JP2012190841A - Ｌｅｄパッケージ及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの発熱を効率よく放熱することができ、信頼性の向上及び大型化を実現することができるＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ照明装置を実現すること。
【解決手段】ＬＥＤパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１１０と、ＬＥＤチップ１１０を載置面１２０ａに支持するセラミックからなる支持体１２０と、支持体１２０の裏面１２０ｂに形成され、回路基板１７０上の配線パターン１６０と電気的に絶縁された放熱用金属膜１３０と、支持体１２０に設置されたＬＥＤチップ１１０と回路基板１７０とを電気的に接続する導体配線１４０，１５０と、を備える。放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７０とを熱的に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを支持体に搭載するパッケージ及びＬＥＤ照明装置に関する。

近年、数十μｍから数ｍｍ程度角の大きさのＬＥＤチップをパッケージ内に収めた発光装置が開発され、電子機器、車両、各種の照明装置として利用が拡大している。

ＬＥＤチップは、導体配線が施された支持体に搭載される。ＬＥＤの高出力化に伴い、支持体は、耐熱性及び耐光性に優れたセラミックスを主な材料とするセラミックパッケージが好適に利用されている。

上記支持体に施された導体配線は、ＬＥＤチップと外部の電極とを電気的に接続するだけではなく、発光装置の放熱性を向上させることができる。

特許文献１には、半導体素子と、その半導体素子を配置し、該半導体素子の電極に接続される導体配線が設けられたパッケージと、を備える半導体装置が記載されている。特許文献１記載の半導体装置は、セラミックスのような光の吸収が顕著な材料を用いたＬＥＤパッケージに搭載された半導体装置においても、光の漏れ及び吸収を最小限にとどめ、簡便な構成により、光取り出し効率を向上させようとする。

図１は、特許文献１記載の半導体装置を搭載したＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図である。図１中の矢印は、ＬＥＤチップの発熱を放熱する主要な放熱ルートを示している。

図１に示すように、ＬＥＤパッケージ１０は、ＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を載置面１２ａに支持するセラミックからなる支持体１２と、支持体１２の裏面１２ｂに接着剤により貼り付けられた導体配線１３，１４と、銅箔からなる配線パターン１５が形成された回路基板１６と、を備える。

ＬＥＤチップ１１は、支持体１２内部に施された配線（図示略）により導体配線１３，１４に接続されている。

支持体１２は、ＬＥＤチップ１１を支持する土台としての機能を有する。支持体１２は、セラミックが好適に利用される。支持体１２をセラミックにより形成する場合、支持体１２は、通常、貫通孔を設けたりして種々のパターン形状に形成した複数の未焼成セラミックグリーンシートを積層させた後、焼成することにより作製される。

支持体１２は、土台としての機能を有する。また、支持体１２は、ＬＥＤチップ１１の載置面を開口させるように形成することによって、リフレクタとしても機能させることができる。

導体配線１３，１４は、ＬＥＤチップ１１の正負の各電極と配線パターン１５とを接続する一対の配線電極である。また、導体配線１３，１４は、ＬＥＤチップ１１から支持体１２に伝導した熱を、回路基板１６側に放熱する機能を併せ持つ。

回路基板１６は、例えば、伝熱率が低い第１絶縁層１６ａと、伝熱率が高い金属層１６ｂと、伝熱率が低い第２絶縁層１６ｃとが積層されている。

特開２００９−２７２３７８号公報

以上のように構成された特許文献１記載の半導体装置は、ＬＥＤチップ１１の放熱に際して、以下の課題がある。

ＬＥＤは回路基板に搭載されるが、このＬＥＤは、他の半導体素子と比較して発熱が非常に大きい。

特許文献１記載の半導体装置は、ＬＥＤチップ１１の発熱を放熱するために、ＬＥＤチップ１１の熱を、支持体１２の裏面に形成された導体配線１３，１４を介して配線パターン１５、さらには回路基板１６へ伝達する。

しかしながら、導体配線１３，１４は、ＬＥＤチップ１１の電極端子であるため、絶対にショートしてはならないという制約がある。そこで、導体配線１３，１４は、正負一対の各電極であることから、両者の間には、図１に示すように、支持体１２の裏面と導体配線１３，１４と回路基板１６上で囲まれた空気の層（ギャップ）１７が形成されることになる。

上記構成上の制約のため、放熱効果を向上させるために導体配線１３，１４の配線面積を大きくしようとしても、必ず導体配線１３，１４同士の間にギャップ１７を形成しなければならないことから、一定の配線面積以上に導体配線１３，１４を大きく形成することはできない。したがって、導体配線１３，１４を用いた放熱効果を向上させることには限界がある。

しかも、図１に示すように、ＬＥＤチップ１１は、一般的に支持体１２の載置面１２ａの中心に配置されるのに対して、導体配線１３，１４は、ＬＥＤチップ１１の配置位置（支持体１２の載置面１２ａの中心位置）から離れた位置に形成されている。このため、図１矢印の放熱ルートに示すように、ＬＥＤチップ１１の発熱は、導体配線１３，１４を伝導して迂回する形で回路基板１６側に伝達される。つまり、ＬＥＤチップ１１の発熱を最短路で回路基板１６へ送達できないので、放熱効果が悪いという課題がある。

さらに、導体配線１３，１４の配線面積を大きくすることができない別の要因がある。すなわち、導体配線１３，１４の配線面積を大きく形成すると、導体配線１３，１４と配線パターン１５との接続、並びに導体配線１３，１４とセラミックからなる支持体１２との接続が、熱膨張による応力に耐えられなくなるという課題がある。例えば、回路基板１６（組成：金属／熱膨張率大）と、支持体１２（組成：セラミック／熱膨張率小）との熱膨張率の差により、固定部分である導体配線１３，１４部分に大きな応力がかかる。特に大口径のＬＥＤパッケージになると、回路基板１６と支持体１２との膨張の差が大きくなりすぎて、接合材の半田などの固定部材が応力に耐えられずクラックが生じたり、破損する虞がある。同様の不具合は、支持体１２と回路基板１６とを接着する樹脂等の接着剤にも生じる。以上のことから、大口径のＬＥＤパッケージを作製するのが困難であるという課題がある。

本発明の目的は、ＬＥＤチップの発熱を効率よく放熱することができ、信頼性の向上及び大型化を実現することができるＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ照明装置を提供することである。

本発明のＬＥＤパッケージは、配線パターンを形成した回路基板に載置されるＬＥＤパッケージであって、ＬＥＤチップを搭載し前記ＬＥＤチップに接続する制御用配線を表面に形成した支持体と、前記支持体端部に設けられ、前記制御用配線を電気的に前記配線パターンに接続する導体配線部と、前記支持体の裏面に設けられ、前記支持体を熱的に前記回路基板に接続する放熱用金属膜とを有する、構成を採る。

本発明のＬＥＤ照明装置は、配線パターンを形成した回路基板と、ＬＥＤチップを搭載し前記ＬＥＤチップに接続する制御用配線を表面に形成した支持体と、前記支持体端部に設けられ前記制御用配線を電気的に前記配線パターンに接続する導体配線部と、前記支持体の裏面に設けられ前記支持体を熱的に前記回路基板に接続する放熱用金属膜と、を有するＬＥＤパッケージとを有し、前記ＬＥＤチップの制御用配線と前記回路基板の配線パターンとを接続するとともに、前記支持体を前記放熱用金属膜を介して前記回路基板に接続し、前記配線パターンと前記放熱用金属膜とは相互に絶縁されている、構成を採る。

本発明によれば、ＬＥＤチップの発熱を効率よく放熱することができ、信頼性の向上及び大型化を実現することができるＬＥＤパッケージを実現することができる。

従来の半導体装置を搭載したＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図 本発明の実施の形態３に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図 本発明の実施の形態４に係るＬＥＤパッケージの構造を示す斜視図 図５のＬＥＤパッケージの支持体を背面からみた平面図 図６のＡ−Ａ矢視断面図 図６のＢ−Ｂ矢視断面図 ＬＥＤチップ６個用のＬＥＤパッケージの構造を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図である。図１中の矢印は、ＬＥＤチップの発熱を放熱する主要な放熱ルートを示している。以下、本発明に係るＬＥＤパッケージを、セラミックＬＥＤパッケージで具現化した例で説明する。

図２に示すように、ＬＥＤパッケージ１００は、銅箔からなる配線パターン１６０が形成された回路基板１７０上に設置される。

ＬＥＤパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１１０と、ＬＥＤチップ１１０を載置面１２０ａに支持するセラミックからなる支持体１２０と、支持体１２０の裏面１２０ｂに形成され、回路基板１７０上の配線パターンと電気的に絶縁される放熱用金属膜１３０と、支持体１２０に設置されたＬＥＤチップ１１０と回路基板１７０上に形成された配線パターン１６０とを電気的に接続する導体配線１４０，１５０と、を備える。

ＬＥＤチップ１１０は、支持体１２０に施された配線（図示略）により導体配線１４０，１５０に接続されている。

支持体１２０は、ＬＥＤチップ１１０を支持する土台としての機能を有する。支持体１２０は、セラミックが好適に利用される。また、セラミックには、安価で絶縁性、反射率、熱伝導率に優れ、熱やＵＶ（Ultra Violet）による劣化の少ないアルミナが好適である。他のセラミックには、各種酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物などが用いられる。セラミック支持体は、通常、貫通孔を設けたりして種々のパターン形状に形成した複数の未焼成セラミックグリーンシートを積層させた後、焼成することにより作製される。なお、セラミックの他、適用可能な材料には、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン樹脂）、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

また、支持体１２０は、ＬＥＤチップ１１０の載置面を開口させるように形成することによって、リフレクタとしても機能させることができる。この例については、実施の形態３により後述する。

放熱用金属膜１３０は、ＬＥＤチップ１１０の発熱を放熱する放熱用の金属パッドである。

放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと配線パターン１６０又は金属層１７０ｂとを直付けする。

放熱用金属膜１３０は、放熱の目的のためだけに設置されており、電気的には絶縁されている。すなわち、放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７０の金属層１７０ｂとを直付けして熱を伝達する一方、配線パターン１６０等の導体からは分離されて電気的絶縁が保たれる。放熱用金属膜１３０は、いわば熱的に、支持体１２０と回路基板１７０とを接続している。

放熱用金属膜１３０は、例えば下地Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕが好適である。また、放熱用金属膜１３０は、ＡｇやＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕなどが使用可能である。

放熱用金属膜１３０は、放熱効果を高める観点から、より広い面積で回路基板１７０の金属層１７０ｂ上に接合されることが好ましい。本実施の形態では、放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂのほぼ全面に、例えばＣｕ電解メッキにより形成されている。

導体配線１４０，１５０は、ＬＥＤチップ１１０の正負の各電極と配線パターン１６０とを接続する一対の配線電極（ＬＦ：リードフレーム）である。導体配線１４０，１５０は、熱膨張率の差による応力を吸収する曲げ部分１４０ａ，１５０ａを有する。導体配線１４０，１５０は、支持体１２０のコーナー部に形成されていること、高温の支持体１２０との接触面積が小さいこと、曲げ部分１４０ａ，１５０ａから空間への放熱が可能であること等のため、ＬＥＤの直下に導体配線を配置する従来のＬＥＤパッケージと比較すると、ＬＥＤチップ１１０の熱は構造的に配線パターン１６０との接合部に伝達し難い。そのため、導体配線１４０，１５０は、銅箔で形成された配線パターン１６０とは熱膨張率が異なるが、その接合部に過度の応力が発生することがないため、接続部が切断、破損することはない。更に、接合部に多少の応力が生ずる場合でも、導体配線１４０，１５０のリード部の曲げ部分１４０ａ，１５０ａがこれを吸収する。

導体配線１４０，１５０は、例えば無酸素銅又は、脱酸素銅を主材料とした銅合金に、光の反射率を上げるため、Ａｇなどの反射率の高い材料でめっきを施すものが好適である。また、導体配線１４０，１５０は、無酸素銅、脱酸素銅、銅合金、又はＦｅ系の材料などの金属材料を用いてもよい。

また、導体配線１４０，１５０は、ＬＥＤチップ１１０の配線電極としての機能を有することを主目的とするが、ＬＥＤチップ１１０の発熱を、回路基板１７０側に放熱する副次的な機能も持つ。

配線パターン１６０は、回路基板１７０の第１絶縁層１７０ａ上に部分めっき処理などにより形成されている。配線パターン１６０には、導体配線１４０，１５０の端部が半田などにより接続されている。本実施の形態では、配線パターン１６０は、

回路基板１７０は、伝熱率が低い第１絶縁層１７０ａと、伝熱率が高い金属層１７０ｂと、伝熱率が低い第２絶縁層１７０ｃとが積層されている。第１絶縁層１７０ａには、放熱用金属膜１３０を、金属層１７０ｂに直付けするための開口部１７１が形成されている。

以下、上述のように構成されたＬＥＤパッケージの作製方法について説明する。

放熱用金属膜１３０は、配線電極である導体配線１４０，１５０とは別体で、支持体１２０に裏面１２０ｂ形成するものである。

それぞれの部品の形成方法は、以下の通りである。

支持体１２０は、乾式成形機により材料を成形し、焼結することで得られる。又は、ドクターブレードを用いた湿式成形により、シートを成形し、焼結後、カッティングすることにより形成する。支持体１２０上の配線である上面金属（図示略）は、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕを部分めっき処理することにより得られる。

放熱用金属膜１３０は、例えばＣｕ電解めっき処理により形成する。

導体配線１４０，１５０は、圧延加工した金属リードフレームをスタンピング（打ち抜き）加工や曲げ加工等を金型を用いて段階的に実施する。

また、放熱用金属膜１３０は、支持体１２０と、配線パターン１６０又は回路基板１７０の金属層１７０ｂとを完全に接着させる。この場合、あらかじめ支持体１２０に放熱用金属膜１３０をめっき処理又は蒸着処理などによって形成しておくようにする。このような前処理をしておくと、放熱用金属膜１３０と配線パターン１６０又は回路基板１７０の金属層１７０ｂとを、半田によって完全に接続することができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態のＬＥＤパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１１０と、ＬＥＤチップ１１０を載置面１２０ａに支持するセラミックからなる支持体１２０と、支持体１２０の裏面１２０ｂに形成され、回路基板１７０上の配線パターン１６０と電気的に絶縁された放熱用金属膜１３０と、支持体１２０に設置されたＬＥＤチップ１１０と回路基板１７０とを電気的に接続する導体配線１４０，１５０と、を備える。放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７０の金属層１７０ｂとを直付けする。

このように、ＬＥＤパッケージ１００は、配線電極である導体配線１４０，１５０とは別体で、放熱用金属膜１３０として支持体１２０に新たに形成する。放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７０の金属層１７０ｂとを直付けしている。

図２の矢印に示すように、ＬＥＤパッケージ１００は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７０の金属層１７０ｂとを直付けした放熱用金属膜１３０が、ＬＥＤチップ１１０の発熱を回路基板１７０側に速やかに放熱する。放熱用金属膜１３０は、ＬＥＤチップ１１０の放熱のみを目的とするため、回路基板１７０上の配線パターン１６０とは電気的な絶縁が保たれている。このため短絡等の電気的な影響はない。

特に、放熱用金属膜１３０は、電気的に絶縁されているため、回路基板１７０の金属層１７０ｂ部分に直接接続して放熱することができる。

その結果、ＬＥＤチップ１１０の発熱を効率よく放熱することができ、熱膨張による応力による破損を未然に防止して信頼性の向上を図ることができると共に、大型化を実現することができる。

ここで、放熱用金属膜１３０は、回路基板１７０の金属層１７０ｂ部分ではなく、配線パターン１６０とは電気的に絶縁された第２配線パターンと接続して放熱する態様でもよい。なお、この例は実施の形態２により説明する。放熱用金属膜１３０を配線パターン１６０接続して放熱するようにすれば、回路基板１７０の表面上に直接放熱することができる。

また、本実施の形のＬＥＤパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１１０が、支持体１２０のどこに配置されても、放熱用金属膜１３０を介して、その裏面１２０ｂから回路基板１７０側にダイレクトに放熱することができる利点がある。

また、本実施の形のＬＥＤパッケージ１００は、導体配線１４０，１５０の上記構造により、ＬＥＤチップ１１０の熱は構造的に配線パターン１６０との接合部に伝達し難い。そのため、配線パターン１６０との接合部に過度の応力が発生することがないため、接続部が切断、破損することはない。更に、接合部に多少の応力が生ずる場合でも、導体配線１４０，１５０のリード部の曲げ部分１４０ａ，１５０ａがこれを吸収する。これらにより、ＬＥＤパッケージの大型化を実現できる。

なお、本実施の形態では、回路基板１７０の第１絶縁層１７０ａ上に、配線パターン１６０を形成しているが、配線パターン１６０を有する回路基板であれば、どのような基板でもよい。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。実施の形態１との相違は、導電配線に接続する配線パターン以外に、他の配線パターンが回路基板上に形成されている点にある。この場合でも、実施の形態１同様に本発明を適用できる。

図３に示すように、ＬＥＤパッケージ１００は、銅箔からなる配線パターン１６０と、配線パターン１６０とは電気的に絶縁された第２配線パターン１６１とが形成された回路基板１７１上に設置される。

回路基板１７１は、伝熱率が低い第１絶縁層１７１ａと、伝熱率が高い金属層１７１ｂと、伝熱率が低い第２絶縁層１７１ｃとが積層されている。

配線パターン１６１及び第２配線パターン１６１は、回路基板１７１の第１絶縁層１７１ａ上に部分めっき処理などにより形成されている。配線パターン１６０には、導体配線１４０，１５０の端部が半田などにより接続されている。

第２配線パターン１６１は、配線パターン１６０とは電気的に絶縁され、少なくとも一部が回路基板１７１上の放熱用金属膜１３０直下まで延びている。この第２配線パターン１６１は、例えばＧＮＤに接続されている。

放熱用金属膜１３０は、支持体１２０の裏面１２０ｂと回路基板１７１上の第２配線パターン１６１とを直付けする。

したがって、本実施の形態では、実施の形態１と同様の効果、すなわちＬＥＤチップ１１０の発熱を効率よく放熱することができ、信頼性の向上及び大型化を実現することができるＬＥＤパッケージを得ることができる。

特に、本実施の形態では、第２絶縁層１７１ｃ上の第１絶縁層１７１ａを、放熱用金属膜１３０の形状に合わせて、取り除く工程（マスキング工程、エッチング工程など）が不要になるため、コスト低減が期待できる。また、従来の回路基板上の配線パターンの変更で済むので、この点からもコスト低減を図ることができ、また実施が容易である利点がある。

なお、放熱用金属膜１３０は、電気的な意味をもたないため、ＬＥＤチップ１１０に接続する導体配線１４０，１５０のうちの一方、例えば一方の導体配線１４０が、放熱用金属膜１３０の直下に形成された第２配線パターン１６１に接続されていてもよい。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図４に示すように、ＬＥＤパッケージ２００は、配線パターン１６０が形成された回路基板１７０上に設置される。

ＬＥＤパッケージ２００は、ＬＥＤチップ１１０と、ＬＥＤチップ１１０を載置面２２０ａに支持するセラミックからなる支持体２２０と、支持体２２０の裏面２２０ｄに形成され、回路基板１７０と電気的に絶縁された放熱用金属膜１３０と、支持体２２０に設置されたＬＥＤチップ１１０と回路基板１７０とを電気的に接続する導体配線２４０，２５０と、を備える。

ＬＥＤチップ１１０は、支持体２２０内部のスルーホール配線２２１により導体配線２４０，２５０に接続されている。

支持体２２０は、ＬＥＤチップ１１０を支持する土台としての機能を有する。支持体２２０は、セラミックが好適に利用される。

支持体２２０は、ＬＥＤチップ１１０が載置された第１面である載置面２２０ａと、ＬＥＤチップ１１０の周囲にあって載置面２２０ａ（第１面）よりも外部に突出した第２面２２０ｂとを有する段差構造を備える。載置面２２０ａと第２面２２０ｂとの間の側面２２０ｃは、ＬＥＤチップ１１０が発光した光を反射するリフレクタを形成している。すなわち、支持体２２０は、ＬＥＤチップ１１０の載置面２２０ａを開口させるように形成することによって、リフレクタとしても機能させている。

したがって、本実施の形態では、実施の形態１の効果に加え、支持体２２０をリフレクタとしても機能させているので、ＬＥＤチップ１１０の横方向へ発光を前方方向に反射させることができ、利用できる発光を増大させることができる。これによりＬＥＤパッケージ２００による発光品位を向上させることができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係るＬＥＤパッケージの構造を示す斜視図である。図６は、図５のＬＥＤパッケージの支持体を背面からみた平面図、図７は、図６のＡ−Ａ矢視断面図、図８は、図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。

図５乃至図８に示すように、ＬＥＤパッケージ３００は、ＬＥＤチップ３１０と、ＬＥＤチップ３１０を載置面３２０ａに支持するセラミックからなる支持体３２０と、支持体３２０の裏面３２０ｂに形成され、図示しない回路基板上の配線パターンと電気的に絶縁された放熱用金属膜３３０（図６乃至図８参照）と、支持体３２０に設置されたＬＥＤチップ３１０と回路基板（図示略）とを電気的に接続する導体配線３４０，３５０と、ＬＥＤチップ３１０の周囲を囲むように配置され、ＬＥＤチップ３１０が発光した光を反射するリフレクタ３６０と、を備える。

ＬＥＤチップ３１０は、支持体３２０に施された配線３２１により導体配線３４０，３５０に接続されている。

支持体３２０は、ＬＥＤチップ３１０を支持するセラミック基板である。

放熱用金属膜３３０は、ＬＥＤチップ３１０の発熱を放熱する放熱用の金属パッドである。

放熱用金属膜３３０は、支持体３２０の裏面３２０ｂと図示しない回路基板の配線パターン又は金属層とを直付けする。放熱用金属膜３３０は、放熱の目的のためだけに設置されており、回路基板上の配線パターンとは電気的には絶縁されている。

放熱用金属膜３３０は、例えば下地Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕが好適である。また、放熱用金属膜３３０は、ＡｇやＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕなどが使用可能である。

図６乃至図８に示すように、放熱用金属膜１３０は、放熱効果を高める観点から、より広い面積で回路基板に接合されることが好ましい。本実施の形態では、放熱用金属膜３３０は、支持体３２０の裏面３２０ｂの中央に大きい面積で形成されている。

導体配線３４０，３５０は、ＬＥＤチップ３１０の正負の各電極と配線パターン（図示略）とを接続する一対の配線電極である。導体配線３４０は、ＬＥＤチップ３１０の（+）端子、導体配線３５０は、(-)端子である。導体配線３４０，３５０は、熱膨張率の差による応力を吸収する曲げ部分３４０ａ，３５０ａを有する。

導体配線３４０，３５０は、例えば無酸素銅又は、脱酸素銅を主材料とした銅合金に、光の反射率を上げるため、Ａｇなどの反射率の高い材料でめっきを施すものが好適である。また、導体配線３４０，３５０は、無酸素銅、脱酸素銅、銅合金、又はＦｅ系の材料などの金属材料を用いてもよい。

導体配線３４０，３５０は、ＬＥＤチップ３１０の配線電極としての機能を有することを主目的とするが、ＬＥＤチップ３１０の発熱を、回路基板側に放熱する副次的な機能も持つ。

以下、支持体３２０、導体配線３４０，３５０、放熱用金属膜３３０、及びＬＥＤチップ３１０のそれぞれの厚み（実際の厚みと、考えられる妥当な厚み）について記載する。

支持体３２０：実際の厚み１ｍｍ。妥当な厚み範囲０．１〜２ｍｍ厚。

導体配線３４０，３５０：０．実際の厚み２ｍｍ。妥当な厚み範囲０．１〜１ｍｍ。

放熱用金属膜３３０：実際の厚み１０μｍ。妥当な厚み範囲０．１μｍ〜１ｍｍ。

ＬＥＤチップ３１０：実際の厚み０．１ｍｍ。妥当な厚み範囲０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度。

また、支持体３２０、導体配線３４０，３５０、放熱用金属膜３３０、及びＬＥＤチップ３１０それぞれのサイズは、以下の通りである。

支持体３２０と導体配線３４０，３５０による製品形状：実際のサイズ５ｍｍ角。妥当なサイズ範囲２．５ｍｍ〜５０ｍｍ。

放熱用金属膜３３０：実際のサイズ３ｍｍ角。妥当なサイズ０．５ｍｍ角〜５ｍｍ角。

ＬＥＤチップ３１０：実際のサイズ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ

このように、本実施の形態のＬＥＤパッケージ３００は、配線電極である導体配線３４０，３５０とは別体で、放熱用金属膜３３０を、支持体３２０の裏面３２０ｂにめっき処理により形成している。放熱用金属膜３３０は、回路基板に設置された場合、支持体３２０の裏面３２０ｂと回路基板の配線パターン等とを直付けする。

本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ３００の放熱用金属膜３３０が、実施の形態１乃至３の場合と同様に、ＬＥＤチップ３１０の発熱を回路基板側に速やかに放熱することができる。放熱用金属膜３３０は、ＬＥＤチップ３１０の放熱のみを目的とするため、回路基板１７０の配線パターンとは電気的な絶縁が保たれている。

また、本実施の形のＬＥＤパッケージ３００は、導体配線３４０，３５０の上記構造により、ＬＥＤチップ１１０の熱は構造的に配線パターン（図示略）との接合部に伝達し難い。そのため、配線パターンとの接合部に過度の応力が発生することがないため、接続部が切断、破損することはない。更に、接合部に多少の応力が生ずる場合でも、導体配線３４０，３５０のリード部の曲げ部分３４０ａ，３５０ａがこれを吸収する。これらにより、ＬＥＤパッケージの大型化を実現できる。

また、ＬＥＤパッケージ３００は、リフレクタ３６０を備えることで、ＬＥＤチップ３１０の横方向へ発光を前方方向に反射させることができ、利用できる発光を増大させることができる。これによりＬＥＤパッケージ３００による発光品位を向上させることができる。

また、本実施の形のＬＥＤパッケージ３００は、ＬＥＤチップ３１０が、支持体３２０のどこに配置されても、その裏面３２０ｂから回路基板側にダイレクトに放熱することができる利点がある。

ＬＥＤチップ３１０の配置位置の自由度が高いことは、換言すれば、複数のＬＥＤチップを搭載するＬＥＤパッケージに適用できることにつながる。以下、この複数のＬＥＤチップを搭載する例について説明する。

図９は、ＬＥＤチップ６個用のＬＥＤパッケージの構造を示す斜視図である。図５と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図９に示すように、ＬＥＤパッケージ３００Ａは、ＬＥＤチップ３１１〜３１６を支持体３２０の載置面３２０ａに載置する。

ＬＥＤチップ３１１〜３１６は、ＬＥＤチップ６つが同時に点灯もしくは消灯するので、端子数は４でよい。図９では、導体配線３４０の２つが(+)側、導体配線３５０の２つが(-)側である。実施の形態４のように、ＬＥＤチップ３１０が１つの場合、本実施の形態のようにＬＥＤチップ３１１〜３１６が６つの場合のいずれにおいても、導体配線３４０，３５０は、一対の２端子あれば、電極としは十分である。但し、接合の強度やＬＥＤパッケージの構造上のバランスの観点から４端子としている。また仮に、１端子の接続が破損したとしても、他方の端子が残るので接続は維持されることで信頼性の向上を図ることができる。さらに、大きな端子を支持体３２０の両端に一対で設けると、半田付けの面積が大きくなり、接続強度は熱膨張との関係で低下する。半田付けの面積を小さくしつつ、接続の強度を高めるために、本実施の形態では、支持体３２０の両側にそれぞれ一対の導体配線３４０，３５０を端子として設置している。

図９では、ＬＥＤ６個用のＬＥＤパッケージ３００Ａは、単色用の適用例である。６つのＬＥＤチップ３１１〜３１６であっても、６つのＬＥＤチップ３１１〜３１６が同時に点灯もしくは消灯するのみとなる。

また、ＬＥＤチップ３１１〜３１６に接続する端子数を、それぞれ独立して増やすことで、ＬＥＤチップ６つを、赤、青、黄を２つずつに割り当てることが可能である。この場合、赤、青、黄ＬＥＤチップを搭載するＬＥＤパッケージを実現することができる。なお、全てを同時に点灯することで白色とすることも可能である。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

上記実施の形態では、ＬＥＤパッケージという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、半導体素子用パッケージ、半導体装置等であってもよい。また、放熱用金属膜は、導電パッド、金属パッド等と呼称してもよい。

さらに、上記ＬＥＤパッケージを構成する各構成部、例えば基板の種類、樹脂封止方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明のＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤチップを支持体に搭載するパッケージに用いて好適である。

１００，２００，３００，３００Ａ ＬＥＤパッケージ
１１０，３１０，３１１〜３１６ ＬＥＤチップ
１２０，２２０，３２０ 支持体
１２０ａ，２２０ａ 載置面
１２０ｂ，２２０ｄ 支持体裏面
１３０，３３０ 放熱用金属膜
１４０，１５０，２４０，２５０，３４０，３５０ 導体配線
１６０ 配線パターン
１６１ 第２配線パターン１６１
１７０，１７１ 回路基板
２２０ｂ 第２面
２２０ｃ 側面
２２１ スルーホール配線
３６０ リフレクタ

Claims (8)

1. 配線パターンを形成した回路基板に載置されるＬＥＤパッケージであって、
   ＬＥＤチップを搭載し前記ＬＥＤチップに接続する制御用配線を表面に形成した支持体と、
   前記支持体端部に設けられ、前記制御用配線を電気的に前記配線パターンに接続する導体配線部と、
   前記支持体の裏面に設けられ、前記支持体を熱的に前記回路基板に接続する放熱用金属膜と、を有するＬＥＤパッケージ。
2. 前記放熱用金属膜は、前記支持体の裏面と、前記回路基板内の導電層、又は前記配線パターンとは電気的に絶縁された第２配線パターンとを直付けする、請求項１記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記支持体は、表面に、ＬＥＤチップが発光した光を反射するリフレクタを備える、請求項１記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記リフレクタは、ＬＥＤチップ周囲に所定の角度をもって形成された、請求項１記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記導体配線部は応力を吸収する曲げ部を有する、請求項１記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記導体配線部の表面を、ＬＥＤチップが発光した光を反射するリフレクタとした請求項４記載のＬＥＤパッケージ。
7. 配線パターンを形成した回路基板と、
   ＬＥＤチップを搭載し前記ＬＥＤチップに接続する制御用配線を表面に形成した支持体と、前記支持体端部に設けられ前記制御用配線を電気的に前記配線パターンに接続する導体配線部と、前記支持体の裏面に設けられ前記支持体を熱的に前記回路基板に接続する放熱用金属膜と、を有するＬＥＤパッケージとを有し、
   前記ＬＥＤチップの制御用配線と前記回路基板の配線パターンとを接続するとともに、前記支持体を前記放熱用金属膜を介して前記回路基板に接続し、
   前記配線パターンと前記放熱用金属膜とは相互に絶縁されているＬＥＤ照明装置。
8. 前記放熱用金属膜は、前記支持体の裏面と、前記回路基板内の導電層、又は前記配線パターンとは電気的に絶縁された第２配線パターンとを直付けする、請求項７記載のＬＥＤ照明装置。

Images