JP2007005378A - 発光装置、発光装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板とハウジングとの連結強度が大きく、小型、安価で信頼性の高い発光装置、その製造方法およびそのような発光装置を備える電子機器を提供する。
【解決手段】 発光装置１は、発光ダイオード２を搭載した配線基板３、発光ダイオード２が発光した光を通過させて外部に導出する貫通穴４ａを有するハウジング４を備える。配線基板３とハウジング４との連結を連結機構部（側面凹部３１、側面突起部４１）を用いることにより、機械的に行っている。連結機構部は、配線基板３の側面に形成された側面凹部３１およびハウジング４から延在して側面凹部３１に嵌合する側面突起部４１により構成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオーを用いた発光装置、その製造方法、およびそのような発光装置を備える電子機器に関する。

携帯電話、デジタルカメラなどの写真撮影機能（撮影装置）を有する電子機器では、小型化および低消費電力の観点から、撮影時の補助光源として発光ダイオード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ））を用いたフラッシュ用光源（発光装置）が搭載されている。このような発光ダイオードを実装（搭載）した発光装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが提案されている。

図９は、従来例に係る発光装置をレンズの側から見た場合の分解斜視図である。図１０は、図９の発光装置の説明図であり、（Ａ）はレンズ側から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ａ−Ａでの要部断面図である。

発光装置１００は、発光ダイオード１０２を搭載した配線基板１０３と、発光ダイオード１０２が発光した光を効率良く取り出すために反射面（貫通穴）１０５を有するハウジング１０４とを主要構成とする。

ハウジング１０４は樹脂成型またはアルミニウムなどの成型により形成される。ハウジング１０４の正面には発光ダイオード１０２が発光した光の輝度を均一化するためにレンズ１０６が必要に応じて設けてある。

配線基板１０３、ハウジング１０４、（レンズ１０６）は、ＵＶ接着剤やエポキシ系接着剤などの接着剤１０７を塗布された後、矢符Ｊ方向へ移動されそれぞれ相互に接着されて一体化（接合）され、発光装置１００のモジュールとして完成している。また、発光ダイオード１０２の周囲には発光ダイオード１０２から発光された光の波長を変換するための蛍光体を含む樹脂をポッティングするための樹脂ポッティング用凹部１０８が形成してある。
特開２００４−３２７９５５号公報

しかし、従来例で示す発光装置では、配線基板１０３、ハウジング１０４、（レンズ１０６）を一体化するために接着剤１０７を用いていることから、接着剤塗布工程、配線基板１０３、ハウジング１０４、（レンズ１０６）相互の貼りあわせ工程、さらに、接着剤１０７を硬化するための接着剤硬化工程が必要であった。

特に接着剤硬化工程では、接着剤１０７を高温（例えば１５０〜１６０℃）で少なくとも数分間加熱する必要があり、処理時間、処理設備を必要とすることや、高温にさらされることから、ハウジングに耐熱性のある熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを使用する必要があるため、製品のコストアップ要因となっている。また、接着剤１０７の塗布量のばらつきや、製品が小さいことによる接着面積の極小化などから接着強度の不足による接着剥がれを生じるなどの問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードを搭載した配線基板と配線基板に重畳されたハウジングとを連結機構部により機械的に連結することにより、配線基板とハウジングとの連結工程を簡略化し、配線基板とハウジングとの連結強度が大きく、小型、安価で信頼性の高い発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は本発明に係る発光装置を適用した電子機器とすることにより、安価で信頼性の高い照明用光源を備える電子機器を提供することを他の目的とする。

本発明に係る発光装置は、発光ダイオードを搭載した配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有し前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備える発光装置において、前記ハウジングと前記配線基板とは、連結機構部により相互に固定してあることを特徴とする。

この構成により、配線基板とハウジングとの接合（連結）での接着剤による貼り合わせ工程が不要となり、生産工程が簡略化され、作業性が向上することから安価な発光装置を提供することが可能となる。また、接着剤を使用しないことから接着強度の不足、低下による剥がれなどの不具合が発生せず、ハウジングと配線基板との連結強度が大きく、また、信頼性の高い発光装置とすることができる。

本発明に係る発光装置では、前記連結機構部は、前記配線基板の側面に形成された側面凹部と、前記ハウジングから延在して前記側面凹部に嵌合する側面突起部とで構成してあることを特徴とする。

この構成により、側面凹部と側面突起部は相互に嵌合することから、ハウジングと配線基板とを機械的に強固に連結することが可能となる。

本発明に係る発光装置では、前記ハウジングは、前記配線基板に対向する面に対向凸部を有し、前記配線基板は、前記対向凸部に嵌合する対向凹部を有することを特徴とする。

この構成により、ハウジングと配線基板との位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。

本発明に係る発光装置では、前記連結機構部は、前記配線基板に対向する面で前記ハウジングから突出した連結凸部と、該連結凸部に嵌合する前記配線基板の連結凹部とで構成してあることを特徴とする。

この構成により、ハウジングと配線基板とは、相互に対抗する面で嵌合による連結ができることから確実で強固な連結が可能となる。

本発明に係る発光装置では、前記連結凹部は、前記配線基板を貫通する貫通穴としてあり、該貫通穴は、前記ハウジングの側の小径穴と反対側の大径穴とで構成される段差を有し、前記連結凸部は、前記段差により係止してあることを特徴とする。

この構成により、ハウジングと配線基板とをより強固に連結することができる。

本発明に係る発光装置では、前記ハウジングは、樹脂で形成してあることを特徴とする。

この構成により、ハウジングの成型が容易となり、ハウジング側の連結機構部を容易に構成することができ、また、嵌合強度を向上させることができる。また、熱可塑性の樹脂とする場合には、先端の加工が容易となり、連結凸部の先端を貫通穴の小径より大きく加工することができる。

本発明に係る発光装置では、前記ハウジングと前記配線基板との間に光遮断フィルムシートを配置してあることを特徴とする。

この構成により、ハウジングと配線基板との間の間隙から光が漏れることを防止することができ、光の利用効率を向上することができる。

本発明に係る発光装置では、前記光遮断フィルムシートは、弾性を有することを特徴とする。

この構成により、ハウジングと配線基板との間の間隙を確実に解消することができるので、確実な光遮断が可能となる。

本発明に係る発光装置では、前記配線基板は、前記発光ダイオードが接続される配線パターンを有する下層基板と、前記発光ダイオードを囲む貫通穴を有する上層基板とで構成してあることを特徴とする。

この構成により、配線基板を容易に構成することができる。

本発明に係る発光装置の製造方法は、発光ダイオードが接続される配線パターンを有する下層基板および前記発光ダイオードを囲む貫通穴を有する上層基板により構成される配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有して前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備え、前記ハウジングと前記配線基板とは、前記配線基板の側面に形成された側面凹部と前記ハウジングから延在して前記側面凹部に嵌合する側面突起部とで構成された連結機構部により相互に固定してある発光装置の製造方法であって、前記下層基板を前記側面凹部に対応するカット部を有する綴り基板として形成し、前記上層基板を前記下層基板に対応する綴り基板として前記下層基板に貼り付けた後、前記カット部を通る分割線で前記下層基板および前記上層基板を切断することにより前記側面凹部を形成することを特徴とする。

この構成により、簡単な方法で連結機構部を確実に形成することができ、ハウジングと配線基板とを相互に固定する連結機構部を備えた発光装置を容易に製造することができる。

本発明に係る発光装置の製造方法は、発光ダイオードを搭載した配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有し前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備え、前記ハウジングと前記配線基板とは、前記配線基板に対向する面で前記ハウジングから突出した連結凸部と、該連結凸部に嵌合する前記配線基板の連結凹部とで構成された連結機構部により相互に固定してある発光装置の製造方法であって、前記連結凹部は、前記ハウジングの側の小径穴と反対側の大径穴とで構成される段差を有し、前記配線基板を貫通する貫通穴としてあり、前記連結凸部を前記貫通穴に挿入した後、前記連結凸部の先端を融解して前記段差に係止することを特徴とする。

この構成により、簡単な方法で確実かつ強固な連結機構部を構成することができ、ハウジングと配線基板とを相互に固定する連結機構部を備えた発光装置を容易に製造することができる。

本発明に係る電子機器は、照明用光源を備える電子機器において、前記照明用光源は本発明に係る発光装置であることを特徴とする。

この構成により、配線基板とハウジングとの連結が確実かつ強固であり、安価で信頼性の高い照明用光源を備える電子機器とすることができる。

本発明に係る発光装置およびその製造方法によれば、配線基板とハウジングとの連結を連結機構部により機械的に行うことから、配線基板とハウジングとの連結工程を簡略化でき、配線基板とハウジングとの連結強度が大きく、小型、安価で信頼性の高い発光装置を提供できるという効果を奏する。

本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る発光装置を照明用光源とすることから、安価で信頼性の高い照明用光源を備える電子機器を提供できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置を配線基板の側から見た場合の斜視図である。図２は、図１に係る発光装置を配線基板の側から見た場合の分解斜視図である。図３は、図１に係る発光装置の連結機構部と交差する平面での要部断面図および部分拡大断面図である。

本実施の形態に係る発光装置１は、発光ダイオード２を搭載した配線基板３、発光ダイオード２が発光した光を通過させて外部に導出する貫通穴４ａを有するハウジング４を主要構成としてある。

配線基板３には、発光ダイオード２のチップをダイボンディングするダイパッド部（不図示）と表面電極をワイヤボンディングする配線パターン（不図示）が形成してある。また、配線基板３には、蛍光体を含む樹脂をポッティングするための樹脂ポッティング用凹部８が発光ダイオード２の周囲に設けてある。

発光ダイオード２は、上述したようにダイパッド部にダイボンディングされ、配線パターンにワイヤボンディングされる。その後、樹脂ポッティング用凹部８に蛍光体を含む樹脂がポッティングされ発光ダイオード２は樹脂封止される。

ハウジング４は、例えば白色の液晶ポリマーなどの樹脂で成型してある。発光ダイオード２が発光した光の輝度を均一化して輝度斑を防止するためにレンズ６がハウジング４の正面にＵＶ接着剤などにより適宜接合（固定）される。貫通穴４ａは、表面に反射面５を構成してあり、発光ダイオード２が発光した光を効率良く外部に取り出すようにしてある。

配線基板３とハウジング４との間には、光の漏れを防止するために光を遮断する光遮断フィルムシート９が配置してある。ハウジング４と配線基板３との間の間隙から光が漏れることを防止することができるので光の利用効率を向上することができる。光遮断フィルムシート９は、例えばシリコーン樹脂などの弾性を有する材料で構成することにより、配線基板３とハウジング４とを連結した後の間隙を極小化することが可能となり、より安定した連結ができる。なお、光遮断フィルムシート９の材料として、遮光性を向上するためにカーボンを分散した黒色の樹脂を用いても良い。

本実施の形態では、配線基板３とハウジング４との連結を連結機構部（側面凹部３１、側面突起部４１）を用いることにより、機械的に行っている。つまり、連結機構部は、配線基板３の側面に形成された側面凹部３１およびハウジング４から延在して側面凹部３１に嵌合する側面突起部４１により構成してある。側面突起部４１の先端には鉤部４１ａが形成してあり、鉤部４１ａを側面凹部３１に嵌合（係合）することにより、配線基板３とハウジング４とは相互に機械的に固定される構成としてある。なお、発光装置１を電子機器（実施の形態４参照）の基板（不図示）へ取り付ける際に半田付けが容易にできるように、側面突起部４１（鉤部４１ａ）は、配線基板３の底面から突出しないように構成しておく。

また、配線基板３のハウジング４に対向する面には対向凹部３２が形成してあり、ハウジング４の配線基板３に対向する面には対向凹部３２に嵌合する対向凸部４２が形成してある。対向凹部３２および対向凸部４２を相互に嵌合する配置とすることにより配線基板３とハウジング４との位置決めを精度良く簡単に行うことが可能となる。

本実施の形態に係る発光装置では、接着剤などを使用せずに連結機構部により配線基板３とハウジング４との連結を行っていることから、配線基板３とハウジング４とが相互に強固に固定されたモジュールとしての発光装置１を製造することができる。また、配線基板３とハウジング４と貼り合せ工程が簡素化されることから生産工程が簡略化され、作業性が向上することから製造コストを低減することができ、安価な発光装置１を提供することができる。また、接着剤を使用しないことから、接着強度の不足、低下による剥がれなどの不具合が発生せず、信頼性を大きく向上することができる。

＜実施の形態２＞
図４は、本発明の実施の形態２に係る発光装置を製造工程の途中で配線基板の側から見た場合の分解斜視図である。図５は、図４に係る発光装置の連結機構部と交差する平面での要部断面図および部分拡大断面図である。図６は、図５の後の製造工程で完成した連結機構部を説明する部分拡大断面図である。実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

本実施の形態では、配線基板３とハウジング４との連結を連結機構部（連結凹部３３、連結凸部４３）を用いることにより、機械的に行っている。つまり、連結機構部は、配線基板３のハウジング４に対向する面に形成された連結凹部３３およびハウジング４の配線基板３に対向する面に形成された連結凸部４３により構成してある。連結凸部４３はハウジング４を部分的に延在して丸ピン状に形成してあり、連結凹部３３は丸ピン状の連結凸部４３と嵌合するように丸穴状に構成してある。また、連結凹部３３はハウジング４に対向する面から底面にかけて貫通する貫通穴としてある。

丸穴状の貫通穴として形成された連結凹部３３は貫通穴の途中で段差３３ａを有する構成としてある。つまり、ハウジング４の側が小径穴として連結凸部４３との位置合わせ精度を向上させてあり、反対側（配線基板３の底面側）では小径穴より径の大きい大径穴として後述するように連結強度を向上させてある。

本実施の形態では、連結凹部３３と連結凸部４３とを嵌合させて位置決め（図５で示す状態）した後、配線基板３の底面側からヒータなどを用いて連結凸部４３の先端を加熱し、矢符Ｈ（図６参照）の方向で加圧することにより融解変形させ、貫通穴（連結凹部３３）の段差３３ａに連結凸部４３の先端を係止させることにより連結機構部を完成する（図６で示す状態）。ハウジング４は、例えばポリカーボネートなどの熱可塑性の樹脂により成型してあることから、連結凸部４３の先端の融解変形は容易に行うことができる。

上述したとおり、完成した連結機構部では、連結凸部４３は先端が根元より大きくしてあることから、確実かつ強固な連結が可能となる。また、段差３３ａに連結凸部４３の先端を係止させることから、より強固な連結が可能となる。つまり、連結凹部３３と連結凸部４３とを嵌合（係合）することにより、配線基板３とハウジング４とは相互に機械的に固定される構成としてある。また、連結凹部３３と連結凸部４３は位置決め手段としても作用することから構成がより簡略化され、組み立てが容易になる。

＜実施の形態３＞
図７は、本発明の実施の形態３に係る発光装置の配線基板を製造する方法を説明する平面図であり、（Ａ）は下層基板を、（Ｂ）は上層基板を示す。

本実施の形態では、実施の形態１、実施の形態２で用いた配線基板３を下層基板３ａおよび上層基板３ｂを積層することにより製造する方法を示す。

下層基板３ａには、発光ダイオード２のチップをダイボンディングするダイパッド部（不図示）と発光ダイオード２の表面電極をワイヤボンディングする配線パターン（不図示）が形成してあり、また、実施の形態１で用いた側面凹部３１を構成するカット部３ｃが形成してある。上層基板３ｂには、樹脂ポッティング用凹部８を構成する貫通穴が形成してある。また、実施の形態１で用いた対向凹部３２を構成する貫通穴が形成してある。

下層基板３ａおよび上層基板３ｂを貼り合わせることにより発光ダイオード２のチップを搭載する前の綴り状態（多連状態）の配線基板３を構成する。次に、配線基板３（下層基板３ａ）に発光ダイオード２のチップを搭載し、ワイヤボンディングにより下層基板３ａの配線パターンと表面電極を接続し、さらに蛍光体を含む樹脂をポッティングして発光ダイオード２を樹脂封止する。その後、綴り状態の配線基板３をダイシングラインＤＬでダイシングすることにより、ハウジング４の側面突起部４１に対応する側面凹部３１を備えた配線基板３を形成する。綴り状態の配線基板３に対して発光ダイオード２を実装し、樹脂封止した後にダイシングすることから、実装効率を向上することができ、また、発光ダイオード２に対するダイシングの影響（ダイシング屑の付着など）を防止することができる。

本実施の形態では、２枚の基板（下層基板３ａおよび上層基板３ｂ）を貼りあわせて配線基板３を構成することから、実施の形態１で示した側面凹部３１、対向凹部３２を容易に形成することができる。

本実施の形態は、上述した実施の形態１の配線基板３に限らず、実施の形態２の配線基板３に対しても同様に適用することができ、例えば実施の形態２の対向凹部３２が貫通穴で有する段差３３ａを容易に形成することができる。

＜実施の形態４＞
図８は、本発明の実施の形態４に係る電子機器の斜視図であり、（Ａ）は表示部の側を示し、（Ｂ）はカメラの側を示す。

本実施の形態では、電子機器は例えばカメラ付きの携帯電話（端末機）１０であり、表示部１１の側には、シャッタキー１２、キー操作部１３を備えている。また、カメラ１４の側には、カメラ１４に隣接して照明用光源としてのフラッシュ用光源１５が配置してある。実施の形態１ないし実施の形態３に開示した発光装置１は、小型で発光ダイオード２から放射された光がハウジング４の正面（レンズ６）から効率良く放出されるので、フラッシュ用光源１５として適用することにより安価で信頼性の高い照明用光源を備える携帯電話１０とすることができる。

なお、電子機器の例としては、カメラ付きの携帯電話の他にフラッシュ光源を備えるデジタルカメラなどがある。発光装置１は、小型化が可能であり、撮像装置としてのＣＣＤカメラに近接して配置することができるので、撮影対象を効率よく照明することができ撮影可能な明るさにすることができる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を配線基板の側から見た場合の斜視図である。 図１に係る発光装置を配線基板の側から見た場合の分解斜視図である。 図１に係る発光装置の連結機構部と交差する平面での要部断面図および部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係る発光装置を製造工程の途中で配線基板の側から見た場合の分解斜視図である。 図４に係る発光装置の連結機構部と交差する平面での要部断面図および部分拡大断面図である。 図５の後の製造工程で完成した連結機構部を説明する部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置の配線基板を製造する方法を説明する平面図であり、（Ａ）は下層基板を、（Ｂ）は上層基板を示す。 本発明の実施の形態４に係る電子機器の斜視図であり、（Ａ）は表示部の側を示し、（Ｂ）はカメラの側を示す。 従来例に係る発光装置をレンズの側から見た場合の分解斜視図である。 図９の発光装置の説明図であり、（Ａ）はレンズ側から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ａ−Ａでの要部断面図である。

符号の説明

１ 発光装置
２ 発光ダイオード
３ 配線基板
３ａ 下層基板
３ｂ 上層基板
３ｃ カット部
４ ハウジング
４ａ 貫通穴
５ 反射面
６ レンズ
８ 樹脂ポッティング用凹部
９ 光遮断フィルムシート
１０ 携帯電話（電子機器）
１５ フラッシュ用光源（照明用光源）
３１ 側面凹部（連結機構部）
３２ 対向凹部
３３ 連結凹部（連結機構部）
３３ａ 段差
４１ 側面突起部（連結機構部）
４１ａ 鉤部
４２ 対向凸部
４３ 連結凸部（連結機構部）

Claims (12)

1. 発光ダイオードを搭載した配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有し前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備える発光装置において、
   前記ハウジングと前記配線基板とは、連結機構部により相互に固定してあることを特徴とする発光装置。
2. 前記連結機構部は、前記配線基板の側面に形成された側面凹部と、前記ハウジングから延在して前記側面凹部に嵌合する側面突起部とで構成してあることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記ハウジングは、前記配線基板に対向する面に対向凸部を有し、前記配線基板は、前記対向凸部に嵌合する対向凹部を有することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記連結機構部は、前記配線基板に対向する面で前記ハウジングから突出した連結凸部と、該連結凸部に嵌合する前記配線基板の連結凹部とで構成してあることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
5. 前記連結凹部は、前記配線基板を貫通する貫通穴としてあり、該貫通穴は、前記ハウジングの側の小径穴と反対側の大径穴とで構成される段差を有し、前記連結凸部は、前記段差により係止してあることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
6. 前記ハウジングは、樹脂で形成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の発光装置。
7. 前記ハウジングと前記配線基板との間に光遮断フィルムシートを配置してあることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の発光装置。
8. 前記光遮断フィルムシートは、弾性を有することを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 前記配線基板は、前記発光ダイオードが接続される配線パターンを有する下層基板と、前記発光ダイオードを囲む貫通穴を有する上層基板とで構成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一つに記載の発光装置。
10. 発光ダイオードが接続される配線パターンを有する下層基板および前記発光ダイオードを囲む貫通穴を有する上層基板により構成される配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有して前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備え、前記ハウジングと前記配線基板とは、前記配線基板の側面に形成された側面凹部と前記ハウジングから延在して前記側面凹部に嵌合する側面突起部とで構成された連結機構部により相互に固定してある発光装置の製造方法であって、
    前記下層基板を前記側面凹部に対応するカット部を有する綴り基板として形成し、前記上層基板を前記下層基板に対応する綴り基板として前記下層基板に貼り付けた後、
    前記カット部を通る分割線で前記下層基板および前記上層基板を切断することにより前記側面凹部を形成すること
    を特徴とする発光装置の製造方法。
11. 発光ダイオードを搭載した配線基板と、前記発光ダイオードからの光を通過させる貫通孔を有し前記配線基板に対向して重畳されたハウジングとを備え、前記ハウジングと前記配線基板とは、前記配線基板に対向する面で前記ハウジングから突出した連結凸部と、該連結凸部に嵌合する前記配線基板の連結凹部とで構成された連結機構部により相互に固定してある発光装置の製造方法であって、
    前記連結凹部は、前記ハウジングの側の小径穴と反対側の大径穴とで構成される段差を有し、前記配線基板を貫通する貫通穴としてあり、
    前記連結凸部を前記貫通穴に挿入した後、前記連結凸部の先端を融解して前記段差に係止すること
    を特徴とする発光装置の製造方法。
12. 照明用光源を備える電子機器において、前記照明用光源は請求項１ないし請求項９のいずれか一つに記載の発光装置であることを特徴とする電子機器。

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