JP2016031977A - 発光素子用基板および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキによる基体の腐食が抑制され、これにより発光素子を搭載するときの基体の割れが抑制された発光素子用基板を提供する。
【解決手段】発光素子用基板は、基体、放熱体、およびガラス層を有する。放熱体は、基体の少なくとも一方の主面に端部が貫通するように基体の内部に設けられている。ガラス層は、基体と放熱体との境界を覆うように上記主面側に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子用基板および発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶのバックライトなどにＬＥＤ素子を用いた発光装置が使用されている。このような発光装置については、ＬＥＤ素子の高輝度化により発熱量が増加しており、これによる温度上昇のために必ずしも十分な発光輝度が得られていない。

そこで、発光素子の温度上昇を抑制するために、発光素子用基板を構成する基体を貫通するように放熱体が設けられている。このような放熱体が設けられた発光素子用基板については、基体の容積に対する放熱体の容積の割合が大きくなるにつれて放熱性が向上して発光素子の温度上昇が抑制される。

しかし、基体の容積に占める放熱体の容積の割合が大きくなると、焼成により発光素子用基板を製造するときに、基体と放熱体との熱膨張差により、放熱体の周囲の基体が割れやすくなる。このような基体の割れを抑制するために、例えば、基体と放熱体との境界が金属材料からなる被覆層により被覆されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−４１２３０号公報

近年、発光素子用基板の放熱性を高めるために基体の容積に占める放熱体の容積の割合が大きくなっており、また発光素子用基板に発光素子を搭載するときの生産性を高めるため温度条件が厳しくなっており、発光素子を搭載するときに放熱体の周囲の基体が割れやすくなっている。このような発光素子を搭載するときの基体の割れは、メッキ時に基体が腐食することが原因と考えられる。すなわち、発光素子用基板には、発光素子を搭載するときの半田の濡れ性を高めるためにメッキが行われている。メッキは、メッキ液に発光素子用基板を浸漬して行われるが、このメッキ液が酸性を有するために発光素子用基板を浸漬したときに基体が腐食する。

そして、発光素子用基板に発光素子が搭載されるときには、これらを接合する半田を溶融させるために発光素子用基板が高温に加熱される。この際、基体が腐食していると、基体と放熱体との熱膨張差により、放熱体の周囲の腐食した部分を基点として基体が割れやすくなる。特に、発光素子用基板に発光素子を搭載するときの生産性を高めるために温度条件が厳しい場合、放熱体の周囲の腐食した部分を基点として基体が割れやすくなる。

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、メッキによる基体の腐食が抑制され、これにより発光素子を搭載するときの基体の割れが抑制された発光素子用基板の提供を目的としている。また、本発明は、このような発光素子用基板を有する発光装置の提供を目的としている。

本発明の発光素子用基板は、基体、放熱体、およびガラス層を有する。放熱体は、基体の少なくとも一方の主面に端部が貫通するように基体の内部に設けられている。ガラス層は、基体と放熱体との境界を覆うように上記主面側に設けられている。

本発明の発光装置は、発光素子用基板、および発光素子を有する。発光素子用基板は、基体、放熱体、およびガラス層を有する。放熱体は、基体の少なくとも一方の主面に端部が貫通するように基体の内部に設けられている。ガラス層は、基体と放熱体との境界を覆うように上記主面側に設けられている。発光素子は、発光素子用基板に搭載されている。

本発明によれば、基体と放熱体との境界を覆うガラス層を有することから、メッキ時の基体の腐食が抑制され、これにより発光素子を搭載するときの基体の割れが抑制される。

第１の実施形態の発光素子用基板を示す上面図。 図１に示す発光素子用基板の下面図。 図１に示す発光素子用基板のＡＡ線矢視断面図。 放熱体の側面の角度θを説明する説明図。 放熱体と、ガラス層および第１の被覆層との位置関係を示す上面図。 放熱体と第２の被覆層との位置関係を示す上面図。 発光装置の第１の実施形態を示す上面図。 図７に示す発光装置のＢＢ線矢視断面図。 第２の実施形態の発光素子用基板を示す上面図。 図９に示す発光素子用基板のＣＣ線矢視断面図。

以下、発光素子用基板の実施形態について説明する。
図１は、発光素子用基板の第１の実施形態を示す上面図である。図２は、図１に示す発光素子用基板の下面図である。図３は、図１に示す発光素子用基板のＡＡ線矢視断面図である。

例えば、図３に示されるように、発光素子用基板１０は板状の基体１１を有する。基体１１は、発光素子が搭載される第１の主面１１ａ、および第１の主面１１ａの反対側に配置される第２の主面１１ｂを有する。基体１１の内部には、放熱体１２が設けられている。

第１の主面１１ａ側には、基体１１と放熱体１２との境界を覆うようにガラス層１３が設けられている。また、第１の主面１１ａ側には、放熱体１２の端面の全体とガラス層１３の内周部とを覆うように第１の被覆層１４が設けられている。さらに、第１の主面１１ａ側には、配線導体１５（図１）が設けられているとともに、第１の被覆層１４および配線導体１５を囲むように枠体１６が設けられている。

一方、第２の主面１１ｂ側には、外部電極１７、１８が設けられている。また、基体１１の内部には、配線導体１５と外部電極１７とを接続する図示しない貫通導体が設けられている。さらに、放熱体１２の途中には、第２の被覆層１９が設けられている。

基体１１は、例えば、正方形状の平面形状を有し、第２の主面１１ｂ側から順に、第１の基体１１１、第２の基体１１２を有する。

基体１１の厚さは、通常、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。また、第１の基体１１１、第２の基体１１２の各基体の厚さは、通常、０．１ｍｍ以上である。各基体の厚さが０．１ｍｍ以上の場合、各基体の製造に用いられるグリーンシートの取り扱いが良好になる。また、各基体の厚さが０．１ｍｍ以上の場合、グリーンシートへの放熱体１２の形成が容易となる。各基体の厚さは、０．１５ｍｍ以上がより好ましい。

一方、各基体の厚さは、０．３０ｍｍ以下が好ましく、０．２５ｍｍ以下がより好ましい。また、基体１１が、第１の基体１１１と第２の基体１１２から構成される場合、第１の基体１１１の厚さと第２の基体１１２の厚さとの比は、３：７〜７：３の範囲が好ましく、４：６〜６：４の範囲がより好ましく、５：５（即ち、同じ厚さ）が特に好ましい。

基体１１は、無機絶縁材料からなる。無機絶縁材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガラスセラミックスなどが挙げられる。ガラスセラミックスは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体であり、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）などが挙げられる。

これらの中でも、焼成温度が低いことからガラスセラミックスが好ましい。例えば、発光素子用基板１０には、光の反射率を高めるために、第１の主面１１ａ側に銀反射膜が形成されることがある。ガラスセラミックスの場合、焼成温度が低いことから、銀反射膜を同時に焼成して形成できるために好ましい。また、ガラスセラミックスは、酸化アルミニウムに比べて加工性が良好であるために好ましい。

放熱体１２は、基体１１の厚さ方向に延びるように設けられている。このような放熱体１２は、例えば、正方形状の断面形状を有する。ここで、厚さ方向とは、第１の主面１１ａや第２の主面１１ｂに垂直な方向を意味する。また、断面形状とは、厚さ方向に垂直な断面の形状を意味する。

放熱体１２の第１の主面１１ａ側の端面の外縁は、発光素子の外縁よりも内側に位置していることが好ましい。放熱体１２の外縁が発光素子の外縁よりも内側に位置している場合、光利用効率が良好となるために好ましい。

すなわち、放熱体１２の端面を覆うように形成される第１の被覆層１４は、通常、基体１１の割れを抑制するために放熱体１２よりも若干広い範囲に形成されている。そして、第１の被覆層１４の表面には、通常、半導体素子を搭載するときの半田の濡れ性を高めるために、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層および金（Ａｕ）メッキ層が順に形成されたＮｉ／Ａｕメッキ層などが形成される。

しかし、このようなメッキ層は半導体素子からの光を吸収しやすく、発光素子の外縁よりも放熱体１２の外縁が外側に位置していると、当然に発光素子の外縁よりもメッキ層の外縁が外側に位置することとなり、半導体素子からの光を吸収しやすくなる。

発光素子の外縁よりも放熱体１２の外縁が内側に位置している場合、発光素子の外縁よりも第１の被覆層１４の外縁を内側に位置させることができ、これにより発光素子の外縁よりもメッキ層の外縁を内側に位置させて、半導体素子からの光の吸収を抑制できる。

図４は、放熱体１２の側面の角度θを説明する説明図である。角度θは、側面に段差部を有する放熱体１２の場合、基体１１の厚さ方向に延びる第１の直線３１と、各構成単位１２１、１２２における第２の主面１１ｂ側の表面と側面との境界により構成される角部を通過する第２の直線３２とのなす角度である。

角度θは、２０°以上が好ましい。角度θが２０°以上の場合、第１の主面１１ａ側の端面の面積に比べて第２の主面１１ｂ側の端面の面積が十分に大きくなるために放熱性が良好になる。角度θは、放熱性の観点から、３０°以上がより好ましい。角度θは、放熱性の観点からは、７０°程度もあれば十分であり、６０°以下が好ましい。角度θは、特に４５°程度が好ましい。

放熱体１２の構成材料は、熱伝導性の高い金属材料が好ましい。このような金属材料としては、銅、銀、金などを主成分とするものが挙げられる。具体的には、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属が好ましい。なお、第１の構成単位１２１の構成材料と、第２の構成単位１２２の構成材料は、同一でもよいし、異なってもよい。なお、基体１１の構成材料がガラスセラミックス以外の場合、放熱体１２の構成材料は、焼成時の変形などが抑制されることから、タングステン、モリブデンなどの高融点金属が好ましい。

ガラス層１３は、例えば、第１の主面１１ａ側および第２の主面１１ｂ側において基体１１と放熱体１２との境界を覆うように設けられている。通常、ガラス層１３は、放熱体１２の周囲に環状に存在する境界を一周するように設けられている。境界を覆うようにガラス層１３が設けられることにより、境界付近の基体１１へのメッキ液の接触が抑制され、これにより境界付近の基体１１の腐食が抑制される。結果として、発光素子を搭載するときの境界付近の基体１１の割れが抑制される。

ガラス層１３は、境界だけでなく、境界付近の基体１１も覆うように設けられていることが好ましい。境界付近の基体１１も覆うようにガラス層１３が設けられていることにより、基体１１の腐食が広い範囲において抑制されることから、さらに割れの発生が抑制されやすくなる。

なお、通常、ガラス層１３の熱伝導率は放熱体１２の熱伝導率に比べて低いことから、放熱体１２の端面を覆うようにガラス層１３が設けられると放熱性が低下する。このため、ガラス層１３は、放熱体１２の端面を覆わないように設けられることが好ましい。

また、ガラス層１３は、第１の主面１１ａ側および第２の主面１１ｂ側から選ばれる少なくとも一方の主面側に設けられていればよいが、少なくとも第１の主面１１ａ側に設けられていることが好ましい。

すなわち、第１の主面１１ａ側については、通常、半導体素子の外縁と第１の被覆層１４の外縁とが同じ位置になるか、半導体素子の外縁よりも第１の被覆層１４の外縁が内側に位置するように第１の被覆層１４が設けられており、第１の被覆層１４によっては基体１１の広い範囲が覆われておらず、境界付近の基体１１が腐食により割れやすくなっている。一方、第２の主面１１ｂ側については、外部電極１８により基体１１の広い範囲が覆われることから、境界付近の基体１１の腐食による割れが抑制されやすい。このため、ガラス層１３は、少なくとも第１の主面１１ａ側に設けられていることが好ましい。

境界からガラス層１３の外縁までの距離（Ｌ_１、図３、図５）は５０μｍ以上が好ましい。距離（Ｌ_１）が５０μｍ以上の場合、ガラス層１３により基体１１の広い範囲が覆われるために好ましい。距離（Ｌ_１）は、１００μｍ以上がより好ましく、１５０μｍ以上がさらに好ましい。

ここで、距離（Ｌ_１）は、例えば、第１の主面１１ａ側と第２の主面１１ｂ側とで放熱体１２の端面の面積が異なるために第１の主面１１ａ側と第２の主面１１ｂ側とで境界の位置が異なるような場合、それぞれの主面側の境界を基準とすることが好ましい。

例えば、第１の主面１１ａ側の距離（Ｌ_１）については、第２の基体１１２と第２の構成単位１２２との境界から第１の主面１１ａ側のガラス層１３の外縁までの距離とする。また、第２の主面１１ｂ側の距離（Ｌ_１）については、第１の基体１１１と第１の構成単位１２１との境界から第２の主面１１ｂ側のガラス層１３の外縁までの距離とする。

ガラス層１３は、例えば、基体１１の第１の主面１１ａの全体を覆うように設けられてもよい。但し、基体１１の第１の主面１１ａの全体を覆うようにガラス層１３が設けられていると、基体１１とガラス層１３との熱膨張差により発光素子用基板１０に反りが発生しやすくなる。このような反りの発生を抑制する観点から、距離（Ｌ_１）は、８００μｍ以下が好ましく、６００μｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。

なお、距離（Ｌ_１）は、基体１１と放熱体１２との境界およびガラス層１３のいずれも四角形状の平面形状を有する場合、境界およびガラス層１３の各辺間の距離とする。また、境界およびガラス層１３の一方が四角形状以外の平面形状を有する場合、境界とガラス層１３の外縁との最短距離を距離（Ｌ_１）とする。

ガラス層１３は、５μｍ以上５０μｍ以下の厚みを有することが好ましい。ガラス層１３の厚みが５μｍ以上の場合、基体１１と放熱体１２との境界の全体にガラス層１３がムラなく形成されるために好ましい。ガラス層１３の厚さは、７μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。一方、ガラス層１３の厚みが５０μｍ以下の場合、基体１１とガラス層１３との熱膨張差による発光素子用基板１０の反りが抑制され、ガラス層１３の形成も容易になる。ガラス層１３の厚さは、４０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましく、２０μｍ以下が特に好ましい。

ガラス層１３の構成材料は、ガラス材料を含んでいればよいが、メッキ液により腐食されにくく、メッキ液から基体１１を有効に保護できることから、ホウケイ酸ガラスを含むことが好ましい。

ホウケイ酸ガラスとしては、例えば、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２の含有量が６２％以上８４％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１０％以上２５％以下、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０％以上５％以下、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計した含有量が０％以上５％以下、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の合計した含有量が６２％以上８４％以下、ＭｇＯの含有量が０％以上１０％以下、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計した含有量が５％以下のホウケイ酸ガラスが好ましい。

なお、ホウケイ酸ガラスは、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、所定の効果を有する範囲内で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。

また、ガラス層１３は、反射率の向上などを目的として、各種のセラミックス粉末を含有できる。セラミックス粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。

ガラス層１３の熱膨張率は、基体１１の熱膨張率よりも小さいことが好ましい。ガラス層１３の熱膨張率が基体１１の熱膨張率よりも小さいと、ガラス層１３に圧縮応力が発生することから熱や衝撃が加えられたときに割れにくくなる。

第１の被覆層１４は、基体１１の割れを抑制するために設けられており、ガラス層１３と併用することによりさらに基体１１の割れを抑制するために設けられている。第１の被覆層１４は、基体１１の第１の主面１１ａ側に配置されている。第１の被覆層１４は、例えば、正方形状の平面形状を有しており、放熱体１２の端面の全体を覆うように、また外縁が基体１１と放熱体１２との境界よりも外側に配置されてガラス層１３の内周部を覆うように配置されている。このように、放熱体１２とガラス層１３とに跨るように、すなわち基体１１と放熱体１２との境界を跨るようにして第１の被覆層１４が配置されることにより、ガラス層１３のみが設けられたときよりも基体１１の割れが抑制される。

境界から第１の被覆層１４の外縁までの距離（Ｌ_２、図３、図５）は、３０μｍ以上が好ましい。距離（Ｌ_２）が３０μｍ以上の場合、基体１１の割れが効果的に抑制される。距離（Ｌ_２）は、５０μｍ以上がより好ましい。

一方、距離（Ｌ_２）が大きくなると、発光素子を搭載したときに、第１の被覆層１４の外縁が発光素子の外縁よりも外側に位置するおそれがあり、この部分において発光素子の光が吸収されるおそれがある。距離（Ｌ_２）は、３００μｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下がより好ましい。

なお、距離（Ｌ_２）は、基体１１と放熱体１２との境界および第１の被覆層１４のいずれも四角形状の平面形状を有する場合、境界および第１の被覆層１４の各辺間の距離とする。また、境界および第１の被覆層１４の一方が四角形状以外の平面形状を有する場合、境界と第１の被覆層１４の外縁との最短距離を距離（Ｌ_２）とする。

ここで、第１の被覆層１４とガラス層１３との関係については、第１の被覆層１４の外縁よりもガラス層１３の外縁が外側に位置していることが好ましい。すなわち、第１の被覆層１４については、メッキ層が設けられたときの光の吸収の観点から広い範囲に設けることができないが、ガラス層１３については、このような問題がないことから広い範囲に設けることができる。従って、第１の被覆層１４よりも広い範囲をガラス層１３により覆うことで、第１の被覆層１４の周辺の基体１１の腐食による割れについても抑制できる。第１の被覆層１４とガラス層１３とは、距離（Ｌ_１）と距離（Ｌ_２）との差（Ｌ_１−Ｌ_２）が５０μｍ以上となるように設けられることが好ましく、１００μｍ以上となるように設けられることがより好ましい。

第１の被覆層１４の厚さは、基体１１の割れを抑制する観点から、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。また、第１の被覆層１４の厚さは、熱膨張差による基体１１の反りなどを抑制する観点から、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましい。

第１の被覆層１４の構成材料としては、基体１１の割れを抑制する効果が高く、かつ熱伝導性が高いことから金属材料が好ましい。このような金属材料としては、銅、銀、金などを主成分とする金属が挙げられる。具体的には、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属が好ましい。

第２の被覆層１９は、基体１１の割れを抑制するために設けられており、ガラス層１３や第１の被覆層１４と併用することによりさらに基体１１の割れを抑制するために設けられている。第２の被覆層１９は、例えば、正方形状の断面形状を有しており、第１の構成単位１２１と第２の構成単位１２２との間に配置されている。また、第２の被覆層１９は、第１の構成単位１２１の端面の全体を覆うとともに、外縁が第１の基体１１１と第１の構成単位１２１との境界よりも外側となるように配置されている。このように、第１の基体１１１と第１の構成単位１２１とに跨るように第２の被覆層１９が配置されることにより、第１の主面１１ａへと進行するような基体１１の割れが抑制される。

第１の基体１１１と第１の構成単位１２１との境界から第２の被覆層１９の外縁までの距離（Ｌ_３、図３、図６）は、０．０５ｍｍ以上が好ましい。距離（Ｌ_３）が０．０５ｍｍ以上の場合、基体１１の割れが効果的に抑制される。距離（Ｌ_３）は、０．１０ｍｍ以上がより好ましい。

一方、距離（Ｌ_３）が大きくなると、第１の基体１１１と第２の基体１１２とが剥離しやすくなる。このような剥離を抑制する観点から、距離（Ｌ_３）は、０．３５ｍｍ以下が好ましく、０．３０ｍｍ以下がより好ましい。

なお、距離（Ｌ_３）は、第１の基体１１１と第２の構成単位１２１との境界および第２の被覆層１９のいずれも四角形状の平面形状を有する場合、境界および第２の被覆層１９の各辺間の距離とする。また、境界および第２の被覆層１９の一方が四角形状以外の平面形状を有する場合、境界と第２の被覆層１９の外縁との最短距離を距離（Ｌ_３）とする。

第２の被覆層１９の厚さは、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。また、第２の被覆層１９の厚さは、熱膨張差による基体１１の反りなどを抑制する観点から、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましい。

なお、放熱体１２が３以上の構成単位を有する場合、複数の構成単位間の一つに第２の被覆層１９が設けられてもよいし、全ての構成単位間に第２の被覆層１９が設けられてもよい。また、それぞれの第２の被覆層１９が設けられる範囲は、それぞれの第２の主面１１ｂ側に接触して配置される構成単位を基準として定める。

第２の被覆層１９の構成材料としては、金属材料、樹脂材料などが挙げられ、基体１１の割れを抑制する効果が高く、かつ熱伝導性が高いことから金属材料が好ましい。このような金属材料としては、銅、銀、金などを主成分とする金属が挙げられる。具体的には、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属が好ましい。

また、枠体１６、配線導体１５、外部電極１７、１８、図示しない貫通導体は、その形状などに制限はなく、必要に応じて形状などを選択できる。

以上、放熱体１２の側面に段差部を有するものについて説明したが、このようなものとしては２つの構成単位を有するものに限られない。放熱体１２の構成単位は、３以上でもよい。この場合、第２の被覆層１９は、２以上の構成単位間の少なくとも１つの構成単位間に配置されていればよいが、２以上の構成単位全ての構成単位間に第２の被覆層１９が配置されることが好ましい。

次に、発光装置の実施形態について説明する。
図７は、発光装置の第１の実施形態を示す上面図である。また、図８は、図７に示す発光装置のＢＢ線矢視断面図である。

発光装置２０は、第１の実施形態の発光素子用基板１０を有する。発光素子用基板１０には、第１の被覆層１４上に発光素子２１が搭載される。発光素子２１は、１ワイヤータイプの発光素子であり、両主面に電極を有する。発光素子２１の一方の電極は、ボンディングワイヤ２２により配線導体１５に電気的に接続されている。発光素子２１の他方の電極は、第１の被覆層１４に電気的に接続されている。なお、放熱体１２は、放熱部としての機能に加えて、導電部としての機能を有する。

枠体１６の内部には、発光素子２１などを覆うように封止層２３が設けられている。封止層２３の構成材料としては、発光装置の封止材に一般的に用いられるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの封止材が特に制限なく用いられる。

次に、発光素子用基板の第２の実施形態について説明する。
図９は、第２の実施形態の発光素子用基板を示す上面図である。また、図１０は、図９に示す発光素子用基板のＣＣ線矢視断面図である。

放熱体１２は、側面に段差部を有するものに限られず、側面に傾斜部を有するものでもよい。このように側面に傾斜部を有するものについても、厚さ方向に複数の構成単位を有するものが挙げられ、例えば、第２の主面１１ｂ側から順に、第１の構成単位１２１、および第２の構成単位１２２を有するものが挙げられる。なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にして、ガラス層１３、第１の被覆層１４、第２の被覆層１９などが設けられる。

また、放熱体１２の側面の角度θは、２０°以上が好ましい。ここで、角度θは、放熱体１２が側面に傾斜部を有する場合、基体１１の厚さ方向に延びる第１の直線と、放熱体１２の側面を通過する第２の直線とのなす角度である。

次に、発光素子用基板の製造方法について説明する。
なお、以下では、基体１１がガラスセラミックスからなるものを例に挙げて説明する。

発光素子用基板１０は、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経て製造される。
（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、グリーンシートを作製する（以下、シート作製工程と記す）。
（Ｂ）グリーンシートに放熱体１２およびガラス層１３などとなる未焼成層を形成する（以下、未焼成層形成工程と記す）。
（Ｃ）未焼成層が形成されたグリーンシートを積層する（以下、積層工程と記す）。
（Ｄ）積層されたグリーンシートを焼成する（以下、焼成工程と記す）。

（Ａ）シート作製工程
ガラス粉末とセラミックス粉末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、溶剤などを添加してスラリーを調製する。このスラリーをドクターブレード法など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。この際、グリーンシートは、例えば、放熱体１２の構成単位の個数に合わせて、複数の種類を製造することが好ましい。なお、それぞれの種類のグリーンシートは、１枚のシートからなる単層構造を有するものでもよいし、２枚以上のシートからなる積層構造を有するものでもよい。

ガラス粉末は、５５０℃以上７００℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。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る。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。

ガラス粉末は、８００℃以上９３０℃以下で焼成したときに結晶が析出することが好ましい。結晶が析出する場合、十分な機械的強度が得られる。さらに、ガラス粉末は、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℃以下であることが好ましい。結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃以下の場合、寸法精度が高くなる。

ガラス粉末は、ガラスを溶融法によって製造し、乾式粉砕法または湿式粉砕法により粉砕して得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒に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、ジェットミルなどの粉砕機が使用できる。

セラミックス粉末としては、従来からガラスセラミックスの製造に用いられるものを使用できる。セラミックス粉末としては、例えば酸化アルミニウム粉末、ジルコニア粉末、または酸化アルミニウム粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に使用できる。

ガラス粉末とセラミックス粉末とを、配合、混合して、ガラスセラミックス組成物を得ることができる。ガラス粉末とセラミックス粉末との割合は、ガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、セラミックス粉末が５０質量％以上７０質量％以下、が好ましい。ガラスセラミックス組成物には、バインダー、必要に応じて、可塑剤、分散剤、溶剤などを添加してスラリーを調製する。

バインダーとしては、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂などが挙げられる。可塑剤としては、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などが挙げられる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールなどの有機溶剤が挙げられる。

スラリーをドクターブレード法などによりシート状に成形し、乾燥させて、グリーンシートとする。グリーンシートは、複数枚が積層されたものでもよい。グリーンシートは、例えば、第１の基体１１１、第２の基体１１２、および枠体１６となる３種を製造する。

（Ｂ）未焼成層形成工程
第１の基体１１１となるグリーンシートには、孔部を形成した後、この孔部にスクリーン印刷法により導体ペーストを充填して、焼成により第１の構成単位１２１となる未焼成放熱体層を形成する。また、グリーンシートの表面には、スクリーン印刷法によりガラスペーストを印刷して、焼成によりガラス層１３となる未焼成ガラス層を形成する。さらに、スクリーン印刷法により導体ペーストを印刷して、焼成により第２の被覆層１９および外部電極１７、１８となる未焼成導体層を形成する。第２の基体１１２となるグリーンシートには、孔部を形成した後、この孔部にスクリーン印刷法により導体ペーストを充填して、焼成により第２の構成単位１２２となる未焼成放熱体層を形成する。

また、このグリーンシートの表面には、スクリーン印刷法によりガラスペーストを印刷して、焼成によりガラス層１３となる未焼成ガラス層を形成する。さらに、スクリーン印刷法により導体ペーストを印刷して、焼成により第１の被覆層１４および配線導体１５となる未焼成導体層を形成する。

枠体１６となるグリーンシートには、第１の被覆層１４および配線導体１５を囲むような大きさの孔部を形成する。

導体ペーストとしては、例えば、銅、銀、金などを主成分とする金属粉末に、エチルセルロースなどのビヒクル、必要に応じて溶剤などを添加して、ペースト状としたものを使用できる。また、ガラスペーストとしては、例えば、ホウケイ酸ガラスなどのガラス粉末に、エチルセルロースなどのビヒクル、必要に応じて、セラミックス粉末、溶剤などを添加して、ペースト状としたものを使用できる。

（Ｄ）積層工程
未焼成層が形成された各グリーンシートを所定の順序で積層した後、これらを圧着して一体化する。

（Ｅ）焼成工程
一体化されたグリーンシートに対して、ガラスセラミックス組成物を焼結させるための焼成を行う。これにより、発光素子用基板１０が得られる。なお、必要に応じて、焼成前に、バインダーなどを除去するための脱脂を行ってもよい。

脱脂温度は、５００℃以上６００℃以下が好ましい。脱脂時間は、１時間以上１０時間以下が好ましい。脱脂温度が５００℃以上、脱脂時間が１時間以上の場合、バインダーなどの除去が良好となる。脱脂温度が６００℃以下、脱脂時間が１０時間以下の場合、生産性などが良好となる。

焼成温度は、緻密化および生産性を考慮して、８００℃以上９３０℃以下が好ましく、８５０℃以上９００℃以下がより好ましく、８６０℃以上８８０℃以下がさらに好ましい。焼成時間は、２０分以上６０分以下が好ましい。焼成温度が８００℃以上の場合、緻密化が良好となる。焼成温度が９３０℃以下の場合、変形が抑制されるとともに、生産性が良好となる。また、銀を含有する導体ペーストを用いた場合、焼成温度が８８０℃以下であると、軟化による変形が抑制される。

なお、上記製造方法では、ガラスペーストを印刷して未焼成ガラス層を形成する方法について説明したが、未焼成ガラス層を形成する方法は必ずしもガラスペーストを印刷する方法に限られない。例えば、同様のガラス組成を有するホウケイ酸ガラスなどのガラス粉末を用いて未焼成ガラス層となるグリーンシートを製造して、これを第１の基体１１１や第２の基体１１２となるグリーンシートに積層して未焼成ガラス層を形成してもよい。

このような発光素子用基板１０には、例えば、発光素子２１を接合するための半田の濡れ性を高める目的などから、第１の被覆層１４の表面にメッキ層が形成される。メッキ層としては、例えば、第１の被覆層１４側から順にニッケル（Ｎｉ）メッキ層および金（Ａｕ）メッキ層が形成されたＮｉ／Ａｕメッキ層などが挙げられる。

メッキ層の形成は、メッキ液に発光素子用基板１０を浸漬して行われる。この際、基体１１を覆うようにガラス層１３が設けられていると、メッキ液の接触による基体１１の腐食が抑制され、結果として発光素子２１を搭載するときの割れが抑制される。

なお、メッキにおいては、発光素子２１を搭載するときの基体１１の割れを抑制するようなメッキ条件を採用することが好ましい。例えば、メッキを行うときの電流密度が高いと基体１１が割れやすくなることから、メッキを行うときの電流密度を低くすることが好ましい。さらに、メッキ時間が長くなると基体１１が割れやすくなることから、メッキ時間を短くすることが好ましい。

以下、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１〜１２］
表１に示すように、第１の主面１１ａ側における基体１１と放熱体１２との境界からガラス層１３の外縁までの距離（Ｌ_１）およびガラス層１３の厚みを変更して、図１〜図３に示すような構造を有する評価用基板を作製した。なお、第１の主面１１ａ側のガラス層１３の距離（Ｌ_１）および厚みを除いて、各実施例の評価用基板の構成は同一とした。

評価用基板の詳細は、以下に示す通りである。評価用基板の外形は３ｍｍ×３ｍｍ、放熱体１２の第１の構成単位１２１の外形は１．２ｍｍ×１．２ｍｍ、第２の構成単位１２２の外形は０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、第１の基体１１１（第１の構成単位１２１も同様）および第２の基体１１２（第２の構成単位１２２も同様）の厚さはそれぞれ０．１５ｍｍ、枠体１６の厚さは０．４ｍｍである。第１の被覆層１４の外形は１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、厚さは０．０１５ｍｍであり、距離（Ｌ_２）は１００μｍである。第２の被覆層１９の外形は１．４ｍｍ×１．４ｍｍ、厚さは０．０１５ｍｍであり、距離（Ｌ_３）は１００μｍである。

また、評価用基板は、以下のようにして製造した。
酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２が６０．４％、Ｂ_２Ｏ_３が１５．６％、Ａｌ_２Ｏ_３が６％、ＣａＯが１５％、Ｋ_２Ｏが１％、Ｎａ_２Ｏが２％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。このガラスを酸化アルミニウム製ボールミルにより４０時間粉砕して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。

このガラス粉末が４０質量％、酸化アルミニウム粉末（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）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、乾燥させて、第１の基体１１１、第２の基体１１２、および枠体１６となるグリーンシートを製造した。基体１１、第１の基体１１１、第２の基体１１２の厚さは、このグリーンシートの厚さにより調整した。

各グリーンシートには、必要に応じて、孔部の形成を行い、導体ペーストまたはガラスペーストの充填または印刷により、放熱体１２、ガラス層１３、第１の被覆層１４、第２の被覆層１９となる未焼成層を形成した。また、ガラス層１３の距離（Ｌ_１）および厚みの調整は、このときの印刷範囲および印刷厚みにより調整した。

なお、導体ペーストは、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回分散を行って製造した。また、導体ペーストの充填、印刷は、スクリーン印刷により行った。

また、ガラスペーストは、ガラス粉末、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回分散を行って製造した。また、ガラスペーストの印刷は、スクリーン印刷により行った。

なお、ガラスペーストに用いたガラス粉末は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２が８１．６％、Ｂ_２Ｏ_３が１６．６％、Ｋ_２Ｏが１．８％含有されるホウケイ酸ガラスからなる。

未焼成層が形成されたグリーンシートを所定の順序で積層した後、圧着して一体化した。その後、一体化されたグリーンシートに対して、脱脂温度５５０℃、脱脂時間５時間の脱脂を行った。さらに、脱脂温度８７０℃、脱脂時間３０分間の焼成を行った。これにより、評価用基板を作製した。

［比較例１］
ガラス層１３および第１の被覆層１４を設けないこと以外は、実施例１と同様にして評価用基板を作製した。

次に、実施例および比較例の評価用基板について、メッキを行ってメッキ層を形成した。なお、実施例の評価用基板については、第１の被覆層１４の表面にメッキ層を形成し、比較例の評価用基板については、放熱体１２の表面にメッキ層を形成した。メッキは、ニッケルメッキ液、金メッキ液の順に評価用基板を浸漬して行った。ニッケルメッキ層の厚さは１０μｍ、金メッキ層の厚さは０．３μｍである。ニッケルメッキ液としてはスルファミン酸ニッケル水溶液、金メッキ液としてはシアン化金カリウム水溶液を用いた。

その後、実施例および比較例の評価用基板について、メッキ層上に金錫共晶ハンダを用いて外形が１ｍｍ×１ｍｍの発光素子２１を３１０℃で６０秒加熱して接合した。接合後、光学顕微鏡を用いて、３０倍の倍率で評価用基板の表面の割れを観察した。表１に、評価用基板の表面に何らかの割れが発生した割合（割れ発生率）を示す。また、表１に、実施例および比較例の評価用基板について、メッキ層を形成する前の反りの有無を示す。

表１から明らかなように、ガラス層１３および第１の被覆層１４を有しない比較例の評価用基板は、発光素子２１を接合したときの割れの発生率が高くなることが分かる。一方、ガラス層１３および第１の被覆層１４を有する実施例の評価用基板は、発光素子２１を接合したときの割れの発生率が低くなることが分かる。また、ガラス層１３の形成範囲や厚さが一定の範囲内にある場合、特に割れの発生率が低くなるとともに、反りの発生も抑制されることが分かる。

１０…発光素子用基板、１１…基体、１２…放熱体、１３…ガラス層、１４…第１の被覆層、１５…配線導体、１６…枠体、１７、１８…外部電極、１９…第２の被覆層、２０…発光装置、２１…発光素子、２２…ボンディングワイヤ、３１…第１の直線、３２…第２の直線、１１１…第１の基体、１１２…第２の基体、１２１…第１の構成単位、１２２…第２の構成単位１２２。

Claims (9)

1. 基体と、
   前記基体の少なくとも一方の主面に端部が貫通するように前記基体の内部に設けられる放熱体と、
   前記基体と前記放熱体との境界を覆うように前記主面側に設けられるガラス層と
   を有する発光素子用基板。
2. 前記放熱体の端面の全体と前記ガラス層の内周部とを被覆する被覆層を有する請求項１記載の発光素子用基板。
3. 前記主面は、発光素子が搭載される側の主面である請求項１または２記載の発光素子用基板。
4. 前記放熱体の外縁が発光素子の外縁よりも内側に位置する請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光素子用基板。
5. 前記ガラス層の外縁が、前記放熱体の外縁から１５０μｍ以上外側に位置する請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光素子用基板。
6. 前記ガラス層は、５μｍ以上５０μｍ以下の厚みを有する請求項１乃至５のいずれか１項記載の発光素子用基板。
7. 前記ガラス層の熱膨張率が前記基体の熱膨張率よりも小さい請求項１乃至６のいずれか１項記載の発光素子用基板。
8. 前記ガラス層は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２の含有量が６２％以上８４％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１０％以上２５％以下、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０％以上５％以下、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計した含有量が０％以上５％以下、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の合計した含有量が６２％以上８４％以下、ＭｇＯの含有量が０％以上１０％以下、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの合計した含有量が５％以下のホウケイ酸ガラスを有する請求項１乃至７のいずれか１項記載の発光素子用基板。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の発光素子用基板と、
   前記発光素子用基板に搭載される発光素子と
   を有する発光装置。

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