JP2014120502A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高出力で実用的かつ信頼性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、放熱部材と、配線基板部と、グリース層と、発光素子部と、構造体と、を含む発光装置が提供される。前記配線基板部は、前記放熱部材の上に設けられる。前記グリース層は、前記放熱部材と前記配線基板部との間に設けられ、導電性である。前記発光素子部は、前記配線基板部の上面上に設けられる。前記発光素子部は、第１光を放出する半導体発光素子と、前記第１光を吸収して前記第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する波長変換層と、を含む。前記構造体は、前記上面上において前記発光素子部の周りに設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光装置に関する。

例えば、半導体発光素子と、光の波長を変換する蛍光体と、半導体発光素子を実装する配線基板と、を組み合わせた発光装置がある。このような発光装置は、例えば、投光機などの照明装置などに応用される。発光装置の出力を上げ、光量を高めることが望まれている。

そこで、半導体発光素子で発生する熱を放熱するために、配線基板の半導体発光素子を配置していない側に放熱部材を設ける場合がある。また、配線基板と放熱部材の間に、熱伝導性が良い導電性のグリース層を設ける場合がある。しかしながら、導電性のグリース層は、接着剤の性質を持つものではないため、グリース層が配線基板の半導体発光素子側に流れ出し、ショートさせてしまう等、信頼性を低下させることがある。

特開２０１２−８４７３３号公報

本発明の実施形態は、高出力で実用的かつ信頼性の高い発光装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、放熱部材と、配線基板部と、グリース層と、発光素子部と、構造体と、を含む発光装置が提供される。前記配線基板部は、前記放熱部材の上に設けられる。前記グリース層は、前記放熱部材と前記配線基板部との間に設けられ、導電性である。前記発光素子部は、前記配線基板部の上面上に設けられる。前記発光素子部は、第１光を放出する半導体発光素子と、前記第１光を吸収して前記第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する波長変換層と、を含む。前記構造体は、前記上面上において前記発光素子部の周りに設けられる。

本発明の実施形態によれば、高出力で実用的かつ信頼性の高い発光装置が提供される。

図１（ａ）〜図１（ｄ）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（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の発光装置を例示する模式的平面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｄ）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１（ａ）は平面図である。図１（ｂ）は、発光装置の一部を例示する平面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｄ）は、図１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。

図１（ａ）〜図１（ｄ）に表したように、本実施形態に係る発光装置１１０は、放熱部材５１と、配線基板部１５と、グリース層５２と、発光素子部３５と、構造体６０と、を含む。

放熱部材５１から配線基板部１５に向かう方向を積層方向（Ｚ軸方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

放熱部材５１は、例えば、板状である。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの放熱部材５１の形状は、例えば矩形である。実施形態において、放熱部材５１の形状は任意である。

配線基板部１５は、放熱部材５１の上に設けられる。

本願明細書において、上に設けられる状態は、直接接して設けられる状態に加え、間に別の要素が挿入されている状態も含む。

グリース層５２は、放熱部材５１と配線基板部１５との間に設けられる。グリース層５２は、導電性である。グリース層５２には、例えば、潤滑油状の物質を用いることができる。

図１（ｄ）に例示したように、グリース層５２は、例えば、複数の粒子５２ａと、複数の粒子５２ａが分散された液状体５２ｂと、を含む。複数の粒子５２ａには、例えば導電性が高い材料を用いる。複数の粒子５２ａには、例えば金属（合金を含む）の粒子を用いることができる。複数の粒子５２ａは、酸化物を含んでも良い。複数の粒子５２ａには、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀及び金の少なくともいずれかを含む粒子を用いることができる。液状体５２ｂには、例えばシリコーンオイルを用いることができる。これにより、グリース層５２は、潤滑油状の性質と共に、導電性を有することができる。図１（ｃ）においては、複数の粒子５２ａの図示は省略されている。

配線基板部１５は、例えば、基板１０と、第１金属層１１と、第２金属層１２と、を含む。

基板１０は、絶縁性である。基板１０には、例えば、セラミックが用いられる。基板１０には、例えばアルミナ基板などが用いられる。基板１０として、セラミックを用いることで、安定した絶縁性を確保しつつ、高い熱伝導率を確保することができる。

基板１０は、第１主面１０ａと第２主面１０ｂとを有する。第２主面１０ｂは、放熱部材５１に対向する側の面である。第１主面１０ａは、第２主面１０ｂとは反対側の面である。第１主面１０ａは、基板１０の上面に相当する。

第１金属層１１は、基板１０の上面上（第１主面１０ａ上）に設けられる。第２金属層１２は、基板１０とグリース層５２との間に設けられる。例えば、第２金属層１２は、第１金属層１１と電気的に絶縁されている。

図１（ｂ）に表したように、配線基板部１５の上面１５ａに対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、第２金属層１２の外縁１２ｒは、基板１０の外縁１０ｒよりも内側に位置する。これにより、例えば、第１金属層１１と第２金属層１２との間の絶縁性が向上する。第２金属層１２の外縁１２ｒの少なくとも一部が、基板１０の外縁１０ｒよりも内側に位置しても良い。第２金属層１２の外縁１２ｒは、例えば、後述する発光素子部の外縁３５ｒよりも外側に位置する。これにより、第２金属層１２による、熱のスプレッド効果が高まる。そして、グリース層５２との接触面積が大きくなることで、放熱効率が向上する。さらに、配線基板部１５の熱応力や外力に対する耐性が向上する。第２金属層１２の外縁１２ｒを、基板１０の外縁１０ｒから離間させることで、配線基板部１５の形成が容易になる。すなわち、１つの大きな基板を用いて複数の配線基板部１５を一括して形成する場合に、基板１０の分割が容易になり、製造が容易になる。

グリース層５２は、第２金属層１２と放熱部材５１との間の領域に設けられている。さらに、この例では、グリース層５２の一部は、第２金属層１２の側面を覆っている。そして、グリース層５２の一部は、第２金属層１２の周りにおいて、基板１０の第２主面１０ｂに接している。さらに、グリース層５２の一部が、基板１０の側面に延在しても良い。本実施形態においては、グリース層５２の少なくとも一部が、放熱部材５１と配線基板部１５との間に設けられれば良く、グリース層５２が配線基板部１５の下面側において、他の部分に延在していても良い。これにより、配線基板部１５と放熱部材５１との間の熱抵抗を低下させることができる。このように設計することで、例えば、グリース層５２の形成時の製造マージンが広がる。

図１（ａ）に表したように、配線基板部１５は、例えば、第１電極部１１ｅと、第２電極部１１ｆと、第１配線部４５ｅと、第２配線部４６ｅと、を含む。これらの第１電極部１１ｅ、第２電極部１１ｆ、第１配線部４５ｅ及び第２配線部４６ｅは、第１金属層１１により形成される。すなわち、これらは、第１金属層１１に含まれる。すなわち、第１電極部１１ｅ、第２電極部１１ｆ、第１配線部４５ｅ及び第２配線部４６ｅは、基板１０の第１主面１０ａ上に設けられる。第１配線部４５ｅの一端は、第１電極部１１ｅに電気的に接続される。第２配線部４６ｅの一端は、第２電極部１１ｆに電気的に接続される。

図１（ａ）に表したように、配線基板部１５は、基板１０の第１主面１０ａ上に設けられた、第１コネクタ４５及び第２コネクタ４６をさらに含む。第１配線部４５ｅの他端が、第１コネクタ４５に電気的に接続される。第２配線部４６ｅの他端が第２コネクタ４６に接続される。

発光素子部３５は、配線基板部１５の上面１５ａ上に設けられる。配線基板部１５の上面１５ａは、基板１０の第１主面１０ａまたは第１金属層１１の上面１１ａに対応する。すなわち、基板１０の第１主面１０ａにおいて、第１金属層１１が設けられている領域においては、配線基板部１５の上面１５ａは、第１金属層１１の上面１１ａに対応する。基板１０の第１主面１０ａにおいて、第１金属層１１が設けられていない領域においては、配線基板部１５の上面１５ａは、基板１０の第１主面１０ａに対応する。例えば、発光素子部３５の一部は、基板１０の第１主面１０ａ上に設けられ、発光素子部３５の別の一部は、第１金属層１１の上面１１ａ上に設けられる。

発光素子部３５は、半導体発光素子２０と、波長変換層３１と、を含む。半導体発光素子２０は、第１金属層１１の一部の上に設けられる。半導体発光素子２０は、第１光を放出する。

例えば、半導体発光素子２０は、第１半導体層２１と、第２半導体層２２と、発光層２３と、を含む。第１半導体層２１は、第１部分２１ａと、第２部分２１ｂと、を含む。第２部分２１ｂは、配線基板部１５の上面１５ａに対して平行な方向（Ｘ−Ｙ平面に対して平行な方向）で、第１部分２１ａと並ぶ。第１半導体層２１は、第１導電形である。

第２半導体層２２は、第２部分２１ｂと配線基板部１５との間に設けられる。第２半導体層２２は、第２導電形である。発光層２３は、第２部分２１ｂと第２半導体層２２との間に設けられる。

第１導電形は、例えばｎ形であり、第２導電形は、例えばｐ形である。第１導電形がｐ形で、第２導電形がｎ形でも良い。第１半導体層２１、第２半導体層２２及び発光層２３には、例えば窒化物半導体が用いられる。

図１（ｃ）に表したように、第１電極部１１ｅは、基板１０の上面（第１主面１０ａ）上において、基板１０と第１部分２１ａとの間に設けられる。第２電極部１１ｆは、基板１０の上面上において、基板１０と第２半導体層２２との間に設けられる。このように、第１金属層１１（の少なくとも一部）は、基板１０と半導体発光素子２０との間に設けられる。

そして、第１電極部１１ｅと第１部分２１ａとの間に設けられた第１接続部材２１ｅと、第２電極部１１ｆと第２半導体層２２との間に設けられた第２接続部材２２ｅと、が設けられる。第１接続部材２１ｅ及び第２接続部材２２ｅは、例えば、配線基板部１５に含むことができる。または、第１接続部材２１ｅ及び第２接続部材２２ｅは、配線基板部１５とは別体と見なしても良い。

このように、第１電極部１１ｅの上と、第２電極部１１ｆの上とに半導体発光素子２０が配置される。第１コネクタ４５、第１配線部４５ｅ、第１電極部１１ｅ、第１接続部材２１ｅ、第２コネクタ４６、第２配線部４６ｅ、第２電極部１１ｆ及び第２接続部材２２ｅを介して、半導体発光素子２０に電流が供給され、半導体発光素子２０から光が放出される。

半導体発光素子２０は、例えば、フリップチップ型の半導体発光素子である。半導体発光素子２０は、Thin Film型でも良い。Thin Film型においては、半導体層の結晶成長に用いられた結晶成長基板が除去されている。

図１（ａ）においては、図を見やすくするために、４つの半導体発光素子２０が描かれているが、半導体発光素子２０の数は、任意である。本実施形態において、半導体発光素子２０の数は、１以上５００以下、望ましくは５０以上２００以下でも良い。半導体発光素子２０の数が多いと、強い発光が得られる。例えば、高い密度で配置することで、高い光束発散度が得られる。

図１（ａ）及び図１（ｃ）に表したように、構造体６０は、配線基板部１５の上面１５ａ上において、発光素子部３５の周りに設けられる。この例では、構造体６０は、発光素子部３５の周りを連続的に囲んでいる。構造体６０に関しては、後述する。

図１（ａ）及び図１（ｄ）に表したように、この例では、配線基板部１５は、放熱部材５１に弾性固定部材５５を用いて固定されている。グリース層５２は、接着性を有しないペースト状の材料であり、つまりグリース層５２のみでは配線基板部１５と放熱部材５１の接合はできないためである。例えば、弾性固定部材５５には、例えば、板状のバネが用いられる。例えば、放熱部材５１の上面に４つの弾性固定部材５５のそれぞれの一端が、ビス５６で固定されている。弾性固定部材５５の他端と、放熱部材５１との間に、配線基板部１５が配置される。配線基板部１５は、弾性固定部材５５の弾性により、放熱部材５１に実質的に固定される。このように、発光装置１１０は、弾性固定部材５５をさらに備えることができる。弾性固定部材５５は、放熱部材５１と配線基板部１５との間の相対的位置の変化を制限する（例えば固定する）。この例では、弾性固定部材５５は、放熱部材５１に直接的または間接的に設けられる。この例では、ビス５６により、弾性固定部材５５は放熱部材５１に固定されている。配線基板部１５は、弾性固定部材５５により、放熱部材５１に実質的に固定される。すなわち、弾性固定部材５５の変形範囲内に、相対的な位置が制限される。

発光素子部３５において、発光に伴って熱が発生する。放熱部材５１と配線基板部１５との間において、例えば熱膨張係数の差に起因して、応力が発生し、放熱部材５１の変形や、配線基板部１５の変形、配線基板部１５の損傷（クラックなど）が生じる場合がある。このとき、弾性固定部材５５を用いて配線基板部１５を固定することで、このような変形や損傷が抑制できる。弾性固定部材５５は、放熱部材５１に間接的、つまり他の部材を介して接続されていてもよい。また、弾性固定部材５５には、例えば、スプリングなどを用いても良い。

一方、本実施形態に係る配線基板部１５で生じる熱は、グリース層５２を介して、放熱部材５１に伝達され、効率的に放熱される。

このとき、配線基板部１５が、例えば、はんだなどの金属の固体により、放熱部材５１に強固に固定される構成もある。この場合には、そのはんだを介して、配線基板部１５で発生する熱が、放熱部材５１に伝達される。しかしながら、はんだにより強固に固定されるため、熱膨張係数の差に起因する応力が緩和されることがない。このため、応力によって、上記の変形や損傷（クラックなど）が生じ易くなる。

これに対して、本実施形態においては、配線基板部１５が、例えば、変形が容易なグリース層５２を介して、放熱部材５１に固定される。グリース層５２を用いることで、配線基板部１５と放熱部材５１との間の相対的な位置の微小な変化が許容できるようになる。これにより、応力による変形や損傷（クラックなど）が抑制できる。

グリース層５２において、高い熱伝導性を得るために、グリース層５２は、導電性を有する、または、抵抗が低くなるように設計される。例えば、グリース層５２が複数の粒子５２ａを含ませ、その粒子５２ａとして、金属（合金を含む）の粒子などを用いることで、グリース層５２に高い導電性を付与できる。すなわち、高い導電性を得るために、グリース層５２は、潤滑油状の性質と共に、導電性を有するように設計される。

しかしながら、本願発明者の検討によると、発光装置の使用状態によっては、グリース層５２が広がり、広がったグリース層５２により、電気的なショートを引き起こす場合があることが分かった。例えば、発光装置の実際の使用状態においては、発光装置の発光素子部３５が重力に対して下側で、放熱部材５１が上側に配置される場合がある。または、重力に対して傾斜した状態で、発光装置が使用される。すなわち、放熱部材５１の上に発光素子部３５が位置するような状態で、発光装置は、必ずしも使用されない。さらに、本実施形態が対象としている非常に明るい（例えば光束発散度が１０ｌｍ／ｍｍ^２以上など）発光装置においては、非常に多量の熱が発生する。このため、温度が非常に高くなり、グリース層５２の粘度が非常に低下する。このため、使用状態によっては、グリース層５２が広がり易く、グリース層５２の一部が、基板１０の第１主面１０ａの側にも到達し、導電性のグリース層５２が、第１金属層１１に接触してしまう場合がある。これにより、電気的なショートが発生する。

これに対して、本実施形態に係る発光装置１１０においては、構造体６０を設けている。構造体６０は、例えば接着により設けることができる。この構造体６０は、配線基板部１５の上面１５ａ上において、発光素子部３５の周りに設けられる。構造体６０は、第１金属層１１や第１コネクタ４５、第２コネクタ４６の周りにも設けられる。構造体６０は、上面１５ａ上において、電気的な部材を囲む突出物となる。この構造体６０により、グリース層５２が所定の位置から広がり、基板１０の第１主面１０ａの側に到達したときに、広がったグリース層５２をブロックする（堰き止める）。構造体６０により、発光素子部３５が設けられる領域にグリース層５２が侵入することが抑制できる。

図１（ｃ）にこの構造体６０は、放熱部材５１と配線基板部１５との間の間隔ｇ５２よりも大きい高さｈ６０を有する。構造体６０の高さｈ６０は、構造体６０の上端（構造体６０の配線基板部１５とは反対側の端）と、配線基板部１５と、の間の距離である。この例では、間隔ｇ５２は、第２金属層１２と放熱部材５１との間の距離に相当する。間隔ｇ５２は、第２金属層１２と放熱部材５１との間の領域における、グリース層５２の厚さに相当する。放熱部材５１と配線基板部１５との間の間隔ｇ５２は、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば、約６０μｍである。

実際の使用状態の高温時にグリース層５２が広がる量を考慮すると、構造体６０の高さｈ６０を、放熱部材５１と配線基板部１５との間の間隔ｇ５２以上に設定することで、グリース層５２を効果的にブロックすることができる。

図１（ｂ）に例示したように、第２金属層１２の外縁１２ｒは、基板１０の外縁１０ｒに沿っており、発光素子部３５の外縁３５ｒよりも外側に位置する。このように、第２金属層１２の面積は、比較的大きく設計される。これにより、グリース層５２を第２金属層１２に対して広範囲で接触させることができるため、高い放熱性が得られる。

上記のように、構造体６０の高さｈ６０を、放熱部材５１と配線基板部１５との間の間隔ｇ５２以上に設定することで、構造体６０の高さｈ６０は、グリース層５２のうちの主となる部分の厚さ以上になる。これにより、実用的に、グリース層５２を効果的にブロックすることができる。
本実施形態によれば、高出力で実用的な発光装置を提供できる。

さらに、既に説明したように、グリース層５２の一部は、放熱部材５１と配線基板部１５との間の領域に加え、配線基板部１５の下面側において、その他の部分にされに設けられても良い。このような場合には、使用時に広がるグリース層５２の量も多くなる。例えば、このような場合には、構造体６０の高さｈ６０をさらに高くしても良い。

構造体６０の高さは、基板１０の厚さｔ１０以上としても良い。基板１０の厚さｔ１０は、例えば、３００μｍ以上１，５００μｍ以下であり、例えば、約６３５μｍでる。これにより、広がったグリース層５２をより確実にブロックすることができる。

構造体６０の発光素子部３５の高さｈ３５の１／２よりも大きく設定しても良い。発光素子部３５の高さｈ３５は、例えば、２００μｍ以上２，０００μｍ以下であり、例えば約１，０００μｍである。これにより、広がったグリース層５２をさらに確実にブロックすることができる。

構造体６０の高さｈ６０は、広がったグリース層５２をブロックし、発光素子部３５が設けられる領域内へのグリース層５２の侵入を抑制できるように設定される。

構造体６０の高さｈ６０が過度に高いと、発光素子部３５から出射する光が過度に構造体６０に照射し、例えば、構造体６０の劣化を促進させる場合がある。また、光が構造体６０により吸収され、光の取り出し効率が低下する場合がある。このため、構造体６０の高さｈ６０は、過度には高くしない。

例えば、構造体６０の高さｈ６０は、発光素子部３５の高さｈ３５以下に設定される。これにより、構造体６０の劣化、及び、光取り出し効率の低下が抑制できる。

構造体６０の高さｈ６０は、発光素子部３５の高さと実質的に同じとしても良い。例えば、構造体６０の高さｈ６０は、発光素子部３５の高さｈ３５の０．９倍以上１．１倍以下に設定する。構造体６０の高さｈ６０と、発光素子部３５の高さｈ３５と、の差の絶対値は、０．２ｍｍ以下である。例えば、構造体６０は、発光素子部３５の少なくとも一部の形成と一緒に形成することができる。これにより、製造工程が簡単になる。構造体６０の高さｈ６０を発光素子部３５の高さと実質的に同じとすることで、一緒に形成することが容易になり、製造工程が簡単にできる。
本実施形態に係る発光装置１１０によれば、高出力で実用的な発光装置が提供できる。

本実施形態に係る発光装置１１０は、例えば、ＣＯＢ（Chip On Board)型の発光装置である。ＣＯＢ型の発光装置においては、回路配線（第１金属層１１など）が形成された基板（配線基板部１５）上に、ＬＥＤチップ（半導体発光素子２０）が実装される。そして、ＬＥＤチップが封止樹脂（例えば波長変換層３１など）で封止される。

このような発光装置においては、通電により、発光とともに、熱が発生する。この熱は、例えば、投入した電力の５０％以上となる場合がある。熱により、ＬＥＤチップの温度が上昇し、ＬＥＤチップの発光効率が低下する。さらに、この熱により、発光装置が損傷する場合や、信頼性が低下する場合もある。近年、ＣＯＢ型の発光装置において、特に、高出力化の要求が高まり、投入電力が増加し、発熱量が急激に高まっており、熱による問題が一層深刻になっている。

このため、発光装置を照明器具に搭載する場合に、取り付け構造を工夫し、十分な放熱の経路を確保する。例えば、絶縁性のグリースをＣＯＢの裏面（配線基板部１５の下面）と、器具設置部材（放熱部材５１）との間に配置する。このグリースにより、部材間の空気層をなくして、熱の伝達効率が向上できる。絶縁性でペースト状のグリースを使用することで、電気的な耐圧を確保し、リークを抑制できる。上記のように、使用状況によっては、このグリースが広がって、配線経路にショートが発生する。

これに対して、構造体６０を設けることで、回路配線と、グリースと、の間の距離を、一定以上に制御する。これにより、絶縁耐圧を確保し、ショートを効果的に抑制できる。

図１（ｃ）に表したように、発光装置１１０において、発光素子部３５に、縁層３２をさらに設けても良い。縁層３２は、配線基板部１５の上面１５ａ上において、波長変換層３１と構造体６０との間に設けられ、波長変換層３１と接触しつつ、その周りを取り囲む。縁層３２は、例えば光反射率の高い白色樹脂を使用することができる。縁層３２の光反射率は、波長変換層３１の光反射率よりも高い。縁層３２に、透明樹脂を使用してもよい。

縁層３２を設けることで、例えば、波長変換層３１から横方向（Ｘ−Ｙ平面に沿った方向）に出射する光の角度を、上方向（Ｚ軸方向に沿った方向）に変える。これにより、光取り出し効率が向上する。さらに、発光素子部３５以外の領域に設けられる部品（例えばコネクタなど）に光が照射されてその部品が光により劣化することが抑制できる。縁層３２を設けることで、例えば構造体６０に光が照射される量を抑制できる。これにより構造体６０が光により劣化することが抑制できる。また、縁層３２は、波長変換層３１を形成する際に、その形状を整えるダム層としても機能させることができる。

縁層３２が設けられる場合において、構造体６０の高さｈ３５は、縁層３２の高さ（図１（ｃ）に示した例では発光素子部３５の高さｈ３５と同じ）と、実質的に同じでも良い。例えば、構造体６０の高さｈ６０は、縁層３２の高さの０．９倍以上１．１倍以下である。例えば、構造体６０と縁層３２とを同時に形成しても良い。構造体６０の高さｈ３５を縁層３２の高さと実質的に同じ設定することで、これらの形成が容易になる。

図２（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
これらの全ての図において、半導体発光素子３５は、構造体６０に対してＸ方向に配置されているものとする。これらの図は、構造体６０の例を示している。
図２（ａ）に表したように、発光装置１１０ａにおいては、構造体６０をＺ軸方向に対して平行な平面で切断した時に断面は、例えば、矩形である。この例では、長方形である。構造体６０の高さｈ６０は、構造体６０の幅ｗ６０未満でもよく、幅ｗ６０と同じでも良く、幅ｗ６０を超えても良い。構造体６０の幅ｗ６０は、配線基板部１５の上面１５ａの中心から、配線基板部１５の外側に向けた方向（放射方向）に沿う構造体６０の厚さである。

図２（ｂ）に表したように、発光装置１１０ｂにおいては、構造体６０の側面６０ｓは、Ｘ−Ｙ平面（配線基板部１５の上面１５ａに対して平行な面）に対して傾斜していている。この例では、側面６０ｓは、順テーパ状である。構造体６０の幅ｗ６０は、Ｚ軸方向に沿って変化しても良い。このとき、構造体６０の幅ｗ６０は、変化する値の最大とする。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）に表したように、発光装置１１０ｃ及び１１０ｄにおいては、構造体６０の断面は、台形である。発光装置１１０ｃにおいては、側面６０ｓは、逆テーパ状である。発光装置１１０ｄにおいては、側面６０ｓは、順テーパ状である。

図２（ｅ）に表したように、発光装置１１０ｅにおいては、構造体６０の頂部のコーナ部は曲面である。図２（ｆ）に表したように、発光装置１１０ｆにおいては、構造体６０の側面６０ｓは、Ｚ軸方向に沿って増減を繰り返しており、波状である。

図２（ｇ）に表したように、発光装置１１０ｇにおいては、構造体６０の断面は、円形（扁平円も含む）である。図２（ｈ）に表したように、発光装置１１０ｈにおいては、構造体６０の断面の一部は、円形（扁平円も含む）の一部であり、構造体６０の断面の頂部は、平坦である。

構造体６０は、例えば、ディスペンサなどにより形成できる。配線基板部１５の上に発光素子部３５を配置した後に構造体６０を設ける場合に、ディスペンサを用いて構造体６０を形成することで、構造体６０の形成が容易になる。ディスペンサなどを用いて構造体６０を形成する際に、発光装置１１０ｈのように、構造体６０の頂部を平坦に設計することで、構造体６０の形状の精度を高めることができる。

構造体６０は、任意の印刷法により形成しても良い。構造体６０として、感光性材料を用いても良く、この場合には、フォトリソグラフィにより構造体６０を形成できる。

発光装置１１０ｃ、１１０ｆ、１１０ｇ及び１１０ｈのように、構造体６０の側面６０ｓと基板１０とが接する部分で、側面６０ｓが逆テーパ状であることがより好ましい。この部分は、広がったグリース層５２の液を溜める場所として機能する。これにより、グリース層５２をより確実にブロックできる。

図２（ａ）に表したように、構造体６０は樹脂６０ｂを含む。樹脂６０ｂは、例えば、絶縁性である。構造体６０を樹脂により形成することで、構造体６０の形状の設計自由度が向上できる。

構造体６０は、樹脂６０ｂに分散された複数の粒子６０ａをさらに含んでも良い。この粒子６０ａは、例えば、絶縁性である。構造体６０を絶縁性にできる。構造体６０に、複数の粒子６０ａを用いることで、樹脂６０ｂの流動性を抑制でき、構造体６０の形状安定性を向上できる。さらに、例えば、構造体６０の機械的強度が向上する。さらに、樹脂６０ｂの材料の選択範囲が広がり、例えば、構造体６０の化学的安定性が向上する。図２（ｂ）〜図２（ｈ）においては、粒子６０ａの図示を省略している。

樹脂６０ｂには、例えばシリコーンなどを用いることができる。複数の粒子６０ａには、例えば、酸化チタン、酸化珪素及びアルミナの少なくともいずれかを用いることができる。

例えば、複数の粒子６０ａの第２光の波長に対する反射率は、例えば７０％以上である。８０以上であることがより好ましい。粒子６０ａを光反射性とすることで、発光素子部３５から放出される光が構造体６０で反射され、光取り出し効率が向上できる。

構造体６０を光透過性としても良い。例えば、構造体６０の第２光の波長に対する反射率は、７０％以上に設定することもできる。例えば、８０％以上でも良い。換言すると、構造体６０の光吸収性を低く設定する。これにより、発光素子部３５から放出された光による構造体６０の劣化が抑制できる。

実施形態において、構造体６０として、基板１０に用いられる材料を用いても良い。例えば、基板１０にセラミックを用い、構造体６０にセラミックを用いても良い。構造体６０は、基板１０に用いられる材料と同じ材料を含むことができる。これにより、例えば、構造体６０の機械的な強度が向上できる。熱応力や外力に対する耐性を高めることができる。

また、構造体６０として、縁層３２に用いられる材料を用いてもよい。同じ材料を用いることで、材料数を削減することができる。

第１金属層１１及び第２金属層１２の少なくともいずれかには、例えば、銅層を含むことができる。さらに、その銅層の上に、被覆層を設けることができる。被覆層は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）の少なくともいずれかを含むことができる。第１金属層１１及び第２金属層１２の少なくともいずれかには、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ及びＲｈのいずれか２つ以上を含む合金を用いても良い。第１金属層１１及び第２金属層１２の少なくともいずれかには、Ｎｉ膜、Ａｌ膜、Ａｇ膜、Ａｕ膜、Ｐｄ膜及びＲｈ膜の少なくともいずれかを含む層と、その層と積層された導電層と、の積層膜を用いることができる。金属層おいて、高い光反射性を得ることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の発光装置を例示する模式的平面図である。
図３（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の発光装置１１１においては、構造体６０は、発光素子部３５の周りに不連続的に設けられている。すなわち、構造体６０は、細いスリット６１により、複数の部分により分断されている。

構造体６０は、発光素子部３５が設けられる領域内に広がったグリース層５２が侵入することを抑制できれば良い。このため、構造体６０は、必ずしも連続して発光素子部３５を囲む必要はなく、細いスリット６１により、隙間が生じていても良い。スリット６１が設けられていても、グリース層５２の広がった部分は、スリット６１において、例えば表面張力によって十分にブロックできる。

例えば、スリット６１の幅（すなわち、構造体６０の、スリット６１により分断されている部分どうしの間隔）は、構造体６０の幅ｗ６０の５倍以下である。これにより、ブロック性が得られる。発光装置１１１においても、高出力で実用的な発光装置が提供できる。

図３（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の発光装置１１２においては、構造体６０の一部は、基板１０の外縁１０ｒに沿って設けられている。例えば、構造体６０は、基板１０の４つの辺のそれぞれの中心部分に沿って延在する部分を有している。このような領域（辺部）では、構造体６０と、基板１０の辺と、の間の距離は実質的に一定である。そして、基板１０のコーナ部において、構造体６０と、基板１０の辺と、の間の距離が大きく設定されている。すなわち、コーナ部では、構造体６０は、半導体発光素子３５の方向に入り込むように形成されることで、スペース６２が形成されており、そのスペース６２に弾性固定部材５５が配置される。この弾性固定部材５５との距離が一定以上になるように、構造体６０が配置されている。

このように、配線部材５１の主面１５ａは、第１領域ｒ１（この例では、コーナー部に対応する領域）と、第２領域ｒ２（この例では、辺部に対応する領域）と、を有する。第１領域ｒ１における主面１５ａの外縁１５ｒ（この例では、外縁１０ｒに対応する）と、構造体６０と、の間の距離は、第２領域ｒ２における主面１５ａの外縁１５ｒ（外縁１０ｒ）と、構造体６０と、の間の距離よりも長い。すなわち、構造体６０は、半導体発光素子３５の方向に入りこむ。弾性固定部材５５の少なくとも一部（例えば弾性固定部材５５の一端）は、第１領域ｒ１上に配置される。

これにより、例えば、弾性固定部材５５を用いた固定の作業の誤差の許容が拡大できる。さらに、弾性固定部材５５との距離を一定以上にしつつ、コーナ部以外では、基板１０の外縁１０ｒと構造体との間の距離を小さくすることができる。これにより、例えば、広がったグリース層５２を、基板１０の外縁１０ｒに近い位置でブロックでき、より高い絶縁耐性が得られる。発光装置１１２においても、高出力で実用的な発光装置が提供できる。

実施形態に係る発光装置は、例えば、投光機などの照明装置などの光源として利用することができる。

実施形態によれば、高出力で実用的かつ信頼性の高い発光装置が提供される。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、発光装置に含まれる放熱部材、配線基板部、グリース層、発光素子部、半導体発光素子、波長変換層及び構造体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての発光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１０…基板、 １０ａ…第１主面、 １０ｂ…第２主面、 １０ｒ…外縁、 １１…第１金属層、 １１ａ…上面、 １１ｅ…第１電極部、 １１ｆ…第２電極部、 １２…第２金属層、 １２ｒ…外縁、 １５…配線基板部、 １５ａ…上面、 １５ｒ…外縁、 ２０…半導体発光素子、 ２１…第１半導体層、 ２１ａ…第１部分、 ２１ｂ…第２部分、 ２１ｅ…第１接続部材、 ２２…第２半導体層、 ２２ｅ…第２接続部材、 ２３…発光層、 ３１…波長変換層、 ３２…縁層、 ３５…発光素子部、 ３５…外縁、 ４５…第１コネクタ、 ４５ｅ…第１配線部、 ４６…第２コネクタ、 ４６ｅ…第２配線部、 ５１…放熱部材、 ５２…グリース層、 ５２ａ…粒子、 ５２ｂ…液状体、 ５５…弾性固定部材、 ５６…ビス、 ６０…構造体、 ６０ａ…粒子、 ６０ｂ…樹脂、 ６０ｓ…側面、 ６１…スリット、 ６２…スペース、 １１０、１１０ａ〜１１０ｈ、１１１、１１２…発光装置、 ｇ５２…間隔、 ｈ３５…高さ、 ｈ６０…高さ、 ｒ１…第１領域、 ｒ２…第２領域、 ｔ１０…厚さ、 ｗ６０…幅

Claims (8)

1. 放熱部材と、
   前記放熱部材の上に設けられた配線基板部と、
   前記放熱部材と前記配線基板部との間に設けられた導電性のグリース層と、
   前記配線基板部の上面上に設けられ、第１光を放出する半導体発光素子と前記第１光を吸収して前記第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する波長変換層とを含む発光素子部と、
   前記上面上において前記発光素子部の周りに設けられた構造体と、
   を備えた発光装置。
2. 前記放熱部材と前記配線基板部との相対的位置の変化を制限する弾性固定部材をさらに備えた請求項１記載の発光装置。
3. 前記配線部材の前記主面は、第１領域と、第２領域と、を有し、
   前記第１領域における前記主面の外縁と、前記構造体と、の間の距離は、前記第２領域における前記主面の外縁と、前記構造体と、の間の距離よりも長く、
   前記弾性固定部材の少なくとも一部は、前記第１領域上に配置される請求項２記載の発光装置。
4. 前記構造体の前記高さは、前記発光素子部の高さの０．９倍以上１．１倍以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
5. 前記グリース層は、複数の導電性の粒子と、前記複数の粒子が分散された液状体と、を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
6. 前記配線基板部は、
   絶縁性の基板と、
   前記基板の上面上において前記基板と前記半導体発光素子との間に設けられた第１金属層と、
   前記基板と前記グリース層との間に設けられ前記第１金属層と電気的に絶縁された第２金属層と、
   を含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
7. 前記発光素子部は、前記上面上において前記波長変換層と前記構造体との間に設けられ前記波長変換層の周りを取り囲む縁層をさらに含み、
   前記構造体の前記高さは、前記縁層の高さの０．９倍以上１．１倍以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
8. 前記構造体は、前記縁層に含まれる材料と同じ材料を含む請求項７記載の発光装置。

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