(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプと配線基板との接合部にクラックを生じることが防止されたＬＥＤランプモジュールを実現すること。【解決手段】ＬＥＤランプモジュール１０は、ＬＥＤランプ１００と配線基板１５０とにより構成されている。ＬＥＤランプ１００の外部接続端子１０４は、コの字型のクリップ部と、Ｌ字型の弾性部とからなる。クリップ部は、ＬＥＤランプ１００のセラミック基板１０１側部１０１ａを挟み、配線パターン１０５と接触している。また弾性部は、はんだ１０６を介して配線基板１５０と接合している。外部接続端子１０４とセラミック基板１０１が固定されていないこと、および弾性部が弾性変形することによって、ＬＥＤランプ１００と配線基板１５０の熱膨張率差によって生じる応力が効果的に緩和される。【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、
セラミックからなり、上面に前記ＬＥＤチップが実装された基板と、
前記基板に形成され、ＬＥＤチップと接続する配線と、
前記基板の上面を覆い、前記ＬＥＤチップを封止する封止材と、
金属板からなる外部接続端子と、で構成され、
前記外部接続端子は、
コの字に屈曲され、前記基板側部を挟んで前記配線と接触するクリップ部と、
前記基板の下方に前記クリップ部と連続して形成され、弾性変形可能であり、配線基板との接続部となる弾性部と、を有する、
ことを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記弾性部は、前記基板の下方にＬ字型に屈曲して、前記クリップ部と連続する第１片と、配線基板との接続部となる第２片とが形成された形状であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記第１片は、前記金属板の幅方向に切り込みを有することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記配線は、前記基板の側部において前記基板の上面と裏面の両方に形成され、
前記外部接続端子の前記クリップ部は、前記上面に形成された前記配線と、前記裏面に形成された前記配線の両方に接触している、
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ＬＥＤランプ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤランプと、
前記ＬＥＤランプの前記外部接続端子の前記弾性部とはんだを介して接合する配線基板と、
で構成されていることを特徴とするＬＥＤランプモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックからなる基板にＬＥＤチップが実装されたＬＥＤランプ、およびそのＬＥＤランプと配線基板とを接続したＬＥＤランプモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックからなる基板の上面にＬＥＤチップが実装されたＬＥＤランプは、はんだを介して配線基板と接合している。たとえば、ＬＥＤランプとして、基板の上面にＬＥＤチップを実装し、基板の裏面に外部接続端子を設け、スルーホールを介してＬＥＤチップと外部接続端子が接続されたものを用いる。そして、配線基板に設けられた配線と、ＬＥＤランプの外部接続端子とをはんだを介して接合することでＬＥＤランプモジュールが構成される。
【０００３】
セラミック基板を用いたＬＥＤランプと配線基板とをはんだにより接合した場合、ＬＥＤランプと配線基板との熱膨張率差が大きいため、はんだである接合部にかかる応力が非常に大きくなる。そのため、温度差の激しい環境では短時間ではんだにクラックが生じてしまい、不灯に至る場合が多い。
【０００４】
このはんだにクラックが生じるのを防止する技術が特許文献１に示されている。特許文献１では、ＬＥＤランプの基板裏面に接合した外部接続端子をコの字型形状とし、弾性変形可能とすることで、ＬＥＤランプと配線基板との熱膨張率差を吸収し、はんだにクラックが生じるのを防止している。
【特許文献１】特開２００６−３０３３９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、外部接続端子をコの字型とする場合、コの字型外部接続端子を、配線基板からセラミック基板までの高さがある程度高くなければ十分な弾性が得られず、ＬＥＤランプと配線基板との熱膨張率差を吸収しきれなかった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ＬＥＤランプと配線基板との接合部にクラックを生じることが防止されたＬＥＤランプモジュール、およびそのＬＥＤランプモジュールに用いるＬＥＤランプを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、ＬＥＤチップと、セラミックからなり、上面にＬＥＤチップが実装された基板と、基板に形成され、ＬＥＤチップと接続する配線と、基板の上面を覆い、ＬＥＤチップを封止する封止材と、金属板からなる外部接続端子と、で構成され、外部接続端子は、コの字に屈曲され、基板側部を挟んで配線と接触するクリップ部と、基板の下方にクリップ部と連続して形成され、弾性変形可能であり、配線基板との接続部となる弾性部と、を有することを特徴とするＬＥＤランプである。
【０００８】
基板上に実装されるＬＥＤチップは１個である必要はなく、複数個であってもよい。また、ＬＥＤチップには、赤、緑、青などさまざまな発光色のものを用いることができる。封止材に透明なものを用いてＬＥＤチップの発光色を変えずともよいし、封止材に蛍光体を配合し、発光色を変化させるようにしてもよい。たとえば、青色または紫外発光のＬＥＤチップを用い、蛍光体を含む封止材によって白色発光させるようにしてもよい。
【０００９】
セラミックには、熱伝導性の高いＡｌＮなどを用いるとよい。また、基板は多層構造であってもよい。また、ＬＥＤチップと接続する配線は、外部接続端子のクリップ部と接触するために、基板側部に形成されている必要があるが、その基板側部において基板上面、側面、裏面の少なくともいずれかに配線が形成されていればよい。基板上面または裏面のみに配線を形成してもよいし、基板上面と裏面の両方に配線を形成するようにしてもよい。
【００１０】
外部接続端子の弾性部は、たとえば、Ｌ字型、板バネ状、などの形状とすることで弾性を持たせることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、弾性部は、基板の下方にＬ字型に屈曲して、クリップ部と連続する第１片と、配線基板との接続部となる第２片とが形成された形状であることを特徴とするＬＥＤランプである。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、第１片は、金属板の幅方向に切り込みを有することを特徴とするＬＥＤランプである。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、配線は、前記基板の側部において基板の上面と裏面の両方に形成され、外部接続端子のクリップ部は、上面に形成された配線と、裏面に形成された配線の両方に接触していることを特徴とするＬＥＤランプである。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明によるＬＥＤランプと、ＬＥＤランプの外部接続端子の弾性部とはんだを介して接合する配線基板と、で構成されていることを特徴とするＬＥＤランプモジュールである。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明のＬＥＤランプでは、クリップ部によって基板側部を挟んで接触させることにより、外部接続端子を基板に固定せずに設置している。また、外部接続端子の弾性部は弾性変形可能であり、たとえば、基板面に水平な方向の力に対して弾性変形が可能となっている。したがって、このＬＥＤランプの外部接続端子と配線基板とをはんだによって接合した場合、基板側部と外部接続端子のクリップ部が接触であって固定されておらず、かつ、外部接続端子の弾性部は弾性変形するため、熱膨張率差によって外部接続端子と基板との間に係る応力は効果的に吸収することができる。
【００１６】
また、第２の発明のように、外部接続端子の弾性部をＬ字型の形状とすれば、金属板を折り曲げて加工することで容易に形成することができる。
【００１７】
また、第３の発明のように、金属板の幅方向に切り込みを設けたことにより、上下方向、および、その金属板の面に垂直な方向に弾性変形しやすくなり、熱膨張率差による応力をより効果的に吸収することができる。
【００１８】
また、第４の発明のように、配線を基板の上面と裏面の両方に形成し、クリップ部がその上面と裏面の両方の配線に接触するようにすれば、外部接続端子との接触性がより望ましくなる。
【００１９】
また、第５の発明のＬＥＤランプモジュールでは、第１〜４の発明のＬＥＤランプを用いて、配線基板とＬＥＤランプの外部接続端子の弾性部とをはんだで接合している。上記のように、第１〜４の発明のＬＥＤランプは、熱膨張率差による応力を効果的に緩和できる構造であるから、接合部であるはんだに応力は及ばず、クラックの発生は抑制される。そのため、第５の発明によるＬＥＤランプモジュールは実装信頼性が高く、長寿命が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照しながら説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１のＬＥＤランプモジュール１０の構造を示す断面図である。ＬＥＤランプモジュール１０は、ＬＥＤランプ１００と、配線基板１５０とにより構成されている。
【００２２】
ＬＥＤランプ１００は、放熱性の高いＡｌＮからなるセラミック基板１０１、セラミック基板１０１の上面にフリップチップ実装された青色発光のＬＥＤチップ１０２、ＬＥＤチップ１０２を覆う封止材１０３、外部接続端子１０４により構成されている。
【００２３】
セラミック基板１０１には、その上面から、側面、裏面の側部と連続して配線パターン１０５が形成されている。また、この配線パターン１０５はＡｕメッキによって形成されている。ＬＥＤチップ１０２は、バンプを介してセラミック基板１０１の上面に形成された配線パターン１０５と接続している。
【００２４】
ＬＥＤチップ１０２は、エポキシ樹脂もしくはシリコーン樹脂からなる封止材１０３によって覆われている。封止材１０３には蛍光体が配合されていて、ＬＥＤランプ１００を白色発光させるようにしている。また、封止材１０３は、セラミック基板１０１の側部１０１ａの上面は覆われないように形成されている。
【００２５】
外部接続端子１０４は、クリップ部１０４ａと、弾性部１０４ｂで構成されている。図２は、外部接続端子１０４のより詳細な構造を示す図である。図２ａは、正面図（図１の断面と同じ面）、図２ｂは、図２ａの右側面の構造を示す側面図である。
【００２６】
クリップ部１０４ａは、上下に向かい合う１対の片１０４ａａと、それと直角に接続する片１０４ａｂで構成されたコの字の形状である。弾性部１０４ｂは、クリップ部１０４ａと連続する片１０４ｂａ（本発明の第１片）と、それに連続して直交する片１０４ｂｂ（本発明の第２片）によってＬ字型を構成している。片１０４ｂａは、金属板の幅方向に長方形状の切り込み１０４ｃが入れられていて、金属板の幅を狭くしている。この切り込み１０４ｃにより、弾性部１０４ｂは上下方向、および、水平方向であって金属板の幅方向に垂直な方向に弾性変形しやすくなっている。
【００２７】
また、図２ａのように、外部接続端子１０４は金属板を折り曲げて加工することで形成されている。金属板を重ねるようにして折り曲げ、その折り曲げた側の端部をさらに折り曲げてＬ字型として弾性部１０４ｂを形成し、金属板の両端部を向かい合うに折り曲げることで１対の片１０４ａａとしてコの字のクリップ部１０４ａを形成している。
【００２８】
クリップ部１０４ａは、１対の片１０４ａａでセラミック基板１０１の側部１０１ａを挟み、配線パターン１０５と接触していて、側部１０１ａはクリップ部１０４ａに固定されていない。
【００２９】
配線基板１５０は、ＡｌまたはＣｕからなる基板１５１上に絶縁層１５２を介して配線パターン１５３が形成された構造である。Ａｌは比較的熱伝導性が高く、軽いことに利点があり、ＣｕはＡｌよりさらに熱伝導性が高いことに利点がある。
【００３０】
弾性部１０４ｂの片１０４ｂｂは、はんだ１０６を介して配線基板１５０の配線パターン１５２と接合している。
【００３１】
このＬＥＤランプモジュール１０では、セラミック基板１０１と外部接続端子１０４が固定されていないことと、配線基板１５０とはんだ１０６を介して接合する弾性部１０４ｂが弾性変形することにより、ＬＥＤランプ１００と配線基板１５０との熱膨張率差によって生じる応力が効果的に緩和される。そのため、ＬＥＤランプ１００と配線基板１５０との接合部であるはんだ１０６には応力が及ばず、はんだ１０６に生じるクラックは抑制される。したがって、実施例１のＬＥＤランプモジュール１０は、実装信頼性が高く、長寿命が期待できる。
【００３２】
実施例１では、封止材に蛍光体を配合し、ＬＥＤチップに青色発光のものを用いることでＬＥＤランプの発光色を白色としているが、赤、緑、青などの各種発光色のＬＥＤチップを用い、封止材に蛍光体を配合しないでＬＥＤチップの発光色をそのまま利用するＬＥＤランプであってもよい。
【００３３】
また、実施例１では、配線パターンをセラミック基板の側面および裏面にも形成しているが、セラミック基板側部の上面、側面、裏面のいずれかの面に、外部接続端子のクリップ部によって接触可能なように形成されていればよい。
【００３４】
また、実施例１では、外部接続端子の弾性部の形状をＬ字型としているが、本発明はこれに限るものではなく、他の弾性変形可能な形状を用いてもよい。たとえば、板バネ状の形状を用いることができる。また、実施例１のＬ字型の弾性部は、切り込みを設けて弾性変形しやすくしているが、この切り込みは必ずしも必要ではない。
【００３５】
図３は、他の外部接続端子２０４の形状を示す図であり、図３ａは正面図、図３ｂは図３ａの右側面図である。外部接続端子２０４は、クリップ部２０４ａと、Ｌ字型の弾性部２０４ｂを有する構造である。クリップ部２０４ａは、片２０４ａａと、その片２０４ａａ片の下方であって、片２０４ａａに向かい合い、互いに金属板幅方向に離間している２つの片２０４ａｃと、片２０４ａａと片２０４ａｃとにそれぞれ直角に接続する片１０４ａｂで構成された形状である。弾性部２０４ｂは、クリップ部２０４ａと連続する片２０４ｂａと、それに連続して直交する片２０４ｂｂによってＬ字型を構成している。
【００３６】
この外部接続端子２０４は、金属板を一部切断し、折り曲げて加工することで形成している。図３ｃは、外部接続端子２０４の展開図であり、点線は折り線を示している。線２１０、２１１は切断線である。このように、線２１０、２１１で金属板の一部を切断し、線２１２で折り曲げることで片２０４ａｃを形成している。このため、片２０４ａｂの幅は、片２０４ａａ、２０４ｂａ、２０４ｂｂの幅よりも狭くなっている（図３ｂ参照）。この例では、線対称に両側を切断して片２０４ａｃを２つ形成しているが、片側のみ切断して片２０４ａｃを１つ形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、照明装置などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１のＬＥＤランプモジュール１０の構造を示す断面図。
【図２】外部接続端子の構造を示す図。
【図３】他の外部接続端子の構造を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ＬＥＤランプモジュール
１００：ＬＥＤランプ
１０１：セラミック基板
１０２：ＬＥＤチップ
１０３：封止材
１０４：外部接続端子
１０４ａ：クリップ部
１０４ｂ：弾性部
１０５：配線パターン
１０６：はんだ
１５０：配線基板
【図１】
2009059982.tif 000003
【図２】
2009059982.tif 000004
【図３】
2009059982.tif 000005