JP2009094172A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性に優れて歩留まりを向上させることのできる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１００は、発光部１０と、発光部１０が載置された絶縁性基板２０と、絶縁性基板２０の底面に接合されて絶縁性基板２０の水平方向の一端側から延設された位置に外部との固定が可能な固定部３１を有したヒートシンク３０と、絶縁性基板２０の水平方向の他端側に設けられて発光部１０と電気的に接続されたリード端子４０とを備え、ヒートシンク３０が絶縁性基板２０と接合する基板接合面の接合領域の面積は、絶縁性基板２０の底面の面積の４０％以上１００％未満となるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に係り、特に、照明器具、バックライト、車載用発光装置、ディスプレイ、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる発光装置に関する。

一般に、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、レーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。より高精細な表示器を得るためには、発光素子を回路基板等に高密度に実装する必要がある。しかしながら、発光素子を単純に高密度に実装すると、信頼性が損なわれてしまうのが現状である。具体的には、発光素子の発熱により発光装置の各部材の特性が劣化したり故障したりする場合がある。従来、高密度に実装しても発光素子から効率的に熱を除去する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された発光装置は、セラミックコアの上に０．１〜０．６ｍｍの厚い銅層を有した銅基板を備え、この銅基板の上にＬＥＤが電気的に接続されて構成されている。セラミックコア上において、厚い銅層は、２本のリード端子に接続されるために短絡しないように２つの領域に分割されている。そして、ＬＥＤの銅基板へはんだ装着される実装面（底面）には、厚い銅層の２つの領域に対応して２つの相互接続領域が形成されている。
特開２００５−７９５９３号公報（段落００１０−００１５、図２−図３）

しかしながら、特許文献１に記載された発光装置は、厚い銅層の２つの領域が、ＬＥＤとリード端子とを接続する配線そのものであるため、厚い銅層の上に複数のＬＥＤを設けるときに、ＬＥＤを所望の位置に配置する自由度が小さい。例えば、複数のＬＥＤを直線状に配置することは容易であるが、ドットマトリックス状に配置することは困難である。そこで、所望の配置を実現し、かつ、信頼性を高くするためには、絶縁性基板上に所望の配線パターンを形成し、その上に複数のＬＥＤを設けると共に、絶縁性基板の下に熱伝導性の良好な金属層を設けることが考えられる。このような構造の発光装置は、製造時において絶縁性基板が加熱されると、絶縁性基板の熱膨張率と、絶縁性基板の下に設けた金属層の熱膨張率とが異なるため、金属に比べてもろい絶縁性基板が割れてしまう可能性がある。

本発明は、前記した問題に鑑み創案されたものであり、信頼性に優れて歩留まりを向上させることのできる発光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の発光装置は、発光部と、前記発光部が載置された絶縁性基板と、前記絶縁性基板の底面に接合されて前記絶縁性基板の水平方向の一端側から延設された位置に外部との固定が可能な固定部を有した放熱部材と、前記絶縁性基板の水平方向の他端側に設けられて前記発光部と電気的に接続されたリード端子とを備えた発光装置であって、前記放熱部材が前記絶縁性基板と接合する基板接合面の接合領域の面積が、前記絶縁性基板の底面の面積の４０％以上１００％未満となるように形成されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、発光装置は、放熱部材が絶縁性基板と接合する基板接合面の接合領域の面積が絶縁性基板の底面の面積よりも小さいので、絶縁性基板の底面には放熱部材と接合していない領域が残されている。この発光装置の製造時において絶縁性基板と放熱部材とが加熱されたときに、熱膨張率の相違から放熱部材の熱膨張によって絶縁性基板に応力が生じるが、絶縁性基板の底面で放熱部材と接合していない領域では、放熱部材の熱膨張によって直接的な応力は生じない。そのため、絶縁性基板の底面全体が放熱部材と接合している場合と比較すると、本発明の発光装置は、絶縁性基板の底面全体としては、熱膨張による応力を緩和することができる。その結果、絶縁性基板の割れを低減することができる。これにより、製造時に発光装置の歩留まりを向上させることができる。また、発光装置は、放熱部材が絶縁性基板と接合する基板接合面の接合領域の面積が絶縁性基板の底面の面積の４０％以上となるように形成されているので、発光部で発生した熱を絶縁性基板を介して放熱部材に効率よく伝達することができる。これにより、発光素子を高密度に実装したとしても、耐熱性に優れ、信頼性を向上させることができる。

また、発光装置は、前記絶縁性基板が、平面視で略矩形の形状であり、前記接合領域が、前記放熱部材の固定部および前記リード端子に面していない前記矩形の他の２辺において、前記絶縁性基板の底面の周縁よりも内側に設けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、発光装置の放熱部材の固定部およびリード端子に面していない矩形の他の２辺を結ぶ方向に向かって複数の発光装置を各絶縁性基板でそれぞれ連ねた構造体を製造し、この構造体から個々の絶縁性基板を取り外すことで、個々の発光装置を容易に製造することができる。この構造体から個々の絶縁性基板を取り外す際に、隣り合う放熱部材は、それぞれ、個々の絶縁性基板より内側に設けられているので、個々の絶縁性基板の割れを防止することができる。その結果、発光装置の歩留まりを向上させることができる。

本発明の発光装置によれば、発光部で発生した熱を絶縁性基板を介して放熱部材に効率よく伝達すると共に、製造時において絶縁性基板と放熱部材とが加熱されたときに絶縁性基板に生じる応力を緩和し、絶縁性基板の割れを低減することができる。その結果、信頼性に優れて歩留まりを向上させることのできる高品質の発光装置が得られる。

以下、図面を参照して本発明の発光装置を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

［発光装置の概要］
図１は本発明の実施形態の発光装置を模式的に示す斜視図である。また、図２は図１に示した発光装置の側面図、図３は平面図、図４は底面側から視た斜視図、図５は底面図である。
図１に示すように、発光装置１００は、発光部１０と、この発光部１０が載置された絶縁性基板２０と、絶縁性基板２０の底面に接合されて絶縁性基板２０の水平方向の一端側（図２の右側）から延設された位置に外部との固定が可能な固定部３１を有したヒートシンク（放熱部材）３０と、絶縁性基板２０の水平方向の他端側（図２の左側）に設けられて発光部１０と電気的に接続された２本のリード端子４０とを備えている。

図１および図３に示すように、発光部１０は、絶縁性基板２０の上面に形成された配線パターン（図示せず）にダイボンド部材（図示せず）にて固定された発光素子１１と、主発光面を上向きにして固定された発光素子１１を被覆する封止部材１２とを備えている。本実施形態の発光装置１００において、発光素子１１が載置されている側を主面側と呼び、その反対側を裏面側と呼ぶ。発光素子１１は、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体から成るＬＥＤ等から構成される。ＬＥＤの場合にＬＥＤチップ（ダイス）は、絶縁性基板２０に対して例えばＦＤ（Face Down）共晶で載置することができる。封止部材１２は、例えば、蛍光物質を含有した熱硬化性樹脂ベースの複合材料で構成されており、発光装置１００の色調調整を行うものである。また、封止部材１２は、発光素子１１を、外力や埃、水分などから保護すると共に、発光素子１１の耐熱性、耐候性、耐光性を良好なものとする。また、封止部材１２には、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させたり、配光や色ムラを制御する目的で拡散材やフィラーを含有させたりすることができる。

絶縁性基板２０は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、ＬＴＣＣ（Low Temperature Cofired Ceramics）等の２層以上の金属／セラミック複合配線基板で構成されている。絶縁性基板２０は、平面視で略矩形形状をしており、主面側および裏面側にそれぞれ配線パターン（図示せず）が形成されている。絶縁性基板２０は、主面側に、素子載置面２１と、端子接続面２２と、隔壁２３と、キャビティ２４とを備えている。素子載置面２１は、絶縁性基板２０の最上面であり、この素子載置面２１には、発光素子１１と電気的に接続される導電性部材がパターン形成されている。端子接続面２２は、絶縁性基板２０の水平方向の他端側（図２の左側）において、素子載置面２１より低い位置に形成された面であり、リード端子４０と電気的に接続される導電性部材がパターン形成されている。端子接続面２２と素子載置面２１との段差は、端子接続面２２に接続されたリード端子４０の上面が素子載置面２１よりも低くなるかまたは同程度となるように設定されている。２つの端子接続面２２は、隔壁２３によって仕切られており、それぞれの配線パターンは互いに絶縁されている。

図３に示すように、キャビティ２４は、素子載置面２１において、絶縁性基板２０の水平方向の一端側（図２の右側）に穿設されている。キャビティ２４は、絶縁性基板２０の水平方向において、一方のリード端子４０が設けられている側（図３の上側）に偏って配設されている。これにより、キャビティ２４は、カソードマークの役割を果たしている。この場合、一方のリード端子４０がカソード、他方のリード端子４０がアノードである。キャビティ２４の底面には、保護素子５０と電気的に接続される導電性部材がパターン形成されている。保護素子５０は、発光素子１１を保護するものであり、例えば、ツェナーダイオードとＡｕワイヤもしくはＡｌワイヤから構成され、配線パターン（図示せず）を介して発光素子１１と接続されている。キャビティ２４内には、保護素子５０を被覆するモールド樹脂５１が充填されている。モールド樹脂５１は、例えば、熱硬化性樹脂から構成される。

図１および図４に示すように、ヒートシンク（放熱部材）３０は、用いられる材料が、熱伝導性に優れた金属を主原料とする金属材であれば特に限定されず、銅やアルミニウム、銀、金などを好適に用いることができる。また、例えば、無酸素Ｃｕ、ＣｕＭｏ、ＣｕＷ、Ｍｇ、Ｍｇ合金等を材料として構成されることが特に好ましい。ヒートシンク３０は、大別して、絶縁性基板２０より僅かに狭い大きさの上段のブロックと、絶縁性基板２０よりも幅広な下段のブロックとから形成されている。ヒートシンク３０は、下段のブロックにおいて、絶縁性基板２０から離間した位置に外部との固定が可能な固定部３１を備えると共に、上段のブロックにおいて、絶縁性基板２０と接合する基板接合面３２を備えている。

固定部３１は、発光装置１００を実装する実装用基板等の平面２００（図２参照）に固定するための構造を有しており、ヒートシンク３０の水平方向の一端側（図３の右側）に設けられている。図３に示す固定部３１は、ネジ止めをすることのできるＵ字形状の溝を有している。基板接合面３２の接合領域は、図５に示すように絶縁性基板２０の底面よりも狭い領域である。ヒートシンク３０は、例えば、銀ロウ等の接着部材を介して絶縁性基板２０の底面に設けられた配線パターンに接合される。図５に示す接合領域の外周は、全周に亘って絶縁性基板２０の底面の周縁の内側に配置されている。言い換えると、絶縁性基板２０の底面には、ヒートシンク３０の基板接合面３２の接合領域を取り囲むように、接合されていない領域が存在している。

リード端子４０は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等を配合した合金で構成される。このような合金としては、例えば、コバールや４２アロイ等を用いることができる。リード端子４０は、絶縁性基板２０の水平方向の他端側（図３の左側）の中央の２つの端子接続面２２に設けられた配線パターンに、例えば、銀ロウ等の接着部材を介して接合されている。図３ないし図５に示すように、リード端子４０は、端子接続面２２から、絶縁性基板２０の水平方向の他端側（図３の左側）に向かって水平方向に伸びてから、水平方向外側に略９０度の角度で折れ曲がる第１折曲部４１と、その先端側で下方に略９０度の角度で折れ曲がる第２折曲部４２と、その先端側で実装用基板等の平面２００に接続する接続部４３とを備えている。平面２００（図２参照）において、リード端子４０の接続部４３は、その下面４３ａと、ヒートシンク３０の底面とが同一平面上となるように形成されている。

［発光装置の詳細］
以下、各構成部材について詳述する。
（絶縁性基板）
絶縁性基板２０の材料として、樹脂基板や、有機物に無機物が含有されてなるガラスエポキシ基板などのハイブリッド基板、セラミック基板などの無機物基板などを用いることができる。特に、高耐熱性、高耐候性が望まれる場合、ハイブリッド基板や無機物基板を用いることが好ましい。

発光装置１００は、絶縁性基板２０に他の部材を複数組み立て加工し発光装置１００の集合体を形成した後、個々に分割することで、複数の発光装置１００をコスト安く得ることができる。また、高いコントラストが要求される発光装置を形成する場合は、絶縁性基板の母材自体にＣｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３などを含有させることにより、暗色系の絶縁性基板とすることが好ましい。

セラミック基板の主材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。これらの主材料に焼結助剤などを加え、焼結することでセラミック基板が得られる。例えば、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され、１５００〜１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや、原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され、８００〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。

このようなセラミック基板は、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。まず、焼成前の母材であるグリーンシートに所望とする貫通孔が得られるように加工を施し、場合によっては多層に張り合わせる。次に、スクリーン印刷などの方法により所望とする場所にタングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料を用いて、導電性部材を所望とする場所にパターン形成する。このように加工された母材を焼結することにより、貫通孔および導電性部材が形成された絶縁性基板２０とすることができる。

絶縁性基板２０は、例えば、ＬＴＣＣである場合に、厚さが５．０ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、熱引きが良好となる。また、絶縁性基板２０のメタライズ層構成が３層である場合には、Ａｕ／Ｎｉ，Ｃｏのうちの少なくとも１種／Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕのうちの少なくとも１種で構成され、総厚が１００μｍ以下であることが好ましい。また、発光装置１００を高出力用とするときには、絶縁性基板２０の最上面を白色とするか、または、絶縁性基板２０の最上面に、テフロン（登録商標）シートや高反射セラミックス等の高反射材を貼り付けてもよい。これにより、光取り出し効率を高めることができる。また、発光装置１００を高品位用とするときには、絶縁性基板２０の最上面を黒色または濃色としてもよい。これにより、絶縁性基板２０の最上面での反射を防止することができる。

（基板接合面）
本実施形態の発光装置１００では、ヒートシンク３０が絶縁性基板２０と接合する基板接合面３２（図５参照）の接合領域の面積は、絶縁性基板２０の底面の面積の４０％以上１００％未満となるように形成されている。その理由について図６のグラフを参照して説明する。図６は、基板接合面の接合割合とヒートシンクの温度上昇率との関係を示すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸は接合割合を示し、縦軸はヒートシンクの温度上昇率を示す。接合割合が１００％の場合に、ヒートシンクの温度上昇率が１００％であるものとした。接合割合が１００％であるということは、接合領域の面積が絶縁性基板２０の底面の面積と同じであることを示し、接合領域の外周が全周において絶縁性基板２０の外周と一致することを意味する。図６に示すように、接合割合が４０％より低くなると、ヒートシンク３０の温度上昇率が急に大きくなる。すなわち、接合割合が４０％より低くなると、発光部１０で発生する熱を効率よく除去することが難しくなる。また、発光装置は、前記接合領域の外周と前記絶縁性基板の底面の外周とが一致する部分の長さが、前記絶縁性基板の底面の外周の長さの７０％以下であることが好ましい。かかる構成によれば、発光装置は、接合領域の外周と絶縁性基板の底面の外周とが一致しない部分の長さが、絶縁性基板の底面の外周の長さの３０％より長く、発光装置の製造時において絶縁性基板と放熱部材とが加熱されたときに、その一致しない部分が、絶縁性基板に生じる応力を緩和する。これにより、絶縁性基板の一致しない部分の割れや一致する部分の割れも低減することができる。例えば、絶縁性基板の底面が平面視で正方形の場合に外周の１辺が２５％なので、この１辺から、１辺の１０分の１の幅の帯状領域を、一致しない部分とすることができる。なお、この場合に、接合領域の面積は、絶縁性基板の底面の面積の９０％となる。

（導電性部材）
発光装置１００において、導電性部材の配線パターンは、発光素子１１の個数、種類、大きさなどにより、適宜変更することができる。導電性部材の材料は、導電性を有していれば特に限定されず、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。また、導電性部材の最表面は、搭載する発光素子１１からの光に対して高い反射率を有する部材にて被覆されていることが好ましい。絶縁性基板２０の上面に形成された導電性部材の大部分は、透光性部材にて被覆されていることが好ましく、これにより発光装置の劣化を抑制することができる。また、表面に露出している導電性部材には、酸化防止膜が形成されていることが好ましい。

（接着部材）
絶縁性基板２０にセラミック基板を用いる場合、耐熱性に優れていることから、高強度の接着が可能な硬ロウ接合や共晶接合にて、絶縁性基板２０とヒートシンク３０とを固着することができる。例えば、銀と銅の合金を主原料とする銀ロウや、銅と亜鉛の合金が主材料である真鍮ロウ、アルミニウムが主原料であるアルミニウムロウ、ニッケルロウなどを用いることができる。これによりヒートシンク３０と絶縁性基板２０との熱膨張係数差による残留応力を緩和することができる。

（金属膜）
絶縁性基板２０の表面に配線パターンの上から金属膜を有することが好ましく、これによりさらに信頼性を高めることができる。発光側に形成される金属膜は、少なくとも最表面がクロムや銀などの高光反射性金属で構成されていることが好ましく、これにより、発光素子１１の発光した光の取り出し効率を高めることができるという効果を奏することができる。また、金属膜の表面に、銀色又は白色の表面処理等によって鏡面状態に仕上げることでも同様の効果を得ることができる。また、実装側に形成される金属膜は、少なくとも最表面が金やステンレスなどの酸化防止性金属で構成されていることが好ましい。

（発光素子）
発光素子１１は、基板上に、例えば、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、例えば、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としてもよい。

屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。

窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子１１の例を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。

一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成させることができる。

こうした発光素子１１は、所望に応じて適宜複数個用いることができ、その色の組み合わせや配列状態によって様々な形態の発光装置を形成することができる。例えば、ドットマトリックスや直線状など種々選択させることもでき、これにより、実装密度が極めて高く熱引きに優れた発光装置が得られる。また、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには、発光波長が６１０〜７００ｎｍである赤色系発光素子と、発光波長が４９５〜５６５ｎｍである緑色系発光素子と、発光波長が４３０〜４９０ｎｍである青色系発光素子とを組み合わせることが好ましい。また、本実施形態の発光装置１００において、蛍光物質を用いて白色系などの混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光素子１１の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。なお、紫外線により比較的劣化されにくい部材との組み合わせにより４００ｎｍより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子１１を用いることもできる。

（ダイボンド部材）
ダイボンド部材は、発光素子１１と、絶縁性基板２０の表面に設けられた配線パターンとを固定させるための部材であり、これらを接着可能な部材であれば特に限定されない。特に、熱引きを考慮すると、ダイボンド部材は、Ａｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯ（indium tin oxide）ペーストあるいは金属バンプ等を用いることが好ましい。特に、発熱量の多いパワー系発光装置の場合、融点が高いことから高温下にて組織的構造が変化することが少なく力学特性の低下が少ないＡｕ−Ｓｎ系の共晶はんだを用いることが好ましい。

（封止部材）
封止部材１２に用いられる透光性部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１１を配置させた場合は、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、透光性部材中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。さらに、発光素子１１からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質を含有させることもできる。

封止部材１２は、紫外線を含む短波長の高エネルギー光に曝されても着色劣化しにくいシリコーン樹脂や変性シリコーン樹脂であることが好ましく、これにより色ズレや色ムラの発生が抑制される。本実施形態に利用することができる蛍光物質は、発光素子１１の光を変換させるものであり、発光素子１１からの光をより長波長に変換させるものの方が効率がよい。発光素子１１からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）：Ｃｅ蛍光体やＣａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８蛍光体が好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によってＬＥＤチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。

（発光装置の実装方法）
発光装置１００は、図２に示すように、リード端子４０の下面４３ａとヒートシンク３０の底面とが同一平面上となるように形成されていることから、接着部材を介さずに回路基板等の平面２００へ直接実装しても、リード端子４０の下面４３ａと回路基板等の平面２００とを容易に接触させることができる。具体的には、ネジ穴を有する回路基板上に発光装置１００を直接載置し、ヒートシンク３０の固定部３１からネジを締めることにより、発光装置１００を回路基板上に固定することができる。なお、発光装置１００は、はんだ等の接着部材を介して回路基板等の平面２００へ実装してもよいことはもちろんである。

本実施形態の発光装置１００によれば、絶縁性基板２０の底面においてヒートシンク３０と接着されていない部分が残されている。したがって、製造時において絶縁性基板２０とヒートシンク３０とが加熱されたときに、ヒートシンク３０の熱膨張によって絶縁性基板２０に生じる応力を緩和し、絶縁性基板２０の割れを低減することができる。これにより、製造時に発光装置１００の歩留まりを向上させることができる。また、発光装置１００は、ヒートシンク３０が絶縁性基板２０と接合する基板接合面３２の接合領域の面積が絶縁性基板２０の底面の面積の４０％以上となるように形成されているので、発光部１０で発生した熱を絶縁性基板２０を介してヒートシンク３０に効率よく伝達することができる。これにより、発光素子１１を高密度に実装したとしても、耐熱性に優れた信頼性を示すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、基板接合面３２の接合領域は、図５に破線で例示した形状に限定されるものではない。以下では、基板接合面３２の接合領域のバリエーションと、発光装置のその他の変形例について説明する。

（接合領域のバリエーション）
図７に基板接合面３２の接合領域のバリエーションを示す。図７は、絶縁性基板の底面における基板接合面の形状の一例を示す図である。図７では、絶縁性基板２０の底面の矩形を正方形で示し、その左辺にリード端子４０が設けられて右辺にヒートシンク３０の固定部３１が配設されているものとする。図７（ａ）に示す基板接合面３２は、全体が１つの接合領域となっている。図７（ｂ）に示す基板接合面３２ｂは、横方向に２つの接合領域に分割され、図７（ｃ）に示す基板接合面３２ｃは、横方向に４つの接合領域に分割されている。図７（ｄ）に示す基板接合面３２ｄは、２行２列のマトリックス状の４つの接合領域に分割されている。このように、基板接合面３２を何個に分割するか、また、それらの配置をどのようにするのかは任意である。また、必ずしも等分割する必要はない。さらに、基板接合面３２の平面視の形状は、方形に限定されるものではなく、図７（ｅ）に示す円形や楕円形、図７（ｆ）に示す８角形等の多角形であってもよい。

また、図５および図７では、接合領域がその全周に亘って絶縁性基板２０の底面の外周の内側に配置されているものを示したが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、基板接合面３２の接合領域の外周の一部は、絶縁性基板２０の底面の外周と一致してもよい。図８は、絶縁性基板の外周に一致する部分を有した基板接合面の形状の一例を示す図である。この図８では、絶縁性基板２０の底面の矩形を正方形で示し、その左辺にリード端子４０が設けられて右辺にヒートシンク３０の固定部３１が配設されているものとする。図８（ａ）に示す基板接合面３２ｇでは、接合領域の上辺が、絶縁性基板２０の底面の外周（以下、単に絶縁性基板２０の外周という）に一致する部分７０となっている。図８（ｂ）に示す基板接合面３２ｈでは、接合領域の左辺および底辺が、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０となっており、図８（ｃ）に示す基板接合面３２ｉでは、接合領域の上辺、左辺および底辺が、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０となっている。基板接合面３２ｉにおいて、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０の合計の長さは、絶縁性基板２０の外周の長さの７０％である。この場合、接合領域の面積は、絶縁性基板２０の底面の面積の９０％である。なお、接合領域のどの辺が、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０となるかは任意である。

図８（ｄ）に示す基板接合面３２ｊでは、接合領域が横方向に２つに分割されており、分割されている左の接合領域の左辺と、分割されている右の接合領域の右辺とが、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０となっている。この基板接合面３２ｊにおいて、接合領域全体は、リード端子４０およびヒートシンク３０の固定部３１が設けられていない矩形の他の２辺（上辺および底辺）において、絶縁性基板２０の底面の周縁よりも内側に設けられている。つまり、縦方向において、絶縁性基板２０の底面の周縁近傍には、接合領域の両側にヒートシンク３０と接合されていない領域が存在する。この場合であっても、複数の発光装置１００を、図中縦方向に向かって各発光装置１００の絶縁性基板２０をそれぞれ連ねた構造体を製造し、この構造体から個々の絶縁性基板２０を取り外すときに、隣り合うヒートシンク３０は、それぞれ、個々の絶縁性基板２０より内側に設けられているので、絶縁性基板２０のクラック（割れ）を防止することができる。その結果、個々の発光装置１００を容易に製造することができると共に、歩留まりを向上させることができる。

図８（ｅ）に示す基板接合面３２ｋでは、接合領域が横方向に４つに分割されており、分割されている各接合領域の上辺および底辺が、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０となっている。なお、接合領域をどのように分割し、どの辺を、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０とするかは任意である。例えば、図８（ｆ）に示す基板接合面３２ｍでは、横方向に４つに分割されている各接合領域のうち、外側の２つの接合領域は、上辺が絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０であり、内側の２つの接合領域は、底辺が絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０である。また、接合領域の形状は任意であり、例えば、図８（ｇ）に示す基板接合面３２ｎでは、８角形の最上辺が、絶縁性基板２０の外周に一致する部分７０である。接合領域の外周と絶縁性基板２０の外周とが一致する部分は、少なければ少ないほど好ましい。絶縁性基板２０の平面視で方形の場合には、例えば図８（ｃ）に示す基板接合面３２ｉのように、接合領域の外周と絶縁性基板２０の外周とが一致する部分の合計の長さは、最大でも絶縁性基板２０の外周の７０％であることが好ましい。この場合、接合領域の面積は、絶縁性基板２０の底面の面積の４０％以上９０％以下となるように形成されていることが好ましい。

（その他の変形例）
発光装置１００を実装するときに、発光装置１００に対応したコネクタを介して回路基板に実装するようにしてもよい。この場合、発光装置１００に対応したコネクタは、リード端子４０の接続部４３を保持するリード端子用ホルダを備える。このリード端子用ホルダは、リード端子４０の下面４３ａと回路基板上の配線パターンとを電気的に接続する導電部材を備える。また、発光装置１００に対応したコネクタは、ヒートシンク３０の底面を保持するヒートシンク用ホルダを備える。このヒートシンク用ホルダは、ヒートシンク３０の固定部３１および回路基板上のネジ穴に対応したネジ穴を備える。なお、発光装置１００に対応したコネクタは、このネジ穴以外に、リード端子用ホルダ側にも１以上のネジ穴を有することが好ましい。

また、本実施形態では、ヒートシンク３０の固定部３１はネジ止め可能なＵ字形であるものとして説明したが、丸穴であってもよい。この固定部３１は、例えば、リベットで固定可能な構造としてもよいし、回路基板等に差し込むことができるように下方に延設された差込部を有する構造としてもよい。

また、本実施形態では、リード端子４０は、第１折曲部４１と、第２折曲部４２と、接続部４３とを備えるものとしたが、第２折曲部４２を上方に曲げてもよい。また、第１折曲部４１は必ずしも設ける必要はない。また、リード端子４０の本数は２本に限定されるものではなく、４本以上の複数でもよい。

本発明に係る発光装置は、携帯電話のバックライト用照明や、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用することができる。

本発明の実施形態の発光装置を模式的に示す斜視図である。 図１に示した発光装置の側面図である。 図１に示した発光装置の平面図である。 図１に示した発光装置を底面側から視た斜視図である。 図１に示した発光装置の底面図である。 基板接合面の接合割合とヒートシンクの温度上昇率との関係を示すグラフである。 絶縁性基板の底面における基板接合面の形状の一例を示す図である。 絶縁性基板の外周に一致する部分を有した基板接合面の形状の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 発光装置
１０ 発光部
１１ 発光素子
１２ 封止部材
２０ 絶縁性基板
２１ 素子載置面
２２ 端子接続面
２３ 隔壁
２４ キャビティ
３０ ヒートシンク（放熱部材）
３１ 固定部
３２ 基板接合面
４０ リード端子
４１ 第１折曲部
４２ 第２折曲部
４３ 接続部
４３ａ 下面
５０ 保護素子
５１ モールド樹脂

Claims (2)

1. 発光部と、前記発光部が載置された絶縁性基板と、前記絶縁性基板の底面に接合されて前記絶縁性基板の水平方向の一端側から延設された位置に外部との固定が可能な固定部を有した放熱部材と、前記絶縁性基板の水平方向の他端側に設けられて前記発光部と電気的に接続されたリード端子とを備えた発光装置であって、
   前記放熱部材が前記絶縁性基板と接合する基板接合面の接合領域の面積は、前記絶縁性基板の底面の面積の４０％以上１００％未満となるように形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記絶縁性基板は、平面視で略矩形の形状であり、
   前記接合領域は、前記放熱部材の固定部および前記リード端子に面していない前記矩形の他の２辺において、前記絶縁性基板の底面の周縁よりも内側に設けられてい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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