特開 2022-62564 ＬＥＤ光源装置およびＬＥＤ光源装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022062564

(43)【公開日】2022-04-20

(54)【発明の名称】ＬＥＤ光源装置およびＬＥＤ光源装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20220413BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20220413BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20220413BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20220413BHJP

   F21Y 113/13 20160101ALN20220413BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

F21S2/00 100

F21V23/00 160

F21Y115:10 300

F21Y113:13

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020170666

(22)【出願日】2020-10-08

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】390032573

【氏名又は名称】丸茂電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123984

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 晃伸

(74)【代理人】

【識別番号】100102314

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 阿佐子

(74)【代理人】

【識別番号】100159178

【弁理士】

【氏名又は名称】榛葉 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】榎本 實

(72)【発明者】

【氏名】上村 一裕

【テーマコード（参考）】

3K014

5F142

【Ｆターム（参考）】

3K014AA01

5F142AA42

5F142AA51

5F142BA32

5F142CA01

5F142CB13

5F142CB14

5F142CB15

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD13

5F142CD16

5F142CD25

5F142CD42

5F142CF02

5F142CG04

5F142CG05

5F142FA30

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤチップ間の間隔を小さくし、ＬＥＤチップの密集性を高めることができるＬＥＤ光源装置を提供する。
【解決手段】実装基板１０と、実装基板１０の上に配設された複数の配線３１～３４と、複数の配線３１～３４にそれぞれ接続された複数種類のＬＥＤチップ４１～４４と、を有するＬＥＤ光源装置であって、複数の配線３１～３４は、少なくとも第１の配線３１、第２の配線３１および第３の配線３３，３４を有し、第１の配線３１と第２の配線３１とが、第３の配線３３，３４の上を跨いで、ボンディングワイヤー２０１により接続されている、ＬＥＤ光源装置。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

実装基板と、
前記実装基板の上に配設された複数の配線と、
前記複数の配線にそれぞれ接続された複数種類のＬＥＤチップと、を有するＬＥＤ光源装置であって、
前記複数の配線は、少なくとも第１の配線、第２の配線および第３の配線を有し、
前記第１の配線と前記第２の配線とが、前記第３の配線の上を跨いで、ボンディングワイヤーにより接続されている、ＬＥＤ光源装置。

【請求項2】

前記複数種類のＬＥＤチップは、第１ＬＥＤチップと、前記第１ＬＥＤチップと異なる波長域の光を照射する第２ＬＥＤチップとを有し、
前記第１の配線および前記第２の配線は、前記第１ＬＥＤチップと電気的に接続する配線であり、
前記第３の配線は、前記第２ＬＥＤチップと電気的に接続する配線である、請求項１に係るＬＥＤ光源装置。

【請求項3】

前記複数種類のＬＥＤチップは、それぞれ波長域の異なる光を照射する４種類以上のＬＥＤチップを有し、
前記複数の配線は、前記４種類以上のＬＥＤチップにそれぞれ接続する配線である、請求項１または２に記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項4】

前記複数の配線が形成される配線層の上にソルダーレジスト層が形成されており、
前記ソルダーレジスト層は、前記第１の配線および前記第２の配線が前記ボンディングワイヤーと接続する部分において除去された除去部分を有し、
前記ボンディングワイヤーは、前記除去部分において前記第１の配線および前記第２の配線と接続しているとともに、前記ソルダーレジスト層が被覆された前記第３の配線の上を跨いで前記第１の配線と前記第２の配線とを接続している、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項5】

前記実装基板に配置される前記複数種類のＬＥＤチップは、同一種類のＬＥＤチップと隣接することなく交互に配置されている、請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項6】

隣接する前記複数の配線間の間隔が０．２ｍｍ未満である、請求項１ないし５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項7】

前記実装基板は単層基板である、請求項１ないし６のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項8】

実装基板の上に絶縁層を積層し、
前記絶縁層の上に複数の配線が配設された配線層を形成し、
前記配線層の上にソルダーレジスト層を形成し、
前記ソルダーレジスト層のうち、前記配線とボンディングワイヤーとを接続する部分を除去して、前記配線を露出させ、
前記露出した配線にボンディングワイヤーを接続することで、前記配線間を接続する、ＬＥＤ光源装置の製造方法。

【請求項9】

前記露出した配線間を前記ボンディングワイヤーで接続する際に、前記ソルダーレジスト層に被覆された他の配線の上を前記ボンディングワイヤーに跨がせて、前記配線間をボンディングワイヤーで接続する、請求項８に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ光源装置およびＬＥＤ光源装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、異なる色の光を発色する４種類のＬＥＤチップ（青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、白色ＬＥＤチップ）を基板の同一平面上に実装した、ＬＥＤ光源装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１０２３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、舞台照明などにおいて、ＬＥＤチップ同士の間隔を狭くして密集させることで、比較的小型でありながらも、４色以上の色を発光することができるＬＥＤ光源装置のニーズがある。ここで、それぞれ異なる色を発光する複数種類のＬＥＤチップを有するＬＥＤ光源装置では、各色のＬＥＤチップの電流値を独立に制御して、色のバリエーションを何万通りにも変更できるようにするため、通常、ＬＥＤチップの種類ごとに電極や配線系統を分けて配設している。しかしながら、特許文献１のように、複数の種類のＬＥＤチップを用いる場合、ＬＥＤチップの種類が増えた分だけ配線パターンが複雑となり、異なる種類のＬＥＤチップ用の配線を交差させる必要が生じる場合がある。従来、このような場合には、多層基板を用いることで、異なる種類のＬＥＤチップ用の配線を別の層に分けて交差させる手法が取られるが、この場合、ビアホールを形成するために一定の大きさのビアランドを配線上に設ける必要がある。そのため、従来のＬＥＤ光源装置では、ビアランドの分だけ配線間の距離を広くする必要があり、ＬＥＤチップの密集性を高めることができないという問題があった。また、ＬＥＤチップ配置部においても、多層になり、層間がビアホールで接続されることとなるため、ＬＥＤチップで発生する熱の放熱性が悪くなるという問題も発生する。

【0005】

本発明の課題は、ＬＥＤチップ間の間隔を小さくし、ＬＥＤチップの密集性を高めることができるＬＥＤ光源装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るＬＥＤ光源装置は、実装基板と、前記実装基板の上に配設された複数の配線と、前記複数の配線にそれぞれ接続された複数種類のＬＥＤチップと、を有するＬＥＤ光源装置であって、前記複数の配線は、少なくとも第１の配線、第２の配線および第３の配線を有し、前記第１の配線と前記第２の配線とが、前記第３の配線の上を跨いで、ボンディングワイヤーにより接続されている。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数種類のＬＥＤチップは、第１ＬＥＤチップと、前記第１ＬＥＤチップと異なる波長域の光を照射する第２ＬＥＤチップとを有し、前記第１の配線および前記第２の配線は前記第１ＬＥＤチップと電気的に接続する配線であり、前記第３の配線は前記第２ＬＥＤチップと電気的に接続する配線である構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数種類のＬＥＤチップは、それぞれ波長域の異なる光を照射する４種類以上のＬＥＤチップを有し、前記複数の配線は、前記４種類以上のＬＥＤチップにそれぞれ接続する配線である構成とすることができる。なお、複数種類のチップ数は４種類以上でも良いし、それ以下でも構わない。また、蛍光体が励起するチップを用いて蛍光体で波長変換することもできる。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数の配線が形成される配線層の上にソルダーレジスト層が形成されており、前記ソルダーレジスト層は、前記第１の配線および前記第２の配線が前記ボンディングワイヤーと接続する部分において除去された除去部分を有し、前記ボンディングワイヤーは、前記除去部分において前記第１の配線および前記第２の配線と接続しているとともに、前記ソルダーレジスト層が被覆された前記第３の配線の上を跨いで前記第１の配線と前記第２の配線とを接続している構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記実装基板に配置される前記複数種類のＬＥＤチップは、同一種類のＬＥＤチップと隣接することなく交互に配置されている構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、隣接する前記複数の配線間の間隔が０．２ｍｍ未満である構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記実装基板は単層基板である構成とすることができる。

【0007】

本発明に係るＬＥＤ光源装置の製造方法は、実装基板の上に絶縁層を積層し、前記絶縁層の上に複数の配線が配設された配線層を形成し、前記配線層の上にソルダーレジスト層を形成し、前記ソルダーレジスト層のうち、前記配線とボンディングワイヤーとを接続する部分を除去して、前記配線を露出させ、前記露出した配線にボンディングワイヤーを接続することで、前記配線間を接続する。併せて、ＬＥＤチップ配置部や外部電極部などの配線も露出させることもできる。
上記ＬＥＤ光源装置の製造方法において、前記露出した配線間を前記ボンディングワイヤーで接続する際に、前記ソルダーレジスト層に被覆された他の配線の上を前記ボンディングワイヤーに跨がせて、前記配線間をボンディングワイヤーで接続する構成とすることができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ＬＥＤチップ間の間隔が小さく、ＬＥＤチップの密集性を高めたＬＥＤ光源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係るＬＥＤ光源装置の平面図である。

【図2】図１のＩＩ部分の拡大図である。

【図3】図２において、ソルダーレジスト層に被覆されている配線部分も図示した図である。

【図4】図３において一部の符号の記載を省略した図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線に沿う側面断面図である。

【図6】従来のＬＥＤ光源装置の配線接続方法を説明するための図である。

【図7】（Ａ）は従来のＬＥＤ光源装置の配線間隔を説明するための図であり、（Ｂ）は本実施形態に係るＬＥＤ光源装置の配線間隔を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１の平面図である。また、図２は、図１のＩＩ部分の拡大図であり、図３は、図２において、ソルダーレジスト層に被覆されている配線部分も図示した図である。さらに、図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿う側面断面図である。

【0011】

本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１は、図１～５に示すように、実装基板１０と、絶縁層２０と、配線層３０と、異なる波長域の光を照射する４種類のＬＥＤチップ４１～４４（緑色ＬＥＤチップ４１、赤色ＬＥＤチップ４２、青色ＬＥＤチップ４３および黄色ＬＥＤチップ４４）と、各ＬＥＤチップ４１～４４にそれぞれ接続する外部電極５１～５４，６１～６４と、ダム材７０と、ソルダーレジスト層８０と、封止樹脂層９０とを有する。

【0012】

本実施形態において、実装基板１０は、熱伝導性および電気特性に優れる金属からなる板材であり、たとえば表面が銅やアルミニウムからなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体）や銅やアルミニウムから構成される金属板（例えば、０．５～２．００ｍｍ厚）により構成される。なお、ガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料は、放熱性の悪くなり、発光中心部の光量が低下するドーナツ化現象が生じることとなるので好ましくない。また、実装基板１０として、高熱伝導性の絶縁基板（たとえば、ＡｌＮ，ＧａＮ，ＳｉＣなど）を用いることもできる。この場合、後述する絶縁層２０を不要とすることもできる。

【0013】

図５に示すように、実装基板１０の上には、絶縁層２０が形成される。絶縁層２０は、実装基板１０と配線層３０とを電気絶縁するための層であり、ガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を主要な成分として構成することができる。なお、ガラスエポキシ樹脂は熱伝導性が低い（たとえば１Ｗ／ｍＫ程度）ため、フィラーを加えることで、熱伝導性を高める（たとえば１０～２０Ｗ／ｍＫ程度）ことができる。また、絶縁層２０を、シリコーン樹脂などの有機樹脂を主成分として構成することもできる。

【0014】

また、絶縁層２０の上には配線層３０が形成される。本実施形態において、配線層３０には、図３に示すように、緑色ＬＥＤチップ４１と電気的に接続する配線３１と、赤色ＬＥＤチップ４２と電気的に接続する配線３２と、青色ＬＥＤチップ４３と電気的に接続する配線３３と、黄色ＬＥＤチップ４４と電気的に接続する配線３４とが含まれる。また、配線層３０には、緑色ＬＥＤチップ４１を配置するためのＬＥＤ配置部３５と、赤色ＬＥＤチップ４２を配置するためのＬＥＤ配置部３６と、青色ＬＥＤチップ４３を配置するためのＬＥＤ配置部３７と、黄色ＬＥＤチップ４４を配置するためのＬＥＤ配置部３８とも含まれる。

【0015】

本実施形態では、図３および図４に示すように、配線層３０において、４種類のＬＥＤチップ４１～４４にそれぞれ対応する配線３１～３４およびＬＥＤ配置部３５～３８が配設されており、複雑な配線パターンを形成している。配線層３０の配線パターンは、銅箔を、フォトエッチングすることにより不要な部分を取り除くことで、形成することができる。なお、図１においては、配線層３０の図示は省略している。配線層３０に用いる素材は、銅箔膜に限定されず、たとえば、銀ペースト、銅ペーストなどの金属を用いることもできる。なお、配線層３０における配線３１～３４間の接続方法については、後述する。

【0016】

本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、配線層３０のＬＥＤ配置部３５～３８の上に、４種類のＬＥＤチップ４１～４４がそれぞれ配置される。４種類のＬＥＤチップ４１～４４は、それぞれ異なる色（波長域）の光を放射するバーチカル（上下面電極）タイプのベアＬＥＤチップであり、ＬＥＤ配置部３５～３８上に配置されることで実装される。また、本実施形態において、ＬＥＤチップ４１は緑色の光を放射する緑色ＬＥＤチップ、ＬＥＤチップ４２は赤色の光を放射する赤色ＬＥＤチップ、ＬＥＤチップ４３は青色の光を放射する青色ＬＥＤチップ、ＬＥＤチップ４４は黄色の光を放射する黄色ＬＥＤチップとしている。ただし、ＬＥＤチップ４１～４４は、上記ＬＥＤチップに限定されず、上述したＬＥＤチップと異なる色の光を放射するＬＥＤチップとしてもよい。また、ＬＥＤチップ４１～４４としては、市販のＬＥＤチップを使用してもよい。本実施形態では、ＬＥＤチップ４１～４４が、各ＬＥＤチップ４１～４４にそれぞれ対応するＬＥＤ配置部３５～３８上に配置されることで、各ＬＥＤチップ４１～４４にそれぞれ対応する配線３１～３４を介して、各ＬＥＤチップ４１～４４にそれぞれ対応する外部電極５１～５４，６１～６４と電気的に接続している。すなわち、本実施形態では、ＬＥＤチップ４１～４４の種類ごとに異なる値の電流が流せるように、図１に示すように、ＬＥＤチップ４１～４４の種類ごとに、外部電極５１～５４，６１～６４や配線系統３１～３８が分かれて配設されている。また、外部電極５１～５４及び６１～６４は、どちらかが分離されどちらかが共通電極にされていてもよい。

【0017】

また、図５に示すように、配線層３０の上には、ソルダーレジスト層８０が形成される。ソルダーレジスト層８０は、シリコーン樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂を主要な成分とし、配線層３０を保護する機能を有する。また、本実施形態において、ソルダーレジスト層８０は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛、アルミナなどの白色無機顔料を含み、反射材としての機能も有する。なお、図２においては、白色のソルダーレジスト層８０に被覆されている部分の配線層３０を図示していないが、図３においては、説明の便宜のため、ソルダーレジスト層８０に被覆されている部分の配線層３０を破線で図示している。

【0018】

本実施形態では、図２～５に示すように、ソルダーレジスト層８０において、配線３１～３４同士をボンディングワイヤー２０１～２０４で接続するための部分が、フォトエッジングにより除去され、除去部分８１～８４として形成されている。たとえば、図２～５に示す例において、配線３１_３と配線３１_４とをボンディングワイヤー２０１_３で接続するために、除去部分８１_５および８１_６が形成されている。また、本実施形態では、ソルダーレジスト層８０のうち、ＬＥＤチップ４１～４４が設置されるＬＥＤ配置部３５～３８に対応する部分も、フォトエッジングにより除去され、除去部分８１～８４として形成されている。たとえば、図２および図３に示す例において、緑色ＬＥＤチップ４１_１をＬＥＤ配置部３５_１に配置するために、除去部分８１_３が形成されている。さらに、外部電極５１～５４，６１～６４に対応する部分も、フォトエッジングにより除去され、除去部分として形成される。なお、ソルダーレジスト層８０に開口されたワイヤボンディング部８１～８４、ＬＥＤチップ配置部３５～３８及び外部電極５１～５４，６１～６４は、接続性を確保するため、ＮｉＣｒＡｕやＮｉＰａＡｕなどのメッキで表面処理することが好ましい。

【0019】

そして、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、形成した除去部分８１～８４において、配線３１～３４同士をボンディングワイヤー２０１～２０４で電気的に接続している。たとえば、図２～５に示す例において、除去部分８１_５において露出された配線３１_３は、除去部分８１_６において露出された配線３１_４と、ボンディングワイヤー２０１_３で接続される。

【0020】

また、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、形成した除去部分８１～８４において、同じ配線系統にある配線３１～３４同士をボンディングワイヤー２０１～２０４でそれぞれ接続することで、同じ色の光を発光するＬＥＤチップ４１～４４を外部電極５１～５４，６１～６４まで直列に接続する。たとえば、図４に示す例において、除去部分８１_１で露出された配線３１_１と除去部分８１_２で露出された配線３１_２とがボンディングワイヤー２０１_１で接続され、除去部分８１_３において、ＬＥＤ配置部３５_１に配置された緑色ＬＥＤチップ４１_１の下面電極と接続する。また、除去部分８１_３で露出された緑色ＬＥＤチップ４１_１の上面電極と除去部分８１_４で露出された配線３１_３とがボンディングワイヤー２０１_２で接続され、除去部分８１_５で露出された配線３１_３と除去部分８１_６で露出された配線３１_４とがボンディングワイヤー２０１_３で接続される。また、配線３１_４は、除去部分８１_７において、ＬＥＤ配置部３５_２に配置された緑色ＬＥＤチップ４１_２の下面電極と接続する。さらに、除去部分８１_７で露出された緑色ＬＥＤチップ４１_２の上面電極と除去部分８１_８で露出された配線３１_５とがボンディングワイヤー２０１_４で接続され、除去部分８１_９で露出された配線３１_５と除去部分８１_１０で露出された配線３１_６とがボンディングワイヤー２０１_５で接続される。また、配線３１_６は、除去部分８１_１１において、ＬＥＤ配置部３５_３に配置された緑色ＬＥＤチップ４１_３の下面電極と接続する。さらに、除去部分８１_１１で露出された緑色ＬＥＤチップ４１_３の上面電極と除去部分８１_１２で露出された配線３１_７とがボンディングワイヤー２０１_６で接続される。このように、本実施形態では、緑色ＬＥＤチップ４１_１～４１_４を接続する配線３１_１～３１_７を、ボンディングワイヤー２０１_１～２０１_６を介して接続することで、同じ色の光を発光する緑色ＬＥＤチップ４１_１～４１_４を、同一の配線系統で外部電極５１，６１まで直列に接続することができる。同様に、他の配線３２～３４においても、同じ色の光を発光するＬＥＤチップ４２～４４を、同一の配線系統で外部電極５２～５４，６２～６４まで直列に接続することができる。

【0021】

さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、配線３１～３４に接続しているボンディングワイヤー２０１～２０４が他の配線３１～３４の上を跨ぐように、配線３１～３４同士をボンディングワイヤー２０１～２０４で接続するし、配線３１～３４とボンディングワイヤー２０１～２０４とを実装基板１０の同一平面上において交差させている。たとえば、図５に示す例では、配線３３_３および配線３４_３の上を跨ぐように、配線３１_３と配線３１_４とをボンディングワイヤー２０１_３で接続することで、配線３３_３および配線３４_３とボンディングワイヤー２０１_３とを交差している。このように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、配線３３_３および配線３４_３を跨いで、離れた位置にある配線３１_３と配線３１_４とを電気的に接続することができるため、従来、多層基板を用いる必要があった複雑な配線パターンにおいても、本実施形態では、単層基板を用いて配線系統を容易に構築することが可能となる。

【0022】

すなわち、従来のＬＥＤ光源装置において、図５に示すように、配線３３_３および配線３４_３を挟んで、離れた位置にある配線３１_３と配線３１_４とを接続する場合、図６に示すように、多層構造の多層基板を用いて、配線を異なる層で交差させる構成が採用されていた。たとえば、図６に示す例において、配線Ａと配線Ｂとを、同一面上（１層目）に配設された配線Ｄと交差させて接続する場合、配線Ａおよび配線ＢにビアホールＡおよびビアホールＢをそれぞれ形成し、１層目よりも上層の２層目において、ビアホールＡとビアホールＢとを接続する配線Ｃを形成することで、異なるＬＥＤチップにそれぞれ接続する配線を交差させる必要があった。これに対して、本実施形態では、このような多層構造を用いる必要がないため、単層基板においても、複雑な配線パターンを有する配線系統を容易に構築することができる。なお、図６においては、１層目に形成された配線を黒色、２層目に形成された配線を白色、１層目の配線と２層目の配線とが重なる部分をグレーで示している（図７も同様。）。

【0023】

また、図６に示すように、従来のＬＥＤ光源装置において多層基板を用いた場合、ＬＥＤチップ配置部は２層目に形成され、その上にＬＥＤチップが配置されるため、ＬＥＤチップで発熱した熱を実装基板から放熱するためにはビアホールを介して熱を実装基板まで伝達する必要があり、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１のような単層基板を用いた場合と比べて放熱効率が低下してしまい、ＬＥＤチップを密集して配置できないという問題があった。これに対して、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、単層基板を用いることができるため、ＬＥＤチップ４１～４４で発生した熱を効率的に実装基板に伝達し放熱することができるため、ＬＥＤ光源装置１の温度管理（発熱管理）の観点からも、ＬＥＤチップ４１～４４の密集度を高めることが可能となる。なお、図６は、従来のＬＥＤ光源装置の配線接続方法を説明するための図である。

【0024】

さらに、従来のＬＥＤ光源装置と比べて、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、以下のような効果を奏することができる。すなわち、従来のＬＥＤ光源装置において、ビアホールを形成する場合、ビアホールの周辺にはビアランドが形成されるところ、図７（Ａ）に示すように、ビアランドと配線との距離は、短絡防止のため、一定間隔（たとえば、本実施形態では０．１ｍｍ以上）を空ける必要がある。たとえば、ビアランドの外径は、小さくても０．４ｍｍ程度あり、ＬＥＤチップの密集性を高めるため０．２ｍｍの配線を用いた場合、ビアランドの外径が配線の幅よりも大きくなるため、ビアの分だけ、配線間の幅を広くする必要があった。たとえば、図７（Ａ）に示す例において、配線の幅を０．２ｍｍ、ビアランドの外径を０．４ｍｍ、ビアランドと配線との間隔を０．１ｍｍとした場合、ＬＥＤチップ間における幅Ｗ１は、ａ（０．１ｍｍ）×１０＋ｂ（０．２ｍｍ）×４＝１．８ｍｍとなる。

【0025】

これに対して、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、図６に示すようにビアホールを形成する必要がなく、２つの配線３１～３４間を、ボンディングワイヤー２０１～２０４を用いて接続する。そのため、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、図７（Ｂ）に示すように、配線と配線との間の距離を狭めることができ、配線の幅を０．２ｍｍ、配線の間隔を０．１ｍｍとした場合、ＬＥＤチップ間における幅Ｗ２は、ａ（０．１ｍｍ）×５＋ｂ（０．２ｍｍ）×４＝１．３ｍｍと、従来のＬＥＤ光源装置の１．８ｍｍよりも狭くすることができる。このように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、配線３１～３４間の距離を短くし、ＬＥＤチップ４１～４４間の距離を短くすることができるため、複数種類のＬＥＤチップ４１～４４を短い間隔で高密度に実装することができる。なお、図７（Ａ）は従来のＬＥＤ光源装置の配線間隔を説明するための図であり、（Ｂ）は本実施形態に係るＬＥＤ光源装置の配線間隔を説明するための図である。

【0026】

さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、実装基板１０が単層構造を有することができるため、ＬＥＤチップ４１～４４で発生した熱は、絶縁層２０を介して、金属製の実装基板１０へと拡散され放熱される。これに対して、従来のＬＥＤ光源装置では、多層構造を有し、最も上層にＬＥＤチップが配置されるため、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１と比べて、ＬＥＤチップと実装基板との間に１層以上の絶縁層が多く介在したり、ビアを通して下層と接続することとなり、その分、放熱性能が低くなってしまう。そのため、従来のＬＥＤ光源装置では、複数のＬＥＤチップを密集させてしまうと高温となってしまい、温度管理の面から小型化が困難であるという問題もあった。これに対して、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、放熱性能が高く、このような点からも、小型化に適している。

【0027】

さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、ソルダーレジスト層８０のうち、配線３１～３４をボンディングワイヤー２０１～２０４と接続する部分だけを除去し、それ以外の部分はソルダーレジスト層８０で被覆することで、ボンディングワイヤー２０１～２０４が他の配線３１～３４と接触することを防止している。たとえば、図５に示す例においては、配線３３_３および配線３４_３をソルダーレジスト層８０で被覆することで、配線３１_３と配線３１_４とをボンディングワイヤー２０１_３で接続する際に、配線３３_３および配線３４_３がボンディングワイヤー２０１_３と接触することを防止することができる。

【0028】

また、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、図５に示すように、ソルダーレジスト層８０の上に、封止樹脂層９０が形成されている。封止樹脂層９０は、シリコーン樹脂またはガラスエポキシ樹脂を主要な成分とした、透光性の高い樹脂を用いることが好ましい。封止樹脂層９０は、図５に示すように、ボンディングワイヤー２０１～２０４を層内に埋没させることで、ボンディングワイヤー２０１～２０４を外部の衝撃から保護し、ボンディングワイヤー２０１～２０４が切断されてしまうことを防止する。また、除去部分８１～８４においては、ソルダーレジスト層８０が形成されていないため、封止樹脂層９０が、配線３１～３４およびＬＥＤ配線層３５～３８に搭載されたＬＥＤチップ４１～４４を直接被覆し、配線３１～３４およびＬＥＤチップ４１～４４を保護する機能も有する。

【0029】

次に、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１の製造方法について説明する。本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、まず、実装基板１０の上に絶縁層２０が形成される。次いで、絶縁層２０の上に、銅箔を貼り付け、フォトエッチングで不要な部分を除去することで、所望する配線パターンの配線層３０が形成される。続いて、配線層３０の上に、酸化チタンなどの白色無機顔料を含むシリコーン樹脂などの樹脂を液状で塗布、あるいは、シールで貼付することで、実装基板１０の全面にソルダーレジスト層８０が形成される。さらに、ソルダーレジスト層８０のうち、ＬＥＤ配置部３５～３８に対応する部分と、配線３１～３４とボンディングワイヤー２０１～２０４とを接続する部分と、外部電極５１～５４，６１～６４に対応する部分とを、フォトエッチングで除去することで、除去部分８１～８４が形成される。また、除去部分８１～８４で露出した配線３１～３４、ＬＥＤ配置部３５～３８、外部電極５１～５４，６１～６４には、ＮｉＣｒＡｕやＮｉＰａＡｕなどのメッキ処理が施される。

【0030】

そして、除去部分８１～８４のうち、ＬＥＤ配置部３５～３８が露出した部分に、対応するＬＥＤチップ４１～４４が設置される。また、除去部分８１～８４において露出した配線３１～３４の部分において、配線３１～３４とボンディングワイヤー２０１～２０４とが接続される。たとえば、図５に示すように、除去部分８１～８４で露出した配線３１_３と配線３１_４とをボンディングワイヤー２０１_３にそれぞれ溶接することで、配線３３_３および配線３４_３を跨いで、配線３１_３と配線３１_４とボンディングワイヤー２０１_３で接続する。さらに、ソルダーレジスト層８０の上に、シリコーン樹脂などでダム材７０が形成される。また、ダム材７０内に封止樹脂を充填することで、ＬＥＤチップ４１～４４やボンディングワイヤー２０１～２０４を保護する封止樹脂層９０が形成される。このように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１が製造される。

【0031】

以上のように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１は、配線３１～３４同士を、他の配線３１～３４の上を跨ぐように、ボンディングワイヤー２０１～２０４で接続することで、他の配線３１～３４を間に挟んで、離れた位置にある配線３１～３４同士を接続することができ、従来、多層基板を用いる必要があった複雑な配線パターンでも、単層基板を用いて配線系統を容易に構築することが可能となる。特に、ＬＥＤチップの種類が４種類以上のＬＥＤ光源装置では、配線パターンが複雑となり、配線を交差させずに配線系統を構築することが困難であるところ、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、４種類以上のＬＥＤチップ４１～４４を用いる場合においても、配線系統８１～８８，２０１～２０４を容易に構築することができる。

【0032】

さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、多層基板を採用する必要がないため、基板上にビアホールを形成する必要もなく、図７（Ａ）に示すように、ビアホールおよびビアランドの分だけ配線間隔を広げる必要がない。そのため、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、配線３１～３４の間隔を短くすることができ、ＬＥＤチップ４１～４４の間隔も短くすることができるため、ＬＥＤチップ４１～４４を高密度に集積することができ、ＬＥＤ光源装置１を小型化することができる。

【0033】

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

【0034】

上述した実施形態では、バーチカル（上下面電極）タイプのＬＥＤチップ４１～４４をボンディングワイヤーで配線層３０と接続する構成を例示したが、この構成に限定されず、ホリゾンタル（表面２電極）タイプのＬＥＤチップ４１～４４をボンディングワイヤーで配線層３０と接続する構成や、フェーズダウンタイプのＬＥＤチップ４１～４４をフリップチップ実装する構成としてもよい。

【0035】

また、上述した実施形態では、緑色ＬＥＤチップ４１、赤色ＬＥＤチップ４２、青色ＬＥＤチップ４３および黄色ＬＥＤチップ４４の異なる色（波長域）の光を放射する４種類のＬＥＤチップを用いる構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば２～３種類または５種類以上のＬＥＤチップを用いる構成とすることができる。また、蛍光体励起可能なＬＥＤチップ（たとえば同じ仕様の青色ＬＥＤチップのみ）を用いる構成とすることもできる。この場合、たとえば、各青色ＬＥＤチップをそれぞれ個別にダム材で囲み、ダム内に、赤色や緑色などに発光する蛍光体を含む透明樹脂を充填することで、複数の色を発光させることができる。そして、発色が異なるＬＥＤチップごとに配線系統を分け、それぞれの配線系統の配線同士を接続する場合に、上記実施形態で説明したように、ボンディングワイヤーを他の配線の上を跨いで接続させることができる。

【符号の説明】

【0036】

１…ＬＥＤ光源装置
１０…実装基板
２０…絶縁層
３０…配線層
３１～３４…配線
３５～３８…ＬＥＤ配置部
４１～４４…ＬＥＤチップ
５１～５４，６１～６４…外部電極
７０…ダム材
８０…ソルダーレジスト層
８１～８４…除去部分
９０…封止樹脂層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単層基板である実装基板と、
前記実装基板の上に配設された複数の配線と、
複数組の第１ないし第４色のＬＥＤチップと、を有するＬＥＤ光源装置であって、
前記複数の配線は、第１色のＬＥＤチップと接続される第１の配線、第２色のＬＥＤチップと接続される第２の配線、第３色のＬＥＤチップと接続される第３の配線、並びに、第４色のＬＥＤチップと接続される第４の配線を有し、
前記複数組の第１ないし第４色のＬＥＤチップは、同一色のＬＥＤチップと隣接することなく第１の方向に配置されている第１列の発光部と、同一色のＬＥＤチップと隣接することなく第１の方向に配置されている第２列の発光部と、を含み、
前記第１列の発光部および第２列の発光部は、前記第１の方向と直交する第２の方向においても、同一色のＬＥＤチップと隣接することがないように前記第１ないし第４色のＬＥＤチップが配置されており、
前記第１ないし第４の配線は、前記第１の方向に延伸するように配線されており、
前記第１列の発光部および第２列の発光部のＬＥＤチップは、他の発光部の同一色のＬＥＤチップと直列接続されており、
前記第１列の発光部のＬＥＤチップと第２列の発光部のＬＥＤチップとは、当該ＬＥＤチップとは異なる色のＬＥＤチップの配線を跨ぐようにボンディングワイヤーにより接続されている、ＬＥＤ光源装置。

【請求項2】

前記第１ないし第４色のＬＥＤチップは、緑色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップおよび黄色ＬＥＤチップからなる、請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項3】

前記複数の配線が形成される配線層の上にソルダーレジスト層が形成されており、
前記ソルダーレジスト層は、前記第１ないし第４の配線が前記ボンディングワイヤーと接続する部分において除去された除去部分を有する、請求項１または２に記載のＬＥＤ光源装置。

【請求項4】

隣接する前記複数の配線間の間隔が０．２ｍｍ未満である、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本発明に係るＬＥＤ光源装置は、単層基板である実装基板と、
前記実装基板の上に配設された複数の配線と、
複数組の第１ないし第４色のＬＥＤチップと、を有するＬＥＤ光源装置であって、前記複数の配線は、第１色のＬＥＤチップと接続される第１の配線、第２色のＬＥＤチップと接続される第２の配線、第３色のＬＥＤチップと接続される第３の配線、並びに、第４色のＬＥＤチップと接続される第４の配線を有し、前記複数組の第１ないし第４色のＬＥＤチップは、同一色のＬＥＤチップと隣接することなく第１の方向に配置されている第１列の発光部と、同一色のＬＥＤチップと隣接することなく第１の方向に配置されている第２列の発光部と、を含み、前記第１列の発光部および第２列の発光部は、前記第１の方向と直交する第２の方向においても、同一色のＬＥＤチップと隣接することがないように前記第１ないし第４色のＬＥＤチップが配置されており、前記第１ないし第４の配線は、前記第１の方向に延伸するように配線されており、前記第１列の発光部および第２列の発光部のＬＥＤチップは、他の発光部の同一色のＬＥＤチップと直列接続されており、前記第１列の発光部のＬＥＤチップと第２列の発光部のＬＥＤチップとは、当該ＬＥＤチップとは異なる色のＬＥＤチップの配線を跨ぐようにボンディングワイヤーにより接続されている。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記第１ないし第４色のＬＥＤチップは、緑色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップおよび黄色ＬＥＤチップからなる構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数の配線が形成される配線層の上にソルダーレジスト層が形成されており、前記ソルダーレジスト層は、前記第１ないし第４の配線が前記ボンディングワイヤーと接続する部分において除去された除去部分を有する構成とすることができる。
上記ＬＥＤ光源装置において、隣接する前記複数の配線間の間隔が０．２ｍｍ未満である構成とすることができる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】削除

【補正の内容】