JP2008270609A - 電子部品の放熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤ素子が搭載されたセラミック基板と放熱板との位置ずれを防止するとともに、セラミック基板と放熱板との熱抵抗を低減させたことにより放熱効果の向上を実現する。
【解決手段】回路パターン１２１，１２２が固着された高熱伝導性のセラミック基板１３の回路パターン１２１，１２２に電気的に接続するとともに、セラミック基板１３にＬＥＤ素子１１を接続する。セラミック基板１３は放熱板１４に形成した凹部１６に接着剤１７を介して嵌合する。これにより、ＬＥＤ素子１３の位置ずれを防止して光学特性の劣化を防止するとともに、セラミック基板１３と放熱板１４の熱抵抗の低減を図り放熱効果の向上を図ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱伝導性の高いセラミック基板に搭載した高熱を発する発光素子の放熱を効率的に行う電子部品の放熱装置に関する。
従来の十分な放熱性を有し、大電流を流すことが可能なＬＥＤ（発光ダイオード）素子では、ＬＥＤ素子と高熱伝導性のセラミック基板と放熱板からなり、放熱基板上にセラミック基板が固着され、セラミック基板上にＬＥＤ素子がマウントされている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−２０７３６７公報
上記した特許文献１の技術は、セラミック基板と放熱板は平坦面同士の接合のため、位置ずれが起る場合がある。ＬＥＤ素子を光学系とユニット化した場合、多少のずれによっても所望の配光特性が得られなくなる。また、ＬＥＤ素子が直接実装されているセラミック基板を放熱板に固定するには、接着剤等の熱伝導率の悪い部材が使用されるため、セラミック基板と放熱板の接触面積が小さい場合は、熱抵抗が大きくなり、放熱性が悪くなる、という問題があった。
この発明の目的は、ＬＥＤ素子が搭載されたセラミック基板と放熱板との位置ずれを防止するとともに、セラミック基板と放熱板との熱抵抗を低減させ放熱性の向上させた電子部品の放熱装置を提供することにある。
上記した課題を解決するために、この発明の電子部品の放熱装置は、導電性パターンが固着された高熱伝導性のセラミック基板と、前記導電性パターンに電気的に接続するとともに、前記セラミック基板に取着した高い熱を発する発光素子と、前記セラミック基板に結合した放熱板と、前記放熱板面に形成した凹部と、を具備し、前記凹部に前記発光素子が取り付けられた反対側の前記セラミック基板を嵌合したことを特徴とする。
また、この発明の電子部品の放熱装置は、一方面に回路パターンが固着され、他方面に箱部が一体形成された高熱伝導性のセラミック基板と、前記回路パターンに電気的に接続するとともに、前記セラミック基板に取着した高い熱を発する発光素子と、前記セラミック基板に結合した放熱板と、前記放熱板面に一体形成した凸部と、を具備し、前記セラミック基板の箱部を、前記凸部に接合材を介して嵌合したことを特徴とする。
この発明によれば、高い熱を発する発光素子の位置ずれを防止するとともに、熱抵抗の低減を図り放熱効果の向上を図ることが可能となる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図３は、この発明の電子部品の放熱装置に関する第１の実施形態について説明するための、図１は概念について説明するための分解斜視図、図２は図１の上面図、図３は図１の断面図である。
図１において、１１は大電流が流されることにより高熱を発する発光素子であるＬＥＤ素子であり、ＬＥＤ素子１１の発光部と対向する位置には図示しない光学部品が配置され、ＬＥＤ素子１１から発せられた光を光学部品で光学処理して照射させている。１２１，１２２はＬＥＤ素子１１の電極に接続された回路パターンであり、これら回路パターン１２１，１２２は、高熱伝導性のセラミック基板１３に固着されている。セラミック基板１３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の高い熱伝導率を有する材料で形成される。
１４は、一方の面に複数のフィン１５が一体形成させた放熱板である。放熱板１４はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属製やセラミックス、グラファイト等の熱伝導率の高い材料で構成されている。フィン１５が形成された他方の面には、セラミック基板１３よりも若干大きめの凹部１６が形成される。凹部１６の内面には、フィラーが含有されたシリコン等の高熱伝導率の接着剤１７を塗布する。この状態でＬＥＤ素子１１がマウントされたセラミック基板１３の反対面側は、凹部１６に嵌合させて接着剤１７で固着させる。
１８は、ＬＥＤ素子１１を駆動させる回路が搭載される回路基板であり、回路基板１８の配線パターン１９１，１９２とセラミック基板１３の回路パターン１２１，１２２は、それぞれジャンプワイヤ２０１，２０２を用いて電気的に接続される。
上記に説明した構成では、セラミック基板１３と放熱板１４の接合面積が凹部１６の側面の分だけ広くすることができることから熱抵抗を低減でき温度上昇を抑えることができる。また、セラミック基板１３が凹部１６に嵌合されていることから、ＬＥＤ素子１１の位置ずれを防止できる。さらに、ＬＥＤ素子１１に対向配置される光学系の特性の悪化を防止することができる。
図４、図５は、この発明の電子部品の放熱装置に関する第２の実施形態について説明するための、図４は概念について説明するための断面図、図５は図４の要部の斜視図である。なお、図４、図５において、第１の実施形態と同一部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
図４、図５に示すように、凹部１６に嵌合されないセラミック基板１３の側面に一体的に鍔部４１を形成し、この鍔部４１と放熱板１４との間にも接着剤１７を介在させたものである。
この実施形態では、位置ずれを防ぐことによる光学特性の確保ができるとともに、鍔部４１と放熱板１４との接合部分の面積を広くできることから、さらに熱抵抗の低減を期待することができる。
図６、図７は、この発明の電子部品の放熱装置に関する第３の実施形態について説明するための、図６は概念について説明するための分解斜視図、図７は図６の断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
この実施形態は、放熱板１４に凸部６１を一体形成し、セラミック基板１３に凸部６１より一回り大きい凹部６２を形成し、凸部６１に接着剤１７を塗布して、接着剤１７を介して凸部６１に凹部６２を嵌合させたものである。
この場合も、位置ずれを防ぐことによる光学特性の確保ができるとともに、凸部６１の側面と凹部６２のない側面との接合部分の面積を広くできる分の熱抵抗の低減を図ることができ放熱性を向上させることができる。
図８は、この発明の電子部品の放熱装置に関する第４の実施形態について説明するための断面図である。なお、第３の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
この実施形態は、第２の実施形態と同様に、セラミック基板１３に形成した凹部６２の開口部の側面から鍔部８１を一体形成し、鍔部８１と放熱板１４との間にも接着剤１７を介在させる。
この実施形態は、第２の実施形態と同様に、鍔部８１と放熱板１４との接合部分の面積を広くできることから、さらに熱抵抗の低減を期待することができる。
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。放熱板１４と一体形成された凹部１６は、金型にアルミニウムを鋳造することにより形成されたものについて説明したが、板状のアルミニウムをプレス加工によって凹部を一体形成しても構わない。このとき、フィン１５に代わるものとしては凹部の両側をプレス加工によって波形状とすればよい。
また、接着剤１７に代えてロウ材を用いてもよい。この場合は、より強固な接合ができるとともに、熱抵抗もさらに低減できる。ロウ材は、スズ（Ｓｎ）を含むペースト状の合金を、セラミック基板１３を嵌合する前に塗布してからセラミック基板１３を嵌合させ、その後Ｓｎを含む合金を焼成することにより、セラミック基板１３と放熱板１４との結合を行えばよい。
さらに、図８の鍔部８１は、セラミック基板１３の側面の肉厚を暑くすることで、鍔にしたことと同じ効果を得ることができる。
この発明の電子部品の放熱装置に関する第１の実施形態の概念について説明するための分解斜視図。 図１の上面図。 図１の断面図。 この発明の電子部品の放熱装置に関する第２の実施形態について説明するための断面図。 図４要部の斜視図。 この発明の電子部品の放熱装置に関する第３の実施形態について説明するための分解斜視図。 図６の断面図。 この発明の電子部品の放熱装置に関する第４の実施形態について説明するための断面図。
符号の説明
１１ ＬＥＤ素子
１２１，１２２ 回路パターン
１３ セラミック基板
１４ 放熱板
１５ フィン
１６ 凹部
１７ 接着剤
１８ 回路基板
１９１，１９２ 配線パターン
２０１，２０２ ジャンプワイヤ
４１ 鍔部
６１ 凸部
６２ 凹部

Claims (4)

  1. 回路パターンが固着された高熱伝導性のセラミック基板と、
    前記回路パターンに電気的に接続するとともに、前記セラミック基板に取着した高い熱を発する発光素子と、
    前記セラミック基板に結合した放熱板と、
    前記放熱板に形成した凹部と、を具備し、
    前記発光素子が取り付けられた反対側の前記セラミック基板を、前記凹部に接合材を介して嵌合したことを特徴とする電子部品の放熱装置。
  2. 一方面に回路パターンが固着され、他方面に箱部が一体形成された高熱伝導性のセラミック基板と、
    前記回路パターンに電気的に接続するとともに、前記セラミック基板に取着した高い熱を発する発光素子と、
    前記セラミック基板に結合した放熱板と、
    前記放熱板に一体形成した凸部と、を具備し、
    前記セラミック基板の凹部を、前記凸部に接合材を介して嵌合したことを特徴とする電子部品の放熱装置。
  3. 前記接合材は、耐熱性の接着剤またはロウ材であることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の放熱装置。
  4. 前記セラミック基板に鍔部を一体形成するとともに、該鍔部を前記接合材を介して前記放熱板と接合したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電子部品の放熱装置。
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