(57)【要約】【課題】放熱を効率良く行うこと。【解決手段】実施形態の発光装置は、基板と、発光素子と、サーマルビアとを具備する。発光素子は、基板の所定の面に実装されたフリップチップ型の発光素子である。サーマルビアは、発光素子と対向する位置に形成された基板の貫通孔に設けられている。【選択図】図１
2016009847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板の所定の面に実装されたフリップチップ型の発光素子と；
前記発光素子と対向する位置に形成された前記基板の貫通孔に設けられたサーマルビアと；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記サーマルビアの前記発光素子が位置する側の面に設けられた透光性を有する保護層を更に具備す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】
前記サーマルビアの前記発光素子が位置する側とは反対側の面に形成されたメッキ層を更に具備することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
基板と；
前記基板の所定の面に実装されたフェイスアップ型の発光素子と；
前記発光素子と対向する位置に形成された前記基板の貫通孔に設けられたサーマルビアと；
前記サーマルビアの前記発光素子が位置する側の面に設けられた透光性を有する保護層と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記サーマルビアの前記発光素子が位置する側とは反対側の面に形成されたメッキ層を更に具備することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記基板上には、前記保護層よりも厚みが厚く、前記発光素子に電力を供給する配線パターンが形成されており、前記保護層は、前記配線パターンの少なくとも側面と接触していることを特徴とする請求項２または４に記載の発光装置。
【請求項７】
前記サーマルビアは銀、前記保護層は無機材料、前記メッキ層は金を主体とする材料でそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項３または５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置に用いられる発光装置として、例えば、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などの発光素子が基板に実装され、発光素子が発した光の波長を変換する蛍光体が含まれた封止樹脂により封止されている発光装置がある。
【０００３】
上述の発光装置において、発光素子などが発する熱を放熱するために、基板にサーマルビアが設けられる場合がある。このような発光装置において、放熱を効率良く行うことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３２４４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、放熱を効率良く行うことができる発光装置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】
【０００６】
実施形態の発光装置は、基板と、発光素子と、サーマルビアとを具備する。発光素子は、基板の所定の面に実装されたフリップチップ型の発光素子である。サーマルビアは、発光素子と対向する位置に形成された基板の貫通孔に設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の発光装置によれば、放熱を効率良く行うことができるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式図である。
【図２】図２は、図１の矢印Ａが示す方向から見た場合の、サーマルビアと配線パターン間の領域との位置関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、サーマルビアにおける光の反射の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、発光装置を装着した照明装置の一例を示す縦断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る発光装置について説明するための図である。
【図６】図６は、サーマルビアの配置の他の例を示す図である。
【図７】図７は、サーマルビアの配置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光装置１０を例示する模式図である。図１は、第１の実施形態に係る発光装置１０の縦断面図である。
【００１１】
図１の例に示すように、発光装置１０は、基板１１、配線パターン１２、複数の発光素子１３、封止樹脂１４、サーマルビア１５、保護層１６及びメッキ層１７を有する。
【００１２】
基板１１には、例えば、セラミック、又はセラミックと樹脂の複合セラミックなどを含む部材がベース材料として用いられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、又は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などが用いられる。
【００１３】
配線パターン１２は、基板１１の所定の面（例えば、上面）に、所定のパターンで設けられている。例えば、配線パターン１２は、列が延びる方向に隣接する２つの発光素子１３の異極を電気的に接続する。また、配線パターン１２は、後述の制御部３４とも電気的に接続されている。これにより、後述の制御部３４からの電力が、配線パターン１２を介して発光素子１３へ供給される。なお、配線パターン１２の厚みが、保護層１６の厚みよりも大きくなるように、基板１１の所定の面に配線パターン１２が形成される。
【００１４】
発光素子１３は、フリップチップ型のＬＥＤである。発光素子１３は、例えば、青色の光を発するフリップチップ型の青色ＬＥＤである。発光素子１３は、基板１１の上述の所定の面に実装されている。なお、発光素子１３は、これに限られず、様々なＬＥＤなどを用いることができる。発光素子１３は、供給された電力に応じて光を放出する。複数の発光素子１３の各々の電極は、配線パターン１２を介して、列が延びる方向に隣接する他の発光素子１３の電極と電気的に接続される。ここで、配線パターン１２を介して接続される２つの電極は、異なる極である。
【００１５】
封止樹脂１４は、発光素子１３を覆うように基板１１上に形成されている。例えば、封止樹脂１４は、ポッティングにより形成される。封止樹脂１４には、図示しない蛍光体が含まれている。蛍光体は、発光素子１３から放出される光の少なくとも一部を吸収し、光を放出する。ここで、蛍光体が放出する光の波長（例えばピーク波長）は、発光素子１３から放出される光の波長（例えばピーク波長）とは、異なる。すなわち、蛍光体は、発光素子１３が放出した光を、この光の波長とは異なる波長の光に変換する。例えば、封止樹脂１４の主成分は、メチル系シリコーンである。なお、封止樹脂１４は、発光素子１３と一対の配線パターン１２と保護層１６とで構成される空間にも充填されており、発光素子１３で発生する熱を封止樹脂１４および保護層１６を介してサーマルビア１５に伝導可能としている。
【００１６】
サーマルビア１５は、発光素子１３と対向する位置に形成された基板１１の貫通孔に設けられている。例えば、発光素子１３と対向する基板１１の位置に貫通孔が形成され、形成された貫通孔に銀などが充填されることによりサーマルビア１５が貫通孔に設けられる。このように、サーマルビア１５は、発光素子１３の直下に設けられている。また、サーマルビア１５は、例えば、熱伝導率が高い銀などを主体とする材料で構成されている。このため、サーマルビア１５は、発光素子１３の熱を効率よく放熱することができる。また、サーマルビア１５は、配線パターン１２の熱が保護層１６を介して伝えられるため、配線パターン１２の熱をも効率よく放熱することができる。
【００１７】
図２は、図１の矢印Ａが示す方向（以下、Ａ方向と称する）から見た場合の、サーマルビア１５と配線パターン１２間の領域との位置関係の一例を示す図である。図２の例に示すように、サーマルビア１５は、配線パターン１２に接触しないように、設けられている。すなわち、基板１１の貫通孔は、配線パターン１２に接触しないように形成される。このように、サーマルビア１５が配線パターン１２に接触しないように設けられる理由は、例えば、サーマルビア１５は、導電性を有するため、配線パターン１２と基板１１の下面に設けられる放熱部材（図示せず）とが導通しないようにするためである。なお、放熱を効率よく行うために、Ａ方向から見た場合に、サーマルビア１５の面積が、配線パターン１２間の領域の面積に対する所定の割合、例えば、６０％以上となることが好ましい。
【００１８】
保護層１６は、例えば、無機材料を含み、透光性を有する。保護層１６は、例えば、投光性を有する無機材料を主体とする材料で構成されている。無機材料としては、例えば、ガラス系材料やアルミナなどが挙げられる。保護層１６は、サーマルビア１５の発光素子１３が位置する側の面に設けられている。また、保護層１６は、配線パターン１２の少なくとも側面と接触するように形成されている。保護層１６の厚みは、例えば、１０μｍ以下である。図３は、サーマルビア１５における光の反射の一例を説明するための図である。保護層１６が透光性を有し、サーマルビア１５が銀などの反射率が高い金属により形成されている場合には、図３の例に示すように、発光素子１３が放出した光９０が保護層１６を透過してサーマルビア１５によって反射される。そして、サーマルビア１５によって反射された光である反射光９１が封止樹脂１５を透過するか又は反射光９１が蛍光体により変換されるかして、発光装置１３から放出される。このように、保護層１６が、透光性を有するため、サーマルビア１５によって発光素子１３が放出した光が反射される。したがって、保護層１６及びサーマルビア１５によれば、光取りだし効率を良好にすることができる。
【００１９】
ここで、保護層１６は、サーマルビア１５を保護する機能も有する。例えば、光の反射率が高い銀をサーマルビア１５として用いた場合には、銀が腐食しやすいという問題がある。保護層１６は、サーマルビア１５を保護して、このような腐食の発生を抑制する。すなわち、保護層１６によれば、発光装置１０の信頼性を高めることができる。
【００２０】
なお、耐腐食性が高い銅を充填することにより得られたサーマルビアを用いた場合には、保護層１６を設けなくともよいものの、銅の反射率が低いため、光取りだし効率が悪くなる。
【００２１】
メッキ層１７は、サーマルビア１５の発光素子１３が位置する側とは反対側の面にメッキにより形成されたものである。メッキ層１７としては、熱伝導率が高く腐食しにくい金属が挙げられる。例えば、メッキ層１７は、熱伝導性が高く腐食しにくい金を主体とする材料で構成されている。なお、金、プラチナ、ニッケルなどを主体とする材料でメッキ層１７を構成することもできる。
【００２２】
メッキ層１７は、熱伝導率が高いため、サーマルビア１５から伝えられた熱を、基板１１の下面に設けられる放熱部材（図示せず）に効率よく伝えることができる。
【００２３】
図４は、発光装置１０を装着した照明装置１００の一例を示す縦断面図である。図４に示す例では、照明装置１００は、発光装置１０、本体３１、口金部材３２ａ、アイレット部３２ｂ、カバー３３、制御部３４、電気配線３４ａ、電極接合部３４ａ−１、電気配線３４ｂ、電極接合部３４ｂ−１を備える。 
【００２４】
発光装置１０は、本体３１の鉛直方向の上面に配置される。また、発光装置１０は、電極接合部３４ａ−１と接続される。また、発光装置１０は、電極接合部３４ｂ−１と接続される。 
【００２５】
本体３１は、熱伝導性の良好な金属、例えば、アルミニウムで形成される。本体３１は、横断面が略円の円柱状をなし、一端にカバー３３が取り付けられ、他端に口金部材３２ａが取り付けられる。また、本体３１は、外周面が、一端から他端へ向かい順次径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成される。本体３１は、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似する形状に構成される。本体３１は、外周面に、一端から他端に向かい放射状に突出する図示しない多数の放熱フィンが一体形成される。 
【００２６】
口金部材３２ａは、例えば、エジソンタイプのＥ形口金で、ネジ山を備えた銅板製の筒状のシェル、シェルの下端の頂部に電気絶縁部を介して設けられた導電性のアイレット部３２ｂを備える。シェルの開口部が、本体３１の他端の開口部と電気的に絶縁して固定される。シェル及びアイレット部３２ｂは、制御部３４における図示しない回路基板の電力入力端子から導出された図示しない入力線が接続される。 
【００２７】
カバー３３は、グローブを構成し、例えば、乳白色のポリカーボネートで一端に開口を備えるミニクリプトン電球のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成される。カバー３３は、発光装置１の発光面を覆うように開口端部が本体３１に嵌め込まれて固定される。これにより、一端にカバー３３であるグローブを有し、他端にＥ形の口金部材３２ａが設けられた、全体の外観形状がミニクリプトン電球のシルエットに近似し、ミニクリプトン電球に代替が可能な口金付ランプとして、照明装置１００が構成される。なお、カバー３３を本体３１に固定する方法は、接着、嵌合、螺合、係止等、何れの方法であってもよい。 
【００２８】
制御部３４は、基板１１に実装された発光素子１３の点灯を制御する図示しない制御回路を、外部と電気的に絶縁するように収容する。制御部３４は、電源装置とも称する。制御部３４は、制御回路による制御により、交流電圧を直流電圧に変換して発光素子１３へ供給する。また、制御部３４は、制御回路の出力端子に発光素子１３へ給電するための電気配線３４ａが接続される。また、制御部３４は、制御回路の入力端子に、第２の電気配線３４ｂが接続される。電気配線３４ａ及び電気配線３４ｂは、絶縁被覆される。 
【００２９】
電気配線３４ａは、本体３１に形成された図示しない貫通孔及び図示しないガイド溝を介して本体３１の一端の開口部に導出される。電気配線３４ａは、絶縁被覆が剥離された先端部分である電極接合部３４ａ−１が、発光装置１０と接合される。 
【００３０】
また、電気配線３４ｂは、本体３１に形成された図示しない貫通孔及び図示しないガイド溝を介して本体３１の一端の開口部に導出される。電気配線３４ｂは、絶縁被覆が剥離された先端部分である電極接合部３４ｂ−１が、発光装置１０と接合される。 
【００３１】
このようにして、制御部３４は、シェル及びアイレット部３２ｂを介して入力された電力を、電気配線３４ａを介して発光素子１３へ供給する。そして、制御部３４は、発光素子１３へ供給した電力を、電気配線３４ｂを介して回収する。
【００３２】
以上、第１の実施形態について説明した。第１の実施形態に係る発光装置１０は、基板１１と、発光素子１３と、サーマルビア１５とを具備する。発光素子１３は、基板１１の所定の面に実装されたフリップチップ型の発光素子である。サーマルビア１５は、発光素子１３と対向する位置に形成された基板１１の貫通孔に設けられている。このように、第１の実施形態に係るサーマルビア１５は、発光素子１３の直下に設けられている。このため、第１の実施形態に係る発光装置１０によれば、発光素子１３の熱を効率よく放熱することができる。
【００３３】
また、第１の実施形態に係る発光装置１０では、保護層１６が、透光性を有し、サーマルビア１５の発光素子１３が位置する側の面に設けられている。かかる保護層１６を有する発光装置１０によれば、上述したように、信頼性を高めることができる。また、発光装置１０によれば、上述したように、光取りだし効率を良好にすることができる。
【００３４】
また、第１の実施形態に係る発光装置１０では、メッキ層１７が、サーマルビア１５の発光素子１３が位置する側とは反対側の面にメッキにより形成されている。このメッキ層１７は、熱伝導率が高いため、サーマルビア１５から伝えられた熱を、基板１１の下面に設けられる放熱部材（図示せず）に効率よく伝えることができる。したがって、第１の実施形態に係る発光装置１０によれば、サーマルビア１５から伝えられた熱を効率よく放熱することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図５は、第２の実施形態に係る発光装置２０について説明するための図である。第２の実施形態に係る発光装置２０は、第１の実施形態に係る発光装置１０と比較して、フリップチップ型のＬＥＤである発光素子１３に代えてフェイスアップ型のＬＥＤである発光素子２１を有する点が異なる。
【００３６】
発光素子２１は、ボンディングワイヤ２２により配線パターン１２に電気的に接続される。これにより、上述の制御部３４からの電力が、配線パターン１２を介して発光素子２１へ供給される。発光素子２１は、供給された電力に応じて光を放出する。
【００３７】
ここで、図５には、発光素子２１の直下に１つのサーマルビア１５が設けられ、その周囲に、２つのサーマルビア１５が設けられた場合が例示されている。しかしながら、サーマルビア１５の配置は、これに限られない。図６及び図７は、サーマルビア１５の配置の他の例を示す図である。
【００３８】
図６及び図７は、図５のＡ方向から見た場合の、サーマルビア１５と配線パターン１２間の領域と発光素子２１との位置関係の他の例を示す図である。図６の例に示すように、サーマルビア１５が、発光素子２１の領域を内包するように、かつ、配線パターン１２に接触しないように、設けられてもよい。
【００３９】
また、図７の例に示すように、発光素子２１よりも小さいサーマルビア１５が、発光素子２１の領域内に含まれ、そのサーマルビア１５の周囲に４つのサーマルビア１５が設けられてもよい。
【００４０】
以上、第２の実施形態について説明した。第２の実施形態に係る発光装置２０は、基板１１と、発光素子２１と、サーマルビア１５と、保護層１６とを有する。発光素子２１は、基板１１の所定の面に実装されたフェイスアップ型のＬＥＤである。サーマルビア１５は、発光素子２１と対向する位置に形成された基板の貫通孔に設けられている。保護層１６は、透光性を有し、サーマルビア１５の基板１１が位置する側の面に設けられている。このように、第２の実施形態に係るサーマルビア２０は、発光素子２１の直下に設けられている。このため、第２の実施形態に係る発光装置２０によれば、発光素子２１の熱を効率よく放熱することができる。また、第２の実施形態に係る発光装置２０によれば、第１の実施形態に係る発光装置１０と同様に、信頼性を高めるとともに、光取りだし効率を良好にすることができる。
【００４１】
また、第２の実施形態に係る発光装置２０では、メッキ層１７が、サーマルビア１５の基板１１が位置する側とは反対側の面にメッキにより形成されている。このメッキ層１７は、熱伝導率が高いため、サーマルビア１５から伝えられた熱を、基板１１の下面に設けられる放熱部材（図示せず）に効率よく伝えることができる。したがって、第２の実施形態に係る発光装置２０によれば、サーマルビア１５から伝えられた熱を効率よく放熱することができる。
【００４２】
以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、放熱を効率良く行うことができる。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０      発光装置
１１      基板
１３      発光素子
１５      サーマルビア
【図１】
2016009847.tif 000003
【図２】
2016009847.tif 000004
【図３】
2016009847.tif 000005
【図４】
2016009847.tif 000006
【図５】
2016009847.tif 000007
【図６】
2016009847.tif 000008
【図７】
2016009847.tif 000009