(57)【要約】【課題】上面電極が平坦である場合、ビアの位置の認識が困難であるため、発光素子を上面電極上に配設する場合に、発光素子の配設位置が所望の位置からずれて、ビアと発光素子との距離が離れてしまう可能性があり、ビアによる放熱の効果が不十分となる可能性がある。【解決手段】主面と該主面の反対側に位置する裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する孔部とを有する基体と、前記孔部内に位置する金属部材と、該基体の主面上に配設され、前記金属部材と電気的に接続された電極部材とを備えた発光装置用基板と、前記電極部材上に配設された発光素子と、を具備し、前記電極部材が、前記孔部上に位置する部分に前記発光素子側に突出する凸部を有し、前記発光素子が前記凸部に接続される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と該主面の反対側に位置する裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する孔部とを有する基体と、前記孔部内に位置する金属部材と、該基体の主面上に配設され、前記金属部材と電気的に接続された電極部材とを備えた発光装置用基板と、
前記電極部材上に配設された発光素子と、を具備した発光装置であって、
前記電極部材は、前記孔部上に位置する部分に前記発光素子側に突出する凸部を有し、前記発光素子が前記凸部に接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基体は、導電性の熱伝導層と、該熱伝導層よりも前記主面側に位置する第１の絶縁体層と、前記熱伝導層よりも前記裏面側に位置する第２の絶縁体層と、を備え、前記熱伝導層と前記金属部材とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の絶縁体層の厚みよりも前記第２の絶縁体層の厚みが大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記電極部材が、金属メッキであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記基体の裏面上に配設され、前記金属部材と電気的に接続された導電部材を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６】
主面と該主面の反対側に位置する裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する孔部とを有する基体と、前記孔部内に位置する金属部材と、該基体の主面上に配設され、前記金属部材と電気的に接続された電極部材とを備えた発光装置用基板であって、
前記電極部材は、前記孔部上に位置する部分に上側に突出する凸部を有している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、この発光装置に用いる発光装置用基板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】
従来から、発光素子を備えた発光装置は、発光強度を高めることが求められている。しかしながら、発光強度を高めるために発光素子への通電量を増加させると、発光素子の発熱量が増大して発光装置の発光効率が低下する可能性があった。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載されているようにセラミック基板にビアを設け、このビアの内部に導電金属ペースト層を配設した発光装置が提案されている。このような導電金属ペースト層を備えることにより、発光素子で生じた熱の放熱性を高めることができるので、発光装置の発光効率の低下を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００５−１９１０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、導電金属ペースト層を備えることにより、発光素子で生じた熱の放熱性を高めることができる。しかしながら、特許文献１に記載の発光装置においては、セラミック基板上に配設される上面電極が平坦であるため、導電金属ペースト層による放熱の効果が不十分となる場合があった。
【０００５】
これは、上面電極が平坦であってビアの位置の認識が困難であるため、発光素子を上面電極上に配設する場合に、発光素子の配設位置が所望の位置からずれて、ビアと発光素子との距離が離れてしまう可能性があるためである。また、発光素子がビアの上方に配設された場合であっても、発光素子が上面電極のビアの上方に位置する部分以外において接合され、上面電極のビアの上方に位置する部分において接合が不十分となる場合がある。上面電極のビアの上方に位置する部分における発光素子と上面電極の接合が不十分であると、導電金属ペースト層による放熱の効果が不十分となる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光素子で生じた熱の放熱性を高めることによって発光装置の発光効率の低下を抑制して、高い発光強度を有する発光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、主面と該主面の反対側に位置する裏面と前記主面から前記裏面にかけて貫通する孔部とを有する基体と、前記孔部内に位置する金属部材と、該基体の主面上に配設され、前記金属部材と電気的に接続された電極部材とを備えた発光装置用基板と、前記電極部材上に配設された発光素子と、を具備している。そして、前記電極部材が、前記孔部上に位置する部分に前記発光素子側に突出する凸部を有し、前記発光素子が前記凸部に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光素子によれば、電極部材が、孔部上に位置する部分に発光素子側に突出する凸部を有していることから、孔部の位置を容易に認識することができ、発光素子を安定して所望の位置に配設することができる。また、電極部材が上記の凸部を有していることにより、発光素子が電極部材における孔部の上方に位置する部分と接続されやすくなるので、金属部材による放熱効果を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の発光装置及び発光装置に用いる発光装置用基板について図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１〜５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３Ａと主面３Ａの反対側に位置する裏面３Ｂと主面３Ａから裏面３Ｂにかけて貫通する孔部５とを有する基体３と、孔部５内に位置する金属部材７と、基体３の主面３Ａ上に配設され、金属部材７と電気的に接続された電極部材９とを備えた発光装置用基板１１と、電極部材９上に配設された発光素子１３と、を具備している。そして、電極部材９が、孔部５上に位置する部分に発光素子１３側に突出する凸部１５を有し、発光素子１３が凸部１５に接続されている。
【００１１】
このように、本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）では、電極部材９が孔部５上に位置する部分に上側（発光素子１３側）に突出する凸部１５を有し、発光素子１３が凸部１５に接続されていることから、発光素子１３を電極部材９における孔部５の上方に位置する部分に接続しやすいので、金属部材７による放熱効果を安定して得ることができる。
【００１２】
本実施形態において凸部１５とは、電極部材９の表面のうち基体３の主面３Ａからの高さＨが部分的に高い位置を示している。そのため、凸部１５の形状は、例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すような形態や図６に示すような形態であればよい。図５Ａ及び図５Ｂにおいては、電極部材９の厚みＤを部分的に厚くすることにより、凸部１５を形成している。また、図６においては、電極部材９の厚みは略一定であるが、金属部材７を基体３の主面３Ａ上に突出させることにより、凸部１５を形成している。
【００１３】
上記の発光素子１３及び基体３を、回路配線１７を備えた回路基板１９上に配設することにより、発光装置１として用いることができる。回路配線１７と電極部材９とを電気的に接続して、これらを介して発光素子１３に通電することにより、発光素子１３を発光させることができる。
【００１４】
基体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、又は、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることができる。また、セラミックスの上に樹脂を重ねた積層体であってもよい。セラミックスの上に樹脂を積層した積層体を用いることにより、発光装置１の耐久性を向上させることができる。発光素子１３に通電すると、発光素子１３は、発光すると同時に発熱する。また、樹脂は、セラミックスと比較して弾性変形しやすい。そのため、セラミックスにより基体３の強度を向上させつつ、樹脂により発光素子１３の発熱により生じる熱応力を吸収することができるからである。
【００１５】
金属部材７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，Ｃｕなど金属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。
【００１６】
金属部材７は、金属柱を孔部５内に配設してもよいが、金属ペーストを孔部５内に配設することが好ましい。特に基体３がセラミックスを主成分とする場合には、金属ペーストを孔部５内に配設することにより、基体３と金属部材７の接合性を高めることができる。
【００１７】
電極部材９は基体３の主面３Ａ上に配設される。このとき、基体３の主面３Ａ全体に配設し、発光素子１３に対して一方の電極として用いてもよいが、図４に示すように、互いに離隔するように第１の電極部材９Ａと第２の電極部材９Ｂとを基体３の主面３Ａ上に配設し、それぞれアノード電極及びカソード電極として用いてもよい。また、第１の電極部材９Ａ及び第２の電極部材９Ｂを備えている場合には、第１の電極部材９Ａ及び第２の電極部材９Ｂのそれぞれが、孔部５上に位置する部分に発光素子１３側に突出する凸部１５を有していることが好ましい。
【００１８】
電極部材９としては、金属部材７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，Ｃｕなど金属を用いることができる。特に熱伝導性に優れたＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕを用いることが好ましい。
【００１９】
また、図６に示すように、金属部材７が基体３の主面３Ａ上に突出している場合には、電極部材９が、金属メッキであることが好ましい。電極部材９が金属メッキであることにより電極部材９を容易に基体３上に配設できる。一方、電極部材９が金属メッキであることにより電極部材９の厚みが一定となるが、金属部材７が基体３の主面３Ａ上に突出していることにより、凸部１５を安定して電極部材９における孔部５の上方に位置する部分に形成することができるからである。
【００２０】
また、電極部材９は、基体３の主面３Ａ上に配設されることから、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキなど反射率の高い金属を用いることが好ましい。これにより、発光素子１３から電極部材９に向かって放射された光を上方に効率よく反射させることができるので、発光装置１の発光効率を向上させることができる。
【００２１】
発光素子１３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。
【００２２】
また、本実施形態の発光装置１のように、基体３の裏面３Ｂ上に配設され、金属部材７と電気的に接続された導電部材２１を備えていることが好ましい。このような導電部材２１を備えていることにより、発光素子１３から生じた熱を基体３の裏面３Ｂ側へ放出させることが容易となるからである。また、導電部材２１を介することにより、別途、配線を発光素子１３の上面に接続することなく発光素子１３に通電することができる。
【００２３】
導電部材２１としては、金属部材７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，Ｃｕなど金属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。
【００２４】
また、本実施形態の発光装置１のように、発光素子１３を被覆する透光性の被覆部材２３を備えていることが好ましい。発光素子１３が外気に露出されていると、長時間の使用により発光素子１３の耐久性が低下する可能性があるが、透光性の被覆部材２３により発光素子１３が被覆されている場合には、発光効率を大きく低下させることなく、発光素子１３の耐久性を向上させることができるからである。また、被覆部材２３は上に凸の形状になっていることが好ましい。これにより、発光素子１３から斜め上方に放出された光に対しても発光素子１３と被覆部材２３の表面との間隔を短くすることを抑制できるからである。これにより、被覆部材２３による光の吸収を抑制できるので、発光装置１の発光効率を高めることができる。
【００２５】
被覆部材２３としては、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。特に、被覆部材２３と透光性部材とが同じ樹脂を主成分とすることが好ましい。これにより、被覆部材２３と透光性部材との接合性を高めることができる。また、被覆部材２３と透光性部材とが同じ樹脂を主成分とすることにより、熱膨張差を小さくすることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００２７】
図７、８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、基体３が、導電性の熱伝導層２５と、熱伝導層２５よりも主面３Ａ側に位置する第１の絶縁体層２７Ａ及び熱伝導層２５よりも裏面３Ｂ側に位置する第２の絶縁体層２７Ｂを有する絶縁体層２７と、を備えている。また、熱伝導層２５と金属部材７とが接続されている。
【００２８】
このように、本実施形態の発光装置１においては、基体３が熱伝導性のよい熱伝導層２５を備えていることから、発光素子１３から生じた熱を基体３の裏面３Ｂ側へ放出させることがさらに容易となる。
【００２９】
なお、導電性の熱伝導層２５と金属部材７とが接続されていればよいので、孔部５として、図９に示すように、熱伝導層２５、第１の絶縁体層２７Ａ及び第２の絶縁体層２７Ｂが略同一軸上にそれぞれ貫通孔を有し、これらの貫通孔が連続した形状であっても、また、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第１の絶縁体層２７Ａ及び第２の絶縁体層２７Ｂが略同一軸上にそれぞれ貫通孔を有し、熱伝導層２５を介してこれらの貫通孔が連続した形状であってもよい。
【００３０】
また、金属ペーストを孔部５内に配設することにより金属部材７が配設される場合には、金属ペーストは、絶縁体層２７と比較して熱伝導層２５に対して濡れ性がよいため、本実施形態の熱伝導層２５がコアとなる。そのため、金属部材７の内部に空隙が生じる可能性を小さくできる。
【００３１】
また、熱伝導層２５が複数の金属部材７と接続している場合には、一部の凸部１５と発光素子１３との間で電気的な接続が不十分であったとしても、他の凸部１５を介して発光素子１３に給電することができるので、安定して発光素子１３に通電することができる。
【００３２】
なお、電極部材９が、互いに離隔する第１の電極部材９Ａと第２の電極部材９Ｂとを備えている場合には、熱伝導層２５が互いに離隔する第１の熱伝導層２５Ａと第２の熱伝導層２５Ｂとを備え、第１の熱伝導層２５Ａが第１の電極部材９Ａに接続され、第２の熱伝導層２５Ｂが第２の電極部材９Ｂに接続されることが好ましい。
【００３３】
熱伝導層２５としては、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなど金属や、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕのような金属成分を含有する導電性樹脂を用いることができる。
【００３４】
絶縁体層２７としては、基体３と同様に、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、又は、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態の発光装置１のように、第１の絶縁体層２７Ａの厚みよりも第２の絶縁体層２７Ｂの厚みが大きいことが好ましい。既に示したように、発光素子１３に通電すると、発光素子１３が光を放射するとともに発熱する。この発熱により、基体３を構成する熱伝導層２５、第１の絶縁体層２７Ａ及び第２の絶縁体層２７Ｂがそれぞれ熱膨張するが、第２の絶縁体層２７Ｂと比較して第１の絶縁体層２７Ａは発光素子１３に近いため、第２の絶縁体層２７Ｂよりも第１の絶縁体層２７Ａが大きく熱膨張しようとする。
【００３６】
しかしながら、本実施形態のように、第１の絶縁体層２７Ａの厚みよりも第２の絶縁体層２７Ｂの厚みが大きいことにより、発光素子１３から生じた熱を第１の絶縁体層２７Ａから熱伝導層２５へと放熱しつつ、第１の絶縁体層２７Ａと比較して熱膨張量が小さく、厚みが相対的に大きい第２の絶縁体層２７Ｂで基体３の変形を抑制することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００３８】
図１０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、発光装置用基板１１上に配設され、発光素子１３から発光される光を反射する反射面を有する反射部材２９を備えている。上記のような反射部材２９を備えることにより、発光素子１３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。
【００３９】
より具体的には、図１０に示すように、発光装置用基板１１上であって発光素子１３を取り囲むように位置し、内周面が発光素子１３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２９を用いることができる。また、複数の発光素子１３を備えている場合、発光装置用基板１１上であって発光素子１３間に位置し、側面が発光素子１３から発光される光を反射する反射面である反射部材２９を用いることができる。
【００４０】
反射部材２９としては、発光素子１３と対抗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２９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。
【００４１】
次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置３１について説明する。
【００４２】
図１１に示すように、本実施形態の照明装置３１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３３と、発光装置１に通電する電気配線３５と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段３７とを備えている。
【００４３】
本実施形態の照明装置３１における発光装置１は搭載板３３上に載置される。このとき、図１１に示すように、本実施形態の照明装置３１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１３が基体３よりも下方に位置するようにして、搭載板３３上に載置される。本実施形態の照明装置３１においては、電気配線３５を通じて発光装置１に通電することにより、発光素子１３が光を射出する。そして、光反射手段３７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３１として機能する。
【００４４】
照明装置３１は、発光装置１一つのみ備えていてもよく、また、図１１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３５により、直列配置としても、並列配置としても良い。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態における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を拡大した拡大断面図である。
【図４】図１に示す実施形態における発光装置用基板の斜視図である。
【図５Ａ】図４に示す基体のＡ−Ａ断面図である。
【図５Ｂ】図４に示す基体のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における基体の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における基体の斜視図である。
【図８Ａ】図７に示す基体のＡ−Ａ断面図である。
【図８Ｂ】図７に示す基体のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における基体の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１１】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。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・発光装置
３・・・基体
３Ａ・・・主面
３Ｂ・・・裏面
５・・・孔部
７・・・金属部材
９・・・電極部材
９Ａ・・・第１の電極部材
９Ｂ・・・第２の電極部材
１１・・・発光装置用基板
１３・・・発光素子
１５・・・凸部
１７・・・回路配線
１９・・・回路基板
２１・・・導電部材
２３・・・被覆部材
２５・・・熱伝導層
２５Ａ・・・第１の熱伝導層
２５Ｂ・・・第２の熱伝導層
２７・・・絶縁体層
２７Ａ・・・第１の絶縁体層
２７Ｂ・・・第２の絶縁体層
２９・・・反射部材
３１・・・照明装置
３３・・・搭載板
３５・・・電気配線
３７・・・光反射手段
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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