玻璃陶瓷體、發(fā)光元件搭載用基板、和發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供抑制了由黑色化導(dǎo)致的反射率降低、并且抑制了焙燒收縮的不均勻的玻璃陶瓷體。一種玻璃陶瓷體，其在玻璃基質(zhì)中分散有氧化鋁顆粒，前述玻璃基質(zhì)未晶化，并且由前述分散的氧化鋁顆粒構(gòu)成的陶瓷部分具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)。
【專利說明】玻璃陶瓷體、發(fā)光元件搭載用基板、和發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃陶瓷體、發(fā)光元件搭載用基板和發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著具有發(fā)光二極管元件等發(fā)光元件的發(fā)光裝置的高亮度、白色化，移動(dòng)電話、液晶電視的背光源等使用具有發(fā)光元件的發(fā)光裝置。這種發(fā)光裝置中的基板要求導(dǎo)熱性高，能夠迅速發(fā)散由發(fā)光元件產(chǎn)生的熱，并且反射率高，生產(chǎn)率良好。
[0003]對(duì)應(yīng)于這種要求，研究了使用玻璃陶瓷基板作為發(fā)光裝置的基板。玻璃陶瓷基板由玻璃粉末和氧化鋁粉末等陶瓷粉末形成，玻璃與陶瓷的折射率差大，而且它們的界面多，因此可得到比現(xiàn)有的陶瓷基板高的反射率。然而，要想用作發(fā)光元件搭載用基板，要求更高的反射率。此外，對(duì)于玻璃陶瓷基板，從減小各種特性的不均勻，例如減小反射率、強(qiáng)度等的不均勻的角度來看，還要求抑制焙燒時(shí)的收縮，即抑制焙燒收縮。
[0004]為了提高玻璃陶瓷基板的反射率，研究了使其含有具有比氧化鋁顆粒高的折射率的陶瓷顆粒，即高折射率顆粒。然而，高折射率顆粒容易降低燒結(jié)性，因此無(wú)法使其含量多，或玻璃的組成受到限制，設(shè)計(jì)的自由度降低。因此，為了可以從寬范圍選擇玻璃組成，需要使用與玻璃的燒結(jié)性良好的氧化鋁顆粒，以求提高反射率，并且減小焙燒收縮。
[0005]作為提高反射率的方法，已知有規(guī)定粒徑和占有面積的方法(例如參見專利文獻(xiàn)I)。另一方面，作為抑制焙燒收縮的方法，已知有使用扁平狀的顆粒，并且使該扁平狀的顆粒沿規(guī)定方向取向的方法(例如參見專利文獻(xiàn)2)。此外，作為提高強(qiáng)度的方法，已知有使長(zhǎng)徑比為4以上的顆粒分散的方法(例如參見專利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)，已知:從強(qiáng)度的角度來看，優(yōu)選α-氧 化鋁型，從介電常數(shù)的角度來看，優(yōu)選Y-氧化鋁型(例如參見專利文獻(xiàn)4)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-121613號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開平09-071472號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開2002-111210號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本特開平10-251056號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]然而，對(duì)于玻璃陶瓷基板，有時(shí)在其內(nèi)部與基板表面平行地設(shè)置由銀或銀合金形成的銀層。銀層作為用于改善反射率的反射層，或作為用于改善平面方向的散熱性的散熱層而設(shè)置。然而，設(shè)置有銀層時(shí)，在焙燒時(shí)作為銀層的構(gòu)成成分的銀容易從玻璃陶瓷中熔析，在氧化鋁顆粒的周邊聚集并膠體化。在玻璃陶瓷中，生成Ag膠體時(shí)，玻璃陶瓷體變?yōu)楹谏?，反射率降低。這種黑色化在常規(guī)使用的具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁顆粒的情況下容易產(chǎn)生，并且在氧化鋁顆粒的形狀為扁平狀時(shí)其程度變明顯。
[0014]在這里，上述專利文獻(xiàn)4中記載了焙燒由玻璃、α -氧化鋁顆粒和Y -氧化鋁顆粒形成的混合物。然而，其目的在于為了通信系統(tǒng)用的高頻電路中的低傳輸損耗化而使基板材料低介電損耗化，通過含有Y-氧化鋁顆粒而在焙燒時(shí)析出莫來石晶體。此外，在焙燒時(shí)析出莫來石晶體等晶體時(shí)，難以穩(wěn)定地析出晶體，因此容易產(chǎn)生焙燒收縮的不均勻，容易產(chǎn)生各種特性的不均勻，例如反射率、強(qiáng)度等的不均勻。
[0015]本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的在于提供抑制了由黑色化導(dǎo)致的反射率降低，并且抑制了焙燒收縮的不均勻，抑制了由此導(dǎo)致的反射率、強(qiáng)度等各種特性的不均勻的產(chǎn)生的玻璃陶瓷體。此外，本發(fā)明的目的在于提供具有這種玻璃陶瓷體的發(fā)光元件搭載用基板和發(fā)光裝置。
[0016]用于解決問題的方案
[0017]本發(fā)明的玻璃陶瓷體的特征在于，其在玻璃基質(zhì)中分散有氧化鋁顆粒，前述玻璃基質(zhì)未晶化，并且由前述分散的氧化鋁顆粒構(gòu)成的陶瓷部分具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)。特別優(yōu)選的是，前述陶瓷部分具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)，并且具有選自由δ-氧化鋁型和Θ-氧化鋁型組成的組中的至少一種晶體結(jié)構(gòu)。 [0018]本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的特征在于，其用于搭載發(fā)光元件，具有上述本發(fā)明的玻璃陶瓷體。
[0019]本發(fā)明的發(fā)光裝置的特征在于，其具有:上述本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板，以及搭載于前述發(fā)光元件搭載用基板的發(fā)光元件。
[0020]在本說明書中，表示數(shù)值范圍的“~”在沒有特別規(guī)定的情況下，是指包括記載于其前后的數(shù)值作為下限值和上限值。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明的玻璃陶瓷體，通過在玻璃基質(zhì)中分散氧化鋁顆粒，并且不使玻璃基質(zhì)晶化，而且由前述分散的氧化鋁顆粒構(gòu)成的陶瓷部分具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)，可以抑制由黑色化導(dǎo)致的反射率降低，并且抑制焙燒收縮的不均勻。因此，通過將本發(fā)明的玻璃陶瓷體應(yīng)用于發(fā)光元件搭載用基板、發(fā)光裝置，可以使這些特性良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的玻璃陶瓷體的截面示意圖。
[0024]圖2是示出本發(fā)明的玻璃陶瓷體中的沿扁平狀的氧化鋁顆粒的厚度方向的截面的截面示意圖。
[0025]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)光裝置的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的說明圖，示出在含有扁平狀的氧化鋁顆粒的玻璃陶瓷體中前述氧化鋁顆粒以片狀取向的面的截面示意圖。另外，圖1中的扁平狀的氧化鋁顆粒示意性地表示為平行四邊形的片狀。圖2是示出與圖1的截面處于法線方向的關(guān)系的截面的示意圖。
[0028]圖中，玻璃陶瓷體10的特征在于，其在玻璃基質(zhì)11中至少分散有氧化鋁顆粒12，玻璃基質(zhì)11未晶化，且由前述分散的氧化鋁顆粒12構(gòu)成的陶瓷部分(即圖中從玻璃陶瓷體10中除去玻璃基質(zhì)11后的部分)具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)。作為構(gòu)成該陶瓷部分的氧化鋁顆粒，可以混合具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁顆粒與具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁顆粒，也可以在一個(gè)氧化鋁顆粒中存在α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)和α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)。從防止黑色化的角度來看，優(yōu)選氧化鋁顆粒12具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)(例如Θ -氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu))。
[0029]玻璃基質(zhì)11未晶化是指不存在自來源于作為原料粉末的玻璃粉末的玻璃析出的晶體。即，是指玻璃基質(zhì)11為非晶質(zhì)。玻璃基質(zhì)11未晶化的確認(rèn)可以通過X射線衍射來進(jìn)行，設(shè)X射線衍射光譜中的來源于氧化鋁顆粒12等陶瓷顆粒的峰的最高強(qiáng)度(絕對(duì)值)為100時(shí)，將不出現(xiàn)具有絕對(duì)值為10以上的強(qiáng)度的來源于玻璃的峰的判定為未晶化。
[0030]在本發(fā)明中，在玻璃陶瓷體的形狀、減少特性的不均勻的方面，特別優(yōu)選玻璃基質(zhì)中不析出莫來石晶體。這意味著，特別優(yōu)選在玻璃陶瓷體的玻璃基質(zhì)中實(shí)質(zhì)上不含莫來石晶體。在本說明書中，實(shí)質(zhì)上不含莫來石晶體是指在對(duì)玻璃基質(zhì)進(jìn)行X射線衍射時(shí)，未鑒別出莫來石晶體的明顯的峰。
[0031] 根據(jù)這種玻璃陶瓷體10，在焙燒時(shí)玻璃基質(zhì)11中不析出晶體，因此可以抑制焙燒收縮的不均勻。由此，可以抑制各種特性的不均勻，例如反射率、強(qiáng)度等的不均勻。此外，由于不析出晶體，因此可抑制熱膨脹系數(shù)的變化，還可抑制翹曲等的產(chǎn)生。進(jìn)而，可以抑制由晶體析出導(dǎo)致的玻璃減少，因此可以增加氧化鋁顆粒12等陶瓷顆粒的導(dǎo)入量。
[0032]此外，由前述分散的氧化鋁顆粒12構(gòu)成的陶瓷部分具有α -氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)，從而可以抑制設(shè)置銀層時(shí)的黑色化，并且還可以確保玻璃陶瓷體10的強(qiáng)度。具體而言，通過Θ-氧化鋁型等α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)可以抑制設(shè)置銀層時(shí)的黑色化，通過α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)可以確保玻璃陶瓷體10的強(qiáng)度。對(duì)于黑色化的抑制機(jī)理，并不明確，只有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，銀離子會(huì)滯留在氧化鋁顆粒的表面附近并膠體化，因此容易發(fā)生黑色化，而具有α -氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，銀離子被捕獲至氧化鋁顆粒的內(nèi)部而不容易發(fā)生黑色化。
[0033]構(gòu)成玻璃基質(zhì)11的玻璃只要在制造玻璃陶瓷體10時(shí)、具體是在焙燒時(shí)的焙燒溫度區(qū)域內(nèi)不生成晶體，則并無(wú)限定，優(yōu)選與氧化鋁的折射率差為0.15以上。即，設(shè)玻璃的折射率為a、氧化鋁的折射率為b時(shí)，(b-a)的絕對(duì)值優(yōu)選為0.15以上，更優(yōu)選為0.17以上，特別優(yōu)選為0.19以上。通過使玻璃與氧化鋁的折射率差為0.15以上，可以使得界面處的散射良好，提高反射率。
[0034]作為這種玻璃，優(yōu)選SiO2-B2O3系的玻璃，更優(yōu)選SiO2-B2O3-MO系(M:堿土)的玻璃，特別優(yōu)選SiO2-B2O3-Al2O3-MO系(M:堿土)的玻璃。
[0035]這種玻璃的折射率可以使用Appen系數(shù)算出。含堿的硅酸鹽玻璃中的各成分的加和性因數(shù)(系數(shù))示于表1。(出處:A.A.Appen:玻璃的化學(xué)、日蘇通信社(1974) PP.318(7.T.τ* 7 ~ 力' 9 7 Q化學(xué)、日乂 通信社(1974) PP.318))
[0036][表 I][0037]
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃陶瓷體，其特征在于，其在玻璃基質(zhì)中分散有氧化鋁顆粒， 所述玻璃基質(zhì)未晶化，并且由所述分散的氧化鋁顆粒構(gòu)成的陶瓷部分具有α -氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)并具有α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃陶瓷體，其中，所述氧化鋁顆粒為扁平狀，以彼此的厚度方向大致朝向相同方向的方式分散在所述玻璃基質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃陶瓷體，其中，在所述玻璃陶瓷體的沿厚度方向的截面中，所述扁平狀的氧化鋁顆粒的扁平方向的平均長(zhǎng)度為2~10 μ m、且所述扁平狀的氧化鋁顆粒的厚度方向的平均長(zhǎng)度為0.05~0.5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的玻璃陶瓷體，其中，在所述玻璃陶瓷體的沿厚度方向的截面中，所述扁平狀的氧化鋁顆粒在單位面積中所占的面積為30~50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，設(shè)所述α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)與所述α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)的比率的總和為100時(shí)，所述α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)的比率為I~70%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，所述玻璃陶瓷體的強(qiáng)度為180MPa 以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，所述玻璃基質(zhì)由SiO2-B2O3系玻璃形成，該SiO2-B2O3系玻璃以氧化物為基準(zhǔn)計(jì)含有15~40mol%的CaO。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，所述玻璃基質(zhì)實(shí)質(zhì)上不含莫來石晶體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，所述玻璃陶瓷體中實(shí)質(zhì)上不含Y-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁顆粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，由分散在所述玻璃基質(zhì)中的氧化鋁顆粒構(gòu)成的陶瓷部分具有α-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)，并且具有選自由δ-氧化鋁型、Θ-氧化鋁型、η-氧化鋁型、X-氧化鋁型、和K-氧化鋁型組成的組中的至少一種晶體結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體，其中，所述α-氧化鋁型以外的晶體結(jié)構(gòu)為Θ-氧化鋁型的晶體結(jié)構(gòu)。
12.一種發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，其用于搭載發(fā)光元件， 具有權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的玻璃陶瓷體。
13.一種發(fā)光裝置，其特征在于，其具有: 權(quán)利要求12所述的發(fā)光元件搭載用基板、以及 搭載于所述發(fā)光元件搭載用基板的發(fā)光元件。
【文檔編號(hào)】C03B19/06GK103732557SQ201280038886
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】太田誠(chéng)吾, 谷田正道 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社