(57)【要約】【課題】フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能なＬＥＤチップの実装方法を提供する。【解決手段】裏面に第１の共晶合金層（例えば、ＡｕＳｎ層）１１を設けたＬＥＤチップ１０と当該ＬＥＤチップ１０を搭載する導体パターン３１を設けたサブマウント部材（被搭載部材）３０とを共晶接合させるＬＥＤチップ１０の実装方法であって、サブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側に第１の共晶合金層３１と同じ組成の第２の共晶合金層３４を形成した後、サブマウント部材３０を導体パターン３１が設けられた面とは反対側から加熱源（ヒータなど）により加熱して第２の共晶合金層３４を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とを近づけて共晶接合させるようにしている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に共晶合金層を設けたＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップを搭載する導体パターンを設けた被搭載部材とを共晶接合させるＬＥＤチップの実装方法であって、被搭載部材の導体パターンの表面側に前記共晶合金層からなる第１の共晶合金層と同じ組成の第２の共晶合金層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から加熱して第２の共晶合金層を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させることを特徴とするＬＥＤチップの実装方法。
【請求項２】
前記第２の共晶合金層の形成にあたっては、前記第２の共晶合金層の組成比を前記第１の共晶合金層の組成比と同じにすることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤチップの実装方法。
【請求項３】
前記第２の共晶合金層の形成にあたっては、前記第２の共晶合金層の組成比を前記第１の共晶合金層の組成比とは異ならせることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤチップの実装方法。
【請求項４】
前記第１の共晶合金層がＡｕＳｎにより形成されるとともに、前記導体パターンの少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されており、前記導体パターンの前記表面側に前記第２の共晶合金層を形成する前に、前記導体パターンの前記表面上にＰｔ層を形成するようにし、前記Ｐｔ層と前記第２の共晶合金層との積層膜の平面サイズを前記ＬＥＤチップの平面サイズに合わせ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ＬＥＤチップの実装方法。
【請求項５】
裏面に共晶合金層を設けたＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップを搭載する導体パターンを設けた被搭載部材とを共晶接合させるＬＥＤチップの実装方法であって、被搭載部材の導体パターンの表面側に前記共晶合金層と同じ構成元素からなる共晶生成層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から共晶生成層の共晶生成温度以上の温度で加熱して突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させることを特徴とするＬＥＤチップの実装方法。
【請求項６】
前記共晶合金層がＡｕＳｎにより形成されるとともに、前記導体パターンの少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されており、前記共晶生成層としては、Ｓｎ層と当該Ｓｎ層の表面を被覆するＡｕ層との積層膜を形成することを特徴とする請求項５記載のＬＥＤチップの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップの実装方法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としての蛍光材料とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの混色光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。なお、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）を得ることができるものが知られている。
【０００３】
また、この種の発光装置の応用例として、白色光が得られる発光装置を複数個用いた照明器具なども提供されている。しかしながら、この種の照明器具では、複数個の発光装置を回路基板に実装して器具本体に収納する必要があるので、ＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなり、ＬＥＤチップのジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないようにＬＥＤチップへの入力電力を制限する必要があるから、光出力の高出力化が制限されてしまう。
【０００４】
ここにおいて、ＬＥＤチップを利用した発光装置において、光出力の高出力化を図るには、ＬＥＤチップを熱伝導率の高い被搭載部材に搭載して放熱性を高める必要があり、この種の被搭載部材としては、例えば、伝熱板に固着されＬＥＤチップと伝熱板との線膨張率差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材や、セラミック基板などがある。
【０００５】
ところで、被搭載部材へのＬＥＤチップの実装方法としては、ＬＥＤチップと被搭載部材の導体パターンとをＬＥＤチップの裏面に設けられている共晶合金層（例えば、ＡｕＳｎ層）を利用して共晶接合させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ここで、上記特許文献１に開示された技術では、ＬＥＤチップの共晶合金層および被搭載部材それぞれをフラックスで濡らした後でリフロー装置を利用してＬＥＤチップを被搭載部材に実装しているが、その他に、ダイボンド装置を利用して、ヒータにより被搭載部材を下面側から加熱した状態でＬＥＤチップを被搭載部材の導体パターンに近づけて共晶接合させる技術が知られている。
【特許文献１】特開２００７−１４９９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に開示されたＬＥＤチップの実装方法では、共晶接合部にボイドが発生するのを抑制することができるという利点があるが、フラックスを用いる必要があるので、被搭載部材上に残渣が残ってしまう恐れがある。
【０００８】
一方、上述のダイボンド装置を用いたＬＥＤチップの実装方法では、ヒータにより被搭載部材を下面側から加熱した状態でＬＥＤチップを被搭載部材の導体パターンに近づける際に、ＬＥＤチップ裏面の共晶合金層と被搭載部材の導体パターンとの間に空気層が存在し、被搭載部材の導体パターンから共晶合金層へ熱伝導が効率よく行われず、導体パターンと共晶合金層とが接触すると共晶合金層が部分的に溶融して突沸するので、共晶合金層の温度が不均一となって共晶接合部にボイドが発生し、ＬＥＤチップと被搭載部材との間の熱抵抗が大きくなってしまう。また、加熱温度および加熱時間がＬＥＤチップの耐熱性により制限される（例えば、共晶合金層の材料としてＡｕＳｎを採用して、加熱温度を３２５℃とした場合には、加熱時間を５秒以下に設定する必要がある）ので、共晶合金層の溶融管理が難しかった。
【０００９】
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、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能なＬＥＤチップの実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、裏面に共晶合金層を設けたＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップを搭載する導体パターンを設けた被搭載部材とを共晶接合させるＬＥＤチップの実装方法であって、被搭載部材の導体パターンの表面側に前記共晶合金層からなる第１の共晶合金層と同じ組成の第２の共晶合金層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から加熱して第２の共晶合金層を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、被搭載部材の導体パターンの表面側にＬＥＤチップの裏面の第１の共晶合金層と同じ組成の第２の共晶合金層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から加熱して第２の共晶合金層を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させるので、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２の共晶合金層の形成にあたっては、前記第２の共晶合金層の組成比を前記第１の共晶合金層の組成比と同じにすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、共晶接合部の均一性を高めることが可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第２の共晶合金層の形成にあたっては、前記第２の共晶合金層の組成比を前記第１の共晶合金層の組成比とは異ならせることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記第２の共晶合金層の融点と前記第１の共晶合金層の融点とを異ならせることが可能となる。
【００１６】
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、前記第１の共晶合金層がＡｕＳｎにより形成されるとともに、前記導体パターンの少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されており、前記導体パターンの前記表面側に前記第２の共晶合金層を形成する前に、前記導体パターンの前記表面上にＰｔ層を形成するようにし、前記Ｐｔ層と前記第２の共晶合金層との積層膜の平面サイズを前記ＬＥＤチップの平面サイズに合わせることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、共晶接合部の不要な広がりを防止することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、裏面に共晶合金層を設けたＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップを搭載する導体パターンを設けた被搭載部材とを共晶接合させるＬＥＤチップの実装方法であって、被搭載部材の導体パターンの表面側に前記共晶合金層と同じ構成元素からなる共晶生成層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から共晶生成層の共晶生成温度以上の温度で加熱して突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、被搭載部材の導体パターンの表面側にＬＥＤチップの裏面の共晶合金層と同じ構成元素からなる共晶生成層を形成した後、被搭載部材を導体パターンが設けられた面とは反対側から共晶生成層の共晶生成温度以上の温度で加熱して突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップと被搭載部材とを近づけて共晶接合させるので、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能となる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記共晶合金層がＡｕＳｎにより形成されるとともに、前記導体パターンの少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されており、前記共晶生成層としては、Ｓｎ層と当該Ｓｎ層の表面を被覆するＡｕ層との積層膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、ＡｕＳｎ共晶合金を生成させて共晶接合することができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明では、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本実施形態における発光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２４】
本実施形態における発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、一表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有しＬＥＤチップ１０が上記一表面側に実装された矩形板状の実装基板２０と、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であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の上記一表面側に固着された透光性材料からなるドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実され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複数本（本実施形態では、２本）のボンディングワイヤ１４を封止した封止樹脂からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０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透光性材料により形成されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、実装基板２０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、実装基板２０は、上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間から溢れ出た封止樹脂を堰き止める環状の堰部２７が突設されている。
【００２５】
また、本実施形態における発光装置１は、実装基板２０の他表面側に、シート状の接合用部材９０として、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樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）を備えている。しかして、本実施形態における発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、例えば、照明器具における金属（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００（図４、図６、図７参照）と実装基板２０とを接合用部材９０により接合することができる。ここにおいて、上記樹脂シートからなる接合用部材９０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ので、実装基板２０を金属製の器具本体１００に接合用部材９０を介して接合する（実装基板２０と器具本体１００との間に接合用部材９０を介在させた後で接合用部材９０を加熱することで実装基板２０と器具本体１００とを接合する）際に接合用部材９０と実装基板２０および器具本体１００との間に空隙が発生するのを防止することができて、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を防止することができ、従来のように発光装置を回路基板に実装して回路基板と器具本体との間にサーコン（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、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上するとともに熱抵抗のばらつきが小さくなり、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。なお、本実施形態の発光装置１を照明器具の光源として用いる場合には、図６に示すように、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。
【００２６】
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、一表面側（図３（ａ）における上面側）にアノード電極（図示せず）が形成され、他表面側（図３（ａ）における上面側）にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してある。
【００２７】
実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される矩形板状のサブマウント部材３０と、サブマウント部材３０が実装される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図３（ａ）における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート２９（図４参照）を介して固着された矩形板状のフレキシブルプリント配線板からなる配線基板２２とで構成され、配線基板２２の中央部に伝熱板２１におけるサブマウント部材３０の実装面（上記一面の一部）を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置されるサブマウント部材３０に実装されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。ここにおいて、伝熱板２１の上記一面には、サブマウント部材３０の位置決め精度を高めるためのアライメントマーク２１ｃが形成されている。なお、本実施形態では、伝熱板２１の熱伝導性材料としてＣｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。
【００２８】
上述の配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０への給電用の一対の導体パターン２３，２３が設けられるとともに、各導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系のレジスト（樹脂）からなる保護層２６が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射され保護層２６の表面に入射した光が保護層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。
【００２９】
保護層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤ１４が接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用電極部２３ｂを構成している。なお、配線基板２２の導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。また、２つの外部接続用電極部２３ｂのうちＬＥＤチップ１０の上記アノード電極が電気的に接続される外部接続用電極部２３ｂ（図７における右側の外部接続用電極部２３ｂ）には「＋」の表示が形成され、ＬＥＤチップ１０の上記カソード電極が電気的に接続される外部接続用電極部２３ｂ（図７における左側の外部接続用電極部２３ｂ）には「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両外部接続用電極部２３ｂ，２３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。
【００３０】
ところで、ＬＥＤチップ１０は、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上述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されている。ここで、サブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されている。
【００３１】
サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１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。要するに、本実施形態における発光装置１では、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。
【００３２】
本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と電気的に接続される導体パターン（電極パターン）３１および金属細線（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１４を介して配線基板２２の一方の導体パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して配線基板２２の他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、サブマウント部材３０が、ＬＥＤチップ１０を搭載する導体パターン３１を設けた被搭載部材を構成している。なお、サブマウント部材３０と伝熱板２１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が、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、伝熱板２１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３０の材料はＡｌＮに限らず、例えば、複合ＳｉＣなどを採用してもよい。
【００３３】
また、本実施形態における発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の保護層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面において導体パターン３１の周囲には、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射層３２が形成されており、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３０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可能となる。ここで、導体パターン３１は、例えば、図２に示すように、密着層たるＴｉ層３１ａと拡散防止層たるＰｔ層３１ｂとＡｕ層３１ｃとの積層膜により構成すればよく、反射層３２は、例えば、同図に示すように、Ｔｉ層３２ａとＡｌ層３２ｂとの積層膜により構成すればよい。なお、サブマウント部材３０の導体パターン３１と反射層３２とは両者の間に形成されたスリット３３により電気的に絶縁されている。また、導体パターン３１は、Ｔｉ層３１ａの膜厚を０．１μｍ、Ｐｔ層３１ｂの膜厚を０．２μｍ、Ａｕ層３１ｃの膜厚を０．５μｍに設定してあるが、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。また、反射層３２は、Ｔｉ層３２ａの膜厚を０．１μｍ、Ａｌ層３１ｂの膜厚を０．３μｍに設定してあるが、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。また、上述の密着層の材料は、Ｔｉに限らず、例えば、Ｔａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒなどでもよく、上述の拡散防止層の材料は、Ｐｔに限らず、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗなどでもよい。
【００３４】
上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、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。
【００３５】
光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、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５０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５０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。
【００３６】
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。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０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は衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。また、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。
【００３７】
色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような透光性材料と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粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体を含有している）。したがって、本実施形態の発光装置１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。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、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透光性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。
【００３８】
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。なお、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、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０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。
【００３９】
ところで、本実施形態の発光装置１を光源として用いた上述の照明器具は、図６および図７に示すように、各発光装置１の接続関係を規定する配線パターン２０２が絶縁性基材２０１の一表面側に形成された回路基板２００を備えている。なお、本実施形態では、複数の発光装置１を直列接続しているが、複数の発光装置１の接続関係は特に限定するものではなく、例えば、並列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。
【００４０】
回路基板２００は、浅い有底円筒状の器具本体１００内において当該器具本体１００の底壁１００ａから離間して配置されるものであり、各発光装置１それぞれに対応する部位に各発光装置１の一部を通す開孔窓２０４が形成されている。なお、回路基板２００の絶縁性基材２０１の材料としては、例えば、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂を採用すればよいが、ガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール樹脂などでもよい。また、器具本体１００の形状は特に限定するものではなく、例えば、平板状でもよい。
【００４１】
上述の回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａに貫設されている挿通孔１００ｃに挿通された給電用のリード線が挿通される電線挿通孔２０６が貫設されており、電線挿通孔２０６に挿通された一対の電線が電気的に接続されるようになっている。また、回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａ側とは反対の表面側に白色系のレジスト層からなる光反射層２０３が形成されており、配線パターン２０２の大部分が光反射層２０３により覆われている。
【００４２】
また、回路基板２００は、各開口窓２０４の開口サイズが発光装置１における実装基板２０の平面サイズよりもやや大きく設定されている。なお、回路基板２００には、発光装置１の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２３１（図７参照）および表面実装型のセラミックコンデンサ２３２（図７参照）が各開口窓２０４の近傍で実装されている。
【００４３】
一方、発光装置１は、実装基板２０の各外部接続用電極部２３ｂが端子板２１０を介して回路基板２００の配線パターン２０２と電気的に接続されている。ここにおいて、端子板２１０は、細長の金属板の一端部をＬ字状に曲成することにより配線パターン２０２に厚み方向が重なる形で半田などを用いて接合される端子片２１１を形成するとともに、他端部をＪ字状に曲成することにより外部接続用電極部２３ｂに厚み方向が一致する形で半田などを用いて接合される端子片２１２を形成したものであり、器具本体１００と回路基板２００との線膨張率差に起因して接続端子２１０と外部接続用電極部２３ｂおよび配線パターン２０２それぞれとの接合部に発生する応力を緩和可能となっており、各発光装置１と回路基板２００との間の接続信頼性を高めることができる。
【００４４】
また、本実施形態における発光装置１では、シート状の接合用部材９０の平面サイズを伝熱板２１の平面サイズよりも大きく設定してあるので、接合用部材９０と伝熱板２１とが同じ平面サイズに形成されている場合に比べて、伝熱板２１と金属部材である器具本体１００との間の沿面距離を長くすることができ、照明器具用の光源として用いる場合の耐雷サージ性を高めることができる（ただし、一般的に屋内用の照明器具と屋外用の照明器具とで要求される発光装置と金属部材との沿面距離は異なり、屋外用の照明器具の方がより長い沿面距離を要求される）。ここにおいて、シート状の接合用部材９０の厚みについては、耐雷サージ性の要求耐圧に応じて厚みを設計する必要があるが、熱抵抗を低減する観点からはより薄く設定することが望ましい。したがって、接合用部材９０に関しては、厚みを設定した上で、沿面距離の要求を満足できるように平面サイズを設定すればよい。
【００４５】
ところで、上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０と各導体パターン２３，２３とをそれぞれ２本のボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続した後、配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８からサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入した後に硬化させ、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられるが、このような製造方法でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。
【００４６】
そこで、本実施形態における発光装置１では、上述のように、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間（光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間）から溢れ出た封止樹脂を堰き止める環状（本実施形態では、円環状）の堰部２７を突設してある。ここにおいて、堰部２７は、白色系のレジストにより形成されている。また、堰部２７は、当該堰部２７の内周面から内方へ延出し当該堰部２７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）のセンタリング用爪部２７ｂが周方向に離間して等間隔で設けられ、且つ、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爪部２７ｂ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く、堰部２７と光学部材６０との間に溜めることが可能な封止樹脂の許容量を多くするためにセンタリング用爪部２７ｂの幅寸法は小さいほうが望ましい。
【００４７】
しかして、本実施形態における発光装置１では、製造過程で封止部５０にボイドが発生しにくくなり、信頼性が高く且つ光出力が大きな発光装置１を提供することができる。なお、図３（ａ）において光学部材６０と堰部２７との間に介在している樹脂部５０ｂは、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０と堰部２７と保護層２６とで囲まれた空間に溜まった封止樹脂を硬化させることにより形成されている。
【００４８】
また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁に、堰部２７に係合する切欠部７１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、実装基板２０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。
【００４９】
以上説明した本実施形態における発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有しているので、実装基板２０を回路基板に実装することなく照明器具の器具本体１００と熱結合させることが可能となり、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、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。また、上述の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面に堰部２７が設けられていることにより、製造時に封止部５０にボイドが発生するのを抑制することができる。
【００５０】
ところで、ＬＥＤチップ１０の裏面にはＡｕＳｎ層からなる第１の共晶合金層１１（図１参照）が設けられており、裏面に第１の共晶合金層１１を設けたＬＥＤチップ１０と当該ＬＥＤチップ１０を搭載する導体パターン３１を設けた被搭載部材であるサブマウント部材３０とを共晶接合させるＬＥＤチップ１０の実装方法としては、サブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側に第１の共晶合金層３１と同じ組成の第２の共晶合金層３４を形成した後、ダイボンド装置を用いて、サブマウント部材３０を導体パターン３１が設けられた面とは反対側（図１における下面側）から加熱源（ヒータなど）により加熱して第２の共晶合金層３４を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とを近づけて共晶接合させるようにしている。ここにおいて、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の裏面に第１の共晶合金層１１として第１の所定膜厚（例えば、３μｍ）のＡｕＳｎ層がスパッタ法や蒸着法などのＰＶＤ法により形成されている。一方、サブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側には、第２の共晶合金層３４として第２の所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＡｕＳｎ層をスパッタ法や蒸着法などのＰＶＤ法により形成している。また、本実施形態では、第２の共晶合金層３４の形成前に、導体パターン３１の表面上にＰｔ層３５（図２参照）をスパッタ法や蒸着法などのＰＶＤ法により形成するようにし、Ｐｔ層３５と第２の共晶合金層３４との積層膜の平面サイズをＬＥＤチップ１０の平面サイズに合わせるようにしている。
【００５１】
上述した本実施形態のＬＥＤチップ１０の実装方法によれば、サブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側にＬＥＤチップ１０の裏面の第１の共晶合金層１１と同じ組成の第２の共晶合金層３４を形成した後、サブマウント部材３０を導体パターン３１が設けられた面とは反対側から加熱して第２の共晶合金層３４を突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とを近づけて共晶接合させるので、共晶接合が速やかに進行することとなるから、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能となる。
【００５２】
ここにおいて、本実施形態では、第１の共晶合金層１１として８０Ａｕ−２０Ｓｎの組成比のＡｕＳｎ層を採用しており、第２の共晶合金層３４の形成にあたって、第２の共晶合金層３４の組成比を第１の共晶合金層１１の組成比と同じにしており（つまり、第２の共晶合金層３４として８０Ａｕ−２０Ｓｎの組成比のＡｕＳｎ層を採用しており）、共晶接合部の均一性を高めることが可能となる。これに対して、第２の共晶合金層３４の形成にあたって、第２の共晶合金層３４の組成比を第１の共晶合金層１１の組成比とは異ならせるようにすれば、第２の共晶合金層３４の融点と第１の共晶合金層１１の融点とを異ならせることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態では、上述の説明から明らかなように、第１の共晶合金層がＡｕＳｎにより形成されるとともに、導体パターン３１の少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されており、導体パターン３１の表面側に第２の共晶合金層３４を形成する前に、導体パターン３１の表面上にＰｔ層３５を形成するようにし、Ｐｔ層３５と第２の共晶合金層４との積層膜の平面サイズをＬＥＤチップ１０の平面サイズに合わせるようにしているので、共晶接合部の不要な広がりを防止することができ、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０との間からはみ出した共晶合金が半田ボールになってＬＥＤチップ１０のジャンクションを短絡するのを防止することができる。また、サブマウント部材３０に複数個のＬＥＤチップ１０を実装するような場合に、はみ出した共晶合金が半田ボールになってＬＥＤチップ１０間が短絡されてしまうのを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、各共晶合金層１１，３４がＡｕＳｎにより形成されているが、各共晶合金層１１，３４の材料はＡｕＳｎに限らず、例えば、ＳｎＡｇＣｕなどを採用してもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態のＬＥＤチップ１０の実装方法では、被搭載部材であるサブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側に第２の共晶合金層３４を形成しているが、第２の共晶合金層３４を形成する代わりに、第１の共晶合金層１１と同じ構成元素からなる共晶生成層を形成するようにし、当該共晶生成層を形成した後、サブマウント部材３０を導体パターン３１が設けられた面とは反対側から共晶生成層の共晶生成温度以上の温度で加熱して突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とを近づけて共晶接合させるようにしてもよい。ここにおいて、上述のように、第１の共晶合金層１１がＡｕＳｎにより形成されるとともに、導体パターン３１の少なくとも表面側の部位がＡｕにより形成されている場合、共晶生成層としては、Ｓｎ層と当該Ｓｎ層の表面を被覆する薄いＡｕ層との積層膜を形成すれば、ＡｕＳｎ共晶合金を生成させて共晶接合することができる。
【００５６】
このようなＬＥＤチップ１０の実装方法によれば、サブマウント部材３０の導体パターン３１の表面側にＬＥＤチップ１０の裏面の第１の共晶合金層１１と同じ構成元素からなる共晶生成層を形成した後、サブマウント部材３０を導体パターン３１が設けられた面とは反対側から共晶生成温度以上の温度で加熱して突沸させることなく溶融させた状態でＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とを近づけて共晶接合させるので、フラックスを用いることなく共晶接合部へのボイドの発生を抑制することが可能となる。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しているが、ＬＥＤチップ１０から放射される光は青色光に限らず、例えば、赤色光、緑色光、紫色光、紫外光などでもよい。また、上述の実施形態では、被搭載部材であるサブマウント部材３０に１個のＬＥＤチップ１０を実装するようにした発光装置１について例示したが、サブマウント部材３０に実装するＬＥＤチップ１０の数は特に限定するものではなく、複数個でもよく、また、１個のサブマウント部材３０に複数個のＬＥＤチップ１０を実装する場合、発光色が同じ１種類のＬＥＤチップ１０を実装するようにしてもよいし、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１０を実装するようにしてもよい。また、被搭載部材は、サブマウント部材に限らず、例えば、セラミック基板などでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態におけるＬＥＤチップの実装方法の説明図である。
【図２】同上におけるＬＥＤチップの実装方法の説明図である。
【図３】同上における発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は他の概略断面図である。
【図４】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略分解斜視図である。
【図５】同上の発光装置の要部概略平面図である。
【図６】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略分解斜視図である。
【図７】同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ＬＥＤチップ
１１  第１の共晶合金層
３０  サブマウント部材（被搭載部材）
３１  導体パターン
３４  第２の共晶合金層
３５  Ｐｔ層
【図１】
2009054892.tif 000003
【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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