WO2012067204A1 - 発光素子用基板および発光装置 - Google Patents

発光素子用基板および発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012067204A1
WO2012067204A1 PCT/JP2011/076578 JP2011076578W WO2012067204A1 WO 2012067204 A1 WO2012067204 A1 WO 2012067204A1 JP 2011076578 W JP2011076578 W JP 2011076578W WO 2012067204 A1 WO2012067204 A1 WO 2012067204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor layer
inner conductor
emitting element
light
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/076578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
篤人 ▲橋▼本
Original Assignee
旭硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭硝子株式会社 filed Critical 旭硝子株式会社
Publication of WO2012067204A1 publication Critical patent/WO2012067204A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/647—Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element substrate and a light emitting device.
  • a penetrating metal body having a thermal conductivity higher than that of an insulating base mainly constituting the light-emitting element substrate is provided through the insulating base. Then, by mounting the light emitting element on the through metal body, heat generated from the light emitting element is dissipated.
  • the penetrating metal body for example, one having Cu, Ag, Au or the like as a main component and larger than the mounting area of the light emitting element is known (for example, see Patent Document 1).
  • a substrate for a light-emitting element with higher heat dissipation is demanded from the viewpoint of ensuring the lifetime.
  • the light-emitting element is likely to become high temperature, so that characteristic deterioration such as a decrease in luminance is likely to occur, and the mold resin that covers the light-emitting element and the phosphor contained therein are deteriorated. Is likely to occur.
  • the distance between the pair of external electrode terminals may be a problem on the back side opposite to the main surface on which the light emitting element is mounted.
  • the electrical distance such as the distance between the electrodes of the pair of external electrode terminals on the back side Electrical insulation is likely to be a problem.
  • the input power is large, such as a high-power type light-emitting device, or when the cross-sectional area of the through metal body is increased to ensure heat dissipation, electrical insulation such as the distance between electrodes becomes a problem. Cheap.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and in a light emitting element substrate having a metal body on which a light emitting element is suitably mounted, while suppressing a decrease in heat dissipation, the back side electric
  • the purpose is to provide a material that can secure a good insulating property.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting device using such a light emitting element substrate.
  • the light-emitting element substrate of the present invention has a substrate body, a first internal conductor layer, and a second internal conductor layer having the following configurations.
  • the substrate body has a first main surface on which the light emitting element is mounted and a second main surface opposite to the first main surface, and is made of an inorganic insulating material.
  • the first inner conductor layer is disposed inside the substrate body, and extends in a column shape from the first main surface in the thickness direction so as not to reach the second main surface.
  • the second inner conductor layer is disposed inside the substrate body, extends in the horizontal direction, and is connected to the first inner conductor layer.
  • the first inner conductor layer is formed in a mounting region where the light emitting element of the first main surface is mounted.
  • the second inner conductor layer is formed at a position where the distance from the second main surface is 5 to 60% of the distance between the first main surface and the second main surface, and
  • the horizontal area is 200% or more of the horizontal area of the first inner conductor layer.
  • the light-emitting device of the present invention has the above-described light-emitting element substrate and a light-emitting element mounted in the mounting region of the light-emitting element substrate.
  • the first inner conductor layer formed in a predetermined position and size so as not to reach the second main surface, and connected to the first inner conductor layer. And having a second inner conductor layer that is formed in a predetermined position and spreads in the horizontal direction so as to have a predetermined size, while suppressing a decrease in heat dissipation and also providing electrical insulation on the back side. It can be secured. Further, according to the light emitting device of the present invention, by having the light emitting element substrate, it is possible to secure the electrical insulation on the back side while suppressing the decrease in heat dissipation, and as a result, ensure the life and reliability. it can.
  • Sectional drawing which shows an example of the board
  • substrate for light emitting elements shown in FIG. Sectional drawing which shows an example of the board
  • substrate for light emitting elements shown in FIG. Sectional drawing which shows an example of the light-emitting device of embodiment.
  • the top view of the light-emitting device shown in FIG. Sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 2.
  • Sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device substrate according to an embodiment.
  • the light emitting element substrate 1 includes a substrate body 11, a first inner conductor layer 12, and a second inner conductor layer 13.
  • the substrate body 11 has a first main surface 11a on which a light-emitting element such as an LED element (not shown) is mounted, and a second main surface 11b facing the first main surface 11a, and is made of an inorganic insulating material.
  • the first inner conductor layer 12 is disposed inside the substrate body 11 and extends from the first main surface 11a in a columnar shape in the thickness direction so as not to reach the second main surface 11b.
  • the second inner conductor layer 13 is disposed inside the substrate main body 11 and extends in the horizontal direction (that is, the direction parallel to the first main surface 11a and the second main surface 11b of the substrate main body) and the first inner conductor layer 13.
  • the conductor layer 12 is connected.
  • the first inner conductor layer 12 is larger than the area of the mounting region 14 on which the light emitting element of the first main surface 11 a of the substrate body 11 is mounted, and includes the mounting region 14. Is formed.
  • the second inner conductor layer 13 has a distance L1 from the second main surface 11b such that the inter-surface distance L2 between the first main surface 11a and the second main surface 11b. Is formed at a position where 5 to 60% (5 ⁇ L1 / L2 ⁇ 100 ⁇ 60).
  • the second inner conductor layer 13 has a horizontal area of 200% or more of the horizontal area of the first inner conductor layer 12.
  • the horizontal area of the first inner conductor layer 12 and the second inner conductor layer 13 is an area in a plan view as shown in FIG.
  • the mounting area 14 is a central portion of the first main surface 11a.
  • a first wiring conductor layer 15 and a second wiring conductor layer 16 to which a pair of element electrodes of a light emitting element are electrically connected are provided on the first main surface 11a.
  • the first wiring conductor layer 15 is provided at a predetermined interval from the mounting region 14.
  • the second wiring conductor layer 16 covers the mounting area 14 and is continuously formed outward from the mounting area 14.
  • a frame body 23 is provided on the first main surface 11 a so as to surround the mounting region 14, the first wiring conductor layer 15, and the second wiring conductor layer 16, for example.
  • the “mounting area” is the same size as the mounting surface of a light emitting element such as an LED element. That is, when a plurality of light emitting elements such as LED elements are used, a plurality of mounting areas are formed. In this case, the size of the mounting area is the sum of all mounting areas.
  • a first external electrode terminal 17 and a second external electrode terminal 18 are provided on the second main surface 11b.
  • the first external electrode terminal 17 is electrically connected to the first wiring conductor layer 15 via a columnar first connection via 21 provided in the thickness direction inside the substrate body 11.
  • the second external electrode terminal 18 is also electrically connected to the second wiring conductor layer 16 via a columnar second connection via 22 provided in the thickness direction inside the substrate body 11. Yes.
  • the light-emitting element substrate 1 is suitably used for mounting a light-emitting element having a one-wire type, that is, an element electrode on each of an upper surface and a lower surface. That is, the element electrode on the upper surface of the light emitting element is electrically connected to the first wiring conductor layer 15 by the bonding wire, and the element electrode on the lower surface is electrically connected to the mounting region 14 of the second wiring conductor layer 16. .
  • the first inner conductor layer 12 provided in the thickness direction inside the substrate body 11 is provided so as not to reach the second main surface 11b.
  • the electrical insulation on the main surface 11b side can be effectively ensured.
  • the second inner conductor layer 13 is connected to the first inner conductor layer 12 and spreads in the horizontal direction. For this reason, it is possible to ensure a heat dissipation property close to the case where the first inner conductor layer 12 reaches the second main surface 11b.
  • the distance L1 from the second main surface 11b to the second inner conductor layer 13 is set to 5 to 60% of the inter-surface distance L2 between the first main surface 11a and the second main surface 11b.
  • the position of the second inner conductor layer 13 is formed in the middle of the first inner conductor layer, for example, as shown in FIG. 3, from the mounting region of the first inner conductor layer 12 to the second inner conductor layer 13.
  • the length of the first inner conductor layer 12 becomes shorter, there is a possibility that the heat radiation effect to the second main surface 11b side of the first inner conductor layer 12 cannot be sufficiently obtained.
  • the second inner conductor layer 13 is disposed at a position close to the light emitting element, that is, at a high temperature, it is difficult to obtain a sufficient heat dissipation effect.
  • the position of the second inner conductor layer 13 (L1 / L2 ⁇ 100 [%]) is preferably 5 to 60%, more preferably 5 to 40%, more preferably 10 to 30% is more preferable.
  • the area of the second inner conductor layer 13 in the horizontal direction is less than 200% of the area of the first inner insulating layer 12, even if the second inner conductor layer 13 is formed at the above position, sufficient heat dissipation is achieved. The effect cannot be obtained.
  • the area of the second inner conductor layer 13 is preferably 400% or more of the area of the first inner insulating layer 12, and more preferably 600% or more. Further, for the substrate body 11, from the viewpoint of ensuring the reliability of the substrate body 11 as will be described later, 95% or less of the horizontal area of the substrate body 11 is preferable, and 90% or less is more preferable.
  • the substrate body 11 and the frame body 23 are not necessarily limited as long as they are made of an inorganic insulating material.
  • an aluminum oxide sintered body alumina ceramic
  • an aluminum nitride sintered body a nitride sintered body
  • a mullite sintered body a sintered body of a glass ceramic composition including glass powder and ceramic powder (LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) and the like.
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
  • the first inner conductor layer 12 and the second inner conductor layer 13 are not necessarily limited as long as they are made of a metal material, but it is preferable that at least one of Cu, Ag, and Au is a main component.
  • at least one of Cu, Ag, and Au is a main component.
  • the main component means the component having the largest mass among the constituent components.
  • the area of the first inner conductor layer 12 is preferably 0.2 to 4 times the area of the mounting region 14.
  • the area of the first inner conductor layer 12 is an area in a plan view as shown in FIG. 2, and the area of the mounting region 14 is an area in a plan view as shown in FIG.
  • the area of the first internal conductor layer 12 is:
  • the area of the second main surface of the substrate body 11 is preferably 5 to 30%.
  • the area of the substrate body 11 also means the area in plan view as shown in FIG.
  • the first inner conductor layer is formed in the mounting region, but may be one or plural.
  • the cross-sectional shape of the first inner conductor layer 12 is not necessarily limited, but from the viewpoint of ensuring the function as a heat transfer path and improving the productivity, it is a circular shape, an elliptical shape, or a square shape. A shape or a rectangular shape is preferable.
  • the end portion of the second inner conductor layer 13 is provided so as not to reach the side surface portion of the substrate body 11.
  • the substrate body 11 is completely divided vertically by the second inner conductor layer 13.
  • the peeling at the position of the inner conductor layer 13 is likely to occur.
  • the conductor layer reaches the outside, there is a concern that the reliability may be deteriorated such that the sulfide gas is likely to be discolored and migration is likely to occur.
  • the area of the second inner conductor layer 13 (that is, the area in the horizontal direction) is preferably 95% or less, and 90% or less of the area of the substrate body 11 (that is, the area in the horizontal direction) as described above. More preferred.
  • the thickness of the second inner conductor layer 13 is preferably 5 to 50 ⁇ m. By setting the thickness of the second inner conductor layer 13 to 5 ⁇ m or more, the quality of each part of the second inner conductor layer 13 as a homogeneous film can be easily made constant, and the cross-sectional area when transferring heat in the lateral direction can be easily obtained. By increasing the heat transfer, it is possible to increase heat transfer and secure sufficient heat dissipation. In addition, by setting the thickness of the second inner conductor layer 13 to 50 ⁇ m or less, it is easy to suppress deterioration in characteristics of the substrate body 11 due to a difference in thermal expansion coefficient. The thickness of the second inner conductor layer 13 is preferably 10 to 40 ⁇ m, more preferably 10 to 30 ⁇ m, from the viewpoint of heat transfer and ease of formation. The second inner conductor layer 13 preferably has a uniform thickness.
  • the shape of the second inner conductor layer 13 is not necessarily limited, but a circular shape, an elliptical shape, a square shape, or a rectangular shape is preferable from the viewpoint of securing a heat radiation area.
  • the second inner conductor layer 13 may be partially formed with a hole from the viewpoint of ensuring electrical insulation with the first connection via 21 and the like.
  • the shape of the second inner conductor layer 13 needs to be continuous from the viewpoint of heat transfer, but the shape is not limited as long as the whole is continuous.
  • the first wiring conductor layer 15, the second wiring conductor layer 16, the first external electrode terminal 17, the second external electrode terminal 18, the first connection via 21, and the second connection via 22 are made of a metal material.
  • at least one of Cu, Ag, and Au is a main component.
  • Cu, Ag, and Au is a main component.
  • these shapes and the like are not particularly limited, and are particularly limited as long as the electrical insulation on the second main surface 11b side can be effectively secured and the heat dissipation property is not excessively lowered.
  • the shape can be basically the same as that of a known light-emitting element substrate.
  • 3 and 4 are a cross-sectional view and a plan view showing a light-emitting element substrate 1 according to a modification of the present invention.
  • the light emitting element substrate 1 is not necessarily separated from the first internal conductor layer 12 and the second internal conductor layer 13, and is separated from the second wiring conductor layer 16 and the second connection via.
  • the second wiring conductor layer 16 and the second connection via 22 may have the functions of the first inner conductor layer 12 and the second inner conductor layer 13.
  • the second connection via 22 may be formed to extend from the second internal conductor layer 13 to the second external electrode terminal 18.
  • the end portion 12 b on the second main surface 11 b side of the first inner conductor layer 12 does not necessarily have to be at the same position as the second inner conductor layer 13, and is second than the second inner conductor layer 13. It may protrude to the main surface 11b side.
  • the end 12b has a distance L3 from the second main surface 11b to the end 12b of 5 to 60% of the inter-surface distance L2 between the first main surface 11a and the second main surface 11b ( A position satisfying 5 ⁇ L3 / L2 ⁇ 100 ⁇ 60) is preferable.
  • the second inner conductor layer 13 has a circular shape and is slightly smaller than the frame body 23.
  • the light emitting device 31 includes the light emitting element substrate 1, and a light emitting element 32 such as an LED element is fixed to the mounting region 14 of the second wiring conductor layer 16 by a bonding portion 33 made of a die bond material.
  • the light emitting element 32 has electrodes 32a and 32b on the upper surface and the lower surface, for example.
  • the upper surface electrode 32 a is electrically connected to the first wiring conductor layer 15 by a bonding wire 34.
  • the lower surface electrode 32 b is electrically connected to the second wiring conductor layer 16 by the joint portion 33.
  • a sealing layer 35 made of mold resin is provided so as to cover these light emitting elements 32 and bonding wires 34.
  • the light emitting element substrate 1 in which the thermal diffusibility and the electrical insulation on the second main surface 11 b side are ensured since the light emitting element substrate 1 in which the thermal diffusibility and the electrical insulation on the second main surface 11 b side are ensured, the light emitting element having an input power of 0.1 W to 5 W is provided.
  • the light emitting element substrate 1 in which the thermal diffusibility and the electrical insulation on the second main surface 11 b side are ensured the light emitting element having an input power of 0.1 W to 5 W is provided.
  • 32 is mounted, it is possible to suppress deterioration of its characteristics and obtain good reliability.
  • a plurality of light emitting elements 32 such as 0.1 W to 5 W LED elements may be mounted on the first main surface 11a so that a plurality of mounting regions 14 are formed, so that a high output light emitting device 31 may be formed. .
  • Such a light emitting device 31 can be suitably used as, for example, a backlight of a mobile phone or a liquid crystal display, an illumination for automobiles or decoration, and other light sources, and can be suitably used for a light source that particularly requires high power.
  • the light emitting element substrate 1 can be manufactured by a manufacturing method including the following steps (A) to (D). More specifically, the light emitting element substrate according to the present invention is preferably manufactured according to the following steps (A) to (D) in this order.
  • the light emitting element substrate 1 shown in FIG. 1 will be described as an example.
  • members used for manufacturing the light emitting element substrate 1 will be described with the same reference numerals as those of the finished product.
  • the base body and the green sheet for the main body are represented by the same 11 symbol
  • the first inner conductor layer and the first unfired inner conductor layer are represented by the same 12 symbol
  • Others are the same.
  • (A) Green sheet production process for main body Using a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic powder, a green sheet (green sheet for main body) or the like for forming the substrate main body 11 is produced.
  • the main body green sheet 11 can be divided in the thickness direction according to the internal structure of the substrate main body 11 and the like.
  • a green sheet for a frame is also produced in order to form a frame.
  • (B) Conductive paste layer forming step By forming a conductive paste layer at a predetermined position on each main body green sheet 11, the first and second unfired internal conductor layers 12, 13, the first and second uncoated layers are formed. The fired wiring conductor layers 15 and 16, the first and second unfired external electrode terminals 17 and 18, and the first and second unfired connection vias 21 and 22 are formed, respectively.
  • (C) Laminating Step A plurality of unfired main body members 11 (hereinafter also referred to as green sheets with a conductor paste layer) on which a conductor paste layer is formed are stacked on the main body green sheet 11 and integrated by thermocompression bonding. An unfired substrate 1 is obtained.
  • Green sheet production process for main body Green sheet 11 for main body is made of glass ceramic composition (for example, LTCC composition) containing glass powder and ceramic powder, binder, plasticizer, dispersant, solvent as necessary. Etc. are added to prepare a slurry, which is then formed into a sheet by a doctor blade method or the like and dried. Moreover, the green sheet for frames is obtained by processing this green sheet into a predetermined shape.
  • glass ceramic composition for example, LTCC composition
  • the glass powder for main body for producing the green sheet for main body preferably has a glass transition point (Tg) of 550 to 700 ° C.
  • Tg glass transition point
  • degreasing may be difficult, and when it exceeds 700 ° C., the shrinkage start temperature becomes high and the dimensional accuracy may be lowered.
  • the glass powder is such that crystals are precipitated when fired at 800 to 930 ° C. In the case where crystals do not precipitate, there is a possibility that sufficient mechanical strength cannot be obtained. Furthermore, the thing whose crystallization peak temperature (Tc) measured by DTA (differential thermal analysis) is 880 degrees C or less is preferable. When Tc exceeds 880 ° C., the dimensional accuracy may be reduced.
  • SiO 2 is 57 to 65%
  • B 2 O 3 is 13 to 18%
  • CaO is 9 to 23%
  • Al 2 O 3 is 3% in terms of mol% based on oxide.
  • Those containing at least one selected from K 2 O and Na 2 O in a total of 0.5 to 6% are preferable. By using such a thing, it becomes easy to improve the surface flatness of the substrate body 2.
  • SiO 2 serves as a glass network former.
  • the content of SiO 2 is preferably 58% or more, more preferably 59% or more, and particularly preferably 60% or more. Further, the content of SiO 2 is preferably 64% or less, more preferably 63% or less.
  • B 2 O 3 is a glass network former. If the content of B 2 O 3 is less than 13%, there is a possibility that the glass melting temperature or Tg may be too high. On the other hand, when the content of B 2 O 3 exceeds 18%, it is difficult to obtain a stable glass, and the chemical durability may be lowered.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 14% or more, more preferably 15% or more. Further, the content of B 2 O 3 is preferably 17% or less, more preferably 16% or less.
  • Al 2 O 3 is added to increase the stability, chemical durability, and strength of the glass. If the content of Al 2 O 3 is less than 3%, the glass may become unstable. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 8%, the glass melting temperature and Tg may be excessively high.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 4% or more, more preferably 5% or more. Further, the content of Al 2 O 3 is preferably 7% or less, more preferably 6% or less.
  • CaO is added to increase glass stability and crystal precipitation, and to lower the glass melting temperature and Tg.
  • the content of CaO is less than 9%, the glass melting temperature may be excessively high.
  • the content of CaO exceeds 23%, the glass may become unstable.
  • the content of CaO is preferably 12% or more, more preferably 13% or more, and particularly preferably 14% or more. Further, the content of CaO is preferably 22% or less, more preferably 21% or less, and particularly preferably 20% or less.
  • K 2 O and Na 2 O are added to lower Tg.
  • the glass melting temperature and Tg may be excessively high.
  • the total content of K 2 O and Na 2 O exceeds 6%, chemical durability, particularly acid resistance may be lowered, and electrical insulation may be lowered.
  • the total content of K 2 O and Na 2 O is preferably 0.8% or more and 5% or less.
  • the glass powder for main bodies is not necessarily limited to what consists only of the said component, Other components can be contained in the range with which various characteristics, such as Tg, are satisfy
  • the glass powder for main body is obtained by blending and mixing each glass raw material so as to become a glass having the above composition, producing glass by a melting method, and pulverizing by a dry pulverization method or a wet pulverization method.
  • a dry pulverization method it is preferable to use water or ethyl alcohol as a solvent.
  • the pulverizer include a roll mill, a ball mill, and a jet mill.
  • the 50% particle size (D50) of the glass powder for main body is preferably 0.5 to 2 ⁇ m.
  • D50 of the glass powder is less than 0.5 ⁇ m, the glass powder tends to aggregate and difficult to handle, and uniform dispersion becomes difficult.
  • the D50 of the glass powder exceeds 2 ⁇ m, there is a possibility that the glass softening temperature rises or the sintering is insufficient.
  • the particle diameter may be adjusted by classification as necessary after pulverization, for example.
  • the ceramic powder those conventionally used for the production of LTCC substrates can be used.
  • alumina powder, zirconia powder, or a mixture of alumina powder and zirconia powder can be suitably used.
  • a ceramic powder hereinafter referred to as a high refractive index ceramic powder
  • a high refractive index ceramic powder having a higher refractive index than alumina together with the alumina powder.
  • the high refractive index ceramic powder is a component for improving the reflectance of the sintered body (sintered substrate), and examples thereof include titania powder, zirconia powder, and stabilized zirconia powder. While the refractive index of alumina is about 1.8, the refractive index of titania is about 2.7 and the refractive index of zirconia is about 2.2, which is higher than that of alumina. .
  • the D50 of these ceramic powders is preferably 0.5 to 4 ⁇ m.
  • a glass ceramic composition is obtained by blending and mixing such glass powder and ceramic powder such that the glass powder is 30 to 50 mass% and the ceramic powder is 50 to 70 mass%, for example.
  • a slurry can be obtained by adding a binder and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like to the glass ceramic composition.
  • binder for example, polyvinyl butyral, acrylic resin or the like can be suitably used.
  • plasticizer for example, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate and the like can be used.
  • solvent organic solvents such as toluene, xylene, 2-propanol and 2-butanol can be preferably used.
  • the slurry thus obtained is formed into a sheet by a doctor blade method or the like and dried to produce two green sheets 11 for the main body (green sheet for upper layer, green sheet for lower layer).
  • the length of the first inner conductor layer 12 in the thickness direction of the substrate body 11 and the position of the second inner conductor layer 13 are adjusted by adjusting the thickness and ratio of the upper layer green sheet and the lower layer green sheet. Can be adjusted.
  • the green sheet 23 for frames is produced by processing the green sheet manufactured similarly to a predetermined shape.
  • (B) Conductive paste layer forming step The first and second unfired internal conductor layers 12 and 13, the first and second unfired wiring conductors are formed on the surface and inside of the green sheet 11 for the main body produced in the above step. Conductive paste layers to be the layers 15, 16, the first and second unfired external electrode terminals 17, 18, the first and second unfired connection vias 21, 22 are formed. With respect to the upper layer green sheet 11, a hole portion is formed by punching a region to be the first unfired conductor layer 12, the first unfired connection via 21, and the second unfired connection via 22. Fill with conductor paste. In addition, a conductor paste is applied to the regions to be the first unfired wiring layer 15 and the second unfired wiring layer 16. The application and filling of the conductor paste can be suitably performed by screen printing of the conductor paste and metal mask printing.
  • a region to be the first unfired connection via 21 and the second unfired connection via 22 is punched to form a hole, and the hole is filled with a conductive paste.
  • a conductor paste is applied to a surface region that becomes the second unfired inner conductor layer 13.
  • the horizontal size of the second inner conductor layer 13 can be adjusted by adjusting the application range of the conductor paste.
  • a conductor paste is applied to the region of the other surface that becomes the first unfired external electrode terminal 17 and the second unfired external electrode terminal 18.
  • a paste obtained by adding a vehicle such as ethyl cellulose to a metal material mainly composed of Cu, Ag, Au, or the like, and a solvent as required may be used.
  • a metal material Ag powder, metal powder composed of Ag and Pt, or metal powder composed of Ag and Pd are preferably used.
  • Step (C) Laminating Step Green Sheet 11 with Conductive Paste Layer (Unfired Main Body Member 11) Obtained in Step (B) is Overlaid in Predetermined Order, and Frame Green Sheet 23 on Upper Layer Green Sheet 11 After being stacked, they are integrated by thermocompression bonding. In this way, the unfired substrate 1 is obtained.
  • Degreasing is performed, for example, under conditions of holding at 500 to 600 ° C. for 1 to 10 hours.
  • the degreasing temperature is less than 500 ° C. or the degreasing time is less than 1 hour, the binder or the like may not be sufficiently removed.
  • the degreasing temperature is about 600 ° C. and the degreasing time is about 10 hours, the binder and the like can be sufficiently removed, and if it exceeds this, productivity and the like may be lowered.
  • the firing can be appropriately adjusted in the temperature range of 800 to 930 ° C. in consideration of obtaining a dense structure of the base body 11 and productivity. Specifically, it is preferably held at 850 to 900 ° C. for 20 to 60 minutes, particularly preferably 860 to 880 ° C. If the firing temperature is less than 800 ° C., the base body 11 may not be obtained as a dense structure. On the other hand, when the firing temperature exceeds 930 ° C., the productivity may be lowered due to deformation of the base body 11.
  • the conductor paste when a metal paste containing a metal powder containing Ag as a main component is used as the conductor paste, if the firing temperature exceeds 880 ° C., the conductor paste is excessively softened, so that the predetermined shape may not be maintained. .
  • the light-emitting element substrate 1 is obtained.
  • the first wiring conductor layer 15 and the second wiring conductor layer 16 exposed on the mounting surface are covered with Ni so as to cover the surface as necessary.
  • a conductive protective film used for conductor protection in a normal light emitting element substrate such as / Au plating (plating of two layers of Ni plating and Au plating) can also be provided.
  • the frame green sheet 23 does not have to be a single green sheet, and may be a laminate of a plurality of green sheets as required. Good. Further, the number of the main body green sheets 11 excluding the frame green sheet 23 is not necessarily two, and can be appropriately changed as necessary. Furthermore, the order of forming each part can be changed as appropriate as long as the light emitting element substrate 1 can be manufactured.
  • the light emitting element 32 is mounted on the light emitting element substrate 1 thus obtained, and the electrode 32 a on the upper surface thereof is electrically connected to the first wiring conductor layer 15 by the bonding wire 34. By connecting to, the light emitting device 31 can be obtained.
  • Example 1 As shown below, the thermal resistance value of the light emitting devices 31 of Examples 1 to 4 was obtained by numerical analysis, and the thermal resistance increase rate was obtained.
  • Example 1 is an example of the present invention, and Examples 2 to 4 are comparative examples of the present invention.
  • Example 1 A light emitting device 31 as shown in FIG. 5, that is, a 1-wire type LED element (size 0.6 mm in length, 0.6 mm in width, 0.1 mm in thickness) in the mounting region 14 of the light emitting element substrate 1 shown in FIG. was assumed, and the first wiring conductor layer 15 was fixed by a die-bonding material containing Ag, and the thermal resistance of this evaluation model was obtained by numerical analysis.
  • ANSYS ICEPAK Version 12.1.6 was used, and the input power was 1.0 W. The results are shown in Table 1.
  • the constituent material of the substrate body 11 is LTCC, the size is 5 mm ⁇ 5 mm, and the thickness (that is, the inter-surface distance L2 between the first main surface 11a and the second main surface 11b of the substrate body 11).
  • the thickness that is, the inter-surface distance L2 between the first main surface 11a and the second main surface 11b of the substrate body 11.
  • Each conductor that is, the first internal conductor layer 12, the second internal conductor layer 13, the first wiring conductor layer 15, the second wiring conductor layer 16, the first external electrode terminal 17, and the second external electrode terminal 18, the 1st connection via 21 and the 2nd connection via 22 were made into the metal material which has Ag as a main component.
  • the first inner conductor layer 12 was 1.3 mm ⁇ 1.3 mm in size.
  • Table 2 shows the physical property values (thermal conductivity) of each component of the evaluation model used for the analysis.
  • the thermal conductivity of the substrate body formed by LTCC shown in Table 2 is a value measured for a substrate manufactured by the following method. That is, as represented by mol% based on oxides, glass composition, SiO 2 is 60.4%, B 2 O 3 is 15.6%, Al 2 O 3 is 6%, CaO is 15%, K 2 O is The raw materials are blended and mixed so that 1% and Na 2 O become 2%. The raw material mixture is put in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 60 minutes, and then the molten glass is poured out and cooled. This glass is pulverized by an alumina ball mill for 40 hours to produce glass powder for a main body. In addition, ethyl alcohol is used as a solvent for pulverization.
  • the glass powder was 38% by mass
  • the alumina filler manufactured by Showa Denko KK, trade name: AL-45H
  • the zirconia filler manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., trade name: HSY-3F-J.
  • this glass ceramic composition 15 g of an organic solvent (mixed with toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol in a mass ratio of 4: 2: 2: 1), a plasticizer (di-2-ethylhexyl phthalate) 2.5 g, 5 g of polyvinyl butyral (made by Denka, trade name: PVK # 3000K) as a binder, and 0.5 g of a dispersant (trade name: BYK180, made by Big Chemie) are mixed and mixed to prepare a slurry. .
  • an organic solvent mixed with toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol in a mass ratio of 4: 2: 2: 1
  • a plasticizer di-2-ethylhexyl phthalate
  • polyvinyl butyral made by Denka, trade name: PVK # 3000K
  • a dispersant trade name: BYK180, made by Big Che
  • the slurry is applied onto a PET film by a doctor blade method, and the dried green sheets are laminated so that the thickness after firing becomes 0.5 mm, thereby producing a green sheet for a main body.
  • This green sheet is degreased by holding at 550 ° C. for 5 hours, and further, kept at 870 ° C. for 30 minutes and fired, and then the thermal conductivity of the sintered body (substrate body) is measured.
  • the thermal resistance increase rate (%) in Table 1 is a relative evaluation of the difference between the thermal resistance values of Examples 2 to 4 and Example 1 with the thermal resistance value of Example 1 as a reference.
  • Examples 5 to 12 The area of the first inner conductor layer 12 is constant at 1.2 mm ⁇ 1.2 mm, and the ratio [%] of the area of the second inner conductor layer 13 to the area of the first inner conductor layer 12 (second inner).
  • the analysis of the thermal resistance value was basically performed for the light emitting device 31 similar to Example 1 except that the area of the conductor layer 13 / the area of the first inner conductor layer 12 ⁇ 100) was changed as shown in Table 3. Then, the relative thermal resistance value was obtained. In addition, the relative thermal resistance value here was represented as 1.00 which is based on the thermal resistance value when the first inner conductor layer 12 and the second inner conductor layer 13 have the same area.
  • the analysis results are shown in Table 3 and FIG. Examples 5 and 6 are comparative examples for the present invention, and Examples 7 to 12 are examples of the present invention.
  • the effect of suppressing the thermal resistance value increases.
  • the ratio of the area of the second inner conductor layer 13 to the area of the first inner conductor layer 12 is 400% or more, a sufficient effect is obtained, and particularly when the ratio is 600% or more, a further sufficient effect is obtained. It is done.
  • the relative thermal resistance value is expressed by assuming that the area of the first inner conductor layer 12 is the same as the size of the LED element, that is, the thermal resistance value of Example 14 is 1.00 as a reference.
  • the analysis results are shown in Table 4 and FIG. Examples 13 to 19 are all examples of the present invention.
  • the area of the first inner conductor layer 12 is preferably determined in view of the balance between required heat dissipation performance and cost, and is preferably 0.2 to 16 times the area of the LED element, and 0.2 More preferably, it is ⁇ 4.0.
  • the first inner conductor layer 12 and the second inner conductor layer 13 are assumed to be square pillars having a square horizontal cross section and the same top surface and bottom surface of each inner conductor layer.
  • the “area of the inner conductor layer and the area of the second inner conductor layer” and the “area of the first inner conductor layer and the area of the LED element” are compared.
  • the first inner conductor layer or the second inner conductor layer has a shape with a different horizontal cross-sectional area (for example, a truncated cone or a truncated pyramid), it is compared with the minimum value of the horizontal cross-sectional area.
  • the present invention it is possible to provide a substrate for a light-emitting element capable of ensuring electrical insulation on the back surface side while suppressing a decrease in heat dissipation, and by providing the light-emitting element substrate, heat dissipation is achieved. Therefore, it is possible to provide a light-emitting element that can ensure electrical insulation on the back surface side while suppressing deterioration of the property, and as a result can ensure life and reliability, and is useful as a high-power type light-emitting device.
  • SYMBOLS 1 Light emitting element substrate (unfired substrate), 11 ... Substrate main body (green sheet for main body, green sheet with conductive paste layer), 11a ... First main surface, 11b ... Second main surface, 12 ... First Inner conductor layer (first unfired inner conductor layer), 13 ... second inner conductor layer (second unfired inner conductor layer), 14 ... mounting region, 31 ... light emitting device, 32 ... light emitting element, 32a ... Upper electrode, 32b ... Lower electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

　発光素子用基板１は、基板本体１１、第１の内部導体層１２、および第２の内部導体層１３を有する。基板本体１１は、発光素子が搭載される第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂを有する。第１の内部導体層１２は、基板本体１１の内部に配置され、第２の主面１１ｂに達しないように第１の主面１１ａから厚さ方向に延ばされる。第２の内部導体層１３は、基板本体１１の内部に配置され、水平方向に広がるとともに第１の内部導体層１２に接続される。さらに、第２の内部導体層１３は、第２の主面１１ｂからの距離が第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間の面間距離の５～６０％となる位置に形成される。また、第２の内部導体層１３は、その水平方向の面積が第１の内部導体層１２の水平方向の面積の２００％以上である。

Description

発光素子用基板および発光装置
　本発明は、発光素子用基板および発光装置に関する。
　近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子等の発光素子を用いた発光装置の高輝度、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発光装置が用いられている。しかしながら、発光素子の高輝度化に伴い、発光装置から発生する熱も増加しており、発光素子の輝度の低下をなくすために、このような熱を素子より速やかに拡散する高い熱拡散性を有する発光素子用基板が必要となっている。熱拡散性の高い発光素子用基板として、例えば発光素子用基板を主として構成する絶縁基体よりも高い熱伝導率を有する貫通金属体を該絶縁基体に貫通して設けることが知られている。そして、この貫通金属体上に発光素子を搭載することにより、発光素子から発生する熱を放熱している。また、貫通金属体として、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を主成分とし、発光素子の搭載面積よりも大きいものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
日本特開２００６－４１２３０号公報
　しかしながら、ハイパワー型の発光装置では、その寿命を確保する観点から、より熱放散性の高い発光素子用基板が求められている。ハイパワー型の発光装置の場合、例えば発光素子が高温になりやすいことから、輝度の低下等の特性劣化が発生しやすく、また発光素子を覆うモールド樹脂やその内部に含有される蛍光体の劣化が発生しやすい。
　また、発光装置では、発光素子が搭載される主面とは反対の裏面側において、一対の外部電極端子間の電極間距離等が問題となることがある。例えば、上部と下部とに一対の素子電極を有する発光素子を貫通金属体上に搭載し、貫通金属体を導電経路として利用した場合、裏面側の一対の外部電極端子の電極間距離等の電気的絶縁性が問題となりやすい。特に、ハイパワー型の発光装置のように入力電力が大きい場合や、熱放散性を確保するために貫通金属体の断面積を大きくした場合に、電極間距離等の電気的絶縁性が問題となりやすい。また、外部回路を放熱に利用する従来の構成では十分な放熱を得られないため、電気回路と放熱構造を電気的に絶縁して十分な放熱性を得られる放熱フィンを設ける必要性が高まってきた。このため、高い熱放散性を確保しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保できる発光素子用基板が求められている。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発光素子が好適に搭載される金属体を有する発光素子用基板において、熱放散性の低下を抑制しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保できるものを提供することを目的としている。また、本発明は、このような発光素子用基板を用いた発光装置を提供することを目的としている。
　本発明の発光素子用基板は、下記するような構成の、基板本体、第１の内部導体層、および第２の内部導体層を有する。基板本体は、発光素子が搭載される第１の主面およびこの第１の主面に対向する第２の主面を有し、かつ無機絶縁材料からなる。第１の内部導体層は、基板本体の内部に配置され、第２の主面に達しないように第１の主面から厚さ方向に柱状に延在されている。第２の内部導体層は、基板本体の内部に配置され、水平方向に広がるとともに、第１の内部導体層に接続されている。
　さらに、第１の内部導体層は、第１の主面の発光素子が搭載される搭載領域に形成されている。第２の内部導体層は、第２の主面からの距離が第１の主面と第２の主面との間の面間距離の５～６０％となる位置に形成されており、かつその水平方向の面積が第１の内部導体層の水平方向の面積の２００％以上である。
　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。
　本発明の発光装置は、上記した発光素子用基板と、この発光素子用基板の搭載領域に搭載された発光素子とを有する。
　本発明の発光素子用基板によれば、第２の主面に達しないように所定の位置および大きさに形成された第１の内部導体層と、この第１の内部導体層に接続するように所定の位置に形成されるとともに所定の大きさとなるように水平方向に広がる第２の内部導体層とを有することで、熱放散性の低下を抑制しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保できる。また、本発明の発光装置によれば、上記発光素子用基板を有することで、熱放散性の低下を抑制しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保でき、結果として寿命や信頼性を確保できる。
実施形態の発光素子用基板の一例を示す断面図。 図１に示す発光素子用基板の平面図。 変形例の発光素子用基板の一例を示す断面図。 図３に示す発光素子用基板の平面図。 実施形態の発光装置の一例を示す断面図。 図５に示す発光装置の平面図。 例２の発光装置を示す断面図。 例３の発光装置を示す断面図。 例５～１２の発光装置の相対熱抵抗値をまとめて示す図。 例１３～１９の発光装置の相対熱抵抗値をまとめて示す図。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、実施形態の発光素子用基板を示す断面図である。発光素子用基板１は、基板本体１１、第１の内部導体層１２、および第２の内部導体層１３を有する。基板本体１１は、図示しないＬＥＤ素子等の発光素子が搭載される第１の主面１１ａおよび該第１の主面１１ａに対向する第２の主面１１ｂを有し、無機絶縁材料からなる。第１の内部導体層１２は、基板本体１１の内部に配置され、第２の主面１１ｂに達しないように第１の主面１１ａから厚さ方向に柱状に延在されている。第２の内部導体層１３は、基板本体１１の内部に配置され、水平方向（すなわち、基板本体の第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂと平行方向）に広がるとともに第１の内部導体層１２に接続されている。
　第１の内部導体層１２は、例えば図２に示すように、基板本体１１の第１の主面１１ａの発光素子が搭載される搭載領域１４の面積よりも大きく、かつ搭載領域１４を含むように形成されている。第２の内部導体層１３は、例えば図１に示すように、第２の主面１１ｂからの距離Ｌ１が、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間の面間距離Ｌ２の５～６０％（５≦Ｌ１／Ｌ２×１００≦６０）となる位置に形成されている。また、第２の内部導体層１３は、その水平方向の面積が第１の内部導体層１２の水平方向の面積の２００％以上とされている。なお、第１の内部導体層１２や第２の内部導体層１３の水平方向の面積とは、図２に示されるような平面視における面積である。
　通常、搭載領域１４は、第１の主面１１ａの中央部分とされている。第１の主面１１ａには、例えば発光素子の１対の素子電極が電気的に接続される第１の配線導体層１５および第２の配線導体層１６が設けられている。第１の配線導体層１５は、搭載領域１４から所定の間隔をあけて設けられている。第２の配線導体層１６は、例えば搭載領域１４を覆うとともに、搭載領域１４から外側に向けて連続して形成されている。また、第１の主面１１ａには、例えば搭載領域１４、第１の配線導体層１５および第２の配線導体層１６を囲むように枠体２３が設けられている。本明細書で「搭載領域」は、ＬＥＤ素子等の発光素子の搭載面の大きさと同じ大きさとなる。すなわち、ＬＥＤ素子等の発光素子が複数使用される場合には、搭載領域は、複数形成されることとなる。この場合の搭載領域の大きさは、全ての搭載領域を合計したものとなる。
　第２の主面１１ｂには、例えば、第１の外部電極端子１７および第２の外部電極端子１８が設けられている。第１の外部電極端子１７は、基板本体１１の内部に厚さ方向に設けられた柱状の第１の接続ビア２１を介して第１の配線導体層１５に電気的に接続されている。同様に、第２の外部電極端子１８も、基板本体１１の内部に厚さ方向に設けられた柱状の第２の接続ビア２２を介して第２の配線導体層１６に電気的に接続されている。
　この発光素子用基板１は、１ワイヤタイプ、すなわち上面と下面とにそれぞれ素子電極を有する発光素子の搭載に好適に用いられる。すなわち、発光素子の上面の素子電極が第１の配線導体層１５にボンディングワイヤにより電気的に接続され、下面の素子電極が第２の配線導体層１６の搭載領域１４に電気的に接続される。
　発光素子用基板１によれば、基板本体１１の内部に厚さ方向に設けられる第１の内部導体層１２が第２の主面１１ｂに達しないように設けられているために、第２の主面１１ｂ側の電気的絶縁性を有効に確保できる。また、このように第１の内部導体層１２が第２の主面１１ｂに達しない場合でも、この第１の内部導体層１２に接続して水平方向に広がる第２の内部導体層１３を有することから、第１の内部導体層１２が第２の主面１１ｂに達する場合に近い熱放散性を確保できる。特に、第２の主面１１ｂから第２の内部導体層１３までの距離Ｌ１を、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間の面間距離Ｌ２の５～６０％、第２の内部導体層１３の水平方向の面積を第１の内部絶縁層１２の水平方向の面積の２００％以上とすることで、第２の主面１１ｂ側の電気的絶縁性を確保しつつ、熱放散性も確保できる。
　第２の内部導体層１３の位置を第１の内部導体層の途中に形成する場合、例えば図３に示すように、第１の内部導体層１２の搭載領域から第２の内部導体層１３までの長さが短くなる場合、第１の内部導体層１２の第２の主面１１ｂ側への放熱効果を十分に得られないおそれがある。また、発光素子に近い位置、すなわち高温となる位置に第２の内部導体層１３が配置されることから、十分な放熱効果が得られにくくなる。放熱効果や電気的絶縁性の観点等から、第２の内部導体層１３の位置（Ｌ１／Ｌ２×１００［％］）は、５～６０％が好ましく、５～４０％がより好ましく、１０～３０％がさらに好ましい。
　第２の内部導体層１３の水平方向の面積が、第１の内部絶縁層１２の面積の２００％未満の場合、第２の内部導体層１３が上記位置に形成されたとしても、十分な放熱効果を得られない。十分な放熱効果を得る観点から、第２の内部導体層１３の面積は、第１の内部絶縁層１２の面積の４００％以上が好ましく、６００％以上がより好ましい。また、基板本体１１に対しては、後述するように基板本体１１の信頼性を確保する観点から、基板本体１１の水平方向の面積の９５％以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。
　基板本体１１、枠体２３は、無機絶縁材料からなるものであれば必ずしも限定されるものではなく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、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（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等からなるものとすることができる。これらの中でも、高反射性、生産性、易加工性、経済性等の観点から、ＬＴＣＣが好ましい。
　第１の内部導体層１２、第２の内部導体層１３は、金属材料からなるものであれば必ずしも限定されないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種を主成分とすることで、例えば基板本体１１がＬＴＣＣである場合に同時焼成により形成でき、また熱放散性も良好にできる。これらの中でも、特にＡｇを主成分とすることが好ましい。ここで、主成分とは、構成成分中、最も質量の多い成分を意味する。
　第１の内部導体層１２の面積は、搭載領域１４の面積の０．２～４倍が好ましい。なお、第１の内部導体層１２の面積とは、図２に示すような平面視における面積であり、搭載領域１４の面積とは、図２に示されるような平面視における面積である。第１の内部導体層１２の面積を搭載領域１４の面積の０．２倍以上とすることで、伝熱面積を大きくして発光素子の熱を効果的に放熱させることができる。また、４倍以下とすることで、第１の内部導体層１２を第２の主面１１ｂに近い位置まで設けた場合にも、第１の外部電極端子１７や第２の外部電極端子１８と第１の内部導体層１２との間隔を確保し、第２の主面１１ｂ側の電気的絶縁性を効果的に確保できる。また、第１の内部導体層１２と第１および第２外部電極端子１７、１８との絶縁性を確保し、かつ基板の反りを低減させるために、第１の内部導体層１２の面積は、基板本体１１の第２の主面の面積の５～３０％が好ましい。なお、基板本体１１の面積についても、図２に示されるような平面視における面積を意味する。第１の内部導体層は搭載領域に形成されるが、一つでもよいし複数個でもよい。
　第１の内部導体層１２の断面形状は、必ずしも限定されるものではないが、伝熱経路としての機能を確保するとともに、生産性についても良好とする観点から、円形状もしくは楕円形状、または正方形状もしくは矩形状が好ましい。
　第２の内部導体層１３の端部は、基板本体１１の側面部に達しないように設けられていることが好ましい。第２の内部導体層１３の端部が基板本体１１の側面部に達するような大きさとなると、例えば基板本体１１が第２の内部導体層１３によって上下に完全に分割された状態となり、第２の内部導体層１３の位置での剥離等が発生しやすくなる。また、導体層が外部に達する場合、硫化ガスに対し変色しやすくなる、マイグレーションが発生しやすくなるなどの信頼性の低下が懸念される。このため、第２の内部導体層１３の面積（すなわち、水平方向の面積）は、上記したように基板本体１１の面積（すなわち、水平方向の面積）の９５％以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。
　第２の内部導体層１３の厚さは５～５０μｍが好ましい。第２の内部導体層１３の厚さを５μｍ以上とすることで、第２の内部導体層１３の均質な膜としての各部の品質を一定にしやすく、また横方向に伝熱する際の断面積の増加により伝熱性を高めて十分な熱放散性も確保できる。また、第２の内部導体層１３の厚さを５０μｍ以下とすることで、熱膨張率の違いなどによる基板本体１１の特性低下も抑制しやすい。第２の内部導体層１３の厚さは、伝熱性や形成の容易性等から、１０～４０μｍが好ましく、１０～３０μｍがより好ましい。かかる第２の内部導体層１３は、均一な厚さであることが好ましい。
　第２の内部導体層１３の形状は、必ずしも限定されないが、放熱面積を確保する観点から円形状もしくは楕円形状、または正方形状もしくは矩形状が好ましい。なお、第２の内部導体層１３には、例えば第１の接続ビア２１等との電気的な絶縁性を確保する観点から、一部に孔部が形成されていてもよい。第２の内部導体層１３の形状は伝熱の観点から全体が連続している必要があるが、少なくとも全体が連続していればその形状は限定されない。
　第１の配線導体層１５、第２の配線導体層１６、第１の外部電極端子１７、第２の外部電極端子１８、第１の接続ビア２１、第２の接続ビア２２は、金属材料からなるものであれば必ずしも限定されないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種を主成分とすることで、例えば基板本体１１がＬＴＣＣである場合に同時焼成により形成でき、また熱放散性も良好にできる。これらの中でも、特にＡｇを主成分とすることが好ましい。
　また、これらの形状等についても特に限定されるものではなく、第２の主面１１ｂ側の電気的絶縁性を有効に確保でき、また熱放散性を過度に低下させるものでなければ、特に限定されるものではなく、基本的に公知の発光素子用基板と同様の形状等とすることができる。
　図３、４は、本発明の変形例の発光素子用基板１を示す断面図、平面図である。
　発光素子用基板１には、必ずしも図１に示すように第１の内部導体層１２や第２の内部導体層１３とは完全に分離して第２の配線導体層１６や第２の接続ビア２２を設ける必要はなく、第２の配線導体層１６や第２の接続ビア２２の機能を第１の内部導体層１２や第２の内部導体層１３に持たせてもよい。この場合、例えば図３に示すように第２の内部導体層１３から第２の外部電極端子１８に第２の接続ビア２２を延ばすように形成すればよい。
　また、第１の内部導体層１２の第２の主面１１ｂ側の端部１２ｂは必ずしも第２の内部導体層１３と同一位置である必要はなく、第２の内部導体層１３よりも第２の主面１１ｂ側に突出していてもよい。この場合、端部１２ｂは、第２の主面１１ｂから端部１２ｂまでの距離Ｌ３が第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間の面間距離Ｌ２の５～６０％（５≦Ｌ３／Ｌ２×１００≦６０）となる位置が好ましい。なお、図３、４に示す発光素子用基板１は、第２の内部導体層１３の形状を円形状とし、かつ枠体２３よりも一回り小さな大きさとしている。
　図５、６は、本発明の実施形態の発光装置の一例を示す断面図、平面図である。
　発光装置３１は、発光素子用基板１を有し、その第２の配線導体層１６の搭載領域１４にＬＥＤ素子等の発光素子３２がダイボンド材からなる接合部３３により固定されている。発光素子３２は、例えば上面および下面にそれぞれ電極３２ａ、３２ｂを有している。上面電極３２ａは、ボンディングワイヤ３４によって第１の配線導体層１５に電気的に接続されている。下面電極３２ｂは、接合部３３によって第２の配線導体層１６に電気的に接続されている。さらに、これらの発光素子３２やボンディングワイヤ３４を覆うように、モールド樹脂からなる封止層３５が設けられている。
　この発光装置３１によれば、熱拡散性や第２の主面１１ｂ側の電気的絶縁性が確保された発光素子用基板１を有することから、入力電力が０．１Ｗ～５Ｗである発光素子３２を搭載した場合に、その特性劣化等を抑制し、良好な信頼性を得ることができる。このとき、０．１Ｗ～５ＷのＬＥＤ素子などの発光素子３２を、第１の主面１１ａに複数搭載し複数の搭載領域１４が形成されるようにして、高出力の発光装置３１としてもよい。このような発光装置３１は、例えば携帯電話や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好適に使用でき、特にハイパワーが要求される光源に好適に使用できる。
　次に、発光素子用基板１の製造方法について説明する。
　発光素子用基板１は、以下の（Ａ）～（Ｄ）の各工程を含む製造方法により製造できる。より具体的には、以下の（Ａ）～（Ｄ）工程をこの順に従って本発明に係る発光素子用基板を製造するのが好ましい。なお、以下の説明では、図１に示す発光素子用基板１を例に挙げて説明する。また、発光素子用基板１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。例えば、基体本体と本体用グリーンシートとは、同じ１１の符号をもって表記し、また、第１の内部導体層と第１の未焼成内部導体層とは、同じ１２の符号をもって表記しており、他も同様である。
（Ａ）本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、基板本体１１を形成するためのグリーンシート（本体用グリーンシート）等を作製する。なお、本体用グリーンシート１１は、基板本体１１の内部構造等に応じて厚さ方向に分割して形成できる。図１に示す発光素子用基板１の場合、例えば上層の主として第１の内部導体層１２を有する部分を形成するための上層用グリーンシート、下層の主として第２の内部導体層１３を有する下層用グリーンシートを形成する。また、この工程では、枠体を形成するために枠体用グリーンシートの作製も行われる。
（Ｂ）導体ペースト層形成工程
　各本体用グリーンシート１１の所定の位置に導体ペースト層を形成することにより、第１、第２の未焼成内部導体層１２、１３、第１、第２の未焼成配線導体層１５、１６、第１、第２の未焼成外部電極端子１７、１８、第１、第２の未焼成接続ビア２１、２２をそれぞれ形成する。
（Ｃ）積層工程
　本体用グリーンシート１１に導体ペースト層が形成された複数枚の未焼成本体部材１１（以下、導体ペースト層付きグリーンシートともいう。）等を重ね合わせ、熱圧着により一体化して未焼成基板１を得る。
（Ｄ）焼成工程
　未焼成基板１を８００～９３０℃で焼成して発光素子用基板１を得る。
　以下、各工程についてさらに説明する。
（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１１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（例えば、ＬＴＣＣ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。また、このグリーンシートを、所定の形状に加工することにより、枠体用グリーンシートが得られる。
　本体用グリーンシートを作製するための本体用ガラス粉末としては、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０～７００℃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、このガラス粉末は、８００～９３０℃で焼成したときに結晶が析出するものであることが好ましい。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。Ｔｃが８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。
　このような本体用ガラス粉末としては、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７～６５％、Ｂ２Ｏ３を１３～１８％、ＣａＯを９～２３％、Ａｌ２Ｏ３を３～８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５～６％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、基板本体２の表面平坦度を向上させることが容易となる。
　ここで、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ２の含有量が５７％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、ＳｉＯ２の含有量が６５％を超える場合には、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２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、ＳｉＯ２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。
　Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。Ｂ２Ｏ３の含有量が１３％未満の場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８％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。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
　Ａｌ２Ｏ３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。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８％を超える場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは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、ガラス溶融温度や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、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２３％を超える場合、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、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
　Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、Ｔｇを低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が０．５％未満の場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が６％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。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下であることが好ましい。
　なお、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、Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有することができる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下であることが好ましい。
　本体用ガラス粉末は、上記したような組成を有するガラスとなるように各ガラス原料を配合、混合し、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。
　本体用ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５～２μｍが好ましい。ガラス粉末のＤ５０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、ガラス粉末のＤ５０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。
　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が使用でき、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。）を使用することが好ましい。
　高屈折率セラミックス粉末は、焼結体（焼結基板）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２．７程度、ジルコニアの屈折率は２．２程度であり、アルミナに比べて高い屈折率を有している。これらのセラミックスの粉末のＤ５０は、０．５～４μｍが好ましい。
　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３０～５０質量％、セラミックス粉末が５０～７０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が得られる。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、２枚の本体用グリーンシート１１（上層用グリーンシート、下層用グリーンシート）を作製する。この際、上層用グリーンシート、下層用グリーンシートの厚さや比率を調整することで、基板本体１１の厚さ方向における第１の内部導体層１２の長さや、第２の内部導体層１３の位置を調整できる。また、同様にして製造されたグリーンシートを、所定の形状に加工することにより、枠体用グリーンシート２３を作製する。
　（Ｂ）導体ペースト層形成工程
　前記工程で作製された本体用グリーンシート１１の表面および内部に、第１、第２の未焼成内部導体層１２、１３、第１、第２の未焼成配線導体層１５、１６、第１、第２の未焼成外部電極端子１７、１８、第１、第２の未焼成接続ビア２１、２２等となる導体ペースト層を形成する。
　上層用グリーンシート１１については、第１の未焼成導体層１２、第１の未焼成接続ビア２１、第２の未焼成接続ビア２２となる領域を打ち抜いて孔部を形成し、この孔部に導体ペーストを充填する。また、第１の未焼成配線層１５、第２の未焼成配線層１６となる領域に導体ペーストを塗布する。導体ペーストの塗布、充填は、導体ペーストのスクリーン印刷、メタルマスク印刷により好適に行うことができる。
　下層用グリーンシート１１については、第１の未焼成接続ビア２１、第２の未焼成接続ビア２２となる領域を打ち抜いて孔部を形成し、この孔部に導体ペーストを充填する。また、第２の未焼成内部導体層１３となる表面の領域に導体ペーストを塗布する。この導体ペーストの塗布範囲を調整することで、第２の内部導体層１３の水平方向の大きさを調整できる。さらに、第１の未焼成外部電極端子１７、第２の未焼成外部電極端子１８となる他方の表面の領域に導体ペーストを塗布する。
　導体ペーストとしては、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を主成分とする金属材料に、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、上記金属材料としては、Ａｇ粉末、ＡｇとＰｔからなる金属粉末またはＡｇとＰｄからなる金属粉末が好ましく用いられる。
（Ｃ）積層工程
　（Ｂ）工程で得られた導体ペースト層付きグリーンシート１１（未焼成本体部材１１）を所定の順で重ね合わせ、さらにこの上層用グリーンシート１１上に枠体用グリーンシート２３を重ねた後、熱圧着により一体化する。こうして、未焼成基板１が得られる。
（Ｄ）焼成工程
　上記工程で得られた未焼成基板１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発光素子用基板１とする。
　脱脂は、例えば５００～６００℃で１～１０時間保持する条件で行う。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、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、基体本体１１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、８５０～９００℃で２０～６０分保持することが好ましく、特に８６０～８８０℃が好ましい。焼成温度が８００℃未満では、基体本体１１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１１が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記導体ペーストとして、Ａｇ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。
　このようにして発光素子用基板１が得られるが、焼成後、必要に応じて搭載面に露出した第１の配線導体層１５、第２の配線導体層１６の表面を被覆するように、Ｎｉ／Ａｕメッキ（ＮｉメッキとＡｕメッキの２層構成のメッキ）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膜を配設することもできる。
　以上、発光素子用基板１の製造方法について説明したが、枠体用グリーンシート２３は単一のグリーンシートからなる必要はなく、必要に応じて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、枠体用グリーンシート２３を除いた本体用グリーンシート１１の枚数も、必ずしも２枚である必要はなく、必要に応じて適宜変更できる。さらに、各部の形成順序等については、発光素子用基板１の製造が可能な限度において適宜変更できる。
　このようにして得られた発光素子用基板１には、例えば図５に示すように発光素子３２を搭載するとともに、その上面の電極３２ａをボンディングワイヤ３４によって第１の配線導体層１５に電気的に接続することで、発光装置３１とすることができる。
　次に、本発明の実施例について説明する。
　なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（例１～４）
　以下に示すように、例１～４の発光装置３１について熱抵抗値を数値解析して求めて熱抵抗上昇率を求めた。なお、例１が本発明の実施例、例２～４が本発明の比較例である。
［例１］
　図５に示すような発光装置３１、すなわち図１に示される発光素子用基板１の搭載領域１４に１ワイヤタイプのＬＥＤ素子（サイズ縦０．６ｍｍ、横０．６ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を搭載し、第１の配線導体層１５にＡｇを含むダイボンド材により固定した評価モデルを想定し、この評価モデルの熱抵抗を数値解析して求めた。解析プログラムとしてはＡＮＳＹＳ ＩＣＥＰＡＫ Ｖｅｒｓｉｏｎ １２．１．６を用い、入力電力は１．０Ｗとした。結果を表１に示す。
　ここで、基板本体１１の構成材料はＬＴＣＣ、大きさは５ｍｍ×５ｍｍ、厚さ（すなわち、基板本体１１の第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間の面間距離Ｌ２）は、５００μｍとした。各導体、すなわち第１の内部導体層１２、第２の内部導体層１３、第１の配線導体層１５、第２の配線導体層１６、第１の外部電極端子１７、第２の外部電極端子１８、第１の接続ビア２１、第２の接続ビア２２は、Ａｇを主成分とする金属材料とした。第１の内部導体層１２は、大きさ１．３ｍｍ×１．３ｍｍとした。第２の内部導体層１３は、第２の主面１１ｂからの距離Ｌ１を１００μｍとし、（Ｌ１／Ｌ２×１００＝２０［％］）とし、大きさ４．８５ｍｍ×４．８５ｍｍ、厚さ１５μｍとした。解析に用いた評価モデルの各構成要素の物性値（熱伝導率）は表２に示す通りである。
［例２］
　図５に示す発光装置３１における発光素子用基板１を図７に示す発光素子用基板４１とした評価モデルを想定し、熱抵抗を数値解析して求めた。なお、図７に示す発光素子用基板４１は、第１の内部導体層１２が第１の主面１１ａに達せず、第２の主面１１ｂに達している。第１の内部導体層１２の上面と第１の主面１１ａとの距離Ｌ４は１００μｍ（Ｌ４／Ｌ２×１００＝２０［％］）である。また、第２の内部導体層１３は設けられていない。その他の構成は例１と同様である。結果を表１に示す。
［例３］
　図５に示す発光装置３１における発光素子用基板１を図８に示す発光素子用基板５１とした評価モデルを想定し、熱抵抗を数値解析して求めた。なお、図８に示す発光素子用基板５１は、第１の内部導体層１２が第１の主面１１ａに達せず、第２の主面１１ｂに達している。また、第２の内部導体層１３は、第１の主面１１ａからの距離Ｌ５が１００μｍ（Ｌ５／Ｌ２×１００＝２０［％］）の位置にある。その他の構成は例１と同様である。結果を表１に示す。
［例４］
　例１において、第２の内部導体層１３の第２の主面１１ａからの距離Ｌ１を３５０μｍ（Ｌ１／Ｌ２×１００＝７０［％］）とした評価モデルを想定し、熱抵抗を数値解析して求めた。結果を表１に示す。
　ここで、表２に示すＬＴＣＣにより形成した基板本体の熱伝導率は、以下の方法で作製されたものについて測定される値である。すなわち、酸化物基準のモル％表示で、ガラス組成が、ＳｉＯ２が６０．４％、Ｂ２Ｏ３が１５．６％、Ａｌ２Ｏ３が６％、ＣａＯが１５％、Ｋ２Ｏが１％、Ｎａ２Ｏが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分間溶融させた後、溶融状態のガラスを流し出し冷却する。このガラスをアルミナ製ボールミルにより４０時間粉砕して本体用ガラス粉末を製造する。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いる。
　次いで、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、基板本体用のガラスセラミックス組成物を製造する。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する。
　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焼成後の厚さが０．５ｍｍになるように積層し、本体用グリーンシートを製造する。このグリーンシートを５５０℃で５時間保持して脱脂し、さらに８７０℃で３０分間保持して焼成した後、焼結体（基板本体）の熱伝導率を測定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１から明らかなように、第２の主面１１ｂに達しないように第１の内部導体層１２を形成した場合であっても、第２の内部導体層１３を基板本体１１の厚さ方向の所定の位置に形成することで、熱抵抗を十分に低減できる。表１中の熱抵抗上昇率（％）は例１の熱抵抗値を基準として、例２～４の熱抵抗値と例１の熱抵抗値の差を相対評価したものである。
［例５～１２］
　第１の内部導体層１２の面積を１．２ｍｍ×１．２ｍｍで一定とし、第１の内部導体層１２の面積に対する第２の内部導体層１３の面積の比［％］（第２の内部導体層１３の面積／第１の内部導体層１２の面積×１００）を表３に示すように変化させた以外は基本的に例１と同様の発光装置３１について、熱抵抗値の解析を実施して相対熱抵抗値を求めた。なお、ここでの相対熱抵抗値は、第１の内部導体層１２と第２の内部導体層１３が同じ面積である場合の熱抵抗値を基準である１．００として表した。解析結果を表３および図９に示す。なお、例５と例６が本発明に対する比較例、例７～例１２が本発明の実施例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記解析結果より、第１の内部導体層１２の面積に対する第２の内部導体層１３の面積が大きくなるほど（例えば、２００％以上になると）、熱抵抗値の抑制効果が大きくなる。特に、第１の内部導体層１２の面積に対する第２の内部導体層１３の面積の比が４００％以上の場合、十分な効果が得られ、特に６００％以上の場合、さらに十分な効果が得られる。
［例１３～１９］
　ＬＥＤ素子の面積（すなわち、基板本体の第１の主面のＬＥＤ素子が搭載される搭載領域の面積）に対する第１の内部導体層１２の面積の比［倍率］（第１の内部導体層１２の面積／ＬＥＤ素子の面積）を表４に示すように変化させた以外は例１と基本的に同様の発光装置３１について、熱抵抗値の解析を実施し、相対熱抵抗値を求めた。ここで、ＬＥＤ素子の面積は０．６ｍｍ×０．６ｍｍで一定とした。また、搭載領域１４の面積は、ＬＥＤ素子の面積に一致する。ここでの相対熱抵抗値は、第１の内部導体層１２の面積がＬＥＤ素子の大きさと同一であるもの、すなわち例１４の熱抵抗値を基準である１．００として表した。解析結果を表４および図１０に示す。なお、例１３～例１９はいずれも本発明の実施例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４および図１０より、ＬＥＤ素子の面積に対する第１の内部導体層の面積がより大きいほど好ましいことがわかる。しかながら、第１の内部導体層１２には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕを含む貴金属が用いられることから、大きすぎるとコストが増大するデメリットがある。従って、第１の内部導体層１２の面積は要求される放熱性能とコストとのバランスを鑑みて決定することが好ましく、ＬＥＤ素子の面積に対して０．２～１６倍が好ましく、０．２～４．０倍がより好ましい。
　上記した例では、第１の内部導体層１２および第２の内部導体層１３を、水平断面が正方形で、各内部導体層の上面と下面が同形状の角柱状のものとして、「第１の内部導体層の面積と第２の内部導体層の面積」および「第１の内部導体層の面積とＬＥＤ素子の面積」を対比している。第１の内部導体層や第２の内部導体層が、水平断面の面積が異なる形状（例えば、円錐台や角錐台など）ものとした場合には、水平断面の面積の最小値と対比する。
　本発明によれば、熱放散性の低下を抑制しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保できる発光素子用基板を提供することができ、また上記発光素子用基板を有することで、熱放散性の低下を抑制しつつ、裏面側の電気的絶縁性も確保でき、結果として寿命や信頼性を確保できる発光素子を提供することができ、ハイパワー型の発光装置として有用である。
　なお、２０１０年１１月１９日に出願された日本特許出願２０１０－２５９５９３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…発光素子用基板（未焼成基板）、１１…基板本体（本体用グリーンシート、導体ペースト層付きグリーンシート）、１１ａ…第１の主面、１１ｂ…第２の主面、１２…第１の内部導体層（第１の未焼成内部導体層）、１３…第２の内部導体層（第２の未焼成内部導体層）、１４…搭載領域、３１…発光装置、３２…発光素子、３２ａ…上面電極、３２ｂ…下面電極

Claims (15)

  1. 　発光素子が搭載される第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有する無機絶縁材料からなる基板本体と、前記基板本体の内部に配置されて前記第２の主面に達しないように前記第１の主面から厚さ方向に柱状に延在する第１の内部導体層と、前記基板本体の内部に配置されて水平方向に広がるとともに前記第１の内部導体層に接続された第２の内部導体層とを有する発光素子用基板であって、
    　前記第１の内部導体層は、前記第１の主面の前記発光素子が搭載される搭載領域に形成され、前記第２の内部導体層は、前記第２の主面からの距離が前記第１の主面と前記第２の主面との間の面間距離の５～６０％となる位置に形成され、かつその水平方向の面積が前記第１の内部導体層の水平方向の面積の２００％以上であることを特徴とする発光素子用基板。
  2. 　前記第１の内部導体層は、その面積が前記搭載領域の面積の０．２～１６倍であることを特徴とする請求項１記載の発光素子用基板。
  3. 　前記第１の内部導体層は、その面積が前記搭載領域の面積の０．２～４倍であることを特徴とする請求項２記載の発光素子用基板。
  4. 　前記第２の内部導体層は、前記基板本体の側面部に達しないように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  5. 　前記第２の内部導体層は、その面積が前記基板本体の面積の９５％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  6. 　前記第２の内部導体層は、その厚さが５～５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  7. 　前記第１の内部導体層は、その断面形状が円形状もしくは楕円形状、または正方形状もしくは矩形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  8. 　前記第２の内部導体層は、その形状が円形状もしくは楕円形状、または正方形状もしくは矩形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  9. 　前記基板本体は、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラス組成物の焼結体からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  10. 　前記第１の内部導体層、前記第２の内部導体層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  11. 　前記発光素子は入力電力が０．１～５Ｗであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  12. 　前記発光素子は上面および下面に一対の素子電極を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の発光素子用基板。
  13. 　請求項１乃至１２のいずれか１項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領域に搭載された発光素子と
    　を有することを特徴とする発光装置。
  14. 　前記発光素子は入力電力が０．１～５Ｗであることを特徴とする請求項１３記載の発光装置。
  15. 　前記発光素子は、上面および下面に一対の素子電極を有し、前記下面の素子電極が前記搭載領域に対向して搭載されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の発光装置。
PCT/JP2011/076578 2010-11-19 2011-11-17 発光素子用基板および発光装置 WO2012067204A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010259593A JP2014029890A (ja) 2010-11-19 2010-11-19 発光素子用基板および発光装置
JP2010-259593 2010-11-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012067204A1 true WO2012067204A1 (ja) 2012-05-24

Family

ID=46084125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/076578 WO2012067204A1 (ja) 2010-11-19 2011-11-17 発光素子用基板および発光装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2014029890A (ja)
TW (1) TW201228055A (ja)
WO (1) WO2012067204A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409614A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 苏州德鲁森自动化***有限公司 一种二引脚3528led灯的焊盘
EP2919286A4 (en) * 2012-11-06 2016-05-11 Ngk Insulators Ltd SUBSTRATE FOR LIGHT-EMITTING DIODES

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004214436A (ja) * 2003-01-06 2004-07-29 Sharp Corp 半導体発光装置およびその製造方法
JP2006066519A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Kyocera Corp 発光素子用配線基板ならびに発光装置
JP2006093565A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Kyocera Corp 発光素子用配線基板ならびに発光装置およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004214436A (ja) * 2003-01-06 2004-07-29 Sharp Corp 半導体発光装置およびその製造方法
JP2006066519A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Kyocera Corp 発光素子用配線基板ならびに発光装置
JP2006093565A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Kyocera Corp 発光素子用配線基板ならびに発光装置およびその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2919286A4 (en) * 2012-11-06 2016-05-11 Ngk Insulators Ltd SUBSTRATE FOR LIGHT-EMITTING DIODES
US9402300B2 (en) 2012-11-06 2016-07-26 Ngk Insulators, Ltd. Substrate for light-emitting diode
CN104409614A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 苏州德鲁森自动化***有限公司 一种二引脚3528led灯的焊盘
CN104409614B (zh) * 2014-10-24 2017-02-15 新黎明科技股份有限公司 一种二引脚3528led灯的焊盘

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014029890A (ja) 2014-02-13
TW201228055A (en) 2012-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5742353B2 (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP5640632B2 (ja) 発光装置
JP5729375B2 (ja) 発光装置
JP5499960B2 (ja) 素子用基板、発光装置
WO2012036219A1 (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP5862574B2 (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP5644771B2 (ja) 発光素子用基板および発光装置
EP2530749A1 (en) Substrate for mounting light emitting element, method for producing same, and light emitting device
JP2013149637A (ja) 発光装置および発光装置の製造方法
WO2012067204A1 (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP5725029B2 (ja) 発光素子搭載用基板および発光装置
JP2012074478A (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP2012209310A (ja) 発光素子用基板および発光装置
WO2013141322A1 (ja) 発光素子用基板の製造方法、発光素子用基板、および発光装置
TWI648884B (zh) Substrate for light-emitting element and light-emitting device
JP2013183129A (ja) 発光素子搭載用基板および発光装置
JP2015070088A (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP2011228652A (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP2011176303A (ja) 発光素子搭載用基板およびその製造方法
JP2011176110A (ja) 発光素子用基板および発光装置
JP2012099534A (ja) 素子基板および発光装置
JP2012033781A (ja) 発光素子搭載用基板および発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11840733

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11840733

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP