JP6834762B2 - 発光装置及び電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置及び電子部品に関する。

従来の発光装置として、ＣＯＢ（Chip On Board）型の発光装置であって、基板の裏面に導通用と放熱用の導体パターンが設けられた発光装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような発光装置は、基板裏面の導体パターンを筐体側の導体パターンに接合することにより、筐体に組み付けられる。

特許文献１、２に記載の発光装置によれば、導通用の導体パターンを介して筐体側から発光素子に電源を供給するとともに、放熱用の導体パターンを介して発光装置において発生した熱を筐体側のヒートシンク等へ効率的に逃がすことができる。

特開２０１３−１７９３０２号公報 国際公開第２０１１／００２２０８号

特許文献１、２に記載されたようなＣＯＢ型の発光装置は、発光装置の基板の線膨張係数と発光装置が組み付けられる筐体の基板の線膨張係数に差があるため、温度変化を伴う点灯、消灯時を繰り返すことにより、筐体との接合部にクラックが生じる。

導通用の導体パターンがクラックにより分断された場合、発光装置に搭載された発光素子が断線する。また、放熱用の導体パターンにクラックが生じた場合、放熱特性が悪化し、発光素子の寿命を低下させる。

また、発光装置の導体パターンと筐体の導体パターンの間に気泡が入り込んだ場合、導通や放熱に悪影響を与える場合がある。特に、特許文献１、２に記載された発光装置のように、放熱用の導体パターンを有する場合、通常、放熱用の導体パターンは導通用の導体パターンよりも面積が大きいため、気泡が逃げにくく、残留しやすい。

本発明の目的は、筐体に組み付けられる発光装置及び電子部品であって、筐体との接合部における導体パターンのクラックの発生や気泡の残留を抑制することのできる発光装置及び電子部品を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［６］の発光装置、及び［７］の電子部品を提供する。

［１］配線基板と、前記配線基板の表面に設置された発光素子と、前記配線基板の裏面に形成された導体パターンと、を有し、前記導体パターンが、前記導体パターンを分離しないスリット又は穴を有する、発光装置。

［２］前記導体パターンが、前記発光素子と電気的に接続された導通パターン及び放熱用の放熱パターンを有する、上記［１］に記載の発光装置。

［３］前記スリットが、前記導体パターンの外縁上にない前記導体パターンの縁に開口する、上記［１］又は［２］に記載の発光装置。

［４］前記放熱パターンの前記スリットが、前記導体パターンに向かって開口している、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。

［５］前記導体パターンの前記スリットにより分断された一辺の各部の長さが前記スリットの幅の３倍以上である、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置。

［６］前記導体パターンの最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上である、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。

［７］外部の筐体に組み付けて用いられる電子部品であって、基板と、前記基板の一方の面に形成された、前記筐体に接続するための導体パターンと、を有し、前記導体パターンが、前記導体パターンを分離しないスリット又は穴を有する、電子部品。

本発明によれば、筐体に組み付けられる発光装置及び電子部品であって、筐体との接合部における導体パターンのクラックの発生や気泡の残留を抑制することのできる発光装置及び電子部品を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、導体パターンの形状を示す、発光装置の裏面側の平面図である。 図３は、放熱パターン及び導通パターンの外周を示すための模式図である。 図４は、導体パターンにこれを分離するスリットが設けられた場合の例を示す平面図である。 図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリットの形状の例を示す平面図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置の裏面側の平面図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置の裏面側の平面図である。 図８は、導体パターンの外縁を示すための平面図である。 図９は、第４の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置の裏面側の平面図である。 図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ実施例１に係る評価に用いた試料の導体パターンを示す平面図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例１に係る評価に用いた試料の導体パターンを示す平面図である。 図１２（ａ）は、実施例１に係る熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１２（ｂ）は、熱衝撃試験の結果から得られた導通パターンの外周長さと断線サイクル数との関係を示すグラフである。 図１３（ａ）、（ｂ）は、断線した試料の導通パターンのＣＴ観察像である。図１３（ｃ）は、断線した試料の筐体との接合部の側方からの観察像である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、断線した試料の放熱パターンのＣＴ観察像である。 図１５（ａ）、（ｂ）は、試料と筐体の各部における熱抵抗と熱容量の関係を示すグラフである。図１５（ｃ）は、発光装置側のＣｕからなる導体パターンと筐体側のＣｕからなる導体パターンのはんだによる接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図１６（ａ）は、実施例２に係る試料１に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１６（ｂ）は、実施例２に係る試料１におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図１７（ａ）は、実施例２に係る試料２に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１７（ｂ）は、実施例２に係る試料２におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図１８（ａ）は、実施例２に係る試料３に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１８（ｂ）は、実施例２に係る試料３におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図１９（ａ）は、実施例２に係る試料４に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１９（ｂ）は、実施例２に係る試料４におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図２０（ａ）は、実施例２に係る試料５に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図２０（ｂ）は、実施例２に係る試料５におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図２１（ａ）は、実施例２に係る試料６に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図２１（ｂ）は、実施例２に係る試料６におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図２２（ａ）は、実施例２に係る試料７に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図２２（ｂ）は、実施例２に係る試料７におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。 図２３（ａ）は、実施例２に係る試料８に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図２３（ｂ）は、実施例２に係る試料８におけるはんだ接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、ＣＯＢ型の発光装置であり、配線基板１０と、配線基板１０の表面に設置された発光素子１１と、配線基板１０の裏面に形成され、発光素子１１と電気的に接続された導通パターン１３及び放熱用の放熱パターン１４を有する導体パターンと、を有する。

また、発光素子１１の上面及び側面は蛍光体層１７に覆われ、さらに蛍光体層１７の表面は封止材１８に覆われる。

配線基板１０は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板であり、その表面にＣｕ等からなる図示されない配線を有する。

発光素子１１は、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップである。また、発光素子１１は、典型的にはフリップチップ型の素子であるが、フェイスアップ型であってもよい。発光素子１１の個数や配置は特に限定されない。

発光素子１１の電極１２は、配線基板１０の表面の配線１５に接続され、配線基板１０をその厚さ方向に貫通するビア１６を介して導通パターンに電気的に接続される。

導通パターン１３と放熱パターン１４から構成される導体パターンは、Ｃｕ等の導体からなる薄膜パターンである。導体パターンは、例えば、配線基板１０の裏面に形成された導体膜をパターニングすることにより形成される。この場合、導通パターン１３と放熱パターン１４は同じ材料からなり、同じ厚さを有する。

放熱パターン１４は、発光装置１の熱を筐体２側に逃がすために設けられるものである。放熱パターン１４は、ビア等を介して配線基板１０の表面の配線１５に接続されている必要はないが、放熱性向上のために接続されていてもよい。

発光装置１は、筐体２に組み付けて用いられる装置である。筐体２は、Ａｌ等からなる放熱基板２０と、放熱基板２０上のガラスエポキシ等からなる絶縁基板２１と、絶縁基板２１上に形成された、導通パターン２２と放熱パターン２３を有する導体パターンを有する。

発光装置１の導通パターン１３は、はんだ等の導電性の接着剤により筐体２の導通パターン２２に接続され、導通パターン２２及び導通パターン１３を介して筐体２側から発光素子１１に電源が供給される。

また、発光装置１の放熱パターン１４は、はんだ等の導電性の接着剤により筐体２の放熱パターン２３に接続され、放熱パターン１４及び放熱パターン２３を介して発光装置１で発せられた熱が筐体２側へ移り、主に放熱基板２０から外部へ放熱される。

しかし、発光装置１の配線基板１０の線膨張係数と筐体２の放熱基板２０の線膨張係数に差があるため、温度変化を伴う点灯、消灯時を繰り返すことにより、筐体２との接合部（導通パターン１３、放熱パターン１４、導通パターン２２、放熱パターン２３、及び導電性接着剤）にクラックが生じる。

蛍光体層１７は、例えば、蛍光体粒子が分散した樹脂等の透明部材からなる。蛍光体層１７に含まれる蛍光体の蛍光色は特に限定されない。発光素子１１は、蛍光体層１７に含まれる蛍光体の励起光源として機能し、発光素子１１の発光色と蛍光体層１７の発光色の混色が発光装置１の発光色になる。例えば、発光素子１１の発光色が青色であり、蛍光体層１７の発光色が黄色である場合、発光装置１の発光色は白色になる。

封止材１８は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。光取出効率を向上させるため、封止材１８の屈折率は蛍光体層１７の屈折率よりも低いことが好ましい。

なお、図１は、発光装置１の構成を示すための模式図であり、実際に発光装置１が図１の断面を有することを意味するものではない。すなわち、発光装置１の発光素子１１や導体パターンの配置が図１に反映されているわけではない。

図２（ａ）、（ｂ）は、導体パターンの形状を示す、発光装置１の裏面側の平面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、導体パターンは導体パターンを分離しないスリットを有する。

図２（ａ）は、放熱パターン１４がスリット１４ａを有する場合の例を示し、図２（ｂ）は、導通パターン１３、放熱パターン１４がそれぞれスリット１３ａ、スリット１４ａを有する場合の例を示している。なお、導体パターンのうち、導通パターン１３のみがスリット１３ａを有してもよい。

導体パターンに形成されたスリットは、気泡の逃げ道となるため、発光装置１の導体パターンと筐体２の導体パターンの間に気泡が残留しにくい。すなわち、スリット１４ａが放熱パターン１４と放熱パターン２３の間における気泡の残留を抑制し、スリット１３ａが導通パターン１３と導通パターン２２の間における気泡の残留を抑制することができる。これによって、気泡による導通や放熱特性の悪化を抑えることができる。

また、導体パターンは、導体パターンを分断しないスリットが設けられることにより、外周長さが増加する。すなわち、放熱パターン１４はスリット１４ａにより外周長さが増加し、導通パターン１３はスリット１３ａにより外周長さが増加する。

本発明者らは、鋭意研究の結果、導体パターンの各部の外周長さが増加すると、発光装置１の配線基板１０の線膨張係数と筐体２の放熱基板２０の線膨張係数の差に起因するクラックの発生が抑制され、クラックにより導体パターンが分断されるまでの点灯、消灯のサイクル数が大きく増加することを見出した。

すなわち、スリット１３ａ、スリット１４ａを形成することにより、導通パターン１３、放熱パターン１４におけるクラックの発生が抑制される。導通パターン１３におけるクラックの発生を抑えることにより、発光素子１１が断線に至るまでのサイクル数を増加させ、寿命を延ばすことができる。また、放熱パターン１４におけるクラックの発生を抑えることにより、放熱特性の悪化を抑え、発光素子１１の寿命を延ばすことができる。

なお、スリット１４ａ及びスリット１３ａは、放熱パターン１４、導通パターン１３に極端に幅の狭い領域を形成しないように、外周の辺に対してほぼ垂直に形成されることが好ましい。幅の狭い領域はクラックの発生により分断されやすく、クラックによる悪影響を大きくするおそれがある。

図３は、図２（ｂ）の導体パターンを例として用いた、放熱パターン１４及び導通パターン１３の外周を示すための模式図である。図３（ａ）に示される縁１４ｂが放熱パターン１４の外周を構成する放熱パターン１４の縁であり、図３（ｂ）に示される縁１３ｂが導通パターン１３の外周を構成する導通パターン１３の縁である。

図４は、導体パターンにこれを分離するスリットが設けられた場合の例を示す平面図である。図４に示される例では、放熱パターン１４がスリットにより放熱パターン１４１〜１５０に分断されている。

放熱パターン１４がスリットにより分断されても、気泡の残留を抑制する効果は得られ、また、放熱機能にもあまり影響はないが、分断により、外周長さが長い１つの放熱パターンが、外周長さが短い複数の放熱パターンに変わる。すなわち、放熱パターン１４がクラックの生じやすい複数のパターンの集合体となる。

このため、導体パターンに形成されるスリットは、スリット１４ａ及びスリット１３ａのように、導体パターンを分断しないことが必須である。ただし、スリット１４ａ及びスリット１３ａの形状は、図２（ａ）、（ｂ）に示される直線形状に限られない。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリット１４ａ及びスリット１３ａの形状の例を示す平面図である。スリット１４ａ及びスリット１３ａの形状は、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、スリットの開口側が狭くなるテーパー形状やスリットの開口側が広くなる逆テーパー形状であってもよく、図５（ｃ）に示されるように、スリットの開口側とは反対側の先端が膨らんだ形状であってもよい。なお、図５（ｃ）に示される例では、スリットの膨らんだ部分の形状は球状であるが、その形状は特に限定されない。導電パターンの形状に応じてスリット１４ａ及びスリット１３ａの形状を設定することにより、最小限の大きさのスリットで気泡の残留を抑制することも可能である。

なお、導体パターンのスリットにより分断された部分の幅は、クラックによる導体パターンの分断を抑制するため、ある程度の大きさを有することが好ましい。このため、例えば、図２（ａ）の放熱パターン１４のスリット１４ａにより分断された一辺の各部の長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、スリット１４ａの幅Ｗ_s1、Ｗ_s2（一定でない場合はそれらの最大幅）の３倍以上に設定され、また、場合によっては、導通パターン１３と放熱パターン１４の隙間の幅Ｗ₀以上という条件も加えられる。なお、幅Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、典型的には等しいが、等しくなくてもよい。また、導通パターン１３のスリット１３ａにより分断された一辺の各部の長さについても同様である。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、導体パターンのスリットの数において、第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図６（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置１の裏面側の平面図である。

図６（ａ）は、放熱パターン１４がスリット１４ａを有する場合の例を示し、図６（ｂ）は、導通パターン１３、放熱パターン１４がそれぞれスリット１３ａ、スリット１４ａを有する場合の例を示している。

第２の実施の形態においては、放熱パターン１４に形成されるスリット１４ａの本数が第１の実施の形態よりも少ない。スリット１４ａの本数を減らすことにより、放熱パターン１４のスリット１４ａにより分断された部分の幅を大きくすることができる。

例えば、図６（ａ）の放熱パターン１４のスリット１４ａにより分断された一辺の各部の長さＬ₁、Ｌ₂は、図２（ａ）の放熱パターン１４のスリット１４ａにより分断された一辺の各部の長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃よりも大きくすることができる。このため、例えば、図２（ａ）の長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃がスリット１４ａの幅Ｗ_s（一定でない場合はその最大幅）の３倍以上という条件を満たすことが難しい場合に、スリットの本数を減らして図６（ａ）の長さＬ₁、Ｌ₂のように分断された一辺の各部の長さを長くすることができる。なお、図６（ａ）の長さＬ₁、Ｌ₂は、典型的には等しいが、等しくなくてもよい。このように、スリット１４ａ、スリット１３ａの本数は、所望の導体パターンのスリットにより分断された部分の幅に応じて決定することができる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、導体パターンのスリットの開口位置において、第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図７（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置１の裏面側の平面図である。

図７（ａ）は、放熱パターン１４が８本のスリット１４ａを有する場合の例を示し、図７（ｂ）は、放熱パターン１４が４本のスリット１４ａを有する場合の例を示している。

第３の実施の形態においては、スリット１４ａが、導体パターンの外縁上にない放熱パターン１４の縁に開口している。ここで、導体パターンの外縁とは、導通パターン１３と放熱パターン１４を含む導体パターン全体の外周をいう。また、放熱パターン１４のスリット１４ａは、いずれも導通パターン１３に向かって開口している。

また、導通パターン１３がスリット１３ａを有する場合は、図２（ｂ）に示されるスリット１３ａと同様に、導体パターンの外縁上にない導通パターン１３の縁に開口する。この場合、スリット１３ａは、いずれも放熱パターン１４に向かって開口する。

本発明者らは、導体パターンの外縁、特に外縁の角部に応力が集中しやすいことを見出した。このため、クラックは導体パターンの外縁上の導通パターン１３の縁及び放熱パターン１４の縁から発生しやすい。

図８は、導体パターンの外縁を示すための平面図である。図８に実線で示される縁１４ｃは導体パターンの外縁上にある放熱パターン１４の縁であり、縁１３ｃは導体パターンの外縁上にある導通パターン１３の縁である。

スリット１３ａが縁１３ｃに開口する場合及びスリット１４ａが縁１４ｃに開口する場合、導体パターンの外縁に角部が増えることになる。これにより、応力が集中する箇所が増え、クラックが生じやすくなるおそれがある。

このため、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、スリット１４ａは放熱パターン１４の縁１４ｃ以外の縁に開口し、スリット１３ａは導通パターン１３の縁１３ｃ以外の縁に開口することが好ましい。

また、第３の実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様に、導体パターンのスリットにより分断された部分の幅が、クラックによる導体パターンの分断を抑制するため、ある程度の大きさを有することが好ましい。このため、例えば、図７（ａ）の放熱パターン１４のスリット１４ａにより分断された一辺の各部の長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、スリット１４ａの幅Ｗ_s1、Ｗ_s2（一定でない場合はそれらの最大幅）の３倍以上に設定され、また、場合によっては、導通パターン１３と放熱パターン１４の隙間の幅Ｗ₀以上という条件も加えられる。なお、長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、典型的には等しいが、等しくなくてもよい。

〔第４の実施の形態〕
第３の実施の形態は、導体パターンのスリットの代わりに穴を用いる点において、第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図９は、第４の実施の形態に係る導体パターンの形状を示す、発光装置１の裏面側の平面図である。

第４の実施の形態においては、穴１３ｄ、穴１４ｄがそれぞれ導通パターン１３、放熱パターン１４に形成されている。穴１３ｄ、穴１４ｄは、気泡の退避領域として機能するため、スリット１３ａ、スリット１４ａと同様に、発光装置１と筐体２の接合部における気泡の残留による悪影響を抑制することができる。

また、穴１３ｄ、穴１４ｄの輪郭も導通パターン１３、放熱パターン１４の外周に含まれる。このため、穴１３ｄ、穴１４ｄを形成することにより導通パターン１３、放熱パターン１４の外周長さを増加させ、スリット１３ａ、スリット１４ａと同様に、導体パターンにおけるクラックの発生を抑制することができる。

なお、導体パターンに穴１３ｄと穴１４ｄのいずれか一方のみが形成されていてもよい。

（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、発光装置と筐体との接合部における導体パターンのクラックの発生や気泡の残留を抑制することができる。これによって、断線や放熱特性の劣化を抑制し、発光装置の寿命を延ばすことができる。

特に、発光装置１が５ｍｍ×５ｍｍ以上の大きなサイズを有する場合、発光装置１と筐体２の接合部に気泡が残留しやすく、また、発光装置１の配線基板１０の線膨張係数と筐体２の放熱基板２０の線膨張係数に差による影響が大きくクラックがより発生しやすいため、上記実施の形態の効果による恩恵が大きい。

様々な形状の導体パターンを有する発光装置を用意し、導体パターンの各部の外周長さとクラックの発生し易さとの関係を調べた。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施例に係る評価に用いた試料３ａ、試料３ｂ、試料３ｃ、試料３ｄ、試料３ｅの導体パターンを示す平面図である。

試料３ａ〜試料３ｅの放熱パターン１４は、放熱パターン１４ｘと放熱パターン１４ｙの大きさの異なる２種類のパターンの集合体からなる。以下の表１に、試料３ａ〜試料３ｅの導体パターンの各部の外周長さを示す。

図１２（ａ）は、熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１２（ａ）の横軸は熱衝撃試験のサイクル数であり、縦軸は良品率を示す。

熱衝撃試験は、電子情報技術産業協会規格ＪＥＩＴＡ ＥＤ−４７０１／３００の試験方法３０７に基づいて実施し、−４０℃の低温条件下での５分間の暴露と１００℃の高温条件下での５分間の暴露を１サイクルとして、これを繰り返した。図１２（ａ）の良品率は、試料３ａ〜３ｅの各試料における断線していないものの割合をいう。断線は、導通パターン１３のクラックによる分断により生じるものである。

図１２（ｂ）は、熱衝撃試験の結果から得られた導通パターン１３の外周長さと断線サイクル数との関係を示すグラフである。ここで、断線サイクル数は、試料３ａ〜３ｅの各試料において最初に断線が発生するまでのサイクル数をいう。

導通パターン１３の外周長さが８．３ｍｍである試料３ｄの断線サイクル数は１２００である。試料３ｄの断線サイクル数が最も小さいのは、導通パターン１３の外周長さが最も短いことによると考えられる。

また、導通パターン１３の外周長さが１０．５ｍｍである試料３ａ、３ｄ、３ｅの断線サイクル数は、それぞれ１６００、１６００、１８００である。これらの資料の断線サイクル数が近いのは、導通パターン１３の外周長さが同じであることによると考えられる。

また、導通パターン１３の外周長さが１０．８ｍｍである試料３ｃの断線サイクル数は２３００である。試料３ｃの断線サイクル数が最も大きいのは、導通パターン１３の外周長さが最も長いことによると考えられる。

断線サイクル数の目標値は、例えば、２０００に設定される。この目標値を超えたのは導通パターン１３の外周長さが１０．８ｍｍである試料３ｃであり、この場合、導通パターン１３の外周長さが１０．８ｍｍ以上であることが好ましいと言える。

図１３（ａ）は、試料３ｃのうちの最初に断線した試料の導通パターン１３のＣＴ観察像である。図１３（ｂ）は、試料３ｄのうちの最初に断線した試料の導通パターン１３のＣＴ観察像である。試料３ｄの方が試料３ｃよりも少ないサイクル数で断線に至っているが、導通パターン１３の全面に渡ってクラックが生じていることが観察された。

また、図１３（ｃ）は、試料３ｄのうちの最初に断線した試料の筐体２との接合部の側方からの観察像である。導体パターンの外縁上にある導通パターン１３の縁１３ｃからクラック１３ｅが発生していることが観察された。

図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ試料３ｃのうちの最初に断線した試料の放熱パターン１４ｘ、１４ｙのＣＴ観察像である。放熱パターン１４ｙにはその全面に渡るクラックが観察されたが、放熱パターン１４ｘにはその全面に渡るクラックは観察されなかった。これは、放熱パターン１４ｙの外周長さが放熱パターン１４ｘの外周長さよりも短いことによると考えられる。

図１５（ａ）、（ｂ）は、試料３ａと筐体２の各部における熱抵抗と熱容量の関係を示すグラフである。

図１５（ａ）中のＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、それぞれガラスエポキシからなる絶縁基板２１、Ａｌからなる放熱基板２０、放熱基板２０と空気との界面近傍の熱抵抗を示す領域である。また、図１５（ｂ）中のＲ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇は、それぞれ発光素子１１、電極１２と配線１５の接合部（ＡｕＳｎＡｇ接合）、ＡｌＮからなる配線基板１０、発光装置１側のＣｕからなる導体パターンと筐体２側のＣｕからなる導体パターンのはんだによる接合部の熱抵抗を示す領域である。

図１５（ｃ）は、試料３ａ〜３ｅにおける、発光装置１側のＣｕからなる導体パターンと筐体２側のＣｕからなる導体パターンのはんだによる接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。この熱抵抗変化は、熱過渡測定により求めた。

図１５（ｃ）は、いずれの試料においても、熱過渡測定のサイクル数がおよそ５００以上になると熱抵抗が上昇することを示している。

上記第１〜４の実施の形態に係る導体パターンを有する発光装置を用意し、各々の良品率及び熱抵抗変化を調べた。

以下の表２に、本実施例に係る試料１〜８の導体パターンの各部の外周長さ、パターン最小幅、及び試料数を示す。ここで、試料１〜９の導体パターンは、それぞれ図４、図２（ａ）、図２（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）、図９に示される導電パターンである。

上記の「パターン最小幅」は、導電パターン中の最も幅の狭い部分の幅であり、例えば、試料２であれば、図２（ａ）に示される長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃と等しい。また、「総試料数」は、良品率の試験に用いた試料の個数である。なお、試料１の放熱パターンは複数に分断されているため、その外周長さの最小値を表２に示している。

図１６（ａ）〜図２３（ａ）は、それぞれ試料１〜８に対する熱衝撃試験の結果を示すグラフである。図１６（ａ）〜図２３（ａ）の横軸は熱衝撃試験のサイクル数であり、縦軸は良品率を示す。

熱衝撃試験は、電子情報技術産業協会規格ＪＥＩＴＡ ＥＤ−４７０１／３００の試験方法３０７に基づいて実施し、−４０℃の低温条件下での５分間の暴露と１００℃の高温条件下での５分間の暴露を１サイクルとして、これを繰り返した。図１６（ａ）〜図２３（ａ）の良品率は、試料１〜８の各試料における断線していないものの割合（断線していない試料数の「総試料数」に対する比率）をいう。断線は、導通パターン１３のクラックによる分断により生じるものである。

図１６（ａ）〜図２３（ａ）に示されるように、試料１〜８のいずれの試料も２０００サイクルまで良品率１００％を保ち、導電パターン１３が十分な熱衝撃耐性を有することが確認された。これは、いずれの試料の導電パターン１３も十分な外周長さ（９．０５ｍｍ以上）を有していることによると考えられる。

また、導電パターン１３がスリット１３ａを有する試料３、５においては、導電パターン１３に残留する気泡が少ないことが確認された。導電パターン１３にスリット１３ａを設けたことにより、気泡が抜けやすくなったものと考えられる。

図１６（ｂ）〜図２３（ｂ）は、試料１〜８における、発光装置１側のＣｕからなる導体パターンと筐体２側のＣｕからなる導体パターンのはんだによる接合部の熱抵抗変化を示すグラフである。この熱抵抗変化は、熱過渡測定により求めた。

図１６（ｂ）〜図２３（ｂ）に示されるように、放熱パターン１４がスリット１４ａを有する試料２〜７は、放熱パターン１４にスリット１４ａが含まれない試料１、８と比較して、熱抵抗の上昇が抑制されることが確認された。これは、スリット１４ａの形成により放熱パターン１４の外周長さを増加させたことによると考えられる。

また、「パターン最小幅」が比較的大きい試料４、５、７においては、特に効果的に熱抵抗の上昇が抑制されることが確認された。これは、放熱パターン１４が全体的にある程度の幅を有しているために、クラックが生じても分断に至りにくいことによると考えられる。このことから、放熱パターン１４の最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上であること、すなわち放熱パターン１４の全領域において１．１２５ｍｍ以上の幅が確保されていることが好ましいといえる。

なお、導電パターン１３についても、クラックの発生による分断を抑えるために、最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上であることが好ましい。このため、放熱パターン１４及び導電パターン１３を含む導体パターンの最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上であること、すなわち導体パターンの全領域において１．１２５ｍｍ以上の幅が確保されていることが好ましいといえる。

試料８については、放熱パターン１４の穴１４ｄの周りの領域の幅が狭くなってしまったために、クラックの発生による分断が抑えられず、熱抵抗の上昇を効果的に抑えることができなかったものと考えられる。

さらに、試料４、５、７の中でも、試料７の熱抵抗の上昇が最も効果的に抑制されている。これは、放熱パターン１４のスリット１４ａが導体パターン１３に向かって開口しており、導体パターンの外縁上にない放熱パターン１４の縁に開口していることによると考えられる。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

例えば、上記実施の形態では、導体パターンが導通用の導通パターンと放熱用の放熱パターンを有する例を示したが、導通パターンの構成、用途はこれらに限られない。クラックの発生等の問題点は、導通パターンの構成、用途によらず存在するためである。

また、本発明は上記実施の形態に示した発光装置への適用に限られず、筐体に組み付けるための基板裏面の導体パターンを有する電子部品であればどのような物にも適用できる。具体的には、例えば、ＧａＮ系の半導体素子（パワーデバイス）等へ適用することができる。

また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 発光装置
１０ 配線基板
１１ 発光素子
１３ 導通パターン
１４ 放熱パターン
１３ａ、１４ａ スリット
１３ｂ、１４ｂ 縁
１３ｃ、１４ｃ 縁
１３ｄ、１４ｄ 穴

Claims (10)

1. 配線基板と、
   前記配線基板の表面に設置された発光素子と、
   前記配線基板に形成され、前記発光素子と電気的に接続された導通パターン及び放熱用の放熱パターンを有する導体パターンと、
   を有し、
   前記導通パターンは、前記導体パターンの外縁上にない前記導通パターンの縁に開口する前記導通パターンを分離しないスリット又は穴を有し、
   前記放熱パターンは、前記導体パターンの外縁上にない前記放熱パターンの縁に開口する前記放熱パターンを分離しないスリット又は穴を有する、発光装置。
2. 前記導通パターンの前記スリットが、前記導通パターンの外周の辺に対して垂直に形成され、
   前記放熱パターンの前記スリットが、前記放熱パターンの外周の辺に対して垂直に形成された、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記導通パターンの前記スリットにより分断された一辺の各部の長さが前記
   スリットの幅の３倍以上であり、
   前記放熱パターンの前記スリットにより分断された一辺の各部の長さが前記スリットの幅の３倍以上である、
   請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記導通パターン及び前記放熱パターンの最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 配線基板と、
   前記配線基板の表面に設置された発光素子と、
   前記配線基板に形成され、前記発光素子と電気的に接続された導通パターン及び放熱用の放熱パターンを有する導体パターンと、
   を有し、
   前記導通パターンは、前記放熱パターンに向かって開口する前記導通パターンを分離しないスリット又は穴を有し、
   前記放熱パターンは、前記導通パターンに向かって開口する前記放熱パターンを分離しないスリット又は穴を有する、発光装置。
6. 前記導通パターンの前記スリットが、前記導通パターンの外周の辺に対して垂直に形成され、
   前記放熱パターンの前記スリットが、前記放熱パターンの外周の辺に対して垂直に形成された、
   請求項５に記載の発光装置。
7. 前記導通パターンの前記スリットにより分断された一辺の各部の長さが前記
   スリットの幅の３倍以上であり、
   前記放熱パターンの前記スリットにより分断された一辺の各部の長さが前記スリットの幅の３倍以上である、
   請求項５又は６に記載の発光装置。
8. 前記導通パターン及び前記放熱パターンの最も幅の狭い部分の幅が１．１２５ｍｍ以上である、
   請求項５〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 外部の筐体に組み付けて用いられる電子部品であって、
   基板と、
   前記基板の一方の面に形成され、前記筐体の筐体側導通パターン及び筐体側放熱パターンに接続するための導通パターン及び放熱パターンを有する導体パターンと、
   を有し、
   前記導通パターンは、前記導体パターンの外縁上にない前記導通パターンの縁に開口する前記導通パターンを分離しないスリット又は穴を有し、
   前記放熱パターンは、前記導体パターンの外縁上にない前記放熱パターンの縁に開口する前記放熱パターンを分離しないスリット又は穴を有する、電子部品。
10. 外部の筐体に組み付けて用いられる電子部品であって、
    基板と、
    前記基板の一方の面に形成され、前記筐体の筐体側導通パターン及び筐体側放熱パターンに接続するための導通パターン及び放熱パターンを有する導体パターンと、
    を有し、
    前記導通パターンは、前記放熱パターンに向かって開口する前記導通パターンを分離しないスリット又は穴を有し、
    前記放熱パターンは、前記導通パターンに向かって開口する前記放熱パターンを分離しないスリット又は穴を有する、電子部品。