JP2012015413A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 給電コネクタをセラミックス製モジュール基板にはんだ付けしたはんだにクラックが生じ難い発光モジュールを提供する。
【解決手段】 セラミックス製のモジュール基板22に、正極側及び負極側の配線パターンと、これらパターンに電気的に接続される複数の半導体発光素子と、一対の実装パッド33を夫々設けるとともに、配線パターンに接続される給電コネクタ61をはんだ付けにより固定する。給電コネクタ61が有した一対の支持金具64を、合成樹脂製のコネクタ本体63に埋め込まれたベース部64aと、このベース部64aから折り曲げられた中間部64bと、コネクタ本体63から離れる方向に中間部64bから折り曲げられた接合部64cとで形成する。接合部64cを実装パッド33の略中央部に配設できるように、実装パッド33の一部を、この一部がコネクタ本体63で覆われるようにこの本体63の裏側に配設し、この実装パッド33と接合部64cがはんだ付けされていることを特徴としている。
【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、例えば光源等に好適に使用可能な発光モジュールに関する。

ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板上に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）チップを実装するとともに、これらチップに給電するための回路パターンと一体に受電側電極を設け、この受電側電極に、給電線が着脱される給電コネクタがはんだ付けされた構成の照明装置において、ＬＥＤチップが配設された発光部の点灯と消灯に伴う絶縁基板と給電コネクタの熱膨縮に起因して給電コネクタを固定したはんだに作用する応力ではんだにクラックを生じないように、前記発光部と給電コネクタが配設された給電部との間に熱的分離手段を設けた技術が、従来知られている。

絶縁基板が樹脂製である場合、その熱膨張係数は、給電コネクタのコネクタ本体を形成している樹脂の熱膨張とさほど違わないので、給電コネクタを樹脂基板にはんだ付けしたはんだに対する熱膨縮に起因する応力はさほど大きくない。そのため、例えば受電側電極に対して給電コネクタが偏った状態ではんだ付けされること等により、はんだが形成したはんだフィレットの大きさが各部でかなりばらついていても、更には、はんだフィレットがほとんど形成されていない部分があっても、はんだにクラックを生じる可能性は比較的低い。

しかし、絶縁基板をセラミックス製とした場合、その熱膨張係数はコネクタ本体を形成している樹脂の熱膨張係数よりかなり小さいので、コネクタ本体を形成している樹脂が大きく熱膨縮することに伴って、はんだに作用する前記応力は大きくなる。そのため、はんだフィレットの大きさにばらつきがあると、小さなはんだフィレット或いははんだフィレットがほとんど形成されていない部分に、前記応力が集中して作用して、はんだにクラックを生じる可能性が高まる。

こうした可能性を低下することに対して既存の技術は十分ではない。そのため、発光モジュールの品質を高める上で、給電コネクタをセラミックス製モジュール基板にはんだ付けしたはんだにクラックが生じないようにすることが望まれている。

特開２００９−３２６５０号公報

実施形態は、給電コネクタをセラミックス製モジュール基板にはんだ付けしたはんだにクラックが生じ難い発光モジュールを提供しようとするものである。

前記課題を解決するために、発光モジュールは、セラミックス製のモジュール基板を備え、この基板に、正極側及び負極側の配線パターンと、これらパターンに電気的に接続される複数の半導体発光素子と、一対の実装パッドを夫々設ける。これとともに、配線パターンに接続される給電コネクタをモジュール基板に固定する。給電コネクタが有した一対の支持金具を、合成樹脂製のコネクタ本体に埋め込まれたベース部と、このベース部から折り曲げられた中間部と、コネクタ本体から離れる方向に中間部から折り曲げられた接合部とで形成する。接合部を実装パッドの略中央部に配設できるように、実装パッドの一部を、この一部がコネクタ本体で覆われるようにこの本体の裏側に配設し、この実装パッドと接合部をはんだ付けして給電コネクタをモジュール基板に固定したことを特徴としている。

実施形態によれば、給電コネクタをセラミックス製モジュール基板にはんだ付けしたはんだにクラックが生じ難く、したがって、高品質な発光モジュールを提供することが可能である、という効果を期待できる。

実施例１に係る発光モジュールを備えた道路灯の灯具周りを示す斜視図である。 図１の灯具が備える光源装置を示す斜視図である。 図２の光源装置を示す略正面図である。 図２の光源装置が備える発光モジュールを示す正面図である。 図４の発光モジュールを、第１製造工程を経た状態で示す正面図である。 図３中Ｆ６−Ｆ６線に沿って示す断面図である。 図４の中Ｆ７−Ｆ７線に沿って示す断面図である。

実施形態１の発光モジュールは、セラミックス製のモジュール基板と；この基板に設けられた正極側及び負極側の配線パターンと；これら配線パターンに電気的に接続して前記モジュール基板上に設けられた複数の半導体発光素子と；前記配線パターンから独立して前記モジュール基板に設けられた一対の実装パッドと；合成樹脂製のコネクタ本体、及びこの本体から側方に突出された一対の支持金具を備え、前記支持金具が、前記コネクタ本体に埋め込まれたベース部と、このベース部から折り曲げられた中間部と、前記実装パッドより小形でかつ前記コネクタ本体の側面から離れる方向に前記中間部から折り曲げられた接合部とから形成されていて、前記配線パターンにはんだ付けするとともに前記接合部を前記実装パッドにはんだ付けして前記モジュール基板に固定された給電コネクタと；を具備し、前記実装パッドの前記コネクタ本体側の部位が、前記コネクタ本体で覆われるようにこの本体の裏側に配設されているとともに、前記接合部が前記実装パッドの略中央部に配設されて、これら接合部と実装パッドがはんだ付けされていることを特徴としている。

この実施形態１で、セラミックス製のモジュール基板は、白色のセラミックス製には制約されないが、白色のセラミックス製とする場合、そのセラミックスには、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックスから選ばれるいずれか、又はこれらの複合材料を用いることが可能であり、特に、安価で光反射率が高く、加工し易い白色のアルミナを好適に使用できる。

この実施形態1で、支持金具のベース部から折り曲げられた中間部は、給電コネクタの側面に沿うように折り曲げられていても、或いは給電コネクタの側面から次第に離れるように斜めに折り曲げられていてもよい。この実施形態１で、接合部が実装パッドの略中央部に配設されるとは、接合部の周縁と実装パッドの周縁との間の距離が各部同じか同様であって実装パッドに対して接合部が過大に偏ることなく配設された状態を指している。

実施形態１では、セラミックス製のモジュール基板に対して給電コネクタは、その支持金具の接合部を、はんだが供給された実装パッドに載置した状態で、リフロー炉を用いてはんだ付けされる。この場合、実装パッドは、その一部がコネクタ本体で覆われるようにこのコネクタ本体の裏側に配設される位置に予め設けられているので、接合部を実装パッドの略中央部に配設することが可能である。そのため、実装パッドに対する接合部の偏りが小さいことに伴い、接合部の周縁と実装パッドの周縁とにわたって形成されるはんだフィレットの各部の大きさが大きく異ならないようにできる。

したがって、モジュール基板がセラミックス製であるにも拘らず、接合部を実装パッドに接合しているはんだに、各半導体発光素子の発光とその停止に基づいて作用する応力が、はんだフィレットの一部に集中して作用することを抑制できる。

実施形態２の発光モジュールは、実施形態１において、前記接合部が前記コネクタ本体の裏面よりも前記モジュール基板に寄っているとともに、前記支持金具の中間部と前記コネクタ本体の側面との間に隙間が形成されていて、この隙間にはんだフィレット面が対向していることを特徴としている。

この実施形態２は、実施形態１において、更に、接合部を実装パッドに接合したはんだが合成樹脂製のコネクタ本体に接しないように設けられとともに、コネクタ本体に邪魔されずにはんだフィレットを適正に形成することが可能である。

以下、実施例１の発光モジュールを備えた照明器具例えば道路灯について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。なお、図６は説明の都合上後述する保護層を省略して描かれている。

図１中符号１は道路照明のために設置される道路灯を示している。道路灯１は、支柱２の上端部に灯具３を取付けて形成されている。

支柱２は、道路傍に立設され、その上部は道路上に覆い被さるように曲げられている。灯具３は、支柱２に連結された器具本体例えば灯体４と、道路に臨んだ灯体４の下面開口を塞いで灯体４に装着された透光板５と、この透光板５に対向して灯体４に収容された少なくとも一台の光源装置６を備えて形成されている。灯体４は、金属例えば複数個のアルミニウムダイキャスト成形品を組み合わせて形成されている。透光板５は強化ガラスからなる。

図２及び図３に示すように光源装置６は、装置ベース１１の裏面に複数の放熱フィン１４を突設するとともに、装置ベース１１の正面に、反射器１５と、光源として発光モジュール２１を取付けてユニット化された構成である。

装置ベース１１は、金属例えばアルミニウムダイキャスト製であって、四角形に作られている。装置ベース１１はその正面に開放された四角い凹みからなるモジュール設置部１２（図３及び図６参照）を有している。モジュール設置部１２の底面１２ａは平坦であり、モジュール設置部１２を区画する四つの側面１２ｂは互に直角に連続している。放熱フィン１４は装置ベース１１に一体に形成されている。

反射器１５は、第１の反射板１５ａ〜第４の反射板１５ｄをラッパ状に組み合わせて形成されている。第１の反射板１５ａと第２の反射板１５ｂは、平らな構成の平面ミラーであり、互に平行に設けられている。これら第１の反射板１５ａと第２の反射板１５ｂに連結された第３の反射板１５ｃと第４の反射板１５ｄは、湾曲した構成のカーブミラーであり、互いの間隔が次第に広くなるように設けられている。

光源装置６は、その反射器１５の出射開口を透光板５に対向させて灯体４内に固定されている。この固定状態で、装置ベース１１の一部例えば周部は灯体４の内面に熱伝導可能に接続されている。この熱的接続は、前記周部を灯体４の内面に直接接触させることにより実現できる他、前記周部を放熱性の高い金属やヒートパイプ等の熱伝導部材を介して灯体４の内面に接続することで実現できる。これにより、光源装置６が発した熱を金属製の灯体４を放熱面として外部に放出できるようになっている。

次に、発光モジュール２１について説明する。図４等に示すように発光モジュール２１は、モジュール基板２２と、正極用の配線パターン２５と、負極用の配線パターン２６と、アライメントマーク３５と、第１の保護層３７と、第２の保護層３８と、複数の半導体発光素子４５と、ボンディングワイヤ４７〜５２と、枠５５と、封止部材例えば封止樹脂５７と、表面実装部品例えば給電コネクタ６１及びコンデンサ６５等を備えている。

モジュール基板２２は、白色のセラミックス例えば白色の酸化アルミニウムで形成されている。このモジュール基板２２は、酸化アルミニウムのみで形成されていても良いが、酸化アルミニウムを主成分としこれに他のセラミックス等が混ぜられていてもよく、その場合、酸化アルミニウムを主成分とするために、その含有率を７０％以上とすることが好ましい。

白色のモジュール基板２２の地肌面の可視光領域に対する平均反射率は８０％以上であり、特に、８５％以上９９％以下であることがより好ましい。したがって、モジュール基板２２は、後述する青色ＬＥＤが発する特定の発光波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光、及び後述する蛍光体が放射する特定の発光波長４７０ｎｍ〜４９０ｎｍの黄色光に対しても、同様な光反射性能を発揮する。

モジュール基板２２は図３に示すようにモジュール設置部１２より多少小さい略四角形である。図４等に示すようにモジュール基板２２の四隅は丸みを帯びている。モジュール基板２２の厚みは、図６に示すようにモジュール設置部１２の深さより薄い。このモジュール基板２２の両面は、互に平行に作られた平坦な面からなり、そのうちの一面は光反射面を兼ねた部品実装面２２ａとして用いられている。

正極用の配線パターン２５及び負極用の配線パターン２６は部品実装面２２ａに設けられている。

詳しくは、図５等に示すように正極用の配線パターン２５は、正極パターン基部２５ａとワイヤ接続部２５ｂを有して形成されている。ワイヤ接続部２５ｂは真っ直ぐに延びて形成されている。正極パターン基部２５ａとワイヤ接続部２５ｂは略平行で、かつ、斜めのパターン部を介して一体に連続されている。正極パターン基部２５ａに、正極用の給電パッド部例えば第１正極パッド部２５ｃと、部品接続用の第２正極パッド部２５ｄが、一体に突設されている。

負極用の配線パターン２６は、負極パターン基部２６ａと、第１のワイヤ接続部２６ｂと、中間パターン部２６ｃと、第２のワイヤ接続部２６ｄを有して形成されている。この配線パターン２６は正極用の配線パターン２５を囲むように設けられている。

即ち、負極パターン基部２６ａは配線パターン２５の正極パターン基部２５ａに対して所定の絶縁距離Ａ（図５参照）を隔てて隣接して設けられている。この負極パターン基部２６ａに、第１正極パッド部２５ｃに並べて設けられる負極用の給電パッド部として例えば第１負極パッド部２６ｅが一体に突設されている。第１のワイヤ接続部２６ｂは、負極パターン基部２６ａに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続している。この第１のワイヤ接続部２６ｂは、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂとの間に第１素子配設スペースＳ１を形成してワイヤ接続部２５ｂに対し略平行に設けられている。ここに「略平行」とは、図５に示すように平行である形態、又はワイヤ接続部２５ｂに対して多少傾いた形態、若しくは多少湾曲した形態等も含んでいる。

中間パターン部２６ｃは、第１のワイヤ接続部２６ｂに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続して設けられている。この中間パターン部２６ｃの長手方向中間部に、ワイヤ接続部２５ｂの先端（正極パターン基部２５ａと反対側の端）が隣接している。

第２のワイヤ接続部２６ｄは、中間パターン部２６ｃに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続して設けられている。それにより、第２のワイヤ接続部２６ｄは、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂとの間に第２素子配設スペースＳ２を形成してワイヤ接続部２５ｂに対し略平行に設けられている。ここに「略平行」とほ、図５に示すように平行である形態、又はワイヤ接続部２５ｂに対して多少傾いた形態、或いは多少湾曲した形態等も含んでいる。

したがって、負極用の配線パターン２６は正極用の配線パターン２５を三方から囲むように設けられている。負極用の配線パターン２６で囲まれた領域の中央部に配設された配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂを境に、負極用の配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂと第２のワイヤ接続部２６ｄは対称に配設されている。

第２のワイヤ接続部２６ｄの先端に一体に連続して部品接続用の第２負極パッド部２６ｆが、前記第２正極パッド部２５ｄに対応して設けられている。第２負極パッド部２６ｆは、前記第２正極パッド部２５ｄから離間している。

第２正極パッド部２５ｄと第２負極パッド部２６ｆとの間に位置して、部品接続用の中間配線パターンをなす中間パッド２７が部品実装面２２ａに形成されている。中間パッド２７は略長方形であり、その長手方向の両端部は第２正極パッド部２５ｄ又は第２負極パッド部２６ｆに近接するはんだパッド部として用いられる。

なお、配線パターン２５を負極用とするとともに配線パターン２６を正極用としてもよく、この場合、前記説明の「正極用」又は「正極」を「負極用」又は「負極」に読み替えるとともに、「負極用」又は「負極」を「正極用」又は「正極」に読み替えればよい。

更に、部品実装面２２ａに、点灯確認試験用の点灯検査用パッド２８，２９と、温度測定用の温度検査パッド３１と、部品固定用の実装パッド３３が設けられている。

即ち、点灯検査用パッド２８は、正極用の配線パターン２５の正極パターン基部２５ａから枝分かれして一体に突出されたパターン部２８ａを介して設けられている。同様に、点灯検査用パッド２９は、負極用の配線パターン２６の負極パターン基部２６ａから枝分かれして一体に突出されたパターン部２９ａを介して設けられている。

温度検査パッド３１は、点灯検査用パッド２９及び負極用の配線パターン２６の近傍に、これらとは電気的な接続関係を有することなく独立して設けられている。この温度検査パッド３１に熱電対を接続して発光モジュール２１の温度を測定できるようになっている。

図５に示すように実装パッド３３は配線パターン２５，２６から独立して一対設けられていて、これらは点灯検査用パッド２８，２９の間に位置されている。これら実装パッド３３はいずれも例えば四角形状に形成されている。

アライメントマーク３５は、ワイヤ接続部２５ｂ、この両側の第１素子配設スペースＳ１及び第２素子配設スペースＳ２、第１素子配設スペースＳ１に隣接した第１のワイヤ接続部２６ｂ、及び第２素子配設スペースＳ２に隣接した第２のワイヤ接続部２６ｄを間に置いて、その両側に夫々複数設けられている。そのため、アライメントマーク３５の一部は、所定間隔で第１のワイヤ接続部２６ｂの長手方向に沿って一列に設けられており、他のアライメントマーク３５も、同様に所定間隔で第２のワイヤ接続部２６ｄの長手方向に沿って一列に設けられている。

前記配線パターン２５，２６、中間パッド２７、点灯検査用パッド２８，２９、実装パッド３３、及びアライメントマーク３５は、いずれも銀を主成分として例えば単層に形成されており、これらは印刷例えばスクリーン印刷で部品実装面２２ａに印刷して設けられたものである（第１製造工程）。ここに、銀を主成分とする配線パターン２５，２６は、純銀の配線パターン、及び銀メッキなどで形成された配線パターンも含んでいる。

前記第１の保護層３７及び第２の保護層３８は、電気絶縁性例えばガラス製で好ましくはモジュール基板２２の地肌色とは異なる色例えば白色との区別が明確な黒色をなしている。そのために、これら保護層の主成分をなすＳｉＯ₂に黒色の顔料を混ぜた材料が使用されている。なお、これらの保護層３７，３８には色を付与する顔料が混ぜられていなくてもよい。これら第１の保護層３７及び第２の保護層３８は、部品実装面２２ａ上に印刷例えばスクリーン印刷により設けられている（第２製造工程）。

この印刷により、第１の保護層３７は、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂを除いた部位、及び配線パターン２６の第１ワイヤ接続部２６ｂと第２ワイヤ接続部２６ｄを除いた部位に被着して設けられている。

具体的には、第１の保護層３７は、後述する封止樹脂５７で封止されない配線パターン２５の封止部材外部分のうちで、この部分に含まれる第１正極パッド部２５ｃ及び第２正極パッド部２５ｄを除いて正極パターン基部２５ａに被着されているともに、点灯検査用パッド２８を除いてパターン部２８ａにも被着されている。

更に、第１の保護層３７は、配線パターン２６の後述する封止樹脂５７で封止されない封止部材外部分のうちで、この部分に含まれる第１負極パッド部２６ｅを除いて負極パターン基部２６ａに被着されている。しかも、第１の保護層３７は、正極パターン基部２５ａと負極パターン基部２６ａとの間に絶縁距離Ａを確保した隙間部分にも被着されているとともに、点灯検査用パッド２９を除いてパターン部２９ａにも被着されている。加えて、第１の保護層３７は、後述する封止樹脂５７で封止されない配線パターン２６の封止部材外部分のうちで、この部分に含まれる第２のワイヤ接続部２６ｄの第２負極パッド部２６ｆ側の端部に、第２負極パッド部２６ｆを除いて被着されているとともに、はんだパッド部をなす中間パッド２７の両端部を除いてこの中間パッド２７にも被着されている。

図４に示すように第１の保護層３７は、第２正極パッド部２５ｄとこれに近接された中間パッド２７の一端部が配設される第１開口３７ａを有しているとともに、第２負極パッド部２６ｆとこれに近接された中間パッド２７の他端部が配設される第２開口３７ｂを有している。

複数の前記半導体発光素子４５には、例えばサファイアガラス製の透光性素子基板上に半導体発光層をなす化合物半導体を設けるとともに、この発光層上に一対の素子電極を設けた構成を備える各種の発光素子を使用することが可能であるが、紫外線或いは緑色光を発する半導体発光素子を使用することも可能である。これら半導体発光素子４５の夫々には、発光状態で発熱を伴う発光素子、例えば青色発光をするベアチップ製の青色ＬＥＤが用いられている。

ＬＥＤの発光は、半導体のｐ−ｎ接合に順方向電流を流すことで実現されるので、ＬＥＤは電気エネルギーを直接光に変換する固体素子である。こうした発光原理で発光する半導体発光素子は、通電によりフィラメントを高温に白熱させて、その熱放射により可視光を放射させる白熱電球と比較して、省エネルギー効果を有している。

各半導体発光素子４５のうちの半数は、前記第１素子配設スペースＳ１内でモジュール基板２２に直に実装されている。この実装は、透明なダイボンド材を用いて素子基板を部品実装面２２ａに接着することで実現されており、第１素子配設スペースＳ１に実装された複数の半導体発光素子４５は縦横に整列してマトリックス状に配設されている。同様に、残りの半導体発光素子４５は、前記第２素子配設スペースＳ２内でモジュール基板２２に直に実装されている。この実装も、透明なダイボンド材を用いて素子基板を部品実装面２２ａに接着することで実現されており、第２素子配設スペースＳ２に実装された複数の半導体発光素子４５も縦横に整列してマトリックス状に配設されている。

第１素子配設スペースＳ１に配設された複数の半導体発光素子４５と、第２素子配設スペースＳ２に配設された複数の半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂを境に対称に設けられている。

配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂと配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂとが並んだ方向に列をなした半導体発光素子４５同士は、ボンディングワイヤ４７で直列に接続されている。こうして直列接続された素子列の一端に配置された半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂにボンディングワイヤ４８で接続されている。これとともに、前記素子列の他端に配置された半導体発光素子４５は、第１のワイヤ接続部２６ｂにボンディングワイヤ４９で接続されている。

同様に、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂと配線パターン２６の第２のワイヤ接続部２６ｄとが並んだ方向に列をなした半導体発光素子４５同士は、ボンディングワイヤ５０で直列に接続されている。こうして直列接続された素子列の一端に配置された半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂにボンディングワイヤ５１で接続されている。これとともに、前記素子列の他端に配置された半導体発光素子４５は、第２のワイヤ接続部２６ｄにボンディングワイヤ５２で接続されている（第４製造工程）。なお、ボンディングワイヤ４７〜５２はいずれも金属細線好ましくは金線からなり、ワイヤボンディングにより設けられている。

モジュール基板２２上に実装された複数の半導体発光素子４５を以上のように電気的に接続したことにより、ＣＯＢ（Chip On Board）形の発光モジュール２１が構成されている。前記電気的接続により、各素子配設スペースＳ１、Ｓ２に設けられた複数の半導体発光素子４５は、例えば７個の半導体発光素子４５を直列接続してなる例えば１２個の素子列を、電気的には並列接続した配列となっている。

直列となっている素子列の延長線上に前記アライメントマーク３５が夫々配設されている。そして、前記延長線上に位置された左右（図において）のアライメントマーク３５を基準に、これらを通る直線上に半導体発光素子４５が実装機により実装されるようになっている。

図４に示すように前記枠５５は、例えば四角環状をなして、その内側に各ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄ、複数の半導体発光素子４５、及び各ボンディングワイヤ４７〜５２を収めて部品実装面２２ａ上に装着されている。枠５５は白色の合成樹脂でつくることが好ましい。この枠５５は第１の保護層３７の一部及び第２の保護層３８の一部に被着されている。

前記封止樹脂５７は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂料を用いることができるが、樹脂に代えて透光性のガラスを封止部材として用いることも可能である。封止樹脂５７は、枠５５内に充填されて、各ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄ、複数の半導体発光素子４５、及び各ボンディングワイヤ４７〜５２を埋設した状態でこれらを封止して、モジュール基板２２上に設けられている（第５製造工程）。部品実装面２２ａうちで封止樹脂５７により覆われた領域が光反射面として用いられる。封止樹脂５７は、蛍光体（図示しない）が混ぜられた透明なシリコーン樹脂等からなり、透光性でかつガス透過性を有している。蛍光体には、半導体発光素子４５が発した青色の光によって励起されて黄色の光を放射する黄色の蛍光体が用いられている。なお、半導体発光素子４５に紫外線を発するＬＥＤを用いた条件で白色の照明光を得るためには、赤色、青色、及び黄色の各蛍光体を用いればよい。

前記青色の光とこれに対して補色の関係にある黄色の光が混じることによって白色の光が形成され、この白色光は封止樹脂５７の表面から光の利用方向に出射される。そのため、封止樹脂５７の表面、つまり、光出射面によって、発光モジュール２１の発光面５７ａが形成されている。この発光面５７ａの大きさは枠５５によって規定されている。

封止樹脂５７で覆われた銀製の部分の面積をＣとし、発光面５７ａの面積をＤと置いた場合、面積Ｄに対する面積Ｃの占有率は、１５％以上４０％以下に設定されている。配線パターン２５，２６の封止樹脂５７で覆われた部分とは、各ワイヤ接続部２５ｂ、２６ｂ、２６ｄである。

なお、枠５５に相当する型部材を設けて、この内部に封止樹脂５７を設けた後に、型部材をモジュール基板２２上から離脱させることにより、封止樹脂５７を設けても良い。

図４に示すように部品実装面２２ａには、表面実装部品からなる１個の給電コネクタ６１及び２個のコンデンサ６５が夫々はんだ付けにより実装されている（第６製造工程）。

即ち、給電コネクタ６１は、図７に示すように合成樹脂製のコネクタ本体６３、このコネクタ本体６３から側方に突出された一対の支持金具６４、及び複数の端子ピン例えば図４に示す第１の端子ピン６１ａと第２の端子ピン６１ｂを有した２ピンタイプの構成である。

コネクタ本体６３は、平面視四角形であり、この内部には図示しない端子金具が複数設けられていて、これらに接続された第１の端子ピン６１ａと第２の端子ピン６１ｂはコネクタ本体６３の一側面から突設されている。これとともに、前記一側面と平行なコネクタ本体６３の他側面に、端子金具に連通された図示しないが電線接続口が複数開口されている。これら電線接続口には、図示しない電源装置に接続された直流給電用の絶縁被覆電線が差し込み接続される。それにより、給電コネクタ６１を経由して発光モジュール２１への給電が可能となっている。

図７に示すように支持金具６４は、ベース部６４ａと、中間部６４ｂと、接合部６４ｃとから形成されている。

ベース部６４ａの大部分は、コネクタ本体６３に埋め込まれている。中間部６４ｂはベース部６４ａから折り曲げられている。この中間部６４ｂは、コネクタ本体６３の側面６３ａに沿うように設けられていることが、一対の前記実装パッド３３間の距離を短くする上で好ましい。更に、中間部６４ｂはコネクタ本体６３の側面６３ａとの間に隙間Ｇを形成して設けられている。

接合部６４ｃは側面６３ａから離れる方向に中間部６４ｂの先端から折り曲げられている。接合部６４ｃは、前記実装パッド３３と相似形でかつ実装パッド３３より小形に形成されている。この接合部６４ｃは、コネクタ本体６３の裏面６３ｂよりモジュール基板２２側に寄せて設けられている。

この給電コネクタ６１は、前記実装パッド３３にはんだ付けされ、それにより、前記点灯検査用パッド２８，２９間に配設されている。これとともに、第１の端子ピン６１ａが第１正極パッド部２５ｃに、第２の端子ピン６１ｂが第１負極パッド部２６ｅに夫々田付けされている。

給電コネクタ６１がはんだ付けによりモジュール基板２２上に固定された状態で、図７に示すように実装パッド３３のコネクタ本体６３側の部位が、コネクタ本体６３で覆われるようにこのコネクタ本体６３の裏側に配設されている。そのため、コネクタ本体６３の側面６３ａをモジュール基板２２側に延長した線Ｅと交差して実装パッド３３が設けられている。

図７中符号６０は実装パッド３３と接合部６４ｃをはんだ接合したはんだを示している。なお、はんだ６０は、実装パッド３３上にディスペンサを用いて供給され、或いは印刷により供給されるとともに、リフロー炉によって溶かされることではんだ付する。更に、図７中符号６０ａ，６０ｂははんだ６０のはんだフィレット面を示している。はんだフィレット面６０ａは実装パッド３３のコネクタ本体側（言い換えれば、コネクタ本体６３に近い方）の縁と接合部６４ｃの根元とにわたって形成されており、同様に、はんだフィレット面６０ｂはコネクタ本体６３から遠い方の実装パッド３３の縁と接合部６４ｃの先端とに渡って形成されている。これらはんだフィレット面６０ａ，６０ｂの長さＬ又はＭは略等しい。又、接合部６４ｃの他の二つの縁と、これに対応する実装パッド３３の残り二つの縁とにわたってもはんだフィレット面が形成されており、これらの長さも、はんだフィレット面６０ａ，６０ｂの長さＬ又はＭに略等しい。更に、はんだフィレット面６０ａは隙間Ｇに対向されている。

又、２個のコンデンサ６５のうちの一方は、第１の保護層３７の第１開口３７ａ内で、対をなして近接されている第２正極パッド部２５ｄ及び中間パッド２７の一端部にはんだ付けされて、これらにわたって配設されている。同様に、２個のコンデンサ６５のうちの他方は、第１の保護層３７の第２開口３７ｂ内で、対をなして近接されている第２負極パッド部２６ｆ及び中間パッド２７の他端部にはんだ付けされて、これらにわたって配設されている。なお、はんだは、第２正極パッド部２５ｄ、第２負極パッド部２６ｆ、及び中間パッド２７に、ディスペンサを用いて供給され、或いは印刷により供給されるとともに、リフロー炉によって溶かされることではんだ付する。

各半導体発光素子４５に直流が供給される通常の点灯状態では、コンデンサ６５に電流が流れることはない。しかし、例えばサージ電圧等のノイズが重畳して交流が流れるような事態に至った場合、コンデンサ６５に電流が流れて配線パターン２５，２６が短絡され、各半導体発光素子４５に交流が供給されることがないようにでき、それにより、各半導体発光素子４５が異常発光することを防止している。なお、異常発光を防止する表面実装部品としてコンデンサに代えてツェナーダイオードを用いることもできる。

図６に示すように前記構成の発光モジュール２１は、そのモジュール基板２２の裏面、つまり、部品実装面２２ａと反対側の面を、前記モジュール設置部１２の底面１２ａに密接させて装置ベース１１に支持されている。それにより、モジュール基板２２からモジュール設置部１２への放熱ができるように発光モジュール２１が装置ベース１１に支持されている。このように支持された発光モジュール２１が灯体４に取付けられた状態で、発光面５７ａは、透光板５に対向されている。

前記モジュールの支持のために、図３及び図６に示すように装置ベース１１に複数例えば２個の金属製の押え板７１がねじ止めされている。これら押え板７１の先端部はモジュール基板２２の周部に対向していて、この先端部にモジュール基板２２の周部を押圧する金属製のばね７２が取付けられている。これらのばね７２のばね力でモジュール基板２２の裏面が底面１２ａに密接された状態が保持されている。

前記構成の道路灯１への給電が行われると、発光モジュール２１が有した複数の半導体発光素子４５が一斉に発光するので、発光面５７ａから出射された白色の光は、透光板５を直接透過し、若しくは反射器１５の内面で反射された上で透光板５を透過して、照明対称の道路を照射する。この照明で、平面ミラーからなる第１の反射板１５ａ及び第２の反射板１５ｂで反射された光は、略広がらずに主に道路の長手方向に照射される。これとともに、カーブミラーからなる第３の反射板１５ｃ及び第４の反射板１５ｄで反射された光は、道路の幅方向に対する照射角を制御されて主に道路の幅方向に照射される。

こうした照明において発光面５７ａから光の取出し方向に出射される光は、半導体発光素子４５から封止樹脂５７を直接透過した光、封止樹脂５７内の蛍光体から放射されて封止樹脂５７を直接透過した光の他に、半導体発光素子４５の素子基板及びダイボンド材を通って部品実装面２２ａに入射されるとともに、この部品実装面２２ａで反射されて封止樹脂５７を透過した光、及び蛍光体から放射されて封止樹脂５７を通って部品実装面２２ａに入射されるとともに、この部品実装面２２ａで反射されて再び封止樹脂５７を透過した光、及び封止樹脂５７で封止された銀を主成分とする配線パターン２５，２６の一部（つまり、ワイヤ接続部２５ｂ、並びに第１ワイヤ接続部２６ｂ，第２ワイヤ接続部２６ｄ）に入射されるとともに、これらの部分で反射されて再び封止樹脂５７を透過した光を含んでいる。

このように入射光を光の取出し方向に反射させる封止樹脂５７で覆われたモジュール基板２２の光反射領域、及びこの領域内に配置された配線パターン２５，２６の各一部は、封止樹脂５７で覆われて封止されている。これとともに、配線パターン２５，２６の残りの部分、つまり、封止樹脂５７で封止されることなくその外側に設けられた封止部材外部分は、この部分に被着された第１の保護層３７又は第２の保護層３８で封止されている。

これにより、銀を主成分とした両配線パターン２５，２６が大気中の硫黄成分で硫化することが抑制されるため、各半導体発光素子４５に給電をする経路を形成した両配線パターン２５，２６が、劣化し高抵抗化することを抑制可能である。

なお、第１の保護層３７及び第２の保護層３８は、封止樹脂５７が封止した領域外に設けられている。そのため、第１の保護層３７及び第２の保護層３８が前記封止領域に入り込んで、封止樹脂５７の面積に対応する大きさのモジュール基板２２の光反射面積を小さくすることがない。これとともに、第１の保護層３７及び第２の保護層３８がモジュール基板２２の光反射面をなす地肌色とは異なる黒色であるにも拘らず、これら第１の保護層３７及び第２の保護層３８での光の吸収によって、モジュール基板２２側での光反射性能が低下することがない。

又、実施例１の発光モジュール２１では、セラミックス製のモジュール基板２２に対して給電コネクタ６１は、その一対の支持金具６４の接合部６４ｃを、はんだが供給された実装パッド３３に載置させるとともに、第１の端子ピン６１ａを第１正極パッド部２５ｃに載置させ、かつ、第２の端子ピン６１ｂを第１負極パッド部２６ｅに載置させた状態で、リフロー炉を用いてはんだ付けされる。

実装パッド３３は、その一部がコネクタ本体６３で覆われるようにこのコネクタ本体６３の裏側に配設される位置に予め設けられている。そのため、接合部６４ｃを実装パッド３３の略中央部に配設することが可能であり、こうした載置状態で実装パッド３３とこの実装パッド３３の略中央部に載置された接合部６４ｃがはんだ付けされることにより、給電コネクタ６１がモジュール基板２２に固定される。そのため、実装パッド３３に対する接合部６４ｃの偏りが小さいことに伴い、接合部６４ｃの周縁と実装パッド３３の周縁とにわたって形成されるはんだフィレットの各部の大きさが大きく異ならないようにできる。

したがって、熱膨張係数が小さい一般的にセラミックスでモジュール基板２２が形成されているにも拘らず、各半導体発光素子４５の発光（点灯）とその停止（消灯）に基づきモジュール基板２２と合成樹脂製のコネクタ本体６３とが熱膨縮することを原因として、接合部６４ｃを実装パッド３３に接合しているはんだ６０に作用する応力が、はんだフィレットの一部に集中して作用することを抑制できる。それにより、はんだ６０にクラックを生じ難くなるので、モジュール基板２２に対する給電コネクタ６１の固定の信頼性を向上することが可能性である。

しかも、支持金具６４の接合部６４ｃはコネクタ本体６３の裏面６３ｂよりもモジュール基板２２に寄っているとともに、支持金具６４の中間部６４ｂとコネクタ本体６３の側面６３ａとの間に隙間Ｇが形成されていて、この隙間Ｇにはんだ６０のはんだフィレット面６０ａが対向しているので、接合部６４ｃを実装パッド３３に接合したはんだ６０が合成樹脂製のコネクタ本体６３に接しないように設けられる。これにより、コネクタ本体６３に邪魔されずにはんだフィレットを適正に形成できるので、給電コネクタ６１の固定の信頼性をより向上することが可能である。

又、実施例１の発光モジュール２１は、既述のように部品実装面２２ａを有したモジュール基板２２が白色のセラミックス製で、その平均反射率は８０％以上であるので、部品実装面２２ａに入射された光、つまり、半導体発光素子４５をなす青色ＬＥＤが発した発光波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光、及び蛍光体が放射した発光波長４７０ｎｍ〜４９０ｎｍの黄色光を、道路方向、言い換えれば、光の取出し方向に効率良く反射させることができる。

このように光を反射する部品実装面２２ａを有したモジュール基板２２は、白色のセラミックス製であり、その地肌面を部品実装面２２ａとして利用しているので、このモジュール基板２２での反射性能は、発光モジュール２１の使用開始からの経過時間に拘らず、一定に維持される。

更に、モジュール基板２２側での光の反射は、部品実装面２２ａだけではなく、封止樹脂５７で封止された配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂ、及び配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂ並びに第２のワイヤ接続部２６ｄでも行われるが、これらワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄは、道路灯１が設置された時からの経過時間が長くなるほど、黒ずみが進行して、その光反射性能は次第に低下する。

しかし、前記構成の発光モジュール２１は、既述のように発光面５７ａの面積に対する銀を主成分としたワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの面積占有率が４０％以下に規定されている。言い換えれば、部品実装面２２ａでの反射面積が、発光面５７ａの面積の６０％を超える大きさに確保されている。

前記面積占有率の規定により、ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの黒化の進行に伴う光反射性能の低下が発光モジュール２１全体の光反射性能に与える影響を、小さく制限できる。したがって、実施例１の発光モジュールによれば、発光モジュール２１の光束維持率の低下を緩慢にすることが可能である。言い換えれば、発光面５７ａで覆われた反射領域での光反射性能の低下が緩慢である。それに伴い光の取出し効率が高く維持されるので、省エネルギー効果を促進することが可能である。

そして、このように光束維持率の低下が緩慢であることに伴い、光源としての発光モジュール２１が規定寿命例えば光束維持率が７０％に達するまでに要する時間が長い道路灯１を提供することが可能である。言い換えれば、封止された銀の部分の発光面５７ａに対する面積占有率が４０％以下であることにより、道路灯（照明器具）１が推奨寿命を超えて使用された場合にも、前記銀の部分の黒化に拘らず、発光モジュール２１の光束維持率を７０％以上に保持することができる。なお、道路灯１の交換の目安となる推奨寿命としては、光束維持率が７０％に達する時期をもって規定されている。

なお、封止された銀の部分の発光面５７ａに対する面積占有率が４０％を超えると、前記銀の部分の黒化の進行による発光モジュール２１全体の光反射性能に与える影響が大きくなり過ぎ、それに伴い発光モジュール２１の光束維持率の低下が早められて、光束維持率が７０％に達するまでに要する時間が短くなる。

又、封止樹脂５７で封止された配線パターン２５，２６のワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの発光面５７ａに対する面積占有率は１５％以上である。それにより、ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの幅を、これらの部分に対するボンディングワイヤ４８，４９、５１，５２のワイヤボンディングに支障がないように、ある程度広く形成できる。したがって、製造上の問題を招かないようにできる。

２２…モジュール基板、２５…正極用配線パターン、２６…負極用配線パターン、４５…半導体発光素子、６０…はんだ、６０ａ…はんだフィレット面、６１…給電コネクタ、６３…コネクタ本体、６３ａ…コネクタ本体の側面、６３ｂ…コネクタ本体の裏面、６４…支持金具、６４ａ…ベース部、６４ｂ…中間部、６４ｃ…接合部、Ｇ…隙間

Claims (2)

1. セラミックス製のモジュール基板と；
   この基板に設けられた正極側及び負極側の配線パターンと；
   これら配線パターンに電気的に接続して前記モジュール基板上に設けられた複数の半導体発光素子と；
   前記配線パターンから独立して前記モジュール基板に設けられた一対の実装パッドと；
   合成樹脂製のコネクタ本体、及びこの本体から側方に突出された一対の支持金具を備え、前記支持金具が、前記コネクタ本体に埋め込まれたベース部と、このベース部から折り曲げられた中間部と、前記実装パッドより小形でかつ前記コネクタ本体の側面から離れる方向に前記中間部から折り曲げられた接合部とから形成されていて、前記配線パターンにはんだ付けするとともに前記接合部を前記実装パッドにはんだ付けして前記モジュール基板に固定された給電コネクタと；
   を具備し、
   前記実装パッドの前記コネクタ本体側の部位が、前記コネクタ本体で覆われるようにこの本体の裏側に配設されているとともに、前記接合部が前記実装パッドの略中央部に配設されて、これら接合部と実装パッドがはんだ付けされていることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記接合部が前記コネクタ本体の裏面よりも前記モジュール基板に寄っているとともに、前記支持金具の中間部と前記コネクタ本体の側面との間に隙間が形成されていて、この隙間にはんだフィレット面が対向していることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。

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