JP5155638B2

JP5155638B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5155638B2
Application number: JP2007278168A
Authority: JP
Inventors: 秀吉木村; 良二横谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP2009105343A

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。
特開２００７−２５０８１７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施形態１の発光装置を配線基板に実装した状態を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ概略断面図である。実施形態２の発光装置を配線基板に実装した状態を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態３の発光装置を配線基板に実装した状態を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態４の発光装置を配線基板に実装した状態を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態５の発光装置を配線基板に実装した状態を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態６の発光装置を示し、（ａ）は配線基板に実装した状態の概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図、（ｃ）は要部概略断面図である。同上を示し、（ａ）はメタルプレートの概略下面図、（ｂ）は要部説明図である。従来例の発光装置を配線基板に実装した状態の概略断面図である。同上の説明図である。

符号の説明

１ＬＥＤ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

Claims

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発光装置。
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請求項１記載の発光装置。
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請求項１または請求項２記載の発光装置。