以下本発明の第1の実施の形態を図1ないし図6に基づいて説明する。
図1および図2は、COB(chip on board)型の発光モジュール1を開示している。発光モジュール1は、例えばスポットライトの投影レンズ群の焦点に配置されて、スポットライトの光源として用いられる。
発光モジュール1は、ベースとなるモジュール基板2を備えている。図1に示すように、モジュール基板2は、一対の長辺2a,2bおよび一対の短辺2c,2dを有する矩形状である。長辺2a,2bは、互いに平行であるとともに、短辺2c,2dも互いに平行である。さらに、モジュール基板2は、四つの角部を有している。取り付け孔2eがモジュール基板2の各角部に開口されている。
図2に示すように、モジュール基板2は、合成樹脂製の絶縁層3と金属板4とで構成されている。絶縁層3は、第1の面3aと第2の面3bとを有している。第2の面3bは、第1の面3aの反対側に位置されている。金属板4は、例えばアルミニウム又はその合金で構成されているとともに、絶縁層3の第2の面3bに積層されている。
図1に示すように、第1ないし第5の金属反射層6〜10がモジュール基板2の上に積層されている。第1ないし第5の金属反射層6〜10は、モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向に延びる細長い長方形状であるとともに、互いに同じ大きさを有している。第1ないし第5の金属反射層6〜10は、モジュール基板2の短辺2c,2dの方向に互いに間隔を存して平行に並べられている。
第1ないし第5の金属反射層6〜10は、互いに共通の構成を有するため、第1の金属反射層6を代表して説明する。図4に示すように、第1の金属反射層6は、絶縁層3の第1の面3aに積層された銅層5aと、銅層5aの上に積層されたニッケル層5bと、ニッケル層5bの上に積層された銀層5cとで構成されている。銀層5cは、第1の金属反射層6の外に露出するように、第1の金属反射層6の表層を構成している。そのため、第1の金属反射層6の表面は、光反射面5dとなっている。
第1ないし第5の金属反射層6〜10は、前記のような三層構造に限らず、例えば銀の単層でもよいとともに、銅層の上に銀層を積層した二層構造であってもよい。さらに、第1ないし第5の金属反射層6〜10の表層は銀層5cに限らない。例えば銀層5cの代わりにアルミニウム層、金層あるいはニッケル層を用いることができる。
図1に示すように、第1ないし第10の配線導体11〜20がモジュール基板2の上に積層されている。第1ないし第10の配線導体11〜20は、第1ないし第5の金属反射層6〜10と同様の三層構造であり、その表層が銀層により構成されている。第1ないし第10の配線導体11〜20は、少なくとも表層が銀層であれば、単層又は二層でも差し支えない。第1ないし第10の配線導体11〜20は、例えばエッチングやめっき処理等により前記第1ないし第5の金属反射層6〜10と同時に形成される。
第1ないし第10の配線導体11〜20は、夫々一対の導体パターンを有している。一方の導体パターンはアノード側であり、他方の導体パターンはカソード側である。第1ないし第5の配線導体11〜15と第2ないし第10の配線導体16〜20とは、モジュール基板2の短辺2c,2dの間を通るモジュール基板2の中心線Aを境として線対称に配置されている。
具体的に述べると、第1の配線導体11の導体パターンは、第1の金属反射層6を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第1の金属反射層6の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第1の金属反射層6の側縁に沿うように延びている。第1の配線導体11の導体パターンは、夫々端子部11a,11bを有している。
第2の配線導体12の導体パターンは、第2の金属反射層7を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第2の金属反射層7の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第2の金属反射層7の側縁に沿うように延びている。第2の配線導体12の導体パターンは、夫々端子部12a,12bを有している。
第3の配線導体13の導体パターンは、第3の金属反射層8を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第3の金属反射層8の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第3の金属反射層8の側縁に沿うように延びている。第3の配線導体13の導体パターンは、夫々端子部13a,13bを有している。
第4の配線導体14の導体パターンは、第4の金属反射層9を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第4の金属反射層9の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第4の金属反射層9の側縁に沿うように延びている。第4の配線導体14の導体パターンは、夫々端子部14a,14bを有している。
第5の配線導体15の導体パターンは、第5の金属反射層10を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第5の金属反射層10の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第5の金属反射層10の側縁に沿うように延びている。第5の配線導体15の導体パターンは、夫々端子部15a,15bを有している。
第1ないし第5の配線導体11〜15の端子部11a〜15a,11b〜15bは、第1ないし第5の金属反射層6〜10の長手方向に沿う一端とモジュール基板2の一方の短辺2cとの間に位置されているとともに、短辺2cの方向に互いに間隔を存して一列に並んでいる。
第6の配線導体16の導体パターンは、第1の金属反射層6を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第1の金属反射層6の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第1の金属反射層6の側縁に沿うように延びている。第6の配線導体16の導体パターンは、夫々端子部16a,16bを有している。
第7の配線導体17の導体パターンは、第2の金属反射層7を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第2の金属反射層7の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第2の金属反射層7の側縁に沿うように延びている。第7の配線導体17の導体パターンは、夫々端子部17a,17bを有している。
第8の配線導体18の導体パターンは、第3の金属反射層8を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第3の金属反射層8の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第3の金属反射層8の側縁に沿うように延びている。第8の配線導体18の導体パターンは、夫々端子部18a,18bを有している。
第9の配線導体19の導体パターンは、第4の金属反射層9を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第4の金属反射層9の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第4の金属反射層9の側縁に沿うように延びている。第9の配線導体19の導体パターンは、夫々端子部19a,19bを有している。
第10の配線導体20の導体パターンは、第5の金属反射層10を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第5の金属反射層10の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第5の金属反射層10の側縁に沿うように延びている。第10の配線導体20の導体パターンは、夫々端子部20a,20bを有している。
第6ないし第10の配線導体16〜20の端子部16a〜20a,16b〜20bは、第1ないし第5の金属反射層6〜10の長手方向に沿う他端とモジュール基板2の他方の短辺2dとの間に位置されているとともに、短辺2dの方向に互いに間隔を存して一列に並んでいる。
図1に示すように、第1ないし第5の金属反射層6〜10のうち、第1ないし第5の金属反射層6〜10の一端とモジュール基板2の中心線Aとの間の領域に夫々第1ないし第5の発光部21〜25が設けられている。同様に、第1ないし第5の金属反射層6〜10のうち、第1ないし第5の金属反射層6〜10の他端とモジュール基板2の中心線Aとの間の領域に夫々第6ないし第10の発光部26〜30が設けられている。
本実施の形態によると、モジュール基板2の中央に位置された第3の金属反射層8に対応する第3の発光部23および第8の発光部28は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が最も長くなっている。第3の発光部23および第8の発光部28は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
モジュール基板2の長辺2aに最も近い第1の金属反射層6に対応する第1の発光部21および第6の発光部26と、モジュール基板2の長辺2bに最も近い第5の金属反射層10に対応する第5の発光部25および第10の発光部30は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が最も短くなっている。第1の発光部21および第6の発光部26は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。同様に、第5の発光部25および第10の発光部30は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
さらに、第2の金属反射層7に対応する第2の発光部22および第7の発光部27と、第4の金属反射層9に対応する第4の発光部24および第9の発光部29は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が第3および第8の発光部23,28の全長よりも短く、第1、第5、第6および第10の発光部21,25,26,30の全長よりも長くなっている。第2の発光部22および第7の発光部27は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。同様に、第4の発光部24および第9の発光部29は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
したがって、図1に示すように、第1ないし第10の発光部21〜30は、全長が最も長い第1のグループと、全長が最も短い第2のグループと、全長が前記二つのグループの中間となる第3のグループとに分けられている。
第1ないし第10の発光部21〜30は、全長が異なってはいるものの、その基本的な構成は互いに同一である。そのため、本実施の形態では、主に図2に示す第6の発光部26の構成を代表して説明する。
第6の発光部26は、複数の発光ダイオード列31を備えている。発光ダイオード列31は、第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に直線状に延びているとともに、第1の金属反射層6の長手方向に互いに間隔を存して平行に配列されている。
発光ダイオード列31は、夫々複数の発光ダイオード素子32と、複数のボンディングワイヤ37とを備えている。図5および図6に示すように、各発光ダイオード素子32は、基板32aおよび発光層32bを有するベアチップである。基板32aは、例えばサファイアガラスのような透光性を有する絶縁材で構成されている。発光層32bは、基板32aの上に積層されて、通電により例えば青色の光を発する。
図5に示すように、各発光ダイオード素子32は、平面的に見た時の形状が長方形である。発光ダイオード素子32は、発光層32bの上にアノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34を有している。極性が異なる二つの素子電極33,34は、発光ダイオード素子32の長手方向に間隔を存して並んでいる。
複数の発光ダイオード素子32は、第1の金属反射層6の光反射面5dの上に第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に沿って一列に並べられている。言い換えると、複数の発光ダイオード素子32は、第1の金属反射層6を幅方向に横断するように一列に並べられている。
さらに、複数の発光ダイオード素子32を第1の金属反射層6の上に一列に並べるに当たって、発光ダイオード素子32は、その長手方向を第1の金属反射層6の長手方向と一致させた姿勢で、第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に所定のピッチPで並べられている。隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチPは、例えば0.75mmである。
各発光ダイオード素子32の素子電極33,34は、第1の金属反射層6の長手方向に並んでいる。それとともに、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子32の側面は、互いに平行となるように離れている。
加えて、本実施の形態によると、複数の発光ダイオード素子32は、そのアノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34が、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合うように並べられている。
具体的には、各発光ダイオード素子32の素子電極33は、発光ダイオード素子32に対しモジュール基板2の短辺2dの側に位置されている。各発光ダイオード素子32の素子電極34は、発光ダイオード素子32に対しモジュール基板2の短辺2cの側に位置されている。
この結果、図3に最もよく示されるように、各発光ダイオード列31においては、アノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34が夫々発光ダイオード素子32の並び方向に沿って一列に並んでいる。
図2および図3に示すように、発光ダイオード列31を構成する複数の発光ダイオード素子32は、ダイボンド材35を用いて第1〜第5の金属反射層6〜10の光反射面5dの上に接着されている。ダイボンド材35は、第1〜第5の金属反射層6〜10の銀層5cを覆うように塗布されて、銀層5cと各発光ダイオード素子32の基板32aとの間に介在されている。
本実施の形態によると、ダイボンド材35は、銀層5cの側縁部を除く領域を全面的に覆っている。言い換えると、ダイボンド材35は、銀層5cのうち複数の発光ダイオード素子32に対応する領域、隣り合う発光ダイオード素子32の間の領域および隣り合う発光ダイオード列31の間の領域を連続して覆っている。この結果、ダイボンド材35は、銀層5cの上で発光ダイオード素子32の周囲に張り出している。
第1ないし第10の発光部21〜30を構成する複数の発光ダイオード列31は、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に互いに間隔を存して並んでいる。しかも、複数の発光ダイオード列31は、夫々同じ数の発光ダイオード素子32を有するとともに、これら発光ダイオード素子32は、発光ダイオード列31が延びる方向に間隔を存して一列に並んでいる。
この結果、図1に示すように発光モジュール1を平面的に見た時に、第1ないし第10の発光部21〜30が有する数多くの発光ダイオード素子32は、モジュール基板2の上でマトリクス状に規則的に並んでいる。
図2および図3に示すように、前記ボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子32の間を電気的に接続している。ボンディングワイヤ37としては、例えば金の細線を用いている。各ボンディングワイヤ37の一端は、隣り合う二つの発光ダイオード素子32のうちの一方の発光ダイオード素子32のアノード用素子電極33にワイヤーボンディングにより接続されている。各ボンディングワイヤ37の他端は、他方の発光ダイオード素子32のカソード用素子電極34にワイヤーボンディングにより接続されている。
この結果、発光ダイオード素子32は、各発光ダイオード列31毎に電気的に直列に接続されている。発光ダイオード列31が有する複数のボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31を平面的に見た時に、発光ダイオード列31が延びる方向に対して傾斜している。複数のボンディングワイヤ37の傾斜方向は、互いに同一となっている。さらに、図2に示すように、各ボンディングワイヤ37は、モジュール基板2から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出すように引き回されている。
図3に第5および第10の発光部25,30を代表して示すように、複数の発光ダイオード列31は、夫々一対の端部ボンディグワイヤ41a,41bを介して第5および第10の配線導体15,20の導体パターンに電気的に接続されている。
端部ボンディグワイヤ41a,41bとしては、例えば金の細線を用いている。一方の端部ボンディグワイヤ41aは、各発光ダイオード列31の一端に位置する発光ダイオード素子32のアノード用素子電極33と一方の導体パターンとの間を電気的に接続している。他方の端部ボンディグワイヤ41bは、各発光ダイオード列31の他端に位置する発光ダイオード素子32のカソード用素子電極34と他方の導体パターンとの間を電気的に接続している。端部ボンディングワイヤ41a,41bは、モジュール基板2から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出すように引き回されている。
この結果、例えば第5の発光部25においては、複数の発光ダイオード列31が第5の配線導体15の導体パターンに対し電気的に並列に接続されている。この接続関係は、その他の発光部21〜24,26〜30についても同様である。
図1および図2に示すように、絶縁層3の第1の面3aの外周部に保護層42が積層されている。保護層42は、電気絶縁性を有するレジスト層であり、第1ないし第5の金属反射層6〜10を取り囲んでいる。保護層42は、前記取り付け孔2eおよび前記端子部11a〜20a,11b〜20bを露出させる複数の通孔42aを有している。
枠体44が保護層42の上に固定されている。枠体44は、例えば合成樹脂のような絶縁材で構成されている。枠体44は、第1ないし第5の金属反射層6〜10、第1ないし第10の配線導体11〜20、第1ないし第10の発光部21〜30、ボンディグワイヤ37および端部ボンディグワイヤ41a,41bを一括して取り囲んでいる。
図1および図2に示すように、封止樹脂材48が枠体44で囲まれた領域に充填されている。封止樹脂材48は、光透過性を有する樹脂材料によって構成され、本実施の形態では、透明なジメチルシリコーン樹脂を使用している。封止樹脂材48は、第1ないし第5の金属反射層6〜10、第1ないし第10の配線導体11〜20、第1ないし第10の発光部21〜30、ボンディグワイヤ37および端部ボンディグワイヤ41a,41bをモジュール基板2の上に封止している。したがって、封止樹脂材48は、ダイボンド材35、第1ないし第5の金属反射層6〜10およびモジュール基板2の上に連続して積層されている。
本実施の形態では、蛍光体が封止樹脂材48に混ぜられている。蛍光体は、封止樹脂材48の中に均等に分散されている。蛍光体としては、発光ダイオード素子32が発する青色の光によって励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を用いている。
封止樹脂材48に混ぜる蛍光体は、黄色蛍光体に限らない。例えば、発光ダイオード素子32が発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体あるいは緑色の光を発する緑色蛍光体を封止樹脂材48に添加するようにしてもよい。
このような構成の発光モジュール1において、本実施の形態では、前記ダイボンド材35として光透過性を有する樹脂材料が用いられている。この樹脂材料は、フェニルシリコーン成分を含有するとともに、例えば水蒸気透過率が100cc/m2・dayとなっている。フェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料は、封止樹脂材48を構成するジメチルシリコーン樹脂よりもガス透過性が低い。
一方、ジメチルシリコーン樹脂は、フェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料よりも曲げ弾性率が低い。このため、ジメチルシリコーン樹脂を用いた封止樹脂材48は、フェニルシリコーン成分を含有するダイボンド材35よりも柔軟性に富んでいる。
COB型の発光モジュール1では、第1ないし第10の配線導体11〜20の端子部11a〜20a,11b〜20bを通じて第1ないし第10の発光部21〜30に電圧が印加される。この結果、第1ないし第10の発光部21〜30の発光ダイオード素子32が一斉に発光する。発光ダイオード素子32が発する青色の光は、封止樹脂材48に入射される。封止樹脂材48に入射された青色の光の一部は、封止樹脂材48の中に分散されている黄色蛍光体に吸収される。残りの青色の光は、黄色蛍光体に当たることなく封止樹脂材48を透過して発光モジュール1の外に放射される。
青色の光を吸収した黄色蛍光体は、励起されて主に黄色の光を発する。黄色の光は、封止樹脂材48を透過して発光モジュール1の外に放射される。この結果、黄色の光と青色の光とが互いに混じり合って白色光となり、この白色光が照明用途に供される
発光ダイオード素子32の発光層32bからモジュール基板2に向かう光の一部は、基板32aおよびダイボンド材35を透過して第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cに入射される。それとともに、発光層32bからモジュール基板2に向かう残りの光は、基板32aおよびダイボンド材35を透過することなく第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cに直接入射される。
そのため、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くは、第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cによって光の利用方向に反射される。よって、発光ダイオード素子32から放射された光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
一方、発光ダイオード素子32は、発光時に発熱を伴う。発光ダイオード素子32が発する熱は、モジュール基板2の絶縁層3から金属板4を経由して図示しないヒートシンクに伝わるとともに、このヒートシンクを通じて発光モジュール1の外に放出される。
発光ダイオード素子32は、第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cに対しダイボンド材35を介して熱的に接続されている。これにより、第1ないし第5の金属反射層6〜10がヒートスプレッダとしての機能を果たし、発光ダイオード素子32の熱が第1ないし第5の金属反射層6〜10の隅々にまで拡散される。
このため、発光ダイオード素子32の熱を広範囲に亘って拡散させた状態でモジュール基板2に伝えることができる。よって、発光ダイオード素子32の放熱性を高めて、発光ダイオード素子32の発光効率を良好に維持することができる。
発光モジュール1の封止樹脂材48は、発光ダイオード素子32の発光および発光停止に基づくヒートサイクルにより熱的に伸び縮みする。しかるに、封止樹脂材48は、ダイボンド材35よりも柔らかいジメチルシリコーン樹脂で構成されている。このため、ボンディングワイヤ37を覆う封止樹脂材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて伸び縮みしたとしても、ボンディングワイヤ37が受けるストレスを軽減できる。したがって、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32の素子電極33,34との接合部が損傷し難くなり、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32との間の電気的接続の信頼性を維持できる。
柔軟な封止樹脂材48は、ダイボンド材35よりもガス透過性が高い。そのため、例えば腐食性ガスおよび水蒸気が多く発生する環境の下で発光モジュール1を使用すると、腐食性ガスや水蒸気が封止樹脂材48を透過して第1〜第5の金属反射層6〜10に到達することがあり得る。
しかるに、本実施の形態によると、発光ダイオード素子32を第1〜第5の金属反射層6〜10の銀層5cの上に接着するダイボンド材35は、封止樹脂材48よりもガス透過性が低いフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料で構成されている。しかも、ダイボンド材35は、銀層5cのうち複数の発光ダイオード素子32に対応する領域、隣り合う発光ダイオード素子32の間の領域および隣り合う発光ダイオード列31の間の領域を連続して覆うように銀層5cの上に塗布されており、銀層5cの上で発光ダイオード素子32の周囲に張り出している
このため、封止樹脂材48を透過した腐食性ガスおよび水蒸気がダイボンド材35に達したところで、発光ダイオード素子32に対応した位置および発光ダイオード素子32の周囲においては、腐食性ガスおよび水蒸気はダイボンド材35に遮られて銀層5cにまで到達し難くなる。
この結果、発光ダイオード素子32の光を反射させる銀層5cが腐食性ガスや水蒸気に晒されて変色するのを抑制できる。よって、光反射面5dを構成する銀層5cの光反射性能を良好に維持することができ、発光ダイオード32からモジュール基板2の方向に向かう光を、光の利用方向に効率よく反射させることができる。
このような本発明の第1の実施の形態によれば、発光ダイオード素子32の放熱性を高めて発光効率を維持できる。それとともに、腐食性ガスや水蒸気が多い環境の下でも銀層5cの変色を防止して、第1ないし第5の金属反射層6〜10の光反射性能を良好に維持することができる。
本発明者は、封止樹脂材48よりもガス透過率が低いダイボンド材35を用いた時の効果を検証するため、以下のような試験を行なった。
この試験では、100ccのガラス瓶の中に、発光モジュール1を硫黄粉末50gと一緒に収容して80℃の温度で24時間放置した。発光モジュール1は、恒温で放置することにより、硫黄粉末が発する酸化硫黄(Sox)に晒されることになる。
酸化硫黄のような腐食性ガスは、発光モジュール1の封止樹脂材48を透過して光反射面5dを形成する銀層5cに到達する。ダイボンド材35として封止樹脂材48よりもガス透過率が低いフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材を用いることで、腐食性ガスがダイボンド材35を通り抜け難くなる。腐食性ガスがダイボンド材35で遮られれば、腐食性ガスが銀層5cに付着し難くなり、銀層5cの変色に起因する発光モジュール1の光束維持率の低下を防止できる。
今回の試験では、発光モジュール1を恒温で24時間放置した後の発光モジュール1の光束維持率が90%以上であれば、銀層5cの変色がないと判定している。本発明者の試験によれば、フェニルシリコーン成分を含有して水蒸気透過率が100cc/m2・dayのダイボンド材35を用いた発光モジュール1では、恒温で24時間放置した時でも光束維持率が90%以上であることが確認された。
ダイボンド材35は、ガス透過率が封止樹脂材48よりも低いことから、封止樹脂材48より硬質となる。しかるに、ダイボンド材35は、第1ないし第5の金属反射層6〜10と発光ダイオード素子32の基板32aとの間に介在されているに止まっており、ボンディグワイヤ37から離れている。そのため、ヒートサイクルに伴ってダイボンド材35が伸び縮みしたとしても、ダイボンド材35がボンディグワイヤ37にストレスを与えることはない。
本発明の第1の実施の形態によると、発光ダイオード素子32は、夫々の素子電極33,34が第1ないし第5の金属反射層6〜10の長手方向に並ぶように、第1ないし第5の金属反射層6〜10の長手方向と直交する方向に所定のピッチPで並んでいる。しかも、各発光ダイオード列31においては、アノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34が夫々発光ダイオード素子32の並び方向に沿って一列に並んでいる。
そのため、隣り合う発光ダイオード素子32の間を電気的に接続するボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31が延びる方向に対して斜めに配線されているとともに、ボンディングワイヤ37の傾斜方向が互いに同一となっている。
このような構成によれば、発光ダイオード素子32は、全てのアノード用の素子電極33がモジュール基板2の長辺2bの側に位置するような向きで第1ないし第5の金属反射層6〜10の上に供給すればよい。言い換えると、隣り合う発光ダイオード素子32の間において、異極の素子電極33,34が互いに隣り合うように発光ダイオード32の向きを交互に反転させる必要はない。
この結果、数多くの発光ダイオード素子32を全て同じ向きで第1ないし第5の金属反射層6〜10の上に供給することが可能となり、発光モジュール1の組み立て時の作業効率が向上する。
加えて、発光ダイオード素子32の間に跨る全てのボンディングワイヤ37が同一の方向に傾斜している。このため、数多くのボンディングワイヤ37が一定の規則に則って配列されるので、ボンディングワイヤ37の配線に欠陥があるか否かを一目で容易に認識することができる。
したがって、ボンディングワイヤ37が正しく配線されているか否かを検査する作業を自動化する上で有利となり、この点でも発光モジュール1の製造効率を高めることができる。
本発明は前記第1の実施の形態に特定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。
例えば、前記第1の実施の形態では、ダイボンド材としてフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料を用いているが、ダイボンド材および封止樹脂材の双方にフェニルシリコーン成分を含有させるようにしてもよい。
この構成によれば、第1の実施の形態との比較において、腐食性ガスや水蒸気が封止樹脂材を透過し難くなる。この結果、銀層に向かう腐食性ガスや水蒸気をダイボンド材および封止樹脂材の双方で遮断することができ、銀層の変色および変色に伴う光反射性能の低下を確実に防止できる。
図7ないし図9は本発明の第2の実施の形態を開示している。
第2の実施の形態は、発光ダイオード素子を第1ないし第5の金属反射層に接着するダイボンド材に関する事項が前記第1の実施の形態と相違している。ダイボンド材を除いた発光モジュールの基本的な構成は、前記第1の実施の形態と同様である。そのため、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図7は、前記第1の実施の形態の図3に対応する図であり、主に第5の金属反射層10の上に接着された第5および第10の発光部25,30の様子を示している。
図7に示すように、発光ダイオード列31の発光ダイオード素子32を第5の金属反射層10の光反射面5dに接着するダイボンド材35は、複数のパッド部51を有している。パッド部51は、個々の発光ダイオード素子32に対応しているとともに、各発光ダイオード素子32よりも大きな形状を有している。
具体的に述べると、各パッド部51は、円形である。各パッド部51の直径Dは、隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチPと略同等である。さらに、各パッド部51の直径Dは、発光ダイオード素子32の長手方向の寸法の1.5〜2.0倍であることが望ましい。
発光ダイオード素子32は、パッド部51の中央に置かれている。そのため、パッド部51は、発光ダイオード素子32の基板32aの外周縁から若干食み出る程度ではなく、発光ダイオード素子32の周囲に向けて積極的に大きく張り出している。
本実施の形態によると、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合うパッド部51は、その外周縁部が部分的に連続するように配列されている。同様に、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に隣り合うパッド部51にしても、その外周縁部が部分的に連続するように配列されている。
この結果、第5の金属反射層10の光反射面5dの上に、隣り合う複数のパッド部51で取り囲まれた数多くの空隙Gが形成されている。空隙Gの箇所では、光反射面5dがパッド部51で覆われておらず、パッド部51との間に段差が生じている。言い換えると、パッド部51は第5の金属反射層10の上に数多くの凹凸を構成している。
モジュール基板2の上に充填された封止樹脂材48の一部は、空隙Gに入り込んで光反射面5dに接している。このため、見かけ上、封止樹脂材48が凹凸に食い込んだ形態となり、モジュール基板2に対する封止樹脂材48の接合強度を高める上で好ましいものとなる。
次に、複数の発光ダイオード素子32を第5の金属反射層10の上に接着する手順を、図8および図9を参照して説明する。
最初に、円形のスタンプを有する図示しないスタンプ装置を準備する。次に、第5の金属反射層10の光反射面5dの上にスタンプ装置を用いて未硬化のダイボンド材を塗布する。これにより、図8に示すように、複数の円形の塗布部51aが光反射面5dの上に至近距離で互いに隣り合うように並べられる。
この後、図8に二点鎖線で示すように、塗布部51aの中央に発光ダイオード素子32を一個ずつ供給する。引き続いて、モジュール基板2を加熱炉に収容して塗布部51aを硬化させる。これにより、第5の金属反射層10の光反射面5dの上に発光ダイオード素子32が接着される。発光ダイオード素子32を光反射面5dに接着する手順は、その他の金属反射層6〜9についても同様である。
塗布部51aが硬化する時に、ダイボンド材の粘度が一時的に低下する。これにより、各塗布部51aは、その外周縁部が径方向に沿う外側に向けて広がるように流動する。この結果、図9に示すように、隣り合う塗布部51aの外周縁部が部分的に連続して、光反射面5dの上に複数のパッド部51が形成される。それとともに、光反射面5dの上に隣り合う複数のパッド部51で囲まれた複数の空隙Gが形成される。
このような本発明の第2の実施の形態によると、ダイボンド材35のパッド部51は、個々の発光ダイオード素子32の周囲に大きく張り出している。そのため、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くをパッド部51で光の利用方向に反射させることができる。
加えて、封止樹脂材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気がダイボンド材35に達した場合でも、個々の発光ダイオード素子32に対応する位置およびその周囲においては、第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cに向かう腐食性ガスあるいは水蒸気をダイボンド材35の個々のパッド部51で遮ることができる。
したがって、第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cの変色を防止することができ、第1ないし第5の金属反射層6〜10の光反射性能を良好に維持できる。
一方、パッド部51で囲まれた空隙Gの箇所では、光反射面5dがダイボンド材35で覆われておらず、封止樹脂材48が光反射面5dに直に接している。そのため、封止樹脂材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気が光反射面5dに到達し、銀層5cが変色するのを否めない。
しかるに、空隙Gは、発光ダイオード素子32から離れているため、空隙Gの箇所で銀層5cが変色したとしても、第1ないし第5の金属反射層6〜10の光反射性能に悪影響が生じることはない。よって、発光ダイオード素子32が発する光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
図10は、本発明の第3の実施の形態を開示している。
第3の実施の形態は、前記第2の実施の形態と関連性を有している。第3の実施の形態によると、発光ダイオード列31の発光ダイオード素子32は、個々にダイボンド材35のパッド部51を介して第5の金属反射層10の光反射面5dに接着されている。発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合うパッド部51は、その外周部が部分的に連続するように配列されている。
これに対し、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に隣り合うパッド部51は、その外周縁部が互いに離れている。そのため、第5の金属反射層10の長手方向に隣り合う発光ダイオード列31の間には、夫々隙間61が形成されている。隙間61は、第5の金属反射層10の幅方向に延びている。発光ダイオード列31、パッド部51および隙間61の関係は、その他の金属反射層6〜9においても同様である。
このような本発明の第3の実施の形態においても、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くを第1ないし第5の金属反射層6〜10によって光の利用方向に反射させることができる。
加えて、封止樹脂材48を透過して第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cに向かう腐食性ガスあるいは水蒸気をダイボンド材35の個々のパッド部51で遮ることができる。このため、第1ないし第5の金属反射層6〜10の銀層5cの変色を防止することができ、第1ないし第5の金属反射層6〜10の光反射性能を良好に維持できる。
一方、発光ダイオード列31の間の隙間61の箇所では、光反射面5dがダイボンド材35で覆われておらず、封止樹脂材48が光反射面5dに直に接している。そのため、封止樹脂材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気が光反射面5dに到達し、銀層5cが変色するのを否めない。
しかるに、隙間61は、発光ダイオード素子32から離れているため、隙間61に対応する箇所で銀層5cが変色したとしても、第1ないし第5の金属反射層6〜10の光反射性能に悪影響が生じることはない。よって、発光ダイオード素子32が発する光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
本発明の第2および第3の実施の形態において、ダイボンド材が有するパッド部の形状は円形に限らない。各パッドの形状は、例えば菱形あるいは六角形であってもよい。