JP2014017375A - 発光素子用基板および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料のポッティングにより所望形状の封止層を形成でき、かつ銀層の腐食防止により光の取り出し効率の低下が防止された発光素子用基板を提供する。
【解決手段】この発光素子用基板は、無機絶縁材料からなり、発光素子の搭載面を有する基体と、前記搭載面上に形成された素子接続端子および銀または銀合金からなる反射層と、前記搭載面上の前記素子接続端子上を除く領域に、前記反射層の表面および端縁を覆うように形成された、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層と、前記被覆層上に、前記素子接続端子を取り囲むように形成された第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子用基板および発光装置に係り、特に、光の取り出し効率が高い発光装置を得るための発光素子用基板と、その発光素子用基板を用いた発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を用いた発光装置では、基板に搭載された発光素子や配線導体を保護するために、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂からなる封止層が設けられており、封止層に蛍光材料を分散させ、発光素子の発光との組合せで白色発光を得る発光装置も実用化されている。

このような発光装置における色調むらや集光率等を改善するために、封止層を外表面が球面のレンズ形にすることが考えられている。すなわち、平板状の基体に発光素子を搭載し、この発光素子を覆うように流動性の樹脂材料をポッティングして、半球レンズ形状の透光性の封止層を形成することで、発光素子から発せられた光が封止層を透過する行路の長さを全ての方向で等しくした発光装置が開発されている。

しかしながら、流動性を有する樹脂材料をポッティングすると、樹脂材料が基体上を濡れ拡がろうとするため、樹脂材料と基体との界面の外表面に窪みが生じやすい。そして、このような形状の封止層では、透過する光が窪み部分の表面で反射して封止層の内部に閉じ込められる結果、光の取り出し効率（放射効率）が低くなりやすいという問題があった。

ポッティングされた樹脂材料の拡がりに起因する光取り出し効率の低下を改善するために、基体上に発光素子の載置部を取り囲むように環状部材を取着するとともに、この環状部材よりも高くなるように突出して形成された載置部に発光素子を搭載し、さらに環状部材の内側に発光素子を覆うように透光性部材を設けた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された発光装置においては、環状部材がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属や、アルミナセラミックス等のセラミックス材料から構成されており、透光性部材を透過した光の一部を環状部材が反射または吸収するため、光の取り出し効率を十分に高くできなかった。

また近年、裏面に電極を有しフリップチップボンディングにより接続するタイプの発光素子を搭載する基板においては、発光素子搭載面に形成される、銀または銀合金からなる反射機能を有する導体層（以下、銀層ということがある。）の面積を広げることで、放熱性の向上が図られている。そして、このような基板では、銀層表面に金メッキ等を施すことで、銀の酸化や腐食を防止することが考えられているが、金はＬＥＤ素子の発する光（例えば、波長４６０ｎｍの青色光）を多く吸収するため、光の取り出し効率が高い発光装置が得られなかった。

銀の酸化や腐食を防止するために、銀層の表面にガラス層を被覆することで、耐腐食性等の耐候性を向上させ、反射率の低下を防止した発光素子用基板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。以下、発光素子用基板は単に素子基板という。

しかしながら、特許文献２の素子基板では、発光素子の搭載部もガラス層で被覆されているため、前記したフリップチップボンディングタイプの発光素子を搭載するための基板には適用できない。また、ワイヤボンディングタイプの発光素子を搭載した構造においても、発光素子を覆うようにポッティングにより樹脂封止層を形成すると、樹脂材料がガラス被覆層上を拡がり、半球レンズ形状の封止層を形成できないという問題があった。

特開２００５−３４０５４３号公報 特開２００９−２３１４４０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、銀層の腐食防止により反射率の低下が防止され、かつ所望形状の封止層を形成でき、光取り出し効率が向上した素子基板の提供を目的とする。また、所望の形状の封止層を有し、色調むらや集光率等が改善された高輝度の発光が可能な発光装置の提供を目的とする。

本発明の素子基板は、無機絶縁材料からなり、発光素子の搭載面を有する基体と、前記搭載面上に形成された素子接続端子と、前記搭載面上に形成された銀または銀合金からなる反射層と、前記搭載面上の前記素子接続端子上を除く領域に、前記反射層の表面および端縁を覆うように形成された、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層と、前記被覆層上に、前記素子接続端子を取り囲むように形成された第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層とを備えることを特徴とする。

本発明の素子基板において、前記堰止め層は、円環形の平面形状を有し、その幅および高さは、前記円環形の内径に対する比率でそれぞれ０．０９１〜０．１８２および０．００９〜０．０３０の範囲にあることが好ましい。また、前記第１のガラスセラミックス焼結体は、第１のガラス粉末と第１の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が好ましい。そして、前記第１のガラス粉末は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５７〜６５％、Ｂ_２Ｏ_３を１３〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜８％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも一種を合計で０．５〜６％、ＣａＯを９〜２３％含有する組成が好ましい。

また、前記第２のガラスセラミックス焼結体は、第２のガラス粉末と第２の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が好ましい。そして、前記第２のガラス粉末は、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を７８〜８３％、Ｂ_２Ｏ_３を１６〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜０．５％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を合計で０．９〜４％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種を合計で０〜０．６％含有する組成が好ましい。

本発明の発光装置は、前記本発明の素子基板と、前記素子基板の前記搭載面上に搭載され、前記素子接続端子と電気的に接続された発光素子と、前記搭載面上で前記堰止め層の内側の領域に、前記発光素子を覆うように設けられた樹脂からなる封止層とを備えることを特徴とする。

本発明の素子基板によれば、銀層の腐食を防止して反射率の低下が防止され、かつレンズ形の封止層を所望の形状に形成でき、光の取り出し効率が向上する。
本発明の発光装置によれば、光の取り出し効率が高く、色調むらや集光率等が改善された高輝度の発光を得ることができる。

本発明の素子基板の実施形態を示し、（ａ）は上面（搭載面）側から見た平面図であり、（ｂ）は下面（非搭載面）側から見た平面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線で切断した断面図である。 本発明の素子基板において、堰止め層の幅および高さと、堰止め層の内側の領域に形成される封止層の形状等との関係を示す拡大断面図である。 本発明の発光装置の実施形態を示し、（ａ）は上面（搭載面）側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線で切断した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
本発明の実施形態の素子基板は、無機絶縁材料からなり、発光素子の搭載面を有する基体と、この搭載面上に形成された素子接続端子と、この搭載面上に形成された銀または銀合金からなる反射層と、この搭載面上で前記素子接続端子上を除く領域に、前記反射層の表面および端縁を覆うように形成された、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層と、この被覆層上に、前記素子接続端子を取り囲むように形成された第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層とを備える。
なお、銀または銀合金からなる反射層は、放熱層としての機能を有している。また、この層は、平面形状や形成位置によっては配線層として機能させることもでき、その場合は配線導体層ということもできるが、少なくとも反射機能を有するという意味で、反射層と示すものとする。

また、本発明の実施形態の発光装置は、前記した実施形態の素子基板と、この素子基板において、前記搭載面上に搭載され、前記素子接続端子と電気的に接続された発光素子と、前記搭載面上で前記堰止め層の内側の領域に、発光素子を覆うように設けられた樹脂からなる封止層とを備える。

実施形態の素子基板においては、基体の搭載面上の素子接続端子上を除く領域に、銀または銀合金からなる反射層の表面および端縁を覆うように、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層が形成されているので、銀等の酸化や腐食に起因する反射率の低下を防止できる。また、この被覆層は基体に搭載される発光素子からの光を吸収しないので、光の取り出し効率を低下させない。さらに、このような第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層の上に、第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層が形成されているので、封止用の流動性樹脂材料の濡れ拡がりを防止し、所望の形状の封止層を形成できる。

すなわち、第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層により、封止層を構成する樹脂材料のポッティングの際の流動が堰き止められ、樹脂材料が基体の搭載面上を外側の領域まで濡れ拡がるのが抑えられるので、簡易で安価なポッティング方法により、半球レンズ形状の樹脂封止層を容易に形成でき、安定した良好な光学的特性を有する発光装置が得られる。

また、堰止め層がガラスセラミックス焼結体により構成されており、封止層を透過した光を堰止め層が反射または吸収することが少ないため、光の取り出し効率に優れ、発光輝度の高い発光装置が得られる。さらに、被覆層を構成する第１のガラスセラミックス焼結体と堰止め層を構成する第２のガラスセラミックス焼結体のガラス組成、セラミックス粉末の含有量等をそれぞれ調整することで、堰止め層の形状や高さ、濡れ拡がる方向の障壁となる幅を、封止用の樹脂材料の拡がり防止に好適するように形成できる。
またさらに、被覆層および堰止め層は、いずれも基体と同時焼成するなどの方法で形成できるので、発光装置全体としての製造も容易である。

＜発光素子用基板（素子基板）＞
以下、本発明の素子基板の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、実施形態の素子基板を上面（搭載面）側から見た平面図であり、図１（ｂ）は下面（非搭載面）側から見た平面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。

実施形態の素子基板１は、平面形状が正方形で略平板状の基体２を有している。基体２は無機絶縁材料からなり、発光素子を搭載する上側の面を搭載面２１とする。なお、その反対側の面を非搭載面２２とする。基体２の形状、厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常、発光素子を搭載するための基体として用いられるものと同様にできる。
本明細書において、「略平板状の基体」とは、上側の主面と下側の主面、すなわち搭載面２１と非搭載面２２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である基体をいう。以下同様に、略を付けた表記は、特に断らない限り、目視レベルで認識できるレベルのことをいう。

基体２を構成する無機絶縁材料としては、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（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ。以下、ＬＴＣＣと示すことがある。）等が挙げられる。本発明においては、高反射性、製造の容易性、易加工性、経済性等の観点から、基体２を構成する無機絶縁材料はＬＴＣＣが好ましい。基体２を構成する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、後述する製造方法において説明する。

基体２は、発光素子の搭載時、および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、抗折強度は２５０ＭＰａ以上が好ましい。そして、基体２は、搭載面２１の略中央部に、発光素子を搭載するための搭載部を有する。

基体２の搭載部には、１対（アノードとカソード）の素子接続端子３が設けられている。これらの素子接続端子３は、搭載される発光素子が下面に有する１対の電極と金錫ハンダ等を介して金属間接続が可能なように、搭載面２１の略中央部に対向して配置されている。そして、基体２の搭載面２１上で、素子接続端子３が形成された搭載部を除く領域には、銀または銀合金からなる反射層（以下、銀反射層と示す。）４が、素子接続端子３に連接して形成されている。
なお、図１では、銀反射層４を素子接続端子３に連接して形成し、銀反射層４に配線導体層としての機能を持たせているが、銀反射層４の平面形状（パターン）や形成位置は限定されず、素子接続端子３と分離して周辺領域に形成してもよい。また、銀反射層４とは別に配線導体層を形成してもよい。

基体２の非搭載面２２上には、外部回路と電気的に接続されるアノードとカソードとなる１対の外部接続端子５が設けられている。そして、前記アノード側とカソード側の素子接続端子３は、配線導体層としての銀反射層４を介して、基体２内部に埋設された１対の接続ビア６に接続され、さらにこれらの接続ビア６を介して、非搭載面２２に形成された前記１対の外部接続端子５にそれぞれ電気的に接続されている。

素子接続端子３、外部接続端子５および基体２内部に埋設された接続ビア６については、これらが素子接続端子３→（配線導体層としての銀反射層４）→接続ビア６→外部接続端子５→外部回路へと、アノードとカソードが短絡することなく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限定されない。

前記したように、放熱機能を有しかつ配線導体層としても機能する銀反射層４は、銀、銀パラジウム合金または銀白金合金等の銀合金から構成される層である。反射率の観点から、銀合金は、銀を主体とする合金が好ましく、銀の含有量を９０質量％以上とすることがより好ましい。具体的には、銀パラジウム合金の場合、パラジウムは１０質量％まで含有でき、銀白金合金の場合、白金は３質量％まで含有できる。銀反射層４は高反射率が好ましく、特に銀層が好ましい。
銀反射層４は、銀粉末または前記銀合金の粉末に、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（銀ペースト）を、スクリーン印刷等の方法により基板本体２の搭載面２１に印刷し、焼成することにより形成できる。銀反射層４の厚さは、５〜２０μｍが好ましい。

素子接続端子３、外部接続端子５および接続ビア６の構成材料は、通常素子基板の配線に使用される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。具体的には、銅、銀、金等を主成分とする導電性金属材料が挙げられる。このような金属材料の中でも、銀、銀パラジウム合金または銀白金合金等の銀合金が好ましく用いられ、前記銀反射層４と同じ材料がさらに好ましい。特に、素子接続端子３は銀反射層４と連接して形成されているので、銀反射層４と同じ材料で構成されることが好ましい。そして、素子接続端子３の形成は、前記導電性金属材料を含む銀ペーストを用いて銀反射層４の形成と同じ工程で行うのが好ましい。素子接続端子３および外部接続端子５の厚さは、５〜１５μｍの範囲が好ましい。

素子接続端子３と外部接続端子５においては、前記導電性金属材料からなる層の上に、この層を酸化や硫化から保護するための導電性保護層（図示を省略する。）が形成されることが好ましい。導電性保護層としては、前記導電性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、特に限定されない。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層が挙げられる。

実施形態の素子基板１においては、素子接続端子３および外部接続端子５を保護する導電性保護層として、例えば、素子接続端子３については、後述する発光素子のハンダ、金、金−錫共晶等のバンプ電極と良好な金属間接続が得られる等の点から、少なくとも最外層は金メッキ層が好ましい。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０．１〜１μｍが好ましい。

そして、基体２の搭載面２１において、前記した導電性保護層で覆われた素子接続端子３上を除く領域に、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層７が形成されている。この被覆層７は、銀反射層４の端縁を含む表面全体を覆うように、基体２の搭載面２１上に形成されている。被覆層７の厚さは８〜３０μｍが好ましい。

被覆層７を構成する第１のガラスセラミックス焼結体は、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末を含む第１のガラスセラミックス組成物の焼結体が好ましい。そして、第１のガラス粉末のガラス組成は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５７〜６５％、Ｂ_２Ｏ_３を１３〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜８％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５〜６％、ＣａＯを９〜２３％含有することが好ましい。このような組成のガラス粉末を用いることで、後述する堰止め層の幅や高さ等を所望の値に制御できる。すなわち、封止用の樹脂材料の拡がり防止に好適する寸法の幅および高さを有する堰止め層を形成できる。
次に、第１のガラス粉末の組成について説明する。以下、ガラス組成の記載において「％」は、特に断りのない限り、酸化物換算のモル％表示を表す。

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ_２の含有量が５７％未満の場合には、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６５％を超える場合には、ガラス溶融温度（Ｔｓ）やガラス転移温度（Ｔｇ）が過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。

また、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末を含む第１のガラスセラミックス組成物は、前記銀反射層４を構成する銀または銀合金と接触した状態で焼成されるため、銀反射層４から移行した銀イオンの拡散しやすさの観点からも、ＳｉＯ_２の含有量は５７〜６５％とするのが好ましい。すなわち、第１のガラス粉末の組成において、ＳｉＯ_２の含有量が多すぎる（６５％を超える）場合には、銀反射層４から移行した銀イオンは、被覆層７を構成する第１のガラスセラミックス焼結体のガラス相中に拡散できずに、第１のガラスセラミックス焼結体に含有される第１のセラミックス粉末（例えば、アルミナ粉末）の表面を伝って、被覆層７の表面に達する。そして、被覆層７表面に到達した銀イオンは、封止層を構成するシリコーン樹脂等と接触し、シリコーン樹脂に含有される白金触媒等により還元されて銀となる。その結果、被覆層７とシリコーン樹脂封止層との界面で銀による発色が生じて、光束量が低下する。

一方、第１のガラス粉末の組成において、ＳｉＯ_２の含有量が少なすぎる（５７％未満）場合には、被覆層７を構成する第１のガラスセラミックス焼結体のガラス相中に大量の銀イオンが拡散するため、ガラスが黄色や茶色に着色して光束量が低下する。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１３％未満の場合には、Ｔｓや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１８％を超える場合には、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１４％以上１７％以下、より好ましくは１５％以上１６％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３％未満の場合には、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８％を超える場合には、Ｔｓや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４％以上７％以下、より好ましくは５％以上６％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ともに、ＴｓやＴｇを低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９％未満の場合には、Ｔｓが過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３％を超える場合には、ガラスが不安定になるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上２２％以下、より好ましくは１３％以上２１％以下、特に好ましくは１４％以上２０％以下である。

Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏは、Ｔｇを低下させるために添加される。Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計した含有量が０．５％未満の場合には、ＴｓやＴｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計した含有量が６％を超える場合には、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。Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。

なお、第１のガラス粉末の組成は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。この実施形態では鉛酸化物は含有していない。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。

第１のガラス粉末は、上記したような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して得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水またはエチルアルコールを用いることが好ましい。粉砕機としては、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。

第１のガラス粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は０．５μｍ以上４μｍ以下が好ましい。なお、本明細書において、Ｄ_５０は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した値をいう。第１のガラス粉末のＤ_５０が０．５μｍ未満の場合には、ガラス粉末が凝集しやすく取り扱いが困難になるばかりでなく、粉末化に要する時間が長くなりすぎるおそれもある。一方、第１のガラス粉末のＤ_５０が４μｍを超えると、Ｔｓ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で行う。第１のガラス粉末の最大粒径は２０μｍ以下が好ましい。最大粒径が２０μｍを超えると、ガラス粉末の焼結性が低下し、焼結体中に未溶解成分が残留して、被覆層７の反射性を低下させるおそれがある。第１のガラス粉末の最大粒径は、より好ましくは１０μｍ以下である。

このような第１のガラス粉末とともに第１のガラスセラミックス組成物に配合される第１のセラミックス粉末としては、例えば、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、シリカ粉末、チタニア粉末等が挙げられる。第１のセラミックスの粉末のＤ_５０は、０．３〜５．０μｍが好ましい。

第１のガラスセラミックス組成物における第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末との配合比率は、第１のガラス粉末が６０〜８０質量％、第１のセラミックス粉末が２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。第１のセラミックス粉末の配合比率が前記下限値以上である場合には、被覆層７の表面平坦度が向上し、放熱性が高められる。また、第１のセラミックス粉末の配合比率が前記上限値以下である場合には、均一な組成のガラスセラミックス焼結体を得ることができる。

被覆層７の形成方法は、前記した所定の厚さの層を平坦に形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末との混合物のペーストを、スクリーン印刷等により印刷し、焼成して形成できる。

基体２の搭載面２１上で前記被覆層７の上には、発光素子の搭載部に形成された素子接続端子３を取り囲むように、第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層８が形成されている。堰止め層８を構成するガラスセラミックス焼結体は、第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末とを含む第２のガラスセラミックス組成物の焼結体が好ましい。

そして、第２のガラス粉末のガラス組成は、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を７８〜８３％、Ｂ_２Ｏ_３を１６〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜０．５％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を合計で０．９〜４％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種を合計で０〜０．６％含有することが好ましい。第２のガラス粉末のガラス組成をこのようにすることで、堰止め層８の幅や高さを、封止用の樹脂材料の拡がり防止に好適する所望の値にできる。
以下、第２のガラス粉末の組成について説明する。

ＳｉＯ_２はガラスのネットワークフォーマとなり、化学的耐久性、とくに耐酸性を高くするために必須の成分である。ＳｉＯ_２の含有量が７８％未満であると、耐酸性が不十分となるおそれがある。一方、ＳｉＯ_２の含有量が８３％を超えると、ＴｓやＴｇが過度に高くなるおそれがある。

Ｂ_２Ｏ_３はガラスのネットワークフォーマとなる必須の成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１６％未満であると、軟化点が過度に高くなるおそれがあり、またガラスが不安定になるおそれもある。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１８％を超えると、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性が低下するおそれもある。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性、化学的耐久性を高めるために０．５％以下の範囲で添加してもよい任意の成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０．５％を超える場合、ガラスの透明性が低下するおそれがある。

Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏは、軟化点やＴｇを低下させるために、合計した含有量が０．９〜４％となる範囲で添加する必須の成分である。Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計が０．９％未満であると、軟化点やＴｇが高くなりすぎるおそれがある。一方、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計が４％を超えると、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気絶縁性も低下するおそれがある。
Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏは、これらから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。

ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、軟化点やＴｇを低下させるとともに、ガラスの安定性を高めるために、これらを合計した含有量が０．６％を超えない範囲で添加してもよい任意の成分である。ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計が０．６％を超えると、耐酸性が低下するおそれがある。

なお、第２のガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で上記以外の成分を含有できる。この実施形態では鉛酸化物は含有していない。上記以外の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。

第２のガラス粉末は、上記したような組成を有するガラスを、前記第１のガラス粉末と同様に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して得られる。第２のガラス粉末のＤ_５０は０．５μｍ以上４μｍ以下が好ましい。第２のガラス粉末のＤ_５０が０．５μｍ未満の場合には、ガラス粉末が凝集しやすく取り扱いが困難になるばかりでなく、均一分散が困難になる。一方、第２のガラス粉末のＤ_５０が４μｍを超えると、Ｔｓ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で行う。

このような第２のガラス粉末とともに第２のガラスセラミックス組成物に配合される第２のセラミックス粉末としては、例えば、アルミナ粉末、シリカ粉末、ジルコニア粉末等が挙げられる。第２のセラミックスの粉末のＤ_５０は、０．３〜５．０μｍが好ましい。

第２のガラスセラミックス組成物における第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末との配合比率は、第２のセラミックス粉末の種類および堰止め層８の形成方法によって異なる。

堰止め層８の形成方法は、後述する所定の高さの層を平坦に形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末を含む混合物のペースト（以下、堰止め用ペーストと示す。）を、スクリーン印刷等により印刷し、焼成して形成できる。

堰止め層８が、第２のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を含有するペーストの印刷層を焼成することにより形成される場合、第２のガラス粉末とアルミナ粉末との配合比率は、質量比で７０：３０〜８５：１５の範囲が好ましい。すなわち、アルミナ粉末の配合量は、第２のガラス粉末とアルミナ粉末との合計量に対して１５〜３０質量％が好ましい。また、堰止め層８が、シリカ粉末を含有するペーストの印刷層を焼成することにより形成される場合、第２のガラス粉末とシリカ粉末との配合比率は、質量比で８５：１５〜９０：１０の範囲が好ましい。すなわち、シリカ粉末の配合量は、第２のガラス粉末とシリカ粉末との合計量に対して１０〜１５質量％が好ましい。第２のセラミックス粉末の含有量が前記範囲内である場合には、均一な組成のガラスセラミックス焼結体を得ることができ、表面平坦度が高くかつ所望の形状で後述する所望の幅、高さ等を有する堰止め層８を形成できる。

堰止め層８は、前記したペースト印刷層の焼成の他に、第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末とを含むグリーンシートの焼成によっても形成できる。このような形成方法を採る場合、第２のセラミックス粉末としては、アルミナ粉末の使用が好ましい。そして、アルミナ粉末の含有量は、第２のガラス粉末とアルミナ粉末との合計量に対して３０〜６０質量％が好ましい。グリーンシートに含まれるアルミナ粉末の含有量が前記範囲内である場合には、均一な組成のガラスセラミックス焼結体を得ることができ、表面平坦度が高くかつ所望の形状で後述する所望の幅、高さ等を有する堰止め層８を形成できる。
堰止め層８の形成方法については、素子基板１の製造方法で説明する。

堰止め層８の平面形状は、所定の幅を有し、発光素子の搭載部を取り囲むような枠状または環状であれば、特に限定されない。また、一部切り欠きを有してもよい。矩形枠状または円環状が好ましく、半球レンズ形の封止層を形成する観点からは、円環形状が特に好ましい。

図２に拡大して示す堰止め層８の高さＨおよび幅Ｗは、それぞれ以下に示す範囲が好ましい。すなわち、流動性を有する硬化性の樹脂材料をポッティングすることにより、頂部までの高さが直径の１／２に近い半球レンズ形の封止層９を形成するために、堰止め層８の高さＨは、円環形の内側の直径（以下、内径と示す。）Ｄに対する比率で０．００９〜０．０３の範囲が好ましく、０．０１２〜０．０１８の範囲がより好ましい。堰止め層８の高さＨの内径Ｄに対する比率（Ｈ／Ｄ）が０．００９未満では、ポッティングの際に流動性の樹脂材料が堰止め層８の上面を超えて、外側の領域に拡がってしまい、半球レンズ形状を保つことができない。また、堰止め層８を形成するためのスクリーン印刷等の工程数の過剰な増大を抑えて、生産性を上げるために、堰止め層８の高さＨの内径Ｄに対する比率は０．０３以下が好ましい。

濡れ拡がる方向の障壁となる堰止め層８の幅Ｗは特に限定されないが、円環形の内径Ｄに対する比率（Ｗ／Ｄ）で０．０９１〜０．１８２の範囲が好ましく、０．１２１〜０．１５２の範囲がより好ましい。堰止め層８の幅Ｗの内径Ｄに対する比率が０．０９１未満では、スクリーン印刷による堰止め層８の形成が難しい。また、堰止め層８の幅Ｗの内径Ｄに対する比率が０．１８２を超えると、堰止め層８が基体２に形成されたカソードマークに接触したり、あるいは連結基板として形成する際の分割溝にガラスが流入するなどのおそれがある。なお、堰止め層８の幅Ｗは、図２に示すように、堰止め層８の上面の幅とする。

例えば、堰止め層８の円環形の内径Ｄが１．６５ｍｍ（１６５０μｍ）である場合、堰止め層８の高さＨは、１５〜５０μｍの範囲が好ましく、２０〜３０μｍがより好ましい。また、堰止め層８の幅Ｗは、１５０〜３００μｍの範囲が好ましく、２００〜２５０μｍがより好ましい。

実施形態の素子基板１においては、基体２の熱抵抗を低減するために、基体２の内部にさらにサーマルビア（図示を省略する。）を埋設できる。サーマルビアは、例えば、発光素子の搭載部より小さい柱状のものであり、非搭載面２２から、基体２の厚さ方向の中間の位置まで配設するのが好ましい。このような配置で、搭載面２１全体、特に搭載部の平坦度を向上でき、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。

このような実施形態の素子基板１においては、基体２の搭載面２１上に銀反射層４とそれに連接された素子接続端子３が形成され、この搭載面２１上の素子接続端子３上を除く領域に、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層７が形成されているので、銀反射層４を構成する銀等の腐食に起因する反射率の低下を防止できるうえに、この被覆層７は基体２に搭載される発光素子からの光を吸収しないので、光の取り出し効率を低下させない。また、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層７の上に、第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層８が形成されているので、封止層９形成のための樹脂材料の濡れ拡がりを堰止め層８により良好に防止し、所望の形状の封止層を形成できる。さらに、被覆層７を構成する第１のガラスセラミックス焼結体と堰止め層８を構成する第２のガラスセラミックス焼結体のガラス組成、セラミックス粉末の含有量などをそれぞれ調整することで、堰止め層８の形状や高さ、濡れ拡がる方向の障壁となる幅を、封止用の樹脂材料の拡がり防止に好適するように形成できる。

以上、本発明の素子基板１について説明したが、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。次に、本発明の実施形態の発光装置について説明する。

＜発光装置＞
図３（ａ）は、実施形態の発光装置を上面（搭載面）側から見た平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した断面図である。なお、図３（ａ）は、封止層を除いた状態を示している。

実施形態の発光装置２０は、前記実施形態の素子基板１を有し、この素子基板１の基体２の搭載面２１に設けられた搭載部に、２個のＬＥＤ素子等の発光素子１０が搭載されている。各発光素子１０は、それぞれ下面に１対のバンプ等の電極を有し、これらの電極がハンダ、金、金−錫共晶ハンダ等を介する金属間接続３ａによって素子接続端子３に接合されている。そして、２個の発光素子１０は並列に接続されている。

なお、発光素子１０の接続方法は前記方法に限定されず、バンプによる接続など、フリップチップボンディングによる方法であればよい。また、接続される発光素子１０の数も２個に限定されず、素子接続端子３内に配置できる個数であればよい。

そして、基体２の搭載面２１上で堰止め層８の内側の領域には、発光素子１０を覆うように略半球状に形成された透光性の樹脂からなる封止層９が設けられている。封止層９を構成する樹脂としては、耐光性、耐熱性の点で優れているため、シリコーン樹脂が好ましく用いられるが、シリコーン樹脂以外のエポキシ樹脂、フッ素樹脂などの使用を制限するものではない。シリコーン樹脂としては、発光装置の封止用の樹脂として公知のシリコーン樹脂が、特に制限なく用いられる。

また、このような透光性の樹脂に蛍光体等を混合または分散させることにより、発光装置２０として得られる光を、所望の発光色に適宜調整できる。すなわち、封止層９を構成するシリコーン樹脂等の透光性の樹脂に蛍光体を混合、分散させることにより、発光素子１０から放射される光によって励起された蛍光体が可視光を発光し、この可視光と発光素子１０から放射される光とが混色して、発光装置２０として所望の発光色を得ることができる。蛍光体の種類は特に限定されず、発光素子１０から放射される光の種類や目的とする発光色に応じて適宜選択される。

実施形態の発光装置においては、第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層８により、封止層９を構成する樹脂材料の流動が堰き止められ、樹脂材料が基体２の搭載面２１上に形成された被覆層７上を外側の領域（周辺領域）まで濡れ拡がるのが抑えられるので、半球レンズ形状の封止層９を安定して形成できる。そして、堰止め層８が透光性のガラスセラミックス焼結体により構成されており、封止層９を透過する光を堰止め層８が反射または吸収しないため、光の取り出し効率に優れ、発光輝度の高い発光装置２０が得られる。

次に、本発明の実施形態の素子基板および発光装置の製造方法を、ＬＴＣＣからなる基体を有する図１に示される素子基板１、および図３に示される発光装置２０の製造を例にして説明する。
図１に示される素子基板１の製造方法は、例えば、以下に示す（Ａ）基体用グリーンシート作製工程、（Ｂ）銀ペースト層および導体ペースト層形成工程、（Ｃ１）被覆用ガラスペースト層形成工程、（Ｃ２）未焼成堰止め層形成工程、（Ｄ）積層工程、および（Ｅ）焼成工程を有する。そして、こうして製造された素子基板１を使用し、（Ｆ）発光素子搭載工程、次いで（Ｇ）封止層形成工程を経て、図３に示される発光装置２０を製造できる。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。

（Ａ）基体用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を用いて、基体を形成するためのグリーンシート（基体用グリーンシート）を作製する。なお、基体用グリーンシートは、上層を形成するための上層用グリーンシート、内層を形成するための内層用グリーンシート、下層を形成するための下層用グリーンシートを含む。

基体用グリーンシートは、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。

基体用グリーンシートを作製するための基体用ガラス粉末としては、Ｔｇが５５０℃以上７００℃以下のものが好ましい。Ｔｇが５５０℃未満の場合には、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合には、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、基体用ガラス粉末は、８００℃以上９３０℃以下で焼成したときに結晶が析出するものが好ましい。結晶が析出しないものの場合、十分な機械的強度が得られないおそれがある。

このような基体用ガラス粉末としては、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５７〜６５％、Ｂ_２Ｏ_３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜８％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも一種を合計で０．５〜６％含有するものが好ましい。このような組成のものを用いることで、基体２の表面平坦度の向上が容易となる。

基体用ガラス粉末は、上記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して得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水またはエチルアルコールを用いることが好ましい。粉砕機としては、例えば、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。

基体用ガラス粉末のＤ_５０は０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。基体用ガラス粉末のＤ_５０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になるばかりでなく、均一分散が困難になる。一方、基体用ガラス粉末のＤ_５０が２μｍを超える場合には、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。粒径は、例えば、粉砕後に必要に応じて分級して調整してもよい。

基体用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使用でき、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等を好適に使用できる。特に、アルミナ粉末とともに、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末（以下、高屈折率セラミックス粉末と示す。）の使用が好ましい。

高屈折率セラミックス粉末は、焼結体である基体２の反射率を向上させるための成分であり、例えば、チタニア粉末、ジルコニア粉末、安定化ジルコニア粉末等が挙げられる。アルミナの屈折率が１．８程度であるのに対して、チタニアの屈折率は約２．７、ジルコニアの屈折率は約２．２であり、アルミナに比べて高い屈折率を有している。これら基体用セラミックス粉末のＤ_５０は、０．５μｍ以上４μｍ以下が好ましい。

このような基体用セラミックス粉末と前記基体用ガラス粉末とを、例えば、基体用ガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、基体用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し、混合することにより、基体用ガラスセラミックス組成物が得られる。また、この基体用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が得られる。

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。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、乾燥させて、例えば３枚の基体用グリーンシート（上層用グリーンシート、下層用グリーンシートおよび内層用グリーンシート）を作製する。また、これらの基体用グリーンシートの所定の位置に、打ち抜き型またはパンチングマシンを使用して層間接続用のビアホールを形成し、さらに必要に応じてサーマルビア用のホールを形成する。

（Ｂ）銀ペースト層および導体ペースト層形成工程、
上層用グリーンシートの主面の所定の位置に銀ペースト層を形成することにより、未焼成銀反射層４を形成する。また、上層用グリーンシートおよび下層用グリーンシートの所定の位置に、導体ペースト層を形成することにより、未焼成素子接続端子３および未焼成外部接続端子５をそれぞれ形成する。さらに、前記したビアホール内に導体ペーストを充填することによって、未焼成接続ビア６を形成する。サーマルビア用のホールが形成されている場合は、このホール内に金属ペーストを充填することによって、未焼成サーマルビアを形成する。

銀ペースト層の形成方法としては、銀ペーストをスクリーン印刷により塗布する方法が挙げられる。また、導体ペースト層および導体ペースト充填層の形成方法としては、導体ペーストをスクリーン印刷により塗布または充填する方法が挙げられる。形成される銀ペースト層および導体ペースト層の膜厚は、最終的に得られる銀反射層４、素子接続端子３、外部接続端子５等の膜厚が所定の膜厚となるように調整される。また、金属ペースト充填層の形成方法としては、金属ペーストをスクリーン印刷により充填する方法が挙げられる。

銀ペーストとしては、前記したように、銀または銀合金（銀と白金の合金または銀とパラジウムの合金）の粉末に、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。
また、導体ペーストとしては、例えば、銅、銀、金等を主成分とする導体金属の粉末に、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。ここで、導体金属粉末としては、前記銀または銀合金（銀と白金の合金または銀とパラジウムの合金）粉末の使用が好ましい。すなわち、工程の簡略化の点から、未焼成銀反射層４の形成に用いる銀ペーストを使用して、未焼成素子接続端子３、未焼成外部接続端子５および未焼成接続ビア６を形成することが好ましい。

未焼成サーマルビアの形成に用いる金属ペーストとしては、銀粉末または銀を主体とする合金の粉末を、エチルセルロース等のビヒクル、および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。そして、工程の簡略化の点から、前記未焼成銀反射層４に用いる銀ペーストを使用して、未焼成サーマルビアの形成も行うことが好ましい。すなわち、同一組成の銀ペーストを使用して、未焼成銀反射層４、未焼成素子接続端子３、未焼成外部接続端子５、未焼成接続ビア６、および未焼成サーマルビアを形成することが好ましい。

（Ｃ１）被覆用ガラスペースト層形成工程
前記（Ｂ）工程で主面の所定の位置に未焼成銀反射層４および未焼成素子接続端子３が形成された上層用グリーンシートにおいて、未焼成素子接続端子３上を除く領域に、未焼成銀反射層４の端面を含めた全表面を覆うように、被覆用ガラスペーストをスクリーン印刷等の方法により印刷し、未焼成被覆層７である被覆用ガラスペースト層を形成する。被覆用ガラスペーストとしては、前記した第１のガラス粉末と第１のセラミックス粉末との混合物に、エチルセルロース等のビヒクルと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する。

（Ｃ２）未焼成堰止め層形成工程
堰止め用ガラスペースト層を形成することにより、未焼成堰止め層８を形成する。すなわち、上層用グリーンシートにおいて、前記（Ｃ１）工程で形成された未焼成被覆層７である被覆用ガラスペースト層の上に、前記（Ｂ）工程で形成された未焼成素子接続端子３を取り囲むように堰止め用ガラスペーストをスクリーン印刷し、平面視が円環形の堰止め用ガラスペースト層８を形成する。

堰止め用ガラスペーストとしては、前記した第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末とを含む混合物（第２のガラスセラミックス組成物）に、エチルセルロース等のビヒクルと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用いられる。形成される堰止め用ガラスペースト層８の厚さは、最終的に得られる堰止め層８の高さＨが、円環形の内径Ｄに対して所定の比率となるように調整することが好ましい。なお、堰止め用ガラスペーストの流動性やスクリーン印刷の工程数を調整することで、堰止め用ガラスペースト層８の厚さおよびパターンの幅を調整できる。

また、グリーンシート（堰止め用グリーンシート）を積層することで、未焼成堰止め層８を形成することもできる。すなわち、第２のガラス粉末と第２のセラミックス粉末とを含む混合物に、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整し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させて堰止め層用グリーンシートを作製する。なお、バインダー、可塑剤、溶剤等としては、基体用グリーンシートの作製工程で記載したものと同様なものを使用できる。そして、こうして作製された堰止め用グリーンシートを所定の形状に型抜き・成形したものを、前記（Ｃ１）工程で形成された被覆用ガラスペースト層の上に積層し配置することで、未焼成堰止め層８を形成する。

いずれの形成方法を採る場合も、形成される未焼成堰止め層８の厚さは、最終的に得られる堰止め層８の高さＨとなるように調整することが好ましい。

（Ｄ）積層工程
前記（Ｃ２）工程で得られた被覆用ガラスペースト層７および未焼成堰止め層８付きのグリーンシートと、前記（Ｂ）工程で得られた導体ペースト層付きグリーンシートとを所定の順に重ね合わせた後、熱圧着により一体化する。こうして、未焼成基体２が得られる。

（Ｅ）焼成工程
前記（Ｄ）工程で得られた未焼成基体２について、必要に応じてバインダー等を脱脂後、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って素子基板１とする。

脱脂は、例えば、５００℃以上６００℃以下の温度で１時間以上１０時間以下保持する条件で行う。脱脂温度が５００℃未満または脱脂時間が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、バインダー等を十分に除去でき、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。

また、焼成は、基体２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が好ましく、特に８６０℃以上８８０℃以下の温度が好ましい。焼成温度が８００℃未満では、基体２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２が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、焼成温度が８８０℃を超えると、銀ペースト層が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。

このようにして素子基板１が得られるが、焼成後、必要に応じて素子接続端子３および外部接続端子５の全体を被覆するように、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、通常素子基板１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形成できる。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る。ニッケル／金メッキは、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。

（Ｆ）発光素子搭載工程
前記（Ｅ）工程で得られた素子基板１において、基体２の搭載面２１の略中央部に、下面に１対のバンプ電極を有するＬＥＤ素子等の発光素子１０を配置し、ハンダ、金、金−錫共晶ハンダ等を介する金属間接続によって、発光素子１０を素子接続端子３に電気的に接続する。

（Ｇ）封止層形成工程
このように基体２の搭載部に搭載された発光素子１０を覆うように、流動性を有する熱硬化性シリコーン樹脂材料をポッティングして略半球状の樹脂層を形成し、加熱等により硬化させる。こうして、基体２の搭載面２１に形成された第２のガラスセラミックス焼結体からなる円環形の堰止め層８の内側領域に、略半球状のレンズ形の封止層９が形成される。

以上の製造方法において、素子基板１の製造工程で用いられる基体用グリーンシートの枚数は、必ずしも３枚である必要はなく、２枚または４枚以上であってもよい。また、各部の形成順序等については、素子基板１の製造が可能な限度において適宜変更できる。さらに、素子基板１は、そのサイズにより、多数個取りの連結基板を作製し、これを分割する工程を得て個々の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１０を搭載する前でもよいし、発光素子１０搭載後でもよい。

このような本発明の実施形態によれば、基体２の搭載面２１上に形成された銀反射層４の表面および端縁を覆うように、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層７が形成されているので、銀等の酸化や腐食による反射率の低下を防止できるうえに、この被覆層７上に、第２のガラスセラミックス焼結体からなる所望形状の堰止め層８を容易に形成できる。そして、この第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層８により、封止層９を形成するための硬化性樹脂材料の流動が堰き止められる結果、樹脂材料が基体２の搭載面２１上を堰止め層８の外側の領域まで濡れ拡がるのが抑えられるので、安定した半球レンズ形の封止層９が形成される。また、堰止め層８が透光性の材料により構成されており、封止層９を透過する光が堰止め層８により反射または吸収されないため、光の取り出し効率に優れ、発光輝度の高い発光装置が得られる。

以下、本発明の実施例について記載する。なお、本発明は実施例に限定されない。

例１〜１１
以下に示す方法で、図１に示す素子基板１を作製し、それを用いて図３に示す発光装置２０を製造した。

（被覆用ガラスペーストの調製）
まず、ガラス粉末Ｂを製造した。すなわち、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２が６０．４％、Ｂ_２Ｏ_３が１６．６％、Ａｌ_２Ｏ_３が６．０％、ＣａＯが１３．０％、Ｋ_２Ｏが２．０％、Ｎａ_２Ｏが２．０％となるように、ガラス原料を調合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１５００〜１６００℃で６０分間溶融させた後、溶融状態の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により２０〜６０時間粉砕してガラス粉末Ｂを得た。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。

得られたガラス粉末ＢのＤ_５０（μｍ）を、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（島津製作所社製、商品名：ＳＡＬＤ２１００）を用いて測定したところ、２．５μｍであった。次いで、得られたガラス粉末Ｂの７０質量％とＤ_５０が２μｍのアルミナ粉末３０質量％とを混合した混合粉末に、樹脂成分を、混合粉末が６０質量％、樹脂成分が４０質量％の割合となるように配合し、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、被覆用ガラスペーストを得た。なお、樹脂成分は、エチルセルロースとαテレピネオールとを８５：１５の質量比で調合し分散したものを使用した。

（堰止め用ガラスペーストの調製）
まず、ガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂを製造した。ガラス粉末Ａの製造では、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２が８１．６％、Ｂ_２Ｏ_３が１６．６％、Ｋ_２Ｏが１．８％となるように、ガラス原料を調合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１５００〜１６００℃で６０分間溶融させた後、溶融状態の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により２０〜６０時間粉砕してガラス粉末Ａを得た。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。ガラス粉末Ｂは、前記した被覆用ガラスペーストの調製に使用したガラス粉末Ｂの製造と同様にして製造した。

得られたガラス粉末ＡのＤ_５０（μｍ）を、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（島津製作所社製、商品名：ＳＡＬＤ２１００）を用いて測定したところ、２．５μｍであった。また、ガラス粉末ＢのＤ_５０は、前記と同様に２．５μｍであった。次いで、上記で得られたガラス粉末Ａあるいはガラス粉末Ｂと表１に示すセラミックス粉末とを、同表に示す質量比で混合した混合粉末に、樹脂成分を、混合粉末が６０質量％、樹脂成分が４０質量％の割合となるように配合し、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、堰止め用ガラスペーストを得た。なお、樹脂成分は、エチルセルロースとαテレピネオールとを８５：１５の質量比で調合し分散したものを使用した。また、例６および例７では、セラミックス粉末を配合せず、ガラス粉末Ａまたはガラス粉末Ｂに前記樹脂成分を配合して、堰止め用ガラスペーストを調製した。

（堰止め用グリーンシート成形体の作製）
例５においては、ガラス粉末Ｂとアルミナ粉末とを５０：５０の質量比で混合した混合粉末に、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後、これを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。次いで、得られたグリーンシートを円環状に加工し、円環の内径Ｄが１．６５ｍｍ（１６５０μｍ））、幅が２１０μｍで厚さが２５μｍの堰止め用グリーンシート成形体を作製した。

（素子基板の作製）
基体２を作製するための上層用グリーンシート、内層用グリーンシートおよび下層用グリーンシートを作製した。
まず、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を６０．４％、Ｂ_２Ｏ_３を１５．６％、Ａｌ_２Ｏ_３を６％、ＣａＯを１５％、Ｋ_２Ｏを１％、Ｎａ_２Ｏを２％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分溶融させた後、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時間粉砕して基体用ガラス粉末を製造した。なお、粉砕の溶媒にはエチルアルコールを用いた。

この基体用ガラス粉末が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。

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、平板状であって焼成後のサイズが２０５ｍｍ×２０５ｍｍで厚さが０．１５ｍｍとなる上層用、内層用、下層用の各グリーンシートを製造した。そして、上層用、内層用、下層用の各グリーンシートにおいて、所定の位置に孔空け機を用いて接続ビア用の貫通孔を形成した。なお、本実施例においては、素子基板を多数個取りの連結基板として製造し、後述する焼成後に、１個ずつに分割して、２．８ｍｍ×２．８ｍｍの外寸の略正方形の素子基板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個の素子基板となる一区画について説明する。

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、８５：１５の質量比で配合し、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時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散を行って銀ペーストを製造した。

前記各グリーンシートに形成された接続ビア用の貫通孔に、上記で得られた銀ペーストをスクリーン印刷法により充填して、未焼成接続ビアを形成した。また、上層用グリーンシートの上側の主面の所定の位置に、前記銀ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷することにより、未焼成銀反射層および未焼成素子接続端子を形成した。さらに、下層用グリーンシートの下側の主面の所定の位置に、前記銀ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷することにより、未焼成外部接続端子を形成した。

次いで、上層用グリーンシートの上主面において、未焼成素子接続端子上を除く領域に、前記した被覆用ガラスペーストを未焼成銀反射層４の全表面を覆うようにスクリーン印刷し、未焼成被覆層７である被覆用ガラスペースト層を形成した。さらに、上層用グリーンシートの上主面において、前記被覆用ガラスペースト層の上に前記した堰止め用ガラスペーストを、前記未焼成素子接続端子を取り囲むようにスクリーン印刷した。そして、平面視が円環形状（内径Ｄは１．６５ｍｍ（１６５０μｍ））の堰止め用ガラスペースト層を形成した。

なお、例５においては、堰止め用ガラスペースト層の形成は行わず、被覆用ガラスペースト層の上に前記した堰止め用グリーンシート成形体を積層した。堰止め用グリーンシート成形体は、前記未焼成素子接続端子を取り囲むように配置した。

次に、これらの基板用グリーンシートを重ね合わせ、熱圧着により一体化し、未焼結連結基板を得た。この未焼成連結基板に、各区画が焼成後に２．８ｍｍ×２．８ｍｍの外寸となるような分割線（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分割線に沿って分割して、素子基板を製造した。

こうして得られた素子基板において、焼成後の堰止め層の幅Ｗおよび高さＨを、接触式膜厚計（東京精密社製、商品名：サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定した。測定結果を表１に示す。なお、表１においては、堰止め層の幅Ｗおよび高さＨとともに、これらの値の堰止め層の内径Ｄに対する比率も示した。
例７，８および例１０では、堰止め層を形成するガラスセラミックス焼結体が直下の被覆層を構成するガラスセラミックス焼結体と一体化して境界部が形成されず、幅Ｗが測定不能であったので、幅Ｗの寸法およびその直径Ｄに対する比率は記載しなかった。

＜発光装置の製造および評価＞
次に、こうして得られた素子基板の搭載部に、下面に１対の電極を有するＬＥＤ素子（ＣＲＥＥ社製、商品名：ＤＡ３５０）２個を配置し、前記１対の電極を素子接続端子に金錫ハンダ接着により接続した。その後、前記焼成工程で搭載面上に形成された堰止め層の内側の領域に、硬化性のシリコーン樹脂材料（信越化学工業社製、商品名：ＫＥＲ−６０７５）を、ディスペンサ（武蔵エンジニアリング社製、商品名：ＭＬ−５０００ＸII）を用いて注入し、ＬＥＤ素子を覆う層を形成した。そして、この層を１００℃で１時間加熱した後、１５０℃で３時間加熱して硬化させ、透光性の封止層を形成した。

こうして形成された封止層が所望の形状である半球レンズ形を呈しているかどうかを調べた。封止層の形状の評価は、封止層の頂部までの高さｈが底部の直径ｄの１／２となっているかどうかで行った。封止層の頂部までの高さｈは、接触式膜厚計（東京精密社製、商品名：サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定し、封止層の底部の直径ｄは、測長顕微鏡（オリンパス社製、商品名：ＳＴＭ６）を用いて測定した。評価結果を、表１に示す。なお、○は、封止層が略半球レンズ形を呈していることを示し、×は、封止層の形状が半球レンズ形からかけ離れていることを示す。

表１からわかるように、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を８１．６％、Ｂ_２Ｏ_３を１６．６％、Ｋ_２Ｏを１．８％含有する組成を有するガラスＡの粉末と、アルミナ粉末またはシリカ粉末とを、９０：１０〜７０：３０の質量比で混合してなるガラスセラミックス組成物のペーストを焼成することにより堰止め層を形成した例１〜４においては、幅Ｗの円環形の内径Ｄに対する比率が０．０９１〜０．１８２で、かつ高さＨの前記内径Ｄに対する比率が０．００９〜０．０３の範囲にある堰止め層が形成されている。
また、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を６０．４６％、Ｂ_２Ｏ_３を１６．６％、Ａｌ_２Ｏ_３を６．０％、ＣａＯを１３．０％、Ｋ_２Ｏを２．０％、Ｎａ_２Ｏを２．０％の割合で含有する組成を有するガラスＢの粉末と、アルミナ粉末とを、５０：５０の質量比で混合してなるガラスセラミックス組成物のグリーンシートを焼成することにより堰止め層を形成した例５においても、幅Ｗの前記内径Ｄに対する比率が０．０９１〜０．１８２で、かつ高さＨの前記内径Ｄに対する比率が０．００９〜０．０３の範囲にある堰止め層が得られている。

そして、このような堰止め層を有する例１〜例５で得られた素子基板の搭載部に、ＬＥＤ素子を配置して接続し、堰止め層の内側の領域に、硬化性のシリコーン樹脂材料を注入して加熱硬化させて封止層を形成してなる発光装置では、シリコーン樹脂材料が堰止め層で囲まれた領域の外側まで濡れ拡がることがなく、所望の半球レンズ形状を有する封止層が形成されている。なお、このような半球レンズ形を有する封止層の形成により、ＬＥＤ素子から発せられた光が封止層を透過する行路長が全方向で等しくなり、安定した良好な光学的特性を有する発光装置が得られる。

これに対して、前記ガラスＡまたはガラスＢの粉末を含み、セラミックス粉末を含有しないガラスペーストを焼成することにより堰止め層を形成した例６，７、あるいは前記ガラスＢとアルミナ粉末またはシリカ粉末とを、９０：１０〜７０：３０の質量比で混合してなるガラスセラミックス組成物のペーストを焼成することにより堰止め層を形成した例８〜１１においては、堰止め層の境界部が形成されず、あるいは堰止め層の幅Ｗの前記内径Ｄに対する比率が０．０９１未満となっており、所定の幅Ｗを有する堰止め層が得られていない。

そして、このような堰止め層を有する例６〜例１１で得られた素子基板の搭載部に、ＬＥＤ素子を配置して接続し、堰止め層の内側の領域に、硬化性のシリコーン樹脂材料を注入して加熱硬化させた封止層では、硬化性のシリコーン樹脂材料の外側への濡れ拡がりを堰止め層が十分に抑えることができないため、透過する光の行路長が全方向で等しくなるような、安定した半球レンズ形の封止層は形成されていないことがわかる。

１…素子基板、２…基体、３…素子接続端子、４…銀反射層、５…外部電極端子、６…接続ビア、７…被覆層、８…堰止め層、９…封止層、１０…発光素子、２０…発光装置、２１…搭載面、２２…非搭載面。

Claims (7)

1. 無機絶縁材料からなり、発光素子の搭載面を有する基体と、
   前記搭載面上に形成された素子接続端子と、
   前記搭載面上に形成された銀または銀合金からなる反射層と、
   前記搭載面上の前記素子接続端子上を除く領域に、前記反射層の表面および端縁を覆うように形成された、第１のガラスセラミックス焼結体からなる被覆層と、
   前記被覆層上に、前記素子接続端子を取り囲むように形成された第２のガラスセラミックス焼結体からなる堰止め層と
   を備えることを特徴とする発光素子用基板。
2. 前記堰止め層は、円環形の平面形状を有し、その幅および高さは、前記円環形の内径に対する比率でそれぞれ０．０９１〜０．１８２および０．００９〜０．０３０の範囲にある請求項１に記載の発光素子用基板。
3. 前記第１のガラスセラミックス焼結体は、第１のガラス粉末と第１の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る請求項１または２に記載の発光素子用基板。
4. 前記第１のガラス粉末は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２を５７〜６５％、Ｂ_２Ｏ_３を１３〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜８％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも一種を合計で０．５〜６％、ＣａＯを９〜２３％含有する組成を有する請求項３に記載の発光素子用基板。
5. 前記第２のガラスセラミックス焼結体は、第２のガラス粉末と第２の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る請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子用基板。
6. 前記第２のガラス粉末は、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を７８〜８３％、Ｂ_２Ｏ_３を１６〜１８％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜０．５％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を合計で０．９〜４％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種を合計で０〜０．６％含有する組成を有する、請求項５に記載の発光素子用基板。
7. 請求項１乃至６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の前記搭載面上に搭載され、前記素子接続端子と電気的に接続された発光素子と、
   前記搭載面上で前記堰止め層の内側の領域に、前記発光素子を覆うように設けられた樹脂からなる封止層と
   を備えることを特徴とする発光装置。

Images