(57)【要約】【課題】パッケージ本体と配線基板との熱膨張率差に起因して半田フィレットにクラックが生じたり外部接続用電極における半田フィレット形成用部位がパッケージ本体から剥離したりするのを防止することができ、接続信頼性を高めることができる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が一表面側の収納凹所２１の内底面に実装された実装基板からなるパッケージ本体２と、パッケージ本体２の他表面と側面とに跨って設けられる外部接続用電極２２，２２と、パッケージ本体２の上記他表面に設けられた放熱用パッド部２４とを備える。各外部接続用電極２２それぞれのうちパッケージ本体２の側面に設けられる半田フィレット形成用部位２２ｂがパッケージ本体２の一側面でパッケージ本体２の周方向において近接して並設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に設けられＬＥＤチップが収納凹所の内底面に実装された実装基板からなるパッケージ本体とを備え、ＬＥＤチップのアノード電極に電気的に接続される導電性薄膜からなるアノード側の外部接続用電極およびＬＥＤチップのカソード電極に電気的に接続される導電性薄膜からなるカソード側の外部接続用電極がパッケージ本体の他表面と側面とに跨って設けられるとともに、パッケージ本体よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱用パッド部がパッケージ本体の前記他表面に設けられた発光装置であって、各外部接続用電極それぞれのうちパッケージ本体の側面に設けられる半田フィレット形成用部位がパッケージ本体の一側面でパッケージ本体の周方向において近接して並設されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記放熱用パッド部は、前記他表面における前記ＬＥＤチップの投影領域に重なり且つ前記各外部接続用電極側へずらした位置に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料（例えば、蛍光顔料、蛍光染料など）とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。この種の発光装置としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光装置（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされている。
【０００３】
ここにおいて、白色ＬＥＤに限らず、ＬＥＤは、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。
【０００４】
また、最近の白色ＬＥＤの高出力化に伴い、白色ＬＥＤ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ＬＥＤ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つの白色ＬＥＤでは所望の光出力を得ることができないので、複数個の表面実装型の白色ＬＥＤを１つの配線基板上に搭載した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。
【０００５】
ところで、従来、表面実装型の発光装置としては、矩形板状のパッケージ本体の一側面および当該一側面とは反対側の他側面に外部接続用電極を設けるのが一般的である。ここにおいて、パッケージ本体には、材料として樹脂を用いたものが多いが、発光装置の放熱性を向上させる目的から、最近は、パッケージ本体の材料として樹脂に比べて熱伝導性に優れたセラミックを用いたものも提供されている。ここで、パッケージ本体の材料として樹脂を用いたものでは、外部接続用電極をリードフレームの一部により形成したものもあるが、パッケージ本体の材料としてセラミックを用いたものでは、加工の容易性から、導電性薄膜よりなる外部接続用電極をパッケージ本体の表面に形成しているのが一般的である。
【０００６】
また、最近では、放熱性をさらに高める目的で、図６に示すように、ＬＥＤチップ１’と、ＬＥＤチップ１’を収納する収納凹所２１’が一表面に設けられＬＥＤチップ１’が収納凹所２１’の内底面に実装されるセラミック製のパッケージ本体２’とを備え、４つの外部接続用電極２２’がパッケージ本体２’の他表面と側面とに跨って設けられるとともに、パッケージ本体２’の上記他表面の中央部に１つの放熱用パッド部２４’が設けられ、各外部接続用電極２２’および放熱用パッド部２４’を配線基板と半田部を介して接合して使用する発光装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ここにおいて、図６に示した発光装置では、各外部接続用電極２２’それぞれの一部が、矩形板状のパッケージ本体２’の隣り合う側面に跨って形成した切欠部に設けられ、当該一部が半田フィレット形成用部位２２ｂ’を構成しており、各外部接続用電極２２’それぞれが半田フィレット形成用部位２２ｂ’を備えているので、外部接続用電極２２’と配線基板の回路パターンとを接合する際に用いる半田の量を適宜設定することにより、半田フィレットを形成することができる。
【特許文献１】特開２００５−１９１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のように複数個の表面実装型の発光装置を１つの配線基板上に搭載したＬＥＤユニットでは、各発光装置を点灯させた状態における個々の発光装置の発熱量は比較的少ないものの、発光装置の数の増加に伴って発熱量が多くなるので、配線基板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。
【０００９】
また、上述のＬＥＤユニットを用いた照明器具では、ＬＥＤの小型という利点を生かそうとして器具本体も従来の照明器具の器具本体に比べて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が、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。
【００１０】
上述のようにＬＥＤユニットを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、その結果、図６に示した構成のようにパッケージ本体２’の材料としてセラミックを用いた表面実装型の発光装置では、外部接続用電極２２’と配線基板の回路パターンとを接合している半田からなる接合部にクラックが生じたり、外部接続用電極２２’が接合部から剥離したりする不具合が発生することがあることが明らかになってきた。
【００１１】
さらに本願発明者らが研究を進めたところ、パッケージ本体の材料に樹脂を用い、且つ、外部接続用電極をリードフレームの一部からなるリード端子により形成した表面実装型の発光装置では、リード端子自身が変形することで熱応力を吸収できるので、上述のような不具合は起こり難いことが分かった。しかしながら、図６に示した表面実装型の発光装置のように、樹脂に比べて放熱性に優れたセラミックをパッケージ本体２’の材料として用いたものでは、パッケージ本体２’と配線基板との熱膨張率の差に起因して接合部における半田フィレットにクラックが生じたり、外部接続用電極２２’における半田フィレット形成用部位２２ｂ’がパッケージ本体２’から剥離してしまう不具合が発生することが分かった。
【００１２】
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、パッケージ本体と配線基板との熱膨張率差に起因して半田フィレットにクラックが生じたり外部接続用電極における半田フィレット形成用部位がパッケージ本体から剥離したりするのを防止することができ、接続信頼性を高めることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に設けられＬＥＤチップが収納凹所の内底面に実装された実装基板からなるパッケージ本体とを備え、ＬＥＤチップのアノード電極に電気的に接続される導電性薄膜からなるアノード側の外部接続用電極およびＬＥＤチップのカソード電極に電気的に接続される導電性薄膜からなるカソード側の外部接続用電極がパッケージ本体の他表面と側面とに跨って設けられるとともに、パッケージ本体よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱用パッド部がパッケージ本体の前記他表面に設けられた発光装置であって、各外部接続用電極それぞれのうちパッケージ本体の側面に設けられる半田フィレット形成用部位がパッケージ本体の一側面でパッケージ本体の周方向において近接して並設されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、各外部接続用電極それぞれのうちパッケージ本体の側面に設けられる半田フィレット形成用部位がパッケージ本体の一側面でパッケージ本体の周方向において近接して並設されているので、従来のように半田フィレット形成用部位がパッケージ本体の四隅に設けられている場合に比べて半田フィレット形成用部位間の距離を短くでき、パッケージ本体と発光装置を搭載する配線基板との熱膨張率差に起因して半田フィレットに加わる水平方向の応力を小さくすることができ、半田フィレットにクラックが生じたり外部接続用電極における半田フィレット形成用部位がパッケージ本体から剥離したりするのを防止することができ、接続信頼性を高めることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記放熱用パッド部は、前記他表面における前記ＬＥＤチップの投影領域に重なり且つ前記各外部接続用電極側へずらした位置に設けられてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記放熱用パッド部と前記各外部接続用電極との間の距離を短くでき、前記パッケージ本体と前記配線基板との熱膨張率差に起因して前記半田フィレットに加わる水平方向の応力をより小さくすることができ、前記半田フィレットにクラックが生じたり前記半田フィレット形成用部位が前記パッケージ本体から剥離したりするのをより確実に防止することができ、接続信頼性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、パッケージ本体と配線基板との熱膨張率差に起因して半田フィレットにクラックが生じたり外部接続用電極における半田フィレット形成用部位がパッケージ本体から剥離したりするのを防止することができ、接続信頼性を高めることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の発光装置は、図１に示すように、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が実装されたセラミック（例えば、アルミナ）製の実装基板からなるパッケージ本体２とを備えている。なお、パッケージ本体２の外周形状（つまり、実装基板の外周形状）は矩形状に形成されている。
【００１９】
ＬＥＤチップ１は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板であるサファイア基板の一表面側に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がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長されている。要するに、ＬＥＤチップ１は、発光部が当該発光部にて発光する光に対して透明なサファイア基板の一表面側に形成されている。
【００２０】
パッケージ本体２は、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２１が一表面の中央部に設けられ且つＬＥＤチップ１のアノード電極（図示せず）およびカソード電極（図示せず）それぞれがボンディングワイヤ１４，１４を介して電気的に接続される導電性材料（例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる２つの配線パターン２３が形成されている。各配線パターン２３は、一端側が収納凹所２１の内底面に露設され、他端部が後述の導電性薄膜からなる外部接続用電極２２と電気的に接続されている。ここにおいて、ＬＥＤチップ１は矩形板状の形状に形成され、パッケージ本体２における収納凹所２１は、円形状に開口され且つ内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっている。なお、ＬＥＤチップ１は、ボンディングワイヤ１４，１４を用いずにフリップチップ実装するようにしてもよく、フリップチップ実装した場合には、ＬＥＤチップ１の発光部にて発光した光が上記サファイア基板を通して取り出される。
【００２１】
パッケージ本体２の収納凹所２１内には、ＬＥＤチップ１およびボンディングワイヤ１４，１４を封止したシリコーン樹脂などの透明樹脂からなる封止部２８が形成されている。
【００２２】
また、本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１から放射された光によって励起されて発光する黄色蛍光体を有する色変換部（図示せず）を備えており、ＬＥＤチップ１から放射された光と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。なお、上述の色変換部は、例えば、パッケージ本体２の収納凹所２１内でＬＥＤチップ１を封止するシリコーン樹脂などの透明樹脂中に黄色蛍光体を分散させることにより構成してもよいし、シリコーン樹脂のような透明材料と黄色蛍光体とを混合した混合物をシート状に成形して、収納凹所２１の開口面を閉塞するようにパッケージ本体２の上記一表面側に固着してもよい。なお、色変換部の材料として用いる透明材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部の材料として用いる透明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。
【００２３】
また、パッケージ本体２の他表面（図１（ｂ）における下面）の中央部には、パッケージ本体２よりも熱伝導率の高い材料（例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる放熱用パッド部２４が設けられている。なお、放熱用パッド部２４は、ＬＥＤチップ１よりも平面サイズが大きな矩形状に形成されており、放熱用パッド２４とＬＥＤチップ１とは放熱用パッド２４の中央部にＬＥＤチップ１の厚み方向への投影領域が重なるような位置関係になっている。
【００２４】
ところで、上述の各外部接続用電極２２は、パッケージ本体２の上記他表面と側面とに跨って設けられている。ここにおいて、各外部接続用電極２２，２２は、断面Ｌ字状の形状であり、パッケージ本体２の上記他表面に設けられる主接続部位２２ａ，２２ａとパッケージ本体２の側面に設けられる半田フィレット形成用部位２２ｂ，２２ｂとが連続一体に形成されている。また、本実施形態では、各外部接続用電極２２，２２のうちパッケージ本体２の側面に設けられる半田フィレット形成用部位２２ｂ，２２ｂがパッケージ本体２の一側面（図１（ａ）の右側面）においてパッケージ本体２の周方向に並設されている。すなわち、本実施形態では、２つの主接続部位２２ａ，２２ａがパッケージ本体２の上記他表面の一辺に沿って並設され、２つの半田フィレット形成用部位２２ｂ，２２ｂがパッケージ本体２の上記一側面でパッケージ本体２の周方向において近接して並設されている。ここで、２つの半田フィレット形成用部位２２ｂ，２２ｂは、上記一側面の長手方向の両端部それぞれから離れた位置で互いに近づけた形で並設してある。
【００２５】
なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１の平面サイズ（チップサイズ）が１ｍｍ□であり、パッケージ本体２の平面サイズを７ｍｍ□、厚みを２ｍｍ、放熱用パッド部２４の平面サイズを３ｍｍ□、外部接続用電極２２の主接続部位２２ａの長さ寸法（図１（ｃ）における左右方向の寸法）を１ｍｍ、幅寸法（図１（ｃ）における上下方向の寸法）を１．５ｍｍ、外部接続用電極２２の半田フィレット形成用部位２２ｂの高さ寸法（図１（ｄ）における左右方向の寸法）を１ｍｍ、幅寸法（図１（ｄ）における上下方向の寸法）を１．５ｍｍとしてあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。
【００２６】
上述の発光装置は、例えば、図２に示すように、配線基板３の一表面側に搭載して用いられる。なお、図２では、発光装置を１つしか図示していないが、配線基板３には複数個の発光装置が搭載されている。
【００２７】
配線基板３は、例えばＣｕやＡｌなどの高熱伝導性を有する金属材料からなる金属板３１の一表面上にガラスエポキシ樹脂などの絶縁性を有する樹脂からなる樹脂層３２を介して金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる回路パターン３３が形成されており、回路パターン３３が発光装置の外部接続用電極２２と半田からなる接合部４を介して接続されている。ここにおいて、接合部４のうちパッケージ本体２と配線基板３との隙間に介在している部分以外の部位が半田フィレット４ｂを構成している。
【００２８】
また、配線基板３は、金属板３１とパッケージ本体２の上記他表面の中央部に配設されている放熱用パッド部２４とが半田からなる接合部５を介して熱的に結合されている。すなわち、発光装置で発生した熱を放熱用パッド部２４および接合部５を通して金属板３１へ伝熱して放熱することができるので、発光装置やＬＥＤチップ１の温度上昇を抑えることができる。
【００２９】
以上説明した本実施形態の発光装置では、各外部接続用電極２２それぞれのうちパッケージ本体２の側面に設けられる半田フィレット形成用部位２２ｂがパッケージ本体２の一側面でパッケージ本体２の周方向において近接して並設されているので、半田フィレット形成用部位２２ｂ間の距離を図６に示した従来構成のようにパッケージ本体２’の四隅に半田フィレット形成用部位２２ｂ’が設けられたものに比べて短くでき、パッケージ本体２と配線基板３との熱膨張率差に起因して半田フィレット４ｂに加わる水平方向の応力（パッケージ本体２の上記他表面に平行な面内での応力）を小さくすることができ、半田フィレット４ｂにクラックが生じたり各外部接続用電極２２における半田フィレット形成用部位２２ｂがパッケージ本体２から剥離したりするのを防止することができ、接続信頼性を高めることができる。
【００３０】
（実施形態２）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図３に示すように、パッケージ本体２における各配線パターン２３がパッケージ本体２の収納凹所２１の内底面と収納凹所２１の内周面とパッケージ本体２の上記一表面とに跨って形成されており、各外部接続用電極２２の半田フィレット形成用部位２２ｂの高さ寸法が大きくなっている点が相違するだけである。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態の発光装置の構成は実施形態１と略同じであって、図４および図５に示すように、放熱用パッド部２４をパッケージ本体２の上記他表面におけるＬＥＤチップ１の投影領域に重なり且つ各外部接続用電極２２側へずらした位置に設けている点が相違する。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。
【００３２】
本実施形態の発光装置では、放熱用パッド部２４の平面サイズは実施形態１の放熱用パッド部２４と同じであり、ＬＥＤチップ１の投影領域の中心から放熱用パッド部２４の中心をパッケージ本体２の上記他表面の上記一辺側へずらすことにより、放熱用パッド部２４と各外部接続用電極２２との間の距離を短くしてある。
【００３３】
しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態１に比べて、放熱用パッド部２４と各外部接続用電極２２との間の距離を短くでき、パッケージ本体２と配線基板３との熱膨張率差に起因して半田フィレット４ｂに加わる水平方向の応力をより小さくすることができ、半田フィレット４ｂにクラックが生じたり半田フィレット形成用部位２２ｂがパッケージ本体２から剥離したりするのをより確実に防止することができ、接続信頼性をより高めることができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、実施形態１と同様に配線パターン２３の一部が露設し他の部分がパッケージ本体２に埋設されているが、配線パターン２３は実施形態２と同様にパッケージ本体２に埋設せずに引き回してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は概略下面図、（ｄ）は概略右側面図である。
【図２】同上の発光装置を配線基板に搭載した状態の概略断面図である。
【図３】実施形態２の発光装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は概略下面図、（ｄ）は概略右側面図である。
【図４】実施形態３の発光装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は概略下面図、（ｄ）は概略右側面図である。
【図５】同上の発光装置を配線基板に搭載した状態の概略断面図である。
【図６】従来例を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略下面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＬＥＤチップ
２  パッケージ本体
１４  ボンディングワイヤ
２１  収納凹所
２２  外部接続用電極
２２ａ  主接続部位
２２ｂ  半田フィレット形成用部位
２３  配線パターン
２４  放熱用パッド部
２８  封止部
【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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