JP7074872B2 - インレイ基板及びそれを用いた発光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、インレイ基板及びそれを用いた発光装置に関する。
発光ダイオード（Light-Emitting Diode、ＬＥＤ）等の発光素子をプリント回路基板等の実装基板に搭載した発光装置が知られている。
ＬＥＤ等の発光素子を光源とする高輝度な照明装置では、発光素子が発する熱の処理が継続的な課題となっている。例えば、特開２０１７－６３１７７号公報の図７には、銅などの高い熱伝導率を有する材料により形成される金属基板（ヒートスプレッダ３）上にＬＥＤ（４）を実装すると共に、プリント基板（ＰＣＢ基板９０）を貼り付け、外部からプリント基板を経てＬＥＤ（４）に電力を供給し、ＬＥＤ（４）を点灯させるＬＥＤ発光装置（アダプタ部品９）が記載されている。特開２０１７－６３１７７号公報に記載されるＬＥＤ発光装置は、金属基板を外部のヒートシンクに接触させ、良好な放熱性を確保している。なお、（）には、特開２０１７－６３１７７号公報における用語又は符号を示す。
しかしながら、銅など高い熱伝導率を有する材料は、高価であるため、使用量を削減することが望まれている。これに対し、一定の基板サイズを維持しながら放熱に係る部分を小型化したＬＥＤ発光装置が知られている。例えば、特開２０１７－６３１７７号公報の図７Ｄには、樹脂基板（積層ＰＣＢ２２４）に形成された開口部（スルーホール）に、回路基板よりも高い熱伝導率を有すると共に絶縁性を有する放熱基板（放熱器１０）が嵌め込まれ、その放熱基板上にＬＥＤが実装されたＬＥＤ発光装置（ＬＥＤモジュール）が記載されている。特開２０１７－６３１７７号公報に記載されるＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤの発する熱の多くは、ＬＥＤのヒートシンク（８３）、放熱基板（１０）上に形成された熱伝導電極（７３）、放熱基板（１０）、及び放熱基板（１０）の下面に形成された放熱パターン（８３）を介して、図示していない大型のヒートシンクに移動する。また、特開２０１７－６３１７７号公報の図８Ｂには、放熱基板（１０）上に３個のＬＥＤを実装したＬＥＤ発光装置が記載されている。なお、（）には、特許文献２における用語又は符号を示す。
樹脂基板に放熱基板を嵌め込んだ基板は、いわゆる、インレイ（嵌め込み）基板と呼ばれる（以下、この基板を「インレイ基板」という）。前述のように、インレイ基板は、ＬＥＤが発する熱を、放熱基板を介して放熱基板と熱的に接続した大型のヒートシンクに移動させる。すなわち、インレイ基板は、高価な材料により形成される放熱基板が小型であるにも関わらず、ＬＥＤの発する熱を効率良く処理することが可能となり、さらに、樹脂基板を、ＬＥＤ駆動回路など発熱の少ない様々な回路を搭載する回路基板として使用することができる。
特開２０１７－６３１７７号公報に記載されるインレイ基板（プリント回路基板）では、放熱基板（放熱器）上にＬＥＤを１個搭載する場合と、ＬＥＤを３個搭載する場合が開示されている。しかしながら、もっと多くの発光素子を搭載する発光装置が望まれている。例えば、多数の発光素子をマトリクス状に配列し、各発光素子を個別に点灯制御することにより、歩行者及び他車の運転手を幻惑しないように輝度等を制御する自動車のヘッドライト用の発光装置が望まれている。
そこで、インレイ基板に含まれる放熱基板上に多数の発光素子をマトリクス配置すれば、このヘッドライトが構成可能であるが、ヘッドライトは、レンズを用いて光源を遠方に投映するように光を発するので、放熱基板上に搭載される発光素子同士の隙間が大きいと、発光素子の隙間が投映像に現れてしまう。すなわち、このようなヘッドライト用の発光装置では、多数の発光素子を高密度実装し、互いに近接させることで、発光素子の隙間が投映像に現れることを防止できる。
しかしながら、多数の発光素子を放熱基板上に高密度実装すると、各発光素子に個別に電力を供給するための配線を配置できなくなる。すなわち、樹脂基板上のドライバ回路の端子と放熱基板上の各発光素子とを個別に接続するためには、各発光素子に接続する放熱基板上の配線は、端部を放熱基板の周辺部に配置しなければならない。ところが、発光素子を高密度実装し、発光素子同士の間隔を１００μｍ程度にまで狭くすると、この端部とマトリクス配列の内側に配置された発光素子とを結ぶ配線は、１００μｍ程度のラインアンドスペースが確保できなくなる。つまり、マトリクス配列の周辺部に存在する発光素子の隙間を縫って配線を配置することは容易ではない。
本発明の目的は、熱伝導率が高い基板に、発光素子等を高密度に実装可能なインレイ基板及びそれを用いた発光装置を提供することである。
実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子と、複数の配線層を有すると共に、複数の発光素子が実装された第１基板と、第１基板がはめ込まれる開口部が形成され、且つ、熱伝導率が第１基板よりも小さい第２基板と、第１基板の複数の配線層の最上位層に配置され、複数の発光素子と接続された第１配線と、第１配線が配置された配線層と異なる配線層に配置され、当該配線層と第１配線が配置された配線層との間に形成された複数のスルーホールの何れかを介して第１配線と接続された第２配線と、第２基板に配置された第３配線と、第１基板と第２基板の境界部を跨ぎ、第１配線と第３配線とを接続する第４配線と、を有する。
さらに、実施形態に係る発光装置では、複数の発光素子が接続された第１配線の一部は、複数の発光素子が実装されるアレイ領域内に配置される複数のスルーホールの一つを介して第２配線と電気的に接続され、当該第２配線は、アレイ領域外に配置される複数のスルーホールの他の一つを介して第１配線と電気的に接続され、第１配線と第３配線とは、第４配線により電気的に接続される。
さらに、実施形態に係る発光装置では、第１配線が配置される配線層は、第１基板の表面であり、第２配線が配置される配線層は、第１基板の裏面であり、複数のスルーホールは、第１基板の内部を厚さ方向に貫通するように形成される。
さらに、実施形態に係る発光装置は、第１基板及び第２基板の裏面に対向して配置された熱伝導層と、第１基板及び第２基板と熱伝導層の間に配置され、複数の発光素子から第１基板を介して伝導された熱を熱伝導層に伝導すると共に、第１基板及び第２基板の裏面に配置された第２配線と熱伝導層とを絶縁する絶縁性熱伝導層とを更に有することが好ましい。
さらに、実施形態に係る発光装置では、第１基板は、表面に絶縁層が形成されたシリコン基板を含み、第１配線が配置される配線層は、絶縁層の表面であり、第２配線が配置される配線層は、絶縁層に覆われたシリコン基板の表面であり、複数のスルーホールは、絶縁層の内部を厚さ方向に貫通するように形成されることが好ましい。
また、本発明のＬＥＤ発光装置に含まれるインレイ基板では、第２基板の開口部にシリコン基板を含む第１基板を嵌め込むように固定することにより、第２基板と第１基板が一体化している。第１基板を構成するシリコン基板上では、第１配線、絶縁層及び第２配線が積層している。シリコン基板上に実装された複数のＬＥＤのうち一部のＬＥＤの電極は、１つの第１配線、１つのスルーホール、１つの第２配線、他のスルーホール、他の第１配線及び１つの第４配線を介して、第２基板上の形成された１つの第３配線と接続する。各ＬＥＤの発する熱は、ＬＥＤと第１基板の接合部、第１基板、及び第１基板と外部のヒートシンクとの接合部を経て、ヒートシンクに移動する。
さらに、実施形態に係る発光装置では、アレイ領域内の第１配線の厚さは、アレイ領域外の第１配線の厚さよりも薄いことが好ましい。
さらに、実施形態に係る発光装置では、第１基板は、シリコン基板を搭載するセラミック基板を更に含むことが好ましい。
さらに、実施形態に係る発光装置では、セラミック基板を平面視したときの面積は、シリコン基板を平面視したときの面積よりも大きいことが好ましい。
さらに、実施形態に係る発光装置では、開口部の外縁は、第２基板の表面側よりも第２基板の裏面側が凹んだ段差部が形成されることが好ましい。
また、実施形態に係るインレイ基板は、複数の配線層を有すると共に、複数の発光素子が実装可能な第１基板と、第１基板がはめ込まれた開口部が形成され、且つ、熱伝導率が第１基板よりも小さい第２基板と、第１基板の複数の配線層の最上位層に配置された第１配線と、第１配線が配置された配線層と異なる配線層に配置され、当該配線層と第１配線が配置された配線層との間に形成された複数のスルーホールの何れかを介して第１配線と接続された第２配線と、第２基板に配置された第３配線と、第１基板と第２基板の境界部を跨ぎ、第１配線と第３配線を接続する第４配線と、を有する。
また、実施形態に係るインレイ基板では、第１配線の一部は、複数の発光素子に接続するためのアレイ領域内に配置される複数のスルーホールの一つを介して第２配線と電気的に接続され、且つ、当該第２配線は、アレイ領域外に配置される複数のスルーホールの他の一つを介して第１配線と電気的に接続され、第１配線と第３配線とは、第４配線により電気的に接続される。
実施形態に係る発光装置によれば、基板の熱伝導率が高い部分に半導体素子を高密度に実装することができる。
第１実施形態に係る発光装置を有する車載用ヘッドライトを示す図である。 （ａ）は、図１に示す発光素子の斜視図であり、（ｂ）は、図１に示す発光素子の断面図であり、（ｃ）は、図１に示す発光素子の底面図である。 （ａ）は、図１に示す発光装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＢＢ´線に沿う断面図である。 図３に示す第２基板の分解斜視図である。 図３（ａ）に示す第１基板の左上部分の部分拡大図である。 図５に示す部分拡大図に対応する比較例を示す図である。 図１に示す発光装置の製造方法を示す断面図（その１）であり、（ａ）は、第１工程を示し、（ｂ）は、第１工程の次の第２工程を示し、（ｃ）は、第２工程の次の第３工程を示し、（ｄ）は、第３工程の次の第４工程を示し、（ｅ）は、第４工程の次の第５工程を示す。 図１に示す発光装置の製造方法を示す断面図（その２）であり、（ａ）は、第５工程の次の第６工程を示し、（ｂ）は、第６工程の次の第７工程を示し、（ｃ）は、第７工程の次の第８工程を示し、（ｄ）は、第８工程の次の第９工程を示し、（ｅ）は、第９工程の次の第１０工程を示す。 図１に示す発光装置の製造方法を示す断面図（その３）であり、（ａ）は、第１０工程の次の第１１工程を示し、（ｂ）は、第１１工程の次の第１２工程を示し、（ｃ）は、第１２工程の次の第１３工程を示し、（ｄ）は、第１３工程の次の第１４工程を示す。 第２実施形態として示す発光装置の平面図である。 図１０に示す発光装置に含まれるインレイ基板の分解斜視図である。 図１０に示す発光装置の断面図である。 図１０に示す発光装置の要部断面図である。 第３実施形態として示す発光装置の要部断面図である。 第４実施形態として示す発光装置の要部断面図である。 第５実施形態として示す発光装置の要部断面図である。 第６実施形態として示す発光装置に含まれる発光部及びその周辺部を描いた平面図である。 （ａ）は、図１７に示す発光装置で使用する発光素子の平面図であり、（ｂ）は、その断面図であり、（ｃ）は、その底面図である。 図１７に示す第１基板上に構成した回路の回路図である。 第７実施形態として示す発光装置に含まれる発光部及びその周辺部を描いた平面図である。 第８実施形態として示す発光装置に含まれる発光部及びその周辺部を描いた平面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明に係る発光装置について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
（実施形態に係る発光装置の概要）
実施形態に係る発光装置では、樹脂等を基材とするプリント回路基板（以下「第２基板」という）に熱伝導率が高いセラミック等を基材とする放熱基板（以下「第１基板」という）を嵌め込み、第１基板に発光素子を実装すると共に、第１基板の厚さ方向に貫通するスルーホールを配置することで、熱伝導率が高い第１基板に発光素子を高密度に実装することができる。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る発光装置を有する車載用ヘッドライトを示す図である。
ヘッドライトは、複数の発光素子１０がアレイ状に実装される発光装置１と、投射レンズ１０２とを有し、発光装置１から出射された光は、投射レンズ１０２により、投射レンズ１０２から離隔した投影面１０３（説明のため、仮想的設けている。）に投影される。発光装置１は、制御装置から入力される制御信号に応じて複数の発光素子１０の輝度をマトリクス制御するハイビーム可変ヘッドライト（以下「ＡＤＢ」（Adaptive Driving Beam）という）動作を可能とする。このヘッドライトは、ＡＤＢ動作により、ハイビームで遠方まで照射しながら、投影面１０３において歩行者、対向車又は先行車の位置に対応する発光素子を消灯することで、歩行者、対向車又は先行車を運転する運転者の視界を妨げないようにする。
発光装置１は、仮に、発光素子１０の配置間隔（以下「素子間」という）が広くなると、投影面１０３において発光素子１０の素子間に由来する光が投影されない暗部が広くなり、投影面での光の照射を良好に保つことが難しくなる。このため、発光装置１は、発光素子１０を狭い配置間隔で高密度に実装することが好ましい。すなわち、発光装置１では、発光素子１０の配置間隔を狭めれば狭めるほど、素子間の暗部が狭くなり投影面での光の照射を良好に保つことが可能となる。
図２（ａ）は、発光素子１０の斜視図であり、図２（ｂ）は、（ａ）のＡＡ´線に沿った発光素子の断面図であり、図２（ｃ）は、発光素子１０の底面図である。図２（ａ）に示すように、発光素子１０では、外観上、サブマウント基板１３に封止樹脂１３ａ、光変換層１２が積層しているように観察される。図２（ｂ）に示すように、発光素子１０の断面をみると、サブマウント基板１３上にＬＥＤダイ１１、ＬＥＤダイ１１上に光変換層１２が積層し、ＬＥＤダイ１１の周囲を取り巻くように封止樹脂１３ａが配置され、サブマウント基板１３の底面にアノード電極１４とカソード電極１５が形成されていることが分かる。図２（ｃ）に示すように、発光素子１０の平面形状は正方形であり、アノード電極１４とカソード電極１５は長方形となる。
発光素子１０は、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ、ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）と呼ばれ、平面的に、ＬＥＤダイ１１のダイサイズに限りなく近いパッケージサイズを可能とした構造を有している。ＬＥＤダイ１１は、波長帯域が４５０～４６０ｎｍ程度の青色光を発し、下部に反射層（図示せず）を有する。サブマウント基板１３は、ＬＥＤダイ１１を搭載するとともに、アノード電極１４と、カソード電極１５とを有する。封止樹脂１３ａは、ＬＥＤダイ１１側に透光層、最外周に反射層を備え、ＬＥＤダイ１１から側方に向かって放射された光を上方向に誘導する。ＬＥＤダイ１１上に積層する光変換層１２は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を含有している。ＹＡＧ蛍光体は、ＬＥＤダイ１１が放射する青色光を変換して黄色光を放射する。発光素子１０は、ＬＥＤダイ１１が放射する青色光とＹＡＧ蛍光体が放射する黄色光との混色により白色光を放射する。なお、光変換層１２が含有する蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体のような黄色光を放射する蛍光体に限定されず、緑色光及び赤色光を放射する蛍光体であってもよい。
なお、アノード電極１４とカソード電極１５との間に所定の直流電圧が供給されると、ＬＥＤダイ１１に順方向電流が流れ、発光素子１０は、白色光を放射する。
発光素子１０の素子サイズは、０．６ｍｍ×０．６ｍｍであり、ＬＥＤダイ１１の素子サイズは、０．４ｍｍ×０．４ｍｍ程度とする。アノード電極１４及びカソード電極１５の短辺の長さは０．２ｍｍであり、アノード電極１４とカソード電極１５との間の離隔距離は０．１ｍｍである。また、アノード電極１４及びカソード電極１５とサブマウント基板１３の外縁との間の距離は０．０５ｍｍである。なお、上記の発光素子１０の素子サイズは、一例であって、一辺が０．６ｍｍよりも長くてもよく、０．６ｍｍよりも短くてもよい。
図３（ａ）は、発光装置１の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＢＢ´線に沿う断面図である。図３（ｂ）において、発光装置１に付加的に配置される放熱部材（いわゆる大型のヒートシンクやファンなど）は、説明を簡明にするために記載されていない。
発光装置１は、複数の発光素子１０と、制御回路２０と、実装基板１００とを有する。複数の発光素子１０は、実装基板１００の第１基板４０の部分にアレイ状に、すなわち、縦方向及び横方向に所定の個数ずつ配置されている。なお、発光装置１では、発光素子１０は、縦方向の１列当たり素子間の間隔ｔ１で１３個、横方向に素子間の間隔ｓで４列配置されている。なお、発光素子１０の配列方法は、図３（ａ）に限定されるわけではなく、他の方法であっても良い。
制御回路２０は、シリコン基板に形成される半導体回路であり、複数の発光素子１０のそれぞれと第１配線９１～第４配線９４及びスルーホール９５を介して電気的に接続され、ＣＰＵ等の上位制御回路の指示に基づいて、複数の発光素子１０を個別にオンオフ制御する。制御回路２０は、オンする発光素子１０について所定の電流を供給して発光させ、オフする発光素子１０について電流を供給しないことで発光させない。なお、制御回路２０と上位制御回路との間の接続配線については図示していない。また、本実施形態では、制御回路２０は、電流の供給で発光を制御しているが、オンオフ時間の比でコントロールするＰＷＭ駆動でもよい。発光素子１０をマトリクス制御する方法であれば制御回路は、限定されることはないが、いずれにしろ発光素子１０の個々の配線と制御回路２０を接続する必要がある。
実装基板１００は、第１基板４０及び第２基板８０から構成されるインレイ基板９０と、インレイ基板９０に付加された熱伝導層接着シート９６（絶縁性熱伝導層）及び熱伝導層９７とを含んで構成される。第１基板４０は、窒化アルミ（ＡｌＮ）又はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックで構成された矩形の平板材からなる基材３０に第１配線９１、第２配線９２及びスルーホール９５が設けられたものであり、第２基板８０内の開口部にはめ込まれている。第１配線９１は、第１基板４０の表面に配置され、発光素子１０を実装する金属パターン部を含む。第２配線９２は、第１基板４０の裏面に配置され、スルーホール９５を経由して第１配線９１と電気的に接続される。第１基板４０において、第１配線９１が配置される第１基板４０の表面が、最上位の配線層であり、第２配線９２が配置される第１基板４０の裏面が、第１配線９１が配置された配線層と異なる配線層である。スルーホール９５は、第１基板４０の内部を厚さ方向に貫通するように設けられ、内部に銅等の導電体材料が充填されている。第３配線９３は、第２基板８０の表面に配置される。第４配線９４は、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線され、第１配線９１と第３配線９３とを電気的に接続する。
第１配線９１～第４配線９４及びスルーホール９５は、発光素子１０と制御回路２０とを電気的に接続している。発光素子１０が接続された一の第１配線９１は、複数の発光素子１０が実装されるアレイ領域１０１内に配置される一のスルーホール９５を介して第２配線９２と電気的に接続され、且つ、当該第２配線９２は、アレイ領域１０１外に配置される他のスルーホール９５を介して他の第１配線９１と電気的に接続される。
熱伝導層接着シート９６は、樹脂系接着剤に窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素及び酸化マグネシウムなどの熱伝導率の高い絶縁部材をフィラーとして含有する半硬化した絶縁性シート材である。この熱伝導層接着シート９６は、第１基板４０及び第２基板８０と熱伝導層９７とを接着しながら、熱プレスで硬化する。さらに、熱伝導層接着シート９６は、発光素子１０から第１基板４０を介して伝導された熱を熱伝導層９７に伝導すると共に、第１基板４０の裏面に配置された第２配線９２と熱伝導層９７とを絶縁する機能を有する。
熱伝導層９７は、第１基板４０と同一の材料で形成される矩形の平板材であり、熱伝導層接着シート９６を介して第１基板４０及び第２基板８０の裏面の全体を覆うように配置される。実装基板１００は、熱伝導層９７により補強され、取り扱いが容易になる。熱伝導層９７の下面は、図示していないヒートシンクに低い熱抵抗で接続される。
図４は、第２基板８０の分解斜視図である。
第２基板８０は、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０を有する。第１樹脂基板５０は、ガラスクロスをエポキシ樹脂等で硬化し形成された板材の両面に銅等の金属材料で形成された導電層が配置された基板である。第１樹脂基板５０の両面に配置された銅の厚みは、実装基板１００を製造するときの研磨工程で除去されないように、例えば、１０μｍから３０μｍ程度であるとよい。
基板接着シート６０は、プリプレグとも称されるガラス繊維に接着剤を含浸させて半硬化したシートであり、第１樹脂基板５０及び第２樹脂基板７０に挟持され、熱プレスにより硬化し、第１樹脂基板５０及び第２樹脂基板７０を接着する。
第２樹脂基板７０は、第１樹脂基板５０と同様のガラスクロスをエポキシ樹脂等で硬化し形成された板材である。第１樹脂基板５０と異なるのは銅箔が形成されていない点である。
合成樹脂で形成される第１樹脂基板５０及び第２樹脂基板７０、並びに基板接着シート６０のそれぞれの熱伝導率は、何れもセラミックで形成される第１基板４０の熱伝導率よりも小さい。すなわち、第１基板４０の熱伝導率は、第２基板８０の熱伝導率よりも大きい。例えば、第１基板４０に含まれるセラミックの伝導率は、１６０W/ｍKであり、第２基板８０に含まれるエポキシ樹脂の伝導率は、０．５W/ｍKである。なお、第１基板４０及び第２基板８０に含まれる他の部材は薄いので、第１基板４０及び第２基板８０の熱伝導率は、それぞれに含まれるセラミック及びエポキシ樹脂の熱伝導率程度になる。
図５は、図３（ａ）において矢印Ｃで示された左上部分の領域について描いた発光素子１上面の部分拡大図である。
発光素子１０－１は、アノード電極が第１配線９１－１に接続され、カソード電極が第１配線９１－２に接続される。発光素子１０－１のアノード電極に接続される第１配線９１－１は、スルーホール９５－１、第１基板の裏面に配置される第２配線９２－１、スルーホール９５－５、第１配線９１－９、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－１及び第３配線９３－１を介して制御回路２０に接続される。発光素子１０－１のカソード電極に接続される第１配線９１－２は、スルーホール９５－２、第１基板の裏面に配置される第２配線９２－２、スルーホール９５－６、第１配線９１－１０、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－３及び第３配線９３－３を介して制御回路２０に接続される。
発光素子１０－２は、アノード電極が第１配線９１－３に接続され、カソード電極が第１配線９１－４に接続される。発光素子１０－２のアノード電極に接続される第１配線９１－３は、スルーホール９５－３、第１基板４０の裏面に配置される第２配線９２－３、スルーホール９５－７、第１配線９１－１１、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－５及び第３配線９３－５を介して制御回路２０に接続される。発光素子１０－２のカソード電極に接続される第１配線９１－４は、スルーホール９５－４、第１基板４０の裏面に配置される第２配線９２－４、スルーホール９５－８、第１配線９１－１２、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－７及び第３配線９３－７を介して制御回路２０に接続される。
発光素子１０－３では、アノード電極が、第１配線９１－５、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－２及び第３配線９３－２を介して制御回路２０に接続され、カソード電極が、第１配線９１－６、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－４及び第３配線９３－４を介して制御回路２０に接続される。発光素子１０－４では、アノード電極が、第１配線９１－７、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－６及び第３配線９３－６を介して制御回路２０に接続され、カソード電極が、第１配線９１－８、第１基板４０の表面と第２基板８０の表面に跨って配線される第４配線９４－８及び第３配線９３－８を介して制御回路２０に接続される。
なお、発光素子１０－１のアノード電極及びカソード電極が、はんだにより電気的に接続される第１配線９１－１及び９１－２は、ランド、若しくは実装パッドまたは電極パッドと称されることもある。他の配線に関しても同様である。また、図５において、ランドを除く第１配線９１の幅を線幅ａとし、第１配線９１同士の間隔を線間隔ｂとした。
図６は、図５に示した配線方法と比較するための比較例に含まれる配線を示す図である。
以下、図５と図６により、比較例に比べ発光装置１に含まれる発光素子１０の配置ピッチを小さくできることを説明する。すなわち、発光素子１０に含まれる第１基板４０では、スルーホール９５－１～９５－８が配置されることで、比較例のようにスルーホール９５－１～９５－８が配置されないときより、発光素子１０の配置ピッチが、配線の１ピッチに相当する距離（ａ＋ｂ）だけ縮小される。
図５に示す様に、発光装置１では、スルーホール９５を介して第１基板４０の表面及び裏面に設けた第１配線９１及び第２配線を利用できるようにしている。これに対して、図６に示す様に、比較例では、スルーホールを利用せずに、第１基板４０の表面にのみ配線を設けた場合を示している。なお、図６に示す比較例でも、発光素子１０は、第１配線９１－２１～２８を介して不図示の制御回路２０に接続され、第１配線９１の幅は、線幅ａ、第１配線９１同士の間隔は、線間隔ｂである。つまり、発光装置１及び比較例の第１基板では、最小配線幅がａ、最小配線間隔がｂである。
さらに、発光装置１と比較例における発光素子１０の配置の違いについて説明する。図５に示す様に、発光装置１の場合、図の下側から上側に向かって２段に発光素子１０を配置する際、発光素子１０の間隔（素子間の距離）ｔ１を（ａ＋２ｂ）に設定することが可能となる。一方、図６に示す様に、比較例の場合、図の下側から上側に向かって２段に発光素子１０を配置する際、同じ平面上に全ての配線を配置しなければならないので、発光素子１０の間隔ｔ２は、（２ａ＋３ｂ）に設定せざるを得ない。即ち、発光装置１は、図の下側から上側に向かって２段に発光素子を配置する際に、スルーホールを利用することによって、比較例に比べ、発光素子１０の間隔（又はピッチ）を（ａ＋ｂ）だけ縮小することがでる。
ＬＥＤダイ１１の出射光は、所定の電流範囲において、ＬＥＤダイ１１に流れる電流に比例することが知られている。発光装置１では、発光強度を大きめに設定しているので、各発光素子１０に対して約１００ｍＡ程度の電流を流す。その為に必要な第１配線９１の厚さは、１７μｍ以上が好ましく、線幅ａは、１００μｍ以上であることが好ましい。また、このように第１配線９１が厚い場合、フォトリソグラフィにより配線を形成する製造工程において、配線同士がショートしないようにするには、配線間隔ｂは、１００μｍ以上であることが好ましい。そこで、発光装置１では、全ての第１配線９１の厚さを３５μｍに、第１配線９１の線幅ａを１００μｍに、第１配線９１間の線間隔ｂを１００μｍに設定した。
したがって、発光装置１では、発光素子１０の配置間隔ｔ１を３００μｍに設定することができた。仮に、スルーホール９５を利用しない比較例の場合には、発光素子１０の配置間隔ｔ２は、５００μｍとなるので、発光装置１は、比較例に対し発光素子１の間隔を２００μｍだけ縮小することができたこととなる。前述したように、発光装置１では、発光素子１０の配置間隔を狭めれば狭めるほど、投影面での光の照射を良好に保つことが可能となるので、発光素子１０の配置間隔を縮小することの利点は大きい。
発光装置１では、発光素子１０の図の上下方向の間隔ｓを２５０μｍに設定している。これは、発光素子１０を実装する不図示の実装装置で実現可能な配置間隔の下限値である。しかしながら、利用可能な実装装置に基づいて、素子間の間隔ｓを他の値としても良い。
図７～９は、発光装置１の製造方法を示すために描いた発光装置１の断面図である。図７（ａ）～（ｃ）は、第２基板８０に嵌め込む前の第１基板４０（基材３１）を準備する工程を示す。図７（ａ）は、第１工程を示し、図７（ｂ）は、第１工程の次の第２工程を示し、図７（ｃ）は、第２工程の次の第３工程を示す。図７（ｄ）、（ｅ）は、第１基板４０を嵌め込む前の第２基板８０を準備する工程を示す。図７（ｄ）は、第４工程を示し、図７（ｅ）は、第４工程の次の第５工程を示す。図８（ａ）～（ｅ）及び図９（ａ）～（ｄ）は、第２基板８０に第１基板４０が嵌め込まれた実装基板１００に係る工程を示す。図８（ａ）は、第６工程を示し、図８（ｂ）は、第６工程の次の第７工程を示し、図８（ｃ）は、第７工程の次の第８工程を示し、図８（ｄ）は、第８工程の次の第９工程を示し、図８（ｅ）は、第９工程の次の第１０工程を示す。図９（ａ）は、第１０工程の次の第１１工程を示し、図９（ｂ）は、第１１工程の次の第１２工程を示し、図９（ｃ）は、第１２工程の次の第１３工程を示し、図９（ｄ）は、第１３工程の次の第１４工程を示す。
まず、図７（ａ）に示す様に、第１工程において、高熱伝導のセラミック材料により形成される基材３０が準備される。次いで、図７（ｂ）に示す様に、第２工程において、基材３０にレーザーによるスルーホール加工が施されて複数のスルーホール３１が形成される。次いで、図７（ｃ）に示す様に、第３工程において、基材３０の表面及び裏面には、銅配線層４１が形成される。銅配線層４１は、０．１μｍ～０．５μｍの厚さとなるようにスパッタや蒸着により銅シード層を形成し、そのあとに電解メッキ法で銅の厚膜５０ｕｍが形成されている。このとき、スルーホール３１は、銅が充填され、導電性を備える。
第１基板４０（基材３０）を製造する工程とは別に、図７（ｄ）に示す様に、第４工程において、穴あけ加工前の第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０に基材３０を挿入するための貫通穴（第２基板では開口部８１となる）を形成する。貫通穴は、基材３０のサイズよりも５０ｕｍほど大きく設定すると基材３０を挿入しやすくなる。貫通穴は、金型プレスやルーター加工などで形成し、それぞれのシートを重ねて一度で加工しても良いし、それぞれのシートを個別に加工しても良い。本実施例では、貫通穴のサイズが揃うように３枚を重ねて金型プレスした。つまり第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０のそれぞれは、平面視したときに同一形状となる枠状部材となる。また、第１樹脂基板５０は、銅配線層５１が表面及び裏面に配置されると共に、表面及び裏面に配置された銅配線層５１を電気的に接続するスルーホール９５が内部を貫通するように配置されており、少なくとも裏面側はパターニングしておく。この工程は、一般的な両面配線のプリント基板製造方法に含まれるものであり、第４工程よりも前に実施しておく。
次いで、図７（ｅ）に示す様に、第５工程において、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０は、重畳して配置される。第５工程では、熱プレスされないため、基板接着シート６０は、硬化せず半硬化状態である。第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０の中央部には、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０の内部を厚さ方向に貫通する開口部８１が形成されている。開口部８１は、基材３０（完成すると第１基板となる）がはめ込まれる貫通孔である。
図８（ａ）に示す様に、第６工程において、基材３０（以下、完成前も含めて「第１基板」という）は、熱プレス前の第２基板８０に設けられた開口部８１にはめ込まれる。第１基板４０が開口部８１にはめ込まれるとき、開口部８１は第１基板４０よりも５０μｍほど大きく開口しているので、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０の内壁と基材３０の外壁は、離隔するように配置される。
次いで、図８（ｂ）に示す様に、第７工程において、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０は、表面及び裏面から熱プレスされる。熱プレスされることにより、基板接着シート６０が硬化すると共に、基板接着シート６０に含有される接着剤の一部が第１基板４０の外壁と、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０（以下、完成前も含めて「第２基板」という）の内壁との間に充填されて接着帯８２が形成される。接着帯８２は、開口部８１の表面及び裏面から排出されて突起部を形成する。
次いで、図８（ｃ）に示す様に、第８工程では、第７工程において第１基板４０及び第２基板８０の表面及び裏面に形成されていた接着帯８２の突起部が除去される。第１基板４０及び第２基板８０の表面及び裏面に形成された突起部は、例えば研磨加工により接着帯８２の表面及び裏面が銅配線層４１の表面及び裏面と同一面を形成するように研磨される。
次いで、図８（ｄ）に示す様に、第９工程において、無電解メッキ法により銅メッキ層９９が配置される。第９工程が実行されることにより、銅メッキ層９９が銅配線層４１の上層に配置される。また、銅メッキ層９９は、第１樹脂基板５０の表面及び第２樹脂基板７０裏面にも配置される。さらに、第８工程の研磨加工により平坦化された接着帯８２にも銅メッキ層９９が形成される。これにより、第１基板４０に配置された銅配線層４１と第２基板８０の表面に形成された銅配線層５１が電気的に接続されることになる。銅メッキ層９９は、例えば５０μｍの厚さで形成される。銅メッキ層９９の膜厚は、発光素子１０に供給する電流、及び第１配線９１の配線ピッチに応じて任意に決定される。
次いで、図８（ｅ）に示す様に、第１０工程において、配線パターンを形成する。一般的な銅配線のパターニングと同様の工程が使用可能である。最初に基板両面にレジストを塗布し、図５に示した配線パターンを描画したマスクを用いてレジストを露光硬化し、不要なレジストを除去する。その後、銅をエッチング処理することで、レジストで保護された配線部分以外の銅配線層４１、５１（図７（ｄ）参照）と銅メッキ層９９が除去されて、第１配線９１～第４配線９４の配線パターンが形成される。第１０工程において、第９工程において配置された銅メッキ層９９及び銅配線層４１、５１からなる銅層のうち除去部９８が除去されて、第１配線９１～第４配線９４が形成される。これで第１基板４０及び第２基板８０から構成される合成基板９０が形成される。
第１基板４０の上面に配置される第１配線９１は、銅メッキ層９９と銅配線層４１をパターニングしたものなので、パターニングした銅配線層４１上に銅メッキ層９９が存在する。第２配線９２は、銅メッキ層９９及び銅配線層４１で構成される。第２基板８０の上面に配置される第３配線９３は、銅メッキ層９９と銅配線層５１をパターニングしたものなので、パターニングした銅配線層５１上に銅メッキ層９９が存在する。第４配線９４は、パターニングされた銅メッキ層９９からなり、第１配線９１と第３配線９３を接続する部分を指している。この部分の銅メッキ層９９が第１基板４０と第２基板８０の境界部を跨ぐように配置されることで、第１基板４０と第２基板８０の間の電気的な接続が実現されている。
次いで、図９（ａ）に示す様に、第１１工程において、熱伝導層接着シート９６及び熱伝導層９７を準備する。図９（ｂ）に示す様に、第１２工程において、合成基板９０の裏面に、熱プレスにより熱伝導層接着シート９６を介して熱伝導層９７が接着される。以上、第１工程から第１２工程までの処理によりインレイ基板である実装基板１００の製造が終了する。
次いで、図９（ｃ）に示す様に、第１３工程において、複数の発光素子１０が第１基板４０の表面に実装されると共に、制御回路２０が第２基板８０の表面に実装される。複数の発光素子１０は、例えば、半田接続により第２基板８０の表面にフリップチップ実装される。また、複数の発光素子１０は、ＣｕＳｎ接続及びＡｕＳｎ接続等の他の金属接続によって接続されてもよい。そして、図９（ｄ）に示す様に、第１４工程において、放熱部材１１０が実装基板１００の裏面に装着される。
放熱部材１１０は、ヒートシンクとも称され、アルミニウム等の金属材料で形成され、発光素子１０から第１基板４０、熱伝導層接着シート９６、及び熱伝導層９７を介して伝導された熱を散逸させる。放熱部材１１０は、発光装置１に配置されなくてもよい。放熱部材１１０が発光装置１に配置されないとき、第１４工程は省略される。
（第１実施形態に係る発光装置の作用効果）
発光装置１は、第１基板４０に複数の発光素子１０のそれぞれに電気的に接続されるスルーホールを配置することで、熱伝導率が高い第１基板４０に複数の発光素子１０を高密度に実装することができる。発光装置１は、発光素子１０を高密度に実装することができるので、発光装置１を搭載したヘッドライトの投影面１０３は、光が投影されない暗部が小さくなり、投影面での光の照射を良好に保つことが可能となる。さらに熱伝導率の高い第１基板４０により高密度実装した発光素子１０で発生する熱を効率よく熱伝導層９７に伝導することができる。
また、発光装置１では、第４配線９４は、銅メッキ層９９によって第１基板４０の表面及び第２基板８０の表面に跨って配置されるので、ワイヤボンディング等で第１配線９１と第３配線９３とを接続する場合よりも簡便に第１配線９１と第３配線９３とを接続できる。銅メッキ層９９により構成される第４配線９４が配置されない場合、第１基板４０上に配置される第１配線９１と第２基板８０上に配置される第３配線９３とは接着帯８２によって分離される。予め接着帯８２を跨ぐように銅メッキ層９９が配置されているため、銅配線層４１、５１及び銅メッキ層９９をパターニングすることにより、第１配線９１、第３配線９３及び第４配線９４が同時に形成される。銅メッキ層９９により形成される第４配線９４は、第１基板４０に配置される第１配線９１と第２基板８０に配置される第３配線９３とを電気的に接続する。
また、発光装置１は、第１基板４０及び第２基板８０の裏面の全体を覆うように熱伝導層９７を配置することで、第１基板４０及び第２基板８０を安定して支持することができる。
また、発光装置１は、熱伝導層９７に接するように放熱部材１１０を配置することができるので、放熱特性を更に向上させることができる。
また、発光装置１は、第１基板４０と熱伝導層９７とが同一の材料で形成されるので、第１基板４０の線膨張率と熱伝導層９７の線膨張率とが同一となり、熱伝導層９７が第１基板４０から剥離して放熱特性が劣化するおそれを低くすることができる。
（第１実施形態に係る発光装置の変形例）
発光装置１では、発光素子１０にスルーホール９５を介して接続される第１基板４０の表面の第１配線９１のうちの一本は、当該発光素子１０が属する複数の発光素子により形成される列（以下「発光素子列」という）と隣接する発光素子列との間に配置される。すなわち、発光素子１０と接続する一の第１配線９１と、第３配線９３と接続する他の第１配線９１が近接していた。しかしながら、第１実施形態に係る発光装置では、発光素子１０にスルーホールを介して接続される第１基板の表面の第１配線９１は、当該発光素子１０から離隔して配置されてもよい。すなわち、第４配線と接続する当該第１配線は、第１基板の裏面に配された第２配線を長くして、もともとの発光素子から大きく離れた場所に配置されるようにしても良い。
また、発光装置１では、基板接着シート６０は、ガラス繊維に接着剤を含浸させて半硬化したシートを熱プレスして形成されるが、第１実施形態に係る発光装置では、第１樹脂基板５０と第２樹脂基板７０とは接着剤で接着されてもよい。
また、発光装置１では、銅メッキ層９９が５０μｍの厚さで形成されるが、第１実施形態に係る発光装置では、銅メッキ層の厚さは、２０μｍ以下としてもよい。配線ピッチは配線の高さが低くなるほど狭くできるので、銅メッキ層の厚さを２０μｍ以下とすることで、第１配線９１の配線ピッチを狭くすることができる。また、第１実施形態に係る発光装置では、発光素子１０が配置される領域の銅メッキ層をエッチングして他の領域よりも銅メッキ層の厚さを薄くして、発光素子１０が配置される領域の配線ピッチを他の領域の配線ピッチよりも狭くしてもよい。
また、発光装置１では、第１基板４０に形成されるスルーホールは、レーザーによるスルーホール加工により形成される。しかしながら、第１実施形態に係る発光装置では、スルーホールは、焼成前のセラミックであるグリーンシートの状態で金型又はレーザーで孔を形成して焼成してもよい。
また、発光装置１では、第２基板８０は、第１樹脂基板５０、基板接着シート６０及び第２樹脂基板７０の３つの部材で形成されるが、第１実施形態に係る発光装置では、第２基板は単一の部材で形成されてもよい。
また、発光装置１では、基板接着シート６０は、ガラス繊維に接着剤を含浸させて半硬化したシートを熱プレスして形成されるが、第１実施形態に係る発光装置では、基板接着シート６０は、ガラス繊維を有さない半硬化接着シートを熱プレスして形成されてもよい。
また、発光装置１では、第２樹脂基板７０は、配線は配置されないが、第１実施形態に係る発光装置では、第２樹脂基板は、裏面に配線が配置されてもよく、表面及び裏面の双方に配線が配置されてもよい。第２樹脂基板の表面及び裏面の双方に配線が配置されるとき、第２樹脂基板の表面と裏面との間は、スルーホールにより接続される。その場合、さらに複雑な回路網を形成できることになる。
（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態として示す発光装置２の平面図である。なお、図１０では、発光装置２に含まれるインレイ基板２１１上に配置される主要な部品と配線について概要を示している。
図１０に示すように、インレイ基板２１１は、放熱基板であるシリコン基板２１２（第１基板）と樹脂基板２１３（第２基板）とを有し、シリコン基板２１２の外周を樹脂基板２１３が囲んでいる。シリコン基板２１２上に実装されたＬＥＤ２１４は、５行２０列でマトリクス配列している。樹脂基板２１３の周辺部にはドライバＩＣ２１５が実装されている。制御回路の一部分であるドライバＩＣ２１５の端子からシリコン基板２１２の上面まで敷設された配線２３０は、第１配線２３１、第３配線２３３及び第４配線２３４を含む。第１配線２３１は、シリコン基板２１２の上面に形成された配線であり、第３配線２３３は、樹脂基板２１３の上面に形成された配線であり、第４配線２３４は、シリコン基板２１２と樹脂基板２１３との境界部２３８（図１２参照）で第１配線２３１と第３配線２３３とを接続する配線である。
図１１は、発光装置２に含まれるインレイ基板２１１の分解斜視図である。前述のように、インレイ基板２１１は、シリコン基板２１２と樹脂基板２１３とを有し、シリコン基板２１２は、樹脂基板２１３の開口部２２４に嵌め込まれる。樹脂基板２１３は、第１基材２２１、プリプレグ２２２、第２基材２２３を有し、第２基材２２３上にプリプレグ２２２と第１基材２２１が積層している。また、第１基材２２１、第２基材２２３及びプリプレグ２２２には、共通の開口部２２４が設けられている。
図１２は、図１０のＡＡ´線に沿った発光装置２の断面図である。図１２に示すように、発光装置２は、インレイ基板２１１上に複数のＬＥＤ２１４を搭載したものである。インレイ基板２１１に含まれるシリコン基板２１２は、放熱基板であり、上面に第１配線２３１が形成され、ＬＥＤ２１４が第１配線２３１上に実装される。ＬＥＤ２１４が第１配線２３１上に実装されることにより、ＬＥＤ２１４の電極２１４ｅ（図１３参照）は、第１配線２３１に接続する。インレイ基板２１１に含まれる樹脂基板２１３は、シリコン基板２１２を取り囲むように配置され、第１基材２２１、プリプレグ２２２、及び第２基材２２３を含む。第１基材２２１は、いわゆる両面プリント基板であり、上面に配置される第３配線２３３、下面に配置される第５配線２３５、及び第３配線２３３と第５配線２３５とを接続するスルーホール２３６を備える。ドライバＩＣ２１５は、樹脂基板２１３上に実装され、ドライバＩＣ２１５の端子が第３配線２３３と接続する。プリプレグ２２２は、第１基材２２１と第２基材２２３の間、及びシリコン基板２１２と樹脂基板２１３の境界部２３８との間の空間に配置される。インレイ基板２１１の下面には、全体に亘って銅のベタパターン２３７が設けられている。
図１３は、図１２に示す楕円Ｂで囲んだ領域に対する発光装置２の要部断面図である。図１３では、マトリクス配列の外側（図の左側）に配置されたＬＥＤ２１４について、マトリクス配列の内側（図の右側）の電極２１４ｅが、ドライバＩＣ２１５（図１０参照）の１つの端子からシリコン基板２１２の上面まで敷設された配線２３０と接続する様子が示されている。
図１３に示すように、シリコン基板２１２には、シリコン基材２４１、下層の絶縁層２４２、上層の絶縁層２４３、第１配線２３１及び第２配線２３２が含まれ、シリコン基材２４１上に絶縁層２４２、第２配線２３２、絶縁層２４３、第１配線２３１が積層している。絶縁層２４３には、第１配線２３１と第２配線２３２とを接続するために、絶縁層２４３の内部を厚さ方向に貫通するように形成されるスルーホール２４７ａ、２４７ｂが形成される。
第１配線２３１～第４配線２３４及びスルーホール２４７は、発光素子２１４とドライバＩＣ２１５とを電気的に接続している。発光素子２１４が接続された第１配線２３１の一部は、複数の発光素子２１４が実装されるアレイ領域２０１内に配置される複数のスルーホール２４７の一つ（スルーホール２４７ａ）を介して第２配線２３２と電気的に接続され、且つ、当該第２配線２３２は、アレイ領域２０１外に配置される複数のスルーホール２４７の他の一つ（スルーホール２４７ｂ）を介して他の第１配線２３１と電気的に接続される。
シリコン基材２４１は、いわゆる半導体工業で広く使われているシリコンウェハから切り出されたものであり、厚さは、０．７２５ｍｍである。絶縁層２４２は、ＳｉＯ2膜により形成される。第２配線２３２は、Ｔｉの下地層２３２ａと銅層２３２ｂとを有する。絶縁層２４３（「層間絶縁膜」ともいう）は、ポリイミド等の樹脂等により形成される樹脂膜である。
第１配線２３１は、もともとシリコン基板１２上に形成されていた銅層２４４と、第１配線２３１と第３配線２３３を接続するために、シリコン基板２１２を樹脂基板２１３に嵌め込んだ後に形成した銅層２４５との積層体である。銅層２４４は、共通電極としてスパッタにより形成された銅層２４４ａと電解メッキで形成された厚膜（１５μｍ程度）の銅層２４４ｂとを有する。銅層２４５の厚さは１５μｍ程度である。シリコン基材２４１において、第１配線２４１が配置される絶縁層２４３の表面は、最上位の配線層であり、第２配線２４２が配置されるシリコン基材２４１の表面は、第１配線２４１が配置された配線層と異なる配線層である。
樹脂基板２１３は、前述の通り、第１基材２２１、プリプレグ２２２、第２基材２２３、及び上面に配置された第３配線２３３を備え、第２基材２２３上にプリプレグ２２２及び第１基材２２１が積層している。第３配線２３３の素材は、もともと樹脂基板２１３上に形成されていた銅層２４６と、第１配線２３１の素材となる銅層２４４ａとを接続するため、シリコン基板２１２を樹脂基板２１３に嵌め込んだ後に形成した銅層２４５との積層体である。第１基材２２１及び第２基材２２３は、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませ熱硬させた樹脂板をベースとする。プリプレグ２２２は、半硬化した樹脂であり、シリコン基板２１２を樹脂基板２１３に嵌め込むときの樹脂基板２１３の圧縮加熱処理により硬化する。
ＬＥＤ２１４は、セラミックにより形成されるサブマウント基板２１４ａ、サブマウント基板２１４ａ上に実装されたＬＥＤダイ２１４ｂ、ＬＥＤダイ２１４ｂを覆う蛍光樹脂２１４ｃ、ＬＥＤダイ２１４ｂを取り囲む反射樹脂２１４ｄ、サブマウント基板２１４ａの下面に形成された突起状の電極２１４ｅを備えている。ＬＥＤ２１４は、いわゆるＣＳＰ（チップサイズパッケージ）であり、その平面形状は、ほぼＬＥＤダイ２１４ｂの平面外形に等しい。すなわち、ＬＥＤダイ２１４ｂの平面サイズは約０．４ｍｍ×０．４ｍｍであり、反射及び遮光機能を有しＬＥＤダイ２１４ｂの側面を取り囲むようにして覆う反射樹脂２１４ｄの厚さが０．１ｍｍ程度なので、ＬＥＤ２１４の平面サイズは、約０．６ｍｍ×０．６ｍｍ程度になる。
ＬＥＤ２１４の下部に形成された図中右側の電極２１４ｅは、第１配線２３１、スルーホール２４７ａ、第２配線２３２、他のスルーホール２４７ｂ、他の第１配線２３１、第４配線２３４及び第３配線２３３を介してドライバＩＣ２１５（図１０、１２参照）の端子に接続する。なお、他の第１配線２３１、第４配線２３４及び第３配線２３３は、配線２３０に含まれる。ＬＥＤ２１４の下部に形成された図中左側の電極２１４ｅは、図示していない他の配線２３０に直接的に接続する。
次に、図１３に基づき発光装置２の製造方法を説明する。まず、第２配線２３２及びスルーホール２４７ａ、２４７ｂ等が形成され、上面全体を銅層２４４が覆ったシリコン基板２１２と、第５配線２３５及びスルーホール２３６が形成され、上面全体を銅層２４６が覆った樹脂基板２１３が準備される。次に、シリコン基板２１２が樹脂基板２１３に嵌め込まれる。シリコン基板２１２が樹脂基板２１３に嵌め込まれるときに、樹脂基板２１３が圧縮加熱され、プリプレグ２２２がシリコン基板２１２と樹脂基板２１３の境界部２３８に染み出し、プリプレグ２２２により境界部２３８が充填される。プリプレグ２２２は、加熱により硬化し、シリコン基板２１２を樹脂基板２１３に固定する。次に、プリプレグ２２２とともに銅層２４４、２４６の上面が研磨され、プリプレグ２２２及び銅層２４４、２４６の上面が一致する。次に、プリプレグ２２２及び銅層２４４、２４６の上面全体に銅層２４５が形成される。次に、銅層２４４～２４６が、フォトリソグラフィ法によりパターニングされ、第１配線２３１、第３配線２３３、第４配線２３４が形成される。最後に、第１配線２３１、第３配線２３３、第４配線２３４が金メッキされ、半田によりＬＥＤ２１４、ドライバＩＣ２１５等が実装される。
以上のように、発光装置２では、インレイ基板２１１に含まれる放熱基板としてシリコン基板２１２が採用され、シリコン基板２１２の上面に多数のＬＥＤ２１４が実装される。シリコン基板２１２は、熱伝導率が大きく、微細加工及び多層配線が利用できる。このため、シリコン基板２１２を樹脂基板２１３の開口部２２４に嵌め込んだインレイ基板２１１は、シリコン基板２１２の上面に高い密度で多数のＬＥＤ２１４を実装しても、シリコン基板２１２の多層配線を利用し、それぞれのＬＥＤ２１４の電極２１４ｅに接続する配線の端部をシリコン基板２１２の周辺に配置できる。この結果、発光装置２は、良好な放熱性を維持しながら、樹脂基板２１３上に配置又は形成された素子や電極と、シリコン基板２１２に実装されたＬＥＤ２１４とを確実に接続できる。
なお、発光装置２では、インレイ基板２１１の裏面全体に亘って銅により形成されるベタパターン２３７を設けていた。ベタパターン２３７は必須の構成物ではないが、発光装置２は、このベタパターン２３７により、プリプレグ２２２の保護、インレイ基板２１１の下面の平坦性改善、及び外部のヒートシンクに対し放熱性の改善を図ることができる。発光装置２では、第１配線２３１と第３配線２３３を第４配線２３４で接続していた。第１配線２３１と第３配線２３３とをワイヤなど他の接続手段で接続しても良いが、第４配線２３４による接続は、信頼性が向上し、さらに製造工程の簡略化によるコストダウンにつながる。ＬＥＤ２１４の実装ピッチを０．７ｍｍとし、ＬＥＤ２１４を５行×２０列で配列させると、シリコン基板２１２の周辺部における配線２３０のピッチは０．１４ｍｍ程度になる。なお、個別のＬＥＤ２１４の消灯制御は、ドライバＩＣ２１５が、当該ＬＥＤ２１４のカソード（一方の電極２１４ｅ）とアノード（他方の電極２１４ｅ）をショートすることにより行うので、各ＬＥＤ２１４当たり２本の配線２３０が必要となる。すなわち、ＬＥＤ２１４が１００個存在するので、配線２３０は全体で２００本となる。このように配線２３０が狭ピッチで多数となるため、フォトリソグラフィにより配線２３０等を形成する際、レーザーによる直接描画でインレイ基板２１１毎にアライメントして形成すると良い。
（第３実施形態）
第２実施形態に係る発光装置２に含まれるインレイ基板２１１は、厚さが約０．７ｍｍであった。このため、インレイ基板２１１は、曲がりやすく、とくに、シリコン基板２１２が割れやすくなっていた。そこで、図１４により、第３実施形態として、シリコン基板２１２を割れにくくした発光装置３を示す。なお、発光装置３は、平面図、分解斜視図、シリコン基板２１２の断面図が発光装置２のものと同じになるので、発光装置３の平面図、分解斜視図、シリコン基板２１２の断面図に係る詳細な説明は省略し、図１４の説明に際し図１０～１３を適宜参照する。ここで、図１０で示すインレイ基板２１１、シリコン基板２１２及び樹脂基板２１３は、発光装置３の説明において、それぞれインレイ基板２１１ａ、放熱基板２５１及び樹脂基板２１３ａと読み替える。
図１４は、図１０におけるＡＡ´線に沿って描いた発光装置３の断面図である。図１４の記載が図１２の記載と異なるところは、図１４において、放熱基板２５１が窒化アルミ基板（セラミック基板）２５２とシリコン基板２１２の積層体であること、及びインレイ基板２１１ａが厚くなっていることだけである。すなわち、インレイ基板２１１ａは、放熱基板２５１と樹脂基板２１３ａとを有し、放熱基板２５１は、樹脂基板２１３ａの開口部２２４に嵌め込まれている（図１１参照）。放熱基板２５１は、窒化アルミ基板２５２とシリコン基板２１２とを有し、窒化アルミ基板２５２上にシリコン基板２１２が積層している。窒化アルミ基板２５２とシリコン基板２１２は、高熱伝導性の接着材で接続する。なお、窒化アルミ基板２５２の上面にメッキ及び研磨等で平坦性の高い金層を形成するとともに、シリコン基板２１２の下面を研磨してから蒸着等により平坦性の高い金層を形成し、窒化アルミ基板２５２とシリコン基板２１２とを常温金属接合しても良い。この場合、接着材よりも熱伝導率が高くなり、より放熱性の良いインレイ基板を実現できる。
ドライバＩＣ２１５の端子からシリコン基板２１２の上面まで敷設された配線２３０（図１０参照）には、第１配線２３１、第３配線２３３及び第４配線２３４が含まれる。なお、第１配線２３１は、シリコン基板２１２の上面に形成された配線であり、第３配線２３３は、樹脂基板２１３ａの上面に形成された配線であり、第４配線２３４は、シリコン基板２１２と樹脂基板２１３ａとの境界部２３８ａを跨ぐようにして第１配線２３１と第３配線２３３を接続する配線である。
ＬＥＤ２１４は、シリコン基板２１２の上面に実装される。ＬＥＤ２１４がシリコン基板２１２の上面に実装されることで、ＬＥＤ２１４の下部に形成されたＬＥＤ２１４の電極２１４ｅは、第１配線２３１に接続する。１つの電極２１４ｅは、１つの第１配線２３１、スルーホール２４７ａ、第２配線２３２、他のスルーホール２４７ｂ、他の第１配線２３１、第４配線２３４及び第３配線２３３を介してドライバＩＣ２１５の端子に接続する（図１３参照）。
樹脂基板２１３ａは、第２基材２２３ａ上にプリプレグ２２２ａと第１基材２２１ａが積層した積層基板である。第１基材２２１ａは、いわゆる、両面プリント基板であり、上面に第３配線２３３、下面に第５配線２３５ａを備えている。一部の第３配線２３３は、スルーホール２３６ａにより第５配線２３５ａと接続する。放熱基板２５１と樹脂基板２１３ａの境界部２３８ａの空間は、プリプレグ２２２ａで占められている。インレイ基板２１１ａの下面全体に亘って銅のベタパターン２３７が設けられている。
以上のように、発光装置３は、発光装置２に対し、シリコン基板２１２の裏面を熱伝導率の高い窒化アルミ基板２５２で補強し、これに応じて樹脂基板２１３ａを厚くしている。窒化アルミ基板２５２は、厚さを約０．４ｍｍとしているので、インレイ基板２１１ａは、厚さが約１．１ｍｍとなる。この結果、発光装置３は、良好な放熱性を維持しながら、樹脂基板２１３ａ上に配置又は形成された素子や電極とシリコン基板２１２に実装されたＬＥＤ２１４とを確実に接続できるとともに、発光装置２に比べシリコン基板２１２が割れにくくなる。
なお、発光装置２、３は、シリコン基板２１２上の全ての第１配線２３１に銅層２４５を備えていた。しかしながら、シリコン基板２１２上のＬＥＤ２１４をマトリクス状に実装する領域のみ、銅層２４５を設けないようすると、第１配線２３１のピッチをより精細にできる。一般的に、配線のラインアンドスペースは銅層の厚みの２倍以上必要になるため、ＬＥＤ２１４の実装部分は銅層２４５を除去し、銅層（銅層２４４のみ）の厚みを薄くする（銅層２４４のみとする）効果は大きい。
保護層を配置した領域以外の部分のみに銅層２４５を形成するには、銅層２４５をインレイ基板２１１の全面に形成する直前に、ＬＥＤ２１４をマトリクス状に配置する領域に保護層（ドライフィルム）を形成し、その後、無電解メッキ、又は電界メッキにより銅層２４５を形成する。また、銅層２４５をインレイ基板２１１の全面に形成した後に、ＬＥＤ２１４の実装領域以外に保護層を形成し、エッチングまたは機械研磨をしても良い。
（第４実施形態）
第３実施形態として示した発光装置３に含まれる放熱基板２５１では、シリコン基板２１２と、窒化アルミ基板２５２（セラミック基板）の平面サイズが等しかった。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、シリコン基板と窒化アルミ基板の平面サイズは、異なっても良い。そこで、図１５により、第４実施形態として、シリコン基板２１２の平面サイズより窒化アルミ基板２６２（セラミック基板）の平面サイズが大きい、すなわち、窒化アルミ基板２５２を平面視したときの面積がシリコン基板２１２を平面視したときの面積よりも大きい発光装置４を示す。なお、発光装置４は、平面図、分解斜視図、シリコン基板１２の断面図が発光装置２、３のものとほぼ同じものになるので、発光装置４の平面図、分解斜視図、シリコン基板２１２の断面図に係る詳細な説明は省略し、図１５の説明に際し、図１０、１１、１３を適宜参照する。ここで、図１０で示すインレイ基板２１１、シリコン基板２１２及び樹脂基板２１３は、発光装置４の説明において、それぞれインレイ基板２１１ｂ、放熱基板２６１及び樹脂基板２１３ａと読み替える。
図１５は、図１０におけるＡＡ´線に沿って描いた発光装置４の断面図である。図１５の記載が図１４の記載と異なるところは、図１５において、放熱基板２６１における窒化アルミ基板（セラミック基板）２６２の平面サイズがシリコン基板２１２の平面サイズより大きいことだけである。すなわち、発光装置４では、図１５に示すインレイ基板２１１ｂに含まれる放熱基板２６１が、図１４に示す発光装置３に含まれる樹脂基板２１３ａの開口部２２４に嵌め込まれている。このため、樹脂基板２１３ａと放熱基板２６１の境界部２３８ｂは、発光装置３の境界部２３８（図１４参照）に比べ、下部が狭くなっている。
発光装置４では、窒化アルミ基板２６２の上面において、シリコン基板２１２の底面からはみ出した接着材が、シリコン基板２１２の側面下端部を這い上がる。すなわち、窒化アルミ基板２６２の上面とシリコン基板２１２の側面下端部により形成される角部における接着材のアンカー効果により、シリコン基板２１２と窒化アルミ基板２６２の接着強度が増す。さらに、シリコン基板２１２のアライメントが多少ずれても、シリコン基板２１２が窒化アルミ基板２６２からはみ出さないので、シリコン基板２１２はクラックや割れが発生しづらくなる。
以上のように、発光装置４は、放熱基板２６１において窒化アルミ基板２６２の平面サイズをシリコン基板２１２の平面サイズより大きくしたことにより、樹脂基板２１３ａの開口部２２４に嵌め込まれた放熱基板２６１の上面に高い密度で多数のＬＥＤ２１４を実装する構造であっても、良好な放熱性を維持しながら、樹脂基板２１３ａ上に配置又は形成された素子や電極とシリコン基板２１２に実装されたＬＥＤ２１４とを確実に接続できることに加え、シリコン基板２１２と窒化アルミ基板２６２の間の接着強度を高くできるとともに、シリコン基板２１２のクラックや割れが発生しづらくなる。
（第５実施形態）
第３、４実施形態として示した発光装置３、４に含まれる樹脂基板２１３ａでは、第１基材２２１ａと第２基材２２３ａの開口部（便宜上、第１基材２２１ａ及び第２基材２２３ａの開口部と樹脂基板２１３ａの開口部２２４とを区別する。以下同様。）は、同一形状で軸を共通にしていた。すなわち、第１基材２２１ａと第２基材２２３ａを積層し、樹脂基板２１３ａを構成すると、それぞれの開口部が重なり合い、その側面が一致していた。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、樹脂基板の開口部に段差部があっても良い。そこで、図１６により、第５実施形態として、第１基材２２１ａの開口部より第２基材２２３ｃの開口部が大きくなっているため、樹脂基板２１３ｃの開口部２２４ｃに段差部２７１を有する発光装置５を示す。
なお、放熱基板２６１は、発光装置４の放熱基板２６１と同じものを採用した（図１５参照）。発光装置５は、平面図、分解斜視図、及びシリコン基板２１２の断面図が発光装置２、３、４のものとほぼ同じものになるので、ＬＥＤ発光装置５の平面図、分解斜視図、及びシリコン基板２１２の断面図に係る詳細な説明は省略し、図１６の説明に際し、図１０、１１、１３を適宜参照する。図１０で示すインレイ基板２１１、シリコン基板２１２及び樹脂基板２１３は、発光装置５の説明において、それぞれインレイ基板２１１ｃ、放熱基板２６１及び樹脂基板２１３ｃと読み替える。
図１６は、図１０におけるＡＡ´線に沿って描いた発光装置５の断面図である。図１６の記載が図１５の記載と異なるところは、図１６において、第２基材２２３ｃの開口部が、第１基材２２１ａの開口部（図１５参照）より大きいことだけである。すなわち、樹脂基板２１１ｃは、開口部２２４ｃの周辺部に段差部２７１を備えることになる。開口部２２４ｃの周辺部に、樹脂基板２１３ｃの表面側よりも樹脂基板２１３ｃの裏面側が凹んだ段差部２７１を備えることで、樹脂基板２１３ｃと放熱基板２６１の境界部２３８ｃは、発光装置４の境界部２３８ｂ（図１５参照）が開口部２２４の側壁（側面）が直線的であるのに対し、全体的にクランク状になっている。
発光装置５では、開口部２２４ｃに段差部２７１があるため、発光装置４に含まれる樹脂基板２１３ａの開口部２２４に比べ、開口部２２４ｃの周辺部の面積が大きくなっている。この結果、樹脂基板２１３ｃと放熱基板２６１の接着強度が増大する。また、第１基材２２１ａの下面と窒化アルミ基板２６２の上面とが重なり合うように、開口部２２４ｃ及び窒化アルミ基板２６２の平面サイズを調整すると、第１基材２２１ａの上面に形成された第３配線２３３とシリコン基板１２の上面に形成された第１配線２３１とを接続する第４配線２３４の配線長を極力短くすることができ、第４配線２３４の剥がれや断線が発生しづらくなる。
（第６実施形態）
これまで説明された第１～５実施形態は、ヘッドライトに係るインレイ基板１００、２１１、２１１ａ～２１１ｃおよび発光装置１～５であった。しかしながら、本発明に係るインレイ基板およびそれを用いた発光装置の用途は、ヘッドライトに限定されない。すなわち、本発明に係るインレイ基板およびそれを用いた発光装置は、レンズ及び反射鏡などを小型化するため光源部を小型化する際に、光源部に何らかの機能が付加され、この結果、配線が複雑になるような発光装置に係る用途に有効である。そこで、図１７～１９により、第６実施形態として、照明範囲を切り替えるビームチューニングが可能な発光装置６について説明する。
図１７は、発光装置６に含まれる発光部６１６及びその周辺部を描いた発光装置６の平面図である。発光装置６に含まれるインレイ基板６２は、第１基板６４と第２基板６８を有する。第１基板６４は、平面視円形で放熱性が高く、第３実施形態と同様に窒化アルミニウム基板にシリコン基板を積層したものであり、上面に多層配線が形成されている。第２基板６８は、第１実施形態に示した第２基板８０と同様に基材が樹脂により形成され、円形の開口部を有し、この開口部に第１基板６４がはめ込まれている。
第１基板６４上では、発光素子６１０が６重の円環で配列するように配置されている。最外周部で配列する４０個の発光素子６１０は、配置密度（円環に沿った線密度）を高くするため、円環に沿って辺の方向が変化するようにして配列している。残りの５つの円環に属する発光素子６１０は、辺が１つの方向（水平又は垂直方向）を向いている。最外周から２番眼、３番目、４番目、５番目、及び６番目の円環には、それぞれ、２８個、２４個、１６個，１２個、及び４個の発光素子６１０が含まれる。
インレイ基板６２には、第１基板６４と第２基板６８の境界を跨ぐようにして、電極６１７ａ、６１７ｃ、６１８ａ、６１８ｃ、６１９ａ、６１９ｃが形成されている（それぞれ一部分のみ図示した）。電極６１７ａは、第１基板６４上面に形成された第１配線６１７ａ１と、プリプレグ６６を跨ぐ第４配線６１７ａ４と、第２基板６８上に形成された第３配線６１７ａ３により形成される（電極６１７ｃ、６１８ａ、６１８ｃ、６１９ａ、６１９ｃも同様）。
図１８は、発光装置６で使用する発光素子６１０の説明図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その断面図、（ｃ）は、その底面図である。発光素子６１０は、第１実施形態で示した発光素子１０と同様にＣＳＰ（チップサイズパッケージ）である。図１８（ａ）に示すように、発光素子６１０を上方から眺めると、最外周部に白色反射枠６１３、白色反射枠６１３の内側の領域に封止樹脂６１２、及び封止樹脂６１２を介してＬＥＤダイ６１１が観察される。図１８（ｂ）に示すように、図１８（ａ）のＡ－Ａ´線に沿った断面では、左右の両端で直立する白色反射枠６１３、図の中央部に配置されたＬＥＤダイ６１１、ＬＥＤダイ６１１を覆うようにして白色反射枠６１３の間に充填された封止樹脂６１２、及びＬＥＤダイ６１１の下面に形成された電極６１４、６１５が観察される。
反射枠６１３は、酸化チタン等の白色反射粒子を混練したシリコン樹脂で、厚みが１００μｍであり、高さが１ｍｍ弱である。封止樹脂６１２は、蛍光体を混練したシリコン樹脂であり、ＬＥＤダイ６１１の側面に接する部分の厚さは１００μｍ程度である。ＬＥＤダイ６１１は、平面サイズが０．６ｍｍ×０．６ｍｍであり、下面の電極６１４、６１５は、アノードとカソードである。この結果、発光素子６１０の平面サイズは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍとなる。
図１９は、第１基板６４上に構成した回路の回路図である。図１９において、発光ブロック６１７ｂは、発光部６１６の最外周の円環を構成する４０個の発光素子６１０により構成され、端子６１７ａと端子６１７ｃの間で、発光素子６１０が１０個直列接続した発光素子列が、４本並列接続したものである。同様に、発光ブロック６１８ｂは、発光部６１６の最外周から２番目と３番目の円環を構成する５２個の発光素子６１０により構成され、端子６１８ａと端子６１８ｃの間で、発光素子６１０が１３個直列接続した発光素子列が、４本並列接続したものである。発光ブロック６１９ｂは、発光部６１６の最外周から４番目、５番目及び６番目の円環を構成する３２個の発光素子６１０により構成され、端子６１９ａと端子６１９ｃの間で、発光素子Ａ１０が８個直列接続した発光素子列が、４本並列接続したものである。なお、発光装置６では、全ての発光ブロック６１７ｂ、６１８ｂ、６１９ｂが４０Ｖ以下で駆動できるように直列段数が設定された。
発光装置６は、発光部６１６の直上部にレンズを配置して使用する。また、発光装置６は、発光部６１６に含まれる発光素子６１０（発光ブロック６１７ｂ、６１８ｂ、６１９ｂ）を全て点灯すると、レンズから出射する光線の分布が最も広い放射角となり、広い範囲が照明される。発光部６１６に含まれる発光素子６１０のうち最外周に属する発光素子６１０（発光ブロック６１７ｂ）が消灯し、他の発光素子６１０（発光ブロック６１８ｂ、６１９ｂ）が点灯すると、レンズから出射する光線の分布が絞られ、照明される範囲が狭くなる。発光装置６は、発光部６１６に含まれる発光素子６１０のうち最外周から１～３番目の円環に属する発光素子６１０（発光ブロック６１７ｂ、発光ブロック６１８ｂ）を消灯し、残りの発光素子６１０（発光ブロック６１９ｂ）を点灯すると、レンズから出射する光線の分布が最も小さな放射角となり、最も狭い範囲が照明される。
以上のように、発光装置６は、第１基板６４上に発光素子６１０を密集させることにより小型の光学素子（レンズなど）でビームチューニングが可能になる。このとき、他の実施形態と同様に、第１基板６４の配線が複雑化しても多層配線を利用でき、高い放熱性が維持されるとともに共に、第２基板６８に様々な機能を付加できる。
（第７実施形態）
前述のように、本発明に係る発光装置は、ヘッドライト及びヘッドライト以外の照明装置に搭載される。すなわち、本発明に係る発光装置は、ＣＳＰにより発光部を小型化し、小型のレンズや反射鏡を使用することで、例えば、大型のＬＥＤディスプレイのバックライトにも適用することができる。そこで、図２０により、本発明の第７実施形態として、ＬＥＤディスプレイのバックライトに使用できる線状光源（発光装置７）について説明する。
図２０は、発光装置７に含まれる発光部７１６及びその周辺部を描いた発光装置７の平面図である。発光装置７に含まれるインレイ基板７２は、第１基板７４と第２基板７８とを有する。第１基板７４は、平面視矩形で放熱性が高く、第３実施形態と同様に窒化アルミニウム基板にシリコン基板を積層したものであり、上面に多層配線が形成されている。第２基板７８は、第１実施形態に示した第２基板８０と同様に基材が樹脂により形成され、矩形の開口部を有し、この開口部に第１基板７４がはめ込まれている。
第１基板７４上には、赤色光を発する赤色発光素子７１０ａ、緑色光を発する緑色発光素子７１０ｂ及び青色光を発する青色発光素子７１０ｃが交互に配置されている（デルタ配置）。
インレイ基板７２には、第１基板７４と第２基板７８の境界を跨ぐようにして、電極７１７ａ、７１７ｃ、７１８ａ、７１８ｃ、７１９ａ、７１９ｃが形成されている（それぞれ一部分のみ図示した）。電極７１７ａは、第１基板７４上面に形成された第１配線７１７ａ１と、プリプレグ７６を跨ぐ第４配線７１７ａ４と、第２基板７８上に形成された第３配線７１７ａ３により形成される部分を含む（電極７１７ｃ、７１８ａ、７１８ｃ、７１９ａ、７１９ｃも同様）。
赤色発光素子７１０ａ、緑色発光素子７１０ｂ及び青色発光素子７１０ｃは、ＬＥＤダイ自体がそれぞれ赤色、緑色及び青色で発光しても良い。また、赤色発光素子７１０ａ、緑色発光素子７１０ｂ及び青色発光素子７１０ｃのそれぞれは、図１８（ａ）～（ｃ）を参照して説明される発光素子６１０と同様な構成を有しても良い。このとき、赤色発光素子７１０ａは、例えば、青色の光を発する青色ＬＥＤダイと、Ｅｕ2+（ユーロピウム）固溶のＣａＡｌＳｉＮ3（カルシウム・アルミニウム・シリコン三窒化物）等の青色ＬＥＤダイが発する青色光を赤色光に変換して出射する赤色蛍光体が混練された封止樹脂を有する。緑色発光素子７１０ｂは、例えば、青色の光を発する青色ＬＥＤダイと、β－ＳｉＡＬＯＮ（Si6-zAlzOzN8-z :Eu）等の青色ＬＥＤダイが発する青色光を緑色光に変換して出射する緑色蛍光体が混練された封止樹脂を有する。青色発光素子７１０ｂは、例えば、青色の光を発する青色ＬＥＤダイと、蛍光体が混練されていない封止樹脂を有する。
発光素子７において、赤色発光素子７１０ａは、＋側（アノード側）を電極７１７ａ、－側（カソード側）を電極７１７ｃとして直列接続する。同様に、緑色発光素子７１０ｂ及び青色発光素子７１０ｃは、それぞれ、＋側を電極７１８ａ及び７１９ａ、－側を電極７１８ｃ及び７１９ｃとして直列接続する。しかしながら、発光装置７を平面視した場合、図示していない赤色発光素子７１０ａ同士を接続する配線、図示していない緑色発光素子７１０ｂ同士を接続する配線、及び図示していない青色発光素子７１０ｃ同士を接続する配線は、互いに交差せざるを得なくなる。そこで、これらの配線に対し第１基板７４が備える多層配線を適用し、平面視したとき配線が交差しても、立体的には配線を短絡させないようにする。
以上のように、発光装置７は、第１基板７４上に赤色発光素子７１０ａ、緑色発光素子７１０ｂ及び青色発光素子７１０ｃを密集させることにより種々の色の光を発する線状光源が形成可能になる。このとき、他の実施形態と同様に、第１基板７４の配線が複雑化しても多層配線を利用でき、高い放熱性が維持されるとともに共に、第２基板７８に様々な機能を付加できる。なお、発光装置７は、平板状の導光板の側面に対向配置され、サイドライト型のバックライトの光源となる。
（第８実施形態）
第７実施形態として示した発光装置７は、赤色発光素子７１０ａ、緑色発光素子７１０ｂ及び青色発光素子７１０の発光強度比を調整して様々な発光色が得られる。しかしながら、実用上は、照明装置の色温度が調整できるだけで十分な場合がある。そこで、図２１により、本発明の第８実施形態として、色温度の調整が可能な発光装置８について説明する。
図２１は、発光装置８に含まれる発光部８１６及びその周辺部を描いた発光装置８の平面図である。図中、ドットが付された正方形が寒色発光素子８１０ａを示し、ドットが付されない正方形が暖色発光素子８１０ｂを示す。なお、図中、寒色発光素子８１０ａ同士、暖色発光素子８１０ｂ同士、寒色発光素子８１０ａと電極８１７ａ、８１７ｃ、及び暖色発光素子８１０ｂと電極８１８ａ、８１８ｃを接続する配線８９を直線により簡略化して示している。
発光装置８に含まれるインレイ基板８２は、第１基板８４と第２基板８８とを有する。第１基板８４は、平面視円形で放熱性が高く、第３実施形態と同様に窒化アルミニウム基板にシリコン基板を積層したものであり、上面に多層配線が形成されている。第２基板８８は、第１実施形態に示した第２基板８０と同様に基材が樹脂により形成され、円形の開口部を有し、この開口部に第１基板８４がはめ込まれている。
第１基板８４上では、図２１においてドットが付された寒色発光素子８１０ａ及び図２１においてドットが付されない暖色発光素子８１０ｂが交互に配置されている。寒色発光素子７１０ａは、例えば色温度が６５００Ｋである寒色で発光し、暖色発光素子７１０ｂは、例えば色温度が３５００Ｋである暖色で発光する。
インレイ基板８２には、第１基板８４と第２基板８８の境界を跨ぐようにして、電極８１７ａ、８１７ｃ、８１８ａ、８１８ｃが形成されている（それぞれ一部分のみ図示した）。電極８１７ａは、第１基板８４上面に形成された第１配線８１７ａ１と、プリプレグ８６を跨ぐ第４配線８１７ａ４と、第２基板８８上に形成された第３配線８１７ａ３により形成される部分を含む（電極８１７ｃ、８１８ａ、８１８ｃも同様）。
寒色発光素子８１０ａ及び暖色発光素子８１０ｂのそれぞれは、図１８（ａ）～（ｃ）を参照して説明される発光素子６１０と同様な構成を有しても良い。例えば、寒色発光素子８１０ａ及び暖色発光素子８１０ｂは、青色の光を発する青色ＬＥＤダイと、青色ＬＥＤダイが発する青色光を赤色光に変換して出射する赤色蛍光体及び青色ＬＥＤダイが発する青色光を緑色光に変換して出射する緑色蛍光体が混練された封止樹脂を有する。赤色蛍光体は、例えばＥｕ2+（ユーロピウム）固溶のＣａＡｌＳｉＮ3（カルシウム・アルミニウム・シリコン三窒化物）であり、緑色蛍光体は、例えばβ－ＳｉＡＬＯＮ（Si6-zAlzOzN8-z :Eu）である。寒色発光素子８１０ａ及び暖色発光素子８１０ｂのそれぞれの封止材に混錬されるは、赤色蛍光体及び緑色蛍光体の比率は、所望の色温度の光を発するように調整される。
発光素子８において、寒色発光素子８１０ａは、＋側（アノード側）を電極８１７ａ、－側（カソード側）を電極８１７ｃとして１２直５並列で接続する（１２個のＬＥＤダイ８１０ａが直列接続した発光素子列が、５個並列接続する。以下同様。）。同様に、暖色発光素子８１０ｂも、＋側を電極８１８ａ、－側を電極８１８ｃとして１２直５並列で接続する。図２１に示すように、略円形の領域で寒色発光素子８１０ａと暖色発光素子８１０ｂを市松模様状に配列し、それぞれ１２直５並列で接続とすると、複数箇所で配線８９が交差する。そこで、これらの配線８９に対し第１基板８４が備える多層配線を適用し、平面視したとき配線８９（電極８１８ａ、８１８ｃも含む）が交差しても、立体的には配線８９を短絡させないようにする。
以上のように、発光装置８は、第１基板７８上に寒色発光素子８１０ａ及び暖色発光素子８１０ｂが密集し、種々の色温度で発光する光源が形成可能になる。このとき、第１基板８４の配線が複雑化しても多層配線を利用でき、高い放熱性が維持されるとともに共に、第２基板８８に様々な機能を付加できる。
また、これまで説明された実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子をインレイ基板に搭載した発光装置であったが、本発明に係るインレイ基板には、動作に伴って発熱する発光素子以外の素子が搭載されてもよい。
なお、実施形態に係る発光装置は、以下の態様であってもよい。
（１）複数の発光素子と、
表面に前記複数の発光素子がアレイ状に実装された第１基板、及び、前記第１基板がはめ込まれた第２基板と、
前記第１基板の前記表面に配置された第１配線と、
前記第１基板の裏面に配置された第２配線と、を有し、
前記第１基板は、当該第１基板の内部を厚さ方向に貫通した複数のビアを有し、
前記第２基板は前記表面に配置された第３配線を有し、
前記複数の発光素子は前記第1配線と接続され、
前記複数の発光素子が接続された前記第１配線の一部は発光素子が実装されるアレイ領域内に配置される前記複数のビアの一つを介して前記第２配線と電気的に接続され、且つ、当該第２配線は前記アレイ領域外に配置される前記複数のビアの他の一つを介して前記第１配線と電気的に接続され、
前記第１配線と前記第３配線は、前記第１基板の表面と前記第２基板の表面に跨って配線される第4配線により電気的に接続され、
前記第１基板の熱伝導率は、前記第２基板の熱伝導率より大きい、
ことを特徴とする発光装置。
（２）前記第１基板及び前記第２基板の裏面に対向して配置された熱伝導層と、
前記第１基板及び前記第２基板と前記熱伝導層の間に配置され、前記複数の発光素子から前記第１基板を介して伝導された熱を熱伝導層に伝導すると共に、前記第１基板及び前記第２基板の裏面に配置された前記第２配線と前記熱伝導層とを絶縁する絶縁性熱伝導層と、
を更に有する、（１）に記載の発光装置。
また、実施形態に係る発光装置は、以下の態様であってもよい。
（１）樹脂基板の開口部に嵌め込まれた放熱基板の上面に、複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ発光装置において、
前記放熱基板は、シリコン基板を含み、
前記シリコン基板は、その上面に形成された第１配線と、前記第１配線を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された第２配線とを有し、
前記樹脂基板は、上面に第３配線を有し、
前記シリコン基板と前記樹脂基板の境界部には、前記境界部を跨ぎ、前記第２配線と前記第３配線を接続する第４配線が設けられ、
前記ＬＥＤの電極は、前記第２配線のうちの１つの第２配線と接続し、
前記１つの第２配線は、１つのスルーホールを介して前記第１配線のうちの１つの第１配線と接続し、
前記１つの第１配線は、他のスルーホールを介して前記第２配線のうちの他の第２配線と接続し、
前記他の第２配線は、前記第４配線のうちの１つの第４配線を介して前記第３配線のうちの１つの第３配線と接続する
ことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
（２）前記放熱基板は、セラミック基板を含み、
前記シリコン基板は、前記セラミック基板に搭載されている
ことを特徴とする（１）に記載のＬＥＤ発光装置。
（３）前記ＬＥＤを実装する領域の前記第２配線は、前記ＬＥＤを実装する領域以外の前記第２配線より薄いことを特徴とする（１）又は（２）に記載のＬＥＤ発光装置。
（４）前記セラミック基板の平面サイズは、前記シリコン基板の平面サイズより大きい
ことを特徴とする（１）から（３）のいずれか一つに記載のＬＥＤ発光装置。
（５）前記樹脂基板の前記開口部は、周囲に段差部を備えている
ことを特徴とする（１）から（４）のいずれか一つに記載のＬＥＤ発光装置。

Claims (10)

  1. 複数の発光素子と、
    複数の配線層を有すると共に、前記複数の発光素子が実装された第１基板と、
    前記第１基板がはめ込まれる開口部が形成され、且つ、熱伝導率が前記第１基板よりも小さい第２基板と、
    前記第１基板の前記複数の配線層の最上位層に配置され、前記複数の発光素子と接続された第１配線と、
    前記第１配線が配置された配線層と異なる配線層に配置され、当該配線層と前記第１配線が配置された配線層との間に形成された複数のスルーホールの何れかを介して前記第１配線と接続された第２配線と、
    前記第２基板に配置された第３配線と、
    前記第１基板と前記第２基板の境界部を跨ぎ、前記第１配線と前記第３配線とを接続する第４配線と、
    を有する、ことを特徴とする発光装置。
  2. 前記複数の発光素子が接続された前記第１配線の一部は、前記複数の発光素子が実装されるアレイ領域内に配置される前記複数のスルーホールの一つを介して前記第２配線と電気的に接続され、
    当該第２配線は、前記アレイ領域外に配置される前記複数のスルーホールの他の一つを介して前記第１配線と電気的に接続され、
    前記第１配線と前記第３配線とは、前記第４配線により電気的に接続される、請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１配線が配置される配線層は、前記第１基板の表面であり、
    前記第２配線が配置される配線層は、前記第１基板の裏面であり、
    前記複数のスルーホールは、前記第１基板の内部を厚さ方向に貫通するように形成される、請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記第１基板及び前記第２基板の裏面に対向して配置された熱伝導層と、
    前記第１基板及び前記第２基板と前記熱伝導層の間に配置され、前記複数の発光素子から前記第１基板を介して伝導された熱を熱伝導層に伝導すると共に、前記第１基板及び前記第２基板の裏面に配置された前記第２配線と前記熱伝導層とを絶縁する絶縁性熱伝導層と、
    を更に有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記第１基板は、表面に絶縁層が形成されたシリコン基板を含み、
    前記第１配線が配置される配線層は、前記絶縁層の表面であり、
    前記第２配線が配置される配線層は、前記絶縁層に覆われた前記シリコン基板の表面であり、
    前記複数のスルーホールは、前記絶縁層の内部を厚さ方向に貫通するように形成される、請求項１に記載の発光装置。
  6. 前記複数の発光素子が実装されるアレイ領域内の前記第１配線の厚さは、前記アレイ領域外の前記第１配線の厚さよりも薄い、請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記第１基板は、シリコン基板を搭載するセラミック基板を更に含む、請求項５又は６に記載の発光装置。
  8. 前記セラミック基板を平面視したときの面積は、前記シリコン基板を平面視したときの面積よりも大きい、請求項７に記載の発光装置。
  9. 前記開口部の外縁は、前記第２基板の表面側よりも前記第２基板の裏面側が凹んだ段差部が形成される、請求項８に記載の発光装置。
  10. 複数の配線層を有すると共に、複数の発光素子が実装可能な第１基板と、
    前記第１基板がはめ込まれた開口部が形成され、且つ、熱伝導率が前記第１基板よりも小さい第２基板と、
    前記第１基板の前記複数の配線層の最上位層に配置された第１配線と、
    前記第１配線が配置された配線層と異なる配線層に配置され、当該配線層と前記第１配線が配置された配線層との間に形成された複数のスルーホールの何れかを介して前記第１配線と接続された第２配線と、
    前記第２基板に配置された第３配線と、
    前記第１基板と前記第２基板の境界部を跨ぎ、前記第１配線と前記第３配線とを接続する第４配線と、
    を有する、ことを特徴とするインレイ基板。
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