JP2014146714A - Ｌｅｄの実装方法及びｌｅｄ照明器 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱部材とプリント基板の位置決め、ＬＥＤのはんだ付けを容易に行うことにより、放熱効率が良く、生産性に優れたＬＥＤの実装方法及びＬＥＤ照明器を提供する。
【解決手段】放熱部材２の接合面２ａ又はフレキシブルプリント基板３に形設された位置決め部７によって放熱部材２とフレキシブルプリント基板３の接合位置を調整して接合する接合工程と、フレキシブルプリント基板３に１乃至複数穿設されたＬＥＤ実装孔部３ｂによって放熱部材２の接合面２ａに形設された露出部８にクリームはんだ６ａを塗布する塗布工程と、フレキシブルプリント基板３のＬＥＤ実装孔部３ｂ上にＬＥＤ４を載置するＬＥＤ載置工程と、加熱炉内でクリームはんだ６ａを溶融後冷却することでＬＥＤ４と放熱部材２を接着する接着工程と、備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、実装作業が簡素であるとともに、放熱効率に優れたＬＥＤ照明器を得ることができるＬＥＤの実装方法及びＬＥＤ照明器に関する。

従来から、ＬＥＤは照明器具として用いられているが、ＬＥＤは熱を放熱し難いので、プリント基板の表面に実装されたＬＥＤから発生する熱を、照明器具に配設されたヒートシンクに移送し、放熱しなければならなかった。
また、ＬＥＤ照明器具の用途多様化で、例えばスポットライトや集魚灯への用途があり、その際には複数のＬＥＤを備える照明器具となり、各々のＬＥＤからの発熱を効率良くヒートシンク等の冷却装置へ移送する必要があった。
これらの課題を解決する為に、（特許文献１）には、「基板表面に電気的に独立した独立パターンを形成し、裏面パターンに対して熱通路部で連結し、さらに導電パターンと独立パターンとに跨がるように熱の良導体であるシリコン樹脂を塗布することで、ＬＥＤで発生した熱を効率良く放熱器に移送して放熱するＬＥＤ照明器具」が開示されている。

特開２０１２−９９４３３号公報

しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術は、ＬＥＤで発生する熱が、ＬＥＤ，導電パターン，シリコン樹脂，独立パターン，熱通路部，裏面パターン，放熱器の順に多くの部材を介して熱が伝達されるので、ＬＥＤから放熱器までの熱抵抗が大きく、放熱器までの熱伝導が悪い。また、前述した順にＬＥＤの熱が伝達されるので、複数のＬＥＤが格子状に密に配設されている場合、中央部に配設されたＬＥＤの放熱効率が悪く、基板に温度ムラが発生し易く、中央部のＬＥＤは高温化により発光量が低下し、所望の輝度が得られなくなる他、ＬＥＤが短寿命化し易くなるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、放熱部材とフレキシブルプリント基板の位置決めが容易であり、既存の設備で容易に放熱部材とＬＥＤをはんだ付けすることができ、放熱効率の良いＬＥＤ照明器を容易に得ることができるので、生産性に優れるＬＥＤの実装方法を提供することを目的とする。
また、ＬＥＤと放熱部材とを、耐環境性に優れたはんだによって直接結合して、ＬＥＤから発生する熱を均等に且つ効率的に放熱することで、温度ムラが発生し難く、また、基板が軟質であるので、各構成の熱膨張係数の違いによって生じる応力が吸収されるので、品質の安定性や耐久性に優れるＬＥＤ照明器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及びそれによって得られる作用効果

上記従来の課題を解決するために、本発明のＬＥＤの実装方法及びＬＥＤ照明器は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載のＬＥＤの実装方法は、放熱部材の接合面及びフレキシブルプリント基板に形設された位置決め部によって前記放熱部材に対する前記フレキシブルプリント基板の位置を調整する位置決め工程と、前記フレキシブルプリント基板に１乃至複数穿設されたＬＥＤ実装孔部によって前記放熱部材の前記接合面が露出した露出部にクリームはんだを塗布する塗布工程と、前記フレキシブルプリント基板の前記ＬＥＤ実装孔部上にＬＥＤを載置するＬＥＤ載置工程と、加熱炉内でクリームはんだを溶融して前記ＬＥＤと前記放熱部材をはんだ付けする接合工程と、備える構成を有している。
この構成により、以下のような作用効果を奏する。
（１）位置決め工程において、放熱部材の接合面及びフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと記す。）に形設された位置決め部によって位置調整を位置決めピン等で固定することで容易に行うことができるとともに、位置ずれによる歩留まり率の低下を防ぐことができる。
（２）ＬＥＤ実装孔部は、ＦＰＣの製造段階で形成することができ、放熱部材とＬＥＤの通電回路の間の電気的絶縁はＦＰＣの電気絶縁被膜で行うことができるので、放熱部材の接合面に電気絶縁層（被膜）の形成及びＬＥＤ実装位置の電気絶縁層を剥離する手間が不要となる。
（３）塗布工程において、放熱部材の露出部にクリームはんだを塗布し、リフローするだけで容易にＬＥＤと放熱部材をはんだ付けすることができるので、ＬＥＤの実装作業を簡略化することができる。
（４）接合工程において、放熱部材やＬＥＤの実装部における被はんだ付け部分も加熱されるので、確実にはんだを溶融させることができ、はんだ付け不良による歩留まり率の低下を防ぐことができるので、容易に大量生産することができる。

ここで、放熱部材としては、放熱効果の高いものが好ましく、アルミニウムや銅，これらを含む合金等で形成された平板又はヒートシンクや内部に冷媒流路やヒートパイプが埋設された熱交換器プレート（コールドプレート）等を用いることができる。

位置決め部としては、プリント基板と放熱部材の接合位置を容易に調節でき、固定することができる構成であれば良く、例えば、プリント基板に孔部を形成し，放熱部材に該孔部を嵌合することができる凸部を形設し、凸部に孔部を嵌合させる構成としても良いし、プリント基板及び放熱部材に孔部を形成し、ピンやネジ等を孔部に挿通する構成としても良い。

塗布工程において、使用するクリームはんだは特に限定されず、リフローに一般的に用いられるクリームはんだを用いることができる。
クリームはんだの塗布方法としては、特に限定されないが、メタルマスク等を利用したスクリーン印刷が一般的であり、ディスペンサー，印刷等を用いることもできる。

接合工程における加熱炉の温度は、一般的なはんだのリフロー温度であれば特に限定されず、放熱部材の材料や実装するＬＥＤのはんだ付け条件に基づく温度プロファイルに従って加熱される。

請求項２に記載のＬＥＤの実装方法は、前記塗布工程において、前記露出部が凸部を有し、前記凸部にクリームはんだが塗布される構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用効果を奏する。
（１）放熱部材の接合面に形設された凸部にクリームはんだを塗布し、溶融させるので、溶融したはんだの表面張力により、プリント基板と放熱部材の間にはんだが流入し難く、ＬＥＤ実装孔部周辺のＦＰＣの浮き上がりを防ぐことができる。また、溶融したはんだとＦＰＣのＬＥＤ実装孔部端部との空隙が確保できるので、異物が入るはんだ付けを回避でき、信頼性の向上が出来る。
（２）クリームはんだの塗布量が少量で良いので、加熱による溶融が容易になり、接合不良等が起き難く、歩留まり率の低下を防ぐことができる。
（３）位置決め工程前に、放熱部材上でＦＰＣの位置がズレた際、凸部がＬＥＤ実装孔部に引っかかり、ＦＰＣの滑りが抑制されるので、位置決め工程を容易に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のＬＥＤの実装方法であって、前記塗布工程より前に、前記放熱部材の内部にヒートパイプを配設する又は冷媒流路を形設する熱輸送部配設工程を備える構成を有している。
この構成により、請求項１の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）ヒートパイプや冷媒流路等の熱輸送部を配設する熱輸送部配設工程を備えるので、放熱効率の高いＬＥＤ照明器を得ることができる。

熱輸送部配設工程におけるヒートパイプや冷媒流路の配設方法としては、ＬＥＤ実装孔部によって露出した放熱部材の露出部を繋ぐようにプリント基板に切欠部を形成し、該切欠部にヒートパイプや冷媒流路を配設し、はんだ等によってＬＥＤとともに放熱部材に固着する方法や、放熱部材を基部と蓋部の２枚に分け、該基部にＬＥＤの実装位置に沿って溝部を形成し、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属やこれらを含む合金等で形成された蓋部を接合（接着）することで冷媒流路を形設する方法等を用いることができる。
溝部と蓋部を水密に接着する方法としては、放熱部材や蓋部の素材によって適宜選択することができるが、例えば、融着や溶接，はんだ付け，接着剤等による接着等の方法を用いることができる。
熱輸送部を設けることで、ＬＥＤの発熱部位から近接したヒートパイプや冷媒流路への熱の移動が容易となり放熱効果の向上ができると共に、放熱部材の熱の分散に寄与し放熱部材の温度ムラの発生を抑制することができる。
冷媒流路を配設する場合、冷媒流路に冷媒を流す配管を挿通するために、放熱部材に挿通孔が形成され、該挿通口に冷媒供給部が連設される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＬＥＤの実装方法であって、前記熱輸送部配設工程において、前記ＬＥＤ実装孔部を通過するように前記放熱部材の前記接合面側に形成された溝部に、前記ヒートパイプが配設される又は前記冷媒流路が形設される構成を有している。
この構成により、請求項３の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）ヒートパイプ又は冷媒流路が、放熱部材の接合面に形成された溝部に形設されるので、ヒートパイプや冷媒流路を別途配設する必要が無く、配設位置の調整等が必要ないので、生産性に優れる。

ここで、放熱部材の接合面に形勢される溝部の形成方法としては、溝部を形成することができれば特に限定されず、放熱部材の素材にもよるが、例えば、フォトリソグラフィーやエッチング，切削加工，ブラスト加工，レーザー加工等の方法を用いることができる。

また、ヒートパイプや冷媒流路の形設方法としては、放熱部材を基部と蓋部の２枚に分け、ＬＥＤ実装孔部の下部を通過するように該基部に溝部を形成し、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属やこれらを含む合金等で形成された蓋部を接合（接着）することで冷媒流路を形設する方法等を用いることができる。
溝部と蓋部を水密に接合（接着）する方法としては、放熱部材や蓋部の素材によって適宜選択することができるが、例えば、融着や溶接，はんだ付け，接着剤等による接着等の方法を用いることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載のＬＥＤの実装方法であって、前記位置決め部が、前記放熱部材に穿設された２以上の第一穿孔部と、前記フレキシブルプリント基板の前記第一穿孔部と対応する位置に穿設された２以上の第二穿孔部と、前記位置決め孔部に挿通される位置決めピンと、を備える構成を有している。
この構成により、請求項１乃至４の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）放熱部材の第一穿孔部と、プリント基板の第二穿孔部に位置決めピンを挿通するだけで位置決めが行えるので、プリント基板の位置決めが容易となり、ＬＥＤの実装方法を簡素化することができ、生産性に優れる。
（２）はんだによってＬＥＤとプリント基板及び放熱部材が固定されているため、接合工程後は位置決めピンを外すことができ、放熱部材に形成された第一穿孔部及びプリント基板に形成された第二穿孔部で形成された貫通孔は、導電箔と接続される配線を通すための開口部や照明器具への取り付け用の螺子孔等として用いることができる。そのため、放熱部材やＦＰＣに別途孔部を形成する工程が必要なく、製造工数を減らすことができ、生産性に優れる。

請求項６に記載のＬＥＤ照明器は、放熱部材と、前記放熱部材の接合面に配置され導電箔により回路が形成されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に穿設されたＬＥＤ実装孔部と、前記フレキシブルプリント基板の前記導電箔と電極部を介して電気的に接触するように載置されたＬＥＤと、前記ＬＥＤの放熱部と前記接合面とを接合するはんだと、を備える構成を有している。
この構成により、以下の作用効果を奏する。
（１）ＬＥＤと放熱部材がはんだで接合されているため、ＬＥＤで発生する熱がはんだを介して放熱部材に直接熱伝導され短時間で均一化されるので、熱伝導の小さいＦＰＣ上に熱が蓄積し難く、ＦＰＣに温度ムラが発生し難いので、ＬＥＤやＦＰＣが高温化することによる、ＬＥＤの発光量の低下の回避やＬＥＤの長寿命化を実現することができる。
（２）ＬＥＤが実装される基板が、ＦＰＣであり、ＦＰＣの放熱部材への配置は、はんだ付けされたＬＥＤと放熱部材とで挟持することで固定されているだけであるため、ＬＥＤの実装部やはんだ，放熱部材等がＬＥＤから発生する熱により熱膨張し、各々の熱膨張係数の違いによる応力が生じたとしても、放熱部材に密着していないＦＰＣが応力を吸収し易く、該応力によってはんだに剥れや亀裂が生じたり、実装部と導電箔が剥れたりすることを防止することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＬＥＤ照明器であって、前前記放熱部材が、前記接合面の前記ＬＥＤ実装孔部と対応した箇所に埋設又は形設されている冷媒流路又はヒートパイプからなる熱輸送部を備える構成を有している。
この構成により、請求項６の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）熱輸送部が放熱部材に配設又は形設されているので、ＬＥＤから発生する熱が、放熱部材だけではなく、熱輸送部を介して放熱されるので、放熱効率が良く、ＬＥＤの高温化による発光強度の低下やＬＥＤの短寿命化を防ぐことができる。

放熱部材に、埋設又は形設される冷媒流路やヒートパイプとしては、構造や冷媒等は特に限定されず、一般的なものを用いることができる。また、冷媒流路やヒートパイプは、放熱効率を高めるために、放熱部材の接合面と接触していることが好ましい。
冷媒流路やヒートパイプは、放熱部材の接合面にフォトリソグラフィーやエッチング，切削加工，ブラスト加工，レーザー加工等の方法で溝部を形成し、冷媒流路やヒートパイプを該溝部に配設しても良いし、該溝部の上部にアルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属やこれらを含む合金等で形成された蓋部を水密に接着し、冷媒流路やヒートパイプを放熱部材に直接形設しても良い。溝部に冷媒流路やヒートパイプを配設する場合、放熱部材とＬＥＤを接合させるはんだで、該冷媒流路やヒートパイプを固着しても良い。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載のＬＥＤ照明器であって、前記放熱部材が、前記接合面の前記ＬＥＤ実装孔部と対応した箇所に凸部を備える構成を有している。
この構成により、請求項６又は７の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）放熱部材の接合面が凸部を備え、ＬＥＤの実装部は凸部と接合されるので、はんだの量が少なくなり、ＬＥＤから発生する熱を効率良く放熱部材に伝達することができる。
（２）ＬＥＤ照明器にＬＥＤを実装する際に、凸部にクリームはんだを塗布し、溶融させてはんだ付けするので、溶融したはんだの表面張力により、ＦＰＣと放熱部材の間にはんだが流入し難く、該当部のＦＰＣの浮き上がりがなく、長期使用による劣化が起き難い。また、溶融したはんだとＦＰＣのＬＥＤ実装孔部端部に空隙が確保できるので、異物が入るはんだ付けを回避でき、信頼性が高い。

ここで、接合面に形設される凸部の高さは、ＬＥＤの実装部とＦＰＣ上の導電箔が接合するように、ＦＰＣの厚みと同じ又はＦＰＣの厚みより低く形成される。
また、凸部の形成方法としては、放熱部材の素材にもよるが、例えば、フォトリソグラフィーやエッチング，切削加工，ブラスト加工，レーザー加工等の方法を用いることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８の内いずれか１に記載のＬＥＤ照明器であって、前記放熱部材が、熱交換器である構成を有している。
この構成により、請求項６乃至８の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
（１）放熱部材として熱交換器を用いているので、熱交換器が備わらない放熱部材よりも、ＬＥＤから発生する熱を放熱し易く、また、放熱に必要な体積が小さくて良いので、ＬＥＤ照明器を小型化することができる。

熱交換器としては、特に限定されず、平板状のヒートパイプや熱交換器プレート（コールドプレート）等を用いることができる。

実施の形態１のＬＥＤ照明器の正面側（接合面側）分解斜視図 （ａ）実施の形態１のＬＥＤ照明器の正面図（ｂ）実施の形態１のＬＥＤ照明器の背面図 実施の形態１のＬＥＤ照明器要部断面拡大図 （ａ）実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図（ｂ）実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図（ｃ）実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図 実施の形態２のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図 （ａ）実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図（ｂ）実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図（ｃ）実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図 実施の形態３のＬＥＤ照明器部断面拡大図 実施の形態４のＬＥＤ照明器の正面側（接合面側）分解斜視図 実施の形態４のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図 （ａ）実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図（ｂ）実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時の要部断面図（ｃ）実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１のＬＥＤ照明器の正面側（接合面側）分解斜視図であり、図２は（ａ）実施の形態１のＬＥＤ照明器の正面側平面図であり、図２（ｂ）は実施の形態１のＬＥＤ照明器の背面側平面図であり、図３は実施の形態１のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図であり、図４（ａ）は実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図であり、図４（ｂ）は実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図であり、図４（ｃ）は実施の形態１のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図である。
図１、２において、１は実施の形態１のＬＥＤ照明器、２はＬＥＤ照明器１に配設されたアルミニウム製の放熱部材、２ａは放熱部材２においてＬＥＤ４が接合される接合面、２ｂは放熱部材２に穿設された第一穿孔部、３は放熱部材２の接合面２ａに配置され，ＬＥＤ４の実装面側に導電箔３ａと，該導電箔３ａに送電するための配線を繋ぐ接続部３ｄと，が配設されたＦＰＣ、３ｂはＦＰＣ３に予め形成されたＬＥＤ実装孔部、３ｃはＦＰＣ３において第一穿孔部２ｂと対応する位置に形成された第二穿孔部、４はＦＰＣ３のＬＥＤ実装孔部３ｂ上に載置され，ＦＰＣ３上の導電箔３ａと実装部４ａが接するように配設されるＬＥＤである。
また、図３において、４ｂはＬＥＤ４の実装部４ａに形設され放熱部材２とはんだ付けされるＬＥＤ４の放熱部、４ｃはＬＥＤ４の実装部４ａに形設され導電箔３ａとはんだ付けされるＬＥＤ４の電極部、６はＬＥＤ４の実装部４ａに形設された放熱部４ｂと放熱部材２の接合面２ａ及び電極部４ｃとＦＰＣ３の導電箔３ａを接合するはんだである。
図４（ａ）において、７は放熱部材２の第一穿孔部２ｂとＦＰＣ３の第二穿孔部３ｃに挿通された位置決めピン７ａからなる位置決め部、８はＦＰＣ３のＬＥＤ実装孔部３ｂによって露出した放熱部材２の接合面２ａの露出部である。
また、図４（ｂ）において、６ａは露出部８に塗布されるクリームはんだ、９は露出部８に塗布されたクリームはんだ６ａの載置面である。
である。

放熱部材２としては、大きさや形状等は特に限定されず、放熱効果の高いものが好ましく、アルミニウムや銅，これらを含む合金等で形成された平板又はヒートシンクや内部に冷媒流路やヒートパイプが埋設され熱輸送手段を備えた熱交換器プレート（コールドプレート、図７符号２１参照）等を用いることができる。

位置決めピン７ａの素材としては、接合工程での加熱に耐え得る材質であれば特に限定されず、例えば、金属等を好適に用いることができる。

以上のように構成された実施の形態１におけるＬＥＤ照明器１について、図４を参照しながら、以下にＬＥＤ４の実装方法を説明する。
まず、位置決め工程において、放熱部材２の接合面２ａにＦＰＣ３が載置される。載置後、放熱部材２に予め穿設された第一穿孔部２ｂと、ＦＰＣ３に第一穿孔部２ｂと対応する位置に予め穿設された第二穿孔部３ｃを連通するように位置決めピン７ａが挿通されることによって、放熱部材２とＦＰＣ３の位置が調節され、放熱部材２にＦＰＣ３が載置固定される。
次に、塗布工程において、ＦＰＣ３に予め穿設されたＬＥＤ実装孔部３ｂによって露出した放熱部材２の接合面２ａの露出部８と、導電箔３ａにクリームはんだ６ａが塗布される。次いで、ＬＥＤ載置工程において、ＬＥＤ４の実装部４ａに形設された放熱部４ｂが、クリームはんだ６ａの載置面９上に載置される。
次いで、接合工程において、ＬＥＤ照明器１を加熱炉内で加熱しクリームはんだ６ａを溶融し、放冷することでＬＥＤ４の放熱部４ｂと放熱部材２の露出部８、及び電極部４ｃとＦＰＣ３の導電箔３ａがはんだ付けされる。
接合手段は銀ナノ粒子を用いる接合であってもかまわない。

接合工程後、位置決めピン７ａを除去することで残った貫通孔を、接続部３ｄに繋ぐ配線を通すための開口部やＬＥＤ照明器の照明器具への取り付けに利用する事もできる。

以上のように、本実施の形態１のＬＥＤ照明器１は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）ＬＥＤ４と放熱部材２との接合がはんだ６であるため、ＬＥＤ４で発生する熱は熱伝導性が良好なはんだ６を伝わって、放熱部材２に直接熱伝導され短時間で均一化されるので、熱伝導の小さいＦＰＣ３上に熱が蓄積し難く、ＦＰＣ３に温度ムラが発生し難いので、ＬＥＤ４やＦＰＣ３が高温化することによる、ＬＥＤ４の発光量の低下やＬＥＤ４の短寿命化を防ぐことができる。
（２）ＬＥＤ４が実装される基板が、軟質なＦＰＣ３であり、ＦＰＣ３と放熱部材２は、実装部４ａと放熱部材２とで挟持することで固定されているだけであるため、ＬＥＤ４の実装部４ａやはんだ６，放熱部材２等がＬＥＤ４から発生する熱により熱膨張し、各々の熱膨張係数の違いによる応力が生じたとしても、放熱部材２に密着していないＦＰＣ３が応力を吸収し易く、該応力によってはんだ６に剥れや亀裂が生じたり、実装部４ａと導電箔３ａが剥れたりすることを防止することができる。

また、本実施の形態１のＬＥＤ４の実装方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）位置決め工程において、予め形設された放熱部材２の第一穿孔部２ｂと、ＦＰＣ３の第二穿孔部３ｃに位置決めピン７ａを挿通するだけで位置決めが行えるので、位置調整を容易に行うことができるとともに、位置ずれによる歩留まり率の低下を防ぐことができる。
（２）第二穿孔部３ｃやＬＥＤ実装孔部３ｂはＦＰＣ３の製造時に予め形成することができるので、塗布工程においてクリームはんだ６ａを塗布し、溶融させるだけで容易にＬＥＤ４と放熱部材２を接合することができ、ＬＥＤ４の実装を簡素化することができる。
（３）接合工程において、リフローで被はんだ付け部材である放熱部材２やＬＥＤ４の放熱部４ｂや電極部４ｃ等の被はんだ付け部分も加熱されるので、クリームはんだ６ａを確実に溶融することができ、はんだ付け不良による歩留まり率の低下を防ぐことができるので、容易に大量生産することができる。
（４）位置決めピン７ａを外すことで、放熱部材２の第一穿孔部２ｂ及びＦＰＣ３の第二穿孔部３ｃで形成された貫通孔を、接続部３ｄに接続される配線を通すための開口部や照明器具へのＬＥＤ照明器１の取り付け等に用いることができるので、ＬＥＤ照明器１に別途孔等を形成する工程が必要なく、製造工数を減らすことができ、生産性に優れる。
（５）ＬＥＤ４と放熱部材２との接合がはんだ６であるため、ＬＥＤ４で発生する熱が放熱部材２に直接熱伝導され短時間で均一化され、熱伝導の小さいＦＰＣ３上に熱が蓄積し難く、ＦＰＣ３に温度ムラが発生し難いので、ＬＥＤ４やＦＰＣ３が高温化することによる、ＬＥＤ４の発光量の低下やＬＥＤ４の短寿命化を防ぐことができ、品質の安定性に優れるＬＥＤ照明器１を得ることができる。
（６）ＦＰＣ３と放熱部材２は、実装部４ａと放熱部材２とで挟持することで固定されているだけであるため、ＬＥＤ４の実装部４ａやはんだ６，放熱部材２等の熱膨張係数の違いによる応力が生じた応力を放熱部材２に密着していないＦＰＣ３が吸収し易く、該応力によってはんだ６に剥れや亀裂が生じたり、実装部４ａと導電箔３ａが剥れたりすることを防止でき、品質の安定性や耐久性に優れるＬＥＤ照明器１を得ることができる。
（７）ＦＰＣ３には、予めＬＥＤ実装孔部３ｂが形成されているため、放熱部材２上にＦＰＣ３を配置し、リフローするだけで、ＬＥＤ４の実装部４ａと放熱部材２を直接はんだ付けすることができ、また、ＦＰＣ３上の導電箔３ａと放熱部材２の電気絶縁も確保することができる。そのため、従来のように、放熱部材２は電気絶縁層を備える必要がなく、極めて作業効率の悪い該電気絶縁層の剥離工程も必要ではないので、実施の形態１のＬＥＤ照明器１のように、複数のＬＥＤ４を実装する場合であっても、ＬＥＤ４を容易に実装することができ、生産性に優れる。

（実施の形態２）
図５は実施の形態２のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図であり、図６（ａ）は実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図であり、図６（ｂ）は実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図であり、図６（ｃ）は実施の形態２のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図である。尚、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図５、６において、１０は実施の形態２のＬＥＤ照明器、１１はＦＰＣ３のＬＥＤ実装孔部３ｂに突出した放熱部材２の接合面２ａの露出部８に形設された凸部、１２は凸部１１とＬＥＤ実装孔部３ｂの空隙である。

実施の形態２のＬＥＤ照明器１０は、実施の形態１のＬＥＤ照明器１において、露出部８に凸部１１が形設されたものである。
凸部１１としては、形状は特に限定されないが、高さはＦＰＣ３の厚みと同じ乃至低く形成される。
凸部１１の形成方法としては、フォトリソグラフィーやエッチング，切削加工，ブラスト加工，レーザー加工等の方法が用いられる。

以上のように構成された実施の形態２におけるＬＥＤ照明器１０について、図６を参照しながら、以下にＬＥＤ４の実装方法を説明する。
まず、位置決め工程において、実施の形態１と同様に、位置決めピン７ａによって放熱部材２とＦＰＣ３の接合位置が調整され、放熱部材２の接合面２ａにＦＰＣ３が載置固定される。この時、接合面２ａに形設された凸部１１は、ＦＰＣ３のＬＥＤ実装孔部３ｂに遊嵌される。
次に、塗布工程において、凸部１１の先端及び導電箔３ａにクリームはんだ６ａが塗布され、ＬＥＤ載置工程において、ＬＥＤ４が、クリームはんだ６ａの載置面９上に載置される。
次いで、接合工程において、ＬＥＤ照明器１０を加熱炉内で加熱し、クリームはんだ６ａを溶融し、放冷することでＬＥＤ４の電極部４ｃとＦＰＣ３の導電箔３ａ、及びＬＥＤ４の放熱部４ｂと放冷部材２の凸部１１がはんだ付けされる。

以上のように、本実施の形態２のＬＥＤ照明器１０は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）放熱部材２の接合面２ａが凸部１１を備え、ＬＥＤ４の放熱部４ｂは凸部１１とはんだ６で接合されるので、はんだ６の量が少なくでき、ＬＥＤ４から発生する熱を効率良く放熱部材２に伝達することができる。

また、本実施の形態２のＬＥＤ照明器１０におけるＬＥＤ４の実装方法によれば、実施の形態１のＬＥＤ照明器１におけるＬＥＤ４の実装方法に加え、以下のような作用が得られる。
（１）放熱部材２の接合面２ａに形設された凸部１１にクリームはんだ６ａを塗布し、溶融させるので、溶融したはんだがＦＰＣ３と放熱部材２の間に流入し難く、ＬＥＤ実装孔部３ｂ周辺のＦＰＣ３の浮き上がりを防ぐことができる。また、溶融したはんだとＦＰＣ３のＬＥＤ実装孔部３ｂ端部との空隙１２が確保できるので、異物が入るはんだ付けを回避でき、信頼性の向上が出来る。
（２）クリームはんだ６ａの塗布量が少量で良いので、加熱による溶融が容易になり、接合不良等が起き難く、歩留まり率の低下を防ぐことができる。

（実施の形態３）
図７は実施の形態３のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図である。尚、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図７において、２０は実施の形態３のＬＥＤ照明器、２１は冷媒流路２１ａが形設されＦＰＣ３が接合面２ａに配置された熱交換器である。

実施の形態３のＬＥＤ照明器２０は、実施の形態１のＬＥＤ照明器１において、放熱部材２として熱交換器２１を用いた物である。
熱交換器２１の材質や構成としては特に限定されないが、冷媒流路２１ａは、ＦＰＣ３のＬＥＤ４が実装された範囲と対応する位置に配設されることが好ましい。これにより、放熱部材２内に温度ムラが発生し難くなる。
冷媒流路２１ａの代わりに、ヒートパイプ等を用いても良い。

熱交換器２１としては、特に限定されず、平板状のヒートパイプや熱交換器プレート（コールドプレート）等を用いることができる。

以上のように構成された実施の形態３におけるＬＥＤ照明器２０は、放熱部材２として熱交換器２１を使用したものであり、ＬＥＤ４の実装方法は、実施の形態１の場合と同様であるため、説明は省略する。

以上のように、本実施の形態３のＬＥＤ照明器２０は構成されているので、実施の形態１又は２の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）放熱部材２として熱交換器２１を用いているので、アルミニウム製や銅製等のヒートシンクを用いる場合よりも、ＬＥＤ４から発生する熱を放熱し易く、また、放熱に必要な体積が小さくて良いので、ＬＥＤ照明器２０を小型化することができる。

また、本実施の形態３のＬＥＤ照明器２０におけるＬＥＤ４の実装方法によれば、実施の形態１のＬＥＤ照明器におけるＬＥＤ４の実装方法と同様の作用が得られる。

（実施の形態４）
図８は実施の形態４のＬＥＤ照明器の正面側（接合面側）分解斜視図、図９は実施の形態４のＬＥＤ照明器の要部断面拡大図であり、図１０（ａ）は実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における位置決め工程時のＬＥＤ照明器の断面図であり、図１０（ｂ）は実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法における塗布工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図であり、図１０（ｃ）は実施の形態４のＬＥＤ照明器のＬＥＤの実装方法におけるＬＥＤ載置工程時のＬＥＤ照明器の要部断面図である。尚、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図８乃至１０において、３０は実施の形態４のＬＥＤ照明器、３１はＬＥＤ４の実装位置に沿って溝部３１ａが形成された放熱部材２の基部、３１ｂは基部３１に穿設された基部側第一穿孔部、３２は溝部３１ａを覆うように基部３１に接合（接着）される放熱部材２の蓋部、３２ａは蓋部３２におけるＦＰＣ３の接合面、３２ｂは蓋部３２において基部側第一穿孔部３１ｂと対応する位置に形成された蓋部側第一穿孔部であり、図９及び１０において、３３は溝部３１ａ及び蓋部３２によって放熱部材２形設された冷媒流路からなる熱輸送部である。

ここで、実施の形態４のＬＥＤ照明器３０は、実施の形態１のＬＥＤ照明器１において、放熱部材２が、基部３１及び蓋部３２を有し、基部３１の溝部３１ａ及び蓋部３２によってＬＥＤ４の実装位置に沿って形設された熱輸送部３３を備えたものである。
熱輸送部３３は、溝部３１ａが形成された放熱部材２の基部３１に、蓋部３２を水密に接合（接着）することで形設される。溝部３１ａは、フォトリソグラフィーやエッチング，切削加工，ブラスト加工，レーザー加工等の方法で基部３１に形成される。
基部３１及び蓋部３２の素材としては、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属やこれらを含む合金等を用いることができる。
また、熱輸送部３３を形成する冷媒流路は、冷媒を連続して供給するため、熱輸送部３３には冷媒供給部（図示しない）が連設される。
溝部３１ａにヒートパイプを配設する場合、蓋部３２は備えなくても良い。

以上のように構成された実施の形態４におけるＬＥＤ照明器３０について、図１０を参照しながら、以下にＬＥＤ４の実装方法を説明する。
まず、実施の形態１乃至３の場合と同様に、位置決め工程において、位置決めピン７ａが、放熱部材２の基部３１の基部側第一穿孔部３１ｂ及び蓋部３２の蓋部側第一穿孔部３２ｂ，ＦＰＣ３の第二穿孔部３ｃに挿通されることによって位置調整を行い、放熱部材２にＦＰＣ３が配置固定される。
次に、塗布工程において、ＦＰＣ３に予め穿設されたＬＥＤ実装孔部３ｂによって露出した蓋部３２の接合面３２ａの露出部８と、ＦＰＣ３の導電箔３ａにクリームはんだ６ａが塗布又は印刷される。
次いで、実施の形態１乃至３におけるＬＥＤ４の実装方法と同様に、ＬＥＤ載置工程、接合工程と続き、熱輸送部３３が形設された放熱部材２にＬＥＤ４が接合される。

以上のように、本実施の形態４のＬＥＤ照明器３０は構成されているので、実施の形態１乃至３の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）熱輸送部３３が放熱部材２においてＬＥＤ実装孔部３ｂに沿って形設されているので、ＬＥＤ４から発生する熱が、放熱部材２だけではなく、熱輸送部３３を介して放熱されるので、放熱効率が良く、ＬＥＤ４の高温化による発光強度の低下やＬＥＤ４の長寿命化を実現することができる。

また、本実施の形態４のＬＥＤ照明器３０におけるＬＥＤ４の実装方法によれば、実施の形態１のＬＥＤ照明器におけるＬＥＤ４の実装方法と同様の作用が得られる。

本発明は、放熱部材とフレキシブルプリント基板の位置決めが容易であり、既存の設備で容易に放熱部材とＬＥＤをはんだ付けすることができ、放熱効率の良いＬＥＤ照明器を容易に得ることができるので、生産性に優れるＬＥＤの実装方法を提供することができる。
また、ＬＥＤと放熱部材とを、耐環境性に優れたはんだによって直接結合して、ＬＥＤから発生する熱を均等に且つ効率的に放熱することで、温度ムラが発生し難く、また、基板が軟質であるので、各構成の熱膨張係数の違いによって生じる応力が吸収されるので、品質の安定性や耐久性に優れるＬＥＤ照明器を提供することができる。

１ ＬＥＤ照明器
２ 放熱部材
２ａ 接合面
２ｂ 第一穿孔部
３ ＦＰＣ
３ａ 導電箔
３ｂ ＬＥＤ実装孔部
３ｂ’ 空隙
３ｃ 第二穿孔部
３ｄ 接続部
４ ＬＥＤ
４ａ 実装部
４ｂ 放熱部
４ｃ 電極部
６ はんだ
６ａ クリームはんだ
７ 位置決め部
７ａ 位置決めピン
８ 露出部
９ 載置面
１０ ＬＥＤ照明器
１１ 凸部
１２ 空隙
２０ ＬＥＤ照明器
２１ 熱交換器
２１ａ 冷媒流路
３０ ＬＥＤ照明器
３１ 基部
３１ａ 溝部
３１ｂ 基部側第一穿孔部
３２ 蓋部
３２ａ 接合面
３２ｂ 蓋部側第一穿孔部
３３ 熱輸送部

Claims (9)

1. 放熱部材の接合面及びフレキシブルプリント基板に形設された位置決め部によって前記放熱部材に対する前記フレキシブルプリント基板の位置を調整する位置決め工程と、前記フレキシブルプリント基板に１乃至複数穿設されたＬＥＤ実装孔部によって前記放熱部材の前記接合面が露出した露出部にクリームはんだを塗布する塗布工程と、前記フレキシブルプリント基板の前記ＬＥＤ実装孔部上にＬＥＤを載置するＬＥＤ載置工程と、加熱炉内でクリームはんだを溶融して前記ＬＥＤと前記放熱部材をはんだ付けする接合工程と、備えることを特徴とするＬＥＤの実装方法。
2. 前記塗布工程において、前記露出部が凸部を有し、前記凸部にクリームはんだが塗布されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの実装方法。
3. 前記塗布工程より前に、前記放熱部材の内部にヒートパイプを配設する又は冷媒流路を形設する熱輸送部配設工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの実装方法。
4. 前記熱輸送部配設工程において、前記ＬＥＤ実装孔部を通過するように前記放熱部材の前記接合面側に形成された溝部に、前記ヒートパイプが配設される又は前記冷媒流路が形設されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ実装方法。
5. 前記位置決め部が、前記放熱部材に穿設された２以上の第一穿孔部と、前記フレキシブルプリント基板の前記第一穿孔部と対応する位置に穿設された２以上の第二穿孔部と、前記位置決め孔部に挿通される位置決めピンと、を備えることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載のＬＥＤの実装方法。
6. 放熱部材と、前記放熱部材の接合面に配置され導電箔により回路が形成されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に穿設されたＬＥＤ実装孔部と、前記フレキシブルプリント基板の前記導電箔と電極部を介して電気的に接触するように載置されたＬＥＤと、前記ＬＥＤの放熱部と前記接合面とを接合するはんだと、を備えることを特徴とするＬＥＤ照明器。
7. 前記放熱部材が、前記接合面の前記ＬＥＤ実装孔部と対応した箇所に埋設又は形設されている冷媒流路又はヒートパイプからなる熱輸送部を備えることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明器。
8. 前記放熱部材が、前記接合面の前記ＬＥＤ実装孔部と対応した箇所に凸部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載のＬＥＤ照明器。
9. 前記放熱部材が、熱交換器であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１に記載のＬＥＤ照明器。

Images