(57)【要約】【課題】照射装置に組み込まれる発光素子支持部材において、基板の劣化を抑制する。【解決手段】発光素子支持部材１は、基板２を有し、この基板２上に配線層３が形成されている。少なくとも波長４００ｎｍ以下の光の透過を阻止する遮光層６が配線層３を覆うように形成されている。配線層３に、発光素子７を搭載するための発光素子搭載部４が設けられている。遮光層６に遮光開口部６ａが発光素子搭載部４を外部に露出するように設けられ、遮光開口部６ａは、発光素子搭載部４の周縁４ａの内側に位置している。これにより、発光素子搭載部４に搭載された発光素子７から光が出射しても、遮光層６の遮光開口部６ａと発光素子７との隙間から侵入した光は発光素子搭載部４によって遮られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を有し、この基板上に配線層が形成され、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光の透過を阻止する遮光層が前記配線層を覆うように形成された構造を具備する発光素子支持部材であって、
前記配線層に、発光素子を搭載するための発光素子搭載部が設けられ、
前記遮光層に遮光開口部が前記発光素子搭載部を外部に露出するように設けられ、
前記遮光開口部は、前記発光素子搭載部の周縁の内側に位置していることを特徴とする発光素子支持部材。
【請求項２】
前記遮光層は、アルミニウムから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子支持部材。
【請求項３】
前記遮光層は、誘電体多層膜反射鏡から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子支持部材。
【請求項４】
前記遮光層は、金属と誘電体とからなる反射鏡から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子支持部材。
【請求項５】
前記遮光層は、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光を反射する性能を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子支持部材。
【請求項６】
前記配線層と前記遮光層との間に絶縁層が介在し、
前記絶縁層に絶縁開口部が前記遮光開口部の内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光素子支持部材。
【請求項７】
前記絶縁層は、紫外線に対して透明であることを特徴とする請求項６に記載の発光素子支持部材。
【請求項８】
前記絶縁層は、アルミナから構成されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子支持部材。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の発光素子支持部材の発光素子搭載部に発光素子が搭載されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項１０】
前記発光素子は、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項９に記載の発光モジュール。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の発光モジュールを有することを特徴とする照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を搭載するための発光素子支持部材と、この発光素子支持部材に発光素子が搭載された発光モジュールと、この発光モジュールが組み込まれた照射装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外線発光ダイオードをはじめとする高効率光源の技術開発に伴い、エネルギー効率を改善した照射装置の検討が進められている。このような照射装置は、ケーシング内に発光モジュールが組み込まれた構成を有している。そして、この発光モジュールは、プリント回路基板などの発光素子支持部材に、紫外線発光ダイオードなどの発光素子が表面実装された構成となっている。
【０００３】
基板上に発光素子が表面実装された発光モジュールの例として、例えば特許文献１には、実装面にソルダーレジスト層が配置され、該実装面上に素子搭載部と素子非搭載部を有する基板と、前記基板の前記実装面上の前記素子搭載部に搭載される発光素子と、前記基板の前記実装面上の前記素子非搭載部を被覆する被覆板と、を備えるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９９７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基板の劣化を抑制することが可能な発光素子支持部材、発光モジュールおよび照射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】
【０００６】
本発明に係る第１の発光素子支持部材は、基板を有し、この基板上に配線層が形成され、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光の透過を阻止する遮光層が前記配線層を覆うように形成された構造を具備する発光素子支持部材であって、前記配線層に、発光素子を搭載するための発光素子搭載部が設けられ、前記遮光層に遮光開口部が前記発光素子搭載部を外部に露出するように設けられ、前記遮光開口部は、前記発光素子搭載部の周縁の内側に位置している発光素子支持部材としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る第１の発光モジュールは、上記発光素子支持部材の発光素子搭載部に発光素子が搭載されている発光モジュールとしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る照射装置は、上記発光モジュールを有する照射装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光素子搭載部に発光素子が搭載されて、この発光素子から光が出射しても、遮光層の遮光開口部と発光素子との隙間から侵入した光は発光素子搭載部によって遮られる。したがって、この光が基板にまで達する事態を回避し、基板の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照射装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す照射装置のプリント回路基板を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る照射装置のプリント回路基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１２】
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係る図である。この実施の形態１では、発光素子支持部材としてプリント回路基板１を用い、基板として樹脂ベース基板２を用い、発光素子搭載部として部品実装パッド４を用い、発光素子として紫外線発光ダイオード７を用いている。
【００１３】
まず、構成を説明する。
【００１４】
この実施の形態１に係る照射装置１０は、図１に示すように、紫外線に対して不透明な六面体状のケーシング１１を有しており、ケーシング１１は、筐体１１ａ、蓋１１ｂおよびヒンジ１１ｃから構成されている。ここで、蓋１１ｂはヒンジ１１ｃを中心として筐体１１ａに対して約１２０°回転自在に支持されている。筐体１１ａ内のほぼ中央部には、紫外線を照射すべき対象物１４を載置するための支持台１２が設置されている。蓋１１ｂの内側には発光モジュール１３が取り付けられており、発光モジュール１３には電源１５およびスイッチ１７が直列に接続されている。発光モジュール１３は、１個以上（図１では、５個）の紫外線発光ダイオード７がプリント回路基板１に表面実装された構成を有している。なお、これらの紫外線発光ダイオード７からは、ＵＶＡ帯域（波長３１５〜４００ｎｍ）の紫外光を出射させることができる。
【００１５】
このプリント回路基板１は、図２に示すように、絶縁性、機械強度および寸法安定性に優れた樹脂（例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂など）を主成分とする樹脂ベース基板２を有している。樹脂ベース基板２の上側には、配線層３が形成されているとともに、配線層３の一部が、紫外線発光ダイオード７の接続端子に対応する形状の部品実装パッド４を形成している。部品実装パッド４は少なくとも波長４００ｎｍ以下の光の透過を阻止可能な材料からなり、例えば金や銀、銅などの金属を用いることができる。
【００１６】
さらに、樹脂ベース基板２の上側には、図２に示すように、紫外線に対して透明な材料（例えば、アルミナやシリカなどの酸化物に代表される無機化合物のほか、シリコーン樹脂などの有機化合物、或いはこれらの混合物）からなる絶縁層５が配線層３および部品実装パッド４を覆うように形成されている。この絶縁層５には２つの絶縁開口部５ａが各部品実装パッド４に対応して形成されている。ここで、絶縁層５の各絶縁開口部５ａは、図２（ｂ）に示すように、各部品実装パッド４の周縁４ａの内側に位置するとともに、一対の部品実装パッド４上の実装領域Ａ１の少し外側まで広がっている。そのため、各部品実装パッド４は、絶縁層５の絶縁開口部５ａにおいて外部に露出した状態となっている。
【００１７】
また、絶縁層５の上側には、図２に示すように、紫外線の反射率が高い金属材料（例えば、アルミニウム、金、銀、クロム、ニッケル、チタンなど）からなる遮光層６が形成されている。この遮光層６は、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光を反射することにより、その光の透過を阻止する性能を有している。遮光層６には２つの遮光開口部６ａが各部品実装パッド４に対応して形成されている。ここで、各遮光開口部６ａは、図２（ｂ）に示すように、各部品実装パッド４の周縁４ａから所定の重複幅Ｗ１（例えば、Ｗ１＝１００〜５００μｍ）だけ内側に位置するとともに、絶縁層５の各絶縁開口部５ａの外側まで広がっている。
【００１８】
なお、このプリント回路基板１を製造する際には次の手順による。
【００１９】
まず、ブランクの金属箔が表面に形成された樹脂ベース基板２を用意し、通常のパターニングプロセスを用いて配線層３に所定の配線パターン及び部品実装パッド４を形成する。次に、樹脂ベース基板２上に絶縁層５を形成する。このとき、マスクを用いる蒸着法、スパッタリング法などの手法により、絶縁層５の絶縁開口部５ａ以外の部分にのみ絶縁層５を形成する。最後に、絶縁層５上に遮光層６を形成する。このとき、マスクを用いる蒸着法、スパッタリング法などの手法により、遮光層６の遮光開口部６ａ以外の部分にのみ遮光層６を形成する。
【００２０】
これで、プリント回路基板１が完成し、プリント回路基板１の製造工程が終了する。
【００２１】
また、発光モジュール１３を作製するには、図２（ａ）に示すように、プリント回路基板１の一対の部品実装パッド４に跨るように各紫外線発光ダイオード７を搭載して、はんだ付けする。すると、発光モジュール１３が完成する。
【００２２】
次に、作用について説明する。
【００２３】
以上のような構成を有する照射装置１０により、対象物１４に紫外線を照射する際には、蓋１１ｂを開いて支持台１２上に対象物１４を載置し、蓋１１ｂを閉めた後、スイッチ１７を閉じて発光モジュール１３に通電する。すると、発光モジュール１３の各紫外線発光ダイオード７から紫外線が出射して対象物１４に照射される。
【００２４】
このとき、紫外線発光ダイオード７から出射した紫外線は、照射装置１０のケーシング１１内で散乱して発光モジュール１３に戻ってくる。しかし、プリント回路基板１の最上部には、部品実装パッド４部分を除いて遮光層６が設けられているため、この紫外線が樹脂ベース基板２に達して樹脂ベース基板２を劣化させることはない。
【００２５】
しかも、遮光層６は、上述したとおり、紫外線の反射率が高い金属材料から構成されているので、この戻り光の反射率を高めることにより、紫外線発光ダイオード７の光利用効率を向上させることができる。
【００２６】
また、部品実装パッド４部分には遮光層６が設けられていないので、遮光層６の遮光開口部６ａと紫外線発光ダイオード７との隙間から、この紫外線が樹脂ベース基板２側に侵入する恐れがある。ところが、遮光層６の遮光開口部６ａは、上述したとおり、各部品実装パッド４の周縁４ａの内側に位置しているため、遮光層６の遮光開口部６ａと紫外線発光ダイオード７との隙間から侵入した紫外線は、部品実装パッド４によって遮られる。したがって、この紫外線が樹脂ベース基板２にまで達する事態を回避し、樹脂ベース基板２の劣化を抑制することができる。
【００２７】
また、遮光層６の各遮光開口部６ａは、上述したとおり、絶縁層５の各絶縁開口部５ａの外側まで広がっており、換言すれば、図２（ｂ）に示すように、絶縁層５の各絶縁開口部５ａが遮光層６の各遮光開口部６ａの内側に位置しているため、遮光層６と部品実装パッド４とが短絡する事態の発生を絶縁層５によって確実に防止することができる。
【００２８】
なお、絶縁層５は、図２に示すように、その一部が部品実装パッド４部分において外部に露出している（遮光層６で覆われていない）ため、紫外線（戻り光）にさらされる恐れがある。しかし、絶縁層５は、上述したとおり、紫外線に対して透明であるため、絶縁層５の一部（露出している部位）が紫外線を吸収して劣化する事態を防ぐことができる。
［発明の実施の形態２］
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態２に係る図である。この実施の形態２では、基板として金属ベース基板８を用いている。
【００３０】
この実施の形態２に係るプリント回路基板１では、樹脂ベース基板２に代えて、図３に示すように、絶縁性、機械強度および寸法安定性に優れた樹脂（例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂など）を主成分とする樹脂層８ｂが金属板８ａの実装面側に積層された金属ベース基板８を用いた点を除き、上述した実施の形態１と同じ構成を有している。なお、実施の形態１と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
したがって、この実施の形態２では、上述した実施の形態１と同じ作用効果を奏する。これに加えて、基板である金属ベース基板８が放熱性に優れるため、紫外線発光ダイオード７その他の実装部品が動作時に過度に昇温して動作が不安定になる事態を未然に防ぎ、照射装置１０の信頼性を高めることが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］
【００３２】
なお、上述した実施の形態１、２では、マスクを用いる蒸着法、スパッタリング法などの手法により形成される遮光層６について説明したが、これらの薄膜状の遮光層６に代えて、同様の平面形状を有する板状部材を遮光層として用いることもできる。この場合の板状部材としては、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光の透過を阻止可能なもの、例えばステンレス、銅合金、アルミニウム合金などからなる金属板を用いることができ、好ましくは紫外線を効率良く反射するアルミニウム、金、銀、銅、クロム、ニッケル、チタンなどからなる金属板を用いることができる。このような板状部材を使用した場合、製造誤差によって発光素子の大きさにばらつきが生じることを考慮すると、板状部材に発光素子を挿通することができるように発光素子よりも大きい開口を設け、クリアランスが確保される必要がある。その結果、板状部材と発光素子との隙間から紫外線等の光が侵入することが避けられない。
【００３３】
しかしながら、本発明の態様の発光素子支持部材では、部品実装パッドの周縁よりも板状部材の開口が内側に位置しているので、板状部材の開口と発光素子との隙間から侵入した紫外線等の光は部品実装パッドによって遮られる。したがって、紫外線等の光が基板にまで到達することがなく基板の劣化を抑制することができる。また、板状部材の開口は、切削加工や打ち抜き加工などによって形成すれば良く、マスクを用いる蒸着法、スパッタリング法などに比べて容易に遮光層を形成することができる。
【００３４】
また、上述した実施の形態１、２では、配線層３の上側に絶縁層５を介して遮光層６が設けられたプリント回路基板１について説明したが、配線層３の上側に直接、つまり絶縁層５を介さずに遮光層６を設けるようにしても構わない。この場合、絶縁層５が不要となる分だけ、プリント回路基板１の材料コストおよび製造コストを削減することができる。
【００３５】
また、上述した実施の形態１、２では、金属材料からなる遮光層６を有するプリント回路基板１について説明したが、遮光層６の材質は金属材料に限るわけではない。例えば、誘電体多層膜反射鏡から遮光層６を構成してもよい。或いは、金属上に１層以上の誘電体が積層された反射鏡（いわゆる増反射鏡）から遮光層６を構成してもよい。この反射鏡を構成する金属としては、アルミニウム、金、銀、銅、白金、チタン、シリコン、クロム等を波長に応じて使用することができる。また、この反射鏡を構成する誘電体を多層膜とする場合、その誘電体としては、低屈折率材料にＭｇＦ2 、ＳｉＯ2 、ＣａＦ2 、ＡｌＦ3 、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＢａＦ2 、ＳｒＦ2 、Ｎａ3 ＡｌＦ6 、Ｎａ5 ＡｌＦ14等を使用するとともに、高屈折率材料にＬａＦ3 、ＹＦ3 、ＮｄＦ3 、ＤｙＦ3 、ＧｄＦ3 、ＰｂＦ2 、ＨｆＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等を使用することができる。低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に積層した誘電体多層膜を用いることで、紫外線領域において高い反射率を得ることができる。なお、誘電体の積層数や各層の膜厚は、使用する波長に応じて適宜設計することができる。また、誘電体を１層とする場合、この誘電体の膜厚を１／２波長（半波長）の整数倍にすることにより、反射鏡の反射率を高めることができる。
【００３６】
また、上述した実施の形態１、２では、ＵＶＡ帯域の紫外光が出射する紫外線発光ダイオード７を搭載するためのプリント回路基板１について説明した。しかし、ＵＶＢ帯域（波長２８０〜３１５ｎｍ）やＵＶＣ帯域（波長２８０ｎｍ以下）の紫外光が出射する紫外線発光ダイオード７を搭載する場合に本発明を同様に適用することもできる。さらに、紫外光以外の光（例えば、可視光など）が出射する紫外線発光ダイオード７を搭載する場合に本発明を同様に適用することも可能である。
【００３７】
また、上述した実施の形態１、２では、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光を反射することにより、その光の透過を阻止する遮光層６が設けられたプリント回路基板１について説明したが、少なくとも波長４００ｎｍ以下の光を吸収することにより、その光の透過を阻止する遮光層６を代用または併用することもできる。
【００３８】
また、上述した実施の形態１では、基板として樹脂ベース基板２を用いたプリント回路基板１について説明し、上述した実施の形態２では、基板として金属ベース基板８を用いたプリント回路基板１について説明したが、樹脂ベース基板２や金属ベース基板８以外の基板（例えば、銅コア基板やアルミニウムコア基板などのメタルコア基板その他）を有するプリント回路基板１に本発明を同様に適用することも可能である。
【００３９】
また、上述した実施の形態１、２では、発光素子搭載部として表面実装部品用の部品実装パッド４を用いたプリント回路基板１について説明したが、部品実装パッド４以外の発光素子搭載部（例えば、リード部品用のランドなど）を備えたプリント回路基板１に本発明を同様に適用することも可能である。
【００４０】
また、上述した実施の形態１、２では、発光素子が紫外線発光ダイオード７である場合について説明したが、紫外線発光ダイオード７以外の発光素子（例えば、紫外線スペクトルを含む青色発光ダイオード、白色発光ダイオード、固体レーザ素子など）を代用または併用することもできる。
【００４１】
また、上述した実施の形態１、２では、１個の発光モジュール１３を有する照射装置１０について説明したが、発光モジュール１３の個数は、１個以上であれば何個でも構わない。
【００４２】
また、上述した実施の形態１、２では、プリント回路基板１について説明したが、プリント回路基板１以外の発光素子支持部材に本発明を同様に適用することも可能である。
【００４３】
さらに、上述した実施の形態１、２の発光モジュール１３には、発光素子以外の素子、例えば電流制限抵抗や電流制御ＩＣなどを搭載しても良い。これらの素子を搭載するための部品実装パッドは、発光素子搭載のための部品実装パッドと同一の構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、殺菌装置、紙幣識別機、偽札検知器、表面改質装置、洗浄装置、紫外線硬化型樹脂の硬化装置など各種の照射装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１……プリント回路基板（発光素子支持部材）
２……樹脂ベース基板（基板）
３……配線層
４……部品実装パッド（発光素子搭載部）
４ａ……周縁
５……絶縁層
５ａ……絶縁開口部
６……遮光層
６ａ……遮光開口部
７……紫外線発光ダイオード（発光素子）
８……金属ベース基板（基板）
８ａ……金属板
８ｂ……樹脂層
１０……照射装置
１１……ケーシング
１１ａ……筐体
１１ｂ……蓋
１１ｃ……ヒンジ
１２……支持台
１３……発光モジュール
１４……対象物
１５……電源
１７……スイッチ
Ａ１……実装領域
Ｗ１……重複幅
【図１】
2011233555.tif 000003
【図２】
2011233555.tif 000004
【図３】
2011233555.tif 000005