JP2018032608A - 発光モジュール、移動体用照明装置及び移動体 - Google Patents

発光モジュール、移動体用照明装置及び移動体 Download PDF

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政志 吉間
Masashi Yoshima
政志 吉間
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Abstract

【課題】熱伝導部材を備える発光モジュールにおいて、熱伝導部材の離脱を抑制する。
【解決手段】発光モジュール１は、一方の主面である実装面３０ｍ、及び、他方の主面である裏面３０ｒを有し、実装面３０ｍから裏面３０ｒまで貫通する貫通孔３８が設けられた絶縁基板３０と、実装面３０ｍ上に実装された発光素子１０と、貫通孔３８に配置され、貫通孔３８の内壁に接する熱伝導部材２０とを備え、熱伝導部材２０は、実装面３０ｍ側の端面２１において発光素子１０と熱的に接続され、かつ、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側への変位を抑制する変位抑制部２４を有し、熱伝導部材２０の絶縁基板３０の主面に平行な断面の面積は、裏面３０ｒ側端部の方が実装面３０ｍ側の端部より大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱伝導部材を備える発光モジュール、並びに、当該発光モジュールを備える移動体用照明装置及び移動体に関する。
従来、電子機器において、発光素子、トランジスタなどの電子部品をプリント基板などの絶縁基板に実装する構成が用いられている。電子機器の高出力化及び小型化に伴い、電子部品の発熱に起因する機能低下、故障などの問題が発生し得る。このような問題を解決するために、絶縁基板に貫通孔を形成し、貫通孔に熱伝導率の高い熱伝導部材を配置する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された発明においては、電子部品で発生した熱を、熱伝導部材を介して、ヒートシンクなどの放熱体に導くことで、上記問題を解決しようとしている。
特開２０１４−９９５４４号公報
特許文献１に開示された発明においては、絶縁基板に、当該絶縁基板の厚さ方向において直径が一定の貫通孔を形成し、当該貫通孔に円柱状の熱伝導部材を挿入することによって、絶縁基板の一方の主面側に配置された電子部品から発生した熱を、熱伝導部材を介して、絶縁基板の他方の主面側に配置された放熱体に導いている。
しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、熱伝導部材が絶縁基板から離脱し得る。特に、電子機器が移動体などに使用される場合には、移動体が移動する際に生じる振動によって、熱伝導部材の離脱が促される。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、熱伝導部材を備える発光モジュール並びに当該発光モジュールを備える移動体用照明装置及び移動体において、熱伝導部材の離脱を抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る発光モジュールの一態様は、一方の主面である実装面、及び、他方の主面である裏面を有し、前記実装面から前記裏面まで貫通する貫通孔が設けられた絶縁基板と、前記実装面上に実装された発光素子と、前記貫通孔に配置され、前記貫通孔の内壁に接する熱伝導部材とを備え、前記熱伝導部材は、前記実装面側の端面において前記発光素子と熱的に接続され、かつ、前記熱伝導部材の前記裏面側から前記実装面側への変位を抑制する変位抑制部を有し、前記熱伝導部材の前記絶縁基板の主面に平行な断面の面積は、前記裏面側端部の方が前記実装面側端部より大きい。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る移動体用照明装置の一態様は、上記発光モジュールを備える。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る移動体の一態様は、前照灯として、上記の移動体用照明装置を備える。
本発明によれば、熱伝導部材を備える発光モジュール並びに当該発光モジュールを備える移動体用照明装置及び移動体において、熱伝導部材の離脱を抑制することができる。
図１は、実施の形態１に係る発光モジュールの外観の概要を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る発光モジュールの外観の概要を示す上面図である。 図３は、実施の形態１に係る発光モジュールの主要部の構成を示す断面図である。 図４は、実施の形態１に係る絶縁基板の構成を示す断面図である。 図５は、実施の形態１に係る熱伝導部材の形状を示す外観斜視図である。 図６Ａは、実施の形態１の変形例１に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｃは、実施の形態１の変形例３に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｄは、実施の形態１の変形例４に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｅは、実施の形態１の変形例５に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｆは、実施の形態１の変形例６に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｇは、実施の形態１の変形例７に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図６Ｈは、実施の形態１の変形例８に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す断面図である。 図７は、実施の形態１の変形例９に係る熱伝導部材及び絶縁基板の構成を示す上面図である。 図８は、実施の形態２に係る発光モジュールの外観の概要を示す斜視図である。 図９は、実施の形態２に係る発光モジュールの外観の概要を示す上面図である。 図１０は、実施の形態２に係る発光モジュールの主要部の構成を示す断面図である。 図１１は、実施の形態３に係る発光モジュールの主要部の構成を示す断面図である。 図１２は、実施の形態４に係る移動体用照明装置の主要部の構成を示す断面図である。 図１３は、実施の形態５に係る移動体用照明装置の主要部の構成を示す断面図である。 図１４は、変形例に係る移動体の外観図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
（実施の形態１）
［１−１．全体構成］
実施の形態１に係る発光モジュール１の全体構成について図面を用いて説明する。
図１及び図２は、それぞれ本実施の形態に係る発光モジュール１の外観の概要を示す斜視図及び上面図である。図３は、本実施の形態に係る発光モジュール１の主要部の構成を示す断面図である。図３においては、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面が示されている。なお、各図において、発光モジュール１の光軸に平行な方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直で互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向としている。
図１〜図３に示される発光モジュール１は、電力が供給されることによって光を出射するモジュールである。発光モジュール１は、発光素子１０と、熱伝導部材２０と、絶縁基板３０とを備える。本実施の形態では、図１及び図２に示されるように発光モジュール１は、端子９０と、導体パターン４２とをさらに備える。また、図３に示されるように発光モジュール１は、接続部材５０と、放熱体６０とをさらに備える。
発光素子１０は、電力が供給されることによって光を出射する素子である。発光素子１０は、光の出射に伴い発熱する。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップ、実装基板などを含むパッケージである。なお、発光素子１０は、上記パッケージに限定されない。例えば、発光素子１０は、半導体レーザ素子を含んでもよいし、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を含んでもよい。
本実施の形態に係る発光素子１０は、図３に示されるように、本体１１と、蛍光体１２と、放熱パッド１４と、電極パッド１５とを備える。本体１１は、ＬＥＤチップ及び実装基板などを備える。ＬＥＤチップとしては、例えば、青色光を出射するＬＥＤチップを用いることができる。蛍光体１２は、ＬＥＤチップの光出射面側に配置された波長変換素子である。蛍光体１２としては、例えば、ＬＥＤチップからの青色光の一部を黄色光に変換する黄色蛍光体を用いることができる。これにより、発光素子１０は青色光と黄色光との混合光である白色光を出射することができる。
放熱パッド１４は、発光素子１０で発生した熱を放散させるための放熱部材である。放熱パッド１４は、例えば、銅などの熱伝導率が比較的高い材料で形成される。また、放熱パッド１４は、接合部材１６を介して、熱伝導部材２０に熱的及び機械的に接続される。これにより、発光素子１０において発生した熱をより確実に熱伝導部材２０に伝導させることができる。接合部材１６は、放熱パッド１４と熱伝導部材２０とを接合する部材である。接合部材１６を形成する材料として、例えば、半田、銅、鉄、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケルなど金属、又は、それらの金属の合金を用いることができる。
電極パッド１５は、発光素子１０に電力を供給するための電極である。電極パッド１５は、例えば銅などの導電性材料で形成される。また、電極パッド１５は、接合部材１７を介して、導体パターン４２に電気的及び機械的に接続される。接合部材１７は、電極パッド１５と導体パターン４２とを接合する部材である。接合部材１７を形成する材料として、例えば、半田、銅、鉄、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケルなど金属、又は、それらの金属の合金を用いることができる。
絶縁基板３０は、一方の主面である実装面３０ｍ、及び、他方の主面である裏面３０ｒを有し、実装面３０ｍから裏面３０ｒまで貫通する貫通孔３８が設けられた基板である。絶縁基板３０には、発光素子１０が実装される。また、絶縁基板３０の貫通孔３８には、熱伝導部材２０が挿入される。本実施の形態では、貫通孔３８は、円柱状の形状を有する。
絶縁基板３０として、例えば、ガラスエポキシ基板を用いることができる。なお、絶縁基板３０を形成する材料は、電気絶縁性を有する材料であればよく、例えば、ガラス織布、ガラス不織布、ガラスコンポジット材、紙フェノール、エポキシ樹脂、セラミックなどであってもよい。以下、絶縁基板３０の形状について図１〜図３と併せて図４も用いて詳細に説明する。
図４は、本実施の形態に係る絶縁基板３０の構成を示す断面図である。図４においては、図３に示される断面図のうち絶縁基板３０だけが示されている。
図４に示されるように、絶縁基板３０は、貫通孔３８の実装面３０ｍ側及び裏面３０ｒ側の端部にそれぞれ対応する第一開口部３１及び第二開口部３２を有する。第二開口部３２は、第一開口部３１より開口面積が大きい。本実施の形態では、貫通孔３８の内壁３３のうち、第二開口部３２側端部に、貫通孔３８の他の部分より内径が大きい大径部３４が形成されている。
熱伝導部材２０は、絶縁基板３０の貫通孔３８に配置され、貫通孔３８の内壁３３に接する部材である。熱伝導部材２０は、裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側への熱伝導部材２０の変位を抑制する変位抑制部２４を有する。熱伝導部材２０が変位抑制部２４を備えることにより、熱伝導部材２０が絶縁基板３０の実装面３０ｍ側に離脱することを抑制できる。ここで、本実施の形態に係る熱伝導部材２０の変位抑制部２４などの形状について図５を用いて説明する。
図５は、本実施の形態に係る熱伝導部材２０の形状を示す外観斜視図である。
図５に示されるように、本実施の形態に係る熱伝導部材２０は、円柱状の形状を有する。より詳しくは、熱伝導部材２０は、絶縁基板３０の実装面３０ｍ側に配置される端面２１と、裏面３０ｒ側に配置される端面２２と、側面２３と、側面２３に設けられた鍔状の変位抑制部２４とを有する円柱状の形状を有する。熱伝導部材２０の形状は、絶縁基板３０の貫通孔３８の形状に対応する。また、本実施の形態では、変位抑制部２４は、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側の端面の周縁に形成された鍔状の部分である。言い換えると、変位抑制部２４は、熱伝導部材２０の端面２２側に配置された外径がステップ状に拡大する段差形状部分からなる。鍔状の変位抑制部２４が、図４に示される絶縁基板３０の大径部３４に配置される。本実施の形態では、このような鍔状の変位抑制部２４を備えることにより、熱伝導部材２０の絶縁基板３０からの離脱を確実に抑制できる。
変位抑制部２４の外径は、貫通孔３８の内壁３３の内径の最小値より大きい。これにより、熱伝導部材２０が絶縁基板３０から離脱することを抑制できる。本実施の形態では、貫通孔３８の内壁３３の大径部３４以外の部分においては、変位抑制部２４の外径の方が、内壁３３の内径より大きい。これにより、熱伝導部材２０が絶縁基板３０の裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側へ変位することを抑制できる。なお、熱伝導部材２０の形状は、円柱状に限定されない。例えば、端面２２から端面２１にかけて徐々に外径が縮小する円錐台状であってもよい。
また、熱伝導部材２０は、絶縁基板３０の実装面３０ｍ側において発光素子１０と熱的に接続されている。これにより、熱伝導部材２０は、発光素子１０において発生した熱を熱伝導部材２０の実装面３０ｍ側端部から裏面３０ｒ側端部に向けて放散できる。本実施の形態では、熱伝導部材２０は実装面３０ｍ側において発光素子１０と接合されている。これにより、発光素子１０において発生した熱をより確実に熱伝導部材２０に伝導させることができる。
また、熱伝導部材２０の絶縁基板３０の主面に平行な断面の面積は、裏面３０ｒ側端部の方が実装面３０ｍ側端部より大きい。本実施の形態では、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側の端面２１の面積は、実装面３０ｍ側の端面２２の面積より大きい。これにより、熱伝導部材２０の端面２１に入力される熱が熱伝導部材２０の端面２２に向かって拡散し易くなるため、発光素子１０の放熱を促進することができる。本実施の形態では、図３に示されるように、熱伝導部材２０の端面２２は、接続部材５０を介して放熱体６０に熱的に接続されている。これにより、熱伝導部材２０に入力された熱が放熱体６０に伝導するため、熱伝導部材２０に熱が留まることを低減できる。したがって、熱伝導部材２０の温度上昇を抑制できるため、発光素子１０から熱伝導部材２０への放熱効率を向上させることができる。
また、図２に示されるように、熱伝導部材２０の一部は、発光素子１０の少なくとも一部と絶縁基板３０の平面視において重複している。図２において、熱伝導部材２０のうち発光素子１０と平面視において重複している部分の周縁が点線で示されている。このように、熱伝導部材２０上に発光素子１０が配置されるため、発光素子１０と熱伝導部材２０との間の距離を短くできる。したがって、発光素子１０と熱伝導部材２０との間の熱抵抗を低減できるため、発光素子１０から熱伝導部材２０への放熱効率を向上できる。
熱伝導部材２０を形成する材料は、例えば、銅、鉄、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケル、半田、高熱伝導率のプラスチックなどの絶縁基板を形成する材料より熱伝導率が高い材料であればよい。また、熱伝導部材２０の製造方法は、特に限定されない。例えば、貫通孔３８の内径以下の外径を有し、絶縁基板３０の厚さより大きい高さを有する円柱状の金属部材を貫通孔３８に挿入した状態で、プレス加工することにより、変位抑制部２４を有する熱伝導部材２０を形成することができる。なお、熱伝導部材２０は、鋳造、機械加工などによって形成されてもよい。
導体パターン４２は、絶縁基板３０の実装面３０ｍに配置された導体層である。導体パターン４２は、発光素子１０の電極パッド１５及び端子９０と電気的に接続される。これにより、端子９０から導体パターン４２を介して発光素子１０に電力を供給することができる。また、導体パターン４２を介して、発光素子１０で発生した熱を拡散させることができる。また、本実施の形態では、導体パターン４２と、発光素子１０の電極パッド１５とを接合できるため、ボンディングワイヤなどを用いる必要がない。したがって、発光素子１０の実装工程を簡易化することができる。なお、本実施の形態では、導体パターン４２は、実装面３０ｍに配置されるが、実装面３０ｍ及び裏面３０ｒの少なくとも一方に配置されればよい。例えば、導体パターン４２が裏面３０ｒに配置される場合には、導体パターン４２は、絶縁基板３０を貫通するビア配線などを介して発光素子１０に接続されてもよい。
端子９０は、発光モジュール１に電力を供給するための端子である。端子９０は、電力供給用のプラグを接続できるコネクタであってもよい。
接続部材５０は、図３に示されるように、絶縁基板３０と放熱体６０との間に配置され、熱伝導部材２０と放熱体６０とを熱的に接続するシート状の部材である。接続部材５０を形成する材料は、絶縁基板３０より熱伝導率が高い材料であればよい。接続部材５０を形成する材料として、例えば、半田、銅、鉄、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケルなど金属、又は、それらの金属の合金を用いることができる。
放熱体６０は、発光素子１０で発生した熱を放散する部材である。放熱体６０は、熱伝導部材２０と熱的に接続される。放熱体６０には、熱伝導部材２０を介して発光素子１０で発生した熱が伝導する。つまり、発光素子１０で発生した熱を、熱伝導部材２０を介して放熱体６０に伝導させることができるため、発光モジュール１の放熱特性を向上できる。放熱体６０の構成は、熱を放散できれば特に限定されない。放熱体６０は、例えば図１及び図３に示されるように、複数の放熱用フィンを備えてもよい。また、放熱体６０は、さらに、放熱体６０を空冷するためのファンを備えてもよい。
［１−２．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール１は、一方の主面である実装面３０ｍ、及び、他方の主面である裏面３０ｒを有し、実装面３０ｍから裏面３０ｒまで貫通する貫通孔３８が設けられた絶縁基板３０を備える。発光モジュール１はさらに、実装面３０ｍ上に実装された発光素子１０と、貫通孔３８に配置され、貫通孔３８の内壁３３に接する熱伝導部材２０とを備える。熱伝導部材２０は、実装面３０ｍ側の端面２１において発光素子１０と熱的に接続され、かつ、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側への変位を抑制する変位抑制部２４を有する。熱伝導部材２０の絶縁基板３０の主面に平行な断面の面積は、裏面３０ｒ側端部の方が実装面３０ｍ側端部より大きい。
このように、発光モジュール１においては、熱伝導部材２０が変位抑制部２４を備えるため、熱伝導部材２０が、絶縁基板３０の実装面３０ｍ側に離脱することを抑制できる。また、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側の端面２２が放熱体６０などで覆われる場合には、熱伝導部材２０が絶縁基板３０から裏面３０ｒ側に離脱することも抑制できる。したがって、発光モジュール１が、移動体などに備えられ、移動体の移動に伴って発光モジュール１が振動する場合にも、熱伝導部材２０が発光モジュール１から離脱することを抑制できる。また、熱伝導部材２０の絶縁基板３０の主面に平行な断面の面積が、裏面３０ｒ側端部の方が実装面３０ｍ側の端部より大きいことにより、端面２１に入力される熱が端面２２に向かって拡散し易くなるため、発光素子１０の放熱を促進することができる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１において、変位抑制部２４は、熱伝導部材２０の裏面３０ｒ側の端面２２の周縁に形成された鍔状の部分であってもよい。
これにより、熱伝導部材２０が絶縁基板３０から離脱することを確実に抑制できる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１において、熱伝導部材２０は実装面３０ｍ側において発光素子１０と接合されていてもよい。
これにより、発光素子１０において発生した熱をより確実に熱伝導部材２０に伝導させることができるため、発光素子１０から熱伝導部材２０への放熱効率を向上できる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１において、熱伝導部材２０の一部は、発光素子１０の少なくとも一部と絶縁基板３０の平面視において重複していてもよい。
これにより、熱伝導部材２０上に発光素子１０が配置されるため、発光素子１０と熱伝導部材２０との間の距離を短くできる。したがって、発光素子１０との熱伝導部材２０との間の熱抵抗を低減できるため、発光素子１０から熱伝導部材２０への放熱効率を向上できる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１において、実装面３０ｍ及び裏面３０ｒの少なくとも一方に配置された導体パターン４２を備えてもよい。
これにより、発光素子１０に電力を供給することができ、かつ、導体パターン４２を介して、発光素子１０で発生した熱を拡散させることができる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１において、熱伝導部材２０は、裏面３０ｒ側の端面２２において、放熱体６０と熱的に接続されてもよい。
これにより、発光素子１０で発生した熱を、熱伝導部材２０を介して放熱体６０に伝導させることができるため、発光モジュール１の放熱特性を向上できる。
また、本実施の形態に係る発光モジュール１は、放熱体をさらに備えてもよい。
これにより、発光素子１０で発生した熱を放熱体６０で放熱できるため、発光モジュール１の放熱特性を向上できる。
（実施の形態１の変形例）
実施の形態１に係る発光モジュール１の変形例について説明する。本変形例は、発光モジュールの熱伝導部材及び絶縁基板の形状において、実施の形態１と相違する。以下、本変形例について、実施の形態１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
図６Ａ〜図６Ｈは、実施の形態１の変形例１〜８に係る各熱伝導部材及び各絶縁基板の構成を示す断面図である。各図においては、図３と同様の断面が示されている。図７は、実施の形態１の変形例９に係る熱伝導部材２０ｉ及び絶縁基板３０ｉの構成を示す上面図である。図７においては、絶縁基板３０ｉの一部が拡大されて示されている。また、各変形例に係る発光モジュールの熱伝導部材及び絶縁基板以外の各構成要素は、実施の形態１に係る発光モジュール１の各構成要素と同様の構成を有するため、図示は省略されている。
図６Ａに示される変形例１に係る熱伝導部材２０ａは、実施の形態１に係る熱伝導部材２０と同様に、鍔状の変位抑制部２４ａを有するが、図６Ａに示される変位抑制部２４ａの断面の輪郭が曲率を有する点において、実施の形態１に係る熱伝導部材２０ａと相違する。これに対応して、図６Ａに示される絶縁基板３０ａの大径部３４ａの断面の輪郭も曲率を有する。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ａ及び絶縁基板３０ａを備える発光モジュールも、上記実施の形態１に係る発光モジュール１と同様の効果を奏する。
図６Ｂに示される変形例２に係る熱伝導部材２０ｂは、実施の形態１に係る熱伝導部材２０と同様に、鍔状の変位抑制部２４ｂを有するが、変位抑制部２４ｂが裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側へ近づくにしたがって外径が縮小するテーパ形状を有する。言い換えると、熱伝導部材２０ｂは、裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側へ近づくにしたがって外径が縮小するテーパ形状部分を有する。これに対応して、絶縁基板３０ｂの大径部３４ｂも実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ近づくにしたがって径が拡大するテーパ形状を有する。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ｂ及び絶縁基板３０ｂを備える発光モジュールも、上記実施の形態１に係る発光モジュール１と同様の効果を奏する。
図６Ｃに示される変形例３に係る熱伝導部材２０ｃは、変形例２に係る熱伝導部材２０ｂと同様のテーパ形状を有する変位抑制部２４ｃを有する。これに対応して、絶縁基板３０ｃの大径部３４ｃも実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ近づくにしたがって径が拡大するテーパ形状を有する。熱伝導部材２０ｃは、さらに、裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側へ近づくにしたがって径が拡大する逆テーパ形状部分２５ｃを有する。これに対応して、絶縁基板３０ｃは、裏面３０ｒ側から実装面３０ｍ側へ近づくにしたがって外径が拡大するテーパ形状を有する大径部３５ｃをさらに備える。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ｃ及び絶縁基板３０ｃを備える発光モジュールも、上記実施の形態１に係る発光モジュール１と同様の効果を奏する。さらに、本変形例においては、熱伝導部材２０ｃが逆テーパ形状部分２５ｃを有することにより、熱伝導部材２０ｃが、絶縁基板３０ｃの実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ変位することが抑制される。したがって、本変形例においては、熱伝導部材２０ｃが絶縁基板３０ｃから離脱することをより一層抑制できる。
図６Ｄに示される変形例４に係る熱伝導部材２０ｄは、実施の形態１に係る熱伝導部材２０と同様に、鍔状の変位抑制部２４ｄを有するが、その形状において熱伝導部材２０と相違する。変形例４に係る熱伝導部材２０ｄの変位抑制部２４ｄは、実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ近づくにしたがって外径が拡大する段差形状を有する。言い換えると、熱伝導部材２０ｄは、実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ近づくにしたがって外径が拡大する段差形状部分を有する。これに対応して、絶縁基板３０ｄは、実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ近づくにしたがって外径が拡大する段差形状を有する大径部３４ｄを備える。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ｄ及び絶縁基板３０ｄを備える発光モジュールも、上記実施の形態１に係る発光モジュール１と同様の効果を奏する。
図６Ｅに示される変形例５に係る熱伝導部材２０ｅは、実施の形態１に係る熱伝導部材２０と同様に、鍔状の変位抑制部２４ｅを有するが、主にその配置において熱伝導部材２０と相違する。変形例５に係る熱伝導部材２０ｅの変位抑制部２４ｅは、絶縁基板３０ｅの厚さ方向の略中央部分に配置されている。本変形例においては、変位抑制部２４ｅは、鍔状の形状を有する。これに対応して、絶縁基板３０ｅは、厚さ方法の略中央部分に大径部３４ｅを備える。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ｅ及び絶縁基板３０ｅを備える発光モジュールも、上記実施の形態１に係る発光モジュール１と同様の効果を奏する。さらに、本変形例においては、熱伝導部材２０ｅが絶縁基板３０ｅの厚さ方向の略中央部分に変位抑制部２４ｅを有することにより、熱伝導部材２０ｅが、絶縁基板３０ｅの実装面３０ｍ側から裏面３０ｒ側へ変位することが抑制される。
図６Ｆに示される変形例６に係る熱伝導部材２０ｆは、変形例５に係る熱伝導部材２０ｅと同様に、絶縁基板３０ｆの厚さ方向の略中央部分に変位抑制部２４ｆを有するが、図６Ｆに示される変位抑制部２４ｆの断面の輪郭が曲率を有する点において、変形例５に係る熱伝導部材２０ｅと相違する。これに対応して、図６Ｆに示される絶縁基板３０ｆの大径部３４ｆの断面の輪郭も曲率を有する。
以上のような構成を有する熱伝導部材２０ｆ及び絶縁基板３０ｆを備える発光モジュールも、上記変形例５に係る熱伝導部材２０ｅ及び絶縁基板３０ｅを備える発光モジュールと同様の効果を奏する。
図６Ｇに示される変形例７に係る熱伝導部材２０ｇは、絶縁基板３０ｇに設けられた貫通孔３８の内壁３３に対向し、かつ、内壁３３から離間した離間部２６を有する点において、実施の形態１に係る熱伝導部材２０と相違する。本変形例においては、熱伝導部材２０ｇの円環状の離間部２６と絶縁基板３０ｇの内壁３３との間に円環状の空隙３６が形成される。これにより、熱伝導部材２０ｇから絶縁基板３０ｇへ熱が伝導することを抑制できる。したがって、絶縁基板３０ｇの温度上昇が抑制されるため、絶縁基板３０ｇから発光素子１０及び他の電子部品へ熱が伝導することを抑制できる。これにより、絶縁基板３０ｇの温度上昇に伴う発光素子１０などへの悪影響を抑制できる。例えば、発光素子１０の温度上昇に伴う発光効率の低下などを抑制できる。離間部２６の形成方法は、特に限定されない。例えば離間部２６は、熱伝導部材２０ｇの絶縁基板３０ｇに対向する面のうち、他の部分より外径が小さい部分を設けることによって形成されてもよい。また、離間部２６は、絶縁基板３０ｇの内壁３３のうち内径が大きい部分を設けることによって形成されてもよい。
図６Ｈに示される変形例８に係る熱伝導部材２０ｈは、二つの離間部２６ａ及び２６ｂを有する点において、変形例７に係る熱伝導部材２０ｇと相違する。本変形例においては、熱伝導部材２０ｈの円環状の離間部２６ａ及び２６ｂと絶縁基板３０ｈの内壁３３との間に円環状の空隙３６ａ及び３６ｂが形成される。これにより、熱伝導部材２０ｈから絶縁基板３０ｈへ熱が伝導することをより一層抑制できる。
図７に示される変形例９に係る熱伝導部材２０ｉは、変形例７及び８に係る各熱伝導部材と同様に離間部２６ｉを有するが、離間部２６ｉの形状が円環状でない点において変形例７及び８に係る各熱伝導部材と相違する。本変形例においては、絶縁基板３０ｉの内壁３３に凹凸を形成することによって、ランダムな離間部２６ｉ及び空隙３６ｉが形成されている。本変形例に係る熱伝導部材２０ｉ及び絶縁基板３０ｉにおいても、変形例７及び８と同様に、熱伝導部材２０ｉから絶縁基板３０ｉへ熱が伝導することを抑制できる。本変形例に係る絶縁基板３０ｉの製造方法は、特に限定されない。例えば絶縁基板３０ｉは、円柱状の貫通孔を形成した後に、当該貫通孔の内壁に凹凸を形成することによって製造されてもよい。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る発光モジュールについて説明する。本実施の形態に係る発光モジュールは、熱伝導部材の構成及び発光素子と端子との間の電気的な接続構成において、実施の形態１に係る発光モジュール１と相違する。以下、本実施の形態に係る発光モジュールについて、実施の形態１に係る発光モジュール１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
図８及び図９は、それぞれ本実施の形態に係る発光モジュール１０１の外観の概要を示す斜視図及び上面図である。図１０は、本実施の形態に係る発光モジュール１０１の主要部の構成を示す断面図である。図１０においては、図９のＸ−Ｘ断面が示されている。
図８及び図９に示されるように、本実施の形態に係る発光モジュール１０１は、実施の形態１に係る発光モジュール１と同様に、発光素子１１０と、熱伝導部材１２０と、絶縁基板３０と、端子９０と、導体パターン４２と、放熱体６０とをさらに備える。また、図１０に示されるように、発光モジュール１０１は、接続部材５０をさらに備える。また、本実施の形態に発光モジュール１０１は、ワイヤ９２をさらに備える。
ワイヤ９２は、端子９０に供給された電力を発光素子１０に伝送するための導線である。本実施の形態では、ワイヤ９２は、ボンディングワイヤであり、ワイヤ９２の一方の端部が発光素子１１０の電極パッド（図示せず）に、他方の端部が、導体パターン４２に、それぞれボンディングされる。本実施の形態では、発光素子１１０の電極パッドは、図１０における発光素子１１０の上側の面、つまり、発光素子１１０の放熱パッド１４が配置される面の裏側の面に、配置される（図示せず）。これに伴い、本実施の形態では、ワイヤ９２によって、発光素子１１０の電極パッドと導体パターン４２との間を電気的に接続している。
図９に示されるように、本実施の形態に係る発光モジュール１０１では、絶縁基板３０の平面視において、発光素子１１０全体が、熱伝導部材１２０と重複している。つまり、発光素子１１０の全体が、熱伝導部材１２０上に配置されている。また、図１０に示されるように、発光素子１１０の熱伝導部材１２０側の面のほぼ全体に、放熱パッド１４が形成され、放熱パッド１４の熱伝導部材１２０側のほぼ全面が、接合部材１６によって熱伝導部材１２０と熱的及び機械的に接続されている。
以上のように、本実施の形態では、熱伝導部材１２０と接合部材１６との接触面積、及び、接合部材１６と放熱パッド１４との接触面積を拡大することができる。これにより、発光素子１１０から熱伝導部材１２０への放熱効率を向上できる。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る発光モジュールについて説明する。本実施の形態に係る発光モジュールは、熱伝導部材からの放熱効率を向上させるための構成をさらに備える点において、実施の形態１に係る発光モジュール１と相違する。以下、本実施の形態に係る発光モジュールの構成について、実施の形態１に係る発光モジュール１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
図１１は、本実施の形態に係る発光モジュール２０１の主要部の構成を示す断面図である。図１１においては、発光モジュール２０１における図３と同様の断面が示されている。
図１１に示されるように、本実施の形態に係る発光モジュール２０１は、実施の形態１に係る発光モジュール１に加えて、さらに、均熱層４４を備える。均熱層４４は、絶縁基板３０の裏面３０ｒに配置される。なお、図１１には示されないが、発光モジュール２０１は、図１１における均熱層４４の下方に、実施の形態１に係る発光モジュール１と同様に、接続部材５０と、放熱体６０とを備えてもよい。
均熱層４４は、熱伝導部材２０と熱的に接続され、絶縁基板３０の裏面３０ｒに延在する層である。均熱層４４は、絶縁基板３０より熱伝導率が高い。このような均熱層４４を備えることにより、発光モジュール２０１においては、発光素子１０から熱伝導部材２０へ伝導した熱が、均熱層４４の内部に拡散する。このため、熱伝導部材２０の放熱を促進することができる。さらに、均熱層４４に接続部材５０などを介して放熱体６０を接続することにより、熱伝導部材２０の放熱をより一層促進することができる。
（実施の形態４）
実施の形態４に係る移動体用照明装置について説明する。本実施の形態に係る移動体用照明装置は、移動体に設置される照明装置であって、実施の形態１〜３のいずれか一つに係る発光モジュールを備える。本実施の形態に係る移動体用照明装置は、発光モジュールの設置態様に特徴がある。以下、本実施の形態に係る移動体用照明装置について、図面を用いて説明する。
図１２は、本実施の形態に係る移動体用照明装置３０１の主要部の構成を示す断面図である。図１２においては、移動体用照明装置３０１が備える発光モジュール１における図３と同様の断面が示されている。図１２において、上下方向が鉛直方向に対応し、図１２の上方が鉛直方向の上方に対応する。
図１２に示されるように、本実施の形態に係る移動体用照明装置３０１は、発光モジュール１を備える。なお、図１２には図示されないが、発光モジュール１は、接続部材５０及び放熱体６０を備えてもよい。また、図１２には図示されないが、移動体用照明装置３０１は、発光モジュール１の位置及び姿勢を固定するための治具などを備える。
移動体用照明装置３０１において、熱伝導部材２０は、発光素子１０より鉛直方向上方に配置される。移動体用照明装置３０１は、この状態を維持して移動体に取り付けられる。これにより、熱伝導部材２０が発光素子１０から伝導した熱によって加熱された場合に、熱伝導部材２０の周囲の空気の温度が上昇する。温度が上昇した空気は、密度が低下するため浮力によって鉛直方向上方に移動する（図１２の破線矢印参照）。一方、発光素子１０は、熱伝導部材２０より、鉛直方向下方に配置されているため、発光素子１０の周囲に温度が上昇した空気が到達することが抑制される。したがって、発光素子１０の周囲の空気の温度が上昇することを抑制できるため、発光素子１０の温度上昇を抑制できる。
なお、本実施の形態では、移動体用照明装置３０１は、発光モジュール１を備えるが、発光モジュール１以外の発光モジュールを備えてもよい。例えば、実施の形態２又は実施の形態３に係る各発光モジュールを備えてもよい。
（実施の形態５）
実施の形態５に係る移動体用照明装置について説明する。本実施の形態に係る移動体用照明装置は、発光モジュールの周囲に流れる気体の流路が形成されている点、及び、発光素子１０に対する熱伝導部材２０の相対位置が限定されない点において、実施の形態４に係る移動体用照明装置３０１と相違する。以下、本実施の形態に係る移動体用照明装置について、図面を用いて説明する。
図１３は、本実施の形態に係る移動体用照明装置４０１の主要部の構成を示す断面図である。図１３においては、移動体用照明装置４０１が備える発光モジュール１における図３と同様の断面が示されている。
本実施の形態に係る移動体用照明装置４０１は、発光モジュール１に加えて、リフレクタ７０を備える。
リフレクタ７０は、発光モジュール１から出射された光を反射する光学素子である。リフレクタ７０の反射面の形状は、放物面状であってもよい。リフレクタ７０は、放物面状の反射面の焦点付近に配置された発光モジュール１から出射された発散光を集光してもよい。
本実施の形態では、リフレクタ７０は、発光モジュールの周囲に流れる気体の流路を形成する流路形成部として機能する。例えば、ファンなどを用いて図１３の右側から左側に向かって空気を流した場合、発光モジュール１及びリフレクタ７０によって、図１３の破線の矢印で示されるような流路が形成される。ここで、発光モジュール１の熱伝導部材２０は、発光素子１０より流路形成部によって生じる流路の下流側に配置されている。これにより、発光素子１０からの熱が伝導した熱伝導部材２０の周囲の空気の温度が上昇しても、温度が上昇した空気が、流路の上流側に配置された発光素子１０に到達することが抑制される。したがって、発光素子１０の周囲の空気の温度が上昇することを抑制できるため、発光素子１０の温度上昇を抑制できる。
（その他の変形例など）
以上、本発明に係る発光モジュール及び移動体用照明装置について、各実施の形態及びそれらの変形例などに基づいて説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態及び変形例に係る発光モジュール及び移動体用照明装置は、様々な機器に利用することができる。例えば、本発明の一態様は、図１４に示すような移動体５００としても実現することができる。図１４は、本変形例に係る移動体５００の外観図である。図１４に示す移動体５００は、例えば、前照灯として実施の形態５に係る移動体用照明装置４０１を備える。なお、移動体５００の前照灯などに用いられる移動体用照明装置は、実施の形態５に係る移動体用照明装置４０１に限定されない。例えば、実施の形態４に係る移動体用照明装置３０１など、実施の形態１、実施の形態２若しくは実施の形態３に係る発光モジュール、又はその変形例に係る発光モジュールを備える移動体用照明装置であればよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１、１０１、２０１ 発光モジュール
１０、１１０ 発光素子
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、１２０ 熱伝導部材
２１、２２ 端面
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ 変位抑制部
２５ｃ 逆テーパ形状部分
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｉ 離間部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ 絶縁基板
３０ｍ 実装面
３０ｒ 裏面
３３ 内壁
３８ 貫通孔
４２ 導体パターン
４４ 均熱層
６０ 放熱体
３０１、４０１ 移動体用照明装置
５００ 移動体

Claims (16)

  1. 一方の主面である実装面、及び、他方の主面である裏面を有し、前記実装面から前記裏面まで貫通する貫通孔が設けられた絶縁基板と、
    前記実装面上に実装された発光素子と、
    前記貫通孔に配置され、前記貫通孔の内壁に接する熱伝導部材とを備え、
    前記熱伝導部材は、前記実装面側の端面において前記発光素子と熱的に接続され、かつ、前記熱伝導部材の前記裏面側から前記実装面側への変位を抑制する変位抑制部を有し、
    前記熱伝導部材の前記絶縁基板の主面に平行な断面の面積は、前記裏面側端部の方が前記実装面側端部より大きい
    発光モジュール。
  2. 前記変位抑制部は、前記熱伝導部材の前記裏面側の端面の周縁に形成された鍔状の部分である
    請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記変位抑制部は、前記裏面側から前記実装面側へ近づくにしたがって外径が縮小するテーパ形状を有する
    請求項１又は２に記載の発光モジュール。
  4. 前記熱伝導部材は、前記裏面側から前記実装面側へ近づくにしたがって外径が拡大する逆テーパ形状部分を有する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  5. 前記変位抑制部は、前記実装面側から前記裏面側へ近づくにしたがって外径が拡大する段差形状を有する
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  6. 前記熱伝導部材は前記実装面側において前記発光素子と接合されている
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  7. 前記熱伝導部材は前記内壁に対向し、かつ、前記内壁から離間した離間部を有する
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  8. 前記熱伝導部材の一部は、前記発光素子の少なくとも一部と前記絶縁基板の平面視において重複している
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  9. 前記熱伝導部材と熱的に接続され、前記裏面に延在する均熱層を有する
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  10. 前記実装面及び前記裏面の少なくとも一方に配置された導体パターンを備える
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  11. 前記熱伝導部材は、前記裏面側の端面において、放熱体と熱的に接続される
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  12. 前記放熱体をさらに備える
    請求項１１に記載の発光モジュール。
  13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光モジュールを備える
    移動体用照明装置。
  14. 前記熱伝導部材は、前記発光素子より鉛直方向上方に配置される
    請求項１３に記載の移動体用照明装置。
  15. 前記発光モジュールの周囲に流れる気体の流路を形成する流路形成部をさらに備え、
    前記熱伝導部材は、前記発光素子より前記流路形成部によって生じる流路の下流側に配置されている
    請求項１３又は１４に記載の移動体用照明装置。
  16. 前照灯として、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の移動体用照明装置を備える
    移動体。
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