发光元件搭载用基板以及发光装置的制作方法

1.本公开涉及发光元件搭载用基板以及发光装置。


背景技术：

2.以往，作为用于收纳发光元件的基板，已知有在平板状的基材上具备用于使从发光元件放射出的光例如向上方反射的反射体的发光元件收纳用基板(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平8
‑
116127号公报


技术实现要素：

6.本实施方式的一方案的发光元件搭载用基板具有基台以及位于该基台的第一面上的凸部，所述第一面具有位于所述凸部的外周的、发光元件的搭载面，所述凸部具有与所述搭载面成钝角的倾斜面。
7.本实施方式的发光装置在上述的发光元件搭载用基板搭载有所述发光元件。
附图说明
8.图1是示出本实施方式的发光元件搭载用基板的一例的立体图。
9.图2是图1所示的发光元件搭载用基板的俯视图。
10.图3是图2的i
‑
i线剖视图。
11.图4是图3的局部放大图。
12.图5是图3的局部放大图。
13.图6是图3的局部放大图。
14.图7是图3的局部放大图。
15.图8是发光元件搭载用基板的另一方案的立体图。
16.图9是图8的剖视图。
17.图10是图9的局部放大图。
18.图11是图8的俯视图。
19.图12是发光元件搭载用基板的又一方案的俯视图。
20.图13是示出本实施方式的发光元件搭载用基板的一制造工序的剖视图。
具体实施方式
21.以下，参照附图对本实施方式的发光元件搭载用基板以及发光装置的一方案进行说明。在此，作为发光元件，能够列举激光二极管(laser diode)以及发光二极管(led：light emitting diode)等。以下所示的各实施方式作为激光二极管用特别有用。
22.图1以及图2是示出本实施方式的发光元件搭载用基板的一例的立体图以及俯视图。图3是图2的i
‑
i线剖视图。
23.如图1～图3所示，本实施方式的发光元件搭载用基板a具有基台1。在图1～3中，例示出呈长方体形状的基台1，但基台1并不限制于这样的形状。例如，基台1也可以呈圆柱状、三棱柱状。另外，基台1对于其尺寸也没有特别限制，根据所搭载的发光元件的尺寸等适当设定即可。
24.基台1可以应用陶瓷材料作为主要成分，但此外也可以应用金属材料、有机材料以及玻璃材料作为主要成分。作为一例，在基台1含有氮化铝(aln)作为主要成分的情况下，能够实现具有高导热性的发光元件搭载用基板a。在此，“含有氮化铝作为主要成分”是指基台1含有80质量％以上的氮化铝。
25.发光元件搭载用基板a在基台1的任意一面上具有凸部10。以后，将基台1中的、设置有凸部10的面设为第一面1a。并且，第一面1a具有发光元件的搭载面1aa。在搭载面1aa上直接或间接地搭载发光元件。在此，“间接地搭载”是指例如经由后述的台座等在搭载面1aa上搭载发光元件。并且，从该发光元件放射出的光(以下，称为放射光)在凸部10被反射。因此，搭载面1aa是指第一面1a中的、供发光元件搭载的部分。在本实施方式中，搭载面1aa是第一面1a中的、不与凸部10或后述的堤部相面对的部分。
26.在发光元件搭载用基板a中，搭载面1aa位于凸部10的外周。具体而言，可以如图2所示，在俯视观察搭载面1aa时，凸部10成为不与搭载面1aa的外边lab重叠而收于搭载面1aa的内侧的状态。例如，在俯视观察搭载面1aa时，在凸部10的至少一部分与搭载面1aa的外边1ab重叠的情况下，也可以视为搭载面1aa包围凸部10的外周。
27.对于第一面1a上的凸部10的配置、凸部10的尺寸，只要成为搭载面1aa包围凸部10的外周的结构，则没有特别限制。
28.并且，如图3所示，凸部10具有与搭载面1aa成钝角的倾斜面10a。即，搭载面1aa与倾斜面10a所成的二面角110大于90度且小于180度。倾斜面10a能够作为来自搭载于搭载面1aa上的发光元件的放射光的反射面使用。因此，通过任意地设定二面角110，能够使放射光反射而得到的光(以下，称为反射光)的方向发生变化。例如，在将二面角110设为135度左右的情况下，放射光向与搭载面1aa正交的上方反射。需要说明的是，以下，“上方”是指反射光远离搭载面laa的方向。另外，后述的“上表面”是指对象物体中的所述上方侧的面。二面角110只要大于90度且小于180度则没有特别限制，可以大于105度且小于165度，进一步而言也可以大于120度且小于150度。
29.需要说明的是，在图1等中，例示出凸部10具有倾斜面10a以及与倾斜面10a相连的上表面10b的结构，但凸部10的形状并不限制于此。例如，凸部10也可以具有与第一面1a正交的侧面。另外，凸部10也可以是不具有上表面10b而仅由倾斜面10a(侧面)构成的结构。例如，凸部10也可以是圆锥状、三棱锥状。
30.如上所述，在发光元件搭载用基板a中，第一面1a具有位于凸部10的外周的、发光元件的搭载面1aa，且凸部10具有倾斜面10a。根据这样的结构，在以包围凸部10的外周的方式在搭载面1aa上搭载了多个发光元件的情况下，能够利用凸部10所具有的倾斜面10a向上方反射各放射光。其结果是，能够使用单一的发光元件搭载用基板a高效地向上方反射多束放射光，与使用多个基板的情况相比，能够削减基板的安装空间。
31.根据上述的观点，凸部10可以具有多个倾斜面10a，但并不限制于此。例如，在凸部10呈圆锥状、三棱锥状的情况下，能够利用单一的倾斜面10a反射来自配置于凸部10周围的发光元件的放射光。另外，如图1等所示，凸部10也可以具有四个以上的倾斜面10a。
32.在凸部10具有多个倾斜面10a的情况下，二面角110能够针对各倾斜面10a适当设定。例如，可以针对各倾斜面10a设定大致相同的二面角110。
33.例如，在将针对凸部10所具有的所有倾斜面10a的二面角110设为135度左右的情况下，来自所搭载的所有发光元件的放射光向与搭载面1aa正交的上方反射，因此能够提高反射光组(多束反射光)的均匀性。此时，也可以是，将所有二面角110中的、最大的二面角110与最小的二面角110之差设为3度以下，优选设为2度以下，更优选设为1度以下。根据该结构，各二面角110间的偏移角非常小，因此能够进一步提高反射光组的均匀性。需要说明的是，在此，作为各二面角110而例示出135度，但二面角110根据目的而适当设定即可。
34.另外，也可以针对各倾斜面10a设定明显不同的二面角110。根据这样的结构，能够使多束反射光根据目的而到达不同的点。需要说明的是，二面角110“明显不同”例如是指二面角110相差5.0度以上。
35.需要说明的是，基于提高放射光的反射效率的目的，也可以在倾斜面10a上形成ni镀膜、au镀膜等。在该情况下，通过使镀膜形成得足够薄，能够降低对倾斜面10a与基台1的搭载面1aa所成的二面角110造成的影响。
36.另外，如图4所示，也可以采用在倾斜面10a上设置反射用镜11并使用反射用镜11反射放射光的结构。需要说明的是，图4以及后述的图5～图7是将图3的被虚线111包围的区域放大的图。作为反射用镜11，能够使用在由金属或玻璃构成的基板的表面上蒸镀电介质多层膜而成的构件。另外，作为接合材料，除了au
‑
sn材料以外，还能够使用树脂制的粘接材料。在应用au
‑
sn材料的情况下，能够提高耐热性。在倾斜面10a上设置反射用镜11的情况下，优选所设置的反射用镜11的反射面11a与倾斜面10a平行。
37.在倾斜面10a上设置反射用镜11的情况下，如图5所示，倾斜面10a也可以具有凹凸区域12。即，倾斜面10a也可以具有凸区域12a和凹区域12b。需要说明的是，在该情况下，倾斜面10a与搭载面1aa所成的二面角110可以是根据各凸区域12a的顶点求出的近似直线与搭载面1aa所成的角度。
38.在倾斜面10a具有凹凸区域12的情况下，在将反射用镜11设置于倾斜面10a上时，凸区域12a成为与反射用镜11接触的部分，但凹区域12b成为不与反射用镜11接触的部分。在该情况下，虽并未图示，但能够成为将用于接合反射用镜11的接合材料填充于凹区域12b，且不涂布、或非常薄地涂布于凸区域12a的状态。由此，能够在使反射用镜11与凸区域12a的一部分直接接触的状态下将该反射用镜11与倾斜面10a接合，因此能够促进从由于放射光而成为高温的反射用镜11向倾斜面10a的热扩散。其结果是，能够减小因温度变化引起的反射用镜11的变形，因此能够减小反射光的光轴偏移。并且，由于能够向凹区域12b填充足够量的接合材料，因此能够提高倾斜面10a与反射用镜11的粘接性。其结果是，能够提高将反射用镜11搭载于倾斜面10a上时的定位精度，因此能够减小反射光的光轴偏移。作为倾斜面10a的表面粗糙度，可以为1～3μm。
39.另外，如图6所示，倾斜面10a的一方的端缘10c也可以相对于第一面1a位于较深的位置。在该情况下，基台1具有将端缘10c与第一面1a相连的连接面10cc。并且，倾斜面10a与
连接面10cc形成槽部13。若形成有槽部13，则能够以反射用镜11的端部位于比第一面1a深的位置的方式设置反射用镜11。其结果是，容易使来自搭载于搭载面1aa上的发光元件的放射光聚光于反射用镜11的中心部。在使放射光聚光于反射用镜11的中心部的情况下，与使放射光聚光于反射用镜11的端部的情况相比，能够使由于放射光而产生的热量高效地向反射用镜11整体传导(散出)。因此，能够防止反射用镜11局部成为高温的情况，因此能够减小反射用镜11的变形以及反射光的光轴偏移。需要说明的是，在该情况下，倾斜面10a与搭载面1aa所成的二面角110可以根据倾斜面10a以及搭载面1aa的延长线算出。
40.在槽部13，倾斜面10a与连接面10cc也可以成大致直角。在该情况下，反射用镜11的端部成为与槽部13抵接的状态，因此在将反射用镜11设置于倾斜面10a上时，能够以稳定的状态进行固定。由此，能够提高将反射用镜11搭载于倾斜面10a上时的定位精度，因此能够减小反射光的光轴偏移。在此，大致直角例如是指85度以上且95度以下，进一步而言是指87度以上且93度以下。此时，倾斜面10a以及连接面10cc为沿着反射用镜11的外形的形状为宜。例如，倾斜面10a以及连接面10cc是平坦(笔直)的面为宜。
41.凸部10可以主要应用陶瓷材料，但此外也可以主要应用金属材料、有机材料以及玻璃材料。
42.此时，基台1与凸部10也可以由相同的材料构成。根据这样的结构，基台1与凸部10的热膨胀率近似，因此由热应力导致的基台1与凸部10的接合部附近的裂纹的产生减少。
43.并且，基台1与凸部10也可以形成为一体。即，电可以是在基台1与凸部10之间不形成隔着树脂等粘接剂的界面的结构。根据这样的结构，不产生所述界面的发光元件搭载用基板a的热阻相应地降低，从而能够实现热扩散性高的发光元件搭载用基板a。例如，在基台1和凸部10由单一的陶瓷体、特别是以氮化铝(a1n)为主要成分的陶瓷体构成的情况下，发光元件搭载用基板a的热扩散性进一步提高。
44.此时，如图7所示，凸部10的倾斜面10a与基台1的第一面1a也可以由凹状的弯曲面相连。即，成为倾斜面10a与第一面1a以成为平滑的曲面的方式连接且倾斜面10a与第一面1a的连接部14不具有角部的结构。根据这样的结构，在连接部14附近产生的应力分散，因此能够抑制倾斜面10a处的裂纹的产生。其结果是，能够减小由裂纹的产生引起的反射光的光轴偏移。需要说明的是，在该情况下，倾斜面10a与搭载面1aa所成的二面角110可以根据充分远离连接部14的、倾斜面10a以及搭载面1aa平坦的区间的延长线算出。
45.在发光元件搭载用基板a中，根据需要设置有将基台1的搭载面1aa覆盖的盖体。盖体具有针对从发光元件放射出的具有规定波长的光的透过性。盖体例如由塑料等树脂、或玻璃等构成。需要说明的是，优选盖体以与凸部10分离的方式配置。另外，作为盖体，可以使用对来自多个发光元件的放射光进行聚光的聚光透镜。
46.另外，如图8所示，发光元件搭载用基板a也可以具有在第一面1a的周围部配置有堤部15的基台1。堤部15在第一面1a上以包围凸部10的方式配置，发光元件配置于堤部15与凸部10之间。在该情况下，堤部15的上表面15a位于比凸部10的上表面10b高的位置。根据这样的结构，在向发光元件搭载用基板a安装平板上的盖体的情况下，通过将盖体与堤部15的上表面15a接合，也能够使盖体与凸部10分离。
47.另外，如图8所示，在发光元件搭载用基板a中，基台1也可以在第一面1a上具有台座16。在该情况下，台座16设置于第一面1a的搭载面1aa上，发光元件搭载于台座16的上表
面16a上。即，发光元件经由台座16而间接地搭载于搭载面1aa。另外，如图9所示，台座16的上表面16a的高度比凸部10的上表面10b低。通过这样的结构，来自搭载于台座16上的发光元件的放射光在凸部10的倾斜面10a被反射。需要说明的是，图9是图8的剖视图，剖面位置为图2的i
‑
i剖面线。此时，如图10所示，可以以使发光元件100的发光面100a与台座16的上表面16a的扩大面16aa一致的方式搭载发光元件100。根据这样的结构，能够降低来自发光元件100的放射光中的、在基台1的第一面1a反射的比例，因此能够减小放射光的能量损耗。需要说明的是，图10是将图9的虚线222所包围的区域放大后的图。并且，基台1上的台座16能够成为发光元件的搭载时的、搭载位置的目标。即，通过将发光元件搭载于预先形成的台座16上，能够减小发光元件的搭载时的位置偏移。其结果是，能够减小反射光的光轴偏移等。
48.如图9等所示，优选台座16的上表面16a与基台1的搭载面1aa平行。若是这样的结构，则如图9所示，台座16的包括上表面16a在内的扩大面16aa与凸部10的倾斜面10a所成的二面角160等于搭载面1aa与倾斜面10a所成的二面角110。需要说明的是，扩大面16aa是指，如图9所示将台座16的上表面16a向凸部10方向扩大而得到的面。另外，二面角160是台座16的包括上表面16a在内的扩大面16aa与反射来自搭载于该台座16上的发光元件的放射光的倾斜面10a所成的角度。
49.另外，在基台1具有多个台座16的情况下，对各台座16设定二面角160。此时，也可以是，将所有二面角160中的、最大的二面角160与最小的二面角160之差设为3度以下，优选设为2度以下，更优选设为1度以下。根据这样的结构，无论基台1的搭载面1aa与凸部10的倾斜面10a所成的二面角110如何，反射光组的均匀性都提高，从而能够进一步减小反射光彼此的干涉。
50.另外，在发光元件搭载用基板a具有堤部15的情况下，如图9等所示，台座16也可以是与堤部15连接的状态。即，也可以是台座16的至少一端与堤部15接触的状态。根据这样的结构，如图10所示，不仅能够使搭载于台座16上的发光元件100所发出的热量向台座16方向传导，也能够使该热量向堤部15方向传导。其结果是，来自发光元件100的热扩散提高，因此能够实现可靠性高的发光元件搭载用基板a。
51.堤部15以及台座16可以主要应用陶瓷材料，但此外也可以主要应用金属材料、有机材料以及玻璃材料。另外，基台1、凸部10、堤部15以及台座16也可以通过相同的材料形成为一体。
52.在发光元件搭载用基板a中，根据需要在基台1、堤部15的内部以及表面上设置有导通孔导体(未图示)以及导体图案17。导通孔导体以及导体图案17应用各种金属材料、合金以及复合材料。在基台1含有氮化铝(aln)的情况下，从能够同时烧成的观点出发，可以应用钨(w)与氮化铝(aln)、钼(mo)与氮化铝(aln)的复合材料。也可以在导体图案17的表面形成ni等的镀膜。并且，也可以在该镀膜的表面设置焊料、au
‑
sn镀膜。
53.发光元件使用焊料等导电性接合材料而接合于搭载面1aa上、台座16上。此时，设置于发光元件的上表面的电极与导体图案17可以通过打线(wire bonding)等而电连接。设置于发光元件的下表面的电极与导体图案17可以经由上述导电性接合材料而电连接。
54.然而，通常，发光元件伴随着光的放射而产生热量。并且，发光元件的发光效率伴随着温度上升而降低，因此例如在搭载面1aa上搭载有多个发光元件的情况下，发热的发光
元件彼此相互造成影响而发光效率容易降低。因此，在搭载多个发光元件的情况下，发光元件彼此以具有规定的间隔的方式配置为宜。具体而言，进行以下所记载的配置为宜。
55.首先，如图11所示，利用通过第一面1a的中央的、与第一面1a平行的直线18a以及与直线18a正交且通过第一面1a的中央的、与第一面1a平行的直线18b将第一面1a分割为四部分。此时，在分割出的四个区域20中，将所搭载的发光元件的数量设为相同为宜。例如，可以在分割出的四个区域20各搭载一个发光元件。根据这样的结构，由于所搭载的发光元件彼此具有规定的间隔，因此能够减小发光元件的过度的温度上升。其结果是，能够实现发光效率不易降低的发光元件搭载用基板a。需要说明的是，“第一面1a的中央”是指第一面1a的面积重心。另外，在图11中，例示出了直线18a以及直线18b为第一面1a的对角线的情况，但直线18a以及直线18b能够适当设定。
56.此外，在基台1的第一面1a呈矩形形状，且凸部10具有四个倾斜面10a的情况下，如图12所示，也可以采用第一面1a的对角线19与各倾斜面10a的第一面1a侧的端缘10d正交的结构。根据这样的结构，能够将与各倾斜面10a的端缘10d正交的方向上的、从各倾斜面10a到第一面1a的端部的距离增长。其结果是，容易使发光元件与各倾斜面10a的距离根据发光元件的性能而发生变化。
57.接下来，对各实施方式的发光元件搭载用基板a的制造方法进行说明。图13是示出实施方式的发光元件搭载用基板a的一制造工序的剖视图。
58.首先，向氮化铝(aln)等的粉末中添加二氧化硅(sio2)、氧化镁(mgo)、氧化钙(cao)等的粉末作为烧结助剂，进而添加适当的粘合剂，例如作为有机粘合剂而添加丙烯酸系粘合剂、甲苯等，对这些混合物进行混炼而使其为浆料状。然后，通过刮刀法等成形方法而准备加工为长方体型的生片210。
59.接下来，如图12所示，使用冲压模具220从生片210的上方朝向下方进行冲压加工，形成成为发光元件搭载用基板a的成形体230。图中所示的冲压模具220被加工为规定形状，以使得冲压后得到的成形体230具有基台1、凸部10以及堤部15。需要说明的是，例如在基台1形成有上述台座16的情况下同样地，使用被加工为规定形状的冲压模具220，以使得冲压后得到的成形体230具有台座16即可。
60.需要说明的是，在制作在内部以及表面上的至少一方具有导通孔导体以及导体图案17的发光元件搭载用基板a的情况下，也可以使用在生片210的内部以及表面上的至少一方预先形成有导通孔导体以及导体图案17的生片210。
61.接下来，对制作出的成形体230进行烧成(最高温度：1500
‑
1900℃)，而得到发光元件搭载用基板a。
62.以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨则能够进行各种变更。
63.附图标记说明
64.a
ꢀꢀꢀ
发光元件搭载用基板
[0065]1ꢀꢀꢀ
基台
[0066]
1a
ꢀꢀ
第一面
[0067]
1aa 搭载面
[0068]
10
ꢀꢀ
凸部
[0069]
10a 倾斜面
[0070]
11
ꢀꢀ
反射用镜
[0071]
12
ꢀꢀ
凹凸区域
[0072]
13
ꢀꢀ
槽部
[0073]
14
ꢀꢀ
连接部
[0074]
15
ꢀꢀ
堤部
[0075]
16
ꢀꢀ
台座
[0076]
17
ꢀꢀ
导体图案。