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公開番号2024039617
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-22
出願番号2023137010
出願日2023-08-25
発明の名称自動車投光機用発光器
出願人ツェットカーヴェーグループゲーエムベーハー
代理人個人,個人
主分類H05K 1/02 20060101AFI20240314BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】発光器の要素間の半田結合が改善される発光器の提供。
【解決手段】自動車投光機用発光器(1)はSMD部品(2)及び回路支持体(4)を含む。SMD部品(2)は回路支持体(4)と半田結合によって結合する。回路支持体は複数のコンタクト要素(5a)を有する。SMD部品(2)の廃熱の排熱のために回路支持体(4)は熱伝導するよう構成された複数のマイクロビア(7)を有する。複数のコンタクト要素(5a)は実質的に六角形状のベース面(5b)を有する。マイクロビア(7)は、二次元の六角形状の充填構造において、コンタクト要素(5a)の実質的に六角形状のベース面(5b)が複数のマイクロビア(7)によって、最大面充填密度に従って、実質的に完全に穿設されるよう、互いに対し配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自動車投光機用の発光器であって、
前記発光器は、
・光を生成するための光源（３）を含むＳＭＤ部品（２）、及び、
・回路支持体（４）
を含み、
前記ＳＭＤ部品（２）は、前記光源（３）が配設されている光放射性の上面（２ａ）と、前記光放射性の上面（２ａ）の反対側に位置する下面（２ｂ）とを有し、
前記ＳＭＤ部品（２）は、前記回路支持体（４）の装着部（４ａ）において、半田結合によって熱伝導的及び／又は導電的に前記回路支持体（４）に結合されており、
前記半田結合は半田材料を有する半田付け層（９）を含み、
前記半田付け層（９）は、前記ＳＭＤ部品（２）の下面と前記回路支持体（４）の装着部（４ａ）との間に配されており、かつ、前記ＳＭＤ部品（２）と前記回路支持体（４）とを結合すること、
前記回路支持体（４）の装着部（４ａ）は、格子状に配されかつ互いに対し離隔された複数のコンタクト要素（５ａ）を有し、該コンタクト要素（５ａ）は前記回路支持体（４）の基底面（４ｂ）から前記ＳＭＤ部品（２）の方向へ延伸し、かつ、前記ＳＭＤ部品（２）の反対側に位置する前記半田付け層（９）の面と接触し、
隣り合うコンタクト要素（５ａ）の間にはガス流出チャネル部分（６ａ）が形成されており、
前記コンタクト要素（複数）（５ａ）は、複数の前記ガス流出チャネル部分（６ａ）が１つの統合されてなるガス流出チャネルシステム（６）を形成し、以って、各コンタクト要素（５ａ）が該ガス流出チャネルシステム（６）の一部分によって包囲されるよう、互いに対し配置されており、
前記ガス流出チャネル部分（６ａ）は、隣り合うコンタクト要素（５ａ）の側面（複数）と前記基底面（４ｂ）と前記ＳＭＤ部品（２）の反対側に位置する前記半田付け層（９）の面とによって画成されており、
前記ガス流出チャネルシステム（６）は、半田付けプロセス時に前記半田付け層（９）から漏出するガスを、前記ガス流出チャネルシステム（６）を介して、前記半田付け層（９）と前記回路支持体（４）の基底面（４ｂ）との間に形成される空間（Volumen）から漏出させるよう、構成されかつ適合化されていること、
前記ＳＭＤ部品（２）の廃熱の排熱のために、前記回路支持体（４）は、熱伝導に適合化された複数のマイクロビア（７）を有し、
排熱は実質的に前記マイクロビア（７）の長手延伸方向に沿って行われ、
前記マイクロビア（複数）（７）は、当該マイクロビア（複数）（７）が少なくとも部分的に前記回路支持体（４）を貫通して前記装着部（４ａ）へと延伸しかつ前記複数のコンタクト要素（５ａ）を貫通し、以って、該マイクロビア（複数）が排熱のために前記半田付け層（９）のコンタクト領域において前記半田付け層（９）にコンタクトするよう、前記回路支持体（４）に形成され、
前記マイクロビア（複数）（７）は前記コンタクト領域において実質的に円形の横断面を有すること、
複数のコンタクト要素（５ａ）は実質的に六角形状のベース面（５ｂ）を有し、
前記ベース面（５ｂ）は、前記回路支持体の基底面（４ｂ）に対し実質的に平行に配向されている面に位置すること、
前記マイクロビア（複数）（７）は、前記コンタクト要素（５ａ）の実質的に六角形状のベース面（５ｂ）が複数のマイクロビア（７）によって最大面充填密度（Flaechenpackungsdichte）に従って実質的に完全に配されるよう、二次元の六方充填配置（Packungsanordnung）で互いに対し配置されていること
を特徴とする、発光器。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の発光器において、
１つのコンタクト要素（５ａ）の六角形状のベース面（５ｂ）において隣り合うマイクロビア（７）は、実質的に直接的に互いに境を接するよう互いに対し配置されていること
を特徴とする、発光器。
【請求項３】
請求項１に記載の発光器において、
前記マイクロビア（７）は、前記コンタクト領域において、＜０．５ｍｍ、又は＜０．２５ｍｍ、又は＜０．１５ｍｍである孔内径（ｄ）を有すること
を特徴とする、発光器。
【請求項４】
請求項１に記載の発光器において、
前記マイクロビア（７）は、その長手延伸方向に沿って実質的に円錐状又は円錐台状に構成されていること
を特徴とする、発光器。
【請求項５】
請求項１に記載の発光器において、
前記マイクロビア（複数）（７）は、前記ガス流出チャネルシステム（６）を有する前記装着部（４ａ）の領域がマイクロビア（７）を備えていないように、前記回路支持体（４）に形成されていること
を特徴とする、発光器。
【請求項６】
請求項１に記載の発光器において、
前記回路支持体（４）は前記ＳＭＤ部品（２）へ指向された外面を有し、該外面には前記装着部（４ａ）が形成されていること、
前記回路支持体（４）は、前記外面において前記装着部（４ａ）の周囲に少なくとも部分的に配された半田止め樹脂層を有すること
を特徴とする、発光器。
【請求項７】
請求項１に記載の発光器において、
前記コンタクト要素（５ａ）は、熱伝導性及び／又は導電性材料、とりわけ金属、例えば銅によって被覆されているか、又は、熱伝導性及び／又は導電性材料から構成されていること
を特徴とする、発光器。
【請求項８】
請求項１に記載の発光器において、
前記回路支持体（４）は、金属インレー（８）、好ましくは銅インレーを有する多層回路基板として構成されていること、
前記マイクロビア（複数）（７）は、前記金属インレー（８）と熱伝導的に結合されていること
を特徴とする、発光器。
【請求項９】
請求項１に記載の発光器において、
前記六角形状コンタクト要素（複数）（５ａ）は、実質的に同じ大きさの六角形状のベース面（５ｂ）を有する多面体を形成すること
を特徴とする、発光器。
【請求項１０】
請求項１に記載の発光器において、
前記六角形状コンタクト要素（複数）（５ａ）のベース面（５ｂ）は、夫々、正六角形を形成すること
を特徴とする、発光器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は２０２２年９月９日に出願された欧州特許出願第２２１９４８２８．４号についてのパリ条約上の優先権の利益を主張するものであり、当該出願の全内容は引照を以って本書に繰り込みここに記載されているものとする。
続きを表示（約 5,700 文字）【０００２】
本発明は、自動車投光機用の発光器であって、
前記発光器は、
・光を生成するための光源を含むＳＭＤ部品、及び、
・回路支持体
を含み、
前記ＳＭＤ部品は、前記光源が配設されている光放射性の上面と、前記光放射性の上面の反対側に位置する下面とを有し、
前記ＳＭＤ部品は、前記回路支持体の装着（実装）部において、半田結合（接合）によって熱伝導的及び／又は導電的に前記回路支持体に結合されており、
前記半田結合は半田材料を有する半田付け層を含み、
前記半田付け層は、前記ＳＭＤ部品の下面と前記回路支持体の装着部との間に配されており、かつ、前記ＳＭＤ部品と前記回路支持体とを結合すること、
前記回路支持体の装着部は、格子（ラスタ）状に配されかつ互いに対し離隔された複数のコンタクト要素を有し、該コンタクト要素は前記回路支持体の基底面から前記ＳＭＤ部品の方向へ延伸し、かつ、前記ＳＭＤ部品の反対側に位置する前記半田付け層の面と接触し、
隣り合うコンタクト要素の間にはガス流出チャネル部分が形成されており、
前記コンタクト要素（複数）は、複数の前記ガス流出チャネル部分が１つの統合（相互接続）されてなるガス流出チャネルシステムを形成し、以って、各コンタクト要素が該ガス流出チャネルシステムの一部分によって包囲されるよう、互いに対し配置されており、
前記ガス流出チャネル部分は、隣り合うコンタクト要素の側面（複数）と前記基底面と前記ＳＭＤ部品の反対側に位置する前記半田付け層の面とによって画成されており、
前記ガス流出チャネルシステムは、半田付けプロセス時に前記半田付け層から漏出するガスを、前記ガス流出チャネルシステムを介して、前記半田付け層と前記回路支持体の基底面との間に形成される空間（Volumen）から漏出させる（排気させる）よう、構成されかつ適合化されていること、
前記ＳＭＤ部品の廃熱の排熱のために、前記回路支持体は、熱伝導に適合化された複数のマイクロビアを有し、
排熱は実質的に前記マイクロビアの長手延伸方向に沿って行われ、
前記マイクロビア（複数）は、当該マイクロビア（複数）が少なくとも部分的に前記回路支持体を貫通して前記装着部へと延伸しかつ前記複数のコンタクト要素を貫通し、以って、該マイクロビア（複数）が排熱のために前記半田付け層のコンタクト領域において前記半田付け層にコンタクトするよう、前記回路支持体に形成（穿設）され、
前記マイクロビア（複数）は前記コンタクト領域において実質的に円形の横断面を有する、発光器に関する。
【０００３】
本発明は、更に、発光器を含む自動車投光機に関する。
【背景技術】
【０００４】
自動車投光機用発光器は従来技術において既知であり、この種の発光器はしばしば（１つの）光源を備えるＳＭＤ（表面実装部品：Surface Mount Device）部品を有し、ＳＭＤ部品は回路支持体に固定される。回路支持体は、一般的に、とりわけＳＭＤ部品（ないし光源）の冷却用にも構成ないし設計（適合化）されているが、これは従来技術ではしばしばいわゆるマイクロビア（複数）を介して行われる。マイクロビアは少なくとも部分的に回路支持体を（ないし回路支持体の内部領域から）貫通してＳＭＤ部品にまで延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＵＳ２０１３／０８７８１３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常は、ＳＭＤ部品は回路支持体に半田付けされるが、とりわけ、大面積の半田付け層（ないし半田層；即ちコンポーネント間の材料結合（接合）式の（材料間の分子（原子）間力による）結合を生成するために、（半田付けプロセス後に）硬化した半田ないし半田材料を有する層）による半田結合（接合）の際に、半田付け層に中空空間（複数）が形成され得る。これらの中空空間は、半田付けプロセス中に（ないし半田付けプロセス時に使用される半田材料の液状化（流体化）中に）生成するガスによって形成される。該中空空間によって、ＳＭＤ部品と回路支持体との間の有効なコンタクト面（面積）は小さくなる。該中空空間の形成を抑制するために、ガスが半田付け層から抜け出ることができることが保証（確保）される必要があり、通常は、半田付け層と回路支持体との間に相応のガス流出チャネル（複数）が形成される。しかしながら、そのようなガス流出チャネルによって、半田付け層と回路支持体との間の有効コンタクト面は減少され、それによって、冷却は悪化される。従って、従来技術において既知の方策は、効果的な冷却（多数のマイクロビア）と効果的なガス流出（多数のガス流出チャネル）との間に折り合いをつける必要がある。
【０００７】
本発明の課題は、従来技術の欠点を小さくするないしは克服することにある。従って、本発明は、とりわけ、発光器の構成要素（複数）間の半田結合（接合）が改善される発光器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】
【０００８】
本発明の第１の視点により、自動車投光機用の発光器が提供される。
前記発光器は、
・光を生成するための光源を含むＳＭＤ部品、及び、
・回路支持体
を含み、
前記ＳＭＤ部品は、前記光源が配設されている光放射性の上面と、前記光放射性の上面の反対側に位置する下面とを有し、
前記ＳＭＤ部品は、前記回路支持体の装着（実装）部において、半田結合（接合）によって熱伝導的及び／又は導電的に前記回路支持体に結合されており、
前記半田結合は半田材料を有する半田付け層を含み、
前記半田付け層は、前記ＳＭＤ部品の下面と前記回路支持体の装着部との間に配されており、かつ、前記ＳＭＤ部品と前記回路支持体とを結合すること、
前記回路支持体の装着部は、格子状に配されかつ互いに対し離隔された複数のコンタクト要素を有し、該コンタクト要素は前記回路支持体の基底面から前記ＳＭＤ部品の方向へ延伸し、かつ、前記ＳＭＤ部品の反対側に位置する前記半田付け層の面と接触し、
隣り合うコンタクト要素の間にはガス流出チャネル部分が形成されており、
前記コンタクト要素（複数）は、複数の前記ガス流出チャネル部分が１つの統合（相互接続）されてなるガス流出チャネルシステムを形成し、以って、各コンタクト要素が該ガス流出チャネルシステムの一部分によって包囲されるよう、互いに対し配置されており、
前記ガス流出チャネル部分は、隣り合うコンタクト要素の側面（複数）と前記基底面と前記ＳＭＤ部品の反対側に位置する前記半田付け層の面とによって画成されており、
前記ガス流出チャネルシステムは、半田付けプロセス時に前記半田付け層から漏出するガスを、前記ガス流出チャネルシステムを介して、前記半田付け層と前記回路支持体の基底面との間に形成される空間（Volumen）から漏出させる（排気させる）よう、構成されかつ適合化されていること、
前記ＳＭＤ部品の廃熱の排熱のために、前記回路支持体は、熱伝導に適合化された複数のマイクロビアを有し、
排熱は実質的に前記マイクロビアの長手延伸方向に沿って行われ、
前記マイクロビア（複数）は、当該マイクロビア（複数）が少なくとも部分的に前記回路支持体を貫通して前記装着部へと延伸しかつ前記複数のコンタクト要素を貫通し、以って、該マイクロビア（複数）が排熱のために前記半田付け層のコンタクト領域において前記半田付け層にコンタクトするよう、前記回路支持体に形成（穿設）され、
前記マイクロビア（複数）は前記コンタクト領域において実質的に円形の横断面を有すること、
複数のコンタクト要素は実質的に六角形状のベース面を有し、
前記ベース面は、前記回路支持体の基底面に対し実質的に平行に配向されている面に位置すること、
前記マイクロビア（複数）は、前記コンタクト要素（複数）の実質的に六角形状のベース面（複数）が複数のマイクロビアによって最大面充填密度（Flaechenpackungsdichte）に従って実質的に完全に（全面にわたって）配される（占められる）よう、二次元の六方充填配置（Packungsanordnung）で互いに対し配置されていること
を特徴とする（形態１）。
本発明の第２の視点により、本発明の発光器を含む自動車投光機が提供される（形態１５）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の好ましい形態を示す。
（形態１）上記本発明の第１の視点参照。
（形態２）形態１に記載の発光器において、
１つのコンタクト要素の六角形状のベース面において隣り合うマイクロビアは、実質的に直接的に互いに境を接するよう互いに対し配置されていることが好ましい。
（形態３）形態１に記載の発光器において、
前記マイクロビアは、前記コンタクト領域において、＜０．５ｍｍ、又は＜０．２５ｍｍ、又は＜０．１５ｍｍである孔内径を有することが好ましい。
（形態４）形態１に記載の発光器において、
前記マイクロビアは、その長手延伸方向に沿って実質的に円錐状又は円錐台状に構成されていることが好ましい。
（形態５）形態１に記載の発光器において、
前記マイクロビア（複数）は、前記ガス流出チャネルシステムを有する前記装着部の領域（複数）がマイクロビアを備えていないように、前記回路支持体に配されている（形成されている）ことが好ましい。
（形態６）形態１に記載の発光器において、
前記回路支持体は前記ＳＭＤ部品へ指向された外面を有し、該外面には前記装着部が形成されていること、
前記回路支持体、前記外面において前記装着部の周囲に少なくとも部分的に配された半田止め樹脂層を有することが好ましい。
（形態７）形態１に記載の発光器において、
前記コンタクト要素は、熱伝導性及び／又は導電性材料、とりわけ金属、例えば銅によって被覆されているか、又は、熱伝導性及び／又は導電性材料から構成されていることが好ましい。
（形態８）形態１に記載の発光器において、
前記回路支持体は、金属インレー、好ましくは銅インレーを有する多層回路基板として構成されていること、
前記マイクロビア（複数）は、前記金属インレーと熱伝導的に結合されていることが好ましい。
（形態９）形態１に記載の発光器において、
前記六角形状コンタクト要素（複数）は、実質的に同じ大きさの六角形状のベース面を有する多面体（Polyeder）を形成することが好ましい。
（形態１０）形態１に記載の発光器において、
前記六角形状コンタクト要素（複数）のベース面は、夫々、正六角形を形成することが好ましい。
（形態１１）形態１に記載の発光器において、
前記ガス流出チャネルシステムの各ガス流出チャネル部分は、隣り合う２つのコンタクト要素の平行な側縁部間の垂直距離として規定されるチャネル幅を有すること、
前記ガス流出チャネルシステムは、すべてのガス流出チャネル部分が実質的に同じチャネル幅を有するよう、構成されることが好ましい。
（形態１２）形態１に記載の発光器において、
前記ガス流出チャネルシステムの各ガス流出チャネル部分は、前記回路支持体の基底面と前記ＳＭＤ部品の反対側に位置する前記半田付け層の面との間の垂直距離に相当するチャネル高さを有することが好ましい。
（形態１３）形態１に記載の発光器において、
前記回路支持体の装着部は前記ＳＭＤ部品の前記下面よりも大きい面を有することが好ましい。
（形態１４）形態１に記載の発光器において、
格子（ラスタ）状に配置された複数のコンタクト要素のうち、該コンタクト要素の少なくとも５０％、又は７５％超、又は８５％超、又は９５％超は六角形状のベース面を有することが好ましい。
（形態１５）上記本発明の第２の視点参照。
【００１０】
本発明に応じ、複数のコンタクト要素は（それぞれ）実質的に六角形状のベース面を有し、該ベース面は、回路支持体の基底面に対し実質的に平行に、好ましくはＳＭＤ部品の下面に対し平行に、配向されている面に位置し、
マイクロビア（複数）は、コンタクト要素（複数）の実質的に六角形状のベース面（複数）が複数のマイクロビアによって最大面充填密度（Flaechenpackungsdichte）で実質的に完全に（全面にわたって）配される（占められる：durchsetzt）よう、二次元の六方充填配置（Packungsanordnung）で互いに対し配置されている［即ち、マイクロビア（複数）は、コンタクト要素の実質的に六角形状のベース面が、マイクロビア（複数）の開口（複数）の該ベース面内における密度（ベース面内における占有面積）が最大となるように、マイクロビア（複数）の該開口（複数）によって実質的に完全に（殆ど隙間なく）占められる（配される）よう、二次元の六方充填配置（例えば開口が円である場合に、平面において該円の中心が六方格子（ハニカム構造）に配されかつ各円が他の６つの円に囲まれて（外接されて）いる配置）で互いに対し配置されている］。
（【００１１】以降は省略されています）

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