(57)【要約】【課題】スルーホール基板の熱膨張率よりも金属の熱膨張率が大きい。そのため、スルーホール内に充填された金属を介して多くの熱を放熱しようとした場合、スルーホール基板に大きな応力が加わり、スルーホール基板の耐久性が低下する可能性があった。【解決手段】主面及び裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する貫通孔とを有する絶縁性部材と、該絶縁性部材の主面上に配設された導体層と、前記貫通孔内に配設され、前記導体層と電気的に絶縁された導電性部材と、前記導体層及び前記導電性部材と電気的に接続するように前記絶縁性部材の主面上に配設された発光素子と、を備え、前記主面に対して垂直な前記導電性部材の断面において、前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅が、前記主面側の端部よりも前記裏面側の端部が大きい形状である発光装置とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面及び裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する貫通孔とを有する絶縁性部材と、
該絶縁性部材の主面上に配設された導体層と、
前記貫通孔内に配設され、前記導体層と電気的に絶縁された導電性部材と、
前記導体層及び前記導電性部材と電気的に接続するように前記絶縁性部材の主面上に配設された発光素子と、を備えた発光装置であって、
前記主面に対して垂直な前記導電性部材の断面において、前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅は、前記主面側の端部よりも前記裏面側の端部が大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記貫通孔の内周面上に位置するメタライズ層を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記絶縁性基板の主面に垂直な方向における前記導電性部材の最大厚みが、前記絶縁性部材の最大厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記導電性部材は、前記主面側に位置する第１の部位と前記裏面側に位置する第２の部位とを具備し、前記第１の部位における前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅よりも、前記第２の部位における前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子は、前記導電性部材との接合面積が、前記導体層との接合面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
主面及び裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する貫通孔とを有する絶縁性部材と、
該絶縁性部材の主面上に配設された導体層と、
前記貫通孔内に配設され、前記導体層と電気的に絶縁された導電性部材と、を備え、
前記主面に対して垂直な前記導電性部材の断面において、前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅は、前記主面側の端部よりも前記裏面側の端部が大きいことを特徴とする発光装置用基板。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載される搭載板と、前記発光装置に通電する電気配線と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を備えた発光装置及び照明装置に関するものである。発光装置及び照明装置は、例えば、電子ディスプレイ用のバックライト電源、蛍光ランプに好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を備えた発光装置は、その使用時において発光素子が発熱する。その為、この熱を発光素子が主面上に配設された基板の裏面側に効率良く放熱する必要がある。そこで、特許文献１に記載されているように、スルーホール内に金属が充填されたスルーホール基板を用い、この金属を介して、通電するとともに放熱を行う発光装置が提案されている。また、特許文献２に記載されているように、主面上に金属層と、この金属層と離隔するとともに一部が埋設された金属部材とを具備した絶縁性基板を用いた発光装置も提案されている。特許文献２に記載の発光装置においては、金属層よりも厚みの大きい金属部材を介して放熱を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８９９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、発光装置には更に大きな発光量が求められている。そのため、発光素子の発熱量も増加する傾向にある。特許文献１に記載の発光装置においては、スルーホール基板の熱膨張率よりも金属の熱膨張率が大きい。そのため、スルーホール内に充填された金属を介して多くの熱を放熱しようとした場合、金属が絶縁性部材の主面に対して垂直な方向に相対的に大きく熱膨張して、スルーホール基板の主面上に配設された導電性パターンと発光素子との間に大きな引っ張り応力が加わる可能性がある。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発光装置においても、絶縁性基板の熱膨張率よりも金属部材の熱膨張率が大きいため、発光素子と、金属層及び金属部材と、の間に大きな応力が加わり易い。そのため、発光素子と金属層との接合面において大きな引張応力が加わる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光素子と導電性パターン（金属層）との間に生じる引張応力を抑制した発光装置及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、主面及び裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する貫通孔とを有する絶縁性部材と、該絶縁性部材の主面上に配設された導体層と、前記貫通孔内に配設され、前記導体層と電気的に絶縁された導電性部材と、前記導体層及び前記導電性部材と電気的に接続するように前記絶縁性部材の主面上に配設された発光素子と、を備えている。そして、前記主面に対して垂直な前記導電性部材の断面において、前記導電性部材の前記主面に対して平行な方向の幅が、前記主面側の端部よりも前記裏面側の端部が大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光装置によれば、絶縁性部材の主面に対して垂直な導電性部材の断面において、この主面に対して平行な方向の導電性部材の幅が、主面側の端部よりも裏面側の端部が大きい構造となっている。そのため、発光素子の発熱により、導電性部材及び絶縁性部材が絶縁性部材の主面に対して垂直な方向に熱膨張した場合であっても、導電性部材が絶縁性部材の裏面側に大きく膨張する。これにより、導電性部材が絶縁性部材の主面側に大きく膨張することが抑制されるため、発光素子と導体層との接合部分に大きな引張応力が加わる可能性を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置用基板及び発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の断面図である。
【図３】図２における領域Ａを示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図５】図４における領域Ｂを示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる照明装置を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の発光装置用基板及び発光装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１〜３に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置１は、主面及び裏面と主面から裏面にかけて貫通する貫通孔３ａとを有する絶縁性部材３と、絶縁性部材３の主面上に配設された導体層５と、貫通孔３ａ内に配設され、導体層５と電気的に絶縁された導電性部材７と、を具備する発光装置用基板９と、導体層５及び導電性部材７と電気的に接続するように絶縁性部材３の主面上に配設された発光素子１１と、を備えている。
【００１２】
そして、本実施形態にかかる発光装置用基板９は、絶縁性基板の主面に対して垂直な導電性部材７の断面において、この主面に対して平行な方向の導電性部材７の幅が、導電性部材７の主面側の端部よりも導電性部材７の裏面側の端部が大きい。
【００１３】
そのため、発光素子１１の発熱により、導電性部材７及び絶縁性部材３が絶縁性部材３の主面に対して垂直な方向に熱膨張した場合であっても、導電性部材７が絶縁性部材３の裏面側に大きく膨張する。これにより、導電性部材７が絶縁性部材３の主面側に大きく膨張することが抑制されるため、発光素子１１と導体層５との接合部分に大きな引張応力が加わる可能性を小さくすることができる。結果として、高い耐久性を有する発光装置用基板９及びこれを用いた発光装置１を提供することができる。
【００１４】
本実施形態にかかる発光装置用基板９は、主面及び裏面と主面から裏面にかけて貫通する貫通孔３ａとを有する絶縁性部材３を具備している。絶縁性部材３としては、例えば、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックスのようなセラミックスを用いることができる。
【００１５】
本実施形態にかかる発光装置用基板９は、絶縁性部材３の主面上に配設された導体層５を具備している。導体層５は、絶縁性部材３の主面上に配設されるのであれば、どのようにして形成されてもよい。例えば、金属薄膜を絶縁性部材３の主面上に配設することにより導体層５を形成してもよく、また、メタライズにより導体層５を形成してもよい。
【００１６】
また、本実施形態において導体層５は、絶縁性部材３の主面、側面及び裏面に連続して配設されている。本実施形態においては、導体層５を、発光素子１１に通電する配線部材としても用いているため、これにより、配線を発光装置用基板９の裏面側に引き出すことができるので、外部電源との接続を容易に行うことができる。
【００１７】
導体層５としては、導電性の良いものを用いればよく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＣｕのような金属又は導電性樹脂を用いることができる。特に熱伝導性に優れたＡｌ，Ａｇ，Ｃｕを用いることが好ましい。
【００１８】
本実施形態にかかる発光装置用基板９は、絶縁性部材３の貫通孔３ａ内に配設されるとともに導体層５と電気的に絶縁された導電性部材７を具備している。そして、図３に示すように、絶縁性基板の主面に対して垂直な導電性部材７の断面において、導電性部材７の主面側の端部における主面に対して平行な方向の幅Ｌ１よりも導電性部材７の裏面側の端部における主面に対して平行な方向の幅Ｌ２が大きい形状である。
【００１９】
このように、主面側の端部における導電性部材７の幅Ｌ１よりも裏面側の端部における導電性部材７の幅Ｌ２が大きいことから、発光素子１１と導体層５との接合部分に大きな引張応力が加わる可能性を小さくすることができる。また、主面側の端部における導電性部材７の幅Ｌ１よりも裏面側の端部における導電性部材７の幅Ｌ２が大きいことから、発光素子１１で生じた熱が絶縁性部材３の主面側から裏面側へ伝わり易い。そのため、発光素子１１で生じた熱を効率良く放熱させることができる。
【００２０】
導電性部材７の形状としては、例えば、本実施形態にかかる発光装置１のように、少なくとも一部が、絶縁性部材３の主面側から裏面側に向かって幅が大きくなるテーパ形状とすることができる。導電性部材７の熱膨張率が絶縁性部材３の熱膨張率よりも大きいため、導電性部材７と絶縁性部材３との間には比較的大きな応力が加わり易い。しかしながら、本実施形態のように導電性部材７の少なくとも一部がテーパ形状であることにより、導電性部材７が、絶縁性部材３の裏面側へ膨張し易くなるので、絶縁性部材３と導電性部材７との間に生じる応力を分散させることができる。これにより、絶縁性部材３の耐久性を向上させることができる。
【００２１】
特に、導電性部材７の形状としては、主面側から裏面側に向かって幅が大きくなるように全体がテーパ形状であることがより好ましい。これにより、絶縁性部材３と導電性部材７との間に生じる応力が一部に集中することが抑制され、より広範囲で分散させることができるからである。従って、絶縁性部材３の耐久性を向上させる必要がある場合には、上記の形態が好ましい。
【００２２】
導電性部材７としては、導体層５と同様に、導電性の良いものを用いればよく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＣｕのような金属又は導電性樹脂を用いることができる。特に熱伝導性に優れたＡｌ，Ａｇ，Ｃｕを用いることが好ましい。また、導電性部材７としては、別途形成されたものを絶縁性基体の裏面側から絶縁性部材３の貫通孔３ａ内に挿入することにより配設してもよい。また、導体ペーストを絶縁性部材３の貫通孔３ａ内に充填することにより形成してもよい。
【００２３】
また、本実施形態にかかる発光装置用基板９のように、絶縁性部材３の貫通孔３ａの内周面上に配設され、絶縁性部材３と導電性部材７とを接合するメタライズ層１３を更に備えていることが好ましい。これにより、絶縁性部材３と導電性部材７の接合性を高めることができる。そのため、導電性部材７が絶縁性部材３から剥離する可能性を小さくすることができる。
【００２４】
また、本実施形態にかかる発光装置用基板９のように、絶縁性基板の主面に垂直な方向において、導電性部材７の最大厚みＬ３が、絶縁性部材３の最大厚みＬ４よりも小さいことが好ましい。既に示したように、絶縁性部材３の熱膨張率よりも導電性部材７の熱膨張率が大きい。しかしながら、導電性部材７及び絶縁性部材３の最大厚みが、上記の条件を満たしていることにより、導電性部材７が、絶縁性部材３の主面から上方に向かって大きく膨張することが抑制される。結果として、発光素子１１と導体層５の接合性を良好に保つことができる。
【００２５】
本実施形態にかかる発光装置１は、導体層５及び導電性部材７と電気的に接続するように絶縁性部材３の主面上に配設された発光素子１１を備えている。発光素子１１は、導体層５及び導電性部材７と直接接続されていてもよいが、導体層５及び導電性部材７と電気的に接続すればよいので、本実施形態にかかる発光装置１のように、導電性の接続部材３１を介して発光素子１１が導体層５及び導電性部材７と接続されていてもよい。接続部材３１としては、導電性が良好であるとともに、発光素子１１と、導体層５及び導電性部材７と、を接続できるものであればよい。具体的には、接続部材３１としては半田を用いることができる。
【００２６】
発光素子１１としては、駆動電力により光を発生させることのできる素子を用いればよい。例えば、半導体材料からなる発光ダイオードを用いることができる。具体的には、ＧａＡｓ、ＧａＮ或いはＡｌＮを主成分とする発光ダイオードを用いることができる。発光素子１１は導体層５及び導電性部材７を介して外部電源より通電されることにより発光することができる。
【００２７】
また、本実施形態にかかる発光装置１のように、発光素子１１と導電性部材７との接合面積が、発光素子１１と導体層５との接合面積よりも大きいことが好ましい。導体層５による放熱効果と導電性部材７による放熱効果を比較した場合、導電性部材７による放熱効果の方が高い。そのため、発光素子１１と導電性部材７との接合面積が、発光素子１１と導体層５との接合面積よりも大きい場合には、発光素子１１から生じた熱をより効率良く絶縁性部材３の主面側から裏面側へ放熱することができる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる発光装置１は、絶縁性部材３の主面上に位置して発光素子１１を被覆する透光性部材１５をさらに備えている。透光性部材１５を備えていることにより、発光素子１１が外気に触れることが抑制されるので、発光素子１１の劣化を抑制することができる。透光性部材１５としては、光透過性の高いものを用いることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような透明樹脂を用いることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００３０】
図４、５に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態と比較して、導電性部材７が、絶縁性部材３の主面側に位置する第１の部位１７と絶縁性部材３の裏面側に位置する第２の部位１９とを具備している。そして、この主面に対して平行な方向の第１の部位１７の幅Ｌ１よりも、この主面に対して平行な方向の第２の部位１９の幅Ｌ２が大きい。言い換えれば、本実施形態における発光装置１では、第１の部位１７と第２の部位１９との間に段差面が形成されている。このような段差面を有していることにより、この段差面が引っかかり部分となるので、導電性部材７が絶縁性部材３の主面側に大きく膨張することをより確実に抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態にかかる発光装置１のように、第１の部位１７の厚みＬ３が第２の部位１９の厚みＬ４よりも大きいことが好ましい。導電性部材７の段差面と対向する絶縁性部材３の段差面には、導電性部材７の熱膨張に伴う応力が加わり易い。しかしながら、導電性部材７が上記のように形成されていることにより、この応力に対する絶縁性部材３の耐久性を高めることができるからである。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００３３】
図６に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態と比較して、絶縁性部材３の主面上に配設され、発光素子１１から発光される光を反射する反射面を有する反射部材２１を備えている。上記のような反射部材２１を備えることにより、発光素子１１から放出された光を集光して、所望の光出射方向へ放出することができる。
【００３４】
より具体的には、図６に示すように、絶縁性部材３の主面上であって発光素子１１を取り囲むように位置し、内周面が発光素子１１から発光される光を反射する反射面である枠状の反射部材２１を用いることができる。また、複数の発光素子１１を備えている場合、絶縁性部材３の主面上であって発光素子１１間に位置し、側面が発光素子１１から発光される光を反射する反射面である反射部材２１を用いることができる。
【００３５】
反射部材２１としては、発光素子１１と対向する面における光の反射率が高いものであれば良く、例えば、Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属を用いることができる。また、アルミナセラミックスなどのセラミックス及びエポキシ樹脂などの樹脂の表面に、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなどの反射率の高い金属薄膜が配設されたものを反射部材２１として用いることもできる。さらに、金属薄膜としてＡｇ，Ｃｕのように腐食しやすい部材を用いる場合には、金属薄膜の表面をＮｉのような腐食しにくい部材で被覆することが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置について説明する。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態の照明装置２３は、上記の実施形態に代表される発光装置１と、発光装置１が搭載される搭載板２５と、発光装置１に通電する電気配線２７と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２９とを備えている。
【００３８】
本実施形態の照明装置２３における発光装置１は搭載板２５上に載置される。このとき、図７に示すように、本実施形態の照明装置２３は、下方を照明するように形成されているため、発光装置１は発光素子１１が絶縁性部材３よりも下方に位置するようにして、搭載板２５上に載置される。本実施形態の照明装置２３においては、電気配線２７を通じて発光装置１に通電することにより、発光素子１１が光を射出する。そして、光反射手段２９により、上記射出された光を反射させることで所望の方向を照らす照明装置２３として機能する。
【００３９】
照明装置２３は、発光装置１を一つのみ備えていてもよく、また、図７に示すように、複数備えていても良い。また、発光装置１を複数備えている場合には、各発光装置１を電気配線２７により、直列配置としても、また、並列配置としても良い。
【００４０】
また、搭載板２５としては、発光装置１を安定して載置することができればよいが、特に、熱伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。発光素子１１で生じた熱を、搭載板２５を介して効率良く放熱することができるからである。具体的には、例えば、Ａｌ，Ｃｕのような金属又は樹脂を用いることができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記の実施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内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・発光装置
３・・・絶縁性部材
３ａ・・・貫通孔
５・・・導体層
７・・・導電性部材
９・・・発光装置用基板
１１・・・発光素子
１３・・・メタライズ層
１５・・・透光性部材
１７・・・第１の部位
１９・・・第２の部位
２１・・・反射部材
２３・・・照明装置
２５・・・搭載板
２７・・・電気配線
２９・・・光反射手段
３１・・・接続部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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