JPWO2014065068A1 - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents

発光装置および発光装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

基板（１１０）の表面に熱伝導性および光反射性を有するセラミック絶縁膜（１５０）を形成し、発光素子（１０１）をセラミック絶縁膜（１５０）上に配置する。これにより、基板（１１０）上に形成された発光素子（１０１）を備えた発光装置（１０）において、放熱性および光利用効率を向上させることができる。

Description

本発明は、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置に関するものである。
従来、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置として、セラミック基板を用いた発光装置や、金属基板上に絶縁層として有機レジスト層を備えた発光装置などが知られている。
なお、特許文献１には、耐トラッキング性を備えた積層板を形成するために、銅箔の片面にセラミックを溶射してセラミック層を形成し、セラミック層に接着剤を塗布し、接着剤塗布面に紙基材フェノール樹脂含浸塗工布を積層する技術が開示されている。
また、特許文献２には、セラミック塗料からなる絶縁被膜層が成膜された金属基板を用いた熱電変換装置が開示されている。
また、特許文献３には、アルミニウム板などの基体にセラミック塗料を塗布して絶縁被膜を形成する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開平１−１５６０５６号公報（１９８９年６月１９日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６−６６８２２号公報（２００６年３月９日公開）」 日本国公開特許公報「特開昭５９−１４９９５８号公報（１９８４年８月２８日公開）」
ところで、大出力の発光装置を作成するためには、発光素子等で発生する熱の放熱性を高める必要があるが、従来使用されているセラミック基板では熱伝導性が悪いため、より熱伝導性の高い金属基板を使用する必要がある。ところが、金属基板上に発光素子を搭載するためには、パターン形成のためにも金属基板上に絶縁層を設けなくてはならない。また、発光装置の光利用効率を向上させるためには、上記絶縁層は、高熱伝導性に加えて、高光反射性を有している必要がある。
しかしながら、発光装置の基板において従来絶縁層として使用されている有機レジストでは、十分な熱伝導性、耐熱性、および耐光性が得られないという問題がある。また、光の利用効率を向上させるためには、絶縁層を介して基板側に漏れる光を反射させる必要があるが、従来の有機レジストを絶縁層として用いた構成では十分な光反射性が得られない。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置において、放熱性および光利用効率を向上させることにある。
本発明の一態様にかかる発光装置は、基板と、上記基板上の配置された発光素子とを備えた発光装置であって、上記基板上にセラミック塗料を塗布することによって形成された熱伝導性および光反射性を有するセラミック絶縁膜を備え、上記発光素子は上記セラミック絶縁膜上に配置されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、発光素子が搭載される基板上に熱伝導性および光反射性に優れた絶縁層が形成された発光装置を実現できる。
本発明の実施形態１にかかる発光装置の上面図および断面図である。 本発明の実施形態２にかかる発光装置の上面図および断面図である。 本発明の実施形態２にかかる発光装置の製造工程を示す説明図である。 本発明の実施形態３にかかる発光装置の上面図および断面図である。
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。
図１の（ａ）は本実施形態に係る発光装置３０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。
図１に示したように、発光装置３０は、基板１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、および単層構造のセラミック絶縁膜１５０を備えている。
基板１００は、熱伝導性が高い材質からなる基板である。なお、基板１００の材質は、熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅などの金属からなる基板を用いることができる。本実施形態では、安価で、加工が容易であり、雰囲気湿度に強いことからアルミニウム製の基板を用いた。また、本実施形態では基板１００の外形形状を六角形としているが、基板１００の外形はこれに限るものではなく、例えば、三角形、四角形、五角形、八角形等の他の多角形であってもよく、円形あるいは楕円形であってもよく、その他の形状であってもよい。
セラミック絶縁膜１５０は、基板１００の一方の面（以下、表面と称する）に印刷法によって形成された膜であり、電気絶縁性、高光反射性、高熱伝導性を有している。
セラミック絶縁膜１５０の表面には、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、および封止樹脂１４０が設けられている。さらに、セラミック絶縁膜１５０の表面には、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５等が直接形成されている。
なお、セラミック絶縁膜１５０の表面に、発光素子１１０を静電耐圧から保護するための抵抗素子として、複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続された保護素子（図示せず）をさらに形成してもよい。上記保護素子は、例えば、印刷抵抗にて形成するか、あるいはツェナーダイオードにより形成することができる。保護素子にツェナーダイオードを用いる場合には、ツェナーダイオードが配線パターン上にダイボンドされ、さらにワイヤボンディングによって所望の配線と電気接続される。この場合も、ツェナーダイオードが複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続される。
発光素子１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子であり、本実施形態では発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色発光素子を用いている。ただし、発光素子１１０の構成はこれに限るものではなく、例えば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外（近紫外）発光素子を用いてもよい。上記の紫外（近紫外）発光素子を用いることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
発光素子１１０は、セラミック絶縁膜１５０の表面における所定の発光量を満たすことのできる所定の位置に複数（本実施形態では２０個）搭載されている。発光素子１１０の電気的接続（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５など）は、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって行われている。上記ワイヤとしては、例えば金ワイヤを用いることができる。
光反射樹脂枠１３０は、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の光反射樹脂枠１３０を形成している。ただし、光反射樹脂枠１３０の材質はこれに限るものではなく、光反射特性を持つ絶縁性樹脂であればよい。また、光反射樹脂枠１３０の形状は円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、および保護素子の形状についても同様である。
封止樹脂１４０は、透光性樹脂からなる封止樹脂層であり、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に充填されて形成され、セラミック絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。
なお、封止樹脂１４０に蛍光体を含有させてもよい。上記蛍光体としては、発光素子１１０から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することができる。例えば、昼白色や電球色の組合せとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せや、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、高演色の組合せとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ３（Ｓｃ、Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよく、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。
このように、本実施形態にかかる発光装置３０では、セラミック絶縁膜１５０の表面に、発光素子１１０と、発光装置３０を外部配線（あるいは外部装置）に接続するための電極部（アノード電極１７０およびカソード電極１８０）と、発光素子１１０と上記各電極部（アノード電極１７０およびカソード電極１８０）とを接続するための配線（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５）と、発光素子１１０が配置されている領域を取り囲むように形成された光反射性を有する樹脂からなる枠部（光反射樹脂枠１３０）と、上記枠部（光反射樹脂枠１３０）によって囲まれる領域に配置された部材（セラミック絶縁膜１５０の一部、発光素子１１０、およびワイヤ等）を封止する封止樹脂１４０とが直接形成されている。
次に、発光装置３０の製造方法について説明する。
まず、アルミニウムからなる基板１００の一方の面に、厚さ１００μｍのセラミック絶縁膜１５０を印刷法によって形成する。具体的には、基板１００の一方の面にセラミック塗料を印刷（膜厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経てセラミック絶縁膜１５０を形成する。なお、上記セラミック塗料としては、焼成工程後に電気絶縁性、高熱伝導性、および高光反射性を示す塗料を用いることが好ましい。また、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。
次に、セラミック絶縁膜１５０上に、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５をスクリーン印刷方法により形成する。
なお、本実施形態では、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。また、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２０μｍのＣｕ（銅）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。
次に、セラミック絶縁膜１５０上に、複数の発光素子１１０を、樹脂ペーストを用いて固定する。また、各発光素子１１０をワイヤにて接続し、電気的接続するために導電体配線１６０と発光素子１１０とをワイヤボンディングする。
次に、基板１００、アノード用導電体配線１６０、およびカソード用導電体配線１６５上に上記発光素子１１０の搭載領域の周囲を囲むように光反射樹脂枠１３０を形成する。光反射樹脂枠１３０の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法を用いることができる。
その後、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に封止樹脂１４０を充填し、当該領域のセラミック絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。
なお、本実施形態で形成したセラミック絶縁膜１５０の反射率（波長４５０ｎｍの光の反射率）はアルミニウムからなる基板１００の反射率と比較して約４％高い。
また、本実施形態では、セラミック絶縁膜１５０の厚さを反射率および絶縁耐圧性に基づいて決定した。セラミック絶縁膜１５０の厚さが厚すぎるとクラックが発生する場合があり、セラミック絶縁膜１５０の厚さが薄すぎると十分な反射率および絶縁耐圧性が得られない場合がある。このため、基板１００上に形成するセラミック絶縁膜１５０の厚さは、可視光領域の反射率と発光素子１１０と基板１００との絶縁性を確保するとともに、クラックの発生を防止するため、２０μｍ以上１３０以下にすることが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下にすることがより好ましい。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同じ機能を有する部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
実施形態１では、基板１００上に単層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成していた。これに対して、本実施形態では、基板１００上に複数層のセラミック層からなる多層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成する。
図２の（ａ）は本実施形態に係る発光装置１０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断面の断面図である。
図２に示したように、発光装置１０は、基板１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、および多層構造のセラミック絶縁膜１５０を備えている。
なお、発光装置１０は、（ｉ）セラミック絶縁膜１５０が高熱伝導性を有するセラミック層（第１セラミック層）１５０ｂと高光反射性を有するセラミック層（第２セラミック層）１５０ａとを含む多層構造からなる点、および（ｉｉ）基板１００の外形形状が四角形である点が実施形態１の発光装置３０と異なっているが、その他の点は略同様の構成である。
基板１００は、熱伝導性が高い材質からなる基板である。なお、基板１００の材質は、熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅などの金属からなる基板を用いることができる。本実施形態では、実施形態１と同様、アルミ二ウム製の基板を用いた。
セラミック絶縁膜１５０は、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとを積層した多層構造の膜である。本実施形態では、上記の２種類の異なるセラミック層を積層して多層構造とすることにより、高熱伝導性および高光反射性を有するセラミック絶縁膜１５０を形成している。なお、高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとは、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂを形成し、その上に高光反射性セラミック層１５０ａを形成することが好ましい。また、高熱伝導性セラミック層１５０ｂおよび高光反射性セラミック層１５０ａの少なくとも一方は、電気絶縁性を有していることが好ましい。
セラミック絶縁膜１５０の表面には、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、および封止樹脂１４０が設けられている。さらに、セラミック絶縁膜１５０の表面には、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５等が直接形成されている。
なお、セラミック絶縁膜１５０の表面に、発光素子１１０を静電耐圧から保護するための抵抗素子として、複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続された保護素子（図示せず）をさらに形成してもよい。上記保護素子は、例えば、印刷抵抗にて形成するか、あるいはツェナーダイオードにより形成することができる。保護素子にツェナーダイオードを用いる場合には、ツェナーダイオードが配線パターン上にダイボンドされ、さらにワイヤボンディングによって所望の配線と電気接続される。この場合も、ツェナーダイオードが複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続される。
発光素子１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子であり、本実施形態では発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色発光素子を用いている。ただし、発光素子１１０の構成はこれに限るものではなく、例えば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外（近紫外）発光素子を用いてもよい。上記の紫外（近紫外）発光素子を用いることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
発光素子１１０は、高光反射性セラミック層１５０ａの表面に、所定の発光量を満たす所定の位置に複数（本実施形態では２０個）搭載されている。発光素子１１０の電気的接続（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５など）は、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって行われている。上記ワイヤとしては、例えば金ワイヤを用いることができる。
光反射樹脂枠１３０は、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の光反射樹脂枠１３０を形成している。ただし、光反射樹脂枠１３０の材質はこれに限るものではなく、光反射特性を持つ絶縁性樹脂であればよい。また、光反射樹脂枠１３０の形状は円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、および保護素子の形状についても同様である。
封止樹脂１４０は、透光性樹脂からなる封止樹脂層であり、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に充填されて形成され、セラミック絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。
なお、封止樹脂１４０に蛍光体を含有させてもよい。上記蛍光体としては、発光素子１１０から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することができる。例えば、昼白色や電球色の組合せとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せや、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、高演色の組合せとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ３（Ｓｃ、Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよく、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。
次に、発光装置１０の製造方法について説明する。図３は、発光装置１０の製造工程を示す説明図である。
まず、アルミニウムからなる基板１００の一方の面に、厚さ５０μｎｍの高熱伝導性セラミック層１５０ｂを印刷法によって形成する。具体的には、基板１００の一方の面に高熱伝導性セラミック層１５０ｂとなるセラミック塗料を印刷（膜厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経て高熱伝導性セラミック層１５０ｂを形成する。なお、上記セラミック塗料としては、焼成工程後に高熱伝導性を示す塗料を用いる。また、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。
次に、高熱伝導性セラミック層１５０ｂ上に厚さ５０μｍの高光反射性セラミック層１５０ａを印刷法によって形成する。具体的には、高熱伝導性セラミック層１５０ｂ上に高光反射性セラミック層１５０ａとなるセラミック塗料を印刷（膜厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経て形成する。なお、上記セラミック塗料としては、焼成工程後に高光反射性を示す塗料を用いる。また、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。
次に、セラミック絶縁膜１５０（高光反射性セラミック層１５０ａ）上に、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、およびアライメントマーク１９０をスクリーン印刷方法により形成する（図３の（ａ）参照）。その後、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、および極性マーク１９５をスクリーン印刷方法により形成する（図３の（ｂ）参照）。
なお、本実施形態では、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。また、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２０μｍのＣｕ（銅）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。
次に、セラミック絶縁膜１５０（高反射性セラミック層１５０ａ）上に、複数の発光素子１１０を、樹脂ペーストを用いて固定する。また、各発光素子１１０をワイヤにて接続し、電気的接続するために導電体配線１６０，１６５と発光素子１１０とをワイヤボンディングする（図３の（ｃ）参照）。
次に、基板１００、アノード用導電体配線１６０、およびカソード用導電体配線１６５上に上記発光素子１１０の搭載領域の周囲を囲むように光反射樹脂枠１３０を形成する。光反射樹脂枠１３０の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法を用いることができる。
その後、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に封止樹脂１４０を充填し、当該領域のセラミック絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する（図３の（ｄ）参照）。
なお、本実施形態で形成したセラミック絶縁膜１５０（高光反射性セラミック層１５０ａ）の反射率（波長４５０ｎｍの光の反射率）はアルミ二ウムからなる基板１００の反射率と比較して約４％高い。
なお、高光反射性セラミック層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂの厚さは、厚すぎるとクラックが発生する場合があり、薄すぎると十分な光反射特性、熱伝導性、および絶縁耐圧性が得られない場合がある。このため、本実施形態では、高光反射性セラミック層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂに要求される特性（高光反射性、高熱伝導性、絶縁耐圧性）、およびクラックの発生の防止を考慮し、これら各層の厚さをそれぞれ５０μｍとした。なお、高光反射性または高熱伝導性のいずれか一方の特性を優先したい場合、いずれかの層の厚さを厚く設定してもよい。ただし、クラックの発生を防止するとともに、高光反射性セラミック層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂに要求される特性を満たすためには、これら各層の厚さを、それぞれ１０μｍ以上６５μｍ以下に設定することが好ましく、２５μｍ以上５０μｍ以下に設定することがより好ましい。また、クラックの発生をより確実に防止するためには、高光反射性セラミック層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂの厚さの合計値を１００μｍ以上１３０μｍ以下に設定することが好ましい。
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同じ機能を有する部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
実施形態２では、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとからなる多層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成する構成について説明した。これに対して、本実施形態では、光反射性を付与するための銀（Ａｇ）層と高熱伝導性セラミック層とを含む多層構造について説明する。
図４の（ａ）は本実施形態に係る発光装置２０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＣ−Ｃ断面の断面図である。
図４に示したように、発光装置２０は、基板１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、銀（Ａｇ）層１５０ｃ、および高熱伝導性セラミック絶縁膜１５０ｂを備えている。
なお、発光装置２０は、（ｉ）高光反射性を有する銀（Ａｇ）層１５０ｃの表面に、高熱伝導性セラミック層（高放熱性セラミック層）１５０ｂ（セラミック絶縁膜１５０）が形成されている点、（ｉｉ）基板１００の裏面側に発光装置２０をヒートシンク（図示せず）に固定するための雄ネジ（ネジ部材）２０５が形成されている点、および（ｉｉｉ）基板１００の外形形状が六角形である点が実施形態２と異なるが、その他の点は略同様の構成である。
基板１００上にメッキによって形成された銀（Ａｇ）層１５０ｃと、銀層１５０ｃ上に印刷法によって形成された高熱伝導性セラミック層１５０ｂとからなる多層構造が形成されている。なお、本実施形態では、高熱伝導性セラミック層１５０ｂとして、電気絶縁性を有し、かつ発光素子１１０から出射された光を吸収しない性質（光透過性）を有するセラミック材料を用いている。
上記構成とすることにより、発光素子１１０から基板１００方向に漏れた光を銀層１５０ｃで反射させることができる。また、発光素子１１０で生じた熱を高熱伝導性セラミック層１５０ｂから銀層１５０ｃを介して基板１００に放熱することができる。したがって、本実施形態では、上記の銀層１５０ｃと高熱伝導性セラミック層１５０ｂとを積層した多層構造とすることにより、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。
また、銀は、表面が被覆されていない場合、黒色化、硫化、変色等により極端に反射率が低下することが知られているが、本実施形態では、銀層１５０ｃの表面を高熱伝導性セラミック層１５０ｂで被覆しているので、銀層１５０ｃの反射率の低下を防止できる。
また、発光装置２０は、基板１００の裏面の一部に発光装置２０をヒートシンク（図示せず）に取り付けるための雄ネジ２０５を備えている。これにより、発光装置２０をヒートシンクに強固に取り付けることができる。なお、この雄ネジ２０５は、基板１００と一体的に形成されたものであってもよく、基板１００に溶接等により取り付けられたものであってもよい。また、雄ネジ２０５の材質は特に限定されるものではないが、ヒートシンクへの放熱性を高めるために、熱伝導性の高い材質を用いることが好ましい。
また、発光装置２０は、基板１００の外形形状が六角形になっている。これにより、基板１００をレンチ，スパナ等の工具を用いて締め付けることにより、発光装置２０を雄ネジ２０５でヒートシンクに強固に取り付けることができる。なお、基板１００の外形形状は六角形に限るものではなく、三角形、四角形、五角形、八角形等の他の多角形であってもよく、円形あるいは楕円形であってもよく、その他の形状であってもよい。ただし、発光装置２０の雄ネジ２０５を用いたヒートシンクへの取り付けを容易にするためには、基板１００の外形形状の少なくとも一部が直線形状であることが好ましい。
なお、本実施形態では、光反射層として銀層１５０ｃを備えている構成について説明したが、これに限るものではなく、例えば、光反射層として銀以外の光反射性を有する金属層を有する構成としてもよい。
以上のように、本発明の一態様にかかる発光装置は、基板と、上記基板上の配置された発光素子とを備えた発光装置であって、上記基板上にセラミック塗料を塗布することによって形成された熱伝導性および光反射性を有するセラミック絶縁膜を備え、上記発光素子は上記セラミック絶縁膜上に配置されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、発光素子が搭載される基板上に熱伝導性および光反射性に優れた絶縁層が形成された発光装置を実現できる。また、大出力の発光装置を得るためには、基板上に多数の発光素子を搭載する必要があり、基板の大面積化が必要になるが、上記の構成によれば、大面積の基板上にセラミック絶縁膜を形成することにより高反射率と高放熱性を備えた発光装置を容易に実現できる。
また、上記基板は、金属材料からなる構成としてもよい。
また、上記セラミック絶縁膜は多層構造からなる構成としてもよい。
また、上記セラミック絶縁膜を構成する複数の層のうち、上記基板と接触する層は熱伝導を有する第１セラミック層であり、上記基板から最も遠い側の層は光反射性を有する第２セラミック層である構成としてもよい。
また、上記第１セラミック層の厚さは１０μｍ以上６５μｍ以下であってもよい。
また、上記第２セラミック層の厚さは１０μｍ以上６５μｍ以下であってもよい。
また、上記基板の表面に形成された光反射性を有する金属層を備え、上記セラミック絶縁膜は、上記金属層上に形成された光透過性および熱伝導を有するセラミック層を備えていることを構成としてもよい。
また、上記セラミック絶縁膜は、上記基板における一方の面に形成されており、上記基板における上記他方の面に、当該発光装置を他の装置に取り付けるためのネジ部が形成されている構成としてもよい。
また、上記基板を基板面法線方向から見たときの外形形状が、多角形状、または少なくとも一つの直線部分を有する形状である構成としてもよい。
また、上記セラミック絶縁膜の表面に、発光素子と、この発光装置を外部配線または外部装置に接続するための電極部と、上記発光素子と上記電極部とを接続するための配線と、上記発光素子が配置されている領域を取り囲むように形成された光反射性を有する樹脂からなる枠部と、上記枠部によって囲まれる領域に配置された部材を封止する封止樹脂とが形成されている構成としてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置に利用することができる。
１０，２０，３０ 発光装置
１００ 基板
１１０ 発光素子
１３０ 光反射樹脂枠
１４０ 封止樹脂
１５０ セラミック絶縁膜
１５０ａ 高光反射性セラミック層（第２セラミック層）
１５０ｂ 高熱伝導性セラミック層（第１セラミック層）
１５０ｃ 銀層（金属層）
１６０ アノード用導電体配線（配線）
１６５ カソード用導電体配線（配線）
１７０ アノード電極（電極部）
１８０ カソード電極（電極部）２０５ 雄ネジ（ネジ部）
本発明の一態様にかかる発光装置は、金属材料からなる基板と、上記基板の一方の面上にセラミック塗料を塗布することによって形成された熱伝導性を有する第１セラミック層と、上記第１セラミック層上にセラミック塗料を塗布することによって形成された光反射性を有する第２セラミック層と、上記第２セラミック層上に配置された発光素子とを備え、上記第１セラミック層および上記第２セラミック層の少なくとも一方は、電気的絶縁性を有していることを特徴としている。また、本発明の他の態様にかかる発光装置は、金属材料からなる基板と、上記基板の一方の面上に形成された光反射性を有する金属層と、上記金属層上に形成された光透過性および熱伝導を有する第３セラミック層と、上記第３セラミック層上に配置された発光素子とを備え、上記第３セラミック層は、電気的絶縁性を有していることと特徴としている。
本発明の一態様にかかる発光装置は、金属材料からなる基板と、上記基板の一方の面上に形成された、セラミック塗料からなる第１セラミック層と、上記第１セラミック層上に形成された、セラミック塗料からなる第２セラミック層と、上記第２セラミック層上に配置された発光素子とを備え、上記第１セラミック層は、熱伝導性と電気的絶縁性とを有しており、上記第２セラミック層は、光反射性と電気的絶縁性とを有していることを特徴としている。
本発明の一態様にかかる発光装置は、金属材料からなる基板と、上記基板の一方の面上に形成された、セラミック塗料からなる第１セラミック層と、上記第１セラミック層上に形成された、セラミック塗料からなる第２セラミック層と、上記第２セラミック層上に配置された発光素子とを備え、上記第１セラミック層は、熱伝導性と電気的絶縁性とを有し、上記第２セラミック層は、光反射性と電気的絶縁性とを有しており、上記第１セラミック層は、単層であることを特徴としている。

Claims (10)

  1. 基板と、上記基板上の配置された発光素子とを備えた発光装置であって、
    上記基板上にセラミック塗料を塗布することによって形成された熱伝導性および光反射性を有するセラミック絶縁膜を備え、
    上記発光素子は上記セラミック絶縁膜上に配置されていることを特徴とする発光装置。
  2. 上記基板は、金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 上記セラミック絶縁膜は多層構造からなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 上記セラミック絶縁膜を構成する複数の層のうち、上記基板と接触する層は熱伝導を有する第１セラミック層であり、上記基板から最も遠い側の層は光反射性を有する第２セラミック層であることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  5. 上記第１セラミック層の厚さは１０μｍ以上６５μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
  6. 上記第２セラミック層の厚さは１０μｍ以上６５μｍ以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の発光装置。
  7. 上記基板の表面に形成された光反射性を有する金属層を備え、
    上記セラミック絶縁膜は、上記金属層上に形成された光透過性および熱伝導を有するセラミック層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  8. 上記セラミック絶縁膜は、上記基板における一方の面に形成されており、
    上記基板における上記他方の面に、当該発光装置を他の装置に取り付けるためのネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 上記基板を基板面法線方向から見たときの外形形状が、多角形状、または少なくとも一つの直線部分を有する形状であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
  10. 上記セラミック絶縁膜の表面に、発光素子と、この発光装置を外部配線または外部装置に接続するための電極部と、上記発光素子と上記電極部とを接続するための配線と、上記発光素子が配置されている領域を取り囲むように形成された光反射性を有する樹脂からなる枠部と、上記枠部によって囲まれる領域に配置された部材を封止する封止樹脂とが形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
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