專利名稱：發(fā)光元件搭載用基板、其制造方法及發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光元件搭載用基板、其制造方法及發(fā)光裝置，特別涉及可防止出光效率(日文光O取出効率)的下降的發(fā)光元件搭載用基板和發(fā)光元件搭載用基板的制造方法及使用了該發(fā)光元件搭載用基板的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨發(fā)光二極管(LED)這樣的發(fā)光元件的高亮度化、白色化，使用發(fā)光元件的發(fā)光裝置被用作照明、各種顯示器、大型液晶電視的背光源等。一般要求搭載發(fā)光元件的發(fā)光元件搭載用基板具備能夠高效地反射由元件發(fā)射的光的高反射性。因此，目前以使由發(fā)光元件發(fā)射的光盡可能地向前方反射為目的，嘗試在基板表面設(shè)置反射層(光反射層)。作為反射層，可例舉以具備高反射率的銀為主體的反射層(以下稱為銀反射層)。但是，銀易腐蝕，因此如果以露出狀態(tài)放置，則銀反射層的表面會(huì)發(fā)生氧化或硫化而易使反射率(光反射率)下降。因此，提出了用有機(jī)硅樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等被覆銀反射層的表面以防止反射率下降的方法。但是，采用該方法時(shí)水分或腐蝕性氣體可能會(huì)從樹脂中通過或從樹脂和銀反射層的界面侵入，無法充分防止銀反射層的腐蝕(氧化或硫化)所導(dǎo)致的反射率的下降。因此，近年來為了防止銀反射層的腐蝕，提出了用由玻璃形成的保護(hù)層被覆銀反射層的表面的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。玻璃保護(hù)層與樹脂保護(hù)層相比密封性優(yōu)良，且光透射率高，到達(dá)銀反射層的光量增加，因此可獲得高反射率。另外，玻璃的熱傳導(dǎo)性優(yōu)良， 因此設(shè)置玻璃層作為銀反射層的保護(hù)層時(shí)，可獲得優(yōu)于設(shè)置樹脂層時(shí)的高散熱性。但是，設(shè)置玻璃層作為保護(hù)層時(shí)，一般由于玻璃在未燒成狀態(tài)下的流動(dòng)性高，容易在燒成時(shí)產(chǎn)生由翹曲等引起的變形，因此玻璃層表面的平坦度下降。所以，在玻璃層上搭載發(fā)光元件時(shí)，發(fā)光元件和玻璃層的接觸面積變小，熱阻增加。另外，搭載部存在凹凸時(shí)，發(fā)光元件可能會(huì)傾斜著被固定，也可能會(huì)因之后的引線接合而造成損傷并發(fā)生光軸偏離。為了解決這一問題，近年來對(duì)設(shè)置含陶瓷填料的玻璃層作為銀反射層的保護(hù)層的技術(shù)方案進(jìn)行了探討。通過用玻璃粉末和陶瓷填料的混合物的燒結(jié)體來形成保護(hù)層，未燒成狀態(tài)下的流動(dòng)性下降，平坦度提高。另外，玻璃層含有陶瓷填料時(shí)，可使從發(fā)光元件入射至玻璃層的光的反射方向分散，還可降低配光特性的不均一。但是，如圖5(a)所示，在銀反射層51上設(shè)置有例如包含以Al2O3為主成分的氧化鋁類填料52的玻璃層53時(shí)，燒成過程中銀離子會(huì)從銀反射層51向玻璃層53轉(zhuǎn)移(遷移)。 發(fā)生了遷移的銀離子如圖(b)所示，集中在氧化鋁類填料52的表面及其周邊，形成高濃度的銀離子層M。另外，出現(xiàn)集中在氧化鋁類填料52的表面等部位的銀離子層M的一部分從玻璃層53的表面露出的現(xiàn)象。然后，如圖5(c)所示，在該玻璃層53上搭載發(fā)光元件并用有機(jī)硅樹脂等的密封層55進(jìn)行了密封時(shí)，露出于玻璃層53表面的銀離子層M中包含的高濃度的銀離子(Ag+)與密封層55所含的鉬催化劑等接觸而被還原為Ag°，如圖5(d)所示，發(fā)生凝集而膠?；?。接著，該凝集的銀粒子(膠體粒子)56在玻璃層53和有機(jī)硅樹脂等的密封層55的界面顯色，即發(fā)生被稱為所謂的銀顯色的現(xiàn)象。其結(jié)果是，反射率下降，作為發(fā)光裝置的光度(亮度)可能會(huì)下降。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2010-34487號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以上問題而完成的發(fā)明，其目的是提供具備反射率高且因腐蝕而造成的反射率的下降較少的銀反射層、出光效率得到了提高的發(fā)光裝置用基板及使用了該基板的發(fā)光裝置。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板是包括具有搭載發(fā)光元件的搭載面的基板主體、形成于所述基板主體的所述搭載面的以銀或銀合金為主體的反射層、以覆蓋所述反射層的整面的方式形成且包含玻璃的保護(hù)層，其特征在于，所述保護(hù)層含有氧化鋁類填料，且含有包含呈擴(kuò)散狀態(tài)的銀離子的玻璃。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板中，所述玻璃中包含的銀的濃度換算成Ag2O的濃度較好為0. 5質(zhì)量％以上5. 0質(zhì)量％以下。所述保護(hù)層中包含的氧化鋁類填料的含量較好為 5質(zhì)量％以上70質(zhì)量％以下。所述保護(hù)層中包含的氧化鋁類填料的含量較好為3體積％以上60體積％以下。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板中，較好是所述保護(hù)層含有至少以Si02、Al2O3及 CaO為構(gòu)成成分的玻璃。所述玻璃較好是由以氧化物基準(zhǔn)的摩爾％表示含有40 70%的 SiO2U 20% 的 Al203、5 25%的化03、5 40% 的 CaO 及 0 8% 的選自 Li20、Na20 及 K2O 的至少1種氧化物的玻璃粉末燒成而得。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的制造方法是制造所述本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的方法，其特征在于，包括制作用于形成所述基板主體的第一生片(green sheet)的工序，在所述第一生片的成為所述搭載面的表面形成用于形成所述反射層的反射層用糊料層的工序，以覆蓋所述反射層用糊料層的整面的方式形成用于形成所述保護(hù)層的前體層的工序，對(duì)通過所述工序獲得的未燒結(jié)發(fā)光元件搭載用基板進(jìn)行燒成的工序。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的制造方法中，所述形成前體層的工序可具備印刷含有所述玻璃粉末和所述氧化鋁類填料的玻璃陶瓷糊料的步驟。另外，所述形成前體層的工序可具備層疊由含有所述玻璃粉末和所述氧化鋁類填料的玻璃陶瓷組合物制得的第二生片的步驟。本發(fā)明的發(fā)光裝置的特征在于，包括所述本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板和搭載于該發(fā)光元件搭載用基板的搭載部的發(fā)光元件。此外，本發(fā)明的發(fā)光裝置較好是所述保護(hù)層的表面的一部分或全部以包含鉬催化劑的有機(jī)硅樹脂密封。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板以覆蓋銀反射層的整面的方式設(shè)置保護(hù)層，銀離子以擴(kuò)散在玻璃中的狀態(tài)包含于該保護(hù)層，藉此可防止保護(hù)層表面的銀離子的凝集及膠粒化，可防止銀顯色以及反射率的下降。此外，由于保護(hù)層中含有氧化鋁類填料，因此能夠獲得熱阻小且發(fā)光元件搭載部的平坦性得到了提高的發(fā)光元件搭載用基板。另外，由于可同時(shí)燒成形成基板上的銀反射層和設(shè)于該銀反射層上的保護(hù)層，因此可減輕工序負(fù)荷。本發(fā)明的發(fā)光裝置采用所述發(fā)光元件搭載用基板，藉此可使反射層的反射率不易下降，因此可長期維持高發(fā)光亮度。另外，發(fā)光元件的傾斜及受損得到抑制，因此可獲得無配光特性不均的良好的發(fā)光狀態(tài)。


圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的一例的剖視圖。圖2是將本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板中的保護(hù)層及其周邊放大表示的剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的發(fā)光裝置的一例的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例及比較例的發(fā)光裝置的亮度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖5是模式地表示現(xiàn)有的發(fā)光元件搭載用基板中銀離子向保護(hù)層轉(zhuǎn)移及凝集的狀態(tài)的剖視圖。符號(hào)說明1…發(fā)光元件搭載用基板，2…基板主體，3…連接端子，4…外部電極端子，5…貫通導(dǎo)體，6…銀反射層，7…保護(hù)層，10…搭載部，11…發(fā)光元件，12…接合線，13… 密封層，20···發(fā)光裝置，21···玻璃層，22···氧化鋁類填料，23···擴(kuò)散含有銀離子的玻璃層。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板的一例的剖視圖。發(fā)光元件搭載用基板 1具有近似平板狀的基板主體2?；逯黧w2的一側(cè)主面為搭載如LED元件等發(fā)光元件的搭載面加。在搭載面加設(shè)有與發(fā)光元件電連接的連接端子3。此外，基板主體2的另一側(cè)主面為不搭載發(fā)光元件的非搭載面2b，在該非搭載面2b設(shè)有與外部電路電連接的外部電極端子4。并且，在基板主體2的內(nèi)部設(shè)有將連接端子3和外部電極端子4電連接的貫通導(dǎo)體5。在基板主體2的搭載面加的大致中央部設(shè)有用于反射來自發(fā)光元件的光的銀反射層(中央部反射層)6，在該銀反射層6上以覆蓋其整個(gè)表面(上表面及側(cè)面)的方式設(shè)有保護(hù)層7。保護(hù)層7的一部分成為搭載發(fā)光元件的搭載部10。該保護(hù)層7由含有玻璃及氧化鋁類填料的材料構(gòu)成，且構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃中包含呈擴(kuò)散狀態(tài)的銀離子。在基板主體2的搭載面加的周邊部也設(shè)有用于反射來自發(fā)光元件的光的銀反射層(周邊部反射層)6，在該銀反射層6上也以覆蓋其整個(gè)表面的方式設(shè)有保護(hù)層7。設(shè)置在該周邊部反射層6上的保護(hù)層7與設(shè)置在所述中央部反射層6上的保護(hù)層7同樣，也由含有玻璃及氧化鋁類填料的材料構(gòu)成，且較好是玻璃中包含呈擴(kuò)散狀態(tài)的銀離子。通過以覆蓋銀反射層6的整面的方式來設(shè)置該保護(hù)層7，不僅可抑制氣體或液體侵入銀反射層6以防止銀反射層6的氧化及硫化，還可防止保護(hù)層7表面的銀離子的凝集及膠粒化，可防止銀顯色以及反射率的下降。銀反射層6是例如由銀、銀鈀合金或銀鉬合金等銀合金形成的層。采用銀合金時(shí)， 從反射率的角度考慮，銀含量優(yōu)選為90質(zhì)量％以上。具體來講，采用銀鈀合金時(shí)，鈀的含量至多為10質(zhì)量％，采用銀鉬合金時(shí)，鉬的含量至多為3質(zhì)量％。銀反射層6優(yōu)選具備高反射率，特好為銀層。銀反射層6可如下形成在銀或所述銀合金的粉末中添加乙基纖維素等載體和根據(jù)需要采用的溶劑等而制成糊狀，將該糊狀物通過絲網(wǎng)印刷等方法印刷在基板主體2的搭載面加上，進(jìn)行燒成從而形成銀反射層6。
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保護(hù)層7是用于保護(hù)下層的銀反射層6不發(fā)生氧化或硫化等腐蝕的層，由含有玻璃及氧化鋁類填料的燒結(jié)體(以下稱為玻璃陶瓷燒結(jié)體)構(gòu)成。本說明書中，“氧化鋁類填料”是指作為化學(xué)成分含有50質(zhì)量％以上的氧化鋁(Al2O3)的陶瓷填料。作為氧化鋁(Al2O3) 以外的成分，可例舉二氧化硅(SiO2)或氧化鋯(ZrO2)、氧化鈰(CeO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)等。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板1的構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃中，銀離子(Ag+)并不是局部存在，而是以擴(kuò)散的狀態(tài)包含其中。玻璃中含有的銀離子的濃度(含有比例)換算成Ag2O濃度較好為0. 5 5. 0質(zhì)量％。以下的記載中，銀離子濃度以換算成Ag2O濃度的濃度表示。銀離子濃度更好為1. 0 5.0質(zhì)量％，特好為2.0 5.0質(zhì)量％。作為形成所述保護(hù)層7的前體，采用通過燒成形成所述玻璃陶瓷燒結(jié)體的玻璃糊料或生片。保護(hù)層7的前體的形成方法如后所述。保護(hù)層7的前體采用玻璃糊料時(shí)，燒成后的保護(hù)層7的厚度較好為5 30μπι。 如果低于5μπ ，則被覆性可能不充分，因此優(yōu)選5μπ 以上。更好是10 μ m以上。如果超過 30 μ m，則可能會(huì)影響發(fā)光元件的散熱性，導(dǎo)致發(fā)光效率下降。較好為25 μ m以下。但是，保護(hù)層7本身的熱傳導(dǎo)率高時(shí)，散熱性不會(huì)受到影響。作為使熱傳導(dǎo)率提高的方法，可在保護(hù)層中大量含有熱傳導(dǎo)率高于玻璃的陶瓷填料。因此，將可實(shí)現(xiàn)玻璃和陶瓷填料的高分散化的生片用作為前體時(shí)，與前體采用玻璃糊料時(shí)相比，可使保護(hù)層7中含有更多的陶瓷填料。保護(hù)層7的前體采用生片時(shí)，燒成后的保護(hù)層7的厚度較好為10 300 μ m。如果低于10 μ m,則層疊保護(hù)層時(shí)生片會(huì)出現(xiàn)裂縫等，被覆性可能不充分。更好是50 μ m以上，進(jìn)一步更好是80 μ m以上。如果超過300 μ m,則可能會(huì)影響發(fā)光元件的散熱性，導(dǎo)致發(fā)光效率下降。較好為200 μ m以下，更好是150 μ m以下。保護(hù)層7中包含的氧化鋁類填料的50%粒徑(D5tl)較好為0. 5 μ m以上4 μ m以下。 本說明書中，D5tl是采用激光衍射/散射式粒度分布測定裝置測得的值。氧化鋁類填料的含量以質(zhì)量％表示時(shí)較好是占構(gòu)成保護(hù)層7的材料的總量的5質(zhì)量％以上70質(zhì)量％以下。氧化鋁類填料的含量低于5質(zhì)量％時(shí)，加熱保護(hù)層7的前體時(shí)的未燒成狀態(tài)下的流動(dòng)性過高，燒成時(shí)會(huì)發(fā)生翹曲等，保護(hù)層7表面的平坦性可能會(huì)下降。另外，銀離子不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)銀顯色。即，要使銀離子以離子的形式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化，必須要有抗衡陰離子，從氧化鋁類填料熔入玻璃中的4配位的鋁離子起到所述抗衡陰離子的作用。因此，氧化鋁類填料的含量低于5質(zhì)量％時(shí)，銀離子在玻璃中不能夠?qū)崿F(xiàn)足夠穩(wěn)定化，可能出現(xiàn)銀顯色。氧化鋁類填料的含量較好為10質(zhì)量％以上，更好為15質(zhì)量％以上。另一方面，氧化鋁類填料的含量如果超過70質(zhì)量％，則很難獲得均一組成的燒結(jié)體。較好為65質(zhì)量％以下，更好為60質(zhì)量％以下。保護(hù)層7在含有氧化鋁粉末這樣的氧化鋁類填料的同時(shí)還可含有二氧化硅粉末或氧化鈦粉末、氧化鋯粉末這樣的氧化鋁類填料以外的陶瓷填料。這種情況下，氧化鋁類填料以外的陶瓷填料的含量優(yōu)選占構(gòu)成保護(hù)層7 的材料的總量的25質(zhì)量％以下。氧化鋁類填料和除此以外的陶瓷填料的總含量占構(gòu)成保護(hù)層7的材料的總量的70質(zhì)量％以下。氧化鋁類填料的含量以體積％表示時(shí)較好是占構(gòu)成保護(hù)層7的材料的總量的3體積％以上60體積％以下。氧化鋁類填料的含量低于3體積％時(shí)，保護(hù)層7的未燒成狀態(tài)下的流動(dòng)性過高，燒成時(shí)會(huì)發(fā)生翹曲等，保護(hù)層7表面的平坦性可能會(huì)下降。較好為7體積％以上，更好為12體積％以上。另一方面，氧化鋁類填料的含量如果超過60體積％，則很難獲得均一組成的燒結(jié)體。較好為55體積％以下，更好為50體積％以下。含有所述氧化鋁類填料以外的陶瓷填料時(shí)，其含量較好為15體積％以下。氧化鋁類填料和除此以外的陶瓷填料的總含量占構(gòu)成保護(hù)層7的材料的總量的60體積％以下。構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃優(yōu)選為由以氧化物基準(zhǔn)的摩爾％表示含有40 70 %的Si02、 1 20 % 的 Al203、5 25 % 的 B203、5 40 % 的 CaO 及 0 8 % 的選自 Li20、Na2O 及 K2O 的至少1種氧化物的玻璃粉末燒成而得的燒結(jié)體。本發(fā)明者對(duì)于發(fā)生銀顯色的原因進(jìn)行了探討，得到如下結(jié)果構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃的燒成時(shí)從銀反射層6轉(zhuǎn)移至玻璃中的銀離子局部存在于氧化鋁類填料的表面及其周邊時(shí)，銀離子易被還原，容易發(fā)生凝集而膠?；?，因此容易發(fā)生銀顯色。接著，找到了銀離子不會(huì)局部存在于氧化鋁類填料的周邊而是以擴(kuò)散狀態(tài)包含、可不發(fā)生銀顯色的玻璃組成。 因?yàn)闃?gòu)成保護(hù)層7的玻璃由將上述組成的玻璃粉末燒成而得的燒結(jié)體形成，所以燒成時(shí)從銀反射層6轉(zhuǎn)移至玻璃中的所述濃度(0. 5 5. 0質(zhì)量％ )的銀離子能夠以擴(kuò)散于玻璃中的狀態(tài)包含其中。即，構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃由以氧化物基準(zhǔn)的摩爾％表示含有40 70 %的Si02、1 20 %的A1203、5 25 %的B203、5 40 %的CaO及0 8 %的選自Li20、Na20及K2O的至少1 種氧化物的玻璃粉末燒成而得時(shí)，如圖2(a) (b)所示，燒成過程中從銀反射層6轉(zhuǎn)移至玻璃層21的銀離子不會(huì)局部存在于氧化鋁類填料22的表面及其周邊，而是以均勻地?cái)U(kuò)散于整個(gè)玻璃層22的狀態(tài)包含其中。因此，在如上所述擴(kuò)散含有銀離子的玻璃層23上搭載發(fā)光元件(未圖示)，并如圖2 (c)所示，用有機(jī)硅樹脂等的密封層24進(jìn)行了密封時(shí)，也不會(huì)發(fā)生因銀離子的凝集而導(dǎo)致的膠?；煞乐广y顯色。接著，對(duì)用于獲得構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃的原料(玻璃粉末)的成分進(jìn)行說明。以下，如無特別限定，組成以摩爾％表示，簡單記為％。SiO2*玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成成分，是提高化學(xué)耐久性、特別是耐酸性所必需的成分。如果SiO2的含量(比例)低于40%，則耐酸性可能會(huì)不足。如果高于70%，則玻璃熔融溫度可能提高，或玻璃軟化點(diǎn)(Ts)可能變得過高。Al2O3是用于提高玻璃的穩(wěn)定性、化學(xué)耐久性的成分，是抑制保護(hù)層和有機(jī)硅樹脂密封層的界面的顯色的必需的成分。Al2O3的含量低于時(shí)，對(duì)于保護(hù)層和有機(jī)硅樹脂密封層的界面的顯色的抑制不夠充分。另一方面，Al2O3的含量超過20%時(shí)，軟化點(diǎn)可能變得過高。優(yōu)選的玻璃組成中的Al2O3含量較好為1 %以上20%以下，更好為4%以上15%以下。B2O3是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成成分，也是降低軟化點(diǎn)的成分，因此是必需的成分。如果 B2O3的含量(比例)低于5%，則玻璃熔融溫度易提高，或者玻璃可能變得不穩(wěn)定。如果超過25%，則難以獲得穩(wěn)定的玻璃，且化學(xué)耐久性也可能下降。CaO是提高玻璃的穩(wěn)定性且使軟化點(diǎn)下降的成分。CaO的含量低于5%時(shí)，無法充分提高玻璃的穩(wěn)定性，且可能也無法使軟化點(diǎn)充分降低。另一方面，CaO的含量如果超過 40%,則玻璃的穩(wěn)定性可能反而下降。優(yōu)選的玻璃組成中的CaO的含量較好為5%以上40% 以下，更好為7%以上35%以下。作為與CaO大致相同地提高玻璃的穩(wěn)定性且使軟化點(diǎn)下降的成分，可含有選自MgO,BaO及SrO的至少1種。此時(shí)，Mg0、Ba0及SrO的含量與CaO的含量總計(jì)為40%以下。 CaO, MgO, BaO及SrO的總含量如果超過40%，則玻璃的穩(wěn)定性可能下降。優(yōu)選的玻璃組成中的CaO、MgO、BaO及SrO的總含量較好為5%以上40%以下。優(yōu)選的玻璃組成中的MgO、 BaO及SrO(CaO除外)的總含量較好為10%以下，更好為8%以下。作為堿金屬氧化物的Li20、Na2O及K2O不是必需成分，但是使軟化點(diǎn)下降的成分， 因此優(yōu)選含有該成分?？珊蠰i2CKNa2O及K2O中的1種或2種。其總含量如果超過6%， 則化學(xué)耐久性、特別是耐酸性可能下降，且可能會(huì)促進(jìn)保護(hù)層和有機(jī)硅樹脂密封層的界面的顯色。優(yōu)選的玻璃組成中的Li20、Na2O及K2O的總含量較好為0%以上8%以下，更好為 2%以上7%以下。構(gòu)成保護(hù)層7的玻璃的原料較好由上述成分構(gòu)成，但在無損本發(fā)明的目的的前提下也可含有其它成分。含有其它成分時(shí)，其總含量為10%以下，較好為5%以下。以上玻璃組成中，特別是以60. 4%的Si02、15. 6%的B2O3、總計(jì)3. 0%的Na2O及/ 或K20、15. 0 %的Ca0、6. 0 %的Al2O3的玻璃組成為基本組成的玻璃中即使含有規(guī)定量的氧化鋁類填料，也可高效地完成燒結(jié)，且銀離子不會(huì)局部存在于氧化鋁類填料的周邊而是以擴(kuò)散的狀態(tài)包含于玻璃中，因此適合用作為保護(hù)層7用玻璃材料。本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板1中基板主體2是近似平板狀的構(gòu)件，也可以是形成有凹部(空腔)使得發(fā)光元件搭載部位于低一臺(tái)階的位置的構(gòu)件。對(duì)于構(gòu)成基板主體2 的材料無特別限定，優(yōu)選即使在所述保護(hù)層7的形成工序中涂布、燒成以玻璃為主體的組合物的糊料后也不發(fā)生變形的材料，較好是使用無機(jī)材料。從熱傳導(dǎo)性、散熱性、強(qiáng)度、制造成本等角度考慮，無機(jī)材料中可優(yōu)選使用氧化鋁、低溫共燒陶瓷(以下稱為LTCC)、氮化鋁等。特別是采用LTCC作為基板主體2時(shí)，可通過共燒形成基板主體2、連接端子3及外部電極端子4等外部配線以及貫通導(dǎo)體5這樣的內(nèi)部配線。另外，可通過共燒形成該LTCC基板和所述銀反射層6及保護(hù)層7，因此能夠以低成本高效地制造發(fā)光元件搭載用基板1。由LTCC形成的基板主體2及具備基板主體2的發(fā)光元件搭載用基板1例如可如下制造。首先形成基板主體用生片。基板主體用生片可以如下制造向包含基板主體用玻璃粉末和陶瓷填料的玻璃陶瓷組合物中添加粘合劑以及根據(jù)需要采用的增塑劑、溶劑等而制成漿料，將該漿料通過刮刀法等成形為片狀，使其干燥而制得生片。對(duì)基板主體用玻璃粉末并沒有限定，但較好是玻璃化溫度(Tg)為550°C以上 700°C以下的玻璃粉末。玻璃化溫度(Tg)低于550°C時(shí)，后述的脫脂可能會(huì)變得困難。另一方面，玻璃化溫度(Tg)高于700°C時(shí)，收縮起始溫度升高，尺寸精度可能會(huì)降低。作為該基板主體用玻璃粉末，較好是例如包含57摩爾％以上65摩爾％以下的 SiO2,13摩爾％以上18摩爾％以下的B203、9摩爾％以上23摩爾％以下的Ca0、3摩爾％以上8摩爾％以下的Al2O3、合計(jì)0. 5摩爾％以上6摩爾％以下的選自K2O和Na2O的至少一方的玻璃粉末?；逯黧w用玻璃粉末可以如下獲得通過熔融法制造具有如上所述的玻璃組成的玻璃，通過干式粉碎法或濕式粉碎法進(jìn)行粉碎。采用濕式粉碎法的情況下，較好是使用水或乙醇作為溶劑。粉碎可以使用例如輥式粉碎機(jī)、球磨機(jī)、噴射磨等粉碎機(jī)進(jìn)行。還有，基板主體用玻璃粉末并不局限于僅由上述成分形成的玻璃粉末，也可以在滿足玻璃化溫度等各特性的范圍內(nèi)包含其它成分。包含其它成分的情況下，其它成分的總含量較好是在10摩爾％ 以下?；逯黧w2用玻璃粉末的50%粒徑(D5tl)較好是0. 5 μ m 2 μ m?；逯黧w2用玻璃粉末的D5tl小于0. 5 μ m時(shí)，玻璃粉末容易凝集，處理變得困難，而且難以使其均勻地分散。另一方面，玻璃粉末的D5tl大于2μπι時(shí)，可能導(dǎo)致玻璃軟化溫度的上升或燒結(jié)不足。粒徑的調(diào)整例如可以通過在粉碎后根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)來完成。作為陶瓷填料，可以使用一直以來用于制造LTCC基板的陶瓷填料，例如可以優(yōu)選使用氧化鋁粉末、氧化鋯粉末或者氧化鋁粉末和氧化鋯粉末的混合物。陶瓷填料的D5tl例如 ^Mjk 0. 5 μ m 4 μ m。通過將這樣的基板主體用玻璃粉末和陶瓷填料以例如玻璃粉末為30質(zhì)量％以上 50質(zhì)量％以下、陶瓷填料為50質(zhì)量％以上70質(zhì)量％以下的比例摻合、混合，從而獲得玻璃陶瓷組合物。此外，通過向該玻璃陶瓷組合物中添加粘合劑以及根據(jù)需要采用的增塑劑、溶劑等，可獲得漿料。作為粘合劑，可以優(yōu)選使用例如聚乙烯醇縮丁醛、丙烯酸樹脂等。作為增塑劑，可以使用例如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯等。此外，作為溶劑，可以使用甲苯、二甲苯、丁醇等芳香族類或醇類的有機(jī)溶劑。另外，還可以使用分散劑或均化劑。將該漿料通過刮刀法等成形為片狀并使其干燥，從而可制成基板主體用生片。將這樣制成的基板主體用生片用沖裁?；驔_床切割成規(guī)定尺寸的方材，同時(shí)在規(guī)定位置沖孔形成層間連接用的貫通孔。在基板主體用生片的表面通過絲網(wǎng)印刷等方法印刷導(dǎo)電金屬的糊料，從而形成未燒成的導(dǎo)體圖案。此外，通過在所述的層間連接用的貫通孔內(nèi)填充導(dǎo)體金屬的糊料，從而形成未燒成的層間連接部。藉此，形成未燒成連接端子、未燒成外部電極端子、未燒成貫通導(dǎo)體。作為導(dǎo)電金屬的金屬糊料，可以使用例如在以銅、銀、金等為主要成分的導(dǎo)電金屬粉末中添加乙基纖維素等載體以及根據(jù)需要采用的溶劑等制成糊狀而得的糊料。此外，在基板主體用生片表面的規(guī)定部位通過絲網(wǎng)印刷等方法印刷在銀或所述銀合金的粉末中添加乙基纖維素等載體及根據(jù)需要使用的溶劑等而得的糊狀物，藉此形成未燒成銀反射層，然后在其上形成通過燒成形成保護(hù)層7的前體層(未燒成保護(hù)層)。這里，保護(hù)層7的前體使用玻璃糊料時(shí)，通過絲網(wǎng)印刷等印刷包含具有所述保護(hù)層用組成的玻璃粉末(以下稱為保護(hù)層用玻璃粉末)和氧化鋁類填料的混合物的玻璃糊料而形成玻璃糊料層，將該層作為未燒成保護(hù)層。玻璃糊料層的形成方法只要是可平坦地形成燒成后的厚度達(dá)到5 30 μ m的層的方法即可，并不限定于印刷法。保護(hù)層7的前體使用生片時(shí)，使用包含保護(hù)層用玻璃粉末和氧化鋁類填料的混合物，與所述基板主體用生片同樣地制得生片(保護(hù)層用生片)，將該保護(hù)層用生片重疊于未燒成銀反射層之上，進(jìn)行加熱和加壓而一體化，藉此形成未燒成保護(hù)層。接著，將數(shù)塊如上所述形成有未燒成的導(dǎo)體圖案、未燒成銀反射層、未燒成保護(hù)層等的基板主體用生片對(duì)位重疊，進(jìn)行加熱和加壓而一體化后，例如在500°C以上600°C以下的溫度下保持1小時(shí)以上10小時(shí)以下，從而進(jìn)行分解除去基板主體用生片所含的樹脂等粘合劑的脫脂。然后，例如在850°C 900°C的溫度下保持20分鐘 60分鐘，從而對(duì)構(gòu)成基板主體用生片的玻璃陶瓷組合物進(jìn)行燒成。通過該燒成，形成于玻璃陶瓷基板內(nèi)部和表面的金屬糊料和未燒成保護(hù)層(玻璃糊料層或保護(hù)層用生片)也同時(shí)被燒成，可制成具有連接端子3、外部電極端子4、貫通導(dǎo)體5、銀反射層6及保護(hù)層7的基板主體2。脫脂溫度低于500°C或脫脂時(shí)間少于1小時(shí)的情況下，可能無法充分除去粘合劑等。另一方面，如果脫脂溫度超過600°C，則存在促進(jìn)玻璃的燒結(jié)的可能性，粘合劑等的除去可能不完全。脫脂時(shí)間如果超過10小時(shí)，則可能生產(chǎn)性等下降。燒成中，燒成溫度低于850°C、燒成時(shí)間少于20分鐘時(shí)，可能難以獲得致密的產(chǎn)物。另一方面，如果燒成溫度超過900°C，則很難實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體圖案等的形狀的保持。燒成時(shí)間如果超過60分鐘，則生產(chǎn)性等可能下降。燒成特別好是在860°C 880°C的溫度下進(jìn)行。銀反射層6的形成使用包含以銀為主成分的金屬粉末的金屬糊料的情況下，如果燒成溫度高于880°C，則金屬糊料過度軟化，可能無法維持規(guī)定的形狀。以上，對(duì)本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板1進(jìn)行了說明，但只要不違背本發(fā)明的技術(shù)思想，可根據(jù)需要適當(dāng)改變其構(gòu)成。下面，對(duì)本發(fā)明的發(fā)光裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的發(fā)光裝置如圖3所示，在設(shè)于本發(fā)明的發(fā)光元件搭載用基板1的搭載面2a上的保護(hù)層7的搭載部10搭載有LED等發(fā)光元件 11。發(fā)光元件11用粘接劑固定于保護(hù)層7上，未圖示的電極通過接合線12與連接端子3 電連接。并且，以覆蓋發(fā)光元件11和接合線12的方式設(shè)有由模塑樹脂形成的密封層13，從而構(gòu)成發(fā)光裝置20。作為形成密封層13的模塑樹脂，例如有機(jī)硅樹脂在耐光性、耐熱性方面良好，因此優(yōu)選使用。通過在該有機(jī)硅樹脂中添加鉬、鈦等催化劑，可以使模塑樹脂快速固化。通過使熒光體等混合或分散于密封用模塑樹脂，可將作為發(fā)光裝置20而得到的光適當(dāng)調(diào)整為所要的發(fā)光色。即，通過使熒光體混合、分散于密封層，被從發(fā)光元件11射出的光激發(fā)的熒光體發(fā)出可見光，該可見光與從發(fā)光元件11射出的光混色，可獲得作為發(fā)光裝置20所要的發(fā)光色。對(duì)于熒光體的種類無特別限定，可根據(jù)從發(fā)光元件射出的光的種類及目標(biāo)發(fā)光色適當(dāng)選擇。配置熒光體時(shí)也不限定于上述混合分散于密封層13的方法，例如也可以是在密封層13上設(shè)置熒光體層。本發(fā)明的發(fā)光裝置20中，含有氧化鋁類填料且銀離子以擴(kuò)散狀態(tài)包含于玻璃中的保護(hù)層7以覆蓋銀反射層6的整面的方式設(shè)置。利用該構(gòu)成，不僅銀反射層6的氧化及硫化得到防止，還可防止保護(hù)層7表面的銀離子的凝集及膠粒化，并可防止銀顯色。因此， 從發(fā)光元件11供給的光的損失少，可形成能夠獲得高發(fā)光亮度的發(fā)光裝置20。此外，本發(fā)明的發(fā)光裝置20中，采用搭載部10的平坦度好且熱阻小的發(fā)光元件搭載用基板1，藉此可抑制發(fā)光元件11的溫度的過度升高，使其發(fā)出高亮度的光。上述本發(fā)明的發(fā)光裝置20可以很好地用作為例如手機(jī)或大型液晶顯示器等的背光源、汽車用或裝飾用照明或者其它光源。實(shí)施例以下，參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 12、比較例首先，調(diào)制保護(hù)層用玻璃陶瓷組合物。即，摻合、混合玻璃原料，使得Si02、B203、 Al203、Ca0、Na20及K2O各成分為表1所示的組成(摩爾％ )，將該原料混合物加入鉬坩堝中，在1500 1600°C熔融60分鐘后，倒出該熔融狀態(tài)的玻璃并冷卻。通過氧化鋁制球磨機(jī)粉碎所得玻璃20 60小時(shí)，制成玻璃粉末。還有，粉碎時(shí)的溶劑采用乙醇。用激光衍射/散射式粒度分布測定裝置(株式會(huì)社島津制作所(島津製作所社) 制，商品名SALD2100)測定了以上得到的保護(hù)層用玻璃粉末的平均粒徑D5tl (μ m)。所有組成的玻璃粉末的平均粒徑(D5tl)均在1 3μπι的范圍內(nèi)。接著，在上述的保護(hù)層用玻璃粉末中按照表1所示的比例(質(zhì)量％及體積％ )摻入D5tl為2 μ m、比表面積為4. 5m2/g的氧化鋁粉末(昭和電工株式會(huì)社(昭和電工社)制， 商品名AL-45H)并混合，從而制成實(shí)施例1 10及比較例中使用的保護(hù)層用玻璃陶瓷組合物。此外，與所述氧化鋁粉末一起按照表1所示的比例(質(zhì)量％及體積％)還摻入D5tl為 0. 5 μ m、比表面積為8. 0m2/g的氧化鋯(&02)粉末(第一稀有元素化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(第一稀元素化學(xué)工業(yè)社)制，商品名HST-3F)并混合，從而獲得了實(shí)施例11及12中使用的保護(hù)層用玻璃陶瓷組合物。然后，在實(shí)施例1 9中，按照60 40的質(zhì)量比摻合所述保護(hù)層用玻璃陶瓷組合物和樹脂成分，在瓷研缽中進(jìn)行1小時(shí)的混煉，再通過三輥機(jī)進(jìn)行3次分散，調(diào)制出保護(hù)層用玻璃糊料。樹脂成分使用以85 15的質(zhì)量比調(diào)和分散乙基纖維素和α-萜品醇而得的成分。實(shí)施例10 12中，在50g所述保護(hù)層用玻璃陶瓷組合物中摻入15g有機(jī)溶劑(將甲苯、二甲苯、2-丙醇、2-丁醇以質(zhì)量比4 2 2 1混合而得的溶劑)、2.5g增塑劑(鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯)、5g作為粘合劑的聚乙烯醇縮丁醛(電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(〒 >力社)制，商品名PVK#3000K)以及0. 5g分散劑(畢克化學(xué)公司W(wǎng)) ”戈一社)制， 商品名BYK180)并混合，制成漿料后，將該漿料通過刮刀法涂布于PET膜上并使其干燥，制成燒成后的厚度達(dá)到表1所示的厚度的保護(hù)層用生片。然后，制造基板主體用生片。首先以60.4摩爾％的5102、15.6摩爾％的化03、6.0 摩爾％的A1203、15摩爾％的CaO、1摩爾％的K20、2摩爾％的Na2O的比例摻合、混合原料，將該原料混合物加入鉬坩堝中，在1600°C熔融60分鐘后，倒出該熔融狀態(tài)的玻璃并冷卻。通過氧化鋁制球磨機(jī)以乙醇為溶劑粉碎所得玻璃40小時(shí)，制得基板主體用玻璃粉末。按照該基板主體用玻璃粉末為35質(zhì)量％、氧化鋁粉末(昭和電工株式會(huì)社制， 商品名AL-45H)為40質(zhì)量％、氧化鋯粉末(第一稀有元素化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制，商品名 HSY-3F-J)為25質(zhì)量％的條件摻合、混合，從而制成基板主體用玻璃陶瓷組合物。向50g 所得的玻璃陶瓷組合物中摻入15g有機(jī)溶劑(將甲苯、二甲苯、2-丙醇、2-丁醇以質(zhì)量比 4:2:2: 1混合而得的溶劑)、2.5g增塑劑(鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯)、5g作為粘合劑的聚乙烯醇縮丁醛(電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制，商品名PVK#3000K)以及0.5g分散劑 (畢克化學(xué)公司制，商品名BYK180)并混合，制成漿料。將該漿料通過刮刀法涂布于PET膜上并使其干燥，制成燒成后的厚度為0. 15mm的基板主體用生片。另一方面，以質(zhì)量比85 15的比例摻合銀粉末(大研化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(大研化學(xué)工業(yè)社)制，商品名S550)和作為載體的乙基纖維素，按照固體成分為85質(zhì)量％的條件分散于作為溶劑的α -萜品醇后，在瓷研缽中進(jìn)行1小時(shí)的混煉，再通過三輥機(jī)進(jìn)行3次分散，制成銀糊料。
11
使用鉆孔機(jī)在基板主體用生片的與未燒成貫通導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的部分形成直徑0. 3mm 的貫通孔，通過絲網(wǎng)印刷法填充所述銀糊料而形成未燒成貫通導(dǎo)體層，并且分別形成未燒成連接端子、未燒成外部電極端子。將所述生片重疊并通過熱壓接一體化后，在搭載面的中央部通過絲網(wǎng)印刷法印刷形成了反射層用銀糊料。實(shí)施例1 9及比較例中，在其上通過絲網(wǎng)印刷法涂布所述保護(hù)層用玻璃糊料而獲得未燒成發(fā)光元件搭載用基板。實(shí)施例10 12中，在反射層用銀糊料上重疊所述保護(hù)層用生片并壓接，獲得未燒成發(fā)光元件搭載用基板。反射層用銀糊料如下制得以質(zhì)量比85 15的比例摻合銀粉末(大研化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制，商品名S400-2) 和作為載體的乙基纖維素，按照固體成分為85質(zhì)量％的條件分散于作為溶劑的α-萜品醇后，在瓷研缽中進(jìn)行1小時(shí)的混煉，再通過三輥機(jī)進(jìn)行3次分散，得到銀糊料。接著，將以上得到的未燒成發(fā)光元件搭載用基板在550°C保持5小時(shí)分解除去樹脂成分，再在870°C保持30分鐘進(jìn)行燒成，從而制成發(fā)光元件搭載用基板。形成于基板主體上銀反射層的厚度為20 μ m，保護(hù)層的厚度如表1所示。在此狀態(tài)下測定保護(hù)層中包含的銀離子(Ag+)的濃度(含量)。即，用熒光X射線測定整個(gè)保護(hù)層中包含的Ag濃度。然后用電子探針微區(qū)分析儀(Electron Probe Micro Analyzer(EPMA))測定構(gòu)成保護(hù)層的玻璃中的Ag濃度。玻璃中是指不含氧化鋁粉末而只有玻璃的區(qū)域。該區(qū)域成為EPMA檢測區(qū)域。測定結(jié)果作為換算成Ag2O的值示于表1。明確在實(shí)施例1 12的發(fā)光元件搭載用基板中，構(gòu)成保護(hù)層的玻璃中以規(guī)定比例擴(kuò)散含有銀。接著，在實(shí)施例1 12及比較例獲得的各發(fā)光元件搭載用基板上搭載發(fā)光二極管 (LED)元件而制成圖3所示的發(fā)光裝置。即，在保護(hù)層的搭載部上通過小片接合材料(信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(信越化學(xué)工業(yè)社)制，商品名KER-3000-M2)固定1個(gè)LED元件(昭和電工株式會(huì)社制，商品名GQ2CR460Z)，將該電極通過接合線與連接端子電連接。然后，使用密封劑形成模塑密封層。作為密封劑，采用密封用有機(jī)硅樹脂(信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制，商品名SCR-1016A)。接著，對(duì)于實(shí)施例1 12及比較例中制得的發(fā)光裝置，用電壓/電流發(fā)生器(愛德萬測試株式會(huì)社(7 K K > f 7卜社)制，商品名R6243)施加35mA，使LED元件發(fā)光。 然后，分別測定在發(fā)光初期(0小時(shí)后)、在溫度80%、濕度80%的環(huán)境下放置100小時(shí)后及在相同環(huán)境中放置250小時(shí)后的從發(fā)光裝置獲得的總光束量(流明)。總光束量的測定中，將發(fā)光裝置設(shè)置于積分球(直徑6英寸)內(nèi)，使用總光束測定裝置(斯貝克托拉考普株式會(huì)社卜，二一 7°社)制，商品名S0LIDLAMBDA · CCD · LED · MONITOR · PLUS)進(jìn)行。測定結(jié)果示于表1及圖4。還有，表1及圖4中，將實(shí)施例1 12及比較例的各自的發(fā)光初期(0小時(shí)后)的光束量的測定值設(shè)為100，將100小時(shí)后及250小時(shí)后的各光束量的測定值作為以所述各測
定值為基準(zhǔn)的相對(duì)值(亮度的比例)表示。
權(quán)利要求
1.發(fā)光元件搭載用基板，該基板包括具有搭載發(fā)光元件的搭載面的基板主體、形成于所述基板主體的所述搭載面的以銀或銀合金為主體的反射層、以覆蓋所述反射層的整面的方式形成且包含玻璃的保護(hù)層，其特征在于，所述保護(hù)層含有氧化鋁類填料，且含有包含呈擴(kuò)散狀態(tài)的銀離子的玻璃。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，所述玻璃中包含的銀離子的濃度換算成的濃度為0. 5質(zhì)量％以上5. 0質(zhì)量％以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，所述保護(hù)層中包含的氧化鋁類填料的含量為5質(zhì)量％以上70質(zhì)量％以下。
4.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，所述保護(hù)層中包含的氧化鋁類填料的含量為3體積％以上60體積％以下。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，所述保護(hù)層含有至少以Si02、Al2O3及CaO為構(gòu)成成分的玻璃。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，所述玻璃由以氧化物基準(zhǔn)的摩爾％表示含有40 70%的SiO2U 20%的Al203、5 25%的化03、5 40%的CaO 及0 8%的選自Li20、Na2O及K2O的至少1種氧化物的玻璃粉末燒成而得。
7.發(fā)光元件搭載用基板的制造方法，該方法用于制造權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的發(fā)光元件搭載用基板，其特征在于，包括制作用于形成所述基板主體的第一生片的工序，在所述第一生片的成為所述搭載面的表面形成用于形成所述反射層的反射層用糊料層的工序，以覆蓋所述反射層用糊料層的整面的方式形成用于形成所述保護(hù)層的前體層的工序， 對(duì)通過所述工序獲得的未燒結(jié)發(fā)光元件搭載用基板進(jìn)行燒成的工序。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件搭載用基板的制造方法，其特征在于，所述形成前體層的工序具備印刷含有所述玻璃粉末和所述氧化鋁類填料的玻璃陶瓷糊料的步驟。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件搭載用基板的制造方法，其特征在于，所述形成前體層的工序具備層疊由含有所述玻璃粉末和所述氧化鋁類填料的玻璃陶瓷組合物制得的第二生片的步驟。
10.發(fā)光裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的發(fā)光元件搭載用基板和搭載于所述發(fā)光元件搭載用基板的搭載部的發(fā)光元件。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述保護(hù)層的表面的一部分或全部以包含鉬催化劑的有機(jī)硅樹脂密封。
全文摘要
本發(fā)明提供具備反射率高且因腐蝕而造成的反射率的下降較少的銀反射層、出光效率有所提高的發(fā)光裝置用基板。發(fā)光元件搭載用基板(1)包括基板主體(2)、形成于基板主體(2)的以銀或銀合金為主體的銀反射層(6)、以覆蓋銀反射層(6)的整面的方式形成且包含玻璃的保護(hù)層，保護(hù)層(7)含有氧化鋁類填料，且構(gòu)成保護(hù)層(7)的玻璃中包含呈擴(kuò)散狀態(tài)的銀離子。保護(hù)層(7)的玻璃中包含的銀離子的濃度為0.5質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102347426SQ20111021787
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者太田誠吾 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社