JP5887505B2

JP5887505B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5887505B2
Application number: JP2011229862A
Authority: JP
Inventors: 啓嗣騎馬; 葛原　一功; 一功葛原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: JP2013089811A

Description

本発明は、複数のＬＥＤ素子を用いた発光装置に関するものである。

化合物半導体を用いた発光ダイオード（以下ＬＥＤと言う）は、白熱電球などの従来型の照明光源に比較して発熱量が少なく、長寿命であるなどの利点を備えており、近年、照明用光源としての応用分野が広がっている。最近のＬＥＤ照明器具では、高出力化が望まれており、表面実装タイプのＬＥＤパッケージを複数用いた器具や、照明された物体の影が複数にならず均一でムラのない光を発する発光装置を用いた照明器具が開発され、一つの流行になりつつある。上述の発光装置は、多数敷き詰めて実装された標準サイズの青色ＬＥＤ素子と、所望の発光色になるよう配合されたＬＥＤ素子出射方向に設けられた蛍光体と、から構成された装置が一般的である。

この種の発光装置の一例を図８に示す（特許文献１参照）。

図８は、従来の発光装置の正面図である。発光装置１００は、薄板状の実装基板２００と、実装基板２００の表面に実装された複数個のＬＥＤ素子３００と、表面の大部分を覆う配線パターン４００と、外部と接続して駆動電圧の供給を受ける電極パッド５００と、を備えている。実装基板２００上には、２個ずつ直列に８列、合計４８個のＬＥＤ素子３００が導電性接着剤等によって固着されて実装されている。そしてすべてのＬＥＤ素子３００は、ワイヤボンド（図示せず）によって金属細線であるワイヤ７００で、配線パターン４００と電気的に接続されている。この構成により、ＬＥＤ素子３００の実装密度を高くできるので、発光エリアのサイズが小さくなり、高輝度高出力の発光装置１００を提供できることが開示されている。

特開２０１１−９２９８号公報

ところで、発光装置１００に実装されたＬＥＤ素子３００が、所望の電気特性を発揮するか否かを検査する必要がある。即ち、発光装置１００の製造工程中に、故障したＬＥＤ素子３００が混入したり、ＬＥＤ素子３００が故障したりする可能性があるからである。しかしながら、従来の発光装置１００においては、２つの電極パッド５００間で通電して確認する方法しかない。この方法によると、すべてのＬＥＤ素子３００を点灯して行うことになり、個々のＬＥＤ素子３００を検査することは困難であり、たとえ検査できたとしても精度の低い検査になってしまう。例えば、発光輝度がばらついた際に、電流のリークによるものなのか、ＬＥＤ素子３００のバラツキによるものかの判別がつき難い。従って、発光装置１００の製造過工程中に生じる可能性のあるＬＥＤ素子３００の不良を、十分に選別できないという問題がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、実装されるＬＥＤ素子の良品、不良品の選別を容易にし、製造工程中の工数の低減および実装信頼性の向上を図った発光装置を提供することにある。

本発明は、実装基板と前記実装基板に実装される複数個のＬＥＤ素子とを備える発光装置であって、前記実装基板に設けられる配線パターンと、前記ＬＥＤ素子と前記配線パターンとを電気的に接続するワイヤと、前記配線パターンの一部にそれぞれ形成され前記ＬＥＤ素子の電気特性を検査する少なくとも一対の検査ランドと、を備え、前記一対の検査ランドの少なくとも一つは、前記ＬＥＤ素子が実装配列されている前記実装基板上の配列領域内に形成されている。

また、前記ＬＥＤ素子が一定の方向に複数配列され、少なくとも二つの前記検査ランドが前記配列領域内に形成され、当該二つの検査ランドは前記一定の方向に対して相対的に変位して形成されていることが好ましい。

また、前記ＬＥＤ素子が、前記実装基板に異なる方向にそれぞれ複数個配列され、一の方向に対して前記複数個のＬＥＤ素子でグループを構成し、他の方向に対して前記グループ間毎に前記配線パターンが設けられることが好ましい。

また、前記グループには、複数個のＬＥＤ素子が並列接続するグループが少なくとも一つ存在し、前記検査ランドは、前記グループの電気特性を検査することが好ましい。

前記実装基板には、前記ＬＥＤ素子に給電するための給電用パッド電極が設けられ、前記給電用パッド電極が前記検査ランドを兼ねる。

本発明によれば、実装基板に実装されるＬＥＤ素子の両側に設けられる配線パターンを利用して検査ランドを形成するため、特別に検査ランドを設ける領域を確保する必要が無く、実装基板の所望の形状や大きさを確保でき、発光装置の小型化が図れる。また、製造工程中にＬＥＤ素子の良品、不良品の検査が、検査ランドを用いて精度良くできるため、信頼性の高い発光装置を提供できる。

本発明に係る発光装置の実施例１を示す平面図である。本発明に係る発光装置の検査方法を示す斜視図である。本発明に係る発光装置の実施例１に波長変換部材を設けたことを示す平面図である。本発明に係る発光装置の実施例２を示す平面図である。本発明に係る発光装置の実施例３を示す平面図である。実施例３を複数縦横方向に配列した平面図である。実施例３を複数横方向に配列した平面図である。従来の発光装置を示す平面図である。

以下、本発明に係る発光装置の好適な実施形態を、図１〜図５に基づいて詳述する。

＜実施例１の発光装置の説明＞
図１の平面図に基づいて、本発明の実施例１である発光装置１を説明する。

実施例１の発光装置１は、平面視形状が長方形状である平板状の実装基板２と、実装基板に実装される複数個のＬＥＤ素子３と、複数個のＬＥＤ素子３を電気的に接続するために、実装基板２の一表面側に設けられる配線パターン４と、配線パターン４の端部に設けられリード線（図示せず）等が接続される発光装置１の給電用パッド電極５と、を備えている。複数個のＬＥＤ素子３は、並列状の３個を一つのグループＧ（図面上横方向）として、直列状に並ぶ６×２のグループＧ（図面上縦方向）で、合計３６個のＬＥＤ素子３が配列されている。配線パターン４は、ＬＥＤ素子３の両側（アノード側とカソード側）に設けられている。配線パターン４には、ＬＥＤ素子３のグループＧ毎にＬＥＤ素子３の電気特性、例えば、故障によるリーク電流等、を検査するための複数の検査ランド６が形成されている。また、個々のＬＥＤ素子３には、配線パターン４と電気的に接続し、ＬＥＤ素子３に電力を供給するためのワイヤ７が設けられている。

発光装置１の実装基板２は、例えば、単層あるいは多層のアルミやガラスエポキシやセラミックス製の約１ｍｍの薄板で平板上に形成されている。また、実装基板２の表面は、例えば、白色レジスト塗布やアルミ表面、セラミックス基板に於いてはアルミナやガラスベースの材料等を用いて、可視光反射率を高くしてあることが好ましい。複数個のＬＥＤ素子３は、ＬＥＤチップやＬＥＤパッケージ等を含む上位概念として用いており、例えば、透明シリコーンやポリイミドシリコーンベースの実装性や電気的信頼を確保するためのダイボンド材料（接合材料）で、実装基板２に実装されている。

配線パターン４と配線パターン４の一部である給電用パッド電極５は、例えば、導電性の金属薄膜（例えば、Ａｕ膜やＣｕ膜など）等から成り、印刷方式やフォトリングラフィー方式等を用いて実装基板２に設けられている。配線パターン４は、ＬＥＤ素子３間に設けられ、ＬＥＤ素子３同士の電気的接続を行うもので、導電性の金属薄膜に限らず金属線等であっても良い。

ＬＥＤ素子３と配線パターン４との電気的接続をワイヤ７によると上述したが、この方法に限定されず、上下電極タイプならば、上面がワイヤで下面がＡｇペーストでの電気的接続でも良く、下面電極（フィリップチップ）タイプならば、バンプボンディング方法での電気的接続でも良い。即ち、ＬＥＤ素子３の仕様に合わせて適切な電気的接続形態を取ることが可能である。

複数の検査ランド６は、複数個のＬＥＤ素子３が並列状に配列された一のグループＧ１と隣接する他のグループＧ２との間に形成される配線パターン４上の一部に、例えば、約φ０．８０ｍｍの円形状に形成されている。この形状に限らず、三角形状や多角形状等であっても良く、直線状の配線パターン４部分と判別できるまたは後述する検査ピン１０の先端が電気的に接続できる大きさであれば良い。

また、実施例１に於いて、検査ランド６は、グループＧを構成する方向（図面横方向）とは異なる方向（図面縦方向）に対して一直線上ではなく、その直線上から側方に変位して配列形成されている。具体的には、千鳥足状に配列形成されている。即ち、グループＧ１とグループＧ２間では、実装基板２の右端面側（図面右側）に、グループＧ２とグループＧ３間では、実装基板２の中央よりに、それぞれ検査ランド６が形成されている。

言い換えると、ＬＥＤ素子３が、グループＧを構成する方向（図面横方向）とは異なる方向（図面縦方向）である一定の方向に複数配列されているとき、二つの検査ランドは６この一定の方向に対して相対的に変位して形成されている。

一方、図面上部に於いては、検査ランド６１がＬＥＤ素子３の配列領域外の上部に形成され、図面左側のＬＥＤ素子３のグループＧに於いては、検査ランド６２がＬＥＤ素子３の配列領域外に形成されている。検査ランド６２の位置は、グループＧの間隔が狭い場合に有効である。また、給電用パッド電極５は、給電用パッド電極５に最隣接するグループＧを検査するために、検査ランド６の役目もする。発光装置１において、給電用パッド電極５は必ず設けられている。この既存する給電用パッド電極５を利用することにより、給電用パッド電極５周辺では検査ランド６を設ける必要が無く、発光装置１の小型化に寄与する。

検査ランド６は、少なくとも１つ、特に後述する発光装置１の検査において用いられる一対の検査ランド６の少なくとも一つがＬＥＤ素子３の配列領域内にあることが望ましい。本発明で述べるＬＥＤ素子３の配列領域とは、ＬＥＤ素子３が実装されている領域を指している。即ち、実装基板２の実装された複数個のＬＥＤ素子３の内、最上端に実装されたＬＥＤ素子３近傍から最下端に実装されたＬＥＤ素子３近傍間で形成される領域であり、実施例１では略長方形の領域となる。ＬＥＤ素子３の配列によっては、円形状や台形状等と成ることがあり、略長方形に限定されない。

＜検査方法の説明＞
図２の斜視図を用いて、検査ランド６を用いた発光装置１の検査方法について説明する。

発光装置１の検査方法は、２つの検査ピン１０が一対になって行う。検査ピン１０の先端を隣接するそれぞれの検査ランド６（一対の検査ランド６）に接触させ、検査ピン１０と電気的に接続されている検査装置（図示せず）を用いて、複数個のＬＥＤ素子３が並列状に配置された一のグループＧに電流又は電圧を掛け、ＬＥＤ素子３の電気特性を検査する。例えば、定電圧をかけてＬＥＤ素子３を点灯させ、電流値を読み取り、計測された電流値が、規格値よりも大きければ電流リークが生じている可能性があり、ＬＥＤ素子３が不良であると選別でき、発光装置１の製造工程中に抜き取ることができる。この方法によれば、複数個のＬＥＤ素子３の点灯状態を観察する検査だけではなく、複数個のＬＥＤ素子３（実施例１では３個）が並列接続しているグループＧの電流電圧値を、個々に検査することができるため、検査精度が向上する。

検査ピン１０は、ある一定の大きさを持っているため、一対の検査ピン１０の間隔Ｌには下限がある。例えば、図２（Ａ）に示す通り、検査ランド６が一直線上に配置されグループＧ間の距離が極めて近い場合、検査ピン１０の間隔Ｌ１は、下限（例えば、１．５ｍｍ等）より小さくなり、検査ピン１０同士がぶつかる可能性がある（Ｌ１＜１．５ｍｍ）。これを解決する方法として、隣接する検査ランド６の形成位置を一直線上から変位させるにより、図２（Ｂ）に示す通り、検査ピン１０の間隔Ｌ２を大きく取ることが可能となる（Ｌ２＞１．５ｍｍ＞Ｌ１）。検査は、複数の検査ピン１０を用いて発光装置１全体を同時に行うため、検査ピン１０同士のぶつかりが生じないように、検査ランド６を形成することが大切である。

＜波長変化部材の説明＞
図３は、実施例１に基づく発光装置１に実装された複数個のＬＥＤ素子３を被覆するように波長変換部材２０が設けられたことを示す平面図である。

複数の波長変換部材２０は、検査ランド６を露出させた状態で、例えば、個々のＬＥＤ素子３上に円形状を成して設けられている。個々のＬＥＤ素子３上に設ける場合に限らず、検査ランド６を露出させた状態であれば、複数個のＬＥＤ素子３を１つの波長変換部材２０で被覆しても良い。検査ランド６を露出することにより、波長変換部材２０を設けた後でもＬＥＤ素子３の検査が可能となる。波長変換部材２０には、所望の光色を得るために、例えば、蛍光体が含有されている。発光装置１を照明用途に利用する場合は、波長変換部材２０に蛍光体粉末を分散させ、蛍光体を効率よく励起する窒化ガリウム系化合物半導体を用いたＬＥＤ素子３を用いると良い。

また、ＬＥＤ素子３上に波長変換部材２０を設ける方法として、ディスペンサ（液体定量噴出装置）を用いた塗布方法や印刷方法やフィルム転写方法等、種々様々な方法があり、実装基板２に実装されるＬＥＤ素子３の種類や波長変換部材２０の種類に応じて、最適な方法を選択することが可能である。ＬＥＤ素子３と波長変換部材２０との組合せを説明したが、予め波長変換部材２０が設けられた表面実装タイプのＬＥＤパッケージでも良く、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）等の固体光源素子であっても良い。

＜実施例２の発光装置の説明＞
発光装置１の実施例２を図４の平面図に基づいて説明する。図４は、ＬＥＤ素子３や検査ランド６の配列を強調するため、発光装置１の一部分を示している。

ＬＥＤ素子３は、４個並列状に配列され、一つのグループＧを構成している。各グループＧ間の配線パターン４上には検査ランド６が形成されている。グループＧ１０とグループＧ１１との間に形成される検査ランド６は、図面上左右にそれぞれ１箇所ずつ形成されている。即ち、図面上左側の２つのＬＥＤ素子３に電気的に接続する配線パターン４１の略中央部に検査ランド６が形成され、図面上右側の２つのＬＥＤ素子３に電気的に接続する配線パターン４２の略中央部に検査ランド６が形成されている。グループＧ１１とグループＧ１２との間に形成される検査ランド６は、４つのＬＥＤ素子３と電気的に接続している配線パターン４３の略中央部に形成されている。検査ランド６の上述の配列に寄れば、検査するＬＥＤ素子３の数が少なくて済むため、検査精度が向上する。

検査ランド６の配列は、検査するＬＥＤ素子３の数や、ＬＥＤ素子３の配列間隔や、検査ピン１０の大きさを考慮して決めることが可能である。検査ランド６は、ＬＥＤ素子３の直列方向に対して平行な一直線上（図面上では上下方向）に配列形成しても良く、直列方向に対して変位（図面上では左右方向）した配列形成でも良い。また、ＬＥＤ素子３の直列方向に対して、検査ランド６を飛び飛びに形成しても良い。例えば、２個のＬＥＤ素子３が並列状に配列している場合は、直列方向に対して４個のＬＥＤ素子３を検査することが可能である。なお、ＬＥＤ素子３の実装数、グループ数、配列数には限定されない。

＜実施例３の発光装置の説明＞
発光装置１の実施例３を図５〜図７の平面図に基づいて説明する。

実施例３（図５参照）では、実装基板２に形成される複数の検査ランド６は、全てＬＥＤ素子３の配列領域内にある。ＬＥＤ素子３の配列領域内にあることにより、実装基板２の端部近傍までＬＥＤ素子３を実装できることが可能であり、実装基板２のサイズを小型化でき、発光装置１の小型化が図れる。また、ＬＥＤ素子３は、等間隔に配列されている。等間隔に配列することにより、実装基板２の形状を特定でき易くなり、発光装置１の設計が容易となる。なお、実施例３に於いては、波長変換部材２０は省略されている。

図６と図７は、実施例３の発光装置１を、複数個並べた実施形態を示している。図６では、左右に３個、上下に２個、合計６個の発光装置１が配列されている。また、図７では、左右に４個の発光装置１が配列されている。照明器具等に利用する場合は、このように複数個の発光装置１を配列して、一つの発光部として機能させ、均一でムラのない美しい光を提供することが可能である。

上記構成によれば、ＬＥＤ素子それぞれの電気特性を検査するための検査ランドを設けたことで、発光装置の製造工程中に発生する可能性のあるＬＥＤ素子の不良を選別できる。また、従来のように全数点灯する方式に比べ、不良箇所の発見が容易となり製造工程中の工数の低減および実装信頼性の向上が図れる。また、ＬＥＤ素子間に設けられる配線パターンを利用して検査ランドを形成できるため、発光装置の小型化も図れる。そして、配列領域内に検査ランドが形成されていれば、実装基板の端部近傍までＬＥＤ素子を実装でき、実装基板を小型化できると共に発光装置も小型化が図れる。

上記構成によれば、ＬＥＤ素子の配列方向に一直線上に検査ランドが並んでいないため、検査ランド間の距離が広がり、検査ランドに接触させる一対の検査ピン同士のぶつかりを解消できると共に、ＬＥＤ素子を余分に離間させる必要がなく、発光装置の所望の大きさを確保できる。

上記構成によれば、ＬＥＤ素子が複数個集合したグループの電気特性を検査するため、不良箇所の特定が簡単になり検査精度が向上する。特に、ＬＥＤ素子を数十個以上配列する発光装置における有効な検査方法である。

上記構成によれば、並列接続された複数個のＬＥＤ素子を同時に検査するため、個々のＬＥＤ素子の良品、不良品を検査でき、検査精度がより向上する。

上記構成によれば、既存のパッド電極を検査ランドに利用することができるため、給電用パッド電極近傍では、検査ランドを形成させる必要が無く、発光装置の小型化に寄与する。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１：発光装置
２：実装基板
３：ＬＥＤ素子
４：配線パターン
５：給電用パッド電極
６：検査ランド
７：ワイヤ

Claims

実装基板と前記実装基板に実装される複数個のＬＥＤ素子とを備える発光装置であって、
前記実装基板に設けられる配線パターンと、
前記ＬＥＤ素子と前記配線パターンとを電気的に接続するワイヤと、
前記配線パターンの一部にそれぞれ形成され前記ＬＥＤ素子の電気特性を検査する少なくとも一対の検査ランドと、を備え、
前記一対の検査ランドの少なくとも一つは、前記ＬＥＤ素子が実装配列されている前記実装基板上の配列領域内に形成されている、発光装置。
請求項１に記載の発光装置であって、
前記ＬＥＤ素子は一定の方向に複数配列され、
少なくとも二つの前記検査ランドが前記配列領域内に形成され、当該二つの検査ランドは前記一定の方向に対して相対的に変位して形成されている、発光装置。
請求項１または２に記載の発光装置であって、
前記ＬＥＤ素子は、前記実装基板に異なる方向にそれぞれ複数個配列され、
一の方向に対して前記複数個のＬＥＤ素子でグループを構成し、
他の方向に対して前記グループ間毎に前記配線パターンが設けられる、発光装置。
請求項３に記載の発光装置であって、
前記グループには、複数個のＬＥＤ素子が並列接続するグループが少なくとも一つ存在し、
前記検査ランドは、前記グループの電気特性を検査する、発光装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置であって、
前記実装基板には、前記ＬＥＤ素子に給電するための給電用パッド電極が設けられ、前記給電用パッド電極が前記検査ランドを兼ねる、発光装置。