(57)【要約】【課題】金属層２の表面にピンホールが発生するのを抑制し、発光素子４が発する光を長期間にわたって良好に外部に放射することができる発光素子搭載用基体および発光装置を提供する。【解決手段】  上面に発光素子４を搭載するための搭載部を有する基体１と、基体１の上面に形成された最表面が銀層２ｃである金属層２とを具備してなる発光素子搭載用基体であって、銀層２ｃは、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に形成された最表面が銀層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体であって、前記銀層は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回ることを特徴とする発光素子搭載用基体。
【請求項２】
上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成された最表面が銀層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体であって、前記銀層は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回ることを特徴とする発光素子搭載用基体。
【請求項３】
前記金属層は、メタライズ層上に順次積層されためっき層であって、前記銀層は、銀めっき層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子搭載用基体。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の発光素子搭載用基体と、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透光性部材とを具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記発光素子から発光される光のピーク波長が、４６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に形成された最表面が銀めっき層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体の製造方法であって、前記搭載部の周囲に銀めっき層を被着した後、前記銀めっき層に４００℃以上の加熱処理を施すことを特徴とする発光素子搭載用基体の製造方法。
【請求項７】
上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成された最表面が銀めっき層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体の製造方法であって、前記枠体の貫通孔の内側面に銀めっき層を被着した後、前記銀めっき層に４００℃以上の加熱処理を施すことを特徴とする発光素子搭載用基体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を収容するための発光素子搭載用基体および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から発光ダイオード等の発光素子を収容するために、発光素子搭載用基体（以下、搭載用基体ともいう）が用いられている。このような搭載用基体は、上面の中央部に発光素子を搭載するための導体層から成る搭載部を有している。また、搭載部およびその周辺から下面に導出される一対の配線導体を有している。
【０００３】
そして、このような搭載用基体を用いた発光装置は、発光素子が、一対の配線導体のそれぞれに電気的に接続されるとともに、透明な封止樹脂により封止されてなる。
【０００４】
また、このような搭載用基体は、搭載部の周囲に、最表層が銀めっき層からなる反射層が設けられている。
【特許文献１】特開２００４−２０７６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した発光装置は、時間が経つにつれて銀めっき層の表面が変色して、発光装置の輝度が低下してしまうということがあった。この反射層の変色した部分を観察してみると、銀めっき層の表面に多数のピンホールが発生していることが分かった。これは、発光装置として使用した際、封止樹脂を通って浸入した水分と発光素子の発光する光のエネルギーによるマイグレーションが発生し、すなわち、反射層の表面の銀がイオン化して移動することによりピンホールが発生し、このピンホールにより反射層の表面が変色しているように見えたものと考えられる。
【０００６】
そして、このような輝度が低下した発光装置は、銀めっき層のＸ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％を超えるものであった。
【０００７】
特に上述の発光素子搭載用基体をＵＶ装置（発光される光のピーク波長が、３８０ｎｍ以下である発光素子を搭載したもの）等に使用した場合にこのような傾向が顕著であった。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、金属層の表面にピンホールが発生するのを抑制し、発光素子が発する光を長期間にわたって良好に外部に放射することができる発光素子搭載用基体および発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子搭載用基体は、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に形成された最表面が銀層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体であって、前記銀層は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の発光素子搭載用基体は、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成された最表面が銀層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体であって、前記銀層は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、好ましくは、前記金属層は、メタライズ層上に順次積層されためっき層であって、前記銀層は、銀めっき層であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子搭載用基体と、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透光性部材とを具備していることを特徴とするものである。
【００１３】
また、好ましくは、発光素子から発光される光のピーク波長が、４６０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の発光素子搭載用基体の製造方法は、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に形成された最表面が銀めっき層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体の製造方法であって、前記枠体の貫通孔の内側面に銀めっき層を被着した後、前記銀めっき層に４００℃以上の加熱処理を施すことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の発光素子搭載用基体の製造方法は、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成された最表面が銀めっき層である金属層とを具備してなる発光素子搭載用基体の製造方法であって、前記枠体の貫通孔の内側面に銀めっき層を被着した後、前記銀めっき層に４００℃以上の加熱処理を施すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光素子搭載用基体によれば、金属層の最表面の銀層は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る。従って、金属層の最表面の銀層にエネルギー的に不安定な結晶が少ないので、紫外線を多く照射するような発光素子を搭載する場合であっても、マイグレーションによる銀層の表面のピンホールの発生が抑制される発光素子搭載用基体となる。
【００１７】
また、好ましくは、金属層は、メタライズ層上に順次積層されためっき層であって、銀層は、銀めっき層である。このことから、この銀めっき層は、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回り、エネルギー的に不安定な結晶が少ないので、メタライズ層上にめっき層を順次積層してなる発光素子搭載用基体に紫外線を多く照射するような発光素子を搭載する場合であっても、マイグレーションによる銀めっき層の表面のピンホールの発生が抑制される。
【００１８】
本発明の発光装置は、上記特徴を有する発光素子搭載用基体の搭載部に発光素子を搭載し、発光素子を透光性部材で覆い封止したものであるから、発光素子が発する光を長期間にわたって良好に放射することができる発光装置となる。
【００１９】
また、発光素子から発光される光のピーク波長が、４６０ｎｍ以下であることから、短波長の光を発光する発光素子を搭載した発光装置において、長期間にわたってマイグレーションによる銀層の表面のピンホールの発生が抑制されたものとすることができる。
【００２０】
本発明の発光素子搭載用基体の製造方法によれば、４００℃以上の加熱処理を行うことで、この熱により銀めっき層の結晶を変化させ、金属層の最表面の銀層にエネルギー的に安定な結晶を多くすることができる。これにより、最表面の銀めっき層に対して、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回るようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の発光素子搭載用基体を以下に詳細に説明する。図１は、本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は基体、２は金属層、２ｂは銀層、３ａ，３ｂは配線導体、４は発光素子である。
【００２２】
本発明の発光素子搭載用基体は、上面に発光素子４を搭載するための搭載部を有する基体１と、基体１の上面に形成された最表面が銀層２ｂである金属層２とを具備してなる。さらに、本発明の発光素子搭載用基体は、銀層２ｂは、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る。
【００２３】
なお、図１においては、金属層２は、第１金属層２ａと銀層２ｂの２層からなり、金属層２の最表面は銀層２ｂである。
【００２４】
基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成る板状のものである。基体１は、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状物を作製する。次に、この泥漿状物が、従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等により、シート状に成形されて、グリーンシート（セラミック生シート）が得られる。次に、これらのグリーンシートに適当な打ち抜き加工が施される。なお、これらのグリーンシートは、必要に応じて複数枚積層される。そして、最後に高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。
【００２５】
そして、上述の基体１には、上面の搭載部１ａから下面にかけて導出される配線導体３ａが被着形成されている。さらに基体１には、搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出される配線導体３ｂが被着形成されている。配線導体３ａ，３ｂは、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｃｕ等から適宜選択される金属粉末を焼成して得られたメタライズから成る。そして配線導体３ａ，３ｂはパッケージに搭載する発光素子４を外部に電気的に接続する導電路である。
【００２６】
この配線導体３ａ，３ｂは、例えば基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、以下のように作製される。まず、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等のあらかじめ選択された金属粉末を含む従来周知の導体ペーストを準備する。そして、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、基体１用のグリーンシートの所定の位置に、配線導体３ａ，３ｂ用の導体ペーストを塗布する。その後、これらのグリーンシートと導体ペーストとを、同時に焼成することによって、配線導体３ａ，３ｂを、基体１上にそれぞれ形成することができる。
【００２７】
この配線導体３ａ，３ｂの露出する表面には、電解めっき法や無電解めっき法によりめっき層からなる金属層２が被着形成される。金属層２の最表層は銀めっき層２ｂであり、配線導体３ａ，３ｂに対する銀めっき層２ｂの被着性を高めるために、銀めっき層２ｂの下地層として配線導体３ａ，３ｂ上に第１金属層２ａとしてニッケルめっき層が被着される。
【００２８】
なお、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面に被着されるめっき層は、形成箇所によって被着されるめっき層の種類を異ならせても良い。例えば、発光素子４が搭載される面（基体１の上面）において、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面には、銀めっき層２ｂを被着形成してもよい。これにより発光素子４から下方（配線導体３ａ，３ｂ側）に放射された光を反射させて、発光装置の輝度をさらに高めることができる。また、基体１の下面の配線導体３ａ，３ｂの露出する表面には、金めっき層を被着形成してもよい。これにより、配線導体３ａ，３ｂと半田等との接合性を良好なものにできる。なお、図１においては、基体１の下面の配線導体３ａ，３ｂの露出する表面に被着されるめっき層については図示していない。
【００２９】
そして、この銀めっき層２ｂは、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る。これにより、金属層２の最表面の銀めっき層２ｂにエネルギー的に不安定な結晶が少なくなる。従って、マイグレーションによる銀めっき層２ｂの表面のピンホールの発生が抑制される発光素子搭載用基体となる。
【００３０】
なお、理論上の銀の結晶構造では、Ｘ線回折分析において（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面のＸ線回折ピークが検出される。ところが、配線導体３ａ，３ｂ上にニッケルめっき層および銀めっき層２ｂを順次被着させてなる金属層２の場合、ニッケルの格子定数と銀の格子定数とは異なる（ニッケル：０．３５２ｎｍ、銀：０．４０９ｎｍ）ため、ニッケルめっき層上に銀の結晶の一部がＦＣＣ構造（面心立方格子構造）等の結晶構造から乱れた結晶構造となって被着形成される。その結果、Ｘ線回折分析において、銀の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外のＸ線回折ピークが検出されることとなる。結晶構造が乱れた銀の結晶は、理論的な銀の結晶と比較してエネルギー的に非常に不安定な状態であると考えられる。このため、発光装置として使用した際、銀めっき層２ｂ中の銀が、封止樹脂を通過して浸入した水分と発光素子の発光する光のエネルギーとにより、イオン化してマイグレーションが発生すると考えられる。このことから、銀めっき層２ｂの表面にピンホールが発生してしまうと考えられる。
【００３１】
本発明者の上述した知見から考察するに、銀めっき層２ｂは、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が少なければ少ないほどよい。
【００３２】
そして、本発明者は、上記知見に基づき、鋭意研究した結果、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る銀めっき層の作製に成功したものである。
【００３３】
ここで、回折Ｘ線強度の割合について説明する。回折Ｘ線強度の割合は、Ｘ線回折分析によるピークリストで得られるチャートから、最も高いピークが得られた角度のＮＥＴ強度（ピークのバックグラウンドを差し引いた正味の強度）と、その他の角度のＮＥＴ強度とを比較した相対強度から算出する。例えば、銀の場合の最も高いピークが得られるのは（１１１）面の回折Ｘ線強度である。この（１１１）面の回折Ｘ線強度を１００としたとき、銀の（２００）面の回折Ｘ線強度が５０であり、銀の（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面の回折Ｘ線強度が、それぞれ２０、２０、５であり、これら銀の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度として、それぞれ３０、２５、２５である３つの回折Ｘ線強度のピークが検出された場合を例にとる。この場合、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和は１００＋５０＝１５０であり、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和は３０＋２５＋２５＝８０であるので、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和との合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合は、８０／（１５０＋８０）×１００％＝３５％と算出される。
【００３４】
また、ここでいう銀めっき層２ｂの結晶構造は、金属層２の最表面から２００ｎｍ程度の深さにおけるＸ線回折分析における回折Ｘ線強度の測定結果によるものであり、例えばＰＡＮalytical社製のＸ’Ｐｅｒｔ−ＭＲＤ測定機等の薄膜Ｘ線回折装置を用いて測定することができる。
【００３５】
また、基体１上に封止樹脂が取着されている発光装置に対しては、封止樹脂を、溶剤に溶解等の化学的な剥離、あるいは研削や引き抜き等の物理的な剥離により銀めっき層２ｂを露出させた後にＸ線回折分析を行えばよい。
【００３６】
銀めっき層２ｂをＸ線回折分析における（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回るように形成する方法として、基体１の上面に銀めっき層２ｂを被着した後、この銀めっき層２ｂに対して熱処理を行う方法がある。このように基体１の上面の銀めっき層２ｂに対して熱処理を行うことで、銀めっき層２ｂの銀の結晶が変化し、銀めっき層２ｂの表面部分は安定な結晶の割合が増加する。
【００３７】
具体的には、まず、銀めっき層２ｂを１０μm以上被着することで、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合は５０％以下とすることができる。更に、この銀めっき層２ｂに対して４００℃以上の熱処理を行うことで、銀めっき層２ｂの銀の結晶を変化させて、４０％を下回るようにすることができる。従って、金属層２の最表面の銀めっき層２ｂにエネルギー的に不安定な結晶が少なくなり、マイグレーションによる銀めっき層２ｂの表面のピンホールの発生が抑制される発光素子搭載用基体が得られる。
【００３８】
また、図２に示すように、銀めっき層２ｂの下地層として、第２金属層２ｃとなる金めっき層を形成してもよい。例えば、上述したニッケルめっき層の上に金めっき層、銀めっき層２ｂの順に順次被着させれば良い。この場合、銀めっき層２ｂの厚みが１０μｍ未満であっても、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となる。具体的には、金めっき層が０．１μm以上であれば、銀めっき層を８μｍ以上、金めっき層が０．２μｍ以上であれば、銀めっき層が４μｍ以上とすることにより、上記総和を５０％以下とできる。これは、金はニッケルと比較して格子定数が銀に近い（金の格子定数：０．４０８ｎｍ）ことから、その上に形成される銀めっき層２ｂは結晶構造が乱れることなく形成されるものと考えられる。
【００３９】
そして、上述と同様に、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下の銀めっき層２ｂに対して、４００℃以上の熱処理を行うことで、銀めっき層２ｂの銀の結晶を変化させて、４０％を下回るようにすることができる。従って、反射層の最表面の銀めっき層２ｂにエネルギー的に不安定な結晶が少ないので、マイグレーションによる銀めっき層２ｂの表面のピンホールの発生が抑制される発光素子搭載用基体となる。
【００４０】
なお、銀めっき層２ｂの厚みは、１μｍ以上であることが好ましく、これにより、銀めっき層２ｂの光沢度を光沢が下地の金めっき層の光沢度よりも高いものとなるので、下地の金めっき層よりも発光素子４の発光する光に対する拡散反射の割合を低減させ正反射の割合を高めることとなり、銀めっき層２ｂの反射層としての効果をより高いものとすることができるようになり、発光素子４が発光する光を外部に良好に放射することができるようになる。
【００４１】
また、銀めっき層２ｂの下地層として金めっき層を形成する場合、下地層として金めっき層を形成しない場合と比較して、めっき層の全体厚みを薄くして（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合を５０％以下とすることができる。これにより、金属層２の厚みのばらつきを小さなものとすることができ、めっき層が厚くなることによる発光素子４の搭載やボンディングワイヤ５との接続不良やめっき層の応力による配線導体３ａ，３ｂの剥がれの可能性を低減することができる。
【００４２】
なお、第２金属層２ｃは、金めっき層に限るものではなく、パラジウムめっき層や銅めっき層であっても同様に、その上面に被着される銀めっき層の結晶を安定化させやすくすることができる。
【００４３】
また、本発明の発光素子搭載用基体の別の実施の形態について説明する。図３は、本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の一例を示す断面図である。図３において、１は基体、２は金属層、３ａ，３ｂは配線導体、４は発光素子、６は枠体である。なお、１〜４は、上述の発光素子搭載用基体と同様の参照符号を付しており、これらについては、その説明を省略する場合がある。なお、図３においては、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面に被着されるめっき層については図示していない。
【００４４】
本発明の発光素子搭載用基体は、上面に発光素子４を搭載するための搭載部１ａを有する基体１と、基体１の上面に搭載部１ａを囲繞するように接合された枠体６と、枠体６の貫通孔６ａの内側面に形成された最表面が銀層２ｂである金属層２とを具備してなる。また、本発明の発光素子搭載用基体は、銀層２ｂは、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の面の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面，（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回る。
【００４５】
枠体６は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスからなる枠状のものであり、基体１の上面に発光素子４の搭載部１ａを囲繞するように接合される。
【００４６】
この枠体６は、基体１となるグリーンシートと同様にして得た枠体６となるグリーンシートに金型による打ち抜き加工等により貫通孔６ａを形成し、焼成することによって製作される。
【００４７】
基体１と枠体６は、同一の材料からなるものであっても異なる材質からなるものであってもよい。また基体１と枠体６とを個々に形成したものを接合材等により接合させたものであってもよいし、基体１と枠体６とを焼結一体化させたものであってもよい。基体１と枠体６とを個々に形成したものを接合材等により接合するには、以下の方法が採用できる。即ち、基体１と枠体６の接合面、すなわち基体１の上面および枠体６の下面の所定の位置に、前述した配線導体３ａ，３ｂと同様の方法でそれぞれ接合用メタライズ層を形成しておく。次にＡｇろう材等の接合材を介して基体１と枠体６とを接合する。なお、基体１と枠体６を同一の材料とし、基体１となるグリーンシート上に、貫通孔６ａを形成した枠体６となるグリーンシートとを積層した後に一緒に焼成すると、基体１および枠体６の作製と基体１と枠体６の接合が同時にできるので好ましい。
【００４８】
また、枠体６の貫通孔６ａの内側面が基体１の上面となす角度θは、３５〜７０°が好ましい。θが３５°以上では、貫通孔６ａの内側面を打ち抜き加工で安定かつ効率よく形成できる。また７０°以下では、発光素子４から発光された光を外部に良好に反射することができる。
【００４９】
そして、このような枠体６は、枠体６となるグリーンシートに貫通孔をパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを大きく設定した打ち抜き金型を用いて打ち抜くことによって形成される。すなわち、打ち抜き金型のパンチの径に対してダイスの穴の径を大きく設定しておくとよい。これにより、グリーンシートを一方の主面側から他方の主面側に向けて打ち抜く際に、グリーンシートがパンチとの接触面の縁からダイスの穴との接触面の縁に向けて剪断される。この結果、貫通孔が一方の主面側から他方の主面側に広がるように形成される。
【００５０】
また、グリーンシートの厚み等に応じてパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを設定することで、グリーンシートに形成される貫通孔の角度は調節される。通常のパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスの小さい打ち抜き金型による加工によりθが約９０°の貫通孔を形成した後に、貫通孔の内側面に型を押し当てることでも、上述のような一方の主面側から他方の主面側に広がる角度を有する貫通孔を形成することはできる。
【００５１】
また、枠体６の貫通孔６ａの内側面には、基体１の上面に搭載した発光素子の発光効率を高めるための反射層が形成される。この反射層は、枠体６の貫通孔６ａの内側面に形成されたメタライズ金属層７とその上に形成された金属層２とからなる。メタライズ金属層７は、上述した配線導体３ａ，３ｂと同様の手法により作製できる。
【００５２】
このメタライズ金属層７上に電解めっき法や無電解めっき法によりめっき層からなる金属層２が被着形成される。金属層２の最表層は銀めっき層２ｂである。この銀めっき層２ｂのメタライズ金属層に対する被着性を高めるために、銀めっき層２ｂの下地層としてメタライズ金属層７上に第１金属層２ａとしてのニッケルめっき層が被着される。
【００５３】
また、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面にもニッケルや金、銀等の耐蝕性に優れかつロウ材の濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みに被着させておくのがよい。これにより、配線導体３ａ，３ｂが酸化腐蝕するのを抑制できる。また、配線導体３ａと発光素子４との接合および配線導体３ｂとボンディングワイヤ５との接続を強固にすることができる。例えば、配線導体３ａ，３ｂの露出表面に、厚さ１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層を被着し、その上に厚さ０．１〜３μｍ程度の金めっき層または銀めっき層を、電解めっき法や無電解めっき法により被着するのがより好ましい。なお、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面の形成箇所によって、被着されるめっき層の種類を異ならせてもよい。例えば、枠体６に囲繞される部位の配線導体３ａ，３ｂの露出する表面に銀めっき層を被着形成してもよい。これにより、発光素子５から下方（配線導体３ａ，３ｂ側）に放射された光を反射して発光装置の輝度をさらに高めることが可能となる。また、基体１の下面の配線導体３ａ，３ｂの露出する表面には、半田等との接合性を良好なものとするために金めっき層を被着形成してもよい。
【００５４】
或いは、上述した発光装置の輝度向上のために銀めっき層を被着形成する場合は、メタライズ層７上の金属層２の最表面の銀めっき層２ｂを形成する場合と同一のめっき液、同一のめっき条件で同時に形成することが好ましい。これにより、金属層２の最表層の銀めっき２ｂと同様に、配線導体３ａ，３ｂの露出する最表面の銀めっき層２ｂの表面にピンホールが発生するのを抑制することができる。従って、発光素子４から下方（配線導体３ａ，３ｂ側）に放射された光を長期間にわたって良好に反射することができる。
【００５５】
なお、枠体６の場合も同様に、反射層の最表面の銀めっき層２ｂには、エネルギー的に不安定な結晶が少ないので、マイグレーションによる銀めっき層２ｂの表面のピンホールの発生が抑制される発光素子搭載用基体となる。
【００５６】
また、上述と同様にして、銀めっき層２ｂの下地に金めっき層を被着しても構わない。この場合、上述と同様に、金属層２の厚みのばらつきを小さくできる。従って、めっき層が厚くなることによる配線導体３ａ，３ｂと金属層２との周辺部における短絡の可能性やめっき層の応力によるメタライズ層７の剥がれの可能性を低減することができる。
【００５７】
なお、図４〜図６に示すように、配線導体３ａ，３ｂは、枠体６に形成しても構わない。例えば、図４に示すように、配線導体３ｂを枠体６の上面に配線導体３ｂを形成しても良い。このような配線導体３ａ，３ｂは、基体１に形成する場合と同様な方法を用いることにより枠体６の所定の領域に形成することができる。また、図５に示すように、配線導体３ａ，３ｂを枠体６の上面に形成しても構わない。また、図６に示すように、枠体６の途中に段差を設けておき、この段差の上に配線導体３ｂを形成しても構わない。このような枠体６は、以下のようにして作製することができる。すなわち、枠体６となるグリーンシートを少なくとも２枚準備し、それぞれのグリーンシートを打ち抜き加工する。その際、それぞれの貫通孔６ａの大きさが異なるように形成しておく。そして、これらのグリーンシートのうち、貫通孔６ａが大きい側を枠体６の上面側として積層することにより形成することができる。なお、図４〜図６においても、配線導体３ａ，３ｂの露出する表面に被着されるめっき層については図示していない。
【００５８】
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、上述した本発明のパッケージと、搭載部１ａに搭載された発光素子４と、発光素子４を覆う透光性部材とを具備している。これにより、上記本発明の発光素子収納用パッケージの特徴を有したものとなり、発光素子４が発する光を長期間にわたって良好に放射することができるものとすることができる。
【００５９】
発光素子４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）であり、例えばＡｕ−シリコン（Ｓｉ）合金や銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材により基体１の上面に形成された搭載部１ａに固着されるとともに、発光素子４の電極と配線導体３ｂがボンディングワイヤ５や半田、或いは導電性樹脂等の各種接合手段を介して電気的に接続される。
【００６０】
透光性部材は、たとえばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂等からなる封止樹脂である。基体１の発光素子４を覆うように封止樹脂を塗布した後、封止樹脂を硬化することで発光装置となる。なお、枠体６を具備する場合、封止樹脂は、枠体６の貫通孔６ａ内に充填するようにしたものであってもよい。、また、枠体６の上面に配線導体３ｂを配設し、この配線導体３ｂをボンディングワイヤ５を介して電気的に接続する場合、このボンディングワイヤ５を覆うように封止樹脂を塗布しても構わない。さらに、封止樹脂中に蛍光体を含有させてもよい。蛍光体は、発光素子４からの発する光の波長を、他の波長に変換して外部に放出することができるものであり、発光素子４からの発する光と発光可能な蛍光体との組み合わせにより任意の発光色を得ることができる。例えば、発光素子４からの発する光が青色光であり、蛍光体からの発する光が黄色光であれば、混色により白色光を発光することができる。また、透光性部材は、樹脂板やガラス板等であっても良く、枠体６の上面や内周面に枠体６の貫通穴６ａを塞ぐように取着される。
【００６１】
また、本発明の発光素子搭載用基体および発光装置をドットマトリックス状に配列させたものとすることで、表示装置として好適なものとして使用することもできる。
【００６２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、図７のパッケージの断面図に示すように、搭載部１ａを導体層として形成せずに、発光素子４を基体１の上面に直接搭載し、その周囲に発光素子４の電極と電気的に接続される配線導体３ａ，３ｂを形成してもよい。この場合、発光素子４が搭載部１ａに搭載されるとともに、発光素子４の電極と配線導体３ａ，３ｂとをボンディングワイヤ５ａ，５ｂ等を介して電気的に接続することとなる。また、配線導体３ａ，３ｂにフリップチップ実装されるものであっても構わない。また、基体１上に発光素子４が複数個搭載され、それに応じた配線導体３ａ，３ｂが形成されるものでも構わない。
【実施例】
【００６３】
本発明の発光素子搭載用基体の実施例について以下に説明する。
【００６４】
まず、電解めっき法にて上述した配線導体３ａ，３ｂおよびメタライズ金属層７上にニッケルめっき層２ａを被着する。さらにニッケルめっき層２ａの上に電解めっき法にて、金めっき層２ｃおよび銀めっき層２ｂを順次被着する。これにより配線導体３ａ，３ｂおよびメタライズ金属層７のそれぞれの露出する表面に金属層２が形成された発光素子搭載用基体が作製された。
【００６５】
なお、発光素子搭載用基体は、配線導体３ａ，３ｂおよびメタライズ金属層７上に対して、ニッケルめっき層２ａを約４μｍ、金めっき層２ｃを約０．３μｍ被着させた。また、銀めっき層２ｂを形成する際には、めっき液中への浸漬時間および電流の印加時間を変更することにより、配線導体３ａ，３ｂおよびメタライズ金属層７の銀めっき層２ｂの厚みを異ならせた。
【００６６】
そして、これら銀めっき層２ｂの厚みの異なる発光素子搭載用基体に対して、窒素と水素の還元雰囲気内で所定温度以上の状態が２ｈｒ以上持続する熱処理を行った。上述により、銀めっき層２ｂの厚みと熱処理の温度を異ならせた表１に示すような、Ｘ線回折における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が異なる１２種類の試料（試料Ｎｏ．１〜１２）を各１０個作製した。
【００６７】
銀めっき層２ｂのＸ線回折分析は、Ｘ線回折分析通則（ＪＩＳＫ０１３１）に基づき、薄膜Ｘ線回折装置（ＰＡＮalytical社製のＸ’Ｐｅｒｔ−ＭＲＤ測定機）を用いて、Ｘ線管球：Ｃｕ、Ｘ線出力：４５ｋＶ−４０ｍＡ、測定方法：平行ビーム方式（２θ−θ走査）、測角範囲：２０°〜６０°、ステップ幅：０．０２０°、測定時間：１．００秒の測定条件で行った。
【００６８】
なお、Ｘ線回折分析は基体１上にニッケルめっき層２ａおよび銀めっき層２ｂが被着されて形成された配線導体３ａ，３ｂ上の銀めっき層２ｂに対して行った。
【００６９】
そして、Ｘ線回折分析の測定を行った試料に対して、日本試験機工業会規格（耐候性試験機：ＪＴＭ  Ｇ０１）に準拠したスガ試験機（株）社製のメタリングウェザーメーターＭ６Ｔを用いて、耐候性試験（出力：４７ｍＷ／ｃｍ２、温度：６３℃、湿度：５０％ＲＨ、時間：２００時間）を行った。
【００７０】
耐候性試験後の試料に対して配線導体３ａ，３ｂおよびメタライズ金属層７上の金属層２の銀めっき層２ｂの表面の変色およびピンホールの発生の有無を確認した。まず実体顕微鏡（２０倍）による変色の発生の確認を行った。実体顕微鏡による外観観察により銀めっき層２ｂ表面に変色が確認された試料に対して、銀めっき層２ｂ表面の変色が発生した部分の任意の５箇所で走査電子顕微鏡（２６２５倍）による外観観察を行い、その視野内（視野範囲：３４μm×２６μm）のピンホールの有無の確認を行った。また、変色が確認されなかった試料に対しても同様に銀めっき層２ｂの表面の任意の５箇所に対して走査電子顕微鏡（２６２５倍）による外観観察を行い、ピンホールの有無を確認した。なお、走査電子顕微鏡による外観確認において、変色が発生した部分においては、銀めっき層の表面にピンホールが確認され、変色が確認されなかった試料においては、銀めっき層の表面にピンホールは確認されなかった。また、ここでいうピンホールとは銀めっき層の表面に発生した直径２μｍ以下の穴のことである。
【００７１】
各試料のピンホールの有無を確認した結果を示したものが表１であり、１２種類の試料を各１０個確認した上で銀めっき層の表面にピンホールが発生している発光素子収納用パッケージの数を算出した。そして、１０個のうち１個もピンホールの発生がないものを良（○）とし、１０個のうち１個でもピンホールが発生したものを否（×）とした。
【表１】
2008277349.tif 000003
【００７２】
表１より、銀めっき層３ｃのＸ線回折における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が４０％を下回ると、銀めっき層表面にピンホールが発生するのを抑制することができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は、本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるパッケージの金属層の構成を示す要部拡大断面図を示すものである。
【図２】（ａ）は、本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるパッケージの反射層の構成を示す要部拡大断面図を示すものである。
【図３】（ａ）は、本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるパッケージの反射層の構成を示す要部拡大断面図を示すものである。
【図４】本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の発光素子搭載用基体について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：基体
１ａ：搭載部
２：金属層
２ａ：第１金属層
２ｂ：銀めっき層
２ｃ：第２金属層
３：配線導体
４：発光素子
６：枠体
７：メタライズ金属層
【図１】
2008277349.tif 000004
【図２】
2008277349.tif 000005
【図３】
2008277349.tif 000006
【図４】
2008277349.tif 000007
【図５】
2008277349.tif 000008
【図６】
2008277349.tif 000009
【図７】
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