(57)【要約】【課題】熱放散性に優れた発光素子用配線基板並びに発光装置を提供する。【解決手段】平板状の絶縁基体１を貫通する金属体８を設け、この金属体８の端面に凹部９を形成し、この凹部９に半導体発光層を備えた発光素子２１の一部を収容することで熱放散性と位置精度に優れた発光素子用配線基板１１並びに発光装置２５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】
平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された導体層と、前記絶縁基板を貫通して配置された金属体と、該金属体の端面に形成され、半導体発光層を備えた発光素子の一部を収容する、該発光素子の厚みよりも深さが浅い凹部と、前記絶縁基体の一方の主面に形成され、前記発光素子に形成された接続端子と電気的に接続される接続パッドとを具備することを特徴とする発光素子用配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子用配線基板の前記凹部に前記接続端子が前記接続パッドに電気的に接続されて前記発光素子の一部が収容されているとともに、前記発光素子の前記半導体発光層が前記凹部から出ていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記凹部の内壁の形状が前記発光素子の形状に沿っていることを特徴とする請求項２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（ＬＥＤ）等の発光素子を搭載するための発光素子用配線基板ならびに発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ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と比較すると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】
そして、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テレビ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、発光素子の高輝度化に伴い、発光装置から発生する熱も増加しており、発光素子の輝度の低下をなくす為には、このような熱を素子より速やかに放散する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、３を参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１３４７９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１２０２５号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来から配線基板の絶縁基体に用いられてきたアルミナ材料では、熱伝導率が約１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低く、これに代わるものとして高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムが注目され始めた。しかし、窒化アルミニウムは原料コストが高く、高価であるという問題があった。
【０００５】
一方、樹脂系の配線基板を用いた場合には、樹脂系の配線基板は、熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に低く、熱に対する問題に全く対処することができず、且つ近紫外波長帯で長期間使用した場合、基板の黒色化が進み輝度が低下するという問題があり、安価で、熱伝導に優れた配線基板は未だ提供されていないのである。
【０００６】
従って本発明は、安価で、熱放散性に優れた発光素子用配線基板ならびに発光装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子用配線基板は、平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された導体層と、前記絶縁基板を貫通して配置された金属体と、該金属体の端面に形成され、半導体発光層を備えた発光素子の一部を収容する、該発光素子の厚みよりも深さが浅い凹部と、前記絶縁基体の一方の主面に形成され、前記発光素子に形成された接続端子と電気的に接続される接続パッドとを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光装置は、以上説明した発光素子用配線基板の前記凹部に前記接続端子が前記接続パッドに電気的に接続されて前記発光素子の一部が収容されているとともに、前記発光素子の前記半導体発光層が前記凹部から出ていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光装置は、前記凹部の内壁の形状が前記発光素子の形状に沿っていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光素子用配線基板は、金属体を、絶縁基体を貫通して設けられた貫通孔に挿入して配置することで、発光素子用配線基板の熱伝導率を向上させることができ、発光素子から発生する熱を更に速やかに発光素子用配線基板外へ放散することができるため、発光素子が過剰に加熱されることを防止でき、輝度低下を防ぐ、あるいはまた、さらに高輝度にすることが可能となる。また、この金属体の端面に発光素子の一部を収容する凹部を形成することで、発光素子の底面と金属体の端面の主面だけが対向するだけでなく、発光素子の側面と金属体に形成された凹部の側面とも対向するので、発光素子と金属体とが対向する面積が大きくなり、発光素子からの熱が発光素子用配線基板に伝わる経路が大きくなり、発光素子からの熱を速やかに発光素子用配線基板に伝えることができ、冷却性能に優れた発光素子用配線基板となる。また、凹部によって発光素子の位置決めが容易になることは言うまでもない。また、絶縁基体として、樹脂よりも高熱伝導なセラミックスを用いることで、更に、発光素子用配線基板の高輝度化が可能となる。
【００１１】
また、本発明の発光素子用配線基板の凹部に半導体発光層が凹部から出るように発光素子を搭載して収容することで、発光素子からの熱を速やかに発光素子用配線基板に伝えることができ、しかも半導体発光層の側面からの光も有効に利用することができる。
【００１２】
また、本発明の発光素子用配線基板によれば、凹部の内壁の形状を発光素子の外周の形状に沿うようにすることで、凹部による発光素子の位置決めが容易になり、歩留まりが向上し、製造時間を短縮することができるとともに、発光素子と凹部との距離を発光素子の外周の様々な部位で略同一とすることができ、発光素子と金属体との熱膨張差に起因する発光素子と凹部との間の応力を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の発光素子用配線基板は、例えば、図１に示すように、平板状の絶縁基体１と、この絶縁基体１の表裏面を貫通するように形成された貫通孔２と、絶縁基体１の主面１ａに形成された発光素子との接続端子３、絶縁基体１の他方の主面１ｂに形成された外部電極端子５、接続端子３と外部電極端子５とを電気的に接続するように絶縁基体１を貫通して設けられた貫通導体７と、絶縁基体１を貫通して設けられた貫通孔２に挿入され、絶縁基体１に接合された絶縁基体１よりも熱伝導率が高い金属体８から構成されている。
【００１４】
そして、絶縁基体１と金属体８とを接合させるため、両者の間には、金属、樹脂、セラミックスの群から選ばれる少なくとも１種を含有する接合層１８が形成されている。
【００１５】
そして、金属体８の端面には、発光素子を搭載して収容するための凹部９が形成されている。
【００１６】
また、例えば、本発明の発光素子用配線基板１１には、図１に示すように、凹部９側に、収容される発光素子を収容するための枠体１３が形成されて構成されていることが望ましい。
【００１７】
このような本発明の発光素子用配線基板１１によれば、絶縁基体１よりも高い熱伝導率を有する金属体８が、絶縁基体１に形成された貫通孔２に挿入されていることが重要である。
【００１８】
即ち、絶縁基体１より高い熱伝導率を有する金属体８を設けることにより、本発明の発光素子用配線基板に搭載される発光素子から発生する熱を速やかに放散することができるため、発光素子の輝度低下を防ぐことが可能となる。
【００１９】
このような金属体８は、殆どボイドが無い状態で、また、内部に金属以外のセラミック粉末やガラス成分などを含有しないものを用いることが望ましい。
【００２０】
つまり、無垢の金属により形成された金属体８を用いることで、内部に、気泡や、セラミックス粉末、ガラスなどを含有する複合体を用いる場合に比べて、金属体８の熱伝導率を格段に高くすることができ、さらに放熱性に優れた発光素子用配線基板１１となるのである。
【００２１】
そして、このような金属体８は、例えば、高熱伝導で、低抵抗で、比較的安価なＣｕからなる金属板や、金属箔をプレス機などにより、所望の形状に打ち抜き加工するなどして容易に作製することができる。
【００２２】
また、複雑な形状の金属体８は、プレス加工や、鋳込みや、研磨加工、粉末冶金などの手法により形成することができる。また、このほかの従来周知の加工方法を用いて金属体８を作製してもよいことは言うまでもない。
【００２３】
また、金属板８の素材としては、Ｃｕ以外にも、Ａｌや、あるいは、Ｃｕ−Ｗなどの複合材を用いることができる。この２種以上の金属を含有するＣｕ−Ｗなどの複合材を用いる場合には、用いる金属とその比率を制御することで、所望の特性を有する金属体８を作製することができる。また、金属体８が合金により形成されていてもよいのは勿論である。また、金属体８が複数の部材を組み合わせて構成されていてもよい。
【００２４】
このような金属体８は、安価に容易に入手できるだけでなく、種々の形態の絶縁基体１に容易に取り付けることができるため、搭載される発光素子の性能に応じて、種々の形態の絶縁基体１を用い、性能とコストをふまえて最適の組み合わせとすることができる。
【００２５】
また、金属体８として焼結金属を用いる場合には、絶縁基体としてセラミックスを用いた場合に金属体とセラミックスとを同時焼成することができるため、工程数を削減でき、安価な発光素子用配線基板１１を作製することができる。
【００２６】
また、図１に示すように、この金属体８の形状を、金属体８の側面が貫通方向に対して平行になるようにした場合には、安価な金属体８となる。
【００２７】
そして、図２（ａ）に示すように絶縁基体１の主面１ａには、搭載される発光素子２１の厚みよりも深さが浅い凹部９が形成されていることが重要である。このような形態とすることで、本発明の発光素子用配線基板１１に半導体発光層２１ａを備えた発光素子（いわゆるＬＥＤ）２１をこの半導体発光層２１ａが凹部９から出るように搭載して収容した場合に、発光素子２１の底面と発光素子用配線基板１１の主面だけが対向するだけでなく、発光素子２１の側面と発光素子用配線基板１１の凹部側面とも対向するので、発光素子２１と発光素子用配線基板１１とが対向する面積を大きくすることができる。そのため、発光素子２１からの熱が速やかに発光素子用配線基板１１に伝わり、冷却性に優れた発光素子用配線基板１１となる。しかも半導体発光層２１ａの側面からの光も凹部９によって遮断されることなく有効に利用することができる。なお、半導体発光層２１ａとはサファイヤなどの絶縁体の表面に形成された化合物半導体により形成されてなるのもので、電力を印加することでそれ自身が光を出すものである。
【００２８】
また、図１に示すように、発光素子用配線基板１１の凹部９の形状を発光素子２１の形状に沿うようにすることで、発光素子２１の位置決めが容易になり、歩留まりが向上し、製造時間を短縮することができるとともに、発光素子２１と凹部９との距離を様々な部位で略同一とすることができ、発光素子２１と凹部９との間に発生する応力を均一にすることができる。
【００２９】
なお、凹部９の形状を発光素子２１の形状に沿うようにするとは、発光素子２１の厚さ方向を除く寸法よりも凹部９の寸法を略同一の大きさだけ大きくすることを意味している。特に、凹部９の壁面と発光素子２１の側面との間にそれぞれ７０〜２００μｍの範囲で隙間ができるように凹部９を形成することが望ましい。
【００３０】
両者の間の隙間を７０μｍ以上とすることで容易に発光素子２１を凹部９の中に挿入することができる。また、両者の間の隙間を２００μｍ以下とすることで発光素子１３と発光素子用配線基板１１との距離を小さくすることができ、冷却性を向上させることができる。
【００３１】
また、発光素子２１は、図２（ｂ）に示すように、凹部９から２５〜７５μｍの高さＴで出ていることが発光する光の有効利用の点で望ましい。特に、２５〜５０μｍがより望ましい。また、発光素子２１は、熱伝導性の点から２５〜７５μｍの深さ凹部９に収容されていることが望ましい。特に、５０〜７５μｍがより望ましい。
【００３２】
そして、発光素子２１と発光素子用配線基板１１との間には、熱伝導性に優れた接着剤２１を充填していることが冷却性をさらに向上させる観点から望ましい。この接着剤２１としては、例えばエポキシ樹脂と銅粉末の混合物が挙げられ、その他にも例えばアクリル樹脂と銅粉末の混合物やグラファイトフィルムなどが挙げられる。特に、熱伝導性の点からは、エポキシ樹脂と銅粉末の混合物を用いることが望ましい。
【００３３】
つぎに、絶縁基体１について説明する。この発光素子用配線基板１１に用いる絶縁基体１は、例えば、ＭｇＯやＡｌ２Ｏ３などのセラミックス基板や、有機系の樹脂基板を好適に用いることができる。
【００３４】
そして、絶縁基体１として、セラミック基板を用いた場合には、高剛性である点、発光素子の発する光や熱による変質がない点、比較的高熱伝導性の素材が多い点で、高性能で長寿命の発光素子用配線基板１１となる。
【００３５】
また、絶縁基体１として、低温焼成基板、いわゆるガラスセラミックスを用いた場合には、熱伝導率や、強度や、剛性こそＡｌ２Ｏ３などの１０５０℃以上の温度域で焼成されるセラミックスには劣るものの、熱膨張係数を容易に制御することができるため、容易に金属体８との熱膨張係数の整合を図ることができる。また、配線層として低抵抗のＣｕや、Ａｇなどを同時焼成することができるため、発光素子以外の部分の電気的な損失や発熱を抑制することができる。
【００３６】
また、絶縁基体１として、樹脂を用いた場合には、安価な発光素子用配線基板１１となる。なお、絶縁基体１の剛性や、強度ならびに吸湿性や、耐熱性を向上させるため、セラミック粉末や、ガラスクロスを含有する樹脂基板を用いることが望ましい。
【００３７】
これらの絶縁基体１として用いられる素材について、以下に詳細に説明する。
【００３８】
たとえば、ＭｇＯを主結晶とする絶縁基体１は、例えば、平均粒径０．１〜８μｍの純度９９％以上のＭｇＯ粉末に、平均粒径０．１〜８μｍのＹ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３などの希土類元素酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２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１３００〜１７００℃の温度範囲で焼成することによって得られる。
【００３９】
また、あるいは、ＭｇＯを含有するＭｇＡｌ２Ｏ４やＭｇＯ・ＳｉＯ２系の複合酸化物を添加してもよい。そして、焼結助剤などのＭｇＯ以外の組成物の添加量については、ＭｇＯを主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは３０質量％以下、更に望ましくは、２０質量％以下とすることが望ましい。特に、焼結助剤などのＭｇＯ以外の組成物の添加量が１０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ＭｇＯ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３質量％以上、さらには５質量％以上添加することが望ましい。
【００４０】
なお、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼結体とは、例えば、Ｘ線回折によって、ＭｇＯのピークが主ピークとして検出されるようなもので、ＭｇＯ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。
【００４１】
また、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、安価な発光素子用配線基板１１を得ることができる。
【００４２】
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。
【００４３】
このようなＡｌ２Ｏ３質焼結体は、例えば、平均粒径０．１〜８μｍ、望ましくは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、ＳｒＯ、ＣａＯ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１３００〜１５００℃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。
【００４４】
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。なお、絶縁基体１に用いるセラミックスとして、ＡｌＮやＳｉ３Ｎ４などを主結晶とする焼結体を用いても良い。
【００４５】
このようなＭｇＯやＡｌ２Ｏ３を主成分とする組成物に、さらに、バインダー、溶剤を添加して、スラリーを作製し、例えば、ドクターブレード法により、シート状の成形体を作製し、さらに、その表面や、シート状の成形体に設けた貫通孔などに、少なくとも金属粉末を含有する導体ペーストを印刷、充填した後、このシートを積層し、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、表面や内部に接続端子３や外部電極端子５や貫通導体７などの配線層が形成された絶縁基体１を作製することができる。また、配線層は、薄膜法により絶縁基体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できることはいうまでもない。
【００４６】
なお、シート状の成形体には、焼成工程の前に、金属体８を挿入するための貫通孔２となる孔を予め形成しておく必要があるのは言うまでもない。
【００４７】
また、絶縁基体１として、低温焼成基板を用いる場合についても、素材と焼成温度の点で異なるものの、基本的に同様の手順で、貫通孔２や配線層を備えた絶縁基体１を作製することができる。
【００４８】
また、絶縁基体１として、樹脂を用いる場合には、従来周知のプリント配線基板等に用いられるガラス−エポキシ基板を用いるのが望ましい。ガラス−エポキシ基板に対して、通常のプリント配線基板の製造方法により、接続端子３、外部電極端子５、貫通導体７を形成し、更に、金属体８を形成するための貫通孔をドリル、レーザー等で形成する。
【００４９】
次に、以上説明した貫通孔２を設けた種々の絶縁基体１に対して、理論比重に対する相対密度が９９．８％以上の金属体８を準備し、貫通孔２内に金属体８を挿入して、接合層により絶縁基体１と金属体８を接合させ、発光素子用配線基板１１を得ることができる。
【００５０】
ここで用いる接合層１８は、金属、セラミックス、樹脂のいずれかもしくは複合体からなる接着剤が好適に用いられる。
【００５１】
接合層１８に関して、金属を用いる場合には、半田等の低融点の金属を用いることで工程を簡略化できる。用いられる半田としては、従来周知の錫６０〜１０％−鉛４０〜９０％や、鉛を含まない鉛フリー半田が挙げられる。
【００５２】
そして、半田を用いた場合には、窒素雰囲気のリフロー炉へ２３０℃×１０秒の条件で処理して、絶縁基体１と金属体８とを接合することができる。
【００５３】
また、半田以外にも活性金属を用いて、いわゆる活性金属法により絶縁基体１と金属体８とを接合することもできる。
【００５４】
なお、接合層１８として、金属を用いる場合には、貫通孔２の内壁には、接合層１８との濡れ性を向上させるために金属層を形成する必要がある。
【００５５】
また、接合層１８として、樹脂を用いる場合には、一般的に用いられるエポキシ樹脂系の接合剤を用いることが望ましい。
【００５６】
そして、それぞれの接合剤の硬化温度に応じて、例えば、８０〜１５０℃、２０〜４０分の条件で接合剤を硬化し、接合層１８を介して絶縁基体１と金属体８とを接合することができる。
【００５７】
この樹脂を用いた接合は、安価で、しかも容易である点で優れている。特に、樹脂からなる絶縁基体１と組み合わせた場合には、接合力が高くなるとともに、比較的低温での処理が可能であることから、絶縁基体１に与えるダメージがほとんどなく、界面等にクラックの無い信頼性の高い発光素子用配線基板１１を作製することができる。
【００５８】
また、接合層１８として、セラミックスを用いる場合として、例えば、低融点のガラスを例示できる。このような低融点のガラスを用いることで、比較的低温（６００℃以下）での接合が可能となり、接合により発生する応力を小さくすることができる。
【００５９】
また、接合層１８として、金属、セラミックス、樹脂を複合化して用いることができるのは言うまでもない。たとえば、金属粉末、セラミック粉末、樹脂とを混合することで接合層の熱膨張係数を制御することもでき、絶縁基体１の特性に応じた接合を行うことができる。
【００６０】
このような発光素子用配線基板１１に形成された配線回路に用いる導体および金属体８を、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌのうち少なくとも１種を主成分として形成することで、電気特性、放熱性に優れた、安価な発光素子用配線基板１１を得ることができる。
【００６１】
また、接続端子３および金属体８の表面にＡｌめっきやＡｇめっきを施すことにより、腐食に対する抵抗力が向上し、発光素子用配線基板１１の信頼性が向上するとともに、接続端子３および金属体８の反射率を向上させることができる。
【００６２】
このような発光素子用配線基板１１の凹部９側の主面には、枠体１３を設けることが望ましく、例えば、セラミックスからなる絶縁基体１を用いる場合には、枠体１３を、セラミックスにより形成することで、絶縁基体１と枠体１３とを同時焼成することができ、工程が簡略化されるため、安価な発光素子用配線基板１１を容易に作製することができる。
【００６３】
また、セラミックスは耐熱性、耐湿性に優れているため、セラミック製の枠体１３を用いることで長期間の使用や、悪条件での使用にも、優れた耐久性を有する発光素子用配線基板１１となる。
【００６４】
また、安価で、加工性に優れた金属により枠体１３を形成することで、複雑な形状の枠体１３であっても、容易に安価に製造することができ、安価な発光素子用配線基板１１を供給することができる。この金属製の枠体１３は、例えば、ＡｌやＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等などにより好適に形成することができる。また、枠体１３の内壁面１３ａには、反射率を向上させるため、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどからなるめっき層（図示せず）を形成してもよい。
【００６５】
なお、このように枠体１３を金属により形成する場合には、予め、絶縁基体１の主面１ａに金属層１７を形成し、この金属層１７と枠体１３とを、例えば、共晶Ａｇ−Ｃｕろう材等からなるろう材（図示せず）を介してのろう付けや、半田による接合をすることができる。
【００６６】
また、樹脂系の接着剤を用いてもよいことはいうまでもなく、素材としては、樹脂系の接合層１８と同様のものを用いることができる。
【００６７】
そして、以上説明した本発明の発光素子用配線基板１１に、例えば、図２に示すように発光素子２１として、ＬＥＤチップ２１などを搭載して収容し、ボンディングワイヤ２３により、発光素子２１と接続端子３とを電気的に接続し、発光素子２１に給電することにより、発光素子２１を機能させることができ、発光素子２１からの発熱を金属体８から速やかに放出することができるため、ヒートシンク等の放熱部材が不要となり、実装される電気機器の小型化に寄与できるとともに、安価な発光装置２５ができる。なお、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。
【００６８】
また、発光素子用配線基板１１に形成された凹部９に、例えば発光素子２１として、ＬＥＤチップ２１などを搭載して収容し、ボンディングワイヤ２３により、ＬＥＤチップ２１と接続端子３と電気的に接続して、給電することにより、発光素子２１の放射する光を絶縁基体１や枠体１３に反射させ、所定の方向へと誘導することができるため、高効率の発光装置２５となる。また、金属体８の熱伝導率が高いため、発光素子２１からの発熱を速やかに放出することができ、発熱による輝度低下を抑制できる。
【００６９】
また、図２に示すように、発光素子２１を搭載した側の発光素子用配線基板１１の主面１ａに、枠体１３を搭載した発光装置２５では、枠体１３の内側に発光素子２１を収容することで、容易に発光素子２１を保護することができる。
【００７０】
また、発光素子２１は、封止樹脂３１により被覆されているが、封止樹脂３１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３１と蓋体とを併用してもよい。なお、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。
【００７１】
なお、発光素子２１を搭載する場合には、必要に応じて、この封止樹脂３１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。
【００７２】
また、以上説明した例では、貫通導体７を設けた例について説明したが、貫通導体７を設けない場合であってもよく、また、絶縁基体１が多層に積層されている形態であってもよいことは勿論である。
【００７３】
また、以上説明した例では、全て、枠体１３を設けた形態について説明しているが、枠体１３を具備しない形態であってもよいのはいうまでもない。
【実施例１】
【００７４】
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１μｍのＭｇＯ粉末、純度９９％以上、平均粒子径１μｍのＹ２Ｏ３粉末を用いて、ＭｇＯ粉末９５質量％、Ｙ２Ｏ３５質量％の割合で原料粉末を混合し、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。
【００７５】
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。
【００７６】
また、平均粒子径２μｍのＷ、Ｃｕ粉末、平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３を用いて、Ｗ５０質量％、Ｃｕ５０質量％、Ａｌ２Ｏ３５質量％の割合で金属粉末とアクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、導体ペーストを調製した。
【００７７】
そして、上記の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、貫通導体を形成するための直径が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。また、打ち抜き加工時にビアホールとともに、金属体を挿入するための貫通孔を形成した。
【００７８】
このようにして作製したグリーンシートを組み合わせ、位置合わせし、積層圧着し、焼成後の寸法が、外形５ｍｍ×５ｍｍ×厚み０．６ｍｍとなる積層体を作製した。
【００７９】
なお、金属体を挿入するための貫通孔は、焼成後に直径１．５ｍｍの円筒状となるように形成した。
【００８０】
なお、この積層体は、枠体を設けないもの、セラミック製の枠体を設けるものの２種類を作製した。
【００８１】
セラミック製の枠体を設けるものについては、積層体の発光素子が搭載される凹部側には、５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍの外形寸法を有し、前記積層体と接する側の内径が３ｍｍ、逆側の内径が２ｍｍのテーパー状の貫通穴を有する絶縁基体と同様の材質からなる枠体を形成した。なお、この枠体となる成形体は前記積層体と熱圧着にて一体物として形成した。
【００８２】
そして、枠体となる成形体と一体化した積層体を露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて９００℃で脱脂を行った後、引き続き、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１４００℃で２時間保持して焼成した。
【００８３】
その後、接続端子並びに外部電極端子の表面にＮｉ、Ａｕめっきを順次施した。なお、ＭｇＯの耐薬品性がＡｌ２Ｏ３などと比較すると低いため、めっき処理液の濃度を薄くし、めっき処理温度を低くして、発光素子用配線基板の表面状態が劣化しないようにして、本発明の発光素子用配線基板のめっき処理を行った。
【００８４】
次に、この貫通孔の内壁に対して、金属体を挿入したときに金属体と貫通孔との間に５０μｍの隙間ができるような形状の金属体を準備した。すなわち、直径が１．４ｍｍで厚みが０．６ｍｍの円盤状の金属体を用いた。なお、表１に用いた金属体の組成を示しているが、単独の金属元素を用いたものについては、純度９９％以上の無垢金属体を用いている。また、Ｃｕ−Ｗと記載した金属体については、Ｃｕ２０質量％、Ｗ質量８０％の組成を用いた。
【００８５】
なお、発光素子を搭載する側の金属体の凹部の形状が表１に示す値となる深さとなるように切削加工を施した。
【００８６】
次に、金属体の表面にエポキシ樹脂系接着剤をディスペンサーにて塗布し、このエポキシ樹脂系接着剤が塗布された金属体を絶縁基体の貫通孔に挿入した。その後、１２０℃、３０分の条件で接着剤を硬化させて金属体と絶縁基体とを接合し、発光素子用配線基板を得た。
【００８７】
更に、これらの発光素子用配線基板の凹部にエポキシ樹脂と銅粉末の混合物を用いて出力１．５Ｗの発光素子である０．６ｍｍ角、厚み０．１ｍｍのＬＥＤチップを凹部に実装し、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、さらに、ＬＥＤチップと接続端子とを熱膨張係数が４０×１０−６／℃のシリコーン樹脂からなる封止樹脂で覆い、発光装置を得た。なお、発光素子の底面と凹部の底面との間には５μｍの厚みで接着剤が存在している。
【００８８】
得られた発光装置を用いて、−５５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を１０００サイクル行い、試験後、金属体と絶縁基体間の接合界面の剥離状況を確認した。
【００８９】
また、発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１時間後に全放射束測定を行った。
【実施例２】
【００９０】
原料粉末として純度９９％以上、平均粒径が１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、平均粒子径１．３μｍのＭｎ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、平均粒径１．０μｍのＳｉＯ２粉末を用いて、Ａｌ２Ｏ３粉末９０質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末５質量％、ＳｉＯ２粉末５質量％の割合で原料粉末を混合し、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。
【００９１】
また、導体ペーストは、ＭｇＯを主成分とする場合に用いたものと同じ原料を用いて、同じ工程、同じ割合で調整して作製した。
【００９２】
そして、上記の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、貫通導体を形成するための直径が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。また、打ち抜き加工時にビアホールとともに、実施例１の場合と同様に金属体を挿入するための貫通孔を形成した。
【００９３】
このようにして作製したグリーンシートを組み合わせ、位置合わせし、積層圧着し、焼成後の寸法が、外形５ｍｍ×５ｍｍ×厚み０．６ｍｍの積層体を作製した。
【００９４】
そして、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて９００℃で脱脂を行った後、引き続き、露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１３３０℃で２時間保持して焼成した。
【００９５】
その後、接続端子並びに外部電極端子の表面にＮｉ、Ａｕめっきを順次施した。
【００９６】
そして、実施例１の場合と同様の金属体を準備し、貫通孔に挿入、接合して発光素子用配線基板を作製した。
【００９７】
これらの発光素子用配線基板に接合剤としてエポキシ樹脂と銅粉末の混合物をディスペンサーを用いて塗布し、出力１．５Ｗの発光素子であるＬＥＤチップを凹部に実装し、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、さらに、ＬＥＤチップと接続端子とを熱膨張係数が４０×１０−６／℃のエポキシ樹脂からなる封止樹脂で覆い、発光装置を得た。なお、発光素子の底面と凹部の底面との間には５μｍの厚みで接着剤が存在している。
【００９８】
また、発光装置に０．４Ａの電流を通電し、１時間後に全放射束測定を行った。
【００９９】
以上の工程により作製した発光素子用配線基板の特性と、試験結果を表１に示す。
【表１】
2007227737.tif 000003
【０１００】
表１に示すように、凹部のない本発明の範囲外である試料Ｎｏ．２８に比べ、凹部に発光素子の一部が収容された本発明の試料Ｎｏ．１〜２７では絶縁基体の熱伝導率の影響は受けるものの、ボイドや、セラミック粉末などの熱伝導を阻害する要因を排除した緻密な金属体を用いることで、優れた放熱性、光特性を有する発光素子用配線基板となった。
【０１０１】
また、凹部の中に発光素子が完全に収容され、発光素子の半導体発光層が凹部から出ていない試料Ｎｏ．２９では、発光素子からの光が充分に利用できず、全発光束が２５２ｍＷと低くなった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は本発明の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、本発明の発光装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・絶縁基体
２・・・貫通孔
３・・・接続端子
５・・・外部電極端子
７・・・貫通導体
８・・・金属体
９・・・凹部
１１・・発光素子用配線基板
１３・・枠体
１３ａ・・枠体の内壁面
１７・・・金属層
１８・・・ 接合層
２１・・・発光素子
２３・・・ワイヤボンド
２５・・・発光装置
２９・・・接合剤
３１・・・封止樹脂
Ｔ・・・高さ
【図１】
2007227737.tif 000004
【図２】
2007227737.tif 000005