JP2005229003A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＬＥＤ素子から放射される光を反射するための構造体（リフレクター）に熱伝導性の高い金属を用い、発光に伴う熱を該反射体から基板に伝えることによって放熱効率を向上させ、これによって高出力の発光が可能な半導体発光装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、少なくともＬＥＤ素子とプリント基板とリフレクターとを有する半導体発光装置であって、該リフレクターは熱伝導性の高い金属ブロックにより作成されており、該リフレクターは反射面を形成するＬＥＤ素子実装凹部と脚部とを有し、該脚部を実装基板上に固着することによって熱の放出性能を向上させたことを特徴とする半導体発光装置である。そして、上記リフレクターの脚部は、リフレクターを構成する金属ブロックの四角に設けられ、半田実装用金属プレートを介して実装基板に固着される。
【選択図】 図２
【解決手段】 本発明は、少なくともＬＥＤ素子とプリント基板とリフレクターとを有する半導体発光装置であって、該リフレクターは熱伝導性の高い金属ブロックにより作成されており、該リフレクターは反射面を形成するＬＥＤ素子実装凹部と脚部とを有し、該脚部を実装基板上に固着することによって熱の放出性能を向上させたことを特徴とする半導体発光装置である。そして、上記リフレクターの脚部は、リフレクターを構成する金属ブロックの四角に設けられ、半田実装用金属プレートを介して実装基板に固着される。
【選択図】 図２
Description
本発明は、高出力発光を可能にする半導体発光装置に関し、特に、半導体発光装置を基板に実装した場合に、該基板を介して効率よく放熱させる構造を有する半導体発光装置を提供するものである。
従来より発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を用いた発光装置において、放熱効果を考慮した形式のパッケージは種々知られている。
ところで、一般的な高出力の青色発光や緑色発光が可能なＩｎＧａＮ、または高出力の赤色や赤外発光が可能なＡｌＩｎＧａＰなどのＬＥＤ素子は、通電することにより所定の発光を得ることができるが、同時にＬＥＤ素子のジャンクション部から高温の発熱があり、これが同ＬＥＤ素子の性能劣化の原因となる。
ところで、一般的な高出力の青色発光や緑色発光が可能なＩｎＧａＮ、または高出力の赤色や赤外発光が可能なＡｌＩｎＧａＰなどのＬＥＤ素子は、通電することにより所定の発光を得ることができるが、同時にＬＥＤ素子のジャンクション部から高温の発熱があり、これが同ＬＥＤ素子の性能劣化の原因となる。
この発熱は、通電する電流の強さに従って大きくなる傾向を有しており、特に高出力の発光が得られる半導体装置の場合、例えばディスクリート型のＬＥＤでは、放熱性の高い金属性リードフレームなどを用いて、基板実装部分から伝達される放熱を利用して高出力を実現している。しかし、一般的にパッケージ構造が大きくなったり、実装基板に前記リードフレームを貫通させるスルーホールなどを予め設ける必要がある。
更に、例えば面実装型のＬＥＤ素子では、放熱性の高い基板材料又は金属材料をパッケージ構造に用いて、実装基板の実装部またはパッケージ構造と実装部位の隙間、またはパッケージ構造周囲の空間を介して放熱させ、高出力を実現させている。しかしながら、この方法によるとパッケージ構造のうちＬＥＤ素子を搭載する基板材料または金属材料が必然的にＬＥＤ素子の直下部に放熱性を持たせることを優先するために、結果的に基板材料または金属材料の厚みが大きくなり、小型・薄型のパッケージ構造を実現することが困難である。
その他、具体的な公知文献について検討すると、例えば特開２００３−１９７９７４号公報に記載された発明にあっては、セラミック基板上に発光ダイオード素子の実装領域のためのキャビティが設けられる。しかし、このような形式の発光ダイオードパッケージにあっては、キャビティがセラミック基板の穿孔又は切断により形成されるため、該キャビティの外周面が垂直となり、そのため別途円錐形状の反射面を有する薄片金属反射板を装着し、これを放熱体としても利用している。
特開２００１−３０７５０６号公報の発明にあっては、同一半導体基板上に複数の発光ダイオードを形成し、該基板に放熱板と反射板の機能を兼備させている。このために、反射板の構造が限定されてその機能を十分に発揮できない場合もあり、また、放熱能力を向上させるために放熱フィンを設ける等の手段を必要としていた。
更に、特開２００３−３０４０００号公報に記載の発明にあっては、金属の射出成形によりメタルコアの集合体を形成し、該メタルコア集合体を樹脂によりインサート成形して、パッケージを多数個取りできるパッケージ集合体を形成するものである。
このようなＬＥＤ用パッケージにあっては、一対のメタルコアは樹脂成形部によって外周全体をパッケージされるために、メタルコアからの放熱性に難点があった。
特開２００３−１９７９７４号公報
特開２００１−３０７５０６号公報
特開２００３−３０４０００号公報
このようなＬＥＤ用パッケージにあっては、一対のメタルコアは樹脂成形部によって外周全体をパッケージされるために、メタルコアからの放熱性に難点があった。
本発明はこれらの点を改良したものであって、ＬＥＤ素子から放射される光を反射するための構造体（リフレクター）に熱伝導性の高い金属を用い、発光に伴う熱を該反射体から基板に伝えることによって放熱効率を向上させ、これによって高出力の発光が可能な半導体発光装置を提供するものである。
本発明は、少なくともＬＥＤ素子とプリント基板とリフレクターとを有する半導体発光装置であって、該リフレクターは熱伝導性の高い金属ブロックにより作成されており、該リフレクターは反射面を形成するＬＥＤ素子実装凹部と脚部とを有し、該脚部を実装基板上に固着することによって熱の放出性能を向上させたことを特徴とする半導体発光装置である。
そして、上記リフレクターの脚部は、リフレクターを構成する金属ブロックの四角に設けられ、半田実装用金属プレートを介して実装基板に固着される。
そして、上記リフレクターの脚部は、リフレクターを構成する金属ブロックの四角に設けられ、半田実装用金属プレートを介して実装基板に固着される。
本発明によると、ＬＥＤ素子から放射される光を反射するリフレクターに、熱伝導性の高い金属を用い、該リフレクターの周囲に基板実装時にパッケージ構造が実装基板に接触する脚部を予め設けることで、該脚部を介して容易に実装基板に熱を伝達することができる。
このため、従来の半導体発光装置のように、ＬＥＤ素子の直下部に対しての熱伝導を考慮する必要がなく、基板材料を厚くすることなく、発光装置のパッケージ構造を小型・薄型化することが可能となった。
また、その他の従来公知の半導体発光装置に比較して、より放熱性の高い装置を提供でき、リフレクターの構成も単純化することができた。
このため、従来の半導体発光装置のように、ＬＥＤ素子の直下部に対しての熱伝導を考慮する必要がなく、基板材料を厚くすることなく、発光装置のパッケージ構造を小型・薄型化することが可能となった。
また、その他の従来公知の半導体発光装置に比較して、より放熱性の高い装置を提供でき、リフレクターの構成も単純化することができた。
本発明を図１〜図４により説明する。
図１は、本発明に係る半導体発光装置１０の断面図であって、従来公知のＬＥＤ素子１５がプリント基板１１上に装着されている。プリント基板上に形成される金属電極１２（１２ａ〜１２ｄ）とＬＥＤ素子１５とはワイヤー１６，１６にて接続されている。
この様な構造のＬＥＤ素子を実装されたプリント基板は、接着層１４を介して金属ブロックから構成されるリフレクター１３に接着されるけれども、該金属リフレクター１３は本発明の特徴的構成を有しており、後に詳述する４本の脚部と円錐台形の反射面１８とを有している。
そして、上記ＬＥＤ素子１５は該反射面１８を有する金属リフレクター１３の凹所２０に封止樹脂１７によってパッケージされる。
図１は、本発明に係る半導体発光装置１０の断面図であって、従来公知のＬＥＤ素子１５がプリント基板１１上に装着されている。プリント基板上に形成される金属電極１２（１２ａ〜１２ｄ）とＬＥＤ素子１５とはワイヤー１６，１６にて接続されている。
この様な構造のＬＥＤ素子を実装されたプリント基板は、接着層１４を介して金属ブロックから構成されるリフレクター１３に接着されるけれども、該金属リフレクター１３は本発明の特徴的構成を有しており、後に詳述する４本の脚部と円錐台形の反射面１８とを有している。
そして、上記ＬＥＤ素子１５は該反射面１８を有する金属リフレクター１３の凹所２０に封止樹脂１７によってパッケージされる。
図２は、上記図１に示す半導体発光装置１０の基板実装状態を示す断面図である。図において、実装基板２１上には半田実装用金属プレート２２〜２２及び放熱用金属プレート２４〜２４が設けられており、上記プリント基板１１上に形成された各金属電極１２が、半田又は導電性ペースト２３により半田実装用金属プレート２２〜２２上に固着される。また、前記放熱性金属プレート２４〜２４に対しては、上記金属リフレクター１３の各脚部１９〜１９が接着されるものである。
なお、同図の符号２５により示した矢印は、ＬＥＤ素子のジャンクション部で発生する熱の流れを示すものである。
なお、同図の符号２５により示した矢印は、ＬＥＤ素子のジャンクション部で発生する熱の流れを示すものである。
図３及び図４は、上記図１、図２に示す本発明の半導体発光装置１０の裏面外観斜視図及び表面外観斜視図である。
図３から明らかなように、本発明の特徴的構成である金属リフレクター１３は、外形略四角形の四角に該金属リフレクターの脚部１９〜１９を有している。そして、該金属リフレクターの脚部１９〜１９の長さは、上記図２に示す状態で半導体発光装置１０を実装基板２１に装着した場合に、プリント基板１１の金属電極１２を半田等によって該実装基板１２上の半田実装用金属プレート２２に装着した状態で、実装基板２１上の放熱用金属プレート２４に接着可能な長さである。
図３から明らかなように、本発明の特徴的構成である金属リフレクター１３は、外形略四角形の四角に該金属リフレクターの脚部１９〜１９を有している。そして、該金属リフレクターの脚部１９〜１９の長さは、上記図２に示す状態で半導体発光装置１０を実装基板２１に装着した場合に、プリント基板１１の金属電極１２を半田等によって該実装基板１２上の半田実装用金属プレート２２に装着した状態で、実装基板２１上の放熱用金属プレート２４に接着可能な長さである。
同図３において、プリント基板１１の四角部分には、上記図１に示す金属電極１２〜１２の裏側部１２ａ〜１２ｄが示されている。これらの金属電極１２〜１２の裏側部１２ａ〜１２ｄは、夫々例えば４分の１のリング状を示す可成りの面積を占めており、同じく図２に示すように半田実装用金属プレート２２〜２２に対して、半田又は導電性ペースト２３〜２３にて接着される。
図４は、特に金属リフレクター１３の表面側形状及び脚部１９〜１９をよく表わしている。金属リフレクターは、それ自体の表面側にＬＥＤ素子実装用の凹所２０を有すると共に、該金属リフレクターの凹所２０の周面は逆円錐台形状を呈する反射面１８とされている。そして、該凹所２０の底部にはＬＥＤ素子１５が装着され、ワイヤー１６，１６が接続されるとともに、上記凹所２０内には図に表示していない封止樹脂（図１の封止樹脂１７参照）が封入されている。
なお、図３及び図４には、金属リフレクター１３の４本の脚部１９〜１９の形状が一実施例として示されているけれども、このような金属リフレクターの脚部１９の断面形状は、本発明の特徴を限定するものではない。
なお、図３及び図４には、金属リフレクター１３の４本の脚部１９〜１９の形状が一実施例として示されているけれども、このような金属リフレクターの脚部１９の断面形状は、本発明の特徴を限定するものではない。
１０ 半導体発光装置
１１ プリント基板
１２ 金属電極
１３ 金属リフレクター
１４ 接着層
１５ ＬＥＤ素子
１６ ワイヤー
１７ 封止樹脂
１８ 反射面
１９ 金属リフレクターの脚部
２０ 金属リフレクターの凹所
２１ 実装基板
２２ 半田実装用金属プレート
２３ 導電性ペースト
２４ 放熱用金属プレート
１１ プリント基板
１２ 金属電極
１３ 金属リフレクター
１４ 接着層
１５ ＬＥＤ素子
１６ ワイヤー
１７ 封止樹脂
１８ 反射面
１９ 金属リフレクターの脚部
２０ 金属リフレクターの凹所
２１ 実装基板
２２ 半田実装用金属プレート
２３ 導電性ペースト
２４ 放熱用金属プレート
Claims (3)
- 少なくともＬＥＤ素子とプリント基板とリフレクターとを有する半導体発光装置であって、該リフレクターは熱伝導性の高い金属ブロックにより作成されており、該リフレクターは反射面を形成するＬＥＤ素子実装凹部と脚部とを有し、該脚部を実装基板上に固着することによって熱の放出性能を向上させたことを特徴とする半導体発光装置。
- 上記リフレクターの脚部は、リフレクターを構成する金属ブロックの四角に設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
- 上記リフレクターの脚部は、半田実装用金属プレートを介して実装基板に固着されることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004037634A JP2005229003A (ja) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004037634A JP2005229003A (ja) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2005229003A true JP2005229003A (ja) | 2005-08-25 |
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ID=35003453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004037634A Pending JP2005229003A (ja) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005229003A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7786492B2 (en) | 2007-08-10 | 2010-08-31 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light-emitting device |
-
2004
- 2004-02-16 JP JP2004037634A patent/JP2005229003A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7786492B2 (en) | 2007-08-10 | 2010-08-31 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light-emitting device |
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