CN102163680A - 发光元件搭载用基板及发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备光反射率高且由腐蚀导致的反射率下降少的反射层、光的获取效率提高了的发光装置用基板以及使用该基板的发光装置。所述发光元件搭载用基板包括具有搭载发光元件的搭载面的基板主体、形成于所述基板主体的搭载面的一部分的使自所述发光元件发射的光反射的含银的反射层、形成于所述反射层上的玻璃质绝缘层，所述玻璃质绝缘层由下述玻璃构成：至少以SiO2、Al2O3和/或B2O3以及碱金属氧化物为构成成分，且以各成分的氧化物基准的摩尔％表示的含量计，(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，SiO2+3×Al2O3在90％以下。

Description

发光元件搭载用基板及发光装置
技术领域
本发明涉及发光元件搭载用基板及发光装置，特别涉及可防止反射率下降的发光元件搭载用基板及使用该基板的发光装置。
背景技术
近年来，伴随如发光二极管(LED)元件等发光元件的高亮度化、白色化，使用发光元件的发光装置被用作为照明、各种显示器、大型液晶电视的背光源等。一般要求搭载发光元件的发光元件搭载用基板具有高效地反射自元件发射的光的高反射性。
因此，一直以来，为了使自发光元件发射的光尽可能地向前方反射，尝试了在基板表面施以反射层。作为这样的反射层，采用包含具有高反射率的银的反射层(以下也称银反射层)。
但是，银容易腐蚀，如果置之不顾，则会生成Ag2S等化合物，光反射率容易下降。作为其应对方案，提出了用有机硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等树脂覆盖银的表面的方法(参照专利文献1)。但是，该方法中，水分或腐蚀性气体从树脂中或从银反射层与树脂的界面进入，随时间的推移腐蚀银反射层，因此无法用于要求长期可靠性的制品。
于是，为了防止银反射层的腐蚀，提出了用玻璃层覆盖银的表面的方法(参照专利文献2)。但是，以该方法形成的玻璃层在烧成时因与银反应而由黄色变为茶色，因此反射率下降，不足以应用于制品。
另一方面，作为在不使用银反射层的情况下提高反射率的方法，还提出了高反射率的氧化铝材料等，但因为需要进行超过1000℃的高温下的烧成，所以存在制造工序的负荷大的问题。
专利文献1：日本专利特开2007-067116号公报
专利文献2：日本专利特开2009-231440号公报
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而完成的发明，其目的在于提供具备光反射率高且由腐蚀导致的反射率下降少的反射层、光的获取效率提高了的发光装置用基板以及使用该基板的发光装置。
本发明的课题进一步在于提供可将基板上的反射层和保护该反射层的玻璃质绝缘层同时烧成的发光元件搭载用基板，从而在反射层的形成中抑制工序的负荷。
本发明的发光元件搭载用基板中，包括具有搭载发光元件的搭载面的基板主体、形成于该基板主体的搭载面的一部分的使自所述发光元件发射的光反射的含银的反射层、形成于该反射层上的玻璃质绝缘层，所述玻璃质绝缘层包含至少以SiO2、Al2O3和/或B2O3以及碱金属氧化物为构成成分的玻璃，所述碱金属氧化物包括选自Li2O、Na2O和K2O的至少1种，所述成分的氧化物基准的摩尔％表示的含量满足(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％且SiO2+3×Al2O3在90％以下。
所述发光装置用基板的特征在于，由作为具体的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示包含下述成分的玻璃构成：35～85％的SiO2，0～20％的Al2O3，0～25％的B2O3，高于5％且在40％以下的CaO、SrO和BaO中的至少1种，0～40％的CaO，0～14％的SrO，0～7％的BaO，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。或者，所述发光装置用基板由以氧化物基准的摩尔％表示包含下述成分的玻璃构成：35～85％的SiO2，高于5％且在20％以下的Al2O3，0～25％的B2O3，0～5％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。又或，所述发光装置用基板由以氧化物基准的摩尔％表示包含下述成分的玻璃构成：35～70％的SiO2，1～15％的Al2O3，7～25％的B2O3，0～30％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。
此外，发光元件搭载用基板中，所述玻璃质绝缘层除所述玻璃以外还包含陶瓷填料。另外，在所述基板主体上形成有所述发光元件用连接端子部，所述玻璃质绝缘层形成在除该连接端子部以外的区域。另外，所述基板主体具有凹部，将该凹部的底面作为所述发光元件搭载面。
本发明的发光装置的特征在于，包括上述发光元件搭载用基板、该发光元件搭载用基板的所述玻璃质绝缘层上所搭载的发光元件、被覆该发光元件的荧光体层。
本发明的发光元件搭载用基板中，通过以玻璃质绝缘层被覆含银的反射层，可防止反射层的氧化和硫化等变化(由腐蚀导致的变化)，所以能够防止反射层的反射率下降。
此外，本发明中，通过规定构成玻璃质绝缘层的玻璃中的碱金属氧化物与Al2O3的量的关系以及SiO2与Al2O3的量的关系，反射层中所含的银即使扩散至玻璃中，也不易形成银胶体，可防止银显色。
本发明的发光装置中，通过使用上述的发光元件搭载用基板，反射层的反射率不易下降，所以可期待长期维持发光效率。
附图说明
图1是表示本发明的发光元件搭载用基板的一例的剖视图。
图2是本发明的发光元件搭载用基板的另一例的剖视图，表示配置有发光元件的状态。
图3是表示本发明的发光装置的一例的剖视图。
符号的说明
1…基板主体，2…银反射层，3…玻璃质绝缘层，4…发光元件，5…连接端子部，7…焊丝，8…荧光体层，9…外部电极端子，10…发光元件搭载用基板，11…连接通孔，12…导热孔，20…发光装置。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的发光元件搭载用基板的一例的剖视图。如图所示，发光元件搭载用基板10包括具有搭载发光元件的搭载面1a的基板主体1、形成于该基板主体1的搭载面1a的一部分的使自发光元件发射的光反射的含银的反射层(银反射层)2、形成于该反射层2上的玻璃质绝缘层3。图2是表示本发明的发光元件搭载用基板10的另一例的剖视图，表示配置有发光元件4的状态。图2中，发光元件4搭载于形成在银反射层2上的玻璃质绝缘层3上。此外，以银为主体的布线导体层(银导体层)2a与银反射层2一起形成于基板主体1的搭载面1a，玻璃质绝缘层3形成于其除一部分以外的区域。并且，未被玻璃质绝缘层3覆盖的银导体层2a的一部分成为与发光元件4连接的连接端子部5。还有，连接端子部5上可以形成金镀层6来保护连接端子部5并确保焊丝的连接强度。
玻璃质绝缘层3包含下述玻璃(以下也称本发明的玻璃)作为主要成分：至少以SiO2、Al2O3和/或B2O3以及碱金属氧化物为构成成分，所述碱金属氧化物包括选自Li2O、Na2O和K2O的至少1种，以所述成分的氧化物基准的摩尔％表示的含量计，(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，且SiO2+3×Al2O3在90％以下。除本发明的玻璃以外，玻璃质绝缘层还可以包含陶瓷填料。本发明的玻璃例如为具有下述组成的玻璃A、玻璃B或玻璃C。
玻璃A以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～85％的SiO2，0～20％的Al2O3，0～25％的B2O3，高于5％且在40％以下的CaO、SrO和BaO中的至少1种，0～40％的CaO，0～14％的SrO，0～7％的BaO，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，且SiO2+3×Al2O3在90％以下。
此外，玻璃B以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～85％的SiO2，高于5％且在20％以下的Al2O3，0～25％的B2O3，0～5％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，且SiO2+3×Al2O3在90％以下。
另外，玻璃C以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～70％的SiO2，1～15％的Al2O3，7～25％的B2O3，0～30％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，且SiO2+3×Al2O3在90％以下。
本发明的发光元件搭载用基板10中，银反射层2被玻璃质绝缘层3被覆，所以可防止银反射层2的氧化和硫化等变化(由腐蚀导致的变化)。其结果是，可防止银反射层2的反射率下降。
基板主体1是如图1所示整体形成为平板状的构件，或者是如图2所示以搭载发光元件4的搭载面1a位于低一层的位置的方式形成有凹部的构件。构成基板主体1的材料无特别限定，优选即使在所述的玻璃质绝缘层3的形成工序中涂布以玻璃为主体的组合物的糊料并进行烧成也不会发生变形的材料，较好是无机材料。从热导率、散热性、强度、成本的观点来看，无机材料中，优选氧化铝、低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)(以下称为LTCC)、氮化铝等。采用LTCC的情况下，可以将基板主体1和银反射层2以及被覆银反射层2的玻璃质绝缘层3同时烧成来形成。另外，采用由LTCC层叠多层的结构的情况下，可以同时对用于供电的内部布线层进行烧成。对于构成基板主体1的无机材料的原料组成、烧结条件等，在后述的制造方法中进行说明。
作为银反射层2的构成材料，因反射率高而主要采用银，但也可以使用银钯合金或银铂合金等银合金。
玻璃质绝缘层3是用于保护下层的银反射层2不受到腐蚀、特别是银的氧化和硫化等的破坏的层，由致密的玻璃或者玻璃和陶瓷填料形成。玻璃质绝缘层3中所含的玻璃是用于使玻璃质绝缘层3致密的成分，为了不使反射率下降，较好是无色的。该玻璃优选可与银反射层2同时烧成的玻璃，较好是在与银反射层2同时烧成时不发生显色(银显色)。即，将银反射层2与玻璃同时烧成的情况下，如果烧成温度高于900℃，则银反射层2会发生变形，所以玻璃质绝缘层3中所含的玻璃必须可以在900℃以下的温度下烧成而致密化。
还有，银显色是指下述现象：在对玻璃质绝缘层3进行烧成时，银离子从银反射层2向玻璃中扩散，该银离子发生胶化而呈现黄色或红色。
银(银离子等)向玻璃中的扩散存在玻璃的软化点越低则扩散越多的倾向。另一方面，为了通过烧成获得致密的玻璃质绝缘层3，必须降低玻璃的软化点。因此，认为烧成时玻璃很好地流动而致密化和抑制银显色这两点难以兼顾。
本发明人就不会使作为银反射层2的功能降低且光吸收非常小的玻璃质绝缘层3对玻璃组成进行了研究，结果发现了无色且不会发生银显色的组成。第1种玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～85％的SiO2，高于0且在20％以下的Al2O3，0～25％的B2O3，高于5％且在40％以下的CaO、SrO、BaO中的至少1种，0～40％的CaO，0～14％的SrO，0～7％的BaO，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，SiO2+3×Al2O3在90％以下(玻璃A)。此外，第2种玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～85％的SiO2，高于5％且在20％以下的Al2O3，0～25％的B2O3，0～5％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，SiO2+3×Al2O3在90％以下(玻璃B)。另外，第3种玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示包含：35～70％的SiO2，1～15％的Al2O3，7～25％的B2O3，0～30％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种；(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％，且SiO2+3×Al2O3在90％以下(玻璃C)。
以下，对玻璃质绝缘层3进行更详细的说明。玻璃质绝缘层3是仅含玻璃的层，或者是包含玻璃和陶瓷填料的层。
玻璃质绝缘层3的厚度典型的是5～30μm。如果低于5μm，则被覆性可能会不足，因此较好是在5μm以上。如果超过30μm，则可能会损害发光元件4的散热性而导致发光效率下降。
玻璃质绝缘层3例如可以如下形成：将玻璃粉末或者玻璃粉末与陶瓷填料的混合物糊料化，进行丝网印刷并烧成；但只要是可形成厚度为5～30μm的平坦的层的方法即可，无特别限定。
玻璃质绝缘层3以体积％表示较好是包含50％以上的玻璃。如果低于50％，则烧成时的烧结不充分，可能会有损被覆性。为了提高烧结性，更好是包含70％以上的玻璃。此外，包含50％以下的陶瓷填料。陶瓷填料的含量典型的是在5％以上。通过包含陶瓷填料，有时可以提高玻璃质绝缘层3的强度。此外，有时可以提高玻璃质绝缘层3的散热性。
所述陶瓷填料(以下也称绝缘层用陶瓷填料)优选光的吸收少的白色或透明的材料，具体较好是氧化铝粉末或二氧化硅粉末、氧化锆粉末等。绝缘层用陶瓷填料的粒度和形状等无特别限定，例如可使用平均粒径D50为0.5～2μm左右的材料。还有，本说明书的50％粒径(D50)是指使用激光衍射/散射式粒度分布测定装置测得的值。
下面，对构成玻璃质绝缘层3的玻璃(玻璃A、玻璃B和玻璃C)的各成分进行说明。还有，下文中，只要没有特别说明，组成以摩尔％表示，简记为％。
SiO2为玻璃的网络形成成分，是提高化学耐久性、特别是耐酸性的成分，是必需的。低于35％时，耐酸性可能会不足。高于85％时，可能会导致玻璃熔融温度升高或者玻璃化温度(Tg)过高。
B2O3不是必需成分，但它是玻璃的网络形成成分，还是降低软化点的成分，所以最好包含。低于5％时，可能会导致玻璃熔融温度容易升高或者玻璃变得不稳定。此外，可能会使玻璃容易发生银显色。更优选的含量为7％以上。高于25％时，可能会导致难以获得稳定的玻璃或者化学耐久性下降。还有，不包含Al2O3的情况下，较好是包含B2O3作为必需成分来抑制银显色。
在包含CaO、SrO、BaO中的至少1种且它们的总含量在5％以下的情况下，Al2O3是必需的，为了提高玻璃的稳定性，含量必须高于5％。高于20％时，可能会导致玻璃的软化点上升，有损烧成时的烧结性。因此，为了降低软化点，必须增加其他作为用于降低软化点的成分的B2O3或Li2O、Na2O和K2O的含量，变得容易发生银显色。
包含高于5％的CaO、SrO、BaO中的至少1种的情况下，为了提高玻璃的稳定性或者化学耐久性，可以在20％以下的范围内包含Al2O3。高于20％时，可能会导致玻璃的软化点上升，有损烧成时的烧结性。因此，为了降低软化点，必须增加其他作为用于降低软化点的成分的B2O3或Li2O、Na2O和K2O的含量，变得容易发生银显色。
进一步对Al2O3与银显色现象的关系进行说明。首先，银显色的发生机理可如下进行解释。首先，对于以被覆银反射层2的方式通过烧成而形成的玻璃质绝缘层3，银在烧成的同时扩散至玻璃质绝缘层3的玻璃中。玻璃中的银被认为呈银离子的形式，通常以Ag+的形式存在。另外，银离子在玻璃中移动、聚集的同时被还原的情况下，形成Ag0，由此引发胶化和光吸收。该光吸收作为所谓的银显色被检出。
考察该机理可知，如果银在玻璃中保持银离子的形式存在，则不会引发光吸收，不会检测到银显色。即，可以说使银保持银离子的形式留在玻璃中是抑制银显色的有效手段。
本发明中，因为玻璃的稳定性、获得原料的难易度、易于确保镀覆工序等中所需的化学耐久性，选定以SiO2为骨架的玻璃。关于以SiO2为骨架的玻璃中的碱金属成分与Al2O3的关系，已知下述情况。首先，如果在以SiO2为骨架的玻璃中引入碱金属成分，则碱金属原子破坏玻璃中的硅原子与氧原子的结合、即Si-O-Si的桥连，以Si-O-:M+的离子键的形式进入，产生所谓的非桥连氧。还有，M表示碱金属原子。
如果在其中引入Al2O3，则首先铝离子Al3+吸引玻璃中的非桥连氧，形成4配位结构的[AlO4]的形式，中心的Al带负电。并且，作为其电荷补偿，形成吸引带正电的M+(碱金属离子)的形式。作为形成相同结构的元素，还已知B(硼)，但认为Al(铝)比B更容易优先形成该结构。形成该结构时，玻璃整体的结构中的非桥连氧的数量减少，玻璃网络的结构变得牢固。
在这里，对Ag(银)进行考察可推知，Ag也与碱金属原子同样，以1价的价数在玻璃中作为离子存在时形成Ag+，呈现与碱金属原子同样的行为。即，Al3+吸引玻璃中的非桥连氧，形成4配位结构的[AlO4]的形式，中心的Al带负电，作为其电荷补偿，形成吸引带正电的Ag+(银离子)的形式。玻璃中的银离子不会引发显色，所以可认为形成作为银离子稳定存在的该结构的情况下，不易发生银显色。
作为碱金属氧化物的Li2O、Na2O和K2O为使软化点下降的成分，是有用的。但是，如果含量过多，则容易发生银显色。其原因之一是玻璃中的非桥连氧增加而银变得容易扩散至玻璃中，但如果引入Al2O3，则银显色得到抑制。本发明人发现Li2O、Na2O及K2O的总含量和Al2O3含量的差与银显色相关。即，以氧化物基准的摩尔％表示成分时，较好是(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％。认为如果在该范围内，则即使是银已扩散至玻璃中的情况下，也形成能够以银离子的形式稳定存在的结构。低于-20％时，容易发生银显色。此外，高于1.5％时，也容易发生银显色。优先的(Li2O+Na2O+K2O)的范围为高于1％且在7％以下，更好是2～7％。
已知Al2O3过量的情况下，在玻璃中Al形成6配位结构，成为所谓的修饰元素。该情况下，Al的作用使得非桥连氧增加，因此玻璃形成间隙多的结构。另外，Al不会形成吸引Ag+等带正电的离子的形式。即，无法使银离子在玻璃中稳定化。这时，碱金属原子和银容易在玻璃中移动，银聚集，推测发生胶化的可能性升高。本发明人发现，如果SiO2含量与3倍的Al2O3含量的和过大，则容易发生银显色。即，较好是(SiO2+3×Al2O3)在90％以下。如果高于90％，则容易发生银显色。更优先的Al2O3的范围为5～15％。
如果Al2O3高于5％，则CaO、SrO、BaO都不是必需的，但可用于使玻璃的熔融温度下降或使玻璃稳定化。但是，如果含量过多，则玻璃可能会变得不稳定，且有时容易发生银显色。可以包含40％以下的CaO。高于40％时，玻璃可能会变得不稳定。更好是在30％以下。可以包含14％以下的SrO。高于14％时，可能会容易发生银显色。可以包含7％以下的BaO。高于7％时，可能会容易发生银显色。
Al2O3在5％以下时，为了使玻璃稳定化，必须包含CaO、SrO、BaO中的任意1种以上且它们的总含量高于5％。此外，还可用于使玻璃的熔融温度下降。但是，如果含量过多，则玻璃可能会变得不稳定，且有时容易发生银显色。可以包含40％以下的CaO。高于40％时，玻璃可能会变得不稳定。更好是在30％以下。可以包含14％以下的SrO。高于14％时，可能会容易发生银显色。可以包含7％以下的BaO。高于7％时，可能会容易发生银显色。
本发明中构成玻璃质绝缘层3的玻璃、即本发明的玻璃实质上以上述成分为主要成分，但也可以在不损害本发明的目的的范围内包含其他成分。包含这样的成分的情况下，这些成分的含量之和较好是在10％以下。但不含铅氧化物。
本发明的发光元件搭载用基板10中，作为所搭载的发光元件4，可例举LED元件。更具体来说，可例示以发射的光激发荧光体而使其发出可见光的蓝色发光型LED元件和紫外发光型LED元件。但是，并不局限于这些发光元件，只要是能激发荧光体而使其发出可见光的发光元件即可，可根据发光装置的用途和目标发光色等而使用各种发光元件。
本发明的发光元件搭载用基板10中，构成基板主体1的材料只要能在其上依次设置银反射层2和保护它的玻璃质绝缘层3即可，无特别限定，如前所述，较好是如氧化铝或氮化铝等的陶瓷或者LTCC。以下，先对基板主体1为LTCC基板的情况进行说明，再对基板主体1为如氧化铝基板等陶瓷基板的情况进行说明。
LTCC基板是将玻璃粉末和陶瓷填料混合而成的组合物(以下称为玻璃陶瓷组合物)烧成而制成的基板，是可与银反射层2同时烧成来制造的基板。
作为构成LTCC基板的玻璃的组成，可例举例如以氧化物基准的摩尔％表示SiO2为60.4％、B2O3为15.6％、Al2O3为6％、CaO为15％、K2O为1％、Na2O为2％的组成。
LTCC基板的制造中所用的玻璃粉末可通过将以熔融法得到的玻璃粉碎来制造。粉碎的方法只要不有损于本发明的目的即可，没有限定，可以是干法粉碎，也可以是湿法粉碎。湿法粉碎的情况下，较好是使用水作为溶剂。此外，粉碎中可适当使用辊式粉碎机、球磨机、喷射磨等粉碎机。玻璃在粉碎后根据需要进行干燥和分级。
作为陶瓷填料，可以使用以往在LTCC基板的制造中所用的材料。例如，可以优选使用氧化铝粉末、氧化锆粉末或者氧化铝粉末和氧化锆粉末的混合物。以下，对使用氧化铝粉末作为陶瓷填料的LTCC基板进行说明。
氧化铝粉末的粒度和形状等无特别限定，例如可使用平均粒径D50为1～5μm左右的氧化铝粉末。例如，可例举昭和电工株式会社(昭和電工社)制的AL-45H。玻璃粉末与氧化铝粉末的配比例如为玻璃粉末40质量％、氧化铝粉末60质量％。
具有LTCC基板作为基板主体1的发光元件搭载用基板10可以将玻璃粉末与所述氧化铝粉末混合而成的组合物形成生片来使用，可如下制造。首先，向玻璃粉末和氧化铝粉末中添加聚乙烯醇缩丁醛树脂或丙烯酸树脂等树脂以及根据需要采用的邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯等增塑剂等并混合，再添加甲苯、二甲苯、丁醇等溶剂来制成浆料。将该浆料通过刮刀法等以片状成形于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的膜上。最后，将该成形为片状的材料干燥而除去溶剂，制成生片(玻璃陶瓷生片)。
在这样的生片的表面使用银糊料通过丝网印刷等形成未烧成的银反射层，所述银糊料通过向银或者银钯合金或银铂合金等银合金的粉末中添加乙基纤维素等介质和根据需要采用的溶剂等形成糊状而制成。此外，根据需要使用所述银糊料或公知的银糊料通过丝网印刷等形成未烧成的布线导体层。另外，可以在生片上形成层间连接用等的通孔，向该通孔内填充所述银糊料，从而形成未烧成的连接通孔或导热孔。
接着，在未烧成的银反射层等上通过丝网印刷等印刷包含具有所述组成的本发明的玻璃的粉末和所述绝缘层用陶瓷填料(氧化铝粉末)的混合物的糊料(以下称为玻璃糊料)，形成未烧成的玻璃质绝缘层。
然后，将1块所述生片或将多块重叠一体化而得的材料加热至500～600℃，进行分解除去生片等所含的树脂等粘合剂的脱脂后，进行烧成，再根据需要加工成所需的形状而制成基板。烧成典型的是在850～900℃下保持20～60分钟来进行。更典型的烧成温度是860～880℃。通过该烧成，所述的未烧成的银反射层和未烧成的布线导体层、未烧成的连接通孔等也同时烧成。
将银反射层等与生片同时烧成的情况下，烧成温度较好是在880℃以下。高于880℃的情况下，可能会导致烧成时银或含银的合金软化而无法保持银反射层和布线导体层、连接通孔等的形状。更优选的烧成温度为870℃以下。由此，获得在作为基板主体1的LTCC基板的表面形成有银反射层2且在其上被覆有玻璃质绝缘层3的发光元件搭载用基板10。
下面，对具有陶瓷基板作为基板主体1的发光元件搭载用基板10的制造方法进行说明。首先，制作陶瓷生片，制造陶瓷基板。陶瓷生片可以如下形成：向包含陶瓷粉末和烧结助剂的陶瓷组合物中添加粘合剂以及根据需要采用的增塑剂、溶剂等而制成浆料，将该浆料通过刮刀法等成形为片状，使其干燥。
作为陶瓷粉末，可以使用氧化铝粉末或氮化铝粉末。陶瓷粉末的50％粒径(D50)较好是0.5μm以上2μm以下。陶瓷粉末的D50低于0.5μm时，陶瓷粉末容易凝集，不仅处理变得困难，而且难以使其均匀地分散。另一方面，D50高于2μm时，可能会导致烧结不足。
作为烧结助剂，可以使用以往在陶瓷基板的制造中所用的烧结助剂。例如，可以优选使用SiO2和碱土金属氧化物的混合物、稀土元素氧化物(特别是以Y2O3为主要成分的Y2O3类助剂)。烧结助剂的D50较好是0.5μm以上4μm以下。
通过将这样的陶瓷粉末和烧结助剂以例如陶瓷粉末为80质量％以上99质量％以下、烧结助剂为1质量％以上20质量％以下的比例掺合、混合，从而获得陶瓷组合物。向该陶瓷组合物中添加粘合剂以及根据需要采用的增塑剂、溶剂等而制成浆料。
作为粘合剂，可以优选使用例如聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸树脂等。作为增塑剂，可以使用例如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯等。作为溶剂，可以使用甲苯、二甲苯、丁醇等芳香族类或醇类的有机溶剂。另外，还可以并用分散剂或均化剂。
将这样形成的陶瓷生片根据需要切割成规定的尺寸，形成层间连接用通孔等后，将1块或重叠多块进行加热和加压而一体化的材料在500℃以上600℃以下的温度下加热，进行分解除去生片所含的树脂等粘合剂的脱脂。然后，再在1100～2200℃左右的温度下加热，对陶瓷组合物进行烧成，制成陶瓷基板。
接着，在这样得到的陶瓷基板上通过丝网印刷等印刷所述银糊料而形成未烧成的银反射层。此外，根据需要使用所述银糊料等形成未烧成的布线导体层或未烧成的连接通孔、导热孔等。然后，在未烧成的银反射层等上通过丝网印刷等印刷所述的玻璃糊料，形成未烧成的玻璃质绝缘层。
然后，将形成有未烧成的银反射层和未烧成的玻璃质绝缘层等的陶瓷基板在850～900℃的温度下加热20～60分钟，将所述的银糊料和玻璃糊料同时烧成，同时形成银反射层2和玻璃质绝缘层3。典型的烧成温度是860～880℃。
还有，也可以将银反射层2和玻璃质绝缘层3分别通过烧成(以下也称个别烧成)来形成。即，在陶瓷基板上通过丝网印刷等印刷银糊料后，将银糊料烧成而形成银反射层2。接着，在所形成的银反射层2上再印刷玻璃糊料，将该玻璃糊料烧成而形成玻璃质绝缘层3。由此，获得在作为基板主体1的陶瓷基板上形成有银反射层2且在其上被覆有玻璃质绝缘层3的发光元件搭载用基板10。
以上，对本发明的发光元件搭载用基板10进行了说明，但只要不违背本发明的技术思想，可根据需要适当改变其构成。
下面，对本发明的发光装置进行说明。例如图3所示，发光装置20具有在本发明的发光元件搭载用基板10上搭载有LED元件等发光元件4的结构。发光元件搭载用基板10中，以银为主体的布线导体层(银导体层)2a与银反射层2一起形成于基板主体1的搭载面1a，银导体层2a的一部分形成为发光元件4的连接端子部5。并且，除该连接端子部5以外的区域被玻璃质绝缘层3覆盖。
发光元件4使用环氧树脂或有机硅树脂接合(小片接合)于形成在银反射层2上的玻璃质绝缘层3上，发光元件4上表面的电极(未图示)通过金线等焊丝7与所述连接端子部5电连接。发光元件4的安装也可以通过将设于发光元件4背面的焊锡凸点、Au凸点、Au-Sn共晶凸点等凸点电极以倒装片方式与基板主体1的管脚或电极座部连接的方法等进行。
并且，以覆盖发光元件4和焊丝7的方式设有荧光体层8。荧光体层8是使荧光体混合、分散于如有机硅树脂或环氧树脂等透明树脂中而得的层。荧光体被由发光元件4发射的光激发而发出可见光，该可见光与由发光元件4发射的光混色，或者由荧光体发出的可见光或可见光本身发生混色，由此得到作为发光装置20所需的发光色。荧光体的种类无特别限定，可根据目标发光色和由发光元件4发射的光等适当选择。
此外，也可以形成由透明树脂等形成的被覆层直接覆盖发光元件4，在该被覆层上设置荧光体层8。即，荧光体层8较好是形成在发光装置20的形成有发光元件4的一侧的最上层。
另外，该发光装置20中，在基板主体1的搭载面1a的相反侧的非搭载面1b，例如与所述银导体层2a同样地，通过银糊料的印刷、烧成而形成有与外部电路电连接的外部电极端子9。并且，将该外部电极端子9与所述发光元件的连接端子部5电连接的连接通孔11贯穿基板主体1设于其内部。此外，在基板主体1的内部埋设有用于降低热阻的导热孔12。导热孔12如所述发光元件搭载基板10的制造方法中所述，通过例如银糊料的印刷、烧成而形成，在发光元件搭载部的正下方设有多个。
如果采用这样构成的本发明的发光装置20，则银反射层2的反射率不易下降，所以可以长期维持发光效率。
实施例
以下，参照实施例对本发明进行更详细的说明。
例1～例59中，制成用于形成玻璃质绝缘层的玻璃。即，以SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、R2O(Li2O、Na2O、K2O)、TiO2和ZrO2各成分达到表1～表7所示的组成(摩尔％)的条件将玻璃原料调合、混合，将该原料混合物加入铂坩埚，在1500～1600℃熔化60分钟后，倒出熔融状态的玻璃并冷却。用氧化铝制球磨机以水为溶剂将所得的玻璃粉碎20～60小时，得到玻璃粉末。
使用株式会社岛津制作所(島津製作所社)制SALD2100测定了所得的玻璃粉末的平均粒径D50，结果均在D50＝1～3μm的范围内。此外，使用布鲁克AXS公司(ブルカ一AXS社)制热分析装置TG-DTA2000以升温速度10℃/分钟的条件升至1000℃来测定各玻璃粉末的软化点Ts(单位：℃)。测定结果示于表1～表7。还有，例1～例59的玻璃在测定Ts时均未确认到结晶峰。
例1～例26和例36～例51所示的组成的玻璃是至少包含SiO2、Al2O3和/或B2O3以及R2O且(R2O-Al2O3)为-20～1.5％、(SiO2+3×Al2O3)在90％以下的本发明的玻璃，例27～例35和例52～例59所示的组成的玻璃是超出所述范围的组成的比较例的玻璃。
例1～例35仅使用表1～表4所示的组成的玻璃粉末，例36～例59使用在表5～表7所示的组成的玻璃粉末中按照所述表中所示的组成(体积％)掺合氧化铝粉末(住友化学工业株式会社(住友化学)制AA-2)而得的混合粉末。并且，在瓷研钵中对以质量％表示所述玻璃粉末或混合粉末为70％、将树脂溶解于溶剂而得的介质成分为30％的混合物进行1小时的混炼，再通过三辊机进行3次分散，制成玻璃糊料(G-1～G-59)。
此外，将导电性银粉末(大研化学工业株式会社(大研化学工業社)制S400-2)和乙基纤维素以质量比85∶15的比例掺合，按照固体成分的以质量％表示的浓度为85％的条件分散于溶剂(α-萜品醇)后，在瓷研钵中进行1小时的混炼，再通过三辊机进行3次分散，制成银糊料(S)。
接着，制造以LTCC基板为主体并在其上依次形成有银反射层和玻璃质绝缘层的发光元件搭载用基板。首先，如下制作玻璃陶瓷生片。即，按照以摩尔％表示SiO2为60.4％、B2O3为15.6％、Al2O3为6％、CaO为15％、K2O为1％、Na2O为2％的比例掺合、混合原料，将该原料混合物加入铂坩埚中在1600℃熔融60分钟后，倒出该熔融状态的玻璃并冷却。通过氧化铝制球磨机粉碎该玻璃40小时，制成主体用玻璃粉末。还有，粉碎时的溶剂采用乙醇。
按照该主体用玻璃粉末为40质量％、氧化铝粉末(昭和电工株式会社制，商品名：AL-45H)为60质量％的比例掺合、混合，从而制成玻璃陶瓷组合物。向50g该玻璃陶瓷组合物中掺入、混合15g有机溶剂(将甲苯、二甲苯、2-丙醇、2-丁醇以质量比4∶2∶2∶1混合而得的溶剂)、2.5g增塑剂(邻苯二甲酸二-2-乙基己酯)、5g作为粘合剂的聚乙烯醇缩丁醛(电气化学工业株式会社(デンカ社)制，商品名：PVK#3000K)以及分散剂(毕克化学公司(ビツクケミ一社)制，商品名：BYK180)，制成浆料。
将该浆料通过刮刀法涂布于PET膜上并使其干燥，制成烧成后的厚度为150μm的玻璃陶瓷生片。
在这样得到的玻璃陶瓷生片上印刷所述银糊料(S)并干燥后，在其上印刷玻璃糊料(G-1～G-59)，将其在550℃保持5小时而将树脂成分分解除去后，在870℃保持30分钟来进行烧成。此外，对于使用例1、例3、例5、例9、例12、例17、例18、例19～例34和例37～例59中所示的组成的玻璃的试样，也在840℃和900℃的温度下分别进行烧成。由此，获得以LTCC基板为主体且在银反射层上形成有玻璃质绝缘层的发光元件搭载用基板。
接着，使用例1、例3、例5、例9、例12、例17、例18、例19～例34和例37～例59中所示的组成的玻璃，通过将银糊料层和玻璃糊料层同时烧成的方法(同时烧成法)制成以氧化铝基板为主体的发光元件搭载用基板。此外，通过将银糊料层和玻璃糊料层分别烧成的方法(个别烧成法)来制造以氧化铝基板为主体的发光元件搭载用基板。
在氧化铝基板(株式会社北陆陶瓷(北陸セラミツクス社)制的96％氧化铝基板)上印刷所述银糊料(S)并干燥后，在其上印刷玻璃糊料(G-1～G-59)，分别在840℃、870℃和900℃的温度下保持30分钟来进行烧成。由此，获得以氧化铝基板为主体且在银反射层上以同时烧成法形成有玻璃质绝缘层的发光元件搭载用基板。
此外，在所述氧化铝基板上印刷所述银糊料(S)并干燥后，分别在840℃、870℃和900℃的温度下保持30分钟来进行银糊料层的烧成。接着，在这样形成的银层(反射层)上印刷玻璃糊料(G-1～G-59)，分别在840℃、870℃和900℃的温度下保持30分钟来进行玻璃糊料层的烧成。由此，将银糊料层和玻璃糊料层分别烧成而形成。
接着，对于以上得到的以LTCC基板为主体的发光元件搭载用基板、以氧化铝基板为主体并分别采用将银糊料层和玻璃糊料层同时烧成的方法和分别烧成的方法而得到的发光元件搭载用基板，分别测定表面的反射率。反射率用海洋光学公司(オ一シヤンオプテイクス社)的分光器USB2000和小型积分球ISP-RF进行测定，算出可见光区域的400～800nm的平均值作为反射率(单位：％)。此外，对于例1～例20和例31～例36，通过サ一フコム1400D(机种名，东京精密株式会社(東京精密社)制)测定玻璃质绝缘层的表面粗糙度。测定结果示于表1～表7。还有，表中的“-”表示表面粗糙度或反射率未测定。
[表1]
Figure BSA00000419700900171
[表2]
Figure BSA00000419700900181
[表3]
Figure BSA00000419700900191
[表4]
Figure BSA00000419700900201
[表5]
Figure BSA00000419700900211
[表6]
Figure BSA00000419700900221
[表7]
对于发光元件搭载用基板的反射率，因为无玻璃质绝缘层的银反射层表面的反射率为95％，所以理想的是与该反射率尽可能接近的反射率。考虑到将发光元件搭载于实际的封装进行光量测定而得的结果与采用该方法的测定的反射率的关系，认为实施例中所测得的反射率在85％以下时，无法高效地反射来自发光元件的光，因此作为玻璃质绝缘层不理想。
产业上利用的可能性
本发明的发光元件搭载用基板及使用该基板的发光装置可用于例如手机或大型液晶显示器等的背光源。

Claims (8)

1.一种发光元件搭载用基板，其特征在于，包括具有搭载发光元件的搭载面的基板主体、形成于所述基板主体的搭载面的一部分的使自所述发光元件发射的光反射的含银的反射层、形成于所述反射层上的玻璃质绝缘层，所述玻璃质绝缘层包含至少以SiO2、Al2O3和/或B2O3以及碱金属氧化物为构成成分的玻璃，所述碱金属氧化物包括选自Li2O、Na2O和K2O的至少1种，以所述成分的氧化物基准的摩尔％表示的含量计，(Li2O+Na2O+K2O)-Al2O3为-20～1.5％且SiO2+3×Al2O3在90％以下。
2.如权利要求1所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，以氧化物基准的摩尔％表示，所述玻璃包含：35～85％的SiO2，0～20％的Al2O3，0～25％的B2O3，高于5％且在40％以下的CaO、SrO和BaO中的至少1种，0～40％的CaO，0～14％的SrO，0～7％的BaO，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。
3.如权利要求1所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，以氧化物基准的摩尔％表示，所述玻璃包含：35～85％的SiO2，高于5％且在20％以下的Al2O3，0～25％的B2O3，0～5％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。
4.如权利要求1所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，以氧化物基准的摩尔％表示，所述玻璃包含：35～70％的SiO2，1～15％的Al2O3，7～25％的B2O3，0～30％的CaO、SrO和BaO中的至少1种，高于1％且在7％以下的Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，所述玻璃质绝缘层除所述玻璃以外还包含陶瓷填料。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，在所述基板主体上形成有所述发光元件用连接端子部，所述玻璃质绝缘层形成在除所述连接端子部以外的区域。
7.如权利要求1～6中的任一项所述的发光元件搭载用基板，其特征在于，所述基板主体具有凹部，将所述凹部的底面作为所述发光元件搭载面。
8.一种发光装置，其特征在于，包括权利要求1～7中的任一项所述的发光元件搭载用基板、所述发光元件搭载用基板的所述玻璃质绝缘层上所搭载的发光元件、被覆所述发光元件的荧光体层。
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