(57)【要約】  【課題】  高出力時に発生する熱を効率よく放出可能な半導体装置と、その半導体装置を複数搭載した光学ユニットにおいて、半導体装置を個別に着脱することが容易な光学ユニットを提供することを目的とする。  【解決手段】  半導体素子と、該半導体素子を載置可能な金属部材を備えたパッケージとを有する半導体装置であって、前記金属部材は、パッケージの裏面から突出するよう貫通されてなり、前記パッケージは、絶縁性であり、外周の少なくとも一部にネジ加工部を有することを特長とする半導体装置。  【選択図】  図１
2007227422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、該半導体素子を載置可能な金属部材を備えたパッケージとを有する半導体装置であって、
前記金属部材は、パッケージの裏面から突出するよう貫通されてなり、
前記パッケージは、絶縁性であり、外周の少なくとも一部にネジ加工部を有することを特長とする半導体装置。
【請求項２】
前記パッケージは、側面と底面を有し上面を開口部とする凹部を備えており、該凹部の底面に前記金属部材の上面が露出されてなる請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記パッケージは、前記ネジ加工部よりも上面に近い側に、該ネジ加工部よりも突出する突出部を有する請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部の側面は、開口部に向かって広がるよう傾斜している請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記パッケージは、前記外部の少なくとも一部に前記金属部材と電気的に絶縁された導電部を有している請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子は、前記導電部及び前記金属部材とに、それぞれ導通されている請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記パッケージは、セラミック又は樹脂からなる請求項１〜請求項７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体置と、該半導体装置のネジ加工部と嵌合するネジ孔を有するユニット基板と、該ユニット基板上に駆動装置を有する光学ユニットであって、
前記金属部材は、前記ユニット基板の裏面から突出してなるとともに、該突出した金属部材が露出されてなることを特徴とする光学ユニット。
【請求項９】
前記ユニット基板は、表面に基板導電部を有し、該基板導電部は、前記半導体装置の前記導電部と導通されるとともに、前記半導体装置の金属部材と絶縁されてなる請求項８記載のユニット光源。
【請求項１０】
前記駆動装置は、定電圧駆動による電流検知手段を有している請求項８または請求項９記載のユニット光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子や半導体受光素子などを用いた半導体装置に関し、特に、高出力で、かつ、放熱性に優れた半導体装置と、その半導体装置を用いた光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた半導体発光装置（発光ダイオードやレーザダイオード）は、携帯電話などの液晶バックライト用光源、懐中電灯などの照明機器などに広く用いられており、それぞれ目的や用途に応じた発光色や出力のものが選択され、その大きさや形状についてもさまざまな種類のものが用いられている。近年では、半導体発光素子自体の高出力化が進んでおり、発光効率も向上している。そのため、複数の半導体装置を用いる各種照明装置や露光装置などの工業用の高出力光源、さらには大面積での発光が必要な各種表示装置や信号機、大型ディスプレイなどについても、搭載する半導体装置の密度を小さく、又は、半導体装置自体を小型化してユニットの軽量化・薄型化が可能となっている。
【０００３】
これら半導体装置は、半導体発光素子、半導体受光素子、保護素子などを、同じ半導体装置内部に備えた一体型や、または別の半導体装置として用いられる。そして、複数の半導体装置が各種機器に組み込まれる際には、支持基板上に制御装置、記憶装置、駆動回路、その他の電子デバイスとともに組み込まれており、それら半導体装置以外の電子デバイスも小型化が進んでいることも装置の軽量化・薄型化の要因となっている。
【０００４】
このように複数の電子デバイスを用いる場合、その搭載方法としては、支持基板に設けられた回路に半田などの導電部材を用いてそれぞれ個々に直接接続させる方法や、前述のディスプレイなどは、一定の画素数を構成するような単位ユニットをまず形成し、それを改めて大型装置に組み込む、という方法も用いられる。
【０００５】
各種表示機や露光装置などの光学ユニットは、上記電子デバイスの中でも特に半導体発光装置を多数用いていており、出力を高くするほど半導体発光装置から発生する熱量が大きくなる。そのため、半導体発光装置を小型化しても実装密度を上げ過ぎると、その熱によって半導体発光装置が劣化するなど特性が悪化し、発光装置の出力低下やさらに不点灯などの原因となる場合がある。その場合、不良となった半導体発光装置だけを交換するのが好ましいが、半導体発光装置と基台の接続方法によっては、交換作業中に誤って隣接する他の半導体装置や回路系を損傷したりして、かえって手間が掛かかる上にコストにも影響する場合がある。特に、密接して半導体発光装置を配置している場合などは取り扱いに注意を要する。このような問題を解決するために交換の手間を容易にする方法としては、ネジで直接取り付ける方法が挙げられる（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、半導体発光装置を複数用いた場合、例えば信号灯や屋外の表示装置などは発光装置の不良は、不点灯の場合は目視で容易に確認できるが、出力が徐々に低下している場合や、装置内に組み込まれてしまって外部から目視で確認できない場合、あるいは、目視するために余計な作業を必要とする場合などは、電流を検知することで異常を検出する方法が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２８４３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１１６０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、発光装置として、ネジあるいはボルトの芯部分にヒートシンクが位置するように内蔵させ、そのネジのトップ部分に半導体装置を搭載させることで、放熱性を向上させることが可能である。しかしながら、前述の先行技術では、ヒートシンクがねじに内蔵されているため、半導体装置の載置部の放熱性は向上したとしても、ヒートシンクの熱が放出されにくい。また、半導体発光装置を用いた場合、その光学特性がなんら考慮されていないため、光学特性を制御するためにはレンズなど他の部品が必要となる。
【０００９】
また、出力低下や不点灯などの異常を検知するために、通常駆動時に電流値を監視している場合は、その値の変動が小さいために異常を正確に検知しにくい。発光状態を目視で確認できる場合は、何らかの異常値を示したときに、あらためて目視で確認して異常があれば対処するという方法をとることも可能であるが、露光装置などのように、主として紫外線を発光させる半導体発光装置を用いる場合は、不点灯などの異常を目視で確認することはできない。そのため、作業工程において、露光工程終了後に被露光部材を確認して、露光されていない部分があることが発見されることで初めて異常が判明することになる。このような場合、露光が不十分なため製品として不合格となるなどの問題が生じる。さらに、このような問題は、紫外線を用いる場合だけでなくプリンターやコピー機などの光源でも起こりうる。これらの光源は主として可視光を用いるので発光状態は目視では可能である。しかしながら、実際は、印刷後やコピー後の用紙を見て、不良が判明する。
【００１０】
高出力時に発生する熱を効率よく放出可能な半導体装置と、その半導体装置を複数搭載した光学ユニットにおいて、半導体装置を個別に着脱することが容易な光学ユニット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】
【００１１】
以上の目的を達成するために、本願に係る半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を載置可能な金属部材を備えたパッケージを有する半導体装置であって、金属部材はパッケージの裏面から突出するように貫通されてなり、パッケージは絶縁性であるとともに、外周の少なくとも一部にネジ加工部を有することを特徴とする。
これにより、半導体素子から生じる熱が、金属部材を通じで迅速に外部に放出されるので、熱による劣化を抑制することができる。また、パッケージにネジ加工部を有することで、着脱が容易になる。
【００１２】
また、パッケージは、側面と底面を有し上面を開口部とする凹部を備えており、凹部の底面に金属部材の上面が露出されることを特徴とする。
これにより、金属部材に接続させる半導体素子を、外部から保護しやすくなる。
【００１３】
また、パッケージは、ネジ加工部よりも上面に近い側に、該ネジ加工部よりも突出する突出部を有することが好ましい。これにより、個々の半導体装置を個別に着脱した際にも、他の半導体装置との高さを一定にしたい場合や、所望の高さに調整したい場合など、高さ調整や位置決めが容易となる。
【００１４】
また、凹部の側面は、開口部に向かって広がるよう傾斜していることが好ましい。このようにすることで、特に半導体発光素子を用いている場合に、素子からの発光を効率よく反射させるリフレクタとして機能させることができる、出力を向上させることができる。
【００１５】
また、パッケージは、外周の少なくとも一部に、金属部材と電気的に絶縁された導電部を有しているのが好ましい。これにより、外部との導通経路として金属部材と導通部を備えることになり、実装時に容易に導通経路を確保することができる。
【００１６】
また、半導体素子は、導電部及び金属部材とに、それぞれ導通されているのが好ましい。これにより、パッケージに複雑な導通部を設けることなく比較的容易に回路を形成することができる。
【００１７】
また、パッケージの材料としては、セラミック又は樹脂からなるものが好ましい。
【００１８】
また本願に係る光学ユニットは、半導体装置のネジ加工部と嵌合するネジ孔を有するユニット基板と、ユニット基板上に駆動装置を有する光学ユニットであって、金属部材は、ユニット基板の裏面から突出してなるとともに、突出した金属部材が露出されてなることを特徴とする。これにより、半導体素子から生じる熱を効率よく外部に放出させることができる。
【００１９】
また、ユニット基板は、表面に基板導電部を有し、基板導電部は、記半導体装置の前記導電部と導通されるとともに、半導体装置の金属部材と絶縁されてなる。これにより、ユニット基板に複雑な回路を形成することなく半導体装置を実装することができ、比較的容易に導通を図ることができる。
【００２０】
また、駆動装置は、定電圧駆動による電流検知手段を有していることを特徴とする。
これにより、複数の半導体装置を有する光学ユニットのうち、目視で異常を確認しにくい場合においても、その一部に生じた不具合を容易に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置により、複数の半導体装置を有し、高出力可能な光学ユニットの放熱性を向上させることができ、かつ、部分的な発光不良などの場合における交換を容易にすることができる。また、特に、目視で異常の確認がしにくい半導体装置を用いた光学ユニットの一部に発生した不具合を、容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置及び光学ユニットを例示するものであって、本発明は半導体装置および光学ユニットを以下に限定するものではない。
【００２３】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。以下、図面を参照しながら本形態にかかる半導体装置について説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態における半導体装置１００を示し、図１中のパッケージ１０１に保護部材１０３を被せたときの断面図を図２に示す。図１、図２において、パッケージ１０１は、側面と底面とを有し上面を開口部とする凹部１０５を有している。凹部内の底面には、金属部材１０２の上面が露出するように設けられており、半導体素子１０５は、この上に配設されている。そして、導電性ワイヤ１０６を用いてパッケージに設けられた導通部１０７と電気的に接続されている。金属部材１０２は、パッケージ１０１を貫通し、その下面から突出するよう設けられている。パッケージ１０１は、その外周にネジ加工部１０１ａを有しており、これを利用して半導体装置を固定させることができる。
以下、本願の各構成について説明する。
【００２５】
（パッケージ）
本願において半導体装置のパッケージは、パッケージ裏面側（下面）から金属部材を突出可能な貫通孔を有し、外周（側面）にはネジ加工部を有する。そして、このネジ加工部によって半導体素子を個別に着脱可能となり、しかも、特別な工具を必要とせず容易に着脱することができる。
【００２６】
パッケージの形状は、上側から見てネジ加工部の外周が円形となるような形状であればよい。図３はパッケージの変形例を示した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のパッケージ３０１を上側から見た図である。このように、ネジ加工部３０１ａとは別の領域に、ネジ加工部よりも突出したパッケージ上部３０１ｂを有し、かつ、その形状が上側から見たときに四角形になっているような形状とすることができる。また四角形だけでなく、六角形や八角形など任意の形状とすることができる。さらに、図３ではネジ加工部をパッケージ下部とし、その上に四角形の外周を有するようにしたが、図４のように、パッケージ４０１のネジ加工部４０１ａの中に、ネジ加工を施さない平坦部４０１ｃを設けてもよい。図４（ｂ）は図４（ａ）のパッケージ４０１上側から見た図である。このように、ネジ加工部のネジ山が連続していなくても、ネジとしての機能を有しており、このような形状とすることもできる。ここでは、ネジ加工部の一部に加工を施さない例を示したが、このような領域を複数箇所設けてもよく、例えば上側からみて略四角形のパッケージの４つの角部を面取りするようにしてその部分にネジ加工を施すような形状とすることもできる。このような形状とすることで、着脱時に滑りにくくすることができ、より着脱しやすくなる。
【００２７】
さらに、パッケージの上面、下面とも平坦な面とするのが好ましいが、前面が平坦でなくてもよく、部分的に段差を有していてもよい。また、ネジ加工部を有する外周面（パッケージ側面）は、上面から下面までの距離は同じであるのが好ましいが、用途によっては、異なるようにすることもできる。また、位置決めのために、上面あるいは下面の一部に凸部又は凹部を有するような形状とすることもできる。
【００２８】
また、パッケージは、側面と底面を有し、上面を開口部とする凹部を有していてもよい。そして、この凹部底面に金属部材が露出されるように配置し、この上に半導体素子を載置させる。図２に示すように、凹部の底面の全面が金属部材であってもよく、あるいは図５のようにパッケージ５０１の凹部の底面の一部に金属部材が露出するようにしてもよい。
【００２９】
パッケージの材料としては、外周にネジ加工を施し、かつ、装置に組み込み固定させるため、比較的硬度の高いものが好ましく、例えば、セラミックが好ましが、ネジ加工などの使用に耐えうるような硬質の樹脂であれば用いることが可能である。また、表面に絶縁性物質で被覆するなどの加工を施すことで金属材料も用いることは可能である。セラミックパッケージの場合、セラミックグリーンシートを積層させ、焼成することにより得られる。具体的な材料としては、AlN、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４などを挙げることができる。
【００３０】
（ネジ加工部）
図６は、パッケージの外周全面にネジ加工を施した例の断面図である。このように、ネジ加工部は、半導体装置を構成するパッケージ６０１の外周（パッケージ側面）の全面に設けてもいいし、図１などに示すように、外周の少なくとも一部に設けてもよい。また、外周の一部に設ける場合、図１のようにパッケージの下部にネジ加工部を設けてもよく、あるいは上部や中部の一部の領域や、上部と下部との２つの領域に設けるなど、任意に選択した領域に設けることができる。また、図４のように、上面から下面にかけて全くネジ加工が施されていない領域を設けることもできる。このような加工を施しても、ネジとしての機能は有しているため、目的や用途に応じて、ネジ加工部の領域を任意に選択することができる。
ネジ山のピッチや、条数、角度などは、発光装置の大きさや、用途に応じて、任意に選択することができる。
【００３１】
（凹部）
パッケージの凹部は、図２などに示すように底面には金属部材が露出するようになっており、側面は開口部に向かって広がるように傾斜させるのが好ましい。半導体発光装置（特に発光ダイオード）の場合、半導体発光素子の側面から放出される光が多いので、パッケージ凹部の側面を傾斜させることで半導体発光素子から放出される光の配光特性を制御しやすくなる。また、後述するように、底面に露出された金属部材の上面に凹部を形成させることもできるので、この金属部材の凹部の側面の傾斜角度に応じて、パッケージ凹部の側面の傾斜角度を調整するなど、種々選択することができる。
【００３２】
（突出部）
パッケージには、ネジ加工部よりも突出する突出部を設けてもよい。図７は、パッケージ７０１のネジ加工されていない部分を全て突出させた例の断面図を示しており、このように、単一の外周を持つような突出部を設けてもよく、あるいは、図２のように突出部の一部をさらに突出させるようにしてもよい。また、図２では、突出部が全外周にわたって２段になるように構成されているが、一部のみ２段にするなどでもよい。
【００３３】
（導電部）
パッケージの突出部には、図２に示すようにパッケージの外周の少なくとも一部に、金属部材と電気的に絶縁された導通部１０７を設けることができる。図２において、半導体素子１０５は、パッケージの外周に設けられた導通部１０７と、導電性ワイヤ１０６によって接続されている。
【００３４】
導通部は、電気的に連続した１つの領域からなっていてもよいし、あるいは、電気的に絶縁された２つの領域に分割して設けることもできる。例えば、半導体発光素子の基板としてサファイアなどの絶縁性基板を用いた場合、ｐ電極とｎ電極をそれぞれ、分割された２つの導通部にワイヤ１０５を用いて接続させることができる。また、半導体素子の基板としてＳｉなど導電性基板を用いた場合、導通部を分割せずに１つとし、パッケージ凹部の底面に露出している金属部材をもう一方の導通部として機能させることもできる。この場合は、パッケージによってそれぞれ絶縁されていることになる。例えば、図２における導電性ワイヤは２本とも半導体発光素子１０５のｐ電極（ｎ電極）に接続され、ｎ電極（ｐ電極）は導電性接着部材を用いて金属部材に接続することで導通を図る。
【００３５】
（金属部材）
金属部材は、半導体装置のパッケージの凹部に、金属部材の上面が露出するように設けられる。図１では、金属部材の上面が、パッケージの凹部底面と一致するように設けた半導体装置を示している。この図では、凹部の底面全面が金属部材の上面全面と一致する大きさとなっており、この場合は、パッケージにあらかじめ貫通孔を設けておき、その貫通孔に金属部材を貫通させることで容易に得ることができる。このような場合に限らず、図５のように金属部材の上面の大きさとパッケージの凹部の底面との大きさを異なるようにしてもよい。
【００３６】
また、金属部材の上面は、図１のような単一の平面形状でもよく、あるいは、凹部を有していてもよいし、突出部を有していてもよい。図７は、金属部材の上面に凹部を設けた例を示す断面図である。このようにすることで、凹部をリフレクタとしても機能させることができるので、パッケージ開口部に向けて光をより効率よく反射させることができる。金属部材の上面に設ける凹部は、パッケージ凹部の側面の角度にそろえた側面角度にすることもでき、あるいは異なる角度にしてもよい。これらは、半導体装置の配光特性などの光学特性を考慮して、適宜選択することができる。
【００３７】
また、半導体レーザ素子を搭載させる場合、特に、端面に出射面を有するＬＤを用いる場合は、パッケージの上面の開口部に向けて端面（出射面）が位置するように設ける必要があるので、あらかじめ半導体レーザ素子を載置可能な面積だけ突出するような突出部を形成しておくこともできる。
【００３８】
また、図１では金属部材は円柱状であるが、四角柱などの多角柱でもよく、あるいは、円柱の側面の一部を平坦な面としたような形状でもよい。また、側面、底面などに、凹凸を設けることもでき、こうすることで表面積を大きくすることができるので放熱性を向上させることができる。さらには、ヒートパイプや、水又は空冷などの２重構造としてもよい。また、途中で屈曲していてもよく、突出部や開口部を有していてもよい。このように断面が円形以外の形状としたり、突出部などと設けることで、着脱時の回転作業がしやすくなる。また、内部に空洞が設けられていてもよく、また、異なる材質の金属部材を内包させるなどの構造とすることも可能である。金属部材は、パッケージの下面から突出するように設けられるが、どの程度突出させるかについては、取り付ける基板、装置などによって適宜選択することができる。この金属部材は、パッケージに接着部材を用いて容易に接合させることができる。
【００３９】
（封止部材）
半導体発光素子や、導電性ワイヤなどを外部から保護するために、封止部材を設ける。図１では、パッケージの大きさに合わせてあらかじめ用意されたキャップ（保護部材）１０３を被せて、接着している。また、図６、図７のように、パッケージ凹部にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などからなる封止部材６０８、７０８を設けてもよい。ここでは、ワイヤをパッケージ上面に接続させているため、図のように凸レンズ状の封止部材としているが、このような形態に限らず、凹部の上面と面一になるよう、あるいは凹レンズを形成するようにしてもよい。封止部材には、半導体発光素子からの光を拡散させるＳｉＯ２などの拡散剤や、蛍光体などの色変換部材を混入させてもよい。その場合、混入比や、各部材の組成や粒径、蛍光体の発光色などは、任意のものを選択することができる。さらに、樹脂で封止した後に、あらためてレンズを設けたり、キャップを設けたりしてもよい。
【００４０】
樹脂で封止するのではなく、図２などに示すように、キャップ内部及び凹部内部に樹脂ではなく空気が封入してもよい。特に、高出力の半導体発光素子を用いる場合や、発光波長が紫外線などの短波長の場合、樹脂は劣化しやすくなるので、窒素などの気体で封止するのが好ましい。ＬＤを用いる場合も同様である。キャップの材料は金属製が好ましく、光を放出する部分は透光性部材を用いるのが好ましい。透光性部材の材料としては、ソーダガラス、シリカガラス、ホウ珪酸塩ガラス、アルミノホウ珪酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス、オキシナイトライドガラス、カルコゲナイドガラスなどの低融点ガラスから選択された少なくとも一種を含む透光性無機材料からなる。このような材料を選択することにより、発光素子からの高出力な光により劣化することなく、耐光性の高い半導体装置とすることができる。
【００４１】
（半導体素子）
本願における半導体素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又はレーザダイオード（ＬＤ）として用いることが可能な半導体発光素子や、半導体受光素子を含む。これらは、パッケージに設けられている金属部材上に載置される。パッケージに凹部が形成されている場合は凹部内に載置され、半導体発光素子などからの光を放出させるものである。一つ、又は複数の半導体素子をひとつのパッケージ内に載置することができ、複数用いる場合は、半導体発光素子を複数設ける場合はその組成や発光色（発光波長）などは、目的や用途に応じて適宜選択することができる。図１０（ａ）は、半導体素子を１つ搭載させたときの上面図であり、図１０（ｂ）は半導体素子を４つ搭載させたときの上面図である。ここでは、ワイヤを用いて導通させているが、これに限らず、素子の電極を実装面側に向けて、ワイヤを用いずに導電部材で接続させるように実装させてもよい。
また、半導体発光素子と、半導体受光素子、さらには半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー）、あるいはそれらを二種以上組み合わせたものを搭載していてもよい。
【００４２】
ここでは、半導体素子の一例として、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）について説明する。ＬＥＤチップを構成する半導体発光素子としては、ＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を使用したものを挙げることができるが、蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
【００４３】
（ユニット光源）
図８は、半導体装置８００を複数組み込んだユニット光源８２０の一部を示した図であり、半導体装置を載置した部の断面を図９に示す。ここでは、半導体装置として、外周にネジ加工部を有するパッケージを備えてなる半導体装置を用いており、この半導体装置のネジ加工部と嵌合するネジ孔を有するユニット基板８２１を備えている。半導体装置を固定するために、特別な治具を必要としないので、各半導体装置を比較的高密度で配置させることができる。そして、本願では、半導体装置が、そのパッケージ下面から突出する金属部材を有しているが、それが、ユニット基板の裏面からも突出するように設けられていることを特徴としている。
【００４４】
半導体装置の金属部材を、ユニット基板表面に接着させるように固定されるだけでなく、ネジ孔を貫通するよう、すなわち、ユニット基板の裏面から突出させるようにしており、この突出部自らがヒートシンクとしての機能も果たすようになっている。これにより、半導体素子からの熱をユニット基板内にとどめることなく、効率よく外部に放出させることができる。
【００４５】
（基板導通部）
また、ユニット基板には、基板導電部を有しており、これにより半導体装置への導通を図る。基板の表側に導通部を形成して導通を図ることもできるし、基板全域にわたって一方の電極となるようにすることもできる。このような場合、半導体装置の導通部を、図２に示すような突出部の下面にまで連続するように設けておくことで、ネジ留めするだけでユニット光源の基板導通部と導通させることができ、半導体装置の金属部材と絶縁するようにユニット導通部を設けることで、半導体装置の金属部材をもう一つの導通部として機能させることができる。これにより、ユニット基板に複雑な回路系を設けることなく容易に導通を図ることが可能となる。
【００４６】
金属部材を他方の導通部として機能させる場合は、ワイヤなどを用いてもよいし、パッケージに設けたようなネジ止め可能な加工を施して、半導体装置を載置させた基板とは異なる固定治具（基板状、棒状など）に固定させてもよい。あるいは、バネ部材を配置させておき、これで固定させておいてもよい。このような構造とすることで、半導体装置の着脱を、接着部材などを一切用いることなく容易に行うことができる。また、ネジ加工、バネ部材などの構造を取り入れることで、それらを繰り返し用いることが可能となるので、接着部材などを常備しておく必要もなく、異常発生時に直ちに対応が可能となる。
【００４７】
（駆動装置）
半導体装置が導通された    基板導通部には、定電圧駆動が可能な駆動装置を有している。半導体装置を用いる場合、特に半導体発光装置を用いる場合、通常は定電流駆動させる。これは、複数の半導体装置を用いる場合、それぞれのＶｆが全く同じものではないため一定の輝度を得るには定電流駆動する必要があるためである。そして、定電流駆動しながら電流を検知しようとしても、数値変動が極めて小さいので、正確に異常を検知するには困難である。そこで、露光装置やプリンタ光源などを用いる場合、まず定電圧駆動して電流値を検出し、異常の有無を判断することができる。
【００４８】
図１１に本発明のユニット光源の簡単な回路図を示す。図８では半導体装置を４つ搭載させているがこの場合を例に挙げて以下説明する。図１１は４つの半導体発光装置を並列に接続したものであり、通常時は定電流駆動させて各半導体発光素子からの出力をほぼ一定となるように制御して用いる。そして、異常の有無を検知するためには駆動装置を定電圧駆動とし、電流値を測定する。用いる半導体発光素子を、例えば、Ｖｆが４．０Ｖ、定格電流５００ｍＡの半導体発光装置とし、２Ａの定電流で通常駆動させるユニット光源の場合、駆動装置は３．８〜４．２Ｖ、２Ａを示す。ここで、１個が不点灯になった場合、電流は２Ａを示し、電圧は３．９〜４．３Ｖと若干高い値を示す。これは、計器の精度にもよるが、異常と判断しにくい数値である。しかしながら、ここで駆動装置を定電圧駆動とした場合、例えば３．５Ｖ（約４００ｍＡ）で定電圧駆動させた場合、１個が不点灯となると、電流は３００ｍＡを示す。したがって、半導体発光装置１個分の電流値に相当する値で差が生じる。このように、通常よりも低電圧で駆動させることで、正常な半導体発光装置に大きな負荷をかけず、かつ正確に異常を検知することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる半導体装置は、信頼性および耐熱性に優れ、高出力可能である。特に半導体発光素子を用いた半導体発光装置は、従来の電球や蛍光灯に代わる照明用光源、車両用灯具として広く利用することができる。また、この半導体装置を用いたユニット光源は、複数の半導体発光装置を必要とする産業用の光源などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明に係る半導体装置の例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る半導体装置の例を示す斜視図（ａ）と、その上面図（ｂ）である。
【図４】図４は、本発明に係る半導体装置の例を示す斜視図（ａ）と、その上面図（ｂ）である。
【図５】図５は、本発明に係る半導体装置の例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る半導体装置の例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明に係る半導体装置の例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明に係る光学ユニットの例を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る半導体装置に半導体素子を１つ搭載させたときの例を示す上面図（ａ）と、半導体素子を４つ搭載させたときの例を示す上面図（ｂ）である。
【図１１】図１１は、本発明に係る光学ユニットの回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００、８００・・・半導体装置
１０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１・・・パッケージ
１０１ａ、３０１ａ・・・パッケージのネジ加工部
１０１ｂ・・・パッケージの突出部
４０１ｃ・・・パッケージの平坦部
１０２、５０２、７０２・・・金属部材
１０３・・・保護部材
１０４・・・凹部
１０５、１００５・・・半導体素子
１０６、１００６・・・導電性ワイヤ
１０７・・・導通部
６０８、７０８・・・封止部材
８２０・・・光学ユニット
８２１・・・ユニット基板
【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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【図１０】
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【図１１】
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