(57)【要約】【課題】簡単な構成で、より実質的な静電耐圧の高いＬＥＤ光源を提供すること。【解決手段】本発明は、本発明は、ＧａＮ系ＬＥＤの電極と基板上の配線パタンとがバンプによってフリップチップ実装されたＬＥＤ光源であって、ＬＥＤ表面に導電性コートが配置され、導電性コートとＬＥＤの両電極が接触しているという構成により、簡単な構成で、より実質的に静電耐圧の高いＬＥＤ光源を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ系ＬＥＤチップの電極と基板上の配線パタンとがバンプによってフリップチップ実装されたＬＥＤ光源であって、
前記ＬＥＤチップ表面に導電性コートが配置され、当該導電性コートは、前記ＬＥＤチップの両電極を接続するように配される、ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記導電性コートの表面抵抗率は、１０６〜１０１２Ω／□である、請求項１記載のＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップは、複数備えられており、
個々の前記ＬＥＤチップについて前記導電性コート加工が施され、他の個々前記ＬＥＤチップ同士の導電性コートは接触していない、請求項１から２記載のＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記導電性コートは、樹脂に導電性粒子を混入して構成される、請求項１から３の何れか一つに記載のＬＥＤ光源。
【請求項５】
前記導電性コートは、ＬＥＤチップの発光面の側面の全周に接触して配置され、樹脂面の前記基板からの高さは５μｍ以上である、請求項４記載のＬＥＤ光源。
【請求項６】
前記導電性粒子は、カーボン粒子である、請求項４または５記載のＬＥＤ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電耐圧の高いＬＥＤ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系ＬＥＤは、ＧａＡｓ系のＬＥＤと比較して静電気に対する耐圧が低く、従来から多くの耐圧向上に関する検討が行われてきた。従来のＬＥＤ光源（半導体発光装置）としては、高絶縁性の基板の表面に形成された正負の電極と半導体発光素子の正負の電極とをそれぞれ接続して構成された半導体発光装置において、基板内部に注入材注入部が形成され、その注入材注入部に所定の電気特性を有する注入材が注入され、正負の電極間が、注入材を介して接続されているものがあった（例えば、特許文献１）。図７は、特許文献１に記載された従来のＬＥＤ光源を示すものである。
【０００３】
図７において、発光素子は１、基板は３、貫通孔は７、注入材は８、電極パタンは４、５で示される。
【特許文献１】特開２００３−３３２６２６号公報（請求項１、図１を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤ１個あたりの光量は少なく、特に照明などの用途に使用するには、多数のＬＥＤを使用する必要がある。このため、ＬＥＤ数が多くなるとＬＥＤ１個ごとに基板に孔を開けることは、基板加工プロセスが複雑になるため好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、基板上に孔を設けずに簡単な構成で、より実質的な静電耐圧の高いＬＥＤ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ光源は、ＧａＮ系ＬＥＤチップの電極と基板上の配線パタンとがバンプによってフリップチップ実装されたＬＥＤ光源であって、前記ＬＥＤチップ表面に導電性コートが配置され、当該導電性コートは、前記ＬＥＤチップの両電極を接続するように配される。
【０００７】
好適な実施形態において、前記導電性コートの表面抵抗率は、１０６〜１０１２Ω／□である。
【０００８】
好適な実施形態において、前記ＬＥＤチップは、複数備えられており、個々の前記ＬＥＤチップについて前記導電性コート加工が施され、他の個々前記ＬＥＤチップ同士の導電性コートは接触していない。
【０００９】
好適な実施形態において、前記導電性コートは、樹脂に導電性粒子を混入して構成される。
【００１０】
好適な実施形態において、前記導電性コートは、ＬＥＤチップの発光面の側面の全周に接触して配置され、樹脂面の前記基板からの高さは５μｍ以上である。
【００１１】
好適な実施形態において、前記導電性粒子は、カーボン粒子である。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明は、ＧａＮ系ＬＥＤの電極と基板上の配線パタンとがバンプによってフリップチップ実装されたＬＥＤ光源であって、前記ＬＥＤチップ表面に導電性コートが配置され、当該導電性コートは、前記ＬＥＤチップの両電極を接続するように配されるという構成により、簡単な構成で、より実質的に静電耐圧の高いＬＥＤ光源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤ光源のＬＥＤ部分の断面図を示すものである。図１において、ＬＥＤ１０１はＧａＮ系ＬＥＤであり、発光中心波長が３５０〜５５０ｎｍのＬＥＤである。ＬＥＤチップの大きさは、約０．３〜２ｍｍ角である。約３〜４Ｖで定格の光出力をする。ＬＥＤの定格電流は、発光面の面積に比例し、０．３ｍｍ角あたり１０〜６０ｍＡの電流のものが適当である。本実施の形態のＬＥＤ１０１は、発光中心波長が４７０ｎｍ、チップの大きさは、０．３ｍｍ角、定格は、３．６Ｖで２０ｍＡであるものを用いた。
【００１５】
１０２はバンプであり、基板１０３上にある配線パタン１０４、１０５とＬＥＤ１０１の各電極とを接続している。基板１０３は、放熱性の高い材料を主材料としており、たとえば、アルミニウム、セラミック、銅などから選択される。なお、本実施の形態の場合は、アルミニウムを主成分としたコンポジット基板を選択した。
【００１６】
バンプ１０２は１つの電極に対して複数の場合もある。本実施の形態の場合は、両電極合計で３個のバンプの場合を選択した。ＬＥＤ１０１を覆うように、導電性コート７０１が施してある。導電性コート７０１は、透光性で、樹脂中に導電性物質を溶かしたものであり、表面抵抗率１０６〜１０１２Ω／□、厚さ０．１〜１０μｍである。本実施の形態では、表面抵抗率１０９Ω程度、厚さ１μｍのものを用いた。ここで、「表面抵抗率（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）」は、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に正式に採用されている用語でシート抵抗（Ｓｈｅｅｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）と呼ばれることもあり、試料の単位表面積当たりの抵抗を表す。表面抵抗率の単位は「Ω」であり、単なる抵抗と区別するため「Ω／□」と便宜上記載している。また導電性コート７０１は、ＬＥＤ１０１の両電極を接続するように、バンプに接続された配線パターン１０４に配されている。
【００１７】
図２は、このＬＥＤ光源の概観を示したものである。アルミニウム、セラミック、銅などの熱伝導率の高い材料を主成分とした基板１０３上に、上記ＬＥＤ１０１が、フリップチップでバンプを介して直接実装されている。ここで、直接実装とは、基板上の配線パタンとＬＥＤがバンプを介して実装されている状態のことを示す。基板上には、図１に示すＬＥＤ光源が３２個直列でかつ２並列構成されており、合計６４個のＬＥＤ１０１で構成されている。ＬＥＤが実装されている範囲は２０ｍｍ角である。またこの部分の基板面積あたりの実装密度は、１６個／ｃｍ２である。また、発光部の基板面積あたりの電力は、約１．２Ｗ／ｃｍ２である。なお、前記実装密度は、１〜１００個／ｃｍ２程度が用いられる。また、前記基板面積あたりの電力は、０．１〜１０Ｗ／ｃｍ２程度が用いられる。基板１０３は、大きさが約２４×約２９ｍｍであり、厚みが約１ｍｍである。厚みのほとんどはアルミニウムでできている。基板上には、給電用の電極端子３０１がＬＥＤ実装面と同一面にあり、端子に電圧を印加することでＬＥＤが点灯するようになっている。端子は２並列のため４個ある。３２直列してあるＬＥＤのそれぞれについてすべて図１に示す加工が施されている。また、図には示さないが、基板２０１上の配線パタンは、ＬＥＤと接続される部分と端子２０２の部分以外の表面は、絶縁層で覆われており、外部からの静電気が基板のパタン上に印加されないようになっている。
【００１８】
このようにして、構成されたＬＥＤ光源の静電破壊試験の内容を以下に説明する。この試験は、静電破壊試験の規格で決められているヒューマンボディーモデル（ＨＢＭ：人体帯電モデル）の方法に基づいて行った。以下この実験方法について説明する。
【００１９】
図３に試験装置の回路図を示す。図中の直流電源４０１の電圧を変化させ、スイッチ４０２を操作し、２つの端子間を１秒おきに３回往復させる。スイッチをＣｈａｒｇｅ側にすると、電源４０１の電荷がコンデンサにチャージされ、スイッチ４０２をＤｉｓｃｈａｒｇｅ側にするとコンデンサに蓄えられた電荷が抵抗を通って、接続端子間４０３に接されたＬＥＤ光源に電荷が印加される。
【００２０】
図２のＬＥＤ光源の２並列のうちの１つの端子３０１と、図３の端子４０３を接続し、静電気破壊試験を行った。チェックの方法は、３２個の直列に接続されたＬＥＤに定格２０ｍＡに対して、１ｍＡの電流を流し、点灯しないＬＥＤ素子があった場合は、ＬＥＤ素子が破損したものとして判断した。直流電源４０１の電圧を徐々に高くして、上記実験を繰り返し、ＬＥＤ素子が１つも破損しない最大の電圧（電源４０１の電圧）を、ＬＥＤ光源の静電耐圧とした。静電気を模擬した電圧を印加した。その後、ＬＥＤの損傷状況をチェックした。
【００２１】
その結果、電圧の印加する方向が順方向の場合、耐圧は４ｋＶ以上、逆方向が２ｋＶ以上となることがわかった。ここで、本実施の形態のＬＥＤ光源は、一般照明など多様な用途に使用されることを考慮し、必要な耐圧は約１ｋＶと考え検討を進めた。この結果より、十分な耐圧を持つ。
【００２２】
ここで、導電性コートの塗布位置を変化させて、耐圧向上の効果を確かめた。図４に示すように、バンプ間に塗布し、両電極間に接触するようにした場合についても、効果を得ることが出来た。ただし、図５に示すように一方の電極にのみ接触するように上記導電性コート７０１を施した場合は、耐圧向上の効果を得ることが出来なかった。この結果より、ＬＥＤ１０１の両電極間に電気的に接触するように導電性コートを施した場合は、耐圧向上の効果を得ることが出来ることがわかった。
【００２３】
なお、本実施の形態において、注意すべき点は、ＬＥＤ個々について加工を行うという点である。本実施の形態のようにＬＥＤがある程度密集して配置されている場合、隣に配置されているＬＥＤともある程度の抵抗値をもって接触してしまうので、ＬＥＤが均一に発光しなくなる不具合が発生するためである。
【００２４】
これに対して、対策を施していないＬＥＤ素子の耐圧を測定した。図には示さないが図１に示す本実施の形態のＬＥＤ光源から導電性コート７０１を抜いたものを同様に静電破壊試験したところ、順方向が４ｋＶ以上、逆方向が約６００Ｖとなり、静電耐圧の要求を満たさない。
【００２５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤ光源を示すものである。図１と同様の構成で、図１の導電性コート７０１の材料と配置とが異なっている。実施の形態１で用いる導電性コート８０１は、導電性粒子であるＣ（カーボン、炭素）粒子を含んだもので、シリコーン樹脂中に粒径１〜１００μｍのＣ粒子を１〜７０ｗｔ％混入したものである。本実施の形態の樹脂８０１は、粒径中心が１０μｍで２０ｗｔ％混入したものを用いた。この樹脂８０１は、黒色で、Ｃの混入割合が高くなると透光性が低下していくので、用途や必要に応じて混入割合を調整する。
【００２６】
このような導電性コート８０１は、フリップチップ実装されたＬＥＤチップの発光面の側面の全周に接触して配置され、基板１０３からの樹脂面の高さは基板面から５μｍ以上であり、上限はチップの上表面の高さである。また、導電性コート８０１は、ＬＥＤ１０１の両側の電極ともに電気的に接触している構成をなっている。本実施の形態の場合は、上限のＬＥＤチップ上表面に近い高さのものを用いた。
【００２７】
このＬＥＤ光源を実施の形態１と同様に静電耐圧試験すると、順方向４ｋＶ、逆方向が３ｋＶとなり静電耐圧が向上することがわかった。
【００２８】
なお、本実施の形態の導電性コート８０１は透光性が低いので、本実施の形態に示すように、ＬＥＤの発光面の側面（発光面の法線方向に垂直な面）の全周に接触して配置されることが好ましい。なぜならば、ＬＥＤと基板との間に設置した場合は、発光面の下面から出た光を吸収してしまい、基板で反射して発光面の上面へ出る光が出なくなる分、光出力効率が低下するためである。なお、発光面の側面から放射される光量は、発光面の上下面から放出される光量に比べてかなり少ないので、導電性コート８０１を発光面の側面の全周に接触させても光量が大きく減ることはない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のＬＥＤ光源は、静電耐圧が高いＬＥＤ光源を簡単な構成でえることが出来るので、一般照明などの光源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源のＬＥＤ部分の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源の概略図
【図３】静電破壊装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態１における他のＬＥＤ光源のＬＥＤ部分の断面図
【図５】本発明の実施の形態１の比較例のＬＥＤ光源のＬＥＤ部分の断面図
【図６】本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ光源のＬＥＤ部分の断面図
【図７】従来のＬＥＤ光源の断面を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１０１    ＬＥＤ
１０２    バンプ
１０３    基板
１０４，１０５    電極
３０１    電極端子
４０１    直流電源
４０２    スイッチ
４０３    端子
７０１，８０１    導電性コート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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