発光装置
【課題】より小型化された発光装置を、安定的にかつ確実に実装基板に実装することができる発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体発光素子２と、半導体発光素子２と電気的に接続された第１及び第２導電部材１１、１２を備え、半導体発光素子２を支持する基材１とを含み、基材１が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを有し、記半導体発光素子１支持面に対する裏面１ｂであって長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部１６を備え、凹部１６は、基材１の半導体発光素子２支持面から裏面１ｂに貫通するスルーホール１５を有する発光装置であって、凹部１６は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなる発光装置。
【解決手段】半導体発光素子２と、半導体発光素子２と電気的に接続された第１及び第２導電部材１１、１２を備え、半導体発光素子２を支持する基材１とを含み、基材１が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを有し、記半導体発光素子１支持面に対する裏面１ｂであって長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部１６を備え、凹部１６は、基材１の半導体発光素子２支持面から裏面１ｂに貫通するスルーホール１５を有する発光装置であって、凹部１６は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなる発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には、高密度配列を可能とする形状の安定した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＥＤの発達により、白色ＬＥＤが、白熱電球及びハロゲンランプに比べて長寿命化及び小型化等を図ることが可能であるため、用途がますます広がり、その用途に応じてさらなる長寿命化及び小型化等が必要とされている。
そのために、白色ＬＥＤを単独で又は高密度／高集積に配列してモジュール化し、所望の明度を実現し、かつ適切な放熱性を備えるように種々の工夫がなされているが、特に、高出力及び高輝度のＬＥＤを高密度／高集積配列したモジュールではより一層の小型化が求められている。
【０００３】
従来から、放熱性を考慮して高密度／高集積を可能とする種々の形態の発光装置が提案されている。例えば、基板表面にＬＥＤチップを搭載し、この基板裏面に絶縁性が確保された凸部を設け、ＬＥＤの電極に接続された端子が、凸部以外の基板裏面に配置されてなる発光装置が提案されている（特許文献１）。そして、この発光装置では、基板裏面に形成された凸部でない領域に、基板表面からのビア導体を設けて、裏面へ端子を引き回している。
このような発光装置では、発光装置の基板裏面の凸部が実装基板表面で固定され、ビア導体で引き回された端子が実装基板上の電極パッドに接続され、凸部と実装基板との固定によって放熱性を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の発光装置を、基板裏面の凸部で実装基板に安定に固定し、かつ放熱性を確保するためには、凸部にある程度の幅が必要となり、このために発光装置のより一層の小型化を実現することができない。
つまり、さらなる小型化が求められている状況下、発光装置自体、特に、基板及びその裏面に形成された凸部自体がより小型化すると、実装基板への実装の際に、基板裏面の凸部のみを実装基板に固定させても、発光装置が安定せず、実装の不具合が発生するとともに、放熱性の確保が図れないなどの問題が生じる。特に、さらなる小型化のために、発光装置自体がＬＥＤの大きさに近づくに従って、このような実装の不具合が顕著となる。
【０００６】
また、高性能化を図るために、発光装置に保護素子等を並存させる場合には、両者の載置領域を確保するために、これら素子の大きさに依存して、基板面積が大型化せざるを得ず、やはり発光装置自体のより一層の小型化を実現することができない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、より小型化を図ることにより、高密度／高集積配置をも実現することができるととともに、安定的にかつ確実に実装基板に実装する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】
【０００７】
本願は以下の発明を含む。
（１）半導体発光素子と、
該半導体発光素子と電気的に接続された第１及び第２導電部材を備え、前記半導体発光素子を支持する基材とを含み、
前記基材が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有し、
前記半導体発光素子支持面に対する裏面であって前記長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部を備え、該凹部は、前記基材の半導体発光素子支持面から裏面に貫通するスルーホールを有する発光装置であって、
前記凹部は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなる発光装置。
【０００８】
（２）前記基材が、短手方向に延長する側面に第１及び第２導電部材を備える上記の発光装置。
（３）前記基材の裏面に、第１及び第２導電部材が露出してなる上記いずれかの発光装置。
（４）前記基材の裏面であって、第１及び第２導電部材の間に、第３導電部材が配置してなる上記いずれかの発光装置。
（５）前記半導体発光素子の底面が前記第１導電部材に電気的に接続され、前記半導体発光素子の上面が第２導電部材と電気的に接続されてなる上記いずれかの発光装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光装置によれば、より小型化を図ることにより、高密度／高集積配置をも実現することができ、さらに、ぐらつきを防止して、より安定的にかつ確実に実装基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の発光装置を示す短手方向の左側面図（ａ）、平面図（ｂ）、ｂ−ｂ’線断面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、長手方向のｅ−ｅ’線断面図（ｅ）、長手方向の側面図（ｆ）、裏面図（ｇ）である。ただし、図１の断面図においては、一部導電部材を省略している。
【図２】本発明の別の発光装置を示す裏面図である。
【図３】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【図４】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【図５】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の発光装置は、少なくとも、半導体発光素子（以下、「発光素子」と称する）と、この発光素子を支持する基材とを備える。
【００１２】
［半導体発光素子］
発光素子は、いわゆる発光ダイオードと称される素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。
基板としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板；炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。
【００１３】
半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。
発光素子を構成する各半導体層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされていてもよい。
発光層は、量子効果が生ずる薄膜に形成した単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。
発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、発光層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、発光層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
このような発光素子は、フリップチップ実装（フェイスダウン）、フェイスアップ実装のいずれに対応し得る積層構造を有していてもよい。例えば、発光素子の表面側に、一対の電極が配置しているものであってもよいし、発光素子の表裏面に、一対の電極がそれぞれ配置しているものであってもよい。
【００１４】
発光素子は、その大きさ及び形状等が特に限定されるものではなく、用いる材料、目的とする発光波長、出力及び特性等によって適宜調整することができる。例えば、１５０μｍ×１５０μｍ〜５ｍｍ×５ｍｍ程度の平面形状であって、厚みが５０μｍ〜５００μｍ程度の小型の発光素子が挙げられる。
発光素子は、後述する基材（例えば、第１又は第２導電部材）上に支持されている。支持のためには、通常、接合部材が用いられる。例えば、青及び緑発光を有し、絶縁基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをあらかじめ施し、樹脂を使用せずに、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材等を用いることもできる。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によって支持されていてもよい。
なお、本発明の発光装置では、発光素子は１つのみ搭載されていることが好ましいが、２つ以上搭載されていてもよい。
【００１５】
［基材］
基材は、上述した発光素子を支持するものであり、発光素子をその中央又は中央付近で支持することが好ましい（例えば、図１（ｂ）の発光素子２参照）。
基材を構成する材料は、特に限定されず、発光素子から発生する熱を効果的に放熱させることができる材料であることが好ましい。
例えば、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが適しており、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましい。
このような材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ等の半導体材料、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ等のセラミック材料、樹脂（例えば、無機フィラー等を含有してもよい）、金属板等が挙げられる。なかでも、熱伝導率の高さ、加工性等を考慮すると、ＡｌＮ、Ｓｉ等が好ましい。なお、基材の構成材料として、導電性又は半導体等の特性を有する材料を用いる場合は、基材外表面又はその内部の一部において、絶縁性を確保するために、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料を使用してもよい。
【００１６】
基材の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。例えば、平面視（発光素子の支持面側、つまり表面側）において、円又は楕円に近似する形状、四角形等の多角形、これら多角形に近似する形状（角が丸められた形状など、以下同じ）などが挙げられる。特に、長方形又はこれに近似する形状が挙げられる（図１（ｂ）参照）。その大きさは、近年の発光装置の小型化を考慮すると、例えば、１．０ｍｍ〜８．０ｍｍ×１．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度が挙げられる。平面視が長方形の場合には、その長さを、縦：横＝１：１．２〜１０程度とすることが適しており、１：１．２〜５程度、さらに１：１．５〜２程度とすることが好ましい。その厚みは、例えば、発光素子の３倍〜１０倍程度が適しており、具体的には、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の小型のものが挙げられ、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が適している。
【００１７】
基材の立体形状は、基本的には（上下面及び側面側からの投影形状として）、上述した平面視形状の柱状のものが適しており、直方体のものが好ましい。つまり、基材は、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有する形状が適している。ここで、長手方向に延長して対向する一対の側面（以下、「長手方向の側面」と記載することがある）は、例えば、図１（ｂ）における側面１ｄと側面１ｆを指し、短手方向に延長して対向する一対の側面（以下、「短手方向の側面」と記載することがある）は、例えば、図１（ｂ）における側面１ｃと側面１ｅを指す。基材の側面は、各対において、すくなくともその一部は互いに平行に配置されていることが好ましく、その一部において、テーパ又は逆テーパ部位を有していてもよいし（例えば、図１（ｄ）の側面１ｃ及び側面１ｅ参照）、凹凸等が形成されていてもよい。特に、下側面はほぼ基材の表裏面に対して垂直とし、上側面において内側に傾斜するようなテーパ部位を有していることが好ましい。このような形状とすることにより、基材を金型によって形成する場合にはその取り出しを容易にすることができる。また、発光装置を実装基板に搭載する際に、側面方向からの発光素子の把持を確実に行うことができる。
【００１８】
ただし、基材の裏面（発光素子が支持された面の反対面）において、基材の長手方向の少なくとも一方の側面に至る凹部を少なくとも１つ備えている（図１（ｆ）（ｇ）の凹部１６参照）。言い換えると、基材の裏面であって、（ａ）長手方向の一側面において又は（ｂ）長手方向の一対の側面に跨る凹部を有する。この凹部の形状は、特に限定されず、基本的に、球又は卵形の一部を欠いた形状、立方体又は直方体等の多角形柱又はこれに近似する形状などが挙げられる。なかでも、立方体又は直方体が好ましい。従って、基材の裏面から見て、好ましくは（ａ）基材裏面が、凹部に対して、長手方向の二方及び短手方向の一方において配置し、かつ長手方向の一方において開放するように配置されているか（図４（ｇ）の凹部１６参照）、あるいは、（ｂ）基材裏面が、凹部に対して、長手方向の二方にのみ配置し、かつ短手方向の二方において開放するように配置されている（図１の凹部１６参照）。凹部の大きさは特に限定されるものではなく、基材自体の大きさ、基材裏面の実装基板への安定性等によって、適宜調整することができる。
このような基材裏面の凹部の形状及び配置によって、小型化された発光装置であっても、発光装置の裏面を利用して、従来のような不安定さを解消して、最大限に安定して実装基板へ固定することができる。
【００１９】
基材が後述するスルーホールを有する場合を考慮すると、スルーホールの直径よりも短手又は長手方向の幅を有していればよい。具体的には、基材の一辺の５〜８０％程度の幅、５〜５０％程度の幅、５から３０％程度の幅で側面に対して開放されていることが好ましい。深さは、特に限定されるものではないが、基材の強度等を考慮して、基材の厚さの５０％程度以下であることが適しており、４０％程度以下が好ましく、３０％程度以下が好ましく、２０％程度以下が好ましく、５％以上であればよく、８％以上であることが好ましい。なお、この凹部を構成する基材の壁はテーパ又は逆テーパを有していてもよいし、若干の凹凸又は段差があってもよい。
【００２０】
凹部は、上述した形状を確保することができるかぎり、基材裏面のどの位置にあってもよい。例えば、上述した（ａ）の場合には、長手方向のいずれか及び／又は短手方向のいずれかに偏っていてもよいし（図４の凹部４６参照）、長手方向／短手方向の中央部分に配置されていてもよい。（ｂ）の場合には、長手方向のいずれかに偏っていてもよいし（図１（ｇ）の凹部１６参照）、長手方向の中央部分に配置されていてもよい（図５の凹部５６参照）。
また、凹部は、裏面において対向する辺に対して２つ配置されていてもよい。なお、凹部が２つ配置されている場合には、いずれか一方の凹部にのみスルーホールが形成されていればよく、双方の凹部にスルーホールが形成されていてもよい。
【００２１】
基材には、後述する第１又は第２導電部材を、その表面から裏面に通すためのスルーホールを１以上有している（図１（ａ）の１５参照）。スルーホールの位置は、特に限定されるものではないが、スルーホールの裏面側は、上述した凹部内に配置されている。スルーホールを通して導電部材等が埋設されるなどの場合に、その埋設物による裏面側への突出の影響を回避し、実装基板と接する基材裏面を平坦に維持することができるからである。
【００２２】
基材は、その表面において発光素子を支持する部位に窪みを有していてもよい（図１（ｅ）の１３参照）。この窪みの大きさは、発光素子よりも大きく、基材よりも小さければよい。これにより、発光素子を基材表面に搭載した場合に、発光装置上面の平坦性を確保することができる。また、発光素子からの光を上面に配向することができる。この場合、発光素子が配置される部位の両側において、その窪み面よりも高さが高い凸部（図１（ｅ）の１４参照）を形成していてもよい。これにより、平坦性を確保しながら、薄膜状の基材を補強することができるとともに、より発光素子からの光の配向に寄与させることができる。さらに、基材に上述したスルーホールが形成される場合には、スルーホールと発光素子との間に凸部を配置することにより、光学的な遮蔽性を確保することができ、発光素子からの光が直接スルーホールに当たることを回避できる。
【００２３】
基材には、後述する第１及び第２導電部材以外に、発光素子を載置するため、発光素子からの光を効果的に反射させるため、発光素子の放熱性を確保するためなどの種々の目的のために、第１及び第２導電部材と同様の材料によって形成された導電部材を、その外表面（好ましくは裏面）又は内部に、１以上備えていてもよい（例えば、図１（ｅ）の１７参照）。この場合の形状及び位置は特に限定されないが、特に、放熱性を確保するためには、発光素子の直下を含む領域に形成することが好ましい。
基材は、後述する第１及び第２導電部材等とともに、モールディング、導電部材及びセラミック材料等が積層されたグリーンシートの焼結等の公知の方法によって形成することができる。
【００２４】
（第１及び第２導電部材）
基材は、その表面から内部に至る第１及び第２導電部材を備える。第１及び第２導電部材は、それぞれ、発光素子の一対の電極とそれぞれ電気的に接続されている。
第１及び第２導電部材を構成する材料は、特に限定されず、電極又は端子として機能し得る導電性を有しているものであればよく、発光素子から発生する熱を効果的に放熱させることができるものであることが好ましい。
このような材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｎｄ及びＲｅ等の金属；鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等の合金；これらの金属又は合金の表面に、銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等が挙げられる。さらに、タングステン、モリブデン等の高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の導電性材料であってもよい。これらの膜は、単層であってもよいし、材料等の異なる積層膜であってもよい。なかでも、薄膜状に製造しやすいめっき膜とするために、例えば、基材側から順に銅−Ｎｉ−Ａｕ、銅−Ｎｉ−銀等の積層膜とすることが好ましい。第１及び第２導電部材の厚みは、基材外表面に配置されている部位においては、例えば、１〜１００μｍ程度が挙げられる。
【００２５】
この第１及び第２導電部材は、発光素子の電極と電気的な接続を図る観点から、発光素子を支持する基材表面に露出していることが必要であり、さらに発光装置を実装基板に実装するために、基材裏面にまで至っていることが好ましい。この場合、第１及び第２導電部材のいずれか一方又は双方が、基材の表面から側面を通って裏面に及んでいてもよいし（例えば、図１（ａ）及び（ｄ）の第１導電部材１１及び第２導電部材１２参照）、基材の表面から裏面に貫通するスルーホールを通して、基材の表面から裏面に及んでいてもよい。なお、基材にスルーホールが形成され、そのスルーホール内を導電部材が通る場合には、通常、スルーホール内を通る導電部材は、発光素子のアノード電極とカソード電極のいずれでもよい。
【００２６】
第１及び第２導電部材は、基材裏面においては、少なくともその一部が、上述した基材裏面に形成された凹部以外の裏面に配置されていることが適しており、特に、基材の凹部の長手方向の両側に、第１及び第２導電部材がそれぞれ配置していることが好ましい。
また、基材の発光素子支持面において窪みを有し、かつ、窪み内に凸部が形成されている場合には、凸部表面にも、第１及び第２導電部材が配置していることが好ましい。これにより、凸部表面において、発光素子との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００２７】
［透光性部材］
本発明の発光装置は、発光素子、任意にワイヤ等を保護するために透光性部材が発光素子等を被覆していることが好ましい。例えば、基材が窪んだ形状の発光素子載置部を有する場合には、窪んだ形状の部位に、さらに基材表面から盛り上がるように、透光性部材を配置してもよい（図１（ｅ）の透光性部材５０参照）。
透光性部材は、外力、水分等から発光素子を保護し、発光素子と導電部材との接続を確保するワイヤ等を保護し得る材料によって形成することが好ましい。
透光性部材としては、シリコーン樹脂、ユリア樹脂脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂又はこれらの組み合わせ等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆部材内に水分が含まれた場合でも、１００℃程度で１４時間程度以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気爆発、発光素子と後述する封止部材との剥がれを防止することができる。
ここで、透光性とは、発光素子から出射された光を７０％程度以上、８０％程度以上、９０％程度以上、９５％程度以上透過させる性質を意味する。
【００２８】
透光性部材には、拡散剤又は蛍光物質を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子から外部へ出射される光の波長を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光物質であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2などの無機蛍光物質等の公知のものが種々用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光物質を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光物質を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。
【００２９】
［保護素子］
本発明の発光装置には、さらに保護素子が搭載されていることが好ましい（例えば、図１（ｂ）の保護素子１８参照）。保護素子の種類は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、発光素子に印加される逆方向の電圧を短絡したり、発光素子の動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧を短絡したりさせることができる素子、つまり、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。保護素子は、通常、発光素子よりも小さいサイズのものが好適である。
本発明の発光装置では、保護素子は、発光素子から出射される光の照射範囲外に載置されていることが好ましい。これにより、保護素子における光吸収を抑制できる。保護素子は、通常、１つのみが搭載されていているが、２つ以上搭載されていてもよい。
【００３０】
以下、本発明の発光装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１
この発光装置１０は、図１（ａ）〜（ｇ）に示すように、基材１と、発光素子２とを備える。
基材１は、窒化アルミナによって形成されており、長手方向の外形が５ｍｍ程度、短手方向の外形が３ｍｍ程度の大きさで、その厚みが１ｍｍ程度の、基本外形が直方体形状として形成されている。
基材１の表面１ａの中央付近には、発光素子２を載置する窪み１３を備える。その窪み１３の中央付近を挟むように、短手方向に平行に、２本の凸部１４が形成されている。この凸部１４の高さは、窪み１３の深さよりも若干低く、幅は０．２２ｍｍ程度である。この窪み１３内であって、一方の凸部１４に、スルーホール１５が１つ形成されている。
また、基材１の裏面１ｂには、凹部１６が形成されている。凹部１６は、短手方向に平行に、基材１の長手方向の一対の側面１ｄ、１ｆに跨って、つまり、長手方向の側面１ｄ、１ｆの双方で開放されて、ストライプ状に配置されている。凹部１６の内部、凹部の短手方向の略中央には、スルーホール１５が配置されている。このように、凹部１６が、基材１の長手方向の一対の側面１ｄ、１ｆに跨って配置されることにより、発光装置の角がかけることなく、基材に半導体発光素子を実装する際にぐらついて傾くことなく安定して実装できるとともに、基材の最表面にガラス板またはガラスレンズを設ける際にぐらつきを防止して安定して設けることができるとともに、発光装置を実装した場合のぐらつきも防止でき、安定した配光を得ることができる。
【００３１】
基材１の表面１ａであって、窪み１３内に、第１導電部材１１としてカソード電極が配置されている。第１導電部材１１は、窪み１３内の発光素子２載置部位以外の領域に延長しており、２つの凸部１４の上面、スルーホール１５近傍及びその内部に至る。
第１導電部材１１は、スルーホール１５を通って、基材１の裏面１ｂに貫通しており、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材１の短手方向に略平行に、基材１の裏面１ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長したこの第１導電部材１１の一方は、基材１の裏面１ｂにおいて分岐して、基材１の長手方向の側面１ｄ側に、他方は基材１の短手方向の側面側１ｃに至っている。スルーホール１５から延長した第１導電部材１１の他方は、基材１の他の長手方向の側面１ｆ側に至っている。
【００３２】
また、基材１の表面１ａであって、窪み１３内の発光素子２載置部位に、第２導電部材１２としてアノード電極が、第１導電部材１１と互いに電気的に絶縁されて配置されている。
第２導電部材１２は、基板１の窪み１３内から、長手方向の一側面１ｄに沿って延長し、さらに短手方向の側面１ｅの中央部分を高さ方向に引き回され、裏面１ｂに至っている。また、他の短手方向の側面１ｃでは、その端部近傍を高さ方向に引き回され、裏面１ｂに至っている。
なお、基材１の裏面１ｂには、凹部１６と短手方向の側面１ｅ側の第２導電部材１２との間であって、発光素子２の直下に相当する部分に、これらの第１及び第２導電部材１１、１２と短絡しないように、短手方向の長さよりも若干短い大きさで、第３導電部材１７が形成されている。この第３導電部材１７は、放熱部材として有効に機能する。
例えば、第１〜第３導電部材１１、１２、１７は、基材側から銅（７μｍ）−Ｎｉ（６μｍ）−Ａｕ（０．３μｍ）の積層順序で、めっきによる積層膜として形成されている。
【００３３】
基材１の短手方向の下側面（例えば、下から４０％程度の高さ）は、基材１の表裏面に対して略垂直であり、上側面（例えば、上から６０％程度の高さ）は、５°程度内側に傾斜したテーパ形状となっている。これによって、発光装置を実装基板に搭載する際に、発光素子２の側面方向からの把持を確実に行うことができる。
【００３４】
発光素子２は、ＩｎＧａＡｌＮ系の窒化物半導体層の積層体によって形成され、発光波長が３８５ｎｍであり、１ｍｍ×１ｍｍのチップサイズ、３００μｍ（単位）のチップ高さを有する。一対の電極は、発光素子の上下面にそれぞれ形成されており、フェイスアップで基材１に搭載されている。
発光素子２は、第２導電部材１２上に、例えば、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンドされており、発光素子２の裏面側の電極と電気的に接続されている。また、第１導電部材１１とは、窪み部１３内の凸部１４上面において、発光素子２の表面側に形成された２つのパッド電極によって金線１９によるワイヤボンドにより電気的に接続されている。
第２導電部材１２は、発光素子２を載置する部位以外に、窪み部１３内に延長されており、その上に保護素子１８が搭載され、保護素子１８と電気的に接続されている。なお、この保護素子１８は、表面側の電極が第１導電部材１１と電気的に接続されている。
基材１の窪み部１３内は中空で、基材の最表面がガラス板又はガラスレンズ（図示せず）で覆われている。
あるいは、例えば、エポキシ樹脂等からなる透光性部材６０で覆われていてもよい。
【００３５】
実施の形態２
この発光装置は、図２に示すように、基材２０の裏面２０ｂにおける第１導電部材２１及び第２導電部材２２の配置が異なっている以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
つまり、スルーホール１５を通って、基材２０の裏面２０ｂに至る第１導電部材２１は、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材２０の短手方向に略平行に、基材２０の裏面２０ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長した第１導電部材２１の一方は、基材２０の裏面２０ｂにおいて分岐して、基材２０の長手方向の側面２０ｄ側に至っており、他方は基材２０の短手方向の側面側２０ｃに幅広で配置されている。
【００３６】
また、第２導電部材２１は、基材２０の短手方向の側面２０ｅ側から、発光素子２の直下に相当する部位を通って、凹部１６近傍まで、幅広で配置されている。
なお、第１導電部材２１及び第２導電部材２２の側面２０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
また、第２導電部材２２の側面２０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３７】
実施の形態３
この発光装置は、図３に示すように、基材３０の裏面３０ｂにおける第１導電部材３１及び第２導電部材３２の配置が異なっている以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
つまり、スルーホール１５を通って、基材３０の裏面３０ｂに至る第１導電部材３１は、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材３０の短手方向に略平行に、基材３０の裏面３０ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長した第１導電部材３１の一方は、基材３０の裏面３０ｂにおいて分岐して、基材３０の長手方向の側面３０ｄ側に至っており、他方は基材３０の短手方向の側面３０ｃ側に幅広で配置されている。
【００３８】
第２導電部材３１は、基材３０の裏面３０ｂにおいて、第１導電部材３１の短手方向の側面２０ｃ側端部と同様に、幅広で配置されている。
基材３０の裏面３０ｂには、凹部３６と短手方向の側面３０ｅ側の第２導電部材３２との間であって、発光素子２の直下に相当する部分に、これらの第１及び第２導電部材３１、３２と短絡しないように、短手方向の長さよりも若干短い大きさで、第３導電部材３７が形成されている。この第３導電部材３７は、放熱部材として有効に機能する。
なお、第１導電部材３１及び第２導電部材３２の側面３０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されているか、あるいは、第２導電部材３２の側面３０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されているかの、いずれかであってもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３９】
実施の形態４
この発光装置は、図５に示すように、基材５０の裏面５０ｂにおける凹部５６の位置、スルーホール５５の位置が長手方向の中央部分に移動しており、それにともなって、第１導電部材５１及び第２導電部材５２の裏面５０ｂにおける形状及び配置が異なっている。
また、このような裏面５０ｂにおける第１導電部材５１及び第２導電部材５２の形状及び配置の変更に伴って、発光素子２の支持面側においては、この裏面５０ｂにおける配置に対応して、スルーホール５５と発光素子２との位置が入れ替わり、かつ、凸部の一方（短手方向の側面に近い側の一方）が配置されてない以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
なお、第１導電部材５１及び第２導電部材５２の側面５０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
また、第２導電部材５１の側面５０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果に加えて、裏面において、第１導電部材及び第２導電部材による端子の面積を大きくとることができる。
【００４０】
変形例
この発光装置は、図４に示すように、基材４０の裏面４０ｂにおける凹部４６の形状が異なっている以外、実質的に実施の形態２の発光装置と同様の構成を有する。
つまり、凹部４６は、長手方向の一対の側面４０ｄ、４０ｆには跨らず、側面１ｄ側でのみ開放されており、長手方向の２方向及び短手方向の１方向において、裏面４０ｂに包囲されている。
なお、第１導電部材４１及び第２導電部材４２の側面４０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
【００４１】
また、第２導電部材４１の側面４０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実装面積（設置面積）が増大するために、放熱性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に利用することができるとともに、特に、超小型化、超高密度に配置して、より明度が要求される光源に使用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２０、３０、４０、５０ 基材
１ａ 表面
１ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 裏面
１ｃ、１ｅ、２０ｃ、２０ｅ、３０ｃ、３０ｅ、４０ｃ、４０ｅ、５０ｃ、５０ｅ 短手方向の側面
１ｄ、１ｆ、２０ｄ、３０ｄ、４０ｄ、５０ｄ 長手方向の側面
２ 発光素子
１０ 発光装置
１１、２１、３１、４１、５１ 第１導電部材
１２、２２、３２、４２、５２ 第２導電部材
１３ 窪み部
１４ 凸部
１５、５５ スルーホール
１６、４６、５６ 凹部
１７、３７ 第３導電部材
１８ 保護素子
１９ 金線
６０ 透光性部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には、高密度配列を可能とする形状の安定した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＥＤの発達により、白色ＬＥＤが、白熱電球及びハロゲンランプに比べて長寿命化及び小型化等を図ることが可能であるため、用途がますます広がり、その用途に応じてさらなる長寿命化及び小型化等が必要とされている。
そのために、白色ＬＥＤを単独で又は高密度／高集積に配列してモジュール化し、所望の明度を実現し、かつ適切な放熱性を備えるように種々の工夫がなされているが、特に、高出力及び高輝度のＬＥＤを高密度／高集積配列したモジュールではより一層の小型化が求められている。
【０００３】
従来から、放熱性を考慮して高密度／高集積を可能とする種々の形態の発光装置が提案されている。例えば、基板表面にＬＥＤチップを搭載し、この基板裏面に絶縁性が確保された凸部を設け、ＬＥＤの電極に接続された端子が、凸部以外の基板裏面に配置されてなる発光装置が提案されている（特許文献１）。そして、この発光装置では、基板裏面に形成された凸部でない領域に、基板表面からのビア導体を設けて、裏面へ端子を引き回している。
このような発光装置では、発光装置の基板裏面の凸部が実装基板表面で固定され、ビア導体で引き回された端子が実装基板上の電極パッドに接続され、凸部と実装基板との固定によって放熱性を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の発光装置を、基板裏面の凸部で実装基板に安定に固定し、かつ放熱性を確保するためには、凸部にある程度の幅が必要となり、このために発光装置のより一層の小型化を実現することができない。
つまり、さらなる小型化が求められている状況下、発光装置自体、特に、基板及びその裏面に形成された凸部自体がより小型化すると、実装基板への実装の際に、基板裏面の凸部のみを実装基板に固定させても、発光装置が安定せず、実装の不具合が発生するとともに、放熱性の確保が図れないなどの問題が生じる。特に、さらなる小型化のために、発光装置自体がＬＥＤの大きさに近づくに従って、このような実装の不具合が顕著となる。
【０００６】
また、高性能化を図るために、発光装置に保護素子等を並存させる場合には、両者の載置領域を確保するために、これら素子の大きさに依存して、基板面積が大型化せざるを得ず、やはり発光装置自体のより一層の小型化を実現することができない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、より小型化を図ることにより、高密度／高集積配置をも実現することができるととともに、安定的にかつ確実に実装基板に実装する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】
【０００７】
本願は以下の発明を含む。
（１）半導体発光素子と、
該半導体発光素子と電気的に接続された第１及び第２導電部材を備え、前記半導体発光素子を支持する基材とを含み、
前記基材が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有し、
前記半導体発光素子支持面に対する裏面であって前記長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部を備え、該凹部は、前記基材の半導体発光素子支持面から裏面に貫通するスルーホールを有する発光装置であって、
前記凹部は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなる発光装置。
【０００８】
（２）前記基材が、短手方向に延長する側面に第１及び第２導電部材を備える上記の発光装置。
（３）前記基材の裏面に、第１及び第２導電部材が露出してなる上記いずれかの発光装置。
（４）前記基材の裏面であって、第１及び第２導電部材の間に、第３導電部材が配置してなる上記いずれかの発光装置。
（５）前記半導体発光素子の底面が前記第１導電部材に電気的に接続され、前記半導体発光素子の上面が第２導電部材と電気的に接続されてなる上記いずれかの発光装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光装置によれば、より小型化を図ることにより、高密度／高集積配置をも実現することができ、さらに、ぐらつきを防止して、より安定的にかつ確実に実装基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の発光装置を示す短手方向の左側面図（ａ）、平面図（ｂ）、ｂ−ｂ’線断面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、長手方向のｅ−ｅ’線断面図（ｅ）、長手方向の側面図（ｆ）、裏面図（ｇ）である。ただし、図１の断面図においては、一部導電部材を省略している。
【図２】本発明の別の発光装置を示す裏面図である。
【図３】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【図４】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【図５】本発明のさらに別の発光装置を示す裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の発光装置は、少なくとも、半導体発光素子（以下、「発光素子」と称する）と、この発光素子を支持する基材とを備える。
【００１２】
［半導体発光素子］
発光素子は、いわゆる発光ダイオードと称される素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。
基板としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板；炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。
【００１３】
半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。
発光素子を構成する各半導体層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされていてもよい。
発光層は、量子効果が生ずる薄膜に形成した単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。
発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、発光層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、発光層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
このような発光素子は、フリップチップ実装（フェイスダウン）、フェイスアップ実装のいずれに対応し得る積層構造を有していてもよい。例えば、発光素子の表面側に、一対の電極が配置しているものであってもよいし、発光素子の表裏面に、一対の電極がそれぞれ配置しているものであってもよい。
【００１４】
発光素子は、その大きさ及び形状等が特に限定されるものではなく、用いる材料、目的とする発光波長、出力及び特性等によって適宜調整することができる。例えば、１５０μｍ×１５０μｍ〜５ｍｍ×５ｍｍ程度の平面形状であって、厚みが５０μｍ〜５００μｍ程度の小型の発光素子が挙げられる。
発光素子は、後述する基材（例えば、第１又は第２導電部材）上に支持されている。支持のためには、通常、接合部材が用いられる。例えば、青及び緑発光を有し、絶縁基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをあらかじめ施し、樹脂を使用せずに、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材等を用いることもできる。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によって支持されていてもよい。
なお、本発明の発光装置では、発光素子は１つのみ搭載されていることが好ましいが、２つ以上搭載されていてもよい。
【００１５】
［基材］
基材は、上述した発光素子を支持するものであり、発光素子をその中央又は中央付近で支持することが好ましい（例えば、図１（ｂ）の発光素子２参照）。
基材を構成する材料は、特に限定されず、発光素子から発生する熱を効果的に放熱させることができる材料であることが好ましい。
例えば、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが適しており、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましい。
このような材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ等の半導体材料、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ等のセラミック材料、樹脂（例えば、無機フィラー等を含有してもよい）、金属板等が挙げられる。なかでも、熱伝導率の高さ、加工性等を考慮すると、ＡｌＮ、Ｓｉ等が好ましい。なお、基材の構成材料として、導電性又は半導体等の特性を有する材料を用いる場合は、基材外表面又はその内部の一部において、絶縁性を確保するために、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料を使用してもよい。
【００１６】
基材の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。例えば、平面視（発光素子の支持面側、つまり表面側）において、円又は楕円に近似する形状、四角形等の多角形、これら多角形に近似する形状（角が丸められた形状など、以下同じ）などが挙げられる。特に、長方形又はこれに近似する形状が挙げられる（図１（ｂ）参照）。その大きさは、近年の発光装置の小型化を考慮すると、例えば、１．０ｍｍ〜８．０ｍｍ×１．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度が挙げられる。平面視が長方形の場合には、その長さを、縦：横＝１：１．２〜１０程度とすることが適しており、１：１．２〜５程度、さらに１：１．５〜２程度とすることが好ましい。その厚みは、例えば、発光素子の３倍〜１０倍程度が適しており、具体的には、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の小型のものが挙げられ、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が適している。
【００１７】
基材の立体形状は、基本的には（上下面及び側面側からの投影形状として）、上述した平面視形状の柱状のものが適しており、直方体のものが好ましい。つまり、基材は、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有する形状が適している。ここで、長手方向に延長して対向する一対の側面（以下、「長手方向の側面」と記載することがある）は、例えば、図１（ｂ）における側面１ｄと側面１ｆを指し、短手方向に延長して対向する一対の側面（以下、「短手方向の側面」と記載することがある）は、例えば、図１（ｂ）における側面１ｃと側面１ｅを指す。基材の側面は、各対において、すくなくともその一部は互いに平行に配置されていることが好ましく、その一部において、テーパ又は逆テーパ部位を有していてもよいし（例えば、図１（ｄ）の側面１ｃ及び側面１ｅ参照）、凹凸等が形成されていてもよい。特に、下側面はほぼ基材の表裏面に対して垂直とし、上側面において内側に傾斜するようなテーパ部位を有していることが好ましい。このような形状とすることにより、基材を金型によって形成する場合にはその取り出しを容易にすることができる。また、発光装置を実装基板に搭載する際に、側面方向からの発光素子の把持を確実に行うことができる。
【００１８】
ただし、基材の裏面（発光素子が支持された面の反対面）において、基材の長手方向の少なくとも一方の側面に至る凹部を少なくとも１つ備えている（図１（ｆ）（ｇ）の凹部１６参照）。言い換えると、基材の裏面であって、（ａ）長手方向の一側面において又は（ｂ）長手方向の一対の側面に跨る凹部を有する。この凹部の形状は、特に限定されず、基本的に、球又は卵形の一部を欠いた形状、立方体又は直方体等の多角形柱又はこれに近似する形状などが挙げられる。なかでも、立方体又は直方体が好ましい。従って、基材の裏面から見て、好ましくは（ａ）基材裏面が、凹部に対して、長手方向の二方及び短手方向の一方において配置し、かつ長手方向の一方において開放するように配置されているか（図４（ｇ）の凹部１６参照）、あるいは、（ｂ）基材裏面が、凹部に対して、長手方向の二方にのみ配置し、かつ短手方向の二方において開放するように配置されている（図１の凹部１６参照）。凹部の大きさは特に限定されるものではなく、基材自体の大きさ、基材裏面の実装基板への安定性等によって、適宜調整することができる。
このような基材裏面の凹部の形状及び配置によって、小型化された発光装置であっても、発光装置の裏面を利用して、従来のような不安定さを解消して、最大限に安定して実装基板へ固定することができる。
【００１９】
基材が後述するスルーホールを有する場合を考慮すると、スルーホールの直径よりも短手又は長手方向の幅を有していればよい。具体的には、基材の一辺の５〜８０％程度の幅、５〜５０％程度の幅、５から３０％程度の幅で側面に対して開放されていることが好ましい。深さは、特に限定されるものではないが、基材の強度等を考慮して、基材の厚さの５０％程度以下であることが適しており、４０％程度以下が好ましく、３０％程度以下が好ましく、２０％程度以下が好ましく、５％以上であればよく、８％以上であることが好ましい。なお、この凹部を構成する基材の壁はテーパ又は逆テーパを有していてもよいし、若干の凹凸又は段差があってもよい。
【００２０】
凹部は、上述した形状を確保することができるかぎり、基材裏面のどの位置にあってもよい。例えば、上述した（ａ）の場合には、長手方向のいずれか及び／又は短手方向のいずれかに偏っていてもよいし（図４の凹部４６参照）、長手方向／短手方向の中央部分に配置されていてもよい。（ｂ）の場合には、長手方向のいずれかに偏っていてもよいし（図１（ｇ）の凹部１６参照）、長手方向の中央部分に配置されていてもよい（図５の凹部５６参照）。
また、凹部は、裏面において対向する辺に対して２つ配置されていてもよい。なお、凹部が２つ配置されている場合には、いずれか一方の凹部にのみスルーホールが形成されていればよく、双方の凹部にスルーホールが形成されていてもよい。
【００２１】
基材には、後述する第１又は第２導電部材を、その表面から裏面に通すためのスルーホールを１以上有している（図１（ａ）の１５参照）。スルーホールの位置は、特に限定されるものではないが、スルーホールの裏面側は、上述した凹部内に配置されている。スルーホールを通して導電部材等が埋設されるなどの場合に、その埋設物による裏面側への突出の影響を回避し、実装基板と接する基材裏面を平坦に維持することができるからである。
【００２２】
基材は、その表面において発光素子を支持する部位に窪みを有していてもよい（図１（ｅ）の１３参照）。この窪みの大きさは、発光素子よりも大きく、基材よりも小さければよい。これにより、発光素子を基材表面に搭載した場合に、発光装置上面の平坦性を確保することができる。また、発光素子からの光を上面に配向することができる。この場合、発光素子が配置される部位の両側において、その窪み面よりも高さが高い凸部（図１（ｅ）の１４参照）を形成していてもよい。これにより、平坦性を確保しながら、薄膜状の基材を補強することができるとともに、より発光素子からの光の配向に寄与させることができる。さらに、基材に上述したスルーホールが形成される場合には、スルーホールと発光素子との間に凸部を配置することにより、光学的な遮蔽性を確保することができ、発光素子からの光が直接スルーホールに当たることを回避できる。
【００２３】
基材には、後述する第１及び第２導電部材以外に、発光素子を載置するため、発光素子からの光を効果的に反射させるため、発光素子の放熱性を確保するためなどの種々の目的のために、第１及び第２導電部材と同様の材料によって形成された導電部材を、その外表面（好ましくは裏面）又は内部に、１以上備えていてもよい（例えば、図１（ｅ）の１７参照）。この場合の形状及び位置は特に限定されないが、特に、放熱性を確保するためには、発光素子の直下を含む領域に形成することが好ましい。
基材は、後述する第１及び第２導電部材等とともに、モールディング、導電部材及びセラミック材料等が積層されたグリーンシートの焼結等の公知の方法によって形成することができる。
【００２４】
（第１及び第２導電部材）
基材は、その表面から内部に至る第１及び第２導電部材を備える。第１及び第２導電部材は、それぞれ、発光素子の一対の電極とそれぞれ電気的に接続されている。
第１及び第２導電部材を構成する材料は、特に限定されず、電極又は端子として機能し得る導電性を有しているものであればよく、発光素子から発生する熱を効果的に放熱させることができるものであることが好ましい。
このような材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｎｄ及びＲｅ等の金属；鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等の合金；これらの金属又は合金の表面に、銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等が挙げられる。さらに、タングステン、モリブデン等の高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の導電性材料であってもよい。これらの膜は、単層であってもよいし、材料等の異なる積層膜であってもよい。なかでも、薄膜状に製造しやすいめっき膜とするために、例えば、基材側から順に銅−Ｎｉ−Ａｕ、銅−Ｎｉ−銀等の積層膜とすることが好ましい。第１及び第２導電部材の厚みは、基材外表面に配置されている部位においては、例えば、１〜１００μｍ程度が挙げられる。
【００２５】
この第１及び第２導電部材は、発光素子の電極と電気的な接続を図る観点から、発光素子を支持する基材表面に露出していることが必要であり、さらに発光装置を実装基板に実装するために、基材裏面にまで至っていることが好ましい。この場合、第１及び第２導電部材のいずれか一方又は双方が、基材の表面から側面を通って裏面に及んでいてもよいし（例えば、図１（ａ）及び（ｄ）の第１導電部材１１及び第２導電部材１２参照）、基材の表面から裏面に貫通するスルーホールを通して、基材の表面から裏面に及んでいてもよい。なお、基材にスルーホールが形成され、そのスルーホール内を導電部材が通る場合には、通常、スルーホール内を通る導電部材は、発光素子のアノード電極とカソード電極のいずれでもよい。
【００２６】
第１及び第２導電部材は、基材裏面においては、少なくともその一部が、上述した基材裏面に形成された凹部以外の裏面に配置されていることが適しており、特に、基材の凹部の長手方向の両側に、第１及び第２導電部材がそれぞれ配置していることが好ましい。
また、基材の発光素子支持面において窪みを有し、かつ、窪み内に凸部が形成されている場合には、凸部表面にも、第１及び第２導電部材が配置していることが好ましい。これにより、凸部表面において、発光素子との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００２７】
［透光性部材］
本発明の発光装置は、発光素子、任意にワイヤ等を保護するために透光性部材が発光素子等を被覆していることが好ましい。例えば、基材が窪んだ形状の発光素子載置部を有する場合には、窪んだ形状の部位に、さらに基材表面から盛り上がるように、透光性部材を配置してもよい（図１（ｅ）の透光性部材５０参照）。
透光性部材は、外力、水分等から発光素子を保護し、発光素子と導電部材との接続を確保するワイヤ等を保護し得る材料によって形成することが好ましい。
透光性部材としては、シリコーン樹脂、ユリア樹脂脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂又はこれらの組み合わせ等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆部材内に水分が含まれた場合でも、１００℃程度で１４時間程度以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気爆発、発光素子と後述する封止部材との剥がれを防止することができる。
ここで、透光性とは、発光素子から出射された光を７０％程度以上、８０％程度以上、９０％程度以上、９５％程度以上透過させる性質を意味する。
【００２８】
透光性部材には、拡散剤又は蛍光物質を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子から外部へ出射される光の波長を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光物質であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2などの無機蛍光物質等の公知のものが種々用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光物質を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光物質を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。
【００２９】
［保護素子］
本発明の発光装置には、さらに保護素子が搭載されていることが好ましい（例えば、図１（ｂ）の保護素子１８参照）。保護素子の種類は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、発光素子に印加される逆方向の電圧を短絡したり、発光素子の動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧を短絡したりさせることができる素子、つまり、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。保護素子は、通常、発光素子よりも小さいサイズのものが好適である。
本発明の発光装置では、保護素子は、発光素子から出射される光の照射範囲外に載置されていることが好ましい。これにより、保護素子における光吸収を抑制できる。保護素子は、通常、１つのみが搭載されていているが、２つ以上搭載されていてもよい。
【００３０】
以下、本発明の発光装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１
この発光装置１０は、図１（ａ）〜（ｇ）に示すように、基材１と、発光素子２とを備える。
基材１は、窒化アルミナによって形成されており、長手方向の外形が５ｍｍ程度、短手方向の外形が３ｍｍ程度の大きさで、その厚みが１ｍｍ程度の、基本外形が直方体形状として形成されている。
基材１の表面１ａの中央付近には、発光素子２を載置する窪み１３を備える。その窪み１３の中央付近を挟むように、短手方向に平行に、２本の凸部１４が形成されている。この凸部１４の高さは、窪み１３の深さよりも若干低く、幅は０．２２ｍｍ程度である。この窪み１３内であって、一方の凸部１４に、スルーホール１５が１つ形成されている。
また、基材１の裏面１ｂには、凹部１６が形成されている。凹部１６は、短手方向に平行に、基材１の長手方向の一対の側面１ｄ、１ｆに跨って、つまり、長手方向の側面１ｄ、１ｆの双方で開放されて、ストライプ状に配置されている。凹部１６の内部、凹部の短手方向の略中央には、スルーホール１５が配置されている。このように、凹部１６が、基材１の長手方向の一対の側面１ｄ、１ｆに跨って配置されることにより、発光装置の角がかけることなく、基材に半導体発光素子を実装する際にぐらついて傾くことなく安定して実装できるとともに、基材の最表面にガラス板またはガラスレンズを設ける際にぐらつきを防止して安定して設けることができるとともに、発光装置を実装した場合のぐらつきも防止でき、安定した配光を得ることができる。
【００３１】
基材１の表面１ａであって、窪み１３内に、第１導電部材１１としてカソード電極が配置されている。第１導電部材１１は、窪み１３内の発光素子２載置部位以外の領域に延長しており、２つの凸部１４の上面、スルーホール１５近傍及びその内部に至る。
第１導電部材１１は、スルーホール１５を通って、基材１の裏面１ｂに貫通しており、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材１の短手方向に略平行に、基材１の裏面１ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長したこの第１導電部材１１の一方は、基材１の裏面１ｂにおいて分岐して、基材１の長手方向の側面１ｄ側に、他方は基材１の短手方向の側面側１ｃに至っている。スルーホール１５から延長した第１導電部材１１の他方は、基材１の他の長手方向の側面１ｆ側に至っている。
【００３２】
また、基材１の表面１ａであって、窪み１３内の発光素子２載置部位に、第２導電部材１２としてアノード電極が、第１導電部材１１と互いに電気的に絶縁されて配置されている。
第２導電部材１２は、基板１の窪み１３内から、長手方向の一側面１ｄに沿って延長し、さらに短手方向の側面１ｅの中央部分を高さ方向に引き回され、裏面１ｂに至っている。また、他の短手方向の側面１ｃでは、その端部近傍を高さ方向に引き回され、裏面１ｂに至っている。
なお、基材１の裏面１ｂには、凹部１６と短手方向の側面１ｅ側の第２導電部材１２との間であって、発光素子２の直下に相当する部分に、これらの第１及び第２導電部材１１、１２と短絡しないように、短手方向の長さよりも若干短い大きさで、第３導電部材１７が形成されている。この第３導電部材１７は、放熱部材として有効に機能する。
例えば、第１〜第３導電部材１１、１２、１７は、基材側から銅（７μｍ）−Ｎｉ（６μｍ）−Ａｕ（０．３μｍ）の積層順序で、めっきによる積層膜として形成されている。
【００３３】
基材１の短手方向の下側面（例えば、下から４０％程度の高さ）は、基材１の表裏面に対して略垂直であり、上側面（例えば、上から６０％程度の高さ）は、５°程度内側に傾斜したテーパ形状となっている。これによって、発光装置を実装基板に搭載する際に、発光素子２の側面方向からの把持を確実に行うことができる。
【００３４】
発光素子２は、ＩｎＧａＡｌＮ系の窒化物半導体層の積層体によって形成され、発光波長が３８５ｎｍであり、１ｍｍ×１ｍｍのチップサイズ、３００μｍ（単位）のチップ高さを有する。一対の電極は、発光素子の上下面にそれぞれ形成されており、フェイスアップで基材１に搭載されている。
発光素子２は、第２導電部材１２上に、例えば、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンドされており、発光素子２の裏面側の電極と電気的に接続されている。また、第１導電部材１１とは、窪み部１３内の凸部１４上面において、発光素子２の表面側に形成された２つのパッド電極によって金線１９によるワイヤボンドにより電気的に接続されている。
第２導電部材１２は、発光素子２を載置する部位以外に、窪み部１３内に延長されており、その上に保護素子１８が搭載され、保護素子１８と電気的に接続されている。なお、この保護素子１８は、表面側の電極が第１導電部材１１と電気的に接続されている。
基材１の窪み部１３内は中空で、基材の最表面がガラス板又はガラスレンズ（図示せず）で覆われている。
あるいは、例えば、エポキシ樹脂等からなる透光性部材６０で覆われていてもよい。
【００３５】
実施の形態２
この発光装置は、図２に示すように、基材２０の裏面２０ｂにおける第１導電部材２１及び第２導電部材２２の配置が異なっている以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
つまり、スルーホール１５を通って、基材２０の裏面２０ｂに至る第１導電部材２１は、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材２０の短手方向に略平行に、基材２０の裏面２０ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長した第１導電部材２１の一方は、基材２０の裏面２０ｂにおいて分岐して、基材２０の長手方向の側面２０ｄ側に至っており、他方は基材２０の短手方向の側面側２０ｃに幅広で配置されている。
【００３６】
また、第２導電部材２１は、基材２０の短手方向の側面２０ｅ側から、発光素子２の直下に相当する部位を通って、凹部１６近傍まで、幅広で配置されている。
なお、第１導電部材２１及び第２導電部材２２の側面２０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
また、第２導電部材２２の側面２０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３７】
実施の形態３
この発光装置は、図３に示すように、基材３０の裏面３０ｂにおける第１導電部材３１及び第２導電部材３２の配置が異なっている以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
つまり、スルーホール１５を通って、基材３０の裏面３０ｂに至る第１導電部材３１は、スルーホール１５から、その両側に向かって、基材３０の短手方向に略平行に、基材３０の裏面３０ｂに引き回されている。スルーホール１５から延長した第１導電部材３１の一方は、基材３０の裏面３０ｂにおいて分岐して、基材３０の長手方向の側面３０ｄ側に至っており、他方は基材３０の短手方向の側面３０ｃ側に幅広で配置されている。
【００３８】
第２導電部材３１は、基材３０の裏面３０ｂにおいて、第１導電部材３１の短手方向の側面２０ｃ側端部と同様に、幅広で配置されている。
基材３０の裏面３０ｂには、凹部３６と短手方向の側面３０ｅ側の第２導電部材３２との間であって、発光素子２の直下に相当する部分に、これらの第１及び第２導電部材３１、３２と短絡しないように、短手方向の長さよりも若干短い大きさで、第３導電部材３７が形成されている。この第３導電部材３７は、放熱部材として有効に機能する。
なお、第１導電部材３１及び第２導電部材３２の側面３０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されているか、あるいは、第２導電部材３２の側面３０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されているかの、いずれかであってもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３９】
実施の形態４
この発光装置は、図５に示すように、基材５０の裏面５０ｂにおける凹部５６の位置、スルーホール５５の位置が長手方向の中央部分に移動しており、それにともなって、第１導電部材５１及び第２導電部材５２の裏面５０ｂにおける形状及び配置が異なっている。
また、このような裏面５０ｂにおける第１導電部材５１及び第２導電部材５２の形状及び配置の変更に伴って、発光素子２の支持面側においては、この裏面５０ｂにおける配置に対応して、スルーホール５５と発光素子２との位置が入れ替わり、かつ、凸部の一方（短手方向の側面に近い側の一方）が配置されてない以外、実質的に実施の形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
なお、第１導電部材５１及び第２導電部材５２の側面５０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
また、第２導電部材５１の側面５０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実施の形態１と同様の効果に加えて、裏面において、第１導電部材及び第２導電部材による端子の面積を大きくとることができる。
【００４０】
変形例
この発光装置は、図４に示すように、基材４０の裏面４０ｂにおける凹部４６の形状が異なっている以外、実質的に実施の形態２の発光装置と同様の構成を有する。
つまり、凹部４６は、長手方向の一対の側面４０ｄ、４０ｆには跨らず、側面１ｄ側でのみ開放されており、長手方向の２方向及び短手方向の１方向において、裏面４０ｂに包囲されている。
なお、第１導電部材４１及び第２導電部材４２の側面４０ｃ側の端部は、実施の形態１における側面１ｃ側の端部のように、第１導電部材１１及び第２導電部材１２の双方が幅狭で配置されていてもよい。
【００４１】
また、第２導電部材４１の側面４０ｅ側の端部は、実施の形態１における第２導電部材１２のように、狭い幅で配置されていてもよい。
このような構成により、実装面積（設置面積）が増大するために、放熱性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に利用することができるとともに、特に、超小型化、超高密度に配置して、より明度が要求される光源に使用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２０、３０、４０、５０ 基材
１ａ 表面
１ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 裏面
１ｃ、１ｅ、２０ｃ、２０ｅ、３０ｃ、３０ｅ、４０ｃ、４０ｅ、５０ｃ、５０ｅ 短手方向の側面
１ｄ、１ｆ、２０ｄ、３０ｄ、４０ｄ、５０ｄ 長手方向の側面
２ 発光素子
１０ 発光装置
１１、２１、３１、４１、５１ 第１導電部材
１２、２２、３２、４２、５２ 第２導電部材
１３ 窪み部
１４ 凸部
１５、５５ スルーホール
１６、４６、５６ 凹部
１７、３７ 第３導電部材
１８ 保護素子
１９ 金線
６０ 透光性部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
該半導体発光素子と電気的に接続された第１及び第２導電部材を備え、前記半導体発光素子を支持する基材とを含み、
前記基材が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有し、
前記半導体発光素子支持面に対する裏面であって前記長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部を備え、該凹部は、前記基材の半導体発光素子支持面から裏面に貫通するスルーホールを有する発光装置であって、
前記凹部は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基材が、短手方向に延長する側面に第１及び第２導電部材を備える請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基材の裏面に、第１及び第２導電部材が露出してなる請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記基材の裏面であって、第１及び第２導電部材の間に、第３導電部材が配置してなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子の底面が前記第１導電部材に電気的に接続され、前記半導体発光素子の上面が第２導電部材と電気的に接続されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１】
半導体発光素子と、
該半導体発光素子と電気的に接続された第１及び第２導電部材を備え、前記半導体発光素子を支持する基材とを含み、
前記基材が、長手方向及び短手方向にそれぞれ延長して対向する２対の側面を有し、
前記半導体発光素子支持面に対する裏面であって前記長手方向に延長して対向する少なくとも一方の側面に、少なくとも１つの凹部を備え、該凹部は、前記基材の半導体発光素子支持面から裏面に貫通するスルーホールを有する発光装置であって、
前記凹部は、長手方向に延長して対向する一対の側面に跨って配置されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基材が、短手方向に延長する側面に第１及び第２導電部材を備える請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基材の裏面に、第１及び第２導電部材が露出してなる請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記基材の裏面であって、第１及び第２導電部材の間に、第３導電部材が配置してなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子の底面が前記第１導電部材に電気的に接続され、前記半導体発光素子の上面が第２導電部材と電気的に接続されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７４０５７（Ｐ２０１３−７４０５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１４１０（Ｐ２０１１−２１１４１０）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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