CN105822973A - 光源单元 - Google Patents

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相矶良明
内野光二
中村弘美
大坪高之
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种能够容易地形成安装发光元件的基底部的电路图案的光源单元。光源单元(1)具备：基底部(2)，通过对树脂成形体照射激光而利用MID技术形成有第一电路图案(4P1)；发光元件(3)，其安装于该基底部(2)，并与第一电路图案(4P1)电连接。基底部(2)具备朝向规定方向并安装发光元件(3)的安装面部(23)、与该安装面部(23)以面交叉的状态连接的侧壁面部(24)，侧壁面部(24)形成为与安装面部(23)以钝角(θx)交叉的倾斜面。

Description

光源单元
技术领域
本发明涉及在电路基板上安装有发光元件的光源单元，特别是涉及优选作为车辆用灯具的光源而构成的光源单元。
背景技术
汽车等的车辆用灯具大多采用如下结构：在由灯具主体和透镜或透光罩等透光部件构成的灯具壳体内安装有光源单元，并从透光部件照射由该光源单元发出的光。近年来，为了应对车辆用灯具的外观设计的多样性，灯具壳体以及透光部件的形状也变得复杂，伴随于此，提出光源单元也在光轴方向的不同位置配设有发光元件的台阶结构。
例如，在专利文献1中，提出了如下光源单元：将安装有多个发光元件的挠性印制电路基板(FPC)沿厚度方向呈台阶状弯曲而安装于灯具壳体内，并在配设于灯具壳体的基底部件上固定支承该FPC。因此，对于该光源单元，难以将FPC以一定的状态弯曲而固定支承于基底部件，且难以使安装于FPC的多个发光元件的光轴与灯具光轴方向一致地将灯具的配光特性设定为高精度。
为了改善这样的FPC构造的光源单元的配光特性，考虑取代FPC而使用在表面利用镀覆等形成有电路图案的树脂成形体的光源单元。在专利文献2中提出了作为这种树脂成形体的例子，使用将金属络合物与基底树脂混合化而成的特殊树脂进行注塑成型，向获得的树脂成形体的一部分照射激光而提高金属络合物的催化剂活性，仅在激光照射部上形成非电解镀膜而构成电路图案。将这种电路图案与树脂构造体复合而成的树脂成形体也被称作MID(MoldedInterconnectDevice:模塑互连元件)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2013－232305号公报
专利文献2：(日本)特开2014－213570号公报
若欲将专利文献2的树脂成形体应用于专利文献1那种台阶状的光源单元，则该树脂成形体的安装发光元件的安装面部和存在于相邻的安装面部之间的台阶状的侧壁面部将会朝向大致直角方向。因此，在遍及树脂成形体的安装面部与侧壁面部形成电路图案时，需要一边使树脂成形体的倾斜状态变化，一边照射激光，以使激光从大致直角方向对安装面部与侧壁面部进行照射。或者，在固定支承树脂成形体的情况下，需要一边使激光的照射方向变化一边向安装面部与侧壁面部进行照射。因此，在树脂成形体上形成布线电路的工序变得繁琐，并且难以形成高精度的电路图案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够容易地形成树脂成形体的电路图案的光源单元。
本发明的光源单元具备：基底部，通过对树脂成形体照射激光而在其前表面形成有第一电路图案；发光元件，其安装于该基底部，并与第一电路图案电连接，基底部具备朝向规定方向安装发光元件的安装面部、与安装面部以面交叉的状态连接的侧壁面部，侧壁面部形成为与安装面部以钝角交叉的倾斜面。
在本发明中，优选安装面部具备用于对发光元件进行面安装的安装平台，在安装面部开设有沿厚度方向贯通基底部而能够从后表面侧照射激光的激光照射孔。并且，优选在安装平台的下部区域，安装面部具备回流阻止部，在安装发光元件时，该回流阻止部用于阻止回流材料流下。并且，优选安装面部具备反射层，该反射层由第一电路图案的一部分形成，并将从发光元件出射的光反射。
另外，基底部在后表面具备与第一电路图案电连接的第二电路图案。并且，优选在基底部的后表面具备由第二电路图案的一部分形成的散热片层。或者优选在所述基底部的后表面安装有与所述第二电路图案电连接的电子部件。
根据本发明，由于与安装面部面交叉的侧壁面部的倾斜角为钝角，因此在通过MID技术制造基底部时，能够从固定的方向对基底部照射激光。因此，当在基底部的前表面形成第一电路图案时，不再需要使激光对基底部照射的照射方向变化，或者不再需要使基底部相对于激光的照射方向改变姿势，能够容易地制造第一电路图案。
根据本发明，当在基底部的后表面形成第二电路图案时，不再需要使激光对基底部照射的照射方向变化，或者不再需要使基底部相对于激光的照射方向改变姿势，能够容易地制造第二电路图案。
附图说明
图1(a)、(b)、(c)分别是应用本发明的TSL的示意剖视图、LED的外观立体图、基底部的一部分的放大剖视图。
图2是基底部的前表面方向的示意立体图。
图3是基底部的一部分的主视图。
图4是表示向基底体照射激光的状态的示意图。
图5(a)、(b)分别是安装面部的放大主视图与B1－B1线剖视图。
图6(a)、(b)分别是说明回流材料的流下的示意图与连接盘的变形例的主视图。
图7(a)、(b)分别是说明使用了虚设图案的电解电解镀覆法的基底部的一部分的主视图。
图8是供电图案与发光电路的示意立体图。
图9(a)、(b)分别是基底部的第一变形例的安装面部的主视图与B2－B2剖视图。
图10是第一变形例的其他例子的安装面部的主视图。
图11(a)、(b)分别是基底部的第二变形例的安装面部的剖视图。
附图标记说明
1光源单元
2基底部
3发光元件(LED)
4(4P1、4P2)电路图案
5电子部件
21基底体
22a非电解镀层
22b电解镀层
23安装面部
24侧壁面部
25电路面部
26托架
27凹凸
31片状体
32发光面
33正负电极
34散热片电极
41安装平台
42散热片连接盘
43连接图案
44供电图案
45通孔
61～64散热片层
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1(a)是将本发明的光源单元应用于作为汽车的标识灯的转向信号灯(TSL)的实施方式的示意剖视图。利用灯主体101与透光罩102构成灯具壳体100，在该灯具壳体100内安装有光源单元1。该光源单元1包括：在树脂成形体上一体形成有布线电路的MID构造的基底部2；安装于该基底部2的多个半导体发光元件，这里是采用片状的发光二极管(LED)3。
所述TSL的透光罩102由采用红棕色的透光树脂形成，并形成为仿照供TSL安装的汽车的车身的曲面形状那样的曲面状的板部件。而且，虽然所述光源单元1的多个LED3沿与灯光轴Lx正交的方向排列，但各LED3以与所述透光罩102的曲面形状对应的方式配设成沿作为TSL的光照射方向的灯光轴Lx，其光轴方向位置不同的台阶状。
关于所述LED3，如图1(b)中从背面侧观察的立体图所示，矩形的片状体31的表面构成为发光面32，并在背面形成有一对正负电极33和散热片电极34。所述发光面32如虚线所示那样形成为圆顶状。所述正负电极33通过向两者间供给所需要的电流而使发光面32发光。所述散热片电极34释放在发光时产生的热量，并处于电浮置状态，这里被称作散热片电极。
所述基底部2构成为MID构造，在基底部2的前表面即朝向TSL的前方的一侧的面、基底部2的后表面即朝向TSL的后方的一侧的面分别形成有电路图案4。这里，将形成于基底部2的前表面的电路图案4称作第一电路图案4P1，将形成于后表面的电路图案称作第二电路图案4P2。
上述第一与第二电路图案4P1、4P2通过与专利文献2所记载的MID构造相同的技术形成，如图1(c)中示出的局部放大剖面，向树脂成形体21(这里称作基底体21)的前表面与后表面分别以所需的图案照射激光而提高金属络合物的催化剂活性，仅在激光照射部形成由虚线表示的非电解镀膜22a，所述树脂成形体21通过对将金属络合物与基底树脂混合而得的树脂进行注塑成型而形成。而且，这里利用该非电解镀膜22a而进行电解镀覆，从而形成由导电率较高的导电层构成的电解镀膜22a，形成所述第一与第二电路图案4P1、4P2。在该实施方式中，作为基底体21的材料使用了尼龙MDX6。该材料由于绝缘性较高，因此可保持所形成的各电路图案4P1、4P2的相互绝缘。
图2是从前表面侧观察所述基底部2的示意立体图，图3是其局部的主视图。所述基底部2具备多个安装面部23，该多个安装面部23呈朝向TSL的灯光轴Lx的方向而分别安装LED3的大致矩形平面状。上述多个安装面部23沿与灯光轴Lx正交的方向排列，并且以使各安装面部23在灯光轴Lx方向的位置成为各不相同的位置的方式配置成台阶状。
另外，所述基底部2具备用于使所述多个安装面部23相互连接的侧壁面部24，通过该侧壁面部24将所述多个安装面部23构成为一体化的基底部2。上述侧壁面部24形成为以所述各安装面部23为顶面的金字塔状(四棱锥状)。即，侧壁面部24以从安装面部23的上下、左右的各边分别向上下方向以及左右方向扩大的方式形成为倾斜的斜面部。而且，如后述那样，将所述侧壁面部24与所述安装面部23交叉的角度θx设计成钝角、即比直角大的角度。
而且，当从前表面侧观察时，所述基底部2具备凸缘状的电路面部25，该电路面部25从所述侧壁面部24的上下的各边起以与所述安装面部23平行的朝向分别向上下延伸所需的尺寸。之后叙述该电路面部25。在此基础上，在所述基底部2的左右的各边一体形成有所需形状的托架片26，通过螺丝等将该托架片26固定于所述灯具主体101，从而将基底部2固定支承于所述灯具壳体100内。
当通过在所述基底部2的前表面形成所述第一电路图案4P1时的MID技术进行激光的照射时，如图4中的示意图所示，若使朝向基底体21的前方的安装面部23朝向与激光的照射方向垂直的方向，则存在于各安装面部23之间的侧壁面部24如上述那样以钝角θx与安装面部23交叉，因此将会朝向与该激光的照射方向呈比直角小的角度。根据本发明人的研究，优选的是所述角度θx比120°大，激光相对于基底部2的照射角度不足60°。
因此，即使相对于照射的激光将基底体21的姿势保持为一定，也能够对安装面部23、侧壁面部24、还有未被图4示出的电路面部25以所需的图案照射激光，在对基底体21照射激光时，不再需要使激光的照射方向变化，或不再需要使基底体21相对于激光的照射方向改变姿势，能够容易地制造基底部2的第一电路图案4P1。
当在所述基底体21的后表面形成第二电路图案4P2时也是相同的，虽然省略图示，通过使各安装面部23的后表面朝向与激光照射方向垂直的方向，能够容易地对该安装面部23的后表面以及侧壁面部24与电路面部25的后表面照射激光，从而能够容易地形成基底部2的第二电路图案4P2。
图5(a)、(b)是图3所示的所述安装面部23的放大图和B1－B1线剖视图。在所述安装面部23形成有：安装平台41，其通过将一对呈矩形的导电层以所需的间隔上下方向排列而成；以及散热片连接盘42，其与这些安装平台41相邻配置。上述安装平台41与散热片灯42由所述第一电路图案4P1的一部分构成。
另外，在图3中，由从所述安装平台41延伸的导电层构成的连接图案43以所需的图案形成于所述侧壁面部24的前表面，该连接图案43也由所述第一电路图案4P1的一部分形成。该连接图案43跨过配设于所述基底部2的上下的所述电路面部25的区域。
在所述安装面部23中，分别配设于LED3的背面的正负电极33面安装在所述安装平台41上。形成于所述LED3的背面的散热片电极34面安装在所述散热片连接盘42上。在LED3相对于这些安装平台41与散热片连接盘42的面安装中采用了激光回流焊法。为了实现该激光回流，如图5(a)、(b)所示，在所述安装平台41与所述散热片连接盘42的一部分开设有沿厚度方向贯通基底部2的激光照射孔H。
通过设置该激光照射孔H，在面安装LED时，如图5(b)所示，从基底部2(基底体21)的后表面侧照射激光，通过激光照射孔H向LED3的正负电极33直接照射激光。由此，通过激光能量将LED3的正负电极33加热，利用该热量将焊料等的回流材料熔融，从而能够利用激光回流焊法进行面安装。散热片电极34以及散热片连接盘42中的回流也与此相同，通过开设于散热片连接盘42的激光照射孔H，利用激光照射将散热片电极34加热而执行回流。
在进行该回流时，在不能避免以铅垂靠近安装面部23的状态将回流材料熔融的情况下，如图6(a)中示意图所示，若在回流时回流材料熔融，则回流材料在安装平台41、散热片连接盘42的表面流下，有时会产生LED3也与其一体地向下方移动的状态。在这样的状态下，难以将正负电极33、散热片电极34适当地安装于安装平台41、散热片连接盘42。
在该实施方式下，在安装平台41与散热片连接盘42上开设有激光照射孔H，并且使该激光照射孔H在各连接盘41、42的靠下的位置开口。因此，在回流时，即使各连接盘41、42中的回流材料熔融，也可通过激光照射孔H而阻止回流材料流下。由此，可防止欲安装的LED与回流材料成为一体地沿安装平台41、散热片连接盘42的面向下方移动，能够准确地将LED3面安装于安装面部23的规定位置。即，激光照射孔H作为热连接盘，构成本发明中的回流阻止部。
该热连接盘、即回流阻止部只要采用使在安装平台41、散热片连接盘42流动的回流材料不会流下至这些连接盘41、42的下侧区域的结构即可，因此也可以采用去除了连接盘的下侧区域的导电层的结构。例如，在图6(b)的例子中，使连接于安装平台41的连接图案43为安装平台在成为41的上侧的区域中连接的图案形状，能够阻止在安装平台41的表面流下的回流材料顺着连接图案43流下至下侧的区域。另外，通过在散热片连接盘42中的下缘的中央部形成缺口42a，可阻止回流材料从下缘流下。
跨过所述侧壁面部24至所述电路面部25形成的连接图案43通过在电路面部25中沿厚度方向贯通图3所示的基底部2的贯通孔45而电连接于基底部2的后表面侧的第二电路图案4P2。该贯通孔45能够通过沿基底体21的厚度方向贯通所述非电解镀层22a而形成。由该非电解镀层22a构成的贯通孔45也可以采用将开设于基底体21的通孔填充的结构、或以层状形成于该通孔的内周面的结构。
这里，上述那种所述第一电路图案4P1由使用了非电解镀层22a的电解镀覆法下的电解镀层22b形成。在该电解镀覆法中，当通过电解镀覆法形成以相互绝缘的状态形成的多个第一电路图案4P1时，存在使用了虚设图案的技术。该技术为，利用虚设图案将多个电路图案相互电连接，使用该虚设图案同时对全部的电路图案进行通电，通过电解镀覆法形成导电层，并在电解镀覆后将虚设图案切断等来进行去除，使各电路图案绝缘。
在该技术中，在为了在通常相邻的电路图案彼此靠近的位置形成虚设图案而需要多个虚设图案的情况下，以这些虚设图案分散的状态形成，结果，不可避免的是电解镀覆后的虚设图案的去除作业变得繁琐。
这里，如在图7(a)中将图3的A部放大所示那样，通过基底部2的一部分、即所述A部中的虚设图案DP使形成于电路面部25的全部连接图案43连接。即，从使连接图案43连接于基底部2的后表面的第二电路图案4P2的多个贯通孔45分别将虚设图案DP延伸至A部，并在该延伸的端部(以下，称为延伸端部)将各虚设图案DP相互电连接。这些虚设图案DP形成为第一电路图案4P1的非电解镀层22a的一部分。
由此，全部的连接图案43在虚设图案DP的延伸端部相互电连接，当在电解镀覆时向任意一个连接图案43通电时，其他的连接图案43也被同时通电，在全部的连接图案43中一并形成电解镀层22b。然后，在电解镀覆后，如图6(b)那样在虚线位置将虚设图案DP的延伸端部所在的电路面部25的一部分25a切断等而进行去除，从而能够使各连接图案43相互成为绝缘状态。由此，仅对基底部2的一个位置进行虚设图案DP的去除作业即可，能够简单地进行。关于这一点省略详细的说明，但对于形成于基底部2的后表面的第二电路图案4P2也是相同的。
形成于所述基底部2的后表面的第二电路图案4P2的一部分构成为通过所述贯通孔45与所述第一电路图案4P1的连接图案43电连接的供电图案44。图8是从后表面侧观察基底部2时的一部分的立体图，由该第二电路图案4P2的一部分构成的供电图案44主要形成于所述基底部2的电路面部25的后表面。另外，供电图案44的一部分延伸至所述侧壁面部24的后表面的区域。
而且，在所述电路面部25的后表面一体地形成有连接盘(未图示)，该连接盘能够通过所述供电图案44来安装包含半导体主动元件51、片状电阻、片状电容器等的被动元件52以及其他元件的电子部件5，在这些连接盘上分别安装电子部件5，利用它们构成用于使所述LED3发光的发光电路。
另外，作为所述电子部件，将电源连接器53安装于所述供电图案44。在该电源连接器53嵌合有连接于外部电源的外部连接器54，能够经由所述电源连接器53向所述供电图案44供给外部电源。
通过用由基底部2的第二电路图案4P2构成的供电图案44与电子部件5构成发光电路，并且连接外部电源，从而将利用该发光电路生成的发光电力从供电图案44供向基底部2的前表面侧的连接图案43，进而供电至安装面部23的安装平台41。由此，通过发光电路一并、或选择地对多个LED3进行发光控制，并以所需的亮度、时刻进行发光控制。
这样，关于实施方式的光源单元，由于与安装面部23面交叉的侧壁面部24的交叉角、换言之是倾斜角为直角以上的钝角，因此在通过MID技术制造基底部2时，能够从一个方向对基底体21的前表面或者后表面照射激光。因此，当在基底体21的前表面形成第一电路图案4P1时，或者在基底俸21的后表面形成第二电路图案4P2时，不再需要使激光对基底体21照射的照射方向变化，或者不再需要使基底体21相对于激光的照射方向改变姿势，能够容易地制造电路图案。
在本发明的光源单元中，也能够如下述那样构成基底部。图9(a)、(b)是作为基底部2的第一变形例的安装面部23的主视图与B2－B2线剖视图。这里，将基底部2的安装面部23形成为所需的凹状曲面、例如旋转抛物面的一部分，将形成于该安装面部23的前表面的第一电路图案4P1的一部分构成为反射层61。
在该例子中，通过将分别与一对安装平台41连接的各连接图案(43)的一部分的纵横尺寸放大，从而以与一对安装平台41的上下两侧分离的状态形成一对反射层61。由于该反射层61与安装平台41一体地形成，因此能够进行MID技术中的电解镀覆。此外，在该情况下，优选的是构成安装平台41与反射层61的第一电路图案4P1由导电率较高、并且光反射率较高的材料形成。
所述反射层61也可以独立于所述安装平台41地形成。在独立形成的情况下，由于反射层61以与安装平台41电绝缘的状态形成，因此优选的是使用上述那种虚设图案DP，与安装平台41同时通过电解镀覆法来形成该反射层61。
如此具备通过第一电路图案4P1构成的反射层61，从而能够使从LED3出射的光在反射层61中朝向前方反射，获得所需的配光。另外，利用该结构，由于不需要独立于基底部2的反射器，因此能够减少TSL的构成部件数量，实现构造的简化、低价格化。
另外，在将反射层以与安装平台41电绝缘的状态形成时，也可以如图10所示那样将反射层62与散热片连接盘42一体地形成。由此，能够利用反射层62实现LED3的光反射，并且通过反射层62扩大散热片连接盘42的面积，因此将反射层62兼作散热片，增大了散热片连接盘42对LED3的散热效果。
作为基底部2的第二变形例，也可以如图11(a)中示出包含安装面部23的区域的剖视图那样，在跨过基底部2的安装面部23至侧壁面部24的区域的后表面形成使用所述第二电路图案4P2的一部分与所述供电图案44电绝缘的散热片层63。该散热片层63通过沿厚度方向贯通基底体21的一个以上的导热通孔64，与形成于基底部2的前表面的所述散热片连接盘34连通。
通过设置该散热片层63，能够将由LED3产生的热量从散热片电极34向散热片连接盘42传递，进而通过导热通孔64传递至散热片层63，能够有效地从散热片层63散热。由于散热片层63存在于基底部2的后表面，因此，在散热时不会给存在于基底部2的前表面的LED3带来热影响。
这里，也可以如图11(b)中相同的剖视图所示，在基底体21的安装面部23至包含侧壁面部24的所需区域的后表面形成微小的凹凸27，并在该凹凸27的表面形成散热片层65。该散热片层65通过微小凹凸27的表面形状扩大了表面积，因此能够获得与图11(a)所示平面构造的散热片层63相比更高的散热效果。
本发明的光源单元的基底部只要是如下结构，就能够应用本发明，即：具有安装有一个以上的LED的安装面部、以及与该安装面部以面交叉的状态连接的侧壁面部，基底部的一部分形成为层状或台阶状、进而台状。特别是，只要是具备通过使用激光的MID技术制造的基底部的光源模块，就同样能够应用本发明。
在以上的实施方式中示出了将本发明的光源单元应用于汽车的TSL的光源模块的例子，但也能够应用于作为其他灯具的光源单元。

Claims (7)

1.一种光源单元，其特征在于，
该光源单元具备：基底部，通过对树脂成形体照射激光而在其前表面形成有第一电路图案；发光元件，其安装于该基底部，并与所述第一电路图案电连接；所述基底部具备朝向规定方向安装所述发光元件的安装面部、与所述安装面部以面交叉的状态连接的侧壁面部，所述侧壁面部形成为与所述安装面部以钝角交叉的倾斜面。
2.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，
所述安装面部具备用于对所述发光元件进行面安装的安装平台，在所述安装面部开设有沿厚度方向贯通所述基底部而能够从后表面侧照射激光的激光照射孔。
3.根据权利要求1或2所述的光源单元，其特征在于，
在所述安装平台的下部区域，所述安装面部具备回流阻止部，在安装所述发光元件时，该回流阻止部用于阻止回流材料流下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光源单元，其特征在于，
所述安装面部具备反射层，该反射层由所述第一电路图案的一部分形成，并将从所述发光元件出射的光反射。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光源单元，其特征在于，
所述基底部在后表面具备与所述第一电路图案电连接的第二电路图案。
6.根据权利要求5所述的光源单元，其特征在于，
在所述基底部的后表面具备由所述第二电路图案的一部分形成的散热片层。
7.根据权利要求5或6所述的光源单元，其特征在于，
在所述基底部的后表面安装有与所述第二电路图案电连接的电子部件。
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