JP2017130633A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光装置の放熱性悪化を抑制すること。【解決手段】発光装置は、基板10と、基板10上に実装される発光素子11と、発光素子11を封止する封止樹脂12と、基板10裏面に設けられ、発光素子11と電気的に接続する裏面電極13と、同じく基板10裏面に設けられた放熱板14と、によって構成されている。放熱板14は、裏面電極13が設けられている領域を除いた領域に、裏面電極13から離間して設けられている。放熱板14は、長方形の格子状のパターンの溝15によって、18個の小放熱板16に分割されている。発光装置が実装基板に実装される際、はんだから発生した気体は溝15を通って効率的に外部へと放出され、放熱板14とはんだとの気泡が抑制される。【選択図】図2
Description
本発明は、基板上に複数の発光素子が実装され、それら発光素子が蛍光体の混合された封止樹脂によって封止された発光装置に関する。特に、基板裏面の放熱板のパターンに特徴を有する。
照明やバックライトなどの白色光源として、基板上にIII 族窒化物半導体からなる青色発光の発光素子を複数実装し、黄色蛍光体を混合した封止樹脂によって封止した発光装置が広く知られている。この発光装置では、発光素子からの青色光の一部を黄色蛍光体によって変換し、その黄色光と、発光素子の青色光とを混合することで白色光を実現している。
このような発光装置では、大電流で駆動するため発光素子の発熱が大きく、熱を効率的に外部へと逃がすことが必要となる。たとえば、発光装置の基板裏面に放熱板を設け、発光装置をはんだによって実装基板に実装した際に放熱板からはんだを介して実装基板へと効率的に熱が伝導するようにしている。
特許文献1には、ホットプレス加工によって発光素子を蛍光体分散ガラスで封止した発光装置が示されており、その基板裏面に、ストライプ状の溝によって複数に分割された放熱板を設けることが記載されている。このような溝を設けることで、ホットプレス加工時にレジストなどの残渣が気化して発生するガスを外部へと放出することができ、放熱板の隆起を防止できることが記載されている。
特許文献2には、発光装置の基板の内部であって電子部品の直下の位置に、放熱部材を設けた電子装置が記載されている。
しかし、発光装置の裏面と実装基板とをはんだを介して接合する際、はんだから気体が放出され、はんだと放熱板の間に気泡が生じ、はんだと放熱板との接合面積が減少してしまう。そのため、放熱性を悪化させる問題があった。また、特許文献1の発光装置における放熱板を分割する溝はストライプ状であり、はんだから発生した気体を効率的に外部へと放出するには不適であった。
そこで本発明の目的は、発光装置を実装する際のはんだと放熱板との間の気泡を抑制し、放熱性の悪化を抑制することである。
本発明は、基板と、基板上に実装された発光素子と、発光素子を封止し、蛍光体が混合された封止樹脂と、基板裏面に設けられた放熱板と、基板裏面に設けられ、発光素子と電気的に接続する裏面電極と、を有した発光装置において、放熱板は、格子状のパターンの溝によって複数の長方形状の小放熱板に分割されている、ことを特徴とする発光装置である。
各小放熱板の角部は丸められていることが望ましい。はんだによって実装基板と小放熱板が接合されたときの接合部、特に小放熱板の角部とはんだの接合部の応力が緩和され、耐温度サイクル性を向上させることができる。特に、基板の側辺に隣接する角部のみを丸めることが望ましい。応力の緩和により効果的である。角部を丸める場合、その曲率半径は、小放熱板の長方形の短辺の長さの0.01〜0.5倍とするのが望ましい。より応力を緩和させることができる。より望ましくは0.02〜0.4倍、さらに望ましくは0.15〜0.2倍である。同様の理由により、角部の曲率半径は、10〜300μmとすることが望ましく、より望ましくは50〜250μm、さらに望ましくは100〜150μmである。
溝のパターンは、格子状のパターンであれば任意のパターンでよいが、溝の幅は、10〜300μmとすることが望ましい。はんだから発生した気体を効率的に外部へと放出させることができる。より望ましくは50〜250μm、さらに望ましくは100〜200μmである。
各小放熱板の面積は、0.05〜15mm2 とすることが望ましい。この範囲とすれば、はんだから発生した気体を効率的に外部へと放出させる効果と、放熱性や作製上の容易さなどとのバランスの点で優れている。より望ましくは0.06〜10mm2 、さらに望ましくは0.08〜5mm2 である。
各小放熱板の長辺の長さは、7mm以下とすることが望ましい。はんだから発生した気体が溝を介して外部へと放出されるまでの流路が短くなり、効率的に気体が外部へと放出される。より望ましくは5mm以下、さらに望ましくは3.5mm以下である。
放熱板の面積(各小放熱板の面積の合計)は、10mm2 以上とすることが望ましい。十分な放熱性能を確保できる。また、放熱板の面積が広いとはんだから発生した気体がはんだと放熱板との間に挟まれて気泡となりやすくなるが、本発明のように溝を設ければ、放熱板の面積が広い場合でも気泡を十分に抑制することができる。より望ましくは15mm2 以上、さらに望ましくは50mm2 以上である。
本発明によれば、はんだから発生する気体が分割された放熱板に設けられた格子状のパターンの溝から効率的に外部へと放出されるため、はんだと放熱板の接触面積が減少してしまうのを抑制することができ、放熱性の悪化を抑制することができる。
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
図1は、実施例1の発光装置の構成を模式的に示した断面図である。また、図2は、実施例1の発光装置を裏面側(光取り出し側とは反対側、基板10裏面側)から見た平面図である。また、図3は、実施例1の発光装置を表面側(光取り出し側、基板10表面側)から見た平面図である。図1は、図3におけるA−Aでの断面図である。
図1〜3のように、実施例1の発光装置は、基板10と、基板10上に実装される発光素子11と、発光素子11を封止する封止樹脂12と、基板10裏面(基板10表面のうち、発光素子11が実装される側とは反対側の面)に設けられ、発光素子11と電気的に接続する裏面電極13と、同じく基板10裏面に設けられた放熱板14と、によって構成されている。
基板10は、AlNからなるセラミック基板である。基板10の発光素子11実装側の表面には、Cuからなる配線パターン10aが形成されている。また、図2、3のように基板10の平面視で正方形である。基板10の材料には、AlN以外にもAl2 O3 などの熱伝導性の高いセラミック材料を用いることができる。
発光素子11は、III 族窒化物半導体からなる青色発光のフリップチップ型LEDである。基板10上には複数の発光素子11がフリップチップ実装されていて、基板10表面に形成された配線パターン10aと、発光素子11の電極とが接続されている。たとえばAgナノペーストによる接続である。各発光素子11は平面視で正方形である。発光素子11の一辺の長さは、たとえば300〜1700μmである。発光素子11は計24個であり、その配列パターンは、図3のように、5×5の正方格子状の配列のうち、中央の行の発光素子11を半分ずらして4個としたパターンである。
封止樹脂12はシリコーン樹脂からなり、蛍光体の混合された蛍光体樹脂12Aと、蛍光体が混合されておらず、光を透過する透明な透明樹脂12Bで構成されている。封止樹脂12には光を拡散させるための拡散剤、たとえば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの粒子が混合されていてもよい。
蛍光体樹脂12Aは、発光素子11を覆うようにして設けられている。この蛍光体樹脂12Aによって発光素子11から放射される青色光の一部を黄色光に変換し、青色光と黄色光の混色によって発光装置全体として白色発光となるようにしている。蛍光体樹脂12Aに混合されている蛍光体は、発光素子11の放射する青色光によって励起されて黄色光を発光する任意の蛍光体を用いることができる。たとえば、YAG蛍光体、LuAG蛍光体、TAG蛍光体、などのガーネット系蛍光体や、BOS蛍光体、サイアロン蛍光体、などを用いることができる。黄色蛍光体以外にも赤色蛍光体や緑色蛍光体などを混合し色温度や演色性の調整をしてもよい。蛍光体樹脂12Aの厚さは、所望の色温度や演色性に応じて設計する。
透明樹脂12Bは、蛍光体樹脂12Aを覆うように設けられている。この透明樹脂12Bは、蛍光体樹脂12Aが空気など外部と接触しないようにすることで、蛍光体樹脂12Aを物理的、化学的に保護し、耐環境性を強化するものである。また、蛍光体樹脂12Aを透過した光を透明樹脂12Bによって拡散させることで、色むらの低減を図るものである。透明樹脂12Bは必ずしも必要ではないが、上記観点から設けることが望ましい。
裏面電極13は、図1、2のように、基板10の裏面に設けられており、図示しないビアを介して基板10表面の配線パターンと電気的に接続されている。裏面電極13は、アノードパターン13Aとカソードパターン13Bの2つからなり、基板10裏面の対角位置にそれぞれ設けられている。アノードパターン13Aとカソードパターン13Bは長方形であり、その各辺が基板10の側辺に沿うように配置されている。この裏面電極13は、実施例1の発光装置が実装基板に実装される際に、はんだを介して実装基板の配線パターンと接続される。
裏面電極13のパターンは上記に限らず、任意のパターンでよいが、放熱板14の面積を広く取るために、実施例1のように、基板10の角部に対称的なパターンで形成されていることが望ましい。また、放熱板14の面積を広く取るために、裏面電極13の面積は、実装基板側と十分に電気的な接続が図れる範囲でなるべく小さくすることが望ましい。また、発光装置をはんだを介して実装基板に実装する際に、はんだと裏面電極13との間に気泡が生じるのを抑制するためにも、裏面電極13の面積はなるべく小さくすることが望ましい。たとえば、基板10裏面の面積の15%以下で7mm2 以下とすることが望ましい。
放熱板14は、図1、2のように、基板10の裏面であって、裏面電極13が設けられている領域を除いた領域に、裏面電極13から離間して設けられている。この放熱板14は、実施例1の発光装置が実装基板に実装される際に、はんだを介して実装基板のCuパターンと接続される。この放熱板14により、発光素子11からの熱を効率的に実装基板側へと逃がすことができる。放熱板14の材料はCuである。
また、放熱板14は、長方形の格子状のパターンの溝15によって、18個の小放熱板16に分割されている。各小放熱板16は、長方形である。その長方形の短辺および長辺は、基板10の側辺に沿っている。各小放熱板16のうち、16個の小放熱板16Aはそれぞれ等しく、4×4の格子状パターンに配列されている。残りの2個の小放熱板16Bは、裏面電極13と小放熱板16Aとで囲われた基板10裏面の角部の空きスペースに配置されており、小放熱板16Aよりも短辺および長辺が長くなっている。このように空きスペースにも最大限の面積で小放熱板16Bを配置して、効率的に放熱されるようにしている。
溝15を設けたのは次の理由による。実施例1の発光装置が実装基板に実装される際、裏面電極13と放熱板14ははんだを介して実装基板と接合されるが、その際、はんだのフラックスが気化して気体が発生し、放熱板14とはんだとの間に気泡が生じる。従来、この気泡によって放熱板14とはんだとの接触面積が減少し、放熱性を損なっていた。一方、実施例1の発光装置では、放熱板14には上記パターンの溝15が設けられているため、はんだから発生した気体は溝15を通って効率的に外部へと放出され、放熱板14とはんだとの気泡が抑制される。その結果、放熱板14とはんだとの接触面積が増加し、放熱性が向上している。
なお、溝15のパターンが長方形の格子状のパターン以外(たとえばストライプ状)では、発生した気体が溝15を通って外部に到達するまでの距離が長くなり、効率的に気体を外部まで放出することができず、気泡を抑制する効果が十分でない。また、溝15の格子状パターンを構成する各直線は必ずしも基板10の側辺に平行である必要はないが、実施例1のように平行に揃えることが望ましい。はんだから発生した気体の効率的な外部への放出と、作製の容易さの点からである。
溝15の幅は、10〜300μmとすることが望ましい。10μm未満では、はんだから発生した気体が溝15を通って効率的に排出されず、はんだと小放熱板16との間に気泡が残存してしまうことが多くなり望ましくない。また、300μmよりも幅が広いと、放熱板14全体の面積が減少して放熱性を損なうため望ましくない。より望ましい溝15の幅は、50〜250μmであり、さらに望ましくは100〜200μmである。
小放熱板16の面積はなるべく小さい方がよいが、気泡抑制の効果は小放熱板16の面積の減少とともに飽和していくため、その効果と放熱性や作製上の容易さなどとのバランスの点から0.05〜15mm2 とすることが望ましい。より望ましくは0.06〜10mm2 、さらに望ましくは0.08〜5mm2 である。
小放熱板16の長辺の長さは、7mm以下とするのがよい。はんだから発生した気体が溝15を介して外部へと放出されるまでの流路が短くなり、効率的に気体が外部へと放出されるため、はんだと小放熱板16との間の気泡がより抑制される。より望ましくは5mm以下、さらに望ましくは3.5mm以下である。また、放熱性や作製上の容易さの点から、小放熱板の短辺および長辺の長さは0.3μm以上とすることが望ましい。
小放熱板16の数、すなわち放熱板14の分割数は、長方形の格子状のパターンの溝15で分割される任意の数であればよい。すなわち、4分割以上であれば任意の分割数でよい。ただし、分割数が多くなると溝15のパターンが微細となり、作製が難しくなるため、64分割以下とするのがよい。なお、格子状のパターンによって区画される各小放熱板16の面積は等しくなくともよい。
放熱板14の面積は、基板10裏面の面積に対して60%以上とするのがよい。十分な放熱性能を確保するためである。また、放熱板14の面積が広いとはんだから発生した気体がはんだと放熱板14との間に挟まれて気泡となりやすくなるが、溝15を設ければ、放熱板14の面積が広い場合でも気泡を十分に抑制することができる。より望ましくは70%以上、さらに望ましくは85%以上である。
また、裏面電極13の設置面積を十分に確保する点から、放熱板14の面積は、基板10裏面の面積に対して95%以下とするのがよい。また、平面視において、発光素子11の配列パターン全体が、放熱板14の設けられた領域内に含まれるようにすることが望ましい。発光素子から発生する熱を放熱板14を介して効率的に排出するためである。
基板10裏面の面積は特に限定されるものではないが、4mm2 以上である場合に特に実施例1の発光装置は有効である。基板10裏面の面積が大きい場合、放熱のための放熱板14の面積を広く取ることができる。
放熱性向上の点から、放熱板14はなるべく厚いことが望ましく、5μm以上であることが望ましい。より望ましくは10μm以上、さらに望ましくは20μm以上である。ただし、作製の容易さや発光装置の実装基板への実装の容易さなどの観点から、放熱板14の厚さは300μm以下とするのがよい。
放熱板14の材料は、Cu以外の熱伝導性の高い材料を用いてもよい。たとえば、Alや、CuないしAlを主成分とする合金などを用いることができる。
溝15のパターンは、発光素子11の配列パターンとは関係なく設定することができる。放熱板14に溝15を設けたとしてもそのパターンが直接放熱板14の放熱性に直接影響を与えるわけではないためである。
以上、実施例1の発光装置は、基板10裏面の放熱板14が格子状のパターンの溝15によって長方形の小放熱板16に分割されているため、実施例1の発光装置を実装基板にはんだを介して実装する際に、はんだから発生する気体が溝15を通って効率的に外部へと放出される。そのため、はんだと放熱板14の間に発生する気泡が抑制され、はんだと放熱板14の接触面積が増加し、放熱性が向上する。
図4は、実施例2の発光装置を裏面側から見た平面図である。実施例2の発光装置は、実施例1の発光装置の放熱板14を、以下に説明する放熱板24に替えたものであり、他の構成は実施例1の発光装置と同様である。
放熱板24は、放熱板14における各小放熱板16を角部26aを丸めた各小放熱板26に置き換えたものである。角部26aの曲率半径は8μmとした。他の構成は放熱板14と同様の構成である。このように角部26aを丸めることにより、はんだと放熱板24との接合部に係る応力、特に小放熱板26の角部26aとはんだの接合部に係る応力を緩和し、耐温度サイクル性の向上を図っている。
実施例2では角部26aの丸みの曲率半径を8μmとしているが、これに限るものではない。ただし、角部26aの丸みの曲率半径は、小放熱板26の短辺の長さの0.01〜0.5倍とすることが望ましい。この範囲とすることで、応力を十分に緩和させることができる。より望ましくは0.02〜0.4倍、さらに望ましくは0.15〜0.2倍である。また、同様の理由により、角部26aの丸みの曲率半径は、10〜300μmとすることが望ましい。より望ましくは50〜250μm、さらに望ましくは100〜150μmである。また、角部26aの丸みは円である必要はなく、楕円であってもよい。
図5は、実施例3の発光装置を裏面側から見た平面図である。実施例3の発光装置は、実施例1の発光装置の放熱板14を、以下に説明する放熱板34に替えたものであり、他の構成は実施例1の発光装置と同様である。
放熱板34は、放熱板14における各小放熱板16を各小放熱板36に置き換えたものである。小放熱板36は、各小放熱板16の角部のうち、基板10の側辺に隣接する角部36aのみを丸めたものであり、他の角部は丸めていないものである。各小放熱板36の角部のうち、基板10の側辺に隣接しない角部は、丸めても応力の緩和に寄与しないか、あるいは丸めることでより強い応力が係るようになる。そこで基板10の側辺に隣接する角部36aのみを丸めることで、より効率的に応力の緩和を図ることができる。角部36aの丸みの曲率半径は、実施例2の角部26aと同様の範囲とすることが望ましい。
[実験例]
実施例1、2の発光装置に関する各種の実験結果を説明する。
実施例1、2の発光装置に関する各種の実験結果を説明する。
[実験例1]
実施例1の発光装置を実装基板に実装した場合に、はんだと放熱板14との間の気泡が減少するかどうか確認した。実装基板として、Al基板上に絶縁層を介してCuからなるパターンが形成されたものを用い、SnAgCuからなるはんだによって実装基板のCuパターンと裏面電極13および放熱板14を接続した。その結果、放熱板14に溝を設けず分割しない発光装置(比較例)を実装した場合は放熱板14の面積に対して35%の面積の気泡が発生したが、実施例1の発光装置を実装した場合には放熱板14の面積に対して12%の面積の気泡が発生した。放熱板14に溝を設けることで気泡が減少して放熱板14とはんだの接触面積が増大することが確認できた。
実施例1の発光装置を実装基板に実装した場合に、はんだと放熱板14との間の気泡が減少するかどうか確認した。実装基板として、Al基板上に絶縁層を介してCuからなるパターンが形成されたものを用い、SnAgCuからなるはんだによって実装基板のCuパターンと裏面電極13および放熱板14を接続した。その結果、放熱板14に溝を設けず分割しない発光装置(比較例)を実装した場合は放熱板14の面積に対して35%の面積の気泡が発生したが、実施例1の発光装置を実装した場合には放熱板14の面積に対して12%の面積の気泡が発生した。放熱板14に溝を設けることで気泡が減少して放熱板14とはんだの接触面積が増大することが確認できた。
[実験例2]
図6は、比較例、および実施例1、2の発光装置を実装基板に実装して発光させた場合において、発光装置、はんだ、発光装置と実装基板を合わせた全体、の3つについての温度分布をシミュレーションにより算出した結果を示した図である。図6(a)が比較例、図6(b)が実施例1、図6(c)が実施例2の場合である。実装基板はAl基板上に絶縁層を介してCuからなるパターンを形成し、SnAgCuからなるはんだによって実装基板のCuパターンと裏面電極13および放熱板14、24を接続した場合を想定した。また、はんだと放熱板14、24の間に気泡は存在しないものとしてシミュレーションを行った。
図6は、比較例、および実施例1、2の発光装置を実装基板に実装して発光させた場合において、発光装置、はんだ、発光装置と実装基板を合わせた全体、の3つについての温度分布をシミュレーションにより算出した結果を示した図である。図6(a)が比較例、図6(b)が実施例1、図6(c)が実施例2の場合である。実装基板はAl基板上に絶縁層を介してCuからなるパターンを形成し、SnAgCuからなるはんだによって実装基板のCuパターンと裏面電極13および放熱板14、24を接続した場合を想定した。また、はんだと放熱板14、24の間に気泡は存在しないものとしてシミュレーションを行った。
図6(a)と図6(b)、(c)を比較すると、放熱板14、24に溝15を設けて分割しても、熱伝導性にはほとんど影響しないことがわかった。したがって、放熱板14、24の放熱性能は、溝15のパターンにはあまり依存せず、はんだと放熱板14、24の接触面積に大きく依存することになる。実施例1、2の発光装置は、比較例の発光装置に比べてはんだと放熱板14、24との間に気泡が発生しにくく、はんだと放熱板14との接触面積が広くなる。その結果、実施例1、2の発光装置は、比較例の発光装置に比べて放熱性が高くなっている。また、溝15のパターンの違いは放熱板14、24の放熱性にあまり影響しないという結果から、溝15のパターンは、発光素子11の配列パターンとは独立して設計できることがわかる。
また、図6(b)と図6(c)を比較すると、小放熱板16の角部を丸めて小放熱板26としても、熱伝導性にはほとんど影響しないことがわかった。
[実験例3]
図7は、比較例、および実施例1、2の発光装置を実装基板に実装した場合において、はんだに係るミーゼス応力分布をシミュレーションにより算出した結果を示した図である。図7(a)が比較例、図7(b)が実施例1、図7(c)が実施例2の場合である。シミュレーション条件については実験例2と同様である。図7中に、放熱板角部に係るミーゼス応力の数値を示している。
図7は、比較例、および実施例1、2の発光装置を実装基板に実装した場合において、はんだに係るミーゼス応力分布をシミュレーションにより算出した結果を示した図である。図7(a)が比較例、図7(b)が実施例1、図7(c)が実施例2の場合である。シミュレーション条件については実験例2と同様である。図7中に、放熱板角部に係るミーゼス応力の数値を示している。
図7(a)と図7(b)を比較すると、放熱板14を溝15によって小放熱板16に分割したことにより、小放熱板16の角部と接合するはんだ部分の応力が高くなっていることがわかる。また、図7(b)と図7(c)を比較すると、小放熱板16の角部のうち、基板10の側辺に隣接する角部については、その角部と接合するはんだ部分に係る応力が低減されていることがわかる。また、小放熱板16の角部のうち、基板10の側辺に隣接しない角部については、その角部と接合するはんだ部分に係る応力はあまり変化しないか、あるいは応力がより強く係っていることがわかる。したがって、実施例3の小放熱板36のように、基板10の側辺に隣接する角部のみを丸めれば、効率的に応力の緩和を図ることができることがわかる。
[変形例]
なお、実施例1〜3の発光装置は、発光素子11としてIII 族窒化物半導体からなる青色発光のLEDを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の発光色、任意の材料、任意の構成の発光素子を用いることができる。また、蛍光体樹脂12Aに混合される蛍光体も、発光装置全体として所望の色となるように、種々の発光色の蛍光体を用いることができる。
なお、実施例1〜3の発光装置は、発光素子11としてIII 族窒化物半導体からなる青色発光のLEDを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の発光色、任意の材料、任意の構成の発光素子を用いることができる。また、蛍光体樹脂12Aに混合される蛍光体も、発光装置全体として所望の色となるように、種々の発光色の蛍光体を用いることができる。
また、実施例1〜3の発光装置において、裏面電極13の角部を丸めてもよい。実施例2、3の放熱板24、34と同様に、角部に係る応力を緩和させることができ、耐温度サイクル性を向上させることができる。この場合、実施例3と同様に、基板10の側辺に隣接する角部のみを丸めるとよい。
本発明の発光装置は、照明やバックライトなどの光源として利用することができる。
10:基板
11:発光素子
12:封止樹脂
13:裏面電極
14、24、34:放熱板
15:溝
16、26、36:小放熱板
26a、36a:角部
11:発光素子
12:封止樹脂
13:裏面電極
14、24、34:放熱板
15:溝
16、26、36:小放熱板
26a、36a:角部
Claims (9)
- 基板と、基板上に実装された発光素子と、前記発光素子を封止し、蛍光体が混合された封止樹脂と、前記基板裏面に設けられた放熱板と、前記基板裏面に設けられ、前記発光素子と電気的に接続する裏面電極と、を有した発光装置において、
前記放熱板は、格子状のパターンの溝によって複数の長方形状の小放熱板に分割されている、
ことを特徴とする発光装置。 - 各前記小放熱板の角部は丸められている、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 各前記小放熱板の角部のうち、前記基板の側辺に隣接する前記角部のみが丸められている、ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記小放熱板の丸められた角部の曲率半径は、その前記小放熱板の長方形の短辺の長さの0.01〜0.5倍である、ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の発光装置。
- 前記小放熱板の丸められた角部の曲率半径は、10〜300μmである、ことを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記放熱板を分割する溝の幅は、10〜300μmである、ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 各前記小放熱板の面積は、0.05〜15mm2 である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 各前記小放熱板の長辺の長さは、7mm以下である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記放熱板の面積は、50mm2 以上である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の発光装置。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61177762A (ja) * | 1985-02-01 | 1986-08-09 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2003092011A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 照明装置 |
JP2003100965A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板の信頼性評価方法及び回路基板 |
JP2006245436A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Hitachi Metals Ltd | 窒化珪素配線基板およびこれを用いた半導体モジュール |
JP2009004129A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Sharp Corp | 基板及び照明装置 |
JP2009026765A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Samsung Electro Mech Co Ltd | バックライトユニット |
US20090129025A1 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-21 | Osram Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Illumination device comprising a substrate plate and a heat sink |
JP2011040714A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Everlight Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2012084733A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光装置および照明器具 |
JP2013149695A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Kobe Steel Ltd | 熱伝導部材およびこれを備えた半導体装置 |
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---|---|---|---|---|
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US20120234519A1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Ho-Shang Lee | Low-Profile Heat Sink with Fine-Structure Patterned Fins for Increased Heat Transfer |
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2016
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61177762A (ja) * | 1985-02-01 | 1986-08-09 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2003092011A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 照明装置 |
JP2003100965A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板の信頼性評価方法及び回路基板 |
JP2006245436A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Hitachi Metals Ltd | 窒化珪素配線基板およびこれを用いた半導体モジュール |
JP2009004129A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Sharp Corp | 基板及び照明装置 |
JP2009026765A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Samsung Electro Mech Co Ltd | バックライトユニット |
US20090129025A1 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-21 | Osram Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Illumination device comprising a substrate plate and a heat sink |
JP2011040714A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Everlight Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2012084733A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光装置および照明器具 |
JP2013149695A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Kobe Steel Ltd | 熱伝導部材およびこれを備えた半導体装置 |
JP2013229490A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | 配線基板および電子装置 |
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