JP5490876B2 - 光反射基板、発光素子搭載用基板、発光装置および発光素子搭載用基板の製造方法 - Google Patents

光反射基板、発光素子搭載用基板、発光装置および発光素子搭載用基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光を反射するための金属層を有する光反射基板、光反射基板を用いて作製された、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板、発光素子搭載用基板に発光素子を搭載してなる発光装置、および発光素子搭載用基板の製造方法に関する。
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）等の発光素子は、照明や携帯電話や大型液晶テレビのバックライト等の多様な分野で光源として多く用いられるようになってきている。このような発光素子を用いた光源には、高信頼，高発光効率、低発熱量等の特性が求められる。特に、長期にわたって高い発光効率を維持できることが要求される。
このような要求を満たすために、また、外部からの機械的な衝撃や化学的な作用に対する保護や、プリント回路基板等の外部基板への実装性（電気的な接続の信頼性等）の向上等を目的に、発光素子は一般に、発光素子搭載用基板に搭載され、蛍光体の成分を含有する樹脂等で封止された発光装置として用いられている。
発光素子搭載用基板は、光を反射する金属層が絶縁基板の主面に被着されてなる光反射基板を用いて作製される。金属層を形成する金属材料としては、例えば、光の反射率が高い物質である（可視光において光の反射率が金属材料中最大である）銀や銀を主成分とする合金等の、銀を含む金属材料が用いられている。
特開2009−231440号公報 特開2010−34487号公報 特開2006−140360号公報
光反射基板において銀を含む金属層を用いた場合には、銀が硫化や酸化をする物質であるため、硫化反応等により金属層の表面が黄色や黒色等に変色して、光の反射率が低下してしまう可能性がある。また、発光素子搭載用基板において、発光素子を絶縁基板に搭載した後に樹脂で発光素子および金属層のうち発光素子が発する光が照射される部位を封止した場合にも、樹脂が吸湿する性質を有することから、外気中の水分等に対する金属層の保護が不十分であるため、金属層に変色が発生する可能性がある。
このような問題点に対しては、例えば特許文献１に記載されているように、銀系の配線導体（金属層）を形成した後に、ガラス材料（ガラスペースト）を、金属層の表面を覆うように塗布して焼成し、金属層を被覆する透明無色のガラス層を形成し、このガラス層で、光の透過を可能にしながら銀の硫化等の化学変化を抑制するという手段が考えられる。
しかしながら、このような発光素子搭載用基板は、その製造方法において、一旦、銀系導体層（金属層）を焼成によって形成した後に、再度焼成してガラス層を金属層を被覆するように被着させる必要があるため、プロセスコストが高くなりやすい。また小型の発光装置や、複数の発光素子を一つの絶縁基板に搭載させるいわゆるマルチチップ化が求められる場合には、このような製造方法では、未焼成のガラスセラミック材料を一度焼成し、収縮して寸法が小さくなった絶縁基板の主面および金属層上にガラス層を形成するため、金属層のみを正確に被覆するようにガラス層を形成することが困難になる可能性がある。
また、発光素子を取り囲む枠状のリフレクタ部を設ける場合には、リフレクタ部が妨げになって、ガラス層となるガラスペーストを金属層の表面に塗布することが難しい。
そこで、金属層およびガラス層の両方を絶縁基板との同時焼成により形成するという製造方法、つまり未焼成の金属層（導体ペースト等）を被覆するように未焼成のガラス材料（ガラスペースト等）を塗布し、これらを絶縁基板と同時焼成する方法が考えられる（例えば、特許文献２を参照。）。
しかしながら、銀を主成分とする導体ペースト上にガラスペーストを塗布して同時焼成すると、焼成時に銀とガラスとが反応し、銀がガラスの露出表面等に拡散しやすい。そして、拡散した銀成分の酸化や硫化によっててガラス層が着色（黄色に変色）されてガラス層の透明度が低下し、金属層から外部への光の反射率が低下してしまう可能性がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、銀を含む金属層が絶縁基板の主面に被着されてなり、金属層の酸化や硫化による変色を抑制することが可能な光反射基板、発光素子搭載用基板および発光装置を提供することにある。また本発明は、銀を含む金属層を絶縁基板の主面に、銀のガラス層への拡散を抑制しながら、ガラス層で被覆された状態で同時焼成によって被着させて、金属層の酸化や硫化による変色を抑制することが可能であり、長期にわたり高い光の反射率を維持できる発光素子搭載用基板を製造することが可能な製造方法を提供することにある。
本発明の光反射基板は、絶縁基板と、該絶縁基板の主面に被着された銀を含む金属層とを備える光反射基板であって、前記金属層が、軟化点が銀の融点よりも低いガラス層によって被覆されており、該ガラス層の前記金属層と反対側の表面に銀が存在していないことを特徴とする。
そして前記光反射基板は、上記構成において、前記金属層が、セシウムおよびルビジウムのうち少なくとも１種を含有していることを特徴とする。
また、本発明の光反射基板は、上記構成において、前記ガラス層が、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を含有していることを特徴とする。
また、本発明の光反射基板は、上記構成において、前記絶縁基板がガラスセラミック焼結体からなり、前記絶縁基板、前記金属層および前記ガラス層が同時焼成されて形成されており、前記ガラス層は、軟化点が、前記同時焼成によって前記ガラスセラミック焼結体のガラス成分となる第２のガラス材料の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低い第１のガラス材料が焼成されてなることを特徴とする。
本発明の発光素子搭載用基板は、上記いずれかの構成の光反射基板を備え、前記絶縁基板の前記金属層が被着された前記主面に発光素子の搭載部を有することを特徴とする。
本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、ガラスセラミックグリーンシートを準備するとともに、銀または銀を主成分とする導体材料を有機溶剤に分散させて作製した導体ペーストを、前記ガラスセラミックグリーンシートの主面のうち少なくとも一部に塗布する第１工程と、
軟化点が、前記ガラスセラミックグリーンシートに含まれるガラス成分の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低いガラス材料の粉末を用いてガラスペーストを作製し、該ガラスペーストを前記ガラスセラミックグリーンシートの主面に塗布された前記導体ペーストを被覆するように塗布する第２工程と、
前記導体ペーストおよび前記ガラスペーストを塗布した前記ガラスセラミックグリーンシートを加熱して、前記ガラスセラミックグリーンシートを焼結させてガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板とするとともに、該絶縁基板の主面に前記導体ペーストを焼結させて銀または銀を主成分とする金属層を被着させ、併せて前記ガラスペーストの前記ガラス材料の粉末を溶融させた後冷却して透明なガラス層として、該ガラス層で前記金属層を被覆する第３工程とを備えることを特徴とする。
そして前記発光素子搭載用基板の製造方法は、前記第１工程で作製する前記導体ペーストに、セシウムおよびルビジウムのうち少なくとも１種を添加することを特徴とする。
また、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、前記第２工程で作製する前記ガラスペーストに酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を添加することを特徴とする。
また、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、前記導体ペーストおよび前記ガラスペーストを塗布した前記ガラスセラミックグリーンシートを加熱する工程の前に、前記ガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記ガラス成分とはガラス転移点が異なる第２のガラス成分を用いて拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペーストを作製し、前記拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは前記拘束用ガラスセラミックペーストの層を前記ガラスセラミックグリーンシートの前記主面と反対側の主面に被着させる工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法は、前記第１工程において、前記ガラスセラミックグリーンシートに加えて枠状のガラスセラミックグリーンシートを準備するとともに、該枠状のガラスセラミックグリーンシートの内側面にも前記導体ペーストを塗布する工程をさらに含み、
前記第２工程において、前記ガラスペーストを前記枠状のガラスセラミックグリーンシートの内側面に塗布した前記導体ペーストも被覆するように塗布するとともに、該枠状のガラスセラミックグリーンシートを前記ガラスセラミックグリーンシートの前記主面に積層して前記発光素子が搭載される部位を囲む枠部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の光反射基板によれば、金属層が、軟化点が銀の融点よりも低いガラス層によって被覆されていることから、金属層の銀成分の酸化および硫化を抑制できる。また、このガラス層の金属層と反対側の表面に銀が存在していないことから、この表面に露出した銀の酸化や硫化等によるガラス層の着色、および着色に伴う光の透過性の劣化を抑制することができる。したがって、銀を含む金属層の酸化や硫化による変色を抑制することが可能な光反射基板を提供することができる。
本発明の発光素子搭載用基板によれば、上記光反射基板と同様に、金属層の銀成分の酸化および硫化の抑制が可能な発光素子搭載用基板を提供することができる。
本発明の発光装置によれば、上記発光素子搭載用基板の搭載部に発光素子が搭載されてなることから、金属層の銀成分の酸化および硫化の抑制が可能な発光装置を提供することができる。
本発明の発光素子搭載用基板の製造方法によれば、上記各工程を備えることから、作製された発光素子搭載用基板において、ガラス層により銀の硫化反応等の化学変化による変色を防止し、反射率の経時変化を防止することができる。
すなわち、上記の製造方法においては、ガラス材料の軟化点がガラスセラミックグリーンシートのガラス成分の軟化点よりも高いため、ガラス成分が軟化して銀およびガラスセラミック焼結体がほぼ焼結（ガラス成分による液相焼結）した後に、ガラス材料の軟化が始まる。そのため、銀がガラス材料へ拡散するのを抑制することができ、ガラス材料に銀が拡散することによるガラス材料、つまりガラス層の変色を抑制して、反射率を向上させることができる。また、ガラス材料の軟化点が銀の融点よりも低いため、ガラス材料の軟化時に銀が溶融しない。したがって、銀を含む金属層を絶縁基板の主面に、銀のガラス層への拡散を抑制しながら、ガラス層で被覆された状態で同時焼成によって被着させることができる。そして、長期にわたり金属層において高い光の反射率を維持できる発光素子搭載用基板を製造することが可能な製造方法を提供することができる。
（ａ）は本発明の光反射基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の要部をさらに拡大して模式的に示す断面図である。 本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。 （ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の製造方法で製作した発光素子搭載用基板の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図である。 本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の他の例における一工程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で製作した発光素子搭載用基板の他の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で製作した発光素子搭載用基板の他の例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の他の例を工程順に示す断面図である。 （ａ）は本発明の製造方法で製作した発光素子搭載用基板の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図である。 本発明の発光素子搭載用基板の製造方法で製作した発光素子搭載用基板の他の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で製作した発光素子搭載用基板の他の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で製作した発光素子搭載用基板の他の例を示す断面図である。
本発明の光反射基板および発光素子搭載用基板ならびに発光装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、光（可視光）の反射率を単に反射率という場合がある。
図１（ａ）は本発明の光反射基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の要部をさらに拡大して模式的に示す断面図である。絶縁基板１の主面（上面）に被着された金属層２がガラス層３で被覆されて、光反射基板が基本的に形成されている。
光反射基板１は、発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板や発光装置に用いられるリフレクタ（光反射板））等の、光を反射する種々の用途に用いられる。
絶縁基板１は、用途に応じた形状および寸法を有し、ガラスセラミック焼結体や酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等の絶縁材料によって形成されている。例えば、光反射基板が発光素子搭載用基板として用いられる場合であれば、絶縁基板１は、発光素子を主面に搭載する上で十分大きな寸法を有する、四角板状等の形状で形成される。
絶縁基板１は、例えば、未焼成のガラスセラミック材料を有機溶剤およびバインダとともに所定の絶縁基板１の形状に成形し、焼成することによって作製することができる。
金属層２は、光を反射するための部分であり、絶縁基板１の主面（図１の例では上面）に層状に被着されている。金属層２は、反射率を高くするために、銀を含む金属材料によって形成されている。銀を含む金属材料としては、例えば、銀を主成分とし、これにアルカリ金属またはアルカリ土類金属が添加された金属材料が挙げられる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属としては、セシウムやルビジウム，ストロンチウム等が挙げられる。なお、金属層２は、銀からなるものであってもよい。
金属層２は、例えば、銀の粉末に有機溶剤およびバインダを添加し、混練して作製した金属ペーストを絶縁基板１の主面に塗布し、加熱して焼結させることによって形成することができる。金属層２は、絶縁基板１との同時焼成によって形成してもよい。
ガラス層３は、金属層２を被覆して、金属層２を形成している銀の酸化および硫化を防ぐためのものである。ガラス層３は、外部からの光を金属層２で反射させるために、透明で、光の透過率の高いものである必要がある。
金属層２は、軟化点が銀の融点（約961℃）よりも低いガラス層３によって被覆されている。そのため、金属層２の銀成分が酸化または硫化することを抑制できる。また、このガラス層３の金属層３と反対側の表面（例えば空気中に露出する表面であり、以下、露出表面ともいう）に銀が存在していない。そのため、露出した銀の酸化や硫化等によるガラス層３の着色、および着色に伴う光の透過性の劣化を抑制することができる。したがって、銀を含む金属層２の酸化や硫化による変色を抑制することが可能な光反射基板を提供することができる。
なお、ガラス層３の露出表面に銀が存在しないとは、ガラス層３の表面に存在する銀が、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＷＡ）等による測定において検知が難しい程度の量、つまり、ガラス層の露出表面における銀の存在範囲が面積比で約0.3％以下程度であり、実質的に存在しないとみなせる程度であることを意味する。この場合、ガラス層３の露出表面に存在する微量（実質的に存在していないとみなせる程度）の銀が酸化または硫化したとしても、ガラス層３の光の透過率は高い。
ガラス層３の軟化点を銀の融点よりも低くするのは、ガラス層３となるガラス材料のペースト等を金属層２の露出表面に塗布し、加熱してガラス層３を形成する際に、金属層２の溶融を防ぐためである。
ガラス層３を形成するガラス材料の軟化点は、上記金属層２の溶融の防止や、ガラス層３の露出表面への銀の拡散を抑制することを考慮して、約900℃以下であることが望ましい。このようなガラス材料としては、例えば、ＣａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯおよびＢａＯの１種以上を含むホウケイ酸系のガラス等を挙げることができる。
ガラス層３には、例えば図１（ｃ）に示すように、金属層２の銀成分が、ガラス層３を被着させる時の熱等のエネルギーによって若干拡散している。この場合、ガラス層３の軟化点を上記のように低く抑えておけば、拡散によるガラス層３の露出表面における銀の存在を抑制することができる。
金属層２の銀成分のガラス層３への拡散は、ガラス層３の厚みに対して30％以下であることが望ましい。例えば図１（ｃ）に示す例において銀が拡散している範囲が、ガラス層３全体の厚みに対して30％の範囲に相当する。ガラス層３に拡散した銀成分は、必ずしも図のような円形（球形）状とは限らず、不定形状も含む種々の形状になっている。
なお、金属層２およびガラス層３は、金属層２となる金属ペーストとガラス層３となるガラスペーストとを同時に加熱焼成する方法で形成するようにしてもよい。
上記光反射基板は、金属層２およびガラス層３の少なくとも一方が、セシウム，ルビジウムおよびストロンチウムのうち少なくとも１種を含有している場合には、銀のガラス層３への拡散をより効果的に抑制することができる。そのため、この場合には、ガラス層３の露出表面における銀の存在がより効果的に抑制された光反射基板を提供することができる。
セシウム，ルビジウムおよびストロンチウムは、金属層２の銀がガラス層３に拡散することを抑制する効果を有する。これは、ガラス層３を被着させるための加熱時に上記セシウム等の材料が銀よりも先にガラス層３中に拡散することによって、または、あらかじめガラス層３中に上記セシウム等の材料が含有されていることによって、銀のガラス層３への拡散が、セシウム等に妨げられることによると考えられる。また、これらのセシウム等の上記材料はガラス層３において無色透明であることから、ガラス層３における光の透過を妨げない。
セシウム等の上記材料は、例えば金属層２に含有させる場合であれば、炭酸塩や各種の有機酸塩等の形態で金属層２となる金属ペースト中に添加して、金属層２（および場合によってはガラス層３）とともに焼成することによって、金属層２に含有させることができる。ガラス層３に含有させる場合も同様に、炭酸セシウム等の形態でガラス層３となるガラスペースト中に添加しておけばよい。
セシウム等の材料を塩の形態で金属ペーストやガラスペーストに添加する場合には、熱処理によって分解して、金属層２およびガラス層３内に残らない酸の塩（例えば上記炭酸塩等）であることが好ましい。
また、上記光反射基板は、ガラス層３が、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を含有している場合には、ガラス層３を透過して金属層２に向かう光の一部を適度にガラス層３内において（つまり光の経路の途中において）反射させて、ガラス層３による光の吸収を抑え、光の反射率を向上させることができる。この酸化ジルコニウム等の材料は、ガラス層３中に分散する粒子としてガラス層３に含有されることが好ましい。
この場合、酸化ジルコニウム等の含有量が少ない場合には上記光の反射率向上の効果が小さくなる傾向があり、含有量が多い場合には、銀に比べて光の反射率が低い酸化ジルコニウム等による光の反射が金属層２による光の反射に対して大きくなり、光反射基板としての光の反射率が低くなる傾向がある。そのため、ガラス層３における酸化ジルコニウム等の含有量は、約５〜15質量％程度の範囲が好ましい。
なお、ガラス層３に含有されている材料が酸化ジルコニウムである場合には、酸化ジルコニウムにはめっき金属が析出しにくいため、光反射基板を発光素子搭載用基板として用いるようなときに有利である。例えば、後述するように発光素子搭載用基板において金属層２の露出表面にニッケルや金等のめっき層を被着させるときに、ガラス層３の露出表面に存在する酸化ジルコニウムの粒子にめっき金属が付着するような不具合を、より確実に抑えることができる。
また、ガラス層３の含有されている材料が酸化アルミニウムである場合には、酸化アルミニウムの熱伝導性が比較的高いため、光反射基板を発光素子搭載用基板として用いるようなときに有利である。酸化アルミニウムの熱伝導性が比較的高いため、ガラス層３としての熱伝導性を高めて、発光素子からの放熱性を向上させることができる。
上記光反射基板は、絶縁基板１がガラスセラミック焼結体からなり、絶縁基板１、金属層２およびガラス層３が同時焼成されて形成されており、ガラス層３は、軟化点が、同時焼成によってガラスセラミック焼結体のガラス成分となる第２のガラス材料の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低い第１のガラス材料が焼成されてなるものである場合には、次のような効果を有する。
すなわち、この場合には、絶縁基板１、金属層２およびガラス層３が同時焼成で形成されているため、プロセスコストを低く抑えることができ、また、金属層２のみを正確に被覆するようにガラス層３を形成することが容易である。また、ガラス層３が上記第１のガラス材料で形成されているため、同時焼成時に、絶縁基板１を形成する第２のガラス材料が軟化してガラスセラミック焼結体のガラス成分となった後で、銀の融点よりも低い温度で、第１のガラス材料が軟化して金属層２を被覆するガラス層３が形成されたものとなっている。したがって、この場合には、ガラス層３の露出表面における銀の存在が効果的に抑制され、かつプロセスコストや金属層２のガラス層３による正確な被覆においても有効な光反射基板を提供することができる。
なお、この場合には、絶縁基板１の上面に光の反射を一方向に収束させるためのリフレクタ部（図１では図示せず）を設けたとしても、金属層２の表面を被覆するガラス層３を形成することも容易である。
ガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板１は、焼成温度が比較的低い（銀の融点程度である）ため、銀を含む金属層２との同時焼成による形成が可能となっている。
絶縁基板１は、例えばホウケイ酸ガラス等のガラス材料と酸化アルミニウムとを主成分とする原料粉末を有機溶剤およびバインダ等とともに所定の絶縁基板１の形態に成形し、焼成することによって作製することができる。この絶縁基板１を形成するガラス材料が上記第２のガラス材料であり、焼成によってガラスセラミック焼結体の主成分であるガラス成分となっている。
この場合、ガラス層３は、上記のように銀の融点よりも軟化点が低いものであることに加えて、第２のガラス材料の軟化点よりも軟化点が高いものであるという条件を備えた第１のガラス材料を用いて形成する必要がある。第１のガラス材料の軟化点は、例えば、900℃以下であり、かつ約870℃以上とすればよい。
第１のガラス材料としては、上記ＣａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯおよびＢａＯの１種以上の添加材料を含むホウケイ酸系のガラスであって、これらの添加材料のＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３に対する組成比を調整することによって軟化点を上記範囲（870〜900℃）に調整したものが挙げられる。
図２（ａ）は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図２において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
発光素子搭載用基板は、上記の光反射基板を備え、絶縁基板１の金属層２が被着された主面（上面）に発光素子（図２では図示せず）が搭載される部位である発光素子の搭載部１ａが設けられて形成されている。発光素子は、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）等である。発光素子の搭載部１ａは、発光素子が発する光を外部に反射させるために、絶縁基板１の金属層２が被着された主面に設けられる。
なお、発光素子搭載用基板において実際に発光素子が接合される部位は、必ずしも絶縁基板１の主面自体（ガラスセラミック焼結体等の露出面）である必要はなく、主面に被着された絶縁層の表面（例えばガラス層３の露出表面）等であっても構わない。
この発光素子搭載用基板は、ガラス層３の一部に開口（符号なし）を有し、開口において金属層２が露出している。この金属層２の露出している部分は、例えば、搭載部１ａに搭載される発光素子を、ボンディングワイヤ等を介して電気的に接続するための接続端子として機能する。金属層２の一部を接続端子として露出させる場合には、この露出面をニッケルや金等のめっき層で被覆して、酸化や硫化の抑制、およびボンディング性の向上等を行なう。
発光素子搭載用基板の搭載部１ａに発光素子を搭載するとともに、発光素子と金属層２との電気的な接続等の必要な処理を行なえば、発光装置を作製することができる。搭載部１ａに搭載された発光素子は、例えば金属層２を介して供給される電流によって発光し、この光が直接に、または金属層２で反射されて外部に照射される。
発光素子搭載用基板の詳細な製造方法については、以下に説明する。以下の発光素子搭載用基板の製造方法の説明においては、より実用的な構造の発光素子搭載用基板を製作する場合を例に挙げて説明し、併せて発光装置についても説明している。
本発明の発光素子搭載用基板の製造方法について、添付の図面を参照しつつ説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。また、図４（ａ）は本発明の製造方法で製作した発光素子搭載用基板、およびこの発光素子搭載用基板に発光素子を搭載してなる発光装置の一例を示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の上面図である。図４（ｂ）において発光素子等は省略している。図４に示すように、発光素子搭載用基板９は、ガラスセラミック焼結体からなり主面に発光素子７が搭載される部位１ａを有する絶縁基板１，発光素子７が発する光が照射される部位に被着された金属層２および金属層２を被覆するガラス層３によって基本的に形成されている。図４に示す発光素子搭載用基板９に発光素子７が搭載されて発光装置が形成されている。
絶縁基板１は、発光素子７を搭載して保護するための基体であり、後述する銀または銀を主成分とする導体材料からなる導体ペーストとの同時焼成を可能とするためにガラスセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１は、発光素子７を搭載するために、例えば長方形等の四角板状に形成されており、主面（図４に示す例では上面のみ）に発光素子が搭載される部位１ａを有している。
金属層２は、絶縁基板１に搭載される発光素子７と電気的に接続されて発光素子７に必要な電力を供給するための配線導体（符号なし）や、発光素子７が発する光を外側（上方向）に反射するための反射層（符号なし）等である。金属層２は、配線導体として用いられる場合であっても、発光装置としての発光の効率を高くするために、発光素子７が発する光を効果的に反射するものである必要がある。そのため、金属層２は、金属中で光の反射率が最大である銀を含む導体材料（銀のみからなる場合を含む）によって形成されている。
金属層２は、絶縁基板１の主面（上面）のうち発光素子７が発する光が照射される部位に被着されたものであり、銀を含んでいる。他の金属層（例えば絶縁基板１の下面に被着された他の金属層２ｂ等）は、他の金属材料からなるものであってもよい。なお、絶縁基板１の主面のうち発光素子７が発する光が照射される範囲は、図４に示す例においては絶縁基板１の上面の全面である。
ガラス層３は、銀を含む金属層２における銀の硫化や酸化等の化学変化を抑制するためのものである。このガラス層３は、金属層２で反射される光を極力弱めることなく透過させる必要があるため、無色透明なガラス材料によって形成されている。
なお、図４に示す例においては、ガラス層３の一部に貫通孔（符号なし）を設けるとともにこの貫通孔をニッケルや金等のめっき層５で充填している。めっき層５は、金属層２と発光素子７とを電気的に接続させるための接続パッドとして機能し、このめっき層５にボンディングワイヤ６等を介して発光素子７の電極を接続させることによって、発光素子７と配線導体等の金属層２とが電気的に接続される。
また、図４に示す例においては、絶縁基板１を厚み方向に貫通する貫通孔（符号なし）を形成するとともに、この貫通孔内に貫通導体４ａを充填している。貫通導体４ａは、例えば絶縁基板１の上面に被着された金属層２を絶縁基板１の下面に電気的に導出する機能を有している。この貫通導体４ａを介して、例えば絶縁基板１の上面の金属層２が、絶縁基板１の下面に被着された他の金属層２ｂとが電気的に接続され、他の金属層２ｂを外部の電気回路（図示せず）に電気的に接続すれば、発光素子７が外部の電気回路と電気的に接続される。
以下に、このような発光素子搭載用基板９の製造方法について、詳しく説明する。
（第１工程）
まず、図３（ａ）に示すように、ガラスセラミックグリーンシート11を準備するとともに、図３（ｂ）に示すように、銀または銀を主成分とする導体材料を有機溶剤に分散させて作製した導体ペースト22を、ガラスセラミックグリーンシート11の主面のうち少なくとも発光素子７が発する光が照射される部位に塗布する。
ガラスセラミックグリーンシート11は、焼成によってホウケイ酸系ガラスやリチウムケイ酸系ガラス等のガラス成分と酸化アルミニウムや酸化カルシウム等のセラミック成分とを主成分とするガラスセラミック焼結体となるものであり、例えば、これらのガラス成分およびセラミック成分の粉末を原料粉末とし、これを有機溶剤および有機バインダ等とともに混練して作製したセラミックペーストを、ドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術を採用してシート状に成形することによって準備することができる。
ガラスセラミックグリーンシート11は、例えば厚みが100〜300μｍ程度であり、これを複数準備して、後の工程で積層するようにしてもよい。複数のガラスセラミックグリーンシート（図示せず）を積層して絶縁基板１となる積層体を作製する場合には、積層体は、例えば厚みが約300〜1500μｍ程度で、平面視における外辺の長さが約2.5ｍｍ〜10ｍｍ程度の長方形板状や正方形板状とすればよい。
導体ペースト22は、銀または銀を主成分としてする導体材料の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練することによって作製することができる。上記導体材料の粉末としては、例えば、銀の粉末を主成分とし、これに炭酸セシウムや炭酸ルビジウム、炭酸ストロンチウム等のアルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素の炭酸塩の粉末を添加したものを挙げることができる。この場合、金属層２における光の反射率を高くする上で、銀を含む導体材料の粉末における銀（粉末）の含有率を95〜100質量％程度とすることが好ましい。
なお、銀を主成分とする導体材料を用いた導体ペースト22において、上記の炭酸塩等の添加物は、後述する焼成を含む工程において、銀のガラスペースト33への拡散を抑制する効果を有している。これは、上記本発明の光反射基板および発光素子搭載用基板における効果と同様である。すなわち、上記の炭酸塩等の添加物は焼成時に分解してイオン化しやすく、ガラスペースト33に銀よりも先に拡散するため、銀がガラスペースト33にイオン化して拡散するのを抑制する。この場合、上記のアルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素の材料は、焼成後のガラスペースト33（ガラス層３）内において無色透明であるため、ガラス層３における光の透過を妨げることがない。
なお、セシウム，ルビジウムおよびストロンチウムは、炭酸塩以外に各種の有機酸（カルボン酸）塩として添加してもよい。また、セシウム，ルビジウムおよびストロンチウムは、後述する第２工程で作製するガラスペーストに添加してもよい。この場合にも、同様に銀の拡散を抑制する効果を得ることができる。
この導体ペースト22は、ガラスセラミックグリーンシート11の主面のうち少なくとも発光素子７が発する光が照射される部位、つまりこの例ではガラスセラミックグリーンシート11の上面に塗布される。この場合、導体ペースト22は、ガラスセラミックグリーンシート11の上面の全面に塗布する必要はなく、所定の配線導体や反射層のパターンで塗布すればよい。
なお、図３（ａ）に示す例においては、ガラスセラミックグリーンシート11に金型を用いた打ち抜き加工等の孔あけ加工を施して貫通孔（符号なし）を形成し、この貫通孔内に上記の導体ペースト22とは別の他の導体ペースト44を充填している。他の導体ペースト44は、銅や白金、金等の銀以外の金属を主成分とするものでもよく、導体ペースト22と同様に銀を主成分とするものでもよい。貫通孔に充填した他の導体ペースト44は、後の工程で焼成されて、例えば図４に示すような貫通導体４ａとなるものである。
（第２工程）
次に、図３（ｃ）に示すように、軟化点が、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低いガラス材料の粉末を用いてガラスペースト33を作製し、そのガラスペースト33をガラスセラミックグリーンシート11の主面に塗布された導体ペースト22を被覆するように塗布する。
軟化点が、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分の軟化点よりも高く、かつ銀の融点（約961℃）よりも低いガラス材料の組成としては、例えば、ＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３を含み、かつ、ＣａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯおよびＢａＯの１種以上を含むホウケイ酸系のガラス等を挙げることができる。
ガラス材料の軟化点の調整は、例えばＣａＯやＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯおよびＢａＯのうち選択した材料のＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３に対する組成比を変えることによって行なうことができる。
このガラスペースト33は、次の工程で加熱されて透明なガラス層３となるものであり、金属層２を被覆して銀の硫化等の化学反応による金属層２の変色を抑制するためのものである。そのため、ガラスペースト33は、ガラスセラミックグリーンシート11の主面に塗布された導体ペースト22を被覆するように塗布する必要がある。
ガラスペースト33は、前述したように、セシウム，ルビジウムおよびストロンチウムを、炭酸塩や有機酸塩等の形態で添加して、後の工程の焼成時に銀がガラスペースト33に拡散することをより効果的に抑制するようにしてもよい。ガラスペースト33にあらかじめ添加したセシウム等の材料によって銀のガラスペースト33（ガラス層３）への拡散が妨げられる。また、これらのセシウム等の材料はガラス層３において無色透明であることから、ガラス層３における光の透過を妨げない。
ガラスペースト33を塗布する際の厚みは、金属層２の変色を抑制する上では厚いほど好ましく、ガラス層３における光の透過を容易とする上では薄いほど好ましい。したがって、実際のガラスペースト33の塗布厚みは、必要とする金属層２の変色を抑制する効果の大きさ（この発光素子搭載用基板９を用いて作製した発光装置が使用される環境等）と、ガラス層３において必要な光の透過性とを考慮しながら、適宜設定すればよい。例えば、上記のようなＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ただし、Ｒ：Ｃａ，Ｓｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂａ）系ガラスの場合であれば、約10〜30μｍ程度の厚みで塗布すればよい。
なお、導体ペースト22およびガラスペースト33の塗布は、いずれもスクリーン印刷法やグラビア印刷法，オフセット印刷法，フレキソ印刷法等によって行なうことができる。
（第３工程）
そして、図３（ｄ）に示すように、導体ペースト22およびガラスペースト33を塗布したガラスセラミックグリーンシート11を加熱して、ガラスセラミックグリーンシート11を焼結させてガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板１とするとともに、この絶縁基板１の主面に導体ペースト22を焼結させて銀を含む金属層２を被着させ、併せてガラスペースト33のガラス材料の粉末を溶融させた後冷却して透明なガラス層３として、ガラス層３で金属層２を被覆することによって発光素子搭載用基板９を製作することができる。
本発明の発行素子搭載用基板の製造方法によれば、上記各工程を備え、軟化点が、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低いガラス材料の粉末を用いてガラスペースト33を作製し、このガラスペースト33をガラスセラミックグリーンシート11の主面に塗布された導体ペースト22を被覆するように塗布することから、製作された発光素子搭載用基板９において、ガラス層３により銀の硫化反応等の化学変化による変色を防止し、反射率の経時変化を防止することができる。
すなわち、上記の製造方法においては、ガラス材料の軟化点がガラスセラミックグリーンシート11のガラス成分の軟化点よりも高いため、ガラス成分が軟化して銀およびガラスセラミック焼結体がほぼ焼結（ガラス成分による液相焼結）した後に、ガラス材料の軟化が始まる。そのため、銀がガラス材料へ拡散するのを抑制することができ、ガラス材料に銀が拡散することによるガラス材料（ガラス層３）の変色を抑制して、反射率を向上させることができる。また、ガラス材料の軟化点が銀の融点よりも低いため、ガラス材料の軟化時に銀が溶融しない。したがって、銀または銀を主成分とする金属層２を絶縁基板１の主面に、銀のガラス層３への拡散を抑制しながら、ガラス層３で被覆された状態で同時焼成によって被着させることができる。そして、長期にわたり金属層２において高い光の反射率を維持できる発光素子搭載用基板９を製造することが可能な製造方法を提供することができる。
この場合、ガラスペースト33に含まれるガラス材料の軟化点とガラスセラミックグリーンシート11のガラス成分の軟化点との差は、上記のように銀およびガラスセラミック焼結体の焼結がほぼ終了した後にガラス材料の軟化が始まるものとする必要があることから、約750℃以上であることが好ましい。
例えば、ガラスセラミックグリーンシート11のガラス成分がホウケイ酸系ガラス（軟化点が約800℃）の場合であれば、ガラスペースト33のガラス材料は、軟化点が約870℃以上のものを用いるようにすればよい。
また、上記銀を主成分とする導体ペースト22を塗布する工程においては、焼成後の銀の平均粒径が約２〜３μｍとなるように、銀等の導体材料を調整することが望ましい。
粒径が大きすぎると、金属層２の表面が粗くなる傾向があり、金属層２自体の反射率を十分に高くすることが難しくなる傾向がある、また、小さすぎると、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分が銀の表面まで拡散しやすくなる可能性があり、ガラス層３の透明度が低くなる可能性があり、反射率が低下する可能性がある。
また、このような銀粉末は、例えばアトマイズ法や湿式還元法によって作製することができる。アトマイズ法による銀粉末の作製は、溶融させた銀にジェット流体を吹きつけて、そのジェット流体のエネルギーで、溶融した銀を順次粉化させて液滴とし、生成した液滴を冷却させて粉末とする方法等で行なわれる。湿式還元法による銀粉末の作製は、硝酸銀溶液とアンモニア水とで銀アンミン錯体水溶液を製造し、これに有機還元剤を添加する方法等で行なわれる。
また、上記製造方法において、ガラスペースト33に酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を添加してもよい。この場合には、焼成後のガラス層３が酸化ジルコニウム等の材料を含有し、上記光反射基板の場合と同様に、光の反射率を向上させることができる。ガラスペースト33に添加する酸化ジルコニウム等の量は、例えば上記光反射基板と同様に、ガラス層３における酸化ジルコニウム等の含有量が５〜15質量％程度になるように設定すればよい。この場合、酸化ジルコニウム等は、ガラス層３中に分散する粒子としてガラス層３に含有されるようにして添加することが望ましい。
また、ガラスペースト33に酸化ジルコニウム等を、例えば５〜15質量％程度添加した場合には、焼成時のガラスペースト33の流動を抑えて、ガラス層３をより高い精度で所定のパターンに形成することができる。
なお、前述した光反射基板の場合と同様に、上記ガラスペーストに添加する材料が酸化ジルコニウムである場合には、焼成後の発光素子搭載用基板９のガラス層３へのめっき金属の付着をより効果的に抑制することができ、酸化アルミニウムである場合には放熱性を向上させることができる。
ここで、本発明の発光素子搭載用基板９の製造方法における効果を、具体例を挙げて説明する。具体例において製作した発光素子搭載用基板９は、平面視で１辺の長さが約５ｍｍで、厚みが約500μｍの正方形板状の絶縁基板１の上面の中央部に発光素子７が搭載される部位１ａを有し、この上面に、外辺の寸法が約２×4.5ｍｍの長方形状のパターンで銀からなる２つの金属層２を、約0.1ｍｍの間隔で並べて配置したものであり、この金属層を15μｍガラス材料からなる厚みが約10μｍのガラス層３で被覆したものであった。
上記の発光素子搭載用基板９は、以下の工程によって製作した。
まず、ホウケイ酸ガラスおよび酸化アルミニウムを主成分として含むセラミックペーストを作製し、これをドクターブレード法でシート状に成形してガラスセラミックグリーンシート11を作製した。その後、このガラスセラミックグリーンシート11の上面に、上記の金属層２のパターンで銀粉を有機溶剤およびバインダと混練して作製した導体ペースト22をスクリーン印刷法によって塗布した。
次に、軟化点が約870℃であり、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分（上記ホウケイ酸ガラス）の軟化点に比べて軟化点が約70℃高いガラス材料（ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ただし、ＲはＳｒおよびＡｌ））の粉末を有機溶剤およびバインダと混練してガラスペースト33を作製し、このガラスペースト33を、ガラスセラミックグリーンシート11の上面に印刷した導体ペースト22を被覆するようにスクリーン印刷法によって塗布した。
そして、導体ペースト22およびガラスペースト33を塗布したガラスセラミックグリーンシート11を約915℃に加熱して、上記具体例の発光素子搭載用基板９を製作した。
また、比較例として、導体ペースト（図示せず）に従来技術のガラスペースト（図示せず）を塗布して被覆し、上記の具体例の製造方法の場合と同様に焼成して従来技術の発光素子搭載用基板（図示せず）を作製した。比較例の製造方法において使用したガラスペーストは、ガラスペーストを作製する工程において、上記具体例のガラスセラミックグリーンシート11に含まれるホウケイ酸ガラスと同様のホウケイ酸ガラスを用いて作製した。
これらの具体例の発光素子搭載用基板９および比較例の発光素子搭載用基板について、ガラス層３を透過した金属層２の表面の鏡面反射率をコニカミノルタセンシング株式会社製の分光測色計CM−3700ｄにて測定し、鏡面反射率を比較した。
その結果、本発明の製造方法の具体例として作製した発光素子搭載用基板では反射率が可視光領域（360nm〜740nm）で平均90％以上と良好であったのに対し、比較例の場合には平均90％以下であった。
なお、具体例の発光素子搭載用基板９および比較例の発光素子搭載用基板について、温度サイクル試験（−50℃〜200℃）および高温高湿バイアス試験（HHBT）（85℃，85％RH，５Ｖ）を行ない、銀からなる金属層２の変色の有無を目視で確認したところ、具体例および比較例のいずれの製造方法で製作した発光素子搭載用基板（９）においても金属層２の変色は確認されなかった。
また、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法によれば、上記各工程を備え、導体ペースト22およびガラスペースト33を塗布したガラスセラミックグリーンシート11を加熱する工程の前に、例えば図５に示すように、ガラスセラミックグリーンシート11に含まれるガラス成分とはガラス転移点が異なる第２のガラス成分を用いて拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12を作製し、拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12をガラスセラミックグリーンシート11の主面（発光素子７が搭載される主面）と反対側の主面（図５の例では下面）に被着させる工程を含む場合には、以下のような効果を得ることができる。なお、図５は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の他の例における一工程を示す断面図である。図５において図３と同様の部位には同様の符号を付している。
すなわち、ガラスセラミックグリーンシート11の焼成温度で、その主面の導体ペースト22を被覆して塗布されたガラスペースト33（ガラス材料）はほとんど収縮しないが、ガラスセラミックグリーンシート11の平面方向の焼成収縮を、ガラス転移点が異なる第２のガラス成分を用いて作製した拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12（拘束層）で抑制することによって、ガラスセラミック焼結体とガラス層３との間に収縮量の違いによる応力が生じることを抑制することができる。そのため、収縮量の違いによる応力に起因する絶縁基板１の反りを抑制することや、ガラス層３の絶縁基板１に対する接合強度を向上させることができる。したがって、この場合には、銀を含む金属層２の化学変化を抑制することが可能であることに加えて、絶縁基板１の反りや、絶縁基板１の反りに起因する金属層２の剥離をより効果的に抑えることができる。そのため、金属層２の接合強度の向上も容易な発光素子搭載用基板９を製作することができる。
また、複数の発光素子７を１つの絶縁基板１の主面に搭載するいわゆるマルチチップ化が進むと、発光素子７同士の間の距離（ギャップ）が狭くなり、発光素子７に電力を供給するための配線導体としての金属層２に高い寸法精度が要求されるが、この構成であれば、配線導体（金属層２）の高寸法精度を達成することもできる。
また、この製造方法の場合には、発光素子７からの放熱性を考慮して発光素子搭載用基板９を製造する場合にも有利である。すなわち、発光素子７からの熱拡散性を向上させるためには、例えば図６に示すように、発光素子７を金属層２上に直接、例えば導電性樹脂や低融点ろう材（符号なし）等を用いて接合する方がよいが、この場合には、金属層２の化学変化を抑制するために、発光素子７が搭載される予定の部位のみをガラス層３で被覆することが望ましい。これに対して、上記の製造方法によれば、絶縁基板１の焼成収縮を抑制することができるので、その主面に被着させる金属層２およびガラス層３の寸法精度を高くすることができる。そのため、金属層２のうち発光素子７が搭載される予定の部位のみをガラス層３で被覆するようにして発光素子搭載用基板９を製作することも容易である。なお、図６は、本発明の製造方法で製作した発光素子搭載用基板９、およびこの発光素子搭載用基板９に発光素子を搭載してなる発光装置の他の例、つまり図５に示す工程を含む製造方法で製作した発光素子搭載用基板９および発光装置の一例を示す断面図である。図６において図４と同様の部位には同様の符号を付している。
図６に示す例において、拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12が焼成されてなる拘束層10が絶縁基板１の内部に形成されている。このように、複数のガラスセラミックグリーンシート（図示せず）を積層し、その層間に拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12を配置して焼成することで、複数の絶縁層（符号なし）の層間に拘束層10が配置された絶縁基板１が作製され、複数の層からなるガラスセラミックグリーンシートの平面方向の収縮を抑制する効果を向上させることができる。この場合には、拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト12を、主面に発光素子７が搭載される部位１ａを有する（つまり最上層の）ガラスセラミックグリーンシート11以外のガラスセラミックグリーンシート（つまり下層の）ガラスセラミックグリーンシート（図示せず）の主面にも被着させた後に、複数のガラスセラミックグリーンシートを積層している。
なお、図６に示す例においては、絶縁基板１のうち発光素子７が搭載される部位１ａの下側に、絶縁基板１を厚み方向に貫通する貫通導体４ｂが配置されている。これらの貫通導体４ｂは、例えば、発光素子７で発生する熱を外部に放熱するための伝熱材として機能する。このような貫通導体４ｂも、前述した貫通導体４ａと同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。
また、本発明の製造方法で製作した発光素子搭載用基板９の他の例を図７に示す。なお、図７は、本発明の製造方法で製作した発光素子搭載用基板９、およびこの発光素子搭載用基板９に発光素子７を搭載してなる発光装置の他の例を示す断面図である。図７において図４および図６と同様の部位には同様の符号を付している。
図７に示す例においては、導体ペースト22およびガラスペースト33を塗布したガラスセラミックグリーンシート11を加熱する前に、このガラスセラミックグリーンシート11の下面に他のガラスペースト（図示せず）を層状に塗布して発光素子搭載用基板９を製作している。そして、この塗布したガラスペーストが溶融した後冷却されて形成された他のガラス層３ｂが絶縁基板１の下面に被着している。
ガラスセラミックグリーンシート11の下面に他のガラスペーストを塗布して、その後に加熱した場合には、加熱によるガラスペースト33の収縮に伴う応力と、ガラスセラミックグリーンシート11の下面側の他のガラスペーストの収縮に伴う応力とで打ち消し合わせることができるため、ガラスセラミックグリーンシート11の加熱時の反りを抑制する上で有効である。なお、ガラスセラミックグリーンシート11の下面に塗布する他のガラスペーストとしては、例えば導体ペースト22を被覆するガラスペースト33と同様のものを用いることができる。また、導体ペースト22およびガラスペースト33をガラスセラミックグリーンシート11の下面にのみ塗布する場合であれば、このような反りを抑制するための他のガラスペーストは、ガラスセラミックグリーンシート11の上面側に塗布するようにすればよい。
（発光素子搭載用基板の製造方法の他の例）
次に、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の他の例について、図８を参照して説明する。なお、図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の他の例を工程順に示す断面図である。図８において図３および図４と同様の部位には同様の符号を付している。
この他の例の製造方法において製作する発光素子搭載用配線基板は、例えば図９に示すように、絶縁基板１の主面に、さらにガラスセラミック焼結体からなる枠部13が発光素子７が搭載される部位１ａを囲んで積層されて、この枠部13の内側面にも金属層２が被着された発光素子搭載用基板９である。なお、以下の各工程の説明において、前述した製造方法（枠部13のない発光素子搭載用基板９の製造方法）と同様の部分については省略する。
図９に示すような発光素子搭載用基板９は、枠部13の内側面の金属層２によって光を反射させる面をより大きくすることができるため、発光素子７が発した光をより有効に利用することができる。この場合、枠部13の内側面の金属層２もガラス層３で被覆しているため、この枠部13の内側面の金属層２についても銀の化学反応による変色を抑制することができる。
枠部13は、図９に示す例では角部を円弧状に成形した長方形状であるが、四角形状や楕円形状，円形状等でもかまわない。また、枠部13の内側面は、傾斜した面として外側（上方）への発光を有効に行なえるようにしている。
まず、上記第１工程において、図８（ａ）に示すように、ガラスセラミックグリーンシート11に加えて枠状のガラスセラミックグリーンシート14を作製するとともに、図８（ｂ）に示すように、枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面にも導体ペースト22を塗布する。
枠状のガラスセラミックグリーンシート14は、ガラスセラミックグリーンシート11と同様の材料を用い、同様の方法で平板状のガラスセラミックグリーンシート（図示せず）を作製し、この平板状のガラスセラミックグリーンシートの中央部分に金型等を用いて打ち抜き加工を施して枠状に成形することによって作製することができる。
枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に塗布する導体ペースト22は、絶縁基板１となるガラスセラミックグリーンシート11の主面に塗布した導体ペースト22と同様のものを用いることができる。
なお、この他の実施の形態における第１工程において、枠状のガラスセラミックグリーンシート14を準備して、その内側面に導体ペースト22を塗布する工程が加わること以外は前述した第１工程と同様である。
次に、上記第２工程において、図８（ｃ）に示すように、ガラスペースト33を、枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に塗布した導体ペースト22も被覆するように塗布する。
枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に塗布した導体ペースト22を被覆するように塗布するガラスペースト33も、上記のガラスペースト33と同様のものを用いることができる。
内側面に導体ペースト22およびガラスペースト33を順次塗布した枠状のガラスセラミックグリーンシート14は、ガラスセラミックグリーンシート11の主面（上面）に積層する。ガラスセラミックグリーンシート11には、前述した第２工程の場合と同様に導体ペースト22およびガラスペースト33の塗布を済ませておく。枠状のガラスセラミックグリーンシート14をガラスセラミックグリーンシート11の上面に積層することによって積層体（符号なし）が形成される。この積層体は、ガラスセラミックグリーンシート11の主面に発光素子７が搭載される部位１ａを有するとともに、その主面に導体ペースト22およびガラスペースト33が順次塗布されているとともに、発光素子７が搭載される部位１ａを囲む枠状のガラスセラミックグリーンシート14が積層され、枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面にも導体ペースト22およびガラスペースト33が順次被着されている。なお、ガラスセラミックグリーンシート11の下面には他の金属層２ｂとなる導体ペースト（符号なし）が被着されている。
この第２工程においても、枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に導体ペースト22およびガラスペースト33を順次塗布し、この枠状のガラスセラミックグリーンシート14をガラスセラミックグリーンシート11の主面に積層する工程が加わること以外は、前述した第２工程と同様である。
そして、上記第３工程において、積層体を、ガラスセラミックグリーンシート11の主面および枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に塗布した導体ペースト22およびこれらの導体ペースト22をそれぞれに覆うガラスペースト33ともに加熱して、絶縁基板１と枠部13とを一体焼成させる。
この加熱によって、ガラスセラミックグリーンシート11の主面に塗布した導体ペースト22およびガラスペースト33に加えて、枠状のガラスセラミックグリーンシート14の内側面に塗布した導体ペースト22およびガラスペースト33が、それぞれ金属層２および金属層２を被覆するガラス層３になる。
ここで、ガラスペースト33を作製するガラス材料について、その軟化点が焼成のピーク温度に近いものを用いるようにすれば、ガラスペースト33が過剰に軟化流動することを抑制し、枠部13の内側面からガラスペースト33（ガラス層３）が脱落することがより効果的に抑制される。
また、ガラスペースト33の軟化点がガラスセラミックグリーンシート11および枠状のガラスセラミックグリーンシート14のガラス成分の軟化点よりも高いため、ガラス成分が軟化して導体ペースト22の銀およびガラスセラミック焼結体（積層体）がほぼ焼結（ガラス成分による液相焼結）した後に、ガラスペースト33の軟化が始まる。そのため、上記銀がガラスペースト33のガラス材料へ拡散するのを抑制することができ、ガラス材料に銀が拡散することによるガラス材料（焼成後のガラス層３）の変色を抑制して、反射率を向上させることができる。また、ガラス材料の軟化点が銀の融点よりも低いため、ガラス材料の軟化時に銀が溶融しない。したがって、銀を含む金属層２を絶縁基板１の主面および枠部13の内側面に、銀のガラス層３への拡散を抑制しながら、ガラス層３で被覆された状態で同時焼成によって被着させることができる。そして、この他の実施形態の場合にも、長期にわたり金属層２において高い光の反射率を維持できる発光素子搭載用基板９を製造することが可能な製造方法を提供することができる。
この場合も、ガラスペースト33に含まれるガラス材料の軟化点とガラスセラミックグリーンシート11のガラス成分の軟化点との差は、上記のように銀およびガラスセラミック焼結体の焼結がほぼ終了した後にガラス材料の軟化が始まるものとする必要があることから、約750℃以上であることが好ましい。
例えば、ガラスセラミックグリーンシート11および枠状のガラスセラミックグリーンシート14のガラス成分がともにホウケイ酸系ガラス（軟化点が約800℃）の場合であれば、ガラスペースト33のガラス材料は、軟化点が約870℃以上のものを用いるようにすればよい。
なお、絶縁基板１の主面における金属層２を枠部13近傍まで形成し、ガラス層３で被覆する場合、ガラス層３の絶縁性が不十分で枠部13の全面に形成した金属層２を介して、絶縁基板１の主面の回路（金属層２同士等）が短絡する可能性がある。また、枠部13は、発光素子７の反射効率を向上させるために、傾斜した内側面にした場合、絶縁基板１と枠部13の接続領域（積層体におけるガラスセラミックグリーンシート11と枠状のガラスセラミックグリーンシート14との枠状の接合領域）の内周部において、積層時の加圧が不十分になりやすいため、密着不良が生じる可能性がある。密着不良が生じると、例えば焼成後のめっき工程において、めっき液が絶縁基板１と枠部13との間の密着不良部に入り込み、不要なめっき金属層（図示せず）を形成してしまい、絶縁基板１の主面の回路を短絡させてしまう。
このような短絡を防止するために、本発明の製造方法で製作した枠部13を有する発光素子搭載用基板９（発光装置）の他の例を図10〜図12に示す。なお、図10〜図12において図４および図９と同様の部位には同様の符号を付している。
図10は、枠部13の内側面の途中まで金属層２を被着させ、これをガラス層３で被覆した例である。この場合には、枠部13の内側面の金属層２の下端部分と絶縁基板１の上面の金属層２とを互いに離すことができ、枠部13と絶縁基板１の主面における金属層２の間の電気的短絡をより効果的に抑制することができる。
図11は、内側面全てに金属層２を被着した枠部13と絶縁基板１の間に、金属層２を被着せず、かつ、内側面に傾斜のない補助枠部13ａを枠部13と絶縁基板１との間に配置した例である。この場合も、絶縁基板１の主面における金属層２から枠部13の金属層２の距離を長く取ることができるため、短絡の防止が容易となる。
図12は枠部13の内側面よりも絶縁基板１の中心側に内側面が位置する補助枠部13ａを枠部13と絶縁基板１との間に配置し、その内側面を絶縁領域とした例である。製造工程において、ガラスペースト33が軟化して、導体ペースト22の上面から脱落しようとした場合、補助枠部13ａの上面部によって脱落を抑制することができる。
１・・・絶縁基板
１ａ・・発光素子が搭載される部位（搭載部）
２・・・金属層
２ｂ・・他の金属層
３・・・ガラス層
３ｂ・・他のガラス層
４ａ・・貫通導体
４ｂ・・貫通導体
５・・・めっき層
６・・・ボンディングワイヤ
７・・・発光素子
９・・・発光素子搭載用基板
10・・・拘束層
11・・・ガラスセラミックグリーンシート
12・・・拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペースト
13・・・枠部
13ａ・・補助枠部
14・・・枠状のガラスセラミックグリーンシート
22・・・導体ペースト
33・・・ガラスペースト
44・・・貫通導体用の導体ペースト

Claims (9)

  1. 絶縁基板と、該絶縁基板の主面に被着された銀を含む金属層とを備える光反射基板であって、前記金属層が、軟化点が銀の融点よりも低いガラス層によって被覆されており、前記金属層が、セシウムおよびルビジウムのうち少なくとも１種を含有しており、前記ガラス層の前記金属層と反対側の表面に銀が存在していないことを特徴とする光反射基板。
  2. 前記ガラス層が、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を含有していることを特徴とする請求項１に記載の光反射基板。
  3. 前記絶縁基板がガラスセラミック焼結体からなり、前記絶縁基板、前記金属層および前記ガラス層が同時焼成されて形成されており、
    前記ガラス層は、軟化点が、前記同時焼成によって前記ガラスセラミック焼結体のガラス成分となる第２のガラス材料の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低い第１のガラス材料が焼成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光反射基板。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光反射基板を備え、前記絶縁基板の前記金属層が被着された前記主面に発光素子の搭載部を有する発光素子搭載用基板。
  5. 請求項４に記載の発光素子搭載用基板と、前記搭載部に搭載された発光素子とを備えることを特徴とする発光装置。
  6. ガラスセラミックグリーンシートを準備するとともに、銀または銀を主成分とする導体材料を有機溶剤に分散させて作製した導体ペーストを、前記ガラスセラミックグリーンシートの主面のうち少なくとも一部に塗布する第１工程と、
    軟化点が、前記ガラスセラミックグリーンシートに含まれるガラス成分の軟化点よりも高く、かつ銀の融点よりも低いガラス材料の粉末を用いてガラスペーストを作製し、該ガラスペーストを前記ガラスセラミックグリーンシートの主面に塗布された前記導体ペーストを被覆するように塗布する第２工程と、
    前記導体ペーストおよび前記ガラスペーストを塗布した前記ガラスセラミックグリーンシートを加熱して、前記ガラスセラミックグリーンシートを焼結させてガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板とするとともに、該絶縁基板の主面に前記導体ペーストを焼結させて銀または銀を主成分とする金属層を被着させ、併せて前記ガラスペーストの前記ガラス材料の粉末を溶融させた後冷却して透明なガラス層として、該ガラス層で前記金属層を被覆する第３工程とを備え、
    前記第１工程で作製する前記導体ペーストに、セシウムおよびルビジウムのうち少なくとも１種を添加することを特徴とする発光素子搭載用基板の製造方法。
  7. 前記第２工程で作製する前記ガラスペーストに酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化チタンおよび酸化ニオブのうち少なくとも１種を添加することを特徴とする請求項６に記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
  8. 前記導体ペーストおよび前記ガラスペーストを塗布した前記ガラスセラミックグリーンシートを加熱する工程の前に、前記ガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記ガラス成分とはガラス転移点が異なる第２のガラス成分を用いて拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは拘束用ガラスセラミックペーストを作製し、前記拘束用ガラスセラミックグリーンシートまたは前記拘束用ガラスセラミックペーストを前記ガラスセラミックグリーンシートの前記主面と反対側の主面に被着させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
  9. 前記第１工程において、前記ガラスセラミックグリーンシートに加えて枠状のガラスセラミックグリーンシートを準備するとともに、該枠状のガラスセラミックグリーンシートの内側面にも前記導体ペーストを塗布する工程をさらに含み、
    前記第２工程において、前記ガラスペーストを前記枠状のガラスセラミックグリーンシートの内側面に塗布した前記導体ペーストも被覆するように塗布するとともに、該枠状のガラスセラミックグリーンシートを前記ガラスセラミックグリーンシートの前記主面に積層して前記発光素子が搭載される部位を囲む枠部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子搭載用基板の製造方法。
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