布线基板以及发光装置的制作方法

本发明涉及搭载发光元件的布线基板以及具备该布线基板的发光装置。

背景技术：

近年来，深紫外led元件作为深紫外发光元件受到关注。在深紫外led中，uvc-led代替担心环境问题等的水银灯而期待灭菌、净水、空气清洁等的利用。

另一方面，在下面的专利文献1中，公开了具有搭载led元件的杯状部的壳体。反射膜位于杯状部的内周面，使得包围led元件。反射膜是通过铝的真空蒸镀而形成的，起到使从led元件出射的可视光朝向规定方向的作用(参照日本特开2004-134699号公报。)。

技术实现要素：

本公开的布线基板的特征在于，

具备：

基体，搭载发光元件；以及

反射膜，位于所述基体的表面，反射从发光元件出射的光线，

所述反射膜由相对于所述基体的表面沿垂直方向延伸的多个柱状晶体构成，

所述反射膜的表面中，相邻的所述柱状晶体的表面连续地相接。

本公开的发光装置具备：

上述结构的布线基板；以及

搭载于所述基体的所述发光元件。

附图说明

图1的[a]是表示本实施方式的布线基板的剖视图，图1的[b]是表示本实施方式的发光装置的剖视图。

图2是将图1的[a]中的部分ii放大表示的剖视图。

图3是表示用于形成本实施方式中的反射膜的离子镀装置的概略图。

图4表示通过图3的离子镀装置形成的反射膜的剖面，图4的[a]是表示sem(scanningelectronmicroscope：扫描电子显微镜)图像，图4的[b]是表示图4的[a]中的晶体取向的分布的ipf(inversepolefigure)图。

具体实施方式

本说明书以及权利要求书中的“具备”也包括具备明示的结构要素以外的结构要素的情况。“具有”、“包括”等也同样。本说明书以及权利要求书中的“连接”也包括经由明示的结构要素以外的结构要素而连接的情况。例如，与要素a连接的情况除了与要素a直接连接的情况以外，还包括经由要素b等与要素a连接的情况。以下，参照附图对本公开的实施方式(以下称为“实施方式”。)进行说明。

图1的[a]是表示本实施方式的布线基板的剖视图，图1的[b]是表示本实施方式的发光装置的剖视图。图2放大表示图1的[a]中的部分ii的剖视图。以下，基于这些附图进行说明。另外，在图2中，将使基体20的表面21平均化而得到的平面设为xy平面，将与xy平面垂直的方向设为z方向，设定右手系三维坐标。

如图1所示，本实施方式的布线基板10具备：基体20，搭载发光元件11；以及反射膜30，位于基体20的表面21，反射从发光元件11出射的光线。而且，如图2所示，反射膜30由相对于基体20的表面21沿垂直方向(z方向)延伸的多个柱状晶体40构成。反射膜30的表面31中，相邻的柱状晶体40的表面43连续地相接。

反射膜30起到使从发光元件11出射的光线具有规定的指向性的作用。此时，若在反射膜30的表面31存在凹凸，则光线发生漫反射而难以赋予规定的指向性，因此反射率降低。光线的波长越短，该倾向越显著。在本实施方式中，反射膜30由沿与基体20的表面21垂直的方向延伸的多个柱状晶体40构成，反射膜30的表面31中，相邻的柱状晶体40的表面43连续地相接，从而反射膜30的表面成为没有高低差的平滑面，因此能够相对于来自发光元件11的特别是短波长的光线提高反射率。

此外，如图2所示，反射膜30的表面31中的柱状晶体40的连续的表面43也可以具有与柱状晶体40的连续的表面43所相对的基体20的表面21相同的形状。在该情况下，由于反射膜30的表面31与基体20的表面21平行，反射膜30的表面31的凹凸不会比基体20的表面21的凹凸大，因此能够相对于来自发光元件11的特别是短波长的光线进一步提高反射率。另外，“表面43与表面21相同的形状”或者“表面43与表面21的形状平行”可以改称为表面43与表面21的z方向上的间隔在任何地方都相等，或者当表面21沿z方向平行移动时与表面43一致。在该情况下，也包括表面43与表面21的z方向上的间隔与该平均值之差、或者使表面21沿z方向平行移动的距离与该平均值之差为±0.1μm(或者反射膜30的厚度的±5％)的情况。

如图2所示，多个柱状晶体40也可以包括与基体20的表面21直接接触的第一柱状晶体41、以及不与基体20的表面21直接接触而与第一柱状晶体41相接的第二柱状晶体42。在该情况下，第一柱状晶体41与基体20的表面21直接接触，因此与基体20的表面21的密接性良好。第二柱状晶体42即使不与基体20的表面21直接接触，也与第一柱状晶体41相接，因此与经由第一柱状晶体41的基体20的表面21的密接性良好。因此，由柱状晶体40构成的反射膜30与基体20的表面21的密合性良好，由此能够缓和由它们的热膨胀率差引起的应力，因此能够提高可靠性。即，能够抑制反射膜30的经时的反射率降低。

反射膜300也可以由铝构成。铝通过后述的离子镀可得到作为反射膜30的晶体构造，因此是适于本实施方式的材料。

紫外线(uv(ultraviolet)：波长200～400nm)被分类为uva(ultravioleta，波长320～400nm)、uvb(ultravioletb，波长280～320nm)、uvc(ultravioletc，波长200～280nm)。深紫外波长是指200～350nm的波长。

发光元件11也可以出射波长200～400nm的紫外线。例如，发光元件11也可以是uvc-led元件，在该情况下，成为极短的波长的出射光线，反射膜30反射波长200～400nm的紫外线，前述的布线基板10的效果变得更显著。根据上述结构，发光装置12出射波长200～400nm的紫外线，起到与布线基板10同样的效果。

如图1的[b]所示，本实施方式的发光装置12具备布线基板10和搭载于基体20的发光元件11。发光装置12通过具备布线基板10，从而起到与布线基板10同样的效果。

接下来，对本实施方式的布线基板10以及发光装置12的结构进行更详细的说明。

基体20为矩形板状即长方体状，例如层叠有多个电介质。此外，例如由倒锥台状的空间构成的收容凹部50位于基体20。在此，长方体也包括立方体，锥台也包括棱锥台、圆锥台。收容凹部50也被称为空腔，基体20的表面21凹陷，具有被反射膜30覆盖的侧面51以及搭载有发光元件11的底面52。即，反射膜30位于包围发光元件11。

收容凹部50的大小以及形状只要根据要收容的发光元件11的大小、发光元件11出射的光线的指向性适当设定即可。收容凹部50的开口形状也可以是矩形、正方形、圆形、其他形状。在收容凹部50的底面52配设有电极焊盘53a、53b，在基体20的安装面22配设有外部连接端子23a、23b。

在电极焊盘53a、53b上，经由未图示的连接构件即凸块或者导线，电连接有发光元件11。外部连接端子23a、23b经由未图示的内部布线或者外部布线与电极焊盘53a、53b电连接。在电极垫53a、53b以及外部连接端子23a、23b上，例如也可以通过镀覆法依次包覆厚度为0.5～10μm的镍层和厚度为0.5～5μm的金层。这些层对于提高与焊料等接合材料的润湿性以及提高耐腐蚀性是有效的。

基体20只要能够收容发光元件11且具备布线用的导体即可，例如，优选电介质层由陶瓷绝缘材料构成的陶瓷布线基板。在基体20为陶瓷布线基板的情况下，在由陶瓷材料构成的电介质层形成有各导体。陶瓷布线基板由多个陶瓷电介质层形成。作为在陶瓷布线基板中使用的陶瓷材料，例如可举出氧化铝质烧结体、莫来石质烧结体、碳化硅质烧结体、氮化铝质烧结体、氮化硅质烧结体或者玻璃陶瓷烧结体等。

此外，发光装置12除了布线基板10以及发光元件11以外，还具备盖体13以及接合材料14。

盖体13覆盖基体20的收容凹部50。即，收容有发光元件11的收纳凹部50经由接合材料14而被盖体13密封。盖体13是由绝缘材料构成的板状构件，只要由对于发光元件11出射的光线具有透光性以及耐光性的材料构成即可。例如，盖体13也可以由相对于发光元件11出射的光线的波长优选具有70％以上(更优选为90％以上)的透射率的绝缘材料构成。

作为构成盖体13的绝缘材料，例如能够使用蓝宝石等透明陶瓷材料、玻璃材料或树脂材料等。作为玻璃材料，能够使用硼硅酸玻璃、结晶玻璃、石英、钠玻璃等。作为树脂材料，能够使用聚碳酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。

接合材料14也是用于通过将基体20与盖体13接合来确保收容凹部50内的气密性以及水密性的密封材料。因此，接合材料14以没有中断的环状设置于基体20或者盖体13。此外，接合材料14优选具有遮光性。通过使接合材料14具有遮光性，能够抑制通过基体20与盖体13之间而从收容凹部50漏出的光。

作为接合材料14，例如能够使用环氧树脂、硅树脂等树脂系粘接剂、或者焊料等金属材料。优选在该树脂系粘接剂中分散光吸收性材料。作为光吸收材料的无机颜料，例如可举出碳黑等碳系颜料、钛黑等氮化物系颜料、cr-fe-co系、cu-co-mn系、fe-co-mn系、fe-co-ni-cr系等金属氧化物系颜料等。作为焊料等金属材料，可举出sn-ag、sn-ag-cu、au-sn、au-sn-ag、au-si等焊料。

若对具体例进行说明，则发光元件11为uvc-led元件，布线基板10为uvc-led用封装件，发光装置12为灭菌灯。另外，布线基板10不一定需要收容凹部50。例如，也可以在平板状的基体20的表面21平面地形成反射膜30，在其上搭载发光元件11。

接下来，对本实施方式的布线基板10以及发光装置12的制造方法的一例进行说明。

首先，与公知的多层布线基板的制造方法同样地制作基体20。基体20是陶瓷布线基板，在陶瓷材料是氧化铝的情况下，首先在氧化铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)、氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)等原料粉末中添加混合适当的有机溶剂或者溶剂而制成泥浆状，通过公知的刮刀法、压延辊法等将其成形为片状而形成陶瓷生片(以下称为“生片”。)。然后，将生片冲裁加工成规定形状，并且在钨(w)和玻璃材料等原料粉末中添加混合有机溶剂或者溶剂而制成金属膏，将其在生片表面通过丝网印刷等印刷法进行图案印刷。

由此，得到成为外部连接端子23a、23b、电极焊盘53a、53b、未图示的内部布线以及外部布线等的导体图案。此外，内部布线以及外部布线也可以在生片设置贯通孔，通过丝网印刷等将金属膏填充到贯通孔而形成。将这样得到的生片层叠多片，将其在约1600℃的温度下同时烧成，由此制作基体20。

此时，基体20也可以将具有成为收容凹部50的贯通孔的框部与单纯的平板部接合而得到。此外，也可以通过在层叠的生片的状态下按压模具而形成基体20以及收容凹部50。

接着，在基体20形成反射膜30。反射膜30的厚度例如为0.5～2μm。反射膜30也可以在还包括收容凹部50的基体20的整个表面21成膜后，以仅残留于收容凹部50的侧面51的方式通过光刻以及蚀刻而形成。另一方面，通过切削、切断等将玻璃材料切割为规定的形状，准备盖体13。

发光装置12是在基体20的收容凹部50内通过例如倒装芯片安装将发光元件11与电极焊盘53a、53b连接之后，将盖体13经由接合材料14与基体20接合而得到的。发光元件11与电极焊盘53a、53b的连接也可以采用利用接合引线的连接、利用各向异性导电膜的连接等其他连接方法。这样得到的发光装置12进一步安装于外部安装基板来使用。在外部安装基板上还安装有例如控制发光元件11的发光的控制元件、运算元件等。

接下来，进一步详细说明本实施方式中使用的反射膜30。图3是表示用于形成本实施方式中的反射膜的离子镀装置的概略图。以下，基于该附图进行说明。

离子镀装置60具备真空腔室61、对反射膜的材料62进行加热的加热单元63、对多个基体平面地形成的基板64进行冷却的冷却单元65、通过等离子体对蒸发的材料62进行离子化的高频电源66、以及对基板64施加偏压的直流电源67。真空腔室61在使材料62与基板64对置的状态下，收容这些以及加热单元63以及冷却单元65。加热单元63是电子束照射装置，冷却单元65例如是水冷装置。材料62由纯度99.99％以上的铝构成，基板64由陶瓷构成。另外，在基体的收容凹部的较深的部分，也可以将使基板64自转且公转的机构设置在真空腔室61内，以使离子化的材料62附着。

加热单元63通过对材料62进行加热而使材料62蒸发。高频电源66例如使用400～600w的电力，利用等离子体使蒸发的材料62离子化。直流电源67通过向基板64施加例如-50v以下的偏压，使离子化的材料62向基板64加速。即，离子镀装置60利用等离子体对蒸发的材料62进行离子化，对其进行加速而使其堆积在基板64上。

此时，冷却单元65冷却基板64。即，本实施方式中的反射膜30的形成方法的特征在于，使材料62蒸发，使蒸发的材料62离子化，使离子化的材料62加速堆积在基板64上时，冷却基板64。

本发明人为了得到反射膜的理想的晶体构造，对各种成膜方法反复进行了研究以及实验。例如，在通过铝的真空蒸镀形成反射膜的情况下，由于铝非晶化，因此成为凹凸大的反射膜的表面。在通过铝的溅射形成反射膜的情况下，大量的晶体粒子分别在随机的方向上生长，因此仍然成为凹凸大的反射膜的表面。此外，在通过铝的离子镀形成反射膜的情况下，若将基板64的温度保持在150℃以上，则晶体粒子的生长被促进，结果晶体粒子肥大化而向横向(与基体的表面平行的方向)也生长，因此反射膜的表面不与基体的表面平行。

因此，在本实施方式中，将基板64的温度保持在60℃～100℃时，铝的晶体粒子的生长被适度地抑制，得到理想的晶体构造的反射膜。进而，在本实施方式中，在使基板64低温化的基础上，通过使基于等离子体的离子化和基板偏置电压适当化(等离子体功率：400～600w，基板偏压电压：-50v以下)，实现适度的晶体生长，并且能够改善反射膜对基板64的密接性。基板64的冷却时的温度优选为60℃以上且100℃以下。使其为60℃以上的理由在于，若低于60℃，则反射膜的密接性降低而产生膜剥离。使其为100℃以下的理由在于，若超过100℃，则反射膜的晶体粒子过度地生长，从而反射膜表面的相邻的柱状晶体彼此的表面不连续，因此在反射膜表面形成高低差。

接下来，对这样形成的反射膜30的晶体构造进行更详细的说明。图4表示通过图3的离子镀装置形成的反射膜的剖面，图4的[a]是sem图像，图4的[b]是表示图4的[a]中的晶体取向的分布的ipf图。以下，在图4中加入图2进行说明。另外，图4的[b]的ipf图本来是彩色图像，但在半色调图像中大致表示晶体取向的分布。

首先，在图4中，也与图2同样地，将使基体20的表面21平均化后的平面作为xy平面，设定将与xy平面垂直的方向作为z方向的右手系三维坐标。符号40～42仅在图2中标注，在图4中省略。

如图2以及图4所示，反射膜30由相对于基体20的表面21沿垂直方向(z方向)上延伸的多个柱状晶体40构成。反射膜30的表面31中，相邻的柱状晶体40的表面43连续地相接。而且，反射膜30的表面31中的柱状晶体40的连续的表面43具有与柱状晶体40的连续的表面43所相对的基体20的表面21相同的形状。多个柱状晶体40包括与基体20的表面21直接接触的第一柱状晶体41、以及不与基体20的表面21直接接触而与第一柱状晶体41相接的第二柱状晶体42。

基体20的表面粗糙度根据陶瓷的晶体粒子的凹凸而成为130～150nm。反射膜30的表面粗糙度为100～130nm，小于基体20的表面粗糙度。致密的柱状晶体40位于基体20的表面21。柱状晶体40生长，使得柱状晶体40的晶体颗粒直径为0.1～0.5μm的、从基体20的表面21与凹凸或波纹无关地向上方(z方向)且反射膜30的表面与基体20的表面21大致平行。即，反射膜30的表面31直接反映基体20的表面21的凹凸。相邻的柱状晶体40的表面43被连续地连接，在相邻的柱状晶体40的表面43之间没有高低差。第一柱状晶体41的剖面为向上凸的三角形状，第二柱状晶体42的剖面为向下凸的三角形状。第二柱状晶体42生长，使得填充相邻的第一柱状晶体41之间。

以上，本发明并不限定于上述实施方式。对于本发明的结构，能够施加本领域技术人员能够理解的各种变更。这种施加了变更的结构也包含在本发明的技术范围内。

本申请主要是以在2017年9月26日提出申请的日本申请日本特愿2017-185337为基础的优先权，并将该公开的全部取入到此。

本发明能够利用于例如搭载led元件、有机el(oled)元件等发光元件的布线基板、以及具备该布线基板的照射用、照明用的发光装置。