JP2008140921A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の発光面積を確保し、ボンディングワイヤにより互いに接続された電極パッドと半導体発光素子とがなす列間でのワイヤボンディングの接続信頼性を向上する。
【解決手段】複数の電極パッド5と複数の半導体発光素子11を、基板に被着された絶縁層3上に、基板の一辺2aが延びる方向に交互に配置して二次元配列する。パッド5と発光素子11がなす列L1,L2毎にそれらの列の一端をなす端部電極パッド7を、発光素子11とパッド5との間の間隔Cと同様な間隔Fで配置し、列内ボンディングワイヤ17で発光素子11とパッド5と端部電極パッド7とを接続する。一辺2aに直角な基板の他辺2b,2cが延びる方向に隣接した端部電極パッド7同士を列接続ボンディングワイヤ19で接続する。列L1,L2を、これらの列の発光素子11とパッド5と端部電極パッド7との間の間隔C、Fより広い離間距離Bを置いて、他辺2b,2cが延びる方向に並べる。他辺2b,2cが延びる方向に隣接した端部電極パッド7間の離間距離Gを間隔Cと同様に設定する。
【選択図】 図1To secure a desired light emitting area and to improve the connection reliability of wire bonding between columns formed by electrode pads and semiconductor light emitting elements connected to each other by bonding wires.
A plurality of electrode pads 5 and a plurality of semiconductor light emitting elements 11 are arranged two-dimensionally on an insulating layer 3 attached to the substrate, alternately arranged in a direction in which one side 2a extends. For each of the rows L1 and L2 formed by the pad 5 and the light emitting element 11, an end electrode pad 7 forming one end of the row is arranged at an interval F similar to the interval C between the light emitting element 11 and the pad 5, The light emitting element 11, the pad 5 and the end electrode pad 7 are connected by the inner bonding wire 17. The end electrode pads 7 adjacent to each other in the direction in which the other sides 2b and 2c of the substrate perpendicular to the side 2a extend are connected by a column connection bonding wire 19. The rows L1 and L2 are arranged in the direction in which the other sides 2b and 2c extend with a distance B wider than the distances C and F between the light emitting elements 11, the pads 5 and the end electrode pads 7 in these rows. The separation distance G between the end electrode pads 7 adjacent to each other in the direction in which the other sides 2b and 2c extend is set in the same manner as the interval C.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複数のLED(発光ダイオード)チップ等の半導体発光素子を発光させて照明をする照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that illuminates a semiconductor light emitting element such as a plurality of LED (light emitting diode) chips.
従来、縦横に列をなして二次元配列された複数のLEDチップを直列又は並列に接続して、これらLEDチップを発光させて、面状光源として用いる照明装置が知られている。この照明装置では、プリント基板に形成された導体パターン(配線パターン)上にLEDチップをフリップチップ実装しているが、これに代えてワイヤボンディングにより実装してもよいことが示唆されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1にはワイヤボンディングにより複数のLEDチップを実装する技術は具体的に記載されていないため、この技術における諸問題についても当然に不明である。
Since
ところで、本出願人は、装置基板の一面に被着した絶縁層上にLEDチップと電極パッドとを交互に並べて設けるとともに、これらLEDチップと電極パッドとが形成する列を複数設けて、ワイヤボンディングにより各列において隣接したLEDチップと電極パッドを電気的に直列に接続し、又、これら各列が延びる方向と直交する方向に隣接し、かつ、各列の一端に位置された電極パッドをワイヤボンディングにより電気的に接続して、各LEDチップへの通電を可能とし、しかも、LEDチップ及びボンディングワイヤを透光性合成樹脂製からなる封止樹脂で封止した照明装置を開発した。この照明装置では、通電により各LEDチップを発光させて面状光源として用いることができる。 By the way, the present applicant provides LED chips and electrode pads alternately arranged on an insulating layer deposited on one surface of a device substrate, and provides a plurality of rows formed by these LED chips and electrode pads, and wire bonding. The adjacent LED chips and electrode pads in each row are electrically connected in series, and the electrode pads that are adjacent to each other in the direction orthogonal to the extending direction of each row and that are positioned at one end of each row are wired. We have developed an illuminating device in which each LED chip can be energized by being electrically connected by bonding, and the LED chip and the bonding wire are sealed with a sealing resin made of a translucent synthetic resin. In this illuminating device, each LED chip can emit light when energized and used as a planar light source.
このような照明装置で、LEDチップと電極パッドとが形成する各列の相互間隔が、各列においてそれらの列が延びる方向に隣接しているLEDチップと電極パッドとの間の間隔より狭い場合には、LEDチップの配置密度が高まる。そのため、発光密度が大きくなり発光を集中させることができるが、面状光源としてみた場合には発光面積が小さくなるので好ましくない。これとともに、ワイヤボンディングにおいて、既にLEDチップと電極パッドとにボールボンディングにより接合されたボンディングワイヤが、隣接する列に対してワイヤボンディングをする際に邪魔になる恐れがある点でも好ましくない。 In such a lighting device, when the mutual interval between the columns formed by the LED chip and the electrode pad is narrower than the interval between the LED chip and the electrode pad adjacent to each other in the direction in which the column extends. In this case, the arrangement density of the LED chips is increased. Therefore, the light emission density increases and the light emission can be concentrated. However, when viewed as a planar light source, the light emission area becomes small, which is not preferable. At the same time, in wire bonding, a bonding wire that has already been bonded to the LED chip and the electrode pad by ball bonding may be an obstacle when wire bonding is performed on adjacent columns.
こうした事情により、LEDチップと電極パッドとが形成する各列の相互間隔は、各列においてそれらの列が延びる方向に隣接しているLEDチップと電極パッドとの間の間隔より広くすればよい。しかし、この場合、ワイヤボンディングの信頼性が損なわれる恐れがあることが、本発明者により解明された。 For these reasons, the distance between the columns formed by the LED chip and the electrode pad may be wider than the distance between the LED chip and the electrode pad adjacent to each other in the direction in which the columns extend. However, in this case, the present inventors have clarified that the reliability of wire bonding may be impaired.
すなわち、前記構成では、隣接している各列の端に位置している電極パッド同士を接続するための列接続用ボンディングワイヤの長さが、各列において隣接しているLEDチップと電極パッドを接続するためのボンディングワイヤよりかなり長くなって、一般にボールボンディングをするのに適正なボンディングワイヤの長さとされている略1.5mm〜2.0mmを超えてしまう。ボンディングワイヤが短すぎても、この逆に長すぎても、ボンディングツールの移動に伴うストレスがボンディングワイヤの接合部に加わり易く、この接合部にストレスが残留し易い。その上、各LEDチップの点灯と消灯に伴う封止樹脂の熱膨張と熱収縮により、この封止樹脂に埋め込まれているボンディングワイヤが動かされることは妨げられない。したがって、ボンディングワイヤの接合部に作用する力によって接合が不良な状態となり、電流供給が途絶える恐れが考えられる。 That is, in the said structure, the length of the column connection bonding wire for connecting the electrode pads located in the edge of each adjacent row | line | column is the LED chip and electrode pad which adjoin in each row | line | column. The bonding wire is considerably longer than the bonding wire for connection, and exceeds a length of about 1.5 mm to 2.0 mm, which is generally regarded as a bonding wire length suitable for ball bonding. If the bonding wire is too short or conversely too long, stress accompanying the movement of the bonding tool is likely to be applied to the bonding portion of the bonding wire, and stress is likely to remain in the bonding portion. In addition, it is not hindered that the bonding wires embedded in the sealing resin are moved by the thermal expansion and contraction of the sealing resin accompanying the turning on and off of each LED chip. Therefore, there is a possibility that the bonding may be in a poor state due to the force acting on the bonding portion of the bonding wire, and the current supply may be interrupted.
本発明の目的は、所望の発光面積を確保しつつ、ボンディングワイヤにより互いに接続された電極パッドと半導体発光素子とがなす列間でのワイヤボンディングの接続信頼性が向上される照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an illuminating device that can improve the connection reliability of wire bonding between columns formed by electrode pads and semiconductor light emitting elements connected to each other by bonding wires while securing a desired light emitting area. There is.
請求項1の発明は、絶縁層が被着された矩形状の装置基板と;前記絶縁層上に二次元配列された複数の電極パッドと;透光性の素子基板の一面に半導体発光層を有し前記素子基板の他面を前記絶縁層に接着して、前記装置基板の一辺が延びる方向に間隔的に配置されている複数の電極パッドと交互に配置された複数の半導体発光素子と;前記一辺が延びる方向に交互に配置された前記電極パッドと半導体発光素子がなす列毎に、それらの列の一端をなして、かつ、前記各列において隣接している前記半導体発光素子と電極パッドとの間の間隔と同様な間隔で前記絶縁層上に設けられた端部電極パッドと;前記各列において前記半導体発光素子とこの素子に隣接した電極パッド及び端部電極パッドを接続した列内ボンディングワイヤと;前記一辺に対して直角な前記装置基板の他辺が延びる方向に隣接した前記端部電極パッド同士を接続した列接続ボンディングワイヤと;前記電極パッド、半導体発光素子、端部電極パッド、列内ボンディングワイヤ、及び列接続ボンディングワイヤを封止する透光性の封止部材と;を具備する照明装置であって、前記各列が、これらの列において隣接している半導体発光素子と電極パッド及び端部電極パッドとの間の間隔より広い離間距離を置いて、前記装置基板の他辺が延びる方向に並べられているとともに、前記他辺が延びる方向に隣接した前記端部電極パッド間の離間距離を前記間隔と同様に設定したことを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectangular device substrate having an insulating layer deposited thereon; a plurality of electrode pads two-dimensionally arranged on the insulating layer; and a semiconductor light emitting layer on one surface of a light-transmitting element substrate. A plurality of semiconductor light-emitting elements alternately arranged with a plurality of electrode pads spaced from each other in a direction in which one side of the device substrate extends by bonding the other surface of the element substrate to the insulating layer; For each column formed by the electrode pads and the semiconductor light emitting elements arranged alternately in the direction in which the one side extends, the semiconductor light emitting devices and the electrode pads that form one end of the columns and are adjacent in each column End electrode pads provided on the insulating layer at intervals similar to the intervals between the semiconductor light emitting device; and in each column, the semiconductor light emitting element, the electrode pad adjacent to the element, and the end electrode pad are connected to each other in the column A bonding wire; A column connection bonding wire connecting the end electrode pads adjacent to each other in the direction in which the other side of the device substrate perpendicular to the line extends; the electrode pad, the semiconductor light emitting element, the end electrode pad, the in-column bonding wire; And a light-transmitting sealing member that seals the column connection bonding wires, wherein each of the columns is adjacent to the semiconductor light emitting element, the electrode pad, and the end electrode. The device substrate is arranged in a direction in which the other side of the device substrate extends with a separation distance wider than the space between the pads, and the separation distance between the end electrode pads adjacent in the direction in which the other side extends is It is characterized by setting the same as the interval.
請求項1の発明で、絶縁層は、絶縁材料からなり、明るさを高めるために光反射性能に優れた絶縁層、例えば白色を呈する絶縁層を用いることが好ましい。請求項1の発明で、装置基板は、絶縁材料で形成することもできるが、半導体発光素子からの放熱部材として機能できるように金属例えば銅やアルミニウム合金等で形成することもできる。 In the first aspect of the invention, the insulating layer is preferably made of an insulating material, and in order to increase brightness, an insulating layer having excellent light reflection performance, for example, an insulating layer exhibiting white is preferably used. In the first aspect of the present invention, the device substrate can be formed of an insulating material, but can also be formed of a metal such as copper or aluminum alloy so as to function as a heat dissipation member from the semiconductor light emitting element.
請求項1の発明で、「二次元配列された複数の電極パッド」とは、矩形状の装置基板の一辺が延びる方向及びこの一辺と直角な他辺が延びる方向の夫々に電極パッドが複数並べて配置されていることを指している。この場合、複数の電極パッドは規則正しく並べられていることが好ましい。請求項1の発明で、「間隔的に配置されている複数の電極パッド」とは、複数の電極パッドが等間隔又は製造上の誤差範囲で不等間隔に並べて配置されていることを指している。
In the first aspect of the invention, “two-dimensionally arranged electrode pads” means that a plurality of electrode pads are arranged in the direction in which one side of the rectangular device substrate extends and the direction in which the other side perpendicular to the one side extends. Refers to being placed. In this case, it is preferable that the plurality of electrode pads are regularly arranged. In the invention of
請求項1の発明で、「半導体発光素子と電極パッドとの間の間隔と同様な間隔」とは、間隔が同じである態様を当然に含んでいるが、製造上の誤差範囲にある場合、言い換えれば、実質的に間隔が同じである態様も含んでいる。又、請求項1の発明で、「端部電極パッド間の離間距離を前記間隔と同様に設定して」とは、離間距離が、半導体発光素子と電極パッドとの間の間隔と同じに設定される態様を当然に含んでいるが、製造上の誤差範囲にある場合、言い換えれば、実質的に同じに設定されている態様も含んでいる。
In the invention of
請求項1の発明で、透光性の封止部材には、透光性合成樹脂、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる他、透明な低融点ガラスを用いることもできる。この封止部材は、照明装置がリフレクタを有する場合、この内部に充填して設けることができ、リフレクタを有しない場合、例えばポッティングにより設けることができる。請求項1の発明で、半導体発光素子はSMD(Surface Mount Device)形のLEDチップを指しており、例えば青色発光する青色LEDチップ、紫外光を発する紫外LEDチップ等を好適に用いることができるが、青色LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップのうちに少なくとも二種のLEDチップを組み合わせて用いることも可能である。そして、例えば発光源に青色LEDチップを用いて白色発光をする照明装置とする場合には、青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた封止部材を用いればよく、或いは紫外光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体、紫外光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体、及び紫外光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた封止部材を用いればよい。
In the first aspect of the invention, the light-transmitting sealing member can be made of a light-transmitting synthetic resin such as an epoxy resin, a silicone resin, a urethane resin, or a transparent low-melting glass. . When the lighting device has a reflector, the sealing member can be provided by filling the inside thereof. When the lighting device does not have a reflector, the sealing member can be provided by potting, for example. In the invention of
請求項1の発明では、電極パッドと半導体発光素子とがなす列であって、装置基板の一辺が延びる方向に延びている列同士が、電極パッドと半導体発光素子との間の間隔より広い離間距離を置いて、装置基板の他辺が延びる方向に並べられている。これにより、半導体発光素子の配置密度が高くなり過ぎることがなく、面状光源として適当な大きさの発光面積を確保できる。 According to the first aspect of the present invention, the columns formed by the electrode pads and the semiconductor light emitting elements, and the columns extending in the direction in which one side of the device substrate extends are separated from each other by a distance wider than the distance between the electrode pads and the semiconductor light emitting elements. They are arranged in a direction in which the other side of the device substrate extends at a distance. As a result, the arrangement density of the semiconductor light emitting elements does not become too high, and a light emitting area having a suitable size as a planar light source can be secured.
こうした条件下において、装置基板の一辺が延びる方向に延びている列の端部に配置されていて、装置基板の他辺が延びる方向に並べられている端部電極パッド間の離間距離を、装置基板の一辺が延びる方向に延びている列内の電極パッドと半導体発光素子との間の間隔と同様に設定している。これにより、前記列内で互いに隣接している電極パッドと半導体発光素子を接続した列内ボンディングワイヤの長さと、装置基板の他辺が延びる方向に並べられている端部電極パッドを接続した列接続ボンディングワイヤの長さとを、同様にできる。なお、この場合、「長さが同様」とは、列接続ボンディングワイヤと列内ボンディングワイヤの長さが、同じである態様を当然に含んでいるが、製造上の誤差範囲にある場合、言い換えれば、実質的に長さが同じである態様も含んでいる。 Under these conditions, the separation distance between the end electrode pads arranged at the end of the row extending in the direction in which one side of the device substrate extends and arranged in the direction in which the other side of the device substrate extends is determined as follows. The distance between the electrode pads in the row extending in the direction in which one side of the substrate extends and the semiconductor light emitting element is set. Thereby, the length of the in-column bonding wire connecting the electrode pads adjacent to each other in the column and the semiconductor light emitting element, and the column connecting the end electrode pads arranged in the direction in which the other side of the device substrate extends. The length of the connecting bonding wire can be made the same. In this case, “the length is the same” naturally includes an aspect in which the length of the column connection bonding wire and the length of the bonding wire in the column is the same, but in other words, when the length is within the manufacturing error range. For example, the aspect which is substantially the same length is also included.
そのため、製造時におけるワイヤボンディングが容易になるだけではなく、列内ボンディングワイヤと同様に列接続ボンディングワイヤの長さが適正となって、隣接した端部電極パッドに両端がボールボンディングにより接合された列接続ボンディングワイヤの接合部に、ストレスが残留することが抑制されるとともに、接合の信頼性が高められる。それにより、封止部材に埋め込まれている列接続ボンディングワイヤの接合部に、点灯と消灯に伴う封止部材の熱膨張と熱収縮に伴って作用する力で、半導体発光素子への電流供給が途絶えるように接合部での接合が不良となることを抑制できる。 Therefore, not only wire bonding at the time of manufacture is facilitated, but also the length of the column connection bonding wire is appropriate as in the column bonding wire, and both ends are bonded to the adjacent end electrode pads by ball bonding. It is possible to suppress stress from remaining in the joint portion of the column connection bonding wire, and to improve the joint reliability. As a result, current is supplied to the semiconductor light-emitting element by the force acting on the joint of the column connection bonding wires embedded in the sealing member in accordance with the thermal expansion and thermal contraction of the sealing member due to turning on and off. It can suppress that the joining in a junction part becomes bad so that it may interrupt.
請求項2の発明は、前記絶縁層が白色の絶縁材料で形成されているとともに、前記端部電極パッドが、これに隣接した前記半導体発光素子に指向して前記列内ボンディングワイヤの一端が接合される第1の接合部位と、前記端部電極パッドに隣接した前記半導体発光素子に対して前記第1の接合部位より遠ざかって設けられ、かつ、隣接している他の端部電極パッドに近付くように指向して前記列接続ボンディングワイヤの他端が接合される第2の接合部位を有しており、これら第1、第2の接合部位によって、前記端部電極パッドに隣接した列同士の間に臨むL形状の縁部を与えたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the insulating layer is formed of a white insulating material, and the end electrode pad is connected to the semiconductor light emitting element adjacent thereto, and one end of the in-column bonding wire is bonded to the end electrode pad. The first bonding portion to be formed and the semiconductor light emitting element adjacent to the end electrode pad are provided farther from the first bonding portion and approach to another adjacent end electrode pad. The second connection part to which the other end of the column connection bonding wire is bonded in the direction of the line, and the first and second bonding parts are used to connect the columns adjacent to the end electrode pad. It is characterized by the provision of an L-shaped edge facing it.
この請求項2の発明で、第1、第2の接合部位を有した端部電極パッドの形状は、例えばL字形状、T字形状等などを挙げることができる。 In the second aspect of the invention, examples of the shape of the end electrode pad having the first and second bonding sites include an L-shape and a T-shape.
請求項2の発明では、絶縁層が白色であるから、半導体発光素子が発した光の内で絶縁層に向かった光を反射層で反射して光の取出し効率を向上できる。ところで、隣接した端部電極パッド間の離間距離を、電極パッドとこれに隣接した半導体発光素子との間の間隔と同様にしたことに伴い、端部電極パッドの形状は、電極パッド及び半導体発光素子より大きくならざるを得ない。しかし、端部電極パッドに、この端部電極パッドに隣接した列同士の間に臨むL形状の縁部を与える第1、第2の接合部位を設けたことにより、この縁部が切り欠き状となって端部電極パッドが絶縁層を覆う面積が減るので、端部電極パッドによる光の取り出し効率の低下を抑制できる。 In the second aspect of the invention, since the insulating layer is white, it is possible to improve the light extraction efficiency by reflecting the light directed to the insulating layer out of the light emitted from the semiconductor light emitting element by the reflecting layer. By the way, since the separation distance between the adjacent end electrode pads is made the same as the distance between the electrode pad and the semiconductor light emitting element adjacent thereto, the shape of the end electrode pad is changed to the electrode pad and the semiconductor light emitting device. It must be larger than the element. However, the edge electrode pad is provided with first and second joining portions that provide L-shaped edges facing between the columns adjacent to the edge electrode pads, so that the edges are notched. Since the area of the end electrode pad covering the insulating layer is reduced, it is possible to suppress a decrease in light extraction efficiency by the end electrode pad.
請求項1の発明によれば、所望の発光面積を確保しつつ、ボンディングワイヤにより互いに接続された電極パッドと半導体発光素子とがなす列間でのワイヤボンディングの接続信頼性が向上された照明装置を提供できる。 According to the first aspect of the present invention, an illuminating device having improved wire bonding connection reliability between columns formed by electrode pads and semiconductor light emitting elements connected to each other by bonding wires while securing a desired light emitting area. Can provide.
請求項2の発明によれば、端部電極パッドによる光の取り出し効率の低下が抑制された照明装置を提供できる。 According to invention of Claim 2, the illuminating device by which the fall of the light extraction efficiency by an edge part electrode pad was suppressed can be provided.
図1〜図4を参照して本発明の第1実施形態を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1及び図2中符号1はLEDパッケージを形成する照明装置を示している。照明装置1は、パッケージ基板例えば装置基板2、複数のLEDチップ好ましくは半導体発光素子11、複数の電極パッド5、複数の端部電極パッド7、複数の給電パッド9、列内ボンディングワイヤ17、列接続ボンディングワイヤ19、リフレクタ25、封止部材28等を具備している。
装置基板2は照明装置1に必要とされる発光面積を確保できる大きさの四角形状例えば長方形状をなしている。装置基板2は金属又は絶縁材例えば合成樹脂の平板からなる。図2に示すように装置基板2はその一面に被着された絶縁層3を有している。絶縁層3は光反射性能を有している。そのために、例えば酸化アルミニウムなどの白色粉末が混入された熱硬化性樹脂シート基材に含浸させてなる白色の絶縁材料からなる絶縁層3が用いられている。
The device substrate 2 has a quadrangular shape, for example, a rectangular shape, with a size that can secure a light emitting area required for the
各半導体発光素子11は例えば青色LEDチップからなる。このLEDチップは、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型であって、図2及び図3に示すように透光性を有する素子基板12の一面に半導体発光層13を積層して形成されている。素子基板12は例えばサファイア基板で作られている。半導体発光層13は、素子基板12の裏面にバッファ層、n型半導体層、発光層、p型クラッド層、p型半導体層を順次積層して形成されている。発光層は、バリア層とウエル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。n形半導体層にはn側電極14が設けられ、p形半導体層にはp側電極15が設けられている。この半導体発光層13は反射膜を有しておらず、半導体発光素子11の厚み方向の双方に光を放射できるとともに、素子基板12の側面から側方へも光を放射できる。
Each semiconductor
これらの半導体発光素子11は、素子基板12の前記一面と平行な他面を透光性接着剤例えば透明シリコーン樹脂系の接着剤16を用いて絶縁層3の表面に接着して、二次元配列されている。この二次元配列によって各半導体発光素子11は、装置基板2の一辺2aが延びる方向に一定の配設ピッチAで配置されていて、例えば装置基板2の一辺2aと平行な複数の列例えば二つの素子列を形成するとともに、前記一辺2aに直角な装置基板2の他辺2b,2cと平行な二以上の素子列を形成して配置されている。
These semiconductor
言い換えれば、複数の半導体発光素子11は装置基板2の縦横方向に規則正しく整列して設けられていて、装置基板2の一辺2aが延びる方向に延びている前記二つの素子列は、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に並べられている。これらの二つの素子列の離間距離Bは、各素子列内での半導体発光素子11の配設ピッチAと同様であることが好ましいとともに、各素子列内での半導体発光素子11とこれに隣接する電極パッド5との間の間隔Cより広く設定されている。間隔Cを1.5mm〜2.0mmに設定することは、ボールボンディングにより設けられる後述のボンディングワイヤの接合の信頼性を確保する上で好ましい。
In other words, the plurality of semiconductor
図1(A)及び図4に示すように各電極パッド5は絶縁層3の表面に接着して二次元配列されている。各電極パッド5の厚みは半導体発光層の厚みより薄い。前記二次元配列によって各電極パッド5は、装置基板2の一辺2aが延びる方向に一定の配設ピッチDに配置されていて、例えば装置基板2の一辺2aと平行な複数の列例えば二つのパッド列を形成するとともに、前記一辺2aに直角な装置基板2の他辺2b,2cと平行な二以上のパッド列を形成して配置されている。言い換えれば、複数の電極パッド5も装置基板2の縦横方向に規則正しく整列して設けられていて、装置基板2の一辺2aが延びる方向に延びている前記二つのパッド列は、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に並べられている。
As shown in FIGS. 1A and 4, the
そして、装置基板2の一辺2aに最も近い一方のパッド列をなした複数の電極パッド5と、同じく装置基板2の一辺2aに最も近い素子列をなした複数の半導体発光素子11は、一辺2aが延びる方向に交互に配置されている。同様に、装置基板2の一辺2aと平行な他の一辺2dに最も近い他方のパッド列をなした複数の電極パッド5と、同じく装置基板2の一辺2dに最も近い素子列をなした複数の半導体発光素子11は、一辺2dが延びる方向に交互に配置されている。
The plurality of
各電極パッド5は略四角形状をなしていて、その各辺の長さは半導体発光素子11の素子寸法の1〜2倍に設定されている。これにより、後述の列内ボンディングワイヤの長さのばらつきを吸収できるとともに、電極パッド5の直線状の縁をボンディングマシンに認識させて、ワイヤボンディングでの位置決めの基準を容易に定め得ることができるようにしている。各パッド列での電極パッド5の配設ピッチDは前記配設ピッチAと同様に設定されている。そして、これらの二つのパッド列の離間距離Eは、各パッド列内において電極パッド5とこれに隣接する半導体発光素子11との間の間隔Cより広く設定されている。
Each
絶縁層3の表面に前記二つのパッド列毎にその一端をなして端部電極パッド7が配置されている。これらの端部電極パッド7の厚みは、電極パッド5と同じで半導体発光層13の厚みより薄い。又、端部電極パッド7は、図1(B)に示すように第1の接合部位7aと、第2の接合部位7bとを有して、例えばT字形状をなしている。
An
第1の接合部位7aとこれに対して直角な第2の接合部位7bとにより、L字状の縁部7cが端部電極パッド7に与えられている。これにより、絶縁層3の図1(B)中二点鎖線の平行斜線で示す領域Yは端部電極パッド7で覆われないようになっている。一対の端部電極パッド7は、その第2の接合部位7bを、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に突出させるとともに互いに向かい合わせるとともに、第1の接合部位7aを装置基板2の一辺2aと平行にして設けられている。そのため、第2の接合部位7bは、端部電極パッド7に隣接した半導体発光素子11に対して第1の接合部位7aより遠ざかっている。
An L-shaped
各パッド列においてその端部電極パッド7の第1の接合部位7aは、これに隣接した電極パッド5に向いているとともに、これら第1の接合部位7aと電極パッド5との間の間隔Fは前記間隔Cと同等に設定されている。これとともに、一対の端部電極パッド7の互いに向かい合った第2の接合部位7b間の離間距離Gは前記間隔Cと同等に設定されている。
In each pad row, the
絶縁層3の表面に前記二つのパッド列毎にその他端をなして給電パッド9が配置されている。各給電パッド9の厚みは、電極パッド5と同じで半導体発光層13の厚みより薄い。これら給電パッド9とそれに隣接した電極パッド5間の離間距離Hは、前記間隔Cと同等に設定されている。一対の給電パッド9の夫々には電源に至る図示しない電線が夫々半田付け等で接続される。
On the surface of the insulating
前記各電極パッド5、端部電極パッド7、及び給電パッド9は、例えば装置基板2上に積層された銅の層をエッチングし、それにより残された銅を電解研磨した後に、その研磨面にAu又はNiのカバー層を例えばメッキ処理により被着させて形成されている。
Each of the
そして、装置基板2の一辺2aに最も近い位置で一列(この列を便宜上列L1として図1に示す。)に並んだ半導体発光素子11、電極パッド5、一方の端部電極パッド7、及び一方の給電パッド9は、夫々ボンディングワイヤ(識別を容易にするために本明細書では列内ボンディングワイヤと称する。)17により接続されている。同様に、一辺2aと平行な装置基板2の他の一辺2dに最も近い位置で一列(この列を便宜上列L2として図1に示す。)に並んだ半導体発光素子11、電極パッド5、他方の端部電極パッド7、及び他方の給電パッド9も、夫々ボンディングワイヤ(識別を容易にするために本明細書では列内ボンディングワイヤと称する。)17により接続されている。端部電極パッド7とこれに隣接した半導体発光素子11との接続においては、列内ボンディングワイヤ17の一端が端部電極パッド7の第1の接合部位7aに接合され、列内ボンディングワイヤ17の他端が端部電極パッド7に隣接した半導体発光素子11に接合されている。
Then, the semiconductor
前記両列L1,L2において装置基板2の他辺2bに最も近い位置で隣接している端部電極パッド7同士は、ボンディングワイヤ(識別を容易にするために本明細書では列接続ボンディングワイヤと称する。)19により接続されている。したがって、本実施形態では、前記両列L1,L2は電気的に直列に接続されている。この場合、列接続ボンディングワイヤ19の両端は端部電極パッド7の第2の接合部位7bに接合されている。
In the two rows L1 and L2, the
列内ボンディングワイヤ17及び列接続ボンディングワイヤ19は、Au又はAlの導電線からなり、その直径は16μm〜60μm、好ましくは直径20μm〜30μmである。
The in-
以上説明した絶縁層3付きの装置基板2、各電極パッド5、各端部電極パッド7、各給電パッド9、各列内ボンディングワイヤ17、及び列接続ボンディングワイヤ19により、照明装置1の面状光源が形成されている。
The planar shape of the
リフレクタ25は、一個一個又は数個の半導体発光素子11毎に個別に設けられるものではなく、絶縁層3上の全ての半導体発光素子11を包囲する単一のものであり、枠、例えば図1に示すように長方形をなす枠で形成されている。リフレクタ25は絶縁層3に接着されている。給電パッド9の一部は電線を接続するためにリフレクタ25の外に位置されている。リフレクタ25の内周面は光反射面となっている。そのために、例えばリフレクタ25の成形材料である合成樹脂中に酸化アルミニウム等の白色粉末を混入させている。
The
封止部材28は、リフレクタ25内に注入して固化されていて、前記面状光源のリフレクタ25内に位置された殆どの部分を埋めている。この封止部材28は、透光性材料例えば透明シリコーン樹脂からなり、その内部には必要により蛍光体が混入されている。本実施形態では半導体発光素子11が青色発光をするので、この光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体(図示しない)が、好ましくは略均一に分散した状態で混入されている。この組み合わせにより、照明装置1の点灯により、半導体発光層13から放出された青色の光の一部が蛍光体に当たることなく封止部材28を通過する一方で、青色の光が当たった蛍光体が、青色の光を吸収して黄色の光を放射し、この黄色の光が封止部材28を通過するので、これら補色関係にある二色の混合によって照明装置1の白色光を照射できる。
The sealing
前記構成の照明装置1では、図2中矢印で示した光の取出し方向とは逆に、各半導体発光素子11の半導体発光層13から絶縁層3に向けて放射された光が接着剤16を経て絶縁層3で光の取出し方向に反射される。これとともに、半導体発光素子11の周囲に広がっている絶縁層3の面でも、そこに到達した青色の光及び黄色の光を取出し方向に反射する。そのため、光の取出し効率がよい。しかも、光の多くはリフレクタ25に反射されずに封止部材28を通過するので、反射に伴う光の損失がなく、この点でも光の取出し効率がよい。
In the illuminating
又、前記構成の照明装置1では、交互に配置された電極パッド5と半導体発光素子11とを含んで装置基板2の一辺2aが延びる方向に延びている二つ列L1,L2が、これらの列が延びる方向に互いに隣接している電極パッド5と半導体発光素子11間の間隔Cより広い離間距離Eを置いて、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に並べられている。このため、所定面積の装置基板2上に配置された複数の半導体発光素子11の配置密度が高まり過ぎることがなく、面状光源として適当な大きさの発光面積を確保できる。
In the
そして、この条件下において、装置基板2の一辺2aが延びる方向に延びている列L1,L2の端部に配置されていて、しかも、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に並べられている端部電極パッド7間の離間距離Gが、装置基板2の一辺2aが延びる方向に延びている列L1,L2内の電極パッド5と半導体発光素子11との間の間隔Cと同様に設定されている。そのため、前記列L1,L2内で互いに隣接している電極パッド5と半導体発光素子11を接続した列内ボンディングワイヤ17の長さと、装置基板2の他辺2b,2cが延びる方向に並べられている端部電極パッド7同士を接続した列接続ボンディングワイヤ19の長さとを、同様にできる。
Under these conditions, they are arranged at the ends of the rows L1 and L2 extending in the direction in which the one
これにより、照明装置1の製造時におけるワイヤボンディングが容易になる。それだけではなく、列内ボンディングワイヤ17と同様に列接続ボンディングワイヤ19の長さが、1.5mm〜2.0mmと適正な長さに揃えられるので、列接続ボンディングワイヤ19の接合部にストレスが残留することが抑制されて、接合の信頼性が高められる。したがって、封止部材28に埋め込まれている列接続ボンディングワイヤ19の端部電極パッド7に対する接合部に、照明装置1の点灯と消灯に伴う封止部材28の熱膨張と熱収縮に伴って作用する力で、半導体発光素子11への電流供給が途絶えるように接合部での接合が不良となることを抑制できる。
Thereby, the wire bonding at the time of manufacture of the illuminating
又、端部電極パッド7は、これに隣接した半導体発光素子11に指向して列内ボンディングワイヤ17の一端が接合される第1の接合部位7aと、端部電極パッド7に隣接した半導体発光素子11に対して第1の接合部位7aより遠ざかって設けられ、かつ、隣接している端部電極パッド7に近付くように指向して列接続ボンディングワイヤ19の他端が接合される第2の接合部位7bを有している。
In addition, the
そのため、既述のように隣接した端部電極パッド7間の離間距離Gを、電極パッド5とこれに隣接した半導体発光素子11との間の間隔Cと同様にしたことに伴い、端部電極パッド7の形状は、半導体発光素子11の1〜2倍の大きさの電極パッド5よりも更に大きくならざるを得ない。しかし、端部電極パッド7に、この端部電極パッド7に隣接した列L1,L2同士の間に臨むL形状の縁部7cを与える第1の接合部位7a及び第2の接合部位7bを設けたので、この縁部7cが切り欠き状となって端部電極パッド7が絶縁層3を覆う面積が減る。したがって、この点で、端部電極パッド7による光の取り出し効率の低下を抑制し、それに応じて光の取出し効率を高めることができる。しかも、端部電極パッド7にL字形状の縁部7cを与えて、端部電極パッド7の形状(面積)を小さくしたので、この端部電極パッド7を構成するために必要な金属の使用量が削減され、コストを低減できる。
Therefore, as described above, the separation distance G between the adjacent
図5及び図6は本発明の第2実施形態を示している。この実施形態は、以下の説明以外の事項は第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。 5 and 6 show a second embodiment of the present invention. Since this embodiment is the same as the first embodiment except for the following description, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
第2の実施形態では、交互に配置された半導体発光素子11と電極パッド5を含む列が三列設けられている。真ん中の列L3の両側に設けられた列L1,L2の一端に位置された端部電極パッド7は、第1の接合部位7aと第2の接合部位7bとを有してL字形状に形成されている。真ん中の列L3の一端に位置された端部電極パッド8は、中央部に第1の接合部位8aを有しているとともに、これに直角で相反する方向に向いた一対の第2の接合部位8bを有して、T字形状をなしている。第1の接合部位8aとこれに直角に連続した第2の接合部位8bは、端部電極パッド8にL字状の側縁8cを与えている。
In the second embodiment, three rows including alternately arranged semiconductor
第1の接合部位8aは、真ん中の列L3の一端部で端部電極パッド8に隣接した半導体発光素子11に指向して、これに列内ボンディングワイヤ17を用いて接続されている。一対の第2の接合部位8bは、真ん中の列L3の両側に設けられた列L1,L2の端部電極パッド7の第2の接合部位7bに、列接続ボンディングワイヤ19を用いて接続されている。端部電極パッド7の第2の接合部位7bとこれに隣接した端部電極パッド8の第2の接合部位8bとの離間距離Gは、各列L1〜L3の夫々において隣接している電極パッド5と半導体発光素子との間の間隔Cと同等である。こうした接続により、図5において真ん中の列L3とその上側の列L1は電気的に直列に接続されているが、真ん中の列L3とその下側の列L2は電気的に並列に接続されている。又、真ん中の列L3とその下側の列L2の他端に位置された給電パッド9は一体に連続して一つになっている。
The
以上説明した点以外の事項は、図示されない事項を含めて第1実施形態と同じである。従って、この第2実施形態の照明装置1は、第1実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
Items other than the points described above are the same as those in the first embodiment, including items not shown. Therefore, the
しかも、交互に配置された半導体発光素子11と電極パッド5を含む列が二列以上、具体的には三列設けられているので、より広い発光面積を有した照明装置1とできる。その上、端部電極パッド7がL形状で、その面積がT形状や+形状に比較して最も面積が小さい。加えて、端部電極パッド8は二つのL字形状を合わせた形であるので、この面積が小さい。そのため、これらの端部電極パッドを構成するために必要な金属の使用量がより削減され、コストを低減できる。
In addition, since two or more rows, specifically three rows, including the alternately arranged semiconductor
1…照明器具、2…装置基板、2a…装置基板の一辺、2b、2c…装置基板の他辺、5…電極パッド、7,8…端部電極パッド、7a,8a…第1の接合部位、7b,8b…第2の接合部位、7c,8c…側縁、11…半導体発光素子、12…素子基板、13…半導体発光層、17…列内ボンディングワイヤ、19…列接続ボンディングワイヤ、B…列間の離間距離、C…隣接した電極パッドと半導体発光素子との間の間隔、F…端部電極パッドとこれに隣接した半導体発光素子との間の間隔、G…隣接した端部電極パッドの第2の接合部位間の離間距離、L1〜L3…列
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記絶縁層上に二次元配列された複数の電極パッドと;
透光性の素子基板の一面に半導体発光層を有し前記素子基板の他面を前記絶縁層に接着して、前記装置基板の一辺が延びる方向に間隔的に配置されている複数の電極パッドと交互に配置された複数の半導体発光素子と;
前記一辺が延びる方向に交互に配置された前記電極パッドと半導体発光素子がなす列毎に、それらの列の一端をなして、かつ、前記各列において隣接している前記半導体発光素子と電極パッドとの間の間隔と同様な間隔で前記絶縁層上に設けられた端部電極パッドと;
前記各列において前記半導体発光素子とこの素子に隣接した電極パッド及び端部電極パッドを接続した列内ボンディングワイヤと;
前記一辺に対して直角な前記装置基板の他辺が延びる方向に隣接した前記端部電極パッド同士を接続した列接続ボンディングワイヤと;
前記電極パッド、半導体発光素子、端部電極パッド、列内ボンディングワイヤ、及び列接続ボンディングワイヤを封止する透光性の封止部材と;
を具備する照明装置であって、
前記各列が、これらの列において隣接している半導体発光素子と電極パッド及び端部電極パッドとの間の間隔より広い離間距離を置いて、前記装置基板の他辺が延びる方向に並べられているとともに、前記他辺が延びる方向に隣接した前記端部電極パッド間の離間距離を前記間隔と同様に設定したことを特徴とする照明装置。 A rectangular device substrate with an insulating layer deposited thereon;
A plurality of electrode pads two-dimensionally arranged on the insulating layer;
A plurality of electrode pads having a semiconductor light-emitting layer on one surface of a light-transmitting element substrate, the other surface of the element substrate being bonded to the insulating layer, and spaced apart in a direction in which one side of the device substrate extends A plurality of semiconductor light emitting elements alternately arranged;
For each column formed by the electrode pads and the semiconductor light emitting elements alternately arranged in the direction in which the one side extends, the semiconductor light emitting devices and the electrode pads that form one end of the columns and are adjacent in each column End electrode pads provided on the insulating layer at intervals similar to the intervals between
In each row, the semiconductor light emitting element and an in-column bonding wire connecting an electrode pad and an end electrode pad adjacent to the element;
A column connection bonding wire connecting the end electrode pads adjacent to each other in a direction in which the other side of the device substrate perpendicular to the one side extends;
A translucent sealing member that seals the electrode pad, the semiconductor light emitting element, the end electrode pad, the in-column bonding wire, and the column connection bonding wire;
A lighting device comprising:
Each of the columns is arranged in a direction in which the other side of the device substrate extends with a separation distance wider than the interval between the semiconductor light emitting elements adjacent to each other in the columns and the electrode pads and the end electrode pads. And the distance between the end electrode pads adjacent to each other in the direction in which the other side extends is set in the same manner as the distance.
前記端部電極パッドが、これに隣接した前記半導体発光素子に指向して前記列内ボンディングワイヤの一端が接合される第1の接合部位と、前記端部電極パッドに隣接した前記半導体発光素子に対して前記第1の接合部位より遠ざかって設けられ、かつ、隣接している他の端部電極パッドに近付くように指向して前記列接続ボンディングワイヤの他端が接合される第2の接合部位を有しており、
これら第1、第2の接合部位によって、前記端部電極パッドに隣接した列同士の間に臨むL形状の縁部を与えたことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The insulating layer is formed of a white insulating material;
The end electrode pad is directed to the semiconductor light emitting element adjacent to the end electrode pad, the first bonding portion where one end of the in-column bonding wire is bonded, and the semiconductor light emitting element adjacent to the end electrode pad. And a second bonding portion that is provided away from the first bonding portion and that is connected to the other end electrode pad adjacent to the other end electrode pad. Have
The lighting device according to claim 1, wherein an L-shaped edge facing the rows adjacent to the end electrode pad is provided by the first and second bonding portions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006324604A JP2008140921A (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Lighting device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013080852A (en) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Citizen Electronics Co Ltd | Light-emitting module |
-
2006
- 2006-11-30 JP JP2006324604A patent/JP2008140921A/en active Pending
Cited By (2)
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| US9220142B2 (en) | 2011-10-05 | 2015-12-22 | Citizen Electronics Co., Ltd. | Light-emitting device |
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