JP6215357B2 - 発光装置用基板、発光装置、および、発光装置用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料からなる基体と、発光素子との電気的接続を取るための電極パターンと前記基体との間にセラミックスを含有して形成され、前記発光素子からの光を反射する絶縁層と、を備えた発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法に関し、特に、発光装置に好適に設けられる発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法に関する。

発光装置に使用される基板として基本的に備える必要がある性能としては、高反射率と、高放熱性と、絶縁耐圧性と、長期信頼性とを挙げることができる。特に、高輝度照明に用いられる発光装置用基板には、高い絶縁耐圧性が必要とされる。

従来、発光装置用基板として、セラミックス基板、または金属基体上に絶縁層として有機レジスト層を備えた基板などが知られている。以下、セラミックス基板および金属基体を用いた基板の構成を説明する。

（セラミックス基板）
例えば、セラミックス基板は、板状のセラミックス基体に電極パターンを形成して作製される。発光装置の高出力化傾向に伴って、発光素子を基板上に多数並べて、明るさを向上させることが追及された結果、年々、セラミックス基板は大型化の一途をたどってきた。

具体的には、投入電力３０Ｗで使用される一般的なＬＥＤ発光装置を、例えば、寸法６５０μｍ×６５０μｍ程度あるいはその前後の青色ＬＥＤ素子を、中型サイズに分類される一つの基板に並べて実現する場合、１００個程度の青色ＬＥＤ素子が必要である。この１００個程度の数の青色ＬＥＤ素子を並べるセラミックス基板としては、例えば、平面サイズで２０ｍｍ×２０ｍｍ以上、厚み１ｍｍ程度を用いたものがある。

また、投入電力１００Ｗ以上の更に明るいＬＥＤ発光装置を実現しようとした場合、このようなセラミックス基板の大型化を基本とした技術開発の帰結として、４００個以上の青色ＬＥＤ素子を一挙に搭載することが可能である、少なくとも平面サイズで４０ｍｍ×４０ｍｍ以上のより大型のセラミックス基板が必要とされる。

しかしながら、上述したようなセラミックス基板の大型化の要求にしたがって、セラミックス基板を大型化して商業ベースで実現しようとしても、セラミックス基板の強度と製造精度と製造コストとの３つの課題のため、商業ベースでの実現が困難であった。

詳しくは、セラミックス材料は、基本的に焼き物であるため、大型化するとセラミックス基板の強度に課題が生じる。この課題を克服するためにセラミックス基板を厚くすると、熱抵抗が高くなる（放熱性が悪くなる）と同時に、セラミックス基板の材料コストも上昇してしまうという新たな課題が生じてしまう。また、セラミックス基板を大型化すると、セラミックス基板の外形寸法ばかりでなく、セラミックス基板上に形成される電極パターンの寸法も狂いやすくなり、その結果として、セラミックス基板の製造歩留が低下して、セラミックス基板の製造コストが上昇し易いという課題がある。

（金属基体を用いた基板）
また例えば、セラミックス基板での上記課題を克服する目的で、高出力発光装置に使用する基板として、熱伝導性の高い金属基体を使用する場合がある。ここで、金属基体上に発光素子を搭載するためには、発光素子と接続する電極パターンを形成するために金属基体上に絶縁層を設けなくてはならない。また、高出力発光装置用基板において光利用効率を向上させるためには、上記絶縁層は、高光反射性を有している必要がある。

高出力発光装置用基板において、従来絶縁層として使用されている材料としては有機レジストがあげられる。また、セラミックス系塗料を用いて光反射層兼絶縁層を形成しても良い。

高出力発光装置用基板において従来から絶縁層として使用されている有機レジストを用いる場合、十分な熱伝導性、耐熱性および耐光性が得られず、また、高出力発光装置用基板として必要な絶縁耐圧性が得られない。また、光の利用効率を向上させるためには、絶縁層を介して金属基体側に漏れる光を反射させる必要があるが、従来の有機レジストを絶縁層として用いた構成では十分な光反射性が得られない。

それに対して、高出力発光装置用基板において金属基体にセラミックス系塗料を用いて光反射層兼絶縁層を形成した場合、反射率、耐熱性および耐光性の良好な発光装置用基板を実現できる。特許文献１には、セラミック系塗料を基体に塗布する光反射層兼絶縁層の形成方法が開示されている。

また、塗料によらず、例えば、特許文献２〜４には、セラミックスからなる光反射層兼絶縁層が、塗布または吹付けにより金属基体に形成される発光装置用基板について開示されている。

日本国公開特許公報「特開昭５９−１４９９５８号（１９８４年８月２８日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１２−１０２００７号（２０１２年５月３１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１２−６９７４９号（２０１２年４月５日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６−３３２３８２号（２００６年１２月７日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００７−３１７７０１号（２００７年１２月６日公開）」

しかしながら、溶媒にセラミックス粒子を分散させた塗料を塗布および吹付けにより、セラミックスからなる光反射層兼絶縁層として金属基体に形成した発光装置用基板の場合には、反射率、耐熱性および耐光性に優れるものの、絶縁耐圧性が低いという問題がある。例えば、当該発光装置用基板で投入電力１００Ｗ以上の明るいＬＥＤ照明用発光装置を実現しようとした場合、セラミックス基板とは違い、高輝度照明用途の発光装置用基板に必要とされる高い絶縁耐圧性が確保できない。これは以下の事情による。

明るさを必要とする高輝度タイプの発光装置においては、発光素子を直列接続し、高い電圧で発光させるのが一般的である。短絡防止および安全性の観点から、このような発光装置では、例えば４〜５ｋＶ以上の絶縁耐圧が発光装置全体として必要とされ、発光装置用基板に対しても同等の絶縁耐圧性が必要とされることが多い。

セラミックス基板では絶縁層が厚いので、上記高輝度タイプの照明装置に見合った絶縁耐圧性が容易に得られる。これに対して、金属基体表面にセラミックス系塗料を用いて光反射層兼絶縁層を形成した発光装置用基板の場合には、前記光反射層兼絶縁層の形成が難しいため、絶縁耐圧性を安定して再現することが困難である。

アルミニウムのように低融点の金属上でも用いられるセラミックス系塗料としては、ガラスバインダーを用いたものが挙げられる。

このときゾル・ゲル法を用いることでガラスの溶融温度よりもずっと低い温度で溶融状態を経ることなくガラス質の膜を合成できる。すなわち２００℃〜５００℃といった低温で焼成するとガラス質にセラミックス粒子が覆われる形でセラミックス層、実際にはセラミックスとガラス質の混合層を形成することが出来る。ところが、ゾル状のガラス原料を乾燥しゲル化した状態で現れるガラス質は多孔性の膜である。焼結することでかなりの孔は消失するが、薄い膜では焼結後も孔を完全にはふさぎきることが出来ず、前記セラミックスとガラス質の混合層では絶縁耐圧性に劣る場合がある。

そこで、光反射層兼絶縁層の厚みを厚くして必要とされる高い絶縁耐圧性を安定して確保しようとすると、今度は熱抵抗が高くなり、放熱性が低下するという問題が生じる。更に、ゾル・ゲル法で前記光反射層兼絶縁層の厚膜を形成しようとすると膜にクラックが入り易くなり、やはり絶縁耐圧性を低下させてしまう。

ゾル・ゲル法以外の方法を用い、ガラス質で被覆されたセラミックス層を合成する方法としては、セラミックス粒子と低融点ガラス粒子との混合物を使用する場合がある。低融点ガラス粒子を一旦溶融後硬化させてセラミックス粒子含有ガラス層を形成する。しかし、低融点ガラスといえども、８００℃〜９００℃程度の温度が必要なため、アルミニウムなどのように低融点で一般的な金属では前記プロセスに耐えられない。

特許文献５には、アルミナなどセラミックスからなる絶縁層が、金属基体上にプラズマ溶射により形成される光源用基板について開示されている。プラズマ溶射によりアルミナの絶縁層を形成した光源用基板は、電気的な絶縁耐圧性に優れた光源用基板を実現する。

しかしながら、特許文献５に開示されている、プラズマ溶射でアルミナの絶縁層を形成した光源用基板は、電気的な絶縁耐圧性に優れるものの、最も良好なアルミナ膜が得られたとしても、反射率は８２％〜８５％程度である。したがって、反射率が９０％以上、更には９５％以上必要である高輝度照明に用いられる発光装置用基板としては、反射率が低いという問題がある。

またプラズマ溶射によって積層されたアルミナなどのセラミックス層表面には、図１９に示すように、凹凸が形成され易い。図１９は、従来の基板２００の概略断面図である。基板２００は、基体２１０上に絶縁層としてセラミックス層２０１がプラズマ溶射により形成され、さらにセラミックス層２０１上に発光素子２０６が搭載されている。基体２１０が金属基体である場合、基体２１０上に溶射でセラミックス層２０１を積層する際、セラミックス層２０１の密着性を上げるために、前処理として基体２１０の表面をサンドブラストなどによって粗面化する必要がある。図１９の基体２１０とセラミックス層２０１との境界にある凹凸はこのため生じた凹凸面である。また、溶射によりセラミックスを積層すると、セラミックス層２０１の表面が凹凸になりやすくなる。このため、基体２１０とセラミックス層２０１の境界に、前記前処理に起因する凹凸面があることと併せて、セラミックス層２０１の表面が図１９のように凹凸面となる。このような凹凸面に発光素子２０６が搭載された場合、発光素子２０６とセラミックス層２０１からなる絶縁層とは点接触となり、境界部分に熱抵抗領域が生じ、発光素子２０６の温度は急激に上昇する。また、このような凹凸面に通常の方法、例えば、ダイボンドペーストを用いて発光素子２０６を貼り付けるような場合、充分な接着強度が得られず、実使用条件の熱履歴により容易に剥がれてしまうため、更に熱抵抗は上昇する。このように、図１９に示す基板２００は、高熱抵抗領域が容易に現れるため、高輝度照明の発光装置用基板としては不充分であった。

以上のように、従来の金属基体を用いた発光装置用基板においては、熱抵抗が低く放熱性に優れ、且つ、反射率と絶縁耐圧性にも優れた基板は、少なくとも量産に適した形では存在しないという問題がある。

また、金属基体を用いた場合の別の課題としては、発光素子と基体との線膨張係数の違いによる発光素子の寿命低下が挙げられる。例えば、青色発光素子形成用の基板の代表的な材質としては、サファイアまたは窒化ガリウムなどが挙げられるが、これら無機物質の線膨張係数はアルミニウムまたは銅のような金属よりも小さく、両者の線膨張係数には大きな差がある。このため、温度サイクルの負荷がかかると発光素子の出力低下、すなわち、寿命の低下が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高反射率と、高放熱性と、高絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性とを含む長期信頼性を兼ね備え、さらに量産性にも優れた発光装置用基板と、その発光装置用基板を用いた発光装置と、その発光装置用基板を製造する製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板は、金属材料からなる基体と、発光素子との電気的接続をとるための電極パターンと前記基体との間に、前記発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有して形成された第１絶縁層と、溶射により形成した第２セラミックスを含有して前記第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強する第２絶縁層と、を備えたことを特徴とする。また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板は、金属材料からなる基体と、発光素子との電気的接続をとるための電極パターンと前記基体との間に、前記発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有して形成された第１絶縁層と、溶射された第２セラミックスからなる前記第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強する第２絶縁層と、前記第２絶縁層が前記基体の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆する保護層と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、高反射率と、高放熱性と、高絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性とを含む長期信頼性を兼ね備え、さらに量産性にも優れた発光装置用基板を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る基板の平面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る基板の製造工程を説明する模式断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態１に係る基板の概略断面図、（ｂ）は（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示す図である。 （ａ）は比較例１の基板の概略断面図、（ｂ）は（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示す図である。 （ａ）は比較例２の基板の概略断面図、（ｂ）は（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示す図である。 基板の熱抵抗の絶縁層厚み依存性を示すグラフである。 基板の温度上昇の絶縁層厚み依存性を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係る基板の平面図、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２に係る基板の製造工程を説明する模式図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係る基板の平面図、（ｂ）は、そのＣ−Ｃ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３に係る基板の製造工程を説明する模式図である。 本発明の実施形態３に係る基板の変形例１を説明する図であり、（ａ）は、本発明の実施形態３に係る基板の変形例１の平面図、（ｂ）は、そのＥ−Ｅ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 基体と溶射により基体に形成されたセラミックス層との密着性の改善を説明するための図である。 本発明の実施形態４に係る基板の概略断面図である。 本発明の実施形態４に係る基板の他の例を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態６に係る発光装置の平面図、（ｂ）は、そのＤ−Ｄ線矢視断面図である。 ヒートシンクに装着された本発明の実施形態６に係る発光装置の俯瞰図である。 （ａ）は、本発明の実施形態６に係る発光装置を適用した照明装置の俯瞰図であり、（ｂ）は、その断面図である。 従来の基板の概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る基板の変形例を説明する図であり、（ａ）は、本発明の実施形態１の基板の変形例の平面図、（ｂ）は、そのＦ−Ｆ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 本発明の実施形態２に係る基板の変形例を説明する図であり、（ａ）は、本発明の実施形態２の基板の変形例の平面図、（ｂ）は、そのＧ−Ｇ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 本発明の実施形態３に係る基板の変形例２を説明する図であり、（ａ）は、本発明の実施形態３に係る基板の変形例２の平面図、（ｂ）は、そのＨ−Ｈ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 本発明の実施形態３に係る基板の変形例２の他の例を説明する図であり、（ａ）は、本発明の実施形態３に係る基板の変形例２の他の例の平面図、（ｂ）は、そのＩ−Ｉ線矢視断面図、（ｃ）は、その断面の部分拡大図である。 本発明の実施形態４に係る基板の変形例の概略断面図である。 本発明の実施形態４に係る基板の変形例の他の例を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

〔実施形態１〕
実施形態１について、図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（基板５Ａの構造）
実施形態１に係る基板５Ａの構造を、図１を参照して説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る基板５Ａ（発光装置用基板）の平面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。また、図１の（ｃ）は、図１の（ｂ）の部分拡大図である。

基板５Ａはその上に発光素子６（図１６参照）を配置させた発光装置４（図１６参照）に用いられるものである。発光装置４の一例を図１６に示す。どの図面もそうであるが、寸法、形状、個数などは、必ずしも、実際の基板、発光素子、発光装置とは同一ではない。基板５Ａを用いた発光装置４については実施形態６にて説明する。

図１の（ｃ）に示すように、アルミニウム基体１０（基体）の表面上に、中間層１１（第２絶縁層）、反射層１２（第１絶縁層）、および電極パターン２０がこの順番に形成されている。

中間層１１は、アルミニウム基体１０の表面（図１の（ｃ）基準）を覆うように形成されている。反射層１２は、アルミニウム基体１０の表面における中間層１１の上面に形成されている。言い換えると、中間層１１は、反射層１２とアルミニウム基体１０との間に形成されている。

また、アルミニウム基体１０の下端面（図１の（ｃ）基準）およびアルミニウム基体１０の側端面（図１の（ｃ）基準）には、保護層（アルミニウムの陽極酸化皮膜）１３が形成されている。すなわち、中間層１１が形成された面以外の面は、保護層１３が形成されている。言い換えると、アルミニウム基体１０の反射層１２が形成されている面とは反対側の面（反射層１２が形成されている側の面に対向する面）とアルミニウム基体１０の側端面とは保護層１３に覆われ、アルミニウム基体１０の保護層１３が形成されている面以外の面は、中間層１１に覆われている。

反射層１２上には、電極パターン２０が形成されている。電極パターン２０は図１の（ａ）・（ｂ）に示すように、正極電極パターン２０ａおよび負極電極パターン２０ｂを有する。電極パターン２０は、導電層からなる下地の回路パターン（非図示）とそれを覆うメッキから成る。電極パターン２０は、基板５Ａ上に配置する発光素子６（図１６参照）との電気的接続を取るための配線である。発光素子６は、図１６に示すように、例えばワイヤにより電極パターン２０に接続される。

本実施形態は、熱伝導性のセラミックス絶縁体である中間層１１および光反射性のセラミックス絶縁体である反射層１２が、電極パターン２０とアルミニウム基体１０との間に絶縁層として形成されることを特徴とする。さらに、中間層１１は、反射層１２とアルミニウム基体１０との間に形成される。上記構成により、基板５Ａは、高い絶縁耐圧性能を安定的に確保できる。下記に各層について具体的に説明する。

（アルミニウム基体１０）
アルミニウム基体１０としては、例えば、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍおよび厚み３ｍｍｔのアルミニウム板を用いることができる。アルミニウム材料の長所として、軽量で加工性に優れ、熱伝導率が高いことが挙げられる。アルミニウム基体１０には保護層１３の形成のための陽極酸化処理を妨げない程度のアルミニウム以外の成分が含まれていてもよい。

なお、基体の材料としては上記に限らない。軽量で加工性に優れ、熱伝導率が高い金属材料であればよく、例えば、銅材料を基体の材料として使用することができる。

（保護層１３）
保護層１３はアルミニウムの陽極酸化皮膜（アルマイト）である。

保護層１３は、基板５Ａの製造工程においては、電極パターン２０を形成するのに必要なメッキ処理の際にメッキ液からアルミニウム基体１０を保護すると同時に、余分なメッキの析出を防ぐ保護層としても機能する。基板５Ａ完成後は、保護層１３は、アルミニウム基体１０の酸化による腐食を防止する。

（反射層１２）
反射層１２は、発光素子６（図１６参照）からの光を反射する光反射性セラミックス（第１セラミックス）を含有し、絶縁性を有している。このため、反射層１２は、発光素子６（図１６参照）からの光を反射させる。反射層１２は、電極パターン２０と中間層１１との間、言い換えると、電極パターン２０とアルミニウム基体１０との間に形成される。反射層１２は、ガラス系バインダー、または、耐光・耐熱性を備えた樹脂バインダーに混ぜたセラミックス粒子を、乾燥または焼成などにより当該バインダーを硬化させて、セラミックス粒子を含む絶縁性反射層として基板５Ａの最外層に形成される。本実施形態では、反射層１２は、光反射性セラミックスとガラス質との混合層である。反射層１２は、光反射性セラミックスとしてジルコニアを含有し、ガラス系バインダーを用いて焼結などにより形成されている。

ガラス系バインダーは、ゾル・ゲル反応でガラス粒子を合成するゾル状物質からなる。樹脂バインダーは、耐熱性・耐光性に優れ透明性も高い、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、あるいはフッ素樹脂により構成される。ガラス系バインダーは、樹脂バインダーと比較して、耐熱性・耐光性に優れ熱伝導率も高いため、ガラス系バインダーを使用する方がより好ましい。

ゾル・ゲル法に用いるガラス系バインダーは焼成温度が２００℃〜５００℃と比較的低く、反射層１２にガラス系バインダーを用いる場合、適切な温度を選択すれば、製造工程でアルミニウム基体１０および中間層１１にダメージを与えることはない。また、反射層１２に樹脂バインダーを用いる場合も、同様にアルミニウム基体１０および中間層１１にダメージを与えることはない。

反射層１２に用いる光反射性セラミックス材料の主要なものとしては、ジルコニア粒子以外に酸化チタン粒子、アルミナ粒子および窒化アルミニウム粒子などが挙げられる。また、その他高反射のセラミックス材料であっても良い。

ここで言うセラミックス材料は、金属酸化物に限定されるものではなく、発光素子６（図１６参照）からの光を反射させる絶縁性の材料であればよい。例えば、窒化アルミニウムなども含む広義のセラミックス、すなわち、無機固形体材料全般を含む。これら無機固形体材料のうち、耐熱性、熱伝導性に優れた安定な物質であり、光反射、光散乱に優れた物質であれば任意の物質を、反射層１２の光反射性セラミックス材料に使用して構わない。このため、光吸収が生じる材料は、反射層１２のセラミックス材料として適当ではない。例えば、窒化ケイ素、炭化ケイ素などは一般に黒色であり、反射層１２に使用するセラミックス材料としては適当ではない。

また、反射層１２の厚さは、基板５Ａの反射率を考慮して、例えば、５０μｍ以上１００μｍ以下程度とするのが望ましい。中間層１１に比べ反射層１２の熱伝導率は低い為、反射層１２の厚さは所望の光反射機能を確保できる必要最小限の厚さとすることが望ましい。この目的を達成する厚さとしては、反射層１２の厚さは５０μｍ以上１００μｍ以下程度が適当である。ただし、中間層１１の表面に凹凸がある場合には、反射層１２により中間層１１の表面の凹凸を埋めて発光素子６を搭載面する面を平滑化するために、反射層１２を厚く形成してもよい。具体的には、中間層１１の表面の凹凸を埋める分を考慮して、反射層１２を厚く形成してもよい。その際、前記凹凸の余分な厚みはおおむね６０μｍ以下であることを考慮して、反射層１２の厚さは１１０μｍ以上１６０μｍ以下としてもよい。

（中間層１１）
中間層１１は、溶射によりアルミニウム基体１０にセラミックス層（第２セラミックス）を積層することで形成され、絶縁性を有している。言い換えると、中間層１１は、溶射により形成したセラミックスを含有する。また、上述したように、反射層１２は光反射機能を確保できる必要最低限の厚みとするため、基板５Ａとして必要な絶縁耐圧性が不足する場合が考えられる。そこで、中間層１１は、その反射層１２だけでは不足する絶縁耐圧性を補強する。

具体的には、反射層１２は、ガラス質または樹脂に混合させるセラミックス材料とその量にも依存するが、おおむね１０μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有すれば反射率は飽和する。そのため、中間層１１の形成条件にもよるが、中間層１１の厚みが５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。

例えば、中間層１１の厚さが１００μｍであれば、中間層１１だけで最低でも１．５ｋＶ〜３ｋＶ以上の絶縁耐圧を確保することができる。中間層１１の厚さが５００μｍであれば、中間層１１だけで最低でも７．５ｋＶ〜１５ｋＶの絶縁耐圧を確保することができる。最終的には、反射層１２の絶縁耐圧と、中間層１１の絶縁耐圧とを合計した絶縁耐圧が所望の絶縁耐圧になるように中間層１１の厚みを決定すればよい。本実施形態では、この合計の絶縁耐圧が４ｋＶ〜５ｋＶ程度になるように反射層１２および中間層１１を構成することが望ましい。

また、中間層１１に使用するセラミックス材料としては、熱伝導率と絶縁耐圧性がともに良好であり、溶射により電気的絶縁膜を形成することに適したアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が最も好しく、本実施形態では中間層１１に用いるセラミックス材料として、アルミナを使用している。

中間層１１に用いるセラミックス材料としては、アルミナの他にも窒化アルミニウム、窒化ケイ素などが、熱伝導率と絶縁耐圧性とがともに良好であることから好ましい。例えば、炭化ケイ素は熱伝導率が高く、ジルコニア、酸化チタンは絶縁耐圧性が高い。このため、炭化ケイ素、ジルコニア、酸化チタンを、中間層１１に用いるセラミックス材料として、目的および用途に応じて使い分ければよい。

ここで言うセラミックス材料は、金属酸化物に限定されるものではなく、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素なども含む広義のセラミックス、すなわち、無機固形体材料全般を含む。これら無機固形体材料のうち、耐熱性、熱伝導性に優れた安定な物質であり、絶縁耐圧性に優れた物質であれば任意の物質を、中間層１１に用いるセラミックス材料として使用して構わない。

なお、中間層１１に用いるセラミックス材料は、反射層１２に用いるセラミックス材料よりも熱伝導率が高いことが望ましい。上述したように、本実施形態では反射層１２にセラミックス材料としてジルコニア粒子を用いている。反射層１２のジルコニア粒子に対し、中間層１１ではアルミナを使用している。アルミナの熱伝導率は、ジルコニアの熱伝導率よりも高いため、高い絶縁耐圧性を維持したまま、中間層１１の熱伝導率を、反射層１２に比べて上げることが可能となる。

また、上述したように、中間層１１は、溶射によりアルミニウム基体１０にセラミックス層を積層することで形成される。アルミニウムは、融点６６０℃と低融点金属であり、通常これよりも高温でセラミックスの焼結が行われるため、セラミックスの焼結体をアルミニウム基体１０上に直接焼結することはできない。

しかし、例えば、後述する高速フレーム溶射またはプラズマ溶射といった溶射の手法を用いることで、セラミックスの焼結体をアルミニウム基体１０上に直接焼結することなく、セラミックスだけからなる層を容易に形成（積層）することが出来る。しかも、積層時のアルミニウム基体１０の基体温度は、プラズマ溶射で最大２００℃程度、高速フレーム溶射であっても最大５００℃程度であり、アルミニウムの融点６６０℃よりも十分低い温度でセラミックス層をアルミニウム基体１０上に積層できる。すなわち、ガラス系バインダーまたは樹脂バインダーのような熱伝導率を下げるバインダーを使用せずに、セラミックスだけからなる中間層１１を低融点金属上に形成できる。そのため、中間層１１は、アルミナなどのセラミックス材料が持つ本来の熱伝導率の高さを損なうことなく、ガラス系バインダーまたは樹脂バインダーを用いて形成される層と同じ絶縁耐圧性を有する。

また、中間層１１のセラミックス層は、溶射により形成されるので、層（膜）の緻密さの指標とされる気孔率（形成された膜に占める空気孔の割合）が小さい、緻密なセラミックス層となる。そのため、中間層１１は、高い絶縁耐圧性を安定的に確保すると同時に、高い熱伝導率を有する絶縁層を、より低い熱抵抗で実現できる。

具体的には、溶射を用いて形成されるセラミックス層（中間層１１）の熱伝導率は、焼結により形成された従来のセラミックス基板の熱伝導率に近く、例えば、１０〜３０Ｗ／（ｍ・℃）の値である。それに対し、ガラスまたは樹脂のバインダーを用いてセラミックス粒子を固めることで形成される層の熱伝導率は、熱伝導率が低いガラスまたは樹脂の影響を受けるため、通常１〜３Ｗ／（ｍ・℃）程度である。

溶射を用いて形成されるセラミックス層と、ガラスまたは樹脂のバインダーを用いてセラミックス粒子を固めることで形成される層とを比較すると、上述したように、前者（溶射を用いて形成されるセラミックス層）の熱伝導率の方が一桁大きい。このため、前者の熱抵抗は、後者（ガラスまたは樹脂のバインダーを用いてセラミックス粒子を固めることで形成される層）の熱抵抗の約１０分の１であり、層厚５００μｍの前者と層厚５０μｍの後者とが、概算で同じ熱抵抗となる。厚み当たりの絶縁耐圧性能が同じであれば、前者が後者に対して１０倍の絶縁耐圧を確保しても、放熱性は同じということになる。

（溶射）
溶射（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ）とは、溶融あるいはそれに近い状態に加熱した溶射材料から得られる溶融粒子を、基体面に高速で衝突させ、上記溶融粒子を基体面に積層させる方法である。溶射材料は、粉末あるいは線材の形態で溶射装置に供給される。

溶射は、溶射の溶射材料を加熱する方法により、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、高速フレーム溶射などに分類される。材料を溶融させること無く不活性ガスと共に超音速流で固相状態のまま基材に衝突させて皮膜を形成するコールドスプレーも溶射の一種に分類される。セラミックス層を金属基体上に形成する目的では、高速フレーム溶射、プラズマ溶射、およびフレーム溶射が適当である。以下に、高速フレーム溶射、プラズマ溶射、およびフレーム溶射について説明する。

（高速フレーム溶射）
高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ：Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙｇｅｎ Ｆｕｅｌ）では、例えば、溶射材料にアルミナを用いる場合、高い密着力を有する緻密なアルミナ層を形成できる。具体的には、気孔率は１％以下に抑えることができ、安定して高い絶縁耐圧性が実現できる。この方法で得られる層の膜厚は４００μｍ程度が、現在のところ限界である。

高速フレーム溶射では、酸素と可燃ガスとを高圧の燃焼室で燃焼させる。この燃焼炎をノズルで絞り、大気中に出るときに急激に膨張させる。燃焼炎が大気中に出るときの急激なガスの膨張で発生させた高速の気流に溶けた溶射材料、例えばアルミナなどのセラミック粒子、を乗せ、高速の気流と共に溶射材料を基体に高速入射することで、基体に溶射材料の層を形成する。この結果、例えば緻密なアルミナ層が形成できる。

（プラズマ溶射）
プラズマ溶射では、アーク放電によりアルゴンなどの作動ガスを電離しプラズマを発生させる。このプラズマを用いて例えばセラミックス粒子などの高融点の溶射材料を加熱・溶融させ、ノズルから噴き出るプラズマ流に載せて溶融粒子を加速、基体に高速で衝突させることで、基体にセラミックス層を形成する。

セラミックス層形成時の基体の温度上昇は最大でも２００℃程度である。また、気孔率は１％〜５％程度で高速フレーム溶射よりは若干高くなるので、絶縁耐圧性を保つために、セラミックス層に貫通孔が出来ないように注意する必要がある。例えば、貫通孔が埋まるまでセラミックス層を厚く積層するか、あるいは、堆積速度を下げるなど溶射条件を調整し、貫通孔が生じにくい条件で積層してもよい。

（フレーム溶射）
フレーム溶射では、酸素と可燃ガスとの燃焼炎を用いて、例えばセラミックス粒子を溶融させたものを圧縮空気で基体に吹付け、衝突させることで、基体にセラミックス層を形成する。セラミックス層形成時の基体の温度上昇は最大でも１００℃程度と低いが、気孔率は５％〜１０％と高くなる。このため必要な絶縁耐圧性を確保するためには、高速フレーム溶射またはプラズマ溶射により形成したセラミックス層よりも層を厚く形成する必要がある。

以上により、上述した３つの溶射手法の中では、絶縁耐圧性の高い緻密なセラミックス層を形成するために、高速フレーム溶射またはプラズマ溶射でセラミックス層を形成することがより望ましいと言える。

（実施形態１に係る基板５Ａの製造方法）
次に、実施形態１に係る基板５Ａの製造方法を、図２を参照して説明する。図２の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る基板５Ａの製造工程を説明する模式断面図である。

まず、図２の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、中間層１１を形成する（中間層形成工程）。中間層１１は、溶射によりアルミナ層をアルミニウム基体１０に積層することで形成する。ここで、アルミニウム基体１０と中間層１１の密着性を高めるために、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で、あらかじめ凹凸化したのち、溶射によりアルミナ層を積層することが望ましい。

その後、図２の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面における中間層１１の上面に、反射層１２を形成する（反射層形成工程）。反射層１２は、ガラス系バインダーまたは耐光・耐熱性を備えた樹脂バインダーに混ぜたセラミックス粒子を、乾燥または焼成などによりバインダーを硬化させて、反射層１２として、セラミックス粒子を含む絶縁性反射層を形成する。

また、本実施形態では、アルミニウム基体１０にアルミニウム、中間層１１のセラミックス層にアルミナを用いているため、中間層１１の形成工程の後、反射層１２の形成のために焼成温度を上げることが可能である。

反射層形成工程では、セラミックス粒子を含むセラミックス塗料を中間層１１上に塗布した後、ゾル・ゲル法によりガラスを合成して反射層１２を形成する。ゾル・ゲル法に用いるガラス系バインダーの焼成温度は、通常２００℃〜５００℃として行われるが、ガラス質のゲル状態で生じる多孔性の膜から穴を減らし、絶縁性を高めるためには焼成温度を４００℃〜５００℃として行うことが有効である。

このため、本実施形態では、ゾル・ゲル反応によりガラス質の合成に用いるゾルをジルコニア粒子のバインダーとして用いて、中間層１１上にスクリーン印刷により塗布する。その後、上記ガラス系バインダーを２００℃〜３００℃で乾燥、４００℃〜５００℃で焼成することにより、反射層１２を形成する。

反射層１２の形成方法において、ゾル・ゲル法以外では、低融点ガラスの粒子を有機バインダーで硬化したものを、再溶融することでガラス質層を形成する方法がある。低融点ガラスの粒子を有機バインダーで硬化したものを再溶融するには、最低でも８００℃〜９００℃が必要である。本実施形態では、中間層１１にアルミナに代表されるセラミックス層を用いているため、このような高温の工程が必要となる反射層１２の形成方法を用いることもできる。

ただし、この温度では、アルミニウム基体１０に用いるアルミニウムの融点６６０℃を超えてしまう。そのため、アルミニウム基体１０に適宜不純物を混ぜ高融点化した合金材料を使用する必要がある。銅の融点は１０８５℃とアルミニウムよりも高いため、基体に銅を使用する場合には、低融点ガラスの焼成が可能であるが、当然、適宜不純物を混ぜて基体の融点を上げたうえで使用してもよい。

ガラスは耐光性、耐熱性が優れているため、反射層１２を形成する材料として最も好ましいが、ガラスの代替として、耐熱性、耐光性に優れた樹脂、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはフッ素樹脂、をセラミックス粒子に対するバインダーとして用いてもよい。上記樹脂は、耐熱性、耐光性の点ではガラスに劣るものの、ガラス原料のゾル・ゲル反応によるガラス合成よりも、上記樹脂の硬化温度の方が低く、反射層１２の形成工程は容易となる。

次に、図２の（ｂ）に示すように、アルミニウム基体１０の下端面および側端面を覆うように保護層１３を形成する（保護層形成工程）。

実際の製造では、アルマイト処理の後に封孔処理を行って、保護層１３であるアルミニウムの陽極酸化皮膜に生じた多孔質の孔を塞ぐ。このようにアルマイト処理後、封孔処理まで行えば、保護層１３を形成するアルミニウムの陽極酸化皮膜は安定化する。このため、保護層１３によりアルミニウム基体１０の耐久性、耐食性がより確実なものとなる。

また、アルマイト処理による保護層１３の形成は、反射層１２の形成の後に行うことが、より望ましい。本実施形態のようにゾル・ゲル反応によりガラス質を合成して反射層１２を形成するときの焼成温度は、２００〜５００℃である。特に２５０℃以上に温度を上げて焼成すると、保護層１３に亀裂（ひび割れ）が生じ、発光装置用基板の保護膜としての機能が低下するからである。また、反射層１２の形成を先に行うことで、セラミックス粒子を含む反射層１２が、保護層１３の形成工程におけるアルマイト処理に対して、マスクの役割を果たす。また、これにより、中間層１１が形成された後に保護層１３が形成されるので、アルミニウム基体１０上の中間層１１を除くアルミニウム材料が露出した部分のみが、保護層１３で覆われる。

以上の中間層形成工程、反射層形成工程、および保護層形成工程により、アルミニウム基体１０が中間層１１と反射層１２と保護層１３とで覆われた基板５Ａが製造される。次に、反射層１２の上に電極パターン２０を以下のように形成する。

まず、図２の（ｃ）に示すように、反射層１２の上面に、電極パターン２０の下地として、金属粒子を含有した樹脂からなる金属ペーストを用い、印刷などにより回路パターンを描き、乾燥させて下地回路パターン２２を形成する（下地回路パターン形成工程）。そして、図２の（ｄ）に示すように、メッキ処理により下地回路パターン上に電極用金属を析出させ、電極パターン２０を形成する（電極パターン形成工程）。

アルミニウム基体１０は、既に、セラミックスを含有する高反射率の反射層１２と、中間層１１と、陽極酸化皮膜の保護層１３とにより被覆されている。そのため、電極パターン形成工程におけるメッキ処理で用いるメッキ液により、アルミニウム基体１０が侵食されることなく、下地回路パターン２２上にのみ、メッキ液から効率的に電極用金属を析出させることが可能となる。

（絶縁層の熱抵抗試算）
ここで、本実施形態に係る基板５Ａが、他の金属基体を有する基板と比べて、熱抵抗が低くなり、絶縁耐圧性も良くなる理由について、図３〜図７に基づいて以下に説明する。

（絶縁層の厚さが２００μｍの場合）
次の３つの基板、基板５Ａ、比較例１として金属基体を有する基板１００Ａ、および、比較例２として金属基体を有する基板１００Ｂについて、それぞれの熱抵抗を具体的数値に基づき試算し比較する。基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂは、発光素子６とアルミニウム基体１０との間に配置される絶縁層の構造のみが異なる。上記比較を図３〜図５を用いて説明する。図３の（ａ）は基板５Ａの一例の概略断面図を示し、図３の（ｂ）は図３の（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示している。図４の（ａ）は比較例１の基板１００Ａの概略断面図を示し、図４の（ｂ）は図４の（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示している。図５の（ａ）は比較例２の基板１００Ｂの概略断面図を示し、図５の（ｂ）は図５の（ａ）に示した各層に対する熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））と、層厚ｄ（ｍｍ）と、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）と、温度上昇ΔＴ（℃）と、を示している。

基板５Ａは、図３の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０、中間層１１、反射層１２および保護層１３を有する。中間層１１および反射層１２は絶縁性を有し、基板５Ａは中間層１１および反射層１２の２層からなる絶縁層により所望の絶縁耐圧性を得る。アルミニウム基体１０は、厚さ３ｍｍのアルミニウムからなり、アルミニウム基体１０の表面には、中間層１１が形成されている。中間層１１の厚さは１５０μｍであり、高速フレーム溶射で形成したアルミナ層（セラミックス層）である。中間層１１の上面には反射層１２が形成されている。反射層１２の厚さは５０μｍであり、ジルコニア含有ガラス系絶縁層である。反射層１２は高温焼成されたセラミックスとガラス原料とを含むセラミックス塗料を２００℃〜５００℃の温度で焼成して形成されるガラス系絶縁体で、セラミックスとしてはジルコニア粒子を含有している。ここで、基板５Ａの絶縁耐圧の中で過半の上記絶縁耐圧を中間層１１が有する。また、アルミニウム基体１０の下端面には、保護層１３として厚さ１０μｍのアルマイト層が形成されている。

ここで、保護層１３はさらに放熱グリース３４を介在してヒートシンク（放熱材）２（図１７参照）に熱的に接続されてもよい。放熱グリース３４の厚さは５０μｍで形成されていてもよい。上記構成によれば、最終的に発光素子６で発生した熱の大半がヒートシンク２から、空冷方式であれば大気中に放出される。半導体デバイスまたはＬＥＤなどを用いた照明装置に用いられる放熱グリース３４の基材には、例えばシリコーンオイルが選択され、アルミナまたは銀などの熱伝導性の高い粉末を配合することで熱伝導性を改善している場合が多い。放熱グリース３４の基材の熱伝導率はおおむね０．２Ｗ／（ｍ・℃）前後であるが、前記熱伝導性の改善の結果、放熱グリース３４の熱伝導率は１〜３Ｗ／（ｍ・℃）程度になる。保護層１３とヒートシンク２とを機械的に接しただけでは間に介在する空気層が断熱層として働く。そのため、前記空気層を排して両者を熱的に接続する目的で放熱グリース３４を介在させる。本発明のように高輝度照明に用いられる基板５Ａでは、基板５Ａ表面から基板５Ａ裏面側に向かって最短距離で放熱経路をとる場合が多く、放熱性を高めるためにはこのように基板５Ａ裏面をヒートシンク２に放熱グリース３４で密着させることが望ましい。なお、放熱グリース３４に関しては、後述する基板１００Ａおよび基板１００Ｂにおいても基板５Ａと同様であり、説明を省略する。

基板１００Ａは、図４の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０、反射層３０および保護層１３を有する。反射層３０は絶縁性を有し、基板１００Ａは反射層３０の１層からなるガラス系絶縁層により所望の絶縁耐圧性を得る。アルミニウム基体１０は、３ｍｍ厚のアルミニウムからなり、アルミニウム基体１０の表面には、反射層３０として光反射機能と絶縁耐圧機能とを有する厚さ２００μｍのガラス系絶縁層が形成されている。反射層３０は、反射層１２と同様に、高温焼成されたセラミックスとガラス原料とを含むセラミックス塗料を２００℃〜５００℃の温度で焼成して形成されるガラス系絶縁体で、セラミックスとしてはジルコニア粒子を含有している。また、アルミニウム基体１０の下端面には、保護層１３として厚さ１０μｍのアルマイト層が形成されている。

基板１００Ｂは、図５の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０、反射層３０、熱伝導層３１および保護層１３を有する。反射層３０および熱伝導層３１は絶縁性を有し、基板１００Ｂは熱伝導層３１および反射層３０の２層からなるガラス系絶縁層により所望の絶縁耐圧性を得る。アルミニウム基体１０は、３ｍｍ厚のアルミニウムからなり、アルミニウム基体１０の上端面には、熱伝導層３１として１５０μｍのアルミナ含有ガラス系絶縁層が形成されている。熱伝導層３１の上面には、反射層３０として５０μｍのジルコニア含有ガラス系絶縁層が形成されている。熱伝導層３１は、高温焼成されたアルミナを粒子として含むガラス原料からなるセラミックス塗料を２００℃〜５００℃の温度で焼成して形成される。また、アルミニウム基体１０の下端面には、保護層１３として厚さ１０μｍのアルマイト層が形成されている。

また、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの各々の上には、発光素子６が配置されており、発光素子６と基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂとは、厚さ５μｍのダイボンドペースト３２で接続されている。なお、発光素子６の平面サイズは、縦幅６５０μｍおよび横幅６５０μｍであり、ダイボンドペースト３２から発光素子６の活性層３３までの厚さを１００μｍとし、発光素子基板としては、材質がサファイアである発光素子基板を用いている。

熱抵抗の試算は以下の手順により行う。

基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗の値は、発光素子６の位置および寸法などに依存するが、図３の（ｂ）に示す熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）の結果においては、発光素子６の活性層３３を唯一の熱源と仮定して、各層の熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）を計算している。さらに、図３の（ｂ）においては、各層の熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）だけでなく、各層の温度上昇ΔＴ（℃）も求めているが、この温度上昇ΔＴ（℃）は、熱源の発熱量を０．１５Ｗと仮定した場合の値である。

なお、各層での熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）の計算では、横方向への熱の拡がりを考慮している。具体的には、図３の（ａ）において破線で示したように、基板５Ａの垂直方向に対して左右４５°方向に熱が均一に拡散することを仮定して求めた。

このような仮定に基づいて、熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）、温度上昇ΔＴ（℃）を求めると、熱伝導率σｔｈ（Ｗ／（ｍ・℃））、層厚ｄ（ｍ）の基板５Ａに、一辺のサイズａ（ｍ）の正方形の熱源を載せた場合、この層での熱抵抗は、Ｒｔｈ（℃／Ｗ）＝ｄ／（σｔｈ・ａ・（ａ＋２ｄ））で近似され、この層での温度上昇は、ΔＴ（℃）＝Ｒｔｈ・Ｑとなる。ただし、Ｑ（Ｗ）は熱源での発熱量である。

図３の（ｂ）に示した、各層の熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）および温度上昇ΔＴ（℃）は、上記計算方法で試算したものである。図４の（ｂ）および図５の（ｂ）においても、同様の計算方法で試算している。

基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗の試算結果は、図３の（ｂ）、図４の（ｂ）および図５の（ｂ）に示すように、基板５Ａは約１１４℃／Ｗ、基板１００Ａは約２８８℃／Ｗ、基板１００Ｂは約１３９℃／Ｗである。したがって、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの中で、基板５Ａの熱抵抗が一番低い。そのため、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの中で、基板５Ａの放熱性が一番良いといえる。

次に、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの絶縁層の熱伝導率の違いおよび層厚の違いについて説明する。

基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂは、絶縁層の厚みの合計がいずれも２００μｍである。

基板１００Ａは、厚さ２００μｍの絶縁層が全て反射層３０となる。反射層３０は、セラミックス材料としてジルコニアを含有したゾル・ゲルガラスを焼結して形成したジルコニア含有のガラス系絶縁層であり、反射層３０の熱伝導率σ１は、１Ｗ／（ｍ・℃）である。

基板１００Ｂの絶縁層は、反射層３０と熱伝導層３１との積層構造を有する。上記２層のうち表層に置かれている反射層３０は、厚さ５０μｍであり、ジルコニア含有のガラス系絶縁層である。熱伝導層３１は、厚さ１５０μｍであり、反射層３０よりも熱伝導率の高いアルミナ含有のガラス系絶縁層である。熱伝導層３１は、アルミナ粒子を含有した状態でゾル・ゲルガラスを焼結することで形成される。熱伝導層３１の熱伝導率σ２は、５Ｗ／（ｍ・℃）である。

基板５Ａの絶縁層は、反射層１２と中間層１１との積層構造を有する。反射層１２は基板１００Ｂの反射層３０と同じジルコニア含有のガラス系絶縁層である。中間層１１は、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）により形成されるアルミナ層（セラミックス層）である。中間層１１の熱伝導率σ３は、１５Ｗ／（ｍ・℃）である。反射層１２の熱伝導率は、反射層３０の熱伝導率と同じであり、熱伝導率σ１は、１Ｗ／（ｍ・℃）である。

基板５Ａの中間層１１および基板１００Ａの熱伝導層３１は、共に材料としてアルミナを含むが、熱伝導層３１はバインダーとしてガラスを用いるため、熱伝導率の低いガラスの影響を受ける。そのため、熱伝導層３１の熱伝導率σ２が５Ｗ／（ｍ・℃）と低い値になると考えられる。

これに対し、基板５Ａは、溶射により中間層１１を形成している。アルミナを溶融状態あるいは、それに近い状態に加熱して、アルミニウム基体１０に高速で打ち付け形成するために、中間層１１はセラミックスとしてのアルミナに近い状態で堆積している。そのため、中間層１１の熱伝導率σ３が１５Ｗ／（ｍ・℃）と高い値になると考えられる。

また、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗の試算結果は、上述したように、基板５Ａは約１１４℃／Ｗ、基板１００Ａは約２８８℃／Ｗ、基板１００Ｂは約１３９℃／Ｗである。図３の（ｂ）、図４の（ｂ）および図５の（ｂ）に示す基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの各層の熱抵抗によれば、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗を決定する主な部分は、発光素子６とアルミニウム基体１０との間に配置された絶縁層であることが分かる。アルミニウム基体１０およびアルマイト層（保護層１３）からの寄与は最大でも２％に満たない。

（絶縁層の厚み依存性）
次に基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂにおける熱抵抗および温度上昇の絶縁層厚み依存性を、図６および図７を用いて説明する。図６は、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂにおける熱抵抗の絶縁層厚み依存性を示すグラフである。図６の横軸は絶縁層厚（ｍｍ）を示し、縦軸は基板の熱抵抗（℃／Ｗ）を示す。図７は、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂにおける温度上昇の絶縁層厚み依存性を示すグラフである。図７の横軸は絶縁層厚（ｍｍ）を示し、縦軸は基板の温度上昇（℃）を示す。

上述した絶縁層の熱抵抗試算では、絶縁層の厚みが合計２００μｍの場合の基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗を試算し比較した。

これに対し、図６で示すグラフは、絶縁層の厚みの合計の変化に対し、基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗がどのように増加するか示す。

具体的には、下記の方法で絶縁層の厚みを変化させ基板の熱抵抗を計算した。
（１）基板５Ａでは、反射層１２（σ１：１Ｗ／（ｍ・℃））の厚さを５０μｍで固定し、中間層１１（σ３：１５Ｗ／（ｍ・℃））の厚さを変化させる。（２）基板１００Ａでは、反射層３０（σ１：１Ｗ／（ｍ・℃））の厚さを５０μｍ以上１０００μｍ以下に変化させる。（３）基板１００Ｂでは、反射層３０（σ１：１Ｗ／（ｍ・℃））の厚さを５０μｍで固定し、熱伝導層３１（σ２：５Ｗ／（ｍ・℃））の厚さを変化させる。

上記方法と同じ方法で、絶縁層の厚みを変化させ温度上昇を試算した結果が図７のグラフである。さらに、上記温度上昇は、発光素子６への投入電力０．３０Ｗに対して、発光素子６での電力損失が５０％、すなわち発熱が０．１５Ｗとして試算している。

図６および図７が示すように、中間層１１を有する基板５Ａの場合、絶縁層の厚みが増加すると、基板５Ａの熱抵抗および基板５Ａの温度上昇は、微増する。これに対し、基板１００Ａの場合、絶縁層の厚みが増加すると、基板１００Ａの熱抵抗および基板１００Ａの温度上昇は急増する。基板１００Ｂの場合、絶縁層の厚みが増加すると、基板１００Ｂの熱抵抗および基板１００Ｂの温度上昇は漸増する。つまり、基板１００Ａおよび基板１００Ｂは、絶縁層の厚みの増加に対し、増加する熱抵抗および温度上昇の割合が、基板５Ａと比較して大きい。このことから、基板５Ａは、基板１００Ａおよび基板１００Ｂと比較し、熱抵抗を低く抑えたまま、中間層１１の厚さを厚くすることができるといえる。したがって、基板５Ａは、低い熱抵抗で、所望の絶縁耐圧性を得ることができる。

ここで、絶縁耐圧性と基板の熱抵抗の関連性を下記に説明する。金属基体上に絶縁層を形成して高い絶縁耐圧性を実現するためには、絶縁層の層厚を厚くする必要がある。絶縁耐圧は絶縁層の厚みにほぼ比例するためである。このため、例えば比較例１の基板１００Ａでは、絶縁層の厚さが厚くなると熱抵抗が高くなる。したがって、十分な絶縁耐圧性を確保するために、基板１００Ａの熱抵抗が高くなっていた。

それに対し、例えば、基板５Ａのように反射層１２および中間層１１を有し、中間層１１を高速フレーム溶射により金属基体にアルミナを溶射することで形成した場合、中間層１１は緻密なアルミナ層となり、その絶縁耐圧性能はおよそ１５ｋＶ／ｍｍ〜３０ｋＶ／ｍｍとなる。ここで中間層１１の絶縁耐圧性能が最も低い１５ｋＶ／ｍｍであったとしても、中間層１１の厚さが０．３ｍｍであると、少なくとも４．５ｋＶの絶縁耐圧が確保できる。厚さが０．３ｍｍの中間層１１と、厚さが０．０５ｍｍ（５０μｍ）の反射層１２とを合わせると、合計の厚さが０．３５ｍｍの絶縁層となる。０．３５ｍｍの絶縁層に対応する、基板５Ａの熱抵抗と温度上昇の値とを図６、図７から読み取ると、それぞれ、基板５Ａの熱抵抗は１２０℃／Ｗ、基板５Ａの温度上昇は１８℃である。

これに対し、厚さが０．３５ｍｍの反射層３０が絶縁層となる基板１００Ａの場合は、基板１００Ａの熱抵抗が３９１℃／Ｗ、基板１００Ａの温度上昇が５９℃である。

厚さが０．３ｍｍの熱伝導層３１と、厚さが０．０５ｍｍ（５０μｍ）の反射層３０とを合わせ、合計の厚さが０．３５ｍｍの絶縁層となる基板１００Ｂの場合は、基板１００Ｂの熱抵抗が１５９℃／Ｗ、基板１００Ｂの温度上昇が２４℃である。

ここで、絶縁層が、反射層０．０５ｍｍ（５０μｍ）の単層を基準基板と想定すると、基準基板の熱抵抗は１０２℃／Ｗ、基準基板の温度上昇は１５．３℃である。基準基板と基板５Ａ、基板１００Ａおよび基板１００Ｂとを比較すると、基板５Ａは１８％、基板１００Ａは２８３％、基板１００Ｂは５６％、基準基板よりも熱抵抗および温度上昇がそれぞれ増加している。

また、反射層３０および熱伝導層３１の絶縁耐圧性能は、中間層１１の絶縁耐圧性能に劣る場合が多く、反射層３０および熱伝導層３１の絶縁耐圧性能は、中間層１１の絶縁耐圧性能の半分の７．５ｋＶ／ｍｍ〜１５ｋＶ／ｍｍしか安定して実現できない。

これは以下の事情による。ガラス系絶縁層を例えばゾル・ゲル法を用いて形成する場合、ゾル状のガラス原料にセラミックス粒子を混ぜた塗料を基体に塗布あるいは印刷し、乾燥・焼結によりガラス質を合成する。ここで合成したガラス質でセラミックス粒子を固め、アルミニウム基体１０上にセラミックス含有ガラス系絶縁層（アルミナ含有のガラス系絶縁層またはジルコニア含有のガラス系絶縁層、すなわち、反射層３０または熱伝導層３１）を形成するが、このような作製方法のガラス質は焼結前には多孔性であり、焼結後も孔を完全にはふさぎきることができない。そのため、溶射で形成されたセラミックス層（中間層１１）の絶縁耐圧性能より、セラミックス含有ガラス系絶縁層の絶縁耐圧性能が劣る。

例えば、基板５Ａにおける中間層１１の絶縁耐圧性能が１５ｋＶ／ｍｍであるのに対し、基板１００Ｂにおける熱伝導層３１の絶縁耐圧性能が中間層１１の絶縁耐圧性能の半分の７．５ｋＶ／ｍｍしか無い場合、基板５Ａの３００μｍの中間層１１に対して、同じ絶縁耐圧４．５ｋＶを実現するには倍の６００μｍが必要になる。絶縁層６００μｍに相当する基板１００Ａおよび基板１００Ｂの熱抵抗と温度上昇とを図６、図７より読み取ると、基板１００Ａでは、基板１００Ａの熱抵抗が５０３℃／Ｗ、基板１００Ａの温度上昇が７６℃、基板１００Ｂでは、基板１００Ｂの熱抵抗が１８１℃／Ｗ、基板１００Ｂの温度上昇が２７℃となる。

先の場合と同じように基準基板と基板１００Ａおよび基板１００Ｂとを比較すると、基板１００Ａは４０３％、基板１００Ｂは８１％、基準基板よりも熱抵抗および温度上昇がそれぞれ増加している。

同じ絶縁耐圧４．５ｋＶを３００μｍの中間層１１で得た場合の、基準基板と比較した、基板５Ａの熱抵抗と温度との上昇は、上述の通り、たった１８％であったことから、溶射によるアルミナ層を有する中間層１１を使用することで、充分な絶縁耐圧性の確保と基板５Ａの熱抵抗の低減との両方が確保できることが明確になった。

また、熱伝導率と絶縁耐圧性能では溶射アルミナ層には劣るが、光反射率では優れているセラミックス含有ガラス系絶縁層、とりわけジルコニア含有ガラス系絶縁層（反射層１２）を、必要最低限の厚み１０μｍ〜１００μｍだけ、中間層１１上に形成することで、基板５Ａの熱抵抗の上昇を必要最低限に抑えることができる。

上記構成により、本発明は、高輝度照明発光装置用基板として必要な、高い光反射率、低い熱抵抗（高い放熱性）、高い電気的絶縁耐圧性の３つを同時に満たす理想的な発光装置用基板を実現することに初めて成功した。

なお、溶射でアルミナ層を積層した場合、層厚を厚くすると表面が荒れる場合がある。また、中間層１１とアルミニウム基体１０との密着性を上げる目的でアルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で凹凸にした後、溶射により中間層１１を積層する場合には、積層後の中間層１１表面にはアルミニウム基体１０の凹凸形状の影響が残る。このような場合、中間層１１の上面に反射層１２を形成すると、反射層１２、すなわち基板５Ａの発光素子６の搭載面が凹凸となることが考えられる。そのため、基板５Ａの発光素子６の搭載面の凹凸を平滑にする目的で、後述する本発明の実施形態４で説明する図１４に示すように、中間層１１上に反射層１２を厚く形成してもよい。具体的には、中間層１１上に例えば６０μｍ〜１５０μｍとなるように反射層１２を形成してもよい。

以上から分かるように、本実施形態によれば、基板５Ａは、溶射により形成したセラミックス層からなる中間層１１をアルミニウム基体１０と反射層１２との間に設け、中間層１１と反射層１２とからなる絶縁層上に電極パターン２０を形成する。その結果、高反射率と、高放熱性と、高絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性を含む長期信頼性とを兼ね備えた、高輝度照明に好適な発光装置用基板を得ることができる。そして、本実施形態によれば、このような発光装置用基板を、量産性に優れた形で提供することができる。

〔実施形態１の変形例〕
本発明の実施形態１の変形例について、図２０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図２０は本実施形態に係る基板５Ａの変形例を説明する図であり、図２０の（ａ）は、基板５Ａの変形例の平面図、図２０の（ｂ）は、図２０の（ａ）のＦ−Ｆ線矢視断面図、図２０の（ｃ）は、図２０の（ｂ）の部分拡大図である。

実施形態１と異なる点は、図２０の（ｃ）に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と中間層１１（第２絶縁層）との間に緩衝層２５０が形成されている点である。実施形態１では、金属からなるアルミニウム基体１０に、中間層１１（第２絶縁層）を形成して発光装置用基板とした場合、特に、これを大出力の発光装置用基板として用いた場合には、基板５Ａ上に戴置された発光素子６で発生する熱の影響を受け、前記金属からなるアルミニウム基体１０は繰り返し膨張収縮を起こす。このため、アルミニウム基体１０に形成した中間層１１（第２絶縁層）は、中間層１１とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により機械的負荷を受け、剥離または絶縁耐圧性が低下する可能性がある。また、基板５Ａ上に戴置された発光素子６自身も、アルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により熱履歴の影響を受け、寿命が低下する可能性がある。そこで、実施形態１の変形例では、図２０に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と中間層１１（第２絶縁層）との間に緩衝層２５０を形成した。

緩衝層２５０は、アルミニウム基体１０の一方の面（以下、表面と称する）に溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成された膜であり、アルミニウム基体１０よりも線膨張率の小さい物質からなる。さらに、緩衝層２５０の線膨張率が中間層１１（第２絶縁層）の線膨張率よりも大きいことが好ましい。また、緩衝層２５０の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに２０μｍと３０μｍとの間であることが好ましい。

線膨張率がアルミニウム基体１０よりも小さく、中間層１１（第２絶縁層）に近い線膨脹率の緩衝層２５０を介在させることで、アルミニウム基体１０の熱膨張収縮による機械的負荷を発光素子６に伝えるのを著しく低減できるので、発光素子６、ひいては発光装置４の寿命を長寿命化でき、製品の信頼性を向上することができる。

また、緩衝層２５０が金属あるいは合金層であることが望ましく、緩衝層２５０に用いられる金属あるいは合金層の材料としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、ＦｅあるいはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗといった線膨張率の小さな金属のうち、少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。

本実施形態１の変形例では、基体の材料として、アルミニウムを用いているが、基体は、熱伝導性が高い材質からなる基体であれば特に限定されるものではない。例えば、アルミニウム、銅、ステンレスあるいは鉄を材料として含む金属からなる基板を用いることができる。

特に、アルミニウム基体１０（基体の材料がアルミニウム）である場合には、緩衝層２５０がＮｉ、ＴｉおよびＣｏのうち、少なくともいずれか１つを材料として含み、特に好ましくは、緩衝層２５０がＮｉを材料として含むことが望ましい。

さらに、アルミニウム基体１０との接合性を高めるためには、緩衝層２５０がＮｉ（ニッケル）とアルミニウムの合金である事が好ましい。緩衝層２５０がＮｉ（ニッケル）とアルミニウムとの合金の場合には、線膨張率をアルミニウム基体１０と中間層１１（第２絶縁層）とのほぼ中間の値に近づけるために、Ｎｉの割合をなるべく高めることが望ましく、緩衝層２５０におけるニッケルの割合が重量比率で９０％以上であることが望ましい。これは後述する通り、ニッケルの線膨脹率が１３．４×１０^−６／℃であり、アルミニウムおよび代表的なセラミックス材料であるアルミナの両者の線膨脹率の中間の値１５×１０^−６／℃とほぼ一致していることに起因する。ニッケルとアルミニウムとの合金からなる緩衝層２５０のニッケルの割合を重量比率で９０％以上とすることで、緩衝層２５０の線膨脹係数を前記１５×１０^−６／℃に近い、１３〜１６×１０^−６／℃の間に収めることが可能となるためである。

また、Ｎｉの融点は、これらの金属の中では低い部類であるものの、実際には１４５５℃と高い。合金をアルミニウムとＮｉとの合金とすると融点を下げることができ、溶融状態、あるいは半溶融状態を準備するのに必要な温度が下げられ、たとえば、溶射でアルミニウムとＮｉとの合金からなる緩衝層２５０（ニッケル層）を形成するには好都合である。

さらに、アルミニウム基体１０（基体の材料がアルミニウム）であり、中間層１１（第２絶縁層）の材料がアルミナである場合、Ｎｉの線膨張係数はアルミニウムとアルミナのほぼ中間であることから、緩衝層２５０として適している。

上述した金属の線膨張率を常温で比較すると、アルミニウムが２３×１０^−６／℃であるのに対し、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、およびＣｏ（コバルト）は、これよりも小さく、それぞれ、１３．４×１０^−６／℃、８．６×１０^−６／℃、および１３．０×１０^−６／℃となる。これに対して代表的なセラミックス材料であるアルミナの線膨張率は６〜８×１０^−６／℃、おおむね７×１０^−６／℃であることから、アルミニウムおよびアルミナ（セラミックス）に対して、Ｎｉ（ニッケル）およびＣｏ（コバルト）は、ほぼ中間の線膨張率であり、緩衝層２５０に用いる金属としてより好適である。

なお、ガラスは組成によって線膨張率は大きく異なるがおおむね３〜９×１０^−６／℃の間であり、アルミナに比較的近い線膨張率である。

緩衝層２５０は溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成する。

溶射による形成方法は前述のとおりの方法である。ＡＤ法とは、あらかじめ他の手法で準備された微粒子、超微粒子原料をガスと混合してエアロゾル化し、ノズルを通して基体に噴射して被膜を形成する技術である。

なお、アルミニウム基体１０と緩衝層２５０との密着性をさらに向上させるために、緩衝層２５０の形成に先行し、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理等により粗面化してもよい。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図８〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

実施形態１では、アルミニウム基体１０に、中間層１１、反射層１２および保護層１３が形成される。中間層１１は、アルミニウム基体１０と反射層１２との間に溶射により形成され、高い熱伝導率を有する。

これに対し、実施形態２では、アルミニウム基体１０に、反射層１２、保護層１３および保護層１４が形成される。反射層１２はアルミニウム基体１０の表面（図８の（ｃ）基準）に形成される。保護層１４は、実施形態１で説明した中間層１１と同じ材質を有し、アルミニウム基体１０の裏面（下端面）（図８の（ｃ）基準）に溶射により形成される。保護層１３は、アルミニウムの陽極酸化皮膜（アルマイト）であり、アルミニウム基体１０の側端面（図８の（ｃ）基準）に形成される。上記構成により、保護層１４の層厚を中間層１１よりも充分厚く取ることできるので、実施形態１に係る基板５Ａにおいて、中間層１１の厚さを厚くできず所望の絶縁耐圧性が確保できない場合でも、所望の絶縁耐圧性を確保することができる。

（基板５Ｂの構造）
実施形態２に係る基板５Ｂの構造を、図８を参照して説明する。図８の（ａ）は、本実施形態に係る基板５Ｂ（発光装置用基板）の平面図であり、図８の（ｂ）は図８の（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。また、図８の（ｃ）は、図８の（ｂ）の部分拡大図である。

基板５Ｂでは、図８の（ｃ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、反射層１２が形成されている。反射層１２の上面には電極パターン２０が形成されている。

保護層１４（第２絶縁層）は、アルミニウム基体１０の裏面に形成される。保護層１４は、実施形態１で説明した中間層１１と同じ材質、同じ方法でアルミニウム基体１０に形成される。すなわち、保護層１４は溶射により形成したセラミックスを含有する。保護層１３は、アルミニウム基体１０の側端面に陽極酸化処理で形成される陽極酸化皮膜（アルマイト）である。なお、基板５Ｂには、実施形態１で説明した中間層１１は形成されない。本実施形態では、中間層１１の役割を保護層１４が担う。

実施形態１で示した基板５Ａのように、発光素子６（図１６参照）の直下に反射層１２および中間層１１が配置される構造では、反射層１２および中間層１１の熱抵抗が基板５Ａ全体の熱抵抗に大きく影響を与える。もし、所望の絶縁耐圧性を得るために中間層１１の層厚を想定より厚くする必要が生じた場合、熱抵抗が想定以上に上昇してしまう場合が考えられる。これを回避するために、中間層１１の換わりに保護層１４を熱源である発光素子６（図１６参照）から離れたアルミニウム基体１０の下端面に形成してもよい。

アルミニウム基体１０に比べると熱伝導率の低い保護層１４を発光素子６（図１６参照）から遠ざけてアルミニウム基体１０の裏面に形成することで、保護層１４が中間層１１と同じ熱伝導率であっても、中間層１１よりも保護層１４の熱抵抗を低下させることができる。保護層１４を通過するまでに、熱が基板５Ｂの表面に平行な水平方向に拡散するためである。

このように、基板５Ｂ全体の熱抵抗に対する保護層１４で生じる熱抵抗の寄与率を、実施形態１の中間層１１で生じる熱抵抗の寄与率と比べて非常に小さくすることができる。このため、保護層１４の厚みを、中間層１１として使用するときよりも充分厚く取って絶縁耐圧性を高めることができる。このとき、保護層１４の厚みを増大させても、保護層１４の熱抵抗の基板５Ｂ全体の熱抵抗への影響は僅かである。そのため、基板５Ｂは、保護層１４の厚みの増大が必要な場合でも、熱抵抗を低く抑えつつ、必要な絶縁耐圧性を確保できる。

具体的には、実施形態１における中間層１１の厚みが、例えば５００μｍを超えるような場合には、発光装置４（図１６参照）の発光素子６（図１６参照）当たりの熱抵抗が高くなるので、本実施形態を採用することが特に望ましい。中間層１１の厚みが５００μｍ以下であっても、放熱性を最優先とする必要がある場合には、中間層１１ではなく保護層１４で基板５Ｂの絶縁耐圧性を確保することが望ましい。

主たる絶縁耐圧を、実施形態１のようにアルミニウム基体１０の表面に形成される中間層１１で確保するか、もしくは本実施形態のようにアルミニウム基体１０の裏面に形成される保護層１４で確保するかは、照明装置をどのようなものにするかにも依存するので、熱抵抗および製造方法の容易さだけでは決定できない。実施形態１および本実施形態の場合どちらにおいても、本発明からなる発光装置用基板の構造として選択することができる。なお、アルミニウム基体１０の換わりに銅基体を用いる場合でも、本実施形態は同様に成り立つ。

（実施形態２に係る基板５Ｂの製造方法）
実施形態２に係る基板５Ｂの製造方法を、図９を参照して説明する。図９の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２に係る基板５Ｂの製造工程を説明する模式図である。

まず、図９の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、反射層１２を形成する（反射層形成工程）。反射層１２の形成方法は実施形態１の反射層１２の形成方法と同じである。

その後、図９の（ｂ）に示すように、アルミニウム基体１０の裏面に保護層１４を形成する（保護層形成工程）。保護層１４の形成方法は、実施形態１の中間層１１の形成方法と同じである。このとき、保護層１４は、発光素子６（図１６参照）から離れた位置に形成されるので、保護層１４の厚さを中間層１１の厚さよりも厚く形成しても、熱抵抗を低く抑えることができる。

次に、図９の（ｃ）に示すようにアルミニウム基体１０の側端面に保護層１３を形成した後、図９の（ｃ）に示すように、実施形態１と同様に、反射層１２の上面に下地回路パターン２２を形成する（下地回路パターン形成工程）。その後、図９の（ｄ）に示すように、電極パターン２０を形成する（電極パターン形成工程）。

なお、上述したように、本実施形態では、実施形態１で説明した中間層１１は形成されない。したがって、本実施形態では、中間層形成工程を省略することができる。

〔実施形態２の変形例〕
本発明の実施形態２の変形例について、図２１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図２１は本実施形態に係る基板５Ｂの変形例を説明する図であり、図２１の（ａ）は、基板５Ｂの変形例の平面図、図２１の（ｂ）は、図２１の（ａ）のＧ−Ｇ線矢視断面図、図２１の（ｃ）は、図２１の（ｂ）の部分拡大図である。

実施形態２と異なる点は、図２１の（ｃ）に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と反射層１２との間に緩衝層２５０が形成されている点である。実施形態２では、金属からなるアルミニウム基体１０に、反射層１２を形成して発光装置用基板とした場合、特に、これを大出力の発光装置用基板として用いた場合には、基板５Ｂ上に戴置された発光素子６で発生する熱の影響を受け、前記金属からなるアルミニウム基体１０は繰り返し膨張収縮を起こす。このため、アルミニウム基体１０に形成した反射層１２は、反射層１２とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により機械的負荷を受け、剥離または絶縁耐圧性が低下する可能性がある。また、基板５Ｂ上に戴置された発光素子６自身も、発光素子６とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により熱履歴の影響を受け、寿命が低下する可能性がある。そこで、実施形態２の変形例では、図２１に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と反射層１２との間に緩衝層２５０を形成した。

緩衝層２５０は実施形態１の変形例で説明した緩衝層２５０と同様であり、実施形態１の変形例で説明したのでここでは省略する。

なお、アルミニウム基体１０と保護層１４との間に、緩衝層２５０と同様の緩衝層を形成したほうがより好ましい。

本実施形態２の変形例では、基体の材料として、アルミニウムを用いているが、基体は、熱伝導性が高い材質からなる基体であれば特に限定されるものではない。例えば、アルミニウム、銅、ステンレスあるいは鉄を材料として含む金属からなる基板を用いることができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図１０〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

実施形態１では、アルミニウム基体１０に、中間層１１、反射層１２および保護層１３が形成される。中間層１１は、アルミニウム基体１０と反射層１２との間に溶射により形成され、高い熱伝導率を有する。

これに対し、実施形態３では、アルミニウム基体１０に、絶縁反射層１５および保護層１３が形成される。絶縁反射層１５はアルミニウム基体１０の表面（上端面）（図１０の（ｃ）基準）に形成される。絶縁反射層１５は、実施形態１の中間層１１の反射率を高めたものである。

上記構成により、絶縁反射層１５だけで高輝度照明に適した発光装置用基板を提供することができる。

（基板５Ｃの構造）
実施形態３に係る基板５Ｃの構造を、図１０を参照して説明する。図１０の（ａ）は、本実施形態に係る基板５Ｃ（発光装置用基板）の平面図であり、図１０の（ｂ）は図１０の（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。また、図１０の（ｃ）は、図１０の（ｂ）の部分拡大図である。

基板５Ｃでは、図１０の（ｃ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、絶縁反射層１５（絶縁層）が形成されている。絶縁反射層１５の上面には電極パターン２０が形成されている。

実施形態１では、熱伝導率の高いセラミックス、例えばアルミナを中間層１１として、アルミニウム基体１０と反射層１２との間に形成しているが、中間層１１の反射率が高ければ、反射層１２がなくても、中間層１１だけで高輝度照明に適した発光装置用基板を提供することができる。

しかし、アルミナ単独を溶射材料として溶射により形成した層の反射率は最大でも８５％であり、光反射率は良好であるものの、高輝度照明に使用される９０％〜９５％を超える反射率を得ることが出来ない。このような高反射率を有する層を形成するには、母体となるアルミナに対して白色度を向上させるための無機材料の添加材を加える必要がある。

上記添加材としては、例えば、無機白色材料である酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、珪灰石などがある。上記添加材を適宜選択してアルミナに混ぜたものを溶射材料とし、アルミニウム基体１０に溶射することで、溶射材料をアルミナ単独として形成した層では達成できない９０％〜９５％を超える反射率を有する層を形成することができる。このとき、溶射材料の物質ごとに溶融温度が異なることから、本実施形態の溶射方法としては、高融点物質にも対応できる高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）が望ましい。プラズマ溶射でも一部対応できるが、緻密で均質な層を形成可能な高速フレーム溶射の方がより望ましい。高速フレーム溶射により緻密で組成の均質な混合セラミックス層を形成することができる。

（実施形態３に係る基板５Ｃの製造方法）
実施形態３に係る基板５Ｂの製造方法を、図１１を参照して説明する。図１１の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３に係る基板５Ｃの製造工程を説明する模式図である。

まず、図１１の（ａ）に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、絶縁反射層１５を形成する（絶縁反射層形成工程）。絶縁反射層１５の形成方法は、実施形態１の中間層１１の形成方法とほぼ同じであるが、アルミニウム基体１０に溶射する溶射材料が異なる。実施形態１は、アルミナ単独を溶射材料として溶射しているが、本実施形態では、アルミナに白色度を上げる添加材を適宜混ぜたものを溶射材料とし、溶射する。また、上述したように、本実施形態の溶射方法は高速フレーム溶射を用いることが望ましい。

このとき、絶縁反射層１５は、高反射率を有するので、反射層１２がなくても、絶縁反射層１５だけで高輝度照明に適した発光装置用基板を提供することができる。したがって、反射層形成工程を省略できる。

その後、図１１の（ｂ）に示すように、アルミニウム基体１０の裏面および側端面を覆うように保護層１３を形成する（保護層形成工程）。保護層１３の形成方法は実施形態１と同じである。

次に、図１１の（ｃ）に示すように、絶縁反射層１５の上面に下地回路パターン２２を形成する（下地回路パターン形成工程）。その後、図１１の（ｄ）に示すように、電極パターン２０を形成する（電極パターン形成工程）。下地回路パターン２２および電極パターン２０の形成方法は、実施形態１と同じである。

〔実施形態３の変形例１〕
本発明の実施形態３の変形例について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１２は本実施形態に係る基板５Ｃの変形例を説明する図であり、図１２の（ａ）は、基板５Ｃの変形例の平面図、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図、図１２の（ｃ）は、図１２の（ｂ）の部分拡大図である。

上述した基板５Ｃにおいて、アルミナに白色度を上げる添加材を適宜混ぜたものを溶射材料とし、この溶射材料をアルミニウム基体１０に溶射することにより形成された絶縁反射層１５は高輝度照明に適した高反射率を実現する。しかしながら、すでに実施形態１でも言及している通り、溶射でアルミナ層を積層した場合、層厚を厚くすると表面が荒れる場合がある。また、絶縁反射層１５とアルミニウム基体１０との密着性を上げる目的でアルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で凹凸にした後、溶射により絶縁反射層１５をアルミニウム基体１０に積層する場合には、積層後の絶縁反射層１５の表面にはアルミニウム基体１０の凹凸形状の影響が残る。

このような凹凸形状を有する面に下地回路パターン２２を形成すると、下地回路パターン２２に断線が生じる。また、発光素子６（図１６参照）と発光素子６を搭載する絶縁反射層１５との接触が充分取れず高抵抗になる等のおそれがある。

このような場合には、実施形態１に記載した反射層１２の形成方法をそのまま適用すればよい。すなわち、絶縁反射層１５の表面に生じた凹凸を平滑に埋める目的を満たす最低限の厚みの反射層１２を絶縁反射層１５の上面に形成すればよい。具体的には、凹凸差が２０μｍであれば、凹部底より２０μｍをやや超える厚み、５０μｍであれば、凹部底より５０μｍをやや超える厚みの反射層１２を形成すればよい。

絶縁反射層１５が高反射率を実現しているので、基板５Ｃでは反射層１２により高反射率を得ることは要求されない。したがって、反射層１２は絶縁反射層１５の表面の凹凸を平滑に埋める目的を満たす最低限の厚みとすることができる。

また、上述した絶縁反射層１５の表面の凹凸を平滑に埋める目的を達成するために、セラミックス粒子を混ぜず、ガラス系バインダー、または、耐光・耐熱性を備えた樹脂バインダーだけを乾燥、焼成などにより硬化させ、図１２の（ｃ）に示すように、透明な平滑化層１７を絶縁反射層１５上に形成してもよい。放熱性を重視する場合は、絶縁反射層１５の反射率を可能な限り阻害しないようにし、熱伝導率が高く光吸収が可能な限り低いセラミックス粒子をガラス系バインダー、または、樹脂バインダーに混合したうえで硬化させ、透明な平滑化層１７としてもよい。また、凹凸形状が形成された絶縁反射層１５の表面を機械的な研磨により平滑化を行ってもよい。

上記構成により、平滑化層１７、または機械的な研磨により平滑化した面に発光素子６を搭載するので、平滑化層１７または絶縁反射層１５と、発光素子６とが面接触となる。これにより、発光素子６の剥がれを防止すると共に基板５Ｃの熱抵抗を下げることができ、発光装置４（図１６参照）の信頼性が確保できる。

同様に透明な平滑化層１７の表面、または機械的な研磨により平滑化した絶縁反射層１５の表面に電極パターン２０を形成するので、電極パターンが剥がれを防止することができる。

なお、機械的な研磨で生じる絶縁反射層１５表面の砥粒での汚染または、絶縁反射層１５での損傷などが問題となる場合には、先に述べた反射層１２または透明な平滑化層１７で絶縁反射層１５の表面の凹凸を平滑に埋める方法が好ましい。

〔実施形態３の変形例２〕
本発明の実施形態３の変形例２について、図２２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図２２は本実施形態に係る基板５Ｃの変形例２を説明する図であり、図２２の（ａ）は、基板５Ｃの変形例２の平面図、図２２の（ｂ）は、図２２の（ａ）のＨ−Ｈ線矢視断面図、図２２の（ｃ）は、図２２の（ｂ）の部分拡大図である。

実施形態３と異なる点は、図２２の（ｃ）に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と絶縁反射層１５との間に緩衝層２５０が形成されている点である。実施形態３では、金属からなるアルミニウム基体１０に、絶縁反射層１５を形成して発光装置用基板とした場合、特に、これを大出力の発光装置用基板として用いた場合には、基板５Ｃ上に戴置された発光素子６で発生する熱の影響を受け、前記金属からなるアルミニウム基体１０は繰り返し膨張収縮を起こす。このため、アルミニウム基体１０に形成した絶縁反射層１５は、絶縁反射層１５とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により機械的負荷を受け、剥離または絶縁耐圧性が低下する可能性がある。また、基板５Ｃ上に戴置された発光素子６自身も、発光素子６とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により熱履歴の影響を受け、寿命が低下する可能性がある。そこで、実施形態３の変形例２では、図２２に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と絶縁反射層１５との間に緩衝層２５０を形成した。

緩衝層２５０は実施形態１の変形例で説明した緩衝層と同様であり、実施形態１の変形例で説明したのでここでは省略する。

本実施形態３の変形例２では、基体の材料として、アルミニウムを用いているが、基体は、熱伝導性が高い材質からなる基体であれば特に限定されるものではない。例えば、アルミニウム、銅、ステンレスあるいは鉄を材料として含む金属からなる基板を用いることができる。

また、図２３で示すように、本実施形態３の変形例１で示した構造においても、アルミニウム基体１０（基体）と絶縁反射層１５との間に緩衝層２５０を形成したほうが好ましい。図２３は本実施形態に係る基板５Ｃの変形例２の他の例を説明する図であり、図２３の（ａ）は、基板５Ｃの変形例２の他の例の平面図、図２３の（ｂ）は、図２３の（ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図、図２３の（ｃ）は、図２３の（ｂ）の部分拡大図である。

具体的に、発光素子６にサファイア基板を用いたＬＥＤを用い、絶縁反射層１５にアルミナを用いた場合について検討すると、サファイアの線膨脹率は７×１０^−６／℃であり、アルミナの線膨脹率とほぼ同じであり熱膨張収縮は同期して生じるため、絶縁反射層１５自体の熱膨張収縮による発光素子６へ機械的負荷はほぼ無視できる。また、線膨脹率２３×１０^−６／℃のアルミニウム基体１０の熱膨張収縮による機械的負荷は、アルミニウム基体１０よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０を介して、絶縁反射層１５に低減されて伝わり、発光素子６へは、絶縁反射層１５を介してさらに一段と低減して伝わるため、発光素子６への機械的負荷は著しく低減されている。

〔実施形態４〕
本実施形態では、アルミニウム基体１０と溶射により形成されたセラミックス層（中間層１１）の密着性を改善について、図１３〜図１５に基づいて説明する。

実施形態１に係る基板５Ａでは、アルミニウム基体１０の表面を処理せずに、そのままアルミニウム基体１０に中間層１１が溶射により形成される場合がある。

これに対し、実施形態４では、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理してから、アルミニウム基体１０に中間層１１が溶射により形成される。上記構成により、アルミニウム基体１０と、中間層１１との密着性を改善することができる。

まず、アルミニウム基体１０と、中間層１１との密着性の改善について、図１３を用いて説明する。図１３は、アルミニウム基体１０と中間層１１との密着性の改善を説明するための図である。

基板１００Ｃは、図１３に示すように、アルミニウム基体１０の表面に、中間層１１が形成されている。中間層１１の上面には発光素子６が設置されている。基板１００Ｃは、アルミニウム基体１０と、中間層１１との密着性の改善するために、例えば、アルミニウム基体１０に中間層１１をアルミナ溶射により形成する前に、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で粗面化する。ブラスト処理は、例えば、圧縮空気等のキャリヤーガスにより加速された微細な粒子をノズルから噴出させ、アルミニウム基体１０に高速かつ高密度に衝突させることにより行う。金属に対してブラスト処理する場合、微細な粒子としてアルミナが最も一般的に使用されている。次に、粗面化したアルミニウム基体１０の表面にアルミナを溶射して中間層１１を形成する。その結果、アルミニウム基体１０と中間層１１との密着性を改善させることができる。

一方、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で粗面化した場合、アルミニウム基体１０の表面は凹凸形状を有する。その凹凸形状の影響を受け、アルミニウム基体１０の表面に形成される中間層１１の表面も凹凸形状を有する。この凹凸形状が形成された中間層１１の表面に発光素子６を搭載すると、中間層１１と発光素子６とが点接触となる。その結果、基板１００Ｃの放熱性が悪くなり、基板１００Ｃが高熱抵抗となるという問題がある。また、温度サイクル試験などでの発光素子６の剥がれの原因となるという問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、本実施形態では、図１４に示すように、反射層１２によりアルミナ溶射により形成された中間層１１の凹凸形状を埋めて平滑化を行っている。図１４は、本実施形態に係る基板５Ａの概略断面図である。このとき、中間層１１の凹凸形状を埋めて平滑化するために反射層１２を厚く形成してもよい。

上記構成により、平滑化した反射層１２の表面に発光素子６を搭載するので、反射層１２と発光素子６とが面接触となる。その結果、温度サイクル試験などでの発光素子６の剥がれを防止できる。また、基板５Ａの熱抵抗を下げることができ、発光装置４（図１６参照）の信頼性が確保できる。同様に平滑化した反射層１２の表面に電極パターン２０（図１参照）を形成するので、電極パターン２０の剥がれを防止することができる。

反射層１２は、上述したように、ガラス質と光反射性セラミックスとの混合層、あるいは樹脂と光反射性セラミックスとの混合層であるため、硬化前の原料は液状で流動性があるか、あるいは少なくとも可塑性がある、ガラス層（ゾルゲル用塗料）または樹脂層（熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂）にて形成されている。そのため、反射層１２は、容易に中間層１１の凹凸形状を埋めて、発光素子６を搭載する面を平滑化できる。反射層１２の厚さは、所望の反射率を実現できる必要最小限の厚さ、かつ中間層１１の表面の凹凸形状を埋めて発光素子６を搭載する面を平滑化できる必要最小限の厚さであればよい。

また、実施形態１に係る基板５Ａにおいて、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理し、アルミニウム基体１０と中間層１１との密着性を改善する場合、図１５に示すように、反射層１２と中間層１１との間に平滑化層１６を設けて、発光素子６の搭載面を平滑化してもよい。図１５は、本実施形態に係る基板５Ａの他の例を示す概略断面図である。このとき、平滑化層１６は、反射層１２よりも熱伝導率が高いことが望ましい。反射層１２より熱伝導率が高い平滑化層１６を設けることにより、さらに基板５Ａの熱抵抗を下げることができる。

平滑化層１６は、ガラス質とセラミックスとの混合層、または樹脂とセラミックスとの混合層である。平滑化層１６に含まれるセラミックス粒子は、反射層１２に含まれるセラミックス粒子よりも熱伝導率が高いものを選択することが望ましい。平滑化層１６に用いるセラミックス粒子としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、および炭化ケイ素などが望ましい。

ここで、中間層１１の表面に形成される凹凸形状は、アルミニウム基体１０の表面をブラスト処理で粗面化することによる以外に、溶射するセラミックス粒子の径の大きさも関係する。

例えば、ブラスト処理で粗面化したアルミニウム基体１０の表面に、粒径が５０μｍ以下のアルミナ粒子を用いてプラズマ溶射により中間層１１（アルミナ層）を２００μｍ積層した場合、中間層１１の表面の凹凸形状の最大高さと最小高さとの差が４０μｍ〜６０μｍとなる。

それに対し、ブラスト処理で粗面化したアルミニウム基体１０の表面に、粒径が２０μｍ以下のアルミナ粒子を用いてプラズマ溶射により中間層１１（アルミナ層）を２００μｍ積層した場合、中間層１１の表面の凹凸形状の最大高さと最小高さとの差が１５μｍ〜３０μｍとなる。このように、溶射に用いるセラミックス粒子の粒径を小さくすることで、中間層１１の表面の凹凸形状の最大高さと最小高さとの差を抑制することができる。

ここでは、ブラスト処理に起因して生じた、中間層１１表面に生じた凹凸を平滑化する方法を示したが、当該平滑化の手法が適用される凹凸面は、ブラスト処理に起因するものに限定されるものではなく、広く中間層１１表面に生じた凹凸を平滑化する手法として適用されるべきものである。例えば、ブラスト処理をせずに、溶射を用いて形成されたセラミックス層を平滑化するために、図１３〜図１５に基づき説明した本実施形態４の手法を適用しても良い。

〔実施形態４の変形例〕
本発明の実施形態４の変形例について、図２４および図２５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図２４は本実施形態の図１４に係る基板５Ａの変形例の概略断面図であり、図２５は本実施形態の図１５に係る基板５Ａの他の例の変形例の他の例の概略断面図である。

実施形態４と異なる点は、図２４および図２５に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と中間層１１との間に緩衝層２５０が形成されている点である。実施形態４の図１４および図１５では、金属からなるアルミニウム基体１０に、中間層１１を形成して発光装置用基板とした場合、特に、これを大出力の発光装置用基板として用いた場合には、基板５Ａ上に戴置された発光素子６で発生する熱の影響を受け、前記金属からなるアルミニウム基体１０は繰り返し膨張収縮を起こす。このため、アルミニウム基体１０に形成した中間層１１は、中間層１１とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により機械的負荷を受け、剥離または絶縁耐圧性が低下する可能性がある。また、基板５Ａ上に戴置された発光素子６自身も、発光素子６とアルミニウム基体１０との線膨張率係数差等により熱履歴の影響を受け、寿命が低下する可能性がある。そこで、実施形態４の変形例では、図２４および図２５に示すようにアルミニウム基体１０（基体）と中間層１１との間に緩衝層２５０を形成した。

緩衝層２５０は実施形態１の変形例で説明した緩衝層と同様であり、実施形態１の変形例で説明したのでここでは省略する。

本実施形態４の変形例では、基体の材料として、アルミニウムを用いているが、基体は、熱伝導性が高い材質からなる基板であれば特に限定されるものではない。例えば、アルミニウム、銅、ステンレスあるいは鉄を材料として含む金属からなる基板を用いることができる。

〔実施形態５〕
実施形態１から４に示した発光装置用基板に用いられる緩衝層２５０は金属あるいは合金に限定されるものではなく、代わりにシート状に加工した樹脂またはペースト状の樹脂などを用いて緩衝層２５０としてもよい。

この場合、緩衝層２５０の熱伝導率、線膨脹率等の物理特性を調整するために、適宜、添加剤を加えてよく、添加剤としては、セラミックス粒子、ガラス繊維、金属粒子などがあげられる。

緩衝層２５０を構成する樹脂は、耐熱性に優れたエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ボリイミド樹脂あるいはフッ素樹脂により構成されればよい。より具体的には、緩衝層２５０としては、市販の放熱基板用絶縁シートを用いてもよい。

前記市販の放熱基板用絶縁シートの線膨張率は、セラミックス粒子にエポキシ系樹脂をバインダーとして用いることで、１０×１０^−６〜１５×１０^−６／℃であって、アルミニウムの線膨脹率２３×１０^−６／℃および代表的なセラミックス材料であるアルミナの線膨脹率７×１０^−６／℃の中間の線膨脹率を示す。また、熱伝導率５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１００μｍの厚みにおける絶縁耐圧性は５ｋＶ以上の優れた熱伝導性、絶縁耐圧性を示している。

このように、緩衝層２５０に樹脂層を用いた場合、樹脂バインダーを用いたセラミックス粒子を含む反射層１２を用いることが望ましい。緩衝層２５０に樹脂層を用いた場合において、反射層１２にガラス系バインダーを用いるためには、乾燥および焼成温度を３００℃以下望ましくは２５０℃以下として、緩衝層２５０を含む樹脂層が受ける熱による損傷を低減する必要がある。

〔実施形態６〕
本実施形態では、実施形態１にて説明した基板５Ａを用いて作成した発光装置４を説明する。本実施形態は、実施形態１〜５に係る、基板５Ａ、基板５Ｂ、および基板５Ｃに適応可能である。図１６の（ａ）は、本実施形態に係る発光装置４の平面図を示し、図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図を示している。なお、図面では、簡略化のために便宜上発光素子６の数を大幅に省略して描いている。

発光装置４は、基板５Ａ上に複数のＬＥＤ素子またはＥＬ素子などの発光素子６を実装したＣＯＢ（chip on board）タイプの発光装置である。

基板５Ａ上には封止樹脂７の周縁に設けられて複数の発光素子６の周囲を囲む枠体８が設けられている。枠体８の内部に封止樹脂７を充填して発光素子６が封止される。封止樹脂７は、発光素子６の出射光で蛍光体を励起して異なる波長の光に変換する蛍光体を含む。この構成により、発光素子６は封止樹脂７の表面にて面発光する。

多数の発光素子６の集積により発光装置４への投入電力としては１０Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗあるいは１００Ｗ以上などが用いられ、高輝度の出射光が得られる。例えば、基板５Ａ上に５００μｍ×８００μｍ程度の中型サイズの発光素子６を集積して投入電力が１００Ｗ程度の大出力の発光装置４を実現するには、発光素子６を３００個から４００個程度と多数集積する必要がある。多数集積することにより発光装置４の発熱が大きくなるため、図１７に示すような、発光装置４に比して非常に体積の大きいヒートシンク２により高い放熱性を確保してもよい。図１７は、ヒートシンクに装着された上記発光装置４の俯瞰図である。

発光素子６としては、例えば、青色ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤなどを用いることができる。封止樹脂７に充填される蛍光体としては、例えば、青色、緑色、黄色、橙色、赤色のいずれか一色を発光する蛍光体あるいは任意の複数の蛍光体の組み合わせを用いることができる。これらにより、発光装置４から所望の色の出射光を出射することができる。なお、封止樹脂７の蛍光体を省き、発光波長の異なる青色、緑色および赤色の３色の発光素子６を基板５Ａ上に配列してもよいし、任意の２色の組み合せであっても、あるいは、単色であってもよい。

発光素子６は、正極電極パターン２０ａおよび負極電極パターン２０ｂに接続されている。正極電極パターン２０ａは、発光素子６を、正極電極パターン２０ａを介して外部配線または外部装置に接続するための正極コネクタ２１ａに接続されている。負極電極パターン２０ｂは、発光素子６を、負極電極パターン２０ｂを介して外部配線または外部装置に接続するための負極コネクタ２１ｂに接続されている。正極コネクタ２１ａおよび負極コネクタ２１ｂは、ランドにより構成し、半田付けにより、正極電極パターン２０ａおよび負極電極パターン２０ｂを外部配線または外部装置に接続してもよい。

なお、正極コネクタ２１ａおよび負極コネクタ２１ｂにより、正極電極パターン２０ａおよび負極電極パターン２０ｂを外部配線または外部装置に接続する場合は、正極電極パターン２０ａおよび負極電極パターン２０ｂにそれぞれランドを設けて、それらのランドを介して正極電極パターン２０ａと正極コネクタ２１ａと、および負極電極パターン２０ｂと負極コネクタ２１ｂとを接続してもよい。

また、発光装置４は、例えば、図１８に示すような照明装置１に適用することができる。図１８の（ａ）は実施形態６に係る発光装置４を適用した照明装置１の俯瞰図であり、図１８の（ｂ）は、図１８の（ａ）の断面図である。照明装置１は、発光装置４と、発光装置４から発生する熱を放熱するためのヒートシンク２と、発光装置４から出射する光を反射するリフレクタ３とを備えている。

〔付記事項〕
実施形態１から６において、発光素子６がサファイア基板で形成されている場合、発光素子６とアルミニウム基体１０の間に、溶射で形成した高品位で緻密なセラミックス層、例えばアルミナ層、を介在させることにより、発光素子６と線膨張係数の近いセラミックス層が緩衝層として働く。そのため、アルミニウム基体１０の膨張収縮に起因する発光素子６の寿命低下は起こらない。したがって、温度サイクルの負荷がかかったとしても発光素子６の出力低下、すなわち、寿命の低下が生じない。

本発明の態様１に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、金属材料からなる基体（アルミニウム基体１０）と、発光素子（６）との電気的接続をとるための電極パターン（２０）と前記基体との間に、前記発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有して形成された第１絶縁層（反射層１２）と、溶射により形成した第２セラミックスを含有して前記第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強する第２絶縁層（中間層１１・保護層１４）とを備えている。また、本発明の態様１に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、金属材料からなる基体（アルミニウム基体１０）と、発光素子（６）との電気的接続をとるための電極パターン（２０）と前記基体との間に、前記発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有して形成された第１絶縁層（反射層１２）と、溶射された第２セラミックスからなる前記第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強する第２絶縁層（中間層１１）と、前記第２絶縁層が前記基体の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆する保護層（１３）と、を備えている。

上記構成によれば、発光装置用基板は、発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有する第１絶縁層を備えている。このため、高反射率、耐熱性および耐光性を有する。また、第２絶縁層は第２セラミックスを含有し溶射により形成される。このため、第２絶縁層は緻密なセラミックス層を形成できるので、高い絶縁耐圧特性と高い熱伝導率を安定的に確保できる。さらに、第２絶縁層は、熱抵抗を低く抑えたまま厚みを厚くできる。そのため、熱抵抗を低く抑えたまま第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強できる。その結果、高反射率と、高放熱性と、高絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性とを含む長期信頼性を兼ね備え、さらに量産性にも優れた発光装置用基板を提供することができる。

本発明の態様２に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、上記態様１において、前記第１絶縁層（反射層１２）は、前記第１セラミックスとガラス質との混合層、または、前記第１セラミックスと樹脂との混合層であり、前記第２絶縁層（中間層１１・保護層１４）の熱伝導率が、前記第１絶縁層の熱伝導率よりも高くてもよい。

上記構成によれば、第１絶縁層が第１セラミックスとガラス質との混合層、または、前記第１セラミックスと樹脂との混合層なので、第１絶縁層をゾル・ゲル反応、または、硬化反応により形成することができる。また、第２絶縁層の熱伝導率が第１絶縁層の熱伝導率よりも高いので、高い絶縁耐圧性を維持したまま、第２絶縁層の熱伝導率を、第１絶縁層に比べて上げることが可能となる。

本発明の態様３に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、上記態様１において、前記基体（アルミニウム基体１０）は、アルミニウム材料または銅材料を含んでもよい。

上記構成によれば、基体はアルミニウム材料または銅材料と含むことができる。そのため、軽量で加工性に優れ、熱伝導率が高い材料を基体の材料として使用することができる。

本発明の態様４に係る発光装置用基板（基板５Ａ）は、上記態様１において、前記基体（アルミニウム基体１０）は、アルミニウム材料を含み、前記第２絶縁層（中間層１１）が、前記基体の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆するアルマイト層（保護層１３）をさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層およびアルマイト層により、基体を覆うことができる。そのため、基板の製造工程においては、電極パターンを形成するのに必要なメッキ処理の際にメッキ液から基体を保護すると同時に、余分なメッキの析出を防ぐ保護層としても機能する。また、基板完成後は酸化による腐食を防止することができる。

本発明の態様５に係る発光装置用基板（基板５Ａ）は、上記態様１において、前記第２絶縁層（中間層１１）は、前記第１絶縁層（反射層１２）と前記基体（アルミニウム基体１０）との間に形成されていてもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層は、第１絶縁層と基体との間に形成されている。そのため、第１絶縁層と基体との間に形成された第２絶縁層により、第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強することができる。

本発明の態様６に係る発光装置用基板（基板５Ａ）は、上記態様５において、前記第２絶縁層（中間層１１）の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下であり、前記第１絶縁層（反射層１２）の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層は第１絶縁層の絶縁耐圧性能を好適に補強することができ、第１絶縁層は発光素子からの光を好適に反射することができる。

本発明の態様７に係る発光装置用基板（基板５Ｂ）は、上記態様１において、前記第２絶縁層（保護層１４）は、前記基体（アルミニウム基体１０）の前記第１絶縁層（反射層１２）側の面と反対側の面に形成されていてもよい。

上記構成によれば、発光装置用基板は、基体に比べると熱伝導率の低い第２絶縁層を発光素子６から遠い位置に配置している。そのため、第２絶縁層を通過するまでに、熱を発光装置用基板の表面に平行な水平方向に拡散できる。その結果、上記態様５における第２絶縁層と、同じ厚み、同じ熱伝導率であっても第２絶縁層の熱抵抗を低下させることができる。

本発明の態様８に係る発光装置用基板（基板５Ｂ）は、上記態様７において、前記第２絶縁層（保護層１４）の厚みは、５０μｍ以上であり、前記第１絶縁層（反射層１２）の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層は第１絶縁層の絶縁耐圧性能を好適に補強することができ、第１絶縁層は発光素子からの光を好適に反射することができる。

本発明の態様９に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、上記態様１において、前記第２絶縁層（中間層１１・保護層１４）は、アルミナ層を含み、前記第１絶縁層（反射層１２）は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかをガラス質により覆って形成してもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層はアルミナ層を含む。そのため、第２絶縁層は、高い熱伝導率性と絶縁耐圧性能を有する。また、第１絶縁層は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかをガラス質により覆って形成する。そのため、第１絶縁層は、高反射率を有し、高い絶縁耐圧性能および高い熱伝導率を有する。また、第１絶縁層はガラス質を有するので、耐熱性・耐光性に優れ、絶縁耐圧性も高くなる。

本発明の態様１０に係る発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）は、上記態様１において、前記第２絶縁層（中間層１１・保護層１４）は、アルミナ層を含み、前記第１絶縁層（反射層１２）は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかを含有する樹脂を含み、前記樹脂は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂または、エポキシ樹脂であってもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層はアルミナ層を含む。そのため、第２絶縁層は、高い熱伝導率性と絶縁耐圧性能を有する。また、第１絶縁層は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかを含有するシリコーン樹脂、フッ素樹脂または、エポキシ樹脂を含む。そのため、第１絶縁層は、高反射率を有し、高い絶縁耐圧性能を有する。また、樹脂は硬化温度が低いため、前記樹脂をバインダーとして第１絶縁層の形成に用いる場合、ゾル・ゲル反応を用いてガラス質を形成する場合と比較して、形成が容易となる。

本発明の態様１１に係る発光装置（４）は、上記態様１に記載の発光装置用基板（基板５Ａ・５Ｂ）と、前記発光素子（６）と、前記発光素子（６）を、前記電極パターン（２０）を介して外部配線または外部装置に接続するためのランドまたはコネクタ（正極コネクタ２１ａ・負極コネクタ２１ｂ）と、前記発光素子を囲むように形成された枠体（８）と、前記枠体により囲まれた発光素子を封止する封止樹脂（７）とを備えていてもよい。

上記構成によれば、上記態様１に係る発光装置用基板と同様の効果を奏する発光装置が提供できる。

本発明の態様１２に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様５に係る発光装置用基板の製造方法であって、前記基体の上に前記第２絶縁層（中間層１１）を溶射により形成し、前記第２絶縁層の上に前記第１絶縁層（反射層１２）を形成し、前記第１絶縁層の上に前記電極パターン（２０）を形成してもよい。また、本発明の態様１２に係る発光装置用基板の製造方法は、金属材料からなる基体（アルミニウム基体１０）を備えた発光装置用基板の製造方法であって、前記基体の一部を被覆するように絶縁層（中間層１１）を溶射により形成し、前記絶縁層の上に発光素子（６）からの光を反射するセラミックスを含有する絶縁層（反射層１２）をさらに形成し、前記基体の残りの一部または全部を被覆するように保護膜（１３）を形成し、前記発光素子からの光を反射するセラミックスを含有する絶縁層の上に前記発光素子との電気的接続をとるための電極パターン（２０）を形成する。

上記構成によれば、上記態様５に係る発光装置用基板の効果と同様の効果を奏する。

本発明の態様１３に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１２において、前記第２絶縁層（中間層１１）は、アルミナ層を含み、アルミナを溶射することにより前記アルミナ層を形成してもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層はアルミナ層を含む。そのため、第２絶縁層は、高い熱伝導率性と絶縁耐圧性能を有する。また、第２絶縁層は溶射により形成される。このため、第２絶縁層は緻密なアルミナ層を形成できるので、高い絶縁耐圧特性と高い熱伝導率を安定的に確保できる。

本発明の態様１４に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１２において、前記第１絶縁層（反射層１２）は、前記第１セラミックスとガラス質との混合層であり、ガラス原料のゾル・ゲル反応によって前記ガラス質を形成してもよい。

上記構成によれば、第１絶縁層は、第１セラミックスとガラス質との混合層である。そのため、第１絶縁層は、第１セラミックスを有するので高反射率を有し、高い絶縁耐圧性能、および高い熱伝導率を有する。また、第１絶縁層は、ガラス質を有するので耐熱性・耐光性に優れ、絶縁耐圧も高くなる。

本発明の態様１５に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１２において、前記第２絶縁層（中間層１１）は、アルミナ層を含み、前記第１絶縁層（反射層１２）は、前記第１セラミックスとガラス質との混合層であり、アルミナを溶射することにより前記アルミナ層を形成し、ガラス原料のゾル・ゲル反応によって前記ガラス質を形成してもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層はアルミナ層を含む。そのため、第２絶縁層は、高い熱伝導率性と絶縁耐圧性能を有する。また、第２絶縁層は溶射により形成される。このため、第２絶縁層は緻密なアルミナ層を形成できるので、高い絶縁耐圧特性と高い熱伝導率を安定的に確保できる。さらに、第１絶縁層は、第１セラミックスとガラス質との混合層である。そのため、第１絶縁層は、第１セラミックスを有するので高反射率を有し、高い絶縁耐圧性能、および高い熱伝導率を有する。また、第１絶縁層は、ガラス質を有するので耐熱性・耐光性に優れ、絶縁耐圧も高くなる。

本発明の態様１６に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１２において、前記第２絶縁層（中間層１１）は、アルミナ層を含み、前記第１絶縁層（反射層１２）は、前記第１セラミックスとガラス質との混合層であり、アルミナを溶射することにより前記アルミナ層を形成し、ガラス粒子の溶融と硬化により前記ガラス質を形成してもよい。

上記構成によれば、第２絶縁層はアルミナ層を含む。そのため、第２絶縁層は、高い熱伝導率性と絶縁耐圧性能を有する。また、第２絶縁層は溶射により形成される。このため、第２絶縁層は緻密なアルミナ層を形成できるので、高い絶縁耐圧特性と高い熱伝導率を安定的に確保できる。さらに、第１絶縁層は、第１セラミックスとガラス質との混合層である。そのため、第１絶縁層は、第１セラミックスを有するので高反射率を有し、高い絶縁耐圧性能、および高い熱伝導率を有する。また、第１絶縁層は、ガラス質を有するので耐熱性・耐光性に優れ、絶縁耐圧性も高くなる。

本発明の態様１７に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様７に係る発光装置用基板（基板５Ｂ）の製造方法であって、前記基体（アルミニウム基体１０）に前記第１絶縁層（反射層１２）を形成し、前記基体の前記第１絶縁層側の面と反対側の面に前記第２絶縁層（保護層１４）を形成し、前記第１絶縁層の上に前記電極パターンを形成してもよい。

上記構成によれば、上記態様７に係る発光装置用基板の効果と同様の効果を奏する。

本発明の態様１８に係る発光装置用基板（基板５Ｃ）は、金属材料からなる基体（アルミニウム基体１０）と、溶射により形成したセラミックスと、前記セラミックスの白色度を向上させるための白色の無機材料とを含有して、発光素子（６）との電気的接続をとるために電極パターン（２０）と前記基体との間に形成された絶縁層（絶縁反射層１５）と、を備えている。

上記構成によれば、発光装置用基板は、溶射により形成したセラミックスを含有する絶縁層を備えている。このため、絶縁層は緻密なセラミックス層を形成できるので、高い絶縁耐圧特性と高い熱伝導率を安定的に確保できる。また、発光装置用基板は、前記セラミックスの白色度を向上させるための白色の無機材料を含有する。このため、発光素子からの光を反射することができ、高反射率、耐熱性および耐光性を有する。さらに、発光装置用基板は、絶縁層により、熱抵抗を低く抑えたまま絶縁耐圧性能を強化できる。その結果、高反射率と、高放熱性と、高絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性とを含む長期信頼性を兼ね備え、さらに量産性にも優れた発光装置用基板を提供することができる。

本発明の態様１９に係る発光装置用基板（基板５Ａ）は、上記態様１において、前記基体（アルミニウム基体１０）と前記第２絶縁層（中間層１１）との間に、前記基体よりも線膨張率の小さい物質からなる緩衝層（２５０）が形成されていてもよい。

上記構成によれば、発光装置用基板は、基体と第２絶縁層との間に基体より線膨張率の小さい緩衝層が形成されている。このため、基体の熱膨張収縮による機械的負荷を発光素子に伝えることを著しく低減できるので、発光素子、ひいては発光装置の寿命を長寿命化でき、信頼性を向上することができる。

さらに、前記基体よりも線膨脹率の小さく、前記第２絶縁層（中間層１１）よりも線膨脹率の大きい物質からなる緩衝層２５０が形成されていてもよい。また、本発明の態様２０に係る発光装置用基板（基板５Ｃ）は、金属材料からなる基体（アルミニウム基体１０）と、溶射されたセラミックスと、前記セラミックスの白色度を向上させるための白色の無機材料とを含有して、発光素子（６）との電気的接続をとるために電極パターン（２０）と前記基体との間に形成された絶縁層（絶縁反射層１５）と、を備えている。本発明の態様２１に係る発光装置用基板（基板５Ｃ）は、上記態様２０において、前記基体（アルミニウム基体１０）と前記絶縁層（絶縁反射層１５）との間に、前記基体よりも線膨張率の小さい物質からなる緩衝層（２５０）が形成されていてもよい。本発明の態様２２に係る発光装置用基板（基板５Ｃ）は、上記態様２０において、前記絶縁層（絶縁反射層１５）は前記基体（アルミニウム基体１０）の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆する保護層（１３）をさらに備えていてもよい。本発明の態様２３に係る発光装置用基板（基板５Ｃ）は、上記態様２０において、前記基体（アルミニウム基体１０）は、アルミニウム材料を含み、前記保護層（１３）はアルマイト層であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明に係る発光装置用基板は、各種発光装置用の基板として利用可能である。本発明に係る発光装置は、特に、高輝度ＬＥＤ発光装置として利用することができる。本発明に係る発光装置用基板の製造方法は、絶縁耐圧性、放熱性に優れた発光装置用基板を量産性に優れた方法で製造することが可能である。

１ 照明装置
２ ヒートシンク
４ 発光装置
５Ａ・５Ｂ・５Ｃ 基板（発光装置用基板）
６ 発光素子
７ 封止樹脂
８ 枠体
１０ アルミニウム基体（基体）
１１ 中間層（第２絶縁層）
１２ 反射層（第１絶縁層）
１３ 保護層（アルマイト層）
１４ 保護層（第２絶縁層）
１５ 絶縁反射層（絶縁層）
２０ 電極パターン
２１ａ 正極コネクタ（コネクタ）
２１ｂ 負極コネクタ（コネクタ）
２５０ 緩衝層

Claims (14)

1. 金属材料からなる基体と、
   発光素子との電気的接続をとるための電極パターンと前記基体との間に、前記発光素子からの光を反射する第１セラミックスを含有して形成された第１絶縁層と、
   溶射された第２セラミックスからなる前記第１絶縁層の絶縁耐圧性能を補強する第２絶縁層と、
   前記第２絶縁層が前記基体の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆する保護層と、を備えていることを特徴とする発光装置用基板。
2. 前記基体と前記第２絶縁層との間に、前記基体よりも線膨張率の小さい物質からなる緩衝層が形成されている請求項１に記載の発光装置用基板。
3. 前記第１絶縁層は、前記第１セラミックスとガラス質との混合層、または、前記第１セラミックスと樹脂との混合層であり、
   前記第２絶縁層の熱伝導率が、前記第１絶縁層の熱伝導率よりも高い請求項１または２に記載の発光装置用基板。
4. 前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層と前記基体との間に形成されている請求項１または２に記載の発光装置用基板。
5. 前記第２絶縁層の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下であり、前記第１絶縁層の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項４に記載の発光装置用基板。
6. 前記第２絶縁層は、アルミナ層を含み、
   前記第１絶縁層は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかをガラス質により覆って形成されている請求項１に記載の発光装置用基板。
7. 前記第２絶縁層は、アルミナ層を含み、
   前記第１絶縁層は、ジルコニア粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、あるいは窒化アルミニウム粒子のいずれかを含有する樹脂を含み、前記樹脂は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂または、エポキシ樹脂である請求項１に記載の発光装置用基板。
8. 前記基体は、アルミニウム材料を含み、
   前記保護層はアルマイト層であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置用基板。
9. 金属材料からなる基体と、
   溶射されたセラミックスと、前記セラミックスと同時に溶射され、前記セラミックスの白色度を向上させるための白色の無機材料とを含有して、発光素子との電気的接続をとるための電極パターンと前記基体との間に形成された絶縁層と、を備えていることを特徴とする発光装置用基板。
10. 前記基体と前記絶縁層との間に、前記基体よりも線膨張率の小さい物質からなる緩衝層が形成されている請求項９に記載の発光装置用基板。
11. 前記絶縁層は前記基体の一部を被覆し、前記基体の残りの一部または全部を被覆する保護層をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の発光装置用基板。
12. 前記基体は、アルミニウム材料を含み、
    前記保護層はアルマイト層であることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置用基板。
13. 請求項１または９に記載の発光装置用基板と、
    前記発光素子と、
    前記発光素子を、前記電極パターンを介して外部配線または外部装置に接続するためのランドまたはコネクタと、
    前記発光素子を囲むように形成された枠体と、
    前記枠体により囲まれた発光素子を封止する封止樹脂とを備えたことを特徴とする発光装置。
14. 金属材料からなる基体を備えた発光装置用基板の製造方法であって、
    前記基体の一部を被覆するように絶縁層を溶射により形成し、
    前記絶縁層の上に発光素子からの光を反射するセラミックスを含有する絶縁層をさらに形成し、
    前記基体の残りの一部または全部を被覆するように保護膜を形成し、
    前記発光素子からの光を反射するセラミックスを含有する絶縁層の上に前記発光素子との電気的接続をとるための電極パターンを形成することを特徴とする発光装置用基板の製造方法。

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