JP6738020B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置に関する。
近年、ＬＥＤ光源モジュールの小型化が進んでいる。ＬＥＤ光源モジュールにおいてはＬＥＤをはじめとして複数の熱を発する部品（発熱部品）が基板に実装される。モジュールの小型化により発熱部品間の距離が短くなると、両者を電気的に接続するリードフレームを介して発熱部品同士で熱の煽りが発生するおそれがある。すなわち、複数の発熱部品が各々熱を発すると同時に、近接して実装される他の発熱部品からもリードフレームを介して熱を受け取り、近接する複数の発熱部品のいずれもが冷却困難な状態となるおそれがある。このように近接する複数の発熱部品同士が熱的な悪影響を及ぼし合う問題はＬＥＤ光源モジュールに限らず、複数の発熱部品が基板に実装された小型の電子装置においては共通して発生し得る問題である。
特許文献１（特開２００４−０６３６８８号公報）には、リードからパッケージへの伝熱経路である第２リード部の断面積（幅）を小さくすることにより、リードからパッケージに至る熱抵抗を増大させ、リードからパッケージへの放熱量を低減することを意図した技術が開示されている（特許文献１の段落［００４２］等）。
特開２００４−０６３６８８号公報
特許文献１に記載の技術はリードとパッケージの間の熱の伝導を抑制することを意図したものであり、パッケージ内の基板に実装される複数の発熱部品間のリードフレームを介した熱の伝導を抑制するものではなく、複数の発熱部品同士での熱の煽りを抑制するものではない。
本発明は上記課題に鑑み、電子装置の基板に実装される複数の発熱部品間におけるリードフレームを介した熱の煽りを効果的に抑制できる構成を提供することをその目的の一つとする。
本発明の発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の第１の局面に係る電子装置は、熱を発する第１の素子および熱を発する第２の素子と、第１の素子を実装する第１の部分と、第２の素子を実装する第２の部分を有するリードフレームと、リードフレームを被覆する樹脂部と、を有し、リードフレームは、第１の部分と第２の部分の間に高熱抵抗部を有する、電子装置である。
このような構成によれば、リードフレームは第１の素子を実装する第１の部分と第２の素子を実装する第２の部分の間に高熱抵抗部を有するため、第１の素子と第２の素子の間のリードフレームを介した熱の伝導を、高熱抵抗部により抑制できる。結果として、発熱部品である第１の素子と第２の素子の間で熱の煽りが発生することを効果的に抑制できる。
また、本発明の第２の局面によれば、上記電子装置において、リードフレームの高熱抵抗部は薄肉部である。これによれば、比較的簡易な方法でリードフレームに所望の高熱抵抗部を形成することができる。
また、本発明の第３の局面によれば、上記電子装置において、薄肉部の断面は円弧状の輪郭部分を有する。このような構成によれば、樹脂部をインサート成形により形成する際に溶融樹脂が薄肉部の周面に沿って流れ易くなり、樹脂部の成形性が向上する。
また、本発明の第４の局面によれば、上記電子装置において、リードフレームの第１の部分および第２の部分に隣接する部分が折れ曲がっていることにより、第１の部分および第２の部分は樹脂部から露出している。このような構成によれば、樹脂部をインサート成形により形成する際に溶融樹脂の流路を広くして樹脂部の成形性を向上させることができるとともに、樹脂部の厚さを大きくすることで樹脂部の剛性を向上させることができる。
また、本発明の第５の局面によれば、上記電子装置は更に端子部を有し、端子部の基端部近傍の部分であって樹脂部に覆われている部分は薄肉部を有する。これによれば、熱を発する素子から、端子部の接続の相手である相手側機器への熱の伝導を抑制することができる。また、薄肉部は樹脂部に覆われているため、端子部の薄肉化による強度の低下を樹脂部により補うことができる。
また、本発明の第６の局面によれば、リードフレームは樹脂部から露出するテストパッドを有するものであり、上記電子装置を製造する方法は、リードフレームがリードフレーム連結部に連結された状態で、テストパッドが露出するようにリードフレームを樹脂部により被覆するステップと、リードフレーム連結部を分離するステップと、を有する。
これによれば、リードフレーム連結部を分離することでテストパッドが形成されるため、リードフレーム連結部とは無関係にテストパッドを別途形成する場合に比べて電子装置の小型化が図れるとともに電子装置の製造工程が簡略化される。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る発光装置の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の発光装置の基板を示す平面図である。 図２は一実施形態に係る発光装置の立面図である。 図３は一実施形態に係る発光装置のリードフレームを示す平面図である。 図４（Ａ）は図１（Ｂ）の基板のＩＶＡ−ＩＶＡ断面を示す断面図であり、図４（Ｂ）は図１（Ｂ）の基板のＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す断面図であり、樹脂部を透過的に示す図である。 図５は一実施形態に係る発光装置を製造する方法を説明するための説明図である。 図６は一実施形態に係る発光装置を製造する方法を説明するための別の説明図である。 図７は一実施形態に係る発光装置を製造する方法を説明するための更なる説明図である。
以下、本発明の一実施形態に係る電子装置として発光装置を例に取り説明する。ただし、本発明が適用できる電子装置は発光装置には何ら限られない。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る発光装置１の平面図であり、図２は一実施形態に係る発光装置の立面図である。本実施形態の発光装置１は例えば自動車の車室内の足元灯や、コンソールボックス内の照明装置、グローブボック内の照明装置等に用い得るものである。発光装置１は、図３に示す複数（図例では３つ）の金属製のリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃを部分的に被覆する合成樹脂製の樹脂部２０を含む。溶融樹脂によりリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの所定部分を被覆する態様でインサート成形を行うことにより、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃと樹脂部２０が一体化した図１（Ｂ）に示す基板が形成される。図３においては、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃを被覆する樹脂部２０の輪郭を二点鎖線で示している。発光装置１は更に、基板に対して実装されるＬＥＤ３０と、抵抗４０を含む。
ＬＥＤ３０、抵抗４０は、発光装置１の基板に実装される素子であって、発熱する素子を代表するものとして取り上げる。その他の素子や、それらを基板に実装するための構成については図示および説明を省略する。図１〜３に示すように、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの部分であって樹脂部２０に被覆されずに露出する複数の部分は、相手側機器との接続のための端子部１１、ＬＥＤ３０をはんだ付けするためのＬＥＤ実装パッド１２、抵抗４０をはんだ付けするための抵抗実装パッド１３、基板の絶縁性が確保されているか否かを試験する際にプローブを当てるためのテストパッド１４のそれぞれとして機能する。なお、テストパッド１４の周辺における樹脂部２０の部分の形状は、プローブをテストパッド１４に当てる際、プローブと樹脂部２０が干渉することなく、プローブをテストパッド１４に当てることができるような形状となっている。
図４（Ａ）は図１（Ｂ）の基板のＩＶＡ−ＩＶＡ断面を示す断面図であり、図４（Ｂ）は図１（Ｂ）の基板のＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す断面図であり、いずれも樹脂部２０を透過的に示している。図４においては樹脂部２０の輪郭を二点鎖線により示す。図４（Ａ）に示すように、リードフレーム１０ａ、１０ｂはそれぞれＬＥＤ実装パッド１２を有するとともに、ＬＥＤ実装パッド１２に隣接する部分がハーフパンチにより折れ曲がった形状となっている。このような構造により、ＬＥＤ実装パッド１２はリードフレーム１０ａ、１０ｂのその他の部分よりも一段高く持ち上げられている。樹脂部２０は、このように一段持ち上げられたＬＥＤ実装パッド１２の表面が樹脂部２０の表面に露出するように形成されている。同様に、図４（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０ｂ、１０ｃはそれぞれ抵抗実装パッド１３を有するとともに、抵抗実装パッド１３に隣接する部分がハーフパンチにより折れ曲がった形状となっている。これにより抵抗実装パッド１３はリードフレーム１０ｂ、１０ｃのその他の部分よりも一段高く持ち上げられている。樹脂部２０は、このように一段高く持ち上げられた抵抗実装パッド１３の表面が樹脂部２０の表面に露出するように形成されている。
このようにＬＥＤ実装パッド１２、抵抗実装パッド１３を構成する部分がその他の部分より一段高く持ち上げられるようにリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃが折り曲げられているため、インサート成形により樹脂部２０を形成する際、持ち上げ方向と反対の側（図４（Ａ）、（Ｂ）における下側）における溶融樹脂の流通経路を大きくすることができ、樹脂部２０の成形性が良好となる。また、ＬＥＤ実装パッド１２、抵抗実装パッド１３を一段高く持ち上げた状態でそれらの表面が樹脂部２０の表面に露出するように樹脂部２０を形成しているため、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの全体を平板状としてその表面を樹脂部２０の表面に露出させる場合と比べて樹脂部２０の厚さを大きくすることができ、基板の剛性を向上させることができる。
図３、図４（Ｂ）からも理解されるように、リードフレーム１０ｂはＬＥＤ実装パッド１２と抵抗実装パッド１３を有しており、この一つのリードフレーム１０ｂにＬＥＤ３０と抵抗４０の両方が実装される。ＬＥＤ３０、抵抗４０はいずれも発熱する素子であり、これらのＬＥＤ３０、抵抗４０が互いに近接するように一つのリードフレーム１０ｂに対して実装されることで、ＬＥＤ３０と抵抗４０の間でリードフレーム１０ｂを介した熱の煽りが発生する可能性がある。すなわち、ＬＥＤ３０と抵抗４０の各々が発熱し、かつ他方からもリードフレーム１０ｂを介して熱を受け取り、ＬＥＤ３０と抵抗４０のいずれもが冷却困難な状態となる可能性がある。
そこで、本実施形態による発光装置１においては、図４（Ｂ）に示す様に、リードフレーム１０ｂの図示下側の面（素子を実装する側の面と反対側の面）に凹部１５を形成し、もってその部分をリードフレーム１０ｂの薄肉部としている。これにより、ＬＥＤ３０と抵抗４０の間の熱の伝わる方向と直交するリードフレーム１０ｂの断面の面積を小さくしている。こうすることで、リードフレーム１０ｂのうち凹部１５が形成された部分は高熱抵抗部として機能する。このように構成される高熱抵抗部はＬＥＤ３０と抵抗４０の間の熱の伝導を抑制する効果を奏するため、ＬＥＤ３０と抵抗４０の間で熱の煽りが発生することを抑制できる。例えば、凹部１５はリードフレーム１０ｂの長手方向（あるいは熱の伝わる方向）と直交する軸を有する部分円筒形状を有する。そのため、リードフレーム１０ｂの長手方向における凹部１５の断面形状は、円弧状の輪郭を有する。このようにすれば、凹部１５の断面形状を矩形状等の隅部を有するものとする場合に比べて、インサート成形により樹脂部２０を形成する際に溶融樹脂が凹部１５の面に沿って流れ易くなり、樹脂部２０の成形性が向上する。特に、凹部１５内にエアが残存する可能性が低減される。また、このようにして凹部１５の内側には樹脂が充満するため、凹部１５の形成によるリードフレーム１０ｂ自体の強度低下は問題とならない。
また、図４（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０ｃの下側の面（抵抗４０を実装する側の面と反対側の面）に凹部１５と同様の凹部１６を形成し、もってその部分をリードフレーム１０ｃの薄肉部としている。これにより、抵抗４０から、端子部１１に接続される相手側機器へ熱が伝わる方向と直交するリードフレーム１０ｃの断面の面積を小さくしている。こうすることで、リードフレーム１０ｃのうち凹部１６が形成された部分は高熱抵抗部として機能する。このように構成される高熱抵抗部は、抵抗４０の発する熱が端相手側機器に伝わることを抑制する効果を奏する。例えば、凹部１６はリードフレーム１０ｃの長手方向（あるいは熱の伝わる方向）と直交する軸を有する部分円筒形状を有する。そのため、リードフレーム１０ｃの長手方向における凹部１６の断面形状は円弧状の輪郭を有し、これにより凹部１５の場合と同様の利点を有する。凹部１６は端子部１１の基端部付近であって樹脂部２０の内部の位置に形成される。これにより、凹部１６の形成によるリードフレーム１０ｃの強度低下を樹脂部２０により補うことができる。図３においては、凹部１５、１６の形成位置を点線により示している。
（基板の製造方法）
次に、図５〜７を参照して、本実施形態に係る基板を製造する方法の概略を説明する。図５は金属製の枠体１０１に対して、複数（図例では５つ）の基板に相当する複数のリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、タイバー１０２（リードフレーム連結部）を介して一体的に連結された状態を示している。図５に示す状態においては、リードフレーム１０ａ、１０ｂのＬＥＤ実装パッド１２の部分、リードフレーム１０ｂ、１０ｃの抵抗実装パッド１３の部分が既にハーフパンチにより他の部分より一段持ち上げられた状態となっている。符号１０３は枠体１０１から延びる保持部を示す。
次に、図５に示す枠体１０１と複数のリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの一体物を成形金型（図示せず）にセットし、溶融樹脂によるインサート成形を行うことで、図６のようにリードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、端子部１１、ＬＥＤ実装パッド１２の表面、抵抗実装パッド１３の表面、テストパッド１４となる部分を除く部分が樹脂部２０により被覆された状態のものが、タイバー１０２および保持部１０３によって枠体１０１と一体化された状態が実現される。
図７（Ａ）は図６の基板の一つを示す。次に、図７（Ａ）において点線で示す部分でタイバー１０２を切断し分離する。これにより、図７（Ｂ）に示すように、基板は保持部１０３により枠体１０１に保持された状態となる。図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タイバー１０２を切断、分離することで、基板の所定の部分にテストパッド１４が形成される。
以上説明したように、本実施形態の発光装置１は、発熱する素子であるＬＥＤ３０と抵抗４０をつなぐリードフレーム１０ｂのＬＥＤ実装パッド１２と抵抗実装パッド１３の間の部分に凹部１５が形成されているため、凹部１５が形成されたリードフレーム１０ｂの部分すなわち薄肉部が、ＬＥＤ３０と抵抗４０の間の熱の伝導を抑制する高熱抵抗部として機能する。これにより、ＬＥＤ３０と抵抗４０の間の熱の煽りの発生を抑制できるため、ＬＥＤ３０と抵抗４０とを近接配置することができ、発光装置１の小型化に貢献できる。
また、リードフレーム１０ａ、１０ｂのＬＥＤ実装パッド１２を構成する部分、および、リードフレーム１０ｂ、１０ｃの抵抗実装パッド１３を構成する部分がその他の部分より一段高く持ち上げられているため、その下側において溶融樹脂の流通経路を大きくすることができ、樹脂部２０の成形性を向上させられるとともに、樹脂部２０の厚さを大きくして基板の剛性を向上させることができる。よって、発光装置１の小型化に貢献できる。
更に、リードフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃと枠体１０１をつなぐタイバー１０２を切断、分離することでテストパッド１４を形成するため、タイバー１０２とは無関係に別途テストバット１４を形成する場合と比べて発光装置１の小型化を図ることができるとともに、発光装置１の製造コストの低減にも貢献できる。
上記実施形態において、凹部１５、１６はそれぞれリードフレーム１０ｂ、１０ｃの長手方向（あるいは熱の伝わる方向）と直交する軸を有する部分円筒形状を有するものとして説明したが、リードフレーム１０ｂ、１０ｃに薄肉部を形成できる形状であればこれに限らない。
本発明は上記発明の実施形態やその変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
１ 発光装置（電子装置）
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ リードフレーム
１１ 端子部
１２ ＬＥＤ実装パッド
１３ 抵抗実装パッド
１４ テストパッド
１５ 凹部
１６ 凹部
２０ 樹脂部
１０１ 枠体
１０２ タイバー（リードフレーム連結部）
１０３ 保持部

Claims (4)

  1. 電子装置であって、
    熱を発する第１の素子および熱を発する第２の素子と、
    板状のリードフレームと、
    前記リードフレームを被覆する樹脂部と、を有し、
    前記リードフレームはその一部がその厚さ側の一方へ折り曲げられて前記樹脂部から露出して前記第１の素子を実装する第１の部分と前記第２の素子を実装する第２の部分を形成され、かつ、前記リードフレームは前記第１の部分と前記第２の部分の間において前記一方の側と反対側に凹部を有し、該凹部により薄肉の高熱抵抗部が形成される、電子装置。
  2. 前記凹部の断面は円弧状の輪郭部分を有する、請求項１に記載の電子装置。
  3. 端子部を更に有し、
    前記端子部の基端部近傍の部分であって前記樹脂部に覆われている部分は薄肉部を有する、請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子装置であって、前記リードフレームは前記樹脂部から露出するテストパッドを有するものである電子装置を製造する方法であって、
    前記リードフレームがリードフレーム連結部に連結された状態で、前記テストパッドが露出するように前記リードフレームを前記樹脂部により被覆するステップと、
    前記リードフレーム連結部を分離するステップと、を有する電子装置の製造方法。
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