JP2007067284A

JP2007067284A - Ｌｅｄ装置

Info

Publication number: JP2007067284A
Application number: JP2005253707A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Sugiura; 良治杉浦; Hideki Yoshida; 英樹吉田
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】各種ディスプレイ、各種インジケータや液晶表示のバックライトやさらには照明自体のような点灯時間が長く、高輝度や高照度のＬＥＤ装置では、より高い放熱性が要求されるようになっている。よって、側面電極の電気的接続不良や反射体の取付不良を低減させた安心できる高信頼性で、より放熱性が高いＬＥＤ装置を提供するところにある。
【解決手段】上記の課題を解決するため、配線板の貫通孔に嵌合し貫通孔の下端面とほぼ同等に平坦となるＬＥＤチップが搭載される凹部を有する金属製の反射体は上端部に鍔を有し、この鍔を貫通孔の上端縁に溶接によって取り付け、反射体の下端部は配線板の下面とほぼ同一で、かつ配線板に固定しないことを特徴とするＬＥＤ装置を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、高輝度発光が可能で放熱性が要求されるＬＥＤ装置に関するものである。

近年、この種のＬＥＤ装置においては、高輝度化したＬＥＤチップが開発され、屋外や屋内の各種ディスプレイ、交通や鉄道等の信号機、各種インジケータや液晶表示のバックライトやさらには照明自体として利用され始めてきており、より高い放熱性が要求されるようになっている。
従来のＬＥＤ装置は、貫通孔が設けられたステンレス基板と、上面にＬＥＤチップを搭載する凹部が設けられ、中央部の外周面に突起が形成された鋼板からなる反射体とを備え、反射体を貫通孔に嵌合させ突起を貫通孔の内壁に喰い込ませることにより反射体を貫通孔に取り付けてＬＥＤ装置を形成するものがある（例えば、特許文献１段落「００１７」、図３参照）。
特開２００２−３３５０１９号公報

上述した従来のＬＥＤ装置においては、反射体を貫通孔内に挿入するためのクリアランスが設けられており、このクリアランスの上端が開口しているため、封止樹脂によってＬＥＤチップが搭載された反射体を樹脂封止する際に、このクリアランス内に封止樹脂が浸入し易い。
クリアランス内に封止樹脂が浸入すると、浸入した封止樹脂が貫通孔から基板下面に溢れることによって、側面電極の電気的接続不良やＬＥＤ装置の反射体と筐体ケースや下部に別接する放熱片への接触不良等の取付不良が発生するという問題があった。

また、各種ディスプレイ、各種インジケータや液晶表示のバックライトやさらには照明自体のような点灯時間が長く、高輝度や高照度のＬＥＤ装置では、より高い放熱性が要求されるようになっている。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、側面電極の電気的接続不良や反射体の取付不良を低減させた安心できる高信頼性で、より放熱性が高いＬＥＤ装置を提供するところにある。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、貫通孔が設けられた配線板と、前記貫通孔に嵌合し貫通孔の下端面とほぼ同等に平坦となるＬＥＤチップが搭載される凹部を有する金属製の反射体と、この反射体の凹部に搭載されたＬＥＤチップとを備えたＬＥＤ装置において、
前記反射体は上端部に鍔を有し、この鍔を第１の貫通孔の上端縁に溶接によって取り付け、反射体の下端部は配線板の下面とほぼ同一で、かつ配線板に固定しないことを特徴とするＬＥＤ装置である。

請求項２に係わる発明は、請求項１のＬＥＤ装置において、前記ＬＥＤチップと前記配線板とをワイヤーで電気的に接続し、これらＬＥＤチップおよびワイヤーを封止する封止樹脂とを備えたことを特徴とするＬＥＤ装置である。

本願にに係る発明によれば、反射体の上端部に配線板の貫通孔の上端縁を覆う鍔を設け、この鍔を貫通孔の上端縁に超音波溶接によって取り付け封止樹脂の反射体と貫通孔との間のクリアランス内への浸入を阻止する。このため、クリアランス内に浸入した封止樹脂による反射体の取付不良を防止することができる。
また、反射体の周辺近傍に設けた側面電極用の貫通孔や反射体の下端部への封止樹脂の侵入を阻止することにより、電気的接続不良を防止できる。
また、反射体を貫通孔の上下端にまたがる金属性の柱状に形成したことにより、板状部材によって形成した場合と比較して熱を伝導させる体積が増大するから放熱容量が多く放熱性が向上する。

本願に係る発明において、さらに反射体の下端部は配線板に固定せずにフリーにすることにより、配線板基材と反射体の熱膨張率の相違による反射体の取付不良を防止することができる。また、反射体の下面は配線板の下面とほぼ同一の平面となるからＬＥＤチップの搭載やＬＥＤ装置の組み込みが安定化する。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ装置に使用されるプリント配線板の全体を示す平面図、図２は同じくプリント配線板の製造方法を説明するための断面図、図３は同じくＬＥＤ装置用反射体を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図、図４はプリント配線板にＬＥＤ装置反射体を組み込んだ断面図、図５はＬＥＤ装置を示し、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は断面図である。

先ず、図１および図２を用いて本発明に係るＬＥＤ装置の中間部材としてのプリント配線板の製造方法について説明する。
図２（Ａ）において、１は絶縁基板２の両面に銅箔３，３が張り付けられた大盤の両面銅張積層板である。この両面銅張積層板１にドリルやプレス加工によって、同図（Ｂ）および図１に示すように、径がＲ１に形成され、格子状に配列した２０個の凹部を有する金属製の反射体を挿入する第１の貫通孔４の孔開け加工を行う。

次いで、これら第１の貫通孔４を囲むように、それぞれの貫通孔４の周囲に１２個ずつ配置される側面電極用の小径の第２の非貫通孔５の孔開け加工を行い、１枚の両面銅張積層板１全体に２４０個の側面電極用の第２の非貫通孔５を形成する。
これら２４０個の第２の非貫通孔５のうちの半数は、図１に示すように、プリント配線板１２の第１の貫通孔４を挟み互いに平行な直線Ｌ１上に位置付けられ、残りの半数は第１の貫通孔４を挟み直線Ｌ１と直交する直線Ｌ２上に位置付けられている。

次いで、この両面銅張積層板１に、図２（Ｃ）に示すように、電解銅めっきによるパネルめっきを行い、銅箔３，３上ならびに第１の貫通孔４，および第２の非貫通孔５の孔壁にめっき膜６を形成する。
さらに、同図（Ｄ）に示すように、エッチングによって回路を形成し、第１の貫通孔４の上方から貫通孔４の上・下端縁に反射体２２を実装する上側実装部７Ａと下側実装部７Ｂを形成する。同時に、上側実装部７Ａの近傍に異電位のワイヤーボンディング用の端子部８を形成し、この端子部８と電気的に導通する非貫通導通穴９を形成する。この非貫通導通穴９は側面電極用の第２の非貫通孔５であり非貫通導通穴９である。

同図（Ｅ）において、不要な回路上にソルダーレジスト１０を塗布する。次いで、同図（Ｆ）に示すように、上側・下側実装部７Ａ，７Ｂ上および端子部８上ならびに非貫通導通穴９上にニッケルと金による貴金属めっき１１を行い、厚みＴ１のプリント配線板１２を形成する。

第１の貫通孔４に嵌合させる反射体２２は、図３に示すように、金属製の板状部材をプレス打ち抜きして略円柱状に形成され、鍔２３の厚みを除いた高さＴ２は、上記したプリント配線板１２の厚みＴ１とほぼ同等か或いはやや薄くする。
つまり反射体２２の下面は配線板の下面とほぼ同一の平面に形成されからＬＥＤチップの搭載時やＬＥＤ装置の組み込み作業が安定化する。また、反射体２２の下面に密着してＬＥＤ装置の筐体ケースや反射体の下部に別接続する放熱片を配置できるから放熱効果が高く、大容量の放熱が可能となる。

なお、鍔２３の径方向への突出量を除いた径Ｒ３は、上記したプリント配線板１２の第１の貫通孔４の径Ｒ１よりも、反射体２２を第１の貫通孔４に密着嵌合させるため、わずかに小さく形成されている。
また、反射体２２の上面部に形成される凹部１７はＬＥＤチップ３０を搭載する底面１７ａと、搭載されたＬＥＤチップ３０から発光した光を反射するテーパー状や球面状の傾斜側面１７ｂとによって形成されている。

次に、図４ないし図５を用いて、ＬＥＤ装置について説明する。
図４（Ａ）に示すように、２０個の反射体２２（同図においては１個の反射体２２のみを図示）を、プリント配線板１２の第１の貫通孔４のそれぞれに嵌合させる。この第１の貫通孔４に嵌合された反射体２２は、同図（Ｂ）に示すように、鍔２３が第１の貫通孔４の上端縁４ｂに載置される。載置された反射体２２の中央部の外周面２２ａと、第１の貫通孔４の内周面４ａとの間にクリアランスδが形成され、下端部２２ｂは第１の貫通孔４の下端とほぼ同一の突出高さ（Ｔ）とし、ＬＥＤ装置の筐体ケースや別接続する放熱片への接触改善を図る。

このように、反射体２２の鍔２３を第１の貫通孔４の上端縁４ｂに押し付けた状態で、超音波溶接や電気溶接または半田ペースト溶接をして、反射体２２の鍔２３と第１の貫通孔４の上端縁４ｂに密着した状態で取り付けられる。このため、反射体２２が第１の貫通孔４の上端縁４ｂに強固に取り付けられるから反射体２２の取付不良を防止することができ、封止樹脂が反射体２２と貫通孔４のクリアランス内への浸入を阻止することができる。このため、クリアランス内に浸入した封止樹脂による反射体の取付不良を防止することができる。

さらに、反射体２２に予め設けられた鍔２３を第１の貫通孔４の上端縁４ｂに接続し、反射体２２の下端部はプリント配線板１２に固定せずにフリーにすることにより反射体２２とプリント配線板１２の貫通孔４の厚み方向の熱膨張差が生じても鍔２３に残留応力が発生しないから反射体２２の取付不良を防止することができる。

次に図５に示すように、プリント配線板１２の第１の貫通孔４に固定された反射体２２の凹部１７の底面１７ａ上に、ＬＥＤチップ３０をダイボンディングによって接合し、金属細線（ワイヤー）３１でＬＥＤチップ３０とプリント配線板１２の端子部８とをワイヤーボンディングによって電気的に接続する。
次いで、ＬＥＤチップ３０および金属細線３１ならびにプリント配線板１２の端子部８とを光を透過する透明なモールド樹脂３２によって樹脂封止する。

次いで、反射体２２を介してＬＥＤチップ３０が実装されたプリント配線板１２を、図１に示すように、反射体２２を嵌合させる貫通孔４の周囲に１２個ずつ配置される側面電極用の小径の第２の非貫通孔５のほぼ中心に配置する直線Ｌ１，Ｌ２に沿ってダイシング加工によって切断することにより、１個単位としたＬＥＤ装置３３を形成する。
このとき、ＬＥＤ装置３３の側面と下面とに、端子部８と導通している側面端子部９Ａと下面端子部９Ｂとが形成される。

このように、大盤のプリント配線板１２によって一度に多数のＬＥＤ装置３３を製造することが可能なため量産性を向上させることができる。また、反射体２２を円柱状に形成したことにより、薄板によって形成した場合と比較して体積が大きく大容量の熱を伝導させるため放熱性が向上する。また、反射体２２の凹部１７がプリント配線板１２の上面より低い位置に位置付けられているため、凹部１７に搭載されるＬＥＤチップ３０をプリント配線板１２の上面から突出させないように実装することができ、ＬＥＤ装置３３の薄型化を図ることができる。

なお、本実施の形態においては、反射体２２の下端部２２ｂを第１の貫通孔４の下端縁４ｃに固定することなく、鍔２３を第１の貫通孔４の上端縁４ｂに超音波溶接などによって取り付けるようにした。この反射体２２を円柱状に形成したが、角柱状や長円柱状に形成してもよく、その場合には反射体２２をプリント配線板１２の第１の貫通孔４に嵌合させるだけで、反射体２２の回り止めがなされる。

また、反射体２２の凹部１７の表面に反射率を高めるためにめっき処理を適宜施すようにすることが多いが、めっき処理工程が煩雑となるため反射体２２の成形工程で成形処理方法により鏡面処理を行うようにした。

本発明に係るＬＥＤ装置に使用される大盤のプリント配線板の全体を示す平面図である。本発明に係るＬＥＤ装置に使用されるプリント配線板の製造方法を説明するための断面図である。本発明に係るＬＥＤ装置用反射体を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図である。本発明に係るＬＥＤ装置を説明するための断面図である。本発明に係るＬＥＤ装置を示し、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

４…第１の貫通孔、４ａ…周面、４ｂ…上端縁、４ｃ…下端縁、５…非貫通孔、
８…端子部、９…非貫通導通穴、１７…凹部、２２…ＬＥＤ装置用反射体、２３…鍔、
３０…ＬＥＤチップ、３１…金属細線、３２…封止樹脂、３３…ＬＥＤ装置。

Claims

貫通孔が設けられた配線板と、前記貫通孔に嵌合し貫通孔の下端面とほぼ同等に平坦となるＬＥＤチップが搭載される凹部を有する金属製の反射体と、この反射体の凹部に搭載されたＬＥＤチップとを備えたＬＥＤ装置において、
前記反射体は上端部に鍔を有し、この鍔を第１の貫通孔の上端縁に溶接によって取り付け、反射体の下端部は配線板の下面とほぼ同一で、かつ配線板に固定しないことを特徴とするＬＥＤ装置。
請求項１のＬＥＤ装置において、前記ＬＥＤチップと前記配線板とをワイヤーで電気的に接続し、これらＬＥＤチップおよびワイヤーを封止する封止樹脂とを備えたことを特徴とするＬＥＤ装置。