JP2004266168A - 発光体を備えた電子機器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光体のメンテナンス等を低コスト、短時間で行うことができる発光体を備えた電子機器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光体10と、この発光体10が装着される装着部21を有する本体とを備えており、発光体10は、装着部21に対して着脱自在に構成され、発光体10は、少なくとも1つのLED素子11が実装される基板12と、LED素子11に接続される素子側電極15と、LED素子11を被覆する透光性部材13とを備え、装着部21は、発光体10が装着されたときに素子側電極15と電気的に接続される本体側電極22を有している発光体を備えた電子機器。
【選択図】 図1
【解決手段】発光体10と、この発光体10が装着される装着部21を有する本体とを備えており、発光体10は、装着部21に対して着脱自在に構成され、発光体10は、少なくとも1つのLED素子11が実装される基板12と、LED素子11に接続される素子側電極15と、LED素子11を被覆する透光性部材13とを備え、装着部21は、発光体10が装着されたときに素子側電極15と電気的に接続される本体側電極22を有している発光体を備えた電子機器。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば照明機器、携帯電話等の発光体を備えた電子機器及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、LEDランプ等の発光体は、電子機器の本体に対して次のように取り付けられていた。すなわち、図11に示すように、まず、基板50に形成された貫通孔51に、LEDランプ52のリード53を挿入して基板背面から突出させる。続いて、突出したリード53を基板裏面の回路54に半田付けすることで、LEDランプ52を基板50に固定していた。
【0003】
また、特許文献1には、電子機器の基板上にLED素子を直接実装し、このLED素子上に透明樹脂をレンズ状に形成することで、基板上に発光体を形成する方法が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−65219号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような電子機器では、発光体が基板上に固着されるため、発光体を一旦基板上に装着すると、取り外すことが非常に困難になる。したがって、発光体が故障した場合には、基板全体を交換する必要があり、これによってコストが高くなり、また交換に時間がかかるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発光体のメンテナンス等を低コスト、短時間で行うことができる発光体を備えた電子機器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、発光体と、該発光体が装着される装着部を有する本体とを備えており、前記発光体は、前記装着部に対して着脱自在に構成され、前記発光体は、少なくとも1つのLED素子が実装された基板と、前記LED素子に接続される素子側電極と、前記LED素子を被覆する透光性部材とを備え、前記装着部は、前記発光体が装着されたときに前記素子側電極と電気的に接続される本体側電極を有している発光体を備えた電子機器により達成される。
【0008】
この構成により、次のような利点がある。従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように発光体を装着部に対して着脱自在に構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0009】
この電子機器において、前記装着部がレール状の抜け止め部を備え、前記発光体が前記抜け止め部に対して摺動可能な係合部を備えており、前記係合部が前記抜け止め部に係合することで、前記発光体が前記装着部から離脱するのを規制するように構成されることが好ましい。このようにすると、発光体をスライドさせることで、装着部に装着することができるため、例えば装着部の上方のスペースが限られている場合であっても、発光体を容易に装着することができる。
【0010】
このとき、前記本体側電極が、前記発光体を前記離脱の方向に押圧する弾性部材を備えており、前記発光体が前記装着部に装着されたときに、前記係合部が前記弾性部材によって前記抜け止め部に対して押圧されることで前記発光体が固定されるように構成することが好ましい。このようにすると、発光体を装着すると同時に、係合部が抜け止め部に対して押圧されるため、他の固定部材を用いることなく、発光体を装着部に対してしっかりと固定することができる。
【0011】
また、上記電子機器において、前記発光体が、複数のLED素子を備えており、前記各LED素子が個別に通電されることが好ましい。このようにすると、各LED素子を個別に制御することができるため、発光体を表示体等として用いることができる。
【0012】
また、上記電子機器の製造において、前記発光体は、配線パターンを基板上に形成する配線形成工程と、前記基板上に少なくとも1つのLED素子を実装し、前記配線パターンとLED素子とを電気的に接続する素子実装工程と、前記LED素子を成形型の凹部内に向け、該凹部の一端を塞ぐように前記基板を配置した後、前記凹部内に透光性樹脂を充填する樹脂充填工程と、前記成形型を加熱して樹脂を硬化させ、透光性部材を形成する樹脂硬化工程と、前記成形型から前記透光性部材を離型する離型工程とを備えた方法により製造することができる。
【0013】
なお、発光体に設けられる素子側電極は配線パターンの一部に設けることもできるし、配線パターンとは別個の部材を素子側電極として配線パターンに接続するようにすることもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光体を備えた電子機器の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係る発光体及びこの発光体が装着される電子機器の一部を示す斜視図であり、図2は図1に示す発光体の断面図である。なお、本発明が適用される電子機器としては、例えば照明機器や携帯電話等を挙げることができるが、発光体を備えたものであれば、特には限定されない。
【0015】
図1に示すように、この電子機器は、LED素子を有する発光体10と、電子機器本体に設けられ、この発光体が装着される配線基板20とを備えている。
【0016】
図2に示すように、発光体10は、LED素子11が実装された矩形状の基板12と、この基板12上でLED素子11を被覆する透光性部材13とを備えている。基板12上面には、図3に示すような、ワイヤボンドパッド14aとダイボンドパッド14bとを備えた配線パターン14が形成されている。ダイボンドパッド14b上にはいわゆるワンワイヤー型のLED素子11が実装され、金線14cによってLED素子11とワイヤボンドパッド14aとが接続されている。
【0017】
一方、図2に示すように、基板12下面の両側縁には、下方に突出する一対の電極(素子側電極)15が形成されており、各電極15は基板12上面の配線パターン14に接続されている。より詳細に説明すると、基板12の両側部には2つのスルーホール12aが形成されており、基板12上面の配線パターン14における、ダイボンドパッド14b側、及びワイヤボンドパッド14a側のそれぞれの端部が、このスルーホール12aを介して各電極15とそれぞれ接続されている。
【0018】
なお、本実施形態に係る基板12としては、種々のものを用いることができるが、電子機器が照明機器である場合には、例えばガラスエポキシ基板を用いることができる。この場合、反射率を高めるために、基板12上面に高反射処理を施すことが好ましい。例えば、基板12上面における上記パッド以外の部分に、酸化チタン等の高白色顔料を混合した白色レジストを塗布することができる。或いは、レジストを塗布する代わりに、酸化チタン等の高白色顔料を配合したエポキシ樹脂を基板に含浸させて構成した、白色基板を用いることもできる。また、金属ベース基板を用いることもできる。
【0019】
基板12上に設けられる透光性部材13は、無色透明の透光性樹脂で構成されたものであり、ドーム型に形成されてLED素子11を被覆している。
【0020】
図1に示すように、電子機器本体の配線基板20には、発光体10が装着される複数の装着部21が形成されている。各装着部21は、配線基板20の前面から背面に亘って切り欠いて形成された凹部21aと、その両側壁の上端に形成された突出部21bとを備えている。凹部21aは、発光体10の基板12に対応した大きさになっており、基板12の端部が凹部21aの底面と突出部21bとで形成されたレール状の部位(抜け止め部)に係合するようになっている。これにより、突出部21bが抜け止めになり、発光体10が基板12上方へ離脱するのを防止できる。
【0021】
凹部21aの底面において突出部21bと対向する部分には、発光体10の電極15と接続される電極(本体側電極)22が設けられている。この電極22は、細板状に形成され、上方に湾曲された状態でその両端部が固定されている。これにより、電極22は、板バネとして作用し、発光体10の基板12両側部を上方へ押圧するようになっている。なお、本実施形態では、発光体10の基板12両側部が本発明における係合部に相当する。また、電極22は、本発明の弾性部材を備えた構成となっている。
【0022】
なお、各電極22は、凹部21aに形成された貫通孔(図示省略)を介して配線基板20の下面に配設された配線23と接続されており、この配線23は電源等に接続されている。また、配線基板20には、図示を省略するトランス、トランジスタ、コンデンサ、抵抗器などの素子が取り付けられている。
【0023】
このように構成された電子機器では、発光体10を配線基板20の前面或いは背面からスライドさせて装着部21へ装着することができる。このとき、発光体10の基板12両側部は、装着部21における突出部21bに係合し、基板112下面の電極15が電極22と接触して通電される。また、電極22は上記のように板バネ状に形成されて発光体10を上方に押圧するため、基板12両側部は突出部21bを押圧された状態となり、これによって発光体10が装着部21にしっかりと固定される。但し、半田等を使用した場合のように固着されているのではないため、配線基板20の前面または背面から押圧すると、発光体10を装着部21から取り外すことができる。
【0024】
以上のように本実施形態によれば、発光体10が電子機器の装着部21に対して着脱自在に構成されているため、発光体10のみの交換が可能になる。従来は、発光体が配線基板上に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体10のみの交換が可能となるため、配線基板20が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体10のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0025】
上記実施形態では、発光体10にLED素子11を設け、それ以外のトランジスタ等の素子を配線基板20に設けている。これにより、発光体10の構成がシンプルになり、汎用性の高いものとなっている。
【0026】
また、上記のような構成により、発光体10は、電子機器の配線基板20とは別個に製造することができる。そのため、配線基板20にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体10に作用するのを防止することができ、発光体10の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【0027】
さらに、次のような利点もある。一般に、大型のパネル、長尺形の照明、表示体にLED素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、本実施形態のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体10のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器に対して発光体10を容易に取り付けることができる。
【0028】
また、本実施形態では、発光体10を配線基板20の前面或いは背面からスライドさせて装着部21に装着するため、配線基板20の高さ方向にスペースがない場合にも、発光体10の取り付けを容易に行うことができる。
【0029】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、1つの発光体10に1つのLED素子11を装着しているが、2つ以上のLED素子を装着することもできる。こうすることで、所望の明るさに対応した発光体を形成することができる。この場合の配線パターンの例を図4に示す。図4(a),(b),(c)は、それぞれLED素子11を2,3,または4つ設けたものであり、各LED素子11は直列に接続されている。
【0030】
これ以外にも、各LED素子を並列に接続することもできる。このようにすると、各LED素子に個別に通電することができるため、各素子を独立して制御することができる。したがって、例えば発光体を表示体として使用する場合には、各LED素子を別々に点灯させること等ができ有利である。この場合の配線パターンの例を図5に示す。この例では、3つのLED素子11を準備し、各LED素子11の一方の電極を共通の配線16aに接続し、他方の電極を個別の配線16b〜16dに接続している。個別の配線16b〜16dは、同図のように基板12の一端部に引き出すようにしてもよいし、2つの端部、或いは3つの端部にそれぞれ引き出すようにすることもできる。また、各LED素子は、発光色が同色のものでもよいし、異なる発光色のものを実装することもできる。
【0031】
また、LED素子として、赤、緑、青、橙、黄など単色発光の素子を用い、これらの色を発光するようにしてもよいし、蛍光体を配合した樹脂層でLED素子を被覆し、これ以外の色を発光するようにすることもできる。例えば、青色のLED素子を用いた場合、図6に示すように、蛍光体を配合した樹脂層13aで一時封止した後、透明樹脂13bで二次封止を行うと、白色をはじめ、桃色、黄緑等の中間色を発光させることが可能になる。白色の発光体を製造する場合については、後に詳述する。
【0032】
上記実施形態では、素子の上面と下面とに電極のあるワンワイヤー型のLED素子を用いているが、上面にのみ電極のあるツーワイヤー型のLED素子を用いることもできる。但し、工程及び配線の簡略化の観点からすれば、ワンワイヤー型のLED素子を用いることが好ましい。或いは、電極が底面に2極形成されたフリップチップ型のLED素子を用いることもできる。
【0033】
また、上記発光体10では、基板12の上面に電極15を設けているが、その位置は特に限定されるものではなく、例えば基板12の上面に設けることもできる。この場合、配線基板20には、この電極15と対応する位置に電極22を設けることが必要であり、例えば上記突出部21bの背面に、対応する電極を設けることができる。
【0034】
また、LED素子から発生する熱を放熱するために、発光体の基板を金属基板で構成することもできる。その例を図7に示す。同図に示すように、この発光体10は、基板12をアルミニウムや銅等の放熱性の高い金属板で構成している。この基板12の上面には絶縁層17が形成されており、この絶縁層17上に配線パターン14、及びLED素子11が設けられている。この場合、電極は基板の上面に設けることが好ましい(図示省略)。また、上記絶縁層17に、高白色顔料を混合したり、或いは白色レジストを塗布しておくと、反射性が増するため、好ましい。
【0035】
また、発光体と装着部とを着脱するための構成は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、種々の構成が可能である。例えば、上記説明では、基板両側部の2箇所を突出部によって抜けないようにしているが、装着部に3箇所、つまり前端縁或いは後端縁と、両側端縁とに突出部を設け、基板の3箇所と係合させることもできる。また、上記説明では、基板12の端部が係合部として機能しているが、基板に係合部としての突起等を別個に設けることもできる。また、このようなスライドさせる構成以外にも、基板に形成した突起を配線基板に形成した凹部に嵌合させるようにしたり、発光体を設置した後、他の部材で基板を押圧することで固定することもできる。したがって、装着部21に設けられる抜け止め部は、発光体10が装着部21から離脱しないように構成されていれば、特に限定されるものではない。
【0036】
上記実施形態では、装着部21に設けられた電極22が板バネ状に形成されて本発明の弾性部材を構成しているが、これに限定されるものではなく、電極22が発光体10を押圧する部材を備えていればよい。また、このような弾性部材を電極とは別個に設け、発光体10の係合部を装着部21における抜け止め部のいずれかの部分に押圧するように構成することもできる。
【0037】
上記のように構成される発光体は、種々の方法で作成することができるが、以下にその製造方法の一例を示す。まず、図8に示すように、基板として白色のガラスエポキシ基板(例えば、利晶工業株式会社製、CS−3965)を準備する。そして、この基板12の表裏に銅箔をエッチングして配線パターン14を形成するとともに、スルーホール12aを形成して基板12表裏の配線を導通させる。このとき、基板12上面に形成される配線パターン14は、図8に示すとおりであり、4つのLED素子11が直列に接続されている。そして、この配線パターン14のうち、金線14cがボンディングされるワイヤーボンディングパッド14a、及びLED素子11が実装されるダイボンドパッド14bに、金メッキを施す。
【0038】
続いて、各ダイボンディングパッド14b上にダイボンドペースト(銀ペースト)を塗布した後、このペースト上にLED素子11を配置する。そして、ペーストが硬化した後、LED素子11とワイヤーボンディングパッド14aとを金線14cにより接続する。このように構成される回路が、基板上に多数形成される。
【0039】
ここで用いられるLED素子11は、所望の発光色に応じて適宜選択すればよいが、例えば白色を発光させる場合には、次のように構成することができる。まず、LED素子11として青色発光ダイオード(例えば、CREE社製、C47MB290)を用いる。そして、上記のように構成した基板12上のLED素子11を樹脂13aによって封止する。ここで塗布される樹脂は、白色の発光をさせるためのものであり、例えば、無色透明の液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシ樹脂株式会社製、YL−8000)に、ペリレン系有機染料を溶解させたものを用い、さらに硬化剤として酸無水物(例えばメチルヘキサヒドロキシフタル)、促進剤としてトリブチルホスフィンの臭素塩を配合したものを用いることができる。
【0040】
このように構成された樹脂により、基板12上の各回路が封止される。すなわち、図9に示すように、各回路上に円形の樹脂層13aが形成される。この場合、樹脂層13aは、例えば孔版印刷手段を用いて形成することができ、その形状は、例えば直径3mm、高さ0.8mmにすることができる。孔版印刷手段によって印刷された樹脂層13aは、90℃で2時間、120℃でさらに2時間の加熱によって硬化される。なお、硬化条件は、これに限定されるものではなく、樹脂の種類によって適宜設定すればよい。
【0041】
続いて、上記のように形成された基板12を、回路毎に、ダイサーによって切断し分離する。そして、図10に示すように、分離された基板12を成形型30にセットする。この成形型30は、透光性部材を形成するものであり、透光性部材に対応する形状のキャビティ31(凹部)が横向きの状態で形成されている。この成形型30に対し、LED素子11がキャビティ31側を臨むようにして上記基板12でキャビティ31の一端部を塞ぐ。これに続いて、成形型30の上部に形成されたゲート32から透明樹脂をキャビティ31内に注入する。このとき、使用される樹脂は、蛍光染料を含有していないものであり、例えば上記樹脂層13aを構成する樹脂からペリレン系有機染料を除いたものとすることができる。その後、脱気処理、例えば真空脱泡を行った後、90℃で2時間、さらに120℃で2時間の加熱を行い、透明樹脂を硬化させて透光性部材を形成する。そして、基板12とともに透光性部材を離型した後、基板12の下面に電極を形成すると、発光体が完成する。
【0042】
なお、上記説明では、成形型に樹脂を注入して硬化させることで透光性部材を形成してるが、例えばトランスファーモールドで形成することもできる。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる電子機器では、発光体と、これが装着される電子機器本体の装着部とが着脱自在に構成されている。そのため、以下のような利点がある。
【0044】
(1)従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0045】
(2)上記構成により、発光体は、電子機器本体の配線基板等とは別個に製造することができる。そのため、配線基板にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体に作用するのを防止することができ、発光体の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【0046】
(3)一般に、大型のパネル、長尺物の照明、表示体にLED素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、上記のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器本体に対して発光体を容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示す発光体の断面図である。
【図3】図1に示す発光体の配線パターンを示す平面図である。
【図4】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図5】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図6】発光体の他の例を示す断面図である。
【図7】発光体の他の例を示す断面図である。
【図8】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図9】発光体の製造に使用する基板の一例を示す平面図である。
【図10】発光体の製造に使用する金型の一例を示す断面図である。
【図11】従来の発光体の取り付け例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 発光体
11 LED素子
12 基板
13 透光性部材
15 電極(素子側電極)
21 装着部
21b 突出部(抜け止め部)
22 電極(本体側電極)
30 金型
31 キャビティ(凹部)
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば照明機器、携帯電話等の発光体を備えた電子機器及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、LEDランプ等の発光体は、電子機器の本体に対して次のように取り付けられていた。すなわち、図11に示すように、まず、基板50に形成された貫通孔51に、LEDランプ52のリード53を挿入して基板背面から突出させる。続いて、突出したリード53を基板裏面の回路54に半田付けすることで、LEDランプ52を基板50に固定していた。
【0003】
また、特許文献1には、電子機器の基板上にLED素子を直接実装し、このLED素子上に透明樹脂をレンズ状に形成することで、基板上に発光体を形成する方法が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−65219号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような電子機器では、発光体が基板上に固着されるため、発光体を一旦基板上に装着すると、取り外すことが非常に困難になる。したがって、発光体が故障した場合には、基板全体を交換する必要があり、これによってコストが高くなり、また交換に時間がかかるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発光体のメンテナンス等を低コスト、短時間で行うことができる発光体を備えた電子機器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、発光体と、該発光体が装着される装着部を有する本体とを備えており、前記発光体は、前記装着部に対して着脱自在に構成され、前記発光体は、少なくとも1つのLED素子が実装された基板と、前記LED素子に接続される素子側電極と、前記LED素子を被覆する透光性部材とを備え、前記装着部は、前記発光体が装着されたときに前記素子側電極と電気的に接続される本体側電極を有している発光体を備えた電子機器により達成される。
【0008】
この構成により、次のような利点がある。従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように発光体を装着部に対して着脱自在に構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0009】
この電子機器において、前記装着部がレール状の抜け止め部を備え、前記発光体が前記抜け止め部に対して摺動可能な係合部を備えており、前記係合部が前記抜け止め部に係合することで、前記発光体が前記装着部から離脱するのを規制するように構成されることが好ましい。このようにすると、発光体をスライドさせることで、装着部に装着することができるため、例えば装着部の上方のスペースが限られている場合であっても、発光体を容易に装着することができる。
【0010】
このとき、前記本体側電極が、前記発光体を前記離脱の方向に押圧する弾性部材を備えており、前記発光体が前記装着部に装着されたときに、前記係合部が前記弾性部材によって前記抜け止め部に対して押圧されることで前記発光体が固定されるように構成することが好ましい。このようにすると、発光体を装着すると同時に、係合部が抜け止め部に対して押圧されるため、他の固定部材を用いることなく、発光体を装着部に対してしっかりと固定することができる。
【0011】
また、上記電子機器において、前記発光体が、複数のLED素子を備えており、前記各LED素子が個別に通電されることが好ましい。このようにすると、各LED素子を個別に制御することができるため、発光体を表示体等として用いることができる。
【0012】
また、上記電子機器の製造において、前記発光体は、配線パターンを基板上に形成する配線形成工程と、前記基板上に少なくとも1つのLED素子を実装し、前記配線パターンとLED素子とを電気的に接続する素子実装工程と、前記LED素子を成形型の凹部内に向け、該凹部の一端を塞ぐように前記基板を配置した後、前記凹部内に透光性樹脂を充填する樹脂充填工程と、前記成形型を加熱して樹脂を硬化させ、透光性部材を形成する樹脂硬化工程と、前記成形型から前記透光性部材を離型する離型工程とを備えた方法により製造することができる。
【0013】
なお、発光体に設けられる素子側電極は配線パターンの一部に設けることもできるし、配線パターンとは別個の部材を素子側電極として配線パターンに接続するようにすることもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光体を備えた電子機器の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係る発光体及びこの発光体が装着される電子機器の一部を示す斜視図であり、図2は図1に示す発光体の断面図である。なお、本発明が適用される電子機器としては、例えば照明機器や携帯電話等を挙げることができるが、発光体を備えたものであれば、特には限定されない。
【0015】
図1に示すように、この電子機器は、LED素子を有する発光体10と、電子機器本体に設けられ、この発光体が装着される配線基板20とを備えている。
【0016】
図2に示すように、発光体10は、LED素子11が実装された矩形状の基板12と、この基板12上でLED素子11を被覆する透光性部材13とを備えている。基板12上面には、図3に示すような、ワイヤボンドパッド14aとダイボンドパッド14bとを備えた配線パターン14が形成されている。ダイボンドパッド14b上にはいわゆるワンワイヤー型のLED素子11が実装され、金線14cによってLED素子11とワイヤボンドパッド14aとが接続されている。
【0017】
一方、図2に示すように、基板12下面の両側縁には、下方に突出する一対の電極(素子側電極)15が形成されており、各電極15は基板12上面の配線パターン14に接続されている。より詳細に説明すると、基板12の両側部には2つのスルーホール12aが形成されており、基板12上面の配線パターン14における、ダイボンドパッド14b側、及びワイヤボンドパッド14a側のそれぞれの端部が、このスルーホール12aを介して各電極15とそれぞれ接続されている。
【0018】
なお、本実施形態に係る基板12としては、種々のものを用いることができるが、電子機器が照明機器である場合には、例えばガラスエポキシ基板を用いることができる。この場合、反射率を高めるために、基板12上面に高反射処理を施すことが好ましい。例えば、基板12上面における上記パッド以外の部分に、酸化チタン等の高白色顔料を混合した白色レジストを塗布することができる。或いは、レジストを塗布する代わりに、酸化チタン等の高白色顔料を配合したエポキシ樹脂を基板に含浸させて構成した、白色基板を用いることもできる。また、金属ベース基板を用いることもできる。
【0019】
基板12上に設けられる透光性部材13は、無色透明の透光性樹脂で構成されたものであり、ドーム型に形成されてLED素子11を被覆している。
【0020】
図1に示すように、電子機器本体の配線基板20には、発光体10が装着される複数の装着部21が形成されている。各装着部21は、配線基板20の前面から背面に亘って切り欠いて形成された凹部21aと、その両側壁の上端に形成された突出部21bとを備えている。凹部21aは、発光体10の基板12に対応した大きさになっており、基板12の端部が凹部21aの底面と突出部21bとで形成されたレール状の部位(抜け止め部)に係合するようになっている。これにより、突出部21bが抜け止めになり、発光体10が基板12上方へ離脱するのを防止できる。
【0021】
凹部21aの底面において突出部21bと対向する部分には、発光体10の電極15と接続される電極(本体側電極)22が設けられている。この電極22は、細板状に形成され、上方に湾曲された状態でその両端部が固定されている。これにより、電極22は、板バネとして作用し、発光体10の基板12両側部を上方へ押圧するようになっている。なお、本実施形態では、発光体10の基板12両側部が本発明における係合部に相当する。また、電極22は、本発明の弾性部材を備えた構成となっている。
【0022】
なお、各電極22は、凹部21aに形成された貫通孔(図示省略)を介して配線基板20の下面に配設された配線23と接続されており、この配線23は電源等に接続されている。また、配線基板20には、図示を省略するトランス、トランジスタ、コンデンサ、抵抗器などの素子が取り付けられている。
【0023】
このように構成された電子機器では、発光体10を配線基板20の前面或いは背面からスライドさせて装着部21へ装着することができる。このとき、発光体10の基板12両側部は、装着部21における突出部21bに係合し、基板112下面の電極15が電極22と接触して通電される。また、電極22は上記のように板バネ状に形成されて発光体10を上方に押圧するため、基板12両側部は突出部21bを押圧された状態となり、これによって発光体10が装着部21にしっかりと固定される。但し、半田等を使用した場合のように固着されているのではないため、配線基板20の前面または背面から押圧すると、発光体10を装着部21から取り外すことができる。
【0024】
以上のように本実施形態によれば、発光体10が電子機器の装着部21に対して着脱自在に構成されているため、発光体10のみの交換が可能になる。従来は、発光体が配線基板上に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体10のみの交換が可能となるため、配線基板20が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体10のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0025】
上記実施形態では、発光体10にLED素子11を設け、それ以外のトランジスタ等の素子を配線基板20に設けている。これにより、発光体10の構成がシンプルになり、汎用性の高いものとなっている。
【0026】
また、上記のような構成により、発光体10は、電子機器の配線基板20とは別個に製造することができる。そのため、配線基板20にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体10に作用するのを防止することができ、発光体10の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【0027】
さらに、次のような利点もある。一般に、大型のパネル、長尺形の照明、表示体にLED素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、本実施形態のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体10のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器に対して発光体10を容易に取り付けることができる。
【0028】
また、本実施形態では、発光体10を配線基板20の前面或いは背面からスライドさせて装着部21に装着するため、配線基板20の高さ方向にスペースがない場合にも、発光体10の取り付けを容易に行うことができる。
【0029】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、1つの発光体10に1つのLED素子11を装着しているが、2つ以上のLED素子を装着することもできる。こうすることで、所望の明るさに対応した発光体を形成することができる。この場合の配線パターンの例を図4に示す。図4(a),(b),(c)は、それぞれLED素子11を2,3,または4つ設けたものであり、各LED素子11は直列に接続されている。
【0030】
これ以外にも、各LED素子を並列に接続することもできる。このようにすると、各LED素子に個別に通電することができるため、各素子を独立して制御することができる。したがって、例えば発光体を表示体として使用する場合には、各LED素子を別々に点灯させること等ができ有利である。この場合の配線パターンの例を図5に示す。この例では、3つのLED素子11を準備し、各LED素子11の一方の電極を共通の配線16aに接続し、他方の電極を個別の配線16b〜16dに接続している。個別の配線16b〜16dは、同図のように基板12の一端部に引き出すようにしてもよいし、2つの端部、或いは3つの端部にそれぞれ引き出すようにすることもできる。また、各LED素子は、発光色が同色のものでもよいし、異なる発光色のものを実装することもできる。
【0031】
また、LED素子として、赤、緑、青、橙、黄など単色発光の素子を用い、これらの色を発光するようにしてもよいし、蛍光体を配合した樹脂層でLED素子を被覆し、これ以外の色を発光するようにすることもできる。例えば、青色のLED素子を用いた場合、図6に示すように、蛍光体を配合した樹脂層13aで一時封止した後、透明樹脂13bで二次封止を行うと、白色をはじめ、桃色、黄緑等の中間色を発光させることが可能になる。白色の発光体を製造する場合については、後に詳述する。
【0032】
上記実施形態では、素子の上面と下面とに電極のあるワンワイヤー型のLED素子を用いているが、上面にのみ電極のあるツーワイヤー型のLED素子を用いることもできる。但し、工程及び配線の簡略化の観点からすれば、ワンワイヤー型のLED素子を用いることが好ましい。或いは、電極が底面に2極形成されたフリップチップ型のLED素子を用いることもできる。
【0033】
また、上記発光体10では、基板12の上面に電極15を設けているが、その位置は特に限定されるものではなく、例えば基板12の上面に設けることもできる。この場合、配線基板20には、この電極15と対応する位置に電極22を設けることが必要であり、例えば上記突出部21bの背面に、対応する電極を設けることができる。
【0034】
また、LED素子から発生する熱を放熱するために、発光体の基板を金属基板で構成することもできる。その例を図7に示す。同図に示すように、この発光体10は、基板12をアルミニウムや銅等の放熱性の高い金属板で構成している。この基板12の上面には絶縁層17が形成されており、この絶縁層17上に配線パターン14、及びLED素子11が設けられている。この場合、電極は基板の上面に設けることが好ましい(図示省略)。また、上記絶縁層17に、高白色顔料を混合したり、或いは白色レジストを塗布しておくと、反射性が増するため、好ましい。
【0035】
また、発光体と装着部とを着脱するための構成は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、種々の構成が可能である。例えば、上記説明では、基板両側部の2箇所を突出部によって抜けないようにしているが、装着部に3箇所、つまり前端縁或いは後端縁と、両側端縁とに突出部を設け、基板の3箇所と係合させることもできる。また、上記説明では、基板12の端部が係合部として機能しているが、基板に係合部としての突起等を別個に設けることもできる。また、このようなスライドさせる構成以外にも、基板に形成した突起を配線基板に形成した凹部に嵌合させるようにしたり、発光体を設置した後、他の部材で基板を押圧することで固定することもできる。したがって、装着部21に設けられる抜け止め部は、発光体10が装着部21から離脱しないように構成されていれば、特に限定されるものではない。
【0036】
上記実施形態では、装着部21に設けられた電極22が板バネ状に形成されて本発明の弾性部材を構成しているが、これに限定されるものではなく、電極22が発光体10を押圧する部材を備えていればよい。また、このような弾性部材を電極とは別個に設け、発光体10の係合部を装着部21における抜け止め部のいずれかの部分に押圧するように構成することもできる。
【0037】
上記のように構成される発光体は、種々の方法で作成することができるが、以下にその製造方法の一例を示す。まず、図8に示すように、基板として白色のガラスエポキシ基板(例えば、利晶工業株式会社製、CS−3965)を準備する。そして、この基板12の表裏に銅箔をエッチングして配線パターン14を形成するとともに、スルーホール12aを形成して基板12表裏の配線を導通させる。このとき、基板12上面に形成される配線パターン14は、図8に示すとおりであり、4つのLED素子11が直列に接続されている。そして、この配線パターン14のうち、金線14cがボンディングされるワイヤーボンディングパッド14a、及びLED素子11が実装されるダイボンドパッド14bに、金メッキを施す。
【0038】
続いて、各ダイボンディングパッド14b上にダイボンドペースト(銀ペースト)を塗布した後、このペースト上にLED素子11を配置する。そして、ペーストが硬化した後、LED素子11とワイヤーボンディングパッド14aとを金線14cにより接続する。このように構成される回路が、基板上に多数形成される。
【0039】
ここで用いられるLED素子11は、所望の発光色に応じて適宜選択すればよいが、例えば白色を発光させる場合には、次のように構成することができる。まず、LED素子11として青色発光ダイオード(例えば、CREE社製、C47MB290)を用いる。そして、上記のように構成した基板12上のLED素子11を樹脂13aによって封止する。ここで塗布される樹脂は、白色の発光をさせるためのものであり、例えば、無色透明の液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシ樹脂株式会社製、YL−8000)に、ペリレン系有機染料を溶解させたものを用い、さらに硬化剤として酸無水物(例えばメチルヘキサヒドロキシフタル)、促進剤としてトリブチルホスフィンの臭素塩を配合したものを用いることができる。
【0040】
このように構成された樹脂により、基板12上の各回路が封止される。すなわち、図9に示すように、各回路上に円形の樹脂層13aが形成される。この場合、樹脂層13aは、例えば孔版印刷手段を用いて形成することができ、その形状は、例えば直径3mm、高さ0.8mmにすることができる。孔版印刷手段によって印刷された樹脂層13aは、90℃で2時間、120℃でさらに2時間の加熱によって硬化される。なお、硬化条件は、これに限定されるものではなく、樹脂の種類によって適宜設定すればよい。
【0041】
続いて、上記のように形成された基板12を、回路毎に、ダイサーによって切断し分離する。そして、図10に示すように、分離された基板12を成形型30にセットする。この成形型30は、透光性部材を形成するものであり、透光性部材に対応する形状のキャビティ31(凹部)が横向きの状態で形成されている。この成形型30に対し、LED素子11がキャビティ31側を臨むようにして上記基板12でキャビティ31の一端部を塞ぐ。これに続いて、成形型30の上部に形成されたゲート32から透明樹脂をキャビティ31内に注入する。このとき、使用される樹脂は、蛍光染料を含有していないものであり、例えば上記樹脂層13aを構成する樹脂からペリレン系有機染料を除いたものとすることができる。その後、脱気処理、例えば真空脱泡を行った後、90℃で2時間、さらに120℃で2時間の加熱を行い、透明樹脂を硬化させて透光性部材を形成する。そして、基板12とともに透光性部材を離型した後、基板12の下面に電極を形成すると、発光体が完成する。
【0042】
なお、上記説明では、成形型に樹脂を注入して硬化させることで透光性部材を形成してるが、例えばトランスファーモールドで形成することもできる。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる電子機器では、発光体と、これが装着される電子機器本体の装着部とが着脱自在に構成されている。そのため、以下のような利点がある。
【0044】
(1)従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【0045】
(2)上記構成により、発光体は、電子機器本体の配線基板等とは別個に製造することができる。そのため、配線基板にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体に作用するのを防止することができ、発光体の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【0046】
(3)一般に、大型のパネル、長尺物の照明、表示体にLED素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、上記のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器本体に対して発光体を容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示す発光体の断面図である。
【図3】図1に示す発光体の配線パターンを示す平面図である。
【図4】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図5】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図6】発光体の他の例を示す断面図である。
【図7】発光体の他の例を示す断面図である。
【図8】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図9】発光体の製造に使用する基板の一例を示す平面図である。
【図10】発光体の製造に使用する金型の一例を示す断面図である。
【図11】従来の発光体の取り付け例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 発光体
11 LED素子
12 基板
13 透光性部材
15 電極(素子側電極)
21 装着部
21b 突出部(抜け止め部)
22 電極(本体側電極)
30 金型
31 キャビティ(凹部)
Claims (5)
- 発光体と、該発光体が装着される装着部を有する本体とを備えており、
前記発光体は、前記装着部に対して着脱自在に構成され、
前記発光体は、少なくとも1つのLED素子が実装された基板と、前記LED素子に接続される素子側電極と、前記LED素子を被覆する透光性部材とを備え、
前記装着部は、前記発光体が装着されたときに前記素子側電極と電気的に接続される本体側電極を有している発光体を備えた電子機器。 - 前記装着部はレール状の抜け止め部を備え、前記発光体は前記抜け止め部に対して摺動可能な係合部を備えており、前記係合部が前記抜け止め部に係合することで、前記発光体が前記装着部から離脱するのを規制する請求項1に記載の発光体を備えた電子機器。
- 前記本体側電極は、前記発光体を前記離脱の方向に押圧する弾性部材を備えており、前記発光体が前記装着部に装着されたときに、前記係合部が前記弾性部材によって前記抜け止め部に対して押圧されることで前記発光体が固定される請求項2に記載の発光体を備えた電子機器。
- 前記発光体は、複数のLED素子を備えており、前記各LED素子は個別に通電される請求項1から3のいずれかに記載の発光体を備えた電子機器。
- 請求項1に記載の電子機器の製造方法であって、
前記発光体は、
配線パターンを基板上に形成する配線形成工程と、
前記基板上に少なくとも1つのLED素子を実装し、前記配線パターンとLED素子とを電気的に接続する素子実装工程と、
前記LED素子を成形型の凹部内に向け、該凹部の一端を塞ぐように前記基板を配置した後、前記凹部内に透光性樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記成形型を加熱して樹脂を硬化させ、透光性部材を形成する樹脂硬化工程と、
前記成形型から前記透光性部材を離型する離型工程と
を備えた方法により製造される電子機器の製造方法。
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