(57)【要約】【課題】保護素子を発光素子に併用することにより、より耐圧強度を確保しながら、クラックや構成部材同士の密着性の低下やワイヤの断線を防止して、その特性を向上させ、信頼性の高い発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続された第１及び第２の金属部材と、少なくともこれら第１及び第２の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、前記第１の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第２の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記第２の金属部材に対向する側において第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となっている発光装置。【選択図】  図１
2008047712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続された第１及び第２の金属部材と、少なくともこれら第１及び第２の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第１の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第２の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記凹部の外周から一定幅で形成された領域と、前記第２の金属部材に対向する側において第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となる領域とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の金属部材の鍔部に保護素子が載置されてなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
第１の金属部材の鍔部の幅広領域に保護素子が載置されてなる請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
第１の金属部材の凹部及び鍔部が、平面視において線対称に形成されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
第２の金属部材は、第１の金属部材に対向する領域の一部において、該第１の金属部材に向かって徐々に幅広となり、前記第２の金属部材が、平面視において線対称に形成されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項６】
第２の金属部材の幅広領域に保護素子が載置されてなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
第１の金属部材の平面視における対称中心線の延長線上に第２の金属部材の平面視における対称中心線が配置されて構成される請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項８】
発光素子と、該発光素子及び保護素子と電気的に接続された第１及び第２の金属部材と、少なくともこれら第１及び第２の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第１の金属部材は、前記第２の金属部材に対向し、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、
該第２の金属部材は、前記第１の金属部材に対向する領域の一部において、該第１の金属部材に向かって幅広領域を有し、前記幅広領域に保護素子が載置されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
第２の金属部材における幅広領域は、徐々に幅広となる領域である請求項８に１つに記載の発光装置。
【請求項１０】
少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれてなる請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１１】
透光性被覆材は、蛍光物質を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１２】
発光素子の光射出方向にさらにレンズを備える請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には、保護素子が設けられた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体を利用した発光装置については、その用途の広がりとともに、高出力化と信頼性向上が課題となっている。いわゆるランプタイプの発光装置においても、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、高信頼性や高出力が求められる発光装置に、静電気や過電圧、過電流、逆電圧等への耐性の要求が高まっている。
【０００３】
発光装置の、異常電流、異常電圧に対する耐性を高めるためには、一般に、ツェナーダイオード等の保護素子を、発光素子とともにパッケージ内に設ける方法がとられる。ランプタイプの発光装置は、パッケージの内部に発光素子が備えられ、発光素子の正負の電極がそれぞれ接続される正及び負の電極としてリード端子が一体成形されて構成されている。このように、スペースが限られている発光装置に保護素子を設けるにあたっては、配光などの光学特性や製造工程上、制約が多いが、一方のリード端子に凹部を設け、その凹部底面に発光素子を載置し、凹部を取り囲む鍔部に保護素子を載置している発光装置や、発光素子を載置したリード端子と対になるリード端子に保護素子を載置している発光装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このような構成は、保護素子の設置が配光に及ぼす悪影響が少なく、製造工程が容易である。
【特許文献１】特開平１０−２５６６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光装置は、発光素子の発熱に伴い、熱膨張に起因して、金属部材と発光装置を構成する他の部材との密着性が低下したり、パッケージにクラックが生じたり、ワイヤの断線が発生したりして、発光装置の信頼性に影響を与えるなどの問題が生じることがある。
しかし、特許文献１では、リード、鍔部等の形状及び位置が、パッケージ等発光装置の他の構成部材に与える影響について、言及されていない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、保護素子を発光素子に併用することにより、より耐圧強度を確保しながら、クラックや構成部材同士の密着性の低下やワイヤの断線を防止して、その特性を向上させ、信頼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】
本発明の発光装置によれば、発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続された第１及び第２の金属部材と、少なくともこれら第１及び第２の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第１の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第２の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記凹部の外周から一定幅で形成された領域と、前記第２の金属部材に対向する側において第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となる領域とを有することを特徴とする。
【０００７】
この発光装置においては、第１の金属部材の鍔部に保護素子が載置されていることが好ましく、さらに、第１の金属部材の鍔部の幅広領域に保護素子が載置されていることが好ましい。
【０００８】
また、第１の金属部材の凹部及び鍔部が、平面視において線対称に形成されていることが好ましい。
さらに、第２の金属部材は、第１の金属部材に対向する領域の一部において、該第１の金属部材に向かって徐々に幅広となり、前記第２の金属部材が、平面視において線対称に形成されており、前記幅広領域に保護素子が載置されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の別の発光装置によれば、発光素子と、該発光素子と電気的に接続された第１及び第２の金属部材と、少なくともこれら第１及び第２の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第１の金属部材は、前記第２の金属部材に対向し、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、
該第２の金属部材は、前記第１の金属部材に対向する領域の一部において、該第１の金属部材に向かって幅広となり、前記幅広領域に保護素子が載置されていることを特徴とする。
【００１０】
この発光装置においては、第２の金属部材における幅広領域は、徐々に幅広となる領域であることが好ましい。
上述したこれら発光装置においては、少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれていることが好ましく、透光性被覆材は、蛍光物質を含むことが好ましい。また、発光素子の光射出方向にさらにレンズを備えることが好ましい。
【００１１】
第１の金属部材の平面視における対称中心線の延長線上に第２の金属部材の平面視における対称中心線が配置されて構成されていることが好ましい。
また、これら上述した発光装置においては、少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれていることが好ましく、透光性被覆材は、蛍光物質を含むことが好ましい。また、発光素子の光射出方向にさらにレンズを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、保護素子を発光素子に併用することにより、より耐圧強度を確保することができる。また、第１の金属部材が、発光素子を載置する凹部と鍔部とを有しており、これら凹部及び鍔部とが、第２の金属部材に対向し、鍔部が、前記第２の金属部材に対向する側において第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となっていることにより、信頼性への影響を最小限にとどめながら、保護素子を載置する領域を適切に確保することができる。
【００１３】
また、本発明の別の発光装置によれば、第１の金属部材が、第２の金属部材に対向し、発光素子を載置する凹部と、この凹部を取り囲む鍔部とを有し、第２の金属部材が、第１の金属部材に対向する領域の一部において、第１の金属部材に向かって幅広となっていることにより、保護素子を載置する領域を確保しつつ、パッケージと第２の金属部材との密着性を向上させることができる。さらに、第１の金属部材および鍔部に近接している幅広部を、保護素子の載置またはワイヤボンディングに利用することで、ワイヤ長を短くすることができるため、ワイヤの断線を防止することができる。
従って、発光装置自体の特性を向上させることができ、長寿命化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の発光装置は、主として、発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続される第１及び第２の金属部材と、パッケージとから構成される。
（発光素子）
発光素子は、半導体発光素子であればよく、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。基板としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
【００１５】
このような発光素子は、後述する金属部材に載置される。発光素子を金属部材に載置するためには、接合部材が用いられる。例えば、青及び緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをしてもよいし、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材を用いてもよい。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングしてもよい。
本発明の発光装置では、発光素子は１つのみ搭載されていてもよいが、２つ以上搭載されていてもよい。
【００１６】
（第１及び第２金属部材）
金属部材は、通常、発光素子及び保護素子等と電気的に接続され、一般にリード電極としての機能、ならびに／又は発光素子及び保護素子等とを載置する機能を果たす。金属部材は、通常、その一部がパッケージ内に埋設されているため、パッケージ内で、発光素子等の載置台及び／又はリード電極として機能する部分を内部端子、パッケージ外にまで延設され、外部端子との電気的な接続をとる機能を有する部分を外部端子ともいう。従って、これらの機能を果たすことができるものであれば、その材料は特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの表面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等が挙げられる。金属部材の表面は反射率を向上させるために平滑であることが好ましい。金属部材は、通常、均一な膜厚で形成されているが、部分的に厚膜又は薄膜であってもよい。
【００１７】
金属部材の形状は、特に限定されず、発光素子の個数、配列、配置可能なスペース等を考慮して適宜決定することができる。例えば、内部端子として発光素子を載置する第１の金属部材は、発光素子を載置する凹部と、この凹部を取り囲む鍔部とを有する。これら凹部及び鍔部は、第２の金属部材に対向するとともに、鍔部は、第２の金属部材に対向する側において第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となっていることが適している。ここで、鍔部の第２の金属部材に対向する側とは、厳密に第１の金属部材に面している部位のみならず、例えば、凹部の第２の金属部材側半分を取り囲む鍔部、具体的には、図２（ａ）における破線Ｂ−Ｂ’の第２の金属部材側を指す。このような形状を有することにより、保護素子を載置する領域を適切に確保しつつ、パッケージのクラックを有効に防止することができる。また、後述する凹部内に埋め込む透光性被覆材の凹部及び鍔部からの樹脂だれを、有効に防止することができる。
【００１８】
また、第１の金属部材は、凹部及び鍔部が、平面視（図２（ａ）参照）において、線対称の形状で形成されていることが好ましい。これにより、発光素子の発熱による第１の金属部材の熱膨張に起因する熱応力を、偏在させることなく、均等に分散することができ、パッケージに生じるクラック等を防止し、パッケージ等の材料の密着性の低下を防止して、剥離等を有効に防止することができる。また、内部端子を構成する金属部材の大きさ及び形状等は、放熱性を高め、配置される発光素子の温度上昇を効果的に抑制し、発光素子により多くの電流を投入することができ、ワイヤボンディングの作業性を容易とすることができるように調節することが好ましい。
【００１９】
凹部は、少なくとも発光素子が載置できる底面積を有していればよく、例えば、円形、楕円形、多角形形状の角を丸めた形状又はこれらの形を元に変形した形状とすることができる。その深さは、例えば、発光素子の高さ以上、さらに、１００μｍ程度以上であればよく、０．５ｍｍ程度以下が適している。また、側面は、垂直であってもよいが、底面に向かって狭くなるように傾斜していることが好ましい。例えば、底面に対する法線方向に０〜４５°程度、２０〜４０°程度で傾斜していることが適している。これにより、発光素子からの光を効率的に上面に導くことができる。
【００２０】
鍔部は、凹部の外周を取り囲み、凹部の底面とは異なる高さに配置されている。なお、凹部から鍔部にかけて、その表面が丸みを帯びていることが好ましい（図２（ｂ）中、Ｘ参照）。このように丸みをつけることにより、凹部の開口部縁上の透光性被覆部材及びパッケージにクラックが入りにくくなり、透光性被覆材及びパッケージの剥がれを防止することができる。鍔部は、凹部の形状に対応して、通常、２〜５ｍｍ程度の直径を有する円形、楕円形、多角形形状の角を丸めた形状又はこれらの形を元に変形した形状とすることができ、その幅は、凹部の外周から、例えば、０．３〜１．５ｍｍ程度の一定幅で形成されている領域を備える。つまり、この一定幅の領域で形成されている鍔部は、実質的に凹部の外周形状と相似又はほぼ相似な形状であることが適している。また、鍔部は、一定幅の領域に加えて、第２の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となる領域を有している。ここで、徐々に幅広となるとは、急激な変化で幅広部分（突出部分）が形づくられているのではなく、例えば、鍔部の外周１ｍｍ当り、０．３ｍｍ以内、０．２５ｍｍ以内、さらに０．２ｍｍ以内の幅の増減を意味する。このように鍔部が徐々に変化することにより、凹部内の発光素子上から鍔部にわたって、例えば、ポッティングにより透光性被覆材を被覆する際に、透光性被覆材の表面張力が適切に働き、所望の部位を適切に被覆することができる。これは、鍔部に急峻な変化で突出部分が形成されている場合には、その突出部分の両脇（角の部分）から透光性被覆材が流れ出し、表面張力を良好に働かせることができなくなるという現象を回避するものである。
【００２１】
また、鍔部及び幅広部の外周が、第２の金属部材に対向する付近（例えば、図２（ａ）の１３ｃ付近）において、丸みを帯びていることにより、第１の金属部材と第２の金属部材との間のパッケージのクラックを有効に防止することができる。
【００２２】
鍔部の幅広領域の位置は、特に限定されるものではないが、通常、凹部に載置された発光素子から第２の金属部材にわたって、ワイヤボンディングが行われ、かつ、保護素子から第２の金属部材にわたってもワイヤボンディングが行われるため、これらのワイヤボンディングに支障をきたす又は阻害することとならないように決定することが好ましい。通常、発光素子が載置される凹部及び鍔部は、第２の金属部材に対向するように配置されている。従って、鍔部の幅広領域は、第２の金属部材に対向する側に配置されており、第１の金属部材の後述する対称中心線上から偏って配置されていることが好ましい。また、幅広となる領域は、第２の金属部材に対向する側のみ（例えば、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ’線の第２の金属部材側）に配置されることが好ましく、第１の金属部材の外部端子側には、幅広となる領域は配置されていないことが好ましい。第１の金属部材の外部端子側に幅広となる領域があると、第１の金属部材とにおける外部端子側において、外部端子と鍔部とのつなぎ目、つまり外部端子から鍔部にかけての湾曲部分の形状が急激に変化（幅が急激に変化する）こととなり、その周辺部、特に、湾曲部分のパッケージにクラックが入りやすくなることがあるからである。
【００２３】
この幅広領域は、保護素子を載置する領域として適している。特に、この幅広領域が第１の金属部材の対称中心線上から偏って配置され、かつ幅広領域に保護素子を載置することにより、保護素子の載置領域を十分確保することができるとともに、第１の金属部材の対称中心線上における最短距離よりも、第１の金属部材及び第２の金属部材との距離を大きくとることができるため、発光素子に対して近接しすぎず、十分な距離をとることができ、光の取り出しに悪影響を与えることがない。しかも、鍔部の幅広領域は、鍔部の他の領域よりも第２の金属部材と近接しているため、この幅広となる領域に第２の金属部材からのワイヤをボンディングする場合、発光素子のワイヤボンディングに支障をきたさず、かつ、鍔部の他の領域にボンディングするよりも、ワイヤの長さをより短くでき、ワイヤ切れを有効に防止することができる。
【００２４】
第２の金属部材は、必ずしも発光素子等が載置されるものではないため、凹部及び鍔部に対応する領域が形成されていなくてもよいが、第２の金属部材は、第１の金属部材に対向する領域の一部において、第１の金属部材に向かって幅広となる領域を有していてもよい。これにより、第２の金属部材に、保護素子を載置するための領域を確保することができる。幅広となる領域は、第２の金属部材よりも第１の金属部材と近接しているため、この幅広となる領域に発光素子、または保護素子のワイヤをボンディングする場合、第２の金属部材にボンディングするよりも、ワイヤの長さを短くでき、ワイヤ切れを有効に防止することができる。この幅広となる領域は、第１の金属部材に向かって突出した形状であってもよいが、徐々に幅広となる領域であることが好ましい。ここで徐々に幅広となるとは、上述したとおりである。
【００２５】
さらに、第２の金属部材は（好ましくは、第１の金属部材の平面視における対称中心線の延長線に対して）、平面視において線対称に形成されていることが好ましい。これにより、発光装置のパッケージ内での金属部材の熱膨張に起因する応力の偏在をより均一にすることができ、クラックやパッケージ等の剥離をより防止することができる。つまり、応力の偏在及びリードのねじれが発生しにくくなり、パッケージのクラック及びワイヤ切れを有効に防止することができる。
【００２６】
また、この幅広領域に保護素子が載置されてなることが好ましい。これにより、第１の金属部材と保護素子との最適な距離を確保することができ、電気的な接続をより安定化することができるとともに、配光への影響を最小限に止めることができる。また、幅広領域は第１の金属部材に対向して配置されているため、第１の金属部材にボンディングするワイヤ長を短くすることができ、ワイヤ切れを有効に防止することができる。
【００２７】
さらに、第２の金属部材は、その一部領域において、孔が形成されていることが好ましい（図２（ａ）参照）。これにより、パッケージ等との接触面積を増大させ、密着性を向上させることができる。また、孔を形成するのみならず、第２の金属部材のパッケージ内に配置される部分において、上述したような幅広領域を形成することにより、接触面積を増大させるとともに、パッケージ等と複雑に係合させることができるため、より密着性を向上させることができる。なかでも、幅広領域を、図４（ｂ）に示すように、より複雑な形状とすることにより、この効果をより発揮させることができる。
【００２８】
なお、発光装置においては、第１の金属部材における幅広領域と、第２の金属部材における幅広領域との双方が同時に存在していてもよいし、いずれか一方に幅広領域が存在していればよい。これにより、保護素子等を載置する領域またはワイヤボンディングする領域を適切な位置に確保することができる。なお、双方が同時に存在している場合、鍔部の幅広になった領域と第２の金属部材の幅広部はごく近接しているため、この幅広となる領域及び幅広部に、保護素子を載置するまたはワイヤをボンディングする場合、通常よりも、ワイヤの長さをより短くすることができ、より有効にワイヤの断線が防止できる。
【００２９】
第１の金属部材は、外部端子として、凹部及び鍔部からそれらとは異なる方向に延長する形状であることが好ましい。また、第２の金属部材は、外部端子として、所定の方向に延長する形状であることが好ましい。金属部材の延長方向は、特に限定されるものではなく、実装のタイプ（例えば、スルーホールドタイプ、スナップ実装タイプ等）を考慮して、適宜調整することができる。これらの金属部材は、必ずしもパッケージの同一面から外部に突出させる必要はなく、異なる複数の面から外部に突出させてもよいし、全ての金属部材を、発光装置の背面方向に突出させてもよいし、背面方向、側面方向に向かって折り曲げることにより、表面実装タイプのいずれの（好ましくは、類似の）発光装置としてもよい。
【００３０】
金属部材は、１つの発光装置において、上述した第１及び第２の少なくとも２本備えていればよいが、金属部材に搭載する発光素子の数＋１本以上、あるいは、金属部材に搭載する発光素子の数の２倍本以上を備えていてもよい。例えば、発光素子が１つのみ搭載される場合には、金属部材の一方に発光素子を載置するとともに、発光素子の一方の電極と電気的な接続をとり、他の金属部材が発光素子の別の電極との電気的接続をとることができる。
【００３１】
発光素子が２つ以上搭載される場合には、発光素子の全て又は数個を１つの金属部材に載置し、電気的な接続をとり、さらに別の金属部材が各発光素子に対応してそれぞれ別の電気的な接続をとってもよい。また、発光素子それぞれを別個の金属部材に載置するとともに、電気的な接続をとり、さらに別の金属部材が各発光素子に対応してそれぞれ別の電気的な接続をとるように構成してもよい。このように、発光素子が複数搭載され、それぞれについて、独立して金属部材と電気的に接続されるような独立配線をすることによって、発光装置の実装面において、直列又は並列等、種々の配線パターンを選択することが可能となり、自由な回路設計ができる。また、独立配線の場合、載置される発光素子の発光強度を調整することが容易となるため、特に、フルカラーＬＥＤ等の異なった発光色を有する複数の発光素子を使用する際に有利である。加えて、各発光素子の放熱経路を重複させることなく形成できるため、各発光素子から発生した熱を均等に放熱でき、より放熱性が良好となる。
【００３２】
金属部材は、発光素子と電気的に接続されず、発光素子を載置するのみ又は発光素子を載置しないものが備えられていてもよい。このような金属部材は、パッケージ内において、発光素子から生じた熱を外部に導く放熱経路として、また、過電圧対策として機能し得る。
【００３３】
金属部材は、通常、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって、発光素子及び保護素子と電気的な接続を有している。ワイヤとしては、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ2・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１０μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤとしては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金が挙げられる。ワイヤは、発光素子とワイヤボンディング用の金属部材と、ワイヤボンディング機器によって容易に接続することができる。
【００３４】
（パッケージ）
パッケージは、上述した金属部材の一部を埋め込み、好ましくは一体的に又は塊状に封止し、発光素子、保護素子及び金属部材に対して、絶縁性を確保することができるものであれば、どのような材料によって形成されていてもよい。例えば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。なかでも、透光性の樹脂であることが好ましい。これらの材料には、着色剤として、種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。例えば、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、カーボンブラック等が挙げられる。なお、透光性とは、発光素子から出射された光を７０％程度以上、８０％程度以上、９０％程度以上、９５％程度以上透過させる性質を意味する。
【００３５】
パッケージの大きさ及び形状は特に限定されるものではなく、例えば、円柱、楕円柱、球、卵形、三角柱、四角柱、多角柱又はこれらに近似する形状等どのような形状でもよく、集光のためのレンズが一体形成されていてもよい。
本発明の発光装置は、通常、まず、第１の金属部材に発光素子及び保護素子を搭載した後、第１及び第２の金属部材を、パッケージ部材が充填された樹脂製のキャスティングケースに挿入し、硬化させることにより、それ自体を一体的に形成することができる。
【００３６】
（透光性被覆材）
透光性被覆材は、発光素子が第１の金属部材の凹部に載置され、上述したように、ワイヤ等によって発光素子又は保護素子と第１及び第２金属部材との電気的な接続を得た後、第１の金属部材の凹部内に任意に埋め込まれるものである。透光性被覆材は、外力、水分等から発光素子を保護することができるとともに、ワイヤを保護することもできる。また、第１の金属部材の凹部内に透光性被覆材が埋め込まれることにより、パッケージの光及び熱による劣化を防止することができるとともに、透光性被覆部材を利用することにより、高輝度かつ種々の色調の光の取り出しを実現することができる。透光性被覆材は、外力、水分等から発光素子を保護することができるとともに、ワイヤを保護することもできる。透光性被覆材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂またはこれらの組み合わせ等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。透光性被覆材は、パッケージ材料と同一のものでもよいが、異なる材料、異なる組成等であることが好ましい。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆材内に水分が含まれてしまった場合においても、１００℃で１４時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気爆発、発光素子と上述したパッケージ材料との剥がれを防止することができる。また、透光性被覆材は、発光素子等から生じた熱の影響を受けた場合のパッケージ材料と透光性被覆材との密着性等を考慮して、これらの熱膨張係数の差が小さくなるものを選択することが好ましい。
【００３７】
透光性被覆材には、拡散剤又は蛍光物質を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子からパッケージの外部へ出射される光の波長を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光物質であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2などの無機蛍光物質など、種々好適に用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光物質を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できる。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光物質を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。これらの蛍光物質の他に、例えば、特開２００５−１９６４６号公報、特開２００５−８８４４号公報等に記載の公知の蛍光物質のいずれをも用いることができる。
【００３８】
（保護素子）
保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、発光素子に印加される逆方向の電圧を短絡したり、発光素子の動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧を短絡したりさせることができる素子、つまり、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。
【００３９】
本発明の発光装置では、保護素子は、通常、１つのみが搭載されていているが、２つ以上搭載されていてもよい。また、保護素子は、第１の金属部材（発光素子が載置されている金属部材）に載置されることが好ましいが、第２の金属部材に載置されていてもよい。
【００４０】
（その他の部品）
本発明の発光装置は、パッケージ内の一部として又はパッケージ表面に付属するように、例えば、発光素子の光の出射部（例えば、発光素子の上方のパッケージ部分）に、プラスチック又は硝子からなるレンズ等が備えられていてもよい。また、発光素子からの光の取り出しを効率的に行うために、反射部材、反射防止部材、光拡散部材等、種々の部品が備えられていてもよい。
【００４１】
以下に、本発明の発光装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
この実施例の発光装置１０は、図１に示したように、ランプタイプの発光装置であって、発光素子１１と、保護素子１２と、第１の金属部材１３及び第２の金属部材１４の一部とが、エポキシ樹脂からなるパッケージ１５に一体的に封止されて構成されている。
【００４２】
発光素子１１は、サファイア基板上にｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層と、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体からなる発光層と、ｐ型ＡｌＧａＮ又はＩｎＧａＮよりなるｐ型クラッド層と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順次に積層されて、主波長が約４７０ｎｍの青色発光を有するＩｎＧａＮ半導体が形成されている。
発光素子１１のダイボンデイングは、例えば、銀ペースト又はエポキシ樹脂を用いて行われている。また、直径３０μｍの金線からなるワイヤによって、発光素子１１に形成された電極（図示せず）と第１の金属部材１３との接続が行われている。
【００４３】
第１及び第２の金属部材１３、１４は、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、
パッケージ内で屈曲して、その端部が、パッケージ１５の一面から突出し、外部端子として機能するように構成されている。これら第１及び第２の金属部材１３、１４は、例えば、０．４ｍｍ厚の銀メッキ銅板をプレスを用いた打ち抜き加工により形成されている。
【００４４】
第１の金属部材１３は、図２（ａ）における平面視において、線対称の凹部１３ａ及びその凹部１３ａを取り囲む鍔部１３ｂを備えている。鍔部１３ｂは、第２の金属部材１４に対向していない側（つまり、Ｂ−Ｂ’線の第１の金属部材１３の外部端子側）では、例えば、０．７５ｍｍ程度の幅であり、第２の金属部材１４に対向する側に向かって徐々に変化して、最も幅広領域１３ｃでは、１．２５ｍｍ程度の幅を有している。この場合の変化は、鍔部の外周１ｍｍあたり０．２５ｍｍ程度の幅の増大である。幅広領域１３ｃは、第１の金属部材１３と第２の金属部材１４との最短距離となる対向領域の両側に配置されている。
また、第２の金属部材１４は、第１の金属部材１３の対称中心線の延長線に対して、平面視で、線対称に形成されている。
【００４５】
第１の金属部材１３は、鍔部に、保護素子としてツェナーダイオードを搭載している。
さらに、第１の金属部材１３の凹部１３ａから鍔部１３ｂ及び幅広領域１３ｃの一部にわたって、蛍光物質（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）及び拡散剤（例えば、酸化チタン）を含有するシリコーン樹脂による透光性被覆材がポッティングにより埋め込まれている。
また、パッケージ１５上面の中央部であって、凹部１３ａの上方に、発光素子１１からの光を集光するためのレンズ１８が設けられている。
【００４６】
このような構成の発光装置によれば、保護素子を備えることから、より静電耐圧強度を確保することができる。また、第１の金属部材の凹部と鍔部とが対称に形成されていることにより、発光素子の発熱による第１の金属部材の熱膨張に起因する熱応力を、偏在させることなく、均等に分散することができるため、パッケージのクラック等を防止し、パッケージ等の材料の密着性の低下を防止して、剥離等を有効に防止することができる。
【００４７】
さらに、凹部内に透光性被覆材が埋め込まれていることにより、パッケージ材を、発光素子の熱及び光による直接的な劣化から防止することができるとともに、透光性被覆部材に含有される蛍光物質により、高輝度かつ任意の色調の光を取り出すことが可能となる。
加えて、第１の金属部材の鍔部が、徐々に幅広となる領域を有していることにより、凹部内の発光素子上から鍔部にわたって、例えば、ポッティングにより透光性被覆材を被覆する際に、透光性被覆材の表面張力が適切に働き、透光性被覆材が第１の金属部材上から流れ出す現象を回避し、所望の部位を適切に被覆することができる。
【００４８】
また、レンズを備えることにより、発光素子から照射される光を集光することができ、指向性及び輝度を向上させることができる。
さらに、第２の金属部材に近接している鍔部を、保護素子の載置またはワイヤボンディングに利用することで、ワイヤ長を短くすることができるため、ワイヤの断線を防止することができる。
従って、発光装置自体の特性を向上させることができ、信頼性の高い状態で、長寿命化を図ることが可能となる。
【００４９】
実施例２
この実施例の発光装置は、図３に示したように、第２の金属部材２４の第１の金属部材１３に対向する領域の一部に、なだらかに幅広となる領域２４ｃが形成されており（この場合の変化は、幅広部の外周１ｍｍあたり０．２５ｍｍ程度の幅の増大である）、その幅広領域２４ｃの上に保護素子１２が載置されている以外、実質的に実施例１の発光装置と同様の構成である。
【００５０】
この発光装置では、実施例１と同様の効果を有するほか、第２の金属部材２４においても幅広領域２４ｃを形成することにより、第１及び第２の金属部材１３、２４の距離がより近接することとなり、ワイヤ１６での発光素子１１及び保護素子１２と、第１及び第２金属部材１３、２４との接続をより安定して行うことができる。
【００５１】
実施例３
この実施例の発光装置は、図４（ａ）に示したように、第２の金属部材３４の第１の金属部材１３に対向する領域の一部に、第１の金属部材１３方向に向かって突出した幅広領域３４ｃが形成されており（この場合の変化は、幅広部の外周１ｍｍあたり０．５ｍｍ程度の幅の増大である）、その幅広領域１４ｃの上に保護素子１２が載置されている以外、実質的に実施例１の発光装置と同様の構成である。
この発光装置においても、実施例２と同様の効果を有することができる。
【００５２】
実施例４
この実施例の発光装置は、図４（ｂ）に示したように、第２の金属部材４４の第１の金属部材１３に対向する領域の一部に、徐々に幅広となる領域４４ｃが形成されており（この場合の変化は、幅広部の外周１ｍｍあたり０．２９ｍｍ程度の幅の増大である）、その幅広領域４４ｃの上に保護素子１２が載置されている。また、第１の金属部材１３は、略円形の凹部１３ａ、それを取り囲み、幅広領域を有さない鍔部１３ｂが形成されている以外、ほぼ実施例１の発光装置と同様の構成である。
この発光装置においても、実施例２と同様の効果を有することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の発光装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の発光装置の金属部材の平面図及びＡ−Ａ’線断面である。
【図３】本発明の発光装置の別の実施形態における金属部材の平面図である。
【図４】本発明の発光装置のさらに別の実施形態における金属部材の平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  発光装置
１１  発光素子、
１２  保護素子
１３  第１の金属部材
１３ａ  凹部
１３ｂ  鍔部
１３ｃ  幅広領域
１４、２４、３４、４４  第２の金属部材
１４ｃ、２４ｃ、３４ｃ、４４ｃ  幅広領域
１５  パッケージ
１６  ワイヤ
１７  透光性被覆材
１８  レンズ
【図１】
2008047712.tif 000003
【図２】
2008047712.tif 000004
【図３】
2008047712.tif 000005
【図４】
2008047712.tif 000006