ＬＥＤ照明構造体及びその製造方法
【課題】多数のＬＥＤ素子を高密度で基板上に表面実装した高輝度ＬＥＤ照明とした場合において良好な放熱特性と製造コストの低減を可能とするＬＥＤ照明構造体及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】基板上にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ照明構造体を作製に際して、基板部分を高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体から形成し、その上に設けられる電気回路のＬＥＤ素子実装部を成形体に直接接して設ける。
【解決手段】基板上にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ照明構造体を作製に際して、基板部分を高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体から形成し、その上に設けられる電気回路のＬＥＤ素子実装部を成形体に直接接して設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性の成形体上にＬＥＤ素子を実装した照明構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、エネルギー効率がよく、長寿命であり、照明器具の小型化や種々の形状設計にも適用可能であり、また、被照射物での熱発生や紫外線を受けることによる色あせなどの問題も低減可能であるという利点を有し、照明の光源としての多くの検討がなされ、また種々のＬＥＤ照明器具が提供されるに至っている。
【０００３】
ＬＥＤを照明として利用する場合の代表的な構造としては、リードフレームと一体成形した凹部内にＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）を実装し、ＬＥＤ素子を、光透過性樹脂で封入し、かつその先端部をレンズ形状とした構造や、基板表面に形成した配線にＬＥＤ素子を実装し、光透過性樹脂で被覆した表面実装型の構造が知られている。
【０００４】
従来の表面実装型のＬＥＤ照明構造体の一例を図６に示す。このＬＥＤ照明は、シリコーンゴムなどの透光性樹脂で形成されたレンズ及びナイロン系樹脂からなる枠体などに一体化されたＬＥＤ素子が、金属等の放熱筐体上に高熱伝導接着剤層を介して接着したガラスエポキシ基板に設けられた銅配線に実装された構成を有する。
【０００５】
ＬＥＤは固体半導体自体を発光体としているため固体半導体の劣化が生じると光量が低下してくる。この劣化を進行させる要因の一つとしてＬＥＤ素子自体の発熱があり、ＬＥＤ照明自体が良好な放熱性を有することが求められる。
【０００６】
特許文献１には、ピン挿入型のＬＥＤランプの構造の簡易化と放熱特性を改善するために、金属フレームからなる配線のＬＥＤ搭載用端子に直接ＬＥＤ素子を実装して、その部分の裏面の少なくとも一部を露出させて放熱特性を向上させたＬＥＤランプが開示されている。
【０００７】
特許文献１の図５及び図６には表面実装型のＬＥＤランプが開示されているが、その問題点として、特許文献１の段落０００６には、構造が複雑で高価格となり、更に、放熱特性もよくないと記載されている。
【０００８】
特許文献２には、ＬＥＤ素子を基板に表面実装する際における実装方法として、放熱性のよい金属基板へＬＥＤ素子を直接実装する方法が開示されている。
【０００９】
ＬＥＤ素子をリードフレームと樹脂で一体化した構造において放熱性を確保する方法として、リードフレームとヒートシンクを一体成形して、ヒートシンク上にＬＥＤ素子を装着してリードフレームとＬＥＤ素子とをボンデイングワイヤにより配線する方法が引用文献３に記載されている。
【００１０】
更に、引用文献４には、ヒートシンクとリードフレームとを一体成形する方法が、引用文献５には、ヒートシンクとリードフレームとを樹脂中に一体成形する場合に、ヒートシンクを保持するリング構造をリードフレームに設けて、より確実にＬＥＤ素子を固定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３１５６５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８０８６号公報
【特許文献３】米国特許第６２７４９２４号明細書
【特許文献４】特開２００６−３２４４３８号公報
【特許文献５】特開２００６−１７３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
多数のＬＥＤ素子を高密度で基板上に表面実装した高輝度ＬＥＤ照明を実現するためには、ＬＥＤ照明自体の放熱特性を更に向上させる必要があり、また、その構造を簡易化して生産コストを低減することも要求される。しかしながら、従来の表面実装型のＬＥＤ照明ではこれらの要求を十分に満たすものは見当たらない。従って、本発明は、多数のＬＥＤ素子を高密度で表面実装した高輝度ＬＥＤ照明とした場合において良好な放熱特性と製造コストの低減を可能とするＬＥＤ照明構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるＬＥＤ照明構造体は、電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体において、
前記成形体が、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかるＬＥＤ照明構造体の製造方法は、
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法において、
電気回路を、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導性樹脂と一体成形して電気回路付き成形体を得る工程と、
前記成形体に一体成形された電気回路にＬＥＤ素子を実装する工程と、
を有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、ＬＥＤを実装する電気回路付き成形体を、好ましくは電気回路と一体成形した構造とし、かつ成形体用の樹脂として、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂を用いる。かかる構造により、製造コストの低減を可能とする簡易な電気回路付き成形体の構造と、極めて高い成形体による放熱特性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明構造体は、成形体に電気回路（電源との接続により電気回路を項背する）を設けた電気回路付き成形体と、電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）とを有する。成形体は、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋ、好ましくは１０ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる。すなわち、ＬＥＤは支持体としても機能する高熱伝導性樹脂からなる成形体上に設けられた電気回路に実装される。成形体上に設けられた電気回路の少なくともＬＥＤ実装部が、成形体と接して設けられていればよく、電気回路全体が成形体と接して設けられていてもよい。
【００１６】
高熱伝導絶縁性樹脂は、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋ、好ましくは１０ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有し、更に電気回路の支持体としての強度と絶縁性を有するものが用いられる。更に、高熱伝導絶縁性樹脂は電気回路と一体成形可能なものが好ましい。そのような樹脂材料（組成物）としては、ポリアミド、液晶ポリマー（LCP）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）など、ハンダリフロー温度（260℃、10秒）の耐熱を有するベース樹脂に、アルミナ、窒化アルミなどの絶縁性高熱伝導性フィラーを含有させた樹脂材料を挙げることができる。絶縁性高熱伝導性フィラーの種類や配合割合は、成形後に得られる樹脂に目的とする絶縁性高熱伝導性を付与できるものを選択して用いることができる。
【００１７】
絶縁性高熱伝導性の樹脂材料としては、適宜ベース樹脂と絶縁性高熱伝導性フィラーを、更には必要に応じて種々の添加剤を加えて調製されたものや、市販品が利用できる。市販品としては、例えば、ベース樹脂がPA、PPSまたはLCPであるジー・マイナス（Zi-ma inus）（商品名、住友大阪セメント株式会社製）を挙げることができる。このジー・マイナスによれば、１８ｗ／ｋ・ｍ程度までの高熱伝導率を達成できる。更に、このジー・マイナスによれば、比抵抗１×１０14Ω・ｃｍ以上で、絶縁破壊強さ１４ｋＶ／ｍｍ以上の電気絶縁性を同時に得ることができる。
【００１８】
電気回路の少なくともＬＥＤ実装部は、成形体と直接的に接触して形成される。すなわち、接着層や別途設けた絶縁層などの仲介層を介さずに成形体表面の所定箇所に直接設けられる。電気回路全体を成形体と直接接触して設けてもよい。
【００１９】
この電気回路の少なくとも一部が成形体に直接接触して設けられた構造は、成形体の所定位置に電気回路を直接形成する方法、予め形成しておいた電気回路を成形体に直接接合配置する方法、予め形成しておいた電気回路を成形体用の樹脂材料と一体成形する方法などの各種の方法により得ることができる。生産性や製造コストの低減の面からは、予め形成しておいた電気回路を成形体形成用の樹脂材料と一体成形する方法がより好ましい。
【００２０】
これらの方法により、電気回路が成形体の所定位置に配置された電気回路付き成形体を得ることができる。その際、電気回路の少なくともＬＥＤが実装される部分は、高熱伝導絶縁性樹脂で形成された成形体と直接接して形成され、これによって効果的な放熱が可能となる。
【００２１】
電気回路を成形体に直接形成する方法としては、各種の方法が利用できる。例えば、インクジェット法により銀導電体材料を成形体の電気回路形成部に付着させて加熱定着させる方法、微細複合加工技術（MIPTEC）により成形体に配線を形成する方法などが好適に利用できる。
【００２２】
予め電気回路を形成してから成形体に接合する方法としては、電気回路を形成するための金属リードフレームと、成形体形成用の樹脂材料と、を一体成形する方法が、高熱伝導絶縁性樹脂を用いた製造プロセスの簡易化、成形体と電気回路との接合強度の確保、所定の規格での安定した製造などの効果を得ることができるので好ましい。電子回路を設ける成形体に高熱伝導絶縁性樹脂を用いることにより、従来品に対して、放熱性の格段の向上による温度上昇の防止という利点に加えて、高熱伝導絶縁性樹脂を用いた成形体の製造を、所定の規格で安定して行うことが可能となり高熱伝導絶縁性樹脂を用いることによる利点を効果的に得ることができる。
【００２３】
なお、この場合、電気回路にＬＥＤを実装してから、電気回路を成形体形成用の樹脂材料と一体成形してもよい。
【００２４】
金属リードフレームとしては、目的とする回路設計に応じたパターンを有するものを利用すればよく、例えば銅合金などの金属材料からなる帯状部材をプレス加工して薄板とし、更にエッチチング加工、レーザ加工などで所望の回路設計に応じてパターンニングし、更に銀メッキなどの表面加工を施した金属リードフレームなど、配線用としての導電性を有するものが利用できる。更に、金属リードフレームは、樹脂との一体成形が可能なものが好ましい。
【００２５】
金属リードフレームからなる配線部分の幅や厚さは、配線としての機能、金属リードフレーム自体の形状を保持できる程度の強度、ＬＥＤ実装部における成形体への放熱効果などに応じて適宜選択できる。金属リードフレームはその構成材料が高熱伝導性（少なくとも４００ｗ／ｍ・ｋ程度）を有するので、金属リードフレームを介してＬＥＤで発生する熱をより効果的に高熱伝導絶縁樹脂からなる成形体に伝達することが可能となる。
【００２６】
金属リードフレームとしては、目的とする回路設計に応じて作製したものや、市販の金属リードフレーム（例えば、日立ケーブルプレシジョン株式会社のミニモールド用リードフレームなど）を利用することができる。
【００２７】
金属リードフレームを利用して成形体上に電気回路を形成する場合は、成形体上の電気回路の全てを金属リードフレームから形成してもよいし、各種の配線形成方法により形成された金属リードフレーム以外の配線からなる部分と、金属リードフレームからなる部分から電気回路を形成してもよい。また、金属リードフレームは、複数の部品を組み合わせて目的とする配線パターンを形成するものであってもよい。
【００２８】
金属リードフレームを有する電気回路を成形体に一体成形する方法としては、各種のインサート射出成形法を好適に利用することができる。例えば、金属リードフレームの外枠の一部を上型と下型とで挟持して、これらの型の間に目的とする電気回路付き成形体の射出成形空間を形成し、ここに高熱伝導絶縁性樹脂材料を溶融状態で射出して、固化させる方法を利用することができる。あるいは、ピン等でインサート体としての金属リードフレームを射出成形型内に保持して、インサート射出成形を行う方法も利用できる。
【００２９】
金属リードフレームは、サポート枠で支持（サポート）して用いることができる。金属リードフレームは、その厚さや配線パターンの形状によって、変形し易くなったり、インサート射出成形した際に反りが発生しやすくなったりする場合がある。そこで、金属リードフレーム含む電気回路をサポート枠で支持した状態で用いることにより、金属リードフレームを含む電気回路の取り扱い性を向上させたり、インサート射出成形する際の反りの発生を防止することができる。
【００３０】
サポート枠は、絶縁性であり、サポート部材としての機能を有するものであればよい。サポート枠形成用の材料としては、ハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有する樹脂や、セラミックスなどを挙げることができる。
【００３１】
組み立てのための構成を簡易化させて製造コストを低減化する上では、サポート枠は、金属リードフレームを有する電気回路と一体成形された電気回路付き成形体として用いることが好ましい。この一体成形用の樹脂材料としては、樹脂成分が、ポリアミド、LCP、PPS、PEI、PES、PEEKなどからなり、ハンダリフロー温度（例えば260℃、10秒）での耐熱性を有する樹脂材料を挙げることができる。
【００３２】
成形体上の電気回路へのＬＥＤの実装は、導電性のハンダペーストによってＬＥＤを配線上の所定の位置に固定することにより行うことができる。
【００３３】
金属リードフレームを配線の少なくとも一部として利用し、かつ成形体と一体成形して用いる場合は、金属リードフレームにＬＥＤを実装してから成形体形成形用の樹脂材料との一体成形を行っても良いし、また、金属リードフレームを含む電気回路と成形体成用の高熱伝導絶縁性樹脂材料とを一体成形してからＬＥＤを実装しても良い。また、金属リードフレームを含む電気回路をサポート枠でサポートする場合には、サポート枠でのサポートの前、あるいは後にＬＥＤを実装してもよいが、金属リードフレームを含む電気回路の取り扱い性や一体性形成を考慮した場合、金属リードフレームを含む電気回路をサポート枠で保持してからＬＥＤの実装を行うことが好ましい。
【００３４】
なお、電気回路には、個々のＬＥＤの動作、複数のＬＥＤの動作の関連付け、個々のＬＥＤの輝度などを制御するためのＬＥＤ以外の各種素子や電子回路（例えば、予め設定したプログラムに従ってＬＥＤを制御するための電子回路）等を更に組み込むこともできる。
【００３５】
図１にＬＥＤ照明構造体の一例を示す。図１（Ａ）はその平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ｂ線に沿った部分断面図であり、図１（Ｃ）はＬＥＤ１としてＬＥＤ素子（レンズなどを一体化したＬＥＤパッケージ）を実装した状態を模式的に示す断面図である。このＬＥＤ構造照明体は、サポート枠２で支持された金属リードフレーム３を、高熱伝導絶縁性樹脂４で一体成形した構造を有する。サポート枠２の各貫通穴部分には、金属リードフレーム３の所定の間隔６で対向した２つの突出片の端部が配置されており、ＬＥＤの実装部となっている。１つの貫通穴部分には５つのＬＥＤ実装部が形成されている。高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体部分４は、基板部分４ｂと外枠（側壁）部分４ａとを一体として形成しており、間隔６を除いた金属リードフレーム３の間にも充填されている。
【００３６】
図１の構成のＬＥＤ照明構造体では、図１（Ａ）に示す横方向に４つのＬＥＤが直列に接続されており、この直列の接続が縦方向に５列並列接続されて、電子回路が形成されている。
【００３７】
ＬＥＤ１は、電極を形成する金属リードフレーム３の２つの突出片を橋掛け（ブリッジ）して実装されている。ＬＥＤとしては、目的とする照明構造体の機能などに応じて選択したものを用いる。ＬＥＤの構造の一例を図７に示す。
【００３８】
図１の構成では、高熱伝導絶縁性の樹脂４によって、外枠（側壁）部分４ａと基板部分４ｂとが一体に成形されているが、外枠（側壁）部分４ａと基板部分４ｂは別部材として接合されたもの、あるいは一体成形されたものでもよい。これらを別部材とする場合には、基板部分４ｂを高熱伝導絶縁性の樹脂４からなる電気回路付き成形体とし、外枠（側壁）部分４ａを別の樹脂から形成してもよい。
【００３９】
かかる図１の構成によれば、高熱伝導絶縁性樹脂４から形成された成形体に電気回路の少なくとも一部を構成する金属リードフレーム３が直接配置され、かつＬＥＤ１が金属リードフレーム３の実装部に直接実装されるので、構造の簡易化による製造コストの低減と、効率よい熱放出による製品寿命の延長とを効果的に達成することが可能となる。
【００４０】
上述した電気回路に金属リードフレームを用いて高熱伝導絶縁性樹脂と一体成形した構造を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法の一例を以下に説明する。
【００４１】
まず、図２（Ａ）に示す金属リードフレーム３を用意する。図２（Ａ）は金属リードフレーム３の平面図であり、この金属リードフレーム３は、横方向に５本伸びた配線を左右の縦方向の配線で接続した構造を有する。この金属リードフレーム３の有する配線パターンは、図２（Ａ）に示すものに限定されず、所望とする照明の設計に対応したものを用いる。次に、図２（Ｂ）に示すように、サポート枠２で金属リードフレーム３を支持する。金属リードフレーム３とサポート枠２との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や後述する高熱伝導絶縁性樹脂との一体成形への適応性を考慮すると、サポート枠６を形成する樹脂と金属リードフレーム３とを、インサート射出成形法等を利用して一体成形することが好ましい。
【００４２】
次に、図３（Ａ）に示すようにサポート枠２で支持した金属リードフレーム３のサポート枠の貫通穴中に露出している部分の一部を除去して、２つの突出片が所定の間隔６を置いて対向するＬＥＤを搭載する部分を有する配線パターンを形成する。この対向する突出片は一対の電極として機能し、ＬＥＤの電圧印加端子とそれぞれ接合され、ＬＥＤへの電圧の印加に利用される。
【００４３】
ＬＥＤ搭載部の多数を配列形成したサポート枠付き金属リードフレームを、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体に接合して電気回路付き成形体を形成する。このサポート枠付き金属リードフレームと成形体との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や高熱伝導絶縁性樹脂の特性を効果的に利用する上で、サポート枠付き金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂とを用いたインサート射出成形法等によってサポート枠付き金属リードフレームと成形体とを一体成形することが好ましい。
【００４４】
ＬＥＤを実装する前にインサート射出成形法により一体成形した電気回路付き成形体の平面図を図３（Ｂ）に示す。この電気回路付き成形体は、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体４の外枠で囲まれた部分に、サポート枠２と一体成形された金属リードフレーム３からなる電気回路が配置された構造を有する。この成形体に設けられた電気回路の各ＬＥＤ実装部にＬＥＤを実装し、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＰＭＭＡなどからなる透明板７で覆って図１に示すＬＥＤ照明構造体を得ることができる。
【００４５】
図５（Ｂ）に示す構造のように成形体上に実装したＬＥＤ素子１を光透過性樹脂５で封入してＬＥＤ照明としてもよく、あるいは図１（Ｃ）に示す構造のようにレンズ部分とともに素子化したＬＥＤパッケージを実装してもよく、この場合は、光透過性樹脂による封入は不要である。
【００４６】
ＬＥＤの実装は、高熱伝導絶縁性樹脂４を用いた一体成形の前に行ってもよい。図４に示しように、各ＬＥＤ実装部にＬＥＤを実装してから一体成形を行い、図１に示すＬＥＤ照明構造体を得ることができる。
【００４７】
サポート枠２を使用しない場合は、図５（Ａ）に示すパターンで金属リードフレーム３を形成して、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体と接合して電気回路付き成形体を得ることができる。この場合においても、金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や高熱伝導絶縁性樹脂の特性を効果に利用する上で、金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂とを用いたインサート射出成形法等によって金属リードフレーと成形体とを一体成形することが好ましい。ＬＥＤの実装は、上述した場合と同様に、ＬＥＤを実装した金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体とを接合してもよいし、電気回路を作成してからＬＥＤ素子を実装してもよい。金属リードフレームを高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体と一体成形した場合の構成の一例（図１と同様の位置での断面図）を図５（Ｂ）に示す。
【００４８】
図８に本発明の他の態様にかかるＬＥＤ照明構造体の一例の断面図を示す。このＬＥＤ照明構造体では、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体からなる電気回路付き成形体部分４ｂと、光反射性能に優れた別材料で形成された部分４ａとを別部材で構成し、これらが一体成形されている。金属リードフレーム３はサポート枠２によりサポートされており、金属リードフレーム３の対向する端部にＬＥＤパッケージ１ａが実装されている。電気回路付き成形体４ｂ上のＬＥＤパッケージ１ａの実装部以外の表面には、光反射面を形成する反射層４ａが形成されている。これによって、ＬＥＤパッケージ１ａからの光を効率よく覆い７を通して外部へ放出することができる。また、金属リードフレーム３の端部の一部を外枠４ａの切り欠き部まで配置して、外部電源との接続端子８を形成している。なお、電気回路を形成するための接続端子８と対になる接続端子については図示を省略している。
【００４９】
光反射面は、反射面を形成できる金属の膜や白色樹脂層により形成できる。白色樹脂としては、照明などの分野で用いられているものが利用でき、ＬＥＤ非実装部への反射層の形成には、インサート成形法など各種の成形方法が利用できる。
【００５０】
なお、白色樹脂の樹脂成分としては、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などの熱硬化性樹脂が利用でき、これに配合する白色顔料としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどが利用できる。
【００５１】
成形体４ｂの裏面には、放熱のための表面積を大きくするための凸構造からなるボス部９が設けられている。ボス部９の大きさや配置密度は、所望とする放熱性に応じて選択することができるが、本発明では、成形体からなる基板部分４ｂに高熱伝導絶縁性樹脂を用いたことにより、ボス部の配置密度を低減して、ＬＥＤ構造体の設計の自由度を高めることができる。
【実施例】
【００５２】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
４２アロイ（銅合金）からなる帯状部材をプレスして薄板とし、型抜きをして、図５（Ａ）に示すパターンを形成し、銀メッキを施して金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）とした。
【００５３】
得られた金属リードフレームを、図５（Ｂ）の構造（図１と同様の位置の部分断面として示す）を得るためのインサート型内に配置して、熱伝導率２ｗ／ｍ・ｋ、１０ｗ／ｍ・ｋ、１８ｗ／ｍ・ｋの３種類の高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス：ベース樹脂、ＬＣＰ）を個々に用いてインサート射出成形を以下の条件で行った。
・予備乾燥：１２０℃、３〜５時間
・ノズル温度：２６０〜２９０℃
・射出樹脂圧力：３６〜７３ＭＰａ
・金型温度：８０〜１００℃
得られた一体成形物（肉厚２．５ｍｍ、外枠の高さ１８ｍｍの箱型形状）の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤパッケージを配置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。さらに透明板（ポリメチルメタクリレート：ＰＭＭＡ）で覆いを形成して図５（Ｂ）に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
（実施例２）
金属リードフレームのＬＥＤ実装部に、先にＬＥＤパッケージを実施例１と同様にして実装してから、高熱伝導絶縁性樹脂を用いたインサート射出成形を実施例１と同様にして行った。さらに透明板で覆いを形成して図５（Ｂ）に示す構造（図１と同様の位置の部分断面として示す）を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【００５４】
（実施例３）
図２（Ａ）に示すパターンの金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）を実施例１と同様の方法により作製した。この金属リードフレームとハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有するＬＣＰを用いたインサート射出成形を行い、図２（Ｂ）に示す金属リードフレーム３がサポート枠２と一体化された成形品を得た。なお、このインサート射出成形の条件は実施例１におけるインサート射出成形と同様とした。
【００５５】
この一体成形品に一対の電極からなるＬＥＤ実装部を形成するために、間隔６に相当する部分を除去し、図３（Ａ）に示す配線パターンを形成した。この配線パターンを有する成形品を、図１の構造（なお、成形体４ｂは肉厚２．５ｍｍ、外枠の高さ１８ｍｍの箱型形状であり、その背面に図８に示すボス部（直径５ｍｍ、高さ２．５ｍｍ）をピッチ８ｍｍで設けた構造とした。）を得るために必要なインサート型内に配置して、高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス１８Ｗ）を用いて実施例１と同様の条件でインサート射出成形を行った。
【００５６】
得られた一体成形体の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤを設置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。更に透明板で覆いを形成して図１に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【００５７】
（実施例４）
図２（Ａ）に示すパターンの金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）を実施例１と同様の方法により作製した。この金属リードフレームとハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有するＬＣＰを用いたインサート射出成形を行い、図２（Ｂ）に示す金属リードフレーム３がサポート枠２と一体化された成形品を得た。なお、このインサート射出成形の条件は実施例１におけるインサート射出成形と同様とした。
【００５８】
この一体成形品に一対の電極からなるＬＥＤ実装部を形成するために、間隔６に相当する部分を除去し、図３（Ａ）に示す配線パターンを形成した。この配線パターンを有する成形品の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤを設置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。
【００５９】
ＬＥＤを実装した成形品を、図１の構造を得るために必要なインサート型内に配置して、高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス２Ｗ）を用いて実施例１と同様の条件でインサート射出成形を行った。更に透明板で覆いを形成して図１に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）はＬＥＤ照明構造体の平面図であり、（Ｂ）は平面図におけるＡ−Ｂ線での部分断面図であり、（Ｃ）はＬＥＤパッケージの実装状態を模式的に示す部分断面図である。
【図２】（Ａ）は金属リードフレームの平面図であり、（Ｂ）は金属リードフレームをサポート枠で一体化した構造を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は配線パターンを示す平面図であり、（Ｂ）は高熱伝導絶縁性樹脂で一体成形した配線パターンの平面図である。
【図４】配線パターンに加工された金属リードフレームとサポート枠とを一体成形した成形品の平面図である。
【図５】（Ａ）金属リードフレームの他の態様の平面図であり、（Ｂ）はそれにより得られたＬＥＤ照明構造体の部分断面図である。
【図６】従来例の構造を示す図である。
【図７】ＬＥＤの構造の一例を示す図である。
【図８】ＬＥＤ照明構造体の構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ＬＥＤ
２ サポート枠
３、３−１〜３−５ 金属リードフレーム
３ａ：配線
４ 高熱伝導絶縁性樹脂
６ 間隔
７ 覆い
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性の成形体上にＬＥＤ素子を実装した照明構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、エネルギー効率がよく、長寿命であり、照明器具の小型化や種々の形状設計にも適用可能であり、また、被照射物での熱発生や紫外線を受けることによる色あせなどの問題も低減可能であるという利点を有し、照明の光源としての多くの検討がなされ、また種々のＬＥＤ照明器具が提供されるに至っている。
【０００３】
ＬＥＤを照明として利用する場合の代表的な構造としては、リードフレームと一体成形した凹部内にＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）を実装し、ＬＥＤ素子を、光透過性樹脂で封入し、かつその先端部をレンズ形状とした構造や、基板表面に形成した配線にＬＥＤ素子を実装し、光透過性樹脂で被覆した表面実装型の構造が知られている。
【０００４】
従来の表面実装型のＬＥＤ照明構造体の一例を図６に示す。このＬＥＤ照明は、シリコーンゴムなどの透光性樹脂で形成されたレンズ及びナイロン系樹脂からなる枠体などに一体化されたＬＥＤ素子が、金属等の放熱筐体上に高熱伝導接着剤層を介して接着したガラスエポキシ基板に設けられた銅配線に実装された構成を有する。
【０００５】
ＬＥＤは固体半導体自体を発光体としているため固体半導体の劣化が生じると光量が低下してくる。この劣化を進行させる要因の一つとしてＬＥＤ素子自体の発熱があり、ＬＥＤ照明自体が良好な放熱性を有することが求められる。
【０００６】
特許文献１には、ピン挿入型のＬＥＤランプの構造の簡易化と放熱特性を改善するために、金属フレームからなる配線のＬＥＤ搭載用端子に直接ＬＥＤ素子を実装して、その部分の裏面の少なくとも一部を露出させて放熱特性を向上させたＬＥＤランプが開示されている。
【０００７】
特許文献１の図５及び図６には表面実装型のＬＥＤランプが開示されているが、その問題点として、特許文献１の段落０００６には、構造が複雑で高価格となり、更に、放熱特性もよくないと記載されている。
【０００８】
特許文献２には、ＬＥＤ素子を基板に表面実装する際における実装方法として、放熱性のよい金属基板へＬＥＤ素子を直接実装する方法が開示されている。
【０００９】
ＬＥＤ素子をリードフレームと樹脂で一体化した構造において放熱性を確保する方法として、リードフレームとヒートシンクを一体成形して、ヒートシンク上にＬＥＤ素子を装着してリードフレームとＬＥＤ素子とをボンデイングワイヤにより配線する方法が引用文献３に記載されている。
【００１０】
更に、引用文献４には、ヒートシンクとリードフレームとを一体成形する方法が、引用文献５には、ヒートシンクとリードフレームとを樹脂中に一体成形する場合に、ヒートシンクを保持するリング構造をリードフレームに設けて、より確実にＬＥＤ素子を固定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３１５６５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８０８６号公報
【特許文献３】米国特許第６２７４９２４号明細書
【特許文献４】特開２００６−３２４４３８号公報
【特許文献５】特開２００６−１７３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
多数のＬＥＤ素子を高密度で基板上に表面実装した高輝度ＬＥＤ照明を実現するためには、ＬＥＤ照明自体の放熱特性を更に向上させる必要があり、また、その構造を簡易化して生産コストを低減することも要求される。しかしながら、従来の表面実装型のＬＥＤ照明ではこれらの要求を十分に満たすものは見当たらない。従って、本発明は、多数のＬＥＤ素子を高密度で表面実装した高輝度ＬＥＤ照明とした場合において良好な放熱特性と製造コストの低減を可能とするＬＥＤ照明構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるＬＥＤ照明構造体は、電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体において、
前記成形体が、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかるＬＥＤ照明構造体の製造方法は、
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法において、
電気回路を、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導性樹脂と一体成形して電気回路付き成形体を得る工程と、
前記成形体に一体成形された電気回路にＬＥＤ素子を実装する工程と、
を有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、ＬＥＤを実装する電気回路付き成形体を、好ましくは電気回路と一体成形した構造とし、かつ成形体用の樹脂として、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂を用いる。かかる構造により、製造コストの低減を可能とする簡易な電気回路付き成形体の構造と、極めて高い成形体による放熱特性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明構造体は、成形体に電気回路（電源との接続により電気回路を項背する）を設けた電気回路付き成形体と、電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）とを有する。成形体は、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋ、好ましくは１０ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる。すなわち、ＬＥＤは支持体としても機能する高熱伝導性樹脂からなる成形体上に設けられた電気回路に実装される。成形体上に設けられた電気回路の少なくともＬＥＤ実装部が、成形体と接して設けられていればよく、電気回路全体が成形体と接して設けられていてもよい。
【００１６】
高熱伝導絶縁性樹脂は、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋ、好ましくは１０ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有し、更に電気回路の支持体としての強度と絶縁性を有するものが用いられる。更に、高熱伝導絶縁性樹脂は電気回路と一体成形可能なものが好ましい。そのような樹脂材料（組成物）としては、ポリアミド、液晶ポリマー（LCP）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）など、ハンダリフロー温度（260℃、10秒）の耐熱を有するベース樹脂に、アルミナ、窒化アルミなどの絶縁性高熱伝導性フィラーを含有させた樹脂材料を挙げることができる。絶縁性高熱伝導性フィラーの種類や配合割合は、成形後に得られる樹脂に目的とする絶縁性高熱伝導性を付与できるものを選択して用いることができる。
【００１７】
絶縁性高熱伝導性の樹脂材料としては、適宜ベース樹脂と絶縁性高熱伝導性フィラーを、更には必要に応じて種々の添加剤を加えて調製されたものや、市販品が利用できる。市販品としては、例えば、ベース樹脂がPA、PPSまたはLCPであるジー・マイナス（Zi-ma inus）（商品名、住友大阪セメント株式会社製）を挙げることができる。このジー・マイナスによれば、１８ｗ／ｋ・ｍ程度までの高熱伝導率を達成できる。更に、このジー・マイナスによれば、比抵抗１×１０14Ω・ｃｍ以上で、絶縁破壊強さ１４ｋＶ／ｍｍ以上の電気絶縁性を同時に得ることができる。
【００１８】
電気回路の少なくともＬＥＤ実装部は、成形体と直接的に接触して形成される。すなわち、接着層や別途設けた絶縁層などの仲介層を介さずに成形体表面の所定箇所に直接設けられる。電気回路全体を成形体と直接接触して設けてもよい。
【００１９】
この電気回路の少なくとも一部が成形体に直接接触して設けられた構造は、成形体の所定位置に電気回路を直接形成する方法、予め形成しておいた電気回路を成形体に直接接合配置する方法、予め形成しておいた電気回路を成形体用の樹脂材料と一体成形する方法などの各種の方法により得ることができる。生産性や製造コストの低減の面からは、予め形成しておいた電気回路を成形体形成用の樹脂材料と一体成形する方法がより好ましい。
【００２０】
これらの方法により、電気回路が成形体の所定位置に配置された電気回路付き成形体を得ることができる。その際、電気回路の少なくともＬＥＤが実装される部分は、高熱伝導絶縁性樹脂で形成された成形体と直接接して形成され、これによって効果的な放熱が可能となる。
【００２１】
電気回路を成形体に直接形成する方法としては、各種の方法が利用できる。例えば、インクジェット法により銀導電体材料を成形体の電気回路形成部に付着させて加熱定着させる方法、微細複合加工技術（MIPTEC）により成形体に配線を形成する方法などが好適に利用できる。
【００２２】
予め電気回路を形成してから成形体に接合する方法としては、電気回路を形成するための金属リードフレームと、成形体形成用の樹脂材料と、を一体成形する方法が、高熱伝導絶縁性樹脂を用いた製造プロセスの簡易化、成形体と電気回路との接合強度の確保、所定の規格での安定した製造などの効果を得ることができるので好ましい。電子回路を設ける成形体に高熱伝導絶縁性樹脂を用いることにより、従来品に対して、放熱性の格段の向上による温度上昇の防止という利点に加えて、高熱伝導絶縁性樹脂を用いた成形体の製造を、所定の規格で安定して行うことが可能となり高熱伝導絶縁性樹脂を用いることによる利点を効果的に得ることができる。
【００２３】
なお、この場合、電気回路にＬＥＤを実装してから、電気回路を成形体形成用の樹脂材料と一体成形してもよい。
【００２４】
金属リードフレームとしては、目的とする回路設計に応じたパターンを有するものを利用すればよく、例えば銅合金などの金属材料からなる帯状部材をプレス加工して薄板とし、更にエッチチング加工、レーザ加工などで所望の回路設計に応じてパターンニングし、更に銀メッキなどの表面加工を施した金属リードフレームなど、配線用としての導電性を有するものが利用できる。更に、金属リードフレームは、樹脂との一体成形が可能なものが好ましい。
【００２５】
金属リードフレームからなる配線部分の幅や厚さは、配線としての機能、金属リードフレーム自体の形状を保持できる程度の強度、ＬＥＤ実装部における成形体への放熱効果などに応じて適宜選択できる。金属リードフレームはその構成材料が高熱伝導性（少なくとも４００ｗ／ｍ・ｋ程度）を有するので、金属リードフレームを介してＬＥＤで発生する熱をより効果的に高熱伝導絶縁樹脂からなる成形体に伝達することが可能となる。
【００２６】
金属リードフレームとしては、目的とする回路設計に応じて作製したものや、市販の金属リードフレーム（例えば、日立ケーブルプレシジョン株式会社のミニモールド用リードフレームなど）を利用することができる。
【００２７】
金属リードフレームを利用して成形体上に電気回路を形成する場合は、成形体上の電気回路の全てを金属リードフレームから形成してもよいし、各種の配線形成方法により形成された金属リードフレーム以外の配線からなる部分と、金属リードフレームからなる部分から電気回路を形成してもよい。また、金属リードフレームは、複数の部品を組み合わせて目的とする配線パターンを形成するものであってもよい。
【００２８】
金属リードフレームを有する電気回路を成形体に一体成形する方法としては、各種のインサート射出成形法を好適に利用することができる。例えば、金属リードフレームの外枠の一部を上型と下型とで挟持して、これらの型の間に目的とする電気回路付き成形体の射出成形空間を形成し、ここに高熱伝導絶縁性樹脂材料を溶融状態で射出して、固化させる方法を利用することができる。あるいは、ピン等でインサート体としての金属リードフレームを射出成形型内に保持して、インサート射出成形を行う方法も利用できる。
【００２９】
金属リードフレームは、サポート枠で支持（サポート）して用いることができる。金属リードフレームは、その厚さや配線パターンの形状によって、変形し易くなったり、インサート射出成形した際に反りが発生しやすくなったりする場合がある。そこで、金属リードフレーム含む電気回路をサポート枠で支持した状態で用いることにより、金属リードフレームを含む電気回路の取り扱い性を向上させたり、インサート射出成形する際の反りの発生を防止することができる。
【００３０】
サポート枠は、絶縁性であり、サポート部材としての機能を有するものであればよい。サポート枠形成用の材料としては、ハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有する樹脂や、セラミックスなどを挙げることができる。
【００３１】
組み立てのための構成を簡易化させて製造コストを低減化する上では、サポート枠は、金属リードフレームを有する電気回路と一体成形された電気回路付き成形体として用いることが好ましい。この一体成形用の樹脂材料としては、樹脂成分が、ポリアミド、LCP、PPS、PEI、PES、PEEKなどからなり、ハンダリフロー温度（例えば260℃、10秒）での耐熱性を有する樹脂材料を挙げることができる。
【００３２】
成形体上の電気回路へのＬＥＤの実装は、導電性のハンダペーストによってＬＥＤを配線上の所定の位置に固定することにより行うことができる。
【００３３】
金属リードフレームを配線の少なくとも一部として利用し、かつ成形体と一体成形して用いる場合は、金属リードフレームにＬＥＤを実装してから成形体形成形用の樹脂材料との一体成形を行っても良いし、また、金属リードフレームを含む電気回路と成形体成用の高熱伝導絶縁性樹脂材料とを一体成形してからＬＥＤを実装しても良い。また、金属リードフレームを含む電気回路をサポート枠でサポートする場合には、サポート枠でのサポートの前、あるいは後にＬＥＤを実装してもよいが、金属リードフレームを含む電気回路の取り扱い性や一体性形成を考慮した場合、金属リードフレームを含む電気回路をサポート枠で保持してからＬＥＤの実装を行うことが好ましい。
【００３４】
なお、電気回路には、個々のＬＥＤの動作、複数のＬＥＤの動作の関連付け、個々のＬＥＤの輝度などを制御するためのＬＥＤ以外の各種素子や電子回路（例えば、予め設定したプログラムに従ってＬＥＤを制御するための電子回路）等を更に組み込むこともできる。
【００３５】
図１にＬＥＤ照明構造体の一例を示す。図１（Ａ）はその平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ｂ線に沿った部分断面図であり、図１（Ｃ）はＬＥＤ１としてＬＥＤ素子（レンズなどを一体化したＬＥＤパッケージ）を実装した状態を模式的に示す断面図である。このＬＥＤ構造照明体は、サポート枠２で支持された金属リードフレーム３を、高熱伝導絶縁性樹脂４で一体成形した構造を有する。サポート枠２の各貫通穴部分には、金属リードフレーム３の所定の間隔６で対向した２つの突出片の端部が配置されており、ＬＥＤの実装部となっている。１つの貫通穴部分には５つのＬＥＤ実装部が形成されている。高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体部分４は、基板部分４ｂと外枠（側壁）部分４ａとを一体として形成しており、間隔６を除いた金属リードフレーム３の間にも充填されている。
【００３６】
図１の構成のＬＥＤ照明構造体では、図１（Ａ）に示す横方向に４つのＬＥＤが直列に接続されており、この直列の接続が縦方向に５列並列接続されて、電子回路が形成されている。
【００３７】
ＬＥＤ１は、電極を形成する金属リードフレーム３の２つの突出片を橋掛け（ブリッジ）して実装されている。ＬＥＤとしては、目的とする照明構造体の機能などに応じて選択したものを用いる。ＬＥＤの構造の一例を図７に示す。
【００３８】
図１の構成では、高熱伝導絶縁性の樹脂４によって、外枠（側壁）部分４ａと基板部分４ｂとが一体に成形されているが、外枠（側壁）部分４ａと基板部分４ｂは別部材として接合されたもの、あるいは一体成形されたものでもよい。これらを別部材とする場合には、基板部分４ｂを高熱伝導絶縁性の樹脂４からなる電気回路付き成形体とし、外枠（側壁）部分４ａを別の樹脂から形成してもよい。
【００３９】
かかる図１の構成によれば、高熱伝導絶縁性樹脂４から形成された成形体に電気回路の少なくとも一部を構成する金属リードフレーム３が直接配置され、かつＬＥＤ１が金属リードフレーム３の実装部に直接実装されるので、構造の簡易化による製造コストの低減と、効率よい熱放出による製品寿命の延長とを効果的に達成することが可能となる。
【００４０】
上述した電気回路に金属リードフレームを用いて高熱伝導絶縁性樹脂と一体成形した構造を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法の一例を以下に説明する。
【００４１】
まず、図２（Ａ）に示す金属リードフレーム３を用意する。図２（Ａ）は金属リードフレーム３の平面図であり、この金属リードフレーム３は、横方向に５本伸びた配線を左右の縦方向の配線で接続した構造を有する。この金属リードフレーム３の有する配線パターンは、図２（Ａ）に示すものに限定されず、所望とする照明の設計に対応したものを用いる。次に、図２（Ｂ）に示すように、サポート枠２で金属リードフレーム３を支持する。金属リードフレーム３とサポート枠２との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や後述する高熱伝導絶縁性樹脂との一体成形への適応性を考慮すると、サポート枠６を形成する樹脂と金属リードフレーム３とを、インサート射出成形法等を利用して一体成形することが好ましい。
【００４２】
次に、図３（Ａ）に示すようにサポート枠２で支持した金属リードフレーム３のサポート枠の貫通穴中に露出している部分の一部を除去して、２つの突出片が所定の間隔６を置いて対向するＬＥＤを搭載する部分を有する配線パターンを形成する。この対向する突出片は一対の電極として機能し、ＬＥＤの電圧印加端子とそれぞれ接合され、ＬＥＤへの電圧の印加に利用される。
【００４３】
ＬＥＤ搭載部の多数を配列形成したサポート枠付き金属リードフレームを、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体に接合して電気回路付き成形体を形成する。このサポート枠付き金属リードフレームと成形体との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や高熱伝導絶縁性樹脂の特性を効果的に利用する上で、サポート枠付き金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂とを用いたインサート射出成形法等によってサポート枠付き金属リードフレームと成形体とを一体成形することが好ましい。
【００４４】
ＬＥＤを実装する前にインサート射出成形法により一体成形した電気回路付き成形体の平面図を図３（Ｂ）に示す。この電気回路付き成形体は、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体４の外枠で囲まれた部分に、サポート枠２と一体成形された金属リードフレーム３からなる電気回路が配置された構造を有する。この成形体に設けられた電気回路の各ＬＥＤ実装部にＬＥＤを実装し、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＰＭＭＡなどからなる透明板７で覆って図１に示すＬＥＤ照明構造体を得ることができる。
【００４５】
図５（Ｂ）に示す構造のように成形体上に実装したＬＥＤ素子１を光透過性樹脂５で封入してＬＥＤ照明としてもよく、あるいは図１（Ｃ）に示す構造のようにレンズ部分とともに素子化したＬＥＤパッケージを実装してもよく、この場合は、光透過性樹脂による封入は不要である。
【００４６】
ＬＥＤの実装は、高熱伝導絶縁性樹脂４を用いた一体成形の前に行ってもよい。図４に示しように、各ＬＥＤ実装部にＬＥＤを実装してから一体成形を行い、図１に示すＬＥＤ照明構造体を得ることができる。
【００４７】
サポート枠２を使用しない場合は、図５（Ａ）に示すパターンで金属リードフレーム３を形成して、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体と接合して電気回路付き成形体を得ることができる。この場合においても、金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体との接合には、種々の接合方法が利用できるが、部品点数の低減や高熱伝導絶縁性樹脂の特性を効果に利用する上で、金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂とを用いたインサート射出成形法等によって金属リードフレーと成形体とを一体成形することが好ましい。ＬＥＤの実装は、上述した場合と同様に、ＬＥＤを実装した金属リードフレームと高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体とを接合してもよいし、電気回路を作成してからＬＥＤ素子を実装してもよい。金属リードフレームを高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体と一体成形した場合の構成の一例（図１と同様の位置での断面図）を図５（Ｂ）に示す。
【００４８】
図８に本発明の他の態様にかかるＬＥＤ照明構造体の一例の断面図を示す。このＬＥＤ照明構造体では、高熱伝導絶縁性樹脂からなる成形体からなる電気回路付き成形体部分４ｂと、光反射性能に優れた別材料で形成された部分４ａとを別部材で構成し、これらが一体成形されている。金属リードフレーム３はサポート枠２によりサポートされており、金属リードフレーム３の対向する端部にＬＥＤパッケージ１ａが実装されている。電気回路付き成形体４ｂ上のＬＥＤパッケージ１ａの実装部以外の表面には、光反射面を形成する反射層４ａが形成されている。これによって、ＬＥＤパッケージ１ａからの光を効率よく覆い７を通して外部へ放出することができる。また、金属リードフレーム３の端部の一部を外枠４ａの切り欠き部まで配置して、外部電源との接続端子８を形成している。なお、電気回路を形成するための接続端子８と対になる接続端子については図示を省略している。
【００４９】
光反射面は、反射面を形成できる金属の膜や白色樹脂層により形成できる。白色樹脂としては、照明などの分野で用いられているものが利用でき、ＬＥＤ非実装部への反射層の形成には、インサート成形法など各種の成形方法が利用できる。
【００５０】
なお、白色樹脂の樹脂成分としては、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などの熱硬化性樹脂が利用でき、これに配合する白色顔料としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどが利用できる。
【００５１】
成形体４ｂの裏面には、放熱のための表面積を大きくするための凸構造からなるボス部９が設けられている。ボス部９の大きさや配置密度は、所望とする放熱性に応じて選択することができるが、本発明では、成形体からなる基板部分４ｂに高熱伝導絶縁性樹脂を用いたことにより、ボス部の配置密度を低減して、ＬＥＤ構造体の設計の自由度を高めることができる。
【実施例】
【００５２】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
４２アロイ（銅合金）からなる帯状部材をプレスして薄板とし、型抜きをして、図５（Ａ）に示すパターンを形成し、銀メッキを施して金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）とした。
【００５３】
得られた金属リードフレームを、図５（Ｂ）の構造（図１と同様の位置の部分断面として示す）を得るためのインサート型内に配置して、熱伝導率２ｗ／ｍ・ｋ、１０ｗ／ｍ・ｋ、１８ｗ／ｍ・ｋの３種類の高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス：ベース樹脂、ＬＣＰ）を個々に用いてインサート射出成形を以下の条件で行った。
・予備乾燥：１２０℃、３〜５時間
・ノズル温度：２６０〜２９０℃
・射出樹脂圧力：３６〜７３ＭＰａ
・金型温度：８０〜１００℃
得られた一体成形物（肉厚２．５ｍｍ、外枠の高さ１８ｍｍの箱型形状）の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤパッケージを配置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。さらに透明板（ポリメチルメタクリレート：ＰＭＭＡ）で覆いを形成して図５（Ｂ）に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
（実施例２）
金属リードフレームのＬＥＤ実装部に、先にＬＥＤパッケージを実施例１と同様にして実装してから、高熱伝導絶縁性樹脂を用いたインサート射出成形を実施例１と同様にして行った。さらに透明板で覆いを形成して図５（Ｂ）に示す構造（図１と同様の位置の部分断面として示す）を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【００５４】
（実施例３）
図２（Ａ）に示すパターンの金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）を実施例１と同様の方法により作製した。この金属リードフレームとハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有するＬＣＰを用いたインサート射出成形を行い、図２（Ｂ）に示す金属リードフレーム３がサポート枠２と一体化された成形品を得た。なお、このインサート射出成形の条件は実施例１におけるインサート射出成形と同様とした。
【００５５】
この一体成形品に一対の電極からなるＬＥＤ実装部を形成するために、間隔６に相当する部分を除去し、図３（Ａ）に示す配線パターンを形成した。この配線パターンを有する成形品を、図１の構造（なお、成形体４ｂは肉厚２．５ｍｍ、外枠の高さ１８ｍｍの箱型形状であり、その背面に図８に示すボス部（直径５ｍｍ、高さ２．５ｍｍ）をピッチ８ｍｍで設けた構造とした。）を得るために必要なインサート型内に配置して、高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス１８Ｗ）を用いて実施例１と同様の条件でインサート射出成形を行った。
【００５６】
得られた一体成形体の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤを設置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。更に透明板で覆いを形成して図１に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【００５７】
（実施例４）
図２（Ａ）に示すパターンの金属リードフレーム（厚さ０．５ｍｍ）を実施例１と同様の方法により作製した。この金属リードフレームとハンダリフロー温度（260℃、10秒）での耐熱性を有するＬＣＰを用いたインサート射出成形を行い、図２（Ｂ）に示す金属リードフレーム３がサポート枠２と一体化された成形品を得た。なお、このインサート射出成形の条件は実施例１におけるインサート射出成形と同様とした。
【００５８】
この一体成形品に一対の電極からなるＬＥＤ実装部を形成するために、間隔６に相当する部分を除去し、図３（Ａ）に示す配線パターンを形成した。この配線パターンを有する成形品の各ＬＥＤ実装部に、ハンダペーストを塗布し、ＬＥＤを設置し、２６０℃、１０秒でハンダリフローを行うことによってＬＥＤを実装した。
【００５９】
ＬＥＤを実装した成形品を、図１の構造を得るために必要なインサート型内に配置して、高熱伝導絶縁性樹脂（商品名：ジーマ・イナス２Ｗ）を用いて実施例１と同様の条件でインサート射出成形を行った。更に透明板で覆いを形成して図１に示す構造を有するＬＥＤ照明構造体を得た。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）はＬＥＤ照明構造体の平面図であり、（Ｂ）は平面図におけるＡ−Ｂ線での部分断面図であり、（Ｃ）はＬＥＤパッケージの実装状態を模式的に示す部分断面図である。
【図２】（Ａ）は金属リードフレームの平面図であり、（Ｂ）は金属リードフレームをサポート枠で一体化した構造を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は配線パターンを示す平面図であり、（Ｂ）は高熱伝導絶縁性樹脂で一体成形した配線パターンの平面図である。
【図４】配線パターンに加工された金属リードフレームとサポート枠とを一体成形した成形品の平面図である。
【図５】（Ａ）金属リードフレームの他の態様の平面図であり、（Ｂ）はそれにより得られたＬＥＤ照明構造体の部分断面図である。
【図６】従来例の構造を示す図である。
【図７】ＬＥＤの構造の一例を示す図である。
【図８】ＬＥＤ照明構造体の構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ＬＥＤ
２ サポート枠
３、３−１〜３−５ 金属リードフレーム
３ａ：配線
４ 高熱伝導絶縁性樹脂
６ 間隔
７ 覆い
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体において、
前記成形体が、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる
ことを特徴とするＬＥＤ照明構造体。
【請求項２】
前記電気回路が、前記ＬＥＤ素子の実装部を有する金属リードフレームを含む請求項１に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項３】
前記電気回路と前記成形体が一体成形されてなる請求項１または２に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項４】
前記電気回路を絶縁性のサポート枠に一体成形して支持し、該サポート枠で支持された電気回路を前記成形体に一体成形した請求項３に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項５】
前記ＬＥＤ素子からの光を反射する反射面を有する請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項６】
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法において、
電気回路を、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導性樹脂と一体成形して電気回路付き成形体を得る工程と、
前記成形体に一体成形された電気回路にＬＥＤ素子を実装する工程と、
を有する
ことを特徴とするＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【請求項７】
前記電気回路が、前記ＬＥＤ素子の実装部を有する金属リードフレームを含む請求項６に記載のＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【請求項８】
電気回路用の金属リードフレームをサポート枠に一体成形して支持し、該電気回路用の金属リードフレームの一部を除去して、前記電気回路を形成する工程を更に有する請求項６または７に記載のＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【請求項１】
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体において、
前記成形体が、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導絶縁性樹脂からなる
ことを特徴とするＬＥＤ照明構造体。
【請求項２】
前記電気回路が、前記ＬＥＤ素子の実装部を有する金属リードフレームを含む請求項１に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項３】
前記電気回路と前記成形体が一体成形されてなる請求項１または２に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項４】
前記電気回路を絶縁性のサポート枠に一体成形して支持し、該サポート枠で支持された電気回路を前記成形体に一体成形した請求項３に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項５】
前記ＬＥＤ素子からの光を反射する反射面を有する請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項６】
電気回路付き成形体と、該電気回路に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と、を有するＬＥＤ照明構造体の製造方法において、
電気回路を、少なくとも２ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する高熱伝導性樹脂と一体成形して電気回路付き成形体を得る工程と、
前記成形体に一体成形された電気回路にＬＥＤ素子を実装する工程と、
を有する
ことを特徴とするＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【請求項７】
前記電気回路が、前記ＬＥＤ素子の実装部を有する金属リードフレームを含む請求項６に記載のＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【請求項８】
電気回路用の金属リードフレームをサポート枠に一体成形して支持し、該電気回路用の金属リードフレームの一部を除去して、前記電気回路を形成する工程を更に有する請求項６または７に記載のＬＥＤ照明構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−４０５６３（Ｐ２０１０−４０５６３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８３５０（Ｐ２００８−１９８３５０）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（５９１０１６３３４）大塚テクノ株式会社 (19)
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（５９１０１６３３４）大塚テクノ株式会社 (19)
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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