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1. (WO2011129415) 3次元LED基板及びLED照明装置
Document

明 細 書

発明の名称 3次元LED基板及びLED照明装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069  

産業上の利用可能性

0070  

符号の説明

0071  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

明 細 書

発明の名称 : 3次元LED基板及びLED照明装置

技術分野

[0001]
 本発明は、3次元LED基板及びLED照明装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来、LED(レーザ発光ダイオード)電球の寿命を長くするために、LED素子から発生する熱を効率よく放熱して、LED素子やLED制御回路が熱により損傷するのを抑制する必要がある。そこで、LED点灯時の点灯回路の温度上昇を抑制して点灯回路の寿命を維持するLED電球が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1のLED電球では、同文献の図1に示すように、LEDモジュール11が放熱部12に取り付けられ、放熱部12の複数の放熱フィン18からLEDの熱を放熱する。放熱部12のグローブ14の反対側の口金16の中空部23には、LEDを点灯する点灯回路17が内蔵されている。
[0003]
 このような特許文献1のLED電球においては、LEDモジュール11と点灯回路11の距離を長くすることができ、また、放熱部12と口金16とは絶縁部15で隔離されている。これにより、LEDモジュール11のLEDから発生した熱は、点灯回路17に伝わらず、ほとんど放熱部12で放熱されるので、点灯回路17の温度上昇が抑制される。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2010-56059号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 本発明は、従来技術の問題点を解決するものである。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明の第1の態様は、1つ以上のLED素子と、前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、を備えている。
[0007]
 本発明の第2の態様は、1つ以上のLED素子と、前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、を有する3次元LED基板と、アルミニウムを含み、前記3次元LED基板の端部を囲うように形成された放熱部と、アルミニウムを含んで形成され、前記放熱部と前記3次元LED基板の前記シリコン基板とにそれぞれ接合され、前記シリコン基板の熱を前記放熱部に伝導する熱伝導部材と、前記放熱部の開口部に前記LED基板のLED素子側を覆うように形成されたグローブと、前記放熱部に接続された口金と、を備えている。
[0008]
 本発明の第3の態様は、1つ以上のLED素子と、前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、前記シリコン基板と前記断熱用有機基板の間に設けられ、前記シリコン基板内の配線と前記断熱用有機基板内の配線とが接続されるための貫通孔を有するアルミ基板と、を有する3次元LED基板と、アルミニウムを含み、前記3次元LED基板の端部を囲うと共に前記アルミ基板に接合された放熱部と、前記放熱部の開口部に前記LED基板のLED素子側を覆うように形成されたグローブと、前記放熱部に接続された口金と、を備えている。
[0009]
 本発明の第4の態様は、長手状に形成されたアルミ基板と、前記アルミ基板の一方の面に所定の配列で貼り付けられた複数のシリコン基板と、マイクロバンプを介して前記シリコン基板の配線に接続されると共に、前記シリコン基板上に前記マイクロバンプを介して実装された1つ以上のLED素子と、前記アルミ基板の他方の面に貼り付けられ、配線を通すための貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用基板の前記アルミ基板側と反対側の面に所定の配列で貼り付けられ、内部の配線が前記断熱用有機基板の貫通孔を介してシリコン基板の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、前記アルミ基板の前記チップ実装基板側を覆うように形成され、前記アルミ基板に接合されて、前記アルミ基板からの熱を放熱する放熱部と、前記アルミ基板の前記チップ実装基板側と反対側を覆うように形成され、前記LED素子の光を外部へ放出する光透過部材と、前記アルミ基板の長手方向の両端に形成され、電源電圧が供給される一対の端子と、を備えている。

発明の効果

[0010]
 本発明によれば、LED素子の長寿命化、高輝度化を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 本発明の第1の実施形態に係るLED照明装置の断面図である。
[図2] アルミダイキャストの内部に配置された3次元シリコンインターポーザを示す断面図である。
[図3] 3次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。
[図4] LED素子側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。
[図5] LED素子実装面の反対側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。
[図6] 第2の実施形態に係る3次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す断面図である。
[図7] 3次元シリコンインターポーザ20の詳細な構造を示す拡大断面図である。
[図8] 第3の実施形態に係る3次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。
[図9] LED素子側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。
[図10] LED素子実装面の反対側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。
[図11] シリコン基板である第2基板を用いた場合の3次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。
[図12] 第4の実施形態に係るLED照明装置の長手方向の断面図である。
[図13] LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。
[図14] LED素子側のLED照明装置の平面図である。
[図15] LED実装面の反対側のLED照明装置の平面図である。
[図16] 第2基板がシリコン基板である場合のLED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。
[図17] LED実装面と反対側のLED照明装置の平面図である。
[図18] LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。
[図19] 第5の実施形態に係るLED照明装置の長手方向の断面図である。
[図20] LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。
[図21] 制御回路チップ基板がシリコン基板である場合のLED照明装置の長手方向の断面図である。
[図22] LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
[0013]
 [第1の実施形態]
 図1は、第1の実施形態に係るLED照明装置の構成を示す図である。第1の実施形態に係るLED照明装置は、電球型に成形されており、LED素子21が実装された3次元シリコンインターポーザ20と、LED素子21で発生された光を外部へ放出するグローブ11と、3次元シリコンインターポーザ20を支持すると共に熱を外部へ放熱するアルミダイキャスト12と、複数の放熱フィン13aを有する放熱部13と、電球ソケットにねじ込まれる金属部分である口金14と、を備えている。なお、上記LED照明装置は、グローブ11の代わりにレンズを備えてもよい。
[0014]
 図2は、アルミダイキャスト12の内部に配置された3次元シリコンインターポーザ20を示す断面図である。アルミダイキャスト12は、熱伝導性が高く、3次元シリコンインターポーザ20を支持する基板支持部材である。アルミダイキャスト12は、図1に示すように、円筒状であって3次元シリコンインターポーザ20の端部を囲うように形成された円筒状部材12Aと、この円筒状部材12Aの2つの開口端のうちLED素子21が設けられた側と反対側の開口端を覆うように形成された底面部12Bと、を有している。なお、円筒状部材12Aの2つの開口端のうちLED素子21が設けられた側には、LED素子21を覆うようにグローブ11の開口部が接合されている。
[0015]
 アルミダイキャスト12の円筒状部材12Aの内部には、4つのLED素子21が面実装された3次元シリコンインターポーザ20が配置されている。なお、LED素子21の数は4つに限定されず、1つ以上であればよい。そして、3次元シリコンインターポーザ20で発生した熱は、アルミダイキャスト12へ伝導して外部へ放熱されると共に、放熱部13へも伝導される。
[0016]
 放熱部13は、アルミダイキャスト12の底面部12Bに接合された複数の放熱フィン13aを有している。そのため、放熱部13は、3次元シリコンインターポーザ20で発生した熱を効率よく放熱する。口金14は、ソケットにねじ込み可能なように溝が形成されている。また、口金14は、3次元シリコンインターポーザ20の配線Lと電気的に接続されていると共に、放熱部13に接合されている。
[0017]
 図3は、3次元シリコンインターポーザ20の詳細な構造を示す拡大断面図である。
[0018]
 3次元シリコンインターポーザ20は、4つのLED素子21を有するLEDモジュール21A、第1基板22、断熱用有機基板23、第2基板24、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26、を有している。
[0019]
 4つのLED素子21は、それぞれ異なる発光色でもよいし、全部又は一部が同じ発光色でもよい。LED素子21は、第1基板22の上面に、マイクロバンプMBを介して、実装されている。なお、第1基板22は、複数の階層を有しており、シリコンを包含する基板(以下「シリコン基板」という。)で構成されている。また、LED素子21の片面側に両電極が設けられ、この両電極にそれぞれマイクロバンプMBが接続され、電極側と反対の面から発光される。
[0020]
 なお、LED素子21の数は特に限定されるものではなく、1つのでもよいし、2つ又は4つ以上であってもよい。さらに、LED素子のタイプは、シングルチップ方式でもよいし、マルチチップ方式でもよい。
[0021]
 また、LED素子21に接続された各マイクロバンプMBは、第1基板22内の配線Lに接続されている。第1基板22上のLED素子実装面と反対側の面は、断熱用有機基板23に貼り合わされている
[0022]
 断熱用有機基板23は、第1基板22と第2基板24の間に設けられ、第1基板22と第2基板24とを断熱している。また、断熱用有機基板23は貫通孔23Aを有しており、貫通孔23Aを介して、第1基板22の配線Lと第2基板24の配線Lとが接続されている。これにより、LED素子21をワイヤボンディング接続する必要がなくなり、ワイヤボンディングの断線がなくなる。
[0023]
 第2基板24は、一般的な有機基板で構成されている。第2基板24の片面には、断熱用有機基板23が貼り付けられている。第2基板24の他方の面には、マイクロバンプMB、基板25K1を介して、LED制御回路チップ25が実装されていると共に、マイクロバンプMB、基板26K1を介して、アプリケーションチップ26が実装されている。また、第2基板24内の配線は、断熱用有機基板23の貫通孔23A内の配線Lに接続されていると共に、LED制御回路チップ25及びアプリケーションチップ26に接続されたマイクロバンプMBに接続されている。
[0024]
 LED制御回路チップ25は、例えばBGA(Ball Grid Array)パッケージで構成されている。具体的には、LED制御回路チップ25は、パッケージ25Pで覆われると共に、基板25K1とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプMBを介して第2基板24に実装されている。
[0025]
 アプリケーションチップ26は、例えばBGAパッケージで構成されている。具体的には、アプリケーションチップ26は、パッケージ26Pで覆われると共に、基板26K1とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプMBを介して第2基板24に実装されている。
[0026]
 第1基板22及び第2基板24は、放熱伝導用ヒートパイプ31を介して、アルミダイキャスト12に接続されている。なお、放熱伝導用ヒートパイプ31は、主にアルミニウムで形成されており、熱伝導性が高い。
[0027]
 図4は、LED素子側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。図5は、LED素子実装面の反対側からみた3次元シリコンインターポーザの平面図である。図5に示すように、第2基板24のLED素子実装面の反対側の面には、上述したLED制御回路チップ25及びアプリケーションチップ26の他に、センサチップ27、アプリケーションチップ28がマイクロバンプを介して実装されている。なお、センサチップ27、アプリケーションチップ28は、BGAパッケージで構成されている。また、LED素子実装面の反対側の面には、ここで例示されたチップに限らず、他のチップが実装されてもよい。
[0028]
 このような構成のLED照明装置において、LED点灯時では、LED制御回路チップ25及び図示しない電源回路が動作し、LED素子21は、アプリケーションチップ26の動作に影響を受けることなく点灯する。アプリケーションチップ26、センサチップ27、アプリケーションチップ28などの回路素子は、必要に応じて動作するので(単独でも動作可能)、ソケットのインフラを利用した電子機器として動作することもできる。
[0029]
 ところで、LED素子の電気の変換効率は約10%であり、約90%は熱に変わっている。よって、LED素子を駆動する駆動電流の電流値によってはLED素子の温度はかなり上昇する。そこで、LED素子によって発生された熱をどのように逃がすかによって、LED照明装置の寿命が大きく異なる。
[0030]
 ここで、第1基板22は、主にシリコンを含んで構成されており、一般の有機基板よりも熱伝導率が高く、熱が伝わりやすい。このため、LED素子21の発光により発生した熱は、第1基板22、放熱伝導用ヒートパイプ31を介して、アルミダイキャスト12に伝導される。また、アルミダイキャスト12は熱伝導性が高いアルミニウムで主に形成されているので、LED素子21で発生した熱は、アルミダイキャスト12から放熱され、更に放熱部13からも放熱される。
[0031]
 また、第1基板22と第2基板24の間には断熱用有機基板23が設けられているので、LED素子21で発生した熱は、第2基板24に伝導されない。これにより、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26,28、センサチップ27は熱により損傷を受けることがない。
[0032]
 なお、断熱用有機基板23の貫通孔23Aの直径は例えば100~300μm程度の大きさであるので、貫通孔23Aの配線Lを介して、LED素子21で発生した熱が第2基板24に伝わることはほとんどない。
[0033]
 以上のように、本実施の形態に係るLED照明装置では、LED素子21に熱が発生しても、その熱が、断熱用有機基板23によりLED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26などに伝導されず、熱伝導性のよい第1基板22を介して外部に放熱される。
[0034]
 これにより、LED素子を点灯させるためのチップが1チップで構成されているが、LED素子21、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26等が、熱により損傷されず、LED素子21の長寿命化、高輝度化を図ることができる。また、LED素子21は第1基板22上に実装されているので、LED基板と第1基板22の熱膨張率に大きな違いがないので、クラックの発生が抑制される。
[0035]
 なお、アプリケーションチップ26,28は、いずれの実施形態においても特に限定されるものではないが、例えば、高速無線LANチップ(例えばWiFiなど)、PHS電波中継チップ、TV/ラジオチューナーチップなどが該当する。また、センサチップ27は、特に限定されるものではないが、人感センサ、磁気センサ、温度センサ、振動センサ、イメージセンサ、煙センサ、電磁波センサ、地震センサなどが該当する。また、放熱部13は、複数の放熱フィン13aを備えているが、放熱可能であれば、このような構成に限定されるものではない。
[0036]
 [第2の実施形態]
 つぎに第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第1の実施形態では、第2基板24は、一般的な有機基板で構成されていた。これに対して、第2の実施形態では、第2基板24に代えて、シリコン基板で構成された第2基板24Aが用いられる。
[0037]
 図6は、第2基板24Aがシリコン基板である場合の3次元シリコンインターポーザ20を示す断面図である。図7は、3次元シリコンインターポーザ20の詳細な構造を示す拡大断面図である。
[0038]
 第2基板24Aは、第1基板22と同様に複数の階層で構成されている。また、第2基板24A内の配線Lは、断熱用有機基板23の貫通孔23A内の配線Lに接続されていると共に、マイクロバンプMB及び基板25K2を介してLED制御回路チップ25に接続され、更に、マイクロバンプMB及び基板26K2を介してアプリケーションチップ26に接続されている。
[0039]
 このような構成により、第2の実施形態に係るLED照明装置では、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26等の動作によって第2基板24に熱が発生したとしても、その熱が、放熱伝導用ヒートパイプ31、アルミダイキャスト12、放熱部13を介して、外部へ放熱される。よって、第2基板24に実装されている各チップが熱により破壊されない。
[0040]
 また、3次元シリコンインターポーザ20はいわゆる1チップで構成されているが、LED素子21で発生して第1基板22に伝導された熱だけでなく、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26等で発生して第2基板24に伝導された熱も、効率よく放熱される。このため、第3の実施形態は、例えばE17口径のように、比較的小さな口径のLED照明装置にも適用され、口径の小さなLED照明装置の寿命が長くなる。
[0041]
 [第3の実施形態]
 つぎに第3の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[0042]
 図8は、第3の実施形態に係る3次元シリコンインターポーザ20の詳細な構造を示す拡大断面図である。第1の実施形態では、第1基板22の熱は、放熱伝導用ヒートパイプ31によってアルミダイキャスト12へ伝導された。これに対して、第3の実施形態では、第1基板22の熱は、放熱伝導用アルミ基板32によってアルミダイキャスト12へ伝導される。
[0043]
 放熱伝導用アルミ基板32は、断熱用有機基板23と第1基板22の間に設けられている。放熱伝導用アルミ基板32の表面は絶縁物(例えば酸化膜)によって被膜されている。なお、放熱伝導用アルミ基板32の表面を被膜する代わりに、第1基板22の表面が絶縁物で被膜されてもよい。また、放熱伝導用アルミ基板32は、断熱用有機基板23上に貼り付けられると共に、アルミダイキャスト12に接合されている。さらに、放熱伝導用アルミ基板32は複数の貫通孔32Aを有している。第1基板22の配線Lは、放熱伝導用アルミ基板32の貫通孔32A、断熱用有機基板23の貫通孔23Aを通って、第2基板24の配線に接続されている。
[0044]
 図9は、LED素子側からみた3次元シリコンインターポーザ20の平面図である。図10は、LED素子実装面の反対側からみた3次元シリコンインターポーザ20の平面図である。本実施形態では、図9及び図10に示すように、放熱伝導用アルミ基板32は円形状に形成され、放熱伝導用アルミ基板32の縁はアルミダイキャスト12の内側に接合されている。但し、放熱伝導用アルミ基板32がアルミダイキャスト12に接合され、放熱伝導用アルミ基板32がアルミダイキャスト12に熱を伝導することができれば、放熱伝導用アルミ基板32の形状はこれに限定されるものではない。
[0045]
 図9に示すように、放熱伝導用アルミ基板32上には、第1基板22が貼り付けられている。また、図8に示すように、放熱伝導用アルミ基板32には、第1基板22内の配線Lと第2基板24内の配線Lとを接続するための複数の貫通孔32Aが形成されている。
[0046]
 以上のような構成により、LED素子21で発生した熱が第1基板22に伝導されると、放熱伝導用アルミ基板32は、第1基板22の熱を全面で受けて、この熱をアルミダイキャスト12へ伝導する。
[0047]
 このため、第3の実施形態に係るLED照明装置では、LED素子21の発光によって第1基板22に生じた熱が、放熱伝導用アルミ基板32の全面で吸収され、アルミダイキャスト12に伝導して放熱され、LED素子21の長寿命化、高輝度化を図ることができる。
[0048]
 以上の説明では、第2基板24が一般的な有機基板である場合(第1の実施形態の変形例)を例に挙げたが、シリコン基板である第2基板24Aを用いた場合(第2の実施形態の変形例)も同様である。
[0049]
 図11は、シリコン基板である第2基板24Aを用いた場合の3次元シリコンインターポーザ20の詳細な構造を示す拡大断面図である。この場合、放熱伝導用アルミ基板32は、第1基板22の熱を全面で受けて、この熱をアルミダイキャスト12へ伝導する。さらに、第2基板24は、熱伝導性がよいので、LED制御回路チップ25、アプリケーションチップ26などの動作により生じた熱を、放熱伝導用ヒートパイプ31へ効率よく伝導し、熱がアルミダイキャスト12を介して外部へ放熱される。
[0050]
 [第4の実施形態]
 つぎに第4の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第1から第3の実施形態では、電球タイプについて説明したが、第4の実施形態では、直管形蛍光管型について説明する。
[0051]
 図12は、第4の実施形態に係るLED照明装置の長手方向の断面図である。図13は、LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。このように、本実施形態に係るLED照明装置は、第3の実施形態と比べて、ほぼ同様の要素で構成されているが、直管形蛍光管の形状に対応するように各要素の配置が異なっている。
[0052]
 LED照明装置は、図13に示すように、複数の放熱フィン41を有する放熱部40と、LED素子21の光を外部に放出するアクリルレンズ50と、放熱部40及びアクリルレンズ50の内部に収納される放熱伝導用アルミ基板32と、を備えている。なお、LED照明装置は、LED素子21の光を外部に放出できるものであれば、アクリルレンズ50の代わりに、他の光透過部材を用いてもよい。
[0053]
 放熱部40及びアクリルレンズ50は、一対の箱型形状になっており、長手状に形成された放熱伝導用アルミ基板32を収納している。このため、放熱部40の断面は図13に示すように矩形状になっており、放熱部40の外側に複数の放熱フィン41が設けられている。また、放熱伝導用アルミ基板32の長手方向の縁は、放熱部40の開口部に接合されている。これにより、放熱伝導用アルミ基板32の一方の面(第2基板24側)が放熱部40に覆われている。
[0054]
 アクリルレンズ50の断面は、放熱部40と同様に矩形状に形成されている。アクリルレンズ50は、放熱伝導用アルミ基板32の他方の面(第1基板22側)を覆うように、放熱部40の端に接合している。さらに、図12に示すように、長手方向の両端には電源電圧が供給される一対の端子52がそれぞれ設けられ、端子52は第1基板22及び第2基板24の配線に接続されている。
[0055]
 図14は、LED素子側のLED照明装置の平面図である。複数のLEDモジュール21Aがマトリクス状に実装された第1基板22は、放熱伝導用アルミ基板32の一方の面を覆うように貼り付けられている。また、図12に示すように、放熱伝導用アルミ基板32の他方の面には、LED制御回路チップ25及びアプリケーションチップ26が実装された第2基板24、24Aが、放熱伝導用アルミ基板32の長手方向に沿って貼り付けられている。なお、第1基板22及び第2基板24,24Aの配列は、上述した例に限定されるものではない。例えば、放熱伝導用アルミ基板32のLED実装面と反対側の面(第2基板24側)には、各種のモジュールが実装されてもよい。
[0056]
 図15は、LED実装面の反対側のLED照明装置の平面図である。放熱伝導用アルミ基板32には、LED制御モジュール55、無線モジュール56、画像処理モジュール57が、放熱伝導用アルミ基板32の長手方向に沿って貼り付けられている。
[0057]
 上記のように構成されたLED照明装置では、LED素子21が発光すると、光はアクリルレンズ50を透過して外部へ放出される。また、LED素子21で発生した熱は、第1基板22、放熱伝導用アルミ基板32を介して放熱部40に伝導され、複数の放熱フィン41から放熱される。
[0058]
 以上のように、第4の実施形態に係るLED照明装置では、放熱伝導用アルミ基板32上に多くのLED素子21が配列され、一般的な直管形(棒状)の蛍光管に比べて薄型になる。なお、LED照明装置は、上述した例に限定されず、次のような構成でもよい。
[0059]
 図16は、第2基板24Aがシリコン基板である場合のLED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。同図に示すように、アプリケーションチップ26は、マイクロバンプMBを介して、シリコン基板である第2基板24に実装されている。また、アプリケーションチップ26、その他のチップは、BGAパッケージではないので、BGAパッケージに比べて薄型に構成されている。このため、LED照明装置は、更に薄型で構成される。
[0060]
 図17は、LED実装面と反対側のLED照明装置の平面図である。同図に示すように、LED制御回路チップ25及びアプリケーションチップ26が実装された第2基板24Aが、放熱伝導用アルミ基板32の長手方向に沿って、放熱伝導用アルミ基板32上に貼り付けられている。また、LED照明装置は、次のような形状であってもよい。
[0061]
 図18は、LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。このLED照明装置は、従来の管形蛍光管と同じ形状である。よって、放熱部40及びアクリルレンズ50の断面が半円状になっている。
[0062]
 [第5の実施形態:センサ搭載型]
 つぎに第5の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する
[0063]
 図19は、第5の実施形態に係るLED照明装置の長手方向の断面図である。図20は、LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。すなわち、本実施形態に係るLED照明装置は、第4の実施形態の構成に、センサ61及びこれを制御するセンサ制御回路チップ71を追加したものである。
[0064]
 センサ61は、シリコン基板で構成されたセンサ基板60に実装され、マイクロバンプMBを介してセンサ基板60内の配線Lに接続されている。また、センサ61の周囲には、遮光フード62が取り付けられている。なお、センサ61は、例えば、熱センサ、CMOSセンサ、CCDセンサなど特に限定されるものではない。センサ基板60は、第1基板22と同様に放熱伝導用アルミ基板32に貼り付けられている。
[0065]
 センサ制御回路チップ71は、センサ61を制御するためのチップであり、例えばBGAパッケージで構成されている。具体的には、センサ制御回路チップ71は、パッケージ71Pで覆われると共に、基板71K1とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプMBを介して制御回路チップ基板70に実装されている。そして、端子52を介して、電源がセンサ61及びセンサ制御回路チップ71に供給される。
[0066]
 以上のような構成により、第5の実施形態に係るLED照明装置は、センサ61を備えているので、人に気づかれることなく、人物や物体を検出することができる。また、LED照明装置は、センサ61が画像センサの場合、センサ61で生成した画像をアプリケーションチップ26のメモリ内に格納し、この画像を圧縮して、無線通信により外部へ送信することも可能である。
[0067]
 図21は、制御回路チップ基板70Aがシリコン基板である場合のLED照明装置の長手方向の断面図である。図22は、LED照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。この場合、センサ制御回路チップ71は、基板71K2、マイクロバンプMBを介して、シリコン基板である制御回路チップ基板70Aに実装されている。すなわち、このLED照明装置は、制御回路チップ基板70Aがシリコン基板である場合でも、適用可能である。
[0068]
 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で設計変更されたものについても適用可能である。例えば、上述した実施形態では、3次元シリコンインターポーザ20は、放熱伝導用ヒートパイプ31を介してアルミダイキャスト12に接合されていたが、アルミダイキャスト12に直接接合されてもよい。
[0069]
 また、上述した各実施形態において、第1基板22、第2基板24、センサ基板60、制御回路チップ基板70を構成するシリコン基板として、アモルファスシリコン基板を用いてもよい。LED素子21が発光した場合にアモルファスシリコン基板で得られる電気エネルギーを、LED素子21やその他のチップに供給してもよい。

産業上の利用可能性

[0070]
 本発明は、3次元LED基板及びLED照明装置に対して利用可能である。

符号の説明

[0071]
11 グローブ
12 アルミダイキャスト
13 放熱部
14 口金
20 3次元シリコンインターポーザ
21 LED素子
22 第1基板
23 断熱用有機基板
24 第2基板
25 LED制御回路チップ
26 アプリケーションチップ

請求の範囲

[請求項1]
 1つ以上のLED素子と、
 前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、
 前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、
 前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、
 マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、
 を備えた3次元LED基板。
[請求項2]
 マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたアプリケーションチップを更に備えた
 請求項1に記載の3次元LED基板。
[請求項3]
 前記シリコン基板と前記断熱用有機基板の間に設けられ、前記シリコン基板内の配線と前記断熱用有機基板内の配線とが接続されるための貫通孔を有するアルミ基板を更に備えた
 請求項1に記載の3次元LED基板。
[請求項4]
 1つ以上のLED素子と、前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、を有する3次元LED基板と、
 アルミニウムを含み、前記3次元LED基板の端部を囲うように形成された放熱部と、
 アルミニウムを含んで形成され、前記放熱部と前記3次元LED基板の前記シリコン基板とにそれぞれ接合され、前記シリコン基板の熱を前記放熱部に伝導する熱伝導部材と、
 前記放熱部の開口部に前記LED基板のLED素子側を覆うように形成されたグローブと、
 前記放熱部に接続された口金と、
 を備えたLED照明装置。
[請求項5]
 1つ以上のLED素子と、前記LED素子がマイクロバンプを介して実装され、内部に形成された配線が前記マイクロバンプに接続されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のLED素子実装面と反対側の面に貼り合わされ、前記配線が通る貫通孔を有する断熱用有機基板と、前記断熱用有機基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされ、内部に形成された配線が前記断熱用有機基板の貫通孔内の配線に接続されたチップ実装基板と、マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の前記配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、前記シリコン基板と前記断熱用有機基板の間に設けられ、前記シリコン基板内の配線と前記断熱用有機基板内の配線とが接続されるための貫通孔を有するアルミ基板と、を有する3次元LED基板と、
 アルミニウムを含み、前記3次元LED基板の端部を囲うと共に前記アルミ基板に接合された放熱部と、
 前記放熱部の開口部に前記LED基板のLED素子側を覆うように形成されたグローブと、
 前記放熱部に接続された口金と、
 を備えたLED照明装置。
[請求項6]
 長手状に形成されたアルミ基板と、
 前記アルミ基板の一方の面に所定の配列で貼り付けられた複数のシリコン基板と、
 マイクロバンプを介して前記シリコン基板の配線に接続されると共に、前記シリコン基板上に前記マイクロバンプを介して実装された1つ以上のLED素子と、
 前記アルミ基板の他方の面に貼り付けられ、配線を通すための貫通孔を有する断熱用有機基板と、
 前記断熱用基板の前記アルミ基板側と反対側の面に所定の配列で貼り付けられ、内部の配線が前記断熱用有機基板の貫通孔を介してシリコン基板の配線に接続されたチップ実装基板と、
 マイクロバンプを介して前記チップ実装基板の配線に接続されると共に、前記チップ実装基板上の前記断熱用有機基板側と反対側の面に、前記マイクロバンプを介して実装されたLED制御回路チップと、
 前記アルミ基板の前記チップ実装基板側を覆うように形成され、前記アルミ基板に接合されて、前記アルミ基板からの熱を放熱する放熱部と、
 前記アルミ基板の前記チップ実装基板側と反対側を覆うように形成され、前記LED素子の光を外部へ放出する光透過部材と、
 前記アルミ基板の長手方向の両端に形成され、電源電圧が供給される一対の端子と、
 を備えたLED照明装置。
[請求項7]
 前記アルミ基板の前記一方の面に貼り付けられた第3シリコン基板と、
 マイクロバンプを介して前記第3シリコン基板の配線に接続されると共に、前記第3シリコン基板上に前記マイクロバンプを介して実装されたセンサと、
 前記アルミ基板の部に他方の面に貼り付けられた第4シリコン基板と、
 マイクロバンプを介して前記第4シリコン基板の配線に接続されると共に、前記第4シリコン基板上に前記マイクロバンプを介して実装されたセンサ制御回路チップと、を更に備えた
 請求項6に記載のLED照明装置。

図面

[ 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]