WO2018198982A1 - 回路基板およびこれを備える発光装置 - Google Patents

回路基板およびこれを備える発光装置 Download PDF

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阿部 裕一
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a circuit board and a light emitting device including the circuit board.
  • LEDs light emitting diodes
  • a circuit board including an insulating substrate and a conductive layer serving as a circuit (wiring) located on the substrate is used.
  • a light emitting device in which a light emitting element is mounted on a circuit board having the above-described structure is required to improve the light emission efficiency.
  • the surface of the substrate is covered with a resin having a white color tone. (For example, refer to Patent Document 1).
  • the circuit board according to the present disclosure includes a board, a conductor layer located on the board, a reflective layer located on the conductor layer, and located on the board and in contact with the conductor layer and the reflective layer. And a resin layer. Further, the surface of the reflective layer has an arithmetic average roughness Ra obtained from a roughness curve of less than 0.2 ⁇ m, and a ratio of the kurtosis Rku obtained from the roughness curve to the skewness Rsk obtained from the roughness curve is 5 It is 15 or less.
  • the circuit board of the present disclosure has a high reflectance.
  • the circuit board of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG.
  • the circuit board 10 of the present disclosure is located on the substrate 1, the conductor layer 2 located on the substrate 1, the reflective layer 3 located on the conductor layer 2, and the substrate 1, And a resin layer 4 located in contact with the conductor layer 2 and the reflective layer 3.
  • the surface of the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure has an arithmetic average roughness Ra obtained from the roughness curve of less than 0.2 ⁇ m and is obtained from the roughness curve with respect to the skewness Rsk obtained from the roughness curve.
  • the ratio of kurtosis Rku (Rku / Rsk) is 5 or more and 15 or less. Note that the surface of the reflective layer 3 is an exposed surface of the reflective layer 3 that reflects light.
  • the arithmetic average roughness Ra is a value defined in JIS B 0601 (2013).
  • the skewness Rsk is defined in JIS B 0601 (2013), and is an index indicating the ratio between the peak and valley when the average height in the roughness curve is the center line.
  • Kurtosis Rku is defined in JIS B 0601 (2013) and is an index representing kurtosis, which is a measure of surface sharpness.
  • the surface of the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure has an arithmetic average roughness Ra of less than 0.2 ⁇ m, so that irregular reflection of light can be suppressed.
  • Rku / Rsk is 5 or more and 15 or less, the vicinity of the peak of the peak is sharp, and the ratio of the valley is large. Therefore, light is easily totally reflected. Therefore, the circuit board 10 of the present disclosure has a high reflectance.
  • the skewness Rsk is 1.8 or more and 2.3 or less, and the kurtosis Rku is 9.0 or more and 31.9 or less.
  • the arithmetic average roughness Ra, skewness Rsk, and kurtosis Rku on the surface of the reflective layer 3 can be determined by measuring in accordance with JIS B 0601 (2013).
  • measurement conditions for example, a measurement length of 2.5 mm, a cutoff value of 0.08 mm, a stylus with a stylus radius of 2 ⁇ m, and a scanning speed of 0.6 mm / second may be set. . And at least 3 or more places are measured on the surface of the reflective layer 3, and the average value may be obtained.
  • the surface of the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure is such that the load length of the core portion in the protruding valley portion determined from the roughness curve with respect to the load length ratio Mr1 of the core portion in the protruding mountain portion determined from the roughness curve.
  • the ratio Mr2 (Mr2 / Mr1) may be greater than 3.
  • the load length ratio Mr1 of the core portion at the protruding peak portion and the load length ratio Mr2 of the core portion at the protruding valley portion are defined in JIS B 0671-2 (2002), and are defined as follows.
  • a straight line having the gentlest slope of the load curve secant drawn by setting the difference in load length ratio to 40% is defined as an equivalent straight line.
  • a core portion is defined between two height positions where the equivalent straight line intersects the vertical axis at the load length ratios of 0% and 100%.
  • the load length ratio at the intersection of the separation line between the protruding peak portion above the core portion and the core portion is Mr1.
  • the load length ratio at the intersection of the separation line between the protruding valley and the core below the core is Mr2.
  • the load length ratio Mr1 of the core portion in the protruding mountain portion is 24 or less
  • the load length ratio Mr2 of the core portion in the protruding valley portion is 74 or more. is there.
  • the surface of the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure may be such that the protruding valley depth Rvk determined from the roughness curve is smaller than the protruding peak height Rpk determined from the roughness curve.
  • the protruding valley depth Rvk and the protruding peak height Rpk are defined in JIS B 0671-2 (2002), and in the roughness curve, the protruding valley below the core portion described above. Is the protruding valley portion depth Rvk, and the average height of the protruding peak portion above the core portion is the protruding peak portion height Rpk.
  • the protruding valley depth Rvk is 0.07 ⁇ m or less, and the protruding peak height Rpk is 0.10 ⁇ m or more.
  • the surface of the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure has a plateau ratio Hp (10-60%) of 10 to 60% relative load length obtained from a roughness curve of 0.30 ⁇ m or less.
  • the ratio of the plateau rate Hp (10-60%) to the plateau rate Hp (10-20%) having a relative load length of 10-20% determined from the length curve (Hp (10-60%) / Hp (10-20 %)) May be less than 3.5.
  • the plateau rate Hp is defined in JIS B 0671-2 (2002) and is defined as follows.
  • the plateau rate Hp (10-60%) with a relative load length of 10 to 60% means that the contact area ratio between the surface and the virtual plane when the reflective layer 3 is shaved to a certain depth is 10%. The distance from the depth at which the area ratio is 60% is shown.
  • the plateau rate Hp (10-20%) with a relative load length of 10 to 20% is a depth at which the contact area ratio between the surface and the virtual plane when the reflective layer 3 is shaved to a certain depth is 10%. And the depth at which the contact area ratio is 20%.
  • the load length rate Mr1 of the core portion at the protruding peak portion, Mr2 as the load length rate at the protruding valley portion, the protruding valley depth Rvk, the protruding peak height Rpk, and the plateau rate Hp can be determined according to JIS B 0671-2 (2002) by measuring under the same measurement conditions as the arithmetic average roughness Ra, skewness Rsk, and kurtosis Rku described above.
  • the substrate 1 in the circuit board 10 of the present disclosure may be an insulator, such as aluminum oxide ceramics, zirconium oxide ceramics, aluminum oxide and zirconium oxide composite ceramics, silicon nitride ceramics, and aluminum nitride ceramics. And silicon carbide ceramics or mullite ceramics.
  • substrate 1 consists of aluminum oxide ceramics, it will be excellent in mechanical strength, while being easy to process.
  • substrate 1 consists of aluminum nitride ceramics, it is excellent in heat dissipation.
  • the aluminum oxide ceramics contains 70% by mass or more of aluminum oxide out of 100% by mass of all components constituting the ceramics.
  • substrate 1 in the circuit board 10 of this indication can be confirmed with the following method.
  • the substrate 1 is measured using an X-ray diffractometer (XRD), and identification is performed using a JCPDS card from the obtained 2 ⁇ (2 ⁇ is a diffraction angle) value.
  • a component component is quantitatively analyzed using an ICP emission spectroscopic analyzer (ICP) or a fluorescent X-ray analyzer (XRF).
  • ICP ICP emission spectroscopic analyzer
  • XRF fluorescent X-ray analyzer
  • the conductor layer 2 in the circuit board 10 of the present disclosure may be made of any material as long as it has conductivity. If the conductor layer 2 contains copper or silver as a main component, the electrical resistivity is low and the thermal conductivity is high, so that it is possible to mount the light emitting element 5 having a large calorific value.
  • the main component in the conductor layer 2 is a component exceeding 50 mass% among 100 mass% of all the components which comprise the conductor layer 2.
  • the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure contains at least one of gold and silver, and among the 100% by mass of all components constituting the reflective layer 3, the total of gold and silver is 90% by mass or more. You may contain.
  • the reflective layer 3 in the circuit board 10 of the present disclosure may contain 95% by mass or more of gold among 100% by mass of all components constituting the reflective layer 3. As described above, if the reflective layer 3 contains 95% by mass or more of gold, migration is unlikely to occur in the reflective layer 3 when electricity is passed through the reflective layer 3, so that the circuit board 10 of the present disclosure is Excellent long-term reliability.
  • the resin layer 4 in the circuit board 10 of the present disclosure only needs to have a higher reflectance than the substrate 1, and specifically, a resin exhibiting a white color tone.
  • a resin exhibiting such a white color tone white inorganic such as titanium resin, epoxy resin, etc., titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium oxide, barium sulfate, zinc oxide, barium titanate, potassium titanate, etc. The thing containing a filler is mentioned.
  • the components constituting the conductor layer 2, the reflective layer 3, and the resin layer 4 may be confirmed by the following method.
  • the circuit board 10 is cut so as to have the cross section shown in FIG. 1, and the cut cross section is polished by a cross section polisher (CP).
  • CP cross section polisher
  • the polished cross section is polished by a cross section polisher (CP).
  • SEM scanning electron microscope
  • EDS energy dispersive X-ray analyzer
  • the conductor layer 2, the reflective layer 3 and What is necessary is just to confirm each component which comprises the resin layer 4, respectively.
  • the substrate 1 in the circuit board 10 of the present disclosure may have a through hole. And if it has the electrode which consists of an electroconductive substance in the through-hole of the base
  • the light emitting device 20 of the present disclosure includes the circuit board 10 having the above-described configuration and the light emitting element 5 positioned on the circuit board 10.
  • FIG. 1 shows an example in which the light emitting element 5 is located on the reflective layer 3 a and the light emitting element 5 is electrically connected to the reflective layer 3 b by a bonding wire 6.
  • the surface of the light emitting device 20 on which the light emitting element 5 including the light emitting element 5 is mounted may be covered with a sealing material or the like.
  • the sealing material may contain a fluorescent substance for wavelength conversion.
  • an aluminum nitride ceramic or an aluminum oxide ceramic is prepared as the substrate 1 by a known forming method and firing method.
  • the aluminum oxide ceramics in order to improve the reflectance of the substrate 1, at least one of barium oxide (BaO) and zirconium oxide (ZrO 2 ) may be contained.
  • the through hole is formed with the outer shape when forming the molded body, or the through hole is formed by punching, blasting or lasering on the molded body in which only the outer shape is processed.
  • a through hole may be formed in the sintered body by blasting or laser.
  • substrate 1 is 0.15 mm or more and 1.5 mm or less, for example.
  • the average thickness of the titanium layer is 0.03 ⁇ m to 0.2 ⁇ m
  • the average thickness of the copper layer is 0.5 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • a conductor pattern 2 is obtained by forming a resist pattern on the thin film by photolithography and forming a new copper layer using electrolytic copper plating.
  • the average film thickness of the copper layer formed by electrolytic copper plating is, for example, 40 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the surface of the conductor layer 2 may be buffed or chemically polished.
  • a silver reflective layer 3 is obtained on the conductor layer 2.
  • the gold reflective layer 3 is obtained on the conductor layer 2 by performing electroless gold plating.
  • the gold reflection layer 3 is obtained on the conductor layer 2 by performing electroless nickel plating, electroless palladium plating, and electroless gold plating in this order.
  • the reflective layer 3 is easily glossy, and the reflectance can be increased.
  • the average film thickness of a nickel layer is 1 micrometer or more and 10 micrometers or less, for example.
  • the average film thickness of a palladium layer is 0.05 micrometer or more and 0.5 micrometer or less, for example.
  • the average film thickness of the reflective layer 3 is 0.1 micrometer or more and 10 micrometers or less, for example.
  • the average film thickness of the reflective layer 3 is 0.2 ⁇ m or more, it has a particularly high reflectance.
  • the resist pattern is removed, and the protruding thin titanium and copper layers are removed by etching.
  • a paste to be the resin layer 4 (hereinafter referred to as a resin layer paste) is prepared.
  • the resin layer paste is obtained by dispersing a silicone resin raw material and a white inorganic filler powder in an organic solvent.
  • organopolysiloxane, organohydrogenpolysiloxane, platinum-containing polysiloxane, or the like can be used as the silicone resin raw material.
  • the white inorganic filler titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium oxide, barium sulfate, zinc oxide, barium titanate, potassium titanate, or the like can be used.
  • the organic solvent is selected from carbitol, carbitol acetate, terpineol, metacresol, dimethylimidazole, dimethylimidazolidinone, dimethylformamide, diacetone alcohol, triethylene glycol, paraxylene, ethyl lactate, and isophorone. A seed or a mixture of two or more can be used.
  • the mass ratio in the resin layer paste is such that, for example, the silicone resin raw material is 1, the white inorganic filler is 0.5-4, and the organic solvent is 20-100. Then, the resin layer paste is printed on the substrate 1 so as to be in contact with the conductor layer 2 and the reflective layer 3.
  • the thickness of the resin layer paste is approximately the same as the total thickness of the conductor layer 2 and the reflective layer 3.
  • heat treatment is performed by holding at a maximum temperature of 140 to 200 ° C. for 0.5 to 3 hours.
  • the surface of the reflective layer 3 and the resin layer 4 is buffed.
  • the buffing conditions are made of silicon carbide, white alumina, or diamond, using abrasive grains with a count of # 400 or more and # 3000 or less, and a feed rate of 500 mm / second or more and 2000 mm / second or less.
  • chemical polishing may be additionally performed after buffing.
  • chemical polishing conditions a solution obtained by adding sulfuric acid to hydrogen peroxide is heated to a temperature of 50 ° C. or higher and 65 ° C. or lower and immersed in this solution for 15 minutes or longer and 45 minutes or shorter. Then, by changing the buffing and chemical polishing within the above conditions, the surface of the reflective layer 3 can be made to have an arbitrary surface property, and the circuit board 10 of the present disclosure is obtained.
  • the light emitting device 20 of the present disclosure can be obtained, for example, by mounting the light emitting element 5 on the reflective layer 3 of the circuit board 10 of the present disclosure.
  • a substrate made of aluminum nitride ceramics and having a thickness of 0.38 mm was prepared.
  • the average thickness of the titanium layer was 0.1 ⁇ m, and the average thickness of the copper layer was 1.0 ⁇ m.
  • a resist pattern was formed on the thin film by photolithography, and a copper layer having an average film thickness of 60 ⁇ m was formed using electrolytic copper plating to obtain a conductor layer.
  • electrolytic nickel-silver plating was performed to obtain a reflective layer made of silver on the conductor layer.
  • the average thickness of the nickel layer between the conductor layer and the reflective layer was 5 ⁇ m, and the average thickness of the reflective layer was 3 ⁇ m.
  • the resist pattern was removed, and the protruding titanium and copper thin films were removed by etching to obtain a laminate of a conductor layer and a reflective layer having an area of 101 mm ⁇ 101 mm.
  • a resin layer paste prepared by dispersing polysiloxane as a silicone resin raw material and titanium oxide as a white inorganic filler powder in an organic solvent was prepared.
  • the resin layer paste was printed on the substrate so as to be in contact with the conductor layer and the reflective layer. After that, heat treatment was performed by holding at a maximum temperature of 150 ° C. for 1 hour.
  • each sample was obtained by performing buffing and chemical polishing so that the surface properties of the surface of the reflective layer were as shown in Table 1.
  • each sample is measured using a spectrocolorimeter (Minolta CM-3700A) under the conditions of a reference light source D65, a wavelength range of 360 to 740 nm, a visual field of 10 °, and an illumination diameter of 3 ⁇ 5 mm.
  • the reflectance of 500 nm was measured from the measurement result.
  • samples were prepared by varying the load length ratio Mr1 of the core portion at the protruding peak portion and the load length ratio Mr2 of the core portion at the protruding valley portion, and the reflectance was measured. .
  • Example 1 As a method for preparing each sample, the sample N o .1 of Example 1 was used except that buff polishing and chemical polishing were performed so that the surface properties of the surface of the reflective layer were as shown in Table 2. 4 was the same as the manufacturing method. Sample No. 9 shows the sample No. of Example 1. Same as 4.
  • Example 1 the load length rate Mr1 of the core part in the protrusion peak part in the surface of a reflection layer and the load length ratio Mr2 of the core part in a protrusion valley part were measured.
  • the measurement conditions were the same as in Example 1 based on JIS B 0671-2 (2002). Further, the reflectance of each sample was evaluated by the same method as in Example 1.
  • the reflectance of 10 to 13 was as high as 93.0% or more. From this result, if the ratio of the load length ratio Mr2 of the core portion in the protruding valley portion to the load length ratio Mr1 of the core portion in the protruding mountain portion is larger than 3 on the surface of the reflective layer, it has a higher reflectance. I understood.
  • sample N o .1 of Example 1 was used except that buff polishing and chemical polishing were performed so that the surface properties of the reflective layer had the values shown in Table 3. 4 was the same as the manufacturing method.
  • Sample No. 15 is sample No. 1 of Example 1. Same as 4.
  • the protruding valley depth Rvk and protruding peak height Rpk on the surface of the reflective layer were measured.
  • the measurement conditions were the same as in Example 1 based on JIS B 0671-2 (2002). Further, the reflectance of each sample was evaluated by the same method as in Example 1.
  • Example 1 In addition, as a method for preparing each sample, the sample N o .1 of Example 1 was used except that buff polishing and chemical polishing were performed so that the surface property of the surface of the reflective layer was a value shown in Table 4. 4 was the same as the manufacturing method. Sample No. 16 shows the sample No. of Example 1. Same as 4.
  • the plateau rate Hp (10-60%) and the plateau rate Hp (10-20%) on the surface of the reflective layer were measured.
  • the measurement conditions were the same as in Example 1 based on JIS B 0671-2 (2002). Further, the reflectance of each sample was evaluated by the same method as in Example 1.
  • a substrate made of aluminum nitride ceramics and having a thickness of 0.38 mm was prepared.
  • a thin layer of titanium and copper (hereinafter simply referred to as a thin film) was formed on the substrate by sputtering.
  • the average thickness of the titanium layer was 0.1 ⁇ m
  • the average thickness of the copper layer was 1.0 ⁇ m.
  • a resist pattern was formed on the thin film by photolithography, and a copper layer having an average film thickness of 60 ⁇ m was formed using electrolytic copper plating to obtain a conductor layer.
  • the number of conductor layers was two. Specifically, the two conductor layers were oriented in the direction in which the respective longitudinal directions were aligned, and the distance between the conductor layers was 80 ⁇ m.
  • each of the two conductor layers was made to be a rectangle whose length direction ⁇ width direction was 400 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m.
  • sample No. 23 after electroless nickel plating, electroless gold plating was performed to obtain a gold reflective layer on the two conductor layers.
  • the average thickness of the nickel layer between the conductor layer and the reflective layer was 5 ⁇ m, and the average thickness of the reflective layer was 3 ⁇ m.
  • the resist pattern was removed, and the protruding titanium and copper thin films were removed by etching to obtain two laminates of a rectangular conductor layer and a reflective layer having a length direction ⁇ width direction of 400 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m.
  • a resin layer paste prepared by dispersing polysiloxane as a silicone resin raw material and titanium oxide as a white inorganic filler powder in an organic solvent was prepared.
  • the resin layer paste is formed on the substrate so as to fill a space between the two laminated bodies and cover the periphery of the laminated body so as to form a square whose longitudinal direction ⁇ short direction is 800 ⁇ m ⁇ 800 ⁇ m.
  • heat treatment was performed by holding at a maximum temperature of 150 ° C. for 1 hour.
  • the surface property of the surface of the reflective layer is the sample No. of Example 4.
  • the reflection layer 22 contained 95% or more of silver among 100% by mass of all components constituting the reflection layer.
  • sample No. The reflective layer No. 23 contained 95% by mass or more of gold out of 100% by mass of all components constituting the reflective layer.
  • a migration test was performed on each sample. First, two reflective layers of each sample were connected with a conducting wire. Next, each sample was placed in an environment of high temperature (85 ° C.) and high humidity (85%), and the sample was left in a state where a current was passed through the reflective layer of each sample. Then, each sample was taken out from the environment every 50 hours after the current began to flow, and the conducting wire connecting the two reflective layers was removed, and it was confirmed whether there was conduction between the two reflective layers. Then, “ ⁇ ” indicates that conduction was confirmed by 250 hours after starting to flow current, “ ⁇ ” indicates that conduction was confirmed by 1000 hours after starting to flow current, and 1000 hours after starting to flow current. Those in which no continuity was confirmed were evaluated as “ ⁇ ”.
  • Substrate 2a, 2b Conductor layer 3, 3a, 3b: Reflective layer 4: Resin layer 5: Light emitting element 6: Bonding wire 10: Circuit board 20: Light emitting device

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Abstract

本開示の回路基板は、基板と、該基板上に位置する導体層と、該導体層上に位置する反射層と、前記基板上に位置するとともに、前記導体層および前記反射層に接して位置する樹脂層とを備えている。また、前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さRaが0.2μm未満であるとともに、粗さ曲線から求められるスキューネスRskに対する粗さ曲線から求められるクルトシスRkuの比が5以上15以下である。

Description

回路基板およびこれを備える発光装置
 本開示は、回路基板およびこれを備える発光装置に関する。
 消費電力の少ない発光素子としてLED(発光ダイオード)が注目されている。そして、このような発光素子の搭載には、絶縁性の基板と、この基板上に位置する、回路(配線)となる導電層とを備える回路基板が用いられている。
 また、上記構成の回路基板に発光素子を搭載してなる発光装置には、発光効率の向上が求められており、発光効率を向上させるために基板の表面を白色系の色調の樹脂で覆うことが行なわれている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2009-129801号公報
 本開示の回路基板は、基板と、該基板上に位置する導体層と、該導体層上に位置する反射層と、前記基板上に位置するとともに、前記導体層および前記反射層に接して位置する樹脂層とを備えている。また、前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さRaが0.2μm未満であるとともに、粗さ曲線から求められるスキューネスRskに対する粗さ曲線から求められるクルトシスRkuの比が5以上15以下である。
本開示の発光装置における発光素子周辺の一例を模式的に示す断面図である。
 近年では、基板の表面を白色系の色調の樹脂で覆うことのみならず、発光効率の向上のために、導電層上に反射層を設けることが行なわれている。そして、今般においては、更なる発光効率の向上のため、反射層の反射率の向上が求められている。
 本開示の回路基板は、高い反射率を有する。以下に、本開示の回路基板について、図1を参照しながら詳細に説明する。
 本開示の回路基板10は、図1に示すように、基板1と、基板1上に位置する導体層2と、導体層2上に位置する反射層3と、基板1上に位置するとともに、導体層2および反射層3に接して位置する樹脂層4とを備えている。
 そして、本開示の回路基板10における反射層3の表面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さRaが0.2μm未満であるとともに、粗さ曲線から求められるスキューネスRskに対する粗さ曲線から求められるクルトシスRkuの比(Rku/Rsk)が5以上15以下である。なお、反射層3の表面とは、光を反射する反射層3の露出している面のことである。
 ここで、算術平均粗さRaとは、JIS B 0601(2013)に規定された値のことを言う。また、スキューネスRskとは、JIS B 0601(2013)に規定されており、粗さ曲線における平均高さを中心線とした際における山部と谷部との比率を示す指標である。また、クルトシスRkuとは、JIS B 0601(2013)に規定されており、表面の鋭さの尺度である尖度を表す指標である。
 そして、本開示の回路基板10における反射層3の表面は、算術平均粗さRaが0.2μm未満であることで、光の乱反射を抑えることができる。また、Rku/Rskが5以上15以下であることで、山部の頂点近傍が尖りつつ、谷部が占める比率が大きい表面性状であることから、光が全反射しやすい。よって、本開示の回路基板10は、高い反射率を有する。なお、本開示の回路基板10における反射層3の表面において、例えば、スキューネスRskは1.8以上2.3以下、クルトシスRkuは9.0以上31.9以下である。
 ここで、反射層3の表面における、算術平均粗さRa、スキューネスRskおよびクルトシスRkuは、JIS B 0601(2013)に準拠して測定することにより求めることができる。なお、測定条件としては、例えば、測定長さを2.5mm、カットオフ値を0.08mmとし、触針半径が2μmの触針を用い、走査速度を0.6mm/秒に設定すればよい。そして、反射層3の表面において、少なくとも3ヵ所以上測定し、その平均値を求めればよい。
 また、本開示の回路基板10における反射層3の表面は、粗さ曲線から求められる突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1に対する粗さ曲線から求められる突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2の比(Mr2/Mr1)が3より大きくてもよい。ここで、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1および突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率をMr2は、JIS B 0671-2(2002)に規定されており、以下の定義による。まず、粗さ曲線の測定点の40%を含む負荷曲線の中央部分において、負荷長さ率の差を40%にして引いた負荷曲線の割線が最も緩い傾斜となる直線を等価直線とする。次に、この等価直線が負荷長さ率0%と100%との位置で縦軸と交わる2つの高さ位置の間をコア部とする。そして、粗さ曲線において、コア部の上にある突出した山部とコア部との分離線の交点の負荷長さ率がMr1である。また、粗さ曲線において、コア部の下にある突出した谷部とコア部との分離線の交点の負荷長さ率がMr2である。
 そして、このような構成を満足するならば、反射層3の表面における突出した谷部の底が広いことから、反射層3の光の正反射率が高くなり、本開示の回路基板10は、より反射率に優れる。
 なお、本開示の回路基板10における反射層3の表面において、例えば、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1は24以下、突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2は74以上である。
 また、本開示の回路基板10における反射層3の表面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さRvkが粗さ曲線から求められる突出山部高さRpkよりも小さくてもよい。ここで、突出谷部深さRvkおよび突出山部高さRpkとは、JIS B 0671-2(2002)に規定されており、粗さ曲線において、上述したコア部の下にある突出した谷部の平均深さが突出谷部深さRvkであり、上述したコア部の上にある突出した山部の平均高さが突出山部高さRpkである。
 そして、このような構成を満足するならば、反射層3の表面における突出した谷部は少ないことから、反射層3の光の正反射率が高くなり、本開示の回路基板10は、さらに反射率に優れる。
 なお、本開示の回路基板10における反射層3の表面において、例えば、突出谷部深さRvkは0.07μm以下、突出山部高さRpkは0.10μm以上である。
 また、本開示の回路基板10における反射層3の表面は、粗さ曲線から求められる相対負荷長さが10~60%のプラトー率Hp(10-60%)が0.30μm以下であり、粗さ曲線から求められる相対負荷長さが10~20%のプラトー率Hp(10-20%)に対するプラトー率Hp(10-60%)の比(Hp(10-60%)/Hp(10-20%))が3.5未満であってもよい。
 ここで、プラトー率Hpとは、JIS B 0671-2(2002)に規定されており、以下の定義による。相対負荷長さが10~60%のプラトー率Hp(10-60%)とは、反射層3をある深さまで削ったときの表面と仮想平面との接触面積比が10%になる深さと接触面積比が60%になる深さとの距離を示すものである。また、相対負荷長さが10~20%のプラトー率Hp(10-20%)とは、反射層3をある深さまで削ったときの表面と仮想平面との接触面積比が10%になる深さと接触面積比が20%になる深さとの距離を示すものである。
 そして、このような構成を満足するならば、反射層3の表面は、山部や谷部が少ないことから、正反射成分が多くなり、本開示の回路基板10の反射率がさらに向上する。
 なお、反射層3の表面における、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1、突出谷部における負荷長さ率をMr2、突出谷部深さRvk、突出山部高さRpk、プラトー率Hpは、JIS B 0671-2(2002)に準拠して、上述した算術平均粗さRa、スキューネスRsk、クルトシスRkuと同じ測定条件で測定することにより求めることができる。
 また、本開示の回路基板10における基板1は、絶縁体であればよく、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの複合セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックスまたはムライト質セラミックス等が挙げられる。なお、基板1が酸化アルミニウム質セラミックスからなれば、加工が容易でありながら、機械的強度に優れる。また、基板1が窒化アルミニウム質セラミックスからなるならば、放熱性に優れる。
 ここで、例えば、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分100質量%のうち、酸化アルミニウムを70質量%以上含有するものである。そして、本開示の回路基板10における基板1の材質は、以下の方法により確認することができる。まず、X線回折装置(XRD)を用いて、基板1を測定し、得られた2θ(2θは、回折角度である。)の値よりJCPDSカードを用いて同定を行なう。次に、ICP発光分光分析装置(ICP)または蛍光X線分析装置(XRF)を用いて、含有成分の定量分析を行なう。上記同定により酸化アルミニウムの存在が確認され、XRFで測定したアルミニウム(Al)の含有量から酸化アルミニウム(Al23)に換算した値が70質量%以上であれば、酸化アルミニウム質セラミックスである。なお、他のセラミックスについても同じ方法で求めることができる。
 また、本開示の回路基板10における導体層2は、導電性を有するならば、どのような材料で構成されていてもよい。導体層2が、銅または銀を主成分としているならば、電気抵抗率が低く、熱伝導率が高いものとなることから、発熱量の大きい発光素子5の搭載が可能となる。なお、導体層2における主成分とは、導体層2を構成する全成分100質量%のうち、50質量%を超える成分のことである。
 また、本開示の回路基板10における反射層3は、金および銀の少なくともいずれか一方を含有し、反射層3を構成する全成分100質量%のうち、金および銀を合計で90質量%以上含有していてもよい。特に、本開示の回路基板10における反射層3は、反射層3を構成する全成分100質量%のうち、金を95質量%以上含有していてもよい。このように、反射層3が金を95質量%以上含有するならば、反射層3に電気を流した際に、反射層3にマイグレーションが発生しにくいことから、本開示の回路基板10は、長期間の信頼性に優れる。
 また、本開示の回路基板10における樹脂層4は、基板1よりも反射率が高ければよく、具体的には、白色系の色調を呈する樹脂であるのがよい。このような白色系の色調を呈する樹脂としては、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂等に、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等の白色無機フィラーを含有したものが挙げられる。
 ここで、導体層2、反射層3および樹脂層4を構成する成分は、以下の方法で確認すればよい。まず、図1に示す断面となるように回路基板10を切断し、切断した断面をクロスセクションポリッシャー(CP)にて研磨する。次に、研磨した断面を観察面として、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、SEM付設のエネルギー分散型X線分析装置(EDS)を用いることにより、導体層2、反射層3および樹脂層4を構成する成分をそれぞれ確認すればよい。または、導体層2、反射層3および樹脂層4をそれぞれ削り取り、ICPまたはXRFを用いることによっても確認することができる。
 また、本開示の回路基板10における基板1は、貫通孔を有していてもよい。そして、基体1の貫通孔内に導電性物質からなる電極を有していれば、外部電源等と接続して、電気を供給することができる。また、基体1の貫通孔内に高熱伝導性物質からなるサーマルビアを有していれば、基板1の放熱性を向上させることができる。
 また、本開示の発光装置20は、上述した構成の回路基板10と、回路基板10上に位置する発光素子5とを備えているものである。なお、図1においては、発光素子5が反射層3a上に位置し、発光素子5がボンディングワイヤ6により反射層3bに電気的に接続されている例を示している。なお、図示していないが、発光素子5を保護するために、発光装置20における発光素子5を含む発光素子5の搭載された側の面が封止材等で覆われていても構わない。また、封止材は、波長変換のための蛍光物質等を含有したものであってもよい。
 以下、本開示の回路基板10の製造方法の一例について説明する。
 まず、基板1として、公知の成形方法および焼成方法により、例えば、窒化アルミニウム質セラミックスまたは酸化アルミニウム質セラミックスを準備する。なお、酸化アルミニウム質セラミックスの形成にあたっては、基板1の反射率を向上させるべく、酸化バリウム(BaO)および酸化ジルコニウム(ZrO2)の少なくともいずれか一方を含有させてもよい。
 また、基板1に貫通孔を形成する場合は、成形体の形成時に外形状とともに貫通孔を形成するか、外形状のみが加工された成形体に対しパンチング、ブラストまたはレーザーによって貫通孔を形成するか、焼結体にブラストまたはレーザーによって貫通孔を形成すればよい。なお、基板1の厚みは、例えば、0.15mm以上1.5mm以下である。
 次に、チタンおよび銅の薄層を、基板1上にスパッタで形成する。ここで、薄膜において、例えば、チタン層の平均膜厚は0.03μm以上0.2μm以下、銅層の平均膜厚は0.5μm以上2μm以下である。
 次に、薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーにて形成し、電解銅めっきを用いて新たな銅層を形成することで導体層2を得る。ここで、電解銅めっきにより形成する銅層の平均膜厚は、例えば、40μm以上100μm以下である。また、導体層2の表面に対して、バフ研磨や化学研磨を行なってもよい。
 次に、電解ニッケル-銀めっきや無電解銀メッキを行なうことで、導体層2上に銀の反射層3を得る。または、無電解ニッケルメッキを行なった後、無電解金メッキを行なうことで、導体層2上に金の反射層3を得る。または、無電解ニッケルメッキ、無電解パラジウムメッキ、無電解金メッキをこの順に行なう事で、導体層2上に金の反射層3を得る。ここで、導体層2と反射層3との間にニッケル層を入れた場合、反射層3が光沢を帯びやすくなり、反射率を高めることができる。なお、ニッケル層の平均膜厚は、例えば、1μm以上10μm以下である。また、パラジウム層の平均膜厚は、例えば、0.05μm以上0.5μm以下である。また、反射層3の平均膜厚は、例えば、0.1μm以上10μm以下である。なお、反射層3の平均膜厚が0.2μm以上であれば、特に高い反射率を有するものとなる。
 次に、レジストパターンを除去し、はみ出したチタンおよび銅の薄層をエッチングにより除去する。
 次に、樹脂層4となるペースト(以下、樹脂層用ペーストと記載する。)を準備する。樹脂層用ペーストは、例えば、シリコーン樹脂原料と白色無機フィラー粉末とを有機溶剤中に分散させたものである。
 このとき、シリコーン樹脂原料としては、オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金含有ポリシロキサン等を用いることができる。また、白色無機フィラーとしては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等を用いることができる。また、有機溶剤としては、カルビトール、カルビトールアセテート、テルピネオール、メタクレゾール、ジメチルイミダゾール、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルホルムアミド、ジアセトンアルコール、トリエチレングリコール、パラキシレン、乳酸エチル、イソホロンから選択される1種もしくは2種以上を混合して用いることができる。
 なお、樹脂層用ペーストにおける質量比率としては、例えば、シリコーン樹脂原料が1に対し、白色無機フィラーが0.5~4、有機溶剤が20~100となるように調合する。そして、樹脂層用ペーストを、基板1上において、導体層2および反射層3に接するように印刷する。ここで、なお、樹脂層用ペーストの厚みは、導体層2と反射層3とを足し合わせた厚みと同程度となるようにする。
 次に、140℃以上200℃以下の最高温度で0.5時間以上3時間以下保持して、熱処理を行なう。
 次に、反射層3および樹脂層4の表面に対してバフ研磨を行なう。ここで、バフ研磨の条件としては、シリコンカーバイト、ホワイトアルミナまたはダイヤモンドからなり、番手が#400以上#3000以下の砥粒を用い、送り速度を500mm/秒以上2000mm/秒以下とすればよい。さらに、バフ研磨の後、追加で化学研磨を行なってもよい。化学研磨の条件としては、過酸化水素水に硫酸を加えた溶液を50℃以上65℃以下の温度となるまで熱し、この溶液に15分以上45分以下浸せばよい。そして、このバフ研磨および化学研磨を上記条件内で変えることで、反射層3の表面を任意の表面性状とすることができ、本開示の回路基板10を得る。
 次に、本開示の発光装置20は、例えば、本開示の回路基板10の反射層3上に、発光素子5を搭載することによって得ることができる。
 以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
 反射層の表面における、算術平均粗さRa、スキューネスRskおよびクルトシスRkuを異ならせた試料を作製し、反射率の測定を行なった。
 まず、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、厚さ0.38mmの基板を準備した。
 次に、チタンおよび銅の薄層を、基板上にスパッタで形成した。なお、チタン層の平均膜厚は0.1μm、銅層の平均膜厚は1.0μmとなるようにした。
 次に、薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーにて形成し、電解銅めっきを用いて平均膜厚が60μmの銅層を形成し、導体層を得た。
 次に、電解ニッケル-銀めっきを行ない、導体層上に銀からなる反射層を得た。なお、導体層と反射層との間のニッケル層の平均膜厚は5μm、反射層の平均膜厚は3μmとなるようにした。
 次に、レジストパターンを除去し、はみ出したチタンおよび銅の薄膜をエッチングにより除去し、面積が101mm×101mmである導体層および反射層の積層体を得た。
 次に、樹脂層用ペーストとして、有機溶剤中にシリコーン樹脂原料としてのポリシロキサンと白色無機フィラー粉末としての酸化チタンとを分散させたものを準備した。
 次に、樹脂層用ペーストを、基板上において、導体層および反射層に接するように印刷した。その後、150℃の最高温度で1時間保持して、熱処理を行なった。
 そして、反射層の表面の表面性状が表1の値になるように、バフ研磨および化学研磨を行なうことで、各試料を得た。
 次に、得られた各試料について、接触型の表面粗さ計を用い、JIS B 0601(2013)に準拠して、反射層の表面における、算術平均粗さRa、スキューネスRsk、クルトシスRkuの測定を行なった。ここで、測定条件としては、測定長さを2.5mm、カットオフ値を0.08mmとし、触針半径が2μmの触針を用い、走査速度を0.6mm/秒に設定した。そして、反射層の表面において3ヵ所測定し、その平均値を求めた。
 次に、各試料に対して、分光測色計(ミノルタ製 CM-3700A)を用いて、基準光源D65、波長範囲360~740nm、視野10°、照明径3×5mmの条件で測定を行ない、測定結果から500nmの反射率を測定した。
 結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、試料No.1、2、8に比べて試料No.3~7の反射率は90.2%以上と高かった。この結果から、反射層の表面において、算術平均粗さRaが0.2μm未満であるとともに、スキューネスRskに対するクルトシスRkuの比が5以上15以下であれば、高い反射率を有することがわかった。
 次に、反射層の表面における、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1および突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2を異ならせた試料を作製し、反射率の測定を行なった。
 なお、各試料の作製方法としては、反射層の表面の表面性状が表2の値になるように、バフ研磨および化学研磨を行なったこと以外は実施例1の試料Nо.4の作製方法と同様とした。なお、試料No.9は、実施例1の試料No.4と同じである。
 そして、得られた各試料について、反射層の表面における、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1および突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2を測定した。なお、測定条件は、JIS B 0671-2(2002)に基づき実施例1と同様とした。また、各試料の反射率を、実施例1と同じ方法で評価した。
 結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、試料No.9に比べて試料No.10~13の反射率は93.0%以上と高かった。この結果から、反射層の表面において、突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1に対する突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2の比が3より大きければ、さらに高い反射率を有することがわかった。
 次に、反射層の表面における、突出谷部深さRvkおよび突出山部高さRpkの大小関係を異ならせた試料を作製し、反射率の測定を行った。
 なお、各試料の作製方法としては、反射層の表面の表面性状が表3の値になるように、バフ研磨および化学研磨を行なったこと以外は実施例1の試料Nо.4の作製方法と同様とした。なお、試料No.15は、実施例1の試料No.4と同じである。
 そして、得られた各試料について、反射層の表面における、突出谷部深さRvkおよび突出山部高さRpkを測定した。なお、測定条件は、JIS B 0671-2(2002)に基づき実施例1と同様とした。また、各試料の反射率を、実施例1と同じ方法で評価した。
 結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、試料No.15に比べて試料No.14の反射率は93.7%と高かった。この結果から、反射層の表面において、突出谷部深さRvkが突出山部高さRpkよりも小さければ、さらに高い反射率を有することがわかった。
 次に、反射層の表面における、プラトー率Hp(10-60%)およびプラトー率Hp(10-20%)を異ならせた試料を作製し、反射率の測定を行なった。
 なお、各試料の作製方法としては、反射層の表面の表面性状が表4の値になるように、バフ研磨および化学研磨を行なったこと以外は実施例1の試料Nо.4の作製方法と同様とした。なお、試料No.16は、実施例1の試料No.4と同じである。
 そして、得られた各試料について、反射層の表面における、プラトー率Hp(10-60%)およびプラトー率Hp(10-20%)を測定した。なお、測定条件は、JIS B 0671-2(2002)に基づき実施例1と同様とした。また、各試料の反射率を、実施例1と同じ方法で評価した。
 結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、試料No.16、17に比べて試料No.18~21の反射率は93.5%以上と高かった。この結果から、反射層の表面において、プラトー率Hp(10-60%)が0.30μm以下であり、プラトー率Hp(10-20%)に対するプラトー率Hp(10-60%)の比が3.5未満であれば、さらに高い反射率を有することがわかった。
 次に、反射層を構成する成分を異ならせた試料を作製し、反射率の測定およびマイグレーション試験を行なった。
 まず、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、厚さ0.38mmの基板を準備した。
 次に、チタンおよび銅の薄層(以下、単に薄膜と記載する)を、基板上にスパッタで形成した。ここで、チタン層の平均膜厚は0.1μm、銅層の平均膜厚は1.0μmとなるようにした。
 次に、薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーにて形成し、電解銅めっきを用いて平均膜厚が60μmの銅層を形成し、導体層を得た。ここで、このレジストパターンは、レジストパターンを除去した際に、導体層の個数が2個となるようにした。具体的には、2個の導体層が、それぞれの長手方向が揃った方向を向き、導体層同士の間隔が80μmとなるようにした。ここで、2個の導体層は、それぞれ長手方向×短手方向が400μm×250μmである長方形となるようにした。
 次に、試料No.22となる試料に関しては、電解ニッケル-銀めっきを行ない、2個の導体層上に銀の反射層を得た。なお、導体層と反射層との間のニッケル層の平均膜厚は5μm、反射層の平均膜厚は3μmとなるようにした。
 一方、試料No.23となる試料に関しては、無電解ニッケルメッキを行なった後、無電解金メッキを行ない、2個の導体層上に金の反射層を得た。なお、導体層と反射層との間のニッケル層の平均膜厚は5μm、反射層の平均膜厚は3μmとなるようにした。
 次に、レジストパターンを除去し、はみ出したチタンおよび銅の薄膜をエッチングにより除去し、長手方向×短手方向が400μm×250μmである長方形の導体層および反射層の積層体を2個得た。
 次に、樹脂層用ペーストとして、有機溶剤中にシリコーン樹脂原料としてのポリシロキサンと白色無機フィラー粉末としての酸化チタンとを分散させたものを準備した。
 次に、樹脂層用ペーストを、基板上において、2個の積層体同士の間を埋め、積層体の周りを覆うように、長手方向×短手方向が800μm×800μmである正方形となるように印刷した。その後、150℃の最高温度で1時間保持して、熱処理を行なった。
 そして、反射層の表面の表面性状が実施例4の試料No.20と同じとなるように、バフ研磨および化学研磨を行なうことで、試料No.22、23を得た。
 次に、各試料の反射層を構成する成分を、以下の方法で確認した。まず、各試料を切断し、切断した断面をCPにて研磨した。次に、研磨した断面を観察面として、SEMを用いて観察し、SEM付設のEDSを用いることにより、反射層を構成する成分を確認した。その結果、試料No.22の反射層は、反射層を構成する全成分100質量%のうち、銀を95質量%以上含有していた。一方、試料No.23の反射層は、反射層を構成する全成分100質量%のうち、金を95質量%以上含有していた。
 次に、各試料の反射率を、実施例1と同じ方法で評価した。
 また、各試料に対して、マイグレーション試験を行なった。まず、各試料の2個の反射層同士を導線で接続した。次に、高温(85℃)・高湿(85%)の環境下に各試料を置き、各試料の反射層に電流を流した状態で放置した。そして、電流を流し始めてから50時間毎に各試料を上記環境下から取り出し、2個の反射層同士を接続する導線を外し、2個の反射層の間に導通がないか確認した。そして、電流を流し始めてから250時間までに導通が確認されたものを「×」、電流を流し始めてから1000時間までに導通が確認されたものを「△」、電流を流し始めてから1000時間までに導通が確認されなかったものを「○」として評価した。
 結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示すように、試料No.23のマイグレーション試験の結果は「○」であった。この結果から、反射層が、反射層を構成する全成分100質量%のうち、金を95質量%以上含有していれば、長期間の信頼性に優れることがわかった。
 1:基板
 2、2a、2b:導体層
 3、3a、3b:反射層
 4:樹脂層
 5:発光素子
 6:ボンディングワイヤ
 10:回路基板
 20:発光装置

Claims (6)

  1.  基板と、
     該基板上に位置する導体層と、
     該導体層上に位置する反射層と、
     前記基板上に位置するとともに、前記導体層および前記反射層に接して位置する樹脂層と、を備え、
     前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さRaが0.2μm未満であるとともに、粗さ曲線から求められるスキューネスRskに対する粗さ曲線から求められるクルトシスRkuの比が5以上15以下である回路基板。
  2.  前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる突出山部におけるコア部分の負荷長さ率Mr1に対する粗さ曲線から求められる突出谷部におけるコア部分の負荷長さ率Mr2の比が3より大きい請求項1に記載の回路基板。
  3.  前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さRvkが粗さ曲線から求められる突出山部高さRpkよりも小さい請求項1または請求項2に記載の回路基板。
  4.  前記反射層の表面は、粗さ曲線から求められる相対負荷長さが10~60%のプラトー率Hp(10-60%)が0.30μm以下であり、粗さ曲線から求められる相対負荷長さが10~20%のプラトー率Hp(10-20%)に対する前記プラトー率Hp(10-60%)の比が3.5未満である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の回路基板。
  5.  前記反射層は、該反射層を構成する全成分100質量%のうち、金を95質量%以上含有する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の回路基板。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の回路基板と、該回路基板上に位置する発光素子とを備える発光装置。
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