JP2009054893A

JP2009054893A - 発光装置

Info

Publication number: JP2009054893A
Application number: JP2007221828A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kuzuhara; 一功葛原
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】接合部のボイドを低減でき、且つ、隣り合うＬＥＤチップ間の間隔を狭くしながらも導電性接合材料によるＬＥＤチップ間の短絡を防止可能な発光装置を提供する。
【解決手段】複数個のＬＥＤチップ１０と、絶縁性材料（例えば、ＡｌＮ）により形成され複数個のＬＥＤチップ１０が搭載された１個のサブマウント部材（被搭載部材）３０とを備える。サブマウント部材３０は、各ＬＥＤチップ１０が各別に導電性接合材料（例えば、ＡｕＳｎ）により接合される複数の導体パターン３１が形成されている。サブマウント部材３０の導体パターン３１とＬＥＤチップ１０との間に介在した上記導電性接合材料からなる接合部１５により覆われ当該接合部１５の厚みを規定した熱伝導性材料（例えば、金属）からなるスペーサ部４０を有している。
【選択図】図１

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、複数個のＬＥＤチップが１個の被搭載部材（例えば、サブマウント部材、回路基板など）上に搭載された発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００６−５０２５６７号公報（段落〔００３２〕、および図３，４）

しかしながら、上記特許文献１に開示された発光装置では、ＬＥＤチップと被搭載部材に設けられた導体パターンとを導電性接合材料（例えば、半田、導電性接着剤など）により接合する場合、導電性接合材料からなる接合部にボイドが発生するのを防止するために、導電性接合材料の塗布量を多くして荷重を印加すると、ＬＥＤチップの厚み方向への投影領域内からはみ出した導電性接合材料によって隣り合うＬＥＤチップ間が短絡されてしまう可能性があった。

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、接合部のボイドを低減でき、且つ、隣り合うＬＥＤチップ間の間隔を狭くしながらも導電性接合材料によるＬＥＤチップ間の短絡を防止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、複数個のＬＥＤチップと、絶縁性材料により形成され複数個のＬＥＤチップが搭載された１個の被搭載部材とを備え、被搭載部材には各ＬＥＤチップが各別に導電性接合材料により接合される複数の導体パターンが形成されてなり、被搭載部材の導体パターンとＬＥＤチップとの間に介在した前記導電性接合材料からなる接合部により覆われ当該接合部の厚みを規定した熱伝導性材料からなるスペーサ部を有することを特徴とする。

この発明によれば、被搭載部材の導体パターンとＬＥＤチップとの間に介在した導電性接合材料からなる接合部により覆われ当該接合部の厚みを規定した熱伝導性材料からなるスペーサ部を有するので、ＬＥＤチップと被搭載部材の導体パターンとを導電性接合材料により接合する際に、導電性接合材料の塗布量を多くして荷重を印加することによりボイドが外部へ抜けやすくなり、しかも、熱伝導性材料からなるスペーサ部により接合部の厚みが規定されて導電性接合材料の広がりが制限されるから、接合部のボイドを低減でき、且つ、隣り合うＬＥＤチップ間の間隔を狭くしながらも導電性接合材料によるＬＥＤチップ間の短絡を防止可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記スペーサ部は、錘状の形状であり、前記導体パターン上に複数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ＬＥＤチップが前記被搭載部材に傾いて搭載されるのを防止することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記スペーサ部は、球状の形状であり、前記導体パターン上に複数形成されてなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記スペーサ部は、中心部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状であり、前記導体パターンにおける前記ＬＥＤチップの搭載部位の中央部に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ＬＥＤチップと前記被搭載部材の前記導体パターンとを前記導電性接合材料により接合する際に、前記ＬＥＤチップの中央部付近に生じたボイドが外部へ抜けやすくなり、前記接合部のボイドをより低減することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記スペーサ部は、中央部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状であり、前記ＬＥＤチップにおける前記導体パターンとの対向面の中央部に形成されてなることを特徴とする。

請求項１の発明では、接合部のボイドを低減でき、且つ、隣り合うＬＥＤチップ間の間隔を狭くしながらも導電性接合材料によるＬＥＤチップ間の短絡を防止可能になるという効果がある。

以下、本実施形態の発光装置について図１〜図３を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置１は、複数個（本実施形態では、９個）のＬＥＤチップ１０と、一表面側に上述の複数個のＬＥＤチップ１０の直列回路への給電用の導体パターン２３，２３を有し各ＬＥＤチップ１０が上記一表面側に実装された矩形板状の実装基板２０と、各ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板２０との間に各ＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の上記一表面側に固着された透光性材料からなるドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実され各ＬＥＤチップ１０および各ＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ（図示せず）を封止した封止樹脂からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、各ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０および光学部材６０を透過した光によって励起されて各ＬＥＤチップ１０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たものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間に各ＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。また、実装基板２０は、上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間から溢れ出た封止樹脂を堰き止める環状の堰部２７が突設されている。

また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の他表面側に、シート状の接合用部材９０として、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する樹脂シート（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）を備えている。しかして、本実施形態の発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、例えば、照明器具における金属（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００（図２参照）と実装基板２０とを接合用部材９０により接合することができる。ここにおいて、上記樹脂シートからなる接合用部材９０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、実装基板２０を金属製の器具本体１００に接合用部材９０を介して接合する（実装基板２０と器具本体１００との間に接合用部材９０を介在させた後で接合用部材９０を加熱することで実装基板２０と器具本体１００とを接合する）際に接合用部材９０と実装基板２０および器具本体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、従来のように発光装置を回路基板に実装して回路基板と器具本体との間にサーコン（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１０から器具本体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１０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。なお、本実施形態の発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、厚み方向の両面に電極が形成されている。なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０は、一表面側（図１（ａ），（ｂ）における上面側）に一方の電極であるアノード電極が形成され、他表面側（図１（ａ），（ｂ）における下面側）に他方の電極であるカソード電極が形成されているが、上記一表面側にカソード電極が形成され上記他表面側にアノード電極が形成されたものでもよい。

実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される外周形状が矩形状のサブマウント部材３０と、サブマウント部材３０が実装される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１（ａ），（ｂ）における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート２９（図２参照）を介して固着された矩形板状のフレキシブルプリント配線板からなる配線基板２２とで構成され、配線基板２２の中央部に伝熱板２１におけるサブマウント部材３０の実装面（上記一面の一部）を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、各ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置されるサブマウント部材３０に搭載されている。したがって、各ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。ここにおいて、伝熱板２１の上記一面には、サブマウント部材３０の位置決め精度を高めるためのアライメントマーク２１ｃが形成されている。なお、本実施形態では、伝熱板２１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。

上述の配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、上述の複数個のＬＥＤチップ１０の直列回路への給電用の一対の導体パターン２３，２３が設けられるとともに、各導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３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２６が積層されている。したがって、各ＬＥＤチップ１０の側面から放射され保護層２６の表面に入射した光が保護層２６の表面で反射されるので、各ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａ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。

保護層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤが接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用電極部２３ｂを構成している。なお、配線基板２２の導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。また、２つの外部接続用電極部２３ｂのうち上述の直列回路の高電位側のＬＥＤチップ１０の上記アノード電極が電気的に接続される外部接続用電極部２３ｂ（図２における右側の外部接続用電極部２３ｂ）には「＋」の表示が形成され、上述の直列回路の低電位側のＬＥＤチップ１０の上記カソード電極が電気的に接続される外部接続用電極部２３ｂ（図２における左側の外部接続用電極部２３ｂ）には「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両外部接続用電極部２３ｂ，２３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。

ところで、上述の複数個のＬＥＤチップ１０は、各ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因して各ＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する上述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されている。ここで、サブマウント部材３０は、全体として、複数個のＬＥＤチップ１０を合わせた平面サイズよりも大きな平面サイズの矩形板状に形成されている。

サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、各ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１において各ＬＥＤチップ１０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している。要するに、本実施形態の発光装置１では、各ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されているので、各ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、各ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因して各ＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。

本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、サブマウント部材３０が、絶縁性材料により形成され複数個のＬＥＤチップ１０が搭載された被搭載部材を構成している。ここにおいて、サブマウント部材３０は、各ＬＥＤチップ１０が各別に導電性接合材料（例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田やＡｇペーストなど）により接合される複数の導体パターン３１が形成されている。

また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の保護層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、導体パターン３１は、例えば、密着層たるＴｉ層と拡散防止層たるＰｔ層とＡｕ層との積層膜により構成すればよい。また、上述の密着層の材料は、Ｔｉに限らず、例えば、Ｔａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒなどでもよく、上述の拡散防止層の材料は、Ｐｔに限らず、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗなどでもよい。

上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂などを用いてもよい。

光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、ガラスなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーン樹脂の成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５０の材料がアクリル樹脂の場合には、光学部材６０もアクリル樹脂により形成することが好ましい。

ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。したがって、各ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、各ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。

色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような透光性材料と各ＬＥＤチップ１０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とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体を含有している）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０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７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。

ところで、本実施形態の発光装置１を光源として用いた上述の照明器具は、図示していないが、各発光装置１の接続関係を規定する配線パターンが絶縁性基材の一表面側に形成された回路基板を備えている。なお、本実施形態では、複数の発光装置１を直列接続しているが、複数の発光装置１の接続関係は特に限定するものではなく、例えば、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、上記回路基板は、例えば浅い有底円筒状の器具本体１００内において当該器具本体１００の底壁から離間して配置されるものであり、各発光装置１それぞれに対応する部位に各発光装置１の一部を通す開孔窓が形成されている。また、器具本体１００の形状は特に限定するものではなく、例えば、平板状でもよい。

また、本実施形態の発光装置１では、シート状の接合用部材９０の平面サイズを伝熱板２１の平面サイズよりも大きく設定してあるので、接合用部材９０と伝熱板２１とが同じ平面サイズに形成されている場合に比べて、伝熱板２１と金属部材である器具本体１００との間の沿面距離を長くすることができ、照明器具用の光源として用いる場合の耐雷サージ性を高めることができる（ただし、一般的に屋内用の照明器具と屋外用の照明器具とで要求される発光装置と金属部材との沿面距離は異なり、屋外用の照明器具の方がより長い沿面距離を要求される）。ここにおいて、シート状の接合用部材９０の厚みについては、耐雷サージ性の要求耐圧に応じて厚みを設計する必要があるが、熱抵抗を低減する観点からはより薄く設定することが望ましい。したがって、接合用部材９０に関しては、厚みを設定した上で、沿面距離の要求を満足できるように平面サイズを設定すればよい。

ところで、上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、サブマウント部材３０に各ＬＥＤチップ１０を搭載してから、ワイヤボンディング工程を行うことによりＬＥＤチップ１０の直列回路を形成した後、配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８からサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入した後に硬化させ、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられるが、このような製造方法でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。

そこで、本実施形態の発光装置１では、上述のように、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間（光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間）から溢れ出た封止樹脂を堰き止める環状（本実施形態では、円環状）の堰部２７を突設してある。ここにおいて、堰部２７は、白色系のレジストにより形成されている。また、堰部２７は、当該堰部２７の内周面から内方へ延出し当該堰部２７の中心と光学部材６０の中心軸とをセンタリングする複数（本実施形態では、４つ）のセンタリング用爪部２７ｂが周方向に離間して等間隔で設けられ、且つ、色変換部材７０の位置決め部を兼ねている。ここで、上述のセンタリング用爪部２７ｂの数は４つに限定するものではないが、少なくとも３つ設けることが望ましく、堰部２７と光学部材６０との間に溜めることが可能な封止樹脂の許容量を多くするためにセンタリング用爪部２７ｂの幅寸法は小さいほうが望ましい。

本実施形態の発光装置１では、実装基板２０に上述の堰部２７を設けてあるので、製造過程で封止部５０にボイドが発生しにくくなり、信頼性が高く且つ光出力が大きな発光装置１を提供することができる。なお、図１（ａ）において光学部材６０と堰部２７との間に介在している樹脂部５０ｂは、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０と堰部２７と保護層２６とで囲まれた空間に溜まった封止樹脂を硬化させることにより形成されている。

また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁に、堰部２７に係合する切欠部７１が全周に亘って形成されている。したがって、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０に対する色変換部材７０の位置決め精度を高めることができ、また、色変換部材７０と光学部材６０との間隔を短くすることができる。なお、切欠部７１は、色変換部材７０の端縁側と内面７０ａ側とが開放されている。

以上説明した本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側に上述の複数個のＬＥＤチップ１０の直列回路への給電用の導体パターン２３，２３を有しているので、実装基板２０を回路基板に実装することなく照明器具の器具本体１００と熱結合させることが可能となり、各ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、各ＬＥＤチップ１０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、上述の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面に堰部２７が設けられていることにより、製造時に封止部５０にボイドが発生するのを抑制することができる。

ところで、本実施形態の発光装置１は、上述のようにサブマウント部材３０に各ＬＥＤチップ１０が各別に導電性接合材料により接合される複数の導体パターン３１が形成されており、サブマウント部材３０の導体パターン３１とＬＥＤチップ１０との間に介在した上記導電性接合材料からなる接合部１５により覆われ当該接合部１５の厚みを規定した熱伝導性材料からなるスペーサ部４０を有している。ここにおいて、本実施形態の発光装置１では、スペーサ部４０が、円錐状の形状であり、導体パターン３１上に複数形成されているので、ＬＥＤチップ１がサブマウント部材３０に傾いて搭載されるのを防止することができる。ここで、スペーサ部４０の熱伝導性材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｎｉなどの金属やこれら金属を含む合金、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮなどのセラミック、ガラスなど、各種の無機材料を採用すればよく、特に上記導電性材料がＡｕＳｎなどの半田の場合には、無機材料を用いることが望ましい。ただし、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０との間の熱抵抗および電気抵抗を小さくするにはスペーサ部４０は、金属により形成することが好ましい。なお、導体パターン３１の厚み方向におけるスペーサ部４０の寸法は、接合部１５の形成時に上記導電性接合材料が流動してボイドが抜けやすくなるように２０μｍ以上が望ましく、スペーサ部４０間の間隔は５０μｍ以上が望ましい。また、スペーサ部４０の形成方法は、溶接、高温半田付け、削り出し、塗布などから適宜採用すればよい。

しかして、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の導体パターン３１とＬＥＤチップ１０との間に介在した導電性接合材料からなる接合部１５により覆われ当該接合部１５の厚みを規定した熱伝導性材料からなるスペーサ部４０を有するので、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の導体パターン３１とを上記導電性接合材料により接合する際に、導体パターン３１上への上記導電性接合材料の塗布量を多くして荷重を印加することによりボイドが外部へ抜けやすくなり、しかも、熱伝導性材料からなるスペーサ部４０により接合部１５の厚みが規定されて上記導電性接合材料の広がりが制限されるから、接合部１５のボイドを低減でき、且つ、隣り合うＬＥＤチップ１０間の間隔を狭くしながらも上記導電性接合材料によるＬＥＤチップ１０間の短絡を防止可能になる。

ところで、スペーサ部４０の形状は、円錐状に限らず他の錘状の形状でもよく、例えば、角錐状、円錐台状の形状でもよい。また、スペーサ部４０を球状の形状として導体パターン３１上に複数設けるようにしてもよく、この場合も、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０に傾いて搭載されるのを防止することができる。

また、スペーサ部４０は、図３に示すように矩形板状の形状として導体パターン３１におけるＬＥＤチップ１０の搭載部位の中央部に形成するようにしてもよく、このような構成を採用すれば、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の導体パターン３１とを上記導電性接合材料により接合する際に、ＬＥＤチップ１０の中央部付近に生じたボイドが外部へ抜けやすくなり、接合部１５のボイドをより低減することができる。スペーサ部４０は、例えば、めっき法などにより形成してもよいし、上記導電性接合材料よりも融点の高い半田により形成して導体パターン３１に融着するようにしてもよい。なお、スペーサ部４０をめっき法により形成する場合には、サブマウント部材３０に導体パターン３１をめっき法により形成する際に部分的にめっき厚を変えることによりスペーサ部４０を形成するようにしてもよい。また、図３に示した矩形板状のスペーサ部４０の平面視における各辺の長さ寸法は、ＬＥＤチップ１０の平面視における各辺の長さ寸法の半分以上に設定することが好ましい。

また、図４に示すように、スペーサ部４０を中心部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状として、導体パターン３１におけるＬＥＤチップ１０の搭載部位の中央部に形成するようしてもよく、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の導体パターン３１とを上記導電性接合材料により接合する際に、ＬＥＤチップ１０の中央部付近に生じたボイドが外部へより抜けやすくなり、接合部１５のボイドをより低減することができる。

ところで、上述の各例では、接合部１５の形成前にスペーサ部４０を導体パターン３１上に形成したものについて説明したが、スペーサ部４０は、接合部１５の形成前にＬＥＤチップ１０側に形成するようにしてもよく、例えば、図５に示すように、ＬＥＤチップ１０における導体パターン３１との対向面の中央部に矩形板状のスペーサ部４０を形成してもよく、この場合にも、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の導体パターン３１とを上記導電性接合材料により接合する際に、ＬＥＤチップ１０の中央部付近に生じたボイドが外部へ抜けやすくなって接合部１５のボイドを低減することができ、また、接合前に、サブマウント部材３０の導体パターン３１上に接合部１５の一部となる導電性接合材料１５ａを塗布するとともに、ＬＥＤチップ１０における導体パターン３１との対向面側にスペーサ部４０および露出部位を覆うように接合部１５の残りの部分となる導電性接合材料１５ｂを塗布しておけば、導電性接合材料１５ｂの中央部が加熱されたサブマウント部材３０の導電性接合材料１５ａに最初に接して溶融し、周辺へ向かって順次溶融することとなるので、ＬＥＤチップ１０の中央部付近に生じたボイドが外部へより抜けやすくなって接合部１５のボイドをより低減することができる。また、スペーサ部４０の形状を中央部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状として、ＬＥＤチップ１０における導体パターン３１との対向面の中央部に形成するようにしてもよく、この場合にも、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０の導体パターン３１とを上記導電性接合材料により接合する際に、ＬＥＤチップ１０の中央部付近に生じたボイドが外部へ抜けやすくなり、接合部１５のボイドをより低減することができる。スペーサ部４０は、例えば、めっき法や蒸着法などにより形成してもよいし、上記導電性接合材料よりも融点の高い半田により形成してＬＥＤチップ１０に融着するようにしてもよい。なお、スペーサ部４０をめっき法により形成する場合には、ＬＥＤチップ１０の中央部のみに部分的にめっきしたり、適宜のマスクを用いて蒸着法により形成するようにしてもよい。また、図５に示した矩形板状のスペーサ部４０の平面視における各辺の長さ寸法は、ＬＥＤチップ１０の平面視における各辺の長さ寸法の半分以上に設定することが好ましい。

また、ＬＥＤチップ１０における導体パターン３１との対向面側に塗布する導電性接合材料１５ｂのパターンは特に限定するものではなく、例えば、図６（ａ）に示すような円形状でもよいし、同図（ｂ）に示すような放射状でもよいし、同図（ｃ）に示すような矩形状でもよい。また、ＬＥＤチップ１０における導体パターン３１との対向面に形成するスペーサ部４０は、図７に示すような平面視形状が放射状の形状として、中央部から離れるにつれて厚みが徐々に薄くなるような断面形状としてもよい。なお、ＬＥＤチップに形成するスペーサ部４０は、上述の例に限らず、例えば、バンプ（金属突起）でもよい。

また、上述の実施形態では、９個のＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０上に２次元アレイ状に搭載されているが、ＬＥＤチップ１０の個数や配置は特に限定するものではなく、例えば、図８に示すように、８個のＬＥＤチップ１０を適宜配置するようにしてもよい。なお、図８に示した例では、サブマウント部材３０に導体パターン３１を８個設けるとともに、上述の配線基板２２の一方の導体パターン２３との連絡用の導体パターン３２を設けてあり、サブマウント部材３０に搭載された８個のＬＥＤチップ１０が導体パターン３１およびボンディングワイヤ１４を介して直列接続されており、当該８個のＬＥＤチップ１０の直列回路の一端側のＬＥＤチップ１０（図８における左側中央のＬＥＤチップ１０）の電極がボンディングワイヤ１４を介して連絡用の導体パターン３２と電気的に接続されるとともに当該導体パターン３２がサブマウント部材３０の外側へ延出されたボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、上記直列回路の他端側のＬＥＤチップ１０が接合された導体パターン３１（図８における左下の導体パターン３１）がサブマウント部材３０の外側へ延出されたボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続される。

なお、上述の実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しているが、ＬＥＤチップ１０から放射される光は青色光に限らず、例えば、赤色光、緑色光、紫色光、紫外光などでもよい。また、ＬＥＤチップ１０として、色変換部材７０と同じ材料からなる色変換層が積層されたものを用いてもよく、この場合には、色変換部材７０が不要となる。また、上述の実施形態では、被搭載部材であるサブマウント部材３０に搭載する全てのＬＥＤチップ１０の発光色を同じとしてあるが、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１０を搭載するようにしてもよく、例えば、発光色が赤色、緑色、青色それぞれのＬＥＤチップ１０を搭載するようにしてもよく、この場合にも、色変換部材７０が不要となる。また、被搭載部材は、サブマウント部材に限らず、例えば、回路基板やセラミックパッケージでもよい。

実施形態を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は要部概略断面図である。同上を示し、一部破断した概略分解斜視図である。同上の他の構成例を示す要部概略断面図である。同上の他の構成例を示す要部概略断面図である。同上の他の構成例の要部説明図である。同上の他の構成例の要部説明図である。同上の他の構成例の要部を示し、（ａ）は概略下面図、（ｂ）は概略断面図である。同上の他の構成例の要部概略平面図である。

符号の説明

１発光装置
１０ＬＥＤチップ
１５接合部
３０サブマウント部材（被搭載部材）
３１導体パターン
４０スペーサ部

Claims

複数個のＬＥＤチップと、絶縁性材料により形成され複数個のＬＥＤチップが搭載された１個の被搭載部材とを備え、被搭載部材には各ＬＥＤチップが各別に導電性接合材料により接合される複数の導体パターンが形成されてなり、被搭載部材の導体パターンとＬＥＤチップとの間に介在した前記導電性接合材料からなる接合部により覆われ当該接合部の厚みを規定した熱伝導性材料からなるスペーサ部を有することを特徴とする発光装置。
前記スペーサ部は、錘状の形状であり、前記導体パターン上に複数形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記スペーサ部は、球状の形状であり、前記導体パターン上に複数形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記スペーサ部は、中心部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状であり、前記導体パターンにおける前記ＬＥＤチップの搭載部位の中央部に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記スペーサ部は、中央部から周部にかけて厚みが薄くなる凸形状であり、前記ＬＥＤチップにおける前記導体パターンとの対向面の中央部に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。