(57)【要約】【課題】  サイズを増大することなく放熱効果を改善したＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】  複数のＬＥＤ１１１，１１２をサブマウント１２に搭載し、これを高放熱性基板１３に搭載するＬＥＤモジュール１０であって、サブマウント１２にはＬＥＤを直列接続するための中継用の表面電極１２２ｒと、これに貫通電極１２４ｒを介して接続される中継用の裏面電極１２３ｒを備え、高放熱性基板１３には中継用の裏面電極１２３ｒに接合される回路電極１３２ｒを電気的にフローティングなダミー回路電極として構成する。ＬＥＤの直列接続は維持する一方で、ＬＥＤで発生した熱の一部を中継用の表面電極、貫通電極、裏面電極、さらに高放熱性基板の回路電極を介して放熱し、ＬＥＤの放熱効果を向上する。【選択図】  図５
2008294181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、前記発光素子を搭載するサブマウントと、前記サブマウントを固定支持する高放熱性基板とを備える発光素子モジュールであって、前記サブマウントには前記複数の発光素子を直列接続するための正負の各表面電極と１つ以上の中継用の表面電極と、前記各表面電極に貫通電極を介してそれぞれ接続される正負の各裏面電極と１つ以上の中継用の裏面電極とを備え、前記高放熱性基板は前記各裏面電極に接合される複数の回路電極を備え、前記高放熱性基板では前記サブマウントの中継用の裏面電極に接合される回路電極を電気的にフローティングしていることを特徴とする発光素子モジュール。
【請求項２】
前記サブマウントの裏面電極と前記高放熱性基板の回路電極はろう材により接合されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子モジュール。
【請求項３】
前記高放熱性基板は各回路電極を相互に絶縁分離するための凹溝を備えることを特徴とする請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項４】
前記サブマウントは各裏面電極を相互に絶縁分離するための凹溝を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤのような半導体発光素子を備えた発光素子モジュールに関し、特に発光素子の放熱性を改善して発光特性の向上を図り、車両用灯具の光源として用いて好適な発光素子モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車では灯具の光源に白熱バルブや放電バルブに代えてＬＥＤ等の発光素子を用いた灯具が提案されている。これまではテールランプやターンシグナルランプに適用されているが、近年における高輝度な白色ＬＥＤが開発されるのに伴ってヘッドランプの光源としても提案されるに至っている。ＬＥＤは発光に伴って発熱するが、この熱によりＬＥＤが熱暴走して発光特性が劣化するため、ＬＥＤの放熱対策を確保する必要がある。特に、車両のランプ用に用いるＬＥＤは発光強度が高いものが選択されるため発熱量も極めて大きなものになる。そのため、特許文献１ではサブマウントにチップ状のＬＥＤをマウントし、当該ＬＥＤをドーム状のレンズで覆った構成のＬＥＤモジュールを放熱板上に搭載して光源を構成し、ＬＥＤモジュールで発生した熱を放熱板を通して放熱することによってＬＥＤの温度上昇を防止している。しかし、この構成ではサブマウントが絶縁部材、すなわち高抵抗性部材で形成されているため、ＬＥＤで発生した熱がサブマウントに伝導され難く、さらにサブマウントから放熱板にまで伝導され難く、ＬＥＤの放熱効果の点で十分ではないことがある。
【０００３】
放熱効果を高めたＬＥＤモジュールとして、本願発明者は図９に示す構造を検討した。ここでは第１と第２の２個のＬＥＤ１１１，１１２を直列に電気接続したＬＥＤモジュールとして構成しており、高抵抗性部材からなるサブマウント１２にＬＥＤを搭載するための複数の表面電極１２２（１２２ｐ，１２２ｒ，１２２ｎ）を形成する。すなわち、外部からの給電を行うための正表面電極１２２ｐ及び負表面電極１２２ｎと、第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２を直列接続するための中継表面電極１２２ｒである。サブマウント１２の裏面には正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎにそれぞれ貫通電極１２４（１２４ｐ，１２４ｎ）によって電気接続される裏面電極１２３として正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎを形成する。このような貫通電極を備えるサブマウントとしては例えば引用文献２に開示された技術のものがある。また、図９の構成では、サブマウント１２を搭載するための放熱性の高い高放熱部材からなる高放熱性基板１３を備え、この高放熱性基板１３の表面には前記サブマウント１２の正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎにそれぞれ電気接続を行うための回路電極１３２として正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎを形成する。そして、サブマウント１２の各表面電極１２２ｐ，１２２ｒ，１２２ｎの上にＬＥＤ１１１，１１２をバンプ電極Ｂｐ，Ｂｎにより搭載し、これらを透明樹脂１５で封止する一方で裏面電極１２３ｐ，１２３ｎを高放熱性基板１３の回路電極１３２ｐ，１３２ｎにそれぞれ金属ろう材１４で接合してＬＥＤモジュールを構成する。このＬＥＤモジュールには、図には表れないがＬＥＤ１１１，１１２を覆うようにドーム状のレンズを高放熱性基板１３の表面上に固定し、ＬＥＤ１１１，１１２で発光した光を集光して出射させるように構成することでＬＥＤ光源として構成する。
【０００４】
このようなＬＥＤモジュール及びＬＥＤ光源を構成することにより、ＬＥＤモジュールの高放熱性基板１３の裏面を金属等からなる放熱板上に搭載すれば、ＬＥＤ１１１，１１２で発生した熱はサブマウント１２の表面電極１２２から貫通電極１２４を通して裏面電極１２３に伝導され、裏面電極１２３からさらに高放熱性基板１３の回路電極１３２に伝導され、さらに高放熱性基板１３の全体にまで伝導され、これから放熱板にまで伝導されて放熱されることになるため、放熱効果の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００５−２０９５３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１４８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に示したＬＥＤモジュールでは、サブマウント１２の表面電極１２２のうち、第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２を相互に直列接続させるための中継表面電極１２２ｒは高放熱性基板１３の回路電極１３２に対して電気接続を行う必要がないため、この表面電極１２２ｒには貫通電極１２４と裏面電極１２３が形成されていない。そのため、各ＬＥＤ１１１，１１２で発生した熱の一部は貫通電極１２４を設けた正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎに伝導され、これらの表面電極１２２ｐ，１２２ｎの各貫通電極１２４ｐ，１２４ｎを介して正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎに伝導され、これに接合される正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎから高放熱性基板１３に対して伝導され、放熱が行われる。しかし、第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２で発生した熱の他の一部は中継表面電極１２２ｒに伝導されるものの、この中継表面電極１２２ｒには貫通電極で接続される裏面電極が存在していないため，ここからサブマウント１２の裏面側にまで伝導されることは少なく、したがって高放熱性基板１３への伝導およびここからの放熱は極めて少ない。そのため、ＬＥＤで発生した熱を高効率で高放熱性基板にまで伝導させることが難しく、結果として放熱効果の増大に制限を受け、放熱効果を向上させることが難しい。放熱効果を高めるためにサブマウントや高放熱性基板の面積を増大するとＬＥＤモジュールの全体サイズが大型化し、小型な光源の実現、ないし小型の車両用ランプの実現が困難になる。
【０００６】
本発明の目的は、サイズを増大することなく放熱効果を改善したＬＥＤ等の発光素子で構成される発光素子モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の発光素子と、発光素子を搭載するサブマウントと、サブマウントを固定支持する高放熱性基板とを備える発光素子モジュールであって、サブマウントには複数の発光素子を直列接続するための正負の各表面電極と１つ以上の中継用の表面電極と、各表面電極に貫通電極を介してそれぞれ接続される正負の各裏面電極と１つ以上の中継用の裏面電極を備えており、高放熱性基板は各裏面電極に接合される複数の回路電極を備えており、高放熱性基板ではサブマウントの中継用の裏面電極に接合される回路電極を電気的にフローティングしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サブマウントの中継用の裏面電極は高放熱性基板の回路電極に接合されるが、この回路基板は電気的にフローティング状態であるため、当該中継用の裏面電極及びこれに貫通電極を介して接続される中継用の表面電極は電気的にフローティング状態が保たれ、表面電極上に搭載される発光素子の直列接続は維持される。そのため、発光素子で発生した熱の一部は中継用の表面電極、貫通電極、裏面電極を介し、さらに高放熱性基板の回路電極にまで高効率で伝導され、高放熱性基板から放熱されるので、発光素子の放熱効果が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明において、サブマウントの裏面電極と高放熱性基板の回路電極はろう材により接合することが好ましい。ろう材での接合により電気的に低抵抗化を図るとともに、電極間での熱の伝導効率を高めることができる。また、この場合に、高放熱性基板は各回路電極を相互に絶縁分離するための凹溝を備えることが好ましい。ろう材が回路電極の周囲にまで流れ出してもろう材は凹溝に流れ込み、隣接する回路電極との短絡が防止される。同様に、サブマウントは各裏面電極を相互に絶縁分離するための凹溝を備えることが好ましい。周囲に流れ出るろう材が多い場合でもサブマウントの凹溝により隣接する電極への流れ出しを防止して隣接する電極との短絡が防止される。
【実施例１】
【００１０】
次に、本発明の発光素子モジュールを自動車のヘッドランプの光源として用いるＬＥＤモジュールに適用した実施例１について説明する。図１は当該ヘッドランプに内装されるＬＥＤランプの概略断面図であり、ヒートシンク２０２を一体に有するベース部材２０１と、前記ヒートシンク２０２に支持されて上方に回転楕円面形状に湾曲した反射面を有するリフレクタ２０３と、前記リフレクタ２０３の焦点位置に相当するヒートシンク２０２の上面の一部に搭載されるＬＥＤ光源１と、前記リフレタク２０３の前方位置においてベース部材２０１に支持されたレンズ２０４及びシェード２０５とで構成されている。前記ベース部材２０１は図には示されないがヘッドランプのランプボディ内に固定支持される。ＬＥＤ光源１で発光した光はリフレクタ２０３の反射面で反射されて第２焦点位置に集光され、集光された光はシェード２０５によって選択された上でレンズ２０４に入射され、レンズ２０４において集光されて所要の光束となって前方に向けて照射されるようになっている。
【００１１】
前記ＬＥＤ光源１は図２に外観図を示すように、ＬＥＤモジュール１０と、このＬＥＤモジュール１０に固定された小型レンズ２０とで構成されている。図３はＬＥＤ光源１の部分分解斜視図であり、ＬＥＤモジュール１０はＬＥＤ１１とサブマウント１２と高放熱性基板１３とで構成されている。前記サブマウント１２の表面上に複数個、ここでは２つのチップ状をした第１及び第２のＬＥＤ１１１，１１２が搭載されており、これらのＬＥＤ１１１，１１２は通電されたときに発光して発光した光を各ＬＥＤの上面からほぼ垂直上方に向けて出射する。前記サブマウント１２は高放熱性基板１３の上面に接合されており、この高放熱性基板１３はその裏面が図１に示したように前記ＬＥＤランプのヒートシンク２０２の上面に固定される。また、この高放熱性基板１３の表面には後述するような所要の平面パターン形状をした回路電極１３２が設けられており、この回路電極１３２を通して前記各ＬＥＤ１１１，１１２を発光させるための外部電力が給電されるようになっている。
【００１２】
図４（ａ），（ｂ）は前記ＬＥＤモジュール１０のサブマウント１２の表面図と裏面図である。サブマウント１２は不純物がドープされていないシリコン等の高抵抗性基板１２１を主体に構成されており、その表面と裏面には図には表れないがシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されている。表面のシリコン酸化膜上には所要のパターン形状をした金属薄膜からなる複数の表面電極１２２が形成されている。ここでは、サブマウントの一端側に配置されて第１のＬＥＤ１１１の正電極が接続される正表面電極１２２ｐと、これに隣接配置されて第１のＬＥＤの負電極と第２のＬＥＤの正電極がそれぞれ接続される中継表面電極１２２ｒと、サブマウントの他端側に配置されて第２のＬＥＤ１１２の負電極が接続される負表面電極１２２ｎとが形成されている。ここで、表面電極１２２のパターン形状は、隣接する表面電極において一方の表面電極１２２ｒ，１２２ｎの各一部が他方の表面電極１２２ｐ，１２２ｒに向けて一部がほぼ矩形に突出され、この突出した部分が他方の表面電極１２２ｐ，１２２ｒの一部内に進入配置された構成となっている。
【００１３】
また、裏面のシリコン酸化膜上には所要のパターン形状をした金属薄膜からなる裏面電極１２３が形成されており、この裏面電極１２３は前記表面電極１２２に対応して等しい数の裏面電極１２３ｐ，１２３ｒ，１２３ｎとして設けられる。これら裏面電極１２３ｐ，１２３ｒ，１２３ｎは前記各表面電極１２２ｐ，１２２ｒ，１２２ｎに対して１対１で対面配置されるとともに、これら対面配置された各表面電極と裏面電極は、それぞれサブマウントの厚み方向に貫通して形成されている貫通電極１２４（１２４ｐ，１２４ｒ，１２４ｎ）によって相互に電気接続されている。ここで、正表面電極１２２ｐに貫通電極１２４ｐで電気接続される裏面電極は正裏面電極１２３ｐとして構成され、負表面電極１２２ｎに貫通電極１２４ｎで電気接続される裏面電極は負裏面電極１２３ｎとして構成される。また、中継表面電極１２２ｒに貫通電極１２４ｒで電気接続される裏面電極は中継裏面電極１２３ｒとして構成されている。図５はＬＥＤモジュール１０の概念構成を説明するための断面図であり、前記各貫通電極１２４ｐ，１２４ｒ，１２４ｎは詳細についての説明は省略するが、高抵抗性基板１２１の厚み方向に貫通された透孔の内面に金属膜が形成された構造、あるいは当該透孔の内部に金属部材が埋設された構造とされている。前記表面電極１２２と裏面電極１２３はこの実施例１では金と他の金属の積層金属膜として形成されており、貫通電極１２４は熱伝導性の良い金属、例えば銅で形成され、銅の薄膜あるいは銅が透孔に埋設された構成とされている。
【００１４】
前記第１及び第２のＬＥＤ１１１，１１２は平面形状が正方形に近い形状をした板状のチップとして構成されており、裏面の四隅にそれぞれバンプ電極Ｂｐ，Ｂｎが形成される。この４つのバンプ電極Ｂｐ，Ｂｎは、各ＬＥＤ１１１，１１２の各一端側の２つが正バンプ電極Ｂｐとして構成され、各他端側の２つが負バンプ電極Ｂｎとして構成されている。そして、第１及び第２のＬＥＤ１１１，１１２はそれぞれ図４（ａ）に破線で示すように前記サブマウント１２の表面電極１２２ｐ，１２２ｒ上に位置決めされた上で、各ＬＥＤ１１１，１１２のバンプ電極Ｂｐ，Ｂｎを熱圧着して表面電極１２２ｐ，１２２ｒ，１２２ｎに電気接続し、サブマウントへの実装が行われる。第１のＬＥＤ１１１では、２つの正バンプ電極Ｂｐは正表面電極１２２ｐに、２つの負バンプ電極Ｂｎは中継表面電極１２２ｒにそれぞれ接続され、第２のＬＥＤ１１２では、２つの正バンプ電極Ｂｐは中継表面電極１２２ｒに、２つの負バンプ電極Ｂｎは負表面電極１２２ｎにそれぞれ接続される。これにより、第１及び第２のＬＥＤ１１１，１１２は正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎとの間に中継表面電極１２２ｒを介して直列に電気接続されることになる。
【００１５】
前記高放熱性基板１３は、図３に示したように、窒化アルミニウム等の熱伝導性の良好な板部材１３１を主体に形成されており、その表面には金と他の金属の積層金属膜を所要のパターンに形成した回路電極１３２が形成されている。この回路電極１３２は前記サブマウント１２の裏面電極１２３に対面するように複数の回路電極１３２ｐ，１３２ｒ，１３２ｎとして形成されている。これら複数の回路電極１３２ｐ，１３２ｒ，１３２ｎのうち、前記サブマウント１２の正裏面電極１２３ｐに対面する回路電極は正回路電極１３２ｐとして構成され、前記負裏面電極１２３ｎに対面する回路電極は負回路電極１３２ｎとして構成され、前記中継裏面電極１２３ｒに対面する回路電極は中継回路電極１３２ｒとして構成されている。ここで、前記正負の各裏面電極１３２ｐ，１３２ｎには前記ＬＥＤランプ２のヒートシンク２０２に固定されたときに外部の電源につながる配線が電気接続されるが、中継回路電極１３２ｒには何らの配線が接続されることはなく電気的にフローティングの状態にある。換言すれば、中継回路電極１３２ｒダミー回路電極として構成されていることになる。また、前記高放熱性基板１３の表面には、前記正回路電極１３２ｐ、中継回路電極１３２ｒ、負回路電極１３２ｎの各境界に沿った領域には少なくとも回路電極１３２の厚さよりも深い凹溝１３３が形成されている。換言すればこの凹溝１３３によって各回路電極１３２ｐ，１３２ｒ，１３２ｎは電気的及び機械的に分離されていることになる。
【００１６】
前記サブマウント１２は高放熱性基板１３の表面上に載置された上で、金錫共晶合金等のろう材１４によって各裏面電極１２３が各回路電極１３２に対して接合される。図５は図示を判り易くするために各ＬＥＤ１１１，１１２のバンプ電極Ｂｐ，Ｂｎ、表面電極１２２、裏面電極１２３、貫通電極１２４の配列を一部変更した断面図であるが、正裏面電極１２３ｐは正回路電極１３２Ｐに接合され、負裏面電極１２３ｎは負回路電極１３２ｎに接合され、中継裏面電極１２３ｒはダミー回路電極としての中継回路電極１３２ｒに接合される。このとき、各回路電極１３２においては溶融されて周辺部にまで溢れて流動したろう材１４は高放熱性基板１３の表面に設けた凹溝１３３に流れ込むため、隣接する回路電極１３２にまで流れ込むことが防止され、隣接する各回路電極１３２がろう材１４によって相互に電気的に短絡することが防止される。このように接合を行うことにより、高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎを介して外部からの電力がサブマウント１２の正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３Ｎとの間に給電可能とされ、この電力はそれぞれ貫通電極１２４ｐ，１２４ｎを介して正表面電極１２２ｐと負表面電極１２４ｎに給電され、さらに直列接続した第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２に給電可能になる。また、ろう材１４によって裏面電極１２３と回路電極１３２との間の空隙が無くなり、両電極間の電気的接続の低抵抗化が可能になるとともに、両電極間での熱伝導性が向上する。
【００１７】
そして、実施例１では図５に示したように前記各ＬＥＤ１１１，１１２は光を透過する透光樹脂１５により封止されている。この透光樹脂１５にはＬＥＤ１１１，１１２からの光を波長変換する蛍光体を混入させてもよく、このようにすれば、透光樹脂１５を透過した光はＬＥＤ１１１，１１２からの光とは異なる色、例えばＬＥＤからの青色光を白色光としてＬＥＤ光源１から出射することが可能になる。また、このＬＥＤモジュール１０上には、前記２つのＬＥＤ１１１，１１２を一体的に覆うように半円ドーム状をした透明樹脂からなる小型レンズ２０が被せられ、周縁部において前記高放熱性基板１３の表面に接着剤２２等によって接着固定される。この小型レンズ２０はその頂部が両凸レンズ２１として構成され、前記第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２の直上に近い位置に配置される。このように構成されたＬＥＤ光源１は図１に示したように、ＬＥＤランプ２のヒートシンク２０２の上面に載置され、図には表れないネジ或いはクリップ等によって高放熱性基板１３の裏面がヒートシンク２０２の上面に接した状態で固定される。また、高放熱性基板１３の表面に形成されている正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎにはそれぞれ図には表れない点灯回路から供給される正電源配線と負電源配線が接続され、電力が給電されるようになっている。
【００１８】
このようなＬＥＤ光源１を備えたＬＥＤランプ２では、高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎとの間に電力が供給されると、これらに接合されているサブマウント１２の正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎに電力が伝えられ、それぞれ貫通電極１２４ｐ，１２４ｎを介して正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎに電力が伝えられる。これにより、中継表面電極１２２ｒを介して直列接続されている第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２に電力が給電され、各ＬＥＤ１１１，１１２が発光する。発光した光は各ＬＥＤ１１１，１１２の上方に出射され、小型レンズ２０により集光されてさらに上方に向けて出射される。出射された光は図１に示したように、リフレクタ２０３により反射されて集光され、シェード２０５により一部の光束が制限され、制限されない光束がレンズ２０４を透過して自動車の前方に向けて所要の配光特性で照射されることになる。
【００１９】
第１と第２の各ＬＥＤ１１１，１１２が発光するのに伴ってそれぞれ熱が発生する。この熱の一部はサブマウント１２の正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎに伝導され、それぞれ貫通電極１２４ｐ，１２４ｎを介して正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎに伝導される。さらに、これら正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎからそれぞれろう材１４により接合されている高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎに伝導されるため、ここから高放熱性基板１３の板部材１３１の全体に伝導され、特に高放熱性基板１３の裏面にまで伝導されることにより、これに接しているヒートシンク２０２に伝導され、ここから放熱されることになる。また、これと同時に、第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２で発生した熱の他の一部はサブマウント１２の中継表面電極１２２ｒにも伝導され、貫通電極１２４ｒを介して中継裏面電極１２３ｒに伝導され、さらにこれにろう材１４により接合されている高放熱性基板１３のダミー回路電極（中継回路電極）１３２ｒに伝導される。そのため、この熱はダミー回路電極１３２ｒから高放熱性基板１３の裏面にまで伝導され、ヒートシンク２０２に伝導されてここから放熱されることになる。
【００２０】
このように、実施例１では第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２を直列接続するための中継表面電極１２２ｒに貫通電極１２４ｒで接続されている中継裏面電極１２３ｒを設けるとともに、高放熱性基板１２には電気的にフローティングなダミー回路電極１３２ｒを設けて中継裏面電極１２３ｒに接合する構成を採用しているので、第１と第２のＬＥＤ１１１，１１２で発生して接続表面電極１２２ｒに伝導された熱を中継裏面電極１２３ｒ及びダミー回路電極１３２ｒを介して高放熱性基板１３にまで高い効率で伝導させることができ、高放熱性基板１３ないしヒートシンク２０２を介しての放熱効果を高めることが可能になる。したがって、図９に示した従来のＬＥＤモジュールに比較すると、サブマウント１２の中継表面電極１２２ｒに伝導した熱を中継裏面電極１２３ｒ及びダミー回路電極１３２ｒを介して放熱させる分、放熱効果を向上することが可能になる。ダミー回路電極１３２ｒは電気的にフローティングされているので、これに接続されるサブマウント１２の中継裏面電極１２３ｒ及び中継表面電極１２２ｒも電気的にフローティングであり、ＬＥＤ１１１，１１２の直列接続に何ら影響を与えることはない。
【実施例２】
【００２１】
図６は第１ないし第４の４個のＬＥＤ１１１，１１２，１１３，１１４を光源とし、これらを直列に接続した実施例２のＬＥＤモジュール１０の平面図、図７はその一部の図示構成を変更した断面図であり、実施例１と等価な部分には同一符号を付してある。また、図８（ａ），（ｂ）は実施例２のサブマウントの表面図と裏面図である。実施例２ではサブマウント１２の表面の表面電極１２２として、基板１２１の両端に正負の各表面電極１２２ｐ，１２２ｎを形成するとともに、これら正負の表面電極１２２ｐ，１２２ｎの間に第１ないし第３の中継表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 をそれぞれ配列している。また、サブマウント１２の裏面には前記各表面電極１２２に対応する裏面電極１２３（１２３ｐ，１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 ，１２３ｎ）が形成されており、複数の各裏面電極１２３ｐ，１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 ，１２３ｎは対面する表面電極１２２ｐ，１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 ，１２２ｎに対してそれぞれ貫通電極１２４（１２４ｐ，１２４ｒ1 ，１２４ｒ2 ，１２４ｒ3 ，１２４ｎ）により電気接続されている。ここで前記貫通電極１２４は図８（ａ）に破線で示すように、実施例１に示した複数本の細い貫通電極の構成に代えて、複数本の貫通電極を包含するような比較的に大きな開口径の貫通穴を基板１２１に設け、この貫通穴内に実施例１と同様な金属を埋設してそれぞれ１本の太い柱状の貫通電極として形成している。これらの貫通電極１２４により、前記正表面電極１２２ｐには正裏面電極１２３ｐが接続され、負表面電極１２２ｎには負裏面電極１２３ｎが接続され、第１ないし第３の中継表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 には第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 が接続されている。ここで、前記サブマウント１２の裏面には各裏面電極１２３ｐ，１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 ，１２３ｎの境界に沿った領域には裏面電極１２３よりも深く凹溝１２５が形成されている。
【００２２】
また、前記高放熱性基板１３は実施例１とほぼ同様に板部材１３１の表面に回路電極１３２が形成された構成であるので高放熱性基板１３のみの図示は省略するが、図６及び図７から判るように表面にはサブマウント１２の正負の各裏面電極１２３ｐ，１２３ｎに対応して正回路電極１３２ｐ，１３２ｎと負回路電極が設けられ、さらにサブマウント１２の第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 に対応して第１ないし第３の中継回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 が設けられている。ここで、前記正負の各裏面電極１３２ｐ，１３２ｎには外部の電源につながる配線が電気接続されるように構成されているが、第１ないし第３の中継回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 には何らの配線が接続されることはなくこれらは電気的にフローティングの状態にあり、したがって第１ないし第３のダミー回路電極として構成されている。また、前記高放熱性基板１３の表面には、前記各回路電極１３２に沿った領域には回路電極１３２よりも深く凹溝１３３が形成されている。この凹溝１３３は前記サブマウント１２の凹溝１２５に対向配置されることになる。
【００２３】
そして、前記サブマウント１２の表面上には平面形状が正方形に近い形状をした板状のチップとして構成された第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４が搭載される。各ＬＥＤは実施例１と同様に２つずつの正バンプ電極Ｂｐと負バンプ電極Ｂｎからなる４つのバンプ電極を有しており、この４つのバンプ電極が隣接する各表面電極１２２にそれぞれ接続されることで、第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４は正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎとの間に第１ないし第３の接続表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 を介して直列に電気接続されることになる。また、前記サブマウント１２は実施例１と同様に高放熱性基板１３の表面上に載置された上で、金錫共晶合金等のろう材１４によって各裏面電極１２３が各回路電極１３２に対して接合される。すなわち、正裏面電極１２３ｐは正回路電極１３２ｐに接合され、負裏面電極１２３ｎは負回路電極１３２ｎに接合され、第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 は第１ないし第３のダミー回路電極としての各中継回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 に接合される。このとき、各裏面電極１２３と回路電極１３２の接合領域においては周辺部にまで溢れて流動したろう材１４はサブマウント１２の裏面の凹溝１２５と高放熱性基板１３の表面の凹溝１３３に流れ込むため、隣接する裏面電極１２３や回路電極１３２にまで流れ込むことが防止され、隣接する裏面電極１２３や回路電極１３２がろう材１４によって相互に電気的に短絡することが防止される。特に、実施例２ではサブマウント１２と高放熱性基板１３の両側に凹溝１２５，１３３形成されているので、ろう材１４の受容能力が大きくなり、ろう材１４による短絡を確実に防止することができる。この構成により、サブマウント１２の正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎには高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎを介して外部からの電力が給電でき、この電力はサブマウント１２の正表面電極１２２ｐと負表面電極１２２ｎに給電され、さらに直列接続した第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４に給電可能になる。
【００２４】
このように構成されたＬＥＤモジュール１０に対しては実施例１の図５に示したように前記小型レンズが取着されてＬＥＤ光源が構成される。また、このＬＥＤ光源は図１に示したと同様に、ＬＥＤランプ２のヒートシンク２０２の上面に固定されるとともに、高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎにはそれぞれ図には表れない点灯回路から供給される正電源配線と負電源配線が接続され、電力が給電される。そして、高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎとの間に電力が供給されることにより直列接続されている第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４に電力が給電され、各ＬＥＤ１１１〜１１４が発光し、発光した光は小型レンズ２０により集光されてさらに上方に向けて出射され、リフレクタ２０３により反射され、レンズ２０４を透過して自動車の前方に向けて所定の配光特性で照射されることになる。
【００２５】
第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４が発光すると、第１及び第４のＬＥＤ１１１，１１４で発生した熱の一部は正表面電極１２２ｐ又は負表面電極１２２ｎに伝導され、それぞれ貫通電極１２４ｐ，１２４ｎを介して正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎに伝導される。このとき、貫通電極１２４ｐ，１２４ｎはそれぞれ太い柱状に形成されているので、実施例１に比較して熱の伝導性、すなわち放熱性を高めることが可能になる。さらに、正裏面電極１２３ｐと負裏面電極１２３ｎからそれぞれ高放熱性基板１３の正回路電極１３２ｐと負回路電極１３２ｎに伝導されるため、ここから高放熱性基板１３の全体に伝導され、高放熱性基板１３の裏面にまで伝導されることにより、これに接しているヒートシンク２０２に伝導され、ここから放熱されることになる。また、これと同時に、第１及び第４のＬＥＤ１１１，１１４で発生した熱の他の一部と、第２及び第３のＬＥＤ１１２，１１３で発生した熱はサブマウント１２の第１ないし第３の中継表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 にも伝導され、それぞれ貫通電極１２４ｒ1 ，１２４ｒ2 ，１２４ｒ3 を介して裏面の第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 に伝導される。この場合にも、貫通電極１２４ｒ1 ，１２４ｒ2 ，１２４ｒ3 はそれぞれ太い柱状に形成されているので、熱の伝導性、すなわち放熱性を高めることが可能になる。第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 に伝導された熱は高放熱性基板１３の第１ないし第３のダミー回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 に伝導され、この熱はさらに高放熱性基板１３の全体ないし裏面にまで伝導され、ヒートシンク２０２に伝導されてここから放熱されることになる。
【００２６】
このように、実施例２でも第１ないし第４のＬＥＤ１１１〜１１４を直列接続するための第１ないし第３の中継表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 にそれぞれ貫通電極１２４ｒ1 ，１２４ｒ2 ，１２４ｒ3 で接続された第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 を設けるとともに、高放熱性基板１３には第１ないし第３の中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 に接合する第１ないし第３のダミー回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 を設けているので、各ＬＥＤ１１１〜１１４で発生してそれぞれ中継表面電極１２２ｒ1 ，１２２ｒ2 ，１２２ｒ3 に伝導された熱を各中継裏面電極１２３ｒ1 ，１２３ｒ2 ，１２３ｒ3 及びダミー回路電極１３２ｒ1 ，１３２ｒ2 ，１３２ｒ3 を介して高放熱性基板１３に高い効率で伝導させることができ、ここからヒートシンク２０２を介して放熱することによる放熱効果を高めることが可能になる。
【００２７】
ここで、実施例１の構成においても各表面電極と各裏面電極を電気接続する貫通電極１２４をそれぞれ実施例２のような太径の柱状の貫通電極として形成してもよい。このようにすれば、実施例１の表面電極と裏面電極との間の電気抵抗を低減するとともに、表面電極から裏面電極への熱伝導効率を高め、放熱効果をより向上することが可能になる。また、実施例１，２において各貫通電極は必ずしもＬＥＤに設けたバンプの直下に配設されることはなく、表面電極と裏面電極が対向する領域であれば任意の位置に配置してもよい。ただし、ＬＥＤが搭載されている領域に形成すれば、ＬＥＤから輻射された熱をより高い効率で裏面電極に伝導する上で有利である。
【００２８】
実施例１では高放熱性基板１３に凹溝１３３を形成し、実施例２ではサブマウント１２と高放熱性基板１３の両方に凹溝１２５，１３３を形成しているが、サブマウント１２のみに凹溝を形成するようにしてもよい。例えば、図７において高放熱性基板１３には凹溝１３３を設けず、サブマウント１２の裏面にのみ凹溝１２５を形成すればよい。この場合でも接合用のろう材１４が周囲に流動しても凹溝１２５内に流れ込むため隣接する電極の短絡を防止することができる。また、実施例１，２ではサブマウント１２の各裏面電極１２３をろう材１４により高放熱性基板１３の回路電極１３２に接合しているが、ろう材を使用しないで接合する場合、あるいはろう材が周囲に流れ出るおそれがない場合には、裏面電極や回路電極の周囲に凹溝は設けなくてもよい。
【００２９】
本発明にかかる発光素子はＬＥＤに限られるものではなく、レーザダイオードやエレクトロルミネッセンス等の半導体発光素子であっても良い。また、本発明の発光素子モジュールは自動車用灯具の光源に限定されるものでなく、発光強度が比較的に高く放熱対策が要求される発光素子モジュールであれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかるＬＥＤランプの概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１のＬＥＤモジュールで構成されたＬＥＤ光源の概略斜視図である。
【図３】図２のＬＥＤ光源の部分分解斜視図である。
【図４】サブマウントの表面図と裏面図である。
【図５】図２のＬＥＤ光源の一部の配列を変更した断面図である。
【図６】本発明の実施例２のＬＥＤモジュールの平面図である。
【図７】実施例２のＬＥＤモジュールの一部の配列を変更した断面図である。
【図８】サブマウントの表面図と裏面図である。
【図９】先に検討されているＬＥＤモジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＬＥＤ光源
２  ＬＥＤランプ
１０  ＬＥＤモジュール
１１（１１１，１１２）  ＬＥＤ
１２  サブマウント
１３  高放熱性基板
１４  ろう材
１５  透明樹脂
２０  小型レンズ
１１１〜１１４  ＬＥＤ（発光素子）
１２２  表面電極
１２３  裏面電極
１２４  貫通電極
１２５  凹溝
１３２  回路電極
１３２ｒ，１３２ｒ1 〜１３２ｒ3   中継回路電極（ダミー電極）
２０１  ベース部材
２０２  ヒートシンク
２０３  リフレクタ
２０４  レンズ
【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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【図８】
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【図９】
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