JP5383636B2

JP5383636B2 - 光反射体、発光素子搭載用配線基板、および発光装置

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Publication number: JP5383636B2
Application number: JP2010279414A
Authority: JP
Inventors: 信也川井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP2011090325A

Description

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の光反射部分に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、並びに発光装置に関する。

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。

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）。

特開２０００−１６８３３号公報

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％とが低いため、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の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。また、照明用の発光装置では、光量が不充分となってしまうという問題があった。

従って、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、並びに発光装置を提供することである。

本発明の光反射体は、ガラスとセラミック粒子とを含有するガラスセラミックスからなり、前記セラミック粒子は可視光領域に特有の光吸収帯を有していない酸化物結晶であり、前記ガラスセラミックスの断面において、前記セラミック粒子のうち粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積が前記断面の１０〜７０％であるとともに、前記ガラスセラミックスが遷移金属元素（ただし、Ｚｒを除く）を実質的に含有していないことを特徴とする。

前記セラミック粒子が、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種からなることが好ましい。

前記粒子群の占有面積のうち、アスペクト比が３以上である粒子の占有面積が２０％以上であることが好ましい。

前記光反射体は可視光の波長領域全域において、反射率が７５％以上であることが好ましい。

本発明の発光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を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が前記光反射体からなることを特徴とする。

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。

本発明の光反射体は、ガラスとセラミック粒子とを含有するガラスセラミックスからなり、前記セラミック粒子は可視光領域に特有の光吸収帯を有していない酸化物結晶であり、前記ガラスセラミックスの断面において、前記セラミック粒子のうち粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積が前記断面の１０〜７０％であるとともに、前記ガラスセラミックスが遷移金属元素（ただし、Ｚｒを除く）を実質的に含有していないことにより、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出来る。すなわち、ガラスとセラミック粒子では屈折率が異なるため、それらの界面で光の散乱が起きるが、その際に、セラミック粒子の粒径が可視光の波長に近いため散乱の効率がよくなり、可視光の波長領域で反射率が高くなる。

本発明の光反射体であるガラスセラミックスの微細構造の一例を示す断面図である。本発明の光反射体であるガラスセラミックスの微細構造の一例を示す断面図である。本発明の発光素子搭載用配線基板を示す断面図である。本発明の発光装置を示す断面図である。

本発明を、添付図面に基づいて説明する。

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。

本発明の光反射体は、ガラスセラミックス１からなっているものであり、ガラスセラミックス１は、例えばガラス３と、セラミック粒子５およびセラミック粒子７のようなセラミック粒子と、を含有するものである。

本発明の光反射体は、ガラスとセラミック粒子とを含有するガラスセラミックスからなり、前記ガラスセラミックスの断面において、前記セラミック粒子のうち粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積が断面の１０〜７０％であることが重要である。

本発明の光反射体をかかる構成とすることにより、屈折率の異なるガラスとセラミック粒子との界面において、効率よく光が散乱するため高い反射率を得ることができる。断面における粒子径を０．３〜１．０μｍと、可視光の波長領域である４００ｎｍ（０．４μｍ）〜７００ｎｍ（０．７μｍ）に近い大きさとすることにより、可視光を特に効率よく反射させることが可能となるため、可視光の波長領域で、高い反射率を示すことが可能となる。

可視光の反射率を高くするためには、前記断面における粒子径が０．３〜０．８μｍのセラミック粒子の粒子群の占有面積が断面の１５〜６５％であることが更に好ましく、前記断面における粒子径が０．４〜０．７μｍのセラミック粒子の粒子群の占有面積が断面
の２０〜６０％であることが最適である。

なお、本発明での断面における粒子径は、ガラスセラミックスの断面を鏡面研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した画像から算出する値で、具体的には、アスペクト比が３より小さい粒子では断面形状を円形近似した場合の粒子の直径のことであり、アスペクト比が３以上の粒子では粒子の短径のことである。アスペクト比が大きい異方性粒子の場合は、円形近似を行うと実際の粒子の大きさと円形近似した場合の粒子の直径との差が大きくなるため、光の散乱に与える影響の大きい短径を断面における粒子径とした。

ここで、アスペクト比とは、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粒子の長径とし、もっとも短いものを断面における粒子の短径とした場合の長径／短径のことである。また、ここで円形近似とは、粒子の断面積を測定し、その断面積と同じ面積を有する円の直径を断面における粒子径とするものである。なお、粒径１．２７μｍの真球状の粒子に対する本発明の断面における粒子径は、計算上では平均で約１．０μｍとなる。

測定をおこなう断面は、光反射体の主に光を反射する面に略平行な断面で、測定は１００μｍ^２の範囲に対して行えばよい。なお、光反射体の光を反射する面が１００μｍ^２に満たない場合は、反射する面に略平行な断面全体を測定すればよい。また、測定範囲の境界をまたいでいる粒子については、アスペクト比および断面における粒子径の測定は測定範囲を超えている部分も含めて粒子の断面全体に対して行い、面積はその粒子の断面のうち測定範囲内の部分を計測すればよい。そのためには、走査型顕微鏡で撮影する範囲は、測定範囲の境界をまたいでいる粒子の粒子径が測定できる程度に測定範囲より広い範囲とする。

また、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍであるセラミック粒子は、ガラスセラミックスを製造する際に、原料粉末の段階でガラスと混合するフィラーとして添加してもよいが、焼成中にガラスから微細な結晶相としてセラミック粒子を析出させることが、光反射体の製造上好ましい。そうすれば、平均粒子径が約１．３μｍ以下の微粉末をフィラーとして使用しないため、フィラー製造のコストが増加したり、フィラーが凝集等して、ガラスとフィラーの混合が不充分で焼成時にガラスセラミックスにクラックが発生したりすることがない。

さらに、光反射体の反射率以外の特性、例えば、抗折強度や誘電率、誘電損失、熱膨張係数等を制御するために、フィラーとしては製造が容易な平均粒径が約１．３μｍ以上のセラミック粒子７を使用し、かつ、焼成中にガラスから微細な結晶相であるセラミック粒子５を析出させることが、光反射体に様々な特性を付与できるとともに容易に製造することが可能となる点で好ましい。

本発明のセラミック粒子は、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。それらのセラミック粒子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出来る。なお、セラミック粒子は、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍの微細な結晶粒子が得やすいという点で、ジルコニア、ガーナイト、スピネルであることが好ましい。

図１に示したセラミック粒子５は例えば、焼成によりガラスから析出したガ−ナイトであり、セラミック粒子７はフィラーのアルミナである。このような構成にすることにより
、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍのセラミック粒子であるのは、主にガ−ナイトとなり、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍのセラミック粒子の占有面積の割合が１０〜７０％であれば、ガラスセラミックス１からなる光反射体の反射率が高くなる。また、セラミック粒子７がアルミナであることから、ガラスセラミック１からなる光反射体に強度が高い、耐食性に優れる等の特性を付与することが容易になる。

また、図１中ではセラミック粒子としてセラミック粒子５およびセラミック粒子７の２種類がある場合を例示しているが、セラミック粒子の種類は１種類であっても、３種類以上であっても差し支えない。さらに、ガラス３に関しても、１種類でなく複数のガラスが混在していても差し支えない。複数のガラスを混在させるためには、原料粉末の段階で複数の種類のガラスを原料として使用する方法の他、焼成中に分相させる方法を選択することができる。

また、ガラスセラミックス１の結晶化度を５０％以上、特に６０％以上とすれば、ガラスセラミックス１中の結晶粒子の量が増加するため、ガラス３とセラミック粒子５やセラミック粒子７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。

ここで、結晶化度とは、ガラスセラミックス中の全結晶相の質量の合計／ガラスセラミックスの質量により定義されるものであり、ガラスセラミックス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。ガラスセラミックス中の結晶相の質量はリートベルト解析により算出されるものである。したがって、結晶相としては、フィラーとして原料粉末として添加したもの、ガラスから焼成中に析出したもの、ガラスとフィラーの反応により生成したもの等の全てを含んで測定される。

また、遷移金属元素を実質的に含有しないことにより、遷移金属元素特有の吸収帯による、反射率の低下を抑制することができる。さらに、吸収帯の反射率が低いことにより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。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ス中で酸化物として存在する遷移金属酸化物にて例示すれば、Ｃｒ_２Ｏ_３は緑、Ｃｏ_３Ｏ_４は青、ＣｅＯ_２は黄色、等固有の吸収帯を有しているものや、ＴｉＯ_２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や反応/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。

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、１質量％以下、特に０．１質量％以下であることが好ましい。

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。

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。

次に、本発明の光反射体の製造方法を詳述する。

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化ガラスを用いることがより好ましい。ここで、結晶化ガラスとは、焼成によりガラスの一部あるいは
全部が結晶として析出するガラスのことである。上記、原料粉末を所望の混合比にて秤量し、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。

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出来る。

特にガラス粉末として結晶化ガラスを用いた場合に、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍの結晶の析出を適切な大きさに制御するためには、焼成パターンを制御することが効果的である。即ち、核生成温度や結晶化温度をあらかじめ測定しておき、例えば、析出結晶相を微細化するためには、焼成中に核生成温度付近にて保持パターンを設け核の発生量を増加させることが効果的であり、逆に、析出結晶相を成長させたい場合には、結晶化温度付近まで急速に昇温し、核生成を抑制することが効果的である。

図２は本発明の別の光反射体の実施形態の断面の模式図である。

本発明の光反射体は、ガラスセラミックス１１からなっているものであり、ガラスセラミックス１１は、例えばガラス１３と、セラミック粒子１５とセラミック粒子１７と異方性セラミック粒子１９のようなセラミック粒子と、を含有するものである。

本発明の光反射体は、ガラスとセラミック粒子とを含有するガラスセラミックスからなり、前記ガラスセラミックスの断面において、前記セラミック粒子の粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積の中で、セラミック粒子のアスペクト比が３以上である粒子の占有面積が２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。アスペクト比が３以上、即ち、針状晶や板状晶といった異方性セラミック粒子１９は、等方性の粒子と比較して、ひとつのセラミック粒子に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、可視光領域で、より高い反射率を得ることが可能となる。

断面における粒子径が０．３〜１．０μｍでアスペクト比が３以上あるセラミック粒子の比率を増やすためには、セラミック粒子が異方性結晶となるアルミナおよびセルジアンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。

図２に示したセラミック粒子１５は例えば、焼成によりガラスから析出したガ−ナイトであり、セラミック粒子１７はフィラーのアルミナであり、異方性セラミック粒子１９は焼成によりガラスから析出したセルジアンである。このような構成にすることにより、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍのセラミック粒子であるのは、主にセルジアンとガ−ナイトとなり、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍのセラミック粒子の占有面積の割合が１０〜７０％であれば、ガラスセラミックス１１からなる光反射体の反射率が高くなる。加えて、断面におけるアスペクト比が３以上である粒子であるのは、主にセルジアンとなり、断面におけるアスペクト比が３以上である粒子の占有面積が２０％以上であれば、ガラスセラミックス１１からなる光反射体の反射率をさらに高くすることが容易となる。また、セラミック粒子１７がアルミナであることから、ガラスセラミック１１からなる光反射体に強度が高い、耐食性に優れる等の特性を付与することが容易になる。

断面における粒子径が０．３〜１．０μｍでアスペクト比が３以上あるセラミック粒子の比率を増やすためには、上記と同様の焼成パターンの制御を、特に異方性セラミック粒子を対象にして行なうことが効果的である。

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。

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の主面１０３ａに形成された光反射体１１１とを具備している。

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。

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。

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の主面に形成された光反射体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。

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。

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。

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。

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。

光反射体１１１の厚みを、２５μｍ以下にすることにより、光反射体１１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１３を得ることができる。特に、表面反射層１１の厚みは２０μｍ以下、さらに１５μｍ以下とすることが好ましい。

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。

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。

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い。

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。

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。

このように枠体２１６を金属により形成する場合には、予め、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。

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２１７と接着してもよい。

また、枠体１１６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、耐酸化性に最も優れるため、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。

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）の様に発光素子搭載用配線基板を平板状にしてもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、その特性を最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。

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。

また、例えば、図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）に示した枠体１１６の形成された発光素子用配線基板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してもよい。

枠体１１６を搭載した発光装置１２７では、枠体１１６の内側に発光素子１２１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。

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
表１に示す組成の平均粒径２．０μｍの結晶化ガラス粉末および表２に示す組成と粒径とを有するフィラーを準備し、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。

得られた成形体を厚み２ｍｍとなるように熱圧着法にて積層し、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、大気雰囲気中にて、９００℃、１ｈｒの条件にて焼成することにより、光反射体であるガラスセラミックを得た。

このガラスセラミックスについて、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撮影し、画像解析装置を用いて、１００μｍ^２の範囲で、断面における粒子の短径、長径および面積を測定した。長径／短径をアスペクト比とし、アスペクト比が３以上の粒子については、短径を断面における粒子径として算出し、アスペクト比が３よりも小さい粒子については、その面積と同じ面積を有する円の直径を断面における粒子径として算出した。

その結果から、断面における粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積を計算し、測定面積中に占める前記粒子群の占有面積の割合を表３に示した。さらに、前記粒子群のなかでアスペクト比が３以上である粒子の占有面積を計算し、前記粒子群の占有面積のうち、アスペクト比が３以上である粒子の占有する面積の割合を表３に示した。

また、ガラスセラミックスの結晶相をＸ線回折測定により回折パターンを測定し、結晶相の同定を行った。さらに、リートベルト法を用いて結晶化度を算出した。結果を表３に示す。

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渡って１０ｎｍ毎に反射率を測定し、反射率の最も低い波長での値を表３に示した。

また、比較サンプルとして、表１に示した組成を有する非結晶化ガラスであるガラスＧ７のみを焼成して作製したセラミックフィラーも焼成により析出する結晶相も含有しない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。

本発明の光反射体である試料Ｎｏ．４〜１７は、可視光領域での最も低い反射率が７５％以上、即ち、可視光全域に渡って７５％以上の高い反射率を示すものであった。特にアスペクト比が３以上である粒子の占有面積が２０％以上である資料Ｎｏ．７〜１４は、可視光領域での最も低い反射率が７８％以上の高い反射率を示すものであった。

一方、セラミックフィラーも焼成により析出する結晶相もないため、セラミック粒子を全く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と結晶化度の高い結晶化ガラスを用いた本発明の範囲外の試料Ｎｏ．３では、結晶化度は高いものの、析出粒子の直径が大きく、０．３〜１．０μｍの微細な粒子の析出量が少ないため、反射率が低いものとなった。

実施例２
本発明の範囲内の試料Ｎｏ．１１の光反射体材料Ｈ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にて貫通穴を形成し、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にて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。

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にて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にて形成し、絶縁層３１１ａ〜３１１ｃとなる加工済みグリーンシートを作製した。

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にて積層し、キャビティ構
造を有する積層体を得た。

得られた、積層体を水蒸気含有窒素雰囲気中にて、７００℃にて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にて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の発光素子搭載用配線基板３１３を得た。

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。

銀めっきを施した、発光素子搭載用配線基板３１３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、発光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チップを発光素子搭載用配線基板３１３上に実装した。

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。

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、可視光全域に渡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。

１、１１・・・ガラスセラミックス
３、１３・・・ガラス
５、７、１５、１７・・・セラミック粒子
１９・・・異方性セラミック粒子
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

Claims

ガラスとセラミック粒子とを含有するガラスセラミックスからなり、前記セラミック粒子は可視光領域に特有の光吸収帯を有していない酸化物結晶であり、前記ガラスセラミックスの断面において、前記セラミック粒子のうち粒子径が０．３〜１．０μｍである粒子群の占有面積が前記断面の１０〜７０％であるとともに、前記ガラスセラミックスが遷移金属元素（ただし、Ｚｒを除く）を実質的に含有していないことを特徴とする光反射体。
前記セラミック粒子が、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種からなることを特徴とする請求項１記載の光反射体。
可視光の波長領域全域において、反射率が７５％以上であることを特徴とする請求項１記載の光反射体。
前記粒子群の占有面積のうち、アスペクト比が３以上である粒子の占有面積が２０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光反射体。
前記ガラスセラミックスの結晶化度が５０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光反射体。
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が請求項１〜５のいずれかに記載の光反射体からなることを特徴とする発光素子搭載用配線基板。
請求項６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。