JP2000353826A - Hybrid integrated circuit device and light irradiating device - Google Patents

Hybrid integrated circuit device and light irradiating device

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JP2000353826A
JP2000353826A JP16250699A JP16250699A JP2000353826A JP 2000353826 A JP2000353826 A JP 2000353826A JP 16250699 A JP16250699 A JP 16250699A JP 16250699 A JP16250699 A JP 16250699A JP 2000353826 A JP2000353826 A JP 2000353826A
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Susumu Ota
Noriaki Sakamoto
Hisashi Shimizu
則明 坂本
晋 太田
永 清水
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Sanyo Electric Co Ltd
三洋電機株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat radiation characteristic of a light projecting device where a light-emitting element is fitted to a printed board, while light emission efficiency is improved and size and weight are reduced. SOLUTION: A Cu pattern coated with Ni is formed on a metal substrate 11, over which light-emitting elements LED1-LED(N) are mounted in a serial circuit, and the metal substrates SUBs connected in series are connected in parallel. Since Ni is superior in corrosion resistance and light-reflection efficiency, the substrate surface itself can be utilized as a reflecting plate. Forming a lens at each light-emitting element improves an emission efficiency. A constant-current circuit is mounted for each metal substrate SUB.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、混成集積回路装置であり、また発光素子を複数個実装させた光照射装置に関するものである。 The present invention relates is a hybrid integrated circuit device and to an optical irradiation device with a plurality mounting the light-emitting element.

【0002】 [0002]

【従来の技術】まず光を大量に照射する必要がある場合、一般には電灯等が用いられている。 BACKGROUND OF THE INVENTION First case it is necessary to irradiate the light in large amounts, are typically lamp or the like is used. しかし、軽薄短小および省電力を目的として、図7の様にプリント基板1に光素子2を実装させる場合がある。 However, the purpose of weight and size and power saving, there is a case of mounting optical element 2 on the printed board 1 as shown in FIG.

【0003】この光素子は、半導体で形成された発光ダイオード(Light Emitting Diode)が主ではあるが、他に半導体レーザ等も考えられる。 [0003] The optical element is a semiconductor in the formed light-emitting diode (Light Emitting Diode) is in the main, a semiconductor laser or the like is also conceivable to another.

【0004】この発光ダイオード2は、2本のリード3,4が用意され、一方のリード3には、発光ダイオードチップ5の裏面(アノードまたはカソード)が半田等で固着され、他方のリード4は、前記チップ表面の電極(カソードまたはアノード)と金属細線6を介して電気的に接続されている。 [0004] The light emitting diode 2 is two leads 3 and 4 prepared in the one lead 3 is secured rear surface of a light-emitting diode chips 5 (anode or cathode) of a solder or the like, the other lead 4 It is electrically connected to the electrode of the chip surface (cathode or anode) via a metal wire 6. また前記リード3,4、チップ5 Further the leads 3,4, chips 5
および金属細線6を封止する透明な樹脂封止体7がレンズも兼ねて形成されている。 And a transparent resin sealing body 7 for sealing the metal wire 6 is formed also functions as a lens.

【0005】一方、プリント基板1には、前記発光ダイオード2に電源を供給するための電極8,9が設けられ、ここに設けられたスルーホールに前記リードが挿入され、半田等を介して前記発光ダイオード2が実装されている。 On the other hand, the printed circuit board 1, the light emitting diode 2 electrodes 8 and 9 for supplying power is provided, the lead is inserted in a through hole provided herein, the via solder or the like light emitting diode 2 is mounted.

【0006】例えば、特開平9−252651号公報には、この発光ダイオードを用いた光照射装置が説明されている。 [0006] For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-252651, the light irradiation device is described using the light-emitting diode.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した発光素子2は、樹脂封止体7、リード3,4等が組み込まれたパッケージで成るため、実装された基板1のサイズ、重量が大きい問題があった。 However [0007] light-emitting element 2 described above, the resin sealing body 7, since made in package leads 3,4 and the like is incorporated, implemented size of the substrate 1, a large weight problem was there. また基板自身の放熱性が悪いために、装置全体として温度上昇を来す問題があった。 Also due to poor heat dissipation of the substrate itself, there is a problem of causing a rise in temperature as a whole unit. そのため、発光素子である半導体チップ自身も温度上昇し、駆動能力を低下させる問題があった。 Therefore, the semiconductor chip itself is a light emitting element also increases the temperature, there is a problem of lowering the driving capability.

【0008】また発光ダイオード5は、チップの側面からも光が発光し、基板1側に向かう光が存在する。 [0008] emitting diode 5 may emit light from the side surface of the chip, the light is present toward the substrate 1 side. しかし基板1がプリント基板で成るため、効率の高い照射ができない問題もあった。 However, since the substrate 1 is made of a printed circuit board, there is high irradiation can not issue efficient.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に鑑みて成され、第1に、(N+1)個の電極間にN個の発光ダイオードを直列接続し、(N+1)個の電極で前記金属基板の全領域をカバーするように形成することで解決するものである。 The present invention SUMMARY OF] is made in view of the problems described above, first, the N light-emitting diodes connected in series between the (N + 1) pieces of electrodes, (N + 1) pieces of electrodes in solves by forming so as to cover the entire area of ​​the metal substrate.

【0010】第2に、発光ダイオードを封止した凸状の光透過樹脂でレンズ機能を持たせ、効率の高い光発射を実現している。 [0010] Second, light-emitting diodes to have a lens function in sealed convex light transmitting resin, is realized efficient light emitter.

【0011】第3に、電極は耐酸化性の金属で且つ光沢性があるもの、例えばNi、Auまたは白金、銀等を利用し、金属基板自身を効率の高い反射板としている。 [0011] Thirdly, the electrodes which have and gloss in oxidation resistance of metal, for example Ni, Au, or Pt, using silver or the like, and the metal substrate itself with high efficiency reflector.

【0012】第4に、第1のラインと前記第2のラインとの間に、N個の発光ダイオードが直列接続されて実装された混成集積回路装置を複数個並列接続し、前記第1 [0012] Fourth, between the first line and the second line, the hybrid integrated circuit device in which N light-emitting diodes are mounted is connected in series with a plurality parallel connection, said first
のラインと前記混成集積回路装置の間、または第2のラインと前記混成集積回路装置の間に前記発光ダイオードの電流を制御する定電流回路を設ける事で解決するものである。 Solves between lines and the hybrid integrated circuit device or the second lines and the hybrid integrated circuit by providing a constant current circuit for controlling a current of said light emitting diode during the device.

【0013】発光ダイオードは、そこに流れる電流容量により明るさが異なる。 [0013] emitting diodes, the brightness varies depending on the current capacity flowing therethrough. 特に並列接続させると、コンタクト抵抗の違いから、抵抗値の小さいものに電流が集中する問題がある。 When the particular parallel connection, the difference in contact resistance, current to those small resistance value, there is a problem to focus. そこでN個の発光ダイオードを直列接続させれば、このN個の発光ダイオードに流れる電流は全て同じになる。 So if ask the N light-emitting diodes connected in series, current flowing through the N light-emitting diode is all the same. しかし1個でも破壊すると、金属基板上の発光ダイオードは、全て動作不能となるため、N個の発光ダイオードが実装された金属基板を並列に接続した。 However, even destroy a single light emitting diode on the metal substrate, since all inoperative, connecting the metal substrate is N light-emitting diodes mounted in parallel. また金属基板間で抵抗値が異なるため、電流集中が発生するため、金属基板それぞれに定電流回路を設けた。 The resistance values ​​are different for between the metal substrate, since the current concentration occurs, provided a constant current circuit to the respective metal substrates.

【0014】第5に、定電流回路を金属基板の一領域に実装させる事で解決するものである。 [0014] Fifth, it solves in that for implementing a constant current circuit to a region of the metal substrate.

【0015】第6に、金属基板を、別途熱伝導率の高い実装基板に装着させる事で解決するものである。 [0015] Sixth, a metal substrate, solves in letting mounted separately high mounting substrate thermal conductivity.

【0016】第7に、実装基板は水冷され、この水冷で要した水は、前記発光ダイオードの光で光合成をしている植物の育成用水とする事で解決するものである。 [0016] Seventh, the mounting substrate is water-cooled, water required in this water cooling is to solve it by the water for raising plants are photosynthesis by light of said light emitting diode.

【0017】第8に、混成集積回路装置には、前記発光ダイオードの光量を検知する検知手段を設けられ、所定の光量となるように制御回路が設けられる事で解決するものである。 [0017] Eighth, the hybrid integrated circuit device, provided with detection means for detecting a light amount of said light emitting diodes, solves in that the control circuit is provided so as to have a predetermined light amount.

【0018】またAl主材料とする基板を採用することで、放熱性、軽重量性、加工性を実現でき、性能の向上を実現できるばかりか、光照射装置としての実装性も向上させることができる。 [0018] By employing a substrate for the Al main material, heat dissipation, lightweight property, can achieve workability, not only we can realize improved performance, also be improved mountability of the light irradiation device it can.

【0019】 [0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する前に、図4の発光ダイオード15の並列接続について説明する。 Before describing the embodiment of the embodiment of the present invention will be described in parallel connection of the light emitting diode 15 of FIG. また並列、直列の違いはあるが、実装構造は、基本的には、以下に述べる構造と同じである。 The parallel, there is a series of differences, the mounting structure is basically the same as the structure described below.

【0020】まず例えばプレスにより打ち抜かれた金属から成る混成集積回路基板11がある。 [0020] First example is hybrid integrated circuit board 11 made of stamped metal by press. この混成集積回路基板11は、Al、CuやFe等が考えられる。 The hybrid IC substrate 11, Al, Cu and Fe or the like.

【0021】ここで混成集積回路基板として金属基板を用いた理由は、発光素子から発生する熱を効率良く外部に放出する事、発光素子の温度上昇を防止することにより、駆動能力を向上させる事、また基板の平坦性から上方に向かって発光される光以外の光を効率よく反射させて上方へ向かわせる事、また実装上のビス止め孔加工、 The reason for using a metal substrate as a hybrid integrated circuit board where the heat generated from the light emitting device efficiently be released to the outside by preventing the temperature rise of the light emitting element, possible to improve the drivability , also possible to direct the light other than the light emitted upward from the flatness of the substrate efficiently is reflected upward, and screwing hole processing on implementation,
放物面等の湾曲加工性等に優れる事等からである。 It is from that like having excellent bending workability of the paraboloid and the like. またセラミックやプリント基板も考えられるが、セラミック基板は、衝撃に弱く、またプリント基板は、放熱性の点で劣る。 Also conceivable ceramic or printed circuit board, but the ceramic substrate is weak in shock and the printed circuit board is inferior in terms of heat dissipation. しかしこれらも必要によっては、当然採用されても良い。 But some need these, it may be naturally adopted.

【0022】本発明では、加工性、軽量性が考慮されてAlが採用されている。 [0022] In the present invention, workability, are light weight consider Al is employed. この場合、その表面は、絶縁性向上から、陽極酸化により酸化物が形成され、この上に絶縁性樹脂12が形成されてもよい。 In this case, the surface of an insulating improvement, oxide is formed by anodic oxidation, an insulating resin 12 on this may be formed. また前記酸化膜は省略されても良い。 Also, the oxide film may be omitted. ここで混成集積回路基板11は、導電性を有するため、この上に設けられる第1の電極1 Here hybrid integrated circuit substrate 11, because of its conductivity, a first electrode provided on the 1
3、第2の電極14との短絡を考慮し全面に絶縁性樹脂12が被着されている。 3, the insulating resin 12 is deposited on the entire surface considering a short circuit between the second electrode 14.

【0023】ここでこの絶縁性樹脂膜12は、発光ダイオードから発生する熱を金属基板11に伝達させる場合、熱抵抗材料となる。 [0023] The insulating resin film 12 here, when to transmit the heat generated from the light emitting diode on the metal substrate 11, a heat resistant material. そのため、できるだけその熱抵抗を下げるため、Si酸化膜、酸化アルミニウム等のフィラーを混入させた絶縁性樹脂を採用する。 Therefore, to reduce as much as possible the thermal resistance, Si oxide film, employing a filler insulating resin is mixed, such as aluminum oxide.

【0024】また電極13、14は、例えばCu箔より成り、配線、チップのランド、ボンデイング用のパッド、必要によっては外部リード用の固着パッド等として機能し、第1の電極13にはベアの発光ダイオード15 [0024] electrodes 13 and 14, for example made of Cu foil, wire, chip lands, pads for bonding, and functions as a fixing pads for external leads necessary, the first electrode 13 of the bare light-emitting diode 15
が設けられる。 It is provided. ここで発光ダイオードチップの裏面は、 Wherein the back surface of the light emitting diode chip,
カソードタイプとアノードタイプの2種類があり、図1 There are two types of cathode type and anode type, FIG. 1
では、カソードタイプである。 In a cathode type. これは電源の向きを変えるだけで、アノードタイプも実現できる。 This is only by changing the power direction of, the anode type can also be realized.

【0025】ここで金属基板は、光照射装置として機能させるため、発光ダイオード15を複数個点在させ、これらの駆動回路は、外付けで実現しているが、これら駆動回路を金属基板11に実装させても良い。 [0025] Here, the metal substrate is to function as a light irradiation device, a light emitting diode 15 is a plurality dotted these drive circuits, although implemented by an external, these drive circuits to the metal substrate 11 it may be implemented. この場合、 in this case,
基板の周辺、特に角部およびその近傍に配線、ランド、 The periphery of the substrate, particularly the corners and lines in the vicinity of the land,
ボンデイング用のパッド、外部との電気的接続パッド等がパターニングされ、配線間はチップコンデンサ、チップ抵抗および印刷抵抗等の部品、トランジスタ、ダイオード、IC等が設けられて実現される。 Bonding a pad, is electrically connected to pads or the like is patterned with an external wiring between the chip capacitor, chip resistor and parts of the printed resistors, transistors, diodes, IC, etc. are realized is provided. ここでは、パッケージされた素子が実装されても良いが、ベアチップの方が、放熱性、実装面積の点から優れる。 Although packaged device may be mounted, towards the bare chip, heat dissipation is excellent in terms of footprint. これらは、全てを総称して回路素子と呼ぶ。 These are referred to as circuit elements are collectively all.

【0026】この回路素子は半田や銀ペースト等を介して電気的に固着され、あるいは印刷抵抗がスクリーン印刷等で形成されている。 [0026] The circuit element is electrically fixed via solder or silver paste or the like, or printing resistance is formed by screen printing or the like. また中には、前記半導体チップと配線を電気的に接続するため、チップ上の電極とボンディング用パッドとの間には金属細線17が電気的に接続され、パッドには、必要があれば、半田を介して外部リードが電気的に接続されている。 Some also for electrically connecting the wiring to the semiconductor chip, the thin metal wires 17 are electrically connected between the electrode and the bonding pad on the chip, the pad, if necessary, external lead via a solder is electrically connected. また実装上の問題から、基板の両側に少なくとも2個のビス止め孔が設けられても良い。 Also from implementation issues, at least two screws holes may be provided on both sides of the substrate.

【0027】また金属基板11上のCuのパターンは、 Further pattern of Cu on the metal substrate 11,
絶縁性フレキシブルシートに貼り合わされ、このフレキシブルシートが混成集積回路基板に貼り合わされる事で実現されても良い。 Bonded to the insulating flexible sheet, the flexible sheet may be realized by being bonded to the hybrid IC substrate.

【0028】更に図1の具体的構造を説明する。 Furthermore illustrating a specific structure of FIG.

【0029】前述したとおり、金属基板11の全面には絶縁性樹脂12の膜が被着され、図では、前述した駆動回路が実装されない為、金属基板11を二分するように二つの電極13、14が設けられている。 [0029] As described above, the entire surface of the metal substrate 11 is film of the insulating resin 12 is deposited, in the figure, since the driving circuit described above is not implemented, the two electrodes 13 so as to divide the metal substrate 11, 14 is provided. もちろんショートが考慮され、お互い所定の間隔で離間されている。 Of course short it is considered and are spaced from each other a predetermined distance.

【0030】この第1の電極13、第2の電極14は、 [0030] The first electrode 13, second electrode 14,
Cuの表面にNiが被着されている。 Ni is deposited on the surface of Cu. Cuの酸化防止、 The prevention of oxidation of Cu,
および酸化により光反射効率が低下するため、比較的酸化されにくく、光反射性に優れ、また金属細線とのボンディング性が考慮され、光沢性のあるNiやAuが採用されている。 And the light reflection efficiency is lowered by oxidation, difficult to be relatively oxidized, excellent in light reflectivity and bonding of thin metal wires are taken into account, a gloss Ni and Au is employed. またここでは、コストの面からNiが採用され、金属基板11全域は、実質光沢性のあるNiが被着され、光反射板として活用される。 Also here is Ni is employed in terms of cost, the metal substrate 11 throughout the Ni with substantial gloss is deposited, is used as a light reflection plate. またボンディングポイントのみ、ボンディング可能な材料(Al、Ni、 The bonding points only, bondable material (Al, Ni,
Cu、Au)が形成され、それ以外を銀や白金でカバーしても良い。 Cu, Au) is formed, the other may be covered with silver or platinum.

【0031】一方、Niが採用された場合、ベアチップ状の発光ダイオード15は、第1の電極13とのコンタクト抵抗が考慮され、図6の様に固着領域のNi18が取り除かれ、銀ペーストや半田等の導電性固着材16を介してCuと電気的に固着される。 On the other hand, if Ni is adopted, a bare chip of a light-emitting diode 15 is the contact resistance is considered the first electrode 13, Ni18 anchoring region as in FIG. 6 is removed, a silver paste or solder Cu and is electrically secured via the conductive adhesive material 16 and the like. また発光ダイオード15と第2の電極14は、チップ表面の電極と金属細線17を介して接続されている。 The light emitting diode 15 and the second electrode 14 is connected through the electrode and the metal thin wire 17 of the chip surface. 一般に、金属細線としてAlが採用される場合は、超音波を使ったボンディングでNiと接続することができる。 In general, if the Al is employed as a thin metal wires can be connected with Ni by bonding using ultrasonic waves.

【0032】更には、少なくとも発光ダイオード15を封止するように光透過性の樹脂19が設けられる。 Furthermore, the light-transmissive resin 19 is provided so as to seal at least a light-emitting diode 15. これはレンズとして採用するものであり、効率良く基板から上方に発射させるため、凸状に形成されている。 This is intended to be adopted as a lens, to fire efficiently from the substrate upwardly is formed in a convex shape. レンズ19の材料は、光に対して透明な樹脂であれば良く、ここではシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が採用される。 Material of the lens 19 may be a transparent resin to light, wherein the silicone resin or epoxy resin or the like is employed.
両者は、共に加熱硬化型で、加熱硬化時の粘度が小さいため、レンズとして好ましい半球形状に安定して形成できない問題がある。 Both, both in thermosetting, the viscosity at the time of heat curing is small, the preferred hemispherical shape as the lens has a problem that can not be stably formed. シリコーン樹脂は、元々液状で、加熱硬化時もその粘度は、あまり変わらない。 Silicone resin, originally liquid, its viscosity during heating and curing is not much. またエポキシ樹脂は、加熱硬化時にその粘度が低下する。 The epoxy resin, the viscosity decreases during heat curing. そのため、本発明では、図4のように、発光ダイオード15を囲むように、流れ防止手段20を形成している。 Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4, so as to surround the light emitting diode 15 forms a flow prevention means 20.

【0033】エポキシ樹脂は、熱により徐々に黄変するが、シリコーン樹脂は、この変色が少ない。 The epoxy resin is gradually yellowing by heat, the silicone resin is less this discoloration. またエポキシ樹脂は、濡れ性が良く、逆にシリコーン樹脂は、はじきやすい性質を持つ。 The epoxy resin has good wetting properties, silicone resins Conversely, with easy repelling properties. また硬化後のシリコーン樹脂は、 The silicone resin after curing,
ゴム状またはゲル状であり、エポキシ樹脂に比べて回路素子の接続手段である金属細線へのストレスが少ない。 Rubbery or gel, less stress to the thin metal wire is a means for connecting circuit elements in comparison with the epoxy resin.

【0034】つまり流れ防止手段としてシリコーン樹脂を使うと、ここに貯められた樹脂(シリコーン樹脂やエポキシ樹脂)は、はじきやすく表面張力によりレンズ状に形成される。 [0034] That Using a silicone resin as the flow prevention means, here pooled obtained resin (silicone resin or epoxy resin) is formed in a lens shape by easily repelled surface tension. 逆にエポキシ樹脂を流れ防止手段として使用すると濡れ性が良いため、レンズ形状になりにくい。 For better wettability when used as a prevention means flow epoxy resin Conversely, less likely to lens shape. このレンズは、約100度〜150度で仮硬化し、 This lens is provisionally cured at about 100 degrees to 150 degrees,
再度150度1時間で完全硬化させる。 It is completely cured again 150 degrees for 1 hour.

【0035】図4では、レンズのサイズにより、金属細線17の途中から第2の電極14との接続部までを樹脂封止体で覆わず構成しているが、また図5の様に完全に覆っても良い。 [0035] In Figure 4, the size of the lens, from the middle of the thin metal wires 17 to the connection portion of the second electrode 14 but is configured not covered with the resin sealing body, also completely as in Fig. 5 it may be covered. 完全に覆えば、光集光能力の向上と同時に金属細線の接続部の信頼性も向上させることができるからである。 If fully Ooe, the reliability of the connection portion of the improvement at the same time the metal thin wires of the light condensing capability is because it is possible to improve.

【0036】更には、図2のように、レンズを2段に形成しても良い。 Furthermore, as in FIG. 2, the lens may be formed in two stages. これはレンズの指向性を高めるために実施されている。 This is performed in order to increase the directivity of the lens. ここでは、二段にするため、第1のレンズ21、第2のレンズ22は、ともに濡れ性の少ないシリコーン樹脂が採用されている。 Here, in order to two-stage, first lens 21, second lens 22, both wettability less silicone resin is employed. 特に第2のレンズ22 Especially the second lens 22
は、第1のレンズ21に対して濡れ性が悪くなければレンズ形状が実現できないからである。 This is because the lens shape if there are no poor wettability to the first lens 21 can not be realized.

【0037】この場合、第1のレンズ21として、シリコーン樹脂から成る流れ防止手段20にシリコーン樹脂を凸状に塗布し、レンズ形状を維持しながら、約100 [0037] In this case, as the first lens 21, the flow prevention means 20 made of a silicone resin was applied to a silicone resin in a convex shape, while maintaining the lens shape, approximately 100
度〜150度、30秒程度で仮硬化し、更にこの上に第2のレンズとしてシリコーン樹脂を塗布する。 Degrees to 150 degrees, and temporarily cured in about 30 seconds, further coating a silicone resin as the second lens thereon. この際も、仮硬化を行い、条件は前回と同じである。 Also at this time, it performs a temporary curing, conditions are the same as last time. そして最後に約150度、1時間で完全硬化を行う。 Finally about 150 degrees, a complete cure in 1 hour.

【0038】このように二段のレンズにすると、発射される光の指向性が優れ、光の発射効率が向上する。 [0038] When the lens of the thus two-stage, the directivity of the emitted light being excellent, firing efficiency of light is improved. また両者共に、光が通過するため、フィラーは、混入されない方がよい。 Further Both, the light passes, filler, better not be mixed.

【0039】一方、通称半田レジストと呼ばれる樹脂膜を電極13、14を含み全面に形成することがある。 On the other hand, it may form a resin film commonly called solder resist on the entire surface including the electrodes 13 and 14. この場合、できるだけ光沢性のある膜を選択すれば、Ni In this case, by selecting the possible gloss of certain film, Ni
と同様に反射膜として活用できる。 It can be used as well as the reflection film and. ただし、発光ダイオードの固着領域、金属細線の接続部は、当然取り除かれる。 However, fixing region of the light-emitting diode, the connection portion of the thin metal wire is of course removed. 透明であれば、Niが主たる反射剤として機能し、 If transparent, Ni functions as a main reflecting agent,
色が付いているようならば、できるだけ反射効率の優れた白から成る膜が好ましい。 If As is colored, film made of excellent white as possible reflection efficiency is preferred.

【0040】以上、図1は、第1の電極13と第2の電極14との間に、発光ダイオード15…が並列接続されているものである。 [0040] Thus, Figure 1, between the first electrode 13 and second electrode 14, in which the light emitting diode 15 ... are connected in parallel. 第2の電極14表面がNiを採用しているため、またダイボンドしているため、この並列タイプは、金属細線17のコンタクト抵抗、チップのコンタクト抵抗がばらつく。 Since the second electrode 14 surface adopts Ni, also because of the die-bonded, the parallel type, the contact resistance of the metal thin wires 17, the contact resistance of the chip varies. 従って、数ある発光ダイオード15の内、コンタクト抵抗の少ない発光ダイオードに電流が集中し、特定の発光ダイオードが異常に明るかったり、また破壊に至ったりする問題があった。 Thus, among the many light-emitting diodes 15, current is concentrated to a small light-emitting diode contact resistance, is or abnormally bright particular light-emitting diodes, also has a problem that or leading to destruction.

【0041】そのため図1のように、電極30と電極3 [0041] Therefore, as in FIG. 1, the electrode 30 and the electrode 3
1との間に発光ダイオード15…を直列接続させ、発光ダイオード15…に通過する電流値を一定にさせた。 1-emitting diodes 15 are caused to serially connected between, and the current value passing through the light emitting diode 15 ... is constant.

【0042】ここで前説明と同様に、電極を金属基板の実質全域に配置させて反射板とすること、レンズを採用すること、ダイボンド領域のNiを取り除く等のポイントは、本発明でも採用される。 [0042] As before described herein, it an electrode and reflection plate is arranged substantially entire area of ​​the metal substrate, adopting the lens, the point of such removing Ni of the die bonding area, are employed in the present invention that.

【0043】電極30、電極31との間には、10枚の電極が形成され、まず1番目の電極E1に発光ダイオードLED1のカソード(またはアノード)と成るチップ裏面を固着し、アノード(またはカソード)側の電極と2番目の電極E2を金属細線17で接続している。 The electrodes 30, between the electrodes 31, is formed ten electrodes, fixed to the back surface of the chip is first made with the first electrode E1 to the cathode of the light emitting diode LED1 (or anode), anode (or cathode ) side of the electrode and the second electrode E2 are connected by thin metal wires 17. また2番目の電極E2には、2番目の発光ダイオードLED Also the second electrode E2, the second light emitting diode LED
2のチップ裏面が固着され、チップ表面の電極と3番目の電極E3が金属細線で接続している。 2 back surface of the chip is fixed, the electrode and the third electrode E3 of the chip surface are connected by a metal thin wire. 更には、3番目の電極E3には、3番目の発光ダイオードLED3のチップ裏面が固着され、チップ表面の電極と4番目の電極E4が接続される。 Furthermore, the third electrode E3 is secured is a third light emitting diode LED3 back surface of the chip, the electrode and the fourth electrode E4 of the chip surface are connected. この用にして、順々に直列接続され、N番目の電極E(N)にはN番目の発光ダイオードLED(N)のチップ裏面が接続され、最終的にはチップ表面の電極と(N+1)番目の電極E(N+1)の電極が金属細線を介して接続される。 In this use, one after the other in series connection, to the N-th electrode E (N) is connected to the N-th light-emitting diode chip back surface of the LED (N), eventually the electrode of the chip surface (N + 1) th electrode of the electrode E (N + 1) is connected via a thin metal wire. このような接続形態を繰り返して直列接続が実現されている。 It is realized connected in series by repeating such connection form. この場合も、 In this case also,
銅箔から成る電極を反射板とするため、E1〜E(N+ To the electrodes made of copper foil and the reflector, E1~E (N +
1)の電極表面にはNiが被覆され、基板全域を実質反射板とするために、(N+1)個の電極で完全に覆われるようにパターニングされている。 The electrode surface of 1) Ni is coated, to the entire substrate with substantially reflector is patterned so as to completely cover at (N + 1) pieces of electrodes. もちろんそれぞれがパターン的に分離されるように若干の隙間はある。 Of course, each there are some gaps to be patterned separated.

【0044】この構造によれば、直列接続された発光ダイオードのそれぞれに流れる電流は、理論的には同じ値を取るので、全ての発光ダイオードは、同じように光る。 According to this structure, the current flowing in each of the serially coupled LEDs, because theoretically the same value, all the light emitting diodes shines in the same way.

【0045】ところが、途中のどれかが破壊され、電流が流れなくなると、全ての発光ダイオードは、発光を停止してしまう。 [0045] However, destroyed one of halfway, the current stops flowing, all the light emitting diodes, thereby stopping the emission.

【0046】そのため、図2の様に、整流回路40から出力されたVcライン41とGNDライン42との間に図1の基板を並列接続させている。 [0046] Therefore, as in FIG. 2, the substrate of FIG. 1 is connected in parallel between the Vc line 41 and the GND line 42 output from the rectifier circuit 40.

【0047】本来、110個(M個)の発光ダイオードで光照射装置を実現したい場合、10(S)分割し、1 [0047] Essentially, if you want to realize a light irradiation device in the light emitting diode 110 amino (M number), 10 (S) is divided, 1
1(M/S)個の発光ダイオードが直列接続された金属基板を10(S)枚用意し、これを並列接続する。 1 (M / S) pieces of light emitting diodes a metal substrate that is connected in series with 10 (S) Like prepared, which are connected in parallel. また金属基板それぞれには、少なくとも定電流回路が設けられることで、全ての発光ダイオードの電流容量を統一させることができる。 Further, each metal substrate, by at least a constant current circuit is provided, it is possible to unify the current capacity of all the light emitting diodes. 図4でも、定電流回路を採用できるが、この場合、発光ダイオードの入力側または出力側に設けなければ成らず、定電流回路が110(M)個必要となる。 Also in FIG. 4, and may be selected from constant current circuit, in this case, not to be provided on the input side or output side of the light-emitting diode, the constant current circuit is 110 (M) number required. しかし図2では、10(S)個ですみ、コスト的にも有利となる。 However, in Figure 2, the corner at 10 (S) number, also advantageous in terms of cost.

【0048】図2では、発光ダイオードが直列接続されて実装された基板SUB1、SUB2…SUB(S)を別途金属基板等の実装基板に実装し、それぞれの基板S [0048] In Figure 2, the light emitting diode is mounted on a mounting substrate separately metal substrates such as a substrate SUB1 which is mounted to be connected in series, SUB2 ... SUB (S), each of the substrates S
UB1、SUB2…に定電流回路C1、C2…が設けられている。 UB1, SUB2 ... to the constant current circuit C1, C2 ... are provided.

【0049】この定電流回路は、一例であり、他の回路でも良い。 [0049] The constant current circuit is one example, but may be other circuits. 図では、NPN型Tr1のコレクタが電極3 In the figure, the collector of an NPN Tr1 electrodes 3
1(E1)と接続され、エミッタは、抵抗R2を介してGNDライン42と接続されている。 Is connected to the 1 (E1), the emitter is connected to the GND line 42 through a resistor R2. またTr1のコレクタとベースとの間には、抵抗R1が接続されている。 Also between the collector and base of Tr1, resistor R1 is connected.
そしてベースとGNDライン42との間には、ツェナーダイオード43が接続されている。 And between the base and the GND line 42, Zener diode 43 is connected.

【0050】Vcラインから基板SUB1を通過する電流Iは、Vz=VBE+I*R2の関係式からI=(Vz− The current I from Vc line passing through the substrate SUB1 is, I the relational expression of Vz = VBE + I * R2 = (Vz-
VBE)/R2と導き出される。 It is derived and VBE) / R2. またこの定電流回路は、 The constant current circuit,
Vcライン30と電極30との間に形成しても良い。 It may be formed between the Vc line 30 and the electrode 30. 更には定電流回路C1、C2…は、外付けでも、基板に実装されても良い。 Furthermore constant current circuit C1, C2 ..., even external, may be mounted on the substrate.

【0051】以上、発光ダイオードが直列接続された金属基板SUB1、SUB2…は、定電流回路により、電流値が決められるため、SUB1、SUB2…内の全ての発光ダイオードの明るさは、統一され、且つ金属基板個々の明るさも統一される。 The above, light emitting diodes metal substrate SUB1 which is serially connected, SUB2 ... is the constant current circuit, the current value is determined, the brightness of all the light emitting diodes of SUB1, SUB2 ... in are unified, and metal substrates individual brightness is also unified. またSUB1の発光ダイオードの内、どれかが破壊しても、残りの基板SUB2… Of the SUB1 emitting diodes, even if any destruction, remaining substrate SUB2 ...
が並列接続されているので、照射装置としてその機能を維持することができ、しかも壊れた金属基板のみを取り替えればよいので、最小限の修復ですむ。 Since There are connected in parallel, the function that can be maintained as an irradiation device, and since sufficient to exchange the broken metal substrate only minimal repair.

【0052】図3は、概略図であるが、金属基板に前記定電流回路を実装したものを示すものである。 [0052] Figure 3 is a schematic view, showing a an implementation of the said constant current circuit to the metal substrate. 図2の電極31を二つの電極50、51に分け、その間に定電流回路に必要な配線パターンを形成し、必要な素子を実装している。 Divided into two electrodes 50 and 51 of the electrode 31 in FIG. 2, to form a wiring pattern required for the constant current circuit between them, and implement the required elements. Tr1、ツェナーダイオード43は、実装効率、放熱性が考慮され、ベアチップで実装される方がよい。 Tr1, zener diode 43, mounting efficiency, heat dissipation is considered, it is better implemented in a bare chip. また抵抗は、チップ抵抗や印刷抵抗で実現できる。 The resistance can be realized by a chip resistor and printing resistance.
もちろん、電極30側に定電流回路を実装しても良い。 Of course, it may be mounted a constant current circuit to the electrode 30 side.
この様に、ベアチップで実装されれば、外付けにする必要もなく、また若干の実装面積が増加するが、コスト的にも有利な構造となる。 Thus, if it is implemented in a bare chip, without having to external, Although some mounting area is increased, a favorable structure in terms of cost.

【0053】また発光ダイオードの光量を検知するか、 [0053] In addition or detects the light amount of the light-emitting diodes,
または直列回路に流れる電流を検知し、金属基板SUB Or senses the current flowing in the series circuit, a metal substrate SUB
1…の明るさを制御する制御回路を設けても良い。 1 ... it may be provided with a control circuit for controlling the brightness of. この場合も外付け、または金属基板に実装するタイプのどちらでも良い。 In this case also a good external, or both types of mounting the metal substrate.

【0054】図2や図3の照射装置を植物育成に利用したものが、図8である。 [0054] that the irradiation apparatus of FIG. 2 and FIG. 3 is utilized in plant growth is a diagram 8. 符号50は、例えば金属から成る水路または水槽等の容器である。 Reference numeral 50 is a container such as, for example, waterway or a water tank made of metal. この容器は、植物育成のための養分の含まれた水が入っている。 The container, contains the water that contains the nutrients for plant growth. この水は、 This water,
斜線でハッチングした方向に流れていても良いし、停留していても良い。 May be flowing in a direction that was hatched, it may be staying. またこの容器の裏面には、本発明の発光ダイオードが直列接続された金属基板SUB1〜SU Also on the rear surface of the container, a metal substrate SUB1~SU the light emitting diodes are connected in series of the present invention
B(N)が、熱的に結合されて取り付けられている。 B (N) is attached is thermally coupled. ここでは熱伝導性絶縁性樹脂を介して貼り合わされている。 Here they are bonded together via a heat conductive insulating resin. 容器に入った植物育成用の水が、この裏面に取り付けられている金属基板の熱を吸収し、発光ダイオードの温度上昇を防止している。 Water for plant growing in a container is to absorb the heat of the metal substrate that is attached to the rear surface, thereby preventing the temperature rise of the light emitting diode. この温度上昇を防止するには、前記水は絶えず流れていた方が良い。 This temperature rise is prevented, it is better to the water was constantly flowing.

【0055】 [0055]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、電極間にN個の発光ダイオードを直列接続し、(N+1)個の電極で前記金属基板の全領域をカバーするように形成すれば、全ての発光ダイオードの明るさを均一にでき、また発光ダイオードの側面または裏面から発光する光を前記電極で反射させることができ、効率の高い光照射が実現できる。 As apparent from the above description, the N light-emitting diodes connected in series between the electrodes, be formed so as to cover the entire area of ​​the metal substrate (N + 1) pieces of electrodes, all of possible brightness uniform light-emitting diodes, also the light emitted from the side surface or rear surface of a light-emitting diode can be reflected by the electrodes, efficient illumination can be achieved.

【0056】第2に、発光ダイオードを封止した凸状の光透過樹脂でレンズ機能を持たせることで、指向性の高く、効率の高い光照射が実現できる。 [0056] Second, light-emitting diodes By providing a lens function convex light transmitting resin sealed, the directivity of the high efficient light irradiation can be realized.

【0057】第3に、電極は耐酸化性の金属で且つ光沢性があるもの、例えばNi、Auまたは白金、銀等を利用し、金属基板自身を効率の高い反射板として活用することができる。 [0057] Thirdly, the electrodes which have and gloss in oxidation resistance of metal, for example, using Ni, Au or Pt, silver, etc., can be utilized metal substrate itself as a high reflector efficiency .

【0058】第4に、発光ダイオードの直列回路と、この直列回路を並列接続し、それぞれの直列回路に定電流回路を設けることで、全ての発光ダイオードの発光特性を均一にできる。 [0058] Fourthly, a series circuit of the light emitting diodes, the series circuit connected in parallel, by providing the constant current circuit to the respective series circuits, can be a light-emitting characteristics of all the light emitting diodes uniformly. また発光ダイオードそれぞれに定電流回路を設けなくてもすむため、コスト的にも安価となる。 Moreover, since it is not necessary provided the constant current circuit to the respective light emitting diodes, it is cheaper in cost. また発光ダイオードの故障等があっても、その発光ダイオードの実装された金属基板を取り替えれば良く、 Also even failure of the light emitting diode, may be Torikaere implemented metal substrate of the light-emitting diodes,
メインテナンス性も優れる。 Maintainability is also excellent.

【0059】更には、実装基板は水冷され、この水冷で要した水は、前記発光ダイオードの光で光合成をしている植物の育成用水とする事で、簡単で設備費用のかからない植物育成機器が実現できる。 [0059] Furthermore, the mounting substrate is water-cooled, water required in this water cooling, the light emitting diode By the water for raising plants that photosynthesis with light, plant growth equipment that does not take the simple equipment costs realizable.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施の形態である混成集積回路装置の図である。 1 is a diagram of the hybrid integrated circuit device according to the embodiment of the present invention.

【図2】図1の金属基板も含めた実装回路を説明する図である。 2 is a diagram illustrating a metal mounting circuit board was also included in Figure 1.

【図3】図2の実装形態を説明する図である。 3 is a diagram illustrating the implementation of FIG.

【図4】発光ダイオードの並列接続を説明する図である。 4 is a diagram illustrating the parallel connection of light emitting diodes.

【図5】発光ダイオード封止用のレンズを説明する図である。 5 is a diagram illustrating an LED lens for sealing.

【図6】Niの除去領域に発光ダイオードを実装した構造を説明する図である。 6 is a diagram illustrating a structure mounting the light emitting diode to removal region and Ni.

【図7】従来の照射装置を説明する図である。 7 is a diagram illustrating a conventional illumination device.

【図8】本装置を植物育成に応用したときの概略図である。 [8] The present apparatus is a schematic view when applied to plant growth.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11 金属基板 19 レンズ E1〜E(N+1) 電極 LED 発光ダイオード C1〜C(N) 定電流回路 11 the metal substrate 19 lens E1~E (N + 1) electrode LED light emitting diodes C1~C (N) constant current circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 晋 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 2B022 AA03 DA01 DA19 5E315 AA03 BB01 BB14 DD13 DD25 5F041 AA33 AA47 BB06 DA02 DA07 DA13 DA20 DA29 DA44 DA45 DA57 DC22 DC84 FF11 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Susumu Ota Osaka Prefecture Moriguchi Keihanhondori 2-chome No. 5 No. 5, Sanyo electric Co., Ltd. in the F-term (reference) 2B022 AA03 DA01 DA19 5E315 AA03 BB01 BB14 DD13 DD25 5F041 AA33 AA47 BB06 DA02 DA07 DA13 DA20 DA29 DA44 DA45 DA57 DC22 DC84 FF11

Claims (8)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 金属基板と、 前記金属基板上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され、前記金属基板の一領域から他領域に渡り設けられた(N+1)個の電極と、 前記電極のそれぞれにチップ裏面が接続されたN個の発光ダイオードと、 前記発光ダイオードの表面電極から前記電極に接続され、前記N個の発光ダイオードを直列接続する接続手段とを有し、 前記(N+1)個の電極が、前記金属基板の全領域をカバーするように形成される事を特徴とした混成集積回路装置。 [1 claim: a metal substrate, said metal substrate which is formed on the insulating film, wherein formed on the insulating film, from said one region of the metal substrate provided over the other region (N + 1) pieces of the electrode , and N light-emitting diode chip rear surface is connected to each of the electrodes is connected to the electrode from the surface electrode of the light emitting diode, the N light-emitting diodes and a connection means to be connected in series, wherein (N + 1) pieces of electrodes, hybrid integrated circuit device characterized by being formed so as to cover the entire area of ​​the metal substrate.
  2. 【請求項2】 前記発光ダイオードを封止した凸状の光透過樹脂を有する請求項1に記載の混成集積回路装置。 2. A hybrid integrated circuit device according to claim 1 having the light emitting diode convex light transmitting resin sealed.
  3. 【請求項3】 前記電極は耐酸化性の金属で且つ光沢性がある請求項1または請求項2に記載の混成集積回路装置。 Wherein said electrode is a hybrid integrated circuit device according to claim 1 or claim 2 is and gloss in oxidation resistance of the metal.
  4. 【請求項4】 第1のラインと前記第2のラインとの間に、 N個の発光ダイオードが直列接続されて実装された混成集積回路装置を複数個並列接続し、 前記第1のラインと前記混成集積回路装置の間、または第2のラインと前記混成集積回路装置の間に前記発光ダイオードの電流を制御する定電流回路が設けられていることを特徴とする光照射装置。 Between 4. A first line and the second line, the hybrid integrated circuit device in which N light-emitting diodes are mounted is connected in series with a plurality parallel connection, said first line the hybrid between the integrated circuit device or light irradiation apparatus, wherein a constant current circuit for controlling a current of said light emitting diode is provided between the second line the hybrid integrated circuit device.
  5. 【請求項5】 前記定電流回路は、前記発光ダイオードが実装される金属基板に実装される請求項4に記載の光照射装置。 Wherein said constant current circuit, the light irradiation apparatus according to claim 4 which is mounted on a metal substrate on which the light emitting diode is mounted.
  6. 【請求項6】 前記金属基板は、別途熱伝導率の高い実装基板に装着される請求項5に記載の光照射装置。 Wherein said metal substrate, the light irradiation apparatus according to claim 5 which is mounted separately high mounting substrate thermal conductivity.
  7. 【請求項7】 前記実装基板は水冷され、この水冷で要した水は、前記発光ダイオードの光で光合成をしている植物の育成用水となる請求項6に記載の光照射装置。 Wherein said mounting substrate is water-cooled, water required in this water cooling, the light irradiation apparatus according to claim 6 which is a water for raising plants are photosynthesis by light of said light emitting diode.
  8. 【請求項8】 前記混成集積回路装置には、前記発光ダイオードの光量を検知する検知手段が設けられ、所定の光量となるように制御回路が設けられる請求項5に記載の光照射装置。 The method according to claim 8, wherein the hybrid integrated circuit device, the light emitting detection means for detecting the light intensity of the diode is provided, the light irradiation apparatus according to claim 5 in which the control circuit is provided so as to have a predetermined light amount.
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