CN101449391A - 发光元件安装用基板、光源、照明装置、显示装置、交通信号机及发光元件安装用基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光元件安装用基板(20),用珐琅层(22)覆盖了其芯金属(21)的表面,并设置了发光元件安装用的反射凹部(23),在上述反射凹部的周围设有槽(24)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安装发光二极管(以下称为LED)等发光元件的发光元件安装用基板及其制造方法、光源、具备该光源的照明装置、显示装置、信号交通机,所述光源是在上述基板上安装发光元件而形成的。
背景技术
为了保护发光元件不受外力、湿气等外部环境的损害,通常将其安装在基板上,进而用透明的树脂密封发光元件而形成封装体。此外,为了对由发光元件发出的光进行聚光、扩散等控制,有时也在密封树脂的上部形成透镜形状的突起。为了制作这样的透镜形状,例如,利用表面张力使固化前的树脂隆起,在保持该形状的状态下对其进行加热固化或紫外线固化,由此能够将密封树脂的上部加工成透镜形状(例如,参见专利文献1)。
对于这样的透镜形状的制造方法,隆起的树脂的隆起量受基板和树脂的润湿性的影响很大。例如,由于基板的表面状态的不同等,在密封树脂的涂布量过多的情况下及基板表面的润湿性良好的情况下,固化前的树脂会从基板上表面流出,去除它需要花费功夫,根据情况不同,流出的树脂会覆盖设置于基板侧面等的电极,在要将基板用钎料固定的情况下,存在在电极上附着的树脂形成电绝缘膜而导致导通不良的问题。
近年来,LED向照明用途、交通信号机等的应用不断发展,要求进一步提高发光强度。通过增大所施加的电流量,能够提高LED的发光强度,但是,这种情况下,由于发光元件同时伴有发热,所以需要高效地进行散热。散热不充分的情况下,由于发光元件在点亮过程中变成高温,所以发光效率降低而不能得到目标发光强度。此外,长期使用的情况下,LED的可靠性降低,发生不能点亮等不良的可能性变大。
此外,为了将由发光元件发出的光高效地辐射到前方,优选的是设置如图4所示的反射凹部。对于图4所示的发光元件的封装构造而言,为以下结构:使用了封装体1,该封装体1具有研钵状的反射凹部2,设有一部分延伸到该反射凹部2内的电极3,在该封装体1的反射凹部2内的一个电极3上安装有LED等发光元件4,此外,通过金线5电连接发光元件4和另一个电极3,并且,在反射凹部2内填充密封树脂6,使得其上部隆起,并使之固化而形成透镜形状。该封装构造的光源通过在电极3间通电而点亮发光元件4,从发光元件4发出的光的一部分直接射出,其他部分被反射凹部4反射而射出,所以能够将由发光元件4发出的光高效地射出到封装体的前方。
专利文献1:日本特开平9-153646号公报
发明内容
作为散热性良好的基板,例如,可以考虑如图5所示的珐琅基板9。
该珐琅基板9是通过将形成了研钵状的反射凹部11的芯金属7的表面用由玻璃等制成的薄珐琅层8覆盖而构成的。在珐琅层8上设有一部分延伸到该反射凹部11内的电极10。
具有如图5所示的反射凹部11的珐琅基板9,需要加工其芯金属7,使之成反射凹部11的形状。作为该加工方法,能够列举出钻削加工、金属冲压的冲压加工等,但是从生产性、加工成本等角度考虑,优选的是使用冲压加工。
但是,在进行金属冲压的冲压加工的情况下,不对芯金属的形状特别加以考虑时,金属冲压的压力,将使得基板整体翘曲,局部性地发生金属的逸出而产生鼓起或突起,为了修正它们而需要进行后加工,从而具有生产效率差的问题。图6B和图6C是例示芯金属的冲压加工中容易产生的鼓起和突起的附图,图6A是想要制作的芯金属7的截面图,图6B是表示在反射凹部11的背面侧产生了鼓起12时的截面图,图6C是表示反射凹部11的周缘隆起而产生突起13时的截面图。在产生这些鼓起12或突起13,并通过研磨加工等进行修正时,需要很多的劳力和时间。
本发明就是鉴于上述情况而做出的,目的是提供一种由能够高效且低成本地制作具有反射凹部的珐琅基板的带反射凹部的珐琅基板构成的发光元件安装用基板、在该基板上安装发光元件而形成的光源、具备该光源的照明装置、显示装置、交通信号机及发光元件安装用基板的制造方法。
为了达成上述目的,本发明提供一种发光元件安装用基板,其具备芯金属、覆盖该芯金属的表面的珐琅层、发光元件安装用的反射凹部和在该反射凹部的周围形成的槽。
此外,本发明提供具备上述发光元件安装用基板和安装在上述反射凹部内的发光元件的光源。
对于本发明的光源,优选的是上述反射凹形部内被树脂密封,且该密封树脂的上部突出成透镜形状。
此外,本发明提供具有本发明的上述光源的照明装置。
此外,本发明提供具有本发明的上述光源的显示装置。
此外,本发明提供具有本发明的上述光源的交通信号机。
此外,本发明提供一种发光元件安装用基板的制造方法,其具备:在用于制作芯金属的金属板上形成槽的工序,对上述金属板进行机械加工而在离开上述槽的位置形成发光元件安装用的反射凹部的工序,以及覆盖通过在上述金属板上形成槽及反射凹部而制作的芯金属的表面而形成珐琅层的工序。
本发明的发光元件安装用基板因为使用了在安装发光元件的反射凹部的周围形成了槽的珐琅基板,所以在通过金属冲压的冲压加工制作了芯金属时,能够不使芯金属发生翘曲、变形地形成反射凹部,不需要进行用于修正变形等的后加工,能够高效、廉价地制作基板。
此外,因为在反射凹部的周围形成了槽,所以,即使大量地涂布了密封树脂的情况下,树脂也不会流出到基板的外侧,能够防止流出的树脂在电极表面形成电绝缘膜的不良情况。
再者,因为做成了在芯部是金属的珐琅基板上安装发光元件的构造,所以散热性良好,在安装了多个发光元件的情况下,即使增加了给每个发光元件通电的通电量,也能够抑制由于温度上升而造成的发光效率的降低,能够使发光强度如所期待的那样得到提高。
附图说明
图1A表示芯金属的截面图,是用于本发明的发光元件安装用基板的芯金属的一例。
图1B表示芯金属的俯视图,是用于本发明的发光元件安装用基板的芯金属的一例。
图2是表示本发明的发光元件安装用基板的一例的截面图。
图3是表示本发明的光源的一例的截面图。
图4是例示以往的发光元件的封装构造的截面图。
图5是表示珐琅基板的一例的截面图。
图6A是表示以适当的状态制作的芯金属的截面图。
图6B是例示在加工芯金属时产生的鼓起的截面图。
图6C是例示在加工芯金属时产生的突起的截面图。
符号说明
20...发光元件安装用基板,21...芯金属,22...珐琅层,23...反射凹部,24...槽,25...底面,26...锥面,27...电极,28...光源,29...发光元件,30...金线,31...密封树脂
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。
图1A~图3是表示本发明的一个实施方式的附图,图1A和图1B表示用于本发明的发光元件安装用基板的芯金属21的一例,图1A是芯金属21的侧视图,图1B是俯视图。图2是表示本发明的发光元件安装用基板20的一例的截面图。此外,图3是表示在图2所示的发光元件安装用基板20上安装发光元件29而构成的、本发明中的光源28的一例的截面图。
发光元件安装用基板的结构如下:以珐琅基板为主体,该珐琅基板是对在其一侧的表面上成为发光元件29的安装位置的反射凹部23和在该反射凹部23的周围设置了槽24的图1所示的芯金属21的表面,覆盖珐琅层22而形成的,在该珐琅基板的一侧的表面上,设置了一部分延伸到反射凹部23中的一对电极27。
在该发光元件安装用基板20上形成的反射凹部23呈研钵状,具有安装发光元件29的平坦的底面25和其周边的锥面26。
此外,在反射凹部23的周围设置的槽24,在本示例中被设置成与反射凹部23的外周同心的圆状。
芯金属21的材质优选的是热传导率好,能够牢固地烧上珐琅层22的金属材料,例如,优选低碳钢板等。
此外,珐琅层22的材质优选的是能够薄薄地烧制到芯金属21的表面上、能够得到充分的电绝缘性的材料,例如,优选玻璃等。
图3所示的光源28为以下结构:使用了上述发光元件安装用基板20,在延伸到其反射凹部23的底面25上的一个电极27上通过贴片(diebond)等安装了发光元件29,将发光元件29和另一个电极27用金线连接起来,此外,用密封树脂31以上部隆起的状态对反射凹部23内进行了密封。
发光元件29可以是如氮化化合物半导体那样的蓝色发光元件、绿色发光元件,也可以是如以GaP为代表的红色、红外发光元件。此外,也可以是,安装如氮化化合物半导体那样的蓝色发光元件,并在密封树脂31中分散蓝色激发的黄色发光荧光体,而制作成白色LED,该黄色发光荧光体例如是激活了铈的钇铝石榴石荧光体之类的荧光体。
接着,说明该发光元件安装用基板20的制造方法。
首先,在作为芯金属21的金属板上,在反射凹部23的形成位置的周围形成槽24。该槽24优选的是通过钻削加工等来形成。
接着,对上述金属板进行金属冲压的冲压加工,形成反射凹部23而制作出图1所示的形状的芯金属21。
通过事先在反射凹部23的形成位置的外周设置槽24,使得通过金属冲压的冲压加工来在金属板上形成反射凹部23时,在制作反射凹部23时由于压力而产生的应力,产生在上述槽24的方向上,因此抑制了金属板整体翘曲,以及金属板的局部发生鼓起的情况。
此外,通过将槽24的宽度形成得较宽,使得冲压加工后金属移入之后也留有一定量宽度的槽24。在留有该槽24的状态下,对基板表面进行珐琅处理,进而形成电极而使用发光元件安装用基板20来制作光源28时,即使密封树脂31从反射凹部23流出,也能够用槽24阻住它,防止树脂流出到其他地方。
接着,在上述芯金属1的表面烧接玻璃,将芯金属21的表面用珐琅层22覆盖而形成珐琅基板。作为珐琅层22的形成方法,例如,使玻璃粉末分散到2-丙醇那样的适当的分散剂中,将上述芯金属21放入该分散剂中,再把成为异性电极的电极插入到该分散剂中,通过对芯金属21和异性电极间通电,将玻璃粉末电沉积到芯金属21的表面。然后,将电沉积了玻璃后的芯金属21提起来、干燥,放入高温的烧接炉中加热,烧接玻璃,由此能够在芯金属21的表面形成致密而均匀的薄珐琅层22。另外,为了牢固地覆盖珐琅层22,也可以对上述芯金属21的表面进行氧化处理。
接着,在按照上述过程制作的珐琅基板的表面制作用于给发光元件29供电的一对电极27。该电极27优选的是如图2所示,沿着一部分延伸到反射凹部23内的图形来涂布银糊或铜糊,然后烧接来制作。
接着,将发光元件29利用银糊粘贴到反射凹部23内的一个电极27上,然后,进行引线键合,用金线30将发光元件29和另一个电极27连接起来。然后,在反射凹部23内注入密封树脂、例如热固性环氧树脂,直到其上部由于表面张力而充分隆起,在保持该形状的状态下使之固化,形成具有透镜形状的密封树脂31。由此,制作出图3所示的光源28。
本实施方式的发光元件安装用基板20由于使用了在安装发光元件29的反射凹部23的周围形成了槽24的珐琅基板,所以在通过金属冲压的冲压加工制作了芯金属21的情况下,能够不使芯金属21发生翘曲、变形地形成反射凹部23,不需要进行用于修正变形等的后加工,能够高效、廉价地制作基板。
此外,由于在反射凹部23的周围形成了槽24,所以,即使大量地涂布了密封树脂31的情况下,树脂也不会流出到基板的外侧,能够防止流出的树脂在电极表面形成电绝缘膜的不良情况。
此外,因为做成了在芯部是金属的珐琅基板上安装发光元件29的构造,所以散热性良好,在安装了多个发光元件的情况下,即使增加了对每个发光元件通电的通电量,也能够抑制由于温度上升而造成的发光效率降低,能够使发光强度如所期待的那样得到提高。
在上述示例中,以冲压(press)加工为前提进行了说明,但是,即使是通过钻削加工等其它机械加工来在芯金属上形成反射凹部的情况下,通过在反射凹部的周围设置槽,也具有在用密封树脂形成透镜体时防止树脂流出的效果,这是自不待言的。
在上述示例中,对在珐琅基板上设置了一个反射凹部的情况进行了说明,但是也可以在珐琅基板上设置多个在周围具有槽的反射凹部。
(实施例)
在1.5mm厚的低碳钢板上,在通过金属冲压的冲压加工来形成反射凹部的预定位置的周缘部,通过钻削加工制作了圆形状的槽。尺寸加工成内周直径为φ10mm,外周直径为φ12mm,深度为0.5mm。然后通过金属冲压加工,冲裁金属板,进行反射凹部的成形,成为如图1所示的形状。将芯金属的尺寸制作成15×15mm,将反射凹部的尺寸做成深度为0.6mm,底面直径为φ2.1mm,锥面倾斜度为45°。其结果是,对于反射凹部,基本能得到与设计一样的尺寸,槽的2mm初始宽度平均变小了0.8mm左右。
产业可利用性
作为本发明的活用例,适用于用来安装LED等发光元件的发光元件安装用基板。
Claims (7)
1.一种发光元件安装用基板,其具备:
芯金属,
覆盖该芯金属的表面的珐琅层,
发光元件安装用的反射凹部,以及
在该反射凹部的周围形成的槽。
2.一种光源,其具备权利要求1所述的发光元件安装用基板和安装在所述反射凹部内的发光元件。
3.根据权利要求2所述的光源,其特征在于,所述反射凹部内被树脂密封,且该密封树脂的上部突出成透镜形状。
4.一种照明装置,其具有权利要求2所述的光源。
5.一种显示装置,其具有权利要求2所述的光源。
6.一种交通信号机,其具有权利要求2所述的光源。
7.一种发光元件安装用基板的制造方法,其具有:
在用于制作芯金属的金属板上形成槽的工序,
对所述金属板进行机械加工,在离开所述槽的位置形成发光元件安装用的反射凹部的工序,以及
对通过在所述金属板上形成槽及反射凹部而制作的芯金属的表面进行覆盖而形成珐琅层的工序。
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