JP6519163B2 - 光源装置、この光源装置を備えた車両用灯具及びその光源装置の製造方法 - Google Patents
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前記ベース金属部材の表面には、前記発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部が形成されると共に、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部を有する絶縁層が形成され、該絶縁層に熱抵抗率が0.02m・K/W以下の材料が用いられていることを特徴とする。
図1は本発明の実施例に係る光源装置が適用された車両用灯具の構成の一例を概略的に示す断面図である。
この車両用灯具1は、金属製ヒートシンク部材2と、光源装置3と、リフレクタ部材4、5と、投影レンズ6とから概略構成され、これらがユニット化されて、プロジェクタタイプの前照灯ユニットを構成している。その金属製ヒートシンク部材2は、例えば、アルミニウムダイキャスト製である。
以下に、この車両用灯具1に用いられる光源装置3の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図2に示す発光ダイオードチップ10は、サファイア基板12と、MOCVD法により成長させられたN型半導体層13と、発光層(活性層)14と、P型半導体層15と、電流拡散層16との層構造を成している。
なお、その図2において、矢印は光の射出方向を示している。
図3は本発明の実施例1に係る光源装置3の説明図である。
この光源装置3のパッケージ11は、図3に示すように、ベース金属部材20を有する。このベース金属部材20は、例えば、銅やアルミニウムの金属板から構成されている。
その金属製ヒートシンク部材2には、放熱面積を確保するための櫛歯形状の放熱フィン2aと、ネジ部材21が螺合されるネジ穴2bと、位置決め突起2cとが形成されている。
その絶縁層24は、更にエアロゾルデポジション法により形成するのが望ましい。
ネジ部材21aは熱伝導性の観点から金属製の材料が望ましく、ネジ部材21bには、ネジ部材21aが金属製である場合を考慮してショート防止の観点から絶縁性材料を用いる。
その金属製ヒートシンク部材2とベース金属部材20との間には、放熱グリース31が塗布されて、熱伝導効率の向上が図られている。
図5は本発明の実施例2に係る光源装置3の構成を模式的に示す平面図である。
図3、図4に示すパッケージ11では、1個の発光ダイオードチップ10が示されているが、車両用灯具1に用いられる光源装置3では、通常複数個の発光ダイオードチップ10が使用されている。
ここでは、ベース金属部材20の裏面側に金属膜32を形成して金属製ヒートシンク部材2とベース金属部材20とを半田接合により接合する構成としたが、これに限られるものではない。
そこで、以下に説明する光源装置3の構造を提案する。
図9は実施例3に係る光源装置3の製作工程の説明図である。
この実施例3では、図9(a)に示すように、表面20cが平らなベース金属部材20が使用されている。
このベース金属部材20の表面20cの絶縁層24の形成側をマスクして、脱脂処理等の表面処理を行う。
この実施例3に係る光源装置3によれば、発光ダイオードチップ10をフリップチップ接合する際に、配線パターン部22と配線パターン部23とに均等に加圧力が加わると共に加熱溶融されるので接合力が向上すると共に、発光ダイオードチップ10の傾きが防止される。
図10は実施例4に係る光源装置3の製作工程の説明図である。
この実施例4では、図10(a)に示すように、あらかじめベース金属部材20に段差面20eが形成されている。この段差面20eの深さは例えば10μm以下である。
この構成による場合も、実施例3と同様の作用効果を有する。
図11は本発明の実施例5に係る光源装置3の製作工程の説明図である。
この実施例5では、実施例3と同様に、表面20cが平らなベース金属部材20が図11(a)に示すように用いられている。
いずれの実施例においても、発光により発熱量が高くなる発光層14側のP側電極18をベース金属部材20に直接接触する配線パターン部23に金属製バンプ25を介して接合する構成としたので、熱の伝達効率が向上し、光源装置3の放熱効率が向上する。
更に、構造が簡略化されているので、光源装置3の組み立てが容易であり、安価に製作できる。
実施例5によれば、非発光層側の配線パターン部23の厚さが発光層側の配線パターン部22の厚さに較べて薄くされているので、絶縁層24を形成したにも拘わらず熱伝達効率が低下するのを防止できる。
2…金属製ヒートシンク部材
2a…放熱フィン
2b…ネジ穴
2c…位置決め突起
3…光源装置
4、5…リフレクタ部材
6…投影レンズ
10…発光ダイオードチップ
11…パッケージ
12’…集光レンズ
12…サファイア基板
13…N型半導体層
14…発光層
15…P型半導体層
16…電流拡散層
17…N側電極
18…P側電極
20…ベース金属部材
20a…ネジ穴
20b…位置決め穴
20c…表面
20d…下地導電層
20e…段差面
21a、21b…ネジ部材
22、23…配線パターン部
24…絶縁層
28…樹脂
29…リング部材
30…給電用コード
31…放熱グリース
32…金属膜
33…導電層
Claims (8)
- 通電により発光する発光層と発光層側の電極と非発光層側の電極とを有する発光ダイオードチップと、該発光ダイオードチップが固定されるベース金属部材とを備え、
前記ベース金属部材の表面には、前記発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部が形成されると共に、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部を有する絶縁層が形成され、該絶縁層に熱抵抗率が0.02m・K/W以下の材料が用いられており、
前記ベース金属部材の前記表面が平坦であり、前記発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部の厚さが、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部と前記絶縁層とを合わせた厚さと同じであることを特徴とする光源装置。 - 前記絶縁層の厚さが10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記材料が窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光源装置。
- 前記絶縁層が前記窒化アルミニウム材料を用いてエアロゾルデポジション法により形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
- 前記発光層側の電極に臨む前記ベース金属部材の配線パターン部と該発光層側の電極とが金属バンプを介して接合されると共に、前記非発光層側の電極に臨む前記絶縁層側の配線パターン部が金属製バンプを介して接合されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光源装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光源装置と、前記ベース金属部材を固定する金属製ヒートシンク部材とを備え、前記ベース金属部材に前記金属製ヒートシンク部材に対する位置決め穴と、前記金属製ヒートシンク部材に固定するネジ穴と、前記発光ダイオードチップに給電する給電用接続部とが形成されていることを特徴とする車両用灯具。
- 前記金属製ヒートシンク部材がアルミニウム製ダイキャストであり、該アルミニウム製ダイキャストの表面にスズ亜鉛合金が形成され、前記ベース金属部材にスズ銅合金が形成され、前記金属製ヒートシンク部材と前記ベース金属部材とがスズ亜鉛合金とスズ銅合金を少なくとも半田材として金属接合されていることを特徴とする請求項6に記載の車両用灯具。
- 通電により発光する発光層と発光層側の電極と非発光層側の電極とを有する発光ダイオードチップと、該発光ダイオードチップが固定されるベース金属部材とを備え、
前記ベース金属部材の表面には、前記発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部が形成されると共に、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部を有する絶縁層が形成され、該絶縁層に熱抵抗率が0.02m・K/W以下の材料が用いられ、
前記ベース金属部材の前記表面が平坦であり、前記発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部の厚さが、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部と前記絶縁層とを合わせた厚さと同じである光源装置の製造方法であって、
前記ベース金属部材の前記表面において、前記非発光層側の電極に電気的に接合される配線パターン部が形成される側に前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層が形成された前記ベース金属部材の前記表面の全面に段差を有する導電層を形成する工程と、
段差を有する前記導電層を研磨して段差を取り除く工程と、
前記両配線パターン部に対応するマスクを前記導電層に施して、前記導電層をホトエッチング処理することで前記両配線パターン部を形成する工程と、を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
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