(57)【要約】【課題】外形をほとんど変えず、色度調整の過程において与えるダメージが少なく、容易に色度調整が可能なＬＥＤ光源を提供する。【解決手段】基板上（３０）に配置されたＡｇ電極（２４、２５）と、Ａｇ電極全体を被服するように成膜された金属酸化膜により構成されるバリア層（５０）と、バリア層の上に実装されたＬＥＤ素子（２１）と、Ａｇ電極とＬＥＤ素子とを電気的に接続するワイヤー（２６、２８）と、を有し、Ａｇ電極とＬＥＤ素子と接続するためにバリア層の一部が除去されていることを特徴とするＬＥＤ光源（２０）及びそのようなＬＥＤ光源の製造方法。【選択図】図２
2010239043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置されたＡｇ電極全体を被服するように金属酸化膜により構成されるバリア層を成膜し、
前記バリア層上にＬＥＤ素子を実装し、
前記Ａｇ電極と前記ＬＥＤ素子と接続するために、前記バリア層の一部を除去し、
前記バリア層が除去された部分を利用して、前記Ａｇ電極と前記ＬＥＤ素子とを電気的に接続する、
ステップを有することを特徴とするＬＥＤ光源の製造方法。
【請求項２】
前記ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含む封止材を、前記Ａｇ電極と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子の周囲に配置するステップを更に有する、請求項１に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
【請求項３】
前記バリア層は、Ａｇ電極と接触するように成膜された酸化アルミニウムから構成された第１層と、前記第１層の上に成膜される酸化ケイ素から構成された第２層を含む、請求項１又は２に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
【請求項４】
基板上に配置されたＡｇ電極と、
前記Ａｇ電極全体を被服するように成膜された金属酸化膜により構成されるバリア層と、
前記バリア層の上に実装されたＬＥＤ素子と、
前記Ａｇ電極と前記ＬＥＤ素子とを電気的に接続するワイヤーと、を有し、
前記Ａｇ電極と前記ＬＥＤ素子と接続するために前記バリア層の一部が除去されている、
ことを特徴とするＬＥＤ光源。
【請求項５】
前記Ａｇ電極と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子の周囲に配置され、前記ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含む封止材を、更に有する請求項４に記載のＬＥＤ光源。
【請求項６】
前記バリア層は、Ａｇ電極と接触するように成膜された酸化アルミニウムから構成された第１層と、前記第１層の上に成膜される酸化ケイ素から構成された第２層を含む、請求項４又は５に記載のＬＥＤ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法に関し、特にＬＥＤからの発光の一部が蛍光体によって波長変換されるＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤチップが基板上にダイボンディングされ、ワイヤーでＬＥＤチップと電極が電気的に接続され、樹脂で周囲を封止されている。また、ＬＥＤ発光装置の内部リードやリフレクタには、銀メッキが施されている。しかし、樹脂を介してガス等が進入し、銀メッキが硫化して黒色化し、ＬＥＤ発光装置の光出力が低下するという問題があった。そこで、銀メッキの硫化を防止するための薄膜コートを用いるＬＥＤ発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、上述した従来のＬＥＤ発光装置１の概略断面図である。
【０００４】
ＬＥＤ発光装置１では、支持体１１に配置された内部リード１３ａの上には銀メッキ１４が施され、その上にＬＥＤチップ１５が実装されている。ＬＥＤチップ１５上の電極１５ａは導電性ワイヤー１８により内部リード１３ａと電気的に接続されている。支持体１１の凹部には内部リード１３ａの露出部及びＬＥＤチップ１５を覆うように、薄膜コート１６が形成されている。薄膜コート１６の上には、透明性樹脂１７が注入され、支持体１１の凹部を封止している。支持体１１の外部には、内部リード１３ａと繋がる外部リード１３ｂ及び表面実装用の外部端子１３ｃが配置されている。
【０００５】
また、薄膜コートを形成する物質は、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、変成シリコーン樹脂等の樹脂が用いられている。
【０００６】
しかしながら、ＬＥＤ発光装置１では、ＬＥＤチップ１５が直接内部リード１３ａ上に実装されており、ＬＥＤチップ１５と内部リード１３ａ上の銀メッキ１４との間には、薄膜コート１６は形成されていない。ＬＥＤチップ１５の点灯によってＬＥＤチップ１５が発熱すると、銀メッキ１４中の不純物が移動（マイグレーション）を起こしたり、光と熱による組成変化を起こしたりして、その表面を黒色化させてしまう。ＬＥＤチップ１５の下部の銀メッキ１４が黒色化すると、ＬＥＤチップ１５自体がほぼ透明に近いことから、反射効率の低下等によって、ＬＥＤ発光装置１全体の発光効率を低下させ、長期信頼性を確保できないという不具合があった。さらに、樹脂によって形成された薄膜コートでは、硫化ガス等の透過を完全には遮断することができず、銀メッキの黒色化を十分に防止することができないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１０５９１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点を解消することを可能としたＬＥＤ光源およびＬＥＤ光源の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、銀メッキ等の変色を抑えることによりＬＥＤ光源の長期信頼性を確保することを可能としたＬＥＤ光源、及びそのようなＬＥＤ光源の製造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】
【００１０】
本発明に係るＬＥＤ光源の製造方法では、基板上に配置されたＡｇ電極全体を被服するように金属酸化膜により構成されるバリア層を成膜し、バリア層上にＬＥＤ素子を実装し、Ａｇ電極とＬＥＤ素子と接続するためにバリア層の一部を除去し、バリア層が除去された部分を利用してＡｇ電極とＬＥＤ素子とを電気的に接続するステップを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ光源では、基板上に配置されたＡｇ電極と、Ａｇ電極全体を被服するように成膜された金属酸化膜により構成されるバリア層と、バリア層の上に実装されたＬＥＤ素子と、Ａｇ電極と前記ＬＥＤ素子とを電気的に接続するワイヤーを有し、Ａｇ電極とＬＥＤ素子と接続するためにバリア層の一部が除去されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ａｇ電極全体を被服した金属酸化膜から構成されるバリア層を有しているので、外部からの硫化ガス等の進入を防止することができるだけでなく、ＬＥＤ素子の発熱等によるＬＥＤ素子の下部のＡｇ電極の変成等をも防止することが可能となった。したがって、Ａｇ電極の黒色化を長期に渡って防止できることとなり、ＬＥＤ光源の高い発光効率を長期間維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のＬＥＤ発行装置１の概略断面図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ光源２０を示す概略断面図である。
【図３】ＬＥＤ光源２０の製造過程を説明する図である。
【図４】比較実験用のＬＥＤ光源６０の概略断面図である。
【図５】他の比較実験用のＬＥＤ光源７０の概略断面図である。
【図６】更に他の比較実験用のＬＥＤ光源８０の概略断面図である。
【図７】ＬＥＤ光源の硫化試験結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明に係るＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１５】
図２は、本発明に係るＬＥＤ光源２０を示す概略断面図である。
【００１６】
ＬＥＤ光源２０において、基板３０の上には、Ａｇ電極２４及び２５が配置され、Ａｇ電極２４及び２５は不図示の外部電極と接続されている。Ａｇ電極２４及び２５の上には、バリア層５０が配置されている。バリア層５０の上には、ＬＥＤ素子２１が実装され、ＬＥＤ素子２１のアノード２２とＡｇ電極２４はワイヤー２６によって電気的に接続され、ＬＥＤ素子２１のカソード２３とＡｇ電極２５はワイヤー２８によって電気的に接続されている。なお、ワイヤー２６とＡｇ電極２４、及びワイヤー２８とＡｇ電極２５とは、それぞれ接点２７及び２９においてワイヤーボンドされている。なお、Ａｇ電極２４及び２５は、金属電極をＡｇメッキしたものでも良い。
【００１７】
ＬＥＤ光源２０のパッケージ枠３１内には、ＬＥＤ素子２１の周囲を囲むように、蛍光体が均一に練り込まれた封止材４０が埋め込まれている。ＬＥＤ素子２１として青色光を発光する窒化物系化合物半導体を用い、封止材４０に含まれる蛍光体としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を用いた。封止材４０におけるＹＡＧ蛍光体の濃度は、約４．５ｗｔ％に設定した。封止材４０に含まれる蛍光体は、ＬＥＤ素子２１からの発光の一部を吸収し、波長変換して黄色光を発光する。これによって、ＬＥＤ光源２０では、ＬＥＤ素子２１からの青色光と、ＬＥＤ素子２１からの青色光によって蛍光体から発光する黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射する。なお、ＬＥＤ素子２１の発光光と封止材４０に含まれる蛍光体の組み合わせは上記の例に限定されるものではない。
【００１８】
封止材４０として、透明性のシリコーン樹脂を用いた。なお、封止材４０は、この樹脂に限定されるものではなく、例えば透明性のあるエポキシ樹脂等を利用することも可能である。
【００１９】
バリア層５０としては、酸化ケイ素膜をスパッタ法によって２０ｎｍに成膜したものを利用した。しかしながら、バリア層５０としては、これに限定されるものではなく、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜または、これら化合物の酸素の一部を他の元素に置き換えた化合物等のＬＥＤ素子２１からの特定の発光波長を有する出射光を十分に透過することが可能な金属酸化膜を利用することができる。特に、Ａｇ電極との密着性については酸化アルミニウム膜が優れており、硫化ガスの耐透過性については酸化ケイ素膜が優れている。したがって、バリア層５０を２層構造とし、Ａｇ電極に直接酸化アルミニウム膜を成膜して中間層とし、その上に酸化ケイ素膜を成膜すると、Ａｇ電極への密着性に優れ、且つＡｇ電極を黒色化させる硫化ガスの耐透過性に優れたより効果的なバリア層５０を設けることが可能となる。
【００２０】
図３は、ＬＥＤ光源２０の製造過程を説明する図である。
【００２１】
図３（ａ）は、基板３０上に、Ａｇ電極２４及び２５を固定した状況を示しており、図３（ｂ）は、次に、Ａｇ電極２４及び２５の上部に、酸化ケイ素から構成されるバリア層５０をスパッタ法により２０ｎｍに成膜した状態を示している。
【００２２】
図３（ｃ）は、次に、バリア層５０の上に、ＬＥＤ素子２１を実装した状態を示している。このように、ＬＥＤ素子２１は、バリア層５０によって完全に被服されたＡｇ電極上に実装されているので、ＬＥＤ素子２１の長期点灯動作等によって、ＬＥＤ素子２１の下部のＡｇ電極２４が変成等して、黒色化するのを効果的に防止することが可能となった。
【００２３】
図３（ｄ）は、次に、ＬＥＤ素子２１とＡｇ電極をワイヤーで接続するために、Ａｇ電極２４及び２５上の所定箇所５１及び５２のバリア層５０を除去した状況を示している。バリア層５０の所定箇所５１及び５２の除去には、３５５ｎｍ−６０μＪのレーザ光を用いたレーザ加工法を用いた。なお、バリア層５０の所定箇所５１及び５２の除去には、物理的にスクレーパ等によってバリア層５０を除去する機械加工法、マスクを蒸着させてマスクが蒸着された部分以外を除去するフォトリソグラフィー法等を利用することも可能である。
【００２４】
図３（ｅ）は、次に、ＬＥＤ素子２１のアノード及びカソードとＡｇ電極２４及び２５とを、図３（ｄ）においてバリア層５０を除去した箇所５１及び５２でワイヤーボンドした状況を示している。
【００２５】
図３（ｅ）の状況の後、パッケージ枠３１を設け、パッケージ枠３１の内側に、ＬＥＤ素子２１の周囲を囲むように、蛍光体が均一に練り込まれた封止材４０を充填して硬化させて、図２に示したＬＥＤ光源２０が完成する。
【００２６】
図４は、比較実験用のＬＥＤ光源６０の概略断面図である。
【００２７】
ＬＥＤ光源６０では、Ａｇ電極２４及び２５全体を被服するようにバリア層５０を設けるのではなく、Ａｇ電極２４及び２５とＬＥＤ素子２１とをワイヤーボンドした後に、ＬＥＤ素子２１、Ａｇ電極２４及び２５の上からバリア層６１を成膜した。バリア層６１は、バリア層５０と同様に、酸化ケイ素膜をスパッタ法により２０ｎｍの膜厚に成膜したものである。ＬＥＤ光源６０の他の構成は、ＬＥＤ光源２０と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
図５は、他の比較実験用のＬＥＤ光源７０の概略断面図である。
【００２９】
ＬＥＤ光源７０では、バリア層５０を設けていない以外は、ＬＥＤ光源２０と同様である。
【００３０】
図６は、更に他の比較実験用のＬＥＤ光源８０の概略断面図である。
【００３１】
ＬＥＤ光源８０では、金属酸化膜によるバリア層に代わり、変成シリコーン樹脂による薄膜８１を設けている。薄膜８１は、スプレー法によって変成シリコーンが５μｍ厚になるように成膜したものである。ＬＥＤ光源８０の他の構成は、ＬＥＤ光源２０と同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図７は、ＬＥＤ光源の硫化試験結果の一例を示す図である。
【００３３】
硫化試験では、Ｈ2Ｓが２５０ｐｐｍ、湿度１００％、温度２５℃の環境に、ＬＥＤ光源を配置し、連続点灯させた場合の、輝度を測定した。図７は、硫化試験結果を示したもので、横軸は保存時間（時間）を示し、縦軸はＬＥＤ光源の初期の輝度を１００％とした場合の輝度（％）を示している。
【００３４】
図７において、直線９０は図２に示した本発明に係るＬＥＤ光源２０のデータを示し、点線９１は図６に示した比較実験用のＬＥＤ光源８０のデータを示し、点線９２は図４に示した比較実験用のＬＥＤ光源６０のデータを示し、２点鎖線９３は図５に示した比較実験用のＬＥＤ光源７０のデータを示している。
【００３５】
バリア層５０を有しないＬＥＤ光源７０（二点鎖線９３参照）では、約５０時間経過時に、輝度が当初の３０％まで低下してしまう。これは、硫化ガスがＬＥＤ光源７０内に浸透し、Ａｇ電極２４及び２５を黒色化させてしまうことが大きな原因であると考えられる。これに対して、本発明に係るＬＥＤ光源２０（直線９０参照）では、約５０時間経過時でも、輝度は当初の約８５％と、ＬＥＤ光源７０とは大きな輝度の差を有している。
【００３６】
バリア層６１を有しているＬＥＤ光源６０（点線９２参照）では、約５０時間経過時に、輝度が当初の約５５％まで低下してしまう。これは、バリア層６１が、Ａｇ電極２４の全体を被服していないことから、ＬＥＤ素子２１の連続点灯による発熱等によって、ＬＥＤ素子２１の下部のＡｇ電極２４が変成し、黒色化等してしまうことが大きな原因であると考えられる。これに対して、本発明に係るＬＥＤ光源２０（直線９０参照）では、約５０時間経過時でも、輝度は当初の約８５％と、ＬＥＤ光源６０とは大きな輝度の差を有している。さらに、約２００時間経過時でも、本発明に係るＬＥＤ光源２０では、以前当初の輝度の７０％以上を維持しているのに対し、ＬＥＤ光源６０では、約２００時間経過時には輝度は、当初の３０％程度まで低下しており、本発明に係るＬＥＤ光源２０とＬＥＤ光源６０との間には、大きな長期信頼性に関する差異が存在することが理解できる。
【００３７】
変成シリコーンによる薄膜８１を有するＬＥＤ光源８０（点線９１参照）では、約５０時間経過時に、輝度が当初の約７０％まで低下してしまう。これは、薄膜８１が、金属酸化膜でないことから、硫化ガスを十分に遮断することができず、Ａｇ電極２４が黒色化等してしまうことが大きな原因であると考えられる。これに対して、本発明に係るＬＥＤ光源２０（直線９０参照）では、約５０時間経過時でも、輝度は当初の約８５％と、ＬＥＤ光源８０とは輝度の差を有している。さらに、約２００時間経過時でも、本発明に係るＬＥＤ光源２０では、以前当初の輝度の７０％以上を維持しているのに対し、ＬＥＤ光源８０では、約２００時間経過時には輝度は、当初の約４０％程度まで低下しており、本発明に係るＬＥＤ光源２０とＬＥＤ光源８０との間には、大きな長期信頼性に関する差異が存在することが理解できる。
【００３８】
図７に示したように、Ａｇ電極全体を金属酸化膜から構成されるバリア層５０で被服するようにしたので、外部からの硫化ガスの進入を防止することができるだけでなく、ＬＥＤ素子２１の発熱等によるＬＥＤ素子２１の下部の変成等をも防止することができるので、ＬＥＤ光源のＡｇ電極の黒色化を防止して、長期に渡って良好な輝度を維持することが可能となった。
【００３９】
上述したＬＥＤ光源２０（図２参照）で、基板３０上にＡｇ電極２４，２５、バリア層５０、ＬＥＤ素子２１、蛍光体が練り込まれた封止材４０とを備えた構成を示したが、本発明の構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、同一基板上に、Ａｇ電極、Ａｇ電極を被服するバリア層、異なる発光色を発するＬＥＤ素子（例えばＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子）とを有し、これら部材を蛍光体を含まない封止材で覆った構成に、本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
２０    ＬＥＤ光源
２１    ＬＥＤ素子
２４、２５    Ａｇ電極
３０    基板
４０    封止材
５０    バリア層
【図１】
2010239043.tif 000003
【図２】
2010239043.tif 000004
【図３】
2010239043.tif 000005
【図４】
2010239043.tif 000006
【図５】
2010239043.tif 000007
【図６】
2010239043.tif 000008
【図７】
2010239043.tif 000009