(57)【要約】発熱電子コンポーネントから熱を放散させるための真空コア回路基板である。真空コア回路基板は、発熱電子コンポーネントが電気的に結合されている少なくとも１つの回路層と、実質的な中空内部を有する本体構造を含むベース層と、回路層の少なくとも一部分とベース層との間に備えられた誘電体層とを含む。ここで、中空内部は、少なくとも部分的に真空排気されている。
2018527760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱電子コンポーネントから熱を放散させるための真空コア回路基板であって、
前記発熱電子コンポーネントが電気的に結合されている少なくとも１つの回路層と、
実質的な中空内部を有する本体構造を含むベース層と、
前記回路層の少なくとも一部分と前記ベース層との間に備えられた誘電体層と、
を含み、
前記中空内部は、少なくとも部分的に真空排気されている、
コア回路基板。
【請求項２】
前記本体構造は、実質的に対向する上面と底面によって画定される単一板状の構造である、
請求項１に記載のコア回路基板。
【請求項３】
上面と底面は、前記本体構造の前記中空内部を画定するように、実質的に均一に離間して置かれている、
請求項２に記載のコア回路基板。
【請求項４】
上面と底面は、内面領域の実質的な部分にわたり、実質的に均一に離間して置かれている、
請求項２に記載のコア回路基板。
【請求項５】
前記中空内部は、部分的に真空排気された空気を含む、
請求項１乃至４いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項６】
前記中空内部は、減圧された雰囲気における相変化材料を含む、
請求項１乃至５いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項７】
前記発熱電子コンポーネントは、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明である、
請求項１乃至６いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項８】
前記コア回路基板は、さらに、
前記回路層を前記ベース層に対して結合するために、前記回路層と前記ベース層との間に結合剤層、を含む
請求項１乃至７いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項９】
前記ベース層は、前記回路層の一部を形成している、
請求項１乃至８いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項１０】
前記ベース層の表面には、導電層と誘電体層のセクションがデポジットされている、
請求項９に記載のコア回路基板。
【請求項１１】
前記誘電体層は、前記導電層の表面に対して適用されており、かつ、導電性部分を暴露するために部分がエッチングで除かれる、
請求項１０に記載のコア回路基板。
【請求項１２】
前記中空内部の内面は、表面処理材料を用いて処理されている、
請求項１乃至１１いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項１３】
前記表面処理材料は、高いデバイ温度を有している、
請求項１２に記載のコア回路基板。
【請求項１４】
内面の表面処理材料は、少なくとも６００ケルビン（Ｋ）のデバイ温度を有している、
請求項１乃至１３いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項１５】
前記表面処理材料は、炭素、ベリリウム、サファイヤ、二酸化チタン、炭化チタン、二ホウ化ハフニウム、二ホウ化ジルコニウム、二ホウ化チタン、窒化スカンジウム、炭化バナジウム、クロム、ルテニウム、シリコーン、および炭酸カルシウムのうち、いずれか１つまたはそれ以上である、
請求項１３または１４に記載のコア回路基板。
【請求項１６】
前記表面処理材料は、ナノ粒子である、
請求項１３乃至１５いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項１７】
前記表面処理材料の平均粒子サイズは、約１ｎｍから４０ｎｍである、
請求項１６に記載のコア回路基板。
【請求項１８】
上面と底面は、機能表面を備えている、
請求項２乃至１７いずれか一項に記載のコア回路基板。
【請求項１９】
前記機能表面は、波形を最大化している数多くの表面領域を含む、
請求項１８に記載のコア回路基板。
【請求項２０】
前記波形は、単一の本体の緯度軸からオフセットした方向において、単一の本体の表面を横切って延在している、
請求項１９に記載のコア回路基板。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のコア回路基板上に配置された１つまたはそれ以上のＬＥＤを有する、ＬＥＤランプアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空コア回路基板（evacuated  core  circuit  board）に関する。本発明の真空回路基板は、発熱電子コンポーネントからの熱放散においてアプリケーションを有することが意図されている。より特定的には、発熱電子コンポーネントが、LEDの形式において提供され得る。
【背景技術】
【０００２】
背景技術に係る以下の説明は、本発明の理解を促進することだけを意図するものである。説明は、言及される資料のいずれもが、本出願の優先日において共通の一般知識の一部であり又はあったことの了承または承認ではない。
【０００３】
電子デバイスは、典型的には、単一の回路基板またはプリント回路基板（PCB）上のいくつかの個別の（discrete）集積回路パッケージから成る。これらのパッケージのコンピューティングパワー（computing  power）は、これらのデバイスの中での機能的なサイズによって制限されることは稀であり、むしろ、それらの総消費電力と発熱によって制限されるものである。スマートフォンデバイスは、システムの中でパッシブ（passive）またはコンダクティブ（conductive）冷却（cooling）を使用しており、ラップトップは、小型のコンダクティブ、相変化（phase  change）、およびファン強制冷却の組み合わせを使用しており、そして、デスクトップコンピュータは、冷却効率を増加するために大きなファン強制冷却と相変化冷却の技術を使用している。デバイスが小さくなるほど、パッシブ高速コンダクティブ冷却の必要性がより大きくなる。
【０００４】
PCBについてのさらなる用途は、発光ダイオード（LED）ランプにある。LEDランプは、１つまたはそれ以上のLEDのアレイから組み立てられてきたランプまたは照明である。LEDランプは、白熱電球（incandescent  lamps）よりも数倍良好な寿命と電気効率を有しており、そして、大部分の蛍光灯（fluorescent  lamps）よりも著しく優れている。これにより、商業用および居住用の両方のアプリケーションにおいて、LEDランプが白熱電球および蛍光灯を置き換え始めてきている。この置き換えの最中に、LED照明が、標準的な電球接続および形状（エジソンスクリューベース（Edison  screw  base）またはGU10バヨネットフィッティング（bayonet  fitting）といったもの）を用いてLEDランプから作成され、そして、ソケットに供給される電圧とコンパチブルになっている。既存の取り付け（fitting）とのコンパチビリティに対する必要性が減るにつれて、LEDランプのためにデザインされた新たな取り付けが登場している。
【０００５】
従来の白熱電球および蛍光灯を超えるLEDランプの劇的な改善にもかかわらず、従来の照明を完全に取り替える前に対処することを要するいくつかの制限がLEDランプには依然として存在している。
【０００６】
LEDランプの主な制限は、より高い温度におけるLED効率および寿命の低下である。LEDにおける電気の大部分は、光へと変換されるのではなく、むしろ熱として失われている（約70％の熱と30％の光）。この熱が除去されない場合に、LEDは高温で動作する。これは、効率を低下させるだけでなく、また、そうでない場合よりもLEDの信頼性を低くもする。このことは、従って、既存のフィラメントおよびコンパクトな蛍光タイプを物理的に置き換えるために使用されるLEDランプにおいて使用され得る電力を制限する。従って、LEDランプ、特には高出力LEDを使用するもの、熱管理が不可欠である。
【０００７】
ヒートインLEDランプの管理の１つの方法は、金属コアプリント回路基板（MCPCB）の使用によるものである。MCPCBでは、PCBの基材は、絶縁材で作られた安価な基板とは対照的に、熱伝導性の金属である。LEDと金属コアとの間には、LEDと金属コアとの間の熱ブリッジとして働く熱伝導性誘電体層が設けられている。次いで、従来のヒートシンクを利用して、金属コアに伝達される熱を放散することができる。MCPCBに関連する１つの問題は、無効な熱分布に関係し、その結果、ボードの特定の領域にヒートスポットが形成されることである。これらのヒートスポットとPCBの残りの部分との間の温度差は、層の座屈と分離、および、不適切な熱伝達をもたらす可能性がある。
【０００８】
ヒートシンク自体も、また、商業用および居住用のLEDランプの設置に伴うサイズ制限に主に関係する制限を有している。ヒートシンクの複雑さを増すこと、及び／又は、構築に特別な合金を使用することによって、空間的な制限が改善され得るが、このことは最終的にLEDランプのコストを増加させる。
【０００９】
LEDランプに対して特に適用可能なLEDの別の問題は、「効率ドループ（"efficiency  droop"）」として知られているものである。これは、あるポイントを過ぎて電流が増加すると、LEDの発光効率が低下することを参照する。従って、１つのLEDランプの中に複数のLEDを組み合わせることによって、輝度は、たいてい、増加される。より多くのLEDに関連する必要性が、LEDランプの製造コストを著しく増加させている。
【００１０】
この明細書の全体を通して、文脈（context）がそうでない場合を要求しなければ、用語「含む（"comprise"）」または「含む（"comprises"  or  "comprising"）」といった変形は、述べられたインテジャ（integer）またはインテジャグループを包含すること、しかし、あらゆる他のインテジャ（integer）またはインテジャグループを排除しないこと、を意味するものと理解される。
【００１１】
本明細書の全体を通じて、文脈（context）がそうでない場合を要求しなければ、用語「真空コア（"evacuated  core"）」またはその変形は、少なくともある程度のコアに係る真空排気（evacuation）を意味すると理解され、そして、完璧または完全な真空に限定されるものではない。さらに、用語「真空排気（"evacuation"）」は、大気圧よりも低い圧力を意味するものである。
【発明の概要】
【００１２】
本発明に従って、発熱電子コンポーネントから熱を放散させるための真空コア回路基板が提供される。真空コア回路基板は、発熱電子コンポーネントが電気的に結合されている少なくとも１つの回路層と、実質的な中空内部を有する本体構造を含むベース層と、回路層の少なくとも一部分とベース層との間に備えられた誘電体層とを含む。ここで、中空内部は、少なくとも部分的に真空排気されている。
【００１３】
本発明の１つの形態において、ベース層は金属で構成されている。
【００１４】
本体構造は、中空内部を取り囲むあらゆる形状であってよい。本発明の１つの形態において、本体構造は、実質的に対向する上面および底面によって画定される単一板（unitary  plate）状の構造である。
【００１５】
当業者によって理解されるように、用語「少なくとも部分的に真空排気される（"at  least  partially  evacuated"）」は、中空内部の中の大気圧よりも低い圧力を参照する。このことは、中空内部の中のガスの体積を減少させることによって達成される。中空内部の少なくとも部分的な真空排気によって、本体構造と回路基板の全体にわたり迅速かつ均一な熱分布が可能であることが、本出願人によって理解されている。本体構造の中空内部を少なくとも部分的に真空排気することによって、通常は熱放射の伝搬を抑制するであろう粒子が除去されることが想定される。
【００１６】
本発明の１つの形態において、中空内部は、部分的に真空排気された空気を含む。本発明の代替的な形態において、中空内部は、減圧された雰囲気における相変化材料を含む。当業者によって理解されるように、相変化材料は、高い融解熱を有する物質であり、大量の熱エネルギーを保管および放出できるようにしている。好ましくは、相変化材料は、水、アンモニア、酸化ジューテリウム（deuterium  oxide）、塩化ナトリウム、アンチモン、クロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ペルフルオロポリエーテルフッ素化流体（perfluoropolyether  fluorinated  fluids）、および、ヘプタンのうちのいずれか１つ以上から選択される。理論に縛られるのを望むことなく、異なる相変化材料の選択は、電子コンポーネントの動作温度に依存することが、本出願人によって理解されている。例えば、1400℃を超える動作温度では、塩化ナトリウムまたはアンチモンが適している。
【００１７】
本発明の代替的な形態において、本体構造は円筒形状である。本体構造の形状は、回路層における熱源の配置および真空コア回路基板が利用されるアプリケーションを含む、多くの要因に依存することが想定される。
【００１８】
好ましくは、本体構造が単一板状の構造である場合に、上面と底面は、本体構造の中空内部を画定するように、実質的に均一に離間して置かれている。より好ましくは、上面と底面は、内面領域の実質的な部分にわたり、実質的に均一に離間して置かれている。
【００１９】
本発明の１つの形態において、発熱電子コンポーネントは、ＬＥＤ照明である。
【００２０】
発熱電子コンポーネントがそれ自身のヒートスラグ（heat  slug）を有する場合に、ベース層に対してヒートスラグが直接的に結合されてよいことが想定される。好ましくは、ヒートスラグは、ベース層に対してフローされるか、または、ベース層の上に直接的にデポジットされる。必要であれば、ヒートスラグは電気伝導経路の一部を形成するだろうことが想定される。
【００２１】
本発明の１つの形態において、真空コア回路基板は、さらに、発熱コンポーネントを基板のベース層に対して直接的に接合するための結合剤（bonding  agent）を含む。好ましくは、結合剤は、金、銀、青銅、錫−鉛はんだ、および、鉛フリーはんだ、から選択される。より好ましくは、鉛フリーはんだは、錫−銀−銅はんだ、錫−銀−銅−亜鉛はんだ、および、錫−銀−銅−マンガンはんだ、から選択される。
【００２２】
本発明の１つの形態において、結合剤の適用およびコンポーネントの結合は、従来技術において知られた任意の手段によるものである。好ましくは、結合は、はんだリフロー、スパッタリング、真空蒸着、化学結合、電気メッキ、誘導溶接（induction  welding）／はんだ付け、および、電子ビーム溶接のうち任意の１つによって適用される。より好ましくは、結合剤の適用は、はんだリフロープロセスによって行われる。
【００２３】
回路層は、好ましくは、銅、銀、金、アルミニウムといった低電気抵抗金属である。
【００２４】
誘電体層は、電気絶縁性であるが、熱伝導性である誘電体材料から成る。誘電体層は、プラスチックと弾性材料、ガラス、セラミック、プリプレグ（ガラス繊維）、ファイバ、カーボンファイバ／チューブ、熱伝導性ポリマー、および、クラッド（clad）のうち少なくとも１つを含んでよい。本発明の１つの形態において、熱伝導性ポリマーは、液晶ポリマー（LCP）である。当業者によって理解されるように、LCPは、ｐ−ヒドロキシ安息香酸および関連するモノマーに基づく部分結晶性芳香族ポリエステル（partially  crystalline  aromatic  polyester）である。本発明の代替的な形態において、熱伝導性ポリマーはNCO骨格ポリマー（backbone  polymer）である。
【００２５】
本発明のさらなる形態において、誘電体層は、電気的に絶縁するように構成された結晶構造を有する元素状炭素（elemental  carbon）である。好ましくは、炭素は、低温真空蒸着によって適用される。好ましくは、炭素は、概ね2.0ｎｍの厚さで基材の上にデポジットされる。この構成は、良好な電気絶縁特性を維持しながら高い熱伝導率を提供することが、本出願人によって理解されている。
【００２６】
当業者によって理解されるように、誘電体層の厚さ及び構造は、回路層が短絡しないながらも、高い熱的性能（thermal  performance）を維持するようにデザインされることを要する。本発明の１つの形態において、この層の厚さは、2.0ナノメートルから0.2ミリメートル（mm）である。電子コンポーネントの電圧および電流に応じて、より厚い又はより薄い層が使用されてよいことが想定される。
【００２７】
誘電体層は、従来技術において知られている任意の従来の手段によってベース層に対して適用され得る。本発明の１つの形態において、誘電体層は、物理蒸着（physical  vapor  deposition）を通じてベース層に対して適用される。本発明の別の形態において、誘電体層は、スパッタたい積（sputter  deposition）を通じてベース層に対して適用される。さらに代替的な形態において、誘電体層は、蒸着技術（evaporation  techniques）を通じてベース層に対して適用される。当業者によって理解されるように、蒸着技術は、溶媒の中へ誘電性化合物を分散することを含み、次いで、蒸発され、適用の後で固定される。
【００２８】
本発明の１つの形態において、ベース層は回路層の一部を形成している。本発明のこの形態において、ベース層の表面には、導電層と誘電体層のセクションがデポジットされている。
【００２９】
本発明の代替的な形態において、誘電体層は、表面に対して適用されており、そして、導電性部分を暴露するために部分がエッチングで除かれる。当業者によって理解されるように、エッチングは、化学または光（レーザ）手段によって達成することができる。
【００３０】
本発明の１つの形態において、中空内部の表面は、表面処理材料を用いて処理されてよい。好ましくは、表面処理材料は、高いデバイ温度（Debye  temperature）を有している。より好ましくは、表面処理は、高度に規則的な結晶構造を有する。本発明の１つの形態において、表面処理材料は、炭素、ベリリウム、サファイヤ、二酸化チタン、炭化チタン、二ホウ化ハフニウム、二ホウ化ジルコニウム、二ホウ化チタン、窒化スカンジウム、炭化バナジウム、クロム、ルテニウム、シリコーン（silicone）、および、炭酸カルシウムのうち、いずれか１つまたはそれ以上である。本発明の１つの形態において、表面処理材料は、少なくとも600ケルビン（k）のデバイ温度を有する。より好ましくは、表面処理材料は、少なくとも1000ケルビンのデバイ温度を有する。当業者によって理解されるように、材料のデバイ温度は、事実上、材料の原子構造の数値表現であり、そして、固体内にエネルギーが保持される方法に関係するものである。
【００３１】
本発明の１つの形態において、表面処理材料は、ナノ粒子（nanoparticulate）である。好ましくは、表面処理材料の平均粒子サイズは、約1ｎｍから40ｎｍの間である。
【００３２】
本発明の１つの形態において、上面と底面は、機能表面（featured  surface）を備えている。好ましくは、機能表面は、波形（corrugations）を強調する多数の表面領域を含む。より好ましくは、波形のプロファイルは、正弦波状またはフィン状の構成である。さらに好ましくは、波形の高さは、本体構造の幅の３倍以下である。
【００３３】
好ましくは、本体構造は、銅またはアルミニウムといった、低い熱抵抗および電気抵抗を有する材料で構成される。本体構造の一部は、ベース層を通じて放散される熱から回路における所定の電子コンポーネントをシールドするために、断熱材料を備え得ることが想定される。
【００３４】
本発明の１つの形態において、ベース層と本体チャンバー（body  chamber）は、電気回路の一部を正または負のレール（positive  or  negative  rail）とすることがある。
【００３５】
本発明の好ましい形態において、波形は、単一の本体（unitary  body）の緯度軸（latitudinal  axis）からオフセットした方向において、単一の本体の表面を横切って延在している。好ましくは、波形は、単一の本体の緯度軸から45度の方向において、単一の本体の表面を横切って延在する。
【００３６】
本発明の１つの形態において、単一の本体の上面に係る波形の方向は、一般的に、単一の本体の底面に係る波形の方向と反対である。好ましくは、方向は90度だけ対向している。単一の本体の上面と下面の波形の方向を反対にすることによって、上面から放射された熱放射が、局部的な空気と混合し、かつ、底面からの熱励起された空気を伴う渦（vortex）であり、かつ、本体構造から離れた流れと混合することを、本出願人は理解している。この渦は、ファン（fan）を必要としないで熱を放散するので、ヒートシンクのデザインにとって非常に有利である。
【００３７】
LED光源の効率を高めることおよびLED光源の外部の（extraneous）熱エネルギーを管理することの両方によって、本発明出願人は、LEDランプの全体的なパフォーマンスを改善することができた。このようにして、最大の可視光をLEDから利用することができる、一方で、LEDランプから外部のエネルギーが除去される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明のさらなる特徴が、そのいくつかの限定的ではない実施形態に係る以下の説明においてより十分に説明される。この説明は、本発明を例示する目的のためだけに含まれている。上記に示したような本発明に係る広範な概要、開示、または説明に対する制限として理解されるべきではない。添付される図面を参照して、説明がなされる。
【図１】図１は、本発明の第１の態様に従った、真空コア回路基板の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の態様に従った、真空コア回路基板の側面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の態様に従った、真空コア回路基板の上方斜視図である。
【図４】図４は、実施例１に係る結果のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１から図３には、本発明に従った真空コア回路基板10が示されている。真空コア回路基板10は、発熱電子コンポーネント、例えばLED14が、電気的に結合されている回路層12を含む。真空コア回路基板10は、さらに、ベース層16を含む。誘電体層18が、回路層12の少なくとも一部分とベース層16との間に備えられている。誘電体層18は、LED14の短絡を防止するために、電気的に絶縁されている。図１に示されるように、LEDの少なくとも一部分は、ベース層に対して直接的に結合することができる。代替的に、LEDは、誘電体層の上または中の回路層に対して結合されてよい。
【００４０】
ベース層16は、実質的な中空内部（hollow  interior）20を有する本体構造19を含んでいる。実質的な中空内部20は、表面コーティング（図示なし）を用いて被覆されている。ベース層16は、上面22と底面24とを有する単一板（unitary  plate）状の構造から構成されている。
【００４１】
熱は、伝導、対流、または放射によって伝搬し得ることが十分に理解されている。電子機器（electronics）において使用される典型的な熱伝達方法は、熱源から熱を除去するための伝導に依存している。この構成において、熱が熱源から除去され得る速度は、熱が固体を通じて伝導する速度によって制限される。中空内部を有する本体構造19を備えることによって、熱源によって生成された熱の少なくとも一部分が、中空内部20を通る放射によって伝達され得ることが、本出願人によって理解されている。当業者によって理解されるように、放射によって熱が伝搬する速度は、伝導の速度よりもはるかに速い。
【００４２】
適切に高い放射率を示す中空内部20のデザインにおいて直面する難しさは、その速度が固体を通じた伝導と競い合うように、固体表面から中空内部に放出される熱量を増加させることである。
【００４３】
当業者によって理解されるように、本体の温度が絶対零度（absolute  zero）よりも大きい場合には、原子間衝突（inter-atomic  collisions）が、原子または分子の運動エネルギーに変化を生じさせる。このことは、電磁放射を生成する電荷加速（charge-acceleration）及び／又は双極振動（dipole  oscillation）を結果として生じる。
【００４４】
理論に縛られるのを望むことなく、本出願人は、材料の放射率（emissivity）が多数の要因に依存していることを理解している。これらの要因は、材料の化学的組成および物理的構造、材料の温度、材料のデバイ（Debye）温度および関連するフォノン（phonon）の振動率（oscillation  rate）、これらの振動の通路の角度、そして最後に、その材料の分極化（polarization）、を含んでいる。これらの要因は、同様に、放射線の吸収に影響する。これらの要因のうちいずれか１つを微調整することが、放射による熱の放出および吸収を改善するために使用され得る。
【００４５】
本発明者は、高いデバイ温度、または、１モルあたりの低い比熱を有する材料が、放射線をより容易に放出し、かつ、吸収することを発見した。理論に縛られるのを望むことなく、このことは、材料の原子構造および温度における高速な粒子の振動に起因するものであることが理解される。
【００４６】
放射を生成するのは双極振動であるので、放射の放出は物質の表面においてだけ発生し得るものである。加えて、放射は、双極振動ごとに１回だけ発生し得る。従って、高いフォノン振動率を有する材料を使用し、かつ、表面積を最大にすることが有利である。理論に縛られるのを望むことなく、本発明者は、約1から40ｎｍのサイズ範囲における結晶性ナノ粒子（crystalline  nanoparticles）を含む表面コーティングを用いて中空内部の内面をコーティングすることによって、表面積および透過速度が増加され得ることを発見した。放出および吸収の表面積を増加させることによって、熱伝達も、また、増加される。加えて、粒子サイズ（particle  size）は、また、材料の熱伝達速度に反比例し得る。粒子サイズが構造およびデバイ温度に影響を及ぼすので、材料が慎重に選択されることを必要とする。
【００４７】
双極振動の速度は、フォノン振動率によって指定される振動率を伴って、発光波長（emission  wavelength）を指定する。高い振動率を扱うことができる材料は、より多くの伝達を可能にする。理想的に、受容材料（accepting  material）は、発光材料（emitting  material）と同様な波長およびフォノン振動を有し、そして、その後で適合されるべきである。このことは、中空内部22を通じた最大熱伝達を提供するものと理解される。
【００４８】
図１から図３に示される実施形態において、本体構造19は板状であるが、その形状は特定の熱源に対して適合させ得るものと把握される。例えば、本体構造19は、携帯電話の使用、または、ラップトップおよびパーソナルコンピュータ内での使用のためのサイズおよび形状にすることができる。
【００４９】
ここで、発熱電子コンポーネントが、それ自身のヒートスラグ（heat  slug）26を有する場合、ヒートスラグは、誘電体層18における穴を通じてベース層に対して直接的にリフローされる。
【００５０】
上面22および底面24の両方には、それらの表面に沿って一連の波形（corrugation）が備えられている。図２および図３に示される実施形態において、波形の方向は、ベース層16の横軸から45度オフセットされている。上面22および底面24の波形は、90度だけオフセットされている。
【００５１】
中空内部20は、排気チューブ28によって真空排気される。一旦、中空内部が真空排気されると、その中の真空が維持されるように排気チューブ28が密閉される。
【００５２】
効率を高め、かつ、LED光源の外部熱エネルギーを管理することによって、本出願人は、LEDランプの全体的なパフォーマンスを改善することができた。このようにして、LEDから最大の可視光を利用することができ、一方で、LEDランプから外部エネルギーを除去することができる。
【００５３】
実施例１
以前に説明したように、本発明者は、LED光源から熱を消散させるために金属コア回路基板を使用することを特定した。LEDランプの製造において直面する難しさは、より高い電流がLED光源からのより高い光レベルを結果として生じる一方で、LEDの動作温度も、また、上昇させることである。動作温度におけるこの上昇は、また、LED光源の効率も低減させる。典型的な導電性ヒートシンクは、発熱の結果としてLED効率が影響を受ける前に所定のポイントまで電流を増加させるだけである。本発明の金属コア回路基板を典型的なヒートシンクと比較するために、一連の試験が実行された。本発明の金属コア回路基板上における単一の１ワットLEDについて増加した電流が有する影響を、業界標準のヒートシンク技術によって冷却された同一の１ワットLEDに対して比較したものである。金属コア回路基板のベース層は、実質的に対向する上面と底面によって画定される単一板状の構造（unitary  plate-like  structure）へとプレス加工されてきた９９．９８％純度の銅で構成されている。中空内部は、約1から40ｎｍのサイズ範囲内のナノ粒子から成る表面処理材料において被覆され、材料は、本質的に元素または分子であり、サファイアナノ粒子、カーボンナノ粒子、窒化チタンナノ粒子、および炭酸カルシウムナノ粒子を含んでいた。複数のナノ粒子エレメントまたは分子が使用され得ることが、本発明者によって理解されている。材料は、均一な量に混合されており、概ね５０ｍｇの材料がチャンバー内に注入され、そして、表面を均一にコーティングしている。コーティングに続いて、チャンバーは真空排気され、密封された。単一のLEDが回路層に対してはんだ付けされた。
【００５４】
単一の１ワットLEDそれぞれは、0.35Ａの特定された動作電流を有していた。各LEDを通る電流の増加が、数多くのステップにわたり行われた。各ステップでは、次のステップに対して電流を増加させる以前に、電流が５分間維持されている。試験の結果が図４に示されている。
【００５５】
図４から分かるように、0.35Ａにおいて、２つの製品間でルクス（lux）はかなり類似している。次いで、２倍の動作電流において急速な分岐が存在している。３倍から４倍までの動作電流では、熱カスケード（thermal  cascade）が存在し、そこでは、より多くの電力が供給されているにもかかわらず、LEDが発生している熱により光レベルを低下させている。
【００５６】
実施例１は、単一のLED照明に関して本発明の真空コア回路基板の利点を実証したが、この効果は、LED照明の商業的な使用において組み合わされている。光出力を増加させる試みにおいて、商業的な製造者は、より低い動作電流におけるより低い光出力を補償するために、より多くのLEDを基板上に配置している。典型的な市販のLED照明は、単一の基板上に９個までのLEDを有することができる。発明者によって特定されたように、光出力は温度に対して比例し、そして、LED接合部の温度、および、ひいてはヒートシンクを通る熱伝達速度が、全体の光出力において重要な要素を果たすことが理解されている。前述の商業的な例においては、９つの別個のLEDが存在し、それぞれが全体の熱と、従って、光効率に対して貢献している。ヒートシンクの能力を改善することによって、本発明者は、より少ないLEDを使用して、より高い信頼性を伴うより多くの光が生成されることを発見した。
【００５７】
当業者であれば、ここにおいて説明された本発明は、特定的に説明されたもの以外の変形および変更ができることを理解するであろう。本発明は、全てのそうした変形および変更を含むものである。本発明は、また、本明細書において参照され、または、示された全てのステップ、機能、配合、および化合物も含み、個別に、または集合的に、および、ありとあらゆる組み合わせ、もしくは、ステップまたは機能のうち任意の２つまたはそれ以上を含んでいる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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