JP2017199842A - Led光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LED光源装置1は、絶縁性を有する基材40の第1の主面40aに配線パターン41が形成され、第1の主面40aと反対側の第2の主面40bに金属層42が形成された絶縁基板4と、絶縁基板4の第1の主面40aに配線パターン41に接続されて所定の実装密度で実装された複数のLED素子5と、絶縁基板4の金属層42にボイド率が所定の値以下のはんだ層3を介して接続された金属ブロック2とを備える。
【選択図】図1
Description
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
(a)LED素子5の基材として熱伝導率の高い窒化アルミニウム製の絶縁基板4を用い、この絶縁基板4に金属ブロック2を減圧下ではんだ接合しているので、LED素子5から金属ブロック2に至る熱抵抗が小さくなり、放熱性に優れたLED光源装置1を提供することができる。
(b)放熱性に優れた構造を有していることに加えて枠部材7を四角にしているため、枠部材7の内側にLED素子5を高密度実装することができる。
(c)絶縁基板4よりも表面積及び体積が大きい金属ブロック2を絶縁基板4に接合しているので、枠部材6の内側の実装面積(発熱面積)が小さくても十分に熱拡散ができ、放熱性に優れたLED光源装置1を提供することができる。
図3は、図2に示す枠部材6の変形例を示すLED光源装置の平面図である。図3に示すように、枠部材16は円形でもよい。これにより、図2に示す枠部材6と比べてLED素子5の実装密度が小さくなるが、光束のゆがみが少なくなるという利点がある。給電基板10は、内側に枠部材16が入るように枠部材16の外形よりもやや大きい開口を有する。
図4、図5及び図6は、はんだ層3のボイド率と温度ムラとの関係を示す図である。図4は、ボイド率が90%の比較例1を示し、(a)は温度ムラ、(b)はボイドの状態を示す図である。図5は、ボイド率が51%の比較例2を示し、(a)は温度ムラ、(b)はボイドの状態を示す図である。図6は、ボイド率が7%の実施例1を示し、(a)は温度ムラ、(b)はボイドの状態を示す図である。図7は、ボイド率が2%の実施例2を示し、(a)は温度ムラ、(b)はボイドの状態を示す図である。図4(a)、図5(a)、図6(a)、図7(a)は、左側に温度のスケールを示す。図4(b)、図5(b)、図6(c)、図7(b)は、いずれも枠部材6の内側の領域を拡大して撮影した写真である。
実施例3は、図3に対応する構成としたものである。給電基板10のサイズは、60mm×60mmとした。LED素子5は、実施例1と同じの平面視のサイズで1mm×1mmのものを用いた。LED素子5の実装数は、実施例1よりも増やして13個×13個=169個とした。枠部材16の内側の直径を20mmとしたことから、各部材16の内側の面積(実装面積)は、直径20mm×20mm×π/4=314mm2とした。発光面積の合計は、169mm2とした。したがって、LED素子5の実装密度は、発光面積/実装面積=169/314=0.54=54%となる。LED素子5の実装率は、枠部材6の形状が四角の場合、72%であるのに対し、枠部材16の形状が円形の場合、54%と小さくなった。実装率を高くするには、枠部材の形状を四角にした方がよいことが分かる。
3…はんだ層、3a〜3c…ボイド、4…絶縁基板、5…LED素子、
6…枠部材、7…蛍光体含有樹脂層、8…封止樹脂、
9…スペーサ、10…給電基板、10a…開口、10b…スルーホール、
11A、11B…給電用ハーネス、16…枠部材、40…基材、40a…第1の主面、
40b…第2の主面、41…配線パターン、42…金属層、
70…樹脂、71…蛍光体、110…電線、111…コネクタ
Claims (5)
- 絶縁性を有する基材の第1の主面に配線パターンが形成され、前記第1の主面と反対側の第2の主面に金属層が形成された基板と、
前記基板の前記第1の主面に前記配線パターンに接続されて所定の実装密度で実装された複数のLED素子と、
前記基板の前記金属層にボイド率が所定の値以下の金属接合層を介して接合された放熱部材と、
を備えたLED光源装置。 - 前記金属接合層の前記ボイド率は、7%以下である、
請求項1に記載のLED光源装置。 - 前記LED素子の実装密度は、実装面積に対する発光面積の合計が50%以上である、
請求項1又は2に記載のLED光源装置。 - 前記基板は、窒化アルミニウムからなる、請求項1から3のいずれか1項に記載のLED光源装置。
- 絶縁性を有する基材の第1の主面に配線パターンが形成され、前記第1の主面と反対側の第2の主面に金属層が形成された窒化アルミニウムからなる絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記第1の主面に前記配線パターンに接続されて50%以上の実装密度でフリップチップ実装された複数のLED素子と、
前記絶縁基板上に前記複数のLED素子を囲むように設けられた枠部材と、
前記枠部材の内側に封止された透光性を有する封止部材と、
前記絶縁基板の表面積及び体積よりも大きい表面積及び体積を有し、前記絶縁基板の前記金属層にボイド率が7%以下のはんだ層を介して接合された放熱部材と、
を備えたLED光源装置。
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