(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップの温度上昇を抑制する効果を従来構成よりも高め、一層の高出力化あるいは長寿命化を図ることができる発光装置を提供する。【解決手段】実装基板２０は放熱板として兼用される金属板からなる伝熱板２１を備える。伝熱板２１の厚み方向の一面には板状のサブマウント部材３０を介してＬＥＤチップ１０が実装されている。サブマウント部材３０はＬＥＤチップ１０よりも面積が大きく、かつＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０との対向面の内接円を上底面とし伝熱板２１の厚み方向の他面の外接円を下底面とした円錐台の外側にサブマウント部材３０の外周が出るようにサブマウント部材３０の寸法が設定される。【選択図】図１
2007116108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板として兼用されるベース基板を備えた実装基板と、実装基板におけるベース基板の厚み方向の一面に載設される板状のサブマウント部材と、サブマウント部材に搭載されるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに電気的に接続されたボンディングワイヤおよびＬＥＤチップを封止した透明樹脂からなる封止部と、実装基板との間に封止部を囲む形で実装基板に固着されたドーム状の保護カバーとを備え、サブマウント部材はＬＥＤチップよりも面積が大きく、ＬＥＤチップにおけるサブマウント部材との対向面の内接円を上底面としベース基板の厚み方向の他面の外接円を下底面とした円錐台の外側にサブマウント部材の外周が出るようにサブマウント部材の寸法が設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記円錐台の下底面と母線とのなす角度が４５度に設定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チップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明あるいは表示を目的として発光ダイオードを光源とする発光装置が各種提供されている。この種の発光装置として、金属板を用いた実装基板の金属板にＬＥＤチップを搭載することにより、実装基板における金属板を放熱板に兼用してＬＥＤチップのジャンクション温度の上昇を抑制することが考えられている。ＬＥＤチップの温度上昇を抑制すれば、ＬＥＤチップの入力電力を高めて高出力化を図ることができ、あるいはまた入力電力を変えずに長寿命化を図ることができる。
【０００３】
ただし、ＬＥＤチップと実装基板とは一般に線膨張率の差が大きく、ＬＥＤチップを実装基板に直接実装すると熱応力によってＬＥＤチップが破損するおそれがある。そこで、ＬＥＤチップとの線膨張率の差が比較的小さくしかも熱伝導率が比較的高い材料からなる熱伝達部材を、ＬＥＤチップと実装基板との間に介装することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００３−１６８８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、ＬＥＤチップと実装基板における金属板との間に介装された熱伝達部材の断面積がＬＥＤチップよりも小さく、したがって熱抵抗が比較的大きいものであるから、実装基板の面積を大きくしてもＬＥＤチップの温度上昇を抑制する効果が十分に得られないという問題を有している。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制する効果を従来構成よりも高め、一層の高出力化あるいは長寿命化を図ることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、放熱板として兼用されるベース基板を備えた実装基板と、実装基板におけるベース基板の厚み方向の一面に載設される板状のサブマウント部材と、サブマウント部材に搭載されるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに電気的に接続されたボンディングワイヤおよびＬＥＤチップを封止した透明樹脂からなる封止部と、実装基板との間に封止部を囲む形で実装基板に固着されたドーム状の保護カバーとを備え、サブマウント部材はＬＥＤチップよりも面積が大きく、ＬＥＤチップにおけるサブマウント部材との対向面の内接円を上底面としベース基板の厚み方向の他面の外接円を下底面とした円錐台の外側にサブマウント部材の外周が出るようにサブマウント部材の寸法が設定されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、サブマウント部材の面積がＬＥＤチップの面積よりも大きいので、従来構成に比べて、ＬＥＤチップと実装基板との間の熱抵抗を小さくすることができ、しかも、ＬＥＤチップにおけるサブマウント部材との対向面の内接円を上底面としベース基板の厚み方向の他面の外接円を下底面とした円錐台の外側にサブマウント部材の外周が出るようにサブマウント部材の寸法が設定されているので、ＬＥＤチップで発生した熱がサブマウント部材を通過してベース基板に伝導される際に、ＬＥＤチップからサブマウント部材を通ってベース基板の厚み方向の前記他面の端部に向かう経路において熱流を直線的に流すことができ、ベース基板の前記他面の全面にわたってＬＥＤチップからの熱を効率よく伝達することができる。つまり、ＬＥＤチップで発生した熱を従来構成に比べて、より広範囲に亘って伝熱させることができて、ベース基板の前記他面の全面を用いて放熱することができるので、放熱効率を高めることができてＬＥＤチップのジャンクション温度の上昇を抑制することができるから、一層の高出力化を図ったり、長寿命化を図ったりすることが可能になる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記円錐台の下底面と母線とのなす角度が４５度に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、前記ＬＥＤチップから前記ベース基板の前記他面への熱の伝導効率が他の角度を選択する場合よりも高くなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制する効果を従来構成よりも高め、一層の高出力化あるいは長寿命化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置１について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１２】
本実施形態の発光装置１は、矩形板状のＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が当該ＬＥＤチップ１０よりも面積の大きい矩形板状のサブマウント部材３０を介して実装された実装基板２０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を囲んだ枠体４０と、枠体４０の内側でＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止樹脂からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０を透過した光の配光を制御するレンズからなる光学部材６０と、実装基板２０との間に封止部５０を囲む形で配設されたドーム状の保護カバー７０とを備えている。ここにおいて、保護カバー７０は、光学部材６０の光出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面との間に空気層８０が形成される形で実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側に配設されている（つまり、本実施形態では、封止部５０が枠体４０と光学部材６０とで囲まれており、この光学部材６０および枠体４０を囲むように保護カバー７０が配設されている）。
【００１３】
なお、本実施形態の発光装置１は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、例えば、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し加熱時に低粘度化する樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）により形成される絶縁層９０を介して金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００に接合することで、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。ここで、照明器具の光源として用いる場合には、所望の光出力が得られるように、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。
【００１４】
実装基板２０は、銅板のような熱伝導性の良好な金属板からなる矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１における上面側）に固着された矩形板状の配線基板（表面基板）２２とで構成され、配線基板２２の中央部に、サブマウント部材３０を挿入可能な矩形状の窓孔（開口窓）２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置されたサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に伝熱され、伝熱板２１を通して放熱される。なお、本実施形態では、伝熱板２１の材料としてＣｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。また、本実施形態では、伝熱板２１が、放熱板として兼用され厚み方向の一面にサブマウント部材３０が載設されるベース基板を構成している。
【００１５】
上述の配線基板２２は、ガラスエポキシ基板からなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０の各電極（図示せず）と電気的に接続される一対の給電用の導体パターン２３，２３が設けられている。配線基板２２における各導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されており、平面視において枠体４０よりも内側の部位がインナーリード部（ボンディング電極）２３ａ，２３ａを構成し、保護カバー７０よりも外側の部位がアウターリード部（接続用電極）２３ｂ，２３ｂを構成している。また、配線基板２２は、絶縁性接着層２５を介して伝熱板２１と固着されている。なお、絶縁性基材２２ａの材料は、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂や、フェノール樹脂などでもよい。
【００１６】
ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部１２がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。
【００１７】
なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１から離れた側となるようにサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１に近い側となるようにサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部１２を伝熱板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２を伝熱板２１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。
【００１８】
ＬＥＤチップ１０が載設される上述のサブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されており、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有するとともに、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する機能とを有している。
【００１９】
ここにおいて、本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導電パターンからなる電極パターン３１および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４と直接接続され当該ボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。
【００２０】
サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の電極パターン３１とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。また、上述のように伝熱板２１の材料がＣｕの場合には、サブマウント部材３０の材料として、ＣｕＷもしくはＷを採用すれば、サブマウント部材３０と伝熱板２１とを直接接合することが可能となる。
【００２１】
ところで、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０およびサブマウント部材３０それぞれの平面視における外周形状が正方形状であり、平面視においてＬＥＤチップ１０の外周線がサブマント部材３０の外周線よりも内側に位置し且つ両外周線が並行しないようにＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０の中央部に接合されており、ＬＥＤチップ１０の対角線とサブマウント部材３０の対角線とが非平行となっている。より具体的には、ＬＥＤチップ１０の対角線とサブマウント部材３０の対角線とのなす角度が略４５度となるようにＬＥＤチップ１０がサブマント部材３０の中央部に接合されている。なお、本実施形態では、窓孔２４も平面視において正方形状となっている。
【００２２】
また、上記アノード電極に電気的に接続されるボンディングワイヤ１４はＬＥＤチップ１０の一表面の中央付近で上記アノード電極に接続され、上記カソード電極に電気的に接続されるボンディングワイヤ１４は、ＬＥＤチップ１０の１つの角部付近でサブマウント部材３０の電極パターン３１に接続されている。
【００２３】
したがって、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とが両者の外周線が並行するような位置関係にある場合に比べて、サブマウント部材３０の平面サイズを小さくすることなく、ＬＥＤチップ１０の１つの対角線に沿った方向へ延出されるボンディングワイヤ１４の両端間の直線距離を短くすることができ、ボンディングワイヤ１４に起因した光取出し効率の低下を抑制することができるとともに、枠体４０および発光装置１全体の小型化を図ることができる。要するに、サブマウント部材３０による熱伝導機能を低下させることなく、ボンディングワイヤ１４に起因した光取出し効率の低下を抑制することができるとともに、枠体４０や発光装置１全体の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、アクリル樹脂などを用いてもよい。
【００２５】
枠体４０は、円筒状の形状であって、透光性材料（例えば、シリコーンなど）により形成されている。ここで、枠体４０は、封止部５０の材料である封止樹脂と同等の線膨張率を有する透光性材料であって封止樹脂の屈折率および弾性率を下回らない透光性材料により形成すればよく、封止樹脂がアクリル樹脂の場合には枠体４０の透光性材料としてアクリル樹脂を採用することが望ましい。なお、本実施形態では、枠体４０を実装基板２０に固着した後で枠体４０の内側に封止樹脂を充填（ポッティング）して熱硬化させることで封止部５０を形成してある。
【００２６】
光学部材６０は、封止部５０側の光入射面６０ａおよび光出射面６０ｂそれぞれが凸曲面状に形成された両凸レンズにより構成されている。ここにおいて、光学部材６０は、シリコーンの成形品により構成されており（要するに、シリコーンにより形成されており）、封止部５０と屈折率が同じ値となっているが、光学部材６０は、シリコーンの成形品に限らず、例えば、アクリル樹脂の成形品により構成してもよい。
【００２７】
ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０からの光の放射範囲を広げる機能を有する。ここで、光学部材６０は、当該光学部材６０の光軸がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。なお、光学部材６０は、光出射面６０ｂと枠体４０の外側面とが略滑らかに連続するように配置されている。
【００２８】
保護カバー７０は、シリコーンのような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、保護カバー７０は、透光性材料および蛍光体により形成されている）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが保護カバー７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、保護カバー７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、保護カバー０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。なお、保護カバー７０には必ずしも色変換の機能を持たせる必要はなく、単なる保護の目的にのみ用いてもよく、この場合には、蛍光体が不要となる。
【００２９】
上述の保護カバー７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面に沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと保護カバー７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、保護カバー７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、保護カバー７０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着すればよい。
【００３０】
本実施形態における発光装置１は、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができるとともに、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が保護カバー７０と実装基板２０との接合部を通して出射されるのを防止することができる。また、上述のように、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位である電極パターン３１の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜３２を形成してあるので、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。
【００３１】
ところで、実装基板２０における伝熱板２１の面積（厚み方向に直交する平面内での面積）は、ＬＥＤチップ１０の周囲温度、光出力、投入電力を規定の発光条件としたときに、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度が最大ジャンクション温度よりも低く規定した所定温度以下になるように決定される。ただし、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度を直接測定するのではなく、伝熱板２１における器具本体１００との対向面（伝熱板２１の厚み方向の上記一面とは反対側の他面）の温度が規定した温度以下になるように伝熱板２１の面積が設定される。言い換えると、ＬＥＤチップ１０の発光条件が決まれば、伝熱板２１の面積を決定することができる。ここで、１個のＬＥＤチップ１０に対応して占有する面積を小さくするには、伝熱板２１の面積を小さくすることが望ましく、伝熱板２１の面積を小さくするには、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１の上記他面（裏面）に効率よく伝導することが要求される。
【００３２】
ここで、平面視におけるＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０との対向面の内接円を上底面とし、伝熱板２１の上記他面の外接円を下底面とする円錐台を考える。この円錐台の母線が下底面に対してなす角度θ（図１参照）は４５度が望ましいことが実験的に確認された。角度θを４５度付近にしたとき、ＬＥＤチップ１０から伝熱板２１の上記他面の全面に効率よく熱を伝導させるには、ＬＥＤチップ１０から伝熱板２１の上記他面まで熱を直線的に伝導させることが望ましい。
【００３３】
そこで、サブマウント部材３０を上述した円錐台の母線よりも外側まで広がる寸法に形成する。つまり、ＬＥＤチップ１０から伝熱板２１の上記他面の端縁まで直線的に流れる熱流がサブマウント部材３０を通過するように、寸法関係を設定することができ、結果的にＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１の上記他面の全体に効率よく伝導させることができる。
【００３４】
サブマウント部材３０の寸法は、平面視における寸法だけではなく、厚み寸法も関与する。サブマウント部材３０の厚み寸法を小さくすれば、上述した円錐台の高さ寸法（下底面と上底面との距離）を小さくすることができるから、結果的に下底面の直径を小さくすることができる。つまり、伝熱板２１の面積をより小さくすることが可能になる。
【００３５】
上述のように、サブマウント部材３０の面積をＬＥＤチップ１０の面積よりも大きくし、かつＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０との対向面の内接円を上底面とし、伝熱板２１の上記他面の外接円を下底面とした円錐台の母線が下底面に対してなす角度θを４５度付近とするときに、サブマウント部材３０の外周が円錐台の外側に出るようにサブマウント部材３０の寸法を設定することにより、ＬＥＤチップ１０から発生した熱を伝熱板２１の上記他面の全体に伝導することができる上に、熱流を直線的に流すことで効率よく放熱することができる。
【００３６】
（実施形態２）
以下、本実施形態の発光装置１について図４〜図６に基づいて説明する。
【００３７】
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、光学部材６０と枠体４０とが同一の透光性材料（例えば、シリコーンなど）により一体成形されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
また、本実施形態における配線基板２２は、絶縁性基材２２ａにおける伝熱板２１側とは反対の表面側に、導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層２６（図４および図６参照）が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射されレジスト層２６の表面に入射した光がレジスト層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２における伝熱板２１側とは反対の表面を通して吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。
【００３９】
ここにおいて、レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３のインナーリード部２３ａ，２３ａを露出させる円形状の開口窓２６ａが形成され、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３のアウターリード部２３ｂ，２３ｂそれぞれを露出させる円形状の開口窓２６ｂ，２６ｂが形成されている。
【００４０】
また、本実施形態における光学部材６０は、封止部５０側の光入射面６０ａが平面状に形成され光出射面６０ｂが凸曲面状に形成された平凸レンズ状に形成されている。
【００４１】
ここにおいて、光学部材６０と枠体４０とは上述のように、同一の透光性材料（例えば、シリコーンなど）により一体成形されており（言い換えれば、光学部材６０と枠体４０とが連続一体に形成されており）、封止部５０と屈折率および線膨張率が同じ値となっている。なお、光学部材６０と枠体４０とは封止部５０の封止樹脂材料の屈折率および弾性率を下回らない透光性材料により一体成形すればよく、例えば、封止樹脂がアクリル樹脂である場合には、光学部材６０と枠体４０とをアクリル樹脂により一体成形してもよい。また、光学部材６０および枠体４０の透光性材料は、封止樹脂の線膨張率と同等の線膨張率を有していればよい。
【００４２】
また、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０が、実装基板２０の最表面（レジスト層２６の表面）を含む平面から当該平面の法線方向に離間した位置に配置されており、光学部材６０と枠体４０とで構成されるレンズブロックにおいて光学部材６０と枠体４０とで囲まれた空間がＬＥＤチップ１０を収納する収納凹部を構成している。
【００４３】
本実施形態の発光装置１の製造方法としては、図８に示すように、ＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを電気的に接続した後、光学部材６０と枠体４０とで囲まれる空間に上述の封止部５０となる液状の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ｃを注入してから、光学部材６０を実装基板２０との間に枠体４０が介在する形で実装基板２０に対向配置して封止樹脂材料５０ｃを硬化させることにより封止部５０を形成するような製造方法が考えられる。しかしながら、このような製造方法では、製造過程において封止部５０にボイドが発生する恐れがある。
【００４４】
そこで、本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、図７に示すように、実装基板２０にＬＥＤチップ１０を実装してＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを電気的に接続した後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４，１４を封止部５０の一部となる液状の第１の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ａにより覆ってから、光学部材６０と枠体４０とで囲まれる空間に第１の封止樹脂材料５０ａと同一材料からなり封止部５０の他の部分となる液状の第２の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ｂを注入し、その後、光学部材６０を実装基板２０との間に枠体４０が介在する形で実装基板２０に対向配置して各封止樹脂材料５０ａ，５０ｂを硬化させることにより封止部５０を形成するようにしている。このような製造方法によれば、製造過程で封止部５０にボイドが発生しにくくなり、信頼性が高く且つ光出力が大きな発光装置１を提供することができる。ここで、第２の封止樹脂材料５０ｂを注入する前に、第１の封止樹脂材料５０ａを硬化させておけば、第１の封止樹脂材料５０ａの粘度が低下し上記収納凹部内に閉じ込められたボイドが抜けやすくなるという利点がある。なお、本実施形態では、実装基板２０のレジスト層２６の中央部に形成された円形状の開口窓２６ａの内径を保護カバー７０の最大外径よりもやや大きな寸法に設定してあり、第１の封止樹脂材料５０ａをポッティングした際に開口窓２６ａの内周面近傍まで流れ込んだ第１の封止樹脂材料５０ａを、保護カバー７０と実装基板２０とを接合する接着剤として利用している。
【００４５】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、光学部材６０と枠体４０とが同一の透明樹脂により一体成形されているので、光学部材６０と枠体４０とが別部材である場合に比べて部品点数を少なくできるとともに、ＬＥＤチップ１０と光学部材６０との光軸のずれに起因した光出力の低下を防止することができる。
【００４６】
（実施形態３）
以下、本実施形態の発光装置１について図９に基づいて説明する。
【００４７】
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態２と略同じであって、レジスト層２６の中央部の開口窓２６ａの内径を保護カバー７０の最大内径よりもやや小さく設定してあり、保護カバー７０における実装基板２０側の端縁とレジスト層２６における開口窓２６ａの周部とを全周に亘って接着剤からなる接合部７５により接合している点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
したがって、本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、実施形態２と同様、図１０に示すように、実装基板２０にＬＥＤチップ１０を実装してＬＥＤチップ１０とボンディングワイヤ１４，１４とを電気的に接続した後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４，１４を封止部５０の一部となる液状の第１の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ａにより覆ってから、光学部材６０と枠体４０とで囲まれる空間に第１の封止樹脂材料５０ａと同一材料からなり封止部５０の他の部分となる液状の第２の封止樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）５０ｂを注入し、その後、光学部材６０を実装基板２０との間に枠体４０が介在する形で実装基板２０に対向配置して各封止樹脂材料５０ａ，５０ｂを硬化させることにより封止部５０を形成するようにしている。ここにおいて、本実施形態の発光装置１の製造にあたっては、レジスト層２６により、保護カバー７０の接合部位まで第１の封止樹脂材料５０ａが流出するのを防止しており、保護カバー７０の実装基板２０側の端縁と実装基板２０とを接着剤により接合しているので、保護カバー７０と実装基板２０との間に介在する接合部７５の厚みの制御が容易になるとともに、保護カバー７０と実装基板２０との接合の信頼性が向上する。なお、接合部７５の接着剤としては、保護カバー７０と同じ材料を用いるのが望ましい。
【００４９】
（実施形態４）
以下、本実施形態の発光装置１について図１１〜図１６に基づいて説明するが、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態の発光装置１は、実施形態２にて説明した枠体４０を備えておらず、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材６０が、実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側に配設されるドーム状に形成されており、ＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続された複数本（本実施形態では、４本）のボンディングワイヤ１４を封止した封止部５０が、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されており、保護カバー７０が、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。
【００５１】
また、本実施形態では、実装基板２０における配線基板２２として、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に給電用の一対の導体パターン２３，２３が形成されたフレキシブルプリント配線板を採用している。
【００５２】
本実施形態では、配線基板２２における各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤ１４が接続されるインナーリード部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位がアウターリード部２３ｂを構成している。
【００５３】
また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、一表面側において四隅のうちの隣り合う２箇所にアノード電極１３ａ（図１３および図１５（ａ）参照）が形成され、残りの２箇所にカソード電極１３ｂ（図１３および図１５（ａ）参照）が形成されたものを用いており、各アノード電極１３ａそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、各カソード電極１３ｂそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。また、２つのアウターリード部２３ｂのうちＬＥＤチップ１０の各アノード電極１３ａが電気的に接続されるアウターリード部２３ｂ（図１３における右側のアウターリード部２３ｂ）には「＋」の表示が形成され、ＬＥＤチップ１０の各カソード電極１３ｂが電気的に接続されるアウターリード部２３ｂ（図１３における左側の電極部２３ｂ）には「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両アウターリード部２３ａ，２３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。
【００５４】
本実施形態では、配線基板２２における窓孔２４が矩形状であり、図１５（ａ）に示すように、当該矩形状の窓孔２４の各辺の中央部近傍にインナーリード部２３ａが設けられているが、図１５（ｂ）に示すように、窓孔２４の各辺の一端近傍にインナーリード部２３ａを設けることにより、ボンディングワイヤ１４の全長を長くすることができ、封止部５０の膨張収縮に起因したボンディングワイヤ１４の断線が起こりにくくなり、信頼性が向上する。
【００５５】
なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０は、結晶成長用基板として６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いた青色ＬＥＤチップであり、実施形態１と同様に、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しているが、サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷなどを採用してもよい。
【００５６】
また、本実施形態における発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２のレジスト層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、実施形態１と同様に、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。
【００５７】
光学部材６０は、実施形態２と同様に透光性材料（例えば、シリコーンなど）により形成されているが、実施形態２では平凸レンズ状の形状に形成されていたのに対して、ドーム状に形成されている。ここにおいて、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく保護カバー７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層８０を伝搬して保護カバー７０まで到達し保護カバー７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに保護カバー７０を透過したりする。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。
【００５８】
また、保護カバー７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと保護カバー７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。
【００５９】
ところで、上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０と各導体パターン２３，２３とをそれぞれ２本のボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続した後、図１３に示すようにディスペンサ４００のノズル４０１の先端部を配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８に合わせてサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから硬化させ（図１４に当該封止樹脂からなる樹脂部５０ｄを示してある）、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、保護カバー７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられる。このような製造方法によれば、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生するのを抑制することができ、ボイドに起因したボンディングワイヤ１４への応力集中を起こりにくくでき、信頼性を高めることができる。ただし、このような製造方法を採用する場合でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。
【００６０】
しかしながら、このような製造方法を採用した場合、光学部材６０を実装基板２０における上記所定位置に配置する際に液状の封止樹脂の一部が光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出てレジスト層２６の表面上に広がってしまい、当該溢れ出た封止樹脂からなる不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などにより、発光装置１全体としての光取り出し効率が低下してしまうことが考えられる。
【００６１】
そこで、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と保護カバー７０のリング状の端縁に重なる部位との間に、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出た封止樹脂を溜める複数の樹脂溜め用穴２７を光学部材６０の外周方向に離間して形成してある。ここで、樹脂溜め用穴２７は、配線基板２２に形成した貫通孔２７ａと伝熱板２１において貫通孔２７ａに対応する部位に形成された凹部２７ｂとで構成されており、配線基板２２の厚みを薄くしても樹脂溜め用穴２７の深さ寸法を大きくできて、樹脂溜め用穴２７に溜めることが可能な封止樹脂の量を多くすることができ、しかも、樹脂溜め用穴２７内で硬化した封止樹脂がＬＥＤチップ１０から保護カバー７０への熱伝達を阻止する断熱部として機能することとなり、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う保護カバー７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と保護カバー７０のリング状の端縁と重なる部位との間に配置されて各樹脂溜め用穴２７を覆うリング状の光吸収防止用基板１４０を備えており、各樹脂溜め用穴２７内に溜まって硬化した封止樹脂からなる樹脂部による光吸収を、光吸収防止用基板１４０によって防止することができる。ここにおいて、光吸収防止用基板１４０は、実装基板２０側とは反対の表面側にＬＥＤチップ１０や保護カバー７０などからの光を反射する白色系のレジスト層が設けられているので、上記光の吸収を防止することができる。なお、光吸収防止用基板１４０は、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置する際に溢れ出た封止樹脂が各樹脂溜め用穴２７内に充填された後で、実装基板２０の上記一表面側に載置すればよく、その後で封止樹脂を硬化させる際に封止樹脂により実装基板２０に固着されることとなる。ここで、リング状の光吸収防止用基板１４０には、各樹脂溜め用穴２７の微小領域を露出させる複数の切欠部１４２が形成されており、樹脂溜め用穴２７内の封止樹脂を硬化させる際にボイドが発生するのを防止することができる。
【００６３】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と保護カバー７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間に樹脂溜め用穴２７が形成されているので、樹脂溜め用穴２７に溜められた封止樹脂が保護カバー７０を実装基板２０に固着する際に溢れることがなく、実装基板２０の上記一表面上に溢れ出た封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができるから、当該不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などによる光取り出し効率の低下を抑制することができ、光出力の高出力化を図れる。
【００６４】
ここにおいて、本実施形態における発光装置１では、複数の樹脂溜め用穴２７が光学部材６０の外周方向に離間して複数設けられているので、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と保護カバー７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間の距離を短くしながらも、実装基板２０の上記一表面上に封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができ、また、導体パターン２３，２３が樹脂溜め用穴２７により分離されるのを防止することができ、ＬＥＤチップ１０への給電路の低抵抗化を図れる。
【００６５】
なお、上述の各実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、結晶成長用基板である導電性基板１１としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、例えば、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよく、発光部１２の材料に応じて結晶成長基板の材料を適宜選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施形態１の発光装置の概略断面図である。
【図２】同上の発光装置の一部破断した概略分解斜視図である。
【図３】同上の発光装置の要部概略平面図である。
【図４】実施形態２の発光装置の概略断面図である。
【図５】同上の発光装置の一部破断した概略分解斜視図である。
【図６】同上の発光装置の要部概略平面図である。
【図７】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図８】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図９】実施形態３の発光装置の概略断面図である。
【図１０】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図１１】実施形態４の発光装置の概略断面図である。
【図１２】同上の発光装置の一部破断した概略分解斜視図である。
【図１３】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図１４】同上の発光装置の製造方法の説明図である。
【図１５】同上の発光装置の要部説明図である。
【図１６】同上の発光装置の概略分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  発光装置
１０  ＬＥＤチップ
１４  ボンディングワイヤ
２０  実装基板
２１  伝熱板（ベース基板）
２２  配線基板
２３  導体パターン
３０  サブマウント部材
５０  封止部
７０  保護カバー
【図１】
2007116108.tif 000003
【図２】
2007116108.tif 000004
【図３】
2007116108.tif 000005
【図４】
2007116108.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007116108.tif 000009
【図８】
2007116108.tif 000010
【図９】
2007116108.tif 000011
【図１０】
2007116108.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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