JP2011237350A - 発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体発光素子を搭載した発光部品を、基板等に実装することなく、常温より高温または低温の環境下で試験することができる発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置を提供する。
【解決手段】発光部品試験モジュール10は、一方の面に複数の凹部211が設けられた基体21と、基体21の複数の凹部211のそれぞれに埋設された複数の弾性体22と、複数の凹部211に複数の弾性体22を埋設した基体21の一方の面上に接して設けられ、複数の弾性体22上に配置される複数の発光部品2と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルム30と、複数の発光部品2を、可撓性フィルム30を挟んで、基体21の複数の凹部211のそれぞれに埋設された複数の弾性体22に対して押圧する保持体24とを備えている。
【選択図】図2
【解決手段】発光部品試験モジュール10は、一方の面に複数の凹部211が設けられた基体21と、基体21の複数の凹部211のそれぞれに埋設された複数の弾性体22と、複数の凹部211に複数の弾性体22を埋設した基体21の一方の面上に接して設けられ、複数の弾性体22上に配置される複数の発光部品2と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルム30と、複数の発光部品2を、可撓性フィルム30を挟んで、基体21の複数の凹部211のそれぞれに埋設された複数の弾性体22に対して押圧する保持体24とを備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置に関する。
電子部品の製造過程において、各種の試験の1つとして、特性の経時変化を評価して、信頼性を確保することを目的としたバーンイン試験がある。このバーンイン試験においては、常温よりも高温の温度環境下で電子部品を動作させる加速試験であって、電子部品の寿命などを評価する。そして、高温の温度環境としては、予め定められた温度に設定された恒温槽が用いられている。また、試験を受ける電子部品が発光素子である場合には、発光素子の電極部をバーンイン試験において用いられる基板(バーインボード)にハンダ付けしたり、バネで固定するなどして、発光素子を駆動電源と電気的に接触させ、恒温槽中で発光させながらバーンイン試験(エージング試験)を行っていた。
しかし、従来の方法では試験を受ける発光素子の均一で安定な温度制御が十分にできておらず、定量的な寿命予測等を行うには精度が不足していた。それは以下のような理由による。
(1)発光素子の自己発熱によるジャンクション温度と環境温度との乖離:
バーンインボードから環境中への放熱の不足やバーンインボードの熱抵抗、発光素子とバーンインボードとの間の熱抵抗などによりジャンクション温度と環境温度との乖離が発生していた。発光素子とバーンインボードとの間の熱抵抗は、特にバネで固定した場合に顕著になる。一方、発光素子とバーンインボードとのハンダ付けによって固定した場合には、バーンインボードから発光素子を容易に取り外すことができないため、積分球等での光学特性の測定ができないという問題があった。
(2)発光素子の自己発熱により生じるバーンインボード面内温度ムラの発生:
特に1つのバーンインボードにおいて、複数の順電流を並列に流して試験を行う場合に温度ムラが顕著に発生していた。
(3)恒温槽内の風速、風向き等の環境変化によるバーンインボードから環境への熱伝達率の変動:
恒温槽内に複数のバーンインボードを設置する場合、設置する場所により風速、風向き等が異なるため、バーンインボードの温度に差異が生じていた。また、試験中に新たなバーンインボードを設置するなどにより、バーンインボードの配置が換わった場合、エージング試験中にバーンインボードの温度変動が生じ、安定したエージング試験ができない場合があった。
また、電子部品が半導体発光素子を搭載した発光部品の場合、発光部品を恒温槽内に収容して測定を行おうとすると、発光部品の発光特性を評価するための受光素子(受光部品)も恒温槽内に収容することとなるため、常温より高温または低温の環境下で発光部品の発光特性を評価することを難しくしていた。
しかし、従来の方法では試験を受ける発光素子の均一で安定な温度制御が十分にできておらず、定量的な寿命予測等を行うには精度が不足していた。それは以下のような理由による。
(1)発光素子の自己発熱によるジャンクション温度と環境温度との乖離:
バーンインボードから環境中への放熱の不足やバーンインボードの熱抵抗、発光素子とバーンインボードとの間の熱抵抗などによりジャンクション温度と環境温度との乖離が発生していた。発光素子とバーンインボードとの間の熱抵抗は、特にバネで固定した場合に顕著になる。一方、発光素子とバーンインボードとのハンダ付けによって固定した場合には、バーンインボードから発光素子を容易に取り外すことができないため、積分球等での光学特性の測定ができないという問題があった。
(2)発光素子の自己発熱により生じるバーンインボード面内温度ムラの発生:
特に1つのバーンインボードにおいて、複数の順電流を並列に流して試験を行う場合に温度ムラが顕著に発生していた。
(3)恒温槽内の風速、風向き等の環境変化によるバーンインボードから環境への熱伝達率の変動:
恒温槽内に複数のバーンインボードを設置する場合、設置する場所により風速、風向き等が異なるため、バーンインボードの温度に差異が生じていた。また、試験中に新たなバーンインボードを設置するなどにより、バーンインボードの配置が換わった場合、エージング試験中にバーンインボードの温度変動が生じ、安定したエージング試験ができない場合があった。
また、電子部品が半導体発光素子を搭載した発光部品の場合、発光部品を恒温槽内に収容して測定を行おうとすると、発光部品の発光特性を評価するための受光素子(受光部品)も恒温槽内に収容することとなるため、常温より高温または低温の環境下で発光部品の発光特性を評価することを難しくしていた。
特許文献1には、複数の電子部品を保持する電子部品保持部とこの電子部品保持部に保持された電子部品の電極に電気的に接触可能な接触端子を有するソケットと、前記ソケットに保持された電子部品に直接または間接に接触する伝熱部およびこの伝熱部が一端側に熱的に結合されたサーモモジュールとを有する接触式温度調整部と、前記サーモモジュールを駆動する温度制御部と、前記ソケットに保持された電子部品と前記接触端子を介して電気回路を形成してこの電子部品を駆動するとともにその作動状態を検出する電子部品動作試験部とを備え、前記伝熱部が、前記サーモモジュールに結合された板状の伝熱ブロックと、伝熱性を有する弾性シートと、前記電子部品に直接または間接的に接触する凸部が複数設けられた薄板とを備え、前記伝熱ブロックと前記薄板との間に前記弾性シートを挟んで前記薄板を前記伝熱ブロックに結合して構成された電子部品試験装置が記載されている。
ところで、発光部品の常温より高温または低温の環境下での試験において、半導体発光素子を搭載した発光部品を、基板等に実装することなく、試験できることが好ましい。
本発明は、半導体発光素子を搭載した発光部品を、基板等に実装することなく、常温より高温または低温の環境下で試験することができる発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置を提供することを目的とする。
本発明は、半導体発光素子を搭載した発光部品を、基板等に実装することなく、常温より高温または低温の環境下で試験することができる発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明が適用される発光部品試験モジュールは、一方の面に複数の凹部が設けられた基体と、基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体と、複数の凹部に複数の弾性体を埋設した基体の一方の面上に接して設けられ、複数の弾性体上に配置される複数の発光部品と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルムと、複数の発光部品を、可撓性フィルムを挟んで、基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体に対して押圧する保持体とを備えている。
そして、保持体は、複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光を通過させる複数の開口を有することを特徴とすることができる。
さらに、可撓性フィルムと保持体との間に、基体と保持体とで熱伝導を生じさせる中間体をさらに備えることを特徴とすることができる。
また、複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光をそれぞれ受光する複数の受光部品をさらに備えていることを特徴とすることができる。
このような発光部品試験モジュールは、それぞれが、複数の発光部品のそれぞれの発光部品と複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが、1:1の関係で、発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とすることができる。
さらに、可撓性フィルムは、電気絶縁性を有するフィルムと電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とすることができる。
そして、可撓性フィルムの電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が、銅箔であることを特徴とすることができる。
さらに、基体と基体を加熱冷却する加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とすることができる。
また、熱拡散シートは、グラファイトシートであることを特徴とすることができる。
さらに、基体の熱容量(J/℃)と可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)は、1秒以上であることを特徴とすることができる。
そして、保持体は、複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光を通過させる複数の開口を有することを特徴とすることができる。
さらに、可撓性フィルムと保持体との間に、基体と保持体とで熱伝導を生じさせる中間体をさらに備えることを特徴とすることができる。
また、複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光をそれぞれ受光する複数の受光部品をさらに備えていることを特徴とすることができる。
このような発光部品試験モジュールは、それぞれが、複数の発光部品のそれぞれの発光部品と複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが、1:1の関係で、発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とすることができる。
さらに、可撓性フィルムは、電気絶縁性を有するフィルムと電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とすることができる。
そして、可撓性フィルムの電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が、銅箔であることを特徴とすることができる。
さらに、基体と基体を加熱冷却する加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とすることができる。
また、熱拡散シートは、グラファイトシートであることを特徴とすることができる。
さらに、基体の熱容量(J/℃)と可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)は、1秒以上であることを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光部品試験装置は、一方の面に複数の凹部が設けられた基体と、基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体と、複数の凹部に複数の弾性体を埋設した基体の一方の面上に接して設けられ、複数の弾性体上に配置される複数の発光部品と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルムと、複数の発光部品を、可撓性フィルムを挟んで、基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体に対して押圧する保持体と、複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光をそれぞれ受光する複数の受光部品とを備えた発光部品試験モジュールと、基体の他方の面に接して設けられた発吸熱体と、発吸熱体により、基体の温度を制御する加熱冷却部と、複数の発光部品を駆動して発光させる発光部品駆動部と、複数の発光部品のそれぞれが出射する光を受光する複数の受光部品を駆動して複数の発光部品のそれぞれが出射する光量を測定する光量測定部とを備えている。
そして、発光部品試験モジュールは、それぞれが、複数の発光部品のそれぞれの発光部品と複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが1:1の関係で、発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とすることができる。
さらに、加熱冷却部は、ペルティエ素子であることを特徴とすることができる。
さらにまた、可撓性フィルムは、電気絶縁性を有するフィルムと電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とすることができる。
そして、可撓性フィルムの電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が、銅箔であることを特徴とすることができる。
さらに、基体と加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とすることができる。
また、熱拡散シートは、グラファイトシートであることを特徴とすることができる。
さらに、基体の熱容量(J/℃)と可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)は、1秒以上であることを特徴とすることができる。
そして、発光部品試験モジュールは、それぞれが、複数の発光部品のそれぞれの発光部品と複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが1:1の関係で、発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とすることができる。
さらに、加熱冷却部は、ペルティエ素子であることを特徴とすることができる。
さらにまた、可撓性フィルムは、電気絶縁性を有するフィルムと電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とすることができる。
そして、可撓性フィルムの電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が、銅箔であることを特徴とすることができる。
さらに、基体と加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とすることができる。
また、熱拡散シートは、グラファイトシートであることを特徴とすることができる。
さらに、基体の熱容量(J/℃)と可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)は、1秒以上であることを特徴とすることができる。
本発明によれば、半導体発光素子を搭載した発光部品を、基板等に実装することなく、常温より高温または低温の環境下で試験することができる発光部品試験モジュールおよび発光部品試験装置を提供できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(発光部品試験装置1)
図1は本実施の形態が適用される発光部品試験装置1の一例を示す図である。
発光部品試験装置1は、試験対象である発光部品2(後述する図2、図10参照)を搭載する発光部品試験モジュール10、発光部品試験モジュール10に接して設けられ、発光部品2を加熱冷却する加熱冷却ユニット40、加熱冷却ユニット40に近接して設けられ、加熱冷却ユニット40の放熱を助けるファンユニット56を備えている。
そして、発光部品試験装置1は、発光部品試験モジュール10の発光部品2を搭載する発光部品搭載部11(後述する図2参照)の温度を感知する温度センサ51を備えている。
さらに、発光部品試験装置1は、温度センサ51に接続され、発光部品搭載部11の温度を計測する温度計測部52、温度計測部52からの温度の情報により加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品搭載部11の基体21(後述する図2参照)の温度を予め定められた温度に設定する加熱冷却部50を備えている。
(発光部品試験装置1)
図1は本実施の形態が適用される発光部品試験装置1の一例を示す図である。
発光部品試験装置1は、試験対象である発光部品2(後述する図2、図10参照)を搭載する発光部品試験モジュール10、発光部品試験モジュール10に接して設けられ、発光部品2を加熱冷却する加熱冷却ユニット40、加熱冷却ユニット40に近接して設けられ、加熱冷却ユニット40の放熱を助けるファンユニット56を備えている。
そして、発光部品試験装置1は、発光部品試験モジュール10の発光部品2を搭載する発光部品搭載部11(後述する図2参照)の温度を感知する温度センサ51を備えている。
さらに、発光部品試験装置1は、温度センサ51に接続され、発光部品搭載部11の温度を計測する温度計測部52、温度計測部52からの温度の情報により加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品搭載部11の基体21(後述する図2参照)の温度を予め定められた温度に設定する加熱冷却部50を備えている。
発光部品試験装置1は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に搭載された発光部品2に電流を供給して、発光部品2に搭載された半導体発光素子LC(本実施の形態では、発光ダイオード(LED))(後述する図10参照)を点灯(発光)させる発光部品駆動部53を備えている。
そして、発光部品試験装置1は、発光部品試験モジュール10の受光部品搭載部12(後述する図2参照)に搭載された受光部品3(後述する図2参照)に接続され、発光部品2が出射する光量を計測する光量計測部54を備えている。
加えて、発光部品試験装置1は、加熱冷却部50、発光部品駆動部53、光量計測部54を制御する制御部55を備えている。
そして、発光部品試験装置1は、発光部品試験モジュール10の受光部品搭載部12(後述する図2参照)に搭載された受光部品3(後述する図2参照)に接続され、発光部品2が出射する光量を計測する光量計測部54を備えている。
加えて、発光部品試験装置1は、加熱冷却部50、発光部品駆動部53、光量計測部54を制御する制御部55を備えている。
発光部品試験装置1の動作を説明する。
発光部品試験モジュール10に、測定対象である発光部品2と発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが出射する光量を測定する受光部品3とが搭載されると、制御部55は、加熱冷却部50を介して、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11を予め定められた温度に設定する。
発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11が予め定められた温度に設定されると、制御部55は、発光部品駆動部53を制御して、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に搭載された発光部品2に予め定められた電流を供給し、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCを点灯(発光)させる。
このとき、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCの点灯(発光)により、半導体発光素子LCおよび発光部品搭載部11の温度が変動する。加熱冷却部50は、発光部品搭載部11に設けられた温度センサ51に接続された温度計測部52からの温度の情報に基づいて、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品搭載部11の温度を予め定められた温度に制御する。
一方、制御部55は、光量計測部54を制御して、発光部品試験モジュール10の受光部品搭載部12に搭載された受光部品3により、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが出射する光量を計測する。
このようにして、予め定められた温度において、予め定められた時間にわたって、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCを試験する。
発光部品試験モジュール10に、測定対象である発光部品2と発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが出射する光量を測定する受光部品3とが搭載されると、制御部55は、加熱冷却部50を介して、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11を予め定められた温度に設定する。
発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11が予め定められた温度に設定されると、制御部55は、発光部品駆動部53を制御して、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に搭載された発光部品2に予め定められた電流を供給し、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCを点灯(発光)させる。
このとき、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCの点灯(発光)により、半導体発光素子LCおよび発光部品搭載部11の温度が変動する。加熱冷却部50は、発光部品搭載部11に設けられた温度センサ51に接続された温度計測部52からの温度の情報に基づいて、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56を制御して、発光部品搭載部11の温度を予め定められた温度に制御する。
一方、制御部55は、光量計測部54を制御して、発光部品試験モジュール10の受光部品搭載部12に搭載された受光部品3により、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが出射する光量を計測する。
このようにして、予め定められた温度において、予め定められた時間にわたって、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCを試験する。
(発光部品試験モジュール10)
図2は、発光部品試験モジュール10の断面構造の一例を示す図である。
なお、図2では、発光部品試験モジュール10に加え、発光部品試験モジュール10に接して設けられた加熱冷却ユニット40も示している。
発光部品試験モジュール10を説明する。
発光部品試験モジュール10は、複数の発光部品2を搭載する発光部品搭載部11と複数の受光部品3を搭載する受光部品搭載部12とを備えている。そして、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12との間に、発光部品搭載部11に搭載された発光部品2と受光部品搭載部12に搭載された受光部品3とに対応して設けられた中空体の一例としての円筒状の複数の筒状体25を備えている。
以下では、発光部品搭載部11側を下とし、受光部品搭載部12側を上として説明する。なお、本実施の形態における発光部品試験モジュール10は、この配置に限らず、上下を逆にしてもよく、横に倒してもよい。すなわち、発光部品試験モジュール10はどのような向きに配置されてもよい。ただし、受光部品搭載部12に冷却機構がなく、発光部品搭載部11の熱が受光部品搭載部12に悪影響を及ぼす可能性がある場合は上下を逆にすることが好ましい。
図2は、発光部品試験モジュール10の断面構造の一例を示す図である。
なお、図2では、発光部品試験モジュール10に加え、発光部品試験モジュール10に接して設けられた加熱冷却ユニット40も示している。
発光部品試験モジュール10を説明する。
発光部品試験モジュール10は、複数の発光部品2を搭載する発光部品搭載部11と複数の受光部品3を搭載する受光部品搭載部12とを備えている。そして、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12との間に、発光部品搭載部11に搭載された発光部品2と受光部品搭載部12に搭載された受光部品3とに対応して設けられた中空体の一例としての円筒状の複数の筒状体25を備えている。
以下では、発光部品搭載部11側を下とし、受光部品搭載部12側を上として説明する。なお、本実施の形態における発光部品試験モジュール10は、この配置に限らず、上下を逆にしてもよく、横に倒してもよい。すなわち、発光部品試験モジュール10はどのような向きに配置されてもよい。ただし、受光部品搭載部12に冷却機構がなく、発光部品搭載部11の熱が受光部品搭載部12に悪影響を及ぼす可能性がある場合は上下を逆にすることが好ましい。
発光部品搭載部11は、上面に表面形状が円形の複数の凹部211が設けられた板状の基体21、基体21の凹部211が設けられた上面上に接して配置され、柔軟性を有し、配線32、33、34および熱拡散パターン35(後述する図4および図5参照)が形成されたフィルム状の可撓性フィルム30、可撓性フィルム30上に接して配置され、基体21に設けられた複数の凹部211のそれぞれに対応する部分に複数の開口231が設けられた、板状の中間体(スペーサ)23、中間体23上に接して配置され、中間体23の開口231に対応する部分に複数の開口241が設けられ、それぞれの開口241が筒状体25の一端部を保持する保持体24を備えている。
発光部品搭載部11は、基体21の複数の凹部211のそれぞれに、凹部211に埋め込まれるように設けられた、熱伝導性に優れた複数の弾性体22を備えている。
複数の発光部品2は、それぞれが各弾性体22上に、可撓性フィルム30を介して、配置されている。そして、複数の発光部品2は、基体21と保持体24とに挟まれ、保持体24が基体21に押圧されることで保持されている。発光部品2を保持する状態については、後に詳述する。
可撓性フィルム30は、一方の端に、可撓性フィルム30の上面に設けられた配線32、33、34(後述する図4参照)を集線する端子部39が設けられている。端子部39は、発光部品試験装置1の発光部品駆動部53にコネクタを介して接続される。そして、発光部品駆動部53から、端子部39を介して、可撓性フィルム30に設けられた配線32、33、34(後述する図4参照)に電流が供給され、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが点灯(発光)する。
また、可撓性フィルム30には発光部品2の順電圧を測定するための配線および端子を設けることもできる。この場合、発光部品2の順電圧を測定可能にすることにより、発光部品2の接合温度を求めることができる。
さらに、基体21には、温度センサ51を挿入するための、温度センサ設置穴13が設けられている。温度センサ51としては、公知の熱電対などを用いうる。
複数の発光部品2は、それぞれが各弾性体22上に、可撓性フィルム30を介して、配置されている。そして、複数の発光部品2は、基体21と保持体24とに挟まれ、保持体24が基体21に押圧されることで保持されている。発光部品2を保持する状態については、後に詳述する。
可撓性フィルム30は、一方の端に、可撓性フィルム30の上面に設けられた配線32、33、34(後述する図4参照)を集線する端子部39が設けられている。端子部39は、発光部品試験装置1の発光部品駆動部53にコネクタを介して接続される。そして、発光部品駆動部53から、端子部39を介して、可撓性フィルム30に設けられた配線32、33、34(後述する図4参照)に電流が供給され、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCが点灯(発光)する。
また、可撓性フィルム30には発光部品2の順電圧を測定するための配線および端子を設けることもできる。この場合、発光部品2の順電圧を測定可能にすることにより、発光部品2の接合温度を求めることができる。
さらに、基体21には、温度センサ51を挿入するための、温度センサ設置穴13が設けられている。温度センサ51としては、公知の熱電対などを用いうる。
発光部品搭載部11は、一体として予め定められた温度に制御されて、発光部品2を試験する温度環境を構成する。
受光部品搭載部12は、それぞれが筒状体25の他端部を支持する複数の開口261が設けられた板状の支持体26と、支持体26に接して配置され、それぞれが複数の受光部品3をそれぞれ搭載する複数の凹部271が設けられた、板状の受光部品収納体27とを備えている。
支持体26は、保持体24と対になって、筒状体25を支持する。よって、支持体26は、保持体24の開口241に対向する位置に開口261が設けられている。本実施の形態では、保持体24の開口241は、後述するように、予め定められた間隔で設けられている。そして、保持体24の開口241は、保持体24を裏返すことで、支持体26となるように、位置が設定されている。よって、本実施の形態では、保持体24と同じ形状のものを2個用意し、一方を保持体24とし、他方を支持体26としている。
また、筒状体25は、パイプ状の部材で、発光部品2の出射する光が受光部品3に入射するように設けられるとともに、隣接して設けられた発光部品2から出射する光が、受光部品3に入射することを抑制できるものが好ましい。さらに、発光部品搭載部11の熱を、受光部品3が搭載された受光部品搭載部12に伝え難い、熱抵抗の高いものが好ましい。
また、筒状体25は、パイプ状の部材で、発光部品2の出射する光が受光部品3に入射するように設けられるとともに、隣接して設けられた発光部品2から出射する光が、受光部品3に入射することを抑制できるものが好ましい。さらに、発光部品搭載部11の熱を、受光部品3が搭載された受光部品搭載部12に伝え難い、熱抵抗の高いものが好ましい。
受光部品3は、受光部品3に搭載された受光素子に電位を供給する電線28を備えている。受光素子としては、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCの発光波長に感度を有するものであればよく、従来公知のフォトダイオードやフォトトランジスタなどが使用しうる。
受光部品収納体27の複数の凹部271のそれぞれの底には、受光部品3に接続された電線28を取り出すために、受光部品収納体27を貫く複数の開口273が設けられている。図2において、開口273は、凹部271毎に2個設けられているが、受光部品3から信号が取り出せればよい。よって、開口273は凹部271毎に1個であってもよく、3個以上であってもよい。また、開口273は、受光部品収納体27を厚さ方向に貫いて設けられているが、受光部品収納体27の表面に沿って設けられてもよい。このとき、開口273は、溝状であってもよく、受光部品3からの電線28を埋め込むものであってもよい。
受光部品3からの電線28は結束されて、接続部(コネクタ)29に接続されている。接続部29は、光量計測部54に接続されている。光量計測部54は、受光部品3が受光した光量を計測する。
また、受光部品収納体27は、プリント配線板としてもよい。プリント配線板に受光部品3が搭載される。電線28はプリント配線板の回路パターンで代用することができる。また、接続部29はプリント配線板上に実装することができる。プリント配線板は、支持体26の筒状体25を保持する側の反対側に直接設けてもよく、支持体26との間に別途開口を設けた部品を介在させて設けてもよい。
受光部品収納体27の複数の凹部271のそれぞれの底には、受光部品3に接続された電線28を取り出すために、受光部品収納体27を貫く複数の開口273が設けられている。図2において、開口273は、凹部271毎に2個設けられているが、受光部品3から信号が取り出せればよい。よって、開口273は凹部271毎に1個であってもよく、3個以上であってもよい。また、開口273は、受光部品収納体27を厚さ方向に貫いて設けられているが、受光部品収納体27の表面に沿って設けられてもよい。このとき、開口273は、溝状であってもよく、受光部品3からの電線28を埋め込むものであってもよい。
受光部品3からの電線28は結束されて、接続部(コネクタ)29に接続されている。接続部29は、光量計測部54に接続されている。光量計測部54は、受光部品3が受光した光量を計測する。
また、受光部品収納体27は、プリント配線板としてもよい。プリント配線板に受光部品3が搭載される。電線28はプリント配線板の回路パターンで代用することができる。また、接続部29はプリント配線板上に実装することができる。プリント配線板は、支持体26の筒状体25を保持する側の反対側に直接設けてもよく、支持体26との間に別途開口を設けた部品を介在させて設けてもよい。
以上説明したように、本実施の形態における発光部品試験装置1では、それぞれの発光部品2から出射した光が、発光部品2に対応して設けられた受光部品3に入射するように構成されている。すなわち、発光部品2を搭載する基体21に設けられた凹部211と、中間体23に設けられた開口231と、保持体24に設けられた開口241と、支持体26に設けられた開口261とは、それぞれの中心が、凹部211の中心から、凹部211の底面に垂直に設けた直線上に位置するようになっている。
そして、筒状体25は、隣接して設けられた発光部品2からの光が、対応して設けられた受光部品3以外の受光部品3に入射することを抑制するので、複数の発光部品2を並行して点灯させて試験をしても、それぞれの発光部品2の特性を個別に評価しうる。
さらに、本実施の形態における発光部品試験装置1では、発光部品搭載部11に接して設けられた加熱冷却ユニット40により、発光部品2を搭載した発光部品搭載部11の温度が制御される。しかし、受光部品3を搭載する受光部品搭載部12は、発光部品搭載部11から熱伝導性の低い筒状体25により、加熱冷却ユニット40から、隔てられて設けられているため、加熱冷却ユニット40による発熱、吸熱の影響を受けづらい。よって、受光部品3に適した温度に維持しつつ、発光部品2の出射する光量を計測しうる。
なお、受光部品搭載部12を、ペルティエ素子やファンなどで冷却してもよい。
そして、筒状体25は、隣接して設けられた発光部品2からの光が、対応して設けられた受光部品3以外の受光部品3に入射することを抑制するので、複数の発光部品2を並行して点灯させて試験をしても、それぞれの発光部品2の特性を個別に評価しうる。
さらに、本実施の形態における発光部品試験装置1では、発光部品搭載部11に接して設けられた加熱冷却ユニット40により、発光部品2を搭載した発光部品搭載部11の温度が制御される。しかし、受光部品3を搭載する受光部品搭載部12は、発光部品搭載部11から熱伝導性の低い筒状体25により、加熱冷却ユニット40から、隔てられて設けられているため、加熱冷却ユニット40による発熱、吸熱の影響を受けづらい。よって、受光部品3に適した温度に維持しつつ、発光部品2の出射する光量を計測しうる。
なお、受光部品搭載部12を、ペルティエ素子やファンなどで冷却してもよい。
発光部品試験モジュール10は、基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24、支持体26、受光部品収納体27が、これらを貫いて設けられた4本のボルト14と、それぞれのボルト14の両端に設けられたナット15とにより固定されている。なお、図2では、ボルト14およびナット15は、図2に示す発光部品試験モジュール10の断面内に設けられていないため、断面として示してない。
次に、加熱冷却ユニット40について説明する。
加熱冷却ユニット40は、発熱または吸熱する発吸熱体41と空気の流れを受けて熱を発散させる冷却フィン42とを備えている。発吸熱体41は、異なった金属の接ぎ目を通して電流を流すとき、発熱または吸熱が行われるペルティエ効果を利用したペルティエ素子であってもよい。また、らせん状に構成された発熱体を備えるヒーターやカートリッジヒーター、プレートヒーターであってもよい。
本実施の形態では、発吸熱体41はペルティエ素子であるとして説明する。発吸熱体41がペルティエ素子であれば、電流の向きを制御することにより、発光部品2を加熱することに加え、冷却することもできる。そして、発吸熱体41は板状に構成され、一方の面が基体21の凹部211が設けられた上面と反対側の下面に接して配置されている。基体21は、熱拡散シート16を介して発吸熱体41と接触しているので、基体21の温度制御が熱伝導により効率よく行われる。
熱拡散シート16を構成する熱拡散材は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上であり、このような熱拡散シート16としてグラファイトシートを用いることができる。このような熱拡散シート16を使用することにより、発吸熱体41の温度ムラにより生じる基体21の面内温度分布を低減することができる。
加熱冷却ユニット40は、発熱または吸熱する発吸熱体41と空気の流れを受けて熱を発散させる冷却フィン42とを備えている。発吸熱体41は、異なった金属の接ぎ目を通して電流を流すとき、発熱または吸熱が行われるペルティエ効果を利用したペルティエ素子であってもよい。また、らせん状に構成された発熱体を備えるヒーターやカートリッジヒーター、プレートヒーターであってもよい。
本実施の形態では、発吸熱体41はペルティエ素子であるとして説明する。発吸熱体41がペルティエ素子であれば、電流の向きを制御することにより、発光部品2を加熱することに加え、冷却することもできる。そして、発吸熱体41は板状に構成され、一方の面が基体21の凹部211が設けられた上面と反対側の下面に接して配置されている。基体21は、熱拡散シート16を介して発吸熱体41と接触しているので、基体21の温度制御が熱伝導により効率よく行われる。
熱拡散シート16を構成する熱拡散材は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上であり、このような熱拡散シート16としてグラファイトシートを用いることができる。このような熱拡散シート16を使用することにより、発吸熱体41の温度ムラにより生じる基体21の面内温度分布を低減することができる。
そして、冷却フィン42は、発吸熱体41の基体21に接した上面と反対側の下面に接して配置されている。図1に示したファンユニット56は、この冷却フィン42に対向するように設けられている。そして、ファンユニット56が作る空気の流れによって、冷却フィン42から熱を放散させる。
前述したように、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56は、温度計測部52からの温度の情報に基づいて、発光部品搭載部11を予め定められた温度に維持するように制御部55によって制御される。
前述したように、加熱冷却ユニット40およびファンユニット56は、温度計測部52からの温度の情報に基づいて、発光部品搭載部11を予め定められた温度に維持するように制御部55によって制御される。
以下では、発光部品試験モジュール10について、詳細に説明する。
図3は、基体21を説明する平面図および断面図である。図3(a)は、基体21を凹部211が形成された上面から見た平面図、図3(b)は、図3(a)に示す基体21のIIIB−IIIB線での断面図である。なお、図3では、基体21の凹部211に埋め込まれた弾性体22も合わせて示している。
基体21は板状であって、一方の表面(上面)には、発光部品2を搭載する部分に、表面が円形の複数の凹部211が設けられている。図3では、発光部品2を縦横8×8個搭載するように、64個の凹部211が縦横等間隔に設けられている。
発光部品2は、凹部211に埋め込まれた弾性体22上に、可撓性フィルム30を介して、配置される。発光部品2は、光を出射する側が、弾性体22と反対側になるように配置される。すなわち、発光部品2は、発光部品2から出射する光が、受光部品3に到達するように配置されている。
そして、凹部211の直径は、発光部品2の外形より大きく設定され、発光部品2が凹部211内に収納されるように設定されている。凹部211の直径は、一例として7mmとしてもよい。なお、凹部211の深さは、後述する弾性体22の厚さなどに依存するが、例えば0.2mmとしてもよい。
図3は、基体21を説明する平面図および断面図である。図3(a)は、基体21を凹部211が形成された上面から見た平面図、図3(b)は、図3(a)に示す基体21のIIIB−IIIB線での断面図である。なお、図3では、基体21の凹部211に埋め込まれた弾性体22も合わせて示している。
基体21は板状であって、一方の表面(上面)には、発光部品2を搭載する部分に、表面が円形の複数の凹部211が設けられている。図3では、発光部品2を縦横8×8個搭載するように、64個の凹部211が縦横等間隔に設けられている。
発光部品2は、凹部211に埋め込まれた弾性体22上に、可撓性フィルム30を介して、配置される。発光部品2は、光を出射する側が、弾性体22と反対側になるように配置される。すなわち、発光部品2は、発光部品2から出射する光が、受光部品3に到達するように配置されている。
そして、凹部211の直径は、発光部品2の外形より大きく設定され、発光部品2が凹部211内に収納されるように設定されている。凹部211の直径は、一例として7mmとしてもよい。なお、凹部211の深さは、後述する弾性体22の厚さなどに依存するが、例えば0.2mmとしてもよい。
基体21は、加熱冷却ユニット40に接触することで、熱伝導により発光部品2の温度を制御する。よって、基体21は、熱伝導性に優れた材料で構成されていることが好ましい。基体21には、アルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)などの金属材料が用いうる。また、基体21は、発光部品2の温度の変動を抑制するため、熱容量が大きいことが好ましい。基体21の熱容量(J/℃)と可撓性フィルム30の厚み方向の熱抵抗(℃/W)の積である時定数(秒)が1秒以上であることが好ましい。時定数を1秒以上取ることにより、加熱冷却ユニット40が1〜数秒間隔でパルス加熱または冷却により温度制御を行っている場合においても、可撓性フィルム30上で発光部品2と接する配線の温度の変動を概ね1℃未満に抑えることができる。
基体21は、例えばアルミニウムブロックとし、縦横を100mm×100mm、厚さを10mmとしてもよい。
基体21は、例えばアルミニウムブロックとし、縦横を100mm×100mm、厚さを10mmとしてもよい。
基体21の凹部211に埋め込まれる弾性体22は、表面が円形であって、直径が凹部211の直径と同じまたは凹部211の直径より小さく設定され、凹部211に埋め込まれるようになっている。
弾性体22は、弾性と熱伝導性とを兼ね備えたものであればよく、例えばゴム弾性体に高熱伝導性の充填材を配合したManion50α(商品名、ポリマテック社製)などであってもよい。
弾性体22は、例えば直径を7mm、厚さを1mmとしてもよい。
弾性体22は、弾性と熱伝導性とを兼ね備えたものであればよく、例えばゴム弾性体に高熱伝導性の充填材を配合したManion50α(商品名、ポリマテック社製)などであってもよい。
弾性体22は、例えば直径を7mm、厚さを1mmとしてもよい。
図4は、可撓性フィルム30の上面の構成の一例を示す図である。可撓性フィルム30の上面には、配線32、33、34が設けられている。図5は、可撓性フィルム30の下面の構成の一例を示す図である。可撓性フィルム30の裏面には、例えば銅箔による熱拡散パターン35が設けられている。
すなわち、可撓性フィルム30は、電気的に絶縁性を示すフィルム状の絶縁薄膜31の表裏に導体による配線32、33、34および熱拡散パターン35が設けられ、さらに配線32、33、34および熱拡散パターン35を覆うように設けられた表面絶縁層36と裏面絶縁層37とを備えている。
可撓性フィルム30は、柔軟性を有し、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCに点灯(発光)のための電流を供給する配線が設けられたものであればよい。よって、可撓性フィルム30としては、例えば、絶縁薄膜31が電気的な絶縁性に優れたポリイミド樹脂フィルムであって、絶縁薄膜31の両面に貼り付けた銅箔を、従来公知のフォトリソグラフィーにより、配線32、33、34および熱拡散パターン35に加工したフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible printed circuits)などを用いうる。ポリイミド樹脂フィルムの厚さとしては、9〜50μmが用いうる。以下では、可撓性フィルム30は、一例としてFPCとして説明する。
すなわち、可撓性フィルム30は、電気的に絶縁性を示すフィルム状の絶縁薄膜31の表裏に導体による配線32、33、34および熱拡散パターン35が設けられ、さらに配線32、33、34および熱拡散パターン35を覆うように設けられた表面絶縁層36と裏面絶縁層37とを備えている。
可撓性フィルム30は、柔軟性を有し、発光部品2に搭載された半導体発光素子LCに点灯(発光)のための電流を供給する配線が設けられたものであればよい。よって、可撓性フィルム30としては、例えば、絶縁薄膜31が電気的な絶縁性に優れたポリイミド樹脂フィルムであって、絶縁薄膜31の両面に貼り付けた銅箔を、従来公知のフォトリソグラフィーにより、配線32、33、34および熱拡散パターン35に加工したフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible printed circuits)などを用いうる。ポリイミド樹脂フィルムの厚さとしては、9〜50μmが用いうる。以下では、可撓性フィルム30は、一例としてFPCとして説明する。
図4に示すように、可撓性フィルム30の表面には、発光部品2が配置される部分(後述する表面絶縁層36に設けられた開口38の内部)に、3つに分岐した配線32が、互いに対向するように2個設けられている。後述するように、この2個(1対)の配線32が発光部品2のアノード用リード部62(後述する図10参照)およびカソード用リード部63(後述する図10参照)に接触し、発光部品2に電流を供給する。
そして、対向して設けられた1対の配線32は、8個の発光部品2が直列に接続されるように、8対の配線32が相互に接続されている。そして、8対の配線32の一端部が配線33に、他端部が配線34に接続され、端子部39に引き出されている。すなわち、8個の発光部品2には、同一の電流が流れる。
同様にして、64個の発光部品2が試験できるように、8個の発光部品2が8組設けられ、それぞれ組の配線33と配線34とが端子部39に引き出されている。よって、端子部39には、配線33および配線34が総計16本引き出されている。
前述したように、配線32、33、34は、絶縁薄膜31であるポリイミド樹脂フィルムの一方の表面に貼り付けられた銅箔を、従来公知のフォトリソソグラフィーにより加工して構成されている。そして、絶縁薄膜31の表面には、配線32、33、34を覆うように、電気的に絶縁性を示す表面絶縁層36が設けられている。ただし、表面絶縁層36は、配線32が発光部品2のアノード用リード部62およびカソード用リード部63と接触する部分(3つに分岐した部分)に開口38が設けられている。また、端子部39においても、表面絶縁層36が取り除かれている。
そして、対向して設けられた1対の配線32は、8個の発光部品2が直列に接続されるように、8対の配線32が相互に接続されている。そして、8対の配線32の一端部が配線33に、他端部が配線34に接続され、端子部39に引き出されている。すなわち、8個の発光部品2には、同一の電流が流れる。
同様にして、64個の発光部品2が試験できるように、8個の発光部品2が8組設けられ、それぞれ組の配線33と配線34とが端子部39に引き出されている。よって、端子部39には、配線33および配線34が総計16本引き出されている。
前述したように、配線32、33、34は、絶縁薄膜31であるポリイミド樹脂フィルムの一方の表面に貼り付けられた銅箔を、従来公知のフォトリソソグラフィーにより加工して構成されている。そして、絶縁薄膜31の表面には、配線32、33、34を覆うように、電気的に絶縁性を示す表面絶縁層36が設けられている。ただし、表面絶縁層36は、配線32が発光部品2のアノード用リード部62およびカソード用リード部63と接触する部分(3つに分岐した部分)に開口38が設けられている。また、端子部39においても、表面絶縁層36が取り除かれている。
図5に示すように、可撓性フィルム30の裏面には、発光部品2が配置される部分に、熱拡散パターン35が設けられている。この熱拡散パターン35は、電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層であることが好ましく、例えば銅箔により形成され、発光部品2に温度の分布が生じるのを抑制している。
なお、熱拡散パターン35は、図4において説明したように直列に接続される8個の発光部品2の組において相互に接続されている。これにより、同一の電流が流れる発光部品2間で温度差が発生するのを抑制している。ただし、直列に接続された8個の発光部品2の組間においては、熱拡散パターン35は相互に接続されていない。これは、二つの発光部品2の組に互いに異なる電流を流すことを可能にするためである。大きい電流を流した発光部品2の組は発熱が大きく、小さい電流を流した発光部品2の組は発熱が小さい。このため、隣接する発光部品2の組間で温度差が生じることがありうる。そこで、流す電流が異なる発光部品2の組間における温度差の影響を抑制するため、発光部品2の組間において、熱拡散パターン35は相互に接続されていない。
また、熱拡散パターン35は、電流を供給しないので引き出されていない。
そして、可撓性フィルム30は、熱拡散パターン35を覆うように電気的に絶縁性を示す裏面絶縁層37が設けられている。
さらに、可撓性フィルム30の4隅には、ボルト14を貫通させる開口301が設けられている。
なお、熱拡散パターン35は、図4において説明したように直列に接続される8個の発光部品2の組において相互に接続されている。これにより、同一の電流が流れる発光部品2間で温度差が発生するのを抑制している。ただし、直列に接続された8個の発光部品2の組間においては、熱拡散パターン35は相互に接続されていない。これは、二つの発光部品2の組に互いに異なる電流を流すことを可能にするためである。大きい電流を流した発光部品2の組は発熱が大きく、小さい電流を流した発光部品2の組は発熱が小さい。このため、隣接する発光部品2の組間で温度差が生じることがありうる。そこで、流す電流が異なる発光部品2の組間における温度差の影響を抑制するため、発光部品2の組間において、熱拡散パターン35は相互に接続されていない。
また、熱拡散パターン35は、電流を供給しないので引き出されていない。
そして、可撓性フィルム30は、熱拡散パターン35を覆うように電気的に絶縁性を示す裏面絶縁層37が設けられている。
さらに、可撓性フィルム30の4隅には、ボルト14を貫通させる開口301が設けられている。
図6は、中間体(スペーサ)23の構成の一例を示す図である。図6(a)は、中間体23の平面図、図6(b)は、図6(a)に示す中間体23のVIB−VIB線での断面図である。
中間体23は、板状であって、基体21に重ねられたとき、基体21の凹部211に対応する位置に円形の開口231が設けられている。開口231は、基体21の凹部211と同様に、試験対象の発光部品2が収容できる大きさとなっている。
また、中間体23の厚さは、保持体24が発光部品2を基体21に押し付けて(押圧して)保持することを妨げないように、発光部品2の高さh(後述する図10参照)より、小さく設定されている。
さらに、中間体23の4隅には、ボルト14を貫通させる開口232が設けられている。
中間体23は、板状であって、基体21に重ねられたとき、基体21の凹部211に対応する位置に円形の開口231が設けられている。開口231は、基体21の凹部211と同様に、試験対象の発光部品2が収容できる大きさとなっている。
また、中間体23の厚さは、保持体24が発光部品2を基体21に押し付けて(押圧して)保持することを妨げないように、発光部品2の高さh(後述する図10参照)より、小さく設定されている。
さらに、中間体23の4隅には、ボルト14を貫通させる開口232が設けられている。
中間体23は、基体21と同じ温度に維持されることが好ましい。よって、中間体23は、基体21の熱が伝わりやすい、熱伝導性のよい板状の金属で構成されるのが好ましい。中間体23としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)などを用いうる。
中間体23は、図2に示したように、基体21上に配置されるため、保持体24の縦横は、基体21と同じであってもよい。中間体23の厚さは、前述したように発光部品2の高さによって決まる。中間体23の外形は、例えば100mm×100mm×1mmとしてもよい。
中間体23は可撓性フィルム30の表面絶縁層36を介して配線32、33および34と接するが、より十分な絶縁性を確保するため、絶縁処理することが好ましい。絶縁処理の種類としては、硬質アルマイト処理、フッ素処理、ポリイミドテープの貼り付けなどが挙げられる。
中間体23は、図2に示したように、基体21上に配置されるため、保持体24の縦横は、基体21と同じであってもよい。中間体23の厚さは、前述したように発光部品2の高さによって決まる。中間体23の外形は、例えば100mm×100mm×1mmとしてもよい。
中間体23は可撓性フィルム30の表面絶縁層36を介して配線32、33および34と接するが、より十分な絶縁性を確保するため、絶縁処理することが好ましい。絶縁処理の種類としては、硬質アルマイト処理、フッ素処理、ポリイミドテープの貼り付けなどが挙げられる。
図7は、保持体24の構成の一例を示す図である。図7(a)は、保持体24の平面図、図7(b)は、図7(a)に示す保持体24のVIIB−VIIB線での断面図である。
保持体24は、基体21に重ねられたとき、基体21の凹部211に対応する部分に円形の開口241が設けられている。開口241は、中心軸を共通にする直径が異なる2つの部分から構成されている。開口241の基体21側(図2参照)の直径d1は、基体21と反対側の直径d2より小さい。
保持体24は、発光部品2を基体21に押し付けて(押圧して)保持する。このため、保持体24の直径d1は、発光部品2の上面の形状より、小さく設定されている。すなわち、発光部品2は、保持体24の開口241の直径d1の側から、貫通しないようになっている。
よって、開口241の直径d1は、試験対象である発光部品2の上面の形状に依存するが、例えば、4mmとしてもよい。
保持体24は、基体21に重ねられたとき、基体21の凹部211に対応する部分に円形の開口241が設けられている。開口241は、中心軸を共通にする直径が異なる2つの部分から構成されている。開口241の基体21側(図2参照)の直径d1は、基体21と反対側の直径d2より小さい。
保持体24は、発光部品2を基体21に押し付けて(押圧して)保持する。このため、保持体24の直径d1は、発光部品2の上面の形状より、小さく設定されている。すなわち、発光部品2は、保持体24の開口241の直径d1の側から、貫通しないようになっている。
よって、開口241の直径d1は、試験対象である発光部品2の上面の形状に依存するが、例えば、4mmとしてもよい。
一方、保持体24の直径d2は、筒状体25の一端部が入り込んで保持しうるように、筒状体25の外径より大きく設定されている。基体21と反対側の直径d2は、例えば、6mmとしてもよい。
さらに、保持体24の4隅には、ボルト14を貫通させる開口242が設けられている。
保持体24は、基体21と同じ温度に維持されることが好ましい。よって、保持体24には、基体21の熱が伝わりやすい、熱伝導性のよい板状の金属材料で構成されることが好ましい。保持体24としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)などを用いうる。
保持体24は、図2に示したように、基体21、中間体23の上に配置されるため、保持体24の縦横は、基体21、中間体23と同じであってもよい。保持体24の厚さは、直径d1とd2とを有する開口241が設けられればよい。よって、保持体24の外形は、例えば100mm×100mm×10mmとしてもよい。
さらに、保持体24の4隅には、ボルト14を貫通させる開口242が設けられている。
保持体24は、基体21と同じ温度に維持されることが好ましい。よって、保持体24には、基体21の熱が伝わりやすい、熱伝導性のよい板状の金属材料で構成されることが好ましい。保持体24としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)などを用いうる。
保持体24は、図2に示したように、基体21、中間体23の上に配置されるため、保持体24の縦横は、基体21、中間体23と同じであってもよい。保持体24の厚さは、直径d1とd2とを有する開口241が設けられればよい。よって、保持体24の外形は、例えば100mm×100mm×10mmとしてもよい。
筒状体25は、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12との間に配置され、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12との距離を保持する。前述したように、筒状体25は、発光部品2の出射した光が、発光部品2に対向して設けられた受光部品3に入射するとともに、隣接する位置の発光部品2の出射した光が、受光部品3に入射するのを抑制するものであればよい。筒状体25には、長さ100mm、外径6mm、内径5mmのセラミック製のパイプなどを用いうる。
筒状体25の上下または内部に、光学フィルターを設けることも好適な構成である。光学フィルターは、受光部品2へ入射する光強度の調整、視感度フィルター、透過領域の制限など、目的に応じて選択できる。
また、筒状体25には、熱抵抗が高く、光を透過する光ファイバー(石英、プラスチックなど)を使用することもできる。また、光ファイバーと筒とを組み合わせることも可能である。
筒状体25の上下または内部に、光学フィルターを設けることも好適な構成である。光学フィルターは、受光部品2へ入射する光強度の調整、視感度フィルター、透過領域の制限など、目的に応じて選択できる。
また、筒状体25には、熱抵抗が高く、光を透過する光ファイバー(石英、プラスチックなど)を使用することもできる。また、光ファイバーと筒とを組み合わせることも可能である。
支持体26は、保持体24とともに、筒状体25を挟み込んで支持する。本実施の形態では、支持体26は保持体24と同じ形状とし、保持体24の開口241の直径d2側と支持体26の開口261(図2参照)の直径d2側とが対向するようにしている。そして、保持体24の開口241の直径d2の部分および支持体26の開口261の直径d2の部分に筒状体25の両端部をそれぞれ挿入している。よって、支持体26の詳細な説明を省略する。
図8は、受光部品収納体27の構成の一例を示す図である。図8(a)は、受光部品収納体27の上面の平面図、図8(b)は、図8(a)に示す受光部品収納体27のVIIIB−VIIIB線での断面図である。
受光部品収納体27は、板状の部材であって、図2に示したように、支持体26上に配置される。
受光部品収納体27の裏面には、支持体26の開口261に対向する位置に、受光部品3を搭載するために、表面形状が円形の複数の凹部271が設けられている。本実施の形態では、凹部271は、64個の発光部品2に対応して、縦横8×8個形成されている。
さらに、それぞれの凹部271の内部には、受光部品3からの電線28を取り出すため、受光部品収納体27を貫通する開口273が2個設けられている。
なお、受光部品収納体27の4隅には、ボルト14を貫通させる開口272が設けられている。
受光部品収納体27は、板状の部材であって、図2に示したように、支持体26上に配置される。
受光部品収納体27の裏面には、支持体26の開口261に対向する位置に、受光部品3を搭載するために、表面形状が円形の複数の凹部271が設けられている。本実施の形態では、凹部271は、64個の発光部品2に対応して、縦横8×8個形成されている。
さらに、それぞれの凹部271の内部には、受光部品3からの電線28を取り出すため、受光部品収納体27を貫通する開口273が2個設けられている。
なお、受光部品収納体27の4隅には、ボルト14を貫通させる開口272が設けられている。
受光部品収納体27は、発光部品搭載部11から、筒状体25を介して、離れた距離に設けられている。しかし、加熱または冷却された発光部品搭載部11によって、受光部品3の温度が変化することを抑制するため、受光部品収納体27は、熱伝導性のよい板状の金属から構成されているのが好ましい。受光部品収納体27には、アルミニウム、銅、ステンレス鋼(SUS)などを用いうる。
受光部品収納体27は、図2に示したように、支持体26上に接して配置されるため、受光部品収納体27の縦横は、支持体26と同じであってもよい。受光部品収納体27の外形は、例えば100mm×100mm×10mmであってもよい。
受光部品収納体27は、図2に示したように、支持体26上に接して配置されるため、受光部品収納体27の縦横は、支持体26と同じであってもよい。受光部品収納体27の外形は、例えば100mm×100mm×10mmであってもよい。
そして、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12とは、筒状体25を挟んで、発光部品搭載部11と受光部品搭載部12の4隅を貫通する4本のボルト14と、それぞれのボルト14を締め付けるナット15にて固定される。
ボルト14の開口は、基体21、中間体23、保持体24、支持体26、受光部品収納体27を貫通しているため、基体21、中間体23、保持体24、支持体26、受光部品収納体27の位置を設定するガイドとして働く。
ボルト14の開口は、基体21、中間体23、保持体24、支持体26、受光部品収納体27を貫通しているため、基体21、中間体23、保持体24、支持体26、受光部品収納体27の位置を設定するガイドとして働く。
(半導体発光素子LC)
図9は、本実施の形態が適用される半導体発光素子LCの断面構造の一例を示す図である。
この半導体発光素子LCは化合物半導体にて構成されている。なお、半導体発光素子LCを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体、IV−IV族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、III−V族化合物半導体が好ましく、中でも、III族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、以下では、III族窒化物化合物半導体を有する半導体発光素子LCを例として説明する。なお、例として図9に示す半導体発光素子LCは、青色光を出力する半導体発光素子LCである。
図9は、本実施の形態が適用される半導体発光素子LCの断面構造の一例を示す図である。
この半導体発光素子LCは化合物半導体にて構成されている。なお、半導体発光素子LCを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体、IV−IV族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、III−V族化合物半導体が好ましく、中でも、III族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、以下では、III族窒化物化合物半導体を有する半導体発光素子LCを例として説明する。なお、例として図9に示す半導体発光素子LCは、青色光を出力する半導体発光素子LCである。
この半導体発光素子LCは、サファイア製の基板110と、基板110上に積層される中間層120と、中間層120上に積層される下地層130と、下地層130上に積層されるn型半導体層140と、n型半導体層140上に積層される発光層150と、発光層150上に積層されるp型半導体層160とを備えている。
ここで、n型半導体層140は、下地層130側に設けられるn型コンタクト層140aと発光層150側に設けられるn型クラッド層140bとを有している。また、発光層150は、障壁層150aと井戸層150bとが交互に積層され、2つの障壁層150aによって1つの井戸層150bを挟み込んだ構造を有している。さらに、p型半導体層160は、発光層150側に設けられるp型クラッド層160aと最上層に設けられるp型コンタクト層160bとを有する。なお、以下の説明においては、n型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160を、まとめて積層半導体層100と称する。
ここで、n型半導体層140は、下地層130側に設けられるn型コンタクト層140aと発光層150側に設けられるn型クラッド層140bとを有している。また、発光層150は、障壁層150aと井戸層150bとが交互に積層され、2つの障壁層150aによって1つの井戸層150bを挟み込んだ構造を有している。さらに、p型半導体層160は、発光層150側に設けられるp型クラッド層160aと最上層に設けられるp型コンタクト層160bとを有する。なお、以下の説明においては、n型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160を、まとめて積層半導体層100と称する。
半導体発光素子LCにおいては、p型半導体層160のp型コンタクト層160b上に透明正極170が積層され、さらにその上に正極ボンディングパッド180が形成されている。さらに、n型半導体層140のn型コンタクト層140aに形成された露出領域140cに負極ボンディングパッド190が積層されている。
さらにまた、半導体発光素子LCは、正極ボンディングパッド180および負極ボンディングパッド190のそれぞれの表面の一部を除いて、透明正極170の表面、積層半導体層100の表面および側面、下地層130および中間層120の側面を覆う保護層200を備える。
さらにまた、半導体発光素子LCは、正極ボンディングパッド180および負極ボンディングパッド190のそれぞれの表面の一部を除いて、透明正極170の表面、積層半導体層100の表面および側面、下地層130および中間層120の側面を覆う保護層200を備える。
この半導体発光素子LCにおいては、正極ボンディングパッド180と、負極ボンディングパッド190とを介して積層半導体層100(より具体的にはp型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140)に電流を流すことで、発光層150が青色光を出射するようになっている。
(半導体発光素子LCの製造方法)
まず、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の基板110を、スパッタリング装置にて、基板110上に、中間層120および下地層130を形成する。
続いて、下地層130が形成された基板110上に、MOCVD装置により、n型コンタクト層140aを形成し、n型コンタクト層140aの上にn型クラッド層140bを形成する。さらに、n型クラッド層140bの上に発光層150すなわち障壁層150aと井戸層150bとを交互に形成し、発光層150の上にp型クラッド層160aを形成し、p型クラッド層160aの上にp型コンタクト層160bを形成する。
さらに、p型コンタクト層160bの表面160c上に透明正極170を積層する。また、エッチング等を用いてn型コンタクト層140aに露出領域140cを形成する。そして、透明正極170上に正極ボンディングパッド180を、露出領域140c上に負極ボンディングパッド190を設ける。
その後、基板110の下地層130の形成面とは反対の面を、予め定められた厚さになるまで研削及び研磨する。
そして、基板110の厚さが調整されたウェハを、例えば350μm角の正方形に切断することにより、半導体発光素子LCを得る。
なお、基板110上に結晶性に優れた下地層130が直接形成できる場合には、中間層120を設けなくともよい。
まず、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の基板110を、スパッタリング装置にて、基板110上に、中間層120および下地層130を形成する。
続いて、下地層130が形成された基板110上に、MOCVD装置により、n型コンタクト層140aを形成し、n型コンタクト層140aの上にn型クラッド層140bを形成する。さらに、n型クラッド層140bの上に発光層150すなわち障壁層150aと井戸層150bとを交互に形成し、発光層150の上にp型クラッド層160aを形成し、p型クラッド層160aの上にp型コンタクト層160bを形成する。
さらに、p型コンタクト層160bの表面160c上に透明正極170を積層する。また、エッチング等を用いてn型コンタクト層140aに露出領域140cを形成する。そして、透明正極170上に正極ボンディングパッド180を、露出領域140c上に負極ボンディングパッド190を設ける。
その後、基板110の下地層130の形成面とは反対の面を、予め定められた厚さになるまで研削及び研磨する。
そして、基板110の厚さが調整されたウェハを、例えば350μm角の正方形に切断することにより、半導体発光素子LCを得る。
なお、基板110上に結晶性に優れた下地層130が直接形成できる場合には、中間層120を設けなくともよい。
(発光部品2)
次に、発光部品2について説明する。
図10は、本実施の形態が適用される発光部品2の構成の一例を示す図である。図10(a)は発光部品2の上面図、図10(b)は、図10(a)のXB−XB線での断面図である。
発光部品2は、パッケージ60とパッケージ60に実装された半導体発光素子LCとを備える。
パッケージ60は、上部側に開口部61a(直径d3)が形成された樹脂容器61(長辺の長さd4)と、樹脂容器61と一体化したリードフレームからなるアノード用リード部62およびカソード用リード部63と、開口部61aを覆うように設けられた封止樹脂65とを備えている。樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面は、長辺が長さd4である矩形である。
そして、パッケージ60の開口部61aの底面70に半導体発光素子LCが固定されている。封止樹脂65は、半導体発光素子LCも覆うように設けられている。
本実施の形態では、発光部品2は、青色光を出射する半導体発光素子LCを3個備えている。すなわち、本実施の形態に適用される発光部品2は、1パッケージに3個の半導体発光素子LCを実装した3 イン 1パッケージである。そして、3個の半導体発光素子LCのそれぞれが、アノード用リード部62とカソード用リード部63とを備えている。
なお、図10(a)においては、封止樹脂65の記載を省略している。
次に、発光部品2について説明する。
図10は、本実施の形態が適用される発光部品2の構成の一例を示す図である。図10(a)は発光部品2の上面図、図10(b)は、図10(a)のXB−XB線での断面図である。
発光部品2は、パッケージ60とパッケージ60に実装された半導体発光素子LCとを備える。
パッケージ60は、上部側に開口部61a(直径d3)が形成された樹脂容器61(長辺の長さd4)と、樹脂容器61と一体化したリードフレームからなるアノード用リード部62およびカソード用リード部63と、開口部61aを覆うように設けられた封止樹脂65とを備えている。樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面は、長辺が長さd4である矩形である。
そして、パッケージ60の開口部61aの底面70に半導体発光素子LCが固定されている。封止樹脂65は、半導体発光素子LCも覆うように設けられている。
本実施の形態では、発光部品2は、青色光を出射する半導体発光素子LCを3個備えている。すなわち、本実施の形態に適用される発光部品2は、1パッケージに3個の半導体発光素子LCを実装した3 イン 1パッケージである。そして、3個の半導体発光素子LCのそれぞれが、アノード用リード部62とカソード用リード部63とを備えている。
なお、図10(a)においては、封止樹脂65の記載を省略している。
パッケージ60の樹脂容器61は、アノード用リード部62およびカソード用リード部63を含む金属リード部に、白色顔料が含有された熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。白色顔料としては、例えばチタニア(酸化チタン)を微粒子化したものが用いられる。また、熱可塑性樹脂としては、PPA(polyphthalamide)が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。
樹脂容器61に設けられる開口部61aは、円形状を有する底面70と、底面70の周縁から樹脂容器61の上部側に向けて拡開するように立ち上がる壁面80とを備えている。ここで、底面70は、開口部61aに露出するアノード用リード部62およびカソード用リード部63と、アノード用リード部62とカソード用リード部63との間の隙間に露出する樹脂容器61の白色樹脂とによって構成されている。
アノード用リード部62およびカソード用リード部63は、それぞれの一部が樹脂容器61内に挟まれて保持されるとともに、他の一部が樹脂容器61の外部に露出されており、半導体発光素子LCに電流を印加するための端子となっている。アノード用リード部62およびカソード用リード部63は、それぞれ樹脂容器61の裏側に折り曲げて樹脂容器61の底部にその先端が配設され、表面実装に用いることができる。
半導体発光素子LCは開口部61aの底面70に露出するカソード用リード部63上に、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂からなるダイボンド剤で接着され、固定されている。
半導体発光素子LCは、ボンディングワイヤ64を介して、正極ボンディングパッド180がアノード用リード部62に、負極ボンディングパッド190がカソード用リード部63に、それぞれ接続されている。
半導体発光素子LCは、ボンディングワイヤ64を介して、正極ボンディングパッド180がアノード用リード部62に、負極ボンディングパッド190がカソード用リード部63に、それぞれ接続されている。
封止樹脂65は、可視領域において透明な各種樹脂を適用して差し支えないが、耐熱性の観点から、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。
また、封止樹脂65は、半導体発光素子LCが発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体を均一に分散させた透明樹脂であってもよい。例えば、半導体発光素子LCが発する青色光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子LCが発する青色光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とを含んでもよい。半導体発光素子LCが発する青色光と、透明樹脂に含まれる緑色蛍光体が発する緑色光と、同じく透明樹脂に含まれる赤色蛍光体が発する赤色光とによって、青、緑、赤の3原色が揃う。これにより、封止樹脂65の上面すなわち光が出射される出射面65aから、白色光が出射されるようになっていてもよい。また、上記赤色蛍光体と緑色蛍光体の代わりに黄色蛍光体を使っても良い。
また、封止樹脂65は、半導体発光素子LCが発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体を均一に分散させた透明樹脂であってもよい。例えば、半導体発光素子LCが発する青色光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子LCが発する青色光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とを含んでもよい。半導体発光素子LCが発する青色光と、透明樹脂に含まれる緑色蛍光体が発する緑色光と、同じく透明樹脂に含まれる赤色蛍光体が発する赤色光とによって、青、緑、赤の3原色が揃う。これにより、封止樹脂65の上面すなわち光が出射される出射面65aから、白色光が出射されるようになっていてもよい。また、上記赤色蛍光体と緑色蛍光体の代わりに黄色蛍光体を使っても良い。
では、図10に示す発光部品2の発光動作について説明する。
アノード用リード部62を正極とし、カソード用リード部63を負極として半導体発光素子LCに電流を流すと、半導体発光素子LCは青色光を出射する。それぞれの半導体発光素子LCから出射された青色光は、封止樹脂65内を進行し、直接あるいは底面70や壁面80で反射した後に出射面65aから外部に出射される。但し、出射面65aに向かう光の一部は、出射面65aで反射し、再び封止樹脂65内を進行する。この間、封止樹脂65が蛍光体を含む場合には、青色光の一部は蛍光体によって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面70や壁面80で反射した後、青色光と共に出射面65aから外部に出射される。したがって、出射面65aからは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。
アノード用リード部62を正極とし、カソード用リード部63を負極として半導体発光素子LCに電流を流すと、半導体発光素子LCは青色光を出射する。それぞれの半導体発光素子LCから出射された青色光は、封止樹脂65内を進行し、直接あるいは底面70や壁面80で反射した後に出射面65aから外部に出射される。但し、出射面65aに向かう光の一部は、出射面65aで反射し、再び封止樹脂65内を進行する。この間、封止樹脂65が蛍光体を含む場合には、青色光の一部は蛍光体によって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面70や壁面80で反射した後、青色光と共に出射面65aから外部に出射される。したがって、出射面65aからは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。
では続いて、図10に示す発光部品2の製造方法について説明する。
まず、アノード用リード部62およびカソード用リード部63を一体化したリードフレームに、白色樹脂を射出成形して、開口部61aを有する樹脂容器61を形成する。次いで、樹脂容器61の開口部61aの底面70に露出するカソード用リード部63上に半導体発光素子LCを接着固定し、ボンディングワイヤ64によって半導体発光素子LCの正極ボンディングパッド180とアノード用リード部62とを接続し、負極ボンディングパッド190とカソード用リード部63とを接続する。
まず、アノード用リード部62およびカソード用リード部63を一体化したリードフレームに、白色樹脂を射出成形して、開口部61aを有する樹脂容器61を形成する。次いで、樹脂容器61の開口部61aの底面70に露出するカソード用リード部63上に半導体発光素子LCを接着固定し、ボンディングワイヤ64によって半導体発光素子LCの正極ボンディングパッド180とアノード用リード部62とを接続し、負極ボンディングパッド190とカソード用リード部63とを接続する。
次に、開口部61aに、未硬化状態の透明樹脂ペースト(蛍光体を含んでもよい)を、吐出装置を用いたポッディング法で充填する。その際、半導体発光素子LCおよびボンディングワイヤ64を未硬化状態の透明樹脂ペーストによって覆う。
次に、未硬化状態の透明樹脂ペーストを硬化させて封止樹脂65を形成する。硬化処理は、例えば、加熱等を行えばよい。その後、リードフレームをアノード用リード部62およびカソード用リード部63に分離する切断およびリードフレームの折り曲げを行って、発光部品2が得られる。
前述したように、保持体24は発光部品2の樹脂容器61の上面61bに接触して、発光部品2を基体21側に押し付ける(押圧する)。このとき、発光部品2から出射する光が、保持体24によって、遮られないことが、発光部品2の発光特性を試験する上で好ましい。すると、保持体24の開口241の直径d1は、開口部61aの直径d3より大きく、樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面の長辺の長さd4より小さいこと(d3<d1<d4)を要する。
なお、発光部品2の形状が変わっても、発光部品2の開口部61aの直径d3と、樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面の長辺の長さd4とによって、保持体24の開口241の直径d1を設定すればよい。
また、発光部品2の樹脂容器61の開口部61aの平面形状を円として説明したが、矩形であってもよい。保持体24の開口241の形状を、発光部品2の樹脂容器61の開口部61aの平面形状に対応した形状とし、発光部品2から出射する光が遮られないようにすればよい。
なお、発光部品2の形状が変わっても、発光部品2の開口部61aの直径d3と、樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面の長辺の長さd4とによって、保持体24の開口241の直径d1を設定すればよい。
また、発光部品2の樹脂容器61の開口部61aの平面形状を円として説明したが、矩形であってもよい。保持体24の開口241の形状を、発光部品2の樹脂容器61の開口部61aの平面形状に対応した形状とし、発光部品2から出射する光が遮られないようにすればよい。
本実施の形態では、青色光を発する半導体発光素子LCについて説明した。しかし、半導体発光素子LCは、他の色、例えば赤外光、赤色光、緑色光、紫外光などを発するものであってもよい。さらに、本実施の形態では、発光部品2は3個の半導体発光素子LCを含むとしたが、4個以上の半導体発光素子LCを含んでもよく、1個または2個の半導体発光素子LCを含むものであってもよい。
発光部品2が適用され得る対象として、照明装置さらには例えば液晶ディスプレイやLEDディスプレイなどの電子機器が挙げられる。
発光部品2が適用され得る対象として、照明装置さらには例えば液晶ディスプレイやLEDディスプレイなどの電子機器が挙げられる。
(発光部品試験モジュール10への発光部品2の搭載方法)
次に、発光部品試験モジュール10への発光部品2の搭載方法について説明する。
図11は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する方法を説明する図である。図11(a)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する手順を説明する図であり、図11(b)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載した状態を説明する図である。なお、図11(a)および(b)において、発光部品2は、図10(a)に示すXB−XB線での断面で示している。
次に、発光部品試験モジュール10への発光部品2の搭載方法について説明する。
図11は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する方法を説明する図である。図11(a)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する手順を説明する図であり、図11(b)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載した状態を説明する図である。なお、図11(a)および(b)において、発光部品2は、図10(a)に示すXB−XB線での断面で示している。
まず、図11(a)により、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する手順を説明する。
基体21の凹部211に弾性体22を埋め込んだのち、基体21の凹部211が形成された側を上側とし、その上に可撓性フィルム30を配置する。このとき、可撓性フィルム30の配線32、33、34が形成された側を上側、熱拡散パターン35が形成された側を下側とし、可撓性フィルム30の下側が、基体21の上側に接触するように配置する。
そして、可撓性フィルム30の上側に、中間体23を配置する。
このとき、前述したように、凹部211の中心と、可撓性フィルム30の開口38の中心と、中間体23の開口231の中心とが、基体21の凹部211の中心から立てた垂直な線上に並ぶようにする。なお、前述したように、ボルト14が貫通する、基体21の開口212、可撓性フィルム30の開口301、中間体23の開口232の位置が重なるように、基体21、可撓性フィルム30、中間体23を配置すればよい。
基体21の凹部211に弾性体22を埋め込んだのち、基体21の凹部211が形成された側を上側とし、その上に可撓性フィルム30を配置する。このとき、可撓性フィルム30の配線32、33、34が形成された側を上側、熱拡散パターン35が形成された側を下側とし、可撓性フィルム30の下側が、基体21の上側に接触するように配置する。
そして、可撓性フィルム30の上側に、中間体23を配置する。
このとき、前述したように、凹部211の中心と、可撓性フィルム30の開口38の中心と、中間体23の開口231の中心とが、基体21の凹部211の中心から立てた垂直な線上に並ぶようにする。なお、前述したように、ボルト14が貫通する、基体21の開口212、可撓性フィルム30の開口301、中間体23の開口232の位置が重なるように、基体21、可撓性フィルム30、中間体23を配置すればよい。
次に、中間体23の開口231中に、発光部品2を配置する。このとき、発光部品2のアノード用リード部62およびカソード用リード部63と可撓性フィルム30の表面に設けられた配線32とが接触するように、発光部品2を配置する。中間体23の開口231は、前述したように発光部品2より大きいので、発光部品2のアノード用リード部62およびカソード用リード部63と可撓性フィルム30の表面に設けられた配線32とは接触しうる。
次には、保持体24の直径d1側の面を、発光部品2の上面61bに接触させる。直径d1は、発光部品2の開口部61aの直径d3より大きく、樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面の長辺の長さd4より小さいので、保持体24の直径d1側の面は発光部品2の上面61bに接触する。
このときも、凹部211の中心と、可撓性フィルム30の開口38の中心と、中間体23の開口231の中心と、保持体24の開口241の中心とが、基体21の凹部211の中心から立てた垂直な線上に並ぶようにする。なお、ボルト14が貫通する、基体21の開口212、可撓性フィルム30の開口301、中間体23の開口232、保持体24の開口242の位置が重なるように、基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24を配置すればよい。
次には、保持体24の直径d1側の面を、発光部品2の上面61bに接触させる。直径d1は、発光部品2の開口部61aの直径d3より大きく、樹脂容器61の開口部61aが形成された側の面の長辺の長さd4より小さいので、保持体24の直径d1側の面は発光部品2の上面61bに接触する。
このときも、凹部211の中心と、可撓性フィルム30の開口38の中心と、中間体23の開口231の中心と、保持体24の開口241の中心とが、基体21の凹部211の中心から立てた垂直な線上に並ぶようにする。なお、ボルト14が貫通する、基体21の開口212、可撓性フィルム30の開口301、中間体23の開口232、保持体24の開口242の位置が重なるように、基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24を配置すればよい。
そして、筒状体25、支持体26、受光部品収納体27を、前述の基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24の上に配置する。そして、基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24、筒状体25、支持体26、受光部品収納体27を4本のボルト14およびそれぞれのボルト14の両端に設けられたナット15にて固定する。これにより、発光部品2は、保持体24により基体21側に押し付けられ(押圧され)、発光部品2のアノード用リード部62およびカソード用リード部63と可撓性フィルム30の配線32との電気的な接触が確保される。
では、図11(b)により、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2が搭載された状態を説明する。
保持体24は、開口241の直径d1側の面が発光部品2の上面61bに接触し、発光部品2を基体21側に押し付けている(押圧している)。中間体23の厚さは、発光部品2の高さhより小さい。よって、発光部品2は、中間体23に妨げられることなく、可撓性フィルム30に押し付けられる。さらに、発光部品2の下方の基体21の凹部211には、弾性体22が埋め込まれている。押し付けられた発光部品2は、柔軟性を有する可撓性フィルム30および弾性体22が変形することにより、受け止められる。このとき、弾性体22は、反発力により、可撓性フィルム30を発光部品2に押し付けている。
この結果、発光部品2のアノード用リード部62とおよびカソード用リード部63と可撓性フィルム30の表面に設けられた配線32との電気的な接触(導通)が確保される。
保持体24は、開口241の直径d1側の面が発光部品2の上面61bに接触し、発光部品2を基体21側に押し付けている(押圧している)。中間体23の厚さは、発光部品2の高さhより小さい。よって、発光部品2は、中間体23に妨げられることなく、可撓性フィルム30に押し付けられる。さらに、発光部品2の下方の基体21の凹部211には、弾性体22が埋め込まれている。押し付けられた発光部品2は、柔軟性を有する可撓性フィルム30および弾性体22が変形することにより、受け止められる。このとき、弾性体22は、反発力により、可撓性フィルム30を発光部品2に押し付けている。
この結果、発光部品2のアノード用リード部62とおよびカソード用リード部63と可撓性フィルム30の表面に設けられた配線32との電気的な接触(導通)が確保される。
一方、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられていない領域Iにおいて、基体21、可撓性フィルム30、中間体23、保持体24が隙間なく接触するように設定されている。基体21、中間体23、保持体24は、熱伝導性に優れた金属で構成されている。基体21と中間体23との間に可撓性フィルム30を介しているが、可撓性フィルム30の絶縁薄膜31の熱伝導性が低くても、可撓性フィルム30が薄いために、基体21から中間体23さらには、保持体24への熱伝導が行われる。
また、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられていない領域Iにおいて、可撓性フィルム30の上面に熱抵抗が絶縁薄膜31より小さい配線32を設けて、基体21から中間体23への熱伝導を改善している。
以上説明したように、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられていない領域Iにおいて、温度差が少なくなるようになっている。
また、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられていない領域Iにおいて、可撓性フィルム30の上面に熱抵抗が絶縁薄膜31より小さい配線32を設けて、基体21から中間体23への熱伝導を改善している。
以上説明したように、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられていない領域Iにおいて、温度差が少なくなるようになっている。
また、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられた領域IIにおいて、弾性体22は、前述したように熱伝導性に優れたものを用いている。
また、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられた領域IIにおいて、可撓性フィルム30の下面に熱抵抗が絶縁薄膜31より小さい熱拡散パターン35を設け、熱伝導をよくしている。
以上説明したように、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられた領域IIにおいて、温度差を少なくするようになっている。
すなわち、本実施の形態において、発光部品搭載部11の温度差を小さくし、発光部品2の温度をより精密に制御できるようにしている。
また、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられた領域IIにおいて、可撓性フィルム30の下面に熱抵抗が絶縁薄膜31より小さい熱拡散パターン35を設け、熱伝導をよくしている。
以上説明したように、発光部品搭載部11の中間体23に開口231が設けられた領域IIにおいて、温度差を少なくするようになっている。
すなわち、本実施の形態において、発光部品搭載部11の温度差を小さくし、発光部品2の温度をより精密に制御できるようにしている。
以上説明したように、本実施の形態では、発光部品2と発光部品試験モジュール10との電気的な接続を確実にするとともに、発光部品2を搭載する発光部品搭載部11の温度をより精密に制御できるようにしている。
図12は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する方法を、図11で示した断面(図10のXB−XB線での断面)と直交する断面(図10のXII−XII線での断面)で説明する図である。図12(a)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載する手順を説明する図であり、図12(b)は、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2を搭載した状態を説明する図である。
図12(a)に示した発光部品2を発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に搭載する手順は、図11(a)により説明した通りであるので、説明を省略する。
図12(b)により、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2が搭載された状態を説明する。
発光部品2の図11で示した断面(図10のXB−XB線での断面)と直交する断面(図10のXII−XII線での断面)では、3つのカソード用リード部63が見えている。
図12(a)に示した発光部品2を発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に搭載する手順は、図11(a)により説明した通りであるので、説明を省略する。
図12(b)により、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11に発光部品2が搭載された状態を説明する。
発光部品2の図11で示した断面(図10のXB−XB線での断面)と直交する断面(図10のXII−XII線での断面)では、3つのカソード用リード部63が見えている。
本実施の形態では、3つのカソード用リード部63が配線32の3つに分岐した部分にそれぞれ押し付けられている(押圧されている)。すなわち、配線32の分岐したそれぞれの部分は個別に動いて、3つのカソード用リード部63にそれぞれ接触するようになっている。アノード用リード部62についても同様である。よって、本実施の形態では、アノード用リード部62およびカソード用リード部63と配線32との電気的な接触(導通)がより確実に確保される。
一方、配線32が分岐していない場合には、3つのカソード用リード部63が分岐していない配線32に押し付けられることになるので、3つのカソード用リード部63のいずれかが強く押し付けられ、他が弱く押し付けられることになる。すると、弱く押し付けられたカソード用リード部63の電気的な接触(導通)が不十分になりうる。強いては、3つの半導体発光素子LC(図10参照)において、点灯(発光)しないものがでてきてしまう。すると、点灯しない半導体発光素子LCの発光部品2では、点灯する半導体発光素子LCに流れる電流が多くなってしまうため、予め定められた電流での試験ができなくなってしまう。
すなわち、本実施の形態では、アノード用リード部62およびカソード用リード部63と配線32との電気的な接触(導通)が確保され、予め定められた電流での試験を行いうる。
一方、配線32が分岐していない場合には、3つのカソード用リード部63が分岐していない配線32に押し付けられることになるので、3つのカソード用リード部63のいずれかが強く押し付けられ、他が弱く押し付けられることになる。すると、弱く押し付けられたカソード用リード部63の電気的な接触(導通)が不十分になりうる。強いては、3つの半導体発光素子LC(図10参照)において、点灯(発光)しないものがでてきてしまう。すると、点灯しない半導体発光素子LCの発光部品2では、点灯する半導体発光素子LCに流れる電流が多くなってしまうため、予め定められた電流での試験ができなくなってしまう。
すなわち、本実施の形態では、アノード用リード部62およびカソード用リード部63と配線32との電気的な接触(導通)が確保され、予め定められた電流での試験を行いうる。
以上説明したように、本実施の形態においては、発光部品試験モジュール10の発光部品搭載部11が温度制御され、受光部品搭載部12は発光部品搭載部11の温度の影響を受けない。よって、半導体発光素子LCをパッケージした発光部品2を、予め定められた温度において動作させつつ、光量を測定することができる。
しかも、発光部品2を基板等に実装することなく、発光部品2を可撓性フィルム30に設けられた配線32に押し付けることで、電気的な接触(導通)を確保している。よって、発光部品2の試験がより容易に行える。
しかも、発光部品2を基板等に実装することなく、発光部品2を可撓性フィルム30に設けられた配線32に押し付けることで、電気的な接触(導通)を確保している。よって、発光部品2の試験がより容易に行える。
また、本実施の形態では、半導体発光素子LCの温度と半導体発光素子LCに流す電流とを別々に制御して、半導体発光素子LCの試験を行うことができる。
例えば、室温において、発光部品2の半導体発光素子LCに50mA〜60mAの電流を流すと、半導体発光素子LCが発熱(自己発熱)して、発光部品2の温度が70℃〜80℃になってしまう。
本実施の形態では、発光部品2は、基体21に接触して設けられたペルティエ素子などの加熱冷却ユニット40により温度制御する。よって、半導体発光素子LCの温度が、自己発熱により上昇しても、基体21を冷却することでその熱を引き抜くことができる。すなわち、半導体発光素子LCの温度と半導体発光素子LCに流す電流とを別々に制御して、半導体発光素子LCの発光特性の試験を行うことができる。
例えば、室温において、発光部品2の半導体発光素子LCに50mA〜60mAの電流を流すと、半導体発光素子LCが発熱(自己発熱)して、発光部品2の温度が70℃〜80℃になってしまう。
本実施の形態では、発光部品2は、基体21に接触して設けられたペルティエ素子などの加熱冷却ユニット40により温度制御する。よって、半導体発光素子LCの温度が、自己発熱により上昇しても、基体21を冷却することでその熱を引き抜くことができる。すなわち、半導体発光素子LCの温度と半導体発光素子LCに流す電流とを別々に制御して、半導体発光素子LCの発光特性の試験を行うことができる。
本実施の形態では、発光部品2は3個の半導体発光素子LCを含むとしたが、4個以上の半導体発光素子LCを含んでもよく、1個または2個の半導体発光素子LCを含むものであってもよい。
このときは、本実施の形態におけるアノード用リード部62およびカソード用リード部63を数および形状を変更すればよい。これに対応して、発光部品試験モジュール10の可撓性フィルム30に設けられた配線32の形状を変更すればよい。
このときは、本実施の形態におけるアノード用リード部62およびカソード用リード部63を数および形状を変更すればよい。これに対応して、発光部品試験モジュール10の可撓性フィルム30に設けられた配線32の形状を変更すればよい。
1…発光部品試験装置、2…発光部品、3…受光部品、10…発光部品試験モジュール、11…発光部品搭載部、12…受光部品搭載部、16…熱拡散シート、21…基体、22…弾性体、23…中間体、25…筒状体、26…支持体、27…受光部品収納体、30…可撓性フィルム、40…加熱冷却ユニット、41…発吸熱体、42…冷却フィン、50…加熱冷却部、51…温度センサ、52…温度計測部、53…発光部品駆動部、54…光量計測部、55…制御部、56…ファンユニット、60…パッケージ、61…樹脂容器、62…アノード用リード部、63…カソード用リード部、65…封止樹脂、100…積層半導体層、110…基板、120…中間層、130…下地層、140…n型半導体層、150…発光層、160…p型半導体層、170…透明正極、180…正極ボンディングパッド、190…負極ボンディングパッド、200…保護層、LC…半導体発光素子
Claims (18)
- 一方の面に複数の凹部が設けられた基体と、
前記基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体と、
前記複数の凹部に前記複数の弾性体を埋設した前記基体の一方の面上に接して設けられ、前記複数の弾性体上に配置される複数の発光部品と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルムと、
前記複数の発光部品を、前記可撓性フィルムを挟んで、前記基体の前記複数の凹部のそれぞれに埋設された前記複数の弾性体に対して押圧する保持体と
を備えたことを特徴とする発光部品試験モジュール。 - 前記保持体は、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光を通過させる複数の開口を有することを特徴とする請求項1に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記可撓性フィルムと前記保持体との間に、前記基体と当該保持体とで熱伝導を生じさせる中間体をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光をそれぞれ受光する複数の受光部品をさらに備えることを特徴とする請求項2または3に記載の発光部品試験モジュール。
- それぞれが、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品と前記複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが1:1の関係で、当該発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記可撓性フィルムが、電気絶縁性を有するフィルムと当該電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記可撓性フィルムの前記電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が、銅箔であることを特徴とする請求項6に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記基体と当該基体を加熱冷却する加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記熱拡散シートが、グラファイトシートであることを特徴とする請求項8に記載の発光部品試験モジュール。
- 前記基体の熱容量(J/℃)と前記可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)が、1秒以上であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の発光部品試験モジュール。
- 一方の面に複数の凹部が設けられた基体と、当該基体の複数の凹部のそれぞれに埋設された複数の弾性体と、当該複数の凹部に当該複数の弾性体を埋設した当該基体の一方の面上に接して設けられ、当該複数の弾性体上に配置される複数の発光部品と電気的に接触する配線が形成された可撓性フィルムと、当該複数の発光部品を、当該可撓性フィルムを挟んで、当該基体の当該複数の凹部のそれぞれに埋設された当該複数の弾性体に対して押圧する保持体と、当該複数の発光部品のそれぞれの発光部品が出射する光をそれぞれ受光する複数の受光部品とを備えた発光部品試験モジュールと、
前記基体の他方の面に接して設けられた発吸熱体と、
前記発吸熱体により、前記基体の温度を制御する加熱冷却部と、
前記複数の発光部品を駆動して発光させる発光部品駆動部と、
前記複数の発光部品のそれぞれが出射する光を受光する前記複数の受光部品を駆動して当該複数の発光部品のそれぞれが出射する光量を測定する光量測定部と
を備えることを特徴とする発光部品試験装置。 - 前記発光部品試験モジュールは、それぞれが、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品と前記複数の受光部品のそれぞれの受光部品とが1:1の関係で、当該発光部品から出射する光が対応する受光部品に入射するように設けられた複数の中空体をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の発光部品試験装置。
- 前記加熱冷却部は、ペルティエ素子であることを特徴とする請求項11または12に記載の発光部品試験装置。
- 前記可撓性フィルムが、電気絶縁性を有するフィルムと前記電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する材料からなる層とを積層してなるフィルムであることを特徴とする請求項11ないし13のいずれか1項に記載の発光部品試験装置。
- 前記可撓性フィルムの前記電気絶縁性を有するフィルムの100倍以上の熱伝導率を有する層が銅箔であることを特徴とする請求項14記載の発光部品試験装置。
- 前記基体と前記加熱冷却部との間に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の2倍以上である熱拡散材からなる熱拡散シートを有することを特徴とする請求項11ないし15のいずれか1項に記載の発光部品試験装置。
- 前記熱拡散シートがグラファイトシートであることを特徴とする請求項16に記載の発光部品試験装置。
- 前記基体の熱容量(J/℃)と前記可撓性フィルムの厚み方向の熱抵抗(℃/W)との積である時定数(秒)が1秒以上であることを特徴とする請求項11ないし17のいずれか1項に記載の発光部品試験装置。
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