(57)【要約】  本発明では、対向する２つの主面の一方を実装面とし、その実装面に発光素子が実装される発光素子用の基板が提供される。本発明の発光素子用の基板では、基板ボディに埋設された電圧依存抵抗層と当該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなる発光素子用の保護素子が設けられており、発光素子が電圧依存抵抗層に重なるように実装される。
2011108227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの主面の一方を実装面とし、該実装面に発光素子が実装される発光素子用の基板であって、
前記基板には、該基板に埋設された電圧依存抵抗層と該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなる発光素子用の保護素子が設けられており、前記発光素子が前記電圧依存抵抗層に重なるように実装される発光素子用基板。
【請求項２】
前記電圧依存抵抗層の表面が前記基板の前記一方の主面と同一平面上にあって前記実装面の一部を構成していることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項３】
前記電圧依存抵抗層の表面が前記基板の他方の主面と同一平面上にあることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項４】
前記電圧依存抵抗層の基板露出面と接するように前記第１電極が設けられ、前記第２電極が前記第１電極に対向した状態で前記電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように又は前記電圧依存抵抗層の内部に含まれるように設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子用基板。
【請求項５】
前記第２電極が前記電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように設けられており、また
前記第２電極が、前記一方の主面又は前記他方の主面と前記電圧依存抵抗層との間の基板部分を貫通するビアホールを介して前記一方の主面又は前記他方の主面に設けられた電極又は金属層に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の発光素子用基板。
【請求項６】
前記保護素子がバリスタ素子であることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項７】
前記第１電極が前記電圧依存抵抗層の基板露出面にて２つに分離されていることを特徴とする、請求項４に記載の発光素子用基板。
【請求項８】
前記保護素子がバリスタ素子であって、前記第２電極が前記第１電極に対向した状態で前記電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように設けられており、また
前記バリスタ素子は前記電圧依存抵抗層の基板埋設面に形成された第２電極を共有する２つのバリスタ素子が直列接続されてなることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子用基板。
【請求項９】
前記分離された２つの第１電極の一方に発光素子の正電極が接続され、該分離された２つの第１電極の他方に該発光素子の負電極が接続されることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子用基板。
【請求項１０】
前記基板が相互に材質の異なる下層と上層とから成る２層構造となっており、該上層が前記実装面を規定している層であって、前記電圧依存抵抗層が該上層に埋設されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項１１】
請求項１に記載の発光素子用基板と、前記実装面に実装された発光素子とを有して成る発光装置。
【請求項１２】
前記発光素子が、発光面の反対側の面に正電極と負電極とを有するＬＥＤチップであって、該ＬＥＤチップが前記実装面上にフリップチップ実装されていることを特徴とする、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
電圧依存抵抗層と該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなるバリスタ素子を有する発光素子用基板の製造方法であって、
グリーンシートの一方の主面に第２電極前駆体層を形成する（Ａ）工程と、
凸形状金型を前記第２電極前駆体層の上から前記グリーンシートに押し込んで、前記第２電極前駆体層が底面に配された凹部を該グリーンシートに形成する（Ｂ）工程と、
前記凹部に電圧依存抵抗層を供する（Ｃ）工程と、
前記凹部に電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層が供されたグリーンシートを焼成し、電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得る（Ｄ）工程と、
前記基板に金属層を形成した後でパターニングに付し、それによって、前記電圧依存抵抗層と接する第１電極を形成する（Ｅ）工程
を含んで成る、発光素子用基板の製造方法。
【請求項１４】
前記（Ａ）および（Ｂ）工程に代えて、グリーンシートの一方の主面に凸形状金型を押し込んで、該グリーンシートの該主面に凹部を形成し、
前記（Ｃ）工程では、下面に第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１５】
前記（Ｂ）および（Ｃ）工程に代えて、電圧依存抵抗層を前記第２電極前駆体層の上からグリーンシートへと押し込んで、前記凹部を形成しながら該電圧依存抵抗層および該第２電極前駆体層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１６】
前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を該第２電極前駆体層が下になるようにグリーンシートへと押し込んで、前記凹部を形成しながら該電圧依存抵抗層および該第２電極前駆体層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１７】
前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、前記第２電極を内部に含んだ前記電圧依存抵抗層をグリーンシートの一方の主面に配して、凸形状金型を前記電圧依存抵抗層の上から前記グリーンシートに押し込み、それによって、前記第２電極を内部に含んだ前記電圧依存抵抗層が底面に配された凹部を前記グリーンシートに形成し、また
前記（Ｄ）工程では、前記グリーンシートを焼成して前記電圧依存抵抗層および前記第２電極が埋設された基板を得ることを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【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その製造方法に関する。より詳細には、本発明は発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」とも称する）が実装される発光素子用基板およびその基板の製造方法に関する。また、本発明は、発光素子用基板に発光素子が実装されて成る発光装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源としてのＬＥＤは、省エネルギーかつ長寿命であることから、種々の用途に用いられている。特に最近では、ＬＥＤの高光量用途においても発光効率が向上してきており、照明用途にＬＥＤが使用され始めている。【０００３】
白色ＬＥＤの照明用途においては、ＬＥＤに印加する電流を大きくすることによって、光量を増大させることができる。しかしながら、このような大電流を印加する過酷な使用条件ではＬＥＤの特性劣化が生じることがあり、ＬＥＤパッケージやモジュールにつき長寿命・高信頼性の確保が困難となることが懸念される。例えば、ＬＥＤに流す電流を増加させると、ＬＥＤからの発熱が増大し、それによって、照明用ＬＥＤモジュールやシステムの内部の温度が増大して劣化を引き起こしかねない。特に、白色ＬＥＤは消費する電力のうち可視光へと変更されるのは２５％程度といわれており、他は直接熱となってしまう。したがって、ＬＥＤパッケージやモジュールに対しては放熱対策を行うことが必要であり、各種のヒートシンクが使用されている（例えば、パッケージ基板の底面にヒートシンクを取り付けて放熱性を向上させている）。【０００４】
ここで、一般的にＬＥＤは静電気に対する耐性が高いとはいえないので、静電気ストレスからＬＥＤを保護する設計や対策がなされることがある（特許文献１参照）。例えば、ツェナーダイオードをＬＥＤと電気的並列に接続した構成をとることによって、過電圧・過電流が印加された際のＬＥＤにかかるストレスを低減することができる。しかしながら、例えば図２６に示すような表面実装型ＬＥＤパッケージ２００の場合では、ツェナーダイオード素子２７０がＬＥＤ素子２２０と逆並列接続されているものの、かかるツェナーダイオード素子２７０は、あくまでもパッケージ基板２１０の上に配置されている。つまり、ツェナーダイオード素子２７０が存在する分だけパッケージの全体寸法が増す結果となっており、ＬＥＤ製品の更なる小型化に必ずしも対応できているとはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２９９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものである。即ち、放熱特性の良い小型ＬＥＤパッケージに対するニーズがあることを踏まえ、かかるニーズを好適に満たす発光素子用基板及びそれを備えた発光装置を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、対向する２つの主面の一方を実装面とし、その実装面に発光素子が実装される発光素子用の基板であって、
発光素子用基板には、その基板に埋設された電圧依存抵抗層とその電圧依存抵抗層に電気的に接続された第１電極と第２電極とを含んでなる「発光素子用の保護素子」が設けられており、発光素子が電圧依存抵抗層に重なるように実装される発光素子用基板が提供される。【０００８】
本発明の発光素子用基板は、発光素子と重なることになるように保護素子の電圧依存抵抗層が埋設されていることを特徴の１つとする。つまり、本発明の発光素子用基板では、保護素子の電圧依存抵抗層が発光素子の実装領域において埋設されていることを特徴の１つとする。【０００９】
本明細書において『発光素子』とは、光を発する素子であって、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）およびそれらを含む電子部品のことを実質的に意味している。従って、本発明における『発光素子』は、「ＬＥＤのベアチップ（即ちＬＥＤチップ）」のみならず、「基板に実装し易いようにＬＥＤチップがモールドされたディスクリート・タイプ」をも包含した態様を表すものとして用いている。尚、ＬＥＤチップに限らず、半導体レーザーチップなども用いることができる。【００１０】
また、本明細書において『電圧依存抵抗層』とは、その層に印加される電圧値に応じて抵抗が変化するものを実質的に指している。例えば、層を挟む電極間に電圧をかけてゆくと、電圧が低い場合には電気抵抗が高く、更に電圧を上げると急激に電気抵抗が小さくなる層を挙げることができる（つまり、電圧−抵抗値の関係が“非直線性”となった層を意味している）。ある態様では「電圧依存抵抗層」は単一層を成している。【００１１】
更に本明細書において『基板』とは、発光素子を実装するための基台となるべき部材を実質的に意味している。従って、本発明における『基板』は、「実質的にフラットな板状部材」のみならず、「ＬＥＤチップなどを収納するために主面に凹部が設けられた部材」をも包含した態様を表すものとして用いている。【００１２】
ある好適な態様では、電圧依存抵抗層の表面が基板の一方の主面と同一平面上にあって実装面の一部を構成している。つまり、本発明の発光素子用基板では、保護素子の電圧依存抵抗層の上面と基板実装面とが実質的に“面一”となっている。また、電圧依存抵抗層の表面が他方の主面と同一平面上にあるような態様であってもよい。つまり、保護素子の電圧依存抵抗層の下面と基板背面とが実質的に“面一”となっていてもよい。【００１３】
ある好適な態様では、電圧依存抵抗層の基板露出面と接するように保護素子の第１電極が設けられており、保護素子の第２電極が第１電極に対向した状態で電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように又は電圧依存抵抗層の内部に含まれるように設けられている。つまり、本発明の発光素子用基板では、保護素子の第１電極が発光素子と接するように基板表面上に設けられている一方、保護素子の第２電極が第１電極に対向するように電圧依存抵抗層と部分的又は全体的に接した状態で基板内部に設けられている。例えば、保護素子の第１電極が発光素子と接するように基板表面上に設けられている一方、保護素子の第２電極が第１電極に対向して電圧依存抵抗層と積み重なるように基板内部にて設けられていてよい。あるいは、保護素子の第１電極が発光素子と接するように基板表面上に設けられている一方、保護素子の第２電極が第１電極に対向して電圧依存抵抗層の内部に包含されるような形態で基板内部に設けられていてよい（かかる場合、電圧依存抵抗層の内部に設けられる第２電極は単一である必要はなく、複数であってもかまわない）。尚、本明細書にいう『電圧依存抵抗層の基板露出面』とは、電極依存抵抗層が成す“面”のうち、基板表面にて露出している面のことを指している。一方、『電圧依存抵抗層の基板埋設面』とは、電極依存抵抗層が成す“面”のうち、基板内部に存在している面のことを指している。【００１４】
ある好適な態様では、基板に内部に設けられている第２電極は、基板の一方の主面（実装面）又は他方の主面（実装面と対向する背面）と電圧依存抵抗層との間の基板内部領域を貫通するビアホールを介して、基板の一方の主面（実装面）又は他方の主面（実装面と対向する背面）に設けられた電極または金属層（もしくは該電極と導通した配線パターン）に接続されている。かかる態様は、第２電極が“貫通電極”の形態を有する態様に相当し得る。【００１５】
ある好適な態様では、第１電極が電圧依存抵抗層の表面にて２つに分離されている。つまり、第１電極が“電圧依存抵抗層の基板露出面”ないしは“基板実装面”を含んだ基板表面において２つに分離された形態で設けられている。【００１６】
ある好適な態様では、発光素子用の保護素子はバリスタ素子である。かかる場合、バリスタ素子の第１電極が電圧依存抵抗層の表面（即ち基板露出面ないしは基板実装面）にて２つに分離されており、電圧依存抵抗層の基板埋設面に形成された第２電極を共有するように２つのバリスタ素子が直列接続されてなることが好ましい。つまり、かかる態様では、バリスタ素子がサブバリスタ素子Ａとサブバリスタ素子Ｂとから構成されており、サブバリスタ素子Ａの２つの電極の一方の第１電極Ａとサブバリスタ素子Ｂの２つの電極の一方の第１電極Ｂとが基板実装面の表面に配設されている。その一方、サブバリスタ素子Ａの他方の第２電極Ａとサブバリスタ素子Ｂの他方の第２電極Ｂとが基板内に埋め込まれ、それらが相互に電気的に接続されている（特に、基板内に埋め込まれているサブバリスタ素子Ａの第２電極Ａとサブバリスタ素子Ｂの第２電極Ｂとが単一層を成していることが好ましい）。このような態様は、２つのバリスタ素子を構成要素として含むことから、「ダブル・バリスタ構成」と称することもできる。【００１７】
上記のような“ダブル・バリスタ構成”では、分離された２つの第１電極の一方に発光素子の正電極が接続され、他方に発光素子の負電極が接続されることが好ましい。これにより、直列接続されて成る２つのバリスタ素子（即ちサブバリスタ素子Ａおよびサブバリスタ素子Ｂ）が発光素子と電気的並列に接続されることになる。【００１８】
ある好適な態様では、発光素子用の保護素子が積層型バリスタ素子となっている。かかる態様であっても、積層型バリスタ素子の電圧依存抵抗層が発光素子の基板実装領域において埋設されている。好ましくは、積層型バリスタ素子の電圧依存抵抗層の表面が基板の一方の主面と同一平面上にあって実装面の一部を成している（即ち、積層型バリスタ素子の電圧依存抵抗層の上面と基板実装面とが実質的に“面一”となっていることが好ましい）。【００１９】
ある好適な態様では、基板が相互に材質の異なる下層と上層とから成る２層構造となっている。かかる場合、上層が実装面を規定する層となっており、電圧依存抵抗層が上層に埋設されていることが好ましい。材質の異なる下層および上層は、熱伝導率の相互に異なる下層および上層であることが好ましく、基板の放熱特性の点に鑑みると下層の熱伝導率が上層の熱伝導率よりも高くなっていることが好ましい。例えば、基板の上層材質がガラスセラミックであって、基板の下層材質がアルミナであってよい。あるいは、基板の上層材質がガラスセラミックであって、基板の下層材質が窒化アルミであってもよい。【００２０】
本発明では、上記発光素子用基板を備えた発光装置も提供される。具体的には、上記発光素子用基板と、その実装面に実装された発光素子とを含む発光装置が提供される。【００２１】
ここでいう『発光装置』とは、実質的には「発光素子パッケージ（特にＬＥＤパッケージ）」のことを意図しているが、それ以外にも、「ＬＥＤがアレイ状に複数配列してなる製品」なども包含される。【００２２】
本発明の発光装置のある好適な態様では、発光素子が、発光面の反対側の面に正電極と負電極とを有するＬＥＤチップであり、そのＬＥＤチップが基板実装面上にフリップチップ実装されている。【００２３】
更に、本発明では、上記発光素子用基板を製造するための方法も提供される。つまり、電圧依存抵抗層とその電圧依存抵抗層に電気的に接続された第１電極と第２電極とを含んで成るバリスタ素子を有する発光素子用基板の製造方法が提供される。かかる本発明の製造方法は、
グリーンシートの一方の主面に第２電極前駆体層を形成する（Ａ）工程と、
凸形状金型を第２電極前駆体層の上からグリーンシートに押し込んで、その第２電極前駆体層が底面に配された凹部をグリーンシートに形成する（Ｂ）工程と、
形成された凹部に電圧依存抵抗層を供する、即ち、凹部の底面に配された第２電極前駆体層上に電圧依存抵抗層を配する（Ｃ）工程と
凹部に電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層が供されたグリーンシートを焼成し、電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得る（Ｄ）工程と、
基板表面に金属層を形成した後でパターニングに付し、それによって、電圧依存抵抗層と接する第１電極を形成する（Ｅ）工程
を含んで成る。【００２４】
本発明の製造方法の特徴の１つは、予め形成された電圧依存抵抗層を用いて発光素子用基板を製造することである。これにより、得られる発光素子用基板においては電圧依存抵抗特性が優れたバリスタ素子を得ることができる。【００２５】
本発明の製造方法は種々の変更態様が考えられる。例えば、ある好適な変更態様では、（Ａ）工程および（Ｂ）工程に代えて、グリーンシートの一方の主面（即ち実装面）に凸形状金型を押し込んで、グリーンシートの主面に凹部を形成し、（Ｃ）工程では下面に第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層をグリーンシート凹部に配置する。【００２６】
また、別のある好適な変更態様では、（Ｂ）および（Ｃ）工程に代えて、電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層の上からグリーンシートへと押し込んで、グリーンシートに凹部を形成しながら電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層を凹部に配置する。つまり、電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層の上からグリーンシートへと押し込むことによって、電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層をグリーンシート内部に埋め込む。【００２７】
更に別のある好適な変更態様では、（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、第２電極が形成された電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層が下になるようにグリーンシートへと押し込んで、グリーンシートに凹部を形成しながら電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層を凹部に配置する。つまり、第２電極が形成された電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層が下になるように上方からグリーンシートへと押し込むことによって、電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層をグリーンシート内部に埋め込む。【００２８】
更に別のある好適な変更態様では、（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、「第２電極を内部に含んだ電圧依存抵抗層」をグリーンシートの一方の主面に配して、凸形状金型を電圧依存抵抗層の上からグリーンシートに押し込み、それによって、「第２電極を内部に含んだ電圧依存抵抗層」が底面に配された凹部をグリーンシートに形成してもよい。かかる場合、（Ｄ）工程では、「第２電極を内部に含んだ電圧依存抵抗層」が底面に配された凹部を備えたグリーンシートを焼成することによって、電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得ることになる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の発光素子用基板は、保護素子の電圧依存抵抗層が基板の発光素子実装面に重なるように埋設されているので、発光装置（例えばＬＥＤパッケージ）として全体の小型化が図られている。従って、本発明の発光素子用基板は、照明用途を始め、各種用途での実装にとって好適であり、最終製品の小型化に有効に寄与し得る。【００３０】
また、本発明の発光素子用基板では、保護素子（特に大きな容積を占める電圧依存抵抗層と一方の電極）を基板上から実質的に省いた構成となっているため、その分だけ他の要素のためのスペースが生み出されている。例えば、基板の実装面などに配設される電極や金属パターンのためのスペースが生み出されている。かかる電極や金属パターンは、熱を発生する発光素子と接続されるものであるところ、その材質は銅などの熱伝導性の高いものであるので、発光素子製品の放熱性に有効に寄与する。本発明では、“埋設”により生み出されたスペースが存在するために、放熱性に有効に寄与する電極・金属パターンのサイズを大きくすることができ、また、例えば電極・金属パターン厚さなども厚くすることができるので、発光素子製品全体として放熱特性の向上を効果的に図ることができる。【００３１】
更にいえば、本発明の発光素子用基板では、電圧依存抵抗層を埋設する基板として、セラミック基板などの耐熱性・高放熱性に優れた基板を用いることができるので、その点でも放熱特性向上に寄与し得る。【００３２】
本発明の発光素子用基板では、保護素子（特にバリスタ素子の電圧依存抵抗層と一方の電極）が基板内に埋め込まれているといえども、電圧依存抵抗層を単一層にできるので、基板厚さを特に厚くすることなく保護素子を基板に埋め込むことができる。従って、保護素子が内蔵された発光素子用基板としては薄い基板が実現されているので、発光素子からの熱を外部へとより放散させることができ、その点でも発光素子製品全体の放熱特性が向上し得る。【００３３】
ここで、発光素子（特にＬＥＤ）というものは、一般に高温になると発光効率（即ち、駆動電流が光に変換される割合）が低くなり輝度が低下してしまうところ、本発明の基板を用いた発光素子製品では、放熱特性に優れているので、発光効率が高く、より高輝度な発光素子製品を実現することができる。また、そのように優れた放熱特性であるので、ＬＥＤの動作寿命が向上したり、封止樹脂の熱による変性・変色なども効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の発光素子用基板を模式的に示した斜視図および断面図
【図２】本発明の発光装置（ＬＥＤパッケージ）を模式的に示した斜視図
【図３】本発明の発光素子用基板を模式的に示した断面図
【図４】発光素子と保護素子の回路図
【図５】「電圧依存抵抗層の基板背面埋め込み形態」の発光装置（ＬＥＤパッケージ）を模式的に示した断面図
【図６】「貫通電極形態」の発光装置（ＬＥＤパッケージ）を模式的に示した断面図
【図７】「凹部設置形態」の発光装置（ＬＥＤパッケージ）を模式的に示した断面図
【図８】「積層型バリスタ内蔵形態」を模式的に示した断面図
【図９】「電圧依存抵抗層の内部に第２電極が埋設されている態様」を模式的に示した断面図
【図１０】「異種セラミック基板形態」を模式的に示した断面図
【図１１】本発明の発光素子用基板の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１２】電圧依存抵抗層を載せたキャリアフィルムの製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１３】「直接プレス型１」における本発明の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１４】「直接プレス型２」における本発明の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１５】電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層を載せたキャリアフィルムの製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１６】「凹部配置型」における本発明の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１７】「焼成済み凹部基板型」における本発明の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１８】「電極包含抵抗層の利用型」における本発明の製造方法を模式的に示した工程断面図
【図１９】保護素子がアレイ状に複数配列してなる基板を得る際のプロセスを模式的に表した図
【図２０】図１９のプロセスに取って代わり得るプロセスを模式的に表した図
【図２１】図１９のプロセスに取って代わり得るプロセスを模式的に表した図
【図２２】複数のグリーンシート１０’を調製する際のプロセスを模式的に表した図
【図２３】光素子実装領域と部分的にオーバーラップするように基板に埋設された電圧依存抵抗層の態様を模式的に示した断面図
【図２４】本発明に係るＬＥＤ品の一例
【図２５】バリスタ特性確認試験の結果を示すグラフ
【図２６】従来のＬＥＤパッケージの構成を模式的に示す斜視図（従来技術）
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下にて、本発明の発光素子用基板およびその製造方法を詳細に説明する。また、かかる説明に付随する形で本発明の発光装置についても説明する。尚、図面に示す各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。
【００３６】
［本発明の発光素子用基板］
本発明の発光素子用基板は、実装される発光素子と重なる基板領域に保護素子の電圧依存抵抗層が埋め込まれている。つまり、図１に示すように、本発明の発光素子用基板１００では、その発光素子実装領域２５において保護素子の電圧依存抵抗層５０が埋設されている。尚、本発明では、発光素子実装領域２５と少なくとも部分的にオーバーラップするように電圧依存抵抗層５０が埋設されていればよく、電圧依存抵抗層５０の一部のみが発光素子実装領域２５と重なるような態様であってもよい。
【００３７】
発光素子用基板の基板ボディ部１０の材質についていうと、特に制限はなく、一般的なＬＥＤパッケージに用いられている基板材質であってよい。しかしながら、発光装置としての放熱特性向上の点では熱伝導率の良好な材料から基板が形成されていることが好ましい。熱伝導率の良好な材料としては、金属、セラミック、複合材料、熱伝導性フィラ―含有樹脂などを挙げることができる。この中でも、セラミックは、熱伝導率が高いだけでなく、熱膨張率が小さいので、発熱する発光素子が実装される基板の材質としては好適である。また、セラミック基板（例えばＬＴＣＣ基板）の場合では、グリーンシートの焼成により比較的容易に得ることができるので、その点でもセラミックは本発明の基板材質として好適であるといえる。
【００３８】
本発明では、保護素子の電圧依存抵抗層を基板面上に配置するのではなく、基板ボディ１０（特に発光素子実装領域２５の基板ボディ）に埋設するので、基板サイズが比較的小さくなっている。例えば、本発明の基板を用いて図２に示すようなＬＥＤパッケージ１５０を得る場合では、図２６に示す従来のＬＥＤパッケージ２００と比べて、主面サイズ（即ち、図中のＷ寸法・Ｌ寸法）が好ましくは３０〜７０％減じられており、より好ましくは４０％〜６０％減じられている。あくまでも一例であるが具体的な数値でもっていうと、図２６に示すような従来の小型ＬＥＤパッケージの主面寸法が約２．５〜４．０ｍｍ×約２．５〜４．０ｍｍ程度であるのに対して、本発明の基板を用いたＬＥＤパッケージの主面寸法はＬＥＤ素子と同形状までの約１．０ｍｍ×約１．０ｍｍ程度となり得る。このように、本発明の発光素子用基板は大きくスケールダウンを実現できているので、かかる基板を備えた発光装置（ＬＥＤパッケージ）の小型化が好適に図られる。
【００３９】
本発明においては、保護素子が内蔵された発光素子用基板としては薄い基板が実現されている。例えば、本発明の基板を用いて図２に示すＬＥＤパッケージ１５０を得る場合では、基板ボディ１０の厚さは２５０μｍ〜４００μｍ程度となり得る。このように、比較的薄い基板が実現されているので、本発明の基板を備えた発光装置（ＬＥＤパッケージ）では好適に薄型化が図られる。
【００４０】
保護素子の電圧依存抵抗層５０は、その層に印加される電圧値に応じて抵抗が変化するものであれば、いずれの材質から成るものであってもよい。保護素子がバリスタ素子である場合、電圧依存抵抗層５０は、典型的にはバリスタ材料から成る層である。特にバリスタ材料から成る電圧依存抵抗層では、図２に示すように、電圧依存抵抗層５０が単一層の形態を有していてよい。電圧依存抵抗層５０が単一層の形態を有していると、基板厚さを特に増すことなく、保護素子を基板に内蔵・埋設することができる。電圧依存抵抗層のバリスタ材料としては、特に制限はなく、一般的なチップバリスタとして用いられているものを用いることができる。例えば、バリスタ材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などを主成分とした金属酸化物系の材料を用いることができる。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）については、印加電圧の値に応じた抵抗値の変化が大きいので、サージ等から発光素子を保護する能力が高く、本発明における電圧依存抵抗層の素材として好適に用いることができる。
【００４１】
電圧依存抵抗層５０のサイズは、基板サイズよりも小さいものであれば特に制限はない。つまり、電圧依存抵抗層の幅寸法・奥行寸法は、基板の主面寸法よりも小さくなっていることが好ましい。例えば図１に示すような電圧依存抵抗層５０の幅寸法ｗは、基板の幅寸法Ｗの好ましくは２０〜７０％程度、より好ましくは３０〜６０％程度である。また、図１に示すような電圧依存抵抗層５０の厚さｔは、基板厚さＴの好ましくは１０〜５０％程度、より好ましくは１０〜４０％程度である。尚、電圧依存抵抗層の厚みはバリスタ電圧と相関関係を有し得るものである（保護素子がバリスタ素子である場合）。従って、所望のバリスタ電圧に合わせて電圧依存抵抗層厚みを決定してもよい。例えば、発光素子がＬＥＤである場合においては、所望のバリスタ電圧が約１０Ｖ以下程度であるので、かかるバリスタ電圧が得られるように電圧依存抵抗層厚みを決定してもよい。また、発光素子の静電気対策を踏まえると、ある程度の静電容量が電圧依存抵抗層（バリスタ層）に必要とされる。この点、電圧依存抵抗層が薄くなれば静電容量が大きくなるので、所望の静電容量を得ることができるように電圧依存抵抗層厚みを決定してもよい。
【００４２】
本発明の基板１００では、図３に示すように、好ましくは電圧依存抵抗層５０の表面が基板面と同一平面上に位置している。つまり、電圧依存抵抗層５０の上面が基板面と面一となるように基板から露出している。そして、この電圧依存抵抗層５０の基板露出面と少なくとも部分的にオーバーラップするように発光素子２０が実装されることになる。これは、電圧依存抵抗層５０の上面の少なくとも一部は、基板の発光素子実装領域にて露出していることを意味している。
【００４３】
尚、本発明においては、電圧依存抵抗層５０が基板面から露出しているが、その露出面のサイズは比較的小さくなっている。この点につき、好ましくは、電圧依存抵抗層５０の露出面は、発光素子の実装面積２５よりも小さい面積を有している（図１など参照）。例えば、電圧依存抵抗層５０の露出面積は、発光素子の実装面積２５よりも好ましくは２０％〜７０％程度小さく、より好ましくは３０％〜６０％程度小さい。このように、発光素子の主面サイズよりも小さい主面サイズとなるように電圧依存抵抗層が基板ボディに面一に埋設されていると、基板材料の焼成時の収縮ストレスの影響が少なくなり、基板の反りを効果的に減じることができるので、発光素子を精度良くフリップチップ実装できる効果が奏される。また、一般的に電圧依存抵抗層の代表例である酸化亜鉛バリスタは抗折強度が弱いため、発光素子の主面サイズよりも小さくすることで、パッケージとして抗折強度を高めることができ、フリップチップ実装の際の加圧ストレスに対して強い構造となる。更に、電圧依存抵抗層というものはそもそも比較的高価なものであるので、必要なバリスタ特性を実質的に損なうことなく低コスト化を図ることもできる。
【００４４】
図３に示すように、電圧依存抵抗層５０の露出表面（基板露出面）に対しては、それと電気的に接続される「保護素子の第１電極６０」が設けられ、電圧依存抵抗層５０の基板埋設面に対しては、それと電気的に接続される「保護素子の第２電極７０」が第１電極６０に対向して設けられる。
【００４５】
保護素子の第１電極６０および第２電極７０は、実質的には保護素子の外部電極を成すものであり、保護素子と発光素子との電気的並列な接続に供され得る。また、そのように保護素子が発光素子と電気的並列に接続して保護機能が奏されるように、第１電極および第２電極は、それぞれ、発光素子電極と直接接続されたり、あるいは、基板に配設された配線パターン（パターン金属層）などと電気的に接続されたりする。換言すれば、典型的な回路図としては図４に示すようなものとなるように、保護素子の第１電極および第２電極が、必要に応じて基板の配線パターン（パターン金属層）などと電気的に接続されている。
【００４６】
保護素子の第１電極および第２電極の材質は、特に制限なく、常套の保護素子の電極材質として一般的なものであってよい。例えば、保護素子がバリスタ素子である場合、バリスタ素子の第１電極および第２電極の材質は、一般的なバリスタ電極として用いられているものを用いることができる。例示すれば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）およびニッケル（Ｎｉ）から成る群から選択される少なくとも１種の金属材料をバリスタ素子の第１電極および第２電極の主たる材質として用いることができる。
【００４７】
保護素子の第１電極６０および第２電極７０のサイズは、特に大きな制限はない。つまり、図示するように、第１電極６０が電圧依存抵抗層５０の基板露出面と接するように設けられ、第２電極７０が第１電極６０に対向して電圧依存抵抗層５０の基板埋設面と接するように設けられるのであれば、特に制限はない。一例を挙げるとすると、図１に示すような形態では、第１電極６０の幅寸法ｗ１は０．２〜０．５ｍｍ程度、第２電極７０の幅寸法ｗ２は０．３〜０．５ｍｍ程度であってよく、第１電極６０の厚さ寸法ｔ１は５０〜１５０μｍ程度、第２電極７０の厚さ寸法ｔ２は５〜２０μｍ程度であってよい。
【００４８】
ここで、本発明の発光素子用基板においては、保護素子（特に大きな容積を占める電圧依存抵抗層と第２電極）が基板面上から実質的に省かれた構成となっているため、その分だけ他の要素のためのスペースが生み出されている。従って、第１電極６０の厚みを大きくすることができ、例えば、第１電極の厚みを５０μｍ〜２００μｍ程度、好ましくは６０μｍ〜１５０μｍ程度、更に好ましくは７０μｍ〜１２５μｍ程度にすることができる。かかる第１電極は、熱伝導性の高く放熱性に有効に寄与するものであるので、その部分を厚くできれば、発光素子製品の放熱特性向上を効果的に図ることができる。ちなみに、同様に、基板実装面の配線パターン（パターン金属層）なども厚くすることができ、例えば、その厚みを５０μｍ〜２００μｍ程度、好ましくは６０μｍ〜１５０μｍ程度、更に好ましくは７０μｍ〜１００μｍ程度にすることができる。
【００４９】
保護素子がバリスタ素子である場合、本発明の発光素子用基板１００の構成を図３に示すような“ダブル・バリスタ構成”にすることができる。かかる“ダブル・バリスタ構成”では、図示するように、第１電極６０が電圧依存抵抗層５０の基板露出面にて２つ（６０ａ、６０ｂ）に分離されており、第２電極７０が電圧依存抵抗層５０の基板埋設面にて２つのサブ電極７０ａおよび７０ｂを共有するように直列接続されてなる。特に、２つのサブ電極７０ａおよび７０ｂから構成される第２電極７０は、図示するように、単一層の形態を有していることが好ましい。このような“ダブル・バリスタ構成”は、基板の全体構成が比較的シンプルであるにも拘わらず、バリスタ機能を向上させることができるので、パッケージ基板構成として好適である。また、“ダブル・バリスタ構成”では、２つのバリスタ素子が直列接続されてなる構成であるにも拘わらず、かかるバリスタ素子自体は、実質的に基板内部の発光素子実装領域に埋設されているので、ＬＥＤパッケージ全体としては好適に小型化・薄型化が図られている。また、このようなバリスタ構成を有する基板は、極めて簡単な構造で基板表層に電極を取り出すことができるようになっている点でも特徴を有している。
【００５０】
本発明の発光素子用基板を備えた発光装置は、その実装面に実装された発光素子を含んでいる。例えば、発光装置としては、上述の図２に示すようなＬＥＤパッケージ１５０を挙げることができる。かかるＬＥＤパッケージ１５０は、発光素子２０が発光面の反対側の面に正電極と負電極とを有するＬＥＤチップとなり、そのＬＥＤチップが基板実装面上にフリップチップ実装された表面実装型パッケージ品の形態を有している。ＬＥＤチップは、一般的なＬＥＤパッケージに用いられているものを用いることができ、ＬＥＤパッケージの用途に応じて適宜選択すればよい。
【００５１】
本発明の発光装置（ＬＥＤパッケージ）では、基板に保護素子が好適に組み込まれているので、ＬＥＤチップ固有の特性を損なうことなく静電気やサージ電圧からＬＥＤを保護し、また、ＬＥＤ誤作動を防止することができる。
【００５２】
図２に示すように、ＬＥＤパッケージ１５０においてはＬＥＤチップ２０上に蛍光体層８０が形成されている。蛍光体層８０は、ＬＥＤチップ２０からの光を受けて所望の光を発色するものであれば、特に制限はない。つまり、発光素子からの光・電磁波との兼ね合いで蛍光体層の蛍光体種類を決定すればよい。例えば、ＬＥＤパッケージを照明などの白色ＬＥＤパッケージとして用いる場合、ＬＥＤチップから発せられる青色発光によって黄色系に発色する蛍光体を蛍光体層が含んでいれば、明るい白色を得ることができる。また、ＬＥＤチップから発せられる電磁波が紫外線である場合には、その紫外線によって直接的に白色を発する蛍光体を用いてもよい。
【００５３】
図２に示すＬＥＤパッケージ１５０では、基板に金属層（パターン配線層）９０が配設されている。かかる金属層は、ＬＥＤチップに電流を流すためにＬＥＤチップの正極および負極に電気的に接続されていることが好ましく、また、保護素子と発光素子とが電気的並列に接続されるように、保護素子の第１電極および第２電極とも電気的に接続されていることが好ましい。尚、必要に応じて、ビアホールやスルホールなどを介してあるいは基板側面から周り込む金属層を介して、基板表面の金属層と基板裏面の金属層との電気的導通がなされていてもよい。ちなみに、基板裏面の金属層は、他の電子部品への実装に供されたり、あるいは、ヒートシンクとして放熱に供されたりしてよい。
【００５４】
図示するように、ＬＥＤパッケージ１５０の発光側においては、封止樹脂３０によってＬＥＤチップ２０や金属層９０が全体的に被覆されている。かかる封止樹脂３０は、一般的なＬＥＤパッケージに用いられているものであれば特に制限はなく、例えば透明または乳白色のエポキシ樹脂などであってよい。封止樹脂３０は、光利用効率を向上させるために、図示するようなレンズ形状を有していることが好ましい。
【００５５】
この他、本発明に係るＬＥＤパッケージ品としては様々な形態のものが考えられる。以下、それについて説明する。
【００５６】
（電圧依存抵抗層の基板背面埋め込み形態）
図５に「電圧依存抵抗層の基板背面埋め込み形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。図示するように、保護素子（例えばバリスタ素子）の電圧依存抵抗層５０と基板背面とが“面一”になるように、電圧依存抵抗層５０が埋め込まれている。つまり、電圧依存抵抗層５０が基板底面と同一平面上にあるように設けられている。第２電極７０は、電圧依存抵抗層５０の上面と接するように設けられている。かかる形態では、ビアホールやスルホールなどを介してあるいは基板側面から周り込む金属層などを介して「基板表面の金属層」と「基板底面の金属層」との電気的導通がなされている。かかる形態であっても、「電圧依存抵抗層の基板背面埋め込み形態」では、特に発光素子直下に電圧依存抵抗層が埋設される形態より低温で保持されるため、電圧依存抵抗層の温度特性による漏れ電流を抑制することができ、効率が改善できるといった効果が奏され得る。
【００５７】
（貫通電極形態）
図６に「貫通電極形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。図示するように、基板内部に設けられている第２電極７０は、基板背面と電圧依存抵抗層５０との間にある基板内部領域を貫通するビアホール９５を介して、基板背面の電極や金属層９０に接続されている。この「貫通電極形態」では、特に電圧依存抵抗層が表面に露出しない構成となるため、以降の電極層のＡｕめっき処理などの際に低抵抗化されることが抑制できるといった効果が奏され得る。また、基板内部に構成し実装面側に取り出す電極と電気的な接続を行うスルーホール形成と同じプロセスで形成できるのでスループットが増加しないといった効果も奏され得る。
【００５８】
（凹部設置形態）
図７（ａ）〜（ｃ）に「凹部設置形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。図示するように、基板主面に形成された凹部１５に電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が設けられている。かかる形態は、実質的に上述した形態と同じものであるものの、製造プロセスの相違に起因した特徴を有している。つまり、これまでの形態のＬＥＤパッケージでは、グリーンシート１０’に電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’を埋め込んで、それらを焼成して基板を得ているものであるのに対して（例えば後述する図８参照）、「凹部設置形態」のＬＥＤパッケージでは、予め凹部１５が形成された焼成済み基板を用いている（後述する図１４参照）。従って、「凹部設置形態」では電圧依存抵抗層５０などは熱的影響を実質的に受けておらず、より良好な保護素子特性が得られることになる。
【００５９】
ちなみに、図７（ａ）が図１〜３に相当する態様であり、図７（ｂ）が図５に相当する態様であり、また、図７（ｃ）が図５と図６との組合せに相当する態様である。
【００６０】
更には、本発明では以下のような態様も可能である。
【００６１】
（積層型バリスタ内蔵形態）
図８（ａ）に「積層型バリスタ内蔵形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。図示するように、電圧依存抵抗層５０が実質的に積層したような形態となっている。より具体的には、電圧依存抵抗層５０の内部に設けられた複数の内部電極（７０Ａ１，７０Ａ２）と、該内部電極（７０Ａ１，７０Ａ２）と電気的に接続されるように電圧依存抵抗層５０の外部に設けられた外部電極（７１Ａ１，７１Ａ２）とが設けられている。かかる場合、内部電極（７０Ａ１，７０Ａ２）が本発明にいう第２電極に相当する。この「積層型バリスタ内蔵形態」では、図８（ｂ）に示すようなチップバリスタを基板に埋設することを通じて得ることができる。積層型バリスタゆえに、電極面積が大きいので、静電気耐量が大きい点で利点がある。ちなみに、特に図８（ｃ）に示されるように、第１電極６０の表面にはＮｉ薄層１０５とＡｕ薄層１０６が設けられている。これは、製造プロセスに起因したものであり、第１電極や銅配線の形成に際してＮｉ薄層１０５およびＡｕ薄層１０６を“レジスト”として用いることに起因している（詳細は図２０を参照して後述する）。
【００６２】
（第２電極の電圧依存抵抗層埋め込み形態）
図９に「第２電極の電圧依存抵抗層埋め込み形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。かかる態様は、図示するように、第２電極７０が電圧依存抵抗層５０の内部に埋設される態様である。つまり、第１電極６０は電圧依存抵抗層５０の基板露出面と接するように設けられている一方、第２電極７０は電圧依存抵抗層５０の内部に含まれている態様であってもよい。かかる態様であっても“ダブル・バリスタ構成”が可能である。図示するように、第１電極６０が電圧依存抵抗層５０の基板露出面にて２つ（６０ａ、６０ｂ）に分離されている一方、第２電極７０が電圧依存抵抗層５０の内部にて２つのサブ電極７０ａおよび７０ｂを共有するように直列接続されてなる（２つのサブ電極７０ａおよび７０ｂから構成される第２電極７０は、図示するように単一層の形態を有していることが好ましい）。このように第２電極７０が電圧依存抵抗層５０の内部に含まれている態様では、基板材料の拡散に起因したバリスタ特性の劣化防止を効果的に図ることができる。また、実質的にダブル・バリスタのバリスタ電圧を小さくでき、静電容量も大きくできるといった効果も奏され得る。かかる「電圧依存抵抗層５０の内部に埋設された第２電極７０」は、１つである必要はなく、複数設けてもよい（ちなみに、“複数”の一態様が、上記の「積層型バリスタ内蔵形態」に相当し得る）。
【００６３】
（異種セラミック基板形態）
図１０に「異種セラミック基板形態」を有するＬＥＤパッケージ１５０を示す。かかる態様は、基板ボディが複数の異なる材質層から構成されている態様である。図示される態様では、上層１０Ａおよび下層１０Ｂの２層構造となっており、電圧依存抵抗層５０が存在する上層１０Ａが低温焼成材層（例えばガラスセラミック基板層）から成る一方、下層１０Ｂが高温焼成材層（例えばアルミナ基板または窒化アルミ基板）から成る。かかる場合、上層の低温焼成材層１０Ａは、例えば約９００℃の低温焼成で得られたものであり、電圧依存抵抗層５０（即ち、バリスタ）の基板内蔵の点で好ましい一方、下層の高温焼成材層は高伝導性を達成できるようになっており、放熱特性の優れた基板が実現される（ガラスセラミック基板層の熱伝導率：３〜５Ｗ／ｍＫ、アルミナ基板層の熱伝導率：１０〜２０Ｗ／ｍＫ、窒化アルミ基板層の熱伝導率：１００〜２３０Ｗ／ｍＫ）。図１０に示される異種基板（例えば上層／下層がガラスセラミック基板層／アルミナ基板層となった異種基板）は、焼成済みのアルミナ基板上に「低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）から成るグリーンシート」が積層された構成に対してバリスタ焼結体を埋設することによって得ることができる。図示される態様では、第２電極７０が電圧依存抵抗層５０の内部に埋設されていると共に、第１電極６０の表面にはＮｉ薄層１０５とＡｕ薄層１０６が設けられている（図１０（ｂ）参照）。
【００６４】
［本発明の発光素子用基板の製造方法］
次に、本発明の発光素子用基板の製造方法について説明する。図１１（ａ）〜（ｆ）に本発明の製造方法を実施するためのプロセスを示している。
【００６５】
以下で説明する製造方法は「電圧依存抵抗層とその電圧依存抵抗層に電気的に接続された第１電極と第２電極とを含んで成るバリスタ素子を備えた発光素子用基板を製造する方法」を前提とする。まず、図１１（ａ）に示すように、基板を構成するためのグリーンシート１０’の一方の主面に第２電極前駆体層７０’を形成する。例えば、Ａｇ電極ペーストを塗布して乾燥に付すことによって第２電極前駆体層７０’を得ることができる。次いで、図１１（ｂ）に示すように、凸形状金型４２を用いて第２電極前駆体層７０’をグリーンシート内部へと押し込んで、グリーンシート１０’に対して凹部１５を形成しつつ、第２電極前駆体層７０’が凹部１５の底面に配された状態とする。次いで、図１１（ｃ）に示すように、電圧依存抵抗層５０を載せたキャリアフィルム４７を用いて、電圧依存抵抗層５０をグリーンシート１０’の凹部１５に配する。より具体的には、凹部１５の第２電極前駆体層７０’に積み重ねるように電圧依存抵抗層５０を配する。次いで、第２電極前駆体層７０’および電圧依存抵抗層５０が凹部１５に供されたグリーンシート１０’を焼成する。これによって、図１１（ｄ）に示すように、電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が埋設された基板１０を得ることができる（焼成に起因して第２電極７０が第２電極前駆体層７０’から形成されることになる）。尚、かかる焼成には、特開平４−２４３９７８号公報や特開平５−１０２６６６号公報に記載されているような“焼成時の収縮を減じた方法”で行うことが好ましい。これにより、電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が精度良く埋設された基板１０を得ることができる。特に“焼成時の収縮を減じた方法”では、平面方向の収縮が抑制され、厚み方向だけが収縮するという格別の効果がある。例えば従来のグリーンシート焼成法では１５％程度の収縮がＸ−Ｙ−Ｚ方向で生じるが、前述の“焼成時の収縮を減じた方法”では、平面方向（Ｘ−Ｙ）がほぼゼロ（約０．０５％程度）であり、厚み方向（Ｚ）だけが約４０％程度収縮する。本発明の製造方法は焼結済みの電圧依存抵抗体を用いる特徴を有している。仮に従来のグリーンシート焼成法でもって「焼結済み電圧依存抵抗体を含むグリーンシート」を焼成する場合を想定してみると、「焼結できない電圧依存抵抗体の領域」と「焼結できる電圧依存抵抗体以外の領域」との間で焼結収縮差が生じ、基板そりやクラックが発生してしまうことが懸念される。この点に鑑みると、本発明にて“焼成時の収縮を減じた方法”を採用すると、そもそも平面方向の収縮がないために基板そりやクラックの発生はないといった格別な効果が奏されることになる。
【００６６】
上記焼結処理に引き続いて、図１１（ｅ）に示すように基板１０の主面に金属層９０を形成した後、図１１（ｆ）に示すようにその金属層９０をパターニングに付すことによって、電圧依存抵抗層５０と接する第１電極６０を形成する。以上の工程を経ることによって、本発明の発光素子用基板１００を最終的に得ることができる。
【００６７】
尚、確認的に、上記グリーンシートの焼結に好適に採用できる“無収縮焼結法”について説明しておく。無収縮焼結法を用いると、特に平面方向の収縮が減じられた基板を得ることができる。従って、かかる焼結方法を本発明の製造方法の（Ｄ）工程において応用すれば、電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が比較的精度良く埋設された基板１０を好適に得ることができる。例えば平５−１０２６６６号公報に開示された無収縮焼結法の概要は以下の通りである：
『ガラスセラミック低温焼結基板材料に少なくとも有機バインダ、可塑剤を含むグリーンシートを作製し、導体ペースト組成物で電極パターンを形成し、前記生シートと別の電極パターン形成済みグリーンシートとを所望枚数積層する。しかる後、前記低温焼結ガラスセラミックよりなるグリーンシート積層体の両面もしくは片面に、前記ガラスセラミック低温焼結基板材料の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートで挟み込むように積層し、前記積層体を焼成する。しかる後、焼結しない無機組成物を取り除くことにより焼成時の収縮が平面方向で起こらないガラスセラミック基板を得ることができる』
【００６８】
本発明の発光素子用基板１００を用いて、ＬＥＤパッケージ品などの発光装置を得る場合では、金属層９０のパターニングにより得られた基板表面側の配線パターンと電気的に接続されるように、ＬＥＤチップなどの発光素子を実装する。かかるＬＥＤチップの実装は、ＧＧＩ工法により行うことが好ましい。ＧＧＩ（Gold-to-Gold Interconnection Technology）工法とは、フリップチップ実装の一種であって、ＬＥＤチップ上の金パッド上に形成した金バンプと、基板上に形成した金パッドとを熱圧着によって接合する工法である。かかるＧＧＩ工法では、はんだバンプを使用しないのでリフローやフラックス洗浄が省ける点で利点があるだけでなく、高温での信頼性が高いなどの点でも利点がある。ＧＧＩ工法では荷重や熱の他に必要に応じて超音波などを用いて金溶融を行ってもよい。ＬＥＤチップを実装した後は、蛍光体層などの必要な要素を形成し、封止樹脂によって発光素子、蛍光体層や配線などを全体的に封止することによって、図２に示すような発光装置を得ることができる。
【００６９】
本発明の製造方法においては、焼成済みの電圧依存抵抗層を用いることができる（具体的には、キャリアフィルム４７に載せる電圧依存抵抗層５０として、予め焼成処理されたものを用いることができる）。従って、電圧依存抵抗層５０がその後のグリーンシートの焼成による影響を受けにくくなり（特に、焼成時にて電圧依存抵抗層５０がグリーンシート１０’から化学的な悪影響を受けにくくなり）、バリスタ素子の特性として高いものを維持できる。電圧依存抵抗層材料として一般的なものには酸化亜鉛型バリスタがある。かかる酸化亜鉛型バリスタは、酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルトおよび／または酸化マンガンなどを約０．５〜約１．０モルパーセント添加したものを焼成することによって得ることができる。かかる場合、焼成温度は約１２００℃〜約１３５０℃の範囲が一般的である。一方低温焼成ガラスセラミック基板（ＬＴＣＣ）は、約９００℃程度で焼成される。かかる事項を踏まえると、本発明においては、焼結済みの電圧依存抵抗層を用いて約９００℃程度で焼成するため、電圧依存抵抗層はＬＴＣＣの焼結に影響されにくく高いバリスタ特性を維持できることが理解できるであろう。ここで、『高いバリスタ特性』とは、「制限電圧特性が優れている」および「ＬＥＤ駆動時にバリスタへと流れる“もれ電流”が少ない」ことを特に意味している。ちなみに、「制限電圧特性が優れている」とは、常時印加されることになる電圧とその変動に対して安定しており、かつ予測されるサージ電圧に対してもＬＥＤの耐圧以下に抑制できることを特に意味している。
【００７０】
尚、「電圧依存抵抗層５０に載せたキャリアフィルム４７」の製造方法については、図１２（ａ）〜（ｄ）に示している。まず、電圧依存抵抗層形成用のグリーンシート５０’を用意し（図１２（ａ）参照）、それを焼成して電圧依存抵抗層５０を形成する（図１２（ｂ）参照）。次いで、図１２（ｃ）に示すように、電圧依存抵抗層５０とキャリアシート４７とを貼り合わせることによって、電圧依存抵抗層５０に載せたキャリアフィルム４７を得ることができる（ちなみに、複数の電圧依存抵抗層５０を基板に埋め込む場合には、図１２（ｄ）のような形態に電圧依存抵抗層５０を加工してもよい）。また、電圧依存抵抗層形成用のグリーンシート５０’を所望の厚みになるように複数枚積層した後、薄いカッターで所望の寸法に押切って複数の未焼結状態の電圧依存抵抗層を作製し、次いで、それら複数の「未焼結状態の電圧依存抵抗層」を焼成し、キャリアフィルム上に整列させる手法であっても良い。
【００７１】
本発明の製造方法は種々の変更態様が可能である。以下、それについて説明する。
【００７２】
（直接プレス型１）
図１３（ａ）〜（ｅ）に「直接プレス型１」の製造プロセス態様を模式的に示す。かかる直接プレス型のプロセスでは、グリーンシート１０’の一方の主面に第２電極前駆体層７０’を形成した後、図１３（ａ）に示すように、キャリアフィルム４７に載せた電圧依存抵抗層５０を第２電極前駆体層７０’の上からグリーンシート内部に向かって押し込む。これにより、図１３（ｂ）に示すように、凹部を形成しながらその凹部に電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’を配置する。換言すれば、外力によって電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’をグリーンシート１０’に埋め込む。以後は、上述の製造方法と同様、グリーンシート１０’の焼成により電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が埋設された基板１０を得て（図１３（ｃ）参照）、金属層９０を形成して（図１３（ｄ）参照）、その金属層９０をパターニングして（図１３（ｅ）参照）、電圧依存抵抗層５０と接する第１電極６０を形成する。
【００７３】
（直接プレス型２）
図１４（ａ）〜（ｅ）に「直接プレス型２」の製造プロセス態様を模式的に示す。かかる直接プレス型２のプロセスでは、図１４（ａ）に示すように、キャリアフィルム４７に載せた電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’を用いる（かかる部分の製造プロセスは図１５（ａ）〜（ｄ）を参照のこと）。電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’を載せたキャリアフィルム４７を第２電極前駆体層７０’が下側になるようにしてグリーンシートの内部に向かって押し込む。これにより、図１４（ｂ）に示すように、凹部を形成しながらその凹部に電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’を配置する。即ち、外力によって電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’をグリーンシート１０’に埋め込む。以後は、上述の製造方法と同様、グリーンシート１０’の焼成により電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が埋設された基板１０を得て（図１４（ｃ）参照）、金属層９０を形成して（図１４（ｄ）参照）、その金属層９０をパターニングして（図１４（ｅ）参照）、電圧依存抵抗層５０と接する第１電極６０を形成する。
【００７４】
（凹部配置型）
図１６（ａ）〜（ｅ）に「凹部配置型」の製造プロセス態様を模式的に示す。かかる態様は、図１６（ａ）に示すように、予め凹部１５が形成されたグリーンシート１０’を用いることを特徴としている。予め凹部１５が形成されたグリーンシート１０’は、グリーンシート１０’の主面に凸形状金型を押し込むことによって形成することができる。そして、図１６（ｂ）に示すように、キャリアフィルム４７に載せた電圧依存抵抗層５０および第２電極前駆体層７０’をグリーンシート１０’の凹部１５に配置する。以後は、上述の製造方法と同様、グリーンシート１０’の焼成により電圧依存抵抗層５０および第２電極７０が埋設された基板１０を得て（図１６（ｃ）参照）、金属層９０を形成して（図１６（ｄ）参照）、その金属層９０をパターニングして（図１６（ｅ）参照）、電圧依存抵抗層５０と接する第１電極６０を形成する。
【００７５】
（焼成済み凹部基板型）
図１７（ａ）および（ｂ）に「焼成済み凹部基板型」の製造プロセス態様を模式的に示す。かかる態様は、予め凹部が形成された焼成済みの基板を用いることを特徴としている。このような基板１０を用いれば、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、原則、第２電極前駆体層７０’および電圧依存抵抗層５０をその凹部１５に配して、第２電極を形成する熱処理のみを施すことによって、本発明の発光素子用基板を得ることができる。また、第２電極前駆体層７０’の代わりに、予め焼成済みの第２電極７０を凹部１５に配すことによっても発光素子用基板を得ることができる。かかる場合には特に、凹部に配された電圧依存抵抗層５０は熱の影響を受けないので、高いバリスタ特性を好適に維持できる。かかる態様では、必要に応じてガラス封止処理を施してもよい。
【００７６】
（電極包含抵抗層の利用型）
上記の図１１〜１７で示したような製造プロセスは、積層型バリスタなどの「第２電極が内部に含まれた電圧依存抵抗層」を備えた発光素子用基板を得る場合でも適用することができる。例えば、図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、「第２電極７０を内部に含んだ電圧依存抵抗層５０」をグリーンシート１０’の一方の主面に配した後、凸形状金型４２を用いて「第２電極７０を内部に含んだ電圧依存抵抗層５０」をグリーンシート内部へと押し込んで、グリーンシート１０’に対して凹部を形成しつつ、「第２電極７０を内部に含んだ電圧依存抵抗層５０」が凹部の底面に配された状態としてよい。以後は、上述の製造方法と同様、グリーンシートの焼成により「電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板」を得る。そして、金属層を形成した後、その金属層をパターニングして電圧依存抵抗層と接する第１電極を形成する。このような製造プロセスでは、埋設に先立って保護素子の性能検査（即ち、バリスタの性能検査）を行うことができるので、基板製造における歩留りが向上し得る。また、このような製造プロセスでは、予め別途で焼成して得られたバリスタを用いることができるので、上述したように最終的な発光用基板において高いバリスタ特性を得ることもできる。“バリスタ”というものは、グリーンシートの焼成温度よりも高い温度でもって焼成して得る方が所望のバリスタ特性を呈し得る。それゆえ、バリスタをグリーンシートの焼成に際して得るよりも、所望の温度で予め焼成して得られたバリスタを用いてグリーンシートの焼成を行った方が「バリスタ形成時の不十分な焼成（焼け不足）」を回避でき、その結果、最終的な発光素子用基板において所望のバリスタ特性を達成できるようになる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられる。例えば以下の態様が考えられる。
【００７８】
上記では、電圧依存抵抗層が単一となった基板を製造する態様を前提として製造方法を説明してきたものの、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。例えば、「電圧依存抵抗層がアレイ状に複数配列して埋設された基板」、即ち、「発光素子がアレイ状に複数配列して埋設された基板」を得る場合であっても、これまで説明してきた製造プロセスと同様のプロセスでもって製造することができる。
【００７９】
例えば図１９（ａ）〜（ｆ）に示すようなプロセスで製造することができる。図１９はＬＴＣＣ上にセミアディティブ法で銅配線を形成する手法の一例である。図１９（ａ）は複数の電圧依存抵抗層を面一に埋設した状態を示しており、この基板全体をＰｄ触媒液に浸し乾燥の後、無電解ニッケルめっきを全体に行う（図１９（ｂ）参照）。このように全体を薄く金属層で無電解めっきする手法の他に、金属銅や金属ニッケル、又は金属ニッケルとクロムの合金などをスパッタして形成することも可能である。このようにして形成した金属ニッケル層上に、以降電解銅めっきを施したくない部分に図１９（ｃ）のようにフォトリソグラフィー法によりフォトレジストを形成する。フォトレジストは基板全面レジストを塗布した後、マスクパターン露光、レジスト現像処理を行うことによって形成できる。フォトレジスト層の厚みは所望の銅電極の厚みである６０μｍ以上であることが望ましい。次いで、先に形成したニッケル層を共通電極とし、図１９（ｄ）に示すように電解銅めっきにより厚い銅層を形成する。次いで、図１９（ｅ）のようにレジストを剥離し、図１９（ｆ）で全面を薄くエッチングすることで、銅表面と下地のニッケル層を除去して完成する。本方法によれば厚い銅電極が得られ、かつ微細な電極間隙間を形成することができる。ＬＥＤ素子をフリップチップ実装する際、電極間距離は素子の小型化と相俟って６０μｍ以下の寸法が望まれており、放熱性を考慮すると、電極厚みも６０μｍ以上必要であるので、そのような寸法の電極及び電極間距離を実現する上で、図１９で示すようなプロセスは重要なプロセスである。
【００８０】
また、図２０（ａ）〜（ｈ）に示すようなプロセスで製造することも可能である。かかるプロセスは、電圧依存抵抗層にとって負荷の少ないやさしいプロセスである。図２０（ａ）は電圧依存抵抗層５０を面一に埋設した状態を示しており、この状態の基板１０に対してスパッタ法でもってＴｉ薄膜１０１（例えば約６０ｎｍの膜厚のＴｉ層）を形成すると共に、その上に同様にスパッタ法でＣｕ薄膜１０２（例えば約３００ｎｍの膜厚のＣｕ層）を形成する（図２０（ｂ）参照）。下地層となるＴｉ薄膜１０１は接着強度維持層およびセラミック基板１０の保護層（エッチング液、メッキ液からの保護）として機能し得る一方、Ｃｕ薄膜１０２は、以後に行う電解銅めっきのための低抵抗な共通電極として機能し得る。次いで、電解銅めっきを施したくない部分にフォトリソグラフィー法によりフォトレジスト１０３を形成する（図２０（ｃ）参照）。フォトレジストは、基板全面レジストを塗布した後、マスクパターン露光、レジスト現像処理を行うことによって形成できる。次いで、先行して形成したＣｕ薄膜１０２を共通電極とし、図２０（ｄ）に示すように電解銅めっきにより厚い銅層１０４を形成する。電解銅めっきに引き続いて、電解ニッケルめっきおよび電解金めっきを行い、図２０（ｅ）に示すようにＮｉめっき層１０５およびＡｕめっき層１０６を形成する。かかるＮｉ層１０５およびＡｕ層１０６の形成は、電解めっき法で得ることができるので、低コストで行うことができる。次いで、図２０（ｆ）に示すようにフォトレジスト１０３を剥離する。そして、Ｎｉ層１０５およびＡｕ層１０６をレジストとして用いることによって、スパッタ法で形成したＴｉ薄膜１０１およびＣｕ薄膜１０２を部分的にエッチング除去することによって完成となる（図２０（ｇ）および図２０（ｈ）参照）。かかるプロセスによれば、Ｔｉ薄膜１０１を除去する最後の工程まで電圧依存抵抗層５０がアルカリ溶液や酸溶液に触れることがない。この点、電圧依存抵抗層（バリスタ）は酸・アルカリに弱いところ、Ｔｉ薄膜の除去自体はｐＨ７前後のソフトなエッチング液を使用するので、本プロセスは電圧依存抵抗層にとって負荷の少ないやさしいプロセスとなる。
【００８１】
更に言えば、上記プロセスは、積層バリスタ内蔵基板（チップバリスタ基板）に対しても適用することができる。かかる場合のプロセスを図２１（ａ）〜（ｈ）に示す。図２１（ａ）はチップ部品のバリスタが面一に埋設した状態を示している。このようなチップバリスタ内蔵基板１０に対してスパッタ法でもってＴｉ薄膜１０１（例えば約６０ｎｍの膜厚のＴｉ層）を形成すると共に、その上に同様にスパッタ法でＣｕ薄膜１０２（例えば約３００ｎｍの膜厚のＣｕ層）を形成する（図２１（ｂ）参照）。下地層となるＴｉ薄膜１０１は接着強度維持層およびセラミック基板１０の保護層（エッチング液、メッキ液からの保護）として機能し得る一方、Ｃｕ薄膜１０２は、以後に行う電解銅めっきのための低抵抗な共通電極として機能し得る。次いで、電解銅めっきを施したくない部分にフォトリソグラフィー法によりフォトレジスト１０３を形成する（図２１（ｃ）参照）。フォトレジストは、基板全面レジストを塗布した後、マスクパターン露光、レジスト現像処理を行うことで形成できる。次いで、先行して形成したＣｕ薄膜１０２を共通電極とし、図２１（ｄ）に示すように電解銅めっきによって厚い銅層１０４を形成する。電解銅めっきに引き続いて、電解ニッケルめっきおよび電解金めっきを行い、図２１（ｅ）に示すようにＮｉめっき層１０５およびＡｕめっき層１０６を形成する。かかるＮｉ層１０５およびＡｕ層１０６の形成は、電解めっき法で得ることができるので、低コストで行うことができる。次いで、図２１（ｆ）に示すようにフォトレジスト１０３を剥離する。そして、Ｎｉ層１０５およびＡｕ層１０６をレジストとして用いることによって、スパッタ法で形成したＴｉ薄膜１０１およびＣｕ薄膜１０２を部分的にエッチング除去することによって完成となる（図２１（ｇ）および図２１（ｈ）参照）。かかるプロセスによれば、Ｔｉ薄膜１０１を除去する最後の工程までチップバリスタがアルカリ溶液や酸溶液に触れることがない。この点、チップバリスタは酸・アルカリに弱いところ、Ｔｉ薄膜の除去自体はｐＨ７前後のソフトなエッチング液を使用するので、本プロセスもチップバリスタにとって負荷の少ないやさしいプロセスとなる。
【００８２】
● 上記では、キャリアフィルムに載せる電圧依存抵抗層が単一層となった態様に触れたものの、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。例えば、図２２に示すような態様であってもよい。これについて述べると次のようになる。酸化亜鉛バリスタ用のグリーンシートを用いて、所定の厚みになるように複数のバリスタ用グリーンシートを積層し、個片に押し切り（例えば、かみそりの刃状のカッターを押し当ててフィルムの上のグリーンシートだけカットする）、それによって、個片化したグリーンシートを得る。そして、個片化したグリーンシートを例えば約１０万個程度集めて焼成し、キャリアフィルムに整列させる。あるいは、積層の後、電極印刷した後に、カット、焼成を行ってもよい。更には、電極印刷せず個片で焼成した後で整列後電極印刷、焼付けを行ってもよい。
【００８３】
●  上記では、発光素子の直ぐ真下の基板領域に電圧依存抵抗層を埋設する態様を主に前提として製造方法を説明してきたものの、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。例えば、図２３に示すように、発光素子２０の実装領域と少なくとも部分的にオーバーラップするように電圧依存抵抗層５０が埋設されていてもよい。かかる態様では、熱を発する発光素子の直ぐ下方にサーマルビア９４を形成することができ、放熱特性の優れた基板を実現することができる。
●  また、上記では、基板が異種基板となる場合では、上層と下層とから成る２層構造の基板について説明してきたものの、本発明は必ずしもかかる態様に限定されない。つまり、本発明の基板としては、相互に材質の異なる２層よりも多い複数層から成る基板（例えば、３層構造ないしは４層構造）であってもよく、これによっても同様に放熱特性の優れた基板を実現することができる。
【００８４】
最後に、図２４に示すＬＥＤパッケージを例にとって、その例示態様における本発明の特徴を下記に示しておく：
・複雑な積層型酸化亜鉛バリスタが不要となり、接続箇所やビアホールなどを省略できるので小型化と低コストが実現できる。
・焼結済の酸化亜鉛バリスタを利用できるので、高いバリスタ特性を得ることができる。
・ＬＥＤと共通の電極端子として銅電極が利用でき、かつダイレクトに酸化亜鉛バリスタ表面電極となり、放熱性に優れたパッケージ構成が比較的シンプルである。
・酸化亜鉛バリスタの電極とＬＥＤ実装用電極が実質的に共用できる。
・酸化亜鉛バリスタはパッケージ基板の表面側、裏面側のどちらにも設けることができる。
【００８５】
確認的に、本発明は下記の態様を有するものであることを付言しておく。
第１態様：対向する２つの主面の一方を実装面とし、その実装面に発光素子が実装される発光素子用の基板であって、
発光素子用基板には、その基板に埋設された電圧依存抵抗層と該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなる発光素子用の保護素子が設けられており、発光素子が電圧依存抵抗層に重なるように実装される発光素子用基板。
第２態様：上記第１態様において、電圧依存抵抗層の表面が基板の一方の主面（実装面）と同一平面上にあって実装面の一部を構成していることを特徴とする発光素子用基板。
第３態様：上記第１態様において、電圧依存抵抗層の表面が基板の他方の主面（即ち、実装面と対向する基板主面）と同一平面上にあることを特徴とする発光素子用基板。
第４態様：上記第２態様または第３態様において、第１電極が電圧依存抵抗層の基板露出面と接するように設けられており、
第２電極が第１電極に対向した状態で電圧依存抵抗層の基板埋設面と接している又は電圧依存抵抗層の内部に含まれていることを特徴とする発光素子用基板。
第５態様：上記第４態様において、第２電極が電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように設けられており、また、
第２電極は、一方の主面（実装面）又はその主面と対向する他方の主面と電圧依存抵抗層との間の基板部分を貫通するビアホールを介して前記一方の主面又は前記他方の主面に設けられた電極又は金属層に接続されていることを特徴とする発光素子用基板。
第６態様：上記の第１態様〜第５態様のいずれかにおいて、保護素子がバリスタ素子であることを特徴とする発光素子用基板。
第７態様：上記第６態様において、バリスタ素子が積層バリスタ素子（またはチップバリスタ）であることを特徴とする発光素子用基板。
第８態様：上記第１態様〜第７態様のいずれかにおいて、第１電極が、電圧依存抵抗層の基板露出面と接するように２つに分離された状態で設けられていることを特徴とする発光素子用基板。
第９態様：上記第４態様または第５態様に従属する上記第６態様において、第１電極が電圧依存抵抗層の基板露出面にて２つに分離された状態で設けられ、第２電極が前記電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように設けられており、
バリスタ素子は電圧依存抵抗層の基板埋設面に形成された第２電極を共有する２つのバリスタ素子が直列接続されてなることを特徴とする発光素子用基板。
第１０態様：上記第８態様において、分離された２つの第１電極の一方に発光素子の正電極が接続され、分離された２つの第１電極の他方に発光素子の負電極が接続されることを特徴とする発光素子用基板。
第１１態様：上記の第１態様〜第１０態様のいずれかにおいて、基板が相互に材質の異なる下層と上層とから成る２層構造となっており、２層構造の上層が実装面を規定している層であって電圧依存抵抗層が上層に埋設されていることを特徴とする発光素子用基板。
第１２態様：上記の第１態様〜第１１態様のいずれかの発光素子用基板と、その実装面に実装された発光素子とを有して成る発光装置。
第１３態様：上記第１２態様において、発光素子が、発光面の反対側の面に正電極と負電極とを有するＬＥＤチップであって、そのＬＥＤチップが実装面上にフリップチップ実装されたことを特徴とする発光装置。
第１４態様：電圧依存抵抗層とその電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなるバリスタ素子を有する発光素子用基板の製造方法であって、
グリーンシートの一方の主面（実装面）に第２電極前駆体層を形成する（Ａ）工程と、
凸形状金型を第２電極前駆体層の上からグリーンシートに押し込んで、第２電極前駆体層が底面に配された凹部を該グリーンシートに形成する（Ｂ）工程と、
凹部に電圧依存抵抗層を供する、特に、凹部に配された第２電極前駆体層の上に電圧依存抵抗層を供する（Ｃ）工程と、
凹部に電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層が供されたグリーンシートを焼成し、電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得る（Ｄ）工程と、
基板に金属層を形成した後でパターニングに付し、それによって、電圧依存抵抗層と接する第１電極を形成する（Ｅ）工程
を含んで成る発光素子用基板の製造方法。
第１５態様：上記第１４態様において、前記（Ａ）および（Ｂ）工程に代えて、
グリーンシートの一方の主面に凸形状金型を押し込んで、グリーンシートの主面（実装面）に凹部を形成し、前記（Ｃ）工程では、下面に第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を凹部に配置することを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
第１６態様：上記第１４態様において、前記（Ｂ）および（Ｃ）工程に代えて、電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層の上からグリーンシートへと押し込んで（より具体的には、グリーンシート上に配された第２電極前駆体層の上に電圧依存抵抗層が位置するような形態で電圧依存抵抗層をグリーンシートへと押し込んで）、凹部を形成しながら電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層を凹部に配置することを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
第１７態様：上記第１４態様において、前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を第２電極前駆体層が下になるようにグリーンシートへと押し込んで、凹部を形成しながら電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層を凹部に配置することを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
第１８態様：上記第１４態様において、前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、第２電極を内部に含んた電圧依存抵抗層をグリーンシートの一方の主面に配して、凸形状金型を電圧依存抵抗層の上からグリーンシートに押し込み、それによって、第２電極を内部に含んた電圧依存抵抗層が底面に配された凹部を前記グリーンシートに形成し、また
前記（Ｄ）工程では、グリーンシートを焼成して電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得ることを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
【実施例】
【００８６】
本発明の効果を確認するために実証試験を行った。【００８７】
《バリスタ特性確認試験》
発光素子用基板の内部に埋設された電圧依存抵抗層の特性を確認するため、図８（ｃ）で示される基板を作製し、チップバリスタのセラミック基板への内蔵前後におけるバリスタ特性を比較した。【００８８】
チップバリスタとしては０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ（長さ×幅×厚み）のチップバリスタを用いた。かかるチップバリスタは、内部にＡｇ/Ｐｄ＝８０／２０ｍｏｌ／％を主成分とする内部電極が２層構成されており、内部電極と酸化亜鉛バリスタのグリーンシートを積層一体化した構成となっていた。これを個片にカットし１２５０℃で２時間の焼成を行った。チップバリスタの両端子にはＡｇ／Ｐｄ電極（Ａｇ／Ｐｄ＝９０／１０ｍｏｌ％）を９００℃の温度条件により焼付けを行って設けた。【００８９】
内蔵前のバリスタ特性を評価したグラフを図２５に示す。図２５において、内蔵前の特性が「△」で表わされている一方、内蔵後（内蔵に際しては９００℃で焼成を行った）の特性が「□」で表わされている。図２５のグラフから分かるように、内蔵前では電流１μＡのときのバリスタ電圧は約１０Ｖであるのに対して、内蔵後も同様にバリスタ電圧は約１０Ｖとなっていた。このように、内蔵前後でほとんどのバリスタ特性の変化がないことが判った。特定の理論に拘束されるわけではないが、１２５０℃の高温で焼成したバリスタを９００℃の低温で焼成したことに起因して、不要な材料拡散が抑えられ、特性の変化が無かったからであると考えられる。このように、焼成済みのバリスタを基板表層に内蔵できる本願発明は、極めて良好な内蔵バリスタを実現できることが分かった。【００９０】
《基板の放熱特性確認試験》
本発明のような「電圧依存抵抗層が内蔵されたセラミック基板」の放熱特性について確認試験を行った。【００９１】
具体的には、ケースＡとして図９の形態（電圧依存抵抗層の内部に第２電極を有する構成）における基板の熱抵抗評価を行うと共に、ケースＢとして図１０の形態（上層／下層がセラミック基板層／窒化アルミ基板層となった異種形態、および、上層／下層がセラミック基板層／アルミナ基板層となった異種形態）における基板の熱抵抗評価を行った。【００９２】
（ケースＡ）
ガラスセラミックよりなるグリーンシートと、電圧依存性抵抗層の焼結体とを積層し、９００℃で１時間（空気中）の焼成に付した。ガラスセラミック・グリーンシートは焼成後の厚みがＴ＝４００μｍであって、内蔵した電圧依存性抵抗層のサイズはｗ=０．５ｍｍ角であり、内部の電極（第２電極）のサイズはｗ２＝３５０μｍ角であった。バリスタ電圧の基準となる内部の第２電極の上面とガラスセラミック基板の表面までの距離ｔは２０μｍであった（Ｔ、ｗ、ｗ２およびｔについては図１参照のこと）。【００９３】
このような電圧依存性抵抗層が複数積層・焼成一体化したガラスセラミック基板の表層に対して、図２１で示されるプロセスを実施することによって、図２６に示すような銅電極パターンを形成した。このようにして得られた銅電極の厚みｔ１は７０μｍであった。次いで、その銅電極の表層に対してＮｉメッキ（めっき厚さ５μｍ）およびＡｕメッキ（めっき厚さ：０．５μｍ）を施した。尚、ガラスセラミックの熱伝導度は３．５Ｗ／ｍＫ、電圧依存性抵抗層の熱伝導は２５Ｗ／ｍＫであった。【００９４】
作製された「電圧依存性抵抗層を有するガラスセラミック基板」に対してＬＥＤチップをフリップチップ実装した。ＬＥＤのチップサイズは０．５ｍｍ角のものを使用した。かかるＬＥＤチップにおいては３０μｍ高さのＡｕバンプを複数本形成し（バンプ断面積のチップサイズに占める割合は４０％）、７０μｍ厚みの第１電極（Ｃｕに更にＮｉ−Ａｕメッキ膜を形成）に対して超音波法で実装した。実装に際してはＬＥＤチップおよび第１電極間に封止樹脂を供給して熱硬化に付した。実装後、蛍光体層をＬＥＤチップに塗布して形成した後、レンズを一体成型した。最終的にはそれぞれを２．０ｍｍ角の個片にカットして完成とした。このようにして得られたＬＥＤパッケージでは、配線パターンの基板面積に占める割合は約８０％となっており、ＬＥＤチップの発熱が銅電極により速やかに横方向に拡散し、断面積を増大させた上で基板から放熱される。【００９５】
得られたＬＥＤパッケージにおける基板の熱抵抗値を測定した。測定方法は、ＬＥＤでは消費される全ての電力が熱に変換されず、光に変換される分があるので、ＬＥＤの代わりに同じ形状のＳｉダイオードチップを用いて測定した。即ち、ダイオードに一定の低電流を流し、そのダイオード電圧を測定した。温度測定は、基板下面の温度を測定し、ダイオード電圧の温度依存性からダイオードのジャンクション温度を求め、基板下部の実装温度との差異から、熱抵抗を求めた。【００９６】
その結果、上記ＬＥＤパッケージにおいては、熱抵抗がＲｔｈ=１４．０２℃／Ｗとなり、放熱特性が優れたパッケージとなっていることが判った。【００９７】
（ケースＢ）
ケースＢにおいては、ＬＥＤパッケージの基板が異種基板（上層／下層がセラミック基板層／窒化アルミ基板層となった基板、および、上層／下層がセラミック基板層／アルミナ基板層となった異種形態）となった場合の熱抵抗評価を上記ケースＡと同様に検討した。【００９８】
具体的には、下層の基板が熱伝導度１８Ｗ／ｍＫの９６％アルミナ基板層となったパッケージ基板、及び、下層の基板が熱伝導度１７０Ｗ／ｍｋの窒化アルミ基板層（ＡｌＮ）となったパッケージ基板について熱抵抗評価を行った。基板全体の厚みはケースＡと同じ４００μｍとした。具体的には、電圧依存性抵抗層を内蔵したガラスセラミック層を１００μｍ、９６％アルミナ基板層および窒化アルミ基板層を３００μｍとした。作成方法としては、既に焼成済みのアルミナ板及び窒化アルミ板をそれぞれ準備し、約２００μｍ厚みのガラスセラミック・グリーンシートを用い、焼成済みの電圧依存性抵抗層を表層に内蔵して、９００℃で焼成を行った。その他はケースＡと同様に行うことによってＬＥＤパッケージを得た。【００９９】
得られたＬＥＤパッケージにおける基板の熱抵抗値をケースＡと同様に測定した。その結果、９６％アルミナとガラスセラミックとを一体化した異種基板の構成では熱抵抗値Ｒｔｈが１０．３６℃／Ｗであり、窒化アルミ（ＡｌＮ）とガラスセラミックとを一体化した異種基板の構成では熱抵抗値Ｒｔｈが６．３８℃／Ｗであった。このように異種基板を用いた場合では、ケースＡよりも熱抵抗値が３０％から５５％改善されることが判った。これは、同じ電力を供給した場合を想定すると３０〜５５％も発熱を抑えることができることを意味している。このように異種基板が用いられたＬＥＤパッケージでは放熱特性がより優れることが判った。尚、ケースＢの異種基板の場合においては、ガラスセラミックよりも強度の高いアルミナや窒化アルミが用いられた基板となっているので、放熱特性が優れるだけでなく抗折強度が高く構造面でも優れたパッケージとなっていた。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の発光素子用基板を用いたＬＥＤは高輝度であって小型化を図れたものであるので、各種の照明用途に好適に用いることができる他、表示装置（液晶画面）バックライト光源、カメラフラッシュ用途、車載用途などの幅広い用途にも好適に用いることができる。
【関連出願の相互参照】
【０１０１】
本出願は、日本国特許出願第２０１０−４３７７３号（出願日：２０１０年３月１日、発明の名称「発光素子用基板及びその製造方法ならびに発光装置」）に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるとする。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  基板ボディ
１０Ａ  基板ボディの上層
１０Ｂ  基板ボディの下層
１０’  グリーンシート
２０  発光素子（例えばＬＥＤチップ）
３０  封止樹脂
２５    発光素子実装領域
４２    凸形状金型
４７    キャリアフィルム
５０    電圧依存抵抗層
５０’  電圧依存抵抗層形成用のグリーンシート
６０    第１電極
６０ａ，６０ｂ  第１電極のサブ電極
７０    第２電極
７０’  第２電極前駆体層
７０ａ，７０ｂ  第２電極のサブ電極
７０Ａ１，７０Ａ２  電圧依存抵抗層の内部の第２電極
７１Ａ１，７１Ａ２  外部電極
８０  蛍光体層
９０  金属層（パターン配線層）
９４    サーマルビアまたはサーマルビアホール
９５    ビアまたはビアホール
９７  スルーホール
９８  バンプ
１００  本発明の発光素子用基板
１０１  Ｔｉ薄膜
１０２  Ｃｕ薄膜
１０５  Ｎｉめっき層
１０６  Ａｕめっき層
１１０  保護素子
１５０  ＬＥＤパッケージ
２００  従来のＬＥＤパッケージ（従来技術）
２１０  パッケージ基板
２２０  ＬＥＤ素子
２７０  ツェナーダイオード素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの主面の一方を実装面とし、該実装面に発光素子が実装される発光素子用の基板であって、
前記基板には、該基板に埋設された電圧依存抵抗層と該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなる発光素子用の保護素子が設けられており、前記発光素子が前記電圧依存抵抗層に重なるように実装されており、
前記保護素子がバリスタ素子であって、前記第１電極が前記電圧依存抵抗層の基板露出面に接するように該基板露出面にて２つに分離されている一方、前記第２電極が前記第１電極に対向した状態で前記電圧依存抵抗層の基板埋設面と接するように又は前記電圧依存抵抗層の内部に含まれるように設けられており、また
前記バリスタ素子は前記電圧依存抵抗層の基板埋設面に形成された又は前記電圧依存抵抗層の内部に含まれた第２電極を共有する２つのバリスタ素子が直列接続されてなることを特徴とする、発光素子用基板。
【請求項２】
前記電圧依存抵抗層の表面が前記基板の前記一方の主面と同一平面上にあって前記実装面の一部を構成していることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項３】
前記電圧依存抵抗層の表面が前記基板の他方の主面と同一平面上にあることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記第２電極が前記電圧依存抵抗層の前記基板埋設面と接するように設けられており、また
前記第２電極が、前記基板の前記一方の主面又は他方の主面と前記電圧依存抵抗層との間の基板部分を貫通するビアホールを介して前記一方の主面又は前記他方の主面に設けられた電極又は金属層に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記分離された２つの第１電極の一方に発光素子の正電極が接続され、該分離された２つの第１電極の他方に該発光素子の負電極が接続されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項１０】
前記基板が相互に材質の異なる下層と上層とから成る２層構造となっており、該上層が前記実装面を規定している層であって、前記電圧依存抵抗層が該上層に埋設されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子用基板。
【請求項１１】
請求項１に記載の発光素子用基板と、前記実装面に実装された発光素子とを有して成る発光装置。
【請求項１２】
前記発光素子が、発光面の反対側の面に正電極と負電極とを有するＬＥＤチップであって、該ＬＥＤチップが前記実装面上にフリップチップ実装されていることを特徴とする、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
電圧依存抵抗層と該電圧依存抵抗層に接続された第１電極と第２電極とを含んでなるバリスタ素子を有する発光素子用基板の製造方法であって、
グリーンシートの一方の主面に第２電極前駆体層を形成する（Ａ）工程と、
凸形状金型を前記第２電極前駆体層の上から前記グリーンシートに押し込んで、前記第２電極前駆体層が底面に配された凹部を該グリーンシートに形成する（Ｂ）工程と、
前記凹部に電圧依存抵抗層を供する（Ｃ）工程と、
前記凹部に電圧依存抵抗層および第２電極前駆体層が供されたグリーンシートを焼成し、電圧依存抵抗層および第２電極が埋設された基板を得る（Ｄ）工程と、
前記基板に金属層を形成した後でパターニングに付し、それによって、前記電圧依存抵抗層と接する第１電極を形成する（Ｅ）工程
を含んで成る、発光素子用基板の製造方法。
【請求項１４】
前記（Ａ）および（Ｂ）工程に代えて、グリーンシートの一方の主面に凸形状金型を押し込んで、該グリーンシートの該主面に凹部を形成し、
前記（Ｃ）工程では、下面に第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１５】
前記（Ｂ）および（Ｃ）工程に代えて、電圧依存抵抗層を前記第２電極前駆体層の上からグリーンシートへと押し込んで、前記凹部を形成しながら該電圧依存抵抗層および該第２電極前駆体層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１６】
前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、第２電極前駆体層が形成された電圧依存抵抗層を該第２電極前駆体層が下になるようにグリーンシートへと押し込んで、前記凹部を形成しながら該電圧依存抵抗層および該第２電極前駆体層を該凹部に配置することを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【請求項１７】
前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に代えて、前記第２電極を内部に含んだ前記電圧依存抵抗層をグリーンシートの一方の主面に配して、凸形状金型を前記電圧依存抵抗層の上から前記グリーンシートに押し込み、それによって、前記第２電極を内部に含んだ前記電圧依存抵抗層が底面に配された凹部を前記グリーンシートに形成し、また
前記（Ｄ）工程では、前記グリーンシートを焼成して前記電圧依存抵抗層および前記第２電極が埋設された基板を得ることを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子用基板の製造方法。
【国際調査報告】
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