CN113614936B - 元件用基板、发光元件模块以及发光装置 - Google Patents

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Abstract

元件用基板(1)具备绝缘基板(10)、配设在绝缘基板(10)上的电极布线(11)、抵接在绝缘基板(10)的散热构件(12)、电连接在电极布线(11)的柔性基板(13)、安装在柔性基板(13)的温度检测元件(14)、以及粘接剂层(15)。使粘接剂层(15)介于温度检测元件(14)与散热构件(12)的延伸部分(20)之间，并且使粘接剂层(15)也介于柔性基板(13)的对置面(30a)与散热构件(12)的延伸部分(20)之间。

Description

元件用基板、发光元件模块以及发光装置
技术领域
本公开涉及元件用基板、发光元件模块以及发光装置。
背景技术
在专利文献1以及2中记载了现有技术的一个例子。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭58-193171号公报
专利文献2：日本特表2010-532214号公报
发明内容
本公开的元件用基板是如下的结构，即，具备：
陶瓷制的绝缘基板；
电极布线，其配设在所述绝缘基板的第1面，电连接有被安装在所述第1面的元件；
散热构件，其与所述绝缘基板的、与第1面相反的一侧的第2面抵接且包含从所述绝缘基板延伸出的延伸部分；
柔性基板，其与所述电极布线电连接且在树脂膜的一个表面上配设有信号布线；
温度检测元件，其安装在所述柔性基板的与所述散热构件的所述延伸部分及所述绝缘基板的所述第1面对置的对置面；以及
粘接剂层，其介于所述温度检测元件与所述散热构件之间以及所述对置面与所述散热构件之间的至少一方。
本公开的发光元件模块是如下的结构，即，具备：
上述的元件用基板；以及
发光元件，其是与所述电极布线电连接的所述元件。
本公开的发光装置是如下的结构，即，具备：
上述的发光元件模块；
散热器，其载置有所述发光元件模块；以及
风扇，其对所述散热器进行空气冷却。
附图说明
本公开的目的、特点以及优点，会通过下述的详细说明和附图而变得更加明确。
图1是示出本公开的第1实施方式所涉及的元件用基板的俯视图。
图2是以图1的A-A线为剖切线的元件用基板的剖视图。
图3是示出本公开的第2实施方式所涉及的元件用基板的剖视图。
图4是本公开的第3实施方式所涉及的发光元件模块以及发光装置的概略剖视图。
图5是本公开的第4实施方式所涉及的元件用基板、发光元件模块以及发光装置的概略剖视图。
具体实施方式
发光二极管(LED)等发光元件以及集成电路(IC)等运算元件在动作时自发热。由于发热，造成元件的电特性下降、或者寿命变短等的不良影响。为了对该自发热的元件进行冷却，在本公开的元件用基板作为基础的结构中，将元件安装在基板，将基板进一步配置在散热器等散热构件上进行散热。
为了确认元件是否被充分冷却等，有时使用对元件的温度进行检测的热敏电阻。热敏电阻例如检测散热器的温度而间接地确认元件的温度。
在这样的本公开的元件用基板作为基础的结构中，由于是间接的温度检测，因此响应性差，基于精度差的检测温度来控制元件。为了高精度地检测元件的温度，需要使热敏电阻的位置靠近元件，例如，考虑在与元件用基板电连接的柔性基板配置热敏电阻。
但是，柔性基板通过用于对散热器等金属制的散热构件进行空气冷却的气流而局部地振动、或者位移，从而存在热敏电阻与散热构件接触而产生电短路的情况。
以下，使用附图对本公开的实施方式进行说明。图1是示出本公开的第1实施方式的元件用基板的俯视图。图2是以图1的A-A线为剖切线的元件用基板的剖视图。另外，安装于元件用基板的元件是在动作时通过电流的施加而自发热的元件，例如是发光二极管或半导体激光器等发光元件、光电二极管等受光元件、CPU(中央处理装置)等运算元件、发热电阻器(加热元件(heat element))等发热元件、CCD(电荷耦合元件)等摄像元件以及以闪速存储器为代表的半导体存储元件等。
元件用基板1具备：绝缘基板10；电极布线11，其配设在绝缘基板10上；散热构件12，其与绝缘基板10接合；柔性基板13，其与电极布线11电连接；温度检测元件14，其安装在柔性基板13；以及粘接剂层15。
绝缘基板10是陶瓷制，例如能够使用氧化铝(Al2O3)基板、氮化铝(AlN)基板、氮化硅(Si3N4)基板等导热性高的陶瓷基板。绝缘基板10的外形的形状例如是矩形形状。在绝缘基板10的第1面10a配设有电极布线11，在电极布线11电连接有元件16。在本实施方式中，元件16安装在与电极布线11相同的第1面10a。电极布线11例如使用钨(W)、钼(Mo)、锰(Mn)、银(Ag)或铜(Cu)、或含有选自它们中的至少一种以上的金属材料的合金等金属材料。在电极布线11的露出的部分例如也可以在镍(Ni)镀敷层或在镍层上覆盖金(Au)镀敷层。
散热构件12与绝缘基板10的与第1面10a相反的一侧的第2面10b接合。散热构件12例如是金属制的板状构件或金属制的散热器等，包含铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)等金属材料。在本实施方式中，散热构件12是金属制的板状构件。绝缘基板10和散热构件12例如能够使用银钎料等钎料来接合。
在本实施方式中，散热构件12的外形的形状是矩形形状，散热构件12的外形比绝缘基板10的外形大。散热构件12在俯视时包含从绝缘基板10延伸出的延伸部分20。延伸部分20位于包围绝缘基板10的位置。散热构件12的外形越大则散热面积以及传热面积越大，元件16的冷却能力越优异。
柔性基板13例如将包含聚酰亚胺等的树脂材料的树脂膜13a作为可挠性的绝缘基板，在树脂膜13a的一个表面上配设有信号布线13b。信号布线13b的一端与电极布线11电连接。信号布线13b的另一端与后述的控制基板等电连接。信号布线13b和电极布线11例如通过焊料等接合材料17接合。
柔性基板13包含：第1部分30，其与绝缘基板10的第1面10a以及散热构件12的延伸部分20对置；以及第2部分31，其与第1部分30相连，并且弯曲。第1部分30具有与延伸部分20对置的对置面30a，在对置面30a安装有温度检测元件14。
温度检测元件14例如能够使用热敏电阻等。通过安装在对置面30a，温度检测元件14接近延伸部分20、或接近或接触绝缘基板10，检测延伸部分20的温度。延伸部分20是绝缘基板10的附近，能够在比以往更靠近安装于元件用基板1的元件的位置进行高精度的温度检测。进而，若是温度检测元件14与绝缘基板10接近或接触的结构，则也可以检测绝缘基板10的温度，能够在比延伸部分20更靠近安装的元件的位置进行高精度的温度检测。
粘接剂层15介于温度检测元件14与散热构件12(延伸部分20)之间以及对置面30a与散热构件12(延伸部分20)之间的至少一方。由于温度检测元件14与散热构件12接近，因此在温度检测元件14与金属制的散热构件12接触的情况下，有可能产生电短路。在本实施方式中，使粘接剂层15介于温度检测元件14与散热构件12的延伸部分20之间。粘接剂层15例如以硅酮树脂为主要成分，能够确保温度检测元件14与散热构件12之间的电绝缘性，抑制电短路的产生。进而，粘接剂层15也介于柔性基板13的对置面30a与散热构件12的延伸部分20之间。对接合材料17的信号布线13b与电极布线11的接合力上施加粘接剂层15的第1部分30与散热构件12的粘接力，电极布线11以及散热构件12与柔性基板13的接合强度提高。若温度检测元件14是接近或接触绝缘基板10的结构，则在温度检测元件14产生电短路的可能性小，因此粘接剂层15也可以仅介于柔性基板13的对置面30a与散热构件12的延伸部分20之间。此外，在温度检测元件14是与绝缘基板10接近或接触的结构，并位于接近电极布线11或元件16那样的位置的情况下，也可以使粘接剂层15进一步介于电极布线11与温度检测元件14之间、元件16与温度检测元件14之间等，从而抑制电短路的产生。另外，粘接剂层15也可以不依赖于温度检测元件14的位置，进一步介于对置面30a与绝缘基板10之间。
粘接剂层15的、介于温度检测元件14与散热构件12的延伸部分20之间的部分15a和介于对置面30a与散热构件12的延伸部分20之间的部分15b可以相连，也可以分离。在本实施方式中，部分15a和部分15b相连。
柔性基板13的信号布线13b包含沿树脂膜13a的长边方向上延伸的一对布线13b1、13b2。一对布线13b1、13b2的一个布线13b1靠树脂膜13a的宽度方向上的一端部配设，另一个布线13b2靠树脂膜13a的宽度方向上的另一端部配设。温度检测元件14在树脂膜13a的宽度方向上位于一对布线13b1、13b2之间。
图3是示出本公开的第2实施方式所涉及的元件用基板的剖视图。本实施方式除了粘接剂层15A的结构不同以外，与第1实施方式同样，因此对同样的结构标注相同的符号并省略详细的说明。在本实施方式中，温度检测元件14被粘接剂层15A围绕。此时，粘接剂层15A的一部分也可以延伸至散热构件12的侧面，以使得从第1部分30的对置面30a覆盖温度检测元件14的侧面。这样，若粘接剂层15A介于对置面30a与散热构件12之间，则散热构件12与柔性基板13的接合强度进一步提高。
本实施方式的温度检测元件14例如是长方体形状。其一个面与第1部分30的对置面30a接合，位于该一个面的相反侧的面被粘接剂层15A的部分15a覆盖，剩余的四个面全部被介于对置面30a与散热构件12的延伸部分20之间的部分15b覆盖。这样，由于温度检测元件14被粘接剂层15A围绕，因此温度检测元件14被粘接剂层15A密封，能够降低水分的附着以及尘垢的附着等，能够进一步提高基于温度检测元件14的温度的检测精度。
图4是本公开的第3实施方式所涉及的发光元件模块以及发光装置的概略剖视图。发光装置100具备发光元件模块50、载置有发光元件模块50的散热器60、以及对散热器60进行空气冷却的风扇70。此外，发光装置100还具备收容发光元件模块50和散热器60的壳体80以及与柔性基板13电连接的控制基板90。在本实施方式中，安装于元件用基板1的元件为发光元件，发光元件模块50具备元件用基板1和发光元件16A。
散热器60例如包含铜或铝等金属材料。关于散热器60，其形状没有特别限定，例如，为了使散热效率提高，也可以是具有多个翅片(Fin)61的形状。在散热器60的、与翅片61相反的一侧载置有发光元件模块50。发光元件模块50向散热器60的固定例如可以是在散热构件12设置螺纹孔或贯通孔并通过螺纹紧固进行的固定，也可以是通过钎料等将散热构件12与散热器60接合的固定。
风扇70配置为与翅片61对置，引入外部的空气，使其产生朝向翅片61的气流，对散热器60进行空气冷却。虽然未图示，但是在壳体80设置有对由风扇70引入到内部的空气进行排气的排气口。
控制基板90与柔性基板13电连接，经由柔性基板13的信号布线13b向发光元件16A发送发光控制信号。此外，控制基板90也与温度检测元件14电连接，向发光元件16A发送与检测到的温度相应的发光控制信号。进而，控制基板90也可以与风扇70电连接，根据检测到的温度控制风扇70的动作。
在壳体80的、与发光元件16A对置的部分设置有用于将来自发光元件16A的出射光取出到外部的透光性的窗构件81。
在这样的结构的发光装置100中，有时因风扇70而进入壳体80的内部的、用于对散热器60进行空气冷却的气流而使柔性基板13振动或位移。相对于此，通过粘接剂层15(15A)至少柔性基板13的第1部分30与电极布线11以及散热构件12牢固地接合，此外，粘接剂层15(15A)介于温度检测元件14与散热构件12之间，因此能够抑制温度检测元件14与散热构件12接触而电短路。
图5是本公开的第4实施方式所涉及的元件用基板、发光元件模块以及发光装置的概略剖视图。在本实施方式中，散热器60兼作散热构件12。在前述的各实施方式中，是将散热构件12设为金属制的板状构件的结构，但在本实施方式中，是代替板状构件而使用了金属制的散热器60的结构。散热器60能够使用与在第3实施方式中使用的散热器60同样的散热器。
如上所述，本实施方式的元件用基板1除了是代替板状构件而具备散热器60作为散热构件，且绝缘基板10的第2面10b直接与散热器60抵接的结构以外，是与第2实施方式同样的结构。此外，发光元件模块50是在具备散热器60的元件用基板1安装有发光元件16A作为元件的结构。本实施方式的发光装置100除了具备这样的发光元件模块50以外，是与第3实施方式的发光装置100同样的结构。
绝缘基板10向散热器60的固定，例如可以是在绝缘基板10设置螺纹孔或贯通孔并通过螺纹紧固进行的固定，也可以是通过钎料等将绝缘基板10与散热器60接合的固定。
散热器60具有绝缘基板10的第2面10b所抵接的抵接面60a。该抵接面60a在俯视时时包含从绝缘基板10延伸出的延伸区域60b。延伸区域60b与作为板状构件的散热构件12的延伸部分20同样，柔性基板13的第1部分30中的对置面30a与延伸区域60b对置。
在本实施方式中，使粘接剂层15A分别介于温度检测元件14与散热器60的延伸区域60b之间、以及柔性基板13的第1部分30的对置面30a与散热器60的延伸区域60b之间。对接合材料17的信号布线13b与电极布线11的接合力施加粘接剂层15A的第1部分30与散热器60的粘接力，电极布线11以及散热器60与柔性基板13的接合强度提高。
即使在这样的结构的发光装置100中，有时因风扇70而进入壳体80的内部的、用于对散热器60进行空气冷却的气流而使柔性基板13振动或位移。相对于此，通过粘接剂层15(15A)至少柔性基板13的第1部分30与电极布线11以及散热器60牢固地接合，此外，粘接剂层15(15A)介于温度检测元件14与散热器60之间，因此能够抑制温度检测元件14与散热器60接触而电短路。
本公开可以是以下实施方式。
本公开的元件用基板是如下的结构，即，具备：
陶瓷制的绝缘基板；
电极布线，其配设在所述绝缘基板的第1面，电连接有元件；
散热构件，其与所述绝缘基板的与第1面相反的一侧的第2面抵接；
柔性基板，其与所述电极布线电连接；
温度检测元件，其安装在所述柔性基板的、与所述散热构件或所述绝缘基板对置的对置面；以及
粘接剂层，其介于所述温度检测元件与所述散热构件之间以及所述对置面与所述散热构件之间的至少一方。
本公开的发光元件模块是如下的结构，即，具备：
上述的元件用基板；以及
发光元件，其是与所述电极布线电连接的所述元件。
本公开的发光装置是如下的结构，即，具备：
上述的发光元件模块；
散热器，其载置有所述发光元件模块；以及
风扇，其对所述散热器进行空气冷却。
根据本公开的元件用基板、发光元件模块以及发光装置，能够通过温度检测元件高精度地检测元件的温度，并且能够抑制安装于柔性基板的温度检测元件的电短路的产生，使柔性基板与电极布线的接合强度提高。
以上，虽然对本公开进行了详细地说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内，将各实施方式相互组合的结构等能够进行各种变更、改良。因此，前述的实施方式在所有方面只不过仅仅是例示，本公开的范围是权利要求书所示的范围，丝毫不约束于说明书正文。进而，属于权利要求书的变形或变更全部在本公开的范围内。
符号说明
1：元件用基板；
10：绝缘基板；
10a：第1面；
10b：第2面；
11：电极布线；
12：散热构件；
13：柔性基板；
13a：树脂膜；
13b：信号布线；
13b1、13b2：布线；
14：温度检测元件；
15、15A：粘接剂层；
16：元件；
16A：发光元件；
17：接合材料；
20：延伸部分；
30：第1部分；
30a：对置面；
31：第2部分；
50：发光元件模块；
60：散热器；
60a：抵接面；
60b：延伸区域；
61：翅片；
70：风扇；
80：壳体；
81：窗构件；
90：控制基板；
100：发光装置。

Claims (9)

1.一种元件用基板，具备：
陶瓷制的绝缘基板；
电极布线，其配设在所述绝缘基板的第1面，电连接有被安装在所述第1面的元件；
散热构件，其与所述绝缘基板的与第1面相反的一侧的第2面抵接且包含从所述绝缘基板延伸出的延伸部分；
柔性基板，其具有带状的树脂膜、和配设在所述树脂膜的一个表面上且一端与所述电极布线电连接的信号布线；
温度检测元件，其安装在所述柔性基板的与所述散热构件的所述延伸部分及所述绝缘基板的所述第1面对置的对置面；以及
粘接剂层，其介于所述温度检测元件与所述散热构件之间以及所述对置面与所述散热构件之间的至少一方。
2.根据权利要求1所述的元件用基板，其中，
所述温度检测元件被所述粘接剂层围绕。
3.根据权利要求1所述的元件用基板，其中，
所述信号布线包含沿所述树脂膜的长边方向延伸的一对布线，
所述温度检测元件在所述树脂膜的宽度方向上，位于所述一对布线之间。
4.根据权利要求1所述的元件用基板，其中，
所述散热构件是金属制的板状构件。
5.根据权利要求1所述的元件用基板，其中，
所述散热构件是金属制的散热器。
6.一种发光元件模块，具备：
权利要求1～4中任一项所述的元件用基板；以及
发光元件，其是与所述电极布线电连接的所述元件。
7.一种发光装置，具备：
权利要求6所述的发光元件模块；
散热器，其载置有所述发光元件模块；以及
风扇，其对所述散热器进行空气冷却。
8.一种发光元件模块，具备：
权利要求5所述的元件用基板；以及
发光元件，其是与所述电极布线电连接的所述元件。
9.一种发光装置，具备：
权利要求8所述的发光元件模块；以及
风扇，其对所述散热器进行空气冷却。
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