(57)【要約】【目的】  ２つの発光素子を備える発光装置において、パターン電極部に対してその発光装置の実装方向を１８０度取り違えても、発光素子には逆方向電流が流れないようにする。【構成】  第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極とを備える基板部において、同極の電極が対角に配置されるようにする。【選択図】      図２
2004266246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光素子と第２の発光素子とが基板部の同一面側にマウントされ、
該マウント面に表出し、前記第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、前記第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、前記第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、前記第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極とを備え、
同極の電極が対角に配置される、ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の発光素子は前記第１の内部正電極又は第１の内部負電極の上にマウントされ、前記第２の発光素子は前記第２の内部正電極又は第２の内部負電極の上にマウントされ、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは対角に配置される、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の発光素子及び第２の発光素子のマウントされる内部電極は他の内部電極よりも面積が大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記各内部電極において他の内部電極に対面する角部が面取りされている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
第１の発光素子と第２の発光素子とが基板部の同一面側にマウントされ、
該マウント面に表出し、前記第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、前記第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、前記第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、前記第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極とを備え、同極の電極が対角に配置される内部電極部と、
前記基板部において前記マウント面以外の面に表出し、前記第１の内部正電極に連通する第１の外部正電極、前記第１の内部負電極に連通する第１の外部負電極、前記第２の内部正電極に連通する第２の外部正電極、前記第２の内部負電極に連通する第２の外部負電極とを備え、同極の電極が対角に配置される外部電極部と、
を備えてなる発光装置と、
該発光装置が実装されるパターン構造であって、前記発光装置の外部電極部において対角に配置された電極に対向する第１のパターン電極部と、前記外部電極部において残りの電極に対向する第２のパターン電極部とを備えてなる並列パターン電極部、及び／又は前記発光装置の外部電極部において並列に配置された電極に対向する第３のパターン電極部と、前記外部電極部において残りの電極に対向する第４のパターン電極部とを備えてなる直列パターン電極部とを有するパターン構造と、
を具備してなる発光装置の取付け構造。
【請求項６】
前記第１の発光素子は前記第１の内部正電極又は第１の内部負電極の上にマウントされ、前記第２の発光素子は前記第２の内部正電極又は第２の内部負電極の上にマウントされ、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは対角に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置の取付け構造。
【請求項７】
第１の発光素子と第２の発光素子とが基板部の同一面側にマウントされ、
該マウント面に表出し、前記第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、前記第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、前記第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、前記第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極とを備え、同極の電極が対角に配置される内部電極部と、
前記基板部において前記マウント面以外の面に表出し、前記第１の内部正電極に連通する第１の外部正電極、前記第１の内部負電極に連通する第１の外部負電極、前記第２の内部正電極に連通する第２の外部正電極、前記第２の内部負電極に連通する第２の外部負電極とを備え、同極の電極が対角に配置される外部電極部と、
を備えてなる発光装置が取付けられるパターン構造であって、
前記発光装置の外部電極部において対角に配置された電極に対向する第１のパターン電極部と、前記外部電極部において残りの電極に対向する第２のパターン電極部とを備えてなる並列パターン電極部、及び／又は前記発光装置の外部電極部において並列に配置された電極に対向する第３のパターン電極部と、前記外部電極部において残りの電極に対向する第４のパターン電極部とを備えてなる直列パターン電極部とを有する、ことを特徴とするパターン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光装置に関する。更に詳しくは、第１の発光素子と第２の発光素子とが基板部の同一面側にマウントされるタイプの発光装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、充分な光量を確保するため２つの発光素子を１つの基板部にマウントしたものが提案されている（特許文献１等参照）。かかる発光装置１によれば、図１に示すように、矩形基板部２の上面に４つの内部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設けられ、並列する２つの内部電極３ｃ、３ｄに発光素子５、６がマウントされている。各内部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄはリード７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにより基板部角の外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに接続され、この外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが実装相手のパターン電極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄへ連結される。
本発明に関連する技術として特許文献２を参照されたい。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４７６４１０号
【特許文献２】特開平１０−３０３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の発光素子を１つの基板部にマウントした発光装置１においては、発光素子の電気的接続方向が固定されているので、パターン電極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに対する発光装置１の取付け方向が決められている。接続方向が逆になると、発光素子に逆電流が流れてこれが損傷する。ところが、基板部２が対称形状であるため、特に図示左右方向を取り違えて（１８０度反転して）発光装置を実装するおそれがある。その結果、発光素子に対する電気的接続方向が逆転してこれが損傷し、歩留まり低下の原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決すべきなされたものであり、その構成は次の通りである。即ち、
第１の発光素子と第２の発光素子とが基板部の同一面側にマウントされ、
該マウント面に表出し、前記第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、前記第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、前記第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、前記第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極とを備え、
同極の電極が対角に配置される、ことを特徴とする発光装置。
【発明の効果】
【０００６】
このように構成された発光装置によれば、４つの内部電極において同極の電極が対角に配置されるので、基板部を１８０度回転させて実装したとしても、発光素子に対する電気的接続方法が逆転することがない。換言すれば、内部電極部を構成する各内部電極の極性配置が基板部の所定の点（例えば中心点）からみて点対称であるため、当該所定の点を中心に当該基板部を１８０度回転させても各内部電極部の極性配置は回転以前と同一となる。よって、発光素子に逆方向の電流が流れることが未然にかつ確実に防止される。つまり、発光装置のマウント作業時にその配置方向に高い注意をする必要がなくなるので、当該マウント作業が容易になる。また、発光素子には常に定格の（正方向の）電流が印加されるので、発光装置取付け構造の歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を構成する各要素について説明をする。
（発光素子）
発光素子には発光ダイオード、レーザダイオード等の周知構成のものを用いることができる。第１の発光素子と第２の発光素子とは半導体層が同じ極性で積層されたものとすることが好ましい。例えば、第１の発光素子においてその基板側にｎ型層が形成されている場合、第２の発光素子においてもその基板側をｎ型層とすることが好ましい。この場合、各発光素子の基板側が負極側となるので、基板が導電性であることを条件に各発光素子の基板は第１の内部負電極若しくは第２の内部負電極に対してマウントされる。この第１及び第２の内部負電極は対角に配置されているので、図１の例のように片側に偏って発光素子を配置する場合に比べて、発光装置内において光源たる発光素子の配置バランスが良くなる。
【０００８】
（基板部）
基板部は絶縁性の合成樹脂材料若しくは無機材料からなり、その上面に既述の発光素子がマウントされる。基板部の形状は任意に設計可能であるが、既存の製造装置を適用する観点からすると矩形とすることが好ましい。
【０００９】
（内部電極部）
基板部において発光素子のマウント面には４つの内部電極が表出されている。即ち、第１の発光素子の正極側へ連結される第１の内部正電極と、第１の発光素子の負極側へ連結される第１の内部負電極と、第２の発光素子の正極側へ連結される第２の内部正電極と、第２の発光素子の負極側へ連結される第２の内部負電極である。この発明において、同極の電極は対角に配置されている。すなわち、第１の内部正電極と第２の内部正電極とが対角に配置され、第１の内部負電極と第２の内部負電極とが対角に配置されている。
各発光素子はその基板を同極の内部電極上にマウントし、その上部電極をワイヤにより他極の内部電極に連結する。サブマウントを介してフリップチップタイプ等の発光素子を基板部にマウントするときは、当該サブマウントが同極の電極にマウントされ、更にサブマウントからワイヤを介して他極の内部電極へ連結される。
発光素子をマウントする内部電極は他の内部電極（ワイヤボンディングされるもの）に比べてその面積を大きくすることが好ましい。電極の面積を大きくすることにより当該電極での放熱効率が向上するので、その上にマウントされる発光素子から熱が効率よく逃げることとなり、当該発光素子の過熱を防止できるからである。また、電極は金属製であるため高い光反射率が得られる。よって、発光素子をマウントする電極を大面積とすることにより発光素子からの光の反射効率が向上する。
各内部電極において他の内部電極へ対向する角部は面取り（角取り）することが好ましい。当該角部が直角ないし鋭角に形成されていると、ここから電極が剥離し易くなるためである。従って、当該角部を面取りすることにより、内部電極の機械的安定性が向上する。
【００１０】
（外部電極部）
発光素子に連結される内部電極部に対して、外部電極部は発光装置の実装相手であるパターン電極部に連結される。４つの内部電極のそれぞれに対応して４つの外部電極が基板部に設けられる。外部電極の形成位置及び形状はパターン電極部の構造に応じて適宜設計されるものであるが、内部電極部において同極電極が対角に配置されることを受けて、外部電極部においても同極電極は対角に配置されることとなる。即ち、第１の内部正電極に連通する第１の外部正電極と第２の内部正電極に連通する第２の外部正電極とが対角に配置され、第１の内部負電極に連通する第１の外部負電極と第２の内部負電極に連通する第２の外部負電極とが対角に配置される。かかる外部電極部の配置構成は、各内部電極と各外部電極とを連結するリード部の交差（ショート）を避けるために必然的なものである。
なお、基板部を多層構造としてリード部の交差を防止した場合には、外部電極は任意に配置可能となり、例えば同極電極を並列に配置することができる。
【００１１】
（パターン電極部）
パターン電極部は発光装置の実装相手である。発光装置においてその２つの発光素子は直列として制御されることが好ましい場合と、並列として制御されることが好ましい場合がある。例えば、発光装置を車両用に用いる場合には、車両の電源が比較的高電圧であることから、発光素子を直列としてその電圧降下を利用することが好ましい。
このような発光素子への給電態様に応じてパターン電極は設計される。発光装置の発光素子に対して並列に給電する場合には、並列パターン電極部として発光装置の外部電極部において対角に配置された電極に対向する第１のパターン電極部と、外部電極部において残りの電極に対向する第２のパターン電極部とが形成される。他方、発光装置の発光素子に対して直列に給電する場合には、直列パターン電極部として、発光装置の外部電極部において並列に配置された電極に対向する第３のパターン電極部と、外部電極部において残りの電極に対向する第４のパターン電極部とが形成される。
【実施例】
【００１２】
以下、この発明の実施例について説明をする。
図２は実施例の発光装置１１の平面図、図３は同断面図、及び図４は同底面図である。この発光装置１１は平面視矩形の基板部１２を有する。この基板部１２の上面には円筒状のカバー部２１が形成され、その内周面２３は反射面に形成されている。基板部１２の裏面には係合用の凹凸が形成されている。
内部電極部を構成する内部電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄはカバー部２１内に表出している。内部電極１３ａの上に発光素子１５の基板がマウントされ、発光素子１５の表面電極はリードを介して内部電極１３ｃへ連結されている。ここに、発光素子１５は赤色系の光を放出するタイプであり、基板側が負極（ｎ極）、表面電極側が正極（ｐ極）となる。従って、内部電極１３ａが第１の内部負電極に対応し、内部電極１３ｃが第１の内部正電極に対応する。内部電極１３ｄの上には発光素子１６の基板がマウントされ、発光素子１６の表面電極はリードを介して内部電極１３ｂへ連結されている。ここに、発光素子１６は発光素子１５と同一規格の赤色系の光を放出するタイプであり、基板側が負極（ｎ極）、表面電極側が正極（ｐ極）となる。従って、内部電極１３ｄが第２の内部負電極に対応し、内部電極１３ｂが第２の内部正電極に対応する。  
【００１３】
内部電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄはリード１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを介して外部電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに連結している。図２に示されるように、リード１７ａ、１７ｂは基板部１２の左縁から基板部１２の下面へ回り込んでそれぞれ外部電極１８ａ、１８ｂへ連結している。リード１７ｃ、１７ｄは基板部１２の右縁から基板部１２の下面へ回り込んでそれぞれ外部電極１８ｃ、１８ｄへ連結している。
【００１４】
基板部１２は絶縁性の合成樹脂を材料として型成形される。電極部分は導電性金属を折り曲げ加工して形成されている。
【００１５】
図５はパターン電極部３０を示し、これにマウントされる発光装置１１を一点鎖線で示した。図５に示すパターン電極は直列パターン電極部であり、発光装置１１の発光素子１５、１６へ直列に電流が印加される。このパターン電極部３１には４つのパッド部分３１、３２、３３、３４がありそれぞれ発光装置の外側電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｃに連結される。パッド部分３３とパッド部分３４は発光装置の外部電極部において並列に配置された第１の外側正電極と第２の外側負電極に対応し、第３のパターン電極部を構成する。同様に、パッド部分３１とパッド部分３２も並列に配置された第１の外側負電極と第２の外側正電極に対応し、第４のパターン電極部を構成する。
【００１６】
図５に示すように発光装置１１をパターン電極部３０へ装着した場合、電流は次のように流れる。パッド部分３２から外側正電極１８ｂ→リード１７ｂ→内側正電極１３ｂ→第2の発光素子１６→内側負電極１３ｄ→リード１７ｄ→外側負電極１８ｄ→パッド部分３４→パッド部分３３→外側正電極１８ｃ→リード１７ｃ→内側正電極１３ｃ→発光素子１５→内側負電極１３ａ→リード１７ａ→外側負電極１８ａ→パッド部分３１。これにより、発光素子１５、１６は直列接続の関係となる。
ここに、発光装置１１を１８０度回転したとき、電流は次のように流れる。なお、図５には対応する外部電極の参照番号を括弧内に記載してある。パッド部分３２から外側正電極１８ｃ→リード１７ｃ→内側正電極１３ｃ→第１の発光素子１５→内側負電極１３ａ→リード１７ａ→外側負電極１８ａ→パッド部分３４→パッド部分３３→外側正電極１８ｂ→リード１７ｂ→内側正電極１３ｂ→第２の発光素子１６→内側負電極１３ｄ→リード１７ｄ→外側負電極１８ｄ→パッド部分３１。この関係においても、発光素子１５、１６は直列接続の関係が維持される。
【００１７】
図６はパターン電極部４０を示し、これにマウントされる発光装置１１を一点鎖線で示した。図６に示すパターン電極は並列パターン電極部であり、発光装置１１の発光素子１５、１６へ並列に電流が印加される。このパターン電極部４０には４つのパッド部分４１、４２、４３、４４がありそれぞれ発光装置の外側電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｃに連結される。パッド部分４１とパッド部分４４は発光装置の外部電極部において対角に配置された第１の外側負電極と第２の外側負電極に対応し、第１のパターン電極部を構成する。同様に、パッド部分４２とパッド部分４３も対角に配置されそれぞれ第２の外側正電極と第１の外側正電極に対応し、第２のパターン電極部を構成する。
【００１８】
図６に示すように発光装置１１をパターン電極部４０へ装着した場合、電流は次のように並列に流れる。第１の電流の流れ：パッド部分４３→外側正電極１８ｃ→リード１７ｃ→内側正電極１３ｃ→第１の発光素子１５→内側負電極１３ａ→リード１７ａ→外側負電極１８ａ→パッド部分４１。第２の電流の流れ：パッド部分４３→パッド部分４２→外側正電極１８ｂ→リード１７ｂ→内側正電極１３ｂ→第２の発光素子１６→内側負電極１３ｄ→リード１７ｄ→外側負電極１８ｄ→パッド部分４４。
ここに、発光素子を１８０度回転させたとき、電流は次のように流れる。なお、図６には対応する外部電極の参照番号を括弧内に記載してある。即ち、第１の電流の流れ：パッド部分４３→外側正電極１８ｂ→リード１７ｂ→内側正電極１３ｂ→第２の発光素子１６→内側負電極１３ｄ→リード１７ｄ→外側負電極１８ｄ→パッド部分４１。第２の電流の流れ：パッド部分４３→パッド部分４２→外側正電極１８ｃ→リード１７ｃ→内側正電極１３ｃ→第１の発光素子１５→内側負電極１３ａ→リード１７ａ→外側負電極１８ａ→パッド部分４４。この関係においても、発光素子１５、１６は並列接続が維持される。
【００１９】
上で説明したように、この実施例の発光装置の取付け構造によれば、発光装置１１が１８０度回転して装着されたとしても、発光素子には定格通りに電流が印加される。即ち、従来例のように逆方向電流が印加されて発光素子が損傷してしまうことを確実に防止できる。
【００２０】
また、実施例の発光装置１１によれば、パターン電極を図５若しくは図６のように設計することにより、発光装置１１に備えられた発光素子を並列接続にも直列接続にもすることができる。
即ち、発光装置の外部電極部において対角に配置された電極に対向する第１のパターン電極部と、外部電極部において残りの電極に対向する第２のパターン電極部とを備えることにより並列パターン電極部が構成される。また、発光装置の外部電極部において並列に配置された電極に対向する第３のパターン電極部と、外部電極部において残りの電極に対向する第４のパターン電極部とを備えることにより直列パターン電極部が構成される。
【００２１】
図７には他の実施例の発光装置５１の平面図を示す。図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この発光装置５１では、第１の発光素子５５の極性をその基板側で正極、表面電極側で負極とした。これにより、第１の発光素子５５と第２の発光素子１６が基板部２の片側辺に並ぶこととなった。異なる種類の発光素子を用いる場合に図７に示すマウント態様が有効になる。
この発光装置５１においても電極の構成は図２に示すものと同一であるので、実装相手が並列パターン電極部若しくは直列パターン電極部を問わずに発光装置の発光素子に逆方向電流が印加されることを未然かつ確実に防止することができる。
【００２２】
図８に他の実施例の発光装置６１の平面図を示す。図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例の発光装置６１では、発光素子６５をマウントする内部電極６３ａ、６３ｄが可及的に大面積に形成されている。これにより、発光素子６５の熱を効率よく外部へ逃がすことができ、高出力の発光素子の使用が可能となる。また、発光素子６５から基板部方向（光軸と反対方向）へ放出された光をより広い電極面で捕捉・反射可能となる。よって、光の外部取り出し効率が向上する。
発光素子６５をマウントする内部電極６３ａ、６３ｄが大面積とされた結果、他方の内部電極６３ｂ、６３ｃの面積が小さくなる。この内部電極６３ｂ、６３ｃには少なくともワイヤ６７、６８をボンディングするのに必要な面積があればよい。ワイヤ６７、６８を介して伝達される発光素子の熱には限りがあるので、ワイヤボンディング用の内部電極６３ｂ、６３ｃの面積を比較的小さくし、他方発光素子が直接マウントされる内部電極６３ａ、６３ｄの面積を比較的大きくすることにより、発光素子の熱はより効率よく外部へ排出さることとなる。
なお、発光素子がマウントされる内部電極の面積は他の内部電極の面積の２倍以上とすることが好ましく、更に好ましくは４〜５倍である。
図中の符号６２はカバー部であり、その内周面は反射面とされている。
この発光装置６１の動作は図２に示すものと同様である。
【００２３】
この実施例の各内部電極６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの各角部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄは面取りされている。これにより各内部電極６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄにおいて各角部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄが基板部１２から剥離し難くなる。この実施例では、各内部電極の角部を面取りのため半円状に削除したが、当該角部をＲ面とすることもできる。
【００２４】
この実施例では発光素子６５として図９に示すフリップチップタイプのものを使用している。発光ダイオード６５１のｐ電極とｎ電極がサブマウント６５３のｐ電極６５５とｎ電極６５７にバンプ６５８、６５９によりボンドされる。サブマウント６５３はツェナーダイオードの構造をとり発光ダイオード６５１に逆方向電流が流れることを防止している。
【００２５】
以上この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例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この発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来例の発光装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例の発光装置の構成を示す平面図である。
【図３】同じく断面図である。
【図４】同じく底面図である。
【図５】本発明の実施例の直列パターン電極部を示す平面図であり、装着された発光装置を一点鎖線で示す。
【図６】本発明の実施例の並列パターン電極部を示す平面図であり、装着された発光装置を一点鎖線で示す。
【図７】他の態様の発光装置の構成を示す平面図である。
【図８】他の実施例の発光装置の構成を示す平面図である。
【図９】フリップチップタイプの発光素子の取り付け構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１、５１、６１  発光装置
２、１２  基板部
３、１３  内部電極
５、６、１５、１６、５５  発光素子
７、１７  リード
８、１８  外部電極
３０、４０  パターン電極部
【図１】
2004266246.tif 000003
【図２】
2004266246.tif 000004
【図３】
2004266246.tif 000005
【図４】
2004266246.tif 000006
【図５】
2004266246.tif 000007
【図６】
2004266246.tif 000008
【図７】
2004266246.tif 000009
【図８】
2004266246.tif 000010
【図９】
2004266246.tif 000011