JP2010021420A - 発光素子搭載用基板、発光素子パネル、発光素子パッケージおよび発光素子搭載用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、発光素子の熱を効率よく伝熱するための伝熱機能と、発光素子の光を効率よく反射するためのリフレクタ機能を同時に兼ね備え、さらに、製造コスト的にも有利となる発光素子搭載用基板を提供することにある。
【解決手段】発光素子搭載用基板は、金属基板１０と、前記金属基板１０に直接または金属層１２を介して形成された金属凸部１４と、前記金属凸部１４の周囲に少なくとも形成された絶縁樹脂層１６と、前記絶縁樹脂層１６の上面に形成された給電パターンと、を備え、前記金属凸部１６の上面から下方に発光素子搭載用の凹部１４０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオードチップなどの発光素子を基板の表面に搭載するための発光素子搭載用基板及びその製造方法に関する。この発光素子搭載用基板は、特に小電力の軽薄型照明装置の発光素子パネル、発光素子パッケージ等として有用である。

従来、照明装置の発光体としては、蛍光灯などの電灯等が一般には用いられていた。一方、軽薄化および省電力化が可能な発光素子として発光ダイオードが知られており、これを配線基板に複数個実装した照明装置も知られている。具体的には、発光ダイオードの２本のリードを貫通孔に挿入して半田接合して実装する方法が知られていた（特許文献１参照）。

また、金属基板の上面に絶縁樹脂層を介して金属凸部を形成し、この金属凸部をハーフエッチングして凹形状の発光素子搭載部を形成し、この発光素子搭載部に発光素子を実装可能とした発光素子搭載用基板が知られている（特許文献２参照）。

また、金属基板の上面に保護金属層を介して金属凸部を形成し、この金属凸部の周囲に金属凸部の高さと同じ高さの絶縁樹脂層を形成し、金属凸部上面に放熱パターンと絶縁樹脂層上面に給電用パターンを同時にメッキ形成し、金属凸部の上面に放熱パターンを介して発光素子を実装可能とした発光素子搭載用基板が知られている（特許文献３参照）。
特開平９−２５２６５１号公報（第１頁、図３） 特開２００４−２８２００４号公報（第１０頁、図１５） 特開２００５−１６７０８６号公報（図１、図３）

しかしながら、特許文献２において、発光素子から生じる熱は、主に、金属凸部から絶縁樹脂層を介して金属基板に伝熱する構成であるが、絶縁樹脂層の介在によって伝熱機能が低下しており、また、金属凸部の周囲は大気であるため、金属凸部外周壁からの放熱機能は弱い。また、金属凸部の内部にハーフエッチングで形成された凹部に発光素子が実装されているため、凹部の深さが小さい場合、凹部壁面のリフレクタ機能は不十分である。

また、特許文献３において、発光素子の熱は、主に、金属凸部から保護金属層を介して金属基板に伝熱する構成であるため、特許文献２のように絶縁樹脂層が介在していないので伝熱機能がそれによって低下することはない。しかし、金属凸部の周囲に絶縁樹脂層が形成されているため、発光素子の光と熱によって、この絶縁樹脂層が劣化する問題がある。また、発光素子の反射手段（リフレクタ）を接着剤で別途形成する必要があり、煩雑であり、製造コストの観点からも望ましくなく、また、この接着剤から光が漏れるため好ましくない。

そこで、本発明の目的は、発光素子の熱を効率よく伝熱するための伝熱機能と、発光素子の光を効率よく反射するためのリフレクタ機能を同時に兼ね備え、さらに、製造コスト的にも有利となる発光素子搭載用基板およびその製造方法を提供し、さらに、その発光素子搭載用基板を用いた発光素子パネルおよび発光素子パッケージを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。

即ち、本発明の発光素子搭載用基板は、
金属基板と、
前記金属基板に直接または金属層を介して形成された金属凸部と、
前記金属凸部の周囲に少なくとも形成された絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の上面に形成された給電パターンと、を備え、
前記金属凸部の上面から下方に発光素子搭載用の凹部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、金属基板に直接または金属層を介して形成された金属凸部上面から下方に発光素子搭載用の凹部が形成されているため、この凹部内面によって良好にリフレクタ機能が発揮される。さらにこの凹部内面にＡｇ等のメッキ処理を施すことで、より良好なリフレクタを構成できる。また、発光素子の熱は金属凸部から直接または金属層を介して金属基板に伝熱されるため伝熱効率も高い。例えば、金属凸部の断面厚みを大きく形成した場合、従来のスルーフォールメッキによって形成した金属メッキに比較し、金属凸部壁部に蓄積された熱を良好に金属基板に伝熱できる。また、金属凸部の周囲に形成した絶縁樹脂層を高熱伝導性樹脂で形成した場合、金属凸部外周面から絶縁樹脂層へ良好に伝熱できるので好ましい。また、凹部を封し樹脂のダムとして兼用できる。この場合、別途ダムを設ける必要がなく、ダム形成用の接着剤による光漏れの心配もない。また、凹部底面に発光素子の実装パッドとして金メッキを施し、壁面等の反射面にはＡｇメッキをするように、表面処理を選択的に行なえる。また、凹部が形成された金属凸部の周囲にさらに、リフレクタ機能を備えたダムを形成することもできる。ダムを金属（例えばＣｕ、Ａｇ等）で構成し、その金属表面によって反射面を形成してもよく、さらに金属表面にメッキを施してもよい。また、ダムを絶縁樹脂で構成した場合、その反射面にメッキ（例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ等）を施すことが好ましい。

また、本発明において、凹部を構成する壁から底面に至るエッジ部が曲面であることが好ましい。

この構成によれば、凹部の内壁から底面に至るエッジ部（図３の符号１４３）が曲面に形成されているため、さらに良好にリフレクタ機能を発揮し、光の取り出しロスが少ない。このエッジ部の曲面は、エッチング処理によって自然に形成されることが好ましい。

また、本発明において、凹部が金属基板にまで達していることが好ましい。

この構成によれば、凹部の底面が金属基板表面あるいは金属基板内部面に形成されるため、金属基板に直接に発光素子を実装でき、よって、発光素子の熱を金属基板に直接に伝熱できるので好ましい。また、凹部内部の熱は、金属凸部から金属基板に良好に伝熱される。

また、凹部の底面が金属層表面あるいは金属層内部面に形成されるように構成できる。金属基板に直接に発光素子を実装する構成に比べて伝熱効率は低いものの、金属凸部に底面が形成される構成よりも伝熱効率は高い。

また、他の本発明は、上記いずれかの発光素子搭載用基板の凹部に発光素子を実装した発光素子パネルである。

また、他の本発明は、上記いずれかの発光素子搭載用基板の凹部に発光素子を実装した発光素子パッケージである。

また、他の本発明は、金属基板に直接または金属層を介して形成された金属凸部と、当該金属凸部の周囲に形成された絶縁樹脂層と、当該絶縁樹脂層の上面に形成された給電パターンとを備える発光素子搭載用基板の製造方法であって、
前記金属凸部の上面から下方にエッチング処理して発光素子搭載用の凹部を形成する工程と備えることを特徴とする。

この構成によれば、凹部を構成する内部壁から底面に至るエッジ部を曲面に良好に形成できる。かかる効果は上記した効果と同様である。また、エッチングの程度を変えるだけで、凹部内壁の反射面の形状・角度をコントロールすることができ、適当な傾斜の凹面状にすることも可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の凹部形成処理前の発光素子搭載用基板の一例を示す図面である。図２は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図面である。図３は、凹部１４０のエッジ部１４３の曲面形状について説明するための図である。

図１に示す発光素子搭載用基板は、金属基板１０と、この金属基板１０の上面に金属層１２を介して形成された金属凸部１４と、この金属凸部１４の周囲に形成された絶縁樹脂層１６と、金属凸部１４と絶縁樹脂層１６の上面のそれぞれに形成されたパターン（給電パターン１８ａ、放電パターン１８ｂ）とで構成されている。

以下に図１に示す発光素子搭載用基板の製造方法の一例について図４を用いて説明する。本発明の発光素子搭載用基板は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属基板１０に積層された表面金属層４を選択的にエッチングして発光素子１０の搭載位置に金属凸部１４が形成される。この表面金属層４は、そのエッチング時に耐性を示す別の保護金属層２を介して金属基板１０に積層されている例を示す。

図４（ａ）に示すような、金属基板１０と保護金属層２と金属凸部１４とを形成するための表面金属層４とが積層された積層板ＳＰを用意する。積層板ＳＰは、何れの方法で製造したものでもよく、例えば電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、蒸着などを利用して製造したものや、クラッド材などが何れも使用可能である。積層板ＳＰの各層の厚みについては、例えば、金属基板１０の厚みは、３０〜５０００μｍ、保護金属層２の厚みは、１〜２０μｍ、表面金属層４の厚みは１０〜５００μｍである。

金属基板１０は、単層または積層体の何れでもよく、構成する金属としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性や電気伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。上記のような、放熱が良好な金属基板１０を備える構造により、発光素子２０の温度上昇を防止できるため、駆動電流をより多く流せ、発光量を増加させることができる。

表面金属層４を構成する金属としては、通常、銅、銅合金、ニッケル、錫等が使用でき、特に熱伝導性や電気伝導性の点から、銅が好ましい。

保護金属層２を構成する金属としては、金属基板１０及び表面金属層４とは別の金属が使用され、これらの金属のエッチング時に耐性を示す別の金属が使用できる。具体的には、これらの金属が銅である場合、保護金属層２を構成する別の金属としては、金、銀、亜鉛、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、ロジウム、鉛−錫系はんだ合金、又はニッケル−金合金等が使用される。但し、本発明は、これらの金属の組合せに限らず、上記金属のエッチング時に耐性を示す別の金属との組合せが何れも使用可能である。また、保護金属層２を形成せずに、表面金属層４を直接に金属基板１０に形成することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、エッチングレジストＭを用いて、表面金属層４の選択的なエッチングを行う。これにより、発光素子２０の搭載位置に金属凸部１４を形成する。金属凸部１４のサイズは、凹部１４０や実装される発光素子２０のサイズ、伝熱効率等の観点から設計される。

エッチングレジストＭは、感光性樹脂やドライフィルムレジスト（フォトレジスト）などが使用できる。なお、金属基板１０が表面金属層４と同時にエッチングされる場合、これを防止するためのマスク材を、金属基板１０の下面に設けるのが好ましい（図示省略）。

エッチングの方法としては、保護金属層２及び表面金属層４を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、表面金属層４が銅であり、保護金属層２が前述の金属（金属系レジストを含む）の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸等が使用できる。エッチング後には、エッチングレジストが除去される。

次に、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、露出している保護金属層２を除去するが、これを除去せずに、絶縁樹脂層１６を形成することも可能である。保護金属層２は、エッチングにより除去し金属層１２を形成することができる。具体的には、表面金属層４が銅であり、保護金属層２が前記の金属である場合、はんだ剥離用として市販されている、硝酸系、硫酸系、シアン系などの酸系のエッチング液等を用いるのが好ましい。

予め露出する保護金属層２を除去する場合、除去部分から金属基板１０の表面が露出するが、これと絶縁樹脂６との密着性を高めるために、黒化処理、粗化処理などの表面処理を行うことが好ましい。

次いで図４（ｅ）〜（ｆ）に示すように、その金属凸部１４の上面と略面一に平坦な絶縁樹脂層１６を形成する。その際、金属凸部１４の形成面に絶縁樹脂層１６を形成した後、金属凸部１４を絶縁樹脂層１６から露出させることができる。これに先立って、マスクＭの除去を行ってもよいが、これは薬剤除去、剥離除去など、マスクＭの種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクである場合、アルカリ等の薬品にて除去される。

絶縁樹脂層１６の形成には、まず、図４（ｅ）に示すように絶縁樹脂６の塗布を行う。この絶縁樹脂６の材料としては、例えば絶縁性が良好で安価な液状ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の反応硬化性樹脂を用いることができる。これを各種方法で、金属凸部１４の高さよりやや厚くなるように塗布した後、加熱又は光照射等により硬化させればよい。塗布方法としては、カーテンコーターなどの各種コーターを使用できる。また、反応硬化性樹脂等を含有する接着性シート、プリプレグ等を用いて、ホットプレスや真空ラミネート等する方法でもよい。

また、絶縁樹脂層１６として、熱伝導性の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、熱伝導性フィラーを含む樹脂等が例示される。

この場合の絶縁樹脂層１６は、１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、１．２Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することが好ましく、１．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することがより好ましい。これによって、金属凸部１４からの熱を効率良く金属基板１０側に放熱することができる。ここで、絶縁樹脂層１６の熱伝導率は、適宜、熱伝導性フィラーの配合量および粒度分布を考慮した配合を選択することで決定されるが、硬化前の絶縁性接着剤の塗工性を考慮すると、一般的には１０Ｗ／ｍＫ程度が上限として好ましい。

上記の絶縁樹脂層１６は金属酸化物及び／又は金属窒化物である熱伝導性フィラーと樹脂（絶縁性接着剤）とで構成されることが好ましい。金属酸化物並びに金属窒化物は、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または２種以上を混合して用いることができる。特に、前記金属酸化物のうち、酸化アルミニウムは電気絶縁性、熱伝導性ともに良好な絶縁接着剤層を容易に得ることができ、しかも安価に入手可能であるという理由で、また、前記金属窒化物のうち窒化硼素は電気絶縁性、熱伝導性に優れ、更に誘電率が小さいという理由で好ましい。

熱伝導性フィラーとしては、小径フィラーと大径フィラーとを含むものが好ましい。このように２種以上の大きさの異なる粒子（粒度分布の異なる粒子）を用いることで、大径フィラー自体による伝熱機能と、小径フィラーにより大径フィラー間の樹脂の伝熱性を高める機能により、絶縁樹脂層１６の熱伝導率をより向上させることができる。このような観点から、小径フィラーのメディアン径は、０．５〜２μｍが好ましく０．５〜１μｍがより好ましい。また、大径フィラーのメディアン径は、１０〜４０μｍが好ましく１５〜２０μｍがより好ましい。

上記の絶縁樹脂層１６を構成する樹脂としては、金属酸化物及び／又は金属窒化物を含みながらも、硬化状態下において、金属基板１０（存在していれば金属層１２）との接合力に優れ、また耐電圧特性等を損なわないものが選択される。このような樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂の他、各種のエンジニアリングプラスチックが単独または２種以上を混合して用いることができるが、このうちエポキシ樹脂が金属同士の接合力に優れるので好ましい。特に、エポキシ樹脂のなかでは、流動性が高く、前記の金属酸化物及び金属窒化物との混合性に優れるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマー、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマーが一層好ましい樹脂である。

次に、硬化した絶縁樹脂６を研削、研磨等することにより、金属凸部１４の高さと略同じ厚さを有する絶縁樹脂層１６を形成する。研削の方法としては、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法が挙げられ、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。

また、図２（ｇ）に示すように、金属凸部１４の近傍に電極部を有する給電パターン１８ａを形成する。本実施形態では、金属凸部１４の上面に放熱用パターン１８ｂを形成しつつその放熱用パターン１８ｂの近傍に電極部を有する給電パターン１８ａを同時形成することができる。また、別例として放熱用パターン１８ｂは形成しなくてもよい。

上記のパターン形成の方法はいずれでもよく、例えば、エッチングレジストを使用してパターン形成するパネルメッキ法や、パターンメッキ用レジストを使用してメッキで形成するパターンメッキ法等が挙げられる。給電パターン１８ａはＣｕ材料で形成するのが好ましい。

放熱用パターン１８ｂや電極部を有する給電パターン１８ａには、反射効率を高めるために金、ニッケル、銀などの貴金属によるメッキを行うのが好ましい。また、従来の配線基板と同様にソルダレジストを形成したり、部分的に半田メッキを行ってもよい。

また、上述の製造方法の他に、以下の製造方法も例示される。

例えば、金属凸部１４を形成した後、樹脂付き銅箔を使用して絶縁樹脂層１６と金属層（パターンの基礎となる）とを同時に形成する。樹脂付き銅箔をプレス面により加熱プレスして、金属凸部１４に対応する位置に凸部を有し表面に金属層が形成された積層体を得る。このとき、プレス面と被積層体との間に、少なくとも、凹状変形を許容するシート材を配置しておくのが好ましい。また、金属凸部１４に対応する位置に凹部を有するプレス面を使用してもよい。

上記の樹脂付き銅箔は、各種のものが市販されており、それらをいずれも使用できる。また、金属層形成材と絶縁樹脂層形成材とは各々を別々に配置してもよい。この工程では、シート材が、金属凸部１４の存在によって加熱プレス時に凹状変形するため、それに対応する凸部が積層体に形成される。

加熱プレスの方法としては、加熱加圧装置（熱ラミネータ、加熱プレス）などを用いて行えばよく、その際、空気の混入を避けるために、雰囲気を真空（真空ラミネータ等）にしてもよい。加熱温度、圧力など条件等は、絶縁樹脂層形成材と金属層形成材の材質や厚みに応じて適宜設定すればよいが、圧力としては、０．５〜３０ＭＰａが好ましい。

絶縁樹脂層形成材としては、積層時に変形して加熱等により固化すると共に、配線基板に要求される耐熱性を有するものであれば何れの材料でもよい。具体的には、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の各種反応硬化性樹脂や、それとガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維等との複合体（プリプレグ）などが挙げられる。

シート材は、加熱プレス時に凹状変形を許容する材料であればよく、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、不織布、織布、多孔質シート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体、などが挙げられる。特に、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、発泡体シート、これらの複合体などの、弾性変形可能なものが好ましい。

次いで、この積層体の凸部を除去して、金属凸部１４を露出させる。その際、積層体の金属層の上面より金属凸部１４の上面が高くなる分を、同時に除去して平坦化してもよい。

凸部の除去方法としては、研削や研磨による方法が好ましく、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法や、サンダ、ベルトサンダ、グラインダ、平面研削盤、硬質砥粒成形品などを用いる方法などが挙げられる。研削装置を使用すると、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。本発明のように積層体に凸部が形成されていると、その部分のみを研削するのが容易になり、全体の平坦化がより確実に行える。

次いで、エッチングレジストを使用して金属層をエッチングすることで電極部を有する給電パターン１８ａを形成する。その後、給電パターン１８ａ等の厚みを増加させるためにメッキ等を行ってもよい。

また、さらに別の製造方法として、樹脂付き銅箔を加熱プレスした後に、エッチングで金属凸部１４の上方の金属層を除去し、その後同様にして、研削等を行ってもよい。また、前述の実施形態では、プレス面と被積層体との間に、凹状変形を許容するシート材を配置することで、金属層を凸状に変形させる例を示したが、本発明では、金属層の上面にドライフィルムレジストを積層しておき、パターン露光と現像を行うことによって、金属凸部の上方が開口したドライフィルムレジストを形成しておくことで、加熱プレスした際に、金属層を凸状に変形させることも可能である。

次に凹部１４０の形成方法について説明する。凹部１４０の形成は、エッチング処理で行なう。凹部１４０の深さは大きいほどよく、金属凸部１４の下部に形成されるほどよく、また、伝熱効率の観点から金属基板１０に達しているのがより好ましい。

また、凹部１４０の壁面１４２は反射面を形成し、その形状と傾斜角度は、エッチングの程度で調整することができるが、側面からの反射効率を高める上で、反射面の上端縁より下端縁が広がった形状が好ましい。特に、発光素子２０の上面より高い位置の反射面が上方へ拡径するように傾斜していることが好ましい。

また、図３に示すように凹部１４０の壁面１４２から底面１４１に至るエッジ部１４３は曲面に形成され、光の取り出しロスを少なくできる。

先ず、金属凸部１４の上面（放電パターン１８ｂが形成されていればその上面）等に、凹部１４０の開口部を避けるようにマスク層を形成する。マスク層の形成方法としては、各種の印刷法により成形する方法、フォトレジスト用のドライフィルムや感光性樹脂を露光・現像して成形する方法、転写により形成する方法、金属系レジストを用いた方法など何れでもよい。

次に、金属凸部１４（および放電パターン１８ｂ）を選択的にエッチングして反射面を有する凹部１４０を形成する。例えば、金属凸部１４が銅の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸等が使用できる。また、金属層１２がニッケルの場合、はんだ剥離用として市販されている、硝酸系、硫酸系、シアン系などの酸系のエッチング液等を用いることができる。また、金属基板１０が銅の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素/硫酸等が使用できる。３層（金属凸部１４、金属層１２、金属基板１０）のエッチング処理において、上述のようにエッチング液を金属の種類によって使い分ける必要が有り、段階的にエッチング処理を行なう。また、凹部１４０の形成においては、金属凸部１４内部に形成する場合、金属層１２に達する場合、あるいは金属基板１０に達する場合とがあり、製品構成に応じて設計できる。

次に、マスク層の除去を行なう。その除去方法としては、薬剤除去、剥離除去など、マスク層の種類に応じて適宜選択できる。例えば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクである場合、アルカリ等の薬品にて除去される。また、ドライフィルムレジストの場合、メチレンクロライドや水酸化ナトリウム等が用いられる。

また、凹部１４０からの反射効率を高めるために、壁面１４２等の反射面にはＮｉ、Ａｇ等を被着してもよい。これはＣｕの酸化防止、およびＣｕの酸化により光反射効率が低下するのを防止するためであり、比較的酸化されにくく、光反射性に優れ、また金属細線とのボンディング性が考慮され、光沢性のあるＮｉが好ましい。

また、凹部１４０の底面１４１に実装パッドとして金メッキを施すことが好ましい。このように、凹部１４０の内部表面では、その目的に応じてメッキの種類を異なるように構成できる。

次いで、図２に示すように、底面１４１に発光素子２０が実装される。発光素子２０の搭載方法としては、導電性ペースト、両面テープ、半田による接合など何れでもよいが、金属による接合が放熱性の点から好ましい。

発光素子２０としては、発光ダイオードチップ（ベアチップ）、パッケージされた表面実装タイプの発光ダイオード（チップＬＥＤ）、半導体レーザチップ等が挙げられる。発光ダイオードチップを用いる場合、その裏面は、カソードタイプとアノードタイプの２種類がある。また、本発明では、ベアチップタイプの発光素子２０の方が、放熱性、実装面積の点から優れている。

発光素子２０は、図２に示すように、両側の給電パターン１８ａの電極部と導電接続されている。この導電接続は、発光素子２０の上部電極と各々の電極部とを、金属細線（不図示）によるワイヤボンディング等で結線することで行うことができる。ワイヤボンディングとしては、超音波やこれと加熱を併用したものなどが可能である。

また、図２に示すように、凹部１４０の壁面１４２、底面１４１が反射面として機能し、発光素子２０の搭載位置の周囲に反射面が形成される。更に、凹部１４０の内側を透明樹脂等で被覆するのが好ましく、その上方に、凸面の透明樹脂レンズを備えていてもよい。透明樹脂レンズが凸面を有することで、効率良く基板から上方に光を発射させることができる。なお、透明樹脂レンズは着色されたものでもよい。このように凹部１４０を透明樹脂で被覆（封し）し、透明樹脂レンズを設けて発光素子パッケージあるいは発光素子パネルを構成することができる。発光素子パッケージは、一般的に、配線パターンが形成された基板に１個の発光素子が実装されたパッケージ構成であり、この発光素子パッケージは回路基板上に実装される。また、発光素子パネルは、一般的に、配線パターンが形成された基板に複数の発光素子が実装されている構成である。

また、別の実施形態を図４から７を用いて説明する。図４に示す発光素子搭載用基板は、図２の構成を基本とし、さらに、凹部１４０が形成された金属凸部１４の周囲に、リフレクタ機能を備えたダム２０１を形成している。ダム２０１は、給電パターン１８ａの上面に接着剤２０２によって接着されている。ダム２０１は、所定の厚みのＡｌ板にダム形状の孔加工を施すことで形成できる。また、ダム２０１はそれぞれ、給電パターン１８ａの上面に形成されているが、これに限定されず、例えば図７に示すように絶縁樹脂層１６の上面に接着剤２０２を介して形成できる。ダム２０２の反射面にはさらに、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ等のメッキを施すことができる。

また、図６に示すように、給電パターン１８ａの上面に接着剤２０２を介在させて、絶縁樹脂製のダム２０３を形成でき、その反射面２０４を例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ等でメッキ処理して、リフレクタ機能を発揮させることが好ましい。絶縁樹脂製のダム２０３は、所定厚みの絶縁樹脂板にダム形状の孔加工を施すことで形成できる。この絶縁樹脂板としてベースが絶縁樹脂の回路基板を用いてもよい。

また、これらダム２０１、２０３は、透明樹脂用のダムとして用いることができる。例えば、凹部１４０の内側およびダム内部に透明樹脂等の封し樹脂を充填し、その上方に、凸面の透明樹脂レンズを形成することができる。また、凹部１４０の透明樹脂とダム内部の透明樹脂とを異なる樹脂の２層に積層構成することもできる。なお、透明樹脂レンズは着色されたものでもよい。このように凹部１４０およびダム内部を透明樹脂で被覆（封し）し、透明樹脂レンズを設けて発光素子パッケージあるいは発光素子パネルを構成することができる。

（別実施形態）
（１）前述の実施形態では、発光素子２０の上部電極と給電パターン１８ａの電極部とを、金属細線で結線する例を示したが、金属細線を用いずに発光素子の電極と電極部とを導電接続するように構成できる。例えば、凹部１４０の底面１４１の一部に電極部を形成し、発光素子の電極がそこに接続されるように構成できる。

（２）前述の実施形態では、発光素子搭載用基板が発光素子搭載と電極とで構成されている例を示したが、本発明では、その他の電子回路を同じ基板上に形成してもよい。例えば、発光ダイオードの駆動回路などを形成するのが好ましい。この場合、基板の周辺、特に角部およびその近傍に配線、ランド、ボンディング用のパッド、外部との電気的接続パッド等がパターニングされ、配線間はチップコンデンサ、チップ抵抗および印刷抵抗等の部品、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等を設ければよい。

（３）前述の実施形態では、給電パターン等の配線層が単層である配線基板に対して発光素子を搭載する例を示したが、本発明では、配線層が２層以上の多層配線基板に対して発光素子を搭載してもよい。その場合の配線層間の導電接続構造の形成方法の詳細は、国際公開公報ＷＯ００／５２９７７号に記載されており、これらをいずれも適用することができる。

本願発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図 本願発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図 本願発明の凹部の一例を示す図 本願発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例を示す図 本願発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図 本願発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図 本願発明の発光素子搭載用基板の一例を示す図

符号の説明

１０ 金属基板
１２ 金属層
１４ 金属凸部
１６ 絶縁樹脂層
１８ａ 給電パターン
２０ 発光素子
１４０ 凹部
１４１ 底面
１４２ 壁面
１４３ エッジ部

Claims (6)

1. 金属基板と、
   前記金属基板に直接または金属層を介して形成された金属凸部と、
   前記金属凸部の周囲に少なくとも形成された絶縁樹脂層と、
   前記絶縁樹脂層の上面に形成された給電パターンと、を備え、
   前記金属凸部の上面から下方に発光素子搭載用の凹部が形成されている発光素子搭載用基板。
2. 前記凹部を構成する壁から底面に至るエッジ部が曲面である請求項１の発光素子搭載用基板。
3. 前記凹部が前記金属基板にまで達している請求項１または２の発光素子搭載用基板。
4. 請求項１から３のいずれか１項の発光素子搭載用基板の凹部に発光素子を実装した発光素子パネル。
5. 請求項１から３のいずれか１項の発光素子搭載用基板の凹部に発光素子を実装した発光素子パッケージ。
6. 金属基板に直接または金属層を介して形成された金属凸部と、当該金属凸部の周囲に形成された絶縁樹脂層と、当該絶縁樹脂層の上面に形成された給電パターンとを備える発光素子搭載用基板の製造方法であって、
   前記金属凸部の上面から下方にエッチング処理して発光素子搭載用の凹部を形成する発光素子搭載用基板の製造方法。

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