JP5215119B2 - Connection structure of LED power feeding part - Google Patents
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Description
本発明は、LED実装基板上に実装されたLEDに給電するための給電部の接合構造に関するものである。 The present invention relates to a joining structure of a power feeding unit for feeding power to an LED mounted on an LED mounting substrate.
従来、LEDへの給電は、コネクタ部品であるカプラをLED実装基板に実装し、このカプラによって電源とLEDとを電気的に接続することによってなされている。ここで、LED実装基板にはLEDに給電するための配線パターンが形成されており、このLED実装基板には、カプラがチップ抵抗やコンデンサ等の電子部品と同様にハンダ付けによって実装されている。尚、カプラのLED実装基板への実装方法としては、ハンダ付け以外にネジ止め、抵抗溶接、レーザー溶接等による接合が一般的に採用されている。 Conventionally, power is supplied to an LED by mounting a coupler, which is a connector component, on an LED mounting board, and electrically connecting the power source and the LED by the coupler. Here, a wiring pattern for supplying power to the LED is formed on the LED mounting board, and a coupler is mounted on the LED mounting board by soldering similarly to electronic components such as a chip resistor and a capacitor. As a method for mounting the coupler on the LED mounting substrate, bonding by screwing, resistance welding, laser welding, or the like is generally employed in addition to soldering.
ところで、近年、車両のヘッドランプのLED化への開発が進められており、ハイパワーLEDへの給電方法に関する提案が種々なされている。 By the way, in recent years, the development of a vehicle headlamp as an LED has been promoted, and various proposals regarding a method of supplying power to a high power LED have been made.
例えば、車載LEDの実装技術に関して特許文献1には、クリップ状の端子でLEDを挟み込むことによってLEDへの給電と固定を同時に行う提案がなされ、特許文献2には、LEDとヒートシンクを給電アタッチメントで挟み込み、これらをクリップ状の部品で押さえ込んで固定する構成が提案されている。
For example, regarding the mounting technology of in-vehicle LEDs,
又、特許文献3には板バネを備えた端子付き部品にLEDを嵌め込んで給電と固定を行う構成が提案され、特許文献4には、LEDに雄端子を接合し、この雄端子に雌端子を挿入してLEDと電源とを電気的に接続するとともに、LEDをヒートシンクにクリップ状の部品で押さえて固定する構成が提案されている。
他方、車載LED以外の実装技術に関して特許文献5には、接続端子を鰐口クリップの噛み合わせの開口方向と直交する姿勢で並列するよう支持する構成が提案され、特許文献6には、挟持部材に設けられている一対の挟持板が帯状の雄タブを厚み方向に沿って挟持する雌端子において、雄タブが振動した場合でも多数の接触点を確保して接触信頼性の向上を図るため、挟持板の対向する面に設けられた奥側突出部と手前側突出部が雄タブに接触する構成とする提案がなされている。
ヘッドランプ等の車載用部品の信頼性試験項目にはヒートショックが含まれており、カプラのLED実装基板へのハンダ付けに関して、現在、ハンダメーカーによって高信頼性製品が多数リリースされているが、部材の組み合わせや金属基板とLEDの線膨張係数の違いのためにハンダ接合部にクラックが発生するという問題がある。ハンダ接合部にクラックが発生すると、ヘッドライトの給電不良による不灯やLED等の実装部品の脱落が発生する可能性がある。 The reliability test items for automotive parts such as headlamps include heat shock, and many soldering manufacturers have released many high-reliability products for soldering the coupler to the LED mounting board. There is a problem that cracks occur in the solder joints due to the combination of members and the difference in linear expansion coefficient between the metal substrate and the LED. When cracks occur in the solder joints, there is a possibility that mounting parts such as non-lights and LEDs will drop due to poor power feeding of the headlights.
又、エンジンに近い位置に取り付けられた車載用部品は高温環境下に晒されるため、実装部品とハンダとの間に熱による金属拡散が発生して金属間化合物が形成される。この金属間化合物は、一般的に脆くなってしまうために自動車の振動や衝撃、更にはリード線の撓み等によってハンダ接合部が破壊され、カプラが脱落する可能性がある。 Moreover, since the vehicle-mounted component attached to the position close to the engine is exposed to a high temperature environment, metal diffusion due to heat occurs between the mounting component and the solder, and an intermetallic compound is formed. Since this intermetallic compound generally becomes brittle, there is a possibility that the solder joint portion is broken due to vibration or impact of the automobile, bending of the lead wire, etc., and the coupler falls off.
特許文献1〜3に記載された構成では、LEDの固定と給電を板バネ状の端子で行っているが、この固定方法では、振動によって板バネが共振した場合、LEDへの給電が遮断されてLEDの不灯が発生したり、LEDが点灯と不灯を繰り返し、LEDを光源とするヘッドライト等の車両用灯具にあっては法規を満たさない事態が発生する。
In the configurations described in
又、特許文献1〜3に記載された構成ではLEDを板バネ状端子で挟み込んでいるが、通常、金属は高温環境下において柔らかくなる傾向があるため、初期状態ではLEDを所定の圧力で保持していても、LEDの発熱や環境温度の上昇によって圧力が低下してしまい、板バネ状の端子の接点不良によるLEDの不灯やLED自体の脱落が発生する可能性がある。
Further, in the configurations described in
特許文献4に記載された構成では、LEDに雄端子を溶接等によって接合しているが、この雄端子に雌端子を差し込む際に、LEDに接合されている雄端子が変形する可能性がある。又、溶接等による端子のLEDへの接合は、LEDは小型で給電用電極も小さいことから、十分に広い接合面積を確保することができず、雌端子の抜き差しによってLEDに接合されている雄端子が剥がれてしまう可能性がある。 In the configuration described in Patent Document 4, the male terminal is joined to the LED by welding or the like, but when the female terminal is inserted into the male terminal, the male terminal joined to the LED may be deformed. . Also, the bonding of the terminal to the LED by welding or the like is not possible because it is small in size and the power supply electrode is small, so that a sufficiently large bonding area cannot be ensured. The terminal may be peeled off.
以上の問題を解決するためには電極の形状を改良する必要があるが、既存の電極には下記のような問題があるため、車載LEDの実装分野には利用することができないのが実情である。 In order to solve the above problems, it is necessary to improve the shape of the electrodes. However, since the existing electrodes have the following problems, they cannot be used in the field of mounting on-vehicle LEDs. is there.
即ち、特許文献5において提案された構成では、鰐口クリップと実装基板は、鰐口クリップの弾性力に起因する静止摩擦力を超えない大きさの力に対しては安定的な接続が可能であるが、鰐口クリップは一般的に人が使用することを前提として作られている。このため、鰐口クリップをLED実装分野に応用するとすれば、必然的に人による作業で組み立てられることになり、LED実装基板の給電部の電極の大きさが1cm以下であり、且つ、電極の刃の大きさがmm単位であることを考慮すると、人の手で正しい位置を正確に把握することは困難であり、正しい位置を正確に把握したとしても、その位置に正確に移動させることは困難である。
That is, in the configuration proposed in
又、鰐口クリップの凹凸が正しく噛み合っているか否かを認識することが困難であるため、誤って接続した場合にそのことに気づかず、不良品を生産する可能性がある。 In addition, since it is difficult to recognize whether or not the unevenness of the mouth clip is correctly meshed, there is a possibility that a defective product will be produced without noticing that it has been mistakenly connected.
特許文献6に記載された雌端子は、雄タブが振動した場合でも多数の接触点を確保することによって接触信頼性の向上を図ることができるものであり、雄端子が振動すると、それに追随して可撓性を有する雌端子が動くことによって安定した電気的接続が実現される。このように、雌タブの機能は振動によって初めて発揮されるが、車載LEDの分野においては長時間の振動は金属疲労を引き起こすという問題がある。 The female terminal described in Patent Document 6 can improve contact reliability by securing a large number of contact points even when the male tab vibrates. When the male terminal vibrates, the female terminal follows it. Therefore, stable electrical connection is realized by moving the flexible female terminal. Thus, the function of the female tab is exhibited for the first time by vibration, but in the field of in-vehicle LEDs, there is a problem that long-time vibration causes metal fatigue.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電源に連なる電極とLED実装基板上に形成された配線パターンとの電気的接合を確実に行うことができるLED給電部の接合構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an LED power supply unit that can reliably perform electrical connection between an electrode connected to a power source and a wiring pattern formed on an LED mounting substrate. It is to provide a joint structure.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、LEDが実装されたLED実装基板の絶縁層上に形成された配線パターンを前記LED実装基板の端部まで延ばし、電源に連なる電極と前記配線パターンとを電気的に接合するLED給電部の接合構造において、前記電極又は前記配線パターンの一方に、断面略直角三角形の刃をその短辺と平行な方向に複数配列して成る凹凸端子を形成し、他方に、断面略長方形の刃を複数配列して成る凹凸端子を形成し、両凹凸端子同士を噛み合わせることによって前記電極と前記配線パターンとを電気的に接合することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記電極と前記配線パターンの表面にAuメッキを施したことを特徴とする。
The invention described in
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記電極を非導電性の耐熱性樹脂で構成されたカプラの内部に配置し、該カプラを前記電極と共に前記LED実装基板に圧入することによって前記電極と前記配線パターンとを電気的に接合することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the electrode is disposed inside a coupler made of a non-conductive heat-resistant resin, and the coupler is mounted on the LED mounting substrate together with the electrode. The electrode and the wiring pattern are electrically joined by press-fitting.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記カプラを前記LED実装基板にネジ止めによって固定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the coupler is fixed to the LED mounting board by screws.
請求項5記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記LED実装基板にネジ止めされる固定部材によって前記電極を前記LED実装基板との間で挟持することによって前記電極と前記配線パターンとを電気的に接合することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the electrode and the wiring are sandwiched between the LED mounting substrate by a fixing member screwed to the LED mounting substrate. The pattern is electrically connected to the pattern.
本発明によれば、電極側の凹凸端子とLED実装基板(配線パターン側)の凹凸端子が正しく噛み合ったときの接触音を聞いたり、凹凸端子同士の接触を皮膚感覚で感じ取ったりすることができるため、従来の鰐口クリップに比べて位置を正確に把握する必要がない上に、正しい接続であるか否かを接触音や皮膚感覚によって容易に認識することができ、従来の鰐口クリップによる作業に比して誤組による不良品発生率を低く抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to hear the contact sound when the uneven terminal on the electrode side and the uneven terminal on the LED mounting substrate (wiring pattern side) are properly meshed, or to feel the contact between the uneven terminals with skin sensation. Therefore, it is not necessary to accurately grasp the position compared to the conventional hook clip, and it is possible to easily recognize whether the connection is correct by contact sound or skin sensation. Compared with this, it is possible to reduce the defective product generation rate due to misassembly.
又、本発明によれば、一方の凹凸端子の刃の断面形状が略直角三角形を成し、他方の凹凸端子の刃の断面形状が略長方形を成しているため、電極とLED実装基板の組付方向に対して垂直な力、組付方向とは反対方向の力、組付方向に対して矢上方向に垂直な力、振動等、何れの方向の外力に対しても電極と配線パターンとの確実な電気的接合が維持される。 In addition, according to the present invention, the cross-sectional shape of the blade of one concavo-convex terminal forms a substantially right triangle, and the cross-sectional shape of the blade of the other concavo-convex terminal forms a substantially rectangular shape. Electrode and wiring pattern with respect to external force in any direction such as force perpendicular to the assembly direction, force opposite to the assembly direction, force perpendicular to the ascending direction, vibration, etc. A reliable electrical connection is maintained.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係るLED給電部の接合構造を示す斜視図、図2は同LED給電部の接合構造を示す分解斜視図、図3は同LED給電部の接合構造を示す平面図、図4は図3のA−A線断面図、図5は図4のB部拡大詳細図、図6は図3のC−C線断面図である。
<
1 is a perspective view showing a bonding structure of an LED power feeding unit according to
図示のLED実装基板1は、Cu層1Aの上に絶縁層1Bを形成して構成されており、絶縁層1B上には配線パターン2が形成されるとともに、LED3が熱伝導性接着剤4によって接着されて実装されている。そして、このLED実装基板1の端部には、断面コの字状(図4参照)に成形されたカプラ5が圧入されており、このカプラ5は、その左右両側から水平に延びる耐熱性樹脂又は金属製のブラケット5aに挿通するネジ6によってLED実装基板1に強固に固定されている。又、LED3はAuワイヤー(又はAlウェッジ)7によって配線パターン2にボンディングされており、配線パターン2はカプラ5の給電部まで延びており、不図示の電源からカプラ5の給電部と配線パターン2及びAuワイヤー(又はAlウェッジ)7を経てLED3に給電がなされる。
The illustrated
上記カプラ5は、非導電性のハウジング5Aと導電性の電極8から構成されている。ここで、電極8はりん青銅や黄銅等のCu合金にAuメッキを施して構成されており、この電極8の上下面には断面直角三角形の刃を短辺と平行な方向に複数配列して成る凹凸端子8aが形成されている。尚、電極8の材質としては、Cu合金以外にも、他の元素を添加することによって高温時の弾性劣化を防ぐことができる材質を使用することができる。又、カプラ5のハウジング5Aの材質としては、導電性を有さない耐熱性の高い樹脂材料若しくはセラミック素材が望ましく、例えばPPSカーボネート、カプトン素材、アルミナ、AlN等を使用することができる。カプラ5のハウジング5Aの内部に配される電極8は、樹脂材料又はセラミック材料によるハウジング5Aのモールド成形時に一体に形成されるか、ハウジング5Aの内部に嵌め込まれる。
The
LED実装基板1を構成する前記絶縁層1Bの材質には、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルフォン等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができ、必要に応じてガラス繊維布等の補強材を介在させても良い。
The insulating
又、LED実装基板1の前記Cu層1Aには、カプラ5の電極8に形成された凹凸端子8aに対応する凹凸1aが形成されており、カプラ5の給電部である電極8との電気的接合を避けるためにレジストやアルマイト加工等の絶縁加工が施されている。
Further, the
前記配線パターン2は、Cu箔にAuメッキを施して構成されており、その厚みは0.1mm〜1mmが望ましく、エッチング処理又はプレス処理によってLED実装基板1の絶縁層1B上に形成されている(プレス処理方法については特開平8−222838号公報参照)。そして、この配線パターン2の端部には、カプラ5の電極8に形成された凹凸端子8aに対応する凹凸端子2aが形成されており、この凹凸端子2aは、断面長方形の刃を複数配列して構成されている。尚、Cu箔は絶縁層1Bに埋め込まれなくても良い。
The
次に、カプラ5の電極8に形成された凹凸端子8aと配線パターン2に形成された凹凸端子2aの形状について説明する。
Next, the shape of the concavo-
図5に示すように、カプラ5の電極8に形成された凹凸端子8aは、その断面が直角三角形を短辺と平行な方向(図5の左右方向)に複数組み合わせた形状を有しており、配線パターン2側の凹凸端子2aとの噛み合わせによる接合強度を十分確保するため、直角三角形の短辺の長さは0.1mm以上、刃と刃の間隔は0.1mm以上に設定されることが望ましく、刃の数は少なくとも2つ以上必要である。又、凹凸端子8aの刃の先端の角度は、短辺の長さ、刃と刃の間隔、刃の数が上記条件を満たせば任意の値に設定し得るが、極端に小さくすると刃の強度を十分に保つことができないため、刃の先端の角度は刃に必要な強度を確保することができる値に設定すべきである。又、刃の形状としては、鋭利なナイフエッジ状の形状に限らず、曲率を持った形状にしても良い。
As shown in FIG. 5, the concavo-
他方、LED実装基板1側の給電部を構成する配線パターン2の凹凸端子2aは、同じ大きさの断面長方形を一定間隔で複数並設して構成されており、長方形の数はカプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aの刃との噛み合わせを良好に行うために最低3つ必要となる。
On the other hand, the concavo-
カプラ5側の電極8とLED実装基板1上の配線パターン2との接触状態は、図5に示す接点Fに示すようにカプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aの刃の斜辺が配線パターン2の凹凸端子2aの断面長方形の刃の角部と接触するか、或いは接点Gで示されるように、カプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aの刃と配線パターン2の凹凸端子2aの刃が辺同士で接触するかの2種類である。
The contact state between the
カプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aとLED実装基板1側の配線パターン2の凹凸端子2aとの組み合わせは、以下の(1)〜(3)の3つの理由によって振動等のような何れの方向から外力が加えられても凹凸端子2a,8a同士の接触が維持される。
(1)圧入方向に対して垂直方向の力が作用する場合:
カプラ5に対して図5の矢印a方向の力が加わり、LED実装基板1に矢印a’方向の力が作用した場合、両凹凸端子2a,8a同士の接合は接点Fにおいて強化され、同様の位置関係にある他の接点においても同様である。
(2)圧入方向とは逆方向の力が作用する場合:
カプラ5に図5の矢印b方向の力が作用し、LED実装基板1に矢印b’方向(カプラ5の圧入方向とは逆方向)の力が作用した場合も、(1)の場合と同様に両凹凸端子2a,8a同士の接合が強化される。なぜならば、両凹凸端子2a,8a同士が接している面は、カプラ5の圧入方向に対して垂直方向であるため、両面に発生する静止摩擦力の大きさとは無関係に両凹凸端子2a,8aの接合が保持される。この性質はカプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aの刃の断面形状が直角三角形であることによるものであって、刃の断面形状が鰐口クリップの刃と同様に二等辺三角形である場合には、このような効果は得られない。なぜならば、接点に生じる力が十分大きい場合には鰐口クリップは開いてしまうからである。尚、電極8の凹凸端子8aの刃の断面形状は、直角三角形に限らず、刃先角が直角に近い(80°〜100°)鋭角三角形又は鈍角三角形であっても良い。なぜならば、カプラ5の圧入方向と両凹凸端子2a,8aの接面はほぼ垂直とみなせるため、圧入方向に対して垂直方向に働く摩擦力の大きさは無視できる程小さいからである。
(3)圧入方向に対して矢状方向に垂直な力が作用する場合:
カプラ5に図5の矢印c方向の力が作用し、LED実装基板1側に矢印c’方向の力が作用した場合は、矢状方向に存在するLED実装基板1側の凹凸端子2aとカプラ5側の凹凸端子8aの刃の先端形状が接触することによって両凹凸端子2a,8aの接合が維持される。尚、逆にカプラ5に矢印c’方向の力が作用し、LED実装基板1側に矢印c方向の力が作用した場合も同様である。
The combination of the concavo-
(1) When a force perpendicular to the press-fitting direction is applied:
When a force in the direction of the arrow a in FIG. 5 is applied to the
(2) When a force in the direction opposite to the press-fitting direction is applied:
The force in the direction of arrow b in FIG. 5 acts on the
(3) When a force perpendicular to the sagittal direction acts on the press-fitting direction:
When a force in the direction of arrow c in FIG. 5 acts on the
ところで、カプラ5の電極8とLED実装基板1側の配線パターン2にそれぞれ形成された各凹凸端子8a,2aの断面形状としては前記形状が望ましいが、製造工程で誤差が生じることは避けられないため、図7〜図10に示すような微小変形が生じることが予想される。しかし、カプラ5側の電極8にはLED実装基板1方向に対して弾性に起因する圧力が作用しているため、下記(1)〜(4)に示す何れの微小変形が生じても、両凹凸端子2a、8a同士の電気的接合が維持される。
(1)LED実装基板側の凹凸端子の刃の間隔:
LED実装基板1側の凹凸端子2aの刃の間隔が図7(a)に示すように小さかったり、図7(b)に示すように大きい場合であっても、両凹凸端子2a,8aは図示の接点H又は接点Iにおいて維持される。尚、カプラ5側の凹凸端子8aの刃の間隔とLED実装基板1側の凹凸端子2aの刃の間隔は複数存在するため、これらの凹凸端子2a,8aの噛み合わせの相対位置が左右にずれることが予想されるが、そのように場合においても接点はH又はIであることに変わりはなく、両凹凸端子2a,8a同士の電気的接合は維持される。
(2)カプラ側の凹凸端子の刃の大きさ:
カプラ5側の端子8aの刃の大きさが図8(a)に示すように小さかったり、図8(b)に示すように大きい場合には、両凹凸端子2a,8a同士の接合は接点J又は接点Kにおいて維持される。ここで、凹凸端子8aの刃の大きさとは、直角三角形の短辺の長さを言う。直角三角形の短辺の長さが変化することによって刃の先端の角度が微小に変化するが、直角三角形の斜辺とLED実装基板1側の凹凸端子2aの刃の先端角部において接点を持つことには変わりがないために問題は生じない。
(3)カプラ側の凹凸端子の刃の形状:
カプラ5側の凹凸端子8aの刃の形状が図9(a)に示すように鋭角三角形又は図9(b)に示すような鈍角三角形である場合、接点L,M又は接点N,Oにおいて両凹凸端子2a,8a同士は電気的接合が維持される。尚、カプラ5側の凹凸端子8aの刃の断面形状が直角三角形ではなくても、刃先以外の角度が直角に近い(80°〜100°)三角形であれば良い。
(4)LED実装基板側の凹凸端子の刃先端形状:
LED実装基板1側の凹凸端子2aの刃先端の形状が図10(a)に示すように鋭角であったり、図10(b)に示すように鈍角(80°〜100°)である場合においても、両凹凸端子2a,8a同士の電気的接合は接点P,Q又は接点Rにおいて維持される。
By the way, the cross-sectional shape of each of the concave and
(1) Spacing between the concave and convex terminals on the LED mounting board side:
Even when the gap between the concave and
(2) Blade size of the concave and convex terminal on the coupler side:
When the size of the blade of the terminal 8a on the
(3) Shape of the concave and convex terminal blade on the coupler side:
When the shape of the blade of the concavo-
(4) Blade tip shape of uneven terminal on LED mounting substrate side:
In the case where the shape of the blade tip of the concavo-
次に、LED実装基板1とカプラ5の接合構造について説明する。
Next, the junction structure between the
LED実装基板1とカプラ5は、以下に示す(1)〜(3)の3種類の構造によって固定されて信頼性の高い接合が可能である。
(1)凹凸端子の噛み合わせ構造:
LED実装基板1側の凹凸端子2aとカプラ5側の凹凸端子8aの噛み合わせ構造によって、カプラ5の圧入方向とは逆方向の引力に強いという利点がある。又、凹凸端子2a,8aがそれぞれ多数存在することによって多数の電気的接点が確保される。
(2)摩擦熱によるAuの拡散接合:
LED実装基板1をカプラ5に圧入すると、カプラ5内部の電極8の凹凸端子8aの凹凸によってLED実装基板1の配線パターン2とカプラ5内部の電極8の酸化皮膜が破壊され、カプラ5内部の電極8のAuメッキとLED実装基板1の配線パターン2のAuメッキの拡散接合が容易になされる。つまり、LED実装基板1にカプラ5を圧入する際、カプラ5内の電極8とLED実装基板1との間に圧力が発生し、これによって摩擦熱が発生する。ここで、カプラ5内での電極8とLED実装基板1上の配線パターン2にはAuメッキが施されているためにAuの拡散接合がなされる。
The
(1) Engaging structure of uneven terminal:
The engagement structure of the concave /
(2) Au diffusion bonding by frictional heat:
When the
又、カプラ5側の電極8とLED実装基板1側の配線パターン2には、凹凸端子8a,2aの弾性によって常に圧力が掛かっており、この圧力によってカプラ5が確実に固定されるとともに、Auの拡散接合が促進される。
In addition, pressure is always applied to the
更に、カプラ5をLED実装基板1に圧入した後に熱履歴を掛けることも効果的である。熱履歴は、長い程拡散接合が進行するが、長過ぎるとLED3の劣化が進行するため、熱履歴温度の上限は約150℃程度で時間は数時間程度が最適である。Auの拡散接合は、Au単体同士の接合であるために熱による接合性の低下が抑えられ、高温環境下やLED3の駆動時の熱が掛かっていることによってAuの拡散が進行し、カプラ5の一層強固な固定が可能になる。又、Auは非常に柔らかい特性を有しているため、ヒートショック等によるクラックの発生が抑えられる。
(3)ネジ止めによる固定:
LED給電部の接合を一層強固にするため、カプラ5をネジ止めによってLED実装基板1に固定する。カプラ5内部の電極8に凹凸端子8aを形成することによってAuの拡散接合を容易に行うことができ、点状ではない電気的に接続がなされる。本実施の形態では、電気的接続部と給電部固定部を別に設けることによって、接点不良やカプラ5の脱落等の不具合の発生を防ぐことができ、信頼性の高い給電部を構成することができる。尚、本実施の形態では、カプラ5をネジ6で固定する構成を採用したが、カプラ5内部の電極8とLED実装基板1との接合だけでカプラ5を固定することができれば、ネジ6による固定は必ずしも必要ではない。
It is also effective to apply a thermal history after press-fitting the
(3) Fixing with screws:
The
ここで、LED実装基板1のカプラ5への圧入方法を図11に示す。
Here, a method of press-fitting the
LED実装基板1を圧入する前は、図11(a)に示すように、LED実装基板1の凹凸1aと配線パターン2の凹凸端子2aをカプラ5側の電極8に形成された凹凸端子8aとを接触させ、この状態を維持したままLED実装基板1をカプラ5に対して図示矢印方向に圧入すると、カプラ5側の電極8の凹凸端子8aが図示矢印にて示すように上下に変移して広がるため、LED実装基板1を図11(b)に示すように電極8(カプラ5)に容易に圧入することができる。
Before press-fitting the
このような圧入方法の利点としては、両凹凸端子2a(凹凸1a),8a同士が正しく噛み合っているときには、接触音を聞いたり、凹凸端子2a(凹凸1a),8a同士の接触を皮膚感覚で感じ取ったりすることができるため、正しい接続がなされたか否かを容易に認識することができる点が挙げられる。
As an advantage of such a press-fitting method, when both the concavo-
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図12〜図14に基づいて説明する。
<
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図12は本発明の実施の形態2に係るLED給電部の接合構造を示す平面図、図13は図12のD−D線断面図、図14は図12のE−E線断面図であり、これらの図においては図1〜図6において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
12 is a plan view showing the junction structure of the LED power feeding section according to
本実施の形態は、上下両面に断面直角三角形の凹凸端子9aが形成された電極9を耐熱樹脂製の固定部材10によってLED実装基板1の配線パターン2の凹凸端子2aとの間には挟み込んでLED給電部を構成したことを特徴としている。
In the present embodiment, the
上記固定部材10は、導電性を有さない耐熱性の高いPPS、ポリカーボネート、カプトン素材、アルミナ、AlN等の樹脂材料又はセラミック素材で構成されており、その下面には電極9に形成された凹凸端子9aに噛み合う断面長方形の複数の凹凸10aが形成されている。又、電極9の材質には、りん青銅や黄銅等のCu合金が使用されるが、Cu合金以外にも、他の元素を添加することによって高温時の弾性劣化を防ぐことができる材質を使用することができる。
The fixing
而して、固定部材10は、その両端に挿通するネジ11によってLED実装基板1に固定され、LED実装基板1の配線パターンとの間に電極9を挟み込んでこれを固定する。このとき、電極9の上下面に形成された凹凸端子9aは、固定部材10に形成された凹凸10aと配線パターン2に形成された凹凸端子2aにそれぞれ噛み合っており、これによって電極9と配線パターン2との電気的接合がなされている。
Thus, the fixing
以上のように、本実施の形態では、ネジ止めされる固定部材10によって電極9がLED実装基板1との間で挟持され、該電極9の凹凸端子9aと配線パターン2の凹凸端子2aとの噛み合いによって電極9と配線パターン2との電気的接合がなされるため、構成が簡易であり、製造時間が短縮されて製造コストが低く抑えられる。
As described above, in the present embodiment, the
尚、以上の実施の形態では、電極8,9側の凹凸端子8a,9aを断面略直角三角形の刃を複数配列して構成し、配線パターン2側の凹凸端子2aを断面略長方形の刃を複数配列して構成し構成したが、これとは逆に電極8,9側の凹凸端子8a,9aを断面略長方形の刃を複数配列して構成し、配線パターン2側の凹凸端子2aを断面略直角三角形の刃を複数配列して構成しても前記と同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the concave and
本発明は、バックライト用LED、車両灯具用LED、照明用LED等、任意の用途に供されるLEDの給電部接合構造に対して適用可能である。 The present invention can be applied to a power feeding portion joining structure of an LED provided for an arbitrary use, such as a backlight LED, a vehicle lamp LED, and an illumination LED.
1 LED実装基板
1A LED実装基板のCu層
1B LED実装基板の絶縁層
1a LED実装基板の凹凸
2 配線パターン
2a 配線パターンの凹凸端子
3 LED
4 熱伝導性接着剤
5 カプラ
5a カプラのブラケット
6 ネジ
7 Auワイヤー(Alウェッジ)
8,9 電極
8a,9a 電極の凹凸端子
10 固定部材
10a 固定部材の凹凸
11 ネジ
DESCRIPTION OF
4 Thermal
8,9
Claims (5)
前記電極又は前記配線パターンの一方に、断面略直角三角形の刃をその短辺と平行な方向に複数配列して成る凹凸端子を形成し、他方に、断面略長方形の刃を複数配列して成る凹凸端子を形成し、両凹凸端子同士を噛み合わせることによって前記電極と前記配線パターンとを電気的に接合することを特徴とするLED給電部の接合構造。 A connection structure of an LED power feeding portion that extends a wiring pattern formed on an insulating layer of an LED mounting substrate on which an LED is mounted to an end portion of the LED mounting substrate and electrically connects an electrode connected to a power source and the wiring pattern. In
One of the electrodes or the wiring pattern is formed with a concavo-convex terminal formed by arranging a plurality of substantially right-angled triangular blades in a direction parallel to the short side, and the other is formed by arranging a plurality of substantially rectangular blades. A joining structure of an LED power feeding part, wherein an uneven terminal is formed and the electrode and the wiring pattern are electrically joined by engaging both the uneven terminals.
The bonding structure of the LED power feeding unit according to claim 1, wherein Au plating is applied to surfaces of the electrodes and the wiring pattern.
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