JP2020102607A - 発光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】高い放熱性能を安定して実現することができる発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール１は、第１面１０ａと第１面１０ａに対向する第２面１０ｂとを有し、第１面１０ａに凹部１１が形成され、凹部１１の底面１１ａに第２面１０ｂに到達した開口部１２が形成された第１基板１０と、凹部１１内に配置された第２基板２０と、第２基板２０に搭載され、開口部１２を介して光を出射可能な発光素子２１と、第１基板１０と第２基板２０の間に設けられ、弾性を有する緩衝材３０と、を備える。第２基板２０を第１基板１０に押し付ける力が印加されていない状態において、第２基板２０は第１基板１０の第１面１０ａから突出する。【選択図】図２Ａ

Description

実施形態は、発光モジュールに関する。
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いた発光モジュールが開発され、様々な用途に適用されている。ＬＥＤを自動車のヘッドランプのような小型で高い光度が要求される用途に適用するためには、高い出力を実現する必要がある。この場合、ＬＥＤが発する熱に起因して発光モジュールにダメージが生じ、信頼性が低下するという懸念がある。このため、発光モジュールにおいては、高い放熱性能を安定して実現することが要求される。
特開２０１２−２４３５１２号公報
実施形態は、高い放熱性能を安定して実現することができる発光モジュールを提供することを目的とする。
実施形態に係る発光モジュールは、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面に凹部が形成され、前記凹部の底面に前記第２面に到達した開口部が形成された第１基板と、前記凹部内に配置された第２基板と、前記第２基板に搭載され、前記開口部を介して光を出射可能な発光素子と、前記第１基板と前記第２基板の間に設けられ、弾性を有する緩衝材と、を備える。前記第２基板を前記第１基板に押し付ける力が印加されていない状態において、前記第２基板は前記第１基板の前記第１面から突出する。
実施形態に係る発光モジュールは、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面に凹部が形成され、前記凹部の底面に前記第２面に到達した開口部が形成された第１基板と、前記凹部内に配置された第２基板と、前記第２基板に搭載され、前記開口部を介して光を出射可能な発光素子と、前記第１基板の前記第１面における前記凹部を除く領域に設けられ、弾性を有する緩衝材と、を備える。
実施形態によれば、高い放熱性能を安定して実現することができる発光モジュールを実現できる。
第１の実施形態に係る発光モジュールを示す平面図である。 図１Ａに示すＩＢ−ＩＢ’線による断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態を示す断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態を示す断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールを示す平面図である。 図３Ａに示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’線による断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態を示す断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態を示す断面図である。 第３の実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。 第１の実施形態における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第２の実施形態における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第２の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第２の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。 第４の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態を示す断面図である。 第４の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態を示す断面図である。 第４の実施形態における熱伝導部材を示す断面図である。 第４の実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。 図１２Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。 第４の実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。 図１３Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。 第４の実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。 図１４Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。 第４の実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。 図１５Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。 第５の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態を示す断面図である。 第５の実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態を示す断面図である。 第６の実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。
＜第１の実施形態＞
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１Ａは、本実施形態に係る発光モジュールを示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａに示すＩＢ−ＩＢ’線による断面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態に係る発光モジュール１は、第１面１０ａと第１面１０ａに対向する第２面１０ｂとを有し、第１面１０ａに凹部１１が形成され、凹部１１の底面１１ａに第２面１０ｂに到達した開口部１２が形成された第１基板１０と、凹部１１内に配置された第２基板２０と、第２基板２０に搭載され、開口部１２を介して光を出射可能な発光素子２１と、第１基板１０と第２基板２０の間に設けられ、弾性を有する緩衝材３０と、を備える。
以下、より詳細に説明する。
本実施形態に係る発光モジュール１においては、第１基板１０が設けられている。第１基板１０はモジュール基板であり、ガラスエポキシ基板、金属基板又はセラミックス基板等が用いられる。第１基板１０においては、母材中又は母材の表面に配線が設けられている。第１基板１０の主面は、第１面１０ａと第２面１０ｂである。第１面１０ａと第２面１０ｂとは相互に対向している。
第１面１０ａには凹部１１が形成されている。第１面１０ａから第２面１０ｂに向かう方向（以下、「垂直方向」ともいう）から見て、凹部１１の形状は例えば矩形である。凹部１１の底面１１ａには、開口部１２が形成されている。開口部１２は第１基板１０の第２面１０ｂに到達している。すなわち、開口部１２は第１基板１０を厚さ方向に貫通している。垂直方向から見て（以下、「平面視で」ともいう）、開口部１２の形状は例えば角が丸められた矩形であり、凹部１１の内部に位置している。
第１基板１０の第２面１０ｂには、コネクタ１３が搭載されている。コネクタ１３には、外部電源が電気的に接続可能である。また、第２面１０ｂには、一対の第１パッド１５が設けられている。第１パッド１５は例えば金属からなる。コネクタ１３及び第１パッド１５は、第１基板１０内の配線を介して相互に電気的に接続されている。第２面１０ｂから第１面１０ａに向かう方向（垂直方向）から見て、開口部１２とコネクタ１３は、第１基板１０の中心１０ｃを挟む位置に配置されている。平面視で、第１基板１０の形状が矩形である場合、中心１０ｃは第１基板１０の対角線の交点である。
第１基板１０には、２個以上の貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は垂直方向に延び、第１面１０ａと第２面１０ｂに到達している。後述するように、貫通孔１６は、第１基板１０を被固定部材１００にねじ止めするための孔である。図１Ａに示す例では、貫通孔１６は８個形成されているが、これには限定されず、凹部１１を挟んだ２箇所以上に設けられていればよい。
第１基板１０、コネクタ１３及び第１パッド１５により、モジュール構造体１７が形成されている。第１基板１０には、凹部１１、開口部１２及び貫通孔１６が形成されている。
第１基板１０の凹部１１内には、第２基板２０が配置されている。第２基板２０の形状は例えば矩形の板状であり、平面視で、第２基板２０は凹部１１内にちょうど収まるような形状である。第２基板２０は金属又はセラミックスを含み、例えば、セラミックス基板であり、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板である。第２基板２０の主面は第１面２０ａ及び第２面２０ｂであり、これらは相互に対向している。第１面２０ａは第１基板１０側の面である。
第２基板２０の第１面２０ａには、発光素子２１が搭載されている。発光素子２１は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。平面視で、発光素子２１は、第１基板１０の開口部１２内に位置しており、開口部１２を介して光を出射可能である。
発光素子２１上には、蛍光体層２２が設けられていてもよい。蛍光体層２２においては、透明樹脂からなる母材中に、多数の蛍光体粒子が分散している。平面視で、発光素子２１及び蛍光体層２２の周囲には、側壁２３が設けられていてもよい。側壁２３は、例えば、白色樹脂により形成されている。第１面２０ａには、一対の第２パッド２５が設けられている。第２パッド２５は、例えば金属からなる。第２パッド２５は、発光素子２１に電気的に接続されている。図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、第２基板２０、発光素子２１、蛍光体層２２、側壁２３及び第２パッド２５により、発光装置２７が形成されている。
発光モジュール１においては、一対の第１パッド１５を一対の第２パッド２５に接続する一対のワイヤ３１が設けられている。これにより、発光素子２１のアノード及びカソードは、一対の第２パッド２５、一対のワイヤ３１、一対の第１パッド１５、第１基板１０の配線、コネクタ１３を介して、外部電源に接続可能である。
そして、モジュール構造体１７と発光装置２７との間、より具体的には、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａと第２基板２０の第１面２０ａとの間には、緩衝材３０が設けられている。例えば、緩衝材３０は第１基板１０の凹部１１の底面１１ａに接着剤により接着されており、緩衝材３０は第２基板２０の第１面２０ａに接着剤により接着されている。なお、緩衝材３０自体が接着性を有している場合は、接着剤は必要ない。例えば、緩衝材３０の形状は層状であり、平面視で、緩衝材３０の外縁は凹部１１の外縁よりも僅かに小さく、開口部１２に対応する位置に開口部が形成されている。
緩衝材３０は弾性を有する材料からなり、弾性率が０．１ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下の材料が好ましく、弾性率が１ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下の材料がさらに好ましい。これにより、緩衝材３０は弾性変形が可能である。例えば、緩衝材３０に厚さ方向の圧縮力が印加されると厚みが薄くなり、圧縮力が消失すると元の厚みに戻る。緩衝材３０は、例えば、グラファイト及び弾性を有する樹脂材料のうち少なくとも一方を含む。緩衝材３０は、弾性を有すると共に耐熱性が高い材料によって形成されていることが好ましく、例えば、シリコーン樹脂を含むことが好ましい。また、緩衝材３０の厚みは２００μｍ以下であることが好ましい。
次に、本実施形態に係る発光モジュール１の動作について説明する。
図２Ａは、本実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態（以下、「自由状態」ともいう）を示す断面図であり、図２Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態（以下、「固定状態」ともいう）を示す断面図である。
図２Ａに示すように、自由状態においては、第２基板２０を第１基板１０に押し付ける力は印加されていない。このため、緩衝材３０に圧縮力が印加されていない。この状態では、第２基板２０の第２面２０ｂ側の部分は、第１基板１０の第１面１０ａから突出している。突出量は緩衝材３０の厚みの半分以下であることが好ましい。第２基板２０の第２面２０ｂの全体を被固定部材１００の第１面１００ａに接触させやすくなるからである。
図２Ｂに示すように、固定状態においては、発光モジュール１が被固定部材１００に固定されている。被固定部材１００は、例えば、ヒートシンクである。被固定部材１００の第１面１００ａには、ねじ孔１０１が形成されている。ねじ孔１０１は、発光モジュール１の貫通孔１６に対応する位置に配置されている。ねじ１０２が第１基板１０の貫通孔１６を挿通し、被固定部材１００のねじ孔１０１にねじ止めされることにより、第１基板１０が被固定部材１００に機械的に連結される。これにより、発光モジュール１が被固定部材１００に固定される。このとき、発光モジュール１は、第１基板１０の開口部１２を挟んだ２箇所以上の位置、すなわち、発光装置２７を挟んだ２箇所以上の位置で、被固定部材１００に固定される。このため、第２基板２０の第２面２０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａから離れてしまうことがない。
このとき、第２基板２０及び緩衝材３０が、第１基板１０と被固定部材１００との間で押圧されて、圧縮力が印加される。これにより、緩衝材３０が弾性変形して薄くなり、垂直方向における第２基板２０の第２面２０ｂの位置が、第１基板１０の第１面１０ａの位置と略等しくなる。この結果、第１基板１０の第１面１０ａが被固定部材１００の第１面１００ａに接すると共に、第２基板２０の第２面２０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接する。このとき、緩衝材３０の反発力により、第２基板２０の第２面２０ｂは被固定部材１００の第１面１００ａに押し付けられる。
この状態で、外部電源により発光素子２１に電力を印加して発光素子２１を点灯させると、発光素子２１において発生した熱は、第２基板２０内を伝わり、ヒートシンクである被固定部材１００に伝達される。第２基板２０は被固定部材１００に直接接触しており、且つ、押し付けられているため、第２基板２０と被固定部材１００との間の熱抵抗は低い。この結果、発光素子２１において発生した熱を被固定部材１００に効率よく放出することができ、発光モジュール１の昇温を抑制できる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、モジュール構造体１７と発光装置２７との間に弾性を有する緩衝材３０が介在しているため、固定状態において緩衝材３０が圧縮される。このため、第２基板２０の第２面２０ｂの全体が被固定部材１００の第１面１００ａに接触し、押し付けられる。これにより、高い放熱性を実現することができる。また、緩衝材３０が設けられていないこと以外の構成が本実施形態と同様な比較例に係る発光モジュールを想定し、緩衝材３０を設けた本実施形態に係る発光モジュール１と、比較例に係る発光モジュールについて、同条件で熱シミュレーションを行った。その結果、本実施形態（緩衝材３０あり）は、比較例（緩衝材３０なし）と比較して、ジャンクション温度（Ｔｊ）が４．２％低かった。
また、緩衝材３０が弾性を有するため、仮に、自由状態において、第２基板２０の第２面２０ｂが第１基板１０の第１面１０ａに対して傾斜していても、緩衝材３０がこの傾斜を吸収し、第２基板２０の第２面２０ｂの全体を被固定部材１００の第１面１００ａに接触させることができる。同様に、仮に、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａ又は第２基板２０の第１面２０ａに微少な凹凸があったとしても、緩衝材３０がこの凹凸を吸収し、第２基板２０の第２面２０ｂを被固定部材１００の第１面１００ａに安定して接触させることができる。この結果、放熱性を安定させることができる。このように、本実施形態に係る発光モジュール１は、組立精度に対する許容度が高く、高い放熱性能を安定して実現することができる。このため、発光モジュール１は信頼性が高く、製品間のばらつきが小さい。
更に、本実施形態によれば、自由状態において、第２基板２０の第２面２０ｂが第１基板１０の第１面１０ａから突出している。このため、被固定部材１００の第１面１００ａが平坦である場合に、固定状態において、緩衝材３０を圧縮し、緩衝材３０の反発力により第２基板２０を被固定部材１００に押し付けることができる。
なお、本実施形態においては、被固定部材１００の第１面１００ａが平坦であり、自由状態において第２基板２０の第２面２０ｂが第１基板１０の第１面１０ａから突出している例を示したが、これには限定されない。垂直方向における第１面１０ａと第２面２０ｂとの位置関係は、被固定部材１００の第１面１００ａにおける発光モジュール１の取付領域の形状に応じて、適宜選択することができる。
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図３Ａは、本実施形態に係る発光モジュールを示す平面図であり、図３Ｂは図３Ａに示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’線による断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態に係る発光モジュール２は、第１の実施形態に係る発光モジュール１と比較して、緩衝材３０の位置が異なっている。すなわち、緩衝材３０は、第１基板１０と第２基板２０の間ではなく、第１基板１０の第１面１０ａにおける凹部１１を除く領域に設けられている。例えば、緩衝材３０の形状は層状であり、平面視で、緩衝材３０の外縁は第１基板１０の外縁よりも僅かに小さく、凹部１１に対応する位置に開口部が形成されている。緩衝材３０の第１面３０ａは第１基板１０の第１面１０ａに接触し、緩衝材３０の第２面３０ｂは露出している。第２面３０ｂは第１面３０ａに対向する面である。
第１の実施形態において緩衝材３０が配置されていた位置、すなわち、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａと第２基板２０の第１面２０ａとの間には、スペーサ３２が設けられていてもよい。スペーサ３２は、例えば、金属、セラミックス又は樹脂材料からなる。例えば、スペーサ３２の熱伝導率は、緩衝材３０の熱伝導率よりも高い。本実施形態における上記以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態に係る発光モジュール２は、第１面１０ａと第１面１０ａに対向する第２面１０ｂとを有し、第１面１０ａに凹部１１が形成され、凹部１１の底面１１ａに第２面１０ｂに到達した開口部１２が形成された第１基板１０と、凹部１１内に配置された第２基板２０と、第２基板２０に搭載され、開口部１２を介して光を出射可能な発光素子２１と、第１基板１０の第１面１０ａにおける凹部１１を除く領域に設けられ、弾性を有する緩衝材３０と、を備える。
次に、本実施形態に係る発光モジュール２の動作について説明する。
図４Ａは、本実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定されていない状態（自由状態）を示す断面図であり、図４Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールが被固定部材に固定された状態（固定状態）を示す断面図である。
図４Ａに示すように、自由状態においては、第１基板１０を被固定部材１００に押し付ける力が印加されていない。このため、緩衝材３０に圧縮力が印加されていない。この状態では、緩衝材３０における第２面３０ｂ側の部分は、第２基板２０の第２面２０ｂよりも突出している。
図４Ｂに示すように、固定状態においては、ねじ１０２により発光モジュール２が被固定部材１００に固定されている。被固定部材１００の構成は、第１の実施形態と同様である。固定状態においては、緩衝材３０が第１基板１０と被固定部材１００との間で押圧されて、圧縮力が印加される。これにより、緩衝材３０が弾性変形して薄くなり、垂直方向における緩衝材３０の第２面３０ｂの位置が、第２基板２０の第２面２０ｂの位置と略等しくなる。この結果、緩衝材３０の第２面３０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接すると共に、第２基板２０の第２面２０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接する。このとき、ねじ１０２の締付力により、第２基板２０の第２面２０ｂは被固定部材１００の第１面１００ａに押し付けられる。このとき、発光モジュール１は、第１基板１０の開口部１２を挟んだ２箇所以上の位置、すなわち、発光装置２７を挟んだ２箇所以上の位置で、被固定部材１００に固定される。このため、第２基板２０の第２面２０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａから離れてしまうことがない。
この状態で発光素子２１を点灯させると、発光素子２１において発生した熱は、第２基板２０内を伝わり、ヒートシンクである被固定部材１００に伝達される。第２基板２０は被固定部材１００に直接接触しており、且つ、押し付けられているため、第２基板２０と被固定部材１００との間の熱抵抗は低い。また、発光素子２１において発生した熱は、第２基板２０、第１基板１０及び緩衝材３０を介しても、被固定部材１００に伝達される。このため、発光素子２１において発生した熱を被固定部材１００に効率よく放出することができる。この結果、発光モジュール２の昇温を抑制できる。
本実施形態における上記以外の動作は、第１の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第２基板２０の第２面２０ｂと第１基板１０の第１面１０ａとの間に段差がある場合でも、緩衝材３０が弾性変形することにより、この段差を吸収し、緩衝材３０及び第２基板２０の双方を被固定部材１００に安定して接触させることができる。また、第２基板２０の第２面２０ｂが第１基板１０の第１面１０ａに対して傾斜していたとしても、緩衝材３０が傾斜を吸収し、第２基板２０の第２面２０ｂの全体を被固定部材１００の第１面１００ａに接触させることができる。更に、第１基板１０の第１面１０ａに微少な凹凸があったとしても、緩衝材３０がこの凹凸を吸収するため、緩衝材３０の第１面３０ａの全体が第１基板１０の第１面１０ａに接触し、緩衝材３０の第２面３０ｂの全体が被固定部材１００の第１面１００ａに接触する。このように、発光モジュール２は部品の寸法精度及び組立精度に対するマージンが大きく、発光素子２１から被固定部材１００に対して、効率的且つ安定して放熱することができる。
なお、本実施形態においては、被固定部材１００の第１面１００ａが平坦であり、自由状態において緩衝材３０が第２基板２０の第２面２０ｂよりも突出している例を示したが、これには限定されない。垂直方向における緩衝材３０の第２面３０ｂと第２基板２０の第２面２０ｂとの位置関係は、被固定部材１００の第１面１００ａにおける発光モジュール２の取付領域の形状に応じて、適宜選択することができる。
本実施形態における上記以外の効果は、第１の実施形態と同様である。
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。
本実施形態は、前述の第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせた例である。
図５に示すように、本実施形態に係る発光モジュール３においては、緩衝材３０が、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａと第２基板２０の第１面２０ａとの間、及び、第１基板１０の第１面１０ａにおける凹部１１を除く領域の双方に設けられている。また、垂直方向における第１基板１０の第１面１０ａに設けられた緩衝材３０の第２面３０ｂの位置と第２基板２０の第２面２０ｂとの位置は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様である。
＜変形例＞
以下、上述の各実施形態の変形例について説明する。
図６Ａ〜図８Ｂは、第１の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。
なお、図を見やすくするために、図６Ａ〜図８Ｂにおいては、緩衝材３０にはハッチングを付している。また、貫通孔１６は図示を省略している。
図６Ａに示すように、緩衝材３０は、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａの全体に設けられていてもよい。これは、上述の第１の実施形態に相当する。なお、実際には、凹部１１の側面１１ｂと緩衝材３０の側面との間には微小な隙間があってもよく、平面視で、開口部１２の側面と緩衝材３０の側面との間にも微小な隙間があってもよい。第１の実施形態は、このような場合も包括している。
緩衝材３０は、第１基板１０の凹部１１の底面１１ａの一部にのみ設けられていてもよい。以下、このような変形例について、緩衝材３０の平面視の形状を説明する。例えば、図６Ｂに示すように、緩衝材３０の形状は開口部１２を囲む枠状であり、凹部１１の側面１１ｂから離隔していてもよい。これにより、緩衝材３０が厚み方向に圧縮されたときに、水平方向に変形できるため、厚みの変化量が大きくなる。図６Ｃに示すように、緩衝材３０の形状は切込３０ｃが形成された枠状であってもよい。これにより、緩衝材３０は水平方向により変形しやすくなる。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、緩衝材３０の形状は開口部１２の３辺に沿ったコの字形状であってもよい。図７Ｃ及び図８Ａに示すように、緩衝材３０の形状は開口部１２の対向する２辺に沿った２本の帯状であってもよい。図８Ｂに示すように、緩衝材３０の形状はドット状であってもよい。また、緩衝材３０は上記の形状を組み合わせた形状であってもよい。
図９Ａ〜図９Ｃは、第２の実施形態の変形例における第１基板と緩衝材との位置関係を示す下面図である。
図９Ａ〜図９Ｃにおいても、図を見やすくするために、緩衝材３０にはハッチングを付し、貫通孔１６は図示を省略している。
図９Ａに示すように、緩衝材３０は、第１基板１０の第１面１０ａにおける凹部１１を除く領域の全体に設けられていてもよい。これは、上述の第２の実施形態に相当する。なお、実際には、平面視で、凹部１１の側面１１ｂと緩衝材３０の側面との間には微小な隙間があってもよく、第１基板１０の側面と緩衝材３０の側面との間にも微小な隙間があってもよい。第２の実施形態は、このような場合も包括している。
緩衝材３０は、第１基板１０の第１面１０ａにおける凹部１１を除く領域の一部にのみ設けられていてもよい。以下、このような変形例について、緩衝材３０の平面視の形状を説明する。例えば、図９Ｂに示すように、緩衝材３０は、凹部１１の周辺のみに設けられており、第１基板１０の端縁からは離隔していてもよい。図９Ｃに示すように、緩衝材３０は、第１基板１０の第１面１０ａの四隅にのみ設けられていてもよい。
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。
図１０Ａは自由状態を示し、図１０Ｂは固定状態を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂは、図１Ｂに相当する断面を示している。
図１１は、本実施形態における熱伝導部材を示す断面図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本実施形態に係る発光モジュール４においては、第１の実施形態に係る発光モジュール１の構成に加えて、熱伝導部材４０が設けられている。熱伝導部材４０は、第２基板２０の第２面２０ｂに設けられている。上述の如く、第２基板２０の第２面２０ｂは、発光素子２１が搭載された第１面２０ａに対向する面である。
熱伝導部材４０の形状は、例えば、第２基板２０の第２面２０ｂに沿った平板状である。熱伝導部材４０の厚さは、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下である。熱伝導部材４０の第１面４０ａは、第２基板２０の第２面２０ｂに接している。
図１０Ａに示すように、自由状態においては、熱伝導部材４０の第２面４０ｂ側の部分は、第１基板１０の第１面１０ａから突出している。また、熱伝導部材４０の第２面４０ｂは露出している。
図１０Ｂに示すように、固定状態においては、緩衝材３０が圧縮されて、第１基板１０の第１面１０ａが被固定部材１００の第１面１００ａに接すると共に、熱伝導部材４０の第２面４０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接する。このとき、緩衝材３０の反発力により、熱伝導部材４０の第２面４０ｂは被固定部材１００の第１面１００ａに押し付けられる。
図１１に示すように、熱伝導部材４０においては、金属部分４１と、樹脂部分４２が設けられている。金属部分４１は、複数の金属粉４１ａが結合したものである。金属部分４１は、金属を含み、例えば、純金属からなる。金属部分４１は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選択された１種以上の金属を含む。樹脂部分４２は、樹脂材料を含む。樹脂部分４２の一部は、金属粉４１ａ間に配置されている。
なお、熱伝導部材４０においては、樹脂部分４２は必ずしも設けられていなくてもよい。この場合、金属粉４１ａ間にはエアギャップが形成されていてもよい。
次に、熱伝導部材４０の形成方法について説明する。
図１２Ａは、本実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。
図１２Ｂは、図１２Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。
図１３Ａは、本実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。
図１３Ｂは、図１３Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。
図１４Ａは、本実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。
図１４Ｂは、図１４Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。
図１５Ａは、本実施形態における熱伝導部材の形成方法を示す断面図である。
図１５Ｂは、図１５Ａに示す金属粉周辺を示す一部拡大断面図である。
先ず、熱伝導部材４０が設けられていない発光モジュールを準備する。この発光モジュールの構成は、例えば、図１Ｂに示す発光モジュール１と同様である。そして、発光モジュールの発光面、すなわち、第２基板２０の第１面２０ａを下に向け、第２基板２０の第２面２０ｂを上に向ける。
一方、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、樹脂液４２ａ中に金属粉４１ａが分散されたペースト４３を準備する。樹脂液４２ａは樹脂材料及び有機溶剤を含む。金属粉４１ａは金属を含み、例えば、純金属からなり、例えば、金、銀及び銅からなる群より選択された１種以上の金属を含む。金属粉４１ａの粒径は、例えば、１μｍ以下であり、好ましくは５００ｎｍ以下であり、より好ましくは１００ｎｍ以下である。金属粉４１ａの粒径を小さくすることにより、金属粉４１ａ同士を焼結させやすくなる。
次に、ペースト４３を第２基板２０の第２面２０ｂに塗布する。塗布されたペースト４３においては、樹脂液４２ａ中に金属粉４１ａが略均一に分散されている。
次に、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、ペースト４３中の有機溶剤を揮発させると共に、ペースト４３中の樹脂材料を硬化させる。例えば、ペースト４３を２００℃以下の温度に加熱する。これにより、樹脂液４２ａから有機溶剤が除去されて、金属粉４１ａ同士が接触し、樹脂液４２ａ中の樹脂材料が硬化して固体状の樹脂部分４２が形成されると共に、金属粉４１ａ同士の接点を介して、金属粉４１ａ間で金属が拡散する。
次に、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、金属粉４１ａを焼結させる。例えば、ペースト４３を金属粉４１ａの融点未満の温度、例えば、１８０℃以上２５０℃以下の温度に加熱する。これにより、金属粉４１ａ同士が焼結し、金属部分４１が形成される。このとき、樹脂部分４２の一部は金属粉４１ａ間に残留する。このようにして、熱伝導部材４０が形成される。これにより、図１０Ａに示す発光モジュール４が製造される。
図１０Ｂに示すように、発光モジュール４の第１基板１０をねじ１０２によって被固定部材１００に押し付けることにより、発光モジュール４の第１基板１０及び熱伝導部材４０が被固定部材１００に接触する。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、発光モジュール４の第２基板２０と被固定部材１００との間に金属粉４１ａを焼結させた熱伝導部材４０を介在させることにより、第２基板２０と被固定部材１００との間の熱伝導性を向上させることができる。熱伝導部材４０は、ペースト４３を固体化して形成するため、第２基板２０の第２面２０ｂとの間に微小な隙間が形成されることを抑制できる。この結果、高い放熱性を実現することができる。
本実施形態における上記以外の構成及び効果は、第１の実施形態と同様である。
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。
図１６Ａは自由状態を示し、図１６Ｂは固定状態を示す。図１６Ａ及び図１６Ｂは、図３Ｂに相当する断面を示している。
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、本実施形態に係る発光モジュール５においては、第２の実施形態に係る発光モジュール２の構成に加えて、熱伝導部材４０が設けられている。熱伝導部材４０は、第２基板２０の第２面２０ｂに設けられている。熱伝導部材４０の構成及び形成方法は、第４の実施形態において説明したとおりである。
図１６Ａに示すように、自由状態においては、第１基板１０の第１面１０ａに設けられた緩衝材３０は、第２基板２０の第２面２０ｂに設けられた熱伝導部材４０よりも突出している。
図１６Ｂに示すように、固定状態においては、緩衝材３０の第２面３０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接すると共に、熱伝導部材４０の第２面４０ｂが被固定部材１００の第１面１００ａに接する。このとき、緩衝材３０及び熱伝導部材４０は被固定部材１００に押し付けられる。
本実施形態においても、第２基板２０と被固定部材１００との間に熱伝導部材４０を介在させているため、第２基板２０と被固定部材１００との間の熱伝導性を向上させることができる。
本実施形態における上記以外の構成及び効果は、第２の実施形態と同様である。
＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態について説明する。
図１７は、本実施形態に係る発光モジュールを示す断面図である。
図１７は、図５に相当する断面を示している。
図１７に示すように、本実施形態に係る発光モジュール６においては、第３の実施形態に係る発光モジュール３の構成に加えて、熱伝導部材４０が設けられている。熱伝導部材４０は、第２基板２０の第２面２０ｂに設けられている。熱伝導部材４０の構成及び形成方法は、第４の実施形態において説明したとおりである。
本実施形態における上記以外の構成及び効果は、第３の実施形態と同様である。
本発明は、例えば、自動車のヘッドランプ、街灯、屋内灯等の照明装置の光源に利用することができる。
１、２、３、４、５、６：発光モジュール
１０：第１基板
１０ａ：第１面
１０ｂ：第２面
１０ｃ：中心
１１：凹部
１１ａ：底面
１１ｂ：側面
１２：開口部
１３：コネクタ
１５：第１パッド
１６：貫通孔
１７：モジュール構造体
２０：第２基板
２０ａ：第１面
２０ｂ：第２面
２１：発光素子
２２：蛍光体層
２３：側壁
２５：第２パッド
２７：発光装置
３０：緩衝材
３０ａ：第１面
３０ｂ：第２面
３０ｃ：切込
３１：ワイヤ
３２：スペーサ
４０：熱伝導部材
４０ａ：第１面
４０ｂ：第２面
４１：金属部分
４１ａ：金属粉
４２：樹脂部分
４２ａ：樹脂液
４３：ペースト
１００：被固定部材
１００ａ：第１面
１０１：ねじ孔
１０２：ねじ

Claims (23)

  1. 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面に凹部が形成され、前記凹部の底面に前記第２面に到達した開口部が形成された第１基板と、
    前記凹部内に配置された第２基板と、
    前記第２基板に搭載され、前記開口部を介して光を出射可能な発光素子と、
    前記第１基板と前記第２基板の間に設けられ、弾性を有する緩衝材と、
    を備え、
    前記第２基板を前記第１基板に押し付ける力が印加されていない状態において、前記第２基板は前記第１基板の前記第１面から突出する発光モジュール。
  2. 被固定部材に固定された状態において、前記第２基板及び前記第１基板は前記被固定部材に接する請求項１記載の発光モジュール。
  3. 前記第２基板における前記発光素子が搭載された面に対向する面に設けられた熱伝導部材をさらに備えた請求項１記載の発光モジュール。
  4. 被固定部材に固定された状態において、前記第１基板及び前記熱伝導部材は前記被固定部材に接する請求項３記載の発光モジュール。
  5. 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面に凹部が形成され、前記凹部の底面に前記第２面に到達した開口部が形成された第１基板と、
    前記凹部内に配置された第２基板と、
    前記第２基板に搭載され、前記開口部を介して光を出射可能な発光素子と、
    前記第１基板の前記第１面における前記凹部を除く領域に設けられ、弾性を有する緩衝材と、
    を備えた発光モジュール。
  6. 前記第２基板を前記第１基板に押し付ける力が印加されていない状態において、前記緩衝材は前記第２基板よりも突出している請求項５記載の発光モジュール。
  7. 被固定部材に固定された状態において、前記緩衝材及び前記第２基板は前記被固定部材に接する請求項５または６に記載の発光モジュール。
  8. 前記第２基板における前記発光素子が搭載された面に対向する面に設けられた熱伝導部材をさらに備えた請求項５または６に記載の発光モジュール。
  9. 被固定部材に固定された状態において、前記緩衝材及び前記熱伝導部材は前記被固定部材に接する請求項８記載の発光モジュール。
  10. 前記被固定部材はヒートシンクである請求項２、４、７及び９のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  11. 前記緩衝材の弾性率が０．１ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下である請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  12. 前記緩衝材は、グラファイト及び弾性を有する樹脂材料のうち少なくとも一方を含む請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  13. 前記樹脂材料はシリコーン樹脂を含む請求項１２記載の発光モジュール。
  14. 前記熱伝導部材は金属部分を有する請求項３、４、８及び９のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  15. 前記金属部分は、金、銀及び銅からなる群より選択された１種以上の金属を含む請求項１４記載の発光モジュール。
  16. 前記金属部分は、複数の金属粉が結合したものである請求項１４または１５に記載の発光モジュール。
  17. 前記熱伝導部材は樹脂部分をさらに有し、
    前記樹脂部分の一部は、前記金属粉間に配置された請求項１６記載の発光モジュール。
  18. 前記第１基板の前記第２面に搭載され、前記発光素子に電気的に接続され、外部電源が電気的に接続可能であるコネクタをさらに備えた請求項１〜１７のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  19. 前記第２面から前記第１面に向かう方向から見て、前記開口部と前記コネクタは前記第１基板の中心を挟む位置に配置されている請求項１８記載の発光モジュール。
  20. 前記第１基板の前記第２面に設けられ、前記コネクタに電気的に接続された第１パッドと、
    前記第２基板における前記発光素子が搭載された面に設けられ、前記発光素子に電気的に接続された第２パッドと、
    前記第１パッドを前記第２パッドに接続するワイヤと、
    をさらに備えた請求項１８または１９に記載の発光モジュール。
  21. 前記第１基板はガラスエポキシ基板である請求項１〜２０のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  22. 前記第１基板には、被固定部材にねじ止めするための貫通孔が形成されている請求項１〜２１のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  23. 前記第２基板は、金属又はセラミックスを含む請求項１〜２２のいずれか１つに記載の発光モジュール。
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