JP6032086B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
従来の発光装置として、接着層を介して配線板が張り合わされた金属板上に発光素子が搭載されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置によれば、発光素子搭載用基板として熱伝導性の高い金属板が用いられているため、放熱特性に優れる。
特開２００７−１０９７０１号公報
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置の構造においては、発光装置の裏側は熱伝導性の高い金属板が大きく露出しているため放熱しやすいものの、表側では金属板のほとんどの領域が露出していないため、効果的に放熱することができない。
本発明の目的の一つは、基板の表裏両面から効果的に放熱できる発光装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、下記[１]〜[６]の発光装置を提供する。
[１] 平板状の熱伝導性基板と、前記熱伝導性基板の第１の面の中央部に形成された発光素子搭載領域に搭載された複数の発光素子と、前記熱伝導性基板の第１の面に設けられ、前記複数の発光素子に電気的に接続される第１の端子、外部電源に接続される第２の端子、及び前記第１及び第２の端子の間に位置し、端子を電気的に接続する配線電極本体を有し、前記熱伝導性基板の第１の側に延びる線状の第１の電位の配線電極、及び前記熱伝導性基板の前記第１の側と反対側の第２の側に延びる線状の第２の電位の配線電極と、前記第１の電位の配線電極及び前記第２の電位の配線電極の前記第１及び第２の端子を露出しつつ、前記第１の電位の配線電極及び前記第２の電位の配線電極の前記配線電極本体を被覆する線状の被覆部を有するレジストと、を含む発光装置であって、前記平板状の熱伝導性基板は、前記第１の面の前記発光素子搭載領域を囲むようにその外側において、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域が熱放出用の露出面となり、前記第１の面と反対側の第２の面において、全面が熱放出用の露出面となる構成を有する、発光装置。
[２]前記熱伝導性基板はアルミニウム基板又はアルミニウム合金基板であり、前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域に陽極酸化皮膜が形成されている、前記[１]に記載の発光装置。
[３] 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域のうち、前記発光素子搭載領域を除く領域の前記陽極酸化皮膜は黒色である、前記[２]に記載の発光装置。
[４] 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域のうち、前記発光素子搭載領域の前記陽極酸化皮膜は白色である、前記[２]に記載の発光装置。
[５] 前記レジストは前記線状の被覆部と連続し、前記熱伝導性基板の前記発光素子搭載領域を被覆する搭載部被覆部を更に有し、前記複数の発光素子は、前記レジストの前記搭載部被覆部上に設置される、前記[１]、[２]あるいは[４]のいずれか１つに記載の発光装置。
[６] 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域に粗面化処理が施された、前記[１]〜[５]のいずれか１つに記載の発光装置。
本発明によれば、基板の表裏両面から効果的に放熱できる発光装置を提供することができる。
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１の線分Ａ−Ａ、線分Ｂ−Ｂに沿った発光装置の垂直断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１０の上面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１の線分Ａ−Ａ、線分Ｂ−Ｂに沿った発光装置１０の垂直断面図である。
発光装置１０は、熱伝導性基板１１と、熱伝導性基板１１上に形成された配線電極１４と、配線電極１４の端子１４ａ、１４ｂ以外を覆うレジスト１５と、熱伝導性基板１１の素子搭載領域Ｒ内においてレジスト１５上に設置され、配線電極１４の端子１４ａに電気的に接続される発光素子１６と、素子搭載領域Ｒを囲むリフレクタ１７と、を有する。レジスト１５の素子搭載領域Ｒ外の領域には熱伝導性基板１１の表面を露出させる放熱孔１８が設けられる。
熱伝導性基板１１は、高い熱伝導率を有する基板であり、例えば、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板、窒化アルミニウム基板、又はガラスエポキシ基板である。ガラスエポキシ基板を用いる場合は、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＧａＮ等の熱伝導率の高い材料をフィラーとして含むことが好ましい。
熱伝導性基板１１がアルミニウム基板又はアルミニウム合金基板である場合は、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜である陽極酸化皮膜１２を形成することにより、熱伝導性基板１１の放熱特性を向上させることができる。この場合、陽極酸化皮膜１２は少なくとも熱伝導性基板１１の放熱孔１８から露出した領域に形成される。
また、陽極酸化皮膜１２は着色されてもよい。例えば、黒色の陽極酸化皮膜を用いる場合は、より効果的に放熱孔１８から放熱することが可能になる。
また、熱伝導性基板１１の表面にサンドブラスト等による粗面化処理が施されていてもよい。粗面化することにより表面積が増加するため、熱伝導性基板１１の放熱特性を向上させることができる。粗面化処理は少なくとも熱伝導性基板１１の放熱孔１８から露出した領域に施される。熱伝導性基板１１の全面に施される場合は、アンカー効果により熱伝導性基板１１と絶縁層１３の密着性を向上させることができる。陽極酸化皮膜１２を形成する場合は、粗面化処理後に陽極酸化処理を実施する。
配線電極１４は、絶縁層１３を介して熱伝導性基板１１上に形成される。配線電極１４は、例えば、Ｃｕ／Ａｕ積層膜からなる。絶縁層１３は、ガラスエポキシ又はポリイミド等の絶縁材料からなる。
レジスト１５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂材料からなる。レジスト１５で配線電極１４を覆うことにより、配線電極１４の端子１４ａ、１４ｂ以外の部分を外部と絶縁し、また、配線電極１４の酸化や湿度による腐食を抑えることができる。
発光素子１６は、例えばＬＥＤチップであり、熱伝導性基板１１の素子搭載領域Ｒ内に設置される。ここで、素子搭載領域Ｒは、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示される構成においては、リフレクタ１７に囲まれた領域である。発光素子１６は、配線電極１４の端子１４ａにボンディングワイヤー１９により電気的に接続される。配線電極１４の端子１４ｂには外部電源が接続され、配線電極１４を介して発光素子１６に電源が供給される。
なお、発光素子１６の数や配置、配線電極１４の形状等は１、図２（ａ）、（ｂ）に示されるものに限られず、例えば、発光素子１６は導電バンプ等により配線電極１４に接続されてもよい。
リフレクタ１７は、素子搭載領域Ｒを囲む環状の部材であり、例えば、ポリフタルアミド樹脂、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、ＰＣＴ（Polycyclohexylene Dimethylene Terephalate）等の熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。リフレクタ１７は、光反射率を向上させるための、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。
熱伝導性基板１１の表面を露出させる放熱孔１８は、レジスト１５及び絶縁層１３に設けられる。放熱孔１８は、素子搭載領域Ｒの外に形成される。図１、２に示されるように、発光素子１６の周りにリフレクタ１７が形成される場合は、リフレクタ１７の外側に形成される。また、発光装置１０の縁における絶縁性を確保するため、放熱孔１８は発光装置１０の縁には形成されないことが好ましい。
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、発光素子が熱伝導性基板上に直接設置される点において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る発光装置２０の垂直断面図である。図３（ａ）、（ｂ）の断面は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）の断面に対応する。
発光装置２０は、熱伝導性基板１１と、熱伝導性基板１１上に形成された配線電極１４と、配線電極１４の端子１４ａ、１４ｂ以外を覆うレジスト１５と、熱伝導性基板１１上に形成され、配線電極１４の端子１４ａに電気的に接続される発光素子１６と、を有する。レジスト１５には熱伝導性基板１１の表面を露出させる放熱孔１８が設けられる。
発光装置２０においては、熱伝導性基板１１の素子搭載領域Ｒ内において熱伝導性基板１１の表面が露出し、発光素子１６が熱伝導性基板１１上に直接設置される。この露出部分から、発光素子１６で発生した熱を効果的に空気中へ逃がすことができる。ただし、熱伝導性基板１１が導電性を有する場合は、発光素子１６は絶縁性の素子基板を下側に向けたフェイスアップ型の素子であることが求められる。
熱伝導性基板１１がアルミニウム基板又はアルミニウム合金基板である場合は、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、表面にアルミニウムの陽極酸化皮膜である陽極酸化皮膜１２を形成することにより、熱伝導性基板１１の放熱特性を向上させることができる。
この場合、放熱孔１８から露出した領域には放熱特性に優れた黒色の陽極酸化皮膜１２を形成し、素子搭載領域Ｒ内に露出した領域には光反射性に優れた白色の陽極酸化皮膜１２を形成することが好ましい。
また、熱伝導性基板１１の素子搭載領域Ｒ内に露出した領域上に多層反射膜（ＤＢＲ膜）を形成し、その上に発光素子１６を設置してもよい。多層反射膜を形成することにより、素子搭載領域Ｒ内に露出した熱伝導性基板１１の表面における光反射性を向上させることができる。熱伝導性基板１１が表面に陽極酸化皮膜１２を有する場合は、例えば、光反射性に優れた白色の陽極酸化皮膜１２の上に多層反射膜を形成することにより、素子搭載領域Ｒ内に露出した熱伝導性基板１１の表面における光反射性をより向上させることができる。
（実施の形態の効果）
上記の実施の形態の発光装置１０は、発光素子１６で発生した熱を熱伝導性基板１１の裏面から直下の基板やヒートシンクへ逃がすだけでなく、放熱孔１８を通して表面から空気中へ逃がすことができるため、優れた放熱特性を有する。さらに、第２の実施の形態の発光装置２０では、発光素子１６の周囲の熱伝導性基板１１の露出した領域からも効果的に放熱することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１０、２０ 発光装置
１１ 熱伝導性基板
１２ 陽極酸化皮膜
１４ 配線電極
１５ レジスト
１６ 発光素子
１８ 放熱孔

Claims (6)

  1. 平板状の熱伝導性基板と、
    前記熱伝導性基板の第１の面の中央部に形成された発光素子搭載領域に搭載された複数の発光素子と、
    前記熱伝導性基板の第１の面に設けられ、前記複数の発光素子に電気的に接続される第１の端子、外部電源に接続される第２の端子、及び前記第１及び第２の端子の間に位置し、両端子を電気的に接続する配線電極本体を有し、前記熱伝導性基板の第１の側に延びる線状の第１の電位の配線電極、及び前記熱伝導性基板の前記第１の側と反対側の第２の側に延びる線状の第２の電位の配線電極と、
    前記第１の電位の配線電極及び前記第２の電位の配線電極の前記第１及び第２の端子を露出しつつ、前記第１の電位の配線電極及び前記第２の電位の配線電極の前記配線電極本体を被覆する線状の被覆部を有するレジストと、
    を含む発光装置であって、
    前記平板状の熱伝導性基板は、前記第１の面の前記発光素子搭載領域を囲むようにその外側において、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域が熱放出用の露出面となり、前記第１の面と反対側の第２の面において、全面が熱放出用の露出面となる構成を有する、発光装置。
  2. 前記熱伝導性基板はアルミニウム基板又はアルミニウム合金基板であり、
    前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域に陽極酸化皮膜が形成されている、
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域のうち、前記発光素子搭載領域を除く領域の前記陽極酸化皮膜は黒色である、
    請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域のうち、前記発光素子搭載領域の前記陽極酸化皮膜は白色である、
    請求項２に記載の発光装置。
  5. 前記レジストは前記線状の被覆部と連続し、前記熱伝導性基板の前記発光素子搭載領域を被覆する搭載部被覆部を更に有し、
    前記複数の発光素子は、前記レジストの前記搭載部被覆部上に設置される、
    請求項１、２あるいは４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記熱伝導性基板の前記第１の面の、前記レジストの前記線状の被覆部によって被覆されていない領域に粗面化処理が施された、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
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