JP4305896B2 - 高輝度発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記）を用いた発光装置の構成と製造方法に関し、更に詳しくは放熱性に優れ高輝度発光を実現する高輝度発光装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化合物半導体であるＬＥＤは、長寿命や小型化の特徴を生かして発光装置として幅広く利用されている。また近年、窒化ガリウム系化合物半導体等による青色を発光するＬＥＤが開発され製品化されたことにより、その応用分野はカラー表示装置にまで広がり、携帯電話の小型カラーバックライト装置や車載用表示装置へとますます応用分野が拡大し、更なる小型化、高輝度、長寿命等が求められている。
【０００３】
ここで従来のＬＥＤを用いた発光装置を図面に基づいて説明する。図１６は従来の表面実装タイプのチップ型発光装置の斜視図である（例えば特許文献１参照）。図１６に於いて１はチップ型発光装置であり、２はガラスエポキシ材等による長方形の絶縁基板である。２ａ、２ｂは前記絶縁基板２の端部上下を覆う導電部材による電極であり、３は前記電極２ａの上面に実装されるＬＥＤであり、４は前記ＬＥＤ３と電極２ｂを電気的に接続する金属細線のワイヤーであり、５は前記ＬＥＤ３を封止する透光性を有する封止部材である。
【０００４】
次に同じく図１６に於いてチップ型発光装置１の実装方法及びその動作を説明する。６はプリント基板であり、該プリント基板６の上面にチップ型発光装置１を載せ、プリント基板６上の一対のＬＥＤ駆動パターン６ａ、６ｂとチップ型発光装置１の電極２ａ、２ｂを半田（図示せず）によって固着し実装する。ここで、ＬＥＤ駆動パターン６ａ、６ｂを介してチップ型発光装置１の電極２ａ、２ｂに駆動電圧を印加しＬＥＤ３に順方向電流を流すと、ＬＥＤ３は可視光７を発光し、封止部材５を通過して外部に出力する。このように、チップ型発光装置１はプリント基板６に直接実装できるので実装効率が高く、また部品形状も薄型化が可能であるので特に小型電子機器の発光装置として有効である。
【０００５】
次に、熱伝導性を有する導電部材を用いて放熱能力を改善した従来の改良型発光装置を図面に基づいて説明する。図１７は従来の導電部材を用いた改良型発光装置の斜視図である（例えば特許文献２参照）。図１７に於いて、１０は従来の改良型発光装置であり、１１ａ、１１ｂは熱伝導性を有する金属材料から成る一対の導電部材である。１２は絶縁部材であり、導電部材１１ａ、１１ｂを電気的に分離すると共に機械的に固着し、且つ、該絶縁部材１２の上面部は楕円形の凹部１３を有して導電部材１１ａ、１１ｂの一部を露出させている。
【０００６】
１４は前記絶縁部材１２の凹部１３から露出する一対の導電部材１１ａ、１１ｂにまたがって実装されるＬＥＤであり、該ＬＥＤ１４は導電部材１１ａ、１１ｂと電気的に結合されると共に熱的にも結合される。１５はＬＥＤ１４を封止する透光性を有する封止部材である。１６は改良型発光装置１０を実装するプリント基板であり、１６ｂと１６ｂはプリント基板１６上の一対のＬＥＤ駆動パターンであり、該ＬＥＤ駆動パターン１６ａ、１６ｂは改良型発光装置１０の導電部材１１ａ、１１ｂと、半田（図示せず）等によってそれぞれ電気的機械的に結合している。
【０００７】
次に同じく図１７に於いて改良型発光装置１０の動作を説明する。プリント基板１６上の一対のＬＥＤ駆動パターン１６ａと１６ｂに駆動電圧を印加すると、導電部材１１ａ、１１ｂを介してＬＥＤ１４に駆動電流が流れて、ＬＥＤ１４は可視光１７を発光し、封止部材１５を通過して外部に出力する。ここで、ＬＥＤ１４には電気的な損失が発生して発熱するが、その熱はＬＥＤ１４と熱的に結合している導電部材１１ａ、１１ｂに効率よく伝達されるので、プリント基板１６を熱伝導性の優れた材料によって構成すれば、すぐれた放熱効果を発揮する。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３３０２２０３号公報（特許請求の範囲、第３図）
【特許文献２】
特開平１１−３０７８２０号公報（特許請求の範囲、第７図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６で示したチップ型発光装置は、ＬＥＤ３が実装されるガラスエポキシ材等によってなる絶縁基板２の熱伝導率が、銅合金などと比較して数百分の１程度と小さいために熱抵抗が大きく、ＬＥＤ３が発熱する熱はプリント基板６に伝わり難い。この結果、高輝度を得るためにＬＥＤ３に流す電流値を増加させるとＬＥＤ３はきわめて高い温度になるので、ＬＥＤ３のジャンクションの熱劣化や封止部材５の熱による変色で透明度の低下が発生し、発光装置としての寿命や信頼性に大きな問題があった。
【００１０】
また、図１７の改良型発光装置１０に於いては、ＬＥＤ１４は熱伝導性を有する導電部材１１ａ、１１ｂにまたがって実装されているので、ＬＥＤ１４が発生した熱は効率よく導電部材１１ａ、１１ｂに伝達される。しかし、通常、発光装置はガラスエポキシ材等の比較的コストの安いプリント基板に実装されることが一般的であり、このガラスエポキシ材等の熱伝導率は、前述した如く銅合金などと比較して数百分の１程度と小さい。このため、ＬＥＤ１４が発熱する熱は、導電部材１１ａ、１１ｂには効率よく伝達されても、ガラスエポキシ材等のプリント基板１６にほとんど伝達されない。この結果、ＬＥＤ１４は発熱によって温度が上昇し、ＬＥＤ１４の熱劣化等による寿命や信頼性の問題は依然として大きい。
【００１１】
ここで、プリント基板１６を熱伝導性に優れたメタルコア基板に置き換えることも考えられる。しかし、メタルコア基板を使用すれば、導電部材１１ａ、１１ｂからメタルコア基板への熱伝達は改善され放熱問題は解決するが、別の大きな課題が発生してしまう。すなわち、プリント基板１６は発光装置だけを実装することは無く、ＣＰＵやメモリなどの他の電子部品を多数実装し、広い面積のマザーボードとして用いられることが一般的であるが、他の電子部品は放熱のためにメタルコア基板が必要なものはほとんどなく、発光装置のためだけにマザーボード全体をメタルコア基板に置き換えることは、発光装置を組み込んだ電子機器全体のコストアップや重量の増大を招き、大きな問題である。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、放熱性に優れ、高輝度、長寿命、高信頼性の発光装置とその製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の手段は、熱伝導性を有する複数の導電部材と該導電部材を互いに固着し、且つ電気的に絶縁する絶縁部材によって成る直方体状のケース体を有する高輝度発光装置であって、該ケース体を構成する前記導電部材に発光素子を熱結合させて実装し、配線部を有する回路基板を前記ケース体の上面に固着し、前記回路基板は前記発光素子を前記導電部材の上面に直接実装するために該回路基板の一部を切り抜いた切抜き穴を有し、該回路基板の配線部と前記発光素子を電気的接続部材によって接続すると共に、該回路基板の配線部は前記ケース体の特定の導電部材と電気的に接続するスルホール部を有し、前記特定の導電部材は前記発光素子の端子電極として機能し、該発光素子を実装した前記導電部材は外側に突出する凸部を有する構成とした。
【００１５】
また、前記凸部は当該装置を実装する実装基板を貫通して別体の放熱部材と熱的に結合し、該放熱部材は前記発光素子が発熱する熱を前記導電部材を介して放熱する構成とした。
【００１６】
また、前記ケース体を構成する複数の導電部材は、メタルコア材である構成とした。
【００１７】
また、前記別体の放熱部材は、実装基板の放熱穴を介して前記導電部材の凸部と密着し熱的に結合する構成とした。
【００１８】
また、前記別体の放熱部材は、凹凸部を有する構成とした。
【００１９】
また、熱伝導性を有する複数の導電部材と該導電部材を互いに固着し、且つ電気的に絶縁する絶縁部材によって成る直方体状のケース体を有する高輝度発光装置であって、該ケース体を構成する前記導電部材に発光素子を熱結合させて実装し、配線部を有する回路基板を前記ケース体の上面に固着し、前記回路基板は前記発光素子を前記導電部材の上面に直接実装するために該回路基板の一部を切り抜いた切抜き穴を有し、該回路基板の配線部と前記発光素子を電気的接続部材によって接続すると共に、該回路基板の配線部は前記ケース体の特定の導電部材と電気的に接続するスルホール部を有し、前記特定の導電部材は前記発光素子の端子電極として機能し、該発光素子を実装した前記導電部材は外側に突出する凸部を有する高輝度発光装置の製造方法において、前記ケース体を集合導電部材によって多数個形成する工程と、配線部を有する回路基板を集合回路基板上に多数個形成する工程と、前記集合導電部材と集合回路基板を固着して集合基板を形成する工程と、複数の発光素子を前記集合基板上に実装する工程と、前記複数の発光素子と集合回路基板上に多数個形成された前記回路基板とを電気的に接続する工程と、透光性を有する封止部材で前記複数の発光素子を封止する封止工程と、前記集合基板上に完成された高輝度発光装置を切り離す分離工程とを有する高輝度発光装置の製造方法とした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置を構成するケース体の斜視図である。図１に於いて２０は略直方体形状のケース体であり、２１ａ、２１ｂ、２１ｃはケース体２０を構成する熱伝導率の高いメタルコア材からなる導電部材である。該導電部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃは棒状に平行して並んで配置され、中央の導電部材２１ｃは他の導電部材２１ａ、２１ｂより厚みが厚く、下側に突出した凸部２１ｄを有している。２２ａ、２２ｂは導電部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃを分離するスリットである。
【００２１】
２３はケース体２０を構成するエポキシ樹脂等によってなる絶縁部材であり、前記スリット２２ａ、２２ｂとケース体２０の周辺部に充填され、導電部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃを電気的に絶縁分離すると共にそれぞれを固着し一体化したケース体２０を完成する。尚、導電部材２１ａ，２１ｂ、２１ｃは図示する如くケース体２０の上面部２０ａと側面部２０ｂに露出しているが、ケース体２０の底面部（図示せず）も上面部２０ａと同様に露出している。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置の完成斜視図である。図２に於いて３０は高輝度発光装置であり、前記ケース体２０をベース部材として構成される。３１はプリプレグと銅箔により回路形成されたシート状の回路基板であり、前記ケース体２０の上面部２０ａに熱圧着して固着される。３１ａ、３１ｂは回路基板３１の上面に形成された配線部としての一対の銅箔パターンである。
【００２３】
３２ａ、３２ｂは前記銅箔パターン３１ａ、３１ｂ上にそれぞれ形成される複数のスルホールであり、該スルホール３２ａ、３２ｂによって銅箔パターン３１ａ、３１ｂとケース体２０の導電部材２１ａ、２１ｂはそれぞれ電気的に接続される。３３はＬＥＤであり前記ケース体２０を構成する導電部材２１ｃの上面に銀ペーストによって実装され、この結果、ＬＥＤ３３と導電部材２１ｃは熱的に結合するので、該導電部材２１ｃはＬＥＤ３３が発熱する熱を伝達するヒートシンクとしての機能を有する。
【００２４】
３４ａ、３４ｂは一対の金属細線のワイヤーであり、前記ＬＥＤ３３の電極であるカソード端子(図示せず)とアノード端子（図示せず）を前記銅箔パターン３１ａ、３１ｂとそれぞれ電気的に接続する。この結果、ＬＥＤ３３の電極であるカソード端子とアノード端子は、ワイヤー３４ａ、３４ｂと銅箔パターン３１ａ、３１ｂとスルホール３２ａ、３２ｂを介して導電部材２１ａ、２１ｂにそれぞれ電気的に接続されるので、該導電部材２１ａ、２１ｂはＬＥＤ３３を駆動する端子電極としての機能を有する。３１ｃは前記ＬＥＤ３３を導電部材２１ｃの上面に直接実装するために回路基板３１の一部を切り抜いた切抜き穴である。３５は透光性を有する封止部材であり前記回路基板３１の上面を覆い、ＬＥＤ３３及びワイヤー３４ａ，３４ｂ等を封止し機械的に保護する。
【００２５】
次に高輝度発光装置３０の動作を説明する。図２に於いて端子電極としての機能を有する導電部材２１ａ、２１ｂに駆動電圧を印加すると、該導電部材２１ａ、２１ｂは前述した如くＬＥＤ３３の電極であるカソード端子とアノード端子にそれぞれ電気的に接続しているので、ＬＥＤ３３に順方向電流が流れＬＥＤ３３は可視光３６を発光し、封止部材３５を通過して外部に光を出力し発光装置として機能する。
【００２６】
ここで高輝度発光装置３０は、ＬＥＤ３３をケース体２０に１個実装したが、これに限定されることは無く、複数のＬＥＤを実装してもよい。例えば図２に於いて、切り抜き穴３１ｃを拡大し、発光色が赤、緑、青の３個のＬＥＤを導電部材２１ｃに並べて実装し、且つ、導電部材２１ａ、２１ｂと銅箔パターン３１ａ、３１ｂを三つに分離する構造とするならば、一つの高輝度発光装置でカラー発光装置を構成することが出来る。
【００２７】
また、ＬＥＤ３３を実装する導電部材２１ｃの上面部に凹部（図示せず）を設け、該凹部の周辺壁を光の反射部（図示せず）とし、該凹部の底部にＬＥＤ３３を実装するならば、ＬＥＤ３３が発光する可視光３６のうち、横や斜め方向に拡散する光を反射面で上方に反射させることが出来るので、発光装置としての発光効率を高めることが可能である。また、封止部材３５をレンズ状に形成するならば、さらに可視光３６に指向性を持たせることも可能である。
【００２８】
次に本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置３０の実装方法と放熱手段を図３と図４に基づいて説明する。図３は高輝度発光装置３０を実装するプリント基板のパターン図の一例である。図３に於いて４０は高輝度発光装置３０を実装する実装基板としてのプリント基板であり、４０ａ、４０ｂはＬＥＤ駆動パターンであり、４０ｃは放熱パターンである。４０ｄは放熱パターン４０ｃの内部に形成された放熱穴であり、高輝度発光装置３０は二点差線で示す実装領域４０ｅに半田等によって実装される。
【００２９】
図４は図３で示した実装基板としてのプリント基板４０に、高輝度発光装置３０と放熱部材を実装し、高輝度発光装置３０の中心部分で断面した断面図である。図４に於いて、プリント基板４０は前記放熱穴４０ｄを有しており、高輝度発光装置３０はヒートシンクとして機能する導電部材２１ｃの下部にある凸部２１ｄを前記放熱穴４０ｄに挿入し、高輝度発光装置３０の導電部材２１ａ、２１ｂとプリント基板４０のＬＥＤ駆動パターン４０ａ、４０ｂをそれぞれ半田（図示せず）等により電気的機械的に結合し実装される。
【００３０】
ここで、凸部２１ｄの出っ張り高さとプリント基板４０の厚みを略等しくするならば、実装された高輝度発光装置３０の凸部２１ｄの底面とプリント基板４０の下面の位置は略一致し、凸部２１ｄは放熱穴４０ｄから露出する。４１は放熱部材としての略直方体形状の放熱フィンであり、その上面にある放熱密着面４１ａは、前記プリント基板４０の下面と高輝度発光装置３０の凸部２１ｄとに密着するため平面で形成される。また、放熱フィン４１の下面部には表面積を増やして放熱効果を高めるために放熱凸部４１ｂと放熱凹部４１ｃが形成されている。
【００３１】
ここで、放熱フィン４１を高輝度発光装置３０が実装されたプリント基板４０の下面に矢印Ａの方向から近づけてプリント基板４０に密着させ、半田４１ｄ、又は高熱伝導グリス（図示せず）、又はねじ止め（図示せず）等で固定する。この結果、プリント基板４０の放熱穴４０ｄを貫通して露出している高輝度発光装置３０の凸部２１ｄと、放熱フィン４１の放熱密着面４１ａは密着するので熱的に結合する。また、凸部２１ｄと放熱フィン４１の放熱密着面４１ａの間にわずかな隙間がある場合は、熱伝導シート（図示せず）等をその隙間に配置して熱的な密着性を高めるようにするとよい。
【００３２】
次に同じく図４に於いて、実装された高輝度発光装置３０が発熱する熱の放熱順路を説明する。前述した如くＬＥＤ３３に駆動電圧を印加するとＬＥＤ３３は発光するが、このときＬＥＤ３３は駆動電圧と順方向電流の積に等しい電力を消費し、その大部分のエネルギーは熱となってＬＥＤ３３より放出される。ここで、ＬＥＤ３３はヒートシンクとしての機能を有する導電部材２１ｃの上面に直接実装されているので、ＬＥＤ３３が発熱する熱は導電部材２１ｃに効率よく伝わる。
【００３３】
また、該導電部材２１ｃの下側に突出した凸部２１ｄはプリント基板４０に固着している放熱フィン４１と熱的に結合しているので、導電部材２１ｃに伝達された熱は、凸部２１ｄを介して放熱フィン４１に効率よく伝達される。放熱フィン４１は伝達された熱を放熱凸部４１ｂや放熱凹部４１ｃによって周囲の空気層と熱交換を行うので、優れた放熱効果を発揮する。尚、放熱フィンの形状は直方体に限ることはなく、円筒形や多角形等の任意な形状でよい。また、放熱凸部や放熱凹部は無くてもよく、更には放熱フィンの表面積を増やすために様々な形態をとることが可能である。
【００３４】
次に、本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置３０を複数個配列して実装するときの実装形態を説明する。図５は、高輝度発光装置３０を複数個配列した実装形態を示す側面図であり、図４と重複する部分の説明は一部省略する。図５に於いて、プリント基板４０には３つの放熱穴４０ｄを配置し、それぞれの放熱穴４０ｄに高輝度発光装置３０の凸部２１ｄを挿入して三つの高輝度発光装置３０を実装する。４２は図４の放熱フィン４１と基本構造は同じで長手方向を伸ばした略直方体形状の放熱フィンである。該放熱フィン４２の実装は、放熱フィン４２の下面の放熱密着面４２ａがプリント基板４０の三つの放熱穴４０ｄから露出している高輝度発光装置３０のそれぞれの凸部２１ｄと位置を合わせて密着するように配置し実装する。
【００３５】
この実装形態では、三つの高輝度発光装置３０に対して、放熱フィン４２は一つの実装でよいので実装工程の簡素化が可能であり、また、実装面積の縮小化も実現できる。また、三つの高輝度発光装置３０のＬＥＤ３３をそれぞれ赤、緑、青の発光色とするならば、三つの高輝度発光装置と一つの放熱フィンでカラー発光装置を容易に実現することが出来る。尚、図５では、高輝度発光装置３０の実装数を三つとしたが、その数は限定されるものではない。
【００３６】
次に、本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置３０の他の放熱手段を説明する。図６は、高輝度発光装置３０の他の放熱手段を示した断面図である。図６に於いて、プリント基板４０は図３で示したプリント基板とほぼ同等であるので重複する部分の説明は一部省略する。高輝度発光装置３０は凸部２１ｄをプリント基板４０に設けられた放熱穴４０ｄに挿入され、該高輝度発光装置３０の導電部材２１ａ、２１ｂはプリント基板４０のＬＥＤ駆動パターン４０ａ、４０ｂと半田（図示せず）等によって電気的機械的に結合される。４３は半田であり、高輝度発光装置３０の凸部２１ｄを覆い、該凸部２１ｄとプリント基板４０の放熱パターン４０ｃとを電気的機械的に結合する。
【００３７】
ここで、放熱パターン４０ｃを比較的広い面積のパターンとし、また、半田４３の量を比較的多く盛るならば、銅箔によってなる放熱パターン４０ｃと半田４３が高輝度発光装置３０の放熱部材となって凸部２１ｄからの熱を効率よく放熱することが出来る。この放熱手段は、放熱パターン４０ｃの面積をある程度広く確保する必要があるが、図４のような放熱フィンは不要であるので、実装工程の簡素化やコストダウンが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態である側面発光型の高輝度発光装置の構成を説明する。図７は本発明の第２の実施形態の高輝度発光装置の斜視図であり、基本構造は図２の第１の実施の形態の高輝度発光装置３０と同じであるので、共通する部品の部品番号は同一番号とし、重複する説明は省略する。ここで、５０は第２の実施形態の高輝度発光装置であり、２１ｅは導電部材２１ｃの側面に突起する凸部である。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態である高輝度発光装置５０の実装方法と放熱手段を説明する。図８は本発明の第２の実施形態である高輝度発光装置５０をプリント基板に放熱フィンと共に実装した側面図であり、一部重複する部分の説明は省略する。ここで、高輝度発光装置５０をプリント基板４０に対して垂直に立てて配置し、高輝度発光装置５０の側面に突出している凸部２１ｅをプリント基板４０に設けられた放熱穴４０ｄに挿入し、半田（図示せず）等によって高輝度発光装置５０をプリント基板４０に実装する。次に、放熱フィン４１をプリント基板４０の下面の放熱穴４０ｄから露出している凸部２１ｅに密着して実装する。
【００４０】
この結果、高輝度発光装置５０のＬＥＤ３３が発熱する熱は、導電部材２１ｃ（図７参照）を介して凸部２１ｅからプリント基板４０の下面に固着している放熱フィン４１に効率よく伝達される。放熱フィン４１は伝達された熱を放熱凸部４１ｂや放熱凹部４１ｃによって周囲の空気層と熱交換を行い優れた放熱効果を発揮する。尚、高輝度発光装置５０は、プリント基板４０に対して垂直に立って実装されるので、高輝度発光装置５０から発光される可視光３６は、図示する如くプリント基板４０に対して水平方向に発光する。このように、側面発光型であっても高輝度発光装置５０の側面に突出している凸部２１ｅと放熱フィン４１によって、放熱効率の優れた高輝度発光装置を実現することが出来る。
【００４１】
次にＬＥＤの電極構造が異なる本発明の第３の実施形態について説明する。図９は本発明の第３の実施形態である高輝度発光装置の斜視図であり、本発明の第１の実施形態と重複する部分の説明は一部省略し、第１の実施形態と共通する部品は同一部品番号として示す。図９に於いて、５１は本発明の第3の実施形態である高輝度発光装置であり、５２はＬＥＤである。２１ｆはＬＥＤ５２を直接実装する導電部材であり、その下面には凸部２１ｇを有している。導電部材２１ａと２１ｆは、絶縁部材２３によって電気的に分離されると共に、それぞれが固着され一体となってケース体２０を形成する。
【００４２】
ここで、ＬＥＤ５２の一方の電極は該ＬＥＤ５２の上面部にあり、金属細線のワイヤー３４ａを介して銅箔パターン３１ａと電気的に接続し、該銅箔パターン３１ａはスルホール３２ａを介して導電部材２１ａと電気的に接続し、該導電部材２１ａが外部への一方の端子電極となる。また、ＬＥＤ５２の他方の電極は該ＬＥＤ５２のベース部と共通であるために、該ＬＥＤ５２の他方の電極は導電部材２１ｆと電気的に接続される。
【００４３】
このため導電部材２１ｆはＬＥＤ５２のヒートシンクの機能を有すると共に、外部へ接続する他方の端子電極としての機能も有する。この結果、高輝度発光装置５１は二つの導電部材２１ａ、２１ｆだけで端子電極とヒートシンクの機能を兼ね備えることが出来るので構造が簡単である。尚、高輝度発光装置５１のプリント基板への実装と放熱手段に関しては、本発明の第１の実施形態と同等であるので説明は省略する。
【００４４】
次に、本発明の高輝度発光装置の製造方法について説明する。この製造方法は高輝度発光装置を多数個同時に製造することが出来る集合基板を用いた製造方法である。図１０は本発明の第１の実施形態であるケース体２０を多数個同時に形成する集合基板の製造工程を示す斜視図である。図１０に於いて２１は複数の棒状の導電部材によって成る集合導電部材であり、直方体の銅板をエッチング等の加工工程により不要部分を削除し、ケース体２０の原形を多数個形成する。６１は集合回路基板であり、銅箔６１ａを全面に張り合わせたプリプレグによってなり、その表面には円形の切り抜き穴３１ｃが加工工程により多数個形成される。
【００４５】
ここで、この集合回路基板６１を前記集合導電部材２１の上面に熱圧着によって固着し、その後、集合導電部材６１の隙間にエポキシ樹脂等によってなる絶縁部材（図示せず）を充填して一体化した集合基板６０を完成する。尚、集合導電部材６１の隙間にエポキシ樹脂等によってなる絶縁部材（図示せず）を充填した後に、集合回路基板６１を集合導電部材２１と絶縁部材の上面に熱圧着してもよい。
【００４６】
次に集合回路基板６１のパターン形成工程を説明する。図１１は集合基板６０の上面に熱圧着された集合回路基板６１のパターン形成工程を示す斜視図である。図１１に於いて、まず、集合回路基板６１にスルホール穴を穴開けした後、メッキ工程を経てスルホール３２ａ、３２ｂを多数個形成する。その後、銅箔６１ａをエッチング加工することによって配線部である銅箔パターン３１ａ、３１ｂを多数個形成し、集合回路基板６１上に回路基板３１（図２参照）を多数個形成する。
【００４７】
次に複数のＬＥＤを前記集合基板上に実装する工程を説明する。図１２はＬＥＤを集合基板上に実装する工程を示す斜視図である。図１２に於いてＬＥＤ３３を前記複合回路基板６１に多数形成されている切り抜き穴３１ｃによって露出している集合基板６０の集合導電部材２１の上面にそれぞれ銀ペーストで実装し、その後熱硬化し固着する。
【００４８】
次に実装されたＬＥＤと前記集合基板上に多数個形成された銅箔パターンとをワイヤーボンディングで接続する工程を説明する。図１３はＬＥＤと前記集合基板上に多数個形成された銅箔パターンとを電気的に接続するワイヤーボンディング工程を示す斜視図である。図１３において金属細線によって成る一対のワイヤー３４ａ、３４ｂにより、複数のＬＥＤ３３と集合回路基板６１上に多数個形成された一対の銅箔パターン３１ａ、３１ｂを電気的に接続する。
【００４９】
次に封止部材で複数のＬＥＤを覆う封止工程を説明する。図１４は封止部材で集合基板を覆う封止工程を示す斜視図である。図１４に於いて６２は透光性を有する封止部材であり、該封止部材６２が集合基板６０の上面に熱圧着された集合回路基板６１の上面全体を覆い、この結果、複数のＬＥＤ３３と該ＬＥＤ３３に接続するワイヤー３４ａ、３４ｂは封止部材６２によって覆われ封止される。以上の工程により、集合基板６０に多数個形成された高輝度発光装置３０は完成する。
【００５０】
次に集合基板上に完成された本発明の第１の実施形態である高輝度発光装置を切り離す分離工程を説明する。図１５は集合基板上に完成された高輝度発光装置を切り離す分離工程を示す斜視図である。図１５に於いて集合基板６０の中心部を縦横にダイシングすると、高輝度発光装置３０がそれぞれ分離し、単体の高輝度発光装置３０として完成する。尚、この製造方法では、集合基板６０に縦横２個ずつ合計４個の高輝度発光装置３０を形成したが、その数量はこれに限定されるものではなく、また例えば、縦１列又は横１列といった配置も可能である。また、本発明の第２及び第３の実施形態の高輝度発光装置も、同様な製造工程で製造することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように本発明の高輝度発光装置は、熱伝導性がすぐれたメタルコア材である導電部材に直接ＬＥＤを実装すると共に、該導電部材の一部に突出した凸部を設け、該凸部をプリント基板に設けた放熱穴を貫通して放熱部材と密着させて熱的に結合させるので、ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱部材に伝達させることが出来、ＬＥＤの熱による特性劣化を最小限に抑え、長寿命で信頼性に優れ、広い動作温度範囲を有する高輝度発光装置を提供することが出来、その効果はきわめて大きい。
【００５２】
また、この高輝度発光装置の製造方法によれば、集合基板から多数個の高輝度発光装置を一括製造出来るので、製造工程の効率化、品質向上、コストダウン等にその効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置を構成するケース体の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置の完成斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置を実装するプリント基板のパターン図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置をプリント基板に放熱フィンと共に実装した断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置をプリント基板に複数個配列し実装した側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置の他の放熱手段を示した断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である高輝度発光装置の斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態である高輝度発光装置をプリント基板に放熱フィンと共に実装した側面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態である高輝度発光装置の斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置を多数個形成する集合基板の製造工程を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置の集合回路基板のパターン形成工程を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置のＬＥＤを集合基板上に実装する工程を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置のＬＥＤと集合回路基板上に多数個形成された銅箔パターンとを電気的に接続するワイヤーボンディング工程を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態である高輝度発光装置の集合体である集合基板を封止部材によって覆う封止工程を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態である集合基板上に完成された高輝度発光装置を切り離す分離工程を示す斜視図である。
【図１６】従来の表面実装タイプのチップ型発光装置の斜視図である。
【図１７】従来の導電部材を用いた改良型発光装置の斜視図である。
【符号の説明】
１ チップ型発光装置
２ 絶縁基板
２ａ、２ｂ 電極
３、１４、３３、５２ ＬＥＤ
４、３４ａ、３４ｂ ワイヤー
５，１５、３５、６２ 封止部材
６，１６、４０ プリント基板
６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ、４０ａ、４０ｂ ＬＥＤ駆動パターン
７、１７、３６ 可視光
１０ 改良型発光装置
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｆ 導電部材
１２、２３ 絶縁部材
１３ 凹部
２０ ケース体
２１ 集合導電部材
２１ｄ、２１ｅ、２１ｇ 凸部
２２ａ、２２ｂ スリット
３０、５０、５１ 高輝度発光装置
３１ 回路基板
３１ａ、３１ｂ 銅箔パターン
３１ｃ 切り抜き穴
３２ａ、３２ｂ スルホール
４０ｃ 放熱パターン
４０ｄ 放熱穴
４０ｅ 実装領域
４１、４２ 放熱フィン
４１ａ、４２ａ 放熱密着面
４１ｂ 放熱凸部
４１ｃ 放熱凹部
４１ｄ、４３ 半田
６０ 集合基板
６１ 集合回路基板
６１ａ 銅箔

Claims (6)

  1. 熱伝導性を有する複数の導電部材と該導電部材を互いに固着し、且つ電気的に絶縁する絶縁部材によって成る直方体状のケース体を有する高輝度発光装置であって、該ケース体を構成する前記導電部材に発光素子を熱結合させて実装し、
    配線部を有する回路基板を前記ケース体の上面に固着し、前記回路基板は前記発光素子を前記導電部材の上面に直接実装するために該回路基板の一部を切り抜いた切抜き穴を有し、該回路基板の配線部と前記発光素子を電気的接続部材によって接続すると共に、該回路基板の配線部は前記ケース体の特定の導電部材と電気的に接続するスルホール部を有し、前記特定の導電部材は前記発光素子の端子電極として機能し、
    該発光素子を実装した前記導電部材は外側に突出する凸部を有することを特徴とする高輝度発光装置。
  2. 前記凸部は当該装置を実装する実装基板を貫通して別体の放熱部材と熱的に結合し、該放熱部材は前記発光素子が発熱する熱を前記導電部材を介して放熱することを特徴とする請求項１記載の高輝度発光装置。
  3. 前記ケース体を構成する複数の導電部材は、メタルコア材であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高輝度発光装置。
  4. 前記別体の放熱部材は、前記実装基板の放熱穴を介して前記導電部材の凸部と密着し熱的に結合することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高輝度発光装置。
  5. 前記別体の放熱部材は、凹凸部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の高輝度発光装置。
  6. 熱伝導性を有する複数の導電部材と該導電部材を互いに固着し、且つ電気的に絶縁する絶縁部材によって成る直方体状のケース体を有する高輝度発光装置であって、
    該ケース体を構成する前記導電部材に発光素子を熱結合させて実装し、配線部を有する回路基板を前記ケース体の上面に固着し、前記回路基板は前記発光素子を前記導電部材の上面に直接実装するために該回路基板の一部を切り抜いた切抜き穴を有し、該回路基板の配線部と前記発光素子を電気的接続部材によって接続すると共に、該回路基板の配線部は前記ケース体の特定の導電部材と電気的に接続するスルホール部を有し、前記特定の導電部材は前記発光素子の端子電極として機能し、該発光素子を実装した前記導電部材は外側に突出する凸部を有する高輝度発光装置の製造方法において、
    前記ケース体を集合導電部材によって多数個形成する工程と、配線部を有する回路基板を集合回路基板上に多数個形成する工程と、前記集合導電部材と集合回路基板を固着して集合基板を形成する工程と、複数の発光素子を前記集合基板上に実装する工程と、前記複数の発光素子と集合回路基板上に多数個形成された前記回路基板とを電気的に接続する工程と、透光性を有する封止部材で前記複数の発光素子を封止する封止工程と、前記集合基板上に完成された高輝度発光装置を切り離す分離工程とを有することを特徴とする高輝度発光装置の製造方法。
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