JP2011114172A - 発光素子搭載用基板および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子の発する光を所望の斜めの方向に向けて良好に放射させることができる発光素子搭載用基板および発光装置を提供すること。
【解決手段】 中央部に貫通孔２ａが形成され、上面に複数の接続導体３が配置されるとともに側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子４が配置された平面視で四角形状の絶縁基板２と、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有するとともに上部が貫通孔２ａ内に挿入された放熱体６とを具備した発光素子搭載用基板１であって、外部端子４は、絶縁基板２の下面の一つの辺から下面の外周側または側面の下面側の少なくとも一方に配置されており、放熱体６は、絶縁基板２の下面よりも下方に突出した突出部６ａを有していて、突出部６ａが、少なくとも一つの辺側に放熱体６の中心部を中心とする円錐面または円錐台の側面を有しているとともに、円錐面または円錐台の母線の延長線が一つの辺に交わるものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板および発光装置に関する。

従来から、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板（以下、基板ともいう。）として、セラミック製の基体を絶縁基板に用いたものが知られている。従来のセラミック製の発光素子搭載用基板は、例えば、矩形状のセラミック製の基体と、基体の上面に形成された発光素子を搭載するための導体層からなる搭載部と、搭載部およびその周辺から下面に導出された一対の配線導体とから構成されている。

このような発光素子搭載用基板の一方の配線導体に接続された搭載部に発光素子を導電性接合材料によって固着するとともに、発光素子の電極と他方の配線導体とをボンディングワイヤを介して電気的に接続し、透明な封止樹脂によって発光素子を封止することによって発光装置となる。

また、基体の上面に、発光素子を収納するための凹部を備えている発光素子搭載用基板およびこの発光素子搭載用基板を用いた発光装置についても知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

近年は、例えば、携帯電話機や液晶テレビ等に用いられる発光装置においては、発光素子搭載用基板に搭載された発光素子の光を斜め方向に向けて放射させることも求められるようになっている。このような発光装置に用いられる発光素子搭載用基板としては、従来から、基体の側面に外部端子を形成して、その側面を外部回路基板に接合して実装し、横方向に（外部回路基板の主面に平行な方向に）発光素子の光を放射させるものがあった（例えば、特許文献２を参照。）。

特開2007−142352号公報 特開2004−281994号公報

しかしながら、発光素子から放射される光は、通常、発光素子の発光面に対して垂直な方向に向かって最も強く放射されやすく、そして、発光面に対して平行な方向となるに従って放射される光は次第に弱くなっていく。このため、上記のような発光素子搭載用基板においては、基体の上方向または横方向に向かって放射される光が最も強いため、発光素子が発する光を斜めの所望の方向に最も強く放射させることが難しかった。

また、発光装置の高輝度化に伴い、発光素子を発光させた際に発する熱量が大きくなってきていることから、発光素子搭載用基板の放熱性を高めることが求められてきている。基体の側面に外部端子を形成して側面で実装する従来の発光素子搭載用基板では、放熱体が配置されていないので、発光素子を発光させた際に発する熱を十分に放熱させることが難しかった。

そこで、発光素子の発する光を斜めの所望の方向により強く放射させるために、中央部に貫通孔を設けた絶縁基板と、この絶縁基板の貫通孔に上部を挿入するとともに、下面に傾斜面を有した放熱体とを、貫通孔内で銀ろう材等の接合材によって接合した発光素子搭載用基板が考えられる。

このような発光素子搭載用基板では、製作時に、絶縁基板と放熱体とを接合する際に、放熱体が所望の配置からずれて絶縁基板に接合されてしまうことがある。これは、各部材の製作時の寸法のばらつきや、絶縁基板と放熱体とを接合する際あるいは発光素子を発光させた際に発生する熱によって生じる各部材の熱膨張等を考慮して、絶縁基板の貫通孔の内周の寸法を放熱体の外周の寸法よりも大きくしているので、絶縁基板の貫通孔内に放熱体を挿入して接合する際に、放熱体が平面視で放熱体の中心を軸に時計回りまたは反時計回りに回転して放熱体の配置がずれてしまうことが原因であると考えられる。このように放熱体の配置がずれてしまうと、発光素子搭載用基板に発光素子が搭載された発光装置を外部回路基板に実装する際に発光素子の発光面に対して垂直な方向が所望の方向からずれてしまうので、発光素子が発する光を所望の方向に向かって十分に放射させることができないという問題があった。

本発明は上記のような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、発光素子の発する光を所望の斜め方向に向けて良好に放射させることができる発光素子搭載用基板およびこの発光素子搭載用基板を用いた発光装置を提供することにある。

本発明の発光素子搭載用基板は、中央部に貫通孔が形成され、上面に複数の接続導体が配置されるとともに側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子が配置された平面視で四角形状の絶縁基板と、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有するとともに上部が前記貫通孔内に挿入された放熱体とを具備した発光素子搭載用基板であって、前記外部端子は、前記絶縁基板の下面の一つの辺から前記下面の外周側または前記側面の前記下面側の少なくとも一方に配置されており、前記放熱体は、前記絶縁基板の下面よりも下方に突出した突出部を有していて、該突出部が、少なくとも前記一つの辺側に前記放熱体の中心部を中心とする円錐面または円錐台の側面を有しているとともに、前記円錐面または前記円錐台の母線の延長線が前記一つの辺に交わることを特徴とするものである。

本発明の発光装置は、上記構成の本発明の発光素子搭載用基板と、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とするものである。

本発明の発光素子搭載用基板によれば、外部端子は、絶縁基板の下面の一つの辺から下面の外周側または側面の下面側の少なくとも一方に配置されており、放熱体は、絶縁基板の下面よりも下方に突出した突出部を有していて、突出部が、少なくとも一つの辺側に放熱体の中心部を中心とする円錐面または円錐台の側面を有しているとともに、円錐面または円錐台の母線の延長線が一つの辺に交わることから、絶縁基板と放熱体とを接合した際に絶縁基板の貫通孔内で放熱体が平面視で放熱体の中心を軸に時計回りまたは反時計回りに回転して接合されたとしても、突出部の円錐面または円錐台の側面が外部端子の配置された辺側にあり、外部回路基板と放熱体とが接する部分が変わらないので、発光素子を搭載する搭載面に対して垂直な方向が所望の斜めの方向に向くように外部回路基板に配置することができる。

また、放熱体の上面が発光素子の搭載面となっていることによって、搭載面に搭載された発光素子の熱を放熱体を介して放熱させやすくして、放熱信頼性に優れた発光素子搭載用基板とすることができる。

そして、本発明の発光装置によれば、上記構成の本発明の発光素子搭載用基板と、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることから、外部回路基板に搭載した際に搭載部が所望の斜め方向に向くように搭載することができるので、発光素子が発する光を所望の方向に良好に放射することができるとともに、発光素子で発生する熱を良好に放熱することができる。

（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）はその下面図である。 （ａ）は図１（ａ）に示す発光素子搭載用基板の例のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ方向から見た側面図である。 （ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）はその下面図である。 （ａ）は図３（ａ）に示す発光素子搭載用基板の例のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ方向から見た側面図である。 （ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）はその下面図である。 図５（ａ）に示す発光素子搭載用基板の例のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。

本発明の発光素子搭載用基板および発光装置の実施の形態の例について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１〜図８において、１は発光素子搭載用基板、１ａは凹部、２は絶縁基板、２ａは貫通孔、２ｂは切欠き、３は接続導体、４は外部端子、５は接続層、６は放熱体、６ａは突出部、７は発光素子、８は接続部材である。

本発明の発光素子搭載用基板は、図１〜図６に示す例のように、中央部に貫通孔２ａが形成され、上面に複数の接続導体３が配置されるとともに側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子４が配置された平面視で四角形状の絶縁基板２と、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有するとともに上部が貫通孔２ａ内に挿入された放熱体６とを具備した発光素子搭載用基板１であって、外部端子４は、絶縁基板２の下面の一つの辺から下面の外周側または側面の下面側の少なくとも一方に配置されており、放熱体６は、絶縁基板２の下面よりも下方に突出した突出部６ａを有していて、突出部６ａが、少なくとも一つの辺側に放熱体６の中心部を中心とする円錐面または円錐台の側面を有しているとともに、円錐面または円錐台の母線の延長線が一つの辺に交わるものである。

図１および図２に示す例では、上部が絶縁基板２の貫通孔２ａ内に挿入された放熱体６は、上部の上方が平面視で四角形状であるとともに下方が平面視で円形状であって、突出部６ａが円錐形状に形成されている。また、外部端子４は、絶縁基板２の下面の一つの辺の両端の角部に、一つの辺から下面の外周側および側面の下面側に配置されている。ここで、外部端子４は、絶縁基板２の側面では、扇形状の切欠き２ｂの内面に配置されている。なお、絶縁基板２の上面の搭載部の周囲には、２つの外部端子４にそれぞれ電気的に接続された２つの接続導体３が配置されている。

また、図３および図４に示す例では、上部が絶縁基板２の貫通孔２ａ内に挿入された放熱体６は、上部が平面視で四角形状であって、突出部６ａが円錐台形状に形成されている。また、外部端子４は、絶縁基板２の下面の一つの辺の両端の角部に、一つの辺から下面の外周側および側面の下面側に配置されている。ここで、外部端子４は、絶縁基板２の側面では、扇形状の切欠き２ｂの内面に配置されている。なお、発光素子搭載用基板１の上面には凹部１ａが形成されていて、凹部１ａの底面の搭載部の周囲に、２つの外部端子４にそれぞれ電気的に接続された２つの接続導体３が形成されている。

また、図５および図６に示す例では、上部が絶縁基板２の貫通孔２ａ内に挿入された放熱体６は、上部が平面視で四角形状であり、突出部６ａが円錐を頂点を通って高さ方向に半分に分割した形状に形成されている。また、外部端子４は、絶縁基板２の下面の一つの辺の両端の角部およびこの角部の間に、一つの辺から下面の外周側および側面の下面側に配置されている。ここで、外部端子４は、絶縁基板２の側面では、半円形状あるいは扇形状の切欠き２ｂの内面に配置されている。なお、発光素子搭載用基板１の上面には凹部１ａが形成されており、凹部１ａの底面の搭載部の周囲に、４つの外部端子４にそれぞれ電気的に接続された４つの接続導体３が形成されている。

図７に示す例では、放熱体６の搭載面に発光素子７を搭載し、発光素子７と接続導体３とを接続部材８としてボンディングワイヤを用いて接続している。

図８に示す例では、放熱体６の搭載面に平面視で搭載面よりも大きな発光素子７を搭載し、発光素子７と接続導体３とを接続部材８として金属バンプを用いて接続している。

これらの例のような本発明の発光素子搭載用基板１によれば、絶縁基板２と放熱体６とを接合した際に絶縁基板２の貫通孔２ａ内で放熱体６が平面視で放熱体６の中心を軸に時計回りまたは反時計回りに回転して接合されたとしても、突出部６ａの円錐面または円錐台の側面が外部端子４の配置された辺側にあり、外部回路基板と放熱体６とが接する部分が変わらないので、発光素子７を搭載する搭載面に対して垂直な方向が所望の斜めの方向に向くように外部回路基板に配置することができる。

また、放熱体６の上面が発光素子７の搭載面となることによって、搭載面に搭載された発光素子７の熱を放熱体６を介して放熱させやすくして、放熱性に優れた発光素子搭載用基板１とすることができる。

また、本発明の発光装置は、本発明の発光素子搭載用基板１と、搭載部に搭載された発光素子７と、発光素子７を覆う透明な封止材とを具備していることから、発光素子搭載用基板１を用いているので、外部回路基板に搭載した際に所望の斜めの方向に光を良好に放射することができるとともに、発光素子７の熱を良好に放熱することができる。

本発明の発光素子搭載用基板１に用いられる絶縁基板２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスから成るものである。

絶縁基板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。

絶縁基板２の中央部に形成された貫通孔２ａは、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、貫通孔２ａとなる貫通孔をそれぞれのセラミックグリーンシートに形成して、これらのセラミックグリーンシートを積層することで形成される。また、絶縁基板２の厚みが薄い場合には、これらのセラミックグリーンシートを積層した後、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって貫通孔２ａとなる貫通孔を形成しても構わない。

貫通孔２ａの内周の大きさは、絶縁基板２および放熱体６の製作時の寸法のばらつきや絶縁基板２と放熱体６との接合の際に加わる熱あるいは発光素子７を発光させた際に生じる熱による絶縁基板２と放熱体６との熱膨張差による熱応力等を考慮して、放熱体６の外周の大きさよりも0.05〜0.5ｍｍ程度外側に広くなるように設定する。

また、図２，図４および図６に示す例のように、貫通孔２ａ内に段差を有する場合は、それぞれのセラミックグリーンシートに大きさの異なる貫通孔を形成して積層することによって形成することができる。そして、絶縁基板２の貫通孔２ａ内に設けた段差の下面と放熱体６の鍔部の上面とで絶縁基板２と放熱体６とが接合される。このときの放熱体６は、下部に鍔部を設けて、発光素子が搭載される上部よりも下部の方が大きい、段差を有する形状としている。この段差面（鍔部の上面）を絶縁基板２との接合部としているので、放熱体６の位置決めが容易となる。また、貫通孔２ａ内で絶縁基板２と放熱体６とを接合するので、放熱体６を絶縁基板２の下面で接合する場合と比較して、外部端子４と放熱体６との短絡を有効に防止することができる。

また、図４に示す例のように、貫通孔２ａは、絶縁基板２と放熱体６との接合部を境にして、接合部側の内周の大きさよりも上面および下面側の内周の大きさ（開口幅）が広くなるように内周面を傾斜面としておいても構わない。これによれば、発光素子搭載用基板１をめっき液に浸漬させて接続導体３および放熱体６にめっき膜を被着させてから引き上げた際に、貫通孔２ａ内にめっき液が残留してしまうのを抑制することができる。また、発光素子の封止材として液状の封止樹脂を用いた場合に、貫通孔２ａ内に封止樹脂を良好に充填することができ、発光素子搭載用基板１と封止樹脂との密着性を良好にすることができる。

また、図４および図６に示す例のように、発光素子搭載用基板１が、発光素子が収納される凹部１ａを有する場合には、凹部１ａの内側面と凹部１ａの底面とのなす角度θは35度〜70度が好ましい。角度θをこのような範囲とすると、凹部１ａとなる貫通孔の内側面を打ち抜き加工で安定かつ効率よく形成することが容易となるとともに、この発光素子搭載用基板１を用いた発光装置を小型にしやすくなる。また、発光素子が発した光を外部に向かって良好に放射することができる。このような角度θの内側面を有する凹部１ａは、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを大きく設定した打ち抜き金型を用いてグリーンシートを打ち抜くことによって形成される。すなわち、打ち抜き金型のパンチの径に対してダイスの穴の径のクリアランスを大きく設定しておくことで、グリーンシートを一方の主面側から他方の主面側に向けて打ち抜く際にグリーンシートがパンチとの接触面の縁からダイスの穴との接触面の縁に向けて剪断されて、貫通孔の径が一方の主面側から他方の主面側に広がるように形成される。このとき、グリーンシートの厚み等に応じてパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを設定することで、グリーンシートに形成される貫通孔の内側面の角度を調節することができる。

また、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスが小さい打ち抜き金型による加工によって角度θが約90度の貫通孔を形成した後に、貫通孔の内側面に円錐台形状または角錐台形状の型を押し当てることでも、上述のような一方の主面側から他方の主面側に広がる角度θを有する貫通孔を形成することはできる。しかし、上述の方法は、打ち抜き加工のみで貫通孔を形成できることから生産性が高く、貫通孔を形成した後に型を押し当てた際のグリーンシートの変形等の影響が少ないので好ましい。

絶縁基板２の上面には、発光素子７の電極と接続される複数の接続導体３が形成されている。また、絶縁基板２の下面の一つの辺から下面の外周側または側面の下面側の少なくとも一方の外周に複数の外部端子４が形成されている。そして、これらの接続導体３と外部端子４とは、それぞれ絶縁基板２の内部または表面に形成された配線導体（図示せず）によって電気的に接続されている。

外部端子４は、図１〜図６に示す例においては絶縁基板２の下面から絶縁基板２の側面に形成された切欠き２ｂの内面の２つの面にかけて配置されているが、絶縁基板２の下面または側面のどちらか一方の面に形成されていても構わない。また、外部端子４は、側面に切欠き２ｂを設けずに絶縁基板２の側面に直接形成したり、側面に形成された切欠き２ｂ内に導体を充填して形成したりしても構わない。

なお、絶縁基板２の下面および側面の２つの面に外部端子４を設けていると、発光素子搭載用基板１を外部回路基板に搭載した際に、絶縁基板２の下面側の外部端子４と側面側の外部端子４との広い面積で外部回路基板の配線導体とを接合させることができるとともに、絶縁基板２の一つの辺を境にして下面側と側面側との両方に外部回路基板の配線導体と接合するための半田等の接合剤のフィレットを形成することができるので、外部端子４と外部回路基板との接続信頼性を高める上で有効である。

このような接続導体３，外部端子４および配線導体は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属粉末のメタライズから成る。例えば、絶縁基板２が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、Ｗ，ＭｏまたはＭｎ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た導体ペーストを、絶縁基板２となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定パターンに印刷塗布しておき、絶縁基板２となるグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基板２の所定位置に被着形成される。配線導体が貫通導体である場合は、接続導体３，外部端子４および表面に形成される配線導体となる導体ペーストパターンを形成する前に、金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって導体ペーストを充填しておくことによって形成される。

また、図１〜図６に示す例において、外部端子４は、平面視で絶縁基板２の一つの辺に沿って形成されているが、絶縁基板２の対向する２つの辺に沿って形成されていても構わない。例えば、発光素子搭載用基板１を多数個取り基板として製作する際に、複数の発光素子搭載用基板１を連結して配置した多数個取り基板としていると、一方の発光素子搭載用基板１の外部端子４となる端子が隣接する発光素子搭載用基板１にかけて形成されることがある。このような場合には、多数個取り基板を各発光素子搭載用基板１に分割した際に、平面視で絶縁基板２の対向する２つの辺に沿って外部端子４が形成される。また、例えば、４つの発光素子搭載用基板１となる領域のそれぞれの角部が集まっている境界上に、円形状の切欠きを形成し、この内面に外部端子４となる端子を形成しておくと、これを分割することによって、各発光素子搭載用基板１の角部に扇形状の外部端子４を形成することができ、平面視で絶縁基板２の対向する２つの辺に沿って外部端子４を形成することができる。また、分割線を挟んで隣接する発光素子搭載用基板１となる領域を外部端子４が向かい合わせとなるように互い違いに配置しておくと、この多数個取り基板を分割した際に、一方の辺側のみに外部端子４を形成することができる。この場合には、絶縁基板２の他の辺側に切欠き２ｂや外部端子４を形成する領域を必要としなくなるので、発光素子搭載用基板１の小型化を図ることができ、外部回路基板に発光装置を搭載した際に低背化しやすくなる。

放熱体６は、絶縁基板２よりも熱伝導率の高い材料、例えば、銅（Ｃｕ），銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料や、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体または炭化珪素質焼結体のセラミックス材料等を用いることができる。例えば、絶縁基板２が酸化アルミニウム質焼結体であるときには、放熱体６をＣｕとして、放熱体６に絶縁基板２よりも熱伝導率の高い材料を用いることで、放熱体６の搭載面に搭載された発光素子７に生じた熱を放熱体６を介して良好に放熱させることによって、放熱性に優れた発光素子搭載用基板１とすることができる。また、放熱体６を外部回路基板の導体と接合することによって、発光装置の放熱性を高くすることができる。

放熱体６は、上部が絶縁基板２の貫通孔２ａ内に挿入されて、絶縁基板２に接合される。放熱体６が金属材料から成る場合には、絶縁基板２と放熱体６との接合は、例えば、絶縁基板２の放熱体６と接する部位に接続層５を設けておくことによって、Ａｇ−Ｃｕろう材等の接合材（図示せず）を用いて行なうことができる。

接続層５は、上述の接続導体３，外部端子４および配線導体を形成するのと同様の材料および方法を用いることによって、絶縁基板２に形成することができる。接続層５は、枠状に形成しておくと、放熱体６との接合を良好なものとすることができる。また、接続層５は、貫通孔２ａの内周縁から0.05〜0.5ｍｍ程度離間させて形成しておくことが好ましく、接合材が貫通孔２ａと放熱体６との隙間を埋めてしまうことを抑制しやすくなる。

例えば、貫通孔２ａ内に段差を有する場合には、接続層５は、図４および図６に示す例のように、貫通孔２ａ内に設けた段差の下面の、上面側の貫通孔２ａの内周縁から0.05〜0.5ｍｍ程度離間させた位置に形成される。なお、接続層５の表面には、ニッケル，金または銀等のろう材の濡れ性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、接続層５と放熱体６との接合を良好にすることができる。また、ろう材中にＴｉ等の活性金属を添加した活性金属ろう材を用いる場合であれば、絶縁基板２に接続層５を設けることなく、絶縁基板２と放熱体６とを接合することができる。

放熱体６の搭載面は、図１，図３および図５に示す例のように、平面視で四角形状であることが好ましい。搭載面に搭載される発光素子は、通常は平面視で四角形状であるので、搭載面を四角形状にすることによって、搭載面の周囲に形成される接続導体３の領域を確保しやすくなるとともに、発光素子搭載用基板１を小型化しやすくなる。

放熱体６の突出部６ａの円錐面または円錐台の側面は、少なくとも円錐または円錐台を高さ方向に８分の１に切り取った面積を有することが、すなわち円錐または円錐台を平面視で少なくとも45度以上の角度で分割した場合の円錐面または円錐台の側面を有することが好ましい。これによって、絶縁基板２と放熱体６とを接合させた際に、放熱体６が絶縁基板２の貫通孔２ａ内に平面視で放熱体６の中心を軸に時計回りまたは反時計回りに回転して接合されたとしても、突出部６ａの円錐面または円錐台の側面を外部端子４の配置された辺の側として、外部回路基板と放熱体６とが接する部分が変わらないように突出部６ａを精度良く配置することができる。なお、図１〜図４に示す例のように、突出部６ａが円錐形状または円錐台形状であると、放熱体６を金型を用いたり研磨加工を行なったりすることにより効率よく、かつ精度良く製作できるので、生産性に優れた放熱体６とすることができる。

また、放熱体６の突出部６ａの表面に、金型を用いるか、また研削加工によって、円錐面または円錐台の側面の母線に沿った方向，母線に垂直な方向または母線に対して斜めの方向に溝（図示せず）を形成しておくと、放熱体６ａの表面積を平坦面の場合に比べて広くすることができ、放熱体６の放熱性を向上させることができるとともに、外部回路基板の導体との接合性を高めることができる。また、放熱体６の突出部６ａの表面の全体に、金型を用いて複数の凹部や凸部を形成するか、または研削加工によって凹部を形成することによって、凹凸（図示せず）を形成しておくと、放熱体６の表面積を平坦面の場合に比べて広くすることができ、放熱体６の放熱性を向上させることができる。

また、放熱体６は、絶縁基体２の寸法が縦１ｍｍ〜５ｍｍ，横１ｍｍ〜５ｍｍ，厚さ0.2ｍｍ〜２ｍｍであって、貫通孔２ａが寸法が縦0.5ｍｍ〜２ｍｍ，横0.5ｍｍ〜２ｍｍ程度の四角形状の場合であれば、上部を縦0.45ｍｍ〜1.95ｍｍ，横0.45ｍｍ〜1.95ｍｍ，厚さ0.2ｍｍ〜３ｍｍに形成しておき、突出部６ａを平面視で放熱体６の中心から半径0.05ｍｍ以内の範囲に対応する領域に中心が位置するように、半径0.４ｍｍ〜1.5ｍｍ，高さ0.45〜1.5ｍｍ程度の円錐形状に、または上面の半径0.４ｍｍ〜1.5ｍｍ，下面の半径0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ，高さ0.3〜１ｍｍの円錐台形状に形成しておくことが好ましい。

例えば、絶縁基体２が縦２ｍｍ，横２ｍｍ，厚さ0.5ｍｍであり、貫通孔２ａが縦1.1ｍｍ，横1.1ｍｍの四角形状であって、放熱体６の上部を縦１ｍｍ，横１ｍｍ，厚さ0.55ｍｍとし、放熱体６の下部を半径0.85ｍｍ，厚さ0.1ｍｍとして、突出部６ａを半径0.85ｍｍ，高さ0.85ｍｍの円錐形状とし、接続層５および接合材の厚みを0.05ｍｍとすると、発光素子搭載用基板１が外部回路基板に実装された際に、放熱体６の搭載面を外部回路基板に対して45度の斜めの方向に向けることができる。

接続導体３，外部端子４，配線導体および放熱体６の露出する表面には、電解めっき法や無電解めっき法によりめっき層が被着される。めっき層は、ニッケル，金または銀等の耐食性や接続部材８との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、あるいは厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と0.1〜１μｍ程度の金めっき層とが、順次被着される。これによって、放熱体６，接続導体３，外部端子４および配線導体が腐食することを効果的に抑制することができるとともに、発光素子７と放熱体６との固着や、接続導体３とボンディングワイヤ等の接続部材８との接合や、外部端子４と外部回路基板の配線導体との接合、および放熱体６と外部回路基板の導体との接合を強固にすることができる。

なお、金めっき層は、銀めっき層と比較して接続部材８や外部回路基板の配線導体との接合に優れており、銀めっき層は、金めっき層と比較して光に対する反射率が高いことから、例えば、放熱体６の搭載部の最表面には銀めっき層を被着させ、接続導体３および外部端子４の最表面には金めっき層を被着させても構わない。また、放熱体６の搭載部の最表面を銀と金との合金めっき層としても、例えば、銀と金との全率固溶の合金めっき層としても構わない。この場合には、合金めっき層の表面に銀単体の粒子が存在していないので、硫化雰囲気中でも合金めっき層の表面が硫化し難くなり、反射特性を維持しやすくなり、信頼性に優れた発光素子搭載用基板１とすることができる。

また、発光素子搭載用基板１が凹部１ａを有する場合であれば、凹部１ａの内壁面に発光素子７が発する光を反射させるための反射層（図示せず）を設けておいてもよい。反射層は、例えば、凹部１ａの内壁面に形成されたメタライズ金属層とメタライズ金属層上に被着されためっき層とから形成される。

このようなメタライズ層は、例えば、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属粉末を焼結させたものであり、金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法によって、凹部１ａとなるセラミックグリーンシートの貫通孔の内面に印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートと同時焼成することによって、凹部１ａの内壁面に被着形成される。これによって、凹部１ａの内壁面が平坦な面となり、良好な反射膜を形成することができる。金属ペーストは上述した導体ペーストと同じものでもよいし、印刷性を考慮して有機バインダーや溶媒の種類や量を変更したものでもよい。めっき層は、例えば、放熱体６の露出する表面に被着されるめっき層と同様のものを用いることができる。

また、反射層は、メタライズ金属層のみ、またはめっき層のみで形成されていてもよい。反射層がめっき層のみからなる場合は、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法によって、反射層を凹部１ａの内壁面に形成することができる。

本発明の発光装置は、上記構成の本発明の発光素子搭載用基板１と、搭載部に搭載された発光素子７と、発光素子７を覆う透明な封止材とを具備していることから、外部回路基板に搭載した際に、光を所望の斜めの方向に良好に放射することができる発光装置となる。

発光素子７は発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）であり、例えば金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金から成るろう材あるいは銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材によって放熱体６の搭載部上に固着されるとともに、発光素子７の電極と接続導体３とが、例えば金を主成分とするボンディングワイヤ等の接続部材８を介して電気的に接続される。また、図８に示す例のようなフリップチップ型の発光素子７である場合は、発光素子７の電極に接続されたはんだや金等の金属から成るバンプを加熱したり、超音波振動を加えたりして加熱することによって接続するか、あるいははんだや導電性接着剤を介して接続導体３に接続する。

封止材は、図示していないが、発光素子７を封止する、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂等から成る透明な（透光性を有する）ものである。例えば、発光素子７を覆うように液状の封止樹脂を塗布した後に、封止樹脂を硬化することで発光装置となる。

図３〜図６に示す例のように発光素子搭載用基板１が凹部１ａを備える場合は、封止樹脂を凹部１ａ内に充填してもよい。あるいは、箱状に成形された封止材を、発光素子７を覆うように発光素子搭載用基板１の上に載置して接着剤で固定してもよい。発光素子搭載用基板１が凹部１ａを備える場合は、板状に成形された封止材で凹部１ａの開口部を塞ぐようにしてもよい。箱状あるいは板状に成形された封止材を用いる場合は、その一部をレンズ状に成形したものを用いると、発光素子７が放出する光をそのレンズ状の部分によって集光することができるので、より輝度の高い発光装置が得られる発光素子搭載用基板となる。

また、封止材中に蛍光体を含有していてもよい。蛍光体は、発光素子７から発せられる所定の波長の光を受けて他の波長の光を発光可能なものであって、外部からの特定の波長の光を受けて受光素子の受光感度に変換できるものであり、発光素子７から発せられる光とその光を受けて発光可能な蛍光体との組み合わせによって任意の発光色を得ることができる。例えば、発光素子７から発せられる光が青色光であり、蛍光体から発せられる光が黄色光であれば、両方の光の混色によって白色光を発光装置から発光することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、図７および図８に示す例おいては、放熱体６の搭載面に１つの発光素子７が搭載されているが、放熱体６の搭載面に複数の発光素子７を搭載してもよく、この場合には、搭載される発光素子７の数に合わせて接続導体３と外部端子４とを形成すればよい。また、図１，図３および図５に示す例においては、絶縁基板２は平面視で正方形状であるが、絶縁基板２は平面視で長方形状であっても構わない。また、絶縁基板２が長方形状である場合には、長手方向に沿って複数の貫通孔２ａを形成しておき、これらの貫通孔２ａのそれぞれに挿入されて配置された複数の放熱体６を備えるとともに、絶縁基板２の長手方向の一つの辺から下面の外周側または側面の下面側の少なくとも一方に外部端子４を備えたものでも構わない。この場合においても、それぞれの放熱体６に搭載される発光素子７の数に合わせて、接続導体３と外部端子４とを形成すればよい。

１・・・・発光素子搭載用基板
１ａ・・・凹部
２・・・・絶縁基板
２ａ・・・貫通孔
２ｂ・・・切欠き
３・・・・接続導体
４・・・・外部端子
５・・・・接続層
６・・・・放熱体
６ａ・・・突出部
７・・・・発光素子
８・・・・接続部材

Claims (2)

1. 中央部に貫通孔が形成され、上面に複数の接続導体が配置されるとともに側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子が配置された平面視で四角形状の絶縁基板と、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有するとともに上部が前記貫通孔内に挿入された放熱体とを具備した発光素子搭載用基板であって、前記外部端子は、前記絶縁基板の下面の一つの辺から前記下面の外周側または前記側面の前記下面側の少なくとも一方に配置されており、前記放熱体は、前記絶縁基板の下面よりも下方に突出した突出部を有していて、該突出部が、少なくとも前記一つの辺側に前記放熱体の中心部を中心とする円錐面または円錐台の側面を有しているとともに、前記円錐面または前記円錐台の母線の延長線が前記一つの辺に交わることを特徴とする発光素子搭載用基板。
2. 請求項１に記載の発光素子搭載用基板と、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とする発光装置。

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