特開 2024-39184 発光装置及び発光装置モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024039184

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】発光装置及び発光装置モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20240314BHJP

   H01L 33/64 20100101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

H01L33/64

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143541

(22)【出願日】2022-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田井 浩平

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 大輔

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA42

5F142BA02

5F142BA32

5F142CA11

5F142CB03

5F142CB12

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD17

5F142CD18

5F142CD32

5F142CD44

5F142CD47

5F142CE03

5F142CE16

5F142CF12

5F142CF23

5F142CF32

5F142CF42

5F142DA13

5F142DA73

5F142FA03

(57)【要約】

【課題】発光装置に含まれる半導体発光素子からの熱を効率的に外部に放散することが可能な発光装置及び発光装置モジュールを提供する。
【解決手段】
本発明の発光装置は、絶縁性の基板と、前記基板上に配されかつそれぞれが前記基板に対向する面にアノード電極及びカソード電極を有する１又は複数の発光素子と、各々が前記１又は複数の発光素子の各々のアノード電極又はカソード電極に接合されかつ前記基板を貫通して下方に突出した複数の金属体と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性の基板と、
前記基板上に配されかつそれぞれが前記基板に対向する面にアノード電極及びカソード電極を有する１又は複数の発光素子と、
各々が前記１又は複数の発光素子の各々のアノード電極又はカソード電極に接合されかつ前記基板を貫通して下方に突出した複数の金属体と、を有することを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記複数の金属体の各々は、前記基板の下面から突出した突出部において、当該突出部の上端部の側面から突出しかつ前記基板の下面に接して延在する拡張部を有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】

前記拡張部は、前記突出部の周囲に環状に延在することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記複数の金属体の各々は、前記突出部の前記拡張部よりも下方にありかつ前記突出部の下端を含む部分の表面に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

【請求項5】

前記絶縁層は、セラミックからな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】

前記基板の上面には、各々が前記１又は複数の発光素子のアノード電極及びカソード電極の各々に接合されかつ互いに離隔した金属配線が形成され、前記複数の金属体の各々の上端部が前記金属配線の上面から露出していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項7】

前記基板はガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項8】

絶縁性の基板と、前記基板上に配されかつそれぞれが前記基板に対向する面にアノード電極及びカソード電極を有する１又は複数の発光素子と、各々が前記１又は複数の発光素子の各々のアノード電極又はカソード電極に接合されかつ前記基板を貫通して下方に突出した複数の金属体と、を有する発光装置と、
上面に前記発光装置の前記複数の金属体と電気的に接続された回路配線を有する絶縁性の回路基板と、
前記回路基板の下面に配された放熱器と、からなる発光装置モジュールであって、
前記回路基板には、前記発光装置の前記複数の金属体に対応する位置のそれぞれに前記回路配線の上面から前記回路基板の下面まで貫通する複数の回路基板貫通孔が形成されており、
前記放熱器の上面には、前記発光装置の前記複数の金属体に対応する位置のそれぞれに複数の凹部が形成されており、
前記複数の金属体の各々は、前記回路基板の前記複数の回路基板貫通孔をそれぞれ通り前記放熱器の前記複数の凹部内に至るまで挿入され、
前記複数の金属体の各々と前記放熱器とは、絶縁層を介して、金属からなる伝熱部接合材によって接合されていることを特徴とする発光装置モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体発光素子を含む発光装置及び発光装置モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体発光素子を含む発光装置と、当該発光装置の一方の面、特に、発光装置の光出射面と反対の面と取り付けられたヒートシンク等の放熱器を有する発光装置モジュールが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、下面の表面上にネジが設けられた金属ベースと、金属ベースの上面に取付けられた発光ダイオード・チップと、金属ベースの上面に設置されかつ発光ダイオード・チップと電気的に接続された回路基板と、金属ベースの下面の側に金属ベースのネジを介して直接に機械連結されたヒートシンクと、を有する発光ダイオードが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００５－５１３８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の発光ダイオードにおいては、金属ベースとヒートシンクとを直接機械連結する場合、金属ベースとヒートシンクとの接触面における接触熱抵抗が大きいため、金属ベースとヒートシンクの間の熱抵抗が大きくなってしまう。

【0006】

また、特許文献１に記載の発光ダイオードにおいて、金属ベースとヒートシンクとの間に樹脂からなる母材に無機フィラーを分散させた一般的な熱伝導接着剤を用いる場合も、樹脂を母材とした熱伝導接着剤の熱伝導率が小さいため、金属ベースとヒートシンクの間の熱抵抗が大きくなってしまう。

【0007】

そのため、特許文献１に記載の発光ダイオードにおいては、金属ベースとヒートシンクとの接触面における接触熱抵抗又は熱伝導接着剤の熱抵抗によって、発光ダイオード・チップからヒートシンクへ効率的に熱伝導することができないという問題が挙げられる。

【0008】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、発光装置に含まれる半導体発光素子からの熱を効率的に外部に放散することが可能な発光装置及び発光装置モジュールを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る発光装置は、絶縁性の基板と、前記基板上に配されかつそれぞれが前記基板に対向する面にアノード電極及びカソード電極を有する１又は複数の発光素子と、各々が前記１又は複数の発光素子の各々のアノード電極又はカソード電極に接合されかつ前記基板を貫通して下方に突出した複数の金属体と、を有することを特徴としている。

【0010】

また、本発明に係る発光装置モジュールは、絶縁性の基板と、前記基板上に配されかつそれぞれが前記基板に対向する面にアノード電極及びカソード電極を有する１又は複数の発光素子と、各々が前記１又は複数の発光素子の各々のアノード電極又はカソード電極に接合されかつ前記基板を貫通して下方に突出した複数の金属体と、を有する発光装置と、上面に前記発光装置の前記複数の金属体と電気的に接続された回路配線を有する絶縁性の回路基板と、前記回路基板の下面に配された放熱器と、からなる発光装置モジュールであって、前記回路基板には、前記発光装置の前記複数の金属体に対応する位置のそれぞれに前記回路配線の上面から前記回路基板の下面まで貫通する複数の回路基板貫通孔が形成されており、前記放熱器の上面には、前記発光装置の前記複数の金属体に対応する位置のそれぞれに複数の凹部が形成されており、前記複数の金属体の各々は、前記回路基板の前記複数の回路基板貫通孔をそれぞれ通り前記放熱器の前記複数の凹部内に至るまで挿入され、前記複数の金属体の各々と前記放熱器とは、絶縁層を介して、金属からなる伝熱部接合材によって接合されていることを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係る発光装置の上面図である。

【図2】本発明の実施例１に係る発光装置の断面図である。

【図3】本発明の実施例１に係る発光装置の断面図である。

【図4】本発明の実施例１に係る発光装置モジュールの断面図である。

【図5】本発明の実施例１に係る回路基板の上面図である。

【図6】本発明の実施例１に係る回路基板の上面図である。

【図7】本発明の実施例２に係る発光装置の断面図である。

【図8】本発明の実施例２に係る発光装置モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

【実施例0013】

図１乃至図３を参照しつつ、実施例１に係る発光装置１０の構成について説明する。図１は、実施例１に係る発光装置１０の上面図である。また、図２は、図１に示した発光装置１０の２－２線に沿った断面図である。また、図３は、図１に示した発光装置１０の３－３線に沿った断面図である。なお、図１においては、基板１１の上面上の各要素の構造及び位置関係を明確にするために、光反射体６０（図２及び図３参照）を省略している。

【0014】

（発光装置１０）
発光装置１０は、平板上の基板１１と、基板１１の上面上に形成された複数の素子接合部１５と、素子接合部１５の形成領域において基板１１の下面から素子接合部１５の上面まで貫通する複数の金属体２０と、基板１１に素子接合部１５を介して接合されかつ基板１１上に複数配された発光素子３０と、を有する。また、発光装置１０は、複数の発光素子３０の上面上に配された波長変換体５０と、基板１１の上面において波長変換体５０の上面を露出するように形成された光反射体６０と、を有する。

【0015】

（基板１１）
基板１１は、絶縁性を有するガラス繊維強化エポキシ樹脂（以下、ガラスエポキシと称する）からなる矩形の平面形状を有する平板上の基板である。基板１１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の他の絶縁性のセラミック基板であってもよい。

【0016】

素子接合部１５は、基板１１の上面上に形成されている基板１１の上面の短手方向に延在する金属配線である。素子接合部１５は、互いに離隔しつつ基板１１の長手方向に複数配列されている。素子接合部１５は、それぞれ基板１１の表面に張り付けられた銅（Ｃｕ）箔層がパターンエッチングされて形成された銅層と、当該銅層の表面にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に形成されためっき層を有している。素子接合部１５の各々は、基板上面の短手方向中央部にあり他の部分よりも当該短手方向の幅が広い部分でありかつ発光素子３０を基板１１に載置する際の素子載置部として機能する載置部１５Ａを有している。

【0017】

貫通孔１１Ｈは、素子接合部１５の載置部１５Ａの上面から基板１１の下面まで貫通している貫通孔である。実施例１においては、円形の開口形状を有する貫通孔１１Ｈが形成されている。なお、実施例１の素子接合部１５は、基板１１及び基板１１の表面に形成されている上記銅層に貫通孔１１Ｈを形成した後に、当該銅層表面に上記メッキ層を形成することで形成される。従って、素子接合部１５の貫通孔１１Ｈに面した表面もＮｉ、Ａｕのメッキ層が形成されている。

【0018】

実施例１においては、基板１１の上面の長手方向に６個の素子接合部１５が形成され、それぞれの素子接合部１５の載置部１５Ａに２つの貫通孔１１Ｈが設けられている。

【0019】

貫通孔１１Ｈは、例えば、基板１１の下面からドリル等の機械加工を施して形成することができる。また、貫通孔１１Ｈは、例えば、基板１１の下方からレーザを照射するレーザ加工によっても形成できる。

【0020】

なお、発光装置１０は、その製造時において、大判のガラエポ基材上に基板１１が前後左右に連続的に配列しており、発光装置１０が一括的に製造される。素子接合部１５の載置部１５Ａから短手方向に基板１１上面の端部まで延伸している延長部１５Ｂは、当該製造時に複数の基板１１においてＮｉ層及びＡｕ層を電解めっきするための導通配線である。

【0021】

また、発光装置１０の製造時においては、最終工程にてダイシングによって発光装置１０を個片化して製造を行う。よって、発光装置１０の側面、すなわち基板１１の側面及び後述の光反射体６０の側面は、ダイシング面である。

【0022】

（金属体２０）
金属体２０は、基板１１の下面から貫通孔１１Ｈのそれぞれに圧入されたピン状の金属体である。金属体２０は、発光素子３０と電気的に接続しかつ、発光素子３０から生じる熱を発光装置１０の外部に伝熱又は放散する。

【0023】

金属体２０の各々は、例えば、Ｃｕからなる金属体であり、表面にＮｉ層及びＡｕ層がこの順に積層されている。

【0024】

金属体２０は、貫通孔１１Ｈに圧入された部分である貫通部２０Ａと及び基板１１の下面から下方に突出した部分である突出部２０Ｂを有する。

【0025】

貫通部２０Ａは、基板１１の下面の側の貫通孔１１Ｈから上端部が素子接合部１５の載置部１５Ａの上面近傍まで至るように貫通孔１１Ｈの各々に圧入されている。

【0026】

突出部２０Ｂは、その上端部に、突出部２０Ｂの側面から突出する拡張部ＥＸが形成されている。拡張部ＥＸは、突出部２０Ｂの側面の周囲に環状に延在する鍔状の形状を有している。実施例１において、金属体２０は、円柱状のピン及び当該ピンの中間部に円環状の拡張部ＥＸが形成された中鍔ピンである。

【0027】

金属体２０は、基板１１の下面から、拡張部ＥＸの上面、すなわち貫通部２０Ａの側の面が基板１１と接するまで圧入されている。すなわち、拡張部ＥＸは、金属体２０を基板１１の下面から貫通孔１１Ｈに圧入した際のストッパとして機能する。

【0028】

金属体２０、特に貫通部２０Ａは、例えば、貫通孔１１Ｈの径と同じ大きさの径で形成されている。これにより、金属体２０は、貫通部２０Ａが貫通孔１１Ｈにプレス等で圧入されて基板１１に固定されている。また、加熱嵌め、冷やし嵌めで固定されてもよい。

【0029】

また、金属体２０の径は、例えば、貫通孔１１Ｈよりも僅かに小さい径を有していてもよい。その場合は、貫通部２０Ａを貫通孔１１Ｈ内に挿入し、その後かしめて基板１１に固定してもよい。なお、かしめた後の貫通部２０Ａの径は貫通孔１１Ｈよりも太くなる。

【0030】

金属体２０は、例えば、上面視において、円と異なる他の形状の外縁形状（断面形状）を有する拡張部ＥＸであってもよい。また、金属体２０は、貫通部２０Ａと突出部２０Ｂの拡張部ＥＸより下方の部分で異なる径を有していてもよい。

【0031】

（発光素子３０）
発光素子３０は、基板１１の上面に配された発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子である。実施例１においては、発光素子３０として、青色の光を放射するＬＥＤ素子を用いた。

【0032】

発光素子３０は、透光性を有する板状の成長基板３１と、成長基板３１の下面に形成された発光層を含む半導体構造層（図示せず）と、当該半導体構造層の成長基板３１と接する面と反対の面、すなわち下面に形成された一対の電極であるアノード電極３３及びカソード電極３５と、を含む構造を有している。

【0033】

発光素子３０は、アノード電極３３及びカソード電極３５が形成されている成長基板３１の下面が基板１１の上面と対向する向きで搭載されている。すなわち、発光素子３０は、能動面である半導体構造層が形成された面を反転して基板１１に接合したフリップチップ態様の発光素子である。

【0034】

また、発光素子３０は、アノード電極３３及びカソード電極３５の各々の下面が、素子接合部１５の載置部１５Ａ及び金属体２０の貫通部２０Ａの各々の上面とそれぞれ導電性の素子接合層４０を介して接合されている。すなわち、金属体２０は、素子接合層４０を介して、発光素子３０のアノード電極３３及びカソード電極３５の各々と電気的に接続されている。

【0035】

素子接合層４０は、例えば、共晶接合によって形成された金錫（ＡｕＳｎ）等の金属合金である。すなわち、素子接合部１５の載置部１５Ａ及び金属体２０の貫通部２０Ａと発光素子３０のアノード電極３３及びカソード電極３５とは、接合時の加熱によって溶融状態を経た金属合金によって双方の接触熱抵抗が極小になるように接合されている。言い換えれば、素子接合層４０によって、アノード電極３３及びカソード電極３５と素子接合部１５の載置部１５Ａ及び金属体２０の貫通部２０Ａの上面とがそれぞれ互いに溶着（溶融接合）されている。

【0036】

これにより、発光素子３０と素子接合部１５の載置部１５Ａ及び金属体２０の貫通部２０Ａとの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0037】

また、発光素子３０は、高い熱伝導率を有する金属合金であるＡｕＳｎ（熱伝導率：約６０Ｗ／ｍ・Ｋ）によって、同様に高い熱伝導率を有する金属体２０（Ｃｕ熱伝導率：約３８０Ｗ／ｍ・Ｋ、Ｎｉ熱伝導率：約９０Ｗ／ｍ・Ｋ、Ａｕ熱伝導率：約３００Ｗ／ｍ・Ｋ）と接合されているため、発光素子３０から生じた熱は素子接合層４０を介して効率的に金属体２０へと伝導される。

【0038】

また、図１乃至図３に示すように、素子接合層４０を介して発光素子３０と接している面積は、金属体２０よりも素子接合部１５の載置部１５Ａの方が大きい。よって、素子接合部１５の載置部１５Ａは、発光素子３０から生じた熱を集熱する集熱部としても機能する。

【0039】

また、素子接合部１５の載置部１５Ａと金属体２０の貫通部２０Ａとの間に間隙がある場合、素子接合層４０は、発光素子３０の接合時に溶融した素子接合層４０が当該間隙に入り込み充填される。すなわち、金属体２０は、素子接合層４０によって、素子接合部１５の載置部１５Ａとも互いに溶着されている。従って、発光素子３０から素子接合部１５の載置部１５Ａに集熱された熱も、効率的に金属体２０へと伝導される。

【0040】

よって、発光素子３０から生じる熱は、効率的に金属体２０へと伝導され、金属体２０を介して発光装置１０の外部に放散させることが可能となる。

【0041】

なお、実施例１においては、６個の素子接合部１５上に３個の発光素子３０が接合されている。基板１１上の発光素子３０の搭載数はこれに限定されず、１個又は２個以上の発光素子３０を配してもよい。その場合、基板１１上に形成される素子接合部１５の数は、基板１１上に配される発光素子３０の合計電極数に応じて形成される。

【0042】

また、実施例１においては、発光素子３０の１の電極（アノード電極３３又はカソード電極３５）に対して２の金属体２０が接合される場合について説明した。しかし、金属体２０は、発光素子３０の１の電極に対して１又は３以上の金属体２０が接合されていてもよい。

【0043】

また、実施例１においては、基板１１の貫通孔１１Ｈの内面にガラスエポキシが露出するノンスルーホール態様の貫通孔である場合について説明した。しかし、貫通孔１１Ｈは、貫通孔１１Ｈの内面及び基板１１の下面の貫通孔１１Ｈの開口部の周囲に素子接合部１５と連続した金属層が形成されたスルーホール態様としてもよい。貫通孔１１Ｈをスルーホール態様とすることにより、金属体２０と素子接合部１５との接触面積が増加し、素子接合部１５から金属体２０へより効率的に熱を伝導させることもできる。

【0044】

（波長変換体５０）
波長変換体５０は、板状の形状を有し、発光素子３０の各々の上面上に配されている。波長変換体５０は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂等の透光性の樹脂によって発光素子３０の各々の上面上に接合されている。

【0045】

波長変換体５０は、発光素子３０と対向する面である下面から入光した発光素子３０の放射光の一部または全部を波長変換して上面から出光する。

【0046】

波長変換体５０には、例えば、セリウム（Ｃｅ）をドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）の蛍光体粒子とバインダであるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミック粒子とを混合して焼成を行った焼結体を用いることができる。

【0047】

また、実施例１においては、波長変換体５０が発光素子３０より放射された青色光の一部を黄色光に波長変換し、白色光を出光するように蛍光体粒子の含有率が調整されている。なお、全部を黄色光に波長変換する場合は黄色光を出光する。

【0048】

（光反射体６０）
光反射体６０は、基板１１の上面上において、素子接合部１５、発光素子３０の露出面、及び波長変換体５０の側面を覆うように形成されている。

【0049】

光反射体６０は、発光素子３０の側面から出射する光及び波長変換体５０の側面から出射する光を各々の内方方向に反射し、波長変換体５０の上面へと導光する。

【0050】

光反射体６０には、例えば、光散乱性粒子である酸化チタン（ＴｉＯ_２）粒子を混合した熱硬化性のシリコーン樹脂を用いることができる。

【0051】

（発光装置モジュール１００）
図４は、実施例１に係る発光装置１０を搭載した発光装置モジュール１００の断面図である。図４は、図１に示した発光装置１０の２－２線に沿った位置に相当する断面である。また、図５は、実施例１に係る回路基板７０の上面図である。なお、図５においては、回路基板７０の上面上の配線形状と発光装置１０の発光素子３０の位置関係を明確にするために、発光装置１０及び発光素子３０を破線にて図示している。

【0052】

発光装置モジュール１００は、発光装置１０と、回路基板７０と、放熱器８０と、を有する。発光装置モジュール１００においては、回路基板７０の上面に発光装置１０が搭載され、回路基板７０の下面に放熱器８０が取り付けられている。

【0053】

（回路基板７０）
回路基板７０は、ガラスエポキシ等からなる絶縁性の基板であり、発光装置１０の搭載面である上面に発光装置１０の金属体２０の突出部２０Ｂの各々と電気的に接続する一対の電極配線７１、７３及び中間配線７５を備えている。

【0054】

また、回路基板７０の電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々の発光装置１０の金属体２０の突出部２０Ｂに対向する位置には、電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々の上面から回路基板７０の下面まで貫通する複数の回路基板貫通孔７０Ｈが形成されている。

【0055】

発光装置１０は、図４に示すように、発光素子３０のアノード電極３３及びカソード電極３５の各々に接合された金属体２０ごとに、電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々に設けられた回路基板貫通孔７０Ｈにそれぞれ挿入され、はんだ等の装置接合材７８によって電気的に接続されている。

【0056】

実施例１においては、図５に示すように、発光素子３０が隣り合う電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々を跨ぐように配され、発光素子３０のアノード電極３３及びカソード電極３５が当該隣り合う電極配線７１、７３及び中間配線７５に、それぞれの金属体２０及び装置接合材７８を介して接合されている。すなわち、発光装置１０の発光素子３０は、電極配線７１と電極配線７３との間において、中間配線７５を介して直列に接続されている。

【0057】

また、装置接合材７８は、図４に示すように、発光装置１０の接合時において加熱により溶融し、電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々と金属体２０の突出部２０Ｂとを接合する。この時、溶融した装置接合材７８は、電極配線７１、７３、中間配線７５（基板配線）と金属体２０の突出部２０Ｂの拡張部ＥＸの下面及び側面にまで濡れ広がる。また、余剰な装置接合材７８は、回路基板貫通孔７０Ｈに挿入されている突出部２０Ｂの表面へ濡れひろがる。これにより、回路基板７０の電極配線７１、７３及び中間配線７５と金属体２０の突出部２０Ｂ、特に拡張部ＥＸの部分とが接合部材浮きすることなく接合される。すなわち、発光装置１０の金属体２０は、突出部２０Ｂの拡張部ＥＸを含む上端の一部が発光装置１０の外部電極端子として機能する。

【0058】

なお、装置接合材７８は、金属体２０の突出部２０Ｂの拡張部ＥＸの側面に濡れ広がることでフィレットを形成する。フィレットの形成により、発光装置１０と回路基板７０とを高い接合強度で接合させることができる。

【0059】

また、金属体２０の突出部２０Ｂの拡張部ＥＸは、発光装置１０と回路基板７０との間を所定距離離隔させるスペーサとしても機能する。スペーサにより発光装置１０は回路基板７０の上面より高くできるので、回路基板７０上に実装されている他の電子部品に出射光が遮られるなどの光線干渉を抑制することができる。

【0060】

金属体２０の突出部２０Ｂと装置接合材７８との接合部より下方である突出部２０Ｂの先端方向の部分の各々は、回路基板貫通孔７０Ｈを通り抜けて回路基板７０の下面から突出している。

【0061】

また、図６に示すように、回路基板７０は、発光装置１０に含まれる発光素子３０が個別に駆動可能なように電極配線７１及び７３が形成されていてもよい。具体的には、発光素子３０のアノード電極３３及びカソード電極３５に接合された金属体２０の各々ごとに電極配線７１及び７３を形成し、それぞれの電極配線７１及び７３の間で電流を個別に供給するようにしてもよい。また、複数の電極配線７１及び７３に一括的に電流を供給するようにして、発光装置１０の発光素子３０を並列に接続するようにしてもよい。

【0062】

（放熱器８０）
放熱器８０は、回路基板７０の下面に配されたヒートシンクである。放熱器８０には、下面に放熱フィン８１が形成されている。放熱器８０は、放熱フィン８１が形成されている下面と反対の面である上面が回路基板７０の下面と対向するように配されている。

【0063】

放熱器８０は、例えば、熱伝導率の高いアルミニウム（Ａｌ、熱伝導率：約２２０Ｗ／ｍ・Ｋ）等の金属からなる。

【0064】

放熱器８０の上面には、金属体２０の突出部２０Ｂの先端に対向する位置に複数の凹部８０Ｆが形成されている。また、放熱器８０の上面の凹部８０Ｆが形成されている領域には、絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥがこの順に表面に形成されている。

【0065】

絶縁層ＩＮは、放熱器８０の上面を電気的に絶縁させる絶縁層である。絶縁層ＩＮは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックからなり、放熱器８０の上面の凹部８０Ｆが形成されている領域において、放熱器８０の上面及び凹部８０Ｆの各々の内面を覆うように形成されている。すなわち、絶縁層ＩＮは、放熱器８０の上面の凹部８０Ｆの形成領域に連続的に形成されている。

【0066】

絶縁層ＩＮは、例えば、セラミック溶射によって形成することができる。絶縁層ＩＮは、例えば、放熱器８０の上面の凹部８０Ｆが形成された領域が一括的に開口された溶射マスクを介して、上方からＡｌ_２Ｏ_３の溶射を行うことで形成できる。絶縁層ＩＮをこのように形成することによって、金属である放熱器８０とセラミックである絶縁層ＩＮとは、接触熱抵抗が小さくなるように（極小になるように）接合されている。言い換えれば、放熱器８０と絶縁層ＩＮとの接合界面は、気密性を有する程に接合されている。これにより、絶縁層ＩＮと放熱器８０との間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0067】

メタライズ層ＭＥは、放熱器８０と後述する放熱器接合材８５とを接合させるための接合層である。メタライズ層ＭＥは、例えば、絶縁層ＩＮの表面にＮｉ層及びＡｕ層がこの順に積層された金属層である。メタライズ層ＭＥは、絶縁層ＩＮの表面において、凹部８０Ｆの各々の内面の部分を含む領域でありかつ隣り合う凹部８０Ｆのメタライズ層ＭＥと離隔するように形成されている。すなわち、メタライズ層ＭＥは、放熱器８０の凹部８０Ｆの各々ごとに形成されており、隣り合うメタライズ層ＭＥ同士は電気的に絶縁されている。

【0068】

メタライズ層ＭＥは、例えば、金属溶射によって形成することができる。メタライズ層ＭＥは、絶縁層ＩＮの上面の凹部８０Ｆの形成部分の各々が開口された溶射マスクを介して、上方からＮｉ及びＡｕの順に溶射を行うことで形成できる。メタライズ層ＭＥをこのように形成することによって、セラミックである絶縁層ＩＮと金属であるメタライズ層ＭＥとは、接触熱抵抗が小さくなるように（極小になるように）接合されている。言い換えれば、絶縁層ＩＮとメタライズ層ＭＥとの接合界面は、気密性を有する程に接合されている。これにより、メタライズ層ＭＥと絶縁層ＩＮとの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0069】

絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥは、溶射行程時において、放熱器８０の上面で溶射マスク及び溶射材を変更するだけで形成することができる。

【0070】

発光装置１０の金属体２０の突出部２０Ｂの先端は、回路基板貫通孔７０Ｈを通り、放熱器８０の凹部８０Ｆの内部まで至っている。

【0071】

放熱器８０の凹部８０Ｆには、はんだ等の金属を含む放熱器接合材８５が充填されており、この放熱器接合材８５によって金属体２０と放熱器８０のメタライズ層ＭＥとが接合されている。すなわち、金属体２０と放熱器８０のメタライズ層ＭＥとは、接合時の加熱によって溶融状態を経た金属を含む接合材料によって絶縁層ＩＮを介して接合されている。言い換えれば、放熱器接合材８５によって、金属体２０と放熱器８０のメタライズ層ＭＥとが互いに溶着されている。これにより、金属体２０とメタライズ層ＭＥとの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0072】

上述の通り、メタライズ層ＭＥと絶縁層ＩＮの間及び絶縁層ＩＮと放熱器８０との間の接合界面は、接合している。よって、金属体２０と放熱器８０とは、絶縁層ＩＮを介して、放熱器接合材８５によって電気的に互いに絶縁されつつも熱伝導性の優れた接合がなされる。

【0073】

また、金属体２０とメタライズ層ＭＥとが高い熱伝導率を有する金属合金であるはんだである放熱器接合材８５（熱伝導率：約６０Ｗ／ｍ・Ｋ）で接合されているため、金属体２０からの熱が放熱器８０へと効率的に伝導される。

【0074】

また、放熱器８０は、回路基板貫通孔７０Ｈ及び放熱器８０の凹部８０Ｆが上述のような位置関係となるように、回路基板７０及び放熱器８０を貫通する絶縁性のプッシュピン等の固定具ＰＰによって、スペーサＳＰを介して所定距離離隔するように固定されている。回路基板７０の下面と放熱器８０の上面との間にスペーサＳＰを介在させることにより、回路基板７０に発光装置１０を載置する際に、放熱器８０の凹部８０Ｆに充填された放熱器接合材８５の原料であるはんだペーストが漏れ出し、隣り合う金属体２０の突出部２０Ｂ同士の間で短絡することを抑制することができる。また、放熱器８０と回路基板７０との間からも放熱が可能であり、かつ回路基板７０への熱影響を低減できる。

【0075】

絶縁層ＩＮの膜厚は、金属体２０と放熱器８０との間で電気的に絶縁できる程度の厚みでよい。絶縁層ＩＮとしてＡｌ_２Ｏ_３を用いた場合、絶縁層ＩＮの膜厚は、十数μｍ～数十μｍ程度の膜厚でよい。Ａｌ_２Ｏ_３は、他の部材に用いられている金属部材と比較して熱伝導率があまり高くない（Ａｌ_２Ｏ_３熱伝導率：約３０Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、金属体２０と放熱器８０との間で電気的に絶縁できれば膜厚は小さいほうが好ましい。

【0076】

また、メタライズ層ＭＥの膜厚は、絶縁層ＩＮの表面上における放熱器接合材８５と接合する領域で、溶融したはんだである放熱器接合材８５と良好な濡れ性を示す１μｍ～数μｍ程度の膜厚でよい。

【0077】

なお、絶縁層ＩＮにおいては、上記の形成方法及び材料に限定されず、反応性スパッタ等の真空成膜法又は化学気相析出法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）等により製膜された高い熱伝導率を有する他のセラミック等の絶縁層であってもよい。また、メタライズ層ＭＥにおいても、スパッタ等の真空成膜法又はＣＶＤ法で製膜された良好なはんだ濡れ性を有する他の金属膜であってもよい。

【0078】

実施例１の発光装置モジュール１００においては、発光素子３０から放熱器８０までの間で、熱伝導率が高い金属体２０（Ｃｕ熱伝導率：約３８０Ｗ／ｍ・Ｋ、Ｎｉ熱伝導率：約９０Ｗ／ｍ・Ｋ、Ａｕ熱伝導率：約３００Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いている。

【0079】

また、発光素子３０と金属体２０との間及び金属体２０と放熱器８０との間において、これらを接合する接合材においても、熱伝導率が高い接合材（ＡｕＳｎ熱伝導率：約６０Ｗ／ｍ・Ｋ、はんだ熱伝導率：約６０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用い、かつ接合部が非常に小さい接触熱抵抗となるように溶着状態で形成されている。

【0080】

以上の構成により、実施例１の発光装置モジュール１００においては、発光装置１０の発光素子３０から放熱器８０までの間に、樹脂材料等を含む熱伝導率の低い部材を用いない放熱経路を形成することができる。

【0081】

例えば、樹脂材料に無機フィラーが分散された接合材は、熱伝導率が低く（１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満）、発光素子３０から生じる熱を効率的に伝導することが難しい。

【0082】

また、母材が熱硬化性樹脂である場合、ボイドの発生又は加熱による硬化の収縮等により接合面に間隙が生じる可能性があり、接触熱抵抗が大きくなるおそれがある。

【0083】

従って、実施例１によれば、発光装置１０の発光素子３０から生じる熱を効率的に放熱器８０に伝導し、放熱器８０から発光装置モジュール１００の外部に放散することが可能となる。

【0084】

また、放熱器８０は、ヒートシンクに限定されない。例えば、発光装置モジュール１００が灯具として用いられる場合、放熱器８０は、ブラケット、リフレクタ、筐体等であってもよい。言い換えれば、放熱器８０は、放熱器そのものであっても良いし放熱器の機能を兼ねる固定具や筐体等の部材であってもよい。また、放熱器８０は、発光装置１０からの熱の放熱経路となる部材であってもよい。

【0085】

（発光装置モジュール１００の製造方法）
発光装置モジュール１００は、以下の方法で製造可能である。

【0086】

まず、回路基板７０の上面に形成された電極配線７１、７３及び中間配線７５の上面上にそれぞれ装置接合材７８の原料ペーストであるはんだペーストを塗布する（行程１）。

【0087】

次に、予め溶射処理を施して絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥが形成された放熱器８０の凹部８０Ｆに放熱器接合材８５の原料であるはんだペーストを充填する（行程２）。

【0088】

次に、回路基板７０の回路基板貫通孔７０Ｈと放熱器８０の凹部８０Ｆとが対応する位置で固定されるように、放熱器８０を固定具ＰＰで固定する（行程３）。

【0089】

次に、発光装置１０の金属体２０の突出部２０Ｂを対応する回路基板貫通孔７０Ｈに挿入しつつ突出部２０Ｂの拡張部ＥＸと装置接合材７８の原料ペーストとを接触させ、かつ金属体２０の突出部２０Ｂの先端部分と放熱器接合材８５の原料であるはんだペーストとを接触させる（行程４）。

【0090】

この状態の回路基板７０をリフロー炉に投入し、装置接合材７８の原料ペースト及び放熱器接合材８５の原料であるはんだペーストを溶融させ、発光装置１０と回路基板７０及び放熱器８０とを接合する（行程５）。

【0091】

以上の行程を行うことによって、発光装置モジュール１００を製造可能である。

【実施例0092】

実施例１においては、放熱器８０の上面に絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥが形成され、金属体２０と放熱器８０とが電気的に絶縁される場合について説明した。しかし、金属体２０と放熱器８０の絶縁構造はこれに限定されない。

【0093】

（発光装置１０Ａ）
図７は、実施例２に係る発光装置１０Ａの断面を示す図である。図７は、図１に示した発光装置１０の２－２線に沿った位置に相当する断面である。

【0094】

実施例２においては、金属体２０の突出部２０Ｂの先端を含む部分の表面に絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥが形成されている点で実施例１と相違する。発光装置１０Ａの金属体２０を除く構成については、実施例１と同様である。

【0095】

絶縁層ＩＮは、金属体２０の突出部２０Ｂの先端を含む部分の表面を電気的に絶縁させる絶縁層である。絶縁層ＩＮは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックからなり、金属体２０の突出部２０Ｂにおいて、突出部２０Ｂの先端を含む部分でありかつ拡張部ＥＸよりも下方の部分の表面を覆うように形成されている。

【0096】

金属体２０の絶縁層ＩＮは、例えば、セラミック溶射によって形成できる。絶縁層ＩＮは、例えば、基板１１に金属体２０が圧入された後に、基板１１の下面、拡張部ＥＸを含む突出部２０Ｂの上端の部分の側面を覆うような溶射マスクを介して、基板１１の下方からＡｌ_２Ｏ_３の溶射を行うことによって形成できる。絶縁層ＩＮをこのように形成することによって、金属である金属体２０とセラミックである絶縁層ＩＮとは、接触熱抵抗が小さくなるように（極小となるように）接合されている。言い換えれば、金属体２０と絶縁層ＩＮとの接合界面は、気密性を有する程に接合されている。これにより、金属体２０と絶縁層ＩＮとの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0097】

金属体２０のメタライズ層ＭＥは、例えば、金属溶射によって形成できる。メタライズ層ＭＥは、金属体２０と放熱器接合材８５とを接合させるための接合層である。メタライズ層ＭＥは、金属体２０の突出部２０Ｂにおいて、突出部２０Ｂの下方の先端を含む部分でありかつ、絶縁層ＩＮの上端部よりも下方の先端部分の表面を覆うように形成されている。メタライズ層ＭＥは、例えば、絶縁層ＩＮの表面からＮｉ層及びＡｕ層がこの順に積層されている。

【0098】

メタライズ層ＭＥは、例えば、絶縁層ＩＮが形成された後に、基板１１の下面、絶縁層ＩＮの上端部分の側面を含む突出部２０Ｂの上方の側面を覆うような溶射マスクを介して、基板１１の下方からＮｉ及びＡｕの順に溶射を行うことによって形成できる。メタライズ層ＭＥをこのように形成することによって、セラミックである絶縁層ＩＮと金属であるメタライズ層ＭＥとは、接触熱抵抗が小さくなるように（極小となるように）接合されている。言い換えれば、絶縁層ＩＮとメタライズ層ＭＥとの接合界面は、気密性を有する程に接合されている。

【0099】

絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥは、溶射によって形成される場合、溶射マスク及び溶射材を変更するだけで形成することができる。

【0100】

絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥの溶射行程は、溶射基材（金属体２０）にかかる温度が３００℃未満であり、溶射マスクを介した基板１１であるガラスエポキシに影響を及ぼさずに処理可能である。

【0101】

なお、実施例２においては、金属体２０を基板１１に圧入した後に絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥの溶射行程を行う場合について説明したが、予め絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥが形成された金属体２０を用意し、これを基板１１に圧入してもよい。

【0102】

（発光装置モジュール１００Ａ）
図８は、実施例２に係る発光装置モジュール１００Ａの断面を示す図である。図８は、図１に示した発光装置１０の２－２線に沿った位置に相当する断面である。

【0103】

実施例２においては、放熱器９０の上面に形成された凹部９０Ｆに絶縁層ＩＮ及びメタライズ層ＭＥが形成されない点で実施例１と相違する。回路基板７０の構成及び発光装置１０と回路基板７０との接合状態については実施例１と同様である。

【0104】

（放熱器９０）
放熱器９０の上面には、金属体２０の突出部２０Ｂの先端の各々に対向する位置に凹部９０Ｆが形成されている。

【0105】

発光装置１０の金属体２０の突出部２０Ｂの先端部分のメタライズ層ＭＥが形成されている部分は、回路基板貫通孔７０Ｈを通り、放熱器９０の凹部９０Ｆの内部まで至っている。

【0106】

放熱器９０の凹部９０Ｆには、はんだ等の金属を含む放熱器接合材８５が充填され、金属体２０の突出部２０Ｂの先端部分に形成されたメタライズ層ＭＥと放熱器９０とが放熱器接合材８５を介して接合されている。

【0107】

実施例２の発光装置モジュール１００Ａにおいて、メタライズ層ＭＥと放熱器９０とは、接合時の加熱によって溶融状態を経た金属を含む放熱器接合材８５によって接合されている。言い換えれば、放熱器接合材８５によって、メタライズ層ＭＥと放熱器９０とが互いに溶着されている。

【0108】

金属体２０とメタライズ層ＭＥとの間には、絶縁層ＩＮが介在している。よって、金属体２０と放熱器９０とは、互いに電気的に絶縁されている。すなわち、金属体２０と放熱器８０とは、絶縁層ＩＮを介して、放熱器接合材８５によって電気的に互いに絶縁されつつも熱伝導性の優れた接合がなされる。

【0109】

発光装置モジュール１００Ａは、発光装置１０の発光素子３０から放熱器９０までの間において、樹脂材料等を含む熱伝導率の低い部材を用いない放熱経路を形成することができる。

【0110】

従って、実施例２の発光装置モジュール１００Ａにおいても、発光装置１０の発光素子３０から生じる熱を効率的に放熱器９０に伝導し、放熱器９０から発光装置モジュール１００Ａの外部に放散することが可能となる。

【0111】

なお、発光装置１０が回路基板７０に接合された状態において、絶縁層ＩＮは、金属体２０の突出部２０Ｂの先端から、回路基板７０の上面から下方の部分までの表面に形成されることが好ましい。絶縁層ＩＮが金属体２０の突出部２０Ｂの先端から回路基板７０の上面より上方、特に電極配線７１、７３及び中間配線７５の各々の上面を超える部分までの表面に形成されている場合、金属体２０と装置接合材７８との接合面積が減少し、金属体２０と装置接合材７８との接合強度が低下する可能性があるためである。

【0112】

また、発光装置１０が回路基板７０に接合された状態において、メタライズ層ＭＥは、金属体２０の突出部２０Ｂの先端から、放熱器９０の上面から上方の部分までの表面に形成されることが好ましい。メタライズ層ＭＥが金属体２０の突出部２０Ｂの先端から放熱器９０の上面より下方、特に凹部９０Ｆの内側面を超えない部分の表面にしか形成されていない場合、金属体２０と放熱器接合材８５との接合面積が減少し、金属体２０と放熱器接合材８５との接合強度及び金属体２０から放熱器９０への熱伝導効率が低下する可能性があるためである。

【0113】

また、絶縁層ＩＮの上端部とメタライズ層ＭＥの上端部との間の距離、すなわち絶縁層ＩＮの露出部分の上端から下端までの距離は、リフロー時に溶融した装置接合材７８と放熱器接合材８５とが接触してブリッジを形成しないような距離が露出されることが好ましい。

【0114】

上述した実施例２の発光装置モジュール１００Ａは、実施例１の発光装置モジュール１００と同様の製造方法にて製造可能である。

【0115】

なお、実施例１及び実施例２においては、金属体２０の突出部２０Ｂの拡張部ＥＸより先端方向の部分がストレートピン形状である場合について説明した。しかし、金属体２０の突出部２０Ｂの形状はこれに限定されない。

【0116】

例えば、突出部２０Ｂは、突出部２０Ｂの放熱器接合材８５又は９５に埋設される部分に、他の部分よりも大きなサイズとなる潰し部、球状部又は柱状部等の先端部を有していてもよい。また、先端部に代えて、突出部２０Ｂの放熱器接合材８５に埋設される部分に、切り欠き部又は粗面部を設けてもよい。

【0117】

これらを設けることにより、金属体２０の突出部２０Ｂが放熱器接合材８５又は９５、ひいては放熱器８０又は９０からの抜けを防止することが可能となる。さらに、突出部２０Ｂの放熱器接合材８５又は９５に埋設される部分の表面積が増加することにより、金属体２０から放熱器８０又は９０により効率的に熱を伝導させることが可能となる。

【0118】

以上説明したように、本発明によれば、発光装置に含まれる半導体発光素子からの熱を効率的に外部に放散することが可能な発光装置及び発光装置モジュールを提供することが可能になる。