(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子の交換が容易であると共に薄型で且つ傾くことなく取り付けることが可能な発光素子モジュールを提供することにある。【解決手段】発光素子モジュール１は、発光部１０を備えたＣＯＢパッケージ２と、発光部１０に適合する孔１１を有するマザーボード３と、ＣＯＢパッケージ２の電極パターン７，８上に固定された第１のコネクタ４と、マザーボード３の孔１１周辺に設けられ且つ第１のコネクタ４に嵌脱可能に嵌合する第２のコネクタ５と、を備えている。この発光素子モジュール１では、第１及び第２のコネクタ４，５を嵌合させることで、ＣＯＢパッケージ２をマザーボード３の板面上に嵌脱可能に取り付けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板上に設けられた電極パターンと前記電極パターンに接続された発光素子を有する発光部とを備えたＣＯＢパッケージと、
前記発光部に適合する孔を有するマザーボードと、
前記ＣＯＢパッケージの前記電極パターン上に固定された第１のコネクタと、
前記マザーボードの孔周辺に設けられ且つ前記第１のコネクタに嵌脱可能に嵌合する第２のコネクタと、を備え、
前記第１及び第２のコネクタが嵌合することにより、前記ＣＯＢパッケージと前記マザーボードが接続することを特徴とする発光素子モジュール。
【請求項２】
前記第１のコネクタは前記ＣＯＢパッケージの基板の少なくとも一組の対角付近に設けられている請求項１に記載の発光素子モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２のコネクタは、その一方が凸状のコネクタピンからなり、他方が凹状のコネクタピン受からなる請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項４】
前記ＣＯＢパッケージの基板の少なくとも他の一組の対角付近にクッション部が設けられ、前記クッション部が前記基板と前記マザーボードの裏面との間に挟み込まれる請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項５】
前記クッション部は前記第１のコネクタより外側に設けられている請求項４に記載の発光素子モジュール。
【請求項６】
前記ＣＯＢパッケージはその基板の他の対角付近にネジ固定用の孔を有し、前記孔に挿通されるネジにより前記ＣＯＢパッケージが前記マザーボードに固定される請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項７】
前記ＣＯＢパッケージの裏面に当接してＣＯＢパッケージを裏面側から固定する放熱基板を備える請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項８】
前記ＣＯＢパッケージと前記放熱基板との間に熱伝導材を介在させた請求項７に記載の発光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明等、各種機器に使用されている発光素子モジュールに関するものであり、特に、ＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）パッケージとマザーボードを備えた発光素子モジュールにおいて、ＣＯＢパッケージをマザーボードに実装する際の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の発光素子を備えた装置では、放熱を考慮して放熱基板を発光素子の裏面側に取り付けることが行われている。この場合、表面実装を行なっていた発光素子と回路基板との接続を変更することが必要になることがある。その解決策として、発光素子等を収納する開口部を有する回路基板の裏面側に、発光素子等を開口部に収納させながら、発光素子をボンディングしたリードを半田付けすることが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、発光ダイオードユニットに接続端子を設けると共に回路基板の端部にコネクタを設け、その接続端子とコネクタを接続することも提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、回路基板の開口に発光ダイオードの被覆層又は放熱板を収め、回路基板の表面又は裏面に発光ダイオードの銅箔部分を接触させて接続するか、又は、発光ダイオードから突出させた接続レッグにより回路基板を突き抜けて接続することが提案されていた（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３４６２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２８１３０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０８３５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び３における接続構造では、半田、溶接等によって発光素子あるいはその接続部分が固定されるため、発光素子を簡単に着脱することはできなかった。このため、欠陥品を交換したり、発光色を変更することは困難であった。
【０００７】
また、上記特許文献２における接続構造のように、コネクタを用いることで発光素子の交換は比較的容易になるが、コネクタと発光素子が回路基板の表面に対して水平方向に取り付けられる（側面方向に照光する）ため、薄型化しにくいという問題があった。更に、接続時に発光素子の傾きを修正する手段が設けられていないため、傾いて接続される可能性があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、発光素子の交換が容易であると共に薄型で且つ傾くことなく取り付けることが可能な発光素子モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子モジュールは、基板と前記基板上に設けられた電極パターンと前記電極パターンに接続された発光素子を有する発光部とを備えたＣＯＢパッケージと、前記発光部に適合する孔を有するマザーボードと、前記ＣＯＢパッケージの前記電極パターン上に固定された第１のコネクタと、前記マザーボードの孔周辺に設けられ且つ前記第１のコネクタに嵌脱可能に嵌合する第２のコネクタと、を備え、前記第１及び第２のコネクタが嵌合することにより、前記ＣＯＢパッケージと前記マザーボードが接続することを特徴とするものである。
【００１０】
この発光素子モジュールにおける前記第１のコネクタは前記ＣＯＢパッケージの基板の少なくとも一組の対角付近に設けられている。また、前記第１及び第２のコネクタは、その一方が凸状のコネクタピンからなり、他方が凹状のコネクタピン受けからなる。更に、前記ＣＯＢパッケージの基板の少なくとも他の一組の対角付近にクッション部が設けられ、前記クッション部が前記基板と前記マザーボードの裏面との間に挟み込まれている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光素子モジュールでは、ＣＯＢパッケージの基板上とマザーボード上にそれぞれ設けられた嵌脱可能な第１及び第２のコネクタを嵌合させることで、ＣＯＢパッケージをマザーボードの板面上に嵌脱可能に取り付けることができる。また、ＣＯＢパッケージの基板とマザーボードを重ね合わせることで第１及び第２のコネクタが嵌合され、更に、ＣＯＢパッケージの発光部がマザーボードの孔に収納されるので、厚みを薄くすることができる。
【００１２】
また、第１のコネクタをＣＯＢパッケージの基板の対角付近に設けているため、基板の傾きが生じにくく、更に、他の対角付近等にクッション部を設けることで、より確実に基板の傾きを防ぐことができる。
【００１３】
さらに、ＣＯＢパッケージをネジでマザーボードに固定したり、ＣＯＢパッケージの裏面側から放熱基板で押えることで固定することができ、より確実あるいは放熱性を高めながら固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光素子モジュールを示す分解断面図である。
【図２】図１に示した発光素子モジュールのＣＯＢパッケージを示す平面図である。
【図３】図１に示した発光素子モジュールのマザーボードを示す平面図である。
【図４】図１に示した発光素子モジュールの第１及び第２のコネクタを示す斜視図である。
【図５】図１に示した発光素子モジュールの接続状態を示す断面図である。
【図６】図１に示したＣＯＢパッケージをマザーボードにネジで固定する状態を示す分解断面図である。
【図７】図６に示したＣＯＢパッケージをマザーボードにネジで固定した状態を示す断面図である。
【図８】図７に示した発光素子モジュールを示す平面図である。
【図９】図５に示した発光素子モジュールを放熱基板によって裏面側から固定した状態を示す断面図である。
【図１０】図２等に示したＣＯＢパッケージにクッション部を設けた状態を示す平面図であり、（ａ）は基板の対角付近に平面がＬ形状のクッション部を設けた状態、（ｂ）は基板の対角付近に円柱形状のクッション部を設けた状態、（ｃ）は基板の四隅に平面がＬ形状のクッション部を設けた状態、（ｄ）は基板の全周にクッション部を設けた状態をそれぞれ示している。
【図１１】図１０に示したＣＯＢパッケージを用いた発光素子モジュールを示す断面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）はクッション部を設けなかった場合のマザーボードに対するＣＯＢパッケージの傾斜状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示す発光素子モジュール１は、ＣＯＢパッケージ２とマザーボード３を第１及び第２のコネクタ４，５により接続するものとなっている。
【００１６】
ＣＯＢパッケージ２は、図１及び図２に示すように、樹脂、金属、合金等からなる矩形状の基板６と、その表面側に印刷、メッキ等で形成された配線パターン７，８と、配線パターン７，８にダイボンド、ワイヤーボンド、フリップチップ等で接続された発光ダイオード等の発光素子９を有する発光部１０と、を備えている。本実施形態における基板６は、放熱性の高い金属等からなる放熱板６ａと、その表面上に中央を除いて形成され且つ配線パターン７，８が表面に形成された配線基板６ｂとから構成されている。また、発光素子９は放熱板６ａ上に複数固定され、ワイヤーボンド等により配線パターン７，８にそれぞれ接続されている。更に、発光部１０は、基板６上に設けられ且つ発光素子９を囲うリング状の樹脂枠１０ａと、蛍光体等を含有し且つ発光素子９を封止するエポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなる封止樹脂１０ｂとを備えたものとなっている。なお、本実施形態では、配線パターン７，８を覆う絶縁層１２も設けている。
【００１７】
マザーボード３は各種機器に組み込まれるものであり、図１及び図３に示すように、ＣＯＢパッケージ２の発光部１０に適合する孔１１を複数有している。
【００１８】
第１及び第２のコネクタ４，５は、図１及び図４に示すように、第１のコネクタ４が台座部４ａとそこから突出する円柱状の接続部４ｂとを有するコネクタピンで構成され、第２のコネクタ５が台座部５ａとそこから突出する円筒状の接続部５ｂとを有するコネクタピン受けで構成されている。この第１及び第２のコネクタ４，５は、その接続部４ｂ、５ｂが嵌脱可能に嵌合するように形成されている。第１のコネクタ４は、ＣＯＢパッケージ２における絶縁層１２の孔１２ａ，１２ｂから露出する配線パターン７，８上に、その台座部４ａがリフロー半田等によって取り付けられている。また、第２のコネクタ５は、マザーボード３の孔１１周辺に設けられた孔３ａに接続部５ｂを表面側から挿入し、リフロー半田等によってマザーボード３上のパターンに台座部５ａが取り付けられている。また、本実施形態における第１のコネクタ４は、基板６の一組の対角付近に配置されており、第２のコネクタ５は、第１のコネクタ４に対応するようにマザーボード３の孔１１付近に配置されている。
【００１９】
上記構成からなる発光素子モジュール１におけるＣＯＢパッケージ２とマザーボード３は、図５に示すように、第１及び第２のコネクタ４，５を嵌合させることにより接続される。即ち、マザーボード３の裏面側からＣＯＢパッケージ２を近付けて、第１のコネクタ４の接続部４ｂを第２のコネクタ５の接続部５ｂに嵌め込んで接続する。このときに、ＣＯＢパッケージ２の発光部１０はマザーボード３の孔１１に嵌り、マザーボード３の表面側に露出する。この状態において、ＣＯＢパッケージ２は、基板６の対角付近にある第１のコネクタ４で接続されるため、マザーボード３に対して傾くことなく平行な状態で重なる。このように、マザーボード３に接続されたＣＯＢパッケージ２は、簡単に取り外して交換することができ、また、電球色と赤色を混合させるなど、様々な発光色に変更することができる。特に、製造後において、各種機器に組み込む際に、発光色やＣＯＢパッケージ２の数の増減などの仕様変更をその場で行うことが可能となる。
【００２０】
また、ＣＯＢパッケージ２をより確実にマザーボード３に取り付ける場合、図６乃至図８に示すように、ネジ１３を使用する。ネジ１３でＣＯＢパッケージ２をマザーボード３に取り付けるには、ＣＯＢパッケージ２の基板６にネジ１３の螺合が可能な孔１４を設け、この孔１４に対応する孔１５をマザーボード３に設ける。基板６の孔１４は、図２に示すように、第１のコネクタ４が設けられていない基板６の他の対角付近に設けられており、本実施形態では第１のコネクタ４よりも外側（配線パターン７，８の外側）に配置されている。ネジ１３をマザーボード３の表面側から孔１５に挿通し、更にＣＯＢパッケージ２の基板６の孔１４にねじ込むことにより、ＣＯＢパッケージ２をマザーボード３に確実に取り付けることができる。
【００２１】
また、図９に示すように、ＣＯＢパッケージ２の放熱性を高めるために、その基板６の裏面側に放熱基板１６を設け、この放熱基板１６でＣＯＢパッケージ２をその裏面側から押えて固定することにより確実に取り付けることもできる。この場合、複数のＣＯＢパッケージ２がマザーボード３に取り付けられていると、ＣＯＢパッケージ２の一部が放熱基板１６に確実に付着せずに不完全に付着する可能性がある。本実施例ではＣＯＢパッケージ２の嵌脱が可能であるため、それを一つずつ上下方向にずらせて調整することで、全てのＣＯＢパッケージ２が確実に放熱基板１６に付着するように設定することができる。
【００２２】
なお、図９に示したように、ＣＯＢパッケージ２の基板６と放熱基板１６との間に熱伝導ゴム等の弾力性を有する熱伝導材１７を介在させることにより、ＣＯＢパッケージ２の上下方向への位置調整なしで又はその位置調整をし易くして、複数のＣＯＢパッケージ２を一枚の放熱基板１６で確実に押えて固定することができる。このように、放熱基板１６で押さえることでＣＯＢパッケージ２を固定すれば、図６等に示したようなネジ１３を設けることなく確実に固定することができる。
【００２３】
一方、第１のコネクタ４は基板６の対角付近に設けられているため、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のコネクタ４が設けられていない他の対角付近に過大な負荷や衝撃が加わると、マザーボード３に対してＣＯＢパッケージ２が傾いてしまう可能性がある。このため、図１０及び図１１に示すように、基板６の表面にクッション部１８を設けている。このクッション部１８は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、基板６の第１のコネクタ４が設けられていない他の対角付近に設けられるか、図１０（ｃ）に示すように、基板６の四隅に設けられるか、図１０（ｄ）に示すように、基板６の外周付近の全周に設けられる。いずれの場合にも、第１のコネクタ４よりも外側に設けることにより、クッション部１８が形成し易くなり、また、ＣＯＢパッケージ２をより安定した状態でマザーボード３に取り付けることができる。なお、クッション部１８は、第１及び第２のコネクタ４，５が嵌合した状態でマザーボード３の裏面に当接する高さに設定され、印刷、貼着等で形成される。
【００２４】
また、第１のコネクタ４を基板６の四隅に設け、これに対応するように第２のコネクタ５をマザーボード３に設けられる孔１１の周辺に４個設けることにより、クッション部１８を設けることなく、ＣＯＢパッケージ２の傾きを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２５】
１      発光素子モジュール
２      ＣＯＢパッケージ
３      マザーボード
３ａ    孔
４      第１のコネクタ
４ａ    台座部
４ｂ    接続部
５      第２のコネクタ
５ａ    台座部
５ｂ    接続部
６      基板
６ａ    放熱板
６ｂ    配線基板
７，８  配線パターン
９      発光素子
１０    発光部
１０ａ  樹脂枠
１０ｂ  封止樹脂
１１    孔
１２    絶縁層
１２ａ，１２ｂ  孔
１３    ネジ
１４    孔
１５    孔
１６    放熱基板
１７    熱伝導材
１８    クッション部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018181686.tif 000013
【図１２】
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