特許 5958342 発光素子用基板および発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958342

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】発光素子用基板および発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20160714BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20160714BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/12 F

   H01L23/12 C

   H01L33/00 400

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2012-540919(P2012-540919)

(86)(22)【出願日】2011年10月26日

(86)【国際出願番号】JP2011074726

(87)【国際公開番号】WO2012057234

(87)【国際公開日】20120503

【審査請求日】2014年8月1日

(31)【優先権主張番号】特願2010-241077(P2010-241077)

(32)【優先日】2010年10月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】旭硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中山 勝寿

【審査官】 多賀 和宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０２８１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９２９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７４０３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２０１３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６５７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０９０９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２３／１２−２３／１５

３３／００

３３／４８−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第２の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する発光素子用基板であって、
前記凹部底面上に、少なくともその一部が凹部底面の外周を跨いで枠体と基体の間に配置され、かつ基体の外縁に達しないように配設された金属層を有し、
前記金属層の外縁の形状はｎ多角形であり、前記金属層のｎ個の角部が前記凹部底面の外周を跨いで配設され、前記金属層が前記凹部底面の外周を跨いでいる部分の前記凹部底面の外周の合計長が、前記凹部底面の全外周長に対して４０％以上である発光素子用基板。

【請求項2】

前記凹部底面の外周は円形である請求項１に記載の発光素子用基板。

【請求項3】

前記金属層の外縁の形状は矩形である請求項１または２に記載の発光素子用基板。

【請求項4】

前記凹部底面の外周から前記枠体と基体の間の前記金属層の端縁までの距離（Ｌ）が、１００〜２００μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子用基板。

【請求項5】

前記金属層が反射層または反射層形成のための下地層である請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子用基板。

【請求項6】

前記第１の無機絶縁材料および第２の無機絶縁材料がともに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、前記金属層を構成する金属が銀を主成分とする金属である請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子用基板。

【請求項7】

前記第１の無機絶縁材料および第２の無機絶縁材料がともにアルミナセラミックス組成物の焼結体であり、前記金属層を構成する金属がタングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属である請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子用基板。

【請求項8】

前記したタングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属層上に銀を主成分とする金属の反射層を形成した請求項７に記載の発光素子用基板。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に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
を有することを特徴とする発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子用基板およびこれを用いた発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発光ダイオード素子等の発光素子を搭載するための配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部に配線導体層が配設された構造からなる。この配線基板の代表的な例として、アルミナセラミックスからなる絶縁基板（以下、アルミナ基板という）がある。このアルミナ基板には、上部に発光素子を収容するための凹部が形成され、その表面および内部には、タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末からなる複数個の配線導体層が配設され、該配線導体層が凹部内に収納される発光素子と電気的に接続されるものがある。このような発光素子が搭載される配線基板（以下、発光素子用基板、又は単に基板ということもある）には、さらに、発光素子が発生する熱を速やかに放熱させる、あるいは発光素子が発光する光を可能な限り前方に反射させる等の、電気的な接続以外の目的で金属層が設けられる場合が多い。

【0003】

また、発光素子用基板として、アルミナ基板以外に、低温焼成化、低誘電率化および高電気伝導性の銅、銀配線が可能なことから、低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ。以下、ＬＴＣＣと示す。）により構成された絶縁基板が提案されている。

【0004】

上記凹部を有する発光素子用基板は、一般的には、少なくとも凹部の底面を構成する平板状のグリーンシート（セラミックス基体前駆体ともいう）と、凹部の壁部を構成する貫通孔を有するグリーンシート（セラミックス枠体前駆体ともいう）を積層した積層体を焼成することで製造される。この際、配線導体層は、グリーンシート積層体を焼成する前、グリーンシートの積層の前または後に各グリーンシート表面または内部に形成され、グリーンシート焼成時に同時に焼成される。上記したセラミックス基体前駆体およびセラミックス枠体前駆体は、単層で構成されても、複数層で構成されていてもよい。

【0005】

ここで、このようにして製造される凹部を有する発光素子用基板においては、上記製造過程で焼成収縮による応力集中等が発生し、得られる基板の凹部底面を構成する平板状のセラミックス基体の中央部が反り上がるという問題が発生していた。この反りを有する基板を用いると、基板に発光素子を搭載する際には、発光素子の搭載位置やボンディングワイヤの位置がずれ、断線が生じる、発光素子が傾きをもって搭載され光の指向性に影響する、等の点で問題であった。また、この基板をプリント配線基板等に半田を用いて実装する際には、この基板の裏面側における反りにより、基板と半田の間に部分的に隙間が生じ、断線の原因や放熱の妨げになる等の問題があった。

【0006】

上記凹部を有する発光素子用基板の反りの問題を解決するために、例えば、特許文献１においては、凹部底面を構成する平板状のセラミックス基体や凹部の壁部を構成する貫通孔を有するセラミックス部材について、両者の界面付近にそれ以外の部分を構成するセラミックス材料と収縮性の異なるセラミックス材料からなる層を形成させる方法をとっている。

【0007】

また、特許文献２および特許文献３においては、凹部底面を構成する平板状のセラミックス基体について、凹部底面に相当する部分に貫通孔を有する層厚の薄いグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層して作製することにより、中央部（凹部底面）の反り上がりを抑えつつ、さらに凹みを形成させ、その凹み部分を充填するように上記平板状のセラミックス基体の表面全面または部分的に導体層を形成させることで、凹部底面の平坦化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】日本特開２００７−２８１１０８号公報

【特許文献2】日本特開２０１０−１８６８８０号公報

【特許文献3】日本特開２０１０−１８６８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記凹部を有する発光素子用基板の反りの問題を解決するためになされたものであって、基板全体の反り量が低減された凹部を有する発光素子用基板およびこれを用いた光の指向性や電気的な接続等に信頼性の高い発光装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の発光素子用基板は、第１の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第２の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する発光素子用基板であって、前記凹部底面上に、少なくともその一部が凹部底面の外周を跨いで枠体と基体の間に配置され、かつ基体の外縁に達しないように配設された金属層を有し、前記金属層の外縁の形状はｎ多角形であり、前記金属層のｎ個の角部が前記凹部底面の外周を跨いで配設され、前記金属層が前記凹部底面の外周を跨いでいる部分の前記凹部底面の外周の合計長が、前記凹部底面の全外周長に対して４０％以上であることを特徴とする。

【0011】

本発明の発光素子用基板において、前記凹部底面の外周は円形が好ましい。前記金属層の外縁の形状は矩形が好ましい。また、前記凹部底面の外周から前記枠体と基体の間の前記金属層の端縁までの距離（Ｌ）については、１００〜２００μｍが好ましい。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、特段の定めがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
本発明の発光素子用基板において、前記金属層は、上記のように設けられることで基板全体の反りを低減する機能を有するが、この金属層は、例えば発光素子の電極と電気的に接続される素子接続端子や放熱層、反射層または反射層形成のための下地層を兼ねることができる。この場合、前記金属層は凹部底面の外周を跨いで枠体と基体の間に配置される。なかでも、配設する形状を比較的自由に選択できる反射層として、または反射層形成のための下地層として前記金属層を設けることが好ましい。

【0012】

さらに、本発明の発光素子用基板においては、前記基体および枠体をそれぞれ構成する前記第１の無機絶縁材料および第２の無機絶縁材料がともに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、前記金属層を構成する金属が銀を主成分とする金属が好ましい。
また、本発明の発光素子用基板においては、前記第１の無機絶縁材料および第２の無機絶縁材料がともにアルミナセラミックス組成物の焼結体であり、前記金属層を構成する金属がタングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属であるのが好ましい。また、前記したタングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属層上に銀を主成分とする金属の反射層を形成するのが好ましい。

【0013】

本発明の発光装置は、上記本発明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ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、凹部を有する発光素子用基板において、基板全体の反り量が低減された発光素子用基板を提供できる。また、本発明によれば、このような発光素子用基板に発光素子を搭載することで、光の指向性や電気的な接続等において信頼性の高い発光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の発光素子用基板の実施形態の一例を示す図面で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。

【図2】本発明の発光素子用基板の実施形態の別の一例を示す図面で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。

【図3】図１に示す発光素子用基板を用いた本発明の発光装置の一例を示す図面で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。

【0017】

本発明の発光素子用基板は、第１の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第２の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する発光素子用基板であって、前記凹部底面上に、少なくともその一部が凹部底面の外周を跨いで枠体と基体の間に配置され、かつ基体の外縁に達しないように配設された金属層を有することを特徴とする。

【0018】

本明細書において、主面が平坦な板状の基体とは、上側、下側の主面がともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面を有する基体をいい、以下、「略平板状の基体」とは、上下の主面がこのような平坦面からなる基体のことをいう。また、以下同様に、略を付けた表記は、特に断わらない限り目視レベルでそのように認識できるレベルのことをいう。

【0019】

本発明によれば、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する無機絶縁材料からなる発光素子用基板において、凹部底面上で、少なくともその一部が凹部底面の外周を跨いで、凹部壁面を構成する枠体と凹部底面を構成する基体の間に配置され、かつ基体の外縁に達しないように配設された金属層を有することで、発光素子用基板の反り量、具体的には、中央に反り上がる反りの割合を低減することを可能としている。これにより、凹部底面は平坦化され、発光素子を搭載する際の発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なるという問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生を抑制できる。また、この発光素子用基板をプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。

【0020】

本発明の発光素子用基板においては、通常、凹部底面に設けられる、素子接続端子や放熱層、反射層または反射層形成のための下地層等を配設する際に、その一部が凹部底面の外周を跨ぐように設けることができれば、上記基板全体の反りを低減するための金属層をこれらと別に設ける必要はない。すなわち、本発明においては、通常、反りを低減するための金属層は、その一部が凹部底面の外周を跨ぐように配設された上記素子接続端子、放熱層、反射層または反射層形成のための下地層等で構成される。なかでも、配設する形状を比較的自由に選択できる反射層または反射層形成のための下地層として上記金属層を設けることが好ましい。
本発明において基板の反りを低減するために凹部底面に配設される金属膜は、上記反射層を構成する層として金属層が用いられる場合には、当該反射層の金属層が、本発明における金属層であっても良く、また上記下地層を構成する層として金属層が用いられる場合には、当該下地層の金属層が、本発明における金属層であっても良い。

【0021】

また、上記基体および枠体をそれぞれ構成する第１の無機絶縁材料および第２の無機絶縁材料として、具体的には、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、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（以下、ＬＴＣＣ（低温同時焼結セラミック）と記すことがある。）等のセラミックスが挙げられる。これらセラミックスはそれぞれ焼成温度が異なるため、通常、基体と枠体は同種のセラミックスからなる。本発明においては、上記第１および第２の無機絶縁材料として、製造の容易性、易加工性、経済性等の観点からＬＴＣＣが好ましい。なお、第１および第２の無機絶縁材料は、同種のセラミックスからなる限りにおいては、例えば、ＬＴＣＣにおいて基体に高い抗折強度が得られるガラスセラミックス組成物を適用し、枠体に拡散反射性を重視したガラスセラミックス組成物を適用するというように、基体および枠体の要求特性に応じてガラス粉末やセラミックス粉末の原料組成は異なっていてもよい。

【0022】

ここで、上記無機絶縁材料としてＬＴＣＣを選択した場合には、低温焼成が可能なことから上記金属層として銀を主成分とする金属層（例えば、銀を９５質量％以上含有する金属層または合金層を指す。）を用い、これを反射層として発光素子用基板を設計することが好ましい。また、上記無機絶縁材料としてアルミナセラミックス等の高温同時焼成セラミックスを選択した場合、高温焼成が必要なことから上記金属層としては、タングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる高融点金属の少なくとも１種を主成分とする高融点金属からなる金属層が選ばれる。基板の反りを低減するために形成されるこれら高融点金属層では反射層としての機能が十分でないため、通常、焼成後に高融点金属層上に銀等の反射性の良好な金属を用いた反射層を形成する。このような高融点金属層を採用する場合には、高融点金属層は、下地層としても機能するように設計される。

【0023】

本発明の発光素子用基板における実施形態の一例として、第１および第２の無機絶縁材料がそれぞれＬＴＣＣからなる基体と枠体で構成され、金属層が反射層として設計された発光素子用基板について以下に説明する。

【0024】

図１において（ａ）は、本発明の実施形態である発光素子を１個搭載するための発光素子用基板１の一例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【0025】

発光素子用基板１は、これを主として構成する略平板状の、かつ上から見た形状が略正方形の基体２を有する。基体２は発光素子用基板とした際に発光素子を搭載する上側の面を主面２１として有し、本例においてはその反対側の面を裏面２３とする。基体２の厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常の発光素子用配線基板と同様とすることができる。発光素子用基板１は、さらに、基体２の主面２１の中央の略円形部分を底面２４とする凹部４を構成するように基体の主面２１の周縁部に接合された枠体３を有する。なお、この凹部４の側面２５は、枠体３の内側の壁面で構成されている。発光素子用基板１においては、凹部底面２４の略中央部が発光素子の搭載される搭載部２２となっている。

【0026】

ここで、凹部４の側面２５は、その底面２４に対して略垂直に設けられている。つまり枠体３は、上下で開口部が同じ形状となるように成形され、基体主面２１の周縁部に接合されている。枠体３の形状は必要に応じて、例えば、上側の開口部が大きく下側の開口部が小さい側面がテーパー状に成形されたものであってもよい。

【0027】

上記凹部４の側面２５と発光素子搭載部２２の端縁との間の距離の具体的な数値は、搭載される発光素子の出力や、大きさ（サイズ）、さらに、必要に応じて、例えば、後述の封止層に含有させる蛍光体の種類やその含有量、変換効率等にもよるが、例えば、発光素子が発光する光が最も効率的に光取り出し方向に発光される距離を指標として用いてもよい。

【0028】

また、上記凹部４の側面２５の高さ、すなわち凹部４の底面２４から枠体３の最高位までの距離（すなわち、枠体３の高さ）は、搭載される発光素子からの光を光取り出し方向に十分反射できる高さであれば、特に制限されない。具体的には、発光装置の設計、例えば、搭載される発光素子の出力や、上記発光素子搭載部の端縁からの距離等にもよるが、発光装置を搭載する製品の形状や波長変換のための蛍光体を含有した封止材を効率よく充填する等の観点から、発光素子が搭載されたときの発光素子の最高部の高さより１００〜５００μｍ高くすることが好ましい。なお、枠体３の高さは発光素子の最高部の高さに４５０μｍを加えた高さ以下がより好ましく、４００μｍを加えた高さ以下がさらに好ましい。

【0029】

本例において基体２および枠体３は、ともにＬＴＣＣで構成される。基体２を構成するＬＴＣＣ材料については、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば、このＬＴＣＣ材料により形成された基体２および枠体３の抗折強度は２５０ＭＰａ以上が好ましい。枠体３を構成するＬＴＣＣ材料は、基体２との密着性を考慮すると、基体２を構成する材料と同じものが好ましい。

【0030】

また、発光装置の要求特性に応じて、上記ＬＴＣＣ材料として、拡散反射性を有するＬＴＣＣ材料でもよい。拡散反射性を有するＬＴＣＣとしては、発光装置において光取り出し効率の向上が見られるものであれば、特に制限されない。好ましくは、銀反射膜に相当する光取り出し効率が得られるものが用いられる。なお、拡散反射性を評価する指標として、ＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定されるヘイズ値が用いられるが、その値は９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましい。
なお、このような基体２および枠体３を構成する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の原料組成、焼結条件等については、後述の通りである。

【0031】

発光素子用基板１においては、基体２の主面２１の一部で構成される凹部底面２４上に、発光素子が有する一対の電極とそれぞれ電気的に接続される素子接続端子５が、この発光素子搭載部２２の外側となる周辺部、具体的には両側に対向するようにして略長方形状に一対設けられている。

【0032】

基体２の裏面２３には、外部回路と電気的に接続される一対の外部接続端子６が設けられ、基体２の内部に、上記素子接続端子５と外部接続端子６とを電気的に接続する貫通導体７が一対設けられている。素子接続端子５、外部接続端子６および貫通導体７については、これらが発光素子→素子接続端子５→貫通導体７→外部接続端子６→外部回路との経路により電気的に接続される限りは、その配設される位置や形状は図１に示されるものに限定されず、適宜調整できる。

【0033】

これら素子接続端子５、外部接続端子６および貫通導体７（以下、これらをまとめて「配線導体」ということもある。）の構成材料は、通常、発光素子用基板に用いられる配線導体と同様の構成材料であれば特に制限なく使用できる。これら配線導体の構成材料として、具体的には、銅、銀、金等を主成分とする金属材料が挙げられる。このような金属材料のなかでも、銀、銀と白金からなる金属材料、または銀とパラジウムからなる金属材料が好ましく用いられる。

【0034】

なお、素子接続端子５や外部接続端子６においては、これらの金属材料からなる、好ましくは厚さ５〜１５μｍの金属層上に、この層を酸化や硫化から保護しかつ導電性を有する導電性保護層（図示せず）が、その端縁を含む全体を覆うように形成された構成が好ましい。導電性保護層としては上記金属層を保護する機能を有する導電性材料で構成されていれば、特に制限されない。具体的には、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等からなる導電性保護層が挙げられる。

【0035】

本発明においては、これらのうちでも、上記素子接続端子５および外部接続端子６を被覆保護する導電性保護層として、例えば、後述する発光素子の電極との接続に用いるボンディングワイヤやその他接続材料との良好な接合が得られる等の点から、少なくとも最外層に金メッキ層を有する金属メッキ層を用いることが好ましい。導電性保護層は、金メッキ層のみで形成されていてもよいが、ニッケルメッキの上に金メッキを施したニッケル／金メッキ層として形成されていることがより好ましい。この場合、導電性保護層の膜厚としては、ニッケルメッキ層が２〜２０μｍ、金メッキ層が０．１〜１．０μｍが好ましい。

【0036】

本発明の発光素子用基板において反りを低減するために配設される金属層、本例では反射層の機能を兼ねる金属層８は、凹部４の底面２４上に、該底面２４の上記一対の素子接続端子５が配設された部分とその周囲近傍を除く領域を含み、さらにその端縁が凹部底面２４の外周Ａを跨いで枠体３と基体２の間に配置され、かつ基体２の外縁に達しないように配設されている。ここで、上記素子接続端子５が配設された部分とその周囲近傍を除く領域とは、具体的には、素子接続端子５と金属層８が電気的に絶縁され、さらに、積層時や印刷時の位置ズレなどの製造面での不具合により、絶縁性の悪化や、素子接続端子５の導電性の阻害などが発生しないように考慮した領域であり、好ましくは素子接続端子５の端縁から１００μｍ以上外側の領域であり、より好ましくは上記端縁から１５０μｍ以上外側の領域である。

【0037】

図１に示すように発光素子用基板１において、金属層８は、凹部４の底面２４の外周と中心を同じにした相似形状（略円形状）で、底面２４の外周の全てを跨いでいる。ここでは略円形の端縁に形成されている。凹部４の底面２４の外周から金属層８の端縁までの距離Ｌは、発光素子用基板の反りが十分に低減され、かつ枠体３と基体２の接合が十分な密着強度を持ってなされるように適宜選択される。さらに、発光素子用基板１を製造する際の、金属層８の配設位置のずれ（印刷ずれ）や枠体３と基体２の積層ずれ等を勘案すると、凹部４の底面２４の外周から金属層８の端縁までの距離Ｌは、１００〜２００μｍが好ましく、１３０〜１７０μｍがより好ましい。

【0038】

なお、図１に示す発光素子用基板１において、上記金属層８はその端縁が凹部４の底面２４の外周の全てを跨いで基体２と枠体３の間に及ぶように形成されているが、後述の図２に示す例のように、必要に応じて、金属層８はその端縁が底面２４の外周の一部を跨ぐように形成されていてもよい。また、本例において金属層８は反射層として配設されているために、凹部４の底面２４上に可能な限り大面積で配設されているが、光反射性能に配慮せずに金属層の配設が可能な場合には、本発明の効果を損なわない範囲で、金属層８の形状は適宜変更できる。

【0039】

金属層８は、発光素子用基板１の反りを低減させる観点から、基体２より焼成収縮が早く、焼成中に凸形状に変形する応力を抑制する性質を有するものであれば特に制限されない。しかし、図１に示す発光素子用基板１において、金属層８は反射層としての機能を兼ね備えることから、金属層８を構成する金属材料としては、ＬＴＣＣ基板と同時焼成が可能であり光反射性にも優れる銀を主成分として含む金属材料（例えば、銀を９５質量％以上含有する金属材料）が好ましい。銀を主成分として含む金属材料として、具体的には、銀、銀と白金からなる金属材料、または銀とパラジウムからなる金属材料が挙げられる。銀と白金からなる金属材料、または銀とパラジウムからなる金属材料として、具体的には、金属材料全量に対する白金またはパラジウムの割合が５質量％以下の金属材料が挙げられる。これらのうちでも銀のみで構成される金属層８が本発明においては高い反射率を得られる点から好ましい。

【0040】

金属層８の膜厚については、５〜１５μｍが好ましく、８〜１２μｍがより好ましい。金属層８の膜厚が５μｍ未満では十分な強度や光反射性が得られないおそれがあり、また、１５μｍを超えると経済的に不利であるとともに製造過程で基体２や枠体３との熱膨張差による変形が起こり、基板の反りの減少を十分に達成できなくなるおそれがある。

【0041】

また、図１に示す発光素子用基板１は、金属層８を絶縁保護するオーバーコートガラス層９を有する。オーバーコートガラス層９は、凹部４の底面２４上に形成された金属層８の、基体２と枠体３の間に及ぶ部分を除いて、金属層８の端縁を含む全体を覆うように形成されている。ここで、凹部底面２４上に設けられた素子接続端子５と金属層８の絶縁性が確保されている限りにおいてオーバーコートガラス層９の端縁は、素子接続端子５に接していてもよいが、積層時や印刷時の位置ズレなどの製造面での不具合の発生を考慮して、両者間の距離は７５μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。

【0042】

金属層８の端縁がオーバーコートガラス層９で被覆されている部分においては、金属層８の端縁とオーバーコートガラス層９の端縁の間の距離は、金属層８が外部の劣化要因から十分に保護される範囲でできる限り短い距離とすることが好ましい。具体的には、１０〜５０μｍが好ましく、２０〜３０μｍがより好ましい。この距離が１０μｍ未満では、金属層８の露出により、金属層８を構成する金属材料、特に好ましく用いられる銀を主成分として含む金属材料の酸化や硫化等が発生して光反射性が低下するおそれがあり、５０μｍを超えると結果として金属層８の配設される領域の面積が減少することで光反射性が低下する。

【0043】

オーバーコートガラス層９の膜厚は、発光装置の設計にもよるが、十分な絶縁保護の機能を確保し、かつ製造コスト、基体との熱膨張差による変形等を考慮すると、５〜５０μｍが好ましい。また、オーバーコートガラス層９の表面は、少なくとも発光素子搭載部２２において、十分な放熱性を得るために表面平滑性を有することが好ましい。この表面平滑性として具体的には、十分な放熱性を確保しつつ、かつ製造上の容易性の観点から、表面粗さＲａとして、０．０３μｍ以下が好ましく、０．０１μｍ以下がより好ましい。なお、オーバーコートガラス層を構成するガラスの原料組成は、後述の製造方法において説明する。

【0044】

なお、図１に示す発光素子用基板１において、オーバーコートガラス層９は、基体２と枠体３の間に形成された金属層８を被覆していないが、本発明の効果が損われない限りにおいて必要に応じて、基体２と枠体３の間に形成された金属層８を被覆するように形成されてもよい。

【0045】

図１には示されていないが、発光素子用基板１には、熱抵抗を低減するために基体２の内部に基体２の主面２１と直交する方向にサーマルビアを埋設したり、主面２１に平行する方向に放熱層を配設したりしてもよい。サーマルビアは、例えば搭載部２２より小さい柱状であり、搭載部２２の直下に複数設けられる。サーマルビアを設ける場合には、基体２の主面２１に達しないように、裏面２３から主面２１の近傍にかけて設けることが好ましい。このような配置とすることで、主面２１、特に搭載部２２の平坦度を向上させることができ、熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。

【0046】

次に、本発明の発光素子用基板における実施形態の別の一例として、金属層が形成された領域が異なる以外は、上記図１で示される発光素子用基板と全く同様に設計された発光素子用基板について説明する。

【0047】

図２は、本発明の実施形態である発光素子を１個搭載するための発光素子用基板１の上記図１に示された発光素子用基板１とは別の一例の発光素子用基板１を示す平面図（ａ）、およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）である。

【0048】

上述の通り、図２に示される発光素子用基板１では、金属層８が形成された領域以外は、上記図１に示される発光素子用基板１と同様である。したがって、以下、金属層８についてのみ説明する。
図２に示される発光素子用基板１において、金属層８は発光素子用基板の反りを低減するとともに反射層の機能を兼ねて設けられている。金属層８は、凹部４の底面２４上に、該底面２４の上記一対の素子接続端子５が配設された部分とその周囲近傍を除く領域を含み、さらに金属層８の端縁が部分的に凹部底面２４の外周Ａを跨いで枠体３と基体２の間に配置され、かつ基体２の外縁に達しないように略正方形状に配設されている。なお、上記素子接続端子５の周囲近傍を除く領域とは、上記図１に示す発光素子用基板１で説明した領域と同様である。

【0049】

金属層８の外縁の形状は基体２を上から見た形状と中心を同じにした概ね相似の形状（略正方形）であり、金属層８の外縁を構成する各辺と基体２の外縁を構成する各辺はそれぞれ平行の関係になるように位置している。かつ、図２に示すように金属層８は、凹部４の底面２４における略円形状の外周Ａの４か所において、所定の長さで外周を跨いで、その端縁が枠体３と基体２の間に及ぶように形成されている。

【0050】

ここで、金属層８が凹部４の底面２４の外周Ａを跨いでいる割合は、全外周長（ｂ）に対する、上記金属層８が跨いでいる４か所の外周の長さ（図２において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４で示される）の合計の百分率（（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４）／ｂ×１００）として、４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。なお、特に好ましくは、図１に示されるように１００％（すなわち、全てを）跨いでいる場合である。

【0051】

金属層８の形状は、金属層８が凹部４の底面２４の外周を跨いでいる割合が上記範囲になるような形状であれば特に制限されない。上記のように金属層８の形状を略正方形とすることで、積層ずれや印刷ずれを細かく考慮することなく、金属層８が外周を跨ぐ割合を上記範囲とすることができる点で好ましい。一方、略正方形の形状で、底面２４の外周を跨いでいる割合が１００％となるように金属層８を形成すると、反りの低減の点では、図１に示す略円形状の金属層を形成した場合と同様の効果が得られるが、基体２と枠体３との間に存在する金属層の面積が増え、基体２と枠体３との間の密着性にとっては好ましくない。

【0052】

このように金属層８を設計するにあたっては、発光素子用基板そのものや製造上求められる特性、例えば、基体２と枠体３との密着性、発光素子用基板１の反り、製造容易性等に応じて、金属層の形状、底面２４の外周を跨いで形成される割合、基体２と枠体３との間に形成される金属層の面積等を、適宜調整する。具体的には多角形の金属層の形状としても良い。なお、略正方形以外のｎ多角形の場合、全外周長（ｂ）に対する、上記金属層８が跨いでいる箇所の外周の長さの合計の百分率は、その多角形の辺の数に応じて計算される。例えば、ｎ多角形の場合、当該ｎ多角形の全外周長（ｂ）に対する、上記金属層が跨いでいるｎ多角形の外周の各辺の長さの合計（すなわち、外周の各辺をｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、……、ｃｎとしたとき、ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４……＋ｃｎの合計）の百分率（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４……＋ｃｎ）／ｂ×１００）として、４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。

【0053】

以上、本発明の発光素子用基板の実施形態について説明したが、例えば、上記図１に示す発光素子用基板１を用いて、その搭載部２２に発光ダイオード素子等の発光素子１１を搭載することで、例えば、図３に示す発光装置１０を作製できる。

【0054】

図３に示すように、本発明の発光装置１０は、発光素子用基板１が有する凹部４の底面２４の略中央に位置する搭載部２２にシリコーンダイボンド剤等のダイボンド剤により発光ダイオード素子等の発光素子１１が搭載され、その図示しない１対の電極がボンディングワイヤ１２によって、１対の素子接続端子５のそれぞれに接続された構成である。発光装置１０は、さらに、凹部４の底面２４に上記のように配設された発光素子１１やボンディングワイヤ１２を覆いながら、凹部４を充填するように封止層１３が設けられることにより構成されている。なお、封止層１３を構成する材料（封止材）には、必要に応じて、発光装置の封止層に通常用いられる蛍光体が含有されていてもよい。

【0055】

このような本発明の発光装置１０は、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する発光素子用基板であって、基板自体の反りの割合が低減された本発明の発光素子用基板１により、発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なる等の問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生等の問題が抑制された発光装置である。また、この発光装置１０をさらにプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。このような本発明の発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。

【0056】

以上、本発明の発光素子用基板およびこれを用いた発光装置における実施形態について例を挙げて説明したが、本発明の発光素子用基板および発光装置はこれらに限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。

【0057】

以下、本発明の発光素子用基板の製造方法について、図１に示される発光素子用基板１を例にして説明する。図１に示される発光素子用基板１は、例えば、以下の（Ａ）グリーンシート作製工程、（Ｂ）ペースト層形成工程、（Ｃ）積層工程、（Ｄ）焼成工程を含む製造方法により製造できる。なお、製造に用いる部材については、完成品の部材と同一の符号を付して説明するものである。例えば、基体と基体用グリーンシートとは、同じ２の符号をもって表記し、また、素子接続用端子と素子接続用端子導体ペースト層とは、同じ５の符号をもって表記しており、他も同様である。

【0058】

（Ａ）グリーンシート作製工程
（Ａ）工程は、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（ＬＴＣＣ組成物）を用いて発光素子用基板の基体を構成する基体用グリーンシート２および枠体を構成する枠体用グリーンシート３を作製する工程である。具体的には、基体用グリーンシート２および枠体用グリーンシート３は、以下に説明する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、溶剤等を添加して調製されたスラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで作製できる。

【0059】

基体用グリーンシート２については、上記で得られたシート状成形物が、（Ｂ）ペースト層形成工程を経て（Ｃ）工程での積層に供される。枠体用グリーンシート３については、上記で得られたシート状成形物の中央部に、この工程で、通常の方法により凹部４の底面２４の形（例えば、円形）に貫通孔を形成し、得られたものが（Ｃ）工程での積層に供される。

【0060】

（ガラスセラミックス組成物およびスラリーの調製）
上記ガラスセラミックス組成物に用いるガラス粉末は、必ずしも限定されないものの、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃以上７００℃以下が好ましい。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り、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。

【0061】

また、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。結晶が析出しない場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、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℃以下が好ましい。結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。

【0062】

このようなガラス粉末のガラス組成としては、例えば、下記酸化物換算表示で、ＳｉＯ_２を５７ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、Ｂ_２Ｏ_３を１３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ_２Ｏ_３を３ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下含有するものが好ましい。これにより、得られる基体や枠体の表面の平坦度を向上させることが容易となる。

【0063】

ここで、ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ_２の含有量が５７ｍｏｌ％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ_２の含有量が６５ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれある。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは５８ｍｏｌ％以上、より好ましくは５９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは６０ｍｏｌ％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは６４ｍｏｌ％以下、より好ましくは６３ｍｏｌ％以下である。

【0064】

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１３ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１８ｍｏｌ％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１４ｍｏｌ％以上、より好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１７ｍｏｌ％以下、より好ましくは１６ｍｏｌ％以下である。

【0065】

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が３ｍｏｌ％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が８ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは４ｍｏｌ％以上、より好ましくは５ｍｏｌ％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは７ｍｏｌ％以下、より好ましくは６ｍｏｌ％以下である。

【0066】

ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３ｍｏｌ％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２ｍｏｌ％以上、より好ましくは１３ｍｏｌ％以上、特に好ましくは１４ｍｏｌ％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２ｍｏｌ％以下、より好ましくは２１ｍｏｌ％以下、特に好ましくは２０ｍｏｌ％以下である。

【0067】

Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏは、ガラス転移点（Ｔｇ）を低下させるために添加される。Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計した含有量が０．５ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計した含有量が６ｍｏｌ％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計した含有量は、０．８ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下が好ましい。

【0068】

なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点（Ｔｇ）等の諸特性を満たす範囲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１０ｍｏｌ％以下が好ましい。

【0069】

ガラス粉末は、上記したようなガラス組成となるように、ガラス原料を溶融法によってガラスを製造し、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得る。湿式粉砕法の場合、溶媒としては水が好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行う。

【0070】

ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、均一に分散させることが困難となる。一方、ガラス粉末の５０％粒径が２μｍを超える場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより行う。なお、本明細書において、粒径はレーザ回折散乱法による粒子径測定装置により得られる値をいう。

【0071】

一方、セラミックス粉末としては、従来からＬＴＣＣ基板の製造に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いることができる。また、本発明において必要に応じて用いられる、拡散反射性を有するＬＴＣＣを作製する場合には、上記セラミックス粉末として、アルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物が好ましく用いられる。アルミナ粉末とジルコニア粉末の混合物としては、アルミナ粉末：ジルコニア粉末の混合割合が質量比で９０：１０〜６０：４０の混合物が好ましい。セラミックス粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は、上記いずれの場合も、例えば０．５μｍ以上４μｍ以下が好ましい。

【0072】

このようなガラス粉末とセラミックス粉末とを、例えばガラス粉末が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％以下となるように配合、混合することによりガラスセラミックス組成物を得る。

【0073】

この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、溶剤等を添加することによりスラリーを得る。バインダーとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に用いる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を用いる。また、溶剤としては、例えばトルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノール等の有機溶剤を好適に用いる。

【0074】

（Ｂ）ペースト層形成工程
（Ｂ）工程では、上記で得られた基体用グリーンシート２に、以下の（Ｂ−１）配線導体用ペースト層形成工程、（Ｂ−２）金属層用ペースト層形成工程、（Ｂ−３）オーバーコートガラスペースト層形成工程の順で各ペースト層を形成する。

【0075】

（Ｂ−１）配線導体用ペースト層形成工程
基体用グリーンシート２には、まず、導体ペーストを用いて配線導体用ペースト層（素子接続端子用ペースト層５、外部接続端子用ペースト層６、および貫通導体用ペースト層７）を形成する。具体的には、基体用グリーンシート２の上記所定位置に一対の貫通導体７を配設するための、主面２１から裏面２３に貫通する一対の貫通孔を作製し、この貫通孔を充填するように貫通導体用ペースト層７を形成する。また、主面２１に貫通導体用ペースト層７を覆うように略長方形状に素子接続端子用ペースト層５を形成するとともに、裏面２３に貫通導体用ペースト層７と電気的に接続する外部接続端子用ペースト層６を形成する。

【0076】

配線導体用ペースト層の形成に用いる導体ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金からなる金属粉末、または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。

【0077】

素子接続端子用ペースト層５、外部接続端子用ペースト層６、および貫通導体用ペースト層７の形成方法としては、スクリーン印刷法により上記導体ペーストを塗布、充填する方法が挙げられる。形成される素子接続端子用ペースト層５および外部接続端子用ペースト層６の膜厚は、最終的に得られる素子接続端子および外部接続端子の膜厚が上記所定の膜厚となるように調整される。

【0078】

（Ｂ−２）金属層用ペースト層形成工程
上記基体用グリーンシート２の主面２１上の、素子接続端子用ペースト層５が形成された部分およびその周囲近傍を除く、上記所定位置に金属層用ペースト層８を形成する。金属層用ペースト層８は、焼成後にその外側の端縁が凹部４の底面２４の外周より外側に、好ましくは片側で１００〜２００μｍ外側に、より好ましくは１３０〜１７０μｍ外側に、位置するように凹部４の底面２４の外周と相似形状で形成される。金属層用ペースト層８の膜厚は、最終的に得られる金属層の膜厚が上記所定の膜厚となるように調整される。

【0079】

ここで、図２に示す発光素子用基板が図１に示す発光素子用基板と異なるのは金属層用ペースト層８の外側の端縁の形状のみである。図２に示す発光素子用基板においては、金属層用ペースト層８の外側の端縁は、基体用グリーンシート２の主面２１の形状と相似形状の略正方形であって、焼成後に、少なくともその端縁の一部が凹部４の底面２４の外周を跨ぐように、好ましくは底面２４の全外周のうちの合計長さで４０％以上を、より好ましくは６０％以上を、金属層用ペースト層８が跨ぐように形成される。図２に示す発光素子用基板は、金属層用ペースト層を形成する際の形状以外は、図１に示す発光素子用基板と全て同様にして作製できる。

【0080】

金属層用ペーストとしては、上に説明した銀を主成分として含む金属材料をエチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。

【0081】

（Ｂ−３）オーバーコートガラスペースト層形成工程
次いで、基体用グリーンシート２の主面２１上に、凹部４の底面２４となる部分に形成されている金属層用ペースト層８の端縁を含む全体を覆いかつ素子接続端子用ペースト層５が形成された部分およびその周囲近傍を除くように、オーバーコートガラスペースト層９を形成する。

【0082】

オーバーコートガラスペーストは、ガラス粉末（オーバーコートガラス層用ガラス粉末）に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。形成されるオーバーコートガラスペースト層９の膜厚は、最終的に得られるオーバーコートガラス層９の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。

【0083】

オーバーコートガラス層用のガラス粉末としては、以下の（Ｄ）焼成工程における焼成により、膜状のガラスを得られるものであればよく、その５０％粒径（Ｄ_５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。また、オーバーコートガラス層９の表面粗さＲａの調整は、例えばこのオーバーコートガラス層用のガラス粉末の粒度を調整することにより行える。すなわち、オーバーコートガラス層用ガラス粉末として、焼成時に十分に溶融し、流動性に優れる、上記５０％粒径（Ｄ_５０）の範囲で、表面粗さＲａを上記好ましい範囲に調整できる。

【0084】

（Ｃ）積層工程
上記（Ｂ）工程で得られた、各種ペースト層が形成された基体用グリーンシート２上に、上記（Ａ）工程で作製した枠体用グリーンシート３を積層して、未焼結の発光素子用基板１を得る。

【0085】

（Ｄ）焼成工程
上記（Ｃ）工程後、得られた未焼結の発光素子用基板１について、必要に応じてバインダー等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成（焼成温度：８００〜９３０℃）を行う。

【0086】

脱脂は、例えば５００℃以上６００℃以下の温度で１時間以上１０時間以下保持することにより行える。脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満の場合、バインダー等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は６００℃程度、脱脂時間は１０時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。

【0087】

また、焼成は、基体２および枠体３の緻密な構造の獲得と生産性を考慮して、８００℃〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整することで行える。具体的には、８５０℃以上９００℃以下の温度で２０分以上６０分以下保持することが好ましく、特に８６０℃以上８８０℃以下の温度で行うことが好ましい。焼成温度が８００℃未満では、基体２および枠体３が緻密な構造として得られないおそれがある。一方、焼成温度は９３０℃を超えると基体が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記配線導体用の導体ペーストや金属層用ペーストとして、銀を主成分とする金属粉末を含有する金属ペーストを用いた場合、焼成温度が８８０℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。

【0088】

このようにして、未焼結の発光素子用基板１が焼成され発光素子用基板１が得られるが、焼成後、必要に応じて素子接続端子５および外部接続端子６の全体を被覆するように、上に説明した、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等の通常、発光素子用基板において導体保護用に用いられる導電性保護層をそれぞれ配設できる。これらのうちでも、ニッケル／金メッキが好ましく用いられ、例えば、ニッケルメッキ層はスルファミン酸ニッケル浴等を使用して、金メッキ層はシアン化金カリウム浴等を使用して、それぞれ電解メッキによって形成できる。

【0089】

以上、本発明の発光素子用基板の実施形態の一例について、その製造方法を説明したが、基体用グリーンシート２、枠体用グリーンシート３等は、必ずしも単一のグリーンシートからなる必要はなく、複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。また、各部の形成順序等についても、発光素子用基板の製造が可能な限度において適宜変更できる。

【0090】

なお、本発明の発光素子用基板は、通常、多数個が一度に製造できるように連結基板または大寸法の基板を作製し、これを分割する工程を得て個々の発光素子用基板を作製する方法により作製されてもよい。その場合、分割のタイミングは、上記焼成後であれば、発光素子を搭載する前でもよいし、発光素子搭載後、プリント配線基板等に半田固定・実装される前でもよい。

【0091】

無機絶縁材料としてＬＴＣＣを用いた本発明の発光素子用基板、その製造方法、および発光装置について上に説明したが、以下に無機絶縁材料としてアルミナセラミックスを用いた場合の、本発明の発光素子用基板の実施形態について構成と製造方法を簡単に説明する。

【0092】

例えば、図１に示すＬＴＣＣを用いた発光素子用基板１と同様の発光素子用基板を、アルミナセラミックスを用いて作製する場合、既に説明した通り、発光素子用基板全体の反りを低減させるために設ける上記金属層としては、その一部が基体と枠体の間に配設される。このことから、アルミナセラミックスとの同時焼成が必須となるため、タングステンおよびモリブデンからなる群から選ばれる高融点金属の少なくとも１種を主成分とする高融点金属からなるものが選ばれる。ここにおいて、上記した高融点金属の少なくとも１種を主成分とする高融点金属からなる金属層は、かかる高融点金属（ここにおいて高融点金属は、前記した高融点金属の合金も含む）を、９０％以上含む金属層を指す。

【0093】

ここで、図１に示す発光素子用基板１において、金属層８は、低温焼成が可能な銀を主成分とする金属材料からなり、反射層としての機能を果たしているが、一方、アルミナセラミックス用いた発光素子用基板の場合、銀を主成分とする金属材料の層と組み合わせて用いる上記したタングステン、モリブデン等からなる金属層は光反射性を十分に有しないことから、この場合の金属層は、通常、焼成後にその上に銀等の反射性の良好な金属を用いた反射層を形成するための下地層としての役割が果たされるように設計される。

【0094】

したがって、アルミナセラミックスを用いた発光素子用基板の構成としては、例えば、図１に示す発光素子用基板１に比し、オーバーコートガラス層９と金属層８の間に銀等の反射層を形成し、さらに各部材の構成材料、具体的には、無機絶縁材料、金属材料等をそれぞれアルミナセラミックス、高融点金属等に換える以外は、図１に示す発光素子用基板１の構成と同様にできる。なお、タングステン、モリブデン等からなる金属層の上層に銀等の反射性の良好な金属を用いた反射層(銀反射層）を形成する場合には、銀反射層は凹部４の底面２４の外周を跨いで基体２と枠体３の間に及んで形成されることはない。また、オーバーコートガラス層９は、必要に応じて形成されるものであり、発光素子用基板の設計によっては形成されない場合もある。

【0095】

また、このようなアルミナセラミックスを用いた発光素子用基板は、例えば、以下のようにして製造できる。
（Ａ’）グリーンシート作製工程
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（ＬＴＣＣ用組成物）に換えて、アルミナを主成分としたアルミナセラミックス用組成物を用いて、上記（Ａ）グリーンシート作製工程と同様の工程を経て、基体用グリーンシート２および枠体用グリーンシート３を得る。なお、アルミナを主成分としたアルミナセラミックス用組成物としては、アルミナセラミックスを作製する際に通常用いるのと同様のアルミナセラミックス用組成物が特に制限なく使用できる。

【0096】

（Ｂ’）配線導体用ペースト層および金属層用ペースト層形成工程
アルミナセラミックスを用いた発光素子用基板の場合、配線導体層や反り低減させるための金属層（反射層の下地層として機能する）等の金属層を構成する金属材料としては、上記の通りタングステンやモリブデン等の高融点金属を主成分とする金属材料を用いる。すなわち、上記で用いた銀を主成分とする導体用ペーストおよび金属層用ペーストに換えて、タングステンやモリブデン等の高融点金属を主成分とした、高耐熱の配線導体用ペーストおよび金属層用ペーストを作製して、上記（Ｂ）配線導体用ペースト層および金属層用ペースト層形成工程と同様の工程を経る。このようにして、上記（Ａ’）工程で得られた基体用グリーンシート２に配線導体用ペースト層および金属層用ペースト層を形成する。

【0097】

（Ｃ’）積層工程
上記（Ｃ）積層と同様の工程を経て、未焼結の発光素子用基板１を得る。

【0098】

（Ｄ’）焼成工程
上記（Ｃ’）工程後、得られた未焼結の発光素子用基板１について、必要に応じてバインダー等を除去するための脱脂を行い、アルミナセラミックス用組成物等を焼結させるため焼成（焼成温度：１４００〜１７００℃）を行う。脱脂は、例えば、２００℃以上５００℃以下の温度で約１時間以上１０時間以下保持する条件が好ましい。焼成は、例えば、１４００℃以上１７００℃以下の温度で数時間保持する条件が好ましい。ただし、加熱時、特に焼成時に導体を酸化させないために、還元雰囲気（例えば、水素雰囲気）中もしくは、不活性ガス雰囲気中もしくは、真空中となる、非酸化性雰囲気を保った加熱をしなければならない。

【0099】

このようにして、未焼結の発光素子用基板１が焼成され発光素子用基板１が得られるが、反射層の下地層として形成された金属層８の表面に、反射性のよい銀等を主成分とする反射層を、スクリーン印刷法、スパッタ蒸着法やインクジェット塗布法等の方法を組み合わせることによって形成する。さらに、この反射層の全体を被覆するようにして、必要に応じて、例えば、上記ＬＴＣＣを用いた発光素子用基板１と同様のオーバーコートガラス層９を形成する。また、素子接続端子５および外部接続端子６に対しても、必要に応じて、その全体を被覆するように、上記ＬＴＣＣを用いた発光素子用基板１と同様の導電性保護層を配設できる。

【実施例】

【0100】

以下に、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］
以下に説明する方法で、図１に示す発光素子用基板と同様の構造の発光素子用基板を作製した。なお、上記同様、焼成の前後で部材に用いる符号は同じものを用いた。

【0101】

まず、発光素子用基板１の基体２および枠体３を作製するための基体用グリーンシート２、枠体用グリーンシート３を作製した。各グリーンシートは、下記酸化物換算で、ＳｉＯ_２が６０．４ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３が６ｍｏｌ％、ＣａＯが１５ｍｏｌ％、Ｋ_２Ｏが１ｍｏｌ％、Ｎａ_２Ｏが２ｍｏｌ％の組成のガラス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。このガラスをアルミナ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。

【0102】

このガラス粉末が３５質量％、アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が４０質量％、ジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ）が２５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）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。

【0103】

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、乾燥させたグリーンシートを積層して、略平板状であって焼成後の厚さが０．５ｍｍとなる基体用グリーンシート２、枠外の形状が基体用グリーンシート２と同様であり、枠内の形状が焼成後において直径４．２ｍｍの略円形状あって、枠高さが０．５ｍｍである枠体用グリーンシート３を製造した。なお、本実施例においては、発光素子用基板１を多数個取りの連結基板として製造し、後述の焼成後に、１個ずつに分割して、５ｍｍ×５ｍｍの外寸の略正方形の発光素子用基板１とした。以下の記載は、多数個取り連結基板のうちの、分割後、１個の発光素子用基板１となる一区画について説明するものである。

【0104】

一方、導電性粉末（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回分散を行って配線導体用ペーストを製造した。

【0105】

また、金属層用ペーストは、銀粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ４００−２）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを質量比９０：１０の割合で配合し、固形分が８７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時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散して製造した。

【0106】

基体用グリーンシート２の一対の貫通導体７に相当する部分に孔空け機を用いて直径０．３ｍｍの貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により上記で得られた配線導体用ペーストを充填して貫通導体用ペースト層７を形成するとともに、裏面２３に一対の外部接続端子用ペースト層６を形成した。さらに、基体用グリーンシート２の主面２１上には、貫通導体用ペースト層７を覆うように略長方形状に一対の素子接続端子用ペースト層５をスクリーン印刷法により形成して配線導体ペースト層付き基体用グリーンシート２を得た。

【0107】

次いで、上記基体用グリーンシート２の主面２１上の、素子接続端子用ペースト層５の端縁から外側に１５０μｍの範囲を除くようにして、中心が凹部４の底面２４の中心と同じとなり、焼成後に直径が４．５ｍｍとなる円形の範囲に上記で得られた金属層用ペーストをスクリーン印刷して金属層用ペースト層８を形成した。なお、金属層用ペースト層８の膜厚は、最終的に得られる金属層の膜厚が１０μｍとなるように調整した。

【0108】

さらに、上記基体用グリーンシート２の主面２１上の、素子接続端子用ペースト層５の端縁から外側に１００μｍの範囲を除くようにして、金属層用ペースト層８の素子接続端子用ペースト層５の周辺の端縁を含み、形成される範囲が凹部４の底面２４と同じとなる（すなわち、焼成後に直径が４．２ｍｍとなる）円形の範囲に以下のオーバーコートガラスペーストをスクリーン印刷してオーバーコートガラスペースト層９を形成した。なお、オーバーコートガラスペースト層９の膜厚は、最終的に得られるオーバーコートガラス層の膜厚が３０μｍとなるように調整した。また、焼成後のオーバーコートガラス層９の表面粗さＲａは、東京精密社製サーフコム１４００Ｄによる測定から０．００６μｍであった。

【0109】

ここで、オーバーコートガラスペーストの調製に用いたオーバーコートガラス層用ガラス粉末は以下のようにして製造した。まず、下記酸化物換算で、ＳｉＯ_２が８１．６ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が１６．６ｍｏｌ％、Ｋ_２Ｏが１．８ｍｏｌ％の組成のガラスに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。このガラスをアルミナ製ボールミルにより８〜６０時間粉砕してオーバーコートガラス層用ガラス粉末とした。

【0110】

このオーバーコートガラス層用ガラス粉末が６０質量％、樹脂成分（エチルセルロースとαテレピネオールとを質量比で８５：１５の割合で含有するもの）が４０質量％となるように配合した後、磁器乳鉢中で１時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散してオーバーコートガラスペーストを調製した。

【0111】

上記で得られた、各種ペースト層付き基体用グリーンシート２の主面２１上に、上記で得られた枠体用グリーンシート３を積層して未焼結の多数個取り連結基板を得た。上記で得られた未焼成の多数個取り連結基板に、未焼結の発光素子用基板１の各区画が焼成後に５ｍｍ×５ｍｍの外寸となるような分割用のカットラインを入れた後、５５０℃で５時間保持して脱脂を行い、さらに８７０℃で３０分間保持して焼成を行って多数個取り連結基板を製造した。得られた多数個取り連結基板をカットラインに沿って分割して発光素子用基板１を製造した。

【0112】

得られた発光素子用基板１における、枠体３の内壁面を側面２５とし、基体主面２１の一部を底面２４とする凹部４は、底面２４の形状については直径が４．２ｍｍの円形状であった。また、金属層８は、底面２４の外周の全長（１００％）を跨ぐように基体２と枠体３の間に、ほぼ均等に１５０μｍが入り込むように形成されていた。なお、凹部４の側面２５は底面２４に対して略垂直に形成され、枠体の内壁面におけるヘイズ値をヘイズメーター（日本電色工業社製、ＮＤＨ２０００）で測定したところ、１００％であった。

【0113】

得られた発光素子用基板１について、反りを東京精密社製サーフコム１４００Ｄにより測定したところ、発光素子用基板１の裏面２３の最も低い位置（両端）と最も高い位置（略中央部）の高さの差は、１０μｍであった。また、得られた発光素子用基板１について、基体２と枠体３の接合強度をマルチボンドテスターＳＳ−３０ＷＤ（西進商事社製）により測定したところ、＞４０Ｎ／ｍｍ^２（基体２と枠体３界面に剥離なし）であった。結果を表１に示す。

【0114】

［実施例２〜４］
図２に示す発光素子用基板と同様の略正方形状の金属層８を有する以外は、全て上記実施例１における発光素子用基板と同様の発光素子用基板１を作製した。
実施例２においては、金属層８の形成された部分の外側の形状は、焼成後に３．５ｍｍ角となる略正方形状であった。また、実施例２の発光素子用基板１おいては、金属層８が凹部４の底面２４の外周を跨いでいる率は、全外周長に対して４３％であった。上記実施例１と同様にして、発光素子用基板１の反りと、基体２と枠体３の接合強度を測定した。結果を表１に示す。

【0115】

実施例２において、金属層８の大きさを表１に示す大きさに変える以外は実施例２と全く同様にして実施例３、実施例４の発光素子用基板１を作製した。実施例３、実施例４においては、金属層８が凹部４の底面２４の外周を跨いでいる率は、全外周長に対して、それぞれ５３％および７０％であった。これらの発光素子用基板１について、上記実施例１と同様にして、発光素子用基板１の反りと、基体２と枠体３の接合強度を測定した。結果を表１に示す。

【0116】

［比較例］
上記実施例１において、金属層８を凹部４の底面２４と全く同様の直径４．２ｍｍの円形状に形成し、金属層８が底面２４の外周を全く跨がないように形成した以外は、実施例１と全く同様にして比較例の発光素子用基板１を作製した。得られた発光素子用基板１について上記実施例１と同様にして、発光素子用基板１の反りと、基体２と枠体３の接合強度を測定した。結果を表１に示す。

【0117】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0118】

本発明によれば、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する発光素子用基板において、基板自体の反りの割合を低減することが可能となる。本発明の発光装置は、このように反りが低減された本発明の発光素子用基板により、発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なる等の問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生等の問題が抑制された発光装置である。また、この発光装置をさらにプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。このような本発明の発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。
なお、２０１０年１０月２７日に出願された日本特許出願２０１０−２４１０７７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。

【符号の説明】

【0119】

１…発光素子用基板、２…基体（基板用グリーンシート）、３…枠体（枠体用グリーンシート）、４…凹部、５…素子接続端子（素子接続端子用ペースト層）、６…外部接続端子（外部接続端子用ペースト層）、７…貫通導体（貫通導体用ペースト層）、８…金属層（金属層用ペースト層）、９…オーバーコートガラス層（オーバーコートガラスペースト層）、１０…発光装置、１１…発光素子、１２…ボンディングワイヤ、１３…封止層２１…基体の主面、２２…発光素子搭載部、２３…基体の裏面、２４…凹部の底面、２５…凹部の側面

【図1】

【図2】

【図3】