(57)【要約】【課題】  ＬＥＤを利用する自動車用照明装置の開口部面積の広い範囲を、車種によらず面光源として活用できるようにする。【解決手段】  基板の外縁形状を目的車種の照明ユニットの形状に合わせて加工し（ステップＳ１）、配線パターン形成、ＬＥＤチップの配列及びボンディング接続を行う（ステップＳ２−Ｓ４）。所定の治具を用いて基板のなす平面が水平になるように基板を固定し（ステップＳ５）、基板の発光面側に蛍光体分散樹脂を反復して塗布する（ステップＳ６）。その後、蛍光体分散樹脂が乾燥して固化するのを待つ（ステップＳ７）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の形状を、目的とする自動車の車種に使用される照明ユニットが取り付けられる開口部の形状に一致させて成形し、
前記基板に１個以上のＬＥＤチップを搭載し、
前記基板に設けた配線パターンと前記ＬＥＤチップの電極の間を、ワイヤボンディングにより接続し、
前記基板のなす平面が水平になるように前記基板を固定し、
前記ＬＥＤチップが搭載された前記基板の面に封止材を反復して塗布し、
前記封止材が前記基板の形状の範囲内にとどまって均一に塗布されるようにした
ことを特徴とする自動車用照明装置の製造方法。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップの発光色は青色であり、
前記封止材は黄色蛍光体が分散された樹脂からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用照明装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板はアルミニウム材から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用照明装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板はエポキシ材から形成され、かつ、前記ＬＥＤチップが搭載された側とは反対側の面の少なくとも一部に銅箔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを使用した自動車用照明装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
社会のあらゆる分野で省電力化が求められる中、住宅をはじめ店舗、オフィスに使用される照明器具を発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：  ＬＥＤ）利用のものに換装する、いわゆるＬＥＤ化が急速に進んでいる。ＬＥＤ化された照明器具は、従来の白熱電球や蛍光灯を用いたものに比べて、低消費電力、長寿命という特徴を有する。そのため、照明に係る省電力化とランニングコスト低減に寄与するものである。
【０００３】
自動車用の照明では、まずストップランプなどの外装用照明からＬＥＤ化が始まった。その後、車室内の演出効果を高める目的を持って、イルミネーション的な足元照明や間接照明を可能にするＬＥＤ化が進められてきた。イルミネーション用としては、白色光よりも有色光が好まれる傾向があり、低照度で落ち着いた雰囲気を演出する等の工夫が凝らされている。
【０００４】
一方、車室内照明（例えばルームランプ、マップランプ等）には明るい白色光が欠かせないことから、そのＬＥＤ化のためには、白色光で十分な輝度を持つＬＥＤ利用の光源が合理的な価格で市場に提供されるのを待つ必要があった。近年に至って、このような要請が満たされてきたので、車室内照明にもＬＥＤの採用が拡大しつつある。
【０００５】
ルームランプ等の車室内照明用の光源（電球又はＬＥＤ照明ユニット）は、通常、カバーで覆われているものの、ユーザの手が届く位置に配置されている。したがって、自動車部品について多少の知識や経験を持つユーザであれば、いわゆる純正品のルームランプ用の電球を、ＬＥＤ照明ユニット（１以上のＬＥＤ素子を基板に搭載したもの）に換装することができる。そのようなユーザを対象として、ＬＥＤ照明ユニットが市販されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
ＬＥＤから車室内照明等に用いられる白色光を得る方法として、青色ＬＥＤの発光により黄色蛍光体を励起して青色光と黄色光を混合する方法、赤／緑／青の各色のＬＥＤから得られる光を混合する方法、及び近紫外又は紫色ＬＥＤの発光により赤／緑／青の各色の蛍光体を励起して各色の蛍光を混合する方法が知られている。
【０００７】
これらのうち、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせる方法は、黄色蛍光体を樹脂に分散、混合して得た蛍光体分散樹脂を用いて青色ＬＥＤ素子を封止し、ＬＥＤの青色光とその青色光によって励起された蛍光体の黄色光を混合して白色光を得るものである。この方法は、演色性やコストの観点から、現在のところ、ＬＥＤを用いて白色光を得るための主要な方法に位置付けられている。
【０００８】
青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせて色調が一様な白色光を得るためには、黄色蛍光体を樹脂に均一に分散させると共に蛍光体分散樹脂の厚みが一様になるように形成する必要がある。そのような蛍光体分散樹脂の形成法の一つとして、ＬＥＤの発光面に対して下方に配置されたスプレーノズルから蛍光体混合液を吹き付けて塗布する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１２／０８６４８３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】著者名不詳、”ＬＥＤ  ｆｏｒ  Ｒｏｏｍ  Ｌａｍｐ”、［online］、掲載年月日不詳、ＰＩＡＡ株式会社、［平成２５年８月１４日検索］、インターネット〈URL：http://www.piaa.co.jp/products/car/led/sparkmoon/〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ルームランプ等の車室内照明用のユニットは、光源（電球又はＬＥＤ）が接続されたユニット本体を車室の天井等に取り付け、ユニット本体の発光側の開口部をレンズカバーで覆うことによって構成されている。開口部の形状は車種によりまちまちであるから、ＬＥＤ照明ユニットの形状に関しては、多数車種に適合するように小型・定型化（例えば長方形）するか、又は車種別に開口部形状に合わせた品ぞろえを用意するかを選択する必要がある。
【００１２】
一方、照明用ＬＥＤの代表的なパッケージ構造は、いわゆる「砲弾型」、「表面実装型」及び「チップオンボード（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ：  ＣＯＢ）型」に分けられる。このうち、砲弾型のパッケージは、リードフレームを躯体として、そのカップ部（くぼみ）内にＬＥＤ素子のチップを置いて蛍光体を分散させた樹脂で封入し、さらに周囲をエポキシ等の樹脂で封止してレンズを兼ねた砲弾形状に形成した構造を有する。
【００１３】
表面実装型のパッケージは、セラミックや樹脂で形成されたケースを躯体として、その内側にＬＥＤチップを実装して蛍光体を分散させた樹脂で封入した構造を有する。ＬＥＤ素子の電極は、ケースに設けられた電極に対して金ワイヤ等を用いてボンディング接続される。ヒートシンク付きパッケージの場合は、ケースに含まれるヒートシンク上にＬＥＤチップが固定される。
【００１４】
ＣＯＢ型のパッケージは、基板（例えばアルミニウム等の金属素材からなる）を躯体として、基板上にＬＥＤチップを配列してそれぞれの電極を基板に設けた配線に対してボンディング接続し、蛍光体を分散させた樹脂で発光面側を封止した構造を有する。ＣＯＢ型は、基板上に直接ＬＥＤチップを実装することから実装密度を高めやすいので、他のタイプよりも面光源としての利用に向いている。一方、面光源に適するという特徴を発揮するには、基板の全面にわたって蛍光体分散樹脂を厚みが一様にそろうように塗布する必要がある。
【００１５】
面光源に適するＣＯＢ型の特徴は、車室内照明にも有利であると考えられる。しかし、上述したように、車室内照明用ユニットの開口部の形状が車種によりまちまちである一方、それらに合わせて外縁の形状を加工した基板に対して蛍光体分散樹脂の塗布の厚みを一様にするのが難しいことから、市販されているＣＯＢ型のＬＥＤ照明ユニットは、非特許文献１に記載されたような小型・定型のタイプに限られている。なお、上記の特許文献１は、表面実装型に適用される技術を記載したものである。
【００１６】
本発明は、そのような問題点を解決するためになされたもので、車種ごとに異なる照明用ユニットの開口部の形状に合わせて外縁の形状を加工した基板にＬＥＤチップを搭載して自動車用照明装置を構成し、面光源としての特性を発揮し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決するため、本発明の自動車用照明装置の製造方法は、基板の形状を、目的とする自動車の車種に使用される照明ユニットが取り付けられる開口部の形状に一致させて成形し、前記基板に１個以上のＬＥＤチップを搭載し、前記基板に設けた配線パターンと前記ＬＥＤチップの電極の間を、ワイヤボンディングにより接続し、前記基板のなす平面が水平になるように前記基板を固定し、前記ＬＥＤチップが搭載された前記基板の面に封止材を反復して塗布し、前記封止材が前記基板の形状の範囲内にとどまって均一に塗布されるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車種ごとに異なる照明用ユニットの開口部の形状に合わせて外縁の形状を加工した基板にＬＥＤチップを搭載して自動車用照明装置を構成し、面光源としての特性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る自動車用照明装置の製造方法を表すフローチャート。
【図２】本発明の実施例に係る基板の外縁形状を例示する図。
【図３】本発明の実施例の製造方法により製造された自動車用照明装置の構造を表す断面図。
【図４】本発明の実施例の製造方法の変形例により製造された自動車用照明装置の構造を表す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、実施例に係る自動車用照明装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。自動車用照明装置に使用する基板は、例えばアルミニウム材から形成され、表面に酸化物からなる絶縁膜を設け、さらに銅箔を設けたものとする。
【００２２】
上記の基板を、外縁の形状が目的車種（自動車用照明装置を適用しようとする車種）の照明ユニット（例えばルームランプユニット）の開口部の形状に合うように加工する（ステップＳ１）。この工程を入れたことにより、実施例に係る自動車用照明装置が完成したときには、目的車種の照明ユニットの開口部全体からくまなく発光させることが可能になる。
【００２３】
図２は、上述した基板の外縁形状を例示する図である。図２の上側は、一例として、車室の天井に取り付けられたルームランプユニット１の開口部を車室内から見上げて表す図である。ルームランプユニット１の内部に設けられたソケットの取り付け部、配線、レンズカバー等の図示は省略している。ルームランプユニット１の開口部は、曲線を含むラインで囲まれた形に形成されている。
【００２４】
図２の下側は、本実施例に係る自動車用照明装置を構成する基板２の形状を表す図である。この図は、基板２の上に複数のＬＥＤチップ３を搭載した状態を表している。基板２は、外縁をルームランプユニット１の開口部の形状に合わせて形成されている。したがって、図２に示した上向き破線の矢印が表すように、基板２をルームランプユニット１の内側に装着することができる。図示しない配線を基板２に接続して各ＬＥＤチップ３に通電可能とし、スイッチを投入すれば、ルームランプユニット１の開口部からくまなく発光させることができる。
【００２５】
基板の外縁の形状を加工した後、あらかじめ設計された配線パターンの配置に合わせて、エッチングレジストを銅箔面に付す。この工程には、例えばシルクスクリーン印刷の技法を用いることができる。続いてエッチングを行うことにより不要な銅箔を除去し、さらにエッチングレジストを剥離して、銅箔の残った部分からなる配線パターンを形成する（ステップＳ２）。この後、必要があれば、基板の穴あけ、表面処理、マーキング等の処理を行う。
【００２６】
次に、基板上の所定位置に１個以上のＬＥＤチップを搭載する。ＬＥＤチップは、例えば接着剤を用いて、基板に対して固定することができる（ステップＳ３）。ここでは、黄色蛍光体と組み合わせて白色光を得る目的で、青色ＬＥＤチップを使用する。
【００２７】
次にＬＥＤチップの電極と基板の配線パターンの間を、例えば金ワイヤを用いてボンディング接続する（ステップＳ４）。この接続は、各ＬＥＤチップと電源及び所定の回路素子（抵抗等）が構成するＬＥＤ駆動回路の設計にしたがって行うものである。
【００２８】
ステップＳ４までの工程により、基板上に複数個が配列された青色ＬＥＤの駆動回路が作成されたので、次に青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせる工程に移る。そのために、黄色蛍光体を混ぜ込んで分散させた樹脂（蛍光体分散樹脂）を、ＬＥＤチップが配置された基板の発光面側に塗布する。黄色蛍光体としては、例えば励起波長域が２００−４８０ｎｍ、ピーク波長及び主波長が５５０−５７０ｎｍ程度、粒径１２μｍ以下の材料を用いることができる。
【００２９】
蛍光体分散樹脂を塗布するとき、蛍光体分散樹脂の厚みが発光面全体にわたってできるだけ一様になるようにすることが必要である。蛍光体分散樹脂の厚みが不均一になると、樹脂を通して見た各ＬＥＤチップの輝度が不均一となり、照明ユニットの開口部全体からくまなく一様に光を照射することができないからである。
【００３０】
このため、本実施例では、車種ごとの基板の外縁形状に合わせて、基板のなす平面が水平になるように基板を固定する治具を用意する。このような治具に基板を固定し（ステップＳ５）、基板のＬＥＤチップを配置した側の面（発光面）に蛍光体分散樹脂を反復して塗布する（ステップＳ６）。その後、蛍光体分散樹脂が乾燥して固化するのを待つ（ステップＳ７）。
【００３１】
上記の治具を用いて基板のなす平面が水平になるように基板を固定することにより、蛍光体分散樹脂を安定的に基板の発光面側に塗布することができる。また、基板が一方向に傾いて、蛍光体分散樹脂が塗布された後、乾燥・固化する前にその厚みが傾斜方向に沿って偏ることを防止することができる。
【００３２】
車種別に照明ユニットの開口部の形状に合わせて加工された基板の外縁形状は、単純な直線ではなく、曲線を含むより複雑なラインを形成することがある。そのような基板に対して、樹脂が外縁からはみ出したりすることのないよう、安定して一様に塗布する必要がある。本実施例によれば、そのような蛍光体分散樹脂の塗布が可能である。
【００３３】
次に、本実施例における放熱の考え方について説明する。図３は、本実施例の製造方法により製造された自動車用照明装置の構造を、基板のなす平面に垂直な断面において表す図である。
【００３４】
図３において、符号１０は例えばアルミニウム材から形成された基板を表す。基板１０は、図示されていない外縁部において、その形状が目的車種の照明ユニットの開口部の形状に合うように加工されている。
【００３５】
符号１１は、基板１０の表面に例えば酸化物によって形成された絶縁膜を表す。絶縁膜１１の上に、エッチングにおいて除去されずに残った銅箔により配線パターン１２が形成されている。符号１３は、青色発光のＬＥＤチップを表す。ＬＥＤチップ１３は、ＣＯＢ型の実装の特徴として基板１０の表面に直接に配置され、例えば接着剤を用いて基板１０に対して固定される。
【００３６】
符号１４は、ボンディングワイヤを表す。ボンディングワイヤ１４は例えば金ワイヤであるが、その材質を金に限るものではない。ボンディングワイヤ１４によって、ＬＥＤチップ１３の電極と配線パターン１２とが電気的に接続される。
【００３７】
符号１５は、黄色蛍光体を樹脂に混ぜ込んで分散させた蛍光体分散樹脂を表す。配線パターン１２、ＬＥＤチップ１３及びボンディングワイヤ１４は、蛍光体分散樹脂１５によって封止される。配線パターン１２からボンディングワイヤ１４を経てＬＥＤチップ１３に電気信号が供給されると、ＬＥＤチップ１３が駆動されて図の上方に向かって青色に発光する。蛍光体分散樹脂１５に分散した黄色蛍光体が青色光によって照射されることにより、黄色光が励起される。その結果、青色光と黄色光が混合されて白色光となり、図３の上方に向かって出射される。
【００３８】
ＬＥＤチップ１３は駆動されて発熱するが、熱の良導体であるアルミニウム材などからなる基板１０の上に直接に置かれているので、チップと基板の間にパッケージのケースが位置する形となる表面実装型のＬＥＤパッケージを用いる場合等に比べ、熱抵抗を下げることができる。すなわち、表面実装型の場合の熱抵抗は、ＰＮ接合／チップ間、チップ／接着剤間、接着剤／ケース間、ケース／はんだ間、及びはんだ／基板間に分布してそれらの合計となる。これに対して本実施例では、ＰＮ接合／チップ間、チップ／（接着剤＋絶縁膜）間、（接着剤＋絶縁膜）／基板間に分布し、表面実装型の場合に比べて熱抵抗を下げることができる。
【００３９】
図４は、本実施例を変形した製造方法により製造された自動車用照明装置の構造を、基板のなす平面に垂直な断面において表す図である。本変形例において、符号２０は例えばエポキシ材等の樹脂から形成された基板を表す。基板２０は、図示されていない外縁部において、その形状が目的車種の照明ユニットの開口部の形状に合うように加工されている。図３に示した基板１０の代わりに基板２０を用いて、図１のフローチャートに表した製造方法に従って自動車用照明装置を製造することができる。
【００４０】
図４において、符号１２ないし１５を付して表した構成は、図３において同一の符号を付して表した構成とそれぞれ同じであるから、それらの説明は省略する。符号１２ａは、基板２０の裏面（ＬＥＤチップ１３を取り付けた面の反対側の面）に選択的に残された銅箔を示す。
【００４１】
銅箔１２ａは、加工の前には基板２０の両面を覆って設けられていたもので、前述したエッチングの工程により基板２０の裏面に選択的に残されたものである。銅箔１２ａを残す箇所をどのように選択するかは、例えばＬＥＤチップ１３に接続されるチップ抵抗のような図示しない他の部品の取り付け位置を考慮して決定される。
【００４２】
基板２０は樹脂から形成されているため、図３に示した基板１０に比較して熱抵抗が大きい。しかし、基板２０の裏面に熱の良導体である銅箔１２ａを選択的に残したことにより、エポキシ剤等の樹脂を素材として相対的に廉価に構成された基板を用いた場合にも、ＬＥＤチップからの放熱の効果を確保することができる。
【００４３】
上述した本発明の実施例及びその変形例によれば、ＣＯＢ型実装の特徴を生かして、ＬＥＤチップの取り付けの密度を高めることができる。すなわち、チップごとの発熱量を下げるために定格値を下回る電流で各チップを駆動し、輝度の低下を多数チップの高密度実装でカバーすることができる。また、発熱量と輝度のバランスを考慮して、チップの取り付け密度と駆動電流値の適切な組み合わせを選ぶことができる。
【００４４】
本発明の製造方法は、ＬＥＤチップや蛍光体の種類又は有無の設定により、白色光以外の照明装置にも適用することができる。本発明の製造方法は、当然のことに、照明ユニットの開口部の形状を選ぶものではない。適用される照明用ユニットは、ルームランプに限らない。
【００４５】
本発明の実施例及びその変形例によれば、自動車用照明ユニットの開口部を広範に面光源として利用し、一様でムラのない発光を可能とし、かつ、照明ユニットの放熱効果を確保することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  ルームランプユニット
２、１０、２０  基板
３、１３  ＬＥＤチップ
１１  絶縁膜
１２  配線パターン
１２ａ  銅箔
１４  ボンディングワイヤ
１５  蛍光体分散樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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