JP7507030B2 - Vehicle lighting fixtures - Google Patents
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Description
本発明は、車両用灯具に関する。 The present invention relates to a vehicle lamp.
特許文献１には、発光素子および回路基板を有する光源部と、光源部を搭載するソケット部と、を備え、発光素子は回路基板よりも熱伝導率が高い搭載部に搭載されている、車両用灯具が開示されている。特許文献２には、良熱伝導体金属からなる熱伝達板と熱伝導性樹脂で成形したヒートシンク本体とが組み合わされた自動車ＬＥＤ用ヒートシンクが開示されている。 Patent Document 1 discloses a vehicle lamp that includes a light source unit having a light-emitting element and a circuit board, and a socket unit for mounting the light source unit, with the light-emitting element being mounted on a mounting unit that has a higher thermal conductivity than the circuit board. Patent Document 2 discloses a heat sink for automotive LEDs that combines a heat transfer plate made of a metal with good thermal conductivity with a heat sink body molded from a thermally conductive resin.
樹脂材料で構成されるハウジングと金属板とを組み合わせたソケットでは、ＬＥＤの発光に伴うサーマルショックによりクラックが発生してしまう場合がある。 In sockets that combine a housing made of resin material with a metal plate, cracks can occur due to thermal shock caused by the LED lighting.
本発明は、光源部を搭載するソケットにおけるクラックの発生を抑制できる、車両用灯具を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a vehicle lamp that can suppress the occurrence of cracks in the socket that mounts the light source unit.
上記目的を達成するために、本発明の車両用灯具は、
発光素子および回路基板を有する光源部と、前記光源部を搭載するソケット部と、を備える車両用灯具であって、
前記回路基板は、前記発光素子を駆動するための前記回路基板上に形成された配線パターンと、前記配線パターンに実装された電子部品と、を有し、
前記発光素子は、前記回路基板の前記配線パターンに電気的に接続されて前記ソケット部に搭載されており、
前記ソケット部は、熱伝導性樹脂から構成されるハウジングと、前記ハウジングに埋め込まれた金属板と、を有し、
前記金属板は、前記ハウジングから部分的に露出して、熱伝導可能に前記光源部と接続されており、
前記熱伝導性樹脂が、１０×１０－６／Ｋ以上３０×１０－６／Ｋ以下の流動方向の線膨張係数および３０×１０－６／Ｋ以上８０×１０－６／Ｋ以下の流動垂直方向の線膨張係数を備える。
上記の特定の線膨張係数を備える熱伝導性樹脂によりソケット部のハウジングを構成することで、ハウジングと金属板との間のサーマルショックによるクラックの発生を抑制できる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle lamp comprising:
A vehicle lamp including a light source unit having a light emitting element and a circuit board, and a socket unit for mounting the light source unit,
the circuit board has a wiring pattern formed on the circuit board for driving the light emitting element, and an electronic component mounted on the wiring pattern,
the light emitting element is electrically connected to the wiring pattern of the circuit board and mounted on the socket portion,
The socket portion has a housing made of a thermally conductive resin and a metal plate embedded in the housing,
the metal plate is partially exposed from the housing and is connected to the light source unit in a thermally conductive manner;
The thermally conductive resin has a linear expansion coefficient in the flow direction of 10×10 −6 /K or more and 30×10 −6 /K or less, and a linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the flow direction of 30×10 −6 /K or more and 80×10 −6 /K or less.
By forming the housing of the socket portion from a thermally conductive resin having the above-mentioned specific linear expansion coefficient, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to thermal shock between the housing and the metal plate.
本発明によれば、光源部を搭載するソケットにおけるクラックの発生を抑制できる、車両用灯具を提供できる。 The present invention provides a vehicle lamp that can suppress the occurrence of cracks in the socket that mounts the light source unit.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。図１は、本実施形態における車両用灯具１００を示す模式斜視図である。図１に示すように車両用灯具１００は、ソケット部１０と光源部２０とを備える。 The following describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings. Note that the dimensions of each component shown in the drawings may differ from the actual dimensions of each component for the sake of convenience. Figure 1 is a schematic perspective view showing a vehicle lamp 100 in this embodiment. As shown in Figure 1, the vehicle lamp 100 includes a socket portion 10 and a light source portion 20.
ソケット部１０は、光源部２０を保持し、光源部２０からの放熱を行い、外部から光源部２０への電気的接続を確保するとともに、図示しないランプボディへの取り付けを行うための部材である。図１に示すように、ソケット部１０は、フランジ部１１と、コネクタ部１２と、放熱フィン１３と、光源保持部１４とを備える。光源保持部１４には複数の側壁１５と係止部１６とが形成されている。また、光源部２０に隣接して端子保持部１７および端子１７ａが露出されており、ボンディングワイヤ１８が端子１７ａと光源部２０とを電気的に接続している。 The socket section 10 is a member for holding the light source section 20, dissipating heat from the light source section 20, ensuring electrical connection from the outside to the light source section 20, and mounting to a lamp body (not shown). As shown in FIG. 1, the socket section 10 includes a flange section 11, a connector section 12, heat dissipation fins 13, and a light source holding section 14. The light source holding section 14 is formed with a plurality of side walls 15 and a locking section 16. In addition, a terminal holding section 17 and a terminal 17a are exposed adjacent to the light source section 20, and a bonding wire 18 electrically connects the terminal 17a to the light source section 20.
フランジ部１１は略円盤状の部分であり、主面には光源保持部１４が立設され、裏面にはコネクタ部１２および放熱フィン１３が形成されている。コネクタ部１２は、フランジ部１１の裏面に設けられて、外部から図示しないワイヤーハーネスが接続される部分である。 The flange portion 11 is a generally disk-shaped portion, with a light source holding portion 14 standing on the main surface, and a connector portion 12 and heat dissipation fins 13 formed on the back surface. The connector portion 12 is provided on the back surface of the flange portion 11, and is the portion to which a wire harness (not shown) is connected from the outside.
放熱フィン１３は、フランジ部１１の裏面において、コネクタ部１２が形成されていない領域の略全体にわたって立設された複数の柱状部分である。放熱フィン１３の形状としては、体積あたりの表面積を増加させて放熱性を向上させることができればよく、長板状、棒状、波板状などの各種形状としてよい。 The heat dissipation fins 13 are multiple columnar parts erected over substantially the entire area on the back surface of the flange portion 11 where the connector portion 12 is not formed. The shape of the heat dissipation fins 13 may be any shape that increases the surface area per volume and improves heat dissipation, and may be a long plate, rod, corrugated plate, or other shape.
光源保持部１４は、フランジ部１１の主面から立設された略円筒状の部分であり、その上面には光源部２０が搭載されている。側壁１５は、光源保持部１４の上端において、光源部２０の周りを囲むように延長された円筒の外周部分であり、複数の側壁１５内部に光源部２０が収容されて位置決めされている。端子保持部１７は、絶縁性樹脂で構成されて複数の端子１７ａを保持する部分である。ボンディングワイヤ１８は、光源保持部１４の上面で露出した端子１７ａと光源部２０上の端子部分とを電気的に接続する金属細線である。 The light source holding part 14 is a generally cylindrical part erected from the main surface of the flange part 11, and the light source part 20 is mounted on its upper surface. The side wall 15 is a cylindrical outer peripheral part that extends to surround the light source part 20 at the upper end of the light source holding part 14, and the light source part 20 is housed and positioned inside the multiple side walls 15. The terminal holding part 17 is a part made of insulating resin and holds multiple terminals 17a. The bonding wire 18 is a thin metal wire that electrically connects the terminal 17a exposed on the upper surface of the light source holding part 14 to the terminal part on the light source part 20.
図２は、本実施形態における光源部２０を示す模式斜視図である。光源部２０は、回路基板２１と、サブマウント２２およびＬＥＤ２３からなる発光素子を備えている。ここでは発光素子として、サブマウント２２上にＬＥＤ２３が搭載された例を示したが、ＬＥＤパッケージのみを発光素子として用いてもよく、ベアチップのＬＥＤを発光素子として用いてもよい。図１および図２では発光素子を３個配置した例を示したが、個数および配列はどのようなものでもよい。 Figure 2 is a schematic perspective view showing the light source unit 20 in this embodiment. The light source unit 20 includes a circuit board 21, a submount 22, and a light-emitting element consisting of an LED 23. Here, an example is shown in which an LED 23 is mounted on a submount 22 as the light-emitting element, but only an LED package may be used as the light-emitting element, or a bare chip LED may be used as the light-emitting element. Figures 1 and 2 show an example in which three light-emitting elements are arranged, but the number and arrangement may be any number.
回路基板２１は、中央に開口部２１ａが形成された略矩形の板状部材である。回路基板２１の上面には、配線パターン２４と、端子２４ａ，２４ｂが形成されており、配線パターン２４上に電子部品２５，２６が実装されている。また、端子２４ｂとサブマウント２２の端子とはボンディングワイヤ２７で電気的に接続されている。回路基板２１を構成する材料は限定されず、通常のプリント配線基板に用いられるガラスエポキシ樹脂等の樹脂材料やアルミナ等の金属材料を用いることができる。回路基板２１を構成する材料の熱伝導率は、ソケット部１０を構成する材料の熱伝導率よりも低くされている。回路基板２１は、裏面側に熱伝導性のグリースや接着剤を塗布して光源保持部１４の上面に貼り付けられている。 The circuit board 21 is a substantially rectangular plate-like member with an opening 21a formed in the center. A wiring pattern 24 and terminals 24a and 24b are formed on the upper surface of the circuit board 21, and electronic components 25 and 26 are mounted on the wiring pattern 24. The terminal 24b is electrically connected to the terminal of the submount 22 by a bonding wire 27. The material constituting the circuit board 21 is not limited, and resin materials such as glass epoxy resin used in ordinary printed wiring boards and metal materials such as alumina can be used. The thermal conductivity of the material constituting the circuit board 21 is set to be lower than the thermal conductivity of the material constituting the socket portion 10. The circuit board 21 is attached to the upper surface of the light source holding portion 14 by applying thermally conductive grease or adhesive to the back side.
サブマウント２２は、熱伝導性が良好な材料で構成された薄板状の部材であり、その表面に配線および端子が形成され、配線上にＬＥＤ２３が実装されている。ＬＥＤ２３は、電圧を印加されることで所定波長の光を発光する発光ダイオードであり、車両用灯具１００が前照灯である場合には白色を発光し、テールランプやストップランプである場合には赤色を発光する。 The submount 22 is a thin plate-like member made of a material with good thermal conductivity, with wiring and terminals formed on its surface, and the LEDs 23 mounted on the wiring. The LEDs 23 are light-emitting diodes that emit light of a specific wavelength when a voltage is applied to them, emitting white light when the vehicle lamp 100 is a headlamp, and emitting red light when the vehicle lamp 100 is a tail lamp or stop lamp.
配線パターン２４は、回路基板２１上に形成された金属膜をパターニングした回路配線であり、電子部品２５，２６が実装されてＬＥＤ２３の駆動回路を構成している。電子部品２５，２６は、ＬＥＤ２３を駆動するための駆動回路を構成する部品であり、抵抗やキャパシタ、インダクタンス、トランジスタ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等である。ボンディングワイヤ２７は、回路基板２１上の端子２４ｂとサブマウント２２の端子とを電気的に接続する金属細線である。 The wiring pattern 24 is a circuit wiring formed by patterning a metal film formed on the circuit board 21, and electronic components 25, 26 are mounted on it to form a drive circuit for the LED 23. The electronic components 25, 26 are components that form the drive circuit for driving the LED 23, and are resistors, capacitors, inductances, transistors, integrated circuits (ICs), etc. The bonding wire 27 is a thin metal wire that electrically connects the terminal 24b on the circuit board 21 to the terminal of the submount 22.
図３は、ソケット部１０の内部構造を示す透視図であり、図３の（ａ）は斜視図であり、図３の（ｂ）は正面図である。本実施形態のソケット部１０では、ソケット部１０の外殻であるハウジング１０ａが熱伝導性樹脂から構成され、その内部には金属板３０が埋設されている。予め成形した金属板３０を用意し、金型内に金属板３０を配置して熱伝導性樹脂をモールド成形することで、ソケット部１０が得られる。また、光源保持部１４の上面１９の略中央部分から金属板露出面３１が露出するように、ハウジング１０ａに金属板３０が埋め込まれている。 Figure 3 is a perspective view showing the internal structure of the socket unit 10, where (a) in Figure 3 is a perspective view and (b) in Figure 3 is a front view. In the socket unit 10 of this embodiment, the housing 10a, which is the outer shell of the socket unit 10, is made of thermally conductive resin, and a metal plate 30 is embedded inside it. The socket unit 10 is obtained by preparing a pre-formed metal plate 30, placing the metal plate 30 in a mold, and molding the thermally conductive resin. In addition, the metal plate 30 is embedded in the housing 10a so that the metal plate exposed surface 31 is exposed from approximately the center of the upper surface 19 of the light source holding unit 14.
金属板３０は折り曲げ加工されており、光源保持部１４の上面の近傍および側面近傍、フランジ部１１内部、放熱フィン１３内部に沿ってハウジング１０ａの熱伝導性樹脂に埋め込まれている。金属板３０のうち光源保持部１４の上面１９近傍に位置する領域には、金属板露出面３１と平坦部３２が形成されている。金属板露出面３１は、平坦部３２からプレス加工等により突出された部分であり、その表面は上面１９と略面一の位置で上面１９から露出している。平坦部３２は、上面１９に略平行に光源保持部１４内に埋め込まれている。金属板露出面３１の周囲はソケット部１０の外殻を構成する熱伝導性樹脂のハウジング１０ａにより上面１９として構成されている。 The metal plate 30 is bent and embedded in the thermally conductive resin of the housing 10a near the top and side surfaces of the light source holding part 14, inside the flange part 11, and inside the heat dissipation fins 13. In the area of the metal plate 30 located near the top surface 19 of the light source holding part 14, a metal plate exposed surface 31 and a flat part 32 are formed. The metal plate exposed surface 31 is a part that protrudes from the flat part 32 by pressing or the like, and its surface is exposed from the top surface 19 at a position approximately flush with the top surface 19. The flat part 32 is embedded in the light source holding part 14 approximately parallel to the top surface 19. The periphery of the metal plate exposed surface 31 is configured as the top surface 19 by the thermally conductive resin housing 10a that constitutes the outer shell of the socket part 10.
上面１９において金属板露出面３１が露出している位置と範囲は、図２に示した光源部２０の開口部２１ａに対応している。したがって、光源保持部１４の上面１９に光源部２０を搭載すると、開口部２１ａ内で金属板露出面３１が露出し、サブマウント２２およびＬＥＤ２３からなる発光素子が金属板露出面３１上に直接搭載される。本実施形態では金属板露出面３１上に、発光素子が搭載されることで、金属板３０と光源部２０とが熱伝導可能に接続されている。 The position and range where the metal plate exposed surface 31 is exposed on the upper surface 19 corresponds to the opening 21a of the light source unit 20 shown in FIG. 2. Therefore, when the light source unit 20 is mounted on the upper surface 19 of the light source holding unit 14, the metal plate exposed surface 31 is exposed within the opening 21a, and the light-emitting element consisting of the submount 22 and the LED 23 is mounted directly on the metal plate exposed surface 31. In this embodiment, the light-emitting element is mounted on the metal plate exposed surface 31, so that the metal plate 30 and the light source unit 20 are connected in a manner that allows thermal conduction.
本実施形態では、ＬＥＤ２３の発光によって生じた熱は、サブマウント２２から金属板露出面３１および金属板３０を介して、ソケット部１０の外殻を構成する熱伝導性樹脂のハウジング１０ａに伝達される。金属板３０は、ハウジング１０ａの熱伝導性樹脂よりも熱伝導率が高く、光源保持部１４の上面近傍から放熱フィン１３の内部にわたって設けられているため、光源部２０から伝わった熱を放熱フィン１３の内部へ素早く伝達でき、放熱フィン１３から効率良く光源部２０で発生した熱を放熱できる。 In this embodiment, heat generated by the light emission of the LED 23 is transferred from the submount 22 through the metal plate exposed surface 31 and the metal plate 30 to the housing 10a made of thermally conductive resin that constitutes the outer shell of the socket section 10. The metal plate 30 has a higher thermal conductivity than the thermally conductive resin of the housing 10a, and is provided from near the top surface of the light source holding section 14 to the inside of the heat dissipation fins 13, so that the heat transferred from the light source section 20 can be quickly transferred to the inside of the heat dissipation fins 13, and the heat generated by the light source section 20 can be efficiently dissipated from the heat dissipation fins 13.
ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂は、１０×１０－６／Ｋ以上３０×１０－６／Ｋ以下の流動方向（ＭＤ方向）の線膨張係数および３０×１０－６／Ｋ以上８０×１０－６／Ｋ以下の流動垂直方向（ＴＤ方向）の線膨張係数を備える樹脂材料である。ＭＤ方向とは、ハウジングの成形時に熱伝導性樹脂組成物の溶融物（溶融樹脂組成物）が金型に注入される際の流動方向を指す。ＴＤ方向は、ＭＤ方向に直交する方向である。 The thermally conductive resin constituting the housing 10a is a resin material having a linear expansion coefficient in the flow direction (MD direction) of 10×10 -6 /K or more and 30×10 -6 /K or less and a linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the flow (TD direction) of 30×10 -6 /K or more and 80×10 -6 /K or less. The MD direction refers to the flow direction when a melt of the thermally conductive resin composition (molten resin composition) is injected into a mold when molding the housing. The TD direction is a direction perpendicular to the MD direction.
本明細書における線膨張係数は、ＪＩＳ Ｋ７１９７：２０１２により規定される方法に従って測定される。測定装置としては、エスアイアイ・テクノロジー株式会社製ＥＸＳＴＡＲ６０００を使用できる。線膨張係数の評価は、測定温度範囲３０℃～１００℃、昇温温度５℃／分の条件で実施される。樹脂材料の種類は、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰ、ＰＣ、ＰＡなどの単一種類の材料や、ＰＣ／ＰＢＴなどの混合材料であってもよい。樹脂材料は、フィラーを含んでも良い。フィラーは、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＢＮなどの無機フィラーや炭素繊維であってもよい。 The linear expansion coefficient in this specification is measured according to the method specified by JIS K7197:2012. As a measuring device, an EXSTAR6000 manufactured by SII Technology Co., Ltd. can be used. The linear expansion coefficient is evaluated under the conditions of a measurement temperature range of 30°C to 100°C and a temperature rise rate of 5°C/min. The type of resin material may be a single type of material such as PET, PBT, PP, PC, PA, or a mixed material such as PC/PBT. The resin material may contain a filler. The filler may be an inorganic filler such as Al 2 O 3 , AlN, BN, or carbon fiber.
ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂のＭＤ方向の線膨張係数は、クラック発生抑制の観点から１３×１０－６／Ｋ以上でもよく、２２×１０－６／Ｋ以下でもよい。ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂のＴＤ方向の線膨張係数は、クラック発生抑制の観点から３８×１０－６／Ｋ以上でもよく、６８×１０－６／Ｋ以下でもよい。 The thermally conductive resin constituting the housing 10a may have a linear expansion coefficient in the MD direction of 13×10 −6 /K or more and 22×10 −6 /K or less from the viewpoint of suppressing cracking. The thermally conductive resin constituting the housing 10a may have a linear expansion coefficient in the TD direction of 38×10 −6 /K or more and 68×10 −6 /K or less from the viewpoint of suppressing cracking.
金属板３０は、ソケット部１０の外殻を構成する熱伝導性樹脂のハウジング１０ａよりも熱伝導率が高い金属で構成された部材であり、例えばアルミニウム板や銅板を用いることができる。放熱性の向上と車両用灯具１００の軽量化を図る場合には、アルミニウム板が好ましい。 The metal plate 30 is a member made of a metal with a higher thermal conductivity than the thermally conductive resin housing 10a that constitutes the outer shell of the socket portion 10, and may be, for example, an aluminum plate or a copper plate. When improving heat dissipation and reducing the weight of the vehicle lamp 100 are desired, an aluminum plate is preferable.
上記の特定の線膨張係数を備える熱伝導性樹脂によりソケット部１０のハウジング１０ａを構成することで、ハウジング１０ａと金属板３０との間のサーマルショックによるクラックの発生を抑制できる。 By constructing the housing 10a of the socket part 10 from a thermally conductive resin having the above-mentioned specific linear expansion coefficient, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to thermal shock between the housing 10a and the metal plate 30.
また、ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂は、１０ＧＰａ以上の曲げ弾性率を備えてもよい。当該曲げ弾性率を備える熱伝導性樹脂によりソケット部のハウジングを構成することで、ハウジングと金属板との間のサーマルショックによるクラックの発生をより抑制できる。また、当該熱伝導性樹脂の曲げ弾性率は、２５ＧＰａ以下でもよい。本明細書における曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１：２０１６またはＩＳＯ１７８により規定される方法に従って測定される。測定装置としては、株式会社島津製作所製オートグラフＡＧ－Ｘｐｌｕｓを使用できる。曲げ弾性率の評価は、５ｍｍ／ｍｉｎの試験速度条件で実施される。 The thermally conductive resin constituting the housing 10a may have a flexural modulus of 10 GPa or more. By forming the housing of the socket part from a thermally conductive resin having this flexural modulus, it is possible to further suppress the occurrence of cracks due to thermal shock between the housing and the metal plate. The flexural modulus of the thermally conductive resin may be 25 GPa or less. The flexural modulus in this specification is measured according to the method specified by JIS K7171:2016 or ISO178. As a measuring device, an autograph AG-Xplus manufactured by Shimadzu Corporation can be used. The flexural modulus is evaluated at a test speed of 5 mm/min.
また、回路基板２１が樹脂材料で構成される場合には、ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂は、１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下の面方向熱伝導率を備えても良い。回路基板２１が樹脂材料で構成されている場合には金属材料を使用する場合に比べて回路基板２１の熱伝導率が低くなる。また、投入電流値を制御することで基板の発熱を抑えることができる。回路基板２１を樹脂材料で構成し、投入電流値を制御することで基板の発熱を抑えた条件下では、ソケット部１０のハウジング１０ａに高い熱伝導率は必要ではないため、比較的低い面方向熱伝導率の熱伝導性樹脂を用いることで、コストを削減できる。また、面方向熱伝導率は７Ｗ／（ｍ・ｋ）以下としてもよく、５Ｗ／（ｍ・ｋ）以下としてもよい。 In addition, when the circuit board 21 is made of a resin material, the thermally conductive resin that makes up the housing 10a may have a surface-direction thermal conductivity of 10 W/(m·k) or less. When the circuit board 21 is made of a resin material, the thermal conductivity of the circuit board 21 is lower than when a metal material is used. In addition, heat generation in the board can be suppressed by controlling the input current value. Under conditions in which the circuit board 21 is made of a resin material and heat generation in the board is suppressed by controlling the input current value, high thermal conductivity is not required for the housing 10a of the socket part 10, so costs can be reduced by using a thermally conductive resin with a relatively low surface-direction thermal conductivity. In addition, the surface-direction thermal conductivity may be 7 W/(m·k) or less, or 5 W/(m·k) or less.
また、熱伝導性樹脂が１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の面方向熱伝導率を備えればジャンクション温度（Ｔｊ）の上昇を抑制でき、２．７Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の面方向熱伝導率を備えればジャンクション温度（Ｔｊ）の上昇を３℃以下にすることができることを、シミュレーションにより確認した。本明細書における面方向熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ１６１１：２０１０により規定される方法に従って測定される。測定装置としては、ネッチ・ジャパン株式会社製ＬＦＡ４６７ ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈを使用できる。面方向熱伝導率の評価は、レーザーフラッシュ法にて常温（２０℃）の条件で実施される。 It was also confirmed by simulation that if the thermally conductive resin has a surface-direction thermal conductivity of 1 W/(m·k) or more, the rise in the junction temperature (Tj) can be suppressed, and if the thermally conductive resin has a surface-direction thermal conductivity of 2.7 W/(m·k) or more, the rise in the junction temperature (Tj) can be kept to 3°C or less. In this specification, the surface-direction thermal conductivity is measured according to the method specified by JIS R1611:2010. As a measuring device, an LFA467 HyperFlash manufactured by Netzsch Japan Co., Ltd. can be used. The surface-direction thermal conductivity is evaluated at room temperature (20°C) using the laser flash method.
また、ハウジング１０ａを構成する熱伝導性樹脂は、１．６以下の比重を備えてもよい。比重が低いことで、当該車両用灯具を取り付ける部分に高い剛性を要求せずに当該車両用灯具を実装できる。 The thermally conductive resin that constitutes the housing 10a may have a specific gravity of 1.6 or less. The low specific gravity allows the vehicle lamp to be mounted without requiring high rigidity in the mounting portion.
以下、本発明に係る具体的な実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention are described below. Note that the present invention is not limited to these examples.
厚さ２ｍｍ、幅１２ｍｍ、長さ８０ｍｍ程度のプレートを凸形状に折り曲げて、特開２０１８－６３９０２号公報の図２および図４に開示される放熱板（１３）と同様の形状としたアルミニウム製の部材を、金型内に配置して表１および表２に示す例１から例１２の熱伝導性樹脂を注入してインサート成形することで、金属部材が樹脂部材で埋設されたサンプルを製造した。これらのサンプルについてサーマルショック試験を実施した。サーマルショック試験では、試験槽にサンプルを配置し、７０℃～－２０℃の温度変化を一定時間交互に繰り返し、これを８００サイクル行なった後、所定の時間保存した結果、外観不良がないものを合格、クラックが発生したものを不合格と判定した。結果を表１および表２に示す。 A plate with a thickness of about 2 mm, width of 12 mm, and length of about 80 mm was bent into a convex shape to form an aluminum member with a shape similar to that of the heat sink (13) disclosed in Figures 2 and 4 of JP 2018-63902 A. The aluminum member was placed in a mold and the thermally conductive resin of Examples 1 to 12 shown in Tables 1 and 2 was injected and insert molded to produce samples in which the metal member was embedded in the resin member. A thermal shock test was performed on these samples. In the thermal shock test, the samples were placed in a test tank and repeatedly subjected to temperature changes of 70°C to -20°C for a certain period of time. After 800 cycles of this, the samples were stored for a specified period of time. As a result, samples without any appearance defects were judged to pass, and samples with cracks were judged to fail. The results are shown in Tables 1 and 2.
例１の樹脂材料としては、株式会社カネカ製のＰＥＴをベース樹脂とする材料（製品名：ＨＰ５３４）を使用した。例２から例１２の樹脂材料としては表１および表２に記載の各ベース樹脂に、黒鉛０～４０ｗｔ％、無機系フィラー０～６０ｗｔ％配合したものを使用した。 The resin material used in Example 1 was a PET-based resin material manufactured by Kaneka Corporation (product name: HP534). The resin materials used in Examples 2 to 12 were those containing the base resins listed in Tables 1 and 2, with 0 to 40 wt% graphite and 0 to 60 wt% inorganic filler.
なお、例１から例１２の熱伝導性樹脂の線膨張係数は、エスアイアイ・テクノロジー株式会社製ＥＸＳＴＡＲ６０００を使用して、測定温度範囲３０℃～１００℃、昇温温度５℃／分の条件で評価された。例１から例１２の熱伝導性樹脂の曲げ弾性率は、株式会社島津製作所製オートグラフＡＧ－Ｘｐｌｕｓを使用して、５ｍｍ／ｍｉｎの試験速度条件で評価された。例１から例９の熱伝導性樹脂の面方向熱伝導率は、ネッチ・ジャパン株式会社製ＬＦＡ４６７ ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈを使用して、レーザーフラッシュ法にて常温（２０℃）の条件で評価された。例１０から例１２の熱伝導性樹脂の面方向熱伝導率は、製造会社より提供された数値を示す。 The linear expansion coefficients of the thermally conductive resins of Examples 1 to 12 were evaluated using an EXSTAR 6000 manufactured by SII Technology Co., Ltd., with a measurement temperature range of 30°C to 100°C and a temperature rise rate of 5°C/min. The flexural modulus of the thermally conductive resins of Examples 1 to 12 was evaluated using an Autograph AG-Xplus manufactured by Shimadzu Corporation, with a test speed of 5 mm/min. The planar thermal conductivity of the thermally conductive resins of Examples 1 to 9 was evaluated at room temperature (20°C) using a laser flash method using an LFA467 HyperFlash manufactured by Netzsch Japan Co., Ltd. The planar thermal conductivity of the thermally conductive resins of Examples 10 to 12 indicates the values provided by the manufacturers.
表１および表２から、１０×１０－６／Ｋ以上３０×１０－６／Ｋ以下のＭＤ方向の線膨張係数および３０×１０－６／Ｋ以上８０×１０－６／Ｋ以下のＴＤ方向の線膨張係数を備える樹脂材料を用いた例１から例６はサーマルショック試験に合格し、クラックの発生を抑制できることが確認された。 From Tables 1 and 2, it was confirmed that Examples 1 to 6, which used resin materials having a linear expansion coefficient in the MD direction of 10×10 −6 /K or more and 30×10 −6 /K or less and a linear expansion coefficient in the TD direction of 30×10 −6 /K or more and 80×10 −6 /K or less, passed the thermal shock test and were able to suppress the occurrence of cracks.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified, improved, etc. as appropriate. In addition, the material, shape, dimensions, values, form, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and not limited as long as they can achieve the present invention.
１００：車両用灯具、１０：ソケット部、１０ａ：ハウジング、１１：フランジ部、１２：コネクタ部、１３：放熱フィン、１４：光源保持部、１５：側壁、１６：係止部、１７：端子保持部、１７ａ，２４ａ，２４ｂ：端子、１８：ボンディングワイヤ、１９：上面、２０：光源部、２１：回路基板、２１ａ：開口部、２２：サブマウント、２３：ＬＥＤ、２４：配線パターン、２５：電子部品、２７：ボンディングワイヤ、３０：金属板、３１：金属板露出面、３２：平坦部 100: Vehicle lamp, 10: Socket portion, 10a: Housing, 11: Flange portion, 12: Connector portion, 13: Heat dissipation fin, 14: Light source holding portion, 15: Side wall, 16: Locking portion, 17: Terminal holding portion, 17a, 24a, 24b: Terminal, 18: Bonding wire, 19: Top surface, 20: Light source portion, 21: Circuit board, 21a: Opening, 22: Submount, 23: LED, 24: Wiring pattern, 25: Electronic component, 27: Bonding wire, 30: Metal plate, 31: Exposed surface of metal plate, 32: Flat portion
Claims (4)
前記回路基板は、前記発光素子を駆動するための前記回路基板上に形成された配線パターンと、前記配線パターンに実装された電子部品と、を有し、
前記発光素子は、前記回路基板の前記配線パターンに電気的に接続されて前記ソケット部に搭載されており、
前記ソケット部は、熱伝導性樹脂から構成されるハウジングと、前記ハウジングに埋め込まれた金属板と、を有し、
前記金属板は、前記ハウジングから部分的に露出して、熱伝導可能に前記光源部と接続されており、
前記熱伝導性樹脂が、１０×１０－６／Ｋ以上３０×１０－６／Ｋ以下の流動方向の線膨張係数および３８×１０－６／Ｋ以上８０×１０－６／Ｋ以下の流動垂直方向の線膨張係数を備える、車両用灯具。 A vehicle lamp including a light source unit having a light emitting element and a circuit board, and a socket unit for mounting the light source unit,
the circuit board has a wiring pattern formed on the circuit board for driving the light emitting element, and an electronic component mounted on the wiring pattern,
the light emitting element is electrically connected to the wiring pattern of the circuit board and mounted on the socket portion,
The socket portion has a housing made of a thermally conductive resin and a metal plate embedded in the housing,
the metal plate is partially exposed from the housing and is connected to the light source unit in a thermally conductive manner;
The thermally conductive resin has a coefficient of linear expansion in a flow direction of 10×10 −6 /K or more and 30×10 −6 /K or less, and a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the flow direction of 38 ×10 −6 /K or more and 80×10 −6 /K or less.
請求項１に記載の車両用灯具。 The thermally conductive resin has a flexural modulus of 10 GPa or more.
2. A vehicle lamp according to claim 1.
前記熱伝導性樹脂が、１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下の面方向熱伝導率を備える、請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。 The circuit board is made of a resin material,
3. The vehicular lamp according to claim 1, wherein the thermally conductive resin has a planar thermal conductivity of 10 W/(m·k) or less.
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