JP6092266B2

JP6092266B2 - 発光装置の製造方法

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Publication number: JP6092266B2
Application number: JP2014560700A
Authority: JP
Inventors: 正宏小西; 祐介藤田; 一平山口; 崇中西; 宏幸野久保
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Description

本発明は、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置に関するものである。また、本発明はそのような発光装置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。

セラミック基板の一例として、特許文献１には、銀系の導体ペーストを焼結することにより配線が基板上に形成されたセラミック基板が開示されている。

日本国公開特許公報「特開平１１−１２６８５３号公報（１９９９年５月１１日公開）」

しかしながら、銀系の導体ペーストは酸化して黒くなりやすいために、上記従来の構成には配線が劣化しやすいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、酸化による劣化が配線に生じにくい発光装置を実現することにある。また、そのような発光装置の製造方法を実現することも本発明の目的に含まれる。

本発明の一態様にかかる発光装置の製造方法は、基板と、上記基板上に配置された発光素子と、を備えた発光装置の製造方法であって、上記基板上には、電気的に上記発光素子と接続された配線パターンが形成されており、上記配線パターン上には、金層が形成されており、上記配線パターンは、上記基板上に形成された銀層と、上記銀層上に形成されたニッケル層と、上記銀層と上記ニッケル層との間に形成された銀ナノ粒子ペースト層とを含んでおり、上記銀層は銀樹脂ペーストで形成され、上記ニッケル層は無電解鍍金処理にて形成され、上記基板は金属板であり、上記金属板上にはセラミック絶縁膜が形成されている、ことを特徴としている。

本発明の一態様によれば、酸化による劣化が配線に生じにくい発光装置を実現できる。

本発明の実施形態１にかかる発光装置の上面図および断面図である。本発明の実施形態１にかかる発光装置の、図１とは別の断面図である。本発明の実施形態２にかかる発光装置の上面図および断面図である。本発明の実施形態２にかかる発光装置の製造工程を示す説明図である。本発明の実施形態３にかかる発光装置の上面図および断面図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。

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。また、図２は、図１の（ａ）に示したＢ−Ｂ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１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、および単層構造のセラミック絶縁膜１５０を備えている。

基板１００は、アルミニウム製の基板である。基板の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、銅などの熱伝導性が高い金属からなる基板を用いることが望ましい。なお、金属製の基板の熱伝導率は２００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることが好ましく、アルミニウム製の基板の熱伝導率は２３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。また、金属基板１００の材質として、銅（熱伝導率：３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］）を用いた場合、金属基板１００の熱伝導率が３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］となる。また、基板はセラミック製の基板であってもよい。すなわち、本実施形態では金属板とセラミック絶縁膜とを含むセラミック基板の例を示しているが、単体のセラミック基板であっても良いということである。
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板１００を用いた。また、本実施形態では基板１００の基板面方向の外形形状を六角形としているが、基板１００の外形はこれに限るものではなく、任意の閉図形形状を採用することができる。また、閉図形形状は、閉図形の周が、直線のみ、または、曲線のみで構成された閉図形形状であっても良く、閉図形形状は、閉図形の周が、少なくとも１つの直線部および少なくとも１つの曲線部を含む閉図形形状であっても良い。また、閉図形形状は、凸図形形状に限定されず、凹図形形状であっても良い。例えば、直線のみで構成された凸多角形形状の例として、三角形、四角形、五角形、八角形等であってもよく、また、任意の凹多角形形状であっても良い。また、曲線のみで構成された閉図形形状の例として、円形形状または楕円形形状であってもよく、凸曲線形状または凹曲線形状等の閉図形形状であっても良い。さらに、少なくとも１つの直線部および少なくとも１つの曲線部を含む閉図形形状の例として、レーストラック形状などであっても良い。

セラミック絶縁膜１５０は、基板１００の一方の面（以下、表面と称する）に印刷法によって形成された膜であり、電気絶縁性、高光反射性、高熱伝導性を有している。なお、セラミック絶縁膜１５０の形成方法は、印刷法によるものに限定されるものではなく、スプレーを用いて基板１００に対してセラミック塗料を塗布する方法も挙げられる。これにより、発光素子１１０で生じた熱を、絶縁膜を介して金属製基板に放熱することができる。したがって、高熱伝導性を実現できる。また、発光素子１１０から金属製基板の基板面方向に漏れた光を絶縁層で反射させることができる。したがって、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。また、金属製基板を融点が低いアルミニウムとした場合、アルミニウムの融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板の表面に焼結できる。

セラミック絶縁膜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。また、セラミック絶縁膜１５０の表面には、アノード用導電体配線１６０と、カソード用導電体配線１６５と、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、を含む配線パターンが形成され、さらに、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。

配線パターンは、銀層とニッケル層とを含んでおり、ニッケル層は銀層の上に形成されている。また、銀層は基板１００上（セラミック絶縁膜１５０の表面）に形成されている。そして、配線パターン上には、Ａｕ層（金層）１２０が形成されている。なお、銀層の上に銀ナノ粒子ペースト層を形成し、さらに、銀ナノ粒子ペースト層の上にニッケル層を形成することによって、配線パターンを形成してもよい。あるいは、銀層の上にニッケル層を形成し、さらに、ニッケル層の上にパラジウム層を形成することによって、配線パターンを形成してもよい。また、配線パターンは、金層１２０の下地として、下地ニッケル層や下地金層などの下地金属層を含んでいてもよい。

なお、セラミック絶縁膜１５０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、セラミック絶縁膜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２０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、図２に示したように、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、セラミック絶縁膜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。

このように、本実施形態にかかる発光装置３０では、アノード用導電体配線１６０と、カソード用導電体配線１６５と、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、を含む配線パターン上にＡｕ層１２０が形成されている。また、本実施形態にかかる発光装置３０では、セラミック絶縁膜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（セラミック絶縁膜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１００μｍのセラミック絶縁膜１５０を印刷法によって形成する。具体的には、基板１００の一方の面にセラミック塗料を印刷（膜厚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絶縁膜１５０を形成する。なお、上記セラミック塗料としては、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、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００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、セラミック絶縁膜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。本実施形態では、アノード用導電体配線１６０と、カソード用導電体配線１６５と、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、を含む配線パターンを次のようにして形成する。まず、銀樹脂ペースト印刷を実施する。次に、銀樹脂ペースト上に無電解鍍金処理を実施し、ニッケル層を形成する。このようにして、上記配線パターンを形成する。

なお、基板１００上に銀層を形成した上で、銀層の上に銀ナノ粒子ペースト層を形成し、さらに、銀ナノ粒子ペースト層の上にニッケル層を形成することによって、上記配線パターンを形成してもよい。あるいは、基板１００上に銀層を形成した上で、銀層の上にニッケル層を形成し、さらに、ニッケル層の上にパラジウム層を形成することによって、配線パターンを形成してもよい。なお、いずれの場合にも、基板１００上（セラミック絶縁膜１５０の表面）に直接銀層を形成する代わりに、基板上に金層の下地として下地ニッケル層や下地金層などの下地金属層を形成した上で、下地金属層の上に金層を形成してもよい。

次に、配線パターン上に、無電解鍍金によりＡｕ層１２０を形成する。これにより、配線パターンの銀配線が酸化するのを防止できる。なお、同様の効果を得るために、配線パターン上にＰｄ／Ａｕ層（パラジウム層および金の層からなる二層膜）を形成してもよい。次に、セラミック絶縁膜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。

次に、基板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絶縁膜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絶縁膜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板１００の反射率と比較して約４％高い。

また、本実施形態では、セラミック絶縁膜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。セラミック絶縁膜１５０の厚さが厚すぎるとクラックが発生する場合があり、セラミック絶縁膜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、基板１００上に形成するセラミック絶縁膜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１３０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〕
本発明の他の実施形態について説明する。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、基板１００上に単層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成していた。これに対して、本実施形態では、基板１００上に複数層のセラミック層からなる多層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成する。

また、実施形態１では、銀層とニッケル層とを含む配線パターンの直上にＡｕ層を形成していた。これに対し、本実施形態では、銀層と銀ナノ粒子ペースト層とニッケル層とを含む配線パターンの直上にＡｕ層を形成している。

図３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Ｃ−Ｃ断面の断面図である。

図３に示したように、発光装置１０は、基板１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、および多層構造のセラミック絶縁膜１５０を備えている。

なお、発光装置１０は、（ｉ）セラミック絶縁膜１５０が高熱伝導性を有するセラミック層（第１セラミック層）１５０ｂと高光反射性を有するセラミック層（第２セラミック層）１５０ａとを含む多層構造からなる点、（ｉｉ）基板１００の外形形状が四角形である点、および（ｉｉｉ）銀層とニッケル層の間に銀ナノ粒子ペースト層を含む配線パターンを形成している点が実施形態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。

基板１００は、熱伝導性が高い材質からなる基板である。なお、基板１００の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅などの金属からなる基板を用いることができる。本実施形態では、実施形態１と同様、アルミ二ウム製の基板を用いた。

セラミック絶縁膜１５０は、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとを積層した多層構造の膜である。本実施形態では、上記の２種類の異なるセラミック層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絶縁膜１５０を形成している。なお、高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとは、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂを形成し、その上に高光反射性セラミック層１５０ａを形成することが好ましい。また、高熱伝導性セラミック層１５０ｂおよび高光反射性セラミック層１５０ａ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。

セラミック絶縁膜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。また、セラミック絶縁膜１５０の表面には、アノード用導電体配線１６０と、カソード用導電体配線１６５と、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、を含む配線パターンが形成され、さらに、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。そして、配線パターンとして、銀層が形成され、銀層の上にナノサイズの銀粒子を含有する銀ナノ粒子ペーストの層が形成され、さらに、銀ナノ粒子ペーストの層上に無電解鍍金によりニッケル層が形成されている。配線パターンの表面層であるニッケル層上には、無電解鍍金によりＡｕ層（金層）１２０が形成されている。

発光素子１１０は、高光反射性セラミック層１５０ａ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２０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。

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、セラミック絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する。

（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４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板１００の一方の面に、厚さ５０μｎｍの高熱伝導性セラミック層１５０ｂを印刷法によって形成する。具体的には、基板１００の一方の面に高熱伝導性セラミック層１５０ｂとなるセラミック塗料を印刷（膜厚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層１５０ｂを形成する。なお、上記セラミック塗料としては、焼成工程後に高熱伝導性を示す塗料を用いる。また、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００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。なお、基板１００の一方の面にセラミックスプレーを塗布することにより、上記面に高熱伝導性セラミック層１５０ｂを形成してもよい。

次に、高熱伝導性セラミック層１５０ｂ上に厚さ５０μｍの高光反射性セラミック層１５０ａ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層１５０ｂ上に高光反射性セラミック層１５０ａとなるセラミック塗料を印刷（膜厚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、上記セラミック塗料には、当該セラミック塗料を基板１００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。なお、高熱伝導性セラミック層１５０ｂ上にセラミックスプレーを塗布することにより、高熱伝導性セラミック層１５０ｂ上に高光反射性セラミック層１５０ａを形成してもよい。

次に、セラミック絶縁膜１５０（高光反射性セラミック層１５０ａ）上に、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の銀層の部分（１６０ａ、１６５ａ）、並びに、アライメントマーク１９０を銀樹脂ペースト印刷により形成する（図４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の銀層の部分（１７０ａ、１８０ａ）、並びに、極性マーク１９５を銀樹脂ペースト印刷により形成する（図４の（ｂ）参照）。

次に、銀樹脂ペースト１６０ａ、銀樹脂ペースト１６５ａ、銀樹脂ペースト１７０ａ、および銀樹脂ペースト１８０ａの各々の上に、ナノサイズの銀粒子を含有する銀ナノ粒子ペースト層１２２を形成し、さらに、銀ナノ粒子ペースト層１２２の各々の上にニッケル層１２３を形成する。これにより、アノード用導電体配線１６０、カソード用導電体配線１６５、アノード電極１７０およびカソード電極１８０が形成される（図４の（ｃ）参照）。なお、この場合、配線パターンを構成する層は、下層から順に、銀層／銀ナノ粒子ペースト層／ニッケル層となるが、さらに、ニッケル層上にパラジウム層を形成してもよい。この場合には、配線パターンを構成する層は、下層から順に、銀層／銀ナノ粒子ペースト層／ニッケル層／パラジウム層となる。

次に、上記配線パターン上に、Ａｕ層１２０を形成する（図４の（ｄ）参照）。これにより、配線パターンの銀配線が酸化するのを防止できる。

実施形態１のようにＡｇ樹脂ペースト上に、Ｎｉ／Ａｕ層あるいはＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ層を無電解鍍金処理で形成するよりも、本実施形態のようにＡｇナノ粒子ペーストの層上に、Ｎｉ／Ａｕ層あるいはＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ層を無電解鍍金処理で形成したほうが、鍍金性が良好となる。これはＡｇナノ粒子ペーストの触媒付与性によるものである。また、Ａｇナノ粒子ペーストを単独で使用するよりも、Ａｇナノ粒子ペーストの下地としてＡｇ樹脂ペーストを使用した上でＡｇナノ粒子ペーストを使用する方が望ましい。接着強度が向上するからである。

次に、セラミック絶縁膜１５０（高光反射性セラミック層１５０ａ）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４の（ｅ）参照）。

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絶縁膜１５０、発光素子１１０、およびワイヤ等を封止する（図４の（ｆ）参照）。

なお、本実施形態で形成したセラミック絶縁膜１５０（高光反射性セラミック層１５０ａ）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板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層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂ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層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂ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。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層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂ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１０μｍ以上６５μｍ以下に設定することが好ましく、２５μｍ以上５０μｍ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層１５０ａおよび高熱伝導性セラミック層１５０ｂの厚さの合計値を１００μｍ以上１３０μｍ以下に設定することが好ましい。

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。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２では、基板１００上に高熱伝導性セラミック層１５０ｂと高光反射性セラミック層１５０ａとからなる多層構造のセラミック絶縁膜１５０を形成していた。これに対して、本実施形態に係る発光装置は、基板上に、光反射性を付与するための銀（Ａｇ）層と高熱伝導性セラミック層とを含む多層構造を有している。

また、実施形態１では、アノード用導電体配線１６０と、カソード用導電体配線１６５と、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、を含む配線パターンの銀層を銀樹脂ペースト印刷により形成し、さらに、その銀層上に上記配線パターンのニッケル層を形成していた。これに対して、本実施形態では、配線パターンとして、Ａｕ樹脂ペースト印刷により下地となる金層を形成している。

図５の（ａ）は本実施形態に係る発光装置２０の一構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＤ−Ｄ断面の断面図である。

図５に示したように、発光装置２０は、基板１００、発光素子（半導体発光素子）１１０、光反射樹脂枠１３０、封止樹脂１４０、銀（Ａｇ）層１５０ｃ、および高熱伝導性セラミック層１５０ｂを備えている。

なお、発光装置２０は、（ｉ）高光反射性を有する銀（Ａｇ）層１５０ｃの表面に、高熱伝導性セラミック層（高放熱性セラミック層）１５０ｂ（セラミック絶縁膜１５０）が形成されている点、（ｉｉ）基板１００の裏面側に発光装置２０をヒートシンク（図示せず）に固定するための雄ネジ（ネジ部材）２０５が形成されている点、（ｉｉｉ）基板１００の外形形状が六角形である点、（ｉｖ）配線パターンとして、Ａｕ樹脂ペースト印刷により下地金層を形成している点、および（ｖ）配線パターン（下地金層）上の金層として、ナノサイズの金（Ａｕ）粒子を含有するＡｕナノ粒子ペースト（金ナノ粒子ペースト）の層１２４が形成されている点が、実施形態２と異なるが、その他の点は略同様の構成である。

基板１００上に鍍金によって形成された銀（Ａｇ）層１５０ｃと、銀層１５０ｃ上に印刷法によって形成された高熱伝導性セラミック層１５０ｂとからなる多層構造が形成されている。なお、本実施形態では、高熱伝導性セラミック層１５０ｂとして、電気絶縁性を有し、かつ発光素子１１０から出射された光を吸収しない性質（光透過性）を有するセラミック材料を用いている。

上記構成とすることにより、発光素子１１０から基板１００方向に漏れた光を銀層１５０ｃで反射させることができる。また、発光素子１１０で生じた熱を高熱伝導性セラミック層１５０ｂから銀層１５０ｃを介して基板１００に放熱することができる。したがって、本実施形態では、上記の銀層１５０ｃと高熱伝導性セラミック層１５０ｂとを積層した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実現できる。

また、銀は、表面が被覆されていない場合、黒色化、硫化、変色等により極端に反射率が低下することが知られているが、本実施形態では、銀層１５０ｃの表面を高熱伝導性セラミック層１５０ｂで被覆しているので、銀層１５０ｃの反射率の低下を防止できる。

また、Ａｕナノ粒子ペーストの層１２４で配線パターンを覆う上記構成により、配線パターンの配線が酸化により劣化するのを防止できる。

また、発光装置２０は、基板１００の裏面の一部に発光装置２０をヒートシンク（図示せず）に取り付けるための雄ネジ２０５を備えている。これにより、発光装置２０をヒートシンクに強固に取り付けることができる。なお、この雄ネジ２０５は、基板１００と一体的に形成されたものであってもよく、基板１００に溶接等により取り付けられたものであってもよい。また、雄ネジ２０５の材質は特に限定されるものではないが、ヒートシンクへの放熱性を高めるために、熱伝導性の高い材質を用いることが好ましい。

また、発光装置２０は、基板１００の外形形状が六角形になっている。これにより、基板１００をレンチ，スパナ等の工具を用いて締め付けることにより、発光装置２０を雄ネジ２０５でヒートシンクに強固に取り付けることができる。なお、基板１００の外形形状は六角形に限るものではなく、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。ただし、発光装置２０の雄ネジ２０５を用いたヒートシンクへの取り付けを容易にするためには、基板１００の外形形状の少なくとも一部が直線形状であることが好ましい。

なお、本実施形態では、光反射層として銀層１５０ｃを備えている構成について説明したが、これに限るものではなく、例えば、光反射層として銀以外の光反射性を有する金属層を有する構成としてもよい。

なお、発光装置２０の製造方法については詳細に触れないが、発光装置１０の製造方法との相違点のひとつとして、発光装置２０の製造方法は、配線パターン上に無電解鍍金により金層を形成する実施形態２の工程に代えて、配線パターン上に、金ナノ粒子ペーストの層を形成する工程を含んでいる点が挙げられる。

（実施形態４）
実施形態３では配線パターンとして、Ａｕ樹脂ペースト印刷により下地金層を形成したが、本実施形態では、配線パターンとして、下地金層ではなく、下地ニッケル層を形成する。下地ニッケル層の形成方法としては、ニッケル樹脂ペースト印刷が挙げられる。この場合、Ａｕ樹脂ペースト印刷を行う場合に比べて材料費を低減できる。本実施形態に係る発光装置の構成は、Ｎｉ樹脂ペースト印刷により配線パターンとして下地ニッケル層を形成する点を除き、実施形態３にかかる発光装置２０と略同様の構成である。

なお、本実施形態では、基板１００上（セラミック絶縁膜１５０の表面）にニッケル層を形成することで配線パターンを形成するが、基板１００上にニッケル層を形成し、さらに、ニッケル層の上にパラジウム層を形成することで、配線パターンを形成してもよい。また、基板１００上にプライマーを形成した上で、プライマーをニッケルに置換することで、配線パターンを形成してもよい。上記のプライマーの形成に関し、プライマーはインクジェットまたはフレキソ印刷によりパターン形成されてもよい。また、ニッケルの形成に関し、プライマーに対して触媒（例えば、パラジウム触媒）を作用させることにより、プライマーからのニッケルの形成を促進させてもよい。

（付記事項１）
実施形態１〜３におけるセラミック絶縁膜はジルコニア系セラミックであることが望ましい。上記の構成によれば、例えば、アルミニウムのように、比較的融点が高い金属材料（少なくともジルコニア系セラミックの焼結温度よりも高い温度）を金属製基板の材料とした場合に、その金属材料の融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板表面に焼結できるという効果がある。なお、実施形態１〜３のようにセラミック絶縁膜は、熱伝導性および光反射性を有することが望ましいが、熱伝導性および光反射性を有していなくともよい。

なお、金属板上のセラミックは、焼結不要のセラミックでも良い。この場合は焼結の工程が省略でき、低コストで所望の電子回路基板を得る事ができる。また、セラミック上へ配線を形成する前に、アルゴン等の不活性ガスを照射してセラミックの表面を粗面化する表面処理の工程を加えても良い。これにより、配線のセラミックへの接着性が向上し、信頼性の高い電子回路基板を得ることができる。

（付記事項２）
セラミック絶縁膜の表面には鍍金プライマー処理が施されてもよい。この場合、鍍金プライマー処理後のセラミック絶縁膜の表面（鍍金プライマー層）に対して、Ｎｉ鍍金を施し、さらに、Ａｕ鍍金を施すことにより、配線パターン上にＡｕ層１２０を形成してもよい。同様に、鍍金プライマー処理後のセラミック絶縁膜の表面（鍍金プライマー層）に対して、Ｎｉ鍍金を施し、次に、Ｐｄ鍍金を施し、さらに、Ａｕ鍍金を施すことにより、セラミック絶縁膜上にＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ層を形成してもよい。鍍金プライマー層上のこれらのＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層は、無電解鍍金を用いて形成してもよい。また、鍍金プライマー層は、鍍金触媒プライマーとして、パラジウムを含んでいてもよい。また、鍍金プライマー層は、インクジェットまたはフレキソ印刷によりパターン形成されてもよい。

なお、鍍金プライマー処理を施す場合のメリットとしては、Ａｕ樹脂ペースト印刷を行う場合に比べて製造工程を簡略化できる点が挙げられる。

（付記事項３）
実施形態１〜３で説明したように、回路基板は、金属板と、セラミック絶縁膜と、配線パターンと、配線パターン上に形成された金層と、を含んでいる。回路基板は、金属板を含むので、放熱性に優れている。そのため、発光素子が発した熱を効率的に放出することが可能であり、発光素子の長寿命化に貢献できる。この高放熱性の回路基板は、例えば、電力用半導体等の発熱を伴う素子を実装した場合に、同様な効果を得ることができる。

（付記事項４）
セラミック絶縁膜１５０は、ガラスのバインダーでセラミックを焼き固めることにより形成されてもよい。あるいは、セラミック絶縁膜１５０は、ガラス以外の他の素材で出来たバインダーでセラミックを焼き固めることにより形成されてもよい。

（まとめ）
以上のように、本発明の第１態様にかかる発光装置（発光装置１０、２０、３０）は、基板（基板１００）と、上記基板上に配置された発光素子（発光素子１１０）と、を備えた発光装置であって、上記基板上には、電気的に上記発光素子と接続された配線パターンが形成されており、上記配線パターン上には、金層（Ａｕ層１２０、Ａｕナノ粒子ペーストの層１２４）が形成されている、ことを特徴としている。

上記の構成によれば、上記発光装置の配線パターンは、金層により覆われている。したがって、上記発光装置は、酸化による劣化が配線に生じにくいという効果を奏する。

本発明の第２態様にかかる発光装置（発光装置３０）は、第１態様において、上記配線パターンが、上記基板上に形成された銀層と、上記銀層の上に形成されたニッケル層と、を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第３態様にかかる発光装置は、第２態様において、上記配線パターンが、更に、上記ニッケル層と上記金層との間に形成されたパラジウム層を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第４態様にかかる発光装置は、第２態様または第３態様において、上記配線パターンが、更に、上記銀層とニッケル層との間に形成された銀ナノ粒子ペースト層を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第５態様にかかる発光装置は、第１態様において、上記金層が、金ナノ粒子ペーストの層（層１２４）で形成されていることが望ましい。

本発明の第６態様にかかる発光装置は、第５態様において、上記配線パターンが、下地金層を含んでいることが望ましい。

本発明の第７態様にかかる発光装置は、第５態様において、上記配線パターンが、下地ニッケル層を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第８態様にかかる発光装置は、第１態様から第７態様までのいずれかの態様において、上記基板が、金属板と上記金属板上に形成されたセラミック絶縁膜とを備えている、ことが望ましい。

本発明の第９態様にかかる発光装置は、第８態様において、上記金属板が、アルミニウム材料で構成されていることが望ましい。

上記の構成によれば、上記発光装置は、金属製基板の熱伝導率を２３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］とすることができる。また、アルミニウムは、安価で、加工が容易であり、雰囲気湿度に強いため、電子装置の製造コストを低減させることができる。また、金属製基板を融点が低いアルミニウムとした場合、絶縁層の材料として、アルミニウムの融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板表面に焼結させることができる。

本発明の第１０態様にかかる発光装置は、第８態様において、上記金属板が、銅材料で構成されていることが望ましい。

上記の構成によれば、上記発光装置は、金属製基板の熱伝導率を３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］とすることができる。

本発明の第１１態様にかかる発光装置は、第８態様において、上記セラミック絶縁膜が熱伝導性および光反射性を有する、ことが望ましい。

上記の構成によれば、発光素子が搭載される基板上に熱伝導性および光反射性に優れた絶縁層が形成された発光装置を実現できる。また、大出力の発光装置を得るためには、基板上に多数の発光素子を搭載する必要があり、基板の大面積化が必要になるが、上記の構成によれば、大面積の基板上にセラミック絶縁膜を形成することにより高反射率と高放熱性を備えた発光装置を容易に実現できる。上記の構成によれば、発光素子で生じた熱を、絶縁層を介して基板に放熱することができる。したがって、高熱伝導性を実現できる。また、発光素子から基板面方向に漏れた光を絶縁層で反射させることができる。したがって、高熱伝導性および高光反射性を実現できる。以上のような絶縁層の材料としては、後述するジルコニア系セラミックを例示することができる。

本発明の第１２態様にかかる発光装置は、第８態様において、上記セラミック絶縁膜がジルコニア系セラミックである、ことが望ましい。上記の構成によれば、例えば、アルミニウムのように、比較的融点が高い金属材料（少なくともジルコニア系セラミックの焼結温度よりも高い温度）を金属製基板の材料とした場合に、その金属材料の融点よりも低い焼結温度で焼結されるジルコニア系セラミックを用いることで、金属製基板の形を維持しつつセラミックを金属製基板表面に焼結できるという効果がある。

本発明の第１３態様にかかる発光装置は、第１態様から第１２態様までのいずれかの態様において、上記配線パターンが、アノード用の導電体配線およびランド部、並びに、カソード用の導電体配線およびランド部を含んでいる、ことが望ましい。

また、本発明の第１４態様にかかる、発光装置の製造方法は、配線パターンをセラミック基板上に形成する工程と、上記配線パターン上に金層を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記製造方法は、本発明の第１態様に係る発光装置と同様の作用効果を奏する。

本発明の第１５態様にかかる、発光装置の製造方法では、第１４態様において、上記金層を形成する工程が、金ナノ粒子ペーストの層を形成する工程を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第１６態様にかかる、発光装置の製造方法では、第１４態様において、上記配線パターンを形成する工程が、ニッケル層を形成する工程を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第１７態様にかかる、発光装置の製造方法では、第１６態様において、上記配線パターンを形成する工程が、さらに、上記ニッケル層上にパラジウム層を形成する工程を含んでいる、ことが望ましい。

本発明の第１８態様にかかる、発光装置の製造方法では、第１６態様または第１７態様において、上記ニッケル層を形成する工程が、上記セラミック基板上にプライマーを形成する工程と、上記プライマー上にニッケル層を形成する工程と、を含んでいる、ことが望ましい。

上記の構成によれば、上記製造方法は、ペーストを用いずに上記発光装置を製造することができる、というさらなる効果を奏する。

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。

本発明は、基板上に形成された発光素子を備えた発光装置に利用することができる。

１０，２０，３０発光装置
１００基板
１１０発光素子
１２０Ａｕ層
１２２Ａｇナノ粒子ペーストの層
１２３ニッケル層
１２４Ａｕナノ粒子ペーストの層
１３０光反射樹脂枠
１４０封止樹脂
１５０セラミック絶縁膜
１５０ａ高光反射性セラミック層（第２セラミック層）
１５０ｂ高熱伝導性セラミック層（第１セラミック層）
１５０ｃ銀層（金属層）
１６０アノード用導電体配線（配線）
１６５カソード用導電体配線（配線）
１７０アノード電極（電極部）
１８０カソード電極（電極部）
２０５雄ネジ（ネジ部）

Claims

基板と、上記基板上に配置された発光素子と、を備えた発光装置の製造方法であって、
上記基板上には、電気的に上記発光素子と接続された配線パターンが形成されており、
上記配線パターン上には、金層が形成されており、
上記配線パターンは、上記基板上に形成された銀層と、上記銀層上に形成されたニッケル層と、上記銀層と上記ニッケル層との間に形成された銀ナノ粒子ペースト層とを含んでおり、
上記銀層は銀樹脂ペーストで形成され、
上記ニッケル層は無電解鍍金処理にて形成され、
上記基板は金属板であり、上記金属板上にはセラミック絶縁膜が形成されている、ことを特徴とする発光装置の製造方法。
上記配線パターンは、更に、上記ニッケル層と上記金層との間に形成されたパラジウム層を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
上記金層は、金ナノ粒子ペーストの層で形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
上記配線パターンは、下地金層を含んでいる、ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
上記配線パターンは、下地ニッケル層を含んでいる、ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
上記金属板は、アルミニウム材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
上記金属板は、銅材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
上記セラミック絶縁膜は熱伝導性および光反射性を有する、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
上記セラミック絶縁膜はジルコニア系セラミックである、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
上記配線パターンは、アノード用の導電体配線およびランド部、並びに、カソード用の導電体配線およびランド部を含んでいる、ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。