发光器件和发光器件的制造方法以及照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题是提供与以往的器件相比能实现高功率、高输出的器件特性的发光器件及其制造方法以及提高了散热性且可靠性高的照明装置。本发明专利技术的发光器件的特征在于：具备陶瓷构件１、发光元件２、透光性构件４和金属构件５，用粘接剂相互粘接了陶瓷构件１与透光性构件４和陶瓷构件１与金属构件５，该粘接剂是被构成为在固化粘接状态下显示出柔软性的热熔材料６，陶瓷构件１至少在供电粘接区域的表面部分上具有气孔ｈ，同时将热熔材料６浸渍于该气孔ｈ中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管或激光二极管等的发光器件及其制造方法，例如涉及作为设置了高功率、高输出的发光元件的发光二极管而被构成的、在散热性方面良好的发光器件及其制造方法，还涉及使用该发光器件而被构成的照明装置。
技术介绍
作为发光器件，代表性地可举出发光二极管或激光二极管等的电子器件。其中，对于发光二极管(以下也称为LED)来说，通过设置发光元件并对该发光元件供给规定的功率，从该发光元件射出光。此时，发光元件伴随该发光而发热，由此，LED的温度上升了。近年来，随着蓝色LED及白色LED的实用化，越来越多地将LED利用于电气制品的指示灯或携带电话机的液晶背照光源等的显示，进而，随着高的发光效率及亮度的提高，预期将广泛地利用于室内照明、汽车用照明、信号机等的照明等。在以这种方式利用于照明等的情况下，今后要求更高的输出的LED，此时，对发光元件供给更高的功率，相应地LED的温度上升得更多。在这样的高功率、高输出的LED等的发光器件中，有时采用由陶瓷构成的封装用陶瓷构件作为能耐受上述那样的温度上升的封装用构件。在具备这样的封装用陶瓷构件的发光器件中，例如在封装用陶瓷构件上设置由金属构成的散热用金属构件，以便将发光元件等的半导体元件的温度抑制在规定的工作保证温度以下，利用热传导使来自半导体元件的热迅速地从陶瓷构件朝向金属构件移动，同时用该金属构件使其分散，高效地进行了从金属构件表面至散热部的散热。在具备这样的散热用金属构件和封装用陶瓷构件的发光器件中，通常用粘接剂相互粘接了金属构件与陶瓷构件。以往，通过用一般使用的银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、Zn(锌)、Cd(镉)等的焊接材料作为这样的粘接剂进行带焊料焊接，进行了这样的金属构件与陶瓷构件的粘接。但是，在上述那样的具备散热用金属构件和封装用陶瓷构件并用焊接相互粘接了金属构件与陶瓷构件的发光器件中，如果在金属构件与陶瓷构件的线膨胀系数中存在差异，则相应地在金属构件和陶瓷构件中产生伴随温度上升的应力，容易发生翘曲、陶瓷构件的破损(裂纹)等。为了避免该问题，以往在陶瓷构件和金属构件的粘接中使用了各自的线膨胀系数近似的材料作为陶瓷材料和金属材料。作为上述的陶瓷材料，一般使用氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)等，作为上述的金属材料，一般使用铜-钨复合材料(CuW)、铜-钼复合材料(CuMo、CuMoCu)等。以下，示出各材料的线膨胀系数。陶瓷材料 AlN 4.5×10-6Al2O36.7×10-6金属材料 CuW 6.5×10-6(W-1089W，11Cu)CuMo 7.0×10-6(CM-1585Mo，15Cu)CuMoCu8.9×10-6(CMC111)再有，上述的CuMoCu(CMC111)是用2片Cu板夹住Mo板并进行了压接的材料，3层比定为Cu∶Mo∶Cu＝1∶1∶1。但是，上述的CuW、CuMo、CuMoCu等的金属材料的热传导率相对于热传导率比较良好的金属材料的热传导率(代表性地为Cu(393W/mk))来说，是比较差的，即CuW(180W/mk)、CuMo(160W/mk)、CuMoCu(232W/mk)。因而，在与被利用于照明等的现有的器件相比为高功率、高输出的LED等的发光器件中，作为散热用金属构件，虽然希望使用Cu那样的热传导率比较良好的金属材料，但Cu(线膨胀系数为17.0×10-6)那样的金属材料的线膨胀系数相对于陶瓷材料的线膨胀系数来说，其差异较大，容易发生上述那样的起因于伴随金属构件和陶瓷构件的温度上升的应力的翘曲、陶瓷构件的破损(裂纹)等的问题。另一方面，在高功率、高输出的LED中，有以下的要求。即，在LED中，一般来说，难以利用从发光元件的侧方射出的光，相应地难以高效地射出光。例如，在使用陶瓷构件作为封装用构件的情况下，由于从发光元件的侧方射出的光被陶瓷构件反射而向外部发出，故相应地不能高效地利用光。此外，例如在将LED利用于照明等的情况下，如果用透镜等对来自发光元件的光进行聚光，则因从发光元件侧方被陶瓷构件反射的反射光的缘故而导致聚光不匀。以往设置多个LED作为多个光源，以减少因该聚光不匀产生的影响。但是，与现有的器件相比为高功率、高输出的LED可作为单一的光源来利用。因而，在与现有的器件相比为高功率、高输出的LED中，特别要求高效地且以聚光不匀少的方式有效地利用从发光元件侧方射出的光。此外，在利用了上述现有的LED等的发光器件的照明装置中，利用锡焊或引线框的夹紧等的方法进行了与发光器件的电连接和固定。因而，由于利用了该发光器件的照明装置经锡焊的部分或引线框进行从发光器件至外部的布线基板的散热，故在热移动量方面存在极限，不能充分地确保散热性。因此，不能对照明装置投入大电流，不能作成高亮度的照明装置。此外，如果一度利用与外部的布线基板的锡焊或夹紧将现有的发光器件装入照明装置的一部分中，则难以只取下发光器件的部分来进行修复。再者，将在发光器件的主面上设置的导电性图形的一部分与外部的布线基板进行锡焊或夹紧而构成的现有的照明装置的发光器件容易受到因来自外部的机械振动引起的不良影响。即，如果进行夹紧的话，则容易产生因发光器件在照明装置内转动引起的光学特性的变化，如果进行锡焊的话，则容易产生发光器件与外部的电路基板的电连接不良。
技术实现思路
本专利技术是为了解决以上的问题而进行的，其第1目的在于提供以下的发光器件及其制造方法本专利技术的发光器件具备由金属构成的散热用金属构件和由陶瓷构成的封装用陶瓷构件，用粘接剂相互粘接了上述金属构件与上述陶瓷构件，可抑制起因于伴随上述金属构件和上述陶瓷构件的温度上升的应力的翘曲、上述陶瓷构件的破损(裂纹)等的因上述金属构件与上述陶瓷构件的线膨胀系数的差异引起的温度变化时的问题的发生，因而，可用热传导率比较良好的金属材料作为上述金属构件的材料，可实现与现有的器件相比为高功率、高输出的器件特性。此外，本专利技术的第2目的在于提供以下的发光器件本专利技术的发光器件具备由金属构成的散热用金属构件和由陶瓷构成的封装用陶瓷构件，用粘接剂相互粘接了上述金属构件与上述陶瓷构件，例如在作为设置了发光元件的发光二极管而被构成的情况下，可高效地且以聚光不匀少的方式有效地利用从上述发光元件侧方射出的光。再者，本专利技术的第3目的在于提供以下的照明装置该照明装置是提高了散热性且可靠性高的照明装置，可置换现有的电灯泡、荧光灯等。在本专利技术者为了实现上述第1目的而重复进行锐意研究时，发现了以下的情况。即，在用粘接剂相互粘接了由金属构成的散热用金属构件与由陶瓷构成的封装用陶瓷构件的发光器件中，在使用焊接材料作为上述粘接剂并用焊接进行上述金属构件与上述陶瓷构件的粘接的情况下，该焊接材料的伴随上述金属构件和上述陶瓷构件的温度上升的应力的缓冲性差，由此，容易发生翘曲、上述陶瓷构件的破损(裂纹)等的因上述金属构件与上述陶瓷构件的线膨胀系数的差异引起的温度变化时的问题。因此，如果使用被构成为在固化粘接状态下显示出柔软性的热熔材料作为上述粘接剂来粘接上述金属构件与上述陶瓷构件，则利用该热熔材料来缓和伴随上述金属构件和上述陶瓷构件的温度上升的应力，由此，可抑制翘曲、陶瓷构件的破损(裂纹)等的因上述金属构件与上述陶瓷构件的线膨胀系数的差异引起的温度变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，具备由金属构成的散热用金属构件和由陶瓷构成的封装用陶瓷构件，上述金属构件与上述陶瓷构件用粘接剂相互粘接，其特征在于：上述粘接剂是被构成为在比预定的温度高的熔融温度下加热熔融并在固化粘接状态下显示出柔软性的热熔材料， 上述陶瓷构件至少在预定的粘接区域的表面部分中具有气孔，并且将上述热熔材料浸渍于该气孔中。

【技术特征摘要】
JP 2003-7-9 272307/2003;JP 2003-10-17 357944/20031.一种发光器件，具备由金属构成的散热用金属构件和由陶瓷构成的封装用陶瓷构件，上述金属构件与上述陶瓷构件用粘接剂相互粘接，其特征在于上述粘接剂是被构成为在比预定的温度高的熔融温度下加热熔融并在固化粘接状态下显示出柔软性的热熔材料，上述陶瓷构件至少在预定的粘接区域的表面部分中具有气孔，并且将上述热熔材料浸渍于该气孔中。2.如权利要求1中所述的发光器件，其特征在于作为在上述金属构件与上述陶瓷构件上设置发光元件的发光二极管来构成。3.如权利要求2中所述的发光器件，其特征在于还具备对来自上述发光元件的光进行聚光的透光性构件，上述陶瓷构件与上述透光性构件用上述热熔材料相互粘接。4.如权利要求3中所述的发光器件，其特征在于上述热熔材料包含粘接上述金属构件与上述陶瓷构件的第1热熔材料和粘接上述陶瓷构件与上述透光性构件的第2热熔材料，上述第1热熔材料的熔融温度a与上述第2热熔材料的熔融温度b的关系是a＞b。5.如权利要求2至4的任一项中所述的发光器件，其特征在于将上述发光元件设置成从上述金属构件或上述陶瓷构件的周缘部顶部起凸出0.5mm～2mm。6.如权利要求2至5的任一项中所述的发光器件，其特征在于上述发光元件经配置该发光元件的元件配置构件设置在上述金属构件或上述陶瓷构件上。7.如权利要求6中所述的发光器件，其特征在于将上述元件配置构件形成为随着朝向上述发光元件的配置侧呈端部细的截锥形。8.如权利要求6或7中所述的发光器件，其特征在于上述元件配置构件具有在配置了上述发光元件时从该发光元件的周缘部起沿周边方向宽出0.1mm～0.5mm的面，在该面上配置了上述发光元件。9.如权利要求2至8的任一项中所述的发光器件，其特征在于上述发光元件是具有面积约为1mm2～9mm2的正方形或长方形的发光面的立方体形状的发光元件。10.如权利要求9中所述的发光器件，其特征在于上述金属构件或上述陶瓷构件具有面积为81mm2～144mm2的且包含上述发光元件的上述发光面的形状那样的正方形或长方形的面，在该面上设置了上述发光元件。11.一种发光器件的制造方法，该发光器件具备由金属构成的散热用金属构件和由陶瓷构成的封装用陶瓷构件，上述金属构件与上述陶瓷构件用粘接剂相互粘接，其特征在于，包含下述工序使溶解于水或水溶性有机溶剂并在比预定的温度高的熔融温度下加热熔融并在固化粘接状态下显示出柔软性的树脂材料溶解于上述水或上述水溶性有机溶剂中以作成热熔材料作为上述粘接剂的粘接剂作成工序；采用至少在预定的粘接区域的表面部分上具有气孔的陶瓷构件作为上述陶瓷构件、在上述陶瓷构件的上述粘接区域的表面部分上涂敷用上述粘接剂作成工序作成的上述热熔材料、并在预定的真空状态下使该热熔材料浸渍于上述陶瓷构件的上述粘接区域表面部分中的气孔中的粘接剂涂敷浸渍工序；以及在用上述粘接剂涂敷浸渍工序涂敷浸渍了上述热熔材料的上述陶瓷构件与上述金属构件之间在上述熔融温度或熔融温度以上的粘接温度下熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野正人，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]