JP2007294847A

JP2007294847A - 表面実装型発光装置

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Publication number: JP2007294847A
Application number: JP2006310819A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Kimura; 秀吉木村; Takuma Hashimoto; 拓磨橋本; Masaru Sugimoto; 勝杉本; Koji Nishioka; 浩二西岡
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: JP5174340B2

Abstract

【課題】実装基板と配線基板との熱膨張率差に起因して、外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができる表面実装型発光装置を提供する。
【解決手段】表面実装型発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０とを備え、実装基板２０において規定方向の両端部に形成されＬＥＤチップ１０が電気的に接続された外部接続用電極２５，２５を配線基板８０の導体パターン８３，８３に接合部９０，９０を介して固着して用いる。実装基板２０は、外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差するスリット２３，２３が形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップが実装された実装基板とを備え、配線基板に表面実装して用いる表面実装型発光装置に関するものである。

従来から、図１８に示すように、ＬＥＤチップ１０’と、ＬＥＤチップ１０’を収納する収納凹所２１ａ’が一表面側に形成されＬＥＤチップ１０’への給電用の配線パターン２２’，２２’が設けられた実装基板２０’と、実装基板２０’の収納凹所２１ａ’内でＬＥＤチップ１０’を封止した透明な封止樹脂からなる封止部（図示せず）と、実装基板２０’の上記一表面側で収納凹所２１ａ’を閉塞するシート状の色変換部材３０’とを備え、各配線パターン２２’，２２’のうち実装基板２０’の収納凹所２１ａ’の内底面上に形成された一端部がチップ接続部２２ａ’，２２ａ’を構成し、実装基板２０’の他表面側の周部に形成された他端部が外部接続用電極２２ｂ’，２２ｂ’を構成してなる表面実装型発光装置１’が提案されている。なお、上述の表面実装型発光装置１’では、ＬＥＤチップ１０’として青色ＬＥＤチップを用い、色変換部材３０’を黄色蛍光体および透光性材料により形成することで、青色光と黄色光との混色光からなる白色光が得られる白色発光装置を実現することができる。

上述の表面実装型発光装置１’は、実装基板２０’と色変換部材３０’とでパッケージを構成しており、配線基板８０’に表面実装する際には、各外部接続用電極２２ｂ’，２２ｂ’を、ろう材（例えば、半田）からなる接合部９０’，９０’を介して配線基板８０’の導体パターン８３’，８３’と接続する。なお、実装基板２０’は、熱伝導率の高いセラミックス基板からなる絶縁性基板２１’に上記収納凹所２１ａ’が形成されるとともに配線パターン２２’，２２’が設けられている。一方、配線基板８０’は、金属ベースプリント配線板であり、熱伝導率の高い金属板８１’上の絶縁層８２’上に導体パターン（回路パターン）８３’，８３’が形成されており、実装基板２０’の他表面から突出した放熱用凸部２０ｅ’が絶縁層８２’を介さずに金属板８１’に熱結合されている。

ところで、上述のような表面実装型発光装置は、白色発光装置に限らず、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。

また、最近の白色発光装置の高出力化に伴い、白色発光装置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、上述の白色発光装置を一般照明用途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つの白色発光装置では所望の光出力を得ることができないので、複数個の白色発光装置を１つの配線基板上に実装した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。
特開２００５−１２１５５号公報

ところで、上述のように複数個の表面実装型発光装置１’を１つの配線基板８０’上に実装したＬＥＤユニットでは、個々の表面実装型発光装置１’の発熱量は比較的少ないものの、表面実装型発光装置１’の数の増加に伴って発熱量が多くなるので、配線基板８０’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。

また、上述のＬＥＤユニットを用いた照明器具では、従来の照明器具に比べて器具本体の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ことが多く、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。

上述のようにＬＥＤユニットを一般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るが、図１８に示した表面実装型発光装置１’のように放熱性を向上させたものでも、実装基板２０’と配線基板８０’との線膨張率差に起因して接合部９０’，９０’にクラックが生じてしまう恐れがある。

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、実装基板と配線基板との熱膨張率差に起因して、外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができる表面実装型発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装された実装基板とを備え、実装基板において規定方向の両端部に形成されＬＥＤチップが電気的に接続された外部接続用電極を配線基板の導体パターンに接合部を介して固着して用いる表面実装型発光装置であって、実装基板は、外部接続用電極を結ぶ直線に交差するスリットが形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっていることを特徴とする。

この発明によれば、実装基板は、外部接続用電極を結ぶ直線に交差するスリットが形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっているので、実装基板と配線基板との線膨張率差に起因して接合部に発生する応力が緩和されるから、実装基板の外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記実装基板は、前記規定方向の中間位置に前記ＬＥＤチップが配置され、前記規定方向において前記ＬＥＤチップの両側に前記スリットが形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記各接合部それぞれに発生する応力を効果的に緩和することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記各スリットは、互いに平行で且つ前記実装基板の外周縁からの切り込み方向が同じであることを特徴とする。

この発明によれば、前記各外部接続用電極それぞれに接合部によって引っ張られる力が作用しても、これらの力を互いに打ち消すことができ、前記実装基板が前記配線基板上で回転する向きに位置ずれを起こすのを防止できる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記実装基板は、前記ＬＥＤチップが搭載されたチップ搭載部が、前記外部接続電極が形成された電極形成部の内側に配置されるとともに連結部を介して電極形成部に支持され、連結部を除いてチップ搭載部と電極形成部との間に前記スリットが形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記スリットが直線状に形成されている場合に比べて、前記実装基板が伸縮弾性変形しやすくなり、前記接合部にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記実装基板は、前記連結部が前記チップ搭載部の外周方向に離間して２箇所に設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記連結部が１箇所だけに設けられている場合に比べて前記実装基板の機械的強度を高めることができる。

請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップ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前記実装基板との間に前記ＬＥＤチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記ＬＥＤチップを封止した透明な封止材からなる封止部と、色変換部材を囲む形で配置され色変換部材から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材とを備え、反射部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする。

この発明によれば、反射部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされているので、反射部材における前記実装基板側の端部が前記色変換部材における前記実装基板側の端部よりも前記配線基板に近い側に位置することとなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。

請求項７の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップ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前記実装基板との間に前記ＬＥＤチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記ＬＥＤチップを封止した透明な封止材からなる封止部とを備え、色変換部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする。

この発明によれば、色変換部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされているので、前記ＬＥＤチップから放射された光が色変換部材を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材の位置合わせ精度を高めることが可能となる。

請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記実装基板は、前記チップ搭載部と前記色変換部材とで囲まれた空間と外部とを連通させる少なくとも２つの連通口が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、製造時に、前記チップ搭載部と前記色変換部材とで囲まれた空間に対して、少なくとも２つの連通口の１つを前記封止材の注入口として利用し他の１つを空気抜け口として利用して注入口から前記封止材を上記空間に注入した後で前記封止材を硬化させることにより前記封止部を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で前記封止部にボイドが発生するのを抑制することができ、信頼性および光出力の向上を図れる。

請求項１の発明では、実装基板の外部接続用電極と配線基板の導体パターンとの間を接続している接合部にクラックが生じるのを防止することができるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の表面実装型発光装置１について図１および図２に基づいて説明する。

本実施形態の表面実装型発光装置１は、可視光（本実施形態では、青色光）を放射するＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を封止した封止部（図示せず）とを備えている。なお、本実施形態では、上記封止部が、透明な封止材（例えば、シリコーン樹脂など）およびＬＥＤチップ１０から放射され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により形成されている。また、本実施形態では、実装基板２０と上記封止部とでパッケージを構成している。

ＬＥＤチップ１０は、青色の波長域の光を放射する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からなるベース基板の一表面側にＧａＮ系化合物半導体材料からなる発光部が形成されているが、ベース基板はサファイア基板に限らず、ＳｉＣ基板やＳｉ基板などでもよい。なお、ＬＥＤチップ１０は、実装基板２０に対してフリップ実装されているが、ボンディングワイヤを用いた実装構造を採用してもよい。

また、上記封止部は、上記蛍光体として、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（例えば、ＹＡＧ系の蛍光体など）を含有している。したがって、本実施形態の表面実装型発光装置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上記封止部の光出射面から出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、本実施形態では、上記封止部に黄色蛍光体を含有させてあるが、封止部５０に含有させる蛍光体は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。

本実施形態の表面実装型発光装置１は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、所望の光出力が得られるように、配線基板９０上に複数個の表面実装型発光装置１を実装して当該複数個の表面実装型発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。

配線基板８０は、金属ベースプリント配線板であり、アルミニウム製の金属板８１上の絶縁層８２上に表面実装型発光装置１の各外部接続用電極２５，２５それぞれが半田からなる接合部９０，９０を介して固着される導体パターン（配線パターン）８３，８３が形成されている。なお、配線基板８０は、金属ベースプリント配線板に限らず、例えば、ガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板などを用いて形成してもよい。また、接合部９０，９０の材料は、半田以外のろう材を採用してもよい。

実装基板２０は、矩形板状のセラミックス基板（例えば、アルミナ基板などの電気絶縁性を有し且つ熱伝導率の高いセラミックス基板）からなる絶縁性基板２１を用いて形成されており、ＬＥＤチップ１０の実装面側にＬＥＤチップ１０の各電極とそれぞれ電気的に接続される２つの配線パターン２２，２２が形成され、各配線パターン２２，２２が絶縁性基板２１の厚み方向に貫設された貫通孔配線２８，２８を介して外部接続用電極２５，２５と電気的に接続されている。

ここにおいて、各外部接続用電極２５，２５は、絶縁性基板２１の外周縁に凹設されている切欠部の内面に形成されたフィレット形成用の側面電極部２５ａ，２５ａと、絶縁性基板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面側とは反対側の裏面に形成された裏面電極部２５ｂ，２５ｂとが連続して形成されており、裏面電極部２５ｂ，２５ｂが上述の貫通孔配線２８，２８を介して配線パターン２２，２２と電気的に接続されている。

また、実装基板２０は、絶縁性基板２１の裏面の中央部に、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を放熱させるための矩形状の放熱用導体部２６が形成されているので、放熱用導体部２６を半田からなる接合部９２を介して配線基板８０の導体パターン８４と固着して配線基板８０と熱結合させることにより、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制することができる。なお、放熱用導体部２６は、裏面側電極部２５ｂ，２５ｂと同じ材料により形成されている。また、放熱用導体部２６は、ＬＥＤチップ１０よりも平面サイズを大きく設定してある。放熱用導体部２６は必ずしも設ける必要はないが、表面実装型発光装置１に放熱用導体部２６を設けることにより、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を放熱用導体部２６および配線基板８０を通して放熱することが可能となるので、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制するとともに、ＬＥＤユニットの温度上昇を抑制することが可能となり、接合部９０，９０にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。

ところで、実装基板２０は、規定方向（本実施形態では、長手方向）の両端部に上述の外部接続用電極２５，２５が形成されており、外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差し厚み方向に貫通するスリット２３，２３が形成されており、当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっている。ここにおいて、実装基板２０は、上記規定方向の中間位置にＬＥＤチップ１０が配置され、上記規定方向においてＬＥＤチップ１０の両側にスリット２３，２３が形成されることで上記規定方向の両端部に細幅の腕部２４，２４が形成されている。また、実装基板２０は、各スリット２３，２３が直線状であって互いに平行で且つ当該実装基板２０の外周縁からの切り込み方向が同じとなっている（要するに、実装基板２０の各スリット２３，２３は、当該実装基板２０の短手方向の一側縁において一端が開放されている）。以上説明した実装基板２０は、短手方向に沿った中心線に対して線対称の構造となっている。なお、実装基板２０における上述の外部接続用電極２５，２５は、腕部２４，２４に形成されているが、側面電極部２５ａ，２５ａは実装基板２０の短手方向の上記一側縁側の端部において腕部２４，２４に形成され、裏面電極部２５ｂ，２５ｂは腕部２４，２４の略全長に亙って形成されている。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、実装基板２０に外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差するスリット２３，２３が形成され当該直線に沿った方向に実装基板２０が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板２０と配線基板８０との伸びの差がスリット２３，２３で緩和され、実装基板２０と配線基板８０との線膨張率差に起因して接合部９０，９０に発生する応力が緩和されるから、実装基板２０の外部接続用電極２５，２５と配線基板８０の導体パターン８３，８３との間を接続している接合部９０，９０にクラックが生じるのを防止することができる。

ここにおいて、本実施形態の表面実装型発光装置１では、実装基板２０は、上記規定方向の中間位置にＬＥＤチップ１０が配置され、上記規定方向においてＬＥＤチップ１０の両側にスリット２３，２３が形成されているので、各接合部９０，９０それぞれに発生する応力を効果的に緩和することができる。また、本実施形態の表面実装型発光装置１では、各スリット２３，２３が、互いに平行で且つ実装基板２０の外周縁からの切り込み方向が同じなので、各外部接続用電極２５，２５それぞれに、接合部９０，９０によって引っ張られる力が作用しても、これらの力を互いに打ち消すことができ、実装の際の半田溶融時に、実装基板２０が配線基板８０上で回転する向きに位置ずれを起こすのを防止できる。

本実施形態では、実装基板２０の基礎となる絶縁性基板２１として、厚さ寸法が０．３ｍｍ、長手方向の寸法が８ｍｍ、短手方向の寸法が７ｍｍのアルミナ基板を用いており、腕部２４の幅寸法（上記アルミナ基板の長手方向の側縁からスリット２３までの距離）を１ｍｍとし、各スリット２３，２３は、幅寸法（上記アルミナ基板の長手方向における幅寸法）を０．１ｍｍ、長さ寸法（上記アルミナ基板の短手方向における切り込み深さ寸法）を５ｍｍとしてあるが、基板材料や数値は特に限定するものではない。

ここにおいて、絶縁性基板２１の材料の線膨張率をα１、配線基板８０の大部分を占める金属板８１の材料の線膨張率をα２とし、点灯時の温度と消灯時の温度との温度差をΔＴ〔Ｋ〕、２つの外部接続用電極２５，２５間の距離をＬ〔ｍｍ〕、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板２０と配線基板８０との伸びの差をΔＬ〔ｍｍ〕とすれば、ΔＬは、ΔＬ＝（｜α１−α２｜）×ΔＴ×Ｌで求められる。ここで、絶縁性基板２１の材料がアルミナで、金属板８１の材料がアルミニウムの場合には、α１＝７．１×１０^−６〔Ｋ^−１〕、α２＝２３×１０^−６〔Ｋ^−１〕とし、消灯時の温度を３０℃、点灯時の温度を１００℃とすれば、ΔＬ＝０．００９〔ｍｍ〕となる。したがって、各スリット２３，２３の幅寸法が上述のように０．１ｍｍであれば、この伸びの差ΔＬをスリット２３，２３で十分に吸収することができる。なお、スリット２３，２３の長さ寸法や腕部２４，２４の幅寸法は、実装基板２０に必要な弾性と腕部２４，２４の強度との兼ね合いで適宜設定することが望ましく、実装基板２０の材質や厚さに応じて変えることが望ましいので、特に限定するものではない。また、実装基板２０の外周形状は長方形状に限らず、例えば、正方形状でもよい。

ところで、上述の実装基板２０では、スリット２３，２３の終端部付近で機械的強度が最も弱くなるが、スリット２３，２３の幅寸法を上述のように０．１ｍｍに設定し、スリット２３，２３の終端部の平面視形状を円弧状の形状とした場合、終端部の曲率半径は０．０５ｍｍ程度の小さな値となり、実装基板２０にスリット２３，２３の幅を広げる方向の力が作用したときに、スリット２３，２３の終端部付近に応力が集中してスリット２３，２３の内面から実装基板２０にクラックが発生する可能性がある。そこで、スリット２３，２３の幅寸法が比較的小さくてクラックが発生する恐れがある場合には、例えば、図３に示すように、スリット２３の終端部に連続し且つスリット２３の幅寸法に比べて直径の大きな円形状の応力緩和用穴２３ｂ（例えば、曲率半径が０．１５ｍｍ程度となる円形状の応力緩和用穴２３ｂ）を形成して、スリット２３の終端部付近に発生する応力を略均等に分散させればよい。なお、この種の応力緩和用穴２３ｂは、後述の各実施形態においても有効である。

（実施形態２）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１では、各スリット２３，２３それぞれの一端が開放されていたのに対して、図４に示すように、各スリット２３，２３が実装基板２０の短手方向の中間部に形成されており、各スリット２３，２３それぞれの両端が開放されていない点などが相違する。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。

さらに説明すれば、本実施形態では、実装基板２０の短手方向の両側縁から所定距離（例えば、１．５ｍｍ）だけ離れたところにスリット２３，２３の両端が位置し、各配線パターン２２，２２が、スリット２３，２３を避けるように二股状に分岐されており、配線パターン２２と外部接続用電極２５とを電気的に接続する貫通孔配線２８が２つずつ設けられている。また、外部接続用電極２５は、実装基板２０の短手方向の中央部に形成されており、実装基板２０の短手方向に離間して形成された２つの側面電極部２５ａ，２５ａが１つの裏面電極部２５ｂで連結されている。なお、本実施形態における実装基板２０は、短手方向に沿った中心線に対して線対称の構造となり、長手方向に沿った中心線に対しても線対称の構造となっている。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１でも、実施形態１と同様に、実装基板２０に外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差するスリット２３，２３が形成され当該直線に沿った方向に実装基板２０が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板２０と配線基板８０との伸びの差がスリット２３，２３で緩和され、実装基板２０と配線基板８０との線膨張率差に起因して接合部９０，９０に発生する応力が緩和されるから、実装基板２０の外部接続用電極２５，２５と配線基板８０の導体パターン８３，８３との間を接続している接合部９０，９０にクラックが生じるのを防止することができる。また、本実施形態の表面実装型発光装置１では、各スリット２３，２３が実装基板２０の短手方向の中央部に形成され両端が開放されていないので、実施形態１に比べて、実装基板２０において各スリット２３，２３の端部付近に発生する応力を低減でき、実装基板２０にクラックが発生するのをより確実に防止することができる。

（実施形態３）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、外部接続用電極２５，２５の形成位置が上記規定方向の両端部において実装基板２０の短手方向にずれており、２つのスリット２３，２３の切り込み方向が互いに異なっている点などが相違する。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。

本実施形態における実装基板２０は、各スリット２３，２３が、実装基板２０の短手方向の両側縁のうち外部接続用電極２５，２５に近い側の側縁から切り込んだ形に形成されるとともに、配線パターン２２，２２が、スリット２３，２３を避ける形で形成されており、全体として点対称の構造となっている。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１でも、実施形態１と同様に、実装基板２０に外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差するスリット２３，２３が形成され当該直線に沿った方向に実装基板２０が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板２０と配線基板８０との伸びの差がスリット２３，２３で緩和され、実装基板２０と配線基板８０との線膨張率差に起因して接合部９０，９０に発生する応力が緩和されるから、実装基板２０の外部接続用電極２５，２５と配線基板８０の導体パターン８３，８３との間を接続している接合部９０，９０にクラックが生じるのを防止することができる。

（実施形態４）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示すように、ＬＥＤチップ１０から放射される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実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で配置されるドーム状の色変換部材３０と、色変換部材３０の内側でＬＥＤチップ１０を封止した透明な封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなるゲル状の封止部４０とを備えている点、各スリット２３，２３の形状などが相違する。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。また、実施形態１にて説明した配線パターン２２，２２（図１（ａ）参照）および貫通孔配線２８，２８（図１（ａ）参照）は図示を省略してある。

また、本実施形態における実装基板２０は、ＬＥＤチップ１０が搭載されたチップ搭載部２０ａが、外部接続電極２５，２５が形成された電極形成部２０ｂの内側に配置されるとともに連結部２０ｃを介して電極形成部２０ｂに支持され、連結部２０ｃを除いてチップ搭載部２０ａと電極形成部２０ｂとの間に曲線状のスリット２３，２３が形成されている。すなわち、各スリット２３，２３は、これら２つのスリット２３，２３で円形状のチップ搭載部２０ａを取り囲むような形状に形成されている。

ところで、本実施形態では、上述の色変換部材３０がチップ搭載部２０ａにおけるＬＥＤチップ１０の実装面側に固着されており、実装基板２０と色変換部材３０とで、パッケージを構成している。

ここにおいて、色変換部材３０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。したがって、本実施形態の表面実装型発光装置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３０の外面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３０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、エポキシ樹脂、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３０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。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、実施形態１のように各スリット２３，２３が直線状に形成されている場合に比べて、実装基板２０が伸縮弾性変形しやすくなり、接合部９０，９０にクラックが生じるのをより確実に防止することができる。なお、本実施形態では、色変換部材３０の形状をドーム状の形状としてあるが、ドーム状の形状に限らず、例えば、一面開口した箱状の形状としてもよい。

ところで、本実施形態の表面実装型発光装置１の製造にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０を実装基板２０に実装した後、ＬＥＤチップ１０を封止部４０の一部となる液状の第１の封止材（例えば、シリコーン樹脂）により覆ってから硬化させ、その後、ドーム状の色変換部材３０の内側に上述の封止部４０の残りの部分の基礎となる液状の第２の封止材（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、色変換部材３０を実装基板２０における所定位置に配置して第２の封止材を硬化させることによりゲル状の封止部４０を形成するのと同時に色変換部材３０を実装基板２０に固着する製造方法を採用すればよく、このような製造方法を採用することで封止部４０にボイドが発生するのを抑制することが可能となる。また、上述の例では、封止部４０全体がゲル状に形成されているが、第１の封止材として硬化してゲル状になる材料を選定し、第２の封止材として接着性の高い材料を選定することにより、封止部４０が外部からＬＥＤチップ１０へ伝達される応力を緩和する機能を有し、しかも、製造時に第２の封止材によって色変換部材３０を実装基板２０に確実に接着させることができ、封止部４０を形成するのと同時に色変換部材３０を実装基板２０に確実に固着させることができる。

（実施形態５）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態４と略同じであって、図７および図８に示すように、色変換部材３０を囲む形で配置され色変換部材３０から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材５０を備えている点が相違する。なお、実施形態１，４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。

反射部材５０は、実装基板２０から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ筒状の形状に形成されており、可視光に対する反射率の高い金属（例えば、銀など）からなる反射膜を蒸着したアクリル系プラスチックにより構成されている。なお、反射部材５０の材料は特に限定するものではない。

また、反射部材５０は、実装基板２０側の端部において実装基板２０の連結部２０ｃに対応する部位に連結部２０ｃが係合する切欠部５３（図８参照）が形成されており、実装基板２０側の端部をスリット２３，２３に挿入することで実装基板２０に位置決めすることができるので、切欠部５３の内面と連結部２０ｃとを接着剤により固着すれば反射部材５０を実装基板２０に対して固定することができる。なお、図７に示した例では、配線基板８０に、実装基板２０のスリット２３，２３に対応する貫通溝８５，８５を形成してある。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、色変換部材３０から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材５０が、当該反射部材５０における実装基板２０側の端部をスリット２３，２３に挿入して実装基板２０に位置決めされているので、反射部材５０における実装基板２０側の端部が色変換部材３０における実装基板２０側の端部よりも配線基板８０に近い側に位置することとなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。ここにおいて、実装基板２０に対する反射部材５０の位置決めのために、反射部材５０の外周面から外方へ突出する鍔片を設けて、鍔片を実装基板２０の一表面に接着するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、表面実装型発光装置１が反射部材５０を備えているが、反射部材５０は照明器具に設けてもよい。

（実施形態６）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態４と略同じであって、図９に示すように、実装基板２０におけるスリット２３，２３の形状が相違し、実装基板２０においてチップ搭載部２０ａと電極形成部２０ｂとを連結する連結部２０ｃがチップ搭載部２０ａの外周方向に離間して２箇所に設けられている点などが相違する。なお、実施形態４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。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、実施形態４のように連結部２０ｃが１箇所だけに設けられている場合に比べて実装基板２０の機械的強度を高めることができる。

（実施形態７）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態６と略同じであって、図１０（ａ）に示すように、実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で配置される色変換部材３０における実装基板２０側の端部がスリット２３，２３に挿入されて実装基板２０に位置決めされている点などが相違する。なお、実施形態６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。

色変換部材３０は、図１０（ｃ）に示すように、実装基板２０側の端部において実装基板２０の各連結部２０ｃ，２０ｃそれぞれに対応する部位に連結部２０ｃ，２０ｃが係合する切欠部３２，３２が形成されており、実装基板２０側の端部をスリット２３，２３に挿入することで実装基板２０に位置決めすることができるので、切欠部３２，３２の内面と連結部２０ｃ，２０ｃとを接着剤により固着すれば色変換部材３０を実装基板２０に対して固定することができる。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、色変換部材３０が、当該色変換部材３０における実装基板２０側の端部を実装基板２０のスリット２３，２３に挿入して実装基板２０に位置決めされているので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が色変換部材３０を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材３０の位置合わせ精度を高めることが可能となる。なお、色変換部材３０を実装基板２０に位置決め固定するための構造として、色変換部材３０における実装基板２０側の端部に図１１に示すような段差部３３を設けて、当該段差部３３を実装基板２０に接着するようにしてもよい。

ところで、本実施形態における実装基板２０は、図１０（ｂ）に示すように、チップ搭載部２０ａと色変換部材３０とで囲まれた空間と外部とを連通させる２つの連通口２９，２９が形成されている（なお、図１０（ｂ）では、外部接続用電極２５，２５の図示を省略してある）。ここにおいて、連通口２９，２９は、スリット２３，２３に連続して形成されているが、スリット２３，２３から離間して設けてもよい。

本実施形態の表面実装型発光装置１の製造にあたっては、チップ搭載部２０ａと色変換部材３０とで囲まれた空間に対して、２つの連通口２９，２９の１つを上記封止材（例えば、シリコーン樹脂）の注入口として利用し他の１つを空気抜け口として利用して注入口から上記封止材を上記空間に注入した後で上記封止材を硬化させることにより封止部４０を形成するような製造方法を採用することができるので、製造過程で封止部４０にボイドが発生するのを抑制することができ、信頼性および光出力の向上を図れる。

（実施形態８）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態６と略同じであって、図１２および図１３に示すように、色変換部材３０を囲む形で配置され色変換部材３０から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材５０を備えている点が相違する。なお、実施形態６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。

反射部材５０の形状は実施形態５と略同じであって、実装基板２０側の端部において実装基板２０の連結部２０ｃが係合する切欠部５３（図８参照）が２箇所に形成されており、実装基板２０側の端部をスリット２３，２３に挿入することで実装基板２０に位置決めすることができるので、切欠部５３，５３の内面と連結部２０ｃ，２０ｃとを接着剤により固着すれば反射部材５０を実装基板２０に対して固定することができる。なお、図１２（ｂ）に示した例では、配線基板８０に、実装基板２０のスリット２３，２３に対応する貫通溝８５，８５を形成してある。

（実施形態９）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態６と略同じであって、図１４に示すように、実装基板２０における電極形成部２０ｂに、色変換部材３０から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部２１ｂが突設されている点が相違する。なお、実施形態６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。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、色変換部材３０から側方へ出射する光が反射部２１ｂにて前方へ反射されるので、指向性を高めることができる。なお、反射部２１ｂは、色変換部材３０側の内側面２１ｃが反射面を構成しているが、当該内側面２１ｃに、可視光に対する反射率の高い金属からなる反射膜を設けてもよい。

なお、実装基板２０は、多層セラミックス基板を利用して形成してもよいし、ＭＩＤ基板により構成してもよい。

（実施形態１０）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態９と略同じであって、図１５および図１６に示すように、実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で配置される色変換部材３０における実装基板２０側の端部がスリット２３，２３に挿入されて実装基板２０に位置決めされている点などが相違する。なお、実施形態９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。

色変換部材３０は、実装基板２０側の端部において実装基板２０の各連結部２０ｃ，２０ｃそれぞれに対応する部位に連結部２０ｃ，２０ｃが係合する切欠部３２，３２が形成されており、実装基板２０側の端部をスリット２３，２３に挿入することで実装基板２０に位置決めすることができるので、切欠部３２，３２の内面と連結部２０ｃ，２０ｃとを接着剤により固着すれば色変換部材３０を実装基板２０に対して固定することができる。

しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１では、色変換部材３０が、当該色変換部材３０における実装基板２０側の端部を実装基板２０のスリット２３，２３に挿入して実装基板２０に位置決めされているので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が色変換部材３０を通らずに漏れるのを防止することができるとともに、色変換部材３０の位置合わせ精度を高めることが可能となる。なお、色変換部材３０を実装基板２０に位置決め固定するための構造として、色変換部材３０における実装基板２０側の端部に上述の図１１に示すような段差部３３を設けて、当該段差部３３を実装基板２０に接着するようにしてもよい。

ところで、本実施形態における実装基板２０は、実施形態７と同様に、チップ搭載部２０ａと色変換部材３０とで囲まれた空間と外部とを連通させる２つの連通口２９，２９が形成されている。ここにおいて、連通口２９，２９は、スリット２３，２３に連続して形成されているが、スリット２３，２３から離間して設けてもよい。

（実施形態１１）
本実施形態の表面実装型発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図１７に示すように、実装基板２０の絶縁性基板２１が多層セラミックス基板により構成され、ＬＥＤチップ１０を収納する収納凹所２１ａが形成されている点、シート状の色変換部材３０が実装基板２０の収納凹所２１ａを閉塞する形で実装基板２０に固着されている点などが相違する。また、本実施形態の表面実装型発光装置１は、実装基板２０の収納凹所２１ａ内でＬＥＤチップ１０が透明な封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部（図示せず）により封止されている。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。また、図１７では、実施形態１にて説明した配線パターン２２，２２（図１（ａ）参照）および貫通孔配線２８，２８（図１（ａ）参照）の図示を省略してある。

本実施形態の表面実装型発光装置１では、図１８に示した従来構成と同様に、収納凹所２１ａの開口面積が当該収納凹所２１ａの内底面から離れるにつれて徐々に大きくなっており、収納凹所２１ａの内側面がＬＥＤチップ１０から側方へ放射された光を前方へ反射する反射面を構成している。なお、本実施形態の表面実装型発光装置１においても、ＬＥＤチップ１０から放射された光と色変換部材３０の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が、上記封止部に黄色蛍光体を含有させ、色変換部材３０の代わりに透光性材料からなるシート状の保護部材を採用するようにしてもよい。

ところで、本実施形態における実装基板２０は、絶縁性基板２１を構成する多層セラミック基板のうち最下層（１層目）のセラミックスシートにスリット２３，２３を形成し、当該スリット２３，２３を形成した１層目のセラミックスシート直上の２層目のセラミックスシートの長手方向の寸法を１層目のセラミックスシートのスリット２３，２３間の距離よりも短い寸法に設定してある。しかして、本実施形態の表面実装型発光装置１においても、実施形態１と同様に、実装基板２０に外部接続用電極２５，２５を結ぶ直線に交差するスリット２３，２３が形成され当該直線に沿った方向に実装基板２０が伸縮弾性変形可能となっているので、消灯時と点灯時との温度変化で生じる実装基板２０と配線基板８０（図１（ｂ）参照）との伸びの差がスリット２３，２３で緩和され、実装基板２０と配線基板８０との線膨張率差に起因して接合部９０，９０（図１（ｂ）参照）に発生する応力が緩和されるから、実装基板２０の外部接続用電極２５，２５と配線基板８０の導体パターン８３，８３との間を接続している接合部９０，９０にクラックが生じるのを防止することができる。

実施形態１を示し、（ａ）は配線基板に実装した状態の概略斜視図、（ｂ）は配線基板に実装した状態の概略断面図である。同上を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は概略下面図である。同上の他の構成例の要部概略平面図である。実施形態２を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は概略下面図である。実施形態３を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は概略下面図である。実施形態４を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態５を示し、配線基板に実装した状態の概略断面図である。同上を示す概略分解斜視図である。実施形態６を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。実施形態７を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略下面図、（ｃ）は色変換部材の概略斜視図である。同上における色変換部材の他の構成例を示す概略断面図である。実施形態８を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は配線基板に実装した状態の概略断面図である。同上を示す概略断面図である。実施形態９を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態１０を示す概略断面図である。同上を示す概略分解斜視図である。実施形態１１を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。従来例を示し、配線基板に実装した状態の概略断面図である。

符号の説明

１表面実装型発光装置
１０ＬＥＤチップ
２０実装基板
２０ａチップ搭載部
２０ｂ電極形成部
２０ｃ連結部
２２配線パターン
２３スリット
２５外部接続用電極
２８貫通孔配線
２９連通口
３０色変換部材
４０封止部
５０反射部材
８０配線基板
８３導体パターン
９０接合部

Claims

ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装された実装基板とを備え、実装基板において規定方向の両端部に形成されＬＥＤチップが電気的に接続された外部接続用電極を配線基板の導体パターンに接合部を介して固着して用いる表面実装型発光装置であって、実装基板は、外部接続用電極を結ぶ直線に交差するスリットが形成され当該直線に沿った方向に伸縮弾性変形可能となっていることを特徴とする表面実装型発光装置。
前記実装基板は、前記規定方向の中間位置に前記ＬＥＤチップが配置され、前記規定方向において前記ＬＥＤチップの両側に前記スリットが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光装置。
前記各スリットは、互いに平行で且つ前記実装基板の外周縁からの切り込み方向が同じであることを特徴とする請求項２記載の表面実装型発光装置。
前記実装基板は、前記ＬＥＤチップが搭載されたチップ搭載部が、前記外部接続電極が形成された電極形成部の内側に配置されるとともに連結部を介して電極形成部に支持され、連結部を除いてチップ搭載部と電極形成部との間に前記スリットが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光装置。
前記実装基板は、前記連結部が前記チップ搭載部の外周方向に離間して２箇所に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の表面実装型発光装置。
前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップ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前記実装基板との間に前記ＬＥＤチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記ＬＥＤチップを封止した透明な封止材からなる封止部と、色変換部材を囲む形で配置され色変換部材から側方へ出射する光を前方へ反射する反射部材とを備え、反射部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする請求項４または請求項５記載の表面実装型発光装置。
前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップ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前記実装基板との間に前記ＬＥＤチップを囲む形で配置される色変換部材と、色変換部材の内側で前記ＬＥＤチップを封止した透明な封止材からなる封止部とを備え、色変換部材は、前記実装基板側の端部が前記スリットに挿入されて前記実装基板に位置決めされてなることを特徴とする請求項４または請求項５記載の表面実装型発光装置。
前記実装基板は、前記チップ搭載部と前記色変換部材とで囲まれた空間と外部とを連通させる少なくとも２つの連通口が形成されてなることを特徴とする請求項７記載の表面実装型発光装置。