(57)【要約】【課題】光取り出し効率を向上させることが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、放熱用基板１１と、放熱用基板１１に貼着固定されて貫通孔１２ａが形成された配線用基板１２と、配線用基板１２の貫通孔１２ａから露出した放熱用基板１２の表面上に実装されたＬＥＤチップ１３と、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂ全体を被覆する光反射部材１６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱用基板と、
前記放熱用基板に貼着固定され、貫通孔が形成された配線用基板と、
前記配線用基板の前記貫通孔から露出している前記放熱用基板の表面上に実装された半導体発光素子と、
前記配線用基板の前記貫通孔の内周壁面にて、少なくとも前記半導体発光素子の側面に正対して対向する部分を被覆する光反射部材と
を備えた発光装置。
【請求項２】
前記光反射部材の内部には、光反射性の高い材料の微粒子が分散配置されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光反射部材の内部には、熱伝導性の高い材料の微粒子が分散配置されている、請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記光反射部材の表面は、前記配線用基板の前記貫通孔の開口側に向けて広がる形状の傾斜面になっている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光反射部材は、前記配線基板の表面上にて前記貫通孔を囲繞するように配置形成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記配線用基板の前記貫通孔から露出している前記放熱用基板の表面上にて、前記貫通孔の前記内周壁面に対向し、前記光反射部材と隣接する箇所に配置形成された突起部材を備えた、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に係り、詳しくは、半導体発光素子を備えた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、発光素子を搭載する支持体からの反射光を通過させる貫通孔を有する配線板と、この貫通孔直下に発光素子を搭載する支持体を張り合わせた構造の発光素子搭載用基板が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、熱伝導性を有する基台と、表面に導電パターンを形成し基台の表面に固着される絶縁板と、この絶縁板に設けられた貫通穴によって露出した基台表面の実装エリアに実装される複数の発光ダイオード素子とを備えた発光ダイオード光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０９７０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−００９２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、発光素子の側面と配線板の貫通孔の内周壁面とが対向するため、発光素子の側面側から放射された光が、配線板の貫通孔の内周壁面によって吸収されることから、光取り出し効率が低下するという問題がある。
また、特許文献２の技術では、発光ダイオード素子の側面と絶縁板の貫通穴の内周壁面とが対向するため、発光ダイオード素子の側面側から放射された光が、絶縁板の貫通穴の内周壁面によって吸収されることから、光取り出し効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、光取り出し効率を向上させることが可能な発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【０００８】
＜第１の局面＞
第１の局面は、
放熱用基板と、
放熱用基板に貼着固定され、貫通孔が形成された配線用基板と、
配線用基板の貫通孔から露出している放熱用基板の表面上に実装された半導体発光素子と、
配線用基板の貫通孔の内周壁面にて、少なくとも半導体発光素子の側面に正対して対向する部分を被覆する光反射部材と
を備えた発光装置である。
【０００９】
第１の局面では、半導体発光素子の側面側から放射された光は、配線用基板の貫通孔の内周壁面を被覆する光反射部材に照射された後に、光反射部材によって反射されて配線用基板の貫通孔の開口側から外部に放射される。
そのため、第１の局面によれば、半導体発光素子の側面側から放射された光が、配線板の貫通孔の内周壁面によって吸収されるのを防止可能であり、光取り出し効率を向上させることができる。
【００１０】
ところで、配線用基板の貫通孔の内周壁面の全体を光反射部材によって被覆しておけば、貫通孔の内周壁面による光吸収を完全に防止できる。
しかし、配線用基板の貫通孔の内周壁面にて、半導体発光素子の側面に正対して対向していない部分には、半導体発光素子の側面側から放射された光が直接照射されることはない。
そのため、第１の局面のように、配線用基板の貫通孔の内周壁面にて、少なくとも半導体発光素子の側面に正対して対向する部分を光反射部材で被覆しておけば、半導体発光素子の側面側から放射された光が、貫通孔の内周壁面における光反射部材から露出した部分にはほとんど吸収されず、十分な光取り出し効率を得ることができる。
【００１１】
＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、光反射部材の内部には、光反射性の高い材料の微粒子が分散配置されている。
第２の局面によれば、光反射部材の光反射性を容易に高めることが可能であり、第１の局面の作用・効果を確実に得ることができる。
【００１２】
＜第３の局面＞
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、光反射部材の内部には、熱伝導性の高い材料の微粒子が分散配置されている。
第３の局面によれば、光反射部材の熱伝導性を容易に高めることが可能であり、半導体発光素子から照射された光によって光反射部材に発生した熱が効率的に放熱されるため、光反射部材の過熱による発光装置の構成部材の劣化を防止できる。
【００１３】
＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜第３の局面において、光反射部材の表面は、配線用基板の貫通孔の開口側に向けて広がる形状の傾斜面になっている。
第４の局面では、光反射部材がリフレクタとして機能し、半導体発光素子の放射光を、配線基板の貫通孔の開口側から一方向に照射することが可能であり、光取り出し効率を更に高めることができる。
【００１４】
＜第５の局面＞
第５の局面は、第１〜第４の局面において、光反射部材は、配線基板の表面上にて貫通孔を囲繞するように配置形成されている。
第５の局面では、光反射部材により囲繞された部分の内部に封止体を注入充填することにより、半導体発光素子を封止体に封止させることができる。
すなわち、第５の局面では、光反射部材を封止体の注入充填用の枠体と兼用させることが可能になるため、枠体と光反射部材とを別個に形成する必要がないことから、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【００１５】
＜第６の局面＞
第６の局面は、第１〜第４の局面において、配線用基板の貫通孔から露出している放熱用基板の表面上にて、貫通孔の内周壁面に対向し、光反射部材と隣接する箇所に配置形成された突起部材を備えている。
【００１６】
第６の局面では、突起部材が光反射部材の流出を止める堤防として機能するため、配線用基板の貫通孔の内周壁面に塗布した光反射部材が、放熱用基板上に流れ出すのを防止可能であり、配線用基板の貫通孔の内周壁面を光反射部材によって確実に被覆することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の発光装置１０の概略構成を示す縦断面図。
【図２】従来の発光装置１００の概略構成を示す縦断面図。
【図３】本発明を具体化した第２実施形態の発光装置２０の概略構成を示す縦断面図。
【図４】図４（Ａ）は、本発明を具体化した第３実施形態の発光装置３０の要部の概略構成を示す縦断面図。図４（Ｂ）は、第１実施形態の発光装置１０の要部の概略構成を示す縦断面図。
【図５】本発明を具体化した第４実施形態の発光装置４０の概略構成を示す平面図。
【図６】本発明を具体化した第５実施形態の発光装置５０の概略構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
また、各図面では、説明を分かり易くするために、各実施形態の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは異なっている。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態の発光装置１０は、放熱用基板１１、配線用基板１２（貫通孔１２ａ、内周壁面１２ｂ）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ１３、枠体１４、封止体１５、光反射部材１６、光放射面１０ａを備える。
放熱用基板（支持体、基台）１１は、熱伝導性の高い金属材料（例えば、アルミニウム合金、純銅、銅系合金など）の平板材によって形成されている。
【００２０】
配線用基板（配線板、絶縁板、絶縁層）１２は放熱用基板１１の表面上に貼着固定されており、配線用基板１２には貫通孔１２ａが形成されている。
尚、配線用基板１２は、絶縁性の高い合成樹脂材料（例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂など）と基材（例えば、ガラス繊維、紙など）との複合基板（例えば、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板など）や、セラミックス材料（例えば、窒化アルミニウムなど）の平板材などによって形成されている。
【００２１】
そして、配線用基板１２の表面（放熱用基板１１に貼着固定されている面の反対側の面）上には、銅箔から成る配線パターン（図示略）が形成され、その配線パターンは配線用基板１２の表面上に形成されたソルダーレジスト層（図示略）によって被覆されている。
【００２２】
ＬＥＤチップ１３は略直方体状を成したベアチップであり、貫通孔１２ａから露出している放熱用基板１１の表面上に、複数個のＬＥＤチップ１３がＣＯＢ（Chip on Board）方式によって実装・搭載されている。
尚、図１では、３個のＬＥＤチップ１３のみを図示してある。
また、各ＬＥＤチップ１３は、相互にボンディングワイヤ（図示略）によって配線・接続されると共に、配線用基板１２の配線パターン（図示略）に対してボンディングワイヤ（図示略）を介して配線・接続されている。
【００２３】
枠体１４は、配線用基板１２の表面上にて配線用基板１２の貫通孔１２ａを囲繞するように配設されている。
尚、枠体１４は、光反射性の微粒子（例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化ボロン、窒化アルミニウム、硫酸バリウムなど）が内部に分散配置された白色の合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）、光反射性のセラミックス材料（例えば、酸化アルミニウムなど）、光反射性の金属材料（例えば、アルミニウム合金など）などによって形成されている。
【００２４】
封止体１５は、枠体１４の内部に注入充填されており、各ＬＥＤチップ１３および光反射部材１６は封止体１５に封止されることにより封止体１５内に埋設されている。
尚、封止体１５は、蛍光体（例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系など）を含有する透明な合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂など）によって形成されている。
そして、封止体１５の表面が発光装置１０の光放射面（光放射領域、発光領域、発光部）１０ａになる。
【００２５】
光反射部材１６は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂ全体を被覆するように、放熱用基板１１の表面上に形成されている。
そして、光反射部材１６の表面は、貫通孔１２ａの開口側に向けて広がる形状の傾斜面になっている。
尚、光反射部材１６は、光反射性の高い材料（例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化ボロン、窒化アルミニウム、硫酸バリウムなど）の微粒子と熱伝導率の高い材料（例えば、アルミニウム、銀  銅など）の微粒子とが内部に分散配置された熱膨張性が小さな白色の合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）によって形成されている。
【００２６】
光反射部材１６の形成方法には、例えば、ディスペンス（ポッティング）法、スクリーン印刷法などがある。
ちなみに、スクリーン印刷法を用いる場合には、光反射部材１６を形成した後に、各ＬＥＤチップ１３を放熱用基板１１に実装する必要がある。
【００２７】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態の発光装置１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
［１］図２に示すように、従来の発光装置１００では、光反射部材１６が設けられておらず、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂが露出されている。
そのため、図２の矢印αに示すように、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光が、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂによって吸収されてしまい、光取り出し効率が低下するという問題があった。
【００２９】
それに対して、発光装置１０では、図１の矢印αに示すように、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂ全体を被覆する光反射部材１６に照射された後に、図１の矢印βに示すように、光反射部材１６によって反射されて配線用基板１２の貫通孔１２ａの開口側から外部に放射される。
そのため、発光装置１０によれば、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光が、配線板の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂによって吸収されるのを防止可能であり、光取り出し効率を向上させることができる。
【００３０】
［２］光反射部材１６の内部には、光反射性の高い材料の微粒子が分散配置されているため、光反射部材１６の光反射性を容易に高めることが可能であり、前記［１］の作用・効果を確実に得ることができる。
【００３１】
［３］光反射部材１６の内部には、熱伝導性の高い材料の微粒子が分散配置されているため、光反射部材１６の熱伝導性を容易に高めることが可能であり、各ＬＥＤチップ１３から照射された光によって光反射部材１６に発生した熱が効率的に放熱されるため、光反射部材１６の過熱による発光装置１０の構成部材（配線用基板１２、ＬＥＤチップ１３、枠体１４、封止体１５など）の劣化を防止できる。
【００３２】
［４］光反射部材１６の表面は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの開口側に向けて広がる形状の傾斜面になっているため、光反射部材１６がリフレクタとして機能し、各ＬＥＤチップ１３の放射光を、配線基板の貫通孔１２ａの開口側から一方向に照射することが可能であり、光取り出し効率を更に高めることができる。
【００３３】
［５］光反射部材１６は熱膨張性が小さな合成樹脂材料によって形成されているため、各ＬＥＤチップ１３を配線・接続するボンディングワイヤ（図示略）が光反射部材１６の上方に張り渡されている場合でも、光反射部材１６の熱膨張によりボンディングワイヤが悪影響を受けるのを防止できる。
【００３４】
［６］光反射部材１６は封止体１５に封止されることにより封止体１５内に埋設されているが、光反射部材１６から封止体１５が剥離し、光反射部材１６と封止体１５との間に空気層（空隙）が生じた場合でも、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光は空気層によって全反射されるため、空気層が光取り出し効率を低下させることはない。
【００３５】
＜第２実施形態＞
図３に示すように、第２実施形態の発光装置２０は、放熱用基板１１、配線用基板１２（貫通孔１２ａ、内周壁面１２ｂ）、ＬＥＤチップ１３、枠体１４、封止体１５、光放射面１０ａ、光反射部材２１を備える。
第２実施形態の発光装置２０において、第１実施形態の発光装置１０と異なるのは、発光装置１０における枠体１４と光反射部材１６を一体化した光反射部材２１を備えている点だけである。
【００３６】
光反射部材２１は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂ全体を被覆するように放熱用基板１１の表面上に形成されていることに加え、配線用基板１２の表面上にて配線用基板１２の貫通孔１２ａを囲繞するように配置形成されている。
そして、光反射部材２１によって囲繞された部分の内部には、封止体１５が注入充填されている。
また、光反射部材２１の内周壁面は、光反射部材２１の開口側に向けて広がる形状の傾斜面になっている。
尚、光反射部材２１の材質および形成方法は、第１実施形態の光反射部材１６と同じである。
【００３７】
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
そして、第２実施形態では、光反射部材２１が第１実施形態の枠体１４を兼用するため、第１実施形態のように枠体１４と光反射部材１６とを別個に形成する必要がないことから、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
図４（Ａ）に示すように、第３実施形態の発光装置３０は、放熱用基板１１、配線用基板１２（貫通孔１２ａ、内周壁面１２ｂ）、ＬＥＤチップ１３、枠体１４、封止体１５、光反射部材１６、光放射面１０ａ、突起部材３１を備える。
【００３９】
第３実施形態の発光装置３０において、第１実施形態の発光装置１０と異なるのは、突起部材３１を備えている点だけである。
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
そして、突起部材３１は、配線用基板１２の貫通孔１２ａから露出している放熱用基板１１の表面上において、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂに対向し、光反射部材１６と隣接する箇所に配置形成されている。
【００４０】
図４（Ｂ）に示すように、第１実施形態の発光装置１０において、光反射部材１６をディスペンス法を用いて形成する場合には、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂに塗布した光反射部材１６が、放熱用基板１１上に流れ出してしまい、内周壁面１２ｂの一部分しか被覆しなくなるおそれがある。
【００４１】
それに対して、図４（Ａ）に示すように、第３実施形態の発光装置３０では、突起部材３１が光反射部材１６の流出を止める堤防として機能するため、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂに塗布した光反射部材１６が、放熱用基板１１上に流れ出すのを防止可能であり、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂ全体を光反射部材１６によって確実に被覆することができる。
【００４２】
＜第４実施形態＞
図５に示すように、第４実施形態の発光装置４０は、放熱用基板１１、配線用基板１２（貫通孔１２ａ、内周壁面１２ｂ）、ＬＥＤチップ１３、枠体１４、封止体１５、光反射部材１６、光放射面１０ａ、光反射部材１６の切れ目部１６ａ，１６ｂを備える。
第４実施形態の発光装置４０において、第１実施形態の発光装置１０と異なるのは、光反射部材１６が２個の切れ目部１６ａ，１６ｂを備えている点だけである。
【００４３】
第４実施形態の発光装置４０において、放熱用基板１１および配線用基板１２は矩形平板状であり、配線用基板１２の貫通孔１２ａは円形であり、枠体１４は円形枠状（ドーナツ状）である。
各ＬＥＤチップ１３は、配線用基板１２の貫通孔１２ａから露出している放熱用基板１１の表面上に、間隔を空けて碁盤目状に並べて配設されている。
第４実施形態の光反射部材１６はスクリーン印刷法を用いて形成されており、光反射部材１６には、スクリーン版の繋ぎ目に対応する箇所に２個の切れ目部１６ａ，１６ｂが形成されている。
すなわち、光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂには光反射部材１６が形成されておらず、各切れ目部１６ａ，１６ｂからは配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂが露出している。
【００４４】
光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂを繋ぐ直線Ｌ上には、各ＬＥＤチップ１３が配設されておらず、各ＬＥＤチップ１３の側面側と各切れ目部１６ａ，１６ｂとは正対して対向していない。
すなわち、光反射部材１６は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂにて、少なくとも各ＬＥＤチップ１３の側面に正対して対向する部分を被覆している。
ここで、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂにて、各ＬＥＤチップ１３の側面に正対して対向していない部分には、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光が直接照射されることはない。
【００４５】
そのため、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光は、光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂには直接照射されず、各切れ目部１６ａ，１６ｂから露出している配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂにはほとんど吸収されないことから、十分な光取り出し効率を得ることができる。
従って、第４実施形態においても、第１実施形態の前記［１］の作用・効果が阻害されることはなく、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００４６】
＜第５実施形態＞
図６に示すように、第５実施形態の発光装置５０は、放熱用基板１１、配線用基板１２（貫通孔１２ａ、内周壁面１２ｂ）、ＬＥＤチップ１３、枠体１４、封止体１５、光反射部材１６、光放射面１０ａ、光反射部材１６の切れ目部１６ａ，１６ｂを備える。
第５実施形態の発光装置５０において、第４実施形態の発光装置４０と異なるのは、光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂと、各ＬＥＤチップ１３との位置関係だけである。
【００４７】
第５実施形態において、光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂを繋ぐ直線Ｌは、各ＬＥＤチップ１３の側面側と直交していない。
すなわち、光反射部材１６は、配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂにて、少なくとも各ＬＥＤチップ１３の側面に正対して対向する部分を被覆している。
そのため、第５実施形態においても、各ＬＥＤチップ１３の側面側から放射された光は、光反射部材１６の各切れ目部１６ａ，１６ｂには直接照射されず、各切れ目部１６ａ，１６ｂから露出している配線用基板１２の貫通孔１２ａの内周壁面１２ｂにはほとんど吸収されないことから、第４実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００４８】
＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００４９】
［Ａ］ＬＥＤチップ１３は、どのような半導体発光素子（例えば、有機ＥＬチップなど）に置き換えてもよい。
【００５０】
［Ｂ］放熱用基板１１は、金属材料に限らず、熱伝導性が高ければどのような材料（例えば、合成樹脂材料、セラミックス材料など）によって形成してもよい。
【００５１】
［Ｃ］前記各実施形態を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
【００５２】
本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００５３】
１０，２０，３０，４０，５０…発光装置
１０ａ…光放射面
１１…放熱用基板
１２…配線用基板
１２ａ…貫通孔
１２ｂ…内周壁面
１３…ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
１４…枠体
１５…封止体
１６，２１…光反射部材
１６ａ，１６ｂ…切り目部
３１…突起部材
【図１】
2015032740.tif 000003
【図２】
2015032740.tif 000004
【図３】
2015032740.tif 000005
【図４】
2015032740.tif 000006
【図５】
2015032740.tif 000007
【図６】
2015032740.tif 000008