(57)【要約】【課題】設計の自由度が高く、小型化が可能で、熱放熱性に優れた表面実装型発光素子用配線基板およびそれを用いた発光装置を提供する。【解決手段】本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１はセラミックスからなる平板状の絶縁基体１に設けた有底穴３に金属体５を配置したものであり、この表面実装型発光素子用配線基板１１を外部配線基板に実装するための外部接続端子１３と金属体５とを少なくとも一部で厚み方向で上下に重ねて配置することにより、設計の自由度が高く、小型化が可能で、熱放熱性に優れた表面実装型発光素子用配線基板１１およびそれを用いた発光装置２９を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口を有する有底穴を備えたセラミックスからなる絶縁基体と、上面に発光素子を搭載する搭載部を備え、前記有底穴に配置された金属体と、前記絶縁基体の上面に形成された接続電極と、前記絶縁基体の下面に形成され前記接続電極と電気的に接続された外部接続端子とを備えており、前記金属体と前記外部接続端子とは少なくとも一部が上下に重なって配置されていることを特徴とする表面実装型発光素子用配線基板。
【請求項２】
前記接続電極と前記外部接続端子とが前記絶縁基体の内部に形成された内部配線によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型発光素子用配線基板。
【請求項３】
上面に発光素子を搭載する搭載部を有するセラミックスからなる絶縁基体と、前記搭載部の直下の前記絶縁基体の内部に埋設された金属体と、前記絶縁基体の上面に形成された接続電極と、前記絶縁基体の下面に形成され前記接続電極と電気的に接続された外部接続端子とを備えており、前記金属体と前記外部接続端子とは少なくとも一部が上下に重なって配置されていることを特徴とする表面実装型発光素子用配線基板。
【請求項４】
前記搭載部に独立した金属膜が形成されているかまたは前記接続電極が延出していることを特徴とする請求項３に記載の表面実装型発光素子用配線基板。
【請求項５】
前記セラミックスの熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、前記金属体と前記外部接続端子との間の前記絶縁基体の厚みが５０〜２００μｍであり、前記金属体の下面の３０％以上が前記外部接続端子と上下に重なって配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の表面実装型発光素子用配線基板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の表面実装型発光素子用配線基板の前記搭載部に発光素子を搭載してなることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための表面実装型発光素子用配線基板および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ素子を用いた発光装置は、非常に発光効率が高く、しかも、白熱電球などと比較すると発光に伴い発生する熱量が小さいために様々な用途に用いられてきた。しかしながら、白熱電球や蛍光灯などよりも発光量が小さいために、照明用ではなく、表示用の光源として用いられ、通電量も３０ｍＡ程度と非常に小さいものであった（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
近年では、発光素子を用いた発光装置の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライトに発光装置が多く用いられてきている。しかしながら、発光素子の輝度が向上するとともに、発光装置から発生する熱も増加している。発光素子の輝度の低下を防止するためには、高い熱放散性を有する発光素子用配線基板が必要となっている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
このように、発光素子用配線基板において、放熱性は大きな課題となっている。ところで、半導体素子の上側にヒートシンクを設けたり（例えば、特許文献３を参照）、半導体素子の下側にヒートシンクを設けたり（例えば、特許文献４を参照）する従来の一般的な半導体素子を実装する配線基板の放熱構造を、単純にＬＥＤ素子を実装する発光素子用配線基板に適用することは以下に挙げる理由により容易ではない。
【０００５】
例えば、ＬＥＤ素子は１ｍｍ角以下と非常に小さく、そのため素子を実装する発光素子用配線基板も小さいこと、そして、高輝度のＬＥＤ装置は、携帯電話や液晶ディスプレイのバックライトなどさまざまな機器に搭載されることから、実装方法として利便性のある表面実装が用いられることが挙げられる。
【０００６】
このような理由により、表面実装型の発光素子用配線基板においては、素子からの熱をプリント基板等の２次実装基板側に逃がすため、専ら発光素子用配線基板を貫通するように放熱体が設けられている（例えば、特許文献５を参照）。
【０００７】
そして、発光素子用配線基板の放熱性を改善する手段として、発光素子用配線基板に貫通金属体を設け、貫通金属体上に発光素子を搭載する例が提案されている（例えば、特許文献６を参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３４７９０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１９３７号公報
【特許文献３】特開平８−２２２６６８号公報
【特許文献４】特開平７−２５４６６８号公報
【特許文献５】特開２００３−３１８４４８号公報
【特許文献６】特開２００６−９３５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献６の方法では、貫通金属体を設けることで放熱性を向上させることはできるものの、設計の自由度が著しく減少するという問題がある。すなわち、貫通金属体を電気回路として用いない場合には、貫通金属体が露出した部分には端子を設けることができないから、貫通金属体をさけて端子を作製する必要がある。発光素子側の端子は小さくても十分に機能するため、特に問題はないが、外部基板との接続端子が設けられた側では、両者の接続部から放熱する必要もあり、外部電極端子の面積を大きくすることが求められている。そのため、貫通金属体と大きな外部電極端子を備えた発光素子用配線基板を作製すると必然的に発光素子用配線基板が大きくなるという問題があった。
【０００９】
また、表面実装型の発光素子用配線基板においては、ヒートシンクを表裏面に設けることもままならないために、ますます、増加する発熱に対応することが困難であった。
【００１０】
本発明は、設計の自由度が高く、小型化が可能で、熱放熱性に優れた表面実装型発光素子用配線基板およびそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、上面に開口を有する有底穴を備えたセラミックスからなる絶縁基体と、上面に発光素子を搭載する搭載部を備え、前記有底穴に配置された金属体と、前記絶縁基体の上面に形成された接続電極と、前記絶縁基体の下面に形成され前記接続電極と電気的に接続された外部接続端子とを備えており、前記金属体と前記外部接続端子とは少なくとも一部が上下に重なって配置されていることを特徴とする。なお、前記接続電極と前記外部接続端子とは、絶縁基体の内部に形成された内部配線によって電気的に接続されていてもよく、絶縁基体の側壁に形成された外部配線によって電気的に接続されていてもよい。
【００１２】
また本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、上面に発光素子を搭載する搭載部を有する絶縁基体と、前記搭載部の直下の前記絶縁基体の内部に埋設された金属体と、前記絶縁基体の上面に形成された接続電極と、前記絶縁基体の下面に形成され前記接続電極と電気的に接続された外部接続端子とを備えており、前記金属体と前記外部接続端子とは少なくとも一部が上下に重なって配置されていることを特徴とする。ここで、前記搭載部に独立した金属膜が形成されているかまたは前記接続電極が延出していることが望ましい。
【００１３】
また、上記本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、前記セラミックスの熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、前記金属体と前記外部接続端子との間の前記絶縁基体の厚みが５０〜２００μｍであり、前記金属体の下面の３０％以上が前記外部接続端子と上下に重なって配置されていることが望ましい。
【００１４】
本発明の発光装置は、以上説明した表面実装型発光素子用配線基板の前記搭載部に発光素子を搭載してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、金属体が絶縁基体に形成された有底穴に配置されていることから、前記金属体がヒートシンクの役割を果たし、発光素子が発生させる熱を金属体、絶縁基体および外部接続端子を経て外部基板に放出することができ、発光素子が過剰に加熱されることを防止できる。そのため、輝度低下防止あるいは、さらなる高輝度化が可能となる。
【００１６】
そして、金属体と外部接続端子との間に絶縁基体が介在するため、金属体が表面実装型発光素子用配線基板の下面に露出することがなくなり、外部接続端子を自由に設計することができるため、表面実装型発光素子用配線基板の小型化に寄与し、接続信頼性や実装信頼性を考慮した配線設計を行うこともできる。
【００１７】
そして、金属体と外部接続端子とを少なくとも一部が表面実装型発光素子用配線基板の厚み方向で絶縁基体を介在させて上下に重ねて配置することで、発光素子が発生させる熱の前記金属体から系外へと放出される経路を短く形成することができ、発光素子の過度の温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
さらに、本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、金属体が絶縁基体の内部に埋設され、金属体が絶縁基体の上面に露出しない場合には、接続電極や実装部品の配置を自由に設計することができるため、表面実装型発光素子用配線基板の小型化に寄与することができる。
【００１９】
また、絶縁基体の上面に形成される接続電極としては、電位差の加わる接続電極が一対あって、フリップチップ型（フェースダウン構造）の発光素子を実装して発光素子の電極端子をそれぞれの接続電極に接続させるとした場合に金属体が絶縁基体の上面に露出していると、この電位差の加わる一対の接続電極を電気的に接続させてしまうこととなる。これに対し、金属体が絶縁基体の上面に露出しない場合には、フリップチップ型（フェースダウン構造）の発光素子を実装したとしても、一対の接続電極を電気的に接続させることなく金属体を配置でき、十分な放熱効果を得ることができる。
【００２０】
そして、金属体と接続電極との間に絶縁基体が介在する場合であり、かつ搭載部に独立した金属膜が形成されているかまたは接続電極が延出している場合には、発光素子の実装時に熱伝導性の高い材料を用いて発光素子と搭載部とを接合することができる。例えば、搭載部にＡｕめっきが施された金属膜が形成されている場合、ＡｕＳｎ接合により発光素子を実装することで、高い放熱効果を得ることができる。また、搭載部に独立した金属膜が形成されているかまたは接続電極が延出していることで、光が搭載部で反射されるため光の取り出し効率の向上につながるという効果も得られる。例えば、表面に反射率の高いＡｇめっきが施されている場合には、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２１】
またさらに、本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、絶縁基体を形成するセラミックスの熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、金属体と外部接続端子との間の絶縁基体の厚みが５０〜２００μｍであり、金属体の下面の３０％以上が外部接続端子と上下に重なって配置されていることで、熱伝導を妨げる絶縁層の影響が少なく、さらに高い放熱効果を実現することができる。
【００２２】
以上説明した本発明の表面実装型発光素子用配線基板の搭載部に発光素子を搭載した本発明の発光装置によれば、金属体と外部接続端子を用いて発光素子からの発熱を速やかに装置外に放出することができるため、発熱による輝度低下を抑制でき、しかも外部接続端子の設計の自由度が高いため、小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の表面実装型発光素子用配線基板は、例えば、図１（ａ）に示すように、セラミックスからなる平板状の絶縁基体１と、この絶縁基体１に形成された有底穴３を備えている。この有底穴３には金属体５が配置され、この金属体５の上側に発光素子を搭載する搭載部７が形成されている。
【００２４】
さらに、絶縁基体１の上面１ａには搭載部７に搭載される発光素子の電極と電気的に接続される接続電極９が配置され、絶縁基体１の下面１ｂには、本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１を外部配線基板等に電気的に接続するための外部接続端子１３が配置されている。
【００２５】
また、接続電極９と外部接続端子１３とを電気的に接続する内部配線１５が絶縁基体１の内部に絶縁基体１を貫通するように配置されている。そして、本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１においては、金属体５と外部接続端子１３とが少なくとも一部で上下方向で重なって配置されていることが重要である。
【００２６】
すなわち、金属体５が絶縁基体１の搭載部７の下の有底穴３に埋設されることにより、本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１に搭載される発光素子から発生した熱を速やかに金属体５に伝達させることで発光素子の温度が過剰に上昇することを防ぎ、発光素子の輝度低下を抑制し、さらには高輝度化を実現することができる。
【００２７】
また、金属体５が有底穴３に配置されることにより、表面実装型発光素子用配線基板１１の下面１ｂに金属体５が露出することがなくなるため、外部接続端子１３の配線設計の自由度が高くなり、表面実装型発光素子用配線基板１１の小型化が可能となる。また、実装信頼性に考慮した設計も容易となる。さらに、金属体５と外部接続端子１３とが表面実装型発光素子用配線基板１１の厚み方向で上下に重なって配置されている、換言すれば、外部接続端子１３の一部が上から見て金属体５と重なっていることから、発光素子から発生し、熱伝導率の高い金属体５に伝達された熱が熱伝導率の高い外部接続端子１３を通って系外へ放出されるため、発光素子の過度な発熱を防止することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１においては外部接続端子１３が絶縁基体１の下面１ｂに占める割合が面積比率で４５％以上であることが望ましい。すなわち、外部接続端子１３が大きな面積を占めることにより、表面実装型発光素子用配線基板１１において高い放熱性を実現することができ、同時に接続信頼性や実装信頼性を考慮した配線設計を行うことも可能である。この外部接続端子１３の面積比率は、特に６０％以上であることが望ましい。
【００２９】
また、金属体５の下面の３０％以上、さらには４５％以上、特に６５％以上が外部接続端子１３と上下に重なって配置されていることが望ましい。このように金属体５と外部接続端子１３の重なりを大きくすることにより、より一層表面実装型発光素子用配線基板１１の放熱効果を高めることができる。
【００３０】
また、金属体５と外部接続端子１３との間の絶縁基体１の厚みが５０〜２００μｍであることが望ましい。この厚みを５０μｍ以上とすることによって金属体５と外部接続端子１３との絶縁信頼性を確保することができ、また２００μｍ以下にすることによって金属体５から外部接続端子１３の距離を短くすることができるため、放熱経路を短くすることができる。そのため、金属体５と外部接続端子１３との間の絶縁基体１の厚みは特に６０〜１５０μｍ、さらに好適には８０〜１００μｍであることが望ましい。
【００３１】
また、絶縁基体１として、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料を用いることが望ましい。これにより、表面実装型発光素子用配線基板１１の放熱性をさらに高めることができる。
【００３２】
本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１においては、これらの要件を総合的に備えた場合、すなわち、絶縁基体１を形成するセラミックスの熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、金属体５と外部接続端子１３との間の絶縁基体１の厚みが５０〜２００μｍであり、金属体５の下面の３０％以上が外部接続端子１３と上下に重なって配置されている場合に、特に優れた放熱効果を発揮する。
【００３３】
この絶縁基体１として、Ａｌ２Ｏ３を主結晶相とするＡｌ２Ｏ３質焼結体を用いた場合には、安価な原料を使用でき、安価な表面実装型発光素子用配線基板１１を得ることができる。
【００３４】
なお、Ａｌ２Ｏ３を主結晶相とするＡｌ２Ｏ３質焼結体とは、例えば、Ｘ線回折によって、Ａｌ２Ｏ３のピークが主ピークとして検出されるようなもので、Ａｌ２Ｏ３の結晶を体積比率として、５０体積％以上含有していることが望ましい。
【００３５】
また、このような焼結体は、例えば、平均粒径１．０〜２．０μｍの純度９９％以上のＡｌ２Ｏ３粉末に、平均粒径１．０〜２．０μｍのＭｎ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの群から選ばれる少なくとも１種の焼結助剤を添加した成形体を１３００〜１６００℃の温度範囲で焼成することによって得られるものである。
【００３６】
そして、焼結助剤などのＡｌ２Ｏ３以外の組成物の添加量については、Ａｌ２Ｏ３を主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは１５質量％以下、更に望ましくは、１０質量％以下とすることが望ましい。特に、焼結助剤などのＡｌ２Ｏ３以外の組成物の添加量が１５質量％以下とした場合には、得られる絶縁基体１の大部分をＡｌ２Ｏ３結晶により形成することができる。また、これらの焼結助剤は、焼成温度を低くするために５質量％以上、さらには７質量％以上添加することが望ましい。
【００３７】
なお、絶縁基体１に用いるセラミックスとして、ガラスセラミックス、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、ムライト、コーディエライトなどを主結晶とする焼結体を用いても良い。
【００３８】
また、金属体５として、絶縁基体１よりも熱伝導率の高い材料を用いることが望ましく、金属体５の熱伝導率は、特に、１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。これにより、金属体５のヒートシンクとしての効果をさらに高め、高い放熱性を得ることができる。具体的には、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏなどを用いることができる。
【００３９】
そして、金属体５の構造は直方体形状、円柱形状、さらには多段形状であってもよい。金属体５が直方体形状の場合、金属体５の体積を最大限に大きくすることができ、高い放熱性を実現する。円柱形上の場合、応力集中を防ぎ、高信頼性を持たせることができる。多段形状の場合、絶縁基体１との接触面積が大きいため、絶縁基体１との接合信頼性を高くすることができる。
【００４０】
また、金属体５を覆うように、絶縁基体１の上面１ａと平行にカバーランドを設けてもよい。カバーランドによって金属体５と絶縁基体１の界面の応力が緩和され、高い信頼性を得ることが可能となる。
【００４１】
また、図１（ｂ）に示すように、搭載部７に搭載される発光素子からの光を誘導するため、あるいは発光素子を保護するために、絶縁基体１の上面１ａに枠体１７を設けてもよい。この枠体１７により、発光素子を保護できるとともに、発光素子の周辺に蛍光体などを容易に配置することができる。また、枠体１７により発光素子の発する光を反射させて所定の方向に誘導することもできる。枠体１７の内壁面１７ａは、絶縁基体１の上面１ａに対して垂直であっても良いし、傾斜していても良い。枠体１７の内壁面１７ａが外部に向かって傾斜している場合は、光の取り出し効率がさらに上昇する。
【００４２】
枠体１７は、セラミックスでも金属でもよく、絶縁基体１と同じ材料を用いた場合は、絶縁基体１との高い信頼性を得られ、高熱伝道材料や高反射率材料のセラミックスまたは金属を用いることにより、より高い放熱性や光取り出し効率を得ることができる。
【００４３】
次に、本発明における表面実装型発光素子用配線基板１１の製造方法について具体的に説明する。まず、以下に説明するように、セラミックグリーンシート、金属シート、および導体ペーストを作製する。
【００４４】
セラミックグリーンシートは、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを所定の割合で混合して調整したセラミックスラリーから、従来周知のドクターブレード法などによりシート上に形成する。また、金属シートも、金属粉末、樹脂および溶剤などから形成される金属スラリーからドクターブレード法などによりシート状に形成する。なお、金属スラリーには必要に応じてセラミック粉末を含有させてもよい。セラミックグリーンシート並びに金属シートに用いるセラミック粉末、金属粉末の粒径は平均粒径で０．０１〜１０μｍ程度のものが好適に用いられ、特に、１〜５μｍの範囲の粉末が取り扱いや焼結性に優れている。
【００４５】
また、望ましくはＣｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏのうち少なくとも１種を主成分とする導体ペーストを作製する。これらの金属を用いることで、絶縁基体１と同時焼成して、接続電極９、外部接続端子１３および内部配線１５を形成することが可能となり、安価な表面実装型発光素子用配線基板１１を得ることができる。導体ペーストは金属粉末、樹脂および溶剤を所定の割合で混合し、溶剤を減圧過熱等によって除くことにより作製される。必要に応じてセラミック粉末を含有させてもよい。導体ペーストに用いる金属粉末、セラミック粉末の粒径は平均粒径で０．０１〜１０μｍ程度のものが好適に用いられ、特に、１〜５μｍの範囲の粉末が取り扱いや焼結性に優れている。
【００４６】
セラミックグリーンシートにマイクロドリルやレーザー等によりビアホールを形成し、印刷等の方法でこのビアホールに導体ペーストを充填し、また、セラミックグリーンシート表面に導体ペーストを印刷して配線を形成する。そして、セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成した後、貫通穴を形成したセラミックグリーンシートに金属シートを積層し、セラミックグリーンシートにおける貫通穴形成部分を金属シート側から押圧することによって、金属シートの一部を貫通穴内に埋め込み、セラミックグリーンシートと金属シートとを一体化する。なお、このときセラミックグリーンシートと金属シートは略同一厚みであることが望ましい。
【００４７】
このシートを複数積層し、酸化雰囲気、還元雰囲気、あるいは不活性雰囲気で焼成することで、表面や内部に接続電極９、外部接続端子１３、内部配線１５、および金属体５が形成された表面実装型発光素子用配線基板１１を作製することができる。
【００４８】
また、接続電極９および外部接続端子１３は、薄膜法によって絶縁基体１の表面に形成したり、金属箔を成形体の表面に転写するなどして形成してもよく、金属体５は、予め、焼成しておいた絶縁基体１にはんだ、銀ロウおよび活性ロウなどを用いて純金属のブロックを接着して形成してもよい。
【００４９】
そして、図１（ｂ）に示すような枠体１７は、セラミックグリーンシートを打ち抜き加工し、絶縁基体１のセラミックグリーンシートに積層し、同時焼成を行うことによって形成することができる。また、切削やエッチングによりＡｌやＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属を枠状に形成し、焼結した絶縁基体１にロウ剤や樹脂を用いて接着することも可能である。ロウ剤を用いて接着する場合には、絶縁基体１と枠体１７の接着面に、金属ペーストを用いて金属層（図示せず）を形成しておくことが必要である。
【００５０】
また、接続電極９、外部接続端子１３、金属体５、および枠体１７の表面にＮｉ、Ａｕ、ＡｌやＡｇなどからなるめっき層（図示せず）を形成して、反射率を高め、発光素子から生じる光の取り出し効率を向上させてもよい。
【００５１】
そして、例えば、図２に示すように、以上説明した本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１の搭載部７に、発光素子２１を金属や樹脂からなる接続層２３を用いて搭載し、この発光素子２１の端子（図示せず）と、接続電極９とをボンディングワイヤ２５で接続し、発光素子２１、接続層２３やボンディングワイヤ２５をモールド材などの透光性の封止樹脂２７等で覆うことで、本発明の発光装置２９となる。
【００５２】
また、発光素子２１は、封止樹脂２７により被覆されているが、封止樹脂２７を用いずに、蓋体（図示せず）を用いて封止してもよく、また、封止樹脂２７と蓋体とを併用してもよい。この場合に用いられる蓋体としては、ガラスなどの透光性の素材を用いることが望ましい。
【００５３】
なお、必要に応じて、この封止樹脂２７に発光素子２１が放射する光を波長変換するための蛍光体（図示せず）を添加してもよい。
【００５４】
また、発光素子２１の熱を金属基体１１に効率よく伝達するという観点から、接続層２３として半田、インジウム、ＡｕＳｎ合金などの金属を用いることが望ましい。
【００５５】
なお、本発明においてもヒートシンクを設けることで、更に放熱性が向上することはもちろんであり、例えば、ヒートシンクのような冷却装置を設けることを排除するものではない。
【００５６】
以上説明した本発明の表面実装型発光素子用配線基板１１に発光素子２１を搭載した本発明の発光装置２９によれば、金属体５と外部接続端子１３を通して、発光素子２１からの発熱を速やかに装置外に放出することができるため、発熱による輝度低下を抑制でき、また、外部接続端子１３の設計の自由度が高いため、小型化を実現することができる。
【００５７】
なお、本発明の表面実装型発光素子用配線基板における接続電極９と外部接続端子１３との電気的な接続は、内部配線１５による接続のみならず、図４（ａ）に示すように外部配線１６による接続であってもよい。
【００５８】
また、図４（ｂ）に示すように、金属体５の下面を下側から覆うように、絶縁基体１の上面１ａと平行にカバーランドを設けることで、金属体５と絶縁基体１との界面の応力緩和という効果に加えて、金属体５から外部接続端子１３へ熱が多く伝わるようになり、さらに放熱性を向上させることができるという効果も得られる。
【００５９】
これまで述べた形態では金属体５が絶縁基体１の上面１ａに露出していたが、図５（ａ）に示すように、金属体５が搭載部７の直下の絶縁基体１の内部に埋設され、金属体５と接続電極９との間に絶縁基体１が介在するようにしてもよい。この場合は、金属体５が絶縁基体１の上面１ａに露出することがなく、接続電極９の形状や発光素子２１以外の実装部品の配置についての制約はなくなり、設計の自由度が高くなる。すなわち、表面実装型発光素子用配線基板の小型化に寄与することができる。この形態においては、搭載部７は上から見て金属体５の断面に範囲内にある、換言すれば金属体５の上から見た断面の外周が搭載部７よりも外側に位置するのが好ましい。なお、ここでいう搭載部７とは絶縁基体１の上面１ａの発光素子２１が搭載される領域、換言すれば上から見て発光素子２１と重なる絶縁基体１の上面領域のことを意味する。
【００６０】
そして、図５（ｂ）に示すように、絶縁基体１の内部に金属体５を埋設することで、フリップチップ型（フェースダウン構造）の発光素子を実装した場合であっても、一対の接続電極を電気的に接続してしまうことなく金属体を配置できることから、十分な放熱効果を得ることができる。すなわち、絶縁基体の上面に形成される接続電極としては、電位差の加わる接続電極が一対あって、フリップチップ型（フェースダウン構造）の発光素子を実装して発光素子の電極端子をそれぞれの接続電極に接続させるとした場合に金属体が絶縁基体の上面に露出していると、この電位差の加わる一対の接続電極を電気的に接続させてしまうこととなる。これに対し、金属体が絶縁基体の上面に露出しない場合には、フリップチップ型（フェースダウン構造）の発光素子を実装したとしても、一対の接続電極を電気的に接続させることなく金属体を配置でき、十分な放熱効果を得ることができる。
【００６１】
このとき、金属体５と接続電極９との間の絶縁基体１の厚み（金属体５の上面から絶縁基体１の上面１ａまでの距離）は、金属体５と外部接続端子１３との間の絶縁基体１の厚みと同様に、絶縁性および放熱性の点から５０〜２００μｍ、特に６０〜１５０μｍ、さらに好適には８０〜１００μｍであることが望ましい。
【００６２】
さらに、金属体５と接続電極９との間に絶縁基体１が介在する場合であり、かつ搭載部７に独立した金属膜８が形成されているかまたは接続電極９が延出している場合には、発光素子２１の実装時に熱伝導性の高い材料を用いて発光素子２１と搭載部７とを接合することができる。
【００６３】
ここで、搭載部７に接続電極９が延出しているとは、図６（ａ）に示すように、図２（ａ）に示す一対の接続電極９のうちの一方が絶縁基体１の上面１ａに平行な方向に延びて接続電極９が搭載部７の全領域に形成されていることを意味する。また、搭載部７に独立した金属膜８が形成されているとは、図６（ｂ）に示すように、接続電極９とは電気的に接続されていない金属膜８が搭載部７の全領域に形成されたことを意味する。
【００６４】
例えば、搭載部７にＡｕめっきが施された金属膜８が形成されている場合、ＡｕＳｎ合金を用いた接合で発光素子２１を実装することで、高い放熱効果を得ることができる。また、搭載部７に独立した金属膜８が形成されているかまたは接続電極が延出していることで、光が搭載部７で反射されるため光の取り出し効率の向上につながるという効果も得られる。例えば、表面に反射率の高いＡｇめっきが施されている場合には、光の取り出し効率を向上させることができる。
【実施例】
【００６５】
表面実装型発光素子用配線基板の絶縁基体の原料粉末として純度９９％以上、平均粒径が１．５μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、平均粒径１．０μｍのＳｉＯ２粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を用い、Ａｌ２Ｏ３粉末９０質量％、ＳｉＯ２粉末５質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末５質量％を混合し、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として混合し、スラリーを調整した。しかる後に、ドクターブレード法にてセラミックグリーンシートを作製した。
【００６６】
また、金属シートの原料粉末として、平均粒径２．０μｍのＷおよびＣｕを用い、Ｃｕ粉末３０質量％、Ｗ粉末７０質量％を混合し、成形用有機樹脂（バインダ）としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として添加し、セラミックグリーンシートと同様に、金属シートとなるスラリーを調整後、ドクターブレード法にてセラミックグリーンシートと実質的に同一厚みの金属シートを作製した。
【００６７】
また、平均粒子径２μｍのＣｕ粉末３０質量％、平均粒子径２μｍのＷ粉、アクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、溶剤を減圧過熱等によって除くことにより導体ペーストを調製した。
【００６８】
そして、上記の絶縁基体となるセラミックグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、直径が１００μｍのビアホールを形成し、このビアホール内に、導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、配線パターン状に印刷塗布した。
【００６９】
次に、セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成し、セラミックグリーンシートにおける貫通穴形成部分を金属シートから押圧することによって、金属シートの一部を貫通穴内に埋め込み、セラミックグリーンシートと金属シートと一体化した。
【００７０】
このようにして作製したセラミックグリーンシートと金属シートの複合体、およびセラミックグリーンシートを組み合わせ、位置合わせし、積層圧着して積層体を作製した。
【００７１】
その後、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１３００℃の最高温度で２時間焼成し、表面実装型発光素子用配線基板を作製した。なお、接続電極、外部接続端子の厚みは２０μｍとした。
【００７２】
次いで、接続電極、外部接続端子、絶縁基体の上面に露出する金属体の表面にＮｉ、ＡｕおよびＡｇめっきを順次施した。
【００７３】
作製した本発明の表面実装型発光素子用配線基板および本発明の範囲外の表面実装型発光素子用配線基板の形状は、以下の記載と図３を用いて説明する。
【００７４】
図３に示したのは、作製した表面実装型発光素子用配線基板を下から見た平面図であり、図３（ａ）が本発明の表面実装型発光素子用配線基板であり、図３（ｂ）、（ｃ）が比較例として作製した試料である。つまり、図３（ｂ）は金属体と外部接続端子とが表面実装型発光素子用配線基板の厚み方向で重ならない試料を示した図であり、図３（ｃ）は貫通金属体を設けた試料の図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）において波線で示した円は表面実装型発光素子用配線基板に設けられた金属体の位置を示すものである。
【００７５】
全ての試料において、外部接続端子１３は、絶縁基体の一方の辺から対向する他方の辺に縦断するように長方形状の２つを平行に形成し、この外部接続端子１３の幅Ｗを表１に示すように変化させた。また、２つの外部接続端子１３間の距離Ｇも表１に示すように変化させた。
【００７６】
また、表１には、外部接続端子が絶縁基体の下面に対して占める面積の割合をＳ１として示し、金属体と外部接続端子との重なる面積が、上から見た金属体の断面積に対して重なっている割合をＳ２として示した。
【００７７】
作製した表面実装型発光素子用配線基板は４ｍｍ×４ｍｍの板状の絶縁基体に設けた直径１．８ｍｍで厚みが０．４ｍｍの有底穴に同じ大きさの金属体を配置したもので、厚みは０．４ｍｍに表１に記載する金属体と外部接続端子との間の絶縁基体の厚みを加えたものである。絶縁基体の熱伝導率は、１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。また、搭載部側には幅が０．４ｍｍで厚みが０．３ｍｍの枠体を絶縁基体の端に沿って配置した。
【００７８】
なお、表１中の試料Ｎｏ．１１については、金属体と接続電極との間に、金属体と外部接続端子間の絶縁基体厚みと同じ絶縁基体厚みを設けた。したがって、穴の形状を有蓋底穴とした。
【００７９】
これらの表面実装型発光素子用配線基板の搭載部に接着剤としてエポキシ樹脂を用いて出力１．５Ｗの発光素子であるＬＥＤチップを実装し、ボンディングワイヤによりＬＥＤチップと接続端子とを結線し発光装置を作製した。
【００８０】
得られた発光装置を有機基板に半田にて実装し、発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１分後の素子温度の測定を行った。結果を表１に示す。
【表１】
2008109079.tif 000003
【００８１】
表１によれば、貫通穴を設けた試料Ｎｏ．１では、金属体の下部には空気しかないため、発光素子の温度が８６℃まで上昇した。また、有底穴の中に金属体が配置されてはいるものの、金属体と外部接続端子とが重ならない試料Ｎｏ．２では、熱の伝達経路が長くなり、発光素子の温度が８８℃まで上昇した。発光素子の温度が８０℃を超えると、発光効率がかなり低下してしまうので、８０℃以下に抑えることが求められる。
【００８２】
これに対し、有底穴の中に金属体を配置し、外部接続端子の一部が上から見て金属体と重なっている本発明の試料Ｎｏ．３〜１０、および絶縁基体の内部における搭載部の直下に金属体が埋設された試料Ｎｏ．１１では、発光素子の温度上昇を８０℃以下に抑えることができた。
【００８３】
以上、説明したとおり、本発明によれば、表面実装型発光素子用配線基板の設計の自由度を向上させることができるとともに、放熱性に優れた表面実装型発光素子用配線基板およびそれを用いた発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板の断面図であり、（ｂ）は、枠体を設けた本発明の表面実装型発光素子用配線基板の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の発光装置の断面図であり、（ｂ）は、枠体を設けた本発明の発光装置の断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板を下から見た平面図であり、図３（ｂ）、（ｃ）は、比較例の表面実装型発光素子用配線基板を下から見た平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板の他の実施形態の断面図であり、（ｂ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板のさらに他の実施形態の断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板の他の実施形態の断面図であり、（ｂ）は、本発明の表面実装型発光素子用配線基板にフリップチップ型の発光素子を実装した本発明の発光装置の断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の発光装置の他の実施形態の断面図であり、（ｂ）は、本発明の発光装置のさらに他の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・絶縁基体
１ａ・・・絶縁基体の上面
１ｂ・・・絶縁基体の下面
３・・・有底穴
５・・・金属体
７・・・搭載部
８・・・独立した金属膜
９・・・接続電極
１１・・・表面実装型発光素子用配線基板
１３・・・外部接続端子
１５・・・内部配線
１６・・・外部配線
２１・・・発光素子
２９・・・発光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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