JP2007294847A - Surface-mounting light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDチップと当該LEDチップが実装された実装基板とを備え、配線基板に表面実装して用いる表面実装型発光装置に関するものである。 The present invention relates to a surface-mounted light-emitting device that includes an LED chip and a mounting board on which the LED chip is mounted, and is used by being surface-mounted on a wiring board.
従来から、図18に示すように、LEDチップ10’と、LEDチップ10’を収納する収納凹所21a’が一表面側に形成されLEDチップ10’への給電用の配線パターン22’,22’が設けられた実装基板20’と、実装基板20’の収納凹所21a’内でLEDチップ10’を封止した透明な封止樹脂からなる封止部(図示せず)と、実装基板20’の上記一表面側で収納凹所21a’を閉塞するシート状の色変換部材30’とを備え、各配線パターン22’,22’のうち実装基板20’の収納凹所21a’の内底面上に形成された一端部がチップ接続部22a’,22a’を構成し、実装基板20’の他表面側の周部に形成された他端部が外部接続用電極22b’,22b’を構成してなる表面実装型発光装置1’が提案されている。なお、上述の表面実装型発光装置1’では、LEDチップ10’として青色LEDチップを用い、色変換部材30’を黄色蛍光体および透光性材料により形成することで、青色光と黄色光との混色光からなる白色光が得られる白色発光装置を実現することができる。
Conventionally, as shown in FIG. 18, an
上述の表面実装型発光装置1’は、実装基板20’と色変換部材30’とでパッケージを構成しており、配線基板80’に表面実装する際には、各外部接続用電極22b’,22b’を、ろう材(例えば、半田)からなる接合部90’,90’を介して配線基板80’の導体パターン83’,83’と接続する。なお、実装基板20’は、熱伝導率の高いセラミックス基板からなる絶縁性基板21’に上記収納凹所21a’が形成されるとともに配線パターン22’,22’が設けられている。一方、配線基板80’は、金属ベースプリント配線板であり、熱伝導率の高い金属板81’上の絶縁層82’上に導体パターン(回路パターン)83’,83’が形成されており、実装基板20’の他表面から突出した放熱用凸部20e’が絶縁層82’を介さずに金属板81’に熱結合されている。
The surface-mounted light-
ところで、上述のような表面実装型発光装置は、白色発光装置に限らず、従来の白熱電球や蛍光灯などに比べて、小型化、軽量化、省電力化を図れるといった長所があり、現在、表示用光源、ディスプレイ用光源、小型電球(白熱電球、ハロゲン電球など)の代替の光源、携帯電話の液晶パネル用光源(液晶パネル用バックライト)などとして広く用いられている。 By the way, the surface-mounted light-emitting device as described above is not limited to a white light-emitting device, and has advantages such as a reduction in size, weight, and power saving compared to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps. It is widely used as a display light source, a display light source, an alternative light source for small light bulbs (incandescent light bulbs, halogen light bulbs, etc.), a liquid crystal panel light source (liquid crystal panel backlight) for mobile phones, and the like.
また、最近の白色発光装置の高出力化に伴い、白色発光装置を照明用途に展開する研究開発が盛んになってきているが、上述の白色発光装置を一般照明用途などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、1つの白色発光装置では所望の光出力を得ることができないので、複数個の白色発光装置を1つの配線基板上に実装したLEDユニットを構成し、LEDユニット全体で所望の光出力を確保するようにしているのが一般的である。
ところで、上述のように複数個の表面実装型発光装置1’を1つの配線基板80’上に実装したLEDユニットでは、個々の表面実装型発光装置1’の発熱量は比較的少ないものの、表面実装型発光装置1’の数の増加に伴って発熱量が多くなるので、配線基板80’に熱が蓄積されやすく、LEDユニット全体の温度が上昇しやすい傾向にある。
By the way, in the LED unit in which a plurality of surface-mounted light-
また、上述のLEDユニットを用いた照明器具では、従来の照明器具に比べて器具本体の小型化を目指す傾向にあり、LEDユニットの周囲に、電源部や制御部などの他の回路構成部品も近接して配置されることが多く、これら回路構成部品がLEDユニットに対する熱源として作用するので、LEDユニットの周囲の熱源により、LEDユニットが更に暖められるといった状況が起こる。 Moreover, in the lighting fixture using the above-mentioned LED unit, it tends to aim at downsizing of the fixture body as compared with the conventional lighting fixture, and other circuit components such as a power supply unit and a control unit are also provided around the LED unit. Since these circuit components are often arranged close to each other and act as a heat source for the LED unit, a situation occurs in which the LED unit is further warmed by the heat source around the LED unit.
上述のようにLEDユニットを一般照明用途などに利用した場合には、点灯開始後の温度上昇と消灯後の温度下降との繰り返しによりLEDユニットの膨張収縮が繰り返されるが、図18に示した表面実装型発光装置1’のように放熱性を向上させたものでも、実装基板20’と配線基板80’との線膨張率差に起因して接合部90’,90’にクラックが生じてしまう恐れがある。
When the LED unit is used for general lighting as described above, the LED unit is repeatedly expanded and contracted by repeating the temperature increase after the start of lighting and the temperature decrease after the extinction, but the surface shown in FIG. Even in the case of improving heat dissipation like the mounting type
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、実装基板と配線基板との熱膨張率差に起因して、外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができる表面実装型発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to connect the external connection electrode and the conductor pattern of the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the mounting board and the wiring board. An object of the present invention is to provide a surface-mount light-emitting device that can prevent cracks from occurring in a bonded portion.
請求項1の発明は、LEDチップと、LEDチップが実装された実装基板とを備え、実装基板において規定方向の両端部に形成されLEDチップが電気的に接続された外部接続用電極を配線基板の導体パターンに接合部を介して固着して用いる表面実装型発光装置であって、実装基板は、外部接続用電極を結ぶ直線に交差するスリットが形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっていることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、実装基板は、外部接続用電極を結ぶ直線に交差するスリットが形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっているので、実装基板と配線基板との線膨張率差に起因して接合部に発生する応力が緩和されるから、実装基板の外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができる。 According to the present invention, the mounting substrate is formed with slits intersecting with a straight line connecting the external connection electrodes, and is elastically deformable in a direction along the straight line. Therefore, the linear expansion between the mounting substrate and the wiring substrate is achieved. Since stress generated in the joint due to the rate difference is relieved, cracks are prevented from occurring in the joint connecting the external connection electrode of the mounting board and the conductor pattern of the wiring board. Can do.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記実装基板は、前記規定方向の中間位置に前記LEDチップが配置され、前記規定方向において前記LEDチップの両側に前記スリットが形成されてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the mounting substrate is configured such that the LED chip is disposed at an intermediate position in the prescribed direction, and the slits are formed on both sides of the LED chip in the prescribed direction. It is characterized by that.
この発明によれば、前記各接合部それぞれに発生する応力を効果的に緩和することができる。 According to this invention, it is possible to effectively relieve the stress generated in each of the joints.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記各スリットは、互いに平行で且つ前記実装基板の外周縁からの切り込み方向が同じであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the slits are parallel to each other and have the same cutting direction from the outer peripheral edge of the mounting substrate.
この発明によれば、前記各外部接続用電極それぞれに接合部によって引っ張られる力が作用しても、これらの力を互いに打ち消すことができ、前記実装基板が前記配線基板上で回転する向きに位置ずれを起こすのを防止できる。 According to the present invention, even if a force pulled by the joint portion is applied to each of the external connection electrodes, these forces can be canceled each other, and the mounting board is positioned in a direction in which the mounting board rotates on the wiring board. It is possible to prevent the shift.
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記実装基板は、前記LEDチップが搭載されたチップ搭載部が、前記外部接続電極が形成された電極形成部の内側に配置されるとともに連結部を介して電極形成部に支持され、連結部を除いてチップ搭載部と電極形成部との間に前記スリットが形成されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mounting substrate is configured such that the chip mounting portion on which the LED chip is mounted is disposed on the inner side of the electrode forming portion on which the external connection electrode is formed. The slit is formed between the chip mounting part and the electrode forming part except for the connecting part and supported by the electrode forming part via the part.
この発明によれば、前記スリットが直線状に形成されている場合に比べて、前記実装基板が伸縮弾性変形しやすくなり、前記接合部にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。 According to this invention, compared with the case where the slit is formed in a straight line shape, the mounting substrate is easily elastically deformed elastically, and it is possible to more reliably prevent cracks from occurring in the joint portion.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記実装基板は、前記連結部が前記チップ搭載部の外周方向に離間して2箇所に設けられてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the mounting substrate is characterized in that the connecting portion is provided at two positions apart in the outer peripheral direction of the chip mounting portion.
この発明によれば、前記連結部が1箇所だけに設けられている場合に比べて前記実装基板の機械的強度を高めることができる。 According to this invention, it is possible to increase the mechanical strength of the mounting board as compared with the case where the connecting portion is provided only at one place.
請求項6の発明は、請求項4または請求項5の発明において、前記LEDチップから放射される光によって励起されて前記LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され前記実装基板との間に前記LEDチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記LEDチップを封止した透明な封止材からなる封止部と、色変換部材を囲む形で配置され色変換部材から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材とを備え、反射部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, the phosphor and the translucent light that are excited by the light emitted from the LED chip and emit light having a color different from the emission color of the LED chip. A color conversion member that is formed of a conductive material and is disposed so as to surround the LED chip between the mounting substrate and a sealing portion that includes a transparent sealing material that seals the LED chip inside the color conversion member And a reflection member that is disposed so as to surround the color conversion member and reflects light emitted from the color conversion member to the side, and the reflection member has an end on the mounting substrate side inserted into the slit. It is positioned on the mounting substrate.
この発明によれば、反射部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされているので、反射部材における前記実装基板側の端部が前記色変換部材における前記実装基板側の端部よりも前記配線基板に近い側に位置することとなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。 According to the present invention, since the end portion on the mounting board side of the reflecting member is inserted into the slit and positioned on the mounting board, the end portion on the mounting board side of the reflecting member is in the color conversion member. It is positioned closer to the wiring board than the end on the mounting board side, and the light extraction efficiency to the outside can be increased.
請求項7の発明は、請求項4または請求項5の発明において、前記LEDチップから放射される光によって励起されて前記LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され前記実装基板との間に前記LEDチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記LEDチップを封止した透明な封止材からなる封止部とを備え、色変換部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, the phosphor and the translucent light which are excited by the light emitted from the LED chip and emit light having a color different from the emission color of the LED chip. A color conversion member that is formed of a conductive material and is disposed so as to surround the LED chip between the mounting substrate and a sealing portion that includes a transparent sealing material that seals the LED chip inside the color conversion member The color conversion member is characterized in that an end portion on the mounting board side is inserted into the slit and positioned on the mounting board.
この発明によれば、色変換部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされているので、前記LEDチップから放射された光が色変換部材を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材の位置合わせ精度を高めることが可能となる。 According to this invention, since the color conversion member is positioned on the mounting substrate with the end on the mounting substrate side inserted into the slit, the light emitted from the LED chip does not pass through the color conversion member. It is possible to prevent leakage of the color conversion member and to improve the alignment accuracy of the color conversion member.
請求項8の発明は、請求項7の発明において、前記実装基板は、前記チップ搭載部と前記色変換部材とで囲まれた空間と外部とを連通させる少なくとも2つの連通口が形成されてなることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、製造時に、前記チップ搭載部と前記色変換部材とで囲まれた空間に対して、少なくとも2つの連通口の1つを前記封止材の注入口として利用し他の1つを空気抜け口として利用して注入口から前記封止材を上記空間に注入した後で前記封止材を硬化させることにより前記封止部を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で前記封止部にボイドが発生するのを抑制することができ、信頼性および光出力の向上を図れる。 According to the present invention, at the time of manufacture, one of at least two communication ports is used as the sealing material injection port for the space surrounded by the chip mounting portion and the color conversion member. A manufacturing method can be adopted in which the sealing portion is formed by curing the sealing material after injecting the sealing material into the space using an inlet as an air outlet. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids in the sealing portion during the manufacturing process, and the reliability and light output can be improved.
請求項1の発明では、実装基板の外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to prevent the occurrence of cracks in the joint portion connecting the external connection electrode of the mounting substrate and the conductor pattern of the wiring substrate.
(実施形態1)
以下、本実施形態の表面実装型発光装置1について図1および図2に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the surface-mounted light-
本実施形態の表面実装型発光装置1は、可視光(本実施形態では、青色光)を放射するLEDチップ10と、LEDチップ10が実装された実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側でLEDチップ10を封止した封止部(図示せず)とを備えている。なお、本実施形態では、上記封止部が、透明な封止材(例えば、シリコーン樹脂など)およびLEDチップ10から放射された光によって励起されてLEDチップ10の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体により形成されている。また、本実施形態では、実装基板20と上記封止部とでパッケージを構成している。
The surface-mount light-
LEDチップ10は、青色の波長域の光を放射するGaN系青色LEDチップであり、結晶成長用基板であるサファイア基板からなるベース基板の一表面側にGaN系化合物半導体材料からなる発光部が形成されているが、ベース基板はサファイア基板に限らず、SiC基板やSi基板などでもよい。なお、LEDチップ10は、実装基板20に対してフリップ実装されているが、ボンディングワイヤを用いた実装構造を採用してもよい。
The
また、上記封止部は、上記蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体(例えば、YAG系の蛍光体など)を含有している。したがって、本実施形態の表面実装型発光装置1は、LEDチップ10から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが上記封止部の光出射面から出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、本実施形態では、上記封止部に黄色蛍光体を含有させてあるが、封止部50に含有させる蛍光体は黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
In addition, the sealing portion is a particulate yellow phosphor that emits broad yellow light when excited by the blue light emitted from the
本実施形態の表面実装型発光装置1は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、所望の光出力が得られるように、配線基板90上に複数個の表面実装型発光装置1を実装して当該複数個の表面実装型発光装置1を直列接続したり並列接続したりすればよい。
The surface-mounted light-emitting
配線基板80は、金属ベースプリント配線板であり、アルミニウム製の金属板81上の絶縁層82上に表面実装型発光装置1の各外部接続用電極25,25それぞれが半田からなる接合部90,90を介して固着される導体パターン(配線パターン)83,83が形成されている。なお、配線基板80は、金属ベースプリント配線板に限らず、例えば、ガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板などを用いて形成してもよい。また、接合部90,90の材料は、半田以外のろう材を採用してもよい。
The
実装基板20は、矩形板状のセラミックス基板(例えば、アルミナ基板などの電気絶縁性を有し且つ熱伝導率の高いセラミックス基板)からなる絶縁性基板21を用いて形成されており、LEDチップ10の実装面側にLEDチップ10の各電極とそれぞれ電気的に接続される2つの配線パターン22,22が形成され、各配線パターン22,22が絶縁性基板21の厚み方向に貫設された貫通孔配線28,28を介して外部接続用電極25,25と電気的に接続されている。
The mounting
ここにおいて、各外部接続用電極25,25は、絶縁性基板21の外周縁に凹設されている切欠部の内面に形成されたフィレット形成用の側面電極部25a,25aと、絶縁性基板21におけるLEDチップ10の実装面側とは反対側の裏面に形成された裏面電極部25b,25bとが連続して形成されており、裏面電極部25b,25bが上述の貫通孔配線28,28を介して配線パターン22,22と電気的に接続されている。
Here, each of the
また、実装基板20は、絶縁性基板21の裏面の中央部に、LEDチップ10で発生した熱を放熱させるための矩形状の放熱用導体部26が形成されているので、放熱用導体部26を半田からなる接合部92を介して配線基板80の導体パターン84と固着して配線基板80と熱結合させることにより、LEDチップ10の温度上昇を抑制することができる。なお、放熱用導体部26は、裏面側電極部25b,25bと同じ材料により形成されている。また、放熱用導体部26は、LEDチップ10よりも平面サイズを大きく設定してある。放熱用導体部26は必ずしも設ける必要はないが、表面実装型発光装置1に放熱用導体部26を設けることにより、LEDチップ10で発生した熱を放熱用導体部26および配線基板80を通して放熱することが可能となるので、LEDチップ10の温度上昇を抑制するとともに、LEDユニットの温度上昇を抑制することが可能となり、接合部90,90にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。
In addition, since the mounting
ところで、実装基板20は、規定方向(本実施形態では、長手方向)の両端部に上述の外部接続用電極25,25が形成されており、外部接続用電極25,25を結ぶ直線に交差し厚み方向に貫通するスリット23,23が形成されており、当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっている。ここにおいて、実装基板20は、上記規定方向の中間位置にLEDチップ10が配置され、上記規定方向においてLEDチップ10の両側にスリット23,23が形成されることで上記規定方向の両端部に細幅の腕部24,24が形成されている。また、実装基板20は、各スリット23,23が直線状であって互いに平行で且つ当該実装基板20の外周縁からの切り込み方向が同じとなっている(要するに、実装基板20の各スリット23,23は、当該実装基板20の短手方向の一側縁において一端が開放されている)。以上説明した実装基板20は、短手方向に沿った中心線に対して線対称の構造となっている。なお、実装基板20における上述の外部接続用電極25,25は、腕部24,24に形成されているが、側面電極部25a,25aは実装基板20の短手方向の上記一側縁側の端部において腕部24,24に形成され、裏面電極部25b,25bは腕部24,24の略全長に亙って形成されている。
By the way, the mounting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、実装基板20に外部接続用電極25,25を結ぶ直線に交差するスリット23,23が形成され当該直線に沿った方向に実装基板20が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板20と配線基板80との伸びの差がスリット23,23で緩和され、実装基板20と配線基板80との線膨張率差に起因して接合部90,90に発生する応力が緩和されるから、実装基板20の外部接続用電極25,25と配線基板80の導体パターン83,83との間を接続している接合部90,90にクラックが生じるのを防止することができる。
Thus, in the surface-mounted light-emitting
ここにおいて、本実施形態の表面実装型発光装置1では、実装基板20は、上記規定方向の中間位置にLEDチップ10が配置され、上記規定方向においてLEDチップ10の両側にスリット23,23が形成されているので、各接合部90,90それぞれに発生する応力を効果的に緩和することができる。また、本実施形態の表面実装型発光装置1では、各スリット23,23が、互いに平行で且つ実装基板20の外周縁からの切り込み方向が同じなので、各外部接続用電極25,25それぞれに、接合部90,90によって引っ張られる力が作用しても、これらの力を互いに打ち消すことができ、実装の際の半田溶融時に、実装基板20が配線基板80上で回転する向きに位置ずれを起こすのを防止できる。
Here, in the surface-mounted light-emitting
本実施形態では、実装基板20の基礎となる絶縁性基板21として、厚さ寸法が0.3mm、長手方向の寸法が8mm、短手方向の寸法が7mmのアルミナ基板を用いており、腕部24の幅寸法(上記アルミナ基板の長手方向の側縁からスリット23までの距離)を1mmとし、各スリット23,23は、幅寸法(上記アルミナ基板の長手方向における幅寸法)を0.1mm、長さ寸法(上記アルミナ基板の短手方向における切り込み深さ寸法)を5mmとしてあるが、基板材料や数値は特に限定するものではない。
In this embodiment, an alumina substrate having a thickness dimension of 0.3 mm, a longitudinal dimension of 8 mm, and a lateral dimension of 7 mm is used as the insulating
ここにおいて、絶縁性基板21の材料の線膨張率をα1、配線基板80の大部分を占める金属板81の材料の線膨張率をα2とし、点灯時の温度と消灯時の温度との温度差をΔT〔K〕、2つの外部接続用電極25,25間の距離をL〔mm〕、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板20と配線基板80との伸びの差をΔL〔mm〕とすれば、ΔLは、ΔL=(|α1−α2|)×ΔT×Lで求められる。ここで、絶縁性基板21の材料がアルミナで、金属板81の材料がアルミニウムの場合には、α1=7.1×10−6〔K−1〕、α2=23×10−6〔K−1〕とし、消灯時の温度を30℃、点灯時の温度を100℃とすれば、ΔL=0.009〔mm〕となる。したがって、各スリット23,23の幅寸法が上述のように0.1mmであれば、この伸びの差ΔLをスリット23,23で十分に吸収することができる。なお、スリット23,23の長さ寸法や腕部24,24の幅寸法は、実装基板20に必要な弾性と腕部24,24の強度との兼ね合いで適宜設定することが望ましく、実装基板20の材質や厚さに応じて変えることが望ましいので、特に限定するものではない。また、実装基板20の外周形状は長方形状に限らず、例えば、正方形状でもよい。
Here, the coefficient of linear expansion of the material of the insulating
ところで、上述の実装基板20では、スリット23,23の終端部付近で機械的強度が最も弱くなるが、スリット23,23の幅寸法を上述のように0.1mmに設定し、スリット23,23の終端部の平面視形状を円弧状の形状とした場合、終端部の曲率半径は0.05mm程度の小さな値となり、実装基板20にスリット23,23の幅を広げる方向の力が作用したときに、スリット23,23の終端部付近に応力が集中してスリット23,23の内面から実装基板20にクラックが発生する可能性がある。そこで、スリット23,23の幅寸法が比較的小さくてクラックが発生する恐れがある場合には、例えば、図3に示すように、スリット23の終端部に連続し且つスリット23の幅寸法に比べて直径の大きな円形状の応力緩和用穴23b(例えば、曲率半径が0.15mm程度となる円形状の応力緩和用穴23b)を形成して、スリット23の終端部付近に発生する応力を略均等に分散させればよい。なお、この種の応力緩和用穴23bは、後述の各実施形態においても有効である。
By the way, in the mounting
(実施形態2)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、実施形態1では、各スリット23,23それぞれの一端が開放されていたのに対して、図4に示すように、各スリット23,23が実装基板20の短手方向の中間部に形成されており、各スリット23,23それぞれの両端が開放されていない点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
さらに説明すれば、本実施形態では、実装基板20の短手方向の両側縁から所定距離(例えば、1.5mm)だけ離れたところにスリット23,23の両端が位置し、各配線パターン22,22が、スリット23,23を避けるように二股状に分岐されており、配線パターン22と外部接続用電極25とを電気的に接続する貫通孔配線28が2つずつ設けられている。また、外部接続用電極25は、実装基板20の短手方向の中央部に形成されており、実装基板20の短手方向に離間して形成された2つの側面電極部25a,25aが1つの裏面電極部25bで連結されている。なお、本実施形態における実装基板20は、短手方向に沿った中心線に対して線対称の構造となり、長手方向に沿った中心線に対しても線対称の構造となっている。
More specifically, in the present embodiment, both ends of the
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1でも、実施形態1と同様に、実装基板20に外部接続用電極25,25を結ぶ直線に交差するスリット23,23が形成され当該直線に沿った方向に実装基板20が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板20と配線基板80との伸びの差がスリット23,23で緩和され、実装基板20と配線基板80との線膨張率差に起因して接合部90,90に発生する応力が緩和されるから、実装基板20の外部接続用電極25,25と配線基板80の導体パターン83,83との間を接続している接合部90,90にクラックが生じるのを防止することができる。また、本実施形態の表面実装型発光装置1では、各スリット23,23が実装基板20の短手方向の中央部に形成され両端が開放されていないので、実施形態1に比べて、実装基板20において各スリット23,23の端部付近に発生する応力を低減でき、実装基板20にクラックが発生するのをより確実に防止することができる。
Thus, in the surface mount
(実施形態3)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に示すように、外部接続用電極25,25の形成位置が上記規定方向の両端部において実装基板20の短手方向にずれており、2つのスリット23,23の切り込み方向が互いに異なっている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
本実施形態における実装基板20は、各スリット23,23が、実装基板20の短手方向の両側縁のうち外部接続用電極25,25に近い側の側縁から切り込んだ形に形成されるとともに、配線パターン22,22が、スリット23,23を避ける形で形成されており、全体として点対称の構造となっている。
In the present embodiment, the mounting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1でも、実施形態1と同様に、実装基板20に外部接続用電極25,25を結ぶ直線に交差するスリット23,23が形成され当該直線に沿った方向に実装基板20が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板20と配線基板80との伸びの差がスリット23,23で緩和され、実装基板20と配線基板80との線膨張率差に起因して接合部90,90に発生する応力が緩和されるから、実装基板20の外部接続用電極25,25と配線基板80の導体パターン83,83との間を接続している接合部90,90にクラックが生じるのを防止することができる。
Thus, in the surface mount
(実施形態4)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図6に示すように、LEDチップ10から放射される光によって励起されてLEDチップ10の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され実装基板20との間にLEDチップ10を囲む形で配置されるドーム状の色変換部材30と、色変換部材30の内側でLEDチップ10を封止した透明な封止材(例えば、シリコーン樹脂など)からなるゲル状の封止部40とを備えている点、各スリット23,23の形状などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、実施形態1にて説明した配線パターン22,22(図1(a)参照)および貫通孔配線28,28(図1(a)参照)は図示を省略してある。
(Embodiment 4)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
また、本実施形態における実装基板20は、LEDチップ10が搭載されたチップ搭載部20aが、外部接続電極25,25が形成された電極形成部20bの内側に配置されるとともに連結部20cを介して電極形成部20bに支持され、連結部20cを除いてチップ搭載部20aと電極形成部20bとの間に曲線状のスリット23,23が形成されている。すなわち、各スリット23,23は、これら2つのスリット23,23で円形状のチップ搭載部20aを取り囲むような形状に形成されている。
Further, in the mounting
ところで、本実施形態では、上述の色変換部材30がチップ搭載部20aにおけるLEDチップ10の実装面側に固着されており、実装基板20と色変換部材30とで、パッケージを構成している。
By the way, in the present embodiment, the above-described
ここにおいて、色変換部材30は、シリコーン樹脂のような透光性材料とLEDチップ10から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。したがって、本実施形態の表面実装型発光装置1は、LEDチップ10から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材30の外面を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材30の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材30の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
Here, the
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、実施形態1のように各スリット23,23が直線状に形成されている場合に比べて、実装基板20が伸縮弾性変形しやすくなり、接合部90,90にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。なお、本実施形態では、色変換部材30の形状をドーム状の形状としてあるが、ドーム状の形状に限らず、例えば、一面開口した箱状の形状としてもよい。
Therefore, in the surface-mounted light-emitting
ところで、本実施形態の表面実装型発光装置1の製造にあたっては、例えば、LEDチップ10を実装基板20に実装した後、LEDチップ10を封止部40の一部となる液状の第1の封止材(例えば、シリコーン樹脂)により覆ってから硬化させ、その後、ドーム状の色変換部材30の内側に上述の封止部40の残りの部分の基礎となる液状の第2の封止材(例えば、シリコーン樹脂)を注入してから、色変換部材30を実装基板20における所定位置に配置して第2の封止材を硬化させることによりゲル状の封止部40を形成するのと同時に色変換部材30を実装基板20に固着する製造方法を採用すればよく、このような製造方法を採用することで封止部40にボイドが発生するのを抑制することが可能となる。また、上述の例では、封止部40全体がゲル状に形成されているが、第1の封止材として硬化してゲル状になる材料を選定し、第2の封止材として接着性の高い材料を選定することにより、封止部40が外部からLEDチップ10へ伝達される応力を緩和する機能を有し、しかも、製造時に第2の封止材によって色変換部材30を実装基板20に確実に接着させることができ、封止部40を形成するのと同時に色変換部材30を実装基板20に確実に固着させることができる。
By the way, in manufacturing the surface-mounted light-emitting
(実施形態5)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態4と略同じであって、図7および図8に示すように、色変換部材30を囲む形で配置され色変換部材30から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材50を備えている点が相違する。なお、実施形態1,4と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
The basic configuration of the surface-mount light-emitting
反射部材50は、実装基板20から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ筒状の形状に形成されており、可視光に対する反射率の高い金属(例えば、銀など)からなる反射膜を蒸着したアクリル系プラスチックにより構成されている。なお、反射部材50の材料は特に限定するものではない。
The reflecting
また、反射部材50は、実装基板20側の端部において実装基板20の連結部20cに対応する部位に連結部20cが係合する切欠部53(図8参照)が形成されており、実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入することで実装基板20に位置決めすることができるので、切欠部53の内面と連結部20cとを接着剤により固着すれば反射部材50を実装基板20に対して固定することができる。なお、図7に示した例では、配線基板80に、実装基板20のスリット23,23に対応する貫通溝85,85を形成してある。
In addition, the reflecting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、色変換部材30から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材50が、当該反射部材50における実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入して実装基板20に位置決めされているので、反射部材50における実装基板20側の端部が色変換部材30における実装基板20側の端部よりも配線基板80に近い側に位置することとなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。ここにおいて、実装基板20に対する反射部材50の位置決めのために、反射部材50の外周面から外方へ突出する鍔片を設けて、鍔片を実装基板20の一表面に接着するようにしてもよい。
Therefore, in the surface-mounted light-emitting
なお、本実施形態では、表面実装型発光装置1が反射部材50を備えているが、反射部材50は照明器具に設けてもよい。
In the present embodiment, the surface-mounted light-emitting
(実施形態6)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態4と略同じであって、図9に示すように、実装基板20におけるスリット23,23の形状が相違し、実装基板20においてチップ搭載部20aと電極形成部20bとを連結する連結部20cがチップ搭載部20aの外周方向に離間して2箇所に設けられている点などが相違する。なお、実施形態4と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 6)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、実施形態4のように連結部20cが1箇所だけに設けられている場合に比べて実装基板20の機械的強度を高めることができる。
Therefore, in the surface-mounted light-emitting
(実施形態7)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態6と略同じであって、図10(a)に示すように、実装基板20との間にLEDチップ10を囲む形で配置される色変換部材30における実装基板20側の端部がスリット23,23に挿入されて実装基板20に位置決めされている点などが相違する。なお、実施形態6と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 7)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
色変換部材30は、図10(c)に示すように、実装基板20側の端部において実装基板20の各連結部20c,20cそれぞれに対応する部位に連結部20c,20cが係合する切欠部32,32が形成されており、実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入することで実装基板20に位置決めすることができるので、切欠部32,32の内面と連結部20c,20cとを接着剤により固着すれば色変換部材30を実装基板20に対して固定することができる。
As shown in FIG. 10C, the
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、色変換部材30が、当該色変換部材30における実装基板20側の端部を実装基板20のスリット23,23に挿入して実装基板20に位置決めされているので、LEDチップ10から放射された光が色変換部材30を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材30の位置合わせ精度を高めることが可能となる。なお、色変換部材30を実装基板20に位置決め固定するための構造として、色変換部材30における実装基板20側の端部に図11に示すような段差部33を設けて、当該段差部33を実装基板20に接着するようにしてもよい。
Thus, in the surface-mount light-emitting
ところで、本実施形態における実装基板20は、図10(b)に示すように、チップ搭載部20aと色変換部材30とで囲まれた空間と外部とを連通させる2つの連通口29,29が形成されている(なお、図10(b)では、外部接続用電極25,25の図示を省略してある)。ここにおいて、連通口29,29は、スリット23,23に連続して形成されているが、スリット23,23から離間して設けてもよい。
By the way, as shown in FIG. 10B, the mounting
本実施形態の表面実装型発光装置1の製造にあたっては、チップ搭載部20aと色変換部材30とで囲まれた空間に対して、2つの連通口29,29の1つを上記封止材(例えば、シリコーン樹脂)の注入口として利用し他の1つを空気抜け口として利用して注入口から上記封止材を上記空間に注入した後で上記封止材を硬化させることにより封止部40を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で封止部40にボイドが発生するのを抑制することができ、信頼性および光出力の向上を図れる。
In manufacturing the surface-mounted light-emitting
(実施形態8)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態6と略同じであって、図12および図13に示すように、色変換部材30を囲む形で配置され色変換部材30から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材50を備えている点が相違する。なお、実施形態6と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 8)
The basic configuration of the surface-mount light-emitting
反射部材50の形状は実施形態5と略同じであって、実装基板20側の端部において実装基板20の連結部20cが係合する切欠部53(図8参照)が2箇所に形成されており、実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入することで実装基板20に位置決めすることができるので、切欠部53,53の内面と連結部20c,20cとを接着剤により固着すれば反射部材50を実装基板20に対して固定することができる。なお、図12(b)に示した例では、配線基板80に、実装基板20のスリット23,23に対応する貫通溝85,85を形成してある。
The shape of the reflecting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、色変換部材30から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材50が、当該反射部材50における実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入して実装基板20に位置決めされているので、反射部材50における実装基板20側の端部が色変換部材30における実装基板20側の端部よりも配線基板80に近い側に位置することとなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。ここにおいて、実装基板20に対する反射部材50の位置決めのために、反射部材50の外周面から外方へ突出する鍔片を設けて、鍔片を実装基板20の一表面に接着するようにしてもよい。
Therefore, in the surface-mounted light-emitting
なお、本実施形態では、表面実装型発光装置1が反射部材50を備えているが、反射部材50は照明器具に設けてもよい。
In the present embodiment, the surface-mounted light-emitting
(実施形態9)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態6と略同じであって、図14に示すように、実装基板20における電極形成部20bに、色変換部材30から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部21bが突設されている点が相違する。なお、実施形態6と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 9)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、色変換部材30から側方へ出射する光が反射部21bにて前方へ反射されるので、指向性を高めることができる。なお、反射部21bは、色変換部材30側の内側面21cが反射面を構成しているが、当該内側面21cに、可視光に対する反射率の高い金属からなる反射膜を設けてもよい。
Therefore, in the surface-mounted light-emitting
なお、実装基板20は、多層セラミックス基板を利用して形成してもよいし、MID基板により構成してもよい。
The mounting
(実施形態10)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態9と略同じであって、図15および図16に示すように、実装基板20との間にLEDチップ10を囲む形で配置される色変換部材30における実装基板20側の端部がスリット23,23に挿入されて実装基板20に位置決めされている点などが相違する。なお、実施形態9と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 10)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
色変換部材30は、実装基板20側の端部において実装基板20の各連結部20c,20cそれぞれに対応する部位に連結部20c,20cが係合する切欠部32,32が形成されており、実装基板20側の端部をスリット23,23に挿入することで実装基板20に位置決めすることができるので、切欠部32,32の内面と連結部20c,20cとを接着剤により固着すれば色変換部材30を実装基板20に対して固定することができる。
The
しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1では、色変換部材30が、当該色変換部材30における実装基板20側の端部を実装基板20のスリット23,23に挿入して実装基板20に位置決めされているので、LEDチップ10から放射された光が色変換部材30を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材30の位置合わせ精度を高めることが可能となる。なお、色変換部材30を実装基板20に位置決め固定するための構造として、色変換部材30における実装基板20側の端部に上述の図11に示すような段差部33を設けて、当該段差部33を実装基板20に接着するようにしてもよい。
Thus, in the surface-mount light-emitting
ところで、本実施形態における実装基板20は、実施形態7と同様に、チップ搭載部20aと色変換部材30とで囲まれた空間と外部とを連通させる2つの連通口29,29が形成されている。ここにおいて、連通口29,29は、スリット23,23に連続して形成されているが、スリット23,23から離間して設けてもよい。
By the way, the mounting
本実施形態の表面実装型発光装置1の製造にあたっては、チップ搭載部20aと色変換部材30とで囲まれた空間に対して、2つの連通口29,29の1つを上記封止材(例えば、シリコーン樹脂)の注入口として利用し他の1つを空気抜け口として利用して注入口から上記封止材を上記空間に注入した後で上記封止材を硬化させることにより封止部40を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で封止部40にボイドが発生するのを抑制することができ、信頼性および光出力の向上を図れる。
In manufacturing the surface-mounted light-emitting
なお、実装基板20は、多層セラミックス基板を利用して形成してもよいし、MID基板により構成してもよい。
The mounting
(実施形態11)
本実施形態の表面実装型発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図17に示すように、実装基板20の絶縁性基板21が多層セラミックス基板により構成され、LEDチップ10を収納する収納凹所21aが形成されている点、シート状の色変換部材30が実装基板20の収納凹所21aを閉塞する形で実装基板20に固着されている点などが相違する。また、本実施形態の表面実装型発光装置1は、実装基板20の収納凹所21a内でLEDチップ10が透明な封止材(例えば、シリコーン樹脂など)からなる封止部(図示せず)により封止されている。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図17では、実施形態1にて説明した配線パターン22,22(図1(a)参照)および貫通孔配線28,28(図1(a)参照)の図示を省略してある。
(Embodiment 11)
The basic configuration of the surface-mounted light-emitting
本実施形態の表面実装型発光装置1では、図18に示した従来構成と同様に、収納凹所21aの開口面積が当該収納凹所21aの内底面から離れるにつれて徐々に大きくなっており、収納凹所21aの内側面がLEDチップ10から側方へ放射された光を前方へ反射する反射面を構成している。なお、本実施形態の表面実装型発光装置1においても、LEDチップ10から放射された光と色変換部材30の黄色蛍光体から放射された光との合成光からなる白色の光が得られるが、上記封止部に黄色蛍光体を含有させ、色変換部材30の代わりに透光性材料からなるシート状の保護部材を採用するようにしてもよい。
In the surface-mounted light-emitting
ところで、本実施形態における実装基板20は、絶縁性基板21を構成する多層セラミック基板のうち最下層(1層目)のセラミックスシートにスリット23,23を形成し、当該スリット23,23を形成した1層目のセラミックスシート直上の2層目のセラミックスシートの長手方向の寸法を1層目のセラミックスシートのスリット23,23間の距離よりも短い寸法に設定してある。しかして、本実施形態の表面実装型発光装置1においても、実施形態1と同様に、実装基板20に外部接続用電極25,25を結ぶ直線に交差するスリット23,23が形成され当該直線に沿った方向に実装基板20が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板20と配線基板80(図1(b)参照)との伸びの差がスリット23,23で緩和され、実装基板20と配線基板80との線膨張率差に起因して接合部90,90(図1(b)参照)に発生する応力が緩和されるから、実装基板20の外部接続用電極25,25と配線基板80の導体パターン83,83との間を接続している接合部90,90にクラックが生じるのを防止することができる。
By the way, the mounting
1 表面実装型発光装置
10 LEDチップ
20 実装基板
20a チップ搭載部
20b 電極形成部
20c 連結部
22 配線パターン
23 スリット
25 外部接続用電極
28 貫通孔配線
29 連通口
30 色変換部材
40 封止部
50 反射部材
80 配線基板
83 導体パターン
90 接合部
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