JP2007300106A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は放熱効果に優れ、製品としての信頼度も高く、同時に製造工程が簡潔でコストを低く抑える発光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の発光装置２は、基板２０、絶縁層２１及び少なくとも１個の発光素子２２を備える。絶縁層２１は基板２０の上に設置され、さらに基板２０に露出したパターンエリア２１１を有し、発光素子２２は基板２０の上に設置されてパターンエリア２１１内に位置する。
本発明の発光装置２は発光素子２２を基板２０上に設置しているため、熱伝導性に優れていると同時に面積の大きな基板であることにより、発光素子２２の作動によって発生した熱エネルギーを導き、発散させる。ヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コスト及び時間の節約が可能であると同時に、製造過程の簡素化が可能である。またヒートシンクを貼ることで生じる熱抵抗や劣化の問題も回避でき、放熱効果に優れ、製品の信頼度も高い。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の発光装置２は、基板２０、絶縁層２１及び少なくとも１個の発光素子２２を備える。絶縁層２１は基板２０の上に設置され、さらに基板２０に露出したパターンエリア２１１を有し、発光素子２２は基板２０の上に設置されてパターンエリア２１１内に位置する。
本発明の発光装置２は発光素子２２を基板２０上に設置しているため、熱伝導性に優れていると同時に面積の大きな基板であることにより、発光素子２２の作動によって発生した熱エネルギーを導き、発散させる。ヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コスト及び時間の節約が可能であると同時に、製造過程の簡素化が可能である。またヒートシンクを貼ることで生じる熱抵抗や劣化の問題も回避でき、放熱効果に優れ、製品の信頼度も高い。
【選択図】図２
Description
本発明は、発光装置に関し、特に放熱効果に優れた発光装置に関する。
オプトエレクトロニクス産業の発展に伴い、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子は各種電子製品の表示装置にすでに広く応用されている。
図１に示したように、従来のＬＥＤ発光装置１は基板１０の上に絶縁層１１が設置され、複数のＬＥＤ発光素子１２は絶縁層１１の上に設置される。
さらに、ワイヤボンディング（wire bonding）方式で絶縁層１１上に設置された金属層１３に電気的に接続される。
最後にパッケージ層１４でこれらのＬＥＤ発光素子１２を覆って、発光素子１２が機械、熱、湿気あるいはその他の要素の影響を受けて損傷することがないように保護する。
さらに、ワイヤボンディング（wire bonding）方式で絶縁層１１上に設置された金属層１３に電気的に接続される。
最後にパッケージ層１４でこれらのＬＥＤ発光素子１２を覆って、発光素子１２が機械、熱、湿気あるいはその他の要素の影響を受けて損傷することがないように保護する。
発光装置１の効率及び明るさが増すにつれ、発光素子１２が作動する時、熱を発散し、蓄積した熱は温度を上げ発光素子１２の発光率及び使用寿命によくない影響を及ぼす。
しかしながら、従来の発光素子１２は、放熱効果のよくない絶縁層１１の上に設置されていて、さらにその上にパッケージ層１４で密閉されているため、発光素子１２が発熱する熱エネルギーがスムーズに発散しないという問題が発生する。
しかしながら、従来の発光素子１２は、放熱効果のよくない絶縁層１１の上に設置されていて、さらにその上にパッケージ層１４で密閉されているため、発光素子１２が発熱する熱エネルギーがスムーズに発散しないという問題が発生する。
従来の技術では、適度な放熱構造によって放熱する例も披露されている。
例えば、別にヒートシンクを基板１０の上あるいは発光素子１２の底面に貼り付ける方法である。
しかしながら、この方法ではパッケージ工程が複雑になるだけでなく、生産コストも大きくなる。
さらに、ヒートシンクを貼り付けるのに使用される粘着剤にも熱抵抗や劣化等の問題が発生する。
例えば、別にヒートシンクを基板１０の上あるいは発光素子１２の底面に貼り付ける方法である。
しかしながら、この方法ではパッケージ工程が複雑になるだけでなく、生産コストも大きくなる。
さらに、ヒートシンクを貼り付けるのに使用される粘着剤にも熱抵抗や劣化等の問題が発生する。
したがって、本発明は放熱効果に優れ、製品としての信頼度も高く、同時に製造工程が簡潔でコストを低く抑える発光装置を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、放熱効果及び製品の信頼度が高い発光装置を提供すると同時に、製造工程を簡潔にし、コストを低く抑えることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の発光装置は、基板、絶縁層及び少なくとも１個の発光素子を備える。
このうち、絶縁層は基板の上に設置され、さらに基板に露出したパターンエリアを有する。
発光素子は基板の上に設置されて、パターンエリア内に位置する。
このうち、絶縁層は基板の上に設置され、さらに基板に露出したパターンエリアを有する。
発光素子は基板の上に設置されて、パターンエリア内に位置する。
本発明の発光装置は発光素子を基板上に設置しているため、熱伝導性（thermal conductivity）に優れていると同時に面積の大きな基板（金属あるいは合金等の熱伝導性に優れた材質により構成される。）であることにより、発光素子の作動によって発生した熱エネルギーを導き、発散させる。
したがって、優れた放熱効果を達成して発光装置の使用寿命を延長させる。
したがって、優れた放熱効果を達成して発光装置の使用寿命を延長させる。
従来の技術と比較すると、本発明においては、ヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コスト及び時間の節約が可能であると同時に、製造過程の簡素化が可能である。
さらに、ヒートシンクを貼ることで生じる熱抵抗や劣化の問題も回避することができるため、放熱効果に優れ、製品の信頼度も高い。
さらに、ヒートシンクを貼ることで生じる熱抵抗や劣化の問題も回避することができるため、放熱効果に優れ、製品の信頼度も高い。
本発明の発光装置は発光素子が直接基板に接触し、熱伝導性に優れて、且つ面積が大きい基板であることにより、発光素子によって生じた熱エネルギーを導き、発散させて、優れた放熱効果を有し、発光装置の使用寿命を向上させる。
従来の技術に比べ、本発明はヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コストが低く抑えられ、時間の節約も可能である。
また、製造工程の簡素化にもなる上、ヒートシンクを張ることで発生する熱抵抗や劣化問題も回避し、放熱機能や製品の信頼度も高くなる。
従来の技術に比べ、本発明はヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コストが低く抑えられ、時間の節約も可能である。
また、製造工程の簡素化にもなる上、ヒートシンクを張ることで発生する熱抵抗や劣化問題も回避し、放熱機能や製品の信頼度も高くなる。
以下に、図を参照しながら、本発明の発光装置における好適な実施例について説明する。
図２に示すように、本発明の好適な実施例における発光装置２は基板２０、絶縁層２１及び少なくとも１個の発光素子２２を備える。
本実施例において、基板２０の材質は銅、アルミ、マグネシウム、チタン及びその合金の少なくとも１つから構成されることにより、優れた熱伝導性を提供する。
また、基板２０の材質はセラミックあるいは熱伝導性を有する材料によって構成されて、優れた熱伝導性を提供することが可能である。
さらに、基板２０は剛性（rigid）基板あるいはフレキシブル（flexible）基板も可能であり、基板２０の形状は平板状、湾曲状あるいは曲折状が可能である。
また、基板２０の材質はセラミックあるいは熱伝導性を有する材料によって構成されて、優れた熱伝導性を提供することが可能である。
さらに、基板２０は剛性（rigid）基板あるいはフレキシブル（flexible）基板も可能であり、基板２０の形状は平板状、湾曲状あるいは曲折状が可能である。
絶縁層２１は基板２０上に設置され、絶縁層２１はパターンエリア２１１を有する。
これは、例えばフォトリソグラフィー（photolithography）工程あるいはシルク印刷工程によって絶縁層２１をパターン化して、基板２０を部分的に露出させる。
絶縁層２１の材質はアルミ、マグネシウム及びチタンのうちの少なくとも１個の酸化物、窒化物あるいは炭化物から選択して、基板２０の表面を酸化、窒素化、炭化させるか、あるいはその他のエバポレート(evaporate)方式、スパッタリング方式、電気メッキ方式あるいは化学気相成長方式（ＣＶＤ）等によって基板２０上に形成させる。
つまり、基板２０の材質がアルミ、マグネシウム、チタンおよびその合金から選択する場合は、絶縁層２１は基板２０の表面を酸化、窒化、炭化させることによって形成し、基板２０の材質がアルミ、マグネシウム、チタンおよびその合金から選択しない場合、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、あるいは、酸化チタン等の材質の絶縁層２１は、エバポレート(evaporate)方式、スパッタリング方式、電気メッキ方式あるいは化学気相成長方式（ＣＶＤ）等によって、基板２０上に形成させるのである。
これは、例えばフォトリソグラフィー（photolithography）工程あるいはシルク印刷工程によって絶縁層２１をパターン化して、基板２０を部分的に露出させる。
絶縁層２１の材質はアルミ、マグネシウム及びチタンのうちの少なくとも１個の酸化物、窒化物あるいは炭化物から選択して、基板２０の表面を酸化、窒素化、炭化させるか、あるいはその他のエバポレート(evaporate)方式、スパッタリング方式、電気メッキ方式あるいは化学気相成長方式（ＣＶＤ）等によって基板２０上に形成させる。
つまり、基板２０の材質がアルミ、マグネシウム、チタンおよびその合金から選択する場合は、絶縁層２１は基板２０の表面を酸化、窒化、炭化させることによって形成し、基板２０の材質がアルミ、マグネシウム、チタンおよびその合金から選択しない場合、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、あるいは、酸化チタン等の材質の絶縁層２１は、エバポレート(evaporate)方式、スパッタリング方式、電気メッキ方式あるいは化学気相成長方式（ＣＶＤ）等によって、基板２０上に形成させるのである。
発光素子２２は基板２０上に設置され、パターンエリア２１１内に位置する。
本実施例において、発光素子２２は第一電極、第二電極及び発光層（図示しなし）を備える。
具体的に言えば、発光素子２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）あるいは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。
本実施例において、発光素子２２は第一電極、第二電極及び発光層（図示しなし）を備える。
具体的に言えば、発光素子２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）あるいは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。
本実施例における発光装置２は、絶縁層２１の上に設置された金属層２３を備える。
金属層２３は、少なくとも１個のワイヤ２４がそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に電気的に接続される。
金属層２３は同時に、ボンディングパッド（bonding pad）とすることが可能で、外部回路に電気的に接続することが可能である。
金属層２３の材質は銀、金、銅、アルミ及びその合金のうちの少なくとも１つである。
金属層２３は、少なくとも１個のワイヤ２４がそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に電気的に接続される。
金属層２３は同時に、ボンディングパッド（bonding pad）とすることが可能で、外部回路に電気的に接続することが可能である。
金属層２３の材質は銀、金、銅、アルミ及びその合金のうちの少なくとも１つである。
金属層２３を絶縁層２１の上に設置するために、金属層２３と絶縁層２１の間にはさらにボンディング層２６を備える。
このボンディング層２６は粘着性を有するか、あるいは、金属層２３をその上に形成させる特性を有する。
例えば、メッキによって金属層２３を形成する際に必要な最初の層とする。
その材質はクロム、チタン、ニッケル及びその合金から選択された少なくともそのうちの１つで、銅、銀、錫等の導電物質を含む電導性の接着剤である。
このボンディング層２６は粘着性を有するか、あるいは、金属層２３をその上に形成させる特性を有する。
例えば、メッキによって金属層２３を形成する際に必要な最初の層とする。
その材質はクロム、チタン、ニッケル及びその合金から選択された少なくともそのうちの１つで、銅、銀、錫等の導電物質を含む電導性の接着剤である。
また、発光素子２２は外部回路に電気的に接続されている。
図３に示すように、絶縁層２１の上に設置したリードフレーム（lead frame）２７を介して発光素子２２を電気的に接続させることも可能である。
このうち、リードフレーム２７は第一電極ピン２７１及び第二電極ピン２７２を有し、ワイヤ２４を介して第一電極ピン２７１及び第二電極ピン２７２はそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に接続される。
図３に示すように、絶縁層２１の上に設置したリードフレーム（lead frame）２７を介して発光素子２２を電気的に接続させることも可能である。
このうち、リードフレーム２７は第一電極ピン２７１及び第二電極ピン２７２を有し、ワイヤ２４を介して第一電極ピン２７１及び第二電極ピン２７２はそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に接続される。
図４に示すように、本実施例の絶縁層２１は、パターンエリア２１１の外側にある基板２０の表面を覆うことも可能である。
そして、絶縁層２１のパターンエリア２１１以外の表面は金属層２３を有し、発光素子２２に電気的に接続される。
基板２０の両側には複数のボンディングパッド２５が設置される。
上方の金属層２３はそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に電気的に接続される。
下方のボンディングパッド２５はワイヤあるいは電導層２４’を介してそれぞれ上方の金属層２３に導電する。
これだけではなく、Ｕ型金具（図示しない）によって発光装置２の一側面をはさみ、同時に金属層とボンディングパッドを形成することでも上述の効果と同様の結果が得られ、下方のボンディングパッド２５を介して回路と電気的に接続される。
これは、例えば表面実装技術（surface mount technology, ＳＭＴ）によって達成される。
そして、絶縁層２１のパターンエリア２１１以外の表面は金属層２３を有し、発光素子２２に電気的に接続される。
基板２０の両側には複数のボンディングパッド２５が設置される。
上方の金属層２３はそれぞれ発光素子２２の第一電極及び第二電極に電気的に接続される。
下方のボンディングパッド２５はワイヤあるいは電導層２４’を介してそれぞれ上方の金属層２３に導電する。
これだけではなく、Ｕ型金具（図示しない）によって発光装置２の一側面をはさみ、同時に金属層とボンディングパッドを形成することでも上述の効果と同様の結果が得られ、下方のボンディングパッド２５を介して回路と電気的に接続される。
これは、例えば表面実装技術（surface mount technology, ＳＭＴ）によって達成される。
図５に示すように、本実施例においては、パターンエリア２１１に対応する基板２０の表面は、発光効率を上げるための構造２０１を有し、反射することで発光素子２２によって発生した側面光を表示方向へ集中させる。
図５に示すように、発光効率を上げるための構造２０１はくぼみ槽で、発光素子２２はこのくぼみ槽の中に設置される。
このくぼみ槽の形状を利用して設置することで、その中に収納される発光素子２２から発生する側面光が集中されて表示方向に発せられる。
図５に示すように、発光効率を上げるための構造２０１はくぼみ槽で、発光素子２２はこのくぼみ槽の中に設置される。
このくぼみ槽の形状を利用して設置することで、その中に収納される発光素子２２から発生する側面光が集中されて表示方向に発せられる。
また、この発光効率を上げるための構造２０１は、ウェーブ状、ちりめん状のような（図６に示している）不規則な構造が可能である。
この発光効率を上げるための構造２０１は複数の突起部を有する構造も可能で、このうち、突起部の断面図は、多辺形、半円形、円形、楕円形も可能である。
このような構造により、発光素子２２の側面光が集中して表示方向に向かって発光されるのである。
この発光効率を上げるための構造２０１は複数の突起部を有する構造も可能で、このうち、突起部の断面図は、多辺形、半円形、円形、楕円形も可能である。
このような構造により、発光素子２２の側面光が集中して表示方向に向かって発光されるのである。
発光装置２の発光効率を上げるために、図５に示すように、本実施例の発光装置２は、パターンエリア２１１内の基板２０の上に設置された反射層２８を備え、発光素子２２の周囲に隣接させることにより、発光素子２２の側面光の表示方向への反射並びに集中が強化される。
この反射層２８の材質は、銀、金、ニッケルあるいはアルミが含まれる。
この反射層２８の材質は、銀、金、ニッケルあるいはアルミが含まれる。
図７を参照しながら説明する。
本実施例において、パターンエリア２１１に設置される発光素子２２の上には保護層２９が設置されて、発光素子２２を保護する。
同時に、保護層２９の表面にはレンズのような形状が形成される。
保護層２９の表面の形状がその設計によって発光素子２２によって発せられる光線が発散あるいは集中されることで、表示におけるさまざまな必要性に対応する。
本実施例において、パターンエリア２１１に設置される発光素子２２の上には保護層２９が設置されて、発光素子２２を保護する。
同時に、保護層２９の表面にはレンズのような形状が形成される。
保護層２９の表面の形状がその設計によって発光素子２２によって発せられる光線が発散あるいは集中されることで、表示におけるさまざまな必要性に対応する。
このように、本発明の発光装置は発光素子が直接基板に接触し、熱伝導性に優れて、且つ面積が大きい基板であることにより、発光素子によって生じた熱エネルギーを導き、発散させて、優れた放熱効果を有し、発光装置の使用寿命を向上させる。
従来の技術に比べ、本発明はヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コストが低く抑えられ、時間の節約も可能である。
また、製造工程の簡素化にも寄与する上、ヒートシンクを貼ることで発生する熱抵抗や劣化問題も回避し、放熱機能や製品の信頼度も高くなる。
従来の技術に比べ、本発明はヒートシンクの設置や貼付の必要がないため、生産コストが低く抑えられ、時間の節約も可能である。
また、製造工程の簡素化にも寄与する上、ヒートシンクを貼ることで発生する熱抵抗や劣化問題も回避し、放熱機能や製品の信頼度も高くなる。
以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。
１ 発光装置
１０ 基板
１１ 絶縁層
１２ 発光素子
１３ 金属層
１４ パッケージ層
２ 発光装置
２０ 基板
２０１ 発光効率を上げるための構造
２１ 絶縁層
２１１ パターンエリア
２２ 発光素子
２３ 金属層
２４ ワイヤ
２４’ 電導層
２５ ボンディングパッド
２６ ボンディング層
２７ リードフレーム
２７１ 第一電極ピン
２７２ 第二電極ピン
２８ 反射層
２９ 保護層
１０ 基板
１１ 絶縁層
１２ 発光素子
１３ 金属層
１４ パッケージ層
２ 発光装置
２０ 基板
２０１ 発光効率を上げるための構造
２１ 絶縁層
２１１ パターンエリア
２２ 発光素子
２３ 金属層
２４ ワイヤ
２４’ 電導層
２５ ボンディングパッド
２６ ボンディング層
２７ リードフレーム
２７１ 第一電極ピン
２７２ 第二電極ピン
２８ 反射層
２９ 保護層
Claims (17)
- 基板と、
前記基板上に設置され、且つ前記基板に露出したパターンエリアを有する絶縁層と、
前記基板上に設置され、且つ前記パターンエリア内に位置する少なくとも１個の発光素子とを備えることを特徴とする
発光装置。 - 前記基板の材質は銅、アルミ、マグネシウム、チタン及びその合金のうちの少なくとも１個から選択されることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記基板の材質はセラミック材料であることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記絶縁層の材質はアルミ、マグネシウム及びチタンのうちの少なくとも１個の酸化物、窒化物あるいは炭化物から選択されることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記絶縁層は基板の表面を酸化、窒化、炭化させることによって形成されることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記絶縁層の材質はセラミック材料あるいは熱伝導性を有する材料であることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記基板上に設置された前記発光素子に隣接し、その材質は銀、金、ニッケルあるいはアルミが含まれる反射層をさらに備えることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記基板は剛性基板あるいはフレキシブル基板であり、
前記基板の形状は平板状、湾曲状あるいは曲折状共に可能であることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記パターンエリアに対応する前記基板の表面は、発光効率を上げるための構造を有し、
前記発光効率を上げるための構造は、ウェーブ状、ちりめん状、あるいは、不規則な構造で複数の突起部を有し、前記突起部の断面図は、多辺形、半円形、円形、楕円形であることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記パターンエリアの上部には保護層が設置され、
前記保護層の表面の形状がレンズであることにより、発光素子によって発せられる光線が発散あるいは集中されることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記絶縁層の上に設置され、その材質は銀、金、銅、アルミ及びその合金のうちの少なくとも１個であり、前記発光素子と、少なくとも１個のワイヤあるいは電導層を介して電気的に接続される金属層をさらに備えることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記金属層と前記絶縁層との間に設置され、前記絶縁層の上に設置する目的を果たし、その材質はクロム、チタン、ニッケル及びその合金から選択された少なくともそのうちの１つであり、銅、銀、錫等の導電物質を含む電導性の接着剤であるという組合せの中から選択するボンディング層をさらに備えることを特徴とする
請求項１１に記載の発光装置。 - 第一電極ピン及び第二電極ピンを有し、前記絶縁層の上に設置されて、それぞれ発光素子に電気的に接続されるリードフレームをさらに備えることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記発光素子は前記第一電極ピンに少なくとも１個のワイヤを介して電気的に接続され、
前記発光素子は前記第二電極ピンに少なくとも１個のワイヤを介して電気的に接続されることを特徴とする
請求項１３に記載の発光装置。 - 前記絶縁層の表面に少なくとも１個のボンディングパッドが設置され、
前記発光素子は前記ボンディングパッドに少なくとも１個のワイヤあるいは電導層に電気的に接続されることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。 - 前記発光素子は前記ボンディングパッドに電導層あるいはＵ型金具を介して電気的に接続されることを特徴とする
請求項１５に記載の発光装置。 - 前記発光素子は第一電極と、第二電極と、発光層とを備え、
前記発光素子は発光ダイオード、レーザーダイオードあるいは有機発光ダイオードであることを特徴とする
請求項１に記載の発光装置。
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