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    • 专利摘要:
    本發明提供一種可減少透射基板而漏出(出射)至入射方向以外之光並且於基板表面或基板內部之孔隙較少的玻璃陶瓷體。本發明係一種玻璃陶瓷體10，其係於玻璃基質11中分散有扁平填料12者，並且扁平填料12以各厚度方向成為大致相同方向之方式分散於玻璃基質11中，於玻璃陶瓷體10之特定剖面上，該剖面之每單位面積中，扁平填料12之扁平方向上之長度為0.5~20 μm、厚度方向上之長度為0.02~0.25 μm的扁平填料12之佔有面積為30~48%。
    公开号:TW201315706A
    申请号:TW101128507
    申请日:2012-08-07
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Seigo Ohta；Masamichi Tanida
    申请人:Asahi Glass Co Ltd；
    IPC主号:F21V21-00
    专利说明:
    玻璃陶瓷體、發光元件搭載用基板、及發光裝置
    本發明係關於一種玻璃陶瓷體、發光元件搭載用基板、及發光裝置。
    近年來，隨著具有發光二極體元件等發光元件之發光裝置之高亮度、白色化，而於行動電話或液晶TV(Television，電視機)之背光裝置等中使用具有發光元件之發光裝置。對於此種發光裝置中之基板，要求導熱性較高、可迅速地散發由發光元件所產生之熱並且反射率較高、生產性良好。
    又，於發光元件之安裝時，必須防止由對基板施加之應力引起之缺損或斷裂等，故而亦要求特定之強度。
    應對此種要求，業界正研究於發光裝置之基板中使用玻璃陶瓷基板。由於玻璃陶瓷基板包含玻璃粉末與氧化鋁粉末等陶瓷粉末，玻璃與陶瓷之折射率差較大，並且該等界面較多，故而與先前之陶瓷基板相比可獲得較高之反射率。但是，為了用作發光元件搭載用基板，要求更高之反射率。
    又，針對玻璃陶瓷基板，就減少各種特性之不均、例如反射率、強度等之不均之觀點而言，亦要求抑制煅燒時之收縮。
    為了提高玻璃陶瓷基板之反射率，對含有具有折射率高於氧化鋁粒子之陶瓷粒子、即高折射率粒子進行研究。但是，含有高折射率粒子者與含有氧化鋁或二氧化矽(SiO2)等填料者相比，燒結性易降低。結果無法使填料之含量增多或者限制玻璃之組成，設計之自由度降低。因此，為了可自寬廣之範圍選擇玻璃組成，要求使用與玻璃之燒結性良好之氧化鋁粒子，增大反射率並且減小煅燒收縮。
    作為抑制玻璃陶瓷基板之煅燒收縮之方法，已知有使作為陶瓷粒子之縱橫比為5之扁平狀者沿特定方向配向之方法(例如參照專利文獻1)。又，作為提高強度之方法，已知有分散、含有縱橫比為4以上且10以下之陶瓷粒子之方法(例如參照專利文獻2)。
    然而，上述專利文獻1及2中所記載之方法於任一情形時均無法獲得作為發光元件搭載用基板充分高之反射率。
    於專利文獻3中，揭示有利用含有玻璃與陶瓷粒子之玻璃陶瓷基板而提高反射率之方法。此處，提出有將具有0.3~1.0 μm粒徑之陶瓷粒子之粒子群之佔有面積於自該玻璃陶瓷基板上方所觀察到之剖面上設為10~70%之高反射率之光反射體。
    於專利文獻3中所揭示之光反射體，藉由使玻璃中含有特定量之粒徑為0.3~1.0 μm之微細之陶瓷粒子，可獲得較高之反射率。但是，於玻璃中大量含有此種微細之陶瓷粒子之情形時，玻璃陶瓷體之燒結性變得易降低，變得易發生基板之強度降低、或基板表面之孔隙生成。
    於發光元件搭載用基板中使用此種玻璃陶瓷體之情形時，存在如下擔憂：變得易產生由安裝發光元件時對基板施加之應力引起之缺損、或分割後單片上之斷裂等，導致良率降低。
    又，據稱上述專利文獻3之玻璃陶瓷體之結晶度為50%以上，於煅燒時因玻璃成分之結晶化會使流動性、燒結性易降低，變得易於基板內或基板表面產生孔隙。
    於基板內產生孔隙之情形時，雖然反射率稍微增大但基板強度降低，又，於鍍敷處理中所使用之鍍敷液變得易自孔隙滲入基板內部。因此，於搭載發光元件後，有產生連接不良等不良情況，可靠性降低之虞。 先前技術文獻專利文獻
    專利文獻1：日本專利特開平9-71472號公報
    專利文獻2：日本專利特開2002-111210號公報
    專利文獻3：日本專利特開2007-121613號公報
    本發明係用以解決上述問題而成者，其目的在於提供一種減少透射基板而漏出(即出射)至入射方向以外之光並且於基板表面或基板內部之孔隙較少、可抑制發光元件搭載時之缺損或分割時之斷裂等的玻璃陶瓷體。
    又，本發明之目的在於提供一種使用此種玻璃陶瓷體之發光元件搭載用基板、發光裝置。
    本發明之玻璃陶瓷體之特徵在於：其係於玻璃基質中分散有扁平填料者，並且上述扁平填料係以各厚度方向成為大致相同方向之方式分散於上述玻璃基質中，於上述玻璃陶瓷體中之沿上述扁平填料厚度方向之剖面上，該剖面之每單位面積中，上述扁平填料之扁平方向上之長度為0.5~20 μm且上述扁平狀陶瓷粒子厚度方向上之長度為0.02~0.25 μm的扁平填料之佔有面積為30~48%。
    表示上述數值範圍之所謂「~」，係使用以其前後所記載之數值作為下限值及上限值之含義，只要無特別規定，則於以下之本說明書中，「~」係使用相同之含義。
    本發明之發光元件搭載用基板之特徵在於：其係用以搭載發光元件者，並且利用上述本發明之玻璃陶瓷體。
    本發明之發光裝置之特徵在於：其包括上述本發明之發光元件搭載用基板、與搭載於上述發光元件搭載用基板上之發光元件。
    根據本發明之玻璃陶瓷體，藉由於厚度方向之剖面上，以特定範圍之量含有特定形狀之扁平填料，可抑制表面及內部之孔隙生成，防止強度降低。又，即便於內部孔隙較少之狀態下，亦可成為高反射率。
    又，藉由應用此種玻璃陶瓷體，能夠製成可獲得充分之發光亮度，又，抑制於發光元件搭載時之缺損或分割時之斷裂，進而抑制因鍍敷液滲入基板內所引起之連接不良等不良情況之產生的發光元件搭載用基板、發光裝置。
    以下，對本發明之實施形態進行詳細說明。
    圖1係本發明之一實施形態之說明圖，且表示於扁平狀陶瓷粒子12(於本說明書中，亦將扁平狀陶瓷粒子記載為扁平填料)配向為板狀之面的示意剖面圖。再者，圖中之扁平填料係以平行四邊形之板狀示意性地表示。圖2係表示於與圖1之剖面在法線方向上相關之剖面的模式圖(相當於沿扁平填料厚度方向之剖面圖)。圖中，玻璃陶瓷體10之扁平填料12係以各厚度方向成為大致相同方向分散於玻璃基質11中。
    即，扁平填料12係以各粒子之扁平面與特定平面平行之方式分散。例如於發光元件搭載用基板21(以下亦有時僅記載為基板)中應用玻璃陶瓷體10之情形時，扁平填料12之扁平面係以與發光元件搭載用基板之主面的搭載面平行之方式分散。再者，所謂於扁平填料12中之厚度方向，例如對於圖2所示之情形係指圖中上下方向，所謂扁平方向(即，長度方向)係指垂直於該厚度方向之方向(圖2中之左右方向)。
    作為玻璃基質11，並無特別限定，較佳為於煅燒後未結晶化者，即非晶質。
    所謂玻璃基質11未結晶化，意指不存在自源於作為原料粉末之玻璃粉末之玻璃中析出之晶體。玻璃基質11未結晶化之確認可藉由X射線繞射進行。該判定係於將X射線繞射光譜中之源自氧化鋁粒子等陶瓷粒子之波峰之最高強度(絕對值)設為100時，將未出現具有絕對值為10以上強度之源自玻璃之波峰者設為未結晶化。
    根據此種玻璃陶瓷體10，於煅燒時不會於玻璃基質11中析出晶體，故而可抑制煅燒收縮之不均。藉此，可抑制各種特性之不均、例如反射率、強度等之不均。又，由於不析出晶體，故而亦可抑制熱膨脹係數之變化，抑制翹曲等之產生。進而，由於可抑制因析出晶體所引起之玻璃之減少，故而可增加含有扁平填料12之陶瓷粒子之導入量。
    本發明之玻璃陶瓷體於利用實體顯微鏡觀察如圖2之剖面時，扁平填料12係以各厚度方向成為大致相同方向之方式分散於玻璃基質11中。扁平填料12於扁平方向(圖2中之左右方向)上之長度為0.5~20 μm，於厚度方向(圖2中之上下方向)上之長度為0.02~0.25 μm。所謂大致相同方向係指於利用實體顯微鏡觀察時可視認為同一方向。
    因此，與分散有扁平度較小之陶瓷粒子之基板相比，入射光於玻璃與陶瓷粒子之界面碰撞之次數增多。由於碰撞於界面之光因玻璃與陶瓷粒子之折射率差異而反覆反射或折射，故而可減少於厚度方向透射基板而漏出至上方以外(即出射)之光。因此，可使返回至基板上方之反射光量增加。
    又，可藉由使用扁平填料12並且將各厚度方向設為大致相同方向，而抑制於其扁平方向上之煅燒收縮，可實現較高之尺寸精度。針對此種玻璃陶瓷體，可藉由調整扁平填料12之扁平方向上之大小而控制同一方向上之煅燒收縮。
    再者，上述扁平方向上之平均長度、厚度方向上之平均長度係於沿如圖2之厚度方向之平面切割玻璃陶瓷體10，使用掃描型顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)、圖像解析裝置，測定至少20點以上之於其任意剖面100 μm2中之各扁平填料12之扁平方向上之長度、厚度方向之長度所獲得之值之平均。又，於玻璃陶瓷體係對包含刮刀法之生胚片材進行煅燒而獲得之情形時，將其切割方向設為與刮刀法之成形方向大致平行之方向。於本說明書中，所謂大致平行只要無特別規定，則指可於目視水準視認為平行。
    以下，於沿扁平填料12厚度方向之玻璃陶瓷體10之剖面上，亦將扁平填料12之扁平方向(圖2中左右方向)上之長度記載為「長徑」，將厚度方向(圖2中上下方向)上之長度記載為「短徑」。
    玻璃陶瓷體10含有長徑為0.5~20 μm且短徑為0.02~0.25 μm之扁平填料12。並且，如圖2所示於沿扁平填料厚度方向之剖面上，以該剖面之每單位面積之佔有面積成為30~48%之方式分散含有長徑及短徑之長度滿足上述範圍之扁平填料12。更佳為35~45%。
    藉由將扁平填料12之比例設為30%以上，可增加扁平填料12於厚度方向上之層數，增加入射光於玻璃基質11與扁平填料12之界面碰撞之次數，獲得較高之反射率並且可抑制煅燒收縮。
    另一方面，藉由將扁平填料12之比例設為48%以下，亦可抑制由玻璃基質11之比例下降引起之燒結性降低。若扁平填料12之比例超過48%，則玻璃與扁平填料12之燒結性降低，變得易在基板之表面或內部產生孔隙，基板強度降低。
    再者，對於上述扁平填料12之面積，亦可以與求出上述長徑或短徑之情形相同之方式切割玻璃陶瓷體10，使用掃描型顯微鏡(SEM)、圖像解析裝置，對其任意剖面100 μm2中長徑及短徑之長度滿足上述範圍者測定該各扁平填料12之面積，並進行合計而算出。只要為滿足上述範圍之扁平填料，則例如於使用如氧化鋁與雲母般之化學組成不同之扁平填料之情形時，亦可將全部合計算出。
    作為用以獲得上述之長徑及短徑之扁平填料12之大小，以作為原料粉末之扁平填料12本身之大小計，較佳為長徑之最大長度之平均即平均最大長度為0.5~20 μm、短徑之平均值即平均長度為0.02~0.25 μm者。又，平均最大長度相對於該平均長度之比例即平均縱橫比(平均最大長度/平均長度)較佳為25~80者。如下所述，亦將該平均縱橫比稱為剖面粒子縱橫比。
    再者，作為原料粉末之扁平填料12亦可混合使用平均縱橫比不同者。於該情形時，將各扁平填料12之平均縱橫比與其存在比例相乘所得的值之合計值設為表觀上之平均縱橫比。
    作為用以獲得上述面積之原料粉末之扁平填料之調配比例，相對於玻璃粉末與扁平填料之合計量，較佳為將扁平填料設為35~60質量%。扁平填料之更佳之調配比例為40~58質量%，進而較佳為45~55質量%。藉由將扁平填料之比例設為35質量%以上，可增加入射光於玻璃基質11與扁平填料12之界面碰撞之次數，獲得較高之反射率並且可抑制煅燒收縮。另一方面，藉由將扁平填料之比例設為60質量%以下，亦可抑制由玻璃基質11之比例降低引起之燒結性之下降。
    又，於如圖2所示之剖面上，玻璃陶瓷體10之長徑為0.5~20 μm且短徑為0.02~0.25 μm之扁平填料群之佔有面積中，縱橫比(以下稱為剖面粒子縱橫比)為25以上之扁平填料之佔有面積更佳為30%以上，尤佳為35%以上。
    再者，扁平填料12之剖面粒子縱橫比係長徑相對於短徑之比例，且為以(長徑/短徑)表示之值。扁平填料12之剖面粒子縱橫比較佳為25~80。
    作為扁平填料12，例如可較佳地使用包含含有選自由氧化鋁、雲母、二氧化矽、及氮化硼所組成之群中之至少一種陶瓷而成者。該等中，亦可適宜地使用氧化鋁、雲母。作為氧化鋁，可例示利用水熱合成所獲得之氧化鋁(例如Kinseimatec公司製造，商品名：Serath)等作為較佳者。
    又，亦可以Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、MgO、富鋁紅柱石(mullite)、AlN、Si3N4、SiC、矽酸鎂石(forsterite)、菫青石(cordierite)等縱橫比為3以下之非扁平粒狀(以下記載為無定形)之填料(陶瓷粒子)取代由上述所代表之一部分扁平填料12。無定形填料之取代量為占全部玻璃陶瓷體之23質量%之量以下。
    於觀察如圖2所示之剖面時，玻璃陶瓷體10之扁平填料12之長徑之平均長度較佳為0.5~20 μm，短徑之平均長度較佳為0.02~0.25 μm。又，於本說明書中，將長徑之平均長度相對於該短徑之平均長度之比例即平均縱橫比(長徑之平均長度/短徑之平均長度)稱為平均剖面粒子縱橫比，其較佳為25~80。
    構成玻璃基質11之玻璃只要為於煅燒時之煅燒溫度區域不產生晶體者，則未必有所限定，但較佳為與扁平填料等之陶瓷、尤其是氧化鋁之折射率差為0.15以上者。即，於將玻璃之折射率設為a、氧化鋁之折射率設為b時，(b-a)之絕對值較佳為0.15以上，更佳為0.17以上，尤佳為0.19以上。藉由將玻璃與氧化鋁之折射率差設為0.15以上，可使界面之散射成為良好，提高反射率。
    作為此種玻璃，較佳為SiO2-B2O3系玻璃，更佳為SiO2-B2O3-MO系(M：鹼土)玻璃，尤佳為SiO2-B2O3-Al2O3-MO系(M：鹼土)玻璃。
    此種玻璃之折射率可使用阿本係數而算出。將於含有鹼金屬之矽酸鹽玻璃中之各成分之加成性因子(係數)示於表1。(出自；A.A.阿本：玻璃化學，Nisso通信社(1974)PP.318)
    為了製作折射率較低之玻璃，較佳為亦於上述各系玻璃中含有固定比例以上之成為玻璃之網狀形成劑之SiO2或B2O3、提高玻璃之穩定性、化學耐久性、及強度之Al2O3。SiO2、B2O3、及Al2O3之合計含量較佳為57莫耳%以上，更佳為62莫耳%以上，進而較佳為67莫耳%以上。
    就一面提高玻璃陶瓷體10中之反射率一面抑制強度降低之觀點而言，較佳為將玻璃之B2O3之含量設為10莫耳%以上。
    一般而言，ZrO2填料雖然具有高折射率但與玻璃之燒結性較差，故而於將其調配於玻璃基質11中之情形時，存在因玻璃與ZrO2填料之燒結不足而使基板之強度降低或於基板之內部產生孔隙之情況。
    藉由將B2O3之含量設為10莫耳%以上，可提高玻璃與ZrO2填料之燒結性，故而於使用ZrO2填料作為陶瓷粒子之情形時，亦可製成難以產生孔隙之生成或強度降低者。
    為了提高玻璃之穩定性並且降低玻璃熔融溫度或玻璃轉移點(Tg)、提高燒結性而添加鹼土金屬氧化物。於使用扁平填料之情形時，就可使玻璃陶瓷體10之燒結性成為良好之方面而言，作為鹼土金屬氧化物尤佳為CaO。就玻璃之穩定性、玻璃熔融溫度、玻璃轉移點(Tg)、燒結性等觀點而言，鹼土金屬氧化物之含量較佳為15~40莫耳%。藉由將鹼土金屬氧化物之含量設為15莫耳%以上，可抑制玻璃熔融溫度之過度上升。另一方面，藉由將鹼土金屬氧化物之含量設為40莫耳%以下，可抑制玻璃之折射率過度增大，使與陶瓷粒子之折射率差增大而提高反射率。鹼土金屬氧化物之含量更佳為18~38莫耳%，進而較佳為20~35莫耳%。
    可在0~10莫耳%之範圍內添加使玻璃轉移點(Tg)降低之K2O、Na2O等鹼金屬氧化物。由於該等鹼金屬氧化物與鹼土金屬氧化物相比使折射率上升之程度顯著較低，故而就製作低折射率之玻璃之觀點而言較佳為含有鹼金屬氧化物。但是，於K2O及Na2O之合計含量超過10莫耳%之情形時，有化學耐久性、尤其是耐酸性降低之虞，且有電氣絕緣性亦降低之虞。K2O及Na2O之合計含量較佳為1~8莫耳%，更佳為1~6莫耳%。
    可與鹼土金屬氧化物同樣地以降低軟化點為目的添加ZnO、TiO2、SnO。但是，由於該等成分與其他添加成分相比使折射率上升之程度較大，故而較佳為20莫耳%以下。
    作為玻璃基質之玻璃之代表例，可列舉以氧化物基準表示含有15~40莫耳%之CaO的SiO2-B2O3系玻璃。於該玻璃中，較佳為SiO2為38~60莫耳%，B2O3為13~25莫耳%。
    再者，玻璃未必限定於包含上述成分者，可在滿足折射率差等各特性之範圍內含有其他成分。於含有其他成分之情形時，其合計含量較佳為10莫耳%以下，更佳為5莫耳%以下。
    作為扁平填料12，例如扁平狀氧化鋁粒子較佳為利用藉由氫氧化鋁之水熱合成而製造扁平狀之軟水鋁石粒子並對該軟水鋁石粒子熱處理之方法所製造者。根據此種方法，藉由調整軟水鋁石粒子之熱處理、尤其是熱處理溫度，可調整晶體結構。以下具體說明製造方法。
    首先，將含有氫氧化鋁之反應原料與水填充於高壓釜內進行加壓加熱，在無攪拌下或低速攪拌下進行水熱合成。對藉由該水熱合成所獲得之反應生成物進行清洗、過濾、乾燥，獲得軟水鋁石粒子。
    於反應原料中，可視需要為了將pH值調整為8以上、較佳為11以上而添加pH值調整劑。作為pH值調整劑，可例示鈉、鉀等鹼金屬類之氫氧化物，或鋇、鈣、及鍶等鹼土金屬類之氫氧化物，或者該等之鋁酸鹽。
    藉由將pH值調整劑添加於反應原料中而成為鹼性反應體系，可實現作為原料之氫氧化鋁之溶解度增大，反應時間縮短並且與不添加之情形相比可增大所獲得之軟水鋁石粒子之尺寸。
    作為反應原料而投入之水量，較佳為相對於氫氧化鋁以質量比計設為2~25倍。若該質量比未達2倍，則有無法使反應原料充分反應之虞，另一方面，若超過25倍，則有無用之水量增加而製造成本升高並且生產性降低之虞。
    又，較佳為於反應原料中添加(甲基)丙烯酸酯系之單體或聚合物。其原因在於：藉此變得易獲得扁平狀軟水鋁石粒子、即扁平狀氧化鋁粒子。
    所謂(甲基)丙烯酸酯系之單體係表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，將該等一併記載為(甲基)丙烯酸酯。若更具體地例示(甲基)丙烯酸酯，則例如可列舉：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯等。
    所謂(甲基)丙烯酸酯系聚合物，除包含上述(甲基)丙烯酸酯之單一種類之聚合物以外，亦包括該等之共聚物、進而包含(甲基)丙烯酸酯與乙烯、苯乙烯等不同單體之聚合物或共聚物者。
    水熱合成時之高壓釜內之溫度較佳為110~300℃。若未達110℃，則難以獲得軟水鋁石粒子作為反應生成物，若超過300℃，則為了維持該溫度而消耗大量能量，在成本方面較為不利。
    關於反應時間，根據在攪拌或靜置下之各情況，加熱時間有所不同，但較佳為4~24小時。若未達4小時，則有氫氧化鋁未反應之虞。另一方面，若反應超過24小時，則生產性降低，在成本方面變得不利。
    氧化鋁粒子可藉由例如利用電爐等在450~1500℃之溫度下煅燒利用上述方法所獲得之軟水鋁石粒子而製造。此時，在450~900℃下主要獲得γ-氧化鋁型晶體結構、在900~1100℃下主要獲得δ-氧化鋁型晶體結構、在1100~1200℃下主要獲得θ-氧化鋁型晶體結構、在1200~1500℃下主要獲得α-氧化鋁型晶體結構。
    煅燒軟水鋁石粒子所獲得之氧化鋁粒子保持煅燒前之軟水鋁石粒子之形狀，其並不取決於氧化鋁之種類。因此，藉由使用扁平狀者作為軟水鋁石粒子，可獲得扁平狀之氧化鋁粒子。
    煅燒時間較佳為1~4小時，進而較佳為1.5~3.5小時。若未達1小時，則煅燒變得不充分而難以獲得氧化鋁粒子。又，由於在4小時以內大致完成氧化鋁化，故而超過4小時之煅燒不經濟。
    作為氧化鋁粒子之製造方法，可列舉上述方法作為較佳者，但未必限定於上述方法，只要為可獲得特定晶體結構或形狀者即可適宜採用公知之製造方法。
    以上，對本發明之玻璃陶瓷體10進行了說明，但如上所述，作為陶瓷粒子，無需全部均為扁平填料，可視需要在不違背本發明目的之限度內含有無定形填料。
    玻璃陶瓷體10之平均彎曲強度較佳為180 MPa以上，更佳為200 MPa以上。
    於將玻璃陶瓷體10製成厚度300 μm之平板狀時在波長460 nm下之反射率較佳為83%以上，更佳為90%以上。例如，於玻璃陶瓷體10中含有ZrO2填料之情形時，可獲得更高之反射率，故而較佳。
    其次，對應用玻璃陶瓷體10之發光元件搭載用基板、及發光裝置進行說明。
    圖3係表示應用本發明之玻璃陶瓷體10之發光裝置20的剖面圖。
    發光裝置20具有至少一部分包含玻璃陶瓷體10之發光元件搭載用基板21。於基板21上例如搭載有2個發光元件22，藉由連接線23電性串聯連接並且以覆蓋該等發光元件22與連接線23之方式設置密封層24，製成發光裝置20。
    基板21例如包括大致平板狀之基板本體211、及於該基板本體211之成為發光元件22之搭載面的表面所設置之框體212而成。於基板本體211之搭載面上設置有一對元件連接端子213，背面設置有與外部電路電性連接之一對外部連接端子214。於基板本體211之內部設置有將該等元件連接端子213與外部連接端子214電性連接之一對貫通導體215。再者，於本說明書中，所謂大致平板狀，係指於目視水準下可視認為平板。
    對於此種基板21，例如將除元件連接端子213、外部連接端子214、及貫通導體215等導體部分以外之部分視為本發明之玻璃陶瓷體10。再者，設為玻璃陶瓷體10之部分只要為除導體部分以外之至少一部分即可，例如亦可為除基板本體211中之導體部分以外。
    又，對於此種基板21，通常以其厚度方向與基板21之厚度方向一致之方式，換言之以扁平填料之扁平面與基板21之搭載面及背面大致平行之方式分散扁平填料12。
    其次，對發光元件搭載用基板20之製造方法進行說明。
    首先，於至少含有玻璃粉末與扁平填料之玻璃陶瓷組合物中，添加黏合劑、及視需要之塑化劑、溶劑、調平劑、分散劑等，製備漿料。藉由刮刀法等將其成形為片狀並進行乾燥，藉此製造生胚片材。
    玻璃粉末可利用熔融法製造含有如上述之玻璃成分之玻璃，並利用乾式粉碎法或濕式粉碎法進行粉碎而獲得。於為濕式粉碎法之情形時，較佳為使用水作為溶劑。粉碎例如可使用輥磨機、球磨機、噴射磨機等粉碎機。
    玻璃粉末之粒徑以50%粒徑(D50)計較佳為0.5~3 μm。於玻璃粉末之50%粒徑未達0.5 μm之情形時，玻璃粉末不僅易凝聚而變得難以操作而且不易均勻地進行分散。另一方面，於玻璃粉末之50%粒徑超過3 μm之情形時，有產生玻璃軟化溫度上升或燒結不足之虞。粒徑例如可於粉碎後視需要藉由分級而調整。再者，於本說明書中所表示之粉末之粒徑為藉由利用雷射繞射-散射法之粒徑測定裝置(日機裝公司製造，商品名：MT3100II)所測得者。
    另一方面，作為扁平填料，於如圖2所示之剖面上，扁平填料12之長徑為0.5~20 μm，並且短徑為0.02~0.25 μm。
    可藉由於包含此種玻璃粉末與扁平填料而成之玻璃陶瓷組合物中調配黏合劑，視需要添加溶劑(有機溶劑)、塑化劑等而獲得漿料。
    作為扁平填料之調配比例，相對於玻璃粉末與扁平填料之合計量較佳為將扁平填料設為35~60質量%，更佳為設為40~58質量%。
    作為黏合劑，例如可較佳地使用聚乙烯丁醛、丙烯酸系樹脂等。作為塑化劑，例如可使用：鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸丁苄酯等。又，作為溶劑，可使用：甲苯、二甲苯、丁醇等芳香族系或醇系有機溶劑。較佳為混合使用芳香族系溶劑與醇系溶劑。進而，亦可併用分散劑或調平劑。
    漿料之組成例如可將固形物成分(玻璃粉末+氧化鋁扁平填料)設為54.1質量%、有機溶劑(甲苯、二甲苯與異丙醇(2-丙醇)及2-丁醇之混合溶劑)設為36.5質量%、分散劑設為0.8質量%、塑化劑設為3.2質量%、作為黏合劑之樹脂設為5.4質量%。
    於漿料之製備中，向於有機溶劑中視需要混合調平劑與分散劑而成之混合溶劑中，至少添加玻璃粉末與氧化鋁粉末，並利用以ZrO2作為介質之球磨機進行攪拌。向其中添加於有機溶劑中溶解有作為黏合劑之樹脂之媒劑，並利用附有螺旋槳之攪拌棒進行攪拌後，使用篩網過濾器進行過濾。一面進行真空處理一面攪拌，藉此可消除封閉於內部之氣泡。
    繼而，於塗佈有脫模劑之PET(Polyethylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)膜上，使用例如刮刀塗佈所獲得之漿料而成形為片狀並進行乾燥，藉此製造生胚片材。藉由該生胚片材之成形，可以各短徑成為大致相同方向之方式配向扁平填料。
    即，於進行利用刮刀法之塗佈時，使含有玻璃粉末與扁平填料等之漿料通過由刮刀裝置之刀片部之前端與膜表面所形成之間隙，因此，漿料之流動(流線)變為沿著膜之輸送方向。此時，分散於漿料中之扁平填料亦以沿漿料流動之方式通過上述間隙。因此，生胚片材內之扁平填料以扁平面之方向與片材之面方向平行之方式配向。
    於生胚片材上形成未煅燒元件連接端子213、未煅燒外部連接端子214、未煅燒貫通導體215等未煅燒導體。未煅燒導體之形成方法並無特別限定，可藉由絲網印刷法塗佈導體膏。作為導體膏，例如可使用向以銅、銀、金、鋁等中之任一者作為主成分之金屬粉末中添加乙基纖維素等媒劑、視需要之溶劑等而製成膏狀者。其中，較佳為銀粉末或銅粉末。
    繼而，一面將如上所述之生胚片材位置對準一面重疊複數片後，藉由熱壓接而一體化。其後，進行用以分解、去除黏合劑等之脫脂後，進行煅燒而燒結玻璃陶瓷組合物，獲得基板21。
    脫脂例如可在500~600℃之溫度下保持1~10小時進行。於脫脂溫度未達500℃或脫脂時間未達1小時之情形時，有無法充分地分解、去除黏合劑等之虞。若將脫脂溫度設為600℃左右、脫脂時間設為10小時左右，則可充分去除黏合劑等，但若超過該時間，則反而有生產性等降低之虞。
    煅燒例如在850~900℃之溫度下保持20~60分鐘進行，尤佳為在860~880℃之溫度下進行。於煅燒溫度未達850℃或煅燒時間未達20分鐘之情形時，有無法獲得緻密之燒結體之虞。若將煅燒溫度設為900℃左右、煅燒時間設為60分鐘左右，則可獲得充分緻密者，若超過其，則反而有生產性等降低之虞。又，於使用含有以銀作為主成分之金屬粉末之導體膏之情形時，有如下擔憂：若煅燒溫度超過900℃，則過度軟化，故而變得無法維持特定形狀。
    若於上述扁平填料與生胚片材之面方向平行地配向之狀態下進行煅燒，則扁平填料之配向保持原狀態，僅玻璃發生熔融。此時，雖然熔融之玻璃填埋扁平填料之間的間隙，但由於與面方向平行地配向之扁平填料約束面方向之活動，故而可保持扁平填料間沿面方向之間隙(尺寸)，而僅縮減厚度方向上之間隙尺寸。因此，於生胚片材之煅燒時，僅於厚度方向上產生收縮，可抑制於面方向上之收縮。如此，即便不施加自外部之壓力，亦可降低面方向上之煅燒收縮率，故而可獲得尺寸精度較高之玻璃陶瓷體。
    根據此種製造方法，藉由使用扁平度較高之扁平填料並且將各厚度方向設為大致相同方向進行煅燒，可減少沿厚度方向透射基板而漏出(即出射)至上方以外之光，提高反射率，又，可抑制其扁平方向上之煅燒收縮。
    又，藉由於玻璃基質中以成為特定含量之方式調配此種扁平填料，可抑制燒結性降低，並可抑制強度降低或基板上之孔隙生成。 實施例
    以下，參照實施例進行具體說明。 (實施例：例1~19，比較例：例20~21)
    以成為表2所示比例之玻璃之方式調配、混合各玻璃原料，製成原料混合物，將該原料混合物放入鉑坩堝中，在1200~1500℃下熔融60分鐘後，流出熔融物並進行冷卻。並且，藉由氧化鋁製球磨機並以水作為溶劑而將冷卻物粉碎10~60小時，進行分級而獲得各組成之玻璃粉末G1~G13。
    另外，由氫氧化鋁藉由水熱合成而製造扁平狀軟水鋁石粉末，煅燒該軟水鋁石粉末，獲得扁平氧化鋁填料。即，首先，將氫氧化鋁、作為pH值調整劑之氫氧化鈉或碳酸鈣、及水填充於高壓釜中。此處，將pH值調整為8以上，並將水之調配比以質量比計設為氫氧化鋁量之5倍以上。並且，在150~200℃、自然加壓下反應2~10小時。其後，進行水洗過濾清洗，獲得扁平狀之軟水鋁石粒子。
    其後，在800~1300℃下煅燒軟水鋁石粉末，獲得長徑之最大長度之平均即平均最大長度為2~3.5 μm、短徑之平均值即平均長度為0.08~0.2 μm、平均剖面粒子縱橫比(平均最大長度/平均長度)為25~50之扁平氧化鋁填料。
    再者，平均縱橫比等之調整係藉由於製造扁平狀軟水鋁石粉末時調整平均縱橫比等而進行。
    繼而，如表3~5所示，以特定比例調配、混合玻璃粉末、及作為陶瓷粉末之扁平氧化鋁填料、扁平雲母填料、無定形氧化鋁填料、或無定形氧化鋯填料。於表3~5中，作為玻璃粉末與陶瓷粉末之混合比例，以質量%表示陶瓷粉末之比例。因此，各例中之玻璃粉末之比例成為自100質量%中減去陶瓷粉末之質量%所得之值。
    作為無定形氧化鋁填料，係使用50%粒徑(D50)為2 μm、比表面積為4.5 m2/g之氧化鋁粉末(昭和電工公司製造，商品名：AL-45H)，作為無定形氧化鋯填料，係使用50%粒徑(D50)為0.5 μm、比表面積為8.0 m2/g之氧化鋯(ZrO2)粉末(第一稀元素化學公司製造，商品名：HST-3F)。
    作為扁平雲母填料，係使用50%粒徑(D50)為6.0 μm之雲母粉末(Topy工業製造，商品名：PDM-5B)。
    於該混合粉末(玻璃陶瓷組合物)50 g中分別調配、混合有機溶劑(以質量比4：2：2：1混合甲苯、二甲苯、2-丙醇、2-丁醇而成者)15 g、塑化劑(鄰苯二甲酸二(2-乙基己酯))2.5 g、作為黏合劑之聚乙烯丁醛(Denka公司製造，商品名：PVK#3000K)5 g、及分散劑(BYK-Chemie公司製造，商品名：BYK180)0.5 g，製成漿料。於PET膜上利用刮刀法塗佈該漿料並乾燥後進行切割，製造厚度為0.2 mm且40 mm見方(縱40 mm×橫40 mm)之生胚片材。
    其次，將該生胚片材重疊6片，並於80℃下施加10 MPa之壓力而製成一體。其後，藉由於煅燒爐中在550℃下保持5小時而分解、去除黏合劑樹脂後，在870℃下保持1小時進行煅燒。如此，獲得厚度500 μm之玻璃陶瓷體。針對該玻璃陶瓷體，以下述所示之方式測定強度、吸水率等。再者，針對該玻璃陶瓷體，藉由X射線繞射調查玻璃之結晶度，結果均未確認到結晶化。 (平均彎曲強度)
    針對上述玻璃陶瓷體，進行依據JIS C 2141之3點彎曲強度試驗。即，以2點支撐玻璃陶瓷體之一邊，並於與其對向之邊上之上述2點之中間位置緩慢地施加負荷，測定玻璃陶瓷體發生斷裂時之荷重，基於此算出3點彎曲強度(MPa)。對該彎曲強度測定30點，求出平均值(平均彎曲強度)。將結果示於表3~5。 (吸水率)
    針對上述玻璃陶瓷體，進行依據JIS R 2205之吸水率測定。即，測定玻璃陶瓷體之乾燥質量、利用真空法之飽水基板之質量，基於該等算出吸水率。將結果示於表3~5。再者，吸水率之值越低，開放孔(open pore)越少。
    另外製作用以測定反射率之反射率測定用之玻璃陶瓷體(以下稱為反射率測定用基板)。即，重疊與上述玻璃陶瓷體之製作中所使用者相同之生胚片材並進行一體化後，製成煅燒後之膜厚成為300 μm者。其後，於與上述玻璃陶瓷體相同之條件下進行黏合劑樹脂之分解、去除及煅燒，獲得反射率測定用基板。 (反射率)
    針對該反射率測定用基板測定表面之反射率。於反射率之測定中，使用Oceanoptics公司之分光儀USB2000與小型積分球ISP-RF，算出460 nm下之反射率(單位：%)。將結果示於表3~5。 (粒子形狀)
    沿厚度方向並且沿與刮刀之成形方向大致平行之方向切割上述玻璃陶瓷體，對其剖面進行鏡面研磨。使用掃描型顯微鏡(SEM)、圖像解析裝置，測定剖面100 μm2上之各粒子之長徑及短徑，對該等進行平均化而求出粒子之長徑之平均長度、短徑之平均長度。又，測定於同一剖面上之粒子面積，求出每單位面積之粒子之面積比例。將結果示於表3~5。
    再者，扁平氧化鋁填料及扁平雲母填料之面積比係於上述剖面100 μm2上，測定長徑(之扁平方向上之長度)為0.5~20 μm且短徑(厚度方向上之長度)為0.02~0.25 μm之粒子之面積並算出者。

    ＊1：未觀察到除源自填料之波峰以外之結晶化波峰

    ＊1：未觀察到除源自填料之波峰以外之結晶化波峰
    ＊1：未觀察到除源自填料之波峰以外之結晶化波峰
    由表3~5明確，對於在玻璃陶瓷體之特定剖面上長徑為0.5~20 μm且短徑為0.02~0.25 μm之扁平填料以單位面積計之佔有面積為30~48%的例1~19之基板，可獲得83%以上之高反射率並且可獲得180 MPa以上之高平均彎曲強度。又，對於例1~19之基板，吸收率為1.5%以下且抑制基板孔隙之生成。
    另一方面，對於在特定剖面上以其單位面積計之佔有面積超過48%而含有此種扁平狀陶瓷粒子的例20、21之基板，確認到吸水率增大至3.1%以上，於基板上產生孔隙。 產業上之可利用性
    根據本發明，藉由於厚度方向之剖面上以特定範圍之量含有特定形狀之扁平填料，可提供能夠抑制表面及內部之孔隙生成，抑制強度之降低，又，內部孔隙較少、高反射率之玻璃陶瓷體。
    又，藉由應用此種玻璃陶瓷體，可提供能夠獲得充分之發光亮度，又，抑制於發光元件搭載時之缺損或分割時之斷裂，進而抑制因鍍敷液滲入基板內所引起之連接不良等不良情況產生的發光元件搭載用基板、及發光裝置。
    再者，將於2011年8月8日提出申請之日本專利申請案2011-172889號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要之全部內容引入本文，併入為本發明之揭示。
    10‧‧‧玻璃陶瓷體
    11‧‧‧玻璃基質
    12‧‧‧陶瓷粒子
    20‧‧‧發光裝置
    21‧‧‧發光元件搭載用基板
    22‧‧‧發光元件
    23‧‧‧連接線
    24‧‧‧密封層
    211‧‧‧基板本體
    212‧‧‧框體
    213‧‧‧元件連接端子
    214‧‧‧外部連接端子
    215‧‧‧貫通導體
    圖1係表示本發明之實施形態之玻璃陶瓷體的示意剖面圖。
    圖2係表示本發明之玻璃陶瓷體中之沿扁平狀氧化鋁粒子厚度方向之剖面的示意剖面圖。
    圖3係表示本發明之實施形態之發光裝置的剖面圖。
    10‧‧‧玻璃陶瓷體
    11‧‧‧玻璃基質
    12‧‧‧陶瓷粒子
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種玻璃陶瓷體，其特徵在於：其係於玻璃基質中分散有扁平填料者，並且上述扁平填料係以各厚度方向成為大致相同方向之方式分散於上述玻璃基質中，於沿上述玻璃陶瓷體中之上述扁平填料厚度方向之剖面上，該剖面之每單位面積中，上述扁平填料之扁平方向上之長度為0.5~20 μm且上述扁平填料之厚度方向上之長度為0.02~0.25 μm的扁平填料之佔有面積為30~48%。
    [2] 如請求項1之玻璃陶瓷體，其中上述玻璃陶瓷體之上述玻璃基質未結晶化。
    [3] 如請求項1或2之玻璃陶瓷體，其中於上述扁平填料之佔有面積中，平均剖面粒子縱橫比為25以上之扁平填料之佔有面積為30~48%。
    [4] 如請求項1至3中任一項之玻璃陶瓷體，其中於上述扁平填料之佔有面積中，平均剖面粒子縱橫比為25~80之扁平填料之佔有面積為30~48%。
    [5] 如請求項1至4中任一項之玻璃陶瓷體，其中上述扁平填料包含選自由氧化鋁、雲母、二氧化矽、及氮化硼所組成之群中之至少一種。
    [6] 如請求項1至5中任一項之玻璃陶瓷體，其中上述玻璃陶瓷體於製成厚度300 μm之平板狀時，在波長460 nm下之反射率為83%以上。
    [7] 如請求項1至6中任一項之玻璃陶瓷體，其中上述玻璃陶瓷體之彎曲強度為180 MPa以上。
    [8] 如請求項1至7中任一項之玻璃陶瓷體，其中上述玻璃基質包含以氧化物基準表示含有15~40莫耳%之CaO之SiO2-B2O3系玻璃。
    [9] 如請求項1至8中任一項之玻璃陶瓷體，其中上述玻璃陶瓷體含有ZrO2粒子，於製成厚度300 μm之平板狀時，在波長460 nm下之反射率為90%以上，且彎曲強度為180 MPa以上。
    [10] 一種發光元件搭載用基板，其特徵在於：其係用以搭載發光元件者，並且包含如請求項1至9中任一項之玻璃陶瓷體。
    [11] 一種發光裝置，其特徵在於包括：如請求項10之發光元件搭載用基板、與搭載於上述發光元件搭載用基板上之發光元件。
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    CN103733361A|2014-04-16|
    WO2013021921A1|2013-02-14|
    引用文献:
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    优先权:
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