色荧光体以及红色荧光体等多种荧光体。在该情况下,发光装置1射出白色光,该白色光通过使来自作为蓝色led的led元件30的蓝色光与由它激励绿色荧光体以及红色荧光体得到的绿色光以及红色光混合而得到。绿色荧光体是将led元件30射出的蓝色光吸收并波长变换成绿色光的、例如(basr)2sio4:eu2+等粒子状的荧光体材料。红色荧光体是将led元件30射出的蓝色光吸收并波长变换成红色光的、例如caalsin3:eu2+等粒子状的荧光体材料。此外,在密封树脂50中,除了混入例如绿色荧光体和红色荧光体之外,还可以混入黄色荧光体,也可以混入黄色荧光体与红色荧光体等与上述不同的组合的荧光体。

在发光装置1中,作为一个例子,密封树脂50在内部的荧光体的粒子层状地沉降的状态下硬化。在图1b所示的例子中,密封树脂50从与安装基板10接近的一侧起,依次具有荧光体的浓度相互不同的第1层51和第2层52,第1层51中的荧光体的浓度比第2层52中的荧光体的浓度高。并且,第1层51的厚度与led元件30的高度大致一致。第1层51也可以由例如绿色荧光体的浓度高的层与红色荧光体的浓度高的层等、按荧光体的每个种类而区分的多个层构成。或者,密封树脂50也可以不具有荧光体的浓度明显不同的多个层,而具有随着接近于安装基板10的一侧而荧光体的浓度缓缓变高的浓度梯度。

通过这样使荧光体的粒子层状地沉降,荧光体被配置在散热性高的安装基板10的附近,所以在荧光体由于来自led元件30的光而发热时,该热容易经由安装基板10向发光装置1的外部排出。因此,能够防止由于热所导致的led元件30的发光强度的降低,所以对于发光强度的提高有利。

此外,如上所述,如果使荧光体的粒子层状地沉降,则发光装置的散热性提高,但在使荧光体均匀分散于密封树脂50内的情况下,荧光体的发光效率更高,所以能够得到更明亮的出射光。因此,与图1b所示的方式不同,也可以使荧光体均匀分散于密封树脂50的整体中。

导热构件61例如与安装基板10同样地,是由铝等热导率比密封树脂50高且散热性优良的金属(导电性构件)构成的多个柱状构件。导热构件61被配置于安装区域11中的多个led元件30之间,埋入于密封树脂50内。在图1a中,特别示出安装有16根导热构件61的情况下的例子。如图1a所示,各个导热构件61被配置于由接近的4个led元件30形成的矩形(格子)的中心(对角线的交点)。另外,如图1b所示,导热构件61的下端粘接于安装基板10的上表面,导热构件61的上端的位置比设置导线31的位置高。

在发光装置1中,通过配置于安装基板10上的散热性高的柱状的导热构件61,能够使来自密封树脂50内的荧光体的热经由导热构件61高效地排出到安装基板10,所以散热特性提高。特别是由于存在导热构件61,在不使荧光体的粒子层状地沉降而使荧光体的粒子均匀分散于密封树脂50内的情况下,也能够使在密封树脂50中聚集的热高效地排出到安装基板10。另外,在发光装置1中,在由接近的4个led元件30形成的矩形的中心分别配置有导热构件61,所以无论对于来自哪个led元件30的发热,都能够均等地得到散热效果。

另外,被用作密封树脂50的耐热性的硅树脂是当被施加按压力时轻易地变形的柔软的物质,所以在密封树脂50由于外力而发生变形时,导线31有可能被切断。然而,在发光装置1中,由金属制成而有硬度的、上端的位置比导线31的位置高的导热构件61均匀配置于密封树脂50内,所以由外力导致的密封树脂50的变形被导热构件61阻止。即,导热构件61还作为变形阻止构件发挥功能。因此,在发光装置1中,在将具有耐热性但硬度低的树脂用作密封树脂50的情况下,也能够通过导热构件61保护导线31而抑制其发生切断。

图2a~图7b是示出发光装置1的制造工序的立体图以及截面图。图2b、图3b、图4b、图5b、图6b以及图7b分别示出沿着图2a的iib-iib线、图3a的iiib-iiib线、图4a的ivb-ivb线、图5a的vb-vb线、图6a的vib-vib线以及图7a的viib-viib线的截面。

在制造发光装置1时,首先,如图2a以及图2b所示,将安装基板10与具有开口部21的电路基板20重叠并贴合。然后,如图3a以及图3b所示,在从电路基板20的开口部21露出的安装基板10的安装区域11,安装多个led元件30。接下来,如图4a以及图4b所示,用导线31将接近的led元件30彼此相互电连接,将从开口部21的外周侧的led元件30出来的导线31连接到电路基板20的布线图案23。

接下来,如图5a以及图5b所示,在安装区域11中,在由接近的4个led元件30形成的矩形的中心粘接有柱状的导热构件61。进一步地,如图6a以及图6b所示,在电路基板20的布线图案23上固定树脂框40。然后,如图7a以及图7b所示,在开口部21内,填充较高浓度地包含荧光体的硅树脂等,形成密封树脂50的第1层51。在第1层51硬化之后,进一步地,在开口部21内填充较低浓度地包含荧光体的硅树脂等,形成密封树脂50的第2层52,从而图1a以及图1b所示的发光装置1完成。

此外,也可以不按2个阶段填充荧光体的浓度不同的密封树脂50,而是一次性地将含有荧光体的密封树脂50填充至树脂框40的上端。在该情况下,将环境温度保持于密封树脂50不硬化的温度,使荧光体的粒子通过自重而沉降,其后,使密封树脂50硬化,从而形成第1层51以及第2层52。

图8a~图8e分别是发光装置2~6的截面图。在这些图中,与图1b同样地,示出发光装置2~6的纵向截面。发光装置2~6仅导热构件的形状与发光装置1不同,发光装置2~6的其他构件与发光装置1相同。因此,以下关于发光装置2~6,以它们的导热构件为中心进行说明。针对与发光装置1重复的部分,使用与发光装置1相同的符号,省略它们的详细说明。

图8a所示的发光装置2在安装区域11中具有以从安装基板10的上表面贯通至底面的方式插入的柱状的导热构件62。另外,图8b所示的发光装置3在安装区域11中具有从安装基板10的上表面在厚度方向上插入至中途的柱状的导热构件63。发光装置1的导热构件61被粘接于安装基板10的上表面,但也可以如导热构件62、63那样,将导热构件的下端埋入于安装基板10。如果将导热构件的下端埋入于安装基板10,则不需要用于将导热构件粘接于安装基板10的粘接剂,另外,导热构件与安装基板10的接触面积变宽,热容易从导热构件传递到安装基板10,所以散热特性进一步地提高。

图8c所示的发光装置4具有在第1层51的上端附近以及led元件30的上端附近的高度处形成有台阶的、上部比下部细的柱状的导热构件64。柱状的导热构件不限于粗细度均匀的构件,也可以粗细度从下端向上端地变细。如果是上端细的导热构件64,则相比导热构件61,存在不容易阻碍光的通过这样的优点。另外,在按2个阶段填充荧光体的浓度不同的密封树脂50来制造发光装置4的情况下,导热构件64的台阶还成为在最初形成较高浓度地包含荧光体的第1层51时的密封树脂50的填充量的标记。

图8d所示的发光装置5具有高度至第1层51的上端附近以及led元件30的上端附近为止的柱状的导热构件65。当使荧光体的粒子在密封树脂50的内部沉降的情况下,也可以设置与较高浓度地包含荧光体的第1层51相同程度的、高度较低的导热构件。另外,在这样的高度低的柱状构件的情况下,也可以对金属基板进行加工而一体地形成安装基板10和导热构件65。导热构件65由于处于比导线31低的位置,所以不具有保护导线31的效果,但如果荧光体集中于第1层51,则根据散热特性的观点,具有与导热构件61~64等同的效果。

图8e所示的发光装置6具有上端尖的形状的导热构件66。导热构件66不是到目前为止所例示的那样的柱状构件,而是在安装区域11中同心圆状地形成的多个圆环状的构件。

图9a是示出发光装置6的led元件30与导热构件66的配置的俯视图。在图9a中,省略密封树脂50的图示。此外,图8e相当于沿着图9a的viiie-viiie线的截面。如图9a所示,导热构件65是具有包围led元件30的周围的围栏状的周面的构件,在其周面(侧面),通过例如覆盖反射性的白色的树脂等的方法,设置有反射面66b(参照图8e)。导热构件66具有由于上端尖而倾斜的侧面,所以具有通过该侧面使来自led元件30或者荧光体的光向发光装置6的上方反射的功能。由此,导热构件66具有提高散热特性的功能,并且还具有使来自发光装置6的出射光向上方会聚的反射器的功能,所以采用发光装置6的话,能够进一步地提高装置的正面的发光强度。

图9b是示出设置于导热构件66的缺口部66a的立体图。在图9b中,放大地示出2个led元件30和导热构件66的一部分。在导热构件66的周面的上端,为了让跨过导热构件66而连接2个led元件30的导线31通过,局部地设置有缺口部(凹部)66a。因此,导热构件66的上端的位置比导线31的位置高,所以在发光装置6中,还能够通过导热构件66保护导线31而抑制其发生切断。

图10a是作为成品的发光装置7的立体图,图10b是沿着图10a的xb-xb线的发光装置7的截面图。发光装置7具有安装基板10’、led元件30、树脂框40、密封树脂50以及导热构件67作为主要的结构要素。发光装置7与发光装置1的不同点在于没有存在于发光装置1中的具有开口部21的电路基板20这一点。

安装基板10’是由例如陶瓷构成的绝缘基板,在其上表面的中央具有安装led元件30的圆形的安装区域11’。在发光装置7中,也与发光装置1同样地,多个led元件30例如格子状地排列并安装于安装基板10’的安装区域11’。在安装基板10’的上表面,形成有led元件30的布线图案,在安装基板10’的上表面位于对角的2个角部,形成有用于将发光装置7连接到外部电源的连接电极24。

树脂框40是与安装基板10’的安装区域11’的大小相匹配并且由例如白色的树脂构成的、与发光装置1的树脂框相同的圆形的框体(阻塞材料)。密封树脂50被注入到安装区域11’上的由树脂框40包围的部分,一体地包覆并保护(密封)多个led元件30、将led元件30相互连接的导线31以及导热构件67。密封树脂50与发光装置1的密封树脂同样地,是分散混入有荧光体的硅树脂等具有耐热性的树脂。在图10b所示的例子中,密封树脂50具有荧光体的浓度较高的第1层51和荧光体的浓度较低的第2层52,但也可以是荧光体均匀分散于密封树脂50中。

导热构件67与导热构件61同样地,是由热导率比密封树脂50高且散热性优良的金属(导电性构件)构成的多个柱状构件。导热构件67被配置于安装区域11’中的多个led元件30之间,埋入于密封树脂50中。如图10b所示,导热构件67的下端粘接于安装基板10的上表面,导热构件67的上端的位置比设置导线31的位置高。在发光装置7中,通过导热构件67,也能够使来自密封树脂50内的荧光体的热高效地排出到安装基板10’,并且能够防止按压密封树脂50时导线31切断。

图11a是作为成品的发光装置8的立体图,图11b是沿着图11a的xib-xib线的发光装置8的截面图。发光装置8除导热构件的形状以外,具有与发光装置7相同的结构。

如图11b所示,发光装置8的导热构件68与图8d所示的发光装置5的导热构件65同样地,是高度较低的柱状的导热构件。这样,在安装基板10’是由陶瓷等构成的绝缘基板的情况下,也可以使用形状与导热构件67不同的柱状构件。另外,也可以使用与图8a~图8c以及图8e所示的导热构件62~64、66中的任一方相同的构件来代替发光装置8的导热构件68。在这些情况下,在散热特性以及导线31的保护这点上,也能够得到与发光装置2~6相同的效果。

此外,作为导热构件,也可以使用组合导热构件61~66的形状的特征而得到的构件。例如,关于形成有台阶且上部比下部细的柱状的导热构件64、高度较低的柱状的导热构件65以及上端尖的圆环状的导热构件66,也可以与导热构件62、63同样地,将它们的下端埋入于安装基板10、10’。

另外,关于发光装置5以外的导热构件,为了避免阻碍光的通过,也可以使用具有光透射性的柱状构件。由此,能够得到在防止发光强度的降低的同时提高散热性并且保护导线的效果。

一般来说,在上述那样的发光装置中,越是高输出类型的发光装置,则所安装的发光元件的个数越多,并且填充透光性的树脂的密封区域也越宽,所以填满密封区域的密封树脂越容易受到来自外部的影响。

另外,在将发光装置安装于各种照明器具等时,有时工作人员的手指等会触摸到密封树脂的表面。一般来说,密封树脂是软质性的树脂,所以当人的手指等接触时,密封树脂容易发生凹陷变形。当密封树脂发生凹陷变形时,有可能发生被密封的发光元件的位置偏移或者破损等。另外,在用导线将各发光元件间电连接的情况下,由于密封树脂的凹陷变形而压迫导线,或者人的手指等接触到导线,从而也有可能发生断线等电气方面的不佳状况。

因此,以下说明密封安装于安装基板上的多个发光元件的密封树脂不易发生凹陷等变形、并且在检查时以及向各种电气器具装配时等时候发生损伤的可能性低的其他发光装置。

图12a是作为成品的发光装置1a的立体图,图12b是沿着图12a的xiib-xiib线的发光装置1a的截面图。另外,图13~图15是用于说明发光装置1a的制造工序的立体图。

发光装置1a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’以及变形阻止构件60作为主要的结构要素。发光装置1a是包括led元件来作为发光元件、并且被用作各种照明装置的led照明装置,例如,作为一般照明用途,射出白色系的光。此外,对发光装置1a的结构要素中的与发光装置1共同的结构要素,使用与在发光装置1中使用的符号相同的符号。

安装基板10由一般的环氧树脂或者bt树脂等绝缘材料或者具有散热性的金属材料构成。安装基板10在其中央部具有圆形状的安装区域11,在安装区域11中安装多个led元件30。安装基板10的尺寸是例如十几mm~几十mm见方,根据所需的发光量来确定。

电路基板20是被固定于安装基板10上的绝缘性的基板(框体),如图13所示,在其中央部具有圆形状的开口部21。通过开口部21而露出的安装基板10上的区域相当于安装区域11。在电路基板20的上表面,沿着开口部21的边缘部,形成有一对布线图案(电极带)23a、23b。另外,在电路基板20的上表面位于对角的2个角部,形成有用于将发光装置1a连接到外部电源的连接电极(电极端子)24a、24b。布线图案23a连接于连接电极24a,布线图案23b连接于连接电极24b,连接电极24a、24b中的一方是阳极电极,另一方是阴极电极。

多个led元件30是例如由氮化镓系化合物半导体构成的同一种类且同一尺寸的蓝色发光元件(蓝色led)。该蓝色发光元件通过由蓝宝石玻璃构成的衬底以及使n型半导体、p型半导体在该衬底上扩散生长而得到的扩散层而构成。n型半导体在上表面具有n型电极,p型半导体在上表面具有p型电极,各led元件30的n型电极以及p型电极经由导线31相互电连接。此外,发光装置1a的led元件30由相互并联连接的多个群组构成,在各群组内,led元件30相互串联连接。各群组的位于两端的led元件30通过导线31连接于布线图案23a、23b中的某一个,经由一对连接电极24a、24b,对各群组的led元件30施加规定的电流。

树脂框(密封框)40是用于防止密封树脂50’流出的阻塞材料,使例如绝缘性的树脂材料沿着电路基板20上的布线图案23a、23b圆环状地隆起而形成。

密封树脂50’是填充于开口部21的内部以及在其上由树脂框40包围的区域的树脂材料,一体地包覆并保护(密封)多个led元件30、导线31以及后述的变形阻止构件60。密封树脂50’是使透明的树脂基体材料中含有规定分量的荧光剂(荧光体)而成形得到的。密封树脂50’例如通过在环氧树脂或者硅树脂的基材中适量混入由作为荧光体粒子的原料的钇铝石榴石(yag)或者作为色素粒子的原料的染料等构成的荧光剂而构成。此外,密封树脂50’也可以与上述密封树脂50同样地,具有荧光体的浓度相互不同的多个层。

变形阻止构件60是通过比密封树脂50’硬质的树脂材料、玻璃材料或者金属材料而形成的多个柱状构件,在安装区域11上,被竖立设置于多个led元件30之间,被埋入于密封树脂50’中。变形阻止构件60如使用图17后述的那样,在从上侧按压密封树脂50’时,阻止(抑制)密封树脂50’的变形。

使用图13~图15,说明发光装置1a的制造工序。在制造发光装置1a时,首先,如图13所示,在贴合有电路基板20的安装基板10的安装区域11,安装多个led元件30,用导线31将接近的led元件30彼此相互电连接。将从安装区域11的外周侧的led元件30出来的导线31连接到电路基板20的布线图案23a或者布线图案23b。接下来,如图14所示,在安装区域11中,在多个led元件30之间以规定的间隔粘接有多个变形阻止构件60。接下来,如图15所示,沿着电路基板20的布线图案23a、23b形成树脂框40。此外,树脂框40形成为其上端的位置比变形阻止构件60的上端高。然后,在开口部21内,填充含有荧光体的硅树脂等而形成密封树脂50’。通过以上的工序,图12a以及图12b所示的发光装置1a完成。

如图12b所示,变形阻止构件60的上端(上表面60a)处于比各led元件30的上表面30a高并且比将led元件30彼此连接的导线31的上端高的位置。在相邻的led元件30之间弧线状地架设各导线31,其大致中间点为最高的位置,所以将变形阻止构件60的高度确定为比该最大架设点p高。此外,根据相邻的led元件30间的距离、导线31的种类、接合时的制造环境以及施加到密封树脂50’的来自外部的按压力等的不同,导线31的架设方式不同,所以变形阻止构件60的高度优选设为相比最大架设点p具有一定程度的余量的高度。

作为变形阻止构件60的材料,例如使用具有透光性或者光扩散性的树脂材料或者玻璃材料等,作为该树脂材料,例如使用硬度比构成密封树脂50’的硅树脂高的硅树脂或者环氧树脂等。另外,在由金属材料形成变形阻止构件60的情况下,铝或者对表面实施了用于提高反射率的反射处理的铜等是合适的。特别是在由铝、铜或者玻璃等热导率比密封树脂50’高的材料构成变形阻止构件60的情况下,变形阻止构件60还作为导热构件发挥功能。

图16是示出发光装置1a的led元件30与变形阻止构件60的配置的俯视图。如图16中虚线l所示,led元件30在安装区域11上格子状地排列,变形阻止构件60分别均等地配置于多个led元件30构成的各格子内。即,变形阻止构件60除配置于安装区域11的外周部之外,还配置于从各个led元件30看去的、多个led元件30构成的格子的对角线方向的4个部位。因此,各led元件30被该对角线上的变形阻止构件60或者被变形阻止构件60和树脂框40包围四周。

图17是示出发光装置1a中的变形阻止构件60的作用效果的截面图。该图示出在将发光装置1a安装于电子设备等时作为工作人员的手指的突起物70接触到密封树脂50’的情况下的例子。

如上所述,变形阻止构件60比密封树脂50’硬质,变形阻止构件60的上表面60a在密封树脂50’内处于比各led元件30的上表面30a高并且比导线31的最大架设点p高的位置。另外,在所图示的例子中,变形阻止构件60以比突起物70的宽度窄的间隔配置。因此,即使突起物70接触到密封树脂50’的表面或者压入到密封树脂50’而发生凹陷变形,由于存在变形阻止构件60,因而该变形也被阻止在不接触导线31的深度为止。因此,即使从外部对密封树脂50’的表面施加按压力,也能够阻止密封树脂50’凹陷到规定的深度以上。由此,外压的影响直接波及到led元件30以及导线31的可能性变低,所以在发光装置1a的组装以及安装的作业等时候的操作变得容易,发光装置1a的制造时以及发货时的破损的发生率降低。另外,led元件30与导线31不容易从外部受到冲击,所以耐久性提高,还能够长时间地维持稳定的发光。

变形阻止构件60的配置数量以及尺寸(粗细度)根据安装区域11的宽窄以及各led元件30的配置间隔来确定。变形阻止构件60只要至少设置于安装区域11的中央部,则能够在某种程度上抑制密封树脂50’的凹陷量。然而,在将变形阻止构件60均衡地配置于安装区域11的整体的情况下,无论在对密封树脂50’的哪个部分施加按压力的情况下,都能够阻止密封树脂50’的变形,能够可靠地保护被密封的led元件30和导线31,所以更优选。

此外,在变形阻止构件60由树脂材料或者玻璃材料形成的情况下,也可以使变形阻止构件60中含有与在密封树脂50’中所含有的相同的荧光剂以及散射剂。在该情况下,也可以将在变形阻止构件60中含有的荧光剂以及散射剂的浓度设为与密封树脂50’相同的程度。由此,发光变得均匀而没有不均,能够防止由于设置变形阻止构件60导致的光量以及亮度的降低,并且还能够得到光散射效应。

另外,发光装置1a的变形阻止构件60是圆柱状,但也可以是棱柱状等其他形状。或者,也可以使变形阻止构件不是柱状而形成为以隔开led元件30之间的方式延伸的壁状。

图18a是作为成品的发光装置1b的立体图,图18b是沿着图18a的xviiib-xviiib线的发光装置1b的截面图。另外,图19~图21是用于说明发光装置1b的制造工序的立体图。

发光装置1b在将发光装置1a的安装基板10和电路基板20置换成安装基板10’这一点上与发光装置1a不同,在其他方面具有与发光装置1a相同的结构。因此,针对与发光装置1a重复的部分,使用与发光装置1a相同的符号,省略它们的详细说明。

安装基板10’既可以与安装基板10同样地,是由一般的环氧树脂或者bt树脂等绝缘材料或者具有散热性的金属材料构成的基板,或者也可以是由陶瓷材料构成的基板。在安装基板10’的上表面,如图19所示,形成有一对圆弧状的布线图案(电极带)23a、23b。安装基板10’上的由布线图案23a、23b包围的圆形状的区域相当于安装区域11’,在安装区域11’中安装多个led元件30。在安装基板10’是陶瓷基板的情况下,作为安装区域11’而露出的面也可以是陶瓷材料的质地。

另外,在安装基板10’的上表面位于对角的2个角部,形成有用于将发光装置1b连接到外部电源的连接电极(电极端子)24a、24b。与发光装置1a同样地,发光装置1b的多个led元件30由相互并联连接的多个群组构成,在各群组内,led元件30通过导线31而相互串联连接。各群组的位于两端的led元件30通过导线31连接到布线图案23a、23b中的某一个,经由一对连接电极24a、24b,对各群组的led元件30施加规定的电流。

在发光装置1b中,树脂框40是使例如绝缘性的树脂材料沿着安装基板10’上的布线图案23a、23b圆环状地隆起而形成的,密封树脂50’填充于由树脂框40包围的区域。

使用图19~图21,说明发光装置1b的制造工序。在制造发光装置1b时,首先,如图19所示,在安装基板10’的安装区域11’中安装多个led元件30,用导线31将接近的led元件30彼此相互电连接。将从安装区域11’的外周侧的led元件30出来的导线31连接到安装基板10’的布线图案23a或者布线图案23b。接下来,如图20所示,在安装区域11’中,在多个led元件30之间以规定的间隔粘接变形阻止构件60。发光装置1b的变形阻止构件60的形状以及配置与发光装置1a的变形阻止构件的相同。接下来,如图21所示,沿着安装基板10’上的布线图案23a、23b形成树脂框40。此外,树脂框40被形成为其上端的位置比变形阻止构件60的上端高。然后,在由树脂框40包围的区域,填充含有荧光体的硅树脂等而形成密封树脂50’。通过以上的工序,图18a以及图18b所示的发光装置1b完成。

图22是示出发光装置1b中的变形阻止构件60的作用效果的截面图。在发光装置1b中,也与发光装置1a同样地,即使手指等突起物70接触到密封树脂50’的表面或者压入到密封树脂50’,由于存在变形阻止构件60,也能够防止密封树脂50’的变形。因此,外压的影响直接波及到被密封的led元件30和导线31的可能性变低,所以能够使破损的发生率降低。另外,在发光装置1b中,虽然与发光装置1a相比密封树脂50’的外形强度降低,但能够使构件数量以及制造成本降低。将由比密封树脂50’硬质的材料构成的变形阻止构件60作为芯材而设置于安装区域11’,所以在发光装置1b中,密封树脂50’也具有足够的外形强度。

另外,在发光装置1b中,只要变形阻止构件60是透光性的树脂材料,则也可以与发光装置1a同样地,使变形阻止构件60中含有荧光剂以及散射剂。由此,光扩散性提高,能够防止由于设置变形阻止构件60导致的光量以及亮度的降低。另外,如果由金属材料形成变形阻止构件60,则与由树脂材料或者玻璃材料形成变形阻止构件60的情况相比,能够进一步地抑制由于来自外部的按压所导致的密封树脂50’的凹陷变形,并且还能够得到光反射效应以及光散射效应。特别是,如果由热导率比密封树脂50’高的材料构成变形阻止构件60,则变形阻止构件60还作为导热构件发挥功能。

图23a是作为成品的发光装置1c的立体图,图23b是沿着图23a的xxiiib-xxiiib线的发光装置1c的截面图。在发光装置1a、1b中,各led元件30通过导线而电连接,但在发光装置1c中,各led元件30隔着凸块32而被安装到形成于安装基板10”的安装区域11”的电极图案上。在其他方面,发光装置1c具有与发光装置1b相同的结构。变形阻止构件60也能够应用于如发光装置1c那样具有表面安装型的led元件的发光装置。

在发光装置1c中,也是通过变形阻止构件60来防止按压密封树脂50’时的变形,所以由外压导致的破损的发生率降低。在如发光装置1c那样仅包括表面安装型的led元件作为发光元件的发光装置中,不存在led元件30的布线用的导线,所以变形阻止构件60的上端(上表面60a)处于比各led元件30的上表面30a高的位置即可。因此,采用发光装置1c的话,与发光装置1a、1b相比能够使变形阻止构件60的高度变低,能够将密封树脂50’整体的高度也抑制得较低。

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