はんだ接合のための溝付き板
【課題】改善されたはんだ接合のための溝付き板を提供する。
【解決手段】マルチダイＬＥＤ放射体基板上の金属板または放射体基板に取り付けられた金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）２００上の金属板２０８（またはその両方の金属板）は、多数の放射状の溝２１０〜２１５を設けるものであり、その少なくとも一部は金属板２０８の周辺端部まで延在する。これらの溝２１０〜２１５は、はんだ接合プロセスにおいて空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、それにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善する。
【解決手段】マルチダイＬＥＤ放射体基板上の金属板または放射体基板に取り付けられた金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）２００上の金属板２０８（またはその両方の金属板）は、多数の放射状の溝２１０〜２１５を設けるものであり、その少なくとも一部は金属板２０８の周辺端部まで延在する。これらの溝２１０〜２１５は、はんだ接合プロセスにおいて空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、それにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続コンポーネントに関するものであり、具体的には、コンポーネント同士がはんだ付けされたときにできるはんだボイド（solder voids）を低減するために溝付き金属板（grooved metal plate）を備えることに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく照明デバイス・システムには、大きな注目が集まっている。いくつかの照明デバイスでは、複数のＬＥＤダイが単一の基板上に装着され、互いに電気的に接続されて、１つの放射体を形成している。動作中、放射体はかなりの熱を発生する可能性があり、過熱による損傷からＬＥＤを保護するためにこの熱を遠くへ伝える必要がある。放射体は、例えば、本出願の譲受人である、ＬｅｄＥｎｇｉｎ，Ｉｎｃ．社によって製造されており、これは基板の底部側に大きな金属板を備えることにより熱伝達を促している。放射体基板は、典型的には、放射体上の金属板とマッチする大きな金属板を有する金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）などの支持面上に装着される。これら２枚の金属板同士が放射体からＭＣＰＣＢ内への熱伝達をもたらすようにはんだ付けされ、ＭＣＰＣＢからの熱はヒート・シンクにさらに伝達される。
【０００３】
放射体はより多くのＬＥＤダイを備えるために大型化するので、底面上の金属板およびＭＣＰＣＢ上のマッチする金属板も、一般的に、効果的な熱伝達を行わせるために大型化する必要がある。面積が広くなると、はんだが必ずしも均一な加熱または拡散を行わないので、金属板同士をはんだ付けする難度も高くなる。いくつかの場合において、大きなエア・ポケットが金属板同士の間に形成されてしまう。空気は、典型的なはんだ金属（スズなど）に比べて熱導体としての効果が著しく低いので、はんだボイドがある結果、金属板の表面全体にわたる温度分布が不均一になり、延いては、放射体／ＭＣＰＣＢの界面のところにかなり高い熱抵抗が生じ、および／または放射体基板が反って、損傷する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、放射体上の金属板またはＭＣＰＣＢ（またはその両方）は、一般的には放射状の多数の溝が設けられ、その少なくとも一部は金属板の周辺端部まで延在させる。これらの溝は、はんだ接合プロセス（例えば、標準のリフローおよび／またはホット・プレート・プロセス）において空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、それにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善することができる。
【０００５】
発明のいくつかの態様は、発光デバイスを支持する放射体基板に接合するプリント基板に関する。プリント基板は、金属コアプリント基板であってもよく、少なくとも第１の絶縁層と、第１の絶縁層の表面上の金属板とを備える。金属板は、円形であるか、または他の形状とすることもでき、中に複数の溝を有し、これらの溝の少なくともいくつかは、金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【０００６】
プリント基板は、多層構造とすることができ、したがって、第２の絶縁層は、第１の絶縁層に対して平行であり、かつその下にあるものとしてよく、導電性材料の少なくとも１つのパターン層が第１の絶縁層の底面と第２の絶縁層の表面との間に配設され、これによりプリント基板の異なる部分同士の間に電気的接続のためのルーティングを行うことができる。金属コンタクト・パッドは、第１の絶縁層の表面上に配設され、金属コンタクト・パッドの少なくとも１つは、パターン層の導電性材料に電気的に接続される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、溝はすべて、周辺端部まで延在する必要があるが、他の実施形態では、そうでない場合もある。例えば、これらの溝のうちの少なくとも１つは、金属板の中心にその内端を、中心から第２の距離のところにその外端を有することができ、第２の距離は金属板の中心から金属板の周辺端部までの距離より小さい。この第２の距離は、第１の距離と同じであるか、またはそれより短いか、またはそれより長くてもよい。
【０００８】
本発明のいくつかの態様は、発光デバイス用の放射体に関するものである。放射体は、複数の発光ダイオードを支持するように適合された表面と、底面とを有する放射体基板を備えることができる。金属板（円形であるか、または他の形状を有することができる）は、放射体基板の底面上に配設され、この金属板は、中に溝が形成されているものとすることができる。これらの溝の少なくともいくつかは、金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【０００９】
本発明のいくつかの態様は、発光デバイスに関するものであり、このデバイスは第１の絶縁層および第１の絶縁層の表面上の第１の金属板を有するプリント基板と、複数の発光ダイオードを保持する表面および第２の金属板をその上に有する底面を有する放射体基板と、第１の金属板と第２の金属板との間に配設され、第１の金属板と第２の金属板とに接合されたはんだ層とを有する。第１の金属板および第２の金属板は、同じサイズおよび形状（例えば、円形）であるものとしてよい。第１の金属板および第２の金属板のうちの一方または他方（または両方）は、中に複数の溝を設けることができ、これらの溝の少なくともいくつかは第１の金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、第１の金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【００１０】
以下の詳細な説明と添付図面とを併せて読むことで、本発明の性質および利点をさらによく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態による光源アセンブリを例示する簡略化された断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）の平面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態により達成されたはんだ接合部と比較するために例示した、ＬＥＤ放射体上の金属板と従来のＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部の簡略化された底面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施の形態により達成されたはんだ接合部の改善を例示する、ＬＥＤ放射体上の金属板と本発明の一実施の形態による溝を持つＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部に対応する図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、マルチダイＬＥＤ放射体基板上の金属板または放射体基板に取り付けられた金属コアプリンタ基板（ＭＣＰＣＢ）上の金属板（またはその両方の金属板）は、一般的には放射状の多数の溝が設けられ、その少なくとも一部は金属板の周辺端部まで延在する。これらの溝は、はんだ接合プロセス（例えば、標準のリフローおよび／またはホット・プレート・プロセス）において空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、これにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による光源アセンブリ１００を例示する簡略化された断面図である。ＬＥＤ放射体１０１は、金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）１０２上に装着されている。ＬＥＤ放射体１０１は、放射体基板１０６上に配設された多数のＬＥＤダイ１０４を備えている。基板１０６の底面１０７には、大きな円形金属板１０８がある。金属板１０８は、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属もしくは金属合金、または異なる金属もしくは金属合金の多層スタックを含むことができる。いくつかの実施形態では、金属板１０８の主目的は、放射体１０１からＭＣＰＣＢ１０２に熱を伝達することであり、金属板１０８の材料は、温度特性に基づきしかるべく選択される。
【００１４】
放射体基板１０６の底面、表面、および／または側面に、他の電気接点１１０、１１２、１１４が設けられる。（例示する目的での３つの接点が図示されているが、電気接点の個数と配置は、望み通りに選択されることは理解されるであろう。）放射体基板１０６は、有利には、接点１１０、１１２、１１４とＬＥＤダイ１０４との間に導電経路（図示せず）を設けるように構成されている。このような導電経路は、放射体基板１０６の表面上に、および／または内部にあってよく、例えば、放射体基板１０６は、パターン形成された導電層が絶縁層と交互に配置される層構造にすることができる。放射体１０１は、ＬＥＤダイ１０４の上に配設された一次レンズ１１５などの他のコンポーネントを備えることもできる。放射体１０１の特定の構造は、本発明を理解するうえで重要というわけではない。
【００１５】
ＭＣＰＣＢ１０２は、放射体基板１０６の接点１１０、１１２、１１４に接続するためにさまざまな電気接点１１６、１１８、１２０が設けられている表面１０９を有する。これらの接点は、アルミニウム、アルミニウム合金、他の金属もしくは金属合金、または他の導電性材料から形成される。ＭＣＰＣＢ上の接点１１６、１１８、１２０と放射体の接点１１０、１１２、１１４との間の電気的接続部は、明示的に図示されていないが、接続部は、はんだ接合、ワイヤボンディング、または同様の方法などの従来の技術を使用して形成される。
【００１６】
ＭＣＰＣＢ１０２では、有利には、電気接点１１６、１１８、１２０と周辺部の接点配置（図示せず）との間に導電経路を設け、これにより、アセンブリ１００をアセンブリ１００の１つまたは複数のコピーを備えるランプなどのより大きな電子デバイス内に電気的に接続することができる。例えば、ＭＣＰＣＢ１０２は、絶縁材料の層（例えば、誘電性ポリマー）が金属パターンとともに印刷されて導電経路を形成し、その後、それらの層が単一基板内に接合される多層構造であってよい。導電性ビアをプリント基板内に（例えば、１つまたは複数の基板を貫通する穴を形成し、それらの穴に金属を埋めるか、または金属でその内側を覆うことによって）形成し、異なる層内の経路を電気的に接続することができる。熱伝達および熱拡散が円滑に進むように、ＭＣＰＣＢ１０２は、金属コア層（例えば、アルミニウム合金または同様のもの）を含むものとしてよく、絶縁材料としては、高い熱伝導率を有するものが選択されるものとしてよく、好適な構造が、当技術分野で知られている。従来の加工技術を使用することができ、ＭＣＰＣＢ１０２によってもたらされる電気的接続性の具体的詳細は、本発明を理解するうえで重要ではない。
【００１７】
ＭＣＰＣＢ１０２の表面１０９上に、大きな円形の金属板１２２があり、その中に１つまたは複数の溝１２４が存在する。溝１２４について、以下でさらに説明する。金属板１２２は、放射体基板１０６の金属板１０８とほぼ同じ形状およびサイズのものとすることができる。金属板１２２は、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属もしくは金属合金、または異なる金属もしくは金属合金の多層スタックを含む。いくつかの実施形態では、金属板１２２の主目的は、放射体１０１からＭＣＰＣＢ１０２内に熱を伝達することであり、金属板１２２の材料は、温度特性に基づきしかるべく選択される。
【００１８】
はんだ材料１２６は、金属板１２２を金属板１０８に接合し、溝１２４を全体的にまたは部分的に充填することができる。はんだ材料１２６は、従来のはんだとすることができ、有利には、高い熱伝導率を有するものが選択される。
【００１９】
本明細書で説明されている放射体およびＭＣＰＣＢは、例示的であり、変更形態および修正形態も可能であることは理解される。図１は、縮尺拡大図として意図されているわけではなく、例えば、金属板およびはんだ材料は、放射体またはＭＣＰＣＢの厚さに関して図よりも薄い（または厚い）ものとしてもよい。電気接点の個数および配置は、図示されているものと異なっていてもよい。放射体１０６およびＭＣＰＣＢ１０２によって形成される特定の導電経路は図示されておらず、このような導電経路の詳細は、本発明には重要でないことは理解されるであろう。大きな金属板１０８および１２２は、所望の任意のサイズであってよく、このサイズは、放射体の設計に基づき決定される。例えば、金属板１０８および１２２は、直径が例えば６ｍｍまたは８ｍｍである円形であってよく、金属板は両方とも同じであるか、またはほぼ同じサイズであってもよい。より大きな、または小さな金属板も使用できる。いくつかの実施形態では、金属板１０８および１２２は、熱伝達にのみ使用され、他の構造に電気的に接続される必要はない。しかし、望ましい場合には、金属板１０８および１２２は、例えば、接地接続を形成するため、他の構造に電気的に接続される。
【００２０】
図２は、本発明の一実施の形態によるＭＣＰＣＢ２００（例えば、ＭＣＰＣＢ１０２を実装する）の平面図である。上述のように、ＭＣＰＣＢ２００は、絶縁層同士の間に挟装されたパターン形成導体の１つまたは複数の層を備えることができ、従来の技術は、これらの層を加工するために使用される。表面２０２は、さまざまな金属接点（またはパッド）２０４および放射状の溝２１０〜２１５を持つより大きな円形の金属板２０８を備える。
【００２１】
溝２１０〜２１５は放射状（またはほぼ放射状）である。すなわち、それぞれの溝は、金属板２０８の中心のところ、またはその近くに内端を、または金属板２０８の周辺端部のところ、またはその近くに外端を有する。この特定の例では、溝２１０〜２１５の内端は、金属板２０８の中心のところにあり、したがって溝２１０〜２１５は互いに接続されている。外端は、金属板２０８の周辺端部にまで延在している。図示されている例では、金属板２０８は平面状であり、均一な厚さ（製作公差内の）を有し、溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さと同程度の深さを有し、したがって、ＭＣＰＣＢ１０２の表面２００の絶縁材料が露出されている。他の実施形態では、溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さより浅いものとしてもよい。溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さよりいくぶん深くてもよいが、ＭＣＰＣＢ１０２は、内部金属経路を有することができ、溝２１０〜２１５は、溝２１０〜２１５がはんだを充填されたときに望ましくない導電経路を形成するほど深いものであってはならない。６つの放射状の溝２１０〜２１５が図示されているが、異なる数の溝を使用することができることは理解されるであろう。一実施の形態では、溝２１０〜２１５は、幅約０．２３ｍｍ、深さ０．０７ｍｍであり、幅と深さは可変であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、溝２１０〜２１５の数と幅は、溝２１０〜２１５の面積が金属板２０８の面積の１５％以下となるように選択される。
【００２２】
金属板２０８および溝２１０〜２１５は、さまざまな方法で加工される。いくつかの実施形態では、ＭＣＰＣＢ２００は、導電性金属パターンを電気的絶縁または誘電体材料のシート上に印刷し、次いで、印刷されたシート同士を接合して多層回路基板を形成することで作成され、このプロセスは、一般に、本質的に従来の方法であり、詳細な説明は省かれる。いくつかの実施形態では、金属板２０８は、溝なしで一番上のシート上に印刷され、溝２１０〜２１５は、印刷されたシートが融合された後に金属板２０８の適切な領域から金属を切削または剥離することによって形成される。あるいは、金属板２０８に対する印刷されたパターンは、溝２１０〜２１５を含むことができ、このプロセスの結果一般的に、金属板２０８の厚さと同程度の深さを有する溝２１０〜２１５が形成される。
【００２３】
図３Ａおよび３Ｂは、図２の溝２１０〜２１５などの溝により達成されるはんだ接合の改善例を示している、図３Ａには、溝が設けられていないときのＬＥＤ放射体上の金属板と従来のＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部３００の簡略化された底面図が示されている。円３１０は、ＭＣＰＣＢおよび放射体金属板の縁を示している。（図面はわかりやすくするため簡略化されているが、実際の放射体ＭＣＰＣＢアセンブリの類似の図面は、例えば、Ｘ線撮像を使用して得られる。）図示されているように、より大きなはんだボイド３０２が存在しており、はんだ接合部３００の面積の２０％以上を占めている。
【００２４】
図３Ｂには、ＬＥＤ放射体上の金属板と本発明の一実施の形態により溝がＭＣＰＣＢ上に設けられているＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部３５０の対応する図が示されている。円３６０は、ＭＣＰＣＢおよび放射体金属板の縁を示している。いくつかの小さなはんだボイド３５２が存在するが、それぞれのボイドは小さく、ボイドの総面積は著しく（接合部面積の１５％未満に）縮小されている。図２を参照しつつ上で指摘されているように、溝２１０〜２１５は、有利には、金属板２０８の周囲まで延在させる。図２の実施形態では、溝２１０〜２１５は、はんだ付けの際に空気を逃がせる流路を形成し、空気が閉じ込められて大きなはんだボイドを形成することのないようにしている。
【００２５】
図３Ａおよび３Ｂに示されている図は、例示的なものである。当業者であれば、はんだ付けプロセスは固有の変動性を有しており、溝付き金属板なしで作られたすべてのはんだ接合部が大きなはんだボイドを有するわけではないことを理解するであろう。一般に、金属板のサイズが増大するにつれ、溝がない場合に、大きなはんだボイドが生じる可能性がより高くなる傾向がある。先に説明されているような溝は、大きなはんだボイドの出現を著しく低減することができる。大量生産が行われる状況下では、溝付き金属板を使用することで、歩留まりが改善され、および／または大きなボイドを除去するためにはんだ付けされた部品を作り直す必要が減じ、したがって生産効率が改善される。
【００２６】
溝の配置構成および／または個数は、図２にされているものと異なっていてもよい。図４乃至９は、備えることができる代替的配置構成を例示しており、これらの例は、可能なものを網羅しているわけではないことは理解されるであろう。すべての場合において、ＭＣＰＣＢは、上述のように加工され、図１に示されているように放射体に対する電気的接続性を実現することができる。また、図４乃至９の例示は放射体の対応する金属板にはんだ付けされることが意図されているＭＣＰＣＢの表面上の大きな金属板のみを示しているけれども、他のパッドおよび構造が存在していることは理解されるであろう。
【００２７】
いくつかの実施形態では、溝のいくつかまたはすべてが金属板の中心からゼロでない距離のところにその内端を有する。例示として、図４は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ４００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ４００は、溝４０４〜４０９を持つ大きな円形の金属板４０２を備えている。電気接点に対する他のパッドも備えることができる（図示せず）。溝４０４〜４０９は、金属板４０２の周辺端部にまで延在するが、図２の溝２１０〜２１５とは異なり、溝４０４〜４０９は、金属板４０２の中心で接続されておらず、溝４０４〜４０９の内端が金属板４０２の中心からゼロでない距離のところにある。
【００２８】
他の実施形態では、溝のいくつかは、周辺までずっと延在している必要はない。例示として、図５は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ５００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ５００は、内側にある放射状溝５０４〜５０９および外側にある放射状溝５１４〜５１９を持つ大きな円形の金属板５０２を備えている。内側にある放射状溝５０４〜５０９の内端は、金属板５０２の中心において接続し（他の実施形態では、内側にある放射状溝は接続させる必要はない）、金属板５０２の周への途中である半径（ｒ１）まで延在している。例えば、半径ｒ１は、金属板５０２の半径の１／２または１／３または２／３とすることができる。この例の外側にある放射状溝５１４〜５１９は、半径ｒ１から金属板５０２の周辺端部まで外向きに延在し、内側にある放射状溝５０４〜５０９と角度と方向が揃っていない。この構成では、内側にある溝５０４〜５０９は、閉じ込められている空気を比較的小さな空隙内に導くことができ、外側にある溝５１４〜５１９は、空気を逃がして、外側領域内の空隙のサイズを縮小することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、内側にある溝と外側にある溝は、内側にある溝が終わる位置の半径方向の距離が外側にある溝が始まる位置の半径方向の距離より大きくなるという意味で、重なり合っていてもよい。図６は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ６００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ６００は、内側にある放射状溝６０４〜６０９および外側にある放射状溝６１４〜６１９を持つ大きな円形の金属板６０２を備えている。内側にある放射状溝６０４〜６０９は、金属板６０２の中心のところで接続しており、第１の半径（ｒ１）まで延在している。外側にある放射状溝６１４〜６１９は、第２の半径（ｒ２）から金属板６０２の周辺端部まで延在している。この例では、ｒ１はｒ２より大きい。
【００３０】
さらに他の実施形態では、溝のいくつかは、中心において接続しているが、他の溝は接続していない。例えば、図７は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ７００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ７００は、第１の一組の放射状溝７０４〜７０９および第２の一組の放射状溝７１４〜７１９を持つ大きな円形の金属板７０２を備えている。溝７０４〜７０９は、金属板７０２のほぼ中心において接続しており、この例では、金属板７０２の周辺端部まで延在している。溝７１４〜７１９は、溝７０４〜７０９の間に中間の角度位置に設けられ、中心では接続していない。その代わりに、溝７１４〜７１９は、内側半径（ｒ２）から金属板７０２の周辺端部まで延在している。この配置構成および類似の配置構成で、金属板の中心の近くに高密度の溝を形成することなく金属板の外側領域内の溝の間の空間を縮小することができ、これは、金属板のサイズが大きくなるほど特に有益な場合がある。
【００３１】
さらに他の実施形態では、放射状溝は、中心から異なる距離のところで始まり、周辺まで延在するものとしてよく、ただし、溝は中心で接続していない。例えば、図８は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ８００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ８００は、第１の一組の放射状溝８０４〜８０７および第２の一組の放射状溝８１４〜８１９を持つ大きな円形の金属板８０２を備えている。この例の溝８０４〜８０７は、半径（ｒ１）から金属板８０２の周辺端部まで延在している。溝８１４〜８１７は、溝８０４〜８０７の間に中間の角度位置に設けられ、半径ｒ２から金属板８０２の周辺端部まで延在している。この例では、ｒ２はｒ１より大きく、したがって、溝の内端は中心から異なる距離のところにある。他の実施形態では、ｒ２は、ｒ１以下とすることができる。
【００３２】
さらに他の実施形態では、放射状溝は正確な放射状の直線に追随する必要はなく、溝のいくつかまたはすべてが、中心の近くから始まり、非半径方向に縁まで延在させる。例えば、図９は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ９００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ９００は、内端が中心の近くに位置するが、中心からずれており、外端が周辺端部のところにあるほぼ放射状の溝９０４〜９０９を持つ大きな円形の金属板９０２を備えている。それぞれの溝は、半径方向に対してある角度をなす向きにある。
【００３３】
さらに他の実施形態では、放射状溝は、まっすぐである必要はなく、それらの溝のいくつか、またはすべてが湾曲していてもよい。例えば、図１０は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ１０００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ１０００は、内端が中心の近くに位置するが、中心からずれており、外端が周辺端部のところにある湾曲した放射状溝１００４〜１００９を持つ大きな円形の金属板１００２を備えている。それぞれの溝は、内端から外端まで湾曲した経路を有する。
【００３４】
上記の、または他の溝付き金属板のどれかは、図１の金属板１２２を形成するために使用することができる。他の実施形態では、放射状溝は、ＭＣＰＣＢ金属板１２２上ではなく放射体１０１の金属板１０８上に形成することができる。例えば、銅ベースのＭＣＰＣＢの場合、放射体金属板上に溝を形成することが望ましいと思われる。一般に、放射体金属板、ＭＣＰＣＢ金属板のどれか、または両方の金属板は、本明細書で説明されているように放射状溝（正確に、または一般的に放射状であるものとしてよい）を有することができる。
【００３５】
放射体をＭＣＰＣＢに接合するために、従来のはんだ付けプロセスを使用することができる。例えば、リフロー・プロセスでは、はんだペースト（一般的に、粉末はんだとフラックスを含有する）がＭＣＰＣＢ１０２の金属板１２２の表面に、および／または金属板１０８の底面に施される。はんだペーストを施すときに溝１２４に特に注意する必要はない。次いで、部品を所望の位置合わせで接触させる。温度を制御しつつアセンブリをオーブンに入れるか、またはホット・プレート上に置いて、はんだをリフローし、そうしてはんだ接合部１２６を形成する。特定の温度／時間プロファイルは、本発明にとって重要ではなく、従来のプロセスも使用できる。
【００３６】
本発明は、特定の実施形態に関して説明しているが、当業者であれば、多くの修正形態が可能であることを理解するであろう。例えば、本明細書に示されている実施形態では、金属板は円形であるが（製作公差の範囲内で）、他の形状でも使用できる。例えば、金属板は、楕円形もしくは多角形（丸い角または尖った角を持つ）であるものとしてよく、「放射状」溝は、中心の近くから始まり、円形、楕円形、または多角形の形状の周辺端部に向かって延在させることができる。溝の数は、図示されているものと異なっていてもよく、また金属板の中心において、またはその近くで接続する溝はまったくないか、またはいくつかあるか、またはすべて接続させていてもよい。異なる溝の内端は、中心から異なる距離のところにあってもよい。本明細書に示されている例では、円対称性の溝の配置構成を有するが（例えば、４重または６重）、溝の配置構成が対称的である必要はない。それに加えて、溝の幅は、その長さにそって変化してもよく、また異なる溝は異なる幅を有していてもよい。
【００３７】
それに加えて、前記の例では、溝は、ＭＣＰＣＢの表面上の金属板内に形成される。他の実施形態では、溝は、ＭＣＰＣＢの表面上ではなく放射体基板の底面上の金属板内に形成される。上記のように、与えられた光源アセンブリ内の放射体およびＭＣＰＣＢ上の金属板は、同じサイズおよび形状を有することができ、したがって、ＭＣＰＣＢについて上記に説明されているパターンを放射体の金属板上の溝パターンとして使用することができる。他のパターンも使用してもよい。さらに他の実施形態では、溝は両方の金属板上（つまり、ＭＣＰＣＢ上および放射体基板上）に形成してもよい。これらの溝は、溝が存在することによるはんだの厚さのバラツキを低減するために金属板のはんだ付け時に一方の金属板上の溝の位置が他方の金属板上の溝と合わないように配置構成する。
【００３８】
したがって、本発明は、特定の実施形態に関して説明されているけれども、本発明は、以下の請求項の範囲内にあるすべての修正形態および等価形態を対象とすることが意図されていることは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３９】
１００ 光源アセンブリ
１０１ ＬＥＤ放射体
１０２ 金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）
１０４ ＬＥＤダイ
１０６ 放射体基板
１０７ 底面
１０８ 大きな円形金属板
１０９ 表面
１１０、１１２、１１４ 電気接点
１１５ 一次レンズ
１１６、１１８、１２０ 電気接点
１２２ 金属板
１２４ 溝
１２６ はんだ材料
２００ ＭＣＰＣＢ
２０２ 表面
２０４ 金属接点（またはパッド）
２０８ より大きな円形の金属板
２１０〜２１５ 放射状の溝
３００ はんだ接合部
３０２ はんだボイド
３１０ 円
３５０ はんだ接合部
３５２ はんだボイド
３６０ 円
４００ ＭＣＰＣＢ
４０２ 大きな円形の金属板
４０４〜４０９ 溝
５００ ＭＣＰＣＢ
５０２ 大きな円形の金属板
５０４〜５０９ 内側にある放射状溝
５１４〜５１９ 外側にある放射状溝
６００ ＭＣＰＣＢ
６０２ 大きな円形の金属板
６０４〜６０９ 内側にある放射状溝
６１４〜６１９ 外側にある放射状溝
７００ ＭＣＰＣＢ
７０２ 大きな円形の金属板
７０４〜７０９ 第１の一組の放射状溝
７１４〜７１９ 第２の一組の放射状溝
８００ ＭＣＰＣＢ
８０２ 大きな円形の金属板
８０４〜８０７ 第１の一組の放射状溝
８１４〜８１９ 第２の一組の放射状溝
９００ ＭＣＰＣＢ
９０２ 大きな円形の金属板
９０４〜９０９ ほぼ放射状の溝
１０００ ＭＣＰＣＢ
１００２ 大きな円形の金属板
１００４〜１００９ 湾曲した放射状溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続コンポーネントに関するものであり、具体的には、コンポーネント同士がはんだ付けされたときにできるはんだボイド（solder voids）を低減するために溝付き金属板（grooved metal plate）を備えることに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく照明デバイス・システムには、大きな注目が集まっている。いくつかの照明デバイスでは、複数のＬＥＤダイが単一の基板上に装着され、互いに電気的に接続されて、１つの放射体を形成している。動作中、放射体はかなりの熱を発生する可能性があり、過熱による損傷からＬＥＤを保護するためにこの熱を遠くへ伝える必要がある。放射体は、例えば、本出願の譲受人である、ＬｅｄＥｎｇｉｎ，Ｉｎｃ．社によって製造されており、これは基板の底部側に大きな金属板を備えることにより熱伝達を促している。放射体基板は、典型的には、放射体上の金属板とマッチする大きな金属板を有する金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）などの支持面上に装着される。これら２枚の金属板同士が放射体からＭＣＰＣＢ内への熱伝達をもたらすようにはんだ付けされ、ＭＣＰＣＢからの熱はヒート・シンクにさらに伝達される。
【０００３】
放射体はより多くのＬＥＤダイを備えるために大型化するので、底面上の金属板およびＭＣＰＣＢ上のマッチする金属板も、一般的に、効果的な熱伝達を行わせるために大型化する必要がある。面積が広くなると、はんだが必ずしも均一な加熱または拡散を行わないので、金属板同士をはんだ付けする難度も高くなる。いくつかの場合において、大きなエア・ポケットが金属板同士の間に形成されてしまう。空気は、典型的なはんだ金属（スズなど）に比べて熱導体としての効果が著しく低いので、はんだボイドがある結果、金属板の表面全体にわたる温度分布が不均一になり、延いては、放射体／ＭＣＰＣＢの界面のところにかなり高い熱抵抗が生じ、および／または放射体基板が反って、損傷する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、放射体上の金属板またはＭＣＰＣＢ（またはその両方）は、一般的には放射状の多数の溝が設けられ、その少なくとも一部は金属板の周辺端部まで延在させる。これらの溝は、はんだ接合プロセス（例えば、標準のリフローおよび／またはホット・プレート・プロセス）において空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、それにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善することができる。
【０００５】
発明のいくつかの態様は、発光デバイスを支持する放射体基板に接合するプリント基板に関する。プリント基板は、金属コアプリント基板であってもよく、少なくとも第１の絶縁層と、第１の絶縁層の表面上の金属板とを備える。金属板は、円形であるか、または他の形状とすることもでき、中に複数の溝を有し、これらの溝の少なくともいくつかは、金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【０００６】
プリント基板は、多層構造とすることができ、したがって、第２の絶縁層は、第１の絶縁層に対して平行であり、かつその下にあるものとしてよく、導電性材料の少なくとも１つのパターン層が第１の絶縁層の底面と第２の絶縁層の表面との間に配設され、これによりプリント基板の異なる部分同士の間に電気的接続のためのルーティングを行うことができる。金属コンタクト・パッドは、第１の絶縁層の表面上に配設され、金属コンタクト・パッドの少なくとも１つは、パターン層の導電性材料に電気的に接続される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、溝はすべて、周辺端部まで延在する必要があるが、他の実施形態では、そうでない場合もある。例えば、これらの溝のうちの少なくとも１つは、金属板の中心にその内端を、中心から第２の距離のところにその外端を有することができ、第２の距離は金属板の中心から金属板の周辺端部までの距離より小さい。この第２の距離は、第１の距離と同じであるか、またはそれより短いか、またはそれより長くてもよい。
【０００８】
本発明のいくつかの態様は、発光デバイス用の放射体に関するものである。放射体は、複数の発光ダイオードを支持するように適合された表面と、底面とを有する放射体基板を備えることができる。金属板（円形であるか、または他の形状を有することができる）は、放射体基板の底面上に配設され、この金属板は、中に溝が形成されているものとすることができる。これらの溝の少なくともいくつかは、金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【０００９】
本発明のいくつかの態様は、発光デバイスに関するものであり、このデバイスは第１の絶縁層および第１の絶縁層の表面上の第１の金属板を有するプリント基板と、複数の発光ダイオードを保持する表面および第２の金属板をその上に有する底面を有する放射体基板と、第１の金属板と第２の金属板との間に配設され、第１の金属板と第２の金属板とに接合されたはんだ層とを有する。第１の金属板および第２の金属板は、同じサイズおよび形状（例えば、円形）であるものとしてよい。第１の金属板および第２の金属板のうちの一方または他方（または両方）は、中に複数の溝を設けることができ、これらの溝の少なくともいくつかは第１の金属板の中心から第１の距離（ゼロであってもよいが、必ずしもゼロでなくてもよい）のところに内端を、第１の金属板の周辺端部のところに外端を有する。
【００１０】
以下の詳細な説明と添付図面とを併せて読むことで、本発明の性質および利点をさらによく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態による光源アセンブリを例示する簡略化された断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）の平面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態により達成されたはんだ接合部と比較するために例示した、ＬＥＤ放射体上の金属板と従来のＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部の簡略化された底面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施の形態により達成されたはんだ接合部の改善を例示する、ＬＥＤ放射体上の金属板と本発明の一実施の形態による溝を持つＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部に対応する図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢの簡略化された平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、マルチダイＬＥＤ放射体基板上の金属板または放射体基板に取り付けられた金属コアプリンタ基板（ＭＣＰＣＢ）上の金属板（またはその両方の金属板）は、一般的には放射状の多数の溝が設けられ、その少なくとも一部は金属板の周辺端部まで延在する。これらの溝は、はんだ接合プロセス（例えば、標準のリフローおよび／またはホット・プレート・プロセス）において空気を逃がすことができる流路を形成し、はんだボイドのサイズおよび／または総面積を縮小し、これにより、放射体とＭＣＰＣＢとの間の熱伝達を改善することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による光源アセンブリ１００を例示する簡略化された断面図である。ＬＥＤ放射体１０１は、金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）１０２上に装着されている。ＬＥＤ放射体１０１は、放射体基板１０６上に配設された多数のＬＥＤダイ１０４を備えている。基板１０６の底面１０７には、大きな円形金属板１０８がある。金属板１０８は、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属もしくは金属合金、または異なる金属もしくは金属合金の多層スタックを含むことができる。いくつかの実施形態では、金属板１０８の主目的は、放射体１０１からＭＣＰＣＢ１０２に熱を伝達することであり、金属板１０８の材料は、温度特性に基づきしかるべく選択される。
【００１４】
放射体基板１０６の底面、表面、および／または側面に、他の電気接点１１０、１１２、１１４が設けられる。（例示する目的での３つの接点が図示されているが、電気接点の個数と配置は、望み通りに選択されることは理解されるであろう。）放射体基板１０６は、有利には、接点１１０、１１２、１１４とＬＥＤダイ１０４との間に導電経路（図示せず）を設けるように構成されている。このような導電経路は、放射体基板１０６の表面上に、および／または内部にあってよく、例えば、放射体基板１０６は、パターン形成された導電層が絶縁層と交互に配置される層構造にすることができる。放射体１０１は、ＬＥＤダイ１０４の上に配設された一次レンズ１１５などの他のコンポーネントを備えることもできる。放射体１０１の特定の構造は、本発明を理解するうえで重要というわけではない。
【００１５】
ＭＣＰＣＢ１０２は、放射体基板１０６の接点１１０、１１２、１１４に接続するためにさまざまな電気接点１１６、１１８、１２０が設けられている表面１０９を有する。これらの接点は、アルミニウム、アルミニウム合金、他の金属もしくは金属合金、または他の導電性材料から形成される。ＭＣＰＣＢ上の接点１１６、１１８、１２０と放射体の接点１１０、１１２、１１４との間の電気的接続部は、明示的に図示されていないが、接続部は、はんだ接合、ワイヤボンディング、または同様の方法などの従来の技術を使用して形成される。
【００１６】
ＭＣＰＣＢ１０２では、有利には、電気接点１１６、１１８、１２０と周辺部の接点配置（図示せず）との間に導電経路を設け、これにより、アセンブリ１００をアセンブリ１００の１つまたは複数のコピーを備えるランプなどのより大きな電子デバイス内に電気的に接続することができる。例えば、ＭＣＰＣＢ１０２は、絶縁材料の層（例えば、誘電性ポリマー）が金属パターンとともに印刷されて導電経路を形成し、その後、それらの層が単一基板内に接合される多層構造であってよい。導電性ビアをプリント基板内に（例えば、１つまたは複数の基板を貫通する穴を形成し、それらの穴に金属を埋めるか、または金属でその内側を覆うことによって）形成し、異なる層内の経路を電気的に接続することができる。熱伝達および熱拡散が円滑に進むように、ＭＣＰＣＢ１０２は、金属コア層（例えば、アルミニウム合金または同様のもの）を含むものとしてよく、絶縁材料としては、高い熱伝導率を有するものが選択されるものとしてよく、好適な構造が、当技術分野で知られている。従来の加工技術を使用することができ、ＭＣＰＣＢ１０２によってもたらされる電気的接続性の具体的詳細は、本発明を理解するうえで重要ではない。
【００１７】
ＭＣＰＣＢ１０２の表面１０９上に、大きな円形の金属板１２２があり、その中に１つまたは複数の溝１２４が存在する。溝１２４について、以下でさらに説明する。金属板１２２は、放射体基板１０６の金属板１０８とほぼ同じ形状およびサイズのものとすることができる。金属板１２２は、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属もしくは金属合金、または異なる金属もしくは金属合金の多層スタックを含む。いくつかの実施形態では、金属板１２２の主目的は、放射体１０１からＭＣＰＣＢ１０２内に熱を伝達することであり、金属板１２２の材料は、温度特性に基づきしかるべく選択される。
【００１８】
はんだ材料１２６は、金属板１２２を金属板１０８に接合し、溝１２４を全体的にまたは部分的に充填することができる。はんだ材料１２６は、従来のはんだとすることができ、有利には、高い熱伝導率を有するものが選択される。
【００１９】
本明細書で説明されている放射体およびＭＣＰＣＢは、例示的であり、変更形態および修正形態も可能であることは理解される。図１は、縮尺拡大図として意図されているわけではなく、例えば、金属板およびはんだ材料は、放射体またはＭＣＰＣＢの厚さに関して図よりも薄い（または厚い）ものとしてもよい。電気接点の個数および配置は、図示されているものと異なっていてもよい。放射体１０６およびＭＣＰＣＢ１０２によって形成される特定の導電経路は図示されておらず、このような導電経路の詳細は、本発明には重要でないことは理解されるであろう。大きな金属板１０８および１２２は、所望の任意のサイズであってよく、このサイズは、放射体の設計に基づき決定される。例えば、金属板１０８および１２２は、直径が例えば６ｍｍまたは８ｍｍである円形であってよく、金属板は両方とも同じであるか、またはほぼ同じサイズであってもよい。より大きな、または小さな金属板も使用できる。いくつかの実施形態では、金属板１０８および１２２は、熱伝達にのみ使用され、他の構造に電気的に接続される必要はない。しかし、望ましい場合には、金属板１０８および１２２は、例えば、接地接続を形成するため、他の構造に電気的に接続される。
【００２０】
図２は、本発明の一実施の形態によるＭＣＰＣＢ２００（例えば、ＭＣＰＣＢ１０２を実装する）の平面図である。上述のように、ＭＣＰＣＢ２００は、絶縁層同士の間に挟装されたパターン形成導体の１つまたは複数の層を備えることができ、従来の技術は、これらの層を加工するために使用される。表面２０２は、さまざまな金属接点（またはパッド）２０４および放射状の溝２１０〜２１５を持つより大きな円形の金属板２０８を備える。
【００２１】
溝２１０〜２１５は放射状（またはほぼ放射状）である。すなわち、それぞれの溝は、金属板２０８の中心のところ、またはその近くに内端を、または金属板２０８の周辺端部のところ、またはその近くに外端を有する。この特定の例では、溝２１０〜２１５の内端は、金属板２０８の中心のところにあり、したがって溝２１０〜２１５は互いに接続されている。外端は、金属板２０８の周辺端部にまで延在している。図示されている例では、金属板２０８は平面状であり、均一な厚さ（製作公差内の）を有し、溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さと同程度の深さを有し、したがって、ＭＣＰＣＢ１０２の表面２００の絶縁材料が露出されている。他の実施形態では、溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さより浅いものとしてもよい。溝２１０〜２１５は、金属板２０８の厚さよりいくぶん深くてもよいが、ＭＣＰＣＢ１０２は、内部金属経路を有することができ、溝２１０〜２１５は、溝２１０〜２１５がはんだを充填されたときに望ましくない導電経路を形成するほど深いものであってはならない。６つの放射状の溝２１０〜２１５が図示されているが、異なる数の溝を使用することができることは理解されるであろう。一実施の形態では、溝２１０〜２１５は、幅約０．２３ｍｍ、深さ０．０７ｍｍであり、幅と深さは可変であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、溝２１０〜２１５の数と幅は、溝２１０〜２１５の面積が金属板２０８の面積の１５％以下となるように選択される。
【００２２】
金属板２０８および溝２１０〜２１５は、さまざまな方法で加工される。いくつかの実施形態では、ＭＣＰＣＢ２００は、導電性金属パターンを電気的絶縁または誘電体材料のシート上に印刷し、次いで、印刷されたシート同士を接合して多層回路基板を形成することで作成され、このプロセスは、一般に、本質的に従来の方法であり、詳細な説明は省かれる。いくつかの実施形態では、金属板２０８は、溝なしで一番上のシート上に印刷され、溝２１０〜２１５は、印刷されたシートが融合された後に金属板２０８の適切な領域から金属を切削または剥離することによって形成される。あるいは、金属板２０８に対する印刷されたパターンは、溝２１０〜２１５を含むことができ、このプロセスの結果一般的に、金属板２０８の厚さと同程度の深さを有する溝２１０〜２１５が形成される。
【００２３】
図３Ａおよび３Ｂは、図２の溝２１０〜２１５などの溝により達成されるはんだ接合の改善例を示している、図３Ａには、溝が設けられていないときのＬＥＤ放射体上の金属板と従来のＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部３００の簡略化された底面図が示されている。円３１０は、ＭＣＰＣＢおよび放射体金属板の縁を示している。（図面はわかりやすくするため簡略化されているが、実際の放射体ＭＣＰＣＢアセンブリの類似の図面は、例えば、Ｘ線撮像を使用して得られる。）図示されているように、より大きなはんだボイド３０２が存在しており、はんだ接合部３００の面積の２０％以上を占めている。
【００２４】
図３Ｂには、ＬＥＤ放射体上の金属板と本発明の一実施の形態により溝がＭＣＰＣＢ上に設けられているＭＣＰＣＢの対応する金属板との間のはんだ接合部３５０の対応する図が示されている。円３６０は、ＭＣＰＣＢおよび放射体金属板の縁を示している。いくつかの小さなはんだボイド３５２が存在するが、それぞれのボイドは小さく、ボイドの総面積は著しく（接合部面積の１５％未満に）縮小されている。図２を参照しつつ上で指摘されているように、溝２１０〜２１５は、有利には、金属板２０８の周囲まで延在させる。図２の実施形態では、溝２１０〜２１５は、はんだ付けの際に空気を逃がせる流路を形成し、空気が閉じ込められて大きなはんだボイドを形成することのないようにしている。
【００２５】
図３Ａおよび３Ｂに示されている図は、例示的なものである。当業者であれば、はんだ付けプロセスは固有の変動性を有しており、溝付き金属板なしで作られたすべてのはんだ接合部が大きなはんだボイドを有するわけではないことを理解するであろう。一般に、金属板のサイズが増大するにつれ、溝がない場合に、大きなはんだボイドが生じる可能性がより高くなる傾向がある。先に説明されているような溝は、大きなはんだボイドの出現を著しく低減することができる。大量生産が行われる状況下では、溝付き金属板を使用することで、歩留まりが改善され、および／または大きなボイドを除去するためにはんだ付けされた部品を作り直す必要が減じ、したがって生産効率が改善される。
【００２６】
溝の配置構成および／または個数は、図２にされているものと異なっていてもよい。図４乃至９は、備えることができる代替的配置構成を例示しており、これらの例は、可能なものを網羅しているわけではないことは理解されるであろう。すべての場合において、ＭＣＰＣＢは、上述のように加工され、図１に示されているように放射体に対する電気的接続性を実現することができる。また、図４乃至９の例示は放射体の対応する金属板にはんだ付けされることが意図されているＭＣＰＣＢの表面上の大きな金属板のみを示しているけれども、他のパッドおよび構造が存在していることは理解されるであろう。
【００２７】
いくつかの実施形態では、溝のいくつかまたはすべてが金属板の中心からゼロでない距離のところにその内端を有する。例示として、図４は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ４００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ４００は、溝４０４〜４０９を持つ大きな円形の金属板４０２を備えている。電気接点に対する他のパッドも備えることができる（図示せず）。溝４０４〜４０９は、金属板４０２の周辺端部にまで延在するが、図２の溝２１０〜２１５とは異なり、溝４０４〜４０９は、金属板４０２の中心で接続されておらず、溝４０４〜４０９の内端が金属板４０２の中心からゼロでない距離のところにある。
【００２８】
他の実施形態では、溝のいくつかは、周辺までずっと延在している必要はない。例示として、図５は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ５００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ５００は、内側にある放射状溝５０４〜５０９および外側にある放射状溝５１４〜５１９を持つ大きな円形の金属板５０２を備えている。内側にある放射状溝５０４〜５０９の内端は、金属板５０２の中心において接続し（他の実施形態では、内側にある放射状溝は接続させる必要はない）、金属板５０２の周への途中である半径（ｒ１）まで延在している。例えば、半径ｒ１は、金属板５０２の半径の１／２または１／３または２／３とすることができる。この例の外側にある放射状溝５１４〜５１９は、半径ｒ１から金属板５０２の周辺端部まで外向きに延在し、内側にある放射状溝５０４〜５０９と角度と方向が揃っていない。この構成では、内側にある溝５０４〜５０９は、閉じ込められている空気を比較的小さな空隙内に導くことができ、外側にある溝５１４〜５１９は、空気を逃がして、外側領域内の空隙のサイズを縮小することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、内側にある溝と外側にある溝は、内側にある溝が終わる位置の半径方向の距離が外側にある溝が始まる位置の半径方向の距離より大きくなるという意味で、重なり合っていてもよい。図６は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ６００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ６００は、内側にある放射状溝６０４〜６０９および外側にある放射状溝６１４〜６１９を持つ大きな円形の金属板６０２を備えている。内側にある放射状溝６０４〜６０９は、金属板６０２の中心のところで接続しており、第１の半径（ｒ１）まで延在している。外側にある放射状溝６１４〜６１９は、第２の半径（ｒ２）から金属板６０２の周辺端部まで延在している。この例では、ｒ１はｒ２より大きい。
【００３０】
さらに他の実施形態では、溝のいくつかは、中心において接続しているが、他の溝は接続していない。例えば、図７は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ７００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ７００は、第１の一組の放射状溝７０４〜７０９および第２の一組の放射状溝７１４〜７１９を持つ大きな円形の金属板７０２を備えている。溝７０４〜７０９は、金属板７０２のほぼ中心において接続しており、この例では、金属板７０２の周辺端部まで延在している。溝７１４〜７１９は、溝７０４〜７０９の間に中間の角度位置に設けられ、中心では接続していない。その代わりに、溝７１４〜７１９は、内側半径（ｒ２）から金属板７０２の周辺端部まで延在している。この配置構成および類似の配置構成で、金属板の中心の近くに高密度の溝を形成することなく金属板の外側領域内の溝の間の空間を縮小することができ、これは、金属板のサイズが大きくなるほど特に有益な場合がある。
【００３１】
さらに他の実施形態では、放射状溝は、中心から異なる距離のところで始まり、周辺まで延在するものとしてよく、ただし、溝は中心で接続していない。例えば、図８は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ８００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ８００は、第１の一組の放射状溝８０４〜８０７および第２の一組の放射状溝８１４〜８１９を持つ大きな円形の金属板８０２を備えている。この例の溝８０４〜８０７は、半径（ｒ１）から金属板８０２の周辺端部まで延在している。溝８１４〜８１７は、溝８０４〜８０７の間に中間の角度位置に設けられ、半径ｒ２から金属板８０２の周辺端部まで延在している。この例では、ｒ２はｒ１より大きく、したがって、溝の内端は中心から異なる距離のところにある。他の実施形態では、ｒ２は、ｒ１以下とすることができる。
【００３２】
さらに他の実施形態では、放射状溝は正確な放射状の直線に追随する必要はなく、溝のいくつかまたはすべてが、中心の近くから始まり、非半径方向に縁まで延在させる。例えば、図９は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ９００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ９００は、内端が中心の近くに位置するが、中心からずれており、外端が周辺端部のところにあるほぼ放射状の溝９０４〜９０９を持つ大きな円形の金属板９０２を備えている。それぞれの溝は、半径方向に対してある角度をなす向きにある。
【００３３】
さらに他の実施形態では、放射状溝は、まっすぐである必要はなく、それらの溝のいくつか、またはすべてが湾曲していてもよい。例えば、図１０は、本発明の他の実施形態によるＭＣＰＣＢ１０００の簡略化された平面図である。図示されているように、ＭＣＰＣＢ１０００は、内端が中心の近くに位置するが、中心からずれており、外端が周辺端部のところにある湾曲した放射状溝１００４〜１００９を持つ大きな円形の金属板１００２を備えている。それぞれの溝は、内端から外端まで湾曲した経路を有する。
【００３４】
上記の、または他の溝付き金属板のどれかは、図１の金属板１２２を形成するために使用することができる。他の実施形態では、放射状溝は、ＭＣＰＣＢ金属板１２２上ではなく放射体１０１の金属板１０８上に形成することができる。例えば、銅ベースのＭＣＰＣＢの場合、放射体金属板上に溝を形成することが望ましいと思われる。一般に、放射体金属板、ＭＣＰＣＢ金属板のどれか、または両方の金属板は、本明細書で説明されているように放射状溝（正確に、または一般的に放射状であるものとしてよい）を有することができる。
【００３５】
放射体をＭＣＰＣＢに接合するために、従来のはんだ付けプロセスを使用することができる。例えば、リフロー・プロセスでは、はんだペースト（一般的に、粉末はんだとフラックスを含有する）がＭＣＰＣＢ１０２の金属板１２２の表面に、および／または金属板１０８の底面に施される。はんだペーストを施すときに溝１２４に特に注意する必要はない。次いで、部品を所望の位置合わせで接触させる。温度を制御しつつアセンブリをオーブンに入れるか、またはホット・プレート上に置いて、はんだをリフローし、そうしてはんだ接合部１２６を形成する。特定の温度／時間プロファイルは、本発明にとって重要ではなく、従来のプロセスも使用できる。
【００３６】
本発明は、特定の実施形態に関して説明しているが、当業者であれば、多くの修正形態が可能であることを理解するであろう。例えば、本明細書に示されている実施形態では、金属板は円形であるが（製作公差の範囲内で）、他の形状でも使用できる。例えば、金属板は、楕円形もしくは多角形（丸い角または尖った角を持つ）であるものとしてよく、「放射状」溝は、中心の近くから始まり、円形、楕円形、または多角形の形状の周辺端部に向かって延在させることができる。溝の数は、図示されているものと異なっていてもよく、また金属板の中心において、またはその近くで接続する溝はまったくないか、またはいくつかあるか、またはすべて接続させていてもよい。異なる溝の内端は、中心から異なる距離のところにあってもよい。本明細書に示されている例では、円対称性の溝の配置構成を有するが（例えば、４重または６重）、溝の配置構成が対称的である必要はない。それに加えて、溝の幅は、その長さにそって変化してもよく、また異なる溝は異なる幅を有していてもよい。
【００３７】
それに加えて、前記の例では、溝は、ＭＣＰＣＢの表面上の金属板内に形成される。他の実施形態では、溝は、ＭＣＰＣＢの表面上ではなく放射体基板の底面上の金属板内に形成される。上記のように、与えられた光源アセンブリ内の放射体およびＭＣＰＣＢ上の金属板は、同じサイズおよび形状を有することができ、したがって、ＭＣＰＣＢについて上記に説明されているパターンを放射体の金属板上の溝パターンとして使用することができる。他のパターンも使用してもよい。さらに他の実施形態では、溝は両方の金属板上（つまり、ＭＣＰＣＢ上および放射体基板上）に形成してもよい。これらの溝は、溝が存在することによるはんだの厚さのバラツキを低減するために金属板のはんだ付け時に一方の金属板上の溝の位置が他方の金属板上の溝と合わないように配置構成する。
【００３８】
したがって、本発明は、特定の実施形態に関して説明されているけれども、本発明は、以下の請求項の範囲内にあるすべての修正形態および等価形態を対象とすることが意図されていることは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３９】
１００ 光源アセンブリ
１０１ ＬＥＤ放射体
１０２ 金属コアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）
１０４ ＬＥＤダイ
１０６ 放射体基板
１０７ 底面
１０８ 大きな円形金属板
１０９ 表面
１１０、１１２、１１４ 電気接点
１１５ 一次レンズ
１１６、１１８、１２０ 電気接点
１２２ 金属板
１２４ 溝
１２６ はんだ材料
２００ ＭＣＰＣＢ
２０２ 表面
２０４ 金属接点（またはパッド）
２０８ より大きな円形の金属板
２１０〜２１５ 放射状の溝
３００ はんだ接合部
３０２ はんだボイド
３１０ 円
３５０ はんだ接合部
３５２ はんだボイド
３６０ 円
４００ ＭＣＰＣＢ
４０２ 大きな円形の金属板
４０４〜４０９ 溝
５００ ＭＣＰＣＢ
５０２ 大きな円形の金属板
５０４〜５０９ 内側にある放射状溝
５１４〜５１９ 外側にある放射状溝
６００ ＭＣＰＣＢ
６０２ 大きな円形の金属板
６０４〜６０９ 内側にある放射状溝
６１４〜６１９ 外側にある放射状溝
７００ ＭＣＰＣＢ
７０２ 大きな円形の金属板
７０４〜７０９ 第１の一組の放射状溝
７１４〜７１９ 第２の一組の放射状溝
８００ ＭＣＰＣＢ
８０２ 大きな円形の金属板
８０４〜８０７ 第１の一組の放射状溝
８１４〜８１９ 第２の一組の放射状溝
９００ ＭＣＰＣＢ
９０２ 大きな円形の金属板
９０４〜９０９ ほぼ放射状の溝
１０００ ＭＣＰＣＢ
１００２ 大きな円形の金属板
１００４〜１００９ 湾曲した放射状溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスを支持する放射体基板に接合するためのプリント基板であって、
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面上の金属板とを備え、
前記金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記金属板の周辺端部のところに外端を有するプリント基板。
【請求項２】
前記第１の絶縁層に平行であり、前記の絶縁層の下にある第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の底面と前記第２の絶縁層の表面との間に配設された導電性材料の少なくとも１つのパターン層とをさらに備える請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１の絶縁層の前記表面上に配設された複数の金属コンタクト・パッドをさらに備え、
前記複数の金属コンタクト・パッドのうちの少なくとも１つは、前記パターン層の前記導電性材料に電気的に接続される請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記金属板は、円形である請求項１に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第１の距離は、ゼロより大きい請求項１に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記第２の距離は、第１の距離に等しい請求項７に記載のプリント基板。
【請求項９】
前記第２の距離は、第１の距離より小さい請求項７に記載のプリント基板。
【請求項１０】
前記複数の放射状溝のすべての各外端は、前記金属板の前記周辺端部のところにある請求項１に記載のプリント基板。
【請求項１１】
発光デバイス用の放射体であって、
複数の発光ダイオードを支持するように適合された表面および、底面を有する放射体基板と、
前記放射体基板の前記底面上に配設された金属板とを備え、
前記金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記金属板の周辺端部のところに外端を有する放射体。
【請求項１２】
前記金属板は、円形である請求項１１に記載の放射体。
【請求項１３】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１１に記載の放射体。
【請求項１４】
前記第１の距離は、ゼロより大きい請求項１１に記載の放射体。
【請求項１５】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１１に記載の放射体。
【請求項１６】
発光デバイスであって、
第１の絶縁層および前記第１の絶縁層の表面上の第１の金属板を有するプリント基板と、
複数の発光ダイオードを保持する表面および第２の金属板をその上に有する底面を有する放射体基板と、
前記第１の金属板と前記第２の金属板との間に配設され、前記第１の金属板と前記第２の金属板とに接合されたはんだ層とを備え、
前記第１の金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記第１の金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記第１の金属板の周辺端部のところに外端を有する発光デバイス。
【請求項１７】
前記第１および第２の金属板は、円形である請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記複数の放射状溝のすべての各外端は、前記金属板の前記周辺端部のところにある請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項１】
発光デバイスを支持する放射体基板に接合するためのプリント基板であって、
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面上の金属板とを備え、
前記金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記金属板の周辺端部のところに外端を有するプリント基板。
【請求項２】
前記第１の絶縁層に平行であり、前記の絶縁層の下にある第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の底面と前記第２の絶縁層の表面との間に配設された導電性材料の少なくとも１つのパターン層とをさらに備える請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１の絶縁層の前記表面上に配設された複数の金属コンタクト・パッドをさらに備え、
前記複数の金属コンタクト・パッドのうちの少なくとも１つは、前記パターン層の前記導電性材料に電気的に接続される請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記金属板は、円形である請求項１に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第１の距離は、ゼロより大きい請求項１に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記第２の距離は、第１の距離に等しい請求項７に記載のプリント基板。
【請求項９】
前記第２の距離は、第１の距離より小さい請求項７に記載のプリント基板。
【請求項１０】
前記複数の放射状溝のすべての各外端は、前記金属板の前記周辺端部のところにある請求項１に記載のプリント基板。
【請求項１１】
発光デバイス用の放射体であって、
複数の発光ダイオードを支持するように適合された表面および、底面を有する放射体基板と、
前記放射体基板の前記底面上に配設された金属板とを備え、
前記金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記金属板の周辺端部のところに外端を有する放射体。
【請求項１２】
前記金属板は、円形である請求項１１に記載の放射体。
【請求項１３】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１１に記載の放射体。
【請求項１４】
前記第１の距離は、ゼロより大きい請求項１１に記載の放射体。
【請求項１５】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１１に記載の放射体。
【請求項１６】
発光デバイスであって、
第１の絶縁層および前記第１の絶縁層の表面上の第１の金属板を有するプリント基板と、
複数の発光ダイオードを保持する表面および第２の金属板をその上に有する底面を有する放射体基板と、
前記第１の金属板と前記第２の金属板との間に配設され、前記第１の金属板と前記第２の金属板とに接合されたはんだ層とを備え、
前記第１の金属板はその中に複数の溝を有し、前記溝の少なくともいくつかは、前記第１の金属板の中心から第１の距離のところに内端を、前記第１の金属板の周辺端部のところに外端を有する発光デバイス。
【請求項１７】
前記第１および第２の金属板は、円形である請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記第１の距離は、ゼロである請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記複数の溝は、金属板の前記中心のところに内端を、前記中心から第２の距離のところに外端を有する少なくとも１つの溝をさらに含み、前記第２の距離は、前記金属板の前記中心から前記金属板の前記周辺端部までの距離より小さい請求項１６に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記複数の放射状溝のすべての各外端は、前記金属板の前記周辺端部のところにある請求項１６に記載の発光デバイス。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８４９６０（Ｐ２０１３−８４９６０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２５７１１（Ｐ２０１２−２２５７１１）
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【出願人】（５１０３２３２６６）エルイーディエンジン・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【出願人】（５１０３２３２６６）エルイーディエンジン・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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