(57)【要約】【課題】プリント基板に対する電気接続の信頼性が高く、半導体発光素子を高精度に位置決めでき、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できる光源ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】導電性プレート７にベース８と端子片９を形成し、端子片９の先端に弾性変形可能な圧接端子１０を設ける。ベース８の上にＬＥＤ３を実装し、ＬＥＤ３を収容するパッケージ１９を導電性プレート７の上に樹脂で成形する。パッケージ１９の外側で端子片９を折り曲げ、圧接端子１０をパッケージ１９に対して略直角となる向きに配置する。ＬＥＤ３の極性を誤認しないように、ベース８の相反する側にそれぞれ異なる数の端子片９を形成する。パッケージ１９の下面に放熱部材を収容するための開口部１９ａを形成し、ここにベース８の下面を露出させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性プレートにベースと端子片を形成する工程と、
ベースの上に半導体発光素子を実装する工程と、
半導体発光素子を収容するパッケージを絶縁材料で成形する工程と、
パッケージの外側で端子片を折り曲げる工程と、
を含み、前記端子片を形成する工程において、該端子片に弾性変形可能な圧接端子を形成することを特徴とする光源ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記端子片を折り曲げる工程において、前記圧接端子をパッケージに対して略直角となる向きに配置する請求項１記載の光源ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記端子片を折り曲げる工程において、端子片の基端にベースと同一平面内に含まれる肩部をパッケージの側方へ突出するように形成する請求項１又は２記載の光源ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記端子片を形成する工程において、ベースの相反する側にそれぞれ異なる数の端子片を形成する請求項１、２又は３記載の光源ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記パッケージを成形する工程において、該パッケージの下面に放熱部材を収容するための開口部を形成し、該開口部にベースの少なくとも一部を露出させる請求項１〜４の何れか一項に記載の光源ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を備えた光源ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具等の照明モジュールにおいて、半導体発光素子を備えた光源ユニットを半田付けによりプリント基板に装着する技術が知られている。例えば、図１１に示す光源ユニット５１では、絶縁パッケージ５２に光源ベース５３がモールドされ、光源ベース５３の上面にＬＥＤ５４が実装され、光源ベース５３の下面に設けられた電極５５が半田５６によってプリント基板５７の配線パターン５８に接合されている。特許文献１には、光源ユニットの電極をプリント回路基板上のランドに精度よく半田接続する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、半田等のろう材は温度変化の繰り返しにより劣化しやすいため、厳しい温度環境下（−３０°Ｃ〜８０°Ｃ）で使用される車両用灯具等の照明モジュールでは、光源ユニットの接合力が経時的に低下し、電気接続の信頼性に不安が残るうえ、半田の流動性によって半導体発光素子の位置が変動しやすいという問題があった。また、半田印刷機、搭載機、フロー・リフロー装置等の専用機器やその保守技術者を必要とするため、照明モジュールの製造ラインが複雑化し製造コストも高くつくという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電気接続の信頼性が高く、半導体発光素子を高精度に位置決めでき、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できる光源ユニット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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明による光源ユニットの製造方法は、導電性プレートにベースと端子片を形成する工程と、ベースの上に半導体発光素子を実装する工程と、半導体発光素子を収容するパッケージを絶縁材料で成形する工程と、パッケージの外側で端子片を折り曲げる工程とを含み、導電性プレートに端子片を形成する工程において、該端子片に弾性変形可能な圧接端子を形成することを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、光源ユニットの圧接端子がプリント基板の端子孔に圧入され、圧接端子の弾性復元力によって光源ユニットがプリント基板に組み付けられる。このとき、圧接端子をプリント基板の端子孔に容易に圧入できるように、光源ユニットの端子片を折り曲げる工程において、圧接端子をパッケージに対して略直角となる向きに配置しておくのが望ましい。なお、圧接端子としては、強力な圧接力が得られる点でプレスフィット端子を使用できる。
【０００８】
また、光源ユニットの組み付けに際して、半導体発光素子を収めたパッケージを直接加圧することなく、圧接端子を端子孔に圧入できるように、光源ユニットの端子片に加圧用の肩部を設けておくのが望ましい。具体的には、端子片を折り曲げる工程において、端子片の基端にベースと同一平面内に含まれる肩部をパッケージの側方へ突出するように形成することができる。
【０００９】
さらに、電気極性を誤った状態で光源ユニットをプリント基板に組み付けてしまわないように、導電性プレートに端子片を形成する工程において、ベースの相反する側にそれぞれ異なる数の端子片を形成するのが好ましい。
【００１０】
一方、光源ユニットの使用形態では、半導体発光素子の発熱をプリント基板に放散させるために、光源ユニットとプリント基板の間に放熱部材を介在させるのが望ましい。そのために、パッケージを成形する工程において、パッケージの下面に放熱部材を収容するための開口部を予め用意しておき、この開口部にベースの少なくとも一部を露出させておくとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、光源ユニットの端子片に弾性変形可能な圧接端子が形成されているので、圧接端子の弾性復元力によって光源ユニットをプリント基板の端子孔に長期間強力に保持することができる。このため、半田付けによる場合と比較し、プリント基板に対する光源ユニットの電気接続を信頼性の高いものとすることができるとともに、プリント基板に対して半導体発光素子を高精度に位置決めすることもできる。また、圧接端子を圧入することで光源ユニットの電気接続が確立されるため、半田付け用の設備機器や技術者を不要にし、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す照明モジュールの平面図である。
【図２】光源ユニットの組付構造を示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】圧接端子の形状および作用を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】導電性プレートにベースと端子片を形成する工程を示す説明図である。
【図５】ベースに半導体発光素子を実装する工程を示す説明図である。
【図６】パッケージを成形する工程を示す説明図である。
【図７】端子片を折り曲げる工程を示す説明図である。
【図８】圧接端子の変形例を示す平面および立面図である。
【図９】圧接端子の別の変形例を示す平面および立面図である。
【図１０】端子片の変形例を示す平面および立面図である。
【図１１】従来の光源ユニットの組付構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す照明モジュール１は、例えば、車両用灯具の灯具ボディ（図示略）内に取り付けられるプリント基板２を備えている。プリント基板２上には、半導体発光素子としてのＬＥＤ３を備えた複数の光源ユニット４が装着されるとともに、車載バッテリー等の外部電源（図示略）に接続されるコネクタ、例えば半田接続が不要なカードエッジコネクタ５が設けられている。そして、カードエッジコネクタ５がプリント基板２上の配線パターン１４（図２参照）を介して各光源ユニット４のＬＥＤ３に電気接続され、外部電源から入力された電力が各ＬＥＤ３に供給される。
【００１４】
なお、プリント基板２として、図１には平面基板が代表的に示されているが、これに代えて立体基板を使用することもできる。また、照明モジュール１は、車両用灯具に限定されず、住宅用の照明器具などに使用することもできる。光源ユニット４の半導体発光素子には、ＬＥＤ３のほかに、半導体レーザーを使用することもできる。
【００１５】
図２に示すように、光源ユニット４は電気絶縁性のプリント基板２の表面に装着され、プリント基板２の裏面に放熱シート１２を介して放熱板１３が配置されている。プリント基板２の表裏両面には配線パターン１４が銅メッキにより形成され、その大部分が電気絶縁材料からなるレジスト１５で被覆されている。レジスト１５は光源ユニット４の装着領域とその周辺から除去され、除去された部分の配線パターン１４に複数の端子孔１６と放熱用銅箔部１７が設けられている。端子孔１６は、内面が配線パターン１４と同じ銅メッで被覆されたスルーホールであり、配線パターン１４を介してカードエッジコネクタ５に電気接続されている。
【００１６】
光源ユニット４は、導電性のプレート７と電気絶縁性のパッケージ１９を備えている。パッケージ１９の底部にはＬＥＤ３の熱を逃がす開口部１９ａが形成され、開口部１９ａに放熱パッド、放熱グリスまたは金属板からなる放熱用伝熱部材２０が収められ、開口部１９ａの内面により位置決めされた状態で、光源ユニット４と放熱用銅箔部１７との間に介装されている。ＬＥＤ（チップ）３は蛍光材混入樹脂２１でパッケージ１９の内側に封入され、ＬＥＤ３の発熱が放熱用伝熱部材２０、放熱用銅箔部１７、配線パターン１４および放熱シート１２を介して放熱板１３に伝導され、照明モジュール１の周囲に放出される。
【００１７】
導電性プレート７には、ＬＥＤ３が実装されるベース８と、プリント基板２の配線パターン１４に電気的に接続される端子片９とが一体的に形成されている。ベース８は、上面がＬＥＤ３を支持し、下面がパッケージ開口部１９ａに露出するように形成されている。端子片９は、通常の半導体パッケージと同様に、Ｌ字形またはＵ字形のリードフレーム構造を備え、組付時にパッケージ１９が直接加圧されないように、端子片９の基端に肩部９ａがパッケージ１９の外側に飛び出すように設けられている。また、組付時にＬＥＤ３の極性を誤認しないように、端子片９はベース８の相反する側にそれぞれ異なる本数で形成されている（図４参照）。
【００１８】
図３に示すように、端子片９はパッケージ１９から下向きに折り曲げられ、その下端にプリント基板２の端子孔１６に圧入される圧接端子１０が形成されている。図示例の圧接端子１０は、縦方向の長穴１０ａを備えたプレスフィット端子であって、端子孔１６に圧入されたときに、端子孔１６の内面（銅メッキ部分）と接触し、端子片９の圧入方向と直交する方向へ弾性変形し、圧入後の弾性復元力によって光源ユニット４をプリント基板２に強力に保持するようになっている。なお、圧接端子１０は、その下端がプリント基板２の下面から露出しないような長さで形成するのが望ましい。
【００１９】
次に、光源ユニット４の製造方法を図４〜図７に従って説明する。上記構成の光源ユニット４を製造するにあたり、まず、図４に示すように、所定の大きさに形成された導電性プレート７を用意し、プレス、レーザーカット、エッチング等の加工手段を用いて、導電性プレート７にベース８と端子片９を形成する。このとき、端子片９をベース８の一方側に３本、ベース８の反対側に４本形成するなど、ベース８の相反する側にそれぞれ異なる本数の端子片９を形成するとともに、各端子片９の先端に弾性変形可能な圧接端子１０を形成する。
【００２０】
続いて、図５に示すように、ベース８の上にＬＥＤ３を実装し、ＬＥＤ３のアノード（図示略）をベース３に接続する。次に、図６に示すように、導電性プレート７の一部がモールドされるようにパッケージ１９を絶縁材料で成形し、パッケージ１９の下面に放熱用伝熱部材２０（図２参照）を収容するための開口部１９ａを形成し、この開口部１９ａにベース８の下面を露出させる。そして、ＬＥＤ３のカソードをワイヤ２４で同じ極性の端子片９に接続したのち、パッケージ１９内部に蛍光剤混入樹脂２１を充填し、これによってＬＥＤ３およびワイヤ２４を封入する。
【００２１】
その後、図７に示すように、パッケージ１９の外側で各端子片９を折り曲げ、ベース８および端子片９を導電性プレート７から切り離して、光源ユニット４を完成する。この折り曲げ工程では、端子片９の肩部９ａより先端側の部分、つまり圧接端子１０を含む部分をパッケージ１９に対して直角となる向きに配置し、肩部９ａをベース８と同一平面内でパッケージ１９の側方へ突出させる。なお、ベース８および端子片９を導電性プレート７から切り離す工程は、端子片９を折り曲げる前に行ってもよく、折り曲げた後に行ってもよい。
【００２２】
上記方法により製造された光源ユニット４によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）  端子片９に圧接端子１０が形成されているので、圧接端子１０の弾性復元力によって光源ユニット４をプリント基板２に対して長期間強力に保持することができる。
（ｂ）  圧接端子１０の弾性は、半田等のろう材とは異なり、温度条件によって劣化しないため、車両用灯具などの過酷な温度環境下でも、プリント基板２と光源ユニット４の間における電気接続を良好に維持し、照明モジュール１を長期にわたって信頼性よく動作させることができる。
【００２３】
（ｃ）  圧接端子１０をプリント基板２の端子孔１６に圧入することで光源ユニットの電気接続が確立されるため、半田付け用の設備機器や技術者を不要にし、照明モジュールの製造ラインを簡単かつ安価に構成できる。
（ｄ）  また、圧入により光源ユニット４の位置が定まるため、組付時における光源ユニットの位置変動を防止し、プリント基板２に対するＬＥＤ３の位置精度を高めることもできる。
【００２４】
（ｅ）  端子片９がパッケージ１９に対して直角に折り曲げられるとともに、端子片９の肩部９ａがパッケージ１９の側方へ突出しているので、組み付けに際して、パッケージ１９ではなく肩部９ａを加圧して、圧接端子１０を端子孔１６に容易に圧入することができる。
（ｆ）  ベース８の相反する側に異なる本数の端子片９が形成されているため、ＬＥＤ３の極性を誤った状態で光源ユニット４をプリント基板２に組み付けるおそれがない。
（ｇ）  ベース８の下面がパッケージ１９の開口部１９ａ露出しているので、光源ユニット４の使用時に、開口部１９ａに収容した放熱用伝熱部材２０を介してＬＥＤ３の発熱をプリント基板２に効率よく伝えることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜変更して実施することも可能である。
（ア）  図８に示すように、端子片９に圧接端子１０の挿入限度位置を決めるストッパ２７を設けること。こうすれば、圧接端子１０がプリント基板２の下側にある導電性部材や放熱部材と接触することを未然に防止できる。
（イ）圧接端子１０の形状は、図３に示す環状に限定されず、図９に示すように、一部が開いた略Ｕ字形とすることもできる。
（ウ）  使用状態におけるプリント基板２と光源ユニット４の熱膨張差を吸収するために、図１０に示すように、端子片９の一部に屈曲部２８を凹設すること。
【符号の説明】
【００２６】
１ 照明モジュール
２ プリント基板
３ ＬＥＤ
４ 光源ユニット
７ 導電性プレート
８ ベース
９ 端子片
１０ 圧接端子
１６ 端子孔
１９ パッケージ
１９ａ 開口部
２０ 放熱用伝熱部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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