JP4348894B2

JP4348894B2 - 発光装置

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Publication number: JP4348894B2
Application number: JP2002081506A
Authority: JP
Inventors: 公司中野
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003282951A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、大電流高輝度発光が可能な照明装置および表示器として利用することが可能な発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光装置としてＲＧＢ（赤・緑・青色）がそれぞれ高輝度に発光可能な発光ダイオードに加え紫外線が発光可能な発光ダイオードや白色（例えばＪＩＳ８１１０で規定された白色を含む）が発光可能は発光ダイオードやレーザーダイオードが開発された。これらの半導体発光素子は高輝度、低消費電力且つ長寿命化とという優れた特性を有している。そのため、屋外や屋内の各種ディスプレイ、信号機、各種インジケータや標示や液晶装置のバックライトだけでなく照明機器へも利用されはじめている。特にスポットライトなどにおいては、高い光量が必要となるため、非常に理想的である。
【０００３】
図７、図８は、例えば信号灯や照明装置として用いられる従来のＬＥＤ照明装置を示している。ＬＥＤを照明装置等、輝度を用途に応じて頻繁に変化させなければならない器機に用いられる場合、ＬＥＤの光学特性を最大限に利用すべく、光軸合わせなどの光学設計を正確に行う必要がある。しかしながら、図８に示すように、ＬＥＤ２は配線パターン１にリードフレーム８を介して接続されており、半田のみで固定された状態となっている。そのために半田ペーストを配線パターン上へ印刷し、その上にリードフレーム８を載置してリフローで半田付けを行う際、配線パターンの傾きや半田の量によっては、溶融した半田が流れ出すことがある。半田が流れることで、リードフレーム８が引っ張られ、ＬＥＤ２の位置がずれ、正確な位置決めや光軸合わせ等ができないという問題が生じる。
【０００４】
また、前記ＬＥＤ２と実装基板との間に、シリコーンなど樹脂からなる接着材を介在させて接合させることで、上記問題点を解決しようとすると、さらなる問題が生じてくる。樹脂や金属等は、それぞれの材料によって異なる線膨張係数を有するため、リードフレームと配線パターンとを接着している材料と、ＬＥＤと基板とを接着している材料が異なるものからなる場合、温度変化による、各接着材料の膨張、収縮の度合いが異なる。言い換えると温度サイクルによって接着材料の体積がそれぞれ異なってくる。そのため、光軸合わせなどの微調整を行い、安定性を保つために接着材によって接合しているにも係わらず、それぞれの接合部材の膨張や収縮からくる突き上げや引っ張りにも差が生じ、ＬＥＤ２は接合部から剥離する場合がある。さらに悪くは、配線パターン１に半田９等によって接続されているリードフレーム８も、前記接着材からの突き上げや引っ張りが原因となり、配線パターン１から剥がれる恐れも生じてくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ＬＥＤと実装基板との密着性を良好なものとし、光学設計の際の制御性を良くすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明は、発光素子を封止するパッケージからリードフレームが突出されてなるＬＥＤと、上記リードフレームが半田を介して接続される配線パターンを有する基板と、上記ＬＥＤのパッケージと上記基板の主面との間に、接着剤を介して上記パッケージの下面と接続する固定部と、上記基板の主面に配置されるリフレクタと、を備えた発光装置であって、上記リフレクタは、上記基板に接合される平坦部と、上記複数のＬＥＤを円状に包囲する熱伝導部とを有しており、アルミニウムを材料とする円筒状のリフレクタの内側表面は鏡面処理された反射面である一方、外側表面はアルマイト処理によりアルミニウムが酸化されてなる放熱面にて構成されており、上記固定部は、上記複数のＬＥＤの其々について上記基板の主面上を上記熱伝導部まで延長され、その熱伝導部に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成を実行することで、本発明の発光装置は、配線パターン間に存在する空間を利用し、固定部および接着部を設けることで、ＬＥＤを載置する際、接着部を介在させ、固定部に接合できるので、リードフレーム下の半田の影響が小さくなり、光軸合わせ等を適宜、設計通りに行うことができる。また、接着部の下に、固定部が形成されているため、接着部を形成している接着材の量を少なくできるので、接着部の体積は小さくなり、温度サイクルによる各接合部の熱膨張や収縮の、割合や量の違いによる、引っ張りや突き上げの度合いの差が軽減される。そのため、配線パターンおよび固定部からのＬＥＤの剥離や光軸の傾きやずれを抑制することができる。
【０００８】
本発明の発光装置は、上記固定部を上記配線パターンと略同一の膜厚とすることが好ましい。固定部を配線パターンと略同一の膜厚とすることで、ＬＥＤを固定部上に載置する際に接着しやすい。
【０００９】
本発明の発光装置は、上記固定部を、導電性材料とすることが好ましい。固定部を導電性材料で形成することで、ＬＥＤに生じた熱を、基板側へ伝導させ、ＬＥＤ内に載置されている素子の、寿命や発光強度等に係わる素子の劣化を抑制できる。
【００１０】
本発明の発光装置は、上記固定部を、上記配線パターンと同じ材料とすることが好ましい。固定部を配線パターンと同一の材料で形成する場合、配線パターンを形成する際に固定部も形成することができ、新たな工程を加える必要がないために好ましい。
【００１１】
本発明の発光装置は、上記固定部が、複数のＬＥＤと接合されると共に、上記基板に配置された熱伝導部と接触するように形成されている発光装置である。これにより、それぞれのＬＥＤから発生する熱を固定部から基板外周部へ伝導させることができるため、発光素子の劣化に起因する放熱性の問題を改善することができる。
【００１２】
本発明の発光装置は、上記固定部が、上記配線パターンの非形成部のほぼ全域を覆うように形成されていることが好ましい。上記固定部を、基板の主面における配線パターンが形成されていない、非形成部のほぼ全域を覆うように設けることで、固定部の表面積を可能な限り多くとることもできるので、より放熱効果を上げることができる。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記固定部が、配線パターンと離間していることが好ましい。固定部が、配線パターンと離間していることで、固定部が、金属等の導電性材料からなる場合、配線パターンとの短絡を防止することができる。
【００１４】
本発明の発光装置は、上記熱伝導部が、金属を含んでいることが好ましい。熱伝導部が、熱伝導率の高い金属を含有することで、より熱の伝導を高めることができる。
【００１５】
本発明の発光装置は、上記熱伝導部が、上記基板の主面から突出する突出部とされていることが好ましい。熱伝導部を突出部とすることで、より表面積が増すため放熱効率が良好となる。
【００１６】
本発明の発光装置は、上記平坦部が、上記配線パターン又は、上記固定部と略同一の膜厚であることが好ましい。上記配線パターンや固定部と同一の膜厚であると、それぞれどちらかの製造工程、あるいは両方の製造工程と兼ねることができ、簡易に形成することができる。
【００１７】
本発明の発光装置は、上記突出部が、上記ＬＥＤからの発光を反射する機能を有することが好ましい。熱伝導部の突出部分が発光を反射するリフレクタ機能を有することで、発光装置の輝度を上げることができるため、より好ましい形態となる。
【００１８】
本発明の発光装置は、上記突出部が、該突出部の頂部と上記基板の主面との距離が一定であることが好ましい。突出部の頂部と基板の主面との距離が一定であると、発光装置を設置した場合、上下および左右方向の発光を均等なものにできる。
【００１９】
本発明の発光装置において、上記突出部の頂部に囲まれた領域は、上記主面の外周部に囲まれた領域よりも面積が大きいことが好ましい。基板の主面の外周部に囲まれた領域より、突出部の頂部に囲まれた領域の面積が大きい場合、発光装置から光が広範囲に出射され照射面積を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係わる発光装置は、例えば、図１、図４および図５に示すように、第１の主面と第２の主面とを有する基板の第１の主面上に、配線パターン１と、ＬＥＤ２と固定部３および接着部４を備えた発光装置である。第１の主面と第２の主面を有する基板は、例えばエポキシ樹脂からなり、前記基板の第１の主面上には、例えば、図２のような直列の配線パターン１が形成されている。各ＬＥＤは配線パターン１と電気的に接続されており、接続されたコネクタから電流を流すことによって、全てのＬＥＤが発光する。各ＬＥＤ２と第１の主面との間には固定部３が介在しており、各ＬＥＤの底部の少なくとも一部は接着部４と接しており、前記接着部４によって固定部３の上面と接合されている。各ＬＥＤ２と固定部３は導通されていないため、電気的には接続されていない。また、各ＬＥＤ２は、ＬＥＤのパッケージから突出しているリードフレーム８と配線パターン１とが接続されることで、電気的に導通されている。
【００２１】
従来、図８および図９に示すように、ＬＥＤ２を第１の主面上に設けられた配線パターン１に、ＬＥＤ２を載置する場合、配線パターン１にリードフレーム８が半田９によって接合されているので、半田ペーストが溶融した際に半田の量や配線パターンの傾きなどにより、半田９が流れ出し、ＬＥＤ２が引っ張られ、光軸が傾くあるいは、ずれたりする。ＬＥＤ２は配線パターン１に接合される際、半田９の影響をそのまま受けるため、設計通りにＬＥＤの位置あわせがうまくいかなくなるという問題も生じてくる。
【００２２】
このような問題を解決すべく、配線パターン１間の空間を絶縁性の接着材等で、充填してＬＥＤと基板の第１の主面とを接合すると、半田９の影響は軽減され、安定性がよくなるため、光軸合わせ等の精度は上がる。しかしながら、リードフレーム８下の接合部（図９では半田９）とＬＥＤと基板の第１の主面とを接合している、ＬＥＤ２下の接合部とが異なる材料からなる場合、例えばリードフレーム８と配線パターン１とを接着する材料を半田とし、ＬＥＤ２と基板とを接着する材料を樹脂とする場合では、それぞれの接合部が異なった線膨張係数を有することになる。また、ＬＥＤ２の下に設ける接合部がリードフレーム８の下の接合部と同一の材料からなるものであっても、接合するために要する量が異なってくるため、体積の大きいＬＥＤ２下の接合部材の、膨張や収縮の影響の方が大きいものとなる。これら上記の理由によって、各接合部（リードフレーム８下の半田９およびＬＥＤ２下の接着部４）は、温度変化によってそれぞれが繰り返す膨張や収縮が異なる割合や量であるため、突き上げや引っ張りの度合いが各接合部で異なり、ＬＥＤ２が配線パターンおよび基板の第１の主面から剥離する場合もある。
【００２３】
これらの問題点を改善するため、本発明者は、基板の第１の主面上の配線パターン１の空間を利用し、固定部３を設け、その上に設ける接着部４を介してＬＥＤ２を載置する構成に至った。このような構成を実行し、ＬＥＤ２底面においても、固定部を設けて、接着部を介して接合することで、半田９の影響を軽減することができる。また、ＬＥＤ２のパターンからの剥離や光軸の傾きやずれは、ＬＥＤ２下の樹脂からなる接着部４の影響の方が、リードフレーム８下の半田９と比較して大きい。しかしながら、配線パターン１の間に充填される場合と比較して、接着部材よりも線膨張係数の小さい材料からなる固定部３上に接着部４を形成すると、要する接合部材は少量となり、接着部４の体積は小さくなるため、該接着部４の膨張や収縮による影響も小さいものとなる。そのため、リードフレーム８下の半田９とＬＥＤ２下の接着部４の突き上げや引っ張りの度合いの差によるＬＥＤ２の剥離や光軸のずれ等を抑制することができ、精度の高い位置あわせを行うことが可能となる。さらに、リードフレーム８のみで固定されている場合と比較して、ＬＥＤ２に対しても直に接着部４を設けて、ＬＥＤと基板との接合部を増やすことで、外部からの応力に対する強度も増す。
【００２４】
また、ＬＥＤ２の底部と接着部を介して接合されている固定部３が、基板の第１の主面の外周に沿って設けられた熱伝導部５まで延長され、接触するように設けられていると、ＬＥＤ２から発生した熱が速やかに伝導されるため、素子の温度上昇を抑制することができ好ましい。さらに好ましくは、固定部３が、熱伝導部５と一体化するように、配線パターン１形成部以外の部分のほぼ全域を覆うように形成されている構成とする。このような構成とすることにより放熱効率はより促進される。
【００２５】
また、熱伝導部５が、平坦部７と突出部６とからなるものであると、熱伝導部５が平坦部７のみからなるものより、表面積が増すため、上記の構成より放熱効果は高まる。さらに、突出部６の形状を適宜要件にあった形状に変化させることで、例えば、出射方向へ円筒状のリフレクタ形状とし、突出部６の内側表面を、例えばＡｇ、Ｎｉ、や白色反射材をメッキあるいは塗布することによって、リフレクタ機能も同時に有することができる。リフレクタ機能を有し、発光の光を目的方向へ反射させることで発光装置の輝度を向上させることができるため、発光装置としてより好ましい構成となり得る。以下本発明の各構成について詳述する。
【００２６】
（基板）
図２にＬＥＤが直列で載置される配線基板の概略図を示す。配線基板は、Ｃｕなどからなる配線パターン１が表面に印刷されて形成されたガラスエポキシ樹脂やセラミック銅やアルミニウムや各種合金等を用いる。
【００２７】
また配線パターンは、これらの材料からなる基板を用いて、基板上にマスクパターンを置き、印刷する。あるいは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等や、これら金属を含む合金や、これら金属を含む積層膜などをＣＶＤやスパッタリング法によって設け、エッチング等によって、パターニングする、などの方法によって、適宜、所望の配線パターンを形成することができる。
【００２８】
また、反射効率を良くするために、ＬＥＤの発光色を考慮し、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ等の材料を配線パターンにメッキ又は蒸着などによって、配線パターンの反射率を調整することができる。
【００２９】
基板に金属を用いた場合は、電気的に絶縁すべくＳｉＯ_２やＳｉＮｘなどの絶縁膜を形成後、上記したような方法によって、配線パターンを形成することもできる。
【００３０】
また、配線パターンによって各発光素子が並列で接続され、配線パターンと固定部とが接触することなく形成されることが可能でない場合、二層基板等の多層基板を用いて、配線パターンにスルーホールを設けて接続することで、短絡しないように交わることなく、配線パターンを設けることもできる。
【００３１】
（ＬＥＤ）
基板の第１の主面上に搭載されるＬＥＤ２は、発光素子、および基台、リードフレーム、パッケージ等からなる表面実装型ＬＥＤである。発光素子はサファイア、ＳｉＣ、スピネル、ＧａＮなどの基板上にＭＯＣＶＤ法などを利用して、ｎ型窒化物半導体およびＰ型窒化物半導体を積層したものを好適に利用することができる。また、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＢＮ、などの窒化物半導体のみならす、ＩｎＧａＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣなど各種半導体を発光層に用いた発光素子を好適に利用することができる。
【００３２】
発光素子はリードフレームあるいは基台等にダイボンディングによって載置される。発光素子の同一面に形成された発光素子を用いる場合、一対の電極は、それぞれ対応するリードフレームに金線などによるワイヤーにより接続される。さらに発光素子、ワイヤー、およびリードフレームの一部がエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂やアクリル樹脂などからなる封止樹脂で覆われ、パッケージングされることにより表面実装型ＬＥＤが形成される。
【００３３】
封止樹脂には、発光素子からの光を効率よく外部に透過させるために高い光の透過性が要求される。封止樹脂は、発光素子とリード電極とを接続するワイヤーを保護する機能を有している。また、樹脂中には発光素子からの光に対して特定のフィルター効果等を持たすため、着色染料や着色顔料または、蛍光体を添加することもできる。
【００３４】
また、前記発光素子が載置されているリードフレーム８の他端はパッケージから突出した状態で形成されており、表示表面側から見たリードフレーム他端の最下面にて、各電極に対応する配線パターン１に導電性ペーストや半田などを介し接着されることにより、各ＬＥＤ２と配線パターン１は導通され電気的に接続されている状態となっている。
【００３５】
一方、各ＬＥＤ２は、発光素子が絶縁性のパッケージの、内部のリードフレーム上に載置され、パッケージの内部はエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などによってモールドされ、ＬＥＤ２の底面は樹脂等の絶縁材料からなるものであるため、ＬＥＤ２と固定部３とは、絶縁された状態となっている。リードフレームや導電性材料からなる基台がＬＥＤの最も底部に位置し、導電性材料がむき出した構成となっているパッケージを用いる場合においても、ＬＥＤの底面に絶縁材料を塗布するなど、ＬＥＤ２と固定部３とが電気的に接続されず、絶縁状態となる処置を施せば良く、放熱効率を問題とするのであれば、樹脂を介しているものより、こちらのパッケージを用いる方が好ましい。
【００３６】
また、上記の例は、同一面上に一対の電極を備える発光素子を用いるものであるが、本発明はこれに限定されず、発光素子は対向する両面にそれぞれの電極を備えた発光素子を用いることもできる。この場合、発光素子はどちらか一方のリードフレームに導電性材料を介して接続されると共に、もう一方のリードフレームに金線などによるワイヤーにより接続される。尚、載置される発光素子の個数は、特に限定されず用途によって個数は異なる。
【００３７】
（固定部）
固定部３は、図３に示されているように、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等といった導電性材料や、シリコン等の絶縁性材料をＣＶＤやスパッタリング法等によって成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングし形成する。または、成膜する際にマスクを設けて後にリフトオフすることで固定部３を形成することができる。導電性材料で、さらに配線パターン１と同一の材料を用いる場合は、配線パターン１を形成する際に、固定部３のパターンを同一工程で形成することが容易に行うことができるため、成膜後エッチングによって、固定部３を形成する方法が好ましい。また、同一工程で形成すると、固定部３の膜厚も略同一の厚さとなり、ＬＥＤの載置が行いやすくなる。また、固定部３の形成方法は、上記した方法に限定されず、金属膜あるいは絶縁膜を所望の形状に形成出来うるいかなる方法も用いることができる。
【００３８】
固定部３は、線膨張係数が接着部４よりも小さい材料を選択すると、ＬＥＤに対する固定部の膨張や収縮の影響を軽減することが出来るので、ＬＥＤの固定部３とＬＥＤ２の密着性が保持でき、基板からの剥離や光軸のずれを抑制することができるので好ましい。
【００３９】
固定部３の形状は、ＬＥＤ２の個数および配列の方法によって、任意に決定されるものであり、配線パターン１と固定部３が絶縁された状態で、短絡することなく形成できれば、どのような形状であっても良い。また、固定部３は、複数のＬＥＤ２と接合され、基板の第１主面の外周部に設けられる熱伝導部５に接触するよう形成されていると、ＬＥＤの各々に固定部３を設ける場合と比較して、熱伝導部５へ熱を伝導させることができるため、放熱効果を高めることができる。また、固定部３が、配線パターン１の非形成部のほぼ全域を覆うように形成されていると、より固定部３の面積を広く取ることができるため、さらに放熱効果を高めることができるので好ましい。
【００４０】
固定部３が導電性材料からなる場合、配線パターン１と接触すると、短絡するため、配線パターン１と固定部３とは、絶縁膜を介している、あるいは離間されることで、絶縁されていなければならない。離間されている場合、配線パターン１と固定部３との距離は、配線パターン１を流れる電流量によって異なり、電流値が大きければ、より広い間隔が必要とされ、用途により適宜決定することができる。また、使用する配線パターン１やＬＥＤ２の大きさ等によっても決定されるができるが、配線パターン１と固定部３とを短絡させないように、それぞれの間隔を最低１０μｍ以上設けておく方が好ましい。
【００４１】
また、反射効率を良くするために、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ等の材料を固定部３にメッキ又は蒸着させるなどによって、固定部３の反射率を調整することができる。
【００４２】
（接着部）
接着部４は、Ａｇペースト（Ａｇ＋樹脂バインダー）などからなる熱伝導率の良い導電性接着材や半田あるいは、エポキシ樹脂系、ユリア樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系、の高分子接着材、低融点ガラス等からなる絶縁性接着材等を用いることができる。固定部３とＬＥＤ２とを接着させる機能を有する他の材料も用いることは可能であるが、線膨張係数がリードフレームと配線パターンとを接着する半田との差が小さいものが好ましい。また、ＬＥＤとの接触面積をできるだけ少なくする場合は、粘度を上げるための処置を適宜施すことができる。
【００４３】
上記した接着部材を、固定部３の形成後にＬＥＤ２を固定するために十分な量をペーストする。例えば３ｍｍ角のＬＥＤを用いる場合、接着材を１．５×１０^７μｍ^３未満とすると、接着材の膨張や収縮の影響を最小限に減じることができるので好ましい。次に、配線パターン１のＬＥＤのリードフレーム８が接続される部分に、半田ペースト等を塗布し、リフロー装置に投入する、設定温度は、リードフレーム８と配線パターン１を接着する半田９の溶融条件とＬＥＤ２と固定部３とを接合させる接着材からなる接着部４の硬化条件とを合わすことができればベストであるが、半田の溶融条件に合わせ、接着材の硬化条件以上の温度に設定する。このような構成とすることで、ＬＥＤと基板の第１の主面とを接合することができるためにリードフレーム８下の半田９の影響を小さくすることができる。また、配線パターン１間に接着材を充填し接合する場合、接着部材を３．５×１０^７〜１．０５×１０^８μｍ^３程度必要とするが、固定部３上に接着部４を設ける場合は、１．５×１０^７μｍ^３程度の体積に低減することで、接着材の温度変化による引っ張りや突き上げの影響もまた軽減することができ、ＬＥＤ２の位置ずれや固定部３からの剥離を防ぐことができる。
【００４４】
（熱伝導部）
熱伝導部５は、熱伝導の良い材料からなるもので、配線パターン１や固定部３を設ける方法と同様にして形成することができ、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌや、これらの金属を含む合金や、これら積層膜などをＣＶＤやスパッタリング法によって設けることができる。配線パターン１や固定部３と同じ材料で形成する場合には、同一の工程で、行うことができる。熱伝導部５の形状は、基板の第１の主面の外周部に沿うように形成し、例えば円状の基板からなるものであると、図３に示すように、円を描くように熱伝導部５を形成する。
【００４５】
固定部３および配線パターン１と同一工程で行う場合は、独立させてパターニング等を行う必要はなく、また、固定部３が熱伝導部５と接触する場合は固定部３と一体化したパターンを設けても良い。固定部３と熱伝導部５を接触させた状態で形成すると、放熱特性が良くなる。また、配線パターン１の非形成部に固定部３と熱伝導部５を一体化させて基板の第１の主面のほぼ全域を覆うように形成させると、さらに良好な放熱特性を有するものとなる。
【００４６】
また、熱伝導部５は、平坦部７と突出部６から成るものであると、熱伝導部５の表面積を広げることができるため、放熱特性はより改善され、さらに突出部６が基板外周に沿って形成されるリフレクタの機能を有する形状から成るものであると、ＬＥＤからの発光の反射効率も向上し、好ましい形態となる。
【００４７】
突出部６は、平坦部７と別に形成されたものを用いても良く、また、別の材料から成っても良い。平坦部７は、配線パターン１や固定部３と略同一の厚さであり、また、同一の材料からなるものであると、同一の工程で形成することができるため好ましい。
【００４８】
また、突出部６は平坦部７よりも熱伝導率の良い材料から成るものであり、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、セラミクス等の金属、または熱伝導性の良い材料を用いることができ、Ａｌなどの材料を用いると、特に好ましい。
【００４９】
また、形状は目的に応じて、変えることができるが、頂部と基板の第１の主面との距離が一定の、円筒状の形を有していると、より照射範囲の狭い光を出射でき、頂部から成る領域が第１の主面の外周部から成る領域よりも広い面積を有する場合は、前記の発光装置と比較して、より広範囲を照射できる。
【００５０】
突出部６にリフレクタ機能を持たせる際、内側表面は、光の反射効率を良くするために、白色材料を塗布する、あるいはＡｇ、Ｎｉ等の金属をメッキまたは蒸着する、磨いて鏡面にする、など発光色等を考慮し、適当な処理を突出部内側表面に施すことで、より機能効果が高まるので、好ましい。また、外側表面は、黒色材料を塗布する、またはＡｌ表面を酸化させるためにアルマイト処理を行う、または、外側表面に凹凸を形成するとより表面積が広くする等によって、放熱効率を高めることができる。これらの他にも、内側表面は発光を最大限に利用できるよう反射効率を上げるための処理および外側表面は、放熱効率を高めるための処理を適宜施すことができる。
【００５１】
基板の第１の主面の外周を覆っている熱伝導部５が、基板の第１の主面の裏面にあたる第２の主面にまで延長する形態であり、ヒートシンクと接続されていると、さらに放熱効率は高くなる。前記ヒートシンクは、熱を吸収してから放出する機構を有するものであり、配線基板の裏面に設けられ、多数の凸部が形成された形状のものも用いられている。このような構造とすることで、表面積を大きくすることができるので、ＬＥＤから発生して基板に蓄積された熱を効率よく外気に放出させることができる。
【００５２】
また、上記と同様の目的で、ヒートパイプを用いてフィンに熱を伝えることもできる。ヒートパイプは、管の内壁に毛細管構造を持たせた金属パイプの内部を真空にし、作動液として少量の水・代替フロンなどを密閉して形成することができる。具体的には、ヒートパイプの一端を、ＬＥＤを配置させた基板の裏面に接続させ、他端は基板と離れた位置に配されるようにする。ＬＥＤから放出された熱は基板および金属膜を介してヒートパイプの一端に達し、その加熱された部分の作動液が蒸発する。蒸気流となった作動液は加熱された一端よりも低温である他端へと移動する。その際、他端にフィンなどのヒートシンクを設けておくとフィンへ熱が送られ、ＬＥＤから生じた熱が放熱される。また、蒸気流が低温部の管壁に接触し冷却されて凝縮されると毛細管現象または重力によりＬＥＤと熱的に接触された部分へと戻り、繰り返し熱を連続的に輸送することができる。このように、ＬＥＤを配置させた基板に熱放出手段に加えて、熱伝導手段も設けることによって、基板と離れた位置に熱放熱手段を取り付けることができる。
【００５３】
また、突出部６の頂部にはレンズを設けると、よりＬＥＤ２からの発光の配光を制御し、所望の指向性を有する発光装置を得ることができる。
【００５４】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる発光装置は、基板の第１の主面上に形成された配線パターン間に固定部を設け、前記固定部上に設けた接着部を介してＬＥＤが載置され、ＬＥＤが固定部に接合される。このような構成とすることで、リードフレームと配線パターンとを接合する半田の影響を小さくし、位置あわせの際の、半田が流れるなどから起こる、ＬＥＤのずれを抑制し、制御性良く光軸合わせ等を行うことができる。また、配線パターン間に接着材のみを設ける場合と比較して、接合するのに要する接着材の体積を少なくすることができるため、接着材の膨張および収縮による、突き上げや引っ張りを軽減し、ＬＥＤの剥がれや光軸の傾きやずれ、等を防ぐことができ、信頼性および光学特性に優れた発光装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である模式的平面図である。
【図２】本発明で用いる配線パターンが形成された基板の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態の一工程において得られる模式的平面図である。
【図４】本発明の実施の形態である模式的断面図である。
【図５】本発明の実施の形態である模式的断面図である。
【図６】本発明の実施の形態である模式的断面図である。
【図７】本発明の従来例である模式的平面図である。
【図８】本発明の従来例である模式的断面図である。
【図９】本発明の従来例である模式的断面図である。
【符号の説明】
１…配線パターン
２…ＬＥＤ
３…固定部
４…接着部
５…熱伝導部
６…突出部
７…平坦部
８…リードフレーム
９…半田

Claims

発光素子を封止するパッケージからリードフレームが突出されてなるＬＥＤと、前記リードフレームが半田を介して接続される配線パターンを有する基板と、前記ＬＥＤのパッケージと前記基板の主面との間にて、接着剤を介して前記パッケージの下面と接続する固定部と、前記基板の主面に配置されるリフレクタと、を備えた発光装置であって、
前記リフレクタは、前記基板に接合される平坦部と、前記複数のＬＥＤを円状に包囲する熱伝導部とを有しており、アルミニウムを材料とする円筒状のリフレクタの内側表面は鏡面処理された反射面である一方、外側表面はアルマイト処理によりアルミニウムが酸化されてなる放熱面にて構成されており、
前記固定部は、前記複数のＬＥＤの其々について、前記基板の主面上を前記熱伝導部まで延長され、その熱伝導部に接続されていることを特徴とする発光装置。
前記固定部の厚みは、前記配線パターンの厚みと略同じである請求項１に記載の発光装置。
前記固定部は、前記配線パターンが設けられていない領域のほぼ全域を覆うように前記基板に配置されている請求項１または２に記載の発光装置。
前記固定部は、配線パターンと離間している請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
前記熱伝導部は、前記ＬＥＤが配置された側の主面とは反対側の基板の主面に配置されたヒートシンクまたはヒートパイプと接続されている請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。