JP2009259935A - 電子部品、照明装置、密着型イメージセンサ及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤチップ等の素子で発生した熱を効果的に放出できる電子部品を提供する。
【解決手段】 発光ユニット１は、銅またはアルミニウム製の基板２の表面に絶縁層３が形成され、この絶縁層３の上に回路パターン４，５が形成されている。この回路パターン４，５の上にＬＥＤチップ６がハンダ７によって実装されている。ＬＥＤチップ６はセラミックス製基板９に電極１０，１１が形成され、一方の電極１１の上に発光部としてのＬＥＤダイス１２が設置されている。そしてＬＥＤダイス１２の上面には端子部１３，１４が設けられ、一方の端子部１３と前記電極１０とがボンディングワイヤ１５にて接続され、他方の端子部１４と前記電極１１とがボンディングワイヤ１６にて接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子部品、この電子部品を発光ユニットとして組み込んだ照明装置及びこの照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサ或いは画像読取装置に関する。

ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等の画像読取装置では、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン照明装置を備えている。このライン照明装置は棒状または板状をなす透明導光体の端部（一端または両端）に発光ユニットを配置し、導光体の端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにしている。

最近では画像読み取りの高速化の要望があり、このためには照明装置の輝度を上げ、これにより原稿の読取面を照明する照明光の輝度を上げることが必要になる。しかしながら、照明装置の輝度を上げるために発光素子の通電電流を増加すると、発光と同時にジャンクション温度が上昇する（発光素子自体から発熱する）。

一般に照明装置に搭載される発光ユニットの光変換効率は発光体の環境温度に依存し、環境温度が上がると効率は低下し、温度が上昇すると発光ユニットの抵抗値が下がり、定電圧駆動すると電流値が増えるので一般的には定電流駆動することにより輝度の安定化を図っている。またアレイニウス１０℃２倍則（温度が１０℃下がると寿命が２倍になる）から考えても、発光ユニットの温度は低く抑えた方が寿命が延びることが知られている。

特に、画像読取装置において、通常よりも高速で画像を読み取ろうとすると、照明装置の明るさを増すためにＬＥＤチップに流す電流を増やすことが考えられる。しかしながら、ＬＥＤチップは半導体デバイスであるので、高温になるほど被輻射再結合が生じる確率が高くなり、発光効率が低下してしまう。従って、ＬＥＤチップチップから発生する熱を適切に外部に放熱して、ＬＥＤチップの温度が過度に上昇することを防止する必要がある。

放熱に関し、特許文献１では、板状コモン電極に拡張部を設けてこの部分を放熱部とすることが提案されている。特に放熱効率を高めるために放熱部の面積を大きくすると、他の部品との干渉が生じるため、透明導光体を収納したケースに沿って放熱部を折り曲げた構成が開示されている。

特開２００５−２１７６４４号公報

特許文献１の発光ユニットを含め、従来の発光ユニットの構造は図５に示すように、金属製基板１００の表面に絶縁層１０１を形成し、この絶縁層１０１の上に回路パターン１０２を形成し、この回路パターン１０２以外の部分にソルダーレジスト１０３を塗布して、回路パターン１０２にＬＥＤチップ１０４をハンダ１０５によって取付けるようにしている。

従来の構造ではＬＥＤチップ１０４で発生した熱を放熱板から放出するには、基板１００を介して放熱板に熱を伝達することになる。しかしながら、基板１００とＬＥＤチップ１０４との間には絶縁層１０１が介在している。この絶縁層１０１の熱伝導率はおよそ３Ｗ／ｍ・Ｋで、端子（Ｃｕ）の熱伝導率（およそ３８９Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較すると、１００倍以上異なる。その結果、従来の放熱構造では、十分な放熱効果が期待できない。

上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品は、金属基板表面に絶縁層を介して回路が形成され、この回路に素子が実装された電子部品であって、前記絶縁層の一部には基板が露出する開口部が形成され、この開口部を介して回路の一部が短絡を起こさない条件で直接金属基板に接触した構成とした。

前記電子部品としては、素子をＬＥＤチップとし且つ短絡を起こさない条件は、ＬＥＤチップの一方の電極のみを直接金属基板に接触させた構成の発光ユニットが考えられる。

前記開口部を形成する位置としては、前記ＬＥＤチップの電極が前記回路と接触する部分の真下が好ましい。この位置に形成することで、発熱部分と近くなるため放熱効果が高くなる。

また、前記回路に接触している電極は前記ＬＥＤチップを構成するＬＥＤダイスが設置されている電極とすることが好ましい。ＬＥＤダイスは発熱体であるので、この発熱体が直接接触している側の電極を回路に接触させることで放熱効果が高まる。

また、前記開口部の大きさは前記回路と接触しているＬＥＤチップの電極よりも大面積にすることが好ましい。設置面積が大きいほど放熱が効果的に行われ、熱が伝達される面積以上に開口部の面積を大きくすることで熱の移動がスムーズになる。

また、本発明には上記の発光ユニットを導光体の端部に設けた照明装置、この照明装置を組み込んだイメージセンサ及び画像読取装置も含まれる。

本発明によれば、ＬＥＤチップなどの素子から発生する熱を直接金属製基板に伝達することができる。このため、放熱ブロックや放熱板を設けなくても放熱効果は高まり、更に放熱ブロックや放熱板を設けた場合には、これらへの伝熱効率が高まり、更に冷却効果を高めることができる。

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電子部品としての発光ユニットの斜視図、図２は同発光ユニットの断面図、図３は同発光ユニットを取付けた照明装置の斜視図、図４は本発明に係る照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサの断面図である。

発光ユニット１は、銅またはアルミニウム製の基板２の表面に絶縁層３が形成され、この絶縁層３の上に回路パターン４，５が形成されている。この回路パターン４，５の上にＬＥＤチップ６がハンダ７によって実装されている。尚、端子部４、５以外にはハンダ７が付着しないように端子部４、５以外の部分はソルダーレジスト８にて覆われている。

ＬＥＤチップ６はセラミックス製基板９に電極１０，１１が形成され、一方の電極１１の上に発光部としてのＬＥＤダイス１２が設置されている。そしてＬＥＤダイス１２の上面には端子部１３，１４が設けられ、一方の端子部１３と前記電極１０とがボンディングワイヤ１５にて接続され、他方の端子部１４と前記電極１１とがボンディングワイヤ１６にて接続されている。

前記回路パターン４，５のうち一方の回路パターン５は予め絶縁層３に形成した開口部３ａを介して、基板２の上に直接形成されている。そして、回路パターン５にはハンダ７を介して前記ＬＥＤダイス１２が設置された電極１１が接続されている。このように回路パターン５が基板２に直接接触し、この回路パターン５に電極１１が接続されているので、ＬＥＤダイス１２で発生した熱は効率よく基板２に伝達される。尚、電極１０，１１を回路パターン５に接続すると短絡するため、一方のみを接続する。

ここで、前記開口部３ａは電極１１の真下となる位置、つまり平面視で電極１１とオーバーラップする位置に形成することで、発熱部であるＬＥＤダイス１２と開口部３ａとの距離を小さくし、放熱効果を高めている。

図３は前記発光ユニット１を取付けた照明装置２０の斜視図であり、照明装置２０は棒状または板状をなすアクリル樹脂製の透明導光体２１を白色ケース２２に装填し、このケース２２の端部に発光ユニット１を取付けている。尚、図示例では発光ユニット１をケース２２の一端に取付けているがケース２２の両端に発光ユニット１を取付けてもよい。

図４は上記の照明装置２０を組み込んだ密着型イメージセンサ３０の断面図であり、密着型イメージセンサ３０は原稿載置用のガラス板３１に平行に移動して原稿を読み取る。この移動方向が副走査方向で、移動方向と直交する方向（密着型イメージセンサ３０の長手方向）が主走査方向になる。

密着型イメージセンサ３０は収納フレーム（筺体）３２に凹部３２ａ，３２ｂを形成し、一方の凹部３２ａには照明装置２０を配置し、また他方の凹部３２ｂには光電変換素子（ラインイメージセンサ）３３を備えたセンサ基板３４を取り付け、更に収納フレーム３２内に等倍結像用のレンズアレイ３５を保持している。

上記は、密着型イメージセンサ（コンタクトイメージセンサ）における実施形態を示したが、本発明の照明装置は、縮小型イメージセンサに用いることもできる。

本発明に係る電子部品としての発光ユニットの斜視図 同発光ユニットの断面図 同発光ユニットを取付けた照明装置の斜視図 本発明に係る照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサの断面図 従来の発光ユニットの断面図

符号の説明

１…発光ユニット、２…基板、３…絶縁層、３ａ…開口部、４，５…端子部、６…ＬＥＤチップ、７…ハンダ、８…ソルダーレジスト、９…セラミックス製基板、１０，１１…電極、１２…ＬＥＤダイス、１３，１４…端子部、１５，１６…ボンディングワイヤ、２０…照明装置、２１…透明導光体、２２…白色ケース、３０…密着型イメージセンサ、３１…ガラス板、３２…収納フレーム（筺体），３２ａ，３２ｂ…凹部、３３…光電変換素子（ラインイメージセンサ）、３４…センサ基板、３５…レンズアレイ。

Claims (9)

1. 金属基板表面に絶縁層を介して回路が形成され、この回路に素子が実装された電子部品であって、前記絶縁層の一部には基板が露出する開口部が形成され、この開口部を介して回路の一部が短絡を起こさない条件で直接金属基板に接触していることを特徴とする電子部品。
2. 請求項１に記載の電子部品において、前記素子はＬＥＤチップであり、短絡を起こさない条件はＬＥＤチップの一方の電極のみを回路を介して金属基板に接触させることを特徴とする電子部品。
3. 請求項２に記載の電子部品において、前記開口部は前記ＬＥＤチップの電極が前記回路と接触する部分の真下に形成されていることを特徴とする電子部品。
4. 請求項３に記載の電子部品において、前記回路に接触している電極は前記ＬＥＤチップを構成するＬＥＤダイスが設置されている電極としたことを特徴とする電子部品。
5. 請求項２乃至請求項４に記載の電子部品において、前記開口部の大きさは前記回路と接触しているＬＥＤチップの電極よりも大面積であることを特徴とする電子部品。
6. 請求項２乃至請求項５に記載の電子部品を発光ユニットとして導光体の端部に設けたことを特徴とする照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置と、イメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記イメージセンサに収束させるためのレンズアレイをフレーム内に組み込んだ密着型イメージセンサ。
8. 請求項７に記載の密着型イメージセンサを備えたことを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項６に記載の照明装置と、イメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記イメージセンサに収束させるためのミラー及びレンズをフレーム内に組み込んだ縮小光学系画像読取装置。

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