(57)【要約】【課題】基体に孔部を設け、この孔部に金属を充填することにより、基体の放熱性を高めることができる。しかしながら、従来は、孔部が発光素子を中心として対となるように二方向に配設されているため、基体を平面視した場合に、放熱のばらつきが大きいという問題点があった。【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３つ以上の孔部とを有する基体と、該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、前記基体を平面視した場合に、前記発光素子の中心部が中心である円周上に、隣り合う孔部の間隔が略一定となるように３つ以上の前記孔部が位置している。【選択図】図２
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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３つ以上の孔部とを有する基体と、該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、
前記基体を平面視した場合に、前記発光素子の図心を中心とする円周上に、３つ以上の前記孔部が位置することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記孔部は、前記基体の主面側の開口部よりも前記基体の裏面側の開口部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３】
前記金属部材は、前記基体の裏面側に開口する凹部を有していることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記金属部材は、前記基体の主面側から前記基体の裏面側に向かって貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
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３つ以上の孔部とを有する基体と、該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、
前記基体を平面視した場合に、前記発光素子の図心を中心とする円周上に、３つ以上の前記孔部が位置することを特徴とする発光装置用基板。
【請求項６】
請求項１〜４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】
発光装置に用いる発光素子が発光に伴い発熱するため、発光装置に熱応力が加わる。そのため、従来から、発光素子を備えた発光装置は、耐久性の向上が求められている。そこで、特許文献１に記載されているように、半導体パッケージにビアを設け、このビアに導電金属膜を設けた半導体パッケージが提案されている。
【０００３】
引用文献１においては、導電金属膜を介して発光素子で生じた熱をセラミック基板の裏面側に放熱させている。これにより、セラミック基板における放熱性が高められるので、半導体パッケージの耐久性を向上させることができる。
【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、基体に孔部を設け、この孔部に金属を充填することにより、基体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においては、孔部が発光素子を中心として対となるように二方向に配設されているため、基体を平面視した場合に、放熱のばらつきが大きいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基体における放熱のばらつきを抑制することにより、基体の一部への熱応力の集中を抑制した、耐久性の高い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】
【０００６】
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３つ以上の孔部とを有する基体と、該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、基体を平面視した場合に、発光素子の図心を中心とする円周上に、３つ以上の孔部が位置している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光装置によれば、基体を平面視した場合に、前記発光素子の図心を中心とする円周上に、３つ以上の孔部が位置している。このため、基体の主面上での放熱の均一性が高められるので、基体における放熱のばらつきを抑制することができる。これにより、基体の一部への熱応力の集中が抑制されるので、発光装置の耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の発光装置及び発光装置用基板について図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
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３つ以上の孔部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、基体３を平面視した場合に、発光素子１３の図心を中心とする円周Ｘ上に、３つ以上の孔部が位置している。
【００１０】
このように、本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）は、基体３を平面視した場合に、発光素子１３の図心を中心とする円周Ｘ上に３つ以上の孔部５が位置している。言い換えれば、孔部５が発光素子１３を中心として対となる二方向には集中していない。そのため、発光素子１３から生じた熱を孔部５により広範囲に分散させることができる。そして、本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）においては、これらの３つ以上の孔部５が、略一定間隔で位置しているので、基体３の主面３ａ上での放熱の均一性が高められる。これにより、基体３の一部への熱応力の集中が抑制されるので、発光装置用基板１１、さらには発光装置１の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
本実施形態において、基体３を平面視した場合に、発光素子１３の図心を中心とする円周Ｘ上に３つ以上の孔部５が位置している、とは、発光素子１３の図心を中心部とする円周Ｘ上に少なくとも一部が位置する孔部５が３つ以上存在することを意味している。つまり、発光素子１３の図心を中心とする円周Ｘ上に孔部５の中心が厳密に位置することを意味するものではない。また、発光素子１３の図心とは、発光素子１３を平面視した場合における中心を意味している。具体的には、平面視したときに発光素子１３の形状が円形である場合には、その中心が中心部とする。また、平面視したときに発光素子１３の形状が矩形である場合には、対角線の交点を中心部とする。
【００１２】
さらに、上記の場合において、３つ以上の孔部５が略一定間隔で位置している、とは、隣り合う孔部５の間隔が厳密に一定であるというものではなく、孔部５の幅程度の誤差を含めるものである。
【００１３】
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。
【００１４】
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。発光素子１３は、基体３の主面３ａから裏面３ｂにかけて貫通する孔部５内に配設された金属部材７及び基体３の主面３ａ上に配設された電極部材９を介して外部電源（非図示）から通電されることにより、発光することができる。
【００１５】
電極部材９は、発光素子１３に基体３の主面３ａ上に配設される。ここで、図１〜３に示すように、互いに離隔し、それぞれ発光素子１３と電気的に接続する２つの電極部材９を備えることにより、陽極側電極及び陰極側電極として用いることができる。電極部材９としては、電気伝導性及び熱伝導性の良好な部材を用いることが好ましく、具体的には、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属を用いることができる。特に、Ｎｉメッキ又はＣｕメッキを用いることにより、電極部材９と基体３の接合性を高めることができるので好ましい。
【００１６】
金属部材７としては、電極部材９と同様に、電気伝導性及び熱伝導性の良好な部材を用いることが好ましく、具体的には、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属を用いることができる。このとき、金属部材７の成分と電極部材９の成分が略同一であることが好ましい。金属部材７として、電極部材９と同じ部材を用いることにより、金属部材７と電極部材９の接合性を向上させることができるからである。また、金属部材７と電極部材９とが異なる成分であると、熱伝導率の差や電気抵抗値の差により、金属部材７と電極部材９の界面において熱が溜まりやすいが、金属部材７として、電極部材９と同じ部材を用いることにより、基体３の主面３ａ側から基体３の裏面３ｂ側へと円滑に熱を放出させることができる。
【００１７】
また、本実施形態の発光装置１は、発光装置用基板１１及び発光素子１３上に配設された透光性部材１５を備えている。本実施形態のように発光素子１３が透光性部材１５で被覆されていることにより、発光素子１３が外気に触れて劣化することを抑制できるので、発光素子１３も耐久性を向上させることができる。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。
【００１８】
また、金属部材７は、図３に示すように孔部５全体に充填されていてもよいが、図４に示すように、基体３の主面３ａ側から前記基体３の裏面３ｂ側に向かって貫通する貫通孔を有することが好ましい。言い換えれば、金属部材７は、孔部５の表面に形成されていることが好ましい。発光素子１３で生じた熱は、金属部材７を介することにより、基体３の主面３ａ側から裏面３ｂ側に効率よく放熱することができる。つまり、金属部材７には、発光素子１３で生じた熱の多くが流入する。そのため、金属部材７は基体３と比較して熱膨張しやすい。しかしながら、金属部材７が上記の貫通孔を有することにより、金属部材７の熱膨張により基体３に加わる応力を緩和することができるので、発光素子１３用基板の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２０】
図５に示すように、本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）は、基体３の主面３ａ側の開口部よりも基体３の裏面３ｂ側の開口部が大きい孔部５を有していることを特徴としている。既に示したように、発光素子１３は、通電することにより発光するとともに発熱する。この発熱により、基体３は熱膨張する。このとき、基体３は発光素子１３が配設されている主面３ａ側の方が裏面３ｂ側より大きく熱膨張するため、基体３には裏面３ｂ側に向かう反りが生じる。そのため、基体３には、主面３ａ側よりも裏面３ｂ側に大きな熱応力が加わる。
【００２１】
本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）は、基体３の主面３ａ側の開口部における径Ｒ１よりも基体３の裏面３ｂ側の開口部における径Ｒ２が大きい孔部５を有している。そのため、基体３の裏面３ｂ側に加わる応力を緩和する効果が、基体３の主面３ａ側に加わる応力を緩和する効果よりも大きい。結果として、上記の第１の実施形態と比較して、基体３に加わる熱応力を効率よく緩和させることができるので、基体３の耐久性を高めることができる。
【００２２】
また、図６及び７に示すように、金属部材７は、基体３の裏面３ｂ側に開口する凹部１７を有していることが好ましい。相対的に大きな熱応力が加わる基体３の裏面３ｂ側に開口する凹部１７を有していることにより、この凹部１７で上記の熱応力を吸収することができるので、基体３の裏面３ｂ側に加わる熱応力をさらに緩和することができるからである。
【００２３】
このとき、図７に示すように凹部１７の形状は、断面視した場合に、２つの傾斜した側面からなるエッジ形状であることが好ましい。凹部１７が底面を有していると、基体３のうち、この底面と同じ高さに位置する部分に上記の熱応力が集中しやすくなるが、凹部１７がこのようにエッジ形状であって凹部１７底面を有していないことにより、基体３のうち、この底面と同じ高さに位置する部分への熱応力の集中を回避できるからである。このような凹部１７による応力緩和の効果をより確実に得るためには、図７に示すように、基体３の主面３ａ側における孔部５の開口部の径Ｒ１よりも凹部１７の開口部の径Ｒ３が大きいことが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００２５】
図８に示すように、本実施形態の発光装置１（発光装置用基板１１）は、基体３を平面視した場合に、発光素子１３の中心部が中心である第１の円周Ｘ１上及びこの第１の円周よりも外側に位置する第２の円周Ｘ２上に、隣り合う孔部５の間隔が略一定となるようにそれぞれ３つ以上の孔部５が位置していることを特徴としている。
【００２６】
一つの円周上において、隣り合う孔部５の間隔が略一定となるように３つ以上の孔部５が形成されていることにより、この円周の周方向における放熱の均一性を高めることができる。本実施形態においては、第１の円周Ｘ１上及びこの第１の円周Ｘ１よりも外側に位置する第２の円周Ｘ２上に、隣り合う孔部５の間隔が略一定となるようにそれぞれ３つ以上の孔部５が位置している。これにより、上記の円周の周方向だけでなく径方向に対しても、放熱のばらつきを抑制することができるので、第１の実施形態と比較して、基体３の主面３ａ上での放熱の均一性をさらに向上させることができる。結果として、基体３の一部への熱応力の集中がさらに抑制されるので、発光装置用基板１１、さらには発光装置１の耐久性をより一層向上させることができる。
【００２７】
また、図８に示すように、基体３を平面視した場合に、第１の円周Ｘ１上に形成された孔部５と第２の円周Ｘ２上に形成された孔部５とが、互い違いとなるように形成されていることが好ましい。これにより、基体３の一部への熱応力の集中を抑制する効果をさらに高めることができるからである。
【００２８】
また、本実施形態のように、第１の円周Ｘ１上及びこの第１の円周Ｘ１よりも外側に位置する第２の円周Ｘ２上に、それぞれ孔部５が形成されている場合には、第２の円周Ｘ２上に位置する凹部１７の開口部の径Ｒ３が第１の円周Ｘ１上に位置する凹部１７の開口部の径Ｒ３よりも大きいことが好ましい。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００３０】
図９に示すように、本実施形態の発光装置１は、透光性基体３の主面３ａ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１９を備えている。上記のような反射部材１９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。
【００３１】
より具体的には、図９に示すように、透光性基体３の主面３ａ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１９を用いることができる。
【００３２】
反射部材１９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１９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。
【００３３】
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。
【００３４】
図１０に示すように、本実施形態の照明装置２１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２３と、発光装置１に通電する電気配線２５と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２７とを備えている。
【００３５】
本実施形態の照明装置２１における発光装置１は搭載板２３上に載置される。このとき、図１０に示すように、本実施形態の照明装置２１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が透光性基体３よりも下方に位置するようにして、搭載板２３上に載置される。本実施形態の照明装置２１においては、電気配線２５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２７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２１として機能する。
【００３６】
照明装置２１は、発光装置１一つのみ備えていてもよく、また、図１０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２５により、直列配置としても、並列配置としても良い。
【００３７】
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】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態における発光装置用基板の平面図である。
【図３】図１に示す実施形態の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す断面図である。
【図５】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６】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す断面図である。
【図７】図６における領域Ａを拡大した拡大断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる発光装置における発光装置用基板を示す平面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図１０】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】
【００３９】
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
１１・・・発光装置用基板
１３・・・発光素子
１５・・・透光性部材
１７・・・凹部
１９・・・反射部材
２１・・・照明装置
２３・・・搭載板
２５・・・電気配線
２７・・・光反射手段
【図１】
2010056460.tif 000003
【図２】
2010056460.tif 000004
【図３】
2010056460.tif 000005
【図４】
2010056460.tif 000006
【図５】
2010056460.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010056460.tif 000009
【図８】
2010056460.tif 000010
【図９】
2010056460.tif 000011
【図１０】
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