JP2006066630A - 配線基板および電気装置並びに発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱放散性及び実装信頼性に優れ、且つ高反射率である配線基板とそれを用いた電気装置並びに発光装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、平板状の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、且つ熱膨張係数が８．５×１０−６／℃以上のＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体からなる絶縁基体１と、該絶縁基体の表面に形成された酸化物からなる被覆層２と、前記絶縁基体１および前記被覆層２の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層３、５、７とを具備してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、半導体素子などの電気素子、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための配線基板およびそれらの素子を搭載した電気装置、発光装置に関する。
従来、ＬＥＤを用いた発光装置は、非常に発光効率が高く、しかも、白熱電球などと比較すると発光に伴い発生する熱量が小さいために様々な用途に用いられてきた。しかしながら、白熱電球や蛍光灯などと比較すると発光量が小さいために、照明用ではなく、表示用の光源として用いられ、通電量も３０ｍＡ程度と非常に小さいものであった。そして、その実装形態は通電量が小さく、発熱が小さいことから発光素子を樹脂に埋め込んだ、いわゆる砲弾型が主流を占めている（特許文献１参照）。
そして、近年では、発光素子を用いた発光装置の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶ等のバックライトに発光装置が多く用いられてきている。しかしながら、発光素子の高輝度化に伴い、発光装置から発生する熱も増加しており、発光素子の輝度の低下をなくす為には、このような熱を素子より速やかに放散する高い熱放散性を有する発光素子用配線基板が必要となっている（特許文献２、３参照）。
また、半導体素子などの電気素子を搭載する電気装置においても、電気素子の発熱が大きくなり、配線基板には高熱伝導性が要求されている。
特開２００２−１２４７９０号公報 特開平１１−１１２０２５号公報 特開２００３−３４７６００号公報
しかしながら、従来から配線基板の絶縁基体に用いられてきたアルミナ材料では、熱伝導率が約１５Ｗ／ｍ・Ｋと低いことからそれに代わるものとして高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムが注目され始めた。しかし、窒化アルミニウムは原料コスト高や、難焼結性のため高温での焼成が必要であり、プロセスコストが高く、また、熱膨張係数が４〜５×１０−６／℃と小さいため、汎用品である１０×１０−６／℃以上の熱膨張係数を持つプリント基板へ実装した際に、熱膨張差により接続信頼性が損なわれるという問題があった。
また、窒化アルミニウムは、透光性があり、且つ呈色しているため、発光素子から放射された光が透過したり、吸収されたりするため、効率よく発光素子から放射された光を所定の方向に放出できないという問題があった。
一方、樹脂系の配線基板を用いた場合には、熱膨張係数はプリント基板に近づくため、樹脂系の配線基板とプリント基板の実装信頼性の問題は発生しないが、樹脂系の配線基板は、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋと非常に低く、熱に対する問題に全く対処することができない。
すなわち、安価で、熱伝導に優れ、実装信頼性に優れた配線基板は未だ提供されていないのである。
従って、本発明は、安価で、熱放散性及び実装信頼性に優れ、且つ高反射率である配線基板とそれを用いた電気装置並びに発光装置を提供することを目的とする。
本発明の配線基板は、少なくとも、平板状の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、且つ熱膨張係数が８．５×１０−６／℃以上のＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面に形成された酸化物からなる被覆層と、前記絶縁基体および前記被覆層の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなることを特徴とする。
また、本発明の配線基板は、前記被覆層の厚みが、２μｍ以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記被覆層の耐薬品性が、前記絶縁基体よりも高いことが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種類以上の金属の酸化物を主成分とすることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記被覆層の白色度が、前記絶縁基体よりも高いことが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記導体層がＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備してなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の搭載部側の絶縁基体又は被覆層の全反射率が８０％以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の搭載部が形成された側の主面に、発光素子を収容するための枠体が形成されてなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体の熱伝導率が、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、且つ熱膨張係数が８．５×１０−６／℃以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体の内壁面の全反射率が、８０％以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、セラミックスからなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体からなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体の表面に、前記被覆層が形成されてなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、金属からなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記絶縁基体を貫通して、前記絶縁基体よりも高い熱伝導率の貫通金属体が形成されたことが望ましい。
また、本発明の電気装置は、以上説明した配線基板に電気素子を搭載してなることを特徴とする。
また、本発明の発光装置は、以上説明した配線基板に発光素子を搭載してなることを特徴とする。
本発明の配線基板は、絶縁基体を、ＭｇＯを主結晶とするＭｇＯ質焼結体により構成して、絶縁基体の熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることで、電気素子又は発光素子から発生する熱を速やかに放出することができるため、電気素子の誤作動や発光素子の輝度低下を防ぐことが可能となるとともに、熱膨張係数を８．５×１０−６／℃以上とすることで、熱膨張係数が１０×１０−６／℃以上と大きな有機基板や保護材との熱膨張ミスマッチを抑制することができるため、接合信頼性に優れた配線基板を実現することができる。
さらに、絶縁基体の表面に、酸化物からなる被覆層を形成することで、配線基板に、種々の特性を付加することができる。例えば、ＭｇＯよりも、耐薬品性に優れた被覆層を形成した場合には、配線基板の耐薬品性を改善することができ、めっき処理などの薬品を用いる処理を容易に行うことができる。また、例えば、ＭｇＯよりも、白色度、反射率の高い被覆層を形成した場合には、発光素子などを搭載するための配線基板として好適に用いることができる。
また、前記被覆層の厚みを、２μｍ以上とすることで、被覆層を欠けなく、形成できるために、均質な配線基板となる。
また、被覆層の耐薬品性を、絶縁基体よりも高くすることで、高温高湿の環境下においても、絶縁基体の特性劣化を防止することができる。
また、特に、被覆層を、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種類以上の金属の酸化物を主成分とする酸化物により形成することで、被覆層の耐薬品性が向上する。
また、被覆層の白色度を、絶縁基体よりも高くすることで、配線基板の外観が向上するとともに、例えば、配線基板に発光素子を搭載して、被覆層を発光素子が搭載された側に形成した場合には、発光素子が発する光を効率よく反射することができる。
また、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１種を主成分として導体層を形成することで、絶縁基体との同時焼成による表面および内部配線形成が可能となり、安価な配線基板を得ることができる。
また、配線基板の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備することで、発光素子を正確に実装でき、放射光を所定の方向に誘導することが可能となるため、実装歩留りの高い、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、配線基板の搭載部側の絶縁基体又は被覆層の全反射率を８０％以上とすることで、発光素子からの放射光が配線基板を透過する、又は、配線基板に吸収されることを防ぐことができ、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、配線基板の搭載部が形成された側の主面に、発光素子を収納するための枠体を設けることで、発光素子を保護できるとともに、発光素子の周辺に蛍光体などを容易に配置することができる。また、枠体により発光素子の発する光を反射させて所定の方向に誘導することもできる。
また、枠体の熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とし、熱膨張係数を８．５×１０−６／℃とすることで、枠体を介した放熱性が向上するとともに、枠体と絶縁基体との間に熱膨張係数に起因する応力が発生することがなく、信頼性の高い配線基板となる。
また、枠体の全反射率を８０％以上とすることで、発光素子の放射光が枠体に吸収されたり、枠体を透過することを防ぐことができ、放射光を所定の方向へ誘導でき、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、枠体をセラミックスにより形成することで、絶縁基体や配線層との同時焼成が可能となり、安価に配線基板を作製することができる。また、セラミックスは、耐湿性、耐熱性に優れるため、配線基板の信頼性を向上させることができる。
特に、枠体を、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体により形成することで、安価で、熱伝導に優れ、信頼性に優れた配線基板となる。
また、枠体を安価で、加工性に優れた金属により形成することで、安価な配線基板を容易に作製することができる。
また、絶縁基体を、貫通する絶縁基体よりも熱伝導率の高い貫通金属体を形成することで、さらに熱伝導率に優れた配線基板となる。
また、以上説明した本発明の配線基板に電気素子を搭載した本発明の電気素子によれば、電気素子からの発熱を速やかに放出することができるため、ヒートシンク等の放熱部材が不要となり、実装される電気機器の小型化に寄与できるとともに、熱膨張係数を有機材に近いものとすることにより、有機基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、電気装置の接合信頼性向上に寄与できる。
また、以上説明した本発明の配線基板に発光素子を搭載した本発明の発光装置によれば、発光素子からの発熱を速やかに装置外に放出することができるため、発熱による輝度低下を抑制できるとともに、熱膨張係数を有機材に近いものとすることにより、有機基板等との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、発光装置の接合信頼性向上に寄与できる。
本発明の配線基板は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭｇＯ質焼結体からなる絶縁基体１と、この絶縁基体１の表面に形成された被覆層２と、絶縁基体１の主面１ａまたは被覆層２の主面２ａに形成された電気素子、あるいは発光素子との接続端子３、絶縁基体１の他方の主面１ｂまたは被覆層の主面２ｂに形成された外部電極端子５、接続端子３と外部電極端子５とを電気的に接続するように、絶縁基体１を貫通して設けられた貫通導体７とから構成されている。そして、一方の接続端子３ａと他方の接続端子３ｂとの間には、電気素子、あるいは発光素子を搭載するための搭載部９が形成されている。
本発明によれば、絶縁基体１の表面に、１種類以上の金属の酸化物を主成分とする酸化物からなる被覆層２を形成することが重要である。特に、被覆層２をＴｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種類以上の金属の酸化物を主成分とする酸化物から形成することで、配線基板の耐薬品性を改善することができ、めっき処理などの薬品を用いる処理を容易に行うことができる。また、ＭｇＯよりも、白色度、反射率の高い被覆層２を形成した場合には、発光素子などを搭載するための配線基板として好適に用いることができる。
また、高温高湿の環境下においても、絶縁基体１の特性劣化を防止することができ、さらには、反射率の高い被覆層２の表面状態を維持することができる。
この被覆層２の厚みは、２μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上とすることで、被覆層２を欠けなく形成することができ、より均質な配線基板となる。
この被覆層２はプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法などの化学気相成長法、あるいはスパッタリング法、イオンプレーティング法、溶射法などの物理気相成長法で形成することにより配線基板の側面にも均一に形成することができる。また、例えば、酸化物粉末を含むスラリーを作製し、ドクターブレード法などでシート状に成形して、このシートを絶縁基体１となる成形体に積層密着し、同時焼結して形成することができる。
また、さらに、被覆層２を形成するその他の手段として、酸化物粉末を含むペーストを印刷法やディスペンス法、スプレー法により塗布形成する方法が挙げられる。この場合には、配線層と同様に絶縁基体１となるシート状の成形体に前記方法で被覆層２を形成したい部位に塗布し、絶縁基体１と同時焼結して形成することができる。
本発明によれば、このような配線基板１１において、絶縁基体１の熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とし、熱膨張係数を８．５×１０−６／℃以上とすることが重要である。
即ち、絶縁基体１の熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることで、電気素子または発光素子から発生する熱を速やかに放出することができるため、電気素子の誤作動や発光素子の輝度低下を防ぐことが可能となるとともに、熱膨張係数を８．５×１０−６／℃以上とすることで、熱膨張係数が１０×１０−６／℃以上と大きな外部のプリント基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制することができるため、信頼性に優れた配線基板１１を実現することができる。絶縁基体１の熱伝導率は、特に、３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましく、さらに、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましい。また、熱膨張係数は、特に、９．０×１０−６／℃以上が好ましく、１０．０×１０−６／℃以上がより好ましい。
そして、例えば、この絶縁基体１として、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体を用いることで、安価な原料を使用でき、アルミナと同程度の比較的低温での焼成が可能となり、安価な配線基板１１を得ることができる。しかも、ＭｇＯを主結晶とする絶縁基体１では、容易に３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を実現でき、８．５×１０−６／℃以上の熱膨張係数を実現できる。
なお、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体とは、例えば、Ｘ線回折によって、ＭｇＯのピークが主ピークとして検出されるようなもので、ＭｇＯの結晶を体積比率として、５０体積％以上含有していることが望ましい。
また、このような焼結体は、例えば、平均粒径０．１〜８μｍの純度９９％以上のＭｇＯ粉末に、平均粒径０．１〜８μｍのＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３などの希土類元素酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２の群から選ばれる少なくとも１種の焼結助剤を添加した成形体を１３００〜１７００℃の温度範囲で焼成することによって得られるものである。また、あるいは、ＭｇＯを含有するＭｇＡｌ２Ｏ４やＭｇＯ・ＳｉＯ２系の複合酸化物を添加してもよい。そして、焼結助剤などのＭｇＯ以外の組成物の添加量については、ＭｇＯを主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは３０質量％以下、更に望ましくは、２０質量％以下とすることが望ましい。特に、焼結助剤などのＭｇＯ以外の組成物の添加量が１０質量％以下とした場合には、得られる絶縁基体１の大部分をＭｇＯ結晶により形成することができる。また、これらの焼結助剤は、焼成温度を低くするために３質量％以上、さらには５質量％以上添加することが望ましい。
このようなＭｇＯを主成分とする組成物に、さらに、バインダー、溶剤を添加することで、スラリーを作製し、例えば、ドクターブレード法により、シート状の成形体を作製し、さらに、その表面や、シート状の成形体に設けた貫通孔などに、少なくとも金属粉末を含有する導体ペーストを印刷、充填したのち、このシートを積層し、酸化雰囲気、還元雰囲気、あるいは不活性雰囲気で焼成することで、表面や内部に接続端子３や外部電極端子５や貫通導体７などの配線層が形成された配線基板１１を作製することができる。また、配線層は、薄膜法により絶縁基体の表面に形成したり、金属箔を成形体の表面に転写するなどして形成できることはいうまでもない。
そして、このような絶縁基体１の表面あるいは内部に、接続端子３、外部電極端子５、貫通導体７を形成することで、配線基板１１に配線回路を形成することができる。この配線回路に用いる導体を、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１種を主成分として形成することで、絶縁基体１と同時焼成して、接続端子３、外部電極端子５、貫通導体７を形成することが可能となり、安価な配線基板１１を得ることができる。また、接続端子３の表面にＡｌやＡｇ、Ａｕ、Ｎｉめっきを施すことにより、反射率を向上させることができる。
また、絶縁基体１の搭載部側の主面１ａの全反射率を８０％以上とすることにより、搭載部に発光素子を搭載した場合には、発光素子の放射する光が絶縁基体１の搭載部側の主面１ａにより反射されるため、放射光が絶縁基体１に吸収、あるいは絶縁基体１を透過することがないため、発光素子が直接、放射する光のみならず、絶縁基体１の主面１ａに反射した光までも、所定の方向に誘導することが可能となり、発光効率を格段に高くすることができる。なお、絶縁基体１の搭載部側の主面１ａの全反射率は、特に、８５％以上、さらに９０％以上とすることが望ましい。
このような配線基板１１には、図１（ｃ）に示すように、搭載部９側に、搭載される電気素子、あるいは発光素子を収納するための枠体１３を設けることが望ましい。
この枠体１３についても、発光素子の放射光を受ける内壁面１３ａの全反射率が８０％以上であることが望ましい。特に、８５％以上、さらに９０％以上とすることが望ましい。
なお、搭載部９に発光素子を搭載しない場合、あるいは、絶縁基体１並びに枠体１３に高反射の機能が求められない場合には、絶縁基体１並びに枠体の全反射率が８０％未満であっても、一向にかまわない。
この枠体１３の熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることで、絶縁基体１に加えて、枠体１３からも熱を良好に放射することができるため、配線基板１１としての放熱性が格段に向上する。さらに、絶縁基体１、並びに枠体１３の熱膨張係数をともに８．５×１０−６／℃以上とすることで、両者の間に発生する熱応力を小さくすることができる、また、枠体１３が取り囲む空間に熱膨張係数が大きいモールド材などの樹脂などが充填された場合であっても、同様に、樹脂と絶縁基体１、並びに枠体１３との間に発生する応力を格段に小さくすることができる。
そして、枠体１３においても、絶縁基体１の場合と同様に、熱伝導率は、特に、３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましく、さらに、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましい。また、熱膨張係数は、特に、９．０×１０−６／℃以上が好ましく、１０．０×１０−６／℃以上がより好ましい。
このような特性を有する枠体１３を、セラミックスにより形成することで、例えば、絶縁基体１もセラミックスにより形成される場合には、絶縁基体１と枠体１３とを同時焼成することができ、工程が簡略化されるため、安価な配線基板１１を容易に作製することができる。また、セラミックスは耐熱性、耐湿性に優れているため、長期間の使用や、悪条件での使用にも、優れた耐久性を有する配線基板１１となる。
また、安価で、加工性に優れた金属により枠体１３を形成することで、複雑な形状の枠体１３であっても、容易に安価に製造することができ、安価な配線基板１１を供給することができる。この金属製の枠体１３は、例えば、ＡｌやＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等などにより好適に形成することができる。また、枠体１３の表面には、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどからなるめっき層（図示せず）を形成してもよい。
なお、このように枠体１３を金属により形成する場合には、予め、絶縁基体１の主面１ａに金属層１７を形成し、この金属層１７と枠体１３とを、例えば、共晶Ａｇ−Ｃｕろう材等からなるろう材（図示せず）を介して、ろう付けすることができる。
また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁基体１を貫通するように貫通金属体８を形成した場合には、さらに配線基板の放熱性を向上させることができる。
この貫通金属体８は、例えば、絶縁基体１と同時焼成して形成してもよく、また、絶縁基体１に貫通孔を形成しておいて、その貫通孔に貫通金属体８となる金属部材を挿入して、絶縁基体１と貫通金属体８を接着剤（図示せず）により、接合してもよい。
この貫通金属体８を、絶縁基体１と同時焼成して形成した場合には、貫通導体と同時に形成することができるため、工程を別途、設ける必要がなく、容易に貫通金属体８を形成することができる。また、貫通孔に貫通金属体８となる金属部材を挿入して貫通金属体８を形成する場合には、内部にボイドやセラミック粉末などの熱伝導を阻害する要因となるものを含有しない高熱伝導の金属塊を用いることができるため、貫通金属体８の熱伝導率を高くすることができ、さらに放熱性に優れた配線基板となる。
そして、以上説明した本発明の配線基板１１に、例えば、図３（ａ）に示すように電気素子１９として、半導体素子１９やフィルター１９などを搭載し、ボンディングワイヤ２３により電気素子１９に給電することにより、電気素子１９を機能させることができ、電気素子１９からの発熱を速やかに放出するためことができるため、ヒートシンク等の放熱部材が不要となり、実装される電気機器の小型化に寄与できるとともに、熱膨張係数をプリント基板に近いものとすることにより、プリント基板やモールド材との熱膨張係数のミスマッチを抑制できるため、接合信頼性の高い電気装置２５ができる。なお、ヒートシンクを設けることで、更に放熱性が向上することはもちろんであり、例えば、ヒートシンクのような冷却装置を設けることを排除するものではない。
また、配線基板１１に形成された搭載部９に、例えば発光素子２１として、ＬＥＤチップ２１などを搭載し、ボンディングワイヤ２３により、ＬＥＤチップ２１と接続端子３と電気的に接続して、給電することにより、発光素子２１の放射する光を絶縁基体１や枠体１３に反射させ、所定の方向へと誘導することができるため、高効率の発光装置２７となる。また、絶縁基体１並びに枠体１３の熱伝導率が高いため、発光素子２１からの発熱を速やかに放出することができ、発熱による輝度低下を抑制できる。また、さらに、絶縁基体１並びに枠体１３の熱膨張係数を８．５×１０−６／℃以上として、プリント基板に近いものとすることにより、有機基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、高出力且つ接合信頼性の高い発光装置２７ができる。
また、図３（ｂ）に示すように、電気素子１９、発光素子２１を搭載した側の絶縁基体１の主面１ａに、枠体１３を搭載した電気装置２５、発光装置２７では、枠体１３の内側に電気素子１９、発光素子２１を収納することで、容易に電気素子１９、発光素子２１を保護することができる。
なお、図３（ａ）、（ｂ）に示した例では、電気素子１９、発光素子２１は、接着剤２９により配線基板１に固定され、電力の供給はワイヤボンド２３によりなされているが、配線基板１１との接続形態は、フリップチップ接続であってもよいことはいうまでもない。
また、電気素子１９、発光素子２１は、モールド材３１により被覆されているが、モールド材３１を用いずに、蓋体（図示せず）を用いて封止してもよく、また、モールド材３１と蓋体とを併用してもよい。蓋体を用いる場合であって、発光素子２１を用いる場合には蓋体は、ガラスなどの透光性の素材を用いることが望ましい。
なお、発光素子２１を搭載する場合には、必要に応じて、このモールド材３１に発光素子２１が放射する光を波長変換するための蛍光体（図示せず）を添加してもよい。
また、以上説明した例では、貫通導体７を設けた例について説明したが、貫通導体７を設けない場合であってもよく、また、基板の厚み方向の放熱性を上げるために電気素子１９、発光素子２１の直下に形成してもよい。また、絶縁基体１が多層に積層されている形態であってもよいことは勿論である。
まず、原料粉末として純度９９％以上、平均粒径が１μｍのＭｇＯ粉末、純度９９％以上、平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、ＳｉＯ２粉末、純度９９％以上、平均粒子径２μｍのＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇの金属粉末を準備した。
次に、表１に示す割合でＭｇＯ粉末とＡｌ２Ｏ３粉末、あるいはＹ２Ｏ３粉末とを混合し、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダとトルエンを溶媒として混合し、スラリーを調整した。しかる後に、ドクターブレード法にて絶縁基体となるグリーンシートを作製した。
また、表１に示す割合で金属粉末及びＡｌ２Ｏ３粉末をアクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、導体ペーストを作製した。
また、表２に示す割合で、ＭｇＯ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＳｉＯ２粉末と、アクリル系バインダとアセトンとを混合し、被覆層となる酸化物ペーストを作製した。
そして、上記のグリーンシートに対して打ち抜き加工を施し、直径が１００μｍのビアホールを形成し、このビアホール内に上記の導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、配線パターン状に印刷塗布した。また、一部の試料については打ち抜き加工によってグリーンシートに貫通穴を形成して、これに導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、搭載部直下に 貫通金属体を形成した。さらに、グリーンシートの配線パターン部以外の部位に酸化物ペーストを印刷塗布した。
このようにして作製したグリーンシートを組み合わせ、位置合わせし、積層圧着して、外形１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．６ｍｍの積層体を作製した。
なお、一部の試料については、打ち抜き加工によってグリーンシートに貫通穴を形成して、発光素子を収納する枠体となる成形体を形成し、配線パターンを形成したグリーンシートと一体化した。
なお、この枠体となる成形体は、焼成後に配線基板の搭載部が形成された側に形成されるように配設し、焼成後に１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの外形寸法、絶縁基体と接する側の内径が４ｍｍ、逆側の内径が８ｍｍのテーパー状の貫通穴を有する枠体となるように加工した。
そして、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１４００〜１６００℃の最高温度で２時間焼成して、ＭｇＯ質焼結体の主面に酸化物からなる被覆層が形成された配線基板を作製した。
また、ＭｇＯ質焼結体の主面に酸化物からなる被覆層を形成する他の方法として、スパッタリング法で、酸化物層を形成していないＭｇＯ質焼結体の表面にＹ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる層をそれぞれ、１μｍ及び２μｍの厚みで形成した。なお、被覆層を形成しない部位には金属フイルムを接着し、マスキングを行った。
また、比較例として、ＭｇＯ質焼結体の表面に被覆層を設けない配線基板も、被覆層を形成する工程を省いて作製した。
次に、配線基板の表面の異物や配線層の表面に形成された酸化膜を除去して、配線基板の表面状態を整えるため、６０℃のＮａＯＨ溶液（ｐＨ１４）に浸漬した後、２５℃のＨＣｌ溶液（ｐＨ１）に浸漬した。この表面処理の後に配線層上にＮｉ、ＡｕおよびＡｇめっきを順次施した。
さらに、一部の配線基板の搭載部が形成された側には、１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの外形寸法を有し、絶縁基体と接する側の内径が４ｍｍ、逆側の内径が８ｍｍのテーパー状の貫通穴を有する金属製の枠体を形成した。
なお、枠体を絶縁基体と同じ材質で形成した配線基板については、絶縁基体と枠体とをグリーンシートにて一体物として形成し、同時焼成を行って作製した。また、金属製の枠体としては、熱膨張係数が２３×１０−６／℃、熱伝導率が２３８Ｗ／ｍ・ＫのＡｌ製金属枠体と、熱膨張係数が６×１０−６／℃、熱伝導率が１７Ｗ／ｍ・ＫのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製金属枠体とを用いた。
また、金属製の枠体を設けた配線基板については、接続端子並びに外部電極端子を形成する導体ペーストを用いて、絶縁基体の搭載部側の枠体が搭載される部分に金属層を形成したのち、共晶Ａｇ−Ｃｕのロウ材を用いて、８５０℃の条件で、枠体を絶縁基体に接合して作製した。
得られた焼結体の主結晶相は焼結体を粉砕し、Ｘ線回折により同定した。
また、焼結体の熱伝導率はレーザーフラッシュ法により、熱膨張係数はＴＭＡにより２５〜４００℃の範囲で測定した。
また、焼結体の反射率は、分光側色計により、以下の測定機器および条件にて測定した。
＜測定機器＞ ミノルタ製ＣＭ−３７００ｄ
＜基準光源＞ Ｄ６５
＜波長＞ ３６０、４００、７４０ｎｍ
＜視野＞ １０°
＜測定反射率＞ 全反射率
この配線基板にエポキシ樹脂を用いて出力１．５ＷのＬＥＤチップを実装し、ボンディングワイヤにより結線を行ない、発光装置を得た。
−５５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を１０００サイクル行い、試験後、装置の絶縁基体表面、配線端部及び枠体との接合界面を確認した。
また、発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１時間後に全放射束測定を行った。
その結果を表３に示す。
Figure 2006066630
Figure 2006066630
Figure 2006066630
本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２６、２７は絶縁基体表面が薬品処理により平滑度が失われ、全反射率が５７％前後と小さくなり、十分な発光強度が得られなかった。また、冷熱サイクル後に配線端部や枠体との接合界面にクラックが発生した。
一方、本発明の試料Ｎｏ．４、１１、１７、２１〜２５は他の発明品に比べ反射率は低いが、冷熱サイクル後の接合部観察の結果、クラックや剥離などの異常も見られなかった。
また、前記試料を除く本発明品は、薬品処理及び冷熱サイクル後も絶縁基体表面に変化はなく、十分な発光強度が得られた。また、クラックや剥離などの異常も見られなかった。
（ａ）は、本発明の配線基板の断面図であり、（ｂ）は、枠体を設けた本発明の配線基板の断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、貫通金属体を設けた本発明の配線基板の断面図である。 （ａ）は、本発明の電気装置、発光装置の断面図であり、（ｂ）は、枠体を設けた本発明の電気装置、発光装置の断面図である。
符号の説明
１・・・絶縁基体
２・・・酸化物層
３ａ、３ｂ・・・配線層、接続端子
５・・・配線層、外部電極端子
７・・・貫通導体
８・・・貫通金属体
９・・・搭載部
１１・・・配線基板
１３・・・枠体
１３ａ・・・枠体の内壁面
１７・・・金属層
１９・・・電気素子
２１・・・発光素子
２３・・・ボンディングワイヤ
２５・・・電気装置
２７・・・発光装置
３１・・・接着剤

Claims (18)

  1. 少なくとも、平板状の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、且つ熱膨張係数が８．５×１０−６／℃以上のＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面に形成された酸化物からなる被覆層と、前記絶縁基体および前記被覆層の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなることを特徴とする配線基板。
  2. 前記被覆層の厚みが、２μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
  3. 前記被覆層の耐薬品性が、前記絶縁基体よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
  4. 前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種類以上の金属の酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の配線基板。
  5. 前記被覆層の白色度が、前記絶縁基体よりも高いことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板。
  6. 前記導体層がＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の配線基板。
  7. 前記配線基板の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備してなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の配線基板。
  8. 前記配線基板の搭載部側の絶縁基体又は被覆層の全反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
  9. 前記配線基板の搭載部が形成された側の主面に、発光素子を収容するための枠体が形成されてなることを特徴とする請求項７又は８に記載の配線基板。
  10. 前記枠体の熱伝導率が、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、且つ熱膨張係数が８．５×１０−６／℃以上であることを特徴とする請求項９に記載の配線基板。
  11. 前記枠体の内壁面の全反射率が、８０％以上であることを特徴とする請求項８又は９に記載の配線基板。
  12. 前記枠体が、セラミックスからなることを特徴とする請求項９乃至１１に記載の配線基板。
  13. 前記枠体が、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体からなることを特徴とする請求項９乃至１２のうちいずれかに記載の配線基板。
  14. 前記枠体の表面に、前記被覆層が形成されてなることを特徴とする請求項９乃至１３のうちいずれかに記載の配線基板。
  15. 前記枠体が、金属からなることを特徴とする９乃至１１のうちいずれかに記載の配線基板。
  16. 前記絶縁基体を貫通して、前記絶縁基体よりも高い熱伝導率の貫通金属体が形成されたことを特徴とする特徴とする請求項１乃至１５のうちいずれかに記載の配線基板。
  17. 請求項１乃至１６のうちいずれかに記載の配線基板に電気素子を搭載してなることを特徴とする電気装置。
  18. 請求項１乃至１６のうちいずれかに記載の配線基板に発光素子を搭載してなることを特徴とする発光装置。

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