JP2010219264A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブマウント基板と放熱基板の接着に必要な強度を確保しつつ、熱抵抗を下げて放熱性を高めることができる半導体発光装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ素子（発光素子）２が搭載されたサブマウント基板３を接着剤４によって放熱基板５上に接着して成る半導体発光装置１において、前記接着剤４は、熱伝導率の異なる複数の領域を有し、前記ＬＥＤ素子２の直下を含む領域の熱伝導率を他の領域の熱伝導率よりも高く設定する。例えば、接着剤４を、樹脂接着剤にこれよりも熱伝導率の高いフィラーを混合して成る熱伝導性接着剤で構成するとともに、前記ＬＥＤ素子２の直下を含む領域には高熱伝導率接着剤４Ａを塗布し、他の領域にはフィラー濃度が高熱伝導率のそれよりも低い高接着力接着剤４Ｂする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光源としてＬＥＤ素子等の発光素子を用いる半導体発光装置に関するものである。

この種の半導体発光装置は、ＬＥＤ素子等の発光素子が搭載されたサブマウント基板を接着剤によって放熱基板上に接着して構成されており、携帯電話や液晶テレビ等のバックライト等の用途に供されている。

ところで、近年の半導体発光装置の高輝度化に伴ってその発熱量も大きくなり、該発光素子への供給電流の絶対最大定格には余裕があっても、発光素子を基板に搭載した際の熱抵抗が高いと放熱が十分行われず、発光素子の供給電流が絶対最大定格に達する前にジャンクション温度が許容値を超えてしまうため、供給電流を抑えて使用しなければならない状況が発生している。

斯かる半導体発光装置のサブマウント基板には絶縁性が高いＡｌＮ等のセラミック基板が用いられることが多いが、このセラミック基板と金属製の放熱基板とは熱膨張係数の差が大きいため、両者を接着する接着剤としてはんだやＡｕＳｎ等の硬い無機接着剤を用いると、熱衝撃によって接着剤にクラックが発生し易い。その対策の１つとして、熱膨張差を吸収することができるゴム特性を示す樹脂接着剤を用いることが考えられる。

而して、樹脂接着剤に使用されるシリコーン等の有機高分子材料は一般的には熱伝導率が極めて低いため、これに熱伝導率の高いＡｇ等の無機フィラーを混ぜて熱伝導率を高めることが行われている。

しかし、接着剤の熱伝導率を高めるために無機フィラーの混合量を多くしてフィラー濃度を上げると、接着剤の粘度が高くなって作業性が悪くなる。逆に、希釈剤等の割合を増やして接着剤の粘度を下げると、接着強度が低下してしまう。このため、接着力と粘度（作業性）及び熱伝導率の兼ね合いからフィラー濃度には上限があり、その上限値は一般的には８０〜９０重量％とされている。

ところで、サブマウント基板と放熱基板との接着において、放熱に対する影響が大きいのは発熱源である発光素子の直下であるため、サブマウント基板の発光素子の直下を高熱伝導率とすることによって放熱性の向上を図る提案が特許文献１，２においてなされている。

又、特許文献３には、複数の粒径の無機フィラーが混合された熱伝導性接着剤を用いることを前提として、金属製の放熱基板の発光素子の直下に加工を施して無機フィラーの最蜜充填を行ったり、放熱基板の発光素子の直下の部分に突出部を形成し、その部分の接着剤の厚さを周囲の厚さよりも薄くすることによって熱抵抗を下げる技術が提案されている。

特開２００６−０４１２３０号公報 特開２００７−２２０８３０号公報 特開２００８−０１０５６４号公報

しかしながら、熱伝導率の高いＡｇ等の無機フィラーを含有した熱伝導性接着剤であっても、その熱伝導率は、サブマウント基板に用いられているＡｌＮやアルミナ等のセラミック及び放熱基板に用いられているＣｕやＡｌ等の熱伝導率よりも桁のオーダーで低いため、半導体発光装置の放熱性を高めるためには熱伝導性接着剤の熱抵抗を改善する方が特許文献１〜３における提案よりも効果的である。

又、特許文献３において提案されているように放熱基板を加工すると加工工数が増えるとともに、フィラーを含有する熱伝導性接着剤ではフィラーのサイズによって接着層の厚さに下限が生じるため、放熱基板を加工しても接着剤の厚さは変わらないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、サブマウント基板と放熱基板の接着に必要な強度を確保しつつ、熱抵抗を下げて放熱性を高めることができる半導体発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、発光素子が搭載されたサブマウント基板を接着剤によって放熱基板上に接着して成る半導体発光装置において、前記接着剤は、熱伝導率の異なる複数の領域を有し、前記発光素子直下を含む領域の熱伝導率を他の領域の熱伝導率よりも高く設定したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記接着剤を、樹脂接着剤にこれよりも熱伝導率の高いフィラーを混合して成る熱伝導性接着剤で構成するとともに、前記発光素子直下を含む領域には高熱伝導率接着剤を塗布し、他の領域にはフィラー濃度が高熱伝導率のそれよりも低い高接着力接着剤を配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記接着剤の前記発光素子直下を含む領域は、前記発光素子の底面の外縁から前記放熱基板の上面への垂線に対して外側へ４５°の角度で広がる高熱伝導率部の内側に配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記高熱伝導率接着剤の配置領域の短辺側の塗布幅Ｗa の前記高熱伝導率部の短辺長さＷaoに対する比率Ｗa ／Ｗaoを、前記発光素子の短辺長さと長辺長さをそれぞれｄa ，ｄb としたとき、
１≦ｄb ／ｄa ＜４の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．５
４≦ｄb ／ｄa ＜１５の場合：Ｗa ／Ｗao≧０．４
１５≦ｄb ／ｄa の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．３
に設定したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れかに記載の発明において、前記高熱伝導率接着剤の配置領域の短辺長さＷaの前記高熱伝導率部の短辺長さＷaoに対する比率Ｗa ／Ｗaoを、前記発光素子の短辺長さと長辺長さをそれぞれｄa ，ｄb としたとき、０．５以上に設定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、発光素子からの熱が通過する接着剤の発光素子直下を含む領域の熱伝導率を他の領域の熱伝導率よりも高く設定したため、熱抵抗が下がって放熱性が高められ、発光素子が効果的に冷却されるために該発光素子の駆動電流を高めることができ、発光素子の高輝度化を実現することができる。又、周辺領域では接着剤の熱伝導率を犠牲にして接着強度を高めることができるため、サブマウント基板と放熱基板の接着に必要十分な強度を確保することができる。

請求項２記載の発明によれば、高い放熱性が求められる発光素子の直下を含む領域にはフィラー濃度が高い高熱伝導性接着剤を配置し、周辺の領域には熱伝導率は比較的低いが接着強度の高い高接着力接着剤を塗布したため、サブマウント基板と放熱基板の接着に必要な強度を確保しつつ、熱抵抗を下げて放熱性を高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、確実な接着強度を確保して高い放熱性を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、熱伝導率の異なる２種類の接着剤を塗り分けた場合、両接着剤の中間の熱伝導率及び接着力を有する接着剤を均一に塗布した場合よりも熱抵抗が下がる条件として比率Ｗa ／Ｗao（高熱伝導性接着剤の塗布幅Ｗa ／発光素子直下の領域長さＷao）を、発光素子の種々のアスペクト比ｄb ／ｄa （長辺長さ／短辺長さ）に対して実験的に求めた結果、
１≦ｄb ／ｄa ＜４の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．５
４≦ｄb ／ｄa ＜１５の場合：Ｗa ／Ｗao≧０．４
１５≦ｄb ／ｄa の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．３
が満足されれば良いことが分かったため、比率Ｗa ／Ｗaoを上記範囲内に設定することによって熱抵抗を下げて放熱性を高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、Ｗa ／Ｗao≧０．５に設定したため、２種の接着剤の中間の熱伝導率を有する接着剤のみを配置した場合よりも熱抵抗を低くすることができる。

（ａ）は単一のＬＥＤ素子を配置して成る正方形の半導体発光装置の側面図、（ｂ）は同半導体発光装置の平面図である。 （ａ）は複数のＬＥＤ素子を配列して成る長方形の半導体発光装置の短辺側側面図、（ｂ）は同半導体発光装置の長辺側側面図、（ｃ）は同半導体発光装置の平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は熱伝導性接着剤の塗布要領をその工程順に示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は熱伝導性接着剤の塗布要領をその工程順に示す平面図である。 高熱伝導率部の幅と接着剤熱抵抗との関係を示す図である。 高熱伝導率接着剤の塗布幅の高熱伝導率部の幅に対する比率と熱抵抗の変化率との関係を示す図である。 発熱領域のアスペクト比と高熱伝導率接着剤の塗布幅の高熱伝導率部の幅に対する比率との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は単一のＬＥＤ素子を配置して成る正方形の半導体発光装置の側面図、図１（ｂ）は同半導体発光装置の平面図、図２（ａ）は複数のＬＥＤ素子を配列して成る長方形の半導体発光装置の短辺側側面図、図２（ｂ）は同半導体発光装置の長辺側側面図、図２（ｃ）は同半導体発光装置の平面図である。

図１に示す正方形の半導体発光装置１は、発光素子として１つの正方形のＬＥＤ素子２が搭載された正方形のサブマウント基板３を熱伝導性接着剤４によって正方形の放熱基板５上に接着して構成されている。ここで、サブマウント基板３は、ＡｌＮやアルミナ等のセラミックで構成されており、放熱基板５は熱伝導率の高いＣｕやＡｌ等の金属によって構成されている。又、サブマウント基板３を放熱基板５に接着する熱伝導性接着剤４は、シリコーン等の樹脂接着剤に熱伝導率の高いＡｇ、酸化アルミニウム等の無機フィラーを混ぜて構成されており、フィラーの含有量、つまりフィラー濃度によって熱伝導率が調整される。従って、フィラー濃度を上げれば熱伝導率が高い高熱伝導率接着剤４Ａが得られ、フィラー濃度を下げれば接着力の高い高接着力接着剤４Ｂが得られる。

ところで、ＬＥＤ素子２において発生した熱の大部分は、図１（ａ）に矢印にて示すように、ＬＥＤ素子２の直下の領域を４５°の角度で周囲に広がりながら放熱基板５に伝わっていくものと考えられる。サブマウント基板３及び熱伝導性接着剤４は、何れもＬＥＤ素子２の外縁から放熱基板５への垂線に対して４５°の角度で外側へ広がる領域（図１（ａ）の矢印）より外側まで位置するよう大きさと位置が設定されている。つまり、ＬＥＤ素子２の１辺の長さをｄ、サブマウント基板３の厚さをｔ、熱伝導性接着剤４の厚さをＨとすると、サブマウント基板３の幅は（２ｔ＋ｄ）よりも大きく、熱伝導性接着剤４の幅は（２（ｔ＋Ｈ）＋ｄ）よりも大きく設定されている。本実施の形態では、その４５°の角度範囲、具体的にはＬＥＤ素子２の最外側下端縁から鉛直線に対して４５°外側に広がる領域（図１（ａ）の幅Ｗo の領域）内の幅Ｗの領域に高熱伝導率接着剤４Ａを塗布し、それ以外の領域に高接着力接着剤４Ｂを塗布した。

ここで、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子２の１辺の長さをｄ、サブマウント基板３の厚さをｔとすると、熱伝導性接着剤４で放熱への寄与の高い領域（高熱伝導部）の幅Ｗo は次式で表わされる。

Ｗo ＝ｄ＋ｔ×２
而して、本実施の形態では、熱伝導性接着剤４として高熱伝導率接着剤４Ａと高接着力接着剤４Ｂとを塗り分け、ＬＥＤ素子２からの熱が通過する熱伝導性接着剤４のＬＥＤ素子直下の領域を含む幅Ｗの範囲に高熱伝導率接着剤４Ａを塗布したため、その部分の熱抵抗が下がって放熱性が高められ、ＬＥＤ素子２が効果的に冷却されるために該ＬＥＤ素子２の駆動電流を高めることができ、該ＬＥＤ素子２の高輝度化を実現することができる。

そして、周辺領域では多少の熱伝導率を犠牲にして接着強度を高めるために高接着力接着剤４Ｂを塗布したため、サブマウント基板３と放熱基板５の接着に必要十分な強度を確保することができる。

次に、図２に示す複数のＬＥＤ素子が配列された半導体発光装置について説明する。尚、図２においては、図１において示したものと同じ要素には同一符号を付している。

図２に示す長方形の半導体発光装置１は、発光素子として４つの正方形のＬＥＤ素子２が１列に並んで搭載された長方形のサブマウント基板３を熱伝導性接着剤４によって長方形の放熱基板５上に接着して構成されている。

而して、図２に示す半導体発光装置１においても、熱伝導性接着剤４として高熱伝導率接着剤４Ａと高接着力接着剤４Ｂとを塗り分け、ＬＥＤ素子２からの熱が通過する熱伝導性接着剤４のＬＥＤ素子２の直下を含む領域、つまり熱伝導性接着剤４で放熱への寄与の高い領域（高熱伝導部）（短辺側の幅Ｗao、長辺側の幅Ｗbo）の領域内において、短辺側の幅Ｗa 、長辺側の幅Ｗb の範囲に高熱伝導率接着剤４Ａを塗布し、それ以外の範囲には高接着力接着剤４Ｂを塗布している。尚、ＬＥＤ素子２の１辺の長さ（短辺側の長さ）をｄa （＝ｄ）、ＬＥＤ素子２の配列長さ（長辺側の長さ）をｄb 、サブマウント基板３の厚さをｔとすると、熱伝導性接着剤４で放熱への寄与の高い領域（高熱伝導部）の短辺側の幅Ｗaoは次式で表わされる。

Ｗao＝ｄa ＋ｔ×２
尚、高熱伝導部とは、熱伝導性接着剤４の一部領域であって、ＬＥＤ素子２の直下を含み、ＬＥＤ素子２からサブマウント基板３に対して４５°の角度で広がる範囲に対応する領域である。又、本発明において、図２に示す半導体発光装置１のように、複数の発光素子が複数配列されて発光素子群を成している場合は、その発光素子群を前記実施の形態の１つの発光素子と見なし、発光素子の直下の領域とは、発光素子群の直下の領域、即ち、複数の発光素子の底面の外縁で囲まれる領域の直下の領域を示す。

ここで、高熱伝導率接着剤４Ａと高接着力接着剤４Ｂの塗布要領を図３及び図４に従って説明する。

例えば、図３（ａ）に示すように、複数の孔が形成された不図示のマルチノズルによって放熱基板５上に先ず高熱伝導性接着剤４Ａをスポット的に１列に打ち、次に、図３（ｂ）に示すように、その両側に高接着力接着剤４Ｂを同じくスポット的に各１列に打つ。そして、図３（ｃ）に示すように、最後にＬＥＤ素子２が搭載されたサブマウント基板３を上から被せるように放熱基板５上に載置すれば、該サブマウント基板３が放熱基板５上に接着される。尚、高熱伝導率接着剤４Ａ及び高接着力接着剤４Ｂは、ＬＥＤ素子２が搭載されたサブマウント基板３の荷重によって放熱基板５上に漏れ拡がり、高熱伝導性接着剤４Ａの周囲を高接着力接着剤４Ｂが囲むように配置される。

或いは、図４（ａ）に示すように、不図示のディスペンサを用いて放熱基板５上に先ず高熱伝導性接着剤４Ａを直線状に塗布し、次に、図４（ｂ）に示すように、その両側に高接着力接着剤４Ｂを同じく直線状に塗布する。そして、図４（ｃ）に示すように、最後にＬＥＤ素子２が搭載されたサブマウント基板３を上から被せるように放熱基板５上に載置すれば、該サブマウント基板３が放熱基板５上に接着される。

而して、図２に示す長方形の半導体発光装置１においても、熱伝導性接着剤４として高熱伝導率接着剤４Ａと高接着力接着剤４Ｂとを塗り分けたため、サブマウント基板３と放熱基板５の接着に必要な強度を確保しつつ、熱抵抗を下げて放熱性を高めることができるという効果が得られる。

ところで、接着強度を考えた場合、接着強度を犠牲にした高熱伝導率接着剤４Ａの塗布幅Ｗ（Ｗa ，Ｗb ）は狭い方が良いが、狭くすると熱抵抗が高くなってしまう。図５に図２に示す長方形の半導体発光装置１（ｄa ＝１．０ｍｍ、ｄb ＝４．３ｍｍ、ｔ＝１．０ｍｍ、接着剤厚さＨ＝５０μｍ）において熱伝導率１２Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導率接着剤４Ａと４Ｗ／ｍ・Ｋの高接着力接着剤４Ｂを塗り分けた場合に高熱伝導率接着剤４Ａの塗布幅Ｗa （ｍｍ）に対する接着剤熱抵抗Ｒth（／℃・Ｗ^-1）の関係についてのシミュレーションを実線にて示すが、同図より明らかなように、塗布幅Ｗa が３ｍｍを下回ると接着剤熱抵抗Ｒthは急激に大きくなる。尚、図５において破線は熱伝導率８Ｗ／ｍ・Ｋの接着剤を均一に塗布した場合のシミュレーション結果を示す。又、図５中の●は実測データを示す。

そこで、熱が４５°の角度範囲で広がりながら熱伝導性接着剤に到達した場合の幅Ｗo （Ｗao，Ｗbo）に対して、高熱伝導率接着剤の塗布幅Ｗ（Ｗa ，Ｗb ）を変化させた場合の熱抵抗の変化を考える。

ここで、接着剤の熱抵抗率をλ、厚さをＨとし、熱が４５°に広がることを考慮した場合の熱抵抗Ｒthは一般的に次式によって求められる。

１）発熱領域が正方形である場合（１辺の長さＷ）：
Ｒth＝（１／λ）・Ｈ／（Ｗ・（２Ｈ＋Ｗ））
高熱伝導率接着剤の熱伝導率をλhigh、高接着力接着剤の熱伝導率をλlow とし、高熱伝導率接着剤の塗布幅Ｗが高熱伝導率部の幅Ｗo よりも狭い場合（Ｗ＜Ｗo ）、熱抵抗Ｒthは、
（（１／λlow ）−（１／λhigh））・Ｈ／Ｗ２
だけ低くなる。

従って、全体の熱抵抗Ｒthは次式のようになる。

Ｒth＝（１／λlow ）・Ｈ／（Ｗo ・（２Ｈ＋Ｗo ））
−（（１／λlow ）−（１／λhigh））・Ｈ／Ｗ２
２）発熱領域が長方形である場合（短辺の長さＷa 、長辺の長さＷb ）：
熱が４５°に広がることを考慮した場合の熱抵抗Ｒthは一般的に次式によって求められる。

Ｒth＝［１／（２λ（Ｗb −Ｗa ）］・ｌｎ［Ｗb （２Ｈ＋Ｗa ）
／（Ｗa ・（２Ｈ＋Ｗb ））］ 又、高熱伝導率接着剤の熱伝導率をλhigh、高接着力接着剤の熱伝導率をλlow とし、高熱伝導率接着剤の塗布幅Ｗa ，Ｗb が高熱伝導率部の幅Ｗao，Ｗboよりも狭い場合（Ｗa ＜Ｗao、Ｗb ＜Ｗbo）、全体の熱抵抗Ｒthは次式のようになる。

Ｒth＝［（１／（２λlow （Ｗbo−Ｗao））］・ｌｎ［Ｗbo（２Ｈ＋Ｗao）
／（Ｗao（２Ｈ＋Ｗao））］−（１／λlow ）−（１／λhigh）））・Ｈ（Ｗa ・Ｗb ）
次に、以上の結果に基づいて熱伝導率が均一な場合とＬＥＤ素子の直下の熱伝導率を上げてサブマウント基板周辺の熱伝導率を下げた場合とを比較する。

接着剤の熱伝導率がλhighで均一な場合の熱抵抗を（Ｒth）high、熱伝導率がλlow で均一な場合の熱抵抗を（Ｒth）low とし、熱抵抗の変化率ΔＲthを次式で表すこととする。

ΔＲth＝（（Ｒth）low
−Ｒth）／（（Ｒth）low −（Ｒth）high）
上式によれば、Ｒth＝（Ｒth）low
である場合にはΔＲth＝０、Ｒth＝（Ｒth）highである場合にはΔＲth＝１となる。ここで、λlow ＝４Ｗ／ｍ・Ｋ、λhigh＝１２Ｗ／ｍ・Ｋ、ｄ＝ｄa ＝１．０ｍｍ、ｄb ＝４．３ｍｍ、ｔ＝１．０ｍｍ、Ｈ＝５０μｍである場合にＷ／Ｗo ，Ｗa ／Ｗao，Ｗb ／Ｗboに対するΔＲthの変化をプロットすると図６に示す結果が得られた。尚、図６において、長方形長辺の場合にＷb ／Ｗbo＝０．５付近でΔＲth＝０となっているのは、Ｗa −Ｗao＝Ｗb −Ｗboとなるように短辺と長辺の広がりを同時に変化させているためである。図６より明らかなように、長方形の場合は短辺側で評価した場合に正方形の場合に近い結果が得られる。

又、サブマウント基板の厚さｔを変化させた場合に図６に示す結果にどのような影響が出るかを調べた結果、サブマウント基板の厚さｔは図６に示す結果に殆ど影響を与えないことが確認された。

次に、熱伝導率の異なる接着剤を塗り分けた場合に、両者の中間の熱伝導率と接着力を有する接着剤を均一に塗布した場合よりも熱抵抗が低くなる場合について考える。ここでは、基準の熱抵抗を（（Ｒth）low
＋（Ｒth）high）／２とし、この基準値よりも熱抵抗が低い、つまりΔＲth≧０．５となるＷa ／Ｗaoを長方形の発熱領域のアスペクト比（ｄb ／ｄa ）に対して求めた結果を図７に示す。

図７より明らかなように、アスペクト比（ｄb ／ｄa ）＝１である場合（発熱領域が正方形であって、ｄa ＝ｄb である場合）には、Ｗa ／Ｗao≧０．５１のときにΔＲth＝０．５となる。又、アスペクト比（ｄb ／ｄa ）＝４である場合にはＷa ／Ｗao≧０．３７のとき、アスペクト比（ｄb ／ｄa ）＝１５である場合にはＷa ／Ｗao≧０．２９のときにそれぞれΔＲth＝０．５となり、アスペクト比（ｄb ／ｄa ）が大きくなる程（発熱領域が細長くなる程）、ΔＲth＝０．５となるＷa ／Ｗaoの値が低くなることが分かる。即ち、高熱伝導率接着剤の幅が狭くても熱抵抗を下げる効果が得られることが分かる。又、熱伝導率の異なる２種の接着剤を配置する場合、少なくとも高熱伝導率部の幅に対する高熱伝導率接着剤の塗布幅の比率（Ｗa／Ｗao）を０．５以上に設定すれば、２種の接着剤の中間の熱伝導率を有する接着剤のみを配置した場合よりも熱抵抗を低くすることができることが分かった。

従って、図７に直線Ａ，Ｂ，Ｃにて示すように、アスペクト比（ｄb ／ｄa ）の下記範囲に対してＷa ／Ｗaoを、
１≦ｄb ／ｄa ＜４の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．５
４≦ｄb ／ｄa ＜１５の場合：Ｗa ／Ｗao≧０．４
１５≦ｄb ／ｄa の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．３
のように設定すれば、熱抵抗Ｒthを下げて放熱性を高めることができる。

つまり、アスペクト比に応じて高熱伝導率接着剤の幅を設定することができるとともに、その周囲に、高熱伝導率接着剤よりは熱伝導率が低いが接着力が高い熱伝導性接着剤を配置することができ、高い放熱性と高い接着強度を有する半導体発光装置を構成することができる。

以上のように、本発明に係る半導体発光装置１においては、高い放熱性が求められるＬＥＤ素子２の直下を含む領域にはフィラー濃度が高い高熱伝導性接着剤４Ａを塗布し、放熱には余り寄与しない周辺の領域には熱伝導率は比較的低いが接着強度の高い高接着力接着剤４Ｂを塗布するようにしたため、サブマウント基板３と放熱基板５の接着に必要な強度を確保しつつ、熱抵抗を下げて放熱性を高めることができる。この結果、ＬＥＤ素子２が効果的に冷却され、該ＬＥＤ素子２の駆動電流を高めることができるため、ＬＥＤ素子２の高輝度化を実現することができる。

尚、以上の実施の形態では、発光素子としてＬＥＤ素子を用いたが、発光素子としてはＬＥＤ素子以外の他の任意のものを使用することができる。又、以上の実施の形態においては、接着剤として流動性のあるものを用い、これを塗布して硬化させて使用したが、中央部の熱伝導率が高く周辺部の接着強度の高いシート状等の任意の形態の接着剤を配置して用いることができる。

１ 半導体発光装置
２ ＬＥＤ素子（発光素子）
３ サブマウント基板
４ 熱伝導性接着剤
４Ａ 高熱伝導率接着剤
４Ｂ 高接着力接着剤
５ 放熱基板

Claims (5)

1. 発光素子が搭載されたサブマウント基板を接着剤によって放熱基板上に接着して成る半導体発光装置において、
   前記接着剤は、熱伝導率の異なる複数の領域を有し、前記発光素子直下を含む領域の熱伝導率を他の領域の熱伝導率よりも高く設定したことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記接着剤を、樹脂接着剤にこれよりも熱伝導率の高いフィラーを混合して成る熱伝導性接着剤で構成するとともに、前記発光素子直下を含む領域には高熱伝導率接着剤を塗布し、他の領域にはフィラー濃度が高熱伝導率のそれよりも低い高接着力接着剤を配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記接着剤の前記発光素子直下を含む領域は、前記発光素子の底面の外縁から前記放熱基板の上面への垂線に対して外側へ４５°の角度で広がる高熱伝導率部の内側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光装置。
4. 前記高熱伝導率接着剤の配置領域の短辺側の塗布幅Ｗa の前記高熱伝導率部の短辺長さＷaoに対する比率Ｗa ／Ｗaoを、前記発光素子の短辺長さと長辺長さをそれぞれｄa ，ｄb としたとき、
   １≦ｄb ／ｄa ＜４の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．５
   ４≦ｄb ／ｄa ＜１５の場合：Ｗa ／Ｗao≧０．４
   １５≦ｄb ／ｄa の場合 ：Ｗa ／Ｗao≧０．３
   に設定したことを特徴とする請求項２又は３記載の半導体発光装置。
5. 前記高熱伝導率接着剤の配置領域の短辺長さＷaの前記高熱伝導率部の短辺長さＷaoに対する比率Ｗa ／Ｗaoを、前記発光素子の短辺長さと長辺長さをそれぞれｄa ，ｄb としたとき、０．５以上に設定したことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の半導体発光装置。

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