(57)【要約】  パワーＬＥＤのための放熱基板の構造及び該放熱基板の構造によって製造される装置。本発明は、パワーＬＥＤ製品の構造が複雑であること、製造プロセスが困難であること、生産性が低いこと、コストが高いこと、及び品質の信頼性に欠けることという欠陥を克服する。該構造は、カウンターボア及び金属線を有する一体構造の回路基板を備え、カウンターボアはサイズが異なる２つの穴を接続して組み合わせた構造を有する。小さい穴はスルーホールであり、大きい穴は止まり穴であり、２つの穴の軸方向は同じである。ヒートシンクの構造は、上段及び下段から成る台形柱形状の一体構造である。ヒートシンク及びカウンターボアは対応して整合し、互いに堅固に嵌合する。回路基板上に複数のカウンターボアが位置しており、回路基板はまた、位置決め及び切断のための複数の線と、溝及び／又は穴とを含む。該放熱基板の構造によって製造されるＬＥＤ装置は、ヒートシンクと、カウンターボアを有する回路基板と、ＬＥＤ  ＩＣと、リード線と、封入接着剤とを備える。封入接着剤は、ＩＣ及びリード線を有する回路基板の表面を被覆し、外側電極を保持し、該封入接着剤は、ＩＣ及びリード線のための封入層と、装置のための一体にされる光学レンズとの双方としてのものである。【選択図】図１２
2010532925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーＬＥＤの製造のための放熱基板の構造であって、該放熱基板の構造は、
一体型回路基板であって、該一体型回路基板上にカウンターボア及び金属線が配置され、該カウンターボアは該回路基板の表面に垂直であると共に、互いに連通するスルーホール及び止まり穴として構成され、該スルーホールは該止まり穴よりも小さく、該スルーホール及び該止まり穴の双方は同じ軸方向を共有する、一体型回路基板と、
上段及び下段によって形成される一体の階段状の構造を有するヒートシンクであって、前記上段の直径は前記スルーホールの開口に近く、前記下段の直径は前記止まり穴の開口に近く、該上段及び該下段は同じ軸方向を共有すると共に、前記回路基板の上面及び下面に垂直であり、前記下段の高さは前記止まり穴の深さ以上である、ヒートシンクと、
を備え、前記ヒートシンクは前記カウンターボアと整合しており、該カウンターボア内に堅固に嵌合するようにはめ込むことができることを特徴とする、パワーＬＥＤの製造のための放熱基板の構造。
【請求項２】
前記止まり穴の断面は任意の円形又は多角形であり、前記スルーホールの断面は任意の円形又は多角形であり、前記ヒートシンクの前記下段の断面は、前記止まり穴の断面に対応する任意の円形又は多角形であり、前記ヒートシンクの前記上段の断面は、前記スルーホールの断面に対応する任意の円形又は多角形であることを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板の構造。
【請求項３】
前記ヒートシンクの前記上段の高さは前記スルーホールの深さ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱基板の構造。
【請求項４】
前記ヒートシンクの前記上段の上部に平面反射カップ又は凹型反射カップが存在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱基板の構造。
【請求項５】
前記スルーホール及び前記止まり穴は同軸でなく、それに応じて前記上段及び前記下段も同軸でないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱基板の構造。
【請求項６】
前記スルーホール及び前記止まり穴は同軸であり、前記上段及び前記下段は同軸であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱基板の構造。
【請求項７】
前記止まり穴及び前記下段の断面は円形であること、並びに、前記スルーホール及び前記上段の断面は円形又は正方形であることを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板の構造。
【請求項８】
前記ヒートシンクの前記上段は円錐形状を呈し、ここで上部の断面積は底部の断面積よりも小さいこと、及び、前記ヒートシンクの前記下段は円錐形状を呈し、ここで上部の断面積は底部の断面積よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱基板の構造。
【請求項９】
前記ヒートシンク及び前記カウンターボアは締まりばめによって互いに堅固に嵌合するか、又は接着剤によって接合されることを特徴とする、請求項１又は３に記載の放熱基板の構造。
【請求項１０】
一体型回路基板であって、該一体型回路基板の端部に切断のための位置線が配置され、該一体型回路基板内にスロット及び／又は穴が配置される、一体型回路基板を備えることを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板の構造。
【請求項１１】
前記回路基板上にＭ列及びＮ行のカウンターボアアレイが配置され、ここでＭ及びＮはそれぞれ１以上の整数であり、且つ同時には１に等しくなり得ず、
前記切断のための位置線の数は１よりも多く、各該切断のための位置線は各カウンターボア列又は各カウンターボア行の側方に対応し、
前記スロット及び／又は穴の数は１よりも多く、各該スロット及び／又は穴は各カウンターボア列又は各カウンターボア行の前記側方に配置され、
前記ヒートシンクは各前記カウンターボア内にはめ込まれ、ヒートシンクとカウンターボアとの各対は締まりばめによって共に堅固に嵌合するか又は堅固に接着剤によって接合されることを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の構造。
【請求項１２】
前記回路基板上のカウンターボア列の両端に、２つの隣接するカウンターボア列の間の中央に対応するＭ＋１本の切断のための位置線のそれぞれが配置され、前記スロットの数はＮ＋１であり、該スロットは、各カウンターボア行の前記側方に沿って延在すると共に２つの隣接するカウンターボア行の間の中央に配置される、貫通スロットであることを特徴とする、請求項１１に記載の放熱基板の構造。
【請求項１３】
前記回路基板上の前記スロットの両側に沿って装置電極が配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の放熱基板の構造。
【請求項１４】
各前記装置電極は各前記カウンターボア及び内部結線部分に対応することを特徴とする、請求項１３に記載の放熱基板の構造。
【請求項１５】
前記装置電極は、前記回路基板上の各前記スロットの両側で上面、下面及び内面上に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載の放熱基板の構造。
【請求項１６】
前記回路基板上のカウンターボア列の両端に、それぞれが２つの隣接するカウンターボア列の間の中央に対応するＭ＋１本の切断のための位置線が配置され、
前記回路基板上のカウンターボア行の両端に、それぞれが２つの隣接するカウンターボア行の間の中央に対応するＮ＋１本の切断のための位置線が配置され、
各カウンターボア列又はカウンターボア行の両側に複数のスロット及び／又は穴が配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の放熱基板の構造。
【請求項１７】
前記複数のスロット及び／又は穴は、カウンターボア列又はカウンターボア行の両端に配置される前記切断のための位置線と同一直線上にあることを特徴とする、請求項１６に記載の放熱基板の構造。
【請求項１８】
すべてのカウンターボア列又はカウンターボア行内の各前記カウンターボアの前記側方に少なくとも１つのスロット又は穴が配置されることを特徴とする、請求項１７に記載の放熱基板の構造。
【請求項１９】
前記回路基板上の前記複数のスロット及び／又は穴の両側に、それぞれが前記カウンターボア及び内部結線部分に対応する装置電極が配置されることを特徴とする、請求項１７に記載の放熱基板の構造。
【請求項２０】
前記装置電極は、前記回路基板上の前記スロット又は穴の上面、下面及び内面上に配置されることを特徴とする、請求項１９に記載の放熱基板の構造。
【請求項２１】
請求項１又は１０に記載の放熱基板の構造を使用することによって製造されるパワーＬＥＤ装置であって、該装置は、
ヒートシンクと、
カウンターボアを有する回路基板と、
ＬＥＤチップと、
ボンディングワイヤと、
封入コロイドと、
を備え、前記ヒートシンクは前記回路基板の前記カウンターボアと堅固に嵌合し、前記ＬＥＤチップは前記ヒートシンク上に載置され、内部結線部分及び外部電極を有する前記回路基板の金属線は装置電極を形成し、ボンディングワイヤは前記ＬＥＤチップの電極を前記回路基板上の前記内部結線部分に接続し、前記封入コロイドは前記チップを担持する前記回路基板の側面を被覆すると共に前記外部電極を外部に保持し、該封入コロイドは、前記チップ及び前記ボンディングワイヤを封止するための封止層としてだけでなく、該装置と一体化される光学レンズとしても機能することを特徴とする、パワーＬＥＤ装置。
【請求項２２】
前記装置と一体化される前記光学レンズは、凸レンズ、凹レンズ又は複合トロイダルレンズであり、前記外部電極は前記装置の正極及び負極として機能し、前記ヒートシンク上に配置される前記チップの数は１以上とすることができることを特徴とする、請求項２１に記載のパワーＬＥＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーＬＥＤの放熱基板の構造及び該放熱基板の構造から作成される装置に関し、特にカウンターボア及びヒートシンクを有する構造を有する放熱基板並びに該放熱基板から作成される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤと呼ばれる発光ダイオードは、サイズが小さいこと、耐用年数が長いこと、駆動電圧が低いこと、電力消費が低いこと、応答が速いこと、及び耐衝撃性が良好であること等のようなその利点に起因して、多くの種類の日用の電化製品に採用されている一般的な部品である。動作時に、ＬＥＤ光源は熱を発生させ、その値はその電力値に比例する。初期のＬＥＤ装置は、製造技術に起因して出力が数ミリワットに限定されていた。近年、ＬＥＤ装置の出力を増強する新規の技術が開発され、それによって、たとえば１００ミリワットを上回るより大きな出力を有する製品が開発された。このような製品はパワーＬＥＤと呼ばれる。パワーＬＥＤが照明の分野に適用されるにつれ、出力が１Ｗを超える高出力ＬＥＤが開発され、さまざまな照明の領域に徐々に適用されてきている。パワーＬＥＤは動作時に熱を発生させる。ＬＥＤ光源が長時間にわたって動作した後、その蓄積された熱が結果として寿命を短くすると共に製品性能を不安定にすることになる。ＬＥＤチップの動作時の放熱の問題を解決するために、従来技術のパワーＬＥＤは複雑な封入構造を採用している。
【０００３】
従来技術の高出力ＬＥＤにおいて使用されている一般的な支持基板は、フレームワーク、セラミック基板等に分割することができる。図１は、フレームワークタイプのパワーＬＥＤの封入構造を示し、該封入構造は、ＬＥＤの通常のＰＬＣＣに加えて、放熱板１０２を備える。フレームワーク構造は、白色コロイド又は黒色コロイド１０４が金属フレーム１０３の上に樹脂封止されて空洞が形成されており、電極リード線１０３及び放熱板１０２が固定されており、チップ１０５及びヒートシンク１０６が放熱板１０２の反射カップ内に載置されており、また、光学レンズ１０８がフレームワークの上部に載置されていることを特徴とする。
【０００４】
図２は、セラミック基板タイプのパワーＬＥＤの封入構造を示す。該パワーＬＥＤは主として、チップ２０１が、上部に回路が印刷されているセラミック基板２０２上に載置されており、ここで、セラミック基板２０２及びその回路は共に放熱構造及びＬＥＤの電機接続を形成していること、並びに、セラミック基板２０２の上部には、レンズ２０４を支持して光学構造を形成する金属反射性空洞２０３が載置されることを特徴とする。セラミック基板は製造プロセスが複雑であり、製造効率が低く、コストが高く、且つ放熱能力が制限されているため、セラミック基板から作成されるＬＥＤ装置は出力を増強する余地が限られている。
【０００５】
パワーＬＥＤの製造規模が拡大しており、またパワーＬＥＤの応用分野が拡張しているため、加工手順が複雑であること、製造効率が低いこと等のような上記の製品構造の欠点が際立ってきている。
【０００６】
製造コストを削減するために、ヒートシンクを回路板内に組み合わせることによって、パワーＬＥＤの支持体（すなわち、基板）が開発されている。しかしながら、この種の基板は、複雑な構造、厳密な製造プロセス要件、低い信頼性及び放熱不良のような欠点も有し、それによって、依然として製造コストが高く、信頼性が低く、また寿命が短いパワーＬＥＤ製品がもたらされる。
【０００７】
たとえば、特許文献１は、ヒートシンクの組み合わせに対する解決策を開示している。該解決策において、図３に示すように、スルーホール構造を有する回路板の複数の層（３０１、３０２、３０３、３０４、合計４層）が共に積層され、ヒートシンク３０５を組み合わせるための空洞が形成される。しかしながら、回路板のこれらの層は、積層、組み合わせ及び溶接する必要があり、製造プロセスにおける位置に関して厳密な要件が存在する。また、積層された回路板を溶接するときに、不正確なはんだ付け及び平坦でない接合のような欠陥が生じるおそれがあり、それによって、製造コストが高くなり、加工難度が高くなり、また製造効率が低くなる。
【０００８】
ＬＥＤ装置の放熱の問題を克服するために、放熱板に穴を開け、この穴にヒートシンクをはめ込む解決策が存在する。たとえば、特許文献２は、図４に示すように、ヒートシンク４０４を回路基板４０３に組み合わせることによってＬＥＤ基板が得られ、回路基板４０３のスルーホール構造４０１がヒートシンク４０４と組み合わされると共に、回路基板４０３又はヒートシンク４０４が錐面４０２を有する解決策を開示している。この解決策は、高出力ＬＥＤ装置には適していない。それは、ヒートシンクに起因して放熱能力が低く、また製造時に、ヒートシンクとスルーホールとの間の結合が弱く、それによって、ヒートシンクは破断しやすく且つ配置するのが困難であり、結果として低い信頼性及び放熱不良がもたらされるためである。加えて、回路基板上に錐面を機械加工する工程は一致性に欠け、したがって製品品質を保証することが困難である。
【０００９】
さらに、パワーＬＥＤの放熱基板の構造が複雑であることに起因して、ＬＥＤ製品の連続大量生産に関して製造効率が低くコストが高いという問題が存在する。したがって、活況を呈する市場の需要を満たすように、製造効率が高く、構造が単純で製造コストが低い新規の製品を開発する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０４３２５号パンフレット
【特許文献２】中国特許出願公開第１９７７３９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、従来技術の欠点、すなわち、パワーＬＥＤ内の放熱基板の複雑な構造、厳密な加工要件、低い実現可能性及び放熱不良、並びにパワーＬＥＤ装置の低い製造効率、製品の一致性及び信頼性の不良、及び高い製品コストを克服することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、ヒートシンクが回路基板内に組み合わされている放熱基板の構造、及び該放熱基板から製造されるパワーＬＥＤ装置を提供することである。本発明の放熱基板は構造が単純であり、製造しやすく、加工要件を低減し、パワーＬＥＤ装置の放熱問題、特に高出力ＬＥＤ装置の放熱問題を効果的に解決することができる。本発明による放熱基板によって製造される装置は一致性が良好であり、信頼性が高く、また放熱が良好である。本発明はさらに、高い製造効率、単純な構造、低い製品コストを達成し、パワーＬＥＤの出力を大幅に引き上げることができる。本発明によるパワーＬＥＤ製品が活況を呈する市場を満足させることを確実にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、パワーＬＥＤの製造に使用される放熱基板の構造を提供する。放熱基板の構造は回路基板を備え、該回路基板は一体構造のものであり、該回路基板上に配置されるカウンターボア及び金属線を有し、カウンターボアは互いに連通するスルーホール及び止まり穴として構成され、スルーホールは止まり穴よりも小さく、またスルーホール及び止まり穴の双方の軸方向は同じであり、ヒートシンクは上段及び下段によって形成される一体の階段状の構造を有し、上段の直径はスルーホールの開口に近く、下段の直径は止まり穴の開口に近く、ヒートシンクの下段の高さは止まり穴の深さ以上であり、上段及び下段は同じ軸方向を共有し、ヒートシンクはカウンターボアと構造が一致しており、カウンターボア内に堅固にはめ込むことができる。その一体構造に起因して、放熱基板の構造は従来技術の回路基板に存在する複雑な多層構造を単純化し、放熱基板の加工品質を効果的に保証する。ヒートシンク及び回路基板は、ヒートシンクを放熱基板のカウンターボア内に組み合わせる、非常に単純な加工を可能にするように構成され、それによってヒートシンクは堅固に嵌合し、確実に位置決めされると共に滑りにくくすることができ、したがって組立て品質が高度に保証される。さらに、ヒートシンクの一体構造における下段の体積は上段の体積よりも大きく、それによって、熱容量がより大きく放熱面積がより広いヒートシンクが提供され、カウンターボア内に組み合わされると、ヒートシンクの底部はプリント回路基板と同一平面にあるか又はプリント回路基板から突出し、それによって、ヒートシンクは他の熱伝達媒体と接触することが可能となって熱を放散することができ、それによって、非常に良好な放熱が達成されると共にパワーＬＥＤの開発が大幅に促進される。本発明によるパワーＬＥＤは高い出力を供給するように設計される。本発明による放熱基板は構造が単純であり、製造しやすく、パワーＬＥＤの放熱基板の製品コストを大幅に低減する。
【００１４】
本発明の上記の目的を達成するために、本発明はまた、複数のカウンターボア及びヒートシンクを有する放熱基板の第２の構造を提供し、ここで、上記の放熱基板は該構造の基本構成要素として機能する。第２の放熱基板は一体型回路基板を有し、その終端部には切断のための位置線が配置され、その中にスロット及び／又は穴が配置される。回路基板内には、Ｍ列×Ｎ行のカウンターボアアレイが配置され、ここでＭ及びＮはそれぞれ１以上の整数であり、且つ同時には１に等しくなり得ない。ヒートシンクのそれぞれは、カウンターボアアレイのうちの対応するカウンターボアと締まりばめされている。放熱基板のこの第２の構造は、工程が複雑であること、パワーＬＥＤがほとんど１つずつ製造されること、及び製品の一致性が不良であることのような、パワーＬＥＤの製造プロセスに存在する欠点を克服する。本発明による放熱基板の設計が単純であることによって、複数のパワーＬＥＤを同じ放熱基板上に製造することができる。この放熱基板からＬＥＤ装置を製造する場合、該基板は最初にコロイドを用いて封入され、次いで切断のための位置線に沿って切断され、それによって、封入されたＬＥＤ製品を分割して独立したＬＥＤ装置にすることができる。本発明は、製造効率の向上、製造コストの低減、及び製品品質の良好な一致性を達成しながら、パワーＬＥＤ装置の製造プロセスを単純化する。
【００１５】
上記の目的を満たすために、本発明は、上記のパワーＬＥＤの放熱基板を使用することによって製造されるパワーＬＥＤ装置を提供する。パワーＬＥＤ装置は、ヒートシンクと、カウンターボアを有する回路基板と、ＬＥＤチップと、ボンディングワイヤと、封入コロイドとを備え、ヒートシンクは回路基板のカウンターボアに締まりばめされており、ＬＥＤチップはヒートシンク上に載置され、内部結線部分及び外部電極を有する回路基板の配線は、装置電極として動作し、ここでボンディングワイヤはＬＥＤチップ電極を回路基板上の内部結線部分に接続する。このとき、封入コロイドは、外部電極を外部に保持しながら、チップを担持する回路基板の側面を被覆するのに使用される。封入コロイドはチップ及びボンディングワイヤを外部の湿気及び外気から封止するための封止層としてだけでなく、装置と一体化される光学レンズとしても機能する。放熱基板を使用することによって製造される上記のパワーＬＥＤ装置は望ましい放熱を有し、パワーＬＥＤ装置の出力を大幅に引き上げることが可能となる。該パワーＬＥＤ装置は、放熱基板構造及び単純な封入によってまとめて製造することができ、それによって、パワーＬＥＤ装置の良好な一致性が提供されると共に高い製造効率が達成される。より重要なことには、封入コロイドがワンショット成型光学レンズとして機能するという事実に起因して、パワーＬＥＤ装置の光抽出特性は、レンズが封入コロイド上に組み合わされている従来技術の装置と比較すると向上している。本発明のパワーＬＥＤ装置は、構造が単純且つコンパクトであり、製品信頼性が高く、また製造コストが低い。放熱基板は放熱特性が良好であるため、本発明の放熱基板を使用することによって製造されるパワーＬＥＤ装置にはより大きな出力のための余地があり、したがって、本発明は、出力が高いＬＥＤ装置をもたらすことができる。カウンターボア及びヒートシンクを採用する放熱基板の単純且つ実際的な設計を使用して、ＬＥＤの複雑な製造技術を単純化ことができ、パワーＬＥＤ装置の製造効率を大幅に向上させることができ、また、パワーＬＥＤ装置の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】パワーＬＥＤのためのリード線フレームワークタイプの従来技術の封入構造を示す。
【図２】パワーＬＥＤのためのセラミック基板タイプの従来技術の封入構造を示す。
【図３】ヒートシンクを回路板に組み合わせることによって製造されるパワーＬＥＤの支持基板の従来技術の構造を示す。
【図４】ヒートシンクを回路基板に組み合わせることによって製造される放熱基板の従来技術の構造を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態による放熱基板の概略図を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態によるカウンターボアのヒートシンクとの組立品の概略図及び断面図を示す。
【図７】本発明の第１の実施形態の好ましい方式の概略図を示す。
【図８】本発明の第１の実施形態の好ましい方式の概略図を示す。
【図９】本発明の放熱基板の第２の実施形態の好ましい方式の概略図を示す。
【図１０】本発明の放熱基板の第２の実施形態の好ましい方式の概略図を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態による、チップ封入後の放熱基板の概略図を示す。
【図１２】本発明によるパワーＬＥＤ装置の断面図を示す。
【図１３】本発明によるパワーＬＥＤ装置の立体図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態１
図５及び図６を参照して、本発明によるパワーＬＥＤの製造に使用される放熱基板の好ましい実施形態１を記載する。
【００１８】
この実施形態において、図５及び図６は放熱基板を形成する回路基板１及びヒートシンク４の基本概略図を示す。図５Ａは放熱基板の上面を示し、図５Ｂは放熱基板の下面を示し、図５Ｃはヒートシンク４がカウンターボア２内にはめ込まれている放熱基板の断面図を示し、図５Ｄはヒートシンクの立体図を示し、図５Ｅはヒートシンクの断面図を示す。この実施形態では、回路基板１は、カウンターボア２及び金属線３がその上に配置される一体構造を有し、ここで、金属線３は装置の電極として動作し、内部結線部分３ａ及び外部電極３ｂから成る。カウンターボアは互いに連通する２つの穴、すなわちスルーホール２ａ及び止まり穴２ｂから成る。スルーホール２ａは止まり穴２ｂよりも小さく、スルーホール２ａ及び止まり穴２ｂの双方は同じ軸方向を共有すると共に回路基板１の上面及び下面に垂直である。ヒートシンク４は上段４ａ及び下段４ｂによって形成される一体の階段状の構造を有し、上段４ａの直径はスルーホール２ａの開口に近く、下段４ｂの直径は止まり穴２ｂの開口に近く、上段４ａは下段４ｂと同じ軸方向を共有する。ヒートシンクはカウンターボア２と整合しているため、互いに堅固に嵌合するようにヒートシンク４をカウンターボア２内にはめ込むことができ、好ましくは、ヒートシンク４は、締まりばめによって又は接着剤を用いての接合によってカウンターボア２内にはめ込むことができる。
【００１９】
図６は、カウンターボア２及びヒートシンク４が組み合わされている、本発明の好ましい方式による回路基板１の概略図を示す。ヒートシンク４の高さに関して、ヒートシンクの下段４ｂの高さは好ましくは止まり穴２ｂの深さ以上であり、それによって、組み合わせた後のヒートシンク４の底部は回路基板１と同一平面にあるか又は回路基板１から突出する。このように、ヒートシンク４は熱を放散するために、熱伝達媒体に、より接触しやすい。別の好ましい実施形態では、ヒートシンクの上段４ａの高さはスルーホール２ａの深さ以上であり、それによって、組み合わせた後のヒートシンク４の上部は回路基板１と同一平面にあるか又は回路基板１から突出する。このように、ＬＥＤチップはヒートシンクの上部に組み合わされるときに良好な光抽出効果を達成する。
【００２０】
図７及び図８に従って、本発明のパワーＬＥＤの製造に好ましい実施形態を下記のように記載する。
図７及び図８に示すように、この実施形態では、止まり穴２ｂ及びスルーホール２ａの断面はそれぞれ任意の円形又は多角形にすることができる。本発明では、任意の円形とは真円形、楕円形又は不規則な円形を意味し、任意の多角形とは弧、直線、又は弧と直線との組合せによって形成される多角形を意味する。好ましくは、止まり穴２ｂの断面は真円形とすることができ、スルーホール２ａの断面は真円形又は正方形とすることができる。ヒートシンク４の下段４ｂの断面は止まり穴２ｂの断面に対応する任意の円形又は任意の多角形とすることができ、上段４ａの断面はスルーホール２ａの断面に対応する任意の円形又は任意の多角形とすることができる。上段４ａの直径はスルーホール２ａの開口に近く、下段４ｂの直径は止まり穴２ｂの開口に近く、それによって、ヒートシンク４をカウンターボア２と堅固に嵌合するようにカウンターボア２内にはめ込むことができる。図７Ａは、ヒートシンクの上段４ａの上部が平面又は凹型反射カップである好ましい方式を示す。図８Ａは、スルーホール２ａ及び止まり穴２ｂが同じ軸方向を共有し、それらは同軸であってもよいし又は同軸でなくてもよいが、好ましくは、同軸でないことを示している。それに応じて、上段４ａ及び下段４ｂは同じ軸方向を共有し、同軸であってもよいし又は同軸でなくてもよいが、好ましくは、ヒートシンク４がカウンターボア２内に、より載置及び嵌合しやすいように、上段４ａ及び下段４ｂは同軸でない。図８Ｂは好ましい方式をさらに示している。該方式において、ヒートシンクの上段４ａの上部が上段４ａの底部の断面積よりもわずかに小さい断面積を有し、それによって上段４ａが円錐形状を呈し、また、下段４ｂの上部が下段４ｂの底部の断面積よりもわずかに小さい断面積を有し、それによって下段４ｂが円錐形状を呈し、好ましくは、締まりばめ又は接着剤を用いての接合によるヒートシンクの組み合わせが容易になるように、ヒートシンクの下段４ｂの高さは止まり穴２ｂの深さ以上である。
実施形態２
図９、図１０及び図１１に従って、パワーＬＥＤの製造に使用される本発明の好ましい実施形態２の放熱基板を示し、下記のように記載する。
【００２１】
図９は、上記の実施形態の放熱基板がその基本構成要素として動作する、複数のカウンターボアを有する放熱基板を示す。該放熱基板は一体型回路基板を有し、その上に又はその中に切断のための位置線５、スロット６及び／又は穴７（図示せず）が配置され、Ｍ列×Ｎ行のカウンターボアアレイが回路基板内に配置され、ここでＭ及びＮは１以上の整数であり、且つ同時には１に等しくなり得ない。それぞれが各カウンターボア列及び／又はカウンターボア行の両端に対応する、切断のための複数の位置線５が存在し、各カウンターボア列及び／又はカウンターボア行の側方に配置される（図１０に示すように、各カウンターボアの側方に設置される複数の穴７が存在する）複数のスロット６及び／又は穴７が存在する。ヒートシンクは対応するカウンターボア内にはめ込まれ、締まりばめによって又は接着剤によって該カウンターボアと堅固に嵌合する。締まりばめが好ましい。
【００２２】
以下のような好ましい方式が存在する。図９に示すように、それぞれが２つの隣接するカウンターボア列の間の中央に対応するＭ＋１本の切断のための位置線５が回路基板上の各カウンターボア列の両端に配置され、カウンターボア行に沿って延在するＮ＋１個のスロット６のそれぞれが２つの隣接するカウンターボア行の間の中央に配置される。図９では、５列及び４行のカウンターボアアレイに関して、６本の切断のための位置線５及び５つのスロット６が存在する。この好ましい方式では、装置電極３が、回路基板上のスロットの両側の上面、下面及び内面上に配置される。
【００２３】
図１０は、本発明の実施形態２による別の好ましい方式を示す。それぞれが２つの隣接するカウンターボア行の間の中央に対応するＮ＋１本の切断のための位置線５ａが回路基板上のカウンターボア行の両端に配置され（たとえば、図１０では、５列×４行のカウンターボアアレイに関して、５本の切断のための位置線５ａが存在する）、それぞれが２つの隣接するカウンターボア列の間の中央に対応するＭ＋１本の切断のための位置線５ｂが回路基板上のカウンターボア列の両端に配置され（たとえば、図１０では、６本の切断のための位置線５ｂが示される）、複数のスロット６（図示せず）及び／又は穴７は、カウンターボア列又はカウンターボア行の両端に配置される切断のための位置線と同一直線上にある。好ましくは、スロット６又は穴７は、回路基板１上のすべてのカウンターボア行又は列の各カウンターボア２の両側に配置される。回路基板１上で、複数のスロット及び／又は穴の両側に沿って、各カウンターボアに対応する場所に装置電極３が配置され、それぞれが１つのカウンターボアに対応する内部結線部分３ａが配置される。装置電極３は、回路基板上の上記スロット６又は穴７の両側で上面、下面及び内面上に配置される。図１０に示すように、複数の穴７はそれぞれのカウンターボア行に沿って且つそれぞれのカウンターボア行の側方に整列され、各穴７は各カウンターボアに対応する。当然ながら、穴７は、上記の方式に従ってスロット６に置き換えてもよい。
【００２４】
図１１は、本発明の上記の実施形態における好ましい方式の放熱基板を封入することによって製造されるパワーＬＥＤ装置の立体図を示す。切断のための位置線に沿って切断される場合、図１３に示すような独立したパワーＬＥＤ装置を容易に得ることができる。
【００２５】
図１２は、本発明の放熱基板を用いて製造されるパワーＬＥＤ装置の概略図を示す。該装置は、ヒートシンク４と、カウンターボア構造を有する回路基板１と、ＬＥＤチップ８と、ボンディングワイヤ９と、封入コロイド１０と、装置電極３とを備える。ここで、ヒートシンク４は回路基板１のカウンターボア２に堅固に嵌合し、ＬＥＤチップ８はヒートシンク４上に載置され、回路基板１の内部結線部分３ａ及び外部電極３ｂを含む金属線３は電極３を形成し、ボンディングワイヤ９はＬＥＤチップの電極を回路基板１上の内部結線部分に接続し、封入コロイド１０はチップを担持する回路基板１の側面を被覆して外部電極３ｂを外部に保持し、封入コロイド１０はチップ及びボンディングワイヤを封止するための封止層としてだけでなく、装置と一体化される光学レンズとしても機能する。好ましくは、装置と一体化される光学レンズは凸レンズ、凹レンズ又は複合トロイダルレンズとすることができる。さらに、ヒートシンク上に配置されるチップの数は１以上とすることができる。
【００２６】
従来技術のパワーＬＥＤと比較すると、本発明のパワーＬＥＤ装置は単純且つコンパクトである。本発明の放熱基板を用いて製造されるパワーＬＥＤ装置にはより大きな出力増強の余地があり、出力が高いＬＥＤ装置を達成するのに特に適しており、それによって、性能が高く、低コストにおける品質が高く、また効率が高いパワーＬＥＤ装置を製造するという目的が達成される。
【符号の説明】
【００２７】
１  回路基板
２  カウンターボア：スルーホール２ａ、止まり穴２ｂ
３  金属線、装置電極：内部結線部分３ａ、外部電極３ｂ
４  ヒートシンク：上段４ａ、下段４ｂ
５  切断のための位置線
６  スロット
７  穴
８  ＬＥＤチップ
９  ボンディングワイヤ
１０  封入コロイド
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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