JP2007214474A - エッジライトとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの放熱基板としてセラミック基板を用いた場合、セラミック基板の加工が難しかった。
【解決手段】凹凸形状を有する棒状に切断されたリードフレーム１０２と金属板１１０を、導熱樹脂１０４を介して互いに絶縁した状態で一体化し、前記リードフレームの凸部の線単に切断面にＬＥＤ等の発光素子１００を実装し、エッジライトを構成することで、発光素子１００から発する熱を前記リードフレーム１０２や前記導熱樹脂１０４、更に金属板１１０に効率良く伝えることができるため、エッジライトの発光時の放熱効率を高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶テレビ等のバックライトを有する表示装置のバックライト等に使われるエッジライトとその製造方法に関するものである。

従来、液晶テレビ等のバックライトとしてのエッジライト（エッジライトとは液晶パネル側面や、液晶パネルの裏面にセットされた導光板を側面、つまりエッジ部から照らす棒状のライトを意味する）として、冷陰極管等が使われてきたが、近年の高演色化のニーズのため、ＬＥＤやレーザー等の半導体発光素子を、放熱性の基板の上に直線状に実装したものが求められていた。

図７は、従来のＬＥＤ発光素子の一例を示す断面図である。図７において、セラミック基板１に形成された凹部には、発光素子２が実装されている。また複数のセラミック基板１は、放熱板３の上に固定されている。また複数のセラミック基板１は、窓部４を有する接続基板５で電気的に接続されている。そしてＬＥＤから放射される光６は、接続基板５に形成された窓部４を介して、外部に放出される。なお図７において、凹部を有するセラミック基板１や接続基板５における配線及びＬＥＤの配線等は図示していない。そしてこうしたエッジライトは液晶等のバックライト、あるいはエッジライトとして使われている。

しかしＬＥＤ等の発光素子は、発熱によって発光効率、発光の色バランス等が影響を受けやすい。そのため発光素子の冷却が重要となるが、セラミック基板１は放熱性に優れるが、加工が難しく高価であるため、より安価で加工性に優れた放熱基板が求められていた。またこうした構造の発光素子は、放熱基板の底部に実装されることが多く、平行光源を形成するための光学設計が難しかった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−３１１７９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、発光素子を実装する放熱基板が、セラミック基板であったため、加工性やコスト面で不利になるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、セラミック基板の代わりに、一部が凹凸形状に切断された複数本のリードフレームを、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂で固定し、前記複数のリードフレームの凸部の先端に発光素子を実装することで、光学設計が容易で、低コスト化が可能なエッジライトとその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のエッジライト及びその製造方法によって得られたエッジライトは、ＬＥＤや半導体レーザー等の発光素子によって発生した熱を効率的に拡散する構造を有するため、ＬＥＤ等の発光素子を有効に冷却できる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるエッジライトについて、図１を用いて説明する。

図１は実施の形態１におけるエッジライトを示す斜視図である。図１において、１００は発光素子、１０２はリードフレーム、１０４は導熱樹脂、１０６は矢印、１０８は点線、１１０は金属板である。図１において、リードフレーム１０２の片側（発光素子１００が実装される側）には、所定の凹凸形状が打抜き等で形成され、残りの片面は直線状（金属板１１０に面する側）に加工されている。そしてこの形状の複数のリードフレーム１０２が、導熱樹脂１０４により、互いに平行になるように一体化されている。そしてリードフレーム１０２の凸部の頂点の前記リードフレーム１０２の切断面に発光素子１００が実装される。点線１０８は、発光素子１００が矢印１０６ｄに示すように実装される位置を示す。そしてリードフレーム１０２の凸部の頂点に実装された発光素子１００から放射される光は１０６ａが示すように、エッジライトの前方に照射される。また発光素子１００から側面に放射された光は、リードフレーム１０２の凹凸形状によって矢印１０６ｂに示すように、前方に反射される。また発光素子１００に発生した熱は、矢印１０６ｃに示すように、リードフレーム１０２を介して拡散する。そしてリードフレーム１０２の熱は、矢印１０６ｃが示すように、導熱樹脂１０４を介して、金属板１１０へと伝わる。こうして発光素子１００を冷却する。

なお発光素子１００は、ＬＥＤやレーザー等の発光素子であり、例えば、チップ状の発光素子である（チップ状とは、発光素子が樹脂封止され、所定の外部電極が取り付けられた状態をいう）であっても、ベアチップであっても良い。図１で示すエッジライトは、複数のリードフレーム１０２と、金属板１１０とが、導熱樹脂１０４によって一体化されたものであり、そのリードフレーム１０２の側面（あるいは、板状のリードフレーム素材を金型等で打抜いてできる、その打ち抜き面）に凹凸面を有する。そしてリードフレーム１０２や導熱樹脂１０４からなる凸部の先端に発光素子１００が実装される。

こうして発光素子１００からの光を、周辺に設けた反射部（図１の場合、リードフレーム１０２や導熱樹脂１０４で形成した凸部に相当）で前方に効率的に反射させる。このようにリードフレーム１０２や導熱樹脂１０４の一部を、発光素子１００から発する光を前方に反射するリフレクターとすることができ、更に発光素子１００の保護部とすることができる。

なお図１において、リードフレーム１０２は、リードフレーム１０２となる長尺の板素材を金型（あるいはプレス加工）やエッチング等で所定の凹凸形状に加工した（つまり切断した）ものである。ここでリードフレーム１０２としては、棒状の一側面に凹凸形状があるように加工されたもので、例えば肉厚０．５ｍｍ、幅０．５〜２ｍｍ（これは図１に示すようにリードフレームの一側面には凹凸を含むためである）、長さ１００〜５００ｍｍのような、棒状なものである。このリードフレーム１０２を複数枚、平行状態にしたまま導熱樹脂１０４で固定している。なおリードフレーム１０２と同時に金属板１１０を一体成型することができる。

その後、図１に示すように、発光素子１００を、リードフレーム１０２の凸部の頂点に実装する。例えば、図１に示す成型後の導熱樹脂１０４の厚みを０．５ｍｍとし、前記リードフレーム（例えば、肉厚０．５ｍｍ、幅０．５〜２ｍｍ、長さ１００〜５００ｍｍ）の肉厚を０．５ｍｍとした場合、図１に示すエッジライトの幅は、０．５ｍｍ×２＋０．５ｍｍ＝１．５ｍｍとなる。そしてエッジライトの高さは０．５〜２ｍｍとなる。なおエッジライトの高さ２ｍｍの根拠は、リードフレーム（０．５〜２ｍｍ）に起因する。そして図１に示すようにリードフレーム１０２の低い側の凸部の頂点に発光素子１００を実装することで、発光素子１００から発せられる光を隣接するリードフレーム１０２や導熱樹脂１０４の凸部で、リードフレームの前方に効率良く反射できる。こうして、幅１．５ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ１００〜５００ｍｍのエッジライトが形成できる。

次に図２を用いて発光素子の発光安定性を改善する場合について説明する。

図２はエッジライトに保護素子やリフレクターを取り付ける様子を示す斜視図である。図２において、１１２はリフレクター、１１４は保護素子である。図２において、リードフレーム１０２ｂは浮島状態（給電用のリードフレーム１０２ａから電気的に浮いたパターンとなっていることを意味する）となっている。このように浮島状のリードフレーム１０２ｂを用い、保護素子１１４を介して発光素子１００を、電流供給源となるリードフレーム１０２ａに接続することで、発光素子１００の発光を安定化できる。ここで保護素子１１４としては、角チップ抵抗器等を用いることができる。このように複数の発光素子１００を並列接続した状態で点灯させる場合、個々の発光素子１００にそれぞれ直列して保護素子１１４を介して電流供給することができる。

ここで発光素子１００に保護素子１１４を直列に入れる理由は、発光素子１００に過度なストレス（温度、電流、電圧等）が加わることで破壊することを防止する。その結果、発光素子１００を絶対最大定格未満で使用できる。またこの保護素子１１４を最適化設計することで、複数の発光素子１００間での発光バラツキを低減することも可能となる。

図２に示すように、浮島状のリードフレーム１０２ｂをエッジライトの一部に形成することで、エッジライトに保護素子等を導入できるため、発光素子１００の長寿命化が可能となる。なお図２において、点線１０８は、発光素子１００や保護素子１１４の実装する位置を示すものであり、発光素子１００や保護素子１１４は、矢印１０６で示されるようにして、リードフレーム１０２ａ、１０２ｂ上に実装されることになる。なお発光素子１００や保護素子１１４は、エッジライトの同一面に実装される必要は無い。発光素子１００をエッジライトの第１の側面（例えば上面）、保護素子１１４を前記エッジライトの第２の側面（例えば側面）に実装しても良い。また浮島状のリードフレーム１０２ｂの形状、個数、配置等はエッジライトの使用用途に応じて最適化できることは言うまでもない。

このように、保護素子１１４を用いた場合も、発光素子１００を一段持ち上げた位置に実装することで、発光素子１００から放射される光を、灯台から発せられる光のように色々な用途に活用しやすい。具体的には、図２に示すように、リフレクター１１２を矢印１０６に示すようにセットすることで、発光素子１００から放たれた光を、リフレクター１１２の側面を反射面として前方に反射できる。

図３は、凹凸を有するリードフレーム１０２ａを用いたエッジライトを示す斜視図である。図３に示すように、凹凸状に折り曲げられたリードフレーム１０２ａと板状のリードフレーム１０２ｂを、導熱樹脂１０４ａを介して貼り付けることでエッジライトを形成できる。なお図３に示すようにエッジライトの片側には凸部を形成し、この凸部の頂点の点線１０８ａが示す位置に、発光素子１００を矢印１０６ａのように実装する。またリードフレーム１０２ｂの、リードフレーム１０２ａが形成されていない側にも導熱樹脂１０４ｂを形成することが望ましい。このように導熱樹脂１０４ｂを形成することで、リードフレーム１０２ａを絶縁できるため、他の部材（図３には図示していない）の上に取り付ける際に、リードフレーム１０２ａを再度絶縁する必要がなくなる。また図３では、導熱樹脂１０４ｂの下には金属板（例えば図１の１１０）は図示していないが、この部分に金属板を形成し、導熱樹脂１０４ｂで固定することも可能である。

また必要に応じて、リフレクター１１２を追加しても良い。リフレクター１１２は、図２に示した台形以外に、リング状（あるいはドーナツ状に）とすることもできる。またリフレクター１１２の側面（発光素子１００からの光を反射させる面）の形状は、底部に向かって狭くなる形状が形成できるが、これは光の反射効率を高めるためである。またリフレクター１１２の側面（発光素子１００からの光を前方に反射させる面）を放物線や二次曲線、三次曲線等とすることで、エッジライトとしての光の放射方向を最適化できることは言うまでもない。またリフレクター１１２をエッジライトから左右にはみ出させても良い。

図３において、保護素子１１４は、リードフレームの端部に示す点線１０８ｂの位置に実装できる。こうすることで、複数個の発光素子１００を直列にした状態で、一つの保護素子１１４で対応できる。

次に図４を用いて、エッジライトの製造方法の一例について説明する。図４は、エッジライトの製造方法を示す斜視図である。図４（Ａ）において、リードフレーム１０２ａは、所定の金型（図示していない）を用いて所定形状に打抜かれ、更に所定の凹凸状態に折り曲げられたものである。そしてこの凹凸を有するように折り曲げられたリードフレーム１０２ａと、もう一枚のリードフレーム１０２ｂ（図４（Ａ）では折り曲げられていないリードフレーム）を、途中に導熱樹脂１０４ａを挟んだ状態にセットする。なおリードフレーム１０２ｂの、リードフレーム１０２ａでない側にも導熱樹脂１０４ｂをセットすることが望ましい。これはリードフレーム１０２ｂを下地となる筐体（図示していない）から絶縁するためである。

次に図４（Ａ）の矢印１０６ａが示すように、金型（図示していない）を用いて、リードフレーム１０２ａ、１０２ｂ、導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂを一体化する。この時、熱プレスを用いて、被プレス物を加熱し、導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂが軟化され、所定形状に保った状態で熱硬化させる。なお導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂは図４（Ａ）に示すように、予め予備成型しておくことが望ましい。例えば、円柱状（あるいは楕円柱状）とすることで、プレス時に導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂとリードフレーム１０２ａ、１０２ｂの隙間に空気残り（あるいは密着不足）の発生を防止できる。

図４（Ｂ）は、導熱樹脂を硬化させた後の様子を示す模式図である。図４（Ｂ）において、凹凸を有するリードフレーム１０２ａは、導熱樹脂１０４ａを介してリードフレーム１０２ｂと一体化されている。またリードフレーム１０２ｂの片側に形成された導熱樹脂１０４ｂによって、リードフレーム１０２ｂが絶縁できる。

図４の構造の場合、凹凸状態に折り曲げられたリードフレームの寸法は、幅は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、長さ１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下が望ましい。幅が０．５ｍｍ未満の場合、出来上がったエッジライトの幅が０．５ｍｍ未満となってしまい取り扱いにくくなる場合がある。また幅が５ｍｍを超えると、エッジライトとして使いにくくなる場合がある。またその長さが１０ｍｍ未満の場合もエッジライトとして使いにくくなる場合がある。また長さが５００ｍｍを超えると、エッジライトが変形しやすい場合がある。

なお導熱樹脂１０４として、硬化型樹脂中に高放熱性の無機フィラーが分散されたものを用いることが望ましい。なお無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１ミクロン以上１００ミクロン以下が適当である（０．１ミクロン未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００ミクロンを超えると導熱樹脂１０４の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため導熱樹脂１０４における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０〜９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３ミクロンと平均粒径１２ミクロンの２種類のＡｌ₂Ｏ₃を混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のＡｌ₂Ｏ₃を用いることによって、大きな粒径のＡｌ₂Ｏ₃の隙間に小さな粒径のＡｌ₂Ｏ₃を充填できるので、Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、導熱樹脂１０４の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはＡｌ₂Ｏ₃の代わりに、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。

なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特にＭｇＯを用いると線熱膨張係数を大きくできる。またＳｉＯ₂を用いると誘電率を小さくでき、ＢＮを用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして導熱樹脂１０４としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、エッジライトの放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。

なお熱硬化性の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。導熱樹脂１０４厚みは、薄くすれば、リードフレーム１０２に装着した発光素子１００に生じる熱を金属板１１０に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０ミクロン以上１０００ミクロン以下に設定すれば良い。

このように、実施の形態１では、導熱樹脂１０４としては熱伝導性の良いフィラーを添加することで、熱伝導性や光反射性（導熱樹脂に添加するフィラーを白色の光反射性の高いものにすることで）を高めることになる。

なお、導熱樹脂１０４の色は、白色が望ましい。黒色や赤、青等に着色されている場合、発光素子から放射された光を反射させにくくなり、発光効率に影響を与えるためである。

なおリードフレーム１０２の切断面等に半田付けする際、半田が流れ過ぎないように、ソルダーレジスト等でカバーすることができる。またソルダーレジストの代わりに、導熱樹脂１０４をリードフレーム１０２の半田付けしたくない部分に形成しても良い。この時は、リードフレーム１０２の形状を工夫する（例えば部分的に窪ませ、その上に導熱樹脂１０４が回り込むようにする）ことで対応できる。

次にリードフレーム１０２の材質について説明する。リードフレームの材質としては、銅を主体とするものが望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。またリードフレームとしての加工性や、熱伝導性を高めるためには、リードフレーム１０２となる銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことが望ましい。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、合金（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ合金の場合、例えばＳｎを０．１ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６ｗｔ％）を用いて、リードフレーム１０２を作製したところ、導電率は低いが、出来上がった放熱基板において特に形成部等に歪が発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、後の部品実装時（半田付け時）や、発光素子１００の実装後の信頼性確認時（発熱／冷却の繰り返し試験等）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６ｗｔ％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品や複数個のＬＥＤによる発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下の範囲が望ましい。添加量が０．０１５ｗｔ％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が０．１５ｗｔ％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｓｉは０．０１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、Ｚｎは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｐは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｃｒの場合０．０５ｗｔ％以上１ｗｔ％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。

なおリードフレーム１０２に使う銅合金の引張り強度は、６００Ｎ／ｍｍ²以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ²を超える材料の場合、リードフレーム１０２の加工性に影響を与える場合がある。またこうした引張り強度の高い材料は、その電気抵抗が増加する傾向にあるため、実施の形態１で用いるようなＬＥＤ等の大電流用途には向かない場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ²以下（更にリードフレーム１０２に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／ｍｍ²以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにリードフレーム材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にリードフレーム１０２による放熱効果も高められる。なおリードフレーム１０２に使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／ｍｍ²以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／ｍｍ²程度）に対して、リードフレーム１０２に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。リードフレーム１０２に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／ｍｍ²未満の場合、リードフレーム１０２に発光素子１００や駆動用半導体部品、チップ部品等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてリードフレーム１０２部分で凝集破壊する可能性がある。

なおリードフレーム１０２の、導熱樹脂１０４から露出している面（発光素子１００や、図示していないが制御用ＩＣやチップ部品等の実装面）に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことで、ガラエポ基板等に比べて熱容量が大きく半田付けしにくいリードフレーム１０２に対する部品実装性を高められると共に、配線の錆び防止が可能となる。なおリードフレーム１０２の導熱樹脂１０４に接する面（もしくは埋め込まれた面）には、半田層は形成しないことが望ましい。このように導熱樹脂１０４と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム１０２と導熱樹脂１０４の接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。なお図１、図２において、半田層や錫層は図示していない。

金属製の金属板１１０としては、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に、本実施の形態では、金属板１１０の厚みを１ｍｍとしているが、その厚みはエッジライトの仕様に応じて設計できる（なお金属板１１０の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１１０の厚みが５ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１１０としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、導熱樹脂１０４を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部（あるいは凹凸部）を形成しても良い。線膨張係数は８×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃としており、金属板１１０や発光素子１００の線膨張係数に近づけることにより、エッジライト全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。また金属板１１０を他の放熱板や筐体（共に図示していない）に固定しても良い。

またリードフレーム１０２としては、銅を主体とした金属板を、少なくともその一部が事前に打抜かれたものを用いることができる。そしてリードフレーム１０２の厚みは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下（更に望ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）が望ましい。これはＬＥＤを制御するには大電流（例えば３０Ａ〜１５０Ａであり、これは駆動するＬＥＤの数によって更に増加する場合もある）が必要であるためである。またリードフレーム１０２の肉厚が０．１０ｍｍ未満の場合、プレスが難しくなる場合がある。またリードフレーム１０２の肉厚が１ｍｍを超えると、プレスによる打ち抜き時にパターンの微細化が影響を受ける場合がある。またエッジライトの幅や高さ（あるいは極細化）に影響を与える場合もある。ここでリードフレーム１０２の代わりに銅箔（例えば、厚み１０ミクロン以上５０ミクロン以下）を使うことは望ましくない。本発明の場合、ＬＥＤで発生する熱は、リードフレーム１０２を通じて広く拡散されることになる。そのためリードフレーム１０２の厚みが厚いほど、リードフレーム１０２を介しての熱拡散が有効となる。一方、リードフレーム１０２の代わりに銅箔を用いた場合、銅箔の厚みがリードフレーム１０２に比べて薄い分、熱拡散しにくくなる可能性がある。

なお図１、図２の構造の場合、リードフレーム１０２の長さは、１０ｍｍ以上１ｍ以下が望ましい。リードフレームの長さが１０ｍｍ未満の場合、エッジライトとしてのコストメリットが得られない場合がある。リードフレーム１０２の長さが１ｍを超えると、取り扱いにくくなる場合がある。なお本発明において、エッジライトを構成する複数のリードフレーム１０２の熱膨張係数を同じとすることで、発光素子１００から発せられる熱によってエッジライトが温度上昇した場合でもエッジライトが捩れたり、曲がったりすることを防止できる。また金属板１１０の熱膨張係数も合わせることができる。なお放熱の程度によっては、金属板１１０を省くことも可能である。

なお発光素子１００は、リードフレーム１０２の断面部分に実装することが望ましい。リードフレーム１０２の断面部に実装することで、エッジライト厚みを極薄化できる。またリードフレーム１０２の非切断面（いわゆるリードフレーム１０２の表面もしくは裏面）をエッジライトの側面（もしくはＬＥＤの非実装面）とすることができる。こうして、エッジライトの薄層化を実現できると共に、その高強度化、大電流化、高放熱化、低コスト化が可能となる。

なおエッジライトの構成において、発光素子１００からの発熱量に応じて、図１〜図４の構造で、金属板の有無、あるいはその大きさを調整できる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２として、図５を用いて、平面形のエッジライトについて説明する。図１から図４で説明したエッジライトは、極細の棒状の放熱部材の上に発光素子を一列にならべた、一次元的（あるいは棒状）のものである。一方、市場からは、有る程度の幅をもったエッジライトが供給される場合がある。図５はそうしたエッジライトの一例であり、凹部中に複数個の発光素子を二次元的に高密度に並べたものであり、図５に示したようなものである。

図５は、エッジライトの上面図及び断面図である。図５（Ａ）はエッジライトの上面図であり、図５（Ｂ）はその断面図である。図５（Ａ）において、複数本のリードフレーム１０２は放射状に一定間隔で並べられ、導熱樹脂１０４を介して互いに絶縁された状態で固定されている。なお図５（Ａ）における点線１０８ａ、１０８ｂは、図５（Ｂ）におけるリードフレーム１０２の屈曲位置に対応している。そして複数本のリードフレーム１０２は、点線１０８ａで示す位置で折れ曲がり（図５（Ｂ）に示すような凹部を形成し）、点線１０８ｂで示す位置で凸部（図５（Ｂ）に示す発光素子１００を実装する凸部）を形成している。

次に図５（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の任意の位置での断面図である。図５（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０２は、中央部に発光素子１００が実装される凸部を形成し、このリードフレーム１０２の凸部に、複数個の発光素子１００が実装される。そしてこのリードフレーム１０２の凸部の頂点に実装された発光素子１００からは、矢印１０６ａのように光が放射される。また発光素子１００から側面に放射された光は、矢印１０６ｂに示すように、凹状に加工されたリードフレーム１０２や導熱樹脂１０４の表面で反射され、エッジライトとしての発光効率を高められる。このように発光素子１００を、リードフレーム１０２を一種の支柱（あるいは支えとして）、発光素子１００を上に持ち上げることで、反射面（例えば、導熱樹脂１０４やリードフレーム１０２）の光学設計を容易にする。

図６は、エッジライトの製造方法の一例を示す断面図である。図６（Ａ）は、折り曲げる前のリードフレーム１０２ａの断面である。次に図６（Ｂ）に示すようにリードフレーム１０２ａを金型等によって、リードフレーム１０２ｂとして加工する。ここでリードフレーム１０２ｂは、所定形状（図５で示したように、お椀型、あるいは鉢植えに使われる鉢の形のように）に折り曲げられている。そして図６（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０２ｂの下に、導熱樹脂１０４を介して、金属板１１０をセットする。そして矢印１０６ａに示すように、金型や熱プレス装置（共に図示していない）を用いて、これらを加熱一体化する。そして導熱樹脂１０４を熱硬化させる。なおここで導熱樹脂１０４は、図６（Ｂ）に示すように事前に予備成型しておくことが望ましい。図６（Ｂ）に示すようにリードフレーム１０２ｂや金属板１１０の形状に合わせて、導熱樹脂１０４の形状を工夫しておくことで、熱プレス時にその形状の細部まで回り込みやすくできる。また予備成型しておくことで、プレス時での、導熱樹脂１０４とリードフレーム１０２ｂや金属板１１０の間に、空気が残りにくくなる。

図６（Ｃ）は、リードフレーム１０２ｂと金属板１１０が、導熱樹脂１０４によって一体化された後の断面図である。次に図６（Ｃ）に示すように、リードフレーム１０２ｂの凸部に、発光素子１００を、矢印１０６ｂに示すように実装する。こうして、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すようなエッジライトを作製できる。

以上のようにして、図１等で示したように、一部が凹凸形状に切断されたものを含む複数本のリードフレーム１０２と、前記複数本のリードフレーム１０２を互いに平行になるように固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４と、前記リードフレーム１０２の凸部の先端の前記切断面に実装された発光素子１００と、からなるエッジライトを提供する。

あるいは、一部が凹凸形状に切断されたものを含む複数本のリードフレーム１０２と、金属板１１０と、前記複数本のリードフレーム１０２と金属板１１０を固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４と、前記リードフレーム１０２の凸部の先端の前記切断面に実装された発光素子１００と、からなるエッジライトを提供する。

また図３、あるいは図５で示したように、少なくともその一部に凹凸を有するように折り曲げられたもの（例えば図３のリードフレーム１０２ａ）を含む複数本のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂと、前記複数本のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂを固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂと、前記リードフレーム１０２ａの凸部の先端に実装された発光素子１００と、からなるエッジライトを提供する。

また少なくともその一部に凹凸を有するように折り曲げられたもの（例えば図３のリードフレーム１０２ａ）を含む複数本のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂと、金属板１１０と、前記複数本のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂを固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４ａ、１０４ｂと、前記リードフレーム１０２ａの凸部の先端に実装された発光素子１００と、からなるエッジライトを提供する。

また複数のリードフレーム１０２の間に、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレーム１０２を前記導熱樹脂１０４で一体化した後、前記リードフレーム１０２の凸部の先端に発光素子１００を実装することでエッジライトを製造する。

また複数のリードフレーム１０２と、金属板１１０の間に、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂１０４を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレーム１０２及び金属板１１０を前記導熱樹脂１０４で一体化した後、前記リードフレーム１０２の凸部の先端に発光素子１００を実装することでエッジライトを製造する。

以上のように、本発明にかかるエッジライトを用いることで、多数個の発光素子を安定して点灯できるため、液晶表示素子や照明装置の小型化、高演色化等の用途にも適用できる。

実施の形態１におけるエッジライトを示す斜視図 エッジライトに保護素子やリフレクターを取り付ける様子を示す斜視図 凹凸を有するリードフレームを用いたエッジライトを示す斜視図 エッジライトの製造方法を示す斜視図 エッジライトの上面図及び断面図 エッジライトの製造方法を示す断面図 従来のＬＥＤ発光素子の一例を示す断面図

符号の説明

１００ 発光素子
１０２ リードフレーム
１０４ 導熱樹脂
１０６ 矢印
１０８ 点線
１１０ 金属板
１１２ リフレクター
１１４ 保護素子

Claims (10)

1. 一部が凹凸形状に切断されたものを含む、複数本のリードフレームと、
   前記複数本のリードフレームを互いに平行になるように固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂と、
   前記リードフレームの凸部の先端の前記切断面に実装された発光素子と、
   からなるエッジライト。
2. 一部が凹凸形状に切断されたものを含む、複数本のリードフレームと、
   金属板と、
   前記複数本のリードフレームと金属板を固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂と、
   前記リードフレームの凸部の先端の前記切断面に実装された発光素子と、
   からなるエッジライト。
3. 少なくともその一部に凹凸を有するように折り曲げられたものを含む複数本のリードフレームと、
   前記複数本のリードフレームを固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂と、
   前記リードフレームの凸部の先端に実装された発光素子と、
   からなるエッジライト。
4. 少なくともその一部に凹凸を有するように折り曲げられたものを含む複数本のリードフレームと、
   金属板と、
   前記複数本のリードフレームを固定する無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂と、
   前記リードフレームの凸部の先端に実装された発光素子と、
   からなるエッジライト。
5. 導熱樹脂は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のエッジライト。
6. 無機フィラーは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＡｌＮからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のエッジライト。
7. 熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のエッジライト。
8. Ｓｎは０．１ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下、Ｚｒは０．０１５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％以下、Ｎｉは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｓｉは０．０１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、Ｚｎは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｐは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下、Ｆｅは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である群から選択される少なくとも一種を含む銅を主体とするリードフレームを用いる請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のエッジライト。
9. 複数のリードフレームの間に、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレームを前記導熱樹脂で一体化した後、前記リードフレームの凸部の先端に発光素子を実装するエッジライトの製造方法。
10. 複数のリードフレームと、金属板の間に、無機フィラーが熱硬化性樹脂に分散されてなる導熱樹脂を挟んだ状態で、熱プレスし、前記リードフレーム及び金属板を前記導熱樹脂で一体化した後、前記リードフレームの凸部の先端に発光素子を実装するエッジライトの製造方法。

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