JP5079932B2 - 実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光素子を実装するための実装用基板及びその製造方法、半導体発光素子を用いた発光モジュール、並びに、発光モジュールを備えた照明装置に関する。
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップ等の半導体発光素子が実装用基板に実装されてなるＬＥＤモジュール（発光モジュール）は、各種照明装置（ランプ）に使用されている。ＬＥＤモジュールを用いたＬＥＤランプでは、半導体発光素子からの光をランプ外部に効率的に取り出す構造が必要とされる。このような光取り出し効率（発光効率）を向上させる技術として、例えば特許文献１及び２に記載されたものがある。
特許文献１では、半導体発光素子からの光の出射方向に電極及びボンディングワイヤー等の遮光物がない構造が採用されている。
特許文献２では、半導体発光素子からの光を実装用基板の表面でなるべく反射させずに、内部に透過させる構造が採用されている。
特許文献３には、セラミック基板におけるＬＥＤチップの実装面とは反対側の裏面に、アルミニウム板を接合した発光素子実装用基板が開示されている。このように構成された発光素子実装用基板は、セラミック基板を透過したＬＥＤチップの光を、セラミック基板の裏面に接合されたアルミニウム板によって反射させることができる。
特許第３２３８３２６号公報 特許第３８０７８１２号公報 特開２００９−２０６２００号公報
ところで、半導体発光素子からの光の一部は、その下方つまり実装用基板側に向けて出射される。しかし、特許文献１及び２の構造では、半導体発光素子の下方に向かう光をランプ外部に効率的に取り出すことができず、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることは困難である。
このとき、半導体発光素子の下方に向かう光をランプ外部に効率的に取り出す方法として、実装用基板を小さな粒径のセラミックにより構成し、実装用基板の反射率を向上させることが考えられる。しかしながら、この場合にはセラミックの小さな粒径により実装用基板の熱伝導率が低下する。その結果、半導体発光素子の熱を素子外部に逃がすことができず、半導体発光素子の温度が上昇してその寿命が短くなると共に、素子自身の光出力が低下するため、ＬＥＤランプの発光効率が悪化する。
また、ＬＥＤモジュールでは、複数の半導体発光素子が実装用基板に実装されるが、実装用基板の熱伝導率が悪いと、実装用基板の中央付近に実装された半導体発光素子の温度が上昇し易く光出力の低下量が大きくなり易い。従って、同じ実装用基板上の複数の半導体発光素子で光出力に違いが生じるため、ＬＥＤランプにおいて色ムラが生じる。
また、半導体発光素子の下方に向かう光をランプ外部に効率的に取り出す別の方法として、熱伝導率が高く、かつ反射率の高いＡｇ（銀）基板等の金属基板を実装用基板として用いることも考えられる。しかしながら、金属基板は経時変化により変色し易く、反射率が劣化し易い。また、金属基板は経時変化により反りが発生して半導体発光素子との接触面積が小さくなり易く、放熱効率が悪化し易い。従って、金属基板は長期間の使用を基本とするＬＥＤモジュールでの使用には不向きである。
また、上述の特許文献３に開示された発光素子実装用基板は、セラミック基板上にアルミニウム板を載置して、アルミニウムの融点以上の第１温度（６６０〜６８０℃）に加熱し、その後、所定温度にまで降温し、さらにその後、第１温度よりも低温の第２温度（６００〜６５０℃）で加熱処理することによって、アルミニウム板とセラミック基板とを接合する構成になっている。
しかしながら、セラミック基板に接合されるアルミニウム板は、０．２ｍｍ程度の厚さになっているために、発光素子実装用基板全体が厚くなり、しかも、全体の重量が増加するという問題がある。
また、セラミック基板とアルミニウム板とを所定の接合状態とするためには、アルミニウムの融点以上の第１温度にまで加熱した後、一旦降温し、さらにその後に、アルミニウムの融点よりも低い第２温度にまで加熱処理する必要があり、温度を正確に管理しなければならい。このため、発光素子実装用基板を、ばらつきなく効率よく製造することが難しいという問題がある。
さらに、アルミニウム板は、自然酸化等の経時変化によって変色し、反射率が低下しやすく、また、アルミニウム板を用いた場合、セラミック基板との熱膨張係数の差によるバイメタル効果によってセラミック基板に反りが発生するという問題がある。
その上、アルミニウム板は比較的高価であるので、アルミニウム板を用いると、発光素子実装用基板又はＬＥＤモジュール全体としてコスト高になるという問題もある。
従って、特許文献３の技術では、ＬＥＤランプの発光効率の向上と引き換えに別の様々の問題が発生する。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る実装用基板は、半導体発光素子が実装される実装用基板であって、基板と、前記基板の表面又は裏面に形成された第１反射膜とを備え、前記第１反射膜は、前記半導体発光素子の光を反射する酸化金属微粒子と、ガラスフリットとから構成され、前記半導体発光素子の光を反射させることを特徴とする。ここで、酸化金属微粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニア、又は、酸化マグネシウムから構成されていてもよい。
本態様によれば、半導体発光素子が実装される基板表面又は裏面に反射膜が設けられているため、半導体発光素子から実装用基板に向けて出射される光は反射膜で反射されてランプの外部に取り出される。従って、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることができる。
また、反射膜として酸化金属微粒子及びガラスフリットから構成される膜が用いられるため、金属膜及び樹脂を反射膜として用いるときのように、反射膜が経時変化により変色して反射率が劣化するのを抑えることができる。また、経時変化により反射膜に反りが発生し、反射膜が基板から剥離するのを抑えることができる。さらに、ＬＥＤランプのコスト及び重量を低減することができる。
また、基板が半導体発光素子の光を反射する機能と、半導体発光素子の熱を逃がす機能との両方を併せ持つ必要がなく、基板は半導体発光素子の熱を逃がす機能だけを持てばよい。従って、反射率は低いが放熱性の高いものを基板に選択して基板の熱伝導率を向上させることができるので、半導体発光素子の温度上昇を抑えて素子自身の光出力の低下を抑えることができる。その結果、ＬＥＤランプの発光効率を向上させることができる。
また、基板の熱伝導率を向上させることができるので、半導体発光素子の熱を基板全体に均等に逃がし、同じ基板上の複数の半導体発光素子で光出力に違いが生じるのを抑えることができる。従って、ＬＥＤランプの色ムラを抑えることができる。
ここで、前記第１反射膜は、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子は、前記第１反射膜の表面に実装されてもよい。また、前記基板は、樹脂基板、ガラス基板、又はセラミック基板であってもよい。
本態様によれば、半導体発光素子が実装される基板表面に反射膜が設けられているため、半導体発光素子から実装用基板に向けて出射される光は反射膜で反射されてランプの外部に取り出される。従って、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることができる。
また、前記反射膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
本態様によれば、反射膜の放熱性を向上させ、反射膜の基板からの剥離を抑えつつ、半導体発光素子の光を反射可能な反射膜を実現できる。
また、前記反射膜は、前記基板の表面における電極が形成される領域以外の領域に形成されていてもよい。
本態様によれば、電極を基板上に直接形成することができるため、電極の基板への接着性を確保することができる。
また、前記反射膜は、前記基板の表面の全面に形成されていてもよい。また、前記反射膜は、前記基板の表面の電極が形成される領域を被覆する形で形成されていてもよい。
本態様によれば、実装用基板に向けて出射される全ての光が反射膜で反射してランプの外部に取り出される。
また、前記基板は、前記半導体発光素子が実装される表面を有し、前記半導体発光素子の光を透過させ、前記第１反射膜は、前記基板の裏面に形成され、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させてもよい。また、前記基板は、樹脂基板、ガラス基板、又はセラミック基板であってもよい。
本態様によれば、基板は半導体発光素子の光に対して透明であるため、半導体発光素子から基板に向けて出射される光は反射膜で反射されてランプの外部に取り出される。従って、ＬＥＤランプの発光効率を更に向上させることができる。
また、前記第１反射膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
本態様によれば、反射膜の放熱性を向上させ、反射膜の基板からの剥離を抑えつつ、半導体発光素子の光を反射可能な反射膜を実現できる。
また、前記基板は、前記半導体発光素子の光に対して１％以上の透過率を有してもよい。
本態様によれば、半導体発光素子から基板に向けて出射される光が効率的に反射膜に導かれる。
また、前記実装用基板は、さらに、前記基板の端面に形成され、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第２反射膜を備え、前記第２反射膜は、酸化金属微粒子と、ガラスフリットから構成されてもよい。
本態様によれば、基板内を導波して基板端面から出射される光も反射膜で反射されてランプの外部に取り出される。
また、前記基板は、端面に、裏面から表面に向けて広がるように傾斜している傾斜面を持ってもよい。
本態様によれば、基板端面から出射される光がグローブに向けて反射され易くなり、ランプの外部に効率的に取り出される。
また、前記基板の表面における前記半導体発光素子が実装される領域及び電極が形成される領域以外の領域には、凹凸が形成されていてもよい。
本態様によれば、反射膜で反射されて基板内部を介して基板表面に向かう光が再び基板表面で反射されるのが抑えられる。
また、前記第１反射膜は、前記基板の裏面の全面に形成されていてもよい。
本態様によれば、基板裏面から出射される全ての光が反射膜で反射してランプの外部に取り出される。
また、前記反射膜は、前記基板の裏面に形成された多層膜から構成され、前記多層膜は、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第１の膜と、当該第１の膜の前記基板側とは反対側に形成された第２の膜とを有し、前記第１の膜は、前記酸化金属微粒子と前記ガラスフリットとを含み、前記第２の膜は、前記ガラスフリットを含み、前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きくてもよい。
これにより、反射膜である第１の膜を第２の膜によって保護することができるので、第１の膜の金属酸化微粒子が剥離することを抑制することができる。
また、前記第２の膜は、半導体発光素子の光を反射する金属酸化微粒子を含み、前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％以上であってもよい。
本態様によれば、第２の膜に金属酸化微粒子が含まれているので第２の膜を反射膜として構成することができ、第１の膜を透過した光を第２の膜によって基板側に反射させることができる。また、第２の膜のガラスフリットの体積濃度を２０％以上とすることにより、第２の膜内に発生する空孔を減少させることができる。従って、メッキ処理の際に酸性溶液等によって第２の膜のガラスフリットがダメージを受けたとしても、第２の膜の金属酸化微粒子が剥がれ落ちてしまうことはない。また、第２の反射膜内に発生する空孔を減少させることができるので、第１の膜と第２の膜との密着度を向上させることもできる。
また、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％未満であってもよい。
本態様によれば、第１の膜の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射膜と同程度の高反射膜とすることができる。
また、前記第２の膜がガラスフリットのみからなってもよい。
本態様によれば、第２の膜によって第１の膜を保護することができる。また、第２の膜はガラスフリットのみからなり金属酸化微粒子を含んでいないので、メッキ処理が施されても金属酸化微粒子の剥離は全く生じない。
また、前記多層膜は、ガラスフリットのみからなる第３の膜を有し、前記第３の膜は、前記基板と前記第１の膜との間に形成されてもよい。
本態様によれば、ガラスフリットのみからなる第３の膜によって、基板と第１の膜との間の接着性を向上させることができる。
また、前記多層膜は、ガラスフリットのみからなる第３の膜を有し、前記第３の膜は、前記第２の膜の前記第１の膜とは反対側に形成されてもよい。
本態様によれば、第３の膜によって第２の膜を保護することができる。また、第３の膜はガラスフリットのみからなり金属酸化微粒子を含んでいないので、メッキ処理が施されても金属酸化微粒子の剥離は全く生じない。
また、前記第１反射膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％以上であってもよい。
本態様によれば、反射膜をガラスフリットと金属酸化微粒子によって形成することができるので、薄い反射膜とすることができる。従って、高熱伝導の放熱性に優れた実装用基板を構成することができる。また、反射膜におけるガラスフリットの体積濃度が２０％以上であるので、反射膜内に発生する空孔を減少させることができる。これにより、メッキ処理の際の酸性溶液等によってガラスフリットがダメージを受けたとしても、反射膜の金属酸化微粒子が剥がれ落ちてしまうことはない。また、反射膜内に発生する空孔を減少させることができるので、反射膜と基板との密着度を向上させることもできる。
また、前記反射膜における前記ガラスフリットの体積濃度が６０％以下であってもよい。
本態様によれば、反射膜の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射膜と同程度の高反射膜とすることができる。
また、前記反射膜の膜厚が２０μｍ以上であってもよい。
本態様によれば、反射膜の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射膜と同程度の高反射膜とすることができる。
また、前記基板の前記主面に、メッキ処理が施された電極が形成されていてもよい。
本態様によれば、基板の電極に対してメッキ処理が施されて、反射膜のガラスフリットがメッキ処理時の酸性溶液に浸食されたとしても、金属酸化微粒子の剥がれ落ちは生じない。
また、前記ガラスフリットが、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（但し、Ｒ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、又は、Ｋ2Ｏである）から構成されていてもよい。
本態様によれば、耐酸性に優れたガラスフリットを構成することができる。
また、前記基板はセラミック基板であってもよい。
本態様によれば、高熱伝導性の放熱性に優れた実装用基板を構成することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る実装用基板の製造方法は、半導体発光素子が実装される実装用基板の製造方法であって、前記基板の表面又は裏面に反射膜を形成する工程を含み、前記反射膜は、酸化金属微粒子と、ガラスフリットとから構成され、前記半導体発光素子の光を反射させることを特徴とする。
本態様によれば、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な実装用基板の製造方法を実現できる。
ここで、前記半導体発光素子は、前記反射膜の表面に実装され、前記反射膜を形成する工程では、前記基板の表面に前記反射膜を形成してもよい。
本態様によれば、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な実装用基板の製造方法を実現できる。
また、前記基板は、前記半導体発光素子が実装される表面を有し、前記半導体発光素子の光を透過させ、前記反射膜を形成する工程では、前記基板の裏面に、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる反射膜を形成してもよい。
本態様によれば、ＬＥＤランプの色ムラを抑え、かつ発光効率を向上させることが可能な実装用基板の製造方法を実現できる。
また、前記実装用基板の製造方法は、さらに、前記基板の表面に電極を形成する工程を含み、前記反射膜を形成する工程は、前記基板の裏面に前記酸化金属微粒子とガラス粉末とを含む材料を混練してなるペーストを塗布して加熱することにより、前記酸化金属微粒子とガラスフリットとを含む第１の膜を形成する工程と、前記第１の膜の前記基板とは反対側の面にガラス粉末を含む材料を混練してなるペーストを塗布して加熱することにより、前記ガラスフリットを含む第２の膜を形成する工程とを有し、前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きくてもよい。
本態様によれば、反射膜である第１の膜と当該第１の膜を保護するための第２の膜とからなる反射多層膜を形成することができる。
また、前記実装用基板の製造方法は、さらに、前記基板の表面に電極を形成する工程を含み、前記反射膜を形成する工程では、前記基板の裏面に前記酸化金属微粒子とガラス粉末とを含む材料を混練してなるペーストを塗布して加熱することにより、前記酸化金属微粒子とガラスフリットとを含む反射膜を形成し、前記反射膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％以上であってもよい。
本態様によれば、金属酸化微粒子とガラスフリットとで薄い反射膜を容易に製造することができるので、高熱伝導の放熱性に優れた実装用基板を得ることとができる。また、反射膜におけるガラスフリットの体積濃度が２０％以上であるので、反射膜内に発生する空孔を減少させることができる。これにより、メッキ処理の際に酸性溶液等によってガラスフリットがダメージを受けても、反射膜の金属酸化微粒子が剥がれ落ちてしまうことはない。また、反射膜内に発生する空孔が減少することによって、反射膜と基板との密着度を向上させることもできる。
また、前記実装用基板の製造方法は、さらに、前記電極に対してメッキ処理を施すメッキ処理工程を含んでもよい。
本態様によれば、基板の電極に対してメッキ処理が施されて、反射膜のガラスフリットがメッキ処理時の酸性溶液に浸食されたとしても、酸化金属微粒子の剥がれ落ちは生じない。
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光モジュールは、基板と、前記基板の表面又は裏面に形成された反射膜とを有する実装用基板と、前記実装用基板に実装された半導体発光素子とを備え、前記反射膜は、酸化金属微粒子と、ガラスフリットとから構成され、前記半導体発光素子の光を反射させることを特徴とする。
本態様によれば、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な発光モジュールを実現できる。
ここで、前記反射膜は、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子は、前記反射膜の表面に実装されてもよい。
本態様によれば、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な発光モジュールを実現できる。
また、前記発光モジュールは、さらに、前記反射膜と前記半導体発光素子との間に設けられ、前記反射膜と前記半導体発光素子とを接合する接合部材を備え、前記接合部材は、前記半導体発光素子の光を透過させてもよい。
本態様によれば、半導体発光素子から実装用基板に向けて出射される光を出来るだけ多く反射膜に導くことができる。
また、前記発光モジュールは、さらに、前記反射膜の表面に形成され、前記半導体発光素子を封止するための封止部材を備え、前記封止部材及び前記反射膜は、略同一の屈折率を持ってもよい。
本態様によれば、半導体発光素子から実装用基板に向けて出射される光が封止部材と反射膜との界面で反射されることを抑えることができる。
また、前記基板は、前記半導体発光素子が実装される表面を有し、前記半導体発光素子の光を透過させ、前記反射膜は、前記基板の裏面に形成され、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させてもよい。
本態様によれば、ＬＥＤランプの色ムラを抑え、かつ発光効率を向上させることが可能な発光モジュールを実現できる。
また、前記発光モジュールは、さらに、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子を封止するための封止部材を備え、前記封止部材及び前記基板は、略同一の屈折率を持ってもよい。
本態様によれば、反射膜で反射されて基板内部を介して基板表面に向かう光が基板及び封止部材の屈折率差により基板と封止部材との界面で反射されることを抑えることができる。
また、前記発光モジュールは、さらに、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子と電気的に接続された電極を備え、前記電極は、透明導電膜より構成されていてもよい。
本態様によれば、半導体発光素子から基板に向かう光が電極表面で反射されることを抑えることができる。
また、前記反射膜は、前記基板の裏面に形成された多層膜から構成され、前記多層膜は、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第１の膜と、当該第１の膜の前記基板側とは反対側に形成された第２の膜とを有し、前記第１の膜は、前記酸化金属微粒子と前記ガラスフリットとを含み、前記第２の膜は、前記ガラスフリットを含み、前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きくてもよい。
本態様によれば、反射膜である第１の膜を第２の膜によって保護することができるので、第１の膜の金属酸化微粒子が剥離することを抑制することができる。
また、反射膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％以上であってもよい。
本態様によれば、反射膜内に発生する空孔を減少させ、反射膜の金属酸化微粒子が剥離することを抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記発光モジュールを備えることを特徴とする。
本態様によれば、発光効率を十分に向上させることが可能なＬＥＤランプを実現できる。
本発明の一態様によれば、ＬＥＤランプの発光効率を十分に向上させることが可能な実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置を実現できるという効果が奏される。
また、ＬＥＤランプの色ムラを抑え、かつ発光効率を向上させることが可能な実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置を実現できるという効果が奏される。
また、本発明に係る実装用基板によれば、反射膜である第１の膜における金属酸化微粒子が剥離することを抑制することができる。従って、光取り出し効率の高い発光モジュール及び照明装置を提供することができる。
また、本発明に係る実装用基板によれば、反射膜における金属酸化微粒子が剥離することを抑制することができる。また、反射膜と基板との密着性を向上させることができる。従って、光取り出し効率の高い発光モジュール及び照明装置を提供することができる。
図１は本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。 図２は同実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図３は同実施形態に係るＬＥＤランプの一部切り欠き斜視図である。 図４Ａは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの斜視図である。 図４Ｂは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの上面図である。 図４Ｃは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図である。 図５は同実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図６Ａは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの変形例の断面図である。 図６Ｂは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの変形例の断面図である。 図７は同実施形態に係るＬＥＤモジュールの変形例の斜視図である。 図８は本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。 図９は同実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図１０は同実施形態に係るＬＥＤランプの一部切り欠き斜視図である。 図１１Ａは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの斜視図である。 図１１Ｂは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの上面図である。 図１１Ｃは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図である。 図１１Ｄは基板に反射膜を設けることによる実装用基板の反射率の増加分を反射膜の膜厚毎に示したグラフである。 図１２は同実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１３は同実施形態に係るＬＥＤモジュールの変形例の断面図である。 図１４は同実施形態に係るＬＥＤモジュールの変形例の斜視図である。 図１５は本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。 図１６は同実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図１７は同実施形態に係るＬＥＤランプの一部切り欠き斜視図である。 図１８Ａは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの外観斜視図である。 図１８Ｂは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図である。 図１８Ｃは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図である。 図１９は同実施形態に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図２０は同実施形態に係る実装用基板及びＬＥＤモジュールの製造方法のフローチャートである。 図２１は同実施形態の変形例１に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図２２は同実施形態の変形例２に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図２３は同実施形態の変形例３に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図２４は本発明の第４の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。 図２５は同実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図２６は同実施形態に係るＬＥＤランプの一部切り欠き斜視図である。 図２７Ａは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの外観斜視図である。 図２７Ｂは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図である。 図２７Ｃは同実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図である。 図２８は反射膜におけるガラスフリットの体積濃度と光反射微粒子の剥離との関係を示す図である。 図２９Ａはメッキ処理前における比較例に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図２９Ｂはメッキ処理後における比較例に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図３０Ａはメッキ処理前における同実施形態に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図３０Ｂはメッキ処理後における同実施形態に係る実装用基板の部分拡大断面図である。 図３１はガラスフリットの体積濃度を変化させた場合におけるガラスフリットの体積濃度と反射率との関係を示す図である。 図３２は反射膜の膜厚を変化させたときにおける反射膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。 図３３は同実施形態に係る実装用基板及びＬＥＤモジュールの製造方法のフローチャートである。 図３４は本発明の第５の実施形態に係る照明器具の概略断面図である。
以下、本発明の実施形態における実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１０の全体構成について説明する。
図１は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０の断面図である。図２は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０の分解斜視図である。
このＬＥＤランプ１０は、照明装置の一例である。ＬＥＤランプ１０は、電球型のランプであって、グローブ１、口金２、ヒートシンク３、ＬＥＤモジュール４、光源取り付け部材５、樹脂ケース６、電源回路７及び絶縁リング８を備える。
グローブ１と、口金２と、グローブ１及び口金２の間に配置されるヒートシンク３とは、ランプ外囲器を構成している。
グローブ１は、ＬＥＤモジュール４から放出される光をＬＥＤランプ１０外部に放射するための透光性カバーである。グローブ１の開口端部は光源取り付け部材５の上面に当接して配置されている。グローブ１は、耐熱性を有するシリコン系接着剤によってヒートシンク３に固着されている。ＬＥＤモジュール４は、このグローブ１によって覆われている。
口金２は、トップ側の接点とサイド側の接点との二接点によって交流電力を受電するための受電部である。口金２で受電した電力はリード線（不図示）を介して電源回路７の回路基板７２の電力入力部に入力される。口金２は、金属性の有底筒体であって、内部に中空部２ａを有する。
口金２は例えばＥ２６やＥ１７等のねじ込み型の口金であり、その外表面には照明器具のソケットに螺合させるための螺合部２ｂが形成されている。口金２の内周面には、樹脂ケース６の第２ケース部６２と螺合させるための螺合部２ｃが形成されている。
ヒートシンク３は、上下方向に２つの開口部を有する金属製の筒型放熱体の筐体であって、グローブ１側の開口を構成する第１開口部３ａと、口金２側の開口を構成する第２開口部３ｂとを有する。第１開口部３ａの口径は第２開口部３ｂの口径よりも大きく、ヒートシンク３は全体として円錐台形状である。ヒートシンク３は、アルミニウム合金材料で構成されており、その表面は熱放射率を向上させるためのアルマイト処理が施されている。
光源取り付け部材５は、ＬＥＤモジュール４を配置するための金属基板からなるホルダ（モジュールプレート）であり、アルミダイキャストによって円盤状に成形されている。光源取り付け部材５は、ＬＥＤモジュール４から発生する熱をヒートシンク３に伝導させる放熱体である。光源取り付け部材５は、ヒートシンク３の第１開口部３ａ側に装着されており、光源取り付け部材５の側部はヒートシンク３の第１開口部３ａの上方内面に当接している。すなわち、光源取り付け部材５はヒートシンク３の第１開口部３ａ側に嵌め込まれている。
光源取り付け部材５には、ＬＥＤモジュール４を配置するための凹部５ａが形成されており、凹部５ａは、ＬＥＤモジュール４の実装用基板１０１と同形状の矩形状に形成されている。凹部５ａに配置されたＬＥＤモジュール４は、止め金具４ｄによって挟持されている。
樹脂ケース６は、電源回路７を収納するための絶縁ケースであって、ヒートシンク３と略同形である筒状の第１ケース部６１と、口金２と略同形である筒状の第２ケース部６２とからなる。
第１ケース部６１は、ＬＥＤモジュール４側（第２ケース部６２とは反対側）に開口部６１ａを有し、所定の隙間をおいてヒートシンク３の内側に配置されている。第２ケース部６２は、口金２側（第１ケース部６１側とは反対側）に開口部６２ａを有する。第２ケース部６２の外周面は口金２の内周面と接触するように構成されている。第２ケース部６２の外周面には口金２と螺合するための螺合部６２ｂが形成されており、螺合部６２ｂによって第２ケース部６２は口金２に接触している。
第１ケース部６１の光源取り付け部材５側の開口部６１ａには、樹脂キャップ６３が取り付けられている。樹脂ケース６の光源取り付け部材５側は、樹脂キャップ６３によって封止されている。
樹脂キャップ６３は略円板形状であり、内面側の外周端部には環状の突出部６３ａが形成されている。突出部６３ａの内周面には、回路基板７２を係止するための複数個の係止爪（不図示）が形成されている。突出部６３ａは、樹脂ケース６の第１ケース部６１の開口部６１ａの端部に嵌め込むことができるように構成されている。樹脂キャップ６３には、ＬＥＤモジュール４に給電するリード線を通すための貫通孔６３ｂが形成されている。
電源回路７は、ＬＥＤモジュール４の封止部材１０３で封止されたＬＥＤチップ（半導体発光素子）１０２を発光させるため回路（点灯回路）を構成する回路素子群７１と、回路素子群７１の各回路素子が実装される回路基板７２とを有する。
回路素子群７１は、複数の回路素子で構成されており、口金２から受電した交流電力を直流電力に変換し、電極７３ａ及び７３ｂを介してＬＥＤチップ１０２に直流電力を供給する。
回路素子群７１には、電解コンデンサ（縦コンデンサ）である第１容量素子７１ａと、セラミックコンデンサ（横コンデンサ）である第２容量素子７１ｂと、抵抗素子７１ｃと、コイルからなる電圧変換素子７１ｄと、ＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）の集積回路である半導体素子７１ｅとが含まれている。
回路基板７２は、円盤状のプリント基板であり、一方の面に回路素子群７１の各回路素子が実装されている。回路基板７２には、切欠部７２ａが設けられている。切欠部７２ａは、ＬＥＤモジュール４に直流電力を供給するためのリード配線を、回路素子群７１が実装された面側から反対側の面に配線するために設けられている。
絶縁リング８は、口金２とヒートシンク３との絶縁を確保するものであり、口金２とヒートシンク３との間に配置されている。絶縁リング８の内周面は樹脂ケース６の第２ケース部６２の外周面に当接されている。絶縁リング８は、樹脂ケース６の第２ケース部６２と口金２とが螺着されることにより、口金２の開口端部とヒートシンク３の開口端部とによって挟持される。
次に、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１０の特徴構成について説明する。
図３は、ＬＥＤモジュール４が光源取り付け部材５に配置されている様子を示すためのＬＥＤランプ１０の一部切り欠き斜視図である。図４Ａは、ＬＥＤモジュール４の斜視図である。図４Ｂは、ＬＥＤモジュール４の上面図である。図４Ｃは、ＬＥＤモジュール４の断面図（図４ＢのＸ−Ｘ’線における断面図）である。なお、図４Ａ〜図４Ｃは、封止部材１０３で封止される前の状態を示す図である。
ＬＥＤモジュール４は、所定の光を放出する発光モジュール（発光ユニット）であって、矩形状の実装用基板１０１と、複数のＬＥＤチップ１０２と、封止部材１０３と、複数の電極１０４と、端子１０５と、ワイヤー１０７とによって構成されている。
ＬＥＤモジュール４には、回路基板７２の電力出力部から延出されるリード線に接続される２つの電極７３ａ及び７３ｂが配置されている。２つの電極７３ａ及び７３ｂからＬＥＤモジュール４に直流電力が供給されることにより、ＬＥＤチップ１０２が発光する。
実装用基板１０１は、基板１０８と反射膜（第１反射膜）１０６とから構成されている。
基板１０８は、例えば窒化アルミニウム等のセラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、フレキシブル基板及びアルミナ基板等である。あるいは、基板１０８として、これらの基板に所定の配線パターンが形成されたＰＣＡ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）基板又はＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）多層配線回路基板を用いることもできる。なお、基板１０８の形状は矩形状に限らない。例えば、正方形、正五角形、正六角形及び正八角形等の正多角形、あるいは、十字形状等の様々な形状を用いることができる。
反射膜１０６は、基板１０８の一方の主面である表面に形成され、表面にＬＥＤチップ１０２が実装される。反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２からの基板１０８表面に向かう光を、基板１０８の上方（基板１０８から離れる方向）に向けて反射させてグローブ１に導く。反射膜１０６は、基板１０８表面における電極１０４及び端子１０５が形成される領域以外の領域に形成されている。
反射膜１０６としては、酸化金属微粒子と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を主成分とし、粉末ガラスを酸化金属微粒子及び基板１０８と結着するために溶融させて形成されたガラスフリットとから構成される膜が使用される。ガラスフリットは無機結着剤として機能する。酸化金属微粒子としては、例えば、ルチル型及びアナターゼ型等の酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等から構成される微粒子が使用される。ガラスフリットは可視光の透過率が高く、酸化金属微粒子は可視光の反射率が高いため、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の光を効率的に反射することができる。なお、微粒子とは、数μｍ以下の粒系を有する粒子をいう。
ここで、反射膜１０６は、膜厚が１００μｍより大きくなるとＬＥＤチップ１０２からの熱に対する放熱性に課題が生じ、また基板１０８から剥離し易くなる。従って、反射膜１０６の膜厚は、１００μｍ以下であることが好ましい。例えば、反射膜１０６の酸化金属微粒子に酸化チタンが用いられた場合、１００μｍの膜厚を境として反射膜１０６が設けられていない実装用基板との比較で実装用基板としての放熱効率が悪くなる。
また、ＬＥＤチップ１０２の光を出来るだけ多く反射するために、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の発光（可視光）に対して基板１０８よりも反射率が高い高屈折率の酸化金属微粒子を含むことが好ましい。
また、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２及び電極１０４の双方に接するため、ＬＥＤチップ１０２及び電極１０４が反射膜１０６を介して電気的に接続されることを防ぐために絶縁性の膜であることが好ましい。
また、反射膜１０６は、基板１０８より高く、ＬＥＤチップ１０２の発光に対して金属板と同等の反射率を得るため、９０％以上の反射率を有することが好ましい。従って、反射膜１０６は、この９０％以上の反射率を得るため、４０％以上の体積濃度で酸化金属微粒子を含み、かつ１０μｍ以上の膜厚を有することが好ましい。
ＬＥＤチップ１０２は、単色の可視光を発するベアチップであり、接合部材によって実装用基板１０１の実装面（表面）、具体的には反射膜１０６の表面上に実装（ダイボンディング）されている。接合部材としては、例えばシリコーン樹脂等の熱伝導性接着剤及び熱伝導性シートがある。ＬＥＤチップ１０２の発光側の表面（発光面）には、第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂが設けられている。
ＬＥＤチップ１０２は、例えば光透過性の基板上にＧａＮ系化合物半導体層が形成されて構成された青色光を発する発光ダイオードである。ＬＥＤチップ１０２は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するチップであり、例えば側方に全光量の２０％、上方に全光量の６０％、下方に全光量の２０％の光を発する。実装用基板１０１には、例えば６つのＬＥＤチップ１０２が実装され、その６つのＬＥＤチップ１０２は直列接続される。
ここで、反射膜１０６（実装用基板１０１）とＬＥＤチップ１０２との間に設けられ、ＬＥＤチップ１０２を実装用基板１０１に接合して固定する接合部材は、ＬＥＤチップ１０２の発光に対して透光性を有し、ＬＥＤチップ１０２の光を透過させる。これにより、ＬＥＤチップ１０２の多くの光が反射膜１０６に導かれ、かつ反射膜１０６による多くの反射光がグローブ１に導かれる。接合部材は、ＬＥＤチップ１０２の出射光に対して１％以上の透過率を有することが望ましい。
また、接合部材は、ＬＥＤチップ１０２の熱をＬＥＤモジュール４外部、反射膜１０６及び基板１０８に逃がすために、０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性を有することが好ましい。
封止部材（蛍光体含有樹脂）１０３は、実装用基板１０１の実装面、具体的には反射膜１０６の表面に形成され、ＬＥＤチップ１０２、ワイヤー１０７及び電極１０４を封止するための部材である。封止部材１０３は、例えばシリコーン樹脂等の透光性材料にＬＥＤチップ１０２の光を色変換する所定の蛍光体粒子が分散されて構成されており、蛍光体粒子によってＬＥＤチップ１０２の発光光が所望の色の照明光に色変換される。
例えば、ＬＥＤチップ１０２として青色の光を発光する青色ＬＥＤが用いられ、封止部材１０３の蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子が用いられる。これにより、黄色蛍光体は青色ＬＥＤの青色発光光によって励起されて黄色光を放出し、この黄色光と青色ＬＥＤの青色光とによって白色光がＬＥＤモジュール４から放出される。
ここで、封止部材１０３と反射膜１０６との屈折率が大きく異なる場合には、反射膜１０６で反射された光が封止部材１０３と反射膜１０６との界面で反射され易くなる。従って、封止部材１０３及び反射膜１０６の屈折率が近く、略同じ屈折率であることが好ましい。例えば、高屈折率のシリコンナノ粒子が分散されて屈折率が反射膜１０６と同等に調整された樹脂が封止部材１０３として用いられることが好ましい。
電極１０４は、基板１０８の表面に形成された配線パターンであり、ＬＥＤチップ１０２及び端子１０５と電気的に接続されている。電極１０４は、複数のＬＥＤチップ１０２同士を接続し、ＬＥＤチップ１０２と端子１０５とを電気的に接続するために設けられている。電極１０４は、例えばＡｇ−Ｐｔによって構成されている。
ここで、電極１０４の上面は、ワイヤー１０７との接続のために、封止部材１０３で封止される前の状態において表面に露出している必要がある。従って、反射膜１０６は電極１０４の側面には設けられているものの上面には設けられていない。
端子１０５は、基板１０８の外周端部表面に設けられた配線パターンであり、電源回路７からの直流電力をＬＥＤモジュール４で受けるために設けられている。２つの端子１０５の一方には電極７３ａが接合し、他方には電極７３ｂが接合している。これにより、ＬＥＤモジュール４及びＬＥＤモジュール４が電気的に接続されている。
ワイヤー１０７は、例えば金ワイヤーであり、電極１０４とＬＥＤチップ１０２とを電気的に接続し、ＬＥＤチップ１０２と端子１０５とを電気的に接続する。電極１０４とＬＥＤチップ１０２との接続は、ワイヤー１０７の一端をＬＥＤチップ１０２の第１電極１０２ａ又は第２電極１０２ｂと接合させ、かつ他端を電極１０４と接合させることにより行われる。
上記構造を有するＬＥＤモジュール４において、各ＬＥＤチップ１０２から出射された光の大部分は、基板１０８から離れる方向にグローブ１に向けて照射されるが、その一部（例えばＬＥＤチップ１０２の下面及び側面からの光）は実装用基板１０１の実装面に照射される。実装用基板１０１の実装面に照射された光は、反射膜１０６によって実装用基板１０１の上方（実装用基板１０１から離れる方向）に向けて反射されて、グローブ１に導かれる。
従って、グローブ１に直接照射される光に加えて、実装用基板１０１の実装面に照射される光も反射膜１０６によりＬＥＤモジュール４から取り出すことができるので、ＬＥＤチップ１０２への電力量を増加させることなく、ＬＥＤモジュール４から取り出す光量を増加させることができる。
次に、本発明の第１の実施形態に係る実装用基板１０１の製造方法について説明する。
図５は、ＬＥＤモジュール４の製造方法（実装用基板１０１の製造方法）を説明するためのフローチャートである。
最初に、基板１０８の表面の所定の領域に例えば配線ペーストがスクリーン印刷された後、基板１０８の乾燥及び焼成が行われて電極１０４及び端子１０５が形成される。
次に、反射膜１０６の構成材料が準備される。具体的には、溶剤、バインダー、粉末ガラス、酸化金属微粒子の粉末材料、及び分散剤が準備される（ステップＳ１０）。
次に、準備された材料が例えば３本ロール混練機によって混練（混合）されてペースト状とされ、反射材ペーストが作成される（ステップＳ１１）。
次に、基板１０８の表面の電極１０４及び端子１０５が形成された部分以外に反射材ペーストがスクリーン印刷（塗布）される（ステップＳ１２）。
次に、スクリーン印刷がされた基板１０８が、例えば１５０℃の温度で３０分にわたって乾燥されて反射材ペーストの溶剤が気化される（ステップＳ１３）。
次に、乾燥された基板１０８に対して加熱炉で焼成が行われることで、粉末ガラスが軟化して酸化金属微粒子の粉末同士と、酸化金属微粒子の粉末及び基板１０８とがガラスフリットにより結着（接合）され、ガラスフリット及び酸化金属微粒子つまり反射膜１０６が基板１０８に焼き付けられる（ステップＳ１４）。例えば、乾燥された基板１０８が、最高温度７００℃で１５分間保持されることが設定されたベルト炉内で１時間加熱される。
ステップＳ１０〜Ｓ１４により、基板１０８の表面に反射膜１０６が形成され、実装用基板１０１が形成される。
次に、実装用基板１０１の実装面の所定の領域にＬＥＤチップ１０２が実装された後、ＬＥＤチップ１０２、電極１０４及び端子１０５がワイヤー１０７によりワイヤボンディングされる。
最後に、実装用基板１０１の実装面の全てのＬＥＤチップ１０２、ワイヤー１０７及び電極１０４が封止部材１０３によって封止される。
以上のように、本実施形態のＬＥＤモジュール４によれば、基板１０８の表面には反射膜１０６が形成される。従って、ＬＥＤチップ１０２から実装用基板１０１の実装面に照射された光を反射膜１０６によりグローブ１に向けて反射させることができる。その結果、ＬＥＤチップ１０２の光をＬＥＤランプ１０外部に効率的に取り出すことができるので、ＬＥＤランプ１０の発光効率を向上させることができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４によれば、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の光に対する反射性と放熱性との両方で優れている必要がなく、放熱性が優れているだけでよい。従って、基板１０８に熱伝導率の良い基板、例えば大きな粒径のセラミックにより構成される基板を用いることができる。その結果、ＬＥＤチップ１０２発光時の発熱を実装用基板１０１に効率的に逃がしてＬＥＤチップ１０２の温度上昇による光出力低下を抑えることができるので、ＬＥＤランプ１０の発光効率を向上させることができる。同時に、ＬＥＤチップ１０２の熱を基板１０８全体に均等に逃がし、同じ基板１０８上の複数のＬＥＤチップ１０２で光出力に違いが生じるのを抑えることができるので、ＬＥＤランプ１０の色ムラを抑えることができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４によれば、反射膜１０６が酸化金属微粒子及びガラスフリットを備えている。従って、金属膜及び樹脂を反射膜１０６に用いるときのように、反射膜１０６が経時変化により変色して反射率が劣化するのを抑えることができる。また、経時変化により反射膜１０６に反りが発生し、反射膜１０６が基板１０８から剥離するのを抑えることができる。さらに、ＬＥＤランプ１０のコスト及び重量を低減することができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４によれば、反射膜１０６は樹脂と比較して熱伝導率の高い無機系材料、つまり熱伝導率が９Ｗ／ｍＫのルチル型酸化チタン、熱伝導率が９Ｗ／ｍＫのアナターゼ型酸化チタン、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫの酸化アルミニウム、及び熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫの酸化亜鉛等から構成されている。従って、ＬＥＤランプ１０の発光効率を更に向上させることができる。
なお、本実施形態において、複数のＬＥＤチップ１０２は電極１０４を中継点としてワイヤー１０７により接続されるとしたが、ワイヤー１０７により直接接続されてもよい。
また、本実施形態において、電極１０４及び端子１０５が形成された後で反射膜１０６が形成されるとしたが、反射膜１０６が形成された後で電極１０４及び端子１０５が形成されてもよい。この場合には、図６Ａに示されるように、反射膜１０６は基板１０８表面の全面に形成され、電極１０４及び端子１０５は反射膜１０６上に形成される。つまり、反射膜１０６は、基板１０８表面の電極１０４及び端子１０５が形成される領域（電極部）を被覆する形で形成される。
また、本実施形態において、電極１０４及び端子１０５形成と反射膜１０６とで別々に焼成を行うとした。しかし、電極１０４及び端子１０５形成において焼成を行わずに乾燥だけを行い、反射膜１０６形成における焼成で反射膜１０６形成の焼成を同時に行ってもよい。この場合には、反射膜１０６形成の焼成と電極１０４及び端子１０５形成の焼成とは同じ温度プロファイルで行われることになる。
また、本実施形態において、反射膜１０６は基板１０８表面の全面に設けられるとしたが、必ずしも全面に設けられる必要はない。例えば、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の光が集中的に照射される基板１０８の一部の表面に選択的に設けられてもよいし、あるいはＬＥＤチップ１０２の光の照射量の少ない基板１０８の一部に設けられなくてもよい。また、図６Ｂに示されるように、基板１０８表面のＬＥＤチップ１０２が実装される領域に設けられなくてもよい。この場合には、ＬＥＤチップ１０２を基板１０８上に直接形成することができるため、ＬＥＤチップ１０２の基板１０８への接着性を確保することができる。
また、本実施形態において、複数のＬＥＤチップ１０２は電極１０４及び端子１０５とワイヤボンディングにより接続されるとしたが、図７に示されるように、実装用基板１０１にフリップチップ実装されて電極１０４及び端子１０５と直接接続されてもよい。
また、本実施形態において、反射膜１０６は基板１０８表面にのみ形成されるとしたが、基板１０８裏面の全面にも設けられてもよい。この場合には、基板１０８表面で反射されなかった光が基板１０８裏面の反射膜１０６で反射されて基板１０８内部を導波し、基板１０８端面から出射されるため、ＬＥＤランプ１０の発光効率を更に向上させることができる。ここで、基板１０８内部での光の吸収を抑えるために、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の出射光に対して１％以上の透過率を有することが望ましい。つまり、基板１０８は１．５ｍｍ以下の厚さとされることが望ましい。また、外周端面に出射された光がグローブ１に向けて出射されるように、基板１０８は、外周端面に、裏面から表面に向けて広がるように傾斜している傾斜面を持つことが好ましい。
また、本実施形態において、反射膜１０６は、酸化金属微粒子とガラスフリットから構成されるとした。しかし、反射膜１０６は、ガラスとガラスにより結着された酸化金属微粒子とから構成されればこれに限られず、例えば酸化金属微粒子とゾルゲル法により形成されたガラスとから構成されてもよい。この場合には、反射材ペーストにおいて粉末ガラスではなく金属アルコキシドが加えられる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａの全体構成について説明する。
図８は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａの断面図である。図９は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａの分解斜視図である。
このＬＥＤランプ１０ａは、グローブ１、口金２、ヒートシンク３、ＬＥＤモジュール４ａ、光源取り付け部材５、樹脂ケース６、電源回路７及び絶縁リング８を備える。ＬＥＤランプ１０ａは、ＬＥＤモジュール４が実装用基板１０１ａを有するＬＥＤモジュール４ａに置き換わっているという点で図１及び図２で示した第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１０と異なる。具体的には、実装用基板１０１ａが表面ではなく裏面に反射膜１０６を有する構成になっているという点で第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１０と異なる。
次に、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａの特徴構成について説明する。
図１０は、ＬＥＤモジュール４ａが光源取り付け部材５に配置されている様子を示すためのＬＥＤランプ１０ａの一部切り欠き斜視図である。図１１Ａは、ＬＥＤモジュール４ａの斜視図である。図１１Ｂは、ＬＥＤモジュール４ａの上面図である。図１１Ｃは、ＬＥＤモジュール４ａの断面図（図１１ＢのＸ−Ｘ’線における断面図）である。なお、図１１Ａ〜図１１Ｃは、封止部材１０３で封止される前の状態を示す図である。
ＬＥＤモジュール４ａは、所定の光を放出する発光モジュール（発光ユニット）であって、矩形状の実装用基板１０１ａと、複数のＬＥＤチップ１０２と、封止部材１０３と、複数の電極１０４と、端子１０５と、ワイヤー１０７とによって構成されている。
ＬＥＤモジュール４ａには、回路基板７２の電力出力部から延出されるリード線に接続される２つの電極７３ａ及び７３ｂが配置されている。２つの電極７３ａ及び７３ｂからＬＥＤモジュール４ａに直流電力が供給されることにより、ＬＥＤチップ１０２が発光する。
ＬＥＤチップ１０２は、単色の可視光を発するベアチップであり、基板１０８の一方の主面である表面（実装用基板１０１ａの実装面）にダイアタッチ剤等によって実装（ダイボンディング）されている。ＬＥＤチップ１０２の発光側の表面（発光面）には、第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂが設けられている。
ＬＥＤチップ１０２は、例えば光透過性の基板上にＧａＮ系化合物半導体層が形成されて構成された青色光を発する発光ダイオードである。ＬＥＤチップ１０２は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するチップであり、例えば側方に全光量の２０％、上方に全光量の６０％、下方に全光量の２０％の光を発する。基板１０８の表面には、例えば６つのＬＥＤチップ１０２が実装され、その６つのＬＥＤチップ１０２は直列接続される。
実装用基板１０１ａは、基板１０８と反射膜（第１反射膜）１０６とから構成されている。
基板１０８は、ＬＥＤチップ１０２が実装される表面を有し、ＬＥＤチップ１０２の発光に対して透光性を有し、ＬＥＤチップ１０２の光を透過させる。基板１０８は、例えば透光性を有する窒化アルミニウム等のセラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、フレキシブル基板及びアルミナ基板等である。基板１０８は、その厚さが０．３ｍｍより薄くなると、強度が悪化して量産性が悪化し、また熱伝導率も悪化する。
ここで、基板１０８表面のＬＥＤチップ１０２が実装される領域、並びに電極１０４及び端子１０５が形成される領域以外の領域では、表面処理が施されて基板１０８の表面に凹凸が形成されている、又は無反射コーティングが施されていることが好ましい。この表面の凹凸又は無反射コーティングにより基板１０８内部から基板１０８表面に向かう光が基板１０８表面で反射され難くなり、反射膜１０６により反射された光が基板１０８表面から出射され易くなる。
反射膜１０６は、基板１０８の他方の主面である裏面の全面に形成されており、基板１０８を透過して基板１０８の裏面に到達したＬＥＤチップ１０２の光を、基板１０８の表面に向けて反射させる。反射膜１０６としては、酸化金属微粒子と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を主成分とし、粉末ガラスを酸化金属微粒子及び基板１０８と結着するために溶融させて形成されたガラスフリットとから構成される膜が使用される。酸化金属微粒子としては、例えば、ルチル型及びアナターゼ型等の酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等から構成される微粒子がある。ガラスフリットは可視光の透過率が高く、酸化金属微粒子は可視光の反射率が高いため、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の光を効率的に反射することができる。なお、微粒子とは、数μｍ以下の粒系を有する粒子をいう。
ここで、反射膜１０６は、膜厚が１００μｍより大きくなるとＬＥＤチップ１０２から基板１０８に伝わった熱に対する放熱性に課題が生じ、また基板１０８から剥離し易くなる。従って、反射膜１０６の膜厚は、１００μｍ以下であることが好ましい。例えば、反射膜１０６の酸化金属微粒子に酸化チタンが用いられた場合、１００μｍの膜厚を境として反射膜１０６が設けられていない実装用基板との比較で実装用基板としての放熱効率が悪くなる。
また、ＬＥＤチップ１０２の光を出来るだけ多く反射するために、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の発光（可視光）に対して基板１０８よりも反射率が高い高屈折率の酸化金属微粒子を含むことが好ましい。
また、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の発光に対して金属板と同等の反射率を得るため、９０％以上の反射率を有することが好ましい。従って、反射膜１０６は、この９０％以上の反射率を得るため、４０％以上の体積濃度で酸化金属微粒子を含み、かつ１０μｍ以上の膜厚を有することが好ましい。
封止部材１０３は、基板１０８の表面に形成され、ＬＥＤチップ１０２、ワイヤー１０７及び電極１０４を封止するための部材である。封止部材１０３は、例えばシリコーン樹脂等の透光性材料に所定の蛍光体粒子が分散されて構成されており、蛍光体粒子によってＬＥＤチップ１０２の発光光が所望の色の照明光に色変換される。
例えば、ＬＥＤチップ１０２として青色の光を発光する青色ＬＥＤが用いられ、封止部材１０３の蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子が用いられる。これにより、黄色蛍光体は青色ＬＥＤの青色発光光によって励起されて黄色光を放出し、この黄色光と青色ＬＥＤの青色光とによって白色光がＬＥＤモジュール４ａから放出される。
ここで、封止部材１０３と基板１０８との屈折率が大きく異なる場合には、基板１０８内部から基板１０８表面に向かう光が封止部材１０３と基板１０８との界面で反射され易くなる。従って、封止部材１０３及び基板１０８の屈折率が近く、略同じ屈折率であることが好ましい。例えば、アルミナ基板等の約１．７の屈折率の基板１０８が用いられる場合には、屈折率が約１．６のガラスあるいはフェニル系の樹脂、又は高屈折率のシリコンナノ粒子が分散されて屈折率が約１．７に調整された樹脂が好ましい。
電極１０４は、基板１０８の表面（実装用基板１０１ａの実装面）に形成された配線パターンであり、ＬＥＤチップ１０２及び端子１０５と電気的に接続されている。電極１０４は、複数のＬＥＤチップ１０２同士を接続し、ＬＥＤチップ１０２と端子１０５とを電気的に接続するために設けられている。電極１０４は、例えばＡｇ−Ｐｔによって構成されている。
端子１０５は、基板１０８の外周端部表面（実装用基板１０１ａの外周端部表面）に設けられた配線パターンであり、電源回路７からの直流電力をＬＥＤモジュール４ａで受けるために設けられている。２つの端子１０５の一方には電極７３ａが接合し、他方には電極７３ｂが接合している。これにより、ＬＥＤモジュール４ａ及びＬＥＤモジュール４ａが電気的に接続されている。
ここで、ＬＥＤチップ１０２から基板１０８に向かう光の一部は電極１０４及び端子１０５の表面で反射される。従って、ＬＥＤチップ１０２から基板１０８に向かう光を出来るだけ多く基板１０８裏面の反射膜１０６に導くために、電極１０４及び端子１０５はＬＥＤチップ１０２の光に対して透光性を有することが好ましい。例えば、電極１０４及び端子１０５は、ＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）等の透明導電膜より構成されていることが好ましい。
ワイヤー１０７は、例えば金ワイヤーであり、電極１０４とＬＥＤチップ１０２とを電気的に接続し、ＬＥＤチップ１０２と端子１０５とを電気的に接続する。電極１０４とＬＥＤチップ１０２との接続は、ワイヤー１０７の一端をＬＥＤチップ１０２の第１電極１０２ａ又は第２電極１０２ｂと接合させ、かつ他端を電極１０４と接合させることにより行われる。
上記構造を有するＬＥＤモジュール４ａにおいて、各ＬＥＤチップ１０２から出射された光の大部分は、基板１０８から離れる方向にグローブ１に向けて照射されるが、その一部（例えばＬＥＤチップ１０２の下面及び側面からの光）は基板１０８表面に照射される。基板１０８表面に照射された光は、一部が表面で反射されるものの、それ以外は表面を通って基板１０８の内部に入射される。基板１０８の内部を透過した光は反射膜１０６によって反射されて、基板１０８表面におけるＬＥＤチップ１０２、電極１０４及び端子１０５が形成されていない領域から出射される。
従って、グローブ１に直接照射される光に加えて、基板１０８表面に照射される光も反射膜１０６によりＬＥＤモジュール４ａから取り出すことができるので、ＬＥＤチップ１０２への電力量を増加させることなく、ＬＥＤモジュール４ａから取り出す光量を増加させることができる。
以下の表１は、基板１０８の一例としてのアルミナ基板の透過率をその厚さ及びアルミナ純度毎に示した表である。
なお、透過率測定は日本分光製ＪＡＳＣＯ：ＦＰ−６２００を用いて３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長領域の可視光を基板１０８に照射して行われ、表中の透過率は５５０ｎｍの光の透過率を示している。また、材料Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはアルミナから構成される異なるサンプル基板をそれぞれ示している。
Figure 0005079932
表１に示されるように、基板１０８は１．５ｍｍより厚くなると表面での反射率は変化しないものの吸収率が大きくなって１％以上の透過率が得られなくなる。ＬＥＤチップ１０２から基板１０８表面に照射された光を基板１０８裏面の反射膜１０６に導くために、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の出射光に対して１％以上の透過率を有することが望ましい。従って、基板１０８は１．５ｍｍ以下の厚さとされることが望ましい。
図１１Ｄは、基板１０８に反射膜１０６を設けることによる実装用基板１０１ａの反射率の増加分（１００×基板１０８のみの反射率÷反射膜１０６が設けられた基板の反射率−１００）を反射膜１０６の膜厚毎に示したグラフである。
なお、図１１Ｄの測定では、アルミナ純度９６％、厚さ１ｍｍの基板１０８上に４０％以上の体積濃度で酸化金属微粒子を含む。反射膜１０６を形成したサンプルが用いられている。また、透過率測定は日本分光製ＪＡＳＣＯ：ＦＰ−６２００を用いて３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長領域の可視光を実装用基板１０１ａに照射して行われ、図１１Ｄの反射率増加分は５５０ｎｍの光の透過率を用いて導出されている。また、図１１Ｄにおいて、「▲」はルチル型の酸化チタン、「●」はアナターゼ型の酸化チタン、「■」は酸化アルミニウム、「◆」は酸化亜鉛を、それぞれ反射膜１０６の酸化金属微粒子に用いた実装用基板１０１ａであることを示している。
図１１Ｄに示されるように、反射膜１０６の膜厚を１０μｍ以上とすることにより、実装用基板１０１ａの反射率が向上する。例えば、約７５％の反射率であったものが約９０％の反射率まで向上する。従って、ＬＥＤチップ１０２から実装用基板１０１ａの実装面に照射された光をグローブ１に向けて反射させるために、反射膜１０６は１０μｍ以上の膜厚を有することが望ましい。
次に、本発明の第２の実施形態に係る実装用基板１０１ａの製造方法について説明する。
図１２は、ＬＥＤモジュール４ａの製造方法（実装用基板１０１ａの製造方法）を説明するためのフローチャートである。
最初に、反射膜１０６の構成材料が準備される。具体的には、溶剤、バインダー、粉末ガラス、酸化金属微粒子の粉末材料、及び分散剤が準備される（ステップＳ２０）。
次に、準備された材料が例えば３本ロール混練機によって混練（混合）されてペースト状とされ、反射材ペーストが作成される（ステップＳ２１）。
次に、基板１０８の表面とは反対の裏面全体に反射材ペーストがスクリーン印刷（塗布）される（ステップＳ２２）。
次に、スクリーン印刷がされた基板１０８が、例えば１５０℃の温度で３０分にわたって乾燥されて反射材ペーストの溶剤が気化される（ステップＳ２３）。
次に、乾燥された基板１０８に対して加熱炉で焼成が行われることで、粉末ガラスが軟化して酸化金属微粒子の粉末同士と、酸化金属微粒子の粉末及び基板１０８とがガラスフリットにより結着（接合）され、ガラスフリット及び酸化金属微粒子つまり反射膜１０６が基板１０８に焼き付けられる（ステップＳ２４）。例えば、乾燥された基板１０８が、最高温度７００℃で１５分間保持されることが設定されたベルト炉内で１時間加熱される。
ステップＳ２０〜Ｓ２４により、基板１０８の裏面に反射膜１０６が形成され、実装用基板１０１ａが形成される。
次に、実装用基板１０１ａの実装面の所定の領域に例えば配線ペーストがスクリーン印刷された後、実装用基板１０１ａの乾燥及び焼成が行われて電極１０４及び端子１０５が形成される。
次に、実装用基板１０１ａの実装面の所定の領域にＬＥＤチップ１０２が実装された後、ＬＥＤチップ１０２、電極１０４及び端子１０５がワイヤー１０７によりワイヤボンディングされる。
最後に、実装用基板１０１ａの実装面の全てのＬＥＤチップ１０２、ワイヤー１０７及び電極１０４が封止部材１０３によって封止される。
以上のように、本実施形態のＬＥＤモジュール４ａによれば、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の光に対して透明であり、基板１０８の裏面には反射膜１０６が形成される。従って、ＬＥＤチップ１０２から実装用基板１０１ａの実装面に照射された光を反射膜１０６によりグローブ１に向けて反射させることができる。その結果、ＬＥＤチップ１０２の光をＬＥＤランプ１０ａ外部に効率的に取り出すことができるので、ＬＥＤランプ１０ａの発光効率を向上させることができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４ａによれば、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の光に対する反射性と放熱性との両方で優れている必要がなく、基板１０８は放熱性が優れているだけでよい。従って、基板１０８に熱伝導率の良い基板、例えば大きな粒径のセラミックにより構成される基板を用いることができる。その結果、ＬＥＤチップ１０２発光時の発熱を実装用基板１０１ａに効率的に逃がしてＬＥＤチップ１０２の温度上昇による光出力低下を抑えることができるので、ＬＥＤランプ１０ａの発光効率を向上させることができる。同時に、ＬＥＤチップ１０２の熱を基板１０８全体に均等に逃がし、同じ基板１０８上の複数のＬＥＤチップ１０２で光出力に違いが生じるのを抑えることができるので、ＬＥＤランプ１０ａの色ムラを抑えることができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４ａによれば、反射膜１０６が酸化金属微粒子及びガラスフリットを備えている。従って、金属膜及び樹脂を反射膜１０６に用いるときのように、反射膜１０６が経時変化により変色して反射率が劣化するのを抑えることができる。また、経時変化により反射膜１０６に反りが発生し、反射膜１０６が基板１０８から剥離するのを抑えることができる。さらに、ＬＥＤランプ１０ａのコスト及び重量を低減することができる。
また、本実施形態のＬＥＤモジュール４ａによれば、反射膜１０６は樹脂と比較して熱伝導率の高い無機系材料、つまり熱伝導率が９Ｗ／ｍＫのルチル型酸化チタン、熱伝導率が９Ｗ／ｍＫのアナターゼ型酸化チタン、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫの酸化アルミニウム、及び熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫの酸化亜鉛等から構成されている。従って、ＬＥＤランプ１０ａの発光効率を更に向上させることができる。
なお、本実施形態において、複数のＬＥＤチップ１０２は電極１０４を中継点としてワイヤー１０７により接続されるとしたが、ワイヤー１０７により直接接続されてもよい。
また、本実施形態において、反射膜１０６が形成された後で電極１０４及び端子１０５が形成されるとしたが、電極１０４及び端子１０５が形成された後で反射膜１０６が形成されてもよい。また、反射膜１０６形成において焼成を行わずに乾燥だけを行い、電極１０４及び端子１０５形成における焼成で反射膜１０６形成の焼成を同時に行ってもよい。この場合には、反射膜１０６形成の焼成と電極１０４及び端子１０５形成の焼成とは同じ温度プロファイルで行われることになる。
また、本実施形態において、反射膜１０６は基板１０８裏面の全面に設けられるとしたが、必ずしも全面に設けられる必要はない。例えば、反射膜１０６は、ＬＥＤチップ１０２の光が集中的に照射される基板１０８の一部の裏面に選択的に設けられてもよいし、あるいはＬＥＤチップ１０２の光の照射量の少ない基板１０８の一部に設けられなくてもよい。
また、本実施形態において、反射膜１０６は基板１０８の裏面に形成されるとしたが、図１３に示されるように、基板１０８の裏面に加えて外周端面に形成されていてもよい。つまり、実装用基板は、さらに、基板１０８の端面に形成され、酸化金属微粒子とガラスフリットから構成され、基板１０８を透過したＬＥＤチップ１０２の光を基板１０８の表面に向けて反射させる反射膜（第２反射膜）１１６を備えてもよい。この場合、図１３に示されるように、外周端面の反射膜１０６で反射された光が基板１０８の表面（実装用基板１０１ａの実装面）からグローブ１に向けて出射されるように、基板１０８は、外周端面に、裏面から表面に向けて広がるように傾斜している傾斜面を持つことが好ましい。
また、本実施形態において、複数のＬＥＤチップ１０２は電極１０４及び端子１０５とワイヤボンディングにより接続されるとしたが、図１４に示されるように、実装用基板１０１ａにフリップチップ実装されて電極１０４及び端子１０５と直接接続されてもよい。
また、本実施形態において、反射膜１０６は、酸化金属微粒子とガラスフリットから構成されるとした。しかし、反射膜１０６は、ガラスとガラスにより結着された酸化金属微粒子とから構成されればこれに限られず、例えば酸化金属微粒子とゾルゲル法により形成されたガラスとから構成されてもよい。この場合には、反射材ペーストにおいて粉末ガラスではなく金属アルコキシドが加えられる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂの全体構成について説明する。
第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａでは、反射材料として、酸化チタン等の光反射微粒子（酸化金属微粒子）とガラスフリットとを用い、これを基板の裏面（ＬＥＤチップが実装される面とは反対側の面）にコーティングして反射膜を形成するとした。
しかしながら、実際に、セラミック基板の裏面に、光反射微粒子とガラスフリットとからなる反射膜を形成してみると、光反射微粒子が脱落する等、反射膜がセラミック基板から剥離することが考えられる。その理由を以下に示す。
セラミック基板におけるＬＥＤチップを実装する面（実装面）には、ＬＥＤチップに電流を供給するためにＡｇ（銀）からなるＡｇ電極が所定のパターンで形成されている。そして、当該Ａｇ電極の劣化を防止するために、Ａｇ電極に対してＮｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）のメッキ処理が施される。
このような実装用基板において、Ａｇ電極形成工程、反射膜形成工程及びメッキ処理工程は、この順で行われる。すなわち、まず、セラミック基板のＬＥＤチップを実装する側の面にＡｇペーストを所定のパターンで印刷し、７００℃〜８００℃の温度範囲で焼成する。これにより、所定のパターンのＡｇ電極が形成される。次に、粉末状の光反射微粒子、ガラス粉末、バインダー及び溶剤を混練したペーストをセラミック基板の裏面に塗布し、７００℃〜８００℃の温度で焼成する。これにより、光反射微粒子とガラスフリットとからなる反射膜を形成することができる。次に、Ａｇ電極に対して、Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理を施す。Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理では、まず、Ａｇ電極及び反射膜が形成されたセラミック基板を所定の酸性溶液中に浸漬させて、その後、Ｎｉメッキ溶液とＡｕメッキ溶液に順次浸漬させる。これにより、Ａｇ電極の表面にＮｉ層とＡｕ層が形成される。
その結果、メッキ処理の際の酸性溶液によって、反射膜のガラスフリットが浸食され、光反射微粒子がセラミック基板から剥がれ落ちてしまうことが考えられる。
この問題を解決する一方法として、メッキ処理工程の後に反射膜形成工程を行うことも考えられる。しかしながら、上述のように反射膜形成工程には７００℃〜８００℃という熱処理があるため、反射膜形成工程の前にメッキ処理工程を行うと、メッキ処理によって形成されたＮｉ層が反射膜形成工程の熱処理によって酸化してしまう。これにより、Ｎｉ／Ａｕ層が剥がれ落ちることが問題となる。従って、メッキ処理工程の後に反射膜形成工程を行うことはできない。
以上のとおり、光反射微粒子とガラスフリットとからなる反射膜を用いた場合、Ａｇ電極のメッキ処理によって光反射微粒子が剥離してしまうことが考えられる。従って、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂは、反射膜の光反射微粒子の剥離を抑制することが可能な構成を有する。
図１５は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂの断面図である。図１６は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂの分解斜視図である。
このＬＥＤランプ１０ｂは、グローブ１、口金２、ヒートシンク３、ＬＥＤモジュール４ｂ、光源取り付け部材５、樹脂ケース６、電源回路７及び絶縁リング８を備える。ＬＥＤランプ１０ｂは、ＬＥＤモジュール４ａが実装用基板１０１ｂを有するＬＥＤモジュール４ｂに置き換わっているという点で図８及び図９で示した第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａと異なる。具体的には、実装用基板１０１ｂの反射膜が多層反射膜４１２から構成されるという点で第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａと異なる。
図１７は、ＬＥＤモジュール４ｂが光源取り付け部材３に配置されている様子を示したものであり、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂの一部切り欠き斜視図である。
図１７に示すように、ＬＥＤモジュール４ｂは、光源取り付け部材５に配置されている。ＬＥＤモジュール４ｂの端子電極は、電源回路７の電力出力部から延出されるリード線に接続される２つの電極７３ａ及び７３ｂが接続される。２つの電極７ａからＬＥＤモジュール４ｂに直流電力が供給され、ＬＥＤモジュール４ｂのＬＥＤチップが発光する。これにより、ＬＥＤモジュール４ｂから照明光が放出される。
次に、上記のＬＥＤランプ１０ｂに備えられるＬＥＤモジュール４ｂについて、図１８Ａ〜図１８Ｃを用いて説明する。図１８Ａは、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂの外観斜視図である。また、図１８Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂの平面図であり、図１８Ｃは、図１８ＢのＸ−Ｘ’線に沿って切断したＬＥＤモジュール４ｂの断面図である。
図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂは、所定の照明光を放出する表面実装型の発光モジュール（発光ユニット）であって、実装用基板１０１ｂと、実装用基板１０１ｂに実装された複数のＬＥＤチップ１０２と、ＬＥＤチップ１０２を被覆する封止部材１０３と、実装用基板１０１ｂ上に所定のパターンで形成された電極（配線電極）１０４と、電源回路７から所定の直流電力を受電し、電極１０４及びワイヤー１０７を介してＬＥＤチップ１０２に当該直流電力を給電する端子（端子電極）１０５と、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを電気的に接続するワイヤー１０７とを備える。
本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂは、図１８Ｃに示すように、ＬＥＤチップ１０２を実装するための基板であって、基板１０８と多層反射膜（第１反射膜）４１２とからなる。
基板１０８は、ＬＥＤチップ１０２が実装される実装面としての一方の主面（表面）１０８ａと、当該表面１０８ａとは反対側の面である他方の主面（裏面）１０８ｂとを有する。また、基板１０８は、ＬＥＤチップ１０２の発光光に対して透光性を有する透光性基板であり、ＬＥＤチップ１０２からの発光光を透過させる。なお、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の発光光に対して１％以上の透過率を有する基板であれば構わない。また、基板１０８としては、ＬＥＤチップ１０２の熱を効率的に放熱することができるように、放熱性に優れた高い熱伝導率を有する基板を用いることが好ましい。本実施形態では、透過率が２％で、熱伝導率が２５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるセラミック基板を用いた。
多層反射膜４１２は、本発明に係る多層膜であって、基板１０８側に形成される第１の反射膜（第１の膜）４１３と、第１の反射膜４１３の基板１０８側とは反対側に形成される第２の反射膜（第１の膜）４１４とを有する。多層反射膜４１２の詳細構成は後述する。
ＬＥＤチップ１０２は、本発明に係る半導体発光素子であって、本実施形態では、単色の可視光を発するベアチップである。ＬＥＤチップ１０２は、実装用基板１０１ｂの表面１０８ａに実装される。ＬＥＤチップ１０２は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するチップであり、例えば、側方に全光量の２０％、上方に全光量の６０％、下方に全光量の２０％の光を発する。
封止部材（蛍光体含有樹脂）１０３は、所定の蛍光体粒子が含有された樹脂で構成されており、ＬＥＤチップ１０２を被覆してＬＥＤチップ１０２及び電極１０４を封止するとともに、所望の色の照明光を放出させるためにＬＥＤチップ１０２の発光光を色変換する。封止部材１０３は、シリコーン樹脂等の透光性材料に所定の蛍光体粒子が分散されて構成されており、当該蛍光体粒子によってＬＥＤチップ１０２の発光光が所望の色に変換される。
電極１０４は、基板１０８の表面（実装用基板１０１ｂの表面１０８ａ）に所定のパターンで形成された配線パターンであり、ＬＥＤチップ１０２とワイヤー１０７によって電気的に接続されている。本実施形態において、電極１０４は、Ａｇで構成されたＡｇ電極を用いた。また、電極１０４には、Ｎｉ／Ａｕメッキ処理が施されており、電極１０４の表面には、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
端子１０５は、基板１０８の外周端部表面に設けられた電極パッドであり、電源回路７からの直流電力を受電する電極である。また、端子１０５にもＮｉ／Ａｕメッキ処理が施されており、端子１０５の表面には、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
ワイヤー１０７は、例えば、金ワイヤーであり、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とはワイヤボンディングによって電気的に接続される。
なお、本実施形態では、図１８Ｂに示すように、１６個のＬＥＤチップ１０２が実装用基板１０１ｂ上に実装されており、ライン状に配列された４つのＬＥＤチップ１０２同士が直列接続となるように構成されている。また、各ライン同士のＬＥＤチップ１０２が並列接続となるように構成されている。
また、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂにおいて、放出する照明光は白色に設定されている。そこで、まず、ＬＥＤチップ１０２としては、中心波長が４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色の光を発光する青色ＬＥＤを用いる。青色ＬＥＤとしては、光透過性の基板上にＧａＮ系化合物半導体層が形成されて構成された半導体発光素子を用いることができる。
次に、封止部材１０３に含まれる蛍光体粒子としては、ＬＥＤチップ１０２の発光光によって黄色の光を励起する黄色蛍光体粒子を用いる。黄色蛍光体粒子としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体材料を用いることができる。
このように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂでは、ＬＥＤチップ１０２として青色の光を発光する青色ＬＥＤを用い、封止部材１０３の蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子を用いる。これにより、黄色蛍光体は青色ＬＥＤの青色発光光によって励起されて黄色光を放出する。そして、黄色蛍光体による黄色光と青色ＬＥＤによる青色光とによって白色光が生成され、当該白色光がＬＥＤモジュール４ｂから放出される。
なお、ＬＥＤチップ１０２の材料又は蛍光体の材料、あるいは、ＬＥＤチップ１０２と蛍光体との組み合わせは、上記のものに限定されるものではない。
次に、本実施形態に係る多層反射膜４１２の詳細構成について、図１９を用いて説明する。図１９は、図１８Ｃの破線で囲まれる領域Ａの拡大図であって、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂの部分拡大断面図である。
図１９に示すように、多層反射膜４１２の第１の反射膜４１３は、本発明に係る第１の膜であって、基板１０８の裏面１０８ｂに被膜形成されている。第１の反射膜４１３は、主に光反射微粒子（酸化金属微粒子）４１３ａとガラスフリット４１３ｂとで構成されており、基板１０８を透過して基板１０８の裏面１０８ｂに到達したＬＥＤチップ１０２の光を基板１０８の表面１０８ａに向けて反射させる高反射膜である。
第１の反射膜４１３の光反射微粒子４１３ａは、ＬＥＤチップ１０２の光を反射する材料で構成されており、可視光に対する反射率が高い材料で構成されている。光反射微粒子４１３ａとしては、例えば、ルチル型又はアナターゼ型等の酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等からなる酸化金属微粒子を用いることができる。なお、光反射微粒子における微粒子とは、数μｍ以下の粒系を有する粒子をいう。本実施形態では、光反射微粒子４１３ａとして、粒径が０．２０μｍのルチル型の酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いた。
また、第１の反射膜４１３のガラスフリット４１３ｂは、光反射微粒子４１３ａを基板１０８に結着させる結着材であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。また、ガラスフリット４１３ｂは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を主成分とする材料で構成されている。ガラスフリット４１３ｂは、ガラス粉末を加熱して溶解することによって形成することができる。本実施形態において、ガラスフリット４１３ｂのガラス粉末は、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（但し、Ｒ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、又は、Ｋ2Ｏである）を用いることができる。
本実施形態において、第１の反射膜４１３は、当該第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度が２０％（ｖｏｌ％）未満となるように構成されている。言い換えると、第１の反射膜４１３における光反射微粒子４１３ａの体積濃度が８０％を超えるように構成されている。これにより、第１の反射膜４１３の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射板を用いた場合と同程度以上の高反射率を有する反射膜を実現することができる。なお、第１の反射膜４１３における光反射微粒子４１３ａの体積濃度を大きくすればするほど反射率が大きくなるとともに、第１の反射膜４１３を透過して第２の反射膜４１４に入射する光は減少する。従って、第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度は２０％未満とすることが好ましい。本実施形態では、第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度は１０％とした。
次に、多層反射膜４１２を構成する第２の反射膜４１４について説明する。図１９に示すように、第２の反射膜４１４は、本発明に係る第２の膜であって、第１の反射膜４１３に積層するようにして形成されている。第２の反射膜４１４は、主に光反射微粒子４１４ａとガラスフリット４１４ｂとで構成されており、第１の反射膜４１３と同様に、第２の反射膜４１４にも光反射微粒子４１４ａを含有させている。これにより、基板１０８及び第１の反射膜４１３を透過して第２の反射膜４１４に到達したＬＥＤチップ１０２の光は、第２の反射膜４１４によって、基板１０８の表面１０８ａに向けて反射させることができる。
このように、第２の反射膜４１４の光反射微粒子４１４ａは、第１の反射膜４１３の光反射微粒子４１３ａと同様に、ＬＥＤチップ１０２の光を反射する材料で構成されている。光反射微粒子４１４ａとしては、例えば、ルチル型又はアナターゼ型等の酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等からなる酸化金属微粒子を用いることができる。なお、光反射微粒子４１４ａとしては、第１の反射膜４１３の光反射微粒子４１３ａと同様に、粒径が０．２０μｍのルチル型の酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いた。
また、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂは、第１の反射膜４１３のガラスフリット４１３ｂと同様に、光反射微粒子４１４ａを基板１０８に結着させる結着材であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。ガラスフリット４１４ｂは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を主成分とする材料で構成されており、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（但し、Ｒ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、又は、Ｋ2Ｏである）を用いることができる。
第２の反射膜４１４におけるガラスフリット４１４ｂの体積濃度は、第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度よりも高くなるように設定されており、ガラスフリット４１４ｂの体積濃度が２０％（ｖｏｌ％）以上となるように構成されている。本実施形態では、第２の反射膜４１４におけるガラスフリット４１４ｂの体積濃度は３０％とした。
以上、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂの多層反射膜４１２は、第２の反射膜４１４におけるガラスフリット４１４ｂの体積濃度が、第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度よりも高くなるように構成されている。すなわち、第１の反射膜４１３の光反射微粒子４１３ａの体積濃度（含有量）は、第２の反射膜４１４の光反射微粒子４１４ａの体積濃度（含有量）よりも大きい。
これにより、基板１０８側の第１の反射膜４１３は、高反射率の反射膜として機能させることができ、一方、第１の反射膜４１３を覆う第２の反射膜４１４は、第１の反射膜４１３の保護膜として機能させることができる。
従って、第１の反射膜４１３については、光反射微粒子４１３ａが基板１０８に接着できる程度にまでガラスフリット４１３ｂの使用量を抑え、光反射微粒子４１３ａの体積濃度（含有率）を可能な限り高く設定することができる。これにより、第１の反射膜４１３を、可視光に対する反射率が９０％以上の高反射膜とすることができる。
また、第２の反射膜４１４は、第１の反射膜４１３の光反射微粒子４１３ａが剥離しないようにするものであり、かつ、実装用基板１０１ｂがメッキ処理時の酸性溶液に浸漬されたとしても、当該第２の反射膜４１４自体の光反射微粒子４１４ａが剥離しないように構成されている。第２の反射膜４１４の光反射微粒子４１４ａが剥離しないようにするには、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂの体積濃度は２０％（ｖｏｌ％）以上とすることが好ましい。
さらに、本実施形態では、第２の反射膜４１４には光反射微粒子４１４ａが含有されている。従って、第２の反射膜４１４は、反射膜としての付加的な機能も有する。これにより、基板１０８と第１の反射膜４１３とを透過して第２の反射膜４１４に到達するＬＥＤチップ１０２の光が存在したとしても、当該ＬＥＤチップ１０２の光を第２の反射膜４１４によって基板１０８の表面１０８ａに向けて反射させることができる。
次に、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂの体積濃度を２０％（ｖｏｌ％）以上とすることにより、第２の反射膜４１４が剥離しなくなる理由について説明する。
図１９に示すように、それぞれ光反射微粒子とガラスフリットとが含まれる第１の反射膜４１３及び第２の反射膜４１４の中には空孔４１３ｈ、４１４ｈが発生している。この空孔は、基板１０８に塗布した反射膜材料のペーストを焼成する際に溶剤やバインダーが気化することによって発生したり、また、反射膜材料のペーストを基板１０８に塗布する際に、ペーストと基板１０８間に空気が入り込んで発生したりする。
ここで、第１の反射膜４１３のように、第１の反射膜４１３におけるガラスフリット４１３ｂの体積濃度が小さいと、発生する空孔４１３ｈの数が多くなることが分かった。このとき、空孔４１３ｈが多く発生していると、第１の反射膜４１３を第２の反射膜４１４で覆わずにメッキ処理を施したときに、メッキ処理時の酸性溶液によって第１の反射膜４１３の表面付近のガラスフリット４１３ｂが浸食されて、これにより結合力が低下した空孔４１３ｈ周辺の光反射微粒子４１３ａが剥がれ落ちることになる。また、多数の空孔４１３ｈの存在により、もともと空孔４１３ｈ同士間の結合力は小さくなっているので、この状態で、メッキ処理によるガラスフリット４１３ｂの浸食があると、空孔４１３ｈ間に亀裂が生じて光反射微粒子が剥離する。
これに対し、第１の反射膜４１３を第２の反射膜４１４で被覆し、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂの体積濃度を２０％以上とすることにより、第２の反射膜４１４内に発生する空孔の数を減少させることができる。これにより、メッキ処理時の酸性溶液によって第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂが浸食されても、光反射微粒子４１４ａは剥離しない。
また、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂの体積濃度を２０％以上とすることにより、第１の反射膜４１３と第２の反射膜４１４との界面に存在する空孔４１４ｈも減少させることができるので、第１の反射膜４１３と第２の反射膜４１４との密着度を向上させることができる。
このように、第２の反射膜４１４のガラスフリット４１４ｂの体積濃度を２０％（ｖｏｌ％）以上とすることにより、反射膜として機能させつつ、第２の反射膜４１４自体の剥離も防止することができる。
以上、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂによれば、第１の反射膜４１３の基板１０８側とは反対側に第２の反射膜４１４が形成されているので、第１の反射膜４１３が基板１０８から剥離することを抑制することができる。
また、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂを用いたＬＥＤモジュール４ｂによれば、ＬＥＤチップ１０２から出射された光のうち実装用基板１０１ｂを透過して実装用基板１０１ｂの裏面１０８ｂに到達した光を、多層反射膜４１２によって実装用基板１０１ｂの表面１０８ａ側に反射させることができる。
すなわち、各ＬＥＤチップ１０２から出射された光の大部分は、各ＬＥＤチップ１０２の発光面から所定のビーム角度で実装用基板１０１ｂから離れる方向に進行するが、光の一部は実装用基板１０１ｂの表面１０８ａの表面及び電極１０４に照射される。また、ＬＥＤチップ１０２が実装されているＬＥＤチップ１０２直下の表面１０８ａからも、直接、表面１０８ａに光が照射される。なお、実装用基板１０１ｂは、白色のセラミック基板（アルミナ基板）によって構成されているので、表面１０８ａに照射される光の一部は反射されるものの、残りの光は表面１０８ａを通過して実装用基板１０１ｂの内部に入射する。
また、本実施形態では、実装用基板１０１ｂは、厚さが１．０ｍｍ程度と薄いために光透過性になっており、上記の実装用基板１０１ｂに入射した光は実装用基板１０１ｂを透過する。しかし、実装用基板１０１ｂの裏面１０８ｂには多層反射膜４１２が形成されているので、実装用基板１０１ｂの内部を透過した光は多層反射膜４１２によって反射されて、実装用基板１０１ｂの表面１０８ａにおけるＬＥＤチップ１０２も電極１０４も形成されていない領域から出射される。これにより、実装用基板１０１ｂの表面１０８ａによって反射される光の光量に、多層反射膜４１２によって反射されて実装用基板１０１ｂの表面１０８ａから出射される光の光量が加わり、表面１０８ａから照射される光の光量が増加することになる。
従って、ＬＥＤチップ１０２の光を効率的に取り出すことができ、ＬＥＤモジュール４ｂの光取り出し効率を向上させることができる。これにより、各ＬＥＤチップ１０２に供給する電力を増加させることなく、ＬＥＤモジュール４ｂから照射される光量を増加させることができる。
また、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂを備えたＬＥＤランプ１０ｂによれば、光取り出し効率の高いＬＥＤモジュール４ｂを備えているので、ＬＥＤチップ１０２の光をランプ外部に効率的に取り出すことができるので、ＬＥＤランプ１０ｂの発光効率を向上させることができる。
次に、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂの製造方法について、図５を用いて説明する。
図２０は、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｂの製造方法を含む、本発明の実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂの製造方法のフローチャートである。なお、各構成要素の符号は、上記の各図における符号と同じものを用いた。
まず、セラミック基板である基板１０８の表面１０８ａに所定形状の電極１０４及び端子１０５を形成する（ステップＳ３１）。電極１０４及び端子１０５は、導電性ペーストを所定のパターンで塗布し、７００℃〜８００℃の温度範囲で１０分間焼成することによって形成することができる。本実施形態において、電極１０４及び端子１０５は、Ａｇを主成分とする銀ペーストを用いてパターン形成した。
次に、第１の反射膜４１３の原料として、粉末状の光反射微粒子４１３ａ、ガラス粉末、バインダー、溶剤及び分散剤を準備し、これらの原料を混練することによって第１の反射膜４１３を形成するためのペーストを作製し、このペーストを基板１０８の裏面１０８ｂに塗布する（ステップＳ３２）。
次に、第１の反射膜４１３のペーストが塗布された基板１０８を、例えば、１５０℃の温度で３０分間乾燥させて、その後、７００℃〜８００℃の温度で焼成する（ステップＳ３３）。焼成することによって、ガラス粉末が軟化して、光反射微粒子４１３ａの粉末同士が、また、光反射微粒子４１３ａの粉末と基板１０８とが、ガラスフリット４１３ｂにより結着（接合）した第１の反射膜４１３を形成することができる。この焼成は、例えば、最高温度８００℃で１０分間の加熱によって行うことができる。
次に、第２の反射膜４１４の原料として、粉末状の光反射微粒子４１４ａ、ガラス粉末、バインダー、溶剤及び分散剤を混練することによって第２の反射膜４１４を形成するためのペーストを作製し、このペーストを第１の反射膜４１３の表面に塗布する（ステップＳ３４）。このとき、第２の反射膜４１４の上記原料を例えば３本ロールの混練機によって混練（混合）することによってペースト状にする。なお、このペーストは、十分に混練して作製することが好ましい。このように、ペーストを十分に混練することにより、焼成後の第２の反射膜４１４内に発生する空孔の数を減少させることができる。
次に、第２の反射膜４１４のペーストが塗布された基板１０８を、例えば、１５０℃の温度で３０分間乾燥させて、その後、７００℃〜８００℃の温度で焼成する（ステップＳ３５）。焼成することによって、ガラス粉末が軟化して、光反射微粒子４１４ａの粉末同士が、また、光反射微粒子４１４ａの粉末と第１の反射膜４１３とが、ガラスフリット４１４ｂにより結着（接合）した第２の反射膜４１４を形成することができる。この焼成は、例えば、最高温度８００℃で１０分間の加熱によって行うことができる。
以上、ステップＳ３２〜Ｓ３５により、基板１０８の裏面１０８ｂに第１の反射膜４１３と第２の反射膜４１４が積層された多層反射膜４１２を備える実装用基板１０１ｂを製造することができる。
次に、電極１０４及び端子１０５が劣化することを防止するために、電極１０４及び端子１０５に対して、Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理を行う（ステップＳ３６）。Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理では、まず、電極１０４、端子１０５及び多層反射膜４１２が形成された実装用基板１０１ｂをｐＨ４の酸性溶液に浸漬して、電極１０４及び端子１０５の表面に固着している酸化物等を除去する。その後、実装用基板１０１ｂをＮｉメッキ液に浸漬してＮｉメッキを施し、電極１０４及び端子１０５上にＮｉ層（Ｎｉ被膜）を形成する。その後、実装用基板１０１ｂをＡｕメッキ液に浸漬して、Ｎｉ層上にＡｕ層（Ａｕ被膜）を形成する。なお、Ｎｉメッキ液に浸漬する前に、所望の触媒液に浸漬してもよい。また、Ｎｉメッキ液に浸漬する際に、所望の還元剤を用いてもよい。
次に、実装用基板１０１ｂの表面１０８ａの所定の領域に、ＬＥＤチップ１０２を実装する（ステップＳ３７）。ＬＥＤチップ１０２の実装は、ダイアタッチ剤等によって実装用基板１０１ｂにダイボンディングすることにより行われる。
次に、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを所望の電気的接続となるように、ＬＥＤチップ１０２のｐ側電極（又はｎ側電極）と電極１０４とをワイヤー１０７を用いてワイヤボンディングする（ステップＳ３８）。
最後に、実装用基板１０１ｂ上に封止部材１０３を塗布することによって、実装用基板１０１ｂの表面１０８ａ上の全てのＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを封止部材１０３によって封止する（ステップＳ３９）。
以上のようにして、本発明の実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｂを製造することができる。
（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１に係る実装用基板１０１ｂについて、図２１を用いて説明する。図２１は、本変形例１に係る実装用基板１０１ｂの一部拡大断面図である。なお、図２１は、図１９に対応するものであり、図１８Ａ〜図１９に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。また、図２１に示す構成要素以外の構成要素は、図１５〜図１８Ｃに示す構成要素と同様である。
図２１に示す本変形例１に係る実装用基板１０１ｂが、図１９に示す本実施形態に係る実装用基板１０１ｂと異なる点は、多層反射膜の構成である。それ以外の構成は、本実施形態に係る実装用基板１０１ｂと同じ構成である。
図２１に示すように、本変形例１に係る実装用基板１０１ｂの多層反射膜５１２は、基板１０８側に形成される反射膜（第１の膜）５１３と、反射膜５１３の基板１０８側とは反対側に形成される保護膜（第２の膜）５１４とによって構成されている。
反射膜５１３は、本発明に係る第１の膜であって、図１９に示す第１の反射膜４１３と同様の構成である。従って、反射膜５１３の詳細な説明は省略する。
保護膜５１４は、本発明に係る第２の膜であって、反射膜５１３を被覆するように形成されている。保護膜５１４は、図１９に示す第２の反射膜４１４とは異なり、ガラスフリットのみから構成されている。すなわち、保護膜５１４には、光反射微粒子は含有されていない。
このように、本変形例１に係る実装用基板１０１ｂによれば、実装用基板１０１ｂに対してメッキ処理を施して酸性溶液に浸漬させたとしても、反射膜５１３の基板１０８側とは反対側に保護膜５１４が形成されているので、反射膜５１３の剥離を抑制することができる。また、保護膜５１４はガラスフリットのみからなり光反射微粒子を含んでいないので、メッキ処理が施されても光反射微粒子の剥離は全く生じない。
なお、メッキ処理工程の酸性溶液によって浸食されるガラスフリットは２μｍ〜３μｍ程度であるので、保護膜５１４の膜厚は１０μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。
（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２に係る実装用基板１０１ｂについて、図２２を用いて説明する。図２２は、本変形例２に係る実装用基板１０１ｂの一部拡大断面図である。なお、図２１において、図２０に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。
図２２に示す本変形例２に係る実装用基板１０１ｂが、図２１に示す本実施形態の変形例１に係る実装用基板１０１ｂと異なる点は、多層反射膜の構成である。それ以外の構成は、本実施形態の変形例１に係る実装用基板１０１ｂと同じ構成である。
図２２に示すように、本変形例２に係る実装用基板１０１ｂの多層反射膜６１２は、基板１０８と反射膜５１３との間に形成された間接層（第３の膜）６１４と、反射膜５１３と、保護膜５１４とによって構成されている。
間接層６１４は、本発明に係る第３の膜であって、ガラスフリットのみで構成されている。本変形例では、間接層６１４によって、基板１０８と反射膜５１３とが接着されている。
本変形例２に係る実装用基板１０１ｂは、上記の変形例１に係る実装用基板１０１ｂと同様の効果を得ることができる。さらに、本変形例に係る実装用基板１０１ｂによれば、ガラスフリットのみからなる間接層６１４によって基板１０８と反射膜５１３とを接着しているので、基板１０８と反射膜５１３との接着力を向上させることができる。
なお、間接層６１４は、図１９に示す実施形態に係る実装用基板１０１ｂに適用しても構わない。つまり、図１９示す実装用基板１０１ｂにおいて、基板１０８と第１の反射膜４１３との間に間接層６１４を形成しても構わない。また、間接層６１４は、後述する変形例３に係る実装用基板１０１ｂに適用しても構わない。
（変形例３）
次に、本発明の実施形態の変形例３に係る実装用基板１０１ｂについて、図２３を用いて説明する。図２３は、本変形例３に係る実装用基板１０１ｂの一部拡大断面図である。なお、図２３において、図１９に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。
図２３に示す本変形例３に係る実装用基板１０１ｂが、図１９に示す本実施形態に係る実装用基板１０１ｂと異なる点は、多層反射膜の構成である。それ以外の構成は、本実施形態に係る実装用基板１０１ｂと同じ構成である。
図２３に示すように、本変形例３に係る実装用基板１０１ｂの多層反射膜７１２は、第１の反射膜４１３と、第２の反射膜４１４と、第２の反射膜４１４の第１の反射膜４１３とは反対側に形成される保護膜（第３の膜）７１４とによって構成される。
保護膜７１４は、本発明に係る第３の膜であって、第２の反射膜４１４を被覆するように形成されている。保護膜７１４は、図２１に示す変形例１に係る実装用基板１０１ｂの保護膜５１４と同様の膜で構成されており、ガラスフリットのみからなる。すなわち、保護膜７１４には、光反射微粒子は含有されていない。
このように、本変形例３に係る実装用基板１０１ｂによれば、実装用基板１０１ｂに対してメッキ処理を施して酸性溶液に浸漬させたとしても、第２の反射膜４１４の基板１０８側とは反対側に保護膜７１４が形成されているので、第２の反射膜４１４の剥離を抑制することができる。また、保護膜７１４はガラスフリットのみからなり光反射微粒子を含んでいないので、メッキ処理が施されても光反射微粒子の剥離は全く生じない。
なお、メッキ処理工程の酸性溶液によって浸食されるガラスフリットは２μｍ〜３μｍ程度であるので、変形例１と同様に、保護膜７１４の膜厚は１０μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。
なお、本実施形態及び変形例では、多層反射膜４１２、５１２、６１２、７１２は、２層の膜で構成したが、これに限らず、その他の膜を含んでいても構わない。
また、多層反射膜の反射膜は、ガラス粉末を用いてガラスフリットで構成したが、これに限らない。例えば、ゾルゲルガラスに光反射微粒子を分散させて硬化させたガラスによって反射膜を構成しても構わない。
また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とはワイヤボンディングによって接続したが、これに限らない。例えば、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４との間にバンプを設けたフリップチップ実装によって、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを接続しても構わない。
また、本実施形態では、実装用基板１０１ｂの基板１０８として、厚さが１．０ｍｍのセラミック基板（アルミナ基板）を用いたが、基板１０８としてはＬＥＤチップ１０２の光に対して光透過性を有していれば、材質、厚さについては特に限定されない。例えば、基板１０８としてセラミック基板を使用する場合には、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さであればよい。このような厚さのセラミック基板であれば、青色ＬＥＤの光はセラミック基板内を透過することができる。また、実装用基板１０１ｂの基板１０８の材質としては、セラミック基板に限らず、ガラス基板又フィルム基板等のその他の光透過性を有する基板を用いても構わない。但し、基板１０８の多層反射膜４１２を７００℃〜８００℃の温度で焼成して形成する場合は、高耐熱性の基板を用いる必要がある。
また、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール４ｂは、電球型ランプの光源として用いたが、これに限らない。また、本発明に係るＬＥＤモジュールを電球型ランプの光源として用いる場合は、当該電球型ランプを点灯器具とランプカバーとを備えるような照明器具にも適用し、電球型ＬＥＤランプを備えた照明器具を構成することもできる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｃの全体構成について説明する。
本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｃは、第３の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｂと同様に、反射膜の光反射微粒子の剥離を抑制することが可能な構成を有する。
図２４は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｃの断面図である。図２５は、同実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｃの分解斜視図である。
このＬＥＤランプ１０ｃは、グローブ１、口金２、ヒートシンク３、ＬＥＤモジュール４ｃ、光源取り付け部材５、樹脂ケース６、電源回路７及び絶縁リング８を備える。ＬＥＤランプ１０ｃは、ＬＥＤモジュール４ａが実装用基板１０１ｃを有するＬＥＤモジュール４ｃに置き換わっているという点で図８及び図９で示した第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａと異なる。具体的には、実装用基板１０１ｃの反射膜（第１反射膜）８１２のガラスフリットの体積濃度が２０％以上にされているという点で第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａと異なる。
図２６は、ＬＥＤモジュール４ｃが光源取り付け部材５に配置されている様子を示したものであり、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ｃの一部切り欠き斜視図である。
図２６に示すように、ＬＥＤモジュール４ｃは、光源取り付け部材５に配置されている。ＬＥＤモジュール４ｃの端子電極は、電源回路７の電力出力部から延出されるリード線に接続される２つの電極７３ａ及び７３ｂが接続される。２つの電極７３ａ及び７３ｂからＬＥＤモジュール４ｃに直流電力が供給され、ＬＥＤモジュール４ｃのＬＥＤチップが発光する。これにより、ＬＥＤモジュール４ｃから照明光が放出される。
次に、上記のＬＥＤランプ１０ｃに備えられるＬＥＤモジュール４ｃについて、図２７Ａ〜図２７Ｃを用いて説明する。図２７Ａは、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃの外観斜視図である。また、図２７Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃの平面図であり、図２７Ｃは、図２７ＢのＸ−Ｘ’線に沿って切断したＬＥＤモジュール４ｃの断面図である。
図２７Ａ〜図２７Ｃに示すように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃは、所定の照明光を放出する表面実装型の発光モジュール（発光ユニット）であって、実装用基板１０１ｃと、実装用基板１０１ｃに実装された複数のＬＥＤチップ１０２と、ＬＥＤチップ１０２を被覆する封止部材１０３と、実装用基板１０１ｃ上に所定のパターンで形成された電極（配線電極）１０４と、電源回路７から所定の直流電力を受電し、電極１０４及びワイヤー１０７を介してＬＥＤチップ１０２に当該直流電力を給電する端子（端子電極）１０５と、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを電気的に接続するワイヤー１０７とを備える。
実装用基板１０１ｃは、図２７Ｃに示すように、ＬＥＤチップ１０２を実装するための基板であって、基板１０８と反射膜（第１反射膜）８１２とからなる。
基板１０８は、ＬＥＤチップ１０２が実装される実装面としての一方の主面（表面）１０８ａと、当該表面１０８ａとは反対側の面である他方の主面（裏面）１０８ｂとを有する。また、基板１０８は、ＬＥＤチップ１０２の発光光に対して透光性を有する透光性基板であり、ＬＥＤチップ１０２からの発光光を透過させる。なお、基板１０８はＬＥＤチップ１０２の発光光に対して１％以上の透過率を有する基板であれば構わない。また、基板１０８としては、ＬＥＤチップ１０２の熱を効率的に放熱することができるように、放熱性に優れた高い熱伝導率を有する基板を用いることが好ましい。本実施形態では、透過光率が２％で、熱伝導率が２５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるセラミック基板を用いた。
反射膜８１２は、主に光反射微粒子とガラスフリットとで構成され、図２７Ｃに示すように、基板１０８の裏面１０８ｂに被覆形成される。反射膜８１２は、基板１０８を透過して基板１０８の裏面１０８ｂに到達したＬＥＤチップ１０２の光を基板１０８の表面１０８ａに向けて反射させる高反射膜である。
反射膜８１２に含有される光反射微粒子（酸化金属微粒子）は、ＬＥＤチップの光を反射する材料で構成されており、可視光に対する反射率が高い材料で構成されている。光反射微粒子としては、例えば、ルチル型又はアナターゼ型等の酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等からなる酸化金属微粒子を用いることができる。なお、光反射微粒子における微粒子とは、数μｍ以下の粒径を有する粒子をいう。本実施形態では、光反射微粒子として、粒径が０．２０μｍのルチル型の酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いた。
また、ガラスフリットは、光反射微粒子を基板１０８に結着させる結着材であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。また、ガラスフリットは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を主成分とする材料で構成されている。ガラスフリットは、ガラス粉末を加熱して溶解することによって形成することができる。本実施形態において、ガラスフリットのガラス粉末は、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（但し、Ｒ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、又は、Ｋ2Ｏである）を用いることができる。
実装用基板１０１ｃの反射膜８１２は、当該反射膜８１２におけるガラスフリットの体積濃度が２０％（ｖｏｌ％）以上となるように構成されている。このように構成することにより、光反射微粒子が基板１０８から剥離することを抑制することができる。また、ガラスフリットの体積濃度は６０％以下とすることが好ましい。さらに、反射膜８１２の膜厚は２０μｍ以上であることが好ましい。これらにより、反射膜８１２の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射板を用いた場合と同程度の高反射率を有する反射膜を実現することができる。
ＬＥＤチップ１０２は、本発明に係る半導体発光素子であって、本実施形態では、単色の可視光を発するベアチップである。ＬＥＤチップ１０２は、実装用基板１０１ｃの表面１０８ａに実装される。ＬＥＤチップ１０２は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するチップであり、例えば、側方に全光量の２０％、上方に全光量の６０％、下方に全光量の２０％の光を発する。
封止部材（蛍光体含有樹脂）１０３は、所定の蛍光体粒子が含有された樹脂で構成されており、ＬＥＤチップ１０２を被覆してＬＥＤチップ１０２及び電極１０４を封止するとともに、所望の色の照明光を放出させるためにＬＥＤチップ１０２の発光光を色変換する。封止部材１０３は、シリコーン樹脂等の透光性材料に所定の蛍光体粒子が分散されて構成されており、当該蛍光体粒子によってＬＥＤチップ１０２の発光光が所望の色に変換される。
電極１０４は、基板１０８の表面（実装用基板１０１ｃの表面１０８ａ）に所定のパターンで形成された配線パターンであり、ＬＥＤチップ１０２とワイヤー１０７によって電気的に接続されている。本実施形態において、電極１０４は、Ａｇで構成されたＡｇ電極を用いた。また、電極１０４には、Ｎｉ／Ａｕメッキ処理が施されており、電極１０４の表面には、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
端子１０５は、基板１０８の外周端部表面に設けられた電極パッドであり、電源回路７からの直流電力を受電する電極である。また、端子１０５にもＮｉ／Ａｕメッキ処理が施されており、端子１０５の表面には、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
ワイヤー１０７は、例えば、金ワイヤーであり、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とはワイヤボンディングによって電気的に接続される。
なお、本実施形態では、図２７Ｂに示すように、１６個のＬＥＤチップ１０２が実装用基板１０１ｃ上に実装されており、ライン状に配列された４つのＬＥＤチップ１０２同士が直列接続となるように構成されている。また、各ライン同士のＬＥＤチップ１０２が並列接続となるように構成されている。
また、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃにおいて、放出する照明光は白色に設定されている。そこで、まず、ＬＥＤチップ１０２としては、中心波長が４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色の光を発光する青色ＬＥＤを用いる。青色ＬＥＤとしては、光透過性の基板上にＧａＮ系化合物半導体層が形成されて構成された半導体発光素子を用いることができる。
次に、封止部材１０３に含まれる蛍光体粒子としては、ＬＥＤチップ１０２の発光光によって黄色の光を励起する黄色蛍光体粒子を用いる。黄色蛍光体粒子としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体材料を用いることができる。
このように、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃでは、ＬＥＤチップ１０２として青色の光を発光する青色ＬＥＤを用い、封止部材１０３の蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子を用いる。これにより、黄色蛍光体は青色ＬＥＤの青色発光光によって励起されて黄色光を放出する。そして、黄色蛍光体による黄色光と青色ＬＥＤによる青色光とによって白色光が生成され、当該白色光がＬＥＤモジュール４ｃから放出される。
なお、ＬＥＤチップ１０２の材料又は蛍光体の材料、あるいは、ＬＥＤチップ１０２と蛍光体との組み合わせは、上記のものに限定されるものではない。
次に、本発明の実施形態に係る実装用基板１０１ｃの作用効果について、図２８〜図３０Ｂを用いて説明する。図２８は、光反射微粒子とガラスフリットとからなる反射膜が形成された実装用基板において、反射膜におけるガラスフリットの体積濃度と光反射微粒子の剥離との関係を示す図である。なお、ガラスフリットの体積濃度が図２８に示す各所定の値となるように、混練する酸化チタン（チタニア粉末）とガラス粉末との割合を調整して反射膜を形成した。また、セラミック基板に形成されたＡｇ電極に対してＮｉ／Ａｕメッキ処理を施した後に、反射膜の剥離具合を調べた。反射膜の剥離具合は、メッキ処理後の反射膜に粘着テープを貼って当該粘着テープを剥がした後に、粘着テープに反射膜が付着しているかどうかで判断した。図２８中の「○」は、粘着テープに反射膜が全く付着しなかった状態を示しており、「×」は、反射膜が少しでも付着していた状態を示している。また、各体積濃度のガラスフリットを有する反射膜については、それぞれ十数個程度作製して実験したが、同じ体積濃度の反射膜については全て同じ結果が得られた。
図２８に示すように、反射膜８１２におけるガラスフリットの体積濃度が１０％の場合は反射膜８１２（酸化チタン）が剥離したが、ガラスフリットの体積濃度が２０％以上の場合は、反射膜８１２は剥離しなかった。
このように、実装用基板１０１ｃにメッキ処理を施したとしても、反射膜８１２におけるガラスフリットの体積濃度を２０％以上とすることによって、反射膜８１２の剥離を防止することができる。
次に、この反射膜８１２が剥離する様子について、図２９Ａ〜図３０Ｂを用いて説明する。図２９Ａ〜図３０Ｂは、反射膜の詳細構造を示すための図であり、図２９Ａ及び図２９Ｂは、比較例に係る実装用基板の部分拡大断面図であり、図３０Ａ及び図３０Ｂは、図２７Ｃの破線で囲まれる領域Ａの拡大図であって、本実施形態に係る実装用基板１０１ｃの部分拡大断面図である。また、各図において、図２９Ａは、メッキ処理前における比較例に係る実装用基板の部分拡大断面図であり、図２９Ｂは、メッキ処理後における比較例に係る実装用基板の部分拡大断面図である。また、図３０Ａは、メッキ処理前における本実施形態に係る実装用基板１０１ｃの部分拡大断面図であり、図３０Ｂは、メッキ処理後における本実施形態に係る実装用基板１０１ｃの部分拡大断面図である。
ここで、図２９Ａ及び図２９Ｂに示す比較例に係る実装用基板２２１０は、基板２１１０の裏面２１１０ｂに、酸化チタンの光反射微粒子２１２０ａとガラスフリット２１２０ｂとによって反射膜２１２０を構成し、当該反射膜２１２０におけるガラスフリット２１２０ｂの体積濃度を１０％としたものである。また、図３０Ａ及び図３０Ｂに示す本実施形態に係る実装用基板１０１ｃは、同じく酸化チタンの光反射微粒子８１２ａとガラスフリット８１２ｂとによって反射膜８１２を構成し、当該反射膜８１２におけるガラスフリット８１２ｂの体積濃度を３０％としたものである。
図２９Ａに示すように、比較例に係る実装用基板２２１０においては、反射膜２１２０の中に多数の空孔２１２０ｈが発生している。この空孔２１２０ｈは、基板２１１０に塗布した反射膜材料のペーストを焼成する際に溶剤やバインダーが気化することによって発生したり、また、反射膜材料のペーストを基板２１１０に塗布する際に、ペーストと基板１０８間に空気が入り込んで発生したりする。
この状態で、基板２１１０に対してメッキ処理を施すと、図２９Ｂに示すように、メッキ処理の際の酸性溶液によってガラスフリット２１２０ｂが浸食され、これにより、結合力が低下した空孔２１２０ｈ周辺の光反射微粒子２１２０ａが剥がれ落ちる。また、多数の空孔２１２０ｈの存在によって空孔２１２０ｈ同士間の結合力が小さくなっている状態において、メッキ処理によるガラスフリット２１２０ｂの浸食があると、図２９Ｂの太曲線で示すように空孔２１２０ｈ間に亀裂が生じて光反射微粒子２１２０ａが剥離することもある。
これに対し、図３０Ａに示す本実施形態に係る実装用基板１０１ｃでは、図２９Ａに示す比較例に係る実装用基板２２１０と比べると、反射膜８１２内に発生する空孔８１２ｈの数が減少していることが分かる。特に、酸性溶液によって浸食される反射膜８１２の露出面付近において空孔８１２ｈが減少している。これにより、メッキ処理の際の酸性溶液によってガラスフリット８１２ｂが浸食されても、図３０Ｂに示すように、光反射微粒子８１２ａは剥離しない。また、図３０Ａ及び図３０Ｂに示すように、基板１０８と反射膜８１２との界面に存在する空孔８１２ｈも減少するので、基板１０８と反射膜８１２との密着度を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る反射膜８１２におけるガラスフリット８１２ｂの体積濃度と反射率との関係について実験したので、この実験結果について図３１を用いて説明する。図３１は、ガラスフリット８１２ｂの体積濃度を変化させた場合におけるガラスフリット８１２ｂの体積濃度と反射率との関係を示す図である。なお、図３１の測定では、アルミナ純度が９６％で、厚さが１．０ｍｍのセラミック基板上に、膜厚が３０μｍの反射膜８１２を形成した実装用基板１０１ｃを用いた。また、反射率の測定は、分光計を用いて４５０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長領域の可視光を実装用基板１０１ｃに照射して行った。
ここで、本実施形態に係る実装用基板１０１ｃの反射膜８１２の反射率として必要な反射率は、金属の反射率と同程度の９０％以上とすることが好ましい。そして、反射光に含まれる波長としては、５５０ｎｍの緑色を中心として長波長側が７００ｎｍ程度までであれば十分であることを考慮すると、図３１に示すように、反射膜８１２におけるガラスフリット８１２ｂの体積濃度は約６０％以下とすることが好ましい。このように、ガラスフリット８１２ｂの体積濃度を約６０％以下とすることにより、反射膜８１２の可視光に対する反射率を９０％以上とすることができ、金属単体の反射膜と同程度の反射率を有する反射膜を実現することができる。
次に、本実施形態に係る反射膜８１２の膜厚と反射率との関係について実験したので、この実験結果について図３２を用いて説明する。図３２は、反射膜８１２の膜厚を変化させた場合における反射膜８１２の膜厚と反射率との関係を示す図である。なお、図３２における反射膜のガラスフリットの体積濃度は３０％である。
ここで、上述のように、反射膜８１２の反射率として必要な反射率は９０％以上であることが好ましい。同様に、反射光に含まれる波長としては７００ｎｍ程度までであれば十分であることを考慮すると、図３２に示すように、反射膜８１２の膜厚は２０μｍ以上であることが好ましい。なお、反射膜８１２の膜厚が３０μｍを超えると、反射率は飽和してそれほど向上しないことも分かる。つまり、反射膜８１２の膜厚としては３０μｍ以下で十分である。
以上、本実施形態に係る実装用基板１０１ｃによれば、光反射微粒子８１２ａとガラスフリット８１２ｂとからなる反射膜８１２が基板１０８から剥離することを抑制することができるとともに、反射膜８１２の基板１０８に対する密着度を向上させることができる。また、上述のとおり、反射膜８１２におけるガラスフリット８１２ｂの体積濃度及び膜厚を所望の値とすることにより、高反射率の反射膜８１２とすることができる。これにより、信頼性が高く、高性能の反射膜８１２を有する実装用基板１０１ｃを提供することができる。
また、本実施形態に係る実装用基板１０１ｃを用いたＬＥＤモジュール４ｃによれば、ＬＥＤチップ１０２から出射された光のうち実装用基板１０１ｃを透過して実装用基板１０１ｃの裏面１０８ｂに到達した光を、反射膜８１２によって実装用基板１０１ｃの表面１０８ａ側に反射させることができる。
すなわち、各ＬＥＤチップ１０２から出射された光の大部分は、各ＬＥＤチップ１０２の発光面から所定のビーム角度で実装用基板１０１ｃから離れる方向に進行するが、光の一部は実装用基板１０１ｃの表面１０８ａの表面及び電極１０４に照射される。また、ＬＥＤチップ１０２が実装されているＬＥＤチップ１０２直下の表面１０８ａからも、直接、表面１０８ａに光が照射される。なお、実装用基板１０１ｃは、白色のセラミック基板（アルミナ基板）によって構成されているので、表面１０８ａに照射される光の一部は反射されるものの、残りの光は表面１０８ａを通過して実装用基板１０１ｃの内部に入射する。
また、本実施形態に係る実装用基板１０１ｃは、厚さが１．０ｍｍ程度と薄いために光透過性になっており、上記の実装用基板１０１ｃに入射した光は実装用基板１０１ｃを透過する。しかし、実装用基板１０１ｃの裏面１０８ｂには反射膜８１２が形成されているので、実装用基板１０１ｃの内部を透過した光は反射膜８１２によって反射されて、実装用基板１０１ｃの表面１０８ａにおけるＬＥＤチップ１０２も電極１０４も形成されていない領域から出射される。これにより、実装用基板１０１ｃの表面１０８ａによって反射される光の光量に、反射膜８１２によって反射されて実装用基板１０１ｃの表面１０８ａから出射される光の光量が加わり、表面１０８ａから照射される光の光量が増加することになる。
従って、ＬＥＤチップ１０２の光を効率的に取り出すことができ、ＬＥＤモジュール４ｃの光取り出し効率を向上させることができる。これにより、各ＬＥＤチップ１０２に供給する電力を増加させることなく、ＬＥＤモジュール４ｃから照射される光量を増加させることができる。
また、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃを備えたＬＥＤランプ１０ｃによれば、光取り出し効率の高いＬＥＤモジュール４ｃを備えているので、ＬＥＤチップ１０２の光をランプ外部に効率的に取り出すことができるので、ＬＥＤランプ１０ｃの発光効率を向上させることができる。
次に、本発明の実施形態に係る実装用基板の製造方法について、図３３を用いて説明する。
図３３は、本実施形態に係る実装用基板の製造方法を含む、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃの製造方法のフローチャートである。なお、各構成要素の符号は、上記の各図における符号と同じものを用いた。
まず、セラミック基板である基板１０８の表面１０８ａに所定形状の電極１０４及び端子１０５を形成する（ステップＳ４１）。電極１０４及び端子１０５は、導電性ペーストを所定のパターンで塗布し、７００℃〜８００℃の温度範囲で１０分間焼成することによって形成することができる。本実施形態において、電極１０４及び端子１０５は、Ａｇを主成分とする銀ペーストを用いてパターン形成した。
次に、粉末状の光反射微粒子８１２ａ、ガラス粉末、バインダー、溶剤及び分散剤を混練することによって反射膜材料のペーストを作製し、この反射膜材料のペーストを基板１０８の裏面１０８ｂに塗布する（ステップＳ４２）。このとき、反射膜８１２の上記材料を例えば３本ロールの混練機によって混練（混合）することによってペースト状にする。なお、このペーストは、十分に混練して作製することが好ましい。このように、反射膜材料のペーストを十分に混練することにより、焼成後の反射膜８１２内に発生する空孔８１２ｈの数を減少させることができる。
次に、反射膜材料のペーストが塗布された基板１０８を、例えば、１５０℃の温度で３０分間乾燥させて、その後、７００℃〜８００℃の温度で焼成する（ステップＳ４３）。焼成することによって、ガラス粉末が軟化して、光反射微粒子８１２ａの粉末同士が、また、光反射微粒子８１２ａの粉末と基板１０８とが、ガラスフリット８１２ｂにより結着（接合）した反射膜８１２を形成することができる。反射膜材料の焼成は、例えば、最高温度８００℃で１０分間の加熱によって行うことができる。
以上、ステップＳ４２〜Ｓ４３により、基板１０８の裏面１０８ｂに反射膜８１２が形成された実装用基板１０１ｃを製造することができる。
次に、電極１０４及び端子１０５が劣化することを防止するために、電極１０４及び端子１０５に対して、Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理を行う（ステップＳ４４）。Ｎｉ／Ａｕのメッキ処理では、まず、電極１０４、端子１０５及び反射膜８１２が形成された実装用基板１０１ｃをｐＨ４の酸性溶液に浸漬して、電極１０４及び端子１０５の表面に固着している酸化物等を除去する。その後、実装用基板１０１ｃをＮｉメッキ液に浸漬してＮｉメッキを施し、電極１０４及び端子１０５上にＮｉ層（Ｎｉ被膜）を形成する。その後、実装用基板１０１ｃをＡｕメッキ液に浸漬して、Ｎｉ層上にＡｕ層（Ａｕ被膜）を形成する。なお、Ｎｉメッキ液に浸漬する前に、所望の触媒液に浸漬してもよい。また、Ｎｉメッキ液に浸漬する際に、所望の還元剤を用いてもよい。
次に、実装用基板１０１ｃの表面１０８ａの所定の領域に、ＬＥＤチップ１０２を実装する（ステップＳ４５）。ＬＥＤチップ１０２の実装は、ダイアタッチ剤等によって実装用基板１０１ｃにダイボンディングすることにより行われる。
次に、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを所望の電気的接続となるように、ＬＥＤチップ１０２のｐ側電極（又はｎ側電極）と電極１０４とをワイヤー１０７を用いてワイヤボンディングする（ステップＳ４６）。
最後に、実装用基板１０１ｃ上に封止部材１０３を塗布することによって、実装用基板１０１ｃの表面１０８ａ上の全てのＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを封止部材１０３によって封止する（ステップＳ４７）。
以上のようにして、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃを製造することができる。
以上、本発明に係る実装用基板及びその製造方法、発光モジュール、並びにランプについて、実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、ガラス粉末を用いてガラスフリットからなる反射膜８１２を形成したが、ゾルゲルガラスに光反射微粒子を分散させて硬化させたガラスによって反射膜を構成しても構わない。
また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とはワイヤボンディングによって接続したが、これに限らない。例えば、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４との間にバンプを設けたフリップチップ実装によって、ＬＥＤチップ１０２と電極１０４とを接続しても構わない。
また、本実施形態では、実装用基板１０１ｃの基板１０８として、厚さが１．０ｍｍのセラミック基板（アルミナ基板）を用いたが、基板１０８としてはＬＥＤチップ１０２の光に対して光透過性を有していれば、材質、厚さについては特に限定されない。例えば、基板１０８としてセラミック基板を使用する場合には、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さであればよい。このような厚さのセラミック基板であれば、青色ＬＥＤの光はセラミック基板内を透過することができる。また、実装用基板１０１ｃの基板１０８の材質としては、セラミック基板に限らず、ガラス基板又フィルム基板等のその他の光透過性を有する基板を用いても構わない。但し、基板１０８の反射膜８１２を７００℃〜８００℃の温度で焼成して形成する場合は、高耐熱性の基板を用いる必要がある。
なお、本実施形態に係るＬＥＤモジュール４ｃは、電球型ランプの光源として用いたが、これに限らない。また、本発明に係るＬＥＤモジュールを電球型ランプの光源として用いる場合は、当該電球型ランプを点灯器具とランプカバーとを備えるような照明器具にも適用し、電球型ＬＥＤランプを備えた照明器具を構成することもできる。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る照明器具３２００の全体構成について説明する。
図３４は、同実施形態に係る照明器具３２００の概略断面図である。
この照明器具３２００は、例えば、室内の天井３３００に装着されて使用され、図３４に示すように、ＬＥＤランプ３２１０と点灯器具３２２０とを備える。ＬＥＤランプ３２１０は、第１〜４の実施形態に係るＬＥＤランプを用いることができる。
点灯器具３２２０は、ＬＥＤランプ３２１０を消灯及び点灯させるものであり、天井３３００に取り付けられる器具本体３２２１と、ＬＥＤランプ３２１０を覆うランプカバー３２２２とを備える。
器具本体３２２１には、ＬＥＤランプ３２１０の口金３２１１が螺着されるソケット３２２１ａを有し、当該ソケット３２２１ａを介してＬＥＤランプ３２１０に所定の電力が給電される。
なお、ここでの照明器具３２００は、一例であり、ＬＥＤランプ３２１０の口金３２１１を螺着するためのソケット３２２１ａを備える照明器具であれば構わない。また、照明器具３２００は、１つのランプを備えるものであるが、複数、例えば、２個以上のランプを備えるものであっても構わない。
以上のように、本実施形態の照明器具３２００は、第１〜４の実施形態のＬＥＤランプを備えるため、発光効率を十分に向上させることができる。
以上、本発明の実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子の実装用基板及びその製造方法、モジュール並びに照明装置等に利用することができる。
１ グローブ
２、３２１１ 口金
２ａ 中空部
２ｂ、２ｃ、６２ｂ 螺合部
３ ヒートシンク
３ａ 第１開口部
３ｂ 第２開口部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ ＬＥＤモジュール
４ｄ 止め金具
５ 光源取り付け部材
５ａ 凹部
６ 樹脂ケース
７ 電源回路
８ 絶縁リング
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、３２１０ ＬＥＤランプ
６１ 第１ケース部
６１ａ、６２ａ 開口部
６２ 第２ケース部
６３ 樹脂キャップ
６３ａ 突出部
６３ｂ 貫通孔
７１ 回路素子群
７１ａ 第１容量素子
７１ｂ 第２容量素子
７１ｃ 抵抗素子
７１ｄ 電圧変換素子
７１ｅ 半導体素子
７２ 回路基板
７２ａ 切欠部
７３ａ、７３ｂ、１０４ 電極
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、２２１０ 実装用基板
１０２ ＬＥＤチップ
１０２ａ 第１電極
１０２ｂ 第２電極
１０３ 封止部材
１０５ 端子
１０６、１１６、８１２、２１２０ 反射膜
１０７ ワイヤー
１０８、２１１０ 基板
１０８ａ 表面
１０８ｂ、２１１０ｂ 裏面
４１２、５１２、６１２、７１２ 多層反射膜
４１３、５１３ 第１の反射膜
４１３ａ、４１４ａ、２１２０ａ、８１２ａ 光反射微粒子
４１３ｂ、４１４ｂ、２１２０ｂ、８１２ｂ ガラスフリット
４１３ｈ、４１４ｈ、８１２ｈ、２１２０ｈ 空孔
４１４ 第２の反射膜
５１４、７１４ 保護膜
６１４ 間接層
３２００ 照明器具
３２２０ 点灯器具
３２２１ 器具本体
３２２１ａ ソケット
３２２２ ランプカバー
３３００ 天井

Claims (23)

  1. 半導体発光素子が実装される実装用基板であって、
    前記半導体発光素子が実装される表面を有し、前記半導体発光素子の光を透過させる基板と、
    前記基板の裏面に形成された第１反射膜とを備え、
    前記第１反射膜は、多層膜から構成され、
    前記多層膜は、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第１の膜と、当該第１の膜の前記基板側とは反対側に形成された第２の膜とを有し、
    前記第１の膜は、半導体発光素子の光を反射する酸化金属微粒子とガラスフリットとを含み、
    前記第２の膜は、ガラスフリットを含み、
    前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きい
    実装用基板。
  2. 前記第１反射膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下である
    請求項１に記載の実装用基板。
  3. 前記基板は、前記半導体発光素子の光に対して１％以上の透過率を有する
    請求項１又は２に記載の実装用基板。
  4. 前記実装用基板は、さらに、前記基板の端面に形成され、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第２反射膜を備え、
    前記第２反射膜は、酸化金属微粒子と、ガラスフリットから構成される
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装用基板。
  5. 前記基板は、端面に、裏面から表面に向けて広がるように傾斜している傾斜面を持つ
    請求項４に記載の実装用基板。
  6. 前記基板の表面における前記半導体発光素子が実装される領域及び電極が形成される領域以外の領域には、凹凸が形成されている
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の実装用基板。
  7. 前記第１反射膜は、前記基板の裏面の全面に形成されている
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の実装用基板。
  8. 前記基板は、樹脂基板、ガラス基板、又はセラミック基板である
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の実装用基板。
  9. 前記第２の膜は、さらに、前記酸化金属微粒子を含み、
    前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％以上である
    請求項１に記載の実装用基板。
  10. 前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が２０％未満である
    請求項１又は９に記載の実装用基板。
  11. 前記第２の膜がガラスフリットのみからなる
    請求項１に記載の実装用基板。
  12. 前記多層膜は、さらに、ガラスフリットのみからなる第３の膜を有し、
    前記第３の膜は、前記基板と前記第１の膜との間に形成される
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の実装用基板。
  13. 前記多層膜は、さらに、ガラスフリットのみからなる第３の膜を有し、
    前記第３の膜は、前記第２の膜の前記第１の膜とは反対側に形成される
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の実装用基板。
  14. 前記基板の表面に、メッキ処理が施された電極が形成されている
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の実装用基板。
  15. 前記ガラスフリットが、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（但し、Ｒ2Ｏは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、又は、Ｋ2Ｏである）から構成されている
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載の実装用基板。
  16. 前記基板は、セラミック基板である
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載の実装用基板。
  17. 前記酸化金属微粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニア、又は、酸化マグネシウムから構成されている
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の実装用基板。
  18. 半導体発光素子が実装される実装用基板の製造方法であって、
    前記半導体発光素子が実装される表面を有し、前記半導体発光素子の光を透過させる基板の裏面に反射膜を形成する工程と、
    前記基板の表面に電極を形成する工程とを含み、
    前記反射膜を形成する工程は、
    前記基板の裏面に前記半導体発光素子の光を反射する酸化金属微粒子とガラス粉末とを含む材料を混練してなるペーストを塗布して加熱することにより、前記酸化金属微粒子とガラスフリットとを含み、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第１の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜の前記基板とは反対側の面にガラス粉末を含む材料を混練してなるペーストを塗布して加熱することにより、ガラスフリットを含む第２の膜を形成する工程とを有し、
    前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きい
    実装用基板の製造方法。
  19. 前記実装用基板の製造方法は、さらに、
    前記電極に対してメッキ処理を施すメッキ処理工程を含む
    請求項１８に記載の実装用基板の製造方法。
  20. 基板と、前記基板の裏面に形成された反射膜とを有する実装用基板と、
    前記基板の表面に実装された半導体発光素子とを備え、
    前記基板は、前記半導体発光素子の光を透過させ、
    前記反射膜は、多層膜から構成され、
    前記多層膜は、前記基板を透過した前記半導体発光素子の光を前記基板の表面に向けて反射させる第１の膜と、当該第１の膜の前記基板側とは反対側に形成された第２の膜とを有し、
    前記第１の膜は、前記半導体発光素子の光を反射する酸化金属微粒子とガラスフリットとを含み、
    前記第２の膜は、ガラスフリットを含み、
    前記第２の膜における前記ガラスフリットの体積濃度が、前記第１の膜における前記ガラスフリットの体積濃度よりも大きい
    発光モジュール。
  21. 前記発光モジュールは、さらに、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子を封止するための封止部材を備え、
    前記封止部材及び前記基板は、略同一の屈折率を持つ
    請求項２０に記載の発光モジュール。
  22. 前記発光モジュールは、さらに、前記基板の表面に形成され、前記半導体発光素子と電気的に接続された電極を備え、
    前記電極は、透明導電膜より構成されている
    請求項２０又は２１に記載の発光モジュール。
  23. 請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の発光モジュールを備える
    照明装置。
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