CN105972533A - 光源模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使光源的散热性提高的技术。本发明的某种方式的光源模块(1)具备：光源(100)，其具有发光元件、对该发光元件进行支撑的管座(106)、以及一端侧与发光元件电连接的端子(110)；配线基板(200)，其与端子(110)的另一端侧电连接，用于将端子(110)与外部供电端子(600)电连接；以及热扩散部件(300)，其配置于管座(106)及配线基板(200)之间，与发光元件热连接。

Description

光源模块
技术领域
本发明涉及一种光源模块，特别地，涉及在汽车等的车辆用的灯具中使用的光源模块。
背景技术
当前，已知具有下述构造的光源模块，即，激光光源搭载于电路基板上，该激光光源具有激光元件、和搭载该激光元件的金属制的管座(stem)(例如，参照专利文献1)。在该光源模块中，激光光源在被压入金属制的散热板的孔中的状态下与电路基板连接。并且，管座的侧面和散热板的孔的侧面接触，激光光源的热量从管座的侧面传递至散热板。
专利文献1：日本特开2006－278361号公报
本发明人对上述现有的光源模块进行了专心研究，其结果，认识到在现有的光源模块中，存在使光源的散热性提高的余地。
发明内容
本发明就是鉴于上述状况而提出的，其目的在于提供使光源的散热性提高的技术。
为了解决上述课题，本发明的某种方式是光源模块。该光源模块具备：光源，其具有发光元件、对该发光元件进行支撑的管座、以及一端侧与发光元件电连接的端子；配线基板，其与端子的另一端侧电连接，用于将端子与外部供电端子电连接；以及热扩散部件，其配置于管座及配线基板之间，与发光元件热连接。根据该方式，能够使光源的散热性提高。
在上述方式中，也可以是热扩散部件具有：第1表面，其朝向配线基板侧；第2表面，其朝向配线基板侧，并且位于与第1表面相比从配线基板分离的位置；以及贯通孔，其从该第2表面延伸至光源侧的表面，从光源、热扩散部件及配线基板的层叠方向观察，配线基板以配线基板的端部区域与第2表面重叠的方式配置，端子***贯通孔中，在端部区域与配线基板电连接。根据该方式，能够抑制光源和配线基板之间的连接可靠性下降。在该方式中，也可以还具有绝缘性的挠性部件，其配置于第2表面和端部区域之间。根据该方式，能够确保配线基板和热扩散部件之间的电绝缘。
在上述任一种方式中，也可以是配线基板和端子通过连接部件而彼此固定，端子具有曲部，该曲部与热扩散部件、端子、配线基板及连接部件中的至少1个的尺寸变化相伴而变形。根据该方式，能够进一步抑制光源和配线基板之间的连接可靠性下降。另外，在上述任一种方式中，也可以是热扩散部件具有与散热器连接的连接面，连接面位于与配线基板相比更加远离光源的位置。根据该方式，能够提高散热器的配置的自由度。
发明的效果
根据本发明，能够提供使光源的散热性提高的技术。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的光源模块的概略构造的剖视图。
图2是表示实施方式1所涉及的光源模块的概略构造的斜视图。
图3是表示光源的概略构造的剖视图。
图4是放大表示实施方式1所涉及的光源模块的连接部周边的剖视图。
图5是放大表示实施方式2所涉及的光源模块的连接部周边的剖视图。
图6是表示实施方式3所涉及的光源模块所具有的光源的概略构造的剖视图。
图7是用于说明与热扩散部件、端子、配线基板及连接部件中的至少1个的尺寸变化相伴的、曲部的变形的示意图。
标号的说明
1 光源模块，100 光源，104 发光元件，106 管座，108、110 端子，108a、110a 曲部，200 配线基板，204 连接部，204a 连接部件，208 端部区域，300 热扩散部件，302 连接面，304 第1表面，306第2表面，400 散热器，600 外部供电端子，700 挠性部件。
具体实施方式
下面，参照附图并基于优选的实施方式对本发明进行说明。对各图中示出的相同或等同的结构要素、部件、处理标注相同的标号，适当省略重复的说明。另外，实施方式是例示而非对发明进行限定，实施方式中记述的全部特征及其组合不一定是发明的本质内容。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1所涉及的光源模块的概略构造的剖视图。在图1中，省略了光源100及外部供电端子600的内部构造的图示。另外，省略了除承载部206以外的配线图案的图示。图2是表示实施方式1所涉及的光源模块的概略构造的斜视图。图3是表示光源的概略构造的剖视图。本实施方式所涉及的光源模块1例如在车辆用灯具中使用。如图1及图2所示，光源模块1具有光源100、配线基板200和热扩散部件300。
如图1～图3所示，在光源100中，作为主要结构而具有罩102、发光元件104、管座106、和至少2个端子108、110。光源100例如是当前公知的CAN封装件。即，光源100具有下述构造，即，端子108、110从收容有发光元件104的空间贯穿管座106，向外部延伸。由此，端子108、110从成为光源100的主要的散热面的、管座106的主表面凸出。光源100利用激光对荧光体进行激励而生成白色光。
具体地说，光源100具有由罩102和管座106形成的内部空间103。发光元件104收容在该内部空间103中。内部空间103被气密地封装。发光元件104是当前公知的激光元件，激光的波长区域例如是380～470nm。管座106是金属制的板状部件，对发光元件104进行支撑。具体地说，散热块112被固定于管座106的与内部空间103接触的表面。另外，辅助安装件(submount)114固定于散热块112，发光元件104安装于辅助安装件114。因此，管座106经由散热块112及辅助安装件114而对发光元件104进行支撑。
发光元件104的一个电极与一个端子108的一端侧电连接。发光元件104的另一个电极与另一个端子110的一端侧电连接。端子108、110在与管座106电绝缘的状态下固定于管座106。在罩102的上表面，设置用于将发光元件104的光取出至外部的窗102a。在窗102a处设置对发光元件104的光的至少一部分进行波长变换的波长变换部116。作为波长变换部116，例示出使粉体荧光体分散于透明树脂或玻璃中而形成的材料、或对粉体荧光体进行烧结而得到的陶瓷等。透镜118设置于发光元件104和波长变换部116之间的、发光元件104的出射光的光路上。透镜118例如是将从发光元件104射出的光变换为平行光的准直透镜。
配线基板200是用于将光源100的端子108、110与外部供电端子600电连接的部件。配线基板200例如是当前公知的印刷配线基板。配线基板200具有玻璃环氧基板等的树脂制的基板202、和形成于该基板202的表面的导电性的配线图案(未图示)。因此，配线基板200在一定程度上能够进行弹性变形。基板202在搭载光源100的区域中具有贯通孔202a。配线图案在搭载光源100的区域中具有承载部206。在本实施方式中，承载部206具有从基板202的一个主表面经由贯通孔202a的内壁面而延伸至基板202的另一个主表面的、通孔电极构造。由此，能够使端子108、110和承载部206通过连接部件204a而接合的面积增加。
端子108、110的另一端侧***基板202的贯通孔202a中。端子108、110的另一端侧和配线图案的承载部206通过焊料等连接部件204a而固定并彼此电连接。由此，形成配线基板200和端子108、110之间的连接部204。
外部供电端子600设置于基板202的规定区域、例如周缘部。在本实施方式中，承载部206配置于配线基板200的端部区域208，外部供电端子600配置于与端部区域208相反侧的端部区域。承载部206和外部供电端子600排列的方向、即配线基板200的延伸方向是与光源100、热扩散部件300和配线基板200的层叠方向相交的方向。另外，在本实施方式中，外部供电端子600具有连接器形状。
外部电源与外部供电端子600连接。另外，配线(未图示)与外部供电端子600和承载部206电连接。因此，如果外部电源与外部供电端子600连接，则经由外部供电端子600、配线图案、连接部204及端子108、110，电力被供给至发光元件104。另外，对发光元件104的输出进行控制的控制电路、或对光源100的温度进行检测的热敏电阻(均未图示)设置于基板202。
热扩散部件300由金属等导热性高的材料构成。作为用作热扩散部件300的金属，能够举出铝等。热扩散部件300的至少一部分配置于光源100的管座106、和配线基板200之间，与发光元件104热连接。热扩散部件300例如由螺钉等紧固件(未图示)固定于配线基板200。热扩散部件300在与基板202的贯通孔202a相对应的位置处具有贯通孔300a。端子108、110***贯通孔300a及贯通孔202a中，在连接部204处，前端部与承载部206电连接。
通过热扩散部件300，能够使由发光元件104所产生的热量进行扩散。由发光元件104所产生的热量经由辅助安装件114、散热块112及管座106而传递至热扩散部件300。热扩散部件300与管座106的主表面进行面接触。因此，与热扩散部件300仅与管座106的侧面接触的情况相比，能够使管座106和热扩散部件300的接触面积增大。因此，能够提高光源100的散热性。
热扩散部件300具有与散热器400连接的连接面302。热扩散部件300和散热器400在散热器400与连接面302抵接的状态下，通过螺钉等紧固件500而彼此固定。传递至热扩散部件300的热量主要经由散热器400进行散热。连接面302配置于与配线基板200相比更加远离光源100的位置。由此，在光源100、热扩散部件300以及配线基板200的层叠方向上，通过将连接面302的位置相对于配线基板200的位置进行偏移，从而能够避免散热器400和配线基板200进行干涉。因此，散热器400的配置的自由度提高，另外能够实现散热器400的大型化。
下面，更详细地说明热扩散部件300的形状和配线基板200的配置。如上所述，热扩散部件300由配线基板200和管座106进行夹持。由此，通过将热扩散部件300配置于光源100和配线基板200之间，从而能够使光源100的散热性提高。
但是，热扩散部件300在由于光源100的热量而导致温度上升、以及由于散热而导致温度下降时，进行膨胀或收缩而尺寸变化。在上述构造中，例如如果热扩散部件300进行热膨胀而尺寸变大，则在光源模块1中产生对光源100和连接部204之间的间隔进行扩大的力A(由图1中的箭头A所示方向的力)。同样地，端子108、110、配线基板200及连接部件204a也由于热量的吸收、释放而温度变化，与此相伴进行膨胀或收缩而尺寸变化。并且，由于该尺寸变化，也能够产生力A。如果产生该力A，则对连接部204施加应力，其结果，有可能在连接部件204a处产生裂纹等，光源100和配线基板200之间的连接可靠性下降。
对此，本实施方式的光源模块1具有以下说明的构造。图4是放大表示实施方式1所涉及的光源模块的连接部周边的剖视图。在图4中，省略了光源100的内部构造的图示、和除承载部206以外的配线图案的图示。
如图4所示，热扩散部件300具有：第1表面304，其朝向配线基板200侧；以及第2表面306，其朝向配线基板200侧，并且位于与第1表面304相比从配线基板分离的位置。在本实施方式中，第1表面304与配线基板200直接接触，但也可以将其他部件***第1表面304和配线基板200之间。
即，如图2及图4所示，热扩散部件300具有：大致平板状的基座部308，其具有切口部308a；以及包覆部310，其从基座部308凸出至光源100侧，覆盖切口部308a。基座部308具有连接面302。光源100搭载于包覆部310的一个主表面侧。由切口部308a的内侧面和包覆部310的另一个主表面形成配线基板200的***部。凹部312设置于包覆部310的另一个主表面。凹部312的底面是第2表面306。另外，包覆部310的另一个主表面中的、除设置有凹部312的区域以外的区域是第1表面304。贯通孔300a设置于包覆部310，从第2表面306延伸至包覆部310的光源100侧的表面。
配线基板200的对承载部206进行配置的端部区域208侧被***至***部中。因此，从光源100、热扩散部件300及配线基板200的层叠方向B(由图4中的箭头B所示的方向)观察，配线基板200以端部区域208与第2表面306重叠的方式配置。并且，端子108、110***至贯通孔300a及贯通孔202a中，在端部区域208与配线基板200的承载部206电连接。配线基板200例如通过螺钉等紧固件(未图示)，而被固定于热扩散部件300的第1表面304。端部区域208例如是从基板202的端部(最外端)直至承载部206为止的区域。
第2表面306与第1表面304相比从配线基板200分离。因此，在配线基板200固定于热扩散部件300的状态下，在端部区域208和第2表面306之间，产生至少与凹部312的深度值相对应的间隙。另外，端部区域208未固定于***部内，成为自由端。因此，配线基板200能够与热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化相伴地，通过自身的弹性而使端部区域208进行位移。
具体地说，如果热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化而产生力A，则向光源100和配线基板200排列的方向进行位移的力施加于连接部204。如果该力施加于连接部204，则配线基板200将与第1表面304接触的部分作为支点而进行弹性变形，端部区域208进行位移。由此，容许与热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化相伴的、连接部204的位移，其结果，施加于连接部204的应力得到缓和。即，配线基板200作为下述应力缓和机构起作用，即，使由于热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化而施加于连接部204的应力缓和。另外，由于在端部区域208和第2表面306之间存在间隙，因此能够确保承载部206和热扩散部件300之间的电绝缘。
如以上说明所述，本实施方式所涉及的光源模块1具有热扩散部件300，该热扩散部件300配置于管座106和配线基板200之间，与发光元件104热连接。由此，与现有所示使热扩散部件与管座的侧面接触的情况相比，能够使管座和热扩散部件之间的接触面积增大。其结果，能够使光源100的散热性提高。
另外，热扩散部件300具有：第1表面304，其朝向配线基板200侧；以及第2表面306，其朝向配线基板200侧，并且位于与第1表面304相比从配线基板200分离的位置。配线基板200以端部区域208的朝向热扩散部件300侧的表面与第2表面306相对的方式配置。并且，端子108、110在端部区域208中与配线基板200电连接。由此，能够使端部区域208与热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化相伴而进行位移。其结果，能够抑制光源100和配线基板200之间的连接可靠性下降。因此，能够同时实现光源100的散热性的提高、抑制光源100和配线基板200之间的连接可靠性的下降。
(实施方式2)
实施方式2所涉及的光源模块1除了还具有挠性部件700这一点以外，与实施方式1所涉及的光源模块1的结构是共通的。下面，针对实施方式2所涉及的光源模块1，以与实施方式1不同的结构为中心进行说明，针对共通的结构，简单地进行说明或者省略说明。
图5是放大表示实施方式2所涉及的光源模块的连接部周边的剖视图。在图5中，省略了光源100的内部构造的图示、和除承载部206以外的配线图案的图示。如图5所示，本实施方式所涉及的光源模块1在实施方式1中所说明的结构的基础上具有挠性部件700。
挠性部件700由橡胶等绝缘性材料构成，配置于第2表面306和端部区域208之间。由此，能够更可靠地确保承载部206和热扩散部件300之间的电绝缘。另外，在本实施方式中，挠性部件700还在贯通孔300a的内壁面和端子108、110之间进行延伸。由此，还能够更可靠地确保端子108、110和热扩散部件300之间的电绝缘。
挠性部件700中的介于端部区域208和第2表面306之间的部分，朝向端部区域208侧的表面的至少一部分与第1表面304大致共面。即，挠性部件700的朝向端部区域208侧的表面和第1表面304位于同一平面内。因此，在配线基板200固定于热扩散部件300的第1表面304的状态下，配线基板200和挠性部件700抵接。由此，能够使配线基板200的姿态稳定。挠性部件700可在能够对与热扩散部件300等的尺寸变化相伴的端部区域208的位移进行吸收的程度内进行弹性变形。由此，端部区域208即使与挠性部件700抵接，也能够与热扩散部件300等的尺寸变化相伴而进行位移。另外，例如能够通过挠性部件700，对在光源模块1由于来自外部的力而进行振动的情况下施加于连接部204的应力进行吸收。
另外，由于挠性部件700与端部区域208抵接，因此能够使第1表面304进一步从连接部204分离。即，能够扩大第2表面306的延伸范围。由此，由于能够使配线基板200进行弹性变形时的支点从端部区域208分离，因此配线基板200变得更容易进行弹性变形。其结果，能够使施加于连接部204的应力更可靠地缓和。
关于挠性部件700，与在贯通孔300a内延伸的部分相比，在第2表面306和端部区域208之间延伸的部分在配线基板200的延伸方向上的尺寸较大。由此，由于能够使挠性部件700与配线基板200抵接的面积增大，因此能够使配线基板200的姿态更稳定。
(实施方式3)
实施方式3所涉及的光源模块1除了端子108、110还具有曲部108a、110a这一点以外，与实施方式1所涉及的光源模块1是共通的。下面，针对实施方式3所涉及的光源模块1，以与实施方式1不同的结构为中心进行说明，针对共通的结构，省略说明。
图6是表示实施方式3所涉及的光源模块所具有的光源的概略构造的剖视图。图7是用于说明与热扩散部件、端子、配线基板及连接部件中的至少1个的尺寸变化相伴的、曲部的变形的示意图。图7中的左侧的图表示曲部的变形前的状态，右侧的图表示曲部的变形后的状态。
如图6所示，本实施方式所涉及的光源模块1所具有的光源100在端子108、110处设置有曲部108a、110a。曲部108a、110a与管座106相比设置于端子108、110的另一侧(与发光元件104的电极连接的侧的相反侧)。曲部108a、110a具有以向与光源100和配线基板200排列的方向相交的方向凸出的方式进行弯折而成的构造。即，曲部108a、110a具有弹簧构造，作为下述应力缓和机构起作用，即，使由于热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化而施加于连接部204的应力缓和。
如图7所示，曲部108a、110a与热扩散部件300、端子108、110、配线基板200及连接部件204a中的至少1个的尺寸变化相伴而进行变形。具体地说，如果热扩散部件300等变化而产生力A，则端子108、110被向其延伸方向拉拽，曲部108a、110a以接近直线状的方式变形。由此，端子108、110的两端部间的距离拉伸，容许与热扩散部件300等的尺寸变化相伴的、光源100和连接部204之间的距离的变化。其结果，施加于连接部204的应力得到缓和。因此，能够更可靠地抑制光源100和配线基板200之间的连接可靠性下降。
此外，曲部108a、110a也可以是弯曲而成的形状。或者，曲部108a、110a也可以是波纹(bellows)状。另外，曲部108a、110a也可以由在端子108、110的规定区域实施压扁加工和弯曲加工而成的扭结(kink)构成，或者也可以由导电性的带构成。另外，也可以通过使从贯通孔202a凸出的端子108、110的前端在基板202侧进行折返而形成曲部108a、110a。即，曲部108a、110a也可以由设置于端子108、110的前端部的钩爪部构成。
本发明不限定于上述的各实施方式或变形例，还能够对各实施方式或变形例进行组合，或者基于本领域技术人员的知识施加各种设计变更等更多变形，上述的组合、或者施加更多变形而得到的新的实施方式也包含于本发明的范围内。上述新的实施方式同时具有组合而成的实施方式、变形例及变形各自的效果。
实施方式1所涉及的光源模块1既可以设置挠性部件700及曲部108a、110a双方，也可以仅设置某一方。另外，在各实施方式中，光源100也可以是除了CAN封装件以外的激光光源。另外，发光元件104也可以是LED等。另外，在各实施方式中，光源100与外部供电端子600的位置相对应的姿态、即端子108、110的排列方向不限定于图示所示。

Claims (6)

1.一种光源模块，其特征在于，具备：
光源，其具有发光元件、对该发光元件进行支撑的管座、以及一端侧与所述发光元件电连接的端子；
配线基板，其与所述端子的另一端侧电连接，用于将所述端子与外部供电端子电连接；以及
热扩散部件，其配置于所述管座及所述配线基板之间，与所述发光元件热连接。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其中，
所述热扩散部件具有：第1表面，其朝向配线基板侧；第2表面，其朝向配线基板侧，并且位于与所述第1表面相比从所述配线基板分离的位置；以及贯通孔，其从该第2表面延伸至光源侧的表面，
从所述光源、所述热扩散部件及所述配线基板的层叠方向观察，所述配线基板以所述配线基板的端部区域与所述第2表面重叠的方式配置，
所述端子***所述贯通孔中，在所述端部区域与所述配线基板电连接。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其中，
还具有绝缘性的挠性部件，其配置于所述第2表面和所述端部区域之间。
4.根据权利要求2或3所述的光源模块，其中，
所述配线基板和所述端子通过连接部件而彼此固定，
所述端子具有曲部，该曲部与所述热扩散部件、所述端子、所述配线基板及所述连接部件中的至少1个的尺寸变化相伴而变形。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光源模块，其中，
所述热扩散部件具有与散热器连接的连接面，
所述连接面位于与所述配线基板相比更加远离所述光源的位置。
6.根据权利要求4所述的光源模块，其中，
所述热扩散部件具有与散热器连接的连接面，
所述连接面位于与所述配线基板相比更加远离所述光源的位置。
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