(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一面に絶縁層を備える導体板と、絶縁層を介して導体板に積層された導電層と、電極が導電層にフェースダウン実装により電気的に接続された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップと導体板との対向面間には絶縁層よりも熱伝導率の高い熱伝達部材が介装され、発光ダイオードチップの各電極が電極ごとに各別に設けられた導電層にそれぞれ接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記熱伝達部材が前記導体板に一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記熱伝達部材が金属であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記導体板における前記発光ダイオードチップの実装面とは異なる面側に前記導電層の一部が外部回路への接続部として引き回されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記熱伝達部材が半田であることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードチップと前記導体板との対向面間において前記電極と前記熱伝達部材との間に電気的な絶縁性を有する障壁を設けたことを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記障壁が紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードチップを配線基板に実装した発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、発光ダイオードを用いた発光装置として、図１９に示す構成のものが知られている。図１９は特開平１１−１６８２３５号公報に記載されたものであって、発光ダイオードチップ２を配線基板３１にフェースダウン実装する構成を有している。すなわち、配線基板３１には配線パターン３１ａが形成され、発光ダイオードチップ２の電極位置に合わせて配線パターン３１ａに形成されている接続パッドに発光ダイオードチップ２のアノードおよびカソードの両電極を半田バンプなどによって接続するものである。発光ダイオードチップ２の電極および配線パターンに設けた接続パッドは５０〜１００μmの寸法に形成される。発光ダイオードチップ２と配線基板３１との間にはアンダーフィル樹脂３２が充填され、アンダーフィル樹脂３２により発光ダイオードチップ２の配線基板３１に対する固定強度が大きくなる。また、アンダーフィル樹脂３２は、合成樹脂中に熱伝導率の高い材料を分散させてあり、発光ダイオードチップ２と配線基板３１とを熱的に結合させることによって発光ダイオードチップ２の放熱を促進する効果も担っている。この構成の発光装置は、チップ状部品として他の印刷配線基板などに実装される。
【０００３】
一方、図２０に示すように、配線基板に代えて発光ダイオードチップ２をサブマウント３３に実装する構成のものも知られている（特開平１１−４０８４８号公報）。サブマウント３３は半導体材料により形成されており、図１９に示した構成と同様にサブマウント３３に形成した配線パターン３３ａには発光ダイオードチップ２がフェースダウン実装により実装される。ただし、発光ダイオードチップ２が実装されたサブマウント３３は、リードフレーム３４にダイボンドにより実装される。なお、発光ダイオードチップ２とサブマウント３３とリードフレーム３４の一部とは透光性を有する合成樹脂のパッケージ３５に封入されている。
【０００４】
ところで、図２１に示す特開昭６３−９０８７２号公報に記載された構成のように、樹脂含浸基材４１の厚み方向の少なくとも一面に金属箔が一体化された積層板に回路パターン４２を形成した後、積層板の所要位置に貫通孔４３を有した凹部４４を形成するとともに凹部４４の表面と貫通孔４３の内壁面および周縁とに金属層４５を形成し、ダイボンドペースト４６およびボンディングワイヤ４７を用いて凹部４４の中に発光素子４０を実装したものが提案されている。この構成では、主として貫通孔４３の内壁面および周縁によって発光素子４０の放熱を行うから十分な放熱性が得られないという問題がある。また、発光素子４０からの光の一部がボンディングワイヤ４７によって遮られ外部に取り出す光量が低下するという問題がある。
【０００５】
これに対して、上述のようなフェースダウン実装を採用すれば、フェースアップ実装を行ってワイヤボンディングを施す場合に比較すると、ボンディングワイヤや光を取り出す側に存在する電極の影が形成されず、発光ダイオードチップ２からの光を外部に取り出しやすくなり出射効率の向上につながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、照明用の光源としては、発光ダイオードの光量は一般に他の光源よりも少なく、光量を増加させるには発光ダイオードに流す電流を大きくする必要がある。現状の発光ダイオードは入力電力を光に変換する効率が１０%前後であり、入力電力の大部分は熱になっている。その結果、発光ダイオードの温度が著しく上昇することになる。発光ダイオードは、温度が上昇するとフォノン散乱などの現象により発光効率が低下することが知られており、しかも温度が上昇すると発光ダイオードを封入している合成樹脂の劣化を早めることになる。また、温度がさらに上昇すれば発光ダイオードを封入している合成樹脂のガラス転移温度に達して合成樹脂が急速に劣化し、発光ダイオードが脱落したり断線したりするという問題が生じる。
【０００７】
この種の問題を回避しながらも発光ダイオードに流す電流を増加させるには、発光ダイオードによって生じた熱を効率よく外部に放熱することが要求される。
【０００８】
上述した構成では、発光ダイオードチップ２からの熱は、アンダーフィル樹脂３２やパッケージ３５に伝達されるとともに、発光ダイオードチップ２の電極を通して配線基板３１やサブマウント３３にも伝達される。ただし、パッケージ３５は一般に合成樹脂からなり熱伝導率が低いからパッケージ３５による放熱の効果はあまり期待できない。また、アンダーフィル樹脂３２は配線基板３１に熱を伝導するが、配線基板３１も一般に基材が絶縁材料であって熱伝導率が低いから配線基板３１による放熱の効果はあまり期待できない。一方、発光ダイオードチップ２の電極からも配線基板３１やサブマウント３３にも熱が伝達され、配線パターン３１ａ，３３ａは金属であるが厚み寸法が数十μm程度であるから配線パターン３１ａ，３３ａの延長方向への熱伝導率は低く、また、配線基板３１の基材は絶縁材料でありサブマウント３３の基材は半導体材料であるから、結果的に熱伝導率は低い。
【０００９】
この種の問題を解決するには、発光ダイオードチップ２を金属のように熱伝導率の高い材料に接触させるのが望ましい。しかしながら、熱伝導率の高い材料は一般に電気に対しても良導体である。したがって、電極間の絶縁を保った状態で、発光ダイオードチップ２を導体に実装しなければならない。
【００１０】
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、発光ダイオードにおいて発生する熱の放熱効率を高めることによって発光効率の低下を防止するとともに劣化を抑制した発光装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、少なくとも一面に絶縁層を備える導体板と、絶縁層を介して導体板に積層された導電層と、電極が導電層にフェースダウン実装により電気的に接続された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップと導体板との対向面間には絶縁層よりも熱伝導率の高い熱伝達部材が介装され、発光ダイオードチップの各電極が電極ごとに各別に設けられた導電層にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝達部材が前記導体板に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝達部材が金属であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記導体板における前記発光ダイオードチップの実装面とは異なる面側に前記導電層の一部が外部回路への接続部として引き回されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記熱伝達部材が半田であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記発光ダイオードチップと前記導体板との対向面間において前記電極と前記熱伝達部材との間に電気的な絶縁性を有する障壁を設けたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記障壁が紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（基本形態）
基本形態の発光装置は、図１に示すように、導体板１１を基材とした配線基板１に発光ダイオードチップ２を実装したものである。導体板１１としてはアルミニウム板のように熱および電気の良導体である金属板を用いる。導体板１１において発光ダイオードチップ２の実装面の一部には絶縁層１３を介して導電層１２が形成される。導電層１２としては金を用いており、導電層１２には配線パターンを形成してある。
【００２０】
発光ダイオードチップ２はサファイア基板上に窒化ガリウム系の発光層を形成し、ｐ層とｎ層とに接続された各電極が主表面側に露出するものを用いている（各図において発光ダイオードチップ２をサファイア基板とｐ層とｎ層との３層構造で表している）。この発光ダイオードチップ２は、上述した配線基板１にフェースダウン実装される。すなわち、発光ダイオードチップ２の一方の電極は主表面に露出しており、他方の電極（サファイア基板寄りの電極）は主表面の一部を除去して設けられているのであって、主表面に露出する電極には半田によるバンプ２１ａを形成し、サファイア基板寄りの電極には金によるバンプ２１ｂを形成してある。ここに、主表面に露出する電極の面積はサファイア基板寄りの電極よりも十分に大きく形成されており、この電極がバンプ２１ａを介して導体板１１に接続される。また、サファイア基板寄りの電極はバンプ２１ｂを介して導電層１２に接続される。この構成によって、発光ダイオードチップ２は導体板１１とは半田によるバンプ２１ａを介して比較的大きい面積で熱的に結合されることになる。半田は熱伝導性が比較的高く、しかもバンプ２１ａの断面積が比較的大きいから、発光ダイオードチップ２から導体板１１に対して効率よく熱を伝達させることが可能になっている。つまり、基本形態ではバンプ２１ａが発光ダイオードチップ２と導体板１１との間の熱伝達部材として機能する。なお、バンプ２１ａには半田を用いているが、熱伝導率の高い材料であれば他の材料を用いてもよい。
【００２１】
基本形態では、発光ダイオードチップ２の２個の電極のうち主表面側の電極にバンプ２１ａを形成しているから、サファイア基板寄りの電極の面積を大きくとる場合よりも発光面積を大きくとることができる。また、この場合には発光ダイオードチップ２の表面に酸化シリコンによって形成される絶縁性の保護膜の一部をエッチングなどにより除去して主表面側の電極を設けることになるから、発光ダイオードチップ２とバンプ２１ａとの熱抵抗が低減され高い放熱性が得られる。
【００２２】
一方、発光ダイオードチップ２の電極を形成している面のうち各電極を除く部位を酸化シリコンよりなる絶縁性の保護膜で覆っている場合には、比較的大きいバンプ２１ａを設けてもバンプ２１ａがバンプ２１ｂあるいはバンプ２１ｂに対応する電極に直接接触しなければ短絡することがないから、どちらの電極にでも面積の大きいバンプ２１ａを設けることが可能になる。
【００２３】
発光ダイオードチップ２を配線基板１に実装した後には、発光ダイオードチップ２およびその周囲を透光性の合成樹脂によって封止するのが望ましい。しかして、上述のように発光ダイオードチップ２がバンプ２１ａを介して導体板１１に熱的に結合されているから、発光ダイオードチップ２で生じる熱が導体板１１を介して放熱されることになり、従来構成に比較すると放熱性が大幅に改善され、点灯時の発光ダイオードチップ２の温度を従来構成よりも低下させることが可能になる。
【００２４】
ここにおいて、図２に示すように、絶縁体からなる反射器１４によって発光ダイオードチップ２の周囲を囲むようにし、反射器１４の一部を絶縁層１３として用いるようにすれば、発光ダイオードチップ２からの光の配光を制御することが可能になり、光の利用効率を高めることが可能になる。反射器１４は発光ダイオードチップ２から離れるに従って開口面積を広げる形状に形成されており、反射器１４の内部に透光性の合成樹脂を封止樹脂１５として充填することにより、封止樹脂１５の導入時における流出を防止することになる。
【００２５】
また、図２に示す構成例では１枚の配線基板１に１個の発光ダイオードチップ２を実装しているが、図３に示すように、１枚の配線基板１を複数枚の導体板１１により形成し、各導体板１１に少なくとも１個ずつの発光ダイオードチップ２を実装する構成を採用することもできる。この構成では、隣り合う各一対の導体板１１が絶縁層１３によって連結されており、隣接する各一対の導体板１１のうちの一方に実装した発光ダイオードチップ２の一方の電極と、他方の導体板１１とを絶縁層１３の表面に形成した導電層１２を介して電気的に接続する構成としてある。また、隣り合う各一対の導体板１１に跨る部位では絶縁層１３の上に反射器１４を設けてある。このような構成を実現するには、１枚の金属板に絶縁層１３を形成した後に、金属板の裏面側（発光ダイオードチップ２の実装面とは反対側の面）から切断具によって分離溝１１ａを形成することによって、各導体板１１を電気的に独立させるのである。このような構成を採用すれば、複数個の発光ダイオードチップ２を直列接続することができる。
【００２６】
なお、基本形態においては反射器１４や封止樹脂１５は必須ではなく、たとえば反射器１４は別途に設けるようにしてもよい。つまり、反射器１４や封止樹脂１５を設けていない構成であっても、発光ダイオードチップ２の放熱性が改善され、従来構成に比較すると点灯時の発光ダイオードチップ２の温度が低下し、結果的に発光装置の寿命を低下させることなく、発光装置の光出力を増加させることが可能になる。また、従来構成と同程度の光出力を得る場合には、従来構成よりも発光装置の寿命が向上する。
【００２７】
ところで、図２に示すように導体板１１の一部を囲む形状の反射器１４を形成する場合には、絶縁層１３として立体配線基板（ＭＩＤ基板）を成形するための合成樹脂またはセラミックスなどの材料を用いればよい。この構成では、導体層１２が立体配線され、導体板１１における発光ダイオードチップ２の実装面とは異なる面側まで導体層１２が引き回される。この構成を採用すれば、発光ダイオードチップ２を配線基板１に実装して形成した発光装置を外部回路に容易に接続することができ、外部回路を設けた別の回路基板に対する電気的接続を半田接合やカシメ接合によって容易に行うことができる。
【００２８】
（第１の実施の形態）
本実施形態は、図４に示すように、発光ダイオードチップ２の各電極にそれぞれ接続される導電層１２を形成したものである。すなわち、配線基板１における発光ダイオードチップ２の実装面に絶縁層１３を介して電気的に独立した導電層１２を形成し、各導電層１２に発光ダイオードチップ２の各電極をそれぞれ接続するものである。ただし、発光ダイオードチップ２において導体板１１との対向面は酸化シリコンからなる保護膜により覆われており、発光ダイオードチップ２と導体板１１との間には熱伝導率の高い材料からなる熱伝達部材１６が挟装される。熱伝達部材１６としてはたとえば銀板を用いる。
【００２９】
発光ダイオードチップ２の各電極は各導電層１２に対して導電性ペースト２２を介してそれぞれ接続されている。すなわち、発光ダイオードチップ２の電極と各導電層１２とを銀ペーストのような導電性ペースト２２により接続することによって、導電性ペースト２２の硬化に伴う収縮によって、熱伝達部材１６を発光ダイオードチップ２と導体板１１とに密着させることが可能になる。本実施形態においても発光ダイオードチップ２およびその周囲を透光性の合成樹脂によって封止するのが望ましく、合成樹脂によって発光ダイオードチップ２を保護することができ、しかも発光ダイオードチップ２と導体板１１との機械的結合強度を高めることができる。なお、導電性ペースト２２に代えて基本形態と同様にバンプを用いることも可能である。このことは以後の実施形態においても同様である。
【００３０】
本実施形態は、図５に示すように、１枚の配線基板１に１個の発光ダイオードチップ２を実装する構成でも良いが、図６に示すように、１枚の配線基板１に複数個の発光ダイオードチップ２を実装する構成を採用してもよい。本実施形態では、発光ダイオードチップ２の間の電路は導電層１２により形成されることになる。図５および図６の構成において、図２および図３と同符号を付した構成は同様の機能を持つ。
【００３１】
上述の実施形態では熱伝達部材１６を導体板１１と発光ダイオードチップ２とに接触させているだけであるが、図７に示すように、熱伝達部材１６の両面をそれぞれ接着剤１７により導体板１１と発光ダイオードチップ２とに接着する構成を採用してもよい。なお、導体板１１と発光ダイオードチップ２との一方にのみ接着剤１７によって熱伝達部材１６を接着し、他方には当接させる構成を採用してもよい。接着剤１７には熱伝導性に優れる半田や銀ペーストを用いると高い放熱効果が得られるが、アンダーフィル樹脂として用いられている合成樹脂を接着剤１７として用いる構成を採用しても接着剤１７の厚みを小さくすれば、発光ダイオードチップ２の温度上昇の抑制に比較的良好な効果が得られる。
【００３２】
本実施形態では、熱伝達部材１６として銀板を用いる例を示したが、絶縁層１３に比べて十分に高い熱伝導性を有していればよい。したがって、たとえば、熱伝導率の高い金属の金属粉を合成樹脂に分散させた材料により熱伝達部材１６を形成することも可能である。あるいはまた、図８に示すように、熱伝達部材１６として半田を用いることができる。熱伝達部材１６として半田を用いる場合には、加熱処理によって半田を溶融させることで発光ダイオードチップ２および導体板１１に熱伝達部材１６を密着させることができ、結果的に発光ダイオードチップ２および導体板１１と熱伝達部材１６とを良好に接触させることができ、発光ダイオードチップ２と導体板１１との間の熱抵抗が小さくなって放熱効率を高めることができる。
【００３３】
ただし、半田を熱伝達部材１６として機能させる場合には半田を加熱して溶融させるから、発光ダイオードチップ２の電極と半田（熱伝達部材１６）との電気的接続が生じないようにしなければならない。つまり、溶融した半田（熱伝達部材１６）が発光ダイオードチップ２、導電性ペースト２２、導電層１２に付着しないようにする必要がある。そこで、図９に示すように、半田からなる熱伝達部材１６と、導電性ペースト２２および導電部１２との間（つまり、発光ダイオードチップ２の電極との間）を電気的に絶縁するために、発光ダイオードチップ２と導体板１１との対向面間であって発光ダイオードチップ２の電極と半田からなる熱伝達部材１６との間に絶縁材料からなる障壁１８を設けるのが望ましい。つまり、発光ダイオードチップ２の電極（導電性ペースト２２および導電層１２）に囲まれた内側領域に半田からなる熱伝達部材１６を囲む障壁１８を形成する。このような障壁１８を設けることによって、半田の溶融のための加熱処理に際して半田が発光ダイオードチップ２の電極と電気的に接続されることがなく、不良品の発生を防止することができる。ここにおいて、障壁１８の材料として紫外線硬化樹脂を用いると障壁１８を容易に形成することができる。
【００３４】
本実施形態の構成によっても基本形態と同様に発光ダイオードチップ２を導体板１１に熱的に結合しているから、発光ダイオードチップ２の放熱性が改善され、発光ダイオードチップ２の温度上昇を抑制することができる。他の構成および動作は基本形態と同様である。
【００３５】
ところで、図５に示すように導体板１１の一部を囲む形状の反射器１４を形成する場合には、絶縁層１３として立体配線基板（ＭＩＤ基板）を成形するための合成樹脂またはセラミックスなどの材料を用いればよい。この構成では、導体層１２が立体配線され、導体板１１における発光ダイオードチップ２の実装面とは異なる面側まで導体層１２が引き回される。この構成を採用すれば、発光ダイオードチップ２を配線基板１に実装して形成した発光装置を外部回路に容易に接続することができ、外部回路を設けた別の回路基板に対する電気的接続を半田接合やカシメ接合によって容易に行うことができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
本実施形態は、図１０に示すように、第１の実施の形態における熱伝達部材１６を導体板１１に連続一体に突設したものである。他の構成は第１の実施の形態と同様であって、本実施形態の構成では導体板１１と別に熱伝達部材１６を設ける必要がないから、第１の実施の形態よりも部品点数が低減される。
【００３７】
ところで、導体板１１に連続一体に突設した熱伝達部材１６の先端面を発光ダイオードチップ２に接触させるには、第１の実施の形態と同様に導電性ペーストの硬化時の収縮を利用するほか、図１１に示す構成を採用することも可能である。図１１に示す例では、図１１（ａ）のように一面に導電層２３を有する絶縁板２４を配線基板１とは別に用意してある。絶縁板２４は熱伝達部材１６が挿入される透孔２４ａを有しており、発光ダイオードチップ２が導電層２３に実装された後に、図１１（ｂ）のように導体板１１に突設した熱伝達部材１６が絶縁板２４の透孔２４ａに挿入される。ここで、熱伝達部材１６の先端面は接着剤２５により発光ダイオードチップ２に接着される。接着剤２５としては熱伝導率の高い半田や銀ペーストが望ましい。また、配線基板１に設けた導電層１２と絶縁板２４に設けた導電層２３とはボンディングワイヤ２６を介して電気的に接続される。なお、図示例では発光ダイオードチップ２の電極を導電層２３に対して導電性ペースト２２により接続しているが、基本形態と同様に金あるいは半田のバンプによって接続する構成を採用することも可能である。
【００３８】
絶縁層１３は基本形態と同様に反射器１４に一体に設けることができるから、図１２に示すように反射器１４の中に導体板１１を埋設した形とすれば、導体板１１を反射器１４によって保持することができる。また、図１３に示すように導体板１１の一部を反射器１４に埋設し、導体板１１の裏面側（発光ダイオードチップ２の実装面とは反対側）では反射器１４から導体板１１を露出させる構成とすれば、図１２に示す構成と同様に導体板１１を反射器１４によって保持しながらも放熱性により優れた構成とすることが可能である。
【００３９】
図１４に示す構成は、導体板１１を板金によって形成したものであって、プレス加工によって屈曲させることにより導体板１１に熱伝達部材１６を一体に形成してある。また、導体板１１は大部分が反射器１４に埋設された形になっており、反射器１４の裏面側において導体板１１の一部が外部に露出する構成としてある。この構成を採用しても放熱性を確保することができる。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
さらに、導体板１１に熱伝達部材１６を一体に形成する方法としては、切削加工によるほか、図１５に示すように、導体板１１の裏面側に凹所１１ｂを形成するよう打ち出したり、図１６に示すように、導体板１１の表面側に形成した凹所１１ｃに熱伝達部材１６を嵌合させて導体板１１を熱伝達部材１６に一体化してもよい。
【００４１】
ところで、図１２、図１３に示すように導体板１１の一部を囲む形状の反射器１４を形成する場合には、絶縁層１３として立体配線基板（ＭＩＤ基板）を成形するための合成樹脂またはセラミックスなどの材料を用いればよい。この構成では、導体層１２が立体配線され、導体板１１における発光ダイオードチップ２の実装面とは異なる面側まで導体層１２が引き回される。この構成を採用すれば、発光ダイオードチップ２を配線基板１に実装して形成した発光装置を外部回路に容易に接続することができ、外部回路を設けた別の回路基板に対する電気的接続を半田接合やカシメ接合によって容易に行うことができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
上述した各実施形態では、導体板１１に熱的に結合した熱伝達部材１６を設けているが、本実施形態では図１７に示すように、導体板１１を設けずに熱伝達部材１６のみを設けた構成とし、配線基板１にはガラスエポキシ基板からなる印刷配線基板を用いている。つまり、絶縁層１３に導電層１２が積層された片面の印刷配線基板が配線基板１になる。ただし、発光ダイオードチップ２の電極との接合性を考慮して導電層１２には金を用いている。配線基板１には透孔１ｄが形成され、透孔１ｄに挿通されたピン状の熱伝達部材１６の一端面が発光ダイオードチップ２に熱的に結合されている。この構成では、熱伝達部材１６のみでは十分な放熱性能を確保することができないが、熱伝達部材１６において発光ダイオードチップ２とは反対側の端部を器具の筐体などに設けた放熱性に優れた部材に接触させることによって、放熱性能を確保することが可能になっている。つまり、本実施形態では熱伝達部材１６を接触させる部材と導電層１２との間に絶縁層１３が介在するから、この部材が導体板として機能することになる。ここに、熱伝達部材１６としてアルミニウムのように熱伝導率の高い材料を用いるのが望ましい。
【００４３】
本実施形態において熱伝達部材１６を発光ダイオードチップ２に確実に接触させるには、図１８（ａ）に示すように発光ダイオードチップ２を配線基板１に実装した後に、図１２（ｂ）のように、配線基板１に形成されている透孔１ｄに熱伝達部材１６を挿入し、発光ダイオードチップ２の下面に接着すればよい。接着剤としては、熱伝導性に優れる半田や銀ペーストが望ましい。他の構成および作用は基本実施の形態と同様である。
【００４４】
上述した基本形態および各実施形態では、導体板１１としてアルミニウム板を用いたが、導体板１１の材料としては熱および電気の良導体であればよく、たとえば金を用いることも可能である。また、導電層１２には金を用いているが、銀や銅のように導電性に優れた導体であればよい。また、発光ダイオードチップ２としては、サファイア基板上に窒化ガリウム系の発光層を積層したものを用いたが、基板が透光性を有していてフェースダウン実装が可能な発光ダイオードチップ２であればよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、少なくとも一面に絶縁層を備える導体板と、絶縁層を介して導体板に積層された導電層と、電極が導電層にフェースダウン実装により電気的に接続された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップと導体板との対向面間には絶縁層よりも熱伝導率の高い熱伝達部材が介装され、発光ダイオードチップの各電極が電極ごとに各別に設けられた導電層にそれぞれ接続されているものであり、発光ダイオードチップで発生した熱を熱伝達部材を介して導体板に伝達することによって発光ダイオードチップの放熱性が改善され、従来構成に比較すると点灯時の発光ダイオードチップの温度上昇を抑制することができる。その結果、発光ダイオードチップの寿命を低下させることなく光出力を増加させることができる。また、従来構成と同程度の光出力で使用する場合には従来構成よりも寿命が向上する。さらに、この構成は、電極が発光ダイオードチップの大きさに対して比較的小さい場合であっても発光ダイオードチップから導体板に熱を伝達することができる。
【００４７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝達部材が前記導体板に一体に形成されているので、熱伝達部材と導体板との熱的結合の結合度を高めることができる。一方に、発光ダイオードチップの電極をバンプにより他部材と接合した場合には発光ダイオードチップと他部材との間に数十μｍ程度の隙間が生じる。他部材が導体板に対して絶縁層を介して形成されている導電層であるとすれば、この寸法に導電層と絶縁層との厚み分を加えた寸法だけ発光ダイオードチップと導体板とが離れることになるから、結果的にその寸法は１００μｍ以上になる。このような場合には発光ダイオードチップと導体板との距離が大きくなって熱伝導は悪くなる。そこで、導体板に熱伝達部材を一体に設けることによって発光ダイオードチップと導体板との距離を小さくしているのである。
【００４８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝達部材が金属であるから、導体板と発光ダイオードチップの間の熱伝導が良好になる。
【００４９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記導体板における前記発光ダイオードチップの実装面とは異なる面側に前記導電層の一部が外部回路への接続部として引き回されているから、別に設けた回路基板に対して半田接合やカシメ接合によって容易に接続することができる。
【００５０】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記熱伝達部材が半田であるので、発光ダイオードチップに対する熱伝達部材の接触状態が良好であり、発光ダイオードチップと熱伝達部材との間の熱抵抗が小さくなり、結果的に発光ダイオードチップからの放熱効率を高めることができる。
【００５１】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記発光ダイオードチップと前記導体板との対向面間において前記電極と前記熱伝達部材との間に電気的な絶縁性を有する障壁を設けたので、熱伝達部材として半田のように導電性を有する低融点の材料を用いながらも、半田の溶融時に発光ダイオードチップの電極と半田とが電気的に接続されることが防止され、結果的に半田を溶融させる加熱処理が容易になり、不良品の発生を防止することができる。
【００５２】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記障壁が紫外線硬化樹脂からなるものであり、障壁を設けたことにより半田を溶融させる加熱処理が容易になって不良品の発生を防止することができる。しかも、障壁を紫外線硬化樹脂により形成するから障壁の成形が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基本形態を示す要部断面図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の他例を示す要部断面図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】同上の断面図である。
【図６】同上の他例を示す要部断面図である。
【図７】同上のさらに他例を示す要部断面図である。
【図８】同上の別例を示す要部断面図である。
【図９】同上のさらに別例を示す要部断面図である。
【図１０】  本発明の第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１１】同上の組立手順を示す工程図である。
【図１２】同上の他例を示す断面図である。
【図１３】同上のさらに他例を示す断面図である。
【図１４】同上の別例を示す断面図である。
【図１５】同上のさらに別例を示す要部断面図である。
【図１６】同上のまた他例を示す要部断面図である。
【図１７】  本発明の第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１８】同上の組立手順を示す工程図である。
【図１９】従来例を示す要部断面図である。
【図２０】他の従来例を示す断面図である。
【図２１】さらに他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  配線基板
１ｄ  透孔
２  発光ダイオードチップ
１１  導体板
１１ａ  分離層
１１ｂ  凹所
１１ｃ  凹所
１２  導電層
１３  絶縁層
１４  反射器
１５  封止樹脂
１６  熱伝達部材
１７  接着剤
１８  障壁
２１  バンプ
２１ａ  バンプ
２１ｂ  バンプ
２２  導電性ペースト
２３  導電層
２４  絶縁板
２４ａ  透孔
２５  接着剤
２６  ボンディングワイヤ
３１  配線基板
３２  アンダーフィル樹脂
３３  サブマウント
３３ａ  配線パターン
３４  リードフレーム
３５  パッケージ
４０  発光素子
４１  樹脂含浸基材
４２  回路パターン
４３  貫通孔
４４  凹部
４５  金属層
４６  ダイボンドペースト
４７  ボンディングワイヤ
【図１】
0004122784.tif 000002
【図２】
0004122784.tif 000003
【図３】
0004122784.tif 000004
【図４】
0004122784.tif 000005
【図５】
0004122784.tif 000006
【図６】
0004122784.tif 000007
【図７】
0004122784.tif 000008
【図８】
0004122784.tif 000009
【図９】
0004122784.tif 000010
【図１０】
0004122784.tif 000011
【図１１】
0004122784.tif 000012
【図１２】
0004122784.tif 000013
【図１３】
0004122784.tif 000014
【図１４】
0004122784.tif 000015
【図１５】
0004122784.tif 000016
【図１６】
0004122784.tif 000017
【図１７】
0004122784.tif 000018
【図１８】
0004122784.tif 000019
【図１９】
0004122784.tif 000020
【図２０】
0004122784.tif 000021
【図２１】
0004122784.tif 000022