JP2008282830A - プリント基板構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、上記課題を解決するために、電子部品、特にＬＥＤや抵抗の熱対策が施されたプリント基板構造を提供する。
【解決手段】この発明は、所定の間隔で複数の電子部品が配置されるプリント基板において、電子部品に至る一方のプリント配線が、該電子部品を囲むように所定の面積に拡大されて放熱部を形成することにある。これによって、電子部品、特にＬＥＤに接続されるプリント配線の一方を、ＬＥＤを囲むように拡大して放熱部を形成したことによって、ＬＥＤから生じる熱は放熱部へ直接熱伝導され、広い面積の放熱部から放出されるため、効率の良いＬＥＤの冷却効果が得られるものである。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、プリント基板上に配置されるＬＥＤ等の電子部品の放熱効果を高めた構造を有するプリント基板構造に関する。

特許文献１は、発熱部品下に部品取り付け用導体パターンを設け、その直下のプリント配線基板に設けたスルーホール電極を介して裏面導線パターンと接続し、裏面導線パターン上の放熱器を取り付けた構成とした電子部品の放熱方法を開示する。

特許文献２は、フレキシブルプリント基板が、放熱パターンとモータを駆動するモータ駆動用の配線パターンとから構成され、放熱パターンが通常のフレキシブルプリント基板の配線に用いられる銅箔で、モータの放熱部幅をカバーするように幅広に構成され、モータ駆動用の配線パターンは通常の幅でパターン構成されていることを開示する。

特許文献３は、ＬＥＤランプの一対の通電用リードフレームとは別に３本目のリードフレームとして放熱用リードフレームを設け、放熱用リードフレームの一方端が、発熱体であるＬＥＤランプのモールド樹脂内の発光部の背面に固定され、他方端がプリント基板の放熱用パターンに実装され、ＬＥＤランプ内の熱が放熱用リードフレームを介して放熱用パターンに伝達され、放熱用パターンで放熱されることを開示する。

特許文献４は、導光板と、導光板の側端面に配置される点状光源と、点状光源が実装されるフレキシブルプリント基板とを有し、フレキシブルプリント基板が、ベースフィルムと、導通パターンと、カバーレイフィルムとを含み、導通パターンが、配線パターンと、ランド部と、配線パターン及びランド部を接続し、ランド部より面積の広い中継部とを有し、カバーレイフィルムに形成された開口部から、ランド部と中継部の一部が露出しており、ランド部より面積の広い中継部が、断線防止部及び放熱部として機能する面状照明装置を開示する。
特開平６−２６８３４１号公報 特開２００１−３２６４８４号公報 特開２００２−１６２９２号公報 特開２００６−３１０１２３号公報

上述した特許文献から明らかなように、特にＬＥＤや抵抗などの電子部品から放出される熱の処理については多くの課題がある。特に、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく広い面積で均一な照明を得ることのできる面照明光源装置においては、ＬＥＤの温度が許容動作温度範囲に収まること、多数のＬＥＤを使用する場合の熱の偏在や局所的な熱の上昇の防止などの課題が達成される必要がある。また、特に厚さを薄くすることが要求されるため、放熱の仕組みも極力薄くすることが求められ、また生産が容易で安価であることも要求される。

以上のことから、本願発明は、上記課題を解決するために、電子部品、特にＬＥＤや抵抗の熱対策が施されたプリント基板構造を提供することにある。

したがって、この発明は、所定の間隔で複数の電子部品が配置されるプリント基板において、電子部品に至る一方のプリント配線が、該電子部品を囲むように所定の面積に拡大されて放熱部を形成することにある。また、前記放熱部は、前記プリント基板の裏面に形成された放熱部とスルーホールを介して連通されるものであっても良い。さらに、前記電子部品がＬＥＤであり、このＬＥＤが前記プリント基板上に均等に配置されると共に、直線的に配置されて列を構成するＬＥＤが電気的に直列に接続され、それぞれの列が電気的に並列に接続されることが望ましい。

また、前記電子部品はアノード放熱型のＬＥＤであり、該ＬＥＤのアノード側のプリント配線が前記ＬＥＤを囲むように拡大されてアノード側放熱部を形成することが望ましい。

さらに、前記電子部品はカソード放熱型のＬＥＤであり、該ＬＥＤのカソード側のプリント配線が前記ＬＥＤを囲むように拡大されてカソード側放熱部を形成することが望ましい。

さらにまた、前記電子部品はＬＥＤであり、一方の表面には、ＬＥＤの第１の端子に接続されるプリント配線がＬＥＤ装着部を囲むように拡大されて形成された第１の放熱部が設けられ、他方の表面には、ＬＥＤの第２の端子に接続されるプリント配線がＬＥＤ装着部を囲むように拡大されて形成された第２の放熱部を具備すると共に、前記第１の放熱部と前記第２の放熱部は、複数の第１のスルーホールを介して連通され、一方の表面のＬＥＤの第１の端子に接続されるプリント配線と、他方の表面のＬＥＤの第２の端子に接続されるプリント配線は、少なくとも１つの第２のスルーホールを介して連通されることが望ましい。尚、前記第１の端子は、アノード端子又はカソード端子のいずれかであり、前記第２の端子は、第１の端子と異なるアノード端子又はカソード端子のいずれかであることが望ましい。また、前記第１のスルーホールは、ＬＥＤの装着部近傍に集合的に配置されることが望ましい。

さらに、前記ＬＥＤ以外の電子部品は、前記放熱部の近傍に配されることが望ましく、特に前記ＬＥＤ以外の電子部品が抵抗素子である場合、この抵抗素子が複数の抵抗素子に分割されると共に、前記放熱部近傍に配置されることが望ましい。

前記放熱部、特に前記アノード側放熱部及び前記カソード側放熱部の形状は、前記ＬＥＤに囲設される方形形状、六角形状、円形形状等、プリント基板の設計に合わせて変更可能である。

本願発明によれば、電子部品、特にＬＥＤに接続されるプリント配線の一方を、ＬＥＤを囲むように拡大して放熱部を形成したことによって、ＬＥＤから生じる熱は放熱部へ直接熱伝導され、広い面積の放熱部から放出されるため、効率の良いＬＥＤの冷却効果が得られるものである。

また、それぞれアノード放熱型のＬＥＤ又はカソード放熱型のＬＥＤに対応するように設計することも可能であり、また一面にはアノード放熱型ＬＥＤが装着可能な構造とし、他方の面にカソード放熱型のＬＥＤが装着可能な構造として、両タイプのＬＥＤの装着を可能にした兼用のプリント基板とすると共に、それぞれの放熱部をスルーホールで連通することによって、他方の放熱部を一方の放熱部の付加的な放熱部として利用できるので、放熱効果をさらに向上させることが可能となるものである。

また、連通するスルーホールをＬＥＤ近傍に集中的に配したことによって、裏側への熱の伝達を効率良く行うことが可能となるものである。

さらに、例えば抵抗素子のような発熱する電子部品を前記放熱部の近傍に配したことによって、それらの電子部品から発生する熱も放熱部から放射することができ、電子部品の加熱を防止することができるものである。

また、ＬＥＤ以外の電子部品が抵抗素子である場合、これらの抵抗素子を複数に分割して前記放熱部の回りに配することによって、抵抗素子の１つ当たりの発熱量を抑えると共にその熱を放熱部によって効率よく放出することが可能となるものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例１に係るプリント基板１は、例えば図１に示すように、プリント基板１上に放熱コンタクトをカソード側とするように指定されたカソード放熱型のＬＥＤ（図示せず）用のプリント基板構造を有する。各ＬＥＤは、横方向に均等に配置され、直列に接続されたＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃからなる列を、この実施例１では、３列具備している。それぞれの列は、４つのブロックによって構成され、それぞれのブロックは、ＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、それぞれのＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード側に接続される方形形状の放熱部３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、前記ＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード側に接続され、前記放熱部３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃから電気的に絶縁された引き出しプリント配線４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、この引き出しプリント配線４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ上に設けられた抵抗５とによって構成される。また、抵抗５は、抵抗素子５Ａ，５Ｂによって構成され、前記放熱部３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃの近傍に配置される。尚、１２は、基板固定用の穴を示す。

図示しない外部制御装置からの電源出力は、グランド側端子７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）を介して第１のカソード側放熱部３に供給され、第１のＬＥＤ３及びＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード側と連通する引き出しプリント配線４を介して第２のカソード側放熱部３Ａへ、さらには同様に第３のアノード側放熱部３Ｂ、第４のカソード側放熱部３Ｃと順次接続され、電源側プリント配線１０及び出力側端子１１を介して、外部制御装置の電源側と接続され、その列のＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃが発光するものである。

また、前記グランド側端子７は、抵抗８，９を介して形成された３つのグランド側端子７Ａ，７Ｂ，７Ｃによって構成されており、図示しない取り付けネジ弐より選択的に図示しない筺体フレームに固着することによって、その列のＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃの発光レベルを高、中、低に設定することが可能となるものである。

以上の構成のプリント基板１において、ＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃの放熱コンタクト、すなわちダイ(die)又はスラグ(slug)を、放熱部３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃと接続できるため、ＬＥＤ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃで生じた熱を効果的に放熱することができ、上述した課題を達成することができるものである。

本願発明の実施例２に係るプリント基板２０は、一方の面２０Ａに、図２及び図３で示されるように、放熱コンタクトをアノード側とするように指定されたアノード放熱型のＬＥＤ（図示せず）用のプリント基板構造を有する。これは、ＬＥＤのアノード側接点部２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと接続されるプリント配線が、アノード側接点部２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃから方形に広がるように形成され、アノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃとなるものである。

また、ＬＥＤのカソードと接続される第１のカソード側引き出し配線２４は、第１のアノード側放熱部２３と絶縁されると共に、次の第２のアノード側放熱部２３Ａと電気的に接続される。同様に、第２のカソード側引き出し配線２４Ａは、第２のアノード側放熱部２３Ａと電気的に絶縁され、且つ次の第３のアノード側放熱部２３Ｂと電気的に接続される。このように、第１のアノード側放熱部２３から第４のカソード側引き出し配線２４Ｃまで、電気的に直列に接続される。この実施例２では、この直列に接続された列が、３列電気的に並列に配置される。

また、前記アノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃには、伝導用スルーホール２５が前記アノード側接点部２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの周辺に複数形成され、放熱コンタクトをカソード側とするように指定されたカソード放熱型のＬＥＤ（図示せず）用のプリント基板構造が形成された他方の面２０Ｂのカソード側放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃと電気的且つ熱伝導的に接続される。

図４及び図５で示すように、実施例２に係るカソード放熱型のＬＥＤ（図示せず）用のプリント基板構造は、略方形に拡大されたカソード側放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを有し、その中央部分に、前記カソード放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃと電気的に絶縁されたアノード側接点部３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃがそれぞれ設けられる。このアノード側接点部３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、アノード用スルーホール２８を介して前記カソード側引き出し配線２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとそれぞれ接続される。

また、前記一方の側面２０Ａのアノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃと、前記他方の側面２０Ｂのカソード側放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃとは、スルーホール２７，２７Ａ，２７Ｂ、２７Ｃを介してそれぞれ電気的に接続されており、また前記一方の側面２０Ａのカソード側引き出し配線２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、スルーホール２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介して他方の側面２０Ｂ側へ延出しているものである。

以上の構成により、アノード放熱型のＬＥＤを使用する場合には、一方の面２０Ａを使用し、第１のアノード側放熱部２３に形成されたスルーホール２７に外部制御装置の出力側を接続し、第４のアノード側放熱部２３Ｃに形成されたスルーホール２６Ｃを外部制御装置のグランド側と接続する。これによって、４つのＬＥＤが直列に接続された電気回路を構成することができ、ＬＥＤから生じる熱は、それぞれのアノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによって放熱されると共に、伝導用スルーホール２５を介して接続された他方の面のカソード側放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃによっても放熱されるものである。

また、カソード放熱側のＬＥＤを使用する場合には、他方の面２０Ｂを使用する。この場合、外部制御装置の出力側をスルーホール２６Ｃに接続すると共に、グランド側をスルーホール２７に接続する。これによって、スル−ホール２６Ｃ、第４のカソード側引き出し配線２４Ｃ、第４のアノード用スルーホール２８Ｃ、他方の面２０Ｂの第４のアノード接点部３２Ｃ、図示しないＬＥＤ（この場合、第１のＬＥＤ）を経由し、第１のＬＥＤのカソード側が接触するカソード側放熱部３３Ｃ、スルーホール２５Ｃ及び／若しくはスルーホール２７Ｃ及び／若しくはスルーホール２６Ｂ、第３のカソード側引き出し配線２４Ｂ、第３のアノード用スルーホール２８Ｂ、第３のアノード接点部３２Ｂ、第２のＬＥＤ、第３のカソード側放熱部３３Ｂ、スルーホール２５Ｂ及び／若しくはスルーホール２７Ｂ及び／若しくはスルーホール２６Ａ、第２のカソード側引き出し配線２４Ａ、第２のアノード用スルーホール２８Ａ、第２のアノード接点部３２Ａ、第３のＬＥＤ、第２のカソード側放熱部３３Ａ、スルーホール２５Ａ及び／若しくはスルーホール２７Ａ及び／若しくはスルーホール２６、第１のカソード側引き出し配線２４、第１のアノード用スルーホール２８、第１のアノード接点部３２、第４のＬＥＤ、第１のカソード側放熱部３３、及びスルーホール２７へ至る電気回路が構成される。

この場合も、上記アノード放熱型のＬＥＤを使用する場合と同様に、ＬＥＤから生じる熱は、カソード側放熱部３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃから放出されると共に、伝導用スルーホール２５を介して反対側のアノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに伝達され、これらのアノード側放熱部２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃからも放熱されるものである。

本願発明に係る実施例３は、例えば図６に示すように、制御用トランジスタ４１を設けた制御用プリント基板４０のプリント基板構造である。この基板構造の特徴は、制御用トランジスタ４１のコレクタ端子４２に接続されるプリント配線４３が拡大されて前記制御用トランジスタ４１の放熱部を形成すると共に、前記制御用トランジスタ４１のエミッタ端子４４に接続される抵抗５０が複数の抵抗素子５１〜６６に分割されると共に、抵抗素子５１〜６６が接続されるプリント配線４５〜４９の内、特にプリント配線４５，４７，４９の幅を可能な限り拡大させたことにある。このように、熱の発生源としての抵抗素子５１〜６６を分割すると共に、抵抗素子５１〜６６による熱を、幅の広いプリント配線４５，４７，４９によって効率よく放出できるものである。

本願発明の実施例１に係るプリント基板の概略構成図である。 本願発明の実施例２に係るプリント基板の一方の面の概略構成図である。 本願発明の実施例２に係るプリント基板の一方の面の一部拡大概略構成図である。 本願発明の実施例２に係るプリント基板の他方の面の概略構成図である。 本願発明の実施例２に係るプリント基板の他方の面の一部拡大概略構成図である。 本願発明の実施例３に係る制御用プリント基板の概略構成図である。

符号の説明

１ プリント基板
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ ＬＥＤ
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 放熱部
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 引き出しプリント配線
５ 抵抗
５Ａ，５Ｂ 抵抗素子
７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ） 入力側端子
８，９ 抵抗素子
１０ グランド側プリント配線
１１ 出力側端子
１２ 基板固定用の穴
２０ プリント基板
２０Ａ 一方の面
２０Ｂ 他方の面
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ アノード側接点部
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ アノード側放熱部
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ カソード側引き出し線
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ 伝導用スルーホール
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ スルーホール
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ スルーホール
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ アノード側スルーホール
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ アノード側接点部
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ カソード側接点部
４０ プリント基板
４１ 制御用トランジスタ
４５〜４９ プリント配線
５０ 抵抗
５１〜６６ 抵抗素子

Claims (8)

1. 所定の間隔で複数の電子部品が配置されるプリント基板において、
   電子部品に接続されるプリント配線の一方が、該電子部品を囲むように所定の面積に拡大されて放熱部を形成することを特徴とするプリント基板構造。
2. 前記放熱部は、前記プリント基板の裏面に形成された放熱部とスルーホールを介して連通されることを特徴とする請求項１記載のプリント基板構造。
3. 前記電子部品はアノード放熱型のＬＥＤであり、該ＬＥＤのアノード側のプリント配線が前記ＬＥＤを囲むように拡大されてアノード側放熱部を形成することを特徴とする請求項１記載のプリント基板構造。
4. 前記電子部品はカソード放熱型のＬＥＤであり、該ＬＥＤのカソード側のプリント配線が前記ＬＥＤを囲むように拡大されてカソード側放熱部を形成することを特徴とする請求項１記載のプリント基板構造。
5. 前記電子部品はＬＥＤであり、一方の表面には、ＬＥＤの第１の端子に接続されるプリント配線がＬＥＤ装着部を囲むように拡大されて形成された第１の放熱部が設けられ、他方の表面には、ＬＥＤの第２の端子に接続されるプリント配線がＬＥＤ装着部を囲むように拡大されて形成された第２の放熱部を具備すると共に、
   前記第１の放熱部と前記第２の放熱部は、複数の第１のスルーホールを介して連通され、
   一方の表面のＬＥＤの第１の端子に接続されるプリント配線と、他方の表面のＬＥＤの第２の端子に接続されるプリント配線は、少なくとも１つの第２のスルーホールを介して連通されることを特徴とする請求項１記載のプリント基板構造。
6. 前記第１のスルーホールは、ＬＥＤの装着部近傍に集合的に配置されることを特徴とする請求項５記載のプリント基板構造。
7. 前記ＬＥＤ以外の電子部品は、前記放熱部の近傍に配されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載のプリント基板構造。
8. 前記ＬＥＤ以外の電子部品は抵抗素子であり、該抵抗素子は複数の抵抗素子に分割されると共に、前記放熱部近傍に配置されることを特徴とする請求項７に記載のプリント基板構造。

Images