JP2008078585A

JP2008078585A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008078585A
Application number: JP2006259384A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Wada; 大助和田; Koki Fujiwara; 興起藤原; Kazunari Kuzuhara; 一功葛原; Shigenari Takami; 茂成高見
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】半田付けの箇所に熱応力に起因したストレスが加わるのを緩和することができて、半田フィレットのクラック発生を有効に防止でき、長期にわたる信頼性を確保できる発光装置を提供する。
【解決手段】パッケージ１１内にＬＥＤチップ１２が設けられてなる発光ダイオード１と、この発光ダイオード１が電気的に接続される配線基板２とを備え、発光ダイオード１は、配線基板２に形成された配線パターン２２に接続されるリード端子１３を有し、このリード端子１３は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部１３ａとして形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを光源とする発光装置に関する。

従来のこの種の発光装置には、表面実装型の発光ダイオードと、この発光ダイオードが実装される配線基板とを備え、発光ダイオードは、パッケージ内に発光ダイオードチップが設けられるとともに、発光ダイオードチップに一端側が接続された一対の導電層の他端側をパッケージの外側部から底部にわたって延設し、これらの導電層を配線基板に形成された配線パターンに半田付けすることにより、発光ダイオードチップに電力供給して発光できるように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１３３２４号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されているような構成の発光装置は、発光ダイオードの発熱を抑制するために、発光ダイオードに形成されている導電層を配線基板に形成された配線パターンに直接に半田付けしている。

しかし、発光ダイオードのパッケージはセラミック製あるいは樹脂製のもので、また、導電層はＡｕ等の金属めっきしたものであり、さらに、配線基板はセラミック等の基板の表面にＣｕ等からなる配線パターンを形成したものであるので、パッケージ、導電層、配線パターン等を構成する各素材の熱膨張係数がそれぞれ異なっている。

そのため、発光ダイオードの発熱や外気温度の変化等に起因して、これらの各素材間の熱膨張係数の差によって半田付けした箇所にストレスが加わり易く、その結果、半田フィレットにクラックが生じて発光ダイオードと配線基板との電気接続が不良になるといった問題を生じていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、発光ダイオードと配線基板の各素材間の熱膨張係数に差がある場合でも半田付けの箇所にストレスが加わるのを緩和することができ、半田フィレットのクラック発生を有効に防止し、発光ダイオードと配線基板との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる発光装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載に係る本発明の発光装置にあっては、パッケージ内に発光ダイオードチップが設けられてなる発光ダイオードと、この発光ダイオードが電気的に接続される配線基板とを備え、前記発光ダイオードは前記配線基板に形成された配線パターンに接続されるリード端子を有し、このリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されていることを特徴としている。

また、請求項２記載に係る本発明の発光装置は、請求項１記載の発明の構成において、前記リード端子の応力吸収部は、キンク部により構成されていることを特徴としている。

請求項３記載に係る本発明の発光装置は、パッケージ内に発光ダイオードチップが設けられてなる発光ダイオードと、この発光ダイオードが電気的に接続される配線基板と、前記発光ダイオードと配線基板との間に介在されるコネクタとを備え、前記発光ダイオードは前記パッケージから突出した接続ピンが設けられる一方、前記コネクタには、前記発光ダイオードの接続ピンが挿着されるソケット穴が形成されるとともに、前記配線基板に形成された配線パターンに電気的に接続されるリード端子を有し、このリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されていることを特徴としている。

請求項４記載に係る本発明の発光装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明の構成において、前記発光ダイオードはそのパッケージの底部が放熱板に一体的に接合されていることを特徴としている。

請求項１記載の本発明によれば、発光ダイオードのリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されているので、リード端子が配線基板の配線パターンに半田付けされた場合、パッケージ、リード端子、配線パターン等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子の応力吸収部が熱応力を吸収するため、半田付けした箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。これにより、半田フィレットのクラック発生を有効に防止でき、発光ダイオードと配線基板との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる。

この場合、リード端子の応力吸収部は、請求項２記載のようにキンク部により構成することもでき、簡単な構成でありながらも熱応力を吸収することができる。

請求項３記載の本発明によれば、発光ダイオードの接続ピンをコネクタのソケット穴に挿着することで、配線基板と電気的に接続される。また、コネクタに設けたリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されているので、請求項１記載の場合と同様、リード端子が配線基板の配線パターンに半田付けされた場合、リード端子、配線パターン等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子の応力吸収部が熱応力を吸収するため、半田付けした箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。これにより、半田フィレットのクラック発生を有効に防止でき、発光ダイオードと配線基板との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる。

また、請求項４記載の本発明によれば、発光ダイオードはそのパッケージの底部が放熱板に一体的に接合されているので、発光ダイオードの温度上昇を抑えることができる。また、その場合、リード端子の応力吸収部が熱応力を吸収するため、その半田付け箇所に熱的なストレスが加わるのを緩和することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における発光装置の要部を示す断面図である。この実施の形態１の発光装置は、発光ダイオード１と、この発光ダイオード１が実装される配線基板２と、この配線基板２の背面に一体的に接合されたＡｌ，Ｃｕ等の熱伝導性の良好な金属からなる放熱板３とを備えている。

上記の発光ダイオード１は、アルミナ等のセラミック製のパッケージ１１を有し、このパッケージ１１内に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップという）１２が実装されるとともに、配線基板２に電気的に接続される一対のリード端子１３を備えている。そして、各リード端子１３は、その一端側がパッケージ１１内に形成された図示しないインナリードを介してＬＥＤチップ１２に電気的に接続されるとともに、他端側はその途中が曲線状に屈曲されてばね性を有する応力吸収部１３ａとして形成されている。

配線基板２は、セラミック等の絶縁基板２１上にＣｕ等からなる配線パターン２２が形成されたもので、各配線パターン２２に上記の各リード端子１３が半田４を介して電気的に接続されている。また、発光ダイオード１のパッケージ１１底部は、放熱用の半田５によって配線基板２に一体的に接合されている。

上記構成において、発光装置を組み立てる際には、発光ダイオード１のパッケージ１１底部にクリーム状の半田５を塗布する。また、発光ダイオード１の各リード端子１３にも同様にクリーム状の半田４を塗布する。そして、発光ダイオード１を配線基板２上に載置して、各半田４，５をリフロー処理する。これにより、ＬＥＤチップ１２がリード端子１３および半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

このように、この実施の形態１では、発光ダイオード１のリード端子１３は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されているので、リード端子１３が配線基板２の配線パターン２２に半田４付けされた場合、パッケージ１１、リード端子１３、配線パターン２２等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子１３の応力吸収部が熱応力を吸収するため、半田付けした箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。これにより、半田４のクラック発生を有効に防止でき、発光ダイオード１と配線基板２との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる。

また、発光ダイオード１のパッケージ１１底部を半田５により配線基板２に一体的に接合した場合、リード端子１３の応力吸収部１３ａが熱応力を吸収するため、その半田５で固定した箇所に熱的なストレスが加わるのを緩和することができる。

［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２における発光装置の要部を示す断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２の発光装置の特徴は、配線基板２の配線パターン２２の形成面と反対側の上面に放熱板３が一体的に接合されており、この放熱板３の上に発光ダイオード１のパッケージ１１底部が放熱用の半田５によって直接に一体接合されている。

発光ダイオード１は、左右一対の略直線状のリード端子１３を有する。各リード端子１３は、一端側がパッケージ１１内に形成された図示しないインナリードによりＬＥＤチップ１２に電気的に接続され、また、他端側は放熱板３に形成された挿通穴３１に挿通されるとともに、配線基板２に形成されたスルーホール２３を貫通して配線パターン２２の形成側の外部に突出しており、その突出部分が半田４で固定れて配線パターン２２に電気的に接続されている。さらに、各リード端子１３の途中の挿通穴３１内に位置する部分が屈曲されてばね性を有する応力吸収部としてのキンク部１３ｂが形成されている。

その他の構成は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

上記構成において、発光装置を組み立てる際には、発光ダイオード１のパッケージ１１底部にクリーム状の半田５を塗布する。そして、発光ダイオード１が放熱板３上に載置されるように、各リード端子１３を放熱板３形成された挿通穴３１および配線基板２のスルーホール２３に挿通し、リード端子１３の突出部分に同様にクリーム状の半田４を塗布する。そして、各半田４，５をリフロー処理する。これにより、ＬＥＤチップ１２がリード端子１３および半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

このように、この実施の形態２においても、発光ダイオード１のリード端子１３は、その途中が屈曲されてばね性を有するキンク部１３ｂが形成されているので、リード端子１３が配線基板２の配線パターン２２に半田４付けされた場合、パッケージ１１、リード端子１３、配線パターン２２等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子１３のキンク部１３ｂが熱応力を吸収するため、半田４で固定した箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。

また、発光ダイオード１はそのパッケージ１１の底部が放熱板３に直接に半田５で一体的に接合されているので、発光ダイオード１の温度上昇を効果的に抑えることができる。また、この場合、リード端子１３のキンク部１３ｂが熱応力を吸収するため、その半田５で固定した箇所に熱的なストレスが加わるのを緩和することができる。

［実施の形態３］
図３は本発明の実施の形態３における発光装置の要部を示す断面図、図４は図３に示す発光装置において、発光ダイオードをコネクタを介して配線基板に接続する状態の断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態３の発光装置は、パッケージ１１内にＬＥＤチップ１２が設けられてなる発光ダイオード１と、この発光ダイオード１が電気的に接続される配線基板２と、発光ダイオード１と配線基板２との間に介在されるコネクタ６と、配線基板２の背面に一体的に接合された放熱板３とを備える。

上記の発光ダイオード１は、パッケージ１１から突出した一対の接続ピン１４を有し、各接続ピン１４は、一端側がパッケージ１１内に形成された図示しないインナリードによりＬＥＤチップ１２に電気的に接続され、他端側はパッケージ１１の底部側に突出している。そして、これらの接続ピン１４がコネクタ６の後述するソケット穴６２に挿着されている。なお、この実施の形態３では、発光ダイオード１について半田リフロー時の熱を考慮する必要がないので、パッケージ１１はセラミック製に限らず、熱硬化性樹脂で構成することも可能である。

一方、コネクタ６は、セラミック等からなる基板６１を備え、この基板６１に発光ダイオード１の接続ピン１４が挿着される一対のソケット穴６２が形成されるとともに、一対のリード端子６３を有する。そして、各リード端子６３は、その途中が曲線状に屈曲されてばね性を有する応力吸収部６３ａとして形成されており、これらのリード端子６３が配線基板２の配線パターン２２に半田４で接続されている。また、基板６１の底部は放熱用の半田５で配線基板２に一体的に接合されている。

上記構成において、発光装置を組み立てる際には、コネクタ６の基板６１の底部にクリーム状の半田５を塗布する。また、コネクタ６の各リード端子６３にも同様にクリーム状の半田４を塗布する。そして、コネクタ６を配線基板２上に載置して、各半田４，５をリフロー処理する。これにより、コネクタ６のリード端子６３が半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

この状態で、図４に示すように、発光ダイオード１の接続ピン１４をコネクタ６のソケット穴６２に挿着する。これにより、ＬＥＤチップ１２が接続ピン１４、リード端子６３および半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

このように、この実施の形態３では、コネクタ６に設けたリード端子６３は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部６３ａとして形成されているので、実施の形態１の場合と同様、リード端子６３が配線基板２に半田４で固定された場合、リード端子６３、配線パターン２２等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子６３の応力吸収部６３ａが熱応力を吸収するため、半田４で固定した箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。これにより、半田４のクラック発生を有効に防止でき、発光ダイオード１と配線基板２との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる。

また、コネクタ６の基板６１の底部を半田５により配線基板２に一体的に接合した場合、リード端子６３の応力吸収部６３ａが熱応力を吸収するため、その半田５で固定した箇所に熱的なストレスが加わるのを緩和することができる。

［実施の形態４］
図５は本発明の実施の形態４における発光装置の要部を示す断面図、図６は図５に示す発光装置において、発光ダイオードをコネクタを介して配線基板に接続する状態の断面図であり、図３および図４に示した実施の形態３と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４の発光装置の特徴は、配線基板２と放熱板３とが別個に独立して設けられており、両者２，３の間に発光ダイオード１とコネクタ６とが介在されている。そして、発光ダイオード１は、パッケージ１１から突出した一対の接続ピン１４を備えており、また、パッケージ１１の底部が放熱板３の上に放熱用の半田５によって直接に一体接合されている。

また、コネクタ６は、基板６１中央の発光ダイオード１との対向位置に光出射孔６４が形成され、また光出射孔６４の外側に接続ピン１４が挿着される一対のソケット穴６２が形成され、さらに、配線基板２に接続される一対のリード端子６３が設けられている。そして、各リード端子６３は、その途中が曲線状に屈曲されてばね性を有する応力吸収部６３ａとして形成されており、これらのリード端子６３が配線基板２の配線パターン２２に半田４で接続されている。また、配線基板２には、コネクタ６の光出射孔６４と対面する位置に光通過穴２４が形成されている。

上記構成において、発光装置を組み立てる際には、発光ダイオード１のパッケージ１１の底部を放熱板３に放熱用の半田５で直接に一体接合する。また、コネクタ６を配線基板２上に載置して、コネクタ６の各リード端子６３に塗布された半田４をリフロー処理する。これにより、コネクタ６のリード端子６３が半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

この状態で、発光ダイオード１の接続ピン１４に対向するようにコネクタ６を配置した後、発光ダイオード１の接続ピン１４をコネクタ６のソケット穴６２に挿着する。これにより、ＬＥＤチップ１２が接続ピン１４、リード端子６３および半田４を介して配線基板２の配線パターン２２に電気的に接続される。

このように、この実施の形態４においても、コネクタ６に設けたリード端子６３は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部６３ａとして形成されているので、実施の形態３の場合と同様、リード端子６３が配線基板２に半田４で固定された場合、リード端子６３、配線パターン２２等を構成する各素材の熱膨張係数に差がある場合でもリード端子６３の応力吸収部６３ａが熱応力を吸収するため、半田４で固定した箇所にストレスが加わるのを緩和することができる。これにより、半田４のクラック発生を有効に防止でき、発光ダイオード１と配線基板２との電気接続を長期にわたって確実に維持することができる。

さらに、発光ダイオード１はそのパッケージ１１の底部が放熱板３に半田５で一体的に接合されているので、発光ダイオード１の温度上昇を抑えることができる。また、この場合、リード端子６３の応力吸収部６３ａが熱応力を吸収するため、半田５で固定した箇所に熱的なストレスが加わるのを緩和することができる。

本発明の実施の形態１における発光装置の要部を示す断面図である。本発明の実施の形態２における発光装置の要部を示す断面図である。本発明の実施の形態３における発光装置の要部を示す断面図である。図３に示す発光装置において、発光ダイオードをコネクタを介して配線基板に接続する状態の断面図である。本発明の実施の形態４における発光装置の要部を示す断面図である。図５に示す発光装置において、発光ダイオードをコネクタを介して配線基板に接続する状態の断面図である。

符号の説明

１発光ダイオード
１１パッケージ
１２発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）
１３リード端子
１３ａ応力吸収部
１３ｂキンク部
１４接続ピン
２配線基板
２２配線パターン
３放熱板
４半田
６コネクタ
６２ソケット穴
６３リード端子
６３ａ応力吸収部

Claims

パッケージ内に発光ダイオードチップが設けられてなる発光ダイオードと、この発光ダイオードが電気的に接続される配線基板とを備え、前記発光ダイオードは前記配線基板に形成された配線パターンに接続されるリード端子を有し、このリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されていることを特徴とする発光装置。
前記リード端子の応力吸収部は、キンク部により構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
パッケージ内に発光ダイオードチップが設けられてなる発光ダイオードと、この発光ダイオードが電気的に接続される配線基板と、前記発光ダイオードと配線基板との間に介在されるコネクタとを備え、前記発光ダイオードは前記パッケージから突出した接続ピンが設けられる一方、前記コネクタには、前記発光ダイオードの接続ピンが挿着されるソケット穴が形成されるとともに、前記配線基板に形成された配線パターンに電気的に接続されるリード端子を有し、このリード端子は、その途中が屈曲されてばね性を有する応力吸収部として形成されていることを特徴とする発光装置。
前記発光ダイオードはそのパッケージの底部が放熱板に一体的に接合されてい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項に記載の発光装置。