JP7228433B2

JP7228433B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP7228433B2
Application number: JP2019056840A
Authority: JP
Inventors: 嘉雄倉元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: JP2020161549A

Description

本開示は、照明装置に関する。

セラミックスからなる基板は、優れた絶縁性および熱伝導率等を有することから、車載用ランプ等の照明装置用の基板とて利用されている。

ここで、照明装置は、基板と、基板上に位置する配線と、配線上に位置する、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子等の発光素子と、を備えている。

そして、配線に電力を供給するため、基板は厚み方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔を貫通する柱状の導電端子と配線とが、半田等の導電性接合材を介して電気的に接続されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１７－１６８２１２号公報

照明装置を車載用ランプとして用いる場合、車両が走行する際の振動により、特に導電端子が振動し、これに伴い発生する応力が基板の貫通孔を構成する部位に繰り返し掛か
ることで、基板の貫通孔を構成する部位が破損するおそれがある。

本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、長期間の使用においても、基板に破損が生じにくい照明装置を提供することを目的とする。

本開示の照明装置は、第１面、該第１面の反対に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のそれぞれに繋がる第３面を有する、セラミックスからなる基板と、該基板の前記第１面上に位置する配線と、該配線上に位置する発光素子と、導電端子と、を備えている。また、前記導電端子は、第１端から第２端に亘る長さを有し、前記第１端の近くにおいて、少なくとも一部が前記配線に繋がる第１部位と、該第１部位よりも前記第１端から離れて位置する第２部位と、を有する。また、該第２部位は、前記基板における前記第１面から前記第３面方向に屈曲しており、前記基板における前記第１面および前記第３面との陵部から離れている。

本開示の照明装置は、長期間の使用においても、基板に破損が生じにくい。

本開示の照明装置を模式的に示す側面図の一例である。図１に示す照明装置を基板の第１面に向かって視た上面図の一例である。図２のII－II線にて切断した断面図における導電端子近傍の拡大図の一例である。図２のII－II線にて切断した断面図における導電端子近傍の拡大図の他の例である。図２のII－II線にて切断した断面図における導電端子近傍の拡大図の他の例である。図２のII－II線にて切断した断面図における導電端子近傍の拡大図の他の例である。図２のII－II線にて切断した断面図における導電端子近傍の拡大図の他の例である。図２のＳ部の拡大図の一例である。図２のＳ部の拡大図の他の例である。

以下、本開示の照明装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図２、８、９においては、図面が煩雑となるため、導電性接合材を点線で図示している。

本開示の照明装置１０は、図１～３に示すように、第１面１ａ、第１面１ａの反対に位置する第２面１ｂ、第１面１ａおよび第２面１ｂのそれぞれに繋がる第３面１ｃを有する基板１と、この基板１の第１面１ａ上に位置する配線２と、この配線２上に位置する発光素子３と、導電端子４とを備えている。ここで、第１面１ａを上面とすれば、第２面１ｂは下面であり、第３面１ｃは側面である。

なお、図２には、３つの導電端子４ａ～４ｃを有する例を示しているが、これに限定されるものではなく、導電端子４の数は１つ以上であればよい
また、図１～３では、本開示の照明装置１０が、円板状のフランジ６と、フランジ６上に位置する円筒状の収納部材７とを備える例を示している。具体的には、基板１の第２面１ｂがフランジ６に面するように載置され、基板１が収納部材７に収納されている例を示している。

そして、図２の基板１の第１面１ａに向かって視た上面図に示すように、基板１がフランジ６上に位置し、かつ、収納部材７に収納されている構成であれば、発光素子３から発せられる光を特定の方向（図１における上方向、図２における手前方向）に照射することが可能となる。言い換えればこのような構成であれば、指向性に優れる。

また、フランジ６は、図１に示すように、基板１を載置した面とは反対面にフィン８を備えていても構わない。フィン８は、発光素子３から発生した熱を外部に放出する役割を果たす。なお、フィン８の形状は、どのような形状であっても構わず、例えば、板状または棒状であってもよい。そして、図１に示すように、基板１を載置した面とは反対面において、フランジ６が複数のフィン８を有していれば、放熱性に優れる。また、フィン８が、間隔を空けて複数並んでいれば、さらに放熱性に優れる。

本開示の照明装置１０における基板１は、セラミックスからなる。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの複合セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックスまたはムライト質セラミックス等が挙げられる。

なお、基板１が酸化アルミニウム質セラミックスからなるならば、基板１に要求される機械的強度を有しつつ、加工性に優れる。また、基板１が窒化アルミニウム質セラミックスからなるならば、熱伝導性が高いため、放熱性に優れる。

ここで、例えば、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムを７０質量％以上含有するものである。そして
、酸化アルミニウム質セラミックスであるか否かは、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、対象基板を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定を行なう。次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、含有成分の定量分析を行なう。そして、例えば、上記同定により酸化アルミニウムの存在が確認され、ＸＲＦで測定したＡｌの含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、酸化アルミニウム質セラミックスである。なお、他のセラミックスに関しても、同じ方法で確認できる。

また、本開示の照明装置１０における導電端子４は、図１～図３に示すように、第１端４Ａから第２端４Ｂに亘る長さを有し、第１端４Ａの近くにおいて、少なくとも一部が配線２に繋がる第１部位Ａと、第１部位Ａよりも第１端４Ａから離れて位置する第２部位Ｂとを有している。そして、第２部位Ｂは、基板１における第１面１ａから第３面１ｃ方向に屈曲している。言い換えれば、第２部位Ｂは、導電端子４において屈曲している部位と言える。また、配線２に繋がる第１部位Ａとは、導電端子４において、配線２に直に接している部位であるか、導電性接合材５を介して配線２に繋がっている部位である。

また、本開示の照明装置１０における導電端子４における第２部位Ｂは、図３～図６に示すように、基板１における第１面１ａおよび第３面１ｃとの陵部Ｃから離れている。ここで、第２部位Ｂが陵部Ｃから離れているとは、陵部Ｃが第２部位Ｂに接触していないことをいう。

例えば、図３では、導電端子４の第１部位Ａが配線２上に接して位置していることで、配線２の厚み分だけ第２部位Ｂが陵部Ｃから離れている例を示している。また、図４では、基板１の陵部Ｃが面取りされていることで、第２部位Ｂが陵部Ｃから離れている例を示している。また、図５では、第２部位Ｂの陵部Ｃ側の部位が、陵部Ｃと接触しないように窪んでいる例を示している。また、図６では、図３～図５で示した例とは異なり、第１面１ａから第２面１ｂへの方向に切断した断面において、導電端子４の屈曲している角度が鋭角であることで、第２部位Ｂが陵部Ｃから離れている例を示している。

そして、このような構成を満足していることで、基板１の陵部Ｃが導電端子４の第２部位に接触している場合に比べて、車両が走行する際の振動等により、基板１の陵部Ｃが破損するおそれが低い。よって、本開示の照明装置１０は、長期間の使用が可能となる。

また、本開示の照明装置１０における配線２は、導電性を有すれば、どのような成分で構成されていてもよいが、金属を主成分としていてもよい。ここで、金属を主成分とするとは、配線２を構成する全成分１００質量％のうち、金属が５０質量％以上占めることをいう。なお、金属が銅または銀であるならば、電気抵抗率が低く、熱伝導率が高いことから、発熱量の大きい発光素子５の搭載に適している。

ここで、配線２を構成する成分の確認方法としては、例えば、基板１を厚み方向（第１面１ａから第３面１ｃに向かう方向）に切断し、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）にて研磨した断面を観察面として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）付設のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いることにより確認すればよい。または、配線２を削り取り、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いることによっても確認することができる。

また、配線２は、どのような形状であってもよく、図２では、基板１の第１面１ａ上に２つの配線２が位置し、一方の配線２上に位置する発光素子３と他方の配線２とがボンディングワイヤ９により電気的に接続されている例を示している。

また、配線２の平均厚みは、例えば、５μｍ以上３０μｍ以上であってもよい。

また、本開示の照明装置１０における発光素子３は、光を発する素子のことであり、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子またはレーザダイオード（ＬＤ）等のことである。

また、本開示の照明装置１０における導電端子４は、導電性を有すれば、どのような成分で構成されていてもよく、例えば、金属または複数の金属の合金からなる。また、導電端子４の形状は、例えば、柱状等である。

また、本開示の照明装置１０は、導電性接合材５を有しており、導電端子４と配線２とは導電性接合材５を介して電気的に接合されていてもよい。なお、図２においては、導電端子４の第１端４Ａの存在を示すため、導電性接合材５を外枠のみを点線で示している。

ここで、導電性接合材５とは、導電性を有する接合材であり、例えば、ろう材または半田であってもよい。なお、ろう材または半田は、公知のものであればよく、例えば、銀系ろう材または錫系半田であればよい。

また、本開示の照明装置１０は、配線２上または隣り合う配線２同士の間に、被覆部材、反射部材、抵抗体、抵抗素子等を有していてもよい。

また、本開示の照明装置１０における導電端子４は、図３～図６に示すように、第３面１ｃに接触していてもよい。このような構成を満足しているならば、導電端子４が基板１に支持され、車両が走行する際の振動等により、導電端子４が取れるおそれが低くなり、本開示の照明装置１０は、より長期間の使用が可能となる。

また、本開示の照明装置１０における導電端子４の第１部位Ａは、図７に示すように、第１面１ａに対して平行な面Ｔを有していてもよい。ここで、第１部位Ａが平面な面Ｔを有するとは、図７に示すように、例えば、第１部位Ａが、角柱状であり、第１面１ａに対して平行に向かい合っている面を有していることをいう。

このような構成を満足しているならば、導電端子４の第１部位Ａと配線２とが直に接触する場合、平行な面Ｔを介して、導電端子４と配線２とを電気的に安定して接続することができる。

また、本開示の照明装置１０は、図８に示すように、第１面１ａに向かって視た際、第１部位Ａは、第２部位Ｂの幅よりも広い幅を有する形状であってもよい。第２部位Ｂの幅よりも広い幅を有する形状とは、第１面１ａに向かって視た際、第２部位Ｂの平均幅よりも幅が広い部位を有する形状であればよい。なお、図８には、第１面１ａに向かって視た際、第１部位Ａが矩形状であり、第２部位Ｂが第１部位Ａの幅よりも広い幅を有する円状である場合を示しているが、これに限定されるものではなく、第１部位Ａと第２部位Ｂとの形状は、上記幅の関係を満足する限り、どのような形状であっても構わない。

このよう構成を満足するならば、導電端子４の第１部位Ａと配線２とが直に接触する場合、接触面積を増やすことができ、導電端子４と配線２とを電気的に安定して接続することができる。

また、本開示の照明装置１０は、図９に示すように、第１面１ａに向かって視た際、配線２は凹部１１を有する形状であり、第１部位Ａは、第１端４Ａを含むとともに、凹部１１内に位置していてもよい。

このような構成を満足するならば、車両が走行する際の振動等が加わっても、導電端子４と配線２と電気的な接続を安定して維持することができ、本開示の照明装置１０は、より長期間の使用が可能となる。

以下、本開示の照明装置１０の製造方法の一例について説明する。

まず、公知のセラミックスの製造方法によって、第１面、第１面の反対に位置する第２面、第１面および第２面のそれぞれに繋がる第３面を有する、セラミックスからなる基板を製造する。次に、金属ペーストによる印刷法またはめっき法によって、基板上に配線を形成する。次に、配線上に発光素子を載置した後、ワイヤボンディングによって配線同士または発光素子と配線とを繋ぐ。

次に、公知の樹脂または金属の製造方法によって、フランジ、収納部材、フィン等を作製する。なお、これらは一体として形成してもよいし、嵌合または接着等によって接合して形成してもよい。

次に、基板を収容部内に載置する。ここで、基板とフランジとは、機械的な嵌合、有機系または無機系の接着剤、またはロウ付けで固定してもよい。

次に、第１端から第２端に亘る長さを有し、第１端の近くにおいて、少なくとも一部を配線に繋げる第１部位と、第１部位よりも第１端から離れて位置し、屈曲する第２部位と、を有する導電端子を準備する。

次に、導電端子の第２端がフィン側から収容部側へとフランジを貫通するように、導電端子を挿入する。この時、導電端子の第１部位を配線に直に接しさせるか、後述する導電性接合材を介して第１部位と配線とを電気的に接続できるようにするとともに、導電端子の第２部位が、基板における第１面および第３面との陵部から離れるように挿入する。

そして、必要に応じて、導電端子の第１部位と配線とを半田またはろう材からなる導電性接合材で接合する。このようにして、本開示の照明装置を得る。

１：基板
１ａ：第１面
１ｂ：第２面
１ｃ：第３面
１ｄ：第４面
２：配線
３：発光素子
４、４ａ、４ｂ、４ｃ：導電端子
５：導電性接合材
６：フランジ
７：収納部材
８：フィン
９：ボンディングワイヤ
１０：照明装置
１１：凹部

Claims

第１面、該第１面の反対に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のそれぞれに繋がる第３面を有する、セラミックスからなる基板と、
該基板の前記第１面上に位置する配線と、
該配線上に位置する発光素子と、
導電端子と、を備え、
前記導電端子は、
前記第３面に接触しており、
第１端から第２端に亘る長さを有し、
前記第１端の近くにおいて、少なくとも一部が前記配線に繋がる第１部位と、
該第１部位よりも前記第１端から離れて位置する第２部位と、を有し、
該第２部位は、前記基板における前記第１面から前記第３面方向に屈曲しており、前記基板における前記第１面および前記第３面との陵部から離れている、照明装置。
前記第１部位は、前記第１面に対して平行な面を有している、請求項１に記載の照明装置。
前記第１面に向かって視た際、前記第１部位は、前記第２部位の幅よりも広い幅を有する形状である、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記第１面に向かって視た際、前記配線は凹部を有する形状であり、
前記第１部位は、前記第１端を含むとともに、前記凹部内に位置する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明装置。
第１面、該第１面の反対に位置する第２面、前記第１面および前記第２面のそれぞれに繋がる第３面を有する、セラミックスからなる基板と、
該基板の前記第１面上に位置する配線と、
該配線上に位置する発光素子と、
導電端子と、を備え、
前記導電端子は、
第１端から第２端に亘る長さを有し、
前記第１端の近くにおいて、少なくとも一部が前記配線に繋がる第１部位と、
該第１部位よりも前記第１端から離れて位置する第２部位と、を有し、
該第２部位は、前記基板における前記第１面から前記第３面方向に屈曲しており、前記基板における前記第１面および前記第３面との陵部から離れており、
前記第１面に向かって視た際、前記配線は凹部を有する形状であり、
前記第１部位は、前記第１端を含むとともに、前記凹部内に位置する、照明装置。