JP2009123853A - 発光装置、発光装置の製造方法及び配線体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を加熱した際に気化する有機残渣により生じる不具合を抑制することのできる配線体、発光装置及び発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２が上面に搭載される基板１１と、ＬＥＤ素子１２を基板１１上にて封止する封止部１３と、基板１１の下面に形成されＬＥＤ素子１２と電気的に接続される一対の電極パターン１６と、基板１１の下面に形成される放熱パターン１７と、電極パターン１６と放熱パターン１７の少なくとも一方に形成され基板１１を露出させる露出部１７ａと、を備え、基板加熱時に有機残渣が気化してもガスは露出部１７ａを通じて外部へ放出されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ素子が上面に搭載される基板の下面に、電極パターン及び放熱パターンが形成される発光装置及び発光装置の製造方法に関する。また、基板の表面に配線パターンが形成される配線体に関する。

ＬＥＤ素子を基板の上面に搭載し、ＬＥＤ素子を基板上にて封止する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置は、上面にＬＥＤ素子を搭載する多層構造のセラミック基板と、基板の上面および層内に形成される回路パターンと、基板の中間層から露出した底面回路パターンと、ＬＥＤ素子２にて生じた熱を外部へ放散する放熱パターンと、を有している。一般的に、このような発光装置において、基板作製時、電極パターン及び放熱パターンの形成時等に、基板や各パターンに有機残渣が残留する。

有機残渣を除去する方法として、電気絶縁性の樹脂体上に所望の導体パターンを備えた配線体において、前記樹脂体に前記下地金属層の形成前にプラズマ処理あるいは反応性イオンエッチング処理を施す方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
国際公開第０４／０８２０３６号パンフレット 特開２００４−８２４４４号公報

特許文献１に記載の発光装置において、基板や各パターンに有機残渣が残留したまま、実装されたＬＥＤ素子を封止すべく基板及び封止材を加熱すると、有機残渣が気化してしまう。このとき、電極パターン及び放熱パターンの形成面積が大きいと、有機残渣のガスがパターン内に閉じ込められて、各パターンが剥離、***等するなどの不具合が生じる。
しかし、特許文献２に記載の方法を用いたとしても、全ての有機残渣を取り除くことは困難であるし、製造工程が増すために発光装置の製造コストが嵩んでしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板を加熱した際に気化する有機残渣により生じる不具合を抑制することのできる配線体、発光装置及び発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が上面に搭載される基板と、前記ＬＥＤ素子を前記基板上にて封止する封止部と、前記基板の下面に複数の金属層によって形成され、前記ＬＥＤ素子と電気的に接続される一対の電極パターンと、前記基板の下面に複数の金属層によって形成される放熱パターンと、前記電極パターンと前記放熱パターンの少なくとも一方に形成され、複数の金属層における表層より前記基板側の層又は前記基板を露出させる露出部と、を備えた発光装置が提供される。

また、本発明によれば、上記発光装置を製造するにあたり、前記基板の表面に形成されたレジスト材からなるマスクを利用して前記電極パターン及び前記放熱パターンを形成する工程と、前記電極パターン及び前記放熱パターンが形成された前記基板と、封止材と、を加熱した状態で、前記ＬＥＤ素子を前記封止材により前記基板上にて封止する工程と、を含む発光装置の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、上記発光装置を製造するにあたり、前記基板の表面に形成されたレジスト材からなるマスクを利用して前記電極パターン及び前記放熱パターンを形成する工程と、前記電極パターン及び前記放熱パターンが形成された前記基板と、板状のガラスと、を加熱した状態で、ホットプレス加工により前記ＬＥＤ素子を前記基板上にて前記ガラスで封止する工程と、を含む発光装置の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、基板と、前記基板の表面に複数の金属層によって形成される配線パターンと、前記配線パターンに形成され、複数の金属層における表層より前記基板側の層又は前記基板を露出させる露出部と、を備えた配線体が提供される。

本発明によれば、基板を加熱した際に気化する有機残渣を露出部を通じて外部へ放出することができるので、有機残渣のガスにより生じる不具合を抑制することができる。

図１から図４は本発明の第１の実施形態を示し、図１は発光装置の上面図である。尚、各図においては、説明のために、実際の装置の各部寸法と寸法を異にして図示している部分がある。

図１に示すように、発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２を上面に搭載するセラミック基板１１と、セラミック基板１１の上面に形成されＬＥＤ素子１２へ電力へ供給するための上面パターン１４と、ＬＥＤ素子１２及び上面パターン１４をセラミック基板１１上にて封止する封止部１３と、を備えている。本実施形態においては、１つの発光装置１に、前後及び左右に６００μｍの間隔で３列ずつ並ぶ計９つのＬＥＤ素子１２が搭載される。各ＬＥＤ素子１２は、上面パターン１４により電気的に直列に接続されている。

ＬＥＤ素子１２は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる成長基板の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層と、ｎ型層と、ＭＱＷ層と、ｐ型層とがこの順で形成されている。このＬＥＤ素子１２は、７００℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は６００℃以上であり、低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、ＬＥＤ素子１２は、ｐ型層の表面に設けられるｐ側電極と、ｐ側電極上に形成されるｐ側パッド電極と、を有するとともに、ｐ型層からｎ型層にわたって一部をエッチングすることにより露出したｎ型層に形成されるｎ側電極を有する。ｐ側パッド電極とｎ側電極には、それぞれバンプ１８（図１中不図示）が形成される。本実施形態においては、ＬＥＤ素子１２は、厚さ１００μｍで３４６μｍ角に形成される。

セラミック基板１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の多結晶焼結材料からなり、上面視四角形状に形成される。本実施形態においては、セラミック基板１１は、厚さ方向（上下方向）寸法が０．２５ｍｍ、一辺の寸法が３．１５ｍｍの上面視正方形状に形成される。

図２は発光装置の模式縦断面図である。
図２に示すように、セラミック基板１１は、多層構造であり、上面が全面にわたって平坦に形成されている。上面パターン１４は、ＬＥＤ素子１２と電気的に接続され、セラミック基板１１の厚さ方向へ延びるビアパターン１５を介して一対の電極パターン１６と電気的に接続される。上面パターン１４は、セラミック基板１１の上面の外縁と離隔して形成されている。配線パターンとしての電極パターン１６は、セラミック基板１１の下面の所定方向両端に形成され、一方が正電極、他方が負電極をなす。また、セラミック基板１１の下面における各電極パターン１６の間には、放熱パターン１７が形成される。

上面パターン１４、ビアパターン１５、電極パターン１６及び放熱パターン１７は、導電性の金属からなる。本実施形態においては、上面パターン１４、電極パターン１６及び放熱パターン１７は、セラミック基板１１の表面に形成されるＣｕ層２１と、Ｃｕ層２１の表面を覆う薄膜状のＮｉメッキ層２２と、Ｎｉメッキ層２２の表面を覆う薄膜状のＡｇメッキ層２３と、を含んでいる。また、ビアパターン１５は、Ｃｕ及びＮｉからなり、セラミック基板１１を厚さ方向に貫通するビアホールに設けられる。

封止部１３は、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｎａ_２Ｏ−Ｌｉ_２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではなく、例えば、熱融着ガラスは、Ｌｉ_２Ｏを含有していなくてもよいし、任意成分としてＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等を含んでいてもよい。図２に示すように、封止部１３は、セラミック基板１１と全面的に接合されており、セラミック基板１１上に直方体状に形成され、セラミック基板１１の上面からの高さが０．５ｍｍとなっている。封止部１３の側面は、ホットプレス加工によってセラミック基板１１と接着された板ガラスが、セラミック基板１１とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、封止部１３の上面は、ホットプレス加工によってセラミック基板１１と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃、１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）が６×１０^−６／℃、屈折率が１．７となっている。

また、封止部１３には蛍光体１３ａが分散されている。蛍光体１３ａは、ＭＱＷ層から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体である。本実施形態においては、蛍光体１３ａとしてＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられる。尚、蛍光体１３ａは、珪酸塩蛍光体や、ＹＡＧと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等であってもよい。

図３は発光装置の下面図である。
図３に示すように、各電極パターン１６及び放熱パターン１７は、平面視にて矩形状に形成される。各電極パターン１６は、セラミック基板１１の下面の一方向（図３中左右方向）両端側に一対に形成され、他方向（図３中上下方向）に延びるよう形成されている。本実施形態においては、各電極パターン１６は、セラミック基板１１の下面の周縁と離隔して形成されている。また、放熱パターン１７は、各電極パターン１６と間隔をおいてセラミック基板１１の下面の一方向中央側に形成される。放熱パターン１７もまた、セラミック基板１１の下面の周縁と離隔して形成されている。

放熱パターン１７は、平面視にて各ＬＥＤ素子１２の少なくとも一部と重なるよう形成される。本実施形態においては、放熱パターン１７は、一方向中央側に位置するＬＥＤ素子１２の全部と重なり、一方向両端側に位置するＬＥＤ素子１２の内側と重なっている。放熱パターン１７には、セラミック基板１１を露出させる露出部としての孔部１７ａが形成されている。セラミック基板１１と、セラミック基板１１の表面（下面）に形成される放熱パターン１７と、放熱パターン１７に形成されセラミック基板１１を露出させる孔部１７ａと、で配線体を構成している。孔部１７ａは、平面視にて各ＬＥＤ素子１２と重ならないように複数形成されている。本実施形態においては、各孔部１７ａは、平面視円形を呈し、一方向に２列並び、他方向に等間隔で４列並んで計８つ形成されている。８つの孔部１７ａのうち４つは、平面視中央に位置するＬＥＤ素子１２と、セラミック基板１１の四隅側に位置する各ＬＥＤ素子１２との中間位置に形成されている。

図４は、発光装置の実装基板への実装状態の一例を示す縦断面図である。
図４に示すように、この実装基板３１は、金属からなる基板本体３２と、基板本体３２上に形成され樹脂からなる絶縁層３３と、絶縁層３３上に形成され金属からなる回路パターン３４と、を有している。基板本体３２は、例えば銅（熱伝導率：３８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）からなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン１７とはんだ材３６を介して接続される。絶縁層３３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等からなり、導電性を有する基板本体３２と回路パターン３４との絶縁を図る。回路パターン３４は、表面（上面）に薄膜状のＡｕ層３４ａを有するＣｕ層３４ｂからなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の電極パターン１６とはんだ材３７を介して接続される。

尚、図４には発光装置１が搭載される実装基板３１の一例を図示しており、発光装置１が搭載される実装基板３１は任意に変更可能である。例えば、実装基板３１が、回路パターン３４を被覆する白色のレジスト層を備えたものであってもよいし、例えばアルミベース基板のように銅以外の金属をベースとした基板であってもよい。さらに、実装基板３１を、ポリイミドや液晶ポリマーをベースとしたフレキシブル基板としてももよい。

以上のように構成された発光装置１では、実装基板３１を通じて各電極パターン１６に電圧が印加されると、各ＬＥＤ素子１２から青色光が発せられる。そして、青色光の一部が蛍光体１３ａにより黄色に変換され、発光装置１からは青色光と黄色光の組合せにより白色光が発せられる。また、各ＬＥＤ素子１２にて生じた熱は、放熱パターン１７を介して基板本体３２に伝達される。このとき、放熱パターン１７の孔部１７ａが各ＬＥＤ素子１２の真下に形成されていないので、各ＬＥＤ素子１２から基板本体３２への伝熱効率は良好である。

ここで、封止部１３をガラスでなく樹脂としてもよいが、樹脂封止ではＬＥＤ素子１２から発せられる光、熱によっても黄変等の劣化が生じるため、経時的に光量低下や色度変化が生じる。また、封止材の熱膨張率が大きい（例えば、シリコーンでは１５０〜２００×１０^−６／℃）ことにより、温度変化による膨張収縮が生じるため、ＬＥＤ素子１２の電気接続箇所にて断線が生じ易い。このため、本実施形態のようなガラス封止が好ましく、光や熱に対して劣化がなく、また熱膨張率がＬＥＤ素子１２と比較的近い値であるため、電気的断線が生じ難い。尚、ガラスは低融点のガラスに限定されず、例えば、アルコキシドを出発原料として形成されるゾルゲルガラスであってもよい。

この発光装置１の製造方法について、図５の工程説明図を参照して以下に説明する。
まず、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｎａ_２Ｏ−Ｌｉ_２Ｏ系の熱融着ガラスを粉砕して、平均粒径が３０μｍのガラスの粉末体を生成する。これに、平均粒径が１０μｍのＹＡＧからなる蛍光体１３ａを混合し、蛍光体１３ａがガラスの粉末内に均一に分散された混合粉末を生成する（混合工程）。

混合工程にて生成された混合粉末を荷重を加えながら溶融した後に、この混合粉末を固化して蛍光体分散ガラス４３を生成する（ガラス生成工程）。生成された蛍光体分散ガラス４３は、封止部１３の厚さに対応するよう板状に加工される（板状加工工程）。

蛍光体分散ガラス４３とは別個に、ビアホールが形成され、複数の発光装置１のセラミック基板１１がマトリクス状態で配列形成された連結基板４１を用意する。ここで、連結基板４１として、例えば、プラズマ加工により表面を粗面化し、銅箔を貼り付けたものを用いる。次いで、連結基板４１に樹脂のレジスト材により上面パターン１４、ビアパターン１５、電極パターン１６及び放熱パターン１７に対応したマスクを連結基板４１の上面及び下面に形成する。このレジスト材としては、例えば、ゴム系レジスト、ノボラック樹脂等を用いることができる。また、レジスト剥離剤として、例えばアルキルベンゼンスルホン酸等を成分とした有機酸素の薬液、有機アミンと極性溶剤との混合物等を用いることができる。また、マスクの形成方法としては、例えば、フォトレジスト法、スクリーン印刷レジスト法等を用いることができる。この後、マスクを除去することにより、Ｃｕ層２１が形成される。そして、連結基板４１の上面及び下面にＮｉメッキを施することにより、Ｃｕ層２１上にＮｉメッキ層２２が形成される。

このようにＮｉメッキ層２２を形成した後、連結基板４１の上面及び下面にＡｇメッキを施して、Ａｇメッキ層２３が形成される。以上のようにＣｕ層２１、Ｎｉメッキ層２２及びＡｇメッキ層２３を形成することにより、上面パターン１４、ビアパターン１５、電極パターン１６及び放熱パターン１７を形成する（パターン形成工程）。

図６は、複数の発光装置のセラミック基板が互いに連結された状態を示し、ダイサーによる分割前の連結基板の下面図である。図６には、一方向及び他方向に４つのセラミック基板１１が連結された連結基板４１を示している。
本実施形態においては、図６に示すように、連結基板４１の外縁側に、電極パターン１６及び放熱パターン１７よりも大きな複数のダミーパターン４２が形成されている。連結基板４１における各ダミーパターン４２の形成部位には、図示しないダミービアホールが形成されている。各ダミーパターン４２は、電極パターン１６及び放熱パターン１７と同様にＣｕ層２１、Ｎｉメッキ層２２、Ａｇメッキ層２３を有し、パターン形成工程にて電極パターン１６及び放熱パターン１７と同時に形成される。各ダミーパターン４２には、孔部のような基板下面を露出させる露出部は形成されていない。

次に、連結基板４１の上面パターン１４に複数のＬＥＤ素子２を例えばＡｕからなるバンプ１８によって電気的に接合する（素子実装工程）。本実施形態においては、ｐ側１点、ｎ側１点の合計２点のバンプ接合が施される。

図７はホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。
次いで、各ＬＥＤ素子１２を実装した連結基板４１を下金型９１、板状の蛍光体分散ガラス４３を上金型９２にセットする。下金型９１及び上金型９２にはそれぞれヒータが配置され、各金型９１，９２で独立して温度調整される。そして、図７に示すように、略平坦な連結基板４１の上面に蛍光体分散ガラス４３を重ねて、下金型９１及び上金型９２を加圧し、窒素雰囲気中でホットプレス加工を行う。本実施形態においては、予熱ステージを設けて連結基板４１及び蛍光体分散ガラス４３を４００℃〜５００℃に予め加熱しておき、６００℃で蛍光体分散ガラス４３と連結基板４１とに圧力を加える。これにより、ＬＥＤ素子１２が搭載された連結基板４１に蛍光体分散ガラス４３が融着され、ＬＥＤ素子１２は連結基板４１上で蛍光体分散ガラス４３により封止される（ガラス封止工程）。本実施形態においては、加圧圧力を２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度として加工を行っている。ここで、ホットプレス加工は、各部材に対して不活性な雰囲気中で行えばよく、窒素雰囲気の他に例えば真空中で行うようにしてもよい。

連結基板４１にはＣｕ層２１とＮｉメッキ層２２との間にパターン形成工程にて用いた樹脂からなるレジスト材やメッキ処理時の薬液が残留しており、ホットプレス加工時にレジスト材及び薬液の有機残渣が３００℃を超える温度で分解し気化してガスが発生する。また、連結基板４１は、多層構造であるとともに、ビアホールが形成されていることから、連結基板４１にパターン形成時やメッキ処理時の薬液が残存していることがある。この薬液が残存している場合には、この薬液の有機残渣も気化してガスが発生する。放熱パターン１７内にて発生したガスは、各孔部１７ａ及び放熱パターン１７の外縁から外部へ放出される。また、各電極パターン１６内にて発生したガスは、電極パターン１６の外縁から外部へ放出される。各電極パターン１６は、放熱パターン１７よりも小さく、内部にガスが溜まらない程度の面積に形成されている。

このとき、各ダミーパターン４２を観察することにより、ホットプレス加工時の各電極パターン１６及び放熱パターン１７の品質、信頼性等について評価を行うことができる。各ダミーパターン４２は、露出部が形成されていないことから、有機残渣のガスによる剥離、***等が生じやすくなっている。従って、各ダミーパターン４２に不具合が生じなければ、電極パターン１６及び放熱パターン１７の比較的高い品質、信頼性等が保証される。各ダミーパターン４２に不具合が生じた場合であっても、電極パターン１６及び放熱パターン１７に剥離、***等が生じることはないが、有機残渣が多い連結基板４１であることを知ることができる。尚、各ダミーパターン４２は、互いに形成面積、形状等が異なるようにし、互いに別個の条件で不具合を評価できるようにしておくことが好ましい。

ホットプレス加工により、蛍光体分散ガラス４３は連結基板４１とこれらに含まれる酸化物を介して接着される。ここで、ホットプレス加工での熱融着ガラスの粘度は１０^５〜１０^７ポアズとすることが好ましい。この粘度範囲とすることにより、粘度が低いことに起因するガラスの上金型９２へ接合、ガラスの外部流出等を抑制して歩留まりを良好にすることができるとともに、粘度が高いことに起因するガラスの連結基板４１への接合力低下、各バンプ１８のつぶれ量の増大等を抑制することができる。

また、連結基板４１は多結晶アルミナで表面が粗面状に形成されており、蛍光体分散ガラス４３側の接合部の界面が連結基板４１の表面に沿って粗面状に形成される。これは、例えば、ホットプレス加工時に圧力を加えることにより実現される。ここで、粗面化された多結晶アルミナの凹みにガラスが十分入り込む状態であれば、ホットプレス加工時の圧力条件や温度条件は任意である。この結果、封止部１３とセラミック基板１１との間に隙間のない状態となり、封止部１３とセラミック基板１１との接合強度を担保することができる。

ここで、連結基板４１及び蛍光体分散ガラス４３を予め加熱することなくホットプレス加工を行ってもよいし、プレス後に徐冷ステージを設けて蛍光体分散ガラス４３の冷却速度を制御するようにしてもよい。尚、連結基板４１を予め加熱してホットプレス加工を行うと、予め加熱しない場合に比して電極パターン１６及び放熱パターン１７に剥離、***等が生じ難くなることが確認されている。また、予熱ステージ及び徐冷ステージにおいてプレスすることも可能であり、ホットプレス加工時の工程は適宜に変更可能である。

以上の工程で、複数の発光装置１が横方向に連結された状態の図７に示すような中間体５１が作製される。この後、蛍光体分散ガラス４３と一体化された連結基板４１をダイサー(dicer)にセットして、発光装置１の単位ごとに蛍光体分散ガラス４３及び連結基板４１を分割して発光装置１が完成する（ダイシング工程）。封止部１３及びセラミック基板１１がともにダイサーによりカットされることで、セラミック基板１１及び封止部１３の側面が面一となる。

このように、本実施形態によれば、放熱パターン１７に孔部１７ａを形成したので、放熱パターン１７の形成部位にて発生したガスを確実に外部へ放出することができる。従って、放熱パターン１７の形成部位に溜まったガスにより放熱パターン１７が剥離、***等するようなことはなく、ガスに起因する放熱パターン１７の不具合を防止して、発光装置１の歩留まりを向上させることができる。

また、各電極パターン１６及び放熱パターン１７をセラミック基板１１の外縁から離隔して形成したので、連結基板４１において隣接するセラミック基板１１同士で電極パターン１６又は放熱パターン１７が連続的に形成されることはなく、連結基板４１に連続的に形成される電極パターン１６及び放熱パターン１７の面積を小さくすることができる。従って、各電極パターン１６及び放熱パターン１７の形成部位に溜まったガスに起因する各電極パターン１６及び放熱パターン１７の不具合を防止して、発光装置１の歩留まりを向上させることができる。

さらに、封止部１３を樹脂よりもセラミックに熱膨張率が近いガラスとすることにより、ホットプレス加工により高温で接着された後、常温あるいは低温状態としても剥離、クラック等の接着不良が生じにくい。ここで、ガラスは引っ張り応力にはクラックが生じ易いが、圧縮応力にはクラックは生じにくく、封止部１３のガラスをセラミック基板１１に対し熱膨張率が小さいものとすることが好ましい。

また、各ＬＥＤ素子１２は、フリップ実装することによりワイヤを不要とできるので、高粘度状態のガラスによる封止加工に対しても各ＬＥＤ素子１２とセラミック基板１１との間の電気的な不具合を生じない。ＬＥＤ素子１２の電極とセラミック基板１１の上面パターン１４をワイヤで電気的に接続するフェイスアップ型のＬＥＤ素子を封止する場合、ガラス封止加工時にワイヤの潰れや変形を生じることがある。また、ワイヤのボンディングスペースが不要で、かつ、ガラスとセラミックの強固な接合によって、わずかなスペースでの接着でも界面剥離が生じないので、発光装置１を小型とすることができる。

尚、前記実施形態においては、孔部１７ａを放熱パターン１７にのみ形成したものを示したが、例えば図８に示すように、各電極パターン１６に孔部１６ａを形成してもよい。図８の発光装置１では、各電極パターン１６の形成部位にて生じたガスは、孔部１６ａを通じて外部へ放出される。ここで、ホットプレス時における有機残渣のガス発生量については、セラミック基板１１の形状、洗浄条件等や、電極パターン形成時におけるレジスト材の材質、マスク除去方法等、種々の条件に依存している。図８に示す発光装置１であれば、ガス発生量が比較的多く、面積が比較的小さな各電極パターン１６に***が生じやすい場合であっても、各電極パターン１６に生じる不具合を防止することができる。

図９から図１１は本発明の第２の実施形態を示すもので、図９は発光装置の上面図である。
図９に示すように、発光装置２０１は、複数のＬＥＤ素子１２と、各ＬＥＤ素子１２を一列に上面に搭載するセラミック基板２１１と、セラミック基板２１１の上面に形成され各ＬＥＤ素子１２へ電力へ供給するための上面パターン２１４と、各ＬＥＤ素子１２及び上面パターン２１４をセラミック基板２１１上にて封止する封止部２１３と、を備えている。本実施形態においては、１つの発光装置２０１に、セラミック基板２１１の延在方向に一列に並ぶ計６つのＬＥＤ素子２１が搭載される。各ＬＥＤ素子１２は、上面パターン２１４により電気的に直列に接続されている。

セラミック基板２１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ方向（上下方向）寸法が０．２５ｍｍ、短辺の寸法が０．７５ｍｍ、長辺の寸法が５．０ｍｍの上面視長方形状に形成される。

図１０は発光装置の模式縦断面図である。
図１０に示すように、セラミック基板２１１は、上面が全面にわたって平坦に形成されている。上面パターン２１４は、各ＬＥＤ素子１２と電気的に接続され、セラミック基板２１１の厚さ方向へ延びるビアパターン２１５を介して一対の電極パターン２１６と電気的に接続される。電極パターン２１６は、セラミック基板２１１の下面の延在方向両端に形成され、一方が正電極、他方が負電極をなす。また、セラミック基板２１１の下面における各電極パターン２１６の間には、放熱パターン２１７が形成される。

上面パターン２１４、ビアパターン２１５、電極パターン２１６及び放熱パターン２１７は、導電性の金属からなる。本実施形態においては、上面パターン２１４、電極パターン２１６及び放熱パターン２１７は、セラミック基板２１１の表面に形成されるＣｕ下地層２２１と、Ｃｕ下地層２２１の表面を覆う薄膜状のＣｕメッキ層２２２と、Ｃｕメッキ層２２２の表面を覆う薄膜状のＡｕメッキ層２２３と、を含んでいる。また、ビアパターン２１５は、Ｃｕからなり、セラミック基板２１１を厚さ方向に貫通するビアホールに設けられる。

封止部２１３は、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｎａ_２Ｏ−Ｌｉ_２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではない。図１０に示すように、封止部２１３は、セラミック基板２１１と全面的に接合されており、セラミック基板２１１上に直方体状に形成され、セラミック基板２１１の上面からの高さが０．５ｍｍとなっている。また、封止部２１３には蛍光体１３ａが分散されている。

図１１は発光装置の下面図である。
図１１に示すように、各電極パターン２１６及び放熱パターン２１７は、平面視にて矩形状に形成される。各電極パターン２１６は、セラミック基板２１１の下面の延在方向両端側に一対に形成されている。本実施形態においては、各電極パターン２１６は、セラミック基板２１１の下面の周縁と離隔して形成されている。また、放熱パターン２１７は、各電極パターン２１６と間隔をおいてセラミック基板２１１の延在方向中央側に形成される。放熱パターン２１７もまた、セラミック基板２１１の下面の周縁と離隔して形成されている。

本実施形態においては、放熱パターン２１７には、セラミック基板２１１を露出させる露出部としての溝部２１９が形成される。放熱パターン２１７は、溝部２１９により複数の分割パターン２１７ａ，２１７ｂに分割される。具体的に、放熱パターン２１７は、各ＬＥＤ素子１２に対応してセラミック基板２１１の延在方向に６つに分割して形成され、当該延在方向両端側に位置する２つの第１分割パターン２１７ａと、当該延在方向中央側に位置する４つの第２分割パターン２１７ｂと、を有している。各第１分割パターン２１７ａと各第２分割パターン２１７ｂとは、延在方向と直交する方向へ延びパターンが形成されていない溝部２１９により隔離されている。各溝部２１９は、各ＬＥＤ素子１２と平面視にて重ならないよう形成される。各第２分割パターン２１７ｂは、各ＬＥＤ素子１２と平面視で重なるよう形成され、各ＬＥＤ素子１２より大きな正方形状を呈している。各第１分割パターン２１７ａは、セラミック基板１１の延在方向について、各第２分割パターン２１７ｂよりも小さく形成され、一部が各ＬＥＤ素子１２と平面視で重なるよう形成される。

以上のように構成された発光装置２０１では、各電極パターン２１６に電圧が印加されると、各ＬＥＤ素子１２から青色光が発せられる。そして、青色光の一部が蛍光体１３ａにより黄色に変換され、発光装置２０１からは青色光と黄色光の組合せにより白色光が発せられる。また、各ＬＥＤ素子１２にて生じた熱は、放熱パターン２１７を介して外部へ伝達される。このとき、溝部２１９が各ＬＥＤ素子１２の真下に形成されていないので、各ＬＥＤ素子１２から外部への伝熱効率は良好である。

この発光装置２０１は、第１の実施形態の発光装置１と同様の工程により製造される。この発光装置２０１も、連結基板４１にはパターン形成工程にて用いたレジスト材やメッキ処理時の薬液が残留しており、ホットプレス加工時にレジスト材等の有機成分が気化してガスが発生する。放熱パターン２１７の形成部位にて発生したガスは、各溝部２１９をはじめとする各第１分割パターン２１７ａ及び各第２分割パターン２１７ｂの外縁から外部へ放出される。

このように、本実施形態によれば、放熱パターン２１７を溝部２１９により分割したので、放熱パターン２１７の形成部位にて発生したガスを確実に外部へ放出することができる。従って、放熱パターン２１７の形成部位に溜まったガスにより放熱パターン２１７が***するようなことはなく、ガスに起因する放熱パターン２１７の不具合を防止して、発光装置２０１の歩留まりを向上させることができる。

尚、第２の実施形態においては、放熱パターン２１７を溝部２１９により分割形成するものを示したが、例えば図１２に示すように、放熱パターン３１７に孔部３１７ａを形成してもよい。孔部３１７ａの形状は任意であるが、図１２の発光装置３０１においては、孔部３１７ａはセラミック基板２１１の延在方向と直交する方向に延びるスリット状に形成される。この場合も、平面視にて隣接する各ＬＥＤ素子１２の中間に孔部３１７ａを形成することが望ましい。また、放熱パターンに孔部と溝部の両方を形成したり、電極パターンに孔部を形成してもよい。

また、前記各実施形態においては、セラミック基板１１，２１１の上面が平坦なものを示したが、封止部１３，２１３を受容する凹部が形成されたものであってもよい。また、板状の蛍光体分散ガラス４３がホットプレス加工により連結基板４１と接合されるものを示したが、ガラスと蛍光体の混合粉末を減圧高温雰囲気にて連結基板４１上で溶融固化することによりガラスを連結基板４１に融着してもよい。さらには、封止部１３，２１３を樹脂としてもよい。

また、前記各実施形態においては、発光装置１，２０１から白色光が発せられるものを示したが、例えば、封止部１３，２１３に蛍光体１３ａが含まれない構成として、発光装置１，２０１から青色光が発せられるようにしてもよい。また、ＬＥＤ素子１２をフリップチップ型としたものを示したが、フェイスアップ型としてもよい。さらに、１つのセラミック基板１１，２１１に搭載されるＬＥＤ素子１２の個数、ＬＥＤ素子１２の配置状態は任意である。このように、発光装置１，２０１の細部構成、発光色等については適宜に変更が可能である。さらにまた、ガラスより信頼性等が劣るものの、封止部１３，２１３を樹脂としてもよい。

また、前記各実施形態においては、セラミック基板１１，２１１がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるものを示したが、アルミナ以外のセラミックから構成するようにしてもよい。アルミナより熱伝導性に優れる高熱伝導性材料からなるセラミック基板として、例えば、ＢｅＯ（熱膨張率α：７．６×１０^−６／℃、熱伝導率：２５０Ｗ／（ｍ・ｋ））を用いても良い。さらに、他の高熱伝導性基板として、例えばＷ−Ｃｕ基板を用いても良い。Ｗ−Ｃｕ基板としては、Ｗ９０−Ｃｕ１０基板（熱膨張率α：６．５×１０^−６／℃、熱伝導率：１８０Ｗ／（ｍ・ｋ））、Ｗ８５−Ｃｕ１５基板（熱膨張率α：７．２×１０^−６／℃、熱伝導率：１９０Ｗ／（ｍ・ｋ））を用いることにより、ガラス封止部との良好な接合強度を確保しながら高い熱伝導性を付与することができ、ＬＥＤの大光量化、高出力化に余裕をもって対応することが可能になる。

また、前記各実施形態においては、露出部がセラミック基板を露出させるものを示したが、複数の金属層における表層より基板側の層を露出させる構成であってもよい。複数の金属層からなる電極パターン及び放熱パターンは、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｇ又はＣｕ−Ｃｕ−Ａｕの層構成に限定されるものではなく、例えばＷ−Ｎｉ−Ａｕ等のように他の層構成であってもよい。電極パターン及び放熱パターンが他の層構成をとる場合であっても、各金属層の層間に有機残渣が生じた際に、気化したガスを露出部から外部へ放出することができる。要は、基板と、基板の表面に複数の金属層により形成される配線パターンと、配線パターンに形成され複数の金属層における表層より前記基板側の層又は基板を露出させる露出部と、を備えた配線体を有していればよい。また、配線体の用途もＬＥＤ素子の搭載に限定されるものでなく、他の光学素子や電子部品に用いられるものであっても、基板加熱時に有機残渣のガスを露出部を通じて外部へ放出することができる。さらには、各電極パターン，放熱パターンの材質も任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の第１の実施形態を示す発光装置の上面図である。 発光装置の模式縦断面図である。 発光装置の下面図である。 発光装置の実装基板への実装状態の一例を示す縦断面図である。 発光装置の製造方法の工程説明図である。 ダイサーによる分割前の連結基板の下面図である。 ホットプレス加工の状態を示す模式説明図である。 第１の実施形態の変形例を示す発光装置の下面図である。 本発明の第２の実施形態を示す発光装置の上面図である。 発光装置の模式縦断面図である。 発光装置の下面図である。 第２の実施形態の変形例を示す発光装置の下面図である。

符号の説明

１ 発光装置
１１ セラミック基板
１２ ＬＥＤ素子
１３ 封止部
１３ａ 蛍光体
１４ 上面パターン
１５ ビアパターン
１６ 電極パターン
１６ａ 孔部
１７ 放熱パターン
１７ａ 孔部
１８ バンプ
２１ Ｃｕ層
２２ Ｎｉメッキ層
２３ Ａｇメッキ層
３１ 実装基板
３２ 基板本体
３３ 絶縁層
３４ 回路パターン
３４ａ Ａｕ層
３４ｂ Ｃｕ層
４１ 連結基板
４２ ダミーパターン
４３ 蛍光体分散ガラス
５１ 中間体
２０１ 発光装置
２１１ セラミック基板
２１３ 封止部
２１４ 上面パターン
２１５ ビアパターン
２１６ 電極パターン
２１７ 放熱パターン
２１７ａ 第１分割パターン
２１７ｂ 第２分割パターン
２１９ 溝部
２２３ Ａｕメッキ層
３０１ 発光装置
３１７ 放熱パターン
３１７ａ 孔部

Claims (9)

1. ＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子が上面に搭載される基板と、
   前記ＬＥＤ素子を前記基板上にて封止する封止部と、
   前記基板の下面に複数の金属層によって形成され、前記ＬＥＤ素子と電気的に接続される一対の電極パターンと、
   前記基板の下面に複数の金属層によって形成される放熱パターンと、
   前記電極パターンと前記放熱パターンの少なくとも一方に形成され、複数の金属層における表層より前記基板側の層又は前記基板を露出させる露出部と、を備えた発光装置。
2. 前記放熱パターンは、平面視にて、少なくとも一部が前記ＬＥＤ素子と重なるよう形成され、
   前記露出部は、平面視にて、前記ＬＥＤ素子と重ならないよう形成される請求項１に記載の発光装置。
3. 前記封止部はガラスである請求項２に記載の発光装置。
4. 前記ＬＥＤ素子を複数備える請求項３に記載の発光装置。
5. 前記露出部は、前記電極パターンと前記放熱パターンの少なくとも一方に形成された孔部を有する請求項４に記載の発光装置。
6. 前記露出部は、前記放熱パターンに形成され該放熱パターンを複数の分割パターンに分割する溝部を有する請求項５または６に記載の発光装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置を製造するにあたり、
   前記基板の表面に形成されたレジスト材からなるマスクを利用して前記電極パターン及び前記放熱パターンを形成する工程と、
   前記電極パターン及び前記放熱パターンが形成された前記基板と、封止材と、を加熱した状態で、前記ＬＥＤ素子を前記封止材により前記基板上にて封止する工程と、を含む発光装置の製造方法。
8. 請求項３から６のいずれか１項に記載の発光装置を製造するにあたり、
   前記基板の表面に形成されたレジスト材からなるマスクを利用して前記電極パターン及び前記放熱パターンを形成する工程と、
   前記電極パターン及び前記放熱パターンが形成された前記基板と、板状のガラスと、を加熱した状態で、ホットプレス加工により前記ＬＥＤ素子を前記基板上にて前記ガラスで封止する工程と、を含む発光装置の製造方法。
9. 基板と、
   前記基板の表面に複数の金属層によって形成される配線パターンと、
   前記配線パターンに形成され、複数の金属層における表層より前記基板側の層又は前記基板を露出させる露出部と、を備えた配線体。

Images