JP4659515B2 - 発光素子搭載用基板，発光素子収納用パッケージ，発光装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子から発せられる光を蛍光体で波長変換し外部に放射する発光装置，照明装置およびその発光素子収納用パッケージ，発光素子搭載用基板に関する。

従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子16から発せられる光を反射部材12で反射させて発光させる発光装置を図７に示す。図７において、発光装置は、上側主面の中央部に発光素子16を載置するための搭載部11ａを有し、搭載部11ａおよびその周辺に発光素子16のアノード電極およびカソード電極がそれぞれ電気的に接続される第一の実装用パッド13ａと第二の実装用パッド13ｂとが形成されるとともに、発光装置の外側面に第一の導体層14ａと第二の導体層14ｂとが形成され、第一の接続導体15ａを介して第一の実装用パッド13ａと第一の導体層14ａとが電気的に接続され、第二の接続導体15ｂを介して第二の実装用パッド13ｂと第二の導体層14ｂとが電気的に接続されてなる配線導体が形成された絶縁体からなる発光素子搭載用基板11と、発光素子搭載用基板11の上側主面の外周部に接着固定され、上側開口が下側開口より大きい貫通孔12ａが形成されているとともに、内周面が発光素子16が発する光を反射する反射面12ｂとされている枠状の反射部材12と、搭載部11ａに載置固定された発光素子16とから主に構成されている。

発光素子搭載用基板11は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成る。発光素子搭載用基板11の上側主面に第一の実装用パッド13ａと第二の実装用パッド13ｂとが、発光素子搭載用基板11の下側主面に第一の導体層14ａと第二の導体層14ｂとがタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等から成る金属ペーストを高温で焼成して形成される。第一の接続導体15ａと第二の接続導体15ｂとは、発光素子搭載用基板11と成るセラミックグリーンシートに貫通孔を設けるとともにこの貫通孔にＷ，Ｍｏ−Ｍｎ等から成る金属ペーストを充填し高温で焼成することによって形成される、または、発光素子搭載用基板11の側面にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストを帯状に塗布し高温で焼成することによって形成される。

発光素子搭載用基板11に第一の実装用パッド13ａと第二の実装用パッド13ｂ、および第一の導体層14ａと第二の導体層14ｂとを形成するには、セラミックグリーンシート上に、またはセラミック原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダを添加混合するとともにこれを所定形状にプレス成形して得られる生セラミック成形体上に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布し、更にそれを高温で焼成することで得られる。焼成の際に、印刷塗布された金属ペーストは、金属ペースト中の金属粒子の表面同士が融着することで焼結し、第一の実装用パッド13ａと第二の実装用パッド13ｂ、および第一の導体層14ａと第二の導体層14ｂとして金属化される。

また、反射部材12は、上側開口が下側開口より大きい貫通孔12ａが形成されるとともに内周面に光を反射する反射面12ｂが形成された枠状のものである。反射部材12は、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）やＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属、アルミナセラミックス等のセラミックスまたはエポキシ樹脂等の樹脂から成り、切削加工や金型成型または押し出し成型等の成形技術により形成される。

更に、反射部材12の反射面12ｂは、貫通孔12ａの内周面を平滑化することにより、あるいは、貫通孔12ａの内周面にＡｌ等の金属を蒸着法やメッキ法により被着することにより形成される。そして、反射部材12は、半田，銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材または樹脂接着材等の接合材により、搭載部11ａを反射部材12の内周面で取り囲むように発光素子搭載用基板11の上側主面に接合される。

そして、搭載部11ａおよびその周辺に配置した第一の実装用パッド13ａと第二の実装用パッド13ｂと発光素子16の電極とをボンディングワイヤや金属ボール等の電気的接続手段17を介して電気的に接続することで発光装置となし得る（例えば、特許文献１参照）。

または、配線導体と発光素子16とをボンディングワイヤや金属ボール等の電気的接続手段17を介して電気的に接続した後、蛍光体を含有するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材をディスペンサー等の注入機で発光素子を覆うように反射部材の内側に注入し、オーブンで熱硬化させることで、発光素子16からの光を蛍光体により長波長側に波長変換させて、所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置となし得る（例えば、特許文献２参照）。

このようにして作製された発光装置は、発光素子搭載用基板11の下側主面に形成された第一の導体層14ａおよび第二の導体層14ｂを外部電気回路基板のそれぞれの配線に半田やＡｇエポキシ等の導電性接着材によって、機械的かつ電気的に接続させることによって、発光装置として作動することとなる。

そして、近年、上記の発光装置を照明用として利用する動きが増加しており、放射強度、放熱特性のよい発光装置が要求されている。
特開2004−289106号公報 特開2003−37298号公報 特開平３−178195号公報

しかしながら、上記の発光装置に用いられる発光素子搭載用基板11においては、発光素子16の搭載部11ａに形成された第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂが発光素子16の発する光を吸収してしまうという性質があり、照明用として利用する場合、発光装置の光の放射強度を大きなものとするために、第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂのそれぞれの形成面積を最小限に抑える必要があった。

一方で、発光装置から発生する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させ、発光素子16が温度上昇して放射強度が低下してしまうのを防止するため、発光装置を外部電気回路基板に広面積で接着固定させ、これによって発光素子搭載用基板11から外部電気回路基板への熱伝導を良好にする目的で、発光素子搭載用基板11の下側主面に形成された第一の導体層14ａおよび第二の導体層14ｂはそれぞれその形成面積を最大限とするのが好ましい。

発光素子搭載用基板11に形成された第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂ、ならびに第一の導体層14ａおよび第二の導体層14ｂが焼成されメタライズ層となる際、第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂ、ならびに第一の導体層14ａおよび第二の導体層14ｂは、それぞれ体積収縮するのであるが、上記したように発光素子搭載用基板11の上側主面に形成される第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂの形成面積を最小限とし、発光素子搭載用基板11の下側主面に形成される第一の導体層14ａおよび第二の導体層14ｂの形成面積を最大限とすれば、発光素子搭載用基板11の上下主面間でメタライズ層の形成面積が大きく異なるため、発光素子搭載用基板11の上下主面間で体積収縮量が異なって、発光素子搭載用基板11に反り変形が生じてしまう場合があった。

特に、近時においては、発光装置から発生する熱を外部電気回路基板に更に効率よく放散させるため、発光素子搭載用基板11が薄形化する傾向にあり、発光素子搭載用基板11が大きく反り易くなってきた。

その結果、発光素子搭載用基板11の下側主面を外部電気回路基板に全面で接触させるように固定するのが困難となり、発光装置から発生する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させるのが困難となる。そして、発光素子16の発する熱を効率よく放散させることが困難となり、発光素子16の発光特性が劣化したり、発光装置の放射強度が低下したりするとともに、軸上光度、輝度、演色性等が発光装置ごとにばらついたり、色むらや強度むらが生じたりするという問題点が発生していた。

セラミック基板の反り変形を小さいものとする方法としては、セラミック基板の上下主面に同形状、同面積のメタライズ層を形成する構成が提案されているが（例えば、特許文献３参照）、発光素子搭載用基板11においてこの構成を採用すると、上記のように第一の実装用パッド13ａおよび第二の実装用パッド13ｂの面積も増えることとなり、発光装置の放射強度および放熱特性が低下してしまうため、採用するのが甚だ困難であった。

従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、反り変形が生じにくく、そのために発光装置の放射強度や軸上光度、輝度、演色性等のばらつきを低減させることが可能な発光素子搭載用基板、およびこれを用いた発光素子収納用パッケージ，発光装置および照明装置を提供することである。

本発明の発光素子搭載用基板は、上側主面に発光素子の電極が電気的に接続される実装用パッドが形成されるとともに、下側主面に導体層が形成され、且つ前記実装用パッドと前記導体層とを電気的に接続するための接続導体が形成されて成る発光素子搭載用基板において、前記導体層は、スリット状の非形成部によって区画された複数個の金属層に取り囲まれていることを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成の発光素子搭載用基板の上側主面に、前記発光素子を取り囲むように取着され、内周面が光反射面とされた枠状の反射部材を具備していることを特徴とする。

本発明の発光装置は、上記構成の発光素子収納用パッケージと、前記実装用パッドに電気的に接続された前記発光素子とを具備していることを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記構成の発光装置を光源として用いたことを特徴とする。

本発明の発光素子搭載用基板は、上側主面に発光素子の電極が電気的に接続される実装用パッドが形成されるとともに、下側主面に導体層が形成され、且つ実装用パッドと導体層とを電気的に接続するための接続導体が形成されて成り、導体層は、スリット状の非形成部によって区画された複数個の金属層に取り囲まれていることから、上側主面に小面積の実装用パッドを形成することで、実装用パッドが発光素子の発する光を吸収してしまうのを最小限に抑えるとともに、下側主面には比較的小面積の導体層およびこの導体層を取り囲むようにスリット状の非形成部によって区画された複数個の金属層を形成し、この導体層および金属層を外部電気回路基板に広面積で機械的に接着固定させることによって、発光素子の発する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させることができ、発光素子が温度上昇するのを防止し、発光装置の放射強度を高い状態に維持することができる。

すなわち、下側主面の金属層はスリット状の非形成部によって複数個の小領域に区画され、実質的には小面積の導体層および金属層が複数集まった状態となるため、発光素子搭載用基板に形成された実装用パッド，導体層および金属層が焼成されてメタライズ層となる際、実装用パッドと導体層と金属層とがそれぞれ体積収縮しても、それぞれの体積収縮量は少なく、発光素子搭載用基板の上下主面で体積収縮量が大きく異なることによって、発光素子搭載用基板に大きな反り変形が生じてしまうのを有効に防止することができる。

その結果、発光素子搭載用基板を平坦なものとすることができ、発光素子搭載用基板の下側主面を外部電気回路基板の配線に密着させた状態で、発光装置を外部電気回路基板に機械的に固定させることができ、発光素子から発生する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させることができる。

本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成の発光素子搭載用基板の上側主面に、発光素子を取り囲むように取着され、内周面が光反射面とされた枠状の反射部材を具備していることから、発光素子搭載用基板において発光素子の発する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させるとともに、反射部材によって輝度の高い発光装置とすることができる。そして、発光素子の発光特性を安定なものとし、発光素子収納用パッケージが発する光の放射強度を高めることができ、発光装置の軸上光度、輝度、演色性等がばらついたり、色むらや強度むらが生じたりするのを有効に防止することができる。

本発明の発光装置は、上記構成の発光素子収納用パッケージと、実装用パッドに接続された発光素子とを具備していることから、放射強度や軸上光度，輝度，演色性等の光特性に優れた発光装置となり得る。

本発明の照明装置は、上記構成の発光装置を光源として用いたことから、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射する照明装置とすることができる。

本発明の発光素子搭載用基板，発光素子収納用パッケージ，発光装置および照明装置について以下に詳細に説明する。図１に本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す。図１（ａ）は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の発光装置に用いられる発光素子搭載用基板の下面図である。同図において、１は発光素子搭載用基板、１ａは発光素子６が載置される発光素子搭載用基板１の搭載部、２は反射部材、３は実装用パッド（３ａは第一の実装用パッド，３ｂは第二の実装用パッド）、４は導体層（４ａは第一の導体層，４ｂは第二の導体層）、40は金属層（40ａは第一の金属層，40ｂは第二の金属層）、５は接続導体（５ａは第一の接続導体，５ｂは第二の接続導体）、６は発光素子、７は電気的接続手段であり、主としてこれらで発光素子６から発せられる光が方向性をもって外部に放射される発光装置が構成される。なお、図１（ｂ）において、導体層４および金属層40にクロスハッチングを付しているが、これは図をわかりやすくするためのものであり、断面を示すものではない。

本発明の発光素子搭載用基板１は、発光素子６の搭載部１ａに発光素子６の電極が電気的に接続される実装用パッド３が上側主面に形成されるとともに、下側主面に導体層４が形成され、且つ実装用パッド３と導体層４とを電気的に接続するための接続導体５が形成されて成り、導体層４は、スリット状の非形成部41によって区画された複数個の金属層40に取り囲まれている。

本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成の発光素子搭載用基板１の上側主面の外周部に、発光素子６を収容するための貫通孔２ａを有するとともに、貫通孔２ａの内周面が光反射面２ｂとされた枠状の反射部材２が発光素子６を取り囲むように接合されているものである。

本発明の発光装置は、上記構成の発光素子収納用パッケージと、搭載部１ａに搭載されるとともに実装用パッド３に電気的に接続された発光素子６とを具備しているものである。

本発明の照明装置は、上記構成の発光装置を光源として用いるものである。

本発明における発光素子搭載用基板１は、アルミナセラミックスや窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成り、平面視形状が円形状，楕円形状，多角形状等の板状のものである。また、発光素子搭載用基板１の上側主面は発光素子６を載置する搭載部１ａを有している。搭載部１ａまたはその周辺には発光素子６のアノード電極およびカソード電極がそれぞれ電気的に接続される第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとが形成されているとともに、下側主面に第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂおよびこれら第一の導体層４ａを取り囲むようにスリット状の非形成部41ａを介して第一の金属層40ａと第二の導体層４ｂを取り囲むようにスリット状の非形成部41ｂを介して第二の金属層40ｂとが形成され、第一の接続導体５ａを介して第一の実装用パッド３ａと第一の導体層４ａとが電気的に接続され、第二の接続導体５ｂを介して第二の実装用パッド３ｂと第二の導体層４ｂとが電気的に接続されている。

なお、複数の金属層40および導体層４の間に比較的長いスリット状の非形成部41が設けられていることが重要であり、第一の金属層40ａ同士および/または第一の金属層40ａと第一の導体層４ａならびに第二の金属層40ｂ同士および/または第二の金属層40ｂと第二の導体層４ｂとは、その一部分で接続されていても接続されていなくてもよい。また、複数の金属層40および導体層４はそれぞれ同じ形状とする必要はなく、例えば、導体層４が金属層40のそれぞれの大きさよりも大きいものであっても小さいものであってもよい。また、図１（ｂ）においては、第一の導体層４ａおよび第一の金属層40ａと第二の導体層４ｂおよび第二の金属層40ｂとは左右対称に同じ面積で形成されているが、左右非対称に形成されてもよい。

また、発光素子搭載用基板１の下側主面が接着固定される外部電気回路基板の表面に、第一の導体層４ａおよび第一の金属層40ａを覆う広い面積の第一の電極と、第二の導体層４ｂおよび第二の金属層40ｂを覆う広い面積の第二の電極とを形成し、これら第一の電極と第一の導体層４ａおよび第一の金属層40ａとを、および第二の電極と第二の導体層４ｂおよび第二の金属層４ｂとをロウ付けすれば、結局、第一の導体層４ａと第一の金属層40ａおよび第二の導体層４ｂと第二の金属層40ｂとは電気的にも接続された状態になる。なお、外部電気回路基板の表面にこのような広い面積の第一の電極および第二の電極を形成せず、それぞれを個別に接着固定しても、もちろん問題はない。

発光素子搭載用基板１の上側主面に形成された第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂ、発光素子搭載用基板１の下側主面に形成された第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂ、第一の金属層40ａと第二の金属層40ｂとは、それぞれの部位となるセラミックグリーンシート表面にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布し、これらセラミックグリーンシートを積層した後に更に高温で焼成して形成される。第一の接続導体５ａと第二の接続導体５ｂは、発光素子搭載用基板１と成るセラミックグリーンシートを積層した後に貫通孔を設けるとともにこの貫通孔にＷ，Ｍｏ−Ｍｎ等から成る金属ペーストを充填し高温で焼成することによって形成される。または、発光素子搭載用基板１の外周側面にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストを帯状に塗布し高温で焼成することによって形成される。

なお、第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂは、図１のように発光素子搭載用基板１の上側主面から下側主面にかけて垂直に形成され、第一の実装用パッド３ａおよび第二の実装用パッド３ｂの直下に形成された第一の導体層４ａおよび第二の導体層４ｂに接続されるが、これら実装用パッド３および導体層４の接続は、複数本の第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂによってもよい。また、発光素子６の下面面積と同じ程度の太い第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂとしてもよい。このようにすることにより、発光素子６の発する熱が、金属製の第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂによって下側主面の導体層４に効率よく伝導される。

また、発光素子搭載用基板１の上側主面に近い内層に第一および第二の内層接続導体を設け、それぞれの内層接続導体を経由させて第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂを形成してもよい。この場合、内層接続導体に対して発光素子搭載用基板１の下側主面側の第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂの本数を多くすると、金属製の第一の接続導体５ａおよび第二の接続導体５ｂによって、発光素子６の発する熱が、下側主面の導体層４に効率よく伝導される。また、発光素子搭載用基板１の内部の内層接続導体で導体を引き回した後に、下側主面の任意の位置に形成された導体層４に電気的に接続する方法を用いてもよい。

または、発光素子搭載用基板１に第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂ、第一の金属層40ａと第二の金属層40ｂ、第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂとおよび第一の接続導体５ａと第二の接続導体５ｂとを形成する方法としては、セラミック原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダを添加混合するとともにこれを所定形状にプレス成形して得られる生セラミック成形体上に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布し、更にそれを高温で焼成する。焼成の際に、印刷塗布された金属ペーストは、金属ペースト中の金属粒子の表面同士が融着することで焼結し、第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂ、第一の金属層40ａと第二の金属層40ｂ、第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂおよび第一の接続導体５ａと第二の接続導体５ｂとして金属化され、それぞれメタライズ層となる。

このように搭載部１ａの上面に形成され発光素子６の電極が半田等の電気的接続手段を介して電気的に接続される第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとが、第一の接続導体５ａと第二の接続導体５ｂとを介して発光装置の外表面の第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂとに導出されて外部電気回路基板に接続されることにより、発光素子６と外部電気回路とが電気的に接続されることとなる。

発光素子６の電極を第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂに接続する方法としては、ワイヤボンディングを介して接続する方法、または、発光素子６の下面で半田バンプ等の電気的接続手段７により接続するフリップチップボンディング方式を用いた方法等が用いられる。好ましくは、フリップチップボンディング方式により接続するのがよい。これにより、第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとを発光素子６の直下に小さい面積で設けることができるため、発光素子６の周辺の発光素子搭載用基板１の上側主面に第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとを設けるためのスペースを設ける必要がなくなる。よって、発光素子６の発する光がこの発光素子搭載用基板１の第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとで吸収されて軸上光度が低下するのを抑制するとともに光の放射強度を大きなものとすることができる。

また、発光素子搭載用基板１の下側主面に形成される第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂ、第一の金属層40ａと第二の金属層40ｂの面積は、第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂの面積よりも広い面積で形成される。このように、発光素子搭載用基板１の下側主面に形成された導体層４と金属層４0とを、実装用パッド３より大きな形成面積とすることで、発光装置を外部電気回路基板に広面積で機械的に接着固定させることができる。

よって、上側主面の搭載部１ａに小面積で第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとを形成することで、第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂとが発光素子６の発する光を吸収してしまうのを最小限に抑えるとともに、下側主面に大面積で第一の導体層４ａと第一の金属層40ａおよび第二の導体層４ｂと第二の金属層40ｂとを形成し、発光素子搭載用基板１を外部電気回路基板に広面積で機械的に接着固定させ、発光素子６から発生する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させることができ、発光素子６が温度上昇するのを防止し、放射強度を高い状態に維持することができるとともに、外部電気回路基板に強固に固着させることができる。

また、導体層４（第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂ）は、スリット状の非形成部41（第一の非形成部41ａと第二の非形成部41ｂ）によって区画された複数個の金属層40（第一の金属層40ａと第二の金属層40ｂ）に取り囲まれている。この構成により、下側主面の導体層４および金属層40は、スリット状の非形成部41によって複数個の金属層40および導体層４に分割され、実質的には小面積の導体層４および金属層40が複数集まった状態となるため、発光素子搭載用基板１に形成された実装用パッド３、導体層４および金属層40が焼成されメタライズ層となる際、実装用パッド３と導体層４と金属層40とがそれぞれ体積収縮しても、それぞれの体積収縮量は少なく、発光素子搭載用基板１の上下主面で体積収縮量が大きく異なることがない。このため、発光素子搭載用基板１に大きな反り変形が生じてしまうのを有効に防止することができる。また、非形成部41の形状は、スリット状に形成すればよく、小面積であることにより、導体層４および金属層40の面積を最大限大きくとることができ、発光素子６から発生する熱を導体層４および金属層40から外部電気回路基板へ効率よく伝えることが可能となる。

その結果、発光素子搭載用基板１を平坦なものとすることができ、発光素子搭載用基板１の下側主面を外部電気回路基板の配線に密着させた状態で、発光装置を外部電気回路基板に機械的に固定させることができ、発光素子６から発生する熱を外部電気回路基板に効率よく放散させることができる。

なお、非形成部41の幅は、好ましくは、0.1ｍｍ以上とし、かつ発光素子搭載用基板１に占める非形成部41の面積が20％以下に成るようにするのがよい。この構成により、導体層４と金属層40との合計面積が充分なものとなり、発光素子６から発生する熱を導体層４および金属層40から外部電気回路基板へ極めて効率よく伝えることが可能となる。メタライズ層と成るＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布する際に金属ペーストが滲むのであるが、非形成部41の幅が0.1ｍｍ未満であると、金属ペーストが滲むことによって非形成部41を形成するのが困難となる傾向がある。また、発光素子搭載用基板１に占める非形成部41の面積が20％を超えて大きくなると、導体層４と金属層40との合計面積が小さくなり、発光素子６から発生する熱を導体層４および金属層40から外部電気回路基板へ効率よく伝えにくくなるため不都合である。

また、図１（ｂ）において、導体層４および金属層40の平面視形状は四角形状であるが、これに限定されることはなく、種々の形状とすることができる。例えば、図２に示すように、円弧状であってもよいし、三角形等の種々の多角形状としてもよい。なお、図２において、導体層４および金属層40にクロスハッチングを付しているが、これは図をわかりやすくするためのものであり、断面を示すものではない。

好ましくは、導体層４および金属層40を、正三角形状，正方形状，正六角形状で敷き詰めるように形成すると、非形成部41の面積を最小としつつ導体層４および金属層40の面積を最大にすることができ、発光素子搭載用基板１の下側主面全体の反り変形量を小さくすることができる。導体層４および金属層40は、小さく区画されることによって、それぞれの大きさを小さくする方が、発光素子搭載用基板１の反り変形量を小さくすることができるが、一方で非形成部41の面積比率が大きくなり、発光素子搭載用基板１の放熱性や機械的接合力は小さくなる。従って、発光素子搭載用基板１に求められる平坦度に応じて、適度にバランスさせた大きさとするのがよい。

なお、実装用パッド３，導体層４および金属層40の露出する表面には、Ｎｉや金（Ａｕ）等の耐食性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚さで被着させておくのが良く、実装用パッド３，導体層４および金属層40の酸化腐食を有効に防止し得るともに、発光素子６の電極と実装用パッド３と、および導体層４または金属層40と外部電気回路基板の電極との接続を強固にし得る。従って、これらの露出表面には、例えば、厚さ１〜10μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ0.1〜３μｍ程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されているのがより好ましい。

好ましくは、搭載部１ａは発光素子搭載用基板１の上側主面に突出する凸部の上面に形成されている（図示せず）のがよく、これにより、発光素子６から斜め下方に向けて発せられる光を反射部材２で反射させ易くすることができ、発光素子搭載用基板１の上側主面および反射部材２等で多重反射して光が吸収されるのを防止し、発光素子６から発せられる光の多くを発光装置の放射光に利用することができる。その結果、発光素子６の発光特性を最大限に引き出すことができ、軸上光度や輝度，演色性等の光特性に優れた発光装置とすることができる。

また、発光素子搭載用基板１の上側主面から突出する凸部とされた搭載部１ａにより、発光素子６を搭載部１ａに実装するのが容易となり、発光素子６を所望の位置に正確かつ容易に載置することができるという作用効果もある。

この場合、搭載部１ａは、発光素子搭載用基板１の搭載部１ａの周囲を切削加工や機械研磨、ブラスト研磨等の手段で除去することによって、あるいは、金型成型やセラミックグリーンシートの積層法によって発光素子搭載用基板１と一体に形成することができる。または、発光素子搭載用基板１の上側主面に搭載部１ａとなる部材を接着剤等で接合してもよい。

また、発光素子搭載用基板１の上側主面には、反射部材２が半田，Ａｇロウ等のロウ材やエポキシ樹脂等の樹脂接着剤等の接合材により取着される。反射部材２は、中央部に貫通孔２ａが、その上方が外側に向かって傾斜面となるように形成されているとともに、貫通孔２ａの内周面が発光素子６が発する光や蛍光体が発する光等を反射する光反射面２ｂとされている。

反射部材２は、金属やセラミックス，樹脂等から成り、切削加工や金型成形等を行なうことにより形成される。更に、貫通孔２ａの内周面に形成される光反射面２ｂは、光を反射するものであれば特に限定されないが、より高い反射率とするために、貫通孔２ａの内周面を研磨したり、金型を押し付ける等によって平滑化したり、あるいは、貫通孔２ａの内周面に、例えば、メッキや蒸着等によりＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），Ｃｕ等の高反射率の金属薄膜層を形成することにより光反射面２ｂが形成される。

また、光反射面２ｂ表面の算術平均粗さＲａは0.004〜４μｍであるのが良く、これにより、光反射面２ｂが発光素子６や蛍光体の光を良好に反射し得る。Ｒａが４μｍを超えると、発光素子６の光を均一に反射させるのが困難となり、発光装置の内部で乱反射し易くなる。一方、0.004μｍ未満では、そのような面を安定かつ効率よく形成することが困難となる傾向にある。

光反射面２ｂは、例えば、縦断面形状が、上側に向かうにともなって外側に広がった図１（ａ）に示すような直線状の傾斜面、上側に向かうにともなって外側に広がった曲面状の傾斜面、あるいは直線を組み合わせて成り、上側に向かうにともなって外側に広がった折れ線状の面等の形状が挙げられる。また、平面視形状は、円形状，楕円形状，多角形状等の形状が挙げられる。

反射部材２は、発光素子搭載用基板１の上側主面の搭載部１ａ以外のどの部位に取着されてもよいが、発光素子６の周囲に所望の面精度、例えば、図１の発光装置の縦断面において、発光素子６を間に挟んで発光素子６の両側に設けられた光反射面２ｂが対称になっている状態で光反射面２ｂが設けられるように取着されるのがよい。発光素子６から横方向等に発せられた光や下方に発せられた光を光反射面２ｂで均一にむらなく反射させることができ、軸上光度および輝度更には演色性等を効果的に向上させることができる。

特に、反射部材２が搭載部１ａに近接しているほど上記の効果が顕著に現れる。これにより、搭載部１ａの周囲を反射部材２で取り囲むことによって、より多くの光を反射させることができ、より高い軸上光度を得ることが可能となる。

そして、搭載部１ａの周辺に配置した第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３ｂと発光素子６の電極とをボンディングワイヤや金属ボール等の電気的接続手段７を介して電気的に接続することで発光装置となし得る。

または、第一の実装用パッド３ａと第二の実装用パッド３と発光素子６の電極とをボンディングワイヤや金属ボール等の電気的接続手段７を介して電気的に接続した後、蛍光体を含有するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材をディスペンサー等の注入機で発光素子６を覆うように反射部材２の内側に注入しオーブンで熱硬化させることで、発光素子６からの光を蛍光体により長波長側に波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置となし得る。

このようにして作製された発光装置は、発光素子搭載用基板１の下側主面に形成された第一の導体層４ａと第二の導体層４ｂとを外部電気回路基板の電極に半田やＡｇエポキシ等の導電性接着材によって、機械的かつ電気的に接続させることによって、発光装置として作動することとなる。

また、本発明の発光装置を、１個光源として用いることにより、または複数個を、例えば、格子状や千鳥状，放射状，円状や多角形状等の同心状等の所定の配置となるように配列させた光源として用いることにより、照明装置とすることができる。これにより本発明の照明装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）その他発光する半導体から成る発光素子６による発光を利用しているため、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力であり、長寿命とすることが可能であり、更に発熱の少ない小型の照明装置とすることができる。また、発光素子６から発せられる光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射強度かつ放射角度で光を放射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りが少ない照明装置とすることができる。

例えば、図３，図４に示す平面図，断面図のように複数個の本発明の発光装置101が発光装置駆動回路基板102に複数列に配置され、発光装置101の周囲に所要の形状に光学設計された反射具103が設置されて成る照明装置の場合、一列に配置された複数個の発光装置101の間に隣り合う列の発光装置101が配置された配置、いわゆる千鳥状配置とすることが好ましい。すなわち、発光装置101が格子状に配置される際には、光源となる発光装置101が直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような照明装置が人の視覚に入ってくることにより、不快感等を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、発光装置101がほぼ均等間隔で平面上に配置されるので、グレアが抑制され人間の目に対する不快感等を低減することができる。

更に、発光装置101が直線上に配列される場合に比べ、隣り合う発光装置101間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置101間の熱的な干渉が抑制され、発光装置101が実装された発光装置駆動回路基板102内における熱のこもりが抑制され、発光装置101の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の目に対しても不快感の少ない長期間にわたり光学特性の安定した長寿命の照明装置を作製することができる。

また、照明装置が、図５，図６に示す平面図，断面図のような発光装置駆動回路基板102上に複数の発光装置101から成る円状や多角形状の発光装置101群を、同心状に複数群配列した照明装置の場合、１つの円状や多角形状の発光装置101群における発光装置101の配置数を照明装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、発光装置101同士の間隔を適度に保ちながら発光装置101をより多く配置することができ、照明装置の照度をより向上させることができる。また、照明装置の中央部の発光装置101の密度を低くして発光装置駆動回路基板102の中央部における熱のこもりを抑制することができる。よって、発光装置駆動回路基板102内における温度分布が一様となり、照明装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、発光装置101の温度上昇を抑制することができる。その結果、発光装置101は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の照明装置を作製することができる。

このような照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装，展示用照明器具、街路灯用照明器具、誘導灯器具および信号装置、舞台およびスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板等や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。

例えば、放射強度の向上のために発光素子搭載用基板１に発光素子６が複数個載置されても良い。また光反射面２ｂの角度を任意に調整することも可能であり、これにより、補色域を設けることにより更に良好な演色性を得ることができる。

また、本発明の照明装置は、複数個の発光装置101を所定の配置となるように設置したものだけでなく、１個の発光装置101を所定の配置となるように設置したものでもよい。例えば、１個の発光装置101を照明装置の中央部に配置する。

（ａ）は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す下面図である。 本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す下面図である。 本発明の照明装置の実施の形態の一例を示す平面図である。 図３の照明装置の断面図である。 本発明の照明装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。 図５の照明装置の断面図である。 従来の発光装置の例を示す断面図である。

符号の説明

１：発光素子搭載用基板
１ａ：搭載部
２：反射部材
２ｂ：光反射面
３：実装用パッド
３ａ：第一の実装用パッド
３ｂ：第二の実装用パッド
４：導体層
４ａ：第一の導体層
４ｂ：第二の導体層
５：接続導体
５ａ：第一の接続導体
５ｂ：第二の接続導体
６：発光素子
40：金属層
40ａ：第一の金属層
40ｂ：第二の金属層
41：非形成部
41ａ：第一の非形成部
41ｂ：第二の非形成部
101：発光装置
102：発光装置駆動回路基板
103：反射具

Claims (4)

1. 上側主面に発光素子の電極が電気的に接続される実装用パッドが形成されるとともに、下側主面に導体層が形成され、且つ前記実装用パッドと前記導体層とを電気的に接続するための接続導体が形成されて成る発光素子搭載用基板において、前記導体層は、スリット状の非形成部によって区画された複数個の金属層に取り囲まれていることを特徴とする発光素子搭載用基板。
2. 請求項１記載の発光素子搭載用基板の上側主面に、前記発光素子を取り囲むように取着され、内周面が光反射面とされた枠状の反射部材を具備していることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
3. 請求項２記載の発光素子収納用パッケージと、前記実装用パッドに電気的に接続された前記発光素子とを具備していることを特徴とする発光装置。
4. 請求項３記載の発光装置を光源として用いたことを特徴とする照明装置。

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