(57)【要約】【課題】発光体のメンテナンス等を低コスト、短時間で行うことができる発光体を備えた電子機器及びその製造方法を提供する。【解決手段】発光体１０と、この発光体１０が装着される装着部２１を有する本体とを備えており、発光体１０は、装着部２１に対して着脱自在に構成され、発光体１０は、少なくとも１つのＬＥＤ素子１１が実装される基板１２と、ＬＥＤ素子１１に接続される素子側電極１５と、ＬＥＤ素子１１を被覆する透光性部材１３とを備え、装着部２１は、発光体１０が装着されたときに素子側電極１５と電気的に接続される本体側電極２２を有している発光体を備えた電子機器。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体と、該発光体が装着される装着部を有する本体とを備えており、
前記発光体は、前記装着部に対して着脱自在に構成され、
前記発光体は、少なくとも１つのＬＥＤ素子が実装された基板と、前記ＬＥＤ素子に接続される素子側電極と、前記ＬＥＤ素子を被覆する透光性部材とを備え、
前記装着部は、前記発光体が装着されたときに前記素子側電極と電気的に接続される本体側電極を有している発光体を備えた電子機器。
【請求項２】
前記装着部はレール状の抜け止め部を備え、前記発光体は前記抜け止め部に対して摺動可能な係合部を備えており、前記係合部が前記抜け止め部に係合することで、前記発光体が前記装着部から離脱するのを規制する請求項１に記載の発光体を備えた電子機器。
【請求項３】
前記本体側電極は、前記発光体を前記離脱の方向に押圧する弾性部材を備えており、前記発光体が前記装着部に装着されたときに、前記係合部が前記弾性部材によって前記抜け止め部に対して押圧されることで前記発光体が固定される請求項２に記載の発光体を備えた電子機器。
【請求項４】
前記発光体は、複数のＬＥＤ素子を備えており、前記各ＬＥＤ素子は個別に通電される請求項１から３のいずれかに記載の発光体を備えた電子機器。
【請求項５】
請求項１に記載の電子機器の製造方法であって、
前記発光体は、
配線パターンを基板上に形成する配線形成工程と、
前記基板上に少なくとも１つのＬＥＤ素子を実装し、前記配線パターンとＬＥＤ素子とを電気的に接続する素子実装工程と、
前記ＬＥＤ素子を成形型の凹部内に向け、該凹部の一端を塞ぐように前記基板を配置した後、前記凹部内に透光性樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記成形型を加熱して樹脂を硬化させ、透光性部材を形成する樹脂硬化工程と、
前記成形型から前記透光性部材を離型する離型工程と
を備えた方法により製造される電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば照明機器、携帯電話等の発光体を備えた電子機器及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＬＥＤランプ等の発光体は、電子機器の本体に対して次のように取り付けられていた。すなわち、図１１に示すように、まず、基板５０に形成された貫通孔５１に、ＬＥＤランプ５２のリード５３を挿入して基板背面から突出させる。続いて、突出したリード５３を基板裏面の回路５４に半田付けすることで、ＬＥＤランプ５２を基板５０に固定していた。
【０００３】
また、特許文献１には、電子機器の基板上にＬＥＤ素子を直接実装し、このＬＥＤ素子上に透明樹脂をレンズ状に形成することで、基板上に発光体を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−６５２１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような電子機器では、発光体が基板上に固着されるため、発光体を一旦基板上に装着すると、取り外すことが非常に困難になる。したがって、発光体が故障した場合には、基板全体を交換する必要があり、これによってコストが高くなり、また交換に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発光体のメンテナンス等を低コスト、短時間で行うことができる発光体を備えた電子機器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、発光体と、該発光体が装着される装着部を有する本体とを備えており、前記発光体は、前記装着部に対して着脱自在に構成され、前記発光体は、少なくとも１つのＬＥＤ素子が実装された基板と、前記ＬＥＤ素子に接続される素子側電極と、前記ＬＥＤ素子を被覆する透光性部材とを備え、前記装着部は、前記発光体が装着されたときに前記素子側電極と電気的に接続される本体側電極を有している発光体を備えた電子機器により達成される。
【０００８】
この構成により、次のような利点がある。従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように発光体を装着部に対して着脱自在に構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【０００９】
この電子機器において、前記装着部がレール状の抜け止め部を備え、前記発光体が前記抜け止め部に対して摺動可能な係合部を備えており、前記係合部が前記抜け止め部に係合することで、前記発光体が前記装着部から離脱するのを規制するように構成されることが好ましい。このようにすると、発光体をスライドさせることで、装着部に装着することができるため、例えば装着部の上方のスペースが限られている場合であっても、発光体を容易に装着することができる。
【００１０】
このとき、前記本体側電極が、前記発光体を前記離脱の方向に押圧する弾性部材を備えており、前記発光体が前記装着部に装着されたときに、前記係合部が前記弾性部材によって前記抜け止め部に対して押圧されることで前記発光体が固定されるように構成することが好ましい。このようにすると、発光体を装着すると同時に、係合部が抜け止め部に対して押圧されるため、他の固定部材を用いることなく、発光体を装着部に対してしっかりと固定することができる。
【００１１】
また、上記電子機器において、前記発光体が、複数のＬＥＤ素子を備えており、前記各ＬＥＤ素子が個別に通電されることが好ましい。このようにすると、各ＬＥＤ素子を個別に制御することができるため、発光体を表示体等として用いることができる。
【００１２】
また、上記電子機器の製造において、前記発光体は、配線パターンを基板上に形成する配線形成工程と、前記基板上に少なくとも１つのＬＥＤ素子を実装し、前記配線パターンとＬＥＤ素子とを電気的に接続する素子実装工程と、前記ＬＥＤ素子を成形型の凹部内に向け、該凹部の一端を塞ぐように前記基板を配置した後、前記凹部内に透光性樹脂を充填する樹脂充填工程と、前記成形型を加熱して樹脂を硬化させ、透光性部材を形成する樹脂硬化工程と、前記成形型から前記透光性部材を離型する離型工程とを備えた方法により製造することができる。
【００１３】
なお、発光体に設けられる素子側電極は配線パターンの一部に設けることもできるし、配線パターンとは別個の部材を素子側電極として配線パターンに接続するようにすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光体を備えた電子機器の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る発光体及びこの発光体が装着される電子機器の一部を示す斜視図であり、図２は図１に示す発光体の断面図である。なお、本発明が適用される電子機器としては、例えば照明機器や携帯電話等を挙げることができるが、発光体を備えたものであれば、特には限定されない。
【００１５】
図１に示すように、この電子機器は、ＬＥＤ素子を有する発光体１０と、電子機器本体に設けられ、この発光体が装着される配線基板２０とを備えている。
【００１６】
図２に示すように、発光体１０は、ＬＥＤ素子１１が実装された矩形状の基板１２と、この基板１２上でＬＥＤ素子１１を被覆する透光性部材１３とを備えている。基板１２上面には、図３に示すような、ワイヤボンドパッド１４ａとダイボンドパッド１４ｂとを備えた配線パターン１４が形成されている。ダイボンドパッド１４ｂ上にはいわゆるワンワイヤー型のＬＥＤ素子１１が実装され、金線１４ｃによってＬＥＤ素子１１とワイヤボンドパッド１４ａとが接続されている。
【００１７】
一方、図２に示すように、基板１２下面の両側縁には、下方に突出する一対の電極（素子側電極）１５が形成されており、各電極１５は基板１２上面の配線パターン１４に接続されている。より詳細に説明すると、基板１２の両側部には２つのスルーホール１２ａが形成されており、基板１２上面の配線パターン１４における、ダイボンドパッド１４ｂ側、及びワイヤボンドパッド１４ａ側のそれぞれの端部が、このスルーホール１２ａを介して各電極１５とそれぞれ接続されている。
【００１８】
なお、本実施形態に係る基板１２としては、種々のものを用いることができるが、電子機器が照明機器である場合には、例えばガラスエポキシ基板を用いることができる。この場合、反射率を高めるために、基板１２上面に高反射処理を施すことが好ましい。例えば、基板１２上面における上記パッド以外の部分に、酸化チタン等の高白色顔料を混合した白色レジストを塗布することができる。或いは、レジストを塗布する代わりに、酸化チタン等の高白色顔料を配合したエポキシ樹脂を基板に含浸させて構成した、白色基板を用いることもできる。また、金属ベース基板を用いることもできる。
【００１９】
基板１２上に設けられる透光性部材１３は、無色透明の透光性樹脂で構成されたものであり、ドーム型に形成されてＬＥＤ素子１１を被覆している。
【００２０】
図１に示すように、電子機器本体の配線基板２０には、発光体１０が装着される複数の装着部２１が形成されている。各装着部２１は、配線基板２０の前面から背面に亘って切り欠いて形成された凹部２１ａと、その両側壁の上端に形成された突出部２１ｂとを備えている。凹部２１ａは、発光体１０の基板１２に対応した大きさになっており、基板１２の端部が凹部２１ａの底面と突出部２１ｂとで形成されたレール状の部位（抜け止め部）に係合するようになっている。これにより、突出部２１ｂが抜け止めになり、発光体１０が基板１２上方へ離脱するのを防止できる。
【００２１】
凹部２１ａの底面において突出部２１ｂと対向する部分には、発光体１０の電極１５と接続される電極（本体側電極）２２が設けられている。この電極２２は、細板状に形成され、上方に湾曲された状態でその両端部が固定されている。これにより、電極２２は、板バネとして作用し、発光体１０の基板１２両側部を上方へ押圧するようになっている。なお、本実施形態では、発光体１０の基板１２両側部が本発明における係合部に相当する。また、電極２２は、本発明の弾性部材を備えた構成となっている。
【００２２】
なお、各電極２２は、凹部２１ａに形成された貫通孔（図示省略）を介して配線基板２０の下面に配設された配線２３と接続されており、この配線２３は電源等に接続されている。また、配線基板２０には、図示を省略するトランス、トランジスタ、コンデンサ、抵抗器などの素子が取り付けられている。
【００２３】
このように構成された電子機器では、発光体１０を配線基板２０の前面或いは背面からスライドさせて装着部２１へ装着することができる。このとき、発光体１０の基板１２両側部は、装着部２１における突出部２１ｂに係合し、基板１１２下面の電極１５が電極２２と接触して通電される。また、電極２２は上記のように板バネ状に形成されて発光体１０を上方に押圧するため、基板１２両側部は突出部２１ｂを押圧された状態となり、これによって発光体１０が装着部２１にしっかりと固定される。但し、半田等を使用した場合のように固着されているのではないため、配線基板２０の前面または背面から押圧すると、発光体１０を装着部２１から取り外すことができる。
【００２４】
以上のように本実施形態によれば、発光体１０が電子機器の装着部２１に対して着脱自在に構成されているため、発光体１０のみの交換が可能になる。従来は、発光体が配線基板上に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体１０のみの交換が可能となるため、配線基板２０が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体１０のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【００２５】
上記実施形態では、発光体１０にＬＥＤ素子１１を設け、それ以外のトランジスタ等の素子を配線基板２０に設けている。これにより、発光体１０の構成がシンプルになり、汎用性の高いものとなっている。
【００２６】
また、上記のような構成により、発光体１０は、電子機器の配線基板２０とは別個に製造することができる。そのため、配線基板２０にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体１０に作用するのを防止することができ、発光体１０の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【００２７】
さらに、次のような利点もある。一般に、大型のパネル、長尺形の照明、表示体にＬＥＤ素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、本実施形態のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体１０のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器に対して発光体１０を容易に取り付けることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、発光体１０を配線基板２０の前面或いは背面からスライドさせて装着部２１に装着するため、配線基板２０の高さ方向にスペースがない場合にも、発光体１０の取り付けを容易に行うことができる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、１つの発光体１０に１つのＬＥＤ素子１１を装着しているが、２つ以上のＬＥＤ素子を装着することもできる。こうすることで、所望の明るさに対応した発光体を形成することができる。この場合の配線パターンの例を図４に示す。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれＬＥＤ素子１１を２，３，または４つ設けたものであり、各ＬＥＤ素子１１は直列に接続されている。
【００３０】
これ以外にも、各ＬＥＤ素子を並列に接続することもできる。このようにすると、各ＬＥＤ素子に個別に通電することができるため、各素子を独立して制御することができる。したがって、例えば発光体を表示体として使用する場合には、各ＬＥＤ素子を別々に点灯させること等ができ有利である。この場合の配線パターンの例を図５に示す。この例では、３つのＬＥＤ素子１１を準備し、各ＬＥＤ素子１１の一方の電極を共通の配線１６ａに接続し、他方の電極を個別の配線１６ｂ〜１６ｄに接続している。個別の配線１６ｂ〜１６ｄは、同図のように基板１２の一端部に引き出すようにしてもよいし、２つの端部、或いは３つの端部にそれぞれ引き出すようにすることもできる。また、各ＬＥＤ素子は、発光色が同色のものでもよいし、異なる発光色のものを実装することもできる。
【００３１】
また、ＬＥＤ素子として、赤、緑、青、橙、黄など単色発光の素子を用い、これらの色を発光するようにしてもよいし、蛍光体を配合した樹脂層でＬＥＤ素子を被覆し、これ以外の色を発光するようにすることもできる。例えば、青色のＬＥＤ素子を用いた場合、図６に示すように、蛍光体を配合した樹脂層１３ａで一時封止した後、透明樹脂１３ｂで二次封止を行うと、白色をはじめ、桃色、黄緑等の中間色を発光させることが可能になる。白色の発光体を製造する場合については、後に詳述する。
【００３２】
上記実施形態では、素子の上面と下面とに電極のあるワンワイヤー型のＬＥＤ素子を用いているが、上面にのみ電極のあるツーワイヤー型のＬＥＤ素子を用いることもできる。但し、工程及び配線の簡略化の観点からすれば、ワンワイヤー型のＬＥＤ素子を用いることが好ましい。或いは、電極が底面に２極形成されたフリップチップ型のＬＥＤ素子を用いることもできる。
【００３３】
また、上記発光体１０では、基板１２の上面に電極１５を設けているが、その位置は特に限定されるものではなく、例えば基板１２の上面に設けることもできる。この場合、配線基板２０には、この電極１５と対応する位置に電極２２を設けることが必要であり、例えば上記突出部２１ｂの背面に、対応する電極を設けることができる。
【００３４】
また、ＬＥＤ素子から発生する熱を放熱するために、発光体の基板を金属基板で構成することもできる。その例を図７に示す。同図に示すように、この発光体１０は、基板１２をアルミニウムや銅等の放熱性の高い金属板で構成している。この基板１２の上面には絶縁層１７が形成されており、この絶縁層１７上に配線パターン１４、及びＬＥＤ素子１１が設けられている。この場合、電極は基板の上面に設けることが好ましい（図示省略）。また、上記絶縁層１７に、高白色顔料を混合したり、或いは白色レジストを塗布しておくと、反射性が増するため、好ましい。
【００３５】
また、発光体と装着部とを着脱するための構成は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、種々の構成が可能である。例えば、上記説明では、基板両側部の２箇所を突出部によって抜けないようにしているが、装着部に３箇所、つまり前端縁或いは後端縁と、両側端縁とに突出部を設け、基板の３箇所と係合させることもできる。また、上記説明では、基板１２の端部が係合部として機能しているが、基板に係合部としての突起等を別個に設けることもできる。また、このようなスライドさせる構成以外にも、基板に形成した突起を配線基板に形成した凹部に嵌合させるようにしたり、発光体を設置した後、他の部材で基板を押圧することで固定することもできる。したがって、装着部２１に設けられる抜け止め部は、発光体１０が装着部２１から離脱しないように構成されていれば、特に限定されるものではない。
【００３６】
上記実施形態では、装着部２１に設けられた電極２２が板バネ状に形成されて本発明の弾性部材を構成しているが、これに限定されるものではなく、電極２２が発光体１０を押圧する部材を備えていればよい。また、このような弾性部材を電極とは別個に設け、発光体１０の係合部を装着部２１における抜け止め部のいずれかの部分に押圧するように構成することもできる。
【００３７】
上記のように構成される発光体は、種々の方法で作成することができるが、以下にその製造方法の一例を示す。まず、図８に示すように、基板として白色のガラスエポキシ基板（例えば、利晶工業株式会社製、ＣＳ−３９６５）を準備する。そして、この基板１２の表裏に銅箔をエッチングして配線パターン１４を形成するとともに、スルーホール１２ａを形成して基板１２表裏の配線を導通させる。このとき、基板１２上面に形成される配線パターン１４は、図８に示すとおりであり、４つのＬＥＤ素子１１が直列に接続されている。そして、この配線パターン１４のうち、金線１４ｃがボンディングされるワイヤーボンディングパッド１４ａ、及びＬＥＤ素子１１が実装されるダイボンドパッド１４ｂに、金メッキを施す。
【００３８】
続いて、各ダイボンディングパッド１４ｂ上にダイボンドペースト（銀ペースト）を塗布した後、このペースト上にＬＥＤ素子１１を配置する。そして、ペーストが硬化した後、ＬＥＤ素子１１とワイヤーボンディングパッド１４ａとを金線１４ｃにより接続する。このように構成される回路が、基板上に多数形成される。
【００３９】
ここで用いられるＬＥＤ素子１１は、所望の発光色に応じて適宜選択すればよいが、例えば白色を発光させる場合には、次のように構成することができる。まず、ＬＥＤ素子１１として青色発光ダイオード（例えば、ＣＲＥＥ社製、Ｃ４７ＭＢ２９０）を用いる。そして、上記のように構成した基板１２上のＬＥＤ素子１１を樹脂１３ａによって封止する。ここで塗布される樹脂は、白色の発光をさせるためのものであり、例えば、無色透明の液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシ樹脂株式会社製、ＹＬ−８０００）に、ペリレン系有機染料を溶解させたものを用い、さらに硬化剤として酸無水物（例えばメチルヘキサヒドロキシフタル）、促進剤としてトリブチルホスフィンの臭素塩を配合したものを用いることができる。
【００４０】
このように構成された樹脂により、基板１２上の各回路が封止される。すなわち、図９に示すように、各回路上に円形の樹脂層１３ａが形成される。この場合、樹脂層１３ａは、例えば孔版印刷手段を用いて形成することができ、その形状は、例えば直径３ｍｍ、高さ０．８ｍｍにすることができる。孔版印刷手段によって印刷された樹脂層１３ａは、９０℃で２時間、１２０℃でさらに２時間の加熱によって硬化される。なお、硬化条件は、これに限定されるものではなく、樹脂の種類によって適宜設定すればよい。
【００４１】
続いて、上記のように形成された基板１２を、回路毎に、ダイサーによって切断し分離する。そして、図１０に示すように、分離された基板１２を成形型３０にセットする。この成形型３０は、透光性部材を形成するものであり、透光性部材に対応する形状のキャビティ３１（凹部）が横向きの状態で形成されている。この成形型３０に対し、ＬＥＤ素子１１がキャビティ３１側を臨むようにして上記基板１２でキャビティ３１の一端部を塞ぐ。これに続いて、成形型３０の上部に形成されたゲート３２から透明樹脂をキャビティ３１内に注入する。このとき、使用される樹脂は、蛍光染料を含有していないものであり、例えば上記樹脂層１３ａを構成する樹脂からペリレン系有機染料を除いたものとすることができる。その後、脱気処理、例えば真空脱泡を行った後、９０℃で２時間、さらに１２０℃で２時間の加熱を行い、透明樹脂を硬化させて透光性部材を形成する。そして、基板１２とともに透光性部材を離型した後、基板１２の下面に電極を形成すると、発光体が完成する。
【００４２】
なお、上記説明では、成形型に樹脂を注入して硬化させることで透光性部材を形成してるが、例えばトランスファーモールドで形成することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる電子機器では、発光体と、これが装着される電子機器本体の装着部とが着脱自在に構成されている。そのため、以下のような利点がある。
【００４４】
（１）従来は、発光体が電子機器本体の配線基板等に固着されていたため、その部分だけを取り外すことが困難であり、一部の発光体が故障した場合には、配線基板すべてを交換する必要があった。これに対して、上記のように構成すると、発光体のみの交換が可能となるため、配線基板が無駄にならず、故障時の修理を低コストで行うことができる。また、交換する部分が発光体のみであるため、修理の時間も短縮することができる。
【００４５】
（２）上記構成により、発光体は、電子機器本体の配線基板等とは別個に製造することができる。そのため、配線基板にトランジスタ等の素子を実装する際の負荷、例えばリフロー等の半田接合時に発生する熱等が、発光体に作用するのを防止することができ、発光体の変色、クラック、断線などを確実に防止することができる。
【００４６】
（３）一般に、大型のパネル、長尺物の照明、表示体にＬＥＤ素子を表面実装するには設備的な制約が発生するが、上記のように構成すると、上記の機器を製造し設置した後、発光体のみを別個に設置することができる。したがって、設備的な制約を受けることなく、電子機器本体に対して発光体を容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発光体の断面図である。
【図３】図１に示す発光体の配線パターンを示す平面図である。
【図４】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図５】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図６】発光体の他の例を示す断面図である。
【図７】発光体の他の例を示す断面図である。
【図８】発光体の配線パターンの他の例を示す平面図である。
【図９】発光体の製造に使用する基板の一例を示す平面図である。
【図１０】発光体の製造に使用する金型の一例を示す断面図である。
【図１１】従来の発光体の取り付け例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  発光体
１１  ＬＥＤ素子
１２  基板
１３  透光性部材
１５  電極（素子側電極）
２１  装着部
２１ｂ  突出部（抜け止め部）
２２  電極（本体側電極）
３０  金型
３１  キャビティ（凹部）
【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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【図６】
2004266168.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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