JP4281363B2 - 配線板及び発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子等の発熱部品を実装するにあたりこの発熱部品から発生する熱を効率よく放熱することができる配線板、及びこの配線板に発光素子を実装して構成される発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオードは、近年基板に容易に実装可能なチップ形態のものが発展し、高密度な発光ダイオードの実装が可能となってきており、このため発光ダイオードの応用分野は、一般表示装置、ディスプレイのバックライト用光源、あるいは蛍光灯等に代わる次世代の照明設備等へと拡大しつつある。
【０００３】
発光ダイオード等のような発光素子を配線板に実装して発光装置を得るにあたっては、配線板に設けられた給電用の導体配線に発光ダイオードを電気的に接続するようにして発光ダイオードを配線板に実装するようにしている。このような配線板としては、従来、金属をベースとして、耐熱性樹脂に熱伝導性フィラーを分散させた絶縁層を介して導体配線層が形成された金属基板（特許文献１、非特許文献１参照）や、セラミック基板（特許文献２参照）等から形成されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１２５１５５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５３５１５号公報
【特許文献３】
特開平５−３３９０２０号公報
【非特許文献１】
“Ｐｒｏｄｕｃｔ 製品紹介 デンカＨＩＴＴプレート 高熱伝導性アルミニウム基板”、［ｏｎｌｉｎｅ］、１９９９年９月６日、電気化学工業株式会社、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.denka.co.jp/product/index.htm〉
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１や非特許文献１に記載のような耐熱性樹脂に熱伝導性フィラーを分散させた絶縁層を有する金属基板では、耐熱性樹脂を含む絶縁層が熱や紫外線等により劣化しやすくなり、充分な信頼性を有するものではなかった。
【０００６】
また特許文献２に記載のようにセラミック基板を用いた場合には、セラミック基板は十分な熱伝導性を有しないことから、発光素子にて発生した熱を充分に放熱することが困難であり、またネジ加工等のような機械的加工を施す場合には割れ等のような破損が生じやすく、基板の薄型化が困難であった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光素子等の発熱部品を実装するにあたりこの発熱部品から発生する熱を効率よく放熱することができ、且つ優れた耐熱性及び耐光性を有し、更に機械的加工が容易であり、しかも薄型化が可能な配線板、及びこの配線板に発光素子を実装して構成される発光装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る配線板は、金属製の基体３と、前記基体３に対して設けられたセラミックスからなる絶縁層５と、前記絶縁層５に接すると共に前記基体３には接しないように設けられた導体配線４とを備える。
請求項１係る配線板では、前記基体３が、一面側に形成された一面部３ｂと、他面側に形成された他面部３ａとで構成されると共に、前記一面部３ｂに、厚み方向に貫通する貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１により、基体３の一面に開口し、内部に発光素子２が実装される凹部６が形成されている。また、前記導体配線４が他面部３ａと一面部３ｂとの間に介在すると共にその一部が他面部３ａと一面部３ｂとの間から凹部６の内側に突出することで凹部６の底面上に配置されて基体３の外部に露出している。また、前記絶縁層として、基体３の内部における一面部３ｂと導体配線４との間に介在する絶縁層５と、基体３の内部及び凹部６の形成位置における他面部３ａと導体配線４との間に介在する絶縁層５とが形成されている。
請求項２に係る配線板では、前記金属製の基体３の一面に開口し、内部に発光素子２が実装される凹部６が形成されている。前記導体配線４は、基体３の一面側に形成されると共に凹部６の形成位置には形成されないようになっている。前記絶縁層５は、基体３の一面側と導体配線４との間に介在するように形成されている。
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記金属製の基体３が、一面側に形成された一面部３ｄと、他面側に形成された他面部３ｃとを接合して構成されると共に、前記一面部３ｂに、厚み方向に貫通する貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１により、基体３の一面に開口する前記凹部６が形成されている。
【０００９】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記基体３がアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選択されるいずれかの材質にて形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記基体３における前記絶縁層５と接する面が粗面化されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記基体３における前記絶縁層５と接する面に、基体３を構成する金属の酸化物からなる凹凸皮膜が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記絶縁層５が、無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法により形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項８の発明は、請求項７において、前記無機質酸化物ゾルが、金属アルコキシドとセラミックス粒子とを含有するものであることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項９の発明は、請求項８において、前記無機質酸化物ゾルが、シリコンアルコキシドと、アルミニウム、ケイ素、チタンの各酸化物のうちの少なくとも一種からなるセラミックス粒子とを含有するものであることを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記導体配線４が、気相成膜法で形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１６】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記導体配線４が、気相成膜法にて形成された第１層と、この第１層に対してめっき法にて形成された第２層とから構成されるものであることを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明に係る発光装置は、上記配線板に対して発光素子２を実装して成るものである。
【００１９】
また本発明に係る発光装置は、前記発光素子２は前記凹部６内に配置されると共に前記導体配線４と電気的に接続されることにより実装され、前記凹部６内には、発光素子２を封止する封止層８が設けられているものである。
【００２０】
請求項１２に係る発光装置は、請求項１に記載の配線板に対して発光素子２を実装して成り、前記発光素子２が、前記基体３内部に埋設されると共に凹部６内において前記基体３の外部に露出するように形成された導体配線４と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また請求項１３に係る発光装置は、請求項２又は３に記載の配線板に対して発光素子２を実装して成り、前記発光素子２が、配線板の前記凹部６が開口する側の面における凹部６が形成されていない部位の表面に設けられた導体配線４と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
基体３は金属から形成される。この基体３の材質は特に制限されないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス、鉄等の適宜の金属から形成することがきる。特に基体３をアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選択されるいずれかの材質にて形成すると、基体３の熱伝導性を特に優れたものとして、配線板の放熱性能を著しく向上することが可能となる。ここで、アルミニウム合金としてはアルミニウム−マグネシウム系合金（ＪＩＳ Ａ ５０５２）等を挙げることができ、また銅合金としては黄銅（ＪＩＳ Ｃ ２６００）等を挙げることができる。
【００２４】
また基体３は一つの部材にて形成しても良く、また複数の部材を接合等することにより組み合わせて一つの基体３を形成するようにしても良い。この基体３の全体の厚みは特に制限されないが、配線板の薄型化を達成すると共にこの配線板に充分な強度を付与するためには、０．５〜２ｍｍの範囲の厚みとすることが好ましい。
【００２５】
導体配線４は、配線板に実装される発光素子２等の発熱部品に対する給電等のために形成されるものであり、このため配線板に対して発熱部品を実装する際には、発熱部品は導体配線４に対して電気的に接続されるようにして基体３に実装される。この導体配線４は後述するように適宜の位置に、パターン状に形成される。
【００２６】
絶縁層５はセラミックスから形成されるものであり、金属製の基体３と、この基体３に対して形成される導体配線４との間に介在するように設けられ、前記導体配線４がこの絶縁層５に接すると共に前記基体３には直接接しないようにして基体３と導体配線４との間の電気的絶縁性を確保する。
【００２７】
この絶縁層５は、適宜のセラミックスにて適宜の手法により形成することができ、例えば金属アルコキシドを含む無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法、セラミック溶射法、或いはアルミニウム製の基体３を用いる場合は陽極酸化法等により形成することができる。ここで、セラミック溶射法や陽極酸化法により形成される絶縁層５は多孔質になりやすいため、絶縁層５に高い電気的絶縁性を付与するためには、絶縁層５を金属アルコキシドを含む無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法により形成することが好ましい。このゾルゲル法による絶縁層５の形成方法は、詳しくは後述する。
【００２８】
この絶縁層５は適宜の厚みに形成することができるが、絶縁層５の形成時における厚みの分布のばらつきにより絶縁信頼性が低下することがないような充分な厚みに形成することが好ましく、また配線板全体の熱伝導性が低下しないように過大な厚みとならないようにすることが好ましいものであり、このため絶縁層５の厚みを２０〜１００μｍの範囲となるようにすることが好ましい。
【００２９】
また絶縁層５を形成するにあたっては、絶縁層５と基体３との間の良好な密着性を確保するために、絶縁層５の形成に先だって、基体３における絶縁層５が形成される面に、粗面化処理を施しておくことが好ましい。
【００３０】
また、基体３と絶縁層５との密着性向上のためには、上記の粗面化処理に代え、或いはこの粗面化処理に加えて、基体３における絶縁層５が形成される面に、基体３を構成する金属の酸化物からなる凹凸皮膜を設けるようにしても良い。例えば基体３がアルミニウム製である場合には、クロム酸、リン酸等による陽極酸化処理により酸化膜を形成し、また基体３が銅製である場合には黒化処理を施すことができる。
【００３１】
上記の導体配線４は、基体３の一面側に形成するようにして、他面側には形成しないようすることが好ましい。すなわち、基体５の一面側において、発熱部品を実装するようにし、この発熱部品からの発熱が基体３の他面側から放熱されるようにして、放熱性を向上させることが好ましいものである。
【００３２】
また基体３に対して絶縁層５と導体配線４とを形成するにあたっては、後述するように複数の絶縁層５と導体配線４とを交互に積層して設けることもでき、これにより配線板に導体配線４を複数層設けて、配線密度を向上したり配線設計の自由度を向上したりすることができる。このとき各導体配線４は絶縁層５により基体３と電気的に絶縁されると共に、各導体配線４間も絶縁層５により電気的に絶縁される。
【００３３】
このように複数の絶縁層５と導体配線４とを交互に積層して設ける場合には、複数の各絶縁層５のそれぞれの厚みは、層間の電気的絶縁性を確保するために、２０μｍ以上とすることが好ましい。また配線板の良好な放熱性を確保するためには、複数の絶縁層５の厚みの合計が、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
このようにして、構成される配線板に、発光ダイオード等の発光素子２や、その他の発熱部品を実装すると、発熱部品からの発熱はセラミックスからなる絶縁層４及び金属製の基体３を介して速やかに放熱される。
【００３５】
次に、配線板の更に具体的な製造工程を説明する。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、基体３の材料である金属製の板材１０を用意する。この板材１０は、所望の厚み、例えば厚み１ｍｍに形成する。
【００３７】
この板材１０の片面に、図１（ｂ）に示すように絶縁層５との密着性向上のために、上記のように粗面化処理と凹凸皮膜の形成のうちの少なくとも何れかを行う。
【００３８】
粗面化処理は適宜の手法で行うことができ、例えばサンドブラスト処理を行うことができる。また板材１０がアルミニウム、銅等で形成されている場合には、アルカリ性溶液による表面処理により粗面化を行うこともできる。このときの粗面化の程度は、基体３と絶縁層５との間に充分な密着性を確保することができるような適宜のものとすれば良いが、好ましくはその中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．５〜２μｍの範囲となるようにすることが好ましい。
【００３９】
また、凹凸皮膜を形成する場合には、例えば板材１０がアルミニウム製である場合には、クロム酸、リン酸等による陽極酸化処理により酸化膜を形成し、また板材１０が銅製である場合には黒化処理を施すことができる。
【００４０】
次に、図１（ｃ）に示すように、上記の基材３の、粗面化処理等の密着性向上の処理が施された片面上に、絶縁層５を形成する。ここではシリコンアルコキシドとセラミックス粒子とを含有する無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法による絶縁層５の形成について説明する。
【００４１】
無機質酸化物ゾルとしては、特にシリコンアルコキシドとセラミックス粒子とが、水、有機溶剤等の溶媒に分散混合されたものを用いることが好ましい。有機溶剤を用いる場合は、メタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、２−プロパノール、メチルエチルケトン等の適宜のものが用いられ、またこのような有機溶剤を一種のみ用いるほか、二種以上を併用することもできる。セラミックス粒子としては、適宜のものが用いられるが、特に電気的絶縁性が高く且つ汎用されているアルミニウム、ケイ素、チタンの各酸化物のうちの少なくとも一種からなるものであることが好ましい。またセラミックス粒子の粒径は、無機質酸化物ゾルにて形成される絶縁層５の厚み以下であれば良く、この範囲で適宜設定されるが、特に篩にかけるなどして粒径１０μｍ以下となるようにすることが好ましく、この場合、絶縁層５中におけるセラミック粒子間の隙間を小さくすることができて絶縁層５の電気的絶縁性を更に向上することができる。
【００４２】
上記の無機酸化物ゾル中の各成分の含有量は適宜調整されるが、好ましくはシリコンアルコキシドを２０〜３０重量％、セラミックス粒子を５０〜５５重量％、溶剤を１５〜３０重量％とすることが好ましい。好適な組成の一例を挙げると、シリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％とするものである。
【００４３】
そして、このような無機酸化物ゾルを板材１０における粗面化処理等の密着性向上のための処理を施した面に塗布し、加熱することにより所望の厚みの絶縁層５を形成する。
【００４４】
無機酸化物ゾルの塗布は、浸漬（ディッピング）、スプレー、印刷、ロールコート、スピンコート、バーコート等の適宜の手法を用いることができる。例えばディッピングの場合には、板材１０の密着性向上のための処理を施した面を無機酸化物ゾルの浴中に１分間浸漬した後、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げることにより、硬化後の絶縁層５の厚みが５０μｍとなるように塗布を行うことができる。
【００４５】
塗布後の加熱処理は適宜の条件で行うことができ、例えばまず５０〜６０℃で１０〜１５分間加熱処理を施すことで溶剤を揮発させた後、続いて１５０〜１８０℃で２０〜４０分間加熱処理を施すことによりシリコンアルコキシドの縮重合反応を進行させる。好適な加熱処理条件の一例を挙げると、まず６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すものである。
【００４６】
また、硬化後の絶縁層５の厚みが５０μｍを超えるようにするなど絶縁層５の厚膜化を図る場合には、無機酸化物ゾルの塗布、硬化成形を複数回（２〜３回）繰り替えし行うことにより、絶縁層５を形成することが好ましい。
【００４７】
次に、図１（ｄ）に示すように、板材１０における絶縁層５を形成した面に導体配線４を所定のパターン状に形成する。導体配線４の厚みは適宜設定されるが、２〜１００μｍの厚み範囲とすることが好ましい。導体配線４の形成は、スパッタリング、蒸着、パターンめっき等の適宜の手法を用いることができる。
【００４８】
特にスパッタリング、蒸着等のような気相成膜法にて導体配線４を形成すると、絶縁層５と導体配線４との間に特に優れた密着性を付与することができ、またこのとき例えば導体配線４の形成に先だって真空中でプラズマ処理を施すことで基体３の表面を活性化させた直後に導体配線４を形成するようにすれば、絶縁層５と導体配線４との間に更に優れた密着性を付与することができる。
【００４９】
また、まず気相成膜法にて第１層を形成し、更にこの第１層に対してめっき法により第２層を形成して、この第１層と第２層とから導体配線４を構成しても良い。すなわち、気相成膜法のみでは導体配線４の形成に長時間要するのに対して、めっき法を併用することで導体配線４の形成時間の短縮を図れるものである。
【００５０】
導体配線の形成方法の一例を説明すると、スパッタリングにより導体配線４の第１層を形成する場合、例えば絶縁層５の表面に密着確保のためのコンタクトメタル層をスパッタリングにより形成した後に、スパッタリングにより銅層等の金属膜による第１層を形成し、更に電解銅めっき等の電解めっき層による第２層を形成することができる。このときコンタクトメタル層はニッケル、ニッケルクロム合金、チタン、アルミニウム等で形成して、厚みを１００〜２００ｎｍの範囲とすることが好ましく、例えばコンタクトメタル層をニッケルにて厚み２００ｎｍに形成することができる。またコンタクトメタル層に対して形成される金属膜による第１層の厚みは０．３〜２μｍの範囲とすることが好ましく、例えば銅により厚み１．５μｍに形成される。また電解めっき層による第２層の厚みは、上記のように導体配線４全体の厚みが２〜１００μｍの厚み範囲となるように適宜形成することが好ましく、例えば銅により厚み１０μｍに形成される。
【００５１】
また導体配線４上にボンディング用の金メッキ層を形成する場合には、例えばまず導体配線４の表面に無電解ニッケルめっき層を形成した後、無電解金めっき層を形成することで、ワイヤーボンディング可能な導体配線４を形成することができる。このとき無電解ニッケルめっき層の厚みは３〜５μｍの範囲とすることが好ましく、また無電解金めっき層の厚みは０．１〜０．５μｍの範囲とすることが好ましい。
【００５２】
また基体３の片面の全面に導体膜を形成した後に、選択エッチングにより導体配線４を形成することもできる。また、銅ペースト、銀ペースト等の導電性ペーストを印刷塗布やインクジェットにより選択的に塗布することにより導体配線４を形成することも可能である。
【００５３】
このような工程により、基体１の一面に絶縁層５を介して導体配線４を形成することにより配線板を得ることができる。
【００５４】
また、上記のように導体配線４を形成した後、更に順次絶縁層５の形成と導体配線４の形成とを繰り返し行うことにより、多層の導体配線４を有する配線板を得ることができる。
【００５５】
例えば図２に示す例では、図１（ｄ）に示すようにして導体配線４を形成した後、更にその導体配線４が形成された面に、まず絶縁層５を形成する。絶縁層５は上記と同様の手法により形成することができ、例えばシリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％の割合で含有する無機酸化物ゾル中に、上記の導体配線４が形成された面を１分間浸漬した後、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げ、６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すことにより、厚み５０μｍの絶縁層５を形成することができる。
【００５６】
次いで、この新たに形成された絶縁層５に対して、レーザ光を照射するなどにより、図２（ｂ）に示すようにバイアホール用の孔あけ加工を施す。この孔１６は、絶縁層５の一面に開口すると共にその底面において下層の導体配線４の表面が露出するように形成される。この孔１６の開口径は適宜の寸法に形成され、例えば直径１５０μｍに形成される。
【００５７】
次に、適宜の手法にて、図２（ｃ）に示すように、新たな導体配線４の形成とビアホール内の導体層１７の形成とを行う。ビアホール内の導体層１７の形成は、例えば上記孔あけ加工後の孔１６内に導電性ペーストを充填することにより行うことができるが、めっき処理等のような他の適宜の手法を採用することもできる。また導体配線４の形成は、上記と同様の手法により行うことができる。
【００５８】
例えば、まず導体配線４が形成される領域とビアホール用の孔１６の内面とに、スパッタリングにより銅による厚み１．５μｍの金属膜からなる第１層を形成した後、ビアホール用の孔１６内に銅ペーストを充填してい導体層１７を形成する。次いで、銅メッキにより、銅による厚み１０μｍの第２層を形成することにより、導体配線４を形成する。
【００５９】
またこのような絶縁層５、ビアホール、導体配線４の形成を順次繰り返し行うことにより、図２（ｄ）に示すように、更に多層の配線板を作製することができる。
【００６０】
以上のように構成される配線板では、金属製の基体１、セラミックス製の絶縁層５及び導体配線４とから構成されることから、熱伝導性が高く、このため配線板に発光素子２等の発熱部品を搭載した場合にこの発熱部品から発せられる熱を効率よく放熱することができる。すなわち例えばアルミナの熱伝導率は３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、窒化アルミニウムの熱伝導率は１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、またアルミニウムの熱伝導率は２２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅の熱伝導率は３９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、このようにセラミックス及び金属は高い熱伝導率を有し、金属とセラミックスで構成される配線板が、高い熱伝導性を有することとなるものである。特にセラミックスで構成される絶縁層５の厚みを２０〜１００μｍの範囲とすると、基体１と絶縁層５のうちのより熱伝導率の低い絶縁層５の厚みを薄くすることにより、配線板全体の熱伝導率を更に向上し、発熱部品から発する熱の放熱効率を更に向上することができるものである。
【００６１】
更には、配線板全体が無機質の材質から構成されることから、耐熱性や耐光性が高く、より高い信頼性を有する配線板が得られるものである。例えば本発明に係る配線板に対して、２６０℃の雰囲気中に３０分間曝露する加熱処理を施しても、外観には変化は生じず、何らの信頼性低下も認められないものである。
【００６２】
これに対し、例えば絶縁層５をフィラーが含有された樹脂成形体にて形成すると、この成形体の熱伝導率は４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となって、配線板の熱伝導率の低下をもたらすものであり、また樹脂成形体は、セラミックスと比較して耐熱性や耐光性が低く、配線板の信頼性低下をもたらすおそれがある。またこのような樹脂成形体にて絶縁層５を形成すると、２６０℃の雰囲気中に３０分間曝露する加熱処理を施した場合、絶縁層５が炭化により変色してしまうものである。
【００６３】
また、特に絶縁層５を上記のような無機質酸化物ゾルによるゾルゲル法にて形成すると、例えばシリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％含有する無機酸化物ゾルを用い、成形硬化時の条件をまず６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すようにして、厚み２０〜１００μｍの絶縁層５を形成した場合、この絶縁層５の耐電圧は３０〜５０Ｖ／μｍとなって高い絶縁信頼性を有し、また２６０℃の雰囲気中に３０分間曝露する加熱処理を施した場合も割れ、変色等の外観異常が生じず、更には−５５℃の雰囲気と＋１２５℃の雰囲気とに交互に曝露する耐ヒートショック試験を１００サイクル行った場合であっても同様に割れ、変色等の外観異常は生じないものであり、非常に優れた耐熱性、電気的絶縁性、信頼性等を有することとなる。
【００６４】
また配線板の主体が金属製の基体１からなるために、配線板に割れ等の破損が生じにくくなり、例えばネジ止め用の孔あけ加工を施す際などに割れ等が生じにくくなり、加工性に優れるものである。これに対し、例えばセラミックスを主体として配線板を形成すると、孔あけ加工等の際に割れ等の破損が生じるおそれがある。
【００６５】
ここで、上記に示す配線板では、基体３に対して、導体配線４が形成される側の一面にのみ、セラミックスからなる絶縁層５を形成しているが、基体３におけるこの一面以外の面にも、絶縁層５と同様のセラミックスからなる層を形成しても良い。例えば基体３の側面、裏面等のように、基体３における外部に露出する面にセラミックスからなる層を形成すると、その面における熱放射が大きくなり、配線板の放熱性を更に向上することが可能となる。
【００６６】
ここで、金属製の基体３は熱伝導率は高いがその表面からの外気への熱放射性はセラミックスの方がより高いものであり、例えばアルミニウムの研磨面の熱放射性は０．０５であるのに対して、アルミニウム表面にアルマイト処理により形成したアルミナ層の表面は０．８となる。このため基体３の表面にセラミックスからなる層を形成することで、放熱性を更に向上することができるものである。
【００６７】
次に、配線板に発光素子２を実装することにより得られる発光装置１について説明する。
【００６８】
本発明に係る発光装置１は、凹部６が形成された配線板と、配線板の凹部６内に配設されると共にこの配線板の導体配線４と電気的に接続された発光素子２と、前記発光素子２を封止する封止層８とから構成される。図３は、本発明に係る発光装置１の形態の例を示している。
【００６９】
発光素子２は、通電により発光する適宜の素子が用いられるが、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。
【００７０】
配線板としては、上記のようなものを用いることができる。このとき、配線板を構成する基体３の全体の厚みは特に制限されないが、発光装置１の薄型化を達成すると共に発光装置１に充分な強度を付与するためには、０．５〜１０ｍｍの範囲の厚みとすることが好ましい。
【００７１】
また配線板の導体配線４は、発光素子２に対する給電のために形成されるものであり、このため前記発光素子２は、この導体配線４に対して電気的に接続されるようにして基体３に実装される。この導体配線４は後述するように適宜の位置に、パターン状に形成される。
【００７２】
また配線板に形成される凹部６は、配線板の一面に開口するように形成され、その内部に発光素子２が実装される。この凹部６は、発光素子２を実装するための充分な空間が形成されるように、適宜の寸法及び形状に形成されるが、発光装置１の薄型化を達成すると共に発光装置１に充分な強度を付与するためには、凹部６の深さを好ましくは０．１〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。一つの配線板に形成される凹部６の個数は適宜設定されるものであり、例えば凹部６を配線板に複数個形成して各凹部６内に発光素子２を実装することにより、配線板に複数個の発光素子２をマトリックス状に実装することもできる。
【００７３】
また封止層８は、凹部６内に実装された発光素子２の全体を覆って発光素子２を封止するものであり、発光素子２自体を保護すると共に、発光素子２と導体配線４との間の接合部位をも封止することにより発光素子２と導体配線４との電気的な接続を確保する。発光素子２から発せられる光は封止層８を介して外部に照射されるものであり、このため封止層８は光透過性の高い材質で形成することが好ましく、特に透明な材質にて形成することが好ましい。封止層８は適宜の透明樹脂を硬化成形することで形成することができ、例えば透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等にて形成することができる。
【００７４】
発光装置１の構成は、配線板の形態や発光素子２の実装の形態等を変更することにより、種々変更することができる。図３（ａ）乃至（ｃ）に示すものを例に挙げて、発光装置１の構成について、更に具体的に説明する。
【００７５】
図３（ａ）に示す発光装置１では、基体３は一面側に形成された一面部３ｂと、他面側に形成された他面部３ａとから構成されており、一面部３ｂと他面部３ａとが接合されて基体３が構成されている。ここで、一面部３ｂには、厚み方向に貫通する貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１により、基体３の一面に開口する凹部６が形成されている。
【００７６】
導体配線４は、上記の他面部３ａと一面部３ｂとの間に介在するように形成されており、このため導体配線４は基体３内に埋設されるように形成される。またこの導体配線４は、他面部３ａと一面部３ｂとの間から凹部６の内側に突出するように形成されており、これにより凹部６内において導体配線４の一部が基体３の外部に露出され、凹部６内に実装された発光素子２との電気的な接続が可能になっている。図示の例では、凹部６の内側に突出した導体配線４の一部は、凹部６の底面上に配置され、その一面側が基体３の外部に露出している。
【００７７】
ここで導体配線４は、この導体配線４により発光素子２に対して給電可能なように適宜のパターン状に形成されるものであり、図示の例では、二つの導体配線４が、その一部が凹部６側に突出して、発光素子２と電気的に接続されるようになっている。
【００７８】
また絶縁層５は、基体３の内部における一面部３ｂと導体配線４との間に介在すると共に、基体３の内部及び凹部６の形成位置における他面部３ａと導体配線４との間に介在するように形成されており、これにより基体３と導体配線４との間に絶縁層５が介在するようになっている。すなわち、導体配線４における基体３内に埋設されている部位では、その一面側と他面側とにそれぞれ絶縁層５が形成され、導体配線４における凹部６の内側に突出して外部に露出されている部位ではその他面側に絶縁層５が形成されている。
【００７９】
発光素子２は凹部６内に適宜の手法により実装されるものであり、図示の例では、凹部６の底面において、凹部６側に突出する二つの導体配線４のうちの一方の一面上に、接合材９を介して接合されている。接合材９は、熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銀ペーストを硬化成形したものを適用することができる。尚、発光素子２は凹部６の底面における、導体配線４が形成されていない部位に接合するようにしても良い。
【００８０】
発光素子２と導体配線４との電気的接続は適宜の手法で行うことができるが、図示の例では、金線等の導電性の線材７を用いたワイヤボンディングにより、発光素子２と導体配線４における凹部６内で露出している部位とを接続している。
【００８１】
封止層８は、少なくとも発光素子２の外部を覆うように形成されるが、図示の例では封止層８を凹部６内に充填するように形成されており、これにより封止層８にて発光素子２、線材７及び導体配線４における凹部６で基体３の外部に露出する部位を覆い、発光素子２自体及び発光素子２と導体配線４との接合部位を保護している。このとき、発光素子２、線材７及び線材７と導体配線４との接合部位が全て凹部６の内側に配置されるため、封止層８を凹部６内に充填成形することで、これらの発光素子２、線材７及び線材７と導体配線４との接合部位を容易に封止することができる。また図示の例では封止層８が基体３の一面側で凸曲面状に突出するように形成されているが、必ずしも封止層８をこのような形状に形成する必要はなく、例えば封止層８を基体３の一面と面一に形成したり、封止材８の外面が凹部６の開口よりも他面側の内奥に配されたりするように形成しても良い。
【００８２】
図３（ｂ）に示す発光装置１では、基体３は一つの部材のみから形成されており、この基体３にはその一面に開口する凹部６が形成されている。
【００８３】
導体配線４は、基体３の一面側に形成されており、このとき導体配線４が、基体３における凹部６の形成位置には形成されないようになっている。
【００８４】
ここで導体配線４は、この導体配線４により発光素子２に対して給電可能なように適宜のパターン状に形成されるものであり、図示の例では、二つの導体配線４が、その端部が凹部６の外縁と近接するように形成されている。
【００８５】
また絶縁層５は、基体３の一面側と導体配線４との間に介在するように形成されており、これにより基体３と導体配線４との間に絶縁層５が介在するようになっている。
【００８６】
発光素子２は凹部６内に適宜の手法により実装されるものであり、図示の例では、凹部６の底面上に、接合材９を介して接合されている。接合材９は、熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銀ペーストを硬化成形したものを適用することができる。
【００８７】
発光素子２と導体配線４との電気的接続は適宜の手法で行うことができるが、図示の例では、金線等の導電性の線材７を用いたワイヤボンディングにより、発光素子２と導体配線４における凹部６の開口縁の近傍の部位とを接続している。
【００８８】
封止層８は、少なくとも発光素子２の外部を覆うように形成されるが、図示の例では封止層８を凹部６内に充填すると共に基体３の一面側で凸曲面状に突出し、更に基体３の一面側における凹部６の開口縁の近傍も覆うように形成されており、これにより封止層８にて発光素子２、線材７及び導体配線４における凹部６で基体３の外部に露出する部位を覆い、発光素子２自体及び発光素子２と導体配線４との接合部位を保護している。
【００８９】
図３（ｃ）に示す発光装置１では、基体３は一面側に形成された一面部３ｄと、他面側に形成された他面部３ｃとから構成されており、一面部３ｄと他面部３ｃとが接合されて基体３が構成されている。ここで、一面部３ｄには、厚み方向に貫通する貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１により、基体３の一面に開口する凹部６が形成されている。他は、図３（ｂ）に示す構成と同一である。
【００９０】
以下に、上記のような発光装置１の製造方法について、説明する。
【００９１】
まず図３（ａ）に示す発光装置１の製造方法について説明する。
【００９２】
まず、基体３の材料である金属製の板材１０を用意する。この板材１０は、一面部３ｂ及び他面部３ａの材料であって、所望の一面部３ｂ及び他面部３ａの厚みと同一の厚みに形成するものであり、例えば厚みを５ｍｍに形成する。
【００９３】
この板材１０に対して、上記のような、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような一連の加工を施す。
【００９４】
このときの処理条件は、上記の配線板の製造工程において説明したものと同様のものとすることができる。具体的な一例を挙げると、例えばまずサンドブラスト等により板材１０の一面を中心線表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜３μｍとなるように粗面化した後、シリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％含有する無機酸化物ゾルの浴中に、板材１０の密着性向上のための処理を施した面を１分間浸漬した後、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げることにより、硬化後の絶縁層５の厚みが５０μｍとなるように塗布を行う。次に、６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すことにより、厚み５０μｍの絶縁層を形成するものである。
【００９５】
次に、他面部３ａの材料である板材１０については、図１（ｄ）に示すように、板材１０における絶縁層５を形成した面に導体配線４を所定のパターン状に形成する。導体配線４の厚みは適宜設定されるが、２〜１００μｍの厚み範囲とすることが好ましい。
【００９６】
導体配線４の形成の条件は、上記の配線板の製造工程において説明したものと同様のものとすることができる。具体的な一例を挙げると、例えばまず絶縁層５の表面にスパッタリングによって密着確保のためのニッケルによるコンタクトメタル層を厚み２００ｎｍに形成した後、続いてスパッタリングにより金属膜による第１層を銅により厚み１．５μｍに形成し、更に続いて電解めっき層による第２層を銅により厚み１０μｍに形成することで、コンタクトメタル層、第１層及び第２層を順次積層して形成し、導体配線４を形成することができる。
【００９７】
次に、この他面部３ａの材料となる板材１０については、上記のように導体配線４を形成した後に、図４に示すように発光素子２を実装する。発光素子２の実装は、例えば板材１０（他面部３ａ）の導体配線４を形成した面に、接合材９を介して接合（ダイボンディング）することにより行う。接合材９は、既述のように熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銀ペーストを硬化成形したものを適用することができる。図示の例では発光素子２は導体配線４上に接合材９を介して接合されているが、導体配線４が形成されていない箇所に接合しても良い。次いで、金線等の導電性の線材７を用いたワイヤボンディングにより、発光素子２と導体配線４の所定の部位とを接続し、発光素子２と導体配線４との電気的接続を確保する。
【００９８】
一方、一面部３ｂの材料となる板材１０については、図１（ｃ）のように絶縁層５を形成した後、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示されているように、所定の位置に厚み方向に貫通する貫通孔１１を形成する。貫通孔１１は、例えばドリル加工やパンチング加工等により形成することができる。貫通孔１１は適宜の形状に形成することができ、例えば図５（ａ）に示すような内周壁が板材１０（一面部３ｂ）の厚み方向と平行となるように形成したり、或いは図５（ｂ）に示すように内周壁が板材１０（一面部３ｂ）の厚み方向に対して傾斜したテーパ状に形成したりすることができる。
【００９９】
次いで、貫通孔１１が形成された板材１０の、絶縁層５が形成されてる側の面に、図５（ｃ）に示すように接着剤１２を塗布する。接着剤１２としては、絶縁層５が形成された板材１０同士を接合することが可能であれば適宜のものが用いられるが、特に耐熱性を有するものを用いることが好ましく、例えば東亞合成株式会社製の商品名「アロンセラミック」等のような耐熱性無機接着剤や、耐熱性を有するエポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
【０１００】
次に、図６（ａ）に示すように、上記の一面部３ｂとなる板材１０と、他面部３ａとなる板材１０とを、絶縁層５が形成されている側の面同士が対向するように位置合わせさせて、上記の接着剤１２を介して接合し、一面部３ｂと他面部３ａとからなる基体３を形成する。このとき、一面部３ｂの貫通孔１１によって、基体３の一面側に開口する凹部６が形成されるが、この凹部６の内側に、発光素子２並びに発光素子２と導体配線４との接合部位が配置されるようにする。
【０１０１】
次に、図６（ｂ）に示すように発光素子２を封止層８により封止して、発光装置１を形成する。封止層８は、既述のように、適宜の透明樹脂を硬化成形することで形成することができ、例えば透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等にて形成することができる。
【０１０２】
次に、図３（ｂ）に示す発光装置１の製造方法について説明する。
【０１０３】
まず、基体３の材料である金属製の板材１０を用意する。この板材１０は、所望の基体３の厚みと同一の厚みに形成するものであり、例えば厚み１ｍｍに形成するものである。
【０１０４】
この板材１０に対して、上記の図１（ａ）乃至（ｄ）に示す一連の処理を施すことにより、板材１０に絶縁層５を形成すると共に、この絶縁層５が形成された面に導体配線４を形成する。
【０１０５】
このときの処理条件は、図３（ａ）に示す発光装置１を製造する場合と同様のものとすることができる。具体的な一例を挙げると、例えばまずサンドブラスト等により板材１０の一面を中心線表面粗さ（Ｒａ）が１〜３μｍとなるように粗面化した後、シリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％含有する無機酸化物ゾルの浴中に、板材１０の密着性向上のための処理を施した面を１分間浸漬した後、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げることにより、硬化後の絶縁層５の厚みが５０μｍとなるように塗布を行う。次に、６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すことにより、厚み５０μｍの絶縁層を形成するものである。次に、絶縁層５の表面にスパッタリングによって密着確保のためのニッケルによるコンタクトメタル層を厚み２００ｎｍに形成した後、続いてスパッタリングにより金属膜による第１層を銅により厚み１．５μｍに形成し、更に続いて電解めっき層による第２層を銅により厚み１０μｍに形成することで、コンタクトメタル層、第１層及び第２層を順次積層して形成し、導体配線４を形成することができる。
【０１０６】
次に、図７に示すように、板材１０（基体３）の一面（絶縁層５及び導体配線４が形成されてる側の面）に、ルータ加工を施すなどして、基体３の一面側に開口する凹部６を形成する。凹部６は、板材１０の一面側における、導体配線４が形成されていない所定の位置に形成される。この凹部６は適宜の形状に形成することができ、例えば図７（ａ）に示すような内周壁が板材１０（基体３）の厚み方向と平行となるように形成したり、或いは図７（ｂ）に示すように内周壁が板材１０（基体３）の厚み方向に対して傾斜したテーパ状に形成したりすることができる。またこのときの凹部６の深さは、例えば０．５ｍｍに形成することができる。
【０１０７】
次に、図７（ｃ）に示すように、基体３に発光素子２を実装し、この発光素子２を封止層８にて封止して、発光装置１を形成する。
【０１０８】
発光素子２の実装にあたっては、例えば基体３の凹部６の底面に、接合材９を介して接合（ダイボンディング）することにより行う。接合材９は、既述のように熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銀ペーストを硬化成形したものを適用することができる。次いで、金線等の導電性の線材７を用いたワイヤボンディングにより、発光素子２と導体配線４の所定の部位とを接続し、発光素子２と導体配線４との電気的接続を確保する。このとき導体配線４は凹部６内には形成されておらず、基体３の一面における凹部６が形成されていない部位に形成されており、このため線材７は凹部６からその外側に引き出されて、凹部６の外縁の近傍において導体配線４と接合される。
【０１０９】
また封止層８は、既述のように、適宜の透明樹脂を硬化成形することで形成することができ、例えば透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等にて形成することができる。このとき封止層８は、発光素子２、線材７及び導体配線４における凹部６で基体３の外部に露出する部位を覆って、発光素子２自体及び発光素子２と導体配線４との接合部位を保護するものであるが、線材７と導体配線４との接合部位は、凹部６の外側に位置するため、封止層８は凹部６内に充填すると共に基体３の一面側で凸曲面状に突出し、更に基体３の一面側における凹部６の開口縁の近傍における線材７と導体配線４との接合部位を覆うようにして形成される。
【０１１０】
このようにして発光装置１を作製すると、発光素子１は基板１における絶縁層５が形成されていない箇所に接合されるため、図３（ａ）に示すように絶縁層５が形成されている箇所に発光素子１を接合する場合と比べて、発光素子１から基板への熱の伝導効率が高くなり、放熱効率が向上する。但し、上記のように基体３をルータ加工等により切削することで直接凹部６を形成すると、薄い基体３、特に薄いアルミニウム製の基体３に対して凹部６を形成することは困難となって、発光装置１の薄型化が困難となり、このため、図３（ａ）に示す発光装置１を作製する場合のように一面部３ａに形成された貫通孔１１にて凹部６を形成する方が成形性が高くなる。
【０１１１】
次に、図３（ｃ）に示す発光装置１の製造方法について説明する。
【０１１２】
まず、基体３の材料である金属製の板材１０を用意する。この板材１０は、一面部３ｄ及び他面部３ｃの材料であり、所望の一面部３ｄ及び他面部３ｃの厚みと同一の厚みに形成する。例えば各板材１０の厚みをそれぞれ５ｍｍに形成することができる。
【０１１３】
次に、一面部３ｄとなる板材１０については、まず上記の図１（ａ）乃至（ｄ）に示す一連の処理を施すことにより、板材１０に絶縁層５を形成すると共に、この絶縁層５が形成された面に導体配線４を形成する。
【０１１４】
このときの処理条件は、図３（ａ）に示す発光装置１を製造する場合と同様のものとすることができる。具体的な一例を挙げると、例えばまずサンドブラスト等により板材１０の一面を中心線表面粗さ（Ｒａ）が１〜３μｍとなるように粗面化した後、シリコンアルコキシドを２０重量％、粒径１０μｍ以下のアルミナ粒子を５５重量％、メタノールを１０重量％、３−メチル−３−メトキシブタノールを５重量％、２−プロパノールを５重量％、メチルエチルケトンを５重量％含有する無機酸化物ゾルの浴中に、板材１０の密着性向上のための処理を施した面を１分間浸漬した後、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げることにより、硬化後の絶縁層５の厚みが５０μｍとなるように塗布を行う。次に、６０℃で１０分間加熱処理を施した後、続いて１５０℃で３０分間加熱処理を施すことにより、厚み５０μｍの絶縁層を形成するものである。次に、絶縁層５の表面にスパッタリングによって密着確保のためのニッケルによるコンタクトメタル層を厚み２００ｎｍに形成した後、続いてスパッタリングにより金属膜による第１層を銅により厚み１．５μｍに形成し、更に続いて電解めっき層による第２層を銅により厚み１０μｍに形成することで、コンタクトメタル層、第１層及び第２層を順次積層して形成し、導体配線４を形成することができる。
【０１１５】
次に、図８（ａ）に示すように、板材１０（一面部３ｄ）に所定の位置に厚み方向に貫通する貫通孔１１を形成する。貫通孔１１は、板材１０における、導体配線４が形成されていない所定の位置に形成される。この貫通孔１１は、例えばドリル加工やパンチング加工等により形成することができる。貫通孔１１は適宜の形状に形成することができ、例えば図８（ａ）に示すような内周壁が板材１０（一面部３ｂ）の厚み方向と平行となるように形成したり、或いは図示はしていないが内周壁が板材１０（一面部３ｄ）の厚み方向に対して傾斜したテーパ状に形成したりすることができる。
【０１１６】
一方、他面部３ｃとなる板材１０は、図８（ｂ）に示すように平板状に形成される。また、図８（ｃ）に示すように、この板材１０の一面における、凹部６の底面となる部位が、他の部位よりも上方に僅かに突出するように形成してもよい。
【０１１７】
次に、図８（ｄ）に示すように、上記の一面部３ｄとなる板材１０と、他面部３ｃとなる板材１０とを、一面部３ｄの絶縁層５及び導体配線４が形成されている面とは反対側の面と、他面部３ｃの一面とを対向するように位置合わせさせて、接着剤１２を介して接合し、一面部３ｄと他面部３ｃとからなる基体３を形成する。このようにして一面部３ｄと他面部３ｃとを接合すると、一面部３ｄの貫通孔１１によって、基体３の一面側に開口する凹部６が形成される。このとき、図８（ｃ）に示すように他面部３ｃを形成しておくと、他面部３ｃの一面側における、凹部６の底面となる箇所以外の領域に、接着剤１２が配される領域が確保できる。
【０１１８】
ここで接着剤１２としては、板材１０同士を接合することが可能であれば適宜のものが用いられるが、特に耐熱性を有するものを用いることが好ましく、例えば東亞合成株式会社製の商品名「アロンセラミック」等のような耐熱性無機接着剤や、耐熱性を有するエポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
【０１１９】
次に、図６（ｂ）に示すように発光素子２を封止層８により封止して、発光装置１を形成する。封止層８は、既述のように、適宜の透明樹脂を硬化成形することで形成することができ、例えば透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等にて形成することができる。
【０１２０】
次に、図８（ｅ）に示すように、基体３に発光素子２を実装し、この発光素子２を封止層８にて封止して、発光装置１を形成する。
【０１２１】
発光素子２の実装にあたっては、例えば基体３の凹部６の底面に、接合材９を介して接合（ダイボンディング）することにより行う。接合材９は、既述のように熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銀ペーストを硬化成形したものを適用することができる。次いで、金線等の導電性の線材７を用いたワイヤボンディングにより、発光素子２と導体配線４の所定の部位とを接続し、発光素子２と導体配線４との電気的接続を確保する。このとき導体配線４は凹部６内には形成されておらず、基体３の一面における凹部６が形成されていない部位に形成されており、このため線材７は凹部６からその外側に引き出されて、凹部６の外縁の近傍において導体配線４と接合される。
【０１２２】
また封止層８は、既述のように、適宜の透明樹脂を硬化成形することで形成することができ、例えば透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等にて形成することができる。このとき封止層８は、発光素子２、線材７及び導体配線４における凹部６で基体３の外部に露出する部位を覆って、発光素子２自体及び発光素子２と導体配線４との接合部位を保護するものであるが、線材７と導体配線４との接合部位は、凹部６の外側に位置するため、封止層８は凹部６内に充填すると共に基体３の一面側で凸曲面状に突出し、更に基体３の一面側における凹部６の開口縁の近傍における線材７と導体配線４との接合部位を覆うようにして形成される。
【０１２３】
このようにして発光装置１を作製すると、発光素子１は基板１における絶縁層５が形成されていない箇所に接合されるため、図３（ａ）に示すように絶縁層５が形成されている箇所に発光素子１を接合する場合と比べて、発光素子１から基板への熱の伝導効率が高くなり、放熱効率が向上する。また、一面部３ｄに貫通孔１１を形成し、この貫通孔１１によって凹部６が形成されるため、基体３の厚みが薄い場合であっても凹部６を容易に形成することができ、発光装置１の薄型化が容易なものである。
【０１２４】
また、図９に示すものは、図３（ａ）に示す例において、基体３に対する発光素子２の実装を表面実装により行ったものである。すなわち、図３（ａ）に示すように、導体配線４を他面部３ａと一面部３ｂとの間に介在するように形成するなどして導体配線４を基体３内に埋設されるように形成し、更にこの導体配線４を他面部３ａと一面部３ｂとの間から凹部６の内側に突出するように形成するなどして凹部６の内側に突出した導体配線４の一部が凹部６の底面上に配置されると共にその一面側が基体３の外部に露出するように形成すると、凹部６の底部、すなわち発光素子２が実装される面に導体配線４が形成されることとなり、このため発光素子２の表面実装による実装が可能となるものである。図示の例ではフリップチップ実装を行っているが、これ以外の方式の表面実装も可能である。ここで図中の符号１５は、発光素子２と導体配線４とを電気的に接続するはんだボール等からなる接続端子である。
【０１２５】
図１０は、一つの基体３に複数の発光素子２を実装した発光装置１の一例を示すものである。このとき、隣り合って形成される凹部６内にそれぞれ一つずつ発光素子２が配されているが、この隣り合う発光素子２が同一の導体配線４と電気的に接続されており、これにより隣り合う発光素子２が直列に接続されている。図示の例では、二つの発光素子２のみを示しているが、更に多数の発光素子２を形成する場合においても、これら複数の発光素子２を順次接続することができる。この場合、発光素子２と導体配線４とから構成される回路に電圧を印加することで、複数の発光素子２を同時に発光させることができる。尚、図１０は、図３（ｂ）に示す発光装置１において、複数の発光素子２を設けた場合の例を示したものであるが、図３（ａ）や図３（ｃ）に示す発光装置１の場合も同様に複数の発光素子２を設けると共にこの発光素子２を順次電気的に接続することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
上記のように請求項１に係る配線板は、金属製の基体と、前記基体に対して設けられたセラミックスからなる絶縁層と、前記絶縁層に接すると共に前記基体には接しないように設けられた導体配線とを備える配線板であって、前記金属製の基体が、一面側に形成された一面部と、他面側に形成された他面部とで構成されると共に、前記一面部に、厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔により、基体の一面に開口し、内部に発光素子が実装される凹部が形成され、前記導体配線が他面部と一面部との間に介在すると共にその一部が他面部と一面部との間から凹部の内側に突出することで凹部の底面上に配置されて基体の外部に露出し、前記絶縁層として、基体の内部における一面部と導体配線との間に介在する絶縁層と、基体の内部及び凹部の形成位置における他面部と導体配線との間に介在する絶縁層とが形成されているため、熱伝導性が高く、配線板に発光素子を搭載した場合にこの発光素子から発せられる熱を効率よく放熱することができるものであり、また全体が無機質の材質から構成されることから、耐熱性や耐光性が高く、優れた信頼性を有するものであり、更に金属製の基体にて主体が構成されることから、薄型化が可能であると共に、割れ等の破損が生じにくくなり、例えばネジ止め用の孔あけ加工を施す際などに割れ等が生じにくくなり、加工性に優れるものである。また基体をルータ加工等により切削することで直接凹部を形成すると、薄い基体に対して凹部を形成することは困難となって、薄型化が困難となるが、一面部に形成された貫通孔にて凹部を形成することで成形性が高くなるものである。
請求項２に係る配線板は、金属製の基体と、前記基体に対して設けられたセラミックスからなる絶縁層と、前記絶縁層に接すると共に前記基体には接しないように設けられた導体配線とを備える配線板であって、前記金属製の基体の一面に開口し、内部に発光素子が実装される凹部が形成され、前記導体配線は、基体の一面側に形成されると共に凹部の形成位置には形成されないようになっており、前記絶縁層は、基体の一面側と導体配線との間に介在するように形成されているため、熱伝導性が高く、配線板に発光素子を搭載した場合にこの発光素子から発せられる熱を効率よく放熱することができるものであり、また全体が無機質の材質から構成されることから、耐熱性や耐光性が高く、優れた信頼性を有するものであり、更に金属製の基体にて主体が構成されることから、薄型化が可能であると共に、割れ等の破損が生じにくくなり、例えばネジ止め用の孔あけ加工を施す際などに割れ等が生じにくくなり、加工性に優れるものである。また発光素子は基板における絶縁層が形成されていない箇所に接合され、発光素子から基板への熱の伝導効率が高くなり、放熱効率が向上するものである。
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記金属製の基体が、一面側に形成された一面部と、他面側に形成された他面部とを接合して構成されると共に、前記一面部に、厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔により、基体の一面に開口する前記凹部が形成されているため、基体の厚みが薄い場合であっても凹部を容易に形成することができ、薄型化が容易なものである。
【０１２７】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記基体がアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選択されるいずれかの材質にて形成されたものであるため、更に熱伝導性が向上し、更に優れた放熱性が付与されるものである。
【０１２８】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記基体における前記絶縁層と接する面が粗面化されているため、基体と絶縁層との間の密着性が向上し、更に優れた信頼性が付与されるものである。
【０１２９】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記基体における前記絶縁層と接する面に、基体を構成する金属の酸化物からなる凹凸皮膜が設けられているため、基体と絶縁層との間の密着性が向上し、更に優れた信頼性が付与されるものである。
【０１３０】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記絶縁層が、無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法により形成されたものであるため、絶縁層の絶縁信頼性、耐ヒートショック性等が更に向上し、更に優れた信頼性が付与されるものである。
【０１３１】
また請求項８の発明は、請求項７において、前記無機質酸化物ゾルが、金属アルコキシドとセラミックス粒子とを含有するため、絶縁層の絶縁信頼性、耐ヒートショック性等が更に向上し、更に優れた信頼性が付与されるものである。
【０１３２】
また請求項９の発明は、請求項８において、前記無機質酸化物ゾルが、シリコンアルコキシドと、アルミニウム、ケイ素、チタンの各酸化物のうちの少なくとも一種からなるセラミックス粒子とを含有するものであるため、絶縁層の絶縁信頼性、耐ヒートショック性等が更に向上し、更に優れた信頼性が付与されるものである。
【０１３３】
また請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記導体配線が、気相成膜法で形成されたものであるため、絶縁層と導体配線との間の密着性を更に向上することができるものである。
【０１３４】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記導体配線が、気相成膜法にて形成された第１層と、この第１層に対してめっき法にて形成された第２層とから構成されるものであるため、導体配線形成に要する時間の短縮化を図ることができるものである。
【０１３６】
また本発明に係る発光装置は、上記配線板に対して発光素子を実装するため、発光素子が実装された配線板は熱伝導性が高く、発光素子から発せられる熱を効率よく放熱することができるものであり、また配線板全体が無機質の材質から構成されていることから、耐熱性や耐光性が高く、優れた信頼性を有するものであり、更に金属製の基体にて配線板の主体が構成されて、発光装置全体の薄型化が可能であると共に、割れ等の破損が生じにくくなり、例えばネジ止め用の孔あけ加工を施す際などに割れ等が生じにくくなり、加工性に優れるものである。
【０１３７】
また、前記発光素子は前記凹部内に配置されると共に前記導体配線と電気的に接続されることにより実装され、前記凹部内には、発光素子を封止する封止層が設けられているため、発光素子が実装された配線板は熱伝導性が高く、発光素子から発せられる熱を効率よく放熱することができるものであり、また配線板全体が無機質の材質から構成されていることから、耐熱性や耐光性が高く、優れた信頼性を有するものであり、更に金属製の基体にて配線板の主体が構成されて、発光装置全体の薄型化が可能であると共に、割れ等の破損が生じにくくなり、例えばネジ止め用の孔あけ加工を施す際などに割れ等が生じにくくなり、加工性に優れるものである。
【０１３８】
また請求項１２に係る発光装置は、請求項１に記載の配線板に対して発光素子を実装して成る発光装置であって、前記発光素子が、前記基体内部に埋設されると共に凹部内において前記基体の外部に露出するように形成された導体配線と電気的に接続されているため、発光素子と、発光素子と導体配線との接合部位が全て凹部の内側に配置され、封止層を凹部内に充填成形することで、これらの発光素子と、発光素子と導体配線との接合部位を容易に封止することができるものであり、また発光素子が実装される面に導体配線が形成されることとなって、発光素子の表面実装による実装が可能となるものである。
【０１３９】
また請求項１３に係る発光装置は、請求項２又は３に記載の配線板に対して発光素子を実装して成る発光装置であって、前記発光素子が、配線板の前記凹部が開口する側の面における凹部が形成されていない部位の表面に設けられた導体配線と電気的に接続されているため、発光素子が実装される凹部の底面には絶縁層が形成されないようにすることができ、基体と発光素子との間に絶縁層が介在しないようにして、発光素子から基体への熱の伝導効率が向上して、放熱性を更に向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｄ）は配線板の製造工程の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｄ）は多層の配線板の製造工程の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は発光装置の各例を示す断面図である。
【図４】図３（ａ）に示す発光装置の製造工程の一例における一工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は、図３（ａ）に示す発光装置の製造工程の一例における、他の工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図３（ａ）に示す発光装置の製造工程の一例における、更に他の工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、図３（ｂ）に示す発光装置の製造工程の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）乃至（ｅ）は、図３（ｃ）に示す発光装置の製造工程の一例を示す断面図である。
【図９】発光装置の他例を示す断面図である。
【図１０】発光装置の更に他例を示し、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１ 発光装置
２ 発光素子
３ 基板
４ 導体配線
５ 絶縁層
６ 凹部

Claims (13)

1. 金属製の基体と、前記基体に対して設けられたセラミックスからなる絶縁層と、前記絶縁層に接すると共に前記基体には接しないように設けられた導体配線とを備える配線板であって、
   前記金属製の基体が、一面側に形成された一面部と、他面側に形成された他面部とで構成されると共に、前記一面部に、厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔により、基体の一面に開口し、内部に発光素子が実装される凹部が形成され、
   前記導体配線が他面部と一面部との間に介在すると共にその一部が他面部と一面部との間から凹部の内側に突出することで凹部の底面上に配置されて基体の外部に露出し、
   前記絶縁層として、基体の内部における一面部と導体配線との間に介在する絶縁層と、基体の内部及び凹部の形成位置における他面部と導体配線との間に介在する絶縁層とが形成されていることを特徴とする配線板。
2. 金属製の基体と、前記基体に対して設けられたセラミックスからなる絶縁層と、前記絶縁層に接すると共に前記基体には接しないように設けられた導体配線とを備える配線板であって、
   前記金属製の基体の一面に開口し、内部に発光素子が実装される凹部が形成され、
   前記導体配線は、基体の一面側に形成されると共に凹部の形成位置には形成されないようになっており、
   前記絶縁層は、基体の一面側と導体配線との間に介在するように形成されていることを特徴とする配線板。
3. 前記金属製の基体が、一面側に形成された一面部と、他面側に形成された他面部とを接合して構成されると共に、前記一面部に、厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔により、基体の一面に開口する前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の配線板。
4. 前記基体がアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選択されるいずれかの材質にて形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線板。
5. 前記基体における前記絶縁層と接する面が粗面化されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線板。
6. 前記基体における前記絶縁層と接する面に、基体を構成する金属の酸化物からなる凹凸皮膜が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線板。
7. 前記絶縁層が、無機質酸化物ゾルを用いたゾルゲル法により形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の配線板。
8. 前記無機質酸化物ゾルが、金属アルコキシドとセラミックス粒子とを含有するものであることを特徴とする請求項７に記載の配線板。
9. 前記無機質酸化物ゾルが、シリコンアルコキシドと、アルミニウム、ケイ素、チタンの各酸化物のうちの少なくとも一種からなるセラミックス粒子とを含有するものであることを特徴とする請求項８に記載の配線板。
10. 前記導体配線が、気相成膜法で形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の配線板。
11. 前記導体配線が、気相成膜法にて形成された第１層と、この第１層に対してめっき法にて形成された第２層とから構成されるものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の配線板。
12. 請求項１に記載の配線板に対して発光素子を実装して成る発光装置であって、
    前記発光素子は前記凹部内に配置され、且つ前記基体内部に埋設されると共に凹部内において前記基体の外部に露出するように形成された導体配線と電気的に接続されることにより実装され、前記凹部内には、発光素子を封止する封止層が設けられていることを特徴とする発光装置。
13. 請求項２又は３に記載の配線板に対して発光素子を実装して成る発光装置であって、
    前記発光素子は前記凹部内に配置され、且つ配線板の前記凹部が開口する側の面における凹部が形成されていない部位の表面に設けられた導体配線と電気的に接続されることにより実装され、前記凹部内には、発光素子を封止する封止層が設けられていることを特徴とする発光装置。

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