(57)【要約】  【課題】  長期間の使用においても、基板に亀裂が発生しにくい照明装置を提供する。  【解決手段】  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、該導電端子と前記配線とを接合する導電性部材とを備える。また、基板は、前記第３面に溝を有する。また、導電端子は、少なくとも一部が前記溝内に位置している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
該導電端子と前記配線とを接合する導電性部材とを備え、
前記基板は、前記第３面に溝を有し、
前記導電端子は、少なくとも一部が前記溝内に位置する、照明装置。
【請求項２】
前記基板は、前記第３面に対向する第４面にも前記溝を有する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記溝は、前記第１面の平面視における形状が円弧状である、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記基板は、前記第１面の平面視形状が多角形状であり、前記溝の少なくとも１つが角部に位置する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記導電端子は、前記溝に対向する部分が、前記溝となる前記第３面から窪んだ領域内に収まっている、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記導電性部材は、前記導電端子と前記配線との接合領域が、前記溝を前記基板の厚み方向に３等分した際の前記第１面側の領域にのみ存在している、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、半田等の導電性部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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１６８２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、発光素子の大光量化が進んできていることから、発光素子の動作時に生じる熱量が大きくなってきている。また、照明装置の小型化によって、照明装置の体積当たりに加わる熱量は大きくなっている。
【０００７】
そのため、発光素子の動作により、基体および導電端子の加熱および冷却が繰り返されると、基板の貫通孔を構成する部位には、基板および導電端子の熱膨張差に起因する応力が繰り返し掛かり、亀裂が生じるおそれがあった。
【０００８】
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、基板に亀裂が発生しにくい照明装置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】
【０００９】
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、該導電端子と前記配線とを接合する導電性部材とを備える。また、基板は、前記第３面に溝を有する。また、導電端子は、少なくとも一部が前記溝内に位置している。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の照明装置は、長期間の使用においても、基板に亀裂が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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２】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３】図２のＡ−Ａ’線の断面における、溝近傍の拡大図の一例である。
【図４】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他の例である。
【図５】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他の例である。
【図６】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他の例である。
【図７】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他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、図４〜７においては、図面が煩雑となるため、導電性部材は、点線で図示している。
【００１３】
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５と、導電端子５と配線２とを接合する導電性部材６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。
【００１４】
なお、図１〜３では、本開示の照明装置１０が、円板状のフランジ７と、フランジ７上に位置する円筒状の収納部材８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７に面するように載置され、基板１が収納部材８に収納されている例を示している。
【００１５】
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７上に位置し、かつ、収納部材８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。
【００１６】
また、フランジ７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９を備えていても構わない。フィン９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９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７が複数のフィン９を有していれば、放熱性に優れる。また、フィン９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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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（Ａｌ２Ｏ３）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。
【００２０】
また、本開示の照明装置１０における基板１は、図２および図３に示すように、第３面１ｃに溝４を有している。図２は、３つの溝４（溝４ａ、溝４ｂ、溝４ｃ）を有している例を示している。そして、導電端子５は、少なくとも一部が溝４内に位置している。ここで、溝４とは、第３面１ｃにおいて基板１の中心方向に窪んでいる部分のことであり、基板１の厚み方向に長さを有するものである。溝４は、図３に示すように、第１面１ａから第２面１ｂまで延びていてもよい。
【００２１】
そして、導電端子５と配線２とは導電性部材６を介して電気的に接合されている。なお、図２においては、溝４の存在を示すため、導電性部材６を外枠のみを点線で示している。従来の照明装置は、基板の厚み方向に貫く貫通孔内に導電端子が位置し、導電性部材により接合されていたため、導電端子が拘束されていた。そのため、発光素子の動作により、基体および導電端子の加熱および冷却が繰り返されると、導電性部材を介して、基板の貫通孔を構成する部位には、基板および導電端子の熱膨張差に起因する応力が繰り返し掛かり、亀裂が生じるおそれがあった。
【００２２】
これに対し、本開示の照明装置１０は、例えば、導電端子５が加熱され熱膨張しても、導電端子５の熱膨張による応力の一部を、溝４側とは反対方向に逃がすことができ、基板１の溝４に加わる、基板１および導電端子５の熱膨張差に起因する応力は小さくなり、基板１の溝４から亀裂が発生しにくい。よって、本開示の照明装置１０は、長期間の使用においても、基板１に亀裂が発生しにくい。
【００２３】
ここで、図２には、基板１が３つの溝４ａ〜４ｃを有し、それぞれの溝４ａ〜４ｃ内に少なくとも一部が位置する３つの導電端子５ａ〜５ｃ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、溝４および導電端子５の数は１つ以上であればよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１１により電気的に接続されている例を示している。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、本開示の照明装置１０における導電端子５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。
【００３０】
また、本開示の照明装置１０における導電性部材６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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、本開示の照明装置１０における基板１は、図４に示すように、第３面１ｃに対向する第４面１ｄにも溝４を有していてもよい。ここで、第３面１ｃに対向する第４面１ｄとは、第１面１ａの平面視において、基板１の向かい合う２つの外辺のうち、１つの外辺に当たるのが第３面１ｃであり、他方の外辺に当たるのが第４面１ｃである。そして、図４には、第１面１ａの平面視において、基板１の形状が矩形状であり、第３面１ｃに溝４ａを有し、第４面１ｄに溝４ｂおよび溝４ｃを有している例を示している。
【００３３】
このような構成を満足するならば、基板１および導電端子５の熱膨張差に起因する応力発生個所が分散されるため、基体１および導電端子５の加熱および冷却が繰り返されても、基板１の溝４に亀裂が発生しにくい。
【００３４】
また、本開示の照明装置１０における溝４は、図５に示すように、第１面１ａの平面視における形状が円弧状であってもよい。このような構成を満足するならば、円弧状の溝４は角を有していないことから、溝４の形状が矩形状等の角を有する形状である場合に比べて、加熱および冷却が繰り返されたとしても、基板１および導電端子５の熱膨張差に起因する応力が角に集中することがないため、溝４に亀裂が発生しにくい。
【００３５】
また、本開示の照明装置１０における基板１は、図６に示すように、第１面１ａの平面視形状が多角形状であり、溝４の少なくとも１つが角部に位置してもよい。ここで、角部とは、仮に溝４が存在しなければ、第１面１ａの平面視において、基板１の隣り合う辺同士が交わる部分のことである。
【００３６】
このような構成を満足するならば、第３面１ｃに位置する溝４が少なくて済むこととなり、面の凹凸等が少ないため、位置合わせを含めた作業性が容易になる。
【００３７】
ここで、本開示の照明装置１０における基板１は、一枚の大型基板から複数個の基板１を得る、いわゆる多数個取りで形成することがよく行なわれる。多数個取り基板においては、分割するためのスリットが設けられるが、スリットの延長線が交わる位置に貫通孔を設けることにより、個片となった４つの基板１には角部のそれぞれに溝４が設けられることとなる。このように、上述の構成を満足するならば、本開示の照明装置１０における基板１は、量産性に優れる。
【００３８】
また、本開示の照明装置１０における導電端子５は、図７に示すように、溝４に対向する部分が、溝４となる第３面１ｃから窪んだ領域内に収まっていてもよい。
【００３９】
ここで、溝４に対向する部分とは、導電端子５のうち、溝４に対向する面を含み、第１面１ａに沿った仮想面と第２面１ｂに沿った仮想面とに囲まれた部分のことである。また、窪んだ領域とは、第１面１ａに沿った仮想面、第２面１ｂに沿った仮想面、第３面１ｃの仮想面に囲まれた領域のことである。
【００４０】
このような構成を満足するならば、導電性部材６を介した、導電端子５と配線２との接合がより強固なものとなり、本開示の照明装置１０は、長期間の使用における信頼性が高まる。
【００４１】
また、本開示の照明装置１０における導電性部材６は、図３に示すように、導電端子５と配線２との接合領域が、溝４を基板１の厚み方向に３等分した際の第１面１ａ側の領域にのみ存在していてもよい。ここで、第１面１ａ側の領域とは、図３に示すように、溝４における第１面１ａから第２面１ｂまでを全長Ｔとしたとき、第１面１ａから全長の１／３にあたる領域Ａまでのことを指す。
【００４２】
このような構成を満足するならば、導電性部材６を介した、導電端子５と配線２との接合強固を維持しつつ、溝４の領域Ａ以外の部分と導電端子５との間には空隙が存在することにより、加熱および冷却が繰り返された際に、基板１の溝４に加わる、基板１および導電端子５の熱膨張差に起因する応力が小さくなり、溝４から亀裂が発生しにくくなる。
【００４３】
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。
【００４４】
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面を有し、かつ、第３面に溝を有する、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。
【００４５】
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。
【００４６】
次に、導電端子をフィン側から収容部側へとフランジを貫通するように挿入する。この時、フランジが金属で構成されるならば、導電端子に絶縁材を被覆した状態で挿入する。
【００４７】
次に、導電端子が基板の溝内に少なくとも一部が位置するように、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。
【００４８】
そして、導電端子と配線とを半田またはろう材からなる導電性部材で接合する。この時、導電性部材は、導電端子と配線との接合領域が、溝を基板の厚み方向に３等分した際の第１面側の領域にのみ存在するようにするためには、導電性部材の塗布量または処理時間等で調整すればよい。このようにして、本開示の照明装置を得る。
【符号の説明】
【００４９】
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：溝
５、５ａ、５ｂ、５ｃ：導電端子
６：導電性部材
７：フランジ
８：収納部材
９：フィン
１０：照明装置
１１：ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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