JP2013149683A - Ｌｅｄ発光装置およびその製造方法ならびにｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンダを介した放熱よりもさらに高い放熱性を有するＬＥＤ発光装置およびその製造方法、ならびに当該ＬＥＤ発光装置を用い、寿命が向上したＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤ発光装置１００は、放熱性基台１０２と、該放熱性基台１０２の上に固定されたプリント配線板１１０と、該プリント配線板１１０の上に位置するＬＥＤ部品１１２と、を有し、該ＬＥＤ部品１１２が下面１１４の一部で前記プリント配線板１１０に導電部材１１６により固定されたＬＥＤ発光装置であって、前記プリント配線板１１０は、前記ＬＥＤ部品１１２の下方、かつ、前記導電部材１１６との非接触部位に貫通孔１１８を有し、該貫通孔１１８中に、前記ＬＥＤ部品１１２の下面１１４と、前記放熱性基台１０２の上面１２０とに接する導熱性材１２２を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ発光装置およびその製造方法ならびにＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤ部品は非常に高い発光効率を有し寿命が長いことから、経済的な照明として使用が広がっている。ここでＬＥＤ部品の寿命は、白熱電球のようにフィラメントが断線するなど部品が破損することで決まるものではなく、構成部材が劣化することにより一定の光量が得られなくなることで決まる。使用電流、発光波長、放熱性などがＬＥＤ部品の寿命にかかわり、なかでも放熱性が主な要因となる。

ＬＥＤ部品は、ＩＣ，ＦＥＴなど種々の電子部品のなかで最も熱を発生する電子部品である。発光効率が高いとはいえ、消費電力のうち可視光に変換されるのは数十％程度であり、大部分は熱となる。ＬＥＤ部品の寿命は４万時間程度とされているが、実際はこれよりも短いと考えられている。４万時間という寿命はＬＥＤ部品を一定の最適温度に保った場合のものであり、蛍光体や封止樹脂が熱で劣化して曇ることによりＬＥＤ部品は光量が低下し、寿命が短くなるのである。このためＬＥＤ部品の長い寿命を確保するには、他の電子部品よりも十分に高い放熱性をもたせることが必要である。

これまで、電子部品の放熱性を向上させる技術が開発されてきた。例えば、特許文献１には、銅板の上に設けたプリプレグの所定部位に穴を形成し、この穴に熱伝導性樹脂組成物を充填した後、この基板に回路パターン（導体回路）を形成したプリント配線板が記載されている。この文献では、発熱体である電子部品を導体回路上のハンダを介して熱伝導性樹脂組成物と接触させることで、電子部品で発生した熱を、ハンダ、導体回路、熱伝導性樹脂組成物、銅板の順に伝達させ、銅板で放熱している。

特開２０１１−８６７１１号公報

本発明者らは、特許文献１のようにハンダを介して放熱を行う技術を、ＬＥＤ部品に対して適用することを検討した。具体的には、図６に示すＬＥＤ発光装置６００を作製した。ＬＥＤ発光装置６００は、発光層６２４を有するＬＥＤ素子がワイヤー６２６を介してＬＥＤチップ６１２内部からパッケージ外部の端子へ電気的に導通しており、このパッケージ外部の端子がハンダ６１６を介してプリント配線板６１０の配線パターン６０８に電気的に導通している。基板６０６はハンダ６１６の下において貫通孔を有している。ハンダ６１６は、この貫通孔において配線パターン６０８を介して導熱性材６２２に隣接しており、導熱性材６２２は放熱性基台６０２に接している。以上の構造を有するＬＥＤ発光装置６００において発光層６２４にて生じた熱は、ハンダ６１６、配線パターン６０８、導熱性材６２２を介して放熱性基台６０２へ放熱される。

しかしながら、本発明者らの検討によれば、図６に示すＬＥＤ発光装置６００では、ＬＥＤ部品に期待されるほどの放熱効果が得られないことが判明した。このようなＬＥＤ部品では、蛍光体や封止樹脂の熱による劣化が生じやすく、十分な寿命が得られないため好ましくない。

ハンダは導熱性を有することから、ハンダを介しての放熱には一定の合理性があるとも思われる。しかし、ＬＥＤチップやＬＥＤ素子などのＬＥＤ部品は、ＩＣやＦＥＴなどの他の半導体装置と比較して発熱量が多いため、特許文献１のようなハンダを介した放熱では不十分であり、より高い放熱性をもたせる必要があることが判明した。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、ハンダを介した放熱よりもさらに高い放熱性を有するＬＥＤ発光装置およびその製造方法、ならびに、当該ＬＥＤ発光装置を用い、寿命が向上したＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）放熱性基台と、
該放熱性基台の上に固定されたプリント配線板と、
該プリント配線板の上に位置するＬＥＤ部品と、を有し、
該ＬＥＤ部品が下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により固定されたＬＥＤ発光装置であって、
前記プリント配線板は、前記ＬＥＤ部品の下方、かつ、前記導電部材との非接触部位に貫通孔を有し、
該貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面と前記放熱性基台の上面とに接する導熱性材を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
（２）前記プリント配線板の基板が非導熱性材からなる、上記（１）に記載のＬＥＤ発光装置。
（３）前記導熱性材が熱伝導性接着剤である、上記（１）または（２）に記載のＬＥＤ発光装置。
（４）前記プリント配線板がフレキシブル基板である、上記（１）〜（３）のいずれか１に記載のＬＥＤ発光装置。
（５）前記導熱性材は前記ＬＥＤ部品の前記下面の面積の５％以上で接している、上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
（６）前記貫通孔は、前記ＬＥＤ部品の前記下面の面積の５％以上の面積を前記プリント配線板の表面に有する、上記（１）〜（５）のいずれか１に記載のＬＥＤ発光装置。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１に記載のＬＥＤ発光装置を有するＬＥＤ照明装置であって、
前記ＬＥＤ発光装置の上方に蛍光板を有し、
前記蛍光板と前記ＬＥＤ発光装置とが離間して位置することを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
（８）プリント配線板に貫通孔をあける工程と、
前記プリント配線板の一方の面上かつ前記貫通孔の上方にＬＥＤ部品を載置し、該ＬＥＤ部品を下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により電気的に導通させる工程と、
前記貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面に接するように導熱性材を導入する工程と、
放熱性基台を、前記プリント配線板の他方の面側において前記導熱性材に接するように載置する工程と、
を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置の製造方法。
（９）プリント配線板の一方の面上にＬＥＤ部品を載置し、該ＬＥＤ部品を下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により電気的に導通させる工程と、
前記ＬＥＤ部品の下方の位置で、前記プリント配線板に貫通孔をあける工程と、
前記貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面に接するように導熱性材を導入する工程と、
放熱性基台を、前記プリント配線板の他方の面側において前記導熱性材に接するように載置する工程と、
を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置の製造方法。

本発明によれば、プリント配線板の、ＬＥＤ部品の下方、かつ、ＬＥＤ部品およびプリント配線板を電気的に導通させる導電部材との非接触部位に貫通孔を設け、この貫通孔中に、ＬＥＤ部品の下面と放熱性基台の上面とに接する導熱性材を設けたので、ＬＥＤ部品から放熱性基台へと導熱性材を介して効果的に放熱することが可能となった。このため、ハンダを介した放熱よりもさらに高い放熱性を有するＬＥＤ発光装置およびその製造方法、ならびに、当該ＬＥＤ発光装置を用い、寿命が向上したＬＥＤ照明装置を提供することが可能となった。

本発明に従うＬＥＤ発光装置を示す模式断面図である。 本発明に従う他のＬＥＤ発光装置を示す模式図である。 図２において使用するフリップチップ実装用のＬＥＤ素子を示す模式図である。 本発明に従うＬＥＤ照明装置を示す模式図である。 本発明に従うＬＥＤ発光装置の製造方法を示す模式図である。 比較例１のＬＥＤ発光装置を示す模式図である。 実施例１と比較例１、２のＬＥＤチップ表面温度の経時変化を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。

（ＬＥＤ発光装置）
まず、図１を用いて本発明に従う第１の実施形態であるＬＥＤ発光装置１００を説明する。ＬＥＤ発光装置１００は、放熱性基台１０２と、この放熱性基台１０２の上に接着材１０４などにより固定されたプリント配線板１１０と、このプリント配線板１１０の上に位置するＬＥＤ部品としてのパッケージ型のＬＥＤチップ１１２と、を有する。

放熱性基台１０２は、ＬＥＤチップ１１２で生じた熱を放熱するための基台である。放熱性基台１０２は金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム板、銅板、鉄板などが好ましく、アルミニウム板は軽量かつ安価で２３７Ｗ／（ｍ・ｋ）と十分に高い熱伝導率を有するためさらに好ましい。また、放熱性基台１０２は、ＬＥＤチップを実装しない面をフィン状にすることにより表面積を増やして放熱性を高めた形状の基台を用いることもできる。

プリント配線板１１０は、基板１０６とこの基板１０６上に形成される配線パターン１０８とを含む。本明細書では、JIS C 5603およびIEC60914に従い、「プリント配線板」は、基板と、基板上に形成される配線パターンとを含み、実装する電子部品は含まない。

ＬＥＤチップ１１２は、その下面１１４の一部にある電極や端子などの位置でプリント配線板１１０に導電部材１１６により電気的に導通させている。導電部材１１６は、基板１０６上の配線パターン１０８上に設けられる。ここで本明細書において、「ＬＥＤチップの下面」とは、図１に示す実装状態において放熱性基台１０２に対向する面、すなわちパッケージ１３０や端子（不図示）の面を意味する。

ＬＥＤチップ１１２は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層１２４を有する公知のラテラル型ＬＥＤ素子をパッケージ１３０の内側に含むＬＥＤチップである。ＬＥＤ素子のｎ型パッド電極およびｐ型パッド電極は、ワイヤー１２６を介してそれぞれ別個の導電部材１１６に電気的に導通されている。このＬＥＤチップ１１２では、発光層１２４で生じた光がＬＥＤチップ１１２上方から放出される。

ＬＥＤチップ１１２は、導電部材１１６により配線パターン１０８に電気的に導通させる。物理的に弱いワイヤーを用いずにＬＥＤチップ１１２をプリント配線板１１０に導通させることができるため、後に記載する寿命の長いＬＥＤ照明装置の製造など、応用性に富むＬＥＤ発光装置とすることができる。

以下、本発明の特徴的構成を採用するに至った経緯を、作用効果とともに説明する。本発明者らが検討したところ、図６に示すようなＬＥＤ発光装置６００は、発熱部である発光層６２４がハンダ６１６から遠いため、効果的に放熱できていないことが考えられた。さらに、ＬＥＤチップ６１２を用いた場合、ＬＥＤチップ６１２内部でＬＥＤ素子がワイヤー６２６を介してパッケージ外部の端子に接続しているため、ＬＥＤ素子に発生した熱はこのワイヤー６２６を介して放出される。ここでワイヤー６２６は非常に細いため、効果的な放熱が妨げられていると考えられた。そこで、本発明者らは、ワイヤーやハンダなどの導電経路を主たる放熱経路として用いるのではなく、ＬＥＤ素子の発熱部である発光層６２４に近いＬＥＤ部品の面から、導熱性材を介して効果的に放熱性基台へ放熱する放熱経路を設けることを着想した。本発明者らは、以上の知見をもとに本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明では、図１に示すように、プリント配線板１１０は、ＬＥＤチップ１１２の下方、かつ、導電部材１１６との非接触部位に貫通孔１１８を有し、この貫通孔１１８中に、ＬＥＤチップ１１２の下面１１４と放熱性基台１０２の上面１２０とに接する導熱性材１２２を有することを特徴とする。

この構成によれば、発熱部である発光層１２４により近い位置、好ましくはＬＥＤチップ１１２の下面１１４のうち少なくとも発光層１２４の直下から導熱性材を介して効果的に放熱性基台１０２へ放熱する経路を作ることにより、熱を放出させる部材の接触面積を効果的に増やし、導電部材１１６のみを介した従来方法よりも放熱効果を高めることができる。

ここで、ＬＥＤチップ１１２のパッケージ１３０は、特に限定されないが、樹脂やセラミックなどの公知のパッケージでよい。特に、アルミナセラミックなどが導熱性の点で好ましい。通常、ＬＥＤ素子で発生した熱は、パッケージ１３０から、ハンダおよび導熱性の高い素材からなる基板を介して放熱性基台へと放熱するのが当業者の常識と考えられるが、本発明者らの検討により、意外にもパッケージ１３０から導熱性材を介して効果的に放熱することによって、ハンダを主な放熱経路とする場合よりも高い放熱効果を得られることが見出されたものである。

ＬＥＤチップ１１２をプリント配線板１１０に電気的に導通する導電部材１１６としては、ハンダ、または、シリコン、エポキシ、アクリルなどの樹脂に金、銀、銅、アルミなどの導電フィラーを添加した導電性接着剤などを使用することが好ましい。

導熱性材１２２は、ＬＥＤチップ１１２の下面１１４から放熱性基台１０２の上面１２０に熱を伝える材料であればよい。例えば、シリコン、エポキシ、アクリルなどの樹脂、または、これらの樹脂に銀、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属、若しくは、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイトなどの熱伝導率の高いセラミックスをフィラーとして添加した熱伝導性接着剤または熱伝導性グリースが挙げられ、また、例示したもの以外にもこれらの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料を用いることができるが、特に熱伝導性接着剤が好ましい。熱伝導性接着剤を用いて製造したＬＥＤ部品は十分な強度で固定されるため、従来固定の補強のために使用しており曇りの原因となっていた封止樹脂を用いずにＬＥＤ発光装置を製造することができるためである。

プリント配線板１１０を放熱性基台１０２の上に固定する接着材１０４は、導熱性材１２２と同じ材料を用いてもよいが、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの材料を用いるとコストを低減することができるため好ましい。

プリント配線板１１０の基板１０６は非導熱性材からなることが好ましく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）とすることが好ましい。本発明によればＬＥＤ部品に熱伝導率の高い導熱性材を接しさせることで、導熱性材を介してＬＥＤ部品から放熱性基台に効果的に放熱できるため、基板に高価な導熱性材を用いる必要がなくなったためである。これにより本発明によれば大幅なコストダウンを達成することができる。例えば、ＰＥＴからなる非導熱性の基板は、ＬＥＤ発光装置に通常用いられる導熱性の高いアルミニウム基板のおよそ６分の１、また、ガラスエポキシ基板のおよび２分の１の価格である。また、プリント配線板１１０はフレキシブル基板であることが好ましい。貫通孔１１８を容易に形成することができるからである。さらにリールトゥリール方式の実装装置を用いることができるため、ＬＥＤ発光装置の生産性を向上させることができる。

導熱性材１２２はＬＥＤチップ１１２の下面１１４の面積の５％以上で接していることが好ましく、５０％以上がより好ましい。５％以上とすることにより、本発明の放熱効果をより確実に得ることができるためである。また、導熱性材１２２はＬＥＤチップ１１２の下面１１４のうちＬＥＤ素子に近い部位において接していることが好ましい。これにより、より効率的にＬＥＤ素子で生じた発を効率的に放熱することができるからである。

貫通孔１１８の位置は、ＬＥＤチップ１１２の下方かつ導電部材１１６との非接触部位であれば特に限定されないが、ＬＥＤチップ内の発光層１２４の直下であることが好ましい。これにより、より高い放熱効果を得ることができる。また、貫通孔１１８は、ＬＥＤチップ１１２の下面の面積の５％以上の面積をプリント配線板の表面に有することが好ましい。５％以上とすることにより、本発明の放熱効果をより確実に得ることができるためである。

導電部材１１６の位置は、ＬＥＤチップの下面１１４の一部であれば特に限定されないが、発光層１２４の直下以外すなわちＬＥＤチップ下面１１４の周辺部に近いほど、本発明の効果を顕著に得ることができる。

次に、本発明に従う第２の実施形態であるＬＥＤ発光装置２００を図２に示す。ＬＥＤ部品としてパッケージ化していないＬＥＤ素子２２８を用いて、これをプリント配線板２１０にフリップチップ実装したこと以外は第１の実施形態と同様であり、ＬＥＤ発光装置１００で用いた部材と同じ部材については下２桁を同一にして示す。

ＬＥＤ素子２２８は、例えば、図３に示すような、サファイア基板２３０、ｎ型窒化物半導体層２３２、発光層２２４、ｐ型窒化物半導体層２３４、反射膜を兼ねるＡｇ電極層２３６、ｐ型パッド電極２３８、ｎ型パッド電極２４０および保護層２４２を有する公知のＬＥＤ素子２２８を使用することができる。図３に示すＬＥＤ素子は、図２のようにｐ型パッド電極２３８およびｎ型パッド電極２４０の位置で、それぞれ別個の導電部材２１６により電気的に導通され、フリップチップ実装される。発光層２２４で生じた光がＡｇ電極層２３６で反射されることにより、ＬＥＤ素子２２８の図２における上方へ発光する。

本実施形態においても、「ＬＥＤ素子の下面」とは、図２に示す実装状態において放熱性基台１０２に対向する面、すなわち保護層２４２、ｐ型パッド電極２３８およびｎ型パッド電極２４０の表面を意味する。

本実施形態は、発熱部である発光層２２４が導熱性材２２２に第１の実施形態よりもさらに近接しているため、より高い放熱効果を得ることができる点で好ましい。

（ＬＥＤ発光装置の製造方法）
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光装置の製造方法を説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように、貫通孔１１８を有する、配線パターン１０８および基板１０６からなるプリント配線板１１０を用意する。このプリント配線板１１０がフレキシブル基板であれば、例えば、穴あけパンチ、または、炭酸ガスレーザ若しくはＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザなどのレーザを用いることにより貫通孔１１８を形成することができるが、穴あけパンチを用いることが好ましい。容易かつ基板に大きなダメージを与えること無く貫通孔１１８を形成することができるからである。

次に、図５（Ｂ）に示すように、プリント配線板１１０上の配線パターン１０８上に導電部材としてのハンダ１１６を、例えばスクリーン印刷、ディスペンサーによって載置する。

次に、図５（Ｃ）に示すように、プリント配線板１１０の一方の面にある配線パターン１０８のハンダ１１６上かつ貫通孔１１８の上方にＬＥＤ部品１１２を載置する。そして、リフロー炉やレーザ加熱によりハンダ１１６を溶解させる。こうして、このＬＥＤ部品１１２を下面１１４にある電極や端子などにおいてプリント配線板１１０にハンダ１１６で電気的に導通させることができる。

次に、図５（Ｄ）に示すように、放熱性基台としてのアルミニウム基台１０２の片面の全面にディスペンサーにより導熱性材および接着材としての熱伝導性接着剤１２２を塗布する。熱伝導性接着剤１２２の塗布量はプリント配線板の厚み以上であればよく、好ましくは５０μｍ厚である。ここで、次の工程で対面させるプリント配線板１１０の貫通孔１１８の位置する部分に熱伝導性接着剤を塗布し、その他の部分にはプリント配線板１１０と放熱性基台１０２とを単に接着させるための導熱性の低い既述の接着材を塗布してもよい。

次に、図５（Ｅ）に示すように、プリント配線板１１０の他方の面側、すなわちＬＥＤ部品１１２を実装した面に対して裏の面側において熱伝導性接着剤１２２に接するように載置する。そして、ＬＥＤ部品１１２にダメージを与えないようなローラーで全体を加圧する。このとき、プリント配線板１１０の貫通孔１１８中に導熱性材１２２が侵入し、ＬＥＤ部品１１２の下面１１４に接するように導熱性材１２２が導入される。

以上の工程により、既述の特徴を有するＬＥＤ発光装置を作成することができる。また、貫通孔１１８を有しないプリント配線板１１０の一方の面上にＬＥＤ部品１１２を載置し、このＬＥＤ部品１１２を下面１１４の一部でプリント配線板１１０に導電部材１１６により電気的に導通させた後に、ＬＥＤ部品１１２の下方の位置で、既述のレーザなどによりプリント配線板１１０に貫通孔１１８をあけてもよい。ただし、ＬＥＤ部品をハンダ付けする前に貫通孔１１８を形成するほうが好ましい。ＬＥＤ部品１１２へのダメージを考慮しなくてもよいためである。

（ＬＥＤ照明装置）
次に、図４を用いて、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置３００を説明する。本発明のＬＥＤ照明装置３００は、図４に示すように、第２の実施形態で示したＬＥＤ発光装置２００を有するＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ発光装置２００の上方に蛍光板３０２を有し、蛍光板３０２の上に拡散板３０４を有する。このＬＥＤ照明装置３００は、蛍光板３０２とＬＥＤ発光装置２００とが離間して位置することを特徴とする。なお、本明細書では、「蛍光板」は、蛍光体が塗布された、光を透過する際にダイオードの光を疑似白色とするためのものであり、例えば青色発光ダイオードの場合には黄色の蛍光体が塗布された蛍光板を用いる。この黄色の蛍光体としては、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系の蛍光体が取り扱い性やコストの面から好適である。また、本明細書では、「拡散板」は、光を散乱・拡散させるための板であり、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイトまたはアクリルなどの樹脂シート上に細かなレンズを配置したものや、樹脂シートの内部や表面に拡散性に優れる粒子を配置したものなどを用いる。図４に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明装置３００は、複数個のＬＥＤ部品２２８がプリント配線基板２１０上に直線上に互いに電気的に導通した状態で実装されているため、蛍光灯タイプのＬＥＤ照明装置とすることができる。

従来のＬＥＤ照明装置では蛍光樹脂をＬＥＤ部品の封止樹脂として使用していた。つまり、ハンダのみでプリント配線板にＬＥＤ部品を固定させた場合、保持力が弱いため、蛍光樹脂で封止して固定を補強している。この蛍光樹脂はＬＥＤ部品に直接接するため、ＬＥＤ部品に浸透してしまう塩素やナトリウムなどの不純物が含まれていない、純度の高い高価な樹脂を用いることが必須となる。一方、本発明ではＬＥＤ部品２２８を導熱性材２２２により放熱性基台２０２に十分な強度で固定することができるため、ＬＥＤ部品２２８を蛍光樹脂で封止する必要はない。このため、蛍光板３０２とＬＥＤ発光装置２００とを離間して位置させることができる。蛍光板３０２はＬＥＤ部品２２８と非接触になるため、上記のように純度の低い安価な樹脂を用いることができる。そして、導熱性材２２２からの放熱により高い放熱効果を有することに加え、蛍光板３０２がＬＥＤ部品２２８から離間しているため、蛍光板３０２はＬＥＤ発光装置の熱を吸収しにくく、その結果、蛍光板３０２は曇りにくいため、ＬＥＤ照明装置３００の寿命を向上させることができる。よって、安価で長寿命なＬＥＤ照明装置を得ることができる。

このＬＥＤ照明装置３００は、既述のＬＥＤ発光装置の製造方法における工程に加えて、このＬＥＤ発光装置２００の上方に離間して蛍光板３０２および拡散板３０４を設置する工程を行うことにより製造することができる。また、ＬＥＤ発光装置２００に変えて、図１に記載のＬＥＤ発光装置１００を用いることができる。

本発明の効果をさらに明確にするため、以下に説明する実施例・比較例の比較評価について説明する。

＜ＬＥＤ発光装置の製造＞
（実施例１）
以下の手順で図１に記載のＬＥＤ発光装置を作製した。ＰＥＴからなり厚みが５０μｍの基板を有するプリント配線板を用いて、リールトゥリール方式によりＬＥＤ発光装置を作製した。

まず、炭酸ガスレーザにより、プリント配線板に直径が２．０ｍｍの円形の貫通孔を、８ｍｍ間隔で５つ開口した。

次に、プリント配線板の配線パターンの上に非接触ジェットディスペンサ（武蔵野エンジニアリング社製：ジェットマスター）を用いて、クリームハンダを供給した。プリント配線板上のクリームハンダの上かつ、貫通孔の上方に、マウンター（奥原電気社製：卓上マウンター）を用いてＬＥＤチップ（Ｓａｍｓｕｎｇ社製：５６３０ ＣＲ１８０）を載置した。ＬＥＤチップの下面の面積は１５ｍｍ^２であった。貫通孔のプリント配線板の表面上の開口面積は、３．１ｍｍ^２であったため、ＬＥＤチップの下面の面積の約２０％であった。

次に、発光中心波長が９２０ｎｍの半導体レーザ（浜松ホトニクス社製：ＬＤ照射装置１５Ｗタイプ）を用いて、レーザ出力を１２．５Ｗに調節し、基板表面における照射径０．４ｍｍで、プリント配線板のクリームハンダを載置した面の裏側からＬＥＤチップの載置されたハンダに向けて光を照射し、ハンダ付けをした。プリント配線板上の５つの貫通孔に対して以上の実装作業を行った。

次に、面積が２５×１５０ｍｍで厚みが１ｍｍの放熱性基台としてのアルミニウムプレート上に、導熱性材として、熱伝導率２．８Ｗ／（ｍ・ｋ）の湿気硬化型の熱伝導性接着剤（東レ・ダウコーニング社製：ＳＥ４４８５）をプリント配線板上の貫通孔が位置する部分に、また、その他の部分に接着材として、熱伝導率０．２Ｗ／（ｍ・ｋ）のスリーボンド１５３０（株式会社スリーボンド社製）を、各々約５０μｍ厚で塗布した。この熱伝導性接着剤上に先のプリント配線板をＬＥＤチップがハンダ付けされていない面で接合させて載置し、ＬＥＤ発光装置とした。この熱伝導性接着剤はプリント配線板に設けた貫通孔を通じて、ＬＥＤチップの下面に接していた。作製したＬＥＤ発光装置を図１に模式的に示す。

（比較例１）
以下の手順で図６に記載のＬＥＤ発光装置を作製した。ＰＥＴからなり厚みが
５０μｍの基板を有するプリント配線板を用いて、リールトゥリール方式によりＬＥＤ発光装置を作製した。

まず、プリント配線板を用意した。このプリント配線板の基板は、直径が２ｍｍの円形の貫通孔を実装するチップ１つに対して１つ有し、その貫通孔のうちＬＥＤチップの実装側が配線パターンにより覆われている。

次に、プリント配線板の配線パターンの上に非接触ジェットディスペンサ（武蔵野エンジニアリング社製：ジェットマスター）を用いて、クリームハンダを供給した。プリント配線板上のクリームハンダの上かつ、貫通孔の上方に、マウンター（奥原電気社製：卓上マウンター）を用いてＬＥＤチップ（Ｓａｍｓｕｎｇ社製：５６３０ ＣＲ１８０）を載置した。熱伝導性接着剤は貫通孔を通じて配線パターンに接しており、ＬＥＤチップの表面には接していなかった。

次に、面積が２５×１５０ｍｍで厚みが１ｍｍの放熱性基台としてのアルミニウムプレート上に、熱伝導率２．８Ｗ／（ｍ・ｋ）の湿気硬化型の熱伝導性接着剤（東レ・ダウコーニング社製：ＳＥ４４８５）をプリント配線板上の貫通孔が位置する部分に、また、その他の部分に接着材として、熱伝導率０．２Ｗ／（ｍ・ｋ）のスリーボンド１５３０（株式会社スリーボンド社製）を、各々約５０μｍ厚で塗布した。この熱伝導性接着剤上に先のプリント配線板をＬＥＤチップがハンダ付けされていない面で接合させて載置し、ＬＥＤ発光装置とした。この熱伝導性接着剤はプリント配線板に設けた貫通孔を通じて、プリント配線板の配線パターンに接していた。作製したＬＥＤ発光装置を図６に模式的に示す。

（比較例２）
プリント配線板に貫通孔を形成しなかったこと、および、アルミニウムプレート上全面に熱伝導性接着剤（東レ・ダウコーニング社製：ＳＥ４４８５）を塗布すること以外は実施例１と同様にＬＥＤ発光装置を製造した。

＜放熱評価＞
実施例１および比較例１、２の配線パターンに電源を接続し、１つのチップの発光面に熱電対を接触させ、ＬＥＤチップ１つあたり３Ｖの電圧で０．０８Ａの電流を流して点灯させた。電気を流し始めた時間を０分として２０分間、ＬＥＤチップの表面温度を熱電対により測定した。測定結果を図７に示す。実施例１のＬＥＤ発光装置の温度が最も低く、比較例１と比較すると３〜４℃、比較例２と比較すると１１℃以上も低かった。このことから、ＬＥＤチップの下面から導熱性材を介してアルミプレートへ放熱する経路を有する、本発明に従うＬＥＤ発光装置の放熱性は高いことが明らかとなった。

本発明によれば、ハンダを介した放熱よりもさらに高い放熱性を有するＬＥＤ発光装置およびその製造方法、ならびに当該ＬＥＤ発光装置を用い、寿命が向上したＬＥＤ照明装置を提供することができる。

１００ ＬＥＤ発光装置
１０２ 放熱性基台（アルミニウム基台）
１０４ 接着材
１０６ 基板
１０８ 配線パターン
１１０ プリント配線板
１１２ ＬＥＤチップ
１１４ ＬＥＤチップの下面
１１６ 導電部材（ハンダ）
１１８ 貫通孔
１２０ 放熱性基台の上面
１２２ 導熱性材（熱伝導性接着剤）
１２４ 発光層
１２６ ワイヤー
１３０ パッケージ
２２８ ＬＥＤ素子
３００ ＬＥＤ照明装置
３０２ 蛍光板
３０４ 拡散板

Claims (9)

1. 放熱性基台と、
   該放熱性基台の上に固定されたプリント配線板と、
   該プリント配線板の上に位置するＬＥＤ部品と、を有し、
   該ＬＥＤ部品が下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により固定されたＬＥＤ発光装置であって、
   前記プリント配線板は、前記ＬＥＤ部品の下方、かつ、前記導電部材との非接触部位に貫通孔を有し、
   該貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面と前記放熱性基台の上面とに接する導熱性材を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
2. 前記プリント配線板の基板が非導熱性材からなる、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記導熱性材が熱伝導性接着剤である、請求項１または２に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 前記プリント配線板がフレキシブル基板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
5. 前記導熱性材は前記ＬＥＤ部品の前記下面の面積の５％以上で接している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
6. 前記貫通孔は、前記ＬＥＤ部品の前記下面の面積の５％以上の面積を前記プリント配線板の表面に有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置を有するＬＥＤ照明装置であって、
   前記ＬＥＤ発光装置の上方に蛍光板を有し、
   前記蛍光板と前記ＬＥＤ発光装置とが離間して位置することを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
8. プリント配線板に貫通孔をあける工程と、
   前記プリント配線板の一方の面上かつ前記貫通孔の上方にＬＥＤ部品を載置し、該ＬＥＤ部品を下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により電気的に導通させる工程と、
   前記貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面に接するように導熱性材を導入する工程と、
   放熱性基台を、前記プリント配線板の他方の面側において前記導熱性材に接するように載置する工程と、
   を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置の製造方法。
9. プリント配線板の一方の面上にＬＥＤ部品を載置し、該ＬＥＤ部品を下面の一部で前記プリント配線板に導電部材により電気的に導通させる工程と、
   前記ＬＥＤ部品の下方の位置で、前記プリント配線板に貫通孔をあける工程と、
   前記貫通孔中に、前記ＬＥＤ部品の下面に接するように導熱性材を導入する工程と、
   放熱性基台を、前記プリント配線板の他方の面側において前記導熱性材に接するように載置する工程と、
   を有することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置の製造方法。
   

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