図面 (/)

技術 発光装置および発光システム

出願人 日亜化学工業株式会社
発明者 五味圭一北原稔小椋渉
出願日 2015年6月30日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2015-131392
公開日 2017年1月19日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-017146
状態 特許登録済
技術分野 半導体または固体装置の冷却等 LED素子のパッケージ 光源またはランプホルダの固定 半導体レーザ
主要キーワード 搭載効率 放熱領域 接続長 ビス締め アイレット 搭載側 接触長 キャンタイプ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

簡易な構成で放熱効果の高い発光装置を提供する。

解決手段

金属からなり、一対の貫通孔24aおよび24bを有するベース20と、ベース20に搭載された半導体発光素子11と、半導体発光素子11に電力を供給する一対のリード15aおよび15bであって、ベース20を、半導体発光素子11が搭載された搭載側から反対側の実装側に貫通孔24aおよび24bを挿通した一対のリード15aおよび15bとを有する発光装置である。ベース20は、実装側に、一対のリード15aおよび15bを、貫通孔24aおよび24bからベース20の外周端に達する一対の溝25aおよび25bを含み、一対のリード15aおよび15bは、一対の溝25aおよび25bから一部が実装側に露出した状態で、貫通孔24aおよび24bから一対の溝25aおよび25bのそれぞれに沿って配置されている。

概要

背景

特許文献1には、高い放熱効果を有し、高出力でレーザ光出射可能な半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置は、ブロック部と、ブロック部が上面上に設けられたアイレット部とを含むステムと、ブロック部に搭載され、高出力で青紫色レーザ光を出射可能な半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を覆うようにアイレット部の上面上に固定されたキャップと、アイレット部に保持されたリードと、半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器とを備えている。そして、上記放熱器は、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面を含む広い領域と熱接触している。

概要

簡易な構成で放熱効果の高い発光装置を提供する。金属からなり、一対の貫通孔24aおよび24bを有するベース20と、ベース20に搭載された半導体発光素子11と、半導体発光素子11に電力を供給する一対のリード15aおよび15bであって、ベース20を、半導体発光素子11が搭載された搭載側から反対側の実装側に貫通孔24aおよび24bを挿通した一対のリード15aおよび15bとを有する発光装置である。ベース20は、実装側に、一対のリード15aおよび15bを、貫通孔24aおよび24bからベース20の外周端に達する一対の溝25aおよび25bを含み、一対のリード15aおよび15bは、一対の溝25aおよび25bから一部が実装側に露出した状態で、貫通孔24aおよび24bから一対の溝25aおよび25bのそれぞれに沿って配置されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

金属からなり、一対の貫通孔を有するベースと、前記ベースに搭載された半導体発光素子と、前記半導体発光素子に電力を供給する一対のリードであって、前記ベースを、前記半導体発光素子が搭載された搭載側から反対側の実装側に前記貫通孔を挿通した一対のリードとを有し、前記ベースは、前記実装側に、前記一対のリードを、前記貫通孔から前記ベースの外周端に達する一対の溝を含み、前記一対のリードは、前記一対の溝から一部が前記実装側に露出した状態で、前記貫通孔から前記一対の溝のそれぞれに沿って配置されている発光装置

請求項2

請求項1において、前記ベースは、前記一対のリードの下端と面一になる部分を含む、発光装置。

請求項3

請求項1または2において、前記一対のリードは、前記ベースを最短距離で貫通し、前記一対の溝のそれぞれに表れている、発光装置。

請求項4

請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記一対の溝は平行に形成されている、発光装置。

請求項5

請求項4において、前記一対の溝は、同じ方向に延びている、発光装置。

請求項6

請求項5において、前記一対のリードは前記ベースの中心と異なる位置を貫通し、前記一対の溝は、前記ベースの中心近傍に向かって延びている、発光装置。

請求項7

請求項4において、前記一対の溝は、反対方向に延びている、発光装置。

請求項8

請求項1ないし7のいずれかにおいて、前記半導体発光素子を覆い、前記ベースに固定されたハウジングを有する発光装置。

請求項9

請求項1ないし8のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載されたプリント配線板とを有し、前記プリント配線板は、前記一対の溝に対向した位置に一対の配線を有し、前記一対のリードがそれぞれ一対の前記配線に接続されている発光システム

請求項10

請求項9において、複数の前記発光装置を有する、発光システム。

技術分野

0001

本発明は、半導体発光素子を有する発光装置および発光システムに関するものである。

背景技術

0002

特許文献1には、高い放熱効果を有し、高出力でレーザ光出射可能な半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置は、ブロック部と、ブロック部が上面上に設けられたアイレット部とを含むステムと、ブロック部に搭載され、高出力で青紫色レーザ光を出射可能な半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を覆うようにアイレット部の上面上に固定されたキャップと、アイレット部に保持されたリードと、半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器とを備えている。そして、上記放熱器は、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面を含む広い領域と熱接触している。

先行技術

0003

特開2011−18800号公報

発明が解決しようとする課題

0004

簡易な構造で、放熱効果が高い、表面実装型の発光装置が要望されている。

課題を解決するための手段

0005

本発明の一態様は、金属からなり、一対の貫通孔を有するベースと、ベースに搭載された半導体発光素子と、半導体発光素子に電力を供給する一対のリードであって、ベースを、半導体発光素子が搭載された搭載側から反対側の実装側に貫通孔を挿通した一対のリードとを有する発光装置である。ベースは、実装側に、一対のリードを、貫通孔からベースの外周端に達する一対の溝を含み、一対のリードは、一対の溝から一部が実装側に露出した状態で、貫通孔から一対の溝のそれぞれに沿って配置されている。

発明の効果

0006

簡易な構成で、ベースの実装側にリードを配置でき、プリント配線板に搭載できる表面実装型の発光装置を提供できる。また、リードを用いた放熱効果の高い発光装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0007

図1(a)は発光装置がプリント配線板に搭載された発光システムの概要を示し、図1(b)はプリント配線板を示す斜視図。
発光装置の概要を示す斜視図。
発光装置の実装側を示す底面図。
図3のIV−IV断面図。
異なる発光装置の実装側を示す底面図。
異なる発光システムの概要を示す斜視図

実施例

0008

図1(a)に、発光装置を搭載した発光システムの一例を示している。この発光システム1は、プリント配線板30と、プリント配線板30に搭載された発光装置10とを含む。発光装置10は、半導体発光素子として半導体レーザ11を内蔵した表面実装型の装置であり、ベース20の実装側21に一対の溝25aおよび25bを有し、一対の溝25aおよび25bを通って一対のリード15aおよび15bが現れている。プリント配線板30は、実装側の面31に、一対の溝25aおよび25bに対向した位置に一対の配線35aおよび35bを有し、一対のリード15aおよび15bがそれぞれ一対の配線35aおよび35bに接続されている。プリント配線板30には、さらに、一対の配線35aおよび35bに繋がったコネクター36と、放熱用に配線と同一のプロセスでプリントされた放熱領域33とが設けられている。

0009

図1(b)に、発光装置10を搭載する前のプリント配線板30を示している。プリント配線板30の発光装置10を搭載するエリアでは、一対の配線35aおよび35bは、発光装置10のほぼ中心に向かって並列に形成されており、放熱領域33は半円形状で、配線35aおよび35bとは若干の隙間を開けて絶縁された状態で配線35aおよび35bに隣接して形成されている。放熱領域33は、ベース20の実装側21に現れるリード15aおよび15bとの接続を避けるように、配線35aおよび35bと対峙する位置に、半円形の凹34aおよび34bを設けている。

0010

図2に発光装置10の外観を示し、図3に発光装置10のベース20の実装側21の構成を示し、図4に発光装置10の概略構成を断面図により示している。なお、図3には、プリント配線板30の配線35aおよび35bと放熱領域33とを破線で参考に示している。また、図4は、発光装置10をプリント配線板30に搭載した状態を断面図により示している。

0011

発光装置10はキャンタイプであり、半導体レーザ11と、半導体レーザ11の出射方向に配置されたレンズ17と、半導体レーザ11を支持するベース(ステム、アイレット)20と、半導体レーザ11と一対(一組)のボンディングワイヤー16(一組のうち一方は、サブマウント18に接続され、半導体レーザ11と通電する)により電気的および熱的に接続された一対(一組)のリード15aおよび15bと、ベース20に固定され、半導体レーザ11およびレンズ17を覆う円筒状のハウジング13とを有する。ベース20は、半導体レーザ11が搭載された表面実装用基体であって、半導体レーザ11が搭載された搭載側22から実装側21にベース20をほぼ垂直に貫通する一対の貫通孔24aおよび24bを含む。

0012

ベース20は金属製で、たとえば、銅製またはアルミニウム製であってよく、本例のベース20は、ほぼ円形の下部20aと、半導体レーザ11を支持するために上方に伸びた上部20bとを含む。ベース20の構成は、支持する半導体レーザ11の構造、ハウジング13の形状などの要素により様々な形状を取り得る。ベース20は、実装側21に、一対の貫通孔24aおよび24bからベース20の外周端23に向かって直線的に延びた一対の溝25aおよび25bを含む。

0013

半導体レーザ11に電力を供給する一対のリード15aおよび15bは、ベース20の貫通孔24aおよび24bを、ベース20の搭載側22から実装側21へ挿通し、一対の溝25aおよび25bの内部で溝25aおよび25bに沿い、一部(下端)15cが実装側21に露出する状態になるように曲がり、ベース20の外周端23の外側まで達している。一対の貫通孔24aおよび24bを通る一対のリード15aおよび15bと金属製のベース20とは、貫通孔24aおよび24bに注入された絶縁材あるいは絶縁性樹脂29により電気的に絶縁される。本例の発光装置10においては、一対のリード15aおよび15bがベース20を搭載側22から実装側21へ最短距離で貫通するように、一対の貫通孔24aおよび24bは、搭載側22から実装側21へほぼ垂直に、直線的に延びており、一対のリード15aおよび15bは、実装側21へ現れた後に一対の溝25aおよび25bの内部でほぼ直角に曲げられている。一対のリード15aおよび15bの曲げ角は、貫通孔24aおよび24bの角度、溝25aおよび25bの深さなどの条件により変えてもよい。

0014

半導体レーザ11をベース20の中心Xに設置する場合、一対の貫通孔24aおよび24bは、ベース20の中心Xと異なる位置(中心Xに対して偏心した位置)に形成されてもよい。本例の発光装置10においては、中心Xから偏心した位置に設けられた一対の貫通孔24aおよび24bから、距離が近い方の外周端23に向かって同一方向に、一対の溝25aおよび25bが並列(平行)して延びている。

0015

ベース20の実装側21には段差が設けられており、一対の溝25aおよび25bが形成された部分(エリア)28と、その部分28に対して実装側21に突き出た部分27とを含む。一対の溝25aおよび25bのそれぞれが延びた方向と反対側に設けられた突き出た部分27は、一対のリード15aおよび15bの、一対の溝25aおよび25bから下側に露出した部分の下端15cと面一となっている。すなわち、一対のリード15aおよび15bは、突き出た部分27と下端15cとが面一となるように一対の溝25aおよび25bの内部で曲げられている。なお、ここでいう面一とは、両者が完全に同一面に位置するものだけでなく、両者が実質的に同一面に位置するものも含むものとする。

0016

したがって、図4に示すように、発光装置10をプリント配線板30に搭載すると、一対の溝25aおよび25bの中に、下端15cが露出するように配置された一対のリード15aおよび15bは、一対の配線35aおよび35bに半田などにより接続されるとともに、ベース20の突き出た部分27は放熱領域33に半田またはビス締めなどにより接される。半導体レーザ11で発生した熱は、ベース20を介してプリント配線板30の放熱領域33に放熱される。それとともに、一対のリード15aおよび15bを介してプリント配線板30の一対の配線35aおよび35bに放熱される。

0017

一対のリード15aおよび15bは、ベース20の実装側21に設けられた一対の溝25aおよび25bに下端15cが露出した状態で配置されているので、一対の配線35aおよび35bを一対のリード15aおよび15bがベース20を最短距離で貫通した位置まで延ばすことができる。したがって、半導体レーザ11により加熱された一対のリード15aおよび15bを配線35aおよび35bで放熱されるまでの距離を短くすることができ、一対の溝25aおよび25bに沿って配線35aおよび35bを設けることにより、一対の配線35aおよび35bと一対のリード15aおよび15bとの接触面積接触長さ)を確保できる。このため、一対のリード15aおよび15bを介した放熱効果を大幅に向上でき、半導体レーザ11の冷却効果を向上できるとともに、半導体レーザ11に対する電力供給系信頼性も向上できる。

0018

この発光装置10においては、ベース20の実装側21に一対の溝25aおよび25bを設けて、その中に一対のリード15aおよび15bを半露出状態収納し、ベース20の外周端23まで一対のリード15aおよび15bを導く。ベース20を貫通する一対の貫通孔24aおよび24bは、それぞれの溝25aおよび25bの内部に表れ、リード15aおよび15bは、ベース20を単純に貫通することによりベース20の実装側21に導かれる。このため、ベース20に一対のリード15aおよび15bを埋設して外周端まで導く必要はなく、簡易な構成のベース20とリード15aおよび15bとで発光装置10を形成できる。さらに、一対の溝25aおよび25bに一対のリード15aおよび15bを収納することによりベース20とリード15aおよび15bとを電気的に絶縁させた状態で、リード15aおよび15bをベース20の中心近傍で露出させることが可能となり、リード15aおよび15bを介した放熱効果を向上できる。

0019

また、ベース20をプリント配線板30に搭載するために必要な領域(面積)を用いて一対のリード15aおよび15bと、一対の配線35aおよび35bとの接続長(接触長)を長く確保できる。このため、熱的な接触性を向上できるとともに、電気的な接触性も向上でき、より信頼の高い発光システム1を提供できる。

0020

図5にベース20の異なる例を示している。図5(a)は、一対の溝25aおよび25bを、中心Xと異なる位置に設けられた一対の貫通孔24aおよび24bから中心Xの近傍に向かって延びるように形成している。このような構成を採用することにより、一対の溝25aおよび25bを長くでき、一対のリード15aおよび15bがベース20の実装側21に露出する距離をさらに長くできる。したがって、一対のリード15aおよび15bを介してプリント配線板30の配線35aおよび35bに接する距離を長くでき、リード15aおよび15bを介した放熱性能を向上できる。

0021

図5(b)は、一対の溝25aおよび25bを180度反対の方向に延ばして形成した例を示している。したがって、一対のリード15aおよび15bも、180度反対の方向に延びており、プリント配線板30に180度反対の方向に設けられた一対の配線35aおよび35bと接続される。プリント配線板30に複数の発光装置10を搭載し、直列にまたは並列に接続する場合など、配線35aおよび35bを異なる方向に形成した方が、搭載効率が上がることがあり、このベース20を備えた発光装置10は適している。一対の溝25aおよび25bが延びた方向は180度反対でなくてもよく、90度異なる方向に延びていてもよく、他の適当な角度の異なる方向に延びていてもよい。

0022

図6に、発光システムの異なる例を示している。この発光システム1では、プリント配線板30の上に複数の発光装置10が搭載されている。これらの発光装置10は、表面実装型なので、プリント配線板30の実装面31に形成される配線パターンにより直列および/または並列に接続することができる。したがって、極めて簡易な構成で、複数の発光装置10を搭載した発光システム1を提供できる。また、各発光装置10の熱をプリント配線板30を介して放出することが可能であり、プリント配線板30を大型化することにより放熱効果をさらに高めることができる。

0023

以上のように、本例における発光装置においては、リードが、金属からなるベースを貫通し、ベースの実装側に設けられた溝の内部を、リードの一部が実装側に露出した状態で、ベースの外周端に達するように配置される。リードは、ベースを搭載側から実装側に貫通し、ベースの実装側に設けられた溝を通過することにより、ベースと絶縁された状態でベースの実装側に、ベースに沿った状態で露出する。したがって、簡易な構成で、ベースの実装側にリードを配置でき、プリント配線板に搭載できる表面実装型の発光装置を提供できる。また、リードの搭載側に位置する、発熱源である半導体発光素子と電気的および熱的に接続されたリードを、ベースを貫通することにより短距離でベースの外に導き、ベースの実装側に沿って露出させてプリント配線板と接触させることが可能であり、リードを用いた放熱効果の高い発光装置を提供できる。

0024

なお、上記の例では円筒状のハウジング13を備えたキャンタイプの発光装置10を説明したが、ハウジングは角筒状であってもよく、また、ハウジングを含まない発光装置であってもよい。ハウジング13内における半導体レーザ11の固定方法は、上記に限定されず、ベース(ステム、アイレット)20の搭載側22の平面に半導体レーザ11が固定されたものであってもよく、その他の搭載方法を採用したものであってもよい。また、半導体発光素子は半導体レーザに限定されず、高出力のLEDなどであってもよい。

0025

1発光システム、 10発光装置、 11半導体レーザ
15a、15bリード、 20ベース、 24a、24b貫通孔
25a、25b 溝、 30プリント配線板、 35a、35b 配線

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 上海美翰灯具有限公司の「 角度を調節できる自撮り光補充ライト」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】角度を調節できる自撮り光補充ライトを提供する。【解決手段】角度を調節できる自撮り光補充ライトは、円台座20を含み、円台座20の中には円溝22が設置され、円溝22の中には粗調整機構70が設置され... 詳細

  • 上海美翰灯具有限公司の「 ミニナイトランプ」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明はミニナイトランプを開示した。【解決手段】移動箱を含み、前記移動箱の右側端面にはミニナイトランプを固定できる吸盤が固定的に装着され、前記移動箱の中には下へ開口した回転チャンバが設置され、... 詳細

  • 烟台檀芸工芸品有限公司の「 携帯電話自撮り補光ライト」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は携帯電話自撮り補光ライトを開示した。【解決手段】携帯電話ケースを含み、前記携帯電話ケースの左端面には装置を前記携帯電話ケースに固定できる吸着機構が設置され、前記吸着機構の上側には補光角... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ