JP2009021385A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱特性を向上できる電子部品を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子等の回路素子７に接続されるリードフレームにより形成された配線電極４と、回路素子７に熱接続された高熱伝導性を有する放熱部１１と、配線電極４及び放熱部１１と一体成形される絶縁基板３と、回路素子７の周囲を囲む高熱伝導性を有した枠体６とを備え、枠体６から突出して放熱部１１に直接接する突起部６ｂを設け、突起部６ｂの周囲に形成される隙間６ｃに固着材１９を充填して枠体６を絶縁基板３に固着した。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ素子等の発熱を伴う回路素子を有した電子部品に関する。

図１７は従来の電子部品を示す斜視図である。図１８、図１９は図１７をＡ−Ａで切断した斜視図及び断面図を示している。図２０、図２１は図１７をＢ−Ｂで切断した斜視図及び断面図を示している。電子部品１はＬＥＤ素子から成る回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ（以下、「回路素子７」という場合がある）を有した表面実装型ＬＥＤを構成する。回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂはそれぞれ赤色光、緑色光、青色光を出射する。

電子部品１は開口部６ａを中央に有した枠体６が絶縁基板３上に一体成形される。絶縁基板３はリードフレームから成る配線電極４及び放熱部１１がインサート成形によって一体化されている。放熱部１１は平面視Ｈ字型に形成され、両端を橋架する中央部１１ａに回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが熱伝導率の高い接着剤１５により固着される。

回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは枠体６の開口部６ａ内に配され、枠体６によって周囲が囲まれる。開口部６ａの壁面は反射率の高い金属等がコーティングされた傾斜面から成り、回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの出射光を反射して集光する。

配線電極４は開口部６ａ内に配された素子接続端子部４ａと絶縁基板３の側面に配された外部接続端子部４ｃとを有している。回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂはそれぞれ対応した配線電極４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの素子接続端子部４ａにリード線８によって接続される。これにより、外部接続端子部４ｃを介して回路素子７に電力が供給される。

上記構成の電子部品１において、外部接続端子部４ｃを介して外部から電力が供給されると回路素子７が発光して光が出射される。回路素子７の出射光は枠体６の開口部６ａの壁面で反射して集光され、発光効率の高い電子部品１を得ることができる。また、回路素子７の発熱は放熱部１１に伝えられて放熱される。

また、金属等の高熱伝導性を有する材料によって絶縁基板３と別部材から成る枠体６を備えた電子部品が知られている。枠体６は接着剤等の固着材を挟んで放熱部１１上に固着される。これにより、回路素子７の発熱は放熱部１１を介して枠体６から放熱され、電子部品１の放熱効率を向上することができる。

特開２００２−３７４００７号公報（第２頁−第６頁、第４図） 特開２００６−９３４３５号公報（第６頁−第９頁、第２図）

ＬＥＤ素子は高輝度を得るために駆動電流を増加させると電力損失も増大して高温になる。また、ＬＥＤ素子は温度が低いほど光電変換効率が高いため、高温になると輝度が低下する。加えて、ＬＥＤ素子は高温になると寿命が短縮され、信頼性が低下する。このため、高輝度の回路素子７の発熱を更に放熱できる放熱効率のより高い電子部品１が求められている。

しかしながら、上記の後者の電子部品によると、枠体６と放熱部１１との間に接着層が形成されるため、枠体６と放熱部１１との間の伝熱量が低下する。このため、回路素子７の発熱を十分放熱できない問題があった。尚、ＬＥＤ素子に限られず、発熱を伴う回路素子を有した電子部品において同様の問題がある。

本発明は、放熱特性を向上できる電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回路素子に接続されるリードフレームにより形成された配線電極と、前記回路素子に熱接続された高熱伝導性を有する放熱部と、前記配線電極及び前記放熱部と一体成形される絶縁基板と、前記回路素子の周囲を囲んで前記放熱部に直接接して配されるとともに高熱伝導性を有する枠体とを備えたことを特徴としている。

この構成によると、配線電極を介して回路素子に電力が供給される。回路素子は放熱部上に配されて放熱部に熱接続される。放熱部には回路素子の周囲を囲む枠体が接着層を介することなく直接接して配される。電力供給による回路素子の発熱は放熱部を介して枠体に伝えられ、放熱部及び枠体から放熱される。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記枠体及び前記放熱部の一方から突出して他方に直接接する突起部を設け、前記突起部の周囲に形成される隙間に固着材を充填して前記枠体を前記絶縁基板に固着したことを特徴としている。この構成によると、例えば、枠体の下面に形成される突起部が放熱部に直接接し、突起部の周囲の隙間に固着材が充填される。回路素子の発熱は放熱部から突起部を介して枠体に伝えられる。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記放熱部が前記絶縁基板の前記枠体を設置する面の対向面に配されるとともに、前記放熱部まで延びる孔部を前記絶縁基板に形成し、前記孔部に嵌合して前記放熱部に直接接する突起部を前記枠体に設けたことを特徴とことを特徴としている。

この構成によると、枠体に設けた突起部を絶縁基板の孔部に挿通して絶縁基板の表面に枠体が配される。枠体は突起部の座面と絶縁基板との間や孔部と突起部との隙間等に設けた固着材により絶縁基板に取り付けられる。突起部の先端は絶縁基板の裏面に配された放熱部に直接接する。回路素子の発熱は放熱部から突起部を介して枠体に伝えられる。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記絶縁基板に孔部を形成するとともに前記孔部に嵌合する突起部を前記枠体に設け、前記突起部の座面が前記放熱部に直接接し、前記孔部に固着材を充填して前記枠体を前記絶縁基板に固着したことを特徴としている。

この構成によると、枠体に設けた突起部を絶縁基板の孔部に挿通して絶縁基板の表面に枠体が配される。枠体は孔部に充填される固着材により絶縁基板に取り付けられる。突起部の座面は絶縁基板の表面に配された放熱部に直接接する。回路素子の発熱は放熱部から突起部を介して枠体に伝えられる。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記放熱部がリードフレームから成り、前記放熱部により前記絶縁基板の側面が覆われることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記放熱部が前記絶縁基板の表裏に亙って中実な金属板から成り、金属から成る前記枠体を前記放熱部に溶接したことを特徴としている。この構成によると、金属製の枠体及び放熱部が接した状態でスポット溶接や超音波溶接により接合される。

また本発明は、回路素子に接続されるリードフレームにより形成された配線電極と、前記回路素子に熱接続されたリードフレームから成る放熱部と、前記配線電極及び前記放熱部と一体成形される絶縁基板と、前記回路素子の周囲を囲んで固着材により前記絶縁基板に固着される高熱伝導性を有した枠体とを備えた電子部品において、前記枠体と前記放熱部との間に隙間を形成する高熱伝導性を有したスペーサ部を設け、前記固着材が前記隙間に充填されることを特徴としている。

この構成によると、配線電極を介して回路素子に電力が供給される。回路素子は放熱部上に配されて放熱部に熱接続される。放熱部には枠体が固着材により固着される。放熱部と枠体との間にはスペーサ部が接して設けられ、固着材はスペーサ部による隙間に充填される。電力供給による回路素子の発熱は放熱部からスペーサ部を介して枠体に伝えられ、放熱部及び枠体から放熱される。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記回路素子がＬＥＤ素子から成り、傾斜面から成る前記枠体の内面によって前記回路素子の出射光を反射させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記回路素子の周囲を囲んで前記枠体よりも内側に突設される樹脂製の突設部を前記絶縁基板と一体成形し、前記突設部が前記枠体よりも高さが低いことを特徴としている。この構成によると、枠体と絶縁基板とを固着する固着材が絶縁基板上に流出した際に突設部により堰き止められる。また、回路素子の出射光が突設部で乱反射する。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記回路素子を複数設け、一の前記回路素子と他の前記回路素子との発光色が異なることを特徴としている。この構成によると、回路素子の出射光が突設部で乱反射して混色される。

本発明によると、回路素子に熱接続される放熱部と枠体とが高熱伝導性を有して直接接するので、回路素子の発熱を熱ロスが少なく枠体に伝えることができる。従って、電子部品の放熱効率を向上することができる。

また本発明によると、枠体または放熱部から突出する突起部を設け、突起部の周囲に形成される隙間に充填した固着材により枠体を絶縁基板に固着したので、突起部によって放熱部と枠体とを容易に直接接触させることができる。

また本発明によると、枠体の設置面の対向面に配された放熱部まで延びる孔部に嵌合する突起部を枠体に設けたので、突起部によって放熱部と枠体とを容易に直接接触させることができる。

また本発明によると、絶縁基板に形成した孔部に嵌合する突起部を枠体に設け、孔部に固着材を充填したので、突起部の座面によって放熱部と枠体とを容易に直接接触させることができる。

また本発明によると、放熱部がリードフレームから成り、放熱部により絶縁基板の側面が覆われるので、放熱部の放熱面積を大きくして放熱効率をより向上することができる。

また本発明によると、放熱部が絶縁基板の表裏に亙って中実な金属板から成り、金属から成る枠体を放熱部に溶接したので、放熱部と枠体とを容易に直接接触させることができる。また、放熱部の熱容量を大きくして放熱効率をより向上することができる。

また本発明によると、放熱部と枠体との間にスペーサ部を設け、スペーサ部による隙間に充填した固着材により枠体を絶縁基板に固着したので、スペーサ部によって放熱部と枠体とを容易に直接接触させることができる。

また本発明によると、回路素子がＬＥＤ素子から成り、傾斜面から成る枠体の内面によって回路素子の出射光を反射させるので、ＬＥＤ素子の出射光を集光して発光効率の高い電子部品を得ることができる。また、枠体と放熱部とが直接またはスペーサ部を介して接することによって枠体と放熱部との間の接着層を介した光漏れが防止される。従って、光の利用効率を向上することができる。

また本発明によると、枠体よりも内側に高さの低い樹脂製の突設部を突設したので、複数色のＬＥＤ素子の出射光が突設部で拡散して混色される。従って、発色の均一な光を出射する電子部品を得ることができる。また、放熱部と枠体との間の固着材が流動しても突設部で堰き止められ、固着材による導通不良や短絡を防止することができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図１７〜図２１に示す従来例と同一の部分は同一の符号を付している。図１、図２は第１実施形態の電子部品を示す斜視図及び分解斜視図である。

電子部品１はＬＥＤ素子から成る回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを有した表面実装型ＬＥＤを構成する。回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂはそれぞれ赤色光、緑色光、青色光を出射する。回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは銅・４２アロイ合金等のリードフレームから成る配線電極４及び放熱部１１と一体にインサート成形される絶縁基板３上に配される。

また、絶縁基板３上にはアルミダイカスト等の金属や高熱伝導性セラミック等の高熱伝導性を有する枠体６が接着剤等の固着材１９によって固着される。枠体６は中央に円形の開口部６ａを有し、開口部６ａの壁面が傾斜面になっている。

絶縁基板３の表面は放熱部１１によって開口部６ａの外側の略全面が覆われる。放熱部１１は周部間に橋架される中央部１１ａを開口部６ａ内に有し、中央部１１ａに回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが熱伝導率の高い接着剤１５（図３参照）により固着される。これにより、回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは放熱部１１に熱接続され、回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの発熱が放熱部１１から放熱される。

図３、図４は図１をＣ−Ｃで切断した斜視図及び断面図を示している。図５、図６は図１をＤ−Ｄで切断した斜視図及び断面図を示している。放熱部１１は断面Ｃ字型に形成され、絶縁基板３の側面を覆って裏面に延びて形成される。これにより、放熱部１１の放熱面積を増加させることができる。

配線電極４の両端部には素子接続端子部４ａ及び外部接続端子部４ｃが設けられる。素子接続端子部４ａは開口部６ａ内で絶縁基板３の表面に配される。外部接続端子部４ｃは絶縁基板３の側面に配される。素子接続端子部４ａと外部接続端子部４ｃとの間の配線電極４は折曲によって絶縁基板３の裏面に配される。

回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂはそれぞれ対応した配線電極４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの素子接続端子部４ａにリード線８（図１参照）によって接続される。これにより、外部接続端子部４ｃを介して回路素子７に電力が供給される。

枠体６の底面には開口部６ａ側に突起部６ｂが形成される。突起部６ｂは放熱部１１に接着層を介することなく直接接する。固着材１９は突起部６ｂによって枠体６と放熱部１１との間に形成される隙間６ｃに充填され、枠体６と放熱部１１とが固着される。これにより、放熱部１１と枠体６との間の伝熱量の低下を防止し、回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。固着材１９として熱伝導性の高い樹脂、金属ペースト、ハンダ等を用いるとより望ましい。

絶縁基板３の表面には開口部６ａの内側に環状の突設部１３が突設される。突設部１３は絶縁基板３と一体成形される樹脂から成り、枠体６よりも高さが低く形成される。また、突設部１３の内面１３ａは傾斜面から成っている。

上記構成の電子部品１において、外部接続端子４ｂを介して外部から電力が供給されると回路素子７が発光して光が出射される。回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの出射光は突設部１３の内面１３ａで乱反射して混色され、枠体６の開口部６ａの壁面で反射して集光される。これにより、発色が均一で発光効率の高い電子部品１を得ることができる。

回路素子７の発熱は放熱部１１から突起部６ｂを介して枠体６に伝えられ、放熱部１１及び枠体６から放熱される。

本実施形態によると、回路素子７に熱接続される放熱部１１と枠体６とが直接接するので、回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。従って、電子部品１の放熱効率を向上することができる。放熱部１１及び枠体６は金属から成るが高熱伝導性を有した部材であればよく、高熱伝導性セラミックやグラファイト等を用いることができる。

また、枠体６と放熱部１１とが直接接することによって枠体６と放熱部１１との間の接着層を介した光漏れが防止される。従って、電子部品１の光の利用効率を向上することができる。

また、枠体６よりも内側に高さの低い樹脂製の突設部１３を突設したので、複数色のＬＥＤ素子の出射光が突設部１３で拡散して混色される。従って、発色の均一な光を出射する電子部品１を得ることができる。尚、突起部６ｂを枠体６の周部に設け、固着材１９を開口部６ａの周縁に充填してもよい。この時、固着材１９が流動しても突設部１３で堰き止められ、絶縁性の固着材１９による導通不良や導電性の固着材１９による短絡を防止することができる。本実施形態に限られず、開口部６ａを有した枠体６が絶縁基板３上に配される電子部品において突設部１３を設けることによって上記の効果を奏することができる。

本実施形態において、突起部６ｂを枠体６に設けているが、放熱部１１に設けてもよい。また、枠体６と放熱部１１との間に別部材から成る高熱伝導性を有したスペーサ部を設けて隙間６ｃを形成してもよい。スペーサ部は隙間６ｃに充填される固着材１９によって枠体６及び放熱部１１とともに固着される。

これにより、枠体６とスペーサ部が直接接して放熱部１１とスペーサ部が直接接する。従って、回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。スペーサ部としてアルミニウム、銅、銀等の金属や、セラミック、グラファイト等の材料を用いることができる。

次に、図７、図８は第２実施形態の電子部品を示す斜視図及び分解斜視図である。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付している。本実施形態はリードフレームから成る放熱部１１が中央部１１ａで絶縁基板３の表面（枠体６の設置面）に配され、屈曲により両側部で絶縁基板３の裏面（枠体６の設置面の対向面）側に配される。また、絶縁基板３には裏面側の放熱部１１に到達する複数の孔部１４が形成される。その他の部分は第１実施形態と同様である。

図９、図１０は図７をＥ−Ｅで切断した斜視図及び断面図を示している。枠体６の下面には孔部１４に嵌合する突起部６ｄが形成される。突起部６ｄは裏面側の放熱部１１に直接接している。孔部１４と突起部６ｄとの隙間に接着剤等の固着剤１９を充填して枠体６が絶縁基板３に固着されている。枠体６の座面６ｅと絶縁基板３との間に固着剤１９を充填して枠体６を絶縁基板３に固着してもよい。

回路素子７の発熱は放熱部１１から突起部６ｄを介して枠体６に伝えられ、放熱部１１及び枠体６から放熱される。従って、第１実施形態と同様に、回路素子７に熱接続される放熱部１１と枠体６とが直接接するので、回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。従って、電子部品１の放熱効率を向上することができる。

本実施形態において、突起部６ｄの座面６ｅが表面側の放熱部１１に直接接していれば突起部６ｄを裏面側の放熱部１１に届かない長さに形成してもよい。この時、孔部１４に固着剤１９を充填して枠体６が絶縁基板３に固着される。このようにしても回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。また、第１実施形態と同様の突設部１３（図３参照）を設けてもよい。

次に、図１１、図１２は第３実施形態の電子部品を示す斜視図及び分解斜視図である。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付している。本実施形態は絶縁基板３の表裏に亙って中実な金属板から成る放熱部１２を備えている。絶縁基板３は放熱部１２及びリードフレームから成る配線電極４と一体にインサート成形される。その他の部分は第１実施形態と同様である。

放熱部１２は平面視Ｈ字型のブロック状に形成され、両端部を橋架する中央部１２ａ上に回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが設置される。枠体６はアルミダイカスト等の金属から成り、放熱部１２に直接接して配される。枠体６はスポット溶接や超音波溶接等によって放熱部１２に溶接される。枠体６の上面から放熱部１２の下面まで金属から成るため、枠体６を容易に溶接することができる。

回路素子７の発熱は放熱部１２を介して枠体６に伝えられ、放熱部１２及び枠体６から放熱される。従って、第１実施形態と同様に、回路素子７に熱接続される放熱部１２と枠体６とが直接接するので、回路素子７の発熱を熱ロスが少なく枠体６に伝えることができる。従って、電子部品１の放熱効率を向上することができる。尚、第１実施形態と同様の突設部１３（図３参照）を設けてもよい。

第１〜第３実施形態において、回路素子７がＬＥＤ素子から成っているが、発熱を伴う他の素子であってもよい。

本発明によると、発熱を伴う回路素子を有した電子部品に利用することができる。また本発明は、スイッチ内照明、バックライト光源、光プリンターヘッド、カメラフラッシュ、ＬＥＤディスプレイ、電飾装置等の発光装置に用いることができる。

本発明の第１実施形態の電子部品を示す斜視図 本発明の第１実施形態の電子部品を示す分解斜視図 図１をＣ−Ｃで切断した斜視図 図１をＣ−Ｃで切断した断面図 図１をＤ−Ｄで切断した斜視図 図１をＤ−Ｄで切断した断面図 本発明の第２実施形態の電子部品を示す斜視図 本発明の第２実施形態の電子部品を示す分解斜視図 図７をＥ−Ｅで切断した斜視図 図７をＥ−Ｅで切断した断面図 本発明の第３実施形態の電子部品を示す斜視図 本発明の第３実施形態の電子部品を示す分解斜視図 図１１をＦ−Ｆで切断した斜視図 図１１をＦ−Ｆで切断した断面図 図１１をＧ−Ｇで切断した斜視図 図１１をＧ−Ｇで切断した断面図 従来の電子部品を示す斜視図 図１７をＡ−Ａで切断した斜視図 図１７をＡ−Ａで切断した断面図 図１７をＢ−Ｂで切断した斜視図 図１７をＢ−Ｂで切断した断面図

符号の説明

１ 電子部品
３ 絶縁基板
４ 配線電極
４ａ 素子接続端子
４ｂ 外部接続端子
６ 枠体
６ａ 開口部
６ｂ、６ｄ 突起部
６ｃ 隙間
７ 回路素子
８ リード線
１１、１２ 放熱部
１３ 突設部
１４ 孔部
１５、１９ 固着材

Claims (10)

1. 回路素子に接続されるリードフレームにより形成された配線電極と、前記回路素子に熱接続された高熱伝導性を有する放熱部と、前記配線電極及び前記放熱部と一体成形される絶縁基板と、前記回路素子の周囲を囲んで前記放熱部に直接接して配されるとともに高熱伝導性を有する枠体とを備えたことを特徴とする電子部品。
2. 前記枠体及び前記放熱部の一方から突出して他方に直接接する突起部を設け、前記突起部の周囲に形成される隙間に固着材を充填して前記枠体を前記絶縁基板に固着したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記放熱部が前記絶縁基板の前記枠体を設置する面の対向面に配されるとともに、前記放熱部まで延びる孔部を前記絶縁基板に形成し、前記孔部に嵌合して前記放熱部に直接接する突起部を前記枠体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
4. 前記絶縁基板に孔部を形成するとともに前記孔部に嵌合する突起部を前記枠体に設け、前記突起部の座面が前記放熱部に直接接し、前記孔部に固着材を充填して前記枠体を前記絶縁基板に固着したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
5. 前記放熱部がリードフレームから成り、前記放熱部により前記絶縁基板の側面が覆われることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の電子部品。
6. 前記放熱部が前記絶縁基板の表裏に亙って中実な金属板から成り、金属から成る前記枠体を前記放熱部に溶接したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
7. 回路素子に接続されるリードフレームにより形成された配線電極と、前記回路素子に熱接続されたリードフレームから成る放熱部と、前記配線電極及び前記放熱部と一体成形される絶縁基板と、前記回路素子の周囲を囲んで固着材により前記絶縁基板に固着される高熱伝導性を有した枠体とを備えた電子部品において、前記枠体と前記放熱部との間に隙間を形成する高熱伝導性を有したスペーサ部を設け、前記固着材が前記隙間に充填されることを特徴とする電子部品。
8. 前記回路素子がＬＥＤ素子から成り、傾斜面から成る前記枠体の内面によって前記回路素子の出射光を反射させることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電子部品。
9. 前記回路素子の周囲を囲んで前記枠体よりも内側に突設される樹脂製の突設部を前記絶縁基板と一体成形し、前記突設部が前記枠体よりも高さが低いことを特徴とする請求項８に記載の電子部品。
10. 前記回路素子を複数設け、一の前記回路素子と他の前記回路素子との発光色が異なることを特徴とする請求項９に記載の電子部品。

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