JP5155638B2 - Light emitting device - Google Patents
Light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5155638B2 JP5155638B2 JP2007278168A JP2007278168A JP5155638B2 JP 5155638 B2 JP5155638 B2 JP 5155638B2 JP 2007278168 A JP2007278168 A JP 2007278168A JP 2007278168 A JP2007278168 A JP 2007278168A JP 5155638 B2 JP5155638 B2 JP 5155638B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- led chip
- metal plate
- substrate
- emitting device
- insulating substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用した発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an LED chip (light emitting diode chip).
従来から、青色光あるいは紫外光を放射するGaN系のLEDチップとLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光体や光吸収体とを組み合わせることにより、白色を含め、LEDチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われ(例えば、特許文献1参照)、発光装置の光出力の増大に伴い照明用途への応用が進んでいる。 Conventionally, a GaN LED chip that emits blue light or ultraviolet light, and a phosphor or light absorption as a wavelength conversion material that emits light of an emission color different from that of the LED chip when excited by light emitted from the LED chip. Research and development of light emitting devices that emit light of a color different from the emission color of the LED chip, including white, by combining with the body is performed in various places (for example, see Patent Document 1), and the light output of the light emitting device is increased. Along with this, application to lighting applications is progressing.
ここにおいて、この種の発光装置を照明用途に用いる場合、LEDチップの温度上昇による発光効率の低下を抑制するために、LEDチップのジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないように発光装置への投入電力を大きくして所望の光出力を得るようにしているのが一般的である。また、この種の発光装置を照明用途に用いる場合、長期間の動作寿命が必要なので、パッケージの材料として、耐久性の高い材料を用いることが要求されている。 Here, when this type of light emitting device is used for lighting applications, in order to suppress the decrease in light emission efficiency due to the temperature rise of the LED chip, the LED chip junction temperature should be put into the light emitting device so that it does not exceed the maximum junction temperature. Generally, the power is increased to obtain a desired light output. Further, when this type of light-emitting device is used for lighting, a long-term operation life is required, and therefore, it is required to use a highly durable material as a package material.
ところで、LEDチップ1からの放熱性を良くして発光効率を高めた発光装置としては、図8に示す構成のものが提案されている(公知文献にかかるものではない)。
By the way, as a light emitting device that improves the heat radiation efficiency by improving the heat dissipation from the
図8に示した構成の発光装置は、LEDチップ1’と、LEDチップ1’が一表面側に実装された実装基板2’と、LEDチップ1’から放射される光によって励起されてLEDチップ1’の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され実装基板2’との間にLEDチップ1’を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材4’とを備えている。なお、この発光装置では、LEDチップ1’としてGaN系の青色LEDチップを用い、色変換部材4’の蛍光体として黄色蛍光体を用いており、白色光を得ることができる。
The light emitting device having the configuration shown in FIG. 8 includes an
ここにおいて、実装基板2’は、薄板状のセラミック基板からなる絶縁性基板21’の一表面側に、LEDチップ1’の各電極それぞれとボンディングワイヤ14’,14’を介して電気的に接続される2つの配線パターン22’,22’が形成されている。ここで、各配線パターン22’,22’は、絶縁性基板21の側面と他表面(図8における下面)とに跨って形成されている外部接続用電極22b’,22b’まで延設され電気的に接続されている。
Here, the
また、上述の発光装置は、実装基板2’における絶縁性基板21’の上記他表面の中央部に、LEDチップ1’で発生した熱を放熱させるための放熱用導体部27’が形成されている。なお、放熱用導体部27’は、各配線パターン22’,22’と同じ材料により同じ厚さに形成され、LEDチップ1’よりも平面サイズを大きく設定してあり、投影領域内にLEDチップ1’が入るようにしてある。
Further, in the light emitting device described above, a heat radiating
上述の発光装置は、配線基板7’に実装する際に、外部接続用電極22b’,22b’を半田からなる接合部83’,83’を介して配線基板7’の導体パターン(ランド部)73’,73’と接合して電気的に接続するとともに、放熱用導体部27’を半田からなる接合部84’を介して配線基板7’の導体パターン(ランド部)74’と接合して熱結合させることにより、LEDチップ1’で発生した熱は薄板状の絶縁性基板21’の上記一表面から上記他表面側へと伝熱し、放熱用導体部27’と接合部84’とを通して配線基板7へ放熱されるので、LEDチップ1’の温度上昇を抑制することができる。ここにおいて、上述の発光装置では、放熱性を高めるために、絶縁性基板21’の厚み寸法を0.3mm程度に設定してある。また、配線基板7’は、放熱性を高めるために、Cu製の金属板71’上に絶縁層72’が形成され絶縁層72’上に導体パターンパターン73’,73’,74’が形成された金属ベース基板(金属ベースプリント配線板)により構成されている。
ところで、図8に示した構成の発光装置では、実装基板2’における絶縁性基板21’がセラミックにより形成されているので、熱伝導性が良いとはいえず、LEDチップ1’で発生した熱が図9中に一点鎖線で示すように横方向にはあまり広がらずに放熱用導体部27’へ伝熱される。ここで、LEDチップ1’で発生した熱が絶縁性基板21’中を熱伝導する際の広がり角が45°であるとすれば、放熱用導体部27’におけるLEDチップ1’の投影領域から0.3mmだけ広がった領域にしか伝熱しないので、十分な放熱効果を得ることができず、発光効率の低下を防止するために、高出力化が難しかった。
Incidentally, in the light emitting device having the configuration shown in FIG. 8, since the
また、上述の発光装置では、絶縁性基板21’のセラミックとしてアルミナが一般的に使用されているが、絶縁性基板21’の厚さを0.3mmに設定しても、熱抵抗が10℃/Wと大きく、放熱性を阻害する要因となっている。
In the above light emitting device, alumina is generally used as the ceramic of the
また、上述の発光装置では、実装基板2’における外部接続用電極22b’,22b’が絶縁性基板21’の側面と上記他表面とに跨って形成されているので、外部接続用電極22b’,22b’と配線基板7’の導体パターン73’,73’との接合部83’,83’における半田フィレットを目視確認することで、外部接続用電極22b’,22b’と導体パターン73’,73’との電気的な接続状態を容易に確認することができるが、放熱用導体部27’と配線基板7’の導体パターン74’との接合部84’は実装基板2’の投影面内に位置するので、配線基板7’への実装後に接合部84’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、接合部84’の接合状況を確認することができないから、接合部84’の接合状況を容易に確認することができなかった。また、上述の発光装置では、放熱用導体部27’と配線基板7’の導体パターン74’との接合部84’に、当該接合部84’の基礎となる半田の溶融の過程で生じるフラックス分解成分などのガスがボイド90’となって接合部84’内に残留しやすく、ボイド90’が発生すると、熱伝導性が低下し、その上、通電のオンオフによる温度サイクルに起因して接合部84’に発生する応力によって、ボイド90’を基点としてクラックが発生しやすくなってしまう。
In the light emitting device described above, the
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、放熱性が高く、且つ、配線基板への実装後に配線基板との熱結合用の接合部の接合状況を容易に確認することが可能な発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object thereof is high heat dissipation and easily confirms the joining state of the joint portion for thermal coupling with the wiring board after mounting on the wiring board. An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of performing the above.
請求項1の発明は、LEDチップと、前記LEDチップが実装された実装基板とを備え、前記実装基板は、一表面側に前記LEDチップに電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに他表面と側面とに跨って外部接続用電極が形成された絶縁性基板と、前記絶縁性基板の前記他表面側に埋設され投影視における外周線が前記LEDチップの外周線よりも外側に位置するメタルプレートとを有し、前記絶縁性基板の側面の一部に前記メタルプレートの側面を露出させる切欠部が設けられてなり、前記LEDチップと前記メタルプレートとの間には、前記絶縁性基板の薄肉部があることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、一表面側にLEDチップに電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに他表面と側面とに跨って外部接続用電極が形成された絶縁性基板の前記他表面側に埋設され投影視における外周線が前記LEDチップの外周線よりも外側に位置するメタルプレートを有するので、放熱性を高めることができ、しかも、実装基板における前記絶縁性基板の側面の一部に前記メタルプレートの側面を露出させる切欠部が設けられていることにより、配線基板に実装して用いる場合に、前記配線基板への実装後に前記メタルプレートと前記配線基板との熱結合用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。また、この発明によれば、前記LEDチップと前記メタルプレートとの間には、前記絶縁性基板の薄肉部があるので、前記LEDチップで発生した熱が前記絶縁性基板の薄肉部を通して前記LEDチップよりも広い前記メタルプレートへ伝熱されて放熱される。 According to the present invention, the other surface side of the insulating substrate in which the wiring pattern electrically connected to the LED chip is formed on one surface side and the external connection electrode is formed across the other surface and the side surface. since peripheral line of buried projected view to have a metal plate positioned outside the peripheral line of the L ED chip, it is possible to enhance the heat radiation, moreover, the side surface of the insulation substrate that put on a mounting board by notch exposing a side surface of the main barrel plate in a part of the is provided, in the case of using and mounted on the wiring board, the wiring and the main barrel plate after mounting to the wiring substrate It becomes possible to easily confirm visually the joining state of the joint for thermal coupling with the substrate . According to the present invention, since there is a thin portion of the insulating substrate between the LED chip and the metal plate, heat generated in the LED chip passes through the thin portion of the insulating substrate. Heat is transferred to the metal plate wider than the chip and dissipated.
本願の別の発明は、LEDチップと、前記LEDチップが実装された実装基板とを備え、前記実装基板は、一表面側に前記LEDチップに電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに他表面と側面とに跨って外部接続用電極が形成された絶縁性基板と、前記絶縁性基板の前記他表面側に埋設され投影視における外周線が前記LEDチップの外周線よりも外側に位置するメタルプレートとを有し、前記絶縁性基板の側面の一部に前記メタルプレートの側面を露出させる切欠部が設けられてなり、前記メタルプレートは、前記絶縁性基板の前記一表面側に露出するマウント部が突設されてなり、前記LEDチップは、マウント部に搭載されてなることを特徴とする。 Another invention of the present application includes an LED chip and a mounting substrate on which the LED chip is mounted, and the mounting substrate has a wiring pattern electrically connected to the LED chip on one surface side. An insulating substrate on which external connection electrodes are formed across the other surface and the side surface, and an outer peripheral line embedded in the other surface side of the insulating substrate and positioned outside the outer peripheral line of the LED chip. to and a metal plate, wherein it said cutouts exposing a side surface of the metal plate is provided in a part of the side surface of the insulating substrate, prior Symbol metal plate, on the one surface of the insulating substrate An exposed mount portion is protruded, and the LED chip is mounted on the mount portion.
上記別の発明によれば、一表面側にLEDチップに電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに他表面と側面とに跨って外部接続用電極が形成された絶縁性基板の前記他表面側に埋設され投影視における外周線が前記LEDチップの外周線よりも外側に位置するメタルプレートを有するので、放熱性を高めることができ、しかも、実装基板における前記絶縁性基板の側面の一部に前記メタルプレートの側面を露出させる切欠部が設けられていることにより、配線基板に実装して用いる場合に、配線基板への実装後に前記メタルプレートと前記配線基板との熱結合用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。また、上記別の発明によれば、前記LEDチップで発生した熱が前記絶縁性基板を介さずに前記メタルプレートへ直接伝熱されるので、放熱性が向上し、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。 According to the another invention described above, the other of the insulating substrate in which the wiring pattern electrically connected to the LED chip is formed on one surface side and the external connection electrode is formed across the other surface and the side surface. Since the outer peripheral line in the projection view has a metal plate that is located outside the outer peripheral line of the LED chip, the heat dissipation can be enhanced, and the side surface of the insulating substrate in the mounting substrate can be improved. In the case where the metal plate and the wiring board are mounted on the wiring board, the metal plate and the wiring board are joined for thermal coupling after being mounted on the wiring board. It becomes possible to easily confirm the joining state of the parts visually. Furthermore, according to the further inventions, the so LED chips heat generated in is directly heat transfer to the metal plate without going through the insulation substrate, improved heat dissipation, thereby improving the light output At the same time, the life and reliability can be improved.
本願の他の発明は、上記別の発明において、前記マウント部は、前記絶縁性基板の前記一表面を含む平面から突出していることを特徴とする。 Another invention of the present application is characterized in that , in the above-mentioned another invention, the mount portion protrudes from a plane including the one surface of the insulating substrate.
上記他の発明によれば、前記LEDチップから放射される光のうち前記絶縁性基板の前記一表面へ入射して吸収される成分を低減できて、発光装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できる。 According to the other invention, the light emitted from the LED chip can be reduced in components incident on and absorbed by the one surface of the insulating substrate, and the light extraction efficiency as a whole of the light emitting device can be reduced. Can be improved.
本願の更に他の発明は、上記別の発明または上記他の発明において、前記マウント部は、前記LEDチップの搭載領域の周囲に接合材料溜め用溝が形成されてなることを特徴とする。 Still another invention of the present application is characterized in that , in the above-mentioned another invention or the above-mentioned other invention, the mounting portion is formed with a bonding material reservoir groove around the LED chip mounting region.
上記更に他の発明によれば、前記LEDチップを前記マウント部の搭載領域に半田(金−錫合金などによるロウ付けを含む)により接合する際に前記LEDチップ直下から溢れ出た余分な半田が接合材料溜め用溝に溜まるので、余分な半田が前記絶縁性基板の前記一表面側の前記配線パターン上まで流れ出ることによる短絡やワイヤボンディング不良などを防止することができる。 According to still another aspect of the invention, when the LED chip is joined to the mounting area of the mount portion by solder (including brazing using a gold-tin alloy or the like), excess solder overflowing from immediately below the LED chip is present. Since it accumulates in the bonding material reservoir groove, it is possible to prevent a short circuit or wire bonding failure caused by excess solder flowing out onto the wiring pattern on the one surface side of the insulating substrate.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記実装基板は、前記絶縁性基板の前記他表面側において前記メタルプレートが前記外部接続用電極の表面を含む平面よりも突出していることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the mounting substrate is such that the metal plate protrudes from a plane including the surface of the external connection electrode on the other surface side of the insulating substrate. Features.
この発明によれば、前記外部接続用電極と前記配線基板の導体パターンとの間の接合部の厚みを厚くすることができ、通電のオンオフによる温度サイクルがかかったときに前記絶縁性基板と前記配線基板と線膨張率差に起因して前記外部接続用電極と前記配線基板の前記導体パターンとの前記接合部に生じる応力が緩和され、当該接合部にクラックが発生するのを抑制することができる。 According to the present invention, the can to increase the thickness of the joint portion between the external connection electrode and the conductive pattern of the wiring substrate, and the insulating substrate when the applied temperature cycle according to OFF of energization the stress caused by the wiring substrate and the linear expansion coefficient difference to the junction between the conductive material pattern of the wiring substrate and the external connection electrodes is reduced, occurrence of cracks in the joint Can be suppressed.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記メタルプレートは、前記絶縁性基板の前記他表面側と同じ面側に、中央から外側に向かって幅の広くなる溝が形成されてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal plate has a groove that becomes wider from the center toward the outer side on the same surface side as the other surface side of the insulating substrate. It is formed.
この発明によれば、前記配線基板に実装して用いるにあたって、前記メタルプレートを前記配線基板に半田により接合する際に、半田の溶融から硬化の過程で生じるフラックスなどのガスおよび気泡が溝に沿って外部に抜けやすくなり、硬化後の半田からなる接合部の内部にボイドが生じるのを抑制することができ、結果的に、前記LEDチップと前記配線基板との間の熱抵抗のばらつきを小さくすることができるとともに、温度サイクルがかかった時に前記絶縁性基板と前記配線基板との線膨張率差によって生じる応力変化に対する熱結合用の前記接合部の耐性が高くなって信頼性が向上する。 According to the present invention, when used and mounted on the wiring substrate, when bonding by solder said main barrel plate on the wiring substrate, the gas and air bubbles, such as flux caused in the process of curing the solder melting easily escape to the outside along the grooves, the inside of the joining portion made of solder after curing can be suppressed from voids occur, consequently, the thermal resistance between the wiring substrate and the LED chip it is possible to reduce variations in, is the high resistance of the junction of the heat coupling to stress changes caused by difference in linear expansion coefficient between the insulating substrate and the wiring substrate when the temperature cycle is applied Reliability is improved.
請求項1の発明では、放熱性が高く、且つ、配線基板への実装後に配線基板との熱結合用の接合部の接合状況を容易に確認することが可能になるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that the heat dissipation is high and it is possible to easily confirm the bonding state of the bonding portion for thermal coupling with the wiring board after mounting on the wiring board.
(実施形態1)
本実施形態の発光装置は、図1に示すように、LEDチップ1と、LEDチップ1が一表面側に実装された実装基板2と、LEDチップ1から放射された光によって励起されてLEDチップ1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LEDチップ1を実装基板2との間に囲む形で実装基板2の上記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材4と、色変換部材4と実装基板2とで囲まれた空間に充実されLEDチップ1および金細線からなるボンディングワイヤ14,14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)とを備えている。なお、本実施形態では、実装基板2と色変換部材4とで囲まれた空間がLEDチップ1を封止した封止部により充実されているが、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。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the light emitting device of the present embodiment is an
なお、本実施形態の発光装置では、LEDチップ1として、青色光を放射するGaN系青色LEDチップを用い、色変換部材4の蛍光体として、LEDチップ1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1から放射され色変換部材4を透過した青色光と、色変換部材4の黄色蛍光体から放射された黄色光とが色変換部材4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。
In the light emitting device of the present embodiment, a GaN blue LED chip that emits blue light is used as the
上述のLEDチップ1は、一表面側(図1(b)おける上面側)に各電極(図示せず)が形成されており、実装基板2は、薄板状のセラミック基板(例えば、アルミナ基板など)からなる絶縁性基板21の一表面側に、LEDチップ1の各電極それぞれとボンディングワイヤ14,14を介して電気的に接続される2つの配線パターン22,22およびLEDチップ1が半田(例えば、AuSn半田など)などにより接合されるダイボンディング部30が形成されている。ここで、各配線パターン22,22は、絶縁性基板21の側面と他表面(図1(b)における下面)とに跨って形成されている外部接続用電極22b,22bまで延設され電気的に接続されている。なお、絶縁性基板21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、本実施形態では、LEDチップ1のチップサイズを0.3mm□、絶縁性基板21の厚みを0.3mmに設定してあるが、これらの値は特に限定するものではない。
Each LED (not shown) is formed on one surface side (the upper surface side in FIG. 1B) of the
また、実装基板2は、絶縁性基板21の上記他表面側に、LEDチップ1で発生した熱が伝熱されるCu製のメタルプレート25が埋設されており、投影視におけるメタルプレート25の外周線がLEDチップ1の外周線の外側に位置している。要するに、メタルプレート25の投影領域内にLEDチップ1が配置されている。したがって、LEDチップ1で発生した熱が絶縁性基板21の薄肉部を通してLEDチップ1よりも広いメタルプレート25へ伝熱されて放熱されるので、LEDチップ1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。ここにおいて、実装基板2は、絶縁性基板21の上記他表面の中央部にメタルプレート25が埋設される埋込穴24aが設けられ、埋込穴24aの内底面(メタルプレート25との接合部位)にメッキが施されており、メタルプレート25がロウ付けなどで接合されている。ここで、本実施形態では、絶縁性基板21の上記他表面と、メタルプレート25における絶縁性基板21の上記他表面側の表面とが略面一となっている。なお、メタルプレート25の材料は、Cuに限らず、例えば、CuWなどでもよい。
Further, the mounting
また、実装基板2は、絶縁性基板21の側面の一部にメタルプレート25の側面を露出させる切欠部21aが設けられている。
In addition, the mounting
実装基板2は、上述のように、絶縁性基板21の側面と上記他表面とに跨って外部接続用電極22b,22bが形成されるとともに絶縁性基板21の上記他表面側にメタルプレート25が埋設されているので、外部接続用電極22b,22bに対応する導体パターン73,73およびメタルプレート25に対応する導体パターン74が形成された配線基板7に実装する際に、外部接続用電極22b,22bを半田からなる接合部83,83を介して配線基板7の導体パターン73,73と接合して電気的に接続するとともに、メタルプレート25を半田からなる接合部84を介して配線基板7の導体パターン75と接合して熱結合させることにより、LEDチップ1で発生した熱は絶縁性基板2の上記一表面と埋込穴24aの内底面との間の薄肉部を通してメタルプレート25へ伝熱されメタルプレート25で拡散しつつ配線基板7へ伝熱されて外部へ放熱される。ここにおいて、配線基板7は、Cu製の金属板71上に絶縁層72が形成され、絶縁層72上に配線パターン73,75が形成された金属ベース基板(金属ベースプリント配線板)により構成されている。なお、金属板71の材料は、Cuに限らず、例えば、Alでもよい。また、本実施形態の発光装置では、LEDチップ1で発生した熱が実装基板2の上記一表面と埋込穴24aの内底面との間の薄肉部を通してメタルプレート25へ伝熱されるので、熱抵抗を小さくする観点から上記薄肉部の厚みは薄い方が望ましい。
As described above, the mounting
色変換部材4は、シリコーン樹脂からなる透光性材料にLEDチップ1から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を用いてドーム状に形成されている。なお、色変換部材4の材料として用いる透光性材料は、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。また、色変換部材4の材料として用いる透光性材料に含有させる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、色調整や演色性を高めるなどの目的で複数種類の蛍光体を用いてもよく、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることで演色性の高い白色光を得ることができる。ここで、複数種類の蛍光体を用いる場合には必ずしも発光色の異なる蛍光体の組み合わせに限らず、例えば、発光色はいずれも黄色で発光スペクトルの異なる複数種類の蛍光体を組み合わせてもよい。
The
ところで、色変換部材4は、実装基板2の上記一表面側が開口され光入射面および光出射面それぞれが球面の一部からなるドーム状に形成されており、実装基板2の上記一表面側にシリコーン樹脂などの接着剤により接合されている。なお、本実施形態では、実装基板2の外周形状が矩形状となっているが、矩形状に限らず、円形状や多角形状でもよい。
By the way, the
以上説明した本実施形態の発光装置では、実装基板2における絶縁性基板21の上記他表面側に埋設され投影視における外周線がLEDチップ1の外周線よりも外側に位置するメタルプレート25を有し、メタルプレート25は絶縁性基板21に比べて熱伝導性が高いので、メタルプレート25へ伝熱された熱は横方向へも速やかに広がってメタルプレート25全体が略同じ温度となるので、放熱性を高めることができ、しかも、絶縁性基板21の側面の一部にメタルプレート25の側面を露出させる切欠部21aが設けられていることにより、配線基板7に実装して用いる場合に、配線基板7への実装後にメタルプレート25と配線基板7の導体パターン74との熱結合用の接合部84の接合状況を目視で容易に確認することが可能となる。ここで、本実施形態の発光装置では、メタルプレート25における導体パターン74に対向する表面と側面における露出表面とが接合部84を介して導体パターン74に接合されるから、配線基板7に実装した状態において、側方から切欠部21aを通して、接合部84にフィレットが形成されているか否かを目視で確認することにより接合状況を確認することができる。また、実装基板2の各外部接続用電極22b,22bについても、側方から、接合部83,83にフィレットが形成されているか否かを目視で確認することにより接合状況を確認することができる。
The light emitting device of the present embodiment described above includes the
(実施形態2)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、LEDチップ1として厚み方向の両面に電極が設けられたGaN系の青色LEDチップを用いており、図2に示すように、2つの配線パターン22,22のうちの一方がLEDチップ1を搭載するダイボンディング部を兼ねており、LEDチップ1の裏面側の電極(カソード電極)が当該ダイボンディング部を兼ねる上記一方の配線パターン22に半田(例えば、AuSn半田など)により接合され、LEDチップ1の表面側の電極(アノード電極)がボンディングワイヤ14を介して他方の配線パターン22と電気的に接続されている点などが相違する。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。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and a GaN-based blue LED chip having electrodes provided on both sides in the thickness direction is used as the
また、本実施形態の発光装置では、実装基板2における絶縁性基板21の上記薄肉部に、上記ダイボンディング部を兼ねる配線パターン22とメタルプレート25とを電気的に接続するスルーホール配線26が形成されており、メタルプレート25が一方の外部接続用電極を兼ねている。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, the through
本実施形態の発光装置においても、実施形態1と同様、配線基板7に実装した状態において、側方から切欠部21aを通して、接合部84にフィレットが形成されているか否かを目視で確認することにより接合状況を確認することができる。
Also in the light emitting device of the present embodiment, as in the first embodiment, it is visually confirmed whether or not a fillet is formed at the
(実施形態3)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態2と略同じであって、図3に示すように、メタルプレート25の一表面の中央部から絶縁性基板21の上記一表面側に露出するマウント部25bが連続一体に突設されており、LEDチップ1が、マウント部25bに搭載されている点などが相違する。なお、実施形態2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。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment, and as shown in FIG. 3, the mount exposed from the center of one surface of the
本実施形態における実装基板2は、絶縁性基板21の上記一表面と埋込穴24aの内底面との間の部位にマウント部25bが挿入される貫通孔24bが設けられており、マウント部25の表面と絶縁性基板21の上記一表面とが略面一となっている。
The mounting
本実施形態におけるLEDチップ1は、実施形態2と同様に厚み方向の両面に電極(図示せず)が形成されており、実装基板2側の電極が半田を介してマウント部25に接合され、実装基板2側とは反対側の電極が金細線からなるボンディングワイヤ14を介して配線パターン22と電気的に接続されている。
The
しかして、本実施形態の発光装置では、メタルプレート25に上述のマウント部25bが突設され、LEDチップ1がマウント部25bに搭載されているので、LEDチップ1で発生した熱が実施形態1,2のように絶縁性基板21の上記薄肉部を通すことなくメタルプレート25へ直接伝熱されるので、放熱性が向上し、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。
Thus, in the light emitting device of the present embodiment, the mounting
なお、LEDチップ1は、当該LEDチップ1とメタルプレート25との線膨張率差に起因してLEDチップ1に働く応力を緩和するサブマウント部材を介してマウント部25bに搭載するようにしてもよい。この場合のサブマウント部材は、上記応力を緩和する機能だけでなく、LEDチップ1で発生した熱をメタルプレート25のマウント部25bにおいてLEDチップ1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ようにLEDチップ1よりも平面サイズの大きなものを用い、また、熱伝導性の高い材料を用いることが好ましい。
The
(実施形態4)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態3と略同じであって、図4に示すように、マウント部25bが絶縁性基板21の上記一表面を含む平面から突出している点、絶縁性基板21の上記一表面側に、色変換部材4を位置決めする円環状の位置決め用枠28が設けられている点が相違するだけである(図4中の一点鎖線の矢印はLEDチップ1から放射された光の進行方向を模式的に示している)。ここにおいて、マウント部25の上記平面からの突出寸法は、配線パターン21の厚さと位置決め用枠28の厚さとの合計厚さよりも大きく設定してある。なお、実施形態3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。
(Embodiment 4)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment. As shown in FIG. 4, the
しかして、本実施形態の発光装置では、マウント部25bが絶縁性基板21の上記一表面を含む平面から突出しているので、LEDチップ1から放射される光のうち絶縁性基板21の上記一表面へ入射して吸収される成分を低減できて、また、マウント部25の上記平面からの突出寸法が、配線パターン21の厚さと位置決め用枠28の厚さとの合計厚さよりも大きく設定してあるので、LEDチップ1から水平方向に放射された光が位置決め用枠28に遮られることなく外部へ出射されるから、発光装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できる。また、本実施形態の発光装置では、マウント部25が上記平面から突出しているので、位置決め用枠28を用いない場合に、色変換部材4と実装基板2との接着部に隙間があってもLEDチップ1からの青色の光が漏れるのを抑制することができる。
Therefore, in the light emitting device of the present embodiment, the
(実施形態5)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態3と略同じであって、図5に示すように、メタルプレート25が、絶縁性基板21の上記他表面を含む平面から所定長さ(例えば、0.1mm)だけ突出している点が相違する。なお、実施形態3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。
(Embodiment 5)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment. As shown in FIG. 5, the
本実施形態の発光装置では、上述のように、メタルプレート25が、絶縁性基板21の上記他表面を含む平面から0.1mmだけ突出しており、接合部84におけるメタルプレート25直下の部分の厚さが20μm程度、接合部83における外部接続用電極22b直下の部分の厚さが120μm程度となる。
In the light emitting device of this embodiment, as described above, the
ここで、メタルプレート25の材料をCu、配線基板7の金属板71の材料をAlとした場合、Cuの線膨張率は17ppm/℃、Alの線膨張率は23ppm/℃であり、メタルプレート25と金属板71との線膨張率差が小さいので、接合部84におけるメタルプレート25直下の部分は薄くてもクラックを生じにくい。
Here, when the material of the
一方、接合部83における外部接続用電極22b直下の部分に関しては、絶縁性基板21の材料がアルミナの場合、アルミナの線膨張率が7.5ppm/℃であるので、絶縁性基板21と金属板71との線膨張率差が大きく、通電のオンオフによる温度サイクルがかかったときに配線基板7の金属板71と絶縁性基板21との線膨張率差に起因して接合部83に応力が発生して接合部83にクラックが生じる恐れがある。
On the other hand, regarding the portion immediately below the
しかしながら、本実施形態の発光装置では、メタルプレート25が、絶縁性基板21の上記他表面を含む平面から0.1mmだけ突出しており、接合部83における外部接続用電極22b直下の部分の厚さが120μmと厚いので、通電のオンオフによる温度サイクルがかかったときに配線基板7の金属板71と絶縁性基板21との線膨張率差に起因して接合部83に生じる応力が緩和され(接合部83の単位厚さ当たりの応力歪みが緩和され)、クラックの発生を抑制することができ、温度サイクルに対する信頼性(接合部83の耐久性)が向上する。
However, in the light emitting device of the present embodiment, the
なお、本実施形態の発光装置においても、図4に示した実施形態4の発光装置と同様に、マウント部25を絶縁性基板21の上記一表面を含む平面から突出させたり、位置決め用枠28を設けるようにしてもよい。
In the light emitting device according to the present embodiment, as in the light emitting device according to the fourth embodiment shown in FIG. 4, the
(実施形態6)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態5と略同じであって、図6および図7に示すように、メタルプレート25の他表面側(つまり、絶縁性基板21の上記他表面側と同じ面側)に、中央から外側に向かって幅の広くなる複数の溝25dが放射状に形成されている点、メタルプレート25のマウント部25bにおけるLEDチップ1の搭載領域の周囲に当該搭載領域を取り囲むように接合材料溜め用溝25cが形成されている点が相違する。なお、実施形態5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。
(Embodiment 6)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the fifth embodiment. As shown in FIGS. 6 and 7, the other surface side of the metal plate 25 (that is, the other surface side of the insulating substrate 21). On the same surface side, a plurality of
ここにおいて、各溝25dは、メタルプレート25の上記他表面の中央から外側に向かって幅寸法が徐々に大きくなるとともに深さ寸法も徐々に大きくなっている。
Here, each
ところで、各実施形態1〜5のように実装基板2のメタルプレート25を配線基板7の導体パターン74に半田からなる接合部84により接合した構成では、メタルプレート25の上記他表面が平面であり外部接続用電極22bに比べて面積がかなり大きいので、半田の溶融から硬化の過程で発生したフラックスや気泡などに起因して接合部84にボイドが発生する恐れがあり、接合部84にボイドがあると、温度サイクルがかかった時に実装基板2と配線基板7との線膨張率差によって生じる応力変化に起因して、接合部84に、当該接合部84のボイドが基点となってクラックが発生することがある。
By the way, in the configuration in which the
これに対して、本実施形態の発光装置では、メタルプレート25の上記他表面側に、中央から外側に向かって幅の広くなる溝25dが形成されているので、発光装置を配線基板7に実装して用いるにあたって、図7(b)に示すようにメタルプレート25を配線基板7の導体パターン74に半田84aにより接合する際に、半田84aの溶融から硬化の過程で生じるフラックスなどのガス(図示せず)および気泡86が溝25dに沿って外部に抜けやすくなり、硬化後の半田84aからなる接合部84の内部にボイドが生じるのを抑制することができ良好な熱結合状態を得ることができ、結果的に、LEDチップ1と配線基板7との間の熱抵抗のばらつきを小さくすることができるとともに、温度サイクルがかかった時に実装基板2と配線基板7との線膨張率差によって生じる応力変化に対する接合部84の耐性が高くなって信頼性が向上する。
On the other hand, in the light emitting device according to the present embodiment, since the
また、本実施形態の発光装置は、上述のように、メタルプレート25のマウント部25bにおけるLEDチップ1の搭載領域の周囲に接合材料溜め用溝25cが形成されているので、図6(b),(c)に示すようにLEDチップ1をマウント部25bの搭載領域に半田(例えば、AuSnなどの融点の高い半田など)からなる接合部12により接合する際に、LEDチップ1直下から溢れ出た余分な半田12cが接合材料溜め用溝25cに溜まるので、余分な半田12cが絶縁性基板21の上記一表面側の配線パターン21上まで流れ出ることによる短絡を防止することができるとともに、ワイヤボンディングできなくなるワイヤボンディング不良を防止することができる。
Further, in the light emitting device of this embodiment, as described above, the bonding
なお、本実施形態の発光装置においても、図4に示した実施形態4の発光装置と同様に、マウント部25を絶縁性基板21の上記一表面を含む平面から突出させたり、位置決め用枠28を設けるようにしてもよい。また、他の実施形態1〜5において、メタルプレート25の上記他表面に、本実施形態で説明した複数の溝25dを形成してもよい。また、他の実施形態3〜5において、マウント部25bにおけるLEDチップ1の搭載領域の周囲に、本実施形態で説明した接合材料溜め用溝25cを設けるようにしてもよい。
In the light emitting device according to the present embodiment, as in the light emitting device according to the fourth embodiment shown in FIG. 4, the
ところで、上述の各実施形態1〜6では、LEDチップ1として、青色光を放射する青色LEDチップを採用しているが、LEDチップ1は青色光を放射するものに限らず、例えば、紫外光を放射するものでもよく、色変換部材4における蛍光体の発光色も特に限定するものではない。
By the way, in each of the above-described first to sixth embodiments, a blue LED chip that emits blue light is adopted as the
1 LEDチップ
2 実装基板
4 色変換部材
7 配線基板
21 絶縁性基板
21a 切欠部
22 配線パターン
22b 外部接続用電極
25 メタルプレート
25b マウント部
25c 接合材料溜め用溝
25d 溝
73 導体パターン
74 導体パターン
83 接合部
84 接合部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007278168A JP5155638B2 (en) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007278168A JP5155638B2 (en) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | Light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009105343A JP2009105343A (en) | 2009-05-14 |
JP5155638B2 true JP5155638B2 (en) | 2013-03-06 |
Family
ID=40706719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007278168A Active JP5155638B2 (en) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | Light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5155638B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012074478A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Asahi Glass Co Ltd | Substrate for light emitting element, and light emitting device |
JP2013004815A (en) | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Sony Corp | Light source circuit unit, lighting device, and display device |
JP6829687B2 (en) * | 2015-08-10 | 2021-02-10 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | Light emitting device |
JP7111957B2 (en) | 2018-06-14 | 2022-08-03 | 日亜化学工業株式会社 | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2021034502A (en) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | スタンレー電気株式会社 | Light-emitting device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6074485A (en) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Toshiba Corp | semiconductor light emitting device |
JP4269709B2 (en) * | 2002-02-19 | 2009-05-27 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP2007173875A (en) * | 2007-03-28 | 2007-07-05 | Kyocera Corp | Light emitting device |
-
2007
- 2007-10-25 JP JP2007278168A patent/JP5155638B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009105343A (en) | 2009-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100983836B1 (en) | LED lighting equipment | |
JP5149601B2 (en) | Light emitting device | |
JP5209910B2 (en) | LED lighting fixtures | |
JP4204058B2 (en) | LED lighting fixtures | |
JP5210433B2 (en) | LED unit | |
JP5238366B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2008288536A (en) | Surface mounting type ceramic substrate | |
JP2002094122A (en) | Light source and its manufacturing method | |
JP2007251214A (en) | Light emitting device | |
JP4981600B2 (en) | lighting equipment | |
JP2010199167A (en) | Package for housing light-emitting element, and light-emitting device | |
JP2009054893A (en) | Light emitting device | |
JP2009188187A (en) | Electronic part and manufacturing method thereof | |
JP2007116095A (en) | Light-emitting apparatus | |
JP5553722B2 (en) | Light emitting device | |
JP4976982B2 (en) | LED unit | |
JP2009054897A (en) | Light emitting device | |
JP5155638B2 (en) | Light emitting device | |
JP2005116990A (en) | Light emitting device | |
JP2009094213A (en) | Light emitting device | |
JP5237539B2 (en) | Light emitting device | |
JP2011159813A (en) | Light-emitting device | |
JP5180564B2 (en) | Light emitting device | |
JP4655735B2 (en) | LED unit | |
JP2009099823A (en) | Light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100525 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100816 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120321 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120521 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121207 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5155638 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |