JPWO2016092956A1 - 発光装置用基板及び発光装置用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の発光装置用基板（回路基板（３２０））におけるセラミックス層（２）上に形成された電極パターン（１３）は、第１金属層（５）と、第２金属層（７）と、電極端子部（１０）とを有し、前記電極パターン（１３）における前記電極端子部（１０）が形成されていない部分の厚みは、少なくとも３５μｍ以上である。これにより、熱抵抗を低く抑えることを可能とする。

Description

本発明は、金属基体上にセラミックス層および電極パターンが形成された発光装置用基板、特に、照明装置に使用される、前記電極パターンに発光素子を直接搭載する発光装置用基板の基板構造、前記発光装置用基板を用いた発光装置、照明装置及び前記発光装置用基板の製造方法に関する。

絶縁性の基板に電極パターンを形成する場合、例えば、プリント基板では、銅箔を基体に接着層を介して貼りつけたうえで、エッチングにより電極パターンを形成するのが一般的である。また、セラミックス基板では、導電性ペーストで電極の下地になる導電性パターンを印刷したのち、電解メッキで電極パターンを形成するのが一般的である。

さらに、アルミニウム基体にアルマイト層を絶縁層として形成した基板では、当該基板に、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の高融点金属の薄膜をスパッタリング法で形成したのち、更に、銅の薄膜をスパッタリング法で形成し、この金属薄膜をシードメタルとして、シードメタル上に電解メッキでＣｕの厚膜を形成することで、電極パターンを形成する方法が、例えば特許文献１、２に開示されている。

日本国公開特許公報「特開２０１１−９６７４３号公報（２０１１年５月１２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１３−１０２０４６号公報（２０１３年５月２３日公開）」

ところで、金属基体上にセラミックス層および電極パターンを形成し、電極パターンに発光素子を直接搭載するような照明装置に使用される基板では、発光素子から電極パターン、セラミックス層、金属基体を経てヒートシンクにいたる経路が主要な放熱経路になっている。このような基板において、従来の技術で電極パターンを形成すると、接着材あるいは導電性ペーストの熱伝導率の低い層が、セラミックス層と電極パターンの間に介在することになる。つまり、電極パターンが形成される部分は、主要な放熱経路にあたり発光素子の近傍に存在することから、基板熱抵抗への寄与率が高く、基板全体の熱抵抗が高くなってしまうという課題があった。この結果、発光素子や発光素子を電極端子に接続するために使用しているハンダ接合部の温度が高くなってしまう問題が生じる。

このような問題が生じる基板を高輝度発光装置に利用する場合、灯具の実使用環境での温度が高いため、発光素子近傍での熱伝導率の高低や、放熱性の良し悪しが発光装置の寿命へ直接影響する。

また、アルミニウム基体上にアルマイト層を形成し、これを絶縁層として使用した場合、例えば２００℃を超えるような高温の製造工程を経ると、アルマイト層に亀裂が入ってしまう為、絶縁耐圧性が低下し、絶縁層として機能しなくなる。フリップチップ型発光素子に広く使用され、はんだ接合部が仮に高温になったとしても安定なＡｕＳｎ共晶はんだを用いて電極パターン上に発光素子を実装する場合、リフロー工程で高温の炉を通過させる必要があり基板温度は３００℃を超えてしまう。このため、陽極酸化法によって得られるアルマイトを絶縁層とした基板では、フリップチップ型発光素子の実装には不向きである。

そもそも陽極酸化法によって得られるアルマイトは一般には１０μｍ以下、厚くても数十μｍ以下と薄く、例えば４ｋＶを超えるような、高輝度照明用基板に必要とされる高い電気的絶縁耐圧性能を確保することは困難である。

また、アルマイト上に直接銅で電極パターンを形成する場合、銅とアルマイトの密着性は低く、とりわけ封孔処理をしたアルマイトと銅の密着性が低くなる。アルマイトはそのままでは絶縁層として機能しないため、絶縁層として使用するには封孔処理が不可欠であるが、そのような絶縁層上に形成された銅の電極パターンは必然的に剥離しやすくなる。

元来、アルマイトは多孔質膜であるため、アルマイト層に直接電極パターンを形成すると基体のアルミニウムと電極パターンが電気的に接触して導通してしまう。このような金属基体との短絡を回避するため、前記アルマイト層の孔を封孔処理により塞いだのち、電極パターンを形成する必要がある。封孔処理されたアルマイトは、孔を塞いだ結果、平坦性が増し、この上に形成される電極パターンに対しては、凹凸面によるアンカー効果が期待できず、容易に剥離してしまう。

例えば、特許文献２等では銅とアルマイトの密着性を確保するために、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の高融点金属の薄膜をスパッタリング法で挿入している。これは、スパッタリングにより形成されたＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の層はアルマイトとメタライズ層を形成し、銅とアルマイト間に介在することで銅とアルマイトの密着強度を向上させているものと考えられる。

ところが、スパッタリングは真空装置を必要とする工程であり、タクトが低く、高輝度照明用の大型基板の製造では、主たるコスト上昇要因となってしまう。例えば、５個や１０個、とりわけ１００個以上といった複数個の発光素子を集積搭載する必要がある高輝度照明用基板では、電極パターンの面積が大きくなることから、１枚あたりの基板寸法が大きく、必然的に１回のタクトで処理できる基板の枚数が少なくなり生産が非効率である。

さらに、スパッタリング用の原材料である金属ターゲットの利用効率、更には成膜時に実際に膜として取り込まれる割合も考慮した実効的なターゲット利用効率も考慮すると、スパッタリングを用いた電極形成は、高輝度照明用の発光素子集積型基板や大型基板の製造ではコスト高となってしまい、当該用途での商用生産には向かない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、金属基体上の電気的絶縁耐圧性の良好な厚膜のセラミックス層上に厚膜の電極パターンを形成することで、発光装置用基板全体としての熱抵抗を低く抑えることが可能な発光装置用基板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、金属基体と、前記金属基体上に形成された高い熱伝導性を有する第１電気的絶縁層と、前記第１電気的絶縁層上に形成された電極パターンと、を備えた発光装置用基板であって、前記電極パターンは、前記第１電気的絶縁層上に形成された第１金属層からなる下地層と、前記下地層上に形成された第２金属層からなる配線部と、前記配線部の上に形成された電極端子部と、を有し、前記電極パターンにおける前記電極端子部が形成されていない部分の厚みは、少なくとも３５μｍ以上である（前記第１電気的絶縁層の熱抵抗に合わせて設定されている）ことを特徴としている。

本発明の一態様によれば、発光装置用基板全体での熱抵抗を低く抑えることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る発光装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回路基板の概略構成断面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の概略構成断面図である。 本発明の実施形態４に係る照明装置の概略構成図である。 図１２に示す照明装置を構成する発光装置とヒートシンクとの外観を示す斜視図である。 図１２に示す照明装置を構成する発光装置の構成を示す平面図である。 図１４に示す発光装置の概略断面図である。 熱抵抗計算のための第１の模式図である。 熱抵抗計算のための第２の模式図である。 配線パターンの厚みと熱抵抗の関係を示すグラフである。 配線パターンの厚みと温度の関係を示すグラフである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

図１〜図５は、本実施形態に係る発光装置３０１の製造工程を示す図である。

本実施形態に係る発光装置は、図５の（ｂ）に示すように、アルミニウムからなる金属基体１と、アルミナからなるセラミックス層（第１電気的絶縁層）２とが積層された回路基板（発光装置用基板）３２０において、セラミックス層２上に形成された電極パターンの電極端子部１０に接続された発光素子１２を含んだ構成となっている。上記電極パターンは、セラミックス層２上に形成された比較的薄い第１金属層５（下地層）と、第１金属層５上に形成された当該第１金属層５よりも厚い第２金属層７と、第２金属層７上に形成された銀層８とを含み、銀層８上に電極端子部１０が形成された構成となっている。ここで、配線部は、第２金属層７は、銅層からなり、その銅層上に銀層８が積層された多層構造となっている。

特に、電極パターンにおける電極端子部１０が形成されていない部分の厚みは、すなわち、第１金属層５と第２金属層７とを合わせた厚みは、セラミックス層２の熱抵抗に合わせて設定されている。この点についての詳細は後述する。

以下、本実施形態に係る発光装置の製造について説明する。

＜電極形成方法１＞
（金属基体を用いた絶縁基板の下地準備）
まず、図１の（ａ）に示すように、金属基体１を用意する。次に、金属基体１上に、図１の（ｂ）に示すように、セラミックス層２を形成する。

金属基体１としては、アルミニウム、銅等の熱伝導率が高く放熱性に優れた金属が特に好ましい。また、金属基体１としては、ステンレス基体あるいは鉄を材料として含む金属からなる基体であってもよい。この場合、機械的強度が強いため基体を薄くすることが可能であり、結果として高い放熱性を確保できる。このためやはり高放熱基体として好ましい。ここでは、軽量で加工性に優れるアルミニウムを使用している。

セラミックス層２としては、放熱性と電気的絶縁性、耐熱性に優れた任意の無機固形物であれば構わないが、広く使用されているアルミナは、材質に対する信頼性が高いこと、量産性に優れることから最も好ましい。２００μｍ−３００μｍの厚みでおおむね４．５ｋＶ以上の絶縁耐圧性を実現できる。

通常、アルミニウム基板を陽極酸化処理して形成されるアルマイトの厚みは１０μｍ、厚くても５０μｍであることから、封孔処理を施したうえでも、１ｋＶを超える絶縁耐圧性を実現することは困難である。また、高温でも信頼性の高いＡｕＳｎ共晶はんだにより、発光素子を基板端子に接合する場合には、基板温度が３００℃を超える高温熱処理が必要となるが、このような高温処理では前記アルマイト層にワレが生じ絶縁耐圧性が著しく低下してしまう。

従って、本発明では、上記欠点をもつ陽極酸化法を用いて形成されるアルマイト層ではなく、絶縁耐圧性に優れた厚膜のセラミックス層を用いる。この厚膜セラミックス層の形成方法としては、たとえば溶射、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）などのように、セラミックス粒子を高速で基体に向けて噴射し堆積させる方法が、セラミックス層を効率よく形成できるために好ましい。ＡＤ法では圧力差を用いてセラミックス粒子を加速させるため、真空装置を必要とするが、セラミックス微粒子の加速が目的であることから、スパッタリングのように、真空の質を要求するものではなく、加速に必要な最低限の減圧がなされていれば充分である。このことから、電極形成などで用いられるスパッタリング法での真空装置とは異なり、ＡＤ法で用いる真空装置は生産性を律則するものとはならない。

このようにセラミックス層を形成するにあたっては、金属基体とセラミックス層の密着性を向上させるために、基体表面をあらかじめブラスト処理することが好ましく、更には、金属基体とセラミックス層の線膨張率差を小さくするために緩衝層を挿入することが好ましい。金属基体としてアルミニウム、セラミックス層としてアルミナを用いる場合には、ニッケルとアルミニウムの合金を緩衝層として用いると良い。

セラミックス層を形成する別の方法としては、樹脂をバインダーとしてセラミックス粒子を含む塗料を金属基体に塗布後、焼成してセラミックス粒子と樹脂の混合層を形成するか、あるいは、ガラス原料とセラミックス粒子を混ぜた塗料を塗布後焼結しセラミックス粒子とガラスの混合層を形成しても良い。

次に、図１の（ｃ）に示すように、金属基体１のセラミックス層２とは反対側に保護層３ｄを形成する。保護層３としては、保護シートを貼り付けても良いが、金属基体１としてアルミニウムを使用する場合には、陽極酸化処理によりアルマイト層を形成するのが簡便であり、製造工程終了後もそのまま安定な保護膜として使用することができる。アルマイト層は熱水等により封孔処理すると層に生じた表面から金属基体１に達する貫通孔が閉じ、より安定な保護層となる。

以上の手順により、アルミニウムを金属基体１として用いた絶縁基板の下地準備が完了する。

（電極形成：第１の手法）
ここでは、上記手順で準備した絶縁基板の下地上に電極層を形成する方法について説明する。

まず、図２の（ｂ）に示すように、セラミックス層２上に厚みの薄い第１金属層５を形成する。セラミックス層２は、電気的絶縁性物質から形成されるため、電解メッキ法で電気的導電層を直接セラミックス層２に形成することは出来ない。このため、図２の（ａ）に示すように、セラミックス層２表面をあらかじめ触媒層４で被覆する。例えば触媒層４としてパラジウム触媒で被覆されたセラミックス層２を、無電解メッキ法により銅の薄い無電解メッキ層に置き換えることが可能であり、このようにして、セラミックス層２上に第１金属層５を形成して電気的導電層とする。この第１金属層５の厚みは通常１μｍ以下であればよく、０．１μｍ以下のごく薄い層であってもよい。このようにして準備した厚みの薄い第１金属層５は、触媒に用いたパラジウムの一部が銅に取り込まれた銅とパラジウムの合金からなる。この第１金属層５上に電解メッキ法をもちいて金属を厚く積むことができる。

ここで、溶射で形成されたセラミックス層２の表面には、例えば５μｍ〜２０μｍ程度の深さを持った凹凸形状や、更に微細な気孔等があるため、第１金属層５に対してアンカー効果が得られ、前記２つの層（セラミックス層２と第１金属層５）は良好な密着性を実現する。

また、ＡＤ法で形成されるセラミックス層２の場合、溶射で形成されるものより緻密で平坦性の良好なセラミックス層となる。このため、セラミックス層２と第１金属層５の密着性を改善する目的で、セラミックス層２の表面を軽くブラスト処理することで意図的に表面に凹凸形状を形成した後、第１金属層５を形成しても良い。絶縁耐圧性を高める目的で本実施の形態におけるセラミックス層２の膜厚は２００−３００μｍで、厚膜としている。このため、セラミックス層２の表面を軽くブラスト処理したとしても、セラミックス層２が衝撃で剥離したり、実使用上問題となるような絶縁耐圧性能の低下を示したりするような不都合は生じない。

このように、本発明におけるセラミックス層２上にパラジウム触媒を触媒層４として用いて無電解メッキにより直接銅の第１金属層５を形成し、この厚みの薄い第１金属層５をシードメタルとして厚みの厚い第２金属層７（図３）を形成しても、セラミックス層２と第１金属層５の間に充分な密着性を確保することが可能である。

しかしながら、このことはセラミックス層２と第１金属層５の密着性を向上させる為にＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の高融点金属を第１金属層５からなるシードメタルの一部として使用することを妨げるものではない。たとえば、触媒を用いてニッケルの薄層を形成した後、やはり、触媒を用いて銅の薄層を形成し第１金属層５としても良い。

ただし、塩化第二鉄で容易に除去できる銅とは異なり、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等を除去するには、フッ化水素酸や酸化作用のある希硝酸といった強い酸を使用する必要がある。このため、第１金属層５としては、銅以外にもＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒといった金属を使用すると、エッチング処理で余分な製造工程が増えてしまううえ、フッ化水素酸等を使用するための防爆設備も別途必要となる。

これに対し、セラミックス層２上にパラジウム触媒を触媒層４として用いて無電解メッキにより直接銅の第１金属層５を形成し、この厚みの薄い第１金属層５をシードメタルとして厚みの厚い第２金属層７（図３）を形成する場合には、第１金属層５からなるシードメタルは、塩化第二鉄を用いることで容易に電気的に分断でき、電極パターンとして仕上げることが可能である。それに加え、電極パターンとセラミックス層２の密着性も充分に取れている。このため第１金属層５には銅のみを使用することが好ましい。

最終的にパラジウム触媒の残渣を除去するには、シアン系化合物、例えばシアン化カリウム水溶液に浸漬すればよい。シアン系化合物も劇薬ではあるがメッキ処理工程内では常用物質として使用できる。

このようにして準備した第１金属層５上に電極パターンを形成するには、必要とする電極パターンに応じた開口部をもつマスク形成と電解メッキ処理を繰り返し行うことが望ましい（図２の（ｃ）−図４の（ｃ））。

本実施形態での、端子部分も含めた電極パターンの最大厚みは、５０μｍ〜１００μｍを超える。通常の電極パターンが１０μｍにも満たないことと対比すると非常に厚いことが分かる。このように電極パターンを厚くするのは、金属基体上にセラミックス層を形成し絶縁耐圧性を付与した基板において、電極パターン上にフリップチップ型発光素子を搭載する場合には、電極パターンの厚みを厚く、電極面積を広く取ることで基板の熱抵抗を下げることが可能となるからである。これは、発光素子での発熱が電極パターンを基板垂直方向に通過する間に水平方向へも拡散を受け、電極パターンよりも熱伝導率の低いセラミックス層に到達するまでに水平方向に充分に広がることから得られる効果である。

このように厚膜の電極を形成する場合には、本実施形態に開示される下記の手法により電極パターンを形成すると、電極形成に必要な最小限の量の金属を堆積させれば済むので、電極材料を効率的に利用でき、ロスが少なくて済む。

マスク形成において使用するマスクには電気的絶縁性のマスクを使用する。フォトレジストを用いてフォトマスクを形成してもよいし、絶縁性の粘着シート（ドライフィルム）を用いてマスクを形成してもよい。

図２の（ｃ）に示すように、セラミックス層２上に形成した第１金属層５に接するように第１マスク６を形成すると、第１金属層５を電極として電解メッキ処理が可能なため、第１金属層５上にメッキ液から金属を析出させることが可能となる。この結果、図３の（ａ）に示すように、厚みの厚い第２金属層７が形成される。このとき、電気伝導性、熱伝導性に優れた金属、例えば、銅などを析出させることが好ましい。銅からなる電極パターンでの光の吸収を抑制し反射率を上げるために厚い電極層に被せて銀層８を電解メッキ等で形成してもよい（図３の（ｂ））。

更に、発光素子を搭載したり、外部電源等に接続したりする目的で電極端子を形成する場合には、図３（ｃ）に示すように、第２マスク９を用いて、図４の（ａ）に示すように、電極端子部１０を形成してもよい。電極端子部１０には、銅のように電気伝導性、熱伝導性に優れた金属を用いればよい。電極端子部１０表面は、銅のまま使用してもよいが、Ａｕなどの他の金属で保護してもよい。電極端子部をＮｉ／Ｐｄ／Ａｕで被覆するためには、電極端子部１０の形成に引き続きメッキ処理を行ってもよく、また、後述する図５の（ａ）に示す光反射層１１形成後に前記メッキ処理をしてもよい。

ここで、金属基体１は、保護層３やマスク等に覆われているため、メッキ処理を行う場合に、当該金属基体１がメッキ液に浸食される心配はない。特に、アルマイトによる保護層３により覆われていることで安定して保護される。

電極端子部１０を形成後に、第１マスク６と第２マスク９を除去し、図４の（ｂ）に示すように、導電層（第１金属層５）を露出させたうえで、露出した第１金属層５をエッチングで除去して金属層を互いに分離し、図４の（ｃ）に示すように、電極パターンを形成する。第１金属層５の厚みは１μｍ以下と非常に薄いため、エッチング液で容易に除去することが可能である。本実施形態では第１金属層５の材料として銅を用いているため、塩化鉄(III)（別名：塩化第二鉄）水溶液で容易に除去することが出来る。なお、パラジウム触媒の残渣を除去するには、シアン系化合物、例えばシアン化カリウム水溶液に浸漬すればよい。シアン系化合物も劇薬ではあるがメッキ処理工程内では常時使用される物質である。なおシアン系化合物を用いない非シアン系化合物からなるパラジウム触媒の残渣除去剤も市販されており、これを使用してもよい。

本実施形態では、セラミックス層２と銅の接着性を確保するために、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の高融点金属の薄膜を挿入する必要はなく、このため特許文献１（特開２０１３−１０２０４６号公報）のようにＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒからなるシードメタルを除去して電極パターンを形成するために、劇薬である弗化水素酸を使用する必要も無くなる。

このようなことが可能なのは、溶射やＡＤ法といった、セラミックス粒子を高速で金属基体１に向けて噴射し、堆積させる方法で形成させたセラミックス層の表面は、適度に粗面化しているため、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の金属層を介在させることが無く、直接銅を第１金属層５として形成したとしても、セラミックス層２と第１金属層５の密着性を充分に確保することが可能であるためである。結果として、電極パターンを形成するために下地金属としてＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒのような金属を使用する必要も、これら金属を除去するために不可欠な劇薬である弗化水素酸を使用する必要も無くなる。

なお、溶射やＡＤ法で形成したセラミックス層には、そのままでは、微細な気孔が存在する。製造工程で弗化水素酸を使用する場合、微細な気孔から浸み込んだ弗化水素酸が金属基体１まで到達し、金属基体１とセラミックス層２の接合面を侵し、セラミックス層を剥離させてしまう。このため、第１金属層５のエッチング工程で弗化水素酸を使用することも、そもそも、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒのような金属を第１金属層５に使用することも避けなければならない。

たとえ、シリコーン系の樹脂、水ガラス、あるいは、ゾルゲルガラス等をセラミックス層２に浸透させたうえで硬化させ、セラミックス層２中に存在する微細な気孔を塞いだとしても、いずれの材料においても（―O―Si―O―）であらわされる構造が主要な構造となっているので、やはり弗化水素酸によって侵食されてしまう。

このように、本実施形態のように、溶射やＡＤ法といった、セラミックス粒子を高速で基体に向けて噴射し、堆積させる方法で形成させたセラミックス層２を用いることで、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒのような金属を介在させることが無くても、銅からなる厚みの薄い第１金属層５を介してセラミックス層２上に電極パターンを形成させることが可能になるようにすることが重要である。

電極パターンの完成後、電極端子部１０を露出させるようにして電極パターンを光反射層１１で被覆する。光反射層１１には、光反射性材料を含む樹脂やガラスをもちいる。光反射性材料としては、高反射率セラミックス等の白色材料を用いることが多い。典型的な製造例としては、酸化チタンやアルミナ、シリカなどのセラミックスを樹脂に混ぜた塗料、酸化ジルコニアをガラス原料と混ぜた塗料などを電極パターン上に印刷する。スクリーン印刷を用いれば、電極端子部１０を露出させるようにして印刷することができる。そのうえで乾燥、焼成等により硬化することで、光反射層１１を形成することができる。

スプレー塗装を用いて電極パターン全体を前記塗料で塗布した場合には、電極端子部１０も塗料で覆われるので、前記塗料を硬化後、研磨等により、電極端子部１０を露出させる必要がある。

光反射層１１に用いる材料としては、光反射性材料を含む樹脂やガラスを用いる前記の方法以外に、例えば、セラミックス粒子等の光反射性材料を直接用いる場合がある。このような材料を用いて光反射層１１を形成するには、例えば、電極パターンに向け、セラミックス粒子を高速で噴射させ堆積させる方法などがある。このような手法の代表的なものとしては、溶射やＡＤ法（エアロゾルデポジション法）などがあげられ、高速粒子流を生成する方法などにより更に分類されている。このような手法では、セラミックスからなる光反射層を堆積させた直後には電極端子部１０まで光反射層で覆われてしまう為、やはり研磨等により電極端子部１０を露出させる必要がある。

このようにして、図５の（ａ）に示す回路基板（高輝度発光装置用基板）３２０が準備できる。更に、図５の（ａ）に示す回路基板３２０に発光素子１２を搭載して図５の（ｂ）に示すような発光装置に仕上げる。この場合、ハンダを用いての電極端子部１０に発光素子１２を接続すればよい。使用するハンダとしては、ＡｕＳｎの共晶はんだや、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のハンダなどを、発光装置の使用環境、使用条件に応じて適切に選択すればよい。

なお、本発明にて繰り返し言及されているセラミックスとは、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、絶縁耐圧性あるいは光反射性等の特性を考慮したうえで、その使用目的に適した任意の物質であって構わない。

（変形例１）
本実施形態の変形例１として、厚みの薄い第１金属層５を形成する別の方法（溶射、ＡＤ法）について説明する。

前記実施形態１では、セラミックス層２上に、第１金属層５を形成する方法として、触媒で被覆したセラミックス層表面に無電解メッキ法により、銅の薄いメッキ層を形成する方法について説明したが、セラミックス層２上に、第１金属層５を形成して電気的導電層とする方法はこれに限定されるものではない。

他の方法として、金属粒子を高速で噴射させ堆積させる方法であってもよい。このような手法の代表的なものとしては、溶射やＡＤ法（エアロゾルデポジション法）などがあげられる。ＡＤ法では、第１金属層５の厚みを１μｍ以下の厚みにすることが可能である。これに対し、溶射ではこれよりも厚く２０−３０μｍ程度になる。このようにして準備した第１金属層５からなるシードメタル上に電解メッキ法をもちいて金属を厚く積むことができる。これ以降は、既に前記実施形態１で述べた手順に従って、電極パターンを形成していけばよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態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。

図６〜図１０は、本実施形態に係る発光装置の製造工程を示す図である。

本実施形態に係る発光装置は、前記実施形態１の図５の（ｂ）に示す発光装置とほとんど同じ構成であるが、図１０に示すように、電極端子部１０が第２金属層７と一体的に形成されている点で異なる。つまり、図１０に示す発光装置では、電極端子部１０と第２金属層７とは一体的に形成されているのに対して、前記実施形態１の発光装置では、図５の（ｂ）に示すように、電極端子部１０と第２金属層７との間に銀層８が形成されている。

以下、本実施形態に係る発光装置の製造について説明する。

＜電極形成方法２＞
（金属基体を用いた絶縁基板の下地準備）
本実施形態において、アルミニウムを金属基体１として用いた絶縁基板の下地を準備する方法は、前記実施形態１において、図１の（ａ）から図１の（ｃ）に示した方法を踏襲し、ここでは説明を省略する。本実施形態に対応する図６の（ａ）〜図６の（ｃ）は、前記実施形態１に対応する図１の（ａ）〜図１の（ｃ）と同様の図を示している。

（電極形成：第２の手法）
ここでは、上記手順で準備した絶縁基板の下地のうえに電極層を形成する方法について説明する。

まず、図７の（ｂ）に示すように、セラミックス層２上に厚みの薄い第１金属層５を形成する。ここまでの処理は、前記実施形態１の図２の（ｂ）までの処理を踏襲する。前記実施形態１と同様に、第１金属層５の形成方法は、触媒を用いた無電解メッキ法であってもよいし、変形例１に示した方法、すなわち、溶射、ＡＤ法など別の方法であってもよい。このようにして準備した第１金属層５上に電解メッキ法をもちいて金属を厚く積むことができる。つまり、第１金属層５を電極として、当該第１金属層５上にメッキ液から金属を析出させ、図７の（ｃ）に示した通り、第１金属層５上に厚みの厚い第２金属層７が一面形成される。

このようにして準備した第１金属層５と第２金属層７からなる金属層より、エッチングを用いて電極パターンを形成する。このとき、必要とする電極パターンに応じた開口部をもつマスク形成とエッチングを繰り返し行うことで、電極パターンを形成することが望ましい（図８の（ａ）−図９の（ｂ））。

フォトレジストを用いてフォトマスクを形成してもよいし、絶縁性の粘着シートを用いてマスクを形成してもよい。

図８の（ａ）に示した通り、第２金属層７に接するように第１マスク６Ａを形成し、エッチング処理する。最終的に電極端子部および電極パターンとして利用される部分を残し厚い金属層７を途中までエッチングにより彫り下げる（図８の（ｂ））。

第１マスク６Ａ除去後、図８の（ｃ）に示すように、残った厚い第２金属層７上に第２マスク９Ａを形成した上で、更に、第２金属層７、第１金属層５と順に彫り下げ、セラミックス層２に到達するまでエッチングを行い（図９の（ａ））、電極パターン１３を金属層（第１金属層５、第２金属層７）から彫り出す（図９の（ｂ））。

第１金属層５および第２金属層７がともに銅で形成されていれば、実施形態１と同様に塩化鉄(III)（別名：塩化第二鉄）水溶液を用いて、金属層から電極パターン１３を形成することができる。本実施形態２においても前記実施形態１と同様の理由により、厚みの薄い第１金属層５にＮｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等を使用しないで済むため、同様の理由で、エッチング液として弗化水素酸を使用する必要がなくなる。このため、弗化水素酸に浸食されることでセラミックス層２が金属基体１から剥離するという問題も生じない。

なお、第１金属層５の形成にパラジウム触媒を使用する場合には、パラジウム触媒の残渣を除去するために、市販のパラジウム触媒残渣除去剤を用いればよい。代表的な前記除去剤としては、シアン系化合物、例えばシアン化カリウム水溶液が挙げられる。非シアン系化合物からなるパラジウム触媒の残渣除去剤も市販されており、これを使用し除去してもよい。シアン系化合物は、劇薬ではあるがメッキ処理では常用される物質であるため、通常のメッキ処理施設内であれば比較的容易に取り扱いが可能である。

電極パターン１３が完成後、図９の（ｃ）に示すように、電極端子部１０を露出させるようにして電極パターン１３を光反射層１１で被覆する。

光反射層１１に用いる、光反射性材料や形成方法については、前記実施形態１の電極形成方法１で記載した方法を踏襲すればよく、ここでは繰り返しを避けるために説明を省略する。いずれの形成方法を選択した場合であっても、光反射層１１から電極端子部１０を露出させる必要がある。電極端子部１０には、銅のように電気伝導性、熱伝導性に優れた金属を用いればよい。電極端子部１０表面は、銅のまま使用してもよいが、Ａｕなどの他の金属で保護してもよく、例えば、光反射層１１の形成に引き続き電極端子部１０の表面にメッキ処理を施し、電極端子部１０をＮｉ／Ｐｄ／Ａｕで被覆してもよい。

ここで、金属基体１は保護層３や光反射層１１に覆われているため、メッキ処理を行う場合に、当該金属基体１がメッキ液に浸食される心配はない。特に、アルマイトによる保護層３により覆われていることで安定してメッキ液から保護される。

このようにして、図９の（ｃ）に示す回路基板（高輝度発光装置用基板）３２０Ａが準備できる。更に、図９の（ｃ）に示す回路基板３２０Ａに発光素子１２を搭載して図１０に示すような発光装置に仕上げる。この場合には、ハンダを用いての電極端子部１０に発光素子１２を接続すればよい。前記実施形態１の電極形成方法１と同様に、使用するハンダとしては、ＡｕＳｎの共晶はんだや、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のハンダなどを、発光装置の使用環境、使用条件に応じて適切に選択すればよい。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記各実施形態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。

図１１は、本実施形態に係る発光装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る発光装置は、前記の実施形態１，２の回路基板と異なる構造の回路基板３２０Ｂを備えている。

本実施形態に係る発光装置において、発光素子１２を電極端子部１０に安定して搭載させ、発光装置として長寿命を実現するには、電極端子部１０表面で良好な平坦性を得ることが必要である。これを実現するためには、図１１に示すように、回路基板３２０Ｂにおいて、セラミックス層２と厚みの薄い第１金属層５の間に平坦化層１５を介在させることが好ましい。ここで、回路基板３２０Ｂを構成する金属基体１の厚みは３ｍｍ、セラミックス層２は３００μｍとする。

このようにすることで、厚みの厚い第２金属層７を電解メッキで形成した場合の表面も平坦に保つことができる。このために、電極端子部１０を平坦にするために別途研磨等の作業を行う必要が無く、電極材料のロスも軽減することができる。

平坦化層１５としては、樹脂やゾルゲル反応を用いてガラス質を形成する物質であってもよいが、これらの物質の熱伝導率は小さく、これらの物質で平坦化層を形成することにより基板の熱抵抗が高くなる場合がある。これを回避する方策としては、適度な寸法のセラミックス粒子を、平坦化層を形成する物質に混ぜ、熱伝導率を高くして使用することが望ましい。

このような平坦化層１５が、特に有効なのはセラミックス層２を溶射で形成した場合である。溶射に使用するセラミックス粒子の粒径は、アルミナを使用する場合、通常１０μｍ〜４０μｍと大きく、セラミックス層２の表面に形成される凹凸もこの程度のかなり大きなものとなる。このまま厚みの薄い第１金属層５を無電解メッキで、厚みの厚い第２金属層７を電解メッキで積み、金属層の合計の厚みを１００μｍ以上としたとしても、金属層の表面は平坦化されることなく、セラミックス層２の表面に形成された凹凸の影響が残ってしまう。

このような悪影響を与えるセラミックス層２の凹凸表面を埋めて平坦化層とするためには、例えば１０μｍ以下の粒径で選別した無機材料、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化チタンなどに代表されるセラミックスを、先に述べた樹脂やゾルゲル反応を用いてガラス質を形成する物質に混ぜたうえで、セラミックス層２に塗布し、乾燥、硬化、焼成等を行えばよい。

あるいは、溶射に比べ、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）で用いるセラミックス粒子の代表的な粒子径の寸法は２μｍ以下で小さく、更に、この粒子が基板に噴射され、粉砕されて積層されるため、ＡＤ法で形成されるセラミックス層２を構成するセラミックス粒子の粒子径の代表的な寸法も更に小さく１００ｎｍ程度となる。このため、例えば、アルミナからなるセラミックス層２を形成した上で、アルミナに代表されるセラミックスの堆積層をＡＤ法で形成して、平坦化層１５として使用することも可能である。

セラミックス層２を平坦化層１５で完全に平坦化すると、第１金属層５の密着性が低下する不都合が生じる場合がある。このような不都合が生じる場合には、再度、平坦化層１５の表面を軽くブラスト処理し、軽度に粗面化してもよい。

目の細かい砥粒を用いてブラスト処理することで、例えば５μｍ以下、望ましくは２μｍ以下の小さな凹凸形状を平坦化層１５の表面に形成することになる。前記実施形態１では、溶射で形成されたセラミックス層２の表面には、例えば５―２０μｍ程度の深さを持つ大きな凹凸形状が存在するが、平坦化層１５で前記凹凸を一旦埋めたうえで、このように目の細かい砥粒でブラスト処理した場合、セラミックス層２の当初表面に対して、前記平坦化層１５は実質上平坦面として機能する。これは、当初、セラミックス層２の表面に存在した、例えば５μｍを超えるような大きな凹凸構造を実質的に消去し、ほぼ全面に渡り５μｍ以下、望ましくは２μｍ以下の小さな凹凸形状の表面に置き換えているためである。

このようにして得られた平坦化層１５は、表面に小さな凹凸が存在することで、第１金属層５に対してはアンカー効果を与え、密着性を充分とることが可能である。加えて、前記第１金属層５上に電解メッキで第２金属層７を形成する場合には、第１金属層５が実質的に平坦化層として機能する。これは前記平坦化層１５を介在させることにより、セラミックス層２の表面に見られた、例えば５μｍを超えるような大きな凹凸を消去し、凹凸を５μｍ以下、望ましくは２μｍ以下に小さく制御できるため、第２金属層７を形成した場合の表面を平坦面とすることが可能となったことによる。

これによれば、電極端子部１０を平坦にするために別途研磨等の作業を行う必要が無く、電極材料のロスも軽減することができる。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記各実施形態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。

本実施形態では、前記実施形態１〜３において説明した回路基板上に、発光素子を搭載し発光装置を形成し、さらに、この発光装置を備えた照明装置について説明する。

（照明装置１０１の構成）
図１２の（ａ）は実施形態４に係る照明装置１０１の外観を示す斜視図であり、図１２の（ｂ）は照明装置１０１の断面図である。照明装置１０１は、発光装置３０１と、発光装置３０１から発生する熱を放熱するためのヒートシンク１０２と、発光装置３０１から出射する光を反射するリフレクタ１０３とを備えている。発光装置３０１の構成については、前記実施形態１〜３において説明した発光装置と同じ構成であるため、詳細は省略する。

図１３は、発光装置３０１とヒートシンク１０２との外観を示す斜視図である。発光装置３０１は、ヒートシンク１０２に装着して使用してもよい。

図１４、および図１５に図示されているように、発光装置３０１は、回路基板３２０Ｃと発光素子３０４とを備えている。回路基板３２０Ｃは、金属基体３０２と、中間層（第１電気的絶縁層）３１１（図１５に図示）と、電極パターン（配線パターン）３０３と、反射層（第２電気的絶縁層）３１２（図１５に図示）とを備えている。

ここで、回路基板３２０Ｃは、前記実施形態１〜３に記載の方法で準備された回路基板を代表して例示するものであり、発光装置３０１は、前記実施形態１〜３に開示された回路基板上に発光素子３０４を搭載した場合を代表して例示している。従って、回路基板３２０Ｃを構成する中間層３１１は、前記実施形態１〜３のセラミックス層２に相当し、電極パターン３０３は、前記実施形態１〜３の電極パターンに相当している。つまり、電極パターン３０３は、中間層３１１上に積層された厚みの薄い第１金属層５と厚みの厚い第２金属層７をエッチングなどにより所定のパターンに形成されたものとなる。

発光素子３０４は、電極パターン３０３と電気的に接続されており、図１４には、３行３列に配置された９個の発光素子（ＬＥＤチップ）３０４を図示している。９個の発光素子３０４は、電極パターン３０３によって３列に並列接続されており該３列の各々に３個の発光素子３０４の直列回路を有する接続構成（すなわち、３直列・３並列）となっている。もちろん、発光素子３０４の個数は９個に限定されないし、３直列・３並列の接続構成を有していなくてもよい。

さらに、発光装置３０１は、光反射樹脂枠３０５と、蛍光体含有封止樹脂３０６と、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７と、カソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８と、アノードマーク３０９と、カソードマーク３１０とを備えている。

光反射樹脂枠３０５は、電極パターン３０３および反射層３１２の上に設けられた、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の枠である。光反射樹脂枠３０５の材質はこれに限定されず、光反射性を有する絶縁性樹脂であればよい。その形状も、円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。

蛍光体含有封止樹脂３０６は、透光性樹脂からなる封止樹脂層である。蛍光体含有封止樹脂３０６は、光反射樹脂枠３０５によって囲まれた領域に充填されており、発光素子３０４と、反射層３１２とを封止している。また、蛍光体含有封止樹脂３０６は、蛍光体を含有している。蛍光体としては、発光素子３０４から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長い波長の光を放出する蛍光体が用いられる。

なお、蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することが可能である。例えば、昼白色や電球色の組み合わせとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体との組み合わせ、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体との組み合わせ等を用いることができる。また、高演色の組み合わせとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ_３（Ｓｃ、Ｍｇ）_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ緑色蛍光体あるいはＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組み合わせ等を用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよいし、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。

アノード電極３０７およびカソード電極３０８は、発光素子３０４を駆動するための電流を発光素子３０４に供給する電極であり、ランドの形態で設けられている。当該ランド部にコネクタを設置してアノード電極３０７およびカソード電極３０８をコネクタの形態で提供してもよい。アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８は、発光装置３０１において図示しない外部電源と接続可能な電極である。そして、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８は、電極パターン３０３を介して、発光素子３０４と接続されている。

そして、アノードマーク３０９およびカソードマーク３１０は、それぞれ、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８に対する位置決めを行うための基準となるアラインメントマークである。また、アノードマーク３０９およびカソードマーク３１０は、それぞれ、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８の極性を示す機能を有している。

なお、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８の直下にある電極パターン３０３の部分の厚みは、該直下以外の位置にある電極パターン３０３の部分の厚み（図１５の電極パターン３０３のうち、反射層３１２に覆われた部分に対応）より大きくなっている。

（熱抵抗低減効果）
ここで、前記実施形態１〜４で説明した回路基板における熱抵抗低減効果について以下に説明する。

図１６は、熱抵抗計算のための発光装置の模式図の一例を示し、（ａ）は発光装置の断面図、（ｂ）は発光装置の平面図である。なお、図１６の（ｂ）では、説明の便宜上、反射層を剥がした状態の発光装置の平面を示している。

ここで、発光装置において、発光素子で発生した熱は、図１６の（ａ）に示すように、発光素子から配線パターンを通じて金属基体に向かって４５°方向に拡がりながら拡散する。

しかしながら、図１６の（ａ）（ｂ）では、発光素子の直下には熱伝導性絶縁層が存在しているため、発光素子からの熱源が２箇所（電極端子の陽極側と負極側）になり、熱抵抗計算が少し複雑化する。このため、熱抵抗計算をさらに単純化するために、図１７の（ａ）（ｂ）に示す発光装置の模式図を用いる。

図１７は、図１６に比べて簡単化した熱抵抗計算のための発光装置の模式図の一例を示し、（ａ）は発光装置の断面図、（ｂ）は発光装置の平面図である。なお、図１８の（ｂ）においても、説明の便宜上、反射層を剥がした状態の発光装置の平面を示している。

図１７の（ａ）（ｂ）に示す発光装置では、発光素子からの熱源を１箇所（電極端子の陽極と負極を一つにまとめる）にすることができるため、熱抵抗計算を単純化できる。

従って、ここでは、図１７の（ａ）（ｂ）に示す発光装置における回路基板全体の熱抵抗を計算する。

ここで、発光素子は、１辺が５００μｍの正方向形状とし、発光素子下面の面積のうち、７０％が電極の上面の面積と同じとする。また、導電層のうち発光素子を搭載する電極端子部の面積を発光素子の電極面積と同じとして、熱抵抗を試算する。

各層の厚みと熱伝導率を以下の表１〜表３に示すように与えると、対応する各層での熱抵抗は右から２番目の欄のように試算される。発光素子１個あたり、０．４０Ｗの電力を投入し、そのうち、５０％が熱として損失する場合における、各層での温度上昇ΔＴは、右端欄のように試算される。

配線パターンの層厚は、表１で０．５ｍｍ（５００μｍ）、表２で０．０５ｍｍ（５０μｍ）、表３で０．００５ｍｍ（５μｍ）とする。

表１〜表３から、何れも熱伝導性絶縁層の熱抵抗が、基板全体の熱抵抗の大部分を占めていることが分かる。つまり、基板全体における熱抵抗の主要因は熱伝導性絶縁膜に起因していることが分かる。さらに、配線パターンの厚みが、熱伝導性絶縁層の熱抵抗の値に影響していることも分かる。

表３に示す０．００５ｍｍ（５μｍ）の厚みの配線パターンに比べ、一桁厚い、表２に示す０．０５ｍｍ（５０μｍ）の配線パターンでは、熱の拡がりにより、基板全体でみた熱抵抗は２３％減少し、温度にして６℃以上下がったことが分かる。さらに、二桁厚い、表１に示す０．５ｍｍ（５００μｍ）の配線パターンでは、基板全体でみた熱抵抗は８０％以上減少し、温度にして２１℃下がったことが分かる。

このような簡単な試算においてでも、配線パターンの厚み（導電層下部：第１金属層５＋第２金属層７）の厚みが、熱伝導性絶縁層（セラミックス層２）の熱抵抗を決定する支配的要因であることを明確に示すことができる。

さらに、上記の試算の条件のもとで、さらに、配線パターンの厚みと直ぐ下にある熱伝導性絶縁層の熱抵抗の関係を詳細に求めた。図１８は、このとき求めた配線パターンの厚みと熱抵抗との関係を示すグラフである。

また、発光素子の発熱により、どれだけ熱伝導性絶縁層において温度上昇するか関係を詳細に求めた。図１９は、このとき求めた配線パターンの厚みと温度上昇との関係を示すグラフである。

以上のことから、発光装置を製造する際の製造コストを考慮した場合、配線パターンの厚みを０．５ｍｍ（５００μｍ）とすることは現実的ではないが、少なくとも、配線パターンの厚みが０．０３５（３５μｍ）あるいは０．０５ｍｍ（５０μｍ）以上、より望ましくは１００μｍ以上あれば、数℃以上、場合によっては、十数℃の温度改善効果が得られる。ここでの試算では、図１９に示すグラフから、配線パターンの厚みが３５μｍであれば、仮に０μｍとした場合に比べて、熱伝導性絶縁層において、５℃程度の温度低下が見込める。

従って、配線パターンのうち、電極端子の無い薄い部分（第１金属層５と第２金属層７とを重ねた部分）で、少なくとも３５μｍから１００μｍあるいはこれ以上あれば、上記の効果を奏することが分かる。

また、本願発明では、上述した効果（基板全体としての温度改善効果）を奏するためには、配線パターンの厚みが重要であるため、配線パターンを構成している第１金属層５と第２金属層７は必ずしも明瞭な境界でもって区別されるものでなくてもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置用基板（以下、回路基板と称する）は、金属基体１と、前記金属基体１上に形成された熱伝導性を有する第１電気的絶縁層（セラミックス層２）と、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）上に形成された電極パターン１３と、を備えた回路基板３２０であって、前記電極パターン１３は、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）上に形成された第１金属層５からなる下地層と、前記下地層上に形成された第２金属層７からなる配線部と、前記配線部の上に形成された電極端子部１０と、を有し、前記電極パターン１３における前記電極端子部１０が形成されていない部分の厚みは、少なくとも３５μｍ以上であることを特徴としている。

ここで、金属基体上に形成された第１電気的絶縁層の熱伝導率は材質によって決まる定数であるが、熱抵抗は、当該第１電気的絶縁層上に形成された電極パターンを構成する下地層、配線部の厚みに任意に変えることが可能である。

これは下記事情による。電極パターンは熱伝導率の高い金属、例えば、銅により形成される。このため、下地層、配線部の厚みが、たとえ厚くなったとしても、電極パターンを基板垂直方向に熱が拡散する間にうける熱抵抗は非常に低く、第１電気的絶縁層を基板垂直方向に通過する場合と比較すると無視できる水準である。基板垂直方向に熱が拡散する間に、基板水平方向にも熱は拡散する。同様の理由により、基板水平方向に拡散する熱が受ける熱抵抗も無視できる水準である。

このように、当該第１電気的絶縁層上に形成された電極パターンを構成する下地層、配線部の厚みを厚くすると、電極パターンを基板垂直方向に熱が通過する間に、基板水平方向に熱を拡げることが出来、この間、電極パターン層で熱抵抗の影響を実質上受けることは無い。この結果、電極パターン層で熱抵抗の影響を実質上受けること無く、第１電気的絶縁層を基板垂直方向に通過する時点での熱流束を下げられる。熱流速が下がると、たとえ熱伝導率は同じであったとしても熱抵抗は下がるので、当該第１電気的絶縁層の熱抵抗を小さくすることが可能となった。ここで熱流速とは、単位面積の断面を通過する単位時間当たりの熱量で定義され、その単位はＷ／ｍ^２（ワット毎平方メートル）であらわされる量である。

逆に、下地層、配線部の厚みが薄くなれば、電極パターンを基板垂直方向に熱が通過する間に、基板水平方向への熱拡散が不充分となり、第１電気的絶縁層を通過する時点での熱流束が高いままになる。この結果、当該第１電気的絶縁層の熱伝導率が先の例と同じ値であっても、当該第１電気的絶縁層の熱抵抗は高くなってしまう。

また、金属基体、第１電気的絶縁層、電極パターンを含む回路基板では、第１電気的絶縁層の熱抵抗が回路基板全体の熱抵抗の大きさを左右するため、第１電気的絶縁層の熱抵抗が大きければ、回路基板全体の熱抵抗も大きくなり、第１電気的絶縁層の熱抵抗が小さければ、回路基板全体の熱抵抗も小さくなる。

従って、上記の構成では、電極パターンにおける前記電極端子部が形成されていない部分の厚み、すなわち下地層と配線部とを合わせた厚みは第１電気的絶縁層の熱抵抗が所望の熱抵抗になるように設定することで、回路基板全体の熱抵抗を決定できる。つまり、電極パターンにおける前記電極端子部が形成されていない部分の厚みによって、回路基板全体の熱抵抗を変えることが可能となる。例えば、上記厚みを薄くすれば、回路基板全体の熱抵抗を大きでき、上記厚みを厚くすれば、回路基板全体の熱抵抗を小さくできる。

これにより、電極パターンにおける前記電極端子部が形成されていない部分の厚みを所定の厚み以上にすれば、すなわち、少なくとも３５μｍ以上であれば、回路基板全体の熱抵抗を低く抑えることが可能となる。

本発明の態様２に係る回路基板は、上記態様１において、前記第１金属層５は、触媒を用いた無電解メッキ法によって形成された金属層であり、前記第２金属層７は、電解メッキ法によって形成され、前記第１金属層５よりも厚い金属層であることが好ましい。

本発明の態様３に係る回路基板は、上記態様１において、記第１金属層５は、金属粒子を高速で噴射させる方法によって形成された金属層であり、前記第２金属層７は、電解メッキ法によって形成され、前記１金属層５よりも厚い金属層であることが好ましい。

本発明の態様４に係る回路基板は、上記態様１〜３の何れか１態様において、前記電極パターン１３の電極端子部１０を露出させるように、当該電極パターン１３と前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）を被覆する光反射性を有する第２電気的絶縁層（光反射層１１）とを備え、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）は、前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）と比較し、少なくとも同等かそれよりも高い熱伝導性を有し、前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）は、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）と比較し、少なくとも同等かそれよりも高い光反射性を有することが好ましい。

本発明の態様５に係る回路基板は、上記態様４において、前記電極パターンを被覆する部分における前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）の厚みは３０μｍ以上であることが好ましい。換言すると、前記電極パターンの上部に形成された前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）の厚みは、３０μｍ以上であることが好ましいとも言える。

このような回路基板とすることで、発光素子から発生した光が、光反射性を有する第２電気的絶縁層を透過する割合を減少させることができる。本態様では、電極パターン１３を被覆する部分における前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）の厚みが３０μｍ以上となる。このため、銅のように光吸収率の比較的高い金属からなる電極パターン１３の場合であっても、光反射性を有する第２電気的絶縁層を透過して、電極パターン１３に到達する光の割合を減少させることができるので、より高い反射率を有する高輝度照明に適した回路基板、すなわち発光装置用基板を提供することが出来る。

本発明の態様６に係る回路基板は、上記態様１〜５の何れか１項において、前記電極パターン１３における前記電極端子部１０が形成されていない部分の厚みは、３５μｍから１００μｍの範囲の厚みであることが好ましい。

本発明の態様７に係る回路基板は、上記態様１〜６の何れか１項において、前記配線部（第２金属層７）は、銅または銀で形成されていることが好ましい。

本発明の態様８に係る回路基板は、上記態様１〜７の何れか１項において、前記配線部は多層で構成されており、銅層（第２金属層７）の上に銀層８が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、前記銀層の一部が前記電極端子部と前記銅層に挟まれるように存在することになる。

本発明の態様９に係る回路基板は、上記態様１〜８の何れか１項において、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）は、セラミックス粒子を基体に向けて高速で噴射させる方法によって形成されたセラミックスの堆積層からなることが好ましい。

本発明の態様１０に係る回路基板は、上記態様９において、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）は、溶射あるいはエアロゾル・デポジション法（ＡＤ法）を用いて形成されたセラミックスの堆積層からなることが好ましい。

本発明の態様１１に係る回路基板は、上記態様１〜１０の何れか１項において、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）は、アルミナからなることが好ましい。

本発明の態様１２に係る回路基板は、上記態様１〜８の何れか１項において、前記第１電気的絶縁層（セラミックス層２）は、セラミックスとガラスの混合層からなることが好ましい。

本発明の態様１３に係る回路基板は、上記態様４〜１２の何れか１項において、前記第２電気的絶縁層（光反射層１１）は、セラミックス層、セラミックスとガラスの混合層、あるいは、セラミックスと樹脂の混合層からなることが好ましい。

本発明の態様１４に係る回路基板は、上記態様１〜１３の何れか１項において、前記金属基体１は、アルミニウム、アルミニウムを含む合金、銅、銅を含む合金であることが好ましい。

本発明の態様１５に係る発光装置は、態様１〜１４の何れか１態様に記載の回路基板における前記電極端子部１０と電気的に接続する発光素子１２を備えていることを特徴としている。

本発明の態様１６に係る照明装置は、態様１５に記載の発光装置３０１を光源として備えていることを特徴としている。

本発明の態様１７に係る回路基板の製造方法は、金属基体１を備えた回路基板の製造方法であって、前記金属基体１の一方側の面にセラミックス層２を形成する工程と、前記セラミックス層２上に、触媒を用いて無電解メッキ法により前記セラミックス層上に金属を析出させて下地層となる第１金属層５を形成する工程と、前記第１金属層５上にマスク層（第１マスク６）を形成してマスク開口部に電解メッキ法により当該第１金属層５よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層７を形成する工程と、前記マスク層（第１マスク６）を除去後、当該マスク層に覆われていた第１金属層５をエッチングで除去し、所望の電極パターン１３を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記構成によれば、セラミックス層上に触媒を用いて無電解メッキ法により第１金属層が形成されているため、第１金属層上に電解メッキ法により第２金属層を形成することができる。これにより、セラミックス層上に金属を厚く積むことができる。すなわち、セラミックス層上に、厚みの厚い金属層（第１金属層＋第２金属層）を形成することが可能となる。

また、第２金属層は、電解メッキ法により形成されるため、厚みを調整しやすいため、セラミックス層上に形成する金属層の厚みを容易に制御することができる。

さらに、上記構成により、前記態様１に記載の回路基板と同様の効果を奏する。

本発明の態様１８に係る回路基板の製造方法は、金属基体１を備えた回路基板の製造方法であって、前記金属基体１の一方側の面にセラミックス層２を形成する工程と、前記セラミックス層２上に、触媒を用いて無電解メッキ法により前記セラミックス層２上に金属を析出させて下地層となる第１金属層５を形成する工程と、前記第１金属層５上に電解メッキ法により当該第１金属層５よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層７を形成する工程と、前記第２金属層上にマスク層を形成してマスク開口部をエッチングすることにより、前記第１金属層５と前記第２金属層７から電極パターン１３を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記構成によれば、セラミックス層上に触媒を用いて無電解メッキ法により第１金属層が形成されているため、第１金属層上に電解メッキ法により第２金属層を形成することができる。これにより、セラミックス層上に金属を厚く積むことができる。すなわち、セラミックス層上に、厚みの厚い金属層（第１金属層＋第２金属層）を形成することが可能となる。

また、第２金属層は、電解メッキ法により形成されるため、厚みを調整しやすいため、セラミックス層上に形成する金属層の厚みを容易に制御することができる。

しかも、第２金属層の形成後にエッチングして電極パターンを形成しているので、第１金属層と第２金属層とが一体化した電極パターン（第１金属層と第２金属層との境界が明瞭でない電極パターン）にすることができる。

本発明の態様１９に係る回路基板の製造方法は、前記態様１７または１８において、前記第１金属層５を形成する工程は、触媒としてパラジウム触媒を用いて無電解メッキ法により前記セラミックス層２上に金属を析出させて５μｍ以下の厚みの銅からなる第１金属層５を形成し、前記第２金属層７を形成する工程は、前記銅からなる第１金属層５上に電解メッキ法により銅からなる第２金属層７を形成することが好ましい。

本発明の態様２０に係る回路基板の製造方法は、金属基体１を備えた回路基板の製造方法であって、前記金属基体１の一方側の面にセラミックス層２を形成する工程と、前記セラミックス層２上に、金属粒子を高速で噴射し金属を堆積させて下地層となる第１金属層５を形成する工程と、前記第１金属層５上にマスク層（第１マスク６）を形成してマスク開口部に電解メッキ法により当該第１金属層５よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層７を形成する工程と、前記マスク層（第１マスク６）を除去後、当該マスク層に覆われていた第１金属層５をエッチングで除去し、所望の電極パターン１３を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記構成によれば、セラミックス層上に金属を厚く積むことができる。すなわち、セラミックス層上に、厚みの厚い金属層（第１金属層＋第２金属層）を形成することが可能となる。

また、第２金属層は、電解メッキ法により形成されるため、厚みを調整しやすいため、セラミックス層上に形成する金属層の厚みを容易に制御することができる。

本発明の態様２１に係る回路基板の製造方法は、金属基体１を備えた回路基板の製造方法であって、前記金属基体１の一方側の面にセラミックス層２を形成する工程と、前記セラミックス層２上に、金属粒子を高速で噴射し金属を堆積させて下地層となる第１金属層５を形成する工程と、前記第１金属層５上に電解メッキ法により当該第１金属層５よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層７を形成する工程と、前記第２金属層上にマスク層を形成してマスク開口部をエッチングすることにより、前記第１金属層５と前記第２金属層７から電極パターン１３を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記構成によれば、セラミックス層上に金属を厚く積むことができる。すなわち、セラミックス層上に、厚みの厚い金属層（第１金属層＋第２金属層）を形成することが可能となる。

また、第２金属層は、電解メッキ法により形成されるため、厚みを調整しやすいため、セラミックス層上に形成する金属層の厚みを容易に制御することができる。

しかも、第２金属層の形成後にエッチングして電極パターンを形成しているので、第１金属層と第２金属層とが一体化した電極パターン（第１金属層と第２金属層との境界が明瞭でない電極パターン）にすることができる。

本発明の態様２２に係る回路基板の製造方法は、前記態様２０または２１において、前記第１金属層５を形成する工程において、金属粒子を高速で噴射させて金属を堆積させる方法として、溶射、あるいはエアロゾル・デポジション法（ＡＤ法）を用いることが好ましい。

本発明の態様２３に係る回路基板の製造方法は、態様２０〜２２の何れか１態様において、前記第１金属層５を形成する工程は、前記銅粒子を高速で噴射させて前記セラミックス層２上に銅を堆積させて２μｍ以上４０μｍ以下の厚みの銅からなる第１金属層５を形成し、前記第２金属層７を形成する工程は、前記銅からなる第１金属層５上に電解メッキ法により銅からなる第２金属層７を形成することが好ましい。

本発明の態様２４に係る回路基板の製造方法は、前記態様１７または２０において、前記電極パターン１３を形成する工程は、前記マスク層を除去する前に、前記第２金属層７表面に前記マスク開口部を通じて、銀の層（銀層８）を形成したのち、前記銀の層（銀層８）上に更に別のマスク層を形成し、前記別途形成されたマスク開口部に銅からなる電極端子部１０を形成することが好ましい。

本発明の態様２５に係る回路基板の製造方法は、アルミニウムからなる基体（金属基体１）を備えた回路基板３２０の製造方法であって、前記金属基体１はアルミニウムからなる金属基体であり、前記金属基体１の一方側の面にセラミックス層２を形成する工程と前記セラミックス層上に第１金属層を形成する工程との間に、前記金属基体１の他方側の面に保護層３を形成する工程をさらに備え、前記保護層３を形成する工程は、前記セラミックス層２で覆われている部分以外の金属基体１を、陽極酸化処理によりアルマイトよりなる陽極酸化皮膜で覆ったうえで、封孔処理を施すことで、アルマイト層に多孔質状に形成されている孔が塞がれた保護層３を形成することを特徴としている。

本発明の態様２６に係る回路基板の製造方法は、態様２５において、前記保護層３を形成する工程の前に、前記セラミックス層２にできた貫通孔を絶縁性物質で埋めて封孔処理することが好ましい。

本発明の態様２７に係る回路基板の製造方法は、態様２６において、前記貫通孔を埋める絶縁性物質として、樹脂、ガラスあるいは、樹脂やガラスをバインダーとして用いる微小なセラミックス粒子を用いることが好ましい。

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。

本発明は、高輝度発光装置に用いられる回路基板に好適に利用することができる。

１ 金属基体
２ セラミックス層（第１電気的絶縁層）
３ 保護層
４ 触媒層
５ 第１金属層
６ 第１マスク
６Ａ第１マスク
７ 第２金属層（配線部）
８ 銀層（配線部）
９ 第２マスク
９Ａ第２マスク
１０ 電極端子部
１１ 光反射層（第２電気的絶縁層）
１２ 発光素子
１３ 電極パターン
１５ 平坦化層
１０１ 照明装置
１０２ ヒートシンク
１０３ リフレクタ
３０１ 発光装置
３０２ 金属基体
３０３ 電極パターン
３０４ 発光素子
３０５ 光反射樹脂枠
３０６ 蛍光体含有封止樹脂
３０７ アノード電極
３０８ カソード電極
３０９ アノードマーク
３１０ カソードマーク
３１１ 中間層
３１２ 反射層
３２０ 回路基板
３２０Ａ 回路基板
３２０Ｂ 回路基板
３２０Ｃ 回路基板

Claims (7)

1. 金属基体と、
   前記金属基体上に形成された熱伝導性を有する第１電気的絶縁層と、
   前記第１電気的絶縁層上に形成された電極パターンと、を備えた発光装置用基板であって、
   前記電極パターンは、
   前記第１電気的絶縁層上に形成された第１金属層からなる下地層と、
   前記下地層上に形成された第２金属層からなる配線部と、
   前記配線部の上に形成された電極端子部と、を有し、
   前記電極パターンにおける前記電極端子部が形成されていない部分の厚みは、少なくとも３５μｍ以上であることを特徴とする発光装置用基板。
2. 前記第１金属層は、触媒を用いた無電解メッキ法によって形成された金属層であり、
   前記第２金属層は、電解メッキ法によって形成され、前記第１金属層よりも厚い金属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。
3. 前記第１金属層は、金属粒子を高速で噴射させる方法によって形成された金属層であり、
   前記第２金属層は、電解メッキ法によって形成され、前記第１金属層よりも厚い金属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。
4. 前記電極パターンの電極端子部を露出させるように、当該電極パターンと前記第１電気的絶縁層を被覆する光反射性を有する第２電気的絶縁層とを備え、
   前記第１電気的絶縁層は、前記第２電気的絶縁層と同等か、それよりも高い熱伝導性を有し、
   前記第２電気的絶縁層は、前記第１電気的絶縁層と同等か、それよりも高い光反射性を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発光装置用基板。
5. 前記電極パターンを被覆する部分における前記第２電気的絶縁層の厚みは、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置用基板。
6. 金属基体を備えた発光装置用基板の製造方法であって、
   前記金属基体の一方側の面にセラミックス層を形成する工程と、
   前記セラミックス層上に、触媒を用いて無電解メッキ法により前記セラミックス層上に金属を析出させて下地層となる第１金属層を形成する工程と、
   前記第１金属層上にマスク層を形成してマスク開口部に電解メッキ法により当該第１金属層よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層を形成する工程と、
   前記マスク層を除去後、当該マスク層に覆われていた第１金属層をエッチングで除去し、所望の電極パターンを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする発光装置用基板の製造方法。
7. 金属基体を備えた発光装置用基板の製造方法であって、
   前記金属基体の一方側の面にセラミックス層を形成する工程と、
   前記セラミックス層上に、触媒を用いて無電解メッキ法により前記セラミックス層上に金属を析出させて下地層となる第１金属層を形成する工程と、
   前記第１金属層上に電解メッキ法により当該第１金属層よりも厚みの厚い配線部となる第２金属層を形成する工程と、
   前記第２金属層上にマスク層を形成してマスク開口部をエッチングすることにより、前記第１金属層と前記第２金属層から電極パターンを形成する工程と、を含んでい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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