JP5868269B2 - 半導体発光素子実装用基板および半導体発光素子実装体 - Google Patents

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子等の発熱性を有する半導体発光素子を実装するのに適した半導体発光素子実装用基板、およびその基板上に半導体発光素子を実装した半導体発光素子実装体に関する。

発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と略称する）は、一般にＬＥＤ素子であるＬＥＤチップを基板上に実装して電極を出し、そのＬＥＤチップ側を透明樹脂で封止して、ＬＥＤパッケージとして構成される。そのＬＥＤを長時間点灯させたり、発光輝度を高めるために駆動電流を増加したりすると、ＬＥＤチップが著しく発熱して高温になり、熱劣化を招く。

そのため、一般に、ＬＥＤチップを金属やシリコンなど熱伝導性のよい材料からなる基板上に実装して、発生する熱をその基板を通して放熱するようにしている。

たとえば、特許文献１には、この出願の図７に示すようなＬＥＤパッケージが開示されている。それは、熱伝導性のよいシリコン基板１００の上面側にホーン状の凹部を形成し、そのシリコン基板１００の表面全体に絶縁性の酸化シリコン膜１０１を形成し、その一半部と他半部の表面にそれぞれアルミニウム等による反射膜を兼ねた第１の電極膜１０２と第２の電極膜１０３を、互いに絶縁して形成している。

そのシリコン基板１００の凹部の底面における第１の電極膜１０２上にＬＥＤチップ１１０をマウントし、そのＬＥＤチップ１１０の下部電極を半田リフロー等のダイボンディングによって第１の電極膜１０２に電気的及び機械的に接続し、上部電極と第２の電極膜１０３とをボンディングワイヤ１０５によるワイヤボンディングで電気的に接続している。

そして、シリコン基板１００の凹部を透明樹脂１２０で封止してＬＥＤパッケージを構成している。

このＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップ１１０の発熱をその下部から第１の電極膜１０２と酸化シリコン膜１０１を通してシリコン基板１００に熱伝導させる。さらに、その下面の酸化シリコン膜１０１と第１、第２の電極膜１０２，１０３とを介して、このＬＥＤパッケージを搭載する回路基板や放熱板あるいはヒートシンク（図示は省略）へ熱伝導させて放熱している。

また、特許文献２には、この出願の図８に示すようなＬＥＤパッケージが開示されている。それは、上面にＬＥＤチップ２１０を搭載した導電性基板２００を、熱伝導性が良好な絶縁材料で形成された放熱部材２０１の凹部内に収納し、その導電性基板２００の底面及び側面が放熱部材２０１と接触するようにしている。ＬＥＤチップ２１０の下部電極を導電性基板２００にダイボンドし、その導電性基板２００が放熱部材２０１を貫通して延びる第１のリード端子２０２に接続され、ＬＥＤチップ２１０の上部電極は、放熱部材２０１を貫通して延びる第２のリード端子２０３にボンディングワイヤ２０５によって接続されている。

そして、導電性基板２００上にはリング状の反射枠２０７が載置され、それを含む上部全体が透光性の蓋部材２２０によって封止されている。放熱部材２０１には、アルミニウ
ム等の金属粉末をエポキシ等の樹脂に混合してなる高熱伝導性樹脂などが使用される。

このＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップ２１０の発熱を、導電性基板２００の底面と側面から放熱部材２０１へ伝導させて放熱するようにしている。

特開２００８−３４５３０号公報（図１、段落００１８〜００２６） 実用新案登録第３１２８６１５号公報（図１、段落００１１〜００１７）

しかしながら、図７に示したような従来のＬＥＤパッケージの構造では、このＬＥＤパッケージを搭載する装置側の回路パターンを有する基板との絶縁耐圧を充分確保しようとすると、絶縁性の酸化シリコン膜１０１を厚く形成する必要がある。そのため、シリコン基板１００の外周面全体が熱伝導性の悪い酸化シリコン膜１０１によって同じ厚さで覆われてしまうことになり、ＬＥＤチップ１１０の発熱がシリコン基板１００へ伝導し難いばかりか、シリコン基板１００内に伝導された熱も下部の酸化シリコン膜１０１に伝播し難くなる。結果として、内部に熱が篭った状態となり、外気に効率よく放熱することができなくなる。

また、酸化シリコン膜１０１上に形成されたアルミニウム等による反射膜を兼ねた第１、第２の電極膜１０２，１０３は、熱伝導性はよいが空気中へは熱を逃がしにくいため、酸化シリコン膜１０１に伝導した熱が側面からは効率よく外気に放熱されない等の問題がある。

また、図８に示したような従来のＬＥＤパッケージの構造では、導電性基板２００と放熱部材２０１とが別部材であるため、部品点数が多くなり、組み付け工数も増えるためコスト高と大型化を招く。また、熱伝導性が良好な放熱部材２０１は、内部での熱伝導性はよいが、外気への熱放射性はあまりよくないため、ＬＥＤチップ２１０の発熱を効率よく外気へ放熱することはできないという問題もあった。

このような問題は、ＬＥＤ素子であるＬＥＤチップに限らず、レーザダイオード（ＬＤ）素子、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などの各種半導体発光素子を基板に実装する場合にも、それが発熱性を有するとともに外部基板に対して所定の絶縁耐圧が必要であるため、同様な問題があった。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、部品点数を増やすことなく、実装する半導体発光素子が発生する熱を効率よく外気に放熱することができ、搭載する外部基板に対して充分な絶縁耐圧を確保することもできる半導体発光素子実装用基板、およびその基板上に半導体発光素子を実装した半導体発光素子実装体を提供することを目的とする

この発明による半導体発光素子実装用基板は上記の目的を達成するため、互いに平行な第１の面と第２の面および該第１の面と第２の面との間の外周側面をなす第３の面とを有する導電性基材と、上記第１の面の全面に形成された第１絶縁膜と、上記第２の面の全面に形成された第２絶縁膜と、上記第３の面の全面に形成された第３絶縁膜とを備え、上記第１の面が半導体発光素子を実装する面であり、上記第１絶縁膜の表面に実装される半導体発光素子の電極と接続される配線層が形成され、上記第１絶縁膜および第３絶縁膜の厚みが、いずれも上記第２絶縁膜の厚みよりも薄く、上記第１絶縁膜と上記第２絶縁膜の表面積が同等であり、上記第３絶縁膜の表面積は上記第１絶縁膜と上記第２絶縁膜の各表面積より大きいことを特徴とする。
また、互いに平行な第１の面と第２の面および該第１の面と第２の面との間の外周側面をなす第３の面とを有する導電性基材と、上記第１の面の全面に形成された第１絶縁膜と、上記第２の面の全面に形成された第２絶縁膜と、上記第３の面の全面に形成された第３絶縁膜とを備え、上記第１の面が半導体発光素子を実装する面であり、上記第１絶縁膜の表面に実装される半導体発光素子の電極と接続される配線層が形成され、上記第１絶縁膜および第３絶縁膜の厚みが、いずれも上記第２絶縁膜の厚みよりも薄く、上記導電性基材
に上記第３の面間を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔の内周面にも上記第３絶縁膜と同等の材質および厚みの絶縁膜が形成されていることを特徴とする。

少なくとも上記第２絶縁膜および第３絶縁膜は、上記導電性基材に所定の処理を施すことによって絶縁性に変質された絶縁変質層であってもよい。さらに、上記第１から第３の全ての絶縁膜が上記絶縁変質層であってもよい。

あるいは、少なくとも上記第２絶縁膜および第３絶縁膜は、上記導電性基材の表面を被覆するコーティング層であってもよい。さらに、上記第１から第３の全ての絶縁膜が上記コーティング層であってもよい。

上記第１絶縁膜と第３絶縁膜は厚みが同じであってもよい。

この発明による半導体発光素子実装体は上記の目的を達成するため、上記いずれかの半導体発光素子実装用基板の上記第１絶縁膜上に半導体発光素子が実装され、その半導体発光素子の電極が上記配線層に電気的に接続していることを特徴とする。

上記半導体発光素子が、上記配線層に電気的に接続及び機械的に固着して上記半導体発光素子実装用基板に実装されているとなおよい。上記半導体発光素子が発光ダイオード素子であるとよい。

半導体発光素子実装用基板を使用すれば、半導体発光素子実装体の部品点数を増やすことなく、実装する半導体発光素子が発生する熱を効率よく外気に放熱することができるので、半導体発光素子の劣化を防止し、発光効率を向上させることができる。また、搭載する外部基板に対して充分な絶縁耐圧を確保することもできる。

この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第１の実施形態を他部材の基板上に搭載した状態で示す概略断面図である。 この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第２の実施形態を示す概略断面図である。 この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第３の実施形態を示す概略断面図である。 この発明による半導体発光素子実装用基板における絶縁膜の作成方法の一例を説明するための図である。 この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第４の実施形態を示す概略断面図である。 この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第５の実施形態を示す概略断面図である。 従来のＬＥＤパッケージの構造例を示す概略断面図である。 従来のＬＥＤパッケージの他の構造例を示す概略断面図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。

〔第１の実施形態〕
まず、この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第１の実施形態を図１によって説明する。図１はその半導体発光素子実装体であるＬＥＤパッケージを、電子装置等の他部材の基板上に搭載した状態で示す概略断面図である。

図１に示す半導体発光素子実装体であるＬＥＤパッケージは、半導体発光素子実装用基板１と、その上に実装された半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）素子としてのＬＥＤチップ３と、その半導体発光素子実装用基板１のＬＥＤチップ３側の全面を覆う透明な封止樹脂５とによって構成されている。７はこのＬＥＤパッケージを搭載する装置側の回路パターンを有する基板である。

半導体発光素子実装用基板１は、互いに平行な第１の面（上面）１０ａと第２の面（下面）１０ｂ、およびその第１の面１０ａと第２の面１０ｂとの間の外周側面をなす第３の面１０ｃとを有する導電性基材１０と、その導電性基材１０の外表面全体に形成された絶縁膜とを備えている。その絶縁膜は、導電性基材１０の第１の面１０ａの全面に形成された第１絶縁膜１１と、第２の面１０ｂの全面に形成された第２絶縁膜１２と、第３の面１０ｃの全面に形成された第３絶縁膜１３とから成っている。

そして、導電性基材１０の第１の面１０ａが半導体発光素子を実装する面であり、第１絶縁膜１１の表面に、実装される半導体発光素子の電極と接続される対の配線層１５ａ，１５ｂが形成されている。その第１絶縁膜１１および外周側面をなす第３絶縁膜１３の厚みが、いずれも第２絶縁膜１２の厚みよりも薄い。

第２絶縁膜１２の厚みは、必要な絶縁耐圧によって異なるが、少なくとも１μｍ以上は必要であり、２ＫＶの静電耐圧を確保する場合には５μｍ以上の厚みが必要になる。この絶縁膜が酸化シリコン膜の場合、その厚みが１０〜２０μｍ程度あるのが望ましい。

第１、３絶縁膜１１，１３はそれに比べてかなり薄くてよいので、５μｍ以下である。第１絶縁膜１１は、配線層１５ａと１５ｂが導電性基材１０を介して導通しない最低限度の絶縁性を確保できる厚さを有していればよい。例えば０．１μｍ程度でもよいが、安全をとって０．５〜１μｍ程度にしてもよい。

第３絶縁膜は薄ければ薄いほど絶縁膜の熱抵抗を下げられるため好ましい。導電性基材１０と空気との界面に如何に薄くとも絶縁膜を有していれば、空気中への熱放射性は良好に確保されるので、第３の面１０ｃの全面に成膜可能な最も薄い厚さにすればよいことになる。酸化シリコン膜の場合、それは例えば０．１μｍ程度である。

これらの絶縁膜の膜厚を比率で示すと、第１、３絶縁膜１１，１３の膜厚は、第２絶縁膜１２の膜厚の１／２以下、好ましくは１／１０から１／５０程度になる。

第１絶縁膜と前記第３絶縁膜の厚みを同じにすれば、それらの絶縁膜の形成を効率よく行うことができる。

導電性基材１０は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金や銅（Ｃｕ）等の金属又はシリコン（Ｓｉ）等の半導体であり、導電性を有すると共に熱伝導性がよい材料で作られる。この実施形態では、例えば厚さ１ｍｍ以上程度のアルミニウム板を使用する。

導電性基材１０にアルミニウムを使用する場合、その表面を陽極酸化することによって酸化アルミニウム（アルマイト：Ａｌ_２Ｏ_３）膜を形成し、第１〜第３絶縁膜１１〜１３を容易に作成することができる。導電性基材１０にシリコンを使用する場合、その表面を熱酸化したりプラズマＣＶＤ等によって、第１〜第３絶縁膜１１〜１３として酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜を形成することができる。

半導体発光素子実装用基板１の平面形状は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形、その他必要に応じた任意の形状でよい。

ＬＥＤチップ３も各種のものを実装できるが、その内部構造の図示は省略している。例えば、素子基板の下面側にｎ型半導体層と活性層とｐ型半導体層が積層された発光部が形成され、そのｎ型半導体層の電極とｐ型半導体層の電極に、それぞれ半田等によるバンプ３ａ，３ｂが設けられている。

そして、そのＬＥＤチップ３を、バンプ３ａ，３ｂが半導体発光素子実装用基板１の第１絶縁膜１１上に形成された各配線層１５ａ，１５ｂの略中央部に対向するように位置合わせして載置する。その状態で圧力と熱を加えて、配線層１５ａ，１５ｂとバンプ３ａ，３ｂとを共晶接合等によって接合する。それによって、ＬＥＤチップ３が配線層１５ａ，１５ｂに電気的に接続及び機械的に固着して、半導体発光素子実装用基板１に実装される。

その後、半導体発光素子実装用基板１のＬＥＤチップ３側の全面を覆うように、透明な封止樹脂５によって封止して、ＬＥＤパッケージが完成する。配線層１５ａ，１５ｂは、銅などの導電性と熱伝導性がよい金属膜で形成されて外部に引き出されており、搭載される装置側の基板７上の給電端子等に接続される。封止樹脂５には、ＬＥＤチップ３が発光する光を吸収して波長を変換した光を発する蛍光体が分散されていてもよい。

配線層１５ａ，１５ｂは一対に限らず、実装する半導体発光素子の電極数に応じた数だけ、互いに間隔を置いてパターン形成することができる。また、１個の半導体発光素子実装用基板１上に複数のＬＥＤチップ等の半導体発光素子を実装してもよい。

この実施形態によれば、ＬＥＤチップ３の発光時に発生する熱は、熱伝導性のよいバンプ３ａ，３ｂから配線層１５ａ，１５ｂに伝導し、さらに薄い第１絶縁膜１１を通して、熱伝導性のよいアルミニウム製の導電性基材１０に効率よく流れ込む。そして、導電性基材１０の外周側面である第３の面１０ｃには薄い第３絶縁膜１３が形成されているため、導電性基材１０が外気に露出している場合よりも外気への放熱性がよい。それは、絶縁膜内では熱が伝導しにくいので外部への熱輻射が高まるためと考えられる。

そのため、導電性基材１０に流れ込んだ熱を第３絶縁膜１３を通して効率よく外気に放熱することができる。したがって、ＬＥＤチップ３を長時間発光させても温度上昇を抑制することができ、発光性能の劣化を防いで発光効率を向上させることができる。

また、このＬＥＤパッケージが図１に示すように装置側の基板７上に搭載される際に、導電性基材１０の基板７に接触する側の第２の面１０ｂの全面に、第１、第３絶縁膜１１，１３より充分厚い第２絶縁膜１２が形成されているので、その基板７上の回路等に対して充分な絶縁耐圧を確保することができる。この第２絶縁膜１２の膜圧は、必要な絶縁耐圧に応じて任意に設定できる。

〔第２の実施形態〕
次に、この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装
体の第２の実施形態を図２によって説明する。図２はその半導体発光素子実装体であるＬＥＤパッケージを示す概略断面図である。なお、この実施形態における半導体発光素子実装用基板１は、図１に示した半導体発光素子実装用基板１とは若干相違するが、便宜上同じ符号を使用する。

また、以後の実施形態の図では、図１に示した封止樹脂５と装置側の基板７の図示を省略しているが、それらのＬＥＤパッケージも封止樹脂５で封止され、装置側の基板７上に搭載されるのは同様である。

半導体発光素子実装用基板１における導電性基材１０の第１の面１０ａに形成される第１絶縁膜１１は、ＬＥＤチップ３が発光する光の一部を受けるので、その表面の反射率がなるべく高い方が発光した光を有効に利用することができる。また、第１絶縁膜１１がＬＥＤチップ３からの光を吸収すると、熱に変換されて温度上昇を招き、配線層１５ａ，１５ｂから導電性基材１０への熱の伝導効率を低下させる要因ともなる。

そのため、この第２の実施形態では、第１絶縁膜１１′を第２、第３絶縁膜１２，１３とは異なる光反射率の高い絶縁膜にしている。例えば、導電性基材１０としてアルミニウムを使用した場合、第２、第３絶縁膜１２，１３は酸化アルミニウム（アルマイト）膜にし、第１絶縁膜１１′は増反射アルミ膜にするとよい。

増反射アルミ膜は、例えば導電性基材１０であるアルミニウム基板の表面に、アルマイト処理によるアルマイト膜を１μｍ程度、アルミニウム膜を１００ｎｍ、屈折率が１．５程度（低屈折率）の酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜を７０ｎｍ、屈折率が２．２程度（高屈折率）の酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜を６０ｎｍ、順次重ねて形成した膜である。

また、この第１絶縁膜１１′としてこの増反射アルミ膜に代えて、シリコーン樹脂に酸化チタン又はジルコニアを添加した白色膜なども使用できる。その場合、熱伝導率を高めるために、窒化ボロン（ＢＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱伝導率の高いバインダーを混入させるとよい。

その他の構成は図１によって説明した第１の実施形態と同じであり、充分な放熱性と絶縁耐圧を有する。

さらに、この第２の実施形態によれば、ＬＥＤチップ３が発光する光のうち後方へ向かう光を第１絶縁膜１１′によって光の有効な出射方向へ反射するので、有効な出射光量を増加して発光輝度を高めることができる。

また、第１絶縁膜１１′がＬＥＤチップ３が発光する光を吸収しないので、温度上昇することがなく、ＬＥＤチップ３からバンプ３ａ，３ｂを通して配線層１５ａ，１５ｂへ伝導された熱を効率よく導電性基材１０へ伝導し続けることができる。

〔第３の実施形態〕
図３は、この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第３の実施形態を示す概略断面図である。

この第３の実施形態の半導体発光素子実装体であるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップ３′が第１の実施形態におけるＬＥＤチップ３とは異なるタイプのものである。すなわち、このＬＥＤチップ３′は、素子基板と発光部からなる本体の下面に第１の電極を有し、上面に第２の電極を有しており、バンプは設けられていない。第１の電極と第２の電極は図示を省略している。

また、半導体発光素子実装用基板１における導電性基材１０の第１の面１０ａに形成された第１絶縁膜１１上には、ＬＥＤチップ３′の下面の寸法に合わせた幅の配線層１６ａと、それと間隔を置いて幅の狭い配線層１６ｂを形成している。したがって、この半導体発光素子実装用基板１も、図１に示した半導体発光素子実装用基板とは若干相違するが、配線層１６ａ，１６ｂ以外の構成は同じであるから、便宜上同じ符号を使用している。

そして、その半導体発光素子実装用基板１の配線層１６ａ上にＬＥＤチップ３′を位置合わせして載置して、その下面の第１の電極を配線層１６ａに直接接続し、両者を電気的に接続及び機械的に固着して、ＬＥＤチップ３′を半導体発光素子実装用基板１に実装する。その直接接続には、例えばクリーム半田リフロー等の導電性接続剤を使用する。

さらに、ＬＥＤチップ３′の上面の第２の電極と半導体発光素子実装用基板１の配線層１６ｂとを、金、銅、またはアルミニウム等からなるボンディングワイヤ８によって、電気的に接続する。

この第３の実施形態によれば、ＬＥＤチップ３′の発光によって発生する熱を、ＬＥＤチップ３′の下面全体から配線層１６ａへ伝導させ、膜厚が薄い第１絶縁膜１１を通して、広い面積で効率よく導電性基材１０へ伝導させ、そこから膜厚が薄い第３絶縁膜１３を通して外気へ効率よく放熱させることができる。

なお、この第３の実施形態においても、第１絶縁膜１１を増反射アルミ膜等の光反射率の高い絶縁膜にすれば、第２の実施形態と同様な効果も得られる。

また、図示による説明は省略するが、ＬＥＤチップとして、二つの電極をいずれも本体の上面側に有するタイプのものを実装することもできる。その場合は半導体発光素子実装用基板の第１絶縁膜上にＬＥＤチップの下面を接着剤によって直接接着して固定し、その上面の二つの電極を、それぞれ第１絶縁膜上に形成した一対の配線層に、ワイヤボンディングによって電気的に接続する。

このようにしても、接着剤層は極めて薄いので、上述した第３の実施形態の場合と略同様な放熱効果を得ることができる。

〔絶縁膜の形成方法〕
次に、半導体発光素子実装用基板１を構成する導電性基材１０の材料と、その全表面に形成する絶縁膜の種類とその形成方法について説明する。

導電性基材１０には熱伝導性及び信頼性が高い材料を使用する必要があり、前述したようにアルミニウム、アルミニウム合金や銅等の金属又はシリコン等の半導体を使用する。

そして、その導電性基材１０の全表面に形成する各絶縁膜１１〜１３は、導電性基材に所定の処理を施すことによって絶縁性に変質された絶縁変質層によって形成することができる。例えば前述したように、導電性基材１０にアルミニウムを使用する場合、その表面を陽極酸化処理することによって絶縁性に変質した絶縁変質層として酸化アルミニウム（アルマイト）膜を形成し、それを第１〜第３絶縁膜１１〜１３とすることができる。

また、導電性基材１０にシリコンを使用する場合、その表面を熱酸化処理することによって絶縁性に変質した絶縁変質層として酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜を形成し、それを第１〜第３絶縁膜１１〜１３とすることができる。

その場合、導電性基材１０の第２の面１０ｂ側から陽極酸化処理又は熱酸化処理を行って、第２の面１０ｂ上の第２絶縁膜１２を第１の面１０ａ上の第１絶縁膜１１および第３の面１０ｃ上の第３絶縁膜１３より厚く形成することができる。しかし、それだけでは第２絶縁膜１２の厚さが要求される絶縁耐圧に対して不十分な場合は、第１絶縁膜１１および第３絶縁膜１３の表面を樹脂膜などでマスキングして、導電性基材１０の第２の面１０ｂ側に対してさらに陽極酸化処理又は熱酸化処理を継続し、第２絶縁膜１２の厚さを増加することができる。第１絶縁膜１１と第３絶縁膜１３は同等の厚さでよい。

なお、少なくとも第２絶縁膜１２および第３絶縁膜１３だけを上述した絶縁変質層で形成し、第１絶縁膜１１は後述するコーティング層のような他の方法で形成してもよい。

図４は絶縁膜の形成方法の他の例を説明するための図である。この例では、まず（ａ）に示すように導電性基材１０の全表面にアルミニウムやチタン、シリコンなどの導電性の材料を、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、ＣＶＤ（化学蒸着）、溶射などの薄膜形成手段によって導電膜１７を形成する。その際も、導電性基材１０の第２の面１０ｂに厚く、第１の面１０ａと第３の面１０ｃには薄く導電膜１７を形成する。

なお、図４（ａ）において、多数の小さい丸で示すＰは、アルミニウムやチタン、シリコンなどの導電性材料をスパッタや蒸着する際の、ターゲット材料の微粒子又は分子を誇張して示している。

その後、その導電膜１７に対して酸化処理や窒化処理を行って、アルミナ、酸化チタン、酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化シリコンなどの絶縁膜に変質させ、図４（ｂ）に示すように第１〜第３絶縁膜１１〜１３にすることができる。

また、上述した薄膜形成手段や、スピンコートなどによって、導電性基材１０の表面に初めからコーティング層による絶縁膜を形成して、第１〜第３絶縁膜１１〜１３とすることもできる。その場合も、第２絶縁膜１２は必要な絶縁耐圧がえられるように、第１、第３絶縁膜１１，１３よりも厚く形成する。

なお、この場合も少なくとも第２絶縁膜１２および第３絶縁膜１３だけをコーティング層で形成し、第１絶縁膜１１は前述した絶縁変質層や増反射アルミ膜のように他の方法で形成してもよい。

〔第４の実施形態〕
次に、この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第４の実施形態を図５によって説明する。図５はその半導体発光素子実装体であるＬＥＤパッケージを示す概略断面図であり、図１と対応する部分にそれぞれ同一の符号を付している。なお、この実施形態における半導体発光素子実装用基板１は、図１に示した半導体発光素子実装用基板１とは、その上下面と高さとの寸法比率が大きく異なるが、それ以外の構成は同じであるため、便宜上同じ符号を使用する。

この第４の実施形態では、図１に示した第１の実施形態と比べて、半導体発光素子実装用基板１における導電性基材１０の高さ寸法を大幅に増加している。それによって、第１の面１０ａと第２の面１０ｂと間の外周側面をなす第３の面１０ｃの表面積を大幅に増加し、第３絶縁膜の表面積を、第１絶縁膜１１と第２絶縁膜１２のいずれの表面積より大きくしている。第１絶縁膜１１と第２絶縁膜１２の表面積は同等である。

そのため、この第４の実施形態によれば、半導体発光素子実装用基板１上に実装されたＬＥＤチップ３の発光によって発生される熱が、バンプ３ａ，３ｂ、配線層１５ａ，１５
ｂを通し、第１絶縁膜１１を介して導電性基材１０内に伝導すると、その面積が広い第３の面１０ｃから同じ表面積の第３絶縁膜１３を通して熱輻射して迅速に外気に放熱される。

導電性基材１０が、例えば四角柱状の場合、第３の面１０ｃは４面あるので、高さを増加するとその４面上の各絶縁膜の表面積が増加し、各面の幅と増加した高さとの積の４倍も表面積が増加することになる。したがって、ＬＥＤチップ３が発生する熱を外気へ放熱する効果を大幅に高めることができる。

第１、第２絶縁膜１１，１２と第３絶縁膜１３の表面積の比は、放熱要求に合わせて設定するが、少なくとも２倍以上にするとよい。

第１絶縁膜１１を第２の実施形態のような光反射率の高い絶縁膜にしてもよいし、半導体発光素子実装用基板１上に実装するＬＥＤチップ３を第３の実施形態におけるＬＥＤチップ３′や、二つの電極をいずれも上面側に有するＬＥＤチップに代えて、配線層１５ａ，１５ｂをそれに対応する配線層に変えてもよい。

〔第５の実施形態〕
図６は、この発明による半導体発光素子実装用基板とそれを使用した半導体発光素子実装体の第５の実施形態を示す概略断面図である。この図においても、図１および図５と対応する部分にそれぞれ同一の符号を付している。なお、この実施形態における半導体発光素子実装用基板１は、図１又は図５に示したいずれの半導体発光素子実装用基板１とも相違するが、殆どの構成は同じであるため、便宜上同じ符号を使用する。

この第５の実施形態が上述した第４の実施形態と相違するのは、導電性基材１０に第３の面１０ｃの対向する面間を貫通する貫通孔１０ｄが形成され、その貫通孔１０ｄの内周面にも第３絶縁膜１３と同等の材質および厚みの第４絶縁膜１４が形成されている点だけである。

この貫通孔１０ｄの内周面上の第４絶縁膜１４は、導電性基材１０がアルミニウム又はシリコンの場合は、その内周面付近を陽極酸化処理又は熱酸化処理することによって、前述したように絶縁性に変質した絶縁変質層として酸化アルミニウム膜又は酸化シリコン膜を形成することによって成膜できる。

このようにすれば、導電性基材１０の放熱に寄与する面の表面積が増加し、その面を薄く被覆する絶縁膜の外気に触れる表面積も増加するので、導電性基材１０から外気への熱輻射による放熱が一層促進される。

貫通孔１０ｄは、導電性基材１０の異なる高さ位置や、奥行き方向の異なる位置に、あるいは図６において紙面に垂直な方向にも、それぞれ複数本形成し、その各内周面にも第３絶縁膜１３と同等の材質および厚みの絶縁膜を形成してもよい。但し、あまり多くの貫通孔を形成すると導電性基材１０の強度が弱くなるので、導電性基材１０の大きさに応じて最適な本数にするのが望ましい。

この第５の実施形態においても、前述した第２、第３の実施形態と同様な変更ができることは、上述した第４の実施形態の場合と同様である。

上述した各実施形態では、半導体発光素子実装用基板に実装する半導体発光素子がＬＥＤ素子であるＬＥＤチップの場合の例について説明したが、この発明は、半導体発光素子
がＬＥＤ素子に限らず、レーザダイオード（ＬＤ）素子やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子など、他の半導体発光素子を実装する場合にも同様に利用できる。

半導体発光素子としてＬＥＤ素子を実装した半導体発光素子実装体は、ＬＥＤ電球などの各種光源装置に搭載するのに適している。

１：半導体発光素子実装用基板 ３，３′：ＬＥＤチップ（発光ダイオード素子） ３ａ，３ｂ：バンプ ５：封止樹脂 ７：装置側の基板 ８：ボンディングワイヤ１０：導電性基材 １０ａ：第１の面（上面） １０ｂ：第２の面（下面）
１０ｃ：第３の面（外周側面） １０ｄ：貫通孔 １１，１１′：第１絶縁膜
１２：第２絶縁膜 １３：第３絶縁膜 １４：第４絶縁膜
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ：配線層 １７：導電膜 Ｐ：微粒子又は分子

Claims (10)

1. 互いに平行な第１の面と第２の面および該第１の面と第２の面との間の外周側面をなす第３の面とを有する導電性基材と、
   前記第１の面の全面に形成された第１絶縁膜と、
   前記第２の面の全面に形成された第２絶縁膜と、
   前記第３の面の全面に形成された第３絶縁膜と、を備え、
   前記第１の面が半導体発光素子を実装する面であり、前記第１絶縁膜の表面に該実装される半導体発光素子の電極と接続される配線層が形成され、
   前記第１絶縁膜および前記第３絶縁膜の厚みが、いずれも前記第２絶縁膜の厚みよりも薄く、
   前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜の表面積が同等であり、前記第３絶縁膜の表面積は前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜の各表面積より大きいことを特徴とする半導体発光素子実装用基板。
2. 互いに平行な第１の面と第２の面および該第１の面と第２の面との間の外周側面をなす第３の面とを有する導電性基材と、
   前記第１の面の全面に形成された第１絶縁膜と、
   前記第２の面の全面に形成された第２絶縁膜と、
   前記第３の面の全面に形成された第３絶縁膜と、を備え、
   前記第１の面が半導体発光素子を実装する面であり、前記第１絶縁膜の表面に該実装される半導体発光素子の電極と接続される配線層が形成され、
   前記第１絶縁膜および前記第３絶縁膜の厚みが、いずれも前記第２絶縁膜の厚みよりも薄く、
   前記導電性基材に前記第３の面間を貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔の内周面にも前記第３絶縁膜と同等の材質および厚みの絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体発光素子実装用基板。
3. 少なくとも前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜は、前記導電性基材に所定の処理を施すことによって絶縁性に変質された絶縁変質層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子実装用基板。
4. 前記第１から第３の全ての絶縁膜が前記絶縁変質層であることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子実装用基板。
5. 少なくとも前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜は、前記導電性基材の表面を被覆するコーティング層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子実装用基板。
6. 前記第１から第３の全ての絶縁膜が前記コーティング層であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子実装用基板。
7. 前記第１絶縁膜と前記第３絶縁膜は厚みが同じであることを特徴とする請求項４又は６に記載の半導体発光素子実装用基板。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体発光素子実装用基板の前記第１絶縁膜上に、半導体発光素子が実装され、該半導体発光素子の電極が前記配線層に電気的に接続していることを特徴とする半導体発光素子実装体。
9. 前記半導体発光素子が、前記配線層に電気的に接続及び機械的に固着して前記半導体発光素子実装用基板に実装されていること特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子実装体。
10. 前記半導体発光素子が発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体発光素子実装体。
    

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