JP2009111180A

JP2009111180A - Ｌｅｄユニット

Info

Publication number: JP2009111180A
Application number: JP2007282235A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kuzuhara; 一功葛原; Sakuo Kamata; 策雄鎌田; Yoji Urano; 洋二浦野
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-05-21
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP4976982B2

Abstract

【課題】光出力の向上を図れるとともに温度サイクルに対する信頼性の高いＬＥＤユニットを提供する。
【解決手段】ＬＥＤユニットＡは、伝熱板２と、伝熱板２の一表面側に突設されたサブマウント部３と、サブマウント部３が内側に離間して配置される窓孔４３を有し伝熱板２の上記一表面側に配置された配線基板４と、ＬＥＤチップ１１を収納したパッケージ１２の外部接続用電極１３，１３が配線基板４の配線パターン４２，４２に第１の接合部６，６を介して接合されるとともにパッケージ１２の裏面側に設けられた放熱用導体部１５がサブマウント部３に第２の接合部７を介して接合された表面実装型ＬＥＤ１とを備え、伝熱板２と配線基板４との間に介在して両者を接合し、且つ、伝熱板２と配線基板４およびパッケージ１２それぞれとの線膨張率差に起因して各接合部６，６，７それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部８を設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型ＬＥＤを配線基板に実装したＬＥＤユニットに関するものである。

従来から、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを収納したパッケージとを備えた表面実装型ＬＥＤにおいて、ＬＥＤチップで発生した熱を効率良く外部へ放熱させるためにパッケージの裏面側に放熱用導体部が設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１，２）。

ここにおいて、上記特許文献１に記載された表面実装型ＬＥＤは、外部接続用電極を構成するアウターリード電極がパッケージの側面から突設されており、パッケージの中央部に埋設されＬＥＤチップが搭載されたヒートシンク（放熱用コア）が放熱用導体部を構成している。また、上記特許文献２に記載された表面実装型ＬＥＤは、外部接続用電極がパッケージの裏面と側面とに跨って形成されており、パッケージの中央部に埋設されＬＥＤチップが搭載された金属部材が放熱用導体部を構成している。

ところで、上述の表面実装型ＬＥＤを例えば一般照明などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、表面実装型ＬＥＤの放熱性を向上させて光出力の向上を図るために、複数個の表面実装型ＬＥＤを１枚の金属ベースプリント配線板に実装してＬＥＤユニットを構成することが考えられる。このようなＬＥＤユニットでは、表面実装型ＬＥＤの外部接続用電極が金属ベースプリント配線板の配線用の導体パターンに半田からなる第１の接合部を介して接合されるとともに、放熱用導体部が金属ベースプリント配線板の放熱用の導体パターンに半田からなる第２の接合部を介して接合される。ここにおいて、金属ベースプリント配線板は、Ｃｕ製の金属板上に絶縁樹脂層が形成され当該絶縁樹脂層上に各導体パターンが形成されている。
特開２００３−３３２６３４号公報（段落〔００２８〕，〔００４１〕−〔００４６〕、および図１）特開２００１−１４８５１４号公報（段落〔００１６〕−〔００２７〕，〔００５８〕−〔００６３〕、および図１−４，９−１２）

ところで、上述のＬＥＤユニットでは、表面実装型ＬＥＤのＬＥＤチップのジャンクション温度の上昇を抑制して入力電力を大きくすることで光出力の高出力化を図るために放熱性を高めてあるが、表面実装型ＬＥＤの放熱用導体部と金属ベースプリント配線板の金属板との間に絶縁樹脂層が介在しているので、放熱経路の熱抵抗が大きくなってしまい、光出力の高出力化が難しかった。

また、上述のＬＥＤユニットでは、通電のオンオフなどによる温度サイクルに起因した熱ストレスがかかると、表面実装型ＬＥＤのパッケージと金属ベースプリント配線板との線膨張率差に起因して接合部に応力がかかり、接合部にクラックが発生して通電不良や放熱性低下などの原因になることがあった。また、上述のＬＥＤユニットでは、放熱用導体部と金属ベースプリント配線板の放熱用の導体パターンとの第２の接合部が投影視においてパッケージの外周線よりも内側に位置するので、金属ベースプリント配線板への実装後に第２の接合部の接合状況を目視確認することができず、Ｘ線装置などの大掛かりな設備を利用しなければ、第２の接合部の接合状況を確認することができないから、第２の接合部の接合状況を容易に確認することができなかった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光出力の向上を図れるとともに温度サイクルに対する信頼性の高いＬＥＤユニットを提供することにある。

請求項１の発明は、第１の熱伝導性材料からなる伝熱板と、伝熱板の一表面側に突設された第２の熱伝導性材料からなるサブマウント部と、絶縁性基材の一表面側に配線パターンが形成されるとともにサブマウント部が内側に離間して配置される窓孔が厚み方向に貫設されてなり伝熱板の前記一表面側に配置された配線基板と、ＬＥＤチップを収納したパッケージに設けられた外部接続用電極が配線基板の前記一表面側の配線パターンに第１の接合材料からなる第１の接合部を介して接合されるとともにパッケージの裏面側に設けられた放熱用導体部がサブマウント部に第２の接合材料からなる第２の接合部を介して接合された表面実装型ＬＥＤとを備え、伝熱板と配線基板との間に介在して両者を接合し、且つ、伝熱板と配線基板およびパッケージそれぞれとの線膨張率差に起因して各接合部それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部を設けてなることを特徴とする。

この発明によれば、第１の熱伝導性材料からなる伝熱板の一表面側に突設された第２の熱伝導性材料からなるサブマウント部と、絶縁性基材の一表面側に配線パターンが形成されるとともにサブマウント部が内側に離間して配置される窓孔が厚み方向に貫設されてなり伝熱板の前記一表面側に配置された配線基板とを備え、表面実装型ＬＥＤにおいてＬＥＤチップを収納したパッケージに設けられた外部接続用電極が配線基板の前記一表面側の配線パターンに第１の接合材料からなる第１の接合部を介して接合されるとともにパッケージの裏面側に設けられた放熱用導体部がサブマウント部に第２の接合材料からなる第２の接合部を介して接合されているので、ＬＥＤチップで発生した熱がパッケージの裏面側に設けられた放熱用導体部から第２の熱伝導性材料により形成されたサブマウント部および第１の熱伝導性材料により形成された伝熱板を通して放熱されることとなり、従来のように放熱経路に絶縁樹脂層が介在している場合に比べて、放熱経路の熱抵抗を小さくできるから、ＬＥＤチップの温度上昇が抑制されることとなり、光出力の向上を図れる。また、配線基板に形成された窓孔の内周面とサブマウント部とが離間しており、伝熱板と配線基板との間に、両者を接合し、且つ、伝熱板と配線基板およびパッケージそれぞれとの線膨張率差に起因して各接合部それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部が介在しているので、伝熱板と配線基板とが熱硬化性樹脂により接合されている場合に比べて、温度サイクルに起因して各接合部にかかる応力を緩和することができ、温度サイクルに対する信頼性を高めることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２の熱伝導性材料が電気絶縁性を有する材料であることを特徴とする。

この発明によれば、前記表面実装型ＬＥＤと前記伝熱板とを前記サブマウント部により電気的に絶縁することができ、例えば、前記伝熱板の他表面側に金属製部材を配置するような場合に前記伝熱板と金属製部材との間に電気絶縁性を有する部材を必ずしも配置しなくてもよくなり、また、前記伝熱板と前記伝熱板の他表面側に配置する金属製部材との間に熱伝導性が高く且つ電気絶縁性を有する有機グリーンシートを介在させるような場合でも、当該有機グリーンシートの電気絶縁性のレベルを低くできて安価なものを用いることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第１の熱伝導性材料と前記第２の熱伝導性材料とが同一材料であり、前記サブマウント部が、前記伝熱板から連続一体に突設されてなることを特徴とする。

この発明によれば、部品点数を削減でき、製造が容易になるとともに低コスト化を図れる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記サブマウント部は、平面視において前記パッケージを横切る形で形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記サブマウント部が、平面視において前記パッケージを横切る形で形成されているので、前記パッケージの裏面側に設けられた前記放熱用導体部と前記サブマウント部との前記第２の接合部の一部を平面視において前記パッケージの外周線の外側まで形成することが可能となり、前記第２の接合部の接合状況を目視で容易に確認することが可能となる。

請求項１の発明では、光出力の向上を図れるとともに温度サイクルに対する信頼性を高めることができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤユニットＡは、図１および図２に示すように、第１の熱伝導性材料（例えば、Ｃｕなど）からなる伝熱板２と、伝熱板２の一表面側に突設された第２の熱伝導性材料（例えば、ＡｌＮなど）からなるサブマウント部３と、絶縁性基材４１の一表面側に配線パターン４２，４２が形成されるとともにサブマウント部３が内側に離間して配置される窓孔４３が厚み方向に貫設されてなり伝熱板２の上記一表面側に配置された配線基板４と、ＬＥＤチップ１１を収納したパッケージ１２に設けられた外部接続用電極１３，１３が配線基板４の上記一表面側の配線パターン４２，４２に第１の接合材料（例えば、半田など）からなる第１の接合部６，６を介して接合されるとともにパッケージ１２の裏面側に設けられた放熱用導体部１５がサブマウント部３に第２の接合材料（例えば、半田など）からなる第２の接合部７を介して接合された表面実装型ＬＥＤ１とを備え、伝熱板２と配線基板４との間に介在して両者を接合し、且つ、伝熱板２と配線基板４およびパッケージ１２それぞれとの線膨張率差に起因して各接合部６，６，７それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部８を設けてある。

本実施形態のＬＥＤユニットＡを例えば照明器具の光源として用いる場合には、図１に示すように、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化し当該加熱時の流動性が高いエポキシ樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）１１０により、Ａｌなどの熱伝導率の高い金属からなる金属製部材（例えば、金属板、金属製の器具本体など）１００と伝熱板２とを接合させ且つ熱結合させればよい。ここにおいて、上述の有機グリーンシート１１０は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いので、伝熱板２を金属製部材１００に有機グリーンシート１１０を介して接合する（伝熱板２と金属製部材１００との間に有機グリーンシート１１０を介在させた後で有機グリーンシート１１０を加熱することで伝熱板２と金属製部材１００とを接合する）際に有機グリーンシート１１０と伝熱板２および金属製部材１００との間に空隙が発生するのを防止することができて、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を防止することができ、従来のように表面実装型ＬＥＤを金属ベースプリント配線板に実装して金属ベースプリント配線板と金属製部材との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、ＬＥＤチップ１１から金属製部材１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上するとともに熱抵抗のばらつきが小さくなり、ＬＥＤチップ１１のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。

また、本実施形態のＬＥＤユニットＡを照明器具の光源として用いる場合には、１つの金属製部材１００に対して複数個のＬＥＤユニットＡを搭載して、各ＬＥＤユニットＡの接続関係を規定する配線パターン２０２が絶縁性基材２０１の一表面側に形成され且つＬＥＤユニットＡが内側に離間して配置される開口窓２０３が貫設された回路基板２００を金属製部材１００に対して上述の有機グリーンシート１１０により接合すればよい。なお、複数個のＬＥＤユニットＡの接続関係は特に限定するものではなく、例えば、直列接続するようにしてもよいし、並列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。また、回路基板２００の絶縁性基材２０１の材料としては、例えば、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂を採用すればよいが、ガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール樹脂などでもよい。

一方、ＬＥＤユニットＡは、配線基板４の配線パターン４２における各外部接続用電極部４２ｂがジャンパーピン２２０を介して回路基板２００の回路パターン２０２と電気的に接続されている。ここにおいて、ジャンパーピン２２０は、一端部が外部接続用電極部４３ｂに半田からなる第３の接合部９を介して接合され、他端部が回路基板２００の回路パターン２０２に半田からなる第４の接合部２３０を介して接合されるが、中間部がＵ字状に曲成されており、温度サイクルに起因して第３の接合部９および第２の接合部２３０それぞれに発生する応力を緩和することができるので、各ＬＥＤユニットＡと回路基板２００との間の接続信頼性を高めることができる。

以下、ＬＥＤユニットＡの各構成要素について詳細に説明する。

表面実装型ＬＥＤ１は、上述のＬＥＤチップ１１と、上述のパッケージ１２と、ＬＥＤチップ１１から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１１の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成された色変換部材１６とを備えている。

上述の表面実装型ＬＥＤ１は、ＬＥＤチップ１１として、青色光を放射するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップを用い、色変換部材１６の蛍光体として、ＬＥＤチップ１１から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を用いており、ＬＥＤチップ１１から放射され色変換部材１６を透過した青色光と、色変換部材１６の黄色蛍光体から放射された黄色光とが色変換部材１６の光出射面から拡散した配光となって出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、上述の表面実装型ＬＥＤ１では、ＬＥＤチップ１１として青色ＬＥＤチップを用い、色変換部材１６における蛍光体として、１種類の黄色蛍光体を採用することで、混色光として白色光を得るようにしているが、蛍光体の発光色は所望の混色光に応じて適宜選択すればよく、１種類の黄色蛍光体に限らず、例えば、発光ピーク波長の異なる２種類の黄色蛍光体を採用してもよいし、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを採用してもよい。また、ＬＥＤチップ１１の発光色も青色光に限定するものではない。また、色変換部材１６の透光性材料としては、シリコーン樹脂を採用しているが、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。

上述のＬＥＤチップ１１は、一表面側（図１おける上面側）に各電極（図示せず）が形成されており、パッケージ１２は、ＬＥＤチップ１１を収納する収納凹所１２ａが一表面に設けられたセラミック基板であり、ＬＥＤチップ１１の各電極それぞれとボンディングワイヤ１７，１７を介して電気的に接続される２つの導体パターン１４，１４が形成されており、各導体パターン１４，１４がパッケージ１２の側面と他表面（裏面）とに跨って形成されている外部接続用電極１３，１３まで延設され電気的に接続されている。なお、パッケージ１２は、平面視における外周形状が矩形状である。

また、パッケージ１２は、上記他表面側に導電性材料（例えば、Ｃｕなど）からなる放熱用導体部１５が設けられているが、放熱用導体部１５は、ＬＥＤチップ１１がマウントされるマウント部１５ｂが中央部から連続一体に突設されている。ここで、ＬＥＤチップ１１は、放熱用導体部１５のマウント部１５ｂに対して半田（例えば、ＡｕＳｎ半田など）などにより接合されている。また、放熱用導体部１５は、パッケージ１２の上記他表面を含む平面から、外部接続用電極１３，１３よりも突出している。

また、表面実装型ＬＥＤ１は、投影視における放熱用導体部１５の外周線がＬＥＤチップ１１の外周線の外側に位置している。要するに、放熱用導体部１５の投影領域内にＬＥＤチップ１１が配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１１で発生した熱がＬＥＤチップ１１よりも広い放熱用導体部１５へ伝熱されて放熱されるので、ＬＥＤチップ１１の温度上昇が抑制され、光出力の向上を図れるとともに、寿命および信頼性の向上を図れる。なお、ＬＥＤチップ１１は、ＬＥＤチップ１１と放熱用導体部１５との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１１に働く応力を緩和する機能およびＬＥＤチップ１１で発生した熱をマウント部１５ｂにおいてＬＥＤチップ１１のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有するサブマウント部材を介してマウント部１５ｂに搭載するようにしてもよい。

上述のパッケージ１２の材料はアルミナなどのセラミックに限らず、絶縁性の高いガラスエポキシ樹脂や液晶ポリマーなどの耐熱性樹脂でもよい。また、放熱用導体部１５の材料は、Ｃｕに限らず、例えば、ＣｕＷなどでもよい。また、放熱用導体部１５は、必ずしもマウント部１５ｂを備えている必要はなく、パッケージ１２の収納凹所１２ａの内底面にＬＥＤチップ１１をダイボンディングするダイパッド部を設けてもよい。

また、パッケージ１２における収納凹所１２ａは、円形状に開口され且つ内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっており、収納凹所１２ａの開口面付近に段部１２ｂが形成されている。ここで、表面実装型ＬＥＤ１は、平面視における外周形状が円形状であるシート状の色変換部材１６の周部を段部１２ｂに対して接着剤を用いて封着することによって、パッケージ１２の収納凹所１２ａが色変換部材１６により閉塞されている。なお、パッケージ１２と色変換部材１６とで囲まれた空間には、ＬＥＤチップ１１およびボンディングワイヤ１７，１７を封止した透光性の封止材（例えば、シリコーン樹脂、ガラスなど）からなる封止部（図示せず）が充実されているが、上記空間を空気雰囲気や不活性ガス雰囲気や真空雰囲気としてもよいし、ＬＥＤチップ１１からの光の配向を制御したり光取り出し効率を高める適宜の光学部材を収納してもよい。また、色変換部材１６は、シート状に限らず、例えば、ドーム状の形状としてもよい。

上述の第１の熱伝導性材料からなる伝熱板２は、矩形板状に形成されており、上記一表面側に熱可塑性樹脂からなる応力緩和部８を介して配線基板４が接合されている。ここで、熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＰＡＳ（住友スリーエム株式会社の商品名）を用いればよい。なお、本実施形態では、第１の熱伝導性材料としてＣｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。

配線基板４は、伝熱板２と同様に矩形板状に形成されており、上述のサブマウント部４が内側に離間して配置される長方形状の窓孔４３が中央部に形成されている。

上述の配線基板４は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材４１の一表面側に、表面実装型ＬＥＤ１への給電用の一対の配線パターン４２，４２が設けられるとともに、各配線パターン４２，４２および絶縁性基材４１において配線パターン４２，４２が形成されていない部位を覆う白色系のレジスト（樹脂）からなる保護層４４が積層されている。ここにおいて、保護層４４は、各配線パターン４２，４２において表面実装型ＬＥＤ１の外部接続用電極１３，１３が接合されるランド部４２ａ，４２ａおよびジャンパーピン２２０の上記一端部が接合される電極部４２ｂ，４２ｂそれぞれが露出するようにパターニングされている。また、配線基板４の配線パターン４２，４２は、Ｃｕにより形成されている。なお、絶縁性基材４１の材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。

サブマウント部３の材料である第２の熱伝導性材料としては、電気絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、表面実装型ＬＥＤ１の放熱用導体部１５とサブマウント部３とは、ＡｕＳｎを用いて接合しており、サブマウント部３および放熱用導体部１５それぞれにおける接合表面にあらかじめＡｕからなる金属層３１，１９が形成されている。なお、放熱用導体部１５とサブマウント部３とを接合する材料はＡｕＳｎに限らず、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよい。

また、サブマウント部３と伝熱板２とは、ＡｕＳｎからなる第４の接合部３４を介して接合しており、サブマウント部３および伝熱板２それぞれにおける接合表面にあらかじめＡｕからなる金属層３２，２２が形成されている。なお、サブマウント部３と伝熱板２とを接合する材料はＡｕＳｎに限らず、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよい。

上述のサブマウント部３は、表面実装型ＬＥＤ１のＬＥＤチップ１１などで発生した熱を伝導させる熱伝導機能を有しており、サブマウント部３における放熱用導体部１５側の表面の面積は放熱用導体部１５におけるサブマウント部３側の表面の面積よりも大きくなっている。要するに、サブマウント部３は、表面実装型ＬＥＤ１の放熱用導体部１５の平面サイズよりも大きなサイズの長方形状に形成されており、サブマウント部３における放熱用導体部１５側の金属層３１は、サブマウント部３の平面サイズよりもやや小さな平面サイズに形成されている。ここにおいて、本実施形態のＬＥＤユニットＡでは、サブマウント部３が、平面視において表面実装型ＬＥＤ１のパッケージ１２を横切る形で形成されており、パッケージ１２の上記他表面側に設けられた放熱用導体部１５とサブマウント部３との第２の接合部７の一部を平面視においてパッケージ１２の外周線の外側まで形成することが可能となり、第２の接合部７の半田フィレットの形成の有無を目視で確認することができるので、第２の接合部７の接合状況を目視で容易に確認することが可能となる。なお、外部接続用電極１３，１３と配線パターン４２，４２との第１の接合部６，６については、外部接続用電極１３，１３がパッケージ１２の上記他表面（裏面）と側面とに跨って形成されており、半田フィレットの形成の有無を目視で確認することができるので、第１の接合部６，６の接合状況を目視で容易に確認することができる。

なお、サブマウント部３の材料である第２の熱伝導性材料はＡｌＮに限らず、伝熱板２の材料である第１の熱伝導性材料（例えば、Ｃｕなど）と同一材料でもよく、この場合には、サブマウント部３を伝熱板２から連続一体に突設させることにより、部品点数を削減でき、製造が容易になるとともに低コスト化を図れる。ただし、この場合は、伝熱板２と金属製部材１００とを電気的に絶縁するために有機グリーンシート１１０を設けることがより望ましい。

以上説明した本実施形態のＬＥＤユニットＡでは、第１の熱伝導性材料からなる伝熱板２の上記一表面側に突設された第２の熱伝導性材料からなるサブマウント部３と、絶縁性基材４１の上記一表面側に配線パターン４２，４２が形成されるとともにサブマウント部３が内側に離間して配置される窓孔４３が厚み方向に貫設されてなり伝熱板２の上記一表面側に配置された配線基板４とを備え、表面実装型ＬＥＤ１においてＬＥＤチップ１１を収納したパッケージ１２に設けられた外部接続用電極１３，１３が配線基板４の上記一表面側の配線パターン４２，４２に第１の接合材料（半田など）からなる第１の接合部６，６を介して接合されて電気的に接続されるとともにパッケージ１２の上記他表面側（裏面側）に設けられた放熱用導体部１５がサブマウント部３に第２の接合材料（半田など）からなる第２の接合部７を介して接合されているので、ＬＥＤチップ１１で発生した熱がパッケージ１２の裏面側に設けられた放熱用導体部１５からサブマウント部３および伝熱板２を通して放熱されることとなり、従来のように放熱経路に絶縁樹脂層が介在している場合に比べて、放熱経路の熱抵抗を小さくできるから、ＬＥＤチップ１１の温度上昇が抑制されることとなり、光出力の向上を図れる。なお、第１の接合材料と第２の接合材料とは同じ材料を用いることが好ましい。

また、本実施形態のＬＥＤユニットＡは、配線基板４に形成された窓孔４３の内周面とサブマウント部３とが離間しており、伝熱板２と配線基板４との間に、両者を接合し、且つ、伝熱板２と配線基板４およびパッケージ３それぞれとの線膨張率差に起因して各接合部６，６，７それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部８が介在しているので、伝熱板２と配線基板４とが熱硬化性樹脂により接合されている場合に比べて、温度サイクルに起因して各接合部６，６，７にかかる応力を緩和することができ、温度サイクルに対する信頼性を高めることができる。

また、本実施形態のＬＥＤユニットＡでは、サブマウント部３が熱伝導性および電気絶縁性を有する材料により形成されているので、表面実装型ＬＥＤ１と伝熱板２とをサブマウント部３により熱的に結合する一方で電気的に絶縁することができ、例えば、伝熱板２の上記他表面側に金属製部材１００を配置するような場合に伝熱板２と金属製部材１００との間に電気絶縁性を有する部材を必ずしも配置しなくてもよくなり、また、例えば、上述のように、伝熱板２と伝熱板２の上記他表面側に配置する金属製部材１００との間に熱伝導性が高く且つ電気絶縁性を有する有機グリーンシート１１０を介在させるような場合でも、当該有機グリーンシート１１０の電気絶縁性のレベル（要求性能）を低くできて安価なものを用いることが可能となる。

ところで、本実施形態のＬＥＤユニットＡは、図２に示すように、配線基板４の平面視における四隅に面取り部を形成して丸みをもたせてあるが、各電極部４２ｂ近傍の面取り部（図２における左下および右上の面取り部）に比べて残りの２つの面取り部（図２における左上および右下の面取り部）の曲率半径を大きくし、一対の外部接続用電極１３，１３の並設方向が配線基板４の一対の電極部４２ｂ，４２ｂの並設方向と一致するようにランド部４２ａ、４２ａを配置してあるが、ランド部４２ａ，４２ａの配置は特に限定するものではなく、例えば、図３（ａ）に示すように、一対のランド部４２ａ，４２ａの並設方向が一対の電極部４２ｂ，４２ｂの並設方向と略４５度の角度をなすように配置してもよいし、同図（ｂ）に示すように、一対のランド部４２ａ，４２ａの並設方向が一対の電極部４２ｂ，４２ｂの並設方向と略９０度の角度をなすように配置してもよいし、同図（ｃ）に示すように、一対のランド部４２ａ，４２ａの並設方向が一対の電極部４２ｂ，４２ｂの並設方向と略６０度の角度をなすように配置してもよい。

（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤユニットＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、図４および図５に示すように、配線基板４に複数個（図示例では、４個）の表面実装型ＬＥＤ１が実装されて、これら複数個の表面実装型ＬＥＤ１が直列接続されている点が相違する。要するに、配線基板４には、複数個の表面実装型ＬＥＤ１が直列接続されるように配線パターン４２が形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のＬＥＤユニットＡでは、照明器具などの光源として用いる場合に、実施形態１にて説明した回路基板２００が不要となるので、低コスト化を図れるとともに、信頼性を高めることが可能となる。

なお、上記各実施形態における表面実装型ＬＥＤ１の構造は特に限定するものではなく、また、ＬＥＤチップ１１の構造や数、ＬＥＤチップ１１の実装形態も特に限定ものではない。また、ＬＥＤチップ１１として厚み方向の両面に電極が形成されたものを用い、ＬＥＤチップ１１を放熱用導体部１５のマウント部１５ｂに搭載する場合には、２つの外部接続用電極１３，１３のうちの一方と放熱用導体部１５とを連続一体に形成したり、ボンディングワイヤなどの配線で繋ぐことにより、電気的に接続された構造とすればよい。

実施形態１を示す概略断面図である。同上を示す概略平面図である。同上の他の構成例の説明図である。実施形態２を示す概略断面図である。同上を示す概略平面図である。

符号の説明

ＡＬＥＤユニット
１表面実装型ＬＥＤ
２伝熱板
３サブマウント
４配線基板
６第１の接合部
７第２の接合部
８応力緩和部
１１ＬＥＤチップ
１２パッケージ
１３外部接続用電極
１５放熱用導体部
４１絶縁性基材
４２配線パターン
４３窓孔

Claims

第１の熱伝導性材料からなる伝熱板と、伝熱板の一表面側に突設された第２の熱伝導性材料からなるサブマウント部と、絶縁性基材の一表面側に配線パターンが形成されるとともにサブマウント部が内側に離間して配置される窓孔が厚み方向に貫設されてなり伝熱板の前記一表面側に配置された配線基板と、ＬＥＤチップを収納したパッケージに設けられた外部接続用電極が配線基板の前記一表面側の配線パターンに第１の接合材料からなる第１の接合部を介して接合されるとともにパッケージの裏面側に設けられた放熱用導体部がサブマウント部に第２の接合材料からなる第２の接合部を介して接合された表面実装型ＬＥＤとを備え、伝熱板と配線基板との間に介在して両者を接合し、且つ、伝熱板と配線基板およびパッケージそれぞれとの線膨張率差に起因して各接合部それぞれに働く応力を緩和する熱可塑性樹脂からなる応力緩和部を設けてなることを特徴とするＬＥＤユニット。
前記第２の熱伝導性材料が電気絶縁性を有する材料であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤユニット。
前記第１の熱伝導性材料と前記第２の熱伝導性材料とが同一材料であり、前記サブマウント部が、前記伝熱板から連続一体に突設されてなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤユニット。
前記サブマウント部は、平面視において前記パッケージを横切る形で形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤユニット。