(57)【要約】【課題】  大型化及び構造を複雑化することなく放熱性と半田による実装強度を向上させることができる発光装置を提供することにある。【解決手段】  発光装置１は、発光素子５を実装する位置に貫通孔２ｂ，２ｃを有する基板２と、貫通孔２ｂ，２ｃにその裏面側から適合する凸部３ａ，３ｂと基板２の裏面側に突出する電極部３ｃ，３ｄとを有する金属ポスト３と、基板２の表面に形成されて凸部３ａ，３ｂに接触する配線パターン４と、を備えている。この発光装置１における金属ポスト３の電極部３ｃ，３ｄは、凸部３ａ，３ｂを介して配線パターン４に導通する電極となっている。これにより、金属ポストと電極を別個に設ける必要がなくなり、金属ポスト及び電極の配置と形状の自由度を高めることができる。また、外形を大型化することなく金属ポストの厚みや領域を増し、その熱容量を増加して放熱性を高めることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子を実装する位置に貫通孔を有する基板と、
該基板の貫通孔にその裏面側から適合する凸部と、前記基板の裏面側に突出する電極部とを有する熱伝導性に優れた金属ポストと、
前記基板の表面に形成されて前記金属ポストの凸部に接触し、前記発光素子が実装される配線パターンと、を備え、
前記金属ポストの電極部が、凸部を介して前記配線パターンに導通する電極となることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記配線パターンは、前記発光素子をダイボンドするダイボンド用パターンと、前記発光素子をワイヤーボンドするワイヤーボンド用パターンとを有し、
前記金属ポストは、前記ダイボンド用パターンとワイヤーボンド用パターンにそれぞれ接触する凸部と、前記基板の裏面側に同一高さにそれぞれ突出する電極部とを有する、分離独立した２つの金属ポストからなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属ポストの凸部は、前記ダイボンド用パターンに接触する凸部が前記ワイヤーボンド用パターンに接触する凸部よりも径大となる請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記金属ポストの電極部の側面は、下方に向かって前記電極部が小さくなるように傾斜した斜面となる請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
基板の発光素子実装位置に複数の貫通孔を形成し、
前記基板の貫通孔に対応するように板状の金属ポストに複数の凸部を形成し、
前記貫通孔に前記凸部が適合するように前記金属ポスト上に前記基板を固着し、
前記基板の表面と前記金属ポストの裏面にそれぞれ金属箔を固着してエッチングを施すことにより、前記金属箔及び裏面側の金属ポストを分割して、前記凸部を介してそれぞれ導通する配線パターン及び電極を前記基板の表裏面にそれぞれ形成し、
前記基板の表面側の配線パターン上に発光素子を実装することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱性に優れた基板構造を有する発光装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁性の樹脂等からなる基板を使用した発光装置では、発光ダイオード等の発光素子が発する熱を逃がす機構が設けられていなかった。近年、高輝度の発光素子を用いるようになり、発光素子が発する熱が問題となって、放熱機構を設けることが必要となった。そこで、基板における発光素子を実装する位置にセラミックコアを埋め込んで熱を基板の裏面側に発散する構造を設けたり、金属板に基材を積層し、基材を貫通する金属板の突出部の先端に発光ダイオードチップを実装して熱を金属板に逃がす構造にしたり、絶縁基体の貫通孔に金属体を挿入し、金属体上に発光素子の搭載部を設けた構造にすることが提案されていた（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６８２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−６９０８３号公報
【特許文献３】特開２００６−１２８２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の発光装置では、何れも発光素子を実装する配線パターンや外部との接続用の電極が形成された基板に放熱部分を埋め込むか又は積層したものであった。このため、配線パターン及び電極の位置や、放熱部分の形状や大きさが互いに制限され、放熱性を向上させるために放熱部分を増加すると小型化が困難になるという問題があった。
【０００５】
また、半田による実装強度の向上を図るには、電極の位置の適正化や半田に接する電極の面積を大きくすることが必要であるが、放熱部分が基板の下面や側面側に位置しているため、電極の位置や形状を変更することが難しく、スルーホールを複数設ける等構造が複雑になると共に大型化するという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、大型化及び構造を複雑化することなく、放熱性と半田による実装強度を向上させることができる発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、発光素子と、該発光素子を実装する位置に貫通孔を有する基板と、該基板の貫通孔にその裏面側から適合する凸部と前記基板の裏面側に突出する電極部とを有する熱伝導性に優れた金属ポストと、前記基板の表面に形成されて前記金属ポストの凸部に接触し、前記発光素子が実装される配線パターンと、を備え、前記金属ポストの電極部が凸部を介して前記配線パターンに導通する電極となっている。
【０００８】
また、この発光装置における前記配線パターンは、前記発光素子をダイボンドするダイボンド用パターンと、前記発光素子をワイヤーボンドするワイヤーボンド用パターンとを有し、前記金属ポストは、前記ダイボンド用パターンとワイヤーボンド用パターンにそれぞれ接触する凸部と前記基板の裏面側に同一高さにそれぞれ突出する電極部とを有する分離独立した２つの金属ポストからなる。
【０００９】
また、この発光装置における前記金属ポストの凸部は、前記ダイボンド用パターンに接触する凸部が前記ワイヤーボンド用パターンに接触する凸部よりも径大となっている。
【００１０】
更に、この発光装置における前記金属ポストの電極部の側面は、下方に向かって前記電極部が小さくなるように傾斜した斜面となっている。
【００１１】
また、本発明の発光装置の製造方法は、基板の発光素子実装位置に複数の貫通孔を形成し、前記基板の貫通孔に対応するように板状の金属ポストに複数の凸部を形成し、前記貫通孔に前記凸部が適合するように前記金属ポスト上に前記基板を固着し、前記基板の表面と前記金属ポストの裏面にそれぞれ金属箔を固着してエッチングを施すことにより、前記金属箔及び裏面側の金属ポストを分割して、前記凸部を介してそれぞれ導通する配線パターン及び電極を前記基板の表裏面にそれぞれ形成し、前記基板の表面側の配線パターン上に発光素子を実装するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光装置では、発光素子の熱を放熱する金属ポストを電極として使用しているので、金属ポストと電極を別個に設ける必要がなくなり、金属ポスト及び電極の配置と形状の自由度を高めることができる。これにより、外形を大型化することなく金属ポストの厚みや領域を増してその熱容量を増加して放熱性を高めることができる。
【００１３】
また、金属ポスト及び電極の配置と形状の自由度が高いので、基板の裏面側に位置する電極ポストの電極部の形状や厚みを適宜設定して、放熱性を高めつつ半田に適した状態に形成することができ、半田による実装強度を高めることができる。
【００１４】
さらに、金属ポストの電極部の側面が、下方に向かって前記電極部が小さくなるように傾斜した斜面となっているので、電極部間の半田同士の接触による短絡が起きにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発光装置の断面図である。
【図３】図１に示す基板の穿孔前の状態を示す断面図である。
【図４】図３に示す基板に貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
【図５】図１に示す金属ポストの基材となる板状の金属ポストを示す断面図である。
【図６】図５に示す金属ポストに凸部を形成した状態を示す断面図である。
【図７】図４に示す基板と図５に示す金属ポストを固着した状態を示す断面図である。
【図８】図７に示す基板の表面及び金属ポストの裏面に金属箔を固着した状態を示す断面図である。
【図９】図８に示す基板及び金属ポストにエッチングを施して表裏面に配線パターンと電極を形成した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示す発光装置１は、基板２と、金属ポスト３を備えている。基板２は、絶縁性を有するアルミナ、樹脂等からなるフィルム、薄板状のものであり、本実施形態では配線パターンを形成する際に使用する導電層２ａが予め表面に形成されている。この基板２には、発光素子を実装する位置に貫通孔２ｂ，２ｃが設けられている。本実施形態における貫通孔２ｂ，２ｃは、発光素子をダイボンドする位置とワイヤーボンドする位置にそれぞれ設けられており、ダイボンド側の貫通孔２ｂがワイヤーボンド側の貫通孔２ｃよりも径大となるように形成されている。
【００１７】
金属ポスト３は、本実施形態では銅等の熱伝導性に優れると共に導電性を有する金属板からなり、２つの独立した金属ポスト３Ａ，３Ｂによって構成されている。この金属ポスト３Ａ，３Ｂには、貫通孔２ｂ，２ｃにそれぞれ適合する凸部３ａ，３ｂと、基板２の裏面側に突出する電極部３ｃ，３ｄがそれぞれ設けられている。凸部３ａ，３ｂは、貫通孔２ｂ，２ｃと同様に、ダイボンド側の凸部３ａがワイヤーボンド側の凸部３ｂよりも径大となるように形成されている。また、電極部３ｃ，３ｄは、基板２の裏面側に同一高さに突出するように形成されている。更に、この電極部３ｃ，３ｄの側面３ｅ，３ｆは、下方に向かって電極部３ｃ，３ｄが小さくなるように傾斜した斜面となっている。なお、本実施形態における電極部３ｃ，３ｄの裏面には銅箔等の金属層３ｇ，３ｈが設けられ、更に電極部３ｃ，３ｄの側面３ｅ，３ｆと金属層３ｇ，３ｈを覆うように金、銀メッキ等からなる表面層３ｉ，３ｊを設けている。
【００１８】
基板２の表面に形成されている配線パターン４は、発光素子をダイボンドするダイボンド用パターン４Ａと、発光素子をワイヤーボンドするワイヤーボンド用パターン４Ｂを有しいている。このダイボンド用パターン４Ａとワイヤーボンド用パターン４Ｂは、基板２の貫通孔２ｂ，２ｃをそれぞれ塞ぐように形成されている。本実施形態におけるダイボンド用パターン４Ａとワイヤーボンド用パターン４Ｂは、貫通孔２ｂ，２ｃに裏面側から適合する金属ポスト３Ａ，３Ｂの凸部３ａ，３ｂにそれぞれ接触する銅箔等からなる金属層４ａ，４ｂと、この金属層４ａ，４ｂの表面をそれぞれ覆う金、銀メッキ等からなる表面層４ｃ，４ｄにより構成されている。なお、金属層４ａ，４ｂは、基板２の表面に設けられた導電層２ａにより形成されるパターンの一部に重なることで，基板２上に設けられる他のパターン等にも導通する。
【００１９】
発光ダイオード等からなる発光素子５は、配線パターン４のダイボンド用パターン４Ａ上にダイボンドされ、ワイヤ６によりワイヤーボンド用パターン４Ｂにワイヤーボンドされている。
【００２０】
封止樹脂７は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、発光素子５及びワイヤ６を封止するものである。なお、この封止樹脂７には、必要に応じて蛍光体を混入させることもある。
【００２１】
上記構成からなる発光装置１では、裏面側から基板２の貫通孔２ｂ，２ｃに金属ポスト３の凸部３ａ，３ｂが適合するように、基板２と金属ポスト３が接着層８によって固着されている。この状態において基板２上に形成される配線パターン４は、金属ポスト３の凸部３ａ，３ｂに接触するので、発光素子５が発する熱が配線パターン４を介して金属ポスト３に伝わり、金属ポスト３で放熱される。また、基板２上の配線パターン４が金属ポスト３の凸部３ａ，３ｂに接触しているので、配線パターン４と金属ポスト３が導通し、これにより金属ポスト３の電極部３ｃ，３ｄを接続用の電極として使用することが可能となる。
【００２２】
このように、金属ポスト３を放熱部及び電極として使用することで、配線パターン４を基板２の側面や裏面に引き回したり、スルーホールを設けて裏面側に設けた電極に導通する構造を設ける必要がなくなる。これにより、基板２を大きくすることなく金属ポスト３を設ける領域を増やすことができ、容易に金属ポスト３を大きくして熱容量と放熱性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、本実施形態においては、発光素子５の熱がダイボンド用パターン４Ａを介して伝わる金属ポスト３Ａ及びその凸部３ａを、もう一方の金属ポスト３Ｂ及びその凸部３ｂよりも大きく径大にすることで、熱容量を大きくして放熱性を高めている。なお、金属ポスト３Ｂは、発光素子５の発熱に伴うワイヤーボンド用パターン４Ｂや基板２の熱を放熱するものであるため、金属ポスト３Ａに比べて熱容量が小さくても機能上の問題はない。
【００２４】
一方、この発光装置１は、ダイボンド用パターン３Ａとワイヤーボンド用パターン３Ｂにそれぞれ導通する金属ポスト３Ａ，３Ｂの電極部３ｃ，３ｄを、回路基板等の導電部（図示せず）に接触させて、半田を用いて固定することで実装される。このときに、電極部３ｃ，３ｄが基板２の裏面側に同一高さに大きく突出し、更にその側面３ｅ，３ｆが斜面になっているので、この側面３ｅ，３ｆに沿って基板２の下に入り込むように半田を塗布することができ、半田の量を増やして実装強度を高めると共に目視で半田の状態を確認し易くすることができる。また、電極部３ｃ，３ｄが逆テーパになっているので、電極部３ｃ，３ｄをそれぞれ半田固定する際に、半田同士の接触による短絡が起きにくいというメリットがある。
【００２５】
次に、上記発光装置１の製造方法を図３乃至図９に基づいて説明する。はじめに、図３及び図４に示すように、導電層２ａが予め表面に形成されている基板２に貫通孔２ｂ，２ｃを設ける。この貫通孔２ｂ，２ｃを設ける位置は、発光素子５をダイボンド及びワイヤーボンドする位置となっている。尚、図２に示すように、貫通孔２ｂ，２ｃの大きさを変えることが好ましいが、図４に示すように、同一の大きさであっても良い。
【００２６】
また、図５及び図６に示すように、板状の金属ポスト３には、基板２の貫通孔２ｂ，２ｃに適合する凸部３ａ，３ｂを形成する。
【００２７】
その後、図７に示すように、基板２の裏面又は金属ポスト３の表面に接着剤等の接着層８を設け、基板２の裏面側から貫通孔２ｂ，２ｃに金属ポスト３の凸部３ａ，３ｂを嵌め込んで固着する。
【００２８】
ここで、図８に示すように、金属層４ａ，４ｂの原型となる銅箔等の金属箔９を基板２の表面に貼り付ける。なお、このときに、本実施形態では、電極となる金属ポスト３の裏面にも同様に金属層３ｇ，３ｈの原型となる金属箔１０を貼り付けている。
【００２９】
その後、図９に示すように、エッチングを施すこと等により金属箔９，１０及び金属ポスト３を成形、分断して、配線パターン４の金属層４ａ，４ｂ及び金属ポスト３の電極部３ｃ，３ｄを形成して、金属ポスト３を２つの独立した金属ポスト３Ａ，３Ｂに分割する。このときに、電極部３ｃ，３ｄの側面３ｅ，３ｆを斜面に形成するが、側面実装等、必要に応じて図９に示す側面３ｆのように傾斜させずに基板２の側面と面一になるようにしても良い。更に、本実施形態においては、金属層４ａ，４ｂ，３ｇ，３ｈと電極部３ｃ，３ｄの表面を覆うようにメッキ等により表面層４ｃ，４ｄ，３ｉ，３ｊを形成している。
【００３０】
上記のように、形成された基板２上に発光素子５を実装し、封止樹脂７で封止することにより発光装置１は完成する。
【００３１】
このような本実施形態の製造方法では、基板２と金属ポスト３を貼り合せた状態で加工するため、基板強度が高く、破損しにくく、取り扱いが容易になる。また、基板２と金属ポスト３を貼り合せた状態で、その表裏面を同時に同じ加工を施すだけで形成することができ、少ない製造工程で完成させることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  発光装置
２  基板
２ａ  導電層
２ｂ，２ｃ  貫通孔
３  金属ポスト
３Ａ，３Ｂ  金属ポスト
３ａ，３ｂ  凸部
３ｃ，３ｄ  電極部
３ｅ，３ｆ  側面
３ｇ，３ｈ  金属層
３ｉ，３ｊ  表面層
４  配線パターン
４Ａ  ダイボンド用パターン
４Ｂ  ワイヤーボンド用パターン
４ａ，４ｂ  金属層
４ｃ，４ｄ  表面層
５  発光素子
６  ワイヤー
７  封止樹脂
８  接着層
９，１０  金属箔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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