(57)【要約】【課題】ワイヤーの断線の抑制と沿面距離の確保を両立した発光モジュールおよび照明装置を提供する。【解決手段】実施形態の発光モジュール１１は、発光素子１２と、基板１３と、基板１３の一面側に形成された絶縁層１８と、絶縁層１８上に形成された電極パターン１９と、電極パターン１９と発光素子１２を電気的に接続するワイヤー１４と、封止樹脂１７を有する。封止樹脂の絶縁破壊強さをＢとし、絶縁層１８の高さをｈとし、絶縁層１８の側面と電極パターン１９の間隔をｗとし、基板面と電極パターン間に求められる耐圧値をＡとしたときに、ｗ＜ｈ、Ａ≦Ｂ（ｈ＋ｗ）、ｗ≦０．６４×Ａ／Ｂの関係を有する。【選択図】図２
2018147954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と；
前記発光素子を実装した基板と；
前記基板の一面側に形成された絶縁層と；
前記絶縁層上に形成された電極パターンと；
一端部分が前記電極パターンに接続され、他端部分が前記発光素子上に形成された電極に接続され、前記電極パターンと前記発光素子を電気的に接続するワイヤーと； 
前記発光素子および前記ワイヤーを覆う封止樹脂と；
を備え、
前記封止樹脂の絶縁破壊強さをＢとし、前記絶縁層の高さをｈとし、前記絶縁層の側面と電極パターンの側面の間隔をｗとし、前記基板面と前記電極パターン間に求められる耐圧値をＡとしたときに、
ｗ＜ｈ、Ａ≦Ｂ（ｈ＋ｗ）、ｗ≦０．６４×Ａ／Ｂの関係を有する
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記絶縁層の側面と前記電極パターンの側面が略面一であることを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記電極パターンの側面が、前記絶縁層の側面よりも前記発光素子に近いことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
【請求項４】
請求項１および２いずれか一記載の発光モジュールと、
前記発光モジュールを備えた本体と、
を具備した照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子を用いた発光モジュールおよびこの発光モジュールを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物半導体を用いた半導体発光素子である発光ダイオード(ＬＥＤ)は、省電力化や小型化などの観点から、照明などに用いられてきている。このような発光素子を備えた発光モジュールでは、金属基板上に実装された発光素子と、金属基板上に形成された絶縁層上に形成された電極パターンとがワイヤーで接続されているものがある。
【０００３】
このような発光モジュールは、耐雷サージ性の要求耐圧を確保するために、絶縁層上の電極パターンの側面と絶縁層の側面の距離を離すことにより、金属基板と電極パターンの間の沿面距離を確保している。
【０００４】
一方、発光素子を基板に実装する実装精度は±０．５ｍｍ程であるため、実装精度を考慮すると絶縁層と発光素子の離間距離は０．５ｍｍ以上離す必要があり、発光素子から電極パターンまでの距離が長くなる。
【０００５】
このような構造では、発光素子と電極パターンに接続されるワイヤーが長くなり、ワイヤーにかかる応力が増加して断線しやすくなる。そのため、ワイヤー断線の抑制と沿面距離の確保の両立が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８１１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ワイヤー断線の抑制と沿面距離の確保を両立した発光モジュールおよび照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の発光モジュールは、発光素子と、基板と、基板の一面側に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された電極パターンと、電極パターンと発光素子を電気的に接続するワイヤーと、封止樹脂を有する。封止樹脂の絶縁破壊強さをＢとし、絶縁層の高さをｈとし、絶縁層の側面と電極パターンの間隔をｗとし、基板面と電極パターン間に求められる耐圧値をＡとしたときに、ｗ＜ｈ、Ａ≦Ｂ（ｈ＋ｗ）、ｗ≦０．６４×Ａ／Ｂの関係を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ワイヤー断線の抑制と沿面距離の確保が両立できることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の発光モジュールを示す斜視図である。
【図２】本願の発光モジュールにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の変形例を示す断面図である。
【図５】実施形態に係る発光モジュールを用いた照明装置を示す斜視図である
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図５に照明装置を示す。照明装置１は、例えばライトアップなどに用いられる投光器である。照明装置１は、本体２を有し、本体２には投光窓３が設けられ、本体２内には投光窓３に対向する複数の発光モジュール１１が収容されている。本体２の下部には、発光モジュール1１に点灯電力を供給する点灯装置４が収容されている。そして、点灯装置４から複数の発光モジュール１１に点灯電力を供給することにより、複数の発光モジュール１１が点灯し、光を投光窓３から放射する。
【００１３】
図１は発光モジュール１１を示す斜視図であり、図２は発光モジュール１１のＡ−Ａ線断面図である。図１及び図２において、１１は発光モジュールを示し、この発光モジュール１１は、複数の発光素子１２と、発光素子１２を実装した基板１３と、基板１３の一面側に形成された絶縁層１８と、絶縁層上に形成された電極パターン１９と、発光素子１２上に形成された電極１２Ｂと電極パターン１９を接続するワイヤー１４と、透光性を有し、発光素子１２の照射光により励起されて発光する蛍光体が混入され、発光素子１２およびワイヤー１４を覆う封止樹脂１７などを備えている。
【００１４】
基板１３は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料により形成されており、この基板１３の他面側は平面な放熱面を形成しており一面側は、反射層２１が形成されている。なお、基板１３は、例えば、白色系の酸化アルミニウム、窒化アルミニウムや窒化ケイ素等のセラミックス材料を適用することができる。
【００１５】
発光素子１２は、チップ状で、サファイアの表面に発光層１２Ａが形成され、この発光層１２Ａの表面にの両端にアノードおよびカソードの電極１２Ｂがそれぞれ形成されている。そして、発光素子１２は接合剤１６を介して基板１３上に直接または反射層２１を介して実装される。さらに、発光素子１２は、全体の厚みが５０μｍ〜３００μｍである
【００１６】
絶縁層１８は、基板１３上に形成され、絶縁層１８上の電極パターン１９と基板１３を充分な絶縁抵抗で絶縁するように構成される。この絶縁層１８は、基板１３の一面側からの高さｈを有しており、本実施形態では２００μｍ程度である。
【００１７】
電極パターン１９は、例えば厚さ３５μｍの銅（Ｃｕ）箔からなり、この電極パターン１９は、ワイヤー１４により発光素子１２上に形成された電極１２Ｂと接続される。
【００１８】
ワイヤー１４は、例えば金(Ａｕ)により形成され、一端部分が電極パターン１９の一部分に接続され他端部分が発光素子１２上の電極１２Ｂに接続され、電極パターン１９と発光素子１２を電気的に接続する。
【００１９】
絶縁層１８または電極パターン１９上には、発光素子１２およびワイヤー１４を囲むように環状のバンク部２０が形成されている。本実施例では、全ての発光素子１２がバンク部２０内に実装される。例えば、バンク部２０は、白色で反射率が高い白色の樹脂で形成される。これにより、バンク部２０は、高反射枠として機能する。このバンク部２０の内側に、発光素子１２およびワイヤー１４を覆う封止樹脂１７が充填されている。
【００２０】
封止樹脂１７は、例えばシリコーン樹脂などの透光性を有する樹脂であり、所定の絶縁破壊強さを有する。本実施形態では、絶縁破壊強さが２７．５ｋＶ/ｍｍのシリコーン樹脂を用いる。この封止樹脂１７は、光素子１２からの照射光で励起する蛍光体が混入されており、例えば、発光素子１２の表面から封止樹脂１７の表面までの高さが２００〜５００μｍ程になるように形成される。また、発光モジュール１１が白色の光を放射する場合には、青色発光の発光素子１２と青色光で励起し黄色光を放射する蛍光体が用いられる。発光素子１２から照射される青色光と、この青色光で励起した蛍光体から放射された黄色光とが混ざり、封止樹脂１７の表面から白色の光を放射する。なお、照射する光の色に応じて対応する光色を照射する発光素子１２および対応する励起光を放射する蛍光体が用いられる。
【００２１】
この発光モジュール１１は、点灯装置１４から点灯回路を介して定電流が供給されることで各発光素子１２から青色光が照射され、これら発光素子１２の照射光により励起された蛍光体が黄色光を放射することで、これらの光が混ざり合い、白色光が封止樹脂１７の上面全体から出射される。
【００２２】
次に、金属基板１３と電極パターン１９との間の沿面距離について説明する。
【００２３】
図２の発光モジュールでは絶縁層の高さｈと、絶縁層の側面と電極パターンの側面の間隔ｗにより沿面距離を確保し、絶縁破壊強さＢを有する封止樹脂で封止することにより耐圧を確保している。そのため、発光モジュールの要求耐圧値Ａを満たす為にはＡ≦Ｂ(ｈ＋ｗ)の関係を満たす必要がある。
【００２４】
一般的な発光モジュールでは、耐圧性と製造性などを考慮して、例えば絶縁層１８の高さｈは１２０μｍ程度で形成され、電極パターン１９の側面と絶縁層の側面の距離ｗは２２０μｍ程度で形成されており、沿面距離を満たすために電極パターン１９の側面と絶縁層１８の側面の距離ｗは絶縁層１８の高さｈの１．８倍の長さを確保している。そのため、絶縁層１８の高さｈに加え絶縁層１８の側面と電極パターンの側面の間隔ｗを足し合わせ沿面距離を確保している。
【００２５】
しかし、絶縁層１８の側面と電極パターン１９の側面の間隔ｗで沿面距離を確保するとワイヤー１４の長さが長くなり、ワイヤー１４の断線が起きやすくなる。また、絶縁層１８の高さｈよりも、絶縁層１８の側面と電極パターンの側面の間隔ｗを長く確保するとワイヤー１４の長さが長くなる。
【００２６】
一方、実施形態では、絶縁層１８の側面と電極パターンの側面の間隔ｗより絶縁層１８の高さｈを大きくすることで絶縁距離を確保し、ワイヤー１４の長さを短くする。要求耐圧値Ａに対し必要最低限の耐圧を有する場合Ａ＝Ｂ(ｈ＋ｗ)となり、ｗ＝１．８ｈを代入すると、ｗ＝０．６４×Ａ／Ｂとなる。よって、ワイヤーの長さを短くし、要求耐圧値Ａを満たすためには、ｗ＜ｈの関係を満たしｗ≦０．６４×Ａ／Ｂの範囲で、Ａ≦Ｂ(ｈ＋ｗ)を満たす絶縁層の高さｈを確保することにより、ワイヤーの断線を抑制し、沿面距離を確保した発光モジュールを得ることが期待できる。
【００２７】
つまり、絶縁層の側面と電極パターンの側面の間隔ｗは０．６４×Ａ／Ｂ以下の範囲であれば良く、発光素子１２と電極パターン１９の距離は短くなる。また、沿面距離は絶縁層の高さｈで確保するため、要求耐圧値Ａを満たす。
【００２８】
図３に示す実施例において、例えば要求耐圧Ａが５ｋＶである場合、封止樹脂１７の絶縁破壊強さＢは２７．５ｋＶ／ｍｍであるため、ｗ≦０．６４×Ａ／Ｂより、ｗ≦０．１１６となる。実施形態では電極パターン１９の側面と絶縁層１８の側面の距離ｗが略面一で形成されているためｗ＝０となり、ｗ≦０．１１６を満たす。
【００２９】
また、絶縁層高さｈは２００μｍであるため、実施形態の耐圧値はＢ（ｈ＋ｗ）＝５．５ｋＶとなり、要求耐圧値Ａである５ｋＶを満足する。よって、実施形態では発光素子と電極パターンの距離が短くなり、ワイヤーの長さが短くなるためワイヤー１４の断線を抑制できる。かつ、絶縁層１８の高さｈで沿面距離を確保することにより、ワイヤー１４の断線の抑制と沿面距離の確保を両立した発光モジュールとなる。
【００３０】
次に図４に実施形態の変形例を示す。図３の実施形態は、電極パターン１９の側面と絶縁層１８の側面の距離ｗは略面一で形成されているが、図４に示すように電極パターン１９の側面が絶縁層１８の側面よりも発光素子１２側に形成される形態でもよい。この変形例の場合、電極パターン１９の側面と絶縁層１８の側面の距離ｗは、電極パターン１９と発光素子１２が接触しない距離に設定される必要がある。この変形例においても発光素子１２と電極パターン１９の距離が短くなるためワイヤー１４の長さが短くなり、断線を抑制できる。また、絶縁層の高さｈで要求耐圧値Ａを満たす沿面距離を確保することにより、ワイヤー１４の断線の抑制と沿面距離の確保を両立した発光モジュールとなる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１１   発光モジュール
１２   発光素子
１２Ｂ 電極
１３   基板
１８   絶縁層
１９   電極パターン
１７   封止樹脂
【図１】
2018147954.tif 000003
【図２】
2018147954.tif 000004
【図３】
2018147954.tif 000005
【図４】
2018147954.tif 000006
【図５】
2018147954.tif 000007