(57)【要約】【課題】熱伝導性に優れ、高い反射率を有し、またこの反射率の低下が抑制された発光素子搭載用基板を提供する。【解決手段】発光素子８が搭載される搭載面２１を有する基板本体２と、基板本体２の搭載面２１の一部に形成され、発光素子８から発せられる光を反射させる反射層６と、を有し、反射層６が、酸化チタンとガラス粉末とを含む組成物の焼結体からなる発光素子搭載用基板１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が搭載される搭載面を有する基板本体と、
前記基板本体の搭載面の一部に形成され、前記発光素子から発せられる光を反射させる反射層と、を有し、
前記反射層が、酸化チタン粉末とガラス粉末とを含む組成物の焼結体からなる
ことを特徴とする発光素子搭載用基板。
【請求項２】
前記反射層に含まれるガラスと酸化チタンの割合は、体積比で、ガラス：酸化チタン＝３：９７〜３０：７０である請求項１記載の発光素子搭載用基板。
【請求項３】
前記基板本体が、低温焼成セラミックス基板である請求項１又は２記載の発光素子搭載用基板。
【請求項４】
前記反射層の厚みは１０μｍ以上５０μｍ以下である
請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光素子搭載用基板。
【請求項５】
前記反射層の熱伝導率が、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光素子搭載用基板。
【請求項６】
前記反射層の反射率が、８５％以上である請求項１乃至５のいずれか１項記載の発光素子搭載用基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の発光素子搭載用基板と、
前記発光素子搭載用基板の搭載面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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子搭載用基板およびこれを用いた発光装置に係り、特に、可視光領域の光の反射率が高く、熱伝導性に優れた発光素子搭載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、発光ダイオード素子（チップ）の高輝度、白色化の実現に伴い、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。発光ダイオード素子を搭載する発光素子搭載用基板には、一般に、素子から発せられた光を効率よく反射する高反射性や、素子から発生した熱を効率よく放散するための高い放熱性が求められる。また、硫化水素ガス等の腐食ガスに対する高い耐腐食性も求められる。
【０００３】
従来、発光素子搭載用基板として、例えば樹脂基板を用いることが提案されている。樹脂基板を用いた場合、高い反射率を得られるが、放熱性に劣るため、基板周辺の温度が過度に上昇するおそれがある。
また、発光素子搭載用基板として、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス基板を用いることも提案されている。セラミックス基板では、優れた放熱性を得られるものの、反射率が必ずしも高くないため、十分な発光輝度を得られない。
一方、このような基板表面に、銀の薄膜による銀反射層を設ける技術も提案されている。銀反射層は、高い反射率を得られるうえ、放熱性にも優れるため、素子搭載用基板として優れた特性を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、銀は高温高湿雰囲気下、又は硫化水素ガスの存在下で腐食が進行し易いため、経時的に光反射率が劣化する。
このような銀反射層の腐食による光反射率の低下を防ぐため、例えば特許文献１では、銀反射層の表面を、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂で被覆して、光反射率の低下を防止することが提案されている。しかしながら、これらの樹脂皮膜の封止性は完全なものではなく、長期間使用していると、腐食性の気体または液体が樹脂膜を透過したり、樹脂と基板との界面から侵入したりして、銀反射層が腐食し、反射率の経時的な低下を十分に防止できないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば特許文献２では、銀反射層の上面に、ガラスによる被覆層を設けて光反射層を保護することが提案されている。ガラスによる保護層は、樹脂による保護層と比較して封止性に優れるため、腐食性ガスによる反射層の腐食や、これに伴う反射率の経時的な劣化を抑制することができる。さらに、ガラスは光透過率が高いため、光反射層の反射率を損なわず、高い反射率を得ることが可能となる。このため、腐食性ガス等の存在下でも、長期間に亘って高い反射率を維持することができ、発光素子からの光を効率よく利用することができる。
【０００６】
ところで、ガラスによる保護層は、十分な封止性を確保するために、基板上に所定の厚みをもって形成することが必要である。
しかしながら、ガラスの熱伝導率は、銀等の金属やアルミナ等のセラミックスと比較して非常に低いため、厚膜として形成されたガラス層は保温層となり易く、基板の放熱性が著しく損なわれる。
【０００７】
一方、特許文献３では、反射膜として酸化チタンを用いることが提案されている。酸化チタンは、ガラスと比較して熱伝導率が高く、また硫化水素ガス等の腐食性ガスに対する耐腐食性も高いため、保護層を設けることなく基板上に単独で形成することが可能である。さらに、酸化チタンは屈折率が高いため、基板上にその薄膜を形成することにより、反射率を向上させることができる。
しかしながら、特許文献３では、酸化チタン膜の形成に、真空プロセスであるスパッタリング法を用いており、量産には適しておらず、製造コスト面でも問題がある。また、スパッタリング法を用いた場合には、一般に数１００ｎｍから数μｍ程度の均一な薄膜が得られるが、この程度の厚みの酸化チタン膜を基板上に形成しても、反射率が十分に向上せず、十分な発光輝度を得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６７１１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３４４８７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０６２９４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、放熱性に優れ、高い反射率を有し、また腐食性ガス雰囲気下における反射率の経時的な劣化が抑制された発光素子搭載用基板を提供することを目的としている。また、本発明は、上記発光素子搭載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】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、酸化チタン粉末とガラス粉末とを含む組成物の焼結体を、反射膜として用いることで、放熱性に優れ、高い反射率を有し、また腐食性ガス雰囲気下における反射率の経時的な劣化の少ない発光素子搭載用基板が得られることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の発光素子搭載用基板は、発光素子が搭載される搭載面を有する基板本体と、前記基板本体の前記搭載面の一部に形成され、前記発光素子から発せられる光を反射させる反射層とを有し、前記反射層が、酸化チタン粉末とガラス粉末とを含む組成物の焼結体からなることを特徴とする。
【００１２】
前記反射層に含まれるガラスと酸化チタンの割合は、体積比で、ガラス：酸化チタン＝３：９７〜３０：７０であることが好ましい。また、前記基板本体は、低温焼成セラミックス基板であることが好ましい。また、前記反射層の厚みは１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記した本発明の発光素子搭載用基板と、前記発光素子搭載用基板の搭載面に搭載される発光素子と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、酸化チタン粉末とガラス粉末とを含む組成物の焼結体からなる反射層を設けることで、反射率が高く、発光素子から発せられる光を効率よく利用でき、また発光素子の搭載面の熱伝導性が向上された発光素子搭載用基板を提供することができる。また、腐食性の気体や液体の存在下でも、反射層の劣化が少なく、長期間使用しても、反射率の低下が抑制された発光素子搭載用基板とすることができる。
具体的には、本発明によれば、光反射率８５％以上、熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ、十分な耐腐食性を有する反射層を備えた発光素子搭載用基板を提供することができる。
また、本発明によれば、このような発光素子搭載用基板に発光素子を搭載することで、発光輝度の高い発光装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の発光素子搭載用基板の一例を示す断面図である。
【図２】図１の反射層６ａ周辺を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の発光装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を示す断面図である。
発光素子搭載用基板１は、基板端部に側壁２ｂが設けられた、略平板状の基板本体２を有している。基板本体２は、一方の面（図１中、上側）がキャビティを有する形状に成形されており、キャビティの底面は、発光ダイオード素子のような発光素子の搭載される搭載面２１とされている。搭載面２１には、発光素子と電気的に接続される接続端子３が設けられている。また、基板本体２の他方の主面は、発光素子の搭載されない非搭載面２２とされている。非搭載面２２には、外部回路と電気的に接続される外部電極端子４が設けられ、この外部電極端子４は基板本体２を貫通する貫通導体５により、接続端子３と電気的に接続されている。
【００１７】
図１に示す基板本体２の搭載面２１の略中央部には、発光素子からの光を反射させるための反射層６ａが設けられ、搭載面２１の長手方向両端部にも、発光素子から放射される光を反射させるための反射層６ｂが設けられている。（以下、反射層６ａ及び反射層６ｂを反射層６と示す。）なお、図１では反射層６ａと６ｂとが独立して形成されるように示しているが、接続端子３を露出させた状態で反射層６を形成できれば、必ずしも反射層６ａと６ｂとを独立して形成する必要はない。
【００１８】
図２は、図１の反射層６ａ周辺を拡大して示す断面図である。
反射層６は、酸化チタン粉末（以下、チタニア粉末と記す場合がある。）とガラス粉末とを含む組成物の焼結体で構成されている。反射層６は、例えばガラス粉末にチタニア粉末を配合して組成物としたものを、樹脂バインダーを加えてペースト化し、これを基板本体２にスクリーン印刷して焼成することにより形成することができる。これにより、所望の厚みを有する酸化チタンの反射層６を、短時間で効率的に形成することができる。
【００１９】
反射層６の厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。反射層６の厚みが１０μｍ未満であると、反射層６の、発光素子８との接触面から基板本体２との接触面までの距離が短いため、発光素子８から基板本体２側に放射された光が十分に反射せず、基板本体２側に入射する割合が多くなり、発光素子８から放射された光を効率的に反射させることができなくなる。
一方、反射層６の厚みが５０μｍを超えると、例えばスクリーン印刷等により反射層６を形成する場合、その印刷回数が増し、製造コストが高くなるおそれがある。すなわち、スクリーン印刷では、一回の印刷で形成可能な厚みは通常１０〜２０μｍ程度であり、５０μｍ以上の厚みの膜を形成する場合には、印刷回数が増し、製造コストを増大されるおそれがある。またさらに、反射層６の厚みが５０μｍを超えると、表面のうねりが大きくなり易く、反射層６の表面を平坦にするのが困難となるおそれがある。反射層６の厚みは、より好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２０】
反射層６に含まれるガラスと酸化チタンのより好ましい割合は、体積比で、ガラス：酸化チタン＝３：９７〜３０：７０である。ガラスの割合が上記の範囲より少ないと、反射層６の、基板本体２に対する接着性が低くなり、焼成中に、反射層６が基板本体２から分離し易くなるおそれがある。一方、ガラスの割合が上記の範囲より多くなると、反射層６に占めるガラス粉末の焼結体の容積が過多となり、反射層６の良好な熱伝導性が得られなくなるおそれがある。また、反射層６を形成するガラス粉末の含有量が３０体積％を超えると、酸化チタン粉末とガラス粉末との反応が生じることがある。この場合、発光素子８からの光が反応生成物によって吸収されて、反射層６の反射率が低下するおそれがある。特に反射層６は、実質的に、３〜３０体積％のガラス粉末と７０〜９７体積％の酸化チタン粉末からなるものである好ましく、３〜１５体積％のガラス粉末と８５〜９７体積％の酸化チタン粉末からなるものがより好ましく、３〜７体積％のガラス粉末と９３〜９７体積％の酸化チタン粉末からなるものがさらに好ましい。
【００２１】
チタニア粉末の粒径は、発光素子から発せられる光の波長と同程度であることが好ましい。このような粒径を有するチタニア粉末を用いることにより、発光素子からの光を効率的に散乱させることができ、高い反射率を得ることが可能となる。
例えば、発光素子からの光の波長が４６０ｎｍ程度の場合には、チタニア粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は、０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。４６０ｎｍ程度の波長の光に対してチタニア粉末の粒径が０．１μｍよりも小さいとき、又は２μｍよりも大きいときは、十分な反射率を得ることが困難となるおそれがある。チタニア粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は、より好ましくは０．３μｍ以上０．８μｍ以下である。
【００２２】
反射層用のガラス粉末については、特に限定されるものではないが、実用上十分な耐湿性や耐酸性を有することが好ましい。また、反射層６の反射率の低下を抑制するため、ガラス粉末は、その成分中に光を吸収する成分を含まないことが好ましい。さらに、焼成時にガラス粉末が結晶化しすぎると、反射層６が基板本体２から膜剥がれするおそれがある。このため、ガラス粉末は、焼成時における結晶化率が低いことが好ましい。
【００２３】
さらに、反射層６を基板本体２と同時に焼成する場合、反射層６に用いるガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）は、「基板本体２の焼成温度−１００℃」以上、「基板本体２の焼成温度＋１００℃」以下であることが好ましい。
ガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）が、「基板本体２の焼成温度−１００℃」より低い場合、基板本体２と反射層６とを同時焼成したときに、ガラス成分とチタニアとの間で反応が生じ易くなり、発光素子８からの光が反応生成物によって吸収されて反射層６の反射率が低下するおそれがある。一方、ガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）が、「基板２の焼成温度＋１００℃」より高い場合、基板本体２と反射層６とを同時焼成する際に、ガラス粉末が十分に軟化せず、反射層６の基板本体２に対する接着強度が低下して、焼成中に反射層６が基板本体２から分離する、いわゆる膜剥がれが生じ易くなるおそれがある。
【００２４】
基板本体２として、例えば低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ。以下、ＬＴＣＣと示す。）を用いる場合には、反射層６に用いるガラス粉末の軟化点は、およそ７５０〜９５０℃であることが好ましい。なお、ＬＴＣＣは、８５０℃前後の温度で焼成可能なガラス粉末と、セラミックス粉末との混合物を焼成したものである。
このようなガラス粉末としては、例えばＳｉＯ２が３５ｍｏｌ％以上８４ｍｏｌ％以下、Ｂ２Ｏ３が５ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３が０ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であり、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯいずれかを含有する場合にその含有量の合計が０％ｍｏｌ以上３５％ｍｏｌ以下であるホウケイ酸系のガラス粉末を用いることができる。
【００２５】
ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマとなるものであり、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３５ｍｏｌ％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８４ｍｏｌ％を超えると、ガラスの軟化点（Ｔｓ）やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。
【００２６】
Ｂ２Ｏ３はガラスのネットワークフォーマとなるものである。Ｂ２Ｏ３の含有量が５ｍｏｌ％未満であると、軟化点（Ｔｓ）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２５ｍｏｌ％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１３ｍｏｌ％以上である。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性を高めるために１５ｍｏｌ％以下の範囲で添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１５ｍｏｌ％を超えると、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１５ｍｏｌ％を超えると、酸化チタンとの反応による発色現象（以下、単に発色と記す。）が生じやすくなるおそれがある。
【００２８】
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、軟化点（Ｔｓ）やガラス点移転（Ｔｇ）を低下させるために、合計した含有量が１０ｍｏｌ％を超えない範囲で添加することができる。Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１０ｍｏｌ％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１０ｍｏｌ％を超えると、発色が生じやすくなるおそれもある。
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは、そのいずれか１以上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０．５ｍｏｌ％以上であることが好ましい。
【００２９】
ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯは、軟化点（Ｔｓ）やガラス点移転（Ｔｇ）を低下させると共に、ガラスの安定性を高めるために、合計した含有量が３５ｍｏｌ％を超えない範囲で添加してもよい。ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの含有量の合計が３５ｍｏｌ％を超えると、耐酸性が低下するおそれがある。また、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの含有量の合計が３５ｍｏｌ％を超えると、発色が生じやすくなるおそれもある。
【００３０】
特に、反射層６に用いるガラス粉末は、基板本体２に用いるガラス粉末と同様の組成であることが好ましい。このようなガラス粉末としては、例えば、ＳｉＯ２を５７ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、Ｂ２Ｏ３を１３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下含有するものを用いることができる。
【００３１】
反射層６として上記の範囲の組成を有するガラス粉末を用いた場合には、基板本体２も、上記範囲内の組成を有するガラス粉末を用いることが好ましい。基板本体２の製造に、上記の範囲外の組成を有するガラス粉末を用いた場合、特性の異なるガラス粉末が互いに接して焼成されることとなる。このため、焼成時に結晶の析出が生じたり、各ガラス成分の収縮挙動の差異に起因して基板本体２の反りが生じたりするおそれがある。
なお、基板本体２用のガラス粉末と反射層６用のガラス粉末とが互いに異なる組成を有する場合でも、焼成時の昇温速度等を適宜調整することにより、基板本体２の反り等を防止することが可能である。
【００３２】
なお、反射層６に用いるガラス粉末には、本発明の目的を損なわない範囲で他の成分を含有することができる。また、反射層６に用いるガラス粉末は、上記含有比率を有するものに限定されず、これとは異なる含有比率を有するガラス粉末を用いることもできる。
例えば、基板本体２用のガラス粉末が、上記範囲外の組成を有する場合には、反射層６用のガラス粉末としては上記の組成範囲内のものに限定されず、基板本体２用のガラス粉末と同じ組成を有するガラス粉末を用いることも可能である。
なお、この実施形態では鉛酸化物は含有していない。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【００３３】
反射層６に用いるガラス粉末は、上記したようなガラス組成を有するガラスを溶融法によって製造し、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。
【００３４】
反射層６に用いるガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満であると、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。反射層６用の５０％粒径（Ｄ５０）は、より好ましくは１．０μｍ以上３．０μｍ以下である。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ことができる。なお、本明細書において、５０％粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定したものをいう。
【００３５】
基板本体２は、反射層６の焼成温度で変形、変質しない電気絶縁性の平板状の部材であれば材質に限定されないが、セラミックス、特にアルミナセラミックス、ＬＴＣＣ、窒化アルミニウム等が、強度、および製造コスト等の点で優れているので、好ましく用いられる。
上記のセラミックスの中でも、特に、ＬＴＣＣを基板本体２として採用した場合には、基板本体２と反射層６とを一括して同時に焼成できるため、発光素子搭載用基板１を効率的に製造することができる。
【００３６】
ＬＴＣＣからなる基板本体２は、以下のようにして製造することができる。
まず、基板本体用ガラス粉末とセラミックスフィラー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、溶剤等を添加してスラリーを調整し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させてグリーンシートを製造する。
【００３７】
基板本体用ガラス粉末は、必ずしも限定されるものではないものの、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃以上７００℃以下のものが好ましい。ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃未満であると、後述する脱脂が困難となるおそれがある。一方、ガラス転移点（Ｔｇ）が７００℃を超えると、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。
【００３８】
このような基板本体用ガラス粉末としては、例えばＳｉＯ２を５７ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、Ｂ２Ｏ３を１３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下、Ｋ２ＯとＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下含有するものが好ましい。
【００３９】
基板本体用ガラス粉末は、上記したようなガラス組成を有するガラスを溶融法によって製造し、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。
湿式粉砕法の場合には、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。
【００４０】
なお、基板本体用ガラス粉末には、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することもできる。他の成分を含有する場合、他の成分の合計量は１０ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００４１】
基板本体２用ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。基板本体２用ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満であると、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となるとともに、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。より好ましくは１．０μｍ以上３μｍ以下である。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ことができる。
【００４２】
セラミックスフィラーとしては、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ことができる。セラミックスフィラーの５０％粒径（Ｄ５０）は、例えば０．３μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
このような基板本体用ガラス粉末とセラミックスフィラーとを、例えば基板本体用ガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、セラミックスフィラーが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ことができる。また、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、溶剤等を添加することによりスラリーを得ることができる。
【００４４】
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ことができる。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ことができる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、ブタノール等の芳香族系またはアルコール系の有機溶剤を用いることができる。さらに、分散剤やレベリング剤を使用することも可能である。
【００４５】
このスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで、グリーンシートを製造することができる。このようにして製造されたグリーンシートを、打ち抜き型あるいはパンチングマシーンを使用して所定の寸法角に切断し、同時に所定位置に層間接続用のビアホールを打ち抜き形成することができる。
【００４６】
グリーンシートの表面に、導電金属のペーストをスクリーン印刷等の方法で印刷することにより、未焼成の導体パターンを形成する。また、前記した層間接続用のビアホール内に導体金属のペーストを充填することによって、未焼成の層間接続部を形成する。これにより、未焼成接続端子３Ａ、未焼成外部電極端子４Ａ、未焼成貫通導体５Ａを形成する。
導体パターン、及び層間接続部に用いる導電金属ペーストとしては、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用いることができる。
【００４７】
次いで、基板本体２の最上層用グリーンシートの表面に、図１に示す位置に、反射層６用組成物のペースト（以下、チタニアペーストと記す。）をスクリーン印刷等の方法で印刷することにより、未焼成の反射層６を形成する。
チタニアペーストとしては、例えば、チタニア粉末とガラス粉末との混合体に、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用いることができる。
【００４８】
未焼成の導体パターン、及び未焼成の反射層６が形成されたグリーンシートを位置合わせしつつ複数枚重ね合わせて加熱および加圧して一体化した後、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により、グリーンシートに含まれる樹脂等のバインダーを分解・除去する脱脂を行う。その後、例えば８５０℃以上９００℃以下の温度で２０分以上６０分以下保持することにより、グリーンシートを構成するガラスセラミックス組成物を焼成する。この焼成により、ガラスセラミックス基板内部および表面に形成された金属ペーストも同時に焼成され、接続端子３、外部電極端子４、貫通導体５、及び反射層６を有する基板本体２とすることができる。
【００４９】
脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満であると、バインダー等を十分に除去することができないおそれがある。一方、脱脂温度を６００℃程度、脱脂時間を１０時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去することができ、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
【００５０】
焼成は、焼成温度が８５０℃未満、焼成時間が２０分未満であると、緻密なものが得られないおそれがある。一方、焼成温度を９００℃程度、焼成時間を６０分程度とすれば、十分に緻密なものが得られ、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
焼成は、特に８６０℃以上８８０℃以下の温度で行うことが好ましい。焼成温度が８８０℃を超えると、チタニア粉末とガラス粉末との混合体からなるチタニアペーストが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。
【００５１】
以上のようにして得られる本発明の発光素子搭載用基板の光反射層は、一般的に、次の特性、すなわち、熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、反射率が８５％以上という優れた特性を備えている。なお、ガラス粉末を含有せず、チタニア粉末のみで構成される組成物を焼成して得られる焼結体の熱伝導率は、およそ１０．５Ｗ／ｍ・Ｋであるため、本発明の発光素子搭載用基板１に適用される、ガラス粉末を配合した反射層６の熱伝導率の上限は、１０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
【００５２】
本発明の発光装置は、例えば図３に示すように、発光素子搭載用基板１の搭載面２１に設けられた反射層６ａに発光ダイオード素子等の発光素子８が搭載されたものである。発光素子８は、反射層６ａに接着剤を用いて固定され、その図示しない電極がボンディングワイヤ９によって接続端子３に電気的に接続されている。そして、発光素子８やボンディングワイヤ９を覆うようにモールド材１１が設けられて発光装置１０が構成されている。
【００５３】
モールド材１１としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を用いることができ、特にシリコーン樹脂は、耐光性、耐熱性の点で優れているため好ましい。
【００５４】
このモールド材１１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することができる。
発光色の調整としては、例えば、蛍光体をモールド材１１に混合、分散させることにより、発光素子８から放射された光によって蛍光体が励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子８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。また、発光素子８から放射される光と蛍光体から発光される可視光とが混色したり、または可視光同士が混色したりすることでも、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るものではなく、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に選択される。
【００５５】
本発明の発光装置１０は、酸化チタン粉末とガラス粉末とを含む組成物の焼結体からなる反射層６を設けることにより、発光素子８から基板本体２側に放射された光が、反射層６の酸化チタンによって上方に反射され、この反射光が、モールド材１１内の蛍光体に入射して可視光を発光したり、またはこの反射光が蛍光体と衝突してさらに屈折または反射されたりする。
【００５６】
なお、蛍光体は、上記のようにしてモールド材１１に混合・分散させる方法に限られず、例えばモールド材１１の上に、別に蛍光体の層を設けるようにすることも可能である。
【００５７】
本発明の発光装置１０によれば、熱伝導性に優れた発光素子搭載用基板１を用いることで、発光素子８の過度な温度上昇を抑制し、高輝度に発光させることができる。また、反射層６の酸化または硫化が生じ難いため、反射率の低下が少なく、長期間に渡って高輝度に発光させることができる。
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】
【００５８】
以下、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明する。
【００５９】
（実施例１）
まず、反射層６に用いる、チタニア粉末とガラス粉末との組成物（以下、反射層用ガラスセラミックス組成物と記す。）を製造した。
すなわち、ＳｉＯ２が６０．１ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３が１５．９ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３が６．１ｍｏｌ％、ＣａＯが１４．９ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏが２．０ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏが１．０ｍｏｌ％となるように原料を配合、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２０時間粉砕して反射層用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。
【００６０】
このようにして得られた反射層用のガラス粉末の平均粒径Ｄ５０（μｍ）を、レーザー回折／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。ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０は、２．０μｍであった。
また、反射層用ガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）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。反射層用ガラス粉末の軟化点（Ｔｓ）は、８３５℃であった。
【００６１】
次に、５０％粒径（Ｄ５０）が０．６μｍであるチタニア粉末（東邦チタニウム社、商品名：ＨＴ１３１１）に、上記の反射層用ガラス粉末を、それぞれ表１の割合となるように配合し、混合することにより、実施例１〜３用のガラスセラミックス組成物１〜３及び比較例１〜３用のガラスセラミックス組成物４〜６を製造した。なお、表中、チタニア粉末とガラス粉末との混合割合は、体積％で表示したものである。
【００６２】
上記のガラスセラミックス組成物と樹脂成分とを、ガラスセラミックス組成物Ｇ１を７０質量％、樹脂成分を３０質量％の割合で配合し、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、反射層用チタニアペーストＰ１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１５：８５の割合で調合し分散したものを使用した。
また、ガラスセラミックス組成物Ｇ１の代わりにガラスセラミックス組成物Ｇ２〜Ｇ６を用いたこと以外は、反射層用チタニアペーストＰ１と同様にして、反射層用チタニアペーストＰ２〜Ｐ６を作成した。
【００６３】
次に、基板本体用グリーンシートを製造した。
まず、ＳｉＯ２を６０．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３を１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を６ｍｏｌ％、ＣａＯを１５ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏを１ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏを２ｍｏｌ％となるように原料を配合、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時間粉砕して基板本体用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。
【００６４】
この基板本体用ガラス粉末が４０質量％、アルミナフィラー（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が６０質量％となるように配合し、混合することにより基板本体用ガラスセラミックス組成物を製造した。このガラス基板本体用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）を配合し、混合してスラリーを調製した。
【００６５】
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、焼成後の厚さが０．１５ｍｍとなる本体用グリーンシートを製造した。
【００６６】
一方、導電金属粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ５５０）を固形分が８５質量％となるように混合した。なお、ビヒクルは、エチルセルロースと溶剤としてのαテルピネオールを質量比１５：８５の割合で混合したものである。上記導電金属粉末とビヒクルの混合物を、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回分散を行って導電金属ペーストを製造した。
【００６７】
次に得られたチタニアペースト、導電金属ペースト、グリーンシートを用いて、光束量評価用のサンプルを作製した。まず、本体用グリーンシート２の未焼成貫通導体５に相当する部分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金属ペーストを充填して未焼成貫通導体ペースト層５を形成すると共に、未焼成接続端子導体ペースト層３、未焼成外部電極端子導体ペースト層４を形成した。このグリーンシートを重ね合わせ、熱圧着により一体化して、導体ペースト層付き本体用グリーンシートを得た。
【００６８】
導体ペースト層付き本体用グリーンシートの搭載面２１の中央部に、反射層用チタニアペースト１をスクリーン印刷法によって塗布し、反射層６を形成して未焼成発光素子搭載用基板１とした。
【００６９】
上記で得られた未焼成発光素子搭載用基板１を、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発光素子搭載用基板１を製造した。発光素子搭載用基板１上に形成された反射層６の厚みは、２０μｍであった。
【００７０】
（実施例２〜３、比較例１〜３）
反射層用チタニアペーストＰ１に代えて、ガラスセラミックス組成物Ｇ２〜Ｇ６を用いた反射層用チタニアペーストＰ２〜Ｐ６をスクリーン印刷法によって搭載面２１の中央部に塗布し、反射層６を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、発光素子搭載用基板１を製造した。
【００７１】
［熱伝導率］
各実施例及び比較例の発光素子搭載用基板１に設けられる各反射層６の熱伝導率を、以下のように測定した。まず、上記の反射層用ガラス粉末とチタニア粉末とを表１の各実施例及び比較例に記載の割合で混合し、得られたガラスセラミックス組成物１〜６を、それぞれ３ｇずつプレスし、焼成して直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの焼結体を得た。次いで、各焼結体を研削研磨して、直径１０ｍｍ、高さ１ｍｍの焼結体ブロックを作製した。得られた各焼結体ブロックについて、熱伝導率測定装置（アルバック理工社製、商品名：ＴＣ−７０００）を用いて、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。なお、熱伝導率の測定は、測定温度２０℃、加圧力２５ｋｇ／ｍ−２、大気下の条件で行った。測定結果を表１に示す。
【００７２】
［反射率］
各実施例及び比較例の発光素子搭載用基板１に設けられる各反射層６の反射率を、以下の方法により測定した。
まず、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ程度の正方形の透明石英基板上に、スクリーン印刷法により、反射層用チタニアペーストＰ１〜Ｐ６を塗布して、焼成後の厚みがおよそ１５μｍ、３０μｍとなるように、それぞれ２種類ずつのチタニア膜を形成した。
各チタニア膜を８７５℃で４５分間保持して焼成したものについて、分光器（オーシャンオプティクス社製、商品名：ＵＳＢ２０００）及び小型積分球（オーシャンオプティクス社製、商品名：ＩＳＰ−ＲＦ）を用いて反射率を測定した。得られた反射率を、それぞれ厚みに関して線形補完して、厚み２０μｍのチタニア膜焼成体、すなわち反射層の反射率（単位：％）を算出した。    
なお、反射率は、波長４６０ｎｍの波長光についてのものとし、リファレンスとしては硫酸バリウムを使用した。測定結果を表１に示す。
【００７３】
［接着性］
各実施例および比較例の発光素子搭載用基板１に設けられる反射層６の、基板本体２との接着性について以下の方法で評価した。
すなわち、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ程度の正方形のグリーンシートの上に、スクリーン印刷法により反射層用チタニアペーストＰ１〜Ｐ６を塗布して、厚み２０μｍのチタニア膜を形成した。このチタニア膜付きグリーンシートを、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い、反射層付きグリーンシート焼結体を得た。
得られた焼結体を、ビーカー内の水中に投入し、超音波洗浄を行って、チタニア膜焼成体、すなわち反射層の膜剥がれの有無を目視で観察して、反射層と基板本体との接着性を評価した。表１中、膜剥がれが確認されたものについては「×」と表記し、膜剥がれが目視で観察されなかったものについては「○」と表記した。
【００７４】
また、各実施例および比較例の発光素子搭載用基板１に、発光ダイオード素子８を搭載して発光装置１０を作成した。反射層６上に発光ダイオード素子８（昭和電工社製、商品名：ＧＱ２ＣＲ４６０Ｚ）を１つダイボンド材（信越化学工業社製、商品名：ＫＥＲ−３０００−Ｍ２）により固定し、その図示しない電極をボンディングワイヤ９によって接続端子３に電気的に接続した。さらに封止剤（信越化学工業社製、商品名：ＣＳＲ−１０１６Ａ）をもちいて図３に示すモールド材１１を構成するように封止した。封止剤には蛍光体（化学オプトニクス社製、商品名：Ｐ４６−Ｙ３）を封止剤に対して２０質量％含有したものを用いた。
【００７５】
［光束量］
次に、各実施例及び比較例の発光装置１０について、発光素子８（発光ダイオード素子）に対し、電圧／電流発生器（アドバンテスト社製、商品名：Ｒ６２４３）を用いて３５ｍＡを印加し、各発光装置１０から得られる光の全光束量を測定した。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１に示す。なお、表１では、比較例２の全光束量の測定値を１００％とし、実施例１〜３及び比較例１、３については、比較例２の測定値を基準とした百分率を算出して表記した。
なお、比較例１は、焼成時に、反射層６が基板本体２から分離して剥がれたため、光束量の評価は行わなかった。
【００７６】
表１より、実施例１〜３の発光素子搭載用基板では、各反射層は、９０％以上の非常に高い反射率を有しており、発光素子からの光を前方に十分に反射させることが可能である。また、実施例１〜３の発光素子搭載用基板では、いずれの反射層も、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を示しており、発光素子からの熱を効率よく放散することが可能である。また、このように高い反射率を得られるため、実施例１〜３の発光装置では、比較例１〜３の発光装置と比較して、高い光束量を得られることが認められた。
一方、比較例２の発光素子搭載用基板では、実施例１〜３と比較して、反射層の反射率が低くなっており、発光装置の光束量も低いものであった。また、比較例１の発光素子搭載用基板１では、反射層の基板本体に対する接着性が劣っており、実用上の適用が困難であることが認められた。また、比較例３の発光素子搭載用基板では、反射層の熱伝導率が低くなっており、発光素子搭載用基板の放熱性に劣り、発光装置における光束量も小さいものであった。
【００７７】
【表１】
2011258866.tif 000003
【符号の説明】
【００７８】
１…発光素子搭載用基板、２…基板本体、２１…搭載面、２２…非搭載面、３…接続端子、４…外部電極端子、５…貫通導体、６…反射層、８…発光素子、９…ボンディングワイヤ、１０…発光装置、１１…モールド材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011258866.tif 000006