WO2012124473A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2012124473A1
WO2012124473A1 PCT/JP2012/054977 JP2012054977W WO2012124473A1 WO 2012124473 A1 WO2012124473 A1 WO 2012124473A1 JP 2012054977 W JP2012054977 W JP 2012054977W WO 2012124473 A1 WO2012124473 A1 WO 2012124473A1
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light
emitting device
light emitting
substrate
emitting element
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PCT/JP2012/054977
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Inventor
作本　大輔
草野　民男
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京セラ株式会社
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    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/647—Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body
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    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device including a light emitting element.
  • a light emitting device having a light source including a light emitting element has been developed.
  • a light-emitting device having a light-emitting element has attracted attention with respect to power consumption or product life (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-294867 and 2008-251658).
  • Such a light emitting device is required to have a technique for efficiently dissipating heat generated by the light emitting element to the outside.
  • An object of the present invention is to provide a light-emitting device that can suppress the emission luminance from being changed due to a high temperature of the light-emitting element and can efficiently dissipate heat generated by the light-emitting element to the outside.
  • a light emitting device includes a substrate, a pair of electrode layers formed on the substrate, a light emitting element provided over both the pair of electrode layers, and a pair of electrode layers on the substrate. And a frame surrounding the light emitting element. Further, the light emitting device includes a plurality of heat dissipating members provided in the substrate, arranged at equal intervals on the circumference around the light emitting element when viewed in plan, and connected to one of the pair of electrode layers. Is included.
  • the light-emitting device 1 includes a substrate 2, a pair of electrode layers 3 formed on the substrate 2, a light-emitting element 4 provided over both the pair of electrode layers 3, and the substrate 2.
  • the frame 5 is provided across both the pair of electrode layers 3 and surrounds the light emitting element 4.
  • the light-emitting device 1 is provided in the substrate 2 and arranged on the circumference around the light-emitting element 4 when viewed in plan, and is connected to one of the pair of electrode layers 3. 6 is included.
  • the light emitting element 4 is, for example, a light emitting diode, and light is emitted toward the outside by recombination of electrons and holes in a pn junction using a semiconductor.
  • the substrate 2 is an insulating substrate and is made of a porous material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide or yttrium oxide.
  • the substrate 2 can be made of a ceramic material such as alumina, mullite, or glass ceramic, or a composite material obtained by mixing a plurality of these materials.
  • the substrate 2 is made of epoxy resin, polyimide resin, acrylic resin, cyanate resin, silicone resin, polyphenylene ether resin, bismaleimide triazine resin, or the like. Note that the length of one side of the substrate 2 in a plan view is set to, for example, 3 mm or more and 30 mm or less. The thickness in the vertical direction of the substrate 2 is set to, for example, 0.3 mm or more and 3 mm or less.
  • a pair of electrode layers 3 are formed on the upper surface of the substrate 2.
  • the pair of electrode layers 3 are electrically connected to a pair of electrode pads formed on the lower surface of the light emitting element 4 in order to apply a voltage to the light emitting element 4.
  • the pair of electrode layers 3 are each formed in a semicircular shape when seen in a plan view, and a gap is provided between the two electrode layers 3 so that they are electrically insulated.
  • the electrode layer 3 is made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, manganese, nickel, copper, silver, or gold.
  • the electrode layer 3 is formed by, for example, a screen printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.
  • the electrode layer 3 may be formed at least up to the upper surface of the substrate 2 that overlaps the bonding surface between the substrate 2 and the frame 5 when the light emitting device 1 is viewed in plan.
  • the heat generated in the light emitting element 4 is spread on the upper surface of the substrate 2 through the electrode layer 3 and is transmitted to the frame body 5 and is dissipated into the atmosphere through the outer peripheral surface of the frame body 5.
  • the temperature rise of the light emitting element 4 is suppressed, and the light emitting device 1 can be operated normally.
  • the pair of electrode layers 3 are formed point-symmetrically with the light emitting element 4 as the center, so that heat from the light emitting element 4 is uniformly distributed from the electrode layer 3 to the frame 5 with the light emitting element 4 as the center. Since the substrate 2, the electrode layer 3, the frame 5, the heat radiating member 6 or the sealing resin 7, the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient is not biased, and the stress is concentrated on a part. Cracks and peeling that occur are suppressed. As a result, the light emitting device 1 can be operated normally over a long period of time.
  • the electrode layer 3 is formed symmetrically with respect to a virtual line passing through the center of the light emitting element 4 and perpendicular to a virtual line connecting the electrode portions of the light emitting element 4.
  • the heat generated from the inside of the light emitting element 4 is transferred to the electrode layer 3 in line symmetry via the electrode portion of the light emitting element 4.
  • the stress generated due to the heat of the light emitting element 4 is distributed in line symmetry via the electrode layer 3, and is generated when the stress is biased to a part of the substrate 2. 3. Cracks and cracks of the heat dissipation member 6 or the sealing resin 7 are suppressed.
  • a pair of through electrodes 8 are formed in the substrate 2.
  • the pair of through electrodes 8 are provided in a region overlapping the light emitting element 4 in plan view and are electrically connected to the electrode layer 3.
  • the through electrode 8 is formed so as to penetrate the substrate 2 located immediately below the light emitting element 4.
  • the pair of through electrodes 8 are insulated by a part of the substrate 2 so that they are not connected to each other.
  • the through-electrode 8 is electrically connected to the electrode layer 3 in a region overlapping the light-emitting element 4 in plan view in the substrate 2, so that heat generated by the light-emitting element 4 is transmitted from the light-emitting element 4. Heat can be immediately drawn downward.
  • the through electrode 8 is made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, manganese, nickel, copper, silver, or gold.
  • the through electrode 8 is formed, for example, by forming a cylindrical through hole in the substrate 2 by punching or laser processing and filling the through hole with a conductive material.
  • the through electrode 8 has a length of a diameter when viewed in plan, for example, 0.05 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the vertical thickness of the through electrode is set to, for example, not less than 0.3 mm and not more than 3 mm.
  • the through electrode 8 is obtained by printing a metal paste obtained by adding an organic solvent to a powder such as tungsten on the upper surface of the substrate 2 in a predetermined pattern with respect to the through hole of the substrate 2.
  • a plating layer such as nickel or gold may be formed on the surface of the wiring conductor exposed inside and outside the substrate 2 to prevent oxidation.
  • the light emitting element 4 is mounted on the substrate 2.
  • the light emitting element 4 is provided across both the pair of electrode layers 3.
  • the light emitting element 4 is, for example, a light emitting diode (LED), and light is emitted from the light emitting element 4 to the outside by recombination of electrons and holes in the pn junction in the light emitting element 4. .
  • LED light emitting diode
  • the light-emitting diode as the light-emitting element 4 is particularly excellent in directivity because the intensity of the sidelobe light is small in the light distribution of light emission and the light emission is concentrated in the center of the light distribution.
  • the light emitting element 4 is electrically connected to the pair of electrode layers 3 by being flip-chip mounted on the electrode layer 3 formed on the substrate 2 via, for example, solder or a conductive adhesive.
  • the light emitting element 4 has a base and an optical semiconductor layer formed on the base.
  • the substrate may be any substrate as long as the optical semiconductor layer can be grown using chemical vapor deposition such as metal organic chemical vapor deposition or molecular beam epitaxial growth.
  • a material used for the substrate for example, sapphire, gallium nitride, aluminum nitride, zinc oxide, silicon carbide, silicon, or zirconium diboride can be used.
  • substrate is 100 micrometers or more and 1000 micrometers or less, for example.
  • the optical semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed on the substrate, a light emitting layer formed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer formed on the light emitting layer.
  • the first semiconductor layer, the light emitting layer, and the second semiconductor layer are, for example, a group III nitride semiconductor, a group III-V semiconductor such as gallium phosphide or gallium arsenide, or a group III nitride such as gallium nitride, aluminum nitride, or indium nitride.
  • a physical semiconductor or the like can be used.
  • the thickness of the first semiconductor layer is, for example, 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less
  • the thickness of the light emitting layer is, for example, 25 nm or more and 150 nm or less
  • the thickness of the second semiconductor layer is, for example, 50 nm or more and 600 nm or less. It is.
  • the light emitting element 4 configured in this manner for example, an element that emits excitation light in a wavelength range of 370 nm to 420 nm can be used.
  • a frame-like frame body 5 is provided so as to surround the light emitting element 4.
  • the frame 5 is provided across both of the pair of electrode layers 3 and has an inner peripheral surface formed in a circular shape.
  • the frame 5 is connected to the substrate 2 via, for example, solder or an adhesive.
  • a part of the lower surface of the frame 5 is connected to a part of the upper surface of the electrode layer 3.
  • the frame 5 is a ceramic material, and for example, a porous material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, or yttrium oxide is used.
  • the frame 5 is made of a porous material, and a large number of fine holes are formed on the surface of the frame 5.
  • the frame body 5 is formed so as to surround the light emitting element 4 with a space therebetween. Moreover, the area
  • the inner wall surface of the frame 5 functions as a reflection surface for excitation light emitted from the light emitting element 4. When the inner wall surface of the frame 5 is a diffusing surface, the light emitted from the light emitting element 4 is diffusely reflected on the inner wall surface of the frame 5. And it can suppress that the light emitted from the light emitting element 4 concentrates on a specific location.
  • the sealing resin 7 is collected at the corner between the inner wall surface formed perpendicular to the frame body 5 and the substrate 2, and the adhesion area of the substrate 2 and the frame body 5 to the sealing resin 7 is increased. And it is suppressed that the sealing resin 7 peels from the board
  • a part of the light emitted from the light emitting element 4 to the side is reflected from the lower part of the inner wall surface of the vertically formed frame body 5 to the electrode layer 3 and is reflected by the electrode layer 3 upward. Reflected. As a result, the light reflected by the electrode layer 3 provided around the light emitting element 4 increases, and the light from the light emitting element 4 is uniformly incident on the wavelength conversion member 9 or radiated outside the light emitting device. You can make it.
  • At least one of the inner wall surfaces formed vertically of the electrode layer 3 and the frame 5 may be a diffusion surface.
  • the adhesive strength between the substrate 2 and the frame 5 with respect to the sealing resin 7 can be further increased, and the light from the light emitting element 4 diffusely reflected by the lower part of the inner wall surface formed perpendicular to the frame 5 or the electrode layer 3 can be used.
  • the light has an effect of being uniformly incident on the wavelength conversion member 9 or being uniformly emitted to the outside of the light emitting device 1.
  • a metal layer made of tungsten, molybdenum, copper, silver or the like and a plated metal layer made of nickel, gold, or the like covering the metal layer are formed on the surface of the inclined inner wall surface of the frame body 5. Also good.
  • the plated metal layer has a function of reflecting light emitted from the light emitting element 4.
  • the inclination angle of the inner wall surface on which the frame 5 is inclined is set to an angle of 55 degrees or more and 70 degrees or less with respect to the upper surface of the substrate 2, for example.
  • the region surrounded by the frame body 5 is filled with a sealing resin 7.
  • the sealing resin 7 has a function of sealing the light emitting element 4 and transmitting light emitted from the light emitting element 4.
  • the sealing resin 7 is a region surrounded by the frame body 5 in a state in which the light emitting element 4 is accommodated inside the frame body 5.
  • a translucent insulating resin such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin is used.
  • a wavelength conversion member 9 is provided on the upper portion of the frame body 5.
  • the wavelength conversion member 9 emits light when excitation light emitted from the light emitting element 4 enters the inside and the phosphor contained therein is excited.
  • the wavelength conversion member 9 is made of, for example, a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or the like, and emits a blue phosphor that emits fluorescence of, for example, 430 nm or more and 490 nm or less, for example, fluorescence of 500 nm or more and 560 nm or less of the resin.
  • a green phosphor for example, a yellow phosphor that emits fluorescence of 540 to 600 nm, for example, a red phosphor that emits fluorescence of 590 to 700 nm is contained.
  • the phosphor is contained in the wavelength conversion member 9 so as to be uniformly dispersed.
  • the thickness of the wavelength conversion member 9 is set to 0.5 mm or more and 3 mm or less, for example.
  • the thickness of the end of the wavelength conversion member 9 is set to be constant.
  • the thickness of the wavelength conversion member 9 is set to 0.5 mm or more and 3 mm or less, for example.
  • the constant thickness includes a thickness variation of 0.1 mm or less.
  • the wavelength conversion member 9 is supported by the frame 5 and provided to face the upper surface of the light emitting element 4 with a space between the light emitting elements 4. That is, the wavelength conversion member 9 is provided on the frame 5 via the sealing resin 7 that seals the light emitting element 4 and the gap.
  • the wavelength conversion member 9 is bonded to the frame body 5 via the adhesive resin 10.
  • the adhesive resin 10 is adhered from the end of the lower surface of the wavelength conversion member 9 to the side surface of the wavelength conversion member 9 and further to the end of the upper surface of the wavelength conversion member 9.
  • the adhesive resin 10 for example, a thermosetting resin such as polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, cyanate resin, silicone resin, or bismaleimide triazine resin is used.
  • the adhesive resin 10 may be a thermoplastic resin such as a polyether ketone resin, a polyethylene terephthalate resin, or a polyphenylene ether resin.
  • the material of the adhesive resin 10 is a material having a coefficient of thermal expansion that is between the coefficient of thermal expansion of the frame 5 and the coefficient of thermal expansion of the wavelength conversion member 9.
  • a material having a coefficient of thermal expansion that is between the coefficient of thermal expansion of the frame 5 and the coefficient of thermal expansion of the wavelength conversion member 9.
  • the adhesive resin 10 By adhering the adhesive resin 10 to the end of the lower surface of the wavelength conversion member 9, it is possible to increase the area to which the adhesive resin 10 adheres and firmly connect the frame 5 and the wavelength conversion member 9. it can. As a result, the connection strength between the frame 5 and the wavelength conversion member 9 can be improved, and bending of the wavelength conversion member 9 is suppressed. And it can suppress effectively that the optical distance between the light emitting element 4 and the wavelength conversion member 9 fluctuates.
  • the light emitting element 4 emits heat at the time of light emission, but the heat is not efficiently transmitted from the light emitting element 4 to the outside of the light emitting device 1 through the periphery thereof, so that the temperature of the wavelength conversion member 9 is increased, so that the wavelength The wavelength of the light excited by the conversion member 9 may change and uneven brightness may occur. Further, since the heat from the light emitting element 4 is not efficiently transmitted to the outside of the light emitting device 1 through the periphery thereof, the temperature of the sealing resin 7 rises, so that the sealing resin 7 is peeled off from the substrate 2. As a result, the sealing performance of the light emitting device 1 may deteriorate. Further, since the heat from the light emitting element 4 is not efficiently transmitted to the outside of the light emitting device 1 through the periphery thereof, the temperature of the substrate 2 rises, whereby the substrate 2 is thermally deformed and the substrate 2 is destroyed. Sometimes.
  • a plurality of heat dissipating members 6 are provided in the substrate 2.
  • the heat radiating member 6 is disposed on a concentric circle on the inner peripheral surface of the frame body 5 in a region surrounded by the inner peripheral surface of the frame body 5 when viewed in plan.
  • Each of the heat radiating members 6 is disposed in a region overlapping with the pair of electrode layers 3 and is connected to one of the pair of electrode layers 3.
  • the heat generated by the light emitting element 4 is transmitted to the heat radiating member 6 through any of the electrode layers 3, and can be transmitted from the heat radiating member 6 to the substrate 2.
  • the plurality of heat dissipating members 6 are arranged at the apexes of the virtual regular polygon D in plan view.
  • the plurality of heat dissipating members 6 are arranged at the vertices of the virtual regular polygon D so that the distance between the adjacent heat dissipating members 6 positioned on the virtual regular polygon D is equal to one side of the virtual regular polygon D. Since it becomes length, the distance between the adjacent heat radiating members 6 can be made constant. And it can suppress that the heat
  • the warp of the substrate 2 due to the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient among the substrate 2, the electrode layer 3, the frame 5, the heat radiating member 6, and the sealing resin 7, or thermal expansion or thermal contraction is biased to a specific location. Can be suppressed. Then, the substrate 2 can be made difficult to be destroyed, and the frame body 5 is suppressed from being peeled off from the substrate 2, and the electrode layer 3 is peeled off due to thermal expansion or contraction, cracks in the heat radiating member 6, sealing resin 7 can be prevented from being peeled off from the substrate 2 and can be used for a long period of time.
  • the heat dissipating member 6 is formed in a cylindrical shape. Since the substrate 2 is formed by laminating a plurality of layers, a cylindrical through hole is formed on the layer on which the heat dissipation member 6 is provided using, for example, punching or laser processing, and the through hole is formed as a conductive material. It can be formed by filling with.
  • the length of the diameter when the heat radiating member 6 is viewed in plan is set to, for example, 0.05 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the thickness of the up-down direction of the heat radiating member 6 is set to 0.3 mm or more and 3 mm or less, for example.
  • the diameter of the heat dissipation member 6 is set smaller than the diameter of the through electrode 8.
  • the plurality of heat dissipating members 6 assume concentric circles having different sizes with respect to the inner peripheral surface of the frame 5 in a region surrounded by the inner peripheral surface of the frame 5 when viewed in plan, A plurality are arranged on each concentric circle.
  • the heat dissipating members 6 are arranged radially with a region overlapping the light emitting element 4 as the center. Since the heat dissipating member 6 is arranged on a plurality of concentric circles around the light emitting element 4 in plan view, the heat generated by the light emitting element 4 can be easily transmitted radially around the light emitting element 4. It is possible to suppress heat from concentrating on a specific portion of the base 2.
  • the lower ends of the plurality of heat radiating members 6 are provided so as to extend from the inside of the substrate 2 toward the side surface of the substrate 2.
  • the heat dissipating member 6 is formed continuously in the substrate 2. Since the substrate 2 is formed by laminating a plurality of layers, a part of the heat dissipation member 6 extending in the plane direction can be formed by patterning and stacking the heat dissipation member 6.
  • Heat is transmitted from the light emitting element 4 to the electrode layer 3, and further, heat is transmitted from the electrode layer 3 to the heat radiating member 6 penetrating a part of the substrate 2, and reaches the side surface of the substrate 2 through the heat radiating member 6 along the planar direction. Can convey heat. Then, heat can be dissipated from the side surface of the substrate 2 toward the outside.
  • the plurality of heat dissipating members 6 are formed so that the distance between adjacent heat dissipating members 6 expands from a region overlapping with the light emitting element 4 in a plan view to a region not overlapping with the light emitting element 4 in the radial direction.
  • the light emitting element 4 is arranged at the center of the region surrounded by the frame body 5, the region overlapping with the light emitting element 4 tends to have the highest temperature.
  • densely arranging the layers it is possible to efficiently release heat in the planar direction, and it is possible to prevent the region overlapping with the light emitting element 4 from becoming unnecessarily high. As a result, the substrate 2 can be prevented from being broken, and the light emitting device 1 having excellent sealing properties can be provided.
  • the amount of heat transmitted from the light emitting elements 4 can be dispersed in each heat radiating member 6. It can suppress that temperature becomes high temperature and can improve the heat dissipation of the board
  • the heat radiating member 6 is embedded in the substrate 2, and the heat generated by the light emitting element 4 is uniformly transmitted to the entire substrate 2, thereby suppressing the heat from being concentrated on a specific portion of the substrate 2.
  • the light-emitting device 1 that can improve the heat dissipation of the substrate 2 can be provided.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the heat dissipation member 6 may penetrate the substrate 2.
  • modifications of the embodiment of the present invention will be described. Note that, in the light emitting device 1 according to the modification of the embodiment of the present invention, the same portions as those of the light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the upper surface of the through electrode 8 is flat, but is not limited thereto.
  • the through electrode 8 may have a recess formed on the upper surface of the through electrode 8.
  • the through electrode 8 is formed, for example, by forming a cylindrical through hole in the uncured substrate 2 by punching or laser processing, filling the through hole with a conductive material, and integrally baking the uncured substrate 2 and the conductive material. By doing so, the conductive material can be cured. At this time, a recess is also formed on the upper surface of the through electrode 8 due to the difference in thermal shrinkage between the uncured substrate 2 and the conductive material.
  • the through electrode 8 has a length of a diameter when viewed in plan, for example, 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. Moreover, the vertical thickness of the through electrode 8 is equal to or greater than the vertical thickness of the heat dissipation member 6 and is set to, for example, 0.3 mm or more and 3 mm or less.
  • the vertical size is set to 0.01 mm or more and 1.0 mm or less, for example.
  • the recess on the upper surface of the through electrode 8 is formed in a circular shape in plan view, and the diameter of the recess in the through electrode 8 when viewed in plan is set to, for example, 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. ing. Specifically, when the recess on the upper surface of the through electrode 8 is 0.2 mm, the diameter of the recess in the through electrode 8 is set to 0.5 mm.
  • the electrode pad 4 a of the light emitting element 4 is located immediately above the through electrode 8, and the electrode pad 4 a is electrically connected to the through electrode 8 through the conductive member 11. At this time, by forming the recess on the upper surface of the through electrode 8 larger than the recess P, for example, the contact area between the conductive member 11 such as solder or conductive adhesive and the recess on the upper surface of the through electrode 8 is increased. The electrode pad 4a and the through electrode 8 can be firmly connected.
  • the heat radiating member 6 may be one in which a dent is formed on the upper surface of the heat radiating member 6.
  • the heat radiating member 6 forms, for example, a cylindrical through hole in the uncured substrate 2 by using punching or laser processing, and fills the through hole with a conductive material. By conducting integral baking, the conductive material can be cured. At this time, a recess is also formed on the upper surface of the heat radiating member 6 due to the difference in thermal shrinkage between the uncured substrate 2 and the conductive material.
  • the length of the diameter when the heat radiating member 6 is planarly viewed is set to, for example, 0.05 mm or more and 2 mm or less.
  • the thickness of the up-down direction of the heat radiating member 6 is set to 0.3 mm or more and 3 mm or less, for example.
  • the conductive material filled in the hole 2a of the substrate 2 is made of a metal paste obtained by adding an organic solvent to a powder such as tungsten.
  • a plurality of holes 2 a are provided from the upper surface of the substrate 2 to the inside of the substrate 2 and halfway upward from the lower surface of the substrate 2.
  • the plurality of hole portions 2 a are connected so that the lower portion of the hole portion 2 a extends in the plane direction and communicates within the substrate 2.
  • a part of the electrode layer 3 is deposited so as to cover the recess on the upper surface of the heat radiating member 6.
  • a concave portion P is formed on the upper surface of the electrode layer 3 at a location overlapping the hole portion 2a in plan view.
  • a recess P is formed at a location that is bulky with the upper ends of the plurality of heat dissipation members 6.
  • a concave portion P is provided at a location overlapping the hole 2a in plan view.
  • the electrode layer 3 is formed so as to adhere to the recess on the upper surface of the heat dissipation member 6.
  • the size of the concave portion P in the vertical direction is set to, for example, 0.01 mm or more and 1 mm or less.
  • the recess P is formed in a circular shape in plan view, and the diameter of the recess P when viewed in plan is set to, for example, 0.05 mm or more and 2 mm or less. Specifically, when the size of the concave portion P in the vertical direction is 0.2 mm, the diameter of the concave portion P is set to 0.5 mm.
  • the electrode layer 3 most of the upper surface of the substrate 2 is covered with the electrode layer 3, and a plurality of recesses P are formed on the upper surface of the electrode layer 3, so that the light emitted from the light emitting element 4 is emitted from the electrode layer 3.
  • the light can be scattered and reflected by the concave portion P, and light can be applied to the entire lower surface of the wavelength conversion member 9.
  • the wavelength of light emitted from the light emitting element 4 can be converted by the wavelength converting member 9 in general, and the light output of the light emitting device 1 can be improved.
  • the upper surface of the electrode layer 3 in which the recessed part P is located is a curved surface.
  • the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the heat radiation member 6 and the sealing resin 7 is dispersed on the upper surface of the electrode layer 3 where the recess P is positioned. It is possible to suppress the generation of cracks in the heat radiating member 6 and the peeling of the sealing member 7 from the upper surface of the electrode layer 3, and the light emitting device 1 can be operated normally over a long period of time. it can.
  • the light from the light emitting element 4 is less likely to be confined in the upper surface portion of the electrode layer 3 where the recess P is located, and the electrode where the recess P is located Light absorption loss caused by repeated reflection on the upper surface portion of the layer 3 can be reduced, and the light output of the light emitting device 1 can be improved.
  • the concave portion P is not provided on the upper surface of the electrode layer 3, the light emitted from the light emitting element 4 is reflected on the upper surface of the flat electrode layer 3, and thus the light reflected on the upper surface of the electrode layer 3. Is less likely to be distributed in the direction of the wavelength conversion unit 9 and is more likely to be distributed in the direction of the frame 5. That is, the light reflected from the light emitting element 4 through the electrode layer 3 in the direction of the wavelength conversion unit 9 decreases, and the light reflected in the direction of the frame 5 increases. As a result, the light reflected in the direction of the frame 5 by the electrode layer 3 is reflected by the frame 5 while propagating through the sealing resin 7 and is incident on the wavelength conversion unit 9. 5 is attenuated by the light absorption of 5, the light whose wavelength is converted by the wavelength converter 9 is reduced, and the light output of the light emitting device 1 is reduced.
  • the concave portion P on the upper surface of the electrode layer 3 the light reflected from the light emitting element 4 toward the wavelength converting portion 9 by the concave portion P and the direction of the wavelength converting portion 9 while reflecting the inside of the concave portion P are reflected.
  • the reflected light can be increased.
  • light absorption by the sealing resin 7 and the frame body 5 can be suppressed, and light incident on the wavelength conversion unit 9 from the light emitting element 4 via the electrode layer 3 is increased and the wavelength conversion unit 9 performs wavelength conversion. Since the converted light increases, the light output of the light emitting device 1 is improved.
  • the substrate 2 and the frame body 5 are prepared.
  • the substrate 2 and the frame 5 are made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic binder, a plasticizer, a solvent, or the like is added to and mixed with the aluminum oxide raw material powder to obtain a mixture.
  • the substrate 2 is formed into a sheet-like ceramic green sheet, and the frame 5 is filled with the mixture in a mold and dried, and the frame 5 before sintering is taken out. Further, a through hole for forming the heat radiating member 6 is provided at a predetermined position on the substrate 2 by, for example, laser processing or punching processing.
  • a high melting point metal powder such as tungsten or molybdenum is prepared, and an organic binder, a plasticizer, a solvent or the like is added to and mixed with the powder to obtain a metal paste.
  • a some ceramic green sheet is laminated
  • the frame 5 is formed by sintering at a desired temperature.
  • the frame body 5 is adhered to the substrate via an adhesive such as acrylic resin so as to surround the light emitting element 4. .
  • the sealing resin 7 is formed by filling the region surrounded by the frame body 5 with, for example, a silicone resin and curing the silicone resin.
  • the wavelength conversion member 9 is prepared.
  • the wavelength conversion member 9 can be produced by mixing a phosphor with an uncured resin and using, for example, a sheet molding technique such as a doctor blade method, a die coater method, an extrusion method, a spin coating method, or a dip method. it can.
  • the wavelength conversion member 9 can be obtained by filling an uncured wavelength conversion member 9 in a mold, curing it, and taking it out.
  • the light emitting device 1 can be manufactured by adhering the prepared wavelength conversion member 9 to the frame 5 via an adhesive resin 10 made of, for example, an epoxy resin.

Abstract

　発光装置１であって、基板２と、基板２上に形成された一対の電極層３と、一対の電極層３の両方にまたがって設けられた発光素子４と、基板２上において一対の電極層３の両方にまたがって設けられて発光素子４を取り囲む枠体５とを含んでいる。さらに、発光装置１は、基板２内に設けられた、平面視したときに発光素子４を中心に円周上に配置され、一対の電極層３のいずれか一方に接続された複数の放熱部材６とを備えている。

Description

発光装置
　本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。
　近年、発光素子を含む光源を有している発光装置の開発が進められている。発光素子を有する発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている（例えば、特開２００７－２９４８６７号公報、特開２００８－２５１６８５号公報）。このような発光装置は、発光素子の発する熱を外部に効率よく放熱する技術が求められている。
　本発明は、発光素子自体が高温になって発光輝度が変化するのを抑制し、発光素子の発する熱を外部に効率よく放熱することが可能な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に係る発光装置は、基板と、基板上に形成された一対の電極層と、一対の電極層の両方にまたがって設けられた発光素子と、基板上において一対の電極層の両方にまたがって設けられて発光素子を取り囲む枠体とを含んできる。さらに、発光装置は、基板内に設けられた、平面視したときに発光素子を中心に円周上に等間隔に配置され、一対の電極層のいずれか一方に接続された複数の放熱部材とを含んでいる。
本実施形態に係る発光装置の概観を示す断面斜視図である。 本実施形態に係る発光装置の平面図であって、電極層のパターンを示している。 本実施形態に係る発光装置の平面図であって、放熱部材の配置関係を示している。 本実施形態に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の一部を拡大した拡大断面図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明にかかる発光装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。
　　＜発光装置の構成＞
　本実施形態に係る発光装置１は、基板２と、基板２上に形成された一対の電極層３と、一対の電極層３の両方にまたがって設けられた発光素子４と、基板２上であって一対の電極層３の両方にまたがって設けられ、発光素子４を取り囲む枠体５とを含んでいる。さらに、発光装置１は、基板２内に設けられた、平面視したときに発光素子４を中心に円周上に配置され、一対の電極層３のいずれか一方と接続された複数の放熱部材６とを含んでいる。なお、発光素子４は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光が放出される。
　基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。また、基板２は、アルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、基板２は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る。なお、基板２は、平面視したときの一辺の長さが、例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。また、基板２の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
　基板２の上面には、一対の電極層３が形成されている。一対の電極層３は、発光素子４に電圧を印加するために、発光素子４の下面に形成された一対の電極パッドと電気的に接続される。一対の電極層３は、平面視したときにそれぞれが半円形状に形成されており、両者の間に隙間が設けられ、両者が電気的に絶縁されている。なお、電極層３は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀または金等の導電性材料からなる。電極層３は、例えば、スクリーン印刷法、蒸着法またはスパッタリング法等によって、形成されている。
　また、電極層３は、少なくとも発光装置１を平面視したときに基板２と枠体５との接着面と重なる基板２の上面にまで形成されてもよい。これにより、発光素子４で生じた熱は、電極層３を介して基板２の上面に広げられるとともに枠体５に伝達され、枠体５の外周面を介して大気中に放散される。その結果、発光素子４の温度上昇は抑制され、発光装置１を正常に作動させることができる。
　さらに、一対の電極層３は、発光素子４を中心とした点対称に形成されることにより、発光素子４からの熱は、発光素子４を中心として電極層３から枠体５に一様に広げられることから、基板２、電極層３、枠体５、放熱部材６または封止樹脂７、これらの熱膨張係数差に起因して生じる応力が偏らず、応力が一部に集中することによって生じるクラックや剥がれが抑制される。その結果、発光装置１は、長期間にわたって正常に作動させることができる。
　また、電極層３は、発光素子４の電極部を結ぶ仮想線に対して垂直かつ発光素子４の中央を通る仮想線に対して線対称に形成される。その結果、発光素子４の内部から発生した熱は、発光素子４の電極部を介して線対称に電極層３に伝達される。そして、発光素子４の熱に起因して生じる応力は、電極層３を介して線対称に分布することとなり、応力が基板２の一部に偏って生じることによって発生する、基板２、電極層３、放熱部材６または封止樹脂７のクラックや割れが抑制される。
　また、基板２内には、一対の貫通電極８が形成されている。一対の貫通電極８は、平面視して発光素子４と重なる領域に設けられ、電極層３と電気的に接続される。貫通電極８は、発光素子４の直下に位置する基板２を貫通して形成されている。一対の貫通電極８同士は、それぞれが接続されないように基板２の一部によって絶縁されている。貫通電極８は、基板２内であって平面視して発光素子４と重なる領域に、電極層３に電気的に接続されていることで、発光素子４の発した熱を、発光素子４から下方に向かってすぐに熱引きすることができる。その結果、発光素子４の温度が上昇し続けるのを抑えることができ、発光素子４が熱によって破壊される虞を低減することができる。なお、貫通電極８は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀または金等の導電性材料からなる。
　貫通電極８は、例えば、パンチング加工またはレーザー加工によって、基板２に円柱状の貫通孔を形成し、その貫通孔を導電材料で充填することで形成される。なお、貫通電極８は、平面視したときの直径の長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。また、貫通電極の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
　貫通電極８は、基板２の貫通孔に対して、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板２の上面に所定パターンで印刷することによって得られる。なお、基板２の内外に露出する配線導体の表面には、酸化防止のためにニッケルまたは金等の鍍金層を形成してもよい。
　基板２上には、発光素子４が実装される。発光素子４は、一対の電極層３の両方にまたがって設けられる。発光素子４としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、発光素子４内のｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、発光素子４から外部に向かって光が放出される。なお、発光素子４としての発光ダイオードは、特に、発光の配光分布においてサイドローブの光の強度が小さく、発光が配光分布の中央部に集中するため、指向性が優れている。
　発光素子４は、基板２上に形成された電極層３上に、例えば半田または導電性接着剤等を介してフリップチップ実装されることで、一対の電極層３と電気的に接続される。発光素子４は、基体と、基体上に形成される光半導体層とを有している。
　基体は、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。基体に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、基体の厚みは、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。
　光半導体層は、基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とから構成されている。第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII－Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物半導体等を用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であって、発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子４は、例えば、３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発する素子を用いることができる。
　基板２上には、発光素子４を取り囲むように枠状の枠体５が設けられている。枠体５は、一対の電極層３の両方にまたがって設けられ、内周面が円形状に形成されている。枠体５は、基板２上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体５の下面の一部は、電極層３の上面の一部に接続される。枠体５は、セラミック材料であって、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料が用いられる。枠体５は、多孔質材料からなり、枠体５の表面は微細な孔が多数形成される。
　枠体５は、発光素子４と間を空けて、発光素子４の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体５の内壁面で囲まれる領域が、下端から上端に向かうに従って外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体５の内壁面が、発光素子４から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体５の内壁面が拡散面である場合には、発光素子４から発せられる光が、枠体５の内壁面にて拡散反射する。そして、発光素子４から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
　また、枠体５で囲まれる領域の多くは、電極層３が露出してパターニングされているため、発光素子４の発する光のうち下方に向かって進行する光は、露出した電極層３の上面にて反射して、上方に向かって進行させることができる。また、枠体５の内壁面の下部は、基板２の上面に対して垂直に形成されている。枠体５の垂直に形成された内壁面と基板２との角部に封止樹脂７が溜められ、封止樹脂７に対する基板２および枠体５の接着面積が大きくなる。そして、封止樹脂７が基板２または枠体５から剥がれることが抑制され、発光装置を正常に作動させることができる。また、発光素子４から側方に放射される光の一部は、垂直に形成された枠体５の内壁面の下部から電極層３へ反射されるとともに、電極層３で反射されて上方に反射される。その結果、発光素子４の周囲に設けられた電極層３で反射される光が増加するとともに、発光素子４からの光を波長変換部材９に一様に入射させたり、発光装置の外部に放射させたりすることができる。
　また、電極層３および枠体５の垂直に形成された内壁面の少なくとも一方を拡散面としてもよい。この場合、封止樹脂７に対する基板２および枠体５の接着強度をより大きくできるとともに、枠体５の垂直に形成された内壁面の下部または電極層３で拡散反射された発光素子４からの光は、波長変換部材９に一様に入射したり、発光装置１の外部に一様に放射されたりするという作用効果を奏する。
　また、枠体５の傾斜する内壁面の表面には、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、この金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光素子４の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体５の傾斜する内壁面の傾斜角度は、基板２の上面に対して、例えば、５５度以上７０度以下の角度に設定されている。
　枠体５で囲まれる領域には、封止樹脂７が充填されている。封止樹脂７は、発光素子４を封止するとともに、発光素子４から発せられる光が透過する機能を備えている。封止樹脂７は、枠体５の内方に発光素子４を収容した状態で、枠体５で囲まれる領域である。なお、封止樹脂７は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。
　枠体５の上部には、波長変換部材９が設けられている。波長変換部材９は、発光素子４から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材９に、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成り、その樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材９中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材９の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
　また、波長変換部材９の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材９の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みのばらつきが０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材９の厚みを一定にすることにより、波長変換部材９にて励起される光の量を一様に調整することができ、波長変換部材９における輝度むらを抑制することができる。
　波長変換部材９は、枠体５に支持されるとともに、発光素子４と間を空けて発光素子４の上面と対向するように設けられる。つまり、波長変換部材９は、発光素子４を封止する封止樹脂７と空隙を介して枠体５に設けられる。波長変換部材９は、接着樹脂１０を介して枠体５に接合されている。接着樹脂１０は、波長変換部材９の下面の端部から波長変換部材９の側面に、さらに波長変換部材９の上面の端部にかけて被着している。
　接着樹脂１０は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。また、接着樹脂１０は、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
　接着樹脂１０の材料は、枠体５の熱膨張率と波長変換部材９の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料が用いられる。接着樹脂１０の材料として、このような材料が用いられることで、枠体５と波長変換部材９とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して、両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ止めることができる。
　接着樹脂１０が、波長変換部材９の下面の端部にまで被着することで、接着樹脂１０が被着する面積を大きくし、枠体５と波長変換部材９とを強固に接続することができる。その結果、枠体５と波長変換部材９との接続強度を向上させることができ、波長変換部材９の撓みが抑制される。そして、発光素子４と波長変換部材９との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
　発光素子４は発光時に熱を放出するが、その熱が発光素子４からその周囲を介して発光装置１の外部に効率よく伝達されないことにより、波長変換部材９の温度が上昇することで、波長変換部材９にて励起される光の波長が変化して輝度むらが発生することがある。また、発光素子４からの熱が、その周囲を介して発光装置１の外部に効率よく伝達されないことにより、封止樹脂７の温度が上昇することで、封止樹脂７が基板２から剥離して発光装置１の封止性が低下することがある。また、発光素子４からの熱が、その周囲を介して発光装置１の外部に効率よく伝達されないことにより、基板２の温度が上昇することで、基板２が熱変形して基板２が破壊されることがある。
　基板２内に、複数の放熱部材６が設けられている。放熱部材６は、平面視したときに枠体５の内周面で囲まれる領域内であって枠体５の内周面の同心円上に配置されている。また、放熱部材６のそれぞれは、一対の電極層３と重なる領域に配置されており、一対の電極層３のいずれかと接続されている。発光素子４の発する熱は、電極層３のいずれかを介して放熱部材６に伝わり、放熱部材６から基板２に伝えることができる。
　また、複数の放熱部材６は、図３に示すように、平面視して仮想正多角形Ｄの頂点に配置されている。複数の放熱部材６が、仮想正多角形Ｄの頂点に配置されることで、仮想正多角形Ｄ上に位置する隣接する放熱部材６同士の間の距離が、仮想正多角形Ｄの一辺の長さになるため、隣接する放熱部材６同士の間の距離を一定にすることができる。そして、各放熱部材６から基板２に伝わる熱を略均等に近づけることで、基板２に伝わる熱が特定個所に集中するのを抑制することができる。その結果、基板２、電極層３、枠体５、放熱部材６および封止樹脂７の熱膨張係数差によって生じる応力に起因した基板２の反り、あるいは熱膨張または熱収縮が特定個所に偏るのを抑制することができる。そして、基板２が破壊されにくくすることができ、枠体５が基板２から剥がれることが抑制されるとともに、熱膨張または熱収縮によって生じる電極層３の剥がれ、放熱部材６のクラック、封止樹脂７の基板２からの剥がれが抑制され、長期にわたって使用可能な基板２を提供することができる。
　また、放熱部材６は、円柱状に形成されている。基板２は複数の層を積層したものであるため、放熱部材６を設ける層に対して、例えば、パンチング加工またはレーザー加工を用いて、円柱状の貫通孔を形成し、その貫通孔を導電材料で充填することで形成することができる。なお、放熱部材６は、平面視したときの直径の長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。また、放熱部材６の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
　また、放熱部材６の直径は、貫通電極８の直径よりも小さく設定されている。貫通電極８の直径を放熱部材６の直径よりも大きくすることで、発光素子４と重なる領域に位置する貫通電極８を介して多くの熱を外部に放熱することができる。
　また、複数の放熱部材６は、平面視したときに枠体５の内周面で囲まれる領域内に、枠体５の内周面に対して、複数の大きさの異なる同心円を想定し、それぞれの同心円上に複数配置されている。そして、放熱部材６は、発光素子４と重なる領域を中心として放射状に配置されている。放熱部材６は、平面視して発光素子４を中心に複数の同心円上に配置されていることで、発光素子４の発した熱が発光素子４を中心に放射状に伝わりやすくすることができ、基体２の特定個所に熱が集中するのを抑制することができる。
　また、複数の放熱部材６の下端は、基板２内から基板２の側面に向かって延在して設けられている。放熱部材６は、基板２内で連続して繋がって形成されている。基板２は、複数の層が積層したものであるため、放熱部材６をパターニングして積層することで、平面方向に延在する放熱部材６の一部を形成することができる。
　発光素子４から電極層３に熱が伝わり、さらに電極層３から基板２の一部を貫通した放熱部材６に熱が伝わり、平面方向に沿って放熱部材６を介して基板２の側面にまで熱を伝えることができる。そして、基板２の側面から外部に向かって熱を放散させることができる。
　また、複数の放熱部材６は、放射状に広がる方向において、隣接する放熱部材６同士の間隔が、平面視して発光素子４と重なる領域から発光素子４と重ならない領域に向かって広がるように形成されている。発光素子４は、枠体５で囲まれる領域の中心に配置されているため、その発光素子４と重なる領域が最も高温になる傾向にあるが、最も高温になる個所に近づくにつれて、放熱部材６を密に配置することで、効率よく平面方向に熱を逃がすことができ、発光素子４と重なる領域が必要以上に高温になるのを抑制することができる。その結果、基板２が破壊されるのを抑制することができ、封止性に優れた発光装置１を提供することができる。
　本実施形態によれば、複数の放熱部材６を発光素子４を中心に円周上に配置することで、各放熱部材６に発光素子４から伝わる熱量を分散させることができ、発光素子４の温度が高温になるのを抑えることができ、基板２の放熱性を向上させることができる。
　本実施形態によれば、基板２に放熱部材６を埋め込み、発光素子４の発する熱を基板２全体に均一に伝わるようにすることで、基板２の特定個所に熱が集中するのを抑制することができ、基板２の放熱性を向上させることが可能な発光装置１を提供することができる。
　なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、放熱部材６が基板２を貫通していてもよい。以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、本発明の実施形態の変形例に係る発光装置１のうち、本発明の実施形態に係る発光装置１と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　＜変形例＞
　上述した貫通電極８は、貫通電極８の上面が平坦であったがこれに限られない。貫通電極８は、図５または図６に示すように、貫通電極８の上面に凹みを形成したものであってもよい。貫通電極８は、例えば、パンチング加工またはレーザー加工によって、未硬化の基板２に円柱状の貫通孔を形成し、その貫通孔を導電材料で充填し、未硬化の基板２および導電材料を一体焼成することで、導電材料を硬化させて作製することができる。このとき、未硬化の基板２と導電材料の熱収縮率の違いにより、貫通電極８の上面にも凹みが形成される。なお、貫通電極８は、平面視したときの直径の長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。また、貫通電極８の上下方向の厚みは、放熱部材６の上下方向の厚み以上であって、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
　貫通電極８の上面の凹みに関して、上下方向の大きさは、例えば、０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されている。また、貫通電極８の上面の凹みは、平面視して円形状に形成されており、平面視したときの貫通電極８の凹みの直径は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。具体的には、貫通電極８の上面の凹みが、０．２ｍｍのとき、貫通電極８の凹みの直径は、０．５ｍｍに設定されている。
　貫通電極８の直上に発光素子４の電極パッド４ａが位置し、電極パッド４ａを導電部材１１を介して貫通電極８と電気的に接続させる。このとき、貫通電極８の上面の凹みを、凹部Ｐよりも大きく形成することで、例えば、半田または導電性接着剤等の導電部材１１と貫通電極８の上面の凹みとの接触面積を大きくすることができ、電極パッド４ａと貫通電極８とを強固に接続することができる。
　また、上述した放熱部材６は、放熱部材６の上面が平坦であったがこれに限られない。放熱部材６は、図５または図６に示すように、放熱部材６の上面に凹みを形成したものであってもよい。
　放熱部材６は、例えば、パンチング加工またはレーザー加工を用いて、未硬化の基板２に円柱状の貫通孔を形成し、その貫通孔を導電材料で充填し、未硬化の基板２および導電材料を一体焼成することで、導電材料を硬化させて作製することができる。このとき、未硬化の基板２と導電材料の熱収縮率の違いにより、放熱部材６の上面にも凹みが形成される。なお、放熱部材６は、平面視したときの直径の長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。また、放熱部材６の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。なお、基板２の孔部２ａに充填する導電材料は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストからなる。
　基板２内には、基板２の上面から基板２内であって、基板２の下面よりも上方途中までに複数の孔部２ａが設けられている。また、複数の孔部２ａは、孔部２ａの下部が平面方向に延在されて、基板２内で連通するようにつながっている。
　また、放熱部材６の上面の凹みを被覆するように、電極層３の一部が被着している。そして、電極層３の上面には、平面視して孔部２ａと重なる個所に凹部Ｐが形成される。電極層３の上面には、複数の放熱部材６のそれぞれの上端とかさなる箇所に凹部Ｐが形成されている。
　電極層３の上面には、平面視して孔部２ａと重なる個所に凹部Ｐが設けられる。電極層３は、放熱部材６の上面の凹みに被着するように形成される。凹部Ｐの上下方向の大きさは、例えば、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。凹部Ｐは、平面視して円形状に形成されており、平面視したときの凹部Ｐの直径は、例えば、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。具体的には、凹部Ｐの上下方向の大きさが、０．２ｍｍのとき、凹部Ｐの直径は、０．５ｍｍに設定されている。
　変形例によれば、基板２の上面の多くを電極層３にて被覆するとともに、その電極層３の上面に複数の凹部Ｐを形成することによって、発光素子４の発する光を電極層３の凹部Ｐにて散乱反射させることができ、波長変換部材９の下面全般に光を照射することができる。その結果、波長変換部材９全般にて発光素子４の発する光を波長変換することができ、発光装置１の光出力を向上させることができる。
　また、凹部Ｐが位置する電極層３の上面が曲面であることが好ましい。凹部Ｐが位置する電極層３の上面を曲面とすることで、放熱部材６と封止樹脂７との熱膨張係数差に起因して生じる応力を凹部Ｐが位置する電極層３の上面で分散させることができ、放熱部材６にクラックが発生したり、封止部材７が電極層３の上面から剥がれたりするのを抑制することができ、発光装置１を長期間にわたり正常に作動させることができる。また、凹部Ｐが位置する電極層３の上面を曲面とすることで、発光素子４からの光が、凹部Ｐが位置する電極層３の上面部分で閉じ込められにくくなり、凹部Ｐが位置する電極層３の上面部分で反射を繰り返すことによって生じる光吸収損失を低減することができ、発光装置１の光出力を向上させることができる。
　仮に、電極層３の上面に凹部Ｐが設けられていないとすると、発光素子４の発する光は、平坦な電極層３の上面にて反射されるため、電極層３の上面で反射される光の強度分布は波長変換部９の方向に分布し難く、枠体５の方向に分布し易くなる。即ち、発光素子４から電極層３を介して波長変換部９の方向に反射される光が減少し、枠体５の方向に反射される光が増加する。その結果、電極層３で枠体５の方向に反射さる光は、封止樹脂７を伝搬しながら枠体５で反射されて波長変換部９に入射する間に、封止樹脂７や枠体５の光吸収によって減衰するため、波長変換部９で波長変換される光は減少し、発光装置１の光出力は減少するという課題が生じる。
　そこで、電極層３の上面に凹部Ｐを設けることで、発光素子４から凹部Ｐで波長変換部９の方向に反射される光や、凹部Ｐの内部を反射しながら波長変換部９の方向に反射される光を増加させることができる。その結果、封止樹脂７や枠体５による光吸収を抑制することができ、発光素子４から電極層３を介して波長変換部９に入射される光が増加するとともに波長変換部９で波長変換される光が増加することから、発光装置１の光出力が向上する。
　　＜発光装置の製造方法＞
　ここで、図１に示す発光装置１の製造方法を説明する。まず、基板２および枠体５を準備する。基板２および枠体５が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
　基板２は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体５は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前の枠体５が取り出される。また、基板２に対して、例えばレーザー加工またはパンチング加工によって、放熱部材６を形成するための貫通孔を所定個所に設ける。
　また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、準備した基板２を構成するセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、一対の電極層３または放熱部材６を形成した後、複数のセラミックグリーンシートを積層するとともに焼成する。また、枠体５は、所望の温度で焼結させることによって形成される。
　次に、基板２上の配線パターンに発光素子４を半田を介して電気的に実装した後、発光素子４を取り囲むように枠体５を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体５で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、このシリコーン樹脂を硬化させることで、封止樹脂７を形成する。
　次に、波長変換部材９を準備する。波長変換部材９は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えば、ドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて、作製することができる。例えば、波長変換部材９は、未硬化の波長変換部材９を型枠に充填し、硬化させて取り出すことによって、得ることができる。
　そして、準備した波長変換部材９を枠体５上に、例えばエポキシ樹脂からなる接着樹脂１０を介して接着することで、発光装置１を作製することができる。

Claims (10)

  1. 　基板と、
    前記基板上に形成された一対の電極層と、
    前記一対の電極層の両方にまたがって設けられた発光素子と、
    前記基板上において前記一対の電極層の両方にまたがって設けられて前記発光素子を取り囲む枠体と、
    前記基板内に設けられた、平面視したときに前記発光素子を中心に円周 上に配置され、前記一対の電極層のいずれか一方に接続された複数の放熱部材とを備えた発光装置。
  2. 　請求項１に記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材は、平面視して正多角形の頂点にそれぞれ配置されていることを特徴とする発光装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材は、前記一対の電極層の間に位置する中心線に対して線対称に配置されていることを特徴とする発光装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記基板内であって平面視して前記発光素子と重なる領域に、前記一対の電極層に電気的に接続された貫通電極がさらに設けられていることを特徴とする発光装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材の下端は、前記基板内から前記基板の側面に向かって延在していることを特徴とする発光装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材は、平面視して前記発光素子と重なる領域を中心として放射状に配置されていることを特徴とする発光装置。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材は、平面視して前記発光素子を中心に複数の同心円上に配置されていることを特徴とする発光装置。
  8. 　請求項７に記載の発光装置であって、
    前記複数の放熱部材は、平面視して前記発光素子から放射する方向において隣接する放熱部材同士の間隔が、平面視して前記発光素子と重なる領域から前記発光素子と重ならない領域に向かうにつれて広がっていることを特徴とする発光装置。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記一対の電極層の上面には、前記複数の放熱部材のそれぞれの上端と重なる箇所に凹部が形成されていることを特徴とする発光装置。
  10. 　請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記枠体上に支持されるとともに、前記発光素子と間を空けて設けられた波長変換部材とを備えたことを特徴とする発光装置。
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