JP2006229007A - サイドビュー型発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
小型化が容易で、また、基板の表面に生じた熱を基板の裏面に効果的に逃がすことができるサイドビュー型発光装置を提供する。
【解決手段】
サイドビュー型発光装置１である。基板１−１と、正極性の表面電極１−２と、負極性の表面電極１−３と、発光素子１−４と、発光素子１−４を封止する封止部材１−５と、正極性の裏面電極１−６と、負極性の裏面電極１−７と、短絡防止用部材１−８と、を備えている。正極性の表面電極１−２と正極性の裏面電極１−６とは、第１のスルーホール１−９を介して電気的に接続されており、負極性の表面電極１−３と負極性の裏面電極１−７とは、第２のスルーホール１−１０を介して電気的に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サイドビュー型発光装置に関し、特に、基板の表面で生じた熱をスルーホールを介して基板の裏面に逃がすサイドビュー型発光装置に関する。

従来、基板の表面で生じた熱をスルーホールを介して基板の裏面に逃がす次のようなサイドビュー型発光装置が提案された（特許文献１）。すなわち、「・・・基板（４０）の表面に発光色の異なる複数のＬＥＤ素子（３７、３８，３９）が搭載され・・・ＬＥＤ素子の各カソードは基板（４０）の内部２ヶ所のスルーホール（図示せず）を介してコモン端子電極（４１ａ、４１ｂ）と電気的に接続され・・・ＬＥＤ素子（３７，３８，３９）のアノードは、各々、Ａｕワイヤーを介し、基板（４０）上の各ＬＥＤ素子の各アノード用端子電極（４２，４３，４４）と電気的に接続され・・・」たサイドビュー型発光装置である（例えば、特許文献１）。
この従来のサイドビュー型発光装置においては、「ＬＥＤ素子（３７）のアノードとアノード用端子電極（４２）とが電気的に接続されており、同様にＬＥＤ素子（３８）のアノードとアノード用端子電極（４３）とが、およびＬＥＤ素子（３９）のアノードとアノード用端子電極（４５）とが電気的に接続されている」。
これによれば、この従来のサイドビュー型発光装置を用いることにより、ＬＥＤ素子の熱による劣化を低減化することができる、と記載されている。
特開２００３−７８１７６号公報

しかしながら、この従来のサイドビュー型発光装置においては、その基板４０の裏面に、コモン端子電極（４１ａ、４１ｂ）とアノード用端子電極（４３）とが並存しており、実装時において、コモン端子電極（４１ａ、４１ｂ）とアノード用端子電極（４３）とが誤ってハンダなどの接続部材で接続されて短絡してしまうおそれがある。
このため、従来のサイドビュー型発光装置では、コモン端子電極（４１ａ、４１ｂ）とアノード用端子電極（４３）との間隔を余裕を持って設定しなければならず、その結果、従来のサイドビュー型発光装置には、その小型化が容易でないという問題、また、スルーホールに接続されたコモン端子電極（４１ａ、４１ｂ）の面積を広げることができず、基板の表面に生じた熱を基板の裏面に効果的に逃がすことができないという問題があった。
そこで、本発明は、小型化が容易で、また、基板の表面に生じた熱を基板の裏面に効果的に逃がすことができるサイドビュー型発光装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記した課題は、次の手段により解決される。

本発明は、基板と、前記基板の表面に形成された正極性の表面電極と、前記基板の表面に形成された負極性の表面電極と、前記基板の裏面に形成された正極性の裏面電極と、前記基板の裏面に形成された負極性の裏面電極と、前記正極性の表面電極と前記正極性の裏面電極とを電気的に接続する、前記基板に設けられた少なくとも１つの第１のスルーホールと、前記負極性の表面電極と前記負極性の裏面電極とを電気的に接続する、前記基板に設けられた少なくとも１つの第２のスルーホールと、前記正極性の表面電極及び前記負極性の表面電極のいずれか一方に載置され、前記正極性の表面電極および前記負極性の表面電極に電気的に接続される発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材と、前記正極性の裏面電極の反基板側および前記負極性の裏面電極の反基板側の少なくとも一方に設けられた少なくとも１つの短絡防止用部材と、を備えるサイドビュー型発光装置に関する。

前記サイドビュー型発光装置において、さらに、前記短絡防止用部材の側面に形成された裏面電極、を備えることが好ましい。

前記第１のスルーホールおよび前記第２のスルーホールの少なくとも一方が、前記発光素子の直下近傍に設けられていることが好ましい。

前記第１のスルーホールおよび前記第２のスルーホールの少なくとも一方が、前記発光素子の直下に設けられていることがより好ましい。

本発明は、正極性の裏面電極の反基板側および負極性の裏面電極の反基板側の少なくとも一方に、少なくとも１つの短絡防止用部材を設ける。このため、本発明によれば、正極性の裏面電極に付けられる接続部材と負極性の裏面電極に付けられる接続部材との間に短絡防止用部材という障壁ができるため、正極性の裏面電極と負極性の裏面電極とが、実装時において接続部材で接続されにくくなる。したがって、本発明によれば、正極性の裏面電極と負極性の裏面電極との短絡を効果的に防止できるため、正極性の裏面電極と負極性の裏面電極との間隔に余裕を持たせる必要性が減少する。よって、本発明によれば、サイドビュー型発光装置の小型化を図ることができるとともに、裏面電極の面積を広げることにより基板の表面に生じた熱を基板の裏面に効果的に逃がすことが可能となる。
また、本発明においては、発光素子が、正極性の表面電極及び負極性の表面電極のいずれか一方に載置されている。したがって、本発明によれば、発光素子と表面電極とが直接的に接触することとなるため、発光素子から生じた熱をスルーホールおよび裏面電極を介して基板の裏面に効果的に逃がすことができる。
なお、ハンダなどの接続部材が封止部材に付着するのを防止するためには、ハンダなどの接続部材によって実装基板に電気的に接続される電極を基板の裏面に形成するのが効果的であるが、上述したように、従来は、このようにして電極を基板の裏面に形成した場合、短絡のおそれが生じていた。このため、従来は、封止部材へのハンダなどの不着防止と、サイドビュー型発光装置の小型化や放熱性の向上と、をともに向上させることが困難であった。しかしながら、本発明においては、短絡防止用部材が設けられるため、電極の短絡を効果的に防止できる。よって、本発明によれば、ハンダなどの接続部材が封止部材に付着するのを効果的に防止しつつ、サイドビュー型発光装置の小型化や放熱をも図り得ることが可能となる。

また、前記サイドビュー型発光装置が備える短絡用防止部材の側面にも裏面電極を形成することが好ましい。これにより裏面電極の面積をより一層広げることができるため、基板の表面に生じた熱を基板の裏面に、より一層効果的に逃がすことが可能となる。

また、第１のスルーホールおよび第２のスルーホールの少なくとも一方を発光素子の直下近傍に設けることが好ましい。これは発光素子とスルーホールとの距離が近くなれば、発光素子から生じた熱がより短い距離で裏面電極にまでたどり着くことができるため、放熱性が向上する。そして、放熱性が向上すれば、サイドビュー型発光装置における動作の安定性が向上する。したがって、サイドビュー型発光装置において、放熱性および安定性を向上させることができる。

また、第１のスルーホールおよび第２のスルーホールの少なくとも一方を発光素子の直下に設けることがより好ましい。これは、発光素子とスルーホールとの距離をより短くすることができるため、サイドビュー型発光装置において、放熱性および安定性をさらに向上させることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１を示す図であり、図１（ａ）はサイドビュー型発光装置１の斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）はサイドビュー型発光装置１を実装基板１−１３に実装した様子を示す図である。

図１（ｃ）に示すように、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１は、長手方向に平行な側面を実装面として実装基板１−１３の上に実装されており、その正極性の裏面電極１−６及び負極性の裏面電極１−７が実装基板１−１３上の実装用電極１−１４とハンダ１−１１によって接続されている。この第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１は、発光面１−１２から発光する。

図１（ｂ）に示すように、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１は、基板１−１と、基板１−１の表面に形成された正極性の表面電極１−２と、基板１−１の表面に形成された負極性の表面電極１−３と、負極性の表面電極１−３に載置され、正極性の表面電極１−２及び負極性の表面電極１−３にワイヤボンディングされた発光素子１−４と、発光素子１−４を封止する封止部材１−５と、基板１−１の裏面に形成された正極性の裏面電極１−６と、基板１−１の裏面に形成された負極性の裏面電極１−７と、正極性の裏面電極１−６の反基板側および負極性の裏面電極１−７の反基板側に設けられた短絡防止用部材１−８と、を備えている。
ここで、正極性の表面電極１−２と正極性の裏面電極１−６とは、第１のスルーホール１−９を介して電気的に接続されており、負極性の表面電極１−３と負極性の裏面電極１−７とは、第２のスルーホール１−１０を介して電気的に接続されている。

このような第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１においては、発光素子１−４から生じた熱が、正極性の表面電極１−２及び負極性の表面電極１−３、スルーホール１−９、１−１０、裏面電極１−６、１−７、ハンダ１−１１と伝わる。したがって、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１によれば、基板１−１の表面で生じた熱を基板の裏面に効果的に逃がすことができる。
また、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１においては、ハンダ１−１１とハンダ１−１１との間に、短絡防止用部材１−８という障壁が存在している。したがって、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１によれば、正極性の裏面電極１−６と負極性の裏面電極１−７との間隔を従来のサイドビュー型発光装置よりも縮めることができる。よって、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１によれば、サイドビュー型発光装置１の小型化を図ることができる。
また、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１においては、ハンダ１−１１とハンダ１−１１との間に短絡防止用部材１−８という障壁が存在するため、裏面電極１−６、１−７と実装用電極１−１４との接続に際して、従来のサイドビュー型発光装置１よりも、ハンダ１−１１を多量に使用することができる。したがって、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１によれば、従来のサイドビュー型発光装置よりも放熱性を向上させることができる。ハンダ１−１１は、導電性材料であるが、熱伝導率のよい材料でもあるので、ハンダ１−１１を多量に使用すれば、それだけ多くの熱を、基板１−１の表面から基板１−１の裏面へ逃がすことができるからである。
また、放熱性が向上すれば、動作の安定性が向上するため、第１の実施の形態によれば、サイドビュー型発光装置１において、動作の安定性を向上させることができる。
なお、ハンダなどの接続部材が封止部材に付着するのを防止するためには、ハンダなどの接続部材によって実装基板に電気的に接続される電極を基板の裏面に形成するのが効果的であるが、上述したように、従来は、このようにして電極を基板の裏面に形成した場合、短絡のおそれが生じていた。このため、従来は、封止部材へのハンダなどの不着防止と、サイドビュー型発光装置の小型化や放熱性の向上と、をともに向上させることが困難であった。しかしながら、本発明においては、短絡防止用部材１−８が設けられるため、裏面電極１−６の短絡を効果的に防止できる。よって、本発明によれば、ハンダ１−１１などの接続部材が封止部材１−５に付着するのを効果的に防止しつつ、サイドビュー型発光装置１の小型化や放熱をも図り得ることが可能となる。
また、図示しないが、基板の側面にも電極が形成されるサイドビュー型発光装置では、側面の電極を伝ってハンダなどの接続部材が回り込み封止部材に付着するという問題を有していた。接続部材が封止部材に付着することにより発光素子からの光が遮られ、発光出力を低下していた。本発明に係る発光装置は基板の側面に電極を有していないため、接続部材の回り込みがなく、封止部材に接続部材が付着することもない。よって、発光出力の低下を生じることはない。

以下、第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１の各構成を詳細に説明する。

（基板１−１）
基板１−１は、加工が容易で耐久性の有る材料で有れば任意のものを用いることができる。このような基板１−１の材料としては、硝子エポキシ樹脂や、銅、アルミニウムや各種合金、セラミックなど種々のものが挙げられるが、本発明が基板１−１の材料を限定するものでないことは、いうまでもない。

（正極性の表面電極１−２、負極性の表面電極１−３、正極性の裏面電極１−６、負極性の裏面電極１−７）
正極性の表面電極１−２、負極性の表面電極１−３、正極性の裏面電極１−６、および負極性の裏面電極１−７は、発光素子１−４からの熱を効率よく外部に取り出すために高熱伝導性材料が好ましく、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌやこれら合金などを好適に利用することができる。特に、銅やアルミニウムは加工のしやすさなどから好適に利用することができる。また、反射率の高い金属や合金などでメッキなどすることもできる。このような金属として金、銀、銅やニッケルや各種合金を好適に利用することができる。もっとも、本発明が、正極性の表面電極１−２、負極性の表面電極１−３、正極性の裏面電極１−６、および負極性の裏面電極１−７の材料を限定するものでないことはいうまでもない。

（第１のスルーホール１−９、第２のスルーホール１−１０）
第１のスルーホール１−９、および第２のスルーホール１−１０は、発光素子１−４からの熱を効率よく外部に取り出すために高熱伝導性材料が好ましく、基板１−１に貫通孔を設けて、この貫通孔を反射率の高い金属や合金などでメッキなどすることにより形成される。このような金属として金、銀、銅やニッケルや各種合金を好適に利用することができる。もっとも、本発明が、第１のスルーホール１−９および第２のスルーホール１−１０の材料を限定するものでないことは、いうまでもない。
第１の実施の形態においては、説明の便宜のため、第１のスルーホール１−９の数および第２のスルーホール１−１０の数をそれぞれ１つとしたが、本発明は、第１のスルーホール１−９の数および第２のスルーホール１−１０の数を限定するものではない。
なお、第１のスルーホール１−９および第２のスルーホール１−１０は、発光素子１−４の直下や直下近傍に設けることも可能である。このようにすれば、サイドビュー型発光装置１の放熱性が向上し、動作の安定性も向上する。もっとも、本発明は、スルーホール１−９、１−１０を設ける位置を限定するものではないが、スルーホール１−９、１−１０を設ける位置が発光素子１−４に近ければ近いほど、放熱性を向上させることができる。

（発光素子１−４）
発光素子１−４には、各種の半導体発光素子を利用することができ、たとえば、サファイヤ、ＳｉＣ、スピネル、ＧａＮなどの基板上に、ＭＯＣＶＤ法などを利用してｎ型窒化物半導体及びｐ型窒化物半導体を積層させたものを好適に利用することができる。ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＢＮなどの窒化物半導体だけでなくＩｎＧａＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣなど各種半導体を発光層に用いた発光素子１−４を好適に利用することができる。
なお、本発明は、発光素子１−４の取り付け位置を限定するものではないが、第１の実施の形態におけるように発光素子１−４を負極性の表面電極１−３に載置したり、あるいは正極性の表面電極１−２に載置したりすれば、発光素子１−４から生じる熱をより効率的に基板１−１の裏面に逃がすことができる。

（封止部材１−５）
封止部材１−５は、発光素子１−４の少なくとも一部を被覆していれば足り、発光素子１−４を保護すると共に、基板１−１と発光素子１−４とを固着させる。ダイボンド剤だけでも発光素子１−４と基板１−１を接着させることは出来るが、より強力な接着性が必要な場合は、封止部材１−５を発光素子１−４とその周辺を覆うように設けることで、接着性を向上させることができる。
封止部材１−５には、所望の波長の光を透過させる透光性樹脂が用いられ、たとえば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂やアクリル樹脂などが適している。
なお、封止部材１−５には、光を拡散させる光拡散材を混入させてもよい。これにより、光の分散性が向上し、均一なサイドビュー型発光装置１とすることができる。
また、封止部材１−５には、発光素子１−４からの光によって励起されてその波長よりも長波長の光が発光可能な蛍光物質を混入させてもよい。これにより、発光素子からの光と蛍光物質からの光との混色光を発することができるので、様々な発光波長を有するサイドビュー型発光装置１とすることができる。
なお、第１の実施の形態においては、封止部材１−５の形状を半円柱状としたが、本発明が封止部材１−５の形状を限定するものでないことは、いうまでもない。したがって、本発明においては、封止部材１−５の形状を任意に設計でき、たとえば直線状などに設計することも可能である。

（短絡防止用部材１−８）
短絡防止用部材１−８には、加工が容易で耐久性の有る材料で有れば任意のものを用いることができる。このような短絡防止用部材１−８の材料としては、たとえば、硝子エポキシ樹脂や、銅、アルミニウムや各種合金、セラミックなど種々のものが挙げられる。

なお、以上説明した第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１は、たとえば、次の方法により、製造することができる。すなわち、
径の異なるスルーホールを備えた基板１−１、１−８を裏面電極１−６、１−７を挟んで張り合わせる工程と、
径の小さなスルーホールを備えた基板１−１の表面に正極性の表面電極１−２および負極性の表面電極１−３を形成する工程と、
発光素子１−４をボンディングする工程と、
発光素子１−４を封止部材１−５により封止する工程と、
を有するサイドビュー型発光装置１の製造方法である。
この製造方法により製造すれば、径の比較的小さなスルーホールを備えた基板１−１の方が、上記した第１の実施の形態における「基板１−１」となり、径の比較的大きなスルーホールを備えた基板１−８の方が、上記した第１の実施の形態における「短絡防止用部材１−８」となる。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置２を示す図であり、図２（ａ）はサイドビュー型発光装置２の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、図２（ｃ）はサイドビュー型発光装置２を実装基板２−１３に実装した様子を示す図、である。
図２に示すように、第２の実施の形態においては、短絡防止用部材２−８の側面にも、裏面電極２−６、２−７が形成されている。よって、第２の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置２によれば、裏面電極２−６、２−７の面積をより一層広げることができるため、基板２−１の表面に生じた熱を基板２−１の裏面に、より一層効果的に逃がすことが可能となる。

図３は、本発明の第３の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置３を示す図であり、図３（ａ）はサイドビュー型発光装置３の斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、図３（ｃ）はサイドビュー型発光装置３を実装基板３−１３に実装した様子を示す図、である。
図３に示すように、第３の実施の形態においては、第２の実施の形態においては１つであった短絡防止用部材３−８が２つ設けられており、それぞれの短絡防止用部材３−８の側面にも裏面電極が形成されている。したがって、第３の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置３によれば、第２の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置２よりも裏面電極の面積を広げることができるとともに、第２の実施の形態よりも多量のハンダを付けることができるため、基板３−１の表面に生じた熱を基板３−１の裏面に、第２の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置２よりも一層効果的に逃がすことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置１を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置２を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るサイドビュー型発光装置３を示す図である。

符号の説明

１ サイドビュー型発光装置
１−１ 基板
１−２ 正極性の表面電極
１−３ 負極性の表面電極
１−４ 発光素子
１−５ 封止部材
１−６ 正極性の裏面電極
１−７ 負極性の裏面電極
１−８ 短絡防止用部材
１−９ 第１のスルーホール
１−１０ 第２のスルーホール
１−１１ ハンダ
１−１２ 発光面
１−１３ 実装基板
１−１４ 実装用電極
２ サイドビュー型発光装置
２−１ 基板
２−２ 正極性の表面電極
２−３ 負極性の表面電極
２−４ 発光素子
２−５ 封止部材
２−６ 正極性の裏面電極
２−７ 負極性の裏面電極
２−８ 短絡防止用部材
２−９ 第１のスルーホール
２−１０ 第２のスルーホール
２−１１ ハンダ
２−１２ 発光面
２−１３ 実装基板
２−１４ 実装用電極
３ サイドビュー型発光装置
３−１ 基板
３−２ 正極性の表面電極
３−３ 負極性の表面電極
３−４ 発光素子
３−５ 封止部材
３−６ 正極性の裏面電極
３−７ 負極性の裏面電極
３−８ 短絡防止用部材
３−９ 第１のスルーホール
３−１０ 第２のスルーホール
３−１１ ハンダ
３−１２ 発光面
３−１３ 実装基板
３−１４ 実装用電極

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板の表面に形成された正極性の表面電極と、
   前記基板の表面に形成された負極性の表面電極と、
   前記基板の裏面に形成された正極性の裏面電極と、
   前記基板の裏面に形成された負極性の裏面電極と、
   前記正極性の表面電極と前記正極性の裏面電極とを電気的に接続する、前記基板に設けられた少なくとも１つの第１のスルーホールと、
   前記負極性の表面電極と前記負極性の裏面電極とを電気的に接続する、前記基板に設けられた少なくとも１つの第２のスルーホールと、
   前記正極性の表面電極及び前記負極性の表面電極のいずれか一方に載置され、前記正極性の表面電極および前記負極性の表面電極に電気的に接続される発光素子と、
   前記発光素子を封止する封止部材と、
   前記正極性の裏面電極の反基板側および前記負極性の裏面電極の反基板側の少なくとも一方に設けられる少なくとも１つの短絡防止用部材と、
   を備えることを特徴とするサイドビュー型発光装置。
2. 請求項１に記載にサイドビュー型発光装置において、さらに、前記短絡防止用部材の側面に形成された裏面電極、を備えることを特徴とするサイドビュー型発光装置。
3. 前記第１のスルーホールおよび前記第２のスルーホールの少なくとも一方が、前記発光素子の直下近傍に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイドビュー型発光装置。
4. 前記第１のスルーホールおよび前記第２のスルーホールの少なくとも一方が、前記発光素子の直下に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイドビュー型発光装置。