WO2010150830A1 - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

　光反射率が高くかつ腐食による反射率の低下の少ない光反射用導電層を備え、光の取出し効率が向上され、熱放散性に優れた発光装置を提供する。　下部セラミックス層と当該下部セラミックス層面の所望領域に形成された光反射用導体層と当該光反射用導体層の少なくとも一部領域を覆って形成された上部セラミックス層とを有するセラミックス基板と、当該セラミックス基板の上部セラミックス層の上側に配置された発光素子とを備えた発光装置であって、前記上部セラミックス層の厚さが５～１００μｍであることを特徴とする発光装置。前記上部セラミックス層が、質量％表示で４０～６０％のガラス成分と４０～６０％のセラミックスフィラー成分とを含有するガラス－セラミックスで構成されている前記発光装置。

Description

発光装置
　本発明は発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）デバイス、高輝度光ダイオードバックライト、ディスプレイに関連する光源、自動車照明、装飾照明、標識、広告照明、および情報ディスプレイ用途を含む照明デバイスの形成における発光装置、およびそれに用いられる実装基板に関する。
　近年、ＬＥＤなど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、ＬＥＤを用いた発光装置が使われるようになってきた。ＬＥＤランプを種々の用途に適用するには、白色発光を得ることが重要となる。
　ＬＥＤランプで白色発光を実現する方式としては、青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、青色発光のＬＥＤとその光によって赤、緑を励起する蛍光体を組み合わせる方法、紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体とを組合せる方法などが挙げられる。ＬＥＤチップと蛍光体を組み合わせる方式としては、蛍光体を混合したエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した砲弾型構造が知られている。また、主面に配線パターンが形成された基板の上にＬＥＤチップを実装し、さらにこの基板上に透明樹脂による封止部を形成した構造が知られている。
　ＬＥＤランプにおいては、実装されたＬＥＤチップの周りの基板上に、銀などの光反射層が形成されている。そして、この光反射層により、基板側に放射されるＬＥＤチップからの発光や、蛍光体から励起発光される蛍光を前方へ反射させ、光の取出し効率を向上させることが行われている。
　しかし、銀は腐食しやすく、放置するとＡｇ２Ｓなど化合物が生成して光反射率が低下しやすい。そのため、銀の上に樹脂封止層を形成して反射率の低下を防止しているが、一般的な封止剤として用いられるエポキシ樹脂やシリコ－ン樹脂では封止性能が低く、長期信頼性を求められる製品に使うことができなかった。
  そこで、銀導体層の腐食を防止するため銀の表面をシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂でコートする方法（特許文献１参照）が提案されている。
　しかし、樹脂でコートしても樹脂中、あるいは銀導体層と樹脂の界面から水分や腐食性の気体が入りやすく、経時的に銀導体層が腐食するため、長期信頼性に問題があった。
特開２００７－６７１１６号公報
　本発明者は、前記問題を解決するためにガラス膜を用いて基板表面の銀導体層を被覆する方法を試みた（特願２００８－２１２５９１）が、ガラスは熱伝導率が低いためにＬＥＤが発する熱の放熱性に劣り、ＬＥＤの発熱量が多い場合にはＬＥＤにかかる電圧が低下して発光効率が低下する、ＬＥＤの寿命が短くなる、等の不具合が生じることがあった。
　本発明は光反射率が高くかつ腐食による反射率の低下が少なく、光の取出し効率が向上された発光装置の提供を目的とする。
  また、そのような光反射層の形成において工程の負荷をできるだけ抑えることを目的としている。
　本発明は上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、光反射用導体層の一部を露出するように穴部を備え前記光反射用導体層を内蔵するセラミックス基板と、このセラミックス基板上に前記穴部を介して導通するように配置された発光素子を有する発光装置において、前記発光素子配置面と前記光反射用導体層との間の上部セラミックス層の厚さを５～１００μｍとした。
　請求項２に対応する発明は、下部セラミックス層と当該下部セラミックス層面の所望領域に形成された光反射用導体層と当該光反射用導体層の少なくとも一部領域を覆って形成された上部セラミックス層とを有するセラミックス基板と、当該セラミックス基板の上部セラミックス層の上側に配置された発光素子とを備えた発光装置であって、前記上部セラミックス層の厚さは５～１００μｍであることを特徴とする。
　請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明の発光装置において、前記セラミックス基板の下部セラミックス層の前記発光素子との反対面には外部電極端子が形成されており、当該外部電極端子と前記光反射用導体層とは、下部セラミックス層に貫通して形成されたビア導体を介して導通されていることを特徴とする。
　請求項４に対応する発明は、請求項１～３のいずれかに対応する発明の発光装置において、前記発光素子を包含するように形成され、かつ前記発光素子から放射される光によって励起されて可視光を発光する蛍光体を含む封止樹脂層を有するものとした。
　請求項５に対応する発明は、請求項１～４のいずれかに対応する発明の発光装置において、前記上部セラミックス層を白色とした。
　請求項６に対応する発明は、請求項１～５のいずれかに対応する発明の発光装置において、前記上部セラミックス層が質量％表示で４０～６０％のガラス成分と４０～６０％のセラミックスフィラー成分とを含有するガラス－セラミックスで構成した。
　請求項７に対応する発明は、請求項６に対応する発明の発光装置において、前記セラミックスフィラー成分をアルミナとした。
　請求項８に対応する発明は、請求項６または７に対応する発明の発光装置において、前記ガラス成分が酸化物基準のモル％表示でＳｉＯ２を６２～８５％、Ｂ２Ｏ３を５～２５％、Ａｌ２Ｏ３を０～５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０～５％、含有し、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が６２～８５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種以上を含有する場合にその含有量の合計が１０％以下であるガラスとした。
　請求項９に対応する発明は、請求項６～８のいずれかに対応する発明の発光装置において、前記ガラス成分が酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を７８～８２％、Ｂ２Ｏ３を１６～１８％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０．９～４％含有するものとした。
　請求項１０に対応する発明は、請求項１～９のいずれかに対応する発明の発光装置において、前記上部セラミックス層は８５℃でｐＨ１．６８のしゅう酸溶液中に１時間浸漬したときの溶出量が１００μｇ／ｃｍ２以下のガラス－セラミックスからなるものとした。
　また、本発明の発光装置用セラミックス基板は、発光素子の光を反射する光反射用導体層を有する発光装置用セラミックス基板において、下部セラミックス層と、当該下部セラミックス層上に位置する光反射用導体層と、当該光反射用導体層上および前記下部セラミックス層上に位置する上部セラミックス層とで構成され、前記光反射用導体層上に位置する前記上部セラミックス層に開口孔を形成した。そして、前記上部セラミックス層は５～１００μｍの厚さが好ましい。
　上記した請求項１に対応する発明における穴部とは、セラミックス基板に内蔵した光反射性導体層の一部を露出させるように上部セラミックス層に形成した開口孔をいう。上部セラミックス層の上には発光素子が配置され、上記穴部において発光素子に接続されたボンディングワイヤーが光反射性導体層を導通される。
　本発明者は、光反射用導体層を保護するために、光反射用導体層をセラミックス基板に内蔵することによって、反射率を低下させず、放熱性に優れた発光装置を実現した。
　なお、本明細書において、「～」とは、特段の定めがない限り、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
　本発明の発光装置は基板主面に光反射率が極めて高い光反射用導体層が形成されているので、基板側に放射される発光素子からの光を、基板と反対側の開口方向へ高い反射率で反射させることができる。これによって光の取出し効率を向上させることが可能となり、発光効率の向上を図ることができる。
　また、発光素子からの光により励起されて可視光を発光する蛍光体層を有しており、この蛍光体層から発光される可視光も光反射用導体層により基板と反対側の前方へ高い反射率で反射されるので、蛍光体層から発光される可視光と発光素子から放射される光との混色による白色光の取出し効率を向上させることができる。
  また、光反射用導体層の上に光吸収の少ないガラス－セラミックスで構成された上部セラミックス層が設けられており、この層により下層の光反射用導体層が化学的に保護されている。したがって、光反射用導体層の腐食が防止され光反射率の低下が抑えられる。また、上部セラミックス層は熱伝導率が高く、ＬＥＤチップの熱放散を阻害しにくく、発光効率の低下や寿命の短縮を防ぐことができる。
本発明に用いられる光反射用導体層を内蔵するセラミック基板の断面図の一例である。 本発明の発光装置の断面図の一例である。 光反射用導体層表面にメッキを施した本発明の発光装置の断面図の一例である。
　本発明の発光装置におけるセラミックス基板１は、図２および図３に示すように、上部セラミックス層３と、光反射導体層２と下部セラミックス層１０とから形成されている。そして、上部セラミック層３の上側に発光素子６が配されている。セラミックス基板１の下部セラミックス層１０の発光素子６との反対面には外部電極端子８が形成されており、外部電極端子８と光反射用導体層２とは、下部セラミックス層１０に貫通して形成されたビア導体４を介して導通されている。前記上部セラミックス層３の所望部分には、開口孔１１が形成され、この開口孔１１においてボンディングワイヤ７が接続され、当該ボンディングワイヤ７を介して発光素子６と光反射用導体層２とは導通されている。図において５は、発光素子６を包含し、かつ上部セラミックス層３と光反射導体層２の所望の領域を覆って形成された封止樹脂層であり、この封止樹脂層５には、発光素子から放射される光によって励起されて可視光を発光する蛍光体が含有されている。
　図３に示した例は、光反射導体層２の露出した表面、すなわち上部セラミックス層３が形成されておらず、上部セラミックス層３に開口孔１１が形成されている部分に対応する光反射導体層２の所望の領域の表面に金メッキ層９を形成して、光反射導体層２の変色による特性劣化を防止したものである。
　本発明において、上記した光反射用導体層として、特に優れているものは、導体として機能し、かつ光反射性にも優れた銀導体である。以下、光反射用導体層を銀導体層と記すことがある。かかる銀導体層を用いたものを代表例として、以下に本発明を説明する。
　本発明の発光装置は、上記したように、銀導体層を内蔵するセラミックス基板（以下、本発明の基板と記すことがある。）と、銀導体層と導通させるように本発明の基板上に配置された発光素子とを有する。ここで、本発明の基板は上部セラミックス層と、光反射導体層と下部セラミックス層とから形成されている。
　本発明の基板は、発光素子が搭載される平板状の部材であり、発光素子から下方へ向かう光、すなわち、図２，３において矢印Ａ方向に向かう光を反射するための銀導体層を有することを特徴とする。
　本発明の基板の上部セラミックス層は、銀導体層を腐食などから保護するための層であり、ガラス成分とセラミックスフィラー成分とを含有するものであることが好ましい。典型的にはＬＴＣＣ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板（低温同時焼成積層セラミックス基板）である。本発明の基板の上部セラミックス層はガラス成分を含有するので封止性能が高く、内部の銀導体層を十分に保護することができる。また、セラミックスフィラー成分を含有するので熱伝導率が高い。また、厚みは１００μｍ以下と薄いので銀導体層で反射された光が吸収されにくく、高い反射率を得ることができる。
　本発明の基板において、下部セラミックス層を構成する材料は銀導体等を焼き付けられるセラミックスであれば特に限定されないが、熱伝導率や放熱性、強度、コストの観点から上記したＬＴＣＣ基板であることが好ましい。ＬＴＣＣは銀導体との同時焼成が可能なセラミックスであり、本発明の基板を構成する上部セラミックス層と下部セラミックス層とが共にＬＴＣＣであれば、上部セラミックス層と下部セラミックス層と銀導体層とが一体化した本発明の基板を効率的に形成することができる。
　本発明において、発光素子はＬＥＤ素子であり、放射した光で蛍光体を励起して可視光を発光させるタイプのものが挙げられる。たとえば、青色発光タイプのＬＥＤチップや紫外発光タイプのＬＥＤチップが例示される。ただし、これらに限定されるものではなく、発光装置の用途や目的とする発光色等に応じて種々の発光素子を使用することができる。
　発光素子の実装は、例えば、ＬＥＤチップを基板上にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂で接着（ダイボンド）するとともに、チップ上面の電極を金線等のボンディングワイヤを介してセラミック基板のパッド部に接続する方法、あるいは、ＬＥＤチップの裏面に設けられた半田バンプ、Ａｕバンプ、Ａｕ－Ｓｎ共晶バンプ等のバンプ電極を、セラミック基板のリード端子やパッド部にフリップチップ接続する方法などにより行われる。
　蛍光体は、発光素子から放射された光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される光との混色によって、あるいは蛍光体から発光される可視光または可視光自体の混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。蛍光体の種類は特に限定されるものではなく、目的とする発光色や発光素子から放射される光等に応じて適宜に選択される。このような蛍光体を含む蛍光体層は、蛍光体をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に混合・分散させたものとして形成される。蛍光体層は、発光素子の外側を覆うように形成される。
　以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
  本発明の基板の下部セラミックス層は銀導体層とそれを保護する上部セラミックス層（絶縁層）が設けることができれば特に限定されないが、以下では本発明の基板の全体がＬＴＣＣ基板である場合について説明する。
　ＬＴＣＣ基板は、銀導体層と同時に焼成して製造することが可能な基板である。ＬＴＣＣ基板は通常、ガラス粉末とセラミックスフィラー粉末とをグリーンシートにして焼成することによって製造される。すなわち、まずガラス粉末とアルミナ粉末と、ポリビニルブチラールやアクリル樹脂等の樹脂と、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等の可塑剤と、トルエン、キシレン、ブタノール等の溶剤と、分散剤等を添加してスラリーとし、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム上にドクターブレード法等によってこのスラリーをシート状に成形する。このシート状に成形されたものを乾燥して溶剤を除去しグリーンシートとする。これらグリーンシートには必要に応じて、銀ペーストを用いてスクリーン印刷等によって配線パターンやビアなどが形成され、通常は複数枚を積層して焼成される。
　本発明の基板をＬＴＣＣで形成する方法は限定されないが、後に下部セラミックス層となるグリーンシート上に銀ペーストを用いて銀導体層となる銀導体を印刷した上に、上部セラミックス層となる別のグリーンシートを積層して焼成する方法、銀導体を印刷した下部セラミックス層となるグリーンシート上に、上部セラミックス層となるガラス－セラミックスペーストを印刷して焼成する方法、グリーンシート上に銀ペーストを用いて銀導体を印刷し、焼成した後に上部セラミックス層を形成するガラス－セラミックスペーストを印刷して焼成する方法がある。
　グリーンシートは、所望の形状に加工され焼成されて基板とされる。この場合、被焼成体は１枚または複数枚の同じグリーンシートを重ねたものである。前記焼成は典型的には８５０～９００℃に２０～６０分間保持して行われる。より典型的には焼成温度８６０～８８０℃に保持されて行われる。
  なお、銀導体層を形成する場合、焼成温度は８８０℃以下であることが好ましい。８８０℃超では焼成時に銀または銀含有導体が軟化し導体パターンの形状が保持できなくなるおそれがある。より好ましくは８７０℃以下である。
　上部セラミックス層の厚みは５～１００μｍであることが好ましい。５μｍ未満では銀導体層表面の粗さのために、発光素子を配置する時に発光素子が傾きやすく、光取出し効率が悪くなるおそれがある。１００μｍ超では発光素子の放熱性を阻害し発光効率が低下してしまうおそれがある。または、光が吸収され、反射率が低下することで光の取出し効率が悪くなるおそれがある。
　本発明の基板の上部セラミックス層はガラス成分とセラミックスフィラー成分とからなるガラス－セラミックスで構成されることが好ましい。その割合はセラミックスフィラー成分が４０～６０質量％であり、残りはガラス成分である。後述する本発明のガラスとセラミックフィラー成分とをこの割合で有するガラス－セラミックスを、以下第１のガラス－セラミックスという。
　前記セラミックスフィラーは熱伝導を向上させる目的で混合されるものであり、熱伝導率が高く可視光域で光吸収が少ない材料が好ましい。典型的にはアルミナが用いられる。混合量はガラス成分とセラミックスフィラー成分との合量を１００とした場合、４０～６０質量％である。４０％未満では熱伝導率が上がらず、熱放散性に対する効果が小さい。６０％超では焼結性を阻害してしまい、銀導体層の保護が不十分になるおそれがある。
　本発明の基板の上部セラミックス層は光の吸収が少ないものであることが好ましく、白色であることが好ましい。
　本発明の基板の上部セラミックス層は、たとえば第１のガラス－セラミックスをペースト化してスクリーン印刷し、焼成して形成される。または第１のガラス－セラミックスをグリーンシートにして焼成して形成される。しかし、典型的には５～１００μｍの厚みのものを平坦に形成できる方法であれば特に限定されるものではない。
　第１のガラス－セラミックスに含まれるガラス成分は、酸化物基準のモル％表示でＳｉＯ２を６２～８５％、Ｂ２Ｏ３を５～２５％、Ａｌ２Ｏ３を０～５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０～５％、含有し、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が６２～８５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種以上を含有する場合にその含有量の合計が１０％以下のガラス（以下、本発明のガラスという）であることが好ましい。
　本発明のガラスは、溶融法によって得られ、粉砕してガラス粉末とされる。粉砕の方法は本発明の目的を損なわないものであれば限定されず、乾式粉砕でも湿式粉砕でも適宜採用できる。湿式粉砕の場合には、溶媒として水を用いることが好ましい。また粉砕にはロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を適宜用いることができる。ガラスは粉砕後、必要に応じて乾燥され、分級される。
　アルミナの粒度や形状などは特に限定されないが、典型的には平均粒径Ｄ５０が１～５μｍのものが用いられる。そのようなアルミナとしてたとえば昭和電工社製のＡＬ－４７Ｈが挙げられる。本明細書での平均粒径Ｄ５０は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定したものをいう。
　光反射用導体層は銀導体からなるものが好ましく、また銀合金導体からなるものであっても好ましい。銀導体以外の材料としては、銀－パラジウム合金、銀－白金合金等が挙げられる。光反射用導体層の反射率をより高めるという観点から他の無機成分を含有しないものであることが好ましい。
　本発明の基板の下部セラミックス層をＬＴＣＣで構成する場合、下部セラミックス層を構成する第２のガラス－セラミックスと、上部セラミックス層を構成する第１のガラス－セラミックスは同じ組成でもよい。
　また、本発明のガラスは、下部セラミックス層を形成するためのガラスとして選定されたガラスにも好適に使用できる。ＬＴＣＣ基板の強度を高くするためには、下部セラミックス層を形成する第２のガラス－セラミックスに用いられるガラスの組成として、例えば、モル％表示で、ＳｉＯ２が５７～６５％、Ｂ２Ｏ３が１３～１８％、Ａｌ２Ｏ３が３～８％、ＣａＯが９～２３％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの少なくとも一方を０．５～６％含有するものが好ましい。またセラミックスフィラーは典型的にはアルミナである。
  この場合において、ガラス粉末とアルミナ粉末の配合比率は典型的にはガラス粉末４０質量％、アルミナフィラー６０質量％である。
　次に本発明のガラスについて説明する。なお、以下では特に断らない限り組成はモル％表示のものとし、単に％と表記する。
　ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマであり、必須である。６２％未満では銀発色が生じやすくなり、基板の反射率が低下するおそれがある。好ましくは、６４％以上であり、さらに好ましくは７４％以上である。８５％超ではガラス溶融温度が高くなる、またはガラスの軟化温度（Ｔs）が高くなり、必要な焼成温度が高くなることがある。好ましくは、８４％以下であり、さらに好ましくは８２％以下である。
　Ｂ２Ｏ３はガラスのネットワークフォーマであり、必須である。５％未満ではガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎるおそれがある。好ましくは、１０％以上であり、さらに好ましくは１２％以上である。２５％超では安定なガラスを得にくくなる、または化学的耐久性が低下するおそれがある。好ましくは、２２％以下であり、さらに好ましくは１８％以下である。
　Ａｌ２Ｏ３は必須ではないが、ガラスの安定性または化学的耐久性を高めるために５％以下の範囲で含有してもよい。５％超では銀導体上で焼成したときに黄色い発色（銀発色）が生じやすい。好ましくは、１％以下であり、さらに好ましくは０．５％以下である。
　またＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計は６２～８５％である。６２％未満であると化学的耐久性が不十分になるおそれがある。好ましくは、６４％以上であり、さらに好ましくは７４％以上である。８５％超であるとガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎて、低温での焼成が困難になるおそれがある。好ましくは、８４％以下であり、さらに好ましくは８２％以下である。
　Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは必須ではないがＴｓを低下させる成分であり、合計で５％まで含有することができる。５％超では化学的耐久性、特に耐酸性が悪化するおそれがある、または、焼成体の電気絶縁性が低下するおそれがある。好ましくは、４％以下であり、さらに好ましくは３％以下である。また、０．９％以上含有することが好ましい。
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはいずれも必須ではないが、Ｔｓを低下させるまたはガラスを安定化させるために合計で１０％まで含有してもよい。１０％超であると銀発色が生じやすい。好ましくは合計で７％以下であり、さらに好ましくは合計で５％以下である。
  本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。ただし、鉛酸化物は含有しない。
　上部セラミックス層の耐酸性をより高くしたい場合には、本発明のガラスはＳｉＯ２を７８～８２％、Ｂ２Ｏ３を１６～１８％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０．９～４％含有し、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５％以下、ＣａＯの含有量が１％以下のガラス（以下、本発明のガラスＡという。）であることが好ましい。
　次に本発明のガラスＡの組成について説明する。本発明のガラスＡは本発明のガラスであり、特に上部セラミックス層によって光反射用導体層の反射性能が損なわないようにし、反射率を高くしたい場合に好ましいガラスである。
　ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマであり、必須である。７８％未満では化学的耐久性が低下する。好ましくは８０％以上である。８２％超ではガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎるおそれがある。
　Ｂ２Ｏ３はガラスのネットワークフォーマであり、必須である。１６％未満ではガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎるおそれがあり、１８％超では安定なガラスを得にくくなる、または化学的耐久性が低下するおそれがある。好ましくは１７％以下である。
　Ａｌ２Ｏ３は必須ではないが、ガラスの安定性または化学的耐久性を高めるために０．５％以下の範囲で含有してもよい。０．５％超ではガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎる。
　Ｎａ２ＯおよびＫ２ＯはＴｓを低下させる成分であり、少なくともいずれか一方を含有するのが好ましい。その合計が０．９％未満では、ガラス溶融温度が高くなる、またはＴｓが高くなりすぎるおそれがあり、好ましくは１．０％以上、より好ましくは１．５％以上である。４％超では化学的耐久性、特に耐酸性が悪化するおそれがある、または、焼成体の電気絶縁性が低下するおそれがある。好ましく３％以下、より好ましくは２％以下である。
　ＣａＯは必須ではないが、Ｔｓを低下させるまたはガラスを安定化させるために１％以下の範囲で含有してもよい。１％超ではガラス溶融温度が低くなりすぎる、または結晶化を促進してしまい透明なガラス層を得ることができない。好ましくは０．６％以下である。
  本発明のガラスＡは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。ただし、鉛酸化物は含有しない。
　以下の方法により、下部セラミック層形成用のグリーンシートを作製した。すなわち、モル％表示で、ＳｉＯ２が６０．４％、Ｂ２Ｏ３が１５．６％、Ａｌ２Ｏ３が６％、ＣａＯが１５％、Ｋ２Ｏが１％、Ｎａ２Ｏが２％、の組成となるようにガラス原料を調合、混合し、この混合された原料を白金ルツボに入れて１５５０～１６００℃で６０分間溶融後、溶融ガラスを流し出し冷却した。得られたガラスを、アルミナ製ボールミルを用いてエチルアルコール中で２０～６０時間粉砕し、ガラス粉末とした。粉末のＤ５０を島津製作所社製ＳＡＬＤ２１００を用いて測定したところ２．５μｍであった。軟化点Ｔｓ（単位：℃）、結晶化ピーク温度Ｔｃ（単位：℃）をブルカーＡＸＳ社製熱分析装置ＴＧ－ＤＴＡ２０００を用いて昇温速度１０℃／分の条件で１０００℃まで、測定したところ、Ｔｓは不明瞭でありＴｃは８５０℃であった。
　質量％表示で前記ガラス粉末４０％と昭和電工社製アルミナ粉末ＡＬ－４５Ｈを６０％の割合で混合した粉末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、樹脂（デンカ社製ポリビニルブチラールＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇと分散剤（ビックケミー社製ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ１８０）を混合してスラリーとした。このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法を利用して塗布し、乾燥して厚さが０．２ｍｍの下部セラミック層形成用のグリーンシートを得た。例１～例１８について、このグリーンシートを用いて下部セラミックス層を形成した。
　（例１～１８）
　以下の方法により、上部セラミック層形成用のガラス－セラミックスペーストを作製した。すなわち、表１～表３の各例の通り、ＳｉＯ２からＺｒＯ２までの欄にモル％で示す組成となるようにそれぞれ原料を調合、混合し、それぞれの混合された原料を白金ルツボに入れて１５５０～１６００℃で６０分間溶融後、溶融ガラスを流し出し冷却した。得られたガラスを、アルミナ製ボールミルを用いてエチルアルコール中で２０～６０時間粉砕し、前記と同様にしてガラス粉末を得た。得られた各ガラス粉末のＤ５０（単位：μｍ）を島津製作所社製ＳＡＬＤ２１００を用いて測定した。また、軟化点Ｔｓ（単位：℃）、結晶化ピーク温度Ｔｃ（単位：℃）をブルカーＡＸＳ社製熱分析装置ＴＧ－ＤＴＡ２０００を用いて昇温速度１０℃／分の条件で１０００℃まで、測定した。各組成のガラス粉末について測定されたＤ５０（単位：μｍ）、軟化点Ｔｓ（単位：℃）、結晶化ピーク温度（Ｔｃ単位：℃）のそれぞれの値を表１～３の各欄に示す。Ｔｓの欄に「不明瞭」と記載したものは、Ｔｓを示す変曲点が不明瞭であったものである。Ｔｃの欄に「∞」と記載したものは、１０００℃までに結晶ピークが認められなかったものである。
　各ガラス粉末とアルミナ粉末ＡＬ－４５Ｈを混合して、アルミナ粉末の含有量が表１～３のフィラー添加量欄に質量％で示した割合となるガラス－セラミックス混合粉末を得た。質量％表示で各混合粉末を６０％、エチルセルロースとαテレピネオールを質量比８５：１５割合で調合した有機ビヒクルを４０％としたものについて磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行ってガラス－セラミックスペーストを作製した。例１～１１は本発明のガラス－セラミックスの例である。また、例１～７は本発明のガラスを用いた本発明のガラス－セラミックスの例である。
　（セラミックス基板の作製およびその評価）
　銀粉末（大研化学工業社製Ｓ４００－２）と、前記有機ビヒクルを質量比８５：１５割合で調合し、磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールミルを用いて分散させて銀ペーストを作製した。
　下部セラミック層形成用のグリーンシートを６枚積層した上に、上記銀ペーストを印刷し、乾燥後、例１～例１８の上部セラミック層形成用の各ガラス－セラミックスペーストを銀ペースト上に印刷し、これを５５０℃に５時間保持して樹脂成分を分解除去した後、８７０℃に３０分保持して焼成を行い、図１に示すように、下部セラミックス層１０と銀導電体層２と上部セラミックス層が積層され、銀導体層２がその端部まで内蔵されたセラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）１を得た。
　各ＬＴＣＣ基板１の主面の反射率をオーシャンオプティクス社の分光器ＵＳＢ２０００と小型積分球ＩＳＰ－ＲＦを用いて測定し、可視光域の４００～８００ｎｍの平均値を反射率（単位：％）として算出した。結果を表１～表３に示す。反射率は９０％以上が好ましく、高いほど好ましい。
　また、上部セラミックス層の耐酸性を以下の方法で評価した。すなわち、前記ガラス－セラミックス混合粉末４ｇを金型でプレスし焼成することで直径１４ｍｍ、高さ１．５ｃｍほどの焼結体を得たのち、その焼結体を、温度８５℃のｐＨ１．６８シュウ酸塩緩衝液７００ｃｍ３の中に浸漬し１時間経過後の質量減少量を測定した。なお、浸漬後の質量は１００℃で１時間乾燥してから行った。焼成体の単位表面積あたりの質量減少量（単位：μｇ／ｃｍ２）を表１～表３の耐酸性の欄に示す。耐酸性は１００μｇ／ｃｍ２以下が好ましく、より好ましくは３０μｇ／ｃｍ２以下である。１００μｇ／ｃｍ２超ではメッキ溶液中にガラス中の成分が溶出し連続運転ができなくなったり、上部セラミックス層を浸食し光の吸収を増加させたりするおそれがある。
　熱放散性は嶺光音電機株式会社製の熱抵抗測定器（型式：ＴＨ－２１６７）を用いて測定した。ＬＥＤチップは昭和電工株式会社のＧＱ２ＣＲ４６０Ｚを４個直列に接続し、ダイボンド材は信越化学工業株式会社のＫＥＲ－３０００－Ｍ２を用いた。封止剤は信越化学工業株式会社のＳＣＲ－１０１６Ａを用いた。印加電流は３５ｍＡとし、電圧降下が飽和する時間まで通電し、降下した電圧をＬＥＤチップの温度－電圧降下特性から導いた温度係数によって飽和温度Ｔｊ（℃）を算出した。飽和温度は５０℃未満が好ましく、より好ましくは４５℃以下である。５０℃より高いと電圧降下が大きくなりＬＥＤチップの光取出し効率が悪くなったり、寿命を低下させたりするおそれがある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本発明によれば、光反射率が高くかつ腐食による反射率の低下が少なく、光の取出し効率が向上された発光装置を得ることができ、かかる発光装置は、提携帯電話や大型液晶ＴＶ等のバックライト、各種照明機器等に好適に利用できる。
　なお、２００９年６月２３日に出願された日本特許出願２００９－１４８５７７号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
１：セラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）、２：光反射用導体層（銀導体層、導体層）、３：上部セラミックス層、４：ビア導体、５：封止樹脂層（蛍光体入り）、６：発光素子、７：ボンディングワイヤ、８：外部電極端子、９：金メッキ、１０：下部セラミックス層、１１：開口孔

Claims (14)

  1. 　光反射用導体層の一部を露出するように穴部を備え　前記光反射用導体層を内蔵するセラミックス基板と、このセラミックス基板上に前記穴部を介して導通するように配置された発光素子を有する発光装置であって、前記発光素子配置面と前記光反射用導体層との間の上部セラミックス層の厚さが５～１００μｍであることを特徴とする発光装置。
  2. 　下部セラミックス層と当該下部セラミックス層面の所望領域に形成された光反射用導体層と当該光反射用導体層の少なくとも一部領域を覆って形成された上部セラミックス層とを有するセラミックス基板と、当該セラミックス基板の上部セラミックス層の上側に配置された発光素子とを備えた発光装置であって、前記上部セラミックス層の厚さが５～１００μｍであることを特徴とする発光装置。
  3. 　前記セラミックス基板の下部セラミックス層の前記発光素子との反対面には外部電極端子が形成されており、当該外部電極端子と前記光反射用導体層とは、下部セラミックス層に貫通して形成されたビア導体を介して導通されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記発光素子を包含するように形成され、かつ前記発光素子から放射される光によって励起されて可視光を発光する蛍光体を含む封止樹脂層を有する請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 　前記上部セラミックス層が白色である請求項１～４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 　前記上部セラミックス層が、質量％表示で４０～６０％のガラス成分と４０～６０％のセラミックスフィラー成分とを含有するガラス－セラミックスで構成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 　前記セラミックスフィラー成分がアルミナである請求項６に記載の発光装置。
  8. 　前記ガラス成分が酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を６２～８５％、Ｂ２Ｏ３を５～２５％、Ａｌ２Ｏ３を０～５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０～５％、含有し、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が６２～８５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種以上を含有する場合にはその含有量の合計が１０％以下のガラスである請求項６または７に記載の発光装置。
  9. 　前記ガラス成分が酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を７８～８２％、Ｂ２Ｏ３を１６～１８％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０．９～４％含有する請求項６～８のいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 　前記上部セラミックス層は、８５℃でｐＨ１．６８のシュウ酸溶液中に１時間浸漬したときの溶出量が１００μｇ／ｃｍ２以下のガラス－セラミックスからなる請求項１～９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 　発光素子の光を反射する光反射用導体層を有する発光装置用セラミックス基板において、下部セラミックス層と、当該下部セラミックス層上に位置する光反射用導体層と、当該光反射用導体層上および前記下部セラミックス層上に位置する上部セラミックス層とで構成され、前記光反射用導体層上に位置する前記上部セラミックス層に開口孔を形成した発光装置用セラミックス基板。
  12. 　前記上部セラミックス層の厚さが５μｍ～１００μｍである請求項１１に記載の発光装置用セラミックス基板。
  13. 　前記上部セラミックス層および前記下部セラミックス層が、質量％表示で４０～６０％のガラス成分と４０～６０％のセラミックスフィラー成分とを含有するガラス－セラミックスで構成される請求項１１または１２に記載の発光装置用セラミックス基板。
  14. 　前記ガラス成分が酸化物基準のモル％表示でＳｉＯ２を６２～８５％、Ｂ２Ｏ３を５～２５％、Ａｌ２Ｏ３を０～５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのいずれか１種以上を合計で０～５％、含有し、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が６２～８５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種以上を含有する場合にその含有量の合計が１０％以下のガラスである請求項１３に記載の発光装置用セラミックス基板。
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