JP2009021383A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱特性を向上できる電子部品を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子等の回路素子７に接続される配線電極４が形成される回路基板３と、回路基板３の表面に形成された導体パターンから成る第１放熱部１１と、回路基板３の裏面に配される第２放熱部１２と、第１放熱部１１に接して配されて回路素子７の周囲を囲む枠体６と、回路基板３に形成した孔部３ｄ内に配されて枠体６と第２放熱部１２とを連結する連結部１３とを備え、回路素子７が第１放熱部１１または第２放熱部１２に接して配される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ素子等の発熱を伴う回路素子を有した電子部品に関する。

従来の電子部品は特許文献１に開示されている。図１３、図１４はこの電子部品を示す正面断面図及び側面断面図を示している。電子部品１はＬＥＤ素子から成る回路素子７を有した表面実装型ＬＥＤを構成する。電子部品１は導体パターンから成る配線電極４が形成された回路基板３の裏面に金属から成る放熱板２が接着剤等によって固着される。

回路基板３には略円形の開口部３ａが形成され、配線電極４を有して開口部３ａ内に２方向から突出して対向する第１、第２突出部３ｂ、３ｃが設けられる。回路素子７は第１、第２突出部３ｂ、３ｃ間に配され、放熱板２に熱伝導率の高い接着剤等によって固着される。

開口部３ａ内には放熱板２に熱伝導率の高い接着剤等によって固着される筒状の枠体６が配される。金属から成る枠体６は内面６ｂを円錐面で形成される。枠体６には第１、第２突出部３ｂ、３ｃを跨いで第１、第２突出部３ｂ、３ｃとの干渉を回避する逃げ溝６ａが形成される。第１、第２突出部３ｂ、３ｃ上の配線電極４は逃げ溝６ａと対向する表面に絶縁層５が形成される。これにより、配線電極４と枠体６との短絡が防止される。

配線電極４には枠体６の外側に配される外部接続端子（不図示）と内部に配される素子接続端子（不図示）とが形成される。回路素子７はリード線８によって第１、第２突出部３ｂ、３ｃ上の素子接続端子に接続される。枠体６の内側には透光性樹脂９が充填され、回路素子７及びリード線８が封止される。外部接続端子は外部の基板等に接続され、回路素子７に電力を供給する。

上記構成の電子部品１において、外部接続端子を介して外部から電力が供給されると回路素子７が発光して光が出射される。回路素子７の出射光は枠体６の内面６ｂで反射して集光され、発光効率の高い電子部品１を得ることができる。また、回路素子７の発熱は放熱板２に伝えられて放熱板２から放熱されるとともに、放熱板２を介して枠体６に伝えられて枠体６から放熱される。これにより、大きな放熱面積を有して放熱効率の高い電子部品１を得ることができる。

特開２００５−５０８３８号公報（第６頁−第１０頁、第４図）

ＬＥＤ素子は高輝度を得るために駆動電流を増加させると電力損失も増大して高温になる。また、ＬＥＤ素子は温度が低いほど光電変換効率が高いため、高温になると輝度が低下する。加えて、ＬＥＤ素子は高温になると寿命が短縮され、信頼性が低下する。このため、高輝度の回路素子７の発熱を更に放熱できる放熱効率のより高い電子部品１が求められている。尚、ＬＥＤ素子に限られず、発熱を伴う回路素子を有した電子部品において同様の問題がある。

本発明は、放熱特性を向上できる電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回路素子に接続される配線電極が形成される回路基板と、前記回路基板の表面に形成された導体パターンから成る第１放熱部と、前記回路基板の裏面に配される第２放熱部と、第１放熱部に接して配されて前記回路素子の周囲を囲む枠体と、前記回路基板に形成した孔部内に配されて前記枠体と第２放熱部とを連結する連結部とを備え、前記回路素子が第１放熱部または第２放熱部に接して配されることを特徴としている。

この構成によると、配線電極を介して回路素子に電力が供給される。例えば、回路素子が第１放熱部に接して配されると、電力供給による回路素子の発熱は第１放熱部を介して放熱される。更に、回路素子の発熱は第１放熱部に接する枠体から放熱され、連結部を介して枠体に連結される第２放熱部から放熱される。また、回路素子が第２放熱部に接して配されると、電力供給による回路素子の発熱は第２放熱部を介して放熱される。更に、回路素子の発熱は連結部を介して第２放熱部に連結される枠体から放熱され、枠体に接する第１放熱部から放熱される。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記回路基板の表面に段差部を設け、前記段差部に充填される固着部材によって前記枠体を固着したことを特徴としている。この構成によると、枠体は接着層を介することなく第１放熱部と密着する。

また本発明は、上記構成の電子部品において、第２放熱部が前記回路基板上に形成される導体パターンから成ることを特徴としている。この構成によると、孔部の深さよりも連結部の高さが長い時に、枠体が第１放熱部に接した状態で導体パターンから成る第２放熱部が湾曲して連結部に接する。

また本発明は、上記構成の電子部品において、第２放熱部が前記回路基板に固着された金属板から成ることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の電子部品において、第２放熱部は前記孔部に対向する凹部を有し、前記連結部が前記凹部の周面に接することを特徴としている。この構成によると、孔部の深さよりも連結部の高さが長く、枠体が第１放熱部に接した状態で孔部から凹部内に突出する連結部が凹部の周面に接する。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記連結部は前記枠体から突出して前記枠体と一体に形成されることを特徴としている。この構成によると、枠体は金属の切削加工等によって連結部と一体に形成される。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記連結部は第２放熱部上に積層して前記孔部に充填された導体から成ることを特徴としている。この構成によると、回路基板の裏面に設けた第２放熱部上に導体をメッキ等によって積層し、孔部内に該導体が充填されて連結部が形成される。

また本発明は、上記構成の電子部品において、第１放熱部は絶縁部材を挟んで前記配線電極上に形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の電子部品において、前記回路素子がＬＥＤ素子から成り、前記ＬＥＤ素子の出射光を前記枠体により反射させることを特徴としている。

本発明によると、回路基板の表面に第１放熱部を形成して裏面に第２放熱部を配し、第１放熱部に接する枠体と第２放熱部とを連結部で連結するので、第１放熱部または第２放熱部に接する回路素子の発熱が第１、第２放熱部及び枠体から放熱される。従って、従来よりも回路基板の表面から放熱される面積が増加し、電子部品の放熱効率を向上することができる。

また本発明によると、回路基板の表面に設けた段差部に固着部材を充填して枠体を固着したので、第１放熱部と枠体との間に接着層が形成されず枠体が第１放熱部と密着する。従って、接着層による伝熱量の低下を防止し、電子部品の放熱効率をより向上することができる。

また本発明によると、第２放熱部が回路基板上に形成される導体パターンから成るので、孔部から突出する連結部により第２放熱部が湾曲し、連結部を確実に第２放熱部に密着させることができる。

また本発明によると、第２放熱部が回路基板に固着された金属板から成るので、第２放熱部の熱容量を大きくして放熱効率を向上することができる。

また本発明によると、第２放熱部は孔部に対向する凹部を有し、連結部が凹部の周面に接するので、孔部から連結部が突出した際に連結部を確実に第２放熱部に密着させることができる。

また本発明によると、連結部は枠体から突出して枠体と一体に形成されるので、切削加工等によって連結部を容易に形成することができる。

また本発明によると、連結部は第２放熱部上に積層して孔部に充填された導体から成るので、フィルドビア法等によって連結部を容易に形成することができる。

また本発明によると、第１放熱部が絶縁部材を挟んで配線電極上に形成されるので、第１放熱部の面積を広くすることができる。また、枠体に配線電極との接触を回避する逃げ溝を設ける必要がなく、枠体の全周を第１放熱部と接触させることができる。従って、電子部品の放熱効率をより向上することができる。

また本発明によると、回路素子がＬＥＤ素子から成り、ＬＥＤ素子の出射光を枠体により反射させるので、ＬＥＤ素子の出射光を集光して発光効率の高い電子部品を得ることができる。また、高輝度で信頼性の高いＬＥＤ素子を有した電子部品を得ることができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図１３〜図１４に示す従来例と同一の部分は同一の符号を付している。図１は第１実施形態の電子部品を示す斜視図である。電子部品１は絶縁体から成る基材３ｆを有した回路基板３上に導体パターンから成る第１放熱部１１が形成される。

第１放熱部１１上にはアルミダイカスト等の金属から成る筒状の枠体６が設置される。枠体６の周部には下面と側面との間に跨る空所６ｃに絶縁体１８が充填されている。これにより、電子部品１を切断してチップ化する際に枠体６の下面に生じる金属バリを防止することができる。枠体６の内面６ｂは円錐面から成っている。

枠体６の内側の第１放熱部１１上にはＬＥＤ素子から成る回路素子７が設置される。従って、電子部品１はＬＥＤ素子から成る回路素子７を有した表面実装型ＬＥＤを構成する。回路素子７は赤、緑、青をそれぞれ発光する３つの回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを有している。回路素子７は１個でもよく、複数でもよい。回路素子７の出射光は枠体６の内面６ｂで反射して集光される。

回路基板３は基材３ｆの表面と裏面とに導体パターンから成る配線電極４が形成される。配線電極４は第１放熱部１１と離れて枠体６の内側に配される複数の素子接続端子４ａを有している。各素子接続端子４ａにはリード線８によって回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが接続される。枠体６の内側には透光性樹脂（不図示）が充填され、回路素子７及びリード線８が封止される。

図２は図１をＡ−Ａで切断した斜視図を示している。図３は図１をＡ−Ａで切断した断面図を示している。回路基板３の表面側及び裏面側の配線電極４はスルーホール４ｃによって導通する。第１放熱部１１は絶縁部材から成る基材３ｆを挟んで裏面側の配線電極４の上方に形成される。裏面側の配線電極４の端部には外部の基板等に接続される外部接続端子４ｂが形成される。外部接続端子４ｂは各素子接続端子４ａに対応して複数設けられ、外部接続端子４ｂを介して回路素子７に電力が供給される。

素子接続端子４ａ及び外部接続端子４ｂを除く配線電極４にはレジスト４ｄが塗布される。露出した素子接続端子４ａ及び外部接続端子４ｂには金メッキ処理が施されている。表面側の配線電極４の外周部は厚みが薄く形成され、回路基板３の表面側に段差部３ｅが形成される。

段差部３ｅには接着剤等の固着部材１５が充填され、固着部材１５によって枠体６が回路基板３に固着される。これにより、第１放熱部１１と枠体６との間に接着層が形成されずに枠体６が第１放熱部１１と密着する。従って、接着層による第１放熱部１１と枠体６との間の伝熱量の低下を防止することができる。

図４は図１をＢ−Ｂで切断した斜視図を示している。また、図５は図１をＢ−Ｂで切断した断面図を示している。回路素子７の下方に配される第１放熱部１１はスルーホール１４によって第２放熱部１２と導通する。スルーホール１４は各回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの直下にそれぞれ設けられ、回路素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの熱が第２放熱部１２に伝えられやすくなっている。

第２放熱部１２は回路基板３の裏面の一方向に延び、両端部に亙って広い面積に形成される。回路基板３には枠体６の下方に孔部３ｄが形成される。枠体６は下方に突出する連結部１３を有し、連結部１３が孔部３ｄに挿通される。連結部１３は枠体６を切削加工して一体に形成され、高さＨが孔部３ｄの深さに一致する。これにより、連結部１３の座面が第１放熱部１１に接した状態で連結部１３の下面が第２放熱部１２に接する。

連結部１３の高さＨにばらつきが生じると、連結部１３の座面が第１放熱部１１に接した状態で連結部１３の下面が第２放熱部１２と離れる場合がある。このため、連結部１３の高さＨを孔部３ｄの深さよりも長く形成してもよい。これにより、孔部３ｄから突出する連結部１３により導体パターンから成る第２放熱部１２が湾曲し、連結部１３を確実に第２放熱部１２に密着させることができる。

上記構成の電子部品１において、外部接続端子４ｂを介して外部から電力が供給されると回路素子７が発光して光が出射される。回路素子７の出射光は枠体６の内面６ｂで反射して集光され、発光効率の高い電子部品１を得ることができる。

回路素子７の発熱は第１放熱部１１を介して枠体６に伝えられ、第１放熱部１１及び枠体６から放熱される。また、回路素子７の発熱はスルーホール１４を介して第２放熱部１２に伝えられ、連結部１３を介して枠体６に伝えられる。これにより、第２放熱部１２及び枠体６から放熱される。

本実施形態によると、回路基板３の表面に第１放熱部１１を形成して裏面に第２放熱部１２を配し、第１放熱部１１に接する枠体６と第２放熱部１２とを連結部１３で連結するので、第１放熱部１１に接する回路素子７の発熱が第１、第２放熱部及１１、１２及び枠体６から放熱される。従って、従来よりも回路基板３の表面から放熱される面積が増加する。

また、連結部１３は枠体６の下部に配されて断面積を広く確保できるため、第２放熱部１２と枠体６との間の伝熱量が大きくなる。従って、第２放熱部１２から熱容量の大きい枠体６に効率よく熱を伝えることができる。これらによって、電子部品１の放熱効率を向上することができ、高輝度で信頼性の高い電子部品１を得ることができる。

また、回路基板３の表面に設けた段差部３ｅに固着部材１５を充填して枠体６を固着したので、接着層による伝熱量の低下を防止して電子部品１の放熱効率をより向上することができる。

また、第１放熱部１１は絶縁部材から成る基材３ｆを挟んで裏面側の配線電極４の上方に形成されるので、第１放熱部１１の面積を広くすることができる。また、枠体６に配線電極４との接触を回避する逃げ溝６ａ（図１３参照）を設ける必要がなく、枠体６の全周を第１放熱部１１と接触させることができる。従って、電子部品１の放熱効率をより向上することができる。

本実施形態において、連結部１３を枠体６と一体に形成しているが、別部材により形成してもよい。例えば、フィルドビア法によって第２放熱部１２上に積層した銅メッキで孔部３ｄを埋めて連結部１３を形成することができる。

次に、図６は第２実施形態の電子部品を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。電子部品１は絶縁体から成る基材３ｆを有した回路基板３上に導体パターンから成る第１放熱部１１が形成される。回路基板３の裏面には金属板から成る第２放熱部２２が接着剤等によって固着される。

第１放熱部１１上にはアルミダイカスト等の金属から成る筒状の枠体６が設置される。回路基板３の四隅には外部接続端子４ｂが設けられ、枠体６の四隅は外部接続端子４ｂを露出させるための逃げ部６ｅが形成されている。枠体６の内側には回路基板３及び第１放熱部１１を貫通する開口部１６が形成される。

開口部１６内には第１実施形態と同様のＬＥＤ素子から成る回路素子（不図示）が設置され、回路素子は第２放熱部２２に密着する。従って、電子部品１はＬＥＤ素子から成る回路素子を有した表面実装型ＬＥＤを構成する。

回路基板３は基材３ｆの表面と基材３ｆの内部とに導体パターンから成る配線電極４が形成される。配線電極４は第１放熱部１１と離れて枠体６の内側に配される複数の素子接続端子４ａを有している。各素子接続端子４ａにはリード線（不図示）によって回路素子が接続される。枠体６の内側には透光性樹脂（不図示）が充填され、回路素子及びリード線が封止される。

図７は図６をＣ−Ｃで切断した斜視図を示している。図８は図６をＣ−Ｃで切断した断面図を示している。回路基板３の表面側の素子接続端子４ａ及び外部接続端子４ｂは回路基板３の内部に形成される配線電極４にスルーホール４ｃによって導通する。第１放熱部１１は絶縁部材から成る基材３ｆを挟んで内部の配線電極４の上方に形成される。露出した素子接続端子４ａ及び外部接続端子４ｂには金メッキ処理が施されている。

図９は図６をＤ−Ｄで切断した斜視図を示している。また、図１０は図６をＤ−Ｄで切断した断面図を示している。回路基板３の周部には第１放熱部１１が配されない段差部３ｅが形成される。段差部３ｅには接着剤等の固着部材１５が充填され、枠体６が回路基板３に固着される。これにより、第１放熱部１１と枠体６との間に接着層が形成されずに枠体６が第１放熱部１１と密着する。従って、接着層による第１放熱部１１と枠体６との間の伝熱量の低下を防止することができる。

回路基板３には枠体６の下方に孔部３ｄが形成される。枠体６は下方に突出する連結部１３を有し、連結部１３が孔部３ｄに挿通される。連結部１３は枠体６を切削加工して一体に形成され、高さＨが孔部３ｄの深さに一致する。これにより、連結部１３の座面が第１放熱部１１に接した状態で連結部１３の下面が第２放熱部２２に接する。

上記構成の電子部品１において、外部接続端子４ｂを介して外部から電力が供給されると回路素子が発光して光が出射される。回路素子の出射光は枠体６の内面６ｂで反射して集光され、発光効率の高い電子部品１を得ることができる。

回路素子の発熱は第２放熱部２２に伝えられ、連結部１３を介して枠体６に伝えられる。また、枠体６に伝えられた熱は第１放熱部１１に伝えられる。これにより、第１、第２発熱部１１、２２及び枠体６から放熱される。

本実施形態によると、第１実施形態と同様に、回路基板３の表面に第１放熱部１１を形成して裏面に第２放熱部２２を配し、第１放熱部１１に接する枠体６と第２放熱部２２とを連結部１３で連結するので、第２放熱部２２に接する回路素子７の発熱が第１、第２放熱部及１１、２２及び枠体６から放熱される。これにより、従来よりも回路基板３の表面から放熱される面積が増加する。従って、電子部品１の放熱効率を向上することができ、高輝度で信頼性の高い電子部品１を得ることができる。

また、第１放熱部１１は絶縁部材から成る基材３ｆを挟んで内部の配線電極４の上方に形成されるので、第１放熱部１１の面積を広くすることができる。また、枠体６に配線電極４との接触を回避する逃げ溝６ａ（図１３参照）を設ける必要がなく、枠体６の全周を第１放熱部１１と接触させることができる。加えて、第２放熱部２２は絶縁部材から成る基材３ｆを挟んで回路基板３の内部の配線電極４の下方に配されるため、第２放熱部２２の面積を広くすることができる。従って、電子部品１の放熱効率をより向上することができる。

尚、連結部１３を枠体６と一体に形成しているが、枠体６と別部材により形成してもよい。また、連結部１３を金属板から成る第２放熱部材２２と一体に形成してもよい。

次に、図１１、図１２は第３実施形態の電子部品を示す斜視図及び断面図である。説明の便宜上、前述の図６〜図１０に示す第２実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第２実施形態と同様に構成され、連結部１３部分の構成が異なっている。図１１は前述の図６をＤ−Ｄで切断した斜視図になっており、図１２は図６をＤ−Ｄで切断した断面図になっている。

金属板から成る第２放熱部２２には回路基板３に設けた孔部３ｄに対向する凹部２２ａが形成される。連結部１３の高さＨは孔部３ｄの深さよりも長く形成される。孔部３ｄから突出した連結部１３は凹部２２ａに嵌合し、凹部２２ａの周面に接する。

従って、連結部１３の高さＨがばらついても確実に連結部１３を第２放熱部２２に密着させて第２放熱板２２から枠体６に伝熱することができる。尚、凹部２２ａは第２放熱部２２を貫通してもよい。

第１〜第３実施形態において、段差部３ｅに接着剤等の固着部材１５を充填して枠体６を回路基板３に固着しているが、孔部３ｄに固着部材１５を充填してもよい。このようにしても、枠体６と回路基板３との間に接着層を設けることなく枠体６を固着することができる。

また、回路素子７がＬＥＤ素子から成っているが、発熱を伴う他の素子であってもよい。

本発明によると、発熱を伴う回路素子を有した電子部品に利用することができる。より詳しくは、スイッチ内照明、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、光プリンターヘッド、カメラフラッシュ等の光源として用いられる表面実装型ＬＥＤに用いることができる。

本発明の第１実施形態の電子部品を示す斜視図 図１をＡ−Ａで切断した斜視図 図１をＡ−Ａで切断した断面図 図１をＢ−Ｂで切断した斜視図 図１をＢ−Ｂで切断した断面図 本発明の第２実施形態の電子部品を示す斜視図 図６をＣ−Ｃで切断した斜視図 図６をＣ−Ｃで切断した断面図 図６をＤ−Ｄで切断した斜視図 図６をＤ−Ｄで切断した断面図 本発明の第３実施形態の電子部品を示す斜視図 本発明の第３実施形態の電子部品を示す断面図 従来の電子部品を示す正面断面図 従来の電子部品を示す側面断面図

符号の説明

１ 電子部品
２ 放熱板
３ 回路基板
３ａ 開口部
３ｂ 第１突出部
３ｃ 第２突出部
３ｄ 孔部
３ｅ 段差部
４ 配線電極
４ａ 素子接続端子
４ｂ 外部接続端子
４ｃ スルーホール
４ｄ レジスト
５ 絶縁層
６ 枠体
６ａ 逃げ溝
６ｂ 内面
６ｃ 空所
６ｅ 逃げ部
７、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ 回路素子
８ リード線
９ 透光性樹脂
１１ 第１放熱部
１２、２２ 第２放熱部
１３ 連結部
１４ スルーホール
１５ 固着部材
１６ 開口部
１８ 絶縁体
２２ａ 凹部

Claims (9)

1. 回路素子に接続される配線電極が形成される回路基板と、前記回路基板の表面に形成された導体パターンから成る第１放熱部と、前記回路基板の裏面に配される第２放熱部と、第１放熱部に接して配されて前記回路素子の周囲を囲む枠体と、前記回路基板に形成した孔部内に配されて前記枠体と第２放熱部とを連結する連結部とを備え、前記回路素子が第１放熱部または第２放熱部に接して配されることを特徴とする電子部品。
2. 前記回路基板の表面に段差部を設け、前記段差部に充填される固着部材によって前記枠体を固着したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 第２放熱部が前記回路基板上に形成される導体パターンから成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品。
4. 第２放熱部が前記回路基板に固着された金属板から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品。
5. 第２放熱部は前記孔部に対向する凹部を有し、前記連結部が前記凹部の周面に接することを特徴とする請求項４に記載の電子部品。
6. 前記連結部は前記枠体から突出して前記枠体と一体に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子部品。
7. 前記連結部は第２放熱部上に積層して前記孔部に充填された導体から成ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電子部品。
8. 第１放熱部は絶縁部材を挟んで前記配線電極上に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電子部品。
9. 前記回路素子がＬＥＤ素子から成り、前記ＬＥＤ素子の出射光を前記枠体により反射させることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の電子部品。

Images