JP2011211154A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】裏面に金属膜を有する発光素子を搭載する発光装置において、高放熱性と光の高い反射効率を有することで光取り出し効率に優れ、しかも経時的な劣化による光取り出し効率の低下が抑制された発光装置を提供する。
【解決手段】無機絶縁材料基板と、基板の搭載部に形成された金属導体層と、金属導体層上に形成された導電性保護層と、裏面に金属膜を有し該金属膜が導電性保護層に対向しかつ導電性保護層の端縁の内側に位置するように前記基板の搭載部に搭載された発光素子と、発光素子と導電性保護層とを接合する導電性接合材と、基板の搭載面の導電性保護層とその周囲近傍を除くかたちに形成された反射膜と、反射膜の端縁を含む全体を覆うように基板の搭載面に形成された絶縁性保護層と、を備えることを特徴とする発光装置。
【選択図】図２

Description

本発明は発光装置に関し、より詳細には、大出力の発光素子を搭載し、高輝度で光度劣化の少ない発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶのバックライト等としてＬＥＤ素子を用いた発光装置が使用されている。

しかしながら、このような発光装置においては、ＬＥＤ素子の高輝度化に伴って発熱量が増加しその温度が過度に上昇するために、必ずしも十分な発光輝度が得られないという問題があった。また、高い光取り出し効率を得るためにＬＥＤ素子を搭載する基板面等に銀反射膜を設ける技術が提案されているが、このような発光装置では、基板に搭載された発光素子や導体配線を封止する封止層が設けられている場合でも、熱や透過ガスによって銀反射膜が酸化、硫化されて劣化し、これにより初期に比べて光取り出し効率が下がる、いわゆる光度劣化が問題となっている。このため、ＬＥＤ素子等の発光素子を用いた発光装置において、基板の放熱性と光の反射効率が高く、かつ長期使用における光度劣化の少ない発光装置が求められていた。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には、封止層を形成するモールド部材とアルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等の高放熱性のセラミックス材料からなる基板との剥離の発生を抑制する構造を有し、さらに金属反射膜の基板への密着性と反射性を改善するために反射膜として基板密着性の高い高融点金属膜と反射性の高い金属膜を組合わせて用いる構成の発光装置に係る技術が記載されている。また、特許文献２には、特に光度劣化の防止を目的として、照明装置において、半導体発光素子およびこれと電気的に接続された電気導体や基板上に構成された反射膜を封止する封止樹脂として、ガス透過性の低い封止樹脂を用いる技術が記載されている。さらに、高放熱性の低温同時焼成セラミックス基板（以下、ＬＴＣＣ基板という）を用いた発光装置では、光度劣化の防止を目的として、基板上に配設された銀反射膜をオーバーコートガラス膜で被覆することが行われている。

ここで、従来から用いられている出力が比較的小さいＬＥＤ素子においては、発光装置の光取り出し側だけでなく基板に搭載される面（ＬＥＤ素子の裏面）から基板の方向に光が放射される構造を有するため、この光を光取り出し側に反射させるために、基板の搭載面を反射率の高い材料で構成し、さらに、ＬＥＤ素子と基板との接合に用いるダイボンド材として光透過性の高いシリコーン系のダイボンド材を用いることが行われている。

例えば、特許文献３には、熱伝導率が高く反射効率に変化の少ない基板材料、具体的にはアルミ板にアルマイト処理を施したものや銅板にアルミメッキ処理が施されたものを基板として用い、この基板に透明ペースト（シリコーンダイボンドペースト）でＬＥＤチップをダイボンド接着したＬＥＤ発光装置に係る技術が記載されている。なお、このような従来のＬＥＤ素子を用いた発光装置においては、放熱性を考慮すれば、ダイボンド材としては、銀粒子等を含む熱硬化性樹脂からなる導電性ダイボンド材が好ましいが、導電性ダイボンド材は反射率が低いため光取り出し効率の低下を招くことから、通常使用されない。

一方、最近用いられるようになった、出力が例えば０．５Ｗを超える高出力で大発熱量のＬＥＤ素子においては、放熱性を高めるために、発光層が形成された光取り出し側と反対側にある裏面（基板に搭載される面）に金属層が形成された構造となっている。この金属層は、熱伝導性ばかりでなく反射率も高い材料（例えばアルミニウム）が用いられているため、反射膜としても機能し、上層の発光層から発せられた光は、裏面の金属層（反射膜）にあたって上方に放射される。そのため、ＬＥＤ素子の搭載部の直下の基板には、反射率の高い材料を配置する必要がなく、さらに、反射膜により光が裏面を透過することがないため、基板との接着には放熱性を考慮して導電性ダイボンド材を用いることが可能である。

しかしながら、このような光取り出し側と反対側の裏面に金属反射膜を有するＬＥＤ素子は、導電性ダイボンド材を用いて基板に接着されるものの、それ以外については、上記従来の金属反射膜を有さないＬＥＤ素子と同じ構成の発光素子搭載用基板上、具体的にはアルミナや窒化アルミニウムのような高熱伝導性のセラミックス基板上、あるいはＬＴＣＣ基板に銀反射膜が形成されさらに該銀反射膜がオーバーコートガラス膜で被覆されたその上に搭載される等、従来の発光装置と同様の構成で発光装置に用いられていた。そのため、光取り出し効率が十分とはいえず、発光素子が有する大出力に見合った高輝度の光が得られていないのが現状であった。

そこで、光取り出し側と反対側の面（ＬＥＤ素子の裏面）に金属反射膜を有するＬＥＤ素子等の発光素子を搭載した発光装置において、高放熱性と光の高い反射効率を有することで光取り出し効率に優れ、しかも経時的な劣化による光取り出し効率の低下を抑制する構造を有する発光装置の開発が望まれていた。

特開２００４−１１１９３７号公報 特開２００９−２３１５１０号公報 特開２００７−１２９０５３号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、発光層と反対側の面に反射性の金属膜を有する発光素子を搭載する発光装置において、高放熱性と光の高い反射効率を有することで光取り出し効率に優れ、しかも経時的な劣化による光取り出し効率の低下が抑制された発光装置の提供を目的とする。

本発明の発光装置は、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する無機絶縁材料からなる基板と、前記基板の搭載部に形成された金属導体層と、前記金属導体層上にその端縁を含む全体を覆いかつ下記発光素子の金属膜より大面積となるように形成された第１の導電性保護層と、主面に発光層を、および主面の反対側の面に反射性の金属膜を有し、該金属膜が前記第１の導電性保護層に対向しかつ前記第１の導電性保護層の端縁の内側に位置するように前記基板の搭載部に搭載された発光素子と、前記発光素子の前記金属膜と前記第１の導電性保護層とを接合する導電性接合材と、前記基板の搭載面の少なくとも前記金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍を除くかたちに形成された反射膜と、前記反射膜の端縁を含む全体を覆うように前記基板の搭載面に形成された絶縁性保護層と、を備えることを特徴とする。

本発明の発光装置においては、前記基板が、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなることが好ましい。また、本発明の発光装置においては、前記搭載部の直下に前記基板の搭載面から該搭載面の反対面である非搭載面にかけて設けられ、前記基板に埋設されたサーマルビアを有することが好ましい。本発明の発光装置においては、前記第１の導電性保護層は、前記発光素子が接合された領域の周りに、幅７０〜２００μｍの非搭載領域を有することが好ましい。

本発明の発光装置において、発光素子は一対の電極を有し基板に設けられる電極導体に電気的に接続される。具体的には、本発明の発光装置においては、前記基板の搭載面に形成された配線導体を有し、該配線導体と前記発光素子とがボンディングワイヤにより電気的に接続される構成とすることが好ましい。その場合には、前記反射膜が、前記金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍、および前記配線導体とその周囲近傍を除く前記基板の搭載面に形成されていることが好ましく、さらに、前記配線導体上にその端縁を含む全体を覆うように形成された第２の導電性保護層を有することが好ましい。

本発明の発光装置において、前記金属導体層上にその端縁を含む全体を覆うように形成される第１の導電性保護層、および前記配線導体上にその端縁を含む全体を覆うように形成される第２の導電性保護層は金メッキ層であることが好ましい。また、本発明の発光装置においては、前記反射膜は銀からなり、さらに前記絶縁性保護層はガラスからなることが好ましい。

本発明によれば、発光層と反対側の面に反射性の金属膜を有する発光素子を搭載する発光装置において、高放熱性と光の高い反射効率を有することで光取り出し効率に優れ、しかも経時的な劣化による光取り出し効率の低下が抑制された発光装置を提供できる。

ＬＴＣＣ基板を用いた本発明の発光装置の一実施形態を上から見た平面図である。 図１に示す発光装置の実施形態の図１におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。 ＬＴＣＣ基板を用いた本発明の発光装置の別の実施形態を上から見た平面図である。 図３に示す発光装置の実施形態の図３におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。

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。

本発明の発光装置は、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する無機絶縁材料からなる基板と、前記基板の搭載部に形成された金属導体層と、前記金属導体層上にその端縁を含む全体を覆いかつ下記発光素子の金属膜より大面積となるように形成された第１の導電性保護層と、主面に発光層を、および主面の反対側の面に反射性の金属膜を有し、該金属膜が前記第１の導電性保護層に対向しかつ前記第１の導電性保護層の端縁の内側に位置するように前記基板の搭載部に搭載された発光素子と、前記発光素子の前記金属膜と前記第１の導電性保護層とを接合する導電性接合材と、前記基板の搭載面の少なくとも前記金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍を除くかたちに形成された反射膜と、前記反射膜の端縁を含む全体を覆うように前記基板の搭載面に形成された絶縁性保護層と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、発光層を有する主面と反対側の面（裏面）に反射性の金属膜を有する発光素子を、発光装置の基板に搭載するにあたり、金属導体層上に被覆・形成された第１の導電性保護層上に導電性接合材を介して接合し、かつ金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍を除く基板本体の搭載面に反射膜および絶縁性保護層を形成することで、発光素子搭載面において発光素子搭載部の直下およびそれ以外の領域のいずれにおいても、熱伝導性と光の反射性が十分に確保され、かつ劣化の懸念される金属導体層や反射膜等が十分に保護された発光装置となっている。

これにより、例えば大出力発光素子のような裏面に反射性の金属膜を有する発光素子を搭載する発光装置を、高い放熱性（熱伝導性）と高い光反射率を有するものとして、光取り出し効率に優れ高輝度な発光が可能な発光装置としている。さらに、酸化・硫化等の化学反応に起因する金属導体層や反射層の劣化が防止されるので、経時的に反射率が低下して引き起こされる光度劣化についても大きく抑制されている。

本発明の発光装置において、主面に発光層をおよび主面の反対側の面に反射性の金属膜を有する発光素子が搭載される基板は、無機絶縁材料からなる基板であると好ましい。このような基板として、具体的には、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなるＬＴＣＣ基板（以下、単に「ＬＴＣＣ基板」という）等が挙げられる。

本発明の発光装置においては、上記の通り発光素子は導電性接合材を介して基板の搭載部に搭載されているため、発光素子搭載部に多少の凹凸が発生しても熱伝導性に影響を与えることがなく、これにより透明シリコーン接合材等を用いる場合には配置が困難である部材、例えば、放熱性を上げるためのサーマルビア等を発光素子搭載部の直下に配置することが可能である。

したがって、本発明の発光装置の構成は、窒化アルミニウムのように熱伝導率が高い（約２００Ｗ／ｍ・Ｋ）材料で形成される基板よりも、アルミナ基板（アルミナの熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ・Ｋ）やＬＴＣＣ基板（熱伝導率は約４Ｗ／ｍ・Ｋ）のような基板材料自体では熱伝導率が十分でなく、サーマルビアのような他の熱伝導性の良好な部材を補助的に用いることが一般的な基板に適用する場合に、より優位な構成となり得る。

さらに、後述のように基板搭載面に反射膜を形成する際、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板は、焼成温度が高いために、例えば、光の反射率が高い銀反射膜を基板製造時に同時に形成させることができないが、ＬＴＣＣ基板は低温焼成で製造されることから銀反射膜を基板製造時に同時に形成させることができる点で有利である。すなわち、本発明の発光装置において、用いる基板としては、製造の容易性、易加工性、経済性等の観点からＬＴＣＣ基板が好ましい。

以下、本発明の発光装置の実施の形態を用いる基板に対応して説明する。

（１）ＬＴＣＣ基板を用いた発光装置
図１は、ＬＴＣＣ基板を用いた本発明の発光装置の一実施形態を上から見た平面図であり、図２は図１に示す発光装置の実施形態の図１におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。

発光装置２０は、主面に発光層３１と、主面の反対側の面（裏面）に反射性の金属膜３２を有し、一対の電極がともにワイヤボンディングにより基板に接続される形態（以下、必要に応じて「２ワイヤータイプ」という。）の発光素子３０を、発光素子搭載用基板上に搭載した本発明の発光装置２０である。ここで、発光素子搭載用基板とは、ＬＴＣＣなどの基板本体に金属導体層・第１の導電性保護層、配線導体・第２の導電性保護層、反射膜・絶縁性保護層等の発光素子を搭載するための所定の部材が配設された基板をいう。

発光素子搭載用基板は、発光素子搭載用基板を主として構成する略平板状の基板本体１を有している。基板本体１は、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一方の面（図２中、上側）がキャビティを有する形状に成形されており、キャビティの底面が発光素子の搭載される搭載面１１となっている。また、この搭載面１１の略中央部が実際に発光素子の搭載される搭載部１２となっている。基板本体１の他方の面は、発光素子の搭載されない非搭載面１３とされている。基板本体１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、例えば抗折強度が２５０ＭＰａ以上となることが好ましい。

基板本体の形状、厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常、発光素子搭載用基板として用いられるものと同様とできる。また基板本体１を構成するガラス粉末とセラミックスフィラー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、後述する発光素子搭載用基板の製造方法において説明する。

基板本体１には、発光素子が搭載される搭載部１２に金属導体層２が形成されている。ここで、金属導体層２の形成される領域は、搭載部に一致した領域であってもよく、搭載部の全体を含むまたは部分的に含む領域でもよく、搭載部の内側の一部の領域であってもよい。搭載部に形成されるとは、これら全ての範疇を含むが、金属導体層２は好ましくは、搭載部１２にほぼ一致して形成される。また、この金属導体層２上にその端縁を含む全体を覆いかつ発光素子３０の金属膜３２より大面積となるように第１の導電性保護層３が形成されている。

金属導体層２の構成材料としては、熱伝導性の高い金属材料であれば特に制限されないが、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属を挙げることができる。このような金属のなかでも、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属が好ましく用いられる。なお、形成される金属導体層２の好ましい膜厚として５〜１５μｍが挙げられる。金属導体層２上に形成される第１の導電性保護層３としては、導電性がありかつ酸化や硫化から上記金属導体層を保護する機能を有する材料で構成されていれば、特に制限されないが、好ましくは、金メッキ層であり、より好ましくは、ニッケルメッキの上に金メッキを施したニッケル／金メッキ層の構成である。第１の導電性保護層３の膜厚としては、ニッケルメッキ層が３〜２０μｍ、金メッキ層が０．１〜１．０μｍであることが好ましい。

発光装置２０において、発光素子３０は反射性の金属膜３２が第１の導電性保護層３に対向しかつ第１の導電性保護層３の端縁の内側に位置するように、導電性接合材２１を介して、基板本体１の搭載部１２に搭載されている。ここで、第１の導電性保護層３は、発光素子３０が接合された領域、すなわち搭載部１２の周りに、幅（図１および図２においてｗで示される）７０〜２００μｍの非搭載領域１４を有することが好ましい。この幅が７０μｍ未満であると、発光素子搭載に際して位置ずれなどが生じた場合に、発光素子の一部が第１の導電性保護層３を外れて搭載される不具合が発生するおそれがある。また、この幅が２００μｍを超えると、第１の導電性保護層３の露出する面積が増えることになり、その部分が光を吸収することで発光装置全体としての光取り出し効率を低下させるおそれがある。

発光装置２０は、熱抵抗を低減し十分な熱伝導性を確保するためにサーマルビア１０を有する。サーマルビア１０は、上記搭載部１２の直下に、金属導体層２に接するようにして、基板本体１の搭載面１１から該搭載面の反対面である非搭載面１３にかけて基板本体１に埋設されるように設けられている。本実施形態においてサーマルビア１０は、搭載部１２と略同様の断面積を有する柱状のものであるが、例えば搭載部１２より断面積の小さい柱状のものとして、搭載部１２の直下に複数設けられていてもよいし、搭載部１２より断面積の大きい柱状のものとして設けられてもよい。

サーマルビア１０の構成材料としては、上記金属導体層２の構成材料と同様に、熱伝導性の高い金属材料であれば特に制限なく用いることが可能である。具体的な金属材料としては、上記金属導体層２と同様な金属材料を挙げることができる。また、サーマルビア１０は、上記金属導体層２と別に形成されていてもよいし、必要に応じて一体成形されていてもよい。

さらに、本実施形態における発光装置２０は、上記サーマルビア１０に接するようにして、非搭載面１３に放熱用導体１５を有する。放熱用導体１５は、発光装置２０と発光装置外に設けられる放熱手段（図示されず）との接点として機能する。放熱性導体１５はサーマルビア１０と略同様の断面を有し、両者の断面どうしが全体で接するものが好ましい。また、放熱性導体１５の構成材料としては、上記金属導体層２やサーマルビア１０の構成材料と同様に、熱伝導性の高い金属材料であれば特に制限なく用いることが可能であり、具体的な金属材料としても、これらと同様な金属材料を挙げることができる。また、放熱用導体１５は、上記サーマルビア１０と別に形成されていてもよいし、必要に応じて一体成形されていてもよい。

搭載部１２については、反射率を上げるために従来用いられている透明シリコーン接合材等で発光素子を接合する場合には、十分な熱伝導性を確保するために平坦性が求められており、上記サーマルビアを搭載部直下に貫通して配置することは困難であったが、本発明の発光装置は、後述の通り導電性接合材を用いて発光素子を基板本体の搭載部に搭載するため、極端な平坦性は求められていない。具体的には、搭載部の凹凸は、最高部と最低部との高低差が１０μｍ程度までであれば、熱伝導性を阻害することなく発光素子を搭載することが可能である。

なお、搭載される発光素子３０としては、主面に発光層３１を有し、主面の反対側の面（裏面）に反射性の金属膜３２を有するものであれば、特に制限なく用いることが可能である。反射性の金属膜としては、アルミニウム、クロム、銅、銀等からなる金属膜が挙げられる。金属膜３２は、好ましくは、アルミニウム金属膜である。

また、この実施形態において、搭載される発光素子３０は、一対の電極がともにワイヤボンディングにより基板に接続される２ワイヤータイプの発光素子であるが、後述する別の実施形態のように電極のひとつがワイヤボンディングにより基板に接続され、反射性金属膜３２が電極として導電性接合材２１を介して第１の導電性保護層３、金属導体層２に電気的に接続される１ワイヤータイプの発光素子を用いることも可能である。

発光素子の形態としては裏面に全ての電極を配置したフリップチップボンドタイプが存在するが、実装部に精密な配線パターンが必要になるため、ＬＴＣＣ基板を用いて発光装置２０を製造する場合には、発光素子３０は２ワイヤータイプまたは１ワイヤータイプの発光素子であることが好ましい。

導電性接合材２１は、導電性があって熱伝導率が高く、発光素子３０の金属膜３２と第１の導電性保護層３とを使用に耐えうる十分な接着力をもって接合し得る接合材であれば、特に制限なく用いることが可能である。具体的には、発光装置に通常用いられる、金２０質量％：スズ８０質量％の割合で構成される金スズ半田や銀粉末含有の熱硬化性樹脂ペースト等を通常の方法で処理することで、発熱素子の金属膜３２と第１の導電性保護層３との間に両者を接合するように導電性接合材２１が形成される。なお、導電性接合材２１の厚さは、１０〜２００μｍとすることが好ましい。

図１および図２に示される発光装置２０において、基板本体１には、搭載面１１の搭載部１２に配設された金属導体層２および第１の導電性保護層３から電気的に絶縁された２箇所に、発光素子３０が有する一対の電極（図示せず）と電気的に接続される配線導体４が設けられている。本実施形態においては、配線導体４上には、その端縁を含む全体を覆うように第２の導電性保護層９が形成されている。

配線導体４の形成される位置、配線導体４の大きさ、形状等は、発光装置に搭載される発光素子や搭載する基板本体により適宜調整されるが、主面に発光層３１を有し主面の反対側の面（裏面）に反射性の金属膜３２を有する発光素子３０が、ワイヤボンディングにより搭載される通常の発光素子搭載用基板における配線導体と同様の構成とすることができる。なお、本実施形態においては、配線導体４は搭載面１１上に上記金属導体層２および第１の導電性保護層３から電気的に絶縁できる位置に設けられるが、必要に応じて搭載面に段差、例えば凹部を設け、その段差部分（凹部であれば底面）に配線導体を配設することも可能である。

配線導体４の構成材料は、通常、発光素子搭載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されず、具体的には上記金属導体層２の構成材料と同様の金属材料が挙げられる。好ましい態様についても同様である。また、配線導体４の好ましい厚さとして５〜１５μｍが挙げられる。

また、第２の導電性保護層９は、上記金属導体層２上に形成された第１の導電性保護層３と同様に、配線導体４を酸化や硫化から保護する機能を有するものであって、好ましい態様を含めて、上記第１の導電性保護層３と同様の態様とできる。

上記２箇所の配線導体４上に設けられた第２の導電性保護層９は、ボンディングワイヤ２２によって１対１対応で発光素子３０の一対の電極にそれぞれ電気的に接続されている。ボンディングワイヤとしては、通常、ワイヤボンディングにより発光素子が搭載されるタイプの発光装置に用いられる耐食性のある金等の金属からなるボンディングワイヤが、特に制限なく使用可能である。一方、非搭載面１３には、外部回路と電気的に接続される外部電極端子５が２箇所に設けられ、基板本体１の内部に、上記２組の配線導体４と外部電極端子５とをそれぞれ電気的に接続する貫通導体６が設けられている。

外部電極端子５および貫通導体６の形状や構成材料としては、通常、発光素子搭載用基板に用いられるものと同様のものであれば、特に制限なく使用することが可能である。また、外部電極端子５および貫通導体６の配置についても、配線導体４から外部回路（図示せず）に電気的に接続されるように配置されていれば、特に制限されるものではない。

発光装置２０においては、基板本体１の搭載面１１に、金属導体層２上に形成された第１の導電性保護層３とその周囲近傍および配線導体４上に形成された第２の導電性保護層９とその周囲近傍を除くかたちに反射膜７が形成され、さらに反射膜７の端縁を含む全体を覆うように絶縁性保護層８が設けられている。

反射膜７の構成材料としては、反射率の高い金属材料であれば特に制限されない。具体的には、銀のほか、銀とパラジウムとからなる金属粉末、銀と白金とからなる金属粉末が使用可能である。これらのなかでも本発明においては銀からなる反射膜が好ましい。反射膜７の膜厚は、十分な反射性能を得るために５μｍ以上であることが好ましく、経済性、基体との熱膨張差による変形等を考慮すると５０μｍ以下が好ましい。

反射膜７は、上述の通り搭載面１１に設けられた、金属導体層２上の第１の導電性保護層３および配線導体４上の第２の導電性保護層９から電気的に絶縁されるために、これらから距離を置いて設けられる。反射膜７の端縁とこれら第１の導電性保護層３、第２の導電性保護層９の端縁との間の距離は、両者間に十分な電気絶縁性を確保しながら、基板表面の反射効率を十分に向上させるために、５０〜１５０μｍ程度であることが好ましい。このように搭載面１１に反射膜７を配置することで、発光装置の光取り出し効率を大きく向上させることができる。

本実施形態の発光装置においては、反射膜７の端縁を含む全体を覆うように設けられた絶縁性保護層８の端縁は、金属導体層２上の第１の導電性保護層３および配線導体４上の第２の導電性保護層９の端縁と接するように設けられている。このような構成とすることで、搭載面１１における基板本体１の被覆されていない領域がなく、発光素子から発せられた光が基板本体に入射することを十分に防止することが可能となる。なお、反射膜７の端縁とこれを覆う絶縁性保護層８の端縁の間の距離については、上記反射膜７の端縁とこれら第１の導電性保護層３、第２の導電性保護層９の端縁との間の距離と同じである。また、絶縁性保護層８の膜厚については、熱伝達性および、基体との熱膨張差による変形等を勘案すると１０〜５０μｍであることが好ましい。

絶縁性保護層８を構成する材料については、反射膜７を酸化や硫化等から十分の保護できる絶縁性の材料であれば特に制限されない。具体的には、ガラスやガス透過性の低い樹脂、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。なお、基板本体を構成するＬＴＣＣ基板の焼成時に反射膜および絶縁性保護層を同時に形成でき、またガス透過性も十分に低い、ガラスであることが好ましい。

また、発光装置２０は、上記発光素子搭載用基板のキャビティ底部からなる搭載面１１上に形成された金属導体層２・第１の導電性保護層３、配線導体４・第２の導電性保護層９、反射膜７・絶縁性保護層８、や搭載部１２に搭載された発光素子３０、ボンディングワイヤ２２を覆うようにキャビティ内部を充填し、さらにその上部に一定の厚さをもつように設けられた封止層２３を有する。封止層２３を構成する封止材としては、通常、発光装置に封止材として用いられるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の封止材を特に制限なく用いることが可能である。

以上、主面に発光層を、および主面の反対側の面（裏面）に反射性の金属膜を有する２ワイヤータイプの発光素子を、発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板上に搭載する発光装置について実施の形態を説明したが、主面に発光層を、裏面に反射性の金属膜を有する１ワイヤータイプの発光素子を発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板上に搭載する発光装置の実施形態について図３および図４を参照して説明する。

図３は、上記１ワイヤータイプの発光素子を発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板上に搭載する本発明の発光装置の実施形態を上から見た平面図であり、図４は図３に示す発光装置の実施形態の図３におけるＸ−Ｘ’線に相当する部分の断面図である。

発光装置２０は、主面に発光層３１と、主面の反対側の面（裏面）に反射性の金属膜３２を有し、一対の電極の一方がワイヤボンディングにより基板に接続される形態の発光素子３０を、発光素子搭載用基板上に搭載した本発明の発光装置２０である。

図３および図４に示す発光装置２０においては、基板本体１、金属導体層２、第１の導電性保護層３、サーマルビア１０、導電性接合材２１は上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置におけるのと全く同様の構成とすることができる。ここで、発光素子３０においては、電極の一方（図示されず）は、ボンディングワイヤ２２により以下の配線導体４に電気的に接続されるが、もう一方の電極については、発光素子裏面の反射性の金属膜３２がその機能を有するように構成されている。

発光素子３０の金属膜３２は、図４に示されるように導電性接合材２１→第１の導電性保護層３→金属導体層２→サーマルビア１０の順に電気的に接続されている。このように本実施形態においてサーマルビア１０は、貫通導体６の役割を同時に果たすものである。本実施形態の発光装置２０においては、さらに非搭載面１３にサーマルビア１０（貫通導体６）に接続され、かつこれを介して外部回路と電気的に接続される外部電極端子５を有する。ここで、外部電極端子５は同時に放熱用導体１５としての機能、すなわち、発光装置２０と発光装置外に設けられる放熱手段（図示されず）との接点としての機能を有する。

図３および図４に示される本実施形態の発光装置２０においては、発光素子の電極とワイヤボンディングにより電気的に接続される配線導体４は搭載面１１の１箇所に形成されればよい。配線導体４の構成は上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置において配線導体４を２箇所に配設したのを１箇所に変更したことを除いて全く同様の構成とすることができる。また、発光装置２０は、配線導体４の周辺部材として、上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置と同様の、配線導体４に電気的に接続された貫通導体６、外部電極端子５（放熱用導体１５を兼ねる）、さらに配線導体４の端縁を含む全体を覆うように形成された第２の導体性保護膜９を有する。これらはやはり、上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置が、配線導体４に関連する周辺部材を２箇所に有するのを、１箇所に有することを除いて全く同様の構成である。

図３および図４に示される本実施形態の発光装置２０が、搭載面１１上に有する反射膜７および絶縁性保護層８についても、上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置と同様の構成とすることができる。ただし、本実施形態においては、配線導体４との端縁を含む全体を覆うように形成された第２の導体性保護膜９は１箇所にのみ形成されていることから、２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置に比べて反射膜７・第２の導体性保護膜９の被覆面積は広く形成されていることになる。

また、発光装置２０は、上記２ワイヤータイプの発光素子を搭載する発光装置と同様の、上記発光素子搭載用基板のキャビティ底部からなる搭載面１１上に形成された金属導体層２・第１の導電性保護層３、配線導体４・第２の導電性保護層９、反射膜７・絶縁性保護層８、や搭載部１２に搭載された発光素子３０、ボンディングワイヤ２２を覆うようにキャビティ内部を充填し、さらにその上部に一定の厚さをもつように設けられた封止層２３を有する。

このようなＬＴＣＣ基板を用いた本発明の発光装置は、上記構成上の特徴を有する発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板、すなわちＬＴＣＣ基板本体に金属導体層・第１の導電性保護層、配線導体・第２の導電性保護層、反射膜・絶縁性保護層等の発光素子を搭載するための所定の部材が配設された基板を、通常用いられる材料および製造方法により製造し、その発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板上に、主面に発光層、裏面に金属膜を有する発光素子を導電性接合材により接合し、ワイヤボンディングを行い、続いて封止層を形成する通常の製造方法で製造可能である。

なお、本発明の発光装置に用いられる発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板は、例えば、以下の（Ａ）工程〜（Ｆ）工程を含む製造方法により製造できる。なお、以下の説明では、図１および図２に示す発光装置の発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板を例にして、その製造に用いる部材について、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。また、ここでは絶縁性保護層をオーバーコートガラス層とした場合の製造方法について説明する。
（Ａ）ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物を用いて発光素子搭載用基板の本体基板を構成する、部分的に発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する本体用グリーンシート１を作製する工程（以下、「本体用グリーンシート作製工程」という）、
（Ｂ）基板本体の搭載部１２に金属導体ペースト層２、その直下の搭載面１１から非搭載面１３にかけて埋設される未焼成サーマルビア１０、未焼成サーマルビア１０に接するように非搭載面１３に形成される放熱用導体ペースト層１５、金属導体ペースト層２に電気的に導通しない搭載面１１上の２箇所に配線導体ペースト層４、配線導体ペースト層４と下記非搭載面１３に形成される外部電極端子用導体ペースト層５を電気的に接続するための貫通導体用ペースト層６、および非搭載面１３に配線導体ペースト層４を貫通導体用ペースト層６とこれを介して外部回路と電気的に接続する外部電極端子用導体ペースト層５を形成する工程（以下、「導体ペースト層形成工程」という）、
（Ｃ）上記金属導体ペースト層２およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４およびその周囲近傍を除く搭載面にスクリーン印刷により反射膜用ペースト層７を形成する工程（以下、「反射膜用ペースト層形成工程」という）、
（Ｄ）上記反射膜用ペースト層７の端縁を含む全体を覆いかつ上記金属導体ペースト層２およびその周囲近傍と、上記配線導体ペースト層４およびその周囲近傍を除くように搭載面１１にオーバーコートガラスペースト層８を形成し未焼結発光素子搭載用基板を得る工程（以下、「オーバーコートガラスペースト層形成工程」という）、
（Ｅ）上記未焼結発光素子搭載用基板を８００〜９３０℃で焼成する工程（以下、焼成工程という）、
（Ｆ）上記金属導体層２の端縁を含む全体を覆うように第１の導電性保護層３を、および上記配線導体４の端縁を含む全体を覆うように第２の導電性保護層９を設ける工程（導電性保護層形成工程）。

（Ａ）本体用グリーンシート作製工程
本体用グリーンシート１は、ガラス粉末（基板本体用ガラス粉末）とセラミックスフィラー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、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで製造できる。なお、図２に示すように最終的に基板本体１が上面にキャビティを有しその底面が搭載面１１を形成するように必要に応じて複数のグリーンシートを積層する等して本体用グリーンシート１とする。

基板本体用ガラス粉末は、必ずしも限定されるものではないものの、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃以上７００℃以下のものが好ましい。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。

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。結晶が析出しないものの場合、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℃以下のものが好ましい。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。

このような基板本体用ガラス粉末としては、例えば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。このようなものを用いることで、本体基板表面の平坦度を向上させることが容易となる。

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。

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。

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。

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。

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％以下であることが好ましい。

なお、基板本体用ガラス粉末は、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％以下であることが好ましい。

基板本体用ガラス粉末は、上記したようなガラス組成を有するガラスを溶融法によって製造し、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ことができる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。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が使用できる。

基板本体用ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。基板本体用ガラス粉末の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、基板本体用ガラス粉末の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ことができる。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。

一方、セラミックスフィラーとしては、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使用できる。セラミックスフィラーの５０％粒径（Ｄ_５０）は、例えば０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。

このような基板本体用ガラス粉末とセラミックスフィラーとを、例えば基板本体用ガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、セラミックスフィラーが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ことができる。また、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ことができる。

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使用できる。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使用できる。また、溶剤としては、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使用できる。

このようにして得られたスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させ、必要に応じて複数のグリーンシートを積層する等の作業手順で、上面にキャビティを有し該キャビティ底面が搭載面１１を構成する本体用グリーンシート１を製造できる。

（Ｂ）導体ペースト層形成工程
次いで、このようにして得られた本体用グリーンシート１の略中央部に位置する搭載部１２に、搭載部とほぼ同位置に金属導体ペースト層２、その直下の搭載面１１から非搭載面１３にかけて埋設される未焼成サーマルビア１０、未焼成サーマルビア１０に接するように非搭載面１３に形成される放熱用導体ペースト層１５、金属導体ペースト層２に電気的に導通しない搭載面１１上の２箇所に配線導体ペースト層４、配線導体ペースト層４と下記非搭載面１３に形成される外部電極端子用導体ペースト層５を電気的に接続するための貫通導体用ペースト層６、および非搭載面１３に配線導体ペースト層４を貫通導体用ペースト層６とこれを介して外部回路と電気的に接続する外部電極端子用導体ペースト層５を所定の大きさ、形状で形成する。以下、このように各種導体ペースト層が形成された本体用グリーンシートを導体ペースト層付き本体用グリーンシート１という。

金属導体ペースト層２、配線導体ペースト層４、外部電極端子用導体ペースト層５、および貫通導体用ペースト層６、未焼成サーマルビア１０、放熱用導体ペースト層１５の形成方法としては、スクリーン印刷法により導体ペーストを塗布、充填する方法が挙げられる。形成される金属導体ペースト層２、配線導体ペースト層４、外部電極端子用導体ペースト層５、放熱用導体ペースト層１５の膜厚は、最終的に得られる金属導体層、配線導体、外部電極端子、放熱用導体等の膜厚が所定の膜厚となるように調整される。

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が使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金またはパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。

（Ｃ）反射膜用ペースト層形成工程
（Ｃ）反射膜用ペースト層形成工程においては、上記で得られた導体ペースト層付き本体用グリーンシート１の搭載面１１の金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４が形成された領域およびその周囲近傍を除くようにスクリーン印刷により反射膜となる反射性を有する材料を含む反射膜用ペースト層７を形成させる。なお、（Ｃ）反射膜用ペースト層形成工程は、例えば、配線導体ペーストと反射膜用ペーストが同じペースト材料で構成される場合などには、上記（Ｂ）工程の金属導体ペースト層２および配線導体ペースト層４の形成と同時に行うことも可能である。

上記スクリーン印刷に用いる反射膜用ペーストは、反射膜を構成する反射性を有する材料を含有するペーストである。このような材料としては、上記の通り、銀、銀パラジウム混合物、銀白金混合物等が挙げられるが、上記の理由により銀が好ましく用いられる。反射膜用ペーストは、このような材料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。形成される反射膜用ペースト層７の膜厚は、最終的に得られる反射膜７の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。

（Ｄ）オーバーコートガラスペースト層形成工程
（Ｄ）オーバーコートガラスペースト層形成工程においては、上記搭載面１１上に、上記（Ｃ）工程で形成された反射膜用ペースト層７の端縁を含む全体を覆いかつ上記（Ｂ）工程で形成された、金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４およびその周囲近傍を除くように、スクリーン印刷によりオーバーコートガラスペースト層８が形成される。これにより、未焼結発光素子搭載用基板が得られる。

オーバーコートガラスペーストは、ガラス粉末（ガラス膜用ガラス粉末）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が使用できる。形成されるオーバーコートガラスペースト層８の膜厚は、最終的に得られるオーバーコートガラス膜８の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。

オーバーコートガラス膜用ガラス粉末としては、（Ｄ）工程後に次いで行われる（Ｅ）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以下であることが好ましい。また、オーバーコートガラス膜８の表面粗さＲａは、例えばこのオーバーコートガラス膜用ガラス粉末の粒度により調整できる。すなわち、オーバーコートガラス膜用ガラス粉末として、焼成時に十分に溶融し、流動性に優れるものを用いることで、表面粗さＲａを小さくできる。

（Ｅ）焼成工程
上記（Ｄ）工程後、得られた未焼結発光素子搭載用基板について、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を行う。

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うことができる。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することが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することができ、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。

また、焼成は、基体本体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うことができる。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により行うことが好ましく、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、基体本体が緻密な構造のものとして得られないおそれがある。一方、焼成温度は９３０℃を超えると基体本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、上記導体ペーストや反射膜用ペーストとして、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。

（Ｆ）導体性保護層形成工程
このようにして、未焼結発光素子搭載用基板が焼成され、得られた焼成基板について、上記金属導体層２の端縁を含む全体を覆うように第１の導電性保護層３が、および上記配線導体４の端縁を含む全体を覆うように第２の導電性保護層９が、所定の大きさおよび形状で形成される。これにより、本発明の発光装置の製造に用いる発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板が得られる。

以下に、第１の導電性保護層３および第２の導電性保護層９の具体的な形成方法として、本発明の発光装置において好ましい、ニッケル（Ｎｉ）メッキを行った後、金（Ａｕ）メッキを行うことで得られるＮｉ／Ａｕメッキ層の形成方法を説明する。

ニッケルメッキは、例えば、スルファミン酸ニッケル浴を使用して電解メッキによって３〜２０μｍの厚みに形成される。金メッキは、例えば、シアン化金カリウム浴を使用して電解メッキによって０．１〜１．０μｍの厚みに形成できる。

以上、発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板の製造方法について説明したが、本体用グリーンシート１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、発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板の製造が可能な限度において適宜変更できる。

（２）アルミナ基板を用いた発光装置
アルミナ基板を用いた本発明の発光装置は、上記ＬＴＣＣ基板を用いた本発明の発光装置と部材の構成材料を除いた構成は同様の構成とできる。

基板本体については、通常のアルミナ基板が特に制限なく使用可能である。アルミナ基板は焼成温度が、１４００〜１７００℃と上記ＬＴＣＣ基板と比べて高温であることから、発光素子搭載用基板として、アルミナ基板本体の焼成時に、金属導体層２、配線導体４、反射膜７、サーマルビア１０、外部電極端子５、貫通導体６等の金属層を同時に形成させる場合には、導体となる金属としてタングステンやモリブデン等の高融点金属を用いる。また、絶縁性保護層８については、ガラスの場合は上記ＬＴＣＣ基板に用いるものと組成を変えることで高温焼成に適用可能である。

また、タングステンやモリブデン等の高融点金属ではなく、熱伝導性や反射性のよい銀、銅等の低融点の金属を用いる場合には、グリーシートを焼成によりアルミナ基板として形成した後、基板上の所望の位置に、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金属導体層２、配線導体４、反射膜７、サーマルビア１０、外部電極端子５、貫通導体６等の金属層として形成することが可能である。これらは、各部材毎に好ましい金属が選択され、焼成時に形成されるか、または焼成後に形成されるかが適宜選択される。また、特許文献１に記載されているように、部材によっては、高融点金属を第１層、低融点金属を第２層として積層したものを金属層とすることも可能である。

さらに、絶縁性保護層８は、反射層７を焼成と同時に形成させる場合には、上記のような高温焼成可能なガラスを用いて、基板焼成時に形成可能であるが、反射膜７を焼成後、別に設ける場合には、可能であればその際一緒に、または、別の工程で形成させることも可能である。この場合には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂による絶縁性保護層８の形成が可能である。

本発明の発光装置に用いられる発光素子搭載用アルミナ基板（グリーンシートの焼成後に金属層を形成するタイプ）の製造方法を、工程別に以下に示す。

（ａ）本体用グリーンシートの作成工程
本体用グリーンシート１は、アルミナ粉末と焼結助剤とを含むアルミナ組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで形成できる。

アルミナ粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。アルミナ粉末のＤ_５０が０．５μｍ未満の場合には、アルミナ粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となるばかりでなく、均一に分散させることが困難となる。一方、Ｄ_５０が２μｍを超える場合には、焼結不足が発生するおそれがある。なお、本明細書において、粒径はレーザ回折・散乱法による粒径測定装置により得られる。

焼結助剤としては、従来からアルミナ基板の製造に用いられるものを使用できる。例えば、ＳｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物の混合物、希土類元素酸化物（特に、Ｙ_２Ｏ_３を主要成分とするＹ_２Ｏ_３系助剤）を好適に使用できる。焼結助剤のＤ_５０は、０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。

例えばアルミナ粉末が８０質量％以上９９質量％以下、焼結助剤が１質量％以上２０質量％以下となるように配合し混合することによりアルミナ組成物を得られ、このアルミナ組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、溶剤等を添加しスラリーを得る。

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使用できる。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使用できる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、ブタノール等の芳香族系またはアルコール系の有機溶剤を使用できる。さらに、分散剤やレベリング剤を併用することもできる。

こうして形成された本体用グリーンシート１を、打抜き型あるいは孔空け機を使用して所定の寸法角に切断し、同時に所定位置に貫通導体用およびサーマルビア用の貫通孔を打抜き形成する。

（ｂ）本体用グリーンシートの焼成工程
未焼成の本体用グリーンシート１を、５００℃以上６００℃以下の温度で加熱することにより、本体用グリーンシート１に含まれる樹脂等のバインダーを分解・除去する脱脂を行う。未焼成の本体用グリーンシートを積層する場合には、位置合わせしつつ複数枚重ねて加熱および加圧して一体化した後、上記した脱脂を行う。その後、さらに１１００〜１６００℃程度の温度で加熱し、本体用グリーンシート１を構成するアルミナ組成物を焼成し、アルミナ基板とする。

（ｃ）導体ペースト層形成工程
このアルミナ基板の表面に、導体ペーストをスクリーン印刷等の方法で印刷することにより、金属導体ペースト層２、配線導体ペースト層４、外部電極端使用導体ペースト層５および放熱用導体ペースト層１５を形成する。また、前記貫通孔内に導体ペーストを充填することによって、貫通導体用ペースト層６および未焼成サーマルビア層１０を形成する。導体ペーストとしては、例えば銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）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用いる。金属粉末としては、銀（Ａｇ）粉末、銀とパラジウムとの混合粉末、銀と白金との混合粉末等が好ましく用いられる。なお、本発明においては、金属層とアルミナ基板との接着力を十分に確保するために、少量のガラスフリットを配合した導体ペーストを使用してもよい。

（ｄ）反射膜用ペースト層形成工程
上記で得られた導体ペースト層付き本体用グリーンシート１の搭載面１１の金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４が形成された領域およびその周囲近傍を除くようにスクリーン印刷により反射膜となる反射性を有する材料を含む反射膜用ペースト層７を形成させる。なお、反射膜用ペースト層形成工程は、例えば、配線導体ペーストと反射膜用ペーストが同じペースト材料で構成される場合などには、上記（ｃ）工程の金属導体ペースト層２および配線導体ペースト層４の形成と同時に行うことも可能である。

上記スクリーン印刷に用いる反射膜用ペースト７は、反射膜を構成する反射性を有する材料を含有するペーストである。このような材料としては、上記の通り、銀、銀パラジウム混合物、銀白金混合物等が挙げられるが、上記の理由により銀が好ましく用いられる。反射膜用ペースト７は、このような材料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。形成される反射膜用ペースト層７の膜厚は、最終的に得られる反射膜７の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。

（ｅ）オーバーコートガラスペースト層形成工程
上記搭載面１１上に、上記（ｄ）工程で形成された反射膜用ペースト層７の端縁を含む全体を覆いかつ上記（ｃ）工程で形成された、金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４およびその周囲近傍を除くように、スクリーン印刷によりオーバーコートガラスペースト層８が形成される。

オーバーコートガラスペーストは、ガラス粉末（ガラス膜用ガラス粉末）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８の膜厚は、最終的に得られるオーバーコートガラス膜８の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。

オーバーコートガラス膜用ガラス粉末としては、（ｅ）工程後に次いで行われる（ｆ）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以下であることが好ましい。また、オーバーコートガラス膜８の表面粗さＲａは、例えばこのオーバーコートガラス膜用ガラス粉末の粒度により調整できる。すなわち、オーバーコートガラス膜用ガラス粉末として、焼成時に十分に溶融し、流動性に優れるものを用いることで、表面粗さＲａを小さくできる。

（ｆ）再焼成工程
（ｃ）工程、（ｄ）工程および（ｅ）工程で形成したペースト層を８００℃〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整することで再焼成行うことができる。焼成温度が８００℃未満では、金属層やオーバーコートガラス膜の焼結が不十分となるおそれがある。一方、９３０℃を超えると、金属層やオーバーコート層が軟化流動し所定形状を損ない、配線不良や放熱不良等を生じるおそれがある。上記導体ペーストや反射膜用ペーストとして、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は、その上限が８８０℃とすることが好ましい。

（ｇ）導電性保護層形成工程
このようにして得られた焼成基板について、上記金属導体層２の端縁を含む全体を覆うように第１の導電性保護層３が、および上記配線導体４の端縁を含む全体を覆うように第２の導電性保護層９が、所定の大きさおよび形状で形成される。これにより、本発明の発光装置の製造に用いる発光素子搭載用ＬＴＣＣ基板が得られる。

以下に、第１の導電性保護層３および第２の導電性保護層９の具体的な形成方法として、本発明の発光装置において好ましい、ニッケル（Ｎｉ）メッキを行った後、金（Ａｕ）メッキを行うことで得られるＮｉ／Ａｕメッキ層の形成方法を説明する。

ニッケルメッキは、例えば、スルファミン酸ニッケル浴を使用して電解メッキによって３〜２０μｍの厚みに形成される。金メッキは、例えば、シアン化金カリウム浴を使用して電解メッキによって０．１〜１．０μｍの厚みに形成できる。

以上、本発明の発光装置の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明の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。

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により図１および図２に示すのと同様の構造のＬＴＣＣ基板を用いた試験用発光装置を作製した。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。

まず、発光素子搭載用基板の本体ＬＴＣＣ基板１を作製するための本体用グリーンシート１を作製した。本体用グリーンシート１は、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％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時間粉砕して基板本体用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。

この基板本体用ガラス粉末が４０質量％、アルミナフィラー（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が６０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）を配合し、混合してスラリーを調製した。

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、略平板状であって上面に底面が略円形の搭載面を構成するキャビティを有し、焼成後のキャビティの底面における厚さが０．４ｍｍとなる本体用グリーンシートを製造した。

一方、導電性粉末（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回分散を行って金属ペーストを製造した。

本体用グリーンシート１の貫通導体６およびサーマルビア１０に相当する部分に孔空け機を用いて貫通導体６用として直径０．３ｍｍの円柱状の、サーマルビア１０用として１．３×１．３ｍｍの角柱状の貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により金属ペーストを充填して未焼成貫通導体ペースト層６、未焼成サーマルビア１０を形成した。

本体用グリーンシート１の搭載部１２に金属導体ペースト層２、搭載面１１に配線導体ペースト層４、非搭載面１３に外部電極端子用導体ペースト層５、放熱用導体ペースト層１５を形成して、導体ペースト層付き本体用グリーンシート１を得た。

導体ペースト層付き本体用グリーンシート１の搭載面１１の金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４が形成された領域およびその周囲近傍を除くようにスクリーン印刷により、焼成後の膜厚が１０μｍとなるように銀反射膜用ペースト層７を形成した。その上に、上記銀反射膜用ペースト層７の端縁を含む全体を覆いかつ上記金属導体ペースト層２が形成された領域およびその周囲近傍と、配線導体ペースト層４が形成された領域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８を、焼成後の膜厚が２０μｍとなるようにスクリーン印刷法によって形成し未焼成発光素子搭載用基板とした。

なお、上記銀反射膜用ペーストは、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時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行って製造した。また、上記オーバーコートガラスペーストの調製に用いたガラス膜用ガラス粉末は以下のようにして製造した。まず、ＳｉＯ_２が８１．６ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が１６．６ｍｏｌ％、Ｋ_２Ｏが１．８ｍｏｌ％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時間粉砕してガラス膜用ガラス粉末とした。

このオーバーコートガラス膜用ガラス粉末が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回分散を行うことによりオーバーコートガラスペーストを調製した。

上記で得られた未焼成発光素子搭載用基板を、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た。得られた焼成発光素子搭載用基板の搭載面１１の金属導体層２の端縁を含む全体を覆うように、および配線導体４の端縁を含む全体を覆うように、オーバーコートガラス膜８の端縁に接する、Ｎｉ／Ａｕメッキ層３（１．３１５ｍｍ×１．３１５ｍｍ）およびＮｉ／Ａｕメッキ層９を形成した。なお、Ｎｉ／Ａｕメッキ層の形成は、スルファミン酸ニッケル浴を用いた電解メッキによって７μｍの厚さのＮｉメッキ膜を形成し、その表面にシアン化金カリウム浴を用いた電解メッキによって０．３μｍの厚さのＡｕメッキ膜を形成することで行われた。

上記で作製した発光素子搭載用基板の搭載部１２上の金属導体層２／Ｎｉ／Ａｕメッキ層３上に、金属膜３２を有する発光ダイオード素子３０（エピスター社製、商品名：ＥＳ−ＣＥＢＬＶ４５：１．１４ｍｍ×１．１４ｍｍ）を金属膜３２面を下にしてＡｕ２０ｗｔ％−Ｓｎ８０ｗｔ％の半田により固定した。この時、Ｎｉ／Ａｕメッキ層３上の発光ダイオード素子３０が搭載されていない非搭載領域１４の幅（図１、２中、ｗで示される）は４辺とも８７．５μｍであった。次いで、発光ダイオード素子３０が有する一対の電極（図示せず）をボンディングワイヤ２２によってそれぞれ配線導体４上のＮｉ／Ａｕメッキ層９に電気的に接続した。

さらに封止剤（信越化学工業社製、商品名：ＳＣＲ−１０１６Ａ）を用いて図２に示す封止層２３を構成するように封止して発光装置２０を得た。封止剤には蛍光体（化成オプトニクス株式会社製、商品名Ｐ４６−Ｙ３）を封止剤に対して２０質量％含有したものを用いた。

［実施例２］
実施例１と同じガラス粉末を用い、このガラス粉末が３８質量％、アルミナフィラー（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が３８質量％、ジルコニアフィラー（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ）が２４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、他は実施例１と同様にして発光装置を作製した。

［比較例］
上記実施例１において、発光ダイオード素子の固定を、Ａｕ２０ｗｔ％−Ｓｎ８０ｗｔ％の半田に替わって、シリコーンダイボンド材（信越化学工業社製、商品名：ＫＥＲ−３０００−Ｍ２）を用いて行った以外は、全て実施例１と同様にして、従来の構成の発光装置を比較例として作製した。

＜評価＞
上記実施例１、２および比較例で得られた発光装置について以下の方法で全光束量と熱抵抗を測定した。

［全光束量］
発光装置の全光束量測定は、ＬＥＤ全光束測定装置（スペクトラコープ社製、商品名：ＳＯＬＩＤＬＡＭＢＤＡ・ＣＣＤ・ＬＥＤ・ＭＯＮＩＴＯＲ・ＰＬＵＳ）を用いて行った。積分球は６インチ、電圧／電流発生器としてはアドバンテスト社製Ｒ６２４３を用いた。また、ＬＥＤ素子には３５０ｍＡを印加して測定した。

［熱抵抗］
発光装置における発光素子搭載用基板の熱抵抗を、熱抵抗測定器（嶺光音電機社製、商品名：ＴＨ−２１６７）を用いて測定した。なお、印加電流は３５０ｍＡとし、電圧降下が飽和する時間まで通電し、降下した電圧と発光ダイオード素子の温度−電圧降下特性から導かれる温度係数によって飽和温度を算出し、熱抵抗を求めた。

結果を表１に示す。なお、結果は比較例の従来の発光装置における全光束量および熱抵抗を１００％とした時の百分率で示した。

実施例１により得られた本発明の発光装置は、従来のシリコーンダイボンド材で金属膜を有する発光素子を固定した発光装置と比べて、全光束量については同等に高い値を示し、かつ熱抵抗については半分の値であり、非常に放熱性に優れることが分かる。また、実施例１の発光装置において銀反射膜はオーバーコートガラス膜で全面が被覆されていることで銀反射膜の経時的な劣化を防止し、長期使用による光取り出し効率の低下が抑制される構成となっている。加えて実施例２により得られた本発明の発光装置も実施例１と同様の効果が得られ、かつ反射率の高いガラスセラミックス組成物を用いたことにより全光束量についても優れていることが分かる。

本発明によれば、発光層と反対側の面に反射性の金属膜を有する発光素子を搭載する発光装置において、高放熱性と光の高い反射効率を有することで光取り出し効率に優れ、しかも経時的な劣化による光取り出し効率の低下が抑制された発光装置を提供できる。このような発光装置は、例えば携帯電話や大型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、その他の光源としても好適である。

１：基板本体、
２：金属導体層、
３：第１の導電性保護層（金属導体層保護用）、
４：配線導体、
５：外部電極端子、
６：貫通導体、
７：反射膜、
８：絶縁性保護層、
９：第２の導電性保護層（配線導体保護用）、
１０：サーマルビア、
１１：搭載面、
１２：搭載部、
１３：非搭載面、
１４：非搭載領域、
１５：放熱用導体
２０：発光装置、
２１：導電性接合材、
２２：ボンディングワイヤ、
２３：封止層、
３０：発光素子、
３１：発光層、
３２：金属膜

Claims (8)

1. 一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する無機絶縁材料からなる基板と、
   前記基板の搭載部に形成された金属導体層と、
   前記金属導体層上にその端縁を含む全体を覆いかつ下記発光素子の金属膜より大面積となるように形成された第１の導電性保護層と、
   主面に発光層を、および主面の反対側の面に反射性の金属膜を有し、該金属膜が前記第１の導電性保護層に対向しかつ前記第１の導電性保護層の端縁の内側に位置するように前記基板の搭載部に搭載された発光素子と、
   前記発光素子の前記金属膜と前記第１の導電性保護層とを接合する導電性接合材と、
   前記基板の搭載面の少なくとも前記金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍を除くかたちに形成された反射膜と、
   前記反射膜の端縁を含む全体を覆うように前記基板の搭載面に形成された絶縁性保護層と、
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記基板が、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記搭載部の直下に前記基板の搭載面から該搭載面の反対面である非搭載面にかけて設けられ、前記基板に埋設されたサーマルビアを有することを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記第１の導電性保護層は、前記発光素子が接合された領域の周りに、幅７０〜２００μｍの非搭載領域を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記基板の搭載面に形成された配線導体を有し、該配線導体と前記発光素子とがボンディングワイヤにより電気的に接続され、前記反射膜が、前記金属導体層上に形成された第１の導電性保護層とその周囲近傍、および前記配線導体とその周囲近傍を除く前記基板の搭載面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記配線導体上にその端縁を含む全体を覆うように形成された第２の導電性保護層をさらに有する請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第１の導電性保護層および前記第２の導電性保護層が金メッキ層である請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記反射膜が銀からなり、かつ前記絶縁性保護層がガラスからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。

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