JP6104946B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子素子が配置される電子回路基板を備えた電子装置およびその製造方法に関する。
従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子や熱電素子などの電子素子が配置される電子回路基板を備えた電子装置の例として、金属基板上に絶縁層を備えた電子回路基板を備えた発光装置や、熱電素子の両端に電極部材を介在させて接合される一対の金属基板を備えた熱電変換装置などが知られている。例えば、特許文献１には、アルミニウム板などの基体にセラミック塗料を塗布して絶縁被膜を形成する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開昭５９−１４９９５８号公報（１９８４年８月２８日公開）」
上記従来の電子装置では、金属基板が採用されているが、金属基板に電子回路の配線パターンを形成するためには、上記特許文献１に記載の技術のように、金属基板に対して絶縁層を形成する必要がある。
しかしながら、このように金属基板に対して絶縁層を形成した電子回路基板を用いる場合、従来の技術では、電子素子が配置される配置面（例えば、電球の光源載置面、スポットライトの光源載置面、熱電変換装置の熱電素子配置面など）に形成された配線パターンの一部の電極と、外部配線（あるいは外部装置）に接続するための導線とを電気的に接続することが困難であるという問題点があった。
例えば、従来の光源載置面は、通常ヒートシンク（金属性の電子回路基板など）から構成されているため、一般に放熱性が非常に良好である。このため、配線パターンの一部の電極に対して導線を直接半田付けする場合、局所的に半田を加熱することになるため、放熱が良過ぎて半田付けが困難であった。
また、配線パターンの一部の電極に対して導線を直接半田付けする場合、ヒートシンクに発光装置を固定した状態で半田付けを行うのが一般的である。なぜなら、このように固定しないと、コネクタに対する導線の端部の相対的な位置が変化し易いため、コネクタ、あるいは、剥き出しの状態の導線を半田付けするのは困難となるからである。
なお、上記特許文献１には、配線パターンの一部の電極と導線とをどのように電気的に接続するのかについては何も記載されていない。
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、基板上の配線パターンの一部と外部導線との電気的接続を容易にすることができる電子装置などを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、金属製基板と上記金属製基板上に形成された絶縁層とを含む基板と、上記基板上に配置された複数の発光素子と、上記基板上に配置され、上記発光素子と電気的に接続される配線パターンと、上記複数の発光素子を囲むように上記基板上に設けられた樹脂枠と、上記樹脂枠により囲まれた領域に充填されて形成され、上記発光素子を封止する樹脂封止体と、上記基板上に搭載され、上記配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのコネクタと、を備え、上記配線パターンの一部は、アノード配線パターンと、カソード配線パターンと、上記アノード配線パターンと電気的に接続されたアノード側コネクタ搭載用配線パターンと、上記カソード配線パターンと電気的に接続されたカソード側コネクタ搭載用配線パターンと、を含み、上記アノード配線パターンと上記カソード配線パターンとはお互い対向しており、上記アノード側コネクタ搭載用配線パターンは２つの第１配線パターンに分かれて上記アノード配線パターンと電気的に接続され、上記カソード側コネクタ搭載用配線パターンは２つの第２配線パターンに分かれて上記カソード配線パターンと電気的に接続され、上記コネクタは、上記アノード配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのアノード側コネクタと、上記カソード配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのカソード側コネクタと、を別々に有し、上記２つの第１配線パターンと上記アノード側コネクタとが電気的に接続され、上記２つの第２配線パターンと上記カソード側コネクタとが電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、基板上の配線パターンの一部と外部導線との電気的接続を容易にすることができるという効果を奏する。
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明の実施形態１に係る発光装置の全体構成を示す構成図であり、（ａ）は、同発光装置の上面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、第１コネクタに導線（接続ケーブル）を接続した形態を示し、（ｄ）は、第２コネクタに導線（接続ケーブル）を接続した形態を示す。 上記実施形態１の発光装置の変形例としての第２コネクタを備えた発光装置の上面図である。 本発明の実施の形態に係る発光装置が備える電子回路基板の構造を示す構造図であり、（ａ）は、本発明の上記実施形態１に係る発光装置の電子回路基板を示し、（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る発光装置の電子回路基板を示す。 本発明の上記実施形態１に係る発光装置の変形例を示す図であり、（ａ）は、本発明の上記実施形態１に係る発光装置に関し、リフロー接続でツェナーダイオードを載置した電子回路基板の一例を示し、（ｂ）は、ダイボンドとワイヤボンディングにてツェナーダイオードを電気接続した電子回路基板の一例を示す。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法における各工程を示す工程図であり、（ａ）は、ランド部上に半田部を載置（印刷）する半田載置工程後の状態を示し、（ｂ）は、コネクタを半田部上に載置（実装）した後の状態を示し、（ｃ）は、上記発光装置をリフロー炉内で加熱する工程を示し、（ｄ）は、（ｂ）および（ｃ）に示すコネクタ接続工程にて、上記発光装置が完成したときの状態を示す。 本発明の実施形態４に係る発光装置であり、上記実施形態１に係る発光装置をヒートシンク上にネジで固定した形態を示す図である。
本発明の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明すれば以下のとおりである。以下の特定の実施形態で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。また、各図面に記載した構成の形状、ならびに、長さ、大きさおよび幅などの寸法は、実際の形状や寸法を反映させたものではなく、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更している。
また、以下に示す各実施形態では、本発明の実施の形態に係る電子装置の例として、金属基板上に絶縁層を備えた電子回路基板を備えた発光装置を例にとって説明するが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、熱電素子の両端に電極部材を介在させて接合される一対の金属基板を備えた熱電変換装置などにも本発明を適用することが可能である。
〔実施形態１〕
図１の（ａ）は本実施形態に係る発光装置（電子装置）１０の一構成例を示す上面図であり、図１の（ｂ）はその断面図である。また、図１の（ｃ）は、第１コネクタ２０ｂに接続ケーブル（外部導線）３０を接続した形態を示す。一方、図１の（ｄ）は、第２コネクタ２０ｓに接続ケーブル（外部導線）３０を接続した形態を示す。
図１の（ａ）および図１の（ｂ）に示すように、発光装置１０は、基板（電子回路基板）１、コネクタ搭載用配線パターン２ａ、ワイヤ接続用配線パターン３、ＺＤ搭載用配線パターン４、発光素子接続用ワイヤ（ボンディングワイヤ）５、発光素子（電子素子）６、樹脂枠７、樹脂封止層８、および、第１コネクタ２０ｂ、および半田部（半田）２１を備えている。
（基板１）
図１の（ｂ）に示すように、基板１は、絶縁膜（絶縁層）１ａおよび金属基板（金属製基板）１ｂを含んでいる。絶縁膜１ａは、金属基板１ｂの一方の面（以下、表面と称する）に印刷法によって形成された膜であり、電気絶縁性、高光反射性、高熱伝導性を有している。本実施形態の絶縁膜１ａの材質は、電気絶縁性を有し、光反射性および熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、ジルコニア系セラミックを用いることができる。これにより、発光素子６で生じた熱を、絶縁膜１ａを介して金属基板１ｂに放熱することができる。したがって、高熱伝導性を実現できる。また、発光素子６から金属基板１ｂの基板面方向に漏れた光を絶縁層１ａで反射させることができる。したがって、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。また、金属基板１ｂを融点が低いアルミニウムとした場合、アルミニウムの融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属基板１ｂの形を維持しつつセラミックを金属基板１ｂの表面に焼結できる。
金属基板１ｂは、熱伝導性が高い熱伝導性基板であり、金属基板１ｂの材質は、熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅などの金属からなる基板を用いることができる。本実施形態では、安価で、加工が容易であり、雰囲気湿度に強いことからアルミニウム製の基板を用いた。なお、金属製の基板の熱伝導率は２００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることが好ましく、アルミニウム製の基板の熱伝導率は２３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。また、金属基板１ｂの材質として、銅（熱伝導率：３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］）を用いた場合、金属基板１ｂの熱伝導率が３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］となる。
また、本実施形態では基板１の基板面方向の外形形状を六角形としているが、基板１の外形はこれに限るものではなく、任意の閉図形形状を採用することができる。また、閉図形形状は、閉図形の周が、直線のみ、または、曲線のみで構成された閉図形形状であっても良く、閉図形形状は、閉図形の周が、少なくとも１つの直線部および少なくとも１つの曲線部を含む閉図形形状であっても良い。また、閉図形形状は、凸図形形状に限定されず、凹図形形状であっても良い。例えば、直線のみで構成された凸多角形形状の例として、三角形、四角形、五角形、八角形等であってもよく、また、任意の凹多角形形状であっても良い。また、曲線のみで構成された閉図形形状の例として、円形形状または楕円形形状であってもよく、凸曲線形状または凹曲線形状等の閉図形形状であっても良い。さらに、少なくとも１つの直線部および少なくとも１つの曲線部を含む閉図形形状の例として、レーストラック形状などであっても良い。
絶縁膜１ａの表面には、発光素子６に接続される電子回路の配線パターンが形成されている。この配線パターンは主として、コネクタ搭載用配線パターン２ａ、ワイヤ接続用配線パターン３、ＺＤ搭載用配線パターン４を含んでいる。なお、図３（ａ）にこれらの配線パターンが掲載された本実施形態の基板１の構造を示す。
（コネクタ搭載用配線パターン２ａ）
図１の（ａ）および図２に示すコネクタ搭載用配線パターン２ａには、後述する第１コネクタ２０ｂを載置するための第１ランド部２ｆ、および、第２コネクタ２０ｓを載置するための第２ランド部２ｓが形成されている。図１に示す形態では、第１コネクタ２０ｂが、第１ランド部２ｆに載置された状態で電気的に接続されている。一方、図２に示す形態では、第２コネクタ２０ｓは、第２ランド部２ｓに載置された状態で電気的に接続されている。また、図１に示す形態では、例えば、図１の（ａ）および図１の（ｂ）に示すように、第１ランド部２ｆは、半田部２１を用いて第１コネクタ２０ｂと電気接続されている。同様に、図２に示す形態では、第２ランド部２ｓは、半田部２１を用いて第２コネクタ２０ｓと電気接続される。
図１の（ｃ）と同じ形状で大きさが小さいコネクタの場合、紙面に対して上側の第２ランド部２ｓと下側の第１ランド部２ｆ（第２ランド部２ｓと重なっている領域）に載置された状態で電気的に接続されている。
また、コネクタ搭載用配線パターン２ａは、後述するワイヤ接続用配線パターン３のアノード配線パターン３ａおよびカソード配線パターン３ｃのそれぞれの紙面に対して上側に接続された配線パターン（以下、「上側配線パターン」という）と、下側に接続された配線パターン（以下、「下側配線パターン」という）との２つの配線パターンに分かれている。また、本実施形態では、さらに、上側配線パターンは、第１コネクタ２０ｂ用の第１ランド部２ｆに繋がる分枝と、第２コネクタ２０ｓ用の第２ランド部２ｓに繋がる分枝との２つの分枝に分岐している。これにより、下側配線パターンは、第１コネクタ２０ｂ用および第２コネクタ２０ｓ用として共用できる。このため、これらのランド部をコネクタ毎に一対ずつ合計４つ設ける形態と比較して、基板１に対するコネクタ搭載用配線パターン２ａの占有面積を小さくできる。
上記構成によれば、後述する実施形態３に係る製造方法のコネクタ接続工程において、リフロー炉内における加熱中に、第１ランド部２ｆおよび第２ランド部２ｓに対する第１コネクタ２０ｂおよび第２コネクタ２０ｓの相対位置（または接続ケーブル３０の相対的な接続位置）の安定性がより向上する。
（ワイヤ接続用配線パターン３）
ワイヤ接続用配線パターン３は、アノード配線パターン３ａおよびカソード配線パターン３ｃを含む。アノード配線パターン３ａは、後述する複数の発光素子６（本実施形態では、４直７並列）が直列接続される発光素子接続用ワイヤ（ボンディングワイヤ）５のアノード側の端子に接続され、カソード配線パターン３ｃは、複数の発光素子６が直列接続される発光素子接続用ワイヤ５のカソード側の端子に接続される。
ここで、本実施形態のワイヤ接続用配線パターン３の形状は湾曲を例示したが、他に直線状、階段状、枝が形成された形状でもよい。さらに、ワイヤ接続用配線パターン３のアノード配線パターン３ａおよびカソード配線パターン３ｃ間に直線状、湾曲状の配線パターンがさらに形成されていてもよい。
（ＺＤ搭載用配線パターン４）
図３および４に示すＺＤ搭載用配線パターン４は、配線パターン（保護素子用のランド部）４ａおよび配線パターン４ｂを含む。なお、ＺＤは、ツェナーダイオードの略称である。配線パターン４ａは、ツェナーダイオード（保護素子）６ａをリフロー接続により接続するための配線パターンである。例えば、図４の（ａ）に示す形態では、ツェナーダイオード６ａを配線パターン４ａの互いに対向するランド部に載置した状態でリフロー接続している。なお、ツェナーダイオード６ａ〔または、後述するツェナーダイオード（保護素子）６ｂ〕は、発光素子６を静電耐圧から保護するための抵抗素子として機能する。一方、配線パターン４ｂは、少なくとも一つのツェナーダイオード６ｂをダイボンドし、ワイヤボンディングによって所望の配線と電気接続するための配線パターンである。例えば、図４の（ｂ）に示す形態では、合計５つのツェナーダイオード６ｂを銀ペーストにて固定（接続）し、ワイヤにて接続している。配線パターン４ｂにツェナーダイオードを搭載した場合には、後述する樹脂枠７によりツェナーダイオードを覆い、発光素子６からの光吸収を低減できる。また、外から見えないようにすることもできる。以上のように、絶縁膜１ａの表面に、発光素子６を静電耐圧から保護するための抵抗素子として、複数の発光素子６が直列接続（図１に示す形態では、４直７並列）された回路と並列接続されたツェナーダイオードをさらに配置してもよい。
（発光素子６）
発光素子６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子であり、本実施形態では発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色領域に属する光を発する青色発光素子を用いている。ただし、発光素子６の構成はこれに限るものではなく、例えば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外（近紫外）領域に属する光を発する発光素子を用いてもよい。上記の紫外（近紫外）発光素子を用いることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
発光素子６は、絶縁膜１ａの表面における所定の発光量を満たすことのできる所定の位置に複数（本実施形態では合計２８個、ここでは、４直７並列に配置したが複数個を直列に配置した場合も含まれる）配置されている。発光素子６の電気的接続（アノード配線パターン３ａおよびカソード配線パターン３ｃなどとの電気接続）は、図１の（ｂ）に示すように、発光素子接続用ワイヤ５を用いたワイヤボンディングによって行われている。発光素子接続用ワイヤ５としては、例えば金ワイヤを用いることができる。ワイヤボンディングは、コストが低く、自由度の高い接続技術である。このため、上記構成によれば、費用面および加工面でのコストを低減させることができる。
（樹脂枠７、樹脂封止層８）
樹脂枠７は、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の光反射樹脂枠を形成している。ただし、樹脂枠７の材質はこれに限るものではなく、光反射特性を持つ絶縁性樹脂であればよい。また、樹脂枠７の形状は円環状（円弧状）に限定されるものではなく、三角形、四角形、多角形、楕円状の任意の閉図形形状による環形状とすることができる。アノード配線パターン３ａ、カソード配線パターン３ｃおよび配線パターン４ｂの形状についても同様である。
樹脂封止層８は、透光性樹脂からなる封止樹脂層であり、樹脂枠７により囲まれた領域に充填されて形成され、絶縁膜１ａ、発光素子６および発光素子接続用ワイヤ５等を封止する。なお、樹脂封止層８に蛍光体を含有させてもよい。上記蛍光体としては、発光素子６から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することができる。例えば、昼白色や電球色の組合せとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せや、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、高演色の組合せとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ３（Ｓｃ、Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよく、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。
以上のように、本実施形態の発光装置１０では、絶縁膜１ａの表面に、発光素子６と、発光装置１０を外部配線（あるいは外部装置）に接続するための第１コネクタ２０ｂおよびコネクタ搭載用配線パターン２ａと、発光素子６とアノード配線パターン３ａおよびカソード配線パターン３ｃとを接続するための発光素子接続用ワイヤ５と、発光素子６が配置されている領域を取り囲むように形成された光反射性を有する樹脂からなる枠部（樹脂枠７）と、上記枠部によって囲まれる領域に配置された部材（絶縁膜１ａの一部、発光素子６、および発光素子接続用ワイヤ５等）を封止する樹脂封止層８と、が直接形成されている。
（ネジ孔９ｆ）
図１の（ａ）に示すネジ孔９ｆは、後述するヒートシンク１００に対して、発光装置１０を、固定用ネジ９ｍ（図６参照）を用いて固定するためのネジ孔である。
（第１コネクタ２０ｂ、第２コネクタ２０ｓ）
図１の（ｃ）に示す第１コネクタ２０ｂは、基板１上に搭載されるコネクタであり、図１の（ａ）に示す第１ランド部２ｆを介してコネクタ搭載用配線パターン２ａと接続ケーブル３０とを電気的に接続するためコネクタである。また、図１の（ｄ）に示す第２コネクタ２０ｓは、基板１上に搭載されるコネクタであり、図１の（ａ）に示す第２ランド部２ｓを介してコネクタ搭載用配線パターン２ａと接続ケーブル３０とを電気的に接続するためコネクタである。なお、図１の（ｃ）および（ｄ）に示すように、第２コネクタ２０ｓのサイズは、第１コネクタ２０ｂのサイズよりも小さい。このように本実施形態の発光装置１０では、サイズの異なる複数のコネクタを使い分けることができる。また、図１の（ｂ）に示すように第１コネクタ２０ｂの位置は、基板１の端から距離Ｌだけ離れているが、絶縁耐圧６ｋＶを確保するためには、距離Ｌが６ｍｍ以上であることが好ましい。また、基板１の表面から第１コネクタ２０ｂ（または第２コネクタ２０ｓ）の頂部までの距離（コネクタの高さ）は、発光装置１０の発光に影響しないようにするために、できるだけ小さい方が好ましい。
（接続ケーブル３０）
接続ケーブル３０は、第１コネクタ２０ｂまたは第２コネクタ２０ｓを、外部配線（あるいは外部装置）に接続するための接続ケーブルである。本実施形態では、接続ケーブル３０の端部は、被覆が存在せず、剥き出しの導体部となっており、接続ケーブル３０の端部を、第１コネクタ２０ｂ（または第２コネクタ２０ｓ）の接続ケーブル挿入口に挿入することで、これらのコネクタとの電気接続が可能になっている。これにより、コネクタを分解して、接続ケーブルの端部を、コネクタ中の導体部分に接続する必要がないので、ユーザの利便性を向上させることができる。コネクタとしては、ハーネスタイプで着脱可能、あるいはリード線が着脱不可な小型、低背、より線に対応した接続ケーブル対応コネクタが好ましい。
また、本実施形態では、第１コネクタ２０ｂおよび第２コネクタ２０ｓの２種類のコネクタ用に、第１ランド部２ｆおよび第２ランド部２ｓ（合計３つのランド部が２組）を形成する形態について説明したが、発光装置１０に接続するコネクタの種類およびランド部の数はこれに限定されない。例えば、コネクタの種類を１種類、または３種類以上とし、左右一方側のランド部の数を１、２または４以上としても良い。但し、コネクタの種類およびランド部の数をあまり大きくしすぎると、基板１に対するコネクタ搭載用配線パターン２ａの占有面積が大きくなりすぎてしまうので、必要に応じて調整することが好ましい。
以上のように、発光装置１０によれば、コネクタ搭載用配線パターン２ａに第１コネクタ２０ｂを載置するための第１ランド部２ｆが形成されており、第１コネクタ２０ｂが第１ランド部２ｆに載置された状態で第１コネクタ２０ｂと第１ランド部２ｆとが電気的に接続されている。このため、ユーザは、配線パターンの一部と接続ケーブル３０とを直接半田で半田付けしなくても、第１コネクタ２０ｂに接続ケーブル３０を装着するだけで容易に配線パターンの一部と接続ケーブル３０とを電気的に接続することができる。また、これにより、従来のように、半田付けの際に、発光装置１０をヒートシンクに固定しておく必要もないため、ユーザは、第１コネクタ２０ｂを介して、基板１上の配線パターンの一部と外部の接続ケーブル３０とを容易に電気的に接続することができる。特に、熱伝導性が高い熱伝導性基板、具体的には熱伝導率が２００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上である金属製の基板上の配線パターンの一部と外部の接続ケーブル３０（外部導線）との電気的接続を容易にすることができる。
〔実施形態２〕
図３の（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る発光装置の電子回路基板（基板１）を示す。同図に示す基板１が上記実施形態１の基板１と異なる点は、コネクタ搭載用配線パターン２ａに替えて、コネクタ搭載用配線パターン２ｂが形成されている点である。同図に示すように本実施形態のコネクタ搭載用配線パターン２ｂは、二つのランド部（第１ランド部、第２ランド部）２ｒを形成し、一方を第１コネクタ２０ｂ用のランド部とし、他方を第２コネクタ２０ｓ用のランド部としている。これにより、リフロー接続時のコネクタの接続位置の安定性は、上記実施形態１と比較して多少劣るものの、基板１に対するコネクタ搭載用配線パターン２ａの占有面積を小さくしつつ、上記実施形態１で説明した発光装置１０の作用効果とほぼ同様の効果を得られる。
〔実施形態３〕
図５は、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の各工程を示す工程図である。なお、上記実施形態１および２の発光装置は、いずれも本実施形態の製造工程にて製造することができるが、以下では、上記実施形態１の発光装置１０の製造工程について説明する。
まず、アルミニウムからなる金属基板１ｂの一方の面に、厚さ１００μｍの絶縁膜１ａを印刷法によって形成する。具体的には、金属基板１ｂの一方の面にセラミック塗料を印刷（膜厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経て絶縁膜１ａを形成する。なお、上記セラミック塗料としては、焼成工程後に電気絶縁性、高熱伝導性、および高光反射性を示す塗料を用いることが好ましい。このような塗料として、ジルコニア系セラミックを例示することができる。また、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を金属基板１ｂへ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。
次に、絶縁膜１ａ上に、コネクタ搭載用配線パターン２ａ、ワイヤ接続用配線パターン３、およびＺＤ搭載用配線パターン４などの配線パターンをスクリーン印刷方法により形成する。
なお、本実施形態では、ワイヤ接続用配線パターン３、配線パターン４ｂとして、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。また、第１ランド部２ｆ、第２ランド部２ｓ、配線パターン４ａとして、厚さ１．０μｍのＡｇと、厚さ２０μｍのＣｕ（銅）と、厚さ２．０μｍのＮｉと、厚さ０．３μｍのＡｕとを形成した。
また、絶縁膜１ａを、熱伝導性が高く、光透過性が高い材料で構成し、コネクタ搭載用配線パターン２ａ、ワイヤ接続用配線パターン３、およびＺＤ搭載用配線パターン４などの配線パターンを、光反射率の高い金属で構成しても良い。これにより、発光素子６から基板面方向に漏れた光を配線パターン（特に、樹脂枠７で被覆されていないワイヤ接続用配線パターン３）で反射させることができる。また、発光素子６で生じた熱を、絶縁膜１ａから配線パターンを介して金属基板１ｂに放熱することができる。したがって、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。以上のように、絶縁膜１ａの材料としては、ジルコニア系セラミックを例示することができる。また、配線パターンの材料としては、銀を例示することができる。
次に、絶縁膜１ａ上に、複数の発光素子６を、樹脂ペーストを用いて固定する。また、各発光素子６を発光素子接続用ワイヤ５にてワイヤボンディングにより電気接続する。
次に、絶縁膜１ａ、ワイヤ接続用配線パターン３およびＺＤ搭載用配線パターン４などの配線パターン上に上記発光素子６の配置領域の周囲を囲むように樹脂枠７を形成する。樹脂枠７の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法を用いることができる。
その後、樹脂枠７により囲まれた領域に樹脂を充填して樹脂封止層８を形成し、当該領域の絶縁膜１ａ、発光素子６、および発光素子接続用ワイヤ５等を封止する。
なお、本実施形態で形成した絶縁膜１ａの反射率（波長４５０ｎｍの光の反射率）はアルミニウムからなる金属基板１ｂの反射率と比較して約４％高い。
また、本実施形態では、絶縁膜１ａの厚さを反射率および絶縁耐圧性に基づいて決定した。絶縁膜１ａの厚さが厚すぎるとクラックが発生する場合があり、絶縁膜１ａの厚さが薄すぎると十分な反射率および絶縁耐圧性が得られない場合がある。このため、金属基板１ｂ上に形成する絶縁膜１ａの厚さは、可視光領域の反射率と発光素子６と金属基板１ｂとの絶縁性を確保するとともに、クラックの発生を防止するため、２０μｍ以上１３０μｍ以下にすることが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下にすることがより好ましい。
図５に基づき、リフロー接続について説明する。まず、図５の（ａ）に示すように、コネクタ搭載用配線パターン２ａ上に半田部２１がスクリーン印刷方法により載置（印刷）される（半田載置工程）。
次に、図５の（ｂ）に示すように、第１コネクタ２０ｂを半田部２１上に載置（実装）する。
次に、図５の（ｃ）に示すように、電子装置１０をリフロー炉内で加熱する（半田部２１による溶融接合）。その後、リフロー炉による加熱を停止し、電子装置１０の温度を十分低下させる〔図５の（ｄ）：コネクタ接続工程〕。
以上の製造方法によれば、コネクタ接続工程にて、リフロー炉内における加熱中に、第１ランド部２ｆに対する第１コネクタ２０ｂの相対位置が安定し易くなる。このため、例えば、第１ランド部２ｆと第１コネクタ２０ｂとを半田にて電気的に接続する場合、第１ランド部２ｆ上に半田部２１を載置し、さらに半田部２１上に第１コネクタ２０ｂを載置した状態で、リフロー炉内で電子装置１０を加熱するだけで、配線パターンの一部とコネクタとを電気的に接続することができる（以下、リフロー接続という）。このため、従来のように導線を直接半田付けするよりも、ランド部に対する第１コネクタ２０ｂの相対位置（または接続ケーブル３０の導体部の相対的な接続位置）の安定性が向上する。また、以上のようなリフロー接続が可能になるので第１コネクタ２０ｂの実装時間を短縮することができる。さらに、以上の製造工程の容易化および第１ランド部２ｆに対する第１コネクタ２０ｂの相対位置（または接続ケーブル３０の導体部の相対的な接続位置）の安定性の向上の結果、従来よりも安定的に大電流を供給することが可能な電子装置１０を製造することが可能になる。
〔実施形態４〕
図６は、本発明の実施形態４に係る発光装置を示しており、上記実施形態１に係る発光装置１０をヒートシンク１００上に固定用ネジ９ｍで固定した形態を示す図である。
発光装置１０は、基板１の基板面の六角形の辺ごとに発光装置１０をヒートシンク１００に取り付けるためのネジ孔９ｆを有している。なお、本実施形態のネジ孔ｆの数は、合計６個であるが、これに限定されず、例えば、１〜５個または７個以上であっても良い。
これにより、発光装置１０をヒートシンク１００に固定用ネジ９ｍにより強固に取り付けることができる。固定用ネジ９ｍの材質は特に限定されるものではないが、ヒートシンク１００への放熱性を高めるために、熱伝導性の高い材質を用いることが好ましい。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電子装置（発光装置１０）は、金属製基板（金属基板１ｂ）と上記金属製基板上に形成された絶縁層（１ａ）とを含む電子回路基板（基板１）と、上記絶縁層上に配置され、電子素子（発光素子６）に接続される電子回路の配線パターンと、上記電子回路基板上に搭載され、上記配線パターンと外部導線（接続ケーブル３０）とを電気的に接続するためのコネクタ（第１コネクタ２０ｂおよび／または第２コネクタ２０ｓ）と、を備えている構成である。
上記構成によれば、電子装置では、電子回路基板上にコネクタが搭載されている。このコネクタは、電子素子に接続される電子回路の配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのコネクタである。
このため、ユーザは、加工しやすい金属基板をベースとした電子回路基板の配線パターンの一部と導線とを直接半田で半田付けしなくても、電子回路基板上に搭載されたコネクタに導線を装着するだけで容易に配線パターンの一部と導線とを電気的に接続することができる。よって、ユーザは、コネクタを介して、基板上の配線パターンの一部と外部導線とを容易に電気的に接続することができる。
また、本発明の態様２に係る電子装置は、上記配線パターンの一部に、上記コネクタを載置するための少なくとも１つのランド部が形成され、上記コネクタが上記ランド部に載置された状態で、上記コネクタと上記ランド部とが電気的に接続されていても良い。
上記構成によれば、配線パターンの一部にコネクタを載置するための少なくとも１つのランド部が形成されており、コネクタがランド部に載置された状態でコネクタとランド部とが電気的に接続されている。このため、ユーザは、配線パターンの一部と導線とを直接半田で半田付けしなくても、コネクタに導線を装着するだけで容易に配線パターンの一部と導線とを電気的に接続することができる。また、これにより、従来のように、半田付けの際に、発光装置をヒートシンクに固定しておく必要もないため、ユーザは、コネクタを介して、基板上の配線パターンの一部と外部導線とを容易に電気的に接続することができる。
また、本発明の態様１３に係る電子装置は、上記態様２の電子装置の製造方法であって、上記ランド部に半田を載置する半田載置工程と、上記半田の上記ランド部の側とは反対側の面の上に、上記コネクタを載置した状態で、上記電子装置をリフロー炉内で加熱し、上記半田の溶融接合により上記コネクタと上記ランド部とを電気的に接続するコネクタ接続工程と、を含んでいても良い。
上記方法によれば、コネクタ接続工程にて、リフロー炉内における加熱中に、ランド部に対するコネクタの相対位置が安定し易くなる。このため、例えば、ランド部とコネクタとを半田にて電気的に接続する場合、ランド部上に半田を載置し、さらにその半田上にコネクタを載置した状態で、リフロー炉内で電子装置を加熱するだけで、配線パターンの一部とコネクタとを電気的に接続することができる（以下、リフロー接続という）。このため、従来のように導線を直接半田付けするよりも、ランド部に対するコネクタの相対位置（または導線の相対的な接続位置）の安定性が向上する。また、以上のようなリフロー接続が可能になるのでコネクタの実装時間を短縮することができる。さらに、以上の製造工程の容易化およびランド部に対するコネクタの相対位置の安定性の向上の結果、従来よりも安定的に大電流を供給することが可能な電子装置を製造することが可能になる。
よって、以上の構成または方法によれば、基板上の配線パターンの一部と外部導線との電気的接続を容易にすることができる。
また、本発明の態様３に係る電子装置は、上記態様２において、上記少なくとも１つのランド部が、複数形成されていても良い。
上記構成によれば、上記態様１３の製造方法のコネクタ接続工程において、リフロー炉内における加熱中に、ランド部に対するコネクタの相対位置（または導線の相対的な接続位置）の安定性がより向上する。
また、本発明の態様４に係る電子装置は、上記態様２において、上記少なくとも１つのランド部が、複数形成されており、上記少なくとも１つのコネクタの種類に、サイズの大きな第１コネクタと、該第１コネクタよりもサイズの小さい第２コネクタとの２種類が存在している場合に、複数の上記ランド部として、上記第１コネクタを載置するための第１ランド部と、上記第２コネクタを載置するための第２ランド部とが形成されていても良い。
上記構成によれば、サイズの異なる複数のコネクタを使い分けることができる。
また、本発明の態様５に係る電子装置は、上記態様１において、上記配線パターンの一部に、保護素子用のランド部が形成され、保護素子が上記ランド部に載置された状態で、上記保護素子と上記ランド部とが電気的に接続されていても良い。
上記構成によれば、保護素子により発光素子を静電耐圧から保護することができる。また、このような保護素子として、ツェナーダイオードを例示することができる。
また、本発明の態様６に係る電子装置は、上記態様１〜５において、上記金属製基板は、アルミニウム材料で構成されていても良い。これにより、金属製基板の熱伝導率を２３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］とすることができる。また、アルミニウムは、安価で、加工が容易であり、雰囲気湿度に強いため、電子装置の製造コストを低減させることができる。また、金属製基板を融点が低いアルミニウムとした場合、絶縁層の材料として、アルミニウムの融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板表面に焼結させることができる。
また、本発明の態様７に係る電子装置は、上記記態様１〜５において、上記金属製基板は、銅材料で構成されていても良い。
上記構成によれば、金属製基板の熱伝導率を３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］とすることができる。
また、本発明の態様８に係る電子装置は、上記態様１〜７において、上記絶縁層は、ジルコニア系セラミック材料で構成されていても良い。
上記構成によれば、例えば、アルミニウムのように、比較的融点が高い金属材料（少なくともジルコニア系セラミックの焼結温度よりも高い温度）を金属製基板の材料とした場合に、その金属材料の融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板表面に焼結できるという効果がある。
また、本発明の態様９に係る電子装置は、上記態様１〜７において、上記絶縁層は、熱伝導性および光反射性を有するセラミック材料で構成されていても良い。
上記構成によれば、発光素子で生じた熱を、絶縁層を介して基板に放熱することができる。したがって、高熱伝導性を実現できる。また、発光素子から基板面方向に漏れた光を絶縁層で反射させることができる。したがって、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。以上のような絶縁層の材料としては、上述したジルコニア系セラミックを例示することができる。
また、本発明の態様１０に係る電子装置は、上記態様１において、上記電子素子としての発光素子が形成されていても良い。
上記構成によれば、電子装置の発光効率を向上させることができる。
また、本発明の態様１１に係る電子装置は、上記態様１１において、上記電子素子と上記配線パターンとを接続するボンディングワイヤを備えていても良い。
ワイヤボンディングは、コストが低く、自由度の高い接続技術である。このため、上記構成によれば、費用面および加工面でのコストを低減させることができる。
また、本発明の態様１２に係る電子装置は、上記態様２〜４において、上記コネクタと上記ランド部とが半田で接合されていても良い。
上記構成によれば、上記の態様１３の製造方法のコネクタ接続工程において、半田をランド部上に載置し、さらに半田上にコネクタを載置して状態で、コネクタとランド部と、をリフロー接続することが可能になる。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る発光装置は、上記２つの第１配線パターンは、それぞれアノード側コネクタ搭載用のランド部を有し、上記２つの第２配線パターンは、それぞれカソード側コネクタ搭載用のランド部を有していても良い。また、本発明の一態様に係る発光装置は、上記アノード配線パターン及び上記カソード配線パターンは上記樹脂枠の下に位置していても良い。また、本発明の一態様に係る発光装置は、上記アノード側コネクタおよび上記カソード側コネクタが上記樹脂枠を挟んで対向していても良い。また、本発明の一態様に係る発光装置は、上記基板にネジ孔を設けても良い。また、本発明の一態様に係る発光装置は、さらに、ヒートシンクを備え、上記ヒートシンク上に上記基板が接するように配置されていても良い。また、本発明の一態様に係る発光装置は、上記基板の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、円形または楕円であっても良い。
本発明は、電子素子に接続される電子回路の配線パターンが形成された電子回路基板、および該電子回路基板を備えた電子装置に利用することができる。
１ 基板（電子回路基板）
１ａ 絶縁膜（絶縁層）
１ｂ 金属基板（金属製基板）
２ａ コネクタ搭載用配線パターン
２ｆ 第１ランド部
２ｓ 第２ランド部
２ｒ ランド部（第１ランド部、第２ランド部）
４ａ 配線パターン（保護素子用のランド部）
５ 発光素子接続用ワイヤ（ボンディングワイヤ）
６ 発光素子（電子素子）
６ａ，６ｂ ツェナーダイオード（保護素子）
１０ 発光装置（電子装置）
２０ｂ 第１コネクタ
２０ｓ 第２コネクタ
２１ 半田部（半田）
３０ 接続ケーブル（外部導線）

Claims (18)

  1. 金属製基板と上記金属製基板上に形成された絶縁層とを含む基板と、
    上記基板上に配置された複数の発光素子と、
    上記基板上に配置され、上記発光素子と電気的に接続される配線パターンと、
    上記複数の発光素子を囲むように上記基板上に設けられた樹脂枠と、
    上記樹脂枠により囲まれた領域に充填されて形成され、上記発光素子を封止する樹脂封止層と、
    上記基板上に搭載され、上記配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのコネクタと、を備え、
    上記配線パターンの一部は、アノード配線パターンと、カソード配線パターンと、上記アノード配線パターンと電気的に接続されたアノード側コネクタ搭載用配線パターンと、上記カソード配線パターンと電気的に接続されたカソード側コネクタ搭載用配線パターンと、を含み、
    上記アノード配線パターンと上記カソード配線パターンとはお互い対向しており、
    上記アノード側コネクタ搭載用配線パターンは２つの第１配線パターンに分かれて上記アノード配線パターンと電気的に接続され、
    上記カソード側コネクタ搭載用配線パターンは２つの第２配線パターンに分かれて上記カソード配線パターンと電気的に接続され、
    上記コネクタは、上記アノード配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのアノード側コネクタと、上記カソード配線パターンと外部導線とを電気的に接続するためのカソード側コネクタと、を別々に有し、
    上記２つの第１配線パターンと上記アノード側コネクタとが電気的に接続され、
    上記２つの第２配線パターンと上記カソード側コネクタとが電気的に接続されていることを特徴とする発光装置。
  2. 上記配線パターンの一部に、上記コネクタを載置するための少なくとも１つのランド部が形成され、上記コネクタが上記ランド部に載置された状態で、上記コネクタと上記ランド部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 上記少なくとも１つのランド部が、複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 上記少なくとも１つのランド部が、複数形成されており、
    上記少なくとも１つのコネクタの種類に、サイズの大きな第１コネクタと、該第１コネクタよりもサイズの小さい第２コネクタとの２種類が存在している場合に、
    複数の上記ランド部として、上記第１コネクタを載置するための第１ランド部と、上記第２コネクタを載置するための第２ランド部とが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  5. 上記配線パターンの一部に、保護素子用のランド部が形成され、保護素子が上記ランド部に載置された状態で、上記保護素子と上記ランド部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  6. 上記金属製基板は、アルミニウム材料で構成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 上記金属製基板は、銅材料で構成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 上記絶縁層は、ジルコニア系セラミック材料で構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 上記絶縁層は、熱伝導性および光反射性を有するセラミック材料で構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 上記発光素子と上記配線パターンとを接続するボンディングワイヤを備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  11. 上記コネクタと上記ランド部とが半田で接合されていることを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 請求項２に記載の発光装置の製造方法であって、
    上記ランド部に半田を載置する半田載置工程と、
    上記半田の上記ランド部の側とは反対側の面の上に、上記コネクタを載置した状態で、上記発光装置をリフロー炉内で加熱し、上記半田の溶融接合により上記コネクタと上記ランド部とを電気的に接続するコネクタ接続工程と、を含んでいることを特徴とする製造方法。
  13. 上記２つの第１配線パターンは、それぞれアノード側コネクタ搭載用のランド部を有し、
    上記２つの第２配線パターンは、それぞれカソード側コネクタ搭載用のランド部を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  14. 上記アノード配線パターン及び上記カソード配線パターンは上記樹脂枠の下に位置していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  15. 上記アノード側コネクタおよび上記カソード側コネクタが上記樹脂枠を挟んで対向していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  16. 上記基板にネジ孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  17. さらに、ヒートシンクを備え、
    上記ヒートシンク上に上記基板が接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  18. 上記基板の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、円形または楕円であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
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