JP2011176302A - 発光素子搭載用基板およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子搭載用のＬＴＣＣ基板において、基板上に形成される金属反射膜と配線導体部の絶縁を得るために設けられるギャップが低減された発光素子搭載用基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】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の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基板本体と、基板本体の搭載面に設けられた凹部の底面に配設された、発光素子の電極と電気的に接続される配線導体と、凹部を除く搭載面に形成された反射膜と、反射膜上に形成されたオーバーコートガラス膜と、を有することを特徴とする発光素子搭載用基板。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子搭載用基板およびその製造方法に関する。
近年、発光ダイオード素子（チップ）の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶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。しかしながら、発光ダイオード素子の高輝度化に伴って発熱量が増加し、その温度が過度に上昇するために、必ずしも十分な発光輝度を得られない。このため発光ダイオード素子等の発光素子を搭載するための発光素子用基板として、発光素子から発生する熱を速やかに放散し、十分な発光輝度を得られるものが求められている。
従来、発光素子搭載用基板として、例えばアルミナ基板が用いられている。また、アルミナ基板の熱伝導率が約１５〜２０Ｗ／ｍ・Ｋと必ずしも高くないことから、より高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム基板を用いることも検討されている。
しかしながら、窒化アルミニウム基板は、原料コストが高く、また難焼結性であることから高温焼成が必要となり、プロセスコストが高くなりやすい。さらに、窒化アルミニウム基板の熱膨張係数は４×１０−６〜５×１０−６／℃と小さく、汎用品である９×１０−６／℃以上の熱膨張係数を持つプリント基板に実装した場合、熱膨張差により必ずしも十分な接続信頼性を得ることができない。
このような問題を解決するために、発光素子搭載用基板として低温同時焼成セラミック基板（以下、ＬＴＣＣ基板という）を用いることが検討されている。ＬＴＣＣ基板は、例えば、ガラスとアルミナフィラーとからなり、これらの屈折率差が大きく、またこれらの界面が多く、その厚みが利用する波長より大きいことから、高い反射率を得ることができる。これにより、発光素子からの光を効率よく利用し、結果として発熱量を低減することができる。また、光源による劣化の少ない無機酸化物からなるために、長期間に渡って安定した色調を保つことができる。
ＬＴＣＣ基板は発光素子搭載用基板として上記のように高い反射率を有することをひとつの特徴とするが、さらに発光素子が発光する光を可能な限り前方に反射させることを目的として、ＬＴＣＣ基材の表面に銀反射膜を施し、この銀反射膜の表面に酸化や硫化を防止するためのオーバーコートガラスを設ける等の試みがなされるようになった。ここで、発光素子搭載用のＬＴＣＣ基板上に銀反射膜を設ける場合、その面積はできるだけ大きいほうが光取り出し効率は高くなるが、同一平面に一対の配線導体を備えるため絶縁を確保するためのギャップを設ける必要がある。
しかし、この絶縁のために形成されたギャップからはＬＴＣＣ基板内に光が入射し、その入射した光のほとんどが基板内を拡散反射し再放射が困難となることから、ギャップの存在が基板の反射率の低下をまねくという問題があった。そこで、発光素子搭載用のＬＴＣＣ基板においては、発光素子の光取り出し効率を向上させるために、このギャップの面積を可能な限り小さくする技術の開発が望まれていた。
このような、発光素子搭載用基板における絶縁部分による反射効率の低下を解決する技術としては、上記ＬＴＣＣ基板とは構造が異なるものについて、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術が知られている。特許文献１では、発光素子搭載用基板上の配線導体間のギャップを解消するために、金属からなる光反射層とこれを覆う形に絶縁層を形成し、その絶縁層上に配線導体を施した構成の発光素子搭載用基板に関する発明が開示されている。また、特許文献２には、窒化アルミニウム基板上の導体配線パターン間の隙間から基板内に光が入射するのを解消するために、窒化アルミニウム基板上に導体配線パターンと、基板を構成する窒化アルミニウム組成物とは焼結温度が異なる窒化アルミニウムペーストからなる絶縁層が設けられた構成の発光素子搭載用基板に関する発明が開示されている。しかし、上記のように基板上に反射膜と配線導体を有するＬＴＣＣ基板において、反射膜と配線導体間のギャップを解消しようとする試みについては、未だ知られていない。
特開２００６−１００４４４号公報 特開２００８−３４５１３号公報
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、発光素子搭載用のＬＴＣＣ基板において、基板上に形成される金属反射膜と配線導体部の絶縁を得るために設けられるギャップが低減された発光素子搭載用基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の発光素子搭載用基板は、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の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基板本体と、前記基板本体の搭載面に設けられた凹部の底面に配設された、発光素子の電極と電気的に接続される配線導体と、前記凹部を除く搭載面に形成された反射膜と、前記反射膜上に形成されたオーバーコートガラス膜と、を有することを特徴とする。
なお、反射膜の構成材料としては、銀のほか、銀とパラジウムとからなる金属粉末、銀と白金とからなる金属粉末が使用可能である。これらのなかでも本発明においては、高反射率を有する実質的に銀からなる反射膜が好ましい。ここにおいて、実質的に銀からなる反射膜とは、反射膜が銀ペーストにより形成される場合、銀ペーストに含まれるペースト形成のための成分が、形成された反射膜に残存して含まれてもよいこと、あるいは銀の耐久性向上のための他の成分を含んでもよいことを意味する。実質的に銀からなる反射膜とは、銀を９０質量％以上含む反射膜を意味し、銀合金を許容する。たとえば、パラジウムであれば１０質量％、白金であれば３質量％まで含んでもよい。
本発明の発光素子搭載用基板においては、前記凹部の深さが、前記基板搭載面から前記凹部の底面までの距離として、５０〜２００μｍであることが好ましい。
また、本発明は、下記（Ａ）工程〜（Ｄ）工程を含む上記本発明の発光素子搭載用基板の製造方法を提供する。（Ａ）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を用いて前記発光素子搭載用基板の主として本体基板を構成する本体用グリーンシートを作製し、前記本体用グリーンシートの主面上の所定位置にスクリーン印刷により配線導体ペースト層を配設して本体形成部材を得る工程、（Ｂ）前記ガラスセラミックス組成物を用いて前記発光素子搭載用基板の搭載面を構成するための被覆用グリーンシートを作製し、前記被覆用グリーンシートの前記搭載面となる主面上の全面にスクリーン印刷により反射膜用ペースト層を形成し、さらに前記反射膜用ペースト層上にスクリーン印刷によりオーバーコートガラスペースト層を形成した後、前記発光素子搭載用基板の配線導体相当部分に厚さ方向に貫通する貫通孔を作製して、被覆用部材を得る工程、（Ｃ）前記本体形成部材の主面上に、前記貫通孔から配線導体ペースト層を臨み、かつ前記オーバーコートガラスペースト層を上側にして前記被覆用部材を積層して未焼結発光素子搭載用基板を得る工程、（Ｄ）前記未焼結発光素子搭載用基板を８００〜９３０℃で焼成する工程。
本発明によれば、基板上に形成される金属反射膜と配線導体部の絶縁を得るために設けられるギャップが小さく、発光素子を搭載して発光装置とした際の光取り出し効率に優れる発光素子搭載用基板を提供することが可能である。
本発明の発光素子搭載用基板の一実施形態を上から見た平面図である。 図１に示す発光素子搭載用基板の実施形態の図１におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。 本発明の発光素子搭載用基板を用いた発光装置の一例を示す断面図である。 本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一実施形態を模式的に示す図である。 実施例において比較のために用いた従来構成の発光素子搭載用基板を有する発光装置の断面を示す図である。
以下に、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
本発明の発光素子搭載用基板は、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の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基板本体と、前記基板本体の搭載面に設けられた凹部の底面に配設された、発光素子の電極と電気的に接続される配線導体と、前記凹部を除く搭載面に形成された反射膜と、前記反射膜上に形成されたオーバーコートガラス膜と、を有することを特徴とする。付言すると、基板本体の発光素子搭載面に基板本体を形成するガラスセラミックス組成物の露出部（非コート部）を形成しないようにしたものである。
本発明によれば、基板本体の反射膜が設けられる発光素子搭載面より発光素子の電極と電気的に接続される配線導体を配設する面を低く設け、両者間の高低差を利用して配線導体部を除く発光素子搭載面全面に反射膜を施すことで、反射膜と配線導体が接することがないようにして、平面上での隙間（非コート部）をなくしたものである。これにより、この発光素子搭載用基板上に、発光素子が搭載されて発光装置として使用する場合に、発光素子から発光された光がギャップとなる非コート部から基板内に入射するのを減少させることが可能となり、光取り出し効率の高い発光装置とすることが可能となる。
なお、本発明によれば上記のように発光素子搭載面において基板本体の非コート部は存在しないが、上記凹部の壁面には基板本体の非コート部が存在することになる。この凹部壁面に存在する基板本体の非コート部は、発光素子搭載面に対してほぼ垂直方向にあることから、発光素子から発光された光が該非コート部を介して基板内に入射することはほとんどない。
図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一実施形態を上から見た平面図であり、図２は図１に示す発光素子搭載用基板の実施形態の図１におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。
発光素子搭載用基板１は、発光素子搭載用基板１を主として構成する略平板状の基板本体２を有している。基板本体２は、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の焼結体からなり、一方の面（図２中、上側）が発光素子の搭載される搭載面２１となっており、この略中央部が実際に発光素子の搭載される搭載部２２となっている。また、他方の面は、発光素子の搭載されない非搭載面２３とされている。基板本体２は、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば抗折強度が２５０ＭＰａ以上となるものであることが好ましい。
基板本体の形状、厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常、発光素子搭載用基板として用いられるものと同様とすることができる。また基板本体２を構成する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の焼結体の原料組成、焼結条件等については、後述する発光素子搭載用基板の製造方法において説明する。
基板本体２は、搭載面２１の一部に凹部５を有し、凹部５の底面に発光素子と電気的に接続される配線導体３が設けられている。非搭載面２３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、基板本体２の内部に、上記配線導体３と外部電極端子４とを電気的に接続する貫通導体６が設けられている。
配線導体３は、基板本体の非コート部分ができないように凹部５の底面全体に亘って配設されている。配線導体の構成は、通常、発光素子搭載用基板に用いられる配線導体と同様の構成であれば特に制限されないが、好ましい厚さとして５〜１５μｍが挙げられる。なお、構成材料については、後述の製造方法において説明する。外部電極端子４および貫通導体６の形状や構成材料としては、通常、発光素子搭載用基板に用いられるものと同様のものであれば、特に制限なく使用することが可能である。また、外部電極端子４および貫通導体６の配置についても、配線導体３から外部電極（図示せず）に電気的に接続されるように配置されていれば、特に制限されるものではない。
また、発光素子搭載用基板を上から見た場合の凹部の位置、大きさ、形状等は、発光素子搭載用基板において必要とされる配線導体の位置、大きさ、形状等と同様とすることができる。さらに、この実施形態においては、基板本体が搭載面側に有する凹部の個数は２個であるが、発光素子搭載用基板が必要とされる配線導体の個数に応じて適宜調整可能である。
ここで、発光素子搭載面が有する凹部の深さは、凹部の底面から基板本体の搭載面までの距離（例えば、図２においてはｈで示される）として、５０〜２００μｍであることが好ましく、１００〜１５０μｍであることがより好ましい。この、距離、すなわち両面の高低差が５０μｍ未満であると、凹部に配設される配線導体と反射膜との距離が十分に確保されない場合があり、２００μｍを超えると凹部の壁面からの光りの入射が大きくなってしまい光り取り出し効率が低下することがある。
発光素子搭載用基板１においては、搭載面２１の凹部５を除く全面に反射膜７が形成され、反射膜７上に反射膜７全体を覆いかつ凹部５を除くようにオーバーコートガラス膜８が設けられている。この実施形態においては、上記搭載面２１に凹部５が形成され、その凹部５の底部に配線導体３が設けられていることにより、基体本体２の搭載面２１において、反射膜７およびオーバーコートガラス膜８を全面に形成することが可能となる。
つまり、配線導体３と反射膜７は、図２の断面図に示すように設けられる面の高低差によって基板本体により隔絶されているが、図１の平面図に示すように平面上は隙間なく設けられている。発光素子搭載用基板１においては、基体本体２の非コート部は、凹部５の壁面のみに存在することになるが、搭載部２２に搭載される発光素子が発光する光は、角度の関係から凹部５の壁面を介して基板内に入射することはほとんどないと考えられる。
ここで反射膜７の膜厚は、発光素子搭載用基板が用いられる発光装置の設計にもよるが、十分な反射性能を得るために５μｍ以上であることが好ましく、経済性、基体との熱膨張差による変形等を考慮すると５０μｍ以下が好ましい。また、オーバーコートガラス膜８の膜厚についても同様に、発光素子搭載用基板が用いられる発光装置の設計にもよるが、熱伝達性および、基体との熱膨張差による変形等を勘案すると１０〜５０μｍであることが好ましい。反射膜、オーバーコートガラス膜に関する原料組成は、後述の製造方法において説明する。
なお、図示されていないが、熱抵抗を低減するために基板本体２の内部にサーマルビアが埋設されていてもよい。サーマルビアは、例えば搭載部２２より小さい柱状のものであり、搭載部２２の直下に複数設けられる。サーマルビアを設ける場合には、搭載面２１に達しないように、非搭載面２３から搭載面２１の近傍にかけて設けることが好ましい。このような配置とすることで、搭載面２１、特に搭載部２２の平坦度を向上させることができ、熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制することができる。
以上、本発明の発光素子搭載用基板の実施形態について一例を挙げて説明したが、本発明の発光素子搭載用基板はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更することができる。
本発明の発光素子搭載用基板を用いて、その搭載部に発光素子を搭載することで発光装置、例えば、図３に示す発光装置を作製することができる。
図３に示す発光装置１０は、発光素子搭載用基板１の搭載部２２に発光ダイオード素子等の発光素子１１が搭載されたものである。発光素子１１は、搭載部２２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１３によって配線導体３に電気的に接続されている。そして、発光素子１１やボンディングワイヤ１３を覆うようにモールド材１４が設けられて発光装置１０が構成されている。
本発明の発光素子搭載用基板を用いた発光装置１０によれば、発光素子搭載用基板１の配線導体３と反射膜７の間のギャップとなる非コート部を、上記の通り平面上は存在せず、垂直方向に凹部５の壁面からなるわずかな非コート部のみとすることが可能となり、それによって発光素子１１が発光する光の基板本体への入射を抑制し、光取り出し効率を高いものとして高輝度に発光させることができる。このような発光装置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。
本発明の発光素子搭載用基板は、例えば、以下に説明する本発明の製造方法により製造することができる。なお、以下の説明では、その製造に用いる部材について、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。
本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、下記（Ａ）工程〜（Ｄ）工程を含むものであり、その実施形態の一例について、図４を参照して説明する。より具体的には、下記する（Ａ）工程〜（Ｄ）工程の各工程をこの順に従って本発明の発光素子搭載用基板を製造するのが好ましい。
（Ａ）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を用いて前記発光素子搭載用基板の主として本体基板を構成する本体用グリーンシートを作製し、前記本体用グリーンシートの主面上の所定位置にスクリーン印刷により配線導体ペースト層を配設して本体形成部材を得る工程（以下、「本体形成部材作製工程」という）、
（Ｂ）前記ガラスセラミックス組成物を用いて前記発光素子搭載用基板の搭載面を構成するための被覆用グリーンシートを作製し、前記被覆用グリーンシートの前記搭載面となる主面上の全面にスクリーン印刷により反射膜用ペースト層を形成し、さらに前記銀ペースト層上にスクリーン印刷によりオーバーコートガラスペースト層を形成した後、前記発光素子搭載用基板の配線導体相当部分に厚さ方向に貫通する貫通孔を作製して、被覆用部材を得る工程（以下、「被覆用部材作製工程」という）、
（Ｃ）前記本体形成部材の主面上に、前記貫通孔から配線導体ペースト層を臨み、かつ前記オーバーコートガラスペースト層を上側にして前記被覆用部材を積層して未焼結発光素子搭載用基板を得る工程（以下、「部材積層工程」という）、（Ｄ）前記未焼結発光素子搭載用基板を８００〜９３０℃で焼成する工程（以下、「焼成工程」という）。
さらに、（Ａ）工程〜（Ｄ）工程の各工程について、以下に図面を参照しながら詳細に説明する。
（Ａ）本体形成部材作製工程
図４における「（Ａ）工程」図は、上記（Ａ）工程を含む、（ａ−１）に断面図を示す本体用グリーンシート２ａから（ａ−２）に断面図を示す本体形成部材２Ａを作製する工程を模式的に示すものである。
本体形成部材２Ａは、上記（Ａ）工程により本体用グリーンシート２ａを作製しその主面上に配線導体ペースト層３が形成され、さらに最終的に発光素子搭載用基板の非搭載面２３となるもう一方の面上に外部電極端子用導体ペースト層４、および配線導体ペースト層３と外部電極端子用導体ペースト層４を電気的に接続するための貫通導体用ペースト層６が形成された構成を有する。
（ａ−１）本体用グリーンシート２ａの作製
本体用グリーンシート２ａは、ガラス粉末（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、分散剤、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで製造することができる。
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℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合、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。
また、８００℃以上９３０℃以下で焼成したときに結晶が析出するものであることが好ましい。結晶が析出しないものの場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、ＤＴＡ（示差熱分析）により測定される結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃以下のものが好ましい。結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。
このような基板本体用ガラス粉末のガラス組成としては、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および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。このような組成のガラス粉末を用いることで、本体基板表面の平坦度を向上させることが容易となる。
ここで、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ２の含有量が５７ｍｏｌ％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８ｍｏｌ％以上、より好ましくは５９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは６０ｍｏｌ％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４ｍｏｌ％以下、より好ましくは６３ｍｏｌ％以下である。
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１３ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８ｍｏｌ％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４ｍｏｌ％以上、より好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７ｍｏｌ％以下、より好ましくは１６ｍｏｌ％以下である。
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３ｍｏｌ％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４ｍｏｌ％以上、より好ましくは５ｍｏｌ％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７ｍｏｌ％以下、より好ましくは６ｍｏｌ％以下である。
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３ｍｏｌ％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２ｍｏｌ％以上、より好ましくは１３ｍｏｌ％以上、特に好ましくは１４ｍｏｌ％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２ｍｏｌ％以下、より好ましくは２１ｍｏｌ％以下、特に好ましくは２０ｍｏｌ％以下である。
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、ガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が０．５ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が６ｍｏｌ％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
なお、基板本体用ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点（Ｔｇ）等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有することができる。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。
基板本体用ガラス粉末は、上記したような組成のガラスとなるようにガラス原料を配合、混合し、溶融法によってガラスを製造し、得られたガラスを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。
基板本体用ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。基板本体用ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、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、均一に分散させることが困難となる。一方、基板本体用ガラス粉末の５０％粒径が２μｍを超える場合、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。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。
一方、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０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。なお、基板本体用ガラス粉末やセラミックスフィラーの粒径はレーザ回折・散乱法による粒子径測定装置（日機装社製、商品名：ＭＴ３１００ＩＩ）により測定した。
上記以外にも白色セラミックスフィラーは存在するが、発光素子搭載用基板への不具合を生じるおそれがあるため、使用は避けた方がよい。この不具合には、例えば、光反射率の低下、強度の低下、焼結性の低下、熱膨張係数の低下による実装基板（ガラスエポキシ基板など）との熱膨張係数差の増大である。
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、分散剤、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。
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、２−プロパノール、２−ブタノール等の有機溶剤を好適に用いることができる。
このようにして得られた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、本体用グリーンシート２ａを製造することができる。
（ａ−２）導体ペースト層の形成
次いで、このようにして得られた本体用グリーンシート２ａの一方の主面に配線導体ペースト層３を形成し（（Ａ）工程）、さらに他方の主面に外部電極端子用導体ペースト層４、および貫通導体用ペースト層６を形成することで、図４（ａ−２）に断面を示す本体形成部材２Ａとすることができる。
配線導体ペースト層３、外部電極端子用導体ペースト層４、および貫通導体用ペースト層６の形成方法としては、スクリーン印刷法により導体ペーストを塗布、充填する方法が挙げられる。配線導体ペースト層３は、得られる発光素子搭載用基板において配線導体３として設定された所定の位置に、最終的に得られる配線導体としての形状、大きさ、膜厚が所定のものとなるように形成される。後述するように被覆用部材はその貫通孔から配線導体ペースト層３を臨むように本体形成部材２Ａに積層される。その際、配線導体ペースト層３が形成されていない本体用グリーンシート表面が貫通孔から露出しないように配線導体ペースト層３は、貫通孔の外周から１００μｍ程度の幅を足した大きさで形成されることが好ましい。
導体ペーストとしては、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。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金またはパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。
なお、図示されていないが本体用グリーンシート２ａは、未焼成サーマルビアを有していてもよく、その場合、未焼成サーマルビアの形成は、本発明の製造方法における（Ａ）工程を含む本体形成部材の作製工程において行われる。
（Ｂ）被覆用部材作製工程
図４における「（Ｂ）工程」図は、（ｂ−２）に断面図を示す、最終的に本発明の発光素子搭載用基板の搭載面を構成する部材である被覆用部材２Ｂを作製する工程を模式的に示すものである。（ｂ−１）は発光素子搭載面となる主面上の全面に反射膜用ペースト層７およびオーバーコートガラスペースト層８が順に形成された被覆用グリーンシート２ｂの断面を示す図である。（ｂ−１）に示す積層体に、得られる発光素子搭載用基板の配線導体相当部に厚さ方向に貫通する貫通孔５’を形成することにより（ｂ−２）に示す被覆用部材２Ｂが得られる。
（ｂ−１）被覆用グリーンシート２ｂの作製および反射膜用ペースト層等の形成
被覆用グリーンシート２ｂは、上記本体用グリーンシート２ａと同様の材料成分を用い、同様の製造方法により製造することができる。ここで、作製される被覆用グリーンシート２ｂの膜厚により、得られる発光素子搭載用基板の搭載面における凹部の深さが決定する。積層、焼成後の凹部の深さとして上記好ましい値：５０〜２００μｍとなるように被覆用グリーンシート２ｂの膜厚が調整される。
次いで上記で得られた被覆用グリーンシート２ｂの最終的に本発明の発光素子搭載用基板の搭載面となる主面上の全面にスクリーン印刷により反射膜となる反射膜用ペースト層７を形成させる。スクリーン印刷に用いる反射膜用ペーストとしては、上記導体ペーストと同様のもの、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。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金からなる金属粉末、または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく、これらの中でも銀単体がより好ましく用いられる。形成される反射膜用ペースト層７の膜厚は、最終的に得られる反射膜の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。
上記反射膜用ペースト層７の形成後、反射膜用ペースト層７の全体を覆うように、スクリーン印刷によりオーバーコートガラス膜となるオーバーコートガラスペースト層８を形成する。オーバーコートガラスペーストは、ガラス粉末（ガラス膜用ガラス粉末）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。形成されるオーバーコートガラスペースト層８の膜厚は、最終的に得られるオーバーコートガラス膜の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。
オーバーコートガラス膜用ガラス粉末としては、後述の本体形成部材２Ａと被覆用部材２Ｂとの積層後に行われる（Ｄ）焼成工程における焼成により、膜状のガラスを得られるものであればよく、その５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。また、オーバーコートガラス膜８の表面粗さＲａの調整は、例えばこのオーバーコートガラス膜用ガラス粉末の粒度により行うことができる。すなわち、オーバーコートガラス膜用ガラス粉末として、焼成時に十分に溶融し、流動性に優れるものを用いることで、表面粗さＲａを小さくすることができる。
（ｂ−２）貫通孔の作製
上記（ｂ−１）で得られた積層体に、最終的に得られる発光素子搭載用基板の配線導体配設部に相当する位置に厚さ方向に貫通孔５’を形成させることによりが被覆用部材２Ｂが作製される。貫通孔５’は、被覆用部材２Ｂと本体形成部材２Ａとの積層後は、搭載面における凹部となる。
貫通孔５’の形成は、例えばパンチング等の通常グリーンシートに貫通孔を形成する方法と同様の方法を特に制限なく用いて行うことができる。なお、パンチングの方向としては被覆用グリーンシート２ｂの反射膜用ペースト層７およびオーバーコートガラスペースト層８が形成されていない面から形成されている面の方向に向けて行うことが好ましい。
また、被覆用部材２Ｂが有する貫通孔５’は、その大きさが配線導体３の外部に表れる面積を規定する。上記の通り本体形成部材２Ａが主面に有する配線導体ペースト層３は、通常は、ここで形成される貫通孔５’の大きさより大きい面積で形成される。本体形成部材２Ａが主面に有する配線導体ペースト層３の大きさは、具体的には、本体形成部材２Ａと被覆用部材２Ｂを積層した際に、配線導体ペースト層３と被覆用部材２Ｂの重なり幅が、好ましくは５０〜１５０μｍとなるような大きさとして上記で形成されるものである。
（Ｃ）部材積層工程
図４における「（Ｃ）工程」図は、上記で得られた本体形成部材２Ａ上に被覆用部材２Ｂが、（Ｃ）工程によって、積層して得られる未焼結発光素子搭載用基板１の断面を示す図である。
未焼結発光素子搭載用基板１は、被覆用部材２Ｂを本体形成部材２Ａの主面上に貫通孔５’から配線導体ペースト層３を臨むように、かつオーバーコートガラスペースト層８が上側、つまり最外層になるように重ね合わせて、熱圧着することにより一体化して作製することができる。
（Ｄ）焼成工程
上記（Ｃ）工程後、未焼結発光素子搭載用基板１について、必要に応じてバインダー等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行って発光素子搭載用基板１とすることができる。
脱脂は、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行うことが好ましい。脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満の場合、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。脱脂温度は６００℃程度、脱脂時間は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る。一方、脱脂温度を６００℃超、脱脂温度を１０時間超とするとかえって生産性等が低下するおそれがある。
また、焼成は、基体本体の緻密な構造の獲得と生産性を考慮して、８００℃〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整することで行うことができる。具体的には、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行うことが好ましく、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８００℃未満では、基体本体が緻密な構造のものとして得られないおそれがある。一方、焼成温度は９３０℃を超えると基板本体が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記導体ペーストや反射膜用ペーストとして、銀を主成分とする金属粉末を含有する金属ペーストを用いた場合、焼成温度が８８０℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。
以上、発光素子搭載用基板１の製造方法について説明したが、本体形成部材２Ａや被覆用部材２Ｂは必ずしも単一のグリーンシートからなる必要はなく、複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。また、各部の形成順序等についても、発光素子搭載用基板１の製造が可能な限度において適宜変更することができる。
以下に、本発明の実施例を説明する。なお本発明はこれら実施例に限定されるものではない。［実施例１］
以下に説明する方法で、図３に示すのと同様の構造の試験用発光装置を作製した。なお、実施例１においては反射膜として銀反射膜を用いた。また、以下の説明において上記同様、焼成の前後で部材に用いる符号は同じとした。
まず、発光素子搭載用基板１の本体基板を作製するための本体用グリーンシート２ａと被覆用グリーンシート２ｂを作製した。本体用グリーンシート２ａと被覆用グリーンシート２ｂは、ＳｉＯ２が６０．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３が１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３が６ｍｏｌ％、ＣａＯが１５ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏが１ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏが２ｍｏｌ％となるようにガラス原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。得られた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、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
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ガラスセラミックス組成物を製造した。このガラス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）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。
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すると共に、焼成後の厚さが０．１０ｍｍとなる被覆用グリーンシートを製造した。
一方、導電性粉末（銀粉末、大研化学工業社製、商品名：Ｓ５５０）、ビヒクルとしてのエチルセルロースを質量比８５：１５の割合で配合し、固形分が８５質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、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回分散を行って金属ペーストを製造した。
本体用グリーンシート２ａの貫通導体用ペースト層６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貫通導体用ペースト層６を形成すると共に、外部電極端子用導体ペースト層４、配線導体ペースト層３を形成して本体形成部材２Ａを製造した。
また、被覆用グリーンシート２ｂには、その表面に銀反射膜用ペースト層７とオーバーコートガラスペースト層８をスクリーン印刷法によって形成した後、積層後の凹部５に相当する貫通孔５’を形成し、被覆用部材２Ｂとした。
なお、上記銀反射膜用ペーストは、銀粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ４００−２）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを質量比９０：１０の割合で配合し、固形分が８７質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、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回分散を行って製造した。
また、上記オーバーコートガラスペーストの調製に用いたオーバーコートガラス膜用ガラス粉末は以下のようにして製造した。まず、ＳｉＯ２が８１．６ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３が１６．６ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏが１．８ｍｏｌ％になるようにガラス原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。得られたガラスをアルミナ製ボールミルにより８〜６０時間粉砕してオーバーコートガラス膜用ガラス粉末とした。このオーバーコートガラス膜用ガラス粉末が６０質量％、樹脂成分（エチルセルロースとαテレピネオールとを質量比で８５：１５の割合で含有するもの）が４０質量％となるように配合した後、磁器乳鉢中で１時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散を行うことによりオーバーコートガラスペーストを調製した。
上記で得られた被覆用部材２Ｂを、本体形成部材２Ａの主面上に貫通孔５’から配線導体ペースト層３を臨むように、かつオーバーコートガラスペースト層８が上側、つまり最外層になるように重ね合わせて、熱圧着することにより一体化して未焼成発光素子搭載用基板１とした後、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。得られた発光素子搭載用基板１において、発光素子搭載面から配線導体３が配設されている凹部５の底面までの距離（図３においてｈで示される）は、１００μｍであった。
作製した発光素子搭載用基板１に発光ダイオード素子１１を搭載して発光装置１０を作製した。搭載部２２に発光ダイオード素子１１（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、さらに封止剤（信越化学工業社製、商品名：ＳＣＲ−１０１６Ａ）を用いて図３に示すモールド材１４を構成するように封止した。封止剤には蛍光体（化成オプトニクス社製、商品名：Ｐ４６−Ｙ３）を封止剤に対して２０重量％含有したものを用いた。
得られた発光装置１０について、従来の発光装置に相当する以下の構成、すなわち銀反射膜と配線導体が同一平面上に形成された発光素子搭載基板を用いた発光装置と、全光束を比較したところ、この発光装置に比べて５％光束量が向上していた。
＜従来の発光装置＞
銀反射膜７がオーバーガラス膜８により端部を含んで被覆された構成と配線導体３が発光素子搭載面上、同一平面に配設された以外は、上記実施例１と同様の発光素子搭載用基板を用いた、図５に示す従来の構成の試験用発光装置を作製した。なお、用いた発光素子搭載用基板において、発光素子搭載面における基板本体の非コート部の幅（図５においてｗ’で示される銀反射膜上のオーバーコートガラス膜と配線導体の間の距離）は、任意に選択された１０箇所の平均で１５０μｍであった。
全光束の測定は、スペクトラコープ社製ＬＥＤ全光束測定装置ＳＯＬＩＤＬＡＭＢＤＡ・ＣＣＤ・ＬＥＤ・ＭＯＮＩＴＯＲ・ＰＬＵＳを用いて行った。積分球は６インチ、電圧/電流発生器としてはアドバンテスト社製Ｒ６２４３を用いた。またＬＥＤ素子には３５ｍＡを印加して測定した。
本発明の発光素子搭載用基板を用いた発光装置によれば、発光素子搭載用基板の配線導体と反射膜の間のギャップ面積が少ないことから、発光素子が発光する光の基板本体への入射を抑制し、光取り出し効率を高いものとして高輝度に発光させることができる。このような発光装置は、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。
１…発光素子搭載用基板、２…基板本体、３…配線導体、５…凹部、７…反射膜、８…オーバーコートガラス膜、１０…発光装置、１１…発光素子、２１…搭載面、２２…搭載部、２３…非搭載面

Claims (4)

  1. 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の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基板本体と、
    前記基板本体の搭載面に設けられた凹部の底面に配設された、発光素子の電極と電気的に接続される配線導体と、
    前記凹部を除く搭載面に形成された反射膜と、
    前記反射膜上に形成されたオーバーコートガラス膜と、
    を有することを特徴とする発光素子搭載用基板。
  2. 前記凹部の深さが、前記基板搭載面から前記凹部の底面までの距離として、５０〜２００μｍである請求項１記載の発光素子搭載用基板。
  3. 前記反射膜が実質的に銀からなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子搭載用基板。
  4. 下記（Ａ）工程〜（Ｄ）工程を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子搭載用基板を製造する方法。（Ａ）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を用いて前記発光素子搭載用基板の主として本体基板を構成する本体用グリーンシートを作製し、前記本体用グリーンシートの主面上の所定位置にスクリーン印刷により配線導体ペースト層を配設して本体形成部材を得る工程、（Ｂ）前記ガラスセラミックス組成物を用いて前記発光素子搭載用基板の搭載面を構成するための被覆用グリーンシートを作製し、前記被覆用グリーンシートの前記搭載面となる主面上の全面にスクリーン印刷により反射膜用ペースト層を形成し、さらに前記反射膜用ペースト層上にスクリーン印刷によりオーバーコートガラスペースト層を形成した後、前記発光素子搭載用基板の配線導体相当部分に厚さ方向に貫通する貫通孔を作製して、被覆用部材を得る工程、（Ｃ）前記本体形成部材の主面上に、前記貫通孔から配線導体ペースト層を臨み、かつ前記オーバーコートガラスペースト層を上側にして前記被覆用部材を積層して未焼結発光素子搭載用基板を得る工程、（Ｄ）前記未焼結発光素子搭載用基板を８００〜９３０℃で焼成する工程。
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