JP5408414B2 - 発光モジュール - Google Patents

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に関する。

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。）。

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。

特開２００８−２７７５６１号公報

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。

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。

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、という課題がある。

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積層され素子配設領域を兼ねる反射層と：前記モジュール基板に前記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；平面視形状が長方形状であって、片面の前記長方形の長手方向に平行となる方向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にずれ量Ｘでずらされ、かつ、対をなした前記給電導体の並び方向にずれ量Ｙでずらさ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であって、前記千鳥状に配置された複数の前記発光素子がなした第１素子群とこの第１素子群に対し前記素子電極の並び方向にずれて隣接した第２素子群との間の間隙により、前記第１素子群と前記第２素子群とが隔てられ、対をなした前記給電導体の並び方向に隣接された前記発光素子が、前記両素子群の並び方向に隣接された前記発光素子間の前記隙間に対向するように、前記ずれ量Ｘを設定し、かつ、前記ずれ量Ｙを前記ずれ量Ｘより大きく形成して配設された前記各発光素子と；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；前記反射層、前記給電導体、前記発光素子、前記ボンディングワイヤ、及び前記端部ボンディングワイヤを埋めて、前記モジュール基板上に設けられた透光性の封止部材と；を具備したことを特徴としている。

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い。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施の形態に係る発光モジュールを一部切欠いた状態で示す平面図である。 図１中矢印Ｆ２−Ｆ２線に沿って示す断面図である。 第１のボンディングパターンで配線されたボンディングワイヤにより図１の発光モジュールが備えた発光素子が接続された状態を示す平面図である。 図３において第１、第２の発光素子列を識別させるための説明図である。 第２のボンディングパターンで配線されたボンディングワイヤにより図１の発光モジュールが備えた発光素子が接続された状態を示す平面図である。 第３のボンディングパターンで配線されたボンディングワイヤにより図１の発光モジュールが備えた発光素子が接続された状態を示す平面図である。 図５及び図６において第１、第２の素子群等を識別させるための説明図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

Claims (4)

1. モジュール基板と；
   前記モジュール基板に積層され素子配設領域を兼ねる反射層と：
   前記モジュール基板に前記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；
   平面視形状が長方形状であって、片面の前記長方形の長手方向に平行となる方向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にずれ量Ｘでずらされ、かつ、対をなした前記給電導体の並び方向にずれ量Ｙでずらさ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であって、前記千鳥状に配置された複数の前記発光素子がなした第１素子群とこの第１素子群に対し前記素子電極の並び方向にずれて隣接した第２素子群との間の間隙により、前記第１素子群と前記第２素子群とが隔てられ、対をなした前記給電導体の並び方向に隣接された前記発光素子が、前記両素子群の並び方向に隣接された前記発光素子間の前記隙間に対向するように、前記ずれ量Ｘを設定し、かつ、前記ずれ量Ｙを前記ずれ量Ｘより大きく形成して配設された前記各発光素子と；
   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；
   前記反射層、前記給電導体、前記発光素子、前記ボンディングワイヤ、及び前記端部ボンディングワイヤを埋めて、前記モジュール基板上に設けられた透光性の封止部材と；
   を具備したことを特徴とする発光モジュール。
2. 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
   とを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 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する請求項１に記載
   の発光モジュール。
4. 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する請求項１に記載の発光モジュール。

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