JP2016178242A - Ｌｅｄ光源 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な放熱効率によって高い信頼性を確保しながらＬＥＤチップの高密度実装を可能にして発光装置の小型化を実現することにある。
【解決手段】第１金属構造体１２ａ、１２ｂを有する第1基板１０と第２金属構造体２２ａ、２２ｂを有する第２基板２０とによる積層基板３０を形成し、積層基板３０の一方の面に設けられて第１金属構造体１２ａ、１２ｂに繋がるダイパッド１１ａ、１１ｂと他方の面に設けられて第２金属構造体２２ａ、２２ｂに繋がる放熱用電極２３ａ、２３ｂとを第１金属構造体１２ａ、１２ｂ及び第２金属構造体２２ａ、２２ｂを介して接続した。このとき、第１金属構造体１２ａ、１２ｂ間の間隔よりも第２金属構造体２２ａ、２２ｂ間の間隔を広く設定すると共に、夫々の間隔を両側に位置する一対の金属構造体のうち長さが長い方の金属構造体の長さの８５％以上になるように設定した。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ光源に関するものであり、詳しくは、発光源のＬＥＤ素子を基板に実装してなるＬＥＤ光源に関する。

従来、この種の「ＬＥＤ光源」としては、特許文献１に「発光装置」の名称で開示されたものがある。

開示され発光装置は、２層構造の積層型アルミナ基板にＬＥＤチップが接合された構成からなるものである。

具体的には図１０にあるように、第１層アルミナシート８０と第２層アルミナシート８１が貼り合わされて２層構造の積層型アルミナ基板８２が形成されると共に、第２層アルミナシート８１の上面に形成された金属膜からなる一対の電極パッド８３と第１層アルミナシート８０の裏面に形成された金属膜からなる一対の裏面引出し電極８４の夫々が、内部にＡｇ（銀）が埋め込まれた複数のスルーホール８５を介して電気的に接続されている。

ＬＥＤチップ８６は、ＬＥＤ発光層８７上にｐ電極８８及びｎ電極８９が形成されて夫々の電極８８、８９の一部が絶縁保護膜（図示せず）から露出し、絶縁保護膜から露出したｐ電極８８及びｎ電極８９の夫々がＡｕバンプ９０及び銀ペースト９１を介して積層型アルミナ基板８２の一対の電極パッド８３の夫々に機械的且つ電気的に接合されている。ＬＥＤチップ８６は更に、ＬＥＤチップ８６と積層型アルミナ基板８２との間に充填されたアンダーフィル樹脂９２によって積層型アルミナ基板８２上に固定されている。

これにより、ＬＥＤチップ８６が、該ＬＥＤチップ８６と同一サイズの積層型アルミナ基板８２上に実装されて発光装置１００の小型化が可能となると共に、ＬＥＤチップ８６のｐ電極８８及びｎ電極８９にＡｕバンプ９０及び銀ペースト９１を介して機械的且つ電気的に接合された、第２層アルミナシート８１の上面に形成された一対の電極パッド８３が、内部に銀が埋め込まれた複数のスルーホール８５を介して第１層アルミナシート８０の裏面に形成された一対の裏面引出し電極８４に電気的に接続されることにより発光装置１００の薄型化が可能となる。

また、ＬＥＤ発光層８７で発光した光は、ＬＥＤ発光層８７に対してｐ電極８８及びｎ電極８９が位置する側と反対側に位置する、透光性を有するサファイア基板９３を透過して外部に出射される。そのため、発光装置１００の高輝度化も可能となる、とされている。

更に、積層型アルミナ基板８２については、第２層アルミナシート８１の上面に形成された一対の電極パッド８３と第１層アルミナシート８０の裏面に形成された一対の裏面引出し電極８４とが、内部に銀が埋め込まれた複数のスルーホール８５を介して接続されているため、良好な熱伝導性及び良好な耐熱特性を有する、とされている。

特開２０１２−１６５０１６号公報

ところで、上記構成からなる発光装置１００は積層型アルミナ基板８２が、ｐ電極８８及びｎ電極８９が一方の面側のみに形成されたＬＥＤチップ８６を実装するための構成となっており、ｐ電極及びｎ電極が互いに対向する両面側に形成されたＬＥＤチップは実装できない。

近年基板の基材はセラミック以外に、低コスト化を図るためにＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）を使用することが多くなっている。しかも、光取り出し向上させるために、２個の高出力（高発熱）なＬＥＤ素子をできるだけ近接配置したい要求もある。図１０のように２個のＬＥＤ素子が十分離れていればよいが、スルーホールのサイズも大きくすることで、放熱性を確保できる。しかし、スルーホールも大きく、かつ、２個の素子を近接配置する場合、ＬＴＣＣによる積層基板の１０００℃前後の焼成中に積層基板は、熱膨張率が比較的高めの銀が埋まった２つのスルーホールとその間に位置する部分に、その熱膨張差で応力が集中して基板割れが発生するという問題がある。また、ＬＥＤチップ８６の発光時の発熱は、ＬＥＤチップ８６のｐ電極８８及びｎ電極８９、積層型アルミナ基板８２の一対の電極パッド８３、内部に銀が埋め込まれた複数のスルーホール８５、及び一対の裏面引出し電極８４を順次伝導されて外部に逃がされる。その場合、伝熱経路にＡｕバンプ９０やスルーホール８５等の断面積が小さい部分が存在するために熱抵抗が大きくなり、放熱効率が低下してＬＥＤチップ８６の自己発熱による温度上昇を十分に抑制することが困難である。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、基板焼成時の割れを防ぐ積層構造の提案と、良好な放熱効率によって高い信頼性を確保しながらＬＥＤチップの高密度実装を可能にして発光装置の小型化を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第１基板と第２基板の２枚のＬＴＣＣ基板を貼り合わせてなる積層基板と、互いに対向する面に素子電極を設けた２つのＬＥＤ素子と、を備え、前記第１基板は、２つのＬＥＤ素子の夫々が載置された一対のダイボンディングパッドと前記各ダイボンディングパッドに繋がり厚み方向に貫通する窓孔内に金属が充填されてなる一対の第1金属構造体とを有し、前記第２基板は、一対の放熱用電極と前記各放熱用電極に繋がり厚み方向に貫通する窓孔内に金属が充填されてなる一対の第２金属構造体とを有し、前記一対のダイボンディングパッドの夫々と前記一対の放熱用電極の夫々が、前記一対の第１金属構造体の夫々と前記一対の第２金属構造体の夫々を介して繋がっており、互いに繋がる第１金属構造体と第２金属構造体同士は、前記第１金属構造体の断面積よりも前記第２金属構造体の断面積の方が大きく、且つ、前記一対の第１金属構造体間の間隔よりも前記一対の第２金属構造体間の間隔の方が広いことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記間隔の夫々は、各間隔を置いて位置する夫々の一対の金属構造体の、該一対の金属構造体の配置方向の長さが同じ場合はその長さの８５％以上であり、長さが異なる場合は長い方の長さの８５％以上であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記第１基板の窓孔に充填する金属及び前記第２基板の窓孔に充填する金属はいずれも銀及び銀を主体とする金属であることを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤ光源によれば、第1基板と第２基板の２枚のＬＴＣＣ基板による積層基板の互いに対向する面に設けられた一対のダイボンディングパッドと一対の放熱用電極を、第１基板及び第２基板の夫々に設けられた一対の第１金属構造体及び第２金属構造体を介して繋いだ。この場合、第１金属構造体の夫々の断面積よりも第２金属構造体の夫々の断面積を大きく設定すると共に、第1金属構造体間の間隔よりも第２金属構造体間の間隔を大きく設定した。

これにより、ＬＥＤ素子からの発熱が効率よく放熱されるために、ＬＥＤ素子の高密度実装に対してＬＥＤ素子の温度上昇の熱による影響が抑制され、高い信頼性を確保しながらＬＥＤ光源の小型化が可能になる。

実施形態に係るＬＥＤ光源の平面図である。 同じく、実施形態に係る底面図である。 図１のＡ−Ａ断面矢視図である。 実施形態に係るＬＥＤ光源の電気的接続を説明する断面模式図である。 ＬＥＤ光源を基板実装した状態の説明図である。 ＬＥＤ光源からＬＥＤ素子及びダイパッドを取り除いた平面図である。 図１のＡ−Ａ断面矢視図である。 従来のＬＥＤ光源の部分構成図である。 ＬＥＤ光源の応用例の説明図である。 従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図９を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は本発明に係る実施形態のＬＥＤ光源の平面図、図２は底面図、図３は図１のＡ−Ａ断面矢視図、図４は電気的な接続を説明する断面模式図である。

実施形態のＬＥＤ光源１は、夫々がＬＴＣＣからなる２枚の基板（第１基板１０及び第２基板２０）の貼り合わせによって積層基板３０を形成し、積層基板３０の上に２つのＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）２、３を並設実装した構成を有している。実施形態のＬＥＤ光源１は、夫々がＬＴＣＣからなる２枚の基板（第１基板１０及び第２基板２０）を貼り合わせた後、１０００℃前後の焼成によって積層基板３０を形成し、積層基板３０の上に２つのＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）２、３を並設実装した構成を有している。

２つのＬＥＤ素子２、３はいずれも、図示しないが、互いに対向する両面に一対の素子電極（アノード電極及びカソード電極）が形成されている。

２層構造の積層基板３０は、積層基板３０を構成する第１基板１０及び第２基板２０の夫々が所定の位置に所定の形状寸法で厚み方向に貫通する窓孔を有しており、各窓孔内には金属構造体（第１金属構造体１２及び第２金属構造体２２）が形成されている。金属構造体としては、銀及び銀を主体とする金属から構成される。具体的には、焼結を阻害しない範囲内で銀の他に白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウムを含んでいてもよい。また、ＬＥＤ素子２、３が実装された側の基板（第１基板）１０のＬＥＤ素子２、３が実装された側の面（表面）、及び第１基板１０に貼り合わされた第２基板２０の両面に導体パターンが形成されている。

積層基板３０を構成する第１基板１０は表面に、２つのＬＥＤ素子２、３の夫々が載設（ダイボンディング）される、導体パターンからなるダイボンディングパッド（以下、「ダイパッド」と略称する）１１ａ、１１ｂが設けられると共に、一端部が２つのＬＥＤ素子２、３の夫々の素子電極（上部電極）に接合されたボンディングワイヤの他端部が接合されるボンディングワイヤパッド（以下、「ワイヤパッド」と略称する）１１ｃ、１１ｄが設けられている。

この場合、ダイパッド１１ａ、１１ｂ及びワイヤパッド１１ｃ、１１ｄは互いに分離独立した状態で設けられている。

そして、ＬＥＤ素子２、３が銀ペースト等の導電接合部材（図示せず）を介してダイパッド１１ａ、１１ｂの夫々に接合されてＬＥＤ素子２、３の素子電極（下部電極）とダイパッド１１ａ、１１ｂとの電気的導通が図られている。一方、ＬＥＤ素子２、３の夫々の素子電極（上部電極）はボンディングワイヤ４ａ、４ｂを介してワイヤパッド１１ｃ、１１ｄに接続されてＬＥＤ素子２、３の上部電極とワイヤパッド１１ｃ、１１ｄとの電気的導通が図られている。

一方、積層基板３０を構成する第２基板２０は、第１基板１０に対する貼り合わせ面と反対側の面（裏面）に、導体パターンからなる一対の放熱用電極２３ａ、２３ｂが設けられると共に、外部電源からの電力を受電する一対の受電用電極２３ｃ、２３ｄが設けられている。

この場合、放熱用電極２３ａ、２３ｂ及び受電用電極２３ｃ、２３ｄは互いに分離独立した状態で設けられている。

そして、２つのダイパッド１１ａ、１１ｂの下方には、該ダイパッド１１ａ、１１ｂの夫々に電気的に接続された第１金属構造体１２ａ、１２ｂが設けられ、一対の放熱用電極２３ａ、２３ｂの上方には、該放熱用電極２３ａ、２３ｂの夫々に電気的に接続された第２金属構造体２２ａ、２２ｂが設けられ、第１金属構造体１２ａと第２金属構造体２２ａ、及び第１金属構造体１２ｂと第２金属構造体２２ｂが電気的に接続されている。

また、図４の断面模式図にあるように、２つのワイヤパッド１１ｃ、１１ｄの下方には、該ワイヤパッド１１ｃ、１１ｄの夫々に電気的に接続された第１金属構造体１２ｃ、１２ｄが設けられ、一対の受電用電極２３ｃ、２３ｄの上方には、該受電用電極２３ｃ、２３ｄの夫々に電気的に接続された第２金属構造体２２ｃ、２２ｄが設けられており、そのうち、第１金属構造体１２ｃと第２金属構造体２２ｃは電気的に接続されている。

第２基板２０の、第１基板１０に対する貼り合わせ面（内面）には導体パターンからなる配線パッド２１ａｄ、２１ｂｄが設けられている。

配線パッド２１ａｄは、第２基板２０の第２金属構造体２２ａに接続されると同時に第１基板１０の第１金属構造体１２ａ、１２ｄに電気的に接続され、配線パッド２１ｂｄは第２基板２０の第２金属構造体２２ｂ、２２ｄに接続されると同時に第１基板１０の第１金属構造体１２ｂに電気的に接続されている。

次に、上述のＬＥＤ光源１の電気回路構成について図４を参照して説明する。受電用電極２３ｃは、第２金属構造体２２ｃ、第１金属構造体１２ｃ、ワイヤパッド１１ｃ及びボンディングワイヤ４ａを介してＬＥＤ素子２の上部電極に繋がり、ＬＥＤ素子２の下部電極は、ダイパッド１１ａ、第１金属構造体１２ａ、配線パッド２１ａｂ、第１金属構造体１２ｄ、ワイヤパッド１１ｄ及びボンディングワイヤ４ｂを介してＬＥＤ素子３の上部電極に繋がっている。更に、ＬＥＤ素子３の下部電極は、ダイパッド１１ｂ、第１金属構造体１２ｂ、配線パッド２１ｂｄ及び第２金属構造体２２ｄを介して受電用電極２３ｄに繋がっている。

そこで、ＬＥＤ素子２、３の夫々の上部電極をアノード電極、下部電極をカソード電極とすると、受電用電極２３ｃに（＋）側電圧を印加し、受電用電極２３ｄに（−）側電圧を印加することにより、２つのＬＥＤ素子２、３が同時に点灯（発光）する。

また、受電用電極２３ｃに（＋）側電圧を印加し、放熱用電極２３ａに（−）側電圧を印加することによりＬＥＤ素子２が点灯し、放熱用電極２３ａに（＋）側電圧を印加し、受電用電極２３ｄに（−）側電圧を印加することによりＬＥＤ３が点灯する。これにより、２つのＬＥＤ素子２、３の夫々を個別に点灯制御することが可能となる。

ところで、ＬＥＤ素子２、３は、点灯（発光）時に発熱し、自己発熱による温度上昇によってＬＥＤ素子２、３の発光効率の低下や素子寿命の低下を招く。そこで、ＬＥＤ光源１をＬＥＤ光源実装基板４０に実装するに際しては、図５（ＬＥＤ光源を基板実装した状態の説明図）にあるように、ＬＥＤ光源実装基板４０にＬＥＤ光源１の放熱用電極２３ａ、２３ｂの夫々を接合するための放熱用電極接合パッド４１ａ、４１ｂを設ける。なお、ＬＥＤ光源実装基板４０には図示していないが当然、ＬＥＤ光源１の受電用電極２３ｃ、２３ｄの夫々を接合する受電用電極接合パッドも設ける。

すると、２つのＬＥＤ素子２、３のうち一方のＬＥＤ素子２による発熱は、ダイパッド１１ａ、第１金属構造体１２ａ及び第２金属構造体２２ａを介して放熱用電極２３ａに伝導され、放熱用電極２３ａが接合されたＬＥＤ光源実装基板４０の放熱用電極接合パッド４１ａに伝導されて該放熱用電極接合パッド４１ａを通してＬＥＤ光源１外に放散される。

同様に、２つのＬＥＤ素子２、３のうち他方のＬＥＤ素子３による発熱は、ダイパッド１１ｂ、第１金属構造体１２ｂ及び第２金属構造体２２ｂを介して放熱用電極２３ｂに伝導され、放熱用電極２３ｂが接合されたＬＥＤ光源実装基板４０の放熱用電極接合パッド４１ｂに伝導されて該放熱用電極接合パッド４１ｂを通してＬＥＤ光源１外に放散される。

これにより、ＬＥＤ素子２、３の夫々による発熱が効率良く放熱されてＬＥＤ素子２、３自体の自己発熱による温度上昇が抑制され、温度上昇に起因するＬＥＤ素子２、３の発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様にＬＥＤ素子２、３の温度上昇に起因するＬＥＤ素子２、３の素子劣化による発光寿命の短縮を抑制することができ、その結果、高い信頼性及び適切な照射光量を確保することができる。

本発明のＬＥＤ光源１においては、積層基板焼成時の割れ不良の改善と、ＬＥＤ素子２、３による発熱に対して放熱効率の高効率化及び積層基板３０の高信頼性化を図るために、ＬＥＤ素子２、３が載設されたダイパッド１１ａ、１１ｂの下方に位置して該ダイパッド１１ａ、１１ｂの夫々に電気的に接続された第１金属構造体１２ａ、１２ｂ、及び第１金属構造体１２ａ、１２ｂの下方に位置して該第１金属構造体１２ａ、１２ｂの夫々に電気的に接続された第２金属構造体２２ａ、２２ｂの４つの金属構造体１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂの相互の関係を特別に規定した。

具体的には図６（ＬＥＤ光源からＬＥＤ素子及びダイパッドを取り除いた平面図）にあるように、第２金属構造体２２ａの断面積Ｓ２ａを第２金属構造体２２ａの上方に位置する第１金属構造体１２ａの断面積Ｓ１ａよりも大きく設定し、同様に、第２金属構造体２２ｂの断面積Ｓ２ｂを第２金属構造体２２ｂの上方に位置する第１金属構造体１２ｂの断面積Ｓ１ｂよりも大きく設定する。

これにより、ＬＥＤ素子２、３の夫々から離れるにつれて伝導路の断面積が大きくなり、熱の拡散によって放熱効果を高めることができる（図５参照）。

また、図７（図１のＡ−Ａ断面矢視図）に示すように、ＬＥＤ素子２、３の並設方向において、隣接する第１金属構造体１２ａの長さをａ、第１金属構造体１２ｂの長さをｂとして第１金属構造体１２ａと第１金属構造体１２ｂとの間の間隔をｃとすると共に、隣接する第２金属構造体２２ａの長さをｄ、第２金属構造体２２ｂの長さをｅとして第２金属構造体２２ａと第２金属構造体２２ｂとの間の間隔をｆとすると、ｆ＞ｃの関係、つまり第１金属構造体１２ａと第１金属構造体１２ｂとの間隔ｃを第２金属構造体２２ａと第２金属構造体２２ｂとの間隔ｆよりも狭く設定する。また、第２金属構造体２２ａ、２２ｂの夫々の長さｄ、ｅを第１金属構造体１２ａ、１２ｂの夫々の長さａ、ｂよりも長く設定する。

それと同時に、第１金属構造体１２ａの長さａと第１金属構造体１２ｂの長さｂと間隔ｃとの関係を、ａ＝ｂの場合はｃ≧ａ×０．８５＝ｂ×０．８５に設定し、ａとｂが異なっていずれか一方（例えばａ）が長い場合（ａ＞ｂの場合）は、ｃ≧ａ×０．８５に設定する。つまり、間隔ｃを挟んだ左右の第１金属構造体１２ａ、１２ｂの長さが異なる場合は、間隔ｃは、長さが長い方の第１金属構造体の長さの８５％以上になるように設定する。

同様に、第２金属構造体２２ａの長さｄと第２金属構造体２２ｂの長さｅと間隔ｆとの関係を、ｄ＝ｅの場合はｆ≧ｄ×０．８５＝ｅ×０．８５に設定し、ｄとｅが異なっていずれか一方（例えばｄ）が長い場合（ｄ＞ｅの場合）は、ｆ≧ｄ×０．８５に設定する。つまり、間隔ｆを挟んだ左右の第２金属構造体２２ａ、２２ｂの長さが異なる場合は、間隔ｆは、長さが長い方の第２金属構造体の長さの８５％以上になるように設定する。

これにより、間隔ｃの領域の大きさを、間隔ｃを挟む第１金属構造体１２ａ、１２ｂから伝導される熱容量に対応する大きさとし、同様に、間隔ｆの領域の大きさを、間隔ｆを挟む第２金属構造体２２ａ、２２ｂから伝導される熱容量に対応する大きさとした。その結果、ＬＥＤ素子２、３で発熱して積層基板３０の、４つの金属構造体１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂで囲まれた領域Ａに集まる熱の加熱密度を低減することになり、熱応力により領域Ａの部分に発生する割れ及び破損を防止することができる。特に、間隔ｃを第１金属構造体１２ａ、１２ｂの８５％以上とすることで、焼成時に両側の第１金属構造体１２ａ、１２ｂから間隔ｃの領域に位置するＬＴＣＣへ掛かる応力が緩和され、基板割れを防ぐことができる。

発明者たちは、第１金属構造体１２ａと第１金属構造体１２ｂとの間の間隔ｃの距離を変えて焼成後の基板割れの評価を行った。評価サンプルは３種類とし、いずれのサンプルも第１金属構造体１２ａの長さａ及び第１金属構造体１２ｂの長さｂをいずれも０．７ｍｍとし、第２金属構造体２２ａの長さｄ及び第２金属構造体２２ｂの長さｅをいずれも０．９３ｍｍとし、ＬＥＤ素子の大きさを１ｍｍ□とすると共に、第１金属構造体１２ａの長さａと、第１金属構造体１２ａと第１金属構造体１２ｂとの間隔ｃとの関係（ｃ／ａ）を夫々、（ｃ／ａ）＝１、０．８５、０．７とした。

その結果、（ｃ／ａ）＝０．７のサンプルは基板に割れが発生し（評価結果：×）、（ｃ／ａ）＝０．８５のサンプルは基板にほぼ割れが発生せず（評価結果：△）、歩留まりも向上した。さらに、（ｃ／ａ）＝１のサンプルは基板にまったく割れが発生しなかった（評価結果：○）。以上のことより、（ｃ／ａ）≧０．８５とすることで焼成時の基板割れをほぼ防止することができ、さらに好ましくは（ｃ／ａ）≧１とすることで割れを完全に防止できることがわかった。

上記評価結果から、第２金属構造体２２ａと第２金属構造体２２ｂとの間隔ｆも、第２金属構造体２２ａの長さｄと第２金属構造体２２ｂの長さｅの夫々の８５％以上とすれば基板割れを防ぐことができるのは言うまでもない。すなわち、２層積層構造の場合、ｃ、ｆを夫々の両側に位置する金属構造体の長さの８５％以上にすれば、焼成時の基板割れを防止することができる。

つまり、例えば、４つの金属構造体１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂの大きさに関わらず間隔ｃと間隔ｆを同じ大きさとする従来の構成（図８（従来のＬＥＤ光源の部分構成図）参照）において、ＬＥＤ素子２、３の発熱による熱応力により領域Ａに発生していた割れや破損の問題を解決することができる。

ところで、上述の実施形態では、ＬＥＤ素子の外側の端面を第１金属構造体の外側の端面の近くに配置したり、第１金属構造体の長さをＬＥＤ素子の長さの７割程度にしているが、金属構造体のサイズは、なるべく大きくなるよう調整したほうがよく、さらには、なるべくＬＥＤ素子の中央に金属構造体がくるように位置を調整したほうがよい。つまり、２つのＬＥＤ素子の近接配置、間隔ｃ、ｆの配置は維持する必要があるが、第１金属構造体のサイズや位置は、ＬＥＤ素子のサイズや出力やスルーホールの熱抵抗の仕様などに応じて調整するので、実施形態の位置関係は一例にすぎない。

また、ＬＥＤ素子同士の接触はリーク不良の原因となるため不可だが、実施形態の２つのＬＥＤ素子は近接配置しており、接触しない程度に狭ければ狭いほどよい。しかし、ＬＥＤ素子のサイズや公差、もしくは、実装装置の位置精度次第で決定されるので、実施形態の素子間距離は一例にすぎないのは言うまでもない。

上述のＬＥＤ光源１は、実用に際しては例えば図９（ＬＥＤ光源の応用例の説明図）にあるように、積層基板３０のＬＥＤ素子２、３の実装面上の周縁部に環状の側壁４２を設け、側壁４２内に透光性樹脂からなる封止樹脂４３を充填してＬＥＤ素子２、３及びボンディングワイヤ４ａ、４ｂを樹脂封止することがある。

これにより、ＬＥＤ素子２、３を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護し、且つボンディングワイヤ４ａ、４ｂを振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、封止樹脂４３はＬＥＤ素子２、３の光出射面とで界面を形成しており、ＬＥＤ素子２、３の発光光をＬＥＤ素子２、３の光出射面から封止樹脂４３内に効率良く出射させる機能も有している。

また、封止樹脂４３に、蛍光体を分散させた透明樹脂を用いることにより、ＬＥＤ素子２、３の発光色とは異なる色相の光を得ることができる。

以上説明したように、本発明のＬＥＤ光源は、２枚のＬＴＣＣ基板を積層してなる積層基板に、互いに対向する両面に素子電極を有する２つのＬＥＤ素子を実装し、ＬＥＤ素子が載設されたダイパッドと外部への放熱を行う放熱用電極を、積層基板を構成する第１基板に形成された第１金属構造体及び第２基板に形成された第２金属構造体で繋いで第１金属構造体及び第２金属構造体による伝熱経路を形成した。

そして、放熱用電極に繋がる第２金属構造体の断面積をダイパッドに繋がる第１金属構造体の断面積よりも大きく設定した。これにより、ＬＥＤ素子から離れるにつれて伝導路の断面積が大きくなり、熱の拡散による良好な放熱効果によってＬＥＤ素子自体の自己発熱による温度上昇が抑制され、温度上昇に起因するＬＥＤ素子の発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様にＬＥＤ素子の温度上昇に起因するＬＥＤ素子の素子劣化による発光寿命の短縮を抑制することができ、その結果、高い信頼性及び適切な照射光量を確保することができる。

また、２つのＬＥＤ素子の夫々が載設された２つのダイパッドの夫々に繋がる２つの第１金属構造体間の間隔よりも、２つの第１金属構造体の夫々に繋がる２つの第２金属構造体間の間隔を広く設定すると共に、夫々の間隔を該間隔を挟んで両側に位置する金属構造体のうち長さが長い方の金属構造体の長さの８５％以上になるように設定した。

これにより、夫々の間隔の領域の大きさを、間隔を挟む金属構造体から伝導される熱容量に対応する大きさとした。その結果、基板焼成時に両側の第１金属構造体１２ａ、１２ｂから間隔ｃの領域に位置するＬＴＣＣへ掛かる熱応力が緩和され、間隔ｃの領域に位置するＬＴＣＣの領域の部分に発生する割れ及び破損を防止することができる。

以上のことより、ＬＥＤ素子の高密度実装に対しても放熱効率が良好なためにＬＥＤ素子の発熱による熱の影響が抑制され、高い信頼性を確保しながらＬＥＤ光源の小型化が可能になる。

１… ＬＥＤ光源
２… ＬＥＤ素子
３… ＬＥＤ素子
４… ボンディングワイヤ
４ａ… ボンディングワイヤ
４ｂ… ボンディングワイヤ
１０… 第１基板
１１… 電極パッド
１１ａ、１１ｂ… ダイパッド
１１ｃ、１１ｄ… ワイヤパッド
１２… 第１金属構造体
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ… 第１金属構造体
２０… 第２基板
２１… 配線パッド
２１ａｄ… 配線パッド
２１ｂｄ… 配線パッド
２２… 第２金属構造体
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ… 第２金属構造体
２３… 電極
２３ａ、２３ｂ… 放熱用電極
２３ｃ、２３ｄ… 受電用電極
３０… 積層基板
４０… ＬＥＤ光源実装基板
４１… 放熱用電極接合バッド
４１ａ… 放熱用電極接合バッド
４１ｂ… 放熱用電極接合バッド
４２… 側壁
４３… 封止樹脂

Claims (3)

1. 第１基板と第２基板の２枚のＬＴＣＣ基板を貼り合わせてなる積層基板と、
   互いに対向する面に素子電極を設けた２つのＬＥＤ素子と、を備え、
   前記第１基板は、２つのＬＥＤ素子の夫々が載置された一対のダイボンディングパッドと前記各ダイボンディングパッドに繋がり厚み方向に貫通する窓孔内に金属が充填されてなる一対の第1金属構造体とを有し、
   前記第２基板は、一対の放熱用電極と前記各放熱用電極に繋がり厚み方向に貫通する窓孔内に金属が充填されてなる一対の第２金属構造体とを有し、
   前記一対のダイボンディングパッドの夫々と前記一対の放熱用電極の夫々が、前記一対の第１金属構造体の夫々と前記一対の第２金属構造体の夫々を介して繋がっており、
   互いに繋がる第１金属構造体と第２金属構造体同士は、前記第１金属構造体の断面積よりも前記第２金属構造体の断面積の方が大きく、且つ、前記一対の第１金属構造体間の間隔よりも前記一対の第２金属構造体間の間隔の方が広いことを特徴とするＬＥＤ光源。
2. 前記間隔の夫々は、各間隔を置いて位置する夫々の一対の金属構造体の、該一対の金属構造体の配置方向の長さが同じ場合はその長さの８５％以上であり、長さが異なる場合は長い方の長さの８５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源。
3. 前記第１基板の窓孔に充填する金属及び前記第２基板の窓孔に充填する金属はいずれも銀及び銀を主体とする金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ光源。

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