(57)【要約】【課題】発光素子からの発熱を効率よく放熱することができ、温度サイクルに優れる接合信頼性の高い、安価な発光素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】発光素子１１からの発熱を放熱するための四角形状のヒートシンク板１２の中央部に発光素子１１が直接搭載される発光素子収納用パッケージ１０であって、発光素子１１を囲繞できる貫通孔１４を設け、貫通孔１４の周辺部をヒートシンク板１２の一方向の中央部で接合し、両端部側をヒートシンク板１２から突出してクロス方向に延設するフレキシブル配線基板１３を有し、フレキシブル配線基板１３が両端部側のヒートシンク板１２と近接する部分で屈曲すると共に、ヒートシンク板１２を固定するボード基板１５にねじ止め固定、又はねじ止め固定と半田固定の併用で固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの発熱を放熱するための四角形状のヒートシンク板の中央部に前記発光素子が直接搭載される発光素子収納用パッケージであって、
前記発光素子を囲繞できる貫通孔を設け、該貫通孔の周辺部を前記ヒートシンク板の一方向の中央部で接合し、両端部側を前記ヒートシンク板から突出してクロス方向に延設するフレキシブル配線基板を有し、該フレキシブル配線基板が前記両端部側の前記ヒートシンク板と近接する部分で屈曲すると共に、前記ヒートシンク板を固定するボード基板にねじ止め固定、又は該ねじ止め固定と半田固定の併用で固定されることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子収納用パッケージにおいて、前記ヒートシンク板が前記ボード基板にねじ止め固定されることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発行ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという。）等の発光素子を収容するための発光素子収納用パッケージに関し、より詳細には、ＬＤＥ等の発光素子からの高発熱を効率的に放熱できる発光素子収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＥＤ等の発光素子を収容するための発光素子収納用パッケージには、発光素子からの発熱を速やかに放熱させるために、様々な様式のものがある。
図２に示すように、例えば、この従来の発光素子収納用パッケージ５０は、発光素子５１を直接載置して搭載するためのヒートシンク板５２と、このヒートシンク板５２上に載置した発光素子５１からの発光を反射させるための反射体５３を有している。また、この発光素子収納用パッケージ５０は、外部と電気的に導通状態とするためのリードフレームからなる外部接続端子５４を有している。この発光素子収納用パッケージ５０は、ヒートシンク板５２と、反射体５３と、外部接続端子５４がセットされた型にモールド樹脂５５を流し込んで一体化して上部を開口部とする発光素子５１を実装するためのキャビティ部５６を設けると共に、下部のヒートシンク板５２の一部を外部に露出する形態に作製されている。
【０００３】
この発光素子収納用パッケージ５０のキャビティ部５６に搭載される発光素子５１は、ボンディングワイヤ５７を介して外部接続端子５４の一方の端子部と接続され外部と電気的に導通状態とされるようになっている。また、キャビティ部５６の底面であるヒートシンク板５２に搭載される発光素子５１は、発光素子５１からの発熱をヒートシンク板５２を介して下方に熱伝導できるようになっている。キャビティ部５６に発光素子５１が実装された発光素子収納用パッケージ５０は、発光素子５１をキャビティ部５６に透明樹脂等で封止するようにしている。このキャビティ部５６に実装された発光素子５１の発光は、反射体５３によって発光効率を向上させることができるようになっている。そして、発光素子５１が実装された発光素子収納用パッケージ５０は、ボード基板５８に形成される導体パターンからなる半田パッド５９に、ヒートシンク板５２及び外部接続端子５４を半田６０で接合する形態となっている。
【０００４】
ＬＥＤ等の発光素子は、最近のＬＥＤ等の高輝度化の要求に伴い、光出力を大きくする必要がある。光出力を大きくするためには、発光素子に流す電流を増加させることで可能であるが、電流の増加に併せて発光素子からの発熱が増加して逆に光出力の低下を引き起こすことになっている。そこで、発光素子収納用パッケージには、発光素子からの発熱を速やかに放熱させることが必要となり、発光素子が搭載されるパッケージの裏面側にヒートシンク板を取り付けて放熱させるようにしている。
【０００５】
発光素子収納用パッケージには、ヒートシンク板上にガラスエポキシ等からなる樹脂基体や、表面に反射層を形成したフレキシブル基板を接合させて、樹脂基体や、フレキシブル基板の開口部から露出するヒートシンク板に設けた突出部に発光素子を搭載させ、放熱性を向上させたものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、発光素子収納用パッケージには、ヒートシンク板上にフレキシブル基板を接合させて、フレキシブル基板の開口部から露出するヒートシンク板にシリコン基板を介して発光素子を搭載させ、放熱性を向上させたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５２２２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６２２４号公報
【特許文献３】特開２００７−１９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したような従来の発光素子収納用パッケージは、次のような問題がある。
発光素子収納用パッケージには、発光素子を点灯させたときの発光素子からの発熱による昇温と、発光素子を消灯させたときの冷却の繰り返しの熱膨張、収縮に耐えることができる接合部の接合信頼性が重要となっているが、外部接続端子や、ヒートシンク板を半田で接合する場合には、発光素子の昇温と冷却による温度サイクルで接合部材間の熱膨張係数差による歪みによって半田接合部に亀裂等が発生し、実装の信頼性低下となっている。また、外部接続端子や、ヒートシンク板を半田で接合するのに、ボード基板が樹脂基板からなる場合には、樹脂基板の熱伝導率が低いので、発光素子からの発熱の伝熱が遮られ、ボード基板からの放熱性の低下となっている。あるいは、ボード基板にアルミニウムのような放熱性に優れる金属板を用いて接合するのに、半田接合のために金属板に絶縁層を設けて、その上に外部接続端子や、ヒートシンク板を半田で接合するための導体パターンを設ける必要があるので、絶縁層によって発光素子からの発熱の伝熱が遮られ、ボード基板からの放熱性の低下となっている。
【０００８】
また、特開２００３−１５２２２５号公報や、特開２００５−１３６２２４号公報で開示されるような、発光素子が載置されるヒートシンク板を有する発光素子収納用パッケージは、ヒートシンク板に突出部を設ける複雑な加工を要するので、発光素子収納用パッケージが高価なものとなっている。
【０００９】
更に、特開２００７−１９０７７号公報で開示されるようなレーザユニットを発光素子収納用パッケージに応用する場合には、発光素子をヒートシンク板に載置するのに、シリコン基板を介しているので、シリコン基板の熱伝導率が低く発光素子からの発熱を速やかにヒートシンク板に伝熱することができなくなっている。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、発光素子からの発熱を効率よく放熱することができ、温度サイクルに優れる接合信頼性の高い、安価な発光素子収納用パッケージ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】
【００１１】
前記目的に沿う本発明に係る発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発熱を放熱するための四角形状のヒートシンク板の中央部に発光素子が直接搭載される発光素子収納用パッケージであって、発光素子を囲繞できる貫通孔を設け、貫通孔の周辺部をヒートシンク板の一方向の中央部で接合し、両端部側をヒートシンク板から突出してクロス方向に延設するフレキシブル配線基板を有し、フレキシブル配線基板が両端部側のヒートシンク板と近接する部分で屈曲すると共に、ヒートシンク板を固定するボード基板にねじ止め固定、又はねじ止め固定と半田固定の併用で固定される。
【００１２】
ここで、発光素子収納用パッケージは、ヒートシンク板がボード基板にねじ止め固定されるのがよい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発熱を放熱するための四角形状のヒートシンク板の中央部に発光素子が直接搭載される発光素子収納用パッケージであって、発光素子を囲繞できる貫通孔を設け、貫通孔の周辺部をヒートシンク板の一方向の中央部で接合し、両端部側をヒートシンク板から突出してクロス方向に延設するフレキシブル配線基板を有し、フレキシブル配線基板が両端部側のヒートシンク板と近接する部分で屈曲すると共に、ヒートシンク板を固定するボード基板にねじ止め固定、又はねじ止め固定と半田固定の併用で固定されるので、フレキシブル配線基板に外部接続端子としての機能をもたせることができ、しかもこのフレキシブル配線基板をボード基板にねじ止め固定、又はねじ止め固定と半田固定の併用で固定することで、接合部の温度サイクルによる接合部材間の熱膨張係数差の歪みをフレキシブル配線基板の柔軟性によって接合部の亀裂等の発生を防止でき、実装の信頼性を向上させることができる。また、ヒートシンク板には、特段の突出部等を設けるような加工を必要としないので、発光素子収納用パッケージを安価にすることができる。更に、発光素子は、ヒートシンク板に直接搭載できるので、発光素子からの発熱を速やかにヒートシンク板に伝熱させることができる。
【００１４】
特に、請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、ヒートシンク板がボード基板にねじ止め固定されるので、ボード基板に半田接合を用いないねじ止め固定しているの接合部の温度サイクルによる接合部材間の熱膨張係数差の歪みによる亀裂等の発生を防止でき、実装の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０は、ＬＥＤ等の発光素子１１からの発熱を放熱するための正方形や、長方形等の四角形状のヒートシンク板１２の一方向の中央部に発光素子１１が直接搭載されるようになっている。この発光素子収納用パッケージ１０のヒートシンク板１２は、銅や、銅合金の金属板や、銅と他の金属との複合金属板や、銅と他の金属との接合金属板等からなる高い熱伝導率を有する金属板を用いることができ、発光素子１１からの発熱を速やかにヒートシンク板１２を介して下方側に伝熱させることができる。また、この発光素子収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１２の上面側に厚さの薄いフレキシブル配線基板１３を有している。
【００１７】
この発光素子収納用パッケージ１０のフレキシブル配線基板１３は、ポリイミドフィルムに銅箔配線を形成したフィルム回路基板や、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）に銅箔を貼り付けた銅張り樹脂基板に銅配線を施した樹脂基板等が用いられている。このフレキシブル配線基板１３には、発光素子１１を囲繞できる円形や、四角形や、多角形等の貫通孔１４を設けている。そして、フレキシブル配線基板１３は、貫通孔１４の周辺部の一方の主面側をヒートシンク板１２の一方向の中央部でプリプレグ等を用いて接合し、両端部側をヒートシンク板１２から突出してクロス方向に延設して設けられている。更に、このフレキシブル配線基板１３は、両端部側のヒートシンク板１２と近接する部分で屈曲すると共に、ヒートシンク板１２を固定するボード基板１５にねじ１６でねじ止め固定されるようになっている。あるいは、フレキシブル配線基板１３は、両端部側のヒートシンク板１２と近接する部分で屈曲すると共に、ヒートシンク板１２を固定するボード基板１５にねじ１６でねじ止め固定、及び半田で接合する半田固定を併用することで固定されるようになっている。フレキシブル配線基板１３は、ボード基板１５に半田接合を併用したとしても、フレキシブル配線基板１３に柔軟性があるので、接合部材間の熱膨張係数差による歪みをフレキシブル配線基板１３で吸収させることができ、半田接合部の亀裂の発生を防止することができる。
【００１８】
ここで、ボード基板１５は、通常、熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属板からなり、ヒートシンク板１５がねじ１６ａで固定されるのがよい。ヒートシンク板１５がボード基板１５に半田接合固定ではなく、ねじ１６ａでねじ止め固定される発光素子収納用パッケージ１０は、ヒートシンク板１５と、ボード基板１５との間に熱膨張係数の差があったとしても、歪みをねじ止め固定によって吸収でき接合部の亀裂発生を防止できる接合信頼性の高いパッケージを提供することができる。
【００１９】
上記の発光素子収納用パッケージ１０は、通常、フレキシブル配線基板１３に設ける貫通孔１４を囲繞するようにして立設する内周面を外側に開くテーパー形状とする筒状の金属や、絶縁体等からなる反射体１７を接合して有している。この反射体１７によって、発光素子１１は、発光効率を向上させることができるようになっている。また、上記の発光素子収納用パッケージ１０は、フレキシブル配線基板１３の上面側の貫通孔１４近傍に、発光素子１１とボンディングワイヤ１８を介して電気的に導通状態とするための接続用パッド１９を有している。更に、上記の発光素子収納用パッケージ１０は、フレキシブル配線基板１３の両端部側の下面側に、接続用パッド１９と接続する導体配線パターン（図示せず）を介して導出する外部接続用端子パッド（図示せず）を有している。そして、フレキシブル配線基板１３の下面側の外部接続用端子パッドは、ボード基板１５の上面側に設ける導体配線パターン（図示せず）に、フレキシブル配線基板１３のボード基板１５へのねじ止め接合時に接続させて電気的に導通状態としている。これらによって、反射体１７の内部のヒートシンク板１２上に搭載され、蛍光体や、透明樹脂等で気密に封止された発光素子１１は、外部と電気的な導通状態が形成でき、発光素子１１に電流が供給できるようになっている。なお、フレキシブル配線基板１３をボード基板１５にねじ１６でねじ止め固定する場合には、フレキシブル配線基板１３のねじ孔部に、接続用パッド１９と、外部接続用端子パッドを電気的に導通状態としている導体配線パターンが存在しないことが必要である。この導体配線パターンが存在しないことが必要なのは、存在することで接続用パッド１９と、外部接続用端子パッド間を断線したり、金属板からなるボード基板１５に短絡させたりする問題が発生するのを防止するために必要となっている。
【００２０】
上記の発光素子収納用パッケージ１０は、発光素子１１からの発熱を直接搭載された熱伝導率の高いヒートシンク板１２を介してボード基板１５に速やかに伝熱できると共に、金属板からなるボード基板１５から外部に速やかに放熱させることができる。また、上記の発光素子収納用パッケージ１０は、発光素子１１の発光による昇温と、消灯による冷却の繰り返しの温度サイクルの発生があったとしても、ヒートシンク板１２と、フレキシブル配線基板１３のボード基板１５への接合をねじ止め接合としているので、接合部材間の熱膨張係数差による歪みを吸収でき、半田接合時に発生するような接合部の亀裂の発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の発光素子収納用パッケージは、ＬＥＤ等の発光素子を搭載させて照明や、ディスプレイ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。
【図２】従来の発光素子収納用パッケージの説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０：発光素子収納用パッケージ、１１：発光素子、１２：ヒートシンク板、１３：フレキシブル配線基板、１４：貫通孔、１５：ボード基板、１６、１６ａ：ねじ、１７：反射体、１８：ボンディングワイヤ、１９：接続用パッド
【図１】
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【図２】
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