JP6411320B2 - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤのような半導体発光素子を含む発光部と、半導体発光素子への電気的接続のための電極とが基板上に形成された発光装置に関するものである。

近年、長寿命であり、かつ消費電力の少ないＬＥＤのような半導体発光素子を光源として実装した照明装置が普及してきている。このような照明装置には、絶縁性かつ高放熱性のセラミック基板などの基板上に複数のＬＥＤチップが実装された発光装置を用いるタイプの照明装置がある。

このような発光装置は、各ＬＥＤチップへの給電のための正極側電極および負極側電極を有している。これらの電極は、外部との電気的な接続が可能となるように、通常、基板上において、ＬＥＤチップが実装される発光部の近傍に形成されている。このような電極の材料としては、従来、ＡｕやＡｇＰｔが用いられていた。例えば、特許文献１には、上記のような電極が基板上にめっきによってＡｕにて形成される発光装置が開示されている。

電極をめっきで形成するには、めっき処理のための大掛かりな設備と多数の工程とを必要とするためにコストがかかる。これに対し、印刷による電極形成方法は、印刷の設備がめっきの設備ほど大掛かりではなく、工程も少ないので、導入が容易である。したがって、めっきによる電極形成から印刷による電極形成への置き替えが進んでいる。

また、従来、発光装置の電極と外部配線との接続は、一般に、半田付けによって行われていた。これに対し、近年では、接続用のコネクタなどを用いることによって、発光装置の電極と外部配線との電気的接続を簡易的に行えるようになってきている。このようなコネクタは、発光部を露出させるが当該発光部の周囲の基板上を覆うような構造の本体を有している。この本体は、発光装置の電極に当接する板バネ状の端子を有している。

登録実用新案第３１６４２７６号公報（２０１０年１１月１８日発行）

上記のような発光装置を実装した照明装置を振動の多い環境で使用するような場合、上記のコネクタを用いて発光装置の電極と外部配線とを接続すると、振動により、発光装置の電極とコネクタの端子とが擦れ合う。発光装置の電極は、硬度の低いＡｕで形成されている場合、コネクタの端子との擦れ合いによって、傷、ひび、剥がれなどの損傷を受けやすい。電極は、めっきによって形成されている場合、組織が密であるために損傷の程度が小さいかもしれないが、印刷によって形成されている場合、組織が疎であるために損傷の程度が大きくなる。このような問題は、電極がＡｇＰｔで形成されている場合にも同様に生じる。しかも、Ａｕは、高価であるため、膜厚の電極を形成するには、コストの観点から電極材料として不向きである。

また、ＡｇＰｔで形成された電極は、ＡｇＰｔが硫化しやすいＡｇを含んでいるために、硫化しにくいＡｕで形成された電極に比べて耐食性に劣るという問題を有している。このため、ＡｇＰｔで形成された電極の表面が空気中に含まれる硫黄成分ガスと反応すると、硫化物が生成され、電極が劣化する。特に、この現象は、発光装置が、交通量の多い道路周辺、畜産農家、温泉地、鉱山などの硫黄成分を含むガスが発生しやすい場所で使用されるときに生じやすい。

このように、Ａｕは、耐食性については良好であるものの、強度が不十分である。一方、ＡｇＰｔは、耐食性および強度のいずれについても実用上で満足できる特性を有していない。したがって、ＡｕまたはＡｇＰｔを電極材料として用いると、発光装置の信頼性を低下させるという問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極の強度の向上を図ることによって信頼性の高い発光装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、基板上に、半導体発光素子が実装されるとともに、当該半導体発光素子への給電のための電極および引き出し配線が一体に形成されている発光装置において、前記電極のみが、ＡｕおよびＡｇより高硬度で、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上である第１導電材料によって形成された表面層と、当該表面層の下に前記第１導電材料よりも低抵抗の第２導電材料によって形成された下地層とを有し、前記引き出し配線は、前記第２導電材料のみによって形成され、かつ外気に晒されている。

本発明に係る発光装置は、上記のように構成されることにより、電極の強度の向上を図ることができる。したがって、本発明を採用することにより、信頼性の高い発光装置を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 上記発光装置に実装されるＬＥＤチップの接続構成を示す回路図である。 上記発光装置におけるランド電極および引き出し配線の形成部分を拡大して示す縦断面図である。 上記ランド電極の構造を示す縦断面図である。 上記ランド電極の他の構造を示す縦断面図である。 上記発光装置を備えるＬＥＤ電球の構成を示す縦断面図である。 上記ＬＥＤ電球における上記発光装置の実装部分の構成を示す上面図である。

［実施形態１］
本発明に係る一実施形態について、図１〜図５を参照して以下に説明する。

〔発光装置の全体構成〕
図１（ａ）は、本実施形態に係る発光装置１の構成を示す平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、発光装置１は、絶縁性基板２と、発光部３と、ランド電極４と、引き出し配線５とを備えている。

絶縁性基板２は、方形をなしており、絶縁性を有する材料で形成されている。絶縁性基板２を形成する材料としては、絶縁性を有しておればよいが、特に、白色のセラミック基板が好ましい。白色のセラミック基板は、熱膨張が小さく、熱伝導性が高く、かつ光反射率が高いことから、発光部３を形成する基板として適している。

なお、絶縁性基板２は、全体が絶縁性を有しているが、これに限らず、発光部３およびランド電極４を形成するために絶縁性を確保する必要のある一部の領域が絶縁性を有しておれば、それ以外の領域が非絶縁性であってもよい。後述するＬＥＤチップ３２は、絶縁性のダイボンド材を用いて実装することにより、ＬＥＤチップ３２と絶縁性基板２の表面との絶縁性が確保できる。このような場合、ＬＥＤチップ３２の実装領域は絶縁性を有していなくてもよい。しかしながら、ランド電極４は、絶縁性基板２上に直接形成されるので、少なくとも、ランド電極４が形成される領域が絶縁性を有している必要がある。また、ＬＥＤチップ３２を非絶縁性のダイボンド材を用いて実装する場合は、ＬＥＤチップ３２の実装領域も絶縁性を有していることが必要となる。このような場合は、比較的広い領域、例えば、絶縁性基板２のＬＥＤチップ３２が実装されるとともにランド電極４が形成される表面の全体が絶縁性を有することが好ましい。これにより、絶縁性基板２を安価に形成することができる。

絶縁性基板２の上面における中央部には、発光部３が形成されている。また、絶縁性基板２の上面における発光部３の外部の領域には、２つ（一対）のランド電極４（電極）と、２つの引き出し配線５が形成されている。

ランド電極４は、後述するＬＥＤチップ３２への給電のための電極であり、発光部３を間において対向する位置に配置されている。一方のランド電極４は＋電極（正極）であり、他方のランド電極４は−電極（負極）である。ランド電極４は、小判形に形成されているが、その形状はこれに限定されない。また、ランド電極４の個数についても、２つには限定されず、ＬＥＤチップ３２の接続構成や予備の用途などに応じて複数（複数対）設けられていてもよい。さらに、ランド電極４は、後述するように、印刷によって形成されることが好ましいが、全てのランド電極４が印刷によって形成される必要はない。例えば、発光装置１が、通常使用するランド電極４を一対と予備のランド電極４を一対備える場合、少なくとも通常使用するランド電極４の一対が印刷で形成されていてもよい。

引き出し配線５は、ＬＥＤチップ３２とランド電極４とを接続する配線である。このため、引き出し配線５は、一端が発光部３内の後述する配線パターンと接続され、他端がそれぞれに対応するランド電極４に接続されている。

〔発光部の構成〕
図２は、ＬＥＤチップ３２の接続構成を示す回路図である。

発光部３は、枠体３１、複数のＬＥＤチップ３２および封止樹脂層３３を有している。

枠体３１は、樹脂によって壁状に形成されており、発光部３における発光領域を規定する。枠体３１は、円形状に形成されているが、その形状は限定されず、方形などの形状であってもよい。

ＬＥＤチップ３２（半導体発光素子）は、絶縁性基板２上における枠体３１の内側に実装されている。また、ＬＥＤチップ３２は、絶縁性基板２上に形成された図示しない配線パターンによって互いに接続されている。

図２に示すように、ＬＥＤチップ３２は、例えば、２つずつ直列に接続されており、これらの接続点同士も接続されている。また、各ＬＥＤチップ列における一方のＬＥＤチップ３２のアノードがランド電極４（アノード側，＋電極）に接続され、他方のＬＥＤチップ３２のカソードがランド電極４（カソード側，−電極）に接続されている。さらに、直列に接続された２つの保護素子３４が、各ＬＥＤチップ例と並列に共通して接続されている。この保護素子３４は、抵抗などから構成されており、図示はしないが、ＬＥＤチップ３２と同様、絶縁性基板２上における枠体３１の内側に実装されている。

なお、ＬＥＤチップ３２の接続構成は、図２に示す例に限定されず、仕様に応じて、各種の接続構成が採用できる。

ＬＥＤチップ３２は、所望とする発光色に応じた色のＬＥＤチップが用いられる。封止樹脂層３３に蛍光体を分散させる場合は、ＬＥＤチップの発光光と、蛍光体がこの発光光によって励起して発する光との混色によって所望とする発光色を得てもよい。また、封止樹脂層３３に蛍光体を分散させない場合は、ＬＥＤチップ単独の発光や、異なる発光色のＬＥＤチップを組み合わせて得られる混色によって所望とする発光色を得てもよい。

封止樹脂層３３は、ＬＥＤチップ３２を封止しており、絶縁性基板２上における枠体３１の内側に樹脂材料が充填されて硬化することによって形成される。この樹脂材料としては、透光性を有しておればよく、シリコーン樹脂などが用いられる。また、封止樹脂層３３には、必要に応じて上記のように蛍光体が分散される。

〔ランド電極および引き出し配線の構成〕
図３は、発光装置１におけるランド電極４および引き出し配線５の形成部分を拡大して示す縦断面図である。図４は、ランド電極４の構造を示す縦断面図である。図５は、ランド電極４の他の構造を示す縦断面図である。

図３に示すように、ランド電極４は、絶縁性基板２上に形成された第１層４１（下地層）および第１層４１上に形成された第２層４２（表面層）によって構成されている。

第１層４１は、引き出し配線５と一体に形成されており、引き出し配線５と同時に印刷（スクリーン印刷など）によって形成されている。第１層４１および引き出し配線５は、良好な導電性を確保するために、低抵抗の導電材料で形成されることが好ましく、例えば、ＡｕやＡｇによって形成されている。

第２層４２は、第１層４１と比べて、硬質であり（ＡｕおよびＡｇより高硬度を有する）、かつ耐食性（耐硫化性）の高い導電材料で形成されている。具体的には、第２層４２は、ＡｕおよびＡｇより高硬度を有し、かつ使用電流域でランド電極４の導通が確保できる程度の硫化耐性を有する導電材料で形成されている。このような材料は、Ａｕのビッカース硬さ２２ＨｖおよびＡｇのビッカース硬さ２６Ｈｖに対して１００Ｈｖ以上の硬度を有していることが好ましい。これにより、第２層４２における前述のコネクタの端子との接触部分の振動による損傷を抑えることができる。

このような導電材料としては、例えばＡｇＰｄ（銀−パラジウム合金）が好ましい。ＡｇＰｄは、一般に配線材料として用いられるが、硬質であり、Ｐｄを多く含むほど硬くなる特性を有しているので、衝撃に強い。また、ＡｇＰｄにおけるＰｄの含有率は、重量比で３０%以上かつ８０％以下であることが好ましい。

Ｐｄの含有率が３０％では、ランド電極４の表面に約１００Åの厚さで硫化膜が形成されることになる。この程度の膜厚を有する硫化膜であれば、ランド電極４が通常使用する電流域（１０ｍＡ〜１Ａ程度）の電流によって絶縁破壊を起こして導通する。但し、このような硫化膜は、微小電流域（１μＡ〜１０ｍＡ程度）では絶縁破壊せず抵抗になる恐れがある。これに対し、Ｐｄの含有率が４０％以上であれば、ランド電極４の表面に形成される硫化膜は、１０Å以下の膜厚を有する薄膜となるので、微小電流域でも絶縁破壊を起こして導通する。したがって、通常使用する電流域でランド電極４の導通が確保できる程度の硫化であれば、実用上で支障はない。よって、Ｐｄの含有量は、硫化膜が１００Å程度より薄くなる３０％以上であることが好ましい。

ところで、ＡｇＰｄは、抵抗にも使用される材料であり、ＡｕおよびＡｇよりも高抵抗である。また、Ｐｄは、稀少金属であるために高価である。このため、ＡｇＰｄにおけるＰｄの含有量は少ないほどよい。しかも、Ｐｄを重量比で４０％含むＡｇＰｄでは、１０２Ｈｖのビッカース硬さが得られる。したがって、ＡｇＰｄにおけるＰｄの含有量は、硬度、耐硫化性および対費用効果の観点から、重量比で３０％以上かつ４０％であることが好ましく、４０％であることが最も好ましいといえる。また、ＡｇＰｄにおけるＰｄの最大の含有量は、抵抗値やコストを考慮すると、実用上、８０％以下に抑えることが好ましい。

その他、第２層４２を形成する導電材料としては、ＡｇＺｎ（銀−亜鉛合金）、ＡｇＳｎ（銀−錫合金）、ＡｇＣｕ（銀−銅合金）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ_２（酸化錫）、ＢｉＳｎ（ビスマス−錫合金）などを用いることができる。これらの材料は、硬度および耐食性ともに上記の条件を満たしている。また、これらの材料は、ペーストとして提供されているので、スクリーン印刷に容易に供することができる。特に、ＩＴＯによる電極の形成は、一般にはフォトプロセスによって行われるが、ＩＴＯペーストをスクリーン印刷によって印刷して焼成することによっても可能である。したがって、フォトプロセスに必要な成膜装置やエッチング装置のような大掛かりな設備を用いなくても、ＩＴＯによって電極を形成することができる。

上記の導電材料としては、ナノサイズの金属粒子の低温焼結性を利用した金属ナノ粒子ペーストを用いることもできる。従来の高温焼成型の導電ペーストは焼結温度が数百度であったが、上記の金属ナノ粒子ペーストは１００℃から２５０℃の低温にて焼成できるという利点がある。また、金属ナノ粒子ペーストは、寸法精度がよく、側面へ形成するのが容易となり、側面での段切れや、未形成部分の発生などを低減することができる。さらに、金属ナノ粒子ペーストは、粒子の大きさが数ナノから数十ナノであるため、密な形成層ができ、空気中に含まれる硫黄成分ガスを遮断するのに好適である。

続いて、ランド電極４の具体的な構造について説明する。

図４に示す構造では、第１層４１を形成する材料としてＡｕが用いられ、第２層４２を形成する材料としてＡｇＰｄ（Ｐｄの重量比４０％）が用いられている。また、第１層４１および第２層４２は、２μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さ、より好ましくは３μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さで形成される。

この構造では、第１層４１が低抵抗かつ高耐食性のＡｕで形成されていることにより、ランド電極４の導電性および耐食性を高めることができる。また、第２層４２が高硬度かつ高耐食性のＡｇＰｄで形成されていることにより、ランド電極４の表面の硬度および耐食性を高めることができる。さらに、第２層４２が高抵抗のＡｇＰｄで形成されていても、第１層４１が低抵抗のＡｕで形成されているので、ランド電極４の全体の高抵抗化を抑えることができる。

特に、第２層４２は、印刷で形成される場合、組織が粗であるので、２μｍ以上の厚さ、より好ましくは３μｍ以上の厚さで形成されることにより、コネクタの端子との接触部分が振動によって損傷を受けないようにすることができる。また、電流が第２層４２の厚さ方向に流れることから、第２層４２が８μｍ以下の厚さで形成されることにより、ランド電極４による電力損失を実用上支障がない程度に抑えることができる。

一方、図５に示す構造では、第１層４１を形成する材料としてＡｇが用いられ、第２層４２を形成する材料としてＡｇＰｄ（Ｐｄの重量比４０％）が用いられている。また、第１層４１および第２層４２は、上記の構造と同様に、２μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さ、より好ましくは３μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さで形成される。

この構造では、第１層４１が低抵抗かつ低耐食性のＡｇで形成されていることにより、ランド電極４の導電性を高めることができる。また、第２層４２が高硬度かつ高耐食性のＡｇＰｄで形成されていることにより、ランド電極４の表面の硬度および耐食性を高めることができる。さらに、第２層４２が高抵抗のＡｇＰｄで形成されていても、第１層４１が低抵抗のＡｇで形成されているので、ランド電極４の全体の高抵抗化を抑えることができる。

図５に示す構造では、第１層４１がＡｇで形成されているので、第１層４１の側面の露出している部分が硫化しやすくなる。そこで、この露出部分は、第２層４２を形成するＡｇＰｄで覆われている。これにより、第１層４１が外気から遮断されるので、第１層４１の硫化を防止することができる。それゆえ、ランド電極４の全体の耐食性を向上させることができる。

なお、この構造では、第１層４１と一体に同一材料で形成される引き出し配線５も、第１層４１と同様にＡｇＰｄで外気から遮断されるように覆われる。

〔ランド電極の作製〕
続いて、ランド電極４の作製手順について説明する。

まず、ランド電極４および引き出し配線５の印刷パターンが形成されたスクリーン上にペースト状の導電材料を載置し、当該導電材料をスキージで押圧してスクリーンの下に押し出すことにより、絶縁性基板２上に塗布して印刷する。その後、導電材料を所定時間焼成させる。

次いで、絶縁性基板２上に印刷された導電材料を所定の温度で所定時間焼成することにより、導電材料を固化する。焼成の温度および時間は導電材料に応じて適宜設定される。このようにして、第１層４１が形成される。

第２層４２上に、ランド電極４の印刷パターンが形成されたスクリーンを用いて、上記と同様にして導電材料を印刷した後、同様に焼成することにより、第２層４２が形成される。

このように、印刷によるランド電極４の形成は、めっきによる電極形成と比べて、大掛かりな設備を必要としないので、比較的容易に導入することができる。

〔発光装置による効果〕
以上のように、発光装置１において、ランド電極４は、少なくとも、表面を含む一部が、ＡｕおよびＡｇより高硬度であり、かつ使用電流域でランド電極４の導通が確保できる程度の硫化耐性を有する導電材料によって形成されている。これにより、ランド電極４が前述のコネクタの端子と接触することにより電気的接続が保持されている状態で振動しても、従来のＡｕやＡｇによって形成された電極と比較して、損傷を受けにくくなる。特に、電極材料のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることにより、上記のような損傷をほとんど受けなくなる。また、ランド電極４が、使用電流域でランド電極４の導通が確保できる程度の硫化耐性を有する導電材料で形成されるので、硫黄成分ガスによってランド電極４の表面に硫化膜が形成されても、ランド電極４が導通しなくなるという不都合は生じない。このように、ランド電極４の強度および耐食性が従来の電極と比べて優れているので、発光装置１の信頼性を向上させることができる。

ランド電極４は、印刷によって形成されている。これにより、大掛かりな装置を必要とすることなくランド電極４を形成することができる。また、絶縁性基板２の表面において全面または大面積に金属を形成後、僅かな面積しか残さないようにランド電極４を形成する場合、印刷によるとランド電極４を容易に形成することができる。特に、大きな絶縁性基板２上に面積の小さなランド電極４を形成する場合に有効である。さらに、印刷によって形成されたランド電極４は組織が粗であるので、ランド電極４を形成する導電材料としてＡｇＰｄを用いる場合、Ｐｄの使用量を削減することも可能となる。

ランド電極４は、第１層４１および第２層４２によって構成されている。これにより、例えば、図４および図５に示すように、第１層４１を低抵抗のＡｕやＡｇで形成し、第２層４２を高硬度かつ高耐食性のＡｇＰｄで形成することができる。ここでのＡｇＰｄは、硫化しないために、少なくとも４０％の重量比でＰｄを含有している。それゆえ、ランド電極４の全体の抵抗を抑えることができるとともに、稀少金属であるＰｄの使用量を削減することができる。このように、ランド電極４を２層で形成することにより、ランド電極４の全体の抵抗や各層で使用する導電材料の量を調整することができる。

ここで、Ｐｄは、抵抗材料としても用いられている一般的な材料であるので、信頼性についての問題はない。したがって、ＡｇＰｄで形成されたランド電極４の信頼性を評価するための試験をする必要はない。

また、第２層４２が２μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さに形成されていることが好ましい。これにより、ランド電極４は、損傷が生じない最低限の機械強度を有するとともに、高抵抗化による電力損失を実用上支障がない程度に抑えることができる。

なお、本実施形態では、ランド電極４が第１層４１および第２層４２によって構成される例について説明したが、ランド電極４は単層で形成されてもよい。この場合では、ランド電極４は、第２層４２を単層で有する構造となる。

また、本実施形態では、ランド電極４を印刷で形成することを説明したが、これに限らず、ランド電極４をめっきで形成してもよい。ただし、めっきによる電極形成は、前述のように大掛かりな装置を必要とするので、コスト低減の観点から、ランド電極４を印刷で形成することが好ましい。

ここで、本実施形態の発光装置１では、絶縁性基板２における同一の表面上にランド電極４とＬＥＤチップ３２とを形成している。しかしながら、絶縁性基板２においてＬＥＤチップ３２の実装面（表面）と対向する面、言い換えれば絶縁性基板２の裏面にランド電極４を形成してもよい。このような構成では、金属が形成されたスルーホールなどを、絶縁性基板２を貫通するように設けることにより、ランド電極４からスルーホールを介してＬＥＤチップ３２へ給電してもよい。また、このような構成では、絶縁性基板２の裏面にコネクタを配置することにより、絶縁性基板２の裏面にてコネクタの端子とランド電極とが接触する。

また、絶縁性基板２上に、コネクタの端子と接触するランド電極４以外に、さらに半田接続用のランド電極を設けてもよいことは言うまでもない。この場合、コネクタ接続も使用でき、半田接続も使用できる。

［実施形態２］
本発明に係る他の実施形態について、図６〜図７を参照して以下に説明する。

〔発光装置の全体構成〕
図６は、発光装置１を備えるＬＥＤ電球１１の構成を示す縦断面図である。図７は、ＬＥＤ電球１１における発光装置１の実装部分の構成を示す上面図である。

図６に示すように、ＬＥＤ電球１１（照明装置）は、前述の発光装置１と、グローブ１２と、筐体１３と、口金１４と、実装基板１５と、外部端子ホルダ１６とを備えている。

グローブ１２は、発光装置１を覆って保護するとともに、発光装置１からの光を透過させる。グローブ１２は、球面状またはその他の形状をなしており、透光性の樹脂またはガラスで形成されている。

筐体１３は、発光装置１を駆動するための複数の駆動回路部品（図示せず）や、駆動回路部品に与える直流電圧を生成する電源（図示せず）を収容している。また、筐体１３における発光装置１を実装する部分には、実装基板１５が固定されている。

口金１４は、駆動回路部品に電気的に接続されるとともに、外部電源に接続されるソケットに螺合するようなネジ構造を有している。この口金１４は、筐体１３の一端部側（細く形成されている側）に取り付けられている。

図７に示すように、実装基板１５は、中央部分に、発光装置１を実装するために形成された方形の固定穴１５ａを有している。発光装置１は、この固定穴１５ａの内部に絶縁性基板２が嵌め込まれて接着などによって固定されている。この実装基板１５は、ヒートシンクを兼ねており、発光装置１において発光部３から絶縁性基板２を介して伝導される熱を放出する。

外部端子ホルダ１６は、ランド電極４の保持用の部材であり、ランド電極４を含む絶縁性基板２の表面における一部と、その周辺の実装基板１５の表面とを覆うように固定されている。この外部端子ホルダ１６は、浮きを防止するように絶縁性基板２を保持するとともに、導電材料で形成されることにより、筐体１３内部の上記の駆動回路部品との電気的な接続を担っている。

〔ＬＥＤ電球の信頼性向上〕
上記のように構成されるＬＥＤ電球１１は、実施形態１で説明したように形成されるランド電極４を備えた発光装置１を光源として実装している。

これにより、振動の多い場所でＬＥＤ電球１１が使用されても、ランド電極４の表面におけるコネクタの端子との接触部分が振動によって損傷することを抑えるかまたは回避することができる。また、ランド電極４が硫化しないので、ランド電極４の表面が劣化することによる接触不良のために発光装置１の光量の低下が生じるといった不具合を回避することができる。したがって、ＬＥＤ電球１１の信頼性を向上することができる。

なお、本実施形態では、発光装置１をＬＥＤ電球１１に適用した例について説明したが、発光装置１を実装しうる構造を有していれば、他の照明装置にも発光装置１を適用することが可能であることは勿論である。

［付記事項］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明は、以下のようにも表現され得る。

すなわち、本発明に係る発光装置は、絶縁性基板上に、半導体発光素子が実装されるとともに、当該半導体発光素子への給電のための電極が形成されている発光装置において、上記の課題を解決するために、前記電極は、前記絶縁性基板上に形成される第１層と、当該第１層上に形成される第２層とを含み、前記第１層は、前記絶縁性基板上に形成された引き出し配線と一体に低抵抗の導電材料によって形成され、前記第２層は、前記第１層より高硬度であり、かつ使用電流域で前記電極の導通が確保できる程度の硫化耐性を有するとともに、３０％以上かつ８０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって形成されており、前記第２層は、前記第１層が露出している部分を覆うことで外気から遮断することを特徴としている。

上記の構成において、第２層は、硬度が高く、かつ硫化しない。それゆえ、電極が前述のコネクタの端子と接触することにより電気的接続が保持されている状態で振動しても、従来のＡｕやＡｇによって形成された電極と比較して、損傷を受けにくくなる。また、電極の表面には、実用上で支障が生じるような硫化による劣化が生じない。したがって、電極の導電特性の劣化を抑えることができる。また、例えば、第１層と第２層とを異なる導電材料で形成することにより、電極の全体の抵抗や使用する導電材料の量を調整することができる。また、第２層は、第１層より高硬度であり、かつ使用電流域で前記電極の導通が確保できる程度の硫化耐性を有するとともに、３０％以上かつ８０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって形成されており、第１層が露出している部分を覆うことで外気から遮断する。これにより、第１層の硫化を防止することができる。

なお、電極の全体が上記の導電材料によって形成されていてもよいことは勿論である。

前記発光装置において、前記ＡｇＰｄのビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることが好ましい。これにより、電極の表面が上記のような損傷をほとんど受けなくなる。

前記発光装置において、前記電極は印刷によって形成されていることが好ましい。これにより、大掛かりな装置を必要とすることなく電極を形成することができる。また、絶縁性基板表面において全面または大面積に金属を形成後、僅かな面積しか残さないように電極を形成する場合、印刷によると電極を容易に形成することができる。特に、大きな絶縁性基板上に面積の小さな電極を形成する場合に有効である。さらに、印刷によって形成された電極は組織が粗であるので、導電材料として稀少金属であるＰｄなどを含む合金を用いる場合、そのような材料の使用量を削減することも可能となる。

ここで、前記電極は、複数設けられており、少なくとも一対が印刷によって形成されていてもよい。

前記発光装置において、前記第１層がＡｇによって形成されていることが好ましい。

このように、上記の構成では、第１層が低抵抗のＡｇで形成されるので、ランド電極４の全体の抵抗を抑えることができる。

また、前記第２層が３０％以上かつ４０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって形成されていることが、より好ましい。これにより、稀少金属であるＰｄの使用量を抑えることができ、発光装置のコスト低減を図ることができる。

前記発光装置において、前記第２層は２μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さに形成されていることが好ましい。これにより、電極は、損傷が生じない最低限の強度を有するとともに、高抵抗化による電力損失を実用上支障がない程度に抑えることができる。

前記発光装置において、前記絶縁性基板は、前記半導体発光素子が実装されるとともに前記電極が形成される表面のうち、少なくとも前記電極が形成される領域が絶縁性を有していることが好ましい。また、前記絶縁性基板は、少なくとも前記表面の全体が絶縁性を有していることが好ましい。これにより、絶縁性基板の表面において、電極が直接形成される領域が少なくとも絶縁性を確保することができる。

本発明に係る照明装置は、前記のいずれかの発光装置を光源として備えていることを特徴としている。

これにより、電極の表面におけるコネクタの端子との接触部分が振動によって損傷することを抑えるかまたは回避することができる。また、電極の少なくとも表面が硫化しないので、表面の劣化が原因となる電極の接触不良によって発光装置の光量の低下などが生じることを回避することができる。

本発明に係る発光装置は、強度および耐食性が向上した電極を備えることにより信頼性を高めることができるので、コネクタによる外部配線との接続を行う用途に好適に利用することが可能である。

１ 発光装置
２ 絶縁性基板
３ 発光部
４ ランド電極（電極）
５ 引き出し配線
１１ ＬＥＤ電球（照明装置）
３２ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
４１ 第１層
４２ 第２層

Claims (12)

1. 基板上に、半導体発光素子が実装されるとともに、当該半導体発光素子への給電のための電極および引き出し配線が一体に形成されている発光装置において、
   前記電極のみが、ＡｕおよびＡｇより高硬度で、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上である第１導電材料によって形成された表面層と、当該表面層の下に前記第１導電材料よりも低抵抗の第２導電材料によって形成された下地層とを有し、
   前記引き出し配線は、前記第２導電材料のみによって形成され、かつ外気に晒されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１導電材料は、使用電流域で前記電極の導通が確保できる程度の硫化耐性を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記電極は印刷によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記電極は、複数設けられており、少なくとも一対が印刷によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記電極は、前記基板上に形成される前記下地層と、当該下地層上に形成された前記表面層とによって構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記下地層がＡｕによって形成され、前記表面層が３０％以上かつ８０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記下地層がＡｇによって形成され、前記表面層が３０％以上かつ８０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって前記下地層が露出している部分を覆うように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
8. 前記表面層が３０％以上かつ４０％以下の重量比でＰｄを含有しているＡｇＰｄによって形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の発光装置。
9. 前記表面層は２μｍ以上かつ８μｍ以下の厚さに形成されていることを特徴とする請求項６、７または８に記載の発光装置。
10. 前記基板は、前記半導体発光素子が実装されるとともに前記電極が形成される表面のうち、少なくとも前記電極が形成される領域が絶縁性を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
11. 前記基板は、少なくとも前記表面の全体が絶縁性を有していることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の発光装置を光源として備えていることを特徴とする照明装置。
    

Images