KR20110126066A - 발광 소자 탑재용 기판 및 발광 장치 - Google Patents

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가츠요시 나카야마
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 발광 장치로 하였을 때의, 발광 소자로부터 공급되는 광의 손실이 적고, 광의 이용 효율이 높아지며, 발광 소자가 탑재되는 탑재면의 평탄도가 우수하고, 열저항이 작은 발광 소자 탑재용 기판을 제공한다.
(해결 수단) 기판 본체 (2) 와, 기판 본체 (2) 의 일부에 형성된, 은 (Ag) 또는 은 합금을 주체로 하는 반사층 (6) 과, 반사층 (6) 의 전체면을 덮도록 형성된, 유리 분말 소결체를 주체로 하는 제 1 보호층 (7) 과, 제 1 보호층 (7) 상에 형성되고, 일부가 발광 소자가 탑재되는 탑재부 (10) 로 되는 제 2 보호층 (8) 을 갖는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 으로서, 제 1 보호층 (7) 이 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않으며, 또한 제 2 보호층 (8) 이 세라믹스 필러 (9) 를 함유하는 유리 분말 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 탑재용 기판 (1).

Description

발광 소자 탑재용 기판 및 발광 장치{SUBSTRATE FOR MOUNTING LIGHT-EMITTING DEVICE, AND LIGHT-EMITTING APPARATUS}
본 발명은, 발광 소자 탑재용 기판 및 이것을 사용한 발광 장치에 관한 것으로서, 특히 발광 소자가 탑재되는 탑재면의 평탄도가 우수하고, 광 취출 효율의 저하가 억제된 발광 소자 탑재용 기판 및 이것을 사용한 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 발광 다이오드 소자 (칩) 의 고휘도, 백색화에 수반하여, 조명, 각종 디스플레이, 대형 액정 TV 의 백라이트 등으로서 발광 다이오드 소자를 이용한 발광 장치가 사용되고 있다. 발광 다이오드 소자를 탑재하는 발광 소자 탑재용 기판에는, 일반적으로 소자로부터 발광되는 광을 효율적으로 반사하는 고반사성이 요구된다.
그러나, 발광 소자로부터 기판 내에 입사한 광은, 그 대부분이 기판 내를 확산 방사하기 때문에, 기판의 전방으로 반사하는 광의 비율을 충분히 높일 수 없다는 문제가 있었다.
이 때문에, 종래부터, 발광 소자로부터 발광하는 광을 가능한 한 전방으로 반사시키는 것을 목적으로 하여, 기판 표면에 광 반사층을 형성하는 시도가 이루어지고 있다. 이와 같은 광 반사층으로는, 높은 반사율을 갖는 은 반사층이 사용되고 있다.
그러나, 은은 부식되기 쉽기 때문에, 노출 상태로 방치하면, 은 반사층의 표면에서 산화나 황화가 발생하여 광 반사율이 저하되어, 충분한 광 취출 효율을 얻을 수 없다.
그래서, 광 반사층의 표면을, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 수지로 피복하여, 광 반사율의 저하를 방지하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).
그러나, 이들 수지로 은 반사층을 피복해도 그 밀봉성이 충분하지 않기 때문에, 부식성의 기체 또는 액체가 수지 자체를 통과하거나, 또는 수지와 기판의 계면으로부터 기체 또는 액체가 침입하거나 할 우려가 있어, 은 반사층의 산화 또는 황화에 의한 광 반사율의 저하를 충분히 방지할 수 없는 경우가 있다.
그래서 최근, 광 반사층의 상면에, 유리에 의한 피복층을 형성하여 광 반사층을 보호하는 것이 검토되고 있다.
유리에 의한 보호층은, 수지에 의한 보호층과 비교하여 밀봉성이 우수한 데다가, 광의 투과율이 높고, 광 반사층에 도달하는 광의 양이 늘어나기 때문에, 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한, 유리는 열전도성이 우수하기 때문에, 광 반사층의 보호층으로서 유리층을 형성한 경우, 수지층을 형성한 경우보다 높은 방열성을 얻을 수 있다.
그러나, 광 반사층의 보호층을 유리층으로 한 경우, 유리 분말의 소결체는 일반적으로 미(未)소성 상태에서의 유동성이 높기 때문에, 소성시에 기복 등에 의한 변형이 생기기 쉽다. 따라서, 예를 들어 도 5 에 나타낸 바와 같이, 소성체의 표면에 적잖이 요철부가 발생하여, 유리층 (700) 표면의 평탄도가 저하된다. 이와 같은 유리층 (700) 상에 발광 소자 (11) 를 탑재한 경우, 소자 (11) 와 유리층 (700) 의 접촉 면적이 작기 때문에 열저항이 증가한다. 특히, 최근의 발광 다이오드 소자는, 고휘도화에 수반하여 발열량이 증가하고 있기 때문에, 열저항의 증가를 억제할 것이 요구되고 있다.
또한, 탑재부에 요철이 있으면, 발광 소자가 기울어져 고정될 우려가 있어, 그 후의 와이어 본딩에 의해 손상되고, 또한 광축 어긋남이 발생할 우려도 있다.
일본 공개특허공보 2007-67116호
이와 같은 문제를 해결하는 것을 목적으로 하여, 최근, 광 반사층의 보호층으로서 세라믹스 필러를 함유시킨 유리층 (오버코트층) 을 형성하는 것이 검토되고 있다. 보호층을 유리 분말과 세라믹스 필러의 혼합체로 함으로써, 미소성 상태에서의 유동성이 낮아지고, 소성시의 기복 등에 의한 변형이 억제된다. 이 때문에, 소성체 표면의 볼록부의 비율이 저감되어, 평탄도가 높아진다.
또한, 유리층에 세라믹스 필러를 함유시킨 경우, 발광 소자로부터 유리층에 입사한 광의 반사 방향을 분산시킬 수 있어, 배광(配光) 특성의 편차도 저감시킬 수 있다.
그러나, 세라믹스 필러로서, 예를 들어 Al2O3 를 주성분으로 하는 알루미나계의 세라믹스 필러를 함유시켜 유리층으로 한 경우, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 은을 주체로 하는 금속 분말로부터 형성된 반사층 (6) 의 은 이온 (6A) 이, 알루미나계의 세라믹스 필러 (90) 표면 상을 순차 이동하는 현상 (마이그레이션 현상) 이 발생하는 경우가 있다.
이 경우, 은 이온 (6A) 은, 고농도 상태로 되면서, 유리층 (70) 내를 표층측을 향하여 이동하기 때문에, 유리층 (70) 표면에 은 이온 (6A) 이 응집되어 은 입자가 되고, 그 일부가 유리층 (70) 으로부터 노출되는 경우가 있다.
이와 같은 발광 소자 탑재용 기판 표면을 실리콘 수지 등의 밀봉재로 밀봉한 경우, 표면에 노출된 은 입자가, 밀봉재 (몰드재) 에 함유되는 백금 촉매 등과 접촉하여 다시 이온화되고, 이것이 응집되어 콜로이드화되는 경우가 있다. 이 상태에서, 항온, 항습의 환경하에 장시간 방치하면, 콜로이드 입자가 응집되어, 밀봉재 (몰드재) 나 유리층이 갈색이나 황색 등으로 발색되는, 이른바 은 발색이라고 불리는 현상이 발생한다.
밀봉재에 발색이 생기면, 발광 소자로부터 발생한 광이 발색체에서 흡수되기 때문에, 발광 장치로서의 광도가 저하될 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 발광 장치로 하였을 때에, 발광 소자로부터 공급되는 광의 손실이 적고, 광의 이용 효율이 높아지며, 또한 발광 소자가 탑재되는 탑재면의 평탄도가 우수하여 열저항이 작고, 발광 소자의 기울기를 억제할 수 있는 발광 소자 탑재용 기판의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 상기 발광 소자 탑재용 기판을 사용한 발광 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 및 발광 장치에 의해 상기 문제를 해결할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성한 것이다.
즉, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판은, 기판 본체와, 상기 기판 본체의 일부에 형성된, 은 (Ag) 또는 은 합금을 주체로 하는 반사층과, 상기 반사층의 전체면을 덮도록 형성된, 유리 분말 소결체를 주체로 하는 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층 상에 형성되고, 일부가 발광 소자가 탑재되는 탑재부로 되는 제 2 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판으로서, 상기 제 1 보호층이 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않으며, 또한 상기 제 2 보호층이 세라믹스 필러를 함유하는 유리 분말 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 보호층은, 실질적으로 알루미나계 필러를 함유하지 않는 것인데, 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러라면 함유해도 된다. 이 경우, 상기 제 1 보호층에 함유되는 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 함유량은 30 질량％ 이하, 특히 0.5 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 보호층에 함유되는 은 (Ag) 또는 은 합금의 농도는 0.3 ％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 제 2 보호층에 함유되는 세라믹스 필러의 함유량은 10 질량％ 이상 30 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 보호층에 함유되는 세라믹스 필러는, 알루미나 분말 (Al2O3 함유량이 95 질량％ 이상), 지르코니아 분말, 티타니아 분말, 실리카 분말에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제 1 보호층의 두께는 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 보호층의 두께는 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 반사층은, 은 또는 은팔라듐 합금, 은백금 합금과 같은 은과 백금족 원소의 합금에서 선택되는 금속을 함유하는 층으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치는, 상기한 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판과, 상기 발광 소자 탑재용 기판의 탑재부에 탑재되는 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 발광 장치는, 상기 기판 본체 및 상기 제 2 보호층의 표면의 일부 또는 전부가, 백금 촉매를 함유하는 실리콘 수지로 밀봉되어 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 은 반사층 상에, 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않는 제 1 보호층과, 세라믹스 필러를 함유하는 제 2 보호층을 적층하여 형성함으로써, 보호층의 표면에 노출되는 은 입자의 양이 저감된 발광 소자 탑재용 기판이 얻어진다. 또한, 발광 소자의 탑재부의 평탄도를 향상시킬 수 있어, 열저항이 작고, 발광 소자의 기울기를 억제할 수 있는 발광 소자 탑재용 기판이 얻어진다.
또한 본 발명에 의하면, 이와 같은 발광 소자 탑재용 기판에 발광 소자를 탑재함으로써, 발광 소자로부터 공급되는 광의 손실이 적고, 충분한 발광 휘도를 얻을 수 있으며, 또한 발광 소자의 손상이나 광축 어긋남이 억제된 발광 장치가 얻어진다.
도 1 은 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 제 1 보호층 (7a) 및 제 2 보호층 (8a) 주변을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 발광 소자가 탑재된 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5 는 다른 실시형태에 관련된 발광 소자 탑재용 기판에 발광 소자가 탑재된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 다른 실시형태에 관련된 발광 소자 탑재용 기판의 소성 공정에 있어서의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.
발광 소자 탑재용 기판 (1) 은, 대략 평판 형상의 기판 본체 (2) 를 갖고 있다. 기판 본체 (2) 는, 일방의 주면 (主面) 이, 발광 다이오드 소자와 같은 발광 소자가 탑재되는 탑재면 (2a) 으로 되어 있다. 탑재면 (2a) 에는, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 접속 단자 (3) 가 형성되어 있다. 또한, 기판 본체 (2) 의 타방의 주면은, 발광 소자가 탑재되지 않은 비탑재면 (2b) 으로 되어 있고, 이 비탑재면 (2b) 에는, 외부 회로와 전기적으로 접속되는 외부 전극 단자 (4) 가 형성되어 있다. 그리고, 기판 본체 (2) 의 내부에, 이들 접속 단자 (3) 와 외부 전극 단자 (4) 를 전기적으로 접속하는 관통 도체 (5) 가 형성되어 있다.
기판 (2) 의 탑재면 (2a) 의 대략 중앙부에는, 발광 소자로부터의 광을 반사시키기 위한 반사층 (6a) 이 형성되어 있고, 이 반사층 (6a) 상에, 반사층 (6a) 전체면을 덮도록 제 1 보호층 (7a) 이 형성되어 있다. 또한 이 제 1 보호층 (7a) 의 상면에 제 2 보호층 (8a) 이 형성되어 있고, 그 일부가 발광 소자가 탑재되는 탑재부 (10) 로 되어 있다.
또한, 탑재면 (2a) 의 도 1 중의 길이 방향 양 단부 (端部) 에도, 발광 소자로부터 방사되는 광을 반사시키기 위한 반사층 (6b) 이 각각 형성되어 있다. 이 반사층 (6b) 상에, 반사층 (6b) 전체면을 덮도록 제 1 보호층 (7b) 이 형성되어 있고, 이 제 1 보호층 (7b) 의 상면에 제 2 보호층 (8b) (이하, 반사층 (6a) 및 반사층 (6b) 을 반사층 (6) 으로 나타내고, 제 1 보호층 (7a) 및 제 1 보호층 (7b) 을 제 1 보호층 (7) 으로 나타내며, 제 2 보호층 (8a) 및 제 2 보호층 (8b) 을 제 2 보호층 (8) 으로 나타낸다) 이 형성되어 있다.
도 2 는, 제 1 보호층 (7a) 및 제 2 보호층 (8a) 주변을 확대하여 나타내는 도면이다.
제 1 보호층 (7) 은, 유리 분말 소결체를 주체로 하여 구성되어 있고, 반사층 (6) 을 완전하게 피복하도록 형성되어 있다. 또한, 제 2 보호층 (8) 은, 제 1 보호층 (7) 의 상면에 형성되어 있고, 세라믹스 필러 (9) 를 함유하는 유리 분말 소결체로 구성되어 있다.
이 제 1 보호층 (7), 제 2 보호층 (8) 에 의해, 반사층 (6) 에 대한 기체 또는 액체의 침입을 억제하여, 반사층 (6) 의 산화나 황화를 방지할 수 있다.
반사층 (6) 은, 예를 들어 은, 은팔라듐 합금 또는 은백금 합금 등의 금속 분말에, 에틸셀룰로오스 등의 비히클, 필요에 따라 용제 등을 첨가하여 페이스트 형상으로 한 것을, 스크린 인쇄 등의 방법에 의해 기판 본체 (2) 상에 인쇄하여 형성할 수 있다. 반사층 (6) 에 사용하는 금속 분말로는, 고반사율을 갖는 것이 바람직하고, 특히 은을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기한 은 합금을 사용한 반사층 (6) 으로 하는 경우에는, 은을 90 질량％ 이상 함유하는 반사층 (6) 을 의미한다. 은팔라듐 합금이면, 팔라듐은 10 질량％ 이하 함유해도 된다. 은백금 합금이면, 백금을 3 질량％ 이하 함유해도 된다.
제 1 보호층 (7) 은, 유리 분말 소결체를 주체로 하여 구성되어 있고, 이 보호층 (7) 이 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않는 층으로서 구성되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 「알루미나계 필러」란, 화학 성분으로서 Al2O3 를 50 질량％ 이상 함유하는 세라믹스 필러를 말하며, 「알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않는다」란, 제 1 보호층 (7) 의 알루미나계 필러의 함유량이 0.1 ％ 미만인 것을 말한다.
이와 같은 제 1 보호층 (7) 으로 함으로써, 제 2 보호층 (8) 의 표면에 노출되는 은 입자의 양이 매우 저감된 발광 소자 탑재용 기판으로 할 수 있다.
즉, 예를 들어 도 6 에 나타낸 바와 같이, 알루미나계 필러 (90) 를 함유하는 보호층 (70) 을 반사층 (6) 상에 접촉시켜 형성한 경우, 반사층 (6) 의 은 (Ag) 원자는, 가열, 소성시에 반사층 (6) 으로부터 은 (Ag) 이온으로서 유리되고, 마이그레이션 현상에 의해 보호층 (70) 내를 이동하여, 이 층 내 및 표층에 퇴적되는 것으로 생각된다.
구체적으로는, 반사층 (6) 으로부터 유리된 은 이온 (6A) 이 보호층 (70) 으로 이행하고, 이것이 알루미나계 필러 (90) 와 유리 분말의 계면에 도달하여, 은 (Ag) 이온 (6A)-알루미나계 필러 (90) 사이에서 알칼리 치환이 발생하였을 때, 은 (Ag) 이온 (6A) 이 다른 알루미나계 필러 (90) 표면으로 순차 이행하여, 보호층 (7) 내를 표층측으로 이동함으로써 마이그레이션 현상이 발생하는 것으로 생각된다.
따라서, 이와 같은 알루미나계 필러 (90) 를 실질적으로 함유하지 않는 제 1 보호층 (7) 으로 함으로써, 제 1 보호층 (7) 내를 이동하는 은 (Ag) 이온의 양을 저감시킬 수 있기 때문에, 제 1 보호층 (7) 의 은 이온 농도의 상승을 억제할 수 있고, 제 2 보호층 (8) 에 도달하는 은 (Ag) 이온이 저감된 발광 소자 탑재용 기판으로 할 수 있다.
또한, 은 반사층 (6) 과 접하는 보호층에 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러가 함유되는 경우에도 상기 서술한 마이그레이션 현상이 발생할 가능성이 있지만, 알루미나계 필러의 경우와 비교하여, 그 정도는 상대적으로 상당히 낮기 때문에, 제 1 보호층 (7) 이 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않는 것이 중요하다.
제 1 보호층 (7) 에 함유되는 은 (Ag) 또는 은 합금의 농도는 0.3 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이며, 특히 바람직하게는 0.1 ％ 이하이다.
상기 서술한 제 1 보호층 (7) 의 은 (Ag) 또는 은 합금의 농도는, 제 1 보호층 (7) 의 알루미나계 필러의 함유량, 및 제 1 보호층 (7) 에 함유되는 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 종류, 함유량을 적절히 조정함으로써 조정할 수 있다.
상기와 같은 제 1 보호층 (7) 을 반사층 (6) 과 제 2 보호층 (8) 사이에 형성함으로써, 반사층 (6) 으로부터 제 2 보호층 (8) 측으로의 은 이온 (6A) 의 마이그레이션 현상을, 제 1 보호층 (7) 영역에서 거의 차단할 수 있다. 따라서, 제 2 보호층 (8) 에는 은 이온 (6A) 이 도달하기 어려워져, 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 은 입자의 노출되는 양이 매우 저감된 제 2 보호층 (8) 으로 할 수 있다.
상기 서술한 마이그레이션 현상은, 특히 은 이온과 Al2O3 사이에서 발생하기 쉽기 때문에, 제 1 보호층 (7) 이, 상기 서술한 알루미나계 필러 중에서도 Al2O3 를 높은 함유율로 함유하는 알루미나 분말 (Al2O3 함유량이 95 질량％ 이상) 을 실질적으로 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다.
단, 알루미나계 필러 이외의 것이라면, 종래부터 사용되는 세라믹스 필러를 함유하고 있어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 지르코니아 분말, 티타니아 분말, 실리카 분말, 또는 이들의 혼합물이면, 제 1 보호층 (7) 에 함유되어 있어도 된다. 세라믹스 필러의 50 ％ 입경 (D50) 은, 예를 들어 0.5 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 본 명세서에 있어서 50 ％ 입경 (D50) 은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 것을 말한다.
제 1 보호층 (7) 이 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러를 함유하는 경우, 제 1 보호층 (7) 에 대한 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 함유량이 30 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
제 1 보호층 (7) 에 대한 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 함유량이 30 질량％ 를 초과하면, 보호층 (7) 이 소성 부족이 되기 쉽고, 그 내산성이나 강도가 저하되어, 반사층 (6) 의 보호층으로서 충분히 기능할 수 없게 될 우려가 있다.
제 1 보호층 (7) 에 대한 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 함유량은 10 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말은, 연화점 (Ts) 이 900 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
유리 분말의 연화점 (Ts) 이 900 ℃ 를 초과하는 경우, 이 유리 분말을 소성하여 치밀한 소결체를 얻기 위해서는 소성 온도가 900 ℃ 를 초과할 필요가 있지만, 이 경우, 반사층 (6) 으로서 바람직하게 사용되는 은을 주체로 한 것과 동시에 소성하였을 때에 반사층 (6) 이 변형될 우려가 있다.
제 1 보호층용 유리 분말로서 연화점 (Ts) 이 900 ℃ 이하인 것을 사용함으로써, 반사층 (6) 의 변형을 발생시키지 않고 제 1 보호층용 유리 페이스트와 반사층 (6) 을 동시에 소성할 수 있다.
한편, 일반적으로, 연화점이 낮은 유리 분말은, 은과 동시에 소성하면, 용융 상태의 유리 분말 중에 은 이온이 확산되고, 또한 이것이 콜로이드화되어, 유리 분말 소결체가 황색 또는 적색 등으로 발색되는, 은 발색이라고 불리는 현상이 발생하는 경우가 있다. 이 현상은, 유리 분말의 연화점이 낮을수록 발생하기 쉽다.
제 1 보호층용의 유리 분말 소결체에 발색이 생기면, 제 1 보호층 (7) 의 반사율이 저하된다. 따라서, 은과 동시에 소성해도 발색을 일으키지 않는 유리 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 유리 분말로서, 예를 들어 SiO2 가 62 ㏖％ 이상 84 ㏖％ 이하, B2O3 가 10 ㏖％ 이상 25 ㏖％ 이하, Al2O3 가 0 ㏖％ 이상 5 ㏖％ 이하, MgO 가 0 ㏖％ 이상 10 ㏖％ 이하, Na2O 와 K2O 에서 선택되는 적어도 일방이 합계로 0 ㏖％ 이상 5 ㏖％ 이하로 이루어지고, SiO2 의 함유량과 Al2O3 의 함유량의 합계가 62 ㏖％ 이상 84 ㏖％ 이하이며, CaO, SrO, BaO 중 어느 것을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ㏖％ 이하인 붕규산유리를 사용하는 것이 바람직하다.
제 1 보호층 (7) 용의 유리 분말로서 상기 조성의 유리 분말을 사용함으로써, 반사층 (6) 과 동시에 소성한 경우에도, 반사층 (6) 을 변형시키지 않고, 치밀한 소결체를 얻을 수 있다. 또한, 반사층 (6) 과 동시에 소성해도 소결체가 발색되지 않아, 제 1 보호층 (7) 의 반사율을 저하시키는 경우도 없다.
SiO2 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것으로, 화학적 내구성, 특히 내산성을 높게 하기 위해서 필수의 성분이다. SiO2 의 함유량이 62 ㏖％ 미만이면, 내산성이 불충분해질 우려가 있다. 한편, SiO2 의 함유량이 84 ㏖％ 를 초과하면, 유리의 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다.
B2O3 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것이다. B2O3 의 함유량이 10 ㏖％ 미만이면, 연화점 (Ts) 이 과도하게 높아질 우려가 있고, 또한 유리가 불안정해질 우려도 있다. 한편, B2O3 의 함유량이 25 ㏖％ 를 초과하면, 안정적인 유리를 얻는 것이 어렵고, 또한 화학적 내구성이 저하될 우려도 있다. B2O3 의 함유량은, 바람직하게는 12 ㏖％ 이상이다.
Al2O3 는, 유리의 안정성, 화학적 내구성을 높이기 위해서 5 ㏖％ 이하의 범위에서 첨가해도 된다. Al2O3 의 함유량이 5 ㏖％ 를 초과하는 경우, 유리의 투명성이 저하될 우려가 있다. 또한, Al2O3 의 함유량이 5 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
Na2O, K2O 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시키기 위해서, 합계한 함유량이 5 ㏖％ 를 초과하지 않는 범위에서 첨가할 수 있다. Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 5 ㏖％ 를 초과하면, 화학적 내구성, 특히 내산성이 저하될 우려가 있고, 전기 절연성도 저하될 우려가 있다. 또한, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 5 ㏖％ 를 초과하는 경우, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
Na2O, K2O 는, 그 어느 하나 이상을 함유하는 것이 바람직하고, Na2O 및 K2O 의 합계한 함유량이 0.9 ㏖％ 이상인 것이 바람직하다.
또한, SiO2 의 함유량과 Al2O3 의 함유량의 합계는, 62 ㏖％ 이상 84 ㏖％ 이하이다.
SiO2 의 함유량과 Al2O3 의 함유량의 합계가 62 ㏖％ 미만이면, 화학적 내구성이 불충분해질 우려가 있다. 한편, SiO2 의 함유량과 Al2O3 의 함유량의 합계가 84 ㏖％ 를 초과하면, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다.
MgO 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시킴과 함께, 유리의 안정성을 높이기 위해서 10 ㏖％ 를 초과하지 않는 범위에서 첨가해도 된다.
MgO 의 함유량이 10 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
MgO 의 함유량은, 바람직하게는 8 ㏖％ 이하이다.
CaO, SrO, BaO 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시킴과 함께, 유리의 안정성을 높이기 위해서, 합계한 함유량이 5 ㏖％ 를 초과하지 않는 범위에서 첨가해도 된다. CaO, SrO, BaO 의 함유량의 합계가 5 ㏖％ 를 초과하면, 내산성이 저하될 우려가 있다. 또한, CaO, SrO, BaO 의 함유량의 합계가 5 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
또한, 제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말은, 반드시 상기 성분만으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다른 성분을 함유할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서는 납 산화물은 함유하고 있지 않다. 다른 성분을 함유하는 경우, 그 합계한 함유량은 10 ㏖％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말은, 상기 함유 비율을 갖는 것에 한정되지 않고, 이것과는 상이한 함유 비율을 갖는 유리 분말을 사용할 수도 있다.
제 1 보호층 (7) 은, 그 내산성이 100 ㎍/㎠ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 ㎍/㎠ 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 ㎍/㎠ 이하이고, 특히 바람직하게는 1 ㎍/㎠ 이하이다.
제 1 보호층 (7) 의 내산성이 100 ㎍/㎠ 를 초과하면, 반사층 (6) 의 도금 처리 용액 중에 제 1 보호층 (7) 의 유리 성분이 용출되어, 기판을 제조할 때에 연속 운전이 방해되거나, 제 1 보호층 (7) 이 백탁되어, 반사율이 저하될 우려가 있다.
또한, 제 1 보호층 (7) 의 내산성은, pH 1.68, 온도 85 ℃ 의 옥살산염 완충액 700 ㎤ 중에 침지시켜, 1 시간 경과 후의 질량 감소량을 측정함으로써 평가한 것이다.
제 1 보호층 (7) 에 사용하는 다른 유리 분말로는, 예를 들어 제 1 보호층 (7) 의 반사율을 높일 수 있는 것으로서, SiO2 가 78 ㏖％ 이상 83 ㏖％ 이하, B2O3 가 16 ㏖％ 이상 18 ㏖％ 이하, Na2O 와 K2O 에서 선택되는 적어도 일방이 합계로 0.9 ㏖％ 이상 4 ㏖％ 이하, Al2O3 가 0 ㏖％ 이상 0.5 ㏖％ 이하, CaO 가 0 ㏖％ 이상 0.6 ㏖％ 이하로 이루어지는 것 (이하, 「유리 A」로 나타낸다) 이 바람직하다.
이하에, 「유리 A」의 조성에 대하여 설명한다.
SiO2 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것이다. SiO2 의 함유량이 78 ㏖％ 미만이면, 화학적 내구성이 저하될 우려가 있다. 한편, SiO2 의 함유량이 83 ㏖％ 를 초과하면, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다.
SiO2 의 함유량은, 바람직하게는 80 ㏖％ 이상이다. 또한, SiO2 의 함유량은, 바람직하게는 82 ㏖％ 이하, 보다 바람직하게는 81 ㏖％ 이하이다.
B2O3 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것이다.
B2O3 의 함유량이 16 ㏖％ 미만의 경우, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다. 한편, B2O3 의 함유량이 18 ㏖％ 를 초과하면, 안정적인 유리를 얻기 어렵고, 또한 화학적 내구성이 저하될 우려도 있다.
B2O3 의 함유량은, 바람직하게는 17 ㏖％ 이하이다.
Al2O3 는, 유리의 안정성, 화학적 내구성을 높이기 위해서 0.5 ㏖％ 이하의 범위에서 첨가해도 된다. Al2O3 의 함유량이 0.5 ㏖％ 를 초과하면, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다. Al2O3 의 함유량이 0.5 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
Na2O, K2O 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시키기 위해서 첨가되는 것으로, Na2O 또는 K2O 중 적어도 어느 일방을 함유할 필요가 있다.
Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 0.9 ㏖％ 미만인 경우, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다. 한편, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 4 ㏖％ 를 초과하는 경우, 화학적 내구성, 특히 내산성이 저하될 우려가 있고, 전기 절연성도 저하될 우려가 있다. 또한, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 4 ㏖％ 를 초과하는 경우, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계는, 바람직하게는 1.0 ㏖％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 ㏖％ 이상이다. 또한, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계는, 바람직하게는 3 ㏖％ 이하, 보다 바람직하게는 2 ㏖％ 이하이다.
CaO 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시킴과 함께, 유리의 안정성을 높이기 위해서 0.6 ㏖％ 를 초과하지 않는 범위에서 첨가해도 된다.
CaO 의 함유량이 0.6 ㏖％ 를 초과하면, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 낮아질 우려가 있고, 또한 결정화를 촉진하기 때문에, 투명한 유리를 얻지 못할 우려가 있다. 또한, CaO 의 함유량이 0.6 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
또한, 다른 유리 분말로는, 예를 들어 SiO2 가 72 ㏖％ 이상 78 ㏖％ 이하, B2O3 가 13 ㏖％ 이상 18 ㏖％ 이하, Na2O 와 K2O 에서 선택되는 적어도 일방이 합계로 0.9 ㏖％ 이상 4 ㏖％ 이하, MgO 가 2 ㏖％ 이상 10 ㏖％ 이하로 이루어지는 것 (이하, 유리 B 로 나타낸다) 도, 제 1 보호층 (7) 의 반사율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
이하에, 「유리 B」의 조성에 대하여 설명한다.
SiO2 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것이다. SiO2 의 함유량이 72 ㏖％ 미만일 때, 화학적 내구성이 저하될 우려가 있다. 한편, SiO2 의 함유량이 78 ㏖％ 를 초과하면, 유리의 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다.
SiO2 의 함유량은, 바람직하게는 73 ㏖％ 이상이다. 또한, SiO2 의 함유량은, 바람직하게는 76 ㏖％ 이하이다.
B2O3 는 유리의 네트워크 포머가 되는 것이다.
B2O3 의 함유량이 13 ㏖％ 미만인 경우, 유리의 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다. 한편, B2O3 의 함유량이 18 ㏖％ 를 초과하면, 안정적인 유리를 얻기 어렵고, 또한 화학적 내구성이 저하될 우려도 있다. B2O3 의 함유량은, 바람직하게는 17 ㏖％ 이하이다.
MgO 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시킴과 함께, 유리의 안정성을 높이기 위해서 첨가된다.
MgO 의 함유량이 2 ㏖％ 미만일 때, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있고, 또한 유리가 불안정해질 우려가 있다. 한편, MgO 의 함유량이 10 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
MgO 의 함유량은, 바람직하게는 4 ㏖％ 이상이다. 또한, MgO 의 함유량은, 바람직하게는 8 ㏖％ 이하, 보다 바람직하게는 6 ㏖％ 이하이다.
Na2O, K2O 는, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 을 저하시키기 위해서 첨가되는 것으로, Na2O 또는 K2O 중 적어도 어느 일방을 함유할 필요가 있다.
Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 0.9 ㏖％ 미만일 때, 연화점 (Ts) 이나 유리 전이점 (Tg) 이 과도하게 높아질 우려가 있다. 한편, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 4 ㏖％ 를 초과하면, 화학적 내구성, 특히 내산성이 저하될 우려가 있고, 전기 절연성도 저하될 우려가 있다. 또한, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계가 4 ㏖％ 를 초과하면, 은 발색이 생기기 쉬워질 우려가 있다.
Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계는, 바람직하게는 1.0 ㏖％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 ㏖％ 이상이다. 또한, Na2O 및 K2O 의 함유량의 합계는, 바람직하게는 3 ㏖％ 이하이다.
또한, 제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말로는, 상기 서술한 「유리 A」, 「유리 B」의 성분만으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다른 성분을 함유할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서는 납 산화물은 함유하고 있지 않다. 다른 성분을 함유하는 경우, 그 합계한 함유량은 10 ㏖％ 이하인 것이 바람직하다.
제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말은, 상기한 바와 같은 유리 조성을 갖는 유리를 용융법에 의해 제조하고, 건식 분쇄법이나 습식 분쇄법에 의해 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 습식 분쇄법의 경우, 용매로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄는, 예를 들어 롤 밀, 볼 밀, 제트 밀 등의 분쇄기를 사용하여 실시할 수 있다.
제 1 보호층 (7) 에 사용하는 유리 분말의 50 ％ 입경 (D50) 은 0.5 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 유리 분말의 50 ％ 입경이 0.5 ㎛ 미만일 때, 유리 분말이 응집되기 쉬워, 취급이 곤란해짐과 함께, 분말화에 필요로 하는 시간이 지나치게 길어질 우려도 있다. 한편, 유리 분말의 50 ％ 입경이 4 ㎛ 를 초과하면, 유리 연화 온도의 상승이나 소결 부족이 발생할 우려가 있다. 입경의 조정은, 예를 들어 분쇄 후에 필요에 따라 분급함으로써 실시할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 50 ％ 입경 (D50) 은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 것을 말한다.
또한, 유리 분말의 최대 입경은 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 최대 입경이 20 ㎛ 를 초과하면, 유리 분말의 소결성이 저하되고, 소결체 중에 미(未)용해 성분이 잔류하여, 제 1 보호층 (7) 의 반사성을 저하시킬 우려가 있다.
유리 분말의 최대 입경은, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다.
상기 제 1 보호층 (7) 은, 소성시에서의 유동성이 높기 때문에, 소성 후에는 기복 등에 의한 변형이 생기기 쉽다. 따라서, 제 1 보호층 (7) 을 표층으로서 형성하면, 소성체 표면에 요철면이 생기기 쉬워, 그 평탄도가 저하된다.
제 2 보호층 (8) 은, 세라믹스 필러 (9) 를 함유하는 유리 분말 소결체로 이루어지고, 소성시에서의 유동성이 저감되어 있다. 이와 같은 제 2 보호층 (8) 을, 제 1 보호층 (7) 의 상면에 형성함으로써, 소성체 표면의 요철면의 발생이 저감된다. 따라서, 발광 소자의 탑재부 (10) 의 평탄도를 향상시킬 수 있어, 열저항을 저감시키고, 또한 발광 소자를 탑재하였을 때의 기울기도 억제할 수 있다.
또한, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 세라믹스 필러 (9) 를 함유하는 유리 분말 소결체로 이루어지는 제 2 보호층 (8) 을, 반사층 (6) 의 도면 중 상측에 형성함으로써, 발광 소자 (10) 로부터 제 2 보호층 (8) 에 입사한 광 (L1) 의 일부가 반사층 (6) 에 도달하기 전에, 유리와 세라믹스 필러 (9) 의 계면에 충돌하여, 유리와 세라믹스 (9) 의 굴절률의 차이에 의해 반사 혹은 굴절된다. 이 때문에, 발광 소자로부터의 광의 반사 방향을 분산시킬 수 있어, 반사광의 배광 특성의 편차를 저감시킬 수 있다.
제 2 보호층 (8) 에 사용하는 유리 분말로는, 상기 서술한 제 1 보호층 (7) 용의 유리 분말을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 제 2 보호층 (8) 의 유리 분말은, 제 1 보호층 (7) 의 유리 분말과 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 상기 서술한 제 1 보호층용의 유리 분말이면, 다른 유리 분말을 사용할 수도 있다.
제 2 보호층 (8) 에 사용하는 세라믹스 필러 (9) 로는, 종래부터 사용되는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다.
이와 같은 세라믹스 필러로는, 예를 들어 알루미나계 필러, 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 티타니아 분말, 또는 이들의 혼합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 세라믹스 필러의 50 ％ 입경 (D50) 은, 예를 들어 0.5 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 세라믹스 필러 (9) 와 보호층용 유리 분말을, 예를 들어 제 2 보호층 (8) 에 대한 세라믹스 필러 (9) 의 함유량이 10 질량％ 이상 30 질량％ 이하가 되도록 배합, 혼합함으로써 유리 세라믹스 조성물을 얻을 수 있다.
세라믹스 필러 (9) 의 함유량이 10 질량％ 미만인 경우, 제 2 보호층 (8) 의 미소성 상태에서의 유동성이 지나치게 높아, 소성시에 기복 등이 발생하고, 소성체 표면에 요철면이 생겨 탑재부 (10) 의 평탄도가 저하될 우려가 있다.
한편, 세라믹스 필러 (9) 의 함유량이 30 질량％ 를 초과하면, 소성이 곤란해지고, 소성 중에 유리 분말의 유동이 불충분해져, 각 세라믹 필러 (9) 가 유리 분말 소결체에 의해 균일하게 싸인 소결체를 얻기 어려워지고, 제 2 보호층 (8) 의 평탄성이 저하되거나 내산성이나 강도가 저하되어, 반사층 (6) 의 보호층으로서 충분히 기능할 수 없게 될 우려가 있다.
세라믹스 필러 (9) 의 함유량은, 바람직하게는 25 질량％ 이하이다.
제 1 보호층 (7) 및 제 2 보호층 (8) 은, 상기 서술한 유리 분말에 세라믹스 필러를 배합하여 조성물로 한 것을, 예를 들어 바인더를 첨가하여 페이스트화하고, 이것을 기판 본체 (2) 에 스크린 인쇄하여 소성함으로써 형성할 수 있다.
제 1 보호층 (7) 의 두께는, 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
제 1 보호층 (7) 의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우, 반사층 (6) 표면으로부터 제 2 보호층 (8) 까지의 거리가 지나치게 짧아, 소성시에 은 이온이 제 2 보호층 (8) 에 도달하여, 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 은 분말이 노출될 우려가 있다. 한편, 제 1 보호층 (7) 의 두께가 30 ㎛ 를 초과하는 경우, 제 1 보호층 (7) 의 체적이 과대해져 열전도성이 저하되거나, 또한 제 1 보호층 (7) 의 소성시의 기복 등의 영향이 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 미쳐 탑재부 (10) 의 평탄도가 저하될 우려가 있다. 제 1 보호층 (7) 의 두께는, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이다.
제 2 보호층 (8) 의 두께는, 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
제 2 보호층 (8a) 의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우, 제 1 보호층 (7) 의 표층면 (제 2 보호층 (8) 과의 접촉면) 의 요철 등의 영향이, 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 미칠 우려가 있어, 탑재부 (10) 의 평탄도가 저하될 우려가 있다.
한편, 제 2 보호층 (8) 의 두께가 30 ㎛ 를 초과하면, 열전도성이 저하될 우려가 있다. 제 2 보호층 (8) 의 두께는, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이다.
기판 본체 (2) 는, 평판 형상의 부재이면, 재질 등은 특별히 한정되지 않지만, 제 1 보호층 (7) 및 제 2 보호층 (8) 용 유리 세라믹스 조성물의 페이스트를 이 기판 (2) 표면에서 소성해도 변형되지 않는 것이 바람직하고, 무기 재료가 바람직하게 사용된다.
무기 재료 중에서도, 알루미나 세라믹스, 저온 동시 소성 세라믹스 (Low Temperature Co-fired Ceramic. 이하, LTCC 로 나타낸다), 질화알루미늄 등은, 열전도성, 방열성, 강도, 및 제조 비용 등의 면에서 우수하여 바람직하게 사용된다.
상기 무기 재료 중에서도, 특히 LTCC 를 기판 본체 (2) 로서 채용한 경우에는, 기판 본체 (2), 반사층 (6), 제 1 보호층 (7), 및 제 2 보호층 (8) 을 일괄하여 동시에 소성할 수 있기 때문에, 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 효율적으로 제조할 수 있다.
LTCC 로 이루어지는 기판 본체 (2) 는, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, 그린 시트를 형성한다. 그린 시트는, 기판 본체용 유리 분말과 세라믹스 필러를 함유하는 유리 세라믹스 조성물에 바인더, 필요에 따라 가소제, 용제 등을 첨가하여 슬러리를 조정하고, 이것을 독터 블레이드법 등에 의해 시트 형상으로 성형하고, 건조시킴으로써 제조할 수 있다.
기판 본체용 유리 분말은, 반드시 한정되는 것은 아니지만, 유리 전이점 (Tg) 이 550 ℃ 이상 700 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 유리 전이점 (Tg) 이 550 ℃ 미만인 경우, 후술하는 탈지가 곤란해질 우려가 있다. 한편, 유리 전이점 (Tg) 이 700 ℃ 를 초과하는 경우, 수축 개시 온도가 높아지고, 기판 본체 (2) 의 치수 정밀도가 저하될 우려가 있다.
이와 같은 기판 본체용 유리 분말로는, 예를 들어 SiO2 를 57 ㏖％ 이상 65 ㏖％ 이하, B2O3 를 13 ㏖％ 이상 18 ㏖％ 이하, CaO 를 9 ㏖％ 이상 23 ㏖％ 이하, Al2O3 를 3 ㏖％ 이상 8 ㏖％ 이하, K2O 와 Na2O 에서 선택되는 적어도 일방을 합계로 0.5 ㏖％ 이상 6 ㏖％ 이하 함유하는 것이 바람직하다.
기판 본체용 유리 분말은, 상기한 바와 같은 유리 조성을 갖는 유리를 용융법에 의해 제조하고, 건식 분쇄법이나 습식 분쇄법에 의해 분쇄함으로써 얻을 수 있다.
습식 분쇄법의 경우에는, 용매로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄는, 예를 들어 롤 밀, 볼 밀, 제트 밀 등의 분쇄기를 사용하여 실시할 수 있다.
또한, 기판 본체용 유리 분말은, 반드시 상기 성분만으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 유리 전이점 등의 여러 특성을 만족하는 범위에서 다른 성분을 함유할 수도 있다. 다른 성분을 함유하는 경우, 그 합계한 함유량은 10 ㏖％ 이하인 것이 바람직하다.
기판 본체 (2) 용 유리 분말의 50 ％ 입경 (D50) 은 0.5 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 기판 본체 (2) 용 유리 분말의 50 ％ 입경이 0.5 ㎛ 미만인 경우, 유리 분말이 응집되기 쉬워, 취급이 곤란해짐과 함께, 균일하게 분산시키는 것이 곤란해진다. 한편, 유리 분말의 50 ％ 입경이 2 ㎛ 를 초과하는 경우, 유리 연화 온도의 상승이나 소결 부족이 발생할 우려가 있다. 입경의 조정은, 예를 들어 분쇄 후에 필요에 따라 분급함으로써 실시할 수 있다.
세라믹스 필러로는, 종래부터 LTCC 기판의 제조에 사용되는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있고, 예를 들어 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 또는 알루미나 분말과 지르코니아 분말의 혼합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 세라믹스 필러의 50 ％ 입경 (D50) 은, 예를 들어 0.5 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 기판 본체용 유리 분말과 세라믹스 필러를, 예를 들어 기판 본체용 유리 분말이 30 질량％ 이상 50 질량％ 이하, 세라믹스 필러가 50 질량％ 이상 70 질량％ 이하가 되도록 배합하고, 혼합함으로써 유리 세라믹스 조성물을 얻을 수 있다. 또한, 이 유리 세라믹스 조성물에 바인더, 필요에 따라 가소제, 용제 등을 첨가함으로써 슬러리를 얻을 수 있다.
바인더로는, 예를 들어 폴리비닐부티랄, 아크릴 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 가소제로는, 예를 들어 프탈산디부틸, 프탈산디옥틸, 프탈산부틸벤질 등을 사용할 수 있다. 또한 용제로는, 톨루엔, 자일렌, 부탄올 등의 방향족계 또는 알코올계의 유기 용제를 사용할 수 있다. 또한, 분산제나 레벨링제를 사용할 수도 있다.
이 슬러리를 독터 블레이드법 등에 의해 시트 형상으로 성형하고, 건조시킴으로써, 그린 시트를 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 제조된 그린 시트를, 타발형 (打拔型) 혹은 펀칭 머신을 사용하여 소정 치수의 각도로 절단하고, 동시에 소정 위치에 층간 접속용 비아홀을 타발 형성할 수 있다.
그린 시트의 표면에, 도전 금속의 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법으로 인쇄함으로써, 미소성의 도체 패턴을 형성한다. 또한, 상기한 층간 접속용 비아홀 내에 도체 금속의 페이스트를 충전함으로써, 미소성의 층간 접속부를 형성한다. 이로써, 미소성 접속 단자 (3A), 미소성 외부 전극 단자 (4A), 미소성 관통 도체 (5A), 미소성 반사층 (6a) 을 형성한다. 금속 페이스트로는, 예를 들어 구리, 은, 금 등을 주성분으로 하는 금속 분말에, 에틸셀룰로오스 등의 비히클, 필요에 따라 용제 등을 첨가하여 페이스트 형상으로 한 것을 사용할 수 있다.
미소성의 도체 패턴이 형성된 그린 시트를 위치 맞춤하면서 복수 장을 중첩하고 가열 및 가압하여 일체화한 후, 예를 들어 500 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 온도에서 1 시간 이상 10 시간 이하 유지함으로써, 그린 시트에 함유되는 수지 등의 바인더를 분해·제거하는 탈지를 실시한다. 그 후, 예를 들어 850 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 온도에서 20 분 이상 60 분 이하 유지함으로써, 그린 시트를 구성하는 유리 세라믹스 조성물을 소성한다. 이 소성에 의해, 유리 세라믹스 기판 내부 및 표면에 형성된 금속 페이스트도 동시에 소성되어, 접속 단자 (3), 외부 전극 단자 (4), 관통 도체 (5), 및 반사층 (6) 을 갖는 기판 본체 (2) 로 할 수 있다.
탈지 온도가 500 ℃ 미만 혹은 탈지 시간이 1 시간 미만인 경우, 바인더 등을 충분히 제거하지 못할 우려가 있다. 한편, 탈지 온도를 600 ℃ 정도, 탈지 시간을 10 시간 정도로 하면, 충분히 바인더 등을 제거할 수 있고, 이것을 초과하면 오히려 생산성 등이 저하될 우려가 있다.
소성은, 소성 온도가 850 ℃ 미만, 소성 시간이 20 분 미만인 경우, 치밀한 것이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 소성 온도를 900 ℃ 정도, 소성 시간을 60 분 정도로 하면, 충분히 치밀한 것이 얻어지고, 이것을 초과하면 오히려 생산성 등이 저하될 우려가 있다.
소성은, 특히 860 ℃ 이상 880 ℃ 이하의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 반사층 (6) 의 형성에, 은을 주체로 하는 금속 분말을 함유하는 금속 페이스트를 사용한 경우에는, 소성 온도가 880 ℃ 를 초과하면, 금속 페이스트가 과도하게 연화되어 소정의 형상을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
이상, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 에 대하여 일례를 들어 설명했지만, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한도에서, 또한 필요에 따라, 그 구성을 적절히 변경할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 예를 들어 도 4 에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 탑재용 기판 (1) 의 탑재면 (2a) 에 형성된 제 2 보호층 (8a) 의 탑재부 (10) 에 발광 다이오드 소자 등의 발광 소자 (11) 가 탑재된 것이다. 발광 소자 (11) 는, 제 2 보호층 (8) 에 접착제를 사용하여 고정되고, 그 도시되지 않은 전극이 본딩 와이어 (12) 에 의해 접속 단자 (3) 에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 발광 소자 (11) 나 본딩 와이어 (12) 를 덮도록 몰드재 (13) 가 형성되어 발광 장치 (20) 가 구성되어 있다.
몰드재 (13) 를 형성하는 밀봉제로는, 예를 들어 실리콘 수지는 내광성, 내열성 면에서 우수하기 때문에 바람직하게 사용된다. 이 실리콘 수지에 백금, 티탄 등의 촉매를 첨가함으로써, 수지를 경화시킬 수 있게 된다.
몰드재 (13) 와의 접촉면이 되는 제 2 보호층 (8) 의 표층 (8A) 에 은 분말이 노출되어 있으면, 몰드재 (13) 에 함유되는 백금 등의 촉매가 은 입자를 이온화, 응집시켜 콜로이드 입자를 생성하고, 이들 콜로이드 입자가 더욱 응집됨으로써, 몰드재 (13) 가 갈색 등으로 발색되는 경우가 있다.
본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 노출되는 은 입자의 양이 매우 저감되어 있기 때문에, 상기 백금 촉매 등이 표면 (8A) 에 접촉하였을 때의, 은 이온의 콜로이드화 현상이 억제되어 있고, 콜로이드 입자의 응집에 수반하는 몰드재 (13) 및 그 근방 영역에서의 발색 현상이 억제되어 있다.
상기 밀봉제에 형광체 등을 혼합 또는 분산시킴으로써, 발광 장치 (20) 로서 얻어지는 광을 원하는 발광색으로 적절히 조정할 수 있다.
발광색의 조정으로는, 예를 들어 형광체를 밀봉제에 혼합, 분산시킴으로써, 발광 소자 (11) 로부터 방사된 광에 의해 형광체가 여기되어 가시광을 발광하고, 이 가시광과 발광 소자 (11) 로부터 방사되는 광이 혼색되어, 발광 장치 (20) 로서 원하는 발광색을 얻을 수 있다.
또한, 발광 소자 (11) 로부터 방사되는 광과 형광체로부터 발광되는 가시광이 혼색되거나 또는 가시광끼리가 혼색되거나 하는 것에 의해서도, 발광 장치 (20) 로서 원하는 발광색을 얻을 수 있다.
형광체의 종류는 특별히 한정되지 않고, 발광 소자로부터 방사되는 광의 종류나 목적으로 하는 발광색에 따라 적절히 선택된다.
본 발명의 발광 장치 (20) 는, 세라믹스 필러 (9) 를 함유시킨 제 2 보호층 (8) 을 형성함으로써, 발광 소자 (11) 로부터 기판 본체 (2) 측으로 방사된 광이, 반사층 (6), 세라믹스 필러 (9) 등에 의해 상방으로 반사되고, 이 반사광이 몰드재 (13) 내의 형광체에 입사하여 가시광을 발광하거나, 또는 이 반사광이 형광체와 충돌하여 더욱 굴절 또는 반사되거나 한다. 이 때문에, 발광 소자로부터의 광이 여러 방향으로 분산되어, 배광 특성이 우수한 발광 장치 (20) 로 할 수 있다.
또한 형광체는, 상기와 같이 하여 밀봉제에 혼합·분산시키는 방법에 한정되지 않고, 예를 들어 몰드재 (13) 상에 별도로 형광체의 층을 형성하도록 할 수도 있다.
본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 제 2 보호층 (8) 의 표면 (8A) 에 노출되는 은 입자의 양이 매우 저감된 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용함으로써, 콜로이드 입자가 몰드재 (13) 에 있어서 응집되어 발색되는 현상이 억제되어 있고, 발광 소자 (11) 로부터 공급되는 광의 손실이 적고, 높은 발광 휘도가 얻어지는 발광 장치 (20) 로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 탑재부 (10) 의 평탄도가 우수하고, 열저항이 작은 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용함으로써, 발광 소자 (11) 의 과도한 온도 상승을 억제하고, 고휘도로 발광시킬 수 있다. 또한 본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 배광 특성의 편차가 저감된 양질의 광을 얻을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 발광 장치 (20) 는, 예를 들어 휴대 전화나 대형 액정 디스플레이 등의 백라이트, 자동차용 혹은 장식용 조명, 그 밖의 광원으로서 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 제 1 보호층 (7) 및 제 2 보호층 (8) (이하, 보호층으로 나타낸다) 용의 유리 세라믹스 조성물을 제조하였다. 즉, SiO2 가 81.6 ㏖％, B2O3 가 16.6 ㏖％, K2O 가 1.8 ㏖％ 가 되도록 원료를 배합, 혼합하고, 이 원료 혼합물을 백금 도가니에 넣어 1600 ℃ 에서 60 분 용융시킨 후, 이 용융 상태의 유리를 유출시켜 냉각시켰다. 이 유리를 알루미나제 볼 밀에 의해 20 시간 분쇄하여 보호층용 유리 분말을 제조하였다. 또한, 분쇄의 용매에는 에틸알코올을 사용하였다.
이와 같이 하여 얻어진 보호층용 유리 분말의 평균 입경 (D50 : ㎛) 을 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치 (시마즈 제작소사 제조, 상품명：SALD2100) 를 사용하여 측정하였다. 유리 분말의 평균 입경 (D50) 은 2.5 ㎛ 였다.
또한, 보호층용 유리 분말의 연화점 (Ts) 을 시차열 분석 장치 (브루커 AXS 사 제조, 상품명：TG-DTA2000) 를 사용하여 승온 속도 10 ℃/분의 조건에서 1000 ℃ 까지 승온시켜 측정하였다. 유리 분말의 연화점 (Ts) 은 775 ℃ 였다.
다음으로, 보호층용 유리 분말의 내산성 시험을 실시하였다.
내산성 시험은, 유리 분말 4 g 을 금형에 넣어 프레스하고, 소성하여 직경 14 ㎜, 높이 15 ㎜ 의 소결체를 얻은 후, 이 소결체를 pH 1.68, 온도 85 ℃ 의 옥살산염 완충액 700 ㎤ 중에 침지시키고, 1 시간 경과 후의 질량 감소량을 측정함으로써 실시하였다. 또한, 침지 후의 질량에 대해서는, 100 ℃ 에서 1 시간 건조시킨 후에 측정하였다.
유리 분말 소결체의 단위 표면적당의 질량 감소량은 0 ㎍/㎠ 였다.
다음으로, 상기 보호층용 유리 분말에 알루미나 분말을 배합하지 않고, 상기 보호층용 유리 분말만으로 구성되는 제 1 보호층용 조성물 1 을 제조하였다.
또한, 상기 보호층용 유리 분말에, 50 ％ 입경 (D50) 이 2 ㎛ 인 알루미나 분말 (쇼와 전공사 제조, 상품명：AL-45H) 을, 30 질량％ 가 되도록 배합하고, 혼합함으로써 제 2 보호층용 유리 세라믹스 조성물 1 을 제조하였다.
또한, 표 중, 유리 분말과 알루미나 필러의 혼합 비율은, 질량％ 로 표시한 것이다.
상기 제 1 보호층용 조성물 1 및 제 2 보호층용 유리 세라믹스 조성물 1 의 일부를 금형에 넣어 프레스 성형한 것을, 직경 5 ㎜, 길이 1 ㎜ 원판 형상으로 가공하여 10 g 의 가중을 가하면서, 열기계 측정 장치 (시마즈 제작소사 제조, 상품명：TMA50) 를 사용하여 승온 속도 10 ℃/분으로 승온시키고, 시료가 수축을 시작하는 온도 (수축 개시 온도 : Td : ℃) 를 측정하였다. 제 1 보호층용 조성물 1, 제 2 보호층용 유리 세라믹스 조성물 1 의 수축 개시 온도는, 각각 730 ℃, 750 ℃ 였다.
(실시예 1)
상기 제 1 보호층용 조성물 1 과 수지 성분을, 유리 세라믹스 조성물을 60 질량％, 수지 성분을 40 질량％ 의 비율로 배합하고, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 또한 3 개 롤로 3 회 분산을 실시하여, 제 1 보호층용 유리 페이스트 1 을 제작하였다.
또한, 제 2 보호층용 유리 세라믹스 조성물 1 과 수지 성분을, 유리 세라믹스 조성물을 60 질량％, 수지 성분을 40 질량％ 의 비율로 배합하고, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 또한 3 개 롤로 3 회 분산을 실시하여, 제 2 보호층용 유리 페이스트 1 을 제작하였다. 또한 수지 성분은, 에틸셀룰로오스와 α 테레피네올을 질량비 85：15 의 비율로 조합하여 분산시킨 것을 사용하였다.
다음으로, 기판 본체용 그린 시트 (2) 를 제조하였다.
먼저, SiO2 를 60.4 ㏖％, B2O3 를 15.6 ㏖％, Al2O3 를 6 ㏖％, CaO 를 15 ㏖％, K2O 를 1 ㏖％, Na2O 를 2 ㏖％ 가 되도록 원료를 배합, 혼합하고, 이 원료 혼합물을 백금 도가니에 넣어 1600 ℃ 에서 60 분 용융시킨 후, 이 용융 상태의 유리를 유출시켜 냉각시켰다. 이 유리를 알루미나제 볼 밀에 의해 40 시간 분쇄하여 기판 본체용 유리 분말을 제조하였다. 또한, 분쇄의 용매에는 에틸알코올을 사용하였다.
이 본체 기판용 유리 분말이 35 질량％, 알루미나 분말 (쇼와 전공사 제조, 상품명：AL-45H) 이 40 질량％, 지르코니아 분말 (다이이치 희원소 화학 공업사 제조, 상품명：HSY-3F-J) 이 25 질량％ 가 되도록 배합하고, 혼합함으로써 기판 본체용 유리 세라믹스 조성물을 제조하였다. 이 유리 기판 본체용 세라믹스 조성물 50 g 에, 유기 용제 (톨루엔, 자일렌, 2-프로판올, 2-부탄올을 질량비 4：2：2：1 로 혼합한 것) 15 g, 가소제 (프탈산디-2-에틸헥실) 2.5 g, 바인더로서의 폴리비닐부티랄 (덴카사 제조, 상품명：PVK＃3000K) 5 g, 또한 분산제 (빅케미사 제조, 상품명：BYK180) 0.5 g 을 배합하고, 혼합하여 슬러리를 조제하였다.
이 슬러리를 PET 필름 상에 독터 블레이드법에 의해 도포하고, 건조시켜, 소성 후의 두께가 0.15 ㎜ 가 되는 본체용 그린 시트를 제조하였다.
한편, 도전성 분말 (은 분말, 다이켄 화학 공업사 제조, 상품명：S550), 비히클로서의 에틸셀룰로오스를 질량비 85：15 의 비율로 배합하고, 고형분이 85 질량％ 가 되도록 용제로서의 α 테레피네올에 분산시킨 후, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 또한 3 개 롤로 3 회 분산을 실시하여 은 페이스트를 제조하였다.
본체용 그린 시트 (2) 의 미소성 관통 도체 (5) 에 상당하는 부분에 천공기를 사용하여 직경 0.3 ㎜ 의 관통공을 형성하고, 스크린 인쇄법에 의해 은 페이스트를 충전하여 미소성 관통 도체 페이스트층 (5) 을 형성함과 함께, 미소성 접속 단자 도체 페이스트층 (3), 미소성 외부 전극 단자 도체 페이스트층 (4) 을 형성하였다. 이 그린 시트를 중첩시키고, 열압착에 의해 일체화하여, 도체 페이스트층 부착 본체용 그린 시트 (2) 를 얻었다.
도체 페이스트층 부착 본체용 그린 시트 (2) 의 탑재면 (2a) 의 중앙부에, 은 반사막용 페이스트층 (6) 을 스크린 인쇄법에 의해 형성하였다. 그 위에 제 1 보호층용 유리 페이스트 1 을 스크린 인쇄법에 의해 도포하여, 제 1 보호층 (7) 을 형성하였다. 이 제 1 보호층 (7) 상에, 또한 제 2 보호층용 유리 페이스트 1 을 스크린 인쇄법에 의해 도포하여, 제 2 보호층 (8) 을 형성하고 미소성 발광 소자 탑재용 기판 (1) 으로 하였다.
또한, 은 반사층 (6) 용 페이스트는, 은 분말 (다이켄 화학 공업사 제조, 상품명：S400-2), 비히클로서의 에틸셀룰로오스를 질량비 85：15 의 비율로 배합하고, 고형분이 85 질량％ 가 되도록 용제로서의 α 테레피네올에 분산시킨 후, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 또한 3 개 롤로 3 회 분산을 실시하여 금속 페이스트를 제조하였다.
상기에서 얻어진 미소성 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을, 550 ℃ 에서 5 시간 유지하여 탈지를 실시하고, 또한 870 ℃ 에서 30 분간 유지하여 소성을 실시하여 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 제조하였다. 발광 소자 탑재용 기판 (1) 상에 형성된 제 1 보호층 (7) 의 두께는 25 ㎛ 이고, 제 2 보호층 (8) 의 두께는 25 ㎛ 였다.
(비교예 1 ∼ 2)
은 반사막용 페이스트층 (6) 상에 제 1 보호층 (7) 을 형성하지 않고, 은 반사막용 페이스트층 (6) 상에 직접 제 2 보호층용 유리 페이스트를 도포하여 제 2 보호층 (8) 을 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 제조하였다 (비교예 1).
또한, 은 반사막용 페이스트층 (6) 상에 제 1 보호층용 유리 페이스트 1 을 도포하여 제 1 보호층 (7) 만을 형성하고, 제 2 보호층 (8) 을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 제조하였다 (비교예 2).
다음으로, 각 실시예 1 및 비교예 1 ∼ 2 의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 소성 후 24 시간 방치한 후, Electron Probe Micro Analyzer 를 사용하여 제 1 보호층 (7) 또는 제 2 보호층 (8) 에 함유되는 은 (Ag) 성분의 농도를 측정하였다.
또한 실시예 1 및 비교예 1 에서는, 알루미나 분말을 배합한 제 2 보호층 (8) 에 있어서의, Al2O3 근방 영역의 유리 분말 소결체에 대하여 은 (Ag) 성분의 농도 측정을 실시하였다. 또한 비교예 2 에서는, 제 1 보호층 (7) 에 있어서의, 유리 분말 소결체의 임의 영역에 대하여 은 (Ag) 성분의 농도 측정을 실시하였다. 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 상기 실시예 1 및 비교예 1 ∼ 2 의 각 발광 소자 탑재용 기판 (1) 에, 발광 다이오드 소자 (11) 를 탑재하여 발광 장치 (20) 를 제작하였다. 제 2 보호층 (8a) 의 탑재부 (10) 상에 발광 다이오드 소자 (11) (쇼와 전공사 제조, 상품명：GQ2CR460Z) 를 1 개의 다이 본드재 (신에츠 화학 공업사 제조, 상품명：KER-3000-M2) 에 의해 고정시키고, 그 도시되지 않은 전극을 본딩 와이어 (12) 에 의해 접속 단자 (3) 에 전기적으로 접속하였다. 또한 밀봉제 (신에츠 화학 공업사 제조, 상품명：CSR-1016A) 를 사용하여 도 4 에 나타내는 몰드재 (13) 를 구성하도록 밀봉하였다. 밀봉제에는 형광체 (카가쿠 옵토닉스사 제조, 상품명 P46-Y3) 를 밀봉제에 대하여 20 중량％ 함유한 것을 사용하였다.
이 상태에서, 온도 85 ℃, 습도 85 ％ 의 환경하에서 250 시간 방치하여, 몰드재 (13) 의 발색 상태를 관찰하였다.
［열저항］
이 발광 다이오드 소자가 탑재된 발광 소자용 기판 (1) 에 대하여, 열저항 측정기 (미네 광음 전기 주식회사 제조, 상품명：TH-2167) 를 사용하여 열저항을 측정하였다. 또한, 인가 전류는 35 ㎃ 로 하고, 전압 강하가 포화되는 시간까지 통전시키고, 강하한 전압과 발광 다이오드 소자의 온도-전압 강하 특성으로부터 도출되는 온도 계수에 의해 포화 온도 (Tj : ℃) 를 산출하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
또한 표 1 에서는, 실시예 1 의 포화 온도 (Tj) 의 측정치를 100 으로 하고, 비교예 1 및 2 에 대해서는, 각 포화 온도 (Tj) 의 측정치로부터 실시예 1 의 측정치를 기준으로 한 상대치를 산출한 것을 표기하였다.
상기 발광 다이오드 소자를 사용한 경우의 열저항은 30 ℃ 이하가 바람직하고, 25 ℃ 이하가 보다 바람직하다. 열저항이 30 ℃ 보다 높으면 전압 강하가 커지고, 발광 다이오드 소자의 광 취출 효율이나 수명이 저하될 우려가 있다.
［광속량］
다음으로, 각 실시예 및 비교예의 발광 장치 (20) 에 대하여, 발광 소자 (11) (발광 다이오드 소자) 에 대하여, 전압/전류 발생기 (아드반테스트사 제조, 상품명：R6243) 를 사용하여 35 ㎃ 를 인가하고, 각 발광 장치 (20) 로부터 얻어지는 광의 전체 광속량 (루멘) 을 측정하였다.
전체 광속량의 측정은, 적분구 (직경 6 인치) 내에 발광 장치 (20) 를 설치하고, 전체 광속 측정 장치 (스펙트라 코프사 제조, 상품명：SOLIDLAMBDA·CCD·LED·MONITOR·PLUS) 를 사용하여 실시하였다. 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.
또한 표 1 에서는, 실시예 1 의 광속량의 측정치를 100 으로 하고, 비교예 1 및 2 에 대해서는, 각 광속량의 측정치로부터 실시예 1 의 측정치를 기준으로 한 상대치를 산출한 것을 표기하였다.
은 (Ag) 성분의 농도 (％) 발색 상태 열저항 전체 광속량
실시예 1 0.1 없음 100 100
비교예 1 1.2 갈색 100 78
비교예 2 0.1 없음 120 100
표 1 로부터 분명한 바와 같이, 비교예 1 의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용한 발광 장치 (20) 에서는, 몰드 (13) 에서의 발색이 확인되고, 광속량이 낮아지는 것이 확인되었다. 또한, 비교예 2 의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용한 발광 장치 (20) 에서는, 몰드재 (13) 의 발색은 확인되지 않았지만, 열저항이 높아지는 것이 확인되었다.
한편, 실시예 1 의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용한 발광 장치 (20) 에서는, 몰드재 (13) 에 있어서의 발색이 없고, 높은 광속량이 얻어짐과 함께, 열저항의 상승도 억제되는 것이 확인되었다.
또한, 2010년 5월 14일에 출원된 일본 특허 출원 2010-112608호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.
1 … 발광 소자 탑재용 기판 2 … 기판 본체
3 … 접속 단자 4 … 외부 전극 단자
5 … 관통 도체 6 … 반사층
6A … 금속 이온 (은 이온) 7 … 제 1 보호층
8 … 제 2 보호층 8A … 제 2 보호층 (8) 의 표면
9 … 세라믹스 필러 10 … 탑재부
11 … 발광 소자 12 … 본딩 와이어
13 … 몰드재 20 … 발광 장치
90 … 알루미나계 필러

Claims (9)

  1. 기판 본체와,
    상기 기판 본체의 일부에 형성된, 은 (Ag) 또는 은 합금을 주체로 하는 반사층과,
    상기 반사층의 전체면을 덮도록 형성된, 유리 분말 소결체를 주체로 하는 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층 상에 형성되고, 일부가 발광 소자가 탑재되는 탑재부로 되는 제 2 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판으로서, 상기 제 1 보호층이 알루미나계 필러를 실질적으로 함유하지 않으며, 또한 상기 제 2 보호층이 세라믹스 필러를 함유하는 유리 분말 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 탑재용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층에 함유되는 은 (Ag) 농도가 0.3 ％ 이하인, 발광 소자 탑재용 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 보호층에 함유되는 세라믹스 필러의 함유량이 10 질량％ 이상 30 질량％ 이하인, 발광 소자 탑재용 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 보호층에 함유되는 세라믹스 필러가 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 티타니아 분말, 실리카 분말에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 이루어지는, 발광 소자 탑재용 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층의 두께가 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인, 발광 소자 탑재용 기판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 보호층의 두께가 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인, 발광 소자 탑재용 기판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층이, 은 또는 은팔라듐 합금, 은백금 합금과 같은 은과 백금족 원소의 합금에서 선택되는 금속을 함유하는 층으로 구성되는, 발광 소자 탑재용 기판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 탑재용 기판과, 상기 발광 소자 탑재용 기판의 탑재부에 탑재되는 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 본체 및 상기 제 2 보호층의 표면의 일부 또는 전부가, 백금 촉매를 함유하는 실리콘 수지로 밀봉되어 이루어지는, 발광 장치.
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