JP5851680B2 - 発光モジュール - Google Patents
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Description
はじめに、後述する実施の形態に係る発光モジュールが好適な用途として、高輝度化が求められている車両用前照灯装置(車両用灯具)の概略について説明する。本実施の形態の車両用前照灯装置は、ハイビーム用配光パターンの一部領域を形成可能な光を照射する灯具ユニットと、この灯具ユニットの光の照射状態を制御する照射制御部とを備える。そして、照射制御部は、ハイビーム用配光パターンの一部領域が少なくとも車幅方向に複数に分割された部分領域により形成されるように光の照射状態を制御する。また、各部分領域に対応する照射光の光度を個別に調整してハイビーム照射モードと昼間点灯照射モードを切り替えてハイビーム照射モードに適した光度分布と昼間点灯照射モードに適した光度分布を形成する。なお、各実施の形態に係る発光モジュールは、ハイビーム用配光パターンを形成する灯具ユニットだけではなく、ロービーム用配光パターンを形成する灯具ユニットにも適用できる。
次に、本実施の形態に係る発光モジュールの構成について詳述する。本実施の形態に係る発光モジュールは、半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載される実装基板と、備える。実装基板は、半導体発光素子が搭載される側に、半導体発光素子が出射した光を反射する反射膜が成膜されており、反射膜は、全体が絶縁性の無機材料からなる。反射膜上には銅の配線パターンが形成されている。配線パターンの一部は電極として機能し、その電極と半導体発光素子とがバンプやボンディングワイヤにより接続されている。
本実施の形態に係る実装基板は、その表面または上部または内部に電気配線を設けることができるものであれば、特定の種類や材質に限られない。例えば、樹脂基板、樹脂複合基板、酸化物系セラミック基板、窒化物系セラミック基板、炭化物系セラミック基板、ケイ化物系セラミック基板、ホウ化物系セラミック基板、金属基板、または、これらの材料を組み合わせた基板を実装基板として採用することができる。
本実施の形態に係る反射層は、電気的に絶縁性を示し、その表面に電気配線を設けることができるものがよい。特に、反射層は、全体が絶縁性の無機材料であることが好ましい。無機材料としては、例えば、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック、炭化物系セラミック、ケイ化物系セラミック、ホウ化物系セラミック、または、これらの材料を組み合わせた複合材料が挙げられる。
透光性のアンダーフィルは、半導体発光素子と実装基板間の隙間に浸透して形状を保持し、透光性を有するものであれば、特定の種類や材質に限られない。アンダーフィルのない発光モジュールの場合、半導体発光素子の空気との界面では光が外部へ出にくいため、半導体発光素子で生じた光の一部は内部に閉じこもったまま熱などとして消失していた。しかしながら、アンダーフィルの屈折率は空気よりも高いため、半導体発光素子の実装基板側の面をアンダーフィルが覆うことにより、半導体発光素子から光が出射されやすくなる。
本実施の形態に係る半導体発光素子は、可視光発光、紫外線発光、赤外線発光などいずれの波長範囲で発光してもかまわない。半導体発光素子としては、LEDやLDなどが挙げられる。LEDは、例えば、サファイヤ基板にn−GaN/InGaN活性層/p−GaNの順に結晶成長させ、n−GaN層とp−GaN層にそれぞれ電極パッドを作製することで製造される。
本実施の形態に係る蛍光体層としては、粉末の蛍光体を分散させた樹脂組成物やガラス組成物、蛍光セラミックが挙げられる。蛍光体としては、青色光によって励起されるYAG(Yttrium Aluminum Garnet)粉末を用いることができる。蛍光体は、青色光によって励起される蛍光体に限られず、例えば、近紫外光、紫外光によって励起される蛍光体であってもよい。
図4は、実施例1−1に係る発光モジュールの要部を模式的に示した断面図である。図4に示す発光モジュール40は、半導体発光素子としてのLEDチップ42と、LEDチップ42を覆うように設けられ、LEDチップ42が発する光を変換する蛍光体層44と、LEDチップ42が実装される実装基板46と、配線層48と、を備える。実装基板46のLEDチップ42が搭載される側の面には、前述の反射膜50が成膜されている。
実施例2−1〜2−4、比較例2−1〜2−3に係る発光モジュールは、実施例1−1に係る発光モジュールと比較して、反射膜の表面粗さが異なっている点が大きな構成の相違である。また、比較例2−1に係る発光モジュールは、反射膜の屈折率が他の発光モジュールと異なっている。
実施例3−1に係る実装基板では、アルミニウム基板の表面に反射膜として、それぞれLEDチップの光の1/4波長程度の厚みのシリカ(屈折率1.45)と酸化チタン(屈折率約2.2〜2.3)を交互に積層した多層膜が成膜されている。この実装基板を用いて実施例1−1と同様の構成の発光モジュールを作製した。
図5は、実施例4−1に係る発光モジュールの要部を模式的に示した断面図である。図4に示した実施例1−1に係る発光モジュールと同様の構成や作用については、説明を適宜省略する。図5に示す発光モジュール60は、いわゆるフリップチップ(FC)型のLEDチップ62と、チッ化アルミニウムの実装基板64と、銅の配線層66と、LEDチップ62と銅の配線層66の電極部とを接続する金ボール68と、LEDチップ62が発する光を変換する蛍光体層70と、を備える。実装基板64のLEDチップ62が搭載される側の面には、前述の反射膜72が成膜されている。
図6は、実施例5−1に係る発光モジュールの要部を模式的に示した断面図である。図5に示した実施例4−1に係る発光モジュールと同様の構成や作用については、説明を適宜省略する。実施例5−1に係る発光モジュール80では、LEDチップ62と反射膜72との間の空間にアンダーフィル82として透明なジメチルシリコーン樹脂を流し込み、150℃で1時間加熱し、ジメチルシリコーン樹脂を熱硬化した。
図7は、実施例6−1に係る発光モジュールの要部を模式的に示した断面図である。図5に示した実施例4−1に係る発光モジュールと同様の構成や作用については、説明を適宜省略する。実施例6−1に係る発光モジュール90は、チッ化アルミニウムの実装基板92の一部が凹状に加工されており、その形状に沿って実装基板92上に反射膜94が形成されている。凹状に加工された部分には、LEDチップ62が搭載されている。反射膜94は、実施例3−1で説明した多層膜である。
図8は、実施例7−1に係る発光モジュールの要部を模式的に示した断面図である。図7に示した実施例6−1に係る発光モジュールと同様の構成や作用については、説明を適宜省略する。実施例7−1に係る発光モジュール100は、チッ化アルミニウムの実装基板102に4つの凹部104が形成されており、その形状に沿って実装基板102上に反射膜106が形成されている。それぞれの凹部104には、LEDチップ62が搭載されている。反射膜106は、実施例3−1で説明した多層膜である。
Claims (3)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が搭載される実装基板と、備え、
前記実装基板は、前記半導体発光素子が搭載される側に、半導体発光素子が出射した光を反射する反射膜が成膜されており、
前記反射膜は、全体が絶縁性の無機材料からなり、
前記反射膜は、屈折率が1.4以上の第1の無機材料と、前記第1の無機材料よりも屈折率の高い第2の無機材料とが少なくとも積層されている多層膜であり、
前記半導体発光素子と前記反射膜との間に充填されている透光性のアンダーフィルを更に備えることを特徴とする発光モジュール。 - 前記反射膜は、前記半導体発光素子と対向する側の表面粗さRaが0.1μm〜80μmであることを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
- 前記半導体発光素子は、前記実装基板にフリップチップ接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発光モジュール。
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