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JP6564615B2 - Lighting device - Google Patents
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JP6564615B2 - Lighting device - Google Patents

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Description

本発明は発光ダイオード(LED)素子等の半導体発光素子を用いた照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) element.

最近、発光ダイオード(LED)素子の光出力の向上に伴い、屋外照明等のより高輝度が求められる用途への応用が進み、さらに大電力化の道を辿っている。他方、LED素子においては、投入電力の約7割が熱となり、自身の熱によって性能の低下及び寿命の短縮化を招く。従って、LED素子を用いた照明装置は適切な放熱構造を必要とする。   Recently, with the improvement of the light output of light emitting diode (LED) elements, application to applications requiring higher luminance such as outdoor lighting has progressed, and the path of higher power has been followed. On the other hand, in the LED element, about 70% of the input electric power becomes heat, and the own heat causes a decrease in performance and a shortened life. Therefore, the illuminating device using an LED element requires an appropriate heat dissipation structure.

放熱構造を有する従来の照明装置は、LED素子を絶縁層を介して搭載(ダイアタッチ)する金属ベースプリント配線基板と、金属ベースプリント配線基板の背面に設けられた良熱伝導性のセラミック基材と、セラミック基材の背面に設けられ、熱を対流、放射させるためのヒートシンクとによって構成されている(参照:特許文献1)。   A conventional lighting device having a heat dissipation structure includes a metal base printed wiring board on which LED elements are mounted (die attach) via an insulating layer, and a highly heat conductive ceramic substrate provided on the back surface of the metal base printed wiring board. And a heat sink provided on the back surface of the ceramic substrate for convection and radiation of heat (refer to Patent Document 1).

特開2011−96416号公報JP 2011-96416 A

しかしながら、上述の従来の照明装置においては、セラミック基材とヒートシンクとの密着性確保を目的に、セラミック基材の設置面の表面粗さを抑えるための該設置面の微鏡面加工を必要とし、製造コストが高いという課題がある。また、金属ベースプリント配線基板を放熱特性向上のための無機系フィラを高充填した絶縁層が形成されたものとした場合、プレス抜型に高寿命金型を必要とするので、製造コストが高くなる。更に、セラミック基材として高熱伝導性の窒化アルミニウムを用いた場合、セラミック基材は高製造コストとなる。   However, in the conventional lighting device described above, for the purpose of ensuring the adhesion between the ceramic substrate and the heat sink, it is necessary to perform a microscopic surface processing of the installation surface to suppress the surface roughness of the installation surface of the ceramic substrate, There is a problem that the manufacturing cost is high. In addition, if the metal-based printed wiring board is formed with an insulating layer highly filled with an inorganic filler for improving heat dissipation characteristics, a high-life mold is required for press punching, which increases the manufacturing cost. . Further, when high thermal conductivity aluminum nitride is used as the ceramic substrate, the ceramic substrate is expensive to manufacture.

また、上述の従来の照明装置は、金属ベースプリント配線基板のためにLED素子直下に絶縁層を必要とし、従って、図16に示すごとく、絶縁層による熱抵抗が無視できず、この結果、熱放散特性が低下するという課題もある。尚、図16において、セラミック基材とヒートシンクとの間に接着層が挿入されているので、上述の絶縁層の熱抵抗にさらに接着層の熱抵抗が加わることで該照明装置全体として熱抵抗が大きくなっている。   Further, the above-described conventional lighting device requires an insulating layer immediately below the LED element for the metal-based printed wiring board. Therefore, as shown in FIG. 16, the thermal resistance due to the insulating layer cannot be ignored. There is also a problem that the radiation characteristics are degraded. In FIG. 16, since the adhesive layer is inserted between the ceramic substrate and the heat sink, the thermal resistance of the adhesive device as a whole is increased by adding the thermal resistance of the adhesive layer to the thermal resistance of the insulating layer. It is getting bigger.

上述の課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子が直接もしくは間接に搭載された素子搭載面を有する柱状部及び柱状部より横サイズが大きいフランジ状の嵌込部を結合してなるヒートスプレッダと、柱状部が挿入された貫通孔を有する有機樹脂プリント配線基板と、嵌込部が挿入されたザグリ部及びザグリ部に対向した錐台状立設部を有するヒートシンクとを具備し、錐台状立設部はヒートシンクのダイカスト成形の押出台座である。これにより、半導体発光素子、ヒートスプレッダ及びヒートシンクの錐台状立設部は一直線上に配置される。 In order to solve the above-described problems, a lighting device according to the present invention includes a semiconductor light emitting element, a columnar part having an element mounting surface on which the semiconductor light emitting element is directly or indirectly mounted, and a flange shape having a larger lateral size than the columnar part. A heat spreader formed by combining the fitting portions, an organic resin printed wiring board having a through-hole into which the columnar portion is inserted, a counterbored portion in which the fitting portion is inserted, and a frustum-like standing portion facing the counterbored portion The frustum-like standing portion is a die-casting extrusion base of the heat sink . Accordingly, the frustum-like standing portions of the semiconductor light emitting element, the heat spreader, and the heat sink are arranged on a straight line.

本発明によれば、半導体発光素子の熱は絶縁層を介さず良熱伝導性のヒートスプレッダを介してヒートシンクに伝播するので、嵌込部(フランジ部)を有するヒートスプレッダによって熱抵抗を小さくでき、このヒートスプレッダに直線的に接続されたヒートシンクの錐台状立設部による熱の対流、放射効果によって放熱特性を向上できる。   According to the present invention, the heat of the semiconductor light-emitting element propagates to the heat sink through the heat spreader having good thermal conductivity without passing through the insulating layer, so that the heat resistance can be reduced by the heat spreader having the fitting portion (flange portion). The heat dissipation characteristics can be improved by heat convection and radiation effect by the frustum-like standing portion of the heat sink linearly connected to the heat spreader.

本発明に係る照明装置の実施の形態を示し、(A)は上面図、(B)は側面図、(C)は下面図である。Embodiments of a lighting device according to the present invention are shown, in which (A) is a top view, (B) is a side view, and (C) is a bottom view. 図1の照明装置の製造方法のヒートスプレッダ準備工程を説明するためのもので、(A)は上面図、(B)は側面図である。It is for demonstrating the heat spreader preparation process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 1, (A) is a top view, (B) is a side view. 図1の照明装置の製造方法のLED素子ダイアタッチ工程を説明するためのもので、(A)は上面図、(B)は側面図である。It is for demonstrating the LED element die-attach process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 1, (A) is a top view, (B) is a side view. 図1の照明装置の製造方法のヒートシンク形成工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the heat sink formation process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の製造方法のヒートシンク仕上工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the heat sink finishing process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の製造方法のヒートスプレッダ接合工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the heat spreader joining process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の製造方法の有機樹脂プリント配線基板加工工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the organic resin printed wiring board processing process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の製造方法の有機樹脂プリント配線基板組立工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the organic resin printed wiring board assembly process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の製造方法の発光部完成工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the light emission part completion process of the manufacturing method of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の熱流の状況を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the condition of the heat flow of the illuminating device of FIG. 図1の照明装置の熱抵抗/熱容量(熱構造関数)特性を示すグラフである。It is a graph which shows the thermal resistance / heat capacity (thermal structure function) characteristic of the illuminating device of FIG. 図1の発光部の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the light emission part of FIG. 図1の発光部の他の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a change of the light emission part of FIG. 図1の有機樹脂プリント配線基板の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the organic resin printed wiring board of FIG. 図1のヒートスプレッダの嵌込部とヒートシンクとの接合部の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the junction part of the insertion part of the heat spreader of FIG. 1, and a heat sink. 従来の照明装置の熱抵抗/熱容量(熱構造関数)特性を示すグラフである。It is a graph which shows the thermal resistance / heat capacity (thermal structure function) characteristic of the conventional illuminating device.

図1は本発明に係る照明装置の実施の形態を示し、(A)は上面図、(B)は側面図、(C)は下面図である。   1A and 1B show an embodiment of a lighting device according to the present invention. FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a side view, and FIG. 1C is a bottom view.

図1において、ヒートスプレッダ1は柱状部11及びフランジ状の嵌込部12よりなる。柱状部11の素子搭載面11a上にはLED素子2が搭載されている。ヒートシンク3はダイカスト形成の際のエジェクタピン痕3aを有する錐台状立設部(押出台座)3b及び放熱フィン3cを有する。この場合、錐台状立設部3bは放熱フィン3cによって繋がっているように形成される。ヒートシンク3の上面は接着層4によって有機樹脂プリント配線基板5に接着される。また、有機樹脂プリント配線基板5上には制御回路基板6が搭載される。   In FIG. 1, the heat spreader 1 includes a columnar portion 11 and a flange-like fitting portion 12. The LED element 2 is mounted on the element mounting surface 11 a of the columnar part 11. The heat sink 3 includes a frustum-like standing portion (extrusion base) 3b having an ejector pin mark 3a and die radiating fins 3c at the time of die casting. In this case, the frustum-like standing portion 3b is formed so as to be connected by the radiation fin 3c. The upper surface of the heat sink 3 is bonded to the organic resin printed wiring board 5 by the adhesive layer 4. A control circuit board 6 is mounted on the organic resin printed wiring board 5.

ヒートシンク3の上面には、ザグリ部4d、4d’が形成される。ザグリ部4dにはヒートスプレッダ1の嵌込部12を挿入される。ザグリ部4d’はLED素子2からの熱が制御回路基板6へ伝播するのを抑制するためのものである。   Counterbores 4d and 4d 'are formed on the upper surface of the heat sink 3. The insertion part 12 of the heat spreader 1 is inserted into the counterbore part 4d. The counterbore 4d 'is for suppressing heat from the LED element 2 from propagating to the control circuit board 6.

また、有機樹脂プリント配線基板5には貫通孔5aが形成される。貫通孔5aにはヒートスプレッダ1の柱状部11が挿入される。   Further, a through hole 5 a is formed in the organic resin printed wiring board 5. The columnar portion 11 of the heat spreader 1 is inserted into the through hole 5a.

尚、図1において、8はボンディングワイヤ、9はダム、10は透光性封止樹脂層であり、LED素子2を含めて発光部を構成する。   In FIG. 1, 8 is a bonding wire, 9 is a dam, 10 is a translucent sealing resin layer, and constitutes a light emitting portion including the LED element 2.

図1においては、LED素子2からの熱は絶縁層を介さずにヒートスプレッダ1を介してヒートシンク3に直接伝播する。また、ヒートスプレッダ1直下のヒートシンク3の熱はヒートスプレッダ1直下の錐台状立設部3bによる対流、放射によって放熱される。   In FIG. 1, the heat from the LED element 2 propagates directly to the heat sink 3 via the heat spreader 1 without passing through the insulating layer. The heat of the heat sink 3 immediately below the heat spreader 1 is dissipated by convection and radiation by the frustum-like standing portion 3b immediately below the heat spreader 1.

図1の照明装置の製造方法を図2〜図9を参照して説明する。   A method of manufacturing the lighting device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

始めに、図2を参照すると、ヒートスプレッダ準備工程において銅よりなるヒートスプレッダ1を準備する。ヒートスプレッダ1は素子搭載面11aを有する柱状部11及び柱状部11の底面にフランジ状の嵌込部(フランジ部)12によりなる。柱状部11の横サイズD1より大きい横サイズD2の嵌込部12の存在により熱拡散特性が向上する。ヒートスプレッダ1は金、銀パラジウム等のメッキ処理がなされている。 First, referring to FIG. 2, a heat spreader 1 made of copper is prepared in a heat spreader preparation step. The heat spreader 1 includes a columnar portion 11 having an element mounting surface 11a and a flange-like fitting portion (flange portion) 12 on the bottom surface of the columnar portion 11. The thermal diffusion characteristics are improved by the presence of the fitting portion 12 having a lateral size D2 larger than the lateral size D1 of the columnar portion 11. The heat spreader 1 is plated with gold, silver palladium or the like.

次に、図3を参照すると、LED素子ダイアタッチ工程において、LED素子2をヒートスプレッダ1の素子搭載面11aにAu−Sn共晶接合(図示せず)によってダイアタッチする。この場合、必要に応じてダイアタッチ面直下にモリブデン箔等の応力緩和剤を拡散接合等によって積層してもよい。   Next, referring to FIG. 3, in the LED element die attaching step, the LED element 2 is die attached to the element mounting surface 11 a of the heat spreader 1 by Au—Sn eutectic bonding (not shown). In this case, if necessary, a stress relaxation agent such as molybdenum foil may be laminated just below the die attach surface by diffusion bonding or the like.

次に、図4を参照すると、ヒートシンク形成工程において、アルミニウム合金等によりなるヒートシンク3をダイカスト法で形成する。このとき、エジェクタピン痕3aを有する錐台状立設部(押出台座)3bが形成される。この錐台状立設部3bは放熱フィン3c(図1参照)に重複するように形成される。   Next, referring to FIG. 4, in the heat sink formation step, the heat sink 3 made of aluminum alloy or the like is formed by a die casting method. At this time, the frustum-like standing portion (extrusion base) 3b having the ejector pin marks 3a is formed. This frustum-like standing portion 3b is formed so as to overlap with the radiation fin 3c (see FIG. 1).

次に、図5を参照すると、ヒートシンク仕上工程において、フラットエンドミルを用いたザグリ加工によってヒートスプレッダ1の嵌込部12に対応するザグリ部3d及び後述の制御回路基板6に対応するザグリ部3d’を形成する。尚、ダイカストの場合のヒートシンク3の表面粗さは12.5s程度であるがフラットエンドミルを用いたザグリ加工によってザグリ部3d、3d’の表面粗さを1.6s程度とし、ヒートスプレッダ1とヒートシンク3との熱伝導性を向上させる。尚、従来の金属ベースプリント配線基板の場合には、ヒートシンクの接触面に微鏡面加工が要求されているのに比較してフラットエンドミルによる仕上工程は低製造コストである。   Next, referring to FIG. 5, in the heat sink finishing process, a counterbore portion 3 d corresponding to the fitting portion 12 of the heat spreader 1 and a counterbore portion 3 d ′ corresponding to the control circuit board 6 described later are formed by counterbore processing using a flat end mill. Form. The surface roughness of the heat sink 3 in the case of die casting is about 12.5 s. However, the surface roughness of the counterbored portions 3d and 3d ′ is set to about 1.6 s by counterboring using a flat end mill, and the heat spreader 1 and the heat sink 3 And improve thermal conductivity. In the case of a conventional metal-based printed wiring board, a finishing process using a flat end mill is low in manufacturing cost compared to the case where a contact surface of a heat sink is required to have a mirror finish.

次に、図6を参照すると、ヒートスプレッダ接合工程において、図3のヒートスプレッダ1の嵌込部12を図5のヒートシンク3のサグリ部3dに挿入し、高熱伝導接着層7によって接着する。高熱伝導性接着層7としてはたとえば窒化アルミニウムの微粉末を含んだ高耐熱セラミック接着剤を用いる。尚、従来の金属ベースプリント配線基板の場合には、金属ベースプリント配線基板の接着面とヒートシンクの接着面との間に高価な熱伝導シートを全面に挿入し、さらに、金属ベースプリント配線の反りを矯正しながら均等の圧力を印加する必要があるので、製造コストが高い。   Next, referring to FIG. 6, in the heat spreader joining step, the fitting portion 12 of the heat spreader 1 of FIG. 3 is inserted into the sagging portion 3 d of the heat sink 3 of FIG. 5 and bonded by the high thermal conductive adhesive layer 7. As the high thermal conductive adhesive layer 7, for example, a high heat resistant ceramic adhesive containing fine powder of aluminum nitride is used. In the case of a conventional metal base printed wiring board, an expensive thermal conductive sheet is inserted between the adhesive surface of the metal base printed wiring board and the heat sink, and the warp of the metal base printed wiring is further performed. The manufacturing cost is high because it is necessary to apply a uniform pressure while correcting the above.

次に、図7を参照すると、有機樹脂プリント配線基板加工工程において、有機樹脂プリント配線基板5にヒートスプレッダ1用の貫通孔5aを開口すると共に、制御回路基板6を搭載する。   Next, referring to FIG. 7, in the organic resin printed wiring board processing step, the through hole 5 a for the heat spreader 1 is opened in the organic resin printed wiring board 5 and the control circuit board 6 is mounted.

次に、図8を参照すると、有機樹脂プリント配線基板組立工程において、貫通孔5aが形成されかつ制御回路基板6が搭載された図7の有機樹脂プリント配線基板5を図6のヒートスプレッダ1が挿入されたヒートシンク3に接着層4によって接着する。このとき、ヒートスプレッダ1の柱状部11が有機樹脂プリント配線基板5の貫通孔5aに挿入される。接着層4としてはシリコーンエポキシ系のシート状接着剤を用いる。   Next, referring to FIG. 8, in the organic resin printed wiring board assembly process, the heat spreader 1 of FIG. 6 is inserted into the organic resin printed wiring board 5 of FIG. 7 in which the through hole 5a is formed and the control circuit board 6 is mounted. The heat sink 3 is adhered by an adhesive layer 4. At this time, the columnar portion 11 of the heat spreader 1 is inserted into the through hole 5 a of the organic resin printed wiring board 5. As the adhesive layer 4, a silicone epoxy sheet adhesive is used.

最後に、図9を参照すると、発光部完成工程において、LED素子2のパッドと有機樹脂プリント配線基板5の配線パターンとの間にボンディングワイヤ8を施す。次いで、LED素子2及びボンディングワイヤ8を囲むようにディスペンサによってリング状のダム9を形成する。ダム9は高アスペクト比のシリコーンの高チクソ性樹脂よりなる。次いで、ダム9の内側にシリコーン樹脂またはエポキジ樹脂を滴下注入して透性封止樹脂層10で封止する。これにより、図1の照明装置は完成する。 Finally, referring to FIG. 9, a bonding wire 8 is provided between the pad of the LED element 2 and the wiring pattern of the organic resin printed wiring board 5 in the light emitting unit completion process. Next, a ring-shaped dam 9 is formed by a dispenser so as to surround the LED element 2 and the bonding wire 8. The dam 9 is made of a high aspect ratio silicone high thixotropic resin. Then, it sealed with translucent sealing resin layer 10 by instillation of silicone resin or Epokiji resin inside the dam 9. Thereby, the illuminating device of FIG. 1 is completed.

図10は図1の照射装置の熱流の伝播を説明する図である。   FIG. 10 is a view for explaining propagation of heat flow in the irradiation apparatus of FIG.

LED素子2で発生した熱流Qはヒートスプレッダ1の柱状部11を介して拡がりヒートスプレッダ1の嵌込部12に伝播する。このとき、界面熱抵抗及び有機樹脂プリント配線基板5の低熱温度によって有機樹脂プリント配線基板5に伝播する熱流Qcsは僅かである。 The heat flow Q d generated in the LED element 2 spreads through the columnar portion 11 of the heat spreader 1 and propagates to the fitting portion 12 of the heat spreader 1. At this time, the heat flow Qcs propagated to the organic resin printed wiring board 5 due to the interfacial thermal resistance and the low heat temperature of the organic resin printed wiring board 5 is very small.

ヒートスプレッダ1の嵌込部12に伝播した熱流Qは嵌込部12及び高熱伝導性接着層7によって2π空間に熱拡散して大きく垂直方向の熱流Q及び水平方向の熱流Qに分かれる。ヒートスプレッダ1とヒートシンク3の錐台状立設部3bとは直線的に対向して配置されているので、熱流Qは大きくなる。このとき、錐台状立設部3bの付根部分の径が大きくなれば、熱流Qはさらに大きくなる。錐台状立設部3bの付根部分から先端部分へ伝播した熱流Qは対流、放射効果によって放熱される。他方、熱流Qに直交して拡散する熱流Qは小さいが照射装置上方から見れば放射状となっており、放熱フィン3cの対流、放射効果によって放熱され、総量的に拡散効果によって放熱され、熱拡散の効果が大きい。 Heat flow Q d propagating in the fitting portion 12 of the heat spreader 1 is divided into the fitting portion 12 and the large vertical heat flow by thermal diffusion to 2π space by the high thermal conductive adhesive layer 7 Q u and horizontal heat flow Q s. Since the heat spreader 1 and the frustum-like standing portion 3b of the heat sink 3 are arranged linearly facing each other, the heat flow Qu is increased. At this time, if the diameter of the root portion of the frustum-like standing portion 3b is increased, the heat flow Qu is further increased. Heat flow Q u propagated to the tip portion from the base portion of the frustum-shaped erected portion 3b convection, is dissipated by radiation effect. On the other hand, although the heat flow Q s diffusing perpendicular to the heat flow Q d is small, it is radial when viewed from above the irradiation device, and is dissipated by the convection and radiation effect of the radiation fins 3c, and is totally dissipated by the diffusion effect. The effect of heat diffusion is great.

熱流Qの一部熱流Qは制御回路基板6の直下にも伝播するが、ザクリ部3d'の存在のために、制御回路基板6への熱流Qは非常に小さくなる。この結果、LED素子2からの熱の制御回路基板6への伝播は抑止される。 The partial heat flow Q t of the heat flow Q s also propagates directly under the control circuit board 6, but the heat flow Q r to the control circuit board 6 becomes very small due to the presence of the counterbore portion 3d ′. As a result, the propagation of heat from the LED element 2 to the control circuit board 6 is suppressed.

図11は図1の照射装置の熱抵抗/熱容量(熱構造関数)特性を示すグラフである。図11に示すように、LED素子2からの熱は絶縁層を介さずヒートスプレッダ1を介してヒートシンク3に直接伝播するので、熱抵抗は従来に比較して非常に小さくなる。従って、ヒートスプレッダ1はLED素子2の急激な発熱を吸収し、サージ等の大電流の印加時による急激な装置の劣化、事故の発生が軽減する。   FIG. 11 is a graph showing the thermal resistance / heat capacity (thermal structure function) characteristics of the irradiation apparatus of FIG. As shown in FIG. 11, the heat from the LED element 2 propagates directly to the heat sink 3 via the heat spreader 1 without passing through the insulating layer, so that the thermal resistance becomes very small as compared with the conventional case. Therefore, the heat spreader 1 absorbs the rapid heat generation of the LED element 2, and the rapid deterioration of the device and the occurrence of an accident due to the application of a large current such as a surge are reduced.

図12は図1の発部の変更例を示す断面図である。 Figure 12 is a sectional view showing a modification of the light emission portion of Fig.

図12の(A)に示す第1の変更例においては、LED素子2をメタライズパターンが形成されたセラミックよりなるサブマウント21を介してヒートスプレッダ1上に搭載する。この場合、LED素子2の表裏に電極が形成され、ボンディングワイヤ8はサブマウント21上にも設けられる。   In the first modification shown in FIG. 12A, the LED element 2 is mounted on the heat spreader 1 via a submount 21 made of ceramic on which a metallized pattern is formed. In this case, electrodes are formed on the front and back of the LED element 2, and the bonding wire 8 is also provided on the submount 21.

図12の(B)に示す第2の変更例においては、LED素子2の表裏に電極パターンを形成すると共に、ヒートスプレッダ1の柱状部11の素子搭載面11a上に電極パターンを形成する。この場合、ボンディングワイヤ8はヒートスプレッダ1上にも設けられる。但し、ヒートスプレッダ1の嵌込部12の底面を電気的に絶縁する絶縁層22等を設ける。   In the second modified example shown in FIG. 12B, the electrode pattern is formed on the front and back of the LED element 2, and the electrode pattern is formed on the element mounting surface 11 a of the columnar portion 11 of the heat spreader 1. In this case, the bonding wire 8 is also provided on the heat spreader 1. However, an insulating layer 22 that electrically insulates the bottom surface of the fitting portion 12 of the heat spreader 1 is provided.

図12の(C)に示す第3の変更例においては、LED素子2を銅コア23付のLEDパッケージ24とし、電極端子25を有機樹脂プリント配線基板5上にスポット溶接する。この場合、銅コア23は電気的に無接続である。 In the third modification shown in FIG. 12C, the LED element 2 is an LED package 24 with a copper core 23, and the electrode terminals 25 are spot welded onto the organic resin printed wiring board 5. In this case, the copper core 23 is not electrically connected.

図13は図1の発光部の他の変更例を示す断面図である。図13においては、LED素子2として電極兼放熱端子26付のLED素子2を用いる。この場合、電極兼放熱端子26の一部分をヒートスプレッダ1の柱状部11にスポット溶接し、他方、電極兼放熱端子26の他の部分を有機樹脂プリント配線基板5にスポット溶接する。この場合、ヒートスプレッダ1の嵌込部12とヒートシンク3との間に絶縁層27等を必要とする。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing another modification of the light emitting section of FIG. In FIG. 13, the LED element 2 with the electrode and heat dissipation terminal 26 is used as the LED element 2. In this case, a part of the electrode / heat radiating terminal 26 is spot welded to the columnar portion 11 of the heat spreader 1, while the other part of the electrode / heat radiating terminal 26 is spot welded to the organic resin printed wiring board 5. In this case, an insulating layer 27 or the like is required between the fitting portion 12 of the heat spreader 1 and the heat sink 3.

このように、LED素子2はヒートスプレッダ1の柱状部11の上面に直接搭載される以外に、銅コア23または電極端子25を介して間接的に搭載される。   As described above, the LED element 2 is indirectly mounted via the copper core 23 or the electrode terminal 25 in addition to being directly mounted on the upper surface of the columnar portion 11 of the heat spreader 1.

図14は有機樹脂プリント配線基板の変更例を示す断面図である。図14においては、有機樹脂プリント配線基板5を三次元有機樹脂プリント配線基板5'とする。三次元有機樹脂プリント配線基板5'はLED素子2の回りに対して反射枠51'を有し、また、反射枠51'の上部にレンズ52'を保持する。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a modified example of the organic resin printed wiring board. In FIG. 14, the organic resin printed wiring board 5 is a three-dimensional organic resin printed wiring board 5 ′. The three-dimensional organic resin printed wiring board 5 ′ has a reflection frame 51 ′ around the LED element 2, and holds a lens 52 ′ on the reflection frame 51 ′.

図15は図1のヒートスプレッダ1の嵌込部12とヒートシンク3との接合部の変更例を示す断面図である。図15においては、約8kV/cm(=200V/mil)の絶縁性を有する高熱伝導接着層7とヒートシンク3との間にさらにポリイミドよりなる高耐熱樹脂絶縁薄膜シート28を挿入する。ポリイミド高耐熱樹脂絶縁薄膜シート27は厚さ12.7μm(=0.5mil)程度で熱抵抗は1℃/W以下である。この場合、サグリ部3dの側壁をテーパ状にし、高熱伝導接着層7の接着保持力を強化する。尚、高耐熱絶縁薄膜シート27に耐アーク性が要求される場合には、はがしマイカを選択してもよい。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing a modified example of the joint portion between the fitting portion 12 and the heat sink 3 of the heat spreader 1 of FIG. In FIG. 15, a high heat resistant resin insulating thin film sheet 28 made of polyimide is inserted between the high heat conductive adhesive layer 7 having an insulating property of about 8 kV / cm (= 200 V / mil) and the heat sink 3. The polyimide high heat-resistant resin insulating thin film sheet 27 has a thickness of about 12.7 μm (= 0.5 mil) and a thermal resistance of 1 ° C./W or less. In this case, the side wall of the sagging portion 3d is tapered to enhance the adhesive holding force of the high thermal conductive adhesive layer 7. If arc resistance is required for the high heat-resistant insulating thin film sheet 27, peel-off mica may be selected.

尚、上述の実施の形態におけるLED素子2は他の半導体発光素子たとえばレーザダイオード(LD)素子にも置換し得る。   The LED element 2 in the above-described embodiment can be replaced with another semiconductor light emitting element such as a laser diode (LD) element.

尚、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内でいかなる変更にも適用し得る。   The present invention can be applied to any changes within the obvious range of the above-described embodiment.

本発明に係る照明装置は、暗視カメラ、距離画像形成用カメラ等の赤外線放射ユニット、特に、小ロット生産、光源デザインにバリエーションが必要とされる照明装置に利用できる。   The illuminating device according to the present invention can be used for an infrared radiation unit such as a night vision camera and a distance image forming camera, in particular, an illuminating device that requires variations in small-lot production and light source design.

1:ヒートスプレッダ
11:柱状部
11a:素子搭載面
12:嵌込部
2:LED素子
3:ヒートシンク
3a:エジェクタピン痕
3b:錐台状立体部(押出台座)
3c:放熱フィン
3d、3d':ザグリ部
4:高熱伝導性接着層
5:有機樹脂プリント配線基板
5':三次元有機樹脂プリント配線基板
51':反射枠
52':レンズ
5a:貫通孔
6:制御回路基板
7:接着層
8:ボンディングワイヤ
9:ダム
10:透性封止樹脂層
21:サブマウント
22:絶縁層
23:銅コア
24:LEDパッケージ
25:電極端子
26:電極兼放熱端子
27:絶縁層
28:高耐熱樹脂薄膜シート
1: Heat spreader 11: columnar part 11a: element mounting surface 12: fitting part 2: LED element 3: heat sink 3a: ejector pin mark 3b: frustum-shaped solid part (extrusion base)
3c: Radiation fins 3d, 3d ': Counterbore part 4: High thermal conductive adhesive layer 5: Organic resin printed wiring board 5': Three-dimensional organic resin printed wiring board 51 ': Reflective frame 52': Lens 5a: Through hole 6: the control circuit board 7: adhesive layer 8: bonding wire 9: dam 10: translucent sealing resin layer 21: submount 22: insulating layer 23: copper core 24: LED package 25: electrode terminal 26: an electrode and heat radiation terminals 27 : Insulating layer 28: High heat resistant resin thin film sheet

Claims (6)

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が直接もしくは間接に搭載された素子搭載面を有する柱状部及び該柱状部より横サイズが大きいフランジ状の嵌込部を結合してなるヒートスプレッダと、
前記柱状部が挿入された貫通孔を有する有機樹脂プリント配線基板と、
前記嵌込部が挿入された第1のザグリ部及び該第1のザグリ部に対向した錐台状立設部を有するヒートシンクと
を具備し、
前記錐台状立設部は前記ヒートシンクのダイカスト成形の押出台座である照明装置。
A semiconductor light emitting device;
A heat spreader formed by coupling a columnar part having an element mounting surface on which the semiconductor light emitting element is directly or indirectly mounted, and a flange-shaped fitting part having a larger lateral size than the columnar part;
An organic resin printed wiring board having a through-hole into which the columnar part is inserted;
A heat sink having a first counterbore part into which the fitting part is inserted and a frustum-like standing part facing the first counterbore part ;
The frustum-like standing portion is an illuminating device that is a die-cast extrusion base of the heat sink .
さらに、前記有機樹脂プリント配線基板上に搭載された制御回路基板を具備し、
前記ヒートシンクは前記制御回路基板に対向した第2のザグリ部を有する請求項1に記載の照明装置。
And a control circuit board mounted on the organic resin printed wiring board.
The lighting device according to claim 1, wherein the heat sink has a second counterbore portion facing the control circuit board.
さらに、前記嵌込部と前記ヒートシンクとの間に設けられた高熱伝導性接着層を具備する請求項1に記載の照明装置。   Furthermore, the illuminating device of Claim 1 which comprises the highly heat conductive adhesive layer provided between the said fitting part and the said heat sink. さらに、前記高熱伝導性接着層と前記ヒートシンクとの間に設けられた高耐熱樹脂絶縁層を具備する請求項に記載の照明装置。 Furthermore, the illuminating device of Claim 3 which comprises the high heat-resistant resin insulating layer provided between the said high heat conductive adhesive layer and the said heat sink. 前記第1のザグリ部の側壁はテーパ状となっている請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein a side wall of the first counterbore portion is tapered. 前記有機樹脂プリント配線基板は三次元有機樹脂プリント配線基板である請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the organic resin printed wiring board is a three-dimensional organic resin printed wiring board.
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