JP2018129469A - 発光素子搭載用基板、及び、発光素子搭載用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の表裏での電気的接続が確保されており、さらに放熱性に優れた発光素子搭載用基板を提供すること。【解決手段】 絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、上記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、上記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、上記第１導体層側に形成された素子搭載部と、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなる発光素子搭載用基板であって、１つの上記素子搭載部に対して複数の上記金属ブロックが設けられており、各金属ブロックに隣接して上記第１導体層と上記第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体を備えており、上記金属ブロックの径は上記スルーホール導体の径より大きいことを特徴とする発光素子搭載用基板。【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子搭載用基板、及び、発光素子搭載用基板の製造方法に関する。

特許文献１には、プリント配線基板をベースにした発光素子搭載用基板が開示されている。
かかる発光素子搭載用基板は、発光素子を搭載する素子搭載面と、その反対側の背面との間をつなぐスルーホールを有する。このスルーホールはめっきによって埋められてフィルドビアを構成し、発光素子の熱を発光素子搭載用基板の背面へ放熱するための経路としている。また、スルーホールにより基板の素子搭載面と背面の間の電気的な接続もされている。

特開２００５−１６６９３７号公報

特許文献１の発光素子搭載用基板は、発光素子搭載用基板の背面へ放熱するための経路としてスルーホールを備えているが、スルーホールを介した放熱では放熱性が不足しており、さらに放熱性に優れた構成を有する基板が望まれていた。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、基板の表裏での電気的接続が確保されており、さらに放熱性に優れた発光素子搭載用基板を提供すること、及び、該発光素子搭載用基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の発光素子搭載用基板は、絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、
上記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、
上記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、
上記第１導体層側に形成された素子搭載部と、
上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなる発光素子搭載用基板であって、
１つの上記素子搭載部に対して複数の上記金属ブロックが設けられており、各金属ブロックに隣接して上記第１導体層と上記第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体を備えており、
上記金属ブロックの径は上記スルーホール導体の径より大きいことを特徴とする。

本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、
上記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、
上記基材の第２の主面に形成された第２導体層とを備える両面導体基板を準備する両面導体基板準備工程と、
上記両面導体基板に、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する位置決め穴を少なくとも２カ所空ける位置決め穴形成工程と、
上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する、上記位置決め穴よりも径の大きい孔を形成する孔形成工程と、
上記少なくとも２カ所の位置決め穴を基準位置として金属ブロックを上記孔に挿し込んで上記孔内に埋める金属ブロック挿し込み工程と、
金属めっきにより、上記位置決め穴を上記第１導体層と上記第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体とする金属めっき工程とを行うことを特徴とする。

図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示す発光素子搭載基板をＡ−Ａ線で切断して上から見た上面図である。 図３は、本発明の発光素子搭載用基板に発光素子を搭載してなる発光装置の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、光反射層の作用を模式的に説明する図である。 図５は、素子搭載部が複数設けられている発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す上面図である。 図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、パターン形成工程の一例を模式的に示す工程図である。 図８は、金めっき工程を模式的に示す工程図である。 図９は、光反射層形成工程を模式的に示す工程図である。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。

以下、本発明の発光素子搭載用基板の構成について、さらに詳述する。
図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す発光素子搭載用基板１は、絶縁樹脂からなり、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備える基材２と、基材２の第１の主面１１に形成された第１導体層２１と、基材２の第２の主面１２に形成された第２導体層３１とを備えている。
さらに、発光素子搭載用基板１は、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１を貫通する孔５０、孔５１と、孔５０に挿し込まれた金属ブロック６０、孔５１に挿し込まれた金属ブロック６１とを備えている。

発光素子搭載用基板において基材を構成する絶縁樹脂としては、特に限定されないが、柔軟性を備える絶縁樹脂であることが好ましい。このような絶縁樹脂の構成材料は、ポリイミド、ガラスエポキシ等が挙げられ、これらの中ではポリイミドであることが好ましい。絶縁樹脂がポリイミドであると、その絶縁樹脂は柔軟性と絶縁性との双方を兼ね備える。従って、充分な絶縁性を確保しつつ用途に応じて形状を変形させることができる。
基材の厚さは特に限定されないが、３０〜７０μｍであることが好ましい。３０μｍよりも小さいと曲がりやすく、さらに屈曲しやすい基板となるため、配線や発光素子との接合が破壊されやすくなる。また、７０μｍよりも大きいと、金属ブロックを挿し込むためにパンチングを行って孔を形成した場合に孔の周辺にクラックが生じやすくなり、信頼性を低下させることがある。

発光素子搭載用基板における第１導体層及び第２導体層の構成材料は、特に限定されないが、銅、ニッケル等であることが好ましい。これら構成材料は、電気伝導率が良好であり導体として適している。
第１導体層及び第２導体層の厚さは特に限定されないが、基材よりも厚いことが好ましい。また、１０〜３００μｍであることが好ましい。１０μｍよりも小さいと、ハンドリングの際に導体層が破壊され易くなり、不良率が増加してしまう。また、３００μｍよりも大きいと、発光素子搭載用基板を曲げて使用する際に、曲げることで基材への導体層からの圧縮応力が大きくかかるため、基材が破壊されやすくなる。

発光素子搭載用基板は、第１導体層、基材及び第２導体層を貫通する金属ブロックを備えている。
金属ブロックは、めっき等のケミカルプロセスを経てスルーホールに形成されるフィルドビアとは異なり、内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりすることがない。内部にボイドが形成されることがないため、金属ブロックの伝熱効率が小さくなることもなく、放熱性を確保することができる。また、金属ブロックは、フィルドビアと比べて容易に導体体積を大きくすることができる点でも好ましい。

金属ブロックの構成材料は、特に限定されないが、電気伝導率及び熱伝導率に優れる銅であることが好ましい。

また、金属ブロックの第１導体層側の表面の先端部分は平坦面となっていることが好ましい。
第１導体層側の表面の先端部分が平坦面であると、この部分をパッドとして使用する際に搭載する発光素子が傾くことを防止することができる。
さらに、金属ブロックの第１導体層側の表面の先端部分が第１導体層の表面と同平面を形成していることが好ましい。同平面だと発光素子の実装時の横ずれを抑制し、実装精度を向上させることができる。

金属ブロック６０に隣接してスルーホール導体４０が設けられている。スルーホール導体４０は位置決め穴４２と位置決め穴４２の壁面に形成されたスルーホールめっき４４からなる。
また、金属ブロック６１に隣接してスルーホール導体４１が設けられている。スルーホール導体４１も位置決め穴４３と位置決め穴４３の壁面に形成されたスルーホールめっき４５からなる。
すなわち、金属ブロック６０、金属ブロック６１のそれぞれに隣接してスルーホール導体４０、スルーホール導体４１が設けられている。
また、スルーホール導体４０及びスルーホール導体４１はともに第１導体層２１と第２導体層３１を電気的に接続している。

発光素子搭載用基板は、各金属ブロックに隣接して第１導体層と第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体を備えている。
スルーホール導体により基板の表裏の電気的な接続を確保することができる。
スルーホール導体と金属ブロックが隣接するときに、スルーホール導体と金属ブロックが同電位であることが好ましい。同電位になるということは、スルーホール導体と金属ブロックが隣接していることとほぼ同義である。
また、隣接するスルーホール導体と金属ブロックの間の距離は１〜１０ｍｍであることが好ましい。スルーホール導体と金属ブロックの間の距離は発光素子搭載用基板を上面視した際にスルーホール導体と金属ブロックの間で最も短い直線を引ける部分の直線の長さとして測定することができる。
また、金属ブロックに隣接するスルーホール導体は、１つの金属ブロックに対して１つ以上設けられていてればよく、２つ以上設けられていてもよい。１つの金属ブロックに対してスルーホール導体が１つ設けられている場合の例として、後述する図５に示すように、発光素子搭載用基板を上面視した際に、素子搭載部を跨ぐ金属ブロックのピッチ間にスルーホール導体が位置するようにする態様が挙げられる。１つの金属ブロックに対してスルーホール導体が複数設けられている場合の例として、素子搭載部を跨ぐ金属ブロックのピッチ間にスルーホール導体が金属ブロック１つあたりに２つ並んでピッチ間に合計４つ位置するような態様や、金属ブロックを上面視した形状が長方形だとして、同じ素子搭載部に位置する他の金属ブロックに対向する辺以外の３つの辺に対してそれぞれ隣接した位置にスルーホール導体が（合計３つ）設けられている態様が挙げられる。

発光素子搭載用基板におけるスルーホール導体は、金属ブロックを位置決めする位置決め穴に形成されていることが好ましい。

発光素子搭載用基板の製造の際には、金属ブロックを挿し込む位置を定めるための基準となる位置決め穴が別途必要となる。
位置決め穴を発光素子搭載用基板の一部に取り込んで、この位置決め穴にスルーホール導体を形成することにより、原材料となる基板において位置決め穴用の場所を別途確保する必要がないので、原材料の基板からの発光素子搭載用基板の取り数を多くすることができる。また、スルーホール導体と金属ブロックの位置関係がどの基板においても同じ位置関係に定められた発光素子搭載用基板とすることができる。

発光素子搭載基板において、金属ブロックの径は、スルーホール導体の径よりも大きい。
金属ブロックの径とスルーホール導体の径について図２を参照して説明する。
図２は、図１に示す発光素子搭載基板をＡ−Ａ線で切断して上から見た上面図である。
この上面図では、金属ブロックとスルーホール導体が露出している。金属ブロックの上面形状は長方形で、スルーホール導体の形状は円形である。
そして、金属ブロックの径は図２中、両矢印Ｗで表される長さであり、長方形の対角線の長さである。スルーホール導体の径は図２中、両矢印Ｒで表される長さであり、円の直径である。
スルーホール導体の径は、スルーホール導体を構成する導体部分の外側を起点として測定される。
図２に示すように、金属ブロックの径Ｗがスルーホール導体の径Ｒより大きくなっている。
具体的な例としては、金属ブロックの形状が１．２ｍｍ×１．６ｍｍの長方形（金属ブロックの径Ｗは対角線の長さであり２．０ｍｍ）、スルーホール導体の形状が直径０．５ｍｍの円形（スルーホール導体の径Ｒは直径であり０．５ｍｍ）である形状が挙げられる。

金属ブロックの上面形状、スルーホール導体の上面形状はそれぞれ図２に示す形状に限定されるものではない。
金属ブロックの上面形状としては、略円形、略楕円形、略多角形（略四角形、略五角形、略六角形、略八角形等）が挙げられ、略四角形が好ましい。略四角形の中でも略長方形、略正方形がより好ましい。
また、スルーホール導体の上面形状としては、略円形、略楕円形、略多角形（略四角形、略五角形、略六角形、略八角形等）が挙げられ、略円形が好ましい。
なお、金属ブロック及びスルーホール導体の上面形状としての略円形、略楕円形、略多角形とは、厳密な意味での円、楕円、多角形に限定される意味ではないことを意味している。略円形には円のほかに円が少し歪んだ形状も含まれる。略多角形にはその角が少し丸まった形状も含まれる。また、略長方形、略正方形にはそれぞれ厳密な長方形、正方形の他に、その辺の長さ及び角度が少し異なる形状も含まれる。

金属ブロックの径、スルーホール導体の径の定め方は、その上面形状によって異なる。
上面形状が円形又は略円形の場合は直径で定める。上面形状が楕円又は略楕円形の場合は長径で定める。
上面形状が多角形又は略多角形の場合は最も長い対角線の長さで定める。

金属ブロックの径が大きいということは、金属ブロックの導体体積が大きいことを意味する。
発光素子搭載用基板においては、金属ブロックの導体体積が大きいほど放熱性が高くなるため好ましい。
一方、スルーホール導体の径は表裏間の導通を確保するために必要な大きさがあれば充分であり、基板の省スペース化の観点からは必要以上に大きくする必要はない。
そのため、金属ブロックの径をスルーホール導体の径よりも大きくすることにより、放熱性の確保と基板の省スペース化の観点から好ましい発光素子搭載用基板となる。

スルーホール導体の径と金属ブロックの径との比（金属ブロックの径／スルーホール導体の径）は１．５〜７．５であることが好ましく、２．５〜５．５であることがより好ましい。

また、スルーホール導体の径は０．２〜１．０ｍｍであることが好ましい。
また、金属ブロックの径は０．３〜４．０ｍｍであることが好ましい。

スルーホール導体の導体体積と金属ブロックの導体体積の比（金属ブロックの導体体積／スルーホール導体の導体体積）は１０以上であることが好ましい。
発光素子搭載用基板においては、金属ブロックの導体体積が大きいほど放熱性が高くなるため好ましい。一方、スルーホール導体の導体体積は表裏間の導通を確保するために必要な大きさがあれば充分であり、基板の省スペース化の観点からは必要以上に大きくする必要はない。上記事情から、スルーホール導体の導体体積と金属ブロックの導体体積の比（金属ブロックの導体体積／スルーホール導体の導体体積）が１０以上であると、放熱性の確保と基板の省スペース化の観点から好ましい発光素子搭載用基板となる。
スルーホール導体は、基材に設けられた穴（例えば位置決め穴）の内壁に形成された導体であり、スルーホール導体は中空形状になっているため、スルーホール導体の導体体積は基材に設けられた穴の体積よりも小さい。
一方、金属ブロックは基材に設けられた孔の全体を埋めるように挿し込まれるため、金属ブロックの体積は基材に設けられた孔の体積とほぼ同じである。
従って、スルーホール導体の導体体積と金属ブロックの導体体積の比は、スルーホール導体の径と金属ブロックの径との比よりも大きくなる。

発光素子搭載用基板においては、金属ブロックの第１導体層側の表面と、第１導体層の表面に金属めっき層を備えることが好ましい。また、素子搭載部を露出するように第１導体層側の最表面に形成された光反射層を備えることが好ましい。
これらの構成について、再度図１を参照して説明する。
図１に示す発光素子搭載用基板１では、金属ブロック６０及び金属ブロック６１の第１導体層２１側の表面及び第１導体層２１の表面には、金属めっき層７０が形成されている。金属めっき層７０上において実装パッドとなる部分において、金属めっき層７０の上に金層としての金めっき層８２が設けられている。
この金めっき層８２が形成された部分が実装パッドであり、この実装パッドの上に発光素子が搭載されるので、実装パッドを含む所定の広さを含む領域であって、発光素子を搭載した場合に発光素子の直下にあたる部分が素子搭載部８５（図１中点線で囲む部分）となる。
そして、素子搭載部８５を露出するように、第１導体層２１側の最表面には光反射層８３が設けられている。
また、金属ブロック６０及び金属ブロック６１の第２導体層３１側の表面及び第２導体層３１の表面には、金属めっき層７１が形成されている。

金属ブロックの第１導体層側の表面の先端部分は、発光素子の実装パッドとして使用可能であり、この上に発光素子の電極を配置することができる。
金属ブロックの表面を実装パッドとして使用する場合、金属ブロックの表面を実装パッドの最表面としてもよいし、金属ブロックの表面の上に金属めっき層、金めっき層による導体層が形成されてなる実装パッドであってもよい。

金属ブロックは、１つの素子搭載部に対して複数設けられている。１つの素子搭載部に対してカソード側の金属ブロックと、アノード側の金属ブロックの２つが設けられていることが好ましい。
この場合、通常は、カソード側の金属ブロックと、アノード側の金属ブロックは電気的に絶縁される。また、金属ブロックが１つの素子搭載部に対応して複数個設けられているので、素子搭載部において生じた熱を効率的に素子搭載部の反対側の面に放熱させることができる。

また、素子搭載部に対して設けられる複数の金属ブロックにそれぞれ別のスルーホール導体が隣接している。上記それぞれのスルーホール導体により基板の表裏での電気的接続を確保することができる。
素子搭載部からの放熱を金属ブロックにより確保し、スルーホール導体により表裏の電気的接続を確保できるので、双方の作用により信頼性の高い基板とすることができる。

光反射層の構成材料は特に限定されないが、酸化チタンを顔料として含む絶縁層であることが好ましく、酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であることがより好ましい。
酸化チタンは白色顔料であり、酸化チタンを含む光反射層は、好適に光を反射することができる。また、光反射層が酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であると、上記の効果に加え、同時にソルダーレジストとしても機能する。

光反射層の厚さは、５０〜３００μｍであることが好ましい。光反射層の厚さが５０μｍよりも小さいと、発光素子から発せられる熱による熱劣化が進行してクラックや欠損がおきてしまうことがある。また、３００μｍよりも大きいと、基板を屈曲などして利用する際に、曲げによる変形に追従できなくなり、クラックが生じる可能性がある。

発光素子搭載用基板では、金属ブロックの第１導体層側の表面及び第１導体層の表面に、金属めっき層が形成されていることが好ましい。また、金属ブロックの第２導体層側の表面及び第２導体層の表面に、金属めっき層が形成されていることも好ましい。
金属めっき層は、金属ブロックの第１導体層側の表面と第１導体層の表面とを覆うように形成されていることが好ましく、金属ブロックの第２導体層側の表面と第２導体層の表面とを覆うように形成されていることが好ましい。
金属ブロックの第１導体層側の表面と第１導体層の表面、及び、金属ブロックの第２導体層側の表面と第２導体層の表面を覆うように金属めっき層が形成されていると、金属めっき層が金属ブロックを固定し、金属ブロックが孔から飛び出にくくすることができる。

金属めっき層は、銅、ニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属めっき層が銅である場合、スルーホール導体を形成するスルーホールめっきと同時にこの金属めっき層を形成することができる。
また、金属めっき層がニッケル又は銀であると、金属ブロック、第１導体層及び第２導体層を腐食から保護することができる。
また、金属めっき層が銅めっき層の上にニッケルめっき層及び／又は銀めっき層が形成されてなる層であることが好ましい。
また、金属めっき層の厚さは特に限定されないが、１．０〜１０μｍであることが好ましい。
金属めっき層の厚さが１．０μｍよりも小さいと、ハンドリングの際に導体層が破壊され易くなり、不良率が増加してしまう。また、金属めっき層の厚さが１０μｍよりも大きいと、発光素子搭載用基板を曲げて使用する際に、曲げることで金属めっき層や導体層から圧縮応力が大きくかかるため、基材が破壊されやすくなる。

本発明の発光素子搭載用基板では、金属ブロックの第１導体層側の表面の先端部分の上で実装パッドとなる部分において、金属めっき層の上に金層としての金めっき層が設けられていることが好ましい。
実装パッドの最表面が金めっき層であると、金が金属めっき層の酸化を防止することができる。
金層の厚さは、特に限定されないが、０．５〜３．０μｍであることが好ましい。
また、金層に替えてスズ層が形成されていてもよい。
金層又はスズ層の厚さが０．５μｍよりも小さいと、厚さが小さすぎるため、酸化を防止することができない。また、金やスズは柔らかい金属であるので変形しやすい。そのため、金層又はスズ層の厚さが３．０μｍよりも大きいと、変形した際に周囲へと広がり、圧縮応力を発生させるため、剥離などの不良原因となる可能性がある。

図３は、本発明の発光素子搭載用基板に発光素子を搭載してなる発光装置の一例を模式的に示す断面図である。
図３には、図１に示す発光素子搭載用基板１に発光素子７を搭載した発光装置１００を示している。
発光素子７の電極は、金めっき層８２が最表面に形成された実装パッドと電気的に接続されている。そして、発光素子７の直下に当たる部分が素子搭載部であり、素子搭載部以外の部分は光反射層８３が露出している。

発光素子としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子、ＬＤ（レーザーダイオード）を用いることができる。発光素子は面実装型の素子であることが好ましい。
面実装型の発光素子は、実装の密度を高くすることができるので発光素子搭載用基板に複数個の発光素子を実装した場合に発光装置から発せられる光の輝度を高めることができる。

発光素子の電極は、実装パッドと電気的に接続させることができる。発光素子の電極としては、その最表面が金層又はスズ層であるものが好ましい。
発光素子の電極と実装パッドとの接続方法は特に限定されるものではなく、例えば半田（図示は省略）を用いて接続することができる。
なお、実装パッドの最表面が金めっき層からなる場合、発光素子の電極表面にスズ層を形成すると、金とスズとの共晶接続により発光素子と実装パッドとを接続することができる。

図４は、光反射層の作用を模式的に説明する図である。
発光素子搭載用基板１に発光素子７が搭載された発光装置１００は、発光装置を保護する目的で透明なカバー８で覆われることになる。
図４に示すように、光反射層８３を備える発光装置１００では、発光素子７が光を発すると、大部分の光はカバー８を透過することになるが、一部の光は、カバー８により反射されることになる（図４中、矢印の向きは光の進む方向を示し、矢印の太さは光の量を示している）。発光素子搭載用基板に光反射層が形成されていると、その反射された光を再反射することができる。従って、輝度を高めることができる。
なお、カバー８の構成材料は特に限定されないがアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ガラス等であることが好ましい。

図５は、素子搭載部が複数設けられている発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す上面図である。
図５には、素子搭載部が複数設けられている発光素子搭載用基板３を第１導体層２１側から見た上面図を示しており、図１において第１導体層２１より上に示した構成（金属めっき層７０、金めっき層８２及び光反射層８３）を省略して示している。そのため、第１導体層２１、金属ブロック６０、金属ブロック６１、スルーホール導体４０、スルーホール導体４１及び一部の基材２が露出して見えている。
図５において一番左には、１つの素子搭載部に対応する第１導体層２１ａ、金属ブロック６０ａ及び金属ブロック６１ａが示されており、金属ブロック６０ａに隣接するスルーホール導体４０ａ、金属ブロック６１に隣接するスルーホール導体４１ａが示されている。この第１導体層２１ａ、金属ブロック６０ａ、金属ブロック６１ａ、スルーホール導体４０ａ、スルーホール導体４１ａを含む１つのユニットを、素子搭載部が１つ設けられた発光素子搭載用基板１ａと考えることができ、発光素子搭載用基板１ａの右にある第１導体層２１ｂ、金属ブロック６０ｂ、金属ブロック６１ｂ、スルーホール導体４０ｂ、スルーホール導体４１ｂを含む１つのユニットを、素子搭載部が１つ設けられた発光素子搭載用基板１ｂと考えることができる。以後同様に、第１導体層２１ｃ〜２１ｅ、スルーホール導体４０ｃ〜４０ｅ、スルーホール導体４１ｃ〜４１ｅ、金属ブロック６０ｃ〜６０ｅ、金属ブロック６１ｃ〜６１ｅからなる発光素子搭載用基板１ｃ〜１ｅ・・・を考えて、全体として素子搭載部が複数設けられている発光素子搭載用基板３となる。

発光素子搭載用基板３では、左端の素子搭載部に対して設けられている金属ブロックである金属ブロック６１ａと、その隣の素子搭載部に対して設けられている金属ブロックである金属ブロック６０ｂとの間に、金属ブロック６１ａに隣接するスルーホール導体であるスルーホール導体４１ａと、金属ブロック６０ｂに隣接するスルーホール導体であるスルーホール導体４０ｂを備えている。

すなわち、本発明の発光素子搭載用基板は、複数の素子搭載部を備えていてもよく、各素子搭載部に発光素子を搭載できるようになっていてもよい。
各素子搭載部には、それぞれ複数の金属ブロックが設けられており、金属ブロックに隣接してスルーホール導体が設けられている。
各金属ブロックと隣接するスルーホール導体のそれぞれの径について、金属ブロックの径がスルーホール導体の径よりも大きくなっている。
そして、ある一つの素子搭載部に対して設けられている金属ブロックと、他の素子搭載部に対して設けられている金属ブロックとの間に、各金属ブロックに隣接するスルーホール導体をそれぞれ備えていることが好ましい。

上記基板は、１枚の基板に複数の素子搭載部が設けられている、いわゆる多数取りの基板である。そして、この基板においては、素子搭載部を跨ぐ金属ブロックのピッチ間には必ずスルーホール導体が設けられていることになる。
複数箇所に設けられている各素子搭載部に対して金属ブロックとスルーホール導体がそれぞれ設けられているので、各素子搭載部に対する放熱性が金属ブロックによって確保され、金属ブロックに隣接する部位での表裏での電気的接続がスルーホール導体によって確保されて、好ましい多数取りの基板となる。

以下、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の各工程について図面を用いて説明する。
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。

（１）両面導体基板準備工程
まず、図６（ａ）に示すように、絶縁樹脂からなり、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備えた基材２の第１の主面１１に第１導体層２１が形成され、第２の主面１２に第２導体層３１が形成された両面導体基板５を準備する。
基材２、第１導体層２１、第２導体層３１を構成する材料としては発光素子搭載用基板の説明で述べたものと同様であるためその説明は省略する。

（２）位置決め穴形成工程及び孔形成工程
位置決め穴形成工程では、両面導体基板に、第１導体層、基材及び第２導体層を貫通する位置決め穴を少なくとも２カ所空ける。
位置決め穴形成工程は、スルーホール導体を形成するための方法として公知の方法である、パンチング、ドリル、レーザー等を用いて行うことができる。
また、孔形成工程では、第１導体層、基材及び第２導体層を貫通する孔を形成する。
孔形成工程はパンチングにより行うことが好ましい。
そして、位置決め穴形成工程と孔形成工程を同時に行うことが好ましく、位置決め穴形成工程と孔形成工程を共にパンチングにより同時に行うことがより好ましい。
この場合、位置決め穴を形成するための位置決め穴用パンチと孔を形成するための金属ブロック孔用パンチが同じダイに固定されていて、各パンチの位置関係が固定されているパンチング装置を使用することが好ましい。
図６（ａ）及び図６（ｂ）には、位置決め穴形成工程と孔形成工程を共にパンチングにより同時に行う工程を示している。
この例では、第１導体層２１側から、位置決め穴用パンチ９２及び位置決め穴用パンチ９３を使用してパンチングにより位置決め穴４２及び位置決め穴４３を形成するとともに、金属ブロック挿し込み用の孔形成用の金属ブロック孔用パンチ９０及び金属ブロック孔用パンチ９１を使用してパンチングにより孔５０及び孔５１を形成する。
図６（ａ）にはパンチングに用いる金属ブロック孔用パンチ９０、金属ブロック孔用パンチ９１、位置決め穴用パンチ９２及び位置決め穴用パンチ９３が同じダイ９５に固定されて第１導体層２１側に配置された様子を示している。
図６（ｂ）には、位置決め穴４２、位置決め穴４３、孔５０及び孔５１が形成された両面導体基板を示している。

パンチングの際に、金属ブロック孔用パンチの径を位置決め穴用パンチの径よりも大きくすることによって、位置決め穴よりも径の大きい孔を形成する。
位置決め穴の径はスルーホール導体の径に対応し、孔の径は金属ブロックの径に対応する。

孔の上面形状としては、略円形、略楕円形、略多角形（略四角形、略五角形、略六角形、略八角形等）が挙げられ、略四角形が好ましい。略四角形の中でも略長方形、略正方形がより好ましい。
また、位置決め穴の上面形状としては、略円形、略楕円形、略多角形（略四角形、略五角形、略六角形、略八角形等）が挙げられ、略円形が好ましい。
なお、孔及び位置決め穴の上面形状としての略円形、略楕円形、略多角形とは、厳密な意味での円、楕円、多角形に限定される意味ではないことを意味している。略円形には円のほかに円が少し歪んだ形状も含まれる。略多角形にはその角が少し丸まった形状も含まれる。また、略長方形、略正方形にはそれぞれ厳密な長方形、正方形の他に、その辺の長さ及び角度が少し異なる形状も含まれる。

孔の径、位置決め穴の径の定め方は、金属ブロックの径及びスルーホール導体の径の定め方と同様であり、上面視した形状に基づき定める。具体的な径の定め方はその上面形状によって異なる。
上面形状が円又は略円形の場合は直径で定める。上面形状が楕円又は略楕円形の場合は長径で定める。
上面形状が多角形又は略多角形の場合は最も長い対角線の長さで定める。

位置決め穴の径と孔の径との比（孔の径／位置決め穴の径）は１．５〜７．５であることが好ましく、２．５〜５．５であることがより好ましい。

また、位置決め穴の径は０．２〜１．０ｍｍであることが好ましい。
また、孔の径は０．３〜４．０ｍｍであることが好ましい。

（３）金属ブロック挿し込み工程
金属ブロック挿し込み工程では、上記工程で形成した少なくとも２カ所の位置決め穴を基準として金属ブロックを孔に挿し込んで孔内に埋める。
位置決め穴を基準として金属ブロックを孔に挿し込むことにより、位置決め穴と金属ブロックの位置関係は正確に定まる。そして、上記孔に金属ブロックが挿し込まれ、位置決め穴にスルーホール導体を形成することにより、金属ブロックとスルーホール導体の位置関係が正確に定まった発光素子搭載用基板を製造することができる。
また、位置決め穴を発光素子搭載用基板の一部に取り込んで、この位置決め穴をスルーホール導体として使用することにより、原材料となる基板において位置決め穴用の場所を別途確保する必要がないので、原材料の基板からの発光素子搭載用基板の取り数を多くすることができる。
図６（ｃ）には、第２導体層３１側から金属ブロック６０を孔５０、金属ブロック６１を孔５１に挿し込む工程を示している。
孔に金属ブロックを挿し込む際には、孔形成工程においてパンチングを行った側の面とは逆側の面から金属ブロックを孔に挿し込むことが好ましい。パンチングを第１導体層側の面から行った場合は金属ブロックを第２導体層側の面から挿し込むことが好ましく、パンチングを第２導体層側の面から行った場合は金属ブロックを第１導体層側の面から挿し込むことが好ましい。このようにすると基材が屈曲することが防止されるので好ましい。

（４）金属めっき工程
図６（ｄ）に示すように、金属めっきを行い、位置決め穴４２の壁面、位置決め穴４３の壁面にスルーホールめっき４４、スルーホールめっき４５をそれぞれ形成する。その結果、第１導体層と第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体４０及びスルーホール導体４１が形成される。
金属めっきの方法は、スルーホール導体を形成するための公知の方法を用いることができ、無電解銅めっきを行った後に電解銅めっきを行う方法等を適用することができる。
また、この金属めっき工程により、金属ブロックの第１導体層側の表面と第１導体層の表面とを覆うように金属めっき層７０が形成され、金属ブロックの第２導体層側の表面と第２導体層の表面とを覆うように金属めっき層７１が形成される。
スルーホール導体の形成と金属めっき層の形成は同じ金属めっき工程によって行ってもよく、別工程で行ってもよい。
また、金属めっき層の最表面をニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属とする場合、ニッケル及び／又は銀めっき工程を行うことが好ましい。
金属めっき層の最表面をニッケルめっき層とすることにより後の工程で金めっき層を形成する際に、ニッケルめっき層により第１導体層と金めっき層との接続性を向上させることができる。

必要があれば、さらにパターン形成工程、プレス工程、コイニング工程、金めっき工程、光反射層形成工程等の他の工程を行うことが好ましい。
（５）パターン形成工程
図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、パターン形成工程の一例を模式的に示す工程図である。
パターン形成工程では、図７（ａ）に示すように、第１導体層２１の表面、金属ブロック６０の表面、金属ブロック６１の表面、第２導体層３１の表面にエッチングレジスト８１を形成する。
次に、図７（ｂ）に示すように、エッチングによりエッチングレジスト８１が形成されていない部分の金属めっき層７０、第１導体層２１、第２導体層３１及び金属めっき層７１をエッチングにより除去する。
その後、図７（ｃ）に示すようにエッチングレジスト８１を除去する。このような方法により任意のパターンを形成することができる。
パターン形成工程においては、発光素子搭載用基板の実装パッド間の絶縁を確保するために、導体層の一部をエッチングにより除去することが好ましい。
エッチング液としては、例えば、硫酸−過酸化水素水溶液、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩水溶液、塩化第二鉄、塩化第二銅、塩酸等が挙げられる。また、エッチング液として第二銅錯体と有機酸とを含む混合溶液を用いてもよい。

（６）プレス工程
所定の形状を有する金型を用いて発光素子搭載用基板をプレス加工することにより、第１導体層の表面に対する金属ブロックの表面の位置を制御することが好ましい。プレス加工により金属ブロックの第１導体層側の表面の先端部分が平坦面となる。

（７）コイニング工程
第１導体層の表面及び金属ブロックの第１導体層側の表面の平面度を向上させるためコイニングを行うことが好ましい。
コイニングすることにより、第１導体層の表面及び金属ブロックの第１導体層側の表面の平面度を高めると、発光素子の実装性を高めることができる。さらに、第１導体層の表面及び金属ブロックの第１導体層側の表面の平面度が高いと、発光素子を搭載した場合の光軸が揃い輝度を高めることができる。

（８）金めっき工程
図８は、金めっき工程を模式的に示す工程図である。
金属ブロック６０の第１導体層２１側の表面の上で実装パッドとなる部分において、金属めっき層７０の上に金めっき層８２を形成して、最表面に金層が形成された実装パッドとする。
金属めっき層の最表面にニッケルめっき層を形成している場合には、ニッケルめっき層の表面に酸化皮膜が生じ、実装パッドと発光素子の電極との電気的な接続が悪くなりやすい。
そこで、最表面に金層が形成された実装パッドとすることによって発光素子の電極との接続性が向上する。
ニッケル酸化皮膜の除去は、通常用いられるニッケル酸化皮膜除去剤を用いて行うことができる。ニッケル酸化皮膜除去剤としては従来公知の試薬を用いることができる。
また、金めっきは無電解金めっき液を用いて行うことが好ましい。

（９）光反射層形成工程
図９は、光反射層形成工程を模式的に示す工程図である。
図９に示すように、素子搭載部８５（金めっき層８２）が露出するように第１導体層２１側の最表面となる位置に光反射層８３を形成する。
上記工程により、図１に示した発光素子搭載用基板１を製造することができる。
この発光素子搭載用基板１の実装パッドに発光素子７の電極を接続することによって発光素子を搭載し、図３に示した形態の発光装置とすることができる。
光反射層を形成する際には、顔料として酸化チタンを含み、形成された光反射層が絶縁層となるような材料を用いて光反射層を形成することが望ましい。
また、光反射層は、ソルダーレジスト層となるように形成することがより望ましい。
酸化チタンは白色顔料であり、酸化チタンを含む光反射層は、好適に光を反射することができる。
光反射層が酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であると、上記の効果に加え、同時にソルダーレジストとしても機能する。

１、１ａ〜１ｅ、３ 発光素子搭載用基板
２ 基材
５ 両面導体基板
７ 発光素子
８ カバー
１１ 第１の主面
１２ 第２の主面
２１、２１ａ〜２１ｅ 第１導体層
３１ 第２導体層
４０、４０ａ〜４０ｅ、４１、４１ａ〜４１ｅ スルーホール導体
４２、４３ 位置決め穴
４４、４５ スルーホールめっき
５０、５１ 孔
６０、６０ａ〜６０ｅ、６１、６１ａ〜６１ｅ 金属ブロック
７０、７１ 金属めっき層
８１ エッチングレジスト
８２ 金めっき層
８３ 光反射層
８５ 素子搭載部
９０、９１ 金属ブロック孔用パンチ
９２、９３ 位置決め穴用パンチ
９５ ダイ
１００ 発光装置

Claims (16)

1. 絶縁樹脂からなり、第１の主面及び前記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、
   前記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、
   前記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、
   前記第１導体層側に形成された素子搭載部と、
   前記第１導体層、前記基材及び前記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなる発光素子搭載用基板であって、
   １つの前記素子搭載部に対して複数の前記金属ブロックが設けられており、各金属ブロックに隣接して前記第１導体層と前記第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体を備えており、
   前記金属ブロックの径は前記スルーホール導体の径より大きいことを特徴とする発光素子搭載用基板。
2. 前記金属ブロックの上面形状は略四角形で、前記スルーホール導体の上面形状は略円形である請求項１に記載の発光素子搭載用基板。
3. 前記スルーホール導体の径と前記金属ブロックの径との比（金属ブロックの径／スルーホール導体の径）は１．５〜７．５である請求項１又は２に記載の発光素子搭載用基板。
4. 前記スルーホール導体の径は０．２〜１．０ｍｍであり、前記金属ブロックの径は０．３〜４．０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
5. 隣接する前記スルーホール導体と前記金属ブロックとは同電位である請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
6. 前記スルーホール導体は、前記金属ブロックを位置決めする位置決め穴に形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
7. 前記スルーホール導体の導体体積と前記金属ブロックの導体体積の比（金属ブロックの導体体積／スルーホール導体の導体体積）は１０以上である請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
8. 前記素子搭載部が複数設けられている発光素子搭載用基板であって、ある一つの素子搭載部に対して設けられている金属ブロックと、他の素子搭載部に対して設けられている金属ブロックとの間に、各金属ブロックに隣接するスルーホール導体をそれぞれ備えている請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
9. さらに、前記金属ブロックの第１導体層側の表面と、前記第１導体層の表面に金属めっき層を備える請求項１〜８のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
10. さらに、前記素子搭載部を露出するように前記第１導体層側の最表面に形成された光反射層を備える請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
11. 絶縁樹脂からなり、第１の主面及び前記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、
    前記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、
    前記基材の第２の主面に形成された第２導体層とを備える両面導体基板を準備する両面導体基板準備工程と、
    前記両面導体基板に、前記第１導体層、前記基材及び前記第２導体層を貫通する位置決め穴を少なくとも２カ所空ける位置決め穴形成工程と、
    前記第１導体層、前記基材及び前記第２導体層を貫通する、前記位置決め穴よりも径の大きい孔を形成する孔形成工程と、
    前記少なくとも２カ所の位置決め穴を基準位置として金属ブロックを前記孔に挿し込んで前記孔内に埋める金属ブロック挿し込み工程と、
    金属めっきにより、前記位置決め穴を前記第１導体層と前記第２導体層を電気的に接続するスルーホール導体とする金属めっき工程とを行うことを特徴とする発光素子搭載用基板の製造方法。
12. 前記孔の上面形状は略四角形で、前記位置決め穴の上面形状は略円形である請求項１１に記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
13. 前記位置決め穴の径と前記孔の径との比（孔の径／位置決め穴の径）は１．５〜７．５である請求項１１又は１２に記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
14. 前記位置決め穴の径は０．２〜１．０ｍｍであり、前記孔の径は０．３〜４．０ｍｍである請求項１１〜１３のいずれかに記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
15. 前記位置決め穴形成工程と前記孔形成工程を同時に行う請求項１１〜１４のいずれかに記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
16. 前記孔形成工程はパンチングにより行い、前記金属ブロック挿し込み工程では、パンチングを行った側の面と逆側の面から金属ブロックを前記孔に挿し込む請求項１１〜１５のいずれかに記載の発光素子搭載用基板の製造方法。

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