(57)【要約】【課題】ＬＥＤを用いた発光装置において、発光素子の放熱性を向上させて、発光装置の寿命や効率を改善する。【解決手段】配線部３１を有する実装基板３０と、前記実装基板３０上に実装されたＬＥＤチップ３３とを備える１個または複数個の発光素子サブマウント構造体３を、配線基板を兼ねる第１の放熱用基板１に搭載してなる発光装置であって、前記発光素子サブマウント構造体３の第１の放熱用基板１に面する側とは異なる側の面を、第２の放熱用基板２に接触または接合した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線部を有する実装基板と、前記実装基板上に実装されたＬＥＤチップとを備える１個または複数個の発光素子サブマウント構造体を、配線基板を兼ねる第１の放熱用基板に搭載してなる発光装置であって、前記発光素子サブマウント構造体の第１の放熱用基板に面する側とは異なる側の面を、第２の放熱用基板に接触または接合したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の放熱用基板と前記第２の放熱用基板とは、発光素子サブマウント構造体とは異なる１個または複数個の熱伝達部を介して熱的に接触していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１、第２の放熱用基板の少なくとも１つは発光素子サブマウント構造体の上面に配置されると共に、ＬＥＤチップの光を透過するための開口部が形成されており、前記開口部の側壁面が光反射部を兼ねることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子サブマウント構造体における前記実装基板は、絶縁部材を間に挟む２つの導電体ブロックから成り、ＬＥＤチップのｐ側電極、ｎ側電極が、前記２つの導電体ブロックの各々に接続されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置
【請求項５】
前記発光素子サブマウント構造体における前記実装基板の内部に、実装基板本体よりも高熱伝導の放熱部材を含むことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項６】
前記放熱部材は、第１の放熱用基板又は／及び第２の放熱用基板に接触していることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
複数個の発光素子サブマウント構造体から成り、一部の発光素子サブマウント構造体を挟みこむ、少なくとも第３の放熱用基板が設けられ、前記第１、第２の放熱用基板に挟みこまれた発光素子サブマウント構造体と、第２、第３の放熱用基板に挟みこまれた発光素子サブマウント構造体とが、千鳥格子状に互い違いに配列されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体によって、青色光あるいは紫外線を放射するＬＥＤチップが開発された。そして、ＬＥＤチップを種々の蛍光体と組み合わせることにより、白色を含め、ＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出すことができるＬＥＤ発光装置の開発が試みられている。このＬＥＤ発光装置には、小型、軽量、省電力といった長所があり、現在、表示用光源、小型電球の代替光源、あるいは液晶パネル用光源等として広く用いられている。しかしながら、現在のＬＥＤは１チップ当たりの明るさが小さいために、照明用光源や液晶パネル用光源などに使用する場合には、配線部を有する実装基板にＬＥＤチップを実装封止してなるＬＥＤパッケージを複数個、プリント配線基板に実装して必要な明るさを得るのが一般的である。また、大きな光出力を得るためには注入電流を大きくする必要がある。なお、特許文献１には、金属平板上に、凹部にＬＥＤチップを収納した金属ブロックを取り付けた構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在のＬＥＤは、効率が１０％程度であるため、入力した電気エネルギーの大部分が熱になる特性を有しており、発熱量は電流を多く流すと増大する。発熱によりＬＥＤの温度が上昇すると、寿命や効率などの特性に悪影響を与えることが知られている。しかしながら、上記のようなプリント配線基板は一般に熱伝導率が低いポリイミド、エポキシなどの樹脂材料を用いて形成されているので、ＬＥＤパッケージにおいて発生した熱を効率良く放散させることができないといった問題があった。
【０００４】
そこで、本出願人は先に特願２００３−１４８０５０号において、この問題を解決するための構造案を特許出願した。配線部を有する実装基板と、実装基板上に実装されたＬＥＤチップからなる発光素子サブマウント構造体を、金属板上に絶縁層を介して形成された配線パターンからなる配線基板に実装して発光装置と成した。この発光装置において、実装基板上の配線部は配線基板方向に引き出されて配線パターンに電気的に接続されており、金属板の一部が露出されて実装基板に接触されている。金属板の露出した部位と実装基板とを接触させたことにより、放熱性が向上するので、ＬＥＤチップにおいて発生した熱を速やかに配線基板側に逃がすことができる。さらに、一回のリフロー工程により、実装基板と配線基板とを接合し、且つ、放熱路の形成も行える構造としたため、従来例に比べて製造工程を簡略化できる効果を有する。
【０００５】
しかしながら、上述の発光装置においては、発光素子サブマウント構造体の裏面側の配線基板との接触部以外には放熱の経路が無い。そのため、照明に必要な光出力を得るために、ＬＥＤチップに注入する電流をある限度以上に増加させると、発熱によりＬＥＤチップの温度が上昇して、発光装置の寿命や効率などの特性に悪影響を与えるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１及び図２に示すように、配線部３１を有する実装基板３０と、前記実装基板３０上に実装されたＬＥＤチップ３３とを備える１個または複数個の発光素子サブマウント構造体３を、配線基板を兼ねる第１の放熱用基板１に搭載してなる発光装置であって、前記発光素子サブマウント構造体３の第１の放熱用基板１に面する側とは異なる側の面を、第２の放熱用基板２に接触または接合したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、発光素子サブマウント構造体からの放熱の経路が増加するので、発光素子サブマウント構造体の放熱性が向上し、ＬＥＤチップの温度が低下する効果がある。
請求項２の発明によれば、熱伝達部を介して高温側の放熱用基板から低温側の放熱用基板へ熱が散逸するので、放熱用基板上の温度分布が均一化する。その結果、個々のＬＥＤチップの温度が均一化するとともに、全体としてさらにチップ温度が低下する効果がある。
請求項３の発明によれば、ＬＥＤ実装部近傍の放熱用基板に設けられた開口部の側壁面に、光反射部の機能を設けたことにより、実装基板自体にそのような反射部を設ける必要がなくなるので、発光装置をよりコンパクトにできる効果がある。また、放熱用基板を光反射率に優れる金属板とすれば、さらに光取り出し率を向上できる効果がある。
【０００８】
請求項４の発明によれば、発光素子サブマウント構造体を、熱伝導性に優れる導電性ブロックで構成したことにより、ＬＥＤチップから実装基板に伝達された熱が、速やかに第１、第２の放熱用基板方向へ拡散する。このことにより、発光素子サブマウント構造体の放熱性が向上し、ＬＥＤチップの温度がさらに低下する効果がある。
請求項５又は６の発明によれば、実装基板の内部に実装基板本体よりも高熱伝導の放熱部材を含むことにより、ＬＥＤチップから実装基板に伝達された熱が、速やかに第１、第２の放熱用基板方向へ拡散する。このことにより、発光素子サブマウント構造体の放熱性が向上し、ＬＥＤチップの温度がさらに低下する効果がある。
請求項７の発明によれば、隣り合う発光素子サブマウント構造体同士の距離を最大限に離すことができる。従って、発光素子サブマウントの温度を低下させることができ、ＬＥＤチップの温度がさらに低下する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に本発明の発光装置の好ましい実施の形態の概略構造を示す。図１は断面図であり、紙面の上方が光放射方向となっている。図１の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体３の構造を図２に示す。発光素子サブマウント構造体３は、配線部３１を有する実装基板３０と、前記実装基板３０上に実装されたＬＥＤチップ３３とを備える。実装基板３０は凹部形状を有し、凹部３５内および実装基板３０の上面には配線部３１が形成されている。ただし、実装基板３０の形状は図示された凹部形状には限定されず、平板形状などであっても良い。実装基板３０の凹部３５の内底面の配線部３１に接合部材３４を介してＬＥＤチップ３３を実装し、図２の構造全体を発光素子サブマウント構造体３と成す。実装基板３０の材料としては例えば窒化アルミを用いるが、これに限るものではない。ＬＥＤチップ３３には窒化ガリウム系化合物半導体を用いるが、これに限るものではない。
【００１０】
図１の発光装置は、図２に示す発光素子サブマウント構造体３を１個または複数個、第１の放熱用基板１と第２の放熱用基板２の間に挟み込んだものである。
【００１１】
第１の放熱用基板１には、金属配線基板を使用している。つまり、金属板１１と、前記金属板１１上に形成された絶縁層１２と、さらに前記絶縁層１２上に形成された配線パターン１３とからなる金属配線基板を使用している。実装基板３０の配線部３１の正負各々の端部は実装基板３０の上面に形成した配線用ランド部３２であり、この配線用ランド部３２と第１の放熱用基板１上の配線パターン１３とが半田１５で接合される。第１の放熱用基板１のＬＥＤチップ３３に対向する部分は開口部１０となっている。前記開口部１０内には、ＬＥＤチップ３３が放射する光の少なくとも山部の波長を吸収して、異なる波長の光に変換する蛍光体などを含む波長変換部材を設置しても良い。
【００１２】
第２の放熱用基板２には、金属板を使用している。実装基板３０の下面（裏面）には、半田接合用の（電気的には孤立した）ランド部３６を形成している。第２の放熱用基板２と実装基板３０下面のランド部３６とを半田２５にて接合している。第２の放熱用基板２における第１の放熱用基板１に対向する面側に、第２の放熱用基板２と連結する熱伝達部２４を形成した。また、熱伝達部２４は、第２の放熱用基板２に接触しているか、より好ましくは半田を用いて接合されている。熱伝達部２４は独立した部材として、第１の放熱用基板１、第２の放熱用基板２の各々と半田等で接合させてもよいし、第１の放熱用基板１、第２の放熱用基板２のいずれかの一部であっても良い。さらに、熱伝達部２４を発光素子サブマウント構造体３の側面に接触または半田などを用いて接合しても良い。
【００１３】
図１の構造によれば、実装基板３０内を拡散した熱が、第１の放熱用基板１に加え、第２の放熱用基板２を通じても散逸できるので、ＬＥＤチップ３３の温度を従来例に比べてさらに低下できる。また、実装基板３０自身に熱伝導率に優れる窒化アルミのようなセラミック材料を用いることで、さらに放熱性が向上し、チップ温度が低下する効果がある。
【００１４】
なお、放熱用基板１，２の発光素子サブマウント構造体３への設置の仕方は限定されない。図１の構造では、発光素子サブマウント構造体３の上下に、２枚の放熱性基板１，２を設置したが、これに限定されるものではない。
【００１５】
実装基板として、例えばＭＩＤ基板を用いれば、配線部の引き回しに対する制限は殆ど無いので、本発光装置が設置される器具内空間の条件に応じて放熱用基板の設置の仕方も、例えば発光素子サブマウント構造体の２側面、あるいは裏面と側面というように、適宜選択可能である。このことは、以下に述べる各実施例においても同様である。
【００１６】
また、放熱用基板の枚数も特に２枚に限定するものでなく、図１の構造例では、さらに発光素子サブマウント構造体の２側面に、第３、第４の放熱用基板を設置することが可能であり、このことによりさらに放熱性が向上し、チップ温度を低下できる効果がある。
【００１７】
なお、以下の各実施例において、図１及び図２に示した基本構造例と同様の機能を有する部位には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００１８】
図３に実施例１の概略構造を示す。図３は断面図であり、紙面の上方が光放射方向となっている。図３の発光装置を図３の紙面の右側から見た断面図を図４に示す。また、図３の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体３と、第１の放熱用基板１の構造をそれぞれ図４と図５に示す。
【００１９】
本実施例の発光装置は、図１及び図２に示した基本構造例と略同様であるので、異なる点を説明する。本実施例では、図６に示すように、第１の放熱用基板１として用いる金属配線基板における実装基板３０の上面に接する面で、配線パターン１３が形成されていない一部の絶縁層１２を除去して金属板１１を露出させ、実装基板３０の上面に金属板１１が接触するようにした。実装基板３０の上面には、図５に示すように、溝部３７が形成されており、この溝部３７内に配線部３１につながる配線用ランド部３２が形成されている。第１の放熱用基板１における配線パターン１３が形成された部位は、実装基板３０の上面の溝部３７に嵌合する。実装基板３０の配線部３１につながる配線用ランド部３２は、第１の放熱用基板１上の配線パターン１３と半田１５で接合される。
【００２０】
本実施例においても、第１の放熱用基板１のＬＥＤチップ３３に対向する部分は開口部１０となっている。また、第２の放熱用基板２に、金属配線基板よりも熱伝導率に優れる金属板を用いることで、熱伝導率の高いセラミック材料で形成された実装基板３０内を拡散した熱がさらに散逸できるので、ＬＥＤチップ３３の温度をさらに低下できる。
【００２１】
また、本実施例のように、放熱用基板の金属板部を発光素子サブマウント構造体に接触または接合する構造とすれば、放熱性が向上し、ＬＥＤチップの温度が低下する効果がある上、金属配線基板を放熱用基板に使うことにより、発光素子サブマウント構造体への配線の自由度が増加する効果がある。
【実施例２】
【００２２】
図７に実施例２の概略構造を示す。図７は断面図であり、紙面の上方が光放射方向となっている。図７の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体３の構造を図８に示す。実装基板３０は配線部３１が形成されている平板形状の多層基板である。ただし、実装基板３０の形状は平板形状に限定されず、凹部を備えた形状などであっても良い。配線部３１は、実装基板３０の上面からスルーホール３１ａにより内側の層を経由して、実装基板３０の下面の端部へ通じており、実装基板３０の下面の端部に、第１の放熱用基板１上の配線パターン１３と接合させる配線用ランド部３２が形成されている。実装基板３０の下面には、第１の放熱用基板１と半田接合させるための（電気的には孤立した）放熱用ランド部３６も形成されている。実装基板３０の材料としては窒化アルミを用いるが、特にこれに限定されない。実装基板３０の上面の配線部３１に接合部材３４を介してＬＥＤチップ３３を実装して発光素子サブマウント構造体３と成す。
【００２３】
第１の放熱用基板１は、金属板１１と、前記金属板１１上に形成された絶縁層１２と、さらに前記絶縁層１２上に形成された配線パターン１３とからなる金属配線基板であって、かつ、実装基板３０の下面（裏面）に接する面の一部の絶縁層１２を除去して金属板１１を露出させたものである。第１の放熱用基板１は、露出した金属板１１が実装基板３０の下面の放熱用ランド部３６に半田１６で接合される。また、第１の放熱用基板１の配線パターン１３の端部のランド部が、実装基板３０の端部の配線用ランド部３２に半田１５で接合される。
【００２４】
第２の放熱用基板２は金属板であり、本実施例では、実装基板３０の上面に接合される。第２の放熱用基板２の金属板の材料としては、銅、アルミなどが良いが、特にこれらの材料に限定されるものではない。本実施例では銅板を用いた。第２の放熱用基板２のＬＥＤチップ３３に対向する部分は開口部２０となっている。開口部２０の側面形状は特にテーパー形状が良いが、テーパー形状に限定するものではない。本実施例では開口部２０の形状をテーパー形状とし、その表面にＡｇを蒸着させ、さらに研磨を施した。実装基板３０がセラミック基板の場合、第２の放熱用基板２に接する面をメタライズ（例えばタングステン化）しておき、この放熱用メタライズ部３８を半田を用いずに第２の放熱用基板２と直接接合しても良い。
【００２５】
本実施例においても、熱伝導率の高いセラミック材料で形成された実装基板３０内を拡散した熱が、熱伝導率に優れる金属板を介して散逸できるので、ＬＥＤチップ３３の温度をさらに低下できる。また、第１の放熱用基板１の発光素子サブマウント構造体３に対向する両側に配線部１３を形成でき、通常、器具への固定が必要な第２の放熱用基板に配線部を持たない構造とできるので、電気絶縁に対する設計の自由度が大きくできる効果がある。
【実施例３】
【００２６】
図９及び図１０に実施例３の概略構造を示す。図９は発光装置本体、図１０は発光素子サブマウント構造体の構造を示している。発光素子サブマウント構造体３の下面側に第１の放熱用基板１である金属配線基板（金属板１１、絶縁層１２、配線パターン１３）が設置される。発光素子サブマウント構造体３の上面には凹部３５及び溝部３７が形成されており、その底部に配線部３１が形成されている。発光素子サブマウント構造体３の第１の放熱用基板１と対向する面（上面）側に、第２の放熱用基板２である金属板が設置されている。第２の放熱用基板２には、発光素子サブマウント構造体３のＬＥＤチップ３３が実装されている凹部３５の開口と略同サイズの開口部２０が設けられている。第２の放熱用基板２は、その開口部２０に透明或いはＬＥＤチップ３３から出射した光の波長を変換する部材（蛍光体など）を含有させたカバー２６が設置できるようになっており、その取り付け治具を兼ねる。発光素子サブマウント構造体３に形成された配線部３１は溝部３７内にあるため、第２の放熱用基板２とは接触しない。
【００２７】
本実施例では、ＬＥＤチップ３３で生じた熱が発光素子サブマウント構造体３の実装基板３０から第２の放熱用基板２に伝熱して、その表面から放熱される。このように、第２の放熱用基板２からの放熱も促進されるため、発光素子サブマウント構造体３の放熱性が向上し、ＬＥＤチップ３３の温度を低減できる。これにより、寿命が向上し、また、より大きな電流を流すことができるので、発光光束が大きくなる。さらに、第２の放熱用基板２は、蛍光体カバー２６の設置治具を兼ねるため、製造コストが低減される。
【実施例４】
【００２８】
図１１及び図１２に実施例４の概略構造を示す。図１１は発光装置本体、図１２は発光素子サブマウント構造体の構造を示している。発光素子サブマウント構造体３の実装基板３０を形成する樹脂（或いはセラミック）ベース部に、熱伝導率の優れた金属（銅、はんだ、金）製のサーマルビア３９が複数設置されている。サーマルビア３９は発光素子サブマウント構造体３上に形成された配線部３１と接触しておらず、電気的には絶縁されている。サーマルビア３９の上面は発光素子サブマウント構造体３の上面に露出している。発光素子サブマウント構造体３の上面には凹部３５と溝部３７が形成されており、その底部に配線部３１が形成されている。発光素子サブマウント構造体３の金属配線基板１側と対向する面（上面）側に、第２の放熱用基板２である金属板が設置されている。
【００２９】
第２の放熱用基板２には、発光素子サブマウント構造体３のＬＥＤチップ３３が実装されている凹部３５の開口と略同サイズの開口部２０が設けられている。第２の放熱用基板２はサーマルビア３９と半田を介して接合されている。第２の放熱用基板２は、その開口部２０に透明或いはＬＥＤチップから出射した光の波長を変換する部材（蛍光体など）を含有させたカバー２６が設置できるようになっており、その取り付け治具を兼ねる。発光素子サブマウント構造体３に形成された配線部３１は溝部３７内にあるため、第２の放熱用基板２とは接触しない。サーマルビア３９は発光素子サブマウント構造体３の上面から孔を空け、孔の側面に金メッキを施して、はんだを充填することで形成してもよい。
【００３０】
サーマルビア３９は発光素子サブマウント構造体３の側面よりも、よりＬＥＤチップ３３に近い位置に配置されるため、ＬＥＤチップ３３から生じた熱は発光素子サブマウント構造体３の側面に伝わるよりもサーマルビア３９に伝熱し易くなっている。ＬＥＤチップ３３で生じた熱が発光素子サブマウント構造体３の実装基板３０からサーマルビア３９に伝わり、さらに第２の放熱用基板２に伝熱してその表面から放熱される。
【００３１】
このように、本実施例によれば、第２の放熱用基板からの放熱も促進されるため、発光素子サブマウント構造体の放熱性が向上し、ＬＥＤチップの温度を低減できる。これにより、寿命向上が可能となる。また、より大きな電流を流すことができるので、発光光束が大きくなる。さらに、第２の放熱用基板は、蛍光体カバー設置治具を兼ねるため、製造コストが低減される。
【実施例５】
【００３２】
図１３及び図１４に実施例５の概略構造を示す。図１３は発光素子サブマウント構造体、図１４は発光装置本体の構造を示している。発光素子サブマウント構造体３の下面には金属パネル３６ａが略全面に設置されている。この金属パネル３６ａの上面には、実装基板３０に埋め込まれたサーマルビア３９ａ〜３９ｆの下面が接触している。金属パネル３６ａの下面は、第２の放熱用基板２である金属板に略全面にわたり半田２５で接合されている。したがって、各サーマルビア３９ａ〜３９ｆは第２の放熱用基板２に熱的に密に結合して設置されている。尚、各サーマルビア３９ａ〜３９ｆの下面は第２の放熱用基板２を貫通してその外面と略同一面上になっていても良い。実装基板３０の四隅に埋め込まれたサーマルビア３９ａ〜３９ｄの上面は配線部３１と接触しない部分において、発光素子サブマウント構造体３の上面から露出しており、第１の放熱用基板１の金属板１１に接触している。発光素子サブマウント構造体３の凹部３５に形成された配線部３１は、発光素子サブマウント構造体３の実装基板３０の上面まで配設されて配線用パッド部３２につながっている。
【００３３】
第１の放熱用基板１である金属配線基板は、金属板１１と絶縁層１２と配線パターン１３を備え、配線パターン１３を有する面が発光素子サブマウント構造体３の上面に対向するように設置されている。配線パターン１３は、発光素子サブマウント構造体３の配線部３１につながる配線用パッド部３２と半田１５を介して接合されている。発光素子サブマウント構造体３の上面から露出したサーマルビア３９ａ〜３９ｄの上面は金属配線基板の金属面１１に半田１６を介して接合されている。金属配線基板の金属板１１は、（蛍光体）カバー２６の取り付け治具を兼ねる。
【００３４】
本実施例では、第２の放熱用基板２と発光素子サブマウント構造体３とは、より大きな面積で接合されており、主要な放熱経路での伝熱がより促進される。また、一般にＬＥＤを照明装置或いは表示装置として使用する場合、発光素子サブマウント構造体の下面側に位置する基板は、絶縁処理を施した上で装置本体に固定される。本実施例の構造では、第２の放熱用基板２がこれに相当し、これはＬＥＤチップとは電気的に絶縁されているため、装置本体への固定に絶縁処理を施す必要がない。このため、照明（表示）装置本体への設置で絶縁処理を施す必要がないので、製造コストを低減できる。また、第２の放熱用基板と装置本体との熱抵抗も小さくすることができ、より放熱性を高めることができる。
【実施例６】
【００３５】
図１５に実施例６の概略構造を示す。発光素子サブマウント構造体３の実装基板３０ａ内に熱伝導率の高い金属箔（放熱用配線）３１ａが複数層状に設置されている。設置方向は図に示したように水平である必要はないが、実装基板３０内にバランスよく配置されるのが良い。金属箔は発光素子サブマウント構造体３の外部に露出しない。発光素子サブマウント構造体３の下面は金属板３６ｂとなっており、絶縁層３０ｂを介して配線部３１が設けられている。発光素子サブマウント構造体３の下面付近は側面方向に突出しており、突出部の上面に配線用パッド部３２が配設されている。発光素子サブマウント構造体３の中央の凹部３５の側面にメッキ等による金属層３１ｂが設けられており、これが、金属箔（放熱用配線）３１ａ及び配線部３１を接合させている。
【００３６】
第１の放熱用基板１である金属配線基板の一部は金属板１１が露出しており、その部分に発光素子サブマウント構造体３の金属板３６ｂが半田１６を介して接合される。発光素子サブマウント構造体３の下方の突出部の配線用パッド部３２はワイヤボンディングによって、第１の放熱用基板２の配線パターン１３に接続される。尚、配線方法は限定されない。図示された例では、配線用パッド部３２にワイヤ３２ａの一端をボンディングし、ワイヤ３２ａの他端を半田１５により配線パターン１３に接続している。
【００３７】
ＬＥＤチップ３３のｐ側電極とｎ側電極に連なる金属箔３１ａ及び発光素子サブマウント構造体３の凹部３５の側面のメッキによる金属層３１ｂは各々独立しており、ｐ側とｎ側で接触しない。発光素子サブマウント構造体３における、配線部３１及び放熱用配線（金属箔）３１ａの形成方法としては、図１５（ｃ）に示すように、あらかじめ形状を制御して形成したセラミック箔上に金属箔３１ａのパターンを形成し、それを金属板３６ｂ上に多層に積層して焼成してもよい。
【００３８】
本実施例においても、ＬＥＤチップから生じた熱は放熱用配線を通して、発光素子サブマウント構造体の全体に伝熱するため、発光素子サブマウント構造体の外郭表面からの放熱が促進される。発光素子サブマウント構造体の下面に対向する位置の第１の放熱用基板上に配線パターンが無いので、発光素子サブマウント構造体と金属配線基板との接合面積が大きく取れ、金属配線基板への伝熱が促進されて、この経路における放熱性が増す。
【００３９】
本実施例によれば、第１の放熱用基板への放熱が促進され、かつ発光素子サブマウント構造体表面からの放熱性も向上するため、ＬＥＤチップの温度を低減できる。これにより、寿命向上が可能となる。また、より大きな電流を流すことができるので、発光光束が大きくなる。
【実施例７】
【００４０】
図１６に実施例７の概略構造を示す。本実施例では、発光素子サブマウント構造体３として、実施例６の構造を用いており、発光素子サブマウント構造体３の上面に設置した放熱用基板２が蛍光体２６及び光制御用レンズ２７の固定用フレームを兼ねる。サーマルビア３９が放熱用配線（金属箔）３１ａを貫通して設置されている。サーマルビア３９の上面は発光素子サブマウント構造体３の上面に露出していない。発光素子サブマウント構造体３の上面には金メッキが施されており、レンズ固定用フレーム２が半田を介して接合されている。なお、図１６（ｂ）に示すように、上部の放熱用基板２は蛍光体カバー２６の取り付け治具を兼ねるだけで、光制御用レンズ２７は別部材としても良い。４０は電子部品である。
【００４１】
なお、サーマルビアは発光素子サブマウント構造体の上面に露出させても良い。この場合、金属配線基板が発光素子サブマウント構造体の上面に配設され、サーマルビアが各電極となって、第１の放熱用基板である金属配線基板に接合される。
【００４２】
いずれの構造においても、サーマルビアを介して発光素子サブマウント構造体への伝熱がより均一化するとともに、サブマウント構造体の上方に設けた放熱用基板へも伝熱が促進される。尚、発光素子サブマウント構造体の上面に放熱用の金属板を設けても同様の効果を示すが、サーマルビアを設置する方がより放熱効果を促進できる。本実施例によれば、放熱用配線パターンとサーマルビアにより、さらに放熱が促進される効果がある。
【実施例８】
【００４３】
図１７及び図１８に実施例８の概略構造を示す。発光素子サブマウント構造体３として、図１７に示すように、実装基板３０が絶縁部材３００を間に挟む２つの導電体ブロック３０１，３０２から成り、ＬＥＤチップ３３のｐ側電極、ｎ側電極が、前記２つの導電体ブロック３０１，３０２の各々に接続されたものを用いる。
【００４４】
図１８に示すように、第１、第２の放熱用基板１，２を平行に配置し、発光素子サブマウント構造体３を２枚の放熱用基板１，２の間に配置する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２は接触または接合させる。また、第２、第３の放熱用基板２，４を平行に配置し、発光素子サブマウント構造体３を２枚の放熱用基板２，４の間に配置する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板２，４は接触または接合させる。
【００４５】
発光素子サブマウント構造体３は、図１８に示すように、千鳥格子状に配置する。つまり、両面に発光素子サブマウント構造体３を接続する放熱用基板２において、片面の発光素子サブマウント構造体３との接触面の直背面には、他面の発光素子サブマウント構造体３を配置しない。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウントの配置間隔は図示されたものに限定されない。
【００４６】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、発光素子サブマウント構造体を千鳥格子状に配置することによって、放熱性が向上する。
【実施例９】
【００４７】
図１９に実施例９の概略構造を示す。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２を交互に配置する。放熱用基板１，２の一端に発光素子サブマウント構造体３のｐ極側、他の一端にｎ極側を接続する。電気的に直列接続となる発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２からなる集合体を構成する。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔は限定されない。
【００４８】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、集合体を構成するＬＥＤに均一の電流が流れるため、個々のＬＥＤチップ間の光出力のばらつきが少ない。
【実施例１０】
【００４９】
図２０に実施例１０の概略構造を示す。一定間隔で配置したリードフレーム５を樹脂材料６で固定することにより、放熱用基板１，２を構成する。当該放熱用基板１，２のリードフレーム面を対向させ、発光素子サブマウント構造体３をリードフレーム５に接合し、電気的に直列接続となる発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２からなる集合体を構成する。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔、リードフレームの材質、厚さ、樹脂材料の材質は限定されない。
【００５０】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。集合体を構成するＬＥＤに均一の電流が流れるため、個々のＬＥＤチップ間の光出力のばらつきが少ない。
【実施例１１】
【００５１】
図２１に実施例１１の概略構造を示す。一定間隔で配置したリードフレーム５を樹脂材料６で固定することにより、放熱用基板１，２を構成する。当該放熱用基板１，２のリードフレーム面を対向させ、発光素子サブマウント構造体３をリードフレーム５に接合する。電気的に直列接続となる発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２からなる集合体を構成する。さらに放熱用基板１，２のリードフレーム５の反対面に金属板１１，２１を接合する。このように、第１、第２の放熱用基板の少なくとも１つは、サブマウント構造体に面する側に金属製のリードフレームを用いた基板とすることで、リードフレームを介して発光素子サブマウント構造体からの放熱性が向上する。また、リードフレームは加工性が良いので、個々の発光素子サブマウント構造体への配線の自由度が増加する。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウントの配置間隔、リードフレームの材質、厚さ、樹脂材料の材質、金属板の材質、形状は限定されない。  
【００５２】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。集合体を構成するＬＥＤに均一の電流が流れるため、個々のＬＥＤチップ間の光出力のばらつきが少ない。外郭面に金属板を接合することにより、放熱性の更なる向上が可能となる。
【実施例１２】
【００５３】
図２２に実施例１２の概略構造を示す。金属板１１上に絶縁層１２を介して配線パターン１３を形成してなる放熱用基板１を設ける。また、金属板２１上に絶縁層２２を介して配線パターン２３を形成してなる放熱用基板２を設ける。配線パターン１３，２３を対向させ、平行に配置し、当該基板１，２間に発光素子サブマウント構造体３を配置する。配線パターン１３，２３と発光素子サブマウント構造体３は、接触または接合している。電気的に直列接続となる発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２からなる集合体を構成する。放熱用基板１，２の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔は限定されない。
【００５４】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、集合体を構成するＬＥＤチップに均一の電流が流れるため、個々のＬＥＤチップ間の光出力のばらつきが少ない。さらに、放熱用基板の絶縁部材を薄膜化できるため、金属板への放熱効果が向上する。また、任意のパターン構成により、発光素子以外の電子部品の配置も可能となる。
【実施例１３】
【００５５】
図２３に実施例１３の概略構造を示す。樹脂材料６を中心に構成される放熱用基板１，２を平行に配置する。対向する放熱用基板１，２間を接続するリードフレーム５を構成する。電気的に直列接続となる発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２からなる集合体を構成する。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔、リードフレームの材質、厚さ、樹脂材料の材質は限定されない。
【００５６】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、集合体を構成するＬＥＤに均一の電流が流れるため、個々のＬＥＤチップ間の光出力のばらつきが少ない。さらに、放熱用基板に接続される発光素子サブマウント構造体の極性がｐ極もしくはｎ極に統一されるため、実装性が向上する。
【実施例１４】
【００５７】
図２４に実施例１４の概略構造を示す。同心円状に配置された金属製の放熱用基板１，２を設ける。発光素子サブマウント構造体３を２枚の放熱用基板１，２の間に配置する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２は接触または接合する。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔は限定されない。
【００５８】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、円形状の器具装置に好適な光出力が可能となる。
【実施例１５】
【００５９】
図２５に実施例１５の概略構造を示す。同心円状に配置された多角形状の金属製の放熱用基板１，２を設ける。発光素子サブマウント構造体３を２枚の放熱用基板１，２の間に配置する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２は接触または接合させる。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔、多角形の角数（六角形、八角形、…等）は限定されない。
【００６０】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、比較的半径の小さい円形状において、発光素子サブマウント構造体と放熱用基板の接合性を向上させることができる。
【実施例１６】
【００６１】
図２６に実施例１６の概略構造を示す。円形状の放熱用基板１，２を平行に配置する。発光素子サブマウント構造体３を２枚の放熱用基板１，２の間に配置する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２は接触または接合させる。発光素子サブマウント構造体３の底部に接する極性毎に放熱用基板１，２に接続した。なお、同図（ｂ）に示すように、金属製リング状部材７を設けてもよい。放熱用基板の枚数、素材、発光素子サブマウント構造体の配置間隔は限定されない。
【００６２】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱できる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。また、指向性の強いＬＥＤを用いて、全方位への光放射が可能となる。さらに、金属製リング状部材を用いた場合は更なる放熱性向上が可能となる。
【実施例１７】
【００６３】
図２７に実施例１７の概略構造を示す。柔軟性を有する導電性材料からなる放熱用基板１，２を少なくとも２枚有する。複数の発光素子サブマウント構造体３のｐ極側を一枚の放熱用基板１に、ｎ極側を他の放熱用基板２に接続する。発光素子サブマウント構造体３と放熱用基板１，２は接触または接合させる。放熱基板の枚数、素材、発光素子サブマウントの配置間隔は限定されない。
【００６４】
本実施例によれば、発光素子サブマウント構造体の発熱を２つの放熱用基板に対して効率的に伝熱することができる。また、放熱用基板が電気接続を兼ねることにより高密度実装が可能となる。従来例に比して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制しつつ注入電流を増加することができ、光出力の増大が可能となる。さらに、柔軟性を有した構造であるため、ユーザーの必要に応じた形状の発光体の実現が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の発光装置は、表示装置や照明装置の光源として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の発光装置の好ましい実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】本発明の実施例１の断面図である。
【図４】図３の構造を紙面右側から見たときの断面図である。
【図５】図３の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図６】図３の発光装置に用いる第１の放熱用基板を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図７】本発明の実施例２の断面図である。
【図８】図７の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図９】本発明の実施例３の断面図である。
【図１０】図９の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図１１】本発明の実施例４の断面図である。
【図１２】図１１の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図１３】本発明の実施例５の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図１４】図１３の発光素子サブマウント構造体を用いた発光装置の断面図であり、（ａ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図１５】本発明の実施例６の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は金属配線基板に実装した状態の断面図、（ｃ）は多層の放熱用配線の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の実施例７の発光装置を示す図であり、（ａ）は放熱用基板に光制御用レンズを設けた場合の断面図、（ｂ）は光制御用レンズを放熱用基板とは別に設けた場合の断面図である。
【図１７】本発明の実施例８の発光装置に用いる発光素子サブマウント構造体の断面図である。
【図１８】本発明の実施例８の発光装置の断面図である。
【図１９】本発明の実施例９の発光装置の断面図である。
【図２０】本発明の実施例１０の発光装置の断面図である。
【図２１】本発明の実施例１１の発光装置の断面図である。
【図２２】本発明の実施例１２の発光装置の断面図である。
【図２３】本発明の実施例１３の発光装置の断面図である。
【図２４】本発明の実施例１４の発光装置の断面図である。
【図２５】本発明の実施例１５の発光装置の断面図である。
【図２６】本発明の実施例１６の発光装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２７】本発明の実施例１７の発光装置の製造工程を示す図であり、（ａ）は半製品の断面図、（ｂ）は完成品の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    第１の放熱用基板
１０  開口部
１１  金属板
１２  絶縁層
１３  配線パターン
１５  半田（配線用）
２    第２の放熱用基板
２４  熱伝達部
２５  半田（放熱用）
３    発光素子サブマウント構造体
３０  実装基板
３１  配線部
３２  配線用ランド部
３３  ＬＥＤチップ
３４  接合部材
３５  凹部
３６  放熱用ランド部
【図１】
2005158957.tif 000003
【図２】
2005158957.tif 000004
【図３】
2005158957.tif 000005
【図４】
2005158957.tif 000006
【図５】
2005158957.tif 000007
【図６】
2005158957.tif 000008
【図７】
2005158957.tif 000009
【図８】
2005158957.tif 000010
【図９】
2005158957.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2005158957.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005158957.tif 000015
【図１４】
2005158957.tif 000016
【図１５】
2005158957.tif 000017
【図１６】
2005158957.tif 000018
【図１７】
2005158957.tif 000019
【図１８】
2005158957.tif 000020
【図１９】
2005158957.tif 000021
【図２０】
2005158957.tif 000022
【図２１】
2005158957.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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