(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装可能な実装基板であって、金属板により形成され前記電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板と、前記電子部品を電気的に接続可能な配線パターンが有機系絶縁基板の片面に設けられ前記伝熱板の他面側に配置された配線基板と、前記伝熱板と前記配線基板との間に介在する絶縁層とを備え、前記伝熱板は、前記配線パターンにおける、前記電子部品の接続用部位を露出させる貫通孔が形成されてなり、前記配線基板の平面サイズが前記伝熱板の平面サイズよりも大きく、前記配線基板は、前記配線パターンが、前記伝熱板に重ならない領域まで広がっていることを特徴とする実装基板。
【請求項２】
前記配線基板は、前記有機系絶縁基板の前記片面において前記伝熱板に重ならない部位を覆うレジストからなる保護層を備え、前記保護層に、前記配線パターンの一部を端子部として露出させる露出部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の実装基板。
【請求項３】
前記保護層の色が白色であることを特徴とする請求項２記載の実装基板。
【請求項４】
前記配線基板は、前記配線パターンにおいて前記保護層により覆われた領域以外に、めっき層が形成されてなり、前記配線パターンの材料がＣｕであり、前記めっき層は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜もしくはＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜からなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の実装基板。
【請求項５】
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、前記熱硬化性樹脂に比べて熱伝導率の高いフィラーを含有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の実装基板。
【請求項６】
前記伝熱板は、前記金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の実装基板。
【請求項７】
前記伝熱板は、長尺状の形状であって、複数の前記電子部品を前記伝熱板の長手方向に沿って並べて搭載可能であり、前記有機系絶縁基板は、前記伝熱板よりも幅寸法の大きな長尺状の形状であって、樹脂に前記樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーを混合した樹脂基板からなり、前記配線パターンよりも前記金属板との線膨張率差が小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の実装基板。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の実装基板と、前記実装基板に実装された前記電子部品とを備え、前記電子部品が固体発光素子からなることを特徴とする発光モジュール。
【請求項９】
前記固体発光素子は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項８記載の発光モジュール。
【請求項１０】
前記ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて前記ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることを特徴とする請求項９記載の発光モジュール。
【請求項１１】
前記各固体発光素子は、厚み方向の一面側に第１電極と第２電極とが設けられたものであり、前記第１電極および前記第２電極の各々が前記貫通孔を通るワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板および発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１１に示すように、ＬＥＤ素子１０８を搭載するための基板であるＬＥＤ基板１０１を備えたＬＥＤパッケージ１０２が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
ここにおいて、ＬＥＤ基板１０１は、配線板１０５と反射板１０３とを接着剤１０４を介して貼り合わせたものである。
【０００４】
配線板１０５は、反射板１０３側となる一方の面に、ボンディングパッド１０６を含む導体回路１１５を備え、他方の面に、ボンディングパッド１０６に層間接続１２０により電気的に接続された下面電極１１１を含む導体回路を備えている。ここにおいて、配線板１０５は、両面配線板または多層配線板である。
【０００５】
配線板１０５は、ボンディングパッド１０６を除く所定の位置にソルダーレジスト１２４が形成されている。
【０００６】
反射板１０３は、配線板１０５のボンディングパッド１０６を露出させる接続用開口１１２を有している。また、反射板１０３は、ＬＥＤ素子１０８からの光を反射する機能と、ＬＥＤ素子１０８で生じた熱を放熱する機能とを有している。
【０００７】
また、接着剤１０４としては、例えば、エポキシ系接着剤に無機系フィラーを充填した接着剤などの高熱伝導性接着剤が用いられている。これにより、ＬＥＤパッケージ１０２では、ＬＥＤ素子１０８から反射板１０３を介して接着剤１０４に伝わる熱を、より効率よく放熱することができる。
【０００８】
ＬＥＤ素子１０８としては、青色ＬＥＤが用いられている。また、ＬＥＤ素子１０８は、反射板１０３のＬＥＤ搭載部１０７に、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合タイプのダイボンドペーストを用いて実装してある。
【０００９】
ＬＥＤパッケージ１０２は、反射板１０３上に形成されてＬＥＤ素子１０８およびボンディングワイヤ１０９を覆うモールド用の樹脂として、青色光を白色光に変換するための蛍光材を含むモールド樹脂１１４ａと、透明なモールド樹脂１１４ｂとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−４４５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１には、ＬＥＤ基板１０１は、ＬＥＤ素子１０８を搭載してＬＥＤパッケージ１０２を形成するための部材であって、ボンディングパッド１０６を除いて反射板１０３で被覆されているので、ＬＥＤ素子１０８から出る熱・紫外線から配線板１０５を保護できる旨が記載されている。また、特許文献１には、接続用開口１１２からボンディングパッド１０６のみが露出するようにすると、配線板１０５の樹脂により形成される部分が反射板１０３の表面側に露出しないため、ＬＥＤ素子１０８からの光による配線板１０５の劣化を抑制できる点で望ましい旨が記載されている。ここにおいて、このＬＥＤ基板１０１では、ＬＥＤ素子１０８で発生した熱が反射板１０３を介して接着剤１０４に伝わり、更に配線板１０５に伝わりやすくなるものと推考される。
【００１２】
しかしながら、配線板１０５として両面配線板を用いている場合、配線板１０５の厚み方向の熱抵抗が大きいので、ＬＥＤ素子１０８の光出力の高出力化を図った場合に、ＬＥＤ素子１０８の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述のＬＥＤ基板１０１を用いたＬＥＤパッケージ１０２では、光出力の高出力化が制限されてしまう懸念がある。また、ＬＥＤパッケージ１０２を照明器具の光源として用いる場合には、ＬＥＤパッケージ１０２を別途の回路基板に表面実装して用いる必要があり、ＬＥＤ素子１０８から器具本体までの熱抵抗が高くなってしまう。
【００１３】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱性を向上させることが可能な実装基板および発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の実装基板は、電子部品を実装可能な実装基板であって、金属板により形成され前記電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板と、前記電子部品を電気的に接続可能な配線パターンが有機系絶縁基板の片面に設けられ前記伝熱板の他面側に配置された配線基板と、前記伝熱板と前記配線基板との間に介在する絶縁層とを備え、前記伝熱板は、前記配線パターンにおける、前記電子部品の接続用部位を露出させる貫通孔が形成されてなり、前記配線基板の平面サイズが前記伝熱板の平面サイズよりも大きく、前記配線基板は、前記配線パターンが、前記伝熱板に重ならない領域まで広がっていることを特徴とする。
【００１５】
この実装基板において、前記配線基板は、前記有機系絶縁基板の前記片面において前記伝熱板に重ならない部位を覆うレジストからなる保護層を備え、前記保護層に、前記配線パターンの一部を端子部として露出させる露出部が形成されてなることが好ましい。
【００１６】
この実装基板において、前記保護層の色が白色であることが好ましい。
【００１７】
この実装基板において、前記配線基板は、前記配線パターンにおいて前記保護層により覆われた領域以外に、めっき層が形成されてなり、前記配線パターンの材料がＣｕであり、前記めっき層は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜もしくはＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜からなることが好ましい。
【００１８】
この実装基板において、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、前記熱硬化性樹脂に比べて熱伝導率の高いフィラーを含有していることが好ましい。
【００１９】
この実装基板において、前記伝熱板は、前記第１金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることが好ましい。
【００２０】
この実装基板において、前記伝熱板は、長尺状の形状であって、複数の前記電子部品を前記伝熱板の長手方向に沿って並べて搭載可能であり、前記有機系絶縁基板は、前記伝熱板よりも幅寸法の大きな長尺状の形状であって、樹脂に前記樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーを混合した樹脂基板からなり、前記配線パターンよりも前記金属板との線膨張率差が小さいことが好ましい。
【００２１】
本発明の発光モジュールは、前記実装基板と、前記実装基板に実装された前記電子部品とを備え、前記電子部品が固体発光素子からなることを特徴とする。
【００２２】
この発光モジュールにおいて、前記固体発光素子は、ＬＥＤチップであることが好ましい。
【００２３】
この発光モジュールにおいて、前記ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて前記ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることが好ましい。
【００２４】
この発光モジュールにおいて、前記各固体発光素子は、厚み方向の一面側に第１電極と第２電極とが設けられたものであり、前記第１電極および前記第２電極の各々が前記貫通孔を通るワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実装基板においては、放熱性を向上させることが可能となる。
【００２６】
本発明の発光モジュールにおいては、放熱性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は実施形態における実装基板の概略分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２】実施形態における実装基板の概略斜視図である。
【図３】実施形態における実装基板の他の構成例の概略分解斜視図である。
【図４】実施形態における実装基板の他の構成の概略斜視図である。
【図５】（ａ）は実施形態における発光モジュールの要部概略斜視図、（ｂ）は実施形態における発光モジュールの一部破断した要部概略斜視図である。
【図６】実施形態における発光モジュールの要部概略断面図である。
【図７】実施形態における発光モジュールの他の構成例の要部概略断面図である。
【図８】実施形態における発光モジュールの更に他の構成例の要部概略断面図である。
【図９】実施形態における発光モジュールの別の構成例の要部概略断面図である。
【図１０】実施形態における発光モジュールの更に別の構成例の要部概略断面図である。
【図１１】従来のＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、まず、図１〜図４に基づいて、電子部品を実装可能な実装基板２について説明し、その後、図５〜図１０に基づいて、実装基板２を備えた発光モジュールについて説明する。
【００２９】
実装基板２は、電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板２１と、伝熱板２１の他面側に配置され電子部品を電気的に接続可能な配線パターン２２ｂを有する配線基板２２と、伝熱板２１と配線基板２２との間に介在する絶縁層２３とを備えている。ここで、伝熱板２１は、金属板により形成されている。また、配線基板２２は、配線パターン２２ｂが有機系絶縁基板２２ａの片面に設けられている。この配線基板２２としては、片面プリント配線板を用いることができる。
【００３０】
伝熱板２１は、配線パターン２２ｂにおける、電子部品の接続用部位を露出させる貫通孔２１ｂが形成されている。
【００３１】
実装基板２は、配線基板２２の平面サイズが伝熱板２１の平面サイズよりも大きい。また、配線基板２２は、配線パターン２２ｂが、伝熱板２１に重ならない領域まで広がっている。
【００３２】
実装基板２は、全体として長尺状に形成されており、伝熱板２１の上記一面側において、複数個（図１の例では、１２×６＝７２個）の電子部品を伝熱板２１の長手方向に沿って配置可能となっている。
【００３３】
伝熱板２１は、長尺状（ここでは、細長の矩形板状）の形状に形成されており、複数の電子部品を伝熱板２１の長手方向に沿って並べて搭載可能となっている。伝熱板２１の基礎となる金属板の材料としては、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属が好ましい。ただし、金属板の材料は、これらに限らず、例えば、ステンレスやスチールなどでもよい。
【００３４】
伝熱板２１には、電子部品と配線パターン２２ｂとを電気的に接続する配線（例えば、ワイヤなど）の各々を通す貫通孔２１ｂが形成されている。貫通孔２１ｂは、伝熱板２１の幅方向において電子部品の搭載領域の両側に形成してある。
【００３５】
貫通孔２１ｂは、開口形状を円形状としてある。貫通孔２１ｂの内径は、０．５ｍｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。貫通孔２１ｂの形状は、円形状に限らず、例えば、矩形状、楕円形状などでもよい。
【００３６】
配線基板２２は、長尺状（ここでは、細長の矩形板状）に形成されている。配線基板２２は、有機系絶縁基板２２ａが長尺状の形状に形成されている。実装基板２は、配線基板２２の長手方向の寸法と伝熱板２１の長手方向の寸法とを同じ値に設定し、また、配線基板２２の幅寸法を伝熱板２１の幅寸法よりも大きく設定してある。これにより、実装基板２は、配線基板２２の平面サイズが伝熱板２１の平面サイズよりも大きくなっている。ただし、これらの寸法の関係は、特に限定するものではない。また、配線基板２２は、有機系絶縁基板２２ａの片面の大部分を覆うように当該片面の全体に配線パターン２２ｂが形成されている。有機系絶縁基板２２ａは、樹脂に当該樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーを混合した樹脂基板により構成してある。樹脂基板の樹脂としては、配線パターン２２ｂよりも上述の金属板との線膨張率が小さいことが好ましい。
【００３７】
これにより、実装基板２は、金属板および配線パターン２２ｂそれぞれの材料が、アルミニウム、銅であって、有機系絶縁基板２２ａの樹脂が例えばガラスエポキシ樹脂であり、フィラーが混合されていない場合に比べて、有機系絶縁基板２２ａの熱抵抗を低減することが可能となり、また、長尺状の伝熱板２１の反りを抑制することが可能となる。
【００３８】
例えば、金属板の材料がアルミニウム、配線パターン２２ｂの材料が銅である場合、樹脂基板の樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを用いることが好ましい。また、フィラーとしては、例えば、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、ガラス繊維などを用いることが好ましい。また、フィラーの充填率は、６０体積パーセント〜７５体積パーセント程度が好ましく、これにより、樹脂基板の熱伝導率を４Ｗ／ｍＫ〜１０Ｗ／ｍＫ程度とすることが可能となる。一例として、樹脂基板は、樹脂としてビニルエステル樹脂を、フィラーの材料として酸化マグネシウムを、それぞれ採用し、フィラーの充填率を６７体積パーセントとすれば、熱伝導率を５Ｗ／ｍＫ、線膨張率を１８〜２２ｐｐｍ／Ｋ程度とすることが可能となる。アルミニウムおよび銅の熱伝導率は、それぞれ、２３ｐｐｍ／Ｋ程度、１７ｐｐｍ／Ｋ程度である。
【００３９】
配線パターン２２ｂは、有機系絶縁基板２２ａの片面上で、組をなす第１パターン２２ｂ１と第２パターン２２ｂ２とが、有機系絶縁基板２２ａの幅方向において離間して並設されている。また、配線パターン２２ｂは、第１パターン２２ｂ１および第２パターン２２ｂ２の各々を規定数（例えば、１２個）ずつ備えており、第１パターン２２ｂ１および第２パターン２２ｂ２の各々が、有機系絶縁基板２２ａの片面上で、有機系絶縁基板２２ａの長手方向に並んで配置されている。第１パターン２２ｂ１および第２パターン２２ｂ２は、矩形状（ここでは、長方形状）に形成されており、有機系絶縁基板２２ａと長手方向が一致するように配置されている。ここで、配線パターン２２ｂは、組をなす１個の第１パターン２２ｂ１と１個の第２パターン２２ｂ２とで、１つの単位パターン２２ｕを構成している。したがって、配線パターン２２ｂは、複数の単位パターン２２ｕが有機系絶縁基板２２ａの長手方向に沿って並設されている。また、配線パターン２２ｂは、有機系絶縁基板２２ａの長手方向において隣り合う単位パターン２２ｕ，２２ｕ同士において、一方の単位パターン２２ｕの第１パターン２２ｂ１と他方の単位パターン２２ｕの第２パターン２２ｂ２とが、有機系絶縁基板２２ａの幅方向に沿った接続部２２ｂ３（図１（ｂ）参照）により電気的に接続されている。
【００４０】
絶縁層２３の平面サイズは、伝熱板２１の平面サイズと略同じ平面サイズに設定することが好ましい。絶縁層２３は、伝熱板２１の各貫通孔２１ｂの各々に連通する貫通孔２３ｂが形成されている。したがって、実装基板２に電子部品を実装する場合には、例えば、伝熱板２１の貫通孔２１ｂと絶縁層２３の貫通孔２３ｂとを通して、電子部品と配線パターン２２ｂとを電気的に接続することができる。
【００４１】
絶縁層２３は、熱硬化型のシート状接着剤のエポキシ樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。絶縁層２３は、電気絶縁性を有するだけでなく、熱伝導性を有することが好ましい。要するに、絶縁層２３は、伝熱板２１と配線基板２２とを電気的に絶縁する機能および熱結合する機能を有していることが好ましい。
【００４２】
ここで、絶縁層２３は、上述のシート状接着剤として、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化するとともに流動性が高くなる性質を有するＢステージのエポキシ樹脂層（熱硬化性樹脂）とプラスチックフィルム（ＰＥＴフィルム）とが積層されたシート状接着剤を用いることが好ましい。このようなシート状接着剤としては、例えば、東レ株式会社製の接着剤シートＴＳＡなどがある。フィラーとしては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂よりも熱伝導率の高い電気絶縁性材料を用いればよい。上述のエポキシ樹脂層の厚みは、１００μｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではなく、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。上述のエポキシ樹脂層の熱伝導率は、４Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また、シート状接着剤のプラスチックフィルムは、配線基板２２と伝熱板２１とを重ね合わせる前に、エポキシ樹脂層から剥離する。要するに、エポキシ樹脂層におけるプラスチックフィルム側とは反対側の一面を対象物に固着した後、プラスチックフィルムを剥離する。ここで、絶縁層２３の形成にあたっては、伝熱板２１とエポキシ樹脂層と配線パターン２２ｂを有する配線基板２２とを重ね合わせた状態で適宜加圧するようにしてもよい。
【００４３】
上述のシート状接着剤のエポキシ樹脂層は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いという性質を有している。これにより、実装基板２は、絶縁層２３と伝熱板２１および配線基板２２との間に空隙が発生するのを防止することができて密着信頼性が向上するとともに、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を抑制することが可能となる。したがって、実装基板２では、伝熱板２１と配線基板２２の配線パターン２２ｂとの間にゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、電子部品から配線基板２２までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減できて、放熱性が向上し、電子部品の温度上昇を抑制できる。
【００４４】
本実施形態の実装基板２では、配線基板２２の配線パターン２２ｂにおいて伝熱板２１に重なる領域の全体が、絶縁層２３と接している。これにより、実装基板２は、図１１に示した従来のＬＥＤ基板１０１のように接着剤１０４と導体回路１１５との間にソルダーレジスト１２４などがある場合に比べて、伝熱板２１から配線パターン２２ｂに伝熱された熱を配線パターン２２ｂの厚み方向および横方向（面内方向）へ効率よく放熱させることが可能となり、放熱性を向上させることが可能となる。
【００４５】
ところで、伝熱板２１の熱容量の大きさによっては、上述のエポキシ樹脂層の加熱温度を１７０℃程度まで上げて硬化させると、伝熱板２１と配線基板２２との固着性能が低下し、加熱温度を１５０℃程度まで下げて硬化させると伝熱板２１と配線基板２２との間の電気絶縁性が低下する懸念がある。すなわち、絶縁層２３は、固着性能と電気絶縁性とがトレードオフの関係を有している。そこで、本実施形態における実装基板２の製造にあたっては、第１のシート状接着剤のエポキシ樹脂層（以下、第１エポキシ樹脂層と称する）と第２のシート状接着剤のエポキシ樹脂層（以下、第２エポキシ樹脂層と称する）とを重ね合わせるようにし、第１エポキシ樹脂層を１７０℃で硬化させることにより電気絶縁性および熱伝導性を確保し、第２エポキシ樹脂層を１５０℃で硬化させることにより固着性能および熱伝導性を確保するようにしている。さらに説明すれば、実装基板２の製造にあたっては、第１エポキシ樹脂層を対象物である伝熱板２１に１７０℃で固着させた後、第２エポキシ樹脂層および配線基板２２を重ね合わせて当該第２エポキシ樹脂層を１５０℃で硬化させることが好ましい。これにより、本実施形態の実装基板２の製造にあたっては、伝熱板２１の熱容量に関わらず、絶縁層２３の固着性能と電気絶縁性との両方の要求を満足させることが可能となる。
【００４６】
また、配線基板２２は、図３および図４に示すように、有機系絶縁基板２２ａの片面において伝熱板２１に重ならない部位を覆うレジストからなる保護層２２ｃを備えることが好ましい。また、保護層２２ｃは、配線パターン２２ｂの一部を端子部２２ｂａ，２２ｂａとして露出させる露出部２２ｄ，２２ｄが形成されてなることが好ましい。ここで、配線基板２２は、配線基板２２の長手方向の一端部（図３、図４における右端部）の第１パターン２２ｂ１、他端部（図３、図４における左端部）の第２パターン２２ｂ２それぞれを端子部２２ｂａ，２２ｂａとして露出させてある。要するに、実装基板２は、長手方向の両端部の各々に端子部２２ｂａ，２２ｂａを備えている。これにより、実装基板２は、端子部２２ｂａ，２２ｂａを通して外部から通電することが可能となる。また、実装基板２は、保護層２２ｃを設けてあることにより、耐候性を高めることが可能となるとともに、配線パターン２２ｂへの異物の付着による短絡などを防止することが可能となる。
【００４７】
ここで、実装基板２は、伝熱板２１に搭載する電子部品が、後述の固体発光素子３（図５〜図１０参照）などの場合、保護層２２ｃの色が白色であることが好ましい。白色の保護層２２ｃの材料としては、例えば、白色系のレジスト（樹脂）などを用いることができる。保護層２２ｃの色が白色であることにより、実装基板２は、電子部品が固体発光素子３である場合に、固体発光素子３などからの光を保護層２２ｃの表面で効率よく反射することが可能となる。したがって、実装基板２は、配線基板２２の平面サイズを伝熱板２１の平面サイズよりも大きくした構成でありながら、固体発光素子３からの光が配線基板２２に吸収されるのを抑制することが可能となり、有機系絶縁基板２２ａの劣化を抑制することが可能となる。
【００４８】
また、配線基板２２は、配線パターン２２ｂにおいて保護層２２ｃにより覆われた領域以外に、最表層がＡｕ膜からなるめっき層（図示せず）が形成されていることが好ましい。このめっき層は、配線パターン２２ｂに比べて、耐酸化性および耐腐食性が高く、絶縁層２３との密着性の高いことが好ましい。ここにおいて、めっき層は、配線パターン２２ｂの材料がＣｕである場合、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜もしくはＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜からなることが好ましい。これにより、めっき層は、耐酸化性および耐腐食性が高く、絶縁層２３との密着性の高いだけでなく、金ワイヤとの接合強度を高めることができ、また、配線パターン２２ｂの材料であるＣｕがＡｕ膜中へ拡散するのを抑制することが可能となる。
【００４９】
配線基板２２の製造にあたっては、めっき層を電解めっき法により形成する前に、保護層２２ｃを形成しておけば、保護層２２ｃがない場合に比べて、配線パターン２２ｂに施すめっきの量を低減することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５０】
また、電子部品が固体発光素子３である場合、伝熱板２１は、反射板としての機能を有することが好ましく、金属板の材料としてアルミニウムを採用することが、より好ましい。また、伝熱板２１は、金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における絶縁層２３側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されていることが好ましい。ここで、２種類の誘電体膜としては、例えば、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを採用することが好ましい。実装基板２は、このような伝熱板２１を用いることにより、可視光に対する反射率を９５％以上とすることが可能となる。要するに、実装基板２は、このような伝熱板２１を用いることにより、電子部品である固体発光素子３などからの可視光を効率よく反射することが可能となる。このような伝熱板２１としては、例えば、アラノッド（alanod）社のＭＩＲＯ２、ＭＩＲＯ（登録商標）を用いることができる。上述のアルミニウム板としては、表面が陽極酸化処理されたものを用いてもよい。なお、伝熱板２１の厚みは、例えば、０．２〜３ｍｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００５１】
以上説明した本実施形態の実装基板２は、上述のように、金属板により形成され電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板２１と、電子部品を電気的に接続可能な配線パターン２２ｂが有機系絶縁基板２２ａの片面に設けられ伝熱板２１の他面側に配置された配線基板２２と、伝熱板２１と配線基板２２との間に介在する絶縁層２３とを備えている。そして、伝熱板２１は、配線パターン２２ｂにおける、電子部品の接続用部位を露出させる貫通孔２１ｂが形成されている。また、実装基板２は、配線基板２２の平面サイズが伝熱板２１の平面サイズよりも大きく、配線基板２２の配線パターン２２ｂが、伝熱板２１に重ならない領域まで広がっている。しかして、本実施形態の実装基板２では、放熱性を向上させることが可能となる。すなわち、実装基板２は、電子部品で発生した熱を、伝熱板２１により横方向に効率よく伝熱させて放熱させることが可能となり、また、実装基板２は、電子部品で発生した熱を、伝熱板２１の厚み方向へも伝熱させ、配線基板２２の配線パターン２２ｂの厚み方向および横方向に効率よく放熱させることが可能となる。配線基板２２の配線パターン２２ｂは、有機系絶縁基板２２ａの平面視における外周線の位置まで広げてもよいが、実装基板２を搭載する部材（例えば、照明器具の器具本体など）が導電性材料により形成されているような場合には、上述の外周線よりも内側の位置まで広げるにとどめて、この部材との所望の沿面距離を確保できるようにしてもよい。
【００５２】
また、実装基板２は、絶縁層２３が、熱硬化性樹脂からなり、この熱硬化性樹脂に比べて熱伝導率の高いフィラーを含有していることにより、放熱性を、より向上させることが可能となる。
【００５３】
また、実装基板２は、伝熱板２１が、長尺状の形状であって、複数の電子部品を伝熱板２１の長手方向に沿って並べて搭載可能であり、有機系絶縁基板２２ａが、伝熱板２１よりも幅寸法の大きな長尺状の形状であって、樹脂に当該樹脂よりも熱伝導率の高いフィラーを混合した樹脂基板からなり、配線パターン２２ｂよりも金属板との線膨張率差が小さいので、実装基板２の反りを抑制することが可能となる。
【００５４】
実装基板２は、長尺状の形状に限らず、矩形状、矩形以外の多角形状、円形状、楕円形状などでもよい。同様に、伝熱板２１および配線基板２２の形状も長尺状の形状に限らず、矩形状、矩形以外の多角形状、円形状、楕円形状などでもよい。また、実装基板２に実装可能とする電子部品の個数も複数個に限らず、１個でもよい。また、電子部品は、固体発光素子に限らず、発熱を伴う電子部品（いわゆる発熱部品）であればよい。いずれにしても、実装基板２は、電子部品の電極（端子）の数や配置に基づいて、貫通孔２１ｂの配置や個数を適宜設定すればよい。また、実装基板２は、複数個の電子部品を実装して用いる場合、必ずしも、全ての電子部品が同じ機能を有する電子部品である必要はなく、また、必ずしも、全ての電子部品が発熱部品である必要もない。
【００５５】
次に、図３および図４に示した実装基板２を備えた発光モジュール１について図５〜図１０に基づいて説明するが、これに代えて図１および図２に示した実装基板２を備えたものでもよい。
【００５６】
発光モジュール１は、実装基板２と、実装基板２に実装された複数の固体発光素子３とを備えている。ここで、固体発光素子３が、上述の電子部品を構成している。
【００５７】
固体発光素子３としては、ＬＥＤチップを用いているが、これに限らず、例えば、ＬＥＤチップがパッケージに収納されたものでもよい。また、固体発光素子３としては、例えば、レーザダイオード（半導体レーザ）や、有機ＥＬ素子などを用いてもよい。
【００５８】
固体発光素子３は、図６に示すように、厚み方向の一面側に第１電極（アノード電極）３１と第２電極（カソード電極）３２とが設けられており、厚み方向の他面側が接合部３５を介して伝熱板２１に接合されている。そして、固体発光素子３は、第１電極３１および第２電極３２の各々がワイヤ（ボンディングワイヤ）２６を介して配線パターン２２ｂと電気的に接続されている。ここにおいて、伝熱板２１は、各ワイヤ２６の各々を通すことが可能な上述の貫通孔２１ｂが形成されている。貫通孔２１ｂは、伝熱板２１の幅方向において各固体発光素子３ごとの搭載領域の両側に形成してある。固体発光素子３がＬＥＤチップの場合、接合部３５は、ダイボンド材により形成すればよい。
【００５９】
ＬＥＤチップは、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、基板としてサファイア基板を備えたものを用いている。ただし、ＬＥＤチップの基板は、サファイア基板に限らず、例えば、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などでもよい。なお、ＬＥＤチップの構造は特に限定するものではない。
【００６０】
ＬＥＤチップのチップサイズは、特に限定するものではなく、例えば、チップサイズが０．３ｍｍ□や０．４５ｍｍ□や１ｍｍ□のものなどを用いることができる。
【００６１】
また、ＬＥＤチップの発光層の材料や発光色は特に限定するものではない。すなわち、ＬＥＤチップとしては、青色ＬＥＤチップに限らず、例えば、紫色光ＬＥＤチップ、紫外光ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップなどを用いてもよい。
【００６２】
ダイボンド材としては、例えば、シリコーン系のダイボンド材、エポキシ系のダイボンド材、銀ペーストなどを用いることができる。
【００６３】
また、ワイヤ２６としては、例えば、金ワイヤ、アルミニウムワイヤなどを用いることができる。ここで、発光モジュール１は、固体発光素子３の第１電極３１が、ワイヤ２６を介して配線パターン２２ｂの第２パターン２２ｂ２と電気的に接続され、第２電極３２が、ワイヤ２６を介して配線パターン２２ｂの第１パターン２２ｂ１と電気的に接続されている。なお、発光モジュール１は、固体発光素子３の第１電極３１が、ワイヤ２６を介して配線パターン２２ｂの第１パターン２２ｂ１と電気的に接続され、第２電極３２が、ワイヤ２６を介して配線パターン２２ｂの第２パターン２２ｂ２と電気的に接続されているようにしてもよい。
【００６４】
配線パターン２２ｂは、単位パターン２２ｕごとに、伝熱板２１の長手方向に並んで配置される所定数（例えば、１２個）の固体発光素子３を並列接続して並列回路を構成できるようになっており、隣り合う単位パターン２２ｕごとに形成される並列回路を直列接続できるようになっている。したがって、配線基板２２の長手方向の一端部（図４における左端部）の端子部２２ｂａと他端部（図４における右端部）の端子部２２ｂａとの間に給電することにより、全ての固体発光素子３に対して給電することができる。
【００６５】
ところで、発光モジュール１は、固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いている場合、例えば図６に示すように、伝熱板２１の上記一面側において固体発光素子３およびワイヤ２６を封止した封止部３６を備えることが好ましい。図６では、封止部３６の材料として、第１透光性材料であるシリコーン樹脂を用いている。第１透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いてもよい。
【００６６】
また、発光モジュール１は、固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いている場合、高出力の白色光を得るためには、ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する波長変換材料を有する色変換部３７を備えていることが好ましい。このような色変換部３７としては、例えば、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を波長変換材料として用い、蛍光体および第２透光性材料を含むものが好ましい。
【００６７】
発光モジュール１は、例えば、ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップを用い、色変換部３７の蛍光体として黄色蛍光体を用いれば、白色光を得ることが可能となる。すなわち、発光モジュール１は、ＬＥＤチップから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部３７の表面を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。色変換部３７の材料として用いる第２透光性材料として、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部３７の材料として用いる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを用いたり、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることにより、演色性を高めることが可能となる。また、色変換部３７の材料として用いる蛍光体は、１種類の黄色蛍光体に限らず、発光ピーク波長の異なる２種類の黄色蛍光体を用いてもよい。
【００６８】
また、ＬＥＤチップ単体で白色光を放射できる場合や、封止部３６に蛍光体を分散させている場合や、発光モジュール１で得たい光の色がＬＥＤチップの発光色と同じである場合には、色変換部３７を備えていない構造を採用することができる。
【００６９】
発光モジュール１は、色変換部３７が、伝熱板２１に接していることが好ましい。これにより、発光モジュール１は、ＬＥＤチップで発生した熱だけでなく、色変換部３７で発生した熱も伝熱板２１を通して放熱させることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。図６に示した例では、色変換部３７が、ドーム状の形状に形成されており、伝熱板２１の上記一面側において伝熱板２１との間にＬＥＤチップおよび封止部３６などを囲む形で配設されている。更に説明すれば、色変換部３７は、伝熱板２１の上記一面側において封止部３６との間に気体層（例えば、空気層）３８が形成されるように配設されている。また、図６に示した発光モジュール１では、固体発光素子３であるＬＥＤチップの下方への一投影面において、配線パターン２２ｂにおける第１パターン２２ｂ１および第２パターン２２ｂ２の各々の一部と、これらの間に入り込んだ絶縁層２３の一部とがあるが、これに限らず、発光モジュール１は、図７に示すように、固体発光素子３であるＬＥＤチップの下方への一投影面に、第１パターン２２ｂ１のみがあるようにしてもよく、これにより、ＬＥＤチップで発生した熱をより、効率よく放熱させることが可能となる。
【００７０】
ところで、実装基板２の絶縁層２３には、上述のように、伝熱板２１の各貫通孔２１ｂの各々に連通する貫通孔２３ｂが形成されている。したがって、発光モジュール１の製造時には、ワイヤ２６を伝熱板２１の貫通孔２１ｂと絶縁層２３の貫通孔２３ｂとを通して配線パターン２２ｂにボンディングすることができる。ここで、発光モジュール１の製造時には、固体発光素子３の第１電極３１および第２電極３２それぞれと第２パターン２２ｂ２および第１パターン２２ｂ１とをワイヤ２６を介して接続した後に、例えば、ディスペンサなどにより、貫通孔２１ｂおよび貫通孔２３ｂに封止部３６（図６参照）の材料を充填してワイヤ２６が伝熱板２１に接触しないようにし、その後、封止部３６を形成すればよい。
【００７１】
また、発光モジュール１は、図８に示すように、色変換部３７を半球状の形状として、色変換部３７により固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。また、発光モジュール１は、図９に示すように、色変換部３７をドーム状の形状として、色変換部３７により、固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。また、発光モジュール１は、図１０に示すように、色変換部３７を、層状の形状として、色変換部３７により、固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。なお、図６や図７や図９のような色変換部３７は、成形したものを用い、伝熱板２１側の端縁（開口部の周縁）を伝熱板２１に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。また、図８に示すような色変換部３７は、例えば、成形法により形成することができる。また、図１０に示すような色変換部３７は、例えば、ディスペンサを用いた塗布法や、スクリーン印刷法などにより形成することが可能である。
【００７２】
発光モジュール１の製造にあたっては、まず、実装基板２における伝熱板２１の上記一面側に固体発光素子３を接合することで搭載してから、各固体発光素子３の第１電極３１および第２電極３２それぞれと第２パターン２２ｂ２および第１パターン２２ｂ１とをワイヤ２６を介して電気的に接続する。その後、必要に応じて封止部３６、色変換部３７を伝熱板２１の上記一面側に設ければよい。
【００７３】
以上説明した本実施形態の発光モジュール１は、上述の実装基板２と、実装基板２に実装された電子部品とを備え、電子部品が固体発光素子３からなるので、放熱性を向上させることが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態の発光モジュール１では、各固体発光素子３および各色変換部３７で発生した熱を、伝熱板２１により横方向に効率よく伝熱させて放熱させることが可能となり、また、伝熱板２１の厚み方向へも伝熱させて放熱させることが可能となる。したがって、発光モジュール１は、放熱性を向上させることが可能で各固体発光素子３の温度上昇を抑制でき、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。要するに、本実施形態の発光モジュール１は、各固体発光素子３および各色変換部３７で発生した熱が、金属板を用いて形成された伝熱板２１を通して放熱されるので、例えば、個々の固体発光素子３の光出力の増加などによって発光モジュール１全体の光出力の高出力化を図った場合でも、各固体発光素子３および色変換部３７の温度上昇を抑制することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
【００７５】
また、本実施形態の発光モジュール１は、絶縁層２３が、熱硬化性樹脂に当該熱硬化性樹脂に比べて熱伝導率の高いフィラーを含有しているので、固体発光素子３で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態の発光モジュール１では、固体発光素子３をＬＥＤチップとすることにより、ＬＥＤチップで発生した熱を伝熱板２１により横方向へ伝熱させて効率良く放熱させることが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態の発光モジュール１は、実装基板２に電子部品として固体発光素子３を実装してあるが、実装基板２が伝熱板２１と配線基板２２との間に上述の絶縁層２３を備えており、絶縁層２３と配線パターン２２ｂとが接合されている。これにより、本実施形態の発光モジュールでは、図１１に示したＬＥＤ基板１０１のようにソルダーレジスト１２４が設けられている場合に比べて、熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減することが可能となる。これにより、発光モジュール１は、放熱性が向上し、固体発光素子３のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくすることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。また、本実施形態の発光モジュール１は、実装基板２における配線基板２２として片面プリント配線板を用いており、配線基板２２において伝熱板２１が配置される片面側に端子部２２ｂａ，２２ｂａを設けている。これにより、発光モジュール１は、図１１に示したＬＥＤパッケージ１０２のように配線板１０５として両面配線板を用いる場合に比べて、低コスト化を図ることが可能となる。また、発光モジュール１は、照明器具の光源として用いる場合でも、別途の回路基板に表面実装して用いる必要もないから、固体発光素子３から器具本体までの熱抵抗を低減でき、光出力の高出力化を図ることが可能となる。また、発光モジュール１は、配線基板２２において有機系絶縁基板２２ａの片面上にのみしか配線パターン２２ｂが形成されていないので、金属製の部材（例えば、照明器具における金属製の器具本体や放熱部材など）に対して設置して用いるような場合に、耐雷サージ性を高めることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態の発光モジュール１では、伝熱板２１として、反射板としての機能を有するものを用いることにより、伝熱板２１での光損失を低減することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。したがって、本実施形態の発光モジュール１は、低消費電力化を図ることも可能となる。ここで、発光モジュール１は、伝熱板２１の基礎となる金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における絶縁層２３側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されている。これにより、発光モジュール１は、ＬＥＤチップから放射され伝熱板２１の上記一面に入射した光を効率良く反射することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。特に、発光モジュール１は、固体発光素子３として、ＬＥＤチップを用いている場合に、ＬＥＤチップで発生した熱を効率よく放熱させることが可能となって光出力の高出力化を図れ、そのうえ、ＬＥＤチップから放射された光の利用効率の向上を図ることが可能となる。また、発光モジュール１は、色変換部３７（図６〜図１０など参照）を備えている場合、色変換部３７の波長変換材料である蛍光体から伝熱板２１側へ放射された光や、ＬＥＤチップから放射され蛍光体で伝熱板２１側へ散乱された光などを反射させることが可能なので、光の利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００７９】
また、発光モジュール１は、上述のように実装基板２の反りが抑制されるとともに放熱性が向上するから、固体発光素子３の配列ピッチを短くすることにより、個々の固体発光素子３が点光源として粒々に光っているように見えるのを抑制することが可能となり、線状光源に見えるようにすることが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態の発光モジュール１では、固体発光素子３がＬＥＤチップであり、厚み方向の一面側に第１電極３１と第２電極３２とが設けられており、第１電極３１および第２電極３２の各々が各貫通孔２１ｂを通るワイヤ２６を介して配線パターン２２ｂと電気的に接続されているので、ＬＥＤチップを伝熱板２１にダイボンドすることができ、ＬＥＤチップで発生した熱が伝熱板２１の横方向へ伝熱されやすくなり、放熱性を向上させることが可能となる。
【００８１】
固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いる場合、固体発光素子３と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して伝熱板２１にダイボンドするようにしてもよい。ここで、サブマウント部材は、ＬＥＤチップのチップサイズよりも大きな平面サイズに形成したものを用いることが好ましい。ＬＥＤチップがＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、金属板がアルミニウム板の場合、サブマウント部材の材料としては、例えば、ＡｌＮ、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷなどを採用することができる。また、サブマウント部材は、ＬＥＤチップが接合される側の表面におけるＬＥＤチップとの接合部位（つまり、ＬＥＤチップに重なる部位）の周囲に、ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が形成されていることが好ましい。また、ＬＥＤチップとして厚み方向の両面に電極が設けられたものを用いる場合には、サブマウント部材に、ＬＥＤチップにおいてサブマウント部材側に配置される第１電極３１あるいは第２電極３２に電気的に接続される導体パターンを設けておき、当該導体パターンと第２パターン２２ｂ２あるいは第１パターン２２ｂ１とをワイヤ２６を介して電気的に接続するようにすればよい。
【００８２】
本実施形態の発光モジュール１は、種々の照明装置の光源として用いることが可能である。本実施形態の発光モジュール１を備えた照明装置の一例としては、例えば、発光モジュール１を光源として器具本体に配置した照明器具がある。ここにおいて、発光モジュール１は、器具本体が金属製で導電性を有しているような場合でも、配線基板２２の幅寸法および配線パターン２２ｂを広げる範囲を適宜設定することによって、伝熱板２１や配線パターン２２ｂと器具本体との間の所望の沿面距離を確保することが可能となる。照明器具では、器具本体を金属製とすれば、発光モジュール１で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態の発光モジュール１を備えた照明装置の一例として、直管形ＬＥＤランプを構成することができる。なお、直管形ＬＥＤランプについては、例えば、社団法人日本電球工業会により、「Ｌ型ピン口金ＧＸ１６ｔ−５付直管形ＬＥＤランプシステム（一般照明用）」（ＪＥＬ  ８０１）が規格化されている。
【００８４】
このような直管形ＬＥＤランプを構成する場合には、例えば、透光性材料（例えば、乳白色のガラス、乳白色の樹脂など）により形成された直管状の管本体と、管本体の長手方向の一端部および他端部それぞれに設けられた第１口金、第２口金とを備え、管本体内に発光モジュール１が収納された構成とすればよい。
【符号の説明】
【００８５】
１  発光モジュール
２  実装基板
２１ｂ  貫通孔
３  固体発光素子（電子部品、ＬＥＤチップ）
２１  伝熱板
２２  配線基板
２２ａ  有機系絶縁基板
２２ｂ  配線パターン
２２ｂａ  端子部
２２ｃ  保護層
２３  絶縁層
２６  ワイヤ
３１  第１電極
３２  第２電極
３７  色変換部
【図１】
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【図２】
0005935074.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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