(57)【要約】  本発明は、ヒートシンク・アセンブリ及びこれを製造する方法に関する。本発明は、例えば、放熱の効率を改善するために、固体照明に適用されることができる。この目的は、光電気部品から効率的な熱的接続が提供されるソリューションによって達成される。ここでは、射出成形された樹脂製のヒートシンクに熱的にアクティブなインサートが埋め込まれる。本発明のソリューションはまた、光電気部品の電気的接続のためにも使用されうる。【選択図】図10a
2014510407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光電子部品から熱を放散させるためのヒートシンク・アセンブリであって、
射出成形により製造された樹脂製のヒートシンクと；
少なくともその一部が前記ヒートシンクの中に埋め込まれている、少なくとも一つの熱的にアクティブなインサートと；
前記光電子部品への熱的接続のための領域であって、前記熱的にアクティブなインサートの表面上に露出する領域と；
前記熱的にアクティブなインサートと前記ヒートシンクとの間の熱的接続と；を有し、前記熱的にアクティブなインサートは、前記光電子部品からの熱エネルギーを前記ヒートシンクに分散させるように配される、ヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２】
少なくともその一部が前記ヒートシンクの中に埋め込まれている、少なくとも一つの電気的にアクティブなインサートを備え、
前記電気的にアクティブなインサートは、その表面に、前記光電子部品または他の部品への電気的な接続のための第１の露出領域を有し、
また前記電気的にアクティブなインサートは、その表面に、さらに別の部品または配線またはプリント基板への電気的な接続のための第２の露出領域を有する、
請求項１に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項３】
ヒートシンク・アセンブリの熱的にアクティブなインサートが電気的にもアクティブである、請求項２に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項４】
熱的にアクティブなインサートが電気的にはアクティブではない、請求項１から３のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項５】
前記インサートの材質は金属である、請求項１から４のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項６】
前記インサートは二次元的に突き出し部を有する形状を有し、好ましくは三次元的に突き出し分を有する形状を有する、請求項１から５のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項７】
射出成形により製造される前記ヒートシンクの材質は、少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも２５０℃の融点またはガラス転移温度を有する、請求項１から６のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項８】
前記光電子部品の少なくとも一つはＬＥＤ、裸のＬＥＤダイ、マルチチップ・モジュールのいずれかである、請求項１から７のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項９】
前記光電子部品は前記インサートの前記露出領域に接続される、請求項１から８のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１０】
前記光電子部品と前記インサートとの間に半田付けのような金属間接合が存在する、請求項１から９のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１１】
一つ又は複数の部品を搭載するために、前記ヒートシンクが平らな面を有するか、前記ヒートシンク上にプリント基板が設けられ、前記熱的にアクティブなインサートの前記露出領域は、前記ヒートシンクの前記平らな面または前記プリント基板と実質的に同じ高さに存在する、請求項１から１０のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１２】
前記インサートの前記露出領域にＳＭＤ技術で接続された少なくとも一つのＳＭＤ要素を有する、請求項１から１１のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１３】
前記インサートの前記露出領域にダイボンディングまたはワイヤボンディングで接続された、少なくとも一つのダイ要素を備える請求項１から１１のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１４】
絶縁物質で成形され、電気的にアクティブなインサートが少なくとも一つ埋め込まれた第１の部分と、
導電性の物質で成形され、熱的にアクティブなインサートが少なくとも一つ埋め込まれた第２の部分と、
を有する、請求項１から１３のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１５】
プリント基板を有し、
光電子部品が、熱的な接続のために、前記熱的にアクティブなインサートに取り付けられ、
前記光電子部品が、電気的な接続のために、前記プリント基板に更に接続される、
請求項１から１４のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１６】
前記熱的にアクティブなインサートのほとんどは前記ヒートシンクの部材に埋め込まれる、請求項１から１５のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリであって、好ましくは前記インサートの７５％の部分は前記ヒートシンクの部材の内部にあり、及び／又は前記インサートの表面の７５％は前記ヒートシンク部材との接触面である、ヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１７】
ＬＥＤベースの代替電球の一部である、請求項１から１６のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１８】
自身を通って空気が流れることを可能にするべく中空であり、請求項１から１７のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項１９】
ケーブル、標準的なソケット、標準的なランプベースのＬＥＤ代替電球を置き換える、請求項１から１７のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２０】
電源供給ケーブルを有すると共に、前記電源供給ケーブルにスイッチを有する、請求項１９に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２１】
交換可能な光学部品を有する請求項１９に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のヒートシンク・アセンブリであって、前記交換可能な光学部品が前記ヒートシンク・アセンブリを照明器具の構造体に機械的に取り付ける、ヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２３】
密封されたシェードを有する照明器具のために具現化され、前記熱的にアクティブなインサートが前記密封されたシェードの外に熱を運ぶ、請求項１９に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２４】
椀型で空気の流れをブロックするシェードを有する照明器具のために具現化され、前記熱的にアクティブなインサートが前記シェードの外に熱を運ぶ、請求項１９に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２５】
統合された電力供給ケーブルを有する、請求項１から２４のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２６】
電源供給部と、電源プラグとをそれぞれケーブルのいずれかの端部に備える、請求項１９に記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２７】
照明器具に一体化される、請求項１から２６のいずれかに記載のヒートシンク・アセンブリ。
【請求項２８】
少なくとも一つの光電子部品のためのヒートシンク・アセンブリを製造する方法であって、
熱伝導性を有する材料で、熱的にアクティブなインサートを作ることと；
樹脂製のヒートシンクを射出成形で作ることと；
前記射出成形の途中で、前記ヒートシンクの少なくとも一部分の中に一つ又は複数の熱的にアクティブなインサートを埋め込み、前記熱的にアクティブなインサートと前記ヒートシンクとの間に熱的な接触を提供することと；
前記光電子部品と前記熱的にアクティブなインサートとの間に熱的な接触を提供すべく、前記熱的にアクティブなインサートの或る領域を露出させることと；
を有することを特徴とする、方法。
【請求項２９】
電気伝導性を有する材料で、電気的にアクティブなインサートを作ることと；
前記射出成形の途中で、前記ヒートシンクの少なくとも一部分の中に一つ又は複数の電気的にアクティブなインサートを埋め込むことと；
電気的にアクティブなインサートと前記光電子部品又は他の部品との間に電気的な接続を提供すべく、前記電気的にアクティブなインサートの第１の領域を露出させることと；
さらに別の部品、配線、プリント基板のいずれかとの接続を提供するために、前記電気的にアクティブなインサートの第２の領域を露出させることと；
を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
熱的にアクティブなインサートを製造する材料として金属を用いる．請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
電気的にアクティブなインサートを製造する材料として金属を用いる．請求項２８から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記ヒートシンクの射出成形において、少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも２５０℃の融点またはガラス転移温度を有する材料を用いる、請求項２８から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記光電子部品はダイであり、前記ダイは、ダイボンディング及び／又はワイヤボンディングによって電気ヒートシンク・アセンブリに接続される、請求項２８から３２いずれかに記載の方法。
【請求項３４】
電気インサートの前記露出領域にＳＭＤ要素をＳＭＤ半田付け技術によって接続する、請求項２８から３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記インサートが前記ヒートシンクに埋め込まれる前に光電子部品を前記インサートに取り付ける、請求項２８から３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
電気ヒートシンクの第１の部分は絶縁性の物質で成形されるとともに、前記第１の部分には電気的にアクティブなインサートが埋め込まれ、
第２の部分は導電性の物質で形成されるとともに、前記第２の部分には熱的にアクティブなインサートが埋め込まれる、
請求項２８から３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
前記ヒートシンクが照明器具に一体化される、請求項２８から３６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子部品のためのヒートシンク・アセンブリ及びこれを製造する方法に関する。さらに本発明は、このようなアセンブリの温度管理に関する。本発明は、例えば、効果的な放熱をするために、固体照明に適用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は特定のアプリケーションに限定されることはない。しかし、例として、ＬＥＤ代替電球の技術について説明する。白熱灯による照明の効率の悪さから、白熱電球の代わりにＬＥＤを使う傾向が増している。白熱電球は簡単にＬＥＤ代替電球に置き換えられることができる。これらは電気的かつメカニカルに白熱電球と互換性を有するが、少ない電気エネルギーで同じ光束を生成することができる。
【０００３】
図１は従来技術によるＬＥＤ代替電球の例の主要部分を描いたものである。この電球は三つのＬＥＤ２１，２２，２３を有し、それぞれＭＤＰＣＢ（金属コアのプリント基板）に搭載されている。ＭＤＰＣＢは配線３１，３２によって電力供給部５０と電気的に接続している。電力供給部は口金６０に接続している。口金はデバイスとの電気的及び機械的な接点である。ＬＥＤは熱を生成するが、これは効率よく放散させる必要がある。ＬＥＤの温度を適当なレベルに保つためである。図１にはヒートシンク４１が描かれている。これは例えばアルミニウムでできている。ＭＣＰＣＢは、熱を伝える材質を介してヒートシンクに接続されている。ＬＥＤから出る熱は初めＭＣＰＣＢに伝えられ、その後にヒートシンクに伝えられる。デバイスはまた、半透明のカバー７０を有する。
【０００４】
従来技術のソリューションは、ＬＥＤのような電気部品からの熱を放散することにおいて、ある問題を有する。例えばＬＥＤ，ＭＣＰＣＢ，ヒートシンクのように、異なる部品の間に熱を連絡する要素が複数存在し、熱がそれらを通じて伝達される場合、熱の放散は効率的ではなくなる。また、ＭＣＰＣＢとヒートシンクの間のシリコングリスのような熱連絡要素を通じて熱が伝達される場合も、熱の放散の効率は低下する。ＭＣＰＣＢの熱伝導性は低い。これは、熱が絶縁誘電体層を通じて伝達されるからである。すなわち、ＭＣＰＣＢの誘電体ラミネートを通って伝達されるからである。放熱の効率が良くないために、ＬＥＤのような光電子部品は、大きな電力を使うことができない。このため、ある程度の出力レベルを得るには、かなり多くの光電子部品を提供する必要があり、それはデバイスの製造コストを上げてしまう。熱的な接続が非効率であることは、ＬＥＤの集積密度も制限してしまう。つまり、熱的な接続が非効率であるため、ＬＥＤ同士が近づくと、互いを温めてしまうことになる。
【０００５】
部品とヒートシンクとの間の熱的接続が非効率であるほど（すなわち熱的抵抗が高いほど）、熱的抵抗は低くしなければならず、それはヒートシンクを大きくしたり、能動的に冷却を行ったりしなければならないことを意味する。このため、デバイスを所望のサイズに設計することができない場合もある。従来技術において、ヒートシンクは通常、アルミニウムのような金属でできている。放熱性を増すために、金属のヒートシンクに陽極酸化処理（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）を施したり、その他のタイプのコーティングを施したりすることは有効であるが、それにはコストを要する。例えばＬＥＤ代替電球において、ヒートシンクやＭＣＰＣＢのコストは、他の部品に比べて比較的高くなっている。
【０００６】
樹脂製のヒートシンクを使うというソリューションも知られている。しかし、樹脂製のヒートシンクへの電気的構造の連絡には、ＭＣＰＣＢやその他のＰＣＢソリューションに、樹脂製のヒートシンクへの熱連絡部材を付加することを要する。また、ＭＣＰＣＢとヒートシンク・アセンブリとの間の面を平らにするための、何らかのソリューションを提供することが必要になる。ＭＣＰＣＢとヒートシンク・アセンブリとの間の面を平らにすることは、熱的接続を効率の良いものとするために必要である。
【０００７】
従来技術のアセンブリにおける更なる不利な点は、製造プロセスが複雑なことに関するものである。通常、ＭＣＰＣＢを電力供給分にワイヤで接続する必要があり、また、ＭＣＰＣＢにヒートシンクを取り付けるためには、熱的連絡部材となりうる部材を用いて、手作業で組み立てを行う必要がある。ヒートシンク・アセンブリがアルミニウム製のヒートシンクとプリント基板を含む場合、ヒートシンク・アセンブリの重量は重くなる傾向がある。
【０００８】
標準的な電球ソケットに装着できるように作られる、典型的なＬＥＤ代替電球ソリューションは、代替電球のヒートシンクへのエアーフローが不足するということや、エアーフローが阻害されるという問題を有している。これは、光学的な面が広くなければならないことに起因しており、このために放熱のための領域が少なくなっているのである。光学的な面は、代替電球についての要件を満たさなければならない。そのような要件には、例えば指向性がないこと（ｏｍｎｉ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）が含まれる。エアーフローを阻害し、放熱面を小さくしてしまう別の要因は、標準的なソケットに収まるＬＥＤ代替ソリューションにおいて、電力供給部が必要とする体積である。この体積を確保するために、放熱面を形成するために利用可能な体積が減少してしまう。また、標準的な基部は閉鎖構造であって、エアーフローが生じることを許さない。標準的な基部／ソケットの別の問題は、基部／ソケットから照明構造への熱の伝達が貧弱であることである。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術における不利益を解消または減少することである。
【００１０】
この目的は、射出成形された樹脂製のヒートシンクに熱的にアクティブなインサート（ｉｎｓｅｒｔ）を埋め込むことにより達成される。熱的にアクティブなインサートは、放熱のための射出成形ヒートシンクに効率的な形で熱を放散させるために用いられる。さらに、部品間の電気的接続のために電気的にアクティブなインサートを使用することができる。これらのインサートは、好ましくは金属製である。これらのインサートは、好ましくは、金属同士を接続するための面を有する。当該接続は、たとえは半田付けや接着によるものであることができる。このような連絡は、優れた熱的及び電気的伝導性を有する。
【００１１】
少なくとも一つの光電子部品から熱を放散させるための、本発明に従うヒートシンク・アセンブリは、
・  射出成形により製造された樹脂製のヒートシンクと；
・  少なくともその一部が前記ヒートシンクの中に埋め込まれている少なくとも一つの熱的にアクティブなインサートと；
・  前記光電子部品への熱的接続のための領域であって、前記熱的にアクティブなインサートの表面上に露出する領域と；
・  前記熱的にアクティブなインサートと前記ヒートシンクとの間の熱的接続と；を有し、前記熱的にアクティブなインサートは、前記光電子部品からの熱エネルギーを前記ヒートシンクに分散させるように配される。
【００１２】
少なくとも一つの光電子部品のためのヒートシンク・アセンブリを製造するための、本発明に従う方法は、
・  熱伝導性を有する材料で熱的にアクティブなインサートを作ることと；
・  樹脂製のヒートシンクを射出成形で作ることと；
・  前記射出成形の途中で、前記ヒートシンクの少なくとも一部分の中に一つ又は複数の熱的にアクティブなインサートを埋め込み、前記熱的にアクティブなインサートと前記ヒートシンクとの間に熱的な接触を提供することと；
・  前記光電子部品と前記熱的にアクティブなインサートとの間に熱的な接触を提供すべく、前記熱的にアクティブなインサートの或る領域を露出させることと；
を有することを特徴とする。
【００１３】
好適な実施形態のいくつかは従属請求項に記述されている。
【００１４】
熱的にアクティブなインサートは、熱を生成する電気部品やダイ、モジュールからの熱を、放熱のための樹脂製ヒートシンクに効果的に伝達・放散する。熱的にアクティブなインサートは、成形された埋め込みヒートシンク構造の放熱面と部品との間の熱的なボトルネックを解消する。熱的にアクティブなインサートの形状は自由である。その目的は、熱を効果的に放散させることであり、最終的には成形されたヒートシンクへと放散させることである。インサートが射出成形の間に埋め込まれる場合、このインサートは二次元的な形状を有していてもよいし、三次元的な形状を有していてもよい。ここで二次元的な形状とは、突き出た部分が２つの方向に存在することを意味し、三次元的な形状とは、全てが同じ面には存在しない三つの方向に突き出た部分が存在することを意味する。二次元的な形状や三次元的な形状により、インサートからヒートシンクへと熱を伝達する連絡面を大きく取ることが可能になり、効果的に熱を伝達することが可能になる。、このインサートを複雑な形状とすることが可能である。これは、熱的にアクティブなインサートを有するヒートシンク内の熱的な分布を一様にするためである。また、回路／部品と電気的にアクティブなインサートとの間の配線を好適なものとするためである。このインサートを作る好適な方法は、金属のシートのスタンピング（ｓｔｅｍｐｉｎｇ）または加圧成形（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）である。これらの手法は必要なインサート形状を容易に作成することを可能とする。
【００１５】
熱的にアクティブなインサートが樹脂製のヒートシンクへと熱を縦方向へ伝達するために、ＭＣＰＣＢと比べて、ヒートシンク構造上で、熱を生成する電気部品の集積密度を上げることが可能になる。電気部品が存在する小さな領域から、樹脂製ヒートシンク内の大きな領域へ熱を放散するように、熱的にアクティブなインサートを設計することができる。そのような大きな領域には、互いに遠く離れた、熱的にアクティブな複数のインサートが存在する。
【００１６】
射出成形は複数の段階を有する場合がある。また、複数の型を用いる場合がある。さらに、それぞれ電気的，機械的，熱的性質の異なる複数の樹脂母材を用いる場合がある。
【００１７】
好ましくは、樹脂母材は、ヒートシンクの射出成形に使用される。樹脂母材の熱伝導率は高いことが有利である。好適な樹脂母材には、例えばＬＣＰやポリアミド４、ポリアミド４６、ポリアミド６、ポリイミド、ＰＰＳ、ＴＰＥ、ＰＰＡがある。樹脂母材には添加物を入れたり（ドーピング）、補強材を入れたりしてもよい。例えばグラスファイバーにより樹脂を補強してもよい。またグラファイトやグラフェン、酸化物、炭化物、窒化物など、ドーピングや補強のための既知のどのような物質を樹脂に埋め込んでもよい。
【００１８】
インサートを有する成形ヒートシンクは、ＭＣＰＣＢと樹脂製ヒートシンクとの間の面を平面的にしなければならないという必要性を回避するためのソリューションである。なぜなら、ＭＣＰＣＢは使用されないからである。これは、熱的にアクティブなインサートと光電気部品等を直接結合することによるものである。
【００１９】
電気的にアクティブなインサートが使用される場合、ヒートシンクの樹脂母材は絶縁性を有することが好ましい。これは、樹脂母材の電気伝導性が、印加された電圧によってダメージを受けたりしないようなものであることを意味する。また、電気回路の動作性能を実質的に劣化させたり、インサートにおける電圧により熱を生じさせたり、危険な可能性のある電気的にアクティブな、すなわち電気が流れているような（すなわち"ｌｉｖｅ"な）な面及び／又は部分を生じさせたりしないようなものであることを意味する。
【００２０】
例えばグラファイトやグラフェン、酸化物、炭化物、窒化物のような、既知の添加物を樹脂に加えることにより、熱伝導性を向上させることができる。しかし、これらは樹脂製ヒートシンクの電気伝導性も上げてしまう。射出成形は複数の段階を有する場合がある。また、複数の型を用いる場合がある。さらに、それぞれ電気的，機械的，熱的性質の異なる複数の樹脂母材を用いる場合がある。このような場合、熱的にアクティブなインサートは、射出成形材が高い熱伝導性を有するとともに電気伝導性をも有する可能性がある成形部分に成形され、電気的にアクティブなインサートは、射出成形材が絶縁性を有し、熱伝導性があまりよくない可能性がある成形部分に成形されるように、構造を定めることが可能である。
【００２１】
電気的及び／又は熱的接続が形成される領域を除いて、インサートに絶縁コーティングを施してもよい。このようなコーティングが施されると、ヒートシンクの射出成形に、導電性を有する樹脂を使用することが可能になる。
【００２２】
電気的接続のためにプリント基板な使用される場合や、絶縁されたインサートが使用される場合は、導電性を有する樹脂を使用することができる。また、少なくとも二つの成形段階を含み、電気的にアクティブなインサートが樹脂製ヒートシンクの非導電性部分に成形される場合も、導電性を有する樹脂を使用することができる。
【００２３】
インサートは好ましくは金属から作られる。例えば半田付けが可能な銅やその他の金属から作られる。インサートは金属間接合を可能にする表面領域を有することが好ましい。金属間接合の手法には半田付けやボンディングなどがあり、他にも熱接合（ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ  ｊｏｉｎｉｎｇ）や化学的焼結（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）などの既知の金属間接合手段が存在する。インサートは、そのような手段に適合する物質的性質を有していてもよく、及び／又は、そのような手段のための領域をコーティングしたり電気めっきしたりしてもよい。インサートは、半田付け可能な金属によりコーティングされることにより、半田付けを適用可能にされてもよい。かかるコーティングの手法には、例えば、浸漬めっき（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｐｌａｔｉｎｇ）や化学的成長法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇｒｏｗｉｎｇ）、厚膜プリンティング（ｔｈｉｃｋ  ｆｉｌｍ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、溶射（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｐｒａｙｉｎｇ）等が存在する。  
【００２４】
インサートを製造する方法にはいくつかの選択肢がある。例えばスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）やレーザー切断法（ｌａｓｅｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ）、化学的エッチング（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｅｔｃｈｉｎｇ）、冷間鍛造法（ｃｏｌｄ  ｆｏｒｇｉｎｇ）が存在する。その他にも、機械製造法の分野で知られている如何なる手法を用いてもよい。切断後、インサートは、回路にとって望ましい形状に折り曲げられている場合がある。ヒートシンク・アセンブリは、熱的にアクティブなインサートしか含んでいない場合がある。このようなインサートは、熱的伝導性を向上させ、ヒートシンク内への熱の伝達を改善する役割しか担わない場合がある。別のケースでは、ヒートシンクは熱的にアクティブなインサートと電気的にアクティブなインサートとの両方を含む場合がある。また、同じインサートが熱的及び電気的の両方にアクティブである場合がある。
【００２５】
ヒートシンクにおいて、光電子部品を搭載する面は、平らであることが好ましい。そして、電気的な接触を提供するための、インサートの露出領域は、ヒートシンクの当該平らな面に平行であることが好ましい。しかし、ＭＣＰＣＢに基づく手法に比べると、面を平らにすることの要求は異なっている。ＭＣＰＣＢに基づく手法の場合、面は互いに厳密に平らでなくてはならず、それは、効率的な熱的接続を提供するためにもそうでなくてはならない。極めて平らな表面を射出成形により作ることは、射出成形のプロセスに制限を設けてしまう。しかし、本明細書で開示される、熱的にアクティブなインサートや電気的にアクティブなインサートの手法を用いると、この制限は緩和される。このため、ＬＥＤや裸のＬＥＤダイ、マルチチップ・モジュールのような光電子部品をヒートシンク・アセンブリに搭載して接続するために、自動化された通常の組立手段を用いることができる。かかる自動組立手段には、例えば、表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＭＴ）プロセスやダイボンディング（Ｄｉｅ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ワイヤボンディング等が存在する。インサートの露出領域が電気的接続のためだけのものであれば、ソルダーレジスト／パターンを使用する必要はない。半田付けやボンディングのような金属間接合法を、インサートと光電子部品とを接続するために使用することができる。それは、このような手法の熱的及び電気的伝導性は良好であるからである。
【００２６】
樹脂製のヒートシンクのアプローチは、絶縁性や難燃性等に関する様々な基準や法律を満たすことができる。これらの要求を満たすような樹脂を使ったり、要求を満たすような厚さに材料を使ったりするなどして、満たすことができる。通常のＭＣＰＣＢの手法では、絶縁ワッシャーのような様々な部品が当該要求を満たす必要がある。
【００２７】
光電子部品に加えて、様々な部品をヒートシンクの表面に搭載することができる。金属製のインサートを、必要な電気回路や部品レイアウトを実現するように設計することができる。ヒートシンク・アセンブリがＰＣＢを有する場合、いくつかの部品をＰＣＢに搭載することができる。ＰＣＢは、ＭＣＰＣＢやＩＭＳ、Ａｌ２Ｏ３、ＬＴＣＣ、ＨＴＣＣ、ＦＲ４、ＦＲ２、フレックスＰＣＢ、リジッドフレックスＰＣＢ等、既知のいかなるタイプのＰＣＢであってもよい。
【００２８】
ヒートシンク・アセンブリは、様々な種類の部品との間に接続を有してもよい。例えば次のようなケースがある。
・  熱的及び／又は電気的にアクティブのインサートが部品に接続している。
・  熱的にアクティブなインサートが他の熱的にアクティブなインサートに接続している。
・  部品がＰＣＢに接続している。
・  熱的及び／又は電気的にアクティブのインサートがＰＣＢに接続している。
・  電気的にアクティブなインサートがランプの基台や電源供給部に直接接続している。
・  ＰＣＢがランプベースや電源供給部に接続している。
【００２９】
ヒートシンク・アセンブリの製造において、最初に射出成形の間にヒートシンクにインサートを埋め込み、その後に光電子部品や場合によってはＰＣＢを接続してもよい。別のケースでは、光電子部品やインサート、場合によってはＰＣＢを含むサブアセンブリを先に作ってもよい。このようなサブアセンブリは、ヒートシンクを成形する間にヒートシンクに取り付けられてもよい。その際、インサートはヒートシンク内に埋め込まれてもよく、部品や場合によってはＰＣＢは露出していてもよい。
【００３０】
熱的にアクティブなインサートのほとんどは樹脂製ヒートシンクの部材に埋め込まれることが好ましい。好ましくはインサートの７５％の部分はヒートシンクの部材の内部にあり、及び／又はインサートの表面の７５％はヒートシンク部材との接触面である。
【００３１】
本発明に従うヒートシンク・アセンブリは、代替電球の分野に有益である。ＬＥＤ代替電球は、ランプベースに接続されるＬＥＤとして、ＡＣタイプのものを用いるものもあり、またＤＣタイプのものを用いるものもある。ランプベースは、電流を制限するための抵抗など、様々な回路を含む場合がある。これらの回路はアプリケーションのニーズに応じて、ランプベースの回路であったり、ヒートシンクの表面における追加の回路であったりする場合がある
【００３２】
本発明に従うヒートシンク・アセンブリは、代替電球を使用しない照明器具に用いることもできる。そのような場合、ヒートシンク・アセンブリにケーブルが一体化される場合がある。そのような実装形態においては、ヒートシンクは中空構造を用いることが好ましい。標準的な電球ソケットを使用しない場合、ヒートシンク内の中空スペースを、エアーフローのために使用することができる。外観からはヒートシンクのブレードはよく見えない。このようにして、換気のためのヒートシンク表面領域を増やすことができる。標準的な電球ソケットが使用されない場合、ヒートシンク・アセンブリを、照明器具に直接取り付けることができる。そのようにすれば、熱は効率的に照明器具の構造体へと伝達され、放散される。
【００３３】
先行技術による解決手段と比較すると、本発明は、著しく大きな効果を奏する。光電子部品を直接、樹脂製ヒートシンクの金属製インサートに搭載すると、熱的インタフェースを追加で設ける必要はなく、熱的インタフェースにおける伝導性が貧弱だということもない。従って、熱的接続について高い効率性が達成される。その結果、光電子部品の高い効率性が達成され、及び／又は、必要とされる光電子部品の数も小さくなる。
【００３４】
電気的接続がインサートにより提供される場合、電子部品と電源供給部との間に独立の配線を提供する必要はなくなる。また、ＭＣＰＣＢや、その他の熱を連絡する部材を使用する必要はない。なぜなら、熱的な接触はインサートによる提供されるからである。プリント基板が使用される場合は、それは基本的でコストの安いものであることができる。
【００３５】
樹脂製ヒートシンクの材料や成形のためのコストは低い。樹脂製のヒートシンクは表面処理の必要がない。表面領域及び／又は樹脂表面の放射率（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）を最大化するための安価なソリューションが知られている。それらには例えば、モールドの穴面のレーザー・ストラクチャリング（ｌａｓｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）やエッチングなど、また、成形された部品のレーザー・ストラクチャリングやエッチングなどがある。熱的にアクティブなインサートが使用される場合、直接的及び効率的な熱的接続のために、小さなヒートシンクで必要とされる放熱性を達成することが可能である。また、従来技術によるアセンブリに比較して、このヒートシンク・アセンブリは重量を軽くすることができる。
【００３６】
手作業により組み立てを行う代わりに、従来から用いられている自動化された組み立てプロセスを採用することができる。それにより、製造コストをさらに著しく減少させることができる。
【００３７】
本明細書において「光電子部品」（Ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）との用語は、光を放射する電子部品を意味する。それは例えばＬＥＤであったり、裸のＬＥＤダイ（ｂａｒｅ  ＬＥＤ  ｄｉｅ）であったり、マルチチップ・モジュールであったり、レーザーであったり、高輝度ＬＥＤであったりすることができる。本発明は、電力を要する光電子部品に最もよく適合する。そのような部品のワット損は、０．２５Ｗ以上であり、好ましくは１Ｗ以上である。
【００３８】
本明細書において「ヒートシンク」との用語は、光電子部品により生成された熱エネルギーを放散する部分や部分の集まりを意味する。ヒートシンクは別の目的を有する場合もある。例えば、照明器具の機械的構造の一部をなす場合もある。
【００３９】
本明細書において「樹脂製ヒートシンク」（Ｐｌａｓｔｉｃ  ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）との用語は、射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ）や回転注型（ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｃａｓｔｉｎｇ）等の手法により樹脂で作られた、放熱部を意味する。樹脂製ヒートシンクは樹脂以外の材質を含んでいてもよい。「樹脂製ヒートシンク」は射出成形により作られた構造上の放熱面であることができ、すなわち、独立した部品である必要は必ずしもない。
【００４０】
「ヒートシンクに埋め込まれている」との語句は、好ましくはヒートシンク材の中に存在することを意味する。
【００４１】
本明細書において「熱的にアクティブなインサート」との用語は、このインサートが埋め込まれているヒートシンクの材質よりも良好な熱伝導性を有するインサート（挿入物、埋め込み物）を意味する。従って、熱的にアクティブなインサートは、ヒートシンク内の熱分布を改善する。
【００４２】
本明細書において「電気的にアクティブなインサート」との用語は、電気回路において導電の役割を果たす導電性のインサート（挿入物、埋め込み物）を意味する。
【００４３】
本明細書において「インサートの領域を露出させる」との語句は、ヒートシンクの射出成形において、ヒートシンクの外側にインサートの表面領域が残ることを意味する。
【００４４】
本明細書において「電源供給部」との用語は、電気的にアクティブのインサートまたはＰＣＢに接続されるべきである次の回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を意味する。電源供給部は、例えば電源供給ユニットや、電源供給ユニットと電気的にアクティブなインサートとの間のプリント基板、ランプベース等であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術によるＬＥＤ代替電球の部分を描いたものである。
【図２ａ】本発明に従う、ＬＥＤのための例示的なヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。
【図２ｂ】本発明に従う、ＬＥＤのための例示的なヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。
【図３】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。ヒートシンク面に追加の部品が存在している。
【図４ａ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。電源供給ユニットを配置するためのくぼみがヒートシンクに設けられている。
【図４ｂ】本発明に従う別の例示的ヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。電源供給ユニットを配置するためのくぼみがヒートシンクに設けられている。
【図５ａ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。ＬＥＤのダイがダイに接続されており、またワイヤボンディングされている。
【図５ｂ】本発明に従う、ある例示的ヒートシンク・アセンブリの断面描いたものである。ＬＥＤのダイがダイに接続されており、またワイヤボンディングされている。
【図６ａ】本発明に従う、ある例示的ヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。６つのＬＥＤが縦方向に配置されている。
【図６ｂ】本発明に従う、ある例示的ヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。６つのＬＥＤが縦方向に配置されている。
【図７】本発明に従う、ある例示的ヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。ＬＥＤへの接続にＰＣＢが含まれる。
【図８】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。絶縁性部分及び導電性部分を有するように成形されている。
【図９ａ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。このアセンブリはサブアセンブリを含む。
【図９ｂ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを斜め上方向から見て描いたものである。このアセンブリもサブアセンブリを含む。
【図９ｃ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを斜め下方向から見て描いたものである。このアセンブリもサブアセンブリを含む。
【図９ｄ】本発明に従う、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを斜め上方向から見て描いたものである。このアセンブリはダイ要素を有するサブアセンブリを含む。
【図９ｅ】図９ｄを拡大した図である。ボンディングワイヤが見えている。
【図１０ａ】本発明に従う、ある例示的ヒートシンク・アセンブリを斜め方向から見て描いたものである。金属シートで作られたインサートが存在する。
【図１０ｂ】例示的なインサートを描いたものである。このインサートは三次元的な形状を有し、また金属シートで作られている。
【図１１】本発明に従う例示的なＬＥＤエンジンを描いたものである。このエンジンはケーブルを含む。
【図１２ａ】図１１のＬＥＤエンジンを含む照明器具を描いたものである。
【図１２ｂ】図１１のＬＥＤエンジンを含む照明器具を描いたものである。
【図１３ａ】閉じたシェードを有する照明器具を描いたものである。
【図１３ｂ】椀型のシェードを有する照明器具を描いたものである。
【図１４】本発明に従うヒートシンク・アセンブリを統合した例示的な照明器具を描いたものである。
【図１５】本発明に従うヒートシンク・アセンブリを統合した別の例示的照明器具を描いたものである。
【図１６】ヒートシンク・アセンブリを製造するための本発明に従う例示的な方法を描いたものである。
【実施形態の詳細な説明】
【００４６】
以下、本発明の好適な例示的実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００４７】
図１は背景技術の欄で説明された。
【００４８】
図２ａは、本発明に従う例示的なヒートシンク・アセンブリを上方向から描いたものである。図２ｂは、本発明に従う同様の例示的ヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。このアセンブリは射出成形により作られたヒートシンク４２を有する。ヒートシンク４２の上面は平らになっている。このヒートシンクには電気的インサート３３及び３４が埋め込まれている。またこのヒートシンクには、熱的にアクティブなインサート６３が埋め込まれている。これらのインサートは、ヒートシンクの上面に、第１の露出領域３５，３６，６５を有する。二つのＬＥＤ２１及び２２が描かれている。これらは上記露出領域に電気的に接続されている。電気的な接触部は領域３５及び３６に接続されている。しかし、熱的にアクティブなインサートの領域６５も、電気的な接触部として働くことができる。ヒートシンクの反対側では、上記インサートは第２の露出領域３７及び３８を有する。これらは、例えば電源を供給するＰＣＢとの接続のためである。熱的にアクティブなインサート６３が電気的にもアクティブなものであれば、それは例えば電源を供給するＰＣＢとの接続のための第２の露出領域を有するだろう。これらのインサートは、光電子部品と電源供給部（または他の電子部品）との間の配線の役割を果たす。これらのインサートはまた、電子部品からヒートシンクで熱を伝達する役割を果たす。ヒートシンク・アセンブリはまた、熱を伝達するためには用いられるが、電気的接続手段としては用いられないインサートを含んでもよい。
【００４９】
図３はヒートシンク・アセンブリの上面図である。このアセンブリは樹脂製のヒートシンク４２と二つのＬＥＤ２１，２２、及び二つの追加部品９６，９７を有する。これら二つの追加部品は、例えばキャパシタや抵抗、インダクタ、トランジスタ、集積回路、周辺光センサのようなセンサであることができる。このアセンブリにはさらに、回路との必要な導通を提供するための、電気的にアクティブな追加のインサート３９ａ−３９ｄが設けられている。これらは電源供給線３３及び３４、ＬＥＤ２１及び２２、部品９６及び９７を電気的に接続し、回路を形成する。従って、ヒートシンク・アセンブリ上に、光学的部品に加えて、様々な部品を含む電気回路を設けることができる。
【００５０】
ヒートシンク・アセンブリは、熱的にアクティブなインサート６３及び６４も有する。図４ａ及び図４ｂも参照されたい。これらは、ＬＥＤの電極同士を接続するインサート部品３９ａと共に、一続き（ｕｎｉｆｏｒｍ）なインサートを形成する。インサートの部分６３及び６４は、電気的にアクティブではない。一方、インサートの部分３９ａは電気的にアクティブである。インサートの部分３９ａは、ヒートシンクの中に部分的に埋め込まれていることができる。このように、熱的にアクティブなインサートと電気的にアクティブなインサートとが組み合わされたものを提供することができる。本発明の思想に従うどのような構造においても、同じようなものを提供することができる。このような組み合わされたインサートは、例えば電気的にアクティブで直線的なインサート部分と、自由な形状を有し、ヒートシンクへと熱を放散させる、熱的にアクティブなインスタート部分とを有する。
【００５１】
図４ａ及び図４ｂは、二つの例示的なヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。これらの図において、樹脂製のヒートシンクは、電源供給ユニット５０を配置するためのくぼみ４３を備えている。電源供給ユニットは、当該電源ユニットに電気的及び熱的な接続を提供する、インサート３３及び３４に接続されている。電源供給ユニットがヒートシンクの中にある場合、ヒートシンクは電源供給ユニットからの熱を放散させてもよい。この機能は適当な充填材４８によって強化されてもよい。充填材４８としては、例えばエポキシや、その他の既知の充填材を使うことができる。電源供給部はまた、ヒートシンクの中に、覆いかぶされた部分を有していてもよい。図４ａ及び図４ｂのヒートシンク・アセンブリは、熱的にアクティブなインサート６３及び６４を有する。図３のアセンブリもまた、図４ａ及び図４ｂに描かれているものと同じであってもよい。
【００５２】
図５ａは、ある例示的ヒートシンク・アセンブリを上から見た図を描いたものである。ＬＥＤダイ２１及び２２はインサート３３及び３４に接続されており、また、ヒートシンク４２の熱的にアクティブなインサート６３にも接続されている可能性がある。熱的にアクティブなインサートとして独立なものが設けられていない場合、インサート３３及び３４の一方又は両方が、熱的にアクティブなインサートとして機能する。図５ｂは、同じ例示的ヒートシンク・アセンブリの断面を描いたものである。ＬＥＤダイは、インサート３３の露出したパッド上にまず置かれ、ボンディングされるか、接着されるか、半田付けされる。ＬＥＤの第２の電極は、インサート３４の露出したパッド３６ａ，３６ｂにワイヤボンディングされる（９１，９２）。
【００５３】
ダイにはいくつかの種類がある。そのうちの一つは両極の電気的接続部を上面に有し、領域との接続を行う方法としてをワイヤボンディングを好適な方法とする。また、このようなタイプのダイについての熱的なインタフェースはダイの下部にあり、ボンディング、ワイヤボンディング、接着、半田付け等の手法によって、熱的にアクティブなインサート６３に接続される。別の種類のダイには、電気的・熱的接続部の両方がダイの下部に設けられているものがある。このようなダイにおいてはボンディングワイヤは必要とされない。このような種類のダイにおいては、独立の熱的接続部が設けられている場合がある。この熱的接続部は、熱的にアクティブなインサートと金属間接合技術を用いて結合される。この結合にはダイボンディングやワイヤボンディング、接着、半田付けのような手法を利用することができる。独立の熱的接続部がダイの下部に設けられていない場合、電気的接続部の一つ又は複数が、ヒートシンクへの熱的接続部として機能する。
【００５４】
ダイの中には、電気的接続部の一方がダイの上面にあり、他方が下面にある種類のものが存在する。上面に存在する接続部については、接続に適する手法はワイヤボンディングである。一方、下面に存在する接続部については、ダイボンディングや接着、半田付けのような、金属間接合手段が好適な接続手法となる。
【００５５】
このような種類のダイにおいては、独立の熱的接続部が設けられている場合がある。この熱的接続部は、熱的にアクティブなインサートと、ダイボンディングやワイヤボンディング、接着、半田付けのような手法を利用して接続される。独立の熱的接続部がダイの下部に設けられていない場合、下面に設けられる電気的接続部の一つ又は複数が、ヒートシンクへの熱的接続部として機能する。
【００５６】
ダイが二つ以上の電気的接続部を有し、及び／又は、多くの熱的接続点を有する場合がある。これらの熱的接続点は点上述の手法を利用して、ヒートシンク構造に接続することができる。
【００５７】
さらに、ダイは符号９５に示されるようにカプセル化されている場合がある。このカプセル化は、例えばシリコン・フォスファー（ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ）によって、充填システム（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を用いて行われることができる。他のカプセル化手法も用いることができる。例えば一般的な透明シリコンを、例えばリモート・フォスファーのような波長を調整する既知のソリューションと共に用いることができる。
【００５８】
図６ａ及び６ｂは、縦方向に配置された六つのＬＥＤ２１−２６を有する、ある例示的なヒートシンク・アセンブリを、それぞれ上から見た図および断面図を描いたものである。ヒートシンク４２は、三角柱状の突起４３を有する。この突起４３は、ＬＥＤを装着するための縦面を三つ有する。ＬＥＤ２１及び２２の電気的な接続は、インサート３３，３４によって提供される。ヒートシンク・アセンブリは、熱的にアクティブな独立のインサート６３を備えていてもよい。及び／又は、電気的にアクティブなインサート３３及び／又は３４が、熱的にアクティブなインサートとして機能してもよい。熱的にアクティブなインサート６３は、ＬＥＤの底面において、ＬＥＤとの独立の接続を有する。この熱的にアクティブなインサートは電気的にアクティブではない。ＬＥＤが装着されている面に、反射コーティング及び／又は拡散コーティングを施す場合がある。
【００５９】
図７は、ＬＥＤ２１，２２のための電気的な配線がプリント基板７１によって提供される実施形態を描いたものである。プリント基板７１は導通パターンを有する層７２を有する。ヒートシンクはＰＣＢのためのくぼみを有する。このくぼみの深さは、ヒートシンク端部の水平面及び／又は熱的にアクティブなインサートの上面と、ＰＣＢの上面とがほぼ同じ高さになるようにされる。かかる構造は、ＬＥＤ２１，２２を、熱的にアクティブなインサート及びＰＣＢのパッドの両方に接続することを便利にする。ＰＣＢから電源供給部へと配線７３，７４が延びている。これらの配線は、電気的及び機械的にＰＣＢに接続されている。この実施形態は、熱的にアクティブなインサートとして別個にインサート６３及び６４を有する。熱的にアクティブなインサートは電気的にもアクティブであってもよく、ＰＣＢサブアセンブリを含む他の回路と接続されていてもよい。かかる構成は図７には描かれていないが、本明細書に説明されるヒートシンク構造において実施可能であることは明らかである。しかしながら、図１で紹介した、ＭＣＰＣＢを用いる通常の手法では、同じ事を行うことは不可能であるか、又は極めて困難である。
【００６０】
図８は、ヒートシンクが二つの異なる材質から成形された別の実施例を描いたものである。部分４４は、絶縁性の材質で成形されており、この領域には、電気的にアクティブなインサート３３及び３４が埋め込まれている。ヒートシンクの部分４５は熱伝導性の材質で成形されている。この材質は、優れた熱伝導性を得るために、導電性の材質であってもよい。熱的にアクティブなインサート６３及び６４が、この部分４５に埋め込まれている。部分４５の成形材料が電気伝導性を有するような場合は、熱的にアクティブなインサート６３及び６４は、電気的にアクティブなインサートとしては使われないことが好ましい。つまり、これらは電気的にアクティブではないことが好ましい。ヒートシンクのこれら二つの部分は、二つの連続的な段階によって成形されることが好ましい。もちろん、さらに多くの成形段階があってもよいし、これらの成形段階が連続していなくともよい。本発明の基本的な思想に従ってさえいればよい。
【００６１】
図９ａ−９ｄは、サブアセンブリを有するさらに別の実施形態を描いたものである。図９ａ−９ｃの実施形態は、ＬＥＤ２１−２４を有する。これらのＬＥＤはＰＣＢ７１の配線に接続されている。これらのＬＥＤはまた、熱的にアクティブなインサートのバー６３−６６に接続している。熱的にアクティブなインサートはフレーム６７も有する。バー６３−６６は、その端部でフレーム６７に結合している。フレーム６７は、バー６３−６６からの熱をヒートシンク４２へ伝える役割をも果たす。熱的にアクティブなインサートは三次元的な形状を有する。すなわち、三つの次元に突き出し構造を有する。熱的にアクティブなインサートのこのような構造は、ＬＥＤからの熱を効率的に分散させる。ＰＣＢには、電力供給部との電気的な接続のために、ピン７３及び７４が設けられている。ピン７３及び７４は、くぼみ４３の中に設けられる場合もある。
【００６２】
図９ｄと９ｅは、サブアセンブリを描いたものであるが、ここでは光電子部品２１−２４が裸のＬＥＤダイとなっている。これらのダイは、熱的にアクティブなインサートのバーの端部に取り付けられており、ダイの電極はＰＣＢのパッドに直接接続されるか、ワイヤ９３，９４によるワイヤボンディングにより接続される。図９ｅは、ボンディングワイヤの拡大図である。接続を終えた後、ダイは、例えば透明なシリコン・フォスファーによってカプセル化される（符号９５参照）。
【００６３】
サブアセンブリの組み立てが終わると、ヒートシンク４２が射出成形され、サブアセンブリにおける熱的にアクティブなインサートはヒートシンクの内部に埋め込まれる。ただし、光電子部品を有するバーの端部はヒートシンク外に露出したままである。別様には、射出成形の間に熱的にアクティブなインサートをまず埋め込んでおき、射出成形が終わった後にＰＣＢや光電子部品を取り付けることも可能である。
【００６４】
図１０ａは、本発明に従うヒートシンク・アセンブリの更なる実施例であり、図１０ｂは対応するインサートを描いたものである。このインサートは金属のシートでできており、ＬＥＤ２１及び２２から樹脂製のヒートシンク部分４５へ熱を伝達するための大きな領域を有している。このインサートは、陰極に接続される電圧のために隔離された領域３３を有する。従って、インサートのこの部分は電気的にアクティブである。インサートの他の部分は、陽極として電気的にアクティブであり、また熱的にアクティブでもある。このインサートは折り曲げられたフィン６３を有する。このフィンは熱的にアクティブであり、熱を樹脂製ヒートシンク部分へと伝達する。
【００６５】
図１１は、本発明に従うヒートシンク・アセンブリのさらに別の例である。このヒートシンクは空洞を有しており、シリンダーのような形状を有している。ヒートシンクは光学部品１４５の内部に存在する。この光学部品は交換式である。この光学部品はまた、アセンブリを照明器具に取り付けるためにも使用される。空洞は、ヒートシンクを通って空気が流れることを可能にする。それによって放熱のための表面積は大きくなり、放熱面に達するまでに熱が辿る必要のある距離は非常に短くなる。ＬＥＤ２２はヒートシンクの外面に位置する。インサート３３は電気的及び熱的両方にアクティブである。ヒートシンク・アセンブリは、統合されたケーブル５１を有する。このケーブルは、電力供給のために用いられる。このケーブルの端部には、電力供給回路５２及び電源プラグ６１が存在する。電力供給部５２は、ケーブルの一方の端に位置していてもよいし、ケーブルの途中に存在する独立の部分であってもよい。しかし、電力供給部がＬＥＤの近くにない場合、電力供給部はＬＥＤを温めることはなく、またその逆もない。独立した電力供給部を必要としない、交流電源で動作するＬＥＤを用いることもできる。上記の行動は、通常用いられる電球保持具がアセンブリの中になく、空気の流れられることがないため、ヒートシンクのエアーフローを良好なものとする。図１２ａを見れば、従来技術によるＬＥＤ代替電球が、照明器具（又はヒートシンク）の中央部１２１において、空気の流れを完全にブロックしてしまうことが容易に理解できるであろう。
【００６６】
ケーブルを有するこのＬＥＤエンジンは、標準的な電球ソケットを用いる既存の照明器具デザインの大部分について、その部品とすることができるだろう。ＬＥＤエンジンの寸法は、標準的なシェードの穴のサイズに適合するようにされ、照明器具のスタンドに対して標準的な取り付け部を提供するようにされる。ケーブルの機械的な取り付けはボルトでなされてもよく、又は、例えばＬＥＤエンジンの光学部品１４５によってなされてもよい。これはケーブルの取り付けを容易とする。光学部品は様々な光学的機能を提供しうる。それは、不透明なものであったり、反射を行うものであったり、指向性を提供するものであったりすることができる。ケーブルを有するＬＥＤエンジンは、ＭＣＰＣＢや照明台、ソケットによって生じる熱的な接点を取り除く。同時に、ケーブルを有するＬＥＤエンジンは、照明装置の様々なシェードのモデルに対して様々なデザインを用いることを可能にする。機械的な取り付け部を通じて照明器具のシェードへと熱を伝達するインサートは、椀型のような、空気の流れをブロックするシェードに対して役に立つソリューションである。このようなシェードについての別のソリューションは、テーブルを有し、チューブ型のＬＥＤエンジンである。
【００６７】
図１２ａ及び１２ｂは、ケーブルを有するヒートシンク・アセンブリ、または図１１の"ＬＥＤエンジン"が使用された照明器具を描いたものである。この照明器具は、中空のシェード１４８を有し、シェード１２２及びヒートシンク１２１を通じて空気が流れることを可能にする。
【００６８】
図１３ａは、シェード１４９が閉じた形状を有する、すなわち、シェードの内部と外部とで空気の流れが存在しないタイプの照明器具を描いている。部分１４２はヒートシンクであり、シェードの外部に残っている。従って、照明器具のこのような実装形態において、放熱性を改善する。ヒートシンク・アセンブリの熱的にアクティブなインサートは、更なる放熱のために、ＬＥＤからの熱をヒートシンクの底部領域１４２へと伝達する。従来のＬＥＤ電球を有する同様の照明器具においては、ヒートシンクは完全にシェードの中に位置しており、シェードの内部空間からの放熱性は貧弱である。
【００６９】
図１３ｂは椀型のシェード１４７を有する照明器具を描いたものである。従来技術におけるタイプのベース／ソケットのＬＥＤを用いる場合、縦方向のエアーフローの可能性はない。本発明に従うＬＥＤエンジンは、ＬＥＤからの熱を、シェードの外部又は上部へと延びているヒートシンク部分１４２に伝達するための、熱的にアクティブなインサートを有してもよい。熱は、熱的にアクティブなインサートによって、照明器具のシェードに伝達されてもよい。さらに、ヒートシンクの中央部には開口部が設けられていてもよく、それが空気の流れのための開口部を提供してもよい。
【００７０】
図１４及び図１５に描かれた例示的な照明器具においては、照明器具の構造の中にヒートシンクが統合されている。すなわちこれらの例においては、ヒートシンクは独立な部品ではない。図１４の照明器具においては、ヒートシンク・アセンブリは円形の形状をしており、電気的及び熱的にアクティブなインサート３３とＬＥＤ２２とを、当該照明器具のシェードの中に有している。照明器具のスタンドは放熱のために使用される。熱はまた、照明器具のシェードにも伝達される。従ってシェードは放熱の役割も果たす。樹脂部分は射出成形されてもよく、また例えば回転注型（ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｃａｓｔ）されてもよい。電力供給部５２は電源プラグに位置していてもよく、また例えば、照明器具のスタンドの中に位置していてもよい。図１４に描かれるように、この構造には電球のベース／ソケットを必要とせず、またプリント基板も必要としない。
【００７１】
図１５の照明器具においては、ヒートシンクは、縦型のインサート６３を有する中空のシリンダーの形状をしている。ＬＥＤはヒートシンクの外面に位置する。シェード１４８も中空であり、空気が流れることを許す。孔１４９を通じてヒートシンクを通るエアーフローが存在することも可能である。これらの図に見られるように、ヒートシンクは、照明器具のデザインにおいて、統合されていることが視覚的にわかるような部分であってもよい。
【００７２】
図１６は、本発明に従ってヒートシンク・アセンブリを製造する方法１０の例示的実施形態のフロー図を描いたものである。はじめ、熱的にアクティブなインサート、及び、場合によっては電気的にアクティブな金属のインサートが作られる（段階１１）電気的及び熱的にアクティブなインサートは、ＬＥＤへの個別の接続によって分離されていてもよい。又は、同じインサートが電気的にアクティブなインサート及び熱的にアクティブなインサートの両方の役割を果たしてもよい。段階１２において、インサートのセットが成形装置へと入れられ、ヒートシンクが樹脂で射出成形される。これによって、インサートは少なくとも一部分がヒートシンクに埋め込まれる（段階１３）射出成形されたヒートシンクは、部品との接続のために露出したインサートの領域面を有する。この露出した領域の必要なものには、半田ペーストを印刷または塗布しておく（段階１４）。そして、半田ペーストの上にＳＭＤ要素を載せ（段階１５）、半田付けリフローによって組み立てか行われる（段階１６）。そして、ヒートシンク・アセンブリは完成する（段階１７）。ＳＭＤ要素の代わりにダイが使用される場合、図５ａや５ｂの説明において述べたように、ダイボンディングやワイヤボンディングを使用することができる。
【００７３】
本発明を添付図面の実施形態を参照して説明してきた。しかし、本発明がこれらの実施形態によって制限されることがないことは明らかであり、添付の請求項から想起されうる全ての実施形態が、本発明に含まれることは明らかである。
【００７４】
例えば、ヒートシンクやインサートの原材料として紹介されたものは単なる例であることは明らかであり、代わりに別の物質を用いることが可能であるのは当然である。
【００７５】
また例えば、図１６に描かれた製造段階ステップの順番は代わってもよい。
【図１６】
2014510407.tif 000003
【図１】
2014510407.tif 000004
【図２ａ】
2014510407.tif 000005
【図２ｂ】
2014510407.tif 000006
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
2014510407.tif 000010
【図５ｂ】
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【図６ａ】
2014510407.tif 000012
【図６ｂ】
2014510407.tif 000013
【図７】
2014510407.tif 000014
【図８】
2014510407.tif 000015
【図９ａ】
2014510407.tif 000016
【図９ｂ】
2014510407.tif 000017
【図９ｃ】
2014510407.tif 000018
【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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