(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類のセラミック結晶を含有するガラスセラミック焼結体からなり、第１のセラミック結晶の表面に、柱状の第２のセラミック結晶が複数形成されてなることを特徴とする光反射体。
【請求項２】
前記柱状の第２のセラミック結晶は、柱状部とその先端に位置する粒状部とを有することを特徴とする請求項１記載の光反射体。
【請求項３】
遷移金属元素を実質的に含有しないことを特徴とする請求項１または２記載の光反射体。
【請求項４】
絶縁基板の主面に、配線層と、発光素子を搭載する発光素子搭載部とが設けられてなる発光素子搭載用配線基板において、前記発光素子搭載部は、前記絶縁基板の表面に請求項１〜３のいずれかに記載の光反射体が配置されていることを特徴とする発光素子搭載用配線基板。
【請求項５】
請求項４記載の発光素子搭載用配線基板の前記発光素子搭載部に発光素子を搭載してな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、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための発光素子用配線基板の絶縁基板として好適に用いられる光反射体およびそれを用いた発光素子搭載用配線基板、ならびに発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを用いた発光装置は、非常に発光効率が高く、しかも、白熱電球などと比較すると発光に伴い発生する熱量が小さいために様々な用途に用いられてきた。しかしながら、白熱電球や蛍光灯などと比較すると発光量が小さいため、照明用ではなく、表示用の光源として用いられ、通電量も３０ｍＡ程度と非常に小さいものであった。
【０００３】
しかし、近年では、発光素子を用いた発光装置の高輝度化、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶ等のバックライトに発光装置が多く用いられてきている。そのなかで、光反射体として、結晶性ガラスを用いるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の結晶性ガラスの反射体はプラズマディスプレイパネルの絶縁性反射皮膜として用いると記載されているが、可視光域の反射率が１５〜２０％と低いため、プラズマディスプレイパネルには使用できても携帯端末の発光装置や照明用の発光装置等の高輝度が要求される機器においては効率が低いという問題があった。特に、携帯電話等の電池を用いる機器用の発光装置では効率が低いと使用時間が短くなってしまうという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、可視光域において高い反射率を有する光反射体およびそれを用いた発光素子搭載用配線基板ならびに発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光反射体は、２種類のセラミック結晶を含有するガラスセラミック焼結体からなり、第１のセラミック結晶の表面に、柱状の第２のセラミック結晶が複数形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
前記柱状の第２のセラミック結晶は、柱状部とその先端に位置する粒状部とを有することが好ましい。
【０００８】
前記ガラスセラミック焼結体は、遷移金属元素を実質的に含有しないことが好ましい。
【０００９】
本発明の発行素子搭載用配線基板は、絶縁基板の主面に、配線層と、発光素子を搭載する発光素子搭載部とが設けてなる発光素子搭載用配線基板において、前記発光素子搭載部は、前記絶縁基板の表面に前記光反射体が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光装置は、前記発光素子搭載用配線基板の前記発光素子搭載部に発光素子を搭載してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光反射体は、２種類のセラミック結晶を含有するガラスセラミック焼結体からなり、第１のセラミック結晶の表面に、柱状の第２のセラミック結晶が複数形成されてなることにより、波長が４００〜７００ｎｍである可視光が散乱され、可視光の波長領域で反射率を高くすることができる。すなわち、第１のセラミック結晶、第２のセラミック結晶およびガラスセラミック焼結体に含有されるガラス相は、それぞれ屈折率が異なるため、それらの界面で光の散乱が起きる。特に第２のセラミック結晶とガラス相との界面は、第２のセラミック結晶が柱状であるため、界面の面積が増加することに加え、界面が複雑な形状を有することにより、その界面で光の散乱が起こり、効率よく可視光が散乱される結果、可視光の波長領域で反射率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の光反射体の一実施形態の断面の模式図である。図２は本発明の光反射体の一実施形態の拡大断面の模式図である。
【００１４】
本発明の光反射体は、第１のセラミック結晶１、第２のセラミック結晶２およびガラス相３を含有するガラスセラミック焼結体であり、第１のセラミック結晶１の表面に、柱状部の第２のセラミック結晶２が複数形成されてなることが重要である。
【００１５】
本発明の光反射体をかかる構成とすることにより、波長が４００〜７００ｎｍである可視光が散乱され、可視光の波長領域で反射率を高くすることができる。すなわち、第１のセラミック結晶１、第２のセラミック結晶２およびガラス相３は、それぞれ屈折率が異なるため、それらの界面で光の散乱が起きる。特に第２のセラミック結晶２とガラス相３との界面は、第２のセラミック結晶２が柱状であるため、界面の面積が増加することに加え、界面が複雑な形状を有することにより、その界面で光の散乱が起こり、効率よく可視光が散乱される結果、可視光の波長領域で反射率が高くなる。
【００１６】
なお、屈折率の異なる物質の界面に当たる光は、界面に対する入射角度が屈折率の比から定まる特定範囲の場合には、全反射する。第２のセラミック結晶２が柱状であるために様々の角度の界面が存在することになるため、全反射が起こりやすく、光反射体の反射率が高くなる。
【００１７】
第１のセラミック結晶１は直径１〜５μｍの結晶であり、ガラスセラミック焼結体中に１０〜５０質量％、望もしくは２０〜４０質量％含まれる。第１のセラミック結晶１が少なくないことにより、上述のように光反射体の反射率が高くなる。第１のセラミック結晶１が多くないことにより、焼成前の原料のガラス成分を多くでき、ガラスセラミック焼結体が焼結するようになる。
【００１８】
柱状の第２のセラミック結晶２は直径０．０２〜０．５μｍであり、長さ０．０５〜１μｍである。柱状の第２セラミック結晶２は第１のセラミック結晶１の表面に対して略垂直（柱状の第２セラミック結晶２が接続している第１のセラミック結晶の表面と柱状の柱の長さ方向のなす角度が６０°以上）に形成されているため、光を散乱する範囲がひろくなっている。柱状の第２のセラミック結晶２の第１のセラミック結晶１の表面１μｍ□（１×１０−１２ｍ２）あたりに存在する柱状のセラミック結晶２の数は、５〜１００個であり、散乱を多くして、光反射体の反射率をより高くするためには、１０〜１００個であることが好ましい。
【００１９】
柱状の第２のセラミック結晶２の面積当たりの個数を計測するには、ガラスセラミック焼結体をイオンミリングにより０．１〜１μｍ程度の薄片に加工し、透過型顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて明視野像を観察し、画像で任意の第１のセラミック１の表面０．１〜１μｍ程度の範囲の範囲にある柱状のセラミック結晶２の個数を数えて次のように算出する。計測された個数／（計測した範囲の第１のセラミック１の表面の長さ×測定した試料の厚み）。
【００２０】
また、柱状の第２のセラミック結晶２は図３に示すように、柱状部２ａとその先端に位置する粒状部２ｂとを有することが望ましい。そのような構造であることにより界面の面積が増加することに加え、界面が複雑な形状を有することにより、光反射体の反射率が高くなる。柱状部２ａは直径０．０２〜０．５μｍであり、長さ０．０５〜１μｍである。粒状部２ｂとは、柱状の第２のセラミック結晶２の第１のセラミック結晶１と接続していない方の先端の直径が他の部分の直径の１．２倍以上である部分のことである。つまり、粒状部２ｂと第１のセラミック結晶１とが柱状部２ａで接続された構造となっている。粒状部２ｂの直径は０．０２４〜０．６μｍである。
【００２１】
なお、柱状の第２のセラミック結晶２は、×１０００〜×５０００程度の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、第１のセラミック結晶１の表面に０．１〜１．５μｍ、特に０．２〜１．２μｍ、さらに０．３〜１．０μｍの層が形成されているように観察される。
【００２２】
さらに、セラミック結晶やガラスは、樹脂とは異なり、長期間にわたる光の暴露による光酸化反応のような分子構造変化がない安定な物質であるため、黒色化等の色調変化がほとんど起こらないため、長期間にわたって高い反射率を維持することができる。
【００２３】
第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２としては、アルミナ、ジルコニア、セルジアン、スラウソナイト、アノーサイト、ディオプサイト、フォルステライト、エンスタタイト、ガーナイト、スピネル、ウイレマイト、コーディエライト、ムライト、クオーツおよびこれらの固溶体、の群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらのセラミック結晶は可視光領域に特有の光吸収帯を有していなく、無色透明な結晶であることから、光反射体の反射率をより高くすることができる。
【００２４】
なお、光反射体の反射率以外の特性、例えば、抗折強度、誘電率、誘電損失、熱膨張係数等は、第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２の材料を適切に選択することで制御することが可能ｆである。
【００２５】
例えば、光反射体の抗折強度を向上させるためには、第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２は、アルミナ、ジルコニア、セルジアン、ディオプサイト、フォルステライトおよびムライトであること望ましい。また、低い誘電率を得るためには、スラウソナイト、アノーサイト、フォルステライト、エンスタタイト、ウイレマイト、コーディエライトおよびクオーツであることが望ましく、光反射体の誘電率が低くできれば信号発信用等の発光装置に用いられて、光反射体の近くで高周波電流が流れる場合に、高周波電流の伝播遅延を少なくできる。さらに、後述のように光反射体が発光素子搭載用配線基板等の一部として他の材料と接合される場合、発光素子搭載用配線基板の各部に加わる熱応力を少なくするために、光反射体は、光反射体に接合される材料に近い熱膨張であることが望ましい。そして、熱膨張係数の低い光反射体を得るためには、第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２はコーディエライトであることが望ましく、熱膨張係数の低い光反射体を得るためには、第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２はフォルステライトおよびクオーツであることが望ましい。また、第２のセラミック結晶２が焼成によりガラスから析出するものの場合は、０．０２〜０．６μｍ程度の微細な結晶粒子が得やすいという点で、第２のセラミック結晶２は、ジルコニア、ガーナイトおよびスピネルであることが望ましい。
【００２６】
また、第１のセラミック結晶１は異方性結晶粒子、特に断面形状のアスペクト比が３以上の異方性結晶粒子、すなわち、針状晶や板状晶といった異方性結晶粒子であることが望ましい。これは、アスペクト比の小さい結晶粒子と比較して、ひとつの結晶により、より広範囲の波長の光を反射することが可能であるため、可視光領域全域にわたって、より高い反射率をより効率よく得ることが可能となるためである。アスペクト比が３以上であるセラミック結晶としては、アルミナおよびセルジアンが例示できる。
【００２７】
なお、ここでアスペクト比とは、前記ガラスセラミック焼結体の断面において、１つの結晶粒子の断面積を二等分する線分の中でもっとも長いものを断面における結晶粒子の長径とし、もっとも短いものを断面における結晶粒子の短径とした場合の長径／短径のことである。
【００２８】
柱状の第２のセラミック結晶２形成されているためには、第２のセラミック結晶２が焼成の際にガラスから析出する結晶であり、第１のセラミック結晶１と第２のセラミック結晶２に酸素以外の共通する元素があることが望ましい。そのような組成にすることにより、第１のセラミック結晶１の周囲では、他の部分と比較して、第２のセラミック結晶２が析出しやすい状態となる。そして、焼成工程において、析出した第２のセラミック結晶２の結晶が成長する際に、第１のセラミック結晶１から第２のセラミック結晶２となる元素の一部が供給されるため、第２のセラミック結晶２は、第１のセラミック結晶１のある方向に成長しやすくなり、柱状の第２セラミック結晶２が第１のセラミック結晶１の表面に形成される。なお、酸素を含めないのは、酸素は周囲の酸化物であるガラス中に豊富に存在するためである。
【００２９】
そして、柱状の第２セラミック結晶２の先端で、第２のセラミック結晶が主に周囲のガラスから元素を供給されつづけて粒状部２ｂが形成される。なお、粒状部２ｂは焼成の際に析出した結晶である必要はなく、柱状部２ａが形成されやすいように、あらかじめ結晶核となる微細な結晶を添加しておいてもよい。
【００３０】
第１のセラミック結晶１は、例えば、原料粉末として使用したセラミック粉末であるアルミナであり、第２のセラミック結晶２は焼成によりガラスから析出したガ−ナイトである。このような構成にすることにより、無色透明なアルミナ粒子の表面に屈折率の異なる無色透明なガーナイト結晶が形成され、その界面において効率よく可視光が散乱される結果、可視光の波長領域で反射率が高くなる。ガーナイトは理想的には、ＺｎＡｌ２Ｏ４の化学式で表される立方晶の結晶であり、断面形状が略正方形の形状でガラスから析出しやすい特徴を有する。
【００３１】
ここで、ガラス粉末の組成とセラミック粉末との配合比を適切に制御することにより、ガラス粉末中のＺｎＯと第１のセラミック結晶１であるアルミナ粒子とが反応し、ガ−ナイトである柱状の第２のセラミック結晶２が析出し、光反射体の可視光の全領域での反射率を向上させることができる。またさらに、柱状の第２のセラミック結晶２が、断面形状が略正方形の粒状部２ｂと第１のセラミック結晶１との間を接続するように柱状部１２ａを有する組織を得ることが可能となり、可視光の全領域での反射率をさらに向上させることができる。
【００３２】
また、セラミック粒子１がアルミナであることから、ガラスセラミック焼結体からなる光反射体に高強度や耐薬品性等の特性を付与することが容易になる。
【００３３】
なお、図１および図２では、第１のセラミック結晶１、第２のセラミック結晶２およびガラス相３がそれぞれ１種類であるガラスセラミック焼結体が示されているが、第１のセラミック結晶、第２のセラミック結晶およびガラス相はそれぞれ複数の種類からなるものであっても差し支えない。
【００３４】
また、本発明の光反射体は、遷移金属元素を実質的に含有しないことにより、遷移金属元素にある可視光の波長領域にある吸収帯による、反射率の低下を抑制することができる。遷移金属元素としては、酸化物で構成されるガラスセラミック焼結体中で酸化物として存在する遷移金属酸化物で例示すれば、Ｃｒ２Ｏ３は緑、Ｃｏ３Ｏ４は青、ＣｅＯ２は黄色、等固有の吸収帯を有しているものや、ＴｉＯ２やＭｎＯのように元来は白色であるものの、焼成雰囲気の変動による価数変化、あるいは、反応や固溶等により着色するという性質を有しているものがある。つまり、遷移金属元素を実質的に含有しないことにより、さらに、入射光と反射光の色調の差を少なくすることができる。これにより、照明用等で白色の光が必要な場合に、白色の反射光を安定して得ることができる。
【００３５】
なお、ここで実質的に含有しないとは、意図的に含有させないことを指し、不可避不純物は含有していてもかまわない。その含有量としては酸化物換算で、１質量％以下、特に０．１質量％以下であることが好ましい。
【００３６】
また、可視光の波長領域である、波長４００〜７００ｎｍの全域において、反射率が７５％以上、特に８０％以上、最適には８５％以上であることが、特に、高い反射効率を示す発光装置を得るために好ましい。
【００３７】
また、可視光の波長領域全域において、反射率を７５％以上とすることにより、光反射体に吸収または光反射体を透過する光が少なくなり、より高い発光効率の発光装置を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の光反射体の製造方法を詳述する。
【００３９】
本発明の光反射体は、原料粉末を混合、成形、焼成して得られるガラスセラミック焼結体であり、第１のセラミック結晶１と第２のセラミック結晶２の少なくとも２種類のセラミック結晶を含有するものである。
【００４０】
まず、例えば、原料粉末として平均粒径１〜５μｍのガラス粉末およびセラミック粉末を用意する。このときガラス粉末としては、焼成中に結晶相が析出する結晶性ガラスを用いることがより好ましい。ここで、結晶性ガラスとは、焼成によりガラスの一部あるいは全部が結晶となるガラスのことである。
【００４１】
なお、複数種の第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２を存在せしめるためには、原料粉末として複数のセラミック粉末を選択する方法、焼成中にガラス粉末より複数の第１のセラミック結晶１あるいは第２のセラミック結晶２を析出させる方法、原料として用いるセラミック粉末の表面にあらかじめ第２のセラミック結晶を形成する方法等が挙げられる。
【００４２】
また、複数のガラスを混在せしめるためには、原料粉末の段階で２種類のガラス粉末を原料として選択する方法の他、焼成中にガラス粉末を分相せしめる方法を選択することができる。
【００４３】
原料粉末を所望の混合比で秤量し、適当な有機バインダー、溶媒等を添加した後、混合しスラリーを得る。得られたスラリーを所望の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、射出成形、押出し成形、ドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法、印刷等により任意の形状に成形する。特にグリーンシートを作製するには、ドクターブレード法が好適である。
【００４４】
次に、上記の成形体を焼成するにあたり、まず、成形のために配合した有機バインダー成分を除去する。そして、７００〜１０００℃の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で０．２〜１０時間、特に０．５〜５時間焼成することにより光反射体を得ることができる。
【００４５】
この際に、第２のセラミック結晶２の少なくとも一部を、焼成中にガラス粉末より第１のセラミック結晶１の表面に析出させることにより、本発明の構造を得ることができる。すなわち、第１のセラミック結晶１と第２のセラミック結晶２の組成に酸素以外の同じ元素が含まれていることにより、第１のセラミック結晶１の周囲では、他の部分と比較して、第２のセラミック結晶２が析出しやすい状態となる。そして、析出した第２のセラミック結晶２の結晶が成長する際に、第１のセラミック結晶１から第２のセラミック結晶２となる元素の一部が供給されるため、第２のセラミック結晶２は、第１のセラミック結晶１のある方向に成長しやすくなり、粒状の第２のセラミック結晶２を形成することができる。箔
例えば、第１のセラミック結晶１がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、第２のセラミック結晶２がガ−ナイト（ＺｎＡｌ２Ｏ４）である場合、両者にＡｌが含まれているので、ガ−ナイトが析出する際に、ガ−ナイトとなるＡｌの一部がアルミナから供給されるため、ガ−ナイトの結晶がアルミナのある方向に成長しやすくなり、ガナーナイトからなる柱状の第２のセラミック結晶２を形成することができる。
【００４６】
柱状のセラミック結晶２をより効率よく生成するためには、焼成中に第２のセラミック結晶が析出する温度で焼成温度を３０分以上キープすることが望ましい。第２のセラミック結晶が析出する温度は、原料粉末をＴＧ−ＤＴＡで測定することにより得られる。また、柱状の第２セラミック結晶２が形成されてからガラスの流動が起こると構造が崩れるおそれがあるため、ガラスの流動、つまり、ガラスセラミック焼結体の焼成収縮は、第２のセラミック結晶２が析出するよりも前に終了していることが望ましい。そのためには、ガラスが軟化流動してから第２のセラミック結晶２が析出する温度までの昇温は緩やかであることが望ましく、具体的には昇温が１０℃／分以下であることが望ましい。
【００４７】
また、前記ガラスセラミック焼結体の結晶化度を５０％以上、特に６０％以上とすることにより、前記ガラスセラミック焼結体中の第１のセラミック結晶１および第２のセラミック結晶２の含有量が増加するため、ガラス相３と第１のセラミック結晶１や第２のセラミック結晶２との界面が増加し、より高い反射率を得られるため好ましい。
【００４８】
ここで、結晶化度とは、ガラスセラミック焼結体中の全結晶相の質量の合計／ガラスセラミック焼結体の質量により定義されるものであり、ガラスセラミック焼結体中に含まれる結晶相の割合を質量比で表したものである。そして、ガラスセラミック焼結体中の結晶相の質量はリートベルト解析（泉富士夫ら  日本結晶学会誌  ３４（１９９２）７６等参照）により算出されるものである。つまり、ここで言う結晶相としては、セラミック粉末として原料粉末として添加したもの、ガラス粉末から焼成中に析出したもの、ガラス粉末とセラミック粉末との反応により生成したもの等の全てを含んでいる。
【００４９】
図３（ａ）は本発明の発光素子搭載用配線基板の一実施形態の断面図である。
【００５０】
本発明の発光素子搭載用配線基板１１３は、絶縁層１０１ａ〜１０１ｃを積層してなる絶縁基体１０３と、絶縁基体１０３の一方の主面１０３ａに形成され、搭載される発光素子との接続を行なう端子となる接続端子１０５と、絶縁基体１０３の他方の主面１０３ｂに形成された外部電極端子１０７と、接続端子１０５と外部電極端子１０７とを接続するために、絶縁基体１０３を貫通して形成された貫通導体１０９と、絶縁基体１０３の表面１０３ａに配置された光反射体１１１とを具備している。
【００５１】
なお、絶縁基体１０３は、図３（ａ）に示すような積層体であっても、バルク体であっても良い。
【００５２】
光反射体１１１には、発光素子が搭載される発光素子搭載部１１５が配設されている。
【００５３】
絶縁基体１０３は、熱伝導率の高い窒化アルミニウム質焼結体を用いることが好ましく、窒化アルミニウム質焼結体からなる絶縁層１０１ａと、絶縁層１０１ａの表面に配置された光反射体１１１とを組み合わせることで放熱性に優れ、例えば、光の反射率が低い窒化アルミニウム質焼結体を絶縁層１０１ａとして用いた場合であっても、発光素子用配線基板１１３に搭載される発光素子からの光を効率よく利用することのできる発光素子搭載用配線基板１１３となる。
【００５４】
すなわち、この光反射体１１１によって発光素子搭載部１１５に搭載される発光素子の放射光が発光素子搭載用配線基板１１３の主面１０３ａに形成された光反射体１１１により反射され、放射光が絶縁基体１０３に吸収、あるいは絶縁基体１０３を透過することを抑制することができる。
【００５５】
したがって、発光素子が直接に放射する光のみならず、光反射体１１１に反射した光までも、任意の方向に誘導することができるため、より強い光を供給することが可能となり、発光効率を格段に高くすることができる。
【００５６】
つまり、本発明の発光素子搭載用配線基板１１３によれば、このような光反射体１１１を設けることで、絶縁基体１０３が、例えば、黒色であって非常に反射率が低い場合であっても、あるいは、絶縁基体１０３の透光性が高い場合であっても、発光素子搭載用配線基板１１３の反射率を高くすることができるのである。
【００５７】
そのため、絶縁基体１０３として、高熱伝導の窒化アルミニウム質焼結体や、安価で高強度のアルミナ質焼結体や、安価な樹脂製のプリント基板を用いた場合であっても、高い反射率を実現することができ、絶縁基体１０３の特性を活かした発光素子用配線基板１１３となる。
【００５８】
光反射体１１１の厚みを、２５μｍ以下にすることにより、光反射体１１１の熱抵抗を低く抑えられ、発光素子からの放熱性に優れた発光効率の良い発光素子用配線基板１１３を得ることができる。特に、光反射体１１１の厚みは２０μｍ以下、さらに１５μｍ以下とすることが好ましい。
【００５９】
接続端子１０５、外部電極端子１０７および貫通導体１０９としては、絶縁基体１０３が窒化アルミニウム質焼結体やアルミナ質焼結体である場合は、Ｗ、Ｍｏのうち少なくとも１種を主成分としたものが例示できる。また、接続端子１０５の表面にＡｌやＡｇめっきを施すことにより、反射率を向上させることができる。
【００６０】
また、例えば、図３（ｂ）に示すように、絶縁基体１０３の発光素子搭載部１１５側に、搭載される発光素子を収納するための枠体２１６を形成してもよい。
【００６１】
この枠体２１６は、発光素子の発する光を反射して、光を所望の方向に誘導する機能を有していることが望ましく、枠体２１６については、発光素子の放射光を受ける内壁面２１６ａの反射率が７０％以上であることが望ましい。特に、７５％以上、さらに８０％以上とすることが望ましく、本発明の光反射体からなることが望ましい。
【００６２】
枠体２１６はセラミックスにより形成することで、絶縁基体１０３と枠体２１６とを同時焼成することができ、工程が簡略化されるため、安価な発光素子搭載用配線基板２１３を容易に作製することができる。また、セラミックスは耐熱性、耐湿性に優れているため、長期間の使用や、悪条件での使用にも、優れた耐久性を有する発光素子搭載用配線基板２１３となる。
【００６３】
また、安価で、加工性に優れた金属により枠体２１６を形成することで、複雑な形状の枠体２１６であっても、容易に安価に製造することができ、安価な発光素子用配線基板２１３を供給することができる。この金属製の枠体２１６は、例えば、ＡｌやＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等などにより好適に形成することができる。また、枠体２１６の表面には、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇなどからなるめっき層（図示せず）を形成してもよい。
【００６４】
このように枠体２１６を金属により形成する場合には、あらかじめ、絶縁基体１０３の主面１０３ａまたは絶縁基体１０３の主面１０３ａに金属層２１７を形成し、この金属層２１７と枠体２１６とを、例えば、接着剤（図示せず）によって接着することができる。
【００６５】
また、図示しないが、枠体２１６は、表面反射層１１１の主面に形成した金属層と接着してもよい。
【００６６】
また、枠体２１６の形状を、底の抜けたボウル、あるいはパラボラアンテナのようにすることで光の誘導効率を向上させることができる。
【００６７】
図３（ｃ）は本発明の発光素子搭載用配線基板のまた別の一実施形態の断面図である。
【００６８】
本発明の発光素子搭載用配線基板３１３は、光反射体からなる絶縁層３１１ａ〜３１１ｆを積層してなる絶縁基体３０３と、絶縁層３１１ｄ〜３１１ｆ部分の一方の主面３０３ａに形成された搭載される発光素子との接続を行なう端子となる接続端子３０５と、絶縁基体３０３の他方の主面３０３ｂに形成された外部電極端子３０７と、接続端子３０５と外部電極端子３０７とを接続するために、絶縁層３１１ｄ〜３１１ｆ部分を貫通して形成された貫通導体３０９とを具備している。
【００６９】
なお、絶縁基体３０３は、図３（ｃ）に示すような積層体であっても、バルク体であっても良い。
【００７０】
絶縁層３１１ａ〜３１１ｃ部分により、キャビティが形成さており、絶縁層３１１ｄ〜３１１ｆ部分の主面３０３ａには、発光素子が搭載される発光素子搭載部３１５が配設されている。
【００７１】
すなわち、発光素子搭載部３１５に搭載される発光素子の放射光が光反射体からなる絶縁基体３０３によって反射され、発光素子が直接に放射する光のみならず、光反射体からなる絶縁基体３０３に反射した光までも、任意の方向に誘導することができるため、より強い光を供給することが可能となり、発光効率を格段に高くすることができる。
【００７２】
また、光反射体からなる絶縁層基体３０３は、１０００℃以下の低温で焼成することが可能であるため、接続端子３０５、外部電極端子３０７および貫通導体３０９として融点の低い金、銀、銅といった抵抗の低い金属と同時焼成が可能であり、これらの低抵抗金属を配線材料とすることが可能である。そのため、ＷやＭｏといった抵抗の高い配線材料を使用する窒化アルミニウム質焼結体やアルミナ質焼結体を絶縁基体として使用した場合と比較して、電力損失を低下させることができる。
【００７３】
さらに、接続端子１０５として銀を用いた場合に、配線層自体の反射率が高いことにより、発光素子搭載用配線基板３１３全体として、より高い反射率を得ることができる。一方、銀は高価であるため、接続端子３０５と外部電極端子３０７とには安価な銅を使用し、接続端子３０５と外部電極端子３０７上に、銀めっきや金めっきを施すことにより、高い反射率を得ることが可能である。一方、接続端子３０５と外部電極端子３０７に金を使用すると、耐酸化性にもっとも優れるため、特に長期間使用した際でも、特性劣化のない非常に優れた信頼性を有する発光素子搭載用配線基板３１３を得ることができる。
【００７４】
なお、図３（ｃ）には発光素子搭載部３１５の周囲にキャビティを形成された発光素子搭載用配線基板３１３を示したが、図３（ａ）のように発行素子搭載用配線基板を平板状にしてもよい。
【００７５】
図４（ａ）は本発明の発光装置の一実施形態の断面図である。
【００７６】
本発明の発光装置１２７は、図３（ａ）に示した本発明の発光素子搭載用配線基板１１３の発光素子搭載部１１５に、発光素子１２１としてＬＥＤチップを接着剤１２９で接着して搭載し、ボンディングワイヤ１２３により、ＬＥＤチップ１２１と接続端子１０５とを電気的に接続して形成されるものである。
【００７７】
本発明の発光装置１２７によれば、発光素子１２１に給電することにより、発光素子１２１の放射する光を反射率の高い光反射体１１１に反射させ、任意の方向へと誘導することができるため、高効率の発光装置１２７となる。
【００７８】
また、絶縁基体１０３として熱伝導率が高い材料を用いた場合には、発光素子１２１からの発熱を速やかに放出することができ、熱による輝度低下を抑制できる。
【００７９】
さらに、発光素子１２１は、モールド材１３１により被覆されているが、モールド材１３１を用いずに、蓋体（図示せず）を用いて封止してもよく、また、モールド材１３１と蓋体とを併用してもよい。蓋体はガラスなどの透光性の素材を用いることが望ましい。
【００８０】
またさらに、モールド材１３１に発光素子１２１が放射する光を波長変換するための蛍光体（図示せず）を添加してもよい。
【００８１】
発光素子１２１としては、黄色や青色のＬＥＤチップ等が好適に用いられ、適切な波長変換を行う蛍光体を選択することにより、白色光に変換することができる。本発明の発光装置１２７においては、光反射体１１１が可視光領域で、高い反射率を有するため、特に白色光を発光する発光装置として使用する場合に、その特性をもっとも有効に活用することができるが、赤、青、緑の発光装置として使用した際でも、高い発光効率を示すことが可能である。
【００８２】
なお、図４（ａ）に示した例では、発光素子１２１は、接着剤１２９により光反射体１１１は発光体配線基板１０３に固定され、電力の供給はワイヤボンド１２３によりなされているが、発光素子用配線基板１０３との接続形態は、フリップチップ接続であってもよい。
【００８３】
また、例えば、図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）に示した枠体２１６が形成された発光素子用配線基板１０３の発光素子搭載部１１５に、発光素子２２１としてＬＥＤチップを接着剤２２９で接着して搭載し、ボンディングワイヤ２２３により、発光素子２２１と接続端子１０５とを電気的に接続して形成してもよい。
【００８４】
枠体２１６を搭載した発光装置２２７では、枠体２１６の内側に発光素子２２１を収納することで、容易に発光素子１２１を保護することができる。
【００８５】
またさらに、図４（ｃ）に示すように、図３（ｃ）に示した発光素子用配線基板３１３の発光素子搭載部３１５に、発光素子３２１としてＬＥＤチップを接着剤３２９で接着して搭載し、ボンディングワイヤ３２３により、ＬＥＤチップ３２１と接続端子３０５とを電気的に接続して形成してもよい。
【実施例１】
【００８６】
表１に示す組成の平均粒径２．０μｍの結晶性ガラス粉末および表２に示す組成を有する平均粒径２．０μｍのセラミック粉末を準備し、表２の組成に従い秤量し、これに、有機バインダー、可塑剤および溶媒を混合し、スラリーを作製し、得られたスラリーをドクターブレード法によって成形した。
【００８７】
得られた成形体を厚み２ｍｍとなるように熱圧着法で積層し、大気中５００℃、２時間の熱処理により脱有機バインダー処理した後、大気雰囲気中、９００℃、１時間の条件で焼成することにより、光反射体であるガラスセラミック焼結体を得た。
【００８８】
このガラスセラミック焼結体について、断面を鏡面研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２次電子像および反射電子像を観察し、第１のセラミック結晶の表面に第２のセラミック結晶が存在しているかどうかを確認し、結果を表３に示した。
【００８９】
さらに、同一試料を用いて、イオンミリングにより薄片加工を行い、透過型顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて明視野像を観察し、粒状部および柱状部からなる柱状の第２セラミック結晶の有無を確認し、結果を表３に示した。
【００９０】
図６は、試料Ｎｏ．１４のガラスセラミック焼結体の断面を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真であり、ガラス相５０３中に第１のセラミック結晶５０１があり、第１のセラミック結晶５０１の表面に第２のセラミック結晶５０２が形成されているのが観察できる。図７および図８は、試料Ｎｏ．１４のガラスセラミック焼結体の断面を透過型顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真であり、第１のセラミック結晶５０１の表面に柱状の第２のセラミック結晶５０２が形成されており、柱状の第２のセラミック結晶５０２のが柱状部５０２ａおよび粒状部５０２ｂを有していることが観察できる。なお、符号が指し示している柱状のセラミック結晶５０２の周囲にも、柱状部５０２ａおよび粒状部５０２ｂを有する柱状の第２のセラミック結晶５０２が存在するのが観察できる。
【００９１】
さらに、発光分光分析法にて、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光領域全域にわたって１０ｎｍ毎に反射率を測定し、反射率のもっとも低い波長での値を表３に示した。
【００９２】
また、比較サンプルとして、表１に示した組成を有する焼成により結晶相を析出しない非結晶性ガラスであるガラスＧ９のみを焼成して作製したガラス焼結体および窒化アルミニウム焼結体に関してもサンプルを作製し、同様の評価を行った。
【表１】
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【００９３】
【表２】
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【００９４】
【表３】
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【００９５】
本発明の光反射体である試料Ｎｏ．４〜１６は、可視光領域でのもっとも低い反射率が７５％以上、すなわち、可視光全域にわたって７５％以上の高い反射率を示すものであった。
【００９６】
一方、原料にセラミック粒子が含まれず焼成により析出するセラミック結晶もないため、セラミック粒子を含まない本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１は反射率が低いものとなった。また、窒化アルミニウム焼結体からなる本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２と、セラミック粒子表面に第２のセラミック結晶が存在しない本発明の範囲外の試料Ｎｏ．３は、反射率が低いものとなった。また、遷移金属元素の酸化物換算の含有量が全組成中の０．１質量％以下である試料Ｎｏ．１３は、遷移金属元素としてＴｉＯ２を含み、その他の組成が近似している試料Ｎｏ．１０および１１と比較して高い反射率を示した。
【実施例２】
【００９７】
本発明の範囲内の試料Ｎｏ．１４の光反射体材料Ｌを用いて、実施例１と同様にして厚さ３００μｍのグリーンシートを成形した。得られた前記グリーンシートをパンチングで貫通穴を形成し、そこに銅を主成分とし焼成後に貫通導体３０９となる導体ペーストを充填し、さらにスクリーン印刷法で必要な配線パターンをグリーンシートの表面および裏面に、銅を主成分とする導体ペーストを用いて配線層を形成し絶縁層３１１ｄ〜３１１ｆとなる加工済みグリーンシートを作製した。前記配線層のうち絶縁層３１１ｄに形成されたものの一部が接続端子３０５となり、前記配線層のうち絶縁層３１１ｆに形成されたものの一部が外部電極端子３０７となる。
【００９８】
またこれとは別に、得られた前記グリーンシートにパンチングでキャビティを形成するための貫通穴を同様にパンチングで形成し、絶縁層３１１ａ〜３１１ｃとなる加工済みグリーンシートを作製した。
【００９９】
得られた加工済のグリーンシートを位置あわせして熱圧着法で積層し、キャビティ構造を有する積層体を得た。
【０１００】
得られた、積層体を水蒸気含有窒素雰囲気中、７００℃で脱有機バインダー処理を施した後、９００℃、１ｈｒ、水蒸気含有窒素雰囲気中で焼成することにより、本発明の光反射体であるガラスセラミックスを絶縁基体とし、低抵抗の銅を主成分とする配線層を有し、絶縁層３１１ａ〜３１１ｃの厚みが０．６ｍｍ、絶縁層３１１ｄ〜３１１ｆの厚みが０．６ｍｍの発行素子搭載用配線基板３０３を得た。
【０１０１】
さらに、外部電極端子３０７、接続端子３０５上に、Ｎｉ−Ａｕめっきを施した後、さらに銀めっきを施した。
【０１０２】
銀めっきを施した発行素子搭載用配線基板３０３上に接着剤３２９としてエポキシ樹脂を使用し、発光素子３２１として黄色ＬＥＤチップを用いて、発行素子搭載用配線基板３１３上に黄色ＬＥＤチップを位置あわせして載置し、熱処理を施すことによりエポキシ樹脂を硬化することにより、ＬＥＤチップを発行素子搭載用配線基板３０３上に実装した。
【０１０３】
続いて、Ａｕワイヤを用いたボンディングワイヤ３２３により、接続端子３０５と発光素子３２１とを電気的に接続し、その上から、黄色光を白色光に変換する蛍光体を充填し白色に発光するＬＥＤ装置である発光装置３２７を得た。
【０１０４】
得られた白色ＬＥＤ装置は、低抵抗の金属を配線層に使用しているため電力損失が小さく、かつ、可視光全域にわたって高い反射率を有することから、良好な白色光を発光した。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の光反射体であるガラスセラミック焼結体の微細構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光反射体であるガラスセラミック焼結体の微細構造の一例を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の光反射体であるガラスセラミック焼結体の微細構造の一例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の発光素子搭載用配線基板を示す断面図である。
【図５】本発明の発光装置を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例のガラスセラミック焼結体の断面の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７】本発明の実施例のガラスセラミック焼結体の断面の透過型顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図８】本発明の実施例のガラスセラミック焼結体の断面の透過型顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【符号の説明】
【０１０６】
１・・・第１のセラミック結晶
２・・・第２のセラミック結晶
２ａ・・・第２のセラミック結晶の柱状部
２ｂ・・・第２のセラミック結晶の粒状部
１０１ａ〜１０１ｃ・・・絶縁層
３１１ａ〜ｆ・・・光反射体からなる絶縁層
１０３、３０３・・・絶縁基体
１０５、３０５・・・接続端子
１０７、３０７・・・外部電極端子
１０９、３０９・・・貫通導体
１１１・・・光反射体
１１３、２１３、３１３・・・発光素子搭載用配線基板
１１５、３１５・・・発光素子搭載部
１２１、２２１、３２１・・・発光素子
１２３、２２３、３２３・・・ボンディングワイヤ
１２７、２２７、３２７・・・発光装置
２１７
【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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