(57)【要約】【課題】配線パターンの一部である給電端子層に金（Ａｕ）を用いることにより、高コストを抑制し、信頼性の高い発光装置及び照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、少なくとも表面側が絶縁性を有する基板２と、この基板２の表面側に形成され、給電導体層３１と、金又は金を主体とする合金からなる給電端子層３２とを有し、これら給電導体層３１と給電端子層３２との相互の一部が積層されて電気的に接続された配線パターン３と、この配線パターン３に電気的に接続されて前記基板２に実装された発光素子４とを備える発光装置１である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面側が絶縁性を有する基板と；
この基板の表面側に形成され、給電導体層と、金又は金を主体とする合金からなる給電端子層とを有し、これら給電導体層と給電端子層との相互の一部が積層されて電気的に接続された配線パターンと；
この配線パターンに電気的に接続されて前記基板に実装された発光素子と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記給電導体層と給電端子層との相互の積層は、給電端子層が給電導体層に対し、下側であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記給電導体層と給電端子層とを有する配線パターンは、スクリーン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又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記給電端子層には、弾性的接触圧力によって電気的接続手段が接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項５】
装置本体と；
装置本体に配設された請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、照明装置の光源としてＬＥＤが用いられるようになってきている。この光源は、基板に銅箔等の配線パターンを形成して多数のＬＥＤのベアチップを実装し、各ＬＥＤチップをボンディングワイヤで接続するとともに、配線パターンに電気的に接続して発光装置として構成するものである。このような発光装置においては、一般的には、ＬＥＤに電気的に接続される配線パターンの給電端子層に給電コネクタがはんだ付けされて電力が供給されるようになっている。
【０００３】
一方、発光装置の高出力化が求められてきており、この高出力化を実現するには、ＬＥＤに供給する電流を大きなものとする必要がある。しかし、供給する電流を大きなものとすると、ＬＥＤの温度が上昇し、高温下で動作するようになるため、それに従い基板の温度も上昇し、ＬＥＤの点灯、消灯のヒートサイクルで基板の熱膨張、収縮の差が大きくなる。このため、給電コネクタのはんだ部分に応力がかかりクラックが生じて信頼性が低下する虞がある。
【０００４】
そこで、いわゆる接圧式の給電コネクタを給電端子層に接続するようにして、はんだを用いない方法が行われる。この場合、給電端子層に給電コネクタのコンタクト部材が弾性的接触圧力よって接触するようになる。したがって、この接点部の接点機能の信頼性を維持するため、給電端子層を含めた配線パターンの全表面に導電性、耐腐食性に優れた金（Ａｕ）をめっき処理することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９８９７９４号公報（段落［０１６９］から［０１７１］、図１４））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、金（Ａｕ)は材料として高価であり、配線パターンの全表面に金（Ａｕ）を用いることは高コストを招くこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、配線パターンの一部である給電端子層に金（Ａｕ）を用いることにより、高コストを抑制し、信頼性の高い発光装置及び照明装置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】
【０００８】
本発明の発光装置は、少なくとも表面側が絶縁性を有する基板を備えている。この基板の表面側には、給電導体層と給電端子層とを有する配線パターンが形成されている。給電端子層は、金又は金を主体とする合金からなり、この給電端子層と給電導体層との相互の一部が積層されて電気的に接続されている。発光素子は、配線パターンに電気的に接続されて前記基板に実装されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高コストを抑制し、信頼性の高い発光装置及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。
【図２】同発光装置の基板における給電端子層、給電導体層のパターンを示す平面図である。
【図３】図２中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す模式的断面図である。
【図４】同発光装置を一部切欠いた状態で示す平面図である。
【図５】同発光装置の取付部材を示す斜視図である。
【図６】同発光装置を取付部材に取付けた状態を示す平面図である。
【図７】図６中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す断面図である。
【図８】同発光装置の電気的接続手段を示す正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態（実施例１）に係る発光装置を示し、図３に相当する模式的断面図である。
【図１０】同（実施例２）を示す模式的断面図である。
【図１１】同（実施例３）を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る発光装置について図１乃至図７を参照して説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００１２】
図１及び図４に代表して示すように、発光装置１は、基板２と、この基板２の表面側に形成された配線パターン３と、同じく基板２の表面側に実装された複数の発光素子４とを備えている。
【００１３】
基板２は、絶縁性を有し、白色系の酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス材料から形成されている。基板２は、略四角形状に形成されており、各角部は、Ｒ形状をなしている。
【００１４】
図２に示すように、基板２の表面上には、配線パターン３が形成されており、この配線パターン３は、給電導体層３１及び給電端子層３２から構成されている。また、給電導体層３１は、正極側給電導体層３１ａ及び負極側給電導体層３１ｂから構成されており、給電端子層３２は、正極側給電端子層３２ａ及び負極側給電端子層３２ｂから構成されている。
【００１５】
正極側給電導体層３１ａ及び負極側給電導体層３１ｂは、図示上、上下方向に所定の間隔を空けて平行に、対をなして形成されている。正極側給電端子層３２ａ及び負極側給電端子層３２ｂは、それぞれ正極側給電導体層３１ａ及び負極側給電導体層３１ｂの中間部から、これらと直交する方向に外側に向かって略Ｔ字状に延出して形成されている。また、正極側給電端子層３２ａと負極側給電端子層３２ｂとは、１８０度点対称的位置に配置されている。
【００１６】
図３に示すように、基板２上には、給電導体層３１及び給電端子層３２が形成されている。給電端子層３２は、金（Ａｕ）又は金（Ａｕ）を主体とする合金からなり、給電導体層３１は、銀（Ａｇ）からなっている。また、給電導体層３１は、その表面がガラスペースト等の保護層３３によって被覆されている。この保護層３３は、主として給電導体層３１の銀（Ａｇ）が空気中で硫化されるのを防止する機能を有している。
【００１７】
給電端子層３２が基板２上に形成され、その端部側の一部に給電導体層３１が上から積層されて形成されている。この給電端子層３２と給電導体層３１との重層部Ｄによって、給電端子層３２と給電導体層３１とは電気的に接続されるようになっている。
【００１８】
各厚さ寸法は、給電導体層３１の銀（Ａｇ）が１０μｍ、給電端子層３２の金（Ａｕ）が０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは、０．５μｍ〜２μｍに形成される。
【００１９】
これら給電導体層３１及び給電端子層３２は、スクリーン印刷によって形成されている。まず、給電端子層３２が基板２に印刷され、次いで、給電導体層３１が印刷される。また、その上に保護層３３が印刷され、焼成して形成される。なお、焼成工程は、各印刷工程ごとに行うようにしてもよい。
【００２０】
この給電導体層３１及び給電端子層３２をスクリーン印刷で形成することにより、めっき処理で形成するよりも、その形成が安価で容易となる。また、金（Ａｕ）は、導電性、耐腐食性に優れているので、給電端子層３２が金（Ａｕ）によって形成されることは有効である。
【００２１】
なお、給電導体層３１と給電端子層３２との相互の積層部分、すなわち、重層部Ｄは、給電端子層３２の金（Ａｕ）が給電導体層３１の銀（Ａｇ）に対し、下側であることが好ましい。逆の場合は、給電端子層３２の金（Ａｕ）が重層部Ｄにおいて、給電導体層３１の銀（Ａｇ）から剥離しやすい現象が生じる。
【００２２】
また、重層部Ｄの面積は、０．０５ｍｍ２以上に設定するのが好ましい。０．０５ｍｍ２未満であると、積層面積が少ないがゆえに重層部Ｄにおいて、給電導体層３１の銀（Ａｇ）が剥離しやすくなる。さらに、重層部Ｄにおいて、電気抵抗が大きくなり、発熱しやすい傾向となる。本実施形態では、重層部Ｄの面積は、０．５ｍｍ２に設定している。
【００２３】
基板２の表面上には、複数の発光素子４が実装されている。発光素子４は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。
図１及び図４に示すように、これら複数の発光素子４は、マトリクス状に並べられて複数の列、例えば、６列の発光素子列を形成している。
【００２４】
ＬＥＤのベアチップは、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されており、発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて略直方体形状に形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、上面側に設けられており、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極とで構成されている。これら、電極は、ボンディングワイヤ４１により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４１は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。
【００２５】
具体的には、個々の発光素子列において、その列が延びる方向に隣接された発光素子４の異極の電極同士、つまり、隣接された発光素子４の内で一方の発光素子４のプラス側電極と、隣接された発光素子４の内で他方の発光素子４のマイナス側電極とがボンディングワイヤ４１で順次接続されている。これによって、個々の発光素子列を構成する複数の発光素子４は電気的に直列に接続される。したがって、複数の発光素子４は通電状態で一斉に発光される。
【００２６】
さらに、個々の発光素子列において、特定の発光素子、すなわち、列の端に配置された発光素子４ａの電極は、正極側給電導体層３１ａ又は負極側給電導体層３１ｂにボンディングワイヤ４１で接続されている。したがって、前記各発光素子列は電気的には並列に設けられていて、給電端子層３２から正極側給電導体層３１ａ及び負極側給電導体層３１ｂを通じて給電されるようになっている。そのため、各発光素子列の内のいずれか一列がボンディング不良等に起因して発光できなくなることがあっても発光装置１全体の発光が停止することはない。
【００２７】
基板２の表面上には、枠部材２１が設けられている。この枠部材２１は、略四角形状に塗布され、内周面で囲まれた枠部材２１の内側に、各発光素子４が配設されている。つまり、発光素子４の実装領域は、枠部材２１によって囲まれた状態となっている。
【００２８】
枠部材２１の内側には、封止部材２２が充填されて基板２上に設けられている。封止部材２２は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、発光素子４の実装領域を封止している。
【００２９】
また、封止部材２２は、蛍光体を適量含有している。蛍光体は、発光素子４が発する光で励起されて、発光素子４が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子４が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。封止部材２２は、未硬化の状態で枠部材２１の内側に所定量注入された後に加熱硬化させて設けられている。
【００３０】
上記のように構成された基板２は、図５に示す取付部材５に取付けられる。取付部材５は、熱伝導が良好なアルミニウム材料等から形成されており、四角形状をなして中央部に基板２が載置される凹部５１が形成されている。また、取付部材５の角部には、この取付部材５を照明装置の本体等に固定するために用いられるねじ貫通孔が形成されている。なお、この取付部材５は、ヒートシンク、装置の本体、ケースあるいはカバー等と称されるものであってもよい。要は、基板２が取付けられる部材を意味している。
【００３１】
図６及び図７に示すように、基板２は、取付部材５の凹部５１をガイドとして位置決めされて配置され、裏面側が凹部５１の底面に密着するように取付けられている。すなわち、電気的接続手段６によって、基板２の表面側から取付部材５側へ向かう方向の弾性的接触圧力が付与されて取付けられている。
【００３２】
電気的接続手段６は、図８の参照を加えて示すように、接圧式の給電コネクタであり、給電端子層４に電気的に接続されて、基板２に対し略対角線上に一対配設されている。給電コネクタは、光の吸収性の少ない白色の合成樹脂製のケース６１と、このケース６１内に配設された先端側に湾曲状の接触部を有するコンタクト部材６２とを備えている。コンタクト部材６２は、弾性を有し、りん青銅やコルソン系合金によって形成されており、表面に金（Ａｕ）めっきが施されている。このコンタクト部材６２と接触する前記給電端子層４は、金（Ａｕ）がスクリーン印刷されており、これにより、異種金属接触腐食を防止することが可能となる。
【００３３】
この給電コネクタは、基板２の表面側からねじ等の固定手段によって取付部材５の凹部５１に固定されるようになっている。これによって、コンタクト部材６２の基板２の表面側から取付部材５側（基板２の裏面側）へ向かう方向の弾性的接触圧力が給電端子層３２に加わり、コンタクト部材６２が給電端子層３２に電気的に接続される。
【００３４】
この給電コネクタの電気的接続とともに、基板２に弾性的押圧力が加わり、基板２が取付部材５に保持される。したがって、電気的接続手段６は、給電端子層４との電気的接続と同時に、基板２の取付部材５への保持を行う機能を有している。因みに、コンタクト部材６２の弾性的接触圧力（弾性荷重）は、２００〜３００ｇに設定されている。
【００３５】
なお、基板２の取付部材５への保持を別個に他の手段を用いて行う場合には、コンタクト部材６２の弾性的接触圧力（弾性荷重）は、７０ｇ〜２００ｇに設定するのが適切である。
【００３６】
上記構成の発光装置１に点灯回路により電力が供給されると、一方の電気的接続手段６から正極側給電端子層３２ａ、正極側給電導体層３１ａからボンディングワイヤ４１、発光素子４、負極側給電導体層３１ｂ、負極側給電端子層３２ｂから他方の電気的接続手段６へと通電され、封止部材２２で覆われた各発光素子４が一斉に発光されて、発光装置１は白色の光を出射する面状光源として使用される。
【００３７】
この点灯中において、各発光素子４が発した熱は、主として基板２の裏面側から取付部材５に伝導されて放熱される。また、発光装置１の点灯中、発光素子４が放射した光のうちで基板２側に向かった光は、白色系の基板２の表面や反射率の高い銀（Ａｇ）によって形成された給電導体層３１の表層で主として光の利用方向に反射される。
【００３８】
また、給電端子層３２は、導電性、耐食性に優れた金（Ａｕ）によって形成されているので、長期間の使用においても、給電端子層３２とコンタクト部材６２との接点部の接点機能の低下を抑制でき信頼性が確保できる。
【００３９】
さらに、金（Ａｕ）は、配線パターン３の全面ではなく、給電端子層３２の部分的な形成なので、高コストになるのを回避できる。同時に、給電導体層３１の表層は、反射率の高い銀（Ａｇ）が表出しているので反射効率を低下させてしまうことを防ぐことができる。
【００４０】
ここで、給電端子層３２とは、少なくともコンタクト部材６２との接触部を含む層を意味している。要するに、電源側と電気的に接続される部位を含む層である。したがって、本実施形態においては、コンタクト部材６２との接触部を含み、この接触部から所定領域延設された部分、具体的には、接触部から給電導体層３１との相互の重層部Ｄの部位までを意味している。
【００４１】
また、給電導体層３１と給電端子層３２との相互の積層部分（重層部Ｄ）は、給電端子層３２の金（Ａｕ）が給電導体層３１の銀（Ａｇ）に対し、下側であるため給電端子層３２の金（Ａｕ）の剥離を抑制することができる。加えて、給電端子層３の接点機能の低下を抑制することができる。仮に、給電端子層３２が給電導体層３１の上側であると、重層部Ｄの部分であって、給電端子層３２における給電導体層３１との境目に段差が生じる。このため、コンタクト部材６２からの弾性的接触圧力等の応力や負荷を受けやすい給電端子層３２がその段差の部位で例えば、亀裂等の劣化を生じ、接点機能が低下する虞がある。
さらにまた、給電導体層３１及び給電端子層３２は、スクリーン印刷で形成されているので、その形成が安価で容易となる。
【００４２】
以上のように本実施形態によれば、配線パターン３の一部である給電端子層３２に金（Ａｕ）を用いることにより、高コストを抑制し、信頼性の高い発光装置１を提供することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置について図９乃至図１０を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。本実施形態では、第１の実施形態に加え、ニッケル（Ｎｉ）層３４を形成したものである。この形成は、各層の形成と同様にスクリーン印刷によって行われる。
【００４４】
（実施例１）図９に示すように、本実施例では、給電端子層３２の下に下地層としてニッケル（Ｎｉ）層３４を形成したものである。これにより、給電端子層３２の金（Ａｕ）層が基板２の表面から剥離するのを抑制することができる。
【００４５】
（実施例２）図１０に示すように、本実施例では、給電端子層３２と給電導体層３１との重層部Ｄにニッケル（Ｎｉ）層３４を介在するように形成したものである。したがって、給電端子層３２の金（Ａｕ）層の上にニッケル（Ｎｉ）層３４が積層され、その上に給電導体層３１の銀（Ａｇ）層が積層されて重層部Ｄが形成される。これにより、給電導体層３１の銀（Ａｇ）層が給電端子層３２の金（Ａｕ）層から剥離しにくくなる。
【００４６】
（実施例２）図１１に示すように、本実施例では、給電端子層３２の下にニッケル（Ｎｉ）層３４を形成し、さらに、給電端子層３２の金（Ａｕ）層の上にニッケル（Ｎｉ）層３４を積層し、給電端子層３２と給電導体層３１との重層部Ｄにニッケル（Ｎｉ）層３４を介在させたものである。
【００４７】
したがって、給電端子層３２の金（Ａｕ）層が基板２の表面から剥離するのを抑制することができるとともに、給電導体層３１の銀（Ａｇ）層が給電端子層３２の金（Ａｕ）層から剥離するのを抑制することができる。
【００４８】
次に、本発明の実施形態に係る照明装置について説明する。図示は省略するが、上記各実施形態の発光装置１は、道路灯や車両用の照明装置、ＬＥＤランプとしての光源や屋内又は屋外で使用される各種照明器具、ディスプレイ装置等の装置本体に組込んで照明装置として構成できる。
この照明装置によれば、上記発光装置１が奏する効果を有する照明装置を提供することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、基板としては、アルミニウム等のべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用してもよい。
また、発光素子は、ＬＥＤ等の固体発光素子を適用できる。さらに、発光素子の実装個数には特段制限はない。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・発光装置、２・・・基板、３・・・配線パターン、
４・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、６・・・電気的接続手段（接圧式の給電コネクタ）、３１・・・給電導体層、３２・・・給電端子層、Ｄ・・・重層部
【図１】
2012015226.tif 000003
【図２】
2012015226.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2012015226.tif 000011
【図１０】
2012015226.tif 000012
【図１１】
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