(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設置された発光素子を包囲するように配置され、前記発光素子からの光をその内面により反射する筒状のリフレクターにおいて、
外壁の少なくとも一部又は全面にろう材を備え、
基板と接合する際に前記ろう材が溶融し、溶融したろう材が外壁に沿って基板に接触する下端部まで降下するようになっていることを特徴とするリフレクター。
【請求項２】
外壁の形状が、基板と接する胴部と該胴部より幅広の鍔部とからなる２段構造を有し、前記胴部の底面及び前記鍔部の底面にろう材を備え、
基板と接合する際に前記鍔部のろう材が溶融し、溶融したろう材が外壁に沿って降下し胴部底面のろう材と一体化するようになっている請求項１記載のリフレクター。
【請求項３】
鍔部の底面が傾斜している請求項２記載のリフレクター。
【請求項４】
外壁と内面とが略平行となる薄板の筒状体からなり、前記外壁の少なくとも一部にろう材を備え、
基板と接合する際に前記ろう材が溶融し、溶融したろう材が外壁を沿って基板と接触する下端部に降下するようになっている請求項１記載のリフレクター。
【請求項５】
基板に接触する下端部が、基板に対して略線接触するようなエッジ形状となっている請求項４記載のリフレクター。
【請求項６】
基材に内周面側に形成され反射材料からなる反射層が積層された請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリフレクター。
【請求項７】
反射層を構成する反射材料は、銀、銀−インジウム−錫合金、銀−ガリウム合金、ロジウムのいずれかである請求項６記載のリフレクター。
【請求項８】
基材は、コバール、銅、銅合金、アルミニウムのいずれかよりなる請求項６又は請求項７記載のリフレクター。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のリフレクターを複数連結させてなるリフレクター。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のリフレクターの製造方法であって、
反射材料とろう材からなるクラッド材、又は、基材と反射材料とろう材とからなるクラッド材に、パンチ又はダイを押圧する絞り加工又はプレス加工して成形加工する工程を有する方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のリフレクターを備える発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を備えるデバイスにおいて、発光素子から放射される光を反射させるためのリフレクター及びその製造方法、並びに、このリフレクターを適用する発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）等の発光素子は、小型で寿命が長く消費電力が低いことに加え、駆動特性にも優れていることから、古くは各種インジケータ用光源として利用されており、最近では、車両用標識灯（ストップランプ、方向指示器等）、信号、外灯への実用化がなされている。【０００３】
図６は、発光素子を備える発光デバイスの一例の構成を概略示すものである。図６において発光デバイスは、発光素子と、発光素子を固定する基板を備え、発光素子は基板を通じて駆動、制御される。そして、発光素子を用いた発光デバイスにおいては、発光素子からの光を有効に利用するため、その周辺にリフレクター（反射板）が設置されており、発光素子からの光を前方に反射するようになっているものが一般的である。【０００４】
従来より使用されている発光素子用のリフレクターは、図６のような傾斜する内面を有するブロック状の筒体が一般的である。このようなリフレクターは、樹脂或いは銅等の金属を所定形状に成形加工した基材に、銀をめっきして反射膜を形成することで製造されている。
【特許文献１】特開平９−８１０５５号公報
【発明の開示】
【０００５】
ところで、リフレクターを基板へ固定する方法としては、ろう付けによる接合が一般的である。この場合、まず、リフレクター底部に箔状のろう材を融着し、これを基板上に載置し、加熱することでろう材を溶融させて接合する。しかし、従来のリフレクターでは、このようにして基板へ接合した後、接合部のろう材の厚さ分布に不均一が生じることがある。また、接合部に隙間や気泡等の欠陥が残留する等の問題もある。これらの欠陥は、リフレクターの接合を不安定なものとし、使用時において剥離が生じるおそれがあり、また、場合によっては傾きが生じ、発光素子からの光が有効に反射されないことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、接合の欠陥発生が抑制されており、基板へ安定的に接合・固定させることができるリフレクターを提供することを目的とする。
【０００７】
接合部のろう材に厚さの不均一、欠陥が生じるのは、溶融したろう材の濡れ広がりが必ずしも均一に生じないことによるものと考えられる。特に、溶融したろう材は、その表面張力により玉状に凝集する傾向にあり、接合面積が広い場合には全面に均一に広がり難く、ろう材に不均一な厚さや欠陥を生じ易い。これに対し、予めろう材の量を増加させることで、隙間の発生を抑制しようとすることもできるが、ろう材の使用量が多すぎると接合面からろう材がはみ出し基板や他の部材を損傷するおそれがある。また、多量のろう材が凝集した場合には、リフレクターがろう材に浮いた状態になり、正確な位置に固定できないことも懸念される。
【０００８】
本発明者等は、上記のような溶融時のろう材の挙動を考慮し、安定した接合部を得るため、リフレクターの側面にろう材を備えるものが好適であるとして本願発明に想到した。
【０００９】
即ち、本発明は、基板上に設置された発光素子を包囲するように配置され、前記発光素子からの光をその内面により反射する筒状のリフレクターにおいて、外壁の少なくとも一部又は全面にろう材を備え、基板と接合する際に前記ろう材が溶融し、溶融したろう材が外壁に沿って基板に接触する下端部まで降下するようになっていることを特徴とするリフレクターである。
【００１０】
本発明のリフレクターでは、基板への接合時にリフレクター側面（外壁）のろう材が溶融し、これが外壁に沿って基板へ向かって降下するようになっている。この降下により、ろう材は、付勢された状態でリフレクター底面及び基板に到達し、これにより接合部の欠陥発生を抑制する。そして、本願では、かかるろう材の降下を利用するリフレクターとして、次のような２つの具体的な態様のものを提示する。
【００１１】
第１の形態は、外壁形状が、基板と接する胴部と該胴部より幅広の鍔部とからなる２段構造を有し、前記胴部の底面及び前記鍔部の底面にろう材を備え、基板との接合時に前記鍔部のろう材が溶融し、外壁に沿って降下し、胴部底面のろう材と一体化するようになっているものである。
【００１２】
この第１の形態のリフレクターは、底面積の比較的大きい、従来のブロック状のリフレクターの外壁の構造を改良するものである。本発明では、その形状が、胴部と胴部より幅広の鍔部の２段構造（逆Ｌ字形状）となっていおり、銅部及び鍔部の底面にろう材が接合されている。この構造を概略図示すると図１（ａ）のようになる。このリフレクターを基板へろう付けする際、まず胴部底面のろう材の溶融による接合部が形成されるが、それに続いて鍔部底面のろう材が溶融しリフレクター外壁に沿って付勢されながら降下し、胴部底面のろう材と一体化するようになっている（図１（ｂ））。この一連の動作により、胴部底面のろう材に気泡や欠けが生じても、鍔部からのろう材の補充がなされ、欠陥の無い接合部が形成される。
【００１３】
この、鍔部の底面形状は、水平であっても良いが、傾斜が設けられているのが好ましい（図１（ｃ））。溶融したろう材の胴部壁面への移行がよりスムースとなるからである。
【００１４】
尚、ろう材の厚さは、基板の厚さの１〜３０％、又は、１０〜６０μｍとするのが好ましい。また、胴部底部のろう材と鍔部底部のろう材との厚さは等しいものが好ましい。
【００１５】
そして、本願における第２の形態のリフレクターは、外壁と内面と略平行である薄板の筒体からなり、前記外壁の少なくとも一部にろう材を備え、基板との接合時に前記外壁のろう材が溶融し、基板と接触する下端部に降下するようになっているものである。
【００１６】
このリフレクターは、第１のリフレクターがブロック状であるのに対し、基板との接触面積が小さくなるような薄板よりなる点において異なるものである。そして、この形状と、上記した側面のろう材降下の作用により健全な接合部が形成されるようになっている。即ち、リフレクターを基板に載置する際、その下端部と基板との間にはわずかながら隙間が生じているが、基板上のろう材は毛細管現象により外壁側から内面側へ浸透する傾向にある。そして、本発明では降下したろう材は付勢されており、より容易に隙間から浸透して内外面から下端部を包囲する。また、このリフレクターは、基板との接触面積が小さいことから、ろう材の凝集が生じても下端部全面が包囲・固定された状態が維持され易い。ろう材のこのような挙動は、リフレクター下端部の全周で生じる。従って、リフレクターと基板との接合を強固なものとすることができる。
【００１７】
そして、本発明に係るリフレクターでは、基板と接触する先端部が基板と略線接触するようにエッジが形成されているのが好ましい。先端形状をこのようにするのは、ろう付け後のろう材の状態（形状）を好適なものにするためである。即ち、エッジが形成され先端部が線接触の状態にあると、基板との間に適度な隙間が生じ易くなり、外壁側からのろう材の浸透が容易となり、より好適な接合部形状を得ることが容易となるからである。
【００１８】
ここでのろう材の厚さは、第１の形態のリフレクターと同様、基板の厚さの１〜３０％、又は、１０〜６０μｍとするのが好ましい。尚、ろう材が外周面を被覆する領域については、全面にろう材が形成されていても良いし、一部（下半分等）であってもよい。
【００１９】
尚、本発明の第２の形態のリフレクターは、薄板で形成されることにより、発光素子から放出される熱を効率的に放熱することができ、発光素子の能力を十分に引き出すことができる点でも有利である。そして、この放熱効率の観点からリフレクター外壁に凸部を複数形成しても良い。
【００２０】
以上説明した本発明に係るリフレクタ−は、何れの形態でも銀等の反射材料を一体的に成形したものでも良いが、好ましいのは、基材と反射層とからなり、内周面に反射層が形成されているものが好ましい。反射層を構成する反射材料は、代表的なものとして銀が挙げられるが、銀は反射率に優れるものの、耐食性には劣り使用過程で黒化（酸化）することがある。そこで、耐食性（反射率の維持特性）に優れる反射材料として銀−インジウム−錫合金、銀−ガリウム合金、ロジウムからなる反射層を備えたものが好ましい。尚、反射層の厚さは、０．１〜１０μｍのものが好ましい。
【００２１】
また、リフレクターの基材については、従来のリフレクターで用いられているコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）が適用できる。接触面積の大きいブロック状のリフレクターの場合は、基板（通常、窒化アルミ等のセラミックスが用いられる）と熱膨張の差の小さい材質としてコバール等を適用することが多くなる。但し、薄板からなる第２のリフレクターに関しては、更に広範な材質の選択ができる。基板との接触面積が小さいため、熱膨張の差を考慮する必要が少ないからである。従って、第２のリフレクターでは、コバールよりも加工性の優れた材料である銅、銅合金（銅―ニッケル合金等）、アルミニウム等で基材を形成することもできる。
【００２２】
更に、ろう材については、銀−銅合金等からなる銀ろうの他、金ろう（金−錫等）、アルミニウムろう、錫ろうが好ましい。
【００２３】
尚、本発明に係るリフレクターの横断面の形状についての制限はなく、発光素子を包囲し、その発光を反射することが可能であれば、円形、楕円形、多角形いずれの形状でも良い。また、内周面の傾斜についても、発光素子からの光を反射できるのであれば、直線状、曲線状のいずれの傾斜であっても良い。傾斜については、光学素子からの光の反射効率を基に定められるべきである。
【００２４】
本発明に係るリフレクターは、基板への接合の際、単独で（１個づつ成形された状態で）使用しても良いが、予め、複数のリフレクターを整列配置して連結されていても良い。このようなアレイ状のリフレクターを適用することで、リフレクターの基板への接合を効率的に行なうことができる。
【００２５】
そして、本発明に係るリフレクターは、板材の絞り加工、プレス加工して製造できる。この絞り加工、プレス加工による成形品の寸法精度は、パンチ、ダイ等の加工工具の寸法精度に依存するが、これらの寸法精度を厳密に規定しておくことで成形品の精度を維持しつつ繰り返し製造することができる。
【００２６】
基材と反射層とからなるリフレクターを製造する場合、反射の層の形成は、基材を上記した絞り加工で成形し、これに従来と同様、反射材料をめっきすることによっても良い。また、加工対象となる板材として、基材と反射層とからなるクラッド材を適用し、これを絞り加工しても良い。後者の方法によればリフレクターを効率的に製造することができる。そして、本発明に係るリフレクターは、外周面にろう材を更に備えたものであるが、ろう材も同様に、リフレクターを成形した後に形成しても良いが、クラッド材の状態で加工して成形することが好ましい。即ち、反射層、基材、ろう材の３層のクラッド材を加工することで効率的な製造が可能となる。加工対象となるクラッド材の製造は、特に限定されるものではなく、基材となる板材に反射層をめっきにより形成しても良し、板材に反射材を重ねてロール圧延して接合しても良い。クラッド材の材質は、上記の通り、基材としては、コバール、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）、銅、銅合金、アルミニウム等を選択することができる。一方、反射層は、銀、銀−インジウム−錫合金、銀−ガリウム合金、ロジウムからなるものが好ましい。更に、ろう材は、銀ろう、金ろう、アルミニウムろう、錫ろうが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第１のリフレクターの外壁構造を示す図。
【図２】第１実施形態におけるリフレクター製造工程を説明する図。
【図３】第１実施形態に係るリフレクターの基板接合後の断面写真。
【図４】第２実施形態に係るリフレクターの基板接合後の断面写真。
【図５】従来のリフレクターの基板接合後の断面写真。
【図６】発光素子を備えるデバイスの構成の例を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好適と思われる実施の形態について説明する。【００２９】
第１実施形態：ここでは、本願第２の形態のリフレクターを製造さした。図２は、このリフレクターの製造工程を概略説明する図である。まず、反射層となる銀シート、基材となるコバール材、ろう材（７２％Ａｇ−２８％Ｃｕ）シートをロール圧延法にてクラッドし、薄板状の３層クラッド板材を製造した。次に、このクラッド板材をパンチにて絞り加工し、更に、中央部を打ち抜き加工してリフレクターに成形加工した。【００３０】
第２実施形態：ここでは、本願第１の形態のリフレクターを製造した。第１実施形態と同様にして製造した３層クラッド材を、プレス加工により図１で例示したものと同様の形状を有する外壁２段構造のブロック状のリフレクターに成形した。【００３１】
基板への接合試験：そして、製造した２種のリフレクターについて、セラミック基板へのろう付け試験を行なった。この試験では、セラミック基板へ、リフレクターを位置決めして載置し、これを炉内で加熱し、その後取り出して冷却後、接合部の状態を観察した。また、比較のため、図６で示した従来のリフレクターについても同様に試験を行なった。【００３２】
図３及び図４は、各実施例で製造したリフレクターの基板接合後の断面写真をそれぞれ示すものである。これらの写真から、本実施形態に係るリフレクターでは、いずれも外壁面のろう材が流れ落ち、その下端部には十分なろう材が供給され固定されている。また、接合部において隙間の発生はみられなかった。【００３３】
一方、図５は、従来のリフレクターの接合部分の断面写真であるが、従来品の場合、基板との間に隙間が生じている。この隙間は、接合部の内周で所々観察されていた。従って、この比較例に係るリフレクターは、一応の接合はできるものの、使用時の脱離のおそれがあると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るリフレクターは、基板と接合後の接合部に欠陥がなく、安定した接合状態を維持でき、使用時において基板からの位置ズレ、脱離の発生がし難くなっている。また、本発明では、予めろう材を備えていることから、リフレクター接合の工程を効率的に行なうことができる。そして、本発明に係るリフレクターを備える発光デバイスは、長期間良好な発光を維持することができ、長寿命である発光素子の特性を十分に発揮させることができる。
【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】
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