(57)【要約】【課題】素子が発生する熱を効率的に逃がすことのできるＬＥＤ実装済基板，並びにこれを構成する汎用性の高いＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ実装用基板の提供。【解決手段】ＬＥＤパッケージを実装用基板に搭載してなる実装済基板であって，パッケージが裏面に，ＬＥＤ直下の領域を覆う電気的に中性の金属層と，これを挟んで設けられたＬＥＤ素子に接続されたプラス及びマイナス側金属層を備え，実装用基板がこれらの金属層に重なる金属層に区分された表面と，金属層で裏打ちされた裏面とを有し，表面の金属層のうちパッケージの電気的に中性の金属層に重ね合わされる金属層と裏面の金属層との間にビアホールが形成されているものである，ＬＥＤ実装済基板，並びにこれを構成するＬＥＤパッケージ及び実装用基板。【選択図】  図９
2010087331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤパッケージの１個又は複数個をＬＥＤ実装用基板に搭載してなるＬＥＤ実装済基板であって，
該ＬＥＤパッケージが，不導体シートと，該不導体シートの表面側に相互に分離して形成されたプラス側及びマイナス側の各電極層と，一方の電極層上に底面側が密着固定され且つ電気的に接続されると共に他方の電極と上面側とが電気的に接続されたＬＥＤ素子と，不導体シートの裏面において該ＬＥＤ素子の直下に相当する領域を含む領域に設けられた第１の金属層と，該ＬＥＤ素子に接続された該プラス側及びマイナス側の各電極層に該不導体シートを貫通するビアホールを介して電気的に接続された状態で該不導体シートの裏面に該第１の金属層とは分離して設けられた，対応する第２及び第３の金属層とを含んでなるものであり，そして
該ＬＥＤ実装用基板が，その表面側において該ＬＥＤパッケージの裏面側の第１の金属層と重ね合わされるが第２及び第３の金属層とは接触しない領域に設けられた第４の金属層と，第２又は第３の各金属と重ね合わされるが第４の金属層にもＬＥＤパッケージ裏面側の第１の金属層にも接触しない領域に設けられ，該ＬＥＤ素子及び該ビアホールと共に回路の一部を構成するものである第５及び第６の金属層とを含んでおり，裏面側が第７の金属層で裏打ちされており，そして第１の金属層と重ね合わされる領域において第４の金属層と第７の金属層とがビアホールで連結されているものであり，
該ＬＥＤパッケージの第１の金属層と該ＬＥＤ実装用基板の第４の金属層とが重ね合わされて熱伝導性材料で接合され，該ＬＥＤパッケージの第２及び第３の金属層と該ＬＥＤ実装用基板の第５及び第６の金属層とがそれぞれ重ね合わされ導電性材料で接合されているものである，
ＬＥＤ実装済基板。
【請求項２】
第４の金属層が，第１の金属層と重ね合わされる領域を超えて該ＬＥＤ実装用基板の表面側に広がっており，該領域外において第４の金属層と第７の金属層との間に追加のビアホールが設けられているものである，請求項１のＬＥＤ実装済基板。
【請求項３】
請求項１又は２のＬＥＤ実装済基板を構成するためのＬＥＤパッケージであって，不導体シートと，該不導体シートの表面側に相互に分離して形成されたプラス側及びマイナス側の各電極層と，一方の電極層上に底面側が密着固定され且つ電気的に接続されると共に他方の電極と上面側とが電気的に接続されたＬＥＤ素子と，不導体シートの裏面において該ＬＥＤ素子の直下に相当する領域を含む領域に設けられた第１の金属層と，該ＬＥＤ素子に接続された該プラス側及びマイナス側の各電極層に該不導体シートを貫通するビアホールを介して電気的に接続された状態で該不導体シートの裏面に該第１の金属層とは分離して設けられた，対応する第２及び第３の金属層とを含んでなるものである，ＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
請求項１又は２のＬＥＤ実装済基板を構成するためのＬＥＤ実装用基板であって，その表面側において該ＬＥＤパッケージの裏面側の第１の金属層と重ね合わされるが第２及び第３の金属層とは接触しない領域に設けられた第４の金属層と，第２又は第３の各金属と重ね合わされるが第４の金属層にもＬＥＤパッケージ裏面側の第１の金属層にも接触しない領域に設けられ，該ＬＥＤ素子及び該ビアホールと共に回路の一部を構成するものである第５及び第６の金属層とを含んでおり，裏面側が第７の金属層で裏打ちされており，そして第１の金属層と重ね合わされる領域において第４の金属層と第７の金属層とがビアホールで連結されているものである，ＬＥＤ実装用基板。
【請求項５】
第４の金属層が，第１の金属層と重ね合わされる領域を超えて該ＬＥＤ実装用基板の表面側に広がっており，該領域外において第４の金属層と第７の金属層との間に追加のビアホールが設けられているものである，請求項４のＬＥＤ実装用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ，及びこれを実装するためのＬＥＤ実装用基板に関し，特に，ＬＥＤの発光に伴い生ずる熱を効率よく外部へ逃がすのに適したＬＥＤパッケージとＬＥＤ実装用基板の組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは，白熱灯や蛍光灯等のような他の光源に比べて極めて寿命が長く，また白熱灯に較べてエネルギー効率がよい。更に，ＬＥＤは高輝度であり，低温でも輝度が低下せず，応答速度が極めて速く，所望の狭い波長範囲で発光させることができ，寸法が小さく堅牢であり，また大量生産も容易である。このため，ＬＥＤは現在，信号灯や交通表示板，電光掲示板，屋外用の大型ディスプレイ装置，自動車のテールランプやインパネバックライト，液晶ディスプレイパネルのバックライト，医療機器その他種々の機器における光源として，広く使用されるようになっている。またごく近い将来，白色ＬＥＤのベースとなる青又は紫外線発光ＬＥＤについて輝度が改善されることにより，現在は未だ高いルーメン当たりの製品価格も，いずれ大幅に低下するものと予測されており，それに伴って，家庭，オフィス，店舗，工場などで，白色ＬＥＤが従来の白熱灯や蛍光灯に代わって照明器具の光源として広く普及するようになる可能性が極めて大きい。
【０００３】
然るに，ＬＥＤ素子の発光の強さは，これに流す電流と相関するが，発光には発熱が伴い，発熱量はＬＥＤに流す電流の増加と共に増大する。一方，ＬＥＤは高温には弱く，温度上昇で発光の効率は低下するという特性を有している。また高温に曝されると，ＬＥＤパッケージを構成している樹脂（エポキシ樹脂等）の劣化の進行が早まり，ＬＥＤパッケージの寿命が短縮されることとなる。特にＬＥＤ素子を照明器具の光源として用いようとするときは，全体とし大きな発光量を必要とするため照明器具を構成するＬＥＤ素子（通常は複数個）に流す電流も大きくなり，発生した熱がＬＥＤ素子及びその周辺に蓄積し易い。従って，ＬＥＤ素子の温度の過度の上昇を防止することが必要であり，このため，ＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に外部へ逃がすための手段が必要である。
【０００４】
これに加え，ＬＥＤが種々様々な形状や明るさの照明器具に広範に用いられるようになるためには，様々の個数のＬＥＤ素子を配列した照明器具の設計を，ＬＥＤが発生する熱を効果的に逃がすことを可能にしつつ簡便に行うことを可能にする，汎用性のあるパッケージ及び実装基板が求められる。
【０００５】
従来，ＬＥＤからの放熱のための工夫として例えば，ダイパッド部，リード，及びダイパッド部をフレームに指示する支持リードからなるリードフレームにおいて，ダイパッド部に貫通孔を設けたアイランド部を形成し，これに光反射凹部と反射面部が形成された金属ブロックを装着することが提案されている（特許文献１参照）。これによれば，金属ブロックは，その上に搭載されたＬＥＤ素子間を電気的に接続して，回路の一部を構成している。このため，金属ブロックは外部に対しては電気的に絶縁しておかなければならず，従って，最終的に大気中に放熱するまでの何れかの段階で絶縁層で覆っておくことが必要となり，そのような絶縁層が効率よい放熱を行う上で大きな障害となる。
【０００６】
また，リードフレームに電気的に接続された金属体にＬＥＤ素子を搭載し，この金属体から実装基板に熱を直接伝導させる方式が提案されている（特許文献２参照）。しかしながらＬＥＤ素子から実装基板に伝達される熱を，実装基板から如何にすれば効率よく放熱できるかについては示されいない。効率のよい放熱のためには，上記の金属体を何らかの放熱板（金属）に熱的に接続する必要があるが，同方式ではＬＥＤ素子を搭載した金属体はリードフレームと電気的に接続されている。このため，外部に放熱するまでの熱の移動の何れかの段階で絶縁層が必要となり，それにより放熱の効率は障害される。
【０００７】
また，ＬＥＤ素子をＡｌＮ等の絶縁性サブマウント部材を介して金属板上に載せ，ＬＥＤ素子からの熱を金属板に伝達し，これを絶縁体層を介して金属製の器具本体に実装する方式が提案されている（特許文献３参照）。この方式では，先ず金属板上に熱が拡散して金属板全体が加熱されてしまい，そこから先の放熱は絶縁体層を介するため効率のよい放熱は困難であるため，金属板全体に篭った熱により，ＬＥＤ素子から金属板への熱の移動効率が低下し，その結果，ＬＥＤ素子からの優先的な熱除去ができなくなる。
【０００８】
導電性と熱伝導特性を兼ね備えた基板上にＬＥＤ素子を搭載することにより，ＬＥＤ素子からの熱を基板に逃がすようにするＬＥＤ表面実装方法が知られている（特許文献４参照）。しかしながらこの方法は，通電された基板から，如何にして電気を遮断して熱のみ外部へ効率よく放出させ得るかという点は，示していない。
【０００９】
背面電極の一方に接続された導電性ビアホールを設け，背面電極の他方に接続され導電性物質で充填された放熱口上にこれを覆う絶縁膜を介してＬＥＤ素子を搭載することにより，ＬＥＤ素子の熱を導電性物質を通して放出することが提案されている（特許文献５。これにおいては，充填された導電性物質は回路の一部をなしており，導電性ビアホールも同様である。従ってそれらから，電気は遮断しつつ熱のみを外部に効率よく放出させる方法が問題となるが，それを如何にして達成するかは示されていない。
【００１０】
【特許文献１】特許第３７７０１９２号公報
【特許文献２】特許第３９１０１４４号公報
【特許文献３】特許第３９６３１８８号公報
【特許文献４】特許第３９９４３４６号公報
【特許文献５】特許第４０４４０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の背景のもとで，本発明の第１の目的は，ＬＥＤ素子が発生する熱を効率的に外部へ逃がしてＬＥＤの温度上昇を抑制することのできるＬＥＤ実装済基板，並びにこれを構成するＬＥＤパッケージ及び当該ＬＥＤパッケージを実装するためのＬＥＤ実装用基板を提供することを目的とする。
本発明はまた，ＬＥＤ素子からの熱を効率的に逃がすことを可能にする構造を有し，それにより，用途に応じ任意の個数のＬＥＤを種々の配置で備えた照明器具の作製を極めて容易にし得るＬＥＤパッケージとＬＥＤ実装用基板との組み合わせを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは，ＬＥＤパッケージにおいて，ＬＥＤパッケージ裏面にプラス側及びマイナス側の接点となる金属層をそれぞれ設けてパッケージ表側に固定されたＬＥＤにビアホールを通じて電気的に接続するようにすると共に，ＬＥＤの直下のパッケージ裏面にこれら両金属層と接触しない（従って電気的に中性の）金属層を設けることと，ＬＥＤパッケージを搭載するためのＬＥＤ実装用基板において，表面に，ＬＥＤパッケージの裏面側の３箇所の金属層のそれぞれと重なる金属層を設け，これらのうちプラス側及びマイナス側の接点と重なる金属層にはそれぞれプラス及びマイナス方向の電圧を印加できるようにし，ＬＥＤ実装用基板の裏面に金属層を設け，上記電気的に中性の金属層と重なる同基板表面側の金属層と同基板裏面側の金属層とをビアホールで接続することにより，ＬＥＤからの熱が，ＬＥＤ素子の直下からビアホールを通しＬＥＤ実装用基板の裏面側の金属層へと極めて効率よく熱伝導されて，系の外部へと放熱され，ＬＥＤ素子の温度上昇が大幅に抑制されることを見出した。本発明は，この発見に基き完成されたものである。
【００１３】
すなわち，本発明は以下を提供する。
１．ＬＥＤパッケージの１個又は複数個をＬＥＤ実装用基板に搭載してなるＬＥＤ実装済基板であって，
該ＬＥＤパッケージが，不導体シートと，該不導体シートの表面側に相互に分離して形成されたプラス側及びマイナス側の各電極層と，一方の電極層上に底面側が密着固定され且つ電気的に接続されると共に他方の電極と上面側とが電気的に接続されたＬＥＤ素子と，不導体シートの裏面において該ＬＥＤ素子の直下に相当する領域を含む領域に設けられた第１の金属層と，該ＬＥＤ素子に接続された該プラス側及びマイナス側の各電極層に該不導体シートを貫通するビアホールを介して電気的に接続された状態で該不導体シートの裏面に該第１の金属層とは分離して設けられた，対応する第２及び第３の金属層とを含んでなるものであり，そして
該ＬＥＤ実装用基板が，その表面側において該ＬＥＤパッケージの裏面側の第１の金属層と重ね合わされるが第２及び第３の金属層とは接触しない領域に設けられた第４の金属層と，第２又は第３の各金属と重ね合わされるが第４の金属層にもＬＥＤパッケージ裏面側の第１の金属層にも接触しない領域に設けられ，該ＬＥＤ素子及び該ビアホールと共に回路の一部を構成するものである第５及び第６の金属層とを含んでおり，裏面側が第７の金属層で裏打ちされており，そして第１の金属層と重ね合わされる領域において第４の金属層と第７の金属層とがビアホールで連結されているものであり，
該ＬＥＤパッケージの第１の金属層と該ＬＥＤ実装用基板の第４の金属層とが重ね合わされて熱伝導性材料で接合され，該ＬＥＤパッケージの第２及び第３の金属層と該ＬＥＤ実装用基板の第５及び第６の金属層とがそれぞれ重ね合わされ導電性材料で接合されているものである，
ＬＥＤ実装済基板。
２．第４の金属層が，第１の金属層と重ね合わされる領域を超えて該ＬＥＤ実装用基板の表面側に広がっており，該領域外において第４の金属層と第７の金属層との間に追加のビアホールが設けられているものである，上記１のＬＥＤ実装済基板。
３．上記１又は２のＬＥＤ実装済基板を構成するためのＬＥＤパッケージであって，不導体シートと，該不導体シートの表面側に相互に分離して形成されたプラス側及びマイナス側の各電極層と，一方の電極層上に底面側が密着固定され且つ電気的に接続されると共に他方の電極と上面側とが電気的に接続されたＬＥＤ素子と，不導体シートの裏面において該ＬＥＤ素子の直下に相当する領域を含む領域に設けられた第１の金属層と，該ＬＥＤ素子に接続された該プラス側及びマイナス側の各電極層に該不導体シートを貫通するビアホールを介して電気的に接続された状態で該不導体シートの裏面に該第１の金属層とは分離して設けられた，対応する第２及び第３の金属層とを含んでなるものである，ＬＥＤパッケージ。
４．上記１又は２のＬＥＤ実装済基板を構成するためのＬＥＤ実装用基板であって，その表面側において該ＬＥＤパッケージの裏面側の第１の金属層と重ね合わされるが第２及び第３の金属層とは接触しない領域に設けられた第４の金属層と，第２又は第３の各金属と重ね合わされるが第４の金属層にもＬＥＤパッケージ裏面側の第１の金属層にも接触しない領域に設けられ，該ＬＥＤ素子及び該ビアホールと共に回路の一部を構成するものである第５及び第６の金属層とを含んでおり，裏面側が第７の金属層で裏打ちされており，そして第１の金属層と重ね合わされる領域において第４の金属層と第７の金属層とがビアホールで連結されているものである，ＬＥＤ実装用基板。
５．
第４の金属層が，第１の金属層と重ね合わされる領域を超えて該ＬＥＤ実装用基板の表面側に広がっており，該領域外において第４の金属層と第７の金属層との間に追加のビアホールが設けられているものである，上記４のＬＥＤ実装用基板。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＬＥＤ実装済基板によれば，ＬＥＤ素子が発する熱がＬＥＤ実装済基板の裏側の金属層へと速やかに移行する。また当該金属層は，電気的に中性であるため適宜の放熱板等の金属体に，絶縁体を介さずに直接取り付けることができる。このため，ＬＥＤ素子の熱を迅速にＬＥＤ周囲から放熱板等へと移動させることができ，その結果ＬＥＤ素子の周囲に熱が蓄積しにくく，ＬＥＤ素子の温度上昇を効果的に抑制できる。従って，本発明によれば，温度上昇によるＬＥＤ素子の発光効率低下が防止できるため，多数をＬＥＤを搭載しつつ発光効率の低下を起こさないＬＥＤ実装済基板の作製が，極めて容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
照明器具はその用途によりサイズや必要な光量が様々であるから，これに使用されるＬＥＤのサイズや個数も様々である。従って，本発明において，ＬＥＤ実装用基板も，用途に応じて小さなものから非常に大面積のものまで種々のサイズのものとして提供できるため，明確な上限はない。従ってまた，ＬＥＤ実装用基板に搭載されるＬＥＤパッケージの個数について「複数個」というときも同様に，その個数に明確な上限はない。また，ＬＥＤ素子自体のサイズ及び出力その他の特性も，用途に応じて任意に選択又は設定し得る事項であるから，明確な上限はない。
【００１６】
本発明においてＬＥＤパッケージのベースを構成する不導体シートの形状は，シート状とすればよい。不導体シートの素材としては例えばガラス繊維よりなる不織布にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させたもの（ガラスエポキシ基版）や，セラミックス等を用いることができるが，これらに限定されない。不導体シートはＬＥＤパッケージ作製工程における，複数回に及ぶレジストの塗布及び選択的露光，非硬化部の溶解除去，金属（例えば銅）メッキ，ＬＥＤ素子のはんだ付けによる固定，端子のはんだ付け，多数のＬＥＤパッケージを含むシートからの個々のＬＥＤパッケージへの裁断等，製造工程での，またＬＥＤ実装用基板への搭載に際して行われる，両者間で重ね合わせて接合すべき金属層同士のはんだ付による接合等，各種の処理に対する機械的強度が満たされる限り，厚みの薄いものが好ましい。厚みは，通常約１００μｍとすればよく，これより薄くてもよい。この不導体シートは，その上に金属層を介して密着固定されるＬＥＤ素子に対して面積の十分広いものであることが好ましく，密着固定されるＬＥＤ素子の底面積に対して１０倍以上であることがより好ましく，２０倍以上であることが更に好ましい。不導体シートの広さに上限はないが，実用上４０倍程度までで十分であり，例えば約３０倍とすることができる。
【００１７】
ＬＥＤ実装用基板は，シート状のベースに，必要な各金属層及びビアホールを設けることにより形成することができる。ベースとなるシートの素材に特に限定はなく，各金属層やビアホールの形成，所望により表面に施されるレジスト層の硬化と後処理等，ＬＥＤ実装用基板を作製する際に各種の処理に対する，機械的強度が満たされ，また，その後のはんだ付けによるＬＥＤパッケージの固定に際した加熱にも耐えるものである限り，半導体基板の作製に用いられる適宜の材料，例えばガラスエポキシ，セラミックスなどを用いることができる。シートの厚みは特に限定されないが，通常１００μｍ程度であることが好ましく，これより薄い方がより好ましい。
【００１８】
ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ実装用基板に設けられる各金属層を構成する金属は，半導体基板の回路形成に通常用いられる適宜の金属であればよく，例えば銅であってよい。また金属層は，金属箔（例えば銅箔）の貼り付け，金属メッキなど，半導体の回路形成に通常用いられる適宜の方法によって形成してよい。
【００１９】
ＬＥＤ実装用基板の表面側の金属層（第４の金属層）と裏面側の金属層（第７の金属層）とを連結するビアホールは，ＬＥＤ実装用基板に取り付けられるＬＥＤパッケージの上のＬＥＤ素子の直下の付近において相対的に高い密度で設けておくことが好ましい。例えば，ＬＥＤ素子の直下に相当する位置に１個，及びこれを挟む１対のビアホールを設けることができ，更にこれらを挟む１対のビアホールを設けてもよい。これら，ＬＥＤ直下に設ける複数のビアホールは，材料の強度や加工の難易さを考慮して実際上可能な限り相互に接近させて設けることが，系外への熱伝導を効率化（従って放熱を効率化）するために好ましい。これらのビアホールの直径は，０．４〜０．８ｍｍ程度，例えば，約０．６ｍｍとすればよい。
【００２０】
ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ実装用基板に形成されているビアホールは，何れも内面に金属層が設けられているが，それらの金属層は常法に従い金属メッキ（例えば，銅メッキ等）によって形成することができる。
【００２１】
また，ＬＥＤパッケージの裏面側において表面側のＬＥＤ素子の直下の領域を含んで設けられた金属層をＬＥＤ実装用基板の金属層と重ね合わせて接合するための「熱伝導性材料」としては，導電性である必要はないが，熱の良導体としてはんだを用いることができる。ＬＥＤパッケージの裏面の残りの金属層とこれに重ね合わされるＬＥＤ実装用基板の表面の対応する金属層とを接合するための導電性材料としも，はんだを用いればよい。
【００２２】
なお，本発明において，用いられるＬＥＤ素子については，そのタイプ（素材，発光波長，サイズその他）や流す電流の大きさについては，特段の限定はない。また，不導体シート上のＬＥＤ素子の周囲への反射層の形成や，樹脂による埋設は，適宜の設計であってよく，慣用の方法で行えばよい。
【実施例】
【００２３】
以下，典型的な一実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが，本発明が実施例に限定されることは意図しない。
【００２４】
図１は，ＬＥＤパッケージの一例の構造を，ＬＥＤ素子の搭載前の状態で示す平面図である。図において，ＬＥＤパッケージ１は，不導体シート３としてガラスエポキシ基板（厚さ１００μｍ，縦４．５ｍｍ×横６．５ｍｍ）のシートを使用している。不導体シート３上には，相互に電気的に分離された状態で銅箔を貼り付けてなる金属層５，７（厚さ３５μｍ）が形成されている。ＬＥＤパッケージ１には，金属層５，７を貫通してそれぞれ２個のビアホール（２３，２４等）（直径０．６ｍｍ）が形成されており，また，これらの金属層の辺縁にもおよそ半分が開放されたビアホールに相当する半円状の切り欠き（２５，２６等）（直径０．５ｍｍ）が合計６個形成されている。これらのビアホール及び切り欠きの内側には，何れも内面には銅メッキ層が形成されており，それらは，金属層５又は７とそれぞれ一体に繋がっている。ビアホール２３，２４の部分を除く金属層５，７の大半を覆ってレジスト層１０が形成されている。レジスト層１０には２箇所において窓１５，１７が設けられており，その内側の金属層５及び７の表面に金フラッシュ層１６，１８が，それぞれ形成されている。
【００２５】
図２は，ＬＥＤ素子２０を搭載した状態の図１のパッケージ示す平面図であり，窓１５内の金フラッシュ層１６の表面には，後述のようにＬＥＤ素子２０がはんだペーストを用いてはんだ付けされている。本実施例ではＬＥＤ素子２０は，片面がプラス側，反対側の面がマイナス側のものであり，何れの側を上にするかは任意であるが，本実施例ではマイナス側を上，プラス側を下にして搭載されている。窓１７内の金フラッシュ層１８は，ＬＥＤ素子２０のマイナス側の面に端子を接続するための表面を提供しており，端子２７が窓１７内の金フラッシュ層１８とＬＥＤチップのマイナス側の面（上面）とを電気的に接続している。
【００２６】
図３は，同じＬＥＤパッケージ１の裏面図であり，図面上，左右方向は図１及び２のそれと一致させてある。図において，ＬＥＤパッケージ１の裏面において，不導体シート上には，ＬＥＤ素子２０の直下にあたる領域を含んで銅箔よりなる金属層３０（暑さ３５μｍ）が設けられており，また当該金属層３０との間に間隔をあけて，両側に同じ材料よりなる金属層３３及び３５が，それぞれ設けられている。金属層３３及び３５は，それぞれのビアホール内面の銅メッキ層と一体につながっており，それらのビアホール及び金属層５，７を介して，ＬＥＤパッケージ１の表側の金フラッシュ層１６，１８と，それぞれ電気的に一体をなしている。
【００２７】
図４は，上記ＬＥＤパッケージ１を実装するためのＬＥＤ実装用基板５０の一例を示す平面図である。本実施例では，ＬＥＤ実装用基板５０は，ＬＥＤパッケージ１の６個を直列に搭載するように構成されている。図において，ＬＥＤ実装用基板５０は，不導体よりなる円形のプレート（直径３６ｍｍ，厚さ：０．８ｍｍ）をベースとしており，その表面を区分けする形で銅箔よりなる金属層５２ａ〜５２ｈが覆っている。図において斜線を施した領域はこれらの金属層で覆われていない領域を示しており，従って，金属層５２ａ〜５２ｇは，金属層５２ｈによって各々周囲を取り囲まれ，それぞれが島を形成している。また，金属層５２ｈには，当該金属層５２ｈ及び不導体の円形プレートを貫通して，内面を銅メッキ層で覆われたビアホール５５（直径０．６ｍｍ）が形成されており，ビアホール５５の銅メッキ層は，金属層５２ｈと一体化している。またそれらのビアホール５５は，島を形成する金属層５２ａ〜５２ｇが相互に対向してしている領域に特に高密度に配置されている。参照数字６０で示されているのは，ＬＥＤ実装用基板５０を金属製の放熱板にねじ止めする際に使用される穴であり，その内面も金属層５２ｈと一体化した銅メッキ層で覆われている。
【００２８】
図５は，図４に示したＬＥＤ実装用基板５０に図１のＬＥＤパッケージ１を搭載したときの相互の位置関係を示す概要図である。図に見られるように，個々のＬＥＤパッケージ１は，その裏面の金属層３３及び３５が，ＬＥＤ実装用基板５０の金属層５２ａ〜５２ｇのうち，互いに対向している２つのれぞれに，金属層５２ｈを跨いで載るように配置されている。その結果，ＬＥＤパッケージ１の裏面においてＬＥＤ素子２０の直下に相当する部分を覆う金属層３０は，金属層５２ａ〜５２ｇのうち互いに対向する２つの間に挟まれた領域で金属層５２ｈに重なるが，当該領域には特に高い密度でビアホール５５が形成されている。ＬＥＤパッケージ１の裏面のこれら金属層３０，３３及び３５は，この配置でＬＥＤ実装用基板５０の対応する金属層に重ね合わされてはんだペーストで固定される。それにより，各ＬＥＤパッケージ１のＬＥＤ素子は，ＬＥＤ実装用基板５０の金属層５２ａ〜５２ｇのうち相互に隣接するものと電気的に接続され，且つ各ＬＥＤパッケージ１の裏面の金属層３０は，それらとは電気的に隔離された（従って電気的に中性の）銅メッキ層５２ｈの，特にビアホールが高密度に配置された領域に接続される。
【００２９】
図６は，図３のＬＥＤ実装用基板５０の裏面図である。図において，ＬＥＤ実装用基板５０の裏面は，周辺の斜線を施した領域を除いて銅箔よりなる金属層７０でほぼ全面が覆われており，この金属層７０は各ビアホール５５の内面の銅メッキ層と一体化されている。従って，各ＬＥＤパッケージのＬＥＤ素子２０の直下の電気的に中性な金属層３０は，ＬＥＤ実装用基板５０の表面の電気的に中性の金属層５２ｈへと，更にこれに重ね合わされた部分にある銅メッキ層５２ｈへ，次いでそこに設けられたビアホール５５へ，更にこれを介してＬＥＤ実装用基板５０の裏面の金属層７０へと接続され，熱の良好な伝導路を形成する。ＬＥＤ実装用基板５０の裏面の金属層７０は，適宜の金属（例えば，アルミニウム）で作られた放熱板にねじ止めその他の適宜な方法で密着させて固定することができる。このような構成とすることにより，点灯中のＬＥＤ素子２０により発せられる熱は，極めて効率よく放熱板へと取り除くことができることが，下記の試験により見出された。
【００３０】
＜放熱性試験＞
１．SemiLEDs社（USA）製のＬＥＤ素子（１ｍｍ×１ｍｍ：標準１〜１．５Ｗ）を用いた。図１に示したＬＥＤ素子実装前のＬＥＤパッケージ１のレジスト層１０の窓１５内の金フラッシュ層１６上に，このＬＥＤ素子を，そのプラス側表面を下にしてはんだペーストによりはんだ付けし，レジスト層１０の窓１７内の金フラッシュ層１８と，ＬＥＤ素子の上面（マイナス側）とを金細線で接続して，図２に示したＬＥＤパッケージを作製した。それらの表側をエポキシ樹脂でに包埋し，それらのうち６個を，図４に示したＬＥＤ実装用基板５０に図７に示したように直列に配置し，それらの裏面側の金属層３０，３３，３５とそれらに重ねあわされる基板５０の表面側の各金属層５２ａ〜５２ｈとをはんだペーストを用いてはんだ付けすることにより，ＬＥＤ実装済基板とした。またそのプラス側及びマイナス側のリード接合位置に，リード１０５，１０６をはんだ付けした（図８）。
【００３１】
比較例として，実施例と同一のＬＥＤ実装済基板であるが，但しビアホールを設けていないＬＥＤ実装用基板５０’を用いたものを用意した。これに上記と同様に６個のＬＥＤパッケージを直列に配置しはんだ付けしてＬＥＤ実装済基板とし，これにプラス側及びマイナス側の各リードをはんだ付けした。
【００３２】
両ＬＥＤ実装済基板を，同一仕様の２枚のアルミニウム製放熱板１１０（２０ｃｍ×２０ｃｍ，厚さ２ｍｍ，裏面熱絶縁）のそれぞれに４個所でボルト１１２によりねじ留めした。その状態を実施例のＬＥＤ実装済基板について図８に示す。また，放熱板に取り付けられた実施例及び比較例のＬＥＤ実装済基板の断面構造を，図９及び１０にそれぞれ模式的で示す。
【００３３】
両ＬＥＤ実装済基板を雰囲気温度３０℃の恒温チャンバー内に入れ，１８．２８０Ｖの順方向電圧を印加して発光させ１５分間を経過した時点におけるジャンクション温度（Ｔj），ＬＥＤパッケージ上面温度（Ｔc1），ＬＥＤパッケージ下面温度（Ｔc2），基板上面温度（Ｔc3），基板下面温度（Ｔc4）をそれぞれ測定した。結果を次の表に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記の測定結果から，系の構成要素における熱抵抗を次のとおりに算出した。
ＬＥＤパッケージ熱抵抗＝（Ｔc1−Ｔc2）／Ｐ
ＬＥＤ実装用基板熱抵抗＝（Ｔc3−Ｔc4）／Ｐ
パッケージ及びＬＥＤ実装用基板の合計熱抵抗＝（Ｔc1−Ｔc4）／Ｐ
熱抵抗計算結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表１に見られるとおり，比較例と較べて，実施例ではＬＥＤパッケージ及びＬＥＤ実装用基板温度が約７．９℃低く，ＬＥＤ素子の温度も約７．９℃低かった。このことは，ＬＥＤ素子及び印加電圧，電流，消費電力が全て同一であることから，ＬＥＤ素子が発生した熱が実施例においては効率よく除去されていることを示している。特に，ＬＥＤ実装用基板の上面と下面との間の温度差は，比較例で８．３６℃あるのに対し，実施例では０．５０℃と顕著に小さく，実施例のＬＥＤ実装用基板の上面側から裏面側への熱の移動が非常に速やかに行われていることを意味している。表２に見られるとおり，実施例のＬＥＤ実装用基板の熱抵抗は比較例のそれの約１／１７であり，パッケージ及び基板の合計熱抵抗でも，実施例では比較例の約１／３である。これらのことから，実施例におけるＬＥＤ実装用基板の優れて低い熱抵抗が，これに適合させたＬＥＤパッケージと相俟って，系全体の熱抵抗の低下に大きく寄与していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のＬＥＤ実装済基板によれば，ＬＥＤ素子が発する熱をＬＥＤ実装済基板の裏側の電気的に中性な金属層へと速やかに移行させることができ，そこから適宜の放熱板に絶縁体を介さず直接取り付けて迅速に放熱させることができる。このため，ＬＥＤ素子の周囲に熱が蓄積しにくいＬＥＤ実装基板を提供できる。また，本発明は，温度上昇によるＬＥＤ素子の発光効率低下を効果的に防止しつつ多数のＬＥＤを搭載て発光効率の低下を起こすことなく使用できるＬＥＤ実装済基板の作製を，極めて容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例のＬＥＤパッケージの構造をＬＥＤ素子の搭載前の状態で示す平面図
【図２】図１に示したＬＥＤパッケージにＬＥＤ素子を搭載した状態を示す平面図
【図３】実施例のＬＥＤパッケージの裏面図
【図４】実施例の実装用基板の平面図
【図５】実施例のＬＥＤ実装用基板にＬＥＤパッケージを搭載したときの相互の位置関係を示す概要図
【図６】実施例のＬＥＤ実装用基板の裏面図
【図７】実施例ＬＥＤ実装済基板を示す平面図
【図８】放熱板に取り付けた実施例ＬＥＤ実装済基板を示す図面代用写真
【図９】実施例のＬＥＤ実装済基板の断面構造の模式図
【図１０】比較例のＬＥＤ実装済基板の断面構造の模式図
【符号の説明】
【００４０】
１＝ＬＥＤパッケージ，３＝不導体シート，５，７＝銅箔層，１０＝レジスト層，１５＝窓，１６＝金フラッシュ層，１７＝窓，１８＝金フラッシュ層，２３，２４＝ビアホール，２５，２６＝切り欠き，ＬＥＤ素子，３０，３３，３５＝銅箔層，５０＝ＬＥＤ実装用基板，５２ａ〜５２ｈ＝銅箔層，５５＝ビアホール，６０＝穴，７０＝銅箔層，１０５，１０６＝リード，１１０＝放熱板，１１２＝ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図８】
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