(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０〜５０質量％のホウケイ酸系ガラス粉末、３５〜６０質量％のアルミナ粉末、および１０〜２０質量％のジルコニア粉末を含み、発光ダイオード素子を搭載するための基板の製造に用いられるガラスセラミックス組成物であって、
前記ホウケイ酸系ガラス粉末が、酸化物換算で、ＳｉＯ２を４５〜６５質量％、Ｂ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２５質量％、およびＣａＯを１５〜３５質量％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏを含有しない、あるいはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計した含有量が０．５質量％未満であることを特徴とするガラスセラミックス組成物。
【請求項２】
前記ジルコニア粉末が、安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアからなることを特徴とする請求項１記載のガラスセラミックス組成物。
【請求項３】
発光ダイオード素子を搭載するための基板であって、
請求項１または２記載のガラスセラミックス組成物を成形および焼成してなることを特徴とする発光ダイオード素子用基板。
【請求項４】
発光ダイオード素子用基板と、前記発光ダイオード素子用基板に搭載された発光ダイオード素子とを具備する発光装置であって、
前記発光ダイオード素子用基板が請求項３記載の発光ダイオード素子用基板であることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックス組成物、発光ダイオード素子用基板、および発光装置に係り、特に発光ダイオード素子を搭載する基板の製造に用いられるガラスセラミックス組成物、ならびにこのガラスセラミックス組成物からなる発光ダイオード素子用基板および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）素子の高輝度化、高効率化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶ等のバックライト、一般照明等にＬＥＤ素子を用いた発光装置が使用されるようになっている。これに伴い、ＬＥＤ素子周辺の部材についてもより高性能なものが求められるようになっている。従来、ＬＥＤ素子を搭載するためのＬＥＤ素子用基板として樹脂材料からなるものが使用されているが、ＬＥＤ素子の高輝度化に伴う熱や光により劣化しやすく、無機材料からなるもの、例えばセラミックスからなるものの使用が検討されている。
【０００３】
セラミックス基板としては、例えば配線基板に使用されるアルミナ基板や窒化アルミニウム基板が挙げられる。セラミックス基板は、樹脂基板に比べて熱や光に対する耐久性が高く、ＬＥＤ素子用基板として有望である。しかしながら、セラミックス基板は、樹脂基板に比べて反射率が低く、ＬＥＤ素子からの光が基板の後方へ漏れるために、前方の光度が低下する問題がある。また、セラミックス基板は、一般に難焼結性であるために１５００℃を超える高温焼成が必要となり、プロセスコストが高くなるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、低温同時焼成セラミックス（以下、ＬＴＣＣと記すことがある。）基板の使用が検討されている。ＬＴＣＣ基板は、一般にガラスとアルミナ等のセラミックスフィラーとの複合物からなり、ガラスの低温流動性によって焼結するために、従来のセラミックスよりも低い８５０〜９５０℃程度で焼成することができる。これにより、配線導体となるＡｇ導体と同時に焼成することができ、従来のセラミックス基板に比べてコストを低減することができる。また、ガラスとセラミックスフィラーとの界面で光が拡散反射するために、従来のセラミックス基板よりも高い反射率を得ることができる。さらに、無機物からなるために、熱や光に対して十分な耐久性を得ることができる。
【０００５】
このようなＬＴＣＣ基板の表面には配線導体が設けられることが多く、この配線導体を保護するために、あるいはボンディングワイヤとの接続を容易にするためにメッキが行われている。しかし、一般にメッキ液は強い酸性を有しており、ＬＴＣＣ基板の耐酸性が低いとメッキ液に溶解し、メッキ液を汚染させやすい。結果として、メッキ液の交換等が必要となり、ＬＴＣＣ基板の生産効率が低下する。このため、ＬＴＣＣ基板には、耐酸性に優れることが求められている。
【０００６】
また、ＬＴＣＣ基板は、ＬＥＤ素子用基板とするために切れ目を入れて割ったり、あるいは切断したりすることにより所定の大きさに加工されるが、抗折強度が低いと切断等の際に割れや欠けが発生しやすくなる。このため、ＬＴＣＣ基板には、抗折強度が高いことも求められる。
【０００７】
耐酸性に優れ、また抗折強度も高いＬＴＣＣ基板として、例えばモル分率表示でＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの少なくともいずれか一方を合計で０．０５〜６％含有するガラス粉末と、セラミックスフィラーとを含有するガラスセラミックス組成物からなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、セラミックスフィラーとしては、アルミナ粉末が典型的に用いられ、アルミナ粉末とともにジルコニア粉末も用いられる。また、光学特性を向上させたＬＴＣＣ基板として、例えば１０重量％以下のチタニア粉末を含有するガラスセラミックス組成物からなるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、発光装置を大量生産する場合、多数のＬＴＣＣ基板に効率的にメッキを施す必要があり、ＬＴＣＣ基板にはこれまで以上の耐酸性が求められている。また、ＬＴＣＣ基板には、耐酸性とともに、実用上十分な反射率や、配線導体の硫化を抑制できる十分なガスバリア性、すなわち緻密さも求められている。さらに、ＬＴＣＣ基板には、焼成時の反りが少なくなるようにガラス相の結晶化が抑制されていることが好ましく、また従来と同様に配線導体となるＡｇ導体と同時焼成できることも求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ  ２００９／１２８３５４  Ａ１
【特許文献２】特開２００７−１２９１９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、特に耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板が得られるガラスセラミックス組成物を提供することを目的としている。また、本発明は、耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板を提供することを目的としている。さらに、本発明は、耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板を用いた発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特にアルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの含有量が少ないホウケイ酸系ガラス粉末を用いるとともに、高屈折フィラーとして１０〜２０質量％のジルコニア粉末を含有するガラスセラミックス組成物とすることで、耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１２】
すなわち、本発明のガラスセラミックス組成物は、３０〜５０質量％のホウケイ酸系ガラス粉末、３５〜６０質量％のアルミナ粉末、および１０〜２０質量％のジルコニア粉末を含み、発光ダイオード素子を搭載するための基板の製造に用いられるガラスセラミックス組成物であって、前記ホウケイ酸系ガラス粉末が、酸化物換算で、ＳｉＯ２を４５〜６５質量％、Ｂ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２５質量％、およびＣａＯを１５〜３５質量％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏを含有しない、あるいはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計した含有量が０．５質量％未満であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光ダイオード素子用基板は、発光ダイオード素子を搭載するための基板であって、上記した本発明のガラスセラミックス組成物を成形および焼成してなることを特徴とする。また、本発明の発光装置は、発光ダイオード素子用基板と、前記発光ダイオード素子用基板に搭載された発光ダイオード素子とを具備する発光装置であって、前記発光ダイオード素子用基板が上記した本発明の発光ダイオード素子用基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板が得られるガラスセラミックス組成物を提供することができる。また、本発明によれば、耐酸性に優れ、かつ十分な反射率や緻密さを有するＬＥＤ素子用基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、このようなＬＥＤ素子用基板を用いることにより光学特性や生産性に優れる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＬＥＤパッケージの一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るガラスセラミックス組成物は、ＬＥＤ素子を搭載するためのＬＥＤ素子用基板の製造に用いられるものであって、３０〜５０質量％のホウケイ酸系ガラス粉末、３５〜６０質量％のアルミナ粉末、および１０〜２０質量％のジルコニア粉末を含有する。
【００１７】
また、このホウケイ酸系ガラス粉末は、酸化物換算で、ＳｉＯ２を４５〜６５質量％、Ｂ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２５質量％、およびＣａＯを１５〜３５質量％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏを含有しない、あるいはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計した含有量が０．５質量％未満である。
【００１８】
このようなガラスセラミックス組成物によれば、ホウケイ酸系ガラス粉末におけるアルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの含有量が少ないために、耐酸性に優れる焼結体（ＬＥＤ素子用基板、以下同様）を得ることができる。また、反射率を向上させる高屈折フィラーとして主としてジルコニア粉末を含有するために、全体として高い反射率を有する焼結体を得ることができ、また主としてチタニア粉末を含有する場合のような４００ｎｍ付近における光の吸収による反射率の低下が少ない焼結体を得ることができる。
【００１９】
ここで、ジルコニア粉末は焼結性を低下させる成分である。また、ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏは焼結性を向上させる成分である。従って、ジルコニア粉末を用いるとともに、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの含有量が少ないホウケイ酸系ガラス粉末を用いた場合、耐酸性は向上するが、焼結性は低下しやすくなる。しかし、この実施形態のガラスセラミックス組成物によれば、ジルコニア粉末の含有量が一定値以下であるために、焼結性の低下が抑制され、十分に緻密な焼結体を得ることができる。また、ジルコニア粉末の含有量が一定値以上であるために、実用上十分な反射率を有する焼結体を得ることができる。
【００２０】
さらに、このようなガラスセラミックス組成物によれば、焼成時のガラス相の結晶化が抑制されるために、反りの少ない焼結体を得ることができる。なお、ガラスセラミックス組成物におけるガラス粉末を主としてＢｉ２Ｏ３からなるものとすることで耐酸性に優れる焼結体が得られる可能性もあるが、このようなものについては過度に原材料費が高くなるおそれがある。上記組成を有するガラスセラミックス組成物によれば、比較的安価に耐酸性に優れる焼結体を得ることができる。
【００２１】
以下、ガラスセラミックス組成物について具体的に説明する。
ガラスセラミックス組成物におけるホウケイ酸系ガラス粉末の含有量は３０〜５０質量％である。ホウケイ酸系ガラス粉末の含有量が３０質量％未満の場合、緻密な焼結体を得ることができない。より緻密な焼結体を得る観点から、ホウケイ酸系ガラス粉末の含有量は、３３質量％以上が好ましく、３５質量％以上がより好ましい。
【００２２】
一方、ホウケイ酸系ガラス粉末の含有量が５０質量％を超える場合、抗折強度の高い焼結体を得ることができない。より抗折強度の高い焼結体を得る観点から、ホウケイ酸系ガラス粉末の含有量は、４５質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましい。
【００２３】
ホウケイ酸系ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５〜５μｍが好ましい。Ｄ５０が０．５μｍ以上の場合、工業的に製造しやすく、また凝集しにくくなるために取り扱いが容易となり、ガラスセラミックス組成物中にも分散しやすくなる。Ｄ５０は、０．８μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上がより好ましい。一方、Ｄ５０が５μｍ以下の場合、焼成により緻密な焼結体を得やすくなる。Ｄ５０は、４μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。なお、本明細書におけるＤ５０は、レーザ回折散乱法で測定された値である。
【００２４】
アルミナ粉末は、焼結体の抗折強度を向上させるために添加されるものであり、ガラスセラミックス組成物中、３５〜６０質量％添加される。アルミナ粉末の含有量が３５質量％未満の場合、抗折強度の高い焼結体を得ることができない。より抗折強度の高い焼結体を得る観点から、アルミナ粉末の含有量は、４０質量％以上が好ましく、４２質量％以上がより好ましい。
【００２５】
一方、アルミナ粉末の含有量が６０質量％を超える場合、緻密な焼結体を得ることができず、また表面の平滑性が低下した焼結体が得られやすい。より緻密かつ表面の平滑な焼結体を得る観点から、アルミナ粉末の含有量は、５５質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。
【００２６】
アルミナ粉末のＤ５０は０．３〜５μｍが好ましい。Ｄ５０が０．３μｍ以上の場合、抗折強度の高い焼結体を得やすくなる。より抗折強度の高い焼結体を得る観点から、Ｄ５０は０．６μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上がより好ましい。一方、Ｄ５０が５μｍ以下の場合、緻密かつ表面の平滑な焼結体を得やすくなる。より緻密かつ表面の平滑な焼結体を得る観点から、Ｄ５０は４μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。
【００２７】
ジルコニア粉末は、焼結体の反射率を向上させるために添加されるものであり、ガラスセラミックス組成物中、１０〜２０質量％添加される。ジルコニア粉末の含有量が１０質量％未満の場合、実用上十分な反射率、具体的には８５％以上の反射率を有する焼結体を得ることができない。なお、本発明における反射率は波長４６０ｎｍにおけるものである。より反射率の高い焼結体を得る観点から、ジルコニア粉末の含有量は、１１質量％以上が好ましい。
【００２８】
一方、ジルコニア粉末の含有量が２０質量％を超える場合、緻密な焼結体を得ることができない。すなわち、このガラスセラミックス組成物では、焼結体の耐酸性を向上させるために、ホウケイ酸系ガラス粉末における焼結性を向上させる成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの含有量が低減されている。そして、ジルコニア粉末は焼結性を低下させる成分であることから、上記したホウケイ酸系ガラス粉末とともに用いた場合、その含有量が２０質量％を超えると緻密な焼結体を得ることができない。より緻密な焼結体を得る観点から、ジルコニア粉末の含有量は、１９質量％以下が好ましい。
【００２９】
ジルコニア粉末としては、安定化されていないジルコニアであってもよいが、通常はＹ２Ｏ３、ＣａＯ、またはＭｇＯの添加により少なくとも一部が安定化された部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアが好ましい。部分安定化ジルコニアまたは安定化ジルコニアとすることで、例えば高温下での相転移が抑制され、諸特性の安定した焼結体を得ることができる。部分安定化ジルコニアの種類については、必ずしも限定されるものではないが、工業的に安価に入手することが容易な、Ｙ２Ｏ３添加ジルコニアが好ましい。特にＹ２Ｏ３の添加量としては、０．１〜１０ｍｏｌ％であることが好ましい。
【００３０】
ジルコニア粉末のＤ５０は、０．０５〜５μｍであることが好ましい。Ｄ５０が０．０５μｍ以上の場合、光の波長（本発明では４６０ｎｍ）に対してジルコニア粉末の大きさが過度に小さくならないために、高い反射率を得ることができる。より高い反射率を得る観点から、Ｄ５０は、０．１μｍ以上が好ましく、０．１５μｍ以上がより好ましい。一方、Ｄ５０が５μｍ以下の場合、光の波長に対してジルコニア粉末の大きさが過度に大きくならないために、高い反射率を得ることができる。より高い反射率を得る観点から、Ｄ５０は、３μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましい。
【００３１】
なお、工業的に入手可能なジルコニア粉末の中には、非常に小さい１次粒子（典型的には０．０５μｍ以下）が凝集することにより比較的大きな２次粒子（典型的には０．０５μｍ〜５μｍ程度）を形成するものがある。高い反射率を得るためには１次粒子径よりも２次粒子径が重要となることから、ジルコニア粉末が２次粒子からなる場合、２次粒子のＤ５０が０．０５〜５μｍであることが好ましい。より高い反射率を得る観点から、２次粒子のＤ５０は、０．１μｍ以上が好ましく、０．１５μｍ以上がより好ましい。一方、高い反射率を得る観点から、２次粒子のＤ５０は、３μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましい。
【００３２】
ガラスセラミックス組成物は、基本的にジルコニア粉末以外の高屈折フィラーを含まないことが好ましいが、ジルコニア粉末以外の高屈折フィラーを合計で３質量％以下含有してもよい。ジルコニア粉末以外の高屈折フィラーとしては、屈折率が１．９５を超えるものが挙げられ、例えばチタニアの他、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム等のチタン化合物、チタンやジルコニウムを主成分とするその他の複合材が挙げられる。
【００３３】
ジルコニア粉末以外の高屈折フィラーについても、ジルコニア粉末と同様にＤ５０は０．０５〜５μｍが好ましい。ジルコニア粉末以外の高屈折フィラーのＤ５０は、０．１μｍ以上が好ましく、０．１５μｍ以上がより好ましい。また、ジルコニア粉末以外の高屈折フィラーのＤ５０は、３μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましい。
【００３４】
次に、ホウケイ酸系ガラス粉末の各成分について説明する。
【００３５】
ＳｉＯ２は、ガラスの結晶化を抑制して安定性を向上させるとともに、耐酸性を向上させる成分であり必須成分である。ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＳｉＯ２の含有量は４５質量％以上である。４５質量％未満の場合、焼成時に結晶が析出して焼結体が反りやすく、また耐酸性も十分でなくなるおそれがある。より安定性、耐酸性に優れたものとする観点から、ＳｉＯ２の含有量は４７質量％以上が好ましい。
【００３６】
一方、ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＳｉＯ２の含有量は６５質量％以下である。６５質量％を超える場合、溶解性が低下するために均質なガラスを安価に生産することが難しく、またガラスの焼結性も低下するために緻密な焼結体を得られないおそれがある。より生産性、焼結性に優れたものとする観点から、ＳｉＯ２の含有量は６０質量％以下が好ましい。
【００３７】
Ｂ２Ｏ３はガラスの焼結性を向上させる成分であり必須成分である。ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＢ２Ｏ３の含有量は５質量％以上である。５質量％未満の場合、ガラスの焼結性が低下するために緻密な焼結体を得られないおそれがある。より焼結性に優れたものとする観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量は、６質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましい。
【００３８】
一方、ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＢ２Ｏ３の含有量は２０質量％以下である。２０質量％を超える場合、ガラスが分相しやすくなるために焼結体を安定して量産することができないおそれがあり、また耐酸性も十分でなくなるおそれがある。より安定して量産でき、耐酸性に優れたものとする観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量は、１５質量％以下が好ましく、１１質量％以下がより好ましい。
【００３９】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの分相を抑制して安定性を向上させる成分であり必須成分である。ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は５質量％以上である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が５質量％未満の場合、ガラスが分相しやすくなるために焼結体を安定して量産することができないおそれがある。より分相しにくいものとする観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、６質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましい。
【００４０】
一方、ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は２５質量％以下である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が２５質量％を超える場合、焼成時にアノーサイト（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ）に代表される結晶が析出して焼結体が反りやすくなり、また耐酸性も十分でなくなるおそれがある。より結晶の析出が少なく、また耐酸性に優れたものとする観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、２２質量％以下が好ましく、１９質量％以下がより好ましい。
【００４１】
ＣａＯはガラスの溶融温度を低下させるとともに、焼結性を向上させる成分であり必須成分である。ホウケイ酸系ガラス粉末におけるＣａＯの含有量は１５質量％以上である。ＣａＯの含有量が１５質量％未満の場合、ガラスの焼結性が低下するために緻密な焼結体を得られないおそれがある。より緻密な焼結体を得る観点から、ＣａＯの含有量は、１８質量％以上が好ましく、２０質量％以上がより好ましい。
【００４２】
一方、ＣａＯの含有量は３５質量％以下である。ＣａＯの含有量が３５質量％を超える場合、焼成時にアノーサイトに代表される結晶が析出するために焼結体が反りやすくなり、また耐酸性も十分でなくなるおそれがある。より結晶の析出が少なく、また耐酸性に優れたものとする観点から、ＣａＯの含有量は、３０質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましい。
【００４３】
ホウケイ酸系ガラス粉末には、ＣａＯとともにＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種を含有させることができる。ＳｒＯ、ＢａＯは、ＣａＯと同様に溶融温度を低下させるとともに、焼結性を向上させる成分である。しかし、ＳｒＯ、ＢａＯはＣａＯよりも耐酸性を悪化させる傾向が強い。このため、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量は、ホウケイ酸系ガラス粉末中、それぞれ６質量％以下であり、それぞれ３質量％以下が好ましい。さらに好ましくは、１質量％以下である。なお、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計した含有量は、ホウケイ酸系ガラス粉末中、１５質量％以上３５質量％以下である。
【００４４】
また、ホウケイ酸系ガラス粉末には、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯとともに、ＭｇＯやＺｎＯを含有させることができる。ＭｇＯやＺｎＯは、ＣａＯ等と同様に焼結性を向上させる成分である。しかし、ＭｇＯやＺｎＯはＣａＯ等よりも、結晶化を促進する傾向が強い。ＭｇＯ、ＺｎＯの含有量は、ホウケイ酸系ガラス粉末中、それぞれ３質量％以下であり、それぞれ１質量％以下が好ましい。なお、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、およびＺｎＯの合計した含有量は、ホウケイ酸系ガラス粉末中、１５質量％以上３５質量％以下である。
【００４５】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏは、焼結性を向上させる成分であるが、ガラスの耐酸性を低下させる成分でもある。このためホウケイ酸系ガラス粉末におけるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計した含有量は０．５質量％未満とする。より耐酸性に優れたガラスとする観点から、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計した含有量は０．３質量％未満が好ましく、０．１質量％未満がより好ましく、特にＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの全てを含有しないことが好ましい。なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの含有量が少ないと焼結性が低下しやすくなるが、上記したように焼結性を低下させるジルコニア粉末の含有量を、ガラスセラミックス組成物中、２０質量％以下に抑制することで、実用上十分な反射率を有するものとしつつ、十分な焼結性を有するものとすることができる。
【００４６】
ホウケイ酸系ガラス粉末は、例えばＦｅ２Ｏ３を含有していてもよい。しかし、Ｆｅ２Ｏ３は４６０ｎｍの光を吸収することから、過度に含有量が多くなると、この波長の反射率が低下する。このためＦｅ２Ｏ３の含有量は０．０５質量％以下であり、０．０３質量％以下が好ましく、０．０１質量％以下がより好ましく、実質的にＦｅ２Ｏ３を含有しないことが好ましい。
【００４７】
また、ガラスの化学的耐久性を向上させるために、ホウケイ酸系ガラス粉末にＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３等を含有させることもできる。これらの成分の合計した含有量は、ホウケイ酸系ガラス粉末中、５質量％以下であり、４質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましい。なお、環境への負荷を考慮して、ホウケイ酸系ガラス粉末はＰｂＯを含有しないものとする。
【００４８】
ホウケイ酸系ガラス粉末は、通常、溶融法によって上記組成を有するガラスを製造した後、このガラスを粉砕することによって製造することができる。粉砕方法は、特に限定されるものではなく、乾式粉砕でもよいし湿式粉砕でもよい。湿式粉砕の場合には溶媒として水を用いることが好ましい。また粉砕にはロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を適宜用いることができる。ガラスは粉砕後、必要に応じて乾燥し、分級してもよい。
【００４９】
ガラスセラミックス組成物は、ホウケイ酸系ガラス粉末、アルミナ粉末、およびジルコニア粉末、必要に応じてその他の成分を所定の質量割合で配合し、混合することによって調製することができる。ガラスセラミックス組成物は、通常、グリーンシート化して使用される。すなわち、ガラスセラミックス組成物、ポリビニルブチラールやアクリル樹脂等の樹脂、必要に応じてフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等の可塑剤等を配合、混合する。次に、この混合物にトルエン、キシレン、ブタノール等の溶剤を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法等によってポリエチレンテレフタレート等のフィルム上にシート状に成形する。さらに、シート状に成形されたものを乾燥させて溶剤を除去することによりグリーンシートとする。
【００５０】
グリーンシートには必要に応じて、Ａｇペースト等を用いたスクリーン印刷等によって配線パターンや貫通導体であるビア等が形成される。また、配線パターンの焼成により形成される配線導体等を保護するためのオーバーコートガラスをスクリーン印刷等によって形成してもよい。
【００５１】
グリーンシートは、焼成後、所望の形状に加工することによってＬＥＤ素子用基板とすることができる。ここで、ＬＥＤ素子用基板は、１枚のグリーンシートを焼成したものとしてもよいし、複数枚のグリーンシートを重ねて焼成したものとしてもよい。焼成は、通常、８５０〜９５０℃で２０〜６０分間保持して行われる。より好ましい焼成温度は８６０〜９４０℃である。Ａｇの融点が９６０℃程度であることから、９５０℃以下で焼成することで、焼成時のＡｇの軟化を抑制し、配線パターンやビア等の形状を維持しやすくなる。
【００５２】
ＬＥＤ素子用基板には、必要に応じて配線導体の保護等のためのメッキを行うことが好ましい。ＬＥＤ素子用基板は、メッキ液の汚染による生産性の低下を抑制する観点から、後述する測定方法によって求められる耐酸性（溶出量）が６００μｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、３００μｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また、ＬＥＤ素子用基板は、配線導体の硫化を抑制することのできる十分なガスバリア性を有するものとする観点から、後述する測定方法によって求められる吸水率が３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。
【００５３】
さらに、ＬＥＤ素子用基板は、実用上十分な光学特性とする観点から、後述する測定方法によって求められる反射率が８５％以上であることが好ましく、８６％以上であることがより好ましく、８７％以上であることがさらに好ましい。また、ＬＥＤ素子用基板は、焼成時（製造時）の反りを抑制する観点から、ガラス相の結晶化率が体積比で６０％以下であることが好ましく、３５％以下であることがより好ましく、１５％以下であることがさらに好ましい。ここで、結晶化率とは、ガラス相における結晶質領域の存在割合（体積割合）を指す。結晶化率は、例えば、作製したＬＥＤ素子用基板のＸ線回折を測定し、アルミナ粒子（あるいはジルコニア粒子）による回折ピーク強度と、ガラス相から析出した結晶による回折ピーク強度の比率を評価することによって求めることができる。あるいは、作製したＬＥＤ素子基板の断面を、電子顕微鏡で観察し、析出した結晶と、非晶質領域の面積比を評価することによっても結晶化度を求めることが可能である。
【００５４】
このようなＬＥＤ素子用基板は、ＬＥＤパッケージ（発光装置）の製造に好適に用いることができる。ＬＥＤパッケージは、少なくとも上記したＬＥＤ素子用基板と、このＬＥＤ素子用基板に搭載されたＬＥＤ素子とを具備するものである。このようなＬＥＤパッケージは、例えば携帯電話や大型液晶ＴＶ等のバックライトに好適に用いることができる。
【００５５】
図１は、上記したＬＥＤ素子用基板を有するＬＥＤパッケージの一例を示す断面図である。ＬＥＤパッケージ１は、例えば略平板状のＬＥＤ素子用基板２を有しており、その略中央部に設けられる搭載部２１に接着剤３を介してＬＥＤ素子４が搭載されている。ＬＥＤ素子用基板２は、搭載部２１の周辺に一対の接続端子２２を有しており、この接続端子２２にＬＥＤ素子４の図示しない一対の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続されている。
【００５６】
ＬＥＤ素子用基板２の内部には、一対の接続端子２２と電気的に接続するように通電用ビア２３が厚さ方向に貫通して設けられており、この通電用ビア２３と電気的に接続するように一対の外部電極端子２４が設けられている。また、搭載部２１の直下には、サーマルビア２５が貫通して設けられている。さらに、ＬＥＤ素子４や接続端子２２を覆うようにしてモールド材６が設けられることによって、ＬＥＤパッケージ１が構成されている。
【００５７】
このようなＬＥＤ素子用基板２における接続端子２２には、例えば接続端子２２を保護するために、あるいはボンディングワイヤ５との接続を容易にするためにメッキが施される。このＬＥＤ素子用基板２によれば、上記したガラスセラミックス組成物からなるために耐酸性に優れており、メッキ液の汚染による生産性の低下を抑制することができる。また、このＬＥＤ素子用基板２によれば、実用上十分な反射率を有するためにＬＥＤパッケージ１に好適に用いることができる。さらに、このＬＥＤ素子用基板２によれば、十分な緻密さ（ガスバリア性）を有しており、配線導体の硫化等を有効に抑制することができる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１〜５、比較例１〜４）
表１のガラス粉末の欄に示す質量割合となるように原料を配合、混合し、この混合物を白金ルツボに入れて１５００〜１６００℃で６０分間溶融後、溶融ガラスを冷却してガラスブロックを得た。ガラスブロックをアルミナ製ボールミルにより水を溶媒として２０〜６０時間粉砕し、ホウケイ酸系ガラス粉末を得た。島津製作所社製のレーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ２１００）を用いてホウケイ酸系ガラス粉末のＤ５０を測定したところ、いずれも２．０μｍであった。
【００５９】
次に、表１のガラスセラミックス組成物の欄に示す質量割合となるようにホウケイ酸系ガラス粉末、アルミナ粉末、およびジルコニア粉末を配合、混合して混合物を得た。なお、アルミナ粉末は、昭和電工社製のＡＬ４７−Ｈ（Ｄ５０＝２．１μｍ）を用いた。また、ジルコニア粉末は、部分安定化ジルコニア粉末である第一稀元素化学工業社製のＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ（Ｄ５０＝０．５６μｍ）を用いた。
【００６０】
この混合物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、樹脂（デンカ社製ポリビニルブチラールＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、および分散剤（ビックケミー社製ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ１８０）を混合してスラリーとした。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、乾燥して厚さが０．２ｍｍのグリーンシートを得た。
【００６１】
次に、このようなグリーンシートからなる焼結体について、以下に示す方法によって反射率、吸水率、および耐酸性の評価を行った。結果を表１に併せて示す。
【００６２】
（反射率）
反射率は以下の方法で測定した。すなわち、一辺が３０ｍｍ程度の正方形のグリーンシートを１枚としたもの、２枚積層したもの、３枚積層したものについてそれぞれ９２５℃で３０分間保持する焼成を行い、厚みが、１４０μｍ、２８０μｍ、４２０μｍ程度の３種類の焼結体を得た。これらの焼結体の反射率を、オーシャンオプティクス社の分光器ＵＳＢ２０００と小型積分球ＩＳＰ−ＲＦを用いて測定し、厚みに関して線形補完することで、厚み３００μｍの焼結体の反射率（単位：％）を算出した。反射率は波長４６０ｎｍにおけるものとし、リファレンスとしては硫酸バリウムを使用した。
【００６３】
（吸水率）
吸水率は以下の方法で測定した。すなわち、一辺が４０ｍｍ程度の正方形のグリーンシートを６枚積層したものに対して９２５℃で３０分間保持する焼成を行って焼結体を得た。この焼結体を０．１気圧以下の減圧下において水に１時間浸漬し、その吸水量を焼結体（浸漬前）の質量に対する割合として求めた。吸水率は、焼結体の焼結性、すなわち緻密さ（ガスバリア性）を簡易に評価する指標となる。通常、吸水率が３％以下、より好ましくは１％以下であれば、十分な緻密さを有しており、例えば表面に形成された配線導体の硫化を十分に抑制することができる。
【００６４】
（耐酸性）
一辺が４０ｍｍ程度の正方形のグリーンシートを６枚積層したものに対して９２５℃で３０分間保持する焼成を行って、厚さが０．８５ｍｍ程度の焼結体を得た。この焼結体の質量を測定した。次に、焼結体を温度が８５℃、ｐＨが１．６８のシュウ酸溶液に１時間浸漬した後、取り出して超音波洗浄を行い、さらに１２０℃で１時間乾燥させて質量を測定した。シュウ酸溶液への浸漬前の質量から浸漬後の質量を減じ、さらに焼結体の表面積で除した値を耐酸性の指標とした。この耐酸性の値が小さいほど、シュウ酸溶液への溶出が少なく、耐酸性が良好であることを示している。メッキが施されたＬＥＤ素子用基板を大量生産する場合のメッキ液の汚染を有効に抑制する観点から、耐酸性の値は６００μｇ／ｃｍ２以下が好ましく、３００μｇ／ｃｍ２以下がより好ましい。
【００６５】
【表１】
0005516026.tif 000002
【００６６】
表１から明らかなように、特定組成のホウケイ酸系ガラス粉末、アルミナ粉末、およびジルコニア粉末を所定の範囲内で含有するガラスセラミックス組成物からなる実施例１〜５の焼結体については、８５％以上の反射率を得られることがわかる。また、実施例１〜５の焼結体については、緻密さ、耐酸性も十分であることがわかる。
【００６７】
一方、実施例１と同様のホウケイ酸系ガラス粉末を用い、ジルコニア粉末を含有しないガラスセラミックス組成物からなる比較例１の焼結体については、緻密さおよび耐酸性は十分であるものの、８５％以上の反射率を得られないことがわかる。また、実施例１と同様のホウケイ酸系ガラス粉末を用い、過度のジルコニア粉末を含有するガラスセラミックス組成物からなる比較例２の焼結体については、８５％以上の反射率を得られ、耐酸性も十分であるが、緻密さが低下することがわかる。
【００６８】
さらに、実施例２と同様のホウケイ酸系ガラス粉末を用い、ジルコニア粉末を含有しないガラスセラミックス組成物からなる比較例３の焼結体については、緻密さおよび耐酸性は十分であるものの、８５％以上の反射率を得られないことがわかる。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを含有するホウケイ酸系ガラス粉末を用い、過度のジルコニア粉末を含有するガラスセラミックス組成物からなる比較例４の焼結体については、８５％以上の反射率を得られ、緻密さも十分であるが、耐酸性が大幅に低下することがわかる。
【符号の説明】
【００６９】
１…ＬＥＤパッケージ（発光装置）
２…ＬＥＤ素子用基板
４…ＬＥＤ素子
【図１】
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