JP2011091135A - Light emitting module and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした発光モジュールおよび照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting module and a lighting device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode as a light source.
近年、発光ダイオードは、その発光効率の向上により、オフィスや一般照明用などの比較的大きな照明装置の光源として採用され、さらなる高出力化が要求されている。高出力化を達成するためには、発光ダイオードの発光時に発生する熱を如何に効率よく放熱させるかが重要な課題となっている。例えば、特許文献1には、特に厚い銅層を有する基板を含む半導体発光装置のためのパッケージ、すなわち、DCB(Direct Copper Bonding)基板を用いた発光モジュールが示され、特に段落番号[0026]には、このパッケージが高導熱性材料を使用していることにより、効率的に発光ダイオードからの熱を伝達して放熱することができ、この効率的に発光ダイオードから熱を導いて放出する能力は、潜在的に、発光ダイオードに対する損傷の危険性を有することなく、より高い電流密度での作動を可能にする。さらに、パッケージの全ての要素は、緊密に符合する熱膨張率を有しており、発光ダイオードに対する損傷に危険性を有することなく、潜在的に、より高い温度での作動を可能にする半導体発光装置のためのパッケージが示されている。
In recent years, light-emitting diodes have been adopted as light sources for relatively large lighting devices such as offices and general lighting due to their improved luminous efficiency, and further higher output is required. In order to achieve high output, an important issue is how to efficiently dissipate heat generated during light emission of the light emitting diode. For example,
また、特許文献2には、発光ダイオードの大電力化に対する放熱手段の一つとして、発光ダイオードを実装する基板に熱伝導率の高いセラミックス回路基板を使用し(段落番号[0004])、このセラミックス回路基板と放熱部材の鉛フリー半田接合によるモジュール化において、半田クラックがモジュールの緒性能に影響を与えることのない放熱構造を有する半導体発光装置が示されている(段落番号[0017])。 Patent Document 2 uses a ceramic circuit board having high thermal conductivity as a substrate on which a light emitting diode is mounted as one of heat dissipation means for increasing the power of the light emitting diode (paragraph number [0004]). A semiconductor light emitting device having a heat dissipation structure in which solder cracks do not affect the performance of the module in the modularization by lead-free solder bonding of the circuit board and the heat dissipation member is shown (paragraph number [0017]).
一方、この種のDCB基板、または、活性化蝋着(AMB)を用いた発光モジュールは、基板となるセラミックスの表面には、発光ダイオード配線用の金属パターンが形成され、裏面には放熱部材に接合させるための金属部材がそれぞれ形成され、発光ダイオードの熱を効果的に放熱させるように構成されている。配線用の金属パターンは、一般的には電気的導電性の良好な銅やアルミニウムが用いられ、裏面の金属部材は、通常は電気的な接続機能はもたせずに放熱機能を発揮させることから、一体的な形状の平板状からなる銅若しくはアルミニウム等の金属で構成され、これら金属パターンや裏面側の金属部材は、セラミックス基板に半田等で接合する手段、または、銅箔を直接セラミックス基板に溶着させる手段等で接合されている。 On the other hand, in a light emitting module using this type of DCB substrate or activated brazing (AMB), a metal pattern for light emitting diode wiring is formed on the surface of the ceramic substrate, and a heat radiating member is formed on the back surface. Metal members for joining are respectively formed, and the heat of the light emitting diode is effectively radiated. The metal pattern for wiring is generally made of copper or aluminum with good electrical conductivity, and the metal member on the back surface usually exhibits a heat dissipation function without having an electrical connection function. Consists of a flat plate-shaped metal such as copper or aluminum, and these metal patterns and metal members on the back side are means for joining the ceramic substrate with solder or the like, or copper foil is directly welded to the ceramic substrate It is joined by means for causing.
このようにDCB基板、または、AMB基板には、セラミックスとは材質が異なり熱膨張率も異なる金属を接合して構成され、しかも、表裏で金属パターンの形状が異なることから、製造段階において高温の雰囲気にさらされると基板全体に顕著な反りが生じる。 As described above, the DCB substrate or the AMB substrate is configured by joining metals having different materials and different coefficients of thermal expansion from ceramics, and the shape of the metal pattern is different between the front and back surfaces. When exposed to the atmosphere, the entire substrate is significantly warped.
基板全体に反りが生じた場合、発光モジュールの製造段階において、ハンドリング性が悪くなる問題が発生すると同時に、製造後においては、放熱のためのケース部材やヒートシンク等の放熱部材との接触性が悪くなり、発光ダイオードの熱を効果的に放熱させることができなくなる。これにより、発光効率が低下し、所定の光束が得られない問題が生じる。また、基板の反りにより基板とケース部材や放熱部材との間に隙間が形成されることから、ねじ止め等の手段で基板を固定する際に、基板自体にクラックが発生し破損する虞もある。 When the entire substrate is warped, there is a problem that the handling property is deteriorated in the manufacturing stage of the light emitting module, and at the same time, the contact property with the heat radiating member such as a case member or a heat sink is poor after the manufacturing. Therefore, the heat of the light emitting diode cannot be effectively radiated. As a result, the luminous efficiency is lowered, and there is a problem that a predetermined luminous flux cannot be obtained. Further, since a gap is formed between the substrate and the case member or the heat radiating member due to the warpage of the substrate, there is a possibility that the substrate itself may crack and be damaged when the substrate is fixed by means such as screwing. .
このため、特許文献1においては、パッケージの全ての要素は、緊密に符合する熱膨張率を有するように構成されることが示されている。しかしながら、上述したように、セラミックスからなる基板の表面は、配線パターンを形成するために金属が部分的に接合されている。一方、裏面は、放熱作用を発揮させるために略全面にわたり一体的な形状の平板状となるように金属が接合されている。このため、表側の金属は少なく、裏側の金属が多くなり、基板の表裏両面で金属の量、換言すれば、その熱容量が異なる。このため、全ての要素の熱膨張率を符号させるようにしたとしても、熱容量の差による基板の反りを防止することはできない。
For this reason,
さらに、特許文献2に示されるものは、接合パターン(裏面の金属部材)が半田層を介して放熱基板(モジュールを設置するための放熱部材)に接合される際における半田クラックの発生を防止することを目的とし、放熱基板と接合パターンを、同一材料または熱膨張率が略同一の材料により形成し、半田層には接合パターンと放熱基板との間に開放領域を設けることによって、クラックの進行をメイン接合部まで至らせないようにしたものであり、セラミックス基板からなる基板全体の反りを防止することに対しては開示されていない。 Furthermore, what is shown in Patent Document 2 prevents the occurrence of solder cracks when a bonding pattern (a metal member on the back surface) is bonded to a heat dissipation substrate (a heat dissipation member for installing a module) via a solder layer. For this purpose, the heat dissipation board and the bonding pattern are formed of the same material or a material having substantially the same coefficient of thermal expansion, and an open region is provided between the bonding pattern and the heat dissipation board in the solder layer, so that the crack progresses. Is prevented from reaching the main joint, and is not disclosed for preventing warpage of the entire substrate made of a ceramic substrate.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、セラミックスを使用した基板における反りを防止することが可能な発光モジュールおよび照明装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting module and a lighting device capable of preventing warpage in a substrate using ceramics.
請求項1に記載の発光モジュールの発明は、セラミックスからなる基板と;基板の表面に分散して設けられた金属パターンと;金属パターンの表面に実装された半導体発光素子と;基板の裏面に設けられ、金属パターンの厚みより薄い金属部材と;を具備し、基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比を50%以上としたことを特徴とする。本発明によれば、基板の裏面に設けられ、金属パターンの厚みより薄い金属部材を具備し、基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比を50%以上としたことにより、セラミックスを使用した基板における反りを防止することが可能となる。
The invention of the light emitting module according to
本発明において、発光モジュールは、天井等から全般照明を行うオフィス等、施設・業務用などの比較的大きな照明装置に適用されることが好適であるが、住宅用など一般照明用の小型の照明装置、さらには、発光ダイオードを光源とした口金付ランプ等に適用されるものであってもよい。 In the present invention, the light emitting module is preferably applied to a relatively large lighting apparatus for facilities / businesses such as an office that performs general lighting from the ceiling or the like, but is a small illumination for general lighting such as a house. The present invention may also be applied to a device, or a lamp with a base using a light emitting diode as a light source.
基板は、光源としての発光ダイオードチップ等の半導体発光素子を配設するための部材で、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、アルミナとジルコニア等の化合物等からなる焼結体が許容される。また、形状は、複数の、例えば、発光ダイオードチップを所定の間隔を有して配設するために必要な面モジュールを構成する正方形や長方形に形成することが好ましいが、六角形や四角形の四隅をカットした八角形などの多角形状、さらには円形や楕円形状等をなすものでも、線モジュールを構成する長尺なライン状をなしていてもよく、目的とする配光特性を得るための全ての形状が許容される。 The substrate is a member for disposing a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode chip as a light source, and a sintered body made of a compound such as aluminum nitride, silicon nitride, alumina, alumina and zirconia is allowed. The shape is preferably formed into a plurality of, for example, a square or a rectangle constituting a surface module necessary for arranging light emitting diode chips with a predetermined interval. It may be a polygonal shape such as an octagon cut out of the shape, a circle or an ellipse, etc., or a long line that constitutes a line module, all for obtaining the desired light distribution characteristics Is acceptable.
基板の表面に設けられた金属パターンは、配線パターンを形成するもので、この配線パターン上に、発光ダイオードチップ等の半導体発光素子が実装して配設されることが好ましいが、基板の構成および実装等をするための手段は特定のものに限定されない。また、材質は導電性の良好な銅で構成されていることが好適であるが、銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金等、導電性の良好な全ての金属が許容される。 The metal pattern provided on the surface of the substrate forms a wiring pattern, and it is preferable that a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode chip is mounted and disposed on the wiring pattern. Means for mounting and the like are not limited to specific ones. The material is preferably made of copper having good conductivity, but all metals having good conductivity, such as copper alloy, aluminum and aluminum alloy, are acceptable.
また、金属パターンは、これら金属によって、基板に所定の間隔を有してマトリックス状に一部または全体が配置されていることが好ましいが、千鳥状または放射状など、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配置されたもの、さらには、ランダムに配置されたものであってもよく、特定された配置構成には限定されない。 In addition, the metal pattern is preferably arranged in a matrix form with a predetermined interval on the substrate by these metals, but the metal pattern is regularly arranged in a regular order such as a staggered pattern or a radial pattern. A part or the whole may be arranged, or may be randomly arranged, and is not limited to the specified arrangement configuration.
金属パターンの表面に実装される半導体発光素子は、発光ダイオードチップで構成されることが好適であるが、半導体レーザ、有機ELなどを発光源とした発光素子が許容される。半導体発光素子は、1個の金属パターンに複数個の半導体発光素子を実装したものが好ましいが、照明の用途に応じて必要な個数は選択され、例えば、1個の金属パターンに1個の素子を実装したものであってもよい。半導体発光素子は、白色で発光するように構成することが好ましいが、照明装置の用途に応じ、赤色、青色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。 The semiconductor light-emitting element mounted on the surface of the metal pattern is preferably composed of a light-emitting diode chip, but a light-emitting element using a semiconductor laser, organic EL, or the like as a light source is allowed. The semiconductor light-emitting element is preferably one in which a plurality of semiconductor light-emitting elements are mounted on one metal pattern, but the necessary number is selected according to the application of illumination. For example, one element per one metal pattern May be implemented. The semiconductor light emitting element is preferably configured to emit white light, but may be configured to be red, blue, green, or a combination of various colors depending on the use of the lighting device.
基板の裏面に設けられ、金属パターンの厚みより薄い金属部材は、発光モジュールをケース部材やヒートシンク等の放熱部材に設置するための部材で、通常は電気的な接続機能はもたせずに放熱機能を発揮させることから銅で構成されることが好ましいが、銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金等、熱伝導性の良好な全ての金属が許容される。また、これら金属で構成された金属部材は、放熱性を良好にするために、一体的な形状の平板状で構成されることが好ましいが、必ずしも全てが一体的に連続していることが必要条件ではなく、一部に切り欠いた部分が形成されたものでも、分離され分散されたものであってよい。 The metal member, which is provided on the back side of the board and is thinner than the metal pattern, is a member for installing the light emitting module on a heat radiating member such as a case member or heat sink, and usually has a heat radiating function without having an electrical connection function. Although it is preferable that it is made of copper from the viewpoint of exhibiting it, all metals having good thermal conductivity such as copper alloy, aluminum and aluminum alloy are allowed. In addition, in order to improve heat dissipation, the metal member composed of these metals is preferably composed of an integral flat plate shape, but all of them need to be integrally continuous. Not only the condition but also a part in which a notch is formed may be separated and dispersed.
上述した金属パターンおよび金属部材は、セラミックスからなる基板に対して、薄い板状の金属板を半田等の蝋着手段で接合されることが好ましいが、例えば、銅の場合、銅箔のシートを酸化し銅箔をセラミックス基板上に配置して約1050℃程度に加熱することによって、銅箔を直接セラミックス基板に溶着させる手段等で接合されるものであってもよく、特定された接合手段には限定されない。また、金属パターンおよび金属部材は、エッチングによって形成された薄い金属層で構成されるものであってもよい。 The metal pattern and metal member described above are preferably bonded to a ceramic substrate by bonding a thin plate-shaped metal plate by soldering means such as solder. In the case of copper, for example, a sheet of copper foil is used. Oxidized copper foil may be placed on a ceramic substrate and heated to about 1050 ° C. so that it can be joined by means such as welding the copper foil directly to the ceramic substrate. Is not limited. Further, the metal pattern and the metal member may be composed of a thin metal layer formed by etching.
基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比は、基板表面の金属パターンの体積を固定し、基板裏面の金属部材の厚さ寸法を適宜選択することにより基板表面の金属パターンに対する体積比を50%以上になるようにすることが好ましいが、逆に、裏面の金属部材の体積を固定し、基板表面の金属パターンの厚さ寸法を適宜選択することにより基板表面の金属パターンに対する体積比を50%以上になるようにしてもよい。 The volume ratio of the metal member on the back surface of the substrate to the metal pattern on the substrate surface is determined by fixing the volume of the metal pattern on the substrate surface and appropriately selecting the thickness dimension of the metal member on the back surface of the substrate. However, conversely, the volume ratio with respect to the metal pattern on the substrate surface is fixed by fixing the volume of the metal member on the back surface and appropriately selecting the thickness dimension of the metal pattern on the substrate surface. May be 50% or more.
これら、表面の金属パターンおよび裏面の金属部材の体積の調整は、厚さ寸法を一定とし、表面積の値を適宜選択して体積比を設定するようにしても、さらには、厚さ寸法と表面積の値を組み合わせて設定するようにしてもよい。また、基板表面の金属パターンと基板裏面の金属部材との両方の厚さ寸法や表面積の値を組み合わせて設定するようにしてもよい。 The volume of the metal pattern on the front surface and the volume of the metal member on the back surface may be adjusted by making the thickness dimension constant, appropriately selecting the surface area value, and setting the volume ratio. These values may be set in combination. Moreover, you may make it set combining the thickness dimension and the surface area value of both the metal pattern of a board | substrate surface, and the metal member of a board | substrate back surface.
また、基板表面の金属パターンの体積は、半導体発光素子を実装した金属パターンのみにより設定されるものであっても、半導体発光素子を実装していない、例えば、端子部を構成する部材や基板補強用のフレームを構成する部材と共に、金属パターンを構成し、これら部材を含めて基板表面の金属パターンの体積が設定されるものであってもよい。また、基板裏面の金属部材の体積は、例えば、端子部を構成する部材や基板補強用のフレームを構成する部材と共に金属部材を構成し、これら部材を含めて基板裏面の金属部材の体積が設定されるものであってもよい。 Moreover, even if the volume of the metal pattern on the substrate surface is set only by the metal pattern on which the semiconductor light emitting element is mounted, the semiconductor light emitting element is not mounted. The metal pattern may be configured together with the members constituting the frame, and the volume of the metal pattern on the substrate surface including these members may be set. In addition, the volume of the metal member on the back side of the board is configured with the metal member together with the member constituting the terminal portion or the member constituting the frame for board reinforcement, and the volume of the metal member on the back side of the board including these members is set. It may be done.
これら、半導体発光素子を実装していない、例えば、端子部を構成する部材や基板補強用のフレームを構成する部材は、半導体発光素子を実装した金属パターンや金属部材と同一の材料で構成されることが好ましいが、異なる材質で構成されたものであってもよい。 These semiconductor light-emitting elements are not mounted, for example, the members constituting the terminal portions and the members constituting the substrate reinforcing frame are made of the same material as the metal pattern or metal member on which the semiconductor light-emitting elements are mounted. Although it is preferable, it may be composed of different materials.
さらに、体積比は、50%以上で極力100%に近づけることが許容されが、50〜120%程度にすることが好ましい。50%未満であると表面側と裏面側の金属の熱容量の差が大きく、セラミックス基板の反りを防止することが難しくなる。また、120%を越えると、接合時の温度が高い(約1050℃)ため、除冷した後である常温では、反り形状が凸形に湾曲されやすくなり、基板とケース体との密着性が悪化する。 Furthermore, the volume ratio is allowed to be as close to 100% as possible when the volume ratio is 50% or more, but is preferably about 50 to 120%. If it is less than 50%, the difference in heat capacity between the metal on the front surface side and the back surface side is large, and it becomes difficult to prevent warping of the ceramic substrate. If it exceeds 120%, the temperature at the time of bonding is high (about 1050 ° C.), so that the warped shape tends to be curved into a convex shape at room temperature after cooling, and the adhesion between the substrate and the case body is improved. Getting worse.
なお、本発明において、「表面」とは、発光モジュールにおける発光部側の面を意味し、「裏面」は発光部側と反対側の面を意味している。 In the present invention, “front surface” means a surface on the light emitting part side in the light emitting module, and “back surface” means a surface on the opposite side to the light emitting part side.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発光モジュールにおいて、前記基板の表面に設けられた金属パターンは、その一部が基板の外周部に長尺状に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、金属パターンは、その一部が基板の外周部に長尺状に設けられていることにより、基板の外周部に設けられた金属パターンが基板外周部における補強フレームの作用をなし、基板の反りを防止することができると共に、外周部におけるクラックの発生を防止することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the light emitting module according to the first aspect, a part of the metal pattern provided on the surface of the substrate is provided in a long shape on the outer peripheral portion of the substrate. And According to the present invention, a part of the metal pattern is provided in a long shape on the outer peripheral part of the substrate, so that the metal pattern provided on the outer peripheral part of the substrate acts as a reinforcing frame on the outer peripheral part of the substrate. None, it is possible to prevent the substrate from warping and to prevent generation of cracks in the outer peripheral portion.
本発明において、一部が基板の外周部に長尺状に設けられている金属パターンは、基板の外周部に設けられる端子部分を避けて設けられること、例えば、長方形をなす基板の短辺側に端子板が設けられている場合には、端子板を避けて長辺側に、それぞれが対向するように外周部に沿って長尺状に設けられることが、基板におけるデッドスペースを有効に利用し、基板の大型化を招かないことから好ましいが、基板の全周囲に連続して、若しくは、一部不連続にして設けたものであってもよい。 In the present invention, the metal pattern that is partly provided on the outer peripheral portion of the substrate is provided so as to avoid the terminal portion provided on the outer peripheral portion of the substrate, for example, the short side of the rectangular substrate When the terminal board is provided on the board, it is possible to effectively use the dead space in the board by avoiding the terminal board and providing the long side along the outer periphery so as to face each other on the long side. However, it is preferable because it does not increase the size of the substrate. However, it may be provided continuously or partially discontinuously around the entire periphery of the substrate.
また、補強フレームをなす金属パターンは、半導体発光素子を実装するための金属パターンと同時に、同一の金属材料によって設けられることが好ましいが、別材質のもので別の工程によって設けられるものであってもよい。 Further, the metal pattern forming the reinforcing frame is preferably provided by the same metal material as the metal pattern for mounting the semiconductor light emitting element, but is made of a different material and by a different process. Also good.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の発光モジュールにおいて、前記基板はねじ締め用の取付孔を有し、表面に設けられた金属パターンの一部が取付孔の周囲に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、金属パターンは、その一部が取付孔の周囲に設けられていることにより、取付孔の周囲に設けられた金属パターンがねじ締め用の取付孔における補強フレームの作用をなし、ねじ締め部におけるクラックの発生を防止することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the light emitting module according to the first or second aspect, the substrate has a mounting hole for screw tightening, and a part of the metal pattern provided on the surface is provided around the mounting hole. It is characterized by being. According to the present invention, since the metal pattern is partially provided around the mounting hole, the metal pattern provided around the mounting hole functions as a reinforcing frame in the mounting hole for screw tightening. The occurrence of cracks in the screw tightening portion can be prevented.
本発明において、一部が取付孔の周囲に設けられ金属パターンは、取付孔の周囲に連続して設けられることが好適であるが、一部不連続にして設けたものであってもよい。また、取付孔の補強フレームをなす金属パターンは、半導体発光素子を実装するための金属パターンや外周部の補強フレームをなす金属パターンと同時に、同一の金属材料によって設けられることが好ましいが、別材質のもので別の工程によって設けられるものであってもよい。 In the present invention, it is preferable that a part of the metal pattern is provided around the attachment hole and the metal pattern is provided continuously around the attachment hole. However, the metal pattern may be partly discontinuous. Further, the metal pattern forming the reinforcing frame of the mounting hole is preferably provided by the same metal material simultaneously with the metal pattern for mounting the semiconductor light emitting element and the metal pattern forming the reinforcing frame of the outer peripheral portion. It may be provided by another process.
請求項4に記載の照明装置の発明は、請求項1ないし3いずれか一記載の発光モジュールと;発光モジュールを配設した器具本体と;発光モジュールを点灯する点灯装置と;を具備していることを特徴とする。本発明によれば、請求項1ないし3いずれか一記載の発光モジュールを用いることにより、発光効率の低下を防止した所定の光束を有する照明装置が構成される。
The lighting device according to a fourth aspect includes the light emitting module according to any one of the first to third aspects; an instrument body on which the light emitting module is disposed; and a lighting device that lights the light emitting module. It is characterized by that. According to the present invention, by using the light emitting module according to any one of
本発明において、照明装置は、発光モジュールを複数個組み合わせて長尺なオフィス等、施設・業務用の比較的長い大きな照明器具を構成することが好適であるが、発光モジュール1個を用いて住宅用など一般照明用の小型の照明装置を構成するようにしてもよい。 In the present invention, it is preferable that the lighting device is a combination of a plurality of light emitting modules to form a relatively long large lighting fixture for facilities / businesses such as a long office. You may make it comprise the small illuminating device for general illuminations, such as an object.
器具本体は、熱伝導性の良好な鋼板、ステンレス、アルミニウム等の金属で構成するのが好ましいが、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)などの耐熱性、耐光性で、電気絶縁性を有する合成樹脂で構成されたものであってもよい。 The instrument main body is preferably made of a metal such as a steel plate, stainless steel or aluminum having good thermal conductivity. For example, PBT (polybutylene terephthalate) is a synthetic resin having heat resistance, light resistance, and electrical insulation. It may be configured by.
点灯装置は、例えば、交流電圧100Vを直流電圧24Vに変換して発光ダイオードチップに供給する点灯回路で構成され、器具本体内に内蔵させて設けても、器具本体と別置きで構成してもよい。また調光機能を有するように構成してもよい。 For example, the lighting device includes a lighting circuit that converts an AC voltage of 100 V into a DC voltage of 24 V and supplies the converted voltage to a light emitting diode chip. The lighting device may be built in the instrument body or may be provided separately from the instrument body. Good. Moreover, you may comprise so that it may have a light control function.
請求項1記載の発明によれば、基板の裏面に設けられ、金属パターンの厚みより薄い金属部材を具備し、基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比を50%以上としたことにより、セラミックスを使用した基板における反りを防止することが可能な発光モジュールを提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the metal member provided on the back surface of the substrate is thinner than the thickness of the metal pattern, and the volume ratio of the metal member on the back surface of the substrate to the metal pattern on the substrate surface is 50% or more. Thus, it is possible to provide a light emitting module capable of preventing warpage in a substrate using ceramics.
請求項2記載の発明によれば、金属パターンは、その一部が基板の外周部に長尺状に設けられていることにより、基板の外周部に設けられた金属パターンが基板外周部における補強フレームの作用をなし、基板の反りを防止することができると共に、外周部におけるクラックの発生を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, a part of the metal pattern is provided in a long shape on the outer periphery of the substrate, so that the metal pattern provided on the outer periphery of the substrate is reinforced at the outer periphery of the substrate. It can act as a frame to prevent the substrate from warping and to prevent the occurrence of cracks in the outer periphery.
請求項3記載の発明によれば、金属パターンは、その一部が取付孔の周囲に設けられていることにより、取付孔の周囲に設けられた金属パターンがねじ締め用の取付孔における補強フレームの作用をなし、ねじ締め部におけるクラックの発生を防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the metal pattern is provided around the mounting hole, so that the metal pattern provided around the mounting hole is a reinforcing frame in the mounting hole for screw tightening. Thus, the occurrence of cracks in the screw tightening portion can be prevented.
請求項4記載の発明によれば、請求項1ないし3いずれか一記載の発光モジュールを用いることにより、発光効率の低下を防止した所定の光束を有する照明装置を提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, by using the light emitting module according to any one of the first to third aspects, it is possible to provide an illuminating device having a predetermined light flux in which a decrease in luminous efficiency is prevented.
以下、本発明に係る発光モジュールおよびこの発光モジュールを用いた照明装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a light emitting module according to the present invention and an illumination device using the light emitting module will be described.
先ず、発光モジュールの構成につき説明する。図1に示すように、本実施例の発光モジュール10は、DCB基板に半導体発光素子である発光ダイオードを実装して構成するもので、セラミックスからなる基板11、基板の表面に設けられた銅板からなる金属パターン12、金属パターンの表面に実装された発光ダイオードからなる半導体発光素子13、基板の裏面に設けられた銅板かなる金属部材14で構成する。
First, the configuration of the light emitting module will be described. As shown in FIG. 1, a
基板11は、半導体発光素子13を配設するための部材で、セラミックスからなる長方形の平板、本実施例では窒化アルミニウムからなる長方形の平板で構成する。この基板の表面には配線パターンを形成するための金属パターン12が形成される。図1(a)において、11aは、発光モジュールを照明装置のケース体等に設置するためのねじ締め用の取付孔である。
The
金属パターン12は、セラミックスからなる基板11の表面に対して2箇所に分離して分散され、かつ基板の長手方向に沿って設けられる。これら分散され、図1(a)において、左右に位置する金属パターン12a、12bは、基板11の中央領域に長手方向に沿って、電気絶縁用の所定の間隔sを有するように隣接して配置し、半田によって基板11の表面(図1(b)中、上面)に接合する。この各金属パターン12a、12bの表面には、酸化を防止するためにニッケル(Ni)をメッキする。金(Au)や銀(Ag)などをメッキしてもよい。これらの金属は金属パターン12a、12bの表面を覆ってメッキされることから、半導体発光素子から放射された光を効果的に反射させることができ、光ロスを少なくして効率を向上させることができる。因みに、メッキしない銅の反射率は約60%であるが、銀メッキをすることによって反射率を約95%に向上させることができる。
The
上記に構成された金属パターン12の表面に半導体発光素子13が実装される。半導体発光素子は、発光ダイオードチップ(以下「LEDチップ」と称する)で構成し、LEDチップ13は、同一性能を有する複数個のLEDチップが用意され、この各LEDチップは、本実施例では高輝度、高出力の青色LEDチップで構成する。この複数個の青色LEDチップ13が各金属パターン12a、12bに、それぞれ2個ずつが略均等の間隔を有してマトリックス状に配置され実装される。本実施例においては、基板をDCB基板で構成したことから、LEDチップはチップ角が約1mm程度(1.1〜1.5W)の大容量のチップを設けることができる。
The semiconductor
上記により金属パターン12に実装された、それぞれの青色LEDチップ13には、透明なシリコーン樹脂に黄色蛍光体を混合した封止部材15が充填され、青色LEDチップ13により黄色蛍光体を励起して黄色光を発光させ、この黄色光と青色光とを混光させて白色を発光するように構成される。LEDチップ13は金線からなるボンディングワイヤwによって各金属パターン12a、12bに接続され、4個の各LEDチップ13が直列に接続される。
Each
また、セラミックス基板11の裏面に設けられる銅板からなる金属部材14は、基板11の表面に設けられる金属パターン12の板厚より薄い銅板からなる金属板で構成される。この金属部材14は、セラミックスからなる基板11の裏面に対して半田によって接合し、基板裏面に対して一体的な形状の平板状となるように構成する(図1(c))。
The
上記により、DCB基板からなる発光モジュール10が構成され、この発光モジュール10は、セラミックス基板11表面の銅板からなる金属パターン12に対する基板11裏面の銅板からなる金属部材14の体積比が50%以上となるように構成される。本実施例において、基板11、金属パターン12、金属部材14は下記のような寸法・体積に構成した。
As described above, the
図1(a)において、左方の金属パターン12aの銅板は、板厚を約0.25mm、面積を約40mm2に構成し、右方の金属パターン12bの銅板は、板厚を左方と同様に約0.25mmとし、面積を約80mm2に構成し、表面全体の金属パターン12における銅板の板厚は0.25mmで、合計の面積を約120mm2に構成した。
In FIG. 1A, the copper plate of the
また、裏面の金属部材14の銅板は、板厚を表面の金属パターン12の板厚より薄い約0.2mmとし、面積を約140mm2にして構成した。
Further, the copper plate of the
基板11は、板厚が約0.25mm、面積は裏面の金属部材14の銅板より大きい約322mm2の窒化アルミニウムで構成し、基板の裏面に金属部材14を、全周に余白を設けるようにして接合した。
The
上記により、表面の金属パターン12の体積が約30mm3、裏面の金属部材14の体積が約28mm3となり、基板11表面の金属パターン12に対する基板11裏面の金属部材14の体積比は約93%となり、目的とする50%以上で100%に近くなるように構成された。
Thus, the volume of the
本実施例では、上記のように、セラミックスからなる基板11の裏面に設けられる金属部材14の板厚を、金属パターン12の板厚より薄く形成して、すなわち、表面の金属パターン12を固定して、裏面の金属部材14の板厚と表面積を調整し、基板表面の金属パターン12に対する基板裏面の金属部材14の体積比を100%に近くなるように構成して基板の反りをコントロールした。
In the present embodiment, as described above, the thickness of the
これによって、基板表面の金属パターン12と基板裏面の金属部材14とを同一の材料からなる銅板を使用してセラミックス基板11の表裏両面における金属の熱膨張率の差をなくし、かつ、基板表面の金属パターン12に対する基板裏面の金属部材14の体積比を約93%にして、表裏両面における熱容量の差を極力無くすように構成した。これによって、セラミックスを使用した基板11の熱による反りを防止することが可能な発光モジュール10が構成された。
As a result, the
この発光モジュール10によれば、製造段階において、金属パターン12にLEDチップ13をダイボンディングによって実装する際に、約300℃程度の高温の雰囲気にさらされても基板に反りが生じ難くなる。また、製造段階においてハンドリング性が悪くなる問題も改善することができる。
According to the
上記により、DCB基板を有し外形が長方形で薄い板状をなす発光モジュール10が構成される。この発光モジュールは、図2に示すように、器具本体に組み込まれて照明装置が構成される。
As described above, the
本実施例の照明装置20は、LEDを光源とした小形のダウンライトを構成したもので、上述した発光モジュール10、発光モジュールを配設した器具本体21、発光モジュールを点灯する点灯装置22で構成される。
The illuminating
器具本体21は、図2(a)に示すように、アルミダイカスト製で、両端部に開口を有する断面略円形の円筒状のケース部材として構成する。円筒体内部の一端部(図2(a)中、下方)の開口側に位置して、発光モジュール10を配設するための仕切り板21aを一体に形成する。仕切り板21aは、発光モジュール10を器具本体に支持するための支持部であり、かつ放熱部となる平坦な表面(図2(a)中、下側の面)を有する。
As shown in FIG. 2 (a), the instrument
発光モジュール10は、この仕切り板21aの平坦な表面上に載置され、基板11に設けた取付孔11aを用いて、周囲4箇所をねじによって仕切り板21aに対して締め付け、基板11裏面の銅板からなる金属部材14をアルミニウムからなる仕切り板21aに確実に密着させて固定する。
The
この際、発光モジュール10の基板には反りが生じていないので、基板11と仕切り板21aとの間に隙間が形成されることがないので、ねじ締めの際に、基板11にクラックが発生する虞がない。また、放熱のための仕切り板21aとの接触性も悪くなることがなく発光ダイオードの熱を効果的に放熱させることができる。
At this time, since the substrate of the
また、仮に仕切り板21aの平坦度が悪く、基板11が反って固定された場合でも、金属パターン12が左右の長手方向に沿い分散して配置されているので、反りに対して柔軟に対応させることができクラック等が発生し難くなると共に、密着して固定させることも可能となる。
In addition, even if the flatness of the
上記のように仕切り板21aに固定された発光モジュール10の表面側には、各LEDチップ13を囲むようにして反射体23が設けられる。反射体23は、耐光性、耐熱性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等で構成され、発光モジュール10の各金属パターン12a、12bに実装された4個のLEDチップ13を囲むことができる直径の円形の光取込口23aおよび4個のLEDチップ13を囲むように対向して位置した回転放物面状をなす「すり鉢状」の反射面23bが一体に形成されている。これにより、発光モジュール10の光軸x−xと反射体23の光軸y−yが略一致した発光部Aが構成される。
On the surface side of the
LEDチップ13を点灯する点灯装置22は、発光モジュール10の4個のLEDチップの点灯回路を構成する回路部品からなり、交流電圧100Vを直流電圧24Vに変換して各LEDチップ13に定電流の直流電流を供給するように構成される。上記に構成された点灯装置22は、器具本体21の内部に収納され、他端部側の開口には点灯装置に商用電源を供給するための電源端子台24が設けられる。
The
図中25は、器具本体21の発光部Aに面する一端部に設けられた化粧枠、25aは化粧枠に設けられた透明なカバー部材、26は器具本体21を天井Xに支持するための板ばねからなる支持具である。
In the figure, 25 is a decorative frame provided at one end of the
上記に構成されたダウンライト形の照明装置20は、被設置面である天井Xに単体若しくは複数個を送り用ケーブルにより接続させて設置される。先ず、電源端子台24に電源線を接続し、図2(a)に一点鎖線でに示すように、天井Xの所定の位置に円形の設置孔30を形成する。次に、器具本体21の板ばねからなる支持具26を手で内方に撓ませて器具本体と共に設置孔30に挿入し、支持具26から手を離す。これにより板ばねが自らの弾性により元の状態に復帰して設置孔30の内面に圧接し、その圧接力により器具本体21が天井X固定され、化粧枠25の上面を天井面Xに当接させ位置を決める。この状態で、設置孔30の切り口は化粧枠25によって綺麗に覆われる。
The downlight
上記に設置された照明装置20を点灯すると、各LEDチップ13から出射された光が反射体23の回転放物面からなる反射面23bで反射して略円形状に下向きに広がって放射されスポット的な所望の照明を行う。この際、LEDチップ13から放射された光は、金属パターン12a、12bの表面にメッキされたニッケル、銀、金などの金属で反射され、また、基板11が白色のセラミックスで構成されていることから、基板表面でも光が反射され光ロスの少ない照明を行うことができる。
When the
また、各LEDチップ13から発生する熱は、金属パターン12→基板11→裏面の金属部材14へ、さらに器具本体の仕切り板21a→器具本体21に伝達され外部に放熱される。この際、金属パターン12および金属部材14が熱伝導性の良好な銅からなり、基板11も熱伝導性を有するセラミックスで構成され、さらに、器具本体も熱伝導性の良好なアルミニウムで構成され、表面積の大きな本体側壁にも伝達されるので、効果的に外部に放熱される。
Further, the heat generated from each
また、LEDチップ13を実装した金属パターン12a、12bは、基板11の長手方向に沿って配置されているので、LEDチップから発生する熱を、熱容量の大きな基板の長手方向に沿って伝達することができ、一層効果的に放熱させることができる。
Moreover, since the
また、発光モジュール10は、反りがない状態で構成され、基板裏面の金属部材14が、器具本体21の仕切り板21aに確実に密着して固定されるので熱ロスがなく、より一層効果的に放熱される。
In addition, the
これら放熱作用によって、各LEDチップ13における光変換効率の低下が抑制され光束の低下を防止することができ、所定照度の明るい照明を行うことができる。同時にLEDチップの長寿命化も図ることがでる。
By these heat dissipation actions, a decrease in light conversion efficiency in each
以上、本実施例によれば、セラミックスからなる基板表面の金属パターン12に対する基板裏面の金属部材14の体積比を約93%にして、表裏両面における熱容量の差を極力無くすように構成したので、セラミックスを使用した基板11の熱による反りを確実に防止することが可能な発光モジュール10を提供することができる。同時に、基板表面の金属パターン12と基板裏面の金属部材14を同一材料からなる銅板を使用してセラミックス基板の表裏両面における金属の熱膨張率の差をなくしたので、基板11の熱による反りを一層確実に防止することが可能な発光モジュール10を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the volume ratio of the
さらに、セラミックスからなる基板11の裏面に設けられる金属部材14の板厚を、表面の金属パターン12の板厚より薄く形成し、すなわち、表面の金属パターン12を固定して、裏面の金属部材14の板厚と表面積を調整し、基板表面の金属パターン12に対する基板裏面の金属部材14の体積比を100%に近くなるように構成して基板の反りをコントロールした。これによって、複雑な配線パターンのない、放熱用の平板状をなす単純な基板裏面でコントロールすることが可能となり、体積の調整がしやすくなると共に、所定の体積比を確実に実現することができ、製造性にも優れた発光モジュールを提供することができる。
Further, the thickness of the
セラミックスを使用した基板11の熱による反りを確実に防止することが可能になったことにより、発光モジュール10の製造段階において、高温の雰囲気にさらされても基板に反りが生じ難くなる。また、発光モジュールの製造段階においてハンドリング性が悪くなる問題も改善することができる。
Since it becomes possible to reliably prevent warpage due to heat of the
また、発光モジュール10の基板には反りが生じていないので、基板11と仕切り板21aとの間に隙間が形成されることがなく、ねじ止めの際に、基板にクラックが発生する虞がない。また、放熱のための仕切り板21aとの接触性も悪くなることがなく発光ダイオードの熱を効果的に放熱させることができ、所定照度の明るい照明を行う照明装置を提供することができる。
In addition, since the substrate of the
本実施例において、基板裏面の金属部材14は、一体的な形状の平板状で構成したが、図3に示すように、分離され分散されて設けられたものでもよい。すなわち、図3(b)(c)に示すように、金属部材14は、セラミックスからなる基板11の裏面に対して2箇所に分離し分散されて配置され、かつ基板の長手方向に沿って設けられる。これら分散され、図3(b)(c)において、左右に位置する金属部材14a、14bは、基板11裏面の中央領域に長手方向に沿って、所定の間隔sを有するように隣接して配置し、半田によって基板11の裏面に接合される。
In the present embodiment, the
この場合、左右の金属部材14a、14bは、表面に実装されたLEDチップ13の略直下に位置して配置する。換言すれば、所定の間隔sがLEDチップの直下を避けて設けられる。これによってLEDチップ13から発生する熱がセラミックス基板11を介して直下に位置する金属部材14a、14bに対して、熱伝導路を短くして伝達させることができ、金属部材14を分散配置しても効率的に放熱させることが可能となる。因みに、LEDチップ13の直下に間隔sが位置した場合には、LEDチップの直下に空間が形成され、熱抵抗が大となり効果的に放熱させることができない。特に、熱伝導性が高くないセラミックス基板11と組み合わせると、LEDチップ13からの熱はセラミックス基板11内で左右に分散し難いことから一層熱伝導性が悪くなる。
In this case, the left and
また、LEDチップ13を、左右1個の金属パターン12a、12bに対して、それぞれ2個のLEDチップを実装し、合計4個のLEDチップで発光部Aを構成したが、1個の金属パターンに対して1個のLEDチップを実装し、より多くのLEDチップを配設して高出力化を図った発光部Aを構成してもよい。
In addition, the
すなわち、図4に示すように、セラミックスからなる長方形の基板11の表面に対して、複数個、本実施例では20個の金属パターン12gを分散して配置する。この金属パターン12gは、長方形の基板11に対し、その長手方向に沿って横に5個、縦に4個を略等間隔にマトリックス状に配置し、半田により基板11の表面に接合する。この各金属パターン12gの表面には、上述したと同様に酸化を防止するためにニッケル(Ni)をメッキする。金(Au)や銀(Ag)などをメッキしてもよい。
That is, as shown in FIG. 4, a plurality of, in this embodiment, 20
上述のように分散して配置された各金属パターン12gは、図4(a)に示すように、平面視で正方形のエッジ部分となるコーナー12g1をカットし、略R形状になるように形成した略八角形に形成する。さらに、図5(a)に示すように、縦断面視で略台形、すなわち、頂部12g2から底部12g3にわたって金属パターン12gの高さ方向全周にテーパー12g4を形成し、底部12g3をセラミックスからなる基板11の表面に半田で接合して構成されている。
As shown in FIG. 4A, each
上記に構成された各金属パターン12gにおける頂部12g2表面の略中央部分に対して、それぞれ1個のLEDチップ13を実装し、基板11の表面に合計20個のLEDチップ13をマトリックス状に配設した外形が長方形をなすDCB基板からなる発光モジュール10を構成する。
One
DCB基板は、配線パターンを形成する銅板からなる金属パターンを厚く形成できる特徴がある。このため金属パターンのない部分、図5において、a部分が比較的深い溝となり、図5(b)に示すように、LEDチップから放射された光の一部が溝内に取り込まれ易くなる。 The DCB substrate has a feature that a metal pattern made of a copper plate for forming a wiring pattern can be formed thick. For this reason, in the portion without the metal pattern, in FIG. 5, a portion becomes a relatively deep groove, and as shown in FIG. 5B, a part of the light emitted from the LED chip is easily taken into the groove.
これに対し、上記構成によれば、金属パターン12gの高さ方向全周にテーパー12g4を形成したので、取り出し難くなっていた光の一部が図5(a)に示すように、テーパー12g4で光放射方向(図5(a)中、上方)に向かって反射し、溝内に取り込まれることなく効果的に取り出すことができる。これによって光ロスをなくし効率を向上させることができる。
On the other hand, according to the above configuration, since the taper 12g4 is formed on the entire circumference in the height direction of the
また、金属パターン12gは、平面視で正方形のエッジ部分となるコーナー12g1を略R形状に形成したので、鋭い角がなくなり電解集中がし難い構成とした。これにより、酸化防止のため金属パターン12gの表面にメッキしたニッケルや銀等の金属によるマイグレーション現象の発生を防止することが可能となり、金属パターン12g間の絶縁抵抗が低下する虞がなくなり、安全な発光モジュールを提供することができる。また、コーナー12g1を略R形状に形成したので、隣接する金属パターン12g間の距離を長くとることができ、確実な電気絶縁を図ることもできる。
Further, the
上記構成の金属パターン12gは、基板に銅板を接合する手段で構成したが、エッチングによって構成してもよい。この場合、DCB基板の特徴である厚い銅層をエッチングすることによって、エッチング面が垂直とならずに山形になり、自動的に金属パターン12gの高さ方向全周にテーパーが形成される。このテーパーを利用して光の一部を反射させるようにしてもよい。
The
なお、変形例を示す図3〜図5には、図1、図2と同一部分に同一符号を付し詳細な説明は省略した。 3 to 5 showing the modified examples, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例は、実施例1と発明の課題・目的および課題を解決するための手段を共通にし、金属パターンをさらに分散配置してDCB基板からなる発光モジュールの強度を向上させると共に、基板の反りを一層防止するようにしたものである。 In this embodiment, the means for solving the problems / objects and problems of the present invention are the same as in the first embodiment, and the metal pattern is further distributed to improve the strength of the light emitting module made of the DCB substrate, and the warp of the substrate. This is intended to further prevent this.
本実施例の発光モジュール10は、図6に示すように、セラミックス基板11の表面に設けられた銅板からなる金属パターン12の一部が基板11の外周部に設けられている。すなわち、左右の金属パターン12a、12b、それぞれが共通して対向する辺、図6(a)において上下に位置する辺に、各金属パターン12a、12bを跨る長さで、かつ基板11の長手方向に沿って長尺状をなす金属パターン12c、12dを、各金属パターン12a、12bとの間に電気絶縁用の所定の間隔を有するように隣接して配置し、半田によって基板表面に接合する。この各金属パターン12c、12dの表面にも、酸化を防止するためにニッケル(Ni)等をメッキする。
As shown in FIG. 6, in the
この長尺状をなす金属パターン12c、12dは、基板11の外周部に設けられていることにより次のように作用する。すなわち、長尺状をなす金属パターン12c、12dは、基板11の長手方向に沿って設けられているので、基板自体の反りの低減化をさらに図ることができる。
The
また、セラミックスからなる基板11をケース体等に対してねじ締めによって固定する際、ケース体側の反りまたは表面の平坦度などの影響で、基板端面に近い金属パターン12a、12bのエッジ部分、図6(a)(b)におけるc部分に応力が集中してクラックが発生し易くなる。
Further, when the
本実施例によれば、この部分に位置して補強フレームとなる長尺状の金属パターン12c、12dが設けられたことによって、局所的な応力を分散させることができ、金属パターン12a、12bのエッジ部におけるクラックの発生を防止することができる。
According to the present embodiment, since the
また、強度が比較的弱い基板の外周部、特に基板端面における補強フレームの作用をもなし、外周部におけるクラックの発生も防止することができる。また、長尺状の金属パターン12c、12dは、基板11上のデッドスペースを利用しては配置されるので、補強フレーム設置のために基板を大きくする必要がなく、モジュールの小型・薄型化を達成することができる。
Further, the outer peripheral portion of the substrate having a relatively low strength, in particular, the function of the reinforcing frame on the end surface of the substrate can be provided, and the occurrence of cracks in the outer peripheral portion can be prevented. Further, since the
また、本実施例においては、基板11の表面に設けられた金属パターン12の一部がねじ締め用の取付孔11aの周囲に設けられている。すなわち、長方形のセラミックスからなる基板11の4隅に形成された4個のねじ締め用の取付孔11a、それぞれに対して孔の周囲を囲むようにして金属パターン12eを、隣接する各金属パターン12a、12b、12c、12dとの間に電気絶縁用の所定の間隔を有するように配置し、半田によって基板表面に接合する。この各金属パターン12eの表面にも、同様に酸化を防止するためのニッケル(Ni)等をメッキする。
Further, in this embodiment, a part of the
この金属パターン12eは、取付孔11aの周囲を囲むようにして設けられていることにより次のように作用する。すなわち、セラミックスからなる基板11をケース体等にねじを締めつけて固定する際に、ねじの締めつけ部位に局所的に応力が発生しクラックが発生し易くなる。
The
本実施例によれば、この部分に位置して補強フレームとなる金属パターン12eが設けられたことによって、金属パターン12eが補強フレームの役目をなし、局所的にかかる応力を分散させることができ、ねじ締め部におけるクラックの発生を防止することができる。また、強度が比較的弱くなっている取付孔周囲における補強フレームの作用をもなし、取付孔周囲におけるクラックの発生も防止することができる。
According to the present embodiment, the
また、本実施例においては、基板11の表面に一対の端子部を構成する金属パターン12fが設けられている。すなわち、長方形のセラミックスからなる基板11の短辺に、それぞれ対向して略正方形の端子部をなす金属パターン12fを、隣接する各金属パターン12a、12b、12c、12d、12eとの間に電気絶縁用の所定の間隔を有するように配置し、半田によって基板表面に接合する。この各金属パターン12fの表面にも、同様に酸化を防止するためのニッケル(Ni)等をメッキする。
In the present embodiment, a
上述した基板外周部の補強フレームをなす金属パターン12c、12d、取付孔11aの補強フレームをなす金属パターン12eおよび端子部を構成する金属パターン12fは、LEDチップ13を実装するための左右の金属パターン12a、12bと同様に、板厚が約0.25mmの銅によって構成する。また、左右の金属パターン12a、12bと同時にセラミックスからなる基板11の表面に半田によって接合されるので製造性も良好となる。
The
また、これら金属パターンには、左右の金属パターン12a、12bと同様に、ニッケル、銀、金などの金属が、その表面を覆ってメッキされることから、LEDチップから放射された光を効果的に反射させることができ、光ロスを少なくして効率をより一層向上させることができる。
In addition, similar to the left and
さらに、セラミックスからなる基板11が補強されることから、セラミックスの板厚をより薄くすることも可能となり、LEDチップの熱を効果的に裏面側の金属部材14に伝達することができると共に、コスト的に有利な発光モジュールを提供することが可能となる。
Further, since the
以上のように、本実施例によれば、金属パターンを分散配置して補強フレームを構成することによって、比較的強度の弱い基板外周部や取付孔の周囲を補強することができ、基板におけるクラックの発生を防止することができる共に、これら分散配置された補強フレームによって、基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比を50%以上に調整することができ、基板自体の反りを一層防止することが可能な発光モジュールを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, by forming the reinforcing frame by dispersing and arranging the metal patterns, it is possible to reinforce the periphery of the substrate and the periphery of the mounting hole, which are relatively weak, and cracks in the substrate These distributed reinforcing frames can adjust the volume ratio of the metal member on the back surface of the substrate with respect to the metal pattern on the substrate surface to 50% or more, and further warp the substrate itself. A light-emitting module that can be prevented can be provided.
すなわち、基板表面の金属パターンが増えることにより、基板裏面の金属部材との体積比の差が小さくなり、体積比の差に起因した反りを防止することができる。これは、例えば、補強フレーム等を設けない構成であって、表側の金属パターンの方が裏側の金属部材より体積比が小さい場合に好適である。一方、例えば、補強フレーム等を設けない構成であって、表側の金属パターンの方が裏側の金属部材よりも体積比で大きい場合に、補強フレーム等を設けてしまうと、表側の体積が増えることにより裏側の金属部材の体積比が大きくなりすぎ、好適ではない虞がある。しかしながら、この場合には裏側の金属部材の厚みや配設領域大きくすればよく、特に裏側の金属部材の配設領域を大きくできることはセラミックス基板の放熱効果をより高めることができるので、好適である。 That is, by increasing the metal pattern on the substrate surface, the difference in volume ratio with the metal member on the back surface of the substrate is reduced, and warpage due to the difference in volume ratio can be prevented. For example, this is a configuration in which a reinforcing frame or the like is not provided, and the front-side metal pattern is suitable when the volume ratio is smaller than that of the back-side metal member. On the other hand, for example, when a reinforcement frame or the like is provided, and the front side metal pattern is larger in volume ratio than the back side metal member, if the reinforcement frame or the like is provided, the front side volume increases. As a result, the volume ratio of the metal member on the back side becomes too large, which may not be suitable. However, in this case, it is only necessary to increase the thickness and the arrangement area of the metal member on the back side, and in particular, it is preferable to increase the arrangement area of the metal member on the back side because the heat dissipation effect of the ceramic substrate can be further enhanced. .
本実施例においては、端子部を構成する金属パターン12fも有し、また、基板裏面の金属部材14の面積を大きくして調整した(板厚は実施例1と同様で約0.2mm)ことから、体積比を約95%にすることができ、より一層100%に近くなるように構成することができた。これにより、基板11の表裏両面における熱容量の差を極力少なくすることができ、セラミックスを使用した基板11の熱による反りの発生を、より一層防止することが可能な発光モジュール10を提供することができる。同時に、本実施例によれば、基板11の長手方向に沿って長尺状をなす金属パターン12c、12dが設けられたことにより、基板の反りをより一層防止することができる。
In this embodiment, the
なお、本実施例を示す、図6には、実施例1の図1〜図5と同一部分に同一符号を付し詳細な説明は省略した。また、本実施例のおける他の構成、作用、作用効果、変形例等は実施例1と同様である。 In FIG. 6 showing the present embodiment, the same parts as those in FIGS. 1 to 5 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In addition, other configurations, functions, effects, and modifications in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
10 発光モジュール
11 基板
11a 取付孔
12 金属パターン
13 半導体発光素子
14 金属部材
20 照明装置
21 器具本体
22 点灯装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
基板の表面に分散して設けられた金属パターンと;
金属パターンの表面に実装された半導体発光素子と;
基板の裏面に設けられ、金属パターンの厚みより薄い金属部材と;
を具備し、基板表面の金属パターンに対する基板裏面の金属部材の体積比を50%以上としたことを特徴とする発光モジュール。 A substrate made of ceramics;
A metal pattern distributed on the surface of the substrate;
A semiconductor light emitting device mounted on the surface of the metal pattern;
A metal member provided on the back surface of the substrate and thinner than the thickness of the metal pattern;
And the volume ratio of the metal member on the back surface of the substrate to the metal pattern on the surface of the substrate is 50% or more.
発光モジュールを配設した器具本体と;
発光モジュールを点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A light emitting module according to any one of claims 1 to 3;
An instrument body with a light emitting module;
A lighting device for lighting the light emitting module;
An illumination device comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013162036A (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Heat sink and illuminating device |
JP2013201255A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Wiring board device, light-emitting module, lighting device, and method for manufacturing wiring board device |
KR101418008B1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-07-09 | 주식회사 케이씨씨 | Substrate for LED and LED heat-sink structure |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017627A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | Ceramic circuit board and semiconductor module using the same |
JP2003286087A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Method for producing joined body |
JP2003286086A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Method for producing joined body |
JP2006086138A (en) * | 2003-06-05 | 2006-03-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical device |
JP2006196565A (en) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | Package for housing light-emitting device |
JP2006294898A (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | Package for housing light emitting element |
JP2009289816A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Kyocera Corp | Light emitting device, and lighting system |
-
2009
- 2009-10-21 JP JP2009242119A patent/JP2011091135A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017627A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | Ceramic circuit board and semiconductor module using the same |
JP2003286087A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Method for producing joined body |
JP2003286086A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Method for producing joined body |
JP2006086138A (en) * | 2003-06-05 | 2006-03-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical device |
JP2006196565A (en) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | Package for housing light-emitting device |
JP2006294898A (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | Package for housing light emitting element |
JP2009289816A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Kyocera Corp | Light emitting device, and lighting system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013162036A (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Heat sink and illuminating device |
JP2013201255A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Wiring board device, light-emitting module, lighting device, and method for manufacturing wiring board device |
KR101418008B1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-07-09 | 주식회사 케이씨씨 | Substrate for LED and LED heat-sink structure |
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