(57)【要約】【課題】過電圧からＬＥＤチップを保護することが可能な照明用ＬＥＤモジュールを低コストに提供する。【解決手段】基板上に複数個の配線パターンが形成された配線基板と、前記各配線パターンに接続されて直列回路または直並列回路を構成する複数個のＬＥＤチップと、前記各配線パターンのうち、前記回路のアノード側電極を構成するアノード側配線パターンと、前記回路のカソード側電極を構成するカソード側配線パターンとを備え、前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンが、前記各配線パターンにおける前記各ＬＥＤチップとの接続領域の周囲を取り囲むように配置されてガード電極を形成し、前記アノード側配線パターンの両端部と前記カソード側配線パターンの両端部とがそれぞれ間隙を設けて対向している。【選択図】  図１
2012134253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数個の配線パターンが形成された配線基板と、
前記各配線パターンに接続されて直列回路または直並列回路を構成する複数個のＬＥＤチップと、
前記各配線パターンのうち、前記回路のアノード側電極を構成するアノード側配線パターンと、前記回路のカソード側電極を構成するカソード側配線パターンと
を備えた照明用ＬＥＤモジュールであって、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンが、前記各配線パターンにおける前記各ＬＥＤチップとの接続領域の周囲を取り囲むように配置されてガード電極を形成し、
前記アノード側配線パターンの両端部と前記カソード側配線パターンの両端部とがそれぞれ間隙を設けて対向している照明用ＬＥＤモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の照明用ＬＥＤモジュールにおいて、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンの外周縁と、前記配線基板の外周縁との間の空間距離が１．５mm以下である照明用ＬＥＤモジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明用ＬＥＤモジュールにおいて、
前記各配線パターンにおける前記ＬＥＤチップとの接続領域を除く表面に、分布ブラッグ反射ミラー膜が形成されている照明用ＬＥＤモジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明用ＬＥＤモジュールにおいて、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンの前記両端部に、前記配線パターンから成る認識用マークが形成されている照明用ＬＥＤモジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明用ＬＥＤモジュールにおいて、
前記各ＬＥＤチップが略点対称に配置されている照明用ＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明用ＬＥＤモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大光束の光源を実現するため、一枚の配線基板上に複数個のＬＥＤチップを搭載した照明用ＬＥＤモジュール（ＬＥＤ照明装置）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０３／０１６７８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
照明用ＬＥＤモジュールは出荷時に高電圧を印加する検査を行うが、この検査時にＬＥＤチップに過電圧が印加され、ＬＥＤチップが故障を起こすおそれがある。
そこで、過電圧からＬＥＤチップを保護するために、ツェナーダイオードなどから構成された保護回路を照明用ＬＥＤモジュールに設けることが考えられるが、保護回路のコスト分だけ照明用ＬＥＤモジュールがコスト高になるという問題がある。
【０００５】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、過電圧からＬＥＤチップを保護することが可能な照明用ＬＥＤモジュールを低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【０００７】
＜第１の局面＞
本発明の第１の局面は、
基板上に複数個の配線パターンが形成された配線基板と、
前記各配線パターンに接続されて直列回路または直並列回路を構成する複数個のＬＥＤチップと、
前記各配線パターンのうち、前記回路のアノード側電極を構成するアノード側配線パターンと、前記回路のカソード側電極を構成するカソード側配線パターンとを備えた照明用ＬＥＤモジュールであって、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンが、前記各配線パターンにおける前記各ＬＥＤチップとの接続領域の周囲を取り囲むように配置されてガード電極を形成し、
前記アノード側配線パターンの両端部と前記カソード側配線パターンの両端部とがそれぞれ間隙を設けて対向している照明用ＬＥＤモジュールである。
【０００８】
第１の局面によれば、照明用ＬＥＤモジュールの出荷時に高電圧を印加する検査を行った際に、アノード側配線パターンの両端部とカソード側配線パターンの両端部との間隙を介して放電が生じ、ＬＥＤチップとの接続領域には高電圧が印加されないため、ＬＥＤチップに過電圧が印加されて故障を起こすのを防止できる。
その結果、過電圧からＬＥＤチップを保護するための保護回路を照明用ＬＥＤモジュールに設ける必要が無いため、照明用ＬＥＤモジュールを低コストに提供できる。
【０００９】
＜第２の局面＞
本発明の第２の局面は、第１の局面において、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンの外周縁と、前記配線基板の外周縁との間の空間距離が１．５mm以下である照明用ＬＥＤモジュールである。
【００１０】
第１の局面の前記作用・効果を確実に得るためには、アノード側配線パターンおよびカソード側配線パターンの表面積を大きくすることが好ましく、当該配線パターンの外周縁と配線基板の外周縁との間の空間距離を小さくするほど有利であるが、空間距離を１．５mm以下にすれば実用上十分な効果が得られることを本発明者らは実験的に確かめた。
【００１１】
＜第３の局面＞
本発明の第３の局面は、第１または第２の局面において、
前記各配線パターンにおける前記ＬＥＤチップとの接続領域を除く表面に、分布ブラッグ反射ミラー膜が形成されている照明用ＬＥＤモジュールである。
【００１２】
第１の局面によれば、アノード側配線パターンおよびカソード側配線パターンの表面積が大きくなり、当該配線パターンの表面がＬＥＤチップの光を吸収するため、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率が低下する。
また、配線パターンの表面が露出していると、マイグレーションや酸化腐食などの不具合が発生し易い。
【００１３】
そこで、第３の局面によれば、分布ブラッグ反射ミラー膜を形成することにより、配線パターンの表面におけるＬＥＤチップの光の吸収が分布ブラッグ反射ミラー膜によって抑制され、ＬＥＤチップの光が分布ブラッグ反射ミラー膜により反射されるため、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率を向上できる。
また、分布ブラッグ反射ミラー膜が配線パターンの保護膜として機能するため、配線パターンのマイグレーションや酸化腐食などの不具合の発生を防止して信頼性を向上できる。
【００１４】
＜第４の局面＞
本発明の第４の局面は、第１〜第３の局面において、
前記アノード側配線パターンおよび前記カソード側配線パターンの前記両端部に、前記配線パターンから成る認識用マークが形成されている照明用ＬＥＤモジュールである。
【００１５】
第４の局面によれば、自動実装機を用いて配線基板上にＬＥＤチップを実装する際に、ＬＥＤチップの搭載位置を設定するための自動実装機の認識用マークとして配線パターンを流用することが可能になり、認識用マークを別途設ける場合に比べて低コスト化できる。
【００１６】
＜第５の局面＞
本発明の第５の局面は、第１〜第４の局面において、
前記各ＬＥＤチップが略点対称に配置されている照明用ＬＥＤモジュールである。
第５の局面によれば、ＬＥＤチップの光を配線基板の面方向に均一に配置することが可能になるため、均一な照明光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の照明用ＬＥＤモジュール１０の概略構成を示す要部平面図。
【図２】照明用ＬＥＤモジュール１０の概略構成を示す要部縦断面図であり、図１に示すＸ−Ｘ矢示断面図。
【図３】照明用ＬＥＤモジュール１０を構成するＬＥＤチップ３０，３１の接続状態を示す回路図。
【図４】本発明を具体化した第２実施形態の照明用ＬＥＤモジュール５０の概略構成を示す要部平面図。
【図５】照明用ＬＥＤモジュール５０を構成するＬＥＤチップ７１〜９４の接続状態を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の照明用ＬＥＤモジュール１０の概略構成を示す要部平面図である。
図２は、照明用ＬＥＤモジュール１０の概略構成を示す要部縦断面図であり、図１に示すＸ−Ｘ矢示断面図である。
図３は、照明用ＬＥＤモジュール１０を構成するＬＥＤチップ３０，３１の接続状態を示す回路図である。
【００２０】
照明用ＬＥＤモジュール１０は、配線基板２０、金属基材２１、絶縁層２２、配線パターン２３〜２５、接続領域２６，２７、カソードマーク２８、ＬＥＤチップ３０，３１、アノード側電極パッド３２、カソード側電極パッド３３、バンプ３４，３５、分布ブラッグ反射ミラー（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）膜３６などから構成されている。
【００２１】
図２に示すように、配線基板２０は、金属基材２１、絶縁層２２、配線パターン２３〜２５から構成されている。
金属基材２１は、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス、これらの合金など）の平板材から成り、配線基板２０に搭載されたＬＥＤチップ３０，３１が発生する熱を放熱する。
絶縁層２２は、金属基材２１の表面側全面を覆うように形成された絶縁材（例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムなど）の厚膜層から成る。
【００２２】
配線パターン２３〜２５は、絶縁層２２上に形成された導電性の高い金属の多層膜（例えば、銅、ニッケル、金、銀を下層からこの順番で積層した多層膜など）から成る。
配線パターン２３〜２５上には、接続領域２６，２７が配置形成されている。
ＤＢＲ膜３６は、配線パターン２３〜２５の表面における接続領域２６，２７を除く部分を覆うように形成されている。
【００２３】
図２に示すように、同一構成のＬＥＤチップ３０，３１は、配線パターン２３〜２５上にバンプ３４，３５を用いてフリップチップ実装されることにより、配線基板２０に搭載されている。
すなわち、ＬＥＤチップ３０，３１の下面側にはそれぞれ、ＬＥＤチップ３０，３１のＰ型半導体領域（図示略）に接続されたアノード側電極パッド３２と、ＬＥＤチップ３０，３１のＮ型半導体領域（図示略）に接続されたカソード側電極パッド３３とが配置形成されている。
【００２４】
そして、ＬＥＤチップ３０のアノード側電極パッド３２と配線パターン２３の接続領域２６とがバンプ３４によって電気的に接続され、ＬＥＤチップ３０のカソード側電極パッド３３と配線パターン２４の接続領域２７とがバンプ３５によって接続されている。
また、ＬＥＤチップ３１のアノード側電極パッド３２と配線パターン２４の接続領域２６とがバンプ３４によって電気的に接続され、ＬＥＤチップ３１のカソード側電極パッド３３と配線パターン２５の接続領域２７とがバンプ３５によって接続されている。
尚、バンプ３４，３５は、例えば、金、ハンダなどによって形成されている。
【００２５】
その結果、図３に示すように、ＬＥＤチップ３０，３１は配線パターン２３，２５間にて配線パターン２４を挟んで直列接続され、配線パターン（アノード側配線パターン）２３はＬＥＤチップ３０，３１の直列回路のアノード側電極を構成し、配線パターン（カソード側配線パターン）２５はＬＥＤチップ３０，３１の直列回路のカソード側電極を構成する。
そして、配線パターン２３，２５は、ＬＥＤチップ３０，３１の直列回路の外部電極として用いられる。
【００２６】
図１に示すように、配線パターン２３の接続領域２６は略正方形状であり、当該接続領域２６の周囲は一定幅の間隙を空けて配線パターン２４に取り囲まれ、当該接続領域２６と配線パターン２３は一定幅の細い配線パターンを介して接続されている。
また、配線パターン２４の接続領域２６は略正方形状であり、当該接続領域２６の周囲は一定幅の間隙を空けて配線パターン２５に取り囲まれ、当該接続領域２６と配線パターン２４は一定幅の細い配線パターンを介して接続されている。
【００２７】
つまり、配線パターン２３，２５は、ＬＥＤチップ３０，３１が接続されている配線パターン２３〜２５の接続領域２６，２７の周囲を囲むように配置形成されている。
そして、配線パターン２３の第１端部２３ａと、配線パターン２５の第１端部２５ａとは、一定幅の間隙Ｓａを設けて対向するように配置形成されている。
また、配線パターン２３の第２端部２３ｂと、配線パターン２５の第２端部２５ｂとは、一定幅の間隙Ｓｂを設けて対向するように配置形成されている。
【００２８】
配線パターン２３，２５の外周縁と金属基材２１の外周縁との間には、両者の外周縁にわたって均一な空間距離Ｋが設けられている。
配線パターン２５には、その端面から三角形状に切り込まれたカソードマーク２８が形成されている。
尚、カソードマーク２８は、配線パターン２５がＬＥＤチップ３０，３１の直列回路のカソード側電極であることを、照明用ＬＥＤモジュール１０のユーザーが目視判断するための目印である。
【００２９】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態の照明用ＬＥＤモジュール１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００３０】
［１−１］配線パターン２３，２５が、ＬＥＤチップ３０，３１との接続領域２６，２７の周囲を取り囲むように配置されてガード電極を形成している。
配線パターン２３，２５の両端部（第１端部２３ａ，２５ａ、第２端部２３ｂ，２５ｂ）がそれぞれ間隙Ｓａ，Ｓｂを設けて対向している。
【００３１】
従って、照明用ＬＥＤモジュール１０の出荷時に高電圧を印加する検査を行った際に、配線パターン２３，２５の間隙Ｓａ，Ｓｂを介して放電が生じ、ＬＥＤチップ３０，３１との接続領域２６，２７には高電圧が印加されないため、ＬＥＤチップ３０，３１に過電圧が印加されて故障を起こすのを防止できる。
換言すれば、配線パターン２３，２５がＬＥＤチップ３０，３１に過電圧が印加されるのを防止するためのガード電極として機能する。
その結果、過電圧からＬＥＤチップ３０，３１を保護するための保護回路を照明用ＬＥＤモジュール１０に設ける必要が無いため、照明用ＬＥＤモジュール１０を低コストに提供できる。
【００３２】
［１−２］前記［１−１］の作用・効果を確実に得るためには、配線パターン２３，２５の表面積を大きくすることが好ましく、配線パターン２３，２５の外周縁と金属基材２１の外周縁との間の空間距離Ｋを小さくするほど有利であるが、空間距離Ｋを１．５mm以下にすれば実用上十分な効果が得られることを本発明者らは実験的に確かめた。
【００３３】
また、配線パターン２３，２５および金属基材２１の両者の外周縁にわたり、空間距離Ｋを均一に設定することにより、配線パターン２３，２５による反射光を配線基板２０の面方向に均一にすることが可能になるため、均一な照明光が得られる。
【００３４】
［１−３］配線パターン２３，２５をＬＥＤチップ３０，３１との接続領域２６，２７の周囲を取り囲むように配置すると、配線パターン２３，２５の表面積が大きくなり、配線パターン２３，２５の表面がＬＥＤチップ３０，３１の光を吸収するため、ＬＥＤチップ３０，３１からの光の取り出し効率が低下する。
また、配線パターン２３〜２５の表面が露出していると、マイグレーションや酸化腐食などの不具合が発生し易い。
【００３５】
そこで、配線パターン２３〜２５におけるＬＥＤチップ３０，３１との接続領域２６，２７を除く表面にＤＢＲ膜３６を形成している。
ＤＢＲ膜３６は、ＬＥＤチップ３０，３１の発光波長に対してブラックの回折条件を満たすように屈折率の異なる層を交互に積層した積層膜である。
【００３６】
これにより、配線パターン２３〜２５の表面におけるＬＥＤチップ３０，３１の光の吸収がＤＢＲ膜３６によって抑制され、ＬＥＤチップ３０，３１の光がＤＢＲ膜３６により反射されるため、ＬＥＤチップ３０，３１からの光の取り出し効率を向上できる。
また、ＤＢＲ膜３６が配線パターン２３〜２５の保護膜として機能するため、配線パターン２３〜２５のマイグレーションや酸化腐食などの不具合の発生を防止して信頼性を向上できる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態の照明用ＬＥＤモジュール５０の概略構成を示す要部平面図である。
図５は、照明用ＬＥＤモジュール５０を構成するＬＥＤチップ７１〜９４の接続状態を示す回路図である。
【００３８】
照明用ＬＥＤモジュール５０は、配線基板２０、金属基材２１、絶縁層２２、接続領域２６，２７、カソードマーク２８、アノード側電極パッド３２、カソード側電極パッド３３、バンプ３４，３５、ＤＢＲ膜３６、配線パターン５１〜６３、ＬＥＤチップ７１〜９４、認識用マーク９５，９６などから構成されている。
【００３９】
ＬＥＤチップ７１〜９４は、第１実施形態のＬＥＤチップ３０，３１と同一構成であり、第１実施形態の図２に示すのと同様に、アノード側電極パッド３２およびカソード側電極パッド３３がバンプ３４，３５によって接続領域２６，２７と電気的に接続されている。
尚、図４では、電極パッド３２，３３およびバンプ３４，３５を図示していない。
【００４０】
図５に示すように、ＬＥＤチップ７１〜９４は配線パターン５１，６３間にて配線パターン５２〜６２を挟んでラダー状に直並列接続され、配線パターン（アノード側配線パターン）５１はＬＥＤチップ７１〜９４の直並列回路のアノード側電極を構成し、配線パターン（カソード側配線パターン）６３はＬＥＤチップ７１〜９４の直並列回路のカソード側電極を構成する。
そして、配線パターン５１，６３は、ＬＥＤチップ７１〜９４の直並列回路の外部電極として用いられる。
【００４１】
図４に示すように、配線パターン５１〜６３は、ＬＥＤチップ７１〜９４が接続されている配線パターン５１〜６３の接続領域２６，２７の周囲を囲むように配置形成されている。
そして、配線パターン５１の第１端部５１ａと、配線パターン６３の第１端部６３ａとは、一定幅の間隙Ｓａを設けて対向するように配置形成されている。
また、配線パターン５１の第２端部５１ｂと、配線パターン６３の第２端部６３ｂとは、一定幅の間隙Ｓｂを設けて対向するように配置形成されている。
【００４２】
配線パターン５１，６３の外周縁と金属基材２１の外周縁との間には、両者の外周縁にわたって均一な空間距離Ｋが設けられている。
配線パターン５１には、その端面から三角形状に切り込まれたカソードマーク２８が形成されている。
【００４３】
配線パターン５１，６３の両端部（第１端部５１ａ，６３ａ、第２端部５１ｂ，６３ｂ）はコ字状に折り曲げられて配置形成され、配線パターン５１，６３から成る当該コ字状の部分により認識用マーク９５，９６が形成されている。
ＬＥＤチップ７１〜９４は、配線基板２０の中心点Ｐに対して略点対称に配置されている。
【００４４】
［第２実施形態の作用・効果］
第２実施形態の照明用ＬＥＤモジュール５０によれば、第１実施形態の前記作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００４５】
［２−１］配線パターン５１，６３の両端部に形成されたコ字状の認識用マーク９５，９６は、自動実装機（図示略）を用いて配線基板２０上にＬＥＤチップ７１〜９４を実装する際に、ＬＥＤチップ７１〜９４の搭載位置を設定するための自動実装機の認識用マークとして用いることができる。
そのため、自動実装機の認識用マークとして配線パターン５１，６３を流用することが可能になり、認識用マークを別途設ける場合に比べて低コスト化できる。
【００４６】
ここで、認識用マーク９５，９６はそれぞれ、配線基板２０の外周縁近傍の両端部に配置され、コ字状を互いに１８０゜回転させた形状であるため、自動実装機の認識用マークとして確実に機能する。
【００４７】
［２−２］ＬＥＤチップ７１〜９４は、配線基板２０の中心点Ｐに対して略点対称に配置されている。
そのため、ＬＥＤチップ７１〜９４の光を配線基板２０の面方向に均一に配置することが可能になるため、均一な照明光が得られる。
尚、図４に示す例ではＬＥＤチップ７１〜９４を格子状に配置しているが、中心点Ｐを中心とする複数個の同心円の円周上にＬＥＤチップ７１〜９４を配置してもよい。
【００４８】
［２−３］図４の斜線部分に示した配線パターン５１〜６３の円状の領域αのみに、配線パターン５１〜６３の最上層に銀から成る層を設けてもよい。
この場合には、銀から成る層の反射により、円状の領域αに際立った発光を得ることができる。
【００４９】
＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００５０】
［１］ワイヤボンディング法を用いることにより、ＬＥＤチップ３０，３１，７１〜９４を配線パターン２３〜２５，５１〜６３の接続領域２６，２７に電気的に接続させてもよい。
【００５１】
［２］認識用マーク９５，９６の形状は、コ字状に限らず、自動実装機の認識可能であればどのような形状（例えば、三角形状、鋸歯状など）に形成してもよい。
【００５２】
［３］配線基板２０の基材は、金属基材２１に限らず、窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどの無機材料、または、ガラスエポキシなどの有機材料から成る絶縁基材を用いてもよい。
この場合には、絶縁基材の上に絶縁層２２を設ける必要はなく、絶縁基材の上に直接、配線パターン２３〜２５，５１〜６３を設けることができる。
【００５３】
［４］ＤＢＲ膜３６は、単層の酸化シリコン膜などの透光性膜に置き換えてもよい。
また、透光性膜の中に酸化チタンなどの白色顔料を混入して白色膜としてもよい。
【００５４】
本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００５５】
１０，５０…照明用ＬＥＤモジュール
２０…配線基板
２１…金属基材
２２…絶縁層
２３〜２５，５１〜６３…配線パターン
２３，５１…アノード側配線パターン
２５，６３…カソード側配線パターン
２６，２７…接続領域
３０，３１，７１〜９４…ＬＥＤチップ
３６…ＤＢＲ膜
９５，９６…認識用マーク
Ｓａ，Ｓｂ…間隙
Ｋ…空間距離
【図１】
2012134253.tif 000003
【図２】
2012134253.tif 000004
【図３】
2012134253.tif 000005
【図４】
2012134253.tif 000006
【図５】
2012134253.tif 000007