(57)【要約】  発光装置とした際に、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下を抑制しうる発光素子用基板およびこれを用いた長期使用安定性に優れる発光装置を提供する。  ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基体と、基体に埋設された銀を主体とする金属層と、発光素子の電極と電気的に接続される前記搭載面上に形成された素子接続端子と、搭載部および素子接続端子形成部を除く搭載面上に形成された、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなる被覆層と、を有する発光素子用基板であって、被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下である発光素子用基板。
2012133899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基体と、
前記基体に埋設された銀を主体とする金属層と、
発光素子の電極と電気的に接続される前記搭載面上に形成された素子接続端子と、
前記搭載部およびその近傍、ならびに前記素子接続端子形成部およびその近傍を除く前記搭載面上に形成された、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなる被覆層と、を有する発光素子用基板であって、
前記被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下である発光素子用基板。
【請求項２】
前記第２のガラス粉末が、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ２を７０〜８４％、Ｂ２Ｏ３を１０〜２５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％、ＭｇＯを０〜１０％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％含有し、該ガラス粉末における酸化物換算のモル％表示での、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の合計含有量が７０〜８４％である請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項３】
前記被覆用組成物が、第２のセラミックス粉末を含有する請求項１または２に記載の発光素子用基板。
【請求項４】
前記第２のセラミックス粉末が、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末であって、前記被覆用組成物における前記第２のセラミックス粉末の含有量が、前記被覆用組成物中に１〜２０質量％である請求項３に記載の発光素子用基板。
【請求項５】
前記第２のセラミックス粉末が、アルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末であって、前記被覆用組成物における前記アルミナ粉末の含有量が、前記第２のガラス粉末１００質量部に対して、１〜１０質量部の割合である請求項３に記載の発光素子用基板。
【請求項６】
前記第１のセラミックス粉末が、アルミナ粉末と、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末と、を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子用基板。
【請求項７】
前記金属層が、前記搭載面と平行となるように前記基体に埋設され、かつ前記搭載面から前記金属層の上面までの距離が、５０〜１５０μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子用基板。
【請求項８】
前記被覆層の厚さが、１０〜５０μｍである請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子用基板。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光素子用基板と、
前記発光素子用基板の搭載部に搭載される発光素子と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
前記基体および前記被覆層の表面の一部または全部が、白金触媒を含むシリコーン樹脂で封止されてなる請求項９に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子用基板およびこれを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子の高輝度、白色化に伴い、照明、各種ディスプレイ、大型液晶ＴＶのバックライト等として発光ダイオード素子を用いた発光装置が使用されている。しかしながら、発光ダイオード素子の高輝度化に伴って発熱量が増加し、その温度が過度に上昇するために、必ずしも十分な発光輝度を得られない。このため、発光ダイオード素子等の発光素子を搭載するための発光素子用基板として、発光素子から発生する熱を速やかに放散し、十分な発光輝度を得られるものが求められている。【０００３】
従来、このような発光素子を搭載するための発光素子用基板としては、セラミックス基板等の絶縁基板の表面あるいは内部に発光素子と外部電極を接続する配線導体層が配設された構造からなるものが多く使用されている。また、このような発光装置では、一般的には、発光素子用基板に搭載された発光素子や配線導体層を保護するためにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂からなる封止層が設けられており、さらに封止層に蛍光材料を分散配合することで発光素子との組合せで白色発光を得る構造の発光装置も実用化されている。【０００４】
また、最近では、このような発光素子用のセラミックス基板として、低温焼成化、低誘電率化および、高電気伝導性の銅、銀配線が同時焼成可能なことから、低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ。以下、ＬＴＣＣと示す。）により構成された絶縁基板が提案されている。【０００５】
ＬＴＣＣ基板は、例えば、ガラスとアルミナ粉末とからなり、これらの屈折率差が大きく、またこれらの界面が多く、その厚みが利用する波長よりも大きいことから、高い反射率を得ることができる。これにより、発光素子からの光を効率よく利用し、結果として発熱量を低減できる。また、光源による劣化の少ない無機酸化物からなるために、長期間に亘って安定した色調を保つことができる。【０００６】
しかしながら、ＬＴＣＣ基板は必ずしも熱伝導率が高くないことから、上記発光素子の高輝度化に伴って増加する発熱を速やかに放散するために、例えば、銅や銀のような高熱伝導金属材料からなるサーマルビア等の放熱層を基板内に埋設し、熱抵抗を低減させることが行われている（特許文献１参照）。また、ＬＴＣＣ基板においては、酸化や腐食等から構成金属を保護する目的で配線導体層を基板内部に配設する構造を採るものが多い。【０００７】
ところが、このようなＬＴＣＣ基板において内層に配線する配線導体層やサーマルビア等の金属層の構成金属として銀や銀合金を用いると、該ＬＴＣＣ基板上に発光素子を搭載し、シリコーン樹脂等の封止層により封止した場合、ＬＴＣＣ基板とシリコーン樹脂等の封止層との界面で茶色や黄色等の発色が起こり、さらに長時間使用によって発色の色合いが濃くなり、発光装置としての輝度が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本特開２００６−４１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発光装置とした際に、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下を抑制しうる発光素子用基板の提供を目的とする。また、本発明は、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下が抑制された長期使用安定性に優れる発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子用基板は、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基体と、前記基体に埋設された銀を主体とする金属層と、発光素子の電極と電気的に接続される前記搭載面上に形成された素子接続端子と、前記搭載部およびその近傍、ならびに前記素子接続端子形成部およびその近傍を除く前記搭載面上に形成された、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなる被覆層と、を有する発光素子用基板であって、前記被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下であることを特徴とする。【００１１】
本発明の発光素子用基板において、前記第２のガラス粉末は、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ２を７０〜８４％、Ｂ２Ｏ３を１０〜２５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％、ＭｇＯを０〜１０％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％含有し、該ガラス粉末における酸化物換算のモル％表示での、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の合計含有量が７０〜８４％であることが好ましい。【００１２】
本発明の発光素子用基板において、前記被覆用組成物は第２のセラミックス粉末を含有することが好ましい。具体的には、前記第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を、前記被覆用組成物中に、１〜２０質量％含有する態様や、前記第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末を、前記被覆用組成物中に、前記アルミナ粉末の含有量が１〜１０質量％となる態様が好ましい。【００１３】
本発明の発光素子用基板において、基体を構成するガラスセラミックス組成物の焼結体については、前記第１のセラミックス粉末が、アルミナ粉末と、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末と、を含有するセラミックス粉末であることが好ましい。
また、本発明の発光素子用基板において、前記銀を主体とする金属層は、前記搭載面と平行となるように、かつ前記搭載面から前記金属層の上面までの距離が５０〜１５０μｍとなるように前記基体に埋設されていることが好ましい。
また、本発明の発光素子用基板において、前記被覆層の厚さは、１０〜５０μｍであることが好ましい。【００１４】
本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子用基板と、前記発光素子用基板の搭載部に搭載される発光素子と、を有することを特徴とする。また、本発明の発光装置は、前記基体および前記被覆層の表面の一部または全部が、白金触媒を含むシリコーン樹脂で封止されてなることが好ましい。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、特段の定めがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の発光素子用基板によれば、これを発光装置とした際に、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下を抑制できる。また、本発明の発光装置は、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下が抑制され、長期使用安定性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の発光素子用基板の一実施形態を示す図面であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明の発光装置の一実施形態を示す図面であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１８】
本発明の発光素子用基板は、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基体と、前記基体に埋設された銀を主体とする金属層と、発光素子の電極と電気的に接続される前記搭載面上に形成された素子接続端子と、前記搭載部およびその近傍、ならびに前記素子接続端子形成部およびその近傍を除く前記搭載面上に形成された、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなる被覆層と、を有する発光素子用基板であって、前記被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下であることを特徴とする。上記した第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物としては、低温焼成化、低誘電率化および、高電気伝導性の銅、銀配線が同時焼成可能なことから、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）が好ましい。
【００１９】
本発明の発光素子用基板において、上記ＬＴＣＣからなる基体内に埋設される銀や銀合金からなる銀を主体とする金属層は、主として熱抵抗を低減する放熱の機能を有する。
上記従来の銀や銀合金で構成される金属層が内層に配線されたＬＴＣＣ基板に、発光素子が搭載され、シリコーン樹脂等で封止された発光装置において、ＬＴＣＣ基板とシリコーン樹脂等の封止層との界面で起こる茶色や黄色等の発色は、銀発色と呼ばれる現象が原因と考えられる。
銀や銀合金で構成される金属層が内層に配線されたＬＴＣＣ基板は、例えば、セラミックス粉末としてアルミナ粉末を含むガラスセラミックス組成物を用いて作製したグリーンシート内に銀や銀合金のペースト層をスクリーン印刷等で形成した後、同時焼成することで製造される。
【００２０】
ここで、まず、この同時焼成の過程で、銀層や銀合金層からＬＴＣＣ中のガラス成分に銀イオン（Ａｇ＋）が拡散し、さらにこの銀イオンがアルミナ粉末の表面周辺に局在化して高濃度銀イオン層を形成する。これによって形成されたアルミナ粉末の表面等に局在する銀イオン層の一部が、ＬＴＣＣ基板表面にも露出する状態となると考えられる。
また、このようにして得られたＬＴＣＣ基板上に発光素子を搭載し、シリコーン樹脂等の封止層により封止した場合、ＬＴＣＣ基板表面に存在する銀イオン（Ａｇ＋）が、封止層に含有される白金触媒等と接触することにより還元されてＡｇ０となり、凝集してコロイド粒子化し発色する。これによってＬＴＣＣ基板とシリコーン樹脂等の封止層との界面で茶色や黄色等の変色が起こると考えられる。
【００２１】
したがって、本発明の発光素子用基板においては、ＬＴＣＣ基板表面に存在する上記銀イオンを、これを還元する作用を有する成分を含むシリコーン樹脂等の封止層にまで到達させないように、焼結時にＬＴＣＣ基板表面から構成成分内への銀イオンの拡散性が低い被覆組成物の焼結体からなる被覆層、すなわち第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなり、焼結して得られる被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下である被覆層で被覆したものである。なお、本発明の発光素子用基板において、被覆層の構成成分はガラスを主体とするため、ＬＴＣＣ基板の反射性はほとんど阻害されない。
【００２２】
ここで、本発明に係る被覆層は、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなるが、被覆用組成物が第２のガラス粉末のみからなる場合には、被覆層は第２のガラス粉末の焼結体からなるガラスのみで構成される。被覆用組成物が第２のガラス粉末以外に例えば第２のセラミックス粉末等を含有する場合には、被覆層は第２のガラス粉末が焼結したガラス中に第２のセラミックス粉末等が分散した構成となる。本発明において、被覆層のガラスとは、上記第２のガラス粉末が焼結してなるガラス部分のみをいい、第２のセラミックス粉末等が含まれている場合は、セラミックス粉末成分を除く部分である。また、ガラス中に含まれる含有割合である銀の濃度は、Ａｇ２Ｏの濃度に換算した質量％で表す濃度である。
【００２３】
以下、本明細書において、Ａｇ２Ｏの濃度に換算した銀の濃度を、必要に応じて単に「銀濃度」と記載する。また、本明細書において、ガラス中の銀濃度は、発光素子用基板となる、銀を主体とする金属層が内層に配線されたＬＴＣＣ基板上で焼成後の被覆層のガラスについて電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて測定された値をいう。なお、焼成後は被覆層のガラス中の銀濃度は経時的に変化しないため、焼成後であれば測定の時期は限定されない。また、銀イオンのガラス中への拡散は、被覆層の厚みとして想定される５０μｍ以下の厚みであれば均一に行われることが確認されており、アルミナ粉末のような銀イオンを局在化させる成分がガラス中に存在する場合も、その成分自体がガラス中に均一に分散しているため、上記電子線マイクロ分析装置によって被覆層のガラス部分の所定の大きさ、例えば０．３μｍ３以上の任意の分析領域の銀濃度を測定することで、被覆層全体の銀濃度とすることができる。上記電子線マイクロ分析装置を用いて被覆層全体の銀濃度を測定してもよいが、本発明においては必ずしも被覆層全体としての銀濃度測定が必須とされるわけではない。
【００２４】
本発明においては、発光素子用基板の構成を上記構成とすることで、これを発光装置とした際に、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下を抑制可能とした。
【００２５】
以下、本発明の発光素子用基板の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、基板上の１対の素子接続端子上に、裏面に１対の電極を有する発光素子が金錫共晶ハンダなどの金属接続により搭載されるタイプの発光素子を１２個搭載する発光素子用基板の例を示すが、本発明はこれに限定されず、バンプによる接続やフリップチップボンディングなどの方法を用いるタイプの発光素子であってもよい。
図１は、本発明の発光素子用基板の一実施形態を示す平面図（ａ）、およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）である。
【００２６】
発光素子用基板１は、これを主として構成する略平板状の、かつ上から見た形状が略正方形の基体２を有する。基体２は、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、発光素子用基板とした際に発光素子を搭載する上側の面を搭載面２１として有する。本例においてはその反対側の面を非搭載面２３とする。基体の形状、厚さ、大きさ等は、特に制限されず、通常、発光素子用基板として用いられるものと同様にできる。すなわち、本発明において、上記した第１のガラス粉末とは、基体２の材料であるガラスセラミック組成物に含有されるガラス粉末をいい、第１のセラミックス粉末とは、基体２の材料であるガラスセラミック組成物に含有されるセラミック粉末をいう。
【００２７】
なお、本明細書において、「略平板状の基体」とは、上側、下側の主面、すなわち搭載面、非搭載面がともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面を有する基体をいう。また、以下同様に、略を付けた表記は、特に断わらない限り目視レベルでそのように認識できるレベルのことをいう。
【００２８】
発光素子用基板１は、さらに、基体２の搭載面２１の中央の略円形部分を底面２４とするキャビティを構成するように、基体の搭載面２１の周縁部に接合された枠体３を有する。なお、このキャビティの側面は、枠体３の内側の壁面で構成されている。発光素子用基板１においては、キャビティ底面２４の中央よりに４個の発光素子を四角形状等の略環状に、その外側に８個の発光素子を八角形状等の略環状に搭載するように合計１２か所の搭載部２２を有する。
【００２９】
基体２は、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば抗折強度が２５０ＭＰａ以上が好ましい。基体２は、また、発光装置とした際の光取り出し効率をより向上させる観点から拡散反射性を有するものが好ましく、拡散反射性の程度としては銀反射膜に相当する光取り出し効率が得られるものが好ましい。なお、拡散反射性を評価する指標として、ＪＩＳ  Ｋ  ７１０５により測定されるヘイズ値が用いられるが、その値は９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましい。
【００３０】
基体２を構成する第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体の原料組成、焼結条件等については、後述する発光素子用基板の製造方法において説明する。また、枠体３を構成する材料は、基体２との密着性を考慮すると、基体２を構成するＬＴＣＣ材料と同じものが好ましい。
【００３１】
基体２と枠体３で形成されるキャビティの底面２４、すなわち基体２の搭載面２１上には、搭載部２２に搭載される発光素子が、その裏面に有する１対の電極と金錫半田等を介して金属接続が可能なように、上記１２か所の搭載部２２内に各１対の素子接続端子４が形成されている。基体２の非搭載面２３には、外部回路と電気的に接続されるアノードとカソードとなる１対の外部接続端子５が設けられている。ここで上記キャビティの底面２４における各１２個のアノードとカソードは、通常の方法で基体２内部に埋設された接続ビアや配線回路を用いて、途中で短絡しないように、非搭載面２３に形成された１対のアノードとカソードにそれぞれ電気的に接続されている。
【００３２】
以下、図１（ｂ）に示す断面図を参照ながら、搭載面２１上の素子接続端子４から非搭載面２３の外部接続端子５への電気的な接続を説明する。図１（ｂ）の断面図は、上記１２か所の搭載部２２のうちの１か所の搭載部２２およびその搭載部内に形成された１対の素子接続端子４を含む断面図である。本実施形態の発光素子用基板において、基体２は、後述の通りその内部に搭載面２１と平行する銀を主体とする金属層６を有することから、例えば、基体上層２ｂと基体下層２ａが製造過程で積層された構成を有する。基体上層２ｂの上面が搭載面２１であり、基体下層２ａの下面が非搭載面２３である。
【００３３】
ここで、搭載面２１に形成された上記１対の素子接続端子４は、基体上層２ｂを貫通するように設けられた１対の接続ビア８ｂに電気的に接続されている。接続ビア８ｂは、図１（ｂ）で示される断面において分割された金属層６のそれぞれの領域に接続されており、金属層６の各領域からそれぞれ接続ビア８ａが、基体下層２ａを貫通してその下面、すなわち非搭載面２３に形成された１対の外部接続端子５にそれぞれ接続している。なお、後述の通り金属層６は、放熱層として機能するが、本実施形態においては配線回路としての役割も果たしている。以下、接続ビア８ａ、８ｂは総称して接続ビア８という。また、金属層６を配線回路６ともいう。他の１１か所の搭載部２２内に形成された各１対の素子接続端子４から、非搭載面の１対の外部接続端子５への接続については図示されないが、図１（ｂ）で示されるのと同様である。
【００３４】
素子接続端子４、外部接続端子５および基体２内部に埋設された接続ビア８や配線回路６については、これらが発光素子から素子接続端子４→基体２内部に埋設された配線回路６や接続ビア８→外部接続端子５→外部回路へと、アノードとカソードが短絡することなく電気的に接続される限りは、その配設される位置や形状は、図１に示されるものに限定されず、適宜調整できる。なお、本明細書において、１対の電極および１対の端子における１対は、アノードとカソードで構成される１対を意味する。
【００３５】
これら素子接続端子４、外部接続端子５および基体２内部に埋設された接続ビア８や配線回路６（以下、これらをまとめて「配線導体」ということもある。）の構成材料は、通常、発光素子用基板に用いられる配線導体と同様の構成材料であれば特に制限なく使用できる。これら配線導体の構成材料として、具体的には、銅、銀、金等を主体とする金属材料が挙げられる。このような金属材料のなかでも、銀を主体とする金属材料が好ましく用いられる。具体的には、銀からなる金属材料、銀と白金からなる金属材料、または銀とパラジウムからなる金属材料である。なお、配線回路６については金属層６の説明部分で詳述する。
【００３６】
なお、素子接続端子４や外部接続端子５においては、これら端子を構成する所望の金属材料からなる金属層上に、この層を酸化や硫化から保護し、かつ導電性を有する導電性保護層（図示せず）を、その端縁を含む全体を覆うように形成する構成とするのが好ましい。ここにおいて、上記金属層の厚さは、好ましくは５〜１５μｍである。導電性保護層としては、上記金属層を保護する機能を有する導電性材料で構成されていれば、特に制限されない。具体的には、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等からなる導電性保護層が挙げられる。
【００３７】
本発明においては、これらのうちでも、上記素子接続端子４および外部接続端子５を被覆保護する導電性保護層として、例えば、素子接続端子４については、後述する発光素子の半田、金、金−錫共晶等のバンプ電極と良好な金属接続が得られる等の点から、少なくとも最外層に金メッキ層を有する金属メッキ層を用いることが好ましい。導電性保護層は、金メッキ層のみで形成されていてもよいが、ニッケルメッキの上に金メッキを施したニッケル／金メッキ層の積層構成として形成されていることがより好ましい。この場合、導電性保護層の膜厚としては、ニッケルメッキ層が２〜２０μｍ、金メッキ層が０．１〜１．０μｍが好ましい。
【００３８】
発光素子用基板１は、基体２内の上記搭載面２１と平行となる面に埋設された銀を主体とする金属層６を有する。本実施形態において、該金属層６は熱抵抗を低減する放熱層としての機能に加え、上記配線回路として機能するように設けられている。したがって、金属層６は、上記平行となる面で搭載面２１から非搭載面２３に電気的に接続されるアノードとカソードの機能を果たす。そのため、金属層間６ａは、短絡しないように、かつできる限り広い面積を確保するように設けられることが好ましい。
【００３９】
ただし、通常、酸化や腐食等から金属層６を保護するために、金属層６が形成された上記搭載面２１と平行となる面における金属層６の端縁は、基体２の側面にまで達しないように、好ましくは金属層６の端縁と基体側面との距離Ｌが５０μｍ以上となるように、より好ましくは７５μｍ以上となるように形成される。また、この金属層６の形成面を境界面とする上下の基体構成部材（すなわち、基体上層２ｂおよび基体下層２ａ。以下、基体上層２ｂおよび基体下層２ａを併せて基体構成部材ともいう。）が、十分に密着して基体２として製造されるように金属層６の形成面積は調整される。
なお、金属層６が配線回路等の配線導体と独立して設けられる場合には、短絡等を防ぐために金属層６の端縁と配線導体の端縁との距離が、１００μｍ以上となるように、より好ましくは１５０μｍ以上となるように形成される。なお、上記した距離Ｌの上限は、発光装置の寸法、仕様、形状等によって決められる。
【００４０】
金属層６を構成する材料としては、銀を主体とする熱伝導性を有する材料であれば特に制限されない。銀を主体とする金属材料とは、金属材料全量に対する銀の含有量が５０質量％を超えるものをいい、具体的には、銀単体からなる金属材料、または銀を９５質量％以上の割合で含む、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属材料が、好ましく挙げられる。銀と白金または銀とパラジウムからなる金属材料として、具体的には、金属材料全量に対する白金またはパラジウムの割合が５質量％以下の金属材料が挙げられる。
ここで、本明細書において、「…を主体とする…」とは、例えば「Ａ成分を主体とするＢ組成物」としたときに、Ａ成分をＢ組成物の全量に対して５０質量％を超えて含有する関係を示す。
【００４１】
また、金属層６の膜厚については、８〜５０μｍが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましく、１３〜１６μｍが特に好ましい。金属層６の膜厚が８μｍ未満では十分な放熱性が得られないおそれがあり、また、５０μｍを超えると経済的に不利であるとともに製造過程で基板本体との熱膨張差による変形が起こるおそれがある。
【００４２】
十分な放熱性を得るために金属層６の上面、すなわち発光素子を搭載する側の面は、表面が平坦である表面平坦性を有することが好ましい。この表面平坦性として具体的には、十分な放熱性を確保しつつ、かつ製造上の容易性の観点から、少なくとも発光素子が搭載される部分において、表面粗さＲａとして、０．１５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましい。なお、表面粗さＲａは算術平均粗さＲａのことであり、算術平均粗さＲａの値は、ＪＩＳ：Ｂ０６０１（１９９４年）の３「定義された算術平均粗さの定義及び表示」によって表される。
【００４３】
基体２の搭載面２１から金属層６の上面までの距離は、発光装置の設計にもよるが、十分な放熱性を確保しながら、金属層６と、金属層６の上、下に積層される基体構成部材との熱膨張差による変形等を考慮すると、５０〜１５０μｍであることが好ましく、８０〜１２０μｍであることがより好ましい。また、基板のこのような位置に銀を主体とする金属層６が基体２の搭載面２１と平行するように配設されている場合に、本発明の銀発色の発生を抑制し発光装置とした際の発光輝度の経時的低下を抑える効果が特に顕著である。
【００４４】
なお、本実施形態では、放熱性確保のため、基体内に埋設された銀を主体とする金属層として、基体２の搭載面２１に平行する方向に形成された金属層６の例を示したが、基体内に埋設された銀を主体とする金属層としては、熱抵抗を低減するために基体の内部に基体の搭載面と直交する方向に埋設したサーマルビアであってもよい。サーマルビアは、例えば搭載部より小さい柱状であり、搭載部の直下に複数設けられる構成としてもよい。サーマルビアを設ける場合には、必要に応じて、基体の搭載面に達しないように、非搭載面から搭載面の近傍にかけて設けることもできる。このような配置とすることで、搭載面、特に搭載部の平坦度を向上させることができ、熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。また、この場合、通常、配線回路は、上記した構成の金属層６とは別に設けられる。
【００４５】
また、熱抵抗の低減を重視する場合には、サーマルビアは、基体の搭載面から非搭載面にかけて貫通して設けることもできる。このように基体内に埋設された銀を主体とする金属層は、必要に応じてその一部が基体の構成面、この場合は、搭載面や非搭載面に到達していてもよい。ここで、「基体の構成面」の用語は、基体の搭載面、非搭載面、および側面の総称として用いられる。
本発明の発光素子用基板は、このようにＬＴＣＣからなる基体内に銀を主体とする金属層を配設することで、十分な放熱性を有する。
【００４６】
発光素子用基板１は、上記搭載面２１上に形成された１２か所の発光素子の搭載部２２およびその近傍を除く、キャビティの底面２４の全面を含み、基体２と枠体３との界面のキャビティ底面の外周近傍領域に端縁が達する形に形成された被覆層７を有する。被覆層７は、第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなり、被覆層７のガラス中に含まれる銀の濃度はＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下である。
なお、この場合、基体２と枠体３に挟まれる被覆層７の幅Ｍは、１００μｍ程度が好ましい。被覆層７を基体２の側面に達する位置まで設けると基体２と枠体３の密着性が損なわれることがあり、好ましくない。また、搭載部２２の端縁と被覆層７の端縁とは、印刷ズレによって電極上にガラスが重なってしまい、電極として機能しなくなる危険があることから、搭載部２２の端縁と被覆層７の端縁との距離Ｎは、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。なお、上記した幅Ｍ、距離Ｎの上限は、発光装置の寸法、仕様、形状等によって決められる。
【００４７】
ここで、本実施形態においては、発光素子用基板１は、発光素子を搭載面２１上の搭載部２２内に設けられた素子接続端子４に金属接続するタイプの発光素子用基板であることから、被覆層７は、搭載部２２およびその近傍を除く領域に配設されている。本発明を１ワイヤタイプや２ワイヤタイプのワイヤボンディングにより発光素子を搭載する発光素子用基板に適用する場合には、通常、搭載部およびその近傍の他に、搭載部と離れて搭載面上の１または２か所に配設される素子接続端子の配設領域およびその近傍を除いて、被覆層は形成されることになる。その場合も、素子接続端子の端縁と被覆層７の端縁とは、印刷ズレによって電極上にガラスが重なってしまい、電極として機能しなくなる危険があることから、５０μｍ以上離れていることが好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。上記した搭載部２２の近傍とは、たとえば、搭載部の外周縁から、３０μｍ内の領域を示し、また素子接続端子の配設領域の近傍とは、たとえば素子接続端子の配設領域の外周縁から、３０μｍ内の領域を示す。
【００４８】
本発明の発光素子用基板においては、このような構成の被覆層７を有することで、焼結時に上記ＬＴＣＣからなる基体２に、内層に配線された銀を主体とする金属層６からＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、この被覆層で概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減できる。これにより本発明の発光素子用基板においては、これを発光装置とした際に、発光素子搭載後、封止層で封止した場合でも、一般的に封止層に含まれる銀イオンを還元する触媒等の作用による銀コロイドの形成とさらにその凝集による銀発色が原因となる発光輝度の経時的な低下を抑制できる。
【００４９】
本発明の発光素子用基板において、被覆層７を形成するための第２のガラス粉末としては、本発明の構成の銀を主体とする金属層を内層に配線するＬＴＣＣ基板上に、該ガラス粉末を含む被覆組成物の焼結体として被覆層を形成した際に、ガラス中に含まれる銀の濃度が０．３質量％以下となるガラス粉末であれば特に制限されない。
【００５０】
上記第２のガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）は、９３０℃以下が好ましく、８８０℃以下がより好ましい。通常、ガラス粉末を焼成して緻密な焼結体を得るためには焼成温度が該ガラス粉末の軟化点を超えることが必要となる。上記第２のガラス粉末の軟化点が９３０℃を超えると、通常これと同時焼成されるＬＴＣＣ基板の内層配線である銀を主体とする金属層が、焼成の際に過度に軟化して所定の形状を維持できなくなるおそれがある。また、本発明に用いる銀を主体とする金属層は、その組成によって、８８０℃を超えると過度に軟化するものもある。したがって、第２のガラス粉末として、軟化点が９３０℃以下、好ましくは８８０℃以下のものを用いることにより、上記銀を主体とする金属層の過度の軟化による変形を生じさせることなく、これを含む被覆組成物と、銀を主体とする金属層を内層に配線するＬＴＣＣ基板とを、同時に焼成できる。一方、一般に、軟化点の低いガラス粉末は、上記銀発色が生じやすい。したがって、第２のガラス粉末の軟化点は、７５０℃以上が好ましい。
【００５１】
このような第２のガラス粉末として、具体的には、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ２を７０〜８４％、Ｂ２Ｏ３を１０〜２５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％、ＭｇＯを０〜１０％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる少なくとも１種を合計で０〜５％含有し、該ガラス粉末における酸化物換算のモル％表示での、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の合計含有量が７０〜８４％であるガラス粉末が挙げられる。以下、ガラス組成の記載において「％」は、特に断りのない限り、酸化物換算のモル％表示を表す。
【００５２】
第２のガラス粉末として、上記組成のガラス粉末を用いることにより、これを主体として含有する被覆組成物を、基板内部に銀を主体とする金属層が内層に配置されたＬＴＣＣ基板と同時に焼成しても、得られた発光素子用基板を発光装置とした際に被覆層とシリコーン樹脂等からなる封止層の界面がほとんど発色することはなく、それによって発光装置における発光輝度の経時的な低下を抑制できる。
【００５３】
上記ガラス粉末において、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなり、化学的耐久性、とくに耐酸性を高くするために必須の成分である。ＳｉＯ２の含有量が７０％未満であると、耐酸性が不十分となるおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が８４％を超えると、ガラスの軟化点やＴｇとも標記されるガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。
【００５４】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる必須の成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量が１０％未満であると、軟化点が過度に高くなるおそれがあり、またガラスが不安定となるおそれもある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が２５％を超えると、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性が低下するおそれもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１２％以上である。
【００５５】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性を高めるために５％以下の範囲で添加してもよい任意の成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が５％を超える場合、ガラスの透明性が低下するおそれがある。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量が５％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。
【００５６】
なお、このガラス粉末におけるＳｉＯ２の含有量とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計は、７０％以上、８４％％以下である。ＳｉＯ２の含有量とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７０％未満であると、化学的耐久性が不十分になるおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が８４％を超えると、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。
【００５７】
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは、軟化点やガラス転移点を低下させるために、合計した含有量が５％を超えない範囲で添加できる任意の成分である。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が５％を超えると、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気絶縁性も低下するおそれがある。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が５％を超える場合、銀発色が生じやすくなるおそれがある。
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは、これらから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましく、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計した含有量が０．９％以上であることが好ましい。
【００５８】
ＭｇＯは、軟化点やガラス転移点を低下させると共に、ガラスの安定性を高めるために１０％を超えない範囲で添加してもよい任意の成分である。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。ＭｇＯの含有量は、好ましくは８％以下である。
【００５９】
ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、軟化点やガラス転移点を低下させると共に、ガラスの安定性を高めるために、これらを合計した含有量が５％を超えない範囲で添加してもよい任意の成分である。これらを添加する場合、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有すればよい。ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量の合計が５％を超えると、耐酸性が低下するおそれがある。また、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量の合計が５％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。
【００６０】
なお、第２のガラス粉末として好ましく用いられる上記ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で上記以外の成分を含有できる。なお、この実施形態では鉛酸化物は含有していない。上記以外の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。
【００６１】
被覆層７は、その耐酸性が１００μｇ／ｃｍ２以下が好ましく、より好ましくは３０μｇ／ｃｍ２以下であり、さらに好ましくは５μｇ／ｃｍ２以下であり、特に好ましくは１μｇ／ｃｍ２以下である。
被覆層７の耐酸性が１００μｇ／ｃｍ２を超えると、金属層６のメッキ処理溶液中に被覆層７のガラス成分が溶出し、発光素子用基板を製造する際に、連続運転が妨げられたり、被覆層７が白濁し、反射率が低下したりするおそれがある。
なお、被覆層７の耐酸性は、ｐＨ１．６８、温度８５℃のシュウ酸塩緩衝液７００ｃｍ３の中に浸漬し、１時間経過後の質量減少量を測定することにより評価した。
【００６２】
第２のガラス粉末として好ましく用いられる上記ガラス粉末のうちでも、例えば、被覆層７の反射率を高められるものとして、ＳｉＯ２が７８％〜８３％、Ｂ２Ｏ３が１６％〜１８％、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種が合計で０．９％〜４％、Ａｌ２Ｏ３が０〜０．５％、ＣａＯが０〜０．６％からなるガラス粉末（以下、「ガラス粉末Ａ」と示す。）が好ましい。
【００６３】
以下に、「ガラス粉末Ａ」の組成について説明する。
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量が７８％未満であると、化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が８３％を超えると、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは８０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは８２％以下である。
【００６４】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が１６％未満の場合、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８％を超えると、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性が低下するおそれもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下である。
【００６５】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性を高めるために０．５％以下の範囲で添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５％を超えると、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。
【００６６】
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、軟化点やガラス転移点を低下させるために添加され、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏの少なくともいずれか一方を含有することが必要である。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が０．９％未満の場合、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が４％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気絶縁性も低下するおそれがある。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が４％を超える場合、銀発色が生じやすくなるおそれがある。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は、好ましくは１．０％以上、より好ましくは１．５％以上である。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は、好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下である。
【００６７】
ＣａＯは、軟化点やガラス転移点を低下させると共に、ガラスの安定性を高めるために０．６％を超えない範囲で添加してもよい。ＣａＯの含有量が０．６％を超えると、軟化点やガラス転移点が過度に低くなるおそれがあり、また結晶化を促進するため、透明なガラスを得られないおそれがある。また、ＣａＯの含有量が０．６％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。
【００６８】
また、第２のガラス粉末として好ましく用いられる上記ガラス粉末のうちでも、被覆層７の反射率を高められる他のガラス粉末としては、例えば、ＳｉＯ２が７２〜７８％、Ｂ２Ｏ３が１３〜１８％、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種が合計で０．９〜４％、ＭｇＯが２〜１０％からなるガラス粉末（以下、「ガラス粉末Ｂ」と示す。）も好ましい。
【００６９】
以下に、「ガラス粉末Ｂ」の組成について説明する。
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量が７２％未満の場合、化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が７８％を超えると、ガラスの軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７３％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７６％以下である。
【００７０】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が１３％未満の場合、ガラスの軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８％を超えると、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性が低下するおそれもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下である。
【００７１】
ＭｇＯは、軟化点やガラス転移点を低下させると共に、ガラスの安定性を高めるために添加される。ＭｇＯの含有量が２％未満の場合、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがあり、またガラスが不安定となるおそれがある。一方、ＭｇＯの含有量が１０％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。ＭｇＯの含有量は、好ましくは４％以上である。また、ＭｇＯの含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下である。
【００７２】
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、軟化点やガラス転移点を低下させるために添加され、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏの少なくともいずれか一方を含有することが必要である。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が０．９％未満の場合、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が４％を超えると、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気絶縁性も低下するおそれがある。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が４％を超えると、銀発色が生じやすくなるおそれがある。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は、好ましくは１．０％以上、より好ましくは１．５％以上である。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は、好ましくは３％以下である。
【００７３】
なお、第２のガラス粉末として好ましく用いられる上記ガラス粉末は、必ずしも上記「ガラス粉末Ａ」または「ガラス粉末Ｂ」において上記各成分のみからなるものに限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で上記以外の成分を「ガラス粉末Ａ」、「ガラス粉末Ｂ」ともに含有できる。なお、この実施形態では鉛酸化物は含有していない。上記以外の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。
【００７４】
また、第２のガラス粉末としては、上記各組成のガラス粉末に限定されず、上記本発明における条件を満足する限りにおいて、これらとは異なる組成のガラス粉末を用いることもできる。
【００７５】
本発明に用いる第２のガラス粉末は、上記したようなガラス組成となるようにガラス原料を配合し、混合し、溶融法によってガラスを製造し、得られたガラスを乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得ることができる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
【００７６】
なお、第２のガラス粉末の５０％粒径（以下Ｄ５０と表記することもある。）は、０．５μｍ以上、４μｍ以下が好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、粉末化に要する時間が長くなりすぎるおそれもある。一方、ガラス粉末の５０％粒径が４μｍを超えると、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級により行うことができる。
なお、本明細書において、５０％粒径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定したものをいう。レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置としては、島津製作所社製、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（商品名：ＳＡＬＤ２１００）を使用した。
【００７７】
また、第２のガラス粉末の最大粒径は２０μｍ以下が好ましい。最大粒径が２０μｍを超えると、ガラス粉末の焼結性が低下し、焼結体中に未溶解成分が残留して、被覆層７の反射性を低下させるおそれがある。ガラス粉末の最大粒径は、より好ましくは１０μｍ以下である。
【００７８】
本発明の発光素子用基板１において、その焼結体が被覆層７を形成する上記被覆用組成物は、上記第２のガラス粉末を主体として構成される。上記第２のガラス粉末のみからなる被覆用組成物の焼結体で被覆層７を形成させることで、焼結時に上記ＬＴＣＣからなる基体２に、内層に配線された銀を主体とする金属層６からＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、この被覆層で概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減でき、これを発光装置とした際に、封止層と基板の界面で発生する銀発色が原因となる発光輝度の経時的な低下を抑制できる。
【００７９】
しかし、被覆層７を上記第２のガラス粉末のみからなる被覆用組成物で形成した場合、被覆用組成物、すなわち第２のガラスは未焼成状態での流動性が高く、焼成時にはうねり等による変形が生じやすい。したがって、上記第２のガラス粉末のみからなる被覆用組成物で被覆層７を形成すると、焼成体表面に凹凸面が生じやすく、その平坦度が低下する。これを防ぐために、被覆用組成物においては必要に応じて上記第２のガラス粉末に加えて第２のセラミックス粉末を配合することが好ましい。
【００８０】
このような目的において上記被覆用組成物に用いる第２のセラミックス粉末として、好ましくは、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末が挙げられ、その含有量としては、上記被覆用組成物中に、１〜２０質量％含有する態様が挙げられる。このような配合量で第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を上記被覆用組成物に配合することで、得られる被覆層で銀イオンの拡散を概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減しつつ、平坦な表面を有する被覆層の形成が可能となる。なお、上記被覆用組成物中に、２０質量％を超えてアルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を配合すると、被覆層７が焼結不足になるおそれがある。
【００８１】
焼成時のＬＴＣＣ基板内における銀イオンの挙動については、上記に説明した通りであり、ガラス成分中に拡散した銀イオンは、特にアルミナ粉末の表面周辺に局在化して高濃度銀イオン層を形成する。これによって形成されたアルミナ粉末の表面等に局在する銀イオン層の一部が、ＬＴＣＣ基板表面にも露出する状態となると考えられる。
したがって、表面平坦性の目的で被覆用組成物に第２のセラミックス粉末を配合する場合には、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を用いる。なお、アルミナ粉末を実質的に含まないとは、セラミックス粉末におけるアルミナ粉末の含有量が０．１質量％未満をいう。ここで、本明細書において、アルミナ粉末等のセラミックス粉末を表示する場合、その粉末の構成成分として含有量が５０質量％を超える成分を粉末の名称として用いる。例えば、Ａｌ２Ｏ３を５０質量％を超えて含有するセラミックス粉末をアルミナ粉末という。
【００８２】
ここで、第２のセラミックス粉末として、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を用いる場合、上述したアルミナ粉末の中でも、Ａｌ２Ｏ３を高い含有率で含むアルミナ粉末を、実質的に含有しないことが特に好ましい。ここで、「Ａｌ２Ｏ３を高い含有率で含む」とは、Ａｌ２Ｏ３含有量が９５質量％以上をいう。
【００８３】
このような、アルミナ粉末を実質的に含まない第２のセラミックス粉末としては、アルミナ粉末以外であれば、従来から用いられるセラミックス粉末が特に制限なく適用可能である。具体的には、たとえば、ジルコニア粉末、チタニア粉末、およびシリカ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス粉末であれば、上記被覆用組成物に上記割合で配合してもよい。より好ましい配合量は、上記被覆用組成物中に５〜１０質量％である。第２のセラミックス粉末の５０％粒径は、例えば０．５μｍ以上、４μｍ以下が好ましい。
【００８４】
また、被覆層に拡散反射性を持たせる目的で、必要に応じて被覆用組成物に上記第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末を配合でき、この場合の被覆組成物における含有量として、上記被覆用組成物中に、上記アルミナ粉末の含有量が、１〜１０質量％で含有する態様が挙げられる。より好ましい含有量は上記被覆用組成物中に、上記アルミナ粉末の含有量が、１〜５質量％である。
このような配合量で第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末を上記被覆用組成物に配合することで、得られる被覆層で銀イオンの拡散を概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減しつつ、拡散反射性を有する被覆層の形成が可能となる。なお、上記被覆用組成物中に、１０質量％を超えてアルミナ粉末を配合すると、被覆層７が銀イオンの拡散を停滞させることが困難となり、被覆層と封止層の界面で銀発色が発生するおそれがある。
【００８５】
なお、この場合、被覆用組成物にアルミナ粉末以外のセラミックス粉末を上記効果を損なわない範囲で配合することも可能である。配合量としてはアルミナ粉末とそれ以外のセラミックス粉末の合計量に対するアルミナ粉末以外のセラミックス粉末の質量％として、５質量％以下が挙げられる。アルミナ粉末と組合せて用いるセラミックス粉末としては、ジルコニア粉末、チタニア粉末、およびシリカ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス粉末が挙げられる。
【００８６】
被覆層７の厚さは、１０〜５０μｍであることが好ましく、２０〜３０μｍであることがより好ましい。被覆層７の厚さが１０μｍ未満の場合、基体２に、内層に配線された銀を主体とする金属層６からＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、被覆層７で十分に停滞させることができず、被覆層表面まで到達する銀イオン量をあまり減少できないことがある。これによって封止層と被覆層の界面で銀発色が発生し、発光装置の発光輝度の経時的な低下を招くことがある。一方、被覆層７の厚さが５０μｍを超えると、被覆層７の体積が過大となって熱伝導性が低下したり、被覆部の反射率が低下し、光取り出し効率が低下したりするおそれがある。
【００８７】
以上、本発明の発光素子用基板における実施形態について例を挙げて説明したが、本発明の発光素子用基板はこれらに限定されない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。
【００８８】
また、本発明の発光素子用基板の製造方法について、図１に示される発光素子用基板１を例にして以下に説明する。図１に示される発光素子用基板１は、例えば、以下の（Ａ）グリーンシート作製工程、（Ｂ）ペースト層形成工程、（Ｃ）積層工程、（Ｄ）焼成工程を含む製造方法により製造できる。なお、製造に用いる部材については、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。例えば、セラミック基体とセラミック基体用グリーンシートとは、同じ２の符号をもって表記し、また、金属層と金属層用ペースト層とは、同じ６の符号をもって表記しており、他も同様である。
【００８９】
（Ａ）グリーンシート作製工程
（Ａ）工程は、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いて、発光素子用基板の基体を構成する基体用グリーンシート２および枠体を構成する枠体用グリーンシート３を作製する工程である。具体的には、基体用グリーンシート２および枠体用グリーンシート３は、以下に説明する第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物にバインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して調製されたスラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで作製できる。上記ガラスセラミックス組成物としては、特に低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）が好ましい。
【００９０】
基体用グリーンシート２については、上記（Ａ）で得られたシート状成形物が、（Ｂ）ペースト層形成工程を経て、（Ｃ）工程での積層に供される。枠体用グリーンシート３については、上記（Ａ）で得られたシート状成形物の中央部に、この工程で、通常の方法により凹部４の底面２４の形（例えば、円形）に貫通孔を形成し、得られたものが（Ｃ）工程での積層に供される。基体用グリーンシート２、枠体用グリーンシート３は、必ずしも単一のグリーンシートからなる必要はなく、複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。本実施形態においては、基体２内に搭載面と平行する銀を主体とする金属層を配設することから、基体用グリーンシート２をさらに基体下層用グリーンシート２ａ、基体上層用グリーンシート２ｂに分けて説明する。なお、これらグリーンシートもさらに複数枚で構成されていてもよい。
【００９１】
（ガラスセラミックス組成物およびスラリーの調製）
上記ガラスセラミックス組成物に用いる第１のガラス粉末は、必ずしも限定されないものの、ガラス転移点が５５０℃以上、７００℃以下が好ましい。ガラス転移点が５５０℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。
【００９２】
また、８００℃以上、９３０℃以下で基体用グリーンシートを焼成したときに結晶が析出することが好ましい。結晶が析出しない場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、ＤＴＡ（示差熱分析）により測定される結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃以下が好ましい。結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。
【００９３】
このような第１のガラス粉末としては、例えば、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７％〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５％〜６％以下含有するものが好ましい。これにより、得られる基体や枠体の表面の平坦度を向上させることが容易となる。
【００９４】
ここで、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量が５７％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。
【００９５】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が１３％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００９６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００９７】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点を低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００９８】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、ガラス転移点を低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏは、少なくともいずれか一方が添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が０．５％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が６％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。
【００９９】
なお、第１のガラス粉末として好ましく用いられる上記ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。
【０１００】
本発明に用いる第１のガラス粉末は、上記したようなガラス組成となるようにガラス原料を配合し、混合し、溶融法によってガラスを製造し、得られたガラスを乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行う。
【０１０１】
ガラス粉末の５０％粒径は、０．５μｍ以上、２μｍ以下が好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、均一に分散させることが困難となる。一方、ガラス粉末の５０％粒径が２μｍを超える場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより行う。
【０１０２】
一方、第１のセラミックス粉末としては、従来からＬＴＣＣ基板の製造に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いる。また、本発明において特に好ましく用いられる、拡散反射性を有するＬＴＣＣを作製する場合には、上記セラミックス粉末として、アルミナ粉末とともに、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末（以下、高屈折率セラミックス粉末と示す。）を使用することが好ましい。
【０１０３】
高屈折率セラミックス粉末は、焼結体（基板）の反射率を向上させるための成分であり、例えば、チタニア粉末、ジルコニア粉末、および安定化ジルコニア粉末からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。アルミナの屈折率が１．８程度であるのに対して、チタニアの屈折率は２．７程度、ジルコニアの屈折率は２．２程度であり、アルミナに比べて高い屈折率を有している。アルミナ粉末と高屈折率セラミックス粉末の配合比としては、アルミナ粉末：高屈折率セラミックス粉末が質量比で９０：１０〜６０：４０となる範囲が好ましい。第１のセラミックス粉末の５０％粒径は、上記いずれの場合も、例えば０．５μｍ以上、４μｍ以下が好ましい。
【０１０４】
このような第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末とを、例えば第１のガラス粉末が３０質量％以上、５０質量％以下、第１のセラミックス粉末が５０質量％以上、７０質量％以下となるように配合、混合することによりガラスセラミックス組成物を得る。
【０１０５】
このガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加することによりスラリーを得る。バインダーとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に用いる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を用いる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノール等の有機溶剤を好適に用いる。
【０１０６】
（Ｂ）ペースト層形成工程
（Ｂ）工程では、上記で得られた基体用グリーンシート２、すなわち基体下層用グリーンシート２ａおよび基体上層用グリーンシート２ｂに同時焼成するための各種ペースト層を形成する。まず、基体下層用グリーンシート２ａおよび基体上層用グリーンシート２ｂの両方に（Ｂ−１）配線導体用ペースト層を形成する。次いで、基体下層用グリーンシート２ａに（Ｂ−２）銀を主体とする金属層用ペースト層を形成し、基体上層用グリーンシート２ｂに（Ｂ−３）被覆層用ペースト層を形成する。
【０１０７】
（Ｂ−１）配線導体用ペースト層形成工程
基体下層用グリーンシート２ａおよび基体上層用グリーンシート２ｂには、まず、導体ペーストを用いて配線導体用ペースト層（素子接続端子用ペースト層４、外部接続端子用ペースト層５、および接続ビア用ペースト層８）を形成する。具体的には、まず、基体下層用グリーンシート２ａおよび基体上層用グリーンシート２ｂに、それぞれ最終的に基体の内部に埋設される構成となる、接続ビア用ペースト層８ａおよび、接続ビア用ペースト層８ｂを形成する。これらは、素子接続端子用ペースト層４から外部接続端子用ペースト層５へアノードとカソードの別に電気的に短絡なく接続されるように形成される内部配線導体用ペースト層である。
【０１０８】
次いで、基体下層用グリーンシート２ａの下側の面、すなわち非搭載面２３となる面に上記内部配線導体用ペースト層に接続する１対の外部接続端子用ペースト層５を形成する。また基体上層用グリーンシート２ｂの上側の面、すなわち搭載面２１となる面の所定の位置に１２対の素子接続端子用ペースト層４を形成する。
ここで、本実施形態においては、下記（Ｂ−２）の通り、金属層用ペースト層６と兼用の配線回路用ペースト層は、基体下層用グリーンシート２ａの上側の面に形成されるが、必要に応じて、基体上層用グリーンシート２ｂを２枚のグリーンシートで構成し、２枚のグリーンシート間に、さらに別の配線回路用ペースト層を形成してもよい。
【０１０９】
配線導体用ペースト層の形成に用いる導体ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金からなる金属粉末、または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。
【０１１０】
素子接続端子用ペースト層４、外部接続端子用ペースト層５、および接続ビア用ペースト層８や配線回路用ペースト層の形成方法としては、スクリーン印刷法により上記導体ペーストを、塗布する方法、あるいは塗布し、充填する方法が挙げられる。形成される素子接続端子用ペースト層４および外部接続端子用ペースト層５の膜厚は、最終的に得られる素子接続端子および外部接続端子の膜厚が上記所定の膜厚となるように調整される。
【０１１１】
（Ｂ−２）銀を主体とする金属層用ペースト層形成工程
上記配線導体用ペースト層が形成された基体下層用グリーンシート２ａの上側の面の上記所定位置に、銀を主体とする金属層用ペースト層６を、これが放熱層および配線回路の両方として機能するように形成する。銀を主体とする金属層用ペースト層６の膜厚は、最終的に得られる銀を主体とする金属層の膜厚が上記所定の膜厚となるように調整される。
銀を主体とする金属層用ペーストとしては、上に説明した銀を主成分として含む金属材料をエチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。
【０１１２】
（Ｂ−３）被覆層用ペースト層形成工程
上記配線導体用ペースト層が形成された基体上層用グリーンシート２ｂの上側の面、すなわち搭載面２１の、各１対ずつの素子接続端子用ペースト層４を含む１２か所の搭載部２２およびその近傍を除くキャビティの底面２４となる領域を全て含み、さらにキャビティ底面の近傍領域に端縁が達する形に、被覆層用ペースト層７を形成する。
被覆層用ペーストは、上記被覆用組成物に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。形成される被覆層用ペースト層７の膜厚は、最終的に得られ被覆層７の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。
【０１１３】
（Ｃ）積層工程
上記（Ｂ）工程で得られた、各種ペースト層が形成された基体下層用グリーンシート２ａ上に、各種ペースト層が形成された基体上層用グリーンシート２ｂを積層し、さらにその上に上記（Ａ）工程で作製した枠体用グリーンシート３を積層して、未焼結発光素子用基板１を得る。
【０１１４】
（Ｄ）焼成工程
上記（Ｃ）工程後、得られた未焼結発光素子用基板１について、必要に応じてバインダー等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成（焼成温度：８００〜９３０℃）を行う。
【０１１５】
脱脂は、例えば５００℃以上、６００℃以下の温度で１時間以上、１０時間以下保持することが好ましい。脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満の場合、バインダー等を十分に除去できないおそれがある。脱脂温度は６００℃程度、脱脂時間は１０時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去できる。一方、脱脂温度を６００℃超、脱脂温度を１０時間超とすると、かえって生産性等が低下するおそれがある。
【０１１６】
また、焼成は、基体２および枠体３の緻密な構造の獲得と生産性および銀を主体とする金属層の形状の維持を考慮して、８００℃〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整する。具体的には、８５０℃以上、９００℃以下の温度で２０分以上、６０分以下保持することが好ましく、特に８６０℃以上、８８０℃以下の温度が好ましい。焼成温度が８００℃未満では、基体２および枠体３が緻密な構造として得られないおそれがある。一方、焼成温度は９３０℃を超えると基体が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、基体２の内層に配線される銀を主体とする金属粉末を含有する金属層用ペースト層６が過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。
【０１１７】
このようにして、未焼結発光素子用基板１が焼成され発光素子用基板１が得られるが、焼成後、必要に応じて素子接続端子４および外部接続端子５の全体を被覆するように、上に説明した、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等の通常、発光素子用基板において導体保護に用いられる導電性保護層をそれぞれ形成できる。これらのうちでも、ニッケル／金メッキの２層構成の保護層が好ましく用いられ、例えば、ニッケルメッキ層はスルファミン酸ニッケル浴等を使用して、金メッキ層はシアン化金カリウム浴等を使用して、それぞれ電解メッキによって形成できる。
【０１１８】
以上、本発明の発光素子用基板の実施形態の一例について、その製造方法を説明したが、上記各部の形成順序等については、発光素子用基板の製造が可能な限度において適宜変更できる。
また、本発明の発光素子用基板は、そのサイズにより、通常、発光素子用基板のような配線基板を作製する際に用いられる、多数個取りの連結基板を作製し、これを分割する工程を得て個々の配線基板を作製する方法により作製されてもよい。その場合、分割のタイミングは、上記焼成後であれば、発光素子を搭載する前でもよいし、発光素子搭載後、プリント配線基板等に半田固定・実装される前でもよい。
【０１１９】
次に、本発明の発光装置について説明する。本発明の発光装置は、例えば、図２に平面図（ａ）と、そのＹ−Ｙ線断面図（ｂ）を示すように、発光素子用基板１が有するキャビティの底面２４に設けられた１２対の素子接続端子４に対応する１２か所の搭載部２２にＬＥＤ素子等の１２個の発光素子１１が搭載されたものである。発光素子１１は、裏面に１対のバンプ電極を有し、半田、金、金−錫共晶等を介して金属接続によって素子接続端子４に電気的に接続されている。発光装置１０は、さらに、キャビティの底面２４に上記のように配設された発光素子１１を覆いながら、キャビティを充填するようにモールド樹脂からなる封止層１２が設けられることにより構成されている。
【０１２０】
封止層１２を構成するモールド樹脂としては、耐光性、耐熱性の点で優れているため、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。シリコーン樹脂としては、発光装置のモールド樹脂として用いられる従来公知のシリコーン樹脂が、特に制限なく用いられる。また、このようなモールド樹脂に、白金、チタン等の触媒を添加することにより、モールド樹脂の速やかな硬化が可能となる。
【０１２１】
なお、封止用のモールド樹脂に蛍光体等を混合または分散させることにより、発光装置１０として得られる光を、所望の発光色に適宜調整できる。すなわち、蛍光体を封止層に混合、分散させることにより、発光素子１１から放射される光によって励起された蛍光体が可視光を発光し、この可視光と発光素子１１から放射される光とが混色して、発光装置１０として所望の発光色を得ることができる。蛍光体の種類は特に限定されず、発光素子から放射される光の種類や目的とする発光色に応じて適宜選択される。なお、蛍光体を配置するには、上記のようにして封止層１２に混合・分散させる方法に限らず、例えば封止層１２の上に蛍光体の層を設けるようにすることも可能である。
【０１２２】
本発明の発光装置１０によれば、発光素子の搭載部およびその近傍を除くＬＴＣＣ基板の搭載面を、上記第２のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなり、焼結して得られる被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下である被覆層で被覆したことにより、焼結時に上記ＬＴＣＣからなる基体２に、内層に配線された銀を主体とする金属層６からＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、この被覆層で概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減できる。これにより、一般的に封止層に含まれる銀イオンを還元する触媒等の作用による銀コロイドの形成と、さらにその凝集による銀発色の発生を抑制でき、これが原因となる発光輝度の経時的な低下を抑制できる。
【０１２３】
また、本発明の発光装置１０によれば、基板の内部に銀を主体とする金属層を放熱層として埋設した熱抵抗の小さい発光素子搭載用基板１を用いることで、発光素子１１の過度な温度上昇を抑制し、高輝度に発光できる。
このような本発明の発光装置１０は、例えば携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に用いることができる。
【実施例】
【０１２４】
以下に、本発明の実施例を説明する。なお本発明はこれら実施例に限定されない。【０１２５】
［実施例１〜１２、比較例１〜３］
以下に説明する方法で、図２に示した発光装置と同様の構造の実施例１〜１２および比較例１〜２の試験用発光装置を作製した。上記各発光装置において、異なるのは被覆層の構成材料のみである。また、比較例３として、図２に示す発光装置において被覆層を有しない以外は、図２に示す発光装置と全く同じ構成の試験用発光装置を作製した。
なお、以下の説明においては、上記同様、焼成の前後で部材に用いる符号は同じものを用いた。【０１２６】
＜被覆層用ペーストの調製＞
まず、被覆層形成用の各種のガラス粉末を製造した。すなわち、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの各成分が表１に示す組成（モル％）のガラスとなるように、ガラス原料を調合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１５００〜１６００℃で６０分間溶融させた後、溶融状態のガラスを流し出し冷却した。得られたガラスを、アルミナ製ボールミルにより２０〜６０時間粉砕して５種類のガラス粉末１〜５を得た。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
ここでガラス粉末１〜３は、本発明に係る被覆層形成用の被覆用組成物が主として含有する第２のガラス粉末であり、ガラス粉末４、５は比較例用のガラス粉末である。【０１２７】
得られたガラス粉末１〜５の５０％粒径（μｍ）を、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（島津製作所社製、商品名：ＳＡＬＤ２１００）を用いて測定した。また、ガラス粉末１〜５の軟化点を、示差熱分析装置（ブルカーＡＸＳ社製、商品名：ＴＧ−ＤＴＡ２０００）を用いて昇温速度１０℃／分の条件で１０００℃まで昇温して測定した。【０１２８】
【表１】
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【０１２９】
上記で得られたガラス粉末１〜５と、以下のセラミックス粉末を表２に示す割合で配合して、被覆用組成物を調製した。なお、表２の第４列の「ガラス：セラミック」の欄の表記は、前記被覆用組成物中における第２のガラス粉末と第２のセラミック粉末の含有割合を重量％で示したものであり、たとえば、実施例２において、「９５：５」とは、前記被覆用組成物中、第２のガラス粉末が９５重量％、第２のセラミック粉末が５重量％であることを意味し、他の例においても同様である。
・アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ、Ｄ５０：２μｍ）
・シリカ粉末（日本アエロジル社製、商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ３８０、Ｄ５０：１０ｎｍ）
・ジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ、Ｄ５０：０．６μｍ）【０１３０】
上記で得られた被覆用組成物と樹脂成分とを６０：４０の質量比で配合し、磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行って、被覆層用ペーストを作製した。なお、樹脂成分は、エチルセルロースとαテレピネオールとを質量比８５：１５で調合し分散したものを使用した。【０１３１】
＜試験用発光装置の作製＞
発光素子用基板１の基体２および枠体３を作製するための基体下層用グリーンシート２ａ、基体上層用グリーンシート２ｂ、および枠体用グリーンシート３を作製した。
まず、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ２を６０．４％、Ｂ２Ｏ３を１５．６％、Ａｌ２Ｏ３を６％、ＣａＯを１５％、Ｋ２Ｏを１％、Ｎａ２Ｏを２％の組成のガラスとなるようにガラス原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより４０時間粉砕して第１のガラス粉末を製造した。なお、粉砕の溶媒にはエチルアルコールを用いた。【０１３２】
このガラス粉末が３５質量％、アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が４０質量％、ジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ）が２５質量％となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス組成物を製造した。このガラスセラミックス組成物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダーとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。【０１３３】
このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させたグリーンシートを複数枚積層して、略平板状であって焼成後の厚さが０．３５ｍｍとなる基体下層用グリーンシート２ａ、略平板状であって焼成後の厚さが０．１５ｍｍとなる基体上層用グリーンシート２ｂ、および枠外の形状が基体用グリーンシート２と同様であり、枠内の形状が焼成後において直径４．４ｍｍの略円形状であって、枠高さが０．５ｍｍである枠体用グリーンシート３をそれぞれ製造した。なお、本実施例においては、発光素子用基板１を多数個取りの連結基板として製造し、後述の焼成後に、１個ずつに分割して、５ｍｍ×５ｍｍの外寸の略正方形の発光素子用基板１とした。以下の記載は、多数個取り連結基板のうちの、分割後、１個の発光素子用基板１となる一区画について説明する。【０１３４】
一方、導電性粉末（銀粉末：大研化学工業社製、商品名：Ｓ５５０）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを、質量比８５：１５の割合で配合し、固形分が８５質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行って配線導体用ペーストを製造した。【０１３５】
また、銀を主体とする金属層用ペーストは、銀粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ４００−２）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを質量比９０：１０の割合で配合し、固形分が８７質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、磁器乳鉢中で１時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散して製造した。【０１３６】
基体上層用グリーンシート２ｂの上側の面は、基体２と枠体３とで形成されるキャビティの底面２４の中央よりに４個の発光素子を四角形状等の略環状に、その外側に８個の発光素子を八角形状等の略環状に搭載するように合計１２か所の搭載部２２を有する。各搭載部２２にはそれぞれ１対の素子接続端子用ペースト層４が形成されるが、その前に、各素子接続端子用ペースト層４に対応する位置に孔空け機を用いて直径０．３ｍｍの貫通孔を形成しスクリーン印刷法により上記で得られた配線導体用ペーストを充填して接続ビア用ペースト層８ｂを形成した。その後、接続ビア用ペースト層８ｂ上に、配線導体用ペーストを用いて上記１２対の素子接続端子用ペースト層４をスクリーン印刷法により形成した。【０１３７】
上記配線導体用ペースト層が形成された基体上層用グリーンシート２ｂの上側の面、すなわち搭載面２１の、各１対ずつの素子接続端子用ペースト層４を含む１２か所の搭載部２２およびその端縁から７０μｍまでの搭載部２２の近傍領域を除くキャビティの底面２４となる領域を全て含み、さらにキャビティ底面の外周近傍領域に端縁が達する形に、具体的には、枠体３が積層されたときに、その枠体３が踏む幅が１００μｍとなるように被覆層用ペースト層７を形成した。被覆層用ペースト層７の膜厚は、最終的に得られ被覆層７の膜厚が２０μｍとなるように調整した。【０１３８】
基体下層用グリーンシート２ａの上側の面に銀を主体とする金属層用ペースト層６を、放熱層および配線回路の両方として機能するようにスクリーン印刷法により形成した。すなわち、基体下層用グリーンシート２ａの上側の面の外縁から１００μｍ内側の位置にその端縁が達し、かつ上記各１２個の接続ビア用ペースト層８ｂに分配されていたアノードとカソードをそれぞれ接続する形の２領域に、できる限り広範囲に金属層用ペースト層６を形成した。ここで基体下層用グリーンシート２ａの上面における金属層用ペースト層６の形成面積の占める割合は、７２％であった。なお、金属層用ペースト層６の膜厚は、最終的に得られる銀を主体とする金属層の膜厚が１０μｍとなるように調整した。【０１３９】
また、上記アノードおよびカソードとなる金属層用ペースト層６の２領域から、それぞれ１個ずつ基体下層用グリーンシート２ａの下側の面、すなわち非搭載面２３に達する接続ビア用ペースト層８ａを上記接続ビア用ペースト層８ｂと同様に形成した。基体下層用グリーンシート２ａの非搭載面２３には、上記アノードとカソードに対応する１対の接続ビア用ペースト層８ａに接続するように１対の外部接続端子用ペースト層５を、上記同様、配線導体用ペーストを用いてスクリーン印刷法により形成した。【０１４０】
上記で得られた、各種ペースト層付き基体下層用グリーンシート２ａの上に、各種ペースト層付き基体上層用グリーンシート２ｂを積層し、その上に上記で得られた枠体用グリーンシート３を積層して未焼結多数個取り連結基板を得た。上記で得られた未焼成多数個取り連結基板に、未焼結発光素子用基板１の各区画が焼成後に５ｍｍ×５ｍｍの外寸となるような分割用のカットラインを入れた後、５５０℃で５時間保持して脱脂を行い、さらに８７０℃で３０分間保持して焼成を行って多数個取り連結基板を製造した。得られた多数個取り連結基板をカットラインに沿って分割して発光素子用基板１を製造した。【０１４１】
＜評価＞
［１］銀濃度の測定
上記各実施例および比較例で得られた発光素子用基板１を、焼成後２４時間放置した後に、その被覆層７におけるガラス中の銀濃度を、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて測定した。ここで、ガラス中とは、被覆層７において他の成分、例えばアルミナ粉末等のセラミックス粉末が含まれないガラスだけの領域を示すものとする。なお、ＥＰＭＡによる分析領域は、任意に選択された０．３μｍ３の領域とした。ただし、上記各実施例および比較例間では同じ位置を測定した。測定結果を、Ａｇ２Ｏに換算した値として表２に示す。【０１４２】
［２］光束量の経時変化試験
次に、上記各実施例および比較例で得られた発光素子用基板１に、各１２個ずつの発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を搭載して、図２に示す発光装置を作製した。すなわち、発光素子用基板上の１２か所の搭載部に形成された各１対の素子接続端子につき、裏面に１対の電極を有するＬＥＤ素子１個を金錫半田接着により接続し、合計１２個のＬＥＤ素子を搭載した。さらに封止剤を用いてモールド封止層を形成した。なお、封止剤としては、封止用シリコーン樹脂（信越化学工業社製、商品名：ＳＣＲ−１０１６Ａ）を用いた。また、用いた封止剤は、封止用シリコーン樹脂に対して蛍光体（化学オプトニクス社製、商品名Ｐ４６−Ｙ３）を２０質量％の割合で含有する。【０１４３】
上記各実施例および比較例の発光装置１０について、１２個のＬＥＤ素子１１のそれぞれに対して、電圧／電流発生器（アドバンテスト社製、商品名：Ｒ６２４３）を用いて定格電流を印加し、発光装置１０から得られる光の全光束量（ルーメン）を、初期全光束量として測定した。その後、これらの発光装置１０を、温度８５℃、湿度８５％の環境下で２５０時間放置する試験を行い、試験後の全光束量を上記同様にして測定し、初期全光束量からの低下率（％）を算出した。
全光束量の測定は、積分球（直径６インチ）内に発光装置１０を設置し、全光束測定装置（スペクトラコープ社製、商品名：ＳＯＬＩＤＬＡＭＢＤＡ・ＣＣＤ・ＬＥＤ・ＭＯＮＩＴＯＲ・ＰＬＵＳ）を用いて行った。測定結果を表２に示す。【０１４４】
【表２】
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【０１４５】
表２から明らかなように、実施例１〜１２の発光素子用基板を用いた発光装置では、被覆層とシリコーン樹脂封止層との界面での銀発色がなく、経時的な輝度（全光束量）の低下がほとんど生じないことが認められた。これは、被覆層が特定のガラス組成を有するガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体により構成されており、焼結して得られる被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がＡｇ２Ｏに換算して０．３質量％以下となっていることから、焼結時に上記ＬＴＣＣからなる基体２に内層に配置された銀を主体とする金属層６からＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、この被覆層で概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量が大幅に軽減されていることによる効果である。【０１４６】
これに対して、比較例１、２の発光素子用基板を用いた発光装置では、被覆層が本発明の構成をとっていないことから、ＬＴＣＣ基体２の表面にまで到達した銀イオンの拡散を、被覆層で停滞させることができず、被覆層表面の銀イオン量が比較例３の被覆層が形成されていないＬＴＣＣ基体の表面における銀イオン量と同程度になっており、このような発光素子用基板を用いた発光装置では、被覆層とシリコーン樹脂封止層との界面での銀発色により、輝度が大きく低下していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の発光素子用基板は、十分な放熱性を有するとともに、封止層の変色等による発光輝度の経時的な低下が抑制され、長期使用安定性に優れており、ＬＥＤ発光装置用として有用である。
なお、２０１１年３月３１日に出願された日本特許出願２０１１−０７７２３９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
【符号の説明】
【０１４８】
１…発光素子用基板（未焼結発光素子用基板）、２…基体（基板用グリーンシート）、３…枠体（枠体用グリーンシート）、４…素子接続端子（素子接続端子用ペースト層）、５…外部電極端子（外部接続端子用ペースト層）、６…銀を主体とする金属層（金属層用ペースト層、配線回路）、７…被覆層（被覆層用ペースト層）、８、８ａ、８ｂ…接続ビア（接続ビア用ペースト層）、２１…搭載面、２２…搭載部、２３…非搭載面、２４…キャビティの底面、１１…発光素子、１２…封止層、１０…発光装置
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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