WO2012014372A1 - 発光モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light emitting module, and more particularly, to a light emitting module including a light emitting element and a mounting substrate that supports the light emitting element.
- LEDs Light Emitting Diodes
- a light emitting device in which an LED is mounted on a submount and the submount is attached to a metal plate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
- the submount member and the lead pattern are connected via a conductive member such as a bonding wire.
- a conductive member such as a bonding wire.
- the bonding wire is disposed above the light emitting surface, and there is room for improvement in terms of avoiding the influence on the light distribution by the conductive member.
- the electrode and other housings are provided.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to distribute light by a conductive member for supplying power to a semiconductor light emitting element while simplifying the manufacturing process of the light emitting module. It is to suppress the influence on.
- a light emitting module is provided on a surface of a mounting substrate so as to be electrically connected to a mounting substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted and the semiconductor light emitting element mounted on the mounting substrate.
- a conductive layer extends from the first surface to the second surface so that power can be supplied to the semiconductor light emitting device on the second surface below the first surface on which the semiconductor light emitting device is mounted on the surface of the mounting substrate.
- the power supply unit it is possible to supply power to the power supply unit by connecting a conductive member such as wire bonding below the first surface on which the semiconductor light emitting element is mounted. For this reason, the upward protrusion amount of the conductive member can be suppressed, and the influence on the light distribution by the conductive member can be easily suppressed.
- power supply to the semiconductor light emitting element below the first surface can be easily realized by a simple process of providing a conductive layer so as to extend from the first surface to the second surface. For this reason, the process of further wire-bonding the first surface and the second surface can be reduced, and conduction between the first surface and the second surface can be easily realized.
- the conductive layer may be formed on the surface of the mounting substrate by plating or vapor deposition.
- the mounting substrate is provided on the first surface so that a plurality of semiconductor light emitting elements can be mounted, and the conductive layer is provided on the first surface so that the plurality of semiconductor light emitting elements mounted on the first surface are connected in series with each other.
- An element connecting portion may be further included.
- a plurality of semiconductor light emitting elements can be connected in series on the first surface, and power feeding to the plurality of semiconductor light emitting elements can be performed on the second surface below the first surface. .
- the mounting substrate is provided so that a plurality of semiconductor light emitting elements can be mounted on the first surface, and the conductive layer enables individual power feeding to each of the plurality of semiconductor light emitting elements mounted on the mounting substrate on the second surface.
- a plurality of power feeding portions respectively extending from the first surface to the second surface may be included.
- the plurality of semiconductor light emitting elements can be connected in parallel on the first surface, and each power supply to the plurality of semiconductor light emitting elements is performed on the second surface below the first surface. Can do.
- the light-emitting module described above is electrically conductive with a conductive member that is spaced apart from the conductive layer, a conductive member that is connected to both the conductive layer and the conductive member so that the conductive layer and the conductive member are electrically connected to each other. And a sealing member that seals at least a part of the member from the outside air.
- the sealing member is disposed so as to be positioned below the light emitting surface of the semiconductor light emitting element. According to this aspect, it is possible to avoid the influence on the light distribution by the conductive member while protecting the conductive member from an external impact or the like by the sealing member.
- a heat dissipating member having a contact surface that contacts the back surface of the first surface of the mounting board may be further provided.
- the heat radiating member may be formed such that the back surface of the contact surface has a larger area than the contact surface. According to this aspect, it is possible to further promote heat dissipation from the back surface, and it is possible to further suppress the heat generation of the semiconductor light emitting element.
- the second surface may be a step surface below the first surface and parallel to the first surface.
- the light emitting module includes a base housing that supports the mounting substrate, a conductive member provided on a surface of the base housing, and the conductive layer and the conductive member so that the conductive layer and the conductive member are electrically connected to each other. And a conductive member connected to both of the conductive members.
- the conductive member may be provided on the surface of the base housing below the first surface so that the conductive member is disposed below the light emitting surface of the semiconductor light emitting element.
- the manufacturing process of the light emitting module can be simplified, and the influence on the light distribution by the conductive member for supplying power to the semiconductor light emitting element can be suppressed.
- FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the light emission unit which concerns on 1st Embodiment.
- (A) is a top view of the light emitting unit according to the first embodiment, and (b) is a front view of the light emitting unit according to the first embodiment.
- (A) is a top view of the light emitting unit according to the second embodiment, and (b) is a front view of the light emitting unit according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting module 10 according to the first embodiment.
- FIG. 1 shows a cross section of the light emitting module 10 taken along the vertical plane when viewed from the side.
- the light emitting module 10 includes a light emitting unit 12, a support member 14, and a base housing 16.
- the light emitting unit 12 includes a semiconductor light emitting element 20, a mounting substrate 22, and a plating layer 24.
- An LED is employed for each of the semiconductor light emitting elements 20.
- the LED may be a blue LED, an ultraviolet LED, or an LED that emits light of another color.
- Each of the semiconductor light emitting elements 20 is formed in a 1 mm square shape.
- Each of the semiconductor light emitting elements 20 may be formed in a square of another size such as 0.3 mm square, or may be formed in a rectangle other than the square.
- a semiconductor light emitting element of another element that emits surface light in a substantially point shape such as a laser diode may be employed instead of the LED.
- the mounting substrate 22 is formed of a single member of alumina, AlN, or Si.
- the mounting substrate 22 is formed in a plate shape.
- the plating layer 24 that is a conductive layer is provided on the surface of the mounting substrate 22 so as to be electrically connected to the semiconductor light emitting device 20 when the semiconductor light emitting device 20 is mounted on the mounting substrate 22.
- a conductive layer may be formed by evaporating a conductive material on the surface of the upper surface 22a.
- a plate-like member formed of a conductive material may be bent and fixed to the surface of the mounting substrate 22.
- a plurality of semiconductor light emitting elements 20 are mounted on the upper surface 22a of the mounting substrate 22 so as to be arranged in a straight line. At this time, each of the plurality of semiconductor light emitting elements 20 is mounted on the mounting substrate 22 such that the main optical axis direction, that is, the direction perpendicular to the light emitting surface 20a is the upward direction.
- the plurality of semiconductor light emitting elements 20 are mounted on a single mounting substrate 22, but the number of mounting is not limited to four, and one or a plurality other than four may be used. Good. Further, the plurality of semiconductor light emitting elements 20 may be mounted on the mounting substrate 22 so as to be distributed in a plane.
- Each of the semiconductor light emitting elements 20 is a so-called flip chip type. Each of the semiconductor light emitting elements 20 is connected to the plating layer 24 via Au bumps (not shown) and mounted on the mounting substrate 22. Each of the semiconductor light emitting elements 20 is not limited to the flip chip type, and for example, a vertical chip type or a face-up type may be employed. In this case, the semiconductor light emitting element 20 is connected to the plating layer 24 of the mounting substrate 22 from above the element by a conductive member such as a conductive wire.
- the semiconductor light emitting element 20 is directly mounted on the mounting substrate 22 without using a so-called submount substrate. Thereby, the process of adhering the submount substrate and the mounting substrate can be reduced.
- the support member 14 supports the mounting substrate 22.
- the semiconductor light emitting element 20 is attached to a mounting substrate also formed of AlN or the like via a submount substrate formed of AlN or the like, for example.
- the heat dissipation can be improved.
- the support member 14 is provided to have a larger area than the mounting substrate 22. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in heat dissipation while reducing the generally expensive mounting substrate 22.
- the support member 14 is fixed to the upper surface 14a with a lower surface 22d which is a back surface of the upper surface 22a of the mounting substrate 22 in contact with the upper surface 14a, thereby supporting the mounting substrate 22.
- the support member 14 is formed of a material having relatively high heat dissipation among metals such as copper. Therefore, the support member 14 functions as a heat dissipation member.
- the support member 14 is formed of a composite material made of Cu and a metal having a lower coefficient of thermal expansion than Cu, that is, a linear expansion coefficient.
- the support member 14 is formed of a clad material in which Cu and Mo are laminated.
- this clad material is referred to as “CMC (Cu / Mo / Cu)”.
- CMC is formed by diffusion bonding a Cu plate and a Mo plate by hot pressing.
- Mo has a lower linear expansion coefficient than Cu.
- substrate 22 can be suppressed, and generation
- the support member 14 is configured by stacking Cu and Mo so that each of the two layers of Mo is sandwiched between the three layers of Cu. Needless to say, the number of Cu and Mo layers in the support member 14 is not limited to this mode.
- the material of the support member 14 is not limited to CMC.
- a Cu-Mo powder composite material may be employed by impregnating Cu into a powder formed of Mo.
- a special clad material in which the Cu—Mo powder composite material is sandwiched between Cu plates may be employed. This special clad material is formed by sandwiching a Cu—Mo powder composite material between Cu plates and hot rolling.
- a clad material in which an Invar metal having a lower linear expansion coefficient than Cu is sandwiched between Cu plates may be employed.
- Invar metal is an alloy composed of Ni and Fe.
- the mounting substrate 22 is bonded to the support member 14 with solder, which is a metal bonding material having a melting point of 450 ° C. or lower. Since such a bonding material has a small difference in thermal expansion coefficient between the mounting substrate 22 and the support member 14, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to thermal stress while ensuring high heat dissipation.
- the mounting substrate 22 may be bonded to the support member 14 with an adhesive made of a material having a thermal conductivity of 3 W / m ⁇ K or more. Thereby, long-term reliability can be improved while ensuring heat dissipation performance.
- FIG. 2A is a top view of the light emitting unit 12 according to the first embodiment
- FIG. 2B is a front view of the light emitting unit 12 according to the first embodiment.
- the plated layer 24 is shown hatched.
- the mounting substrate 22 has a step surface 22b.
- the step surface 22b is provided below the upper surface 22a and in parallel with the upper surface 22a.
- the plating layer 24 includes a power feeding part 24a and an element connection part 24b.
- the power feeding unit 24 a and the element connection unit 24 b are arranged on the surface of the mounting substrate 22 so as to be separated from each other.
- the power feeding unit 24a passes through the side surface 22c from the upper surface 22a so that power can be fed to the semiconductor light emitting device 20 on the step surface 22b below the upper surface 22a on which the semiconductor light emitting device 20 is mounted on the surface of the mounting substrate 22. It extends to the step surface 22b.
- the Au wire 28 can be bonded to the power feeding portion 24a below the upper surface 22a.
- Two power supply portions 24a are provided, and are arranged to be electrically connected to the two semiconductor light emitting elements 20 arranged at the ends of the plurality of semiconductor light emitting elements 20 arranged in parallel.
- the element connection portion 24b is provided on the upper surface 22a so as to be connected in series by connecting the plurality of semiconductor light emitting elements 20 mounted on the upper surface 22a.
- three element connection portions 24 b are provided, which is the number of intervals between the four semiconductor light emitting elements 20. In this way, it is possible to supply power to all of the plurality of semiconductor light emitting elements 20 by supplying current between the two power supply units 24a.
- a method for forming a power supply route to the semiconductor light emitting element 20 there is a method in which an electrode conducting to the semiconductor light emitting element 20 is provided on the upper surface 22a, and a conductive member such as copper is provided on the step surface 22b separately from the electrode on the upper surface 22a. Conceivable. However, in this method, it is necessary to connect the electrode on the upper surface 22a of the mounting substrate 22 and the conductive member on the step surface 22b with a linear conductive member such as an Au wire or a strip-shaped conductive member such as an aluminum ribbon. Therefore, not only is a process for attaching the conductive member necessary, but it is not easy to attach the conductive member so as not to protrude above the light emitting surface 20a.
- the power feeding unit 24a and the element connecting unit 24b are simultaneously fixed on the surface of the mounting substrate 22 by plating. Therefore, in addition to the step of providing the plated layer 24, a step of bonding an Au wire for connecting the plated layer 24 and another conductive member can be reduced, and the manufacturing process of the light emitting unit 12 can be simplified. can do.
- the power feeding unit 24a may be provided so as to extend on the other surface below the upper surface 22a of the surface of the mounting substrate 22.
- a conductive member such as an Au wire can be provided. Without being attached, power can be supplied to the semiconductor light emitting element 20 below the upper surface 22a. For this reason, while being able to simplify the manufacturing process of the light emission unit 12, it can avoid that a conductive member influences the light distribution formed by the light which the semiconductor light emitting element 20 emits.
- an inclined surface that is inclined downward from the upper surface 22a may be provided instead of the step surface 22b.
- the power feeding unit 24a may be provided so as to extend from the upper surface 22a to the inclined surface.
- it replaces with the level
- the Au wire 28 can be bonded to the power feeding portion 24a below the upper surface 22a.
- the base housing 16 is made of resin. Of course, the material of the base housing 16 is not limited to resin, and may be formed of other insulating materials.
- the base housing 16 has an opening 16b, and the side surface 14b of the support member 14 is fitted into the opening 16b, and both are fixed to each other.
- the base housing 16 has a step surface 16a provided parallel to the upper surface and below the upper surface.
- the step surface 16 a of the base housing 16 has substantially the same height as the step surface 22 b of the mounting substrate 22.
- the step surface 16a and the step surface 22b may have different heights.
- a thin plate-like conductive member 26 is provided on the step surface 16a.
- the conductive member 26 is formed of copper, but may be formed of other conductive materials.
- the conductive member 26 is disposed apart from the plating layer 24.
- the Au wire 28 as a conductive member is connected to both the plated layer 24 and the conductive member 26 so as to make the plated layer 24 and the conductive member 26 conductive. In this way, it is possible to supply power for light emission from the conductive member 26 to the plurality of semiconductor light emitting elements 20 via the Au wire 28 and the plating layer 24.
- FIG. 3A is a top view of the light emitting unit 50 according to the second embodiment
- FIG. 3B is a front view of the light emitting unit 50 according to the second embodiment.
- the configuration of the light emitting module according to the second embodiment is the same as that of the light emitting module except that a light emitting unit 50 is provided in place of the light emitting unit 12 and that each semiconductor light emitting element 20 is individually supplied with power. This is the same as the first embodiment.
- the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- the light emitting unit 50 includes a mounting substrate 52, a plating layer 54, and a plurality of semiconductor light emitting elements 20.
- the mounting substrate 52 is formed of a single member of alumina, AlN, or Si.
- the mounting substrate 52 is formed in a plate shape, and a plurality of semiconductor light emitting elements 20 are mounted on the upper surface 22 a of the mounting substrate 52.
- the plated layer 54 that is a conductive layer is provided on the surface of the mounting substrate 52 so as to conduct to the semiconductor light emitting device 20 when the semiconductor light emitting device 20 is mounted on the mounting substrate 52.
- a plurality of semiconductor light emitting elements 20 are mounted on the mounting substrate 52 in a straight line. Also in the second embodiment, the four semiconductor light emitting elements 20 are mounted on the single mounting substrate 52. However, the number of mounting is not limited to four. Also good. Further, the plurality of semiconductor light emitting elements 20 may be mounted on the mounting substrate 52 so as to be distributed in a plane.
- the mounting substrate 52 has a step surface 52b.
- the step surface 52b is provided below the upper surface 52a and in parallel with the upper surface 52a.
- the plating layer 54 has a plurality of power feeding portions 54a.
- the power feeding parts 54 a are arranged on the surface of the mounting substrate 52 so as to be separated from each other.
- Each of the plurality of power supply portions 54a enables individual power supply to the plurality of semiconductor light emitting elements 20 on the step surface 52b below the upper surface 52a on which the semiconductor light emitting element 20 is mounted on the surface of the mounting substrate 52.
- the step surface 52b extends from the upper surface 52a through the side surface 52c. As a result, it becomes possible to bond the Au wires 28 for supplying power individually to the plurality of semiconductor light emitting elements 20 to the power supply portion 54a below the upper surface 52a.
- the number of the power supply parts 54 a is twice as many as the number of semiconductor light emitting elements 20. In the second embodiment, since four semiconductor light emitting elements 20 are provided, eight power supply portions 54a are provided.
- Two step surfaces 52b are provided so as to sandwich the semiconductor light emitting element 20 therebetween. Each of the two step surfaces 52b extends in parallel with the parallel direction of the semiconductor light emitting elements 20.
- One of the two power supply portions 54a for supplying power to one semiconductor light emitting element 20 is provided on one of the two step surfaces 52b, and the other of the two power supply portions 54a is provided on the other of the two step surfaces 52b.
- the four semiconductor light emitting elements 20 are mounted on the upper surface 52a of the mounting substrate 52, the four power feeding portions 54a extend from the upper surface 52a of the mounting substrate 52 to one step surface 52b, and the other Four power feeding portions 54a extend from the upper surface 52a of the mounting substrate 52 to the other step surface 52b.
- Each of the plurality of power feeding portions 54a is simultaneously fixed on the surface of the mounting substrate 52 by plating. At this time, since the arrangement intervals of the semiconductor light emitting elements 20 are close, in order to increase the area of each of the power supply portions 54a on the stepped surface 52b, it is necessary to make the interval between the adjacent power supply portions 54a minute.
- the four power supply portions 54a to be formed on one step surface 52b are first formed as plating connected to each other on the step surface 52b.
- the plating that forms the gap between adjacent power supply portions 54a is removed by laser processing to separate the four power supply portions 54a from each other.
- the four power supply portions 54a may be separated from each other by dicing instead of laser processing.
- the lower surface of the mounting substrate 52 below the upper surface 52a on which the semiconductor light emitting element 20 is mounted can be individually fed to each of the plurality of semiconductor light emitting elements 20 from the upper surface 52a.
- a conductive member such as an Au wire.
- each of the plurality of power feeding portions 54a may be provided so as to extend to the other surface below the upper surface 52a of the surface of the mounting substrate 52.
- each of the plurality of power feeding portions 54a may be provided so as to extend to the other surface below the upper surface 52a of the surface of the mounting substrate 52.
- the plurality of power feeding portions 54a extending from the upper surface 52a to the lower surface so as to enable individual power feeding to each of the plurality of semiconductor light emitting elements 20 on the surface below the upper surface 52a.
- an inclined surface inclined downward from the upper surface 52a may be provided instead of the step surface 52b.
- the power feeding unit 54a may be provided so as to extend from the upper surface 52a to the inclined surface.
- a groove portion recessed downward from the upper surface 52a may be provided, and the power feeding portion 54a may be provided so as to extend from the upper surface 52a to the bottom portion of the groove portion. Also by these, it becomes possible to bond the Au wire 28 to the power feeding portion 54a below the upper surface 52a.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting module 80 according to the third embodiment.
- the same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the light emitting module 80 includes a light emitting unit 12, a support member 82, and a base housing 84.
- the support member 82 is formed such that the lower surface 82b facing away from the upper surface 82a that contacts the mounting substrate 22 has a larger area than the upper surface 82a.
- the support member 82 is provided with an enlarged portion 82d that protrudes outward from the side surface 82c in the vicinity of the upper surface 82a in the vicinity of the lower surface 82b.
- the area of the lower surface 82b is larger than the area of the upper surface 82a.
- the base housing 84 is provided with a recess 84b for accommodating the enlarged portion 82d.
- the base housing 84 is formed in the same manner as the base housing 16 described above. Therefore, the base housing 84 has a step surface 84a provided parallel to the upper surface and below the upper surface, and the conductive member 26 is provided on the step surface 84a.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting module 100 according to the fourth embodiment.
- the same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the light emitting module 100 is configured in the same manner as the light emitting module 80 according to the third embodiment except that a sealing member 102 is provided in a groove formed by the light emitting unit 12, the support member 82, and the base housing 84.
- the sealing member 102 is obtained by filling a groove with a resin material and solidifying it, and seals the entire Au wire 28 in the groove from the outside air. As a result, the Au wire 28 can be protected from an external impact to increase the connection reliability of the Au wire 28 and the influence of the Au wire 28 on the light distribution can be suppressed.
- the sealing member 102 may seal a part of the Au wire 28 such as a bonding portion from the outside air.
- the sealing member 102 is filled in the groove so as to be positioned below the upper surface of the plating layer 24 on which the semiconductor light emitting element 20 is mounted.
- the sealing member 102 may be filled in the groove so as to be positioned below the light emitting surface 20 a of the semiconductor light emitting element 20.
- the sealing member 102 may be filled in the groove so as to be positioned below the upper surface 22 a of the mounting substrate 22.
- a cover may be provided.
- the cover may be disposed above the Au wire 28 so that the Au wire 28 is positioned below the light emitting surface 20a. Further, the cover may be disposed above the Au wire 28 so that the Au wire 28 is positioned below the upper surface 22 a of the mounting substrate 22.
- the cover is formed between the light emitting unit 12 and the base housing 84 and may be provided between the light emitting unit 12 and the base housing 84 so as to seal the groove portion in which the Au wire 28 is accommodated from the outside air. Good. Therefore, this cover also functions as a sealing means.
- the semiconductor light emitting element 20 is mounted on the upper surface of a plate-shaped submount substrate, and the lower surface of the submount substrate is fixed to the upper surface of the plate-shaped mounting substrate with solder or the like to form a substrate unit.
- the submount substrate also functions as a mounting substrate on which the semiconductor light emitting element 20 is mounted.
- the material of each of the submount substrate and the mounting substrate may be the same material as the mounting substrate 22 described above.
- the submount substrate has a smaller area than the mounting substrate. For this reason, when the submount substrate is fixed to the mounting substrate, a step surface is provided on the surface of the mounting substrate that is not covered by the submount substrate.
- a conductive layer is provided on the surface of the submount substrate so as to be electrically connected to the semiconductor light emitting element 20 mounted on the submount substrate.
- the conductive layer is formed from the top surface of the submount substrate on which the semiconductor light emitting element 20 is mounted, so that power can be supplied from the stepped surface of the mounting substrate to the semiconductor light emitting element 20.
- a power supply portion extending to the step surface is included.
- the present invention can be used for a light emitting module, and in particular, for a light emitting module including a light emitting element and a mounting substrate that supports the light emitting element.
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Abstract
発光モジュールにおいて、実装基板22は、半導体発光素子20が実装される。メッキ層24は、実装基板22に実装された半導体発光素子20に導通するよう実装基板22の表面上に設けられる。メッキ層24は、給電部24aおよび素子接続部24bを有する。給電部24aは、実装基板22の表面のうち半導体発光素子20が実装される上面22aよりも下方の段差面22bにおいて半導体発光素子20への給電を可能とするよう、上面22aから段差面22bに延在する。素子接続部24bは、上面22aに実装された複数の半導体発光素子20を互いに直列に接続させるよう上面22a上に設けられる。実装基板22は、上面22aに複数の半導体発光素子20が実装可能に設けられる。
Description
本発明は、発光モジュールに関し、特に発光素子および発光素子を支持する実装基板を備えた発光モジュールに関する。
近年、省エネルギーや高信頼性などへの要求から、LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子の用途が例えば車両用前照灯などに急激に拡大している。ここで、LEDをサブマウントに実装し、サブマウントを金属板に取り付けた発光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上述の特許文献では、サブマウント部材とリードパターンとはボンディングワイヤなどの導電性部材を介して接続されている。導電性部材による影が生じて配光に影響が与えられることを回避すべく、このような導電性部材は発光面よりも下方に配置されることが本来好ましい。しかしながら、例えば上述の特許文献では、ボンディングワイヤが発光面よりも上方に配置されており、導電性部材による配光への影響回避という点において改善の余地がある。また、例えばフリップチップ方式の半導体発光素子を採用することにより、素子の実装面に設けられた電極からの発光素子への給電を可能とした場合においても、その電極と他のハウジングなどに設けられた導電性部材とを接続するために、やはりボンディングワイヤなどの導電性部材を用いる必要が生じる。したがって、このような場合においてもまた、導電性部材との接続工程の削減とその配光への影響回避との両立は容易ではない。
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光モジュールの製造工程を簡易なものとしつつ、半導体発光素子への給電のための導電性部材による配光への影響を抑制することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、半導体発光素子が実装される実装基板と、実装基板に実装された半導体発光素子に導通するよう実装基板の表面上に設けられた導電層と、を備える。導電層は、実装基板の表面のうち半導体発光素子が実装される第1面よりも下方の第2面において半導体発光素子への給電を可能とするよう、第1面から第2面に延在する給電部を含む。
この態様によれば、まず半導体発光素子が実装される第1面よりも下方において、例えばワイヤボンディングするなど導電性部材を接続することによって給電部に給電可能となる。このため、この導電性部材の上方への突出量を抑制することができ、導電性部材による配光への影響を容易に抑制できる。また、第1面から第2面まで延在するよう導電層を設ける、という簡易な工程により第1面より下方における半導体発光素子への給電を簡易に実現できる。このため、第1面と第2面とをさらにワイヤボンディングするなどの工程を削減することができ、第1面と第2面との導通を簡易に実現できる。なお、導電層は、めっき、または蒸着によって実装基板の表面上に形成されてもよい。
実装基板は、第1面に複数の半導体発光素子が実装可能に設けられ、導電層は、第1面に実装された複数の半導体発光素子を互いに直列に接続させるよう第1面上に設けられた素子接続部をさらに含んでもよい。この態様によれば、第1面において複数の半導体発光素子を直列に接続することができ、この複数の半導体発光素子への給電を第1面よりも下方の第2面にて行うことができる。
実装基板は、第1面に複数の半導体発光素子が実装可能に設けられ、導電層は、実装基板に実装された複数の半導体発光素子の各々への個別の給電を第2面において可能とするよう、第1面から第2面にそれぞれ延在する複数の給電部を含んでもよい。この態様によれば、第1面において複数の半導体発光素子を並列に接続することができ、この複数の半導体発光素子への各々の給電を第1面よりも下方の第2面にて行うことができる。
上述の発光モジュールは、導電層と離間して配置される導電性部材と、導電層と導電性部材とを互いに導通させるよう導電層と導電性部材との双方に接続される導通部材と、導通部材の少なくとも一部を外気から封止する封止部材と、を備えてもよい。封止部材は、半導体発光素子の発光面よりも下方に位置するよう配置される。この態様によれば、封止部材によって導電部材を外部からの衝撃などから保護しつつ、導電部材による配光への影響も回避することができる。
実装基板の第1面の背向面に当接する当接面を有する放熱部材をさらに備えてもよい。放熱部材は、当接面の背向面が当接面よりも面積が大きくなるよう形成されていてもよい。この態様によれば、背向面による放熱をより促すことができ、半導体発光素子の発熱をより抑制することが可能となる。
第2面は、第1面より下方且つ第1面と平行な段差面であってもよい。また、本発明のある態様の発光モジュールは、実装基板を支持するベースハウジングと、ベースハウジングの表面に設けられた導電性部材と、導電層と導電性部材とを互いに導通させるよう導電層と導電性部材との双方に接続される導通部材と、をさらに備えてもよい。導電性部材は、半導体発光素子の発光面よりも下方に導通部材が配置されるよう、ベースハウジングの表面のうち第1面よりも下方の表面に設けられてもよい。
本発明によれば、発光モジュールの製造工程を簡易なものとしつつ、半導体発光素子への給電のための導電性部材による配光への影響を抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(以下、実施形態という)について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る発光モジュール10の構成を示す図である。図1は、鉛直面による発光モジュール10の断面を側方から見たときを示している。発光モジュール10は、発光ユニット12、支持部材14、およびベースハウジング16を備える。
図1は、第1の実施形態に係る発光モジュール10の構成を示す図である。図1は、鉛直面による発光モジュール10の断面を側方から見たときを示している。発光モジュール10は、発光ユニット12、支持部材14、およびベースハウジング16を備える。
発光ユニット12は、半導体発光素子20、実装基板22、およびメッキ層24を有する。半導体発光素子20の各々には、LEDが採用される。LEDは、青色LEDでもよく、紫外線LEDでもよく、また他の色の光を発光するLEDであってもよい。半導体発光素子20の各々は、1mm角の正方形状に形成される。なお、半導体発光素子20の各々は、例えば0.3mm角など他のサイズの正方形に形成されてもよく、正方形以外の矩形に形成されてもよい。また、半導体発光素子20として、LEDに代えて例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の半導体発光素子が採用されてもよい。
実装基板22は、アルミナ、AlN、またはSiの単一部材によって形成される。実装基板22は板状に形成される。導電層であるメッキ層24は、実装基板22に半導体発光素子20が実装されたとき半導体発光素子20に導通するよう実装基板22の表面上に設けられている。なお、メッキ層24に代えて、導電性材料を上面22aの表面に蒸着させて導電層を形成してもよい。また、メッキ層24に代えて、導電性材料によって形成された板状部材を折り曲げて実装基板22の表面に固着させてもよい。
実装基板22の上面22aには、複数の半導体発光素子20が直線状に並ぶよう実装される。このとき複数の半導体発光素子20の各々は、主光軸方向、すなわち発光面20aに垂直な方向が上方向となるよう実装基板22に実装される。第1の実施形態では、単一の実装基板22に4つの半導体発光素子20が実装されるが、実装数が4に限られないことは勿論であり、1または4以外の複数であってもよい。また、複数の半導体発光素子20は、平面的に分散して配置されるよう実装基板22に実装されてもよい。
半導体発光素子20の各々は、いわゆるフリップチップタイプのものが採用されている。半導体発光素子20の各々は、Auバンプ(図示せず)を介してメッキ層24に接続され、実装基板22に実装される。なお、半導体発光素子20の各々はフリップチップタイプに限られず、例えば垂直チップタイプ、またはフェイスアップタイプのものが採用されてもよい。この場合、半導体発光素子20は、素子上部から実装基板22のメッキ層24に導電性ワイヤなどの導電性部材によって接続される。
このように、第1の実施形態では、いわゆるサブマウント基板を介することなく、半導体発光素子20が実装基板22に直接実装される。これにより、サブマウント基板と実装基板とを固着させる工程を削減することができる。
支持部材14は、実装基板22を支持する。このように実装基板22を支持部材14に取り付けることによって、例えば半導体発光素子20をAlNなどによって形成されたサブマウント基板を介して、同じくAlNなどによって形成された実装基板に取り付ける場合などに比べ、放熱性を向上させることができる。なお、支持部材14は、実装基板22よりも面積が大きくなるよう設けられている。これにより、一般的に高価な実装基板22を小さくしつつ、放熱性の低下を抑制することができる。
支持部材14は、上面14aに、実装基板22の上面22aの背向面である下面22dが当接して固定されており、これにより実装基板22を支持している。支持部材14は、銅などの金属の中でも放熱性が比較的高い材料によって形成される。したがって、支持部材14は放熱部材として機能する。
第1の実施形態では、支持部材14は、Cuより熱膨張率、すなわち線膨張係数の低い金属およびCuからなる複合材料により形成される。具体的には、支持部材14は、CuとMoとを積層させたクラッド材により形成されている。以下、このクラッド材を「CMC(Cu/Mo/Cu)」という。CMCは、Cu板とMo板とをホットプレスにより拡散接合させることにより形成される。Moは、Cuよりも低い線膨張係数を有する。このようなクラッド材を支持部材14の材料として採用することによって、Cuと同等のレベルの熱伝導率を達成しつつ、熱膨張率、すなわち線膨張係数をCuより小さくすることが可能となる。このため、実装基板22との線膨張係数の差を抑制することができ、支持部材14および実装基板22の両者の間に生じる熱応力に起因する支持部材14または実装基板22へのクラックの発生を抑制することができる。
支持部材14は、3層のCuの間に2層のMoの各々が挟まれるよう、CuとMoとが積層されて構成されている。なお、支持部材14におけるCuとMoの積層数などがこの態様に限られないことは勿論である。
支持部材14の材質はCMCに限られず、例えばMoを粉末形成したものにCuを含浸させCu-Mo粉末複合材料が採用されてもよい。また、このCu-Mo粉末複合材料をCu板で挟んだ特殊クラッド材が採用されてもよい。この特殊クラッド材は、Cu-Mo粉末複合材料をCu板で挟み、熱間圧延させることにより形成される。また、Cuよりも線膨張係数が低いインバー(Invar)金属をCu板で挟んだクラッド材が採用されてもよい。なおインバー金属は、NiとFeからなる合金である。
実装基板22は、融点が450℃以下の金属接合材料であるはんだによって支持部材14に接合される。このような接合材料は実装基板22と支持部材14との間の熱膨張係数の差が小さいため、高い放熱性を確保しつつ熱応力に起因するクラックの発生を抑制することができる。なお、実装基板22は、熱伝導率が3W/m・K以上の材料からなる接着剤によって支持部材14に接合されてもよい。これにより、放熱性能を確保しながら長期における信頼性を向上させることができる。
図2(a)は、第1の実施形態に係る発光ユニット12の上面図であり、図2(b)は、第1の実施形態に係る発光ユニット12の正面図である。理解し易いよう、メッキ層24にはハッチングを施して図示している。
実装基板22は、段差面22bを有する。段差面22bは、上面22aより下方且つ上面22aと平行となるよう設けられる。メッキ層24は、給電部24aおよび素子接続部24bを有する。給電部24aおよび素子接続部24bは、実装基板22の表面上に互いに離間して配置される。給電部24aは、実装基板22の表面のうち半導体発光素子20が実装される上面22aよりも下方の段差面22bにおいて半導体発光素子20への給電を可能とするよう、上面22aから側面22cを経て段差面22bに延在する。これによって、上面22aより下方において給電部24aにAuワイヤ28をボンディングすることが可能となる。給電部24aは2つ設けられ、一列に並設される複数の半導体発光素子20の端に配置される2つの半導体発光素子20にそれぞれが導通するよう配置されている。
素子接続部24bは、上面22aに実装された複数の半導体発光素子20の間を接続することで互いに直列に接続させるよう上面22a上に設けられている。第1の実施形態では半導体発光素子20は4つ設けられることから、素子接続部24bは4つの半導体発光素子20の間隔部の数である3つ設けられる。こうして、2つの給電部24aの間で電流を供給することにより、複数の半導体発光素子20のすべてに電力を供給することができる。
半導体発光素子20への給電ルートの形成方法として、上面22a上に半導体発光素子20に導通する電極を設け、段差面22bに銅などの導電性部材を上面22a上の電極とは別に設ける方法も考えられる。しかしながら、この方法では、実装基板22の上面22aの電極と段差面22b上の導電性部材とをAuワイヤなどの線状の導電部材またはアルミリボンなどの帯状の導電部材で接続する必要が生じる。したがって、導電部材を取り付ける工程が別途必要となるばかりでなく、発光面20aより上方に突出させないよう導電部材を取り付けることは容易ではない。
このため第1の実施形態では、給電部24aと素子接続部24bとは、メッキ処理によって実装基板22の表面上に同時に固着される。これにより、メッキ層24を設ける工程とは別にメッキ層24と他の導電部材とを接続するためのAuワイヤをボンディングするなどの工程を削減することができ、発光ユニット12の製造工程を簡易にすることができる。
段差面22bに代えて、実装基板22の表面のうち上面22aよりも下方の他の面に給電部24aが延在するよう設けられてもよい。このように上面22aよりも下方の面において半導体発光素子20への給電を可能とするよう、上面22aから当該下方の面に延在する給電部24aを設けることにより、Auワイヤなどの導電部材を取り付けることなく、上面22aよりも下方において半導体発光素子20への給電が可能となる。このため、発光ユニット12の製造工程を簡略化できるとともに、半導体発光素子20が発する光によって形成される配光へ導電部材が影響することを回避できる。
例えば段差面22bに代えて、上面22aから下方に向けて傾斜する傾斜面が設けられていてもよい。給電部24aは、上面22aからこの傾斜面に延在するよう設けられていてもよい。また、段差面22bに代えて、上面22aから下方に凹む溝部が設けられてもよく、給電部24aは、上面22aからこの溝部の底部に延在するように設けられていてもよい。これらによっても、上面22aより下方において給電部24aにAuワイヤ28をボンディングすることが可能となる。
図1に戻る。ベースハウジング16は、樹脂によって形成される。なお、ベースハウジング16の材質が樹脂に限られないことは勿論であり、他の絶縁材料によって形成されていてもよい。ベースハウジング16は開口部16bを有しており、この開口部16bに支持部材14の側面14bが嵌め合わされ、両者が互いに固定される。
ベースハウジング16は、上面と平行且つ上面より下方に設けられた段差面16aを有する。ベースハウジング16の段差面16aは実装基板22の段差面22bと略同一の高さとなっている。なお、段差面16aと段差面22bとが違う高さであってもよい。段差面16a上には、薄い板状の導電性部材26が設けられる。導電性部材26は銅により形成されているが、他の導電性材料によって形成されてもよい。
導電性部材26は、メッキ層24と離間して配置される。導通部材であるAuワイヤ28は、メッキ層24と導電性部材26とを互いに導通させるようメッキ層24と導電性部材26との双方に接続される。こうして、導電性部材26から、Auワイヤ28、メッキ層24を介して、複数の半導体発光素子20に発光のための電力供給が可能となっている。
(第2の実施形態)
図3(a)は、第2の実施形態に係る発光ユニット50の上面図であり、図3(b)は、第2の実施形態に係る発光ユニット50の正面図である。第2の実施形態に係る発光モジュールの構成は、発光ユニット12に代えて発光ユニット50が設けられ、さらに半導体発光素子20の各々に個別に給電が可能となるよう設けられている以外は、第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
図3(a)は、第2の実施形態に係る発光ユニット50の上面図であり、図3(b)は、第2の実施形態に係る発光ユニット50の正面図である。第2の実施形態に係る発光モジュールの構成は、発光ユニット12に代えて発光ユニット50が設けられ、さらに半導体発光素子20の各々に個別に給電が可能となるよう設けられている以外は、第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
発光ユニット50は、実装基板52、メッキ層54、および複数の半導体発光素子20を有する。実装基板52は、アルミナ、AlN、またはSiの単一部材によって形成される。実装基板52は板状に形成され、実装基板52の上面22a上に、複数の半導体発光素子20が実装される。導電層であるメッキ層54は、実装基板52に半導体発光素子20が実装されたとき半導体発光素子20に導通するよう実装基板52の表面上に設けられている。
実装基板52には、複数の半導体発光素子20が直線状に並ぶよう実装される。第2の実施形態においても、単一の実装基板52に4つの半導体発光素子20が実装されるが、実装数が4に限られないことは勿論であり、1または4以外の複数であってもよい。また、複数の半導体発光素子20は、平面的に分散して配置されるよう実装基板52に実装されてもよい。
実装基板52は、段差面52bを有する。段差面52bは、上面52aより下方且つ上面52aと平行となるよう設けられる。メッキ層54は、複数の給電部54aを有する。給電部54aは、実装基板52の表面上に互いに離間して配置される。複数の給電部54aの各々は、実装基板52の表面のうち半導体発光素子20が実装される上面52aよりも下方の段差面52bにおいて、複数の半導体発光素子20への個別の給電を可能とするよう、上面52aから側面52cを経て段差面52bに延在する。これによって、複数の半導体発光素子20へ個別の給電するためのAuワイヤ28を上面52aより下方において給電部54aにボンディングすることが可能となる。
給電部54aは、2つで1つの半導体発光素子20に電力を供給するため、半導体発光素子20の数の2倍の数だけ設けられる。第2の実施形態では半導体発光素子20は4個設けられるため、8つの給電部54aが設けられている。
段差面52bは、半導体発光素子20を挟むよう2つ設けられている。2つの段差面52bの各々は、半導体発光素子20の並設方向に平行に延在している。一つの半導体発光素子20に電力を供給するための2つの給電部54aの一方は2つの段差面52bの一方に設けられ、2つの給電部54aの他方は2つの段差面52bの他方に設けられる。第2の実施形態では4つの半導体発光素子20が実装基板52の上面52aに実装されるため、4つの給電部54aが実装基板52の上面52aから一方の段差面52bに延在し、他の4つの給電部54aが実装基板52の上面52aから他方の段差面52bに延在する。
複数の給電部54aの各々は、メッキ処理により実装基板52の表面上に同時に固着される。このとき、半導体発光素子20の配置間隔が近いため、段差面52bにおける給電部54aの各々の面積を大きく取るためには、隣接する給電部54a同士の間隔を微小にする必要がある。
このため、第2の実施形態では、メッキ処理工程では一つの段差面52bに形成すべき4つの給電部54aは、段差面52b上では互いに繋がった状態のメッキとしてまず形成する。メッキ処理工程の終了後、隣り合う給電部54aの間隔部分となるメッキをレーザー加工によって除去し、4つの給電部54aを互いに分離させる。なお、レーザー加工に代えてダイシング加工によって4つの給電部54aを互いに分離させてもよい。
このように実装基板52の表面のうち半導体発光素子20が実装される上面52aよりも下方の面において複数の半導体発光素子20の各々への個別の給電を可能とするよう、上面52aからその下方の面に延在する複数の給電部を設けることにより、Auワイヤなどの導電部材を取り付けることなく、上面52aよりも下方において半導体発光素子20への給電が可能となる。このため、発光ユニット12の製造工程を簡略化できるとともに、半導体発光素子20が発する光によって形成される配光へ導電部材が影響することを回避できる。
段差面52bに代えて、実装基板52の表面のうち上面52aよりも下方の他の面に複数の給電部54aの各々が延在するよう設けられてもよい。このように上面52aよりも下方の面において複数の半導体発光素子20の各々への個別の給電を可能とするよう、上面52aから当該下方の面に延在する複数の給電部54aを設けることにより、Auワイヤなどの導電部材を取り付けることなく、上面52aよりも下方において複数の半導体発光素子20への個別の給電が可能となる。
例えば段差面52bに代えて、上面52aから下方向けて傾斜する傾斜面が設けられていてもよい。給電部54aは、上面52aからこの傾斜面に延在するよう設けられていてもよい。また、段差面52bに代えて、上面52aから下方に凹む溝部が設けられてもよく、給電部54aは、上面52aからこの溝部の底部に延在するように設けられていてもよい。これらによっても、上面52aより下方において給電部54aにAuワイヤ28をボンディングすることが可能となる。
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態に係る発光モジュール80の構成を示す図である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
図4は、第3の実施形態に係る発光モジュール80の構成を示す図である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
発光モジュール80は、発光ユニット12、支持部材82、およびベースハウジング84を備える。支持部材82は、実装基板22と当接する上面82aに背向する下面82bが、上面82aよりも面積が大きくなるよう形成されている。
具体的には、支持部材82は、上面82a近傍の側面82cよりも外側に突出する拡大部82dが下面82bの近傍に設けられている。これにより、下面82bの面積は上面82aの面積が大きくなっている。このため、ベースハウジング84には、この拡大部82dを収容するための凹部84bが設けられている。この点以外は、ベースハウジング84は上述のベースハウジング16と同様に形成される。したがって、ベースハウジング84は、上面と平行且つ上面より下方に設けられた段差面84aを有し、この段差面84a上に導電性部材26が設けられる。このように下面82bの面積を大きくすることにより、下面82bからより多くの熱を放出させることが可能となる。
(第4の実施形態)
図5は、第4の実施形態に係る発光モジュール100の構成を示す図である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
図5は、第4の実施形態に係る発光モジュール100の構成を示す図である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
発光モジュール100は、発光ユニット12、支持部材82、およびベースハウジング84によって形成される溝部に封止部材102が設けられる以外は、第3の実施形態に係る発光モジュール80と同様に構成される。
封止部材102は樹脂材料を溝部に充填して固化させたものであり、溝部にあるAuワイヤ28の全体を外気から封止する。これにより、Auワイヤ28を外部からの衝撃から保護してAuワイヤ28の接続信頼性を高めることができるとともに、Auワイヤ28による配光への影響を抑制することができる。なお封止部材102は、Auワイヤ28のうち、例えばボンディング部分など一部を外気から封止してもよい。
第4の実施形態では、封止部材102は、半導体発光素子20が実装されるメッキ層24の上面よりも下方に位置するよう溝部に充填される。なお、封止部材102は、半導体発光素子20の発光面20aよりも下方に位置するよう溝部に充填されてもよい。封止部材102は、実装基板22の上面22aよりも下方に位置するよう溝部に充填されてもよい。
封止部材102に代えて、カバーが設けられてもよい。カバーは、Auワイヤ28が発光面20aよりも下方に位置するようAuワイヤ28の上方に配置されてもよい。また、カバーは、Auワイヤ28が実装基板22の上面22aよりも下方に位置するようAuワイヤ28の上方に配置されてもよい。このときカバーは、発光ユニット12とベースハウジング84との間に形成され、Auワイヤ28が収容される溝部を外気から封止するよう、発光ユニット12とベースハウジング84との間に設けられてもよい。したがって、このカバーもまた封止手段として機能する。このようにカバーを設けることによっても、Auワイヤ28の接続信頼性を高めるとともに、Auワイヤ28による配光への影響を抑制することができる。
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そのような例をあげる。
ある変形例では、半導体発光素子20は、板状のサブマウント基板の上面に実装され、サブマウント基板の下面が板状の実装基板の上面にはんだなどによって固定され、基板ユニットが形成される。このため、サブマウント基板も、半導体発光素子20が実装される実装基板として機能する。サブマウント基板および実装基板の材質の各々の材質は、上述の実装基板22と同じ材質であってもよい。
サブマウント基板は実装基板よりも面積が小さく形成されている。このため、サブマウント基板を実装基板に固定したときに、サブマウント基板に覆われない実装基板の表面に段差面が設けられる。
この場合も、サブマウント基板に実装された半導体発光素子20に導通するよう、サブマウント基板の表面上に導電層が設けられる。この変形例においても、実装基板の段差面から半導体発光素子20への給電が可能となるよう、導電層は、サブマウント基板の表面のうち半導体発光素子20が実装される上面から、実装基板の段差面に延在する給電部を含む。このように、上述の実施形態において実装基板22または実装基板52が、サブマウント基板と実装基板との複数部材の組み合わせによって形成された場合においても、サブマウント基板の上面に設けられた導電性部材にAuワイヤをボンディングするなどの工程を削減することができ、発光ユニット12の製造工程を簡易にすることができる。
10 発光モジュール、 12 発光ユニット、 14 支持部材、 16 ベースハウジング、 16a 段差面、 20 半導体発光素子、 22 実装基板、 22a 上面、 22b 段差面、 24 メッキ層、 24a 給電部、 24b 素子接続部、 26 導電性部材、 28 Auワイヤ、 52 実装基板、 54a 給電部、 80 発光モジュール、 100 発光モジュール、 102 封止部材。
本発明は、発光モジュールに利用可能であり、特に発光素子および発光素子を支持する実装基板を備えた発光モジュールに利用可能である。
Claims (7)
- 半導体発光素子が実装される実装基板と、
前記実装基板に実装された半導体発光素子に導通するよう前記実装基板の表面上に設けられた導電層と、
を備え、
前記導電層は、前記実装基板の表面のうち半導体発光素子が実装される第1面よりも下方の第2面において前記半導体発光素子への給電を可能とするよう、第1面から第2面に延在する給電部を含むことを特徴とする発光モジュール。 - 前記実装基板は、第1面に複数の半導体発光素子が実装可能に設けられ、
前記導電層は、第1面に実装された複数の半導体発光素子を互いに直列に接続させるよう第1面上に設けられた素子接続部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記実装基板は、第1面に複数の半導体発光素子が実装可能に設けられ、
前記導電層は、前記実装基板に実装された複数の半導体発光素子の各々への個別の給電を第2面において可能とするよう、第1面から第2面にそれぞれ延在する複数の給電部を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記導電層と離間して配置される導電性部材と、
前記導電層と前記導電性部材とを互いに導通させるよう前記導電層と前記導電性部材との双方に接続される導通部材と、
前記導通部材の少なくとも一部を外気から封止する封止部材と、
をさらに備え、
前記封止部材は、前記半導体発光素子の発光面よりも下方に位置するよう配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記実装基板の第1面の背向面に当接する当接面を有する放熱部材をさらに備え、
前記放熱部材は、前記当接面の背向面が前記当接面よりも面積が大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記第2面は、前記第1面より下方且つ前記第1面と平行な段差面であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記実装基板を支持するベースハウジングと、
前記ベースハウジングの表面に設けられた導電性部材と、
前記導電層と前記導電性部材とを互いに導通させるよう前記導電層と前記導電性部材との双方に接続される導通部材と、
をさらに備え、
前記導電性部材は、前記半導体発光素子の発光面よりも下方に前記導通部材が配置されるよう、前記ベースハウジングの表面のうち前記第1面よりも下方の表面に設けられることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の発光モジュール。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003008072A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2005012155A (ja) * | 2003-05-26 | 2005-01-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光装置 |
JP2005109382A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2006339541A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Citizen Electronics Co Ltd | チップ型led |
JP2009135543A (ja) * | 2009-03-17 | 2009-06-18 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置の製造方法 |
JP2010010682A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Samsung Electronics Co Ltd | サブマウント、サブマウントを含む発光装置、サブマウントの製造方法 |
Family Cites Families (5)
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003008072A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2005012155A (ja) * | 2003-05-26 | 2005-01-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光装置 |
JP2005109382A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光ダイオード |
JP2006339541A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Citizen Electronics Co Ltd | チップ型led |
JP2010010682A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Samsung Electronics Co Ltd | サブマウント、サブマウントを含む発光装置、サブマウントの製造方法 |
JP2009135543A (ja) * | 2009-03-17 | 2009-06-18 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置の製造方法 |
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