JP2007134494A - 部品素子搭載用配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板の貫通孔と、この貫通孔に挿入する部品素子が搭載される金属部材とのクリアランス内にに封止樹脂が浸入し易く、金属部材の取付不良が発生するという問題があった。
また、銀メッキやニッケルメッキは部品素子の発熱・紫外線により銀メッキやニッケルメッキが変色しＬＥＤ装置の輝度の安定化と長寿命化対応に問題があった。
【解決手段】 この課題を達成するために、貫通孔が設けられた配線板と、上面に凸部を有し下面に凹部を有した金属部材の凸部を前記貫通孔に嵌合してかしめ先端をフラット面とした第１の金属部材の凹部に第２の金属部材の凸部を嵌合することにより放熱容量を大きくできる部品素子搭載用配線板を提供するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放熱性が要求される部品素子搭載用配線板に関するものである。

近年、高輝度化したＬＥＤ素子が開発され、これまでの携帯電話機等のテンキー照明やスポット的な照明の使用にとどまらず、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、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、上面に発光素子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発光装置を形成するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３３５０１９号公報（段落「００１７」、図３）

上述した従来の特許文献１の発光装置においては、貫通孔と反射体との間に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硬化することによって、反射体と貫通孔との間の密着性が悪化したり、内部に亀裂が発生したりして、反射体の取付不良が発生するという問題があった。

さらに、発光素子からの光を反射効率よく反射させるため、基板の反射表面や反射体の反射面に金メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキを施すことが一般的である。
特に、銀メッキやニッケルメッキは、発光素子の発熱・紫外線などの高輝度発光により銀メッキやニッケルメッキが変色し反射光束低下が大きくなる。
当然、銅メッキや錫メッキも長期間使用によって発光効率が順次低下する。
従って、発光装置の輝度の安定化と長寿命化対応に問題があった。

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、上面に凸部を有し下面に凹部を有した第１の金属部材の凸部を前記貫通孔に嵌合してかしめ先端をフラット面とした第１の金属部材と、前記第１の金属部材の下面の凹部に嵌合する上面に凸部を有した第２の金属部材とを重ね備えた部品素子搭載用配線板である。
上記フラット面は配線板上面より高い位置に設けられ、該支持体の上先端のフラット面は貫通孔の孔径よりも径方向全体に膨出した貫通孔の面積より広い鍔を有する金属柱状に形成した金属部材を備えた部品素子搭載用配線板とするものである。

請求項２に係る発明は、前記請求項１において、第１の金属部材と第２の金属部材とが、かしめ前において、第２の金属部材の上面の凸部と第１の金属部材の下面の凹部が嵌合するように同一形状（同一寸法）である部品素子搭載用配線板とする。

請求項３に係る発明は、前記請求項１又は２において、第１の金属部材と第２の金属部材との嵌合する部分に熱伝導性部材を介した部品素子搭載用配線板とするものである。この熱伝導性部材として導電性ペースト、導電性シート、薄膜金属板などがある。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３において、第１の金属部材の先端フラット面が鏡面となっている部品素子搭載用配線板である。

電子部品素子を搭載する支持体を金属部材とし、放熱機能と反射機能を兼ね備えた支持体とし、前記金属部材の上先端フラット面を素子を搭載する搭載面兼反射面とし、この配線板上面より高い位置のフラット面は、配線板の貫通孔の上端縁を覆う鍔を設けたことにより、この鍔によって支持体と貫通孔との間のクリアランス内への封止樹脂の浸入を阻止できる。このため、クリアランス内に浸入した封止樹脂の硬化に起因する支持体の取付不良を防止することができる。
また、支持体の下端部に貫通孔の孔径よりも大きい膨出部を設けたことにより、この膨出部と上端の鍔とによって支持体を安定して強固に取り付けられるから貫通孔からの抜けを防止することができる。

また、第１の金属部材の凹部に第２の金属部材の凸部を嵌合することにより部品素子支持体である金属部材は、第２の金属部材を重ね接合することにより熱を伝導させるための体積が増大するから放熱性が向上し熱伝導率の良い放熱機能となる。
なお、第１の金属部材のフラット面は発光素子からの光を反射させる発熱が少ない反射機能を備えた反射面とすることができる。

請求項４に係る発明によれば、発光素子を搭載する支持体を熱伝導率の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成し、この支持体の上先端フラット面（反射面）を鏡面とするものであり、発光素子の発熱・紫外線の高輝度発光と長時間使用において、支持体のフラット面はメッキ被膜の変色による経時変化がなく、初期段階から光反射機能が高く、かつ輝度低下がほとんどない発光素子搭載用配線板が供給でき、かつ発光装置の輝度の安定化と発光装置の高輝度発光を維持できるものである。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る部品素子搭載用配線板を示す断面図、図２は本発明に係る実施例２の部品素子搭載用配線板を示す断面図である。

先ず、図１を用いて本発明に係る電子部品素子搭載用配線板について説明する。
図１において、１の配線基板（例えば両面銅張積層板）にドリルによって、貫通孔７を設ける。この貫通孔７は大盤の積層板に格子状（グリッド）の多数個の第１の貫通孔７の孔明け加工を行う。
次いで、これら第１の貫通孔７を囲むように、それぞれの貫通孔７の周囲に複数個ずつ配置される小径の第２の非貫通孔１７（図示なし）の孔明けレーザー加工を行い、端面電極用の非貫通孔を形成することもできる。

次いで、この両面銅張積層板に、無電解銅めっきによるパネルめっきを行い、銅箔上ならびに第１の貫通孔７，第２の非貫通孔１７（図示なし）の孔壁にめっき膜を形成する。さらに、エッチングによってパターン回路を形成し、上側の第１の貫通孔７から離間した部位にワイヤーボンディング用のランド６（端子部）を形成し、このランド６と第２の非貫通孔１７とは導通するように形成する。
ワイヤーボンディング用のランド６（端子部）上ならびに第２の非貫通導通孔の孔壁にニッケルと金による貴金属めっきを行い、高い接続信頼性を確保する。

次に、第１の貫通孔７に上面に凸部を有し下面に凹部を有した金属部材の凸部を嵌合し第１の金属部材２を挿入実装する。
前記第１の貫通孔７に部品素子を搭載する支持体を嵌合してかしめ先端をフラット面とした第１の金属部材２とする。この第１の金属部材２は部品素子を搭載する支持体の上先端部をプレス加工などでフラット面１２とし、この部品素子の搭載面兼反射面とする。
このフラット面１２は、この配線板１上面より高い位置に配置し配線板の貫通孔７の孔径よりも径方向全体に膨出した貫通孔７の面積より広く、貫通孔７の上端縁を覆う鍔１１を設ける。

上記第１の金属部材２の下端部の少なくとも一部に前記貫通孔７の孔径よりも径方向に膨出した膨出部１３を有する段差のある金属柱状に形成する。
部品素子の搭載面兼反射面であるフラット面１２の面積は、上記に記載した貫通孔７の面積より広くし、一つのフラット面１２に多数個の部品素子を搭載でき、かつ反射面の面積も広くすることが可能である。

このように、第１の金属部材２の下端部に配線板の貫通孔７の孔径よりも径方向に膨出した膨出部１３を配線板１の第１の貫通孔７の下端縁に押し付けた状態で、第１の金属部材２の上端部を第１の貫通孔７の上端縁にプレス加工でかしめることによりフラット面１２の鍔１１を形成することにより、いわゆるはとめ加工と比較して、この鍔１１に残留応力が発生しないから歩留まりを向上させることもできる。

次に、上記の第１の金属部材２の下面に形成した凹部に第２の金属部材３の凸部を嵌合して密着させて連接一体化することにより放熱体の体積容量を大きくすることができる。この第２の金属部材３の下面には凹部を形成しなく平坦にしてもよい。

また、図２に示すように、この第２の金属部材３の下面に凹部を形成し、第１の金属部材２と第２の金属部材３とが、かしめ前において同一寸法の同一形状とすることにより、この第２の金属部材３の下面に第３の金属部材、第４の金属部材と連接させ放熱容量を大きくすることも可能である。なお、第１の金属部材２と第２の金属部材３との嵌合する部分に熱伝導性部材を介して接続してもよい。

特に、配線板１の貫通孔７に取り付けた第１の金属部材２の先端のフラット面１２を熱伝導率が高く、かつ反射表面が発光素子の発熱・紫外線などの高輝度発光と長時間使用により変色しないアルミニウム板、アルミニウム成形品、アルミニウム合金などで形成すると良い。特に、指向性が少ない反射光とするため正反射率（入射角＝反射角）が大きくするようにフラット面を鏡面仕上げとした高反射アルミニウム金属柱が良好である。

例えば、アルミニウム金属柱（反射体兼放熱体）で表面を成形加工、アルマイト処理、蒸着処理などによる鏡面処理がされた材料なら、全反射率（正反射＋拡散反射）が８５％以上となる。なお、全体的に搭載面兼反射面であるフラット面１２に発光素子を搭載し、このフラット面１２の上方に発光させる指向性が要求されない照明等の発光光源とするには正反射率＝８５％以上〜９９％の反射体（反射面）が望ましい。

本発明に係る部品素子搭載用配線板を示す断面図である。 本発明に係る実施例２の部品素子搭載用配線板の断面図である。

符号の説明

１…配線板、２…第１の金属部材、３…第２の金属部材、６…ランド、７…貫通孔、
１１…鍔、１２…フラット面、１３…膨出部。

Claims (4)

1. 貫通孔が設けられた配線板と、上面に凸部を有し下面に凹部を有した第１の金属部材の凸部を前記貫通孔に嵌合してかしめ先端をフラット面とした第１の金属部材と、前記第１の金属部材の凹部に嵌合する凸部を有した第２の金属部材とを備えた部品素子搭載用配線板。
2. 前記請求項１において、第１の金属部材と第２の金属部材とが、かしめ前において同一形状である部品素子搭載用配線板。
3. 前記請求項１又は２において、第１の金属部材と第２の金属部材との嵌合する部分に熱伝導性部材を介した部品素子搭載用配線板。
4. 請求項１〜３において、第１の金属部材の先端フラット面が鏡面である部品素子搭載用配線板。

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