JP2007214475A - 放熱発光部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの放熱基板としてセラミック基板を用いた場合、セラミック基板の加工が難しかった。
【解決手段】リードフレーム１１２が導熱樹脂１１６を介して金属板１１４に固定された状態で、多角形に折り曲げ、前記多角形の表面にＬＥＤ等の発光素子１００を実装し、放熱発光部品を構成することで、発光素子１００から発する熱を前記リードフレーム１１２や前記導熱樹脂１１６、更に金属板１１４に効率良く伝えることができ、更に前記多角形の表面に実装された発光素子１００からの光をリフレクター１０６を用いて反射させることで平行光（もしくはそれに近い光）として取り出せる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶テレビ等のバックライトあるいは自動車のヘッドライト等に使われる放熱発光部品とその製造方法に関するものである。

従来、液晶テレビ等のバックライトとしての放熱発光部品として、冷陰極管等が使われてきたが、近年の高演色化のニーズのため、ＬＥＤやレーザー等の半導体発光素子を、放熱性の基板の上に直線状に実装したものが提案されている。

図１０は、従来のＬＥＤ発光素子の一例を示す断面図である。図１０において、セラミック基板１に形成された凹部には、発光素子２が実装されている。また複数のセラミック基板１は、放熱板３の上に固定されている。また複数のセラミック基板１は、窓部４を有する接続基板５で電気的に接続されている。そしてＬＥＤから放射される光６は、接続基板５に形成された窓部４を介して、外部に放出される。なお図１０において、凹部を有するセラミック基板１や接続基板５における配線及びＬＥＤの配線等は図示していない。そしてこうした発光モジュールは、液晶等のバックライト、あるいは放熱発光部品として使われている。

しかしＬＥＤ等の発光素子は、発熱によって発光効率、発光の色バランス等が影響を受けやすい。そのため発光素子の冷却が重要となるが、セラミック基板１は放熱性が高くても、加工が難しく高価であるため、より安価で加工性に優れた放熱基板が求められていた。またこうした構造の発光素子は、放熱基板の底部に実装されることが多く、平行光源を形成するための光学設計が難しかった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−３１１７９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、発光素子を実装する放熱基板が、セラミック基板であったため、加工性やコスト面で不利になるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、セラミック基板の代わりに、複数本のリードフレームが、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂で部分的に複数個所固定され、前記導熱樹脂が形成されていない部分の前記リードフレームにて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム上に発光素子を実装することで、多角形の発光面を有することで、光学設計が容易で、放熱性の優れた放熱発光部品とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の放熱発光部品及びその製造方法によって得られた放熱発光部品は、ＬＥＤや半導体レーザー等の発光素子によって発生した熱を効率的に拡散する構造を有するため、ＬＥＤ等の発光素子を有効に冷却できる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における放熱発光部品について、図１を用いて説明する。

図１は実施の形態１における放熱発光部品を示す斜視図である。図１において、１００は発光素子、１０２は発光ブロック、１０４は矢印、１０６はリフレクターである。図１において、発光ブロック１０２は、多角形（もしくは多角柱状）に形成されており、側面には発光素子１００ａが、上面には発光素子１００ｂが、高密度に複数個が、それぞれ実装されている。そして発光ブロック１０２の側面に実装された発光素子１００ａから発せられた光は、リフレクター１０６によって、矢印１０４のように前方に反射され、平行光（もしくは平行光に近くなる）となる。また発光ブロック１０２の上面に実装された発光素子１００ｂから発せられた光は、そのまま矢印１０４に放射され、矢印１０４に示すように平行光を形成する。なおリフレクター１０６は、ミラー面（例えば、銀の蒸着面）等とすることで、その表面反射率を高めることができる。またリフレクター１０６の断面形状を曲線（放物線、あるいは光学的に設計した各種曲線やその組み合わせ）とすることで、発光ブロック１０２の表面に高密度に実装された発光素子１００から放射される光を効率的に前方に反射できる。なおここで発光素子１００としては、ＬＥＤや半導体レーザー等を使うことができる。

図２は、発光ブロックの一回路を示す回路図である。図２において、１０８は保護素子であり、例えば抵抗等である。また１１０は配線である。そして図２は、例えば図１に示した放熱発光部品の回路図に相当する。そして同様に図２の発光素子１００ｂは、例えば図１における発光素子１００ｂに対応する。図２において、発光素子１００ａから発せられる光は、矢印１０４ａとして、リフレクター（ここでリフレクターとは図１におけるリフレクター１０６に相当するものであるが、図２では図示していない）で反射される。また図２の発光素子１００ｂから放射される光は、そのまま前方に１０４ｂとして放射される。なお図２の配線１１０は、後述する図３等においてリードフレーム１１２に相当する。

なお発光素子１００は、ＬＥＤやレーザー等の発光素子であり、例えば、チップ状の発光素子である（チップ状とは、発光素子が樹脂封止され、所定の外部電極が取り付けられた状態をいう）。あるいはベアチップ（樹脂封止や、外部電極が取り付けられる前の状態）であっても良い。次に図３で発光ブロック１０２について説明する。

図３は、発光素子が実装された後の発光ブロックの斜視図である。図３において、１１２はリードフレーム、１１４は金属板、１１６は導熱樹脂、１１８は点線である。そして図３に示す発光ブロック１０２は、その内部構造を説明するため、上面は省いて図示している。図３は、六角柱状の発光ブロック１０２の一例を示したものであり、各面にはそれぞれ１個以上の発光素子１００が実装されている。そして発光素子１００から、矢印１０４に示すように、光が放射されている。またこの発光素子１００は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２の上に、半田付け等で実装されたものである。また発光素子１００の一端は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２を介して、保護素子１０８に接続されている。このようにして保護素子１０８と発光素子１００を直列接続する。こうして、外部電極（図示していない）から供給される電流は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２を介して、更に保護素子１０８を介して発光素子１００に供給されることになる。こうして発光ブロック１０２を形成する各面に形成されたリードフレーム１１２の上に、各々発光素子１００や保護素子１０８を実装することになる。そしてリードフレーム１１２を埋め込んでいる導熱樹脂１１６の裏面には、金属板１１４が形成されている。なお金属板１１４は、例えば六角柱形状の場合、その中央部で折り曲げられるため、図３に示すようにそのコーナーを削った台形状とすることが望ましい。そして図３において六角柱は、金属板１１４の切り欠き部（金属板１１４の切り欠き部については、図５、図６で後述する）を折り目（あるいは繋ぎ目）となっている。次に図４を用いて、発光ブロック１０２の詳細を説明する。

図４は、発光素子が実装される前の発光ブロックの斜視図である。図４と図３の違いは、発光素子１００が実装されているか、実装されていないかである。図４では、発光素子１００が実装される位置を点線１１８ａで、保護素子１０８が実装される位置を点線１１８ｂで表している。図４において、矢印１０４は発光素子１００（発光素子１００は図４に図示していない）から発生した熱が、リードフレーム１１２に伝わる様子を示すものである。そして発光素子１００から発生した熱は、矢印１０４が示すように、リードフレーム１１２に伝わり、リードフレーム１１２を介して、導熱樹脂１１６に伝わり、導熱樹脂１１６を介して金属基板１１４に伝達する。こうして発光素子１００から発生した熱を、リードフレーム１１２や導熱樹脂１１６、金属板１１４に逃がすことができる。

次に図５、図６を用いて、発光ブロックの製造方法の一例について説明する。図５は、金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定した状態を示す斜視図である。図５において、金属板１１４は、板チョコレートのような切り欠き（あるいは溝や窪み）を形成している。そして金属板１１４の上には、導熱樹脂１１６を介して、リードフレーム１１２が形成されている。また導熱樹脂１１６やリードフレーム１１２も所定位置で、分断されている。これは、図６等で後述するように、後で曲げるためである。

次に図６を用いて、更に製造方法を説明する。図６は、金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定する様子を示す断面図である。図６（Ａ）において、金属板１１４は、切り欠き（あるいは溝や窪みでも良い）が形成されたものである。この切り欠きは、所定の金属材料を幅０．１〜３ｍｍ（望ましくは０．２〜０．５ｍｍ）程度の窪みである。そして図６（Ａ）に示すように、この金属板１１４の上に導熱樹脂１１６を介して、リードフレーム１１２をセットする。次にこれらを矢印１０４に示すように、プレス装置を用いて一体化する。この際、金型（図６では図示していない）を用いた熱プレス装置を使うことが望ましい。こうして導熱樹脂１１６を熱硬化させ、リードフレーム１１２と金属板１１４を一体化する。

こうして図６（Ｂ）に示したように、一体化する。図６（Ｂ）において、金属板１１４の切り欠き部分の上には、導熱樹脂１１６を形成しないことが望ましい。そして図６（Ｂ）に示すサンプルを、図６（Ｂ）に示すように金属板１１４の切り欠き部分で折り曲げる。ここで図６（Ｂ）に示すように、金属板１１４の切り欠き部分に導熱樹脂１１６やリードフレーム１１２を形成しないことで、図６（Ｃ）に示すように折り曲げやすくなる。次にこれを、所定回数図６（Ｃ）に示すように折り曲げ、多角形とした後、矢印１０４に示すように点線１１８で示す発光素子１００や保護素子１０８を実装する（図６（Ｃ）における点線１１８は、発光素子１００や保護素子１０８を示している）。

なお金属板１１４を折り曲げる前（図５の状態）で、発光素子１００や保護素子１０８を実装しても良い。そして発光素子１００や保護素子１０８が実装された状態で、図６（Ｃ）に示すように折り曲げても良い。ここで図５や図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、金属板１１４に切り欠きを入れておくことで、軽い力で折り曲げられるため、実装後の発光素子１００や保護素子１０８にダメージが発生しにくい。

なお図１〜図６において、発光ブロック１０２と、電源（図示していない）との間の配線等は図示していない。

以上のようにして、複数個の発光素子１００と保護素子１０８とを直列接続した状態で、並列に多数個を制御できる。

次に、図７〜図９を用いて、発光素子１００を直列接続した状態で使う場合について説明する。

図７は発光素子が実装された状態の発光ブロックの斜視図である。図７において、図７に示す発光ブロック１０２は、その内部構造を説明するため、上面は省いて図示している。図７は、六角柱状の発光ブロック１０２の一例を示したものであり、各面にはそれぞれ１個以上の発光素子１００が実装されている。そして発光素子１００から、矢印１０４に示すように、光が放射されている。またこの発光素子１００は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２の上に、半田付け等で実装されたものである。また発光素子１００の一端は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２を介して、保護素子１０８に接続されている。このようにして保護素子１０８と発光素子１００を直列接続する。こうして、外部電源（図示していない）から供給される電流は、導熱樹脂１１６に埋め込まれたリードフレーム１１２を介して、更に保護素子１０８を介して発光素子１００に供給されることになる。こうして発光ブロック１０２を形成する各面に形成されたリードフレーム１１２の上に、各々発光素子１００や保護素子１０８を実装することになる。そしてリードフレーム１１２を埋め込んでいる導熱樹脂１１６の裏面には、金属板１１４が形成されている。なお金属板１１４は、六角柱状の中央部で折り曲げられるため、図７に示すようにそのコーナーを削った台形状とすることが望ましい。そして、図７に示すように、六角柱はリードフレーム１１２を折り目にして、六角柱を形成している。

次に図８を用いて、発光ブロック１０２の詳細を説明する。

図８は、発光素子が実装される前の発光ブロックの斜視図である。図８と図７の違いは、発光素子１００が実装されているか、実装されていないかである。図８では、発光素子１００が実装される位置を点線１１８ａで、保護素子１０８が実装される位置を点線１１８ｂで表している。なお図８において、金属板１１４の裏面等は図示していない。図８において、矢印１０４は発光素子１００（発光素子１００は図８に図示していない）から発生した熱が、リードフレーム１１２に伝わる様子を示すものである。そして発光素子１００から発生した熱は、矢印１０４が示すように、リードフレーム１１２に伝わり、リードフレーム１１２を介して、導熱樹脂１１６に伝わり、導熱樹脂１１６を介して金属基板１１４に伝達する。こうして発光素子１００から発生した熱を、リードフレーム１１２や導熱樹脂１１６、金属板１１４に逃がすことができる。

次に図９を用いて、更に製造方法を説明する。図９は、金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定する様子を示す断面図である。図９（Ａ）において、金属板１１４は、予め個片化されている。なお金属板１１４の断面は、図９に示すように、台形とすることが望ましい。これは後で、図９（Ｃ）に示すように折り曲げるためである。そして図９（Ａ）に示すように、この金属板１１４の上に導熱樹脂１１６を介して、リードフレーム１１２をセットする。次にこれらを矢印１０４に示すように、プレス装置を用いて一体化する。この際、金型（図９では図示していない）を用いた熱プレス装置を使うことが望ましい。

こうして図９（Ｂ）に示したように、一体化する。そして図９（Ｂ）に示すサンプルを、図９（Ｂ）に示すようにリードフレーム１１２で折り曲げる。ここで予めリードフレーム１１２に切り欠きを形成しておくことが望ましい。図９（Ｂ）に示すように、リードフレーム１１２の切り欠き部分に導熱樹脂１１６やリードフレーム１１２を形成しないことで、図９（Ｃ）に示すように折り曲げることができる。こうして、所定回数折り曲げ、多角形とした後、矢印１０４に示すように発光素子１００や保護素子１０８を実装する（図９（Ｃ）における点線１１８は、発光素子１００や保護素子１０８を示している）。

なお金属板１１４を折り曲げる前（例えば図５に相当する状態）で、発光素子１００や保護素子１０８を実装しても良い。そして発光素子１００や保護素子１０８が実装された状態で、図９（Ｃ）に示すように折り曲げても良い。ここで図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、金属板１１４に切り欠きを入れておくことで、軽い力で折り曲げられるため、実装後の発光素子１００や保護素子１０８にダメージが発生しにくい。

なお導熱樹脂１１６として、硬化型樹脂中に高放熱性の無機フィラーが分散されたものを用いることが望ましい。なお無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１ミクロン以上１００ミクロン以下が適当である（０．１ミクロン未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００ミクロンを超えると導熱樹脂１１６の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため導熱樹脂１１６における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０〜９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３ミクロンと平均粒径１２ミクロンの２種類のＡｌ₂Ｏ₃を混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のＡｌ₂Ｏ₃を用いることによって、大きな粒径のＡｌ₂Ｏ₃の隙間に小さな粒径のＡｌ₂Ｏ₃を充填できるので、Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、導熱樹脂１１６の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはＡｌ₂Ｏ₃の代わりに、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。

なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特にＭｇＯを用いると線熱膨張係数を大きくできる。またＳｉＯ₂を用いると誘電率を小さくでき、ＢＮを用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして導熱樹脂１１６としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、発光モジュールの放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。

なお熱硬化性の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。導熱樹脂１１６の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１１２に装着した発光素子１００に生じる熱を金属板１１４に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０ミクロン以上１０００ミクロン以下に設定すれば良い。

このように、実施の形態１では、導熱樹脂１１６としては熱伝導性の良いフィラーを添加することで、熱伝導性や光反射性（導熱樹脂に添加するフィラーを白色の光反射性の高いものにすることで）を高めることになる。

なお、導熱樹脂１１６の色は、白色が望ましい。黒色や赤、青等に着色されている場合、発光素子から放射された光を反射させにくくなり、発光効率に影響を与えるためである。

なおリードフレーム１１２の切断面等に半田付けする際、半田が流れ過ぎないように、ソルダーレジスト等でカバーすることができる。またソルダーレジストの代わりに、導熱樹脂１１６をリードフレーム１１２の半田付けしたくない部分に形成しても良い。この時は、リードフレーム１１２の形状を工夫する（例えば部分的に窪ませ、その上に導熱樹脂１１６が回り込むようにする）ことで対応できる。

次にリードフレーム１１２の材質について説明する。リードフレームの材質としては、銅を主体とするものが望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。またリードフレームとしての加工性や、熱伝導性を高めるためには、リードフレーム１１２となる銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことが望ましい。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、合金（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ合金の場合、例えばＳｎを０．１ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６ｗｔ％）を用いて、リードフレーム１１２を作製したところ、導電率は低いが、出来上がった放熱基板において特に形成部等に歪が発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、後の部品実装時（半田付け時）や、発光素子１００の実装後の信頼性確認時（発熱／冷却の繰り返し試験等）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６ｗｔ％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品や複数個のＬＥＤによる発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下の範囲が望ましい。添加量が０．０１５ｗｔ％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が０．１５ｗｔ％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｓｉは０．０１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、Ｚｎは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｐは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｃｒの場合０．０５ｗｔ％以上１ｗｔ％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。

なおリードフレーム１１２に使う銅合金の引張り強度は、６００Ｎ／ｍｍ²以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ²を超える材料の場合、リードフレーム１１２の加工性に影響を与える場合がある。またこうした引張り強度の高い材料は、その電気抵抗が増加する傾向にあるため、実施の形態１で用いるようなＬＥＤ等の大電流用途には向かない場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ²以下（更にリードフレーム１１２に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／ｍｍ²以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにリードフレーム材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にリードフレーム１１２による放熱効果も高められる。なおリードフレーム１１２に使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／ｍｍ²以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／ｍｍ²程度）に対して、リードフレーム１１２に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。リードフレーム１１２に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／ｍｍ²未満の場合、リードフレーム１１２に発光素子１００や駆動用半導体部品、チップ部品等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてリードフレーム１１２部分で凝集破壊する可能性がある。

なおリードフレーム１１２の、導熱樹脂１１６から露出している面（発光素子１００や、図示していないが制御用ＩＣやチップ部品等の実装面）に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことで、ガラエポ基板等に比べて熱容量が大きく半田付けしにくいリードフレーム１１２に対する部品実装性を高められると共に、配線の錆び防止が可能となる。なおリードフレーム１１２の導熱樹脂１１６に接する面（もしくは埋め込まれた面）には、半田層は形成しないことが望ましい。このように導熱樹脂１１６と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム１１２と導熱樹脂１１６の接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。なお図１、図２において、半田層や錫層は図示していない。

金属製の金属板１１４としては、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に、本実施の形態では、金属板１１４の厚みを１ｍｍとしているが、その厚みは放熱発光部品１００の仕様に応じて設計できる（なお金属板１１４の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１１４の厚みが５ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１１４としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、導熱樹脂１１６を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部（あるいは凹凸部）を形成しても良い。線膨張係数は８×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃としており、金属板１１４や発光素子１００の線膨張係数に近づけることにより、発光ブロック１０２の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。また金属板１１４を他の放熱板（図示していない）にネジ止めできる。

またリードフレーム１１２としては、銅を主体とした金属板を、少なくともその一部が事前に打抜かれたものを用いることができる。そしてリードフレーム１１２の厚みは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下（更に望ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）が望ましい。これはＬＥＤを制御するには大電流（例えば３０Ａ〜１５０Ａであり、これは駆動するＬＥＤの数によって更に増加する場合もある）が必要であるためである。またリードフレーム１１２の肉厚が０．１０ｍｍ未満の場合、プレスが難しくなる場合がある。またリードフレーム１１２の肉厚が１ｍｍを超えると、プレスによる打ち抜き時にパターンの微細化が影響を受ける場合がある。また発光ブロック１０２の幅や高さ（あるいは極細化）に影響を与える場合もある。ここでリードフレーム１１２の代わりに銅箔（例えば、厚み１０ミクロン以上５０ミクロン以下）を使うことは望ましくない。本発明の場合、ＬＥＤで発生する熱は、リードフレーム１１２を通じて広く拡散されることになる。そのためリードフレーム１１２の厚みが厚いほど、リードフレーム１１２を介しての熱拡散が有効となる。一方、リードフレーム１１２の代わりに銅箔を用いた場合、銅箔の厚みがリードフレーム１１２に比べて薄い分、熱拡散しにくくなる可能性がある。

なお発光ブロック１０２の一辺の大きさは、０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が望ましい。０．５ｍｍ角未満の場合、折り曲げて多角形を構成することが難しい場合がある。５０ｍｍ角を超えると、発光ブロック１０２の寸法が大きくなり、光学設計が難しくなり、リフレクター１０６も高価になる。なお発光ブロックは、多角形の柱状が望ましい。多角形としては３角形以上であれば、６角形、１２角形、２４角形等を形成できる。なお発光ブロック１０２を多角柱とする場合、その柱を長くすることで、効果的に放熱効果を高められる。またその柱の中に、発光ブロック１０２への配線を隠すことで、配線を保護できる。また発光ブロック１０２の一面に実装する発光素子１００は一個以上とすることで、放熱発光部品の光量を増加できる。

なお放熱発光部品の構成において、発光素子１００からの発熱量が少ない場合、あるいは発光素子１００の実装密度が低い場合は、金属板１１４を省略することも可能である。

またリフレクターは金属、樹脂、セラミック製のものを使うことができる。そしてその表面を磨く（あるいは鏡面とする）ことでより光反射性を高められる。なお必要に応じてＡｇ等の高光反射材を蒸着、スパッタ、めっき等で形成することが望ましい。また高屈折率の白色セラミック粉を分散した光反射性の高い樹脂材料を用いてリフレクター１０６を形成することもできる。

以上のようにして、複数本のリードフレーム１１２が、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６で部分的に複数個所固定され、前記導熱樹脂１１６が形成されていない部分の前記リードフレーム１１２にて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム１１２上に発光素子１００を実装した放熱発光部品を提供する。

また複数本のリードフレーム１１２と金属板１１４が、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６で部分的に複数個所固定され、前記導熱樹脂１１６が形成されていない部分の前記リードフレーム１１２にて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム１１２上に発光素子１００が実装した放熱発光部品を提供できる。

複数のリードフレーム１１２と金属板１１４が、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６で部分的に複数個所固定され、前記リードフレーム及び前記導熱樹脂１１６が形成されていない部分の前記金属板１１４にて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム１１２上に発光素子１００が実装された放熱発光部品を提供できる。

複数のリードフレーム１１２を、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレームを前記導熱樹脂１１６で一体化した後、前記リードフレーム１１２を折り曲げて多角形を形成することで、放熱発光部品を製造する。

複数のリードフレーム１１２と金属板１１４を、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレーム１１２を前記導熱樹脂１１６で一体化した後、前記リードフレーム１１２を折り曲げて多角形を形成することで放熱発光部品を製造する。

複数のリードフレーム１１２と金属板１１４を、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１１６を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレーム１１２を前記導熱樹脂１１６で一体化した後、前記金属板１１４を折り曲げて多角形を形成することで、放熱発光部品を製造する。

以上のように、本発明にかかる放熱発光部品や発光モジュールを用いることで、多数個の発光素子を安定して点灯できるため、液晶表示素子や照明装置の小型化、高演色化等の用途にも適用できる。

実施の形態１における放熱発光部品を示す斜視図 発光ブロックの一回路を示す回路図 発光素子が実装された後の発光ブロックの斜視図 発光素子が実装される前の発光ブロックの斜視図 金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定した状態を示す斜視図 金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定する様子を示す断面図 発光素子が実装された状態の発光ブロックの斜視図 発光素子が実装される前の発光ブロックの斜視図 金属板上に導熱樹脂を介してリードフレームを固定する様子を示す断面図 従来のＬＥＤ発光素子の一例を示す断面図

符号の説明

１００ 発光素子
１０２ 発光ブロック
１０４ 矢印
１０６ リフレクター
１０８ 保護素子
１１０ 配線
１１２ リードフレーム
１１４ 金属板
１１６ 導熱樹脂
１１８ 点線

Claims (11)

1. 複数本のリードフレームが、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂で部分的に複数個所固定され、前記導熱樹脂が形成されていない部分の前記リードフレームにて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム上に発光素子を実装された放熱発光部品。
2. 複数本のリードフレームと金属板が、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂で部分的に複数個所固定され、前記導熱樹脂が形成されていない部分の前記リードフレームにて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム上に発光素子が実装された放熱発光部品。
3. 複数のリードフレームと金属板が、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂で部分的に複数個所固定され、前記リードフレーム及び前記導熱樹脂が形成されていない部分の前記金属板にて多角形に折り曲げられ、前記リードフレーム上に発光素子が実装された放熱発光部品。
4. 導熱樹脂は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３のいずれか一つに記載の放熱発光部品。
5. 無機フィラーは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３のいずれか一つに記載の放熱発光部品。
6. 熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３のいずれか一つに記載の放熱発光部品。
7. 導熱樹脂は白色である請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３のいずれか一つに記載の放熱発光部品。
8. Ｓｎは０．１ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下、Ｚｒは０．０１５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下、Ｎｉは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｓｉは０．０１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、Ｚｎは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｐは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下、Ｆｅは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である群から選択される少なくとも一種を含む銅を主体とするリードフレームを用いる請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３のいずれか一つに記載の放熱発光部品。
9. 複数のリードフレームを、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレームを前記導熱樹脂で一体化した後、前記リードフレームを折り曲げて多角形を形成する放熱発光部品の製造方法。
10. 複数のリードフレームと金属板を、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレームを前記導熱樹脂で一体化した後、前記リードフレームを折り曲げて多角形を形成する放熱発光部品の製造方法。
11. 複数のリードフレームと金属板を、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレームを前記導熱樹脂で一体化した後、前記金属板を折り曲げて多角形を形成する放熱発光部品の製造方法。

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