(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面が形成された金属体と、
前記金属体の曲面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備えた照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドである照明装置。
【請求項３】
請求項１記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂である照明装置。
【請求項４】
金属体に、第１の分子接着のための第１の前処理を施す工程と、
前記第１の分子接着により前記金属体に接着される絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、第２の分子接着のための第２の前処理を施す工程と、
前記絶縁膜の上に無電解めっきを施し、前記第２の分子接着により前記絶縁膜に接着される導体を形成する工程と、
前記導体の上に、電解めっきを施し、前記回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する工程と、を含む電気電子機器の製造方法。
【請求項５】
金属製のヒートシンクと、
前記ヒートシンクの表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備えた照明装置。
【請求項６】
請求項５記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドである照明装置。
【請求項７】
金属体と、
前記金属体に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記導体に接続された半導体素子と、を備えた電気電子機器。
【請求項８】
熱を外部に放出する金属製の放熱部と、
前記放熱部の表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する金属箔と、を備えた放熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体発光素子から発生する熱を放熱するとともに、絶縁性及び光取り出し効率を向上させることのできる照明装置が記載されている。この照明装置は、放熱体と、放熱体の一面側に配設された白色絶縁体と、白色絶縁体に間隔を存して配設された複数の半導体発光素子と、白色絶縁体に配設されて半導体発光素子に電気的に接続された導電体と、複数の半導体発光素子を白色絶縁体上に接着する透光性接着層と、を具備している。
特許文献２には、分子接着により、樹脂基板、ゴム層及び導電層が強固に接着してなる積層体、及び絶縁特性に優れ、高周波電流でも電気信号が伝播される平滑表面の金属配線を有する配線基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０７１８９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２９８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般に、半導体発光素子等の半導体素子は平面に実装される。
本発明は、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法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】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る照明装置は、曲面が形成された金属体と、
前記金属体の曲面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備える。
【０００６】
第１の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドであることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であることが好ましい。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係る電気電子機器の製造方法は、金属体に、第１の分子接着のための第１の前処理を施す工程と、
前記第１の分子接着により前記金属体に接着される絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、第２の分子接着のための第２の前処理を施す工程と、
前記絶縁膜の上に無電解めっきを施し、前記第２の分子接着により前記絶縁膜に接着される導体を形成する工程と、
前記導体の上に、電解めっきを施し、前記回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する工程と、を含む。
【０００９】
前記目的に沿う第３の発明に係る照明装置は、金属製のヒートシンクと、
前記ヒートシンクの表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備える。
【００１０】
第３の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドであることが好ましい。
【００１１】
前記目的に沿う第４の発明に係る電気電子機器は、金属体と、
前記金属体に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記導体に接続された半導体素子と、を備える。
【００１２】
前記目的に沿う第５の発明に係る放熱体は、熱を外部に放出する金属製の放熱部と、
前記放熱部の表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する金属箔と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の説明図である。
【図２Ａ】同照明装置の製造工程（その１）を示す説明図である。
【図２Ｂ】同照明装置の製造工程（その２）を示す説明図である。
【図２Ｃ】同照明装置の製造工程（その３）を示す説明図である。
【図２Ｄ】同照明装置の製造工程（その４）を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の外観図である。
【図４Ａ】同照明装置の製造工程Ｓｂ１を示す説明図（側断面図）である。
【図４Ｂ】同照明装置の製造工程Ｓｂ４を示す説明図（側断面図）である。
【図４Ｃ】同照明装置の製造工程Ｓｂ８を示す説明図（側断面図）である。
【図４Ｄ】同照明装置の製造工程Ｓｂ１０を示す説明図（側断面図）である。
【図４Ｅ】同照明装置の製造工程Ｓｂ１１を示す説明図（側断面図）である。
【図５】同照明装置の製造工程にて使用されるフォトマスクの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
〔第１の実施の形態〕
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置（電気電子機器の一例）１０は、ヒートシンク１２、回路パターンを形成する銅箔（導体の一例）１４、及び複数の半導体発光素子（半導体素子の一例）１６を備えている。
【００１６】
ヒートシンク１２は、熱を外部に放出する放熱部品である。ヒートシンク１２の材質は、例えばアルミニウムである。
なお、ヒートシンク１２は、熱を外部に放出する放熱部品であれば任意でよい。放熱部品の他の例として、放熱効果を有する金属板やヒートパイプが挙げられる。
【００１７】
銅箔１４は、半導体発光素子１６を駆動するための回路パターンを形成している。銅箔１４は、分子接着により、絶縁膜としてのポリイミド膜１８を介してヒートシンク１２に接着されている。
なお、絶縁膜１８を形成するための絶縁材料は、ポリイミドに限定されるものではない。絶縁材料は、例えば、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であってもよい。絶縁材料は、照明装置１０が動作できる程度の絶縁性能を有する絶縁材料であれば任意の材料でよく、規格や仕様に応じて選択される。
【００１８】
複数の半導体発光素子１６は、それぞれ、表面実装部品であり、前述の回路パターン上のパッドにはんだ付けされる。各半導体発光素子１６は、直列に接続され、端子Ｔ１及び端子Ｔ２の間に電流が流れることにより、発光する。
なお、ヒートシンク１２の表面は平面でなく曲面となっていてもよく、この曲面に複数の半導体発光素子１６が実装されていてもよい。
【００１９】
次に、照明装置１０の製造工程（製造方法）について説明する。照明装置１０は、図２Ａ〜図２Ｄに示す工程Ｓ１〜Ｓ１１に従って製造される。
【００２０】
（工程Ｓ１）
図２Ａに示すアルミニウム製のヒートシンク１２の表面を洗浄する。
（工程Ｓ２）
ヒートシンク１２の表面に、分子接着のための第１の前処理を施す。
（工程Ｓ３）
ヒートシンク１２の表面に、ポリイミドインク１７を例えば３０〜１１０μｍの厚みで塗布し、乾燥させる。
【００２１】
（工程Ｓ４）
ポリイミドインク１７が硬化した後、図２Ｂに示すように、例えば１０〜５０μｍの厚みのポリイミド膜１８が形成される。このポリイミド膜１８とヒートシンク１２とは、分子接着により接着されている。この分子接着においては、ヒートシンク１２の表面のＯＨ基と分子接着をつかさどる分子接着剤が反応し、互いに分子レベルで結合している。一方、この分子接着剤とポリイミド膜１８のイミド基とが反応することによって、ポリイミドは分子接着剤と分子レベルで結合している。すなわち、ヒートシンク１２とポリイミド膜１８とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
（工程Ｓ５）
ポリイミド膜１８の表面に、分子接着のための第２の前処理を施す。具体的には、ポリイミド膜１８の表面に、分子接着剤を塗布して反応させる。分子接着剤はポリイミド膜１８に強固に結合する。
（工程Ｓ６）
ポリイミド膜１８が形成されたヒートシンク１２の無電解めっきを施す面（回路パターンが形成される面）以外の部分をテープ等の保護材（めっきマスク）２２で覆い、マスキングする。
【００２２】
（工程Ｓ７）
図２Ｃに示すように、無電解銅めっきを施す。ポリイミド膜１８の表面及び保護材２２の表面が銅めっきされる。その際、前述の工程Ｓ５にてポリイミド膜１８に結合した分子接着剤が触媒として作用し、銅とポリイミドとを分子結合させる。
銅めっき２４の厚みは、例えば、０．１〜０．２μｍである。
（工程Ｓ８）
保護材２２を取り除くと、回路パターンの形成面のみに銅皮膜１４ａが形成される。この銅皮膜１４ａとポリイミド膜１８とは、分子接着により接着されている。すなわち、銅皮膜１４ａとポリイミド膜１８とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
（工程Ｓ９）
回路パターンが形成される面以外の部分をテープ等の保護材（めっきマスク）２６で覆い、マスキングする。
【００２３】
（工程Ｓ１０）
例えばセミアディティブ法により回路パターンを形成する。具体的には、以下のように回路パターンを形成する。
回路パターンを形成する面の上に、液状レジストを塗布する。塗布されて硬化したレジストの上にフォトマスクを載せる。フォトマスクの上から紫外線を照射した後、所定の処理を行うと、回路パターン以外の部分にレジストが残る。
次に、電解銅めっきを施して、銅皮膜１４ａの上に回路パターンを形成する。電解銅めっきにより形成される銅層の厚みは、例えば３５μｍである。ただし、銅層を、３５μｍ以上の厚みとなるように形成し、より大きい電流を流すことも可能である。
最後に、銅皮膜１４ａの回路配線として不要な部分を除去する。その結果、銅皮膜１４ａと銅層１４ｂとから構成された銅箔１４によって、ポリイミド膜１８の上に回路パターンが形成される（図２Ｄ参照）。
なお、セミアディティブ法に代えて、サブトラクティブ法により回路パターンを形成することも可能である。
回路パターンを形成した後、保護材２６を取り除く。
【００２４】
（工程Ｓ１１）
工程Ｓ１０にて形成された回路パターンのパッドに、半導体発光素子１６をはんだ付けする。その後、半導体発光素子１６が表面実装されたヒートシンク１２を、図示しない筐体に収めることによって、照明装置１０が製造される。
【００２５】
このように工程Ｓ１〜Ｓ１１を経て製造された照明装置１０においては、実装された半導体発光素子１６からの発熱は、熱伝導により、主として回路パターンを形成する銅箔１４及びポリイミド膜１８を介してヒートシンク１２に移動する。すなわち、回路パターンが従来のプリント配線基板に形成されているのではなく、ポリイミド膜１８のみを介してヒートシンク１２に形成されているので、照明装置１０は、放熱性に優れている。
また、回路パターンが従来のプリント配線基板ではなく、ヒートシンク１２に形成されているので、プリント配線基板が不要となり、照明装置１０の組み立て工数が低減される。
更に、ヒートシンク１２の表面が曲面であっても回路パターンを形成できるので、この曲面に複数の半導体発光素子１６が実装される。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置１１０について説明する。第１の実施の形態に係る照明装置１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置（電気電子機器の一例）１０は、曲面が形成された基板１１２、回路パターンを形成する銅箔（導体の一例）１１４、及び複数の半導体発光素子（半導体素子の一例）１１６を備えている。
【００２７】
基板１１２は、中央部（一部）が一方向に膨らんだ曲面部１１３を有しており、例えばプレス加工によって形成される。基板１１２の材質は、例えばアルミニウムであり、熱を外部に放出する放熱部品として機能する。
なお、基板１１２は、第１の実施の形態に係るヒートシンク１２であってもよい。また、基板１１２の材質はアルミニウムに限定されるものではなく、任意の材質でよい。例えば、基板１１２は、携帯電話機やスマートフォンの樹脂製の筐体であってもよい。
【００２８】
銅箔１１４は、半導体発光素子１１６を駆動するための回路パターンを形成している。銅箔１１４は、図４Ｅに示すように、分子接着により、絶縁膜としてのポリイミド膜１１８を介して基板１１２の曲面部１１３の表面に接着されている。
なお、絶縁膜１１８を形成するための絶縁材料は、ポリイミドに限定されるものではない。絶縁材料は、例えば、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であってもよい。絶縁材料は、照明装置１１０が動作できる程度の絶縁性能を有する絶縁材料であれば任意の材料でよく、規格や仕様に応じて選択される。
【００２９】
複数の半導体発光素子１１６は、図３に示すように、それぞれ、表面実装部品であり、前述の回路パターン上のパッドにはんだ付けされる。各半導体発光素子１１６は、直列に接続され、端子Ｔ３及び端子Ｔ４（不図示）の間に電流が流れることにより、発光する。
【００３０】
照明装置１１０においては、半導体発光素子１１６が曲面部１１３に沿って配置されているので、曲面部１１３の形状により配光特性が設定される。付言すると、図３に示すように半導体発光素子１１６を曲面部１１３の外側の表面に配置することで光を拡散でき、半導体発光素子１１６を曲面部１１３の内側に配置することで集光できる。
【００３１】
次に、照明装置１１０の製造工程（製造方法）について説明する。照明装置１１０は、第１の実施の形態に係る照明装置１０と実質的に同様の工程に従って製造されるので、重複する内容についてはその説明を省略する場合がある。
【００３２】
（工程Ｓｂ１）
図４Ａに示す基板１１２の表面を洗浄する。
（工程Ｓｂ２）
基板１１２の表面に、分子接着のための第１の前処理を施す。
（工程Ｓｂ３）
基板１１２の曲面部１１３の外側（膨らんだ側の表面）に、ポリイミドインクを例えば３０〜１１０μｍの厚みで塗布し、乾燥させる。
【００３３】
（工程Ｓｂ４）
ポリイミドインクが硬化した後、図４Ｂに示すように、例えば１０〜５０μｍの厚みのポリイミド膜１１８が形成される。このポリイミド膜１１８と基板１１２とは、分子接着により接着されている。
（工程Ｓｂ５）
ポリイミド膜１１８の表面に、分子接着のための第２の前処理を施す。
（工程Ｓｂ６）
次工程にて無電解めっきを施す面（回路パターンが形成される面）以外の部分を図示しないテープ等の保護材（めっきマスク）で覆う。
【００３４】
（工程Ｓｂ７）
無電解銅めっきを施す。ポリイミド膜１１８の表面及び保護材の表面が銅めっきされる。銅めっきの厚みは、例えば、０．１〜０．２μｍである。
（工程Ｓｂ８）
保護材を取り除くと、図４Ｃに示すように、回路パターンの形成面のみに銅皮膜１１４ａが形成される。この銅皮膜１１４ａとポリイミド膜１１８とは、分子接着により接着されている。
（工程Ｓｂ９）
次工程にて電解銅めっきを施す面（回路パターンが形成される面）以外の部分を図示しないテープ等の保護材（めっきマスク）で覆い、マスキングする。
【００３５】
（工程Ｓｂ１０）
例えばセミアディティブ法により回路パターンを形成する。具体的には、以下のように回路パターンを形成する。
回路パターンを形成する面（銅皮膜１１４ａの表面）の上に、液状レジストを塗布する。塗布後、硬化したレジストの上に図５に示すフォトマスクＰＭを載せる。
【００３６】
ここで、フォトマスクＰＭは、基板１１２の曲面部１１３に対応して中央部が膨らんでおり、例えば真空成形により形成される。フォトマスクＰＭは、紫外線を透過する透明な薄い樹脂である。フォトマスクＰＭの膨らんだ部分には、回路パターン以外の部分が印刷され、紫外線が透過しないようになっている。この回路パターン以外の部分は、例えばパッド印刷（タンポ印刷）により印刷される。
なお、立体形状のフォトマスクは、膨らんだ部分に回路パターン以外の部分を印刷して形成されるものに限定されるものではない。立体形状のフォトマスクは、例えば、シート状の樹脂に予め回路パターン以外の部分を印刷した後、その部分が膨らむように形成されてもよい。更には、立体形状のフォトマスクは、３Ｄプリンタを用いて形成されてもよい。
【００３７】
次に、フォトマスクＰＭの上から紫外線を照射して露光する。ここで、本実施の形態においては、フォトマスクＰＭは曲面部１２３を有する立体形状であるため、紫外線が極力均一に照射される必要がある。そこで、フォトマスクＰＭの上方に光源（紫外線源）を配置するとともに、フォトマスクＰＭの周囲にフォトマスクＰＭの立体形状に対応した曲面の反射板を配置し、光源からの紫外線が反射板に反射して、回路パターンの印刷部分の全体に照射されることが好ましい。
なお、紫外線をフォトマスクＰＭの全体に照射するために、反射板を設けずに、複数の光源をフォトマスクＰＭの周囲に配置してもよい。更に、フォトマスクを用いることなく、回路パターン以外の部分を描くように紫外線の光線を照射してもよい。
【００３８】
次に、現像処理を行うと、レジストの露光された部分が除去される（回路パターン以外の部分にレジストが残る）。
【００３９】
次に、電解銅めっきを施して、銅皮膜１１４ａの上に回路パターンを形成する。電解銅めっきにより形成される銅層の厚みは、例えば３５μｍである。ただし、銅層を、３５μｍ以上の厚みとなるように形成し、より大きい電流を流すことも可能である。
最後に、銅皮膜１１４ａの回路配線として不要な部分を除去する。その結果、銅皮膜１１４ａと銅層１１４ｂとから構成された銅箔１１４によって、ポリイミド膜１８の上に回路パターンが形成される（図４Ｄ参照）。
なお、セミアディティブ法に代えて、サブトラクティブ法により回路パターンを形成することも可能である。
回路パターンを形成した後、保護材を取り除く。
【００４０】
（工程Ｓｂ１１）
工程Ｓｂ１０にて形成された回路パターンのパッドに、半導体発光素子１１６をはんだ付けする（図４Ｅ参照）。その後、半導体発光素子１１６が表面実装された基板１１２を、図示しない筐体に収めることによって、照明装置１１０が製造される。
【００４１】
このように工程Ｓｂ１〜Ｓｂ１１を経て製造された照明装置１１０においては、図３に示すように、半導体発光素子１１６が曲面部１１３に実装される。従って、曲面部１１３の形状を変更することによって、任意の配光特性が設定される。
また、実装された半導体発光素子１１６からの発熱は、熱伝導により、主として回路パターンを形成する銅箔１１４及びポリイミド膜１１８（図４Ｅ参照）を介して基板１１２に移動する。従って、照明装置１１０は、放熱性に優れている。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
前述の実施の形態において、導体は、銅箔に限定されず、任意の金属箔であってもよい。
【００４３】
絶縁膜は、任意の方法で塗布される。例えば、例えば、ハケ、スキージ、又はスプレーを用いて塗布されてもよいし、インクジェット方式により、塗布（印刷）されてもよい。更に、シート状のポリイミドが分子接着により接着されてもよい。
レジストは、任意の方法で塗布される。例えば、ハケ、スキージ、又はスプレーを用いて塗布されてもよいし、インクジェット方式により、塗布（印刷）されてもよい。更に、液状レジストに代えて、ドライフィルムレジストを用いてもよい。
【００４４】
電気電子機器は、照明装置に限定されるものではない。電気電子機器の他の例として、携帯電話機、スマートフォン、及び家電製品等が挙げられる。
前述の実施の形態に示した製造工程に基づいて製造された電気電子機器においては、回路パターンを形成する銅箔の絶縁膜に接する面が滑らかであるため、この面が荒れている場合と比較して、より高周波の信号が伝達される。
【００４５】
前述の回路パターンが形成されたヒートシンクは、熱を外部に放出する放熱部と、分子接着により絶縁膜を介して放熱部に接着され、回路パターンを形成する金属箔と、を備えた放熱体と捉えることも可能である。このような放熱体は、照明装置に適用されるだけでなく、発熱する任意の半導体素子が実装された電気電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０：照明装置、１２：ヒートシンク、１４：銅箔、１４ａ：銅皮膜、１４ｂ：銅層、１６：半導体発光素子、１７：ポリイミドインク、１８：ポリイミド膜、２２：保護材、２４：銅めっき、２６：保護材、１１０：照明装置、１１２：基板、１１３：曲面部、１１４：銅箔、１１４ａ：銅皮膜、１１４ｂ：銅層、１１６：半導体発光素子、１１８：ポリイミド膜、１２３：曲面部、ＰＭ：フォトマスク、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４：端子
【要約】
【課題】放熱性に優れた照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、ヒートシンク１２と、分子接着により絶縁膜を介してヒートシンク１２に接着され、回路パターンを形成する導体１４と、回路パターンに表面実装された半導体発光素子１６と、を備える。
【選択図】図１【図１】
0005624703.tif 000002
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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