JP6982232B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
近年、LED等の高輝度の発光素子を用いた発光装置が、プロジェクタ等の光源、車載用の光源等に用いられている。発光素子の高輝度化に伴い、発光素子から発生する熱が増大することから、発光装置外への速やかな放熱が必要である。発光装置外への速やかな放熱を行うために、発光素子が載置される基板表面と基板裏面とを接続するビアを設けるなどの種々の工夫がなされている(特許文献1〜4)。
特開2012−227230号公報 特開2012−151188号公報 特開2002−190672号公報 実用新案登録第3159040号公報
本発明は、発光装置内における放熱効果の偏りの少ない、効率的な放熱を実現することができる発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、以下の発明を含む。
表面及び裏面を有する絶縁体11と、
前記絶縁体の表面に配置される一対の表面配線12と、
前記絶縁体の表面に配置され、前記表面配線と離間する接続配線13と、
前記絶縁体の裏面に配置される一対の裏面端子14と、
前記絶縁体を貫通し、前記表面配線12と前記裏面端子14とを電気的に接続する第1内層配線15と、
前記接続配線と接触し、かつ前記裏面端子と離間し、前記絶縁体に埋設される1以上の第2内層配線16と、を有する基板17と、
前記一対の表面配線の一方と前記接続配線とを跨いで配置される第1発光素子1と、
前記一対の表面配線の他方と前記接続配線とを跨いで配置される第2発光素子2とを備える発光装置。
本発明によれば、発光装置内における放熱効果の偏りの少ない発光装置を提供することができる。
本発明の実施の形態1の発光装置を示す概略平面図(a)、a−a'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態2の発光装置を示す概略平面図(a)、b−b'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態3の発光装置を示す概略平面図(a)、c−c'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態4の発光装置を示す概略平面図(a)、d−d'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態5の発光装置を示す概略平面図(a)、e−e'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態6の発光装置を示す概略平面図(a)、f−f'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態7の発光装置を示す概略平面図(a)、g−g'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態8の発光装置を示す概略平面図(a)、h−h'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態9の発光装置を示す概略平面図(a)、i−i'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態10の発光装置を示す概略平面図(a)、j−j'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態11の発光装置を示す概略平面図(a)、k−k'線断面図(b)、裏面図(c)である。 本発明の実施の形態12の発光装置を示す概略平面図(a)、l−l'線断面図(b)である。 本発明の実施の形態13の発光装置を示す概略平面図(a)、m−m'線断面図(b)、裏面図(c)である。
本開示においては、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
〔発光装置〕
本発明の実施形態に係る発光装置は、例えば、図1(a)から1(c)に示すように、基板17と、基板17上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1と第2発光素子2とは基板17上で直列接続されている。
〔基板17〕
基板17は、表面及び裏面を有する絶縁体11と、
前記絶縁体の表面に配置される一対の表面配線12と、
前記絶縁体の表面に配置され、前記表面配線と離間する接続配線13と、
前記絶縁体の裏面に配置される一対の裏面端子14と
前記絶縁体を貫通し、前記表面配線12と前記裏面端子14とを電気的に接続する第1内層配線15と、
前記接続配線と接触し、かつ前記裏面端子と離間し、前記絶縁体に埋設される1以上の第2内層配線16とを有する。
本願では、上述した配線及び端子を総称して配線部材ということがある。
基板17は、複数の発光素子を、直列接続にて搭載するために利用することができる。
(絶縁体11)
絶縁体11は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラス、ガラスエポキシ、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、低温同時焼成セラミックス(LTCC)、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を利用することができる。なかでも、耐熱性及び耐候性に優れたセラミックスを用いることが好ましい。
絶縁体11は、1つの絶縁体層からなる絶縁体11であってもよいが、2以上の絶縁体層が積層された積層体であってもよい。絶縁体11が2以上の絶縁体層の積層体である場合も、絶縁体11は、複数のセラミックスの積層体であるものが好ましい。
絶縁体11の表面及び/又は裏面は平坦であることが好ましい。例えば、絶縁体11の外形は略矩形の平板状である。
絶縁体の厚み及び大きさは、搭載する発光素子の大きさ及び数等によって適宜調整することができる。例えば、絶縁体の総厚みは0.1mm〜1.0mm程度、大きさは50mm×50mm〜100mm×100mm程度が挙げられる。
(配線部材)
配線部材は、発光素子と外部電源とを電気的に接続し、発光素子に対して外部電源からの電圧を印加するために、あるいは、発光素子からの熱を放出するためのものである。配線部材は、導電性を有する材料によって形成することができ、例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、W(タングステン)等の金属又は合金の単層膜又は積層膜を用いることができる。なかでも放熱性の観点から、銅又は銅合金を用いることが好ましい。
配線部材は、当該分野で公知の方法、例えば、スパッタ法、蒸着法、メッキ等、種々の方法によって形成することができる。これらの配線部材は、部位又は形状等に応じて、これらの方法を組み合わせて形成することができる。
配線部材の厚みは、全部が同一の厚みを有していてもよいし、部分的に異なる厚みであってもよい。例えば、1〜300μm程度が挙げられる。
(表面配線12、接続配線13及び裏面端子14)
表面配線12は、絶縁体の表面に複数配置されたものである。複数の表面配線12としては、例えば、一対の表面配線12a、12bが挙げられる。接続配線13は、絶縁体の表面に少なくとも1つ、表面配線と離間して配置されたものである。一対の表面配線12a、12b及び接続配線13は、発光素子を整列して配置するために、例えば一方向に規則的に配置されていることが好ましい。
裏面端子14は、発光装置10を電気的に外部と接続するための外部接続端子であり、発光装置10の裏面となる絶縁体の裏面に複数配置されたものである。複数の裏面端子14としては、例えば、一対の裏面端子14a、14bが挙げられる。一対の裏面端子14a、14bは、平面視において一対の表面配線12a、12bと重なって配置されていることが好ましい。これにより、表面配線12と裏面端子14との距離が短くなり、後述する第1内層配線15の長さを抑えることができる。
表面配線及び裏面端子は、それぞれ、少なくとも正負一対の2つあればよいが、それ以上(例えば複数対)あってもよい。
接続配線は、発光素子を直列接続するための中継配線として用いられる。1つの基板が有する接続配線の数は、基板に搭載される発光素子の数に応じて適宜増減することができる。
表面配線及び裏面端子の平面形状は、例えば、発光素子の数、発光装置の形状等に応じて、適宜設定することができる。
(第1内層配線15及び第2内層配線16)
第1内層配線15及び第2内層配線16は、絶縁体11に埋め込まれ、少なくとも一部が絶縁体の表面に露出している。
第1内層配線15は、絶縁体11を貫通し、表面配線12と裏面端子14とに接触し、それぞれを電気的に接続する。
第2内層配線16は、接続配線13と接触し、かつ裏面端子14と離間して、絶縁体11に埋設されている。
第2内層配線は、1つでもよいが、2以上あることが好ましく、発光素子の数及び大きさに応じて適宜増減することができる。第2内層配線は、平面視において、規則的に配置されていることが好ましく、1つの発光素子が搭載される領域での平面視において、第1内層配線に対して略対称となる位置に配置されていることがより好ましい。
特に、第1内層配線及び/又は第2内層配線は、後述するように、発光素子が基板に搭載された場合において、平面視において発光素子と重なって配置されていることが好ましい。このような配置により、内層配線が効果的に発光素子から発生する熱の熱引きに寄与することができる。
また、第2内層配線は、平面視において、裏面端子と重なって配置されていることが好ましい。このような配置により、発光素子から発生する熱を、第2内層配線を介して裏面端子に効果的に導くことができる。
第1内層配線及び第2内層配線の平面形状は、放熱性を考慮すると、短絡しない範囲で、より大きい面積を有することが好ましく、表面配線、接続配線、裏面端子等の形状等に応じて、円形、楕円形、多角形等、適宜設定することができる。
より高い放熱性を考慮すると、なかでも、最大幅が100〜2000μmの円形又は楕円形であるものが好ましい。このような形状及び大きさとすることにより、例えば、めっきを利用することにより、効率的かつ高精度に製造することができ、安価で、軽量化を図ることもできる。
あるいは、より高い放熱性を得るために、例えば、第1内層配線及び第2内層配線は、表面配線12及び接続配線13と同程度の大きさを有していてもよい。
(放熱端子28)
基板17は、絶縁体11の裏面に、さらに、放熱端子28を有していてもよい。例えば、図2Bに示すように、放熱端子28は、裏面端子14及び第1内層配線15と離間して、つまり発光素子と電気的に絶縁されて配置されている。放熱端子28の形状、位置、大きさ等は、適宜調整することができる。放熱端子28は、その役割を効率的に果たすために、第2内層配線と、平面視において重なっていることが好ましい。これによって、外部との接触面積を増加させることができ、さらなる放熱性の向上を図ることができる。また、放熱端子28が発光素子および裏面端子と電気的に絶縁されていることにより、例えば発光装置を金属製の実装基板に実装する際に、放熱端子を金属基板上に絶縁膜を介さずに接合できるため、より高い放熱を実現することができる。
(その他の内層配線29、99)
基板17は、さらにその他の内層配線を有していてもよい。例えば、図2Bに示すように、絶縁体21に埋設され、放熱端子28に接触し、第2内層配線26と離間する第3内層配線29、図9Bに示すように、絶縁体91に埋設され、裏面端子94に接触し、第1内層配線95及び第2内層配線96と離間する第4内層配線99が挙げられる。
第3内層配線及び第4内層配線の形状及び大きさは、第1内層配線及び第2内層配線と同様のものが挙げられる。基板17が、第3、第4内層配線を適宜有することにより、発光装置内における放熱効果の偏りの少ない、効率的な放熱を実現することができる。
(基板17の層構造)
基板17は、例えば、積層構造によって構成することができる。例えば、2層の絶縁体層の積層体である絶縁体と、その表裏面に配置された配線部材との4層構造、3層の絶縁体層の積層体である絶縁体と、その表裏面に配置された配線部材との5層構造、3層以上の絶縁体層の積層体である絶縁体と、その表裏面に配置された配線部材との5層以上の構造等が挙げられる。基板の薄膜化及び内層配線の形成の効率などの観点から、絶縁体は2又は3層の絶縁体層の積層体を用いることが好ましい。
いずれの積層構造においても、第1内層配線は、絶縁体を貫通して、その表裏面の両面において絶縁体から露出している。第2内層配線及び/又は第3内層配線及び/又は第4内層配線は、絶縁体を構成する少なくとも1の絶縁体層を貫通する孔に埋設され、絶縁体の表裏面のいずれか一方の面において絶縁体から露出している。
〔発光素子1、2〕
発光装置は、一対の表面配線の一方と接続配線とを跨いで配置される第1発光素子と、一対の表面配線の他方と接続配線とを跨いで配置される第2発光素子とを備える。つまり、複数の発光素子が、上述した基板表面において、一対の表面配線の間で、直列接続されるようにそれぞれ搭載されている。発光装置が3以上の発光素子を備える場合、基板17は、接続配線を2以上備え、第1発光素子と第2発光素子とは、それぞれ別の接続配線を跨いで載置される。そして、第1発光素子と第2発光素子とが配置される2つの接続配線を跨いで第3の発光素子が載置される。このように中継用の接続配線の数を増やすことで、3以上の発光素子を一対の表面配線とその間の接続配線とで直接に接続することができる。
発光素子は、基板上に、フリップチップ実装されるものが好ましい。例えば、第1の発光素子の一方の電極が、一対の表面配線の一方に、他方の電極が接続配線に、第2の発光素子の一方の電極が接続配線に、他方の電極が、一対の表面配線の他方に、それぞれ接合部材を介して接続される。発光素子が3つ以上搭載される場合には、基板は2以上の接続配線13を備え、一対の表面配線の間において、第3、第4・・・の発光素子が、隣接する2つの接続配線を跨いで、それぞれ接合部材を介して接続される。
発光素子は、同一面側に一対の電極を備えるものが好ましい。例えば、第1発光素子が備える一対の電極のうち一方の電極(例えば、P電極)は表面配線の一方の電極(例えばアノード電極)に、他方の電極(例えば、N電極)は接続配線に、それぞれ接続される。第2発光素子が備える一対の電極のうち一方の電極(例えば、P電極)は接続配線に、他方の電極(例えばN電極)は表面配線の他方の電極(例えば、カソード電極)に、それぞれ接続される。発光装置が3つ以上の発光素子を備える場合、第3、第4…の発光素子が、一方の表面配線と他方の表面配線との間に配置される2つ以上接続配線を跨いで、一方の表面配線(例えば、アノード電極)側に発光素子の一方の電極(例えば、P電極)が、他方の表面配線(例えば、カソード電極)側に発光素子の他方の電極(例えば、N電極)が接続される。
つまり、一つの接続配線には、第1発光素子の他方の電極と、第2発光素子の一方の電極とが接続される。例えば、発光素子が備える一対の電極のうち、一方の電極と他方の電極との面積が大きく異なる場合には、平面視において、接続配線と第1発光素子とが重なる面積と、第2発光素子とその接続配線とが重なる面積との差を大きくして、それぞれの発光素子の直下に配置される第2内層配線を、平面視において、より大きい接続面積を有する発光素子側の直下により多く配置することが好ましい。このような配置により、第2内層配線が、これら第2内層内線が多く配置されている発光素子から発生する熱の熱引きに、より効果的に寄与することができる。
発光素子としては、例えば発光ダイオードチップとして公知のもののいずれでも用いることができる。例えば、基板上に、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。発光素子の基板としては、サファイア等の絶縁性基板や、SiC、GaN、GaAs等の導電性基板等が挙げられる。ただし、最終的には、発光素子はこれら基板を有していなくてもよい。また、例えば、発光素子が絶縁性基板を有する場合、複数の発光素子が共通の絶縁性基板で繋がっていてもよい。
(接合部材)
接合部材は、発光素子を基板に実装するために用いられる。発光素子は、基板上に、フリップチップ実装されることが好ましい。接合部材は、例えば、基板の表面配線に、発光素子を接合させるために、少なくとも発光素子の電極と表面配線との間に介在するように配置される。接合部材としては、発光素子と表面配線とを導通させることができる材料を用いる。例えば錫−ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等を用いることができる。
(蛍光体層)
発光装置は、さらに、発光素子を覆う蛍光体層を備えるものが好ましい。
蛍光体層は、発光素子からの光を、異なる波長に変換させるものである。例えば、蛍光体層は、発光素子からの光より短波長に変換させるものでもよいが、光取り出し効率の観点から長波長に変換させるものが好ましい。蛍光体層は、少なくとも、発光素子の上面を覆うように配置されている。発光素子が蛍光体層で覆われることにより、発光素子から出射する光を、一旦蛍光体層側に取り出すことができるため、発光素子内における光の吸収を低減することができる。
蛍光体層を形成する蛍光体としては、例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子を用いる場合には、これらの発光素子で励起可能な蛍光体として、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG:Ce)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG:Ce)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体(CaO−Al23−SiO2:Eu)、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体((Sr,Ba)2SiO4:Eu)、β サイアロン蛍光体、CASN系蛍光体、SCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子との組み合わせにより、所望の発光色の発光装置(例えば白色系の発光装置)を得ることができる。
蛍光体層は、通常、発光素子を基板上に実装した後、発光素子の上面に形成される。
蛍光体層は、電着法、静電塗装法、ポッティング法、印刷法、スプレー法等を用いて形成してもよいし、発光素子の外形に対応した板状又はシート状の蛍光体層を載置してもよい。
蛍光体層の厚みは、蛍光体粒子の堆積方法等により適宜調整することができる。発光素子を覆う蛍光体層は、略均一な厚みで形成されていることが好ましい。蛍光体層は、0.01μm〜100μm程度の厚みを有していることが好ましい。
(光反射層)
発光装置は、発光素子の周囲に配置される光反射層を備えるものが好ましい。
光反射層としては、表面配線の上面を覆うもの又は発光素子の側面を覆うものなどが挙げられ、光取り出し効率を向上させる役割を果たす。
光反射層を構成する反射材料は、発光素子から出射された光及び蛍光体層で波長変換された光を効率よく反射させることができる材料が好ましく、そのピーク波長において80%以上、さらに90%以上反射させることができる材料がより好ましい。
光反射層は、発光素子から出射された光及び蛍光体層で波長変換された光が透過、吸収しにくい材料が好ましい。また、絶縁性の材料であることが好ましい。
光反射層を形成する材料としては、例えば、SiO2、TiO2、ZrO2、BaSO4、MgO等の粉末を用いることで、効率よく光を反射させることができる。これらの材料は単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。通常、これらの材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの当該分野で使用される樹脂に混合されて用いることが好ましい。
上述した発光装置において、蛍光体層及び/又は光反射層の上に、発光素子の上部を覆うレンズ等を、例えば、透光性の材料を用いたポッティング、圧縮成形、トランスファー成形などによって形成してもよい。
以下に本発明の発光装置の実施の形態を、図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1
実施の形態1における発光装置10は、図1(a)〜1(c)に示すように、基板17と、基板17上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板17は、セラミックスからなる2層の絶縁体層11a、11bの積層体である絶縁体11と、絶縁体11の表面に配置される一対の表面配線12a、12b及び接続配線13と、絶縁体11の裏面に配置される一対の裏面端子14a、14bと、絶縁体11に埋設される第1内層配線15a、15bと複数の第2内層配線16とを有する。
接続配線13は、基板17の表面において、表面配線12a、12bと離間しており、一対の表面配線12a、12bの間に配置されている。
第1内層配線15は、絶縁体11を貫通し、表面配線12aと裏面端子14aとを電気的に接続し、第1内層配線15bは、絶縁体11を貫通し、表面配線12bと裏面端子14bとを電気的に接続する。
第2内層配線16は、接続配線13と接触し、かつ裏面端子14a、14bと離間し、絶縁体11に埋設されている。第2内層配線16は、2層の絶縁体層11a、11bのうち、表面側に位置する絶縁体層11aを貫通する孔に埋め込まれている。第2内層配線16は略柱状体であって、上面は接続配線13に、側面及び下面は絶縁体11に接触している。
基板は、略平板で、例えば、平面視で2.8×2.8mmの略正方形の外形を有する。
これら表面配線12a、12b、接続配線13、裏面端子14a、14b、第1内層配線15a、15b及び第2内層配線16は、いずれも、銅によって形成されている。銅は熱伝導性に優れているため、放熱部材として適している。
絶縁体層11a、11bは、それぞれ100μm程度の厚みを有する。表面配線12a、12b、接続配線13、裏面端子14a、14bはそれぞれ100μm程度の厚みを有する。
第1内層配線15a、15bは絶縁体11と同等の200μm程度の厚みを有し、平面視形状は直径約200μmの略円形状である。第1内層配線15a、15bは、平面視において、それぞれ、表面配線12a、12bの直下、裏面端子14a、14bの直上において配置されている。第1内層配線は、発光装置10の熱分布が均一になるよう、略等間隔で配置されることが好ましく、例えば、4行1列で配置されている。
第2内層配線16は100μmの厚みを有し、平面視において直径200μmでの略円形状である。第2内層配線16は、平面視において、接続配線13の直下、裏面端子14a、14bの直上において、等間隔で、例えば、4行2列で配置されている。
第1、第2発光素子1、2は、例えば、1.0×1.0mmの略同形状の外形を有し、同一面側に正負の一対の電極を有し、表面配線12及び接続配線上にフリップチップ実装されている。
第1発光素子1は、一対の表面配線12の一方の表面配線12aと接続配線13とを跨いで配置されており、第1内層配線15aの1以上の直上、第2内層配線16の1以上の直上に配置されている。
第2発光素子2は、一対の表面配線12の他方の表面配線12bと接続配線13とを跨いで配置されており、第1内層配線15bの1以上の直上、第2内層配線16の1以上の直上に配置されている。
このように、接続配線と接触する第2内層配線を備えることにより、発光素子から生じる熱の一部を接続配線から第2内層配線に伝えることができるために、発光素子内での放熱効果の偏りを緩和させることができる。その結果、より均一な放熱性によって、発光素子全体の放熱効果を向上させることができ、発光素子での熱の偏りに起因する発光素子の劣化を抑制することができる。
特に、第1内層配線が、平面視において発光素子と重なって及び/又は第2内層配線が、平面視において発光素子と重なって配置されている場合には、複数の発光素子を直列接続したまま、短絡等を発生させることなく、発光素子からの発熱を、基板の表面側から裏面側へと最短の放熱経路で逃がすことができ、上述した効果をより一層向上させることができる。
実施の形態2
実施の形態2における発光装置20は、図2(a)〜2(c)に示すように、少なくとも基板27と、基板27上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板27は、2層の絶縁体層21a、21bの積層体である絶縁体21と、一対の表面配線22a、22bと、接続配線23と、一対の裏面端子24a、24b、第1内層配線25a、25bと、第2内層配線26とに加えて、放熱端子28と、第3内層配線29とを有する点で実施の形態1の発光装置とは異なっている。
放熱端子28は、絶縁体21の裏面に配置され、裏面端子24a、24b及び第2内層配線26と離間している。放熱端子28は、絶縁体21の裏面において一対の裏面端子24a、24bの間に配置されている。
第3内層配線29は、放熱端子28に接触し、第2内層配線26と離間し、絶縁体21に埋設されている。第3内層配線は、2層の絶縁体層21a、21bのうち、裏面側に位置する絶縁体層21bを貫通する孔に埋め込まれている。第3内層配線29は略柱状体であって、上面及び側面は絶縁体21に、下面は放熱端子28に接触している。第3内層配線29は、平面視において、第2内層配線26と重なっていない。第2内層配線26と第3内層配線29とは、絶縁体21を構成する2層の絶縁体層のうち、異なる絶縁体層を貫通している。
これ以外の構成は、発光装置10と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
特に、絶縁体の裏面側に放熱端子を有し、放熱端子に接続され、発光素子と電気的に絶縁された第3内層配線をさらに有することにより、接続配線から第2内層配線に伝えられた熱を、これら第3内層配線及び放熱端子を通して、さらに容易に裏面側に逃がすことができ、より放熱性を高めることができる。
実施の形態3
実施の形態3における発光装置30は、図3(a)〜3(c)に示すように、少なくとも基板37と、基板37上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板37は、3層の絶縁体層31a、31b、31cの積層体である絶縁体31と、一対の表面配線32a、32bと、接続配線33と、一対の裏面端子34a、34b、第1内層配線35a、35bと、第2内層配線36とに加えて、放熱端子38と、第3内層配線39とを有する。
実施の形態3の発光装置30は、絶縁体31が3層の絶縁体層の積層体である点で、実施の形態2の発光装置20とは異なっている。
第3内層配線39は、平面視において放熱端子38の略中央において列状に配置されている。第3内層配線39は、放熱端子38に接触し、第2内層配線36と離間し、絶縁体31に埋設されている。第3内層配線39は、3層の絶縁体層31a、31b、31cのうち、最も裏面側に位置する絶縁体層31cを貫通する孔に埋め込まれている。
第3内層配線39aは、平面視において第3内層配線39bの両側に列状に位置しかつ放熱端子38に接触している。第3内層配線39は裏面端子34a、34b、表面配線32a、32b及び第2内層配線36と離間している。つまり、第3内層配線39は、第1発光素子1および第2発光素子2と電気的に絶縁している。
本実施の形態では、平面視において、第2内層配線36と重なっていない第3内層配線39bに加えて、平面視において、第2内層配線36と重なっている第3内層配線39aを備える。また、第2内層配線36と重なっていない第3内層配線39bは3層の絶縁体層31a、31b、31cのうち、裏面側から2層の絶縁体層31b、31cを貫通する孔に埋め込まれている。
これ以外の構成は、発光装置10、20と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10、20と同様の効果を有する。
特に、第2内層配線36よりも長い第3内層配線39b及び/又は第2内層配線36の直下に配置する第3内層配線39aをさらに有することにより、裏面側への放熱をより一層向上させることができる。
実施の形態4
実施の形態4における発光装置40は、図4(a)〜4(c)に示すように、少なくとも基板47と、基板47上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板47は、3層の絶縁体層41a、41b、41cの積層体である絶縁体41と、一対の表面配線42a、42bと、接続配線43と、一対の裏面端子44a、44b、第1内層配線45a、45bと、第2内層配線46とに加えて、放熱端子48と、第3内層配線49とを有する。
実施の形態4の発光装置40は、3層の絶縁体層の真ん中の絶縁体層に第2内層配線及び第3内層配線が埋設されている点で、実施の形態3の発光装置30とは異なっている。
第2内層配線46は、3層の絶縁体層41a、41b、41cのうち、絶縁体41の表面側から2層の絶縁体層41a、41bを貫通する孔に埋め込まれている。
第3内層配線49は、3層の絶縁体層41a、41b、41cのうち、絶縁体41の裏面側に位置する2層の絶縁体層41b、41cを貫通する孔に埋め込まれている。第3内層配線49は、放熱端子48の中央において列状に配置しかつ放熱端子48に接触している。
これ以外の構成は、発光装置10、30と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10、30と同様の効果を有する。
特に、絶縁体41が、第2内層配線46と第3内層配線49との両方が埋設される絶縁体層を備えることにより、第2内層配線46から第3内層配線49へと熱が伝わりやすくなり、裏面側への放熱をより一層向上させることができる。
実施の形態5
実施の形態5における発光装置50は、図5(a)〜5(c)に示すように、基板57と基板57上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板57は、3層の絶縁体層51a、51b、51cの積層体である絶縁体51と、一対の表面配線52a、52bと、接続配線53と、一対の裏面端子54a、54b、第1内層配線55a、55bと、第2内層配線56とに加えて、放熱端子58と、第3内層配線59とを有する。
実施の形態5の発光装置50は、3層の絶縁体層の真ん中の絶縁体層に第2内層配線及び第3内層配線が埋設されていない点で、実施の形態3の発光装置30とは異なっている。
第2内層配線56は、3層の絶縁体層51a、51b、51cのうち、絶縁体51の表面を構成する絶縁体層51aを貫通する孔に埋め込まれている。第2内層配線56は、第1発光素子1及び/又は第2発光素子2の直下を含む領域に列状に配置された第2内層配線56を含む。
第3内層配線59は、3層の絶縁体層51a、51b、51cのうち、絶縁体51の裏面を構成する絶縁体層51cを貫通する孔に埋め込まれている。第3内層配線59は、第2内層配線56と離間するが、それらの直下に、それぞれ配置されている。つまり、第3内層配線59は、平面視、第2内層配線56と重なっている。
これ以外の構成は、発光装置10、30と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10、30と同様の効果を有する。
特に、第2内層配線56と第3内層配線59とが平面視において重なっていることにより、裏面側への放熱をより一層向上させることができる。また、絶縁体51の表面を構成する絶縁体層51aと絶縁体51の裏面を構成する絶縁体層51cとの間に積層される絶縁体層51bの厚みを他の絶縁体層よりも薄くすることで、第2内層配線と第3内層配線との距離が短くなり、裏面側への放熱をより一層向上することができる。
実施の形態6
実施の形態6における発光装置60は、図6(a)〜6(c)に示すように、基板67と、基板67上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板67は、2層の絶縁体層61a、61bの積層体である絶縁体61と、一対の表面配線62a、62bと、接続配線63と、一対の裏面端子64a、64b、第1内層配線65a、65bと、第2内層配線66とを有する。
実施の形態6の発光装置60は、第1内層配線と第2内層配線が平面視において略長方形状である点で実施の形態1の発光装置10と異なっている。
第1内層配線65a、65bは、それぞれ、平面視において200μm×1850μmの略長方形状である。第1内層配線65a、65bは、絶縁体61を貫通し、表面配線62a、62bと裏面端子64a、64bとを電気的に接続する。第1内層配線65a、65bは、平面視において、それぞれ、表面配線62a、62bの直下、裏面端子64a、64bの直上に1つずつ配置されている。
第2内層配線66は、平面視において750×1850μmの略長方形状である。
第2内層配線66は、2層の絶縁体層61a、61bのうち、絶縁体61の表面を構成する絶縁体層61aを貫通する孔に埋め込まれている。第2内層配線66は、平面視において、その全てが接続配線13の直下に、その少なくとも一部が裏面端子14a、14bの直上に配置されている。
これ以外の構成は、発光装置10と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
特に、発光素子と重なって配置されている第2内層配線の面積を大きくすることにより、裏面側への放熱をより一層向上させることができる。
実施の形態7
実施の形態7における発光装置70は、図7(a)〜7(c)に示すように、基板77と、基板77上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2と第3発光素子3とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2、第3発光素子3は直列接続で搭載されている。
基板77は、2層の絶縁体層71a、71bの積層体である絶縁体71と、一対の表面配線72a、72bと、一対の表面配線72a、72b間に配置された複数の接続配線73と、一対の裏面端子74a、74bと、第1内層配線75a、75bと、第2内層配線76とを有する。
実施の形態7の発光装置70は、3つの発光素子を備える点、3つの発光素子を直列接続するための接続配線を2つ備える点で実施の形態1の発光装置10とは異なっている。
第2内層配線76は、2層の絶縁体層71a、71bのうち、絶縁体71の表面側の絶縁体層71aを貫通する孔に埋め込まれている。第2内層配線76の上面は接続配線73に、下面は絶縁体71に、それぞれ接触している。第2内層配線76は、平面視において、接続配線73の直下、裏面端子74a、74bの直上において、等間隔で、例えば、4行2列ずつで配置されている。
これ以外の構成は、発光装置10と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
実施の形態8
実施の形態8における発光装置80は、図8(a)〜8(c)に示すように、基板87と、基板87上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2と第3発光素子3とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2、第3発光素子3は直列接続で搭載されている。
基板87は、2層の絶縁体層81a、81bの積層体である絶縁体81と、一対の表面配線82a、82bと、接続配線83a、83bと、一対の裏面端子84a、84bと、第1内層配線85a、85bと、第2内層配線86とに加えて、放熱端子88と、第3内層配線89とを有する。
実施の形態8の発光装置80は、3つの発光素子を備える点、3つの発光素子を直列接続するための接続配線を2つ備える点で実施の形態2の発光装置20とは異なっている。
これ以外の構成は、発光装置10、20と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10、20と同様の効果を有する。
特に、絶縁体の裏面側に放熱端子を有し、放熱端子に接続され、電気的に絶縁された第3内層配線をさらに有することにより、接続配線から第2内層配線に伝えられた熱を、これら第3内層配線及び放熱端子を通して、さらに容易に裏面側に逃がすことができ、また、発光素子内における温度分布の偏りを抑制することができる。
実施の形態9
実施の形態9における発光装置90は、図9(a)〜9(c)に示すように、基板97と、基板97上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2と第3発光素子3とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2、第3発光素子3は直列接続で搭載されている。
基板97は、2層の絶縁体層91a、91bの積層体である絶縁体91と、一対の表面配線92a、92bと、接続配線93a、93bと、一対の裏面端子94a、94b、第1内層配線95a、95bと、第2内層配線96a、96bとに加えて、第4内層配線99a、99bを有する点で実施の形態7の発光装置70とは異なっている。
第4内層配線99a、99bは、2層の絶縁体層91a、91bのうち、裏面側に位置する絶縁体層91bを貫通する孔に埋め込まれている。第4内層配線99a、99bは、一対の裏面端子94a、94bにそれぞれ接触し、第2内層配線96と離間し、絶縁体91に埋設されている。第4内層配線99a、99bは、平面視において、接続配線93a、93bの直下、裏面端子74a、74bの直上において、第2内層配線96a、96b間のそれぞれの位置に、等間隔で、例えば、4行1列ずつで配置されている。第4内層配線99は略柱状体であって、上面は及び側面は絶縁体91に、下面は裏面端子94に接触している。
実施の形態9の発光装置90は、第4内層配線を備える点で実施形態7の発光装置70とは異なっている。
これ以外の構成は、発光装置10、70と実質的に同様である。
特に、裏面端子に接続された第4内層配線をさらに有することにより、接続配線から第2内層配線に伝えられた熱を、これら第4内層配線を通して、さらに容易に裏面側に逃がすことができ、また、発光素子内における温度分布の偏りを抑制することができる。
実施の形態10
実施の形態10における発光装置10Xは、図10(a)〜10(c)に示すように、基板17とXと、基板17X上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板17Xは、2層の絶縁体層11Xa、11Xbの積層体である絶縁体11Xと、隣接する一対の表面配線12Xa、12Xbと、これら一対の表面配線12Xa、12Xbの双方に隣接する接続配線13Xと、一対の裏面端子14Xa、14Xb、第1内層配線15Xa、15Xbと、第2内層配線16Xa、16Xbを有する。
実施の形態10の発光装置10Xは、接続配線13Xが一対の表面配線12Xa、12Xbの間に配置されていない点で実施の形態1の発光装置10とは異なっている。
本実施の形態では、一対の表面配線12Xa、12Xbが隣接して配置されており、接続配線13Xは、一対の表面配線12Xa、12Xbの双方に隣接するように配置されている。
第1内層配線15Xa、15Xbは、平面視において、それぞれ、表面配線12Xa、12Xbの直下、裏面端子14Xa、14Xbの直上において、等間隔で、例えば、2行2列で配置されている。
第2内層配線16Xa、16Xbは、平面視において、接続配線13Xの直下、裏面端子14Xa、14Xbの直上において、等間隔で、例えば、2行4列で配置されている。
これ以外の構成は、発光装置10と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
実施の形態11
実施の形態11における発光装置10Yは、図11(a)〜11(c)に示すように、基板17Yと、基板17Y上に配置される第1発光素子と第2発光素子とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板17Yは、2層の絶縁体層11Ya、11Ybの積層体である絶縁体11Yと、隣接する一対の表面配線12Ya、12Ybと、接続配線13Yと、一対の裏面端子14Ya、14Yb、第1内層配線15Ya、15Ybと、第2内層配線16Ya、16Ybとに加えて、放熱端子18を有する点で実施の形態10の発光装置10Xとは異なっている。
放熱端子18は、絶縁体11bの裏面において、隣接して配置された一対の裏面端子14Ya、14Ybの双方に隣接して配置されている。
第2内層配線16Ya、16Ybは、平面視において、放熱端子18と重なって配置されている。
接続配線13Yは、平面視において、放熱端子18と重なって配置されている。
これ以外の構成は、発光装置10、10Xと実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
特に、絶縁体の裏面側に放熱端子を有することにより、接続配線から第2内層配線に伝えられた熱を、放熱端子を通して、さらに容易に裏面側に逃がすことができ、より一層均一な放熱性を得ることができる。
実施の形態12
この実施の形態における発光装置100は、図12(a)〜12(b)に示すように、上述した発光装置10と、蛍光体層101と、光反射層102とを備えている。
発光素子1から発光素子2の上面には、蛍光体層(例えばYAG系の蛍光体粒子を含む層)101が配置されている。
第1発光素子1、第2発光素子2の側面及び基板17の上面、蛍光体層101の側面には、SiO2の粒子を含む光反射層102が配置されている。
このように、発光装置は、発光素子内での放熱効果の偏りを緩和させることができる。より均一な放熱性によって、発光素子全体の放熱効果を向上させることができ、熱による発光素子の劣化を防止した、高信頼性及び高品質の発光装置とすることができる。
実施の形態13
実施の形態13における発光装置110は、図13(a)〜13(c)に示すように、少なくとも基板117と、基板117上に配置される第1発光素子1と第2発光素子2とを備える。第1発光素子1、第2発光素子2は直列接続で搭載されている。
基板117は、2層の絶縁体層111a、111bの積層体である絶縁体111と、一対の表面配線112a、112bと、接続配線113と、一対の裏面端子114a、114b、第1内層配線115a、115bと、第2内層配線116とを有する。
実施の形態13における発光装置110では、平面視において、接続配線113と第1発光素子1とが重なる面積と、第2発光素子2と接続配線113とが重なる面積が異なる。つまり、第2発光素子2と接続配線113とが重なる面積のほうが、第1発光素子1と接続配線113とが重なる面積よりも大きい。このため、第1発光素子1と第2発光素子2それぞれの直下に配置される第1内層配線115a、115bの数が異なる。つまり、第1発光素子1直下には4つの第1内層配線115a、第2発光素子2直下には2つの第1内層配線115bがそれぞれ配置されている。さらに、第1発光素子1と第2発光素子2それぞれの直下に配置される第2内層配線116の数が異なる。つまり、第1発光素子1直下には2つの第2内層配線116、第2発光素子2直下には4つの第2内層配線116がそれぞれ配置されている。これら以外の構成は、発光装置10と実質的に同様である。
このような構成により、発光装置10と同様の効果を有する。
特に、平面視において、接続配線113と重なる面積が大きい第2発光素子2の直下に配置される第2内層配線116を、接続配線113と重なる面積が第2発光素子2より小さい第1発光素子1の直下に配置される第2内層配線116の数よりも多く配置することにより、第2内層配線116が、これら第2内層配線が多く配置された発光素子から発生する熱の熱引きにより効果的に寄与することができる。
本発明の発光装置は、表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、プロジェクタ装置(特にモバイルプロジェクタ装置)、レーザディスプレイ、車載用光源等に利用することができる。
1、2、3 :発光素子
10、10X、10Y、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110 :発光装置
11、11X、11Y、21、31、41、51、61、71、81、91、111 :絶縁体
11a、11b、11Xa、11Xb、11Ya、11Yb、21a、21b、31a、31b、31c、41a、41b、41c、51a、51b、51c、61a、61b、71a、71b、81a、81b、91a、91b、111a、111b :絶縁体層
12、12a、12b、12Xa、12Xb、12Ya、12Yb、22a、22b、32a、32b、42a、42b、52a、52b、62a、62b、72a、72b、82a、82b、92a、92b、112a、112b :表面配線
13、13X、13Y、23、33、43、53、63、73、83a、83b、93a、93b、113 :接続配線
14、14a、14b、14Xa、14Xb、14Ya、14Yb、24a、24b、34a、34b、44a、44b、54a、54b、64a、64b、74a、74b、84a、84b、94a、94b、114a、114b :裏面端子
15、15a、15b、15Xa、15Xb、15Ya、15Yb、25a、25b、35a、35b、45a、45b、55a、55b、65a、65b、75a、75b、85a、85b、95a、95b、115a、115b :第1内層配線
16、16Xa、16Xb、16Ya、16Yb、26、36、46、56、66、76、86、96、116 :第2内層配線
17、17X、17Y、27、37、47、57、67、77、87、97、117 :基板
28、38、48、58、88 :放熱端子
29、39、39a、39b、49、59、89 :第3内層配線
99a、99b :第4内層配線
101 :蛍光体層
102 :光反射層

Claims (11)

  1. 表面及び裏面を有する絶縁体と、
    前記絶縁体の表面に配置される一対の表面配線と、
    前記絶縁体の表面に配置され、前記表面配線と離間する接続配線と、
    前記絶縁体の裏面に配置される一対の裏面端子と、
    前記絶縁体を貫通し、前記表面配線と前記裏面端子とを電気的に接続する第1内層配線と、
    前記接続配線と接触し、かつ前記裏面端子と離間し、前記絶縁体に埋設される1以上の第2内層配線と、を有する基板と、
    前記一対の表面配線の一方と前記接続配線とを跨いで配置される第1発光素子と、
    前記一対の表面配線の他方と前記接続配線とを跨いで配置される第2発光素子とを備え
    前記第2内層配線が、平面視において前記裏面端子と重なって配置されている発光装置。
  2. 表面及び裏面を有する絶縁体と、
    前記絶縁体の表面に配置される一対の表面配線と、
    前記絶縁体の表面に配置され、前記表面配線と離間する接続配線と、
    前記絶縁体の裏面に配置される一対の裏面端子と、
    前記絶縁体を貫通し、前記表面配線と前記裏面端子とを電気的に接続する第1内層配線と、
    前記接続配線と接触し、かつ前記裏面端子と離間し、前記絶縁体に埋設される1以上の第2内層配線と、
    前記絶縁体の裏面に配置され、前記裏面端子及び前記第2内層配線と離間する放熱端子とを有する基板と、
    前記一対の表面配線の一方と前記接続配線とを跨いで配置される第1発光素子と、
    前記一対の表面配線の他方と前記接続配線とを跨いで配置される第2発光素子とを備え、
    前記第2内層配線が、平面視において前記放熱端子と重なって配置されており、かつ、前記放熱端子は前記発光素子と電気的に絶縁されている発光装置。
  3. 前記第2内層配線が、平面視において前記第1発光素子及び前記第2発光素子と重なって配置されている請求項1又は2に記載の発光装置。
  4. 前記第1内層配線が、平面視において前記第1発光素子及び前記第2発光素子と重なって配置されている請求項1〜3に記載の発光装置。
  5. 前記接続配線を複数備え、
    隣接する2つの接続配線を跨いで配置される1以上の発光素子をさらに備え、
    前記2つの接続配線にそれぞれ接触する第2内層配線が、平面視において前記発光素子と重なって配置されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  6. 前記裏面端子に接触し、前記第2内層配線と離間し、前記絶縁体に埋設される第4内層配線を有する請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  7. 前記絶縁体は、セラミックスの積層体である請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  8. 前記表面配線、接続配線、第1内層配線、裏面端子及び/又は第2内層配線が銅又は銅合金からなる請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  9. 前記第2内層配線が、平面視において前記裏面端子と重なって配置されている請求項2及び請求項2に従属する請求項3〜8のいずれか1つに記載の発光装置。
  10. さらに、前記絶縁体の裏面に配置され、前記裏面端子及び前記第2内層配線と離間する放熱端子を有し、
    前記第2内層配線が、平面視において前記放熱端子と重なって配置されている請求項1及び請求項1に従属する請求項3〜9のいずれか1つに記載の発光装置。
  11. さらに、前記放熱端子に接触し、前記第2内層配線と離間し、前記絶縁体に埋設される第3内層配線を有する請求項2、請求項2に従属する請求項3〜9及び請求項10のいずれか1つに記載の発光装置。
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