JP2009158910A - 発光ダイオードユニット - Google Patents

Abstract

【課題】製作費用及び製作時間を節減することができ、熱可塑性基板に直接接合される放熱板を用いることにより放熱効率を増加できる発光ダイオードユニットを提供する。
【解決手段】本発明に係る発光ダイオードユニットは、熱可塑性基板（１００）と、熱可塑性基板（１００）の一面に実装される発光ダイオード（１１０）と、熱可塑性基板（１００）の他面に直接接合される放熱板（１２０）と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は発光ダイオードユニットに関する。

最近、発光ダイオードユニットの使用が次第に増加している。これは、発光ダイオードユニットが、他の発光手段に比して少ない電力でも相対的に明るい光を発生するという長所に基づいたことであり、優れた耐久性も発光ダイオードの拡散に寄与している。

発光ダイオードユニットは印刷回路基板などに発光ダイオードを実装することで作製できる。発光ダイオードユニットは発光ダイオードに電気的信号を加えた際に発光する。

発光時に発生する熱を効果的に放出することは、発光ダイオードの耐久性向上のための重要な要素である。したがって、一面に発光ダイオードが実装されている印刷回路基板の放熱性能を向上させるために、放熱板などの手段が発光ダイオードに採用される。

しかし、エポキシ樹脂などからなる印刷回路基板は、放熱板との接着性能が弱く、この弱い接着力は印刷回路基板が反る現象を起こす要因になる。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、製作費用を節減し、かつ放熱効率を増加させるために、放熱板に直接接触される熱可塑性基板を含んだ発光ダイオードユニットを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、熱可塑性基板と、熱可塑性基板の一面に実装される発光ダイオードと、熱可塑性基板の他面に直接接合される放熱板とを含んだ発光ダイオードユニットが提供される。ここで、熱可塑性基板は液晶高分子（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ、ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ、ＰＥＥＫ）、及びポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）からなる群より選ばれる一つまたはそれらの組み合いを基盤として形成されることができる。また、熱可塑性基板に接合される放熱板は、金属からなることができる。金属からなった放熱板の場合、熱硬化性樹脂からなった基板との接合力が弱くて発光ダイオードの放熱性能が保障されないという問題点があるが、本発明によれば、熱可塑性基板を用いて金属板との結合力を安定的に提供することができる。

一方、熱可塑性基板は、その内部に分散されているセラミックフィラー（ｃｅｒａｍｉｃ ｆｉｌｌｅｒｓ）を含むことができる。基板の熱伝導性能を改善することにより、セラミックフィラーは発光ダイオードから発生される熱を効果的に放出できるようにする。また、熱可塑性基板は、その内部に分散されているガラス纎維（ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ）を含むことができる。ガラス纎維は基板の剛性を増加させることができる。一方、熱可塑性基板は、複数のガラス纎維からなった経糸（ｗｅｆｔ）及び緯糸（ｗａｒｐ）で織られて形成されたガラス纎維織物を含むことができる。前述した以外の他の実施形態、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲、及び発明の詳細な説明を通して、より明確になるだろう。

本発明の好ましい実施形態によれば、放熱板に直接接触する熱可塑性基板を含んだ発光ダイオードユニットを提供することにより、発光ダイオード基板の製造費用を節減でき、かつ放熱効率を増加させることができる。

以下、本発明による発光ダイオードユニットの実施形態を添付図面を参照して詳しく説明する。しかし、これが本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。以下、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。図１を参照すると、熱可塑性基板１００、発光ダイオード１１０、及び放熱板１２０が示されている。

熱可塑性基板１００は、発光ダイオード１１０が実装（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）されるベースとなる。従来技術による基板には、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が一般的に使用される。

本実施形態での熱可塑性基板１００は熱可塑性樹脂を基盤として形成される。熱可塑性基板１００は、液晶高分子、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリテトラフルオロエチレンなどの物質を基盤として形成されることができる。また、前述した物質の組み合いを基盤として熱可塑性基板１００を形成することも可能である。

本実施形態によれば、熱可塑性基板１００は放熱板１２０と直接的に接合される。熱硬化性基板の場合には金属からなる放熱板１２０に対する接合性能が弱い。これにより、熱硬化性基板と放熱板１２０とを結合するためには、熱硬化性基板と放熱板との間に別途の接着手段が必要とされる。このような接着手段は、発光ダイオードユニットの製作工程を複雑にし、またその製造費用の上昇要因となる。

本実施形態による熱可塑性基板１００は金属からなる放熱板１２０と直接結合して発光ダイオードユニットを形成するので、別途の結合手段を使用する場合に比べて、その製造工程を単純化することができ、費用節減効果を期待することができる。

熱可塑性基板１００には、発光ダイオード１１０に電気的信号を印加するための回路パターンが含まれることができる。このような回路パターンは、熱可塑性基板１００に銅薄（ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ）を積層し、この銅薄をパターニングする工程から形成できる。一方、回路パターンは、予め形成されている転写回路パターンを熱可塑性基板１００に埋め込む方式によっても形成できる。

基板に実装された発光ダイオード１１０は所定形態でモールディングされることができる。モールディングは発光ダイオード素子を物理的に保護する機能などを発揮することができ、発光ダイオード１１０素子に提供された電気的接続手段を固定する機能を発揮することもできる。ただし、本発明の主となる特徴がモールディング形態ではないため、図１には示さなかった。

図２は、本発明の他の実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。図２を参照すると、熱可塑性基板２００、熱可塑性母材２０２、発光ダイオード１１０、放熱板１２０、ガラス繊維２０６、及びセラミックフィラー２０８が示されている。

発光ダイオード１１０、放熱板１２０に対する説明は図１の説明と同様であるので、重複される説明は省略する。

本実施形態での熱可塑性基板２００は、熱可塑性母材２０２、ガラス繊維２０６、及びセラミックフィラー２０８を含む。熱可塑性母材２０２は、前述の図１で説明した熱可塑性樹脂を基盤として形成されることができる。

本実施形態で熱可塑性基板２００の内部にはセラミックフィラー２０８が分散され含まれる。セラミックフィラー２０８は、熱可塑性基板２００を構成する熱可塑性樹脂にセラミック粉末の形態で含まれて提供され得る。

セラミックフィラー２０８は、熱可塑性基板２００の熱膨脹係数を低めることができる。これにより、熱可塑性基板２００が熱膨脹により放熱板１２０との結合力が弱化することを防止でき、熱的疲労（ｔｈｅｒｍａｌ ｆａｔｉｇｕｅ）現象から基板２００に実装された発光ダイオード１１０の安定性を確保することができる。

また、熱伝導性能に優れるセラミックフィラー２０８を添加することにより、発光ダイオード１１０から伝達された熱が、より効率的に放熱板１２０に伝達されることができる。このような材料としては、アルミナ、ボロンナイトライド、アルミニウムナイトライドなどを使用できる。

一方、熱可塑性基板２００の物理的な剛性は、ガラス纎維２０６の添加により達成できる。図２を参照すると、ガラス纎維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）２０６が熱可塑性母材２０２の内部に均一に噴射されている。このように、基板内部に含まれたガラス繊維は、基板の剛性を向上させる機能を発揮することができる。

図３は、本発明のまた他の実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。図３を参照すると、熱可塑性基板３００、熱可塑性母材３０２、ガラス纎維織物（ｆｉｂｅｒ ｃｌｏｔｈｅｓ）３０４、緯糸（ｗｅｆｔ）３０５、経糸（ｗａｒｐ）３０６、セラミックフィラー２０８、発光ダイオード１１０、放熱板１２０が示されている。

熱可塑性母材３０２、発光ダイオード１１０、放熱板１２０に関する説明は、前述の図１及び図２に関する説明と同様であるため、重複される説明は省略する。

本実施形態による熱可塑性基板３００は、熱可塑性樹脂を基盤として形成される熱可塑性母材３０２と、その内部に位置するガラス纎維織物３０４とにより、さらに向上された剛性を提供することができる。

ガラス纎維織物３０４は複数のガラス纎維からなる緯糸３０５及び経糸３０６で織られて形成されることができる。セラミックフィラー２０８は熱可塑性母材３０２に均一に分散されており、熱可塑性基板３００の熱伝導性能を向上させる。

ここで、本願で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用したものに過ぎず、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に述べない限り、複数の表現を含む。本願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つ、またはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。

「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いたものであって、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用される。

以上、本発明を実施形態を中心に説明したが、前述した実施形態以外の多くの実施形態が本発明の特許請求の範囲内に存在する。本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明が、本発明の本質的な特性から脱しない範囲内で、多様に変形された形態で具現できることを理解できよう。よって、開示された実施形態は限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮すべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されており、それと同等の範囲内にある全ての差異点は本発明に含まれるものとして解釈されるべきである。

本発明の一実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。 本発明の他の実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。 本発明のまた他の実施形態による発光ダイオードユニットの断面図である。

符号の説明

１００，２００，３００ 熱可塑性基板
１１０ 発光ダイオード
１２０ 放熱板
２０２，３０２ 熱可塑性母材
２０６ ガラス繊維
２０８ セラミックフィラー
３０４ ガラス纎維織物
３０５ 緯糸
３０６ 経糸

Claims (6)

1. 熱可塑性基板と、
   前記熱可塑性基板の一面に実装される発光ダイオードと、
   前記熱可塑性基板の他面に直接接合される放熱板と、
   を備えることを特徴とする発光ダイオードユニット。
2. 前記熱可塑性基板は、液晶高分子、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる群より選ばれる一つ、またはそれらの組み合いを基盤として形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードユニット。
3. 前記放熱板は、金属からなることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードユニット。
4. 前記熱可塑性基板は、その内部に分散されているセラミックフィラーを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードユニット。
5. 前記熱可塑性基板は、その内部に分散されたガラス纎維を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードユニット。
6. 前記熱可塑性基板は、複数のガラス纎維からなる経糸及び緯糸で織られて形成されたガラス纎維織物を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードユニット。

Images