発光素子搭載用基板および発光装置
【課題】 発光素子とともにツェナーダイオード等の電子部品を搭載しても、輝度を低下させることのない発光素子搭載用基板、および発光装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の発光素子搭載用基板によれば、基板１と、基板１の上面の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａと、第１搭載部１ａの周囲の少なくとも一部に形成された凹部２と、凹部２の底面の電子部品６を搭載するための第２搭載部２ａとを備えたことから、第１搭載部１ａに発光素子５を搭載して、第２搭載部２ａにツェナーダイオード等の電子部品６を搭載した発光装置としても、発光素子５と同じ面上に発光素子５から放射された光を遮る電子部品６がないので、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置の光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことを抑制できる。
【解決手段】 本発明の発光素子搭載用基板によれば、基板１と、基板１の上面の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａと、第１搭載部１ａの周囲の少なくとも一部に形成された凹部２と、凹部２の底面の電子部品６を搭載するための第２搭載部２ａとを備えたことから、第１搭載部１ａに発光素子５を搭載して、第２搭載部２ａにツェナーダイオード等の電子部品６を搭載した発光装置としても、発光素子５と同じ面上に発光素子５から放射された光を遮る電子部品６がないので、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置の光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板は、絶縁基板と、絶縁基板の上面に設けられた搭載部と、搭載部およびその周辺から下面に導通された配線導体とから構成されている。そして、このような発光素子搭載用基板の、一方の配線導体に発光素子を導電性接合材料によって固着するとともに、発光素子の電極と他方の配線導体とをボンディングワイヤ等の接続手段を介して電気的に接続し、透明な封止樹脂により発光素子を封止することによって発光装置となる。
【０００３】
発光素子としてＬＥＤを用いた発光装置では、ＬＥＤの静電気に対する耐電圧が低いため、帯電した静電気がＬＥＤの電極パッドやＬＥＤ間の配線パターンに放電されることで、電圧の変動や過電圧が生じてＬＥＤが破損するといった悪影響を及ぼす場合がある。そこで、ＬＥＤに、例えばツェナーダイオードを接続することによって、過電圧が加わることを防止するといった対策が取られていた。（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005−19942号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光素子搭載用基板の発光素子が搭載された面と同じ面上にツェナーダイオード等の電子部品が配置されていると、発光素子から放射された光がツェナーダイオードによって遮られる。したがって、発光装置のツェナーダイオードのある側から放射される光が減少して、発光装置の輝度が低下してしまう。また、発光装置から放射される光の輝度にばらつきが生じて、均一な輝度の光を放射できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、発光素子とともに電子部品を搭載しても、輝度を低下させることのない発光素子搭載用基板および発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子搭載用基板は、基板と、該基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、該第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、該凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記凹部は、開口部から前記底面に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記第２搭載部に搭載された電子部品と、該電子部品の上方に、平面視で前記凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記凹部が封止材で充填さ
れ、前記封止材の表面に前記反射層が配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記各構成において、前記反射層は、前記基板の厚み方向で、前記第１搭載部よりも前記底面側に位置していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記各構成において、前記基板の下面に、平面視で前記第１搭載部と前記凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の発光装置は、上記各構成の発光素子搭載用基板と、前記第１搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子搭載用基板によれば、基板と、基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことから、第１搭載部に発光素子を搭載して、第２搭載部にツェナーダイオード等の電子部品を搭載した発光装置としても、発光素子と同じ面上に発光素子から放射された光を遮る電子部品がないので、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置から放射される光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことも抑制できる。
【００１５】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、凹部は、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっていることから、凹部内に、電子部品を実装し、電子部品を封止するための封止材を充填したときに、封止材を係止している。封止材がこのように配置されているので、発光素子の発熱によって基板が膨張しても上面側が膨張しやすいので、封止材が凹部から抜けることを抑制できる。
【００１６】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、第２搭載部に搭載された電子部品と、電子部品の上方に、平面視で凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことから、発光素子から発光素子搭載用基板に向かって放射される光が反射層によって反射されるので、発光装置としたときに放射する光の輝度を高めるのに有効である。
【００１７】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、凹部が封止材で充填され、封止材の表面に反射層が配置されていることから、封止材によって反射層と基板とをより広い面で接合できるので反射層と基板との接合強度を高めるのに有効である。
【００１８】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、反射層は、基板の厚み方向で、第１搭載部よりも底面側に位置していることから、反射層と第１搭載部との間は基板の厚み方向で離間しており、電気的に絶縁されているので、平面視で反射層と第１搭載部とが接するもしくは重なるように配置できるので、発光素子から放射された光を反射するのにより有効である。
【００１９】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、基板の下面に、平面視で第１搭載部と凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることから、凹部の絶縁基板側の角部から下面に向かってクラックが生じることを抑制できる。
【００２０】
また、本発明の発光装置によれば、発光素子が放射する光の輝度が低下することを抑制
できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図９】本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の発光素子搭載用基板および発光装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１〜図９において、１は基板、１ａは第１搭載部、２は凹部、２ａは第２搭載部、３は反射層、３ａは第２反射層、４は配線導体、５は発光素子、６は電子部品、７は封止材、８は側壁部、10は変形防止層、11は透光性部材である。
【００２３】
本発明の発光素子搭載用基板は、図１〜図９に示す例のように、基板１と、基板１の上面の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａと、第１搭載部１ａの周囲の少なくとも一部に形成された凹部２と、凹部２の底面の電子部品６を搭載するための第２搭載部２ａとを備えている。
【００２４】
図１に示す例では、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている。図２〜図７に示す例では、第１搭載部１ａの周囲に第１搭載部１ａを囲むように平面視で環状の凹部２が形成されている。図７に示す例では、断面視で基板１の側壁部８の上面が、発光素子５が搭載されたときに発光素子５の上面よりも上方に位置している。また、図７に示す例では、側壁部８の内面に第２反射層３ａが配置されている。
【００２５】
本発明の発光素子搭載用基板は、上記のような構成であるので、第１搭載部１ａに発光素子５を搭載して、第２搭載部２ａにツェナーダイオード等の電子部品６を搭載した発光装置としたときに、発光素子５と同じ面上に発光素子５から放射された光を遮る電子部品６がない。したがって、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置から放射される光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことも抑制できる。
【００２６】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、図３に示す例のように、凹部２が、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっているときには、凹部２内に、電子部品６を実装して、電子部品６を封止するための封止材７を充填したときに、封止材７を係止している。さら
に、発光素子５の発熱により基板１が膨張したとしても上面側が膨張しやすいので、封止材７が凹部２から抜けることを抑制できる。
【００２７】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図１〜図７に示す例のように、第２搭載部２ａに搭載された電子部品６と、電子部品６の上方に、平面視で凹部２の底面を覆う反射層３とを備えているときには、発光素子５から発光素子搭載用基板側に向かって放射される光が反射層３によって反射されるので、発光装置としたときに放射する光の輝度を高めるのに有効である。なお、平面視で第１搭載部１ａを囲むように反射層３を形成すると、発光素子５から放射される光が基板１を透過したり、基板１に吸収されることを低減して、発光装置から放射される光の輝度を高めたり、光の輝度のばらつきを抑制するのに有効である。
【００２８】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、図２〜図７に示す例のように、凹部２が封止材７で充填され、封止材７の表面に反射層３が配置されているときには、封止材７によって反射層３と基板１とをより広い面で接合できるので反射層３と基板１との接合強度を高めるのに有効である。
【００２９】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図３に示す例のように、反射層３は、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも底面側に位置しているときには、反射層３と第１搭載部１ａとの間は基板１の厚み方向で離間しており、電気的に絶縁されているので、平面視で反射層３と第１搭載部１ａとが接するもしくは重なるように配置できるので、反射層３をより広い領域に形成でき、発光素子５から放射された光を反射するのにより有効である。
【００３０】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図６および図７に示す例のように、基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと凹部２との境界と重なる領域に変形防止層10が配置されているときには、凹部２の底面の角部から下面に向かってクラックが生じることを抑制できる。なお、図６に示す例では、基板１の下面に配置された配線導体４が変形防止層10を兼ねている。
【００３１】
基板１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成るものである。
【００３２】
基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００３３】
凹部２は、レーザ加工や金型による打ち抜き加工等により、その内面が凹部２の内壁面となる貫通孔をセラミックグリーンシートに形成して、他の貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートと積層しておくことで形成される。凹部２の底面には、ツェナーダイオードやバリスタ等の電子部品６が搭載される。
【００３４】
電子部品６の厚さは、図１〜図９に示す例のように、凹部２の深さよりも小さく、電子部品６が凹部２に収まるように配置して、凹部２の開口部が電子部品６の上面よりも上方に位置するようにしておくと、発光素子５から側方に放射される光が電子部品６によって遮られることを抑制できる。
【００３５】
図１に示す例のように、凹部２が第１搭載部１ａの周囲の一部に形成されているときには、凹部２を形成することによって基板１が薄くなる部分が少ないので、基板１の強度を高めるのに有効である。このような構成であるときには、反射層３は、凹部２の開口を覆うとともに、第１搭載部１ａの周囲を取り囲むように配置されていると、反射される光の輝度を高く、均一にできるので好ましい。また、反射層３は、板状部材を配置することで形成してもよいし、後述する樹脂材料を塗布して形成してもよい。
【００３６】
図２〜図９に示す例のように、凹部２が第１搭載部１ａを囲むように形成されているとともに、凹部２の開口部を反射層３が覆うようにしておくと、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合に比べて、反射層３を同じ材料で形成しやすいので、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。また、発光素子５の周囲に電子部品６を複数配置するときに、電子部品６を配置する領域を確保しやすい。
【００３７】
図４に示す例では、複数の凹部２が、第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで等間隔に配置されており、このような凹部２のそれぞれに封止材７および反射層３が形成されている。このような構成とすると、複数の凹部２の間に壁があるので、凹部２を形成することによる基板１の強度低下が少ない。また、平面視で、それぞれの凹部２を、大きくしたり、四角形状や円形状にしてもよいし、凹部２の数をさらに増やしてもよい。また、凹部２間の壁を薄くすると、反射の均一性を良くするのに有効である。
【００３８】
図５に示す例では、図４に示す例の各凹部２の間の壁の上面を基板１の上面よりも低くして壁の上にも封止材７および反射膜３を形成している。このような構成とすると、第１搭載部１ａの周囲を取り囲むように１つの反射層３を形成できるので、図４に示す例と比較して、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。
【００３９】
図２，図３，図６および図７に示す例では、一つの凹部２が第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで配置されており、このような凹部２に封止材７および反射層３が第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで配置されている。このような構成とすると、反射層３を同じ材料で同じ高さに形成しやすく、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。反射層３を後述するような樹脂材料によって形成するときには、凹部２内のみに樹脂材料を配置して反射層３を形成できるので、樹脂材料が第１搭載部１ａに流れ出ることを抑制するのに有効である。反射層３を板状部材によって形成するときには、平面視で凹部２と嵌合するような板状部材とすることによって、反射層３の位置がずれることを抑制するのに有効である。
【００４０】
このような凹部２が第１搭載部１ａを囲むように形成されている基板１は、次のようにして製作できる。まず、基板１用のセラミックグリーンシートを準備し、金型による打ち抜き加工等によって、外縁が凹部２の外縁と同じ大きさの第１貫通孔を形成する。次に、この第１貫通孔内に樹脂シートを埋設する。その後、樹脂シート部分に、外縁が第１搭載部１ａよりも外側に位置する第２貫通孔を形成し、この第２貫通孔内にセラミックグリーンシートを埋設して複合シートを形成する。このようにして得た複合シートを他のセラミックグリーンシートと積層した後、焼成すると、樹脂シートが焼失して、第１搭載部１ａを囲むように凹部２が配置された基板１を作製できる。
【００４１】
また、樹脂シートに、外縁が第１搭載部１ａよりも外側に位置する第２貫通孔を形成して、この第２貫通孔内にセラミックグリーンシートを埋設した後、これを第１貫通孔内に埋設して複合シートを形成することもできる。
【００４２】
凹部２は、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっており、第１搭載部１ａ側の内
面に加えて、基板１の外周側の内面が傾斜していると、凹部２内に充填された封止材７が凹部２から抜けることをより有効に抑制できる。
【００４３】
また、凹部２は、開口部よりも底面が大きく、第１搭載部１ａ側の内面に段差部を有していても良い。このような場合には、充填された封止材７が、段差部に引っかかるので、封止材７が凹部２から抜けることを抑制できる。
【００４４】
なお、凹部２の内面が傾斜している場合には、封止材７を凹部２に充填するときに、凹部２の内面に段差部がある場合に比べて、封止材７が充填されにくい角部が少ないので、封止材７が充填されていない隙間ができることを低減できる。
【００４５】
封止材７は、熱硬化性や光硬化性等のアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，クレゾール系樹脂，シリコーン系樹脂またはポリエーテルアミド系樹脂等の樹脂材料やガラス材料を用いることができる。
【００４６】
反射層３は、図１，図２および図４〜図７に示す例のように、凹部２の底面に電子部品６を搭載した後、凹部２の開口部を覆うように形成される。このような反射層３として、反射率の高い白色樹脂膜や金属膜、反射率の高い粒子が添加された樹脂膜、反射率の高い板状部材等を用いることができる。
【００４７】
このような反射層３は、例えば、反射層３として金属膜を配置する場合には、反射層３は、アルミニウム，銀，パラジウムまたは白金等の反射率の高い材料を蒸着やめっき等の薄膜形成方法によって封止材７の上面に被着して形成できる。また、反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を用いる場合には、反射層３は、二酸化チタン，硫酸バリウム，炭酸バリウム，酸化マグネシウム，二酸化珪素または銀等の反射率の高い粒子を、エポキシ樹脂，シリコン樹脂またはフェノール樹脂等に添加混合し、封止材７の上面に塗布して硬化させることによって形成できる。また、反射率の高い板状部材を用いる場合には、上記の反射率の高い金属を用いた金属製板材や、上記の反射率の高い粒子が添加された樹脂製板材、あるいは上記の反射率の高い金属を表面に被着させた板状部材や、上記の反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を表面に被着させた板状部材等を用いることができる。
【００４８】
反射層３として、反射率の高い白色樹脂膜や金属膜、あるいは反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を用いる場合には、凹部２内に電子部品６を覆う程度に封止材７を充填しておき、封止材７を覆うように反射層３を形成すればよい。
【００４９】
また、図３に示す例のように、開口部から底面に向かって徐々に大きくなる凹部２内に反射層３が配置されるときには、凹部２の底面に電子部品６を搭載し、封止材７を配置した後、封止材７の上に、上記した反射率の高い金属粒子が添加された樹脂や反射率の高い白色樹脂を配置することによって、反射層３を基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも底面側に位置させることができる。
【００５０】
また、反射層３として、反射率の高い板状部材を用いる場合には、凹部２内に電子部品６を覆う程度に封止材７を充填しておき、封止材７の上に板状部材を配置して反射層３を形成すれば良い。また、図１に示す例のように、電子部品６よりも上方の凹部２の内壁に段差を形成し、この段差の上面に板状部材を配置して接合することによって反射層３を形成しても構わない。
【００５１】
図３および図７に示す例のように、反射層３の上面が、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも下方に位置するようにしておくと、反射層３の上面が第１搭載部１ａよりも上方に位置する場合と比較して、発光素子３から下方に向かって放射された光を反射する
際、基板１の上方の広い領域に拡散させて反射させることができる。また、反射層３を金属膜や樹脂膜を用いて形成する際には、反射層３が第１搭載部１ａ側に形成されることを抑制でき、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、発光素子５が傾くことを抑制できる。また、反射層３の上面が、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも上方にでていないので、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、発光素子５が反射層３に当たることを抑制できる。
【００５２】
基板１の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａには、発光素子５を搭載するため、または発光素子５の電極と電気的に接続するために配線導体４が形成されている。発光素子搭載用基板にフリップチップ型の発光素子５を搭載する場合には、配線導体４は発光素子５を接合するとともに、発光素子５と電気的に接続される。
【００５３】
また、配線導体４は、基板１の内部を通り、基板１の表面に露出して形成されている。図１〜図７に示す例では、配線導体４は基板１の下面に露出して形成されているが、基板１の側面に形成されていてもよいし、基板１の側面から下面にかけて形成されていもよい。
【００５４】
さらに、配線導体４は、図７に示す例のように、凹部２の第１搭載部１ａ側の内壁面に形成しておくと、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、貫通導体上に搭載しないので、貫通導体が基板１の上面から突出して発光素子５を搭載した際に発光素子５が傾くようなことが無く、発光素子５を第１搭載部１ａ上に良好に搭載できる。なお、このように配線導体４を凹部２の内壁面に形成している場合には、反射層３は、反射層３を介して配線導体４同士が短絡しないように、絶縁性の材料で形成する。このような配線導体４は、複合シートの、第１搭載部１ａとなるセラミックグリーンシートと樹脂シートとの境界に、貫通導体を設けておくことによって形成できる。
【００５５】
配線導体４は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成る。上記の金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た配線導体４用のメタライズペーストを、基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等により所定形状に印刷して、基板１用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、基板１の所定位置に形成される。
【００５６】
配線導体４には、基板１の表面や絶縁層間に配置される配線導体と、絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体４同士を電気的に接続する貫通導体とがある。表面や絶縁層間に配置される配線導体は、基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等の印刷手段によって配線導体４用のメタライズペーストを印刷塗布し、基板１用の生成形体とともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、配線導体４を形成するためのメタライズペーストの印刷塗布に先立って基板１用のセラミックグリーンシートに金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって充填しておき、基板１となる生成形体とともに焼成することによって形成する。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製する。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼成後の基板１との接合強度を高めたりするために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。貫通導体用のメタライズペーストは、有機バインダーや有機溶剤の種類や添加量によって、充填に適した、一般的に配線導体４用のメタライズペーストよりも高い粘度に調整される。なお、メタライズペーストは基板１との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。
【００５７】
なお、配線導体４の露出する表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属めっきが被着され、接続電極または外部端子電極となる。これによって、配線導体４が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体４と電子部品６との接合、配線導体４とボンディングワイヤとの接合、および配線導体４と外部回路基板の配線導体との接合を強固にできる。また、例えば、配線導体４の露出する表面には、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、電解めっき法もしくは無電解めっき
法により順次被着される。発光素子５または電子部品６と配線導体４との接合を良好にするためには金めっき層を形成しておくことが好ましい。
【００５８】
また、基板１は、図７に示す例のように、基板１の外周に沿って配置され、上面が発光素子５の上面よりも上方に位置する側壁部８を備えていても良い。このような側壁部８によって囲まれた凹部は、上述の凹部２と同様の方法により形成される。
【００５９】
また、図７に示す例のように、側壁部８の内面に、発光素子５が発する光を反射させるための第２反射層３ａを設けておいても良い。第２反射層３ａは、例えば、側壁部８の内面にメタライズ層を形成し、このメタライズ層上にめっき層を被着して形成される。また、上記した樹脂膜や金属膜によって形成しても構わない。
【００６０】
第２反射層３ａとなるメタライズ金属層は、例えば、配線導体４と同様の材料を用いて作製したメタライズペーストを、従来周知のスクリーン印刷法により、側壁部８となるグリーンシートの内面に印刷塗布しておき、グリーンシートと同時に焼成することによって、側壁部８の内面に被着形成される。これにより側壁部８の内面に第２反射層３ａを形成できる。なお、メタライズペーストは印刷性を考慮して有機バインダーや溶媒の種類や量を変更してもよい。
【００６１】
また、第２反射層３ａの露出する表面には配線導体４と同様に、ニッケルや金，銀等の耐蝕性に優れる金属が被着される。例えば、反射層３の露出する表面には、厚さ１〜10μｍのニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層あるいは１〜５μｍ程度の銀
めっき層とが順次被着される。これにより、発光素子５の発光する光をより効率よく反射させることができる。また、最表面に銀めっき層を被着しておくと、最表面に金めっき層を被着した場合と比較して、白色光を放射する発光装置において、放射される光が白色に近くなるので好ましい。また、銀めっき層は金めっき層と比較して光の吸収が少なく、光を効率よく反射できる。特に、光が青色光等の短波長の光である場合には、反射率の差が大きくなりやすいので、第２反射層３ａの表面に銀めっき層を形成しておくことが好ましい。なお、必要に応じて反射層３の表面に銀めっき層を形成しておいてもよい。
【００６２】
また、第２反射層３ａは、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合には、第１搭載部１ａに配置された配線導体４と絶縁されて、平面視で凹部２の開口を覆って、第１搭載部１ａを囲むように配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、第２反射層３ａの表面を電解めっきによって形成するときに、第１搭載領域１ａの配線導体４と絶縁されているので、配線導体４とは異なるめっき層とすることができる。すなわち、第１搭載領域１ａの配線導体４の表面に耐食性にすぐれる金めっき層を形成するとともに、第２反射層３ａの表面を金めっき層と比べて光の吸収の少ない銀めっき層とすることができ、光を効率よく反射できる反射層を形成できる。
【００６３】
側壁部８の内面が基板１の上面または反射層３となす角度θを、35度〜70度としておくと、貫通孔の内面を打ち抜き加工で安定に、かつ効率よく形成することが容易となるとともに、基板１を小型化しやすい。また、発光素子５から放射される光を外部のより広い範囲に反射できる。
【００６４】
第１搭載部１ａが、側壁部８の内面に形成された第２反射層３ａの下端よりも上方に位置するようにしておいても構わない。この場合、発光素子５から発光素子５の周囲の下方に放射された光は、第２反射層３ａによって反射されて外部に放射される。
【００６５】
基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと凹部２との境界と重なる領域に変形防止層10として配線導体４が配置されているときには、図６に示す例のように、基板１の下面に配置された配線導体４が、平面視で第１搭載部１ａに重なる領域から凹部２に重なる領域にわたって配置されていればよい。
【００６６】
また、図７に示す例のように、基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと重なる領域から、第１搭載部１ａと凹部２との境界となる領域にわたって変形防止層10が形成されていてもよい。変形防止層10が第１搭載領域１ａと重なるように配置されているので、発光素子５で発生した熱を外部回路基板に逃がすのに有効である。変形防止層10の材料としては、配線導体４と同様の材料で形成しても構わないが、基板１よりも熱伝導率の高い材料、例えば、銅，銅−タングステン等の金属材料や、基部１ｂよりも熱伝導率の高いセラミックス材料であることが好ましい。このような構成とすることにより、発熱量の多い発光素子５を搭載して発光装置としたときに、熱による発光効率の低下を抑えることができる。
【００６７】
また、発光素子搭載用基板と外部回路基板とが、発光素子搭載用基板の下面側に設けられた配線導体４によって電気的に接続される場合には、図７に示す例のように、変形防止層10の厚みを、基板１の下面に設けられた配線導体４の厚みよりも厚くしておくと、変形防止層10を外部回路基板に良好に当接することができる。
【００６８】
本発明の発光装置は、図８に示す例のように、上記構成の発光素子搭載用基板と、第１搭載部１ａに搭載された発光素子５と、発光素子５を覆う透光性部材11とを具備している。上記構成により、輝度に優れた発光装置とすることができる。
【００６９】
発光素子５は発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）であり、例えばＡｕ−シリコン（Ｓｉ）合金から成るろう材や銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材により第１搭載部１ａの底面の一方の配線導体４上に固着されるとともに、発光素子５の電極と他方の配線導体４とが、例えばＡｕを主成分とするボンディングワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続される。また、フリップチップ型の発光素子５である場合は、発光素子５の電極に接続されたはんだや金等の金属から成るバンプを加熱して溶融させたり、超音波振動を加えたりすることによって接続するか、あるいは、はんだや導電性接着剤を介して配線導体４に接続する。
【００７０】
そして、発光素子５を覆うように透光性部材11を具備することにより、発光輝度に優れた発光装置とすることができる。透光性部材11は、発光素子５を封止する、シリコン樹脂，エポキシ樹脂あるいはガラス等から成る透明な（透光性を有する）ものである。例えば、発光素子５を覆うように液状の封止樹脂を塗布した後、封止樹脂を硬化することで、透光性部材11として封止樹脂を用いて発光素子５を覆った発光装置となる。図７に示す例のように基板１の外周に沿って側壁部８を備える場合は、透光性部材11である封止樹脂を側壁部８で囲まれた領域内に充填してもよい。あるいは、箱状に成形された透光性部材11である封止材を、発光素子５を覆うように基板１の上に載置して接着剤で固定してもよい。基板１が側壁部８を備える場合は、板状に成形された透光性部材11で側壁部８で囲まれた空間を塞ぐようにしてもよい。箱状あるいは板状に成形された透光性部材11を用いる場合は、その一部をレンズ状に成形したものを用いると、発光素子５が放射する光をそのレンズ状の部分により集光することができるので、より輝度の高い発光装置が得られる。
【００７１】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、反射層３として、反射率の高い板状部材を用いるときに、板状部材が剥がれることを抑制するために、凹部２内に封止材７を充填していてもよい。
【００７２】
また、発光装置は、複数の発光素子５および電子部品６が搭載されていても構わない。例えば、１つの第１搭載部１ａに複数の発光素子５を搭載しても良いし、図９に示す例のように、平面視で複数の第１搭載部１ａの周囲に凹部２が形成されていてもよい。複数の第１搭載部１ａのそれぞれに発光素子５を搭載した場合には、搭載される発光素子５の大きさに合わせて第１搭載部１ａが形成されるので、反射層３をより広く形成できるので、より輝度の高い発光装置とすることができる。
【００７３】
また、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合には、第１搭載部１ａを周囲の基板１の上面よりも高くしておき、凹部２と第１搭載部１ａの周囲の基板１の上面とを覆うように反射層３を形成しても構わない。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・・基板
１ａ・・・第１搭載部
２・・・・凹部
２ａ・・・第２搭載部
３・・・・反射層
３ａ・・・第２反射層
４・・・・配線導体
５・・・・発光素子
６・・・・電子部品
７・・・・封止材
８・・・・側壁部
10・・・・変形防止層
11・・・・透光性部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板は、絶縁基板と、絶縁基板の上面に設けられた搭載部と、搭載部およびその周辺から下面に導通された配線導体とから構成されている。そして、このような発光素子搭載用基板の、一方の配線導体に発光素子を導電性接合材料によって固着するとともに、発光素子の電極と他方の配線導体とをボンディングワイヤ等の接続手段を介して電気的に接続し、透明な封止樹脂により発光素子を封止することによって発光装置となる。
【０００３】
発光素子としてＬＥＤを用いた発光装置では、ＬＥＤの静電気に対する耐電圧が低いため、帯電した静電気がＬＥＤの電極パッドやＬＥＤ間の配線パターンに放電されることで、電圧の変動や過電圧が生じてＬＥＤが破損するといった悪影響を及ぼす場合がある。そこで、ＬＥＤに、例えばツェナーダイオードを接続することによって、過電圧が加わることを防止するといった対策が取られていた。（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005−19942号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光素子搭載用基板の発光素子が搭載された面と同じ面上にツェナーダイオード等の電子部品が配置されていると、発光素子から放射された光がツェナーダイオードによって遮られる。したがって、発光装置のツェナーダイオードのある側から放射される光が減少して、発光装置の輝度が低下してしまう。また、発光装置から放射される光の輝度にばらつきが生じて、均一な輝度の光を放射できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、発光素子とともに電子部品を搭載しても、輝度を低下させることのない発光素子搭載用基板および発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子搭載用基板は、基板と、該基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、該第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、該凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記凹部は、開口部から前記底面に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記第２搭載部に搭載された電子部品と、該電子部品の上方に、平面視で前記凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、前記凹部が封止材で充填さ
れ、前記封止材の表面に前記反射層が配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記各構成において、前記反射層は、前記基板の厚み方向で、前記第１搭載部よりも前記底面側に位置していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記各構成において、前記基板の下面に、平面視で前記第１搭載部と前記凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の発光装置は、上記各構成の発光素子搭載用基板と、前記第１搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子搭載用基板によれば、基板と、基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことから、第１搭載部に発光素子を搭載して、第２搭載部にツェナーダイオード等の電子部品を搭載した発光装置としても、発光素子と同じ面上に発光素子から放射された光を遮る電子部品がないので、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置から放射される光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことも抑制できる。
【００１５】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、凹部は、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっていることから、凹部内に、電子部品を実装し、電子部品を封止するための封止材を充填したときに、封止材を係止している。封止材がこのように配置されているので、発光素子の発熱によって基板が膨張しても上面側が膨張しやすいので、封止材が凹部から抜けることを抑制できる。
【００１６】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、第２搭載部に搭載された電子部品と、電子部品の上方に、平面視で凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことから、発光素子から発光素子搭載用基板に向かって放射される光が反射層によって反射されるので、発光装置としたときに放射する光の輝度を高めるのに有効である。
【００１７】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、上記構成において、凹部が封止材で充填され、封止材の表面に反射層が配置されていることから、封止材によって反射層と基板とをより広い面で接合できるので反射層と基板との接合強度を高めるのに有効である。
【００１８】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、反射層は、基板の厚み方向で、第１搭載部よりも底面側に位置していることから、反射層と第１搭載部との間は基板の厚み方向で離間しており、電気的に絶縁されているので、平面視で反射層と第１搭載部とが接するもしくは重なるように配置できるので、発光素子から放射された光を反射するのにより有効である。
【００１９】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記構成において、基板の下面に、平面視で第１搭載部と凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることから、凹部の絶縁基板側の角部から下面に向かってクラックが生じることを抑制できる。
【００２０】
また、本発明の発光装置によれば、発光素子が放射する光の輝度が低下することを抑制
できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図９】本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の発光素子搭載用基板および発光装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１〜図９において、１は基板、１ａは第１搭載部、２は凹部、２ａは第２搭載部、３は反射層、３ａは第２反射層、４は配線導体、５は発光素子、６は電子部品、７は封止材、８は側壁部、10は変形防止層、11は透光性部材である。
【００２３】
本発明の発光素子搭載用基板は、図１〜図９に示す例のように、基板１と、基板１の上面の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａと、第１搭載部１ａの周囲の少なくとも一部に形成された凹部２と、凹部２の底面の電子部品６を搭載するための第２搭載部２ａとを備えている。
【００２４】
図１に示す例では、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている。図２〜図７に示す例では、第１搭載部１ａの周囲に第１搭載部１ａを囲むように平面視で環状の凹部２が形成されている。図７に示す例では、断面視で基板１の側壁部８の上面が、発光素子５が搭載されたときに発光素子５の上面よりも上方に位置している。また、図７に示す例では、側壁部８の内面に第２反射層３ａが配置されている。
【００２５】
本発明の発光素子搭載用基板は、上記のような構成であるので、第１搭載部１ａに発光素子５を搭載して、第２搭載部２ａにツェナーダイオード等の電子部品６を搭載した発光装置としたときに、発光素子５と同じ面上に発光素子５から放射された光を遮る電子部品６がない。したがって、発光装置から放射される光が減少することを低減して、発光装置から放射される光の輝度が低下することを抑制できる。また、発光装置から放射される光の輝度がばらつくことも抑制できる。
【００２６】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、図３に示す例のように、凹部２が、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっているときには、凹部２内に、電子部品６を実装して、電子部品６を封止するための封止材７を充填したときに、封止材７を係止している。さら
に、発光素子５の発熱により基板１が膨張したとしても上面側が膨張しやすいので、封止材７が凹部２から抜けることを抑制できる。
【００２７】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図１〜図７に示す例のように、第２搭載部２ａに搭載された電子部品６と、電子部品６の上方に、平面視で凹部２の底面を覆う反射層３とを備えているときには、発光素子５から発光素子搭載用基板側に向かって放射される光が反射層３によって反射されるので、発光装置としたときに放射する光の輝度を高めるのに有効である。なお、平面視で第１搭載部１ａを囲むように反射層３を形成すると、発光素子５から放射される光が基板１を透過したり、基板１に吸収されることを低減して、発光装置から放射される光の輝度を高めたり、光の輝度のばらつきを抑制するのに有効である。
【００２８】
また、本発明の発光素子搭載用基板は、図２〜図７に示す例のように、凹部２が封止材７で充填され、封止材７の表面に反射層３が配置されているときには、封止材７によって反射層３と基板１とをより広い面で接合できるので反射層３と基板１との接合強度を高めるのに有効である。
【００２９】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図３に示す例のように、反射層３は、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも底面側に位置しているときには、反射層３と第１搭載部１ａとの間は基板１の厚み方向で離間しており、電気的に絶縁されているので、平面視で反射層３と第１搭載部１ａとが接するもしくは重なるように配置できるので、反射層３をより広い領域に形成でき、発光素子５から放射された光を反射するのにより有効である。
【００３０】
また、本発明の発光素子搭載用基板によれば、図６および図７に示す例のように、基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと凹部２との境界と重なる領域に変形防止層10が配置されているときには、凹部２の底面の角部から下面に向かってクラックが生じることを抑制できる。なお、図６に示す例では、基板１の下面に配置された配線導体４が変形防止層10を兼ねている。
【００３１】
基板１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成るものである。
【００３２】
基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００３３】
凹部２は、レーザ加工や金型による打ち抜き加工等により、その内面が凹部２の内壁面となる貫通孔をセラミックグリーンシートに形成して、他の貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートと積層しておくことで形成される。凹部２の底面には、ツェナーダイオードやバリスタ等の電子部品６が搭載される。
【００３４】
電子部品６の厚さは、図１〜図９に示す例のように、凹部２の深さよりも小さく、電子部品６が凹部２に収まるように配置して、凹部２の開口部が電子部品６の上面よりも上方に位置するようにしておくと、発光素子５から側方に放射される光が電子部品６によって遮られることを抑制できる。
【００３５】
図１に示す例のように、凹部２が第１搭載部１ａの周囲の一部に形成されているときには、凹部２を形成することによって基板１が薄くなる部分が少ないので、基板１の強度を高めるのに有効である。このような構成であるときには、反射層３は、凹部２の開口を覆うとともに、第１搭載部１ａの周囲を取り囲むように配置されていると、反射される光の輝度を高く、均一にできるので好ましい。また、反射層３は、板状部材を配置することで形成してもよいし、後述する樹脂材料を塗布して形成してもよい。
【００３６】
図２〜図９に示す例のように、凹部２が第１搭載部１ａを囲むように形成されているとともに、凹部２の開口部を反射層３が覆うようにしておくと、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合に比べて、反射層３を同じ材料で形成しやすいので、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。また、発光素子５の周囲に電子部品６を複数配置するときに、電子部品６を配置する領域を確保しやすい。
【００３７】
図４に示す例では、複数の凹部２が、第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで等間隔に配置されており、このような凹部２のそれぞれに封止材７および反射層３が形成されている。このような構成とすると、複数の凹部２の間に壁があるので、凹部２を形成することによる基板１の強度低下が少ない。また、平面視で、それぞれの凹部２を、大きくしたり、四角形状や円形状にしてもよいし、凹部２の数をさらに増やしてもよい。また、凹部２間の壁を薄くすると、反射の均一性を良くするのに有効である。
【００３８】
図５に示す例では、図４に示す例の各凹部２の間の壁の上面を基板１の上面よりも低くして壁の上にも封止材７および反射膜３を形成している。このような構成とすると、第１搭載部１ａの周囲を取り囲むように１つの反射層３を形成できるので、図４に示す例と比較して、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。
【００３９】
図２，図３，図６および図７に示す例では、一つの凹部２が第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで配置されており、このような凹部２に封止材７および反射層３が第１搭載部１ａの周囲を取り囲んで配置されている。このような構成とすると、反射層３を同じ材料で同じ高さに形成しやすく、反射される光の輝度を均一にするのに有効である。反射層３を後述するような樹脂材料によって形成するときには、凹部２内のみに樹脂材料を配置して反射層３を形成できるので、樹脂材料が第１搭載部１ａに流れ出ることを抑制するのに有効である。反射層３を板状部材によって形成するときには、平面視で凹部２と嵌合するような板状部材とすることによって、反射層３の位置がずれることを抑制するのに有効である。
【００４０】
このような凹部２が第１搭載部１ａを囲むように形成されている基板１は、次のようにして製作できる。まず、基板１用のセラミックグリーンシートを準備し、金型による打ち抜き加工等によって、外縁が凹部２の外縁と同じ大きさの第１貫通孔を形成する。次に、この第１貫通孔内に樹脂シートを埋設する。その後、樹脂シート部分に、外縁が第１搭載部１ａよりも外側に位置する第２貫通孔を形成し、この第２貫通孔内にセラミックグリーンシートを埋設して複合シートを形成する。このようにして得た複合シートを他のセラミックグリーンシートと積層した後、焼成すると、樹脂シートが焼失して、第１搭載部１ａを囲むように凹部２が配置された基板１を作製できる。
【００４１】
また、樹脂シートに、外縁が第１搭載部１ａよりも外側に位置する第２貫通孔を形成して、この第２貫通孔内にセラミックグリーンシートを埋設した後、これを第１貫通孔内に埋設して複合シートを形成することもできる。
【００４２】
凹部２は、開口部から底面に向かって徐々に大きくなっており、第１搭載部１ａ側の内
面に加えて、基板１の外周側の内面が傾斜していると、凹部２内に充填された封止材７が凹部２から抜けることをより有効に抑制できる。
【００４３】
また、凹部２は、開口部よりも底面が大きく、第１搭載部１ａ側の内面に段差部を有していても良い。このような場合には、充填された封止材７が、段差部に引っかかるので、封止材７が凹部２から抜けることを抑制できる。
【００４４】
なお、凹部２の内面が傾斜している場合には、封止材７を凹部２に充填するときに、凹部２の内面に段差部がある場合に比べて、封止材７が充填されにくい角部が少ないので、封止材７が充填されていない隙間ができることを低減できる。
【００４５】
封止材７は、熱硬化性や光硬化性等のアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，クレゾール系樹脂，シリコーン系樹脂またはポリエーテルアミド系樹脂等の樹脂材料やガラス材料を用いることができる。
【００４６】
反射層３は、図１，図２および図４〜図７に示す例のように、凹部２の底面に電子部品６を搭載した後、凹部２の開口部を覆うように形成される。このような反射層３として、反射率の高い白色樹脂膜や金属膜、反射率の高い粒子が添加された樹脂膜、反射率の高い板状部材等を用いることができる。
【００４７】
このような反射層３は、例えば、反射層３として金属膜を配置する場合には、反射層３は、アルミニウム，銀，パラジウムまたは白金等の反射率の高い材料を蒸着やめっき等の薄膜形成方法によって封止材７の上面に被着して形成できる。また、反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を用いる場合には、反射層３は、二酸化チタン，硫酸バリウム，炭酸バリウム，酸化マグネシウム，二酸化珪素または銀等の反射率の高い粒子を、エポキシ樹脂，シリコン樹脂またはフェノール樹脂等に添加混合し、封止材７の上面に塗布して硬化させることによって形成できる。また、反射率の高い板状部材を用いる場合には、上記の反射率の高い金属を用いた金属製板材や、上記の反射率の高い粒子が添加された樹脂製板材、あるいは上記の反射率の高い金属を表面に被着させた板状部材や、上記の反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を表面に被着させた板状部材等を用いることができる。
【００４８】
反射層３として、反射率の高い白色樹脂膜や金属膜、あるいは反射率の高い粒子が添加された樹脂膜を用いる場合には、凹部２内に電子部品６を覆う程度に封止材７を充填しておき、封止材７を覆うように反射層３を形成すればよい。
【００４９】
また、図３に示す例のように、開口部から底面に向かって徐々に大きくなる凹部２内に反射層３が配置されるときには、凹部２の底面に電子部品６を搭載し、封止材７を配置した後、封止材７の上に、上記した反射率の高い金属粒子が添加された樹脂や反射率の高い白色樹脂を配置することによって、反射層３を基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも底面側に位置させることができる。
【００５０】
また、反射層３として、反射率の高い板状部材を用いる場合には、凹部２内に電子部品６を覆う程度に封止材７を充填しておき、封止材７の上に板状部材を配置して反射層３を形成すれば良い。また、図１に示す例のように、電子部品６よりも上方の凹部２の内壁に段差を形成し、この段差の上面に板状部材を配置して接合することによって反射層３を形成しても構わない。
【００５１】
図３および図７に示す例のように、反射層３の上面が、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも下方に位置するようにしておくと、反射層３の上面が第１搭載部１ａよりも上方に位置する場合と比較して、発光素子３から下方に向かって放射された光を反射する
際、基板１の上方の広い領域に拡散させて反射させることができる。また、反射層３を金属膜や樹脂膜を用いて形成する際には、反射層３が第１搭載部１ａ側に形成されることを抑制でき、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、発光素子５が傾くことを抑制できる。また、反射層３の上面が、基板１の厚み方向で、第１搭載部１ａよりも上方にでていないので、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、発光素子５が反射層３に当たることを抑制できる。
【００５２】
基板１の発光素子５を搭載するための第１搭載部１ａには、発光素子５を搭載するため、または発光素子５の電極と電気的に接続するために配線導体４が形成されている。発光素子搭載用基板にフリップチップ型の発光素子５を搭載する場合には、配線導体４は発光素子５を接合するとともに、発光素子５と電気的に接続される。
【００５３】
また、配線導体４は、基板１の内部を通り、基板１の表面に露出して形成されている。図１〜図７に示す例では、配線導体４は基板１の下面に露出して形成されているが、基板１の側面に形成されていてもよいし、基板１の側面から下面にかけて形成されていもよい。
【００５４】
さらに、配線導体４は、図７に示す例のように、凹部２の第１搭載部１ａ側の内壁面に形成しておくと、発光素子５を第１搭載部１ａに搭載する際に、貫通導体上に搭載しないので、貫通導体が基板１の上面から突出して発光素子５を搭載した際に発光素子５が傾くようなことが無く、発光素子５を第１搭載部１ａ上に良好に搭載できる。なお、このように配線導体４を凹部２の内壁面に形成している場合には、反射層３は、反射層３を介して配線導体４同士が短絡しないように、絶縁性の材料で形成する。このような配線導体４は、複合シートの、第１搭載部１ａとなるセラミックグリーンシートと樹脂シートとの境界に、貫通導体を設けておくことによって形成できる。
【００５５】
配線導体４は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成る。上記の金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た配線導体４用のメタライズペーストを、基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等により所定形状に印刷して、基板１用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、基板１の所定位置に形成される。
【００５６】
配線導体４には、基板１の表面や絶縁層間に配置される配線導体と、絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体４同士を電気的に接続する貫通導体とがある。表面や絶縁層間に配置される配線導体は、基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等の印刷手段によって配線導体４用のメタライズペーストを印刷塗布し、基板１用の生成形体とともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、配線導体４を形成するためのメタライズペーストの印刷塗布に先立って基板１用のセラミックグリーンシートに金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって充填しておき、基板１となる生成形体とともに焼成することによって形成する。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製する。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼成後の基板１との接合強度を高めたりするために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。貫通導体用のメタライズペーストは、有機バインダーや有機溶剤の種類や添加量によって、充填に適した、一般的に配線導体４用のメタライズペーストよりも高い粘度に調整される。なお、メタライズペーストは基板１との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。
【００５７】
なお、配線導体４の露出する表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属めっきが被着され、接続電極または外部端子電極となる。これによって、配線導体４が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体４と電子部品６との接合、配線導体４とボンディングワイヤとの接合、および配線導体４と外部回路基板の配線導体との接合を強固にできる。また、例えば、配線導体４の露出する表面には、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、電解めっき法もしくは無電解めっき
法により順次被着される。発光素子５または電子部品６と配線導体４との接合を良好にするためには金めっき層を形成しておくことが好ましい。
【００５８】
また、基板１は、図７に示す例のように、基板１の外周に沿って配置され、上面が発光素子５の上面よりも上方に位置する側壁部８を備えていても良い。このような側壁部８によって囲まれた凹部は、上述の凹部２と同様の方法により形成される。
【００５９】
また、図７に示す例のように、側壁部８の内面に、発光素子５が発する光を反射させるための第２反射層３ａを設けておいても良い。第２反射層３ａは、例えば、側壁部８の内面にメタライズ層を形成し、このメタライズ層上にめっき層を被着して形成される。また、上記した樹脂膜や金属膜によって形成しても構わない。
【００６０】
第２反射層３ａとなるメタライズ金属層は、例えば、配線導体４と同様の材料を用いて作製したメタライズペーストを、従来周知のスクリーン印刷法により、側壁部８となるグリーンシートの内面に印刷塗布しておき、グリーンシートと同時に焼成することによって、側壁部８の内面に被着形成される。これにより側壁部８の内面に第２反射層３ａを形成できる。なお、メタライズペーストは印刷性を考慮して有機バインダーや溶媒の種類や量を変更してもよい。
【００６１】
また、第２反射層３ａの露出する表面には配線導体４と同様に、ニッケルや金，銀等の耐蝕性に優れる金属が被着される。例えば、反射層３の露出する表面には、厚さ１〜10μｍのニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層あるいは１〜５μｍ程度の銀
めっき層とが順次被着される。これにより、発光素子５の発光する光をより効率よく反射させることができる。また、最表面に銀めっき層を被着しておくと、最表面に金めっき層を被着した場合と比較して、白色光を放射する発光装置において、放射される光が白色に近くなるので好ましい。また、銀めっき層は金めっき層と比較して光の吸収が少なく、光を効率よく反射できる。特に、光が青色光等の短波長の光である場合には、反射率の差が大きくなりやすいので、第２反射層３ａの表面に銀めっき層を形成しておくことが好ましい。なお、必要に応じて反射層３の表面に銀めっき層を形成しておいてもよい。
【００６２】
また、第２反射層３ａは、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合には、第１搭載部１ａに配置された配線導体４と絶縁されて、平面視で凹部２の開口を覆って、第１搭載部１ａを囲むように配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、第２反射層３ａの表面を電解めっきによって形成するときに、第１搭載領域１ａの配線導体４と絶縁されているので、配線導体４とは異なるめっき層とすることができる。すなわち、第１搭載領域１ａの配線導体４の表面に耐食性にすぐれる金めっき層を形成するとともに、第２反射層３ａの表面を金めっき層と比べて光の吸収の少ない銀めっき層とすることができ、光を効率よく反射できる反射層を形成できる。
【００６３】
側壁部８の内面が基板１の上面または反射層３となす角度θを、35度〜70度としておくと、貫通孔の内面を打ち抜き加工で安定に、かつ効率よく形成することが容易となるとともに、基板１を小型化しやすい。また、発光素子５から放射される光を外部のより広い範囲に反射できる。
【００６４】
第１搭載部１ａが、側壁部８の内面に形成された第２反射層３ａの下端よりも上方に位置するようにしておいても構わない。この場合、発光素子５から発光素子５の周囲の下方に放射された光は、第２反射層３ａによって反射されて外部に放射される。
【００６５】
基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと凹部２との境界と重なる領域に変形防止層10として配線導体４が配置されているときには、図６に示す例のように、基板１の下面に配置された配線導体４が、平面視で第１搭載部１ａに重なる領域から凹部２に重なる領域にわたって配置されていればよい。
【００６６】
また、図７に示す例のように、基板１の下面に、平面視で第１搭載部１ａと重なる領域から、第１搭載部１ａと凹部２との境界となる領域にわたって変形防止層10が形成されていてもよい。変形防止層10が第１搭載領域１ａと重なるように配置されているので、発光素子５で発生した熱を外部回路基板に逃がすのに有効である。変形防止層10の材料としては、配線導体４と同様の材料で形成しても構わないが、基板１よりも熱伝導率の高い材料、例えば、銅，銅−タングステン等の金属材料や、基部１ｂよりも熱伝導率の高いセラミックス材料であることが好ましい。このような構成とすることにより、発熱量の多い発光素子５を搭載して発光装置としたときに、熱による発光効率の低下を抑えることができる。
【００６７】
また、発光素子搭載用基板と外部回路基板とが、発光素子搭載用基板の下面側に設けられた配線導体４によって電気的に接続される場合には、図７に示す例のように、変形防止層10の厚みを、基板１の下面に設けられた配線導体４の厚みよりも厚くしておくと、変形防止層10を外部回路基板に良好に当接することができる。
【００６８】
本発明の発光装置は、図８に示す例のように、上記構成の発光素子搭載用基板と、第１搭載部１ａに搭載された発光素子５と、発光素子５を覆う透光性部材11とを具備している。上記構成により、輝度に優れた発光装置とすることができる。
【００６９】
発光素子５は発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）であり、例えばＡｕ−シリコン（Ｓｉ）合金から成るろう材や銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材により第１搭載部１ａの底面の一方の配線導体４上に固着されるとともに、発光素子５の電極と他方の配線導体４とが、例えばＡｕを主成分とするボンディングワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続される。また、フリップチップ型の発光素子５である場合は、発光素子５の電極に接続されたはんだや金等の金属から成るバンプを加熱して溶融させたり、超音波振動を加えたりすることによって接続するか、あるいは、はんだや導電性接着剤を介して配線導体４に接続する。
【００７０】
そして、発光素子５を覆うように透光性部材11を具備することにより、発光輝度に優れた発光装置とすることができる。透光性部材11は、発光素子５を封止する、シリコン樹脂，エポキシ樹脂あるいはガラス等から成る透明な（透光性を有する）ものである。例えば、発光素子５を覆うように液状の封止樹脂を塗布した後、封止樹脂を硬化することで、透光性部材11として封止樹脂を用いて発光素子５を覆った発光装置となる。図７に示す例のように基板１の外周に沿って側壁部８を備える場合は、透光性部材11である封止樹脂を側壁部８で囲まれた領域内に充填してもよい。あるいは、箱状に成形された透光性部材11である封止材を、発光素子５を覆うように基板１の上に載置して接着剤で固定してもよい。基板１が側壁部８を備える場合は、板状に成形された透光性部材11で側壁部８で囲まれた空間を塞ぐようにしてもよい。箱状あるいは板状に成形された透光性部材11を用いる場合は、その一部をレンズ状に成形したものを用いると、発光素子５が放射する光をそのレンズ状の部分により集光することができるので、より輝度の高い発光装置が得られる。
【００７１】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、反射層３として、反射率の高い板状部材を用いるときに、板状部材が剥がれることを抑制するために、凹部２内に封止材７を充填していてもよい。
【００７２】
また、発光装置は、複数の発光素子５および電子部品６が搭載されていても構わない。例えば、１つの第１搭載部１ａに複数の発光素子５を搭載しても良いし、図９に示す例のように、平面視で複数の第１搭載部１ａの周囲に凹部２が形成されていてもよい。複数の第１搭載部１ａのそれぞれに発光素子５を搭載した場合には、搭載される発光素子５の大きさに合わせて第１搭載部１ａが形成されるので、反射層３をより広く形成できるので、より輝度の高い発光装置とすることができる。
【００７３】
また、第１搭載部１ａの周囲の一部に凹部２が形成されている場合には、第１搭載部１ａを周囲の基板１の上面よりも高くしておき、凹部２と第１搭載部１ａの周囲の基板１の上面とを覆うように反射層３を形成しても構わない。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・・基板
１ａ・・・第１搭載部
２・・・・凹部
２ａ・・・第２搭載部
３・・・・反射層
３ａ・・・第２反射層
４・・・・配線導体
５・・・・発光素子
６・・・・電子部品
７・・・・封止材
８・・・・側壁部
10・・・・変形防止層
11・・・・透光性部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、該第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、該凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことを特徴とする発光素子搭載用基板。
【請求項２】
前記凹部は、開口部から前記底面に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項３】
前記第２搭載部に搭載された電子部品と、該電子部品の上方に、平面視で前記凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項４】
前記凹部が封止材で充填され、前記封止材の表面に前記反射層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項５】
前記反射層は、前記基板の厚み方向で、前記第１搭載部よりも前記底面側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項６】
前記基板の下面に、平面視で前記第１搭載部と前記凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発光素子搭載用基板と、前記第１搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
基板と、該基板の上面の発光素子を搭載するための第１搭載部と、該第１搭載部の周囲の少なくとも一部に形成された凹部と、該凹部の底面の電子部品を搭載するための第２搭載部とを備えたことを特徴とする発光素子搭載用基板。
【請求項２】
前記凹部は、開口部から前記底面に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項３】
前記第２搭載部に搭載された電子部品と、該電子部品の上方に、平面視で前記凹部の底面を覆うように配置された反射層とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項４】
前記凹部が封止材で充填され、前記封止材の表面に前記反射層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項５】
前記反射層は、前記基板の厚み方向で、前記第１搭載部よりも前記底面側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の発光素子搭載用基板。
【請求項６】
前記基板の下面に、平面視で前記第１搭載部と前記凹部との境界と重なる領域に変形防止層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発光素子搭載用基板と、前記第１搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明な封止材とを具備していることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７４９７９（Ｐ２０１２−１７４９７９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７２１５（Ｐ２０１１−３７２１５）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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