JP2007273592A - 発光素子用配線基板および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性に優れ、かつ光利用効率を向上することができる発光素子用配線基板および発光装置を提供する。
【解決手段】 基板本体２のＺ軸方向に貫通する第１貫通孔２ａに、基板本体２よりも熱伝導率が高い金属体３を設けて、基板本体２のＺ軸方向一表面部および金属体３のＺ軸方向一表面部に、基板本体２のＺ軸方向に垂直な平面内で第１および第２電極部６，７と予め定める間隔をあけて、基板本体２よりも熱伝導率が高く、かつ発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１から発せられる光を反射する反射体１０を設ける。これによって発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０に伝達し、反射体１０から効果的に放熱させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードなどの発光素子を搭載するための発光素子用配線基板およびこれを備える発光装置に関する。

発光ダイオード（略称：ＬＥＤ）を用いた発光装置は、白熱電球および蛍光灯に比べて発光効率が非常に高く、かつ発光に伴って発生する熱量が小さいので、種々の用途に用いられている。ＬＥＤを用いた発光装置は、白熱電球および蛍光灯に比べて発光量が小さいので、照明用の装置として用いられるよりも、表示用の装置の光源として用いられている。表示用の装置の光源として用いられるＬＥＤは、たとえば幅方向の寸法が約０．１ｍｍと非常に小形で、通電量が約３０ｍＡのときの発熱量が０．０１Ｗと非常に小さい。ＬＥＤの実装形態は、通電量が小さく、発熱量が小さいことから発光素子を樹脂に埋め込む、いわゆる砲弾型が主流を占めている。

発光装置は、発光素子の高輝度化および白色化に伴い、たとえば携帯電話機およびテレビ受像機の液晶ディスプレイにバックライトとして用いられている。発光素子の高輝度化に伴い、ＬＥＤの幅方向の寸法が１ｍｍと大きくなり、発熱量も３Ｗと飛躍的に増大しており、発光素子の輝度の低下を防ぐためには、発生した熱を発光素子から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（たとえば、特許文献１，２参照）。

また放熱性を考慮した基板構造としては、発光素子で発生した熱を効果的に拡散させるために、金属などの高熱伝導体と発光素子とを構造的に接触させて放熱性を高める配線基板が必要となっている（たとえば、特許文献３参照）。

特開平１１−１１２０２５号公報 特開２００３−３４７６００号公報 特許第３２５９４２０号公報

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、これに代わる材料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ている。しかし、窒化アルミニウムは、原料のコストが高く、難焼結性のために高温での焼成が必要であり、プロセスコストが高いという問題があり、また熱膨張係数が４〜５×１０^−６／℃と小さいために、汎用品である１０×１０^−６／℃以上の熱膨張係数を有するプリント基板へ実装したときに、熱膨張差によって配線基板とプリント基板との接続信頼性が損なわれるという問題がある。

樹脂材料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ので、樹脂材料の配線基板とプリント基板との接続信頼性が損なわれるという問題は発生しないけれども、樹脂材料の配線基板は、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋと非常に低く、発光素子で発生した熱を効果的に放熱させることができず、発光装置の輝度が低下するという問題がある。したがって放熱性に優れた配線基板が要望されている。

放熱性の観点から、絶縁体に金属体を充填した配線基板が提案されているが、発光素子作動時の昇降温に伴い金属体が絶縁体から剥離し、実装後の信頼性が劣化する。さらに金属体が絶縁体から外れ、配線が断裂することによってＬＥＤが機能しなくなる。

また発光素子から発せられる光の利用効率が向上された発光装置が要望されている。
本発明の目的は、放熱性に優れ、かつ光利用効率を向上することができる発光素子用配線基板および発光装置を提供することである。

本発明は、電気絶縁性を有し、配線が形成されるとともに、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される基板本体と、
前記貫通孔に設けられ、基板本体よりも熱伝導率が高い第１熱伝導体と、
前記基板本体の厚み方向の一表面部に形成され、前記配線に接続される電極部と、
前記基板本体の前記一表面部および前記第１熱伝導体の厚み方向の一表面部に、前記基板本体の厚み方向に垂直な平面内で前記電極部と予め定める間隔をあけて設けられ、基板本体よりも熱伝導率が高い第２熱伝導体とを含み、
前記第１熱伝導体の前記一表面部に設けられる第２熱伝導体の一部は、発光素子が搭載される発光素子搭載部を形成し、
前記第２熱伝導体は、前記発光素子搭載部に搭載される前記発光素子から発せられる光を反射することを特徴とする発光素子用配線基板である。

また本発明は、前記第２熱伝導体は、前記電極部を外囲して設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記第１熱伝導体および前記第２熱伝導体と、基板本体とを接合する接合部を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記第２熱伝導体は、前記第１熱伝導体の前記一表面部および前記基板本体の前記一表面部にわたって設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記発光素子搭載部の前記発光素子が搭載される搭載面は、前記基板本体の厚み方向の一表面に平行に形成されることを特徴とする。

また本発明は、前記第２熱伝導体の厚み方向の一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設し、前記発光素子搭載部に搭載される発光素子から発せられる光を反射する枠体を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記第２熱伝導体は、前記基板本体の前記一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設する環状の立設部を有し、
前記立設部の内周面部は、前記基板本体の厚み方向において前記基板本体から離反する方向に向かうにつれて、前記発光素子搭載部から離反する方向に傾斜することを特徴とする。

また本発明は、前記発光素子用配線基板と、
前記発光素子搭載部に搭載される発光素子と、
導電性を有し、前記電極部および前記発光素子に接続される素子接続部とを含むことを特徴とする発光装置である。

また本発明は、透光性を有し、前記発光素子を被覆する被覆部を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板本体は、電気絶縁性を有し、配線が形成される。基板本体には、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される。基板本体の貫通孔には、基板本体よりも熱伝導率が高い第１熱伝導体が設けられる。基板本体の厚み方向の一表面部には、配線に接続される電極部が形成される。基板本体の前記一表面部および第１熱伝導体の厚み方向の一表面部には、前記基板本体の厚み方向に垂直な平面内で電極部と予め定める間隔をあけて、基板本体よりも熱伝導率が高い第２熱伝導体が設けられる。第１熱導体の厚み方向の一表面部に設けられる第２熱伝導体の一部は、発光素子が搭載される発光素子搭載部を形成する。第２熱伝導体は、発光素子搭載部に搭載される発光素子から発せられる光を反射する。

したがって発光素子搭載部に搭載される発光素子で発生した熱を、第２熱伝導体に伝達し、第２熱伝導体から放熱させることができる。また前記発光素子で発生した熱を、第２熱伝導体を介して第１熱伝導体に伝達して、第１熱伝導体の厚み方向の他表面部から放熱させることができる。したがって第１熱伝導体の厚み方向の一表面部に第２熱伝導体が配設されない場合に比べて、放熱性を格段に高めることができる。

基板本体の前記一表面部および第１熱伝導体の厚み方向の一表面部に、前記基板本体の厚み方向に垂直な平面内で電極部と予め定める間隔をあけて、第２熱伝導体を設けることによって、発光素子から発せられた光を第２熱伝導体によって反射させて所定の方向へ誘導させ、かつ集束させることができる。したがって発光素子から発せられる光の乱反射を抑制することができ、第２熱伝導体が配設されない場合に比べて、光利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、第２熱伝導体は、前記電極部を外囲して設けられる。換言すれば第２熱伝導体は、前記基板本体の前記一表面部および前記第１熱伝導体の厚み方向の一表面部のうち、電極部が形成される領域を除く全領域に設けられる。したがって、前記基板本体の前記一表面部および前記第１熱伝導体の厚み方向の一表面部のうち、電極部が形成される領域を除く一部の領域に第２熱伝導体が設けられる場合に比べて、発光素子搭載部に搭載される発光素子で発生した熱を、第２熱伝導体に伝達して第２熱伝導体から速やかに放熱させることができる。また前記基板本体の前記一表面部および前記第１熱伝導体の厚み方向の一表面部のうち、電極部が形成される領域を除く一部の領域に第２熱伝導体が設けられる場合に比べて、発光素子から発せられる光の乱反射を抑制することができ、光利用効率をさらに向上することができる。

また本発明によれば、第１熱伝導体および第２熱伝導体と、基板本体とを、接合部で接合することによって、第１熱伝導体および第２熱伝導体と、基板本体とを容易に固定することができる。

また本発明によれば、第２熱伝導体は、第１熱伝導体の厚み方向の一表面部および基板本体の厚み方向の一表面部にわたって形成される。これによって第２熱伝導体は、基板本体の貫通孔に第１熱伝導体を設けるときの止め具としても機能するので、貫通孔に第１熱伝導体を設けるときの位置決めが容易になり、基板本体の組立性を向上することができる。これによって発光素子用配線基板の歩留まりを向上することができる。

また本発明によれば、発光素子搭載部の前記発光素子が搭載される搭載面は、基板本体の厚み方向の一表面に平行に形成されるので、発光素子搭載部の前記搭載面に発光素子を搭載するときの位置決めが容易になる。また発光素子が、基板本体の厚み方向の一表面に平行に形成される前記搭載面に搭載されるので、発光素子と、基板本体の厚み方向の一表面部に形成される電極部とを配線で接続するときの接続信頼性の劣化を防ぐことができ、また発光素子から発せられる光の利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、枠体が、第２熱伝導体の厚み方向の一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設される。枠体は、発光素子搭載部に搭載される発光素子から発せられる光を反射する。これによって発光素子から発せられた光を枠体によって反射させて所望の方向へ誘導させ、かつ集束させることができる。したがって発光素子から発せられる光の乱反射を抑制することができ、枠体が設けられない場合に比べて、発光素子から発せられる光の利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、第２熱伝導体は、基板本体の厚み方向の一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設する環状の立設部を有する。立設部の内周面部は、基板本体の厚み方向において前記基板本体から離反する方向に向かうにつれて、前記発光素子搭載部から離反する方向に傾斜している。これによって発光素子搭載部に搭載される発光素子から発せられる光を、立設部の内周面部で反射させ、所望の方向へ誘導させることができる。したがって発光素子から発せられる光の乱反射を効果的に抑制することができ、立設部を有していない場合に比べて、発光素子から発せられる光の利用効率を格段に向上することができる。

また立設部を有していない場合に比べて第２熱伝導体の体積を大きくすることができるので、発光素子で発生した熱を、第２熱伝導体に伝達し、第２熱伝導体から効果的に放熱させることができ、放熱性を格段に向上することができる。

また本発明によれば、前述の発光素子用配線基板の発光素子搭載部に発光素子が搭載され、前記電極部および前記発光素子が、導電性を有する素子接続部に接続される。これによって発光素子は光を発するとともに熱を発生する。発光素子で発生した熱は、第２熱伝導体に伝達し、第２熱伝導体から放熱させることができ、また第２熱伝導体を介して第１熱伝導体に伝達して、第１熱伝導体の厚み方向の他表面部から放熱させることができる。これによって発光素子の発熱による発光装置の輝度の低下を抑制することができる。

また発光素子から発せられた光を第２熱伝導体または枠体によって反射させ、所定の方向へ誘導し、かつ集束させることができる。これによって発光素子から発せられる光の乱反射を抑制することができ、光利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、発光素子は、透光性を有する被覆部によって被覆される。これによって発光素子と外部との物理的接触を避けて、不所望な外力が与えられて発光素子が破損することを防止することができる。また発光素子が被覆される空間に水が浸入することを防止することができ、発光素子を水から保護することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態の発光素子用配線基板１を示す平面図である。図２は、図１の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。発光素子用配線基板（以下、「配線基板」という場合がある）１は、基板本体２、金属体３、第１貫通導体４、第２貫通導体５、第１電極部６、第２電極部７、第１電極端子８、第２電極端子９、および反射体１０を含む。本実施の形態では、第１電極部６および第２電極部７の並び方向に平行な方向をＸ軸方向とし、基板本体２、金属体３および反射体１０の厚み方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ直交する方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、互いに直交する３次元の直交座標系を構成する。

基板本体２は、平板状に形成される。基板本体２は、電気絶縁性を有し、配線が形成される。基板本体２には、厚み方向に貫通する第１貫通孔２ａ、第２貫通孔２ｂおよび第３貫通孔２ｃが形成される。第１貫通孔２ａは、基板本体２のＸ軸方向中央部に形成される。第１貫通孔２ａには、基板本体２よりも熱伝導率が高い金属体３が設けられる。第２貫通孔２ｂは、基板本体２のＸ軸方向一端部Ｘ１とＸ軸方向中央部との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成される。第３貫通孔２ｃは、基板本体２のＸ軸方向中央部とＸ軸方向他端部Ｘ２との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成される。第２貫通孔２ｂには、第１貫通導体４が設けられ、第３貫通孔２ｃには、第２貫通導体５が設けられる。

第１電極部６および第２電極部７は、基板本体２のＺ軸方向一表面部のＹ軸方向中央部に、Ｘ軸方向に互いに間隔をあけて形成される。第１電極部６は、Ｘ軸方向一端部Ｘ１とＸ軸方向中央部との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成され、第２電極部７は、Ｘ軸方向中央部とＸ軸方向他端部Ｘ２との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成される。

第１電極端子８および第２電極端子９は、基板本体２のＺ軸方向他表面部に形成される。第１電極端子８は、基板本体２のＸ軸方向一端部Ｘ１とＸ軸方向中央部との中間の位置に形成され、第２電極端子９は、基板本体２のＸ軸方向中央部とＸ軸方向他端部Ｘ２との中間の位置に形成される。第１電極部６は、第１貫通導体４を介して第１電極端子８と電気的に接続される。第２電極部７は、第２貫通導体５を介して第２電極端子９と電気的に接続される。本実施の形態において、基板本体２に形成される配線は、第１および第２貫通導体４，５ならびに第１および第２電極端子８，９に相当する。

反射体１０は、基板本体２のＺ軸方向一表面部および金属体３のＺ軸方向一表面部に、基板本体２のＺ軸方向に垂直な平面内で、第１および第２電極部６，７と予め定める間隔をあけて設けられる。また反射体１０は、第１および第２電極部６，７を外囲し、金属体３のＺ軸方向一表面部と基板本体２のＺ軸方向一表面部とにわたって形成される。反射体１０は、基板本体２よりも熱伝導率が高い。

基板本体２のＺ軸方向一表面部および金属体３のＺ軸方向一表面部に設けられる反射体１０の厚み方向寸法ｄ１は、０．３ｍｍである。本実施の形態の反射体１０は、第１および第２電極部６，７とＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ予め定める間隔ΔＬ、具体的には０．６ｍｍをあけて設けられる。前記間隔ΔＬが０．４ｍｍよりも小さくなると接合層１６と第１および第２電極部６，７とが短絡し易くなり、歩留りの低下を招く。また、前記間隔ΔＬが１ｍｍ以上では、反射体１０の面積が小さくなると同時に、放熱体としての伝熱経路が減少するので、発光効率が低下する。したがって前記間隔ΔＬは、０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ未満に選ばれることが望ましい。

金属体３のＺ軸方向一表面部に設けられる反射体１０の一部、さらに述べると前記反射体１０の中央部は、発光素子が搭載される発光素子搭載部１５を形成する。発光素子搭載部の前記発光素子が搭載される搭載面は、基板本体２のＺ軸方向の一表面に平行に形成される。反射体１０は、発光素子搭載部１５に搭載される発光素子から発せられる光を反射する。

金属体３および反射体１０と、基板本体２との間には、金属体３および反射体１０と、基板本体２とを接合させるために、金属を含有する接合層１６が形成される。以下に接合層１６に関して説明する。接合層１６としては金属、たとえば比較的低融点である半田を用いることができる。半田としては、たとえば錫の含有率がｘ％で、鉛の含有率が（１００−ｘ）％である錫鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）共晶はんだが用いられる。ここで錫の含有率ｘは、１０％以上６０％未満に選ばれる。また半田としては、鉛を含まない半田、いわゆる鉛フリー半田が用いられる。接合層１６として半田を用いた場合には、窒素雰囲気のリフロー炉によって２３０℃で１０秒の条件でリフローを行うことで、金属体３および反射体１０と、基板本体２とを接合することができる。また半田以外にも活性金属を用いて、いわゆる活性金属法によって、金属体３および反射体１０と、基板本体２とを接合することができる。

また接合層１６としては樹脂、具体的には熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂などの接合剤を用いることができる。用いる接合剤の硬化温度に応じて、たとえば８０℃以上１５０℃未満で、かつ２０分以上４０分未満の条件で接合剤を硬化することによって、接合層１６を介して金属体３および反射体１０と、基板本体２とを接合することができる。この接合層１６に樹脂を用いた接合では、基板本体２が樹脂によって形成される場合には、金属体３および反射体１０と、基板本体２との接合力が高くなる。また比較的低温での処理が可能であるので、基板本体２に与える損害がほとんど無く、金属体３および反射体１０と、基板本体２との接合界面などにクラックの無い信頼性の高い配線基板１を作製することができる。

また接合層１６としては、セラミックス、具体的には低融点のガラスを用いることができる。このような低融点のガラスを用いることによって、比較的低温、具体的には６００℃以下での接合が可能となり、接合によって発生する応力を小さくすることができる。

また接合層としては、金属、樹脂およびセラミックスを複合化して用いることができる。たとえば、金属粉末、樹脂およびセラミック粉末を混合することによって、接合層１６の熱膨張係数を制御することもでき、基板本体２の特性に応じた接合を行うことができる。金属体３および反射体１０と、基板本体２との間に、前述の接合層１６を形成することによって、この接合層１６を介して金属体３および反射体１０と、基板本体２とを接合させることができる。

本実施の形態において、第１熱伝導体は、金属体３に相当し、第２熱伝導体は、反射体１０に相当する。電極部は、第１および第２電極部６，７に相当する。接合部は、接合層１６に相当する。

次に、基板本体２について説明する。基板本体２は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミック基板、およびガラス粉末とセラミック粉末の混合体とを焼成した低温焼成ガラスセラミック基板を好適に用いることができる。基板本体２としてセラミック基板を用いた場合には、高剛性である点、発光素子から発せられる光および発光素子で発生する熱による変質がない点、および比較的高熱伝導性の素材が多い点で、高性能でかつ長寿命の配線基板１となる。

また基板本体２として低温焼成基板、いわゆるガラスセラミックスを用いた場合には、熱伝導率、強度および剛性が１０５０℃以上の温度域で焼成されるＡｌ_２Ｏ_３などのセラミックスには劣るものの、熱膨張係数を容易に制御することができるので、容易に金属体３および反射体１０との熱膨張係数の整合を図ることができる。また、配線層として低抵抗の銅（Ｃｕ）および銀（Ａｇ）などを同時焼成することができるので、基板本体２の電気的な損失および発熱を抑制することができる。

以下に、基板本体２に用いられる材料について説明する。ＭｇＯを主結晶とする基板本体２は、たとえば平均粒径が０．１μｍ以上８μｍ未満でかつ純度が９９％以上のＭｇＯ粉末に、平均粒径が０．１μｍ以上８μｍ未満の酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）および酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）などの希土類元素酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）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℃以上１７００℃未満の範囲の温度で焼成することによって得られる。

またＭｇＯ粉末に、ＭｇＯを含有するアルミン酸マグネシウム（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）と、ＭｇＯおよびＳｉＯ_２の複合酸化物とを添加してもよい。ＭｇＯ以外の組成物の添加量は、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、さらに望ましくは２０質量％以下にするとよい。特に、ＭｇＯ以外の組成物の添加量を１０質量％以下にした場合には、得られる基板本体２の大部分をＭｇＯ結晶によって形成することができる。また焼結助剤は、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。

ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体とは、たとえば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。また基板本体２として、Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶相とするＡｌ_２Ｏ_３質焼結体を用いた場合には、比較的低コストの原料を使用でき、比較的低コストで配線基板１を得ることができる。

Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶相とするＡｌ_２Ｏ_３質焼結体とは、たとえばＸ線回折によって、Ａｌ_２Ｏ_３のピークが主ピークとして検出されるようなもので、Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体は、平均粒径が０．１μｍ以上８μｍ未満、望ましくは１．０μｍ以上２．０μｍ未満で、純度が９９％以上のＡｌ_２Ｏ_３粉末に、平均粒径が１．０μｍ以上２．０μｍ未満の酸化マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３）、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ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℃以上１５００℃未満の範囲の温度で焼成することによって得られる。

Ａｌ_２Ｏ_３以外の組成物の添加量については、Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは１５質量％以下、さらに望ましくは、１０質量％以下にするとよい。特に、Ａｌ_２Ｏ_３以外の組成物の添加量を１５質量％以下にした場合には、得られる基板本体２の大部分をＡｌ_２Ｏ_３結晶によって形成することができる。また焼結助剤は、焼成温度を低くするために５質量％以上、さらには７質量％以上添加することが望ましい。基板本体２に用いるセラミックスとして、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などを主結晶とする焼結体を用いてもよい。

このようなＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする組成物に、さらにバインダおよび溶剤を添加してスラリーを作製し、たとえばドクターブレード法によって、シート状の成形体を作製する。さらにシート状の成形体の表面、およびシート状の成形体に形成される貫通孔などに、少なくとも金属粉末を含有する導体ペーストを印刷、充填した後、このシートを積層し、酸化雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気で焼成することによって、表面部および内部に第１および第２電極部６，７、第１および第２電極端子８，９ならびに第１および第２貫通導体４，５を含む配線層が形成された基板本体２を作製することができる。また配線層は、薄膜法によって基板本体２のＺ軸方向の一表面部に形成したり、金属箔を成形体の表面に転写するなどして形成することができる。シート状の成形体には、焼成工程の前に、金属体３を設けるための第１貫通孔２ａとなる孔を予め形成しておく必要がある。

また基板本体２として低温焼成基板を用いる場合は、材料および焼成温度の点が異なるけれども、基板本体２としてセラミックス基板を用いる場合と同様の手順で、第１〜第３貫通孔２ｃ２および前記配線層を備える基板本体２を作製することができる。

金属体３および反射体１０は、高熱伝導性を有し、低抵抗で比較的低コストのＣｕから成る金属板および金属箔をプレス機などによって所望の形状に打ち抜き加工することによって容易に作製することができる。また金属体３および反射体１０は、金型によって加工して作製することができる。また金属体３と反射体１０とを一体に形成してもよく、このような金属体３と反射体１０とを一体にしたものは、プレス加工、鋳込み、研磨加工および粉末冶金などの手法によって形成することができる。また金属体３と反射体１０とを個別に成型した後、熱処理およびろう接合などによって、金属体３と反射体１０とを一体に形成することもできる。

金属体３および反射体は、Ｃｕ以外にも、アルミニウム（Ａｌ）、および銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）などの複合材を用いることができる。金属体３および反射体１０に、Ｃｕ−Ｗなどの２種以上の金属を含有する複合材を用いる場合には、用いる金属とその比率とを変えることによって、所望の特性を有する金属体３および反射体１０を作製することができる。金属体３および反射体１０は、合金によって形成されてもよい。また金属体３および反射体１０は、複数の部材を組み合わせて構成されてもよい。このような金属体３および反射体１０は、比較的低コストで容易に入手できるだけでなく、種々の形態の基板本体２に容易に取付けることができるので、反射体１０の発光素子搭載部１５に搭載される発光素子の性能に応じて、種々の形態の基板本体２を用いて、性能およびコストを考慮して最適の組み合わせとすることができる。

前述のように本実施の形態の配線基板１では、基板本体２よりも熱伝導率が高い金属体３が、基板本体２に形成された第１貫通孔２ａに設けられることが重要であり、また金属体３のＺ軸方向一表面部には反射体１０が形成されることが重要である。換言すると、無垢の金属によって形成された金属体３を用いることによって、内部に気泡、セラミック粉末およびガラスなどを含有する複合体を用いる場合に比べて、金属体３の熱伝導率を格段に高くすることができ、さらに放熱性に優れた配線基板１を実現することができる。

基板本体２に設けられる第１および第２貫通導体４，５ならびに金属体３を、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも１種を主成分として形成することによって、電気特性および放熱性に優れ、比較的低コストで配線基板１を得ることができる。

また第１および第２電極部６，７のＺ軸方向の一表面部ならびに反射体１０のＺ軸方向の一表面部にＡｌめっきおよびＡｇめっきを施すことによって、腐食に対する抵抗力が向上し、配線基板１の信頼性が向上するとともに、第１および第２電極部６，７および反射体１０の反射率を向上させることができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態の発光装置２０を示す断面図である。発光装置２０は、図１および図２に示す配線基板１、発光ダイオード（Light Emitting Diode；略称：ＬＥＤ）チップ２１およびボンディングワイヤ２２を含んで構成される。本実施の形態では、配線基板１の発光素子搭載部１５に、熱硬化性樹脂などの接着剤を供給して、発光素子であるＬＥＤチップ２１が搭載される。ＬＥＤチップ２１は、導電性を有する素子接続部であるボンディングワイヤ２２によって、第１および第２電極部６，７と電気的に接続される。ＬＥＤチップ２１は、透光性を有するモールド材２３、たとえば熱硬化性樹脂によって被覆される。本実施の形態において、被覆部はモールド材２３に相当する。発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１に給電することによって、ＬＥＤチップ２１から発光させることができる。

前述のように本実施の形態によれば、基板本体２には、厚み方向に貫通する第１貫通孔２ａが形成される。第１貫通孔２ａには、基板本体２よりも熱伝導率が高い金属体３が設けられる。基板本体２のＺ軸方向一表面部には、第１貫通導体４を介して第１電極端子８に接続される第１電極部６と、第２貫通導体５を介して第２電極端子９に接続される第２電極部７とが形成される。基板本体２の前記一表面部および金属体３のＺ軸方向一表面部には、基板本体２のＺ軸方向に垂直な平面内で第１および第２電極部６，７と予め定める間隔をあけて、基板本体２よりも熱伝導率が高い反射体１０が設けられる。金属体３のＺ軸方向一表面部に設けられる反射体１０の一部は、発光素子であるＬＥＤチップ２１が搭載される発光素子搭載部１５を形成する。反射体１０は、発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１から発せられる光を反射する。

したがって発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０に伝達し、反射体１０から放熱させることができる。またＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０を介して金属体３に伝達して、金属体３のＺ軸方向他表面部から放熱させることができる。したがって金属体３のＺ軸方向一表面部に反射体１０が配設されない場合に比べて、放熱性を格段に高めることができ、発光装置２０全体の冷却効率を高めることができる。

本実施の形態では、基板本体２の前記一表面部および金属体３の前記一表面部に、基板本体２のＺ軸方向に垂直な平面内で第１および第２電極部６，７と予め定める間隔をあけて反射体１０を設けることによって、ＬＥＤチップ２１から発せられた光を反射体１０によって反射させて所定の方向へ誘導させ、かつ集束させることができる。したがってＬＥＤチップ２１から発せられる光の乱反射を抑制することができ、反射体１０が配設されない場合に比べて、光利用効率を向上することができる。

また本実施の形態によれば、反射体１０は、第１および第２電極部６，７を外囲して設けられる。換言すれば反射体１０は、基板本体２のＺ軸方向一表面部および金属体３のＺ軸方向一表面部のうち、第１および第２電極部６，７が形成される領域を除く全領域に設けられる。したがって、基板本体２の前記一表面部および金属体３の前記一表面部のうち、第１および第２電極部６，７が形成される領域を除く一部の領域に反射体１０が設けられる場合に比べて、発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０に伝達して反射体１０から速やかに放熱させることができる。また基板本体２の前記一表面部および金属体３の前記一表面部のうち、第１および第２電極部６，７が形成される領域を除く一部の領域に反射体１０が設けられる場合に比べて、ＬＥＤチップ２１から発せられる光の乱反射を抑制することができ、光利用効率をさらに向上することができる。

また本実施の形態によれば、金属体３および反射体１０と、基板本体２との間に接合層１６を形成することによって、接合層１６を介して金属体３および反射体１０と、基板本体２とを容易に固定することができる。

また本実施の形態によれば、第１電極部６および第２電極部７は、基板本体２のＺ軸方向一表面部のＹ軸方向中央部に、Ｘ軸方向に互いに間隔をあけて形成される。第１電極部６は、Ｘ軸方向一端部Ｘ１とＸ軸方向中央部との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成され、第２電極部７は、Ｘ軸方向中央部とＸ軸方向他端部Ｘ２との中間であって、Ｘ軸方向中央部寄りの位置に形成される。

また本実施の形態によれば、反射体１０は、金属体３のＺ軸方向一表面部と、基板本体２のＺ軸方向一表面部とにわたって形成される。これによって反射体１０は、基板本体２の第１貫通孔２ａに金属体３を設けるときの止め具としても機能するので、第１貫通孔２ａに金属体３を設けるときの位置決めが容易になり、基板本体２の組立性を向上することができる。これによって配線基板１の歩留まりを向上することができる。

また本実施の形態によれば、発光素子搭載部１５のＬＥＤチップ２１が搭載される搭載面は、基板本体２のＺ軸方向の一表面に平行に形成されるので、発光素子搭載部１５の前記搭載面にＬＥＤチップ２１を搭載するときの位置決めが容易になる。またＬＥＤチップ２１が、基板本体２のＺ軸方向の一表面に平行に形成される前記搭載面に搭載されるので、ＬＥＤチップ２１と、基板本体２のＺ軸方向一表面部に形成される第１および第２電極部６，７とをボンディングワイヤ２２で接続するときの接続信頼性の劣化を防ぐことができ、またＬＥＤチップ２１から発せられる光の利用効率を向上することができる。

また本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０から放熱させることができるとともに、反射体１０から金属体３に伝達して、金属体３のＺ軸方向他表面部から速やかに放熱させることができる。したがってヒートシンクなどの放熱部材は不要となるので、発光装置２０の小形化を図ることができる。さらに放熱性の向上を図る場合で、実装基板に空き領域があれば、ヒートシンクなどの放熱部材を設けてもよい。

また本発明によれば、発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０に伝達し、反射体１０から放熱させることができ、また反射体１０を介して金属体３に伝達して、金属体３のＺ軸方向他表面部から放熱させることができる。これによってＬＥＤチップ２１の発熱による発光装置２０の輝度の低下を抑制することができる。

また本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ２１は、透光性を有するモールド材２３によって被覆される。これによってＬＥＤチップ２１と外部との物理的接触を避けて、不所望な外力が与えられてＬＥＤチップ２１が破損することを防止することができる。またＬＥＤチップ２１が被覆される空間に水が浸入することを防止することができ、ＬＥＤチップ２１を水から保護することができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態の発光素子用配線基板３０を示す平面図である。図５は、図４の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。図６は、本発明の第２の実施の形態の発光装置３５を示す断面図である。本実施の形態の発光素子用配線基板３０は、前述の第１の実施の形態の発光素子用配線基板１と類似しているので、異なる部分についてのみ説明し、第１の実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けるため、共通する説明は省略する。

配線基板３０は、基板本体２、金属体３、第１貫通導体４、第２貫通導体５、第１電極部６、第２電極部７、第１電極端子８、第２電極端子９、反射体１０および枠体３１を含む。枠体３１は、反射体１０のＺ軸方向一表面部の周縁部から前記Ｚ軸方向に立設され、発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１から発せられる光を反射する。枠体３１は、Ｚ軸方向寸法ｄ２が、反射体１０のＺ軸方向一表面部から発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１のＺ軸方向一表面部までのＺ軸方向寸法ｈよりも大きくなるように形成される。本実施の形態において、枠体３１のＺ軸方向寸法ｄ２は、０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ未満に選ばれ、反射体１０のＺ軸方向一表面部から前記ＬＥＤチップ２１のＺ軸方向一表面部までのＺ軸方向寸法ｈは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ未満に選ばれる。

枠体３１は、反射体１０と同一の材料、具体的にはＣｕによって形成される。枠体３１をＣｕで形成することによって、効果的な熱伝達経路を形成することができる。Ｃｕのような加工性に優れた金属で枠体３１を形成することによって、複雑な形状の枠体３１であっても、容易に製造することができる。枠体３１は、たとえばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金およびＡｌによって好適に形成することができる。枠体３１の内壁面３１ａには、ＬＥＤチップ２１から発せられる光の反射率を向上させるために、Ｎｉ、Ａｕ、ＡｇおよびＡｌなどから成る不図示のめっき層を形成してもよい。反射体１０のＺ軸方向一表面部の周縁部に枠体３１を設ける場合、反射体１０に、共晶Ａｇ−Ｃｕろう材から成るろう材、または半田を付着させることによって、枠体３１を反射体１０に接合させることができる。枠体３１と反射体１０とを接合させる場合には、前記ろう材および半田に限らず、接合層１６と同様の樹脂、具体的にはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。

本実施の形態の発光装置３５は、図３に示す発光装置２０と同様に、配線基板３０の発光素子搭載部１５に、たとえば熱硬化性樹脂を用いて、発光素子であるＬＥＤチップ２１が搭載され、ボンディングワイヤ２２によって、ＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とが電気的に接続される。ＬＥＤチップ２１は、透光性を有するモールド材２３、たとえば熱硬化性樹脂によって被覆される。本実施の形態では、ＬＥＤチップ２１を被覆するモールド材２３のＺ軸方向の一表面と、枠体３１のＺ軸方向の一表面とが同一平面になるように、発光装置３５が製造される。

前述のように本実施の形態によれば、発光素子搭載部に搭載されるＬＥＤチップ２１から発せられる光を反射する枠体３１が、反射体１０のＺ軸方向一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設される。これによってＬＥＤチップ２１から発せられた光を枠体３１によって反射させて所望の方向へ誘導させ、かつ集束させることができる。したがってＬＥＤチップ２１から発せられる光の乱反射を抑制することができ、枠体３１が設けられない場合に比べて、ＬＥＤチップ２１から発せられる光の利用効率を格段に向上することができる。

また本実施の形態は、反射体１０のＺ軸方向一表面部の周縁部から前記Ｚ軸方向一方に枠体３１を立設していること以外は前述の第１の実施の形態と同様の構成であるので、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図７は、本発明の第３の実施の形態の発光素子用配線基板４０を示す平面図である。図８は、図７の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図である。図９は、本発明の第３の実施の形態の発光装置４５を示す断面図である。本実施の形態の発光素子用配線基板４０は、前述の第１の実施の形態の発光素子用配線基板１と類似しているので、異なる部分についてのみ説明し、第１の実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けるため、共通する説明は省略する。

本実施の形態の反射体１０は、基板本体２のＺ軸方向一表面部の周縁部から前記Ｚ軸方向に立設する環状の立設部４１を有する。立設部４１の内周面部４１ａは、図７に示すように、Ｚ軸方向一方から見て環状に形成される。本実施の形態では、Ｚ軸方向一方から見て、発光素子搭載部１５の中心と、立設部４１の中心とが一致するように、発光素子搭載部１５を形成している。

また立設部４１は、発光素子搭載部１５寄りの一端部から立上るように構成される立上がり部分４２を有する。立設部４１の内周面部４１ａは、Ｚ軸方向一方、換言すれば基板本体２のＺ軸方向において基板本体２から離反する方向に向かうにつれて、発光素子搭載部１５から離反する方向に傾斜する。さらに述べると、立設部４１の内周面部４１ａは、Ｚ軸方向一方に向かうにつれて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両端部に近接するように傾斜する。

立設部４１の内周面部４１ａは、図７の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面形状が、円弧状に形成される。さらに述べると、前記内周面部４１ａは、立上がり部分４２よりもＸ軸方向中央部側でかつ立設部４１のＺ軸方向一端部よりもＺ軸方向一方側に設けられる仮想中心Ｐを曲率中心とする円の一部である。内周面部４１ａの曲率半径は、たとえば０．６ｍｍ以上２．０ｍｍ未満に選ばれる。

前述の立設部４１を有する反射体１０は、金型の圧接加工によって形成される。前記立設部４１を有する反射体１０は、鋳込みおよび切削などの手法を用いて形成されてもよい。

反射体１０の立設部４１のＺ軸方向寸法ｄ３は、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に選ばれる。立設部４１は、反射体１０のＺ軸方向において、前記立上がり部分４２から、立設部４１のＺ軸方向一表面部までのＺ軸方向寸法ｄ４が、反射体１０のＺ軸方向一表面部から発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１のＺ軸方向一表面部までのＺ軸方向寸法ｈよりも大きくなるように形成される。本実施の形態において、前記立上がり部分４２から、立設部４１のＺ軸方向一表面部までのＺ軸方向寸法ｄ４は、０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ未満に選ばれる。

本実施の形態の発光装置４５は、図３および図６に示す発光装置２０，３５と同様に、配線基板４０の発光素子搭載部１５に、たとえば熱硬化性樹脂を用いて、発光素子であるＬＥＤチップ２１が搭載され、ボンディングワイヤ２２によって、ＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とが電気的に接続される。ＬＥＤチップ２１は、透光性を有するモールド材２３、たとえば熱硬化性樹脂によって被覆される。本実施の形態では、反射体１０のＺ軸方向において、ＬＥＤチップ２１を被覆するモールド材２３のＺ軸方向一表面部が、立設部４１のＺ軸方向一表面部よりもＬＥＤチップ２１寄りになるように、発光装置４５が製造される。

前述のように本実施の形態によれば、反射体１０は、基板本体２のＺ軸方向一表面部の周縁部から前記Ｚ軸方向に立設する立設部４１を有する。立設部４１の内周面部４１ａは、基板本体２のＺ軸方向において基板本体２から離反する方向に向かうにつれて、発光素子搭載部１５から離反する方向に傾斜し、断面形状が円弧状に形成される。これによって発光素子搭載部１５に搭載されるＬＥＤチップ２１から発せられる光を、立設部の内周面部４１ａで反射させ、所望の方向へ誘導させることができる。したがってＬＥＤチップ２１から発せられる光の乱反射を効果的に抑制することができ、反射体１０が立設部４１を有していない場合に比べて、ＬＥＤチップ２１から発せられる光の利用効率を格段に向上することができる。

また反射体１０が立設部４１を有していない場合に比べて、反射体１０の体積を大きくすることができるので、ＬＥＤチップ２１で発生した熱を、反射体１０に伝達し、反射体１０から効果的にかつ速やかに放熱させることができ、放熱性を格段に向上することができる。これによって発光装置４５の輝度の低下を効果的に抑制することができる。

また本実施の形態は、反射体１０の形状以外は前述の第１の実施の形態と同様の構成であるので、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（実施例１）
発光素子用配線基板の基板本体２の原料粉末として、純度が９９％以上でかつ平均粒径が１μｍのＭｇＯ粉末、および純度が９９％以上でかつ平均粒径が１μｍのＹ_２Ｏ_３粉末を用いて、ＭｇＯ粉末が９５質量％で、Ｙ_２Ｏ_３粉末が５質量％の割合で原料粉末を混合し、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とを溶媒として混合し、スラリーを調整した。その後、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを作製した。

また、平均粒径が２μｍのＷ粉末およびＣｕ粉末、ならびに平均粒径が１．０μｍのＡｌ_２Ｏ_３を用いて、Ｗが５０質量％、Ｃｕが５０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が５質量％の割合で金属粉末とアクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、導体ペーストを調製した。

そして、前記セラミックグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、第１および第２貫通導体４，５を設けるための第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃに相当する直径が１００μｍのビアホールを形成する。このビアホール内には、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。また打ち抜き加工時に、ビアホールとともに、金属体３を設けるための第１貫通孔２ａを形成した。

このようにして作製したグリーンシートを組合わせて位置合わせをし、積層圧着して、焼成後に縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．６ｍｍのサイズとなる積層体を作製した。
そして、積層体を露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気で、かつ９００℃で脱脂をした後、引続いて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気で、かつ表１に示す最高温度で２時間保持して焼成した。

反射体１０は、厚み寸法が１ｍｍのＣｕ、ＡｌおよびＡｇの平板をそれぞれ金型によって縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズに打ち抜き加工を施すと同時に、基板本体２のＺ軸方向一表面部の第１および第２電極部６，７が形成される位置に合わせて、約１ｍｍ角の第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃを形成した。なお、第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃの形状は、四角形に限定されるものではなく、第１および第２電極部７の形状に合致させることが必要である。

次に、基板本体２の第１貫通孔２ａに設ける金属体３は、基板本体２と同一の厚み寸法が０．６ｍｍの平板を、直径寸法が２ｍｍとなるように打ち抜き加工することによって、金属体３を得た。反射体１０と金属体３とを位置決めし、ろう材を用いて反射体１０と金属体３とを接合することによって、基板本体２の第１および第２電極部６，７と整合するように第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃが形成された反射体１０と金属体３とを一体化させた。

次に、基板本体２の第１貫通孔２ａの内壁に対して、金属体３を設けたときに金属体３と第１貫通孔２ａとの間に５０μｍの隙間ができるような形状の金属体３を準備した。また、反射体１０のＺ軸方向一表面部に枠体３１を形成する場合には、反射体１０の前記一表面部に、外形寸法が縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．２ｍｍのサイズで、内形寸法が縦８ｍｍ×横８ｍｍ×厚み０．２ｍｍのサイズの反射体１０と同一の材料から成る金属で形成した。さらに、枠体３１と反射体１０とをろう材によって接合し、反射体１０と金属体３と枠体３１とが一体化した金属形成体を作製した。

次に、金属体３のＺ軸方向一表面部にエポキシ樹脂などの接着剤をディスペンサーを用いて塗布し、エポキシ樹脂などの接着剤が塗布された金属体３を基板本体２の第１貫通孔２ａに設けた。その後、１２０℃でかつ３０分の条件で接着剤を硬化させて、金属体３と基板本体２とを接合し、発光素子用配線基板を得た。その後、第１および第２電極部６，７ならびに第１および第２電極端子８，９の表面にニッケル（Ｎｉ）めっきおよび金（Ａｕ）めっきを順次施した。ＭｇＯの耐薬品性は、Ａｌ_２Ｏ_３の耐薬品性と比較すると低いため、めっき処理液の濃度を薄くし、めっき処理温度を低くして、配線基板の表面状態が劣化しないようにして、本発明の発光素子用配線基板のめっき処理を行った。

次に、金属製の枠体３１としては、熱膨張係数が２３×１０^−６／℃であり、熱伝導率が２３８Ｗ／ｍ・ＫであるＡｌ製金属枠体を用いた。このＡｌ製金属枠体を半田によって基板本体２に接合した。

金属体３の厚み寸法は、基板本体２の厚み寸法と略同一となるように加工した。表２には、用いた金属体３の組成を示しているが、単独の金属元素を用いたものについては、純度が９９％以上の無垢金属体を用いている。また、Ｃｕ−Ｗと記載した金属体３については、Ｃｕが２０質量％でかつＷが８０質量％の組成の金属体３を用いた。また表２には、金属体３の熱膨張係数および熱伝導率を示している。焼成後の基板本体２の熱膨張係数は、１０×１０^−６／℃であった。熱膨張係数の測定は、熱機械分析装置（Thermo
Mechanical Analysis；略称：ＴＭＡ）を用いて、２５℃以上４００℃未満の範囲の温度で行った。

さらに、発光素子用配線基板の発光素子搭載部１５にエポキシ樹脂などの接着剤をディスペンサーを用いて塗布し、出力１．５Ｗの発光素子であるＬＥＤチップ２１を実装し、ボンディングワイヤ２２によってＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とを結線し、さらにＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とを、熱膨張係数が４０×１０^−６／℃のエポキシ樹脂から成るモールド材２３で被覆して、発光装置を得た。得られた発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１時間後に全放射束測定を行った。

本実施例１の比較例として、金属体３を第１貫通孔２ａに設けて、金属体３と反射体１０とを接合する工程に代えて、第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃであるビアホールとともに形成した金属体３を設けるための第１貫通孔２ａに導体ペーストを充填する工程、ならびに前記積層体と前記第１貫通孔２ａに充填した導体ペーストとを同時焼成する工程を行い、相対密度が９９．８％未満の金属体３を形成した発光素子用配線基板を作製し、実施例と同様の試験を行った。

比較例の金属体の相対密度については、この金属体の断面を走査型電子顕微鏡（
Scanning Electron Microscope；略称：ＳＥＭ）を用いて観察することによって、明らかに、ボイド、およびセラミック粉末の占める割合が０．２％を越えており、正確な値は定かではないものの、９９．８％未満であることは議論の余地がなく、この金属体の断面をＳＥＭによって観察し、比較例の金属体の相対密度は９９．８％未満であると判断した。

（実施例２）
発光素子用配線基板の基板本体２の原料粉末として純度が９９％以上でかつ平均粒径が１．０μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末、純度が９９％以上でかつ平均粒径が１．３μｍのＭｎ_２Ｏ_３粉末、ならびに純度が９９％以上でかつ平均粒径が１．０μｍのＳｉＯ_２粉末を用いて、Ａｌ_２Ｏ_３粉末が９０質量％、Ｍｎ_２Ｏ_３粉末が５質量％、ＳｉＯ_２粉末が５質量％の割合で原料粉末を混合し、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とを溶媒として混合し、スラリーを調整した。その後、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを作製した。

また導体ペーストは、ＭｇＯを主成分とする場合に用いた原料と同じものを用いて、同一工程、同一割合で調整して作製した。

そして、前記セラミックグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、第１および第２貫通導体４，５を設けるための第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃに相当する直径が１００μｍのビアホールを形成する。このビアホール内には、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。また打ち抜き加工時に、ビアホールとともに、金属体３を設けるための第１貫通孔２ａを形成した。

このようにして作製したグリーンシートを組合わせて位置合わせをし、積層圧着して、焼成後に縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．６ｍｍのサイズとなる積層体を作製した。そして、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気で、かつ９００℃で脱脂をした後、引続いて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気で、かつ表１に示す最高温度で２時間保持して焼成した。その後、第１および第２電極部６，７ならびに第１および第２電極端子８，９の表面にＮｉめっきおよびＡｕめっきを順次施した。

実施例２においては、金属製の枠体３１を用いた。金属製の枠体３１としては、熱膨張係数が２３×１０^−６／℃であり、熱伝導率が２３８Ｗ／ｍ・ＫであるＡｌ製金属枠体を用いた。また金属体３に関してもＭｇＯを主成分とする場合と同様に、表２に示す材料を用いた。そして、実施例１と同様の工程で、基板本体２と金属体３とをエポキシ樹脂などの接着剤によって接合し、発光素子用配線基板を得た。金属体３の熱膨張係数については、表２に示すとおりである。基板本体２の熱膨張係数は、７．５×１０^−６である。

発光素子用配線基板に、接合剤としてエポキシ樹脂を、ディスペンサーを用いて塗布し、出力１．５Ｗの発光素子であるＬＥＤチップ２１を発光素子搭載部１５に実装し、ボンディングワイヤ２２によってＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とを結線し、さらにＬＥＤチップ２１と第１および第２電極部６，７とを、熱膨張係数が４０×１０^−６／℃のエポキシ樹脂から成るモールド材２３で被覆して、発光装置を得た。得られた発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１時間後に全放射束測定を行った。

前述の工程によって作製した発光素子用配線基板の特性、および試験結果を表２に示す。

表２に示すように、金属体３に反射体１０が形成されず、つば部が形成されていない金属体３を用いた本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５では、ＬＥＤチップ２１が搭載される搭載面において反射体１０を介さない熱伝達経路となり、放熱性および光特性が劣ることがわかる。

これに対して本発明の発光素子用配線基板である試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．２０は、基板本体２の熱伝導率の影響は受けるものの、ＬＥＤチップ２１で発生した熱を高熱伝導率の金属から成る反射体１０を介して放熱させることができるので、格段に優れた放熱性を確保できるとともに、優れた光特性を有する発光素子用配線基板およびこれを備える発光装置を実現できた。

前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば前述の各実施の形態では、ＬＥＤチップ２１がモールド材２３によって被覆されているけれども、モールド材２３を用いずに、ガラスなどの透光性を有する蓋体を用いて封止してもよく、またモールド材２３と蓋体とを併用してもよい。また発光素子搭載部１５にＬＥＤチップ２１を搭載する場合には、必要に応じて、モールド材２３に、ＬＥＤチップ２１から発せられる光を波長変換するための蛍光体を添加してもよい。

また前述の各実施の形態では、第２および第３貫通孔２ｂ，２ｃに第１および第２貫通導体４，５を設けた場合の配線基板１，３０，４０について説明したが、第１および第２貫通導体４，５を設けない構成でもよい。また基板本体２は、複数の層が積層されて形成されていてもよい。

本発明の第１の実施の形態の発光素子用配線基板１を示す平面図である。 図１の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。 本発明の第１の実施の形態の発光装置２０を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態の発光素子用配線基板３０を示す平面図である。 図４の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。 本発明の第２の実施の形態の発光装置３５を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態の発光素子用配線基板４０を示す平面図である。 図７の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図である。 本発明の第３の実施の形態の発光装置４５を示す断面図である。

符号の説明

１，３０，４０ 発光素子用配線基板
２ 基板本体
３ 金属体
４ 第１貫通導体
５ 第２貫通導体
６ 第１電極部
７ 第２電極部
８ 第１電極端子
９ 第２電極端子
１０ 反射体
１５ 発光素子搭載部
１６ 接合層
２０，３５，４５ 発光装置
２１ ＬＥＤチップ
２２ ボンディングワイヤ
２３ モールド材
３１ 枠体
４１ 立設部
４２ 立上がり部分

Claims (9)

1. 電気絶縁性を有し、配線が形成されるとともに、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される基板本体と、
   前記貫通孔に設けられ、基板本体よりも熱伝導率が高い第１熱伝導体と、
   前記基板本体の厚み方向の一表面部に形成され、前記配線に接続される電極部と、
   前記基板本体の前記一表面部および前記第１熱伝導体の厚み方向の一表面部に、前記基板本体の厚み方向に垂直な平面内で前記電極部と予め定める間隔をあけて設けられ、基板本体よりも熱伝導率が高い第２熱伝導体とを含み、
   前記第１熱伝導体の前記一表面部に設けられる第２熱伝導体の一部は、発光素子が搭載される発光素子搭載部を形成し、
   前記第２熱伝導体は、前記発光素子搭載部に搭載される前記発光素子から発せられる光を反射することを特徴とする発光素子用配線基板。
2. 前記第２熱伝導体は、前記電極部を外囲して設けられることを特徴とする請求項１記載の発光素子用配線基板。
3. 前記第１熱伝導体および前記第２熱伝導体と、基板本体とを接合する接合部を含むことを特徴とする請求項１または２記載の発光素子用配線基板。
4. 前記第２熱伝導体は、前記第１熱伝導体の前記一表面部および前記基板本体の前記一表面部にわたって設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光素子用配線基板。
5. 前記発光素子搭載部の前記発光素子が搭載される搭載面は、前記基板本体の厚み方向の一表面に平行に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光素子用配線基板。
6. 前記第２熱伝導体の厚み方向の一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設し、前記発光素子搭載部に搭載される発光素子から発せられる光を反射する枠体を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子用配線基板。
7. 前記第２熱伝導体は、前記基板本体の前記一表面部の周縁部から前記厚み方向に立設する環状の立設部を有し、
   前記立設部の内周面部は、前記基板本体の厚み方向において前記基板本体から離反する方向に向かうにつれて、前記発光素子搭載部から離反する方向に傾斜することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子用配線基板。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光素子用配線基板と、
   前記発光素子搭載部に搭載される発光素子と、
   導電性を有し、前記電極部および前記発光素子に接続される素子接続部とを含むことを特徴とする発光装置。
9. 透光性を有し、前記発光素子を被覆する被覆部を含むことを特徴とする請求項８記載の発光装置。

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