JP4632284B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を実装する為の基板及び当該基板に発光素子を実装した発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面実装型の発光素子が回路基板上に複数配置されて光源を成す発光装置がある。この種の発光装置としては、例えば、複数の発光ダイオードチップをプリント配線基板表面の導電回路上に配置して透明樹脂体で封止する特開平９−１４８６３３号公報に開示された発光ダイオード整列光源がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４８６３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の発光装置は、基板の表面上に発光素子を配置するものであることから、その製造過程において微細な発光素子を基板上に載置する又は載置した際に、所望の載置位置からずれてしまう虞がある、という不都合があった。これは特に、微細な間隔（数ミリ間隔）で複数の発光素子を配置する場合に隣り合う発光素子同士が接触してしまう可能性もあり、歩留まりの悪化にもつながるので好ましくない。
【０００５】
また、上記従来例は、発光素子の側面からの光を反射させる為の部材を発光素子列の両側面側に別途設けることによりその光の有効活用を図っているが、かかる部材の製造コストがかかるにも拘わらず、発光素子の側面の一部分からの光しか反射させることができないという不都合もあり、複数の発光素子を密に配設する発光装置にとっては有効な高輝度化対策とはいえない。
【０００６】
更に、複数の発光素子が微細な間隔で密に配置されることから、発熱した発光素子は冷却され難いという不都合があり、これにより輝度の低下を招来してしまっている。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、生産性の向上や高輝度化を可能とする発光素子実装基板及び発光装置を提供することを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明に係る発光素子実装基板は、発光素子を保持する為の導電回路上の複数の発光素子保持孔と、放熱部とを備えている。
【０００９】
また、上記目的を達成する為、本発明に係る発光装置は、導電回路が形成された発光素子実装基板に、発光素子を保持する為の導電回路上の複数の発光素子保持孔と、放熱部とを設けている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発光装置の第一実施形態について図１から図８を用いて説明する。
【００１１】
図１は本実施形態の上面図であって、符号１は発光装置を示す。
この発光装置１は、複数の発光素子１０と、これら各発光素子１０が実装される基板２０とを有する。本実施形態の発光素子１０としてはＰＮ接合型の発光ダイオードを使用し、上記基板２０に形成された導電回路にボンディングワイヤＷで接続される。
【００１２】
以下に本実施形態の基板２０について図２〜図６を用いて詳述する。この基板２０は、図２に示す如く、導電回路（後述する回路パターンＳ１〜Ｓ４及び導電部ＳＨ１〜ＳＨ６から成る回路）が形成された二枚の基板主体（以下「第一及び第二の基板主体」という。）２１，２２を貼り合わせて構成される。ここで、これら第一及び第二の基板主体２１，２２は、図３〜図６に示す如く、夫々同一形状の絶縁材料から成る略矩形の板状体であり、夫々に複数の貫通孔が形成されている。
【００１３】
第一基板主体２１には、発光素子１０を収納する為の貫通孔（以下「発光素子保持孔」という。）２１ａと、図示しない電源装置の正極に繋がれる貫通孔（以下「正極用貫通孔」という。）２１ｂと、その電源装置の負極に繋がれる貫通孔（以下「負極用貫通孔」という。）２１ｃとが形成される。本実施形態にあっては、第一基板主体の上面を描いた図３、及び該第一基板主体の下面を描いた図４に示す如く、複数の上記発光素子保持孔２１ａが所定の間隔を設けて格子状に、複数の上記正極用貫通孔２１ｂが第一基板主体２１の対向する二辺に所定の間隔を設けて列状に、また複数の上記負極用貫通孔２１ｃが第一基板主体２１の対向する残りの二辺に所定の間隔を設けて列状に形成されている。
前記の格子状とは、イメージを描きにくいので適切でないが、図に描かれているようなマトリックス（行列）と御理解いただきたい。
【００１４】
かかる如き形状の第一基板主体２１の上面には図３に示す回路パターンＳ１が、下面には図４に示す回路パターンＳ２が形成される。
【００１５】
本実施形態の回路パターンＳ１は、図３に示す如く、上記各発光素子保持孔２１ａ，上記各正極用貫通孔２１ｂ及び上記各負極用貫通孔２１ｃの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃと、対向する第二導電部Ｓ１ｂ同士を一対ずつ導通させる線状の第四導電部Ｓ１ｄと、これら各第四導電部Ｓ１ｄから夫々分岐させて上記各発光素子保持孔２１ａの近傍に夫々設けた第五導電部Ｓ１ｅとを有する。ここで、この第五導電部Ｓ１ｅは、図２に示す如く、その近傍の発光素子保持孔２１ａに保持されている発光素子１０の正電極側にワイヤボンディング法を用いて接続される。
【００１６】
続いて、本実施形態の回路パターンＳ２は、図４に示す如く、上記各発光素子保持孔２１ａ，上記各正極用貫通孔２１ｂ及び上記各負極用貫通孔２１ｃの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃと、対向する第三導電部Ｓ２ｃ同士を第一導電部Ｓ２ａを介して一対ずつ導通させる線状の第四導電部Ｓ２ｄとを有する。
【００１７】
ここで、上記各発光素子保持孔２１ａの壁面には、図２に示す如く、該当する上記回路パターンＳ１の第一導電部Ｓ１ａと上記回路パターンＳ２の第一導電部Ｓ２ａとを導通させる為の導電部ＳＨ１が設けられている。また、上記各正極用貫通孔２１ｂ及び各負極用貫通孔２１ｃの夫々の壁面にも同様の導電部（即ち、回路パターンＳ１の第二導電部Ｓ１ｂと回路パターンＳ２の第二導電部Ｓ２ｂとを導通させる為の図７に示す導電部ＳＨ２、回路パターンＳ１の第三導電部Ｓ１ｃと回路パターンＳ２の第三導電部Ｓ２ｃとを導通させる為の図７（図１のＹ−Ｙ断面図）に示す導電部ＳＨ３）が設けられている。尚、この図７においては第一基板主体２１と第二基板主体２２との間に隙間（Ａ部〜Ｃ部）があるが、これは図示の便宜上によるものであり、実際は、かかる部分で第一基板主体２１と第二基板主体２２との熱融着が行われている。
【００１８】
次に、第二基板主体２２について説明する。この第二基板主体２２には、図２に示されているように、発光素子１０の昇温を抑える為の放熱専用の貫通孔（以下「放熱孔」という。）２２ａが設けられるとともに、該第二基板主体２２上面の回路パターンＳ３と下面の回路パターンＳ４とを導通させる導電部ＳＨ２が形成されている。
さらに、前述した電源装置の正極に繋がれる正極用貫通孔２２ｂと、その電源装置の負極に繋がれる負極用貫通孔２２ｃとが形成される。本実施形態にあっては、図５及び図６に示す如く、複数の上記放熱孔２２ａが所定の間隔を設けて格子状に、複数の上記正極用貫通孔２２ｂが第二基板主体２２の対向する二辺に所定の間隔を設けて列状に、また複数の上記負極用貫通孔２２ｃが第二基板主体２２の対向する残りの二辺に所定の間隔を設けて列状に形成されている。
【００１９】
ここで、上記放熱孔２２ａは、図２に示す如く上記発光素子保持孔２１ａからずらした位置に形成される。尚、図５及び図６に示す上下の列の放熱孔２２ａの径は他のものよりも小さくなっているが、必ずしもこれに限定するものではなく、全ての放熱孔２２ａを同一径にしてもよい。
【００２０】
また、上記正極用貫通孔２２ｂ及び負極用貫通孔２２ｃは、第一基板主体２１と第二基板主体２２とが貼り合わされた状態で、夫々第一基板主体２１の正極用貫通孔２１ｂ及び負極用貫通孔２１ｃと連通する位置に形成される。
【００２１】
かかる如き形状の第二基板主体２２の一方の面には図５に示す回路パターンＳ３が、他方の面には図６に示す回路パターンＳ４が形成される。
【００２２】
本実施形態の回路パターンＳ３は、図５に示す如く、上記各放熱孔２２ａ，上記各正極用貫通孔２２ｂ及び上記各負極用貫通孔２２ｃの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ３ｃと、対向する第三導電部Ｓ３ｃ同士を第一導電部Ｓ３ａを介して一対ずつ導通させる線状の第四導電部Ｓ３ｄとを有する。
【００２３】
続いて、本実施形態の回路パターンＳ４は、図６に示す如く、上記回路パターンＳ３と同様のパターンからなり、第一から第四の導電部Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄを有する。
【００２４】
第二基板主体２２も、前述した第一基板主体２１と同様に、上記各放熱孔２２ａの壁面には図２に示す上記回路パターンＳ３の第一導電部Ｓ３ａと上記回路パターンＳ４の第一導電部Ｓ４ａとを導通させる為の導電部ＳＨ４が、また上記各正極用貫通孔２１ｂ及び各負極用貫通孔２１ｃの夫々の壁面にも同様の導電部（即ち、回路パターンＳ３の第二導電部Ｓ３ｂと回路パターンＳ４の第二導電部Ｓ４ｂとを導通させる為の図７に示す導電部ＳＨ５、回路パターンＳ３の第三導電部Ｓ３ｃと回路パターンＳ４の第三導電部Ｓ４ｃとを導通させる為の図７に示す導電部ＳＨ６）が設けられている。
【００２５】
ここで、第一及び第二の基板主体２１，２２の回路パターンＳ１〜Ｓ４を形成する夫々の導電部には導電材料を用いるが、この導電材料の中でも光を反射し得る物質を用いることが好ましい。この導電材料は高反射性のものであれば更に好ましく、例えばこのような高反射性の導電材料としては金等の物質が考えられる。特に、発光素子保持孔２１ａの壁面全体の導電部ＳＨ１をそのような高反射性の導電材料で形成することにより、その導電部ＳＨ１において発光素子１０の側面からの光を効果的に反射させることができるので、その反射光により発光装置１の高輝度化が可能となる。
【００２６】
また、更なる高輝度化を図る為に、発光素子保持孔２１ａの形状を回路パターンＳ１側の径の方が大きい錐体状に形成して反射効率を高めることが好ましい。
【００２７】
本実施形態にあっては、以上示した如き第一基板主体２１と第二基板主体２２とを貼り合わせて圧着（熱融着）することにより一枚の基板２０を成す。尚、その圧着は熱融着に限らず、接着剤を用いてもよい。
【００２８】
この基板２０においては、第一基板主体２１における各正極用貫通孔２１ｂの導電部Ｓ１ｂ，ＳＨ２，Ｓ２ｂと第二基板主体２２における各正極用貫通孔２２ｂの導電部Ｓ３ｂ，ＳＨ５，Ｓ４ｂとにより、電源装置の正極側との接点Ａ１〜Ａ５を成し、第一基板主体２１における各負極用貫通孔２１ｃの導電部Ｓ１ｃ，ＳＨ３，Ｓ２ｃと第二基板主体２２における各負極用貫通孔２２ｃの導電部Ｓ３ｃ，ＳＨ６，Ｓ４ｃとにより、電源装置の負極側との接点Ｂ１〜Ｂ７を成す。
【００２９】
また、この基板２０においては、図２に示す如く第二基板主体２２の上面（回路パターンＳ３側）が発光素子保持孔２１ａの底部を成し、この底部に発光素子１０が載置されることにより、発光素子１０の負電極側と底部上の導電部Ｓ３ｄとの導通が図られる。
【００３０】
図２の断面図に表されているように、発光素子１０の正電極側が導電部Ｓ１ｄに接続され、発光装置１が構成される。この発光装置１は、図８に示す如き回路を成し、上記各接点Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ７に電源装置側の接続部材（例えばリード線）が接続される。これにより、電源装置から給電され、夫々の発光素子１０（Ｄ１〜Ｄ２８）は発光する。尚、上記各接点Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ７には電源装置側の接続部材（例えばリード線）を直接半田付け等で接続してもよいが、その電源装置との間に夫々の発光素子１０の点灯制御を行う制御回路基板（図示略）を介在させてもよい。ここで、このような制御回路は、本実施形態の基板２０に設けてもよい。
【００３１】
以上示したが如き基板２０を用いた発光装置１は、発光素子保持孔２１ａで発光素子１０を保持する形態としているので、製造時においては従来例の如き発光素子の位置ずれが無くなり、歩留まりの向上，換言すれば生産性の向上を図ることができる。
【００３２】
また、かかる発光素子保持孔２１ａは、その壁面で発光素子１０の側面全体からの光を反射させて出射光を増量させることができるので、発光装置１の高輝度化が可能となる。特に、その壁面に前述したが如き高反射性の導電材料を設けることにより、また前述したが如き錐体状の発光素子保持孔２１ａとすることにより、更なる高輝度化が可能となる。
【００３３】
更に、この基板２０は、発光素子保持孔２１ａの近傍に形成された放熱孔２２ａにより基板下面（回路パターンＳ４側）の表面積を拡大させているので、その基板全体の放熱性が向上している。これにより発光素子１０は昇温し難くなるので、より有効に発光装置１の高輝度化を達成し得る。
【００３４】
ここで、図示しないが、導電部Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃを除き、基板２０の上面及び下面に電気絶縁被膜（レジスト膜）を形成してもよい。また、発光素子１０を保護する為の透明保護膜を、基板２０の上面に樹脂材料等を用いて形成してもよい。更に、かかる透明保護膜は、その保護機能に加えてレンズ効果を持たせる為に、全ての発光素子１０の基板上面おける配置位置を考慮した上で、その全発光素子１０の中央部分を突出させた球形面形状にすることが好ましい。
【００３５】
尚、上述した実施形態においては格子状に発光素子１０を配置する為の基板２０を例示したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば複数の発光素子１０を一列に配置する為のもの，複数の発光素子１０を円形等の所望の形状に配置する為のものであってもよい。また、上述した実施形態においては、一つの列を構成する複数の発光素子１０に対して一対の正極用貫通孔２２ｂと負極用貫通孔２２ｃを設けているが、この正極用貫通孔２２ｂ及び負極用貫通孔２２ｃは複数列の発光素子群に対して一対のみ又は一対ずつ設けてもよい。
【００３６】
更に、上述した実施形態においては第一基板主体２１側のみに発光素子１０を配置しているが、第二基板主体２２にも複数の発光素子保持孔２１ａを形成し、両面発光し得る発光装置を構成してもよい。
【００３７】
また、上述した実施形態においては、発光素子１０の昇温を抑制する為の透孔として放熱孔２２ａを形成している。これは発光装置１の大きさを変えることなく放熱性を向上させることができるので好適ではあるが、発光装置１を搭載する機器側において許容し得るのであれば（即ち機器に搭載し得る範囲内の大きさであるのならば）、基板放熱部として放熱フィンを形成してもよい。ここで、基板放熱部は、第一基板主体２１に設けてもよく、第一及び第二の基板主体２１，２２の双方に設けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る発光素子実装基板及び発光装置は、発光素子保持孔により製造時の発光素子の位置ずれが無くなるので、発光装置の生産性を向上させることができる。
また、その発光素子保持孔により発光素子１０の側面全体からの光を反射させることができるので、発光装置１の高輝度化が可能になる。更に、放熱部により発光素子実装基板の放熱性を向上させて、発光素子１０の昇温を抑制しているので、更なる高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す上面図である。
【図２】図１に示すＸ−Ｘ線から見た断面図である。
【図３】本実施形態の基板を説明する図であって、その基板を構成する第一基板主体の上面図である。
【図４】図３に示す第一基板主体の下面図である。
【図５】本実施形態の基板を説明する図であって、その基板を構成する第二基板主体の上面図である。
【図６】図５に示す第二基板主体の下面図である。
【図７】図１に示すＹ−Ｙ線から見た断面図である。
【図８】本実施形態の発光装置の回路図である。
【符号の説明】
１ 発光装置
１０ 発光素子
２０ 基板
２１ 第一基板主体
２１ａ 発光素子保持孔
２１ｂ，２２ｂ 正極用貫通孔
２１ｃ，２２ｃ 負極用貫通孔
２２ 第二基板主体
２２ａ 放熱孔
Ａ１〜Ａ５ 電源装置の正極側との接点
Ｂ１〜Ｂ７ 電源装置の負極側との接点
Ｓ１〜Ｓ４，ＳＨ１〜ＳＨ６ 導電回路
Ｗ ボンディングワイヤ

Claims (1)

1. 複数の発光素子と、導電回路が形成された基板とを有する発光装置であって、
   前記の基板は、第一基板主体と、該第一基板主体の下方に配置して貼接された第二基板主体とから成り、
   前記の第一基板主体には、発光素子を収納するための発光素子保持用透孔が設けられるとともに、その上面及び下面それぞれに、前記の発光素子に給電するための回路パターンを構成する導電部が設けられ、
   かつ前記発光素子保持用透孔の内周面に、第一基板主体の上，下面に設けられた回路パタ−ンを相互に導通させる導電部が形成されていて、
   前記の第二基板主体には、放熱専用の透孔が設けられるとともに、その上面及び下面それぞれに、回路パタ−ンを構成する導電部が設けられ
   かつ前記放熱専用透孔の内周面に、第二基板主体の上，下面に設けられた回路パタ−ンを相互に導通させる導電部が形成されており、
   さらに、前記の発光素子保持用透孔と放熱専用の透孔とが相互に連通しないように、第一基板主体と第二基板主体とを重ね合わせて貼接されるとともに、
   前記第一基板主体に設けられた発光素子保持用透孔の下方を、第二基板主体上面の回路パターン導電部が塞いで底面を形成するとともに、この底面に発光素子が実装されていて、
   該発光素子の正負いずれか片方の電極が第二基板主体上面の回路パターン導電部に接続されるとともに、
   正負いずれか他方の電極が、第一基板主体上面の回路パタ−ン導電部に対して、ワイヤボンディング法により接続されていることを特徴とする発光装置。

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