発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法
【課題】放熱性に優れる発熱デバイス組立体、および、かかる発熱デバイス組立体を製造する方法を提供すること。
【解決手段】発熱デバイス組立体１０は、板状をなし金属材料で構成された金属板２１と金属板２１の上面２１１に形成された絶縁層２２とを有するベース基板２と、絶縁層２２上に配置され、通電により発熱する発熱体４と備える発熱デバイス１と、発熱デバイス１が搭載され、板状をなす搭載用基板９とを有している。そして、ベース基板２は、その平面視での面積Ｓ１が搭載用基板９の平面視での面積Ｓ２よりも小さいものである。
【解決手段】発熱デバイス組立体１０は、板状をなし金属材料で構成された金属板２１と金属板２１の上面２１１に形成された絶縁層２２とを有するベース基板２と、絶縁層２２上に配置され、通電により発熱する発熱体４と備える発熱デバイス１と、発熱デバイス１が搭載され、板状をなす搭載用基板９とを有している。そして、ベース基板２は、その平面視での面積Ｓ１が搭載用基板９の平面視での面積Ｓ２よりも小さいものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置として、ベース基板に発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を備える発光体を搭載したものが知られている。このような半導体装置は、ベース基板と、ベース基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された導体パターンとを有しており、さらに、発光体を絶縁層上に設置するとともに、発光体と導体パターンとをワイヤを介して電気的に接続することにより構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような半導体装置では、発光体の駆動により発生する熱を外部に十分に放出することができず、放熱性が低いという問題がある。具体的には、発光体が外部へ露出しているため、発光体からの熱は、直に空気中に放出されるが、このような放出は十分に行われない。特に、半導体装置が比較的小さい気密空間内に設置されている場合には、空気の対流も発生せず（発生しても僅かであり）、その放熱性がより悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放熱性に優れる発熱デバイス組立体、および、かかる発熱デバイス組立体を製造する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】
このような目的は、下記（１）〜（１７）の本発明により達成される。
（１） 板状をなし金属材料で構成された金属板と該金属板の一方の面側に形成された絶縁層とを有するベース基板と、前記絶縁層上に配置され、通電により発熱する発熱体とを備える発熱デバイスと、
少なくとも１つの前記発熱デバイスが搭載され、板状をなす搭載用基板とを有し、
前記ベース基板は、その平面視での面積が前記搭載用基板の平面視での面積よりも小さいものであることを特徴とする発熱デバイス組立体。
【０００７】
（２） 前記発熱体が通電された際、該発熱体で生じた熱の一部は、前記金属板から放熱される上記（１）に記載の発熱デバイス組立体。
【０００８】
（３） 前記ベース基板の前記面積は、前記搭載用基板の前記面積の０．１〜０．９倍である上記（１）または（２）に記載の発熱デバイス組立体。
【０００９】
（４） 前記ベース基板の厚さは、前記搭載用基板の厚さの０．１〜２．０倍である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１０】
（５） 前記ベース基板は、その厚さが前記搭載用基板の厚さよりも薄いものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１１】
（６） 前記発熱デバイスを前記搭載用基板に対し固定する固定手段が設けられている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１２】
（７） 前記固定手段は、前記金属板と前記搭載用基板との間に設けられ、これらの板同士を接合する接合部材を有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１３】
（８） 前記固定手段は、前記金属板の縁部に設けられ、該縁部と前記搭載用基板とを接合する接合部材を有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１４】
（９） 前記固定手段は、前記金属板の他方の面および前記搭載用基板のうちの一方に突出して形成された凸部と、他方に形成され、前記凸部が挿入される凹部とを有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１５】
（１０） 前記固定手段は、ボルトと、該ボルトに螺合するナットとを有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１６】
（１１） 前記金属板の一方の面には、粗面加工が施されており、
前記絶縁層は、前記金属板の一方の面に接合されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１７】
（１２） 前記絶縁層上には、前記発熱体と電気的に接続されるベース基板側配線パターンが形成されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１８】
（１３） 前記搭載用基板には、前記発熱体と電気的に接続される搭載用基板側配線パターンが形成されている上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１９】
（１４） 前記金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００２０】
（１５） 前記発熱体は、光を発する発光体である上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００２１】
（１６） 上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体を製造する方法であって、
前記ベース基板の前記絶縁層上に前記発熱体を配置し、固定して、前記発熱デバイスを得る第１の組立工程と、
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に搭載し、固定する第２の組立工程とを有することを特徴とする発熱デバイス組立体の製造方法。
【００２２】
（１７） 前記第１の組立工程は、切断することにより前記ベース基板となる母材上に、複数個の前記発熱体を互いに離間するように配置し、固定する固定工程と、
前記母材の、互いに隣接する前記発熱体同士の間の部分を切断して、前記発熱デバイスを得る切断工程とを有する上記（１６）に記載の発熱デバイス組立体の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、通電により発熱体から生じた熱は、絶縁層に伝わり、さらに、当該絶縁層よりも熱伝導性が高い、金属材料で構成された金属板に確実に伝わる。そして、この熱は、金属板から確実に放熱されることとなり、よって、放熱性に優れる。
【００２４】
ベース基板の平面視での面積が搭載用基板の平面視での面積よりも小さいことにより、ベース基板の大きさをできる限り抑えつつも、金属板での放熱機能を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の発熱デバイス組立体の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図３】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図４】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図５】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図６】本発明の発熱デバイス組立体の第２実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の発熱デバイス組立体の第３実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の発熱デバイス組立体の第４実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の発熱デバイス組立体の第５実施形態を示す断面図である。
【図１０】図１に示す発熱デバイス組立体を組み込んだ照明器具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の発熱デバイス組立体の第１実施形態を示す断面図、図２〜図５は、それぞれ、図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図、図１０は、図１に示す発熱デバイス組立体を組み込んだ照明器具を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図５および図１０中（図６〜図９についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００２８】
図１、図５に示す発熱デバイス組立体１０は、発熱デバイス１と、発熱デバイス１が搭載される板状の搭載用基板９とを備え、例えば、照明器具１００（図１０参照）に用いることのできるものである。以下、各部の構成について説明する。
【００２９】
発熱デバイス１は、発熱体４としての発光体と、発熱体４が実装されるベース基板２とを備えている。
【００３０】
発熱体４は、板状をなす基板４１と、基板４１の上面に設けられた発光ダイオード４２と、基板４１の底部に設けられた１対の外部端子４３とを有している。
【００３１】
基板４１は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成された小片である。また、基板４１には、発光ダイオード４２と１対の外部端子４３とを電気的に接続する図示しない配線が設けられている。
【００３２】
発光ダイオード４２は、基板４１に、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものである。
【００３３】
１対の外部端子４３は、導電性を有する例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属材料を主材料として構成されている。また、これらの外部端子４３のうちの一方は、アノード電極（陽極）であり、他方は、カソード電極（陰極）であり、それぞれ、後述するベース基板２の配線パターン２３と電気的に接続される。
【００３４】
このような発熱体４は、配線パターン２３から１対の外部端子４３を介して発光ダイオード４２に電圧が印加される（通電される）と、発光ダイオード４２でエレクトロルミネッセンス効果に基づく光Ｌの照射が生じる。また、このとき、発熱体４からは熱が生じる。
【００３５】
このような発熱体４が配置されるベース基板２は、金属板２１と、絶縁層２２と、配線パターン（ベース基板側配線パターン）２３とを有し、これらが下側から順に積層された積層基板である（図１参照）。
【００３６】
図５に示すように、金属板２１は、平面視で長方形または正方形をなす板状の部材である。なお、金属板２１の平面視での形状は、図５に示す構成では長方形または正方形であるが、これに限定されず、例えば、円形、楕円形、五角形以上の多角形等であってもよい。
【００３７】
金属板２１を構成する金属材料としては、特に限定されないが、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムで金属板２１を構成した場合、放熱性に優れた金属板２１となる。さらに、金属板２１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００３８】
なお、金属板２１の厚さｔ１としては、特に限定されず、例えば、０．３〜３．０ｍｍであるのが好ましく、０．５〜２．０ｍｍであるのがより好ましい。
金属板２１の上面（一方の面）２１１の全体には、絶縁層２２が形成されている。絶縁層２２は、金属板２１と配線パターン２３とを絶縁する層である。
この絶縁層２２の中央部は、発熱体４が設置される発熱体設置部２４となる。
【００３９】
絶縁層２２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。これらの中でも特にエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、アルミニウムとの密着性が比較的高いものである。このため、エポキシ樹脂で絶縁層２２を構成し、アルミニウムで金属板２１を構成した場合、絶縁層２２が金属板２１に確実に接合され、よって、当該金属板２１から剥離するのが確実に防止される。
【００４０】
なお、絶縁層２２の厚さｔ２としては、特に限定されず、例えば、１０〜２００μｍであるのが好ましく、５０〜１００μｍであるのがより好ましい。
【００４１】
また、金属板２１上に絶縁層２２を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、金属板２１とシート状の絶縁層２２とをそれぞれ個別に用意し、金属板２１の上面２１１にシート状の絶縁層２２を載置した状態で熱プレス（加熱圧縮）を行なう方法を用いることができる。
【００４２】
絶縁層２２の上面２２１には、配線パターン２３が形成されている。図１に示すように、配線パターン２３は、発熱体設置部２４を介してその両側に配置された２本の配線２３１を有している。そして、これら２本の配線２３１のうちの一方の配線２３１は、発熱体４の一方の外部端子４３に電気的に接続され、他方の配線２３１は、発熱体４の他方の外部端子４３に電気的に接続されている。
【００４３】
配線パターン２３は、例えば、絶縁層２２の上面全域に積層された金属箔（金属層）をエッチング等により形成されたものである。配線パターン２３の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、銅、銀、アルミニウム等の各種金属材料を用いることができ、これらの中でも、特に銅が好ましい。銅で構成した配線パターン２３は、比較的抵抗値が小さく、優れた電気特性を発揮することができる。
【００４４】
図１に示すように、このような構成のベース基板２は、搭載用基板９上に、固定手段１２としての接着層（接合部材）１２１を介して固定されて（接合されて）いる。
【００４５】
図５に示すように、ベース基板２の平面視での面積Ｓ１は、搭載用基板９の平面視での面積Ｓ２よりも小さい。具体的には、面積Ｓ１は、面積Ｓ２の０．１〜０．９倍であるのが好ましく、０．２〜０．８倍であるのがより好ましい。
【００４６】
また、ベース基板２の厚さｔ３（金属板２１と絶縁層２２と配線パターン２３との総厚）は、搭載用基板９の厚さｔ４（金属層９１と絶縁層９２と配線パターン９３との総厚）よりも薄い。具体的には、厚さｔ３は、厚さｔ４の０．１〜２．０倍であるのが好ましく、０．５〜１．５倍であるのがより好ましい。
【００４７】
このようなベース基板２を有する発熱デバイス組立体１０では、発熱体４が通電された際、その通電により発熱体４で生じた熱の一部が金属板２１から放熱される。以下、このメカニズムについて説明する。
【００４８】
発熱体４で生じた熱は、当該発熱体４から直接的に空気中に放熱される（放出される）ものと、ベース基板２の配線パターン２３に伝わるものとがある。この配線パターン２３に伝わる熱が金属板２１から放熱される。
【００４９】
配線パターン２３に伝わった熱は、絶縁層２２を介して、当該絶縁層２２よりも熱伝導性（熱伝導率）が高い、金属材料で構成された金属板２１に確実に伝わる。そして、この熱は、金属板２１の４つの側面（縁部）２１３からそれぞれ確実に放熱されることとなる。
【００５０】
以上のような放熱のメカニズムにより、発熱体４で生じた熱を金属板２１から放熱することができる。これにより、発熱デバイス組立体１０は、放熱性に優れたものとなる、すなわち、効率よく放熱することができるものとなる。
【００５１】
また、ベース基板２と搭載用基板９との大きさが前述した大小関係を満足していることにより、ベース基板２（金属板２１）の大きさをできる限り抑えつつ、金属板２１での放熱機能を十分に発揮することができる。また、金属板２１の使用量（材料費）も抑えることができ、よって、発熱デバイス１（発熱デバイス組立体１０）の製造コストも抑えることができる。
【００５２】
発熱デバイス組立体１０では、発熱デバイス１が搭載用基板９に搭載されている。
図１に示すように、搭載用基板９は、金属層９１と、絶縁層９２と、配線パターン（搭載用基板側配線パターン）９３とがこの順に下側から積層された積層基板である。
【００５３】
金属層９１は、板状をなす部分であり、例えば、ベース基板２の金属板２１と同様の構成材料で構成されている。
【００５４】
絶縁層９２は、金属層９１と配線パターン９３とを絶縁する部分であり、例えば、ベース基板２の絶縁層２２と同様の構成材料で構成されている。
【００５５】
配線パターン９３は、絶縁層９２の全面に積層された金属箔をエッチング等により形成された部分であり、例えば、ベース基板２の配線パターン２３と同様の構成材料で構成されている。
【００５６】
図１、図５に示すうように、配線パターン９３は、搭載される発熱デバイス１を介してその両側に配置された２本の配線９３１を有している。そして、これら２本の配線９３１のうちの一方の配線９３１は、ワイヤ１３１を介してベース基板２の一方の配線２３１と電気的に接続され、他方の配線９３１は、ワイヤ１３２を介してベース基板２の他方の配線２３１と電気的に接続されている。このような接続により、発熱体４は、配線パターン９３と電気的に接続されることとなり、電源（図示せず）から電力が供給される。これにより、発熱体４が発光することができる。
【００５７】
前述したように、ベース基板２は、接着層１２１を介して搭載用基板９に接合されている。図１に示すように、接着層１２１は、ベース基板２の金属板２１の下面（他方の面）２１２と搭載用基板９の絶縁層９２の上面９２１との間に設けられている。このように配置された接着層１２１により、ベース基板２を搭載用基板９に対し確実に固定することができる。また、接着層１２１がベース基板２に隠れることなり、後述するように発熱デバイス組立体１０を照明器具１００に組み込んだ場合、当該照明器具１００の見栄えをよくすることができる。
【００５８】
なお、接着層１２１としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を使用したフィルム状のもの（接着フィルム）を用いることができる。また、同様の樹脂を使用した液状接着剤であってもよい。そして、接着層１２１を構成する樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛に代表される絶縁性を有する高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、接着層１２１が熱伝導性を有するものとなり、前述したように金属板２１に伝わった熱を、接着層１２１を介して搭載用基板９にも伝えることができる。この搭載用基板９に伝わった熱は、当該搭載用基板９から放熱され、結果、発熱デバイス組立体１０での放熱性が向上する。
【００５９】
次に、発熱デバイス組立体１０の製造方法について、図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００６０】
本製造方法は、第１の組立工程と第２の組立工程とを有し、第１の組立工程は、さらに、準備工程と固定工程と切断工程とに分けられている。
【００６１】
［１］ 準備工程（第１の組立工程）
まず、図２に示すように、切断することによりベース基板２となる母材２０を用意する。この母材２０からは、１２個のベース基板２を得る（図４参照）。
【００６２】
また、母材２０には、得られるベース基板２と同数の発熱体設置部２４が予め設定されている。これらの発熱体設置部２４は、図２に示す構成では、３行４列のマトリックス状（行列状）に配置されている。
【００６３】
［２］ 固定工程（第１の組立工程）
次に、図３に示すように、母材２０上の各発熱体設置部２４、すなわち、ベース基板２となる絶縁層２２上に、それぞれ、１つの発熱体４を配置する。これにより、隣接する発熱体４同士は、互いに離間するように配置される。
【００６４】
そして、この状態のまま、各発熱体４をそれぞれ配線パターン２３に例えば半田を用いて固定する。これにより、発熱体４と配線パターン２３とが電気的に接続される。
【００６５】
［３］ 切断工程（第１の組立工程）
次に、図４に示すように、母材２０の、互いに隣接する発熱体４同士の間の部分、すなわち、切断しろ（スペーシング）２６を切断する。この切断には、例えば、ダイシングブレードを用いることができる。
【００６６】
そして、切断が完了すると、チップ化された２４個の発熱デバイス１を一括して得る。
なお、切断時の絶縁層２２の弾性率（弾性係数）としては、特に限定されず、例えば、２〜４０ＧＰａであるのが好ましく、１０〜２５ＧＰａであるのがより好ましい。
【００６７】
［４］ 第２の組立工程
次に、図５に示すように、切断工程で得られた２４個の発熱デバイス１のうちの１つの発熱デバイス１を搭載用基板９に搭載する。なお、搭載用基板９には、発熱デバイス１が搭載さる部分に、予め接着層１２１が設けられているのが好ましい。この接着層１２１を介して、発熱デバイス１が搭載用基板９に固定される。
【００６８】
そして、ワイヤ１３１、１３２で発熱デバイス１の配線パターン２３と搭載用基板９の配線パターン９３とを接続する。
以上のような工程を経ることにより、発熱デバイス組立体１０が得られる。
【００６９】
次に、発熱デバイス組立体１０を組み込んだ照明器具１００について簡単に説明する。
図１０に示す照明器具１００は、本体１１０と、口金１２０と、カバー１３０とで構成された電球である。
【００７０】
本体１１０は、筒状のハウジング（筐体）１１１と、ハウジング１１１内に収納された発熱デバイス組立体１０とを備えている。発熱デバイス組立体１０は、図１０に示す構成では複数の発熱デバイス１を有するものとなっているが、これに限定されず、１つの発熱デバイス１を有するものとなっていてもよい。
【００７１】
ハウジング１１１は、その両端が開口した筒体で構成されている。また、ハウジング１１１は、その中心軸方向の途中の部分にて内径および外径が急峻に変化しており、下側の大径部１１１ａと、上側の小径部１１１ｂとに分けることができる。
【００７２】
ハウジング１１１は、金属材料で構成され、具体的には、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムでハウジング１１１を構成した場合、当該ハウジング１１１は、放熱性に優れたものとなる。さらに、ハウジング１１１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００７３】
このようなハウジング１１１の大径部１１１ａには、発熱デバイス組立体１０が収納されており、発熱デバイス組立体１０での各発熱デバイス１は、それぞれ、カバー１３０側へ光Ｌを発することができる。
【００７４】
また、ハウジング１１１には、発熱デバイス組立体１０の裏面側の空間に連通する開口１１２が形成されている。各発熱デバイス１で発生した熱を開口１１２からも放熱することができる。
【００７５】
また、ハウジング１１１の小径部１１１ｂには、制御手段１５０が収納されている。制御手段１５０は、照明器具１００の駆動を制御する手段である。このような制御手段１５０は、照明器具１００のＯＮ／ＯＦＦや明るさを制御することができる。
【００７６】
口金１２０は、ハウジング１１１の上端部に設置されている。この口金１２０は、ＪＩＳ規格等で規定され、図示しない電球ソケットに装着されるものである。
【００７７】
カバー１３０は、ハウジング１１１の下端部を覆うように設置されている。また、カバー１３０は、例えば嵌合によりハウジング１１１に対し固定されている。このようなカバー１３０は、透明の樹脂材料またはガラス材料等で構成されている。なお、カバー１３０には、各発熱デバイス１からの光Ｌを拡散するために、凹凸が形成されていてもよい。また、カバー１３０には、各発熱デバイス１からの光Ｌにより励起されて発光する蛍光体が設けられていてもよい。
【００７８】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の発熱デバイス組立体の第２実施形態を示す断面図である。
【００７９】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００８０】
図６に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、ベース基板２の金属板２１の側面２１３に複数個設けられた半田ボール（接合部材）１２３で構成されている。
【００８１】
搭載用基板９の発熱デバイス組立体１０周辺では、絶縁層９２が省略されて（欠損して）いる。
【００８２】
そして、各半田ボール１２３を介して、ベース基板２の金属板２１の側面２１３と、搭載用基板９の金属層９１とが接合されている。これにより、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。また、本実施形態の発熱デバイス組立体１０は、前記第１実施形態の発熱デバイス組立体１０と比べて、発熱デバイス１（ベース基板２）と搭載用基板９との間で接着層１２１が省略され、さらに絶縁層９２の一部が省略されている分、厚さ（高さ）を抑えることができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の発熱デバイス組立体の第３実施形態を示す断面図である。
【００８４】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００８５】
図７に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、ベース基板２の金属板２１の下面２１２に突出して形成された２本のガイドピン（凸部）２５と、搭載用基板９に貫通して形成された２つのガイド孔（凹部）９４とで構成されている。
【００８６】
各ガイドピン２５は、それぞれ、ガイド孔９４に挿入される。各ガイドピン２５の端面２５１は、丸みを帯びている。これにより、ガイドピン２５のガイド孔９４への挿入を容易かつ確実に行なうことができる。
【００８７】
また、ガイドピン２５は、その外径がガイド孔９４の内径よりも若干小さい。これにより、ガイドピン２５がガイド孔９４に嵌合することができる。
【００８８】
このようなガイドピン２５およびガイド孔９４により、発熱デバイス１を搭載用基板９に搭載する際、互いの位置関係が規制されつつ、すなわち、発熱デバイス１の搭載用基板９に対する位置決めが行われつつ、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。
【００８９】
なお、固定手段１２を構成するガイドピンとガイド孔とは、それぞれ、図７に示す構成ではガイドピンが金属板２１に形成され、ガイド孔が搭載用基板９に形成されているが、これに限定されず、例えば、ガイドピンが搭載用基板９に形成され、ガイド孔が金属板２１に形成されていてもよい。
【００９０】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の発熱デバイス組立体の第４実施形態を示す断面図である。
【００９１】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９２】
図８に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、複数本のボルト１２４と、各ボルト１２４にそれぞれ螺合するナット１２５とで構成されている。ボルト１２４およびナット１２５は、それぞれ、ステンレス鋼等のような金属材料で構成されている。
【００９３】
各ボルト１２４は、それぞれ、上側からベース基板２と搭載用基板９とを一括して挿通している。また、各ナット１２５は、それぞれ、下側からボルト１２４に螺合している。
【００９４】
このようなボルト１２４およびナット１２５により、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。
【００９５】
また、各ボルト１２４が「導体ポスト（伝熱部材）」として機能する。これにより、前述したように金属板２１に伝わった熱を、各ボルト１２４を介して搭載用基板９にも伝えることができる。この搭載用基板９に伝わった熱は、当該搭載用基板９の金属層９１から放熱され、結果、発熱デバイス組立体１０での放熱性が向上する。
【００９６】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の発熱デバイス組立体の第５実施形態を示す断面図である。
【００９７】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、金属板の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９８】
図９に示す発熱デバイス組立体１０では、金属板２１の上面２１１に、微小な凹凸２１４が形成されている。凹凸２１４の形成には、例えばブラスト処理等の粗面加工を用いることができる。
【００９９】
このような凹凸２１４が形成されていることにより、金属板２１の上面２１１の表面積が増大するとともに、上面２１１（凹凸２１４）に絶縁層２２が引っ掛かるアンカー効果が発揮され、よって、金属板２１と絶縁層２２とがより確実に接合される。また、切断工程で、回転する記ダイシングブレードの力により絶縁層２２が金属板２１から剥離するのを確実に防止することができる。
【０１００】
以上、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、発熱デバイス組立体を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１０１】
また、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 発熱デバイス組立体
１ 発熱デバイス
２ ベース基板
２０ 母材
２１ 金属板
２１１ 上面（一方の面）
２１２ 下面（他方の面）
２１３ 側面（縁部）
２１４ 凹凸
２２ 絶縁層
２２１ 上面
２３ 配線パターン（ベース基板側配線パターン）
２３１ 配線
２４ 発熱体設置部
２５ ガイドピン（凸部）
２５１ 端面
２６ 切断しろ（スペーシング）
４ 発熱体
４１ 基板
４２ 発光ダイオード
４３ 外部端子
９ 搭載用基板
９１ 金属層
９２ 絶縁層
９２１ 上面
９３ 配線パターン（搭載用基板側配線パターン）
９３１ 配線
９４ ガイド孔（凹部）
１２ 固定手段
１２１ 接着層（接合部材）
１２３ 半田ボール（接合部材）
１２４ ボルト
１２５ ナット
１３１、１３２ ワイヤ
１００ 照明器具
１１０ 本体
１１１ ハウジング（筐体）
１１１ａ 大径部
１１１ｂ 小径部
１１２ 開口
１２０ 口金
１３０ カバー
１５０ 制御手段
Ｌ 光
Ｓ１、Ｓ２ 面積
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４ 厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置として、ベース基板に発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を備える発光体を搭載したものが知られている。このような半導体装置は、ベース基板と、ベース基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された導体パターンとを有しており、さらに、発光体を絶縁層上に設置するとともに、発光体と導体パターンとをワイヤを介して電気的に接続することにより構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような半導体装置では、発光体の駆動により発生する熱を外部に十分に放出することができず、放熱性が低いという問題がある。具体的には、発光体が外部へ露出しているため、発光体からの熱は、直に空気中に放出されるが、このような放出は十分に行われない。特に、半導体装置が比較的小さい気密空間内に設置されている場合には、空気の対流も発生せず（発生しても僅かであり）、その放熱性がより悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放熱性に優れる発熱デバイス組立体、および、かかる発熱デバイス組立体を製造する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】
このような目的は、下記（１）〜（１７）の本発明により達成される。
（１） 板状をなし金属材料で構成された金属板と該金属板の一方の面側に形成された絶縁層とを有するベース基板と、前記絶縁層上に配置され、通電により発熱する発熱体とを備える発熱デバイスと、
少なくとも１つの前記発熱デバイスが搭載され、板状をなす搭載用基板とを有し、
前記ベース基板は、その平面視での面積が前記搭載用基板の平面視での面積よりも小さいものであることを特徴とする発熱デバイス組立体。
【０００７】
（２） 前記発熱体が通電された際、該発熱体で生じた熱の一部は、前記金属板から放熱される上記（１）に記載の発熱デバイス組立体。
【０００８】
（３） 前記ベース基板の前記面積は、前記搭載用基板の前記面積の０．１〜０．９倍である上記（１）または（２）に記載の発熱デバイス組立体。
【０００９】
（４） 前記ベース基板の厚さは、前記搭載用基板の厚さの０．１〜２．０倍である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１０】
（５） 前記ベース基板は、その厚さが前記搭載用基板の厚さよりも薄いものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１１】
（６） 前記発熱デバイスを前記搭載用基板に対し固定する固定手段が設けられている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１２】
（７） 前記固定手段は、前記金属板と前記搭載用基板との間に設けられ、これらの板同士を接合する接合部材を有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１３】
（８） 前記固定手段は、前記金属板の縁部に設けられ、該縁部と前記搭載用基板とを接合する接合部材を有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１４】
（９） 前記固定手段は、前記金属板の他方の面および前記搭載用基板のうちの一方に突出して形成された凸部と、他方に形成され、前記凸部が挿入される凹部とを有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１５】
（１０） 前記固定手段は、ボルトと、該ボルトに螺合するナットとを有する上記（６）に記載の発熱デバイス組立体。
【００１６】
（１１） 前記金属板の一方の面には、粗面加工が施されており、
前記絶縁層は、前記金属板の一方の面に接合されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１７】
（１２） 前記絶縁層上には、前記発熱体と電気的に接続されるベース基板側配線パターンが形成されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１８】
（１３） 前記搭載用基板には、前記発熱体と電気的に接続される搭載用基板側配線パターンが形成されている上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００１９】
（１４） 前記金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００２０】
（１５） 前記発熱体は、光を発する発光体である上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【００２１】
（１６） 上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の発熱デバイス組立体を製造する方法であって、
前記ベース基板の前記絶縁層上に前記発熱体を配置し、固定して、前記発熱デバイスを得る第１の組立工程と、
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に搭載し、固定する第２の組立工程とを有することを特徴とする発熱デバイス組立体の製造方法。
【００２２】
（１７） 前記第１の組立工程は、切断することにより前記ベース基板となる母材上に、複数個の前記発熱体を互いに離間するように配置し、固定する固定工程と、
前記母材の、互いに隣接する前記発熱体同士の間の部分を切断して、前記発熱デバイスを得る切断工程とを有する上記（１６）に記載の発熱デバイス組立体の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、通電により発熱体から生じた熱は、絶縁層に伝わり、さらに、当該絶縁層よりも熱伝導性が高い、金属材料で構成された金属板に確実に伝わる。そして、この熱は、金属板から確実に放熱されることとなり、よって、放熱性に優れる。
【００２４】
ベース基板の平面視での面積が搭載用基板の平面視での面積よりも小さいことにより、ベース基板の大きさをできる限り抑えつつも、金属板での放熱機能を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の発熱デバイス組立体の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図３】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図４】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図５】図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図である。
【図６】本発明の発熱デバイス組立体の第２実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の発熱デバイス組立体の第３実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の発熱デバイス組立体の第４実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の発熱デバイス組立体の第５実施形態を示す断面図である。
【図１０】図１に示す発熱デバイス組立体を組み込んだ照明器具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の発熱デバイス組立体の第１実施形態を示す断面図、図２〜図５は、それぞれ、図１に示す発熱デバイス組立体を製造する方法（本発明の発熱デバイス組立体の製造方法）を順に示す斜視図、図１０は、図１に示す発熱デバイス組立体を組み込んだ照明器具を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図５および図１０中（図６〜図９についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００２８】
図１、図５に示す発熱デバイス組立体１０は、発熱デバイス１と、発熱デバイス１が搭載される板状の搭載用基板９とを備え、例えば、照明器具１００（図１０参照）に用いることのできるものである。以下、各部の構成について説明する。
【００２９】
発熱デバイス１は、発熱体４としての発光体と、発熱体４が実装されるベース基板２とを備えている。
【００３０】
発熱体４は、板状をなす基板４１と、基板４１の上面に設けられた発光ダイオード４２と、基板４１の底部に設けられた１対の外部端子４３とを有している。
【００３１】
基板４１は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成された小片である。また、基板４１には、発光ダイオード４２と１対の外部端子４３とを電気的に接続する図示しない配線が設けられている。
【００３２】
発光ダイオード４２は、基板４１に、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものである。
【００３３】
１対の外部端子４３は、導電性を有する例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属材料を主材料として構成されている。また、これらの外部端子４３のうちの一方は、アノード電極（陽極）であり、他方は、カソード電極（陰極）であり、それぞれ、後述するベース基板２の配線パターン２３と電気的に接続される。
【００３４】
このような発熱体４は、配線パターン２３から１対の外部端子４３を介して発光ダイオード４２に電圧が印加される（通電される）と、発光ダイオード４２でエレクトロルミネッセンス効果に基づく光Ｌの照射が生じる。また、このとき、発熱体４からは熱が生じる。
【００３５】
このような発熱体４が配置されるベース基板２は、金属板２１と、絶縁層２２と、配線パターン（ベース基板側配線パターン）２３とを有し、これらが下側から順に積層された積層基板である（図１参照）。
【００３６】
図５に示すように、金属板２１は、平面視で長方形または正方形をなす板状の部材である。なお、金属板２１の平面視での形状は、図５に示す構成では長方形または正方形であるが、これに限定されず、例えば、円形、楕円形、五角形以上の多角形等であってもよい。
【００３７】
金属板２１を構成する金属材料としては、特に限定されないが、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムで金属板２１を構成した場合、放熱性に優れた金属板２１となる。さらに、金属板２１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００３８】
なお、金属板２１の厚さｔ１としては、特に限定されず、例えば、０．３〜３．０ｍｍであるのが好ましく、０．５〜２．０ｍｍであるのがより好ましい。
金属板２１の上面（一方の面）２１１の全体には、絶縁層２２が形成されている。絶縁層２２は、金属板２１と配線パターン２３とを絶縁する層である。
この絶縁層２２の中央部は、発熱体４が設置される発熱体設置部２４となる。
【００３９】
絶縁層２２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。これらの中でも特にエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、アルミニウムとの密着性が比較的高いものである。このため、エポキシ樹脂で絶縁層２２を構成し、アルミニウムで金属板２１を構成した場合、絶縁層２２が金属板２１に確実に接合され、よって、当該金属板２１から剥離するのが確実に防止される。
【００４０】
なお、絶縁層２２の厚さｔ２としては、特に限定されず、例えば、１０〜２００μｍであるのが好ましく、５０〜１００μｍであるのがより好ましい。
【００４１】
また、金属板２１上に絶縁層２２を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、金属板２１とシート状の絶縁層２２とをそれぞれ個別に用意し、金属板２１の上面２１１にシート状の絶縁層２２を載置した状態で熱プレス（加熱圧縮）を行なう方法を用いることができる。
【００４２】
絶縁層２２の上面２２１には、配線パターン２３が形成されている。図１に示すように、配線パターン２３は、発熱体設置部２４を介してその両側に配置された２本の配線２３１を有している。そして、これら２本の配線２３１のうちの一方の配線２３１は、発熱体４の一方の外部端子４３に電気的に接続され、他方の配線２３１は、発熱体４の他方の外部端子４３に電気的に接続されている。
【００４３】
配線パターン２３は、例えば、絶縁層２２の上面全域に積層された金属箔（金属層）をエッチング等により形成されたものである。配線パターン２３の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、銅、銀、アルミニウム等の各種金属材料を用いることができ、これらの中でも、特に銅が好ましい。銅で構成した配線パターン２３は、比較的抵抗値が小さく、優れた電気特性を発揮することができる。
【００４４】
図１に示すように、このような構成のベース基板２は、搭載用基板９上に、固定手段１２としての接着層（接合部材）１２１を介して固定されて（接合されて）いる。
【００４５】
図５に示すように、ベース基板２の平面視での面積Ｓ１は、搭載用基板９の平面視での面積Ｓ２よりも小さい。具体的には、面積Ｓ１は、面積Ｓ２の０．１〜０．９倍であるのが好ましく、０．２〜０．８倍であるのがより好ましい。
【００４６】
また、ベース基板２の厚さｔ３（金属板２１と絶縁層２２と配線パターン２３との総厚）は、搭載用基板９の厚さｔ４（金属層９１と絶縁層９２と配線パターン９３との総厚）よりも薄い。具体的には、厚さｔ３は、厚さｔ４の０．１〜２．０倍であるのが好ましく、０．５〜１．５倍であるのがより好ましい。
【００４７】
このようなベース基板２を有する発熱デバイス組立体１０では、発熱体４が通電された際、その通電により発熱体４で生じた熱の一部が金属板２１から放熱される。以下、このメカニズムについて説明する。
【００４８】
発熱体４で生じた熱は、当該発熱体４から直接的に空気中に放熱される（放出される）ものと、ベース基板２の配線パターン２３に伝わるものとがある。この配線パターン２３に伝わる熱が金属板２１から放熱される。
【００４９】
配線パターン２３に伝わった熱は、絶縁層２２を介して、当該絶縁層２２よりも熱伝導性（熱伝導率）が高い、金属材料で構成された金属板２１に確実に伝わる。そして、この熱は、金属板２１の４つの側面（縁部）２１３からそれぞれ確実に放熱されることとなる。
【００５０】
以上のような放熱のメカニズムにより、発熱体４で生じた熱を金属板２１から放熱することができる。これにより、発熱デバイス組立体１０は、放熱性に優れたものとなる、すなわち、効率よく放熱することができるものとなる。
【００５１】
また、ベース基板２と搭載用基板９との大きさが前述した大小関係を満足していることにより、ベース基板２（金属板２１）の大きさをできる限り抑えつつ、金属板２１での放熱機能を十分に発揮することができる。また、金属板２１の使用量（材料費）も抑えることができ、よって、発熱デバイス１（発熱デバイス組立体１０）の製造コストも抑えることができる。
【００５２】
発熱デバイス組立体１０では、発熱デバイス１が搭載用基板９に搭載されている。
図１に示すように、搭載用基板９は、金属層９１と、絶縁層９２と、配線パターン（搭載用基板側配線パターン）９３とがこの順に下側から積層された積層基板である。
【００５３】
金属層９１は、板状をなす部分であり、例えば、ベース基板２の金属板２１と同様の構成材料で構成されている。
【００５４】
絶縁層９２は、金属層９１と配線パターン９３とを絶縁する部分であり、例えば、ベース基板２の絶縁層２２と同様の構成材料で構成されている。
【００５５】
配線パターン９３は、絶縁層９２の全面に積層された金属箔をエッチング等により形成された部分であり、例えば、ベース基板２の配線パターン２３と同様の構成材料で構成されている。
【００５６】
図１、図５に示すうように、配線パターン９３は、搭載される発熱デバイス１を介してその両側に配置された２本の配線９３１を有している。そして、これら２本の配線９３１のうちの一方の配線９３１は、ワイヤ１３１を介してベース基板２の一方の配線２３１と電気的に接続され、他方の配線９３１は、ワイヤ１３２を介してベース基板２の他方の配線２３１と電気的に接続されている。このような接続により、発熱体４は、配線パターン９３と電気的に接続されることとなり、電源（図示せず）から電力が供給される。これにより、発熱体４が発光することができる。
【００５７】
前述したように、ベース基板２は、接着層１２１を介して搭載用基板９に接合されている。図１に示すように、接着層１２１は、ベース基板２の金属板２１の下面（他方の面）２１２と搭載用基板９の絶縁層９２の上面９２１との間に設けられている。このように配置された接着層１２１により、ベース基板２を搭載用基板９に対し確実に固定することができる。また、接着層１２１がベース基板２に隠れることなり、後述するように発熱デバイス組立体１０を照明器具１００に組み込んだ場合、当該照明器具１００の見栄えをよくすることができる。
【００５８】
なお、接着層１２１としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を使用したフィルム状のもの（接着フィルム）を用いることができる。また、同様の樹脂を使用した液状接着剤であってもよい。そして、接着層１２１を構成する樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛に代表される絶縁性を有する高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、接着層１２１が熱伝導性を有するものとなり、前述したように金属板２１に伝わった熱を、接着層１２１を介して搭載用基板９にも伝えることができる。この搭載用基板９に伝わった熱は、当該搭載用基板９から放熱され、結果、発熱デバイス組立体１０での放熱性が向上する。
【００５９】
次に、発熱デバイス組立体１０の製造方法について、図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００６０】
本製造方法は、第１の組立工程と第２の組立工程とを有し、第１の組立工程は、さらに、準備工程と固定工程と切断工程とに分けられている。
【００６１】
［１］ 準備工程（第１の組立工程）
まず、図２に示すように、切断することによりベース基板２となる母材２０を用意する。この母材２０からは、１２個のベース基板２を得る（図４参照）。
【００６２】
また、母材２０には、得られるベース基板２と同数の発熱体設置部２４が予め設定されている。これらの発熱体設置部２４は、図２に示す構成では、３行４列のマトリックス状（行列状）に配置されている。
【００６３】
［２］ 固定工程（第１の組立工程）
次に、図３に示すように、母材２０上の各発熱体設置部２４、すなわち、ベース基板２となる絶縁層２２上に、それぞれ、１つの発熱体４を配置する。これにより、隣接する発熱体４同士は、互いに離間するように配置される。
【００６４】
そして、この状態のまま、各発熱体４をそれぞれ配線パターン２３に例えば半田を用いて固定する。これにより、発熱体４と配線パターン２３とが電気的に接続される。
【００６５】
［３］ 切断工程（第１の組立工程）
次に、図４に示すように、母材２０の、互いに隣接する発熱体４同士の間の部分、すなわち、切断しろ（スペーシング）２６を切断する。この切断には、例えば、ダイシングブレードを用いることができる。
【００６６】
そして、切断が完了すると、チップ化された２４個の発熱デバイス１を一括して得る。
なお、切断時の絶縁層２２の弾性率（弾性係数）としては、特に限定されず、例えば、２〜４０ＧＰａであるのが好ましく、１０〜２５ＧＰａであるのがより好ましい。
【００６７】
［４］ 第２の組立工程
次に、図５に示すように、切断工程で得られた２４個の発熱デバイス１のうちの１つの発熱デバイス１を搭載用基板９に搭載する。なお、搭載用基板９には、発熱デバイス１が搭載さる部分に、予め接着層１２１が設けられているのが好ましい。この接着層１２１を介して、発熱デバイス１が搭載用基板９に固定される。
【００６８】
そして、ワイヤ１３１、１３２で発熱デバイス１の配線パターン２３と搭載用基板９の配線パターン９３とを接続する。
以上のような工程を経ることにより、発熱デバイス組立体１０が得られる。
【００６９】
次に、発熱デバイス組立体１０を組み込んだ照明器具１００について簡単に説明する。
図１０に示す照明器具１００は、本体１１０と、口金１２０と、カバー１３０とで構成された電球である。
【００７０】
本体１１０は、筒状のハウジング（筐体）１１１と、ハウジング１１１内に収納された発熱デバイス組立体１０とを備えている。発熱デバイス組立体１０は、図１０に示す構成では複数の発熱デバイス１を有するものとなっているが、これに限定されず、１つの発熱デバイス１を有するものとなっていてもよい。
【００７１】
ハウジング１１１は、その両端が開口した筒体で構成されている。また、ハウジング１１１は、その中心軸方向の途中の部分にて内径および外径が急峻に変化しており、下側の大径部１１１ａと、上側の小径部１１１ｂとに分けることができる。
【００７２】
ハウジング１１１は、金属材料で構成され、具体的には、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムでハウジング１１１を構成した場合、当該ハウジング１１１は、放熱性に優れたものとなる。さらに、ハウジング１１１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００７３】
このようなハウジング１１１の大径部１１１ａには、発熱デバイス組立体１０が収納されており、発熱デバイス組立体１０での各発熱デバイス１は、それぞれ、カバー１３０側へ光Ｌを発することができる。
【００７４】
また、ハウジング１１１には、発熱デバイス組立体１０の裏面側の空間に連通する開口１１２が形成されている。各発熱デバイス１で発生した熱を開口１１２からも放熱することができる。
【００７５】
また、ハウジング１１１の小径部１１１ｂには、制御手段１５０が収納されている。制御手段１５０は、照明器具１００の駆動を制御する手段である。このような制御手段１５０は、照明器具１００のＯＮ／ＯＦＦや明るさを制御することができる。
【００７６】
口金１２０は、ハウジング１１１の上端部に設置されている。この口金１２０は、ＪＩＳ規格等で規定され、図示しない電球ソケットに装着されるものである。
【００７７】
カバー１３０は、ハウジング１１１の下端部を覆うように設置されている。また、カバー１３０は、例えば嵌合によりハウジング１１１に対し固定されている。このようなカバー１３０は、透明の樹脂材料またはガラス材料等で構成されている。なお、カバー１３０には、各発熱デバイス１からの光Ｌを拡散するために、凹凸が形成されていてもよい。また、カバー１３０には、各発熱デバイス１からの光Ｌにより励起されて発光する蛍光体が設けられていてもよい。
【００７８】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の発熱デバイス組立体の第２実施形態を示す断面図である。
【００７９】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００８０】
図６に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、ベース基板２の金属板２１の側面２１３に複数個設けられた半田ボール（接合部材）１２３で構成されている。
【００８１】
搭載用基板９の発熱デバイス組立体１０周辺では、絶縁層９２が省略されて（欠損して）いる。
【００８２】
そして、各半田ボール１２３を介して、ベース基板２の金属板２１の側面２１３と、搭載用基板９の金属層９１とが接合されている。これにより、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。また、本実施形態の発熱デバイス組立体１０は、前記第１実施形態の発熱デバイス組立体１０と比べて、発熱デバイス１（ベース基板２）と搭載用基板９との間で接着層１２１が省略され、さらに絶縁層９２の一部が省略されている分、厚さ（高さ）を抑えることができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の発熱デバイス組立体の第３実施形態を示す断面図である。
【００８４】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００８５】
図７に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、ベース基板２の金属板２１の下面２１２に突出して形成された２本のガイドピン（凸部）２５と、搭載用基板９に貫通して形成された２つのガイド孔（凹部）９４とで構成されている。
【００８６】
各ガイドピン２５は、それぞれ、ガイド孔９４に挿入される。各ガイドピン２５の端面２５１は、丸みを帯びている。これにより、ガイドピン２５のガイド孔９４への挿入を容易かつ確実に行なうことができる。
【００８７】
また、ガイドピン２５は、その外径がガイド孔９４の内径よりも若干小さい。これにより、ガイドピン２５がガイド孔９４に嵌合することができる。
【００８８】
このようなガイドピン２５およびガイド孔９４により、発熱デバイス１を搭載用基板９に搭載する際、互いの位置関係が規制されつつ、すなわち、発熱デバイス１の搭載用基板９に対する位置決めが行われつつ、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。
【００８９】
なお、固定手段１２を構成するガイドピンとガイド孔とは、それぞれ、図７に示す構成ではガイドピンが金属板２１に形成され、ガイド孔が搭載用基板９に形成されているが、これに限定されず、例えば、ガイドピンが搭載用基板９に形成され、ガイド孔が金属板２１に形成されていてもよい。
【００９０】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の発熱デバイス組立体の第４実施形態を示す断面図である。
【００９１】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、固定手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９２】
図８に示す発熱デバイス組立体１０での固定手段１２は、複数本のボルト１２４と、各ボルト１２４にそれぞれ螺合するナット１２５とで構成されている。ボルト１２４およびナット１２５は、それぞれ、ステンレス鋼等のような金属材料で構成されている。
【００９３】
各ボルト１２４は、それぞれ、上側からベース基板２と搭載用基板９とを一括して挿通している。また、各ナット１２５は、それぞれ、下側からボルト１２４に螺合している。
【００９４】
このようなボルト１２４およびナット１２５により、発熱デバイス１を搭載用基板９に確実に固定することができる。
【００９５】
また、各ボルト１２４が「導体ポスト（伝熱部材）」として機能する。これにより、前述したように金属板２１に伝わった熱を、各ボルト１２４を介して搭載用基板９にも伝えることができる。この搭載用基板９に伝わった熱は、当該搭載用基板９の金属層９１から放熱され、結果、発熱デバイス組立体１０での放熱性が向上する。
【００９６】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の発熱デバイス組立体の第５実施形態を示す断面図である。
【００９７】
以下、この図を参照して本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法の第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、金属板の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９８】
図９に示す発熱デバイス組立体１０では、金属板２１の上面２１１に、微小な凹凸２１４が形成されている。凹凸２１４の形成には、例えばブラスト処理等の粗面加工を用いることができる。
【００９９】
このような凹凸２１４が形成されていることにより、金属板２１の上面２１１の表面積が増大するとともに、上面２１１（凹凸２１４）に絶縁層２２が引っ掛かるアンカー効果が発揮され、よって、金属板２１と絶縁層２２とがより確実に接合される。また、切断工程で、回転する記ダイシングブレードの力により絶縁層２２が金属板２１から剥離するのを確実に防止することができる。
【０１００】
以上、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、発熱デバイス組立体を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１０１】
また、本発明の発熱デバイス組立体および発熱デバイス組立体の製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 発熱デバイス組立体
１ 発熱デバイス
２ ベース基板
２０ 母材
２１ 金属板
２１１ 上面（一方の面）
２１２ 下面（他方の面）
２１３ 側面（縁部）
２１４ 凹凸
２２ 絶縁層
２２１ 上面
２３ 配線パターン（ベース基板側配線パターン）
２３１ 配線
２４ 発熱体設置部
２５ ガイドピン（凸部）
２５１ 端面
２６ 切断しろ（スペーシング）
４ 発熱体
４１ 基板
４２ 発光ダイオード
４３ 外部端子
９ 搭載用基板
９１ 金属層
９２ 絶縁層
９２１ 上面
９３ 配線パターン（搭載用基板側配線パターン）
９３１ 配線
９４ ガイド孔（凹部）
１２ 固定手段
１２１ 接着層（接合部材）
１２３ 半田ボール（接合部材）
１２４ ボルト
１２５ ナット
１３１、１３２ ワイヤ
１００ 照明器具
１１０ 本体
１１１ ハウジング（筐体）
１１１ａ 大径部
１１１ｂ 小径部
１１２ 開口
１２０ 口金
１３０ カバー
１５０ 制御手段
Ｌ 光
Ｓ１、Ｓ２ 面積
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４ 厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状をなし金属材料で構成された金属板と該金属板の一方の面側に形成された絶縁層とを有するベース基板と、前記絶縁層上に配置され、通電により発熱する発熱体とを備える発熱デバイスと、
少なくとも１つの前記発熱デバイスが搭載され、板状をなす搭載用基板とを有し、
前記ベース基板は、その平面視での面積が前記搭載用基板の平面視での面積よりも小さいものであることを特徴とする発熱デバイス組立体。
【請求項２】
前記発熱体が通電された際、該発熱体で生じた熱の一部は、前記金属板から放熱される請求項１に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項３】
前記ベース基板の前記面積は、前記搭載用基板の前記面積の０．１〜０．９倍である請求項１または２に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項４】
前記ベース基板の厚さは、前記搭載用基板の厚さの０．１〜２．０倍である請求項１ないし３のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項５】
前記ベース基板は、その厚さが前記搭載用基板の厚さよりも薄いものである請求項１ないし４のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項６】
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に対し固定する固定手段が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項７】
前記固定手段は、前記金属板と前記搭載用基板との間に設けられ、これらの板同士を接合する接合部材を有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項８】
前記固定手段は、前記金属板の縁部に設けられ、該縁部と前記搭載用基板とを接合する接合部材を有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項９】
前記固定手段は、前記金属板の他方の面および前記搭載用基板のうちの一方に突出して形成された凸部と、他方に形成され、前記凸部が挿入される凹部とを有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１０】
前記固定手段は、ボルトと、該ボルトに螺合するナットとを有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１１】
前記金属板の一方の面には、粗面加工が施されており、
前記絶縁層は、前記金属板の一方の面に接合されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１２】
前記絶縁層上には、前記発熱体と電気的に接続されるベース基板側配線パターンが形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１３】
前記搭載用基板には、前記発熱体と電気的に接続される搭載用基板側配線パターンが形成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１４】
前記金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１ないし１３のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１５】
前記発熱体は、光を発する発光体である請求項１ないし１４のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の発熱デバイス組立体を製造する方法であって、
前記ベース基板の前記絶縁層上に前記発熱体を配置し、固定して、前記発熱デバイスを得る第１の組立工程と、
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に搭載し、固定する第２の組立工程とを有することを特徴とする発熱デバイス組立体の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の組立工程は、切断することにより前記ベース基板となる母材上に、複数個の前記発熱体を互いに離間するように配置し、固定する固定工程と、
前記母材の、互いに隣接する前記発熱体同士の間の部分を切断して、前記発熱デバイスを得る切断工程とを有する請求項１６に記載の発熱デバイス組立体の製造方法。
【請求項１】
板状をなし金属材料で構成された金属板と該金属板の一方の面側に形成された絶縁層とを有するベース基板と、前記絶縁層上に配置され、通電により発熱する発熱体とを備える発熱デバイスと、
少なくとも１つの前記発熱デバイスが搭載され、板状をなす搭載用基板とを有し、
前記ベース基板は、その平面視での面積が前記搭載用基板の平面視での面積よりも小さいものであることを特徴とする発熱デバイス組立体。
【請求項２】
前記発熱体が通電された際、該発熱体で生じた熱の一部は、前記金属板から放熱される請求項１に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項３】
前記ベース基板の前記面積は、前記搭載用基板の前記面積の０．１〜０．９倍である請求項１または２に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項４】
前記ベース基板の厚さは、前記搭載用基板の厚さの０．１〜２．０倍である請求項１ないし３のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項５】
前記ベース基板は、その厚さが前記搭載用基板の厚さよりも薄いものである請求項１ないし４のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項６】
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に対し固定する固定手段が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項７】
前記固定手段は、前記金属板と前記搭載用基板との間に設けられ、これらの板同士を接合する接合部材を有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項８】
前記固定手段は、前記金属板の縁部に設けられ、該縁部と前記搭載用基板とを接合する接合部材を有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項９】
前記固定手段は、前記金属板の他方の面および前記搭載用基板のうちの一方に突出して形成された凸部と、他方に形成され、前記凸部が挿入される凹部とを有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１０】
前記固定手段は、ボルトと、該ボルトに螺合するナットとを有する請求項６に記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１１】
前記金属板の一方の面には、粗面加工が施されており、
前記絶縁層は、前記金属板の一方の面に接合されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１２】
前記絶縁層上には、前記発熱体と電気的に接続されるベース基板側配線パターンが形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１３】
前記搭載用基板には、前記発熱体と電気的に接続される搭載用基板側配線パターンが形成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１４】
前記金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１ないし１３のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１５】
前記発熱体は、光を発する発光体である請求項１ないし１４のいずれかに記載の発熱デバイス組立体。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の発熱デバイス組立体を製造する方法であって、
前記ベース基板の前記絶縁層上に前記発熱体を配置し、固定して、前記発熱デバイスを得る第１の組立工程と、
前記発熱デバイスを前記搭載用基板に搭載し、固定する第２の組立工程とを有することを特徴とする発熱デバイス組立体の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の組立工程は、切断することにより前記ベース基板となる母材上に、複数個の前記発熱体を互いに離間するように配置し、固定する固定工程と、
前記母材の、互いに隣接する前記発熱体同士の間の部分を切断して、前記発熱デバイスを得る切断工程とを有する請求項１６に記載の発熱デバイス組立体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６５７０６（Ｐ２０１３−６５７０６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３６３５（Ｐ２０１１−２０３６３５）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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