特許 6133856 ＬＥＤ照明モジュールおよびＬＥＤ照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133856

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ照明モジュールおよびＬＥＤ照明装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/60

【請求項の数】22

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-520037(P2014-520037)

(86)(22)【出願日】2013年6月6日

(86)【国際出願番号】JP2013065645

(87)【国際公開番号】WO2013183693

(87)【国際公開日】20131212

【審査請求日】2016年5月24日

(31)【優先権主張番号】特願2012-129643(P2012-129643)

(32)【優先日】2012年6月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000180313

【氏名又は名称】四国計測工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】511187661

【氏名又は名称】株式会社ＳＴＥＱ

(73)【特許権者】

【識別番号】511042854

【氏名又は名称】株式会社ＳＳテクノ

(74)【代理人】

【識別番号】100123984

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 晃伸

(74)【代理人】

【識別番号】100102314

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 阿佐子

(72)【発明者】

【氏名】石原 政道

(72)【発明者】

【氏名】小山 賢秀

(72)【発明者】

【氏名】村上 昭二

(72)【発明者】

【氏名】小野坂 仁伸

(72)【発明者】

【氏名】島 正人

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２８９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−９２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−７４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００２５８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０００６３１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤベアチップを実装基板に高密度に実装したＬＥＤ照明モジュールであって、
同一仕様である多数個のＬＥＤベアチップと、
少なくとも表面が金属である実装基板と、
ＬＥＤベアチップを樹脂封止してなる反射領域とを備え、
実装基板の反射領域の表面が反射材として機能する無機系白色絶縁層により覆われ、当該無機系白色絶縁層の少なくとも一部が金属層との積層構造を構成すること、
複数のＬＥＤベアチップを直列に接続してなる単位ＬＥＤチップ群を複数設け、各単位ＬＥＤチップ群を並列に接続したこと、
全光束が１００００ルーメン以上であり、かつ、反射領域におけるＬＥＤベアチップの実装面積密度が１５ｍｍ^２／ｃｍ^２以上であることを特徴とするＬＥＤ照明モジュール。

【請求項2】

前記無機系白色絶縁層が、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を実装基板の表面に塗布し、１６０〜２００℃で加熱してなる無機系白色絶縁層を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項3】

前記実装基板の表面が銅であることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項4】

前記多数個のＬＥＤベアチップを等分する複数個の実装ブロックを備え、
実装ブロックが、複数の単位ＬＥＤチップ群と、当該複数の単位ＬＥＤチップ群が並列に接続される一対の電極ユニットとを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項5】

前記各実装ブロックが、一対の電極ユニットを接続する保護ダイオードを備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項6】

前記複数個の実装ブロックが、線対称に配置されるペア実装ブロックからなる偶数個の実装ブロックにより構成されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項7】

前記複数個の実装ブロックが、３個以上の実装ブロックであり、
隣り合うペア実装ブロックの間に分離線が設けられることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項8】

単位ＬＥＤチップ群がｎ個（但し、ｎは８以上の整数）のＬＥＤベアチップからなり、
多数個のＬＥＤベアチップが、ｎ行×ｎ列に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項9】

前記多数個のＬＥＤベアチップが、３００個以上のＬＥＤベアチップであり、全光束が３万ルーメン以上であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項10】

前記ＬＥＤベアチップが、最大定格電流１００ｍＡ以上かつ数ＷクラスのＬＥＤベアチップであり、合計負荷電力が数百Ｗ以上であることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項11】

反射領域内の輝度が７．０［ｌｍ／ｍｍ^２］以上であることを特徴とする請求項９または１０に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項12】

実装基板の面積が、５０００ｍｍ^２以上２００００ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項９、１０または１１に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項13】

ＬＥＤベアチップが載置される位置に、金属面が露出する載置部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項14】

前記無機系白色絶縁層の上に配線が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項15】

前記無機系白色絶縁層が、実装基板に積層される第一層無機系白色絶縁層と第一層無機系白色絶縁層に積層される第二層無機系白色絶縁層を含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項16】

第一層無機系白色絶縁層が含有する白色無機顔料の熱伝導率が、第二層無機系白色絶縁層が含有する白色無機顔料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１５に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項17】

第二層無機系白色絶縁層に、第一層無機系白色絶縁層が露出する凹状のＬＥＤ載置部が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項18】

前記無機系白色絶縁層の下層を構成する有機系絶縁層を備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項19】

さらに、実装基板の反射領域の外部表面を覆う有機系絶縁層を備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【請求項20】

請求項１ないし１９のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュールと、
リフレクターと、
ヒートスプレッダと、
ヒートシンクと、
電源装置とを備えるＬＥＤ照明装置。

【請求項21】

請求項４に記載のＬＥＤ照明モジュールと、
リフレクターと、
ヒートスプレッダと、
ヒートシンクと、
複数個の電源装置とを備え、
電源装置の数と実装ブロックの数とが等しいことを特徴とするＬＥＤ照明装置。

【請求項22】

電源装置を除く重量が１５ｋｇ以下であることを特徴とする請求項２０または２１に記載のＬＥＤ照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＯＢ（Chip On Board）構造のＬＥＤ照明モジュールおよびＬＥＤ照明装置に関し、全光束が、例えば３〜１５万ルーメン（ｌｍ）の大光量ＬＥＤ照明モジュールおよびＬＥＤ照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発光部をＬＥＤ（Light Emitting
Diode:発光ダイオード）に代替した照明器具が多数提案されている。ＬＥＤの実装方法としては、ＣＯＢ実装と、パッケージ実装とが知られている。ＣＯＢ実装は、例えば、表面にリード電極のパターンが金属膜で形成された平板形状の基板に、半導体素子を搭載してリード電極に電気的に接続し、樹脂で封止することにより行われる。

【0003】

ＣＯＢ構造のＬＥＤ発光装置は、実装基板に搭載したＬＥＤ素子と実装基板上の配線とをワイヤボンディングあるいはフリップチップ実装で電気的に接続し、ＬＥＤ素子実装領域を透光性樹脂で封止して製造される。樹脂封止の前に、基板上の実装領域の周囲に環状の枠体を設けて、この枠体の内側に透光性樹脂を充填して封止した製造手法も知られている（例えば特許文献１）。

【0004】

従来、高反射率のソルダーレジスト膜を形成できる組成物として、有機材料からなる熱硬化性樹脂に無機白色顔料を添加したものが提案されている（例えば、特許文献２）。この無機白色顔料の粒径は、例えば０．３μｍ以下であるが、このような粒径の顔料を含有する液材の塗布は、インクジェット、ディスペンサーまたはスプレコーターでは行うことはできず、スクリーン印刷によらなければならなかった。また、有機材料の放熱性は一般に０．３ｗ／ｍ・ｋ程度であり、無機材料（例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）は１．５ｗ／ｍ・ｋ程度、二酸化チタンは８ｗ／ｍ・ｋ程度、酸化亜鉛は５０ｗ／ｍ・ｋ程度）と比べ、放熱性が劣っていた。また、有機材料からなる絶縁層を有する配線基板は、耐熱性の問題、紫外線による劣化や長時間の使用による劣化（耐久性）の問題がある。

【0005】

ところで、昨今、狭小空間においても実装ができるように、封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプ（ヒートスプレッダ）が提案されている。特許文献３では、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備えるヒートパイプが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−１６４１５７号公報

【特許文献2】特開２００９−４７１８号公報

【特許文献3】特許第４１１９９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、小型かつ軽量でありながら、高輝度かつ大光量のＬＥＤ照明装置を提供することを解決すべき課題とする。このようなＬＥＤ照明装置を実現するためには、少なくとも最大定格電流１００ｍＡ以上のＬＥＤチップを用いる必要があると考えられるところ、発熱量の増加に伴う部品劣化の問題が生じることとなる。
また、一般的にＬＥＤ発光装置では、半導体チップの下面に位置する電気絶縁層が有機材料を主要な成分とし、熱伝導性が悪いために、良好な放熱特性が得られないという課題がある。有機材料は、耐熱性、耐久性のなど点でも制約があり、変色も生じるため、少なくとも反射領域の最上位層が無機材料からなる電気絶縁層を構成することも本発明が解決すべき課題である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

従来、白色無機顔料は、有機材料に配合された液材で用いられていた。この種の液材は、インクジェット法やディスペンサー法では塗布できないため、もっぱらスクリーン印刷により塗布されていた。
発明者は、ナノ粒子化された二酸化珪素（ＳｉＯ_２）と白色無機顔料の配合されたインクを用いることにより、白色無機絶縁材料をインクジェット法やディスペンサー法あるいはスプレーコート法のインクとすることができ、任意のパターン形成や凹凸部への塗布を行うことを可能とした。またナノサイズ化されたことにより、塗布対象の基板、例えば銅板などの微小な凹凸へのインクの周りこみが可能となり、密着性が大幅に向上し、無機系白色絶縁層と金属層の積層構造を形成することが可能となった。

【0009】

そして、耐熱性、耐久性および放熱性に優れた無機系白色絶縁層を利用することにより、ＬＥＤチップを高密度に実装した際に生じる発熱に起因する問題を解決した高輝度かつ大光量のＬＥＤ光源を実用可能ものとした。すなわち、本発明は、以下の技術手段から構成される。

【0010】

［１］ＬＥＤベアチップを実装基板に高密度に実装したＬＥＤ照明モジュールであって、同一仕様である多数個のＬＥＤベアチップと、少なくとも表面が金属である実装基板と、ＬＥＤベアチップを樹脂封止してなる反射領域とを備え、実装基板の反射領域の表面が反射材として機能する無機系白色絶縁層により覆われ、当該無機系白色絶縁層の少なくとも一部が金属層との積層構造を構成すること、複数のＬＥＤベアチップを直列に接続してなる単位ＬＥＤチップ群を複数設け、各単位ＬＥＤチップ群を並列に接続したこと、全光束が１００００ルーメン以上であり、かつ、反射領域におけるＬＥＤベアチップの実装面積密度が１５ｍｍ^２／ｃｍ^２以上であることを特徴とするＬＥＤ照明モジュール。
［２］前記無機系白色絶縁層が、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を実装基板の表面に塗布し、１６０〜２００℃で加熱してなる無機系白色絶縁層を含むことを特徴とする［１］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［３］前記実装基板の表面が銅であることを特徴とする［１］または［２］に記載のＬＥＤ照明モジュール。ここにいう実装基板には、例えば表面が銅からなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体）も含まれる。
［４］前記多数個のＬＥＤベアチップを等分する複数個の実装ブロックを備え、実装ブロックが、複数の単位ＬＥＤチップ群と、当該複数の単位ＬＥＤチップ群が並列に接続される一対の電極ユニットとを備えることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。
［５］前記各実装ブロックが、一対の電極ユニットを接続する保護ダイオードを備えることを特徴とする［４］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［６］前記複数個の実装ブロックが、線対称に配置されるペア実装ブロックからなる偶数個の実装ブロックにより構成されることを特徴とする［５］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［７］前記複数個の実装ブロックが、３個以上の実装ブロックであり、隣り合うペア実装ブロックの間に分離線が設けられることを特徴とする［６］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［８］単位ＬＥＤチップ群がｎ個（但し、ｎは８以上の整数）のＬＥＤベアチップからなり、多数個のＬＥＤベアチップが、ｎ行×ｎ列に配置されることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【0011】

［９］前記多数個のＬＥＤベアチップが、３００個以上のＬＥＤベアチップであり、全光束が３万ルーメン以上であることを特徴とする［１］ないし［８］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１０］前記ＬＥＤベアチップが、最大定格電流１００ｍＡ以上かつ数ＷクラスのＬＥＤベアチップであり、合計負荷電力が数百Ｗ以上であることを特徴とする［９］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１１］反射領域内の輝度が７．０［ｌｍ／ｍｍ^２］以上であることを特徴とする［９］または［１０］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１２］実装基板の面積が、５０００ｍｍ^２以上２００００ｍｍ^２以下であることを特徴とする［９］、［１０］または［１１］に記載のＬＥＤ照明モジュール。

【0012】

［１３］ＬＥＤベアチップが載置される位置に、金属面が露出する載置部が形成されていることを特徴とする［１］ないし［１２］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１４］前記無機系白色絶縁層の上に配線が形成されていることを特徴とする［１］ないし［１３］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１５］前記無機系白色絶縁層が、実装基板に積層される第一層無機系白色絶縁層と第一層無機系白色絶縁層に積層される第二層無機系白色絶縁層を含むことを特徴とする［１］ないし［１４］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１６］第一層無機系白色絶縁層が含有する白色無機顔料の熱伝導率が、第二層無機系白色絶縁層が含有する白色無機顔料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする［１５］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１７］第二層無機系白色絶縁層に、第一層無機系白色絶縁層が露出する凹状のＬＥＤ載置部が形成されていることを特徴とする［１６］に記載のＬＥＤ照明モジュール。
［１８］前記無機系白色絶縁層の下層を構成する有機系絶縁層を備えることを特徴とする［１］ないし［１３］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。 ［１９］さらに、実装基板の反射領域の外部表面を覆う有機系絶縁層を備えることを特徴とする［１］ないし［１３］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュール。

【0013】

［２０］［１］ないし［１９］のいずれかに記載のＬＥＤ照明モジュールと、リフレクターと、ヒートスプレッダと、ヒートシンクと、電源装置とを備えるＬＥＤ照明装置。
［２１］［４］に記載のＬＥＤ照明モジュールと、リフレクターと、ヒートスプレッダと、ヒートシンクと、複数個の電源装置とを備え、電源装置の数と実装ブロックの数とが等しいことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
［２２］電源装置を除く重量が１５ｋｇ以下であることを特徴とする［２０］または［２１］に記載のＬＥＤ照明装置。

【0014】

別の観点からの本発明は、次の技術手段から構成される。
第１の発明は、半導体チップが直接または間接に装着される第１の基板と、第１の基板の表面に形成された反射材として機能する白色絶縁層とを備える半導体装置であって、半導体チップがＬＥＤチップであり、第１の基板は少なくとも表面が金属であり、第１の基板表面にナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層と金属層の積層構造を形成したことを特徴とする半導体装置に関する。ここにいう第１の基板は、半導体チップを有する半導体パッケージが装着されるモジュール基板である場合と、半導体チップが直接装着されるパッケージ基板である場合とがある。第１の基板は、少なくとも表面が金属により構成されていれば足りるから、例えば、上面に金属薄膜層が形成されている基板、水冷構造を有する基板（特許文献３参照）、或いは、水冷構造を有する放熱部材を積層した基板をモジュール基板として用いる場合も含まれる。また、第１の基板には、有機材絶縁層の上面に配線層を形成したパッケージ基板も含まれる。
第２の発明は、半導体チップが直接または間接に装着される第１の基板と、第１の基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置であって、第１の基板は少なくとも表面が金属であり、第１の基板表面にナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層と金属層の積層構造を形成したことを特徴とする半導体装置に関する。
第３の発明は、第１または２の発明において、前記焼成後の白色絶縁層に含有されるＳｉＯ_２及び白色無機顔料の割合が、８０重量％以上であることを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、前記焼成後の白色絶縁層に含有される白色無機顔料の割合が４０重量％以上であり、ＳｉＯ_２の割合が２５重量％以上であることを特徴とする。なお、前記白色無機顔料が平均粒径５０ｎｍ以下の二酸化チタンであって、粒径が２５ｎｍ以下の二酸化チタンを含むことが例示される。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、前記白色無機顔料が、表面が透明絶縁膜でコートされた、二酸化チタンまたは酸化亜鉛の粒子であることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、前記白色絶縁層が酸化亜鉛を白色無機顔料とする第１の層と二酸化チタンを白色無機顔料とする第２の層の積層からなり、第１の層を構成する酸化亜鉛粒子が透明絶縁膜でコートされていることを特徴とする。

【0015】

第７の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記第１の基板が、半導体チップを有する半導体パッケージが装着されるモジュール基板であり、前記白色絶縁層の上に、半導体パッケージの電極と接続される配線のパターンが形成されていることを特徴とする。
第８の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記第１の基板が、複数の半導体チップが装着されるモジュール基板であり、半導体チップの電極と接続される配線層が前記第１の基板表面に形成された絶縁層上に形成されていることを特徴とする。
第９の発明は、第６の発明において、前記配線層の下に位置する絶縁層が有機絶縁層であることを特徴とする。
第１０の発明は、第７の発明において、前記配線層の表面の少なくとも一部が前記白色絶縁層により覆われていることを特徴とする。
第１１の発明は、第８の発明において、前記配線層の下に位置する絶縁層が白色絶縁層であることを特徴とする。
第１２の発明は、第８ないし１１のいずれかの発明において、半導体チップが配置される位置に、金属面が露出する載置部が形成されていることを特徴とする。
第１３の発明は、第１２の発明において、前記載置部が、凸状載置部であることを特徴とする。
第１４の発明は、第８ないし１３のいずれかの発明において、前記複数の半導体チップが、隣り合う半導体チップとワイヤボンディング接続されることを特徴とする。
第１５の発明は、第７ないし１４のいずれかの発明において、前記第１の基板に、無機材料からなる透明なソルダーレジスト層が形成されていることを特徴とする。

【0016】

第１６の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記第１の基板が、一または複数の半導体チップが配置される前記白色絶縁層が形成された凹所を有するパッケージ基板であり、さらに、第１の基板が嵌着される開口を有する第２の基板を備えることを特徴とする。
第１７の発明は、第１６の発明において、半導体チップの電極と接続される配線層が前記第１の基板のベース材表面に形成された有機材絶縁層上に形成されており、当該配線層の表面の少なくとも一部が前記白色絶縁層により覆われていることを特徴とする。
第１８の発明は、第１６または１７の発明において、前記第１の基板の凹所の半導体チップが配置される位置に、金属面が露出する載置部が形成されていることを特徴とする。
第１９の発明は、第１６、１７または１８の発明において、前記第１及び第２の基板の裏面に当接される放熱板を備えることを特徴とする。

【0017】

第２０の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記第１の基板が、一または複数の半導体チップが配置されるパッケージ基板であり、当該パッケージ基板が、基板絶縁層と、同層の上層に設けられた上側配線層および／または同層の下層に設けられた下側配線層を有することを特徴とする。ここでは、白色絶縁層が積層される金属層は、上側配線層となる。白色絶縁層は透明樹脂により封止され、或いは蛍光体を含有したレンズ状透明樹脂カバーにより覆われる。
第２１の発明は、第２０の発明において、前記基板絶縁層が、無機材料からなる高熱伝導フィラーを含浸させたガラスクロスまたはガラス不織布により構成されることを特徴とする。
第２２の発明は、第２０または２１の発明において、前記基板絶縁層および前記上側配線層の側端面が面一であり、前記下側配線層の側端面が前記基板絶縁層の側端面よりも内側に位置することを特徴とする。
第２３の発明は、第２０、２１または２２の発明において、前記上側配線層には第一の方向に延出する上側分離部が設けられ、前記下側配線層には第一の方向と異なる第二の方向に延出する部分を含む下側分離部が設けられていることを特徴とする。
第２４の発明は、第２０ないし２３のいずれかの発明において、前記上側配線層と前記下側配線層とがサーマルビアにより連結されていることを特徴とする。
第２５の発明は、第２０ないし２４のいずれかの発明において、前記上側配線層および前記下側配線層の表面に金属薄膜層が施されていることを特徴とする。

【0018】

第２６の発明は、第１ないし２５のいずれかの発明において、前記白色絶縁層の厚さが、１０〜１５０μｍであることを特徴とする。
第２７の発明は、第１ないし２６のいずれかの発明において、前記配線が、銀粒子と銅粒子を含有するインクを描画塗布することにより形成されることを特徴とする。

【0019】

第２８の発明は、ＬＥＤパッケージが装着される基板と、当該基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置の製造方法であって、前記基板の表面に、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層を形成し、導電性金属インクを塗布し、焼成することにより、白色絶縁層上に配線を形成し、基板上にＬＥＤチップを装着し、白色絶縁層上に形成された配線に電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
第２９の発明は、第２８の発明において、前記絶縁層形成工程の前工程として、前記基板の表面に凸状載置部を形成する載置部形成工程を有することを特徴とする。
第３０の発明は、ＬＥＤチップが装着される基板と、当該基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置の製造方法であって、金属プレートの曲げ加工を行うことにより、一または複数のＬＥＤチップが配置される底部、底部端の両側から立ち上がる壁部及び壁部からほぼ水平方向に延出する縁部を形成して前記基板を構成し、前記基板の表面に、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層を形成し、導電性金属インクを塗布し、焼成することにより、白色絶縁層上に配線を形成し、前記基板の底部にＬＥＤチップを固着し、白色絶縁層上に形成された配線に電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
第３１の発明は、ＬＥＤチップが装着される基板と、当該基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置の製造方法であって、金属プレートの表面に、有機材絶縁層の下層と配線層の上層からなる積層構造を形成すると共に、少なくとも当該配線層を分離する分離部を形成し、前記金属プレートの曲げ加工を行うことにより、一または複数のＬＥＤチップが配置される底部、底部端の両側から立ち上がる壁部及び壁部からほぼ水平方向に延出する縁部を形成して前記基板を構成し、ＬＥＤチップが電気的に接続される部分を除く前記基板の底部及び壁部の表面に、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層を形成し、前記基板にＬＥＤチップを固着し、前記配線層の配線部分に電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
第３２の発明は、第２８ないし３１の発明において、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を、インクジェット法、ディスペンサー法、スプレーコート法またはスクリーン印刷法により塗布することを特徴とする。
第３３の発明は、一または複数のＬＥＤチップまたは複数のＬＥＤパッケージが装着される基板と、当該基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置の製造方法であって、前記基板のベース材表面に、有機材絶縁層を介して金属層を形成し、金属層をエッチング加工することにより配線パターンを形成し、配線パターンをマスクとして有機材絶縁層をエッチング加工し、前記基板の少なくとも配線パターンの形成されていない部分を含む表面に、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層を形成し、前記基板上にＬＥＤチップまたはＬＥＤパッケージを装着し、配線パターンに電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。

【0020】

第３４の発明は、一または複数のＬＥＤチップまたはＬＥＤパッケージが装着される基板と、当該基板の表面に形成された白色絶縁層とを備える半導体装置の製造方法であって、多数個取り基板を構成する基板絶縁層の上側に上側配線層を形成すると共に下側に下側配線層を形成し、上側配線層および下側配線層に配線パターンを形成すると共に上側配線層および下側配線層を連結するビアを設け、上側配線層の電気接続部を除く表面に、ナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層を形成し、前記多数個取り基板上に多数個のＬＥＤチップを装着し、それぞれを電気接続部に電気的に接続し、前記多数個取り基板を樹脂で一括封止し、分割して個片化することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
第３５の発明は、第３４の発明において、前記樹脂の硬度が、ショアＤ硬度８６以上であることを特徴とする。
第３６の発明は、一または複数の半導体チップが装着される基板を備える半導体装置の製造方法であって、ガラスクロスまたはガラス不織布に無機材料からなる高熱伝導フィラーを含浸させて基板絶縁層を構成し、基板絶縁層の上側に上側配線層を形成すると共に下側に下側配線層を形成することにより基板を構成し、上側配線層および下側配線層に配線パターンを形成すると共に上側配線層および下側配線層を連結するビアを設け、基板上に半導体チップを装着し、上側配線層に電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、高密度に配置された多数個のＬＥＤチップからなる照明ムラの少ない高輝度かつ大光量の光源を構成することができるので、高輝度かつ大光量でありながら小型かつ軽量であるＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。
また、汎用的な電源装置を用いて高輝度かつ大光量のＬＥＤ光源を低コストに製造することが可能となる。

【0022】

本発明によれば、ほぼ全ての成分が無機材料からなる層を基板上に形成することができるので、耐熱性、放熱性及び耐久性に優れた電気絶縁層を有するＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。
また、電気絶縁層が反射材としての役割を奏するので、高価な反射材を用いることが不要となり、また反射層を形成するための別途のプロセスが不要となる。
さらには、基板表面にナノ粒子化されたＳｉＯ_２及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、基板上の所望位置に所望の形状及び厚さの無機系白色絶縁層を構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図2】本発明の第１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの上面図である。

【図3】本発明の第１の構成例に係るＬＥＤ照明装置の側面図である。

【図4】本発明の第２の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図5】本発明の第３の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図6】本発明の第４の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図であり、（ａ）はＬＥＤチップの第１の実装方法を示す側面断面図、（ｂ）はＬＥＤチップの第２の実装方法を示す側面断面図、（ｃ）はＬＥＤチップの第３の実装方法を示す側面断面図である。

【図7】本発明の第４の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールに使用する実装基板の製造工程を説明する側面断面図である。

【図8】本発明の第５の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図9】本発明の第６の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図10】無機系白色絶縁層の厚さと反射率の相関を示すグラフである。

【図11】本発明の第７の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図12】異なる材料および構造からなる無機系白色絶縁層における反射率を示すグラフである。

【図13】異なる材料および構造からなるＬＥＤ照明モジュールにおける熱抵抗を示すグラフである。

【図14】本発明の第８の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図15】異なる構造からなるＬＥＤ照明モジュールにおける全光束と発光効率を示すグラフである。

【図16】異なる構造からなるＬＥＤ照明モジュールにおける表面温度と発光効率を示すグラフである。

【図17】本発明の第９の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図18】本発明の第１０の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である。

【図19】本発明の第１１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの側面断面図である（図２０（ａ）のＡＡ断面図）。

【図20】（ａ）は第１１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。

【図21】本発明の第１２の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの上面図である。

【図22】本発明の第１３の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの上面図である。

【図23】一対の電極ユニットを接続する保護ダイオード装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明のＬＥＤ照明モジュールは、多数個（例えば１００〜２０００個）の数Ｗクラス（例えば、０．５〜４Ｗ）のＬＥＤ素子（ＬＥＤダイス）をＣＯＢ実装し、数百Ｗ以上（例えば、２００〜１０００Ｗ）の光源を構成するものである。このＬＥＤ照明モジュールは、後述するように、ヒートスプレッダを介して実装基板の裏面からヒートシンクに放熱する構造を設け、リフクレタ（および／またはレンズ）を取り付けてＬＥＤ照明装置を構成する。以下、例示に基づき本発明を説明する。
［第１の構成例］
図１は、本発明の第１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１の側面断面図であり、図２は、本発明の第１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１の上面図である。第１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤチップ３と、配線１３、無機系白色絶縁層１４および凸状載置部４７が形成された実装基板２とを主要な構成要素とする。
ＬＥＤチップ３は、例えばＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤベアチップであり、多数個のＬＥＤチップ３が反射領域４９内でｎ行×ｍ列（例えば、５行×５列）に配置され、所謂ＣＯＢ（Chip On Board）実装される。各ＬＥＤチップ３は、配線１３または隣り合うＬＥＤチップ３と金の細線等でワイヤボンド接続される。ＬＥＤチップ３の裏面（下面）は、凸状載置部４７に高熱伝導性接着材等により固設される。

【0025】

単位面積当たりの光度を高め高輝度を実現するためには、一定以上の光量を有する多数個のＬＥＤチップ３を反射領域内で高密度に実装することが重要である。ここにいう反射領域とは、多数個のＬＥＤチップが樹脂封止された領域をいい、ダム材を備える構成においてはダム材で囲繞された領域をいう。例えば、反射領域内におけるＬＥＤチップ３の実装面積密度（チップ搭載面積占有率）を１５ｍｍ^２／ｃｍ^２以上とすることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ^２／ｃｍ^２以上とする。また、ＬＥＤチップ３は、反射領域の輝度が例えば７．０［ｌｍ／ｍｍ^２］以上となるＬＥＤチップを選択することが好ましく、より好ましくは１０．０［ｌｍ／ｍｍ^２］以上となるＬＥＤチップを選択する。このような輝度を実現するＬＥＤチップ３は、例えば最大定格電流１００ｍＡ以上、好ましくは最大定格電流３００ｍＡ以上、さらに好ましくは最大定格電流５００ｍＡ以上のＬＥＤチップが開示される。多数個のＬＥＤチップは全て同一の仕様とする。

【0026】

実装基板２上のＬＥＤチップ３が載置される場所には、凸状載置部４７が設けられている。凸状載置部４７は、熱伝導性に優れた部材により構成され、例えば、銅ペースト、銀ペースト、半田ペースト等の金属ペースト材料を塗布、焼成することにより形成される。または金属基板をエッチングにより凸状載置部を形成しても良い。なお、銅板積層でヒートパイプを形成する構造を基板とする場合は、その最上面の銅板のみに凸状載置部を形成した後積層すれば良い。凸状載置部４７の上面は、ＬＥＤチップ３の裏面との接着性を考慮し平面とする。

【0027】

実装基板２は、熱伝導性および電気特性に優れる材料であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。実装基板２にガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料を用いた場合、特に放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じることとなる。実装基板２は、矩形状、多角形状または円形状の基板であり、例えば、面積は５０００ｍｍ^２以上２００００ｍｍ^２以下である。実装基板２の表面には、反射材としての役割をも奏する無機系白色絶縁層１４が設けられている。無機系白色絶縁層１４は、可視光の波長域で平均反射率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。無機系白色絶縁層１４は、白色無機粉末（白色無機顔料）と二酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主要な成分とし、有機リン酸を含むジエチレングリコールモノブチルエーテルの溶剤でこれらを混ぜたインク（以下、「白色無機インク」という場合がある）を塗布、焼成して形成される。ここで、白色無機インクの塗布は、例えば、インクジェット法、ディスペンサー法、スプレーコート法またはスクリーン印刷法により行われる。無機系白色絶縁層１４の厚さは、放熱特性の観点からは、薄いほうが望ましいが、耐電圧と引き裂き強度の観点からは、ある程度の厚さが要求される。白色無機粉末と二酸化珪素の配合割合にもよるが、ＬＥＤ搭載に要求される絶縁膜の耐電圧は一般的には１．５〜５ｋＶであり、白色無機絶縁体は１ＫＶ／１０μｍ程度であるところ、１５μｍ以上の厚さとすることが好ましい。他方で、無機系白色絶縁層１４により放熱性能が低下するのを防ぐためには、無機系白色絶縁層１４を一定の厚さ以下とすることが好ましい。すなわち、無機系白色絶縁層１４の厚さは、例えば１０〜１５０μｍの範囲で設定され、好ましくは１５〜１００μｍ、より好ましくは２５〜７０μｍ、さらに好ましくは３０〜６０μｍ、さらにさらに好ましくは４０〜６０μｍ、最も好ましくは４０〜５０μｍの範囲で設定する。無機系白色絶縁層１４の厚さと反射率の関係については、図１０を参照しながら後述する。

【0028】

実装基板２上に設けられた多数の凸状載置部４７の周辺領域（反射領域４９）には、無機系白色絶縁層１４が凸状載置部４７とほぼ同一高さ、あるいは凸状載置部より少し低めとなるように形成されており、反射領域４９は実質的に平面となっている。無機系白色絶縁層１４は、反射領域４９とその外部領域とで厚みを変えてもよく、例えば、反射領域４９内と比べ外部領域を厚くすることで耐電圧性を高めてもよい。また、凸状載置部４７を設けずに無機系白色絶縁層１４を面一に形成してもよい。
反射領域４９は、少なくとも表面に光反射性が付与されたダム材４８により囲まれており、ダム材４８の内側には透明樹脂５が充填される。ダム材４８は、製造時において封止樹脂の流動を防ぐもので、樹脂や金属材料などで構成する。なお、本構成例ではダム材４８は固設されているが、これとは異なり、ダム材４８を取り外し可能に設置してもよい。
透明樹脂５には、例えば白色を得るための蛍光体が混入されている。白色光を得るための方式としては、紫外ＬＥＤで三原色の蛍光体を励起する方式、緑および赤の二色の蛍光体を青色ＬＥＤで励起する方式、黄色の蛍光体を青色ＬＥＤで励起する方式があるところ、ＬＥＤチップ３の種類に応じて選択された蛍光体を混入する。色温度は、例えば、２７００〜６５００Ｋの範囲で設定する。

【0029】

無機系白色絶縁層１４の上には、必要な箇所に配線１３が形成されている。配線１３は、金属層を蒸着やスパッター等で形成し、その上にレジストを塗布し、パターンを露光、現像してさらにエッチングを行い、レジストを除去して形成することができるが、導電性金属インク（例えば、銀インクや銀と銅を混合したハイブリッドインク）をインクジェット法やディスペンサー法などで必要箇所に描画塗布した後、焼成して金属化させることにより形成することが好ましい。無機系白色絶縁層１４の表面が撥水性を持つ場合は、プラズマ処理等で撥水性残渣を除去し表面活性化を行うと共に、必要であれば素材間の密着性を向上させるプライマー処理（例えばエポキシプライマー）をした後、接続配線を形成する。

【0030】

実装基板２上には、必要に応じて透明な無機材料からなるソルダーレジスト層を設けてもよい。ソルダーレジスト層を構成する透明膜は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）により構成することができる。ＳｉＯ_２（平均粒子径が５０ｎｍ以下）を含むゾル（液状のコーティング剤）あるいはポリシラザンを含む溶液をインクジェット法あるいはディスペンサー法で必要箇所に塗布し、焼成することによって形成する。

【0031】

本構成例のＬＥＤ照明モジュール１によれば、ＬＥＤチップ３からの熱を凸状載置部４７を介して実装基板２に効率よく放熱できるので、放熱性に優れた照明モジュールを提供することが可能となる。本構成例の電気絶縁層は、全て無機系白色絶縁層により構成されるため、有機系絶縁層にある変色のおそれを解消することが可能である。

【0032】

＜無機系白色絶縁層＞
本発明のＬＥＤ照明モジュール１に用いられる白色絶縁層の主要な特徴について説明する。
第１の特徴は、成膜された白色絶縁層の８０重量％以上（好ましくは８５重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上）が無機材料で構成されているということである。例えば、９０重量％以上が無機材料で構成されているインクを塗布し、焼成すると、有機材料が殆ど存在しない絶縁層を形成することができる。

【0033】

第２の特徴は、無機材料を構成する二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が、ナノ粒子化されていることである。ここで、無機材料を構成する白色無機粉末の粒径を１μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは、無機材料を構成する白色無機粉末もナノ粒子化する。少なくともＳｉＯ_２をナノ粒子化することにより、これまで困難であった８０重量％以上が無機材料で構成される液材（白色無機インク）を塗布することが可能となり、また光の波長に比べ粒子径が十分に小さいため反射率も向上される。ここで、ナノ粒子とは、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍの粒子をいう。ＳｉＯ_２は、平均粒径は５０ｎｍ以下のものを用いることが好ましく、これに粒径が２０ｎｍ以下のものを含んでいることがより好ましく、粒径が１０ｎｍ以下のものを含んでいることがさらに好ましい。成膜された無機系白色絶縁層中のＳｉＯ_２の含有率は、２５重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０〜４０重量％とする。

【0034】

白色無機顔料は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシューム（ＭｇＯ）、アルミナのいずれか、或いはこれらを組み合わせたものが用いられる。成膜された無機系白色絶縁層中の白色無機顔料の含有率は、要求される反射率等により適宜調整されるが、好ましくは４０〜７０重量％、より好ましくは、５０〜６５重量％とする。４０重量％以上とすることで十分な反射効果が得られ、７０重量％以下ならば均一な膜を形成するために必要なインクの流動性を確保できるからである。
白色無機粉末は、平均粒径は５０ｎｍ以下のものを用いることが好ましく、これに粒径が２５ｎｍ以下のものを含んでいることがより好ましい。かかるナノ粒子化された白色無機粉末は、インクジェット法、ディスペンサー法またはスプレーコート法による塗布に好適である。
粒子表面を透明絶縁膜でコートした白色無機粉末を用いてもよい。透明絶縁膜としては、アルミナコートまたはシリカコートが例示されるが、熱伝導性の観点からはアルミナコートを用いることが好ましい。透明絶縁膜でコートされた白色無機粒子の平均粒径は、例えば１０ｎｍ〜５μｍ（好ましくは１μｍ以下）であり、コート膜厚は１０〜５０ｎｍである。透明絶縁膜でコートすることにより、酸化チタンの有する触媒効果によるＬＥＤの透明樹脂の劣化の問題の低減も期待できる。

【0035】

この際、無機系白色絶縁層の放熱性能を向上させるために、上述した液材（白色無機インク）に無機材料からなる高熱伝導フィラー（例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）にｎｍサイズのアルミナ膜をコートしたもの）を混入させても良い。例えば、ＳｉＣの熱伝導率は１６０ｗ／ｍ・ｋ程度であり、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の約２０倍の熱伝導率を有する。高熱伝導フィラーの割合を増やすのに伴い放熱性は向上するが、他方で反射率は低下する。そのため、白色無機顔料の重量１００に対して１〜３０、好ましくは５〜２０、更に好ましくは５〜１５の割合で混入させる。

【0036】

このような絶縁材料からなる白色無機インクを金属板上に塗布し、例えば、１６０〜２００℃で加熱することで、溶剤中に分散したナノサイズ絶縁粒子が基材表面の凹凸に倣って配列すると共に、溶剤が蒸発して緻密な無機系白色絶縁層（膜）が形成される。すなわち、ナノサイズセラミックスの混合粉末を金属表面に直接接触させたまま大気圧下で加熱し、その場で焼結させ、ナノサイズ効果による拡散状態を利用して接合界面で金属表面接合し、無機系白色絶縁層と金属層の積層構造を形成する。このように、本発明では、無機系白色絶縁層を構成する絶縁材料をインク化することにより、基板上の所望位置に所望の形状及び厚さの無機系白色絶縁層を構成することを可能としている。本発明によれば、例えば、基板表面に凹所を形成した後、ＬＥＤチップ３の載置部を除く基板表面部分に、白色絶縁層を塗布形成することも可能である。

【0037】

本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、無機系白色絶縁層１４が反射材として機能するので、高価な反射材を別途に設ける必要が無く、材料費を大幅に削減することができる。また、例えば実装基板２を銅で作製し、その表面に白色無機インクで無機系白色絶縁層を形成した場合においても強い密着性が得られるため、有機系絶縁層を形成した場合に生じる剥離の問題を解決することが可能である。また、反射材を形成する工程を省略できる点においてもコスト性に優れたプロセスを有するといえる。例えば、パッケージ単位では、反射材に銀メッキを用いる場合と比べると材料費を２分の１程度の削減できると試算され、照明モジュール単位では更に大きな効果が見込まれる。また、白色無機材からなる絶縁層は、例えば、ガラスエポキシと比べて一桁程度熱伝導性に優れるため放熱性能は高く、同様の構成のＰＬＣＣ（Plastic leaded chip
carrier）と比べると２〜５倍の放熱性能を有すると試算される。さらには、無機系白色絶縁層１４により基板上の金属面を覆うことにより硫化現象を抑制することができる。

【0038】

＜ＬＥＤ照明装置＞
図３は、第１の構成例に係るＬＥＤ照明装置の側面図である。このＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ照明モジュール１と、リフレクター６と、ヒートシンク７と、拡散板８と、モジュール保持具９と、電源装置（図示せず）とを備えて構成される。
ＬＥＤ照明モジュール１は、その裏面（すなわち実装基板２の裏面）に接着されたヒートスプレッダ１０の裏面がモジュール保持具９の当接面と接触する状態で、ねじ等の固定具により固定される。好ましい実装基板２とヒートスプレッダ１０の組み合わせとしては、例えば、実装基板２を銅板により構成し、ヒートスプレッダ１０にモレックス喜入製ＦＧＨＰ（特許文献３参照）を用いることが開示される。ヒートスプレッダ１０の裏面とモジュール保持具９の当接面の間には、必要に応じて放熱グリス、放熱シート等の熱伝達部材を介在させる。モジュール保持具９は、熱伝導性に優れた銅、アルミ等の金属材により構成される。モジュール保持具９を介してＬＥＤ照明モジュール１からの熱がヒートシンク７に熱伝導される。

【0039】

ヒートシンク７は、自然空冷式のもの、水冷式のもの、電動ファンを備えるものを用いることができる。但し、数ＷクラスのＬＥＤチップを高密度に多数個実装すると実装部分が高温となり、放熱性の悪い発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じるという課題があるため、熱拡散能力の特に高いヒートスプレッダと共に冷却能力が特に高いヒートシンクを採用することが重要である。

【0040】

モジュール保持具９の光を照射する側にはリフレクター６および透明の保護カバー１１が接合される。保護カバー１１は、Ｏリング１２を介してモジュール保持具９に押圧されており、防水カバーとしての役割をも奏する。第１の構成例に係るＬＥＤ照明装置は、リフレクター６の開口部に拡散板８を設けている。拡散板８を設けることにより、粉塵などでリフレクター６が汚れることを防ぐことが可能となり、またグレア（まぶしさ）対策にもなる。拡散板８により配光角度が広がるため、リフレクター６の配光角度は拡散板を設けない場合と比べ狭角設計とする。なお、拡散板は必須の構成では無く、拡散板に代えて透明の保護カバーを設けてもよい。

【0041】

以上の構成を備える第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、高輝度かつ大光量でありながら、リフレクター６の開口部が約φ３５０ｍｍ、リフレクター６の開口部からヒートシンクまでの高さが約５００ｍｍのコンパクトな外形を有し、重量も約９ｋｇと軽量である。

【0042】

［第２の構成例］
図４は、第２の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールを示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、複数のＬＥＤチップ３がＣＯＢ実装される点は第１の構成例と同様であるが、実装基板２の上面に設けられた金属薄膜層５０を備える点で相違する。
本構成例では、実装基板２上面に、銀、クローム、ニッケル、アルミ等からなる金属薄膜層５０がメッキや蒸着加工、塗装加工により形成されている。金属薄膜層５０の分、無機系白色絶縁層１４の厚みを肉薄とし放熱効果を高めることができる。また、反射領域に金属薄膜層５０を設けることにより、実装基板２の表面の凹凸が抑えられ、光反射率を向上させることが可能となる。
凸状載置部４７は、第１の構成例と同様であり、例えば、銅ペースト、銀ペースト、半田ペースト等の金属ペースト材料を塗布、焼成することにより形成される。

【0043】

本構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１の製造工程の一例を以下に説明する。
（１）基板上に、メッキや蒸着加工、塗装加工により金属薄膜層５０を形成する。
（２）金属薄膜層５０上に、金属ペースト材料をインクジェット法やディスペンサー法などで必要箇所に描画塗布した後、焼成して金属化させることにより凸状載置部４７を形成する。
（３）基板上の凸状載置部４７を除く箇所に、白色無機インクを印刷（スクリーン印刷或いはフレキソ印刷）、インクジェット法またはディスペンサー法により塗布し、例えば、２００℃×６０分で焼成して、複数個の実装基板２の集合体であるフレーム基板を得る。
（４）銅箔エッチングまたはスクリーン印刷などにより配線１３を形成する。
（５）フレーム基板にＬＥＤチップ３を搭載し、ワイヤボンディングにより電気接続を行う。
（６）フレーム基板に対し樹脂封止を行い、切断用刃物により個片化することで、ＬＥＤ照明モジュール１を得る。

【0044】

本構成例のＬＥＤ照明モジュール１によれば、無機系白色絶縁層１４の厚みを肉薄とでき、また、ＬＥＤチップ３からの熱を凸状載置部４７から実装基板２に効率よく放熱できるので、放熱性に優れたＬＥＤ照明モジュールを提供することが可能となる。また、無機系白色絶縁層１４の厚みを肉薄とできるので、白色無機インクの塗布方法の多様化や製造工程の効率化を実現することも可能である。

【0045】

［第３の構成例］
図５は、第３の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールを示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、実装基板２の上面に設けられた凸状載置部４７を有さず、代わりに載置部１６が設けられている点で第２の構成例と相違する。
本構成例は、実装基板２上面に、銀、クローム、ニッケル、アルミ等からなる金属薄膜層５０をメッキや蒸着加工、塗装加工により形成し、次いで金属薄膜層５０が露出する凹状の載置部１６を設けることで、反射効果と放熱効果を実現している。
本構成例によれば、載置部１６の面積がＬＥＤチップ３の底面積よりも多少大きい場合でも、露出する金属薄膜層５０の反射効果を得ることができる。

【0046】

［第４の構成例］
図６は、第４の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１を示す側面断面図である。
図６（ａ）のＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤチップ３の表面（下面）に設けられた電極（例えばスタッドバンプ）が、実装基板２上に形成された配線１３と半田等で接続されてフェイスダウン実装される。所謂フリップチップである。このフリップチップ実装ではフェイスダウンのため、チップ表面が下側になる。なお、フリップチップ実装では、チップはバンプを介して配線に接続されるため基板との間に僅かな隙間ができ、この隙間を埋める手段として樹脂等をアンダーフィルする場合があるが、本願においては図示省略する。実装基板２のベース材は、熱伝導性および電気特性に優れる材料であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。配線１３は、公知の有機系の材料（例えば、ポリイミド）からなる有機材絶縁層３０の上に形成されている。実装基板２のベース材表面の配線１３及び有機材絶縁層３０が設けられていない部分には、上述した無機系白色絶縁層１４が塗布により形成されている。ＬＥＤチップ３の下面の配線１３に接触していない部分は、無機系白色絶縁層１４に当接あるいはアンダーフィラーを介して当接しており、無機系白色絶縁層１４を介して実装基板２から放熱される。透明樹脂５は、取り外し可能な型枠内、或いは、固設した囲み部材内に透明樹脂を充填し形成する。

【0047】

図６（ｂ）のＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤチップ３の下面に設けられた突起状電極（バンプ）が、実装基板２上に形成された配線１３と電気接続部３１で接続されてフェイスダウン（フリップチップ）実装される。実装基板２及び配線１３は、（ａ）と同じ構成である。（ｂ）の形態では、無機系白色絶縁層１４が電気接続部３１の開口を除き、実装基板２の上面を直接または間接に全面的に覆うように塗布形成されている。電気接続部３１の開口の大きさは、例えば、５０〜５００μｍ角とする。（ｂ）の形態でも、ＬＥＤチップ３の下面の電気接続部３１以外の部分は、無機系白色絶縁層１４に当接あるいはアンダーフィラーを介して当接している。
（ｃ）のＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤチップ３が配線１３とワイヤボンド接続される。実装基板２、配線１３及び、無機系白色絶縁層１４は、（ａ）と同じ構成である。ＬＥＤチップ３の裏面（下面）は、実装基板２の上面に高熱伝導性接着材等により固設される。

【0048】

図７は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュールの第４の構成例に使用する基板の製造工程を説明する側面断面図である。
まず、基板上に、有機材絶縁層（例えば、ポリイミド層）と銅箔層を形成する（ＳＴＥＰ１）。例えば金属板上に熱可塑性ポリイミド膜と銅箔を積層して、高温加圧（例えば３５０℃で２０分）して形成する。
次に、貼り付けた銅箔の加工を行って、パターニング加工を行う（ＳＴＥＰ２）。例えば、この加工のために、ホトリソグラフィ技術を用いる。銅箔の上にレジストを塗布し、パターンを露光、現像してさらにエッチングを行い、レジストを除去して、銅箔除去部を形成する。
次に、銅箔をマスクにして有機材絶縁層のエッチングを行う（ＳＴＥＰ３）。ポリイミドエッチング用の溶液としては例えばアミン系のものがよく使用される。

【0049】

最後に、実装基板２上の銅箔除去部を埋めるように、白色無機材を塗布する（ＳＴＥＰ４）。ここで、白色無機材の塗布は、所望とするＬＥＤ照明モジュールの態様（図６参照）により異なるものとなる。（ａ）は、配線とほぼ同一面の高さまで白色無機材を塗布する態様を示し、（ｂ）は、電気接続用の開口をのぞき、配線に一部乗り上げて白色無機材を塗布する態様を示す。（ｂ）での塗布は、まずスクリーン印刷が挙げられる。これ以外の方法としては配線も含めて全面塗布をした後、レーザーにより開口を設ける方法、配線と同じ高さまでスクリーン印刷またはディスペンサーによる塗布を行った後、配線の開口を除く部分に印刷（スクリーン印刷或いはフレキソ印刷）またはディスペンサーによる２段塗布を行う方法が例示される。

【0050】

［第５の構成例］
図８は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第５の構成例を示す側面断面図である。第５の構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、無機系白色絶縁層が符号１４ａからなる下層と、符号１４ｂからなる上層とから構成される点で、第４の構成例（ａ）と相違する。以下では、第４の構成例（ａ）との一致点についての説明は省略し、相違点についてのみ説明する。なお、第５の構成例（図８）に係る無機系白色絶縁層１４ａ、１４ｂを第４の構成例（ｂ）、（ｃ）に適用できることはいうまでもない。

【0051】

無機系白色絶縁層１４ａは白色無機顔料に酸化亜鉛を用いた層であり、無機系白色絶縁層１４ｂは白色無機顔料に二酸化チタンを用いた層である。無機系白色絶縁層の下層１４ａを構成する酸化亜鉛粒子は、透明絶縁膜（例えば、アルミナ膜）でコートされており、平均粒径は１μｍ以下である。無機系白色絶縁層の上層１４ｂを構成する二酸化チタン粒子は、ナノ化された粒子、または、透明絶縁膜（例えば、アルミナ膜）でコートされた平均粒径は１μｍ以下の粒子である。
無機系白色絶縁層をこのような積層構造とした理由は、白色無機顔料を酸化亜鉛とする層だけでは反射率の満足が得られない場面が想定される一方、熱伝導的に優れた酸化亜鉛の特性を生かす点にある。すなわち、酸化亜鉛を白色無機顔料として用いた絶縁層を下層１４ａとし、反射率のよい二酸化チタンを白色無機顔料として用いた絶縁層を上層１４ｂとすることにより、低熱抵抗で反射率も良い特性を有する無機系白色絶縁層を得ることを可能とした。このとき酸化亜鉛粒子は透明絶縁膜コートが不可欠であるが、二酸化チタン粒子は透明絶縁膜コートを設けてもよいし設けなくてもよい。積層構造に使用する熱伝導に優れた白色無機材料としては酸化亜鉛粒子に代えて酸化マグネシューム（ＭｇＯ）あるいは二酸化チタンより高熱伝導の白色無機材料でも良い。
なお、図８では、下層１４ａと有機材絶縁層３０厚さおよび上層１４ｂと配線１３の厚さを同じに描いているがこれに限定されず、下層１４ａと上層１４ｂの厚さは、熱伝導性能、反射性能および絶縁性能の観点から適宜決定される。

【0052】

［第６の構成例］
図９は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第６の構成例を示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、白色絶縁層が第一層を構成する無機系白色絶縁層１４１、第二層を構成する無機系白色絶縁層１４２、第三層を構成する無機系白色絶縁層１４３から構成されている点で第３の構成例と相違する。
スクリーン印刷法を適用することで絶縁層を多層構造とすることが可能となり、絶縁に
必要な部分のみ層数を増やし放熱や反射に必要な部分は層数を減らすことで、必要な機能を損なうことなく製造コストを削減することが可能となる。例えば配線１３の直下を三層（または二層）とし、それ以外の部分を二層（または一層）とした白色絶縁層を構成することが開示される。
無機系白色絶縁層１４１の厚さは例えば２０μｍ、無機系白色絶縁層１４２厚さは例えば２０μｍ、無機系白色絶縁層１４３厚さは例えば６０μｍである。放熱性を考慮し、ＬＥＤチップ３は、無機系白色絶縁層１４１の上に載置する。従って、無機系白色絶縁層１４２を塗布形成する際には、無機系白色絶縁層１４１が露出する凹状の載置部１６を設けるようにする。
無機系白色絶縁層１４１〜１４３は、いずれも同じ材料からなる白色無機インクを塗布して形成してもよいし、無機系白色絶縁層１４１の含有する白色無機顔料の熱伝導率が無機系白色絶縁層１４２（および１４３）の含有する白色無機顔料と比べ高くなるように構成してもよい。

【0053】

図１０は、無機系白色絶縁層の厚さと反射率の相関を示すグラフである。銅板からなる実装基板２の表面に異なる厚さの無機系白色絶縁層を形成し、反射率を測定した。白色絶縁層の含有する白色無機顔料は二酸化チタンである。図１０から、白色絶縁層が１５μｍの場合には反射率の低下が見られたが、白色絶縁層が３３μｍ以上の場合には、光沢銀めっきと同等の反射率を得られることが確認された。

【0054】

［第７の構成例］
図１１は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第７の構成例を示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、白色絶縁層が無機系白色絶縁層１４１、無機系白色絶縁層１４２および無機系白色絶縁層１４３から構成されている点で第６の構成例と一致するが、無機系白色絶縁層１４１および無機系白色絶縁層１４２と無機系白色絶縁層１４３とが異なる材料で構成される点、ＬＥＤチップ３が無機系白色絶縁層１４２の上に載置される点で第６の構成例と相違する。
無機系白色絶縁層１４１は白色無機顔料として酸化マグネシューム（ＭｇＯ）を含有し、無機系白色絶縁層１４２および無機系白色絶縁層１４３は、白色無機顔料として二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含有する。なお、無機系白色絶縁層１４１の白色無機顔料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いてもよい。

【0055】

図１２は、異なる材料および構造からなる無機系白色絶縁層における反射率を示すグラフである。
（１）は白色無機顔料に酸化マグネシューム（ＭｇＯ）を用いて膜厚を１５μｍとした場合の反射率であり、（４）は白色無機顔料に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いて膜厚を１５μｍとした場合の反射率である。（１）および（４）の結果から、無機系白色絶縁層の膜厚を１５μｍとした場合は、酸化マグネシューム（ＭｇＯ）の反射率が劣ることが分かる。
（２）は実装基板側に位置する第一層無機系白色絶縁層（膜厚１５μｍ）の白色無機顔料に酸化マグネシューム（ＭｇＯ）を用い、外界側に位置する第二層無機系白色絶縁層（膜厚１５μｍ）の白色無機顔料に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた場合の反射率である。（３）は白色無機顔料に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いて膜厚を３０μｍとした場合の反射率である。（２）および（３）の結果から、無機系白色絶縁層の膜厚が積算で３０μｍとなる場合は、白色無機顔料に酸化マグネシューム（ＭｇＯ）を用いても反射率に有意な差は生じないことが分かる。

【0056】

図１３は、異なる材料および構造からなるＬＥＤ照明モジュール１における熱抵抗を示すグラフである。無機系白色絶縁層を介してＬＥＤチップを実装基板に搭載した場合、無機系白色絶縁層の分だけ熱抵抗は高くなる。しかし、第二層無機系白色絶縁層の白色無機顔料に酸化マグネシューム（ＭｇＯ）を用いることにより、反射率を下げずに熱抵抗のみを下げることが可能である。二酸化チタンの熱伝導率は８ｗ／ｍ・ｋ程度、酸化マグネシュームの熱伝導率は４５ｗ／ｍ・ｋ程度であるとされており、熱伝導率の差が熱抵抗の差となると考えられる。
以上に説明した第７の構成例のＬＥＤ照明モジュール１によれば、高い反射率を維持しながら放熱性を向上させることが可能である。

【0057】

［第８の構成例］
図１４は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第８の構成例を示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤチップ３が実装基板２の上に載置される点で第７の構成例と相違する。他の構成は、第７の構成例と同様である。第８の構成例によれば、第７の構成例と同等の反射効果が得られる一方、ＬＥＤチップ３の裏面からの熱が実装基板２に直接伝熱されるため、高い放熱性能を実現することが可能となる。

【0058】

図１５は、異なる構造からなるＬＥＤ照明モジュール１における全光束と発光効率を示すグラフである。
（１）は実装基板側に位置する第一層無機系白色絶縁層および外界側に位置する第二層無機系白色絶縁層の白色無機顔料に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用い、第二層無機系白色絶縁層上にＬＥＤチップを搭載した場合の全光束である。（２）は（１）と同じ構成の無機系白色絶縁層において、第一層無機系白色絶縁層上にＬＥＤチップを搭載した場合の全光束である。（３）は（１）と同じ構成の無機系白色絶縁層において、実装基板上にＬＥＤチップを搭載した場合の全光束である。（１）〜（３）の結果から、ＬＥＤチップを載置する層の厚さにより、全光束に有意な差は生じないことが分かる。
（４）は（１）と同じ構成における発光効率であり、（５）は（２）と同じ構成における発光効率であり、（６）は（３）と同じ構成における発光効率である。（４）〜（６）の結果から、ＬＥＤチップを載置する層の深さにより、発光効率に有意な差は生じないことが分かる。

【0059】

図１６は、異なる構造からなるＬＥＤ照明モジュール１における表面温度と発光効率を示すグラフである。
（１）は実装基板側に位置する第一層無機系白色絶縁層および外界側に位置する第二層無機系白色絶縁層の白色無機顔料に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用い、第二層無機系白色絶縁層上にＬＥＤチップを搭載した場合の表面温度である。（２）は（１）と同じ構成の無機系白色絶縁層において、第一層無機系白色絶縁層上にＬＥＤチップを搭載した場合の表面温度である。（３）は（１）と同じ構成の無機系白色絶縁層において、実装基板上にＬＥＤチップを搭載した場合の表面温度である。（１）〜（３）の結果から、ＬＥＤチップを載置する層の厚さが厚いほど、表面温度が高くなることが分かる。
（４）は（１）と同じ構成における発光効率であり、（５）は（２）と同じ構成における発光効率であり、（６）は（３）と同じ構成における発光効率である。（４）〜（６）の結果から、ＬＥＤチップを載置する層の深さにより、発光効率に有意な差は生じないことが分かる。

【0060】

［第９の構成例］
図１７は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第９の構成例を示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１は、白色絶縁層が第一層を構成する有機系絶縁層１３１、第二層を構成する無機系白色絶縁層１４１および第三層を構成する無機系白色絶縁層１４２から構成されている点、無機系白色絶縁層１４１が有機系絶縁層１３１よりも幅広であり、無機系白色絶縁層１４１の一部が実装基板２の表面に積層されている点で第６の構成例と相違する。有機系絶縁層１３１は、例えばポリアミドイミド系樹脂をベース材とし、可溶性樹脂フィラー（例えばポリアミドイミド系フィラー）を添加したポリアミドイミド型印刷ペーストを用いることが開示される。この例示に係るポリアミドイミド型印刷ペーストによれば、２３０Ｖ／μｍの破壊電圧を実現することが可能である。
第９の構成例によれば、白色絶縁層の一部を安価な有機系絶縁層１３１により構成することで製造コストを下げることができる一方、無機系白色絶縁層１４１の一部が実装基板２の表面に積層されるので強い密着性を実現することが可能となる。有機系絶縁層１３１は無機系白色絶縁層１４１により覆われているため、経年劣化も最小限である。
なお、本構成例では、無機系白色絶縁層１４１に凹状の載置部１６を設け、有機系絶縁層１３１上にＬＥＤチップ３を載置することにより放熱性を高めているが、載置部１６を設けずに無機系白色絶縁層１４１にＬＥＤチップ３を載置してもよい。ただし、有機系絶縁層１３１の熱伝導率が無機系白色絶縁層１４１よりも低いことを考慮した設計が必要となる。

【0061】

［第１０の構成例］
図１８は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第１０の構成例を示す側面断面図である。
このＬＥＤ照明モジュール１の実装基板２は、ダム材４８で囲まれる反射領域は無機系白色絶縁層１４１で覆われており、反射領域外の部分は有機系絶縁層１３１により覆われている。本構成例では、配線１３は有機系絶縁層１３１の上に形成されている。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、反射領域が無機系白色絶縁層１４１で覆われているので反射率、放熱性および耐久性に優れている。他方で、熱の問題が生じない反射領域外の実装基板表面を有機系絶縁層１３１により覆うことにより、製造コストを下げることを可能としている。有機系絶縁層１３１の表面を白色ソルダーレジスト層（図１８では図示略）で覆い、最上位層を反射材として機能させることが好ましい。

【0062】

［第１１の構成例］
図１９は、本発明を具体化するＬＥＤ照明モジュール１の第１１の構成例を示す側面断面図であり、後述する図２０（ａ）のＡＡ断面図である。
本構成例のＬＥＤチップ３は、垂直型ＬＥＤダイスであり、上面のｎ電極はワイヤボンディングにより配線１３に接続され、底面のｐ電極は半田等により配線１３に接続される。白色絶縁層は、無機系白色絶縁層１４１および無機系白色絶縁層１４２から構成される。無機系白色絶縁層１４１は無機系白色絶縁層１４２よりも幅広に薄く塗布されており、必要な範囲にのみ無機系白色絶縁層１４２を塗布し反射に必要な厚みを確保している。

【0063】

図２０（ａ）は第１１の構成例に係るＬＥＤ照明モジュールの上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、配線領域の部分のみが無機系白色絶縁層１４２により覆われている。図２０（ａ）中、点線で図示しているのが配線領域である。図２０（ａ）では、実装基板２の上下端部から一定幅において無機系白色絶縁層１４２を形成しないことにより、白色無機インクの使用量を減らすことで製造コストを下げることを可能としている。
基板側の第一層を構成する無機系白色絶縁層１４１の白色無機顔料を酸化マグネシュームまたは酸化亜鉛とし、外界側の第二層を構成する無機系白色絶縁層１４２の白色無機顔料反射率に優れた二酸化チタンとしている。これとは異なり、無機系白色絶縁層１４１および無機系白色絶縁層１４２の双方の白色無機顔料を同じとしてもよい。

【0064】

本構成例は一例であり、様々な改変が可能である。例えば、本構成例とは異なり、実装基板２の全面を無機系白色絶縁層１４２により覆ってもよい。また、本構成例とは異なり、反射領域外の無機系白色絶縁層１４１を有機系絶縁層に置き換えてもよい。また、ＬＥＤチップ３をフリップチップ実装される水平型ＬＥＤとしてもよい。

【0065】

［第１２の構成例］
図２１は、本発明の第１２の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１の上面図である。本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、実装基板２の上面に設けられた反射領域に８１個のＬＥＤチップ３が高密度実装されている。
８１個のＬＥＤチップ３は全て同一の仕様であり、９直列×９並列の配線パターンで接続されている。別の言い方をすれば、一対の端部電極に接続された９個のＬＥＤチップ３により単位ＬＥＤチップ群を構成し、９つの単位ＬＥＤチップ群を並列に接続して発光部を構成している。一対の端部電極は、反射領域の上下端部に設けられた一対の配線部を備えてなる電極ユニット１７ａ、１７ｂにより外部電極端子１８ａ、１８ｂと電気的に接続される。各単位ＬＥＤチップ群を構成する９個のＬＥＤチップは同一直線上に実質的に等間隔に配置され、隣り合うＬＥＤチップは金ワイヤでワイヤボンディング接続されている。ＬＥＤチップ３の個数および単位ＬＥＤチップ群の数は例示の個数に限定されず、直列に接続されたｎ個のＬＥＤチップからなる単位ＬＥＤチップ群をｎ並列にする改良例も本構成例の技術思想には含まれる。すなわち、本構成例では、二乗個のＬＥＤチップをｎ×ｎに配列することにより、実質的に正方形の反射領域を構成することを可能としている。ＬＥＤチップ３の個数は、本構成例とは異なり、１００個以上とすることが好ましく、３００個以上とすることがより好ましく、５００個以上搭載することが更に好ましく、７００個以上とすることが一層好ましい。この際、実装基板２の形状は、矩形状、多角形状または円形状である。

【0066】

ｎ×ｎ個のＬＥＤチップは、小面積の実装基板に高密度に実装されることで高輝度の光源を構成する。本構成例のＬＥＤ照明モジュール１の外形寸法は、３６ｍｍ×３６ｍｍ×１ｍｍである。実装基板２の上面に設けられた反射領域の面積は２２．４ｍｍ×２２．４ｍｍ＝５０１．７６ｍｍ^２である。この反射領域には、８１個のＬＥＤチップ３が、直列方向および並列方向ともに２．２８ｍｍの配列ピッチで実装される。ＬＥＤチップ３のチップサイズは１．１４３ｍｍ×１．１４３ｍｍ×０．１５ｍｍで、反射領域におけるＬＥＤチップの実装面積密度（チップ搭載面積占有率）は２３．６ｍｍ^２／ｃｍ^２で、実装密度は１６．１個／ｃｍ^２である。ここで反射領域とは、ダム材４８により囲繞された領域のことをいう。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、ＬＥＤベアチップがＣＯＢ実装されるので、薄型の光源を実現することが可能である。

【0067】

実装基板２は、熱伝導性および電気特性に優れる材料であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。実装基板２の表面は、少なくともダム材４８で囲繞された反射領域の表面が無機系白色絶縁層１４で覆われている。ダム材４８の外部に位置する実装基板２の表面も無機系白色絶縁層１４で覆われるようにすることが好ましい。無機系白色絶縁層１４は、上述の第１〜第１０の構成例の中から選択された任意の態様で形成される。いずれにせよ、第１２の構成例に係る配線１３は単層であるため、多層化した場合と比べ放熱性およびコスト性に優れている。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１の順電流は３．１５Ａ、順電圧は２６．８Ｖ、負荷電力は８４．４Ｗで、全光束は１１１９０ｌｍである。色温度は３０００Ｋ〜７０００Ｋの範囲で設定され、演色性はＲａ６５〜９０である。本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、実装基板２の裏面に当接したヒートスプレッダ１０等を介してヒートシンク７にＬＥＤチップ３の熱を伝熱することで放熱する。すなわち、第１の構成例と同様、本構成例のＬＥＤ照明モジュール１はヒートスプレッダ１０を介してモジュール保持具９に固定され、リフレクター６と、ヒートシンク７と、拡散板８と、電源装置（図示せず）とを備えるＬＥＤ照明装置の光源を構成する（図３参照）。

【0068】

［第１３の構成例］
図２２は、本発明の第１３の構成例に係るＬＥＤ照明モジュール１の上面図である。本構成例のＬＥＤ照明モジュール１は、実装基板２の上面に設けられた反射領域に８８８個のＬＥＤチップ３が高密度実装されている。

【0069】

８８８個のＬＥＤチップ３は全て同一の仕様であり、３７直列×２４並列の配線パターンで接続されている。別の言い方をすれば、一対の端部電極に接続された３７個のＬＥＤチップ３により単位ＬＥＤチップ群を構成し、２４の単位ＬＥＤチップ群を並列に接続して発光部を構成している。一対の端部電極は、反射領域の上下端部に設けられた一対の配線部を備えてなる電極ユニット１７ａ〜１７ｈにより外部電極端子１８ａ〜１８ｈと電気的に接続される。各単位ＬＥＤチップ群を構成する３７個のＬＥＤチップの配置間隔は実質的に等間隔であり、隣り合うＬＥＤチップは金ワイヤでワイヤボンディング接続されている。但し、本構成例では第１２の構成例と異なり、隣あう単位ＬＥＤチップ群は、それぞれのＬＥＤチップ３が千鳥状となるように配置されている。各単位ＬＥＤチップ群に着目しても、３７個のＬＥＤチップはジグザグに配置されている。すなわち、各単位ＬＥＤチップ群において、奇数番目のＬＥＤチップは同一直線上に実質的に等間隔に配置され、偶数番目のＬＥＤチップは奇数番目のＬＥＤチップと平行な直線上に実質的に等間隔に配置されている。ＬＥＤチップ３の個数および単位ＬＥＤチップ群の数は例示の個数に限定されないが、単位ＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップの数は同じ数とする必要がある。

【0070】

８８８個のＬＥＤチップは、小面積の実装基板に高密度に実装されることで高輝度の光源を構成する。本構成例のＬＥＤ照明モジュール１の外形寸法は、９０ｍｍ×９０ｍｍ×１ｍｍである。実装基板２の上面に設けられた反射領域の面積は７０．６ｍｍ×７０．６ｍｍ＝４９８４．３６ｍｍ^２である。この反射領域には、８８８個のＬＥＤチップ３が、直列方向は１．８５ｍｍ、並列方向は１．４ｍｍの配列ピッチで実装される。ＬＥＤチップ３のチップサイズは１．１４３ｍｍ×１．１４３ｍｍ×０．１５ｍｍで、反射領域におけるＬＥＤチップの実装面積密度（チップ搭載面積占有率）は２３．２ｍｍ^２／ｃｍ^２で、実装密度は１７．８個／ｃｍ^２である。ここで反射領域とは、ダム材４８により囲繞された領域のことをいう。ＬＥＤチップ３の最大定格電流は７００ｍＡであり、順電流が３５０ｍＡの場合の順電圧は３．４Ｖ、発光出力は３４０ｍＷである。

【0071】

実装基板２は、熱伝導性および電気特性に優れる材料であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。実装基板２の表面は、少なくともダム材４８で囲繞された反射領域の表面が無機系白色絶縁層１４で覆われている。ダム材４８の外部に位置する実装基板２の表面も無機系白色絶縁層１４で覆われるようにすることが好ましい。無機系白色絶縁層１４は、上述の第１〜第１０の構成例の中から選択された任意の態様で形成される。いずれにせよ、第１３の構成例に係る配線１３は単層であるため、多層化した場合と比べ放熱性およびコスト性に優れている。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１の順電流は４．８Ａ、順電圧は１０４Ｖ、負荷電力は５００Ｗで、全光束は７３６００ｌｍである。色温度は３０００Ｋ〜７０００Ｋの範囲で設定され、演色性はＲａ６５〜９０である。

【0072】

本構成例では、負荷電力が５００Ｗと大出力であり、汎用的な電源装置では出力が不足するため、４つの電源装置を組み合わせて使用している。すなわち、電源装置と一対一で接続される実装ブロック２０ａ〜２０ｄを並べて配置することにより、大光量の発光部を構成することを可能としている。照明ムラが生じないように、各電源装置を同一仕様とし、かつ、同一の条件で各実装ブロックと接続することが好ましい。ここで電源装置と同一の条件で接続されることの構成には、実装ブロックの数と電源装置の数が同一である場合のみならず、実装ブロックの数より少ない電源装置から同じ条件で複数の実装ブロックに分流される場合も含まれる。但し、電流制御回路の構成を簡便にするとの観点からは、実装ブロックの数とＬＥＤチップを発光させるための電源装置の数とを同数とすることが好ましい。なお、本構成例では実装ブロックの数を４個としているが、使用する電源装置の容量に応じて実装ブロックの数を変更することは当然に可能である。例えば、１８０Ｗの電源装置に代わり３００Ｗの電源装置を用いることにより、３個の実装ブロックで１０万ルーメン以上を実現することも可能となる。

【0073】

最大出力容量２００Ｗ以下の汎用的な定電流電源装置を利用するとの観点からは、実装ブロックの数を２〜８個とすることが好ましく、より好ましくは３〜６個とする。好ましい構成例としては、一つの実装ブロック当たりのＬＥＤチップの個数を１００〜３００個とし、合計で４００〜１２００個のＬＥＤチップを搭載したモジュールを構成することが開示される。
本構成例では、一対の電極ユニット（例えば、１７ａと１７ｂ）および一対の外部電極端子（例えば、１８ａと１８ｂ）に接続される２２２個のＬＥＤチップ３により一つの実装ブロックを構成している。各実装ブロックは、いずれも横断方向中心線２３を挟んで電極ユニット１７、外部電極端子１８およびＬＥＤチップ３が線対称になるように構成されている。
実装ブロック２０ａおよび２０ｂと実装ブロック２０ｃおよび２０ｄとは、分離線２１を挟んで線対称に配置されている。より詳細には、電極ユニット１７ａ〜１７ｈ、外部電極端子１８ａ〜１８ｈ、保護ダイオード装置１９ａ〜１９ｄおよび実装ブロック２０ａ〜２０ｄを分離線２１を挟んで線対称に配置することにより、各実装ブロックの合計抵抗を実質的に同一とし、照明ムラが生じないようにしている。

【0074】

本構成例では、実装ブロック２０ａと実装ブロック２０ｂもまた線対称に配置されるペア実装ブロックを構成し、実装ブロック２０ｃと実装ブロック２０ｄもまた線対称に配置されるペア実装ブロックを構成している。隣り合う２つのペア実装ブロックの間には分離線が配置される。実装ブロックの数が２つである場合には、２つの保護ダイオード装置を反射領域の左右両端に配置すればよいので、分離線は不要である。偶数個の実装ブロックを設ける場合、分離線の数は実装ブロックの数を２で割った数から１を引いた数となる。例えば、実装ブロックの数を６個とした場合、分離線の数は２個となり、実装ブロックの数を８個とした場合、分離線の数は３個となる。

【0075】

保護ダイオード装置１９は、ペアとなる一対の電極ユニット（例えば、１７ａと１７ｂ）を電気的に接続する逆流防止装置であり、一対の電極ユニット間に逆電圧がかかったときに、ＬＥＤチップ群に逆電圧が印加され破壊されることを防止する。図２３は、一対の電極ユニット１７ａ，１７ｂを接続する保護ダイオード装置１９ａの構成図である。保護ダイオード装置１９ａは、実質的に等間隔に配置された６個のツェナーダイオード２２を直列に接続することにより構成されている。ツェナーダイオード２２の外形寸法は、例えば２５８μｍ×２５８μｍ×１５０μｍである。保護ダイオード装置１９ｂ〜１９ｄの構成も保護ダイオード装置１９ａと同様である。
本構成例のＬＥＤ照明モジュール１も、第１２の構成例と同様、ヒートスプレッダ１０を介してモジュール保持具９に固定され、リフレクター６と、ヒートシンク７と、拡散板８と、電源装置（図示せず）とを備えるＬＥＤ照明装置の光源を構成する（図３参照）。

【0076】

以上に説明した実施形態例から導かれる本発明の技術思想によれば、平面視寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ以下の実装基板で全光束３万ルーメン以上かつ１０ｋｇ以下の高輝度・大光量ＬＥＤ照明装置（電源装置を除く）を実現することができるのみならず、４万ルーメン以上、５万ルーメン以上、６万ルーメン以上、７万ルーメン以上、８万ルーメン以上の高輝度・大光量ＬＥＤ照明装置を実現することも可能である。
以上、本開示にて幾つかの実施の形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ ＬＥＤ照明モジュール
２ 実装基板
３ ＬＥＤチップ（ＬＥＤベアチップ）
５ 透明樹脂
６ リフレクター
７ ヒートシンク
８ 拡散板
９ モジュール保持具
１０ ヒートスプレッダ
１１ 保護カバー
１２ Ｏリング
１３ 配線
１４ 無機系白色絶縁層
１６ 載置部
１７ 電極ユニット
１８ 外部電極端子
１９ 保護ダイオード装置
２０ 実装ブロック
２１ 分離線
２２ ツェナーダイオード
２３ 横断方向中心線
３０ 有機材絶縁層
４７ 凸状載置部
４８ ダム材
４９ 反射領域
５０ 金属薄膜層
１３１ 有機系絶縁層
１４１〜１４３ 無機系白色絶縁層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】