(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤチップに発生する熱を効率よく放熱器に導くＬＥＤ基板構造を提供する。【解決手段】銅板７に絶縁シートを貼り付ける。ＬＥＤチップ５の２つの電極６をブリッジ状にハンダ付けによって、間隔の開いた銅板７の間に取り付け、複数のＬＥＤチップ５が連続した構造である。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
所定サイズの銅板を、間隔をあけて連続して貼り付けた絶縁シートを基板として、ＬＥＤチップの二つの電極を、ブリッジ状にハンダ付けによって、間隔の開いた銅板の間に取付け、複数のＬＥＤチップが連続した構造であることを特徴とし、しかも絶縁シート側には、冷却器の取付けが可能な高放熱性のＬＥＤの基板構造
【請求項２】
１ｍｍ厚さ、３０ｍｍ×４０ｍｍサイズの銅板を、間隔を開けて連続して絶縁シートに貼り付け、その銅板と銅板の間にＬＥＤチップをハンダ付けにより装着して、所定数のＬＥＤチップを連続させて装着することを特徴とする請求項１のＬＥＤ基板構造
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本考案は、ＬＥＤチップに発生する熱を効率よく放熱器に導くための新規な基板構造に関する。
【背景技術】
【０００２】家庭の電燈やテレビ、さらに商工業分野の照明に、ＬＥＤ照明が、省エネの点から普及し始めている。中でもアルミ基板が良く使用されている。アルミニウムは、金銀銅についで熱伝導率は高く、２３６ワット／ｍＫの数値を有している。しかしながら、ＬＥＤ基板構造が適切でなく、熱伝導を阻害し、素子の低寿命化や回路素子の破壊、ハンダの劣化等のトラブルが発生している。【０００３】本考案者は、あまり検討されていない絶縁シート層の省略、さらに１式で表される熱伝導率の向上のためのファクターの見直しを行うこととした。熱伝導率λは、熱の伝わり易さを表す値であり、板状材料の厚さが１ｍ、内外温度差が１℃あるときに、どれぐらい熱を伝えるかを表す数値で、この値が大きいほど熱伝導性が高い。
λ＝Ｗ／ｍＫ  ・・・・１式
ここで、λは熱伝導率、ｍは板状材料の厚さ、Ｋは絶対温度である。【０００４】通常のＬＥＤ照明では、ＬＥＤチップを、図１に示すような銅パターン、絶縁シート及びアルミベースからなるアルミ基板に取付けて使用している。ＬＥＤチップは、図２に示すように、その電極を銅パターンとハンダ付けにより取付けている。この構造の場合には、ＬＥＤ電極からアルミベースに電流が流れないようにするために、銅パターンとアルミベースの間の絶縁シートが必須である。ハイパワーＬＥＤでは、発熱量が多く、アルミベースの上に絶縁シートがあると、熱の移動が妨害され、ＬＥＤチップの寿命が短くなる。これがＬＥＤの普及のさまたげになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】ＬＥＤと高熱伝導基板をキーワードとして、公開特許公報フロントページ検索を、公開日２０００年以降について検索したが、ゼロ件であった。キーワードを高放熱基板にして、同様の検索をすると、１件検索できた。高放熱基板は使用しないで、スリット状の貫通孔による放熱のプリント基板であった（特許文献１）。つぎに、公報テキスト検索を公開特許公報と公開実用新案公報について実施した。ヒット件数は１件で、特許文献１であった。【０００６】つぎに、初心者向け検索において、ＬＥＤと高熱伝導性基板で検索すると、３件が検索された。中空導光ユニットの採用によるもの、熱反射障壁によるもの等であり本考案者のねらいとは異なっている（特許文献２、３、４）。
【特許文献１】特開２００６−１４７３３３
【特許文献２】特開２０１１−４０３１３
【特許文献３】特開２００７−５３３０８２
【特許文献４】特開２００７−５０７１１５
【非特許文献】
【０００７】住宅用、店舖用、工場用等において、耐久性に優れたＬＥＤ照明が求められている。２０１０年に開催されたＬＥＤ照明総合展において、金属柱である銅バンプによる層間接続により低熱抵抗の実現が提案された（非特許文献１）。植物工場用ＬＥＤ照明では、ＬＥＤチップの熱を、冷却水付アルミ灯具本体へ導き、水冷するモジュールが提案されている（非特許文献２）。さらに、セラミックパッケージに装着したＬＥＤチップを、銅板とプリント配線基板からなる専用のユニット基板に装着する構造が提案されている。
【非特許文献１】ＮＥＸＴ  ＳＴＡＧＥ  ２０１０、電気化学工業の展示カタログ
【非特許文献２】昭和電工アルミ販売株式会社  カタログ
【非特許文献３】松下電工技報  Ｖｏｌ．５３、Ｎｏ．１、４〜９頁
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】通常使用されているアルミ基板を見ると、アルミの熱伝導率が、２３６であっても銅箔シートとアルミ基板の間に、絶縁シートが挟まれているため、熱伝導ができない構造になっている。絶縁のためには、熱伝導率０．２程度の樹脂を使用せざるを得ないからである。本考案者は、従来の基板の構造に関する考え方から脱却して、放熱性の良い、すなわち熱伝導性に優れた基板の採用を課題とした。また、基板と放熱器の接点も、密着が悪く、空気を含むことがあると、同様に熱伝導の妨げになっていた。すなわち、従来のアルミ基板構造では、二つの絶縁層を有するＬＥＤパッケージであり、絶縁層を少なくするのが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】この課題を解決するために、図１のようにハンダ付けする銅箔の代わりに、図３のように銅板を使用して、アルミベースを使用しないで、図３のように銅板と電極との短絡を図る構造とした。すなわち、アルミニウムに比較して、１．７倍高い熱伝導率３９８の銅板自体を、一次放熱器と兼用にする考え方を採用した。
【考案の効果】
【００１０】アルミ基板の時には、初期温度２０℃で、点灯１時間後には、ＬＥＤチップが６８℃まで上昇していたが、本考案の構造では、５１℃の温度上昇に留まった。これまでの構造では、絶縁シートと基板、基板と放熱器の間の接着層の２か所で、熱伝導を妨げていたが、基板内の絶縁層がなくなり、絶縁層は１か所となった。基板と放熱器の接合に当っては、接着樹脂を少なくし、空気層を含まないように丁寧に接着することで、温度上昇を抑える効果が生まれた。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のアルミ基板の構造の模式図
【図２】従来の一般的なＬＥＤチップの装着模式図
【図３】本考案の銅板をベースとし熱伝導性を改良してＬＥＤチップを装着した基板模式図
【図４】銅板のベースに冷却器を装着した模式図
【図５】本考案の基板にＬＥＤチップを取付けるプロセス模式図
【考案を実施するための形態】
【００１２】図５によって説明する。絶縁シートの上に、所定サイズの０．５〜２．０ｍｍの厚さの銅板を、密着させ、一定間隔をあけて並べる。そして銅板の上の両サイドにガラスエポキシ板等の補強板でそれぞれの銅板を接着剤で固定する。銅板のすきまをまたぐように、ＬＥＤチップの電極サイドをブリッジするように、ハンダ付けによって銅板に取付けた。これによって図３の模式図に示す銅基板にＬＥＤを装着したものが完成する。その後、絶縁シート側に、冷却器を取付けて、図４に一部を示す構造を完成させた。ハンダや絶縁シートの接着剤は、空気層を含まないように、可能な限り平滑に塗布することが肝要である。
【実施例】
【００１２】１ｍｍ厚さの３０ｍｍ×４０ｍｍの大きさの銅板を、図５のように絶縁シートの上に貼り付けた後、銅板をつなぐように、ＬＥＤチップをハンダで取付けた。絶縁シートの裏には、それぞれの銅板の位置に、冷却フィンをバインダーで接着させて、ＬＥＤ照明器を製作した。空気層を排除しつつ、極めて薄い接着層により接合できた。テストでは、１時間の点灯でのＬＥＤチップの温度上昇は、４８℃に抑えられた。熱伝導性の良好なＬＥＤ照明器となった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】これまで、ＬＥＤチップの熱は、樹脂パッケージ背面の金属板に伝わりにくかった。そのためＬＥＤチップの輝度低下、寿命低下が起った。これが原因で、普及をさまたげてきた。絶縁層を省略できる本考案によって、ＬＥＤチップの温度上昇が抑えられ、耐久性の向上が実現できた。各種照明機器のみならず自動車関係の電装、携帯機器、家電機器のバックライト等への普及が進むものと考えられる。
【符号の説明】
【００１４】１一般的なアルミ基板のアルミベース
２絶縁層
３銅箔層
４ハンダ層
５ＬＥＤチップ
６ＬＥＤの電極
７銅板
８冷却器を接着させた接着剤
９冷却器
１０補強板
【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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