JP6290380B2 - 発光装置用基板、発光装置、及び、発光装置用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料からなる基体とセラミックスを含有して形成された光を反射する絶縁層とを備えた発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法に関するものである。

従来、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置として、セラミック基板を用いた発光装置や、金属基板上に絶縁層として有機レジスト層を備えた発光装置などが知られている。

なお、特許文献１には、耐トラッキング性を備えた積層板を形成するために、銅箔の片面にセラミックを溶射してセラミックス層を形成し、セラミックス層に接着剤を塗布し、接着剤塗布面に紙基材フェノール樹脂含浸塗工布を積層する技術が開示されている。

また、特許文献２には、セラミック塗料からなる絶縁被膜層が成膜された金属基板を用いた熱電変換装置が開示されている。

また、特許文献３には、アルミニウム板などの基体にセラミック塗料を塗布して絶縁被膜を形成する技術が開示されている。

日本国公開特許公報「特開平１−１５６０５６号公報（１９８９年６月１９日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６−６６８２２号公報（２００６年３月９日公開）」 日本国公開特許公報「特開昭５９−１４９９５８号公報（１９８４年８月２８日公開）」

ところで、大出力の発光装置を作成するためには、発光素子等で発生する熱の放熱性を高める必要があるが、従来使用されているセラミック基板では熱伝導性が悪いため、より熱伝導性の高い金属基板を使用する必要がある。ところが、金属基板上に発光素子を搭載するためには、パターン形成のためにも金属基板上に絶縁層を設けなくてはならない。また、発光装置の光利用効率を向上させるためには、上記絶縁層は、高熱伝導性に加えて、高光反射性を有している必要がある。

しかしながら、発光装置の基板において従来絶縁層として使用されている有機レジストでは、十分な熱伝導性、耐熱性、および耐光性が得られないという問題がある。また、光の利用効率を向上させるためには、絶縁層を介して基板側に漏れる光を反射させる必要があるが、従来の有機レジストを絶縁層として用いた構成では十分な光反射性が得られない。

また、アルミニウム板などからなる金属基体に、従来の有機レジストやセラミック塗料を塗布して電気的絶縁層を形成して発光装置用基板とした場合、特に、これを大出力の発光装置用基板として用いた場合には、発光装置用基板上に戴置された発光素子で発生する熱の影響を受け、前記金属基体は繰り返し膨張収縮を起こす。このため、前記金属基体の上に形成した前記電気的絶縁層は、前記金属基体との線膨脹率の差等により機械的負荷を受け、前記電気的絶縁層の剥離や絶縁耐圧性の低下といった課題が発生した。また、前記発光装置用基板の上に戴置された発光素子自身も、前記金属基体との線膨脹率の差等により熱履歴の影響を受け、寿命が低下する課題が発生した。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属基体上に電気的絶縁層を形成してなる高輝度の発光装置用基板において、前記発光装置用基板が熱履歴を受けた後でも、前記金属基体と前記電気的絶縁層との密着性が高く絶縁耐圧性が高い発光装置用基板、すなわち、信頼性の高い発光装置用基板を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記発光装置用基板上、すなわち金属基体上に形成された電気的絶縁層上に、発光素子を備えた発光装置において、放熱性、絶縁耐圧性および光利用効率を向上させることにある。

本発明のさらに他の目的は、前記放熱性、絶縁耐圧性および光利用効率の高い高輝度の発光装置用基板の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板は、金属材料からなる基体と、熱伝導性及び光反射性を有する電気的絶縁層と、前記基体と前記電気的絶縁層との間に形成されて前記基体よりも線膨張率の小さい緩衝層とを備え、前記緩衝層の線膨張率が、前記電気的絶縁層の線膨張率よりも大きいことを特徴とする。

本発明の一態様に係る発光装置は、本発明の一態様に係る発光装置用基板と、前記電気的絶縁層の上に配置された発光素子とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様に係る発光装置用基板の製造方法は、本発明の一態様に係る発光装置用基板の製造方法であって、溶射法又はエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて前記基体の上に緩衝層を形成し、前記緩衝層の上にセラミックス塗料を塗布することによって熱伝導性および光反射性を有する電気的絶縁層を形成することを特徴とする。

本発明の一態様に係る発光装置用基板の他の製造方法は、本発明の一態様に係る発光装置用基板の製造方法であって、あらかじめシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を前記基体の上に貼り合わせて緩衝層を形成し、前記緩衝層の上に別のシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を貼り合せることによって熱伝導性を有する第１セラミックス層を形成し、前記第１セラミックス層の上にセラミックス塗料を塗布することによって光反射性を有する第２セラミックス層を形成することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、金属基体と電気的絶縁層との密着性が高く絶縁耐圧性が高い発光装置用基板、すなわち、信頼性の高い発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は実施形態１に係る発光装置の上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す面ＡＡに沿った断面図である。 （ａ）は実施形態２に係る発光装置の上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す面ＢＢに沿った断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す上面図である。 実施形態３に係る発光装置の上面図である。 実施形態３に係る発光装置の断面図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。

（発光装置３０、基板１２０の構成）
図１の（ａ）は本実施形態に係る発光装置３０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。

図１に示したように、発光装置３０は、基板（発光装置用基板）１２０、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０を備えている。基板１２０は、金属材料からなる基体１００と、熱伝導性及び光反射性を有する単層構造のセラミックス絶縁層１５０（電気的絶縁層）と、基体１００とセラミックス絶縁層１５０との間に形成されて基体１００よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０とを有している。

（基体１００の構成）
基体１００は、熱伝導性が高い材質からなる基体である。なお、基体１００の材質は、熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、ステンレスあるいは鉄を材料として含むなどの金属からなる基体を用いることができる。本実施形態では、安価で、加工が容易であり、雰囲気湿度に強いことからアルミニウム製の基体を用いた。また、本実施形態では基板１２０の外形形状を六角形としているが、基板１２０の外形はこれに限るものではなく、例えば、三角形、四角形、五角形、八角形等の他の多角形であってもよく、円形あるいは楕円形であってもよく、その他の形状であってもよい。

（緩衝層２５０の構成）
緩衝層２５０は、基体１００の一方の面（以下、表面と称する）に溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成された層であり、基体１００よりも線膨脹率の小さい物質からなる。更に、緩衝層２５０の線膨脹率がセラミックス絶縁体層１５０よりも大きい事が好ましい。緩衝層２５０の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは２０μｍと３０μｍの間である。

線膨脹率が基体１００よりも小さく、セラミックス絶縁層１５０よりも大きい緩衝層２５０を基体１００とセラミックス絶縁層１５０との間に介在させることで、基体１００の熱膨張収縮により発光素子１１０に伝わる機械的負荷を著しく低減できる。この結果、発光素子１１０、ひいては発光装置３０の寿命を長寿命化でき、信頼性を向上することができる。

また、緩衝層２５０が金属あるいは合金層であることが望ましい。緩衝層２５０に用いられる金属あるいは合金層の材料は、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｏ，ＦｅあるいはＮｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗといった線膨脹率の小さな金属のうち、少なくともいずれか１つを含む。

特に、基体１００の材料がアルミニウムである場合には、緩衝層２５０がＮｉ，Ｔｉ，Ｃｏのうち、少なくともいずれか１つを材料として含み、特に好ましくは、緩衝層２５０がＮｉを材料として含むことが望ましい。

更に、アルミニウムからなる基体１００との接合性を高めるためには、緩衝層２５０がＮｉ（ニッケル）とアルミニウムとの合金である事が好ましい。緩衝層２５０がＮｉ（ニッケル）とアルミニウムとの合金の場合には、線膨張率をアルミニウム基体１００とセラミックス絶縁層１５０とのほぼ中間に近づけるために、Ｎｉの割合をなるべく高めることが望ましく、緩衝層２５０におけるニッケルの割合が重量比率で９０％以上であることが望ましい。これは後述する通り、ニッケルの線膨脹率が１３．４×１０^−６／℃であり、アルミニウムと代表的なセラミックス材料であるアルミナとの両者の線膨脹率の中間の値１５×１０^−６／℃とほぼ一致していることに起因する。ニッケルとアルミニウムの合金とからなる緩衝層２５０のニッケルの割合を重量比率で９０％以上とすることで緩衝層２５０の線膨脹係数を前記１５×１０^−６／℃に近い、１３〜１６×１０^−６／℃の間に収めることが可能となるためである。

また、Ｎｉの融点は、これらの金属の中では低い部類であるものの、実際には１４５５℃と高い。ＡｌとＮｉとの合金とすると融点を下げることができ、溶融状態、あるいは半溶融状態を準備するのに必要な温度が下げられ、たとえば、溶射でニッケル層を形成するには好都合である。

更に、基体１００の材料がアルミニウムで、セラミックス絶縁層１５０の材料がアルミナである場合、Ｎｉの線膨張係数はアルミニウムとアルミナのほぼ中間であることから、Ｎｉは緩衝層２５０の材料として適している。

先にあげた金属の線膨脹率を常温で比較すると、アルミニウムが２３×１０^−６／℃であるのに対し、Ｎｉ(ニッケル)、Ｔｉ（チタン）、Ｃｏ（コバルト）は、これよりも小さく、それぞれ、１３．４×１０^−６／℃、８．６×１０^−６／℃、１３．０×１０^−６／℃となる。これに対して、代表的なセラミックス材料であるアルミナの線膨脹率は６〜８×１０^−６／℃、おおむね７×１０^−６／℃であることから、アルミニウムとセラミックスとに対して、Ｎｉ(ニッケル)、Ｃｏ（コバルト）は、ほぼ中間の線膨脹率を有しており、緩衝層２５０を構成する金属としてより好適である。

なお、ガラスは組成によって線膨脹率が大きく異なるが、ガラスの線膨張率は概ね３〜９×１０^−６／℃であり、ガラスはアルミナに比較的近い線膨脹率を有する。

（セラミックス絶縁層（電気的絶縁層）１５０の構成）
セラミックス絶縁層１５０は、緩衝層２５０の基体１００に対して反対側の面に印刷法によって形成された層であり、電気絶縁性、高光反射性、高熱伝導性を有している。

セラミックス絶縁層１５０の表面には、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、および封止樹脂１４０が設けられている。さらに、セラミックス絶縁層１５０の表面には、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５が直接形成されている。

なお、発光素子１１０を静電耐圧から保護するための抵抗素子として、セラミック絶縁層１５０の表面に、複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続された保護素子（図示せず）をさらに形成してもよい。上記保護素子は、例えば、印刷抵抗にて形成するか、あるいはツェナーダイオードにより形成することができる。保護素子にツェナーダイオードを用いる場合には、ツェナーダイオードが配線パターン上にダイボンドされ、さらにワイヤボンディングによって所望の配線と電気接続される。この場合も、ツェナーダイオードが複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続される。

（発光素子１１０の構成）
発光素子１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子であり、本実施形態では発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色発光素子を用いている。ただし、発光素子１１０の構成はこれに限るものではなく、例えば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外（近紫外）発光素子を用いてもよい。上記の紫外（近紫外）発光素子を用いることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。

発光素子１１０は、セラミックス絶縁層１５０の表面における所定の発光量を満たすことのできる所定の位置に複数（本実施形態では２８個）搭載されている。発光素子１１０の電気的接続（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５等）は、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって行われている。上記ワイヤとしては、例えば金ワイヤを用いることができる。

（光反射樹脂枠１３０の構成）
光反射樹脂枠１３０は、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の光反射樹脂枠１３０を形成している。ただし、光反射樹脂枠１３０の材質はこれに限るものではなく、光反射特性を持つ絶縁性樹脂であればよい。また、光反射樹脂枠１３０の形状は円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、および保護素子の形状についても同様である。

（封止樹脂１４０の構成）
封止樹脂１４０は、透光性樹脂からなる封止樹脂層であり、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に充填されて形成され、セラミックス絶縁層１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。

なお、封止樹脂１４０に蛍光体を含有させてもよい。上記蛍光体としては、発光素子１１０から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することができる。例えば、昼白色や電球色の組合せとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せや、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、高演色の組合せとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ_３（Ｓｃ、Ｍｇ）_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよく、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。

（発光装置３０の構成の総括）
このように、本実施形態にかかる発光装置３０では、セラミックス絶縁層１５０の表面に、発光素子１１０と、発光装置３０を外部配線（あるいは外部装置）に接続するための電極部（アノード電極１７０およびカソード電極１８０）と、発光素子１１０と上記各電極部（アノード電極１７０およびカソード電極１８０）とを接続するための配線（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５）と、発光素子１１０が配置されている領域を取り囲むように形成された光反射性を有する樹脂からなる枠部（光反射樹脂枠１３０）と、上記枠部（光反射樹脂枠１３０）によって囲まれる領域に配置された部材（セラミックス絶縁層１５０の一部、発光素子１１０、およびワイヤ等）を封止する封止樹脂１４０とが直接形成されている。

（発光装置３０の製造方法）
次に、発光装置３０の製造方法について説明する。

まず、アルミニウムからなる基板１００の一方の面に、厚さ２０μｍの緩衝層２５０を溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成する。

ここで、溶射（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ）とは、溶融あるいはそれに近い状態に加熱した溶射材料から得られる溶融粒子を、基体面に高速で衝突させ、上記溶融粒子を基体面に積層させる方法である。溶射材料は、粉末あるいは線材の形態で溶射装置に供給される。溶射は、溶射の溶射材料を加熱する方法に応じて、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、高速フレーム溶射などに分類される。

ＡＤ法とは、あらかじめ他の手法で準備された微粒子、超微粒子原料をガスと混合してエアロゾル化し、ノズルを通して基板に噴射して被膜を形成する技術である。

なお、基体１００と緩衝層２５０との密着性を更に向上させるために、緩衝層２５０の形成に先行し、基体表面をブラスト処理等により粗面化してもよい。

その後、緩衝層２５０上に厚さ１００μｍのセラミックス絶縁層１５０を印刷法によって形成する。具体的には、緩衝層２５０の基体１００に対して反対側の面にセラミックス塗料を印刷（層厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経てセラミックス絶縁層１５０を形成する。

なお、上記セラミックス塗料としては、焼成工程後に電気絶縁性、高熱伝導性、および高光反射性を示す塗料を用いることが好ましい。また、上記セラミックス塗料には、当該セラミックス塗料を緩衝層２５０へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。

セラミックス塗料の代表的な一例としては、ガラス系バインダーにセラミックス粒子を混ぜたものが好ましい。ここでガラス系バインダーはゾル・ゲル反応でガラス粒子を合成するゾル状物質からなり、セラミックス粒子としては光反射性の高いジルコニア等が使用される。更には、セラミックス塗料を焼成して形成されるセラミックス絶縁層１５０の強度補強材としてセラミックス粒子の一部にシリカを混ぜて用いてもよい。

ガラス系バインダーのゾル・ゲル反応を用いた前記セラミックス塗料からのセラミックス絶縁層形成工程では、セラミックス粒子を含むセラミックス塗料をアルミニウムの基体１００に形成された緩衝層２５０上にスクリーン印刷法やスプレー塗装等により塗布した後、ゾル・ゲル法によりガラスを合成してセラミックス絶縁層１５０を形成する。ゾル・ゲル法に用いるガラス系バインダーの焼成温度は、通常２００℃〜５００℃として行われるが、ガラス質のゲル状態で生じる多孔性の膜から穴を減らし、絶縁性を高めるためには焼成温度を４００℃〜５００℃として行うことが有効である。

このため、本実施形態では、ゾル・ゲル反応によりガラス質の合成に用いるゾルをジルコニア粒子のバインダーとして用いて、緩衝層２５０上にスクリーン印刷により塗布する。その後、上記ガラス系バインダーを２００℃〜３００℃で乾燥し、そして、４００℃〜５００℃で焼成することにより、セラミックス絶縁層１５０を形成する。

セラミックス絶縁層１５０の形成方法において、ゾル・ゲル法以外では、低融点ガラスの粒子を有機バインダーで硬化したものを、再溶融することでガラス質層を形成する方法がある。低融点ガラスの粒子を有機バインダーで硬化したものを再溶融するには、最低でも８００℃〜９００℃が必要である。ただし、この温度では、アルミニウムの基体１００に用いるアルミニウムの融点６６０℃を超えてしまう。そのため、アルミニウムの基体１００に適宜不純物を混ぜ高融点化した合金材料を使用する必要がある。銅の融点は１０８５℃とアルミニウムよりも高いため、基体１００に銅を使用する場合には、低融点ガラスの焼成が可能であるが、当然、適宜不純物を混ぜて基体１００の融点を上げたうえで使用してもよい。

前記低融点ガラスの焼成温度と比較して、ゾル・ゲル法に用いるガラス系バインダーは焼成温度が２００℃〜５００℃と比較的低く、セラミックス絶縁層１５０にガラス系バインダーを用いる場合、適切な温度を選択すれば、製造工程でアルミニウムの基体１００にダメージを与えることはない。また、樹脂バインダーを用いる場合も、同様にアルミニウムの基体１００にダメージを与えることはない。

セラミックス絶縁層１５０の形成において、ガラス系バインダーの代わりに樹脂バインダーを用いることもできる。樹脂バインダーは、耐熱性・耐光性に優れ透明性も高い、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはフッ素樹脂により構成される。樹脂であれば、硬化温度も２００℃程度と低く製造工程でアルミニウムの基体１００にダメージを与えることはない。しかしながら、ガラス系バインダーは、樹脂バインダーと比較して、耐熱性・耐光性に優れ熱伝導率も高いため、ガラス系バインダーを使用する方がより好ましい。

光反射性の高いセラミックス材料の主要なものとしては、ジルコニア粒子以外に酸化チタン粒子、アルミナ粒子等が挙げられる。熱伝導性の高いセラミックス材料としては例えば、窒化アルミニウム粒子等を用いることが好ましい。また、その他高反射性あるいは高熱伝導性のセラミックス材料であっても良い。

ここで言うセラミックス材料は、金属酸化物に限定されるものではなく、発光素子からの光を反射させる絶縁性の材料であればよい。セラミックス材料は、例えば、窒化アルミニウムなども含む広義のセラミックス、すなわち、無機固形体材料全般を含む。これら無機固形体材料のうち、耐熱性、熱伝導性に優れた安定な物質であれば、あるいは光反射、光散乱に優れた物質であれば任意の物質を、セラミックス材料に使用して構わない。ただし、発光素子１１０を搭載するセラミックス絶縁層１５０の最外層、すなわち発光素子１１０側に、光吸収が生じるセラミックス材料を使用することは適当ではない。例えば、窒化ケイ素、炭化ケイ素などは一般に黒色であり、発光素子１１０を搭載する側の絶縁材料としては適当ではない。

次に、セラミックス絶縁層１５０上に、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５をスクリーン印刷方法により形成する。

なお、本実施形態では、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。また、ランド部を構成するアノード電極１７０およびカソード電極１８０として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２０μｍのＣｕ（銅）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。

次に、セラミックス絶縁層１５０上に、複数の発光素子１１０を、樹脂ペーストを用いて固定する。また、各発光素子１１０をワイヤにて接続し、電気的に接続するために導電体配線１６０と発光素子１１０とをワイヤボンディングする。

次に、基体１００、アノード用導電体配線１６０、およびカソード用導電体配線１６５上に光反射樹脂枠１３０を上記発光素子１１０の搭載領域の周囲を囲むように形成する。光反射樹脂枠１３０の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法を用いることができる。

その後、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に封止樹脂１４０を充填し、当該領域のセラミックス絶縁層１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。

なお、本実施形態で形成したセラミックス絶縁層１５０の反射率（波長４５０ｎｍの光の反射率）はアルミニウムからなる基体１００の反射率と比較して約４％高い。

また、本実施形態では、セラミックス絶縁層１５０の厚さを反射率および絶縁耐圧性に基づいて決定した。セラミックス絶縁層１５０の厚さが厚すぎるとクラックが発生する場合があり、セラミックス絶縁層１５０の厚さが薄すぎると十分な反射率および絶縁耐圧性が得られない場合がある。このため、緩衝層２５０上に形成するセラミックス絶縁層１５０の厚さは、可視光領域の反射率と、発光素子１１０と基板１００との間の絶縁性を確保するとともに、クラックの発生を防止するため、２０μｍ以上１５０μｍ以下にすることが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下にすることがより好ましい。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同じ機能を有する部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。

実施形態１では、緩衝層２５０上に単層構造のセラミックス絶縁層１５０を形成していた。これに対して、本実施形態では、緩衝層２５０上に複数層のセラミックス層１５１ａ・１５１ｂからなる多層構造のセラミックス絶縁層（電気的絶縁層）１５０ａを形成する。

（発光装置１０、基板（発光装置用基板）１２０ａの構成）
図２の（ａ）は本実施形態に係る発光装置１０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断面の断面図である。

図２に示したように、発光装置１０は、基板（発光装置用基板）１２０ａ、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０を備えている。基板１２０ａは、金属材料からなる基体１００と、熱伝導性及び光反射性を有する多層構造のセラミックス絶縁層１５０ａと、基体１００とセラミックス絶縁層１５０ａとの間に形成されて基体１００よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０とを有している。セラミックス絶縁層１５０ａは、熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂと、光反射性を有するセラミックス層（第２セラミックス層）１５１ａとを有している。

なお、発光装置１０は、（ｉ）セラミックス絶縁層１５０ａが高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂと高光反射性を有するセラミックス層（第２セラミックス層）１５１ａとを含む多層構造からなる点、および（ｉｉ）基体１００の外形形状が四角形である点が実施形態１の発光装置３０と異なっているが、その他の点は略同様の構成である。

（基体１００の構成）
基体１００は、熱伝導性が高い材質からなる。なお、基体１００の材質は、熱伝導性が高い材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅などの金属を材料として含む金属基体を用いることができる。また、実施形態１でも言及したように、ステンレスあるいは鉄を材料として含む金属からなる基体を用いてもよい。本実施形態では、実施形態１と同様、アルミニウム製の基体を用いた。

（緩衝層２５０の構成）
図２に示される緩衝層２５０は、実施形態１で前述した緩衝層２５０と同様の構成を有している。このため、緩衝層２５０の詳細な説明は繰り返さない。

（セラミックス絶縁層（電気的絶縁層）１５０ａの構成）
セラミックス絶縁層１５０ａは、緩衝層２５０上に高熱伝導性セラミックス層１５１ｂと高光反射性セラミックス層１５１ａとを積層した多層構造の層である。本実施形態では、上記の２種類の異なるセラミックス層１５１ｂ・１５１ａを積層して多層構造とすることにより、高熱伝導性および高光反射性を有するセラミックス絶縁層１５０ａを形成している。なお、高熱伝導性セラミックス層１５１ｂと高光反射性セラミックス層１５１ａとは、緩衝層２５０上に高熱伝導性セラミックス層１５１ｂを形成し、その上に高光反射性セラミックス層１５１ａを形成することが好ましい。また、高熱伝導性セラミックス層１５１ｂおよび高光反射性セラミックス層１５１ａの少なくとも一方は、電気絶縁性を有していることが好ましい。

セラミックス絶縁層１５０ａの表面には、発光素子１１０、光反射樹脂枠１３０、および封止樹脂１４０が設けられている。さらに、セラミックス絶縁層１５０ａの表面には、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５等が直接形成されている。

なお、セラミックス絶縁層１５０ａの表面に、発光素子１１０を静電耐圧から保護するための抵抗素子として、複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続された保護素子（図示せず）をさらに形成してもよい。上記保護素子は、例えば、印刷抵抗にて形成するか、あるいはツェナーダイオードにより形成することができる。保護素子にツェナーダイオードを用いる場合には、ツェナーダイオードが配線パターン上にダイボンドされ、さらにワイヤボンディングによって所望の配線と電気接続される。この場合も、ツェナーダイオードが複数の発光素子１１０が直列接続された回路と並列接続される。

発光素子１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子であり、本実施形態では発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色発光素子を用いている。ただし、発光素子１１０の構成はこれに限るものではなく、例えば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外（近紫外）発光素子を用いてもよい。上記の紫外（近紫外）発光素子を用いることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。

発光素子１１０は、高光反射性セラミックス層１５１ａの表面に、所定の発光量を満たす所定の位置に複数（本実施形態では２８個）搭載されている。発光素子１１０の電気的接続（アノード用導電体配線１６０およびカソード用導電体配線１６５など）は、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって行われている。上記ワイヤとしては、例えば金ワイヤを用いることができる。

光反射樹脂枠１３０は、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の光反射樹脂枠１３０を形成している。ただし、光反射樹脂枠１３０の材質はこれに限るものではなく、光反射特性を持つ絶縁性樹脂であればよい。また、光反射樹脂枠１３０の形状は円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、および保護素子の形状についても同様である。

封止樹脂１４０は、透光性樹脂からなる封止樹脂層であり、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に充填されて形成され、セラミック絶縁層１５０ａ、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。

なお、封止樹脂１４０に蛍光体を含有させてもよい。上記蛍光体としては、発光素子１１０から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することができる。例えば、昼白色や電球色の組合せとして、ＹＡＧ黄色蛍光体と（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せや、ＹＡＧ黄色蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、高演色の組合せとして、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ赤色蛍光体とＣａ３（Ｓｃ、Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ緑色蛍光体との組合せなどを用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよく、擬似白色としてＹＡＧ黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。

（発光装置１０の製造方法）
次に、発光装置１０の製造方法について説明する。図３の（ａ）〜図３の（ｄ）は、発光装置１０の製造工程を示す説明図である。

まず、アルミニウムからなる基体１００の一方の面に、厚さ２０μｍ〜３０μｍの緩衝層２５０を溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成する。その後、緩衝層２５０上に厚さ１００μｎｍの高熱伝導性セラミックス層１５１ｂを印刷法によって形成する。具体的には、基体１００の一方の面に高熱伝導性セラミックス層１５１ｂとなるセラミックス塗料を印刷（層厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経て高熱伝導性セラミックス層１５１ｂを形成する。なお、上記セラミックス塗料としては、焼成工程後に高熱伝導性を示す塗料を用いる。また、上記セラミックス塗料には、当該セラミックス塗料を緩衝層２５０へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。

次に、高熱伝導性セラミックス層１５１ｂ上に厚さ５０μｍの高光反射性セラミックス層１５１ａを印刷法によって形成する。具体的には、高熱伝導性セラミックス層１５１ｂ上に高光反射性セラミックス層１５１ａとなるセラミックス塗料を印刷（層厚２０μｍ以上）した後、乾燥工程、および焼成工程を経て形成する。なお、上記セラミックス塗料としては、焼成工程後に高光反射性を示す塗料を用いる。また、上記セラミックス塗料には、当該セラミックス塗料をセラミックス層１５１ｂへ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、および粘度を維持するための溶剤が含まれている。

次に、セラミックス絶縁層１５０ａ（高光反射性セラミックス層１５１ａ）上に、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、およびアライメントマーク１９０をスクリーン印刷方法により形成する（図３の（ａ）参照）。その後、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０、および極性マーク１９５をスクリーン印刷方法により形成する（図３の（ｂ）参照）。

なお、本実施形態では、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、アライメントマーク１９０、および極性マーク１９５として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。また、ランド部としてのアノード電極１７０およびカソード電極１８０として、厚さ１．０μｍのＡｇ（銀）と、厚さ２０μｍのＣｕ（銅）と、厚さ２．０μｍのＮｉ（ニッケル）と、厚さ０．３μｍのＡｕ（金）とを形成した。

次に、セラミックス絶縁層１５０ａ（高反射性セラミックス層１５１ａ）上に、複数の発光素子１１０を、樹脂ペーストを用いて固定する。また、各発光素子１１０をワイヤにて接続し、電気的接続するために導電体配線１６０，１６５と発光素子１１０とをワイヤボンディングする（図３の（ｃ）参照）。

次に、基体１００、アノード用導電体配線１６０、およびカソード用導電体配線１６５上に上記発光素子１１０の搭載領域の周囲を囲むように光反射樹脂枠１３０を形成する。光反射樹脂枠１３０の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法を用いることができる。

その後、光反射樹脂枠１３０により囲まれた領域に封止樹脂１４０を充填し、当該領域のセラミックス絶縁層１５０ａ、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する（図３の（ｄ）参照）。

なお、本実施形態で形成したセラミックス絶縁層１５０ａ（高光反射性ス１５１ａ）の反射率（波長４５０ｎｍの光の反射率）はアルミ二ウムからなる基体１００の反射率と比較して約４％高い。

なお、高光反射性セラミックス層１５１ａおよび高熱伝導性セラミックス層１５１ｂの厚さは、厚すぎるとクラックが発生する場合があり、薄すぎると十分な光反射特性、熱伝導性、および絶縁耐圧性が得られない場合がある。このため、本実施形態では、高光反射性セラミックス１５１ａおよび高熱伝導性セラミックス層１５１ｂに要求される特性（高光反射性、高熱伝導性、絶縁耐圧性）、およびクラックの発生の防止を考慮し、これら各層の厚さをそれぞれ５０μｍ、１００μｍとした。なお、高光反射性または高熱伝導性のいずれか一方の特性を優先したい場合、いずれかの層の厚さを厚く設定してもよい。本実施形態では、熱伝導性を優先するためにセラミックス層１５１ｂの厚さを厚く設定している。ただし、クラックの発生を防止するとともに、高光反射性セラミックス層１５１ａおよび高熱伝導性セラミックス層１５１ｂに要求される特性を満たすためには、これら各層の厚さを、それぞれ２０μｍ以上１５０μｍ以下に設定することが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下に設定することがより好ましい。また、クラックの発生をより確実に防止するためには、高光反射性セラミックス層１５１ａおよび高熱伝導性セラミックス層１５１ｂの厚さの合計値を１００μｍ以上２００μｍ以下に設定することが好ましい。

以上のように、本発明の一態様にかかる発光装置用基板１２０・１２０ａは、金属材料からなる基体１００と、熱伝導性及び光反射性を有するセラミックス絶縁層（電気的絶縁層）１５０・１５０ａと、基体１００とセラミックス絶縁層１５０・１５０ａとの間に形成されて基体１００よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０とを備えている。

上記の構成によれば、金属材料からなる基体１００上に絶縁耐圧性、熱伝導性および光反射性に優れたセラミックス絶縁層１５０・１５０ａを形成するとき緩衝層２５０を介在させるので、基体１００との密着性が高まり、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａに生じていた剥離や絶縁耐圧性の低下といった課題を克服し、長期信頼性に優れた高輝度の基板１２０・１２０ａ（発光装置用基板）を実現できる。

従って、上記の構成によれば、発光素子１１０が搭載される基板１２０・１２０ａの基体１００上に、絶縁耐圧性、熱伝導性および光反射性に優れたセラミックス絶縁層１５０・１５０ａが形成された発光装置３０・１０を実現できる。また、線膨脹率が金属材料からなる基体１００よりも小さく、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａよりも大きい線膨脹率の緩衝層２５０を介在させることで、前記基体１００の熱膨張収縮による機械的負荷を発光素子１１０に伝えることを著しく低減できるので、発光素子１１０、ひいては発光装置３０・１０の寿命を長寿命化でき、信頼性を向上することができる。

具体的に、発光素子１１０にサファイア基板を用いたＬＥＤを用い、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａにアルミナを用いた場合について検討すると、サファイアの線膨脹率は７×１０^−６／℃であり、アルミナの線膨脹率とほぼ同じであり熱膨張収縮は同期して生じるため、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ自体の熱膨張収縮による発光素子１１０へ機械的負荷は、ほぼ無視できる。また、線膨脹率２３×１０^−６／℃のアルミニウムからなる基体１００の熱膨張収縮による機械的負荷は、基体１００よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０を介して、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａに低減されて伝わり、発光素子１１０へは、セラミックス絶縁層１５０・１５０ａを介して更に一段と低減して伝わるため、発光素子１１０への機械的負荷は著しく低減されている。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について図４、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（発光装置３０１、基板（発光装置用基板）３２０の構成）
図４は、実施形態３に係る発光装置３０１の構成を示す平面図である。図５は、発光装置３０１に設けられた基板（発光装置用基板）３２０と発光素子３０４との構成を示す断面図である。

図４および図５に図示されているように、発光装置３０１は、基板３２０と発光素子３０４とを備えている。基板３２０は、基体３０２と、緩衝層２５０、中間層（第１セラミックス層）３１１（図５に図示）と、電極パターン３０３と、反射層（第２セラミックス層）３１２（図５に図示）とを備えている。

発光素子３０４は、電極パターン３０３と電気的に接続されており、図４には、３行３列に配置された９個の発光素子（ＬＥＤチップ）３０４を図示している。９個の発光素子３０４は、電極パターン３０３によって３列に並列接続されており該３列の各々に３個の発光素子３０４の直列回路を有する接続構成（すなわち、３直列・３並列）となっている。もちろん、発光素子３０４の個数は９個に限定されないし、３直列・３並列の接続構成を有していなくてもよい。

さらに、発光装置３０１は、光反射樹脂枠３０５と、蛍光体含有封止樹脂３０６と、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７と、カソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８と、アノードマーク３０９と、カソードマーク３１０とを備えている。

光反射樹脂枠３０５は、電極パターン３０３および反射層３１２の上に設けられた、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状（円弧状）の枠である。光反射樹脂枠３０５の材質はこれに限定されず、光反射性を有する絶縁性樹脂であればよい。その形状も、円環状（円弧状）に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。

蛍光体含有封止樹脂３０６は、透光性樹脂からなる封止樹脂層である。蛍光体含有封止樹脂３０６は、光反射樹脂枠３０５によって囲まれた領域に充填されており、電極パターン３０３と、発光素子３０４と、反射層３１２とを封止している。また、蛍光体含有封止樹脂３０６は、蛍光体を含有している。蛍光体としては、発光素子３０４から放出された１次光によって励起され、１次光よりも長い波長の光を放出する蛍光体が用いられる。

なお、蛍光体の構成は特に限定されるものではない。

アノード電極３０７およびカソード電極３０８は、発光素子３０４を駆動するための電流を発光素子３０４に供給する電極であり、ランドの形態で設けられている。当該ランド部にコネクタを設置してアノード電極３０７およびカソード電極３０８をコネクタの形態で提供してもよい。アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８は、発光装置３０１において図示しない外部電源と接続可能な電極である。そして、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８は、電極パターン３０３を介して、発光素子３０４と接続されている。

そして、アノードマーク３０９およびカソードマーク３１０は、それぞれ、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８に対する位置決めを行うための基準となるアラインメントマークである。また、アノードマーク３０９およびカソードマーク３１０は、それぞれ、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８の極性を示す機能を有している。

なお、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８の直下にある電極パターン３０３の部分の厚みは、該直下以外の位置にある電極パターン３０３の部分の厚み（図５の電極パターン３０３のうち、反射層３１２に覆われた部分に対応）より大きくなっている。

（基板３２０の構成）
以下、図５に基づいて、基板３２０に備えられた各層について説明する。

図５に図示されているように、基板３２０には、金属材料からなる基体３０２と、基体３０２の一方側の面に形成された緩衝層２５０と、緩衝層２５０上に形成された熱伝導性を有する中間層３１１と、中間層３１１の上に形成された電極パターン３０３と、電極パターン３０３の一部が露出するように、中間層３１１の上および電極パターン３０３の一部の上に形成された光反射性を有する反射層３１２とが備えられている。

アルミニウムからなる基板３０２の一方の面に、厚さ２０μｍ−３０μｍの緩衝層２５０を溶射あるいはエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成する。

（基体３０２の構成）
実施形態３においては、金属材料からなる基体３０２としてアルミニウム基体を用いた。アルミニウム基体としては、例えば、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウム板を用いることができる。アルミニウムの長所として、軽量で加工性に優れ、熱伝導率が高いことが挙げられる。また、アルミニウム基体には陽極酸化処理を妨げない程度のアルミニウム以外の成分が含まれていてもよい。なお、詳しくは後述するが、実施形態３においては、比較的低い温度で、基体３０２上に、緩衝層２５０と、中間層３１１と、電極パターン３０３と、光反射性を有する反射層３１２とを形成することができるので、金属材料からなる基体３０２として６６０℃の融点を有する低融点金属であるアルミニウム基体を用いることができる。このような理由から、アルミニウム基体に限定されることはなく、例えば、銅基体なども用いることができ、金属材料からなる基体３０２として選択できる材質の幅が広い。

もちろん、これよりも融点の高い、例えば鉄やＳＵＳ（ステンレス）といった材料を基体３０２の材料として選択してもよい。

（緩衝層２５０の構成）
図５に示される緩衝層２５０は、実施形態１で前述した緩衝層２５０と同様の構成を有している。このため、緩衝層２５０の詳細な説明は繰り返さない。

（中間層３１１の構成）
本実施形態においては、図５に図示されているように、（発光装置用）基板３２０に高放熱性と、高い絶縁耐圧特性とを安定的に付与するために、熱伝導性のセラミックス絶縁体である中間層３１１が、金属材料からなる基体３０２と、電極パターン３０３または光反射性を有する反射層３１２との間に形成されている。

中間層３１１は、緩衝層２５０上に、実施形態１に示したセラミックス絶縁層１５０の形成方法、あるいは実施形態２に示した高熱伝導性セラミックス層１５１ｂの形成方法と同様に形成することができる。

なお、中間層３１１の内部は更に適宜複数の層から構成されていても良い。

（電極パターン３０３の構成）
中間層３１１上に形成する電極パターン３０３は、例えば、電極下地用の金属ペースト上にメッキ層を形成して得られる。

電極パターン３０３の露出部分は、発光素子３０４と電気的に接続される端子部分と、外部配線または外部装置に接続されるアノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８に相当する部分と、アノードマーク３０９及びカソードマーク３１０に相当する部分である。なお、アノードマーク３０９及びカソードマーク３１０は、反射層３１２の上に形成してもよい。

また、発光装置３０１と外部配線または外部装置との接続方法としては、半田付けにより、アノード電極３０７およびカソード電極３０８を外部配線又は外部装置に接続してもよいし、アノード電極（アノードランド、若しくは、アノードコネクタ）３０７およびカソード電極（カソードランド、若しくは、カソードコネクタ）３０８にそれぞれ接続されたコネクタを介して外部配線又は外部装置に接続してもよい。

（反射層３１２の構成）
図５に図示されているように、基板３２０においては、電極パターン３０３の一部が露出するように、中間層３１１の上および電極パターン３０３の一部の上に光反射性を有する反射層３１２が形成されている。

反射層３１２は、発光素子３０４からの光を反射させる絶縁性の材料から成る。実施形態３においては、反射層３１２は、実施形態２に示した高光反射性セラミックス層１５１ａと同様な手法を用いて形成すればよい。

実施形態３においては、光反射性を有する反射層３１２は、光反射性セラミックス粒子であるジルコニア粒子を含有する絶縁層からなり、この絶縁層はガラス系バインダーを用いて焼結により形成している。

従って、実施形態３においては、ゾル・ゲル法によるガラス質の合成に用いるゾルを、ジルコニア粒子のバインダーとして用いて、電極パターン３０３の一部が露出するように、中間層３１１の上および電極パターン３０３の残りの上に、光反射性を有する反射層３１２をスクリーン印刷により塗布し、２００℃〜３００℃で乾燥させ、４００℃〜５００℃で仕上げに焼成している。

光反射性を有する反射層３１２の形成は、スプレー塗装を用いて形成しても良い。この手法では、スプレー塗装で原料を塗布した後、上記と同様に乾燥、焼成した後、反射層３１２の一部を研磨して、電極パターン３０３の一部を露出させて形成することができる。

なお、ガラス質の形成は、ゾル・ゲル法に限定されるものではなく、例えば、前述の低融点ガラスの粒子を有機バインダーで固めたものを、再溶融させることでガラス質層を形成する方法がある。再溶融させるには、最低でも８００℃〜９００℃の温度が必要であるが、反射層３１２にこの手法を用いるには中間層３１１も同様の手法で形成していることが望ましい。

ガラス質層は耐光性および耐熱性に優れているため、反射層３１２の形成に用いることが好ましいが、ガラス質の代替として耐熱性および耐光性に優れた樹脂を用いることもできる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、あるいはポリイミド樹脂をセラミックス粒子に対するバインダーとし、反射層３１２を形成してもよい。耐熱性および耐光性の点ではガラス質に劣るものの、ゾル・ゲル法によるガラス合成よりも硬化温度は低く形成プロセスが容易であるというメリットがある。

このように光反射性セラミックス粒子をガラスか樹脂のバインダーを用いて反射層３１２を形成する。

なお、本実施形態における反射層３１２の内部は更に適宜複数の層から構成されていても良い。

このような構成によれば、反射層３１２のうちで中間層３１１に近い層に、熱伝導率の高い層を、反対側の層に光反射率の高い層を配置できるので、高反射率と、高放熱性と、絶縁耐圧性と、耐熱・耐光性を含む長期信頼性を兼ね備えた発光装置用の基板３２０を実現できる。ただし、ここで言う熱伝導率および光反射率の高低は反射層３１２内での相対比較である。

（発光素子３０４の構成）
図５では、発光素子３０４が、基板３２０に搭載され、パッケージ化されている。ここでは、発光素子３０４が、フリップチップボンディングにより、電極パターン３０３の端子部分と電気的に接続されている。電気的接続を取るために、はんだやバンプあるいは金属ペーストなど一般的に用いられる手法を適用すればよい。

なお、実施形態３においては、発光素子３０４として、ＬＥＤ素子を用いているが、これに限定されることはなく、ＥＬ素子などを用いることもできる。

なお、実施形態３においては、発光素子３０４をサファイア基板により形成している。

〔実施形態４〕
実施形態１から３に示した基板（発光装置用基板）１２０・１２０ａ・３２０に用いられる緩衝層２５０は金属あるいは合金に限定されるものではなく、金属あるいは合金を用いる代わりにシート状に加工した樹脂やペースト状の樹脂を用いて緩衝層２５０を形成してもよい。

特に、実施形態１に示すセラミックス絶縁層（電気的絶縁層）１５０、実施形態２に示す高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂおよび実施形態３に示す中間層（第１セラミックス層）３１１に、セラミックス粒子を含むガラス系バインダーの代わり、に典型的にはアルミナに代表されるセラミックス粒子を含む樹脂バインダー、あるいは、アルミナに代表されるセラミックス粒子を含むシート状に加工した樹脂を使用する場合には、緩衝層２５０も同様に、シート状に加工した樹脂やペースト状の樹脂を用いて形成することがより好ましい。

この場合、緩衝層２５０の熱伝導率、線膨脹率等の物理特性を調整するために、適宜、上記樹脂に添加剤を加えてよく、添加剤としては、セラミックス粒子（アルミナ粒子）、ガラス繊維、金属粒子などが挙げられる。

この添加剤の追加については、先に述べたセラミックス絶縁層１５０、高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂ、及び、中間層３１１も同様であり、セラミックス粒子とガラス繊維を適宜組み合わせてペースト状の樹脂に添加して使用してもよい。しかしながら、絶縁耐圧性を上げる目的のためには、金属粒子は添加剤に使用しないほうが好ましい。

実施形態１に示すセラミックス絶縁層１５０を、樹脂バインダーやシート状に加工した樹脂により構成する場合には、耐熱性・耐光性に優れ透明性も高い、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ボリイミド樹脂あるいはフッ素樹脂によりセラミックス絶縁層１５０が構成される。

実施形態２に示す高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂや実施形態３に示す中間層（第１セラミックス層）３１１のように、更に、高光反射性セラミックス層１５１ａや反射層３１２にて覆われている場合には、特に耐光性や透明性は必要なく、耐熱性に優れたエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ボリイミド樹脂あるいはフッ素樹脂により構成されればよい。

同様の理由で、緩衝層２５０を構成する樹脂は、特に耐光性や透明性は必要なく、耐熱性に優れたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ボリイミド樹脂あるいはフッ素樹脂を選択すればよい。

より具体的には、緩衝層２５０としては、市販の放熱基板用絶縁シート（製品番号 ＢＵＲ−５５９０）を用いればよく、実施形態２に示した高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂおよび実施形態３に示した中間層３１１としては、別の市販の熱伝導接着シートを用いればよい。実施形態３の場合のように、中間層３１１上に電極パターン３０３を形成する場合には、例えば、更に銅箔を中間層３１１に貼り合わせて導電層を形成したうえで、エッチングによって電極パターン３０３を形成してもよい。

緩衝層２５０として用いる、前記市販の放熱基板用絶縁シートは、セラミックス粒子にエポキシ系樹脂をバインダーとして用いることで、線膨脹率は１０×１０^−６〜１５×１０^−６／℃を有する。セラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂや中間層３１１に用いる別の市販の熱伝導接着シートもやはりセラミックス粒子にエポキシ系樹脂をバインダーとして用いているが、配合を工夫することで、線膨脹率は６×１０^−６／℃を実現している。このため、アルミニウムを実施形態２に示す基体１００又は実施形態３に示す基体３０２に用いた場合、その線膨脹率は２３×１０^−６／℃であることから、下層から順番に線膨脹率は、アルミニウムの基体１００あるは基体３０２において、２３×１０^−６／℃、緩衝層２５０において、１０×１０^−６〜１５×１０^−６／℃、高熱伝導性を有するセラミックス層（第１セラミックス層）１５１ｂや中間層３１１において６×１０^−６／℃となり、緩衝層２５０の線膨脹率は、その上下の層の線膨脹率の中間に位置している。

また、前記市販の放熱基板用絶縁シートと前記別の市販の熱伝導接着シートとは、セラミックス粒子にエポキシ系樹脂をバインダーとして用いることで、ともに熱伝導率５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１００μｍの厚みにおける絶縁耐圧性は５ｋＶ以上の優れた熱伝導性、絶縁耐圧性を示している。このため、緩衝層２５０も含めて高輝度照明用基板の電気的絶縁層に好適な熱伝導性、絶縁耐圧性に優れた絶縁層を提供することが可能である。

このように、緩衝層２５０、セラミックス層１５１ｂ、中間層３１１に樹脂層を用いた場合、高光反射性セラミックス層１５１ａや反射層３１２にも樹脂バインダーを用いたセラミックス粒子を含む反射層を用いることが望ましい。ガラス系バインダーを用いるためには、乾燥および焼成温度を３００℃以下望ましくは２５０℃以下として、緩衝層２５０を含む樹脂層が受ける熱による損傷を低減する必要がある。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置用基板（基板１２０・１２０ａ・３２０）は、金属材料からなる基体１００と、熱伝導性及び光反射性を有する電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）と、基体１００と電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）との間に形成されて基体１００よりも線膨張率の小さい緩衝層２５０とを備えている。

上記の構成によれば、金属材料からなる基体と、熱伝導性及び光反射性を有する電気的絶縁層との間に上記基体よりも線膨張率の小さい緩衝層を介在させる。このため、電気的絶縁層と基体との密着性が高まり、電気的絶縁層に生じていた剥離や絶縁耐圧性の低下といった課題を克服し、長期信頼性に優れた高輝度の発光装置用基板を提供することができる。

本発明の態様２に係る発光装置用基板（基板１２０・１２０ａ・３２０）は、上記態様１において、緩衝層２５０の線膨張率が、前記電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）の線膨張率よりも大きくてもよい。

上記の構成によれば、緩衝層の線膨張率が、基体の線膨張率よりも小さく、且つ、電気的絶縁層の線膨張率よりも大きいので、電気的絶縁層と基体との密着性がより一層高まる。

本発明の態様３に係る発光装置用基板は、上記態様１において、基体１００が、アルミニウム、銅、ステンレス、又は、鉄を材料として含んでもよい。

上記の構成によれば、基体の熱伝導性を高めることができる。

本発明の態様４に係る発光装置用基板は、上記態様１において、緩衝層２５０が、金属又は合金層であってもよい。

上記の構成によれば、緩衝層の基体及び電気的絶縁層との接合性を高めることができる。

本発明の態様５に係る発光装置用基板は、上記態様４において、緩衝層２５０の金属又は合金層は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのうち少なくともいずれか一つを材料として含んでもよい。

上記の構成によれば、緩衝層の基体及び電気的絶縁層との接合性をより一層高めることができる。

本発明の態様６に係る発光装置用基板は、上記態様１において、基体１００がアルミニウムからなり、緩衝層２５０が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏのうち少なくともいずれか一つを材料として含んでもよい。

上記の構成によれば、基体の材料がアルミニウムである場合に緩衝層の基体との接合性をより一層高めることができる。

本発明の態様７に係る発光装置用基板は、上記態様１において、基体１００がアルミニウムからなり、緩衝層２５０が、Ｎｉとアルミニウムとの合金からなってもよい。

上記の構成によれば、アルミニウムからなる基体と電気的絶縁層との接合性を高めることができる。

本発明の態様８に係る発光装置用基板は、上記態様７において、緩衝層２５０におけるＮｉの割合が重量比率で９０％以上であってもよい。

上記の構成によれば、緩衝層の線膨張率を電気的絶縁層の線膨張率に近づけることができる。

本発明の態様９に係る発光装置用基板は、上記態様７において、緩衝層２５０の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

上記の構成によれば、電気的絶縁層と基体との密着性がより一層高まる。

本発明の態様１０に係る発光装置用基板は、電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）は複数の層を有する多層構造からなり、前記電気的絶縁層の複数の層のうち、上記緩衝層と接触する層は熱伝導性を有する第１セラミックス層（セラミックス層１５１ｂ、中間層３１１）であり、上記緩衝層から最も遠い側の層は光反射性を有する第２セラミックス層（セラミックス層１５１ａ、反射層３１２）であってもよい。第１セラミックス層は、第２セラミックス層よりも熱伝導性が高い。第２セラミックス層は、第１セラミックス層よりも光反射性が高い。

上記の構成によれば、簡単な構成により、熱伝導性及び光反射性を有する電気的絶縁層を得ることができる。

本発明の態様１１に係る発光装置用基板は、上記態様１において、緩衝層２５０が樹脂を含んでもよい。

本発明の態様１２に係る発光装置用基板は、上記態様１１において、前記樹脂が、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、および、フッ素樹脂のいずれかの樹脂であってもよい。

上記の構成によれば、緩衝層は、電気的絶縁層により覆われているので、特に耐光性や透明性は必要なく、耐熱性に優れた材料により構成することができる。

本発明の態様１３に係る発光装置用基板は、上記態様１１において、前記樹脂が、セラミックス粒子を含有してもよい。

上記の構成によれば、緩衝層の熱伝導率、線膨脹率等の物理特性を調整することができる。

本発明の態様１４に係る発光装置用基板は、上記態様１において、前記電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）が、樹脂にセラミックス粒子を含有させることにより形成されていてもよい。

本発明の態様１５に係る発光装置用基板は、上記態様１において、前記緩衝層と前記電気的絶縁層とが、エポキシ樹脂を含んでもよい。

上記の構成によれば、緩衝層と電気的絶縁層との耐熱性を向上させることができる。

本発明の態様１６に係る発光装置用基板は、上記態様１において、前記緩衝層を構成する樹脂と前記電気的絶縁層を構成する樹脂とが、アルミナ粒子を含有していてもよい。

上記の構成によれば、緩衝層と電気的絶縁層との物理特性を調整することができる。

本発明の態様１７に係る発光装置３０・１０・３０１は、本発明の態様１に係る発光装置用基板（基板１２０・１２０ａ・３２０）と、前記電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）の上に配置された発光素子１１０・３０４とを備える。

本発明の態様１８に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１に係る発光装置用基板（基板１２０・１２０ａ・３２０）の製造方法であって、溶射法又はエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて基体１００・３０２の上に緩衝層２５０を形成し、緩衝層２５０の上にセラミックス塗料を塗布することによって熱伝導性および光反射性を有する電気的絶縁層（セラミックス絶縁層１５０・１５０ａ、中間層３１１、反射層３１２）を形成する。

本発明の態様１９に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１０に係る発光装置用基板（基板１２０ａ・３２０）の製造方法であって、溶射法又はエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて基体１００・３０２の上に緩衝層２５０を形成し、緩衝層２５０の上にセラミックス塗料を塗布することによって熱伝導性を有する第１セラミックス層（セラミックス層１５１ｂ、中間層３１１）と光反射性を有する第２セラミックス層（セラミックス層１５１ａ、反射層３１２）とをこの順番に形成する。

本発明の態様２０に係る発光装置用基板の製造方法は、上記態様１０に係る発光装置用基板（基板１２０ａ・３２０）の製造方法であって、あらかじめシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を基体１００・３０２の上に貼り合わせて緩衝層２５０を形成し、さらに緩衝層２５０の上に別のシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を貼り合せることによって熱伝導性を有する第１セラミックス層（セラミックス層１５１ｂ、中間層３１１）を形成し、第１セラミックス層の上にセラミックス塗料を塗布することによって光反射性を有する第２セラミックス層（セラミックス層１５１ａ、反射層３１２）とをこの順番に形成する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、金属材料からなる基体とセラミックスを含有して形成された光を反射する絶縁層とを備えた発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法に利用することができる。

３０、３０１ 発光装置
１００、３０２ 基体
１１０、３０４ 発光素子
１２０、１２０ａ、３２０ 基板（発光装置用基板）
１５０、１５０ａ セラミックス絶縁層（電気的絶縁層）
１５１ａ セラミックス層（第２セラミックス層）
１５１ｂ セラミックス層（第１セラミックス層）
２５０ 緩衝層
３１１ 中間層（第１セラミックス層）
３１２ 反射層（第２セラミックス層）

Claims (19)

1. 金属材料からなる基体と、
   熱伝導性及び光反射性を有する電気的絶縁層と、
   前記基体と前記電気的絶縁層との間に形成されて前記基体よりも線膨張率の小さい緩衝層とを備え、前記緩衝層の線膨張率が、前記電気的絶縁層の線膨張率よりも大きいことを特徴とする発光装置用基板。
2. 前記基体がアルミニウムからなり、
   前記緩衝層が、Ｎｉとアルミニウムとの合金からなる請求項１に記載の発光装置用基板。
3. 前記緩衝層が樹脂を含む請求項１に記載の発光装置用基板。
4. 前記緩衝層と前記電気的絶縁層とが、エポキシ樹脂を含む請求項１に記載の発光装置用基板。
5. 前記緩衝層を構成する樹脂と前記電気的絶縁層を構成する樹脂とが、アルミナ粒子を含有する請求項１に記載の発光装置用基板。
6. 前記電気的絶縁層は多層構造からなり、
   前記電気的絶縁層を構成する複数の層のうち、前記緩衝層と接触する層は熱伝導を有する第１セラミックス層であり、前記緩衝層から最も遠い側の層は光反射性を有する第２セラミックス層である請求項１に記載の発光装置用基板。
7. 前記基体が、アルミニウム、銅、ステンレス、又は、鉄を材料として含む請求項１に記載の発光装置用基板。
8. 前記緩衝層が、金属又は合金層である請求項１に記載の発光装置用基板。
9. 前記緩衝層の金属又は合金層は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのうち少なくともいずれか一つを材料として含む請求項８に記載の発光装置用基板。
10. 前記基体がアルミニウムからなり、前記緩衝層が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏのうち少なくともいずれか一つを材料として含む請求項１に記載の発光装置用基板。
11. 前記緩衝層におけるＮｉの割合が重量比率で９０％以上である請求項２に記載の発光装置用基板。
12. 前記緩衝層の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項２に記載の発光装置用基板。
13. 前記樹脂が、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、および、フッ素樹脂のいずれかの樹脂である請求項３に記載の発光装置用基板。
14. 前記樹脂が、セラミックス粒子を含有している請求項３に記載の発光装置用基板。
15. 前記電気的絶縁層が、樹脂にセラミックス粒子を含有させることにより形成されている請求項１に記載の発光装置用基板。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の発光装置用基板と、
    前記電気的絶縁層の上に配置された発光素子とを備えたことを特徴とする発光装置。
17. 請求項１に記載の発光装置用基板の製造方法であって、
    溶射法又はエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて前記基体の上に緩衝層を形成し、
    前記緩衝層の上にセラミックス塗料を塗布することによって熱伝導性および光反射性を有する電気的絶縁層を形成することを特徴とする発光装置用基板の製造方法。
18. 請求項６に記載の発光装置用基板の製造方法であって、
    あらかじめシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を前記基体の上に貼り合わせて緩衝層を形成し、
    前記緩衝層の上に別のシート状に加工されたセラミックス粒子を含有する樹脂を貼り合せることによって熱伝導性を有する第１セラミックス層を形成し、
    前記第１セラミックス層の上にセラミックス塗料を塗布することによって光反射性を有する第２セラミックス層を形成することを特徴とする発光装置用基板の製造方法。
19. 請求項６に記載の発光装置用基板の製造方法であって、
    溶射法又はエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて前記基体の上に前記緩衝層を形成し、前記緩衝層の上にセラミックス塗料を塗布することによって熱伝導性を有する前記第１セラミックス層と光反射性を有する前記第２セラミックス層とをこの順番に形成することを特徴とする発光装置用基板の製造方法。

Images