(57)【要約】【課題】  反射層に含まれる光反射材の金属基板表面への拡散を防止することで、表面に酸化皮膜が形成された金属基板の絶縁耐性を確保すると共に、光反射率の向上も得られる実装基板を提供することである。【解決手段】  金属基板２１と、金属基板２１の上面に形成された表層部２２とを備え、前記表層部２２が金属基板２１の表面に形成された酸化皮膜層２３と、酸化皮膜層２３の上に形成されたバリア層２４と、バリア層２４の上に形成された光反射材を含有する反射層２５と、反射層２５の上に形成された保護膜層２６とを備える。【選択図】      図２
2014083714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、
前記表層部が金属基板の表面に形成された酸化皮膜層と、酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された保護膜層と、を備える実装基板。
【請求項２】
前記金属基板はアルミニウム板からなり、酸化皮膜層がアルミニウム板の表面に形成されたアルマイト層からなる請求項1に記載の実装基板。
【請求項３】
前記バリア層は、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含んでいる請求項１に記載の実装基板。
【請求項４】
前記バリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される請求項１に記載の実装基板。
【請求項５】
前記反射層は、光透過性の樹脂の中に銀を含有させた樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項６】
前記反射層は、銀の蒸着膜からなる請求項1に記載の実装基板。
【請求項７】
前記銀は、純度が９０％以上である請求項５又は６に記載の実装基板。
【請求項８】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項９】
前記保護膜層は、酸化チタンの蒸着膜又は酸化ケイ素の蒸着膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項１０】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜、酸化チタンの蒸着膜、酸化ケイ素の蒸着膜を適宜組み合わせた多層膜からなる請求項1に記載の実装基板。
【請求項１１】
前記表層部の上面端部に配線パターンが形成された配線基板が設けられる請求項1に記載の実装基板。
【請求項１２】
請求項１に記載の実装基板と、その表面に実装される少なくとも１つの発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子を封止する光透過性の樹脂体とを備えた発光装置。
【請求項１３】
前記光透過性の樹脂は、周囲が枠体に囲まれている請求項１２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード素子、その他の半導体素子を実装するための実装基板に係り、特に耐熱性及び放熱性を備えた金属ベースによる実装基板及びこの実装基板を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明用の高出力タイプの発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤ素子という。）を複数搭載した発光装置や各種の電子素子が高密度に実装された通信あるいは制御用等の半導体装置にあっては、ＬＥＤ素子の発光時や高速駆動時あるいは駆動する負荷容量等に応じて多くの電流が流れ、これによって高い熱が発生している。このため、従来のエポキシ基板等の樹脂材による実装基板では耐熱性や放熱性が小さく、発熱によって実装基板の劣化が進むと共に、実装したＬＥＤ素子やその他の電子素子の特性変化あるいは動作不良を引き起こすといった問題があった。【０００３】
このような発熱による問題を改善するために、前記照明用の発光装置や高密度の半導体装置にあっては、軽量で耐熱性及び放熱性に優れたアルミニウム材からなる金属製の実装基板が多く用いられている（特許文献１〜３）。【０００４】
ところで、従来の照明用の発光装置等に用いられる金属製の実装基板としては、表面にアルマイト処理された酸化皮膜が形成されたアルミニウム基板の表面に光反射率の高い銀を含む反射層が形成されたものが多く用いられ、この反射層の上に実装される複数のＬＥＤ素子に対する耐熱性及び放熱性に加えて光反射性の要求にも対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１３２０８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２９０５３号公報
【特許文献３】特開２００７−１９４３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記照明用の発光装置に使用される実装基板において、光反射性を十分に確保するには、反射層に含まれる銀の含有率を高める必要がある。しかしながら、銀を多く含んだ反射層は熱の影響を受けやすいため、金属基板の表面に反射層の中に含まれる銀が拡散して、絶縁不良や金属基板の劣化を引き起こすといった問題があった。【０００７】
また、前記実装基板の熱耐性は、ＬＥＤ素子自体の発光に伴うものの他、実装基板にＬＥＤ素子を実装した後に行われる高温環境下での導通試験においても十分なものとしなければならないため、光反射率との調整が必要となっていた。【０００８】
そこで、本発明の目的は、反射層に含まれる光反射材が金属基板の表面に拡散するのを防止することによって、表面に酸化皮膜が形成された金属基板の絶縁耐性を確保すると共に、光反射率を向上も見込まれる実装基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の実装基板は、金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、前記表層部が金属基板の表面に形成された酸化皮膜層と、酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された保護膜層とを備える。【００１０】
また、本発明の実装基板のバリア層は、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含んでいる。【００１１】
また、本発明のバリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される。【００１２】
また、本発明の発光装置は、前記実装基板と、その表面に実装される少なくとも１つの発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子を封止する光透過性の樹脂体とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る実装基板によれば、表面に酸化皮膜層が形成された金属基板の上にバリア層を介して反射層が設けられているので、高温環境下であっても、前記バリア層によって、反射層に含まれる光反射材の拡散が酸化皮膜層に及ぶのを防止することができる。その結果、前記酸化皮膜層の絶縁耐性を維持することができる。【００１４】
また、本発明の実装基板は、バリア層がチタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金など光反射率の高い金属を含んでいるので、前記反射層に含まれる光反射材が拡散したとしても、バリア層の補完によって光反射率の低下を抑えることができる。【００１５】
また、本発明の実装基板は、バリア層が酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成されているので、光を均等に反射させることができると共に、発生した熱をムラなく均等に分散させて放熱することができる。【００１６】
また、本発明の発光装置によれば、金属基板の表面にバリア層を含む表層部が形成された実装基板を用いているので、経時変化の少ない耐久性の高い発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施例に係る実装基板と、この実装基板を備えた発光装置の断面図である。
【図２】上記実装基板のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第二実施例に係る実装基板と、この実装基板を備えた発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る実装基板及びこの実装基板を用いた発光装置の実施例を詳細に説明する。図１には本発明の第一実施例に係る実装基板１２と、この実装基板１２を用いた発光装置１１が示されている。この発光装置１１は、前記実装基板１２上に複数のＬＥＤ素子１５を配列し、配列された複数のＬＥＤ素子１５を蛍光体が含有された透光性樹脂１７で封止した構造からなる。
【００１９】
本発明の実装基板１２は、ベースが金属基板２１で、その上面に表層部２２が形成された構造からなるため放熱性に優れている。また、実装基板１２の上面の外周部には少なくとも一対の外部接続用電極１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００２０】
実装基板１２上に配列された複数のＬＥＤ素子１５は、各々の上面に一対の素子電極を有しており、下面が透明な絶縁性接着剤等によって実装基板１２の上面に実装される。また、隣接するＬＥＤ素子１５同士は、ボンディングワイヤ１６によって相互に接続され、両端部に位置するＬＥＤ素子１５から延びるボンディングワイヤ１６ａ，１６ｂが前記一対の外部接続用電極１４ａ，１４ｂに接続されている。なお、一対の外部接続用電極１４ａ，１４ｂは、一方がアノード電極、他方がカソード電極からなり、各ＬＥＤ素子１５に所定の電圧を印加することによって各ＬＥＤ素子１５が発光する。
【００２１】
図２は図１におけるＡ部の拡大図であり、前記実装基板１２の上面に形成された表層部２２の構造が示されている。表層部２２は、図２からも明らかなように、ベースとなる金属基板２１の上面に酸化皮膜層２３が設けられ、さらに酸化皮膜層２３の上にバリア層２４を介して反射層２５と保護膜層２６とが設けられた構造からなっている。
【００２２】
前記金属基板２１は、前記複数のＬＥＤ素子１５が配列される平面領域を有する矩形状のアルミニウム板からなる。アルミニウム板は熱伝導性に優れるため放熱性がよく、また耐熱性にも優れている。アルミニウム材の厚みは特に限定されないが、一実施例では約０．７ｍｍ程度である。なお、熱伝導性の高い金属材であればアルミニウム板以外のものであっても適用される。
【００２３】
前記酸化皮膜層２３は、金属基板２１としてのアルミニウム板の表面を陽極酸化処理することによって形成されるアルマイト層からなる。陽極酸化の条件は、アルミニウム板の表面にアルマイト層が形成されれば特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。
【００２４】
金属基板をベースとした従来の実装基板にあっては、前記アルマイト層の上にＬＥＤ素子又は半導体素子を直接あるいは反射層を介して載置することで放熱性を確保しているが、本発明は酸化皮膜層としてのアルマイト層２３の上にバリア層２４を設け、このバリア層２４の上に反射層２５を設けている点が特徴である。
【００２５】
前記バリア層２４は、前記アルマイト層２３の腐食や劣化を防止すると共に、反射層２５に含まれる光反射材としての銀が熱の影響を受けて拡散した場合に、銀がアルマイト層２３にまで拡散してアルマイト層２３が絶縁破壊するのを防止するために設けられる。バリア層２４は、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含む金属をスパッタリング、蒸着あるいはメッキ処理などによって、アルマイト層２３の表面に均一な厚みの膜層を形成したものである。なお、バリア層２４の厚みを均一にすることによって、ＬＥＤ素子１５から発せられる光を均等に反射させることができると共に、発光に伴う熱を金属基板２１に向けて均等に分散させることができる。また、バリア層２４自体が光反射効果を持っているので、前記光反射材としての銀が拡散することで一定の光反射効果も期待できる。
【００２６】
前記反射層２５は、一つの実施例では透明な樹脂材の中に光反射材として純度９０％以上の銀を分散させ、これを前記バリア層２４の上に塗布して一定の厚みに形成したものである。また、他の実施例ではバリア層２４の上に純度９０％以上の銀を蒸着することによっても形成することができる。銀の純度は光反射効果と蒸着膜の強度、また他の層との相性などを考慮して決められる。ＬＥＤ素子１５から出射された光は反射層２５によって上方に向けて反射する。なお、前記光反射材として用いた銀は、熱伝導率及び光反射率の高い優れた材料であるが、銀以外にもアルミニウムなど高い光反射率を有する材料も使用することができる。
【００２７】
前記反射層２５の上に形成される保護膜層２６は、反射層２５の表面を絶縁保護するために設けられる。また、反射層２５による光反射率を低下しないように、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの光透過性の高い樹脂材によって、反射層２５の上に薄くコーティングされる。また、保護膜層２６は、酸化チタンや酸化ケイ素の蒸着膜を反射層２５の上に形成したものでもよい。さらに、上記光透過性樹脂のコーティング、酸化チタンの蒸着膜、酸化ケイ素の蒸着膜を種々組み合わせて多層の保護膜としてもよい。多層とすることで保護膜自体の強度を高めることができ、また保護膜のピンホール対策にもなる。なお、屈折率の高い酸化チタンの蒸着膜の上に屈折率の低い酸化ケイ素の蒸着膜を形成した多層構造では、膜厚が薄くなると減反射効果が発生するので、多少でも膜厚を厚くするなどの配慮が必要である。前記光透過性樹脂の中に光拡散材などを混入することで、反射層２５の光反射効果をさらに高めることもできる。
【００２８】
金属基板２１の表面に上記表層部２２が形成された実装基板１２にあっては、複数のＬＥＤ素子１５が発光した際に発生する熱を金属基板２１側に効率よく逃がすことができる。また、複数のＬＥＤ素子１５から出射された光を反射層２５での反射効果によって実装基板１２の上方に効率よく反射させることができる。特に、本発明では、アルマイト層２３の上にバリア層２４を設け、このバリア層２４の上に反射層２５を設けているので、発熱などによって反射層２５内の銀がアルマイト層２３にまで拡散することがなく、金属基板２１が直接その影響を受けるおそれがなくなる。このため、実装基板１２及びこの実装基板１２上に実装される複数のＬＥＤ素子１５の特性を劣化させることなく、発光装置１１としての安定した品質を長期に亘って保つことができる。
【００２９】
また、前記実装基板１２は、製品となる最終段階での出荷試験において、実使用時よりも大きなストレスのかかる高温環境の下での導通試験等をパスする必要がある。このような高温によるストレスが実装基板１２にかかるため、特に反射層２５が熱による影響を受け易くなるが、この反射層２５の下にあるバリア層２４によって反射層２５に含まれる銀の拡散を抑えることができるので、光反射率を低下させることもない。これによって、不良品の発生率を大幅に低下させ、歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
図３には本発明の第二実施例に係る実装基板１２’と、この実装基板１２を用いた発光装置１１’が示されている。この実施例に係る実装基板１２’は、金属基板２１及びその上面に形成された表層部２２が先の実施例に係る実装基板１２と同じ構成であり、表層部２２の上に複数のＬＥＤ素子１５を取り囲むように回路基板１３が設けられている点が異なるだけなので、同一の構成には同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。なお、上記回路基板１３の上面には少なくとも一対の外部接続用電極１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００３１】
本実施例の発光装置１１’は、上記構成からなる実装基板１２’の上面に複数のＬＥＤ素子１５が配列され、隣接する素子同士がボンディングワイヤ１６によって接続されると共に、外部接続用電極１４ａ，１４ｂには両端のＬＥＤ素子１５からボンディングワイヤ１６ａ，１６ｂがそれぞれ延びている。また、実装基板１２’上に配列された複数のＬＥＤ素子１５は、蛍光体を含有する透光性樹脂１７によって封止されるが、この実施例では透光性樹脂１７の周囲がリング状の反射枠１８によって囲われている。この反射枠１８を白色樹脂で形成することにより反射効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１、１１’  発光装置
１２、１２’  実装基板
１３  回路基板
１４ａ、１４ｂ  外部接続用電極
１５  ＬＥＤ素子
１６、１６ａ、１６ｂ  ボンディングワイヤ
１７  透光性樹脂
１８  反射枠
２１  金属基板
２２  表層部
２３  酸化皮膜層（アルマイト層）
２４  バリア層
２５  反射層
２６  保護膜層
【図１】
2014083714.tif 000003
【図２】
2014083714.tif 000004
【図３】
2014083714.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月26日(2014.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板からなる金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、前記表層部が金属基板の表面に形成されたアルマイト層からなる酸化皮膜層と、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含み、前記酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された銀からなる光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された保護膜層と、を備える実装基板。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記バリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される請求項１に記載の実装基板。
【請求項５】
前記反射層は、光透過性の樹脂の中に銀を含有させた樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項６】
前記反射層は、銀の蒸着膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項７】
前記銀は、純度が９０％以上である請求項５又は６に記載の実装基板。
【請求項８】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項９】
前記保護膜層は、酸化チタンの蒸着膜又は酸化ケイ素の蒸着膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項１０】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜、酸化チタンの蒸着膜、酸化ケイ素の蒸着膜を適宜組み合わせた多層膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項１１】
前記表層部の上面端部に配線パターンが形成された配線基板が設けられる請求項１に記載の実装基板。
【請求項１２】
請求項１に記載の実装基板と、その表面に実装される少なくとも１つの発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子を封止する光透過性の樹脂体とを備えた発光装置。
【請求項１３】
前記光透過性の樹脂は、周囲が枠体に囲まれている請求項１２に記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
特許文献３：特開２００７−１９４３８５号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
上記照明用の発光装置に使用される実装基板において、光反射性を十分に確保するには、反射層に含まれる銀の含有率を高める必要がある。しかしながら、銀を多く含んだ反射層は熱の影響を受けやすいため、金属基板の表面に反射層の中に含まれる銀が拡散して、絶縁不良や金属基板の劣化を引き起こすといった問題があった。
［０００７］
また、前記実装基板の熱耐性は、ＬＥＤ素子自体の発光に伴うものの他、実装基板にＬＥＤ素子を実装した後に行われる高温環境下での導通試験においても十分なものとしなければならないため、光反射率との調整が必要となっていた。
［０００８］
そこで、本発明の目的は、反射層に含まれる光反射材が金属基板の表面に拡散するのを防止することによって、表面に酸化皮膜が形成された金属基板の絶縁耐性を確保すると共に、光反射率を向上も見込まれる実装基板を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００９］
上記課題を解決するために、本発明の実装基板は、アルミニウム板からなる金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、前記表層部が金属基板の表面に形成されたアルマイト層からなる酸化皮膜層と、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含み、前記酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された銀からなる光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された保護膜層と、を備える。
［００１０］
［００１１］
また、本発明のバリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される。
［００１２］
また、本発明の発光装置は、前記実装基板と、その表面に実装される少なくとも１つの発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子を封止する光
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月4日(2015.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板からなる金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、前記表層部が金属基板の表面に形成されたアルマイト層からなる酸化皮膜層と、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含み、前記酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された銀からなる光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された絶縁保護膜層と、を備える実装基板。
【請求項２】
前記バリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される請求項１に記載の実装基板。
【請求項３】
前記反射層は、光透過性の樹脂の中に銀を含有させた樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項４】
前記反射層は、銀の蒸着膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項５】
前記銀は、純度が９０％以上である請求項３又は４に記載の実装基板。
【請求項６】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項７】
前記保護膜層は、酸化チタンの蒸着膜又は酸化ケイ素の蒸着膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項８】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜、酸化チタンの蒸着膜、酸化ケイ素の蒸着膜を適宜組み合わせた多層膜からなる請求項１に記載の実装基板。
【請求項９】
前記表層部の上面端部に配線パターンが形成された配線基板が設けられる請求項１に記載の実装基板。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月30日(2015.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板からなる金属基板と、金属基板の上面に形成された表層部とを備え、前記表層部が金属基板の表面に形成されたアルマイト層からなる酸化皮膜層と、チタン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金のうち少なくとも１つを含み、前記酸化皮膜層の上に形成されたバリア層と、バリア層の上に形成された銀からなる光反射材を含有する反射層と、反射層の上に形成された絶縁保護膜層と、を備えるＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項２】
前記バリア層は、前記酸化皮膜層の上に均一の厚みに形成される請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項３】
前記反射層は、光透過性の樹脂の中に銀を含有させた樹脂膜からなる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項４】
前記反射層は、銀の蒸着膜からなる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項５】
前記銀は、純度が９０％以上である請求項３又は４に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項６】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜からなる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項７】
前記保護膜層は、酸化チタンの蒸着膜又は酸化ケイ素の蒸着膜からなる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項８】
前記保護膜層は、光透過性の樹脂膜、酸化チタンの蒸着膜、酸化ケイ素の蒸着膜を適宜組み合わせた多層膜からなる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【請求項９】
前記表層部の上面端部に配線パターンが形成された配線基板が設けられる請求項１に記載のＬＥＤ素子の実装基板。
【国際調査報告】
2014083714.tif 000006
2014083714.tif 000007
2014083714.tif 000008
2014083714.tif 000009