JP2016076552A - 発光素子実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を接続する回路を形成するうえでの汎用性を高めた発光素子実装基板を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ実装基板１０は、表面１１を有する基板本体１と、導電性材料からなる層である銅箔パターン２と、第１、２電極パッド部３１、３２からなる複数の電極パッド対３と、絶縁材料からなる層であるソルダレジスト４と、を備えている。基板本体１は、一例として、複数のＬＥＤ５０を一方向に並べて配置するために長手状の平面視形状を有している。銅箔パターン２は、表面１１の上に設けられ、表面１１に達する複数の銅箔開口２１を有する。複数の第１、２電極パッド部３１、３２は、表面１１の上に設けられ、銅箔パターン２と電気的に接続し、それぞれが複数の銅箔開口２１を挟むように設けられている。ソルダレジスト４は、銅箔パターン２の上に設けられ、第１、２電極パッド部３１、３２を露出させる複数の第１、２レジスト開口４１、４２を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子実装基板に関する。

従来、例えば、特開２０１４−２２２６７号公報に開示されているように、ＬＥＤ実装基板の長手方向に沿って複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールが知られている。この従来技術では、複数のＬＥＤを直列に接続する直列回路が長手状のＬＥＤ実装基板に設けられている。

特開２０１４−２２２６７号公報

照明器具全体の仕様、ＬＥＤの仕様、およびＬＥＤを点灯させるための直流電源回路の仕様は様々なものがある。実装するＬＥＤの数が同じであっても、ＬＥＤの回路接続形態すなわちＬＥＤの並列、直列の接続数が異なることがある。従来は、ＬＥＤの回路接続形態ごとに異なる銅箔パターンをＬＥＤ実装基板に設けていたので、汎用性が低く、ＬＥＤの回路接続毎に複数のＬＥＤモジュール基板を製作する必要があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、発光素子を接続する回路を形成するうえでの汎用性を高めた発光素子実装基板を提供することを目的とする。

本発明にかかる発光素子実装基板は、電気絶縁性の表面を有する基板本体と、前記表面の上に設けられ、複数の電極パッド部を含む導電層と、前記導電層の少なくとも一部を覆いつつ前記電極パッド部を露出させる電気絶縁層と、を備え、前記複数の電極パッド部は、列を成す複数の第１電極パッド部と前記複数の第１電極パッド部の列に沿って並ぶ複数の第２電極パッド部とを含み、前記導電層は、前記複数の第１電極パッド部を互いに電気的に接続し、前記複数の第２電極パッド部を互いに電気的に接続し、かつ隣り合う前記第１電極パッド部と前記第２電極パッド部とを電気的に接続する。

本発明によれば、導電層を切断することで発光素子の並列接続数および直列接続数を変更可能なので、汎用性のある発光素子実装基板が提供される。

本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の平面図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の一部を透視した平面図である。 図１におけるＬＥＤ実装基板のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の使用例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の使用例を示す透視図である。 図４に示すＬＥＤ実装基板で構成されたＬＥＤモジュールを示す図である。 図６に示すＬＥＤモジュールの回路図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の他の使用例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板の他の使用例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板１０の平面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板１０の一部（具体的には図１の破線Ｐ領域内）を透視した平面図であり、Ｐ領域内のソルダレジスト４を透視してその下層にある銅箔パターン２を図示したものである。図３は、図１におけるＬＥＤ実装基板１０のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。ＬＥＤ実装基板１０は、電気絶縁性の表面１１を有する基板本体１と、導電性材料からなる層である銅箔パターン２と、複数の電極パッド対３と、電気絶縁材料からなる層であるソルダレジスト４と、を備えている。なお、ソルダレジスト４が銅箔パターン２の大部分を覆っているので図１では銅箔パターン２が隠れており、図２および図３において銅箔パターン２が図示される。

図２の透視図に示すように、電極パッド対３は、それぞれ第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２を含む。ＬＥＤ実装基板１０に複数の発光素子を実装することで１つの光源モジュールが提供される。

図２の透視図および図３の断面図から理解されるように、銅箔パターン２は、基板本体１の表面１１の上に設けられている。銅箔パターン２の上には、ソルダレジスト４が設けられている。ソルダレジスト４は、複数の第１レジスト開口４１および複数の第２レジスト開口４２を有する。第１レジスト開口４１および第２レジスト開口４２は、ソルダレジスト４の下層にある銅箔パターン２の一部を露出させる。

銅箔パターン２は、基板本体１の表面１１に達する複数の銅箔開口２１を有する。銅箔開口２１の内部には、ソルダレジスト４と同じ材料が埋め込まれたソルダレジスト埋込部４３が設けられている。図２の透視図に示すように、銅箔パターン２が銅箔開口２１の周囲を隙間無く覆うことで、複数の第１電極パッド部３１および複数の第２電極パッド部３２とが互いに電気的に接続されている。複数の第１レジスト開口４１および第２レジスト開口４２は、銅箔開口２１を挟むように設けられている。隣合う第１電極パッド部３１が等間隔に並べられることが好ましく、隣合う第２電極パッド部３２が等間隔に並べられていることが好ましい。

本実施の形態では、銅箔パターン２のうち、「第１レジスト開口４１から露出する部分」が第１電極パッド部３１であり、「第２レジスト開口４２から露出する部分」が第２電極パッド部３２であるものとする。つまり、本実施形態では、第１電極パッド部３１および第２電極パッド部３２は、銅箔パターン２の一部分である。従って、図２の透視図では、第１電極パッド部３１および第２電極パッド部３２に相当する各領域を破線で図示している。第１電極パッド部３１および第２電極パッド部３２は、基板本体１の平面方向に銅箔開口２１を挟んでいる。

第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２のうち、一方はＬＥＤのアノード電極が半田付けされ、他方はＬＥＤのカソード電極が半田付けされる。１つの銅箔開口２１を挟んで位置する１つの第１電極パッド部３１と１つの第２電極パッド部３２が、１つの電極パッド対３を構成する。複数の電極パッド対３が基板本体１の長手方向に沿って配置されている。

基板本体１上に形成された銅箔パターン２は公知のパターニング技術で形成されたものである。基板本体１の中央部分に、長手方向に沿って予め定めた所定間隔で離間した複数の銅箔開口２１が設けられる。複数の銅箔開口２１は、基板本体１の表面１１に達する。基板本体１の周縁部は、基板本体１が露出するようにソルダレジスト４が除去されている。複数の第１電極パッド部３１同士がひとつながりの銅箔パターン２で互いに電気的に接続している。複数の第２電極パッド部３２同士もひとつながりの銅箔パターン２で互いに電気的に接続している。複数の銅箔開口２１の間にも銅箔パターン２が設けられている。

本実施の形態では、銅箔パターン２が基板本体１の表面１１を全体的かつ連続的に覆うひとまとまりの導電層であり、銅箔パターン２が銅箔開口２１の周囲を隙間無く覆っている。よって、隣り合う第１電極パッド部３１の間が銅箔パターン２で隙間無く埋められており、隣り合う第２電極パッド部３２の間も銅箔パターン２で隙間無く埋められている。ただし、本発明はこれに限られず、銅箔パターン２は、複数の第１電極パッド部３１を互いに電気的に接続し、かつ複数の第２電極パッド部３２を互いに電気的に接続するものであればよい。さらに、銅箔パターン２は、隣り合う第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２とを電気的に接続するものであればよい。つまり、銅箔パターン２が、１つの第１電極パッド部３１と、この１つの第１電極パッド部３１から見て斜め向かい側に位置する第２電極パッド部３２とを電気的に接続するものであればよい。これらの電気的経路を備える限り、銅箔パターン２のいずれかの箇所に、任意の数および任意の形状の、穴あるいは切り欠きを設けてもよい。

電気絶縁性の観点からは、銅箔開口２１の中にソルダレジスト埋込部４３を設けることが好ましい。この点について詳述すると、ソルダレジスト４が銅箔パターン２を覆う際に、銅箔パターン２に形成された銅箔開口２１内にもソルダレジスト４が充填されることで、ソルダレジスト埋込部４３を形成してもよい。銅箔パターン２の端面もソルダレジスト４で覆われていることで、電気絶縁性が確保される。第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２は、銅箔開口２１およびその内部を埋めるソルダレジスト埋込部４３を介して対向している。基板本体１の長手方向に沿って、予め定めた一定距離を置いて離間した複数の第１レジスト開口４１および第２レジスト開口４２が設けられている。第１、２電極パッド部３１、３２は、複数の第１レジスト開口４１および第２レジスト開口４２からそれぞれ露出した銅箔パターン２の部分である。銅箔開口２１と第１電極パッド部３１の間と、銅箔開口２１と第２電極パッド部３２の間には、ソルダレジスト４が挟まれている。

次に、ＬＥＤ実装基板１０の使用方法を説明する。電極パッド対３の間をつないでいる銅箔パターン２の一部と、ソルダレジスト４の一部とを除去することにより、所望のＬＥＤの回路接続が形成される。このように形成されたＬＥＤモジュール基板を所望の回路接続つまり並列、直列の接続数を形成するための統一基板として用いる。

図４は、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板１０の使用例を示す図である。図５は図４のＰ領域内のソルダレジスト４を透視してその下層にある銅箔パターン２を図示したものである。図４の第１除去部６は、第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２の間を接続している銅箔パターン２の一部と、その銅箔パターン２上のソルダレジスト４を、レーザー加工で除去した部分である。第１除去部６は、銅箔開口２１が並ぶ方向に伸びており、隣り合う銅箔開口２１を繋げる。第１除去部６はソルダレジスト４と銅箔パターン２が除去された部分なので、第１除去部６から基板本体１が露出する。この第１除去部６により、銅箔開口２１を挟んで向かい合う第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２が、互いに電気的に絶縁される。

第２除去部７は、隣り合う第２電極パッド部３２同士を接続している銅箔パターン２の一部と、その銅箔パターン２上のソルダレジスト４を、レーザー加工で除去した部分である。第２除去部７の一端は、銅箔開口２１の一端すなわちソルダレジスト埋込部４３の一端と接続する。第２除去部７の他端は、基板本体１の縁に向かって伸び、銅箔パターン２の端部より外側にはみ出たソルダレジスト４に達する。第２除去部７はソルダレジスト４と銅箔パターン２が除去された部分なので、第２除去部７からは基板本体１が露出する。この第２除去部７により、特定位置において隣り合う２つの第２電極パッド部３２が電気的に絶縁される。

第３除去部８は、隣り合う第１電極パッド部３１同士を接続している銅箔パターン２の一部と、その銅箔パターン２上のソルダレジスト４を、レーザー加工などで除去した部分である。第３除去部８の一端は、銅箔開口２１の一端すなわちソルダレジスト埋込部４３の一端と接続する。第３除去部８の他端は、基板本体１の縁に向かって伸びる。第３除去部８が伸びる方向は、第２除去部７が伸びる方向とは反対側である。第３除去部８の他端は、銅箔パターン２の端部より外側にはみ出たソルダレジスト４に達する。第３除去部８はソルダレジスト４と銅箔パターン２が除去された部分なので、第３除去部８から基板本体１が露出する。この第３除去部８により、特定位置において隣り合う第１電極パッド部３１が電気的に絶縁される。

第３除去部８と第２除去部７は互いに離間している。隣り合う第２除去部７と第３除去部８の間には、銅箔パターン２が残る。残った銅箔パターン２により、第２除去部７および第３除去部８を挟んで隣り合う第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２は電気的に接続される。このように、図１のＬＥＤ実装基板１０に対して第１除去部６、第２除去部７、及び第３除去部８を形成することにより、ＬＥＤ実装基板１０に対して後述する図７の回路図に示すような４並列３直列接続ＬＥＤモジュールを形成するための加工を施すことができる。

図６は、図４に示すＬＥＤ実装基板１０で構成されたＬＥＤモジュール５２を示す図である。図７は、図６に示すＬＥＤモジュール５２の回路図である。ＬＥＤモジュール５２は、図４のように加工したＬＥＤ実装基板１０に１２個のＬＥＤ５０を実装したものである。なお、発光素子としてＬＥＤ５０の代わりに有機ＥＬ素子を用いてもよい。

銅箔開口２１を挟んで向かい合う第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２にアノードおよびカソードをそれぞれ接続するように、ＬＥＤ５０を実装する。これにより、図６および図７に示すようにＬＥＤ５０を４並列３直列接続させたＬＥＤモジュール５２が製造される。図７においては、第１、２電極パッド部３１、３２が白丸で記載されている。また、図７において、第１〜３除去部６〜８で分断されずに互いに電気接続した銅箔パターン２の各領域が、隣り合う第１、２電極パッド部３１、３２を接続する配線に相当している。

なお、第１除去部６は、隣り合う銅箔開口２１の間のソルダレジスト４および銅箔パターン２を除去することで基板本体１を露出させ、銅箔開口２１に埋め込まれていたソルダレジスト埋込部４３は残すものとしている。この場合、第１除去部６とソルダレジスト埋込部４３とが交互に並ぶことになり、第１電極パッド部３１と第２電極パッド部３２の間に絶縁体であるソルダレジスト埋込部４３を残すことができる。しかしながら本発明はこれに限られない。ソルダレジスト埋込部４３を除去してもよく、この場合には、複数の電極パッド対３の間に連続的に第１除去部６が伸びることになる。

図８および図９は、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板１０の他の使用例を示す図である。なお、図８および図９の他の使用例については説明の簡略化のために図５に相当する透視図のみを示しているが、実際には図４のようにソルダレジスト４が各電極パッド対３の周辺領域を覆っている。図８は、ＬＥＤ５０の回路接続を２並列を６直列接続したものである。図８に示す使用例は、レーザー加工で銅箔パターン２の一部とソルダレジスト４の一部を除去して第１除去部６と、第２除去部７と、第３除去部８とを形成したものであり、図４に示したものとは異なる箇所を除去したものである。

図９は、ＬＥＤ５０の回路接続を１２直列接続したものである。図９に示す使用例は、レーザー加工で銅箔パターン２の一部とソルダレジスト４の一部を除去して第２除去部７と、第３除去部８とを形成したものであり、図４に示したものとは異なる箇所を除去したものである。

本実施の形態によれば、銅箔開口２１を起点として銅箔パターン２を分断することで、アノード用の電極パッド部とカソード用の電極パッド部とをそれぞれ形成できる。幾つの銅箔開口２１を繋げるかに応じて、幾つの電極パッド対３を並列接続させるかを任意に変更できるので、ＬＥＤ素子の並列接続数および直列接続数を変更可能な汎用性のある発光素子実装基板が提供される。すなわち、ＬＥＤ５０の実装数が同じで、ＬＥＤの並列直列接続数が異なるＬＥＤモジュールを必要とする場合に、回路毎に複数の基板を製作しなくともよい。一つのＬＥＤ実装基板１０から、銅箔パターン２の一部とソルダレジスト４の一部を除去することで、所望の回路を形成することができる。

なお、上記実施の形態では、ＬＥＤ５０を最大１２個実装できるＬＥＤ実装基板１０において、図４〜７を用いて４並列を３直列接続した場合を説明し、図８を用いて２並列を６直列接続した場合を説明し、図９を用いて１２直列接続とした場合の使用例を説明した。しかしながら、本発明はこれに限られない。ＬＥＤ実装基板１０を使用して、３並列４直列接続、６並列２直列接続にしてもよい。また、ＬＥＤの実装する数は１２個に限られない。ｎを２以上の任意の整数とした場合において、ＬＥＤの実装数をｎ個へ変更してもよく、その場合には銅箔開口２１および電極パッド対３の数をｎ個とすればよい。

上記実施の形態では、複数の第１電極パッド部３１がＬＥＤ実装基板１０の一方の長辺に沿って一列に且つ直線状に並び、複数の第２電極パッド３２がＬＥＤ実装基板１０の上記一方の長辺と反対の他方の長辺に沿って一列に且つ直線状に並んでいる。しかしながら、本発明はこのように複数の第１電極パッド部３１の列と複数の第２電極パッド３２の列とが平行に並ぶものに限られない。第１、２電極パッド部３１、３２の列がそれぞれ曲線を成していたり、あるいは第１、２電極パッド部３１、３２の列が非平行に並ぶことで角度を成していてもよい。なお、上記実施の形態では、第１電極パッド部３１および第２電極パッド部３２が、直線状にそれぞれ１列ずつ並ぶようにしたが、本発明はこれに限られない。第１電極パッド部３１および第２電極パッド部３２の列が、１つの基板本体１に複数並んでいても良い。

なお、実施の形態にかかるＬＥＤ実装基板１０では、一例として複数のＬＥＤを一方向に並べて配置するために、基板本体１が長方形状の平面視形状を有している。但し本発明はこれに限られず、基板本体１の平面視形状は正方形、任意の多角形、円形、楕円形、その他の各種形状であってもよい。

なお、実施の形態では銅箔パターン２の一部を電極パッド部としたが、本発明はこれに限られるものではない。第１、２電極パッド部３１、３２を銅箔以外の導電性材料で形成してもよく、銅箔以外の第１、２電極パッド部３１、３２の間を埋めるように銅箔パターン２を形成して電気接続を形成してもよい。

なお、上記実施の形態では、銅箔パターン２とソルダレジスト４とを除去する手段として、レーザー加工を行う方法について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。ＮＣルーター加工、研削加工、切削加工などで行ってもよい。

１ 基板本体、２ 銅箔パターン、３ 電極パッド対、４ ソルダレジスト、６ 第１除去部、７ 第２除去部、８ 第３除去部、１０ ＬＥＤ実装基板、１１ 表面、２１ 銅箔開口、３１ 第１電極パッド部、３２ 第２電極パッド部、４１ 第１レジスト開口、４２ 第２レジスト開口、４３ ソルダレジスト埋込部、５０ ＬＥＤ、５２ ＬＥＤモジュール

Claims (4)

1. 電気絶縁性の表面を有する基板本体と、
   前記表面の上に設けられ、複数の電極パッド部を含む導電層と、
   前記導電層の少なくとも一部を覆いつつ前記電極パッド部を露出させる電気絶縁層と、
   を備え、
   前記複数の電極パッド部は、列を成す複数の第１電極パッド部と前記複数の第１電極パッド部の列に沿って並ぶ複数の第２電極パッド部とを含み、
   前記導電層は、前記複数の第１電極パッド部を互いに電気的に接続し、前記複数の第２電極パッド部を互いに電気的に接続し、かつ隣り合う前記第１電極パッド部と前記第２電極パッド部とを電気的に接続する発光素子実装基板。
2. 前記導電層は、前記基板本体の前記表面に達する複数の第１開口を備え、前記第１開口の周囲を隙間無く覆うことで複数の前記第１電極パッド部および複数の前記第２電極パッド部を互いに電気的に接続しており、
   前記電気絶縁層は、前記第１、２電極パッド部それぞれを露出させる複数の第２開口を有する請求項１に記載の発光素子実装基板。
3. 前記第１開口の内部が前記電気絶縁層で埋められた請求項２に記載の発光素子実装基板。
4. 前記複数の第１電極パッド部が等間隔に並べられ、前記複数の第２電極パッド部が等間隔に並べられた請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子実装基板。

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