(57)【要約】【課題】発光素子を実装するキャビティの側面に高い密着強度を伴った反射用の金属層を有する配線基板を提供する。【解決手段】セラミック（絶縁材）からなり且つ表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の表面３に開口し且つ底面６に発光素子９の実装エリアａを有するキャビティ５と、少なくともかかるキャビティ５の側面７および上記基板本体２の表面３に沿って連続して形成された金属層１０と、を含む、配線基板１。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材からなり且つ表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体の表面に開口し且つ底面に発光素子の実装エリアを有するキャビティと、
少なくとも上記キャビティの側面および上記基板本体の表面に沿って連続して形成された金属層と、を含む、
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記基板本体の表面および裏面とこれらの間の外側面とに沿って連続して形成された外部導体を更に有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオードのような発光素子を実装するための配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を実装する配線基板においては、かかる発光素子を実装するキャビティの側面に金属反射層を形成すると共に、当該キャビティ内に封止用樹脂を表面が平坦になるようにして充填することで、上記発光素子からの光を鮮明なものとすることができる。そして、発光素子を実装したキャビティに上記封止用樹脂を過不足なく充填し且つ表面を平坦にするため、セラミック基体の上面に上記キャビティを囲むようにして枠状メタライズ層を形成し、濡れ落ちた封止用樹脂の一部がセラミック基体の上面において、濡れ広がりにくくした発光素子搭載用基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４７５９７号公報（第１〜５頁、図１）
【０００４】
前記発光素子搭載用基板では、キャビティの側面に形成する金属反射層とセラミック基体の上面に形成する枠状メタライズ層とは、別々に形成され且つ互いに分離している。
ところで、キャビティの側面に形成した金属反射層は、当該キャビティに発光素子を実装した後に封止用樹脂が充填されると、かかる封止用樹脂の硬化に伴う収縮応力を受ける。特に、キャビティの側面と配線基板の表面との間のコーナ付近では、上記応力が顕著に発生するため、かかる位置の金属反射層は、密着強度が弱く、甚だしくは剥離に至るおそれがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記背景技術において説明した問題点を解決し、発光素子を実装するキャビティの側面に高い密着強度を伴った反射用の金属層を有する配線基板を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、キャビティの側面に形成する金属層を基板本体の表面に跨って連続して形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板（請求項１）は、絶縁材からなり且つ表面および裏面を有する基板本体と、かかる基板本体の表面に開口し且つ底面に発光素子の実装エリアを有するキャビティと、少なくともかかるキャビティの側面および上記基板本体の表面に沿って連続して形成された金属層と、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記金属層は、前記キャビティの側面および前記基板本体の表面に沿って連続して形成されている。このため、追って当該キャビティに封止用樹脂を充填した際に、かかる封止用樹脂の硬化に伴う収縮応力が金属層におけるキャビティ側部分と基板本体の表面に位置する表面側部分との間のコーナ付近に集中しても、かかる収縮応力を金属層における上記表面側部分にも分散できる。従って、金属層のうちキャビティ側部分の密着強度が向上するため、当該金属層の表面である反射面において、発光素子からの発光を効率良く且つ安定して反射することが可能となる。
尚、前記絶縁材には、例えばアルミナを主成分とするセラミックと例えばエポキシ系の合成樹脂とが含まれる。
また、上記金属層のうち、基板本体の表面側部分は、次述する外部導体と導通可能に接続されていても良い。即ち、金属層は、そのキャビティ側部分が光の反射面になると共に、マザーボードなどの外部回路との導通経路を兼ねることも可能である。
【０００８】
また、本発明には、前記基板本体の表面および裏面とこれらの間の外側面とに沿って連続して形成された外部導体を更に有する、配線基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、基板本体に内蔵された配線層や内部電極などを、上記外部導体を介して、当該配線基板を実装すべきマザーボードなどに導通できる。このため、キャビティに発光素子を実装し且つ当該キャビティの側面と上記基板本体の表面とに沿って金属層を連続して形成しても、基板本体の内部配線層などの動作に支障を来すことなく、所要の導通を確保することができる。
【０００９】
付言すれば、本発明の配線基板は、前記外部導体は、前記基板本体の外側面に開口する凹部または隣接する外側面同士間のコーナに開口する凹部の内側に形成される、とすることも可能である。これによる場合、キャビティに発光素子が実装され且つ当該キャビティの側面と前記基板本体の表面とに沿って金属層が連続して形成されていても、基板本体に内蔵された配線層や内部電極などを、不用意なショートを生じることなく、上記凹部内に設けた外部導体を介して、外部の回路機器と導通させることが可能となる。
【００１０】
更に付言すれば、本発明の配線基板は、前記キャビティの側面は、当該キャビティの底面から前記基板本体の表面に向かって外側向きに広がる傾斜面である、とすることも可能である。これによる場合、発光素子から照射された多量の光を広範な角度で反射することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における一形態の配線基板１を示す平面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図、図３は、図１中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った垂直断面図、図４は、図１中のＺ−Ｚ線の矢視に沿った垂直断面図である。
配線基板１は、図１乃至図４に示すように、平面視がほぼ正方形を呈し表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の表面３に開口し且つ平面視が円形のキャビティ５と、かかるキャビティ５の側面７および基板本体２の表面３に沿って連続して形成された金属層１０と、を含んでいる。
上記基板本体２は、例えばアルミナを主成分とするセラミック（絶縁材）からなり、その内部には図示しない配線層や内部電極が所要のパターンで形成され、これらの間にビア導体（図示せず）が介在している。因みに、基板本体２のサイズは、約５ｍｍ×５ｍｍ×０．９ｍｍである。
【００１２】
また、キャビティ５の底面６には、平面視が正方形を呈する例えば発光ダイオードなどの発光素子９がロウ材８またはエポキシ系樹脂を介して、その実装エリアａに実装されている。尚、かかるキャビティ５のサイズは、内径約３．６ｍｍ×深さ約０．４５ｍｍであり、上記ロウ材８は、例えばＡｕ−Ｓｎ系の低融点合金からなる。
更に、キャビティ５の底面６、側面７、および基板本体２の表面３には、ＷまたはＭｏからなる断面階段形のメタライズ層１３が形成され、その表面には、図示しないＮｉメッキ層が厚さ約５μｍにて被覆されている。
【００１３】
金属層１０は、厚さ約１０〜３０μｍの例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、またはＰｄメッキ層からなり、図２および同図中の一点鎖線部分Ｃの拡大図で示すように、キャビティ５の側面７に沿って傾斜したキャビティ側部分１１と、該キャビティ側部分１１の上端と連続し且つ基板本体２の表面３に沿って形成された表面側部分１２と、を一体に有する。金属層１０のキャビティ側部分１１は、発光素子９が発光した光を鮮明に反射し、かかる光を図示しない外部側に放射する。
上記キャビティ側部分１１とメタライズ層１３との内側には、断面ほぼ三角形のＡｇ−Ｃｕ系合金からなるロウ材１４が充填され、その傾斜した表面に、図示しないＮｉメッキ層を介して、金属層１０のキャビティ側部分１１がＡｇメッキなどされている。
【００１４】
図１乃至図４に示すように、基板本体２の四隅には、平面視にて円弧形の凹部（外側面）１５が形成され、これらの表面全体には断面が円弧形の外部導体１６，２０が形成されている。
図１，図３に示すように、外部導体１６は、基板本体２の表面３に位置する表面電極１７と、基板本体２の裏面４に位置する裏面電極１８と、を連続して有する。また、図１，図４に示すように、外部導体２０は、基板本体２の表面３に位置し且つ前記金属層１０の表面側部分１２に接続する帯状の接続部２１と、基板本体２の裏面４に位置する裏面電極２２と、を連続して有する。
尚、上記外部導体１６，２０、表面電極１７、裏面電極１８，２２、および接続部２１は、例えば厚さ約１０〜３０μｍのＷ、Ｍｏ、またはＡｇなどからなる。
【００１５】
以上のような配線基板１は、キャビティ５の底面６に位置する実装エリアａにロウ材８などを介して発光素子９を実装した後、図５に示すように、その周囲のキャビティ５内に封止用樹脂ｒが溶融状態で充填され、且つその表面が基板本体２の表面３と面一になるようして固化される。この際、封止用樹脂ｒの硬化に伴う収縮応力が、金属層１０のキャビティ側部分１１と基板本体２の表面３上の表面側部分１２との間のコーナ付近に集中しても、かかる収縮応力を上記キャビティ側部分１１と連続する表面側部分１２にも分散できる。
従って、反射面である金属層１０のキャビティ側部分１１の密着強度が向上するため、発光素子９からの発光を鮮明に且つ安定して反射することが可能となる。
【００１６】
封止用樹脂ｒでキャビティ５内を封止された配線基板１は、図５に示すように、例えばマザーボードのようなプリント基板２４の表面２５に位置する図示しない表面電極と、外部導体１６（２０）とその裏面電極１８（２２）とに跨って形成されるロウ材２６を介在して、当該プリント基板２４の表面２５に実装される。
以上のような配線基板１は、表面にＷまたはＭｏなどの金属粉末を含む導電性ペーストを予め所定のパターンで形成したアルミナを主成分とする複数枚のグリーンシートを積層・圧着し、形成されたキャビティ５の側面７に上記導電性ペーストを印刷して得られた当該積層体を所要の温度域で焼成した後、焼成されたメタライズ層１３やロウ材１４などの表面にＡｇメッキなどして製造される。
【００１７】
あるいは、配線基板１は、以下のような多数個取りの方法でも製造できる。
先ず、図６に示すように、個別にキャビティ５を有し且つ追って基板本体２となる複数の製品部分ｓにおけるほぼ上半部を縦・横方向に沿って有すると共に、複数枚のグリーンシートを積層した大版の積層体Ｓ１を用意する。図６中の破線で示す切断予定線ｃの交点ごとには、プレス打ち抜きなどで円柱形の貫通孔ｈが追って形成される。
図７に示すように、大版の積層体Ｓ１における表面３側には、スクリーンマスクＭが載置され、各製品部分ｓごとのキャビティ５の側面７の真上付近には、当該スクリーンマスクＭにおける平面視がリング形状で且つ所要の幅寸法の網目部分ｍを配置する。図７中の一点鎖線の矢印で示すように、リング形状の網目部分ｍの付近では、下向きにエアＡを吸引させる。尚、スクリーンマスクＭのうち、網目部分ｍ以外の部分は、乳剤の塗布により目詰まりとされている。
【００１８】
かかる状態で、図７中の実線の矢印で示すように、スクリーンマスクＭの上面に沿って導電性ペーストｐを斜め姿勢のスキージ２８で押圧しつつスライドさせる。この結果、リング形状の粗目部分ｍを導電性ペーストｐが通過するため、前記メタライズ層１３を印刷できる。
次に、各製品部分ｓのほぼ下半部となる複数のグリーンシートに前記積層体Ｓ１を積層し、大版の積層体Ｓ２を形成した後、前記切断予定線ｃの交点ごと貫通孔ｈを形成する。次いで、図８に示すように、かかる積層体Ｓ２における表面３側に載置したスクリーンマスクＭにおける貫通孔ｈの真上には、かかる貫通孔ｈの内径よりも大径の網目部分ｍを配置する。
尚、各製品部分ｓにおけるキャビティ５の底面６には、前記同様の導電性ペーストを印刷して前記メタライズ層１３の水平部分を形成する。
【００１９】
かかる状態で、図８中の一点鎖線の矢印で示すように、大版の積層体Ｓ２の裏面４側からエアＡを吸引しつつ、前記と同様に導電性ペーストｐを斜め姿勢のスキッジ２８で押圧しつつスライドさせる。この結果、前記外部導体１６，２０およびその表面電極１８を印刷・形成できる。この際、スクリーンマスクＭにおける網目部分ｍの一部をキャビティ５側に延ばすことで、前記接続部２１を帯状にして同時に形成することができる。尚、前記と同様の方法により、前記裏面電極１８，２２も積層体Ｓ２の裏面４に印刷・形成される。
そして、以上のような積層体Ｓ２を所要の温度域で焼成した後、前記メタライズ層１３の内側にロウ材１４を充填し且つその表面および基板本体２の表面３上のメタライズ層１３の上に、Ｎｉメッキを介してＡｇメッキを施して前記金属層１０を形成する。かかるＮｉメッキやＡｇメッキは、外部電極２０に専用のメッキ電極棒を接触させて施される。
最後に、切断予定線ｃに沿って切断することにより、複数個の配線基板１を製造することができる。
【００２０】
図９は、異なる形態の配線基板３０を示す平面図、図１０は、図９中のＶ−Ｖ線の矢視に沿った垂直断面図、図１１は、配線基板３０の部分底面図である。
配線基板３０は、図９，図１０に示すように、アルミナなどを主成分とするセラミック（絶縁材）からなり且つ表面３３および裏面３４を有するほぼ直方体の基板本体３２と、かかる基板本体３２の表面３３に開口する平面視が楕円形状のキャビティ３５と、当該キャビティ３５の傾斜した側面３７および基板本体３２の表面３３に沿って連続して形成された金属層４０と、を含んでいる。
基板本体３２は、図１０に示すように、複数のセラミック層ｓ１〜ｓ９を積層し且つ一体に焼成したもので、かかるセラミック層ｓ１〜ｓ９の間には、図示しない内部配線層や内部電極が所定のパターンで形成されている。
【００２１】
また、前記キャビティ３５は、平面視が楕円形で且つ中央部に実装エリアａを有する底面３６と、平面視が楕円形で且つほぼ楕円錐形状を呈する側面３７とからなる。更に、金属層４０は、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄなどからなり、図９，図１０に示すように、キャビティ３５の側面３７上に形成された楕円錐形状のキャビティ側部分４１と、その上端に接続し且つ基板本体３２の表面３３に沿って形成された平面視が楕円形の表面側部分４２と、からなる。尚、金属層４０は、図示しないＷなどのメタライズ層およびＮｉメッキ層を介して、Ａｇメッキ層などを被覆して形成されている。
前記キャビティ３５の底面３６における実装エリアａ上には、例えばＡｕ−Ｓｎ系低融点合金などからなるロウ材３８またはエポキシ系樹脂を介して、発光ダイオードなどの発光素子３９が実装される。
【００２２】
図９，図１０に示すように、キャビティ３５の底面３６には、接続端子４３が形成され、ボンデイング・ワイヤｗを介して発光素子３９と個別に導通されている。接続端子４３は、基板本体３２のセラミック層ｓ６〜ｓ９を貫通するビア導体４４に接続されている。
また、基板本体３２の各側面に中央付近には、平面視がほぼ半円形の凹部４５が個別に形成され、各凹部４５のほぼ下半分には、断面ほぼ半円形の外部導体４６が形成されている。更に、基板本体３２の四隅には、平面視にて円弧形の凹部４８が形成され、これらの表面全体には断面が円弧形の外部導体４９が形成されている。図９〜図１１中の左右に示すように、外部導体４６は、基板本体３２の裏面３４に形成された底面視がほぼＴ字形の接続部４７と接続され、かかる接続部４７には、前記ビア導体４４の下端が接続されている。
【００２３】
図９〜図１１に示すように、基板本体３２の四隅に位置する各外部導体４９と、基板本体３２の長辺の側面中央付近に位置する各外部導体４６とは、基板本体３２の裏面３４に形成された裏面電極５０と個別に接続されている。これらの裏面電極５０は、当該配線基板３０を図示しないマザーボードの表面電極にロウ材を介して実装するために活用される。
尚、外部導体４６，４９、裏面電極５０、および接続部４７は、例えば厚さ約１０〜３０μｍのＷまたはＭｏなどからなり、前記ビア導体４４は、直径約５０〜３００μｍのＷまたはＭｏなどからなる。
【００２４】
以上のような配線基板３０は、キャビティ３５の底面３６に位置する実装エリアａにロウ材３８などを介して発光素子３９を実装した後、その周囲のキャビティ３５内に図示しない封止用樹脂が溶融状態で充填され、且つその表面が基板本体３２の表面３３と面一になるように固化される。この際、上記封止用樹脂の硬化に伴う収縮応力が、金属層４０のキャビティ側部分４１と基板本体３２の表面３３上の表面側部分４２との間のコーナ付近に集中しても、かかる収縮応力を、表面部分４２に分散できる。従って、金属層４０のキャビティ側部分４１の密着強度が向上し、反射面である当該部分４１の傾斜した表面が安定するため、発光素子３９からの多量の発光を効率良くに且つ安定して反射することが可能となる。
【００２５】
以上のような配線基板３０も、表面にＷまたはＭｏなどの金属粉末を含む導電性ペーストを予め所定のパターンで形成したアルミナを主成分とする複数枚のグリーンシートを積層・圧着し、当該積層体を所要の温度域で焼成した後、焼成後のメタライズ層の表面にＡｇメッキなどして製造される。
また、前記キャビティ３５を形成するセラミック層ｓ１〜ｓ５となるグリーンシートｇは、図示しないポンチＰとダイの貫通孔との間に所要のクリアランスを置いて打ち抜き加工をすることにより形成される。
【００２６】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
前記基板本体２，３２を形成する絶縁材であるセラミックは、例えばムライトや窒化アルミニウムを主成分とするもの、あるいはガラス−セラミックとしても良い。
また、前記基板本体２，３２を形成する絶縁材をエポキシ系樹脂などとしても良く、かかる樹脂の薄板または金属の薄板の表面上に、例えばエポキシ系樹脂からなる複数層の樹脂絶縁層を順次積層し、公知のフォトリソグラフィ技術によって、比較的上方の各樹脂絶縁層にキャビティを形成すると共に、その側面および開口付近の表面に沿って連続する前記金属層をメッキで形成しても良い。
【００２７】
更に、前記配線基板３０におけるキャビティ３５の側面３７を垂直して、かかる側面に沿って金属層４０のキャビティ側部分４１を形成しても良い。
また、キャビティの形状は、前記円形や楕円形に限らず、平面視を長円形としたり、あるいは正方形または長方形とし且つこれらの四隅に導電性ペーストを円弧形に充填して、平面視で楕円形または長円形とすると共に、これらの側面に金属層のキャビティ側部分を形成するようにしても良い。
加えて、本発明の配線基板は、１個の基板本体の表面に開口するキャビティを複数としたり、単一のキャビティの底面に複数の実装エリアを配置し、これらに発光素子を個別に実装する形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明における一形態の配線基板を示す平面図。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図とその一部を拡大した拡大図。
【図３】図１中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った断面図。
【図４】図１中のＺ−Ｚ線の矢視に沿った断面図。
【図５】上記配線基板の実装状態を示す概略断面図。
【図６】上記配線基板を得るための一製造工程を示す概略図。
【図７】図６に続く製造工程を示す概略図。
【図８】図７に続く製造工程を示す概略図。
【図９】異なる形態の配線基板を示す平面図。
【図１０】図９中のＶ−Ｖ線の矢視に沿った垂直断面図。
【図１１】上記配線基板を示す部分底面図。
【符号の説明】
【００２９】
１，３０……………………配線基板
２，３２……………………基板本体
３，３３……………………表面
４，３４……………………裏面
５，３５……………………キャビティ
６，３６……………………底面
７，３７……………………側面
９，３９……………………発光素子
１０，４０…………………金属層
１１，４１…………………キャビティ側部分
１２，４２…………………表面側部分
１５，４５，４８…………凹部（外側面）
１６，２０，４６，４９…外部導体
ａ……………………………実装エリア
ｓ１〜ｓ９…………………セラミック層(絶縁材)
【図１】
2006156510.tif 000003
【図２】
2006156510.tif 000004
【図３】
2006156510.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006156510.tif 000008
【図７】
2006156510.tif 000009
【図８】
2006156510.tif 000010
【図９】
2006156510.tif 000011
【図１０】
2006156510.tif 000012
【図１１】
2006156510.tif 000013