IPC分类号：
F21V19/00 | H01L23/14 | F21V29/00
国民经济行业分类号：
C4350 | C3874 | C4090 | C3879
发明人：
倉光 秀一 | 岡本 智美 | 麓 政俊 | 楠木 弘典
摘要：
【課題】放熱性に優れた照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供する。
【解決手段】照明装置10は、ヒートシンク12と、分子接着により絶縁膜を介してヒートシンク12に接着され、回路パターンを形成する導体14と、回路パターンに表面実装された半導体発光素子16と、を備える。
【選択図】図1
技术问题语段：
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、一般に、半導体発光素子等の半導体素子は平面に実装される。
本発明は、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供することを目的とする。
技术功效语段：
【0013】本発明によれば、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供できる。
权利要求：
【請求項1】
曲面が形成された金属体と、
前記金属体の曲面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備えた照明装置。
【請求項2】
請求項1記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドである照明装置。
【請求項3】
請求項1記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂である照明装置。
【請求項4】
金属体に、第1の分子接着のための第1の前処理を施す工程と、
前記第1の分子接着により前記金属体に接着される絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、第2の分子接着のための第2の前処理を施す工程と、
前記絶縁膜の上に無電解めっきを施し、前記第2の分子接着により前記絶縁膜に接着される導体を形成する工程と、
前記導体の上に、電解めっきを施し、前記回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する工程と、を含む電気電子機器の製造方法。
【請求項5】
金属製のヒートシンクと、
前記ヒートシンクの表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備えた照明装置。
【請求項6】
請求項5記載の照明装置において、
前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドである照明装置。
【請求項7】
金属体と、
前記金属体に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記導体に接続された半導体素子と、を備えた電気電子機器。
【請求項8】
熱を外部に放出する金属製の放熱部と、
前記放熱部の表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する金属箔と、を備えた放熱体。
技术领域：
【0001】
本発明は、照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法に関する。
背景技术：
【0002】
特許文献1には、半導体発光素子から発生する熱を放熱するとともに、絶縁性及び光取り出し効率を向上させることのできる照明装置が記載されている。この照明装置は、放熱体と、放熱体の一面側に配設された白色絶縁体と、白色絶縁体に間隔を存して配設された複数の半導体発光素子と、白色絶縁体に配設されて半導体発光素子に電気的に接続された導電体と、複数の半導体発光素子を白色絶縁体上に接着する透光性接着層と、を具備している。
特許文献2には、分子接着により、樹脂基板、ゴム層及び導電層が強固に接着してなる積層体、及び絶縁特性に優れ、高周波電流でも電気信号が伝播される平滑表面の金属配線を有する配線基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】
特開2008-071895号公報
【特許文献2】
特開2009-298063号公報
发明内容：
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、一般に、半導体発光素子等の半導体素子は平面に実装される。
本発明は、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器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】
【0005】
前記目的に沿う第1の発明に係る照明装置は、曲面が形成された金属体と、
前記金属体の曲面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備える。
【0006】
第1の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドであることが好ましい。
【0007】
第1の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であることが好ましい。
【0008】
前記目的に沿う第2の発明に係る電気電子機器の製造方法は、金属体に、第1の分子接着のための第1の前処理を施す工程と、
前記第1の分子接着により前記金属体に接着される絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、第2の分子接着のための第2の前処理を施す工程と、
前記絶縁膜の上に無電解めっきを施し、前記第2の分子接着により前記絶縁膜に接着される導体を形成する工程と、
前記導体の上に、電解めっきを施し、前記回路パターンを形成する工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する工程と、を含む。
【0009】
前記目的に沿う第3の発明に係る照明装置は、金属製のヒートシンクと、
前記ヒートシンクの表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記回路パターンに実装された半導体発光素子と、を備える。
【0010】
第3の発明に係る照明装置において、前記絶縁膜を形成するための絶縁材料は、ポリイミドであることが好ましい。
【0011】
前記目的に沿う第4の発明に係る電気電子機器は、金属体と、
前記金属体に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する導体と、
前記導体に接続された半導体素子と、を備える。
【0012】
前記目的に沿う第5の発明に係る放熱体は、熱を外部に放出する金属製の放熱部と、
前記放熱部の表面に分子接着により接着された絶縁膜と、
前記絶縁膜に分子接着により接着された回路パターンを形成する金属箔と、を備える。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、半導体素子を平面だけでなく曲面にも実装できる照明装置、電気電子機器、放熱体及び電気電子機器の製造方法を提供できる。
具体实施方式：
【0015】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
〔第1の実施の形態〕
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る照明装置(電気電子機器の一例)10は、ヒートシンク12、回路パターンを形成する銅箔(導体の一例)14、及び複数の半導体発光素子(半導体素子の一例)16を備えている。
【0016】
ヒートシンク12は、熱を外部に放出する放熱部品である。ヒートシンク12の材質は、例えばアルミニウムである。
なお、ヒートシンク12は、熱を外部に放出する放熱部品であれば任意でよい。放熱部品の他の例として、放熱効果を有する金属板やヒートパイプが挙げられる。
【0017】
銅箔14は、半導体発光素子16を駆動するための回路パターンを形成している。銅箔14は、分子接着により、絶縁膜としてのポリイミド膜18を介してヒートシンク12に接着されている。
なお、絶縁膜18を形成するための絶縁材料は、ポリイミドに限定されるものではない。絶縁材料は、例えば、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であってもよい。絶縁材料は、照明装置10が動作できる程度の絶縁性能を有する絶縁材料であれば任意の材料でよく、規格や仕様に応じて選択される。
【0018】
複数の半導体発光素子16は、それぞれ、表面実装部品であり、前述の回路パターン上のパッドにはんだ付けされる。各半導体発光素子16は、直列に接続され、端子T1及び端子T2の間に電流が流れることにより、発光する。
なお、ヒートシンク12の表面は平面でなく曲面となっていてもよく、この曲面に複数の半導体発光素子16が実装されていてもよい。
【0019】
次に、照明装置10の製造工程(製造方法)について説明する。照明装置10は、図2A〜図2Dに示す工程S1〜S11に従って製造される。
【0020】
(工程S1)
図2Aに示すアルミニウム製のヒートシンク12の表面を洗浄する。
(工程S2)
ヒートシンク12の表面に、分子接着のための第1の前処理を施す。
(工程S3)
ヒートシンク12の表面に、ポリイミドインク17を例えば30〜110μmの厚みで塗布し、乾燥させる。
【0021】
(工程S4)
ポリイミドインク17が硬化した後、図2Bに示すように、例えば10〜50μmの厚みのポリイミド膜18が形成される。このポリイミド膜18とヒートシンク12とは、分子接着により接着されている。この分子接着においては、ヒートシンク12の表面のOH基と分子接着をつかさどる分子接着剤が反応し、互いに分子レベルで結合している。一方、この分子接着剤とポリイミド膜18のイミド基とが反応することによって、ポリイミドは分子接着剤と分子レベルで結合している。すなわち、ヒートシンク12とポリイミド膜18とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
(工程S5)
ポリイミド膜18の表面に、分子接着のための第2の前処理を施す。具体的には、ポリイミド膜18の表面に、分子接着剤を塗布して反応させる。分子接着剤はポリイミド膜18に強固に結合する。
(工程S6)
ポリイミド膜18が形成されたヒートシンク12の無電解めっきを施す面(回路パターンが形成される面)以外の部分をテープ等の保護材(めっきマスク)22で覆い、マスキングする。
【0022】
(工程S7)
図2Cに示すように、無電解銅めっきを施す。ポリイミド膜18の表面及び保護材22の表面が銅めっきされる。その際、前述の工程S5にてポリイミド膜18に結合した分子接着剤が触媒として作用し、銅とポリイミドとを分子結合させる。
銅めっき24の厚みは、例えば、0.1〜0.2μmである。
(工程S8)
保護材22を取り除くと、回路パターンの形成面のみに銅皮膜14aが形成される。この銅皮膜14aとポリイミド膜18とは、分子接着により接着されている。すなわち、銅皮膜14aとポリイミド膜18とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
(工程S9)
回路パターンが形成される面以外の部分をテープ等の保護材(めっきマスク)26で覆い、マスキングする。
【0023】
(工程S10)
例えばセミアディティブ法により回路パターンを形成する。具体的には、以下のように回路パターンを形成する。
回路パターンを形成する面の上に、液状レジストを塗布する。塗布されて硬化したレジストの上にフォトマスクを載せる。フォトマスクの上から紫外線を照射した後、所定の処理を行うと、回路パターン以外の部分にレジストが残る。
次に、電解銅めっきを施して、銅皮膜14aの上に回路パターンを形成する。電解銅めっきにより形成される銅層の厚みは、例えば35μmである。ただし、銅層を、35μm以上の厚みとなるように形成し、より大きい電流を流すことも可能である。
最後に、銅皮膜14aの回路配線として不要な部分を除去する。その結果、銅皮膜14aと銅層14bとから構成された銅箔14によって、ポリイミド膜18の上に回路パターンが形成される(図2D参照)。
なお、セミアディティブ法に代えて、サブトラクティブ法により回路パターンを形成することも可能である。
回路パターンを形成した後、保護材26を取り除く。
【0024】
(工程S11)
工程S10にて形成された回路パターンのパッドに、半導体発光素子16をはんだ付けする。その後、半導体発光素子16が表面実装されたヒートシンク12を、図示しない筐体に収めることによって、照明装置10が製造される。
【0025】
このように工程S1〜S11を経て製造された照明装置10においては、実装された半導体発光素子16からの発熱は、熱伝導により、主として回路パターンを形成する銅箔14及びポリイミド膜18を介してヒートシンク12に移動する。すなわち、回路パターンが従来のプリント配線基板に形成されているのではなく、ポリイミド膜18のみを介してヒートシンク12に形成されているので、照明装置10は、放熱性に優れている。
また、回路パターンが従来のプリント配線基板ではなく、ヒートシンク12に形成されているので、プリント配線基板が不要となり、照明装置10の組み立て工数が低減される。
更に、ヒートシンク12の表面が曲面であっても回路パターンを形成できるので、この曲面に複数の半導体発光素子16が実装される。
【0026】
〔第2の実施の形態〕
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る照明装置110について説明する。第1の実施の形態に係る照明装置10と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図3に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る照明装置(電気電子機器の一例)10は、曲面が形成された基板112、回路パターンを形成する銅箔(導体の一例)114、及び複数の半導体発光素子(半導体素子の一例)116を備えている。
【0027】
基板112は、中央部(一部)が一方向に膨らんだ曲面部113を有しており、例えばプレス加工によって形成される。基板112の材質は、例えばアルミニウムであり、熱を外部に放出する放熱部品として機能する。
なお、基板112は、第1の実施の形態に係るヒートシンク12であってもよい。また、基板112の材質はアルミニウムに限定されるものではなく、任意の材質でよい。例えば、基板112は、携帯電話機やスマートフォンの樹脂製の筐体であってもよい。
【0028】
銅箔114は、半導体発光素子116を駆動するための回路パターンを形成している。銅箔114は、図4Eに示すように、分子接着により、絶縁膜としてのポリイミド膜118を介して基板112の曲面部113の表面に接着されている。
なお、絶縁膜118を形成するための絶縁材料は、ポリイミドに限定されるものではない。絶縁材料は、例えば、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であってもよい。絶縁材料は、照明装置110が動作できる程度の絶縁性能を有する絶縁材料であれば任意の材料でよく、規格や仕様に応じて選択される。
【0029】
複数の半導体発光素子116は、図3に示すように、それぞれ、表面実装部品であり、前述の回路パターン上のパッドにはんだ付けされる。各半導体発光素子116は、直列に接続され、端子T3及び端子T4(不図示)の間に電流が流れることにより、発光する。
【0030】
照明装置110においては、半導体発光素子116が曲面部113に沿って配置されているので、曲面部113の形状により配光特性が設定される。付言すると、図3に示すように半導体発光素子116を曲面部113の外側の表面に配置することで光を拡散でき、半導体発光素子116を曲面部113の内側に配置することで集光できる。
【0031】
次に、照明装置110の製造工程(製造方法)について説明する。照明装置110は、第1の実施の形態に係る照明装置10と実質的に同様の工程に従って製造されるので、重複する内容についてはその説明を省略する場合がある。
【0032】
(工程Sb1)
図4Aに示す基板112の表面を洗浄する。
(工程Sb2)
基板112の表面に、分子接着のための第1の前処理を施す。
(工程Sb3)
基板112の曲面部113の外側(膨らんだ側の表面)に、ポリイミドインクを例えば30〜110μmの厚みで塗布し、乾燥させる。
【0033】
(工程Sb4)
ポリイミドインクが硬化した後、図4Bに示すように、例えば10〜50μmの厚みのポリイミド膜118が形成される。このポリイミド膜118と基板112とは、分子接着により接着されている。
(工程Sb5)
ポリイミド膜118の表面に、分子接着のための第2の前処理を施す。
(工程Sb6)
次工程にて無電解めっきを施す面(回路パターンが形成される面)以外の部分を図示しないテープ等の保護材(めっきマスク)で覆う。
【0034】
(工程Sb7)
無電解銅めっきを施す。ポリイミド膜118の表面及び保護材の表面が銅めっきされる。銅めっきの厚みは、例えば、0.1〜0.2μmである。
(工程Sb8)
保護材を取り除くと、図4Cに示すように、回路パターンの形成面のみに銅皮膜114aが形成される。この銅皮膜114aとポリイミド膜118とは、分子接着により接着されている。
(工程Sb9)
次工程にて電解銅めっきを施す面(回路パターンが形成される面)以外の部分を図示しないテープ等の保護材(めっきマスク)で覆い、マスキングする。
【0035】
(工程Sb10)
例えばセミアディティブ法により回路パターンを形成する。具体的には、以下のように回路パターンを形成する。
回路パターンを形成する面(銅皮膜114aの表面)の上に、液状レジストを塗布する。塗布後、硬化したレジストの上に図5に示すフォトマスクPMを載せる。
【0036】
ここで、フォトマスクPMは、基板112の曲面部113に対応して中央部が膨らんでおり、例えば真空成形により形成される。フォトマスクPMは、紫外線を透過する透明な薄い樹脂である。フォトマスクPMの膨らんだ部分には、回路パターン以外の部分が印刷され、紫外線が透過しないようになっている。この回路パターン以外の部分は、例えばパッド印刷(タンポ印刷)により印刷される。
なお、立体形状のフォトマスクは、膨らんだ部分に回路パターン以外の部分を印刷して形成されるものに限定されるものではない。立体形状のフォトマスクは、例えば、シート状の樹脂に予め回路パターン以外の部分を印刷した後、その部分が膨らむように形成されてもよい。更には、立体形状のフォトマスクは、3Dプリンタを用いて形成されてもよい。
【0037】
次に、フォトマスクPMの上から紫外線を照射して露光する。ここで、本実施の形態においては、フォトマスクPMは曲面部123を有する立体形状であるため、紫外線が極力均一に照射される必要がある。そこで、フォトマスクPMの上方に光源(紫外線源)を配置するとともに、フォトマスクPMの周囲にフォトマスクPMの立体形状に対応した曲面の反射板を配置し、光源からの紫外線が反射板に反射して、回路パターンの印刷部分の全体に照射されることが好ましい。
なお、紫外線をフォトマスクPMの全体に照射するために、反射板を設けずに、複数の光源をフォトマスクPMの周囲に配置してもよい。更に、フォトマスクを用いることなく、回路パターン以外の部分を描くように紫外線の光線を照射してもよい。
【0038】
次に、現像処理を行うと、レジストの露光された部分が除去される(回路パターン以外の部分にレジストが残る)。
【0039】
次に、電解銅めっきを施して、銅皮膜114aの上に回路パターンを形成する。電解銅めっきにより形成される銅層の厚みは、例えば35μmである。ただし、銅層を、35μm以上の厚みとなるように形成し、より大きい電流を流すことも可能である。
最後に、銅皮膜114aの回路配線として不要な部分を除去する。その結果、銅皮膜114aと銅層114bとから構成された銅箔114によって、ポリイミド膜18の上に回路パターンが形成される(図4D参照)。
なお、セミアディティブ法に代えて、サブトラクティブ法により回路パターンを形成することも可能である。
回路パターンを形成した後、保護材を取り除く。
【0040】
(工程Sb11)
工程Sb10にて形成された回路パターンのパッドに、半導体発光素子116をはんだ付けする(図4E参照)。その後、半導体発光素子116が表面実装された基板112を、図示しない筐体に収めることによって、照明装置110が製造される。
【0041】
このように工程Sb1〜Sb11を経て製造された照明装置110においては、図3に示すように、半導体発光素子116が曲面部113に実装される。従