特許 7353312 ＬＥＤ光源、及び、ＬＥＤ光源の検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-21

(45)【発行日】2023-09-29

(54)【発明の名称】ＬＥＤ光源、及び、ＬＥＤ光源の検査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20230922BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20230922BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20230922BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H01L33/00 K

H01L33/48

G01R31/26 F

H01L21/66 X

H01L21/66 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021001384

(22)【出願日】2021-01-07

(65)【公開番号】P2022106416

(43)【公開日】2022-07-20

【審査請求日】2022-12-05

(73)【特許権者】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】宮下 猛

(72)【発明者】

【氏名】祐實 大地

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０２２００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５６５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５１４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０２６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５１３５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２８０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２３－０１８８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３１６５９４４（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１端子と第２端子との間にＬＥＤ素子が設けられたＬＥＤ回路と、
前記第１端子と第３端子との間に保護素子が設けられた保護回路と、
前記ＬＥＤ回路と前記保護回路において互いに近接している部分であり、前記保護素子が前記ＬＥＤ素子と並列になるように仮接続される仮接続部と、
前記ＬＥＤ回路と前記保護回路において互いに近接している部分であり、本接続される本接続部と、を備えたことを特徴とするＬＥＤ光源。

【請求項2】

前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線の形状変化によって前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成された請求項1記載のＬＥＤ光源。

【請求項3】

前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線を引っ掻いて剥がれた金属により前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成された請求項２記載のＬＥＤ光源。

【請求項4】

前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線を押し潰すことにより前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成された請求項２記載のＬＥＤ光源。

【請求項5】

前記本接続部が、
前記ＬＥＤ回路に設けられた第１ボンディングパッドと、
前記保護回路に設けられた第２ボンディングパッドと、を備えた請求項１乃至４いずれかに記載のＬＥＤ光源。

【請求項6】

前記ＬＥＤ回路が複数の前記ＬＥＤ素子が直列又は並列に接続されたＬＥＤ素子群を含み、
前記保護素子、及び、複数の前記ＬＥＤ素子が実装基板上にＣＯＢ実装されたものである請求項１乃至５いずれかに記載のＬＥＤ光源。

【請求項7】

第１端子と第２端子との間にＬＥＤ素子が設けられたＬＥＤ回路と、前記第１端子と第３端子との間に保護素子が設けられた保護回路と、を備えたＬＥＤ光源の検査方法であって、
前記ＬＥＤ回路と前記保護回路とが独立している状態で前記第１端子と前記第３端子との間で前記保護素子の検査をすることと、
前記保護素子の検査終了後に、前記保護素子が前記ＬＥＤ素子と並列になるように仮接続することと、
仮接続した後に、本接続すること、を備えたことを特徴とするＬＥＤ光源の検査方法。

【請求項8】

仮接続した後に、前記第１端子と前記第２端子との間で前記ＬＥＤ素子を検査することをさらに備え、
本接続が、前記ＬＥＤ素子の検査が終了した後に行われる請求項７記載のＬＥＤ光源の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ素子とＬＥＤ素子を保護する保護素子とを備えたＬＥＤ光源の検査方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ光源は、ＬＥＤ素子に静電気等が印加されてＬＥＤ素子が破壊されてしまうのを防ぐために、保護素子としてツェナーダイオード等がＬＥＤ素子に対して並列に設けられる（特許文献１参照）。

【0003】

ところで、このようなＬＥＤ光源の保護素子を検査する場合、ＬＥＤ素子と保護素子がそれぞれ独立な回路として構成されている状態で検査を行う必要がある。このため、ＬＥＤ光源のプラス端子とマイナス端子を介して保護素子の検査が行われた後に、ＬＥＤ素子と保護素子とが並列に接続されるように例えばワイヤーボンディングによって配線が変更される。次に前述したプラス端子とマイナス端子を介してＬＥＤ素子の検査が行われ、その後、電力供給線とＬＥＤ光源のプラス端子とマイナス端子がボンディングされて最終的な製品の形態となる。

【0004】

したがって、従来の検査方法では各検査が終了するごとにボンディングを２回に分けて行う必要があり、ＬＥＤ光源の検査には手間がかかっている。

【0005】

ここで、特許文献２で提案されている半導体デバイスのように保護素子を含む保護回路と、保護対象となるＬＥＤ素子を含むＬＥＤ回路をそれぞれの端部にボンディングパッドを分割した状態で近接させて配置しておき、検査終了後に各ボンディングパッドが電気的に接続されるようにはんだ付けして保護素子がＬＥＤ素子に対して作用させることが考えられる。このようにすれば、ボンディングの回数は１回に抑えられる。

【0006】

しかしながら、保護素子の検査を終了してから、ボンディングのためにＬＥＤ光源を別の場所へ搬送する間は保護素子によってＬＥＤ素子は保護されていない状態となってしまう。この搬送中に静電気がＬＥＤ素子に印加されてしまうとＬＥＤ素子がダメージを受けて破壊されてしまうのを防ぐことができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００９－１４１１５９号公報

【文献】特表２００６－５１３５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、例えばボンディングの回数を減らして従来よりも検査工程を簡略しつつ、保護素子の検査終了後はＬＥＤ素子が保護されるようにできるＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち、本発明に係るＬＥＤ光源は、第１端子と第２端子との間にＬＥＤ素子が設けられたＬＥＤ回路と、前記第１端子と第３端子との間に保護素子が設けられた保護回路と、前記ＬＥＤ回路と前記保護回路において互いに近接している部分であり、前記保護素子が前記ＬＥＤ素子と並列になるように仮接続される仮接続部と、前記ＬＥＤ回路と前記保護回路において互いに近接している部分であり、本接続される本接続部と、を備えたことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係るＬＥＤ光源の検査方法は、第１端子と第２端子との間にＬＥＤ素子が設けられたＬＥＤ回路と、前記第１端子と第３端子との間に保護素子が設けられた保護回路と、を備えたＬＥＤ光源の検査方法であって、前記ＬＥＤ回路と前記保護回路とが独立している状態で前記第１端子と前記第３端子との間で前記保護素子の検査をすることと、前記保護素子の検査終了後に、前記保護素子が前記ＬＥＤ素子と並列になるように仮接続することと、仮接続した後に、本接続すること、を備えたことを特徴とする。

【0011】

このようなものであれば、前記ＬＥＤ光源が前記仮接続部と前記本接続部を備えているので、前記保護素子の検査が終了した後は例えばボンディングを行うことなく、前記仮接続部で仮接続して前記保護素子を前記ＬＥＤ素子に対して作用させることができる。この仮接続がされた状態で前記ＬＥＤ光源を前記本接続部が接続される作業が行われる場所まで搬送できるので、従来のように搬送中に静電気がＬＥＤ素子に印加されて破壊されてしまうのを防ぐことができる。したがって、従来と比較してＬＥＤ光源の検査工程においてボンディング等の配線接続に関わる工程を減らしつつ、前記保護素子の検査終了後から本接続されるまでの間は前記保護素子により前記ＬＥＤ素子を保護できる。

【0012】

また、例えば仮接続が信頼性の低い接続方法だったとしても、前記本接続部において例えばボンディング等によって本接続を行うことにより最終的な前記保護素子と前記ＬＥＤ素子との間の並列接続状態を信頼性の高いものにできる。

【0013】

前記仮接続部をボンディングのように専用の設備や機器が必要とならず、前記保護素子の検査直後でもその場で簡単に仮接続できるようにするには、前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線の形状変化により前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成されたものであればよい。より具体的には、前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線を引っ掻いて剥がれた金属により前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成されたものであってもよい。このようなものであれば、例えばピンセットで金属配線を引っ掻くだけで仮接続を実現でき、前記仮接続部においてボンディングを行う必要がない。また、前記仮接続部が、前記ＬＥＤ回路又は前記保護回路を形成する金属配線を押し潰すことにより前記ＬＥＤ回路と前記保護回路との間を短絡させるように構成されたものであってもよい。このようなものであれば、例えば平面を有する器具で前記金属配線を基板側へ押すだけで短絡させることができる。したがって、複雑な工程を追加することなく、従来よりも検査工程におけるボンディングの回数を減らすことができる。

【0014】

前記本接続部においてボンディングによって前記保護素子と前記ＬＥＤ素子との間を並列に接続し、その接続状態を信頼性の高いものにできるようにするには、前記本接続部が、前記ＬＥＤ回路に設けられた第１ボンディングパッドと、前記保護回路に設けられた第２ボンディングパッドと、を備えたものであればよい。

【0015】

前記ＬＥＤ光源の具体的な構成例としては、前記ＬＥＤ回路が複数の前記ＬＥＤ素子が直列又は並列に接続されたＬＥＤ素子群を含み、前記保護素子、及び、複数の前記ＬＥＤ素子が実装基板上にＣＯＢ実装されたものが挙げられる。

【0016】

仮接続した後に、前記第１端子と前記第２端子との間で前記ＬＥＤ素子を検査することをさらに備え、本接続が、前記ＬＥＤ素子の検査が終了した後に行われるようにすれば、前記保護素子の検査が終了した後、前記保護素子による前記ＬＥＤ素子の保護が仮接続によって作用している状態で前記ＬＥＤ素子の検査を行うことができる。このため、仮に前記ＬＥＤ素子の検査中に予期しない電圧が前記ＬＥＤ素子に印加されたとしても前記保護素子によって前記ＬＥＤ素子が破壊されてしまうのを防ぐことができる。

【発明の効果】

【0017】

このように本発明に係るＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の検査方法によれば、前記保護素子と前記ＬＥＤ素子が独立した回路となっている状態で前記保護素子の検査を行い、その後前記仮接続部で例えばボンディング以外の方法で仮接続することができる。このため、前記保護素子の検査終了後に本接続をする場所まで前記ＬＥＤ光源を搬送する間は仮接続によって前記保護素子を前記ＬＥＤ素子に対して作用させることができる。したがって、搬送中に静電気等が前記ＬＥＤ素子に印加されたとしても当該ＬＥＤ素子が破壊されるのを防ぐことができる。また、本接続においてのみボンディングを行うことができるので、検査工程についても従来と比較して簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ光源の検査前の構成を示す模式図。

【図2】第１実施形態のＬＥＤ光源における回路構成の概略を示す模式図。

【図3】第１実施形態の仮接続部の構成を示す模式図的A-A線断面拡大図。

【図4】第１実施形態の本接続部の構成を示す模式的拡大図。

【図5】第１実施形態のＬＥＤ光源の検査工程を示すフローチャート。

【図6】第１実施形態のＬＥＤ光源の検査終了後の構成を示す模式図。

【図7】第２実施形態の仮接続部における仮接続方法を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ光源１００について図１乃至図６を参照しながら説明する。

【0020】

図１に示すように第１実施形態のＬＥＤ光源１００は、基板Ｓ上にＣＯＢ実装された多数のＬＥＤ素子１１（ＬＥＤベアチップ）を含むＬＥＤ回路１と、ＬＥＤ素子１１を保護する保護素子２１を含む保護回路２と、を備えたものである。このＬＥＤ光源１００は、例えば製品の外観検査に用いられる。

【0021】

このＬＥＤ光源１００は、ＬＥＤ素子１１及び保護素子２１が実装される概略正方形状の基板Ｓと、基板Ｓの中央部に形成された円形状のダムＤとを備えている。ダムＤ内には複数のＬＥＤ素子１１及び保護素子２１がＣＯＢ（Chip on Board）実装されるとともに、透光性樹脂によってダムＤ内が封止されている。すなわち、第１実施形態のＬＥＤ光源１００はＣＯＢデバイスとして構成されている。

【0022】

また、基板ＳにおいてダムＤの外側の表面にはＬＥＤ回路１及び保護回路２の一部を形成する金属配線が形成されている。より具体的には図１において基板Ｓの左下角及び右上角にはそれぞれプラス端子とマイナス端子となるボンディングパッドが形成されている。また、図１において基板Ｓの左上角には保護素子２１の検査後に仮接続される仮接続部３が金属配線により形成されている。

【0023】

各部について詳述する。

【0024】

基板Ｓ上に実装されている回路は、図２の模式図に示すようにＬＥＤ素子１１を含むＬＥＤ回路１と、保護素子２１を含む保護回路２である。検査実施前の状態ではＬＥＤ回路１と保護回路２はそれぞれ独立した状態となっている。すなわち、ＬＥＤ回路１はマイナス端子となる第１端子Ｔ１と、プラス端子となる第２端子Ｔ２とが配線の両端部にそれぞれ形成される。同様に保護回路２はＬＥＤ回路１と共用される第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２とは別のプラス端子となる第３端子Ｔ３とが配線の両端部にそれぞれ形成される。

【0025】

ＬＥＤ回路１は、複数のＬＥＤ素子１１を直列に接続したＬＥＤストリングスと、各ＬＥＤストリングスを並列に接続したＬＥＤ群を備えている。なお、図１ではＬＥＤ群を構成する配線については省略表記しており、図２では１つの記号でＬＥＤ群を代表させてある。

【0026】

保護回路２は、保護素子２１として例えばツェナーダイオードを含むものである。保護素子２１としてツェナーダイオード以外の例えばＴＶＳダイオードやバリスタ等の素子を含んでいても構わない。この保護回路２は保護素子２１の検査が終了した後に、最終的にＬＥＤ回路１に対して並列接続される。

【0027】

また、図１及び図２に示すようにＬＥＤ回路１と保護回路２との間には、保護素子２１の検査後に仮接続される仮接続部３と、保護素子２１及びＬＥＤ素子１１の検査終了後に本接続される本接続部４とが形成されている。

【0028】

仮接続部３は、図１に示すように基板Ｓの左上部分においてＬＥＤ回路１の金属配線と保護回路２の金属配線において近接させた部分であり、金属配線の他の部分と比較してその太さを大きくしてある。ここで、仮接続は最終的なＬＥＤ光源１００として接続の信頼性を確保するための接続方法ではなく、検査工程において保護素子２１の検査終了後にＬＥＤ素子１１に対して保護素子２１が並列接続された状態を維持する接続方法である。図３の仮接続部３の断面図に示すように、仮接続部３はＬＥＤ回路１又は保護回路２を形成する金属配線を引っ掻いて剥がれた金属によりＬＥＤ回路１と保護回路２との間を短絡させるように構成されている。例えば仮接続部３を金属配線の幅方向に対してピンセットで引っ掻くことで図３（ｂ）に示すように金属配線の一部を剥離させて各金属配線同士が架橋された状態にして短絡させることができる。また、仮接続部３を短絡させた後には第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２とを用いてＬＥＤ素子１１の検査が行われる。加えて、仮接続部３が短絡して、ＬＥＤ素子１１が保護素子２１に対して作用している状態でＬＥＤ光源１００は次の本接続を行うための設備がある場所まで搬送される。

【0029】

本接続部４は、第１実施形態では前述した第２端子Ｔ２及び第３端子Ｔ３を兼ねるように構成されている。より具体的には図１における基板Ｓの左下部分、及び、図４の本接続部４の拡大図に示すように、本接続部４はＬＥＤ回路１に設けられた第１ボンディングパッド４１と、保護回路２に設けられ、第１ボンディングパッド４１とは分割して形成された第２ボンディングパッド４２とを備えている。図４（ｂ）に示すように第１ボンディングパッド４１と第２ボンディングパッド４２は、保護素子２１及びＬＥＤ素子１１の検査終了後にプラス側の電力供給線ＰＳとはんだ付けされる。また、第１ボンディングパッド４１及び第２ボンディングパッド４２は短絡するように双方にはんだＢが覆いかぶさった形ではんだ付けされる。

【0030】

次にＬＥＤ光源１００の検査工程について図５のフローチャートを参照しながら説明する。

【0031】

まず、ＬＥＤ回路１及び保護回路２が独立した状態のＬＥＤ光源１００において第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３間で保護素子２１の検査を行う（ステップＳ１）。

【0032】

保護素子２１の検査が終了すると、仮接続部３に対してピンセットにより金属配線の表面を引っ掻き、仮接続部３を短絡させる（ステップＳ２）。この結果、保護回路２はＬＥＤ回路１に対して並列接続された状態となり、保護素子２１によりＬＥＤ素子１１が保護された状態となる。

【0033】

次に第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２間でＬＥＤ素子１１の検査を行う（ステップＳ３）。

【0034】

ＬＥＤ素子１１の検査終了後は、ＬＥＤ光源１００をはんだ付けの設備がある場所まで搬送する（ステップＳ４）。

【0035】

最後に図６に示すように各端子上に電力供給線ＰＳを配置して、はんだ付けを行う。この際、本接続部４でもある第２端子Ｔ２及び第３端子Ｔ３上に１つのはんだＢの粒が形成されて本接続部４が短絡するようにはんだ付けする（ステップＳ５）。

【0036】

このように第１実施形態のＬＥＤ光源１００によれば、保護素子２１の検査が終了し、仮接続部３が仮接続されてから本接続部４における本接続を行うまでの間は、仮接続によって保護素子２１によるＬＥＤ素子１１の保護が作用した状態にできる。このため、検査工程中でも保護素子２１でＬＥＤ素子１１を保護することができ、例えばはんだ付け前にＬＥＤ光源１００を搬送している間に静電気等が印加されてＬＥＤ素子１１が破壊されてしまうのを防ぐことができる。

【0037】

また、仮接続部３における仮接続ははんだ付けではなく、ピンセットで基板Ｓ上の金属配線を引っ掻くだけなので、従来の検査工程と比較してほとんど工程は変化しない。

【0038】

さらに本接続部４における本接続ははんだ付けによってＬＥＤ回路１と保護回路２とを短絡させるので、仮接続部３の一時的な接続だけでは実現しにくい製品としての信頼性も確保できる。

【0039】

次に本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ光源１００について図７を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0040】

第２実施形態では仮接続部３における仮接続方法が第１実施形態とは異なっている。図７（ａ）に示すように仮接続部３を構成する各金属配線を平板状の絶縁体ＩＳ等で厚み方向に押し潰すことで、図７（ｂ）に示すように各金属配線を短絡させている。このような第２実施形態の仮接続方法であっても、例えばはんだ付け等の設備が必要となる接続方法を用いずに第１実施形態と同様に簡単に仮接続することができる。

【0041】

その他の実施形態について説明する。

【0042】

第１実施形態のＬＥＤ光源は、ＣＯＢ実装タイプのＬＥＤを用いたものであったが、本発明に係るＬＥＤ光源は砲弾型のＬＥＤや表面実装型のＬＥＤを用いたものであってもよい。すなわち、ＬＥＤ回路及び保護回路を備えているとともに、各回路間に仮接続部と本接続部を備えているように適宜回路を構成すればよい。

【0043】

第１実施形態では、仮接続部と本接続部はそれぞれ異なる場所に設けられていたが、同じ場所に設けてもよい。例えば第１実施形態における第１ボンディングパッドと第２ボンディングパッドを仮接続時にはピンセットで引っ掻いておき、本接続時にははんだ付けするようにして仮接続部と本接続部としての機能を兼ねるようにしてもよい。

【0044】

また、本接続部は第２端子及び第３端子を兼ねなくても良く、それぞれが別々の場所に設けられていても良い。

【0045】

仮接続部を仮接続する方法は、ピンセットにより金属配線を引っ掻く方法や、金属配線を押し潰す方法に限られない。例えば導電性のペーストやテープを仮接続部に付着させて短絡させたり、仮接続部を加熱して金属配線を溶かすことで１つにして短絡させたりしてもよい。加熱方法としては仮接続部にレーザ光を照射することなどが挙げられる。

【0046】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0047】

１００・・・ＬＥＤ光源
１ ・・・ＬＥＤ回路
１１ ・・・ＬＥＤ素子
２ ・・・保護回路
２１ ・・・保護素子
３ ・・・仮接続部
４ ・・・本接続部
４１ ・・・第１ボンディングパッド
４２ ・・・第２ボンディングパッド
Ｔ１ ・・・第１端子
Ｔ２ ・・・第２端子
Ｔ３ ・・・第３端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】