JP2011249737A - リードフレーム、配線板およびそれを用いたｌｅｄユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップを直列接続して用いるＬＥＤユニットの低コスト化を図れるリードフレーム、配線板、ＬＥＤユニットを提供する。
【解決手段】リードフレーム３０は、１ピッチの外枠部３１の内側に支持片３２を介して支持されたパターン３３が、ＬＥＤチップを搭載するダイパッド３４と、ダイパッド３４からダイパッド３４を取り囲むように延設されたヒートシンク３５と、一方の電極１１がヒートシンク３５に電気的に接続されるＬＥＤチップの他方の電極と電気的に接続されるリード３６とを具備する単位ユニット３３ａを複数備え、互いに隣り合う単位ユニット３３ａの一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とが連結され電気的に直列接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム、配線板およびそれを用いたＬＥＤユニットに関するものである。
従来から、ＬＥＤチップを利用した発光装置の製造に用いられるリードフレームが提案されている（例えば、特許文献１）。
この特許文献１には、図２５に示すように、ヒートシンク１００と、このヒートシンク１００にマウントされたＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０並びにヒートシンク１００にそれぞれボンディングワイヤ１４ａ，１４ｂを介して電気的に接続された一対のリード部３３０と、ヒートシンク１００および各リード部３３０を一体的に保持するとともにＬＥＤチップ１０を前面側で露出させる樹脂パッケージ４００と、この樹脂パッケージ４００の前面側に光透過性の樹脂部５５０を介して覆うように装着されたアタッチメントレンズ６００とを備えた発光装置１’が記載されている。
また、特許文献１には、図２５の発光装置１’の製造に用いるリードフレーム３００として、図２６に示す構成のものが記載されている。このリードフレーム３００は、互いに平行に形成された一対の長尺な平行フレーム部３１０と、平行フレーム部３１０の長手方向において等間隔で配置され対向する平行フレーム部３１０同士を連結する連結フレーム部３２０と、相隣接する連結フレーム部３２０の中央部から互いに近接する方向に延在されて、端部同士が互いに所定距離を隔てて対峙するように形成された一対のリード部３３０と、一対の平行フレーム部３１０からそれぞれのリード部３３０の端部に向けて延在されたサポートフレーム部３４０とが一体的に形成されている。
特開２００６−９３４７０号公報（段落〔００１５〕，〔００４６〕、および図１，１０）
ところで、図２５に示した構成の発光装置１’を一般照明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つの発光装置１’では所望の光出力を得ることができない。
そこで、複数個の発光装置１’を１枚の配線板に実装して直列接続したＬＥＤユニットを構成することが考えられる。この場合、発光装置１’におけるＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制して光出力の高出力化を図るために、配線板として金属ベースプリント配線板を用いることが考えられる。このようなＬＥＤユニットの製造にあたっては、各発光装置１’それぞれの一対のリード部３３０を、配線板の金属ベースプリント配線板の銅箔パターンからなる配線パターンに半田付けすればよい。
しかしながら、このＬＥＤユニットでは、各発光装置１’ごとにヒートシンク１００を組み付ける必要があるとともに、金属ベースプリント配線板が必要であり、しかも、各発光装置１’それぞれを金属ベースプリント配線板に位置合わせして実装する必要があり、コストが高くなってしまう。
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、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップを直列接続して用いるＬＥＤユニットの低コスト化を図れるリードフレーム、配線板、ＬＥＤユニットを提供することにある。
本発明のリードフレームは、金属板を用いて形成され１ピッチの外枠部の内側に支持片を介して所望のパターンが支持されたリードフレームであって、前記パターンは、ＬＥＤチップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッドから前記ダイパッドを取り囲むように延設されたヒートシンクと、一方の電極が前記ヒートシンクに電気的に接続される前記ＬＥＤチップの他方の電極と電気的に接続されるリードとを具備する単位ユニットを複数備え、互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとが連結され電気的に直列接続されてなることを特徴とする。
このリードフレームにおいて、前記リードは、前記ヒートシンクの外周縁から前記ダイパッドに向かって形成された切込溝の内側に配置されてなることが好ましい。
このリードフレームにおいて、前記複数の前記単位ユニットが、前記外枠部の長さ方向に沿って配列されてなることが好ましい。
このリードフレームにおいて、前記パターンは、前記複数の前記単位ユニットに跨って前記ヒートシンクの側方に配置された配線を備え、前記配線は、前記外枠部の前記長さ方向における一端の前記単位ユニットの前記リードと連結されて電気的に接続されてなることが好ましい。
このリードフレームにおいて、前記パターンは、前記複数の前記単位ユニットに跨って前記ヒートシンクの側方に配置された配線を備え、前記配線は、前記外枠部の前記長さ方向における一端の前記単位ユニットのリードと連結されて電気的に接続されてなることが好ましい。
このリードフレームにおいて、前記パターンは、前記複数の前記単位ユニットに跨って前記ヒートシンクの側方に配置された配線を備えることが好ましい。
このリードフレームにおいて、前記複数の前記単位ユニットが、前記外枠部により囲まれた領域の中心を取り囲むように配置されてなることが好ましい。
本発明の配線板は、第１の金属板を用いて形成され主表面側に配置される複数のＬＥＤチップの直列接続が可能なパターンを有するモジュールと、モジュールの裏面側に配置された第２の金属板と、電気絶縁性および熱伝導性を有しモジュールと第２の金属板との間に介在して前記パターンと前記第２の金属板とを熱結合する絶縁層とを備え、前記パターンは、前記ＬＥＤチップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッドから前記ダイパッドを取り囲むように延設されたヒートシンクと、一方の電極が前記ヒートシンクに電気的に接続される前記ＬＥＤチップの他方の電極と電気的に接続されるリードとを具備する単位ユニットを複数備え、互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとが連結され電気的に直列接続されてなり、前記モジュールは、前記単位ユニットごとに前記ダイパッドと前記ヒートシンクと前記リードとを保持する絶縁性材料からなる保持部を備えることを特徴とする。
この配線板において、前記モジュールは、前記パターンの側縁に前記保持部との密着性を向上させる凹凸構造部が設けられてなることが好ましい。
この配線板において、前記パターンの裏面に、前記第１の金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり前記絶縁層との密着性を高める第１のめっき層が形成されてなることが好ましい。
この配線板において、前記ダイパッドおよび前記ＬＥＤチップと電気的に接続される部位の主表面に、前記第１の金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなる第２のめっき層が形成されてなることが好ましい。
この配線板において、前記第１の金属板の材料がＣｕであり、前記第２のめっき層は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜からなることが好ましい。
この配線板において、互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとを連結する連結片を備え、前記連結片と前記絶縁層との間に空間を有し、前記連結片は、前記第１の金属板と前記第２の金属板との線膨張率差に起因して前記パターンに働く応力を緩和するように曲がった応力緩和部を備えていることが好ましい。
本発明のＬＥＤユニットは、前記配線板の前記各ダイパッドそれぞれに前記ＬＥＤチップが搭載され、前記ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に前記一方の電極が設けられるととともに他面側に前記他方の電極が設けられたものであり、前記一方の電極が前記ダイパッドを介して前記ヒートシンクに電気的に接続されるとともに前記他方の電極がボンディングワイヤを介して前記リードと電気的に接続されてなることを特徴とする。
本発明のユニットＬＥＤは、前記配線板の前記各ダイパッドそれぞれに前記ＬＥＤチップが搭載され、前記ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に前記一方の電極と前記他方の電極とが設けられたものであり、前記一方の電極が第１のボンディングワイヤを介して前記ヒートシンクと電気的に接続され、前記他方の電極が第２のボンディングワイヤを介して前記リードと電気的に接続されてなることを特徴とする。
このＬＥＤユニットにおいて、前記単位ユニットごとに、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御する光学部材であって前記配線板との間に前記ＬＥＤチップを収納するドーム状の光学部材と、前記光学部材と前記配線板とで囲まれた空間に充実され前記ＬＥＤチップを封止した第１の透光性材料からなる封止部と、前記ＬＥＤチップから放射され前記封止部および前記光学部材を透過した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第２の透光性材料により形成され前記光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材とを備え、前記配線板の前記保持部は、前記光学部材の外側に、前記光学部材を前記配線板に固着する際に溢れ出た前記第１の透光性材料を堰き止める環状の堰部が突設され、前記堰部は、前記堰部の内周面から内方へ延出し前記堰部の中心と前記光学部材の中心軸とをセンタリングする複数の爪部が周方向に離間して設けられ、且つ、前記色変換部材の位置決め部を兼ねていることが好ましい。
本発明のリードフレームにおいては、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップを直列接続して用いるＬＥＤユニットの低コスト化を図れる。
本発明の配線板においては、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップを直列接続して用いるＬＥＤユニットの低コスト化を図れる。
本発明のＬＥＤユニットにおいては、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、低コスト化を図れる。
実施形態１におけるリードフレームを示し、（ａ）は１ピッチ分の概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図、（ｃ）は単位ユニットの概略平面図である。 同上におけるリードフレームへのＬＥＤチップの実装例を示す概略平面図である。 同上におけるリードフレームへのＬＥＤチップの実施例を示す概略平面図である。 同上におけるリードフレームの製造に用いる金属板の概略斜視図である。 同上における配線板を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上における配線板へのＬＥＤチップおよびツェナダイオードの実装例を示す概略断面図である。 同上におけるＬＥＤユニットを示し、（ａ）は一部を分解し破断した概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの概略断面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの他の構成例における概略断面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するためのものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するためのものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するためのものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるリードフレームへのＬＥＤチップの実装例を示す概略平面図である。 同上における配線板の他の構成例を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は要部概略断面図である。 同上における配線板の他の構成例へのＬＥＤチップの搭載例を示す概略平面図である。 同上における配線板のさらに他の構成例を示す概略斜視図である。 同上における配線板の別の構成例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部斜視図である。 実施形態２におけるリードフレームを示し、（ａ）は２ピッチ分の概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するためのものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するためのものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 同上におけるＬＥＤユニットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 従来の発光装置を示す概略断面図である。 同上の発光装置の製造に用いるリードフレームの概略平面図である。
（実施形態１）
まず、リードフレームについて図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態におけるリードフレーム３０は、１ピッチの外枠部３１の内側に支持片３２を介して所望のパターン３３が支持されたリードフレーム３０である。このリードフレーム３０は、帯状の金属板３（図４参照）を用いて形成されており、外枠部３１は、矩形枠状に形成されており、外周形状が細長の矩形状となっている。なお、図４の帯状の金属板３は、リードフレーム３０の１ピッチ分に対応する部分のみ図示してあるが、この帯状の金属板３を金属フープ材の一部により構成してもよい。
リードフレーム３０のパターン３３は、一対の電極を有するＬＥＤチップ１０（図２、図３参照）を搭載するダイパッド３４と、ダイパッド３４から当該ダイパッド３４を取り囲むように延設されたヒートシンク３５と、一対の電極のうちの一方の電極がヒートシンク３５に電気的に接続されるＬＥＤチップ１０の他方の電極と電気的に接続されるリード３６とを具備する単位ユニット３３ａ（図１（ｃ）に、単位ユニット３３ａのみを図示し、ハッチングを施してある）を複数備え、互いに隣り合う単位ユニット３３ａの一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とが連結され電気的に直列接続されている。
ここで、一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とは、リード３６に比べて幅広の連結片３７を介して連結されている。
リードフレーム３０の各単位ユニット３３ａごとに、ＬＥＤチップ１０として厚み方向の一面側に一対の電極が形成されているものを実装する場合には、例えば、図２に示すように、ＬＥＤチップ１０の一方の電極を、ボンディングワイヤ１４を介してヒートシンク３５に電気的に接続し、ＬＥＤチップ１０の他方の電極を、ボンディングワイヤ１４を介してリード３６に電気的に接続すればよい。なお、このようなＬＥＤチップ１０の場合、一方の電極をダイパッド３４に第１のバンプを介して電気的に接続し、他方の電極をリード３６に第２のバンプを介して接続するような形態のフリップチップ実装も可能である。
また、ＬＥＤチップ１０として厚み方向の両面に電極が形成されているものを実装する場合には、例えば、図３に示すように、ＬＥＤチップ１０の一方の電極を、ダイパッド３４を介してヒートシンク３５に電気的に接続し、ＬＥＤチップ１０の他方の電極を、ボンディングワイヤ１４を介してリード３６に電気的に接続すればよい。なお、本実施形態におけるリードフレーム３０では、１ピッチ当たりの単位ユニット３３ａの数を８個にしてあるが、この数は特に限定するものではなく、複数であればよい。
上述のリードフレーム３０は、複数の単位ユニット３３ａが、外枠部３１の長さ方向（図１（ｂ）の左右方向）に沿って配列されている。また、リードフレーム３０のパターン３３は、複数の単位ユニット３３ａに跨ってヒートシンク３５の側方に配置された直線状の配線３８を備えている。この配線３８は、例えば、外枠部３１の長さ方向（つまり、単位ユニット３３ａの配列方向）における一端の単位ユニット３３ａ（図１（ａ）の左端の単位ユニット３３ａ）のリード３６と連結されて電気的に接続されている。したがって、各単位ユニット３３ａごとに１個のＬＥＤチップ１０が実装されパターン３３が外枠部３１から分離された状態において、複数の単位ユニット３３ａの配列方向の他端の単位ユニット３３ａ（図１（ａ）の右端の単位ユニット３３ａ）のヒートシンク３５と配線３８との間に給電することにより、全てのＬＥＤチップ１０の直列回路に対して給電することができる。
上述のリード３６は、ヒートシンク３５の外周縁からダイパッド３４に向かって形成された切込溝３５ａの内側に配置されている。また、図１に示したリードフレーム３０には、単位ユニット３３ａごとにリード３６が２つ設けられるとともに、ヒートシンク３５に２つの切込溝３５ａが互いに近づく向きで且つ中心線の位置をずらして形成されている。この２つのリード３６のうちの一方のリード３６は、直線状に形成されており、一方の切込溝３５ａの内側に配置されている。また、他方のリード３６は、他方の切込溝３５ａの内側に配置された直線状の第１の部位と、当該第１の部位におけるダイパッド３４側とは反対側の端部から連結片３７まで延長されヒートシンク３５の外側縁に沿って配置された第２の部位とで構成されている。
リードフレーム３０のもとになる金属板３（図４参照）の材料としては、金属材料の中で熱伝導率が比較的高い銅（銅の熱伝導率は、３９８Ｗ／ｍ・Ｋ程度）が好ましいが、銅に限らず、例えば、リン青銅などでもよい。また、金属板３の材料は、銅合金（例えば、４２アロイなど）でもよい。また、金属板３の厚みは、例えば、１００μｍ〜１５００μｍ程度の範囲で設定することが好ましい。なお、金属板３の厚みを厚くするにつれて、切込溝３５ａの内周面とリード３６の外側縁との距離が長くなるので、金属板３の厚みの上限としては１５００μｍ程度が望ましい。単位ユニット３３ａでは、ヒートシンク３５に切込溝３５ａを設けずにヒートシンク３５の外側にリード３６を配置してもよい。しかしながら、この場合には、ＬＥＤチップ１０とリード３６との距離が長くなってボンディングワイヤ１４の全長が長くなってしまうので、例えば図１のようにヒートシンク３５に切込溝３５ａを設けて切込溝３５ａの内側に入り組むようにリード３６を配置することが好ましい。
以下、上述のリードフレーム３０を用いて製造される配線板４０について図５および図６を参照しながら説明し、その配線板４０を用いて製造されるＬＥＤユニット５０について、図７および図８を参照しながら説明する。なお、図６は、配線板４０にＬＥＤチップ１０および後述のツェナダイオードＺＤを実装した状態の概略断面図である。
配線板４０は、リードフレーム３０を用いて形成され主表面側に配置される複数のＬＥＤチップ１０の直列接続が可能なパターン３３を有するモジュール４１を備えている。すなわち、配線板４０は、図４に示した金属板３（以下、第１の金属板３と称する）を用いて形成されたリードフレーム３０のパターン３３を有している。
したがって、配線板４０のパターン３３は、上述のダイパッド３４とヒートシンク３５とリード３６とを具備する単位ユニット３３ａを複数備え、互いに隣り合う単位ユニット３３ａの一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とが連結され電気的に直列接続されている。そして、配線板４０のモジュール４１は、単位ユニット３３ａごとにダイパッド３４とヒートシンク３５とリード３６とを取り囲んで保持する絶縁性材料からなる保持部４４を備えている。保持部４４は、ダイパッド３４、および、リード３６、ヒートシンク３５、配線３８それぞれの一部を除いてパターン３３の表面を覆う形で形成してあるが、図６に示すように、パターン３３の表面を全体に亘って露出させてもよい。要するに、保持部４４は、図６に示すように、少なくともパターン３３の裏面と電子部品（ＬＥＤチップ１０、ツェナダイオードＺＤ、後述のコネクタＣＮなど）の実装部位とを露出させる形で形成すればよい。
上述の保持部４４は、インジェクション成形（射出成形）により形成されている。保持部４４の絶縁材料としては、第１の金属板３との線膨張率差が小さい材料が好ましく、液晶ポリマーを採用しているが、これに限らず、例えば、ポリアミド系樹脂や、エポキシ樹脂などの他の樹脂材料や、アルミナなどのセラミックなどを採用してもよい。また、保持部４４の絶縁材料としては、ＬＥＤチップ１０から放射される光に対する反射率の高い白色の材料が好ましい。
また、配線板４０は、上述のモジュール４１の他に、モジュール４１の裏面側に配置された第２の金属板４２と、モジュール４１と第２の金属板４２との間に介在する絶縁層４３とを備えている。ここで、絶縁層４３は、電気絶縁性および熱伝導性を有し、パターン３３と第２の金属板４２とを熱結合する機能を有している。第２の金属板４２は、放熱板（伝熱板）として機能するものであり、第２の金属板４２の材料としては、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属材料を採用することが好ましい。また、第２の金属板４２の厚みは、例えば、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で設定すればよい。なお、アルミニウムの熱伝導率は、２３７Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
また、上述の絶縁層４３は、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化するとともに流動性が高くなる性質を有するＢステージのエポキシ樹脂層とプラスチックフィルム（ＰＥＴフィルム）とが積層された熱硬化型のシート状接着剤（例えば、東レ株式会社製の接着剤シートＴＳＡなど）のエポキシ樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。ここにおいて、シート状接着剤のエポキシ樹脂層は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いという性質を有している。したがって、絶縁層４３とパターン３３および第２の金属板４２との間に空隙が発生するのを防止することができて密着信頼性が向上するとともに、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を抑制することができる。しかして、パターン３３と第２の金属板４２との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、各ＬＥＤチップ１０から第２の金属板４２までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減できて、放熱性が向上し、各ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。上述のエポキシ樹脂層の厚みは、１００μｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではなく、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。なお、上述のエポキシ樹脂層の熱伝導率は、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。また、シート状接着剤のプラスチックフィルムは、モジュール４１と第２の金属板４２とを重ね合わせる前に、エポキシ樹脂層から剥離する。要するに、エポキシ樹脂層におけるプラスチックフィルム側とは反対側の一面を対象物に固着した後、プラスチックフィルムを剥離する。
ここで、絶縁層４３の形成にあたっては、第２の金属板４２とエポキシ樹脂層とモジュール４１とを重ね合わせた状態で適宜加圧するようにしてもよい。なお、第２の金属板４２の熱容量の大きさによっては、エポキシ樹脂層の加熱温度を１７０℃程度まで上げて硬化させると、モジュール４１と第２の金属板４２との固着性能が低下し、加熱温度を１５０℃程度まで下げて硬化させるとモジュール４１と第２の金属板４２との間の電気絶縁性が低下することがある。すなわち、固着性能と電気絶縁性とがトレードオフの関係を有している。そこで、第２の金属板４２の熱容量が大きいことに起因して固着性能と電気絶縁性との両方の要求を満足できない場合には、例えば、２つのシート状接着剤のエポキシ樹脂層を重ね合わせるようにし、一方のエポキシ樹脂層を１７０℃で硬化させることにより電気絶縁性および熱伝導性を確保し、他方のエポキシ樹脂層を１５０℃で硬化させることにより固着性能および熱伝導性を確保するようにすればよい。さらに説明すれば、一方のエポキシ樹脂層を対象物である第２の金属板４２の一面に１７０℃で固着させた後、他方のエポキシ樹脂層およびモジュール４１を重ね合わせて当該他方のエポキシ樹脂層を１５０℃で硬化させるようすればよい。
絶縁層４３および第２の金属板４２それぞれの外周形状を決める外形サイズは、リードフレーム３０の外枠部３１の外形サイズに揃えてあるが、必ずしも揃える必要はない。
また、配線板４０は、パターン３３の裏面に、第１の金属板３に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり絶縁層４３との密着性の高い第１のめっき層（図示せず）が形成されている。ここで、第１の金属板３の材料がＣｕの場合には、第１のめっき層の材料として、例えば、Ｎｉなどを採用すればよい。配線板４０は、パターン３３の裏面に第１のめっき層が形成されていることにより、パターン３３の酸化や腐食を抑制することができ、パターン３３と絶縁層４３との固着性能の劣化を抑制することが可能となる。その結果、ダイパッド３４およびヒートシンク３５と第２の金属板４２との間の熱抵抗の経時変化を抑制することが可能となる。
また、モジュール４１は、パターン３３の側縁に保持部４４との密着性を向上させる凹凸構造部３９（図６参照）が設けられている。要するに、上述のリードフレーム３０は、製造時に、パターン３３の側縁に凹凸構造部３９を形成してある。この凹凸構造部３９は、リードフレーム３０の厚み方向の両面の少なくとも一方に厚みを薄くする段差を設けることで形成されている。このような凹凸構造部３９の形成方法としては、例えば、プレス加工法やエッチング法などを適宜採用すればよい。いずれにしても、リードフレーム３０は、第１の金属板３をプレス加工やエッチング加工などによってパターニングすることにより形成されている。
上述のモジュール４１は、パターン３３の側縁に凹凸構造部３９が設けられていることにより、パターン３３と保持部４４との密着性を向上させることができる。したがって、リードフレーム３０からモジュール４１を切断するときに、パターン３３から保持部４４が剥離したり脱落したりするのを防止することができる。また、配線板４０は、パターン３３の側縁に凹凸構造部３９が設けられていることにより、ダイパッド３４に搭載されるＬＥＤチップ１０と第２の金属板４２との間の沿面距離を長くすることができる。
また、配線板４０は、パターン３３において、ダイパッド３４およびＬＥＤチップ１０と電気的に接続される部位（ボンディングワイヤ１４が接合される可能性のあるリード３６の先端部）、ツェナダイオードＺＤを実装可能とする部位、後述の給電用のコネクタＣＮを実装可能とする部位、それぞれの主表面に、第１の金属板３に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなる第２のめっき層４７（図１０（ｂ）参照）が形成されている。したがって、パターン３３の酸化に起因してＬＥＤチップ１０、ツェナダイオードＺＤ、コネクタＣＮなどとの密着性が低下したり、パターン３３の腐食に起因してＬＥＤチップ１０、ツェナダイオードＺＤ、コネクタＣＮの固着性能が低下するのを抑制することが可能となる。ここで、第１の金属板３の材料がＣｕの場合には、第２のめっき層４７は、例えば、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜により構成すれば、ＬＥＤチップ１０から放射された光の一部を第２のめっき層４７により反射することができ、光取り出し効率の向上を図れる。
また、配線板４０は、パターン３３の主表面側において第２のめっき層４７が形成されていない部位に、第２のめっき層４７の最下層であるＮｉ膜と同時に形成されたＮｉ膜からなる第３のめっき層（図示せず）が形成されている。
第２の金属板４２は、長尺の板状に形成されているが、モジュール４１側とは反対側に複数のフィンを設けてもよい。この場合のフィンは、例えば、第２の金属板４２の長手方向に沿って形成し、第２の金属板４２の短手方向に等ピッチで配列されるようにすればよい。
ＬＥＤユニット５０は、上述の配線板４０の各ダイパッド３４それぞれにＬＥＤチップ１０が搭載されている。ＬＥＤチップ１０は、厚み方向の一面側に一対の電極１１，１２（図６参照）が設けられたものであり、一方の電極１１がボンディングワイヤ１４を介してリード３６と電気的に接続され、他方の電極１２がボンディングワイヤ１４を介してヒートシンク３５と電気的に接続されている。ただし、ＬＥＤチップ１０は、厚み方向の両面に電極が形成されたものでもよく、この場合は、一方の電極がダイパッド３４を介してヒートシンク３５に電気的に接続されるとともに他方の電極がボンディングワイヤを介してリード３６と電気的に接続されるようにすればよい（図３参照）。
また、ＬＥＤユニット５０の配線板４０には、ＬＥＤチップ１０へ過電圧が印加されるのを防止するために、過電圧防止用の表面実装型のツェナダイオードＺＤが、ヒートシンク３５と、ボンディングワイヤ１４のボンディングされていないリード３６とに跨るように配置されている。しかして、ツェナダイオードＺＤが、ヒートシンク３５とリード３６とに電気的に接続されている。なお、ツェナダイオードＺＤは、当該ツェナダイオードＺＤの一対の外部接続電極それぞれが半田などによりヒートシンク３５、リード３６それぞれの第２のめっき層４７と接合されて電気的に接続される。
ＬＥＤユニット５０は、パターン３３の単位ユニット３３ａごとに、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材６０を備えている。光学部材６０は、透光性材料によりドーム状に形成されており、配線板４０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で配線板４０の主表面側に固着されている。
光学部材６０と配線板４０とで囲まれた空間には、ＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４を封止した第１の透光性材料からなる封止部５５が充実されている。ここで、封止部５５は、例えば、第１の透光性材料として、シリコーン樹脂を採用して、ゲル状とすることが好ましい。
また、ＬＥＤユニット５０は、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５５および光学部材６０を透過し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および第２の透光性材料により形成されたドーム状の色変換部材７０を備えている。ここで、色変換部材７０は、配線板４０の主表面側において配線板４０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設される。更に説明すれば、色変換部材７０は、配線板４０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。また、配線板４０の保持部４４は、上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を配線板４０に固着する際に溢れ出た第１の透光性材料を堰き止める環状の堰部４５が突設されている。
また、堰部４５は、当該堰部４５の内周面から内方へ延出し当該堰部４５の中心と光学部材６０の中心軸とをセンタリングする複数（本実施形態では、４つ）の爪部４６が周方向に離間して設けられ、且つ、色変換部材７０の位置決め部を兼ねている。
以上説明したＬＥＤユニット５０は、単位ユニット３３ａと、保持部４４と、ＬＥＤチップ１０と、封止部５５と光学部材６０と色変換部材７０とで構成される発光装置１を単位ユニット３３ａごとに備えており、単位ユニット３３ａの配列方向において隣り合う発光装置１同士が連結片３７により連結されるとともに電気的に直列接続されている。
以下、各構成要素について更に説明する。
ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する支持基板（例えば、Ｓｉ基板など）を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いている。ＬＥＤチップ１０の構造は特に限定するものではなく、例えば、ｎ形のＳｉＣ基板やｎ形のＧａＮ基板などからなる結晶成長用基板の主表面側に発光部を備え、厚み方向の両面に電極を備えたものでもよい。なお、各電極は、例えば、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、これらの材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、アルミニウムなどを採用してもよい。
ＬＥＤチップ１０として、上述のようにＳｉ基板のような支持基板を備えたものや、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いて残している場合に比べて、発光部からダイパッド３４までの熱抵抗を小さくすることが可能となる。また、ＬＥＤチップ１０から放射される光は青色光に限らず、例えば、紫色光、紫外光などでもよい。
ＬＥＤチップ１０は、図８に示すように配線板４０のダイパッド３４に搭載されている。しかして、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をダイパッド３４、絶縁層４３、第２の金属板４２の経路で放熱させることができる。
ただし、ＬＥＤチップ１０は、図９に示すように、ＬＥＤチップ１０とダイパッド３４との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和するサブマウント部材１５を介してダイパッド３４に搭載するようにしてもよい。ここで、サブマウント部材１５は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きな平面サイズの矩形板状に形成されている。
サブマウント部材１５は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を単位ユニット３３ａにおいてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。したがって、ＬＥＤユニット５０は、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材１５および単位ユニット３３ａおよび第２の金属板４２を介して効率良く放熱させることができる。また、発光装置１は、サブマウント部材１５を備えていることにより、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。
サブマウント部材１５の材料としては、熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用している。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材１５とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。サブマウント部材１５がＡｌＮであって、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、サブマウント部材１５およびＬＥＤチップ１０における接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。また、サブマウント部材１５とダイパッド３４とは、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。ここで、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、ダイパッド３４における接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。
サブマウント部材１５の材料は、ＡｌＮに限らず、ＬＥＤチップ１０との線膨張率差が比較的小さく且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷなどを採用してもよい。また、サブマウント部材１５の厚み寸法は、当該サブマウント部材１５の表面が配線板４０の堰部４５の表面よりも単位ユニット３３ａから離れるように設定することが好ましい。サブマウント部材１５を、このような厚み寸法に設定することにより、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が堰部４５の内周面を通して保持部４４に吸収されるのを防止することが可能となる。
また、サブマウント部材１５は、ＬＥＤチップ１０が接合される側の表面におけるＬＥＤチップ１０との接合部位（つまり、ＬＥＤチップ１０に重なる部位）の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜が形成されている。しかして、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材１５に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることができる。ここで、サブマウント部材１５における反射膜は、例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成すればよいが、反射膜の材料は特に限定するものではなく、例えば、ＬＥＤチップ１０の発光波長に応じて適宜選択すればよい。なお、ＬＥＤチップ１０として厚み方向の両面に電極が設けられたものを用いる場合には、サブマウント部材１５に、ＬＥＤチップ１０においてサブマウント部材１５側に配置される電極に電気的に接続される導体パターンを設けておき、当該導体パターンとヒートシンク３５とを金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤを介して電気的に接続するようにすればよい。
ところで、配線板４０の保持部４４は、上述のように各単位ユニット３３ａごとに設けられており、保持部４４の中央部には、ダイパッド３４および各リード３６の一部を露出させる円形状の第１の開口部４４ａ（図５（ｂ）参照）が形成されるとともに、ツェナダイオードＺＤを実装させる部位を露出させる矩形状の第２の開口部４４ｂ（図５（ｂ）参照）が形成されている。この第２の開口部４４ｂは、リード３６のうちヒートシンク３５の外周縁に沿って配置されている部位の一部と、ヒートシンク３５における当該一部の近傍の部位を露出させるように形成されている。また、保持部４４は、後述のコネクタＣＮを実装可能とする部位を露出させる矩形状の第３の開口部４４ｃ（図５（ｂ）参照）が形成されている。この第３の開口部４４ｃは、配線３８の一部と、ヒートシンク３５における当該一部の近傍の部位を露出させるように形成されている。
また、配線板４０は、パターン３３の表面側において、第２の開口部４４ｂおよび第３の開口部４４ｃそれぞれにより露出する部位にも、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜の積層膜からなる第２のめっき層４７が形成されている。また、パターン３３の表面側において、第２のめっき層４７が形成されている部位以外は、Ｎｉ膜からなる第３のめっき層が形成されている。
上述の封止部５５の第１の透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂などを用いてもよい。また、第１の透光性材料としては、ガラスを用いてもよい。
光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーン樹脂の成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５５との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５５の材料がアクリル樹脂の場合には、光学部材６０もアクリル樹脂により形成することが好ましい。
ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。また、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５５および光学部材６０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり、蛍光体により散乱されたり、蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。なお、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。
色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような第２の透光性材料と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黄色蛍光体の粒子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、ＬＥＤユニット５０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７０の外面７０ｂ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。色変換部材７０の材料として用いる第２の透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、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７０の材料として用いる第２の透光性材料に混合する蛍光体の粒子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、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合した場合の方が演色性を高めることができる。
ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。また、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、色変換部材７０は、配線板４０側の端縁（開口部の周縁）を配線板４０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。
堰部４５は、色変換部材７０の位置決め部を兼ねている。ここで、上述のセンタリング用の爪部４６の数は４つに限定するものではないが、少なくとも３つ設けることが望ましい。また、爪部４６の幅寸法は、堰部４５と光学部材６０との間に溜めることが可能な第１の透光性材料の許容量を多くするために、小さいほうが望ましい。また、堰部４５を設けずに、配線板４０に色変換部材７０を位置決めする円環状の凹溝を設けてもよい。
また、色変換部材７０は、配線板４０側の端縁に、堰部４５に係合する切欠部７１（図８参照）が全周に亘って形成されている。したがって、本実施形態における発光装置１では、配線板４０の保持部４４に対する色変換部材７０の位置決め精度を高めることができ、また、色変換部材７０と光学部材６０との間隔を短くすることができる。なお、切欠部７１は、色変換部材７０の端縁側と内面７０ａ側とが開放されている。
ＬＥＤユニット５０の複数の発光装置１のうち、複数の単位ユニット３３ａの配列方向の上記一端の単位ユニット３３ａを備えた発光装置１（図７における左端の発光装置１）および上記他端の単位ユニット３３ａを備えた発光装置１（図７における右端の発光装置１）には、コネクタＣＮが実装されている。ここで、コネクタＣＮは、表面実装型のコネクタであり、一対のコンタクトのうちの一方のコンタクトがヒートシンク３５に対して半田により接合されて電気的に接続され、他方のコンタクトが配線３８に対して半田により接合されて電気的に接続されている。したがって、例えば、ＬＥＤユニット５０の右端の発光装置１のコネクタＣＮに着脱自在に接続されるコネクタ（以下、出力用コネクタと称する）９１を一端に備えた一対の電線９０の他端のコネクタ（以下、入力用コネクタと称する）９２を図示しない点灯装置の出力端のコネクタに接続すれば、点灯装置から、ＬＥＤユニット５０のＬＥＤチップ１０の直列回路へ電力を供給して点灯させることができる。なお、図７に示した例では、ＬＥＤユニット５０の右端の発光装置１のコネクタＣＮおよび入力用コネクタ９２それぞれを雌型のコネクタ、出力用コネクタ９１およびＬＥＤユニット５０の左端の発光装置１のコネクタＣＮそれぞれを雄型のコネクタとしてあるが、雌型と雄型とは逆にしてもよい。また、各発光装置１ごとにコネクタＣＮを実装することが可能なので、ＬＥＤユニット５０の製造時に、リードフレーム３０の１ピッチ当たりに作製可能な複数（図７の例では８つ）の発光装置１のうちの任意の数の発光装置１のみを切り出して使用することもできる。
以下、ＬＥＤユニット５０の製造方法について図１０〜図１２および図５、図７を参照しながら簡単に説明する。
まず、図４に示した第１の金属板３に対してプレス加工やエッチング加工を行うことによって図１に示したリードフレーム３０を形成するパターン形成工程（前工程）を行った後、例えば、パターン３３の裏面にＮｉ膜からなる第１のめっき層を形成するとともにパターン３３の主表面にＮｉ膜からなる第３のめっき層を形成する第１のめっき工程を行い、続いて、第２のめっき層４７のＰｄ膜とＡｕ膜とを形成する第２のめっき工程を行うことによって、図１０に示す構造を得る。なお、第１のめっき工程では、リードフレーム３０の支持片３２のうち保持部４４の外周縁よりも内側に位置する部位にも第１のめっき層および第３のめっき層を形成する。また、第２のめっき工程では、スポットめっき法により第３のめっき層を形成することにより、Ａｕの使用量を低減でき、低コスト化を図れる。
第２のめっき工程の後、保持部４４をインジェクション成形（射出成形）する成形工程を行うことによって、モジュール４１が支持片３２を介して外枠部３２に支持された図１１に示す構造を得る。
その後、図１２に示すように、モジュール４１をリードフレーム３２の支持片３２から切断する切断工程を行い、モジュール４１と金属板４２とを絶縁層４３を介して接合する接合工程を行うことによって、図５に示す構造の配線板４０を得る。
その後、ＬＥＤチップ１０をダイパッド３４に搭載するとともにツェナダイオードＺＤおよびコネクタＣＮを実装し、ＬＥＤチップ１０と単位ユニット３３ａの適宜部位（図２の場合は、リード３６およびヒートシンク３５、図３の場合は、リード３６のみ）とのボンディングワイヤ１４による電気的接続を行う実装工程を行う。その後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４を封止部５５により封止する封止工程を行う。この封止工程では、まず、ＬＥＤチップ１０の外側面と第１の開口部４４ａの内周面との隙間に封止部５５の一部となる液状の第１の透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）を注入した後に硬化させる。次に、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５５の残りの部分となる液状の第１の透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）を注入する。続いて、光学部材６０を配線板４０における所定位置に配置して第１の透光性材料を硬化させることにより封止部５５を形成するのと同時に光学部材６０を配線板４０に固着する。この封止工程において、光学部材６０に液状の第１の透光性材料を多めに注入することによって、製造過程において封止部５５に気泡（ボイド）が発生するのを防止することが可能となる。なお、封止工程の前の実装工程（第１の実装工程）では、ＬＥＤチップ１０のみを実装するようにし、封止工程の後で、ツェナダイオードＺＤおよびコネクタＣＮを実装する第２の実装工程を行うようにしてもよい。
上述のＬＥＤチップ１０、ツェナダイオードＺＤ、コネクタＣＮの実装が終了するとともに封止部５５の形成が終了した後、色変換部材７０を配線板４０に固着する固着工程を行うことによって、図７に示す構造のＬＥＤユニット５０を得る。
以上説明した本実施形態におけるリードフレーム３０は、１ピッチの外枠部３１の内側に支持片３２を介して支持されたパターン３３が、ＬＥＤチップ１０を搭載するダイパッド３４と、ダイパッド３４からダイパッド３４を取り囲むように延設されたヒートシンク３５と、一方の電極１１がヒートシンク３５に電気的に接続されるＬＥＤチップ１０の他方の電極と電気的に接続されるリード３６とを具備する単位ユニット３３ａを複数備え、互いに隣り合う単位ユニット３３ａの一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とが連結され電気的に直列接続されているので、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップ１０を直列接続して用いるＬＥＤユニット５０の低コスト化を図れる。例えば、このリードフレーム３０を用いて製造するＬＥＤユニット５０は、図２６のリードフレーム３００を利用して製造される図２５の構成の発光装置１’を金属ベースプリント配線板に複数個実装し複数のＬＥＤチップ１０を直列接続して用いるＬＥＤユニットに比べて、低コスト化を図れる。
また、本実施形態におけるリードフレーム３０は、リード３６が、ヒートシンク３５の外周縁からダイパッド３４に向かって形成された切込溝３５ａの内側に配置されているので、ダイパッド３４とリード３６との距離を短くできる。その結果、ＬＥＤチップ１０とリード３６との距離を短くでき、ＬＥＤチップ１０に接続されるボンディングワイヤ１４の長さを短くできるから、光学部材６０および色変換部材７０の小型化を図れる。
また、本実施形態のリードフレーム３０は、複数の単位ユニット３３ａが、外枠部３１の長さ方向に沿って配列されているので、細長のＬＥＤユニット５０の製造に利用することが可能となる。
また、本実施形態におけるリードフレーム３０は、パターン３３が、複数の単位ユニット３３ａに跨ってヒートシンク３５の側方に配置された配線３８を備え、この配線３８が、外枠部３１の長さ方向における一端の単位ユニット３３ａのリード３６と連結されて電気的に接続されているので、上述のＬＥＤユニット５０のように、各単位ユニット３３ａごとに１個のＬＥＤチップ１０が実装されパターン３３が外枠部３１から分離された状態で用いる場合において、複数の単位ユニット３３ａの配列方向の他端の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５と配線３８との間に給電することにより、全てのＬＥＤチップ１０の直列回路に対して給電することができる。
また、本実施形態における配線板４０は、第１の金属板３を用いて形成され主表面側に配置される複数のＬＥＤチップ１０の直列接続が可能なパターン３３を有するモジュール４１と、モジュール４１の裏面側に配置された第２の金属板４２と、電気絶縁性および熱伝導性を有しモジュール４１と第２の金属板４２との間に介在してパターン３３と第２の金属板４２とを熱結合する絶縁層４３とを備え、パターン３３が上述のリードフレーム３０から切断されたものであり、モジュール４１は、パターン３３の単位ユニット３３ａごとにダイパッド３４とヒートシンク３５とリード３６とを保持する絶縁性材料からなる保持部４４を備えているので、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップ１０を直列接続して用いるＬＥＤユニット５０の低コスト化を図れる。
本実施形態におけるＬＥＤユニット５０は、上述の配線板４０の各ダイパッド３４それぞれにＬＥＤチップ１０が搭載されており、ＬＥＤチップ１０の厚み方向の一面側に両電極が設けられている場合には、図２のようにＬＥＤチップ１０の各電極とリード３６およびヒートシンク３５とをそれぞれボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続されている。しかして、本実施形態のＬＥＤユニット５０においては、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が上述のリードフレーム３０を用いて形成されたダイパッド３４およびヒートシンク３５から第２の金属板４２を通して効率的に放熱されることとなり、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、低コスト化を図れる。
また、ＬＥＤユニット５０は、ＬＥＤチップ１０の厚み方向の両面に電極が設けられている場合には、図３のようにＬＥＤチップ１０の一方の電極がダイパッド３４を介してヒートシンク３５に電気的に接続されるとともに他方の電極がボンディングワイヤ１４を介してリード３６と電気的に接続されており、この構成においても、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、低コスト化を図れる。
また、本実施形態におけるＬＥＤユニット５０の各発光装置１それぞれは、ドーム状の色変換部材７０と光学部材６０との間に空気層８０が介在しているので。ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５５および光学部材６０を通して色変換部材７０に入射し色変換部材７０の蛍光体の粒子で散乱された光のうち光学部材６０側へ散乱されて光学部材を透過する光の光量を低減できて各発光装置１それぞれの外部への光取り出し効率を向上できる。
また、本実施形態におけるＬＥＤユニット５０では、配線板４０の保持部４４に第２の開口部４４ｂおよび第３の開口部４４ｃが形成されているので、リード３６、ヒートシンク３５、配線３８それぞれにおいて第２の開口部４４ｂおよび第３の開口部４４ｃにより露出する部位に第２のめっき層４７をスポットめっきにより形成しておけばよく、また、第２の開口部４４ｂおよび第３の開口部４４ｃそれぞれを目印としてツェナダイオードＺＤおよびコネクタＣＮそれぞれを位置精度良く実装することが可能となる。
なお、上述の例では、１つの単位ユニット３３ａに対して、チップサイズが１ｍｍ□のＬＥＤチップ１０を１個ずつ実装してあるが、ＬＥＤチップ１０のチップサイズや数は特に限定するものではなく、例えば、チップサイズが０．３ｍｍ□のＬＥＤチップ１０を用いてもよく、また、図１３に示すように、１つの単位ユニット３３ａに対して複数個（図示例では、２個）のＬＥＤチップ１０を実装してもよい。この場合、１つの単位ユニット３３ａごとに２個のＬＥＤチップ１０が並列接続され、２個のＬＥＤチップ１０の並列回路が単位ユニット３３ａの数だけ直列接続されることとなる。また、図９に示したサブマウント部材１５上に複数個のＬＥＤチップ１０を搭載するようにしてもよい。
また、上述のリードフレーム３０を用いた配線板４０では、パターン３３が、複数の単位ユニット３３ａに跨ってヒートシンク３５の側方に配置された配線３８を備え、この配線３８が、外枠部３１の長さ方向における一端の単位ユニット３３ａのリード３６と連結されて電気的に接続されているが、リードフレーム３０は、配線３８と上記一端の単位ユニット３３ａのリード３６とを連結せずに、配線３８を送り配線として利用できるような構成としてもよい。このようなリードフレーム３０を用いた配線板４０を作製する場合には、リード３６と配線３８とのそれぞれに各別に電気接続されるコンタクトを備えた送り配線用のコネクタを実装できるように、図１４に示すように、リード３６および配線３８それぞれに形成された第２のめっき層４７（図１４（ａ）における左上部の２つの第２のめっき層４７）を露出させておけばよい。この場合、複数のＬＥＤユニット５０を一直線上に並べ、隣り合うＬＥＤユニット５０間で、一方のＬＥＤユニット５０の上記一端の単位ユニット３３ａに接続された送り配線用のコネクタと、他方のＬＥＤユニット５０の上記他端の単位ユニット３３ａに実装されたコネクタＣＮとをコネクタケーブルにより電気的に接続することにおり、全てのＬＥＤユニット５０に対して、１つの点灯装置から電力を供給して点灯させることができる。
なお、図１４に示した配線板４０の作製に用いるリードフレーム３０では、ヒートシンク３５に２つの切込溝３５ａが互いに近づく向きで且つ中心線の位置を揃えてあるので、図１５に示すように、ダイパッド３４に多数のＬＥＤチップ１０を搭載する場合のＬＥＤチップ１０の配置の設計自由度が高くなる。
ところで、ここまでに説明した配線板４０やＬＥＤユニット５０では、リードフレーム３０を用いて形成されたパターン３３が、互いに隣り合う単位ユニット３３ａの一方の単位ユニット３３ａのリード３６と他方の単位ユニット３３ａのヒートシンク３５とを連結する連結片３７を備えているので、ＬＥＤユニット５０の低コスト化を図ることが可能となる。
しかしながら、上述の配線板４０やＬＥＤユニット５０では、パターン３３の略全体が絶縁層４３と接合されているので、例えば、第１の金属板３と第２の金属板４２とで線膨張率の異なる材料を採用した場合など、使用温度域において第１の金属板３と第２の金属板４２との線膨張率差に起因してパターン３３に働く応力に起因して、パターン３３が絶縁層４３から剥離する懸念がある。
そこで、例えば、図１６に示すように、配線板４０において、連結片３７と絶縁層４３との間に空間４８を有するようにし、連結片３７が、第１の金属板３と第２の金属板４２との線膨張率差に起因してパターン３３に働く応力を緩和するように曲がった応力緩和部３７ｂを備えるようにしてもよい。また、図１６に示した配線４０のパターン３３は、配線３８も備えているので、配線３８についても、連結片３７の側方に位置する部位に関して、配線３８と絶縁層４２との間に空間４９を有するようにし、第１の金属板３と第２の金属板４２との線膨張率差に起因してパターン３３に働く応力を緩和するように曲がった応力緩和部３８ｂを備えるようにしてある。この図１６に示した例では、第２の金属板４２の長手方向（つまり、単位ユニット３３ａの並ぶ方向）をｘ軸方向、第２の金属板４２の短手方向をｙ軸方向、第２の金属板４２の厚み方向をｚ軸方向とするとき、パターン３３と絶縁層４２とを接合する前に、連結片３７および配線３８をｚ軸方向に曲げるプレス加工を行うことにより、応力緩和部３７ｂ，３８ｂを形成すればよい。ここにおいて、図１６における応力緩和部３７ｂ，３８ｂは、ｙ軸方向に直交する断面（ｘｚ平面）の形状が逆Ｖ字状となるように曲成されている。この図１６のような配線板４０によれば、応力緩和部３７ｂ，３８ｂが設けられているので、第１の金属板３と第２の金属板４２とで線膨張率の異なる材料を採用した場合でも、第１の金属板３と第２の金属板４２との線膨張率差に起因してパターン３３に働く応力に起因してパターン３３が絶縁層４３から剥離するのを抑制することが可能となる。
応力緩和部３７ｂ，３８ｂの形状は図１６の例に限らず、例えば、図１７に示すような形状でもよい。図１７における応力緩和部３７ｂ，３８ｂは、連結片３７および配線３８それぞれを第２の金属板４２における絶縁層４３との接合面に平行な面内（ｘｙ平面）でＶ字状に曲成されている。ここにおいて、連結片３７の応力緩和部３７ｂと配線３８の応力緩和部３８ｂとは、それぞれの中央部同士が両端部同士よりも離れるように曲成されている。
なお、応力緩和部３７ｂ，３８ｂの形状は、特にＶ字状に限定するものではなく、これ以外の形状でもよい。また、図１６および図１７に示した例では、パターン３３が配線３８を備えているが、配線３８を必ずしも備えている必要はない。
（実施形態２）
図１８に示す本実施形態のリードフレーム３０の基本構成は実施形態１と略同じであり、複数の単位ユニット３３ａが、外枠部３１により囲まれた領域の中心を取り囲むように配置され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適宜省略する。また、図１８（ａ）は、リードフレーム３０の２ピッチ分の概略斜視図である。
本実施形態におけるリードフレーム３０は、複数（図示例では、１０個）の単位ユニット３３ａを２つの同心状の仮想円上に分けて配置してあり、相対的に内側に位置する仮想円上のダイパッド３４の数に比べて、相対的に外側に位置する仮想円上のダイパッド３４の数を多くしてある。したがって、このリードフレーム３０を利用して製造される配線板４０（図２２参照）においてもリードフレーム３０と同じダイパッド３４の配置となり、この配線板４０を用いて製造されるＬＥＤユニット５０（図２４参照）においては、各ダイパッド３４に搭載するＬＥＤチップ１０（図８、図９参照）の数を同じ（例えば、１個）とすれば、これら２つの仮想円を基準として、相対的に内側に位置する仮想円上のＬＥＤチップ１０の数に比べて、相対的に外側に位置する仮想円上のＬＥＤチップ１０の数が多くなる。
また、リードフレーム３０のパターン３３は、ＬＥＤチップ１０の直列回路に給電するために２つの単位ユニット３３ａのヒートシンク３５それぞれから延設された２つの給電ライン１３９を備えている。
そして、配線板４０では、この２つの給電ライン１３９の先端部の主表面に、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層構造を有する第２のめっき層４７（図２２参照）が形成されている。したがって、例えば、２つの給電ライン１３９の第２のめっき層４７それぞれに点灯装置（図示せず）からの給電用の電線を接続することにより、ＬＥＤユニット１０の直列回路に給電して点灯させることが可能となる。
図２４に示すように、配線板４０およびＬＥＤユニット５０は、第２の金属板４２が円板状に形成されており、第２の金属板４２の中央部に、給電用の一対の電線を挿通可能な電線挿通孔４２ｃが形成されている。また、第２の金属板４２の周部には、ＬＥＤユニット５０を照明器具の器具本体などの別の部材に取り付ける際に用いるねじを挿通可能な複数（図示例では、４つ）の孔４２ｄが第２の金属板４２の周方向において略等間隔で形成されている。
以下、ＬＥＤユニット５０の製造方法について図１８〜図２４を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
まず、第１の金属板に対してプレス加工やエッチング加工を行うことによって図１８に示したリードフレーム３０を形成するパターン形成工程を行った後、例えば、パターン３３の裏面にＮｉ膜からなる第１のめっき層を形成するとともにパターン３３の主表面にＮｉ膜からなる第３のめっき層を形成する第１のめっき工程を行い、続いて、第２のめっき層４７のＰｄ膜とＡｕ膜とを形成する第２のめっき工程を行うことによって、図１９に示す構造を得る。
第２のめっき工程の後、保持部４４をインジェクション成形（射出成形）する成形工程を行うことによって、モジュール４１が支持片３２を介して外枠部３２に支持された図２０に示す構造を得る。
その後、図２１に示すように、モジュール４１をリードフレーム３２の支持片３２から切断する切断工程を行い、モジュール４１と金属板４２とを絶縁層４３を介して接合する接合工程を行うことによって、図２２に示す構造の配線板４０を得る。なお、第２の金属板４２および絶縁層４３としては、多数個取りが可能なものを用いている。
その後、ＬＥＤチップ１０をダイパッド３４に搭載するとともにツェナダイオードＺＤ（図２３参照）を実装し、ＬＥＤチップ１０と単位ユニット３３ａの適宜部位とのボンディングワイヤ１４による電気的接続を行う実装工程を行う。その後、ＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４（図２、図３参照）を封止部５５（図８、図９参照）により封止する封止工程を行う。この封止工程では、まず、ＬＥＤチップ１０の外側面と第１の開口部４４ａ（図２０（ｂ）参照）の内周面との隙間に封止部５５の一部となる液状の第１の透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）を注入した後に硬化させる。次に、ドーム状の光学部材６０（図８、図９、図２３参照）の内側に上述の封止部５５の残りの部分となる液状の第１の透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）を注入する。続いて、光学部材６０を配線板４０における所定位置に配置して第１の透光性材料を硬化させることにより封止部５５を形成するのと同時に光学部材６０を配線板４０に固着する。なお、封止工程の前の実装工程（第１の実装工程）では、ＬＥＤチップ１０のみを実装するようにし、封止工程の後で、ツェナダイオードＺＤおよびコネクタＣＮを実装する第２の実装工程を行うようにしてもよい。
上述のＬＥＤチップ１０、ツェナダイオードＺＤ、コネクタＣＮの実装が終了するとともに封止部５５の形成が終了した後、色変換部材７０を配線板４０に固着する固着工程を行うことによって、図２３に示すように複数個のＬＥＤユニット５０を得る。その後、個々のＬＥＤユニット５０に切断することによって、図２４に示すＬＥＤユニット５０を得る。
以上説明した本実施形態におけるリードフレーム３０は、複数の単位ユニット３３ａが、外枠部３１により囲まれた領域の中心を取り囲むように配置されているので、複数のＬＥＤチップ１０を直列接続して用いる円形状のＬＥＤユニット５０の低コスト化を図れる。
また、本実施形態における配線板４０も、実施形態１と同様、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、複数のＬＥＤチップ１０を直列接続して用いるＬＥＤユニット５０の低コスト化を図れる。
また、本実施形態のＬＥＤユニット５０においては、実施形態１と同様、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が上述のリードフレーム３０を用いて形成されたダイパッド３４およびヒートシンク３５から第２の金属板４２を通して効率的に放熱されることとなり、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ、且つ、低コスト化を図れる。
また、本実施形態の配線板４０およびＬＥＤユニット５０においても、上述の図１６や図１７を用いて説明した空間４８、応力緩和部３７ｂなどを設けるようにしてもよい。
上記各実施形態では、発光装置１が色変換部材７０を備えているが、ＬＥＤチップ１０単体で白色光を放射できる場合や、封止部５５に蛍光体を分散させている場合には、上述の色変換部材７０を備えていない構造を採用することができる。
３ 第１の金属板
１０ ＬＥＤチップ
１４ ボンディングワイヤ
３０ リードフレーム
３１ 外枠部
３２ 支持片
３３ パターン
３３ａ 単位ユニット
３４ ダイパッド
３５ ヒートシンク
３６ リード
３７ 連結片
３７ｂ 応力緩和部
３８ 配線
３９ 凹凸構造部
４０ 配線板
４１ モジュール
４２ 第２の金属板
４５ 堰部
４６ 爪部
４７ 第２のめっき層
４８ 空間
５０ ＬＥＤユニット
５５ 封止部
６０ 光学部材
７０ 色変換部材
８０ 空気層

Claims (15)

  1. 金属板を用いて形成され１ピッチの外枠部の内側に支持片を介して所望のパターンが支持されたリードフレームであって、前記パターンは、ＬＥＤチップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッドから前記ダイパッドを取り囲むように延設されたヒートシンクと、一方の電極が前記ヒートシンクに電気的に接続される前記ＬＥＤチップの他方の電極と電気的に接続されるリードとを具備する単位ユニットを複数備え、互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとが連結され電気的に直列接続されてなることを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記リードは、前記ヒートシンクの外周縁から前記ダイパッドに向かって形成された切込溝の内側に配置されてなることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
  3. 前記複数の前記単位ユニットが、前記外枠部の長さ方向に沿って配列されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリードフレーム。
  4. 前記パターンは、前記複数の前記単位ユニットに跨って前記ヒートシンクの側方に配置された配線を備え、前記配線は、前記外枠部の前記長さ方向における一端の前記単位ユニットの前記リードと連結されて電気的に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のリードフレーム。
  5. 前記パターンは、前記複数の前記単位ユニットに跨って前記ヒートシンクの側方に配置された配線を備えることを特徴とする請求項３記載のリードフレーム。
  6. 前記複数の前記単位ユニットが、前記外枠部により囲まれた領域の中心を取り囲むように配置されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリードフレーム。
  7. 第１の金属板を用いて形成され主表面側に配置される複数のＬＥＤチップの直列接続が可能なパターンを有するモジュールと、モジュールの裏面側に配置された第２の金属板と、電気絶縁性および熱伝導性を有しモジュールと第２の金属板との間に介在して前記パターンと前記第２の金属板とを熱結合する絶縁層とを備え、前記パターンは、前記ＬＥＤチップを搭載するダイパッドと、前記ダイパッドから前記ダイパッドを取り囲むように延設されたヒートシンクと、一方の電極が前記ヒートシンクに電気的に接続される前記ＬＥＤチップの他方の電極と電気的に接続されるリードとを具備する単位ユニットを複数備え、互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとが連結され電気的に直列接続されてなり、前記モジュールは、前記単位ユニットごとに前記ダイパッドと前記ヒートシンクと前記リードとを保持する絶縁性材料からなる保持部を備えることを特徴とする配線板。
  8. 前記モジュールは、前記パターンの側縁に前記保持部との密着性を向上させる凹凸構造部が設けられてなることを特徴とする請求項７記載の配線板。
  9. 前記パターンの裏面に、前記第１の金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり前記絶縁層との密着性を高める第１のめっき層が形成されてなることを特徴とする請求項７または請求項８記載の配線板。
  10. 前記ダイパッドおよび前記ＬＥＤチップと電気的に接続される部位の主表面に、前記第１の金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなる第２のめっき層が形成されてなることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の配線板。
  11. 前記第１の金属板の材料がＣｕであり、前記第２のめっき層は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜からなることを特徴とする請求項１０記載の配線板。
  12. 互いに隣り合う前記単位ユニットの一方の前記単位ユニットの前記リードと他方の前記単位ユニットの前記ヒートシンクとを連結する連結片を備え、前記連結片と前記絶縁層との間に空間を有し、前記連結片は、前記第１の金属板と前記第２の金属板との線膨張率差に起因して前記パターンに働く応力を緩和するように曲がった応力緩和部を備えていることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１項に記載の配線板。
  13. 請求項７ないし請求項１２のいずれか１項に記載の配線板の前記各ダイパッドそれぞれに前記ＬＥＤチップが搭載され、前記ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に前記一方の電極が設けられるととともに他面側に前記他方の電極が設けられたものであり、前記一方の電極が前記ダイパッドを介して前記ヒートシンクに電気的に接続されるとともに前記他方の電極がボンディングワイヤを介して前記リードと電気的に接続されてなることを特徴とするＬＥＤユニット。
  14. 請求項７ないし請求項１２のいずれか１項に記載の配線板の前記各ダイパッドそれぞれに前記ＬＥＤチップが搭載され、前記ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に前記一方の電極と前記他方の電極とが設けられたものであり、前記一方の電極が第１のボンディングワイヤを介して前記ヒートシンクと電気的に接続され、前記他方の電極が第２のボンディングワイヤを介して前記リードと電気的に接続されてなることを特徴とするＬＥＤユニット。
  15. 前記単位ユニットごとに、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御する光学部材であって前記配線板との間に前記ＬＥＤチップを収納するドーム状の光学部材と、前記光学部材と前記配線板とで囲まれた空間に充実され前記ＬＥＤチップを封止した第１の透光性材料からなる封止部と、前記ＬＥＤチップから放射され前記封止部および前記光学部材を透過した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第２の透光性材料により形成され前記光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材とを備え、前記配線板の前記保持部は、前記光学部材の外側に、前記光学部材を前記配線板に固着する際に溢れ出た前記第１の透光性材料を堰き止める環状の堰部が突設され、前記堰部は、前記堰部の内周面から内方へ延出し前記堰部の中心と前記光学部材の中心軸とをセンタリングする複数の爪部が周方向に離間して設けられ、且つ、前記色変換部材の位置決め部を兼ねていることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のＬＥＤユニット。
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