JP2010287657A - Light-emitting module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベアチップからなるLED(発光ダイオード)等の発光素子を複数一斉に発光させて、例えば電球型照明装置やこれ以外のダウンライトその他の一般照明用照明装置の光源部等に使用されるCOB(chip on board)型の発光モジュール、及びこの発光モジュールを製造する方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention allows a plurality of light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes) made of bare chips to emit light at the same time, and is used for, for example, a light source unit of a light bulb type illumination device, other downlights, and other general illumination illumination devices. The present invention relates to a COB (chip on board) type light emitting module and a method of manufacturing the light emitting module.
ベアチップからなる片面電極型のLEDを、装置基板の一面に列をなして配設するとともに、これらLEDの第1、第2の素子電極が並ぶ方向を前記列が延びる方向に一致させ、かつ、前記列が延びる方向に隣接されたLEDの第1の素子電極と第2の素子電極をボンディングワイヤで直列に接続し、LED列の両端に配置されたLEDの素子電極を夫々装置基板上の給電導体に端部ボンディングワイヤで接続し、かつ、黄色の蛍光体が混ぜられた透光性の封止部材で各LEDを封止したCOB型の照明装置(発光モジュール)が、従来技術として知られている(例えば、特許文献1参照。)。 The single-sided electrode type LED comprising a bare chip is arranged in a row on one surface of the device substrate, and the direction in which the first and second element electrodes of these LEDs are aligned with the direction in which the row extends, and The first element electrode and the second element electrode of the LEDs adjacent to each other in the extending direction of the column are connected in series by bonding wires, and the element electrodes of the LEDs arranged at both ends of the LED column are respectively fed on the device substrate. A COB type lighting device (light emitting module), which is connected to a conductor with an end bonding wire and in which each LED is sealed with a translucent sealing member mixed with a yellow phosphor, is known as a prior art. (For example, refer to Patent Document 1).
この照明装置で、複数のLEDは通電により一斉に青色の光を放出し、それに伴い一部の青色光により封止部材に含まれた蛍光体が励起されて、青色に対して補色の関係にある黄色の光を放射する。そのため、これら青色と黄色の光が混ざることにより生成される白色の光で、照明をすることができる。 In this lighting device, a plurality of LEDs simultaneously emit blue light when energized, and the phosphor contained in the sealing member is excited by a part of the blue light, resulting in a complementary color relationship to blue. It emits some yellow light. Therefore, illumination can be performed with white light generated by mixing these blue and yellow lights.
特許文献1に記載の照明装置で代表される従来技術において、装置基板(モジュール基板)上に搭載されたLEDの数は、この照明装置に給電される入力電圧に適合して定められている。しかし、入力電圧は、照明装置が使用される地域によって異なるとともに、給電を担う駆動装置の回路効率等によっても異なる。そして、特許文献1に記載の照明装置は、以上のような様々に異なる入力電圧に適合して使用することはできなかった。
In the prior art represented by the illumination device described in
このため、従来は、様々な入力電圧毎に、それに応じた数のLEDが搭載された専用のモジュール基板を開発する必要があった。LEDの数が異なると、モジュール基板に対するLEDの配置パターンが異なるので、このパターンに応じてモジュール基板にLEDをダイボンドする必要がある。 For this reason, conventionally, it has been necessary to develop a dedicated module board on which various numbers of LEDs are mounted for each of various input voltages. If the number of LEDs is different, the arrangement pattern of the LEDs with respect to the module substrate is different. Therefore, it is necessary to die-bond the LEDs to the module substrate according to this pattern.
以上のように従来技術は、異なる大きさの入力電圧に共通して使用するのに適していない、という課題があり、その製造においては、モジュール基板に対するLEDの配置パターンを異ならせて、異なる大きさの入力電圧に適合させる必要があり、部品の共通化を図り難い。そのため、生産ラインの複雑化を招くとともに、それに伴い製造コストが嵩む、という課題がある。 As described above, the conventional technique has a problem that it is not suitable for common use with input voltages of different sizes. In the manufacture thereof, the arrangement pattern of the LEDs with respect to the module substrate is made different to have different sizes. Therefore, it is difficult to make the parts common. Therefore, there is a problem that the production line is complicated and the manufacturing cost increases accordingly.
前記の課題を解決するために、請求項1に係る発明の発光モジュールは、モジュール基板と;前記モジュール基板にこの基板が有した素子配設領域を隔てて対をなして配設された給電導体と;片面に一対の素子電極を有し、これら素子電極の並び方向を、対をなした前記給電導体の並び方向に直交させるとともに、前記素子電極の並び方向及び対をなした前記給電導体の並び方向に夫々ずれた千鳥状の配置で前記素子配設領域に実装された複数の発光素子と;これら発光素子の内の少なくとも一部の発光素子の素子電極同士を接続して前記少なくとも一部の発光素子を直列接続したボンディングワイヤと;このボンディングワイヤで直列に接続されてなる発光素子列の両端に配置された発光素子の素子電極と対をなした前記給電導体を接続した端部ボンディングワイヤと;を具備したことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, a light emitting module according to a first aspect of the present invention includes a module substrate; and a power supply conductor disposed in pairs on the module substrate with an element disposition region included in the substrate interposed therebetween. And having a pair of element electrodes on one side, the arrangement direction of the element electrodes being orthogonal to the arrangement direction of the pair of feeding conductors, and the arrangement direction of the element electrodes and the pair of the feeding conductors A plurality of light emitting elements mounted in the element disposition region in a staggered arrangement each shifted in the arrangement direction; and at least a part of the light emitting elements by connecting element electrodes of at least some of the light emitting elements A bonding wire in which the light emitting elements are connected in series; and the feeding conductor paired with the element electrodes of the light emitting elements arranged at both ends of the light emitting element array connected in series with the bonding wires. It is characterized by comprising a; and the end bonding wire.
この発明で、モジュール基板には、単層の絶縁板からなるモジュール基板、又は複数枚の絶縁板を積層してなるモジュール基板、或いは鉄やアルミニウム等の金属製ベース板にモジュール基板の表面をなす絶縁材製の層を積層してなる金属ベース型のモジュール基板等を用いることができる。この発明で、モジュール基板が単層の絶縁板からなる場合、このモジュール基板の表層部位が絶縁層を形成する。この発明で、素子配設領域は、単一であっても、或いは複数設けられていてもよく、又、素子配設領域での光の反射性能を高めて光出力を増やす上で、Ag等の金属製反射層を素子配設領域に積層することが好ましいが、この反射層は必須ではない。 In the present invention, the module substrate is a module substrate made of a single-layer insulating plate, a module substrate formed by laminating a plurality of insulating plates, or a metal base plate such as iron or aluminum. A metal base type module substrate formed by laminating layers made of an insulating material can be used. In the present invention, when the module substrate is made of a single-layer insulating plate, the surface layer portion of the module substrate forms an insulating layer. In the present invention, the element arrangement region may be a single element or a plurality of element arrangement areas. In order to increase the light output by increasing the light reflection performance in the element arrangement area, Ag, etc. It is preferable to laminate the metal reflective layer in the element arrangement region, but this reflective layer is not essential.
この発明で、給電導体は通常素子配設領域を挟むようにその両側に設けられる。これらの給電導体は、そこでの光の反射性能を高めるためにモジュール基板の表面よりも高い反射率を有したAg製等の金属製表層部位を有することが好ましい。 In the present invention, the feed conductors are usually provided on both sides of the element arrangement region. These power supply conductors preferably have a metal surface layer portion made of Ag or the like having a higher reflectance than the surface of the module substrate in order to improve the light reflection performance there.
この発明で、発光素子は、ベアチップからなるLED(発光ダイオード)、又はEL(エレクトロルミネッセンス)素子等の半導体発光素子を指しており、その片面に正極側と負極側の素子電極を有しているので片面電極型の発光素子と通称されている。LEDを発光素子として用いる場合、青色の光を発するLEDを用いることが好ましい。 In this invention, the light-emitting element refers to a semiconductor light-emitting element such as a bare chip LED (light-emitting diode) or EL (electroluminescence) element, and has element electrodes on the positive and negative sides on one side. Therefore, it is commonly called a single-sided electrode type light emitting element. When using LED as a light emitting element, it is preferable to use LED which emits blue light.
この発明で、ボンディングワイヤ及び端部ボンディングワイヤは、素子電極又は給電導体との接合性を確保するために、例えばAuの細線を用いることが好ましいが、これ以外の金属細線を用いることも可能である。 In this invention, the bonding wire and the end bonding wire are preferably made of, for example, Au fine wires in order to ensure the bonding property with the element electrodes or the power supply conductors, but other metal fine wires can also be used. is there.
請求項1の発明の発光モジュールは、その製造においてワイヤボンディングにより発光素子列を形成する過程で、モジュール基板の素子配設領域に実装された各発光素子の内の少なくとも一部の発光素子を入力電圧の大きさに合わせて選択して、この選択された発光素子の素子電極同士をボンディングワイヤで直列に接続することが可能である。そのため、モジュール基板に対する発光素子の配置パターンを変えることなく、これら発光素子を直列に接続するためのボンディングワイヤのボンディングパターンを変更することで、異なる数の発光素子を有した発光素子列を備えることができる。したがって、請求項1の発明によれば、異なる大きさの入力電圧に共通して使用するのに好適な発光モジュールを提供できる。
The light emitting module of the invention of
請求項2に係る発明の発光モジュールは、請求項1の発明において、前記素子配設領域に設けられた前記発光素子列が第1、第2の発光素子列であって、前記第1の発光素子列をなすとともに対をなした前記給電導体の並び方向に沿って間隔的に配設された複数の前記発光素子と、前記第2の発光素子列をなすとともに対をなした前記給電導体の並び方向に沿って間隔的に配設された複数の前記発光素子とが、前記千鳥状の配置で設けられていて、前記第1の発光素子列が有した複数の前記発光素子同士が前記第1の発光素子列用の前記ボンディングワイヤで直列接続されているとともに、前記第2の発光素子列が有した複数の前記発光素子同士が前記第2の発光素子列用の前記ボンディングワイヤで直列接続されていて、これら第1、第2の発光素子列が電気的に並列であることを特徴としている。 The light emitting module according to a second aspect of the present invention is the light emitting module according to the first aspect, wherein the light emitting element rows provided in the element arrangement region are first and second light emitting element rows, and the first light emitting elements. A plurality of the light emitting elements arranged in an interval along the arrangement direction of the power supply conductors that form an element row and a pair; and the power supply conductors that form a pair and form a pair of the second light emitting element rows A plurality of the light emitting elements arranged at intervals along the arrangement direction are provided in a staggered arrangement, and the plurality of light emitting elements included in the first light emitting element row are the first ones. A plurality of the light emitting elements included in the second light emitting element array are connected in series with the bonding wires for the second light emitting element array. These are the first and second It is characterized in that the light-emitting element array are electrically in parallel.
この発明では、発光素子列が電気的に並列な第1、第2の発光素子列で形成されていることに伴い、ボンディングワイヤで直列接続された発光素子の数が少なく設定されるので、低い入力電圧に適合して使用できる。 In the present invention, the number of light emitting elements connected in series with bonding wires is set to be small because the light emitting element arrays are formed of first and second light emitting element arrays that are electrically in parallel. Can be used according to the input voltage.
請求項3に係る発明の発光モジュールは、請求項1の発明において、前記素子配設領域に設けられた前記発光素子列が有した複数の前記発光素子が前記千鳥状に配置されていて、これら千鳥状配置の前記発光素子同士が前記千鳥状配置に沿って配線された前記ボンディングワイヤで直列接続されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the light emitting module according to the first aspect of the present invention, wherein the plurality of light emitting elements included in the light emitting element row provided in the element disposition region are arranged in the staggered manner. The light emitting elements having a staggered arrangement are connected in series by the bonding wires wired along the staggered arrangement.
この発明によれば、発光素子列が有した各発光素子をそれらの千鳥状配置に沿って配線されたボンディングワイヤで直列接続したので、直列接続された発光素子の数が請求項2の発明で実施する場合より増える。したがって、高い入力電圧に適合して使用できる。 According to this invention, since the light emitting elements included in the light emitting element array are connected in series by the bonding wires wired along the staggered arrangement, the number of light emitting elements connected in series is the invention of claim 2. More than if implemented. Therefore, it can be used in conformity with a high input voltage.
請求項4に係る発明の発光モジュールは、請求項1の発明において、前記素子配設領域に設けられた前記発光素子列が、前記千鳥状に配置された複数の発光素子からなる第1素子群と、前記千鳥状に配置された複数の発光素子からなるとともに前記第1素子群に対して前記素子電極の並び方向に平行にずれて設けられた第2素子群とを備えていて、これら第1、第2の素子群が有した全ての前記発光素子同士が前記ボンディングワイヤで直列接続されていることを特徴としている。 A light emitting module according to a fourth aspect of the present invention is the light emitting module according to the first aspect, wherein the light emitting element array provided in the element disposition region includes a plurality of light emitting elements arranged in a staggered manner. And a second element group that includes a plurality of light emitting elements arranged in a staggered pattern and that is shifted in parallel to the arrangement direction of the element electrodes with respect to the first element group. All the light emitting elements included in the first and second element groups are connected in series by the bonding wires.
この発明では、平行に並べられた第1素子群と第2素子群とからなる発光素子列が有した全ての発光素子をボンディングワイヤで直列接続したので、直列接続された発光素子の数が請求項3の発明で実施する場合より更に増える。したがって、より高い入力電圧に適合して使用できる。 In the present invention, since all the light emitting elements included in the light emitting element array composed of the first element group and the second element group arranged in parallel are connected in series by bonding wires, the number of light emitting elements connected in series is claimed. More than the case of carrying out in the invention of Item 3. Therefore, it can be used in conformity with a higher input voltage.
請求項5に係る発明の発光モジュールの製造方法は、対をなした給電導体を、モジュール基板の一面にこの基板の一部領域からなる素子配設領域を隔てて設ける導体装着工程と;片面に一対の素子電極を有した複数の発光素子を、前記素子電極の並び方向を、対をなした前記給電導体の並び方向に直交させて、前記素子電極の並び方向及び対をなした前記給電導体の並び方向に夫々ずらした千鳥状の配置で、前記素子配設領域に実装する素子実装工程と;入力電圧の大きさに合わせて前記各発光素子の内の少なくとも一部の発光素子を選択し、この選択された発光素子の素子電極同士をボンディングワイヤで直列に接続して、このボンディングワイヤで直列に接続されてなる発光素子列を形成するとともに、この発光素子列の両端に配置された発光素子の素子電極と対をなした前記給電導体を端部ボンディングワイヤで接続するワイヤボンディング工程と;を具備したことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light emitting module manufacturing method comprising: a conductor mounting step in which a pair of feeding conductors are provided on one surface of a module substrate with an element disposition region formed of a partial region of the substrate; A plurality of light emitting elements having a pair of element electrodes, wherein the arrangement direction of the element electrodes is orthogonal to the arrangement direction of the pair of power supply conductors, and the power supply conductors that form the pair and the pair of element electrodes. An element mounting step of mounting in the element arrangement region in a staggered arrangement shifted in the arrangement direction of each of the light emitting elements; and selecting at least a part of the light emitting elements among the light emitting elements according to the magnitude of the input voltage The element electrodes of the selected light emitting elements are connected in series with a bonding wire to form a light emitting element array connected in series with the bonding wire, and disposed at both ends of the light emitting element array. It is characterized by comprising a; and wire bonding step of connecting the power supply conductor which forms the element electrodes and the pair of the light emitting element at the end bonding wire.
この発明では、発光素子列を形成するワイヤボンディング工程で、モジュール基板の素子配設領域に実装された各発光素子の内の少なくとも一部の発光素子を入力電圧の大きさに合わせて選択して、この選択された発光素子の素子電極同士をボンディングワイヤで直列に接続するため、モジュール基板に対する発光素子の配置パターンを変えることなく、これら発光素子を直列に接続するためのボンディングワイヤのボンディングパターンを、例えば請求項2から請求項4のいずれかに記載したボンディングパターンに変更できる。この変更により、異なる数の発光素子を有した発光素子列を形成できるので、生産ラインの複雑化を招くことなく、ワイヤボンディングを実行させるプログラムを変更することにより、異なる大きさの入力電圧に適合する発光モジュールを低コストで製造できる。 In the present invention, in the wire bonding process for forming the light emitting element array, at least a part of the light emitting elements mounted in the element arrangement region of the module substrate is selected according to the magnitude of the input voltage. In order to connect the element electrodes of the selected light emitting elements in series with bonding wires, the bonding pattern of the bonding wires for connecting these light emitting elements in series without changing the arrangement pattern of the light emitting elements with respect to the module substrate is provided. For example, the bonding pattern according to any one of claims 2 to 4 can be changed. This change allows the formation of light-emitting element arrays with different numbers of light-emitting elements, so it can be adapted to input voltages of different magnitudes by changing the wire bonding program without complicating the production line. Can be manufactured at low cost.
請求項1の発明によれば、ボンディングワイヤのボンディングパターンを変更することにより、異なる大きさの入力電圧に共通して使用するのに好適な発光モジュールを提供できる、という効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that by changing the bonding pattern of the bonding wire, it is possible to provide a light emitting module suitable for use in common with different input voltages.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、ボンディングワイヤで直列接続された発光素子数が少ないので、低い入力電圧に適合して使用できる発光モジュールを提供できる、という効果がある。
According to the invention of claim 2, in the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1の発明において、ボンディングワイヤで直列接続された発光素子数が請求項2の発明で実施する場合より増えるので、高い入力電圧に適合して使用できる発光モジュールを提供できる、という効果がある。
According to the invention of claim 3, in the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1の発明において、ボンディングワイヤで直列接続された発光素子数が請求項3の発明で実施する場合より更に増えるので、より高い入力電圧に適合して使用できる発光モジュールを提供できる、という効果がある。
According to the invention of
請求項5の発明方法によれば、モジュール基板に対する発光素子の配置パターンを変えることなく、ワイヤボンディングを実行させるプログラムを変更することで、ボンディングワイヤのボンディングパターンを変えて、異なる数の発光素子を有した発光素子列を形成できるので、異なる大きさの入力電圧に適合する発光モジュールを低コストで製造できる、という効果がある。
According to the invention of
以下、図1〜図7を参照して本発明の一実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1中符号1は照明装置例えばE26型の口金を備えた電球の光源部として使用されるCOB(chip on board)型の発光モジュールを示している。この発光モジュール1は、モジュール基板5と、例えば複数の反射層11a〜11dと、給電導体12〜16と、複数の発光素子21と、直列接続用のボンディングワイヤ23と、給電用の端部ボンディングワイヤ24と、枠部材25と、封止部材26を具備している。
モジュール基板5は所定形状例えば図2に示すように略四角形である。このモジュール基板5には、各発光素子の放熱性を高める上で例えば金属ベース基板を用いることが好ましい。こうしたモジュール基板5として、金属製のベース板6の一面にこのベース板6より薄い絶縁材製の層からなる絶縁層7が積層された金属ベース基板が、図2に例示されている。ベース板6は例えばアルミニウム製である。絶縁層7は、電気絶縁性の合成樹脂例えばエポキシ樹脂製で、モジュール基板5の実装面をなしている。
The
モジュール基板5はねじ止め等で前記電球の光源取付け部9(図2参照)に固定されている。光源取付け部9は金属製であり、その外周面は大気中に露出する放熱面をなしている。この光源取付け部9にモジュール基板5のベース板6が密接されていて、この接触部を通ってモジュール基板5の熱が光源取付け部6に放出されるようになっている。
The
図1に示すように反射層11a〜11d及び給電導体12〜16は、いずれもモジュール基板5の中央部を占める円形の領域に位置して絶縁層7に積層されている。
As shown in FIG. 1, the
反射層11a〜11dはモジュール基板5の素子配設領域を兼ねている。つまり、反射層11a〜11dはモジュール基板5に設定された四つの素子配設領域の全域に個別に積層されている。反射層11a〜11dは、例えばモジュール基板5の幅方向(図1において左右方向)に並べられていて、いずれも図1等において上下方向に長く延びている。モジュール基板5の幅方向中央部に並べられた反射層11b,11cは、これらをモジュール基板5の幅方向から挟むように設けられた反射層11a,11dよりも図1において上下方向に長い。
The reflection layers 11 a to 11 d also serve as element arrangement regions of the
給電導体12は反射層11aの長手方向一端(図3〜図7では反射層11aの下端)に隣接して設けられている。この給電導体12は前記円形の領域から外れて絶縁層7に積層された給電端子17に一体に接続されている。給電端子17は正極用である。給電導体16は反射層11dの長手方向一端(図3〜図7では反射層11dの下端)に隣接して設けられている。給電導体16は、前記円形の領域から外れて絶縁層7に積層された給電端子18に一体に接続されている。給電端子18は負極用である。給電端子17,18にはモジュール基板5に直流を給電するための駆動装置(図示しない)が接続される。
The
給電導体13は、給電導体12,16間に位置されていて、反射層11b,11cの長手方向一端(図3〜図7において反射層11b,11cの下端)の夫々に隣接して設けられている。給電導体13は中継用であり、その給電導体12側の部位が反射層11bの一端に隣接し、かつ、給電導体16側の部位が反射層11cの一端に隣接している。
The
給電導体14は、反射層11a,11bの長手方向他端(図3〜図7において反射層11a,11bの上端)の夫々に隣接して設けられている。給電導体14は中継用であり、その一端部(図3〜図7において下部)が反射層11aの他端に隣接し、かつ、他端部(図3〜図7において上部)が反射層11bの他端に隣接している。
The feeding
給電導体15は、給電導体14と並べられていて、反射層11c,11dの長手方向他端(図3〜図7において反射層11c,11dの上端)の夫々に隣接して設けられている。給電導体15は中継用であり、その一端部(図3〜図7において下部)が反射層11dの他端に隣接し、かつ、他端部(図3〜図7において上部)が反射層11cの他端に隣接している。
The
したがって、給電導体12,14は、対をなしていて、素子配設領域を兼ねた反射層11aを隔てて、この反射層11aを図3〜図7において上下方向に挟むように反射層11aの上下に配設されている。同様に、給電導体13,14は、対をなしていて、素子配設領域を兼ねた反射層11bを隔てて、この反射層11bを図3〜図7において上下方向に挟むように反射層11bの上下に配設されている。同様に、給電導体13,15は、対をなしていて、素子配設領域を兼ねた反射層11cを隔てて、この反射層11cを図3〜図7において上下方向に挟むように反射層11cの上下に配設されている。同様に、給電導体15,16は、対をなしていて、素子配設領域を兼ねた反射層11dを隔てて、この反射層11dを図3〜図7において上下方向に挟むように反射層11dの上下に配設されている。
Therefore, the
反射層11a〜11d、給電導体12〜16、及び給電端子17,18の表層部位は、いずれも光反射率が絶縁層7の光反射率より高いAgからなる。これらの部材は、図2に示した反射層11a,11dで代表して示すようにベース層部位Aと、中間層部位Bと、表層部位Cの三層構造である。ベース層部位Aは、Cu製で、モジュール基板5の絶縁層7上にエッチングにより設けられている。中間層部位Bは、Ni製で、ベース層部位A上にめっきされている。Ag製の表層部位Cは、中間層部位B上に無電解めっきされている。
The reflection layers 11 a to 11 d, the
各発光素子21はLED(発光ダイオード)のベアチップからなる。このベアチップには、図2に示すように半導体基板例えばサファイア等の上に窒化物系化合物半導体例えば窒化ガリウム系化合物半導体を形成してなる半導体ウエハーを、例えばダイシングカッター等によりカットして略直方体形に形成され、かつ、片面に正極側及び負極側の素子電極21aを有した片面電極型のものである。このLED製の発光素子21の平面視形状は長方形状であり、その長手方向に正極側及び負極側の素子電極21aが並べられている。各発光素子21には、例えば白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するLEDが用いられている。
Each
図2に示すように各発光素子21は、その直下での反射ができるように好ましくは透光性のダイボンド材22を用いて、前記半導体基板をモジュール基板5の素子配設領域を兼ねた反射層11a〜11dに夫々接着止めして実装されている。
As shown in FIG. 2, each of the
各素子配設領域に実装される発光素子21の数は、素子配設領域の面積によって異なり、例えば、図3等に示すように反射層11a,11dに対しては夫々12個の発光素子21が実装され、反射層11b,11cに対しては夫々20個の発光素子21が実装されている。そのため、モジュール基板5に対して64個の発光素子21が実装されている。
The number of
各反射層11a〜11dに実装された複数の発光素子21の配置パターンは同じであるので、ここでは図4を参照して反射層11aに実装された発光素子21の配置パターンについて代表して説明する。
Since the arrangement pattern of the plurality of
各発光素子21は、その素子電極21aの並び方向を、反射層(素子実装領域)11aの長手方向、言い換えれば、この反射層11aの両側に配置された給電導体12,14の並び方向(図4では上下方向)に直交させて反射層11aに実装されている。それだけではなく、これらの発光素子21は、千鳥状に配置された複数の発光素子21からなる1以上例えば二つの素子群、つまり、図4に示した第1素子群Gと第2素子群Hに分けられている。これら第1素子群Gと第2素子群Hは、各発光素子21の素子電極21aの並び方向にずれていて、平行である。
Each
夫々の素子群をなした複数の発光素子21の千鳥状に配置について説明する。つまり、給電導体12,14の並び方向に隣接した各発光素子21は、それらが有した正極側及び負極側の素子電極21aの並び方向(図4では左右方向)にずらされている。このずれ量を図4に符号Xで示す。これとともに、給電導体12,14の並び方向に隣接した各発光素子21は、対をなした給電導体12,14の並び方向(図4では上下方向)にも夫々ずらされている。このずれ量を図4に符号Yで示す。
The staggered arrangement of the plurality of
このように千鳥状に配置された第1素子群Gの各発光素子21の内の略半数は、給電導体12,14の並び方向に沿って一定間隔でかつ一直線上に並べられている。こうして配置された略半数の発光素子21と残りの略半数の発光素子21との識別を容易にするために、図4では前記略半数の発光素子21を黒く塗って記載した。これら黒塗りの発光素子21によって第1の発光素子列L1が形成されている。この第1の発光素子列L1を図4では便宜上黒塗りの発光素子21を通って描いた直線で示す。
In this way, approximately half of the
同様に、前記のように千鳥状に配置された第1素子群Gの各発光素子21の内の前記残りの略半数は、前記黒塗の発光素子が並んだ列に対してずれた位置で、給電導体12,14の並び方向に沿って一定間隔でかつ一直線上に並べられている。こうした配置された前記略半数の発光素子21と前記黒塗の発光素子21との識別を容易にするために、図4では前記残りの略半数の発光素子21を白抜きで記載した。これら白抜きの発光素子21によって第2の発光素子列L2が形成されている。この第2の発光素子列L2を図4では便宜上白抜きの発光素子21を通って描いた直線で示す。
Similarly, the remaining approximately half of the
したがって、第1の発光素子列L1をなした複数の発光素子21と第2の発光素子列L2をなした複数の発光素子21とが、既述のように千鳥状に配置されている。更に、第1素子群Gと第2素子群Hの並び方向に隣接された発光素子21同士の間隙gに、この間隙gに対して給電導体12,14の並び方向に隣接された発光素子21が、図4において上下方向から対向されている。
Accordingly, the plurality of
以上のようにモジュール基板5上に千鳥状に実装された各発光素子21の内の少なくとも一部が選択されて、ボンディングパターンをプログラムの変更により変えることができるボンディングマシンを用いてワイヤボンディングが施されて、前記選択された発光素子21同士がボンディングワイヤ23により電気的に直列接続されている。
As described above, at least a part of the
こうして接続された一例を図3に示すとともに、他の例を図5に示し、更に他の例を図7に示す。次に、これら各例でのボンディングパターンを以下に説明する。なお、各反射層11a〜11dに実装された発光素子21に対するボンディングパターンは同じであるので、ここでは反射層11aに実装された発光素子21に対するボンディングパターンについて代表して説明する。
An example of the connection is shown in FIG. 3, another example is shown in FIG. 5, and another example is shown in FIG. Next, bonding patterns in these examples will be described below. In addition, since the bonding pattern with respect to the
図3の電気的接続例では、第1素子群Gが有した第1の発光素子列L1に含まれる複数の発光素子21同士が、それらの正極側と負極側の素子電極21aに両端を接続した第1の発光素子列用のボンディングワイヤ23で直列接続されている。これとともに、第1素子群Gが有した第2の発光素子列L2に含まれる複数の発光素子21同士が、それらの正極側と負極側の素子電極21aに両端を接続した第2の発光素子列用のボンディングワイヤ23で直列接続されている。第1の発光素子列L1と第2の発光素子列L2とは電気的に並列である。更に、各発光素子列L1,L2の一端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体12とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されているとともに、各発光素子列L1,L2の他端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体14とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されている。
In the electrical connection example of FIG. 3, a plurality of
こうした電気的接続は、第2素子群Hが有した第1の発光素子列L1と第2の発光素子列L2及びこれら素子列と給電導体12,14との接続についても同様であるとともに、反射層11b〜11dの夫々に搭載された複数の発光素子21の電気的接続及び反射層11b〜11d上の発光素子列と給電導体13,14、13,15、15,16との接続についても同様である。図3の電気的接続をした発光モジュール1の各発光素子21は通電状態で一斉に発光されるようになっている。
Such electrical connection is the same for the first light-emitting element array L1 and the second light-emitting element array L2 included in the second element group H, and the connection between these element arrays and the
そして、図3に示されたボンディングパターンによれば、合計64個の発光素子21の内で、16個ずつ発光素子21が直列に接続されているとともに、これら16個の発光素子21を有した4系統の直列回路が電気的に並列に接続されている。そのため、一個の発光素子21を発光させるのに必要なチップ電圧が例えば約3Vであるとすれば、図3の電気的接続をした発光モジュール1に対する入力電圧は、約48Vである。
Then, according to the bonding pattern shown in FIG. 3, among the total of 64
図5の電気的接続例では、図中上下方向に隣接した発光素子21同士を、それらの正極側と負極側の素子電極21aに両端が接続されたボンディングワイヤ23で接続することによって、素子群G(図7参照)をなすとともに千鳥状に配置された複数の発光素子21同士が直列接続されている。これにより、各ボンディングワイヤ23は図5に示すように前記千鳥状の配置に沿って配線されている。したがって、ボンディングワイヤ23はジグザグ状に配線されている。更に、千鳥状に配置された各発光素子21がなす列の一端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体12とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されているとともに、前記千鳥状に配置された各発光素子がなす列の他端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体14とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されている。
In the example of electrical connection in FIG. 5, the
こうした電気的接続は、第2素子群Hをなすとともに千鳥状に配置された複数の発光素子21同士の接続及び千鳥状の発光素子列と給電導体12,14との接続についても同様であるとともに、反射層11b〜11dの夫々に搭載された複数の発光素子21の電気的接続及び反射層11b〜11d上の千鳥状の発光素子列と給電導体13,14、13,15、15,16との接続についても同様である。図5の電気的接続をした発光モジュール1の各発光素子は通電状態で一斉に発光されるようになっている。
Such electrical connection is the same for the connection between the plurality of
そして、図5に示されたボンディングパターンによれば、合計64個の発光素子21の内で、32個ずつ発光素子21が直列に接続されているとともに、これら32個の発光素子21を有した2系統の直列回路が電気的に並列に接続されている。そのため、一個の発光素子21を発光させるのに必要なチップ電圧が既述のように例えば約3Vであるとすれば、図5に示された電気的接続をした発光モジュール1に対する入力電圧は、約96Vである。
According to the bonding pattern shown in FIG. 5, among the total of 64
図6の電気的接続例では、モジュール基板5に搭載された各発光素子21が有する素子電極21aの並び方向に平行にずれている第1素子群G及び第2素子群H(図7参照)の正極側と負極側の素子電極21a同士が、これらに両端を接続されたボンディングワイヤ23で直列接続されている。
In the electrical connection example of FIG. 6, the first element group G and the second element group H (see FIG. 7) that are shifted in parallel to the arrangement direction of the
具体的には、素子電極21aの並び方向(図6において左右方向)に隣接した発光素子21同士が、その正極側と負極側の素子電極21aにボンディングワイヤ23を接続することによって接続されている。したがって、このボンディングワイヤ23は素子電極21aの並び方向に延びるように配線されている。これとともに、給電導体12,14の並び方向(図6において上下方向)に隣接した発光素子21同士が、その正極側と負極側の素子電極21aにボンディングワイヤ23を接続することによって接続されている。このボンディングワイヤ23は斜めに配線されている。これにより、各ボンディングワイヤ23は図6に示すように反射層11aに実装された全ての発光素子を直列に接続して配線されている。したがって、各ボンディングワイヤ23はジグザグ状に配線されている。
Specifically, the
更に、反射層11a上の全ての発光素子21よりなる発光素子列の一端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体12とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されているとともに、前記全ての発光素子21よりなる列の他端に配置された発光素子21とそれに隣接した給電導体13とは、これらに両端が接続された端部ボンディングワイヤ24で接続されている。
Further, the
こうした電気的接続は、反射層11b〜11dの夫々に搭載された全ての発光素子21の電気的接続及び反射層11b〜11d上の千鳥状の発光素子列と給電導体13,14、13,15、15,16との接続についても同様である。それにより、図6に示された電気的接続をした発光モジュール1の各発光素子は通電状態で一斉に発光されるようになっている。
Such electrical connection includes electrical connection of all the
そして、図6に示されたボンディングパターンによれば、合計64個の発光素子21の全てが直列に接続されている。そのため、一個の発光素子21を発光させるのに必要なチップ電圧が既述のように例えば約3Vであるとすれば、図6の電気的接続をした発光モジュール1に対する入力電圧は、約192Vである。
And according to the bonding pattern shown by FIG. 6, all the 64
図1及び図2に示した枠部材25は、合成樹脂等からなり、モジュール基板5上に接着止めされている。この枠部材25は例えば円形の封止用孔25aを有している。封止用孔25a内に、反射層11a〜11d、及び給電導体12〜16が収められている。この封止用孔25aの大きさは、反射層11a〜11d、及び給電導体12〜16が占める領域の大きさより少し大きい。
The
封止部材26は、封止用孔25aに充填されてモジュール基板5上に設けられていて、反射層11a〜11d、及び給電導体12〜16、各発光素子21、ボンディングワイヤ23、及び端部ボンディングワイヤ24を埋めている。封止部材26は透光性材料、例えば透光性合成樹脂、具体的には透明シリコーン樹脂で作られている。この封止部材26は、未硬化の状態で封止用孔25aに所定量注入された後に加熱硬化させて設けられている。
The sealing
封止部材26には図示しない適量の蛍光体が混ぜられている。蛍光体は、発光素子21が発する光で励起されて、発光素子21が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子21が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。このように蛍光体が混ぜられた封止部材26は、その蛍光体が発光するので、発光モジュール1の発光部をなす。
An appropriate amount of phosphor (not shown) is mixed in the sealing
次に、前記構成の発光モジュール1の製造方法を説明する。この製造方法は、導体装着工程、素子実装工程、ワイヤボンディング工程、枠装着工程、封止工程を具備し、これらの工程は前記記載に実行される。
Next, a method for manufacturing the
導体装着工程では、モジュール基板5の一面をなした絶縁層7上に、モジュール基板5の一部領域からなる素子配設領域を兼ねる反射層11a〜11dとともに、これらを隔てて対をなす給電導体12〜16及び給電端子17,18を積層する。これら反射層11a〜11d、給電導体12〜16及び給電端子17,18は、既述のようにCu製のベース層部位Aを絶縁層7上にエッチングにより設けた後、このベース層部位A上にNi製の中間層部位Bをめっきし、更に、中間層部位B上にAg製の表層部位Cを無電解めっきすることにより設ける。
In the conductor mounting process, on the insulating layer 7 that forms one surface of the
素子実装工程では、素子配設領域を兼ねる反射層11a〜11dの夫々に、所定数の発光素子21を千鳥状の配置に配置する。これらの配置はチップマウンターを用いて行う。千鳥状の配置とは、反射層11aへの発光素21子の実装で代表すれば、個々の発光素子21が有した一対の素子電極21aの並び方向及び対をなした給電導体12,14の並び方向の夫々に、発光素子21相互をずらした配置を指している。そして、この配置において、片面電極型の各発光素子21の正極側及び負極側の素子電極21aの並び方向を、対をなした給電導体12.14の並び方向に直交させる。なお、他の反射層11b〜11dに対する実装において、これら反射層1b〜11dで隔てられた給電導体13,14、給電導体13,15、給電導体15,16との関係も同様である。
In the element mounting process, a predetermined number of
ワイヤボンディング工程では、入力電圧の大きさに合わせて各発光素子21の内の少なくとも一部の発光素子21を選択し、この選択された発光素子21の素子電極21a同士をボンディングワイヤ23で直列に接続する。この接続により、ボンディングワイヤ23で直列に接続された発光素子列が形成され、この素子列は、対をなした給電導体12,14(又は給電導体13,14、給電導体13,15、給電導体15,16)の並び方向に延びている。
In the wire bonding step, at least some of the
このワイヤボンディング工程での前記選択により、例えば図3、図5、図6に示したいずれかのボンディングパターンでボンディングワイヤ23が配線されるので、そのボンディングパターンに応じて発光素子21の数が異なる発光素子列を形成できる。こうしたワイヤボンディングにおいては、同時に発光素子列の両端に配置された発光素子21の素子電極21aと給電導体12,14(又は給電導体13,14、給電導体13,15、給電導体15,16)を端部ボンディングワイヤ24で接続する。以上のボンディングパターンの変更は、ボンディングマシンの動作を制御するプログラムを変更するだけで実現可能であり、各発光素子21が実装されたモジュール基板5は共通して使用できる。
By the selection in this wire bonding process, for example, the
枠装着工程では、反射層11a〜11d及び給電導体12〜16を囲んで枠部材25をモジュール基板5上に接着する。なお、この工程は、導体積層工程の後でかつ素子実装工程の前の時点、又は、素子実装工程の後でかつワイヤボンディング工程の前の時点で実施することもできる。
In the frame mounting process, the
最後の封止工程では、蛍光体が混ぜられた未硬化の封止部材26を枠部材25内に注入し充填した後に、この封止部材26を加熱して硬化させる。それにより、硬化された封止部材26で、反射層11a〜11d、給電導体12〜16、ボンディングワイヤ23、及び端部ボンディングワイヤ24等が埋設される。
In the last sealing step, after the uncured sealing
以上の製造方法により製造された発光モジュール1は、その製造においてワイヤボンディングにより発光素子列を形成する過程で、モジュール基板5の素子配設領域を兼ねた反射層11a〜11dに実装された各発光素子21の内の少なくとも一部の発光素子21を入力電圧の大きさに合わせて選択して、この選択された発光素子21の素子電極21a同士をボンディングワイヤ23で直列に接続することが可能である。
The
それにより、低い入力電圧で発光するのに適した発光モジュール、例えば図3に示すように48Vの入力電圧に適合する発光モジュール1、又は、高い入力電圧で圧抗するのに適した発光モジュール、例えば図7に示すように192Vの入力電圧に適合する発光モジュール1、或いは、前記両例の中間の入力電圧で発光するのに適した発光モジュール、例えば図5に示すように96Vの入力電圧に適合する発光モジュール1を形成できる。
Thereby, a light emitting module suitable for emitting light at a low input voltage, for example, a
この場合、モジュール基板5に対する各発光素子21の配置パターンを変えることなく、これら発光素子21を直列に接続するためのボンディングワイヤ23のボンディングパターンを変更することで、異なる数の発光素子21を有した発光素子列を備えた発光モジュール1を形成できる。
In this case, by changing the bonding pattern of the
そして、以上のように異なる大きさの入力電圧に共通して使用するのに好適な種々の発光モジュールを提供する上で、その製造上、モジュール基板5に対する各発光素子21の配置パターンを異ならせて、異なる大きさの入力電圧に適合させる必要がないので、複数の発光素子21が搭載されたモジュール基板5を共通化できるに伴い、生産ラインの複雑化を招くことなく、製造コストを低減できる
As described above, in providing various light emitting modules suitable for common use with different input voltages, the arrangement pattern of the
1…発光モジュール、5…モジュール基板、11a〜11d…反射層(素子配設領域)、12〜16…給電導体、21…発光素子、21a…素子電極、23…ボンディングワイヤ、24…端部ボンディングワイヤ、G…第1素子群、H…第2素子群、L1…第1の発光素子列、L2…第2の発光素子列
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モジュール基板にこの基板が有した素子配設領域を隔てて対をなして配設された給電導体と;
片面に一対の素子電極を有し、これら素子電極の並び方向を、対をなした前記給電導体の並び方向に直交させるとともに、前記素子電極の並び方向及び対をなした前記給電導体の並び方向に夫々ずれた千鳥状の配置で前記素子配設領域に実装された複数の発光素子と;
これら発光素子の内の少なくとも一部の発光素子の素子電極同士を接続して前記少なくとも一部の発光素子を直列接続したボンディングワイヤと;
このボンディングワイヤで直列に接続されてなる発光素子列の両端に配置された発光素子の素子電極と対をなした前記給電導体を接続した端部ボンディングワイヤと;
を具備したことを特徴とする発光モジュール。 A module substrate;
Power supply conductors arranged in pairs on the module substrate across an element arrangement region of the substrate;
A pair of element electrodes is provided on one side, and the arrangement direction of these element electrodes is orthogonal to the arrangement direction of the pair of power supply conductors, and the arrangement direction of the element electrodes and the arrangement direction of the pair of power supply conductors A plurality of light-emitting elements mounted in the element disposition region in a staggered arrangement each shifted from
A bonding wire in which element electrodes of at least some of the light emitting elements are connected to each other and the at least some of the light emitting elements are connected in series;
An end bonding wire connecting the power supply conductor paired with element electrodes of the light emitting elements arranged at both ends of the light emitting element array connected in series with the bonding wires;
A light emitting module comprising:
片面に一対の素子電極を有した複数の発光素子を、前記素子電極の並び方向を、対をなした前記給電導体の並び方向に直交させて、前記素子電極の並び方向及び対をなした前記給電導体の並び方向に夫々ずらした千鳥状の配置で、前記素子配設領域に実装する素子実装工程と;
入力電圧の大きさに合わせて前記各発光素子の内の少なくとも一部の発光素子を選択し、この選択された発光素子の素子電極同士をボンディングワイヤで直列に接続して、このボンディングワイヤで直列に接続されてなる発光素子列を形成するとともに、この発光素子列の両端に配置された発光素子の素子電極と対をなした前記給電導体を端部ボンディングワイヤで接続するワイヤボンディング工程と;
を具備したことを特徴とする発光モジュールの製造方法。 A conductor mounting step of providing a pair of feeding conductors on one surface of the module substrate with an element disposition region formed of a partial region of the substrate being separated;
A plurality of light emitting devices having a pair of device electrodes on one side, the device electrodes arranged in a direction and a pair, with the device electrodes arranged in a direction orthogonal to the power supply conductors in a pair. An element mounting step of mounting in the element arrangement region in a staggered arrangement shifted in the direction in which the feed conductors are arranged;
At least a part of the light emitting elements among the light emitting elements is selected according to the magnitude of the input voltage, the element electrodes of the selected light emitting elements are connected in series with a bonding wire, and the bonding wire is connected in series. Forming a light emitting element array connected to the light emitting element array, and connecting the feeding conductor paired with element electrodes of the light emitting elements disposed at both ends of the light emitting element array with end bonding wires;
The manufacturing method of the light emitting module characterized by comprising.
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