WO2020166186A1

WO2020166186A1 - 発光素子用基板およびその製造方法

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Publication number: WO2020166186A1
Application number: PCT/JP2019/048436
Authority: WO
Inventors: 勝寿中山
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2021-08-14
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Abstract

発光素子用基板であって、相互に対向する第１の主面および第２の主面と、前記第１の主面に開口を有する第１の孔および前記第２の主面に開口を有する第２の孔とを有し、前記第１の主面の側は、発光素子が設置される側である、基体と、該基体の前記第１および第２の孔に設置された放熱体であって、前記第１の孔から前記第２の孔まで電気的に接続された、放熱体と、を有し、前記基体は、ガラスとセラミックスの混合材料を含み、前記ガラスの９０体積％以上は非晶質で構成され、前記放熱体は、９９質量％以上が銅で構成される、発光素子用基板。

Description

発光素子用基板およびその製造方法

　本発明は、発光素子用基板およびその製造方法に関する。

　発光ダイオード（ＬＥＤ）および半導体レーザダイオード（ＬＤ）のような発光素子は、自動車用灯具、ディスプレイ、および街路灯などに幅広く使用されている。発光素子は、各種配線を備える発光素子用基板の上に設置され、発光装置として使用される。

　近年、発光装置に対して、より高い輝度が要求されるようになり、これに伴い、発光素子の発熱量も増大する傾向にある。そこで、発熱量の増大による発光素子の温度上昇を抑制するため、発光素子用基板には放熱体が設置されている。

特開２０１５－８６０９０号公報特開２０１４－１５４５４７号公報特開２００４－１９９９４１号公報

　通常、発光素子用基板に設けられる放熱体としては、銀が使用されている。しかしながら、銀は硫化され易く、一旦硫化してしまうと、放熱体の特性が低下すると言う問題がある。特に、排気ガス中に硫黄成分が含まれ得る自動車用の発光装置の場合、このような硫化の問題は、無視できない問題となり得る。

　そこで、銀に代わる材料として、銅を使用することが考えられる。

　しかしながら、銅は、発光素子用基板を構成する基体との密着性が良好であるとは言い難い。このため、放熱体として銅を使用する場合、基体との密着性を改善するため、さらにガラスフリットを添加する必要が生じる。

　しかしながら、放熱体にガラスフリットを添加した場合、放熱体の比抵抗が上昇し、放熱体の熱伝導性が低下してしまうという問題がある。

　本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、硫化による劣化が生じ難く、基体との密着性が良好である上、比抵抗が有意に抑制された放熱体を備える発光素子用基板を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような発光素子用基板の製造方法を提供することを目的とする。

　本発明では、発光素子用基板であって、
　相互に対向する第１の主面および第２の主面と、前記第１の主面に開口を有する第１の孔および前記第２の主面に開口を有する第２の孔とを有し、前記第１の主面の側は、発光素子が設置される側である、基体と、
　該基体の前記第１および第２の孔に設置された放熱体であって、前記第１の孔から前記第２の孔まで電気的に接続された、放熱体と、
　を有し、
　前記基体は、ガラスとセラミックスの混合材料を含み、前記ガラスの９０体積％以上は非晶質で構成され、
　前記放熱体は、９９質量％以上が銅で構成される、発光素子用基板が提供される。

　また、本発明では、発光素子用基板の製造方法であって、
（Ｉ）貫通孔を有する第１のグリーンシートを作製する工程であって、
　前記第１のグリーンシートは、ガラスとセラミックスの混合材料を含む、工程と、
（ＩＩ）前記第１のグリーンシートの前記貫通孔に放熱体用ペーストを充填する工程であって、
　前記放熱体用ペーストは、銅粒子を含み、ガラスフリットを実質的に含まない、工程と、
（ＩＩＩ）前記放熱体用ペーストが充填された前記第１のグリーンシートを、前記混合材料を含む他のグリーンシートと組み合わせて、組立体を構成する工程と、
（ＩＶ）前記組立体を焼成して、発光素子用基板を形成する工程であって、
　前記第１のグリーンシートおよび他のグリーンシートから、ガラスとセラミックスを含む基体が形成され、前記基体に含まれる前記ガラスは、９０体積％以上が非晶質であり、
　前記放熱体用ペーストから、銅を９９質量％以上含む放熱体が形成される、工程と、
　を有する、製造方法が提供される。

　本発明では、硫化による劣化が生じ難く、基体との密着性が良好である上、比抵抗が有意に抑制された放熱体を備える発光素子用基板を提供できる。また、本発明では、そのような発光素子用基板の製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態による発光素子用基板の模式的な上面図である。図１に示した本発明の一実施形態による発光素子用基板のＡ－Ａ線に沿った断面を模式的に示した図である。本発明の別の実施形態による発光素子用基板の模式的な断面図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法のフローの一例を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示した図である。

　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

　前述のように、発光素子用基板において、硫化の問題がある銀に代わる放熱体用の材料として銅を使用した場合、基体と放熱体との間の密着力が低下するおそれがある。従って、基体と放熱体との間の密着性を改善するためには、放熱体に、さらにガラスフリットを添加する必要が生じる。

　しかしながら、放熱体にガラスフリットを添加した場合、放熱体の比抵抗が上昇し、放熱体の熱伝導性が低下してしまうという問題が生じる。

　これに対して、本発明の一実施形態では、
　発光素子用基板であって、
　相互に対向する第１の主面および第２の主面と、前記第１の主面に開口を有する第１の孔および前記第２の主面に開口を有する第２の孔とを有し、前記第１の主面の側は、発光素子が設置される側である、基体と、
　該基体の前記第１および第２の孔に設置された放熱体であって、前記第１の孔から前記第２の孔まで電気的に接続された、放熱体と、
　を有し、
　前記基体は、ガラスとセラミックスの混合材料を含み、前記ガラスの９０体積％以上は非晶質で構成され、
　前記放熱体は、９９質量％以上が銅で構成される、発光素子用基板が提供される。

　本発明の一実施形態による発光素子用基板では、放熱体は、９９質量％以上が銅で構成される。このため、本発明の一実施形態は、銀で構成された従来の放熱体に比べて、放熱体に、硫化による劣化が生じ難いという特徴がある。

　また、本発明の一実施形態による発光素子用基板では、放熱体は、ガラスフリットを実質的に含まない。ここで、「実質的に含まない」という用語は、対象となる成分を最大でも１質量％未満しか含まないこと、好ましくは、０．５質量％以下しか含まないことを意味する。

　従って、本発明の一実施形態による発光素子用基板では、ガラスフリットの添加による放熱体の比抵抗の上昇を、有意に抑制できる。

　また、本発明の一実施形態による発光素子用基板では、基体は、ガラスとセラミックスの混合材料を含み、前記ガラスの９０体積％以上は非晶質で構成される。

　基体を構成するガラスの大部分、すなわち９０体積％以上を非晶質とした場合、銅の放熱体と基体との間の密着性を有意に高めることができる。

　従って、そのような基体を使用した場合、放熱体が銅で構成されガラスフリットを実質的に含まない場合であっても、基体と放熱体とを適正に密着させることが可能となる。

　以上の効果により、本発明の一実施形態では、硫化による劣化が生じ難く、基体との密着性が良好である上、比抵抗が有意に抑制された放熱体を備える発光素子用基板を提供できる。

　（本発明の一実施形態による発光素子用基板）
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による発光素子用基板について具体的に説明する。

　図１には、本発明の一実施形態による発光素子用基板の模式的な上面図を示す。また、図２には、図１に示した発光素子用基板のＡ－Ａ線に沿った断面を模式的に示す。

　図１および図２に示すように、本発明の一実施形態による発光素子用基板（以下、「第１の発光素子用基板」と称する）１００は、基体１１０と、放熱体１４０とを有する。

　基体１１０は、上面が除去された略「箱」型の形状を有し、「箱」の内部に発光素子（図示されていない）を収容して、該発光素子を支持することができる。

　図１に示すように、基体１１０は、上面視、略矩形状であり、４つの辺、すなわち第１の辺１１２ａ～第４の辺１１２ｄを有する。

　また、図２に示すように、基体１１０は、側部１１５と、該側部１１５の下側に設置された底部１２０とを有する。

　側部１１５は、中央部分が取り除かれた「枠」状の形状を有し、上記第１の辺１１２ａ～第４の辺１１２ｄのそれぞれに対応する４つの部分、すなわち、第１の部分１１５ａ～第４の部分１１５ｄを有する。

　底部１２０は、相互に対向する第１の主面１２２および第２の主面１２４を有し、側部１１５は、底部１２０の第１の主面１２２上に配置される。発光素子（図示されていない）は、底部１２０の第１の主面１２２上の、側部１１５に取り囲まれた空間部分に設置される。

　また、底部１２０は、第１の主面１２２に開口を有する第１の孔１２５ａ、および第２の主面１２４に開口を有する第２の孔１２５ｂを有する。

　なお、図２に示した例では、第１の孔１２５ａおよび第２の孔１２５ｂは、相互に連通しており、その結果、底部１２０の第１の主面１２２から第２の主面１２４まで連通する貫通部１２６が構成される。

　図１および図２に示した例では、貫通部１２６は、延伸方向に垂直な断面が、略矩形状である。しかしながら、これは単なる一例であって、貫通部１２６の延伸方向に垂直な断面の形状は、特に限られない。

　なお、本願において、「略矩形状」とは、例えば、図１の貫通部１２６および放熱体１４０に示すように、矩形の４つのコーナー部がラウンドされている形態を含むことを意味する。

　放熱体１４０は、基体１１０の貫通部１２６に充填される。放熱体１４０は、熱伝導性を有し、発光素子で生じた熱を、第１の発光素子用基板１００の外部に放熱することができる。例えば、図１および図２に示した例では、第１の発光素子用基板１００の下面、すなわち基体１１０の底部１２０の第２の主面１２４の側が放熱面となる。

　なお、図２に示した例では、基体１１０の貫通部１２６は、延伸方向に垂直な断面が一定の寸法形状を有する。すなわち、第１の孔１２５ａと第２の孔１２５ｂは、相互に等しい断面形状を有する。

　しかしながら、これは単なる一例であって、貫通部１２６の形状は、特に限られない。

　例えば、基体１１０の貫通部１２６は、延伸方向に垂直な断面が２つの異なる寸法を有し、第１の孔１２５ａよりも、第２の孔１２５ｂの方が断面が大きくなっていても良い。

　あるいは、貫通部１２６は、延伸方向に垂直な断面が３つ以上の異なる寸法を有し、各断面は、第１の主面１２２の側から第２の主面１２４の側に向かって面積が増加しても良い。

　特に、貫通部１２６は、第１の主面１２２から第２の主面１２４まで、延伸方向に垂直な断面が徐々に増加するような、逆テーパ状の形状を有しても良い。以下、このように、断面積が第１の主面１２２の側から第２の主面１２４の側に向かって、ステップ状または連続的に増加する貫通部１２６の形態を、まとめて「末広がり」状と称する。

　貫通部１２６が「末広がり」状の形態を有する場合、該貫通部１２６に放熱体１４０を充填することにより、放熱体１４０による放熱特性をより高めることができる。

　ここで、第１の発光素子用基板１００において、基体１１０は、主として、ガラスとセラミックスの混合材料で構成される。

　一方、放熱体１４０は、実質的にガラスフリットを含まず、９９質量％以上が銅で構成される。従って、放熱体１４０は、硫化による劣化が生じ難い上、比抵抗が低く、良好な熱伝導性を有する。

　また、基体１１０に含まれるガラスは、９０体積％以上が非晶質で構成される。従って、第１の発光素子用基板１００では、放熱体１４０がガラスフリットを含まなくても、放熱体１４０は、基体１１０と適正に密着される。

　以上の効果により、第１の発光素子用基板１００では、硫化による劣化が生じ難く、基体１１０との密着性が良好である上、比抵抗が有意に抑制された放熱体１４０を得ることができる。

　（本発明の別の実施形態による発光素子用基板）
　次に、図３を参照して、本発明の別の実施形態による発光素子用基板について説明する。

　図３には、本発明の別の実施形態による発光素子用基板の模式的な断面図を示す。

　図３に示すように、本発明の別の実施形態による発光素子用基板（以下、「第２の発光素子用基板」と称する）２００は、基体２１０と、放熱体２４０とを有する。

　基体２１０は、上面視、略矩形状であり、４つの辺、すなわち第１の辺２１２ａ～第４の辺２１２ｄを有する。図３には、このうち第１の辺２１２ａおよび第３の辺２１２ｃが示されている。

　また、図３に示すように、基体２１０は、側部２１５と、該側部２１５の下側に設置された底部２２０とを有する。

　側部２１５は、枠状の形状を有し、上記第１の辺２１２ａ～第４の辺２１２ｄのそれぞれに対応する４つの部分、すなわち、第１の部分２１５ａ～第４の部分１１５ｄを有する。図３には、このうち第１の部分２１５ａおよび第３の部分２１５ｃが示されている。

　底部２２０は、相互に対向する第１の主面２２２および第２の主面２２４を有し、側部２１５は、底部２２０の第１の主面２２２上に配置される。発光素子（図示されていない）は、底部２２０の第１の主面２２２上の、側部２１５に取り囲まれた空間部分に設置される。

　また、底部２２０は、第１の主面２２２に開口を有する第１の孔２２５ａ、および第２の主面２２４に開口を有する第２の孔２２５ｂを有する。

　放熱体２４０は、第１の孔２２５ａおよび第２の孔２２５ｂに充填される。

　なお、図３に示した例では、第１の孔２２５ａと第２の孔２２５ｂは、延伸方向に垂直な断面がそれぞれ異なる寸法を有する。すなわち、第１の主面２２２の側の第１の孔２２５ａよりも、第２の主面２２４の側の第２の孔２２５ｂの方が断面が大きくなっている。

　しかしながら、これは単なる一例であって、第１の孔２２５ａおよび第２の孔２２５ｂの形状および両者の関係は、特に限られない。

　例えば、第１の孔２２５ａと第２の孔２２５ｂは、延伸方向に垂直な断面が、実質的に等しい寸法形状を有しても良い。

　ただし、前述のように、第１の孔２２５ａと第２の孔２２５ｂの大小関係を、図３に示したような「末広がり」状の形態とすることにより、各孔２２５ａ、２２５ｂに充填される放熱体１４０による放熱特性をより高めることができる。

　また、図３に示すように、第２の発光素子用基板２００は、設置された高さ位置が異なる、第１の電極２６０、第２の電極２６５、および第３の電極２７０を有する。

　第１の電極２６０は、基体２１０の底部２２０の第１の主面２２２の側の放熱体２４０の上に、少なくとも該放熱体２４０を覆うように配置される。また、第２の電極２６５は、基体２１０の底部２２０の第２の主面２２４の側の放熱体２４０の上に、少なくとも該放熱体２４０を覆うように配置される。さらに、第３の電極２７０は、第１の電極２６０と第２の電極２６５の間の高さ位置に設置される。

　第３の電極２７０により、放熱体２４０は、第１の主面２２２により近い第１の伝熱部分２４２と、第２の主面２２４により近い第２の伝熱部分２４４とに分離される。この場合、第１の伝熱部分２４２と第２の伝熱部分２４４は、第３の電極２７０を介して、相互に電気的に接続される。

　ただし、第３の電極２７０は、省略されても良い。

　第１の電極２６０～第３の電極２７０は、後に設置される発光素子（図示されていない）等との間で、所望の配線パターンが構成されるように設置される。従って、第１の電極２６０～第３の電極２７０の態様は、特に限られず、図３に示した形態は、単なる一例である。

　なお、第１の電極２６０および第２の電極２６５は、第２の発光素子用基板２００の流通過程では、省略されても良い。すなわち、第１の電極２６０および第２の電極２６５は、第２の発光素子用基板２００に発光素子を設置して、発光装置として完成されるまでのいずれかのタイミングで、設置されれば良い。

　これに対して、第３の電極は、最終的に得られる発光装置において、省略されても良い。

　ここで、第２の発光素子用基板２００において、基体２１０は、主として、ガラスとセラミックスの混合材料で構成される。

　一方、放熱体２４０は、実質的にガラスフリットを含まず、９９質量％以上が銅で構成される。従って、放熱体２４０は、硫化による劣化が生じ難い上、比抵抗が低く、良好な熱伝導性を有する。

　また、基体２１０に含まれるガラスは、９０体積％以上が非晶質で構成される。従って、第２の発光素子用基板２００では、放熱体２４０がガラスフリットを含まなくても、放熱体２４０は、基体２１０と適正に密着される。

　以上の効果により、第２の発光素子用基板２００では、硫化による劣化が生じ難く、基体２１０との密着性が良好である上、比抵抗が有意に抑制された放熱体２４０を得ることができる。

　（本発明の一実施形態による発光素子用基板の構成部材）
　次に、本発明の一実施形態による発光素子用基板に含まれる各部材について、より詳しく説明する。なお、ここでは、一例として、第２の発光素子用基板２００を例に、その構成部材について説明する。

　（基体２１０）
　基体２１０は、前述のように、セラミックスとガラスの混合材料で構成される。

　セラミックスとしては、例えば、これに限られるものではないが、アルミナ、ジルコニア、または両者の混合物などが使用される。

　ガラスは、９０体積％以上が非晶質で構成される。非晶質の量は、ガラス全体に対して、９５体積％以上であることが好ましく、９８体積％以上であることがより好ましい。ガラスは、実質的に全てが非晶質であることが最も好ましい。

　非晶質の量が多いほど、基体２１０と放熱体２４０との間に良好な密着性を得ることができる。

　ガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃～７００℃の範囲であることが好ましい。ガラス転移温度Ｔｇを５５０℃以上とすることにより、第２の発光素子用基板２００の製造過程で、脱脂処理を適正に実施できる。また、ガラス転移温度Ｔｇを７００℃以下とすることにより、基体２１０の収縮開始温度が低くなり、第２の発光素子用基板２００の寸法精度を高めることができる。

　ガラスの組成は、特に限られないが、例えば、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、およびＡｌ_２Ｏ_３を含む組成が好ましい。ガラスは、さらに、Ｋ_２ＯおよびＮ_２Ｏの少なくとも一方を含んでも良い。

　このような組成とすることにより、基体２１０と放熱体２４０との密着性が向上する。

　このうち、ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークフォーマとなる物質である。ＳｉＯ_２は、ガラス中に、５７ｍｏｌ％～６５ｍｏｌ％の範囲で含まれることが好ましい。

　ＳｉＯ_２の含有量が５７ｍｏｌ％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しくなるとともに、化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ_２の含有量が６５ｍｏｌ％を超えると、ガラス溶融温度およびガラス転移温度Ｔｇが過度に高くなるおそれある。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは５８ｍｏｌ％以上、より好ましくは５９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは６０ｍｏｌ％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは６４ｍｏｌ％以下、より好ましくは６３ｍｏｌ％以下である。

　Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワークフォーマとなる物質である。Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス中に、１３ｍｏｌ％～１８ｍｏｌ％の範囲で含まれることが好ましい。

　Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１３ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度およびガラス転移温度Ｔｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１８ｍｏｌ％を超えると、安定なガラスを得ることが難しくなるとともに、化学的耐久性が低下するおそれがある。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１４ｍｏｌ％以上、より好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１７ｍｏｌ％以下、より好ましくは１６ｍｏｌ％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、ガラス溶融温度およびガラス転移温度Ｔｇを低下させるために添加される。ＣａＯは、ガラス中に、９ｍｏｌ％～２３ｍｏｌ％の範囲で含まれることが好ましい。

　ＣａＯの含有量が９ｍｏｌ％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２３ｍｏｌ％を超えると、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２ｍｏｌ％以上、より好ましくは１３ｍｏｌ％以上、特に好ましくは１４ｍｏｌ％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２ｍｏｌ％以下、より好ましくは２１ｍｏｌ％以下、特に好ましくは２０ｍｏｌ％以下である。

　Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラス中に、３ｍｏｌ％～８ｍｏｌ％の範囲で含まれることが好ましい。

　Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が３ｍｏｌ％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が８ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度およびガラス転移温度Ｔｇが過度に高くなるおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは４ｍｏｌ％以上、より好ましくは５ｍｏｌ％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは７ｍｏｌ％以下、より好ましくは６ｍｏｌ％以下である。

　Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏは、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる。Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏは、ガラス中に、合計で０．５ｍｏｌ％～６ｍｏｌ％の範囲で含まれることが好ましい。

　Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計含有量が０．５ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度およびガラス転移温度Ｔｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計含有量が６ｍｏｌ％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。Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの合計含有量は、０．８ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下が好ましい。

　なお、ガラスの組成は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移温度Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０ｍｏｌ％以下が好ましい。

　基体２１０に含まれるガラスの量は、例えば、基体２１０全体に対して３５質量％～７５質量％の範囲である。ガラスの量は、基体２１０全体に対して４０質量％～７０質量％の範囲であることが好ましい。

　（放熱体２４０）
　前述のように、放熱体２４０は、実質的にガラスフリットを含まず、９９質量％以上が銅粒子の焼結体で構成される。

　銅粒子の粒径は、特に限られないが、銅粒子は、粗粒と細粒の組み合わせを有することが好ましい。なお、本願において、「粗粒」とは、粒径が１μｍを超える粒子を意味し、「細粒」とは、粒径が１μｍ以下の粒子を意味する。

　このような粗粒と細粒とを組み合わせることにより、緻密で低抵抗率の放熱体２４０を形成することができる。

　例えば、銅粒子は、平均粒径が２μｍ～７μｍの範囲の粗粒と、平均粒径が０．０２μｍ～１μｍの範囲の細粒とを含んでも良い。特に、銅粒子は、平均粒径が３μｍ～６μｍの範囲の粗粒と、平均粒径が０．０５μｍ～０．２μｍの細粒とを含んでも良い。

　また、銅粒子の粗粒と細粒の体積比（粗粒：細粒）は、５０：５０～９５：５の範囲であっても良く、６０：４０～９２：１８の範囲であることが好ましく、６５：３５～９０：１０の範囲であることがより好ましい。

　なお、放熱体２４０中の銅粒子の平均粒径は、放熱体２４０の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像の画像解析により、以下のように測定することができる。

　すなわち、まず、画像内の銅粒子を、粒径が１μｍを超える粗粒と、粒径が１μｍ以下の細粒とに分類する。次に、分類された各粗粒の粒径から、粗粒の平均粒径を算定する。同様に、分類された各細粒の粒径から、細粒の平均粒径を算定する。これにより、放熱体２４０中の銅粒子の粗粒および細粒のそれぞれの平均粒径が求められる。

　放熱体２４０の比抵抗は、２．８μΩ・ｃｍ未満であることが好ましく、２．０μΩ・ｃｍ以下であることがより好ましい。

　なお、第２の発光素子用基板２００において、放熱体２４０の比抵抗は、第１の電極２６０と第２の電極２６５の間の抵抗を、４端子法により測定することにより求めることができる。

　あるいは、放熱体２４０の比抵抗は、後述のように、配線パターンを有する試料を別途作製し、この試料を用いて測定しても良い。

　（第１の電極２６０、第２の電極２６５、および第３の電極２７０等）
　第１の電極２６０は、銅のような導電性材料で構成される。例えば、第１の電極２６０は、放熱体２４０と同じ材料であっても良い。

　また、第１の電極２６０は、導電性材料からなる基部の上に、さらに金属めっき膜を有しても良い。金属めっき膜としては、金およびニッケルなどが使用できる。

　なお、第２の電極２６５および第３の電極２７０についても、同様のことが言える。

　（第２の発光素子用基板２００）
　第２の発光素子用基板２００に設置される発光素子は、特に限られない。発光素子は、例えば、ＬＥＤおよびＬＤ等であっても良い。

　第２の発光素子用基板２００の寸法は、設置される発光素子に応じて、適宜選定される。第２の発光素子用基板２００は、例えば、図１に示した全長Ｌが２ｍｍ～６ｍｍの範囲であっても良い。また、図１に示した幅Ｗが２ｍｍ～６ｍｍの範囲であっても良い。さらに、図３に示した高さＨが０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲であっても良い。

　（本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法）
　次に、図４～図１０を参照して、本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法について説明する。

　図４には、本発明の一実施形態による発光素子用基板の製造方法（以下、「第１の製造方法」と称する）のフローの一例を模式的に示す。また、図５～図１０には、第１の製造方法により、発光素子用基板を製造する際の一工程を模式的に示す。

　図４に示すように、第１の製造方法は、
　（Ｉ）貫通孔を有するグリーンシートを作製する工程（工程Ｓ１１０）と、
　（ＩＩ）前記グリーンシートの前記貫通孔に放熱体用ペーストを充填する工程（工程Ｓ１２０）と、
　（ＩＩＩ）前記グリーンシートに導体ペーストを設置する工程（工程Ｓ１３０）と、
　（ＩＶ）前記グリーンシートを他のグリーンシートと組み合わせて、組立体を構成する工程（工程Ｓ１４０）と、
　（Ｖ）前記組立体を焼成して、発光素子用基板を形成する工程（工程Ｓ１５０）と、
　を有する。

　ただし、工程Ｓ１３０は、必要な場合に実施される工程であって、省略されても良い。

　以下、各工程について説明する。なお、ここでは、一例として、図３に示した第２の発光素子用基板２００を例に、その製造方法について説明する。従って、各部材を参照する際には、図３に示した参照符号を使用する。

　（工程Ｓ１１０）
　まず、以下に示す方法で、グリーンシートが作製される。グリーンシートは、ガラス粉末、セラミックス粉末、および有機バインダーを含む。

　（ガラス粉末の作製）
　ガラス粉末は、所定の組成を有するガラスを粉砕することにより調製できる。

　ガラスは、例えば、前述の組成を有しても良い。すなわち、ガラスは、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、およびＡｌ_２Ｏ_３を含んでも良い。また、ガラスは、さらに、Ｋ_２ＯおよびＮ_２Ｏの少なくとも一方を含んでも良い。

　ガラスとしては、例えばＳｉＯ_２を５７ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、Ｂ_２Ｏ_３を１３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ_２Ｏ_３を３ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下含有するものが好ましい。このようなガラスをガラス粉末として使用した場合、製造される基体２１０と、放熱体２４０との間の密着強度を向上することができる。

　なお、ガラスは、必ずしも上記成分からなるものに限定されず、ガラス転移温度Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０ｍｏｌ％以下が好ましい。

　上記の組成のガラス粉末を使用することにより、以降の工程Ｓ１５０後に、非晶質部分が９０％以上のガラスを得ることができる。

　ガラスの粉砕には、乾式粉砕法または湿式粉砕法のいずれを使用しても良い。

　湿式粉砕法では、溶媒中でガラスが粉砕される。溶媒には、水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、またはジェットミル等の粉砕機が使用できる。

　粉砕処理後に得られるガラス粉末の５０％平均粒径（Ｄ_５０）は、０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。

　なお、本願において、５０％平均粒径（Ｄ_５０）は、レーザ回折散乱法による粒子径測定装置により得られる値をいう。

　ガラス粉末のＤ_５０が０．５μｍ以上の場合、ガラス粉末が凝集しにくく、取り扱いが容易であるとともに、均一に分散させることができる。一方、ガラス粉末のＤ_５０が２μｍ以下の場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が抑制される。粒径の調整は、分級等により行われる。

　（セラミックス粉末の作製）
　セラミックス粉末としては、一般的なガラスセラミックスの製造に用いられるものが使用できる。セラミックス粉末としては、例えば、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物が好適に使用できる。

　セラミックス粉末のＤ_５０は、例えば、０．５μｍ以上４μｍ以下が好ましい。

　（グリーンシートの作製）
　次に、前述のガラス粉末と、セラミックス粉末と、有機バインダーとが所定の割合で混合され、グリーンシート用スラリーが調製される。

　有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール、および／またはアクリル樹脂等が使用できる。

　グリーンシート用スラリーには、さらに、可塑剤、分散剤、および／または溶剤等が添加されても良い。可塑剤としては、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、および／またはフタル酸ブチルベンジル等が使用できる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、２－プロパノール、および／または２－ブタノール等の有機溶剤が使用できる。

　調製されるグリーンシート用スラリーにおいて、ガラス粉末とセラミックス粉末との質量比（ガラス：セラミックス）は、３５：６５～７５：２５の範囲であることが好ましい。

　得られたグリーンシート用スラリーは、ドクターブレード法等によりシート状に成形される。

　その後、グリーンシート用スラリーが乾燥され、グリーンシートが形成される。

　図５には、作製されたグリーンシート（以下、「第１のグリーンシート３５０ａ」と称する）の一例を模式的に示す。第１のグリーンシート３５０ａは、第１の主表面３５２ａおよび第２の主表面３５４ａを有する。

　なお、第１のグリーンシート３５０ａは、複数のグリーンシートを積層して構成されても良い。

　その後、第１のグリーンシート３５０ａに貫通孔が形成される。

　図６には、第１のグリーンシート３５０ａの略中央部分に、第１の主表面３５２ａから第２の主表面３５４ａまで貫通する貫通孔３５６ａが形成された状態を、模式的に示されている。

　以上の工程を繰り返すことにより、貫通孔を有する複数のグリーンシートが作製される。なお、各グリーンシートにおいて、貫通孔の寸法は、必ずしも一致させる必要はなく、貫通孔の寸法は、各グリーンシートにおいて、異なっていても良い。また、作製されるグリーンシートには、工程Ｓ１５０後に前述の側部２１５を構成するような、枠状の形態のグリーンシート（以下、「第３のグリーンシート」と称する）が含まれ得る。

　（工程Ｓ１２０）
　次に、第１のグリーンシート３５０ａの貫通孔３５６ａに、放熱体用ペーストが充填される。

　放熱体用ペーストは、銅粒子およびビヒクルを混合することにより調製される。

　銅粒子は、粗粒と細粒の組み合わせを有することが好ましい。例えば、銅粒子は、Ｄ_５０が２μｍ～７μｍの範囲の粗粒と、Ｄ_５０が０．０２μｍ～１μｍの範囲の細粒とで構成されても良い。特に、銅粒子は、Ｄ_５０が３μｍ～６μｍの範囲の粗粒と、Ｄ_５０が０．０５μｍ～０．２μｍの細粒とを含んでも良い。

　ビヒクルは、アクリルおよび／またはエチルセルロース等の樹脂と、有機溶剤とを含む。有機溶剤は、例えばαテレピネオールであっても良い。

　なお、放熱体用ペーストは、ガラスフリットを実質的に含まず、従って、工程Ｓ１５０後に放熱体用ペーストから形成される放熱体も、ガラスフリットを実質的に含まない。

　次に、調製された放熱体用ペーストが、第１のグリーンシート３５０ａの貫通孔３５６ａに充填される。放熱体用ペーストは、例えば、スクリーン印刷法により、貫通孔３５６ａに充填されても良い。

　図７には、一例として、貫通孔３５６ａに放熱体用ペースト３５８ａが充填された第１のグリーンシート３５０ａを模式的に示す。

　同様に、他のグリーンシートにおいても、貫通孔に放熱体用ペースト３５８ａが充填される。

　（工程Ｓ１３０）
　次に、必要な場合、第１のグリーンシート３５０ａの第１の主表面３５２ａおよび／または第２の主表面３５４ａに、導体ペーストが設置される。

　導体ペーストは、工程Ｓ１５０後に電極および／または配線となるため、第１の主表面３５２ａおよび／または第２の主表面３５４ａの、電極および／または配線が必要となる領域に設置される。

　例えば、第２の発光素子用基板２００における第１の電極２６０を形成する場合、導体ペーストは、放熱体用ペースト３５８ａを覆うようにして、第１の主表面３５２ａ上に設置される。また、第２の発光素子用基板２００における第３の電極２７０を形成する場合、導体ペーストは、放熱体用ペースト３５８ａを覆うようにして、第２の主表面３５４ａ上に設置される。

　導体ペーストは、金属粒子のような導電性を有する粒子と、ベヒクルとを含む。金属粒子は、銅粒子を含んでも良い。特に、導体ペーストは、前述の放熱体用ペーストと同じものであっても良い。

　導体ペーストを第１のグリーンシート３５０ａに設置する方法は、特に限られない。導体ペーストは、例えば、スクリーン印刷法により、第１のグリーンシート３５０ａの第１の主表面３５２ａおよび／または第２の主表面３５４ａに、設置されても良い。

　図８には、一例として、第１のグリーンシート３５０ａの所定の箇所に、導体ペースト３５９ａおよび３６１ａが設置された様子を示す。

　導体ペースト３５９ａは、第１のグリーンシート３５０ａの第１の主表面３５２ａに、放熱体用ペースト３５８ａを覆うように設置されている。また、導体ペースト３６１ａは、第１のグリーンシート３５０ａの第２の主表面３５４ａに、放熱体用ペースト３５８ａを覆うように設置されている。

　導体ペースト３５９ａは、工程Ｓ１５０後に第１の電極２６０となり、導体ペースト３６１ａは、工程Ｓ１５０後に第３の電極２７０となる。

　なお、前述のように、この工程Ｓ１３０は、必須の工程ではなく、省略されても良い。あるいは、工程Ｓ１３０は、発光素子用基板が製造された後の所定のタイミングで、実施されても良い。

　ただし、一部の電極および／または配線用の導体ペーストは、この段階で実施される必要がある。例えば、第３の電極２７０が必要な場合、後にこの第３の電極２７０となる導体ペースト３６１ａは、この工程で設置しておく必要がある。発光素子用基板が完成した後では、導体ペースト３６１ａを所望の位置に設置することができなくなるからである。

　（工程Ｓ１４０）
　次に、放熱体用ペースト３５８ａ等が設置された第１のグリーンシート３５０ａが、１または２以上の他のグリーンシートと組み合わされる。これにより、組立体が構成される。

　図９には、一例として、２つのグリーンシートが積層された様子を模式的に示す。

　図９に示すように、この例では、第１のグリーンシート３５０ａの下側に、第２のグリーンシート３５０ｂが積層される。

　第２のグリーンシート３５０ｂは、第１のグリーンシート３５０ａと同様、前述の工程Ｓ１１０～Ｓ１３０を経て調製される。

　従って、第２のグリーンシート３５０ｂは、相互に対向する第１の主表面３５２ｂおよび第２の主表面３５４ｂと、貫通孔３５６ｂとを有し、該貫通孔３５６ｂには、放熱体用ペースト３５８ｂが充填されている。

　また、第２のグリーンシート３５０ｂの第１の主表面３５２ｂには、放熱体用ペースト３５８ｂを覆うように第３の導体ペースト３５９ｂが設置されている。また、第２の主表面３５４ｂには、放熱体用ペースト３５８ｂを覆うように第４の導体ペースト３６１ｂが設置されている。

　なお、第３の導体ペースト３５９ｂは、省略されても良い。

　第１のグリーンシート３５０ａは、第２の主表面３５４ａが第２のグリーンシート３５０ｂの第１の主表面３５２ｂと相互に対面または接触するようにして、第２のグリーンシート３５０ｂ上に積層される。

　次に、第１のグリーンシート３５０ａの上に、第３のグリーンシート３５０ｃが設置される。

　図１０には、３つのグリーンシート３５０ａ～３５０ｃが積層され、組立体が形成された様子を模式的に示す。

　図１０に示すように、第３のグリーンシート３５０ｃは、相互に対向する第１の主表面３５２ｃおよび第２の主表面３５４ｃを有し、略枠状の形状を有する。

　第３のグリーンシート３５０ｃは、第１のグリーンシート３５０ａと同様、前述の工程Ｓ１１０を経て調製される。ただし、第３のグリーンシート３５０ｃには、放熱体用ペーストおよび導体ペーストは設置されていない。

　第３のグリーンシート３５０ｃは、第２の主表面３５４ｃが第１のグリーンシート３５０ａの第１の主表面３５２ａと相互に対面または接触するようにして、また導体ペースト３５９ａを取り囲むようにして、第１のグリーンシート３５０ａ上に積層される。

　これにより、組立体３６９が構成される。

　その後、組立体３６９に対して、圧着処理が実施される。これにより、第１のグリーンシート３５０ａ～第３のグリーンシート３５０ｃが一体化され、成形体が得られる。

　圧着処理の方法は、特に限られない。例えば、組立体３６９に対して、冷間または熱間の等方圧加圧法により、成形体を形成しても良い。

　その後、工程Ｓ１５０において、得られた成形体が焼成処理される。ただし、その前に、成形体の脱脂工程を実施しても良い。

　脱脂工程は、例えば、不活性ガス雰囲気または酸素を最大１ｖｏｌ％以下含む雰囲気において、５００℃以下の温度で、１時間～１０時間実施されても良い。

　ただし、脱脂工程は、次の工程Ｓ１５０において、成形体を焼成温度まで加熱する途中で、自動的に実施されても良い。

　（工程Ｓ１５０）
　次に、成形体が焼成処理される。焼成処理により、第１のグリーンシート３５０ａ～第３のグリーンシート３５０ｃの全体にわたって、ガラス粉末とセラミックス粉末とが相互に結合され、基体２１０が形成される。

　また、第１のグリーンシート３５０ａの貫通孔３５６ａにおいて、放熱体用ペースト３５８ａ中の銅粒子同士が結合され、第１の伝熱部分２４２が形成される。また、第２のグリーンシート３５０ｂの貫通孔３５６ｂにおいて、放熱体用ペースト３５８ｂ中の銅粒子同士が結合され、第２の伝熱部分２４４が形成される。

　さらに、各導体ペーストから、電極および／または配線等が形成される。例えば、導体ペースト３５９ａから第１の電極２６０が形成され、導体ペースト３６１ａおよび第３の導体ペースト３５９ｂから第３の電極２７０が形成され、第４の導体ペースト３６１ｂから第２の電極２６５が形成される。

　焼成の雰囲気は、銅粒子の酸化を防ぐため、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。例えば、焼成の雰囲気は、窒素雰囲気のような不活性ガス雰囲気、または還元性雰囲気であることが好ましい。

　なお、前述の脱脂工程を酸素含有雰囲気で実施した場合、焼成処理は、水素含有雰囲気で実施することが好ましい。これにより、脱脂工程で酸化された銅を還元させることができる。

　処理温度は、緻密化および生産性を考慮して、８５０℃以上９５０℃以下が好ましく、９００℃以上９３０℃以下がより好ましい。処理時間は、２０分以上６０分以下が好ましい。処理温度が９００℃以上の場合、緻密な基体２１０および放熱体２４０が得られる。処理温度が９５０℃以下の場合、発光素子用基板の変形が抑制されるとともに、生産性が良好となる。

　焼成処理後に、第１の伝熱部分２４２および第２の伝熱部分２４４は、それぞれ、基体２１０と相互に結合される。

　前述の焼成処理の条件で形成される基体２１０に含まれるガラスは、その９０体積％以上が非晶質となる。従って、第１の伝熱部分２４２および第２の伝熱部分２４４は、ガラスを含まなくても、基体２１０に対して良好な密着性を有する。

　以上の工程を経て、第２の発光素子用基板２００を製造することができる。

　このような方法では、低抵抗率の放熱体２４０を得ることができる。また、放熱体２４０と基体２１０との間に、良好な密着性を得ることができる。

　以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の記載において、例１～例１０は、実施例であり、例２１～例２３は、比較例である。

　（例１）
　前述の第１の製造方法により、図３に示したような構成の発光素子用基板を製造した。

　（グリーンシートの作製）
　まず、以下の方法により、グリーンシート用のガラス粉末を製造した。

　６０．４ｍｏｌ％のＳｉＯ_２、１５．６ｍｏｌ％のＢ_２Ｏ_３、６ｍｏｌ％のＡｌ_２Ｏ_３、１５ｍｏｌ％のＣａＯ、１ｍｏｌ％のＫ_２Ｏ、および２ｍｏｌ％のＮａ_２Ｏを混合し、ガラス原料を得た。

　次に、このガラス原料を白金ルツボに入れて、１６００℃で６０分間加熱し、ガラス原料を溶融させた。その後、溶融ガラスを冷却してガラスを作製した。得られたガラスをアルミナ製ボールミルを用いて４０時間粉砕して、ガラス粉末を調製した。なお、粉砕時の溶媒には、エチルアルコールを用いた。

　次に、このガラス粉末（平均粒径１．８μｍ）とアルミナ粉末（平均粒径２．５μｍ）を、質量比で６０：４０（ガラス：アルミナ）となるように混合して、ガラスとアルミナの混合粉末を製造した。

　次に、この混合粉末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、ポリビニルブチラール５ｇ、および分散剤を添加後、混合して、グリーンシート用スラリーを調製した。

　次に、ドクターブレード法により、このグリーンシート用スラリーをＰＥＴフィルム上に設置した。その後、グリーンシート用スラリーを乾燥させてグリーンシートを製造した。グリーンシートは、縦約３．５ｍｍ×横約３．５ｍｍの形状とした。

　次に、グリーンシートに、縦約０．９ｍｍ×横約０．９ｍｍの貫通孔を形成した後、この貫通孔に、銅粒子を含む放熱体用ペーストを充填した。

　放熱体用ペーストは、以下のように調製した。

　銅粒子として、Ｄ_５０が３．８μｍの粗粒と、Ｄ５_５０が０．０５μｍの細粒の混合粒子の混合粒子を準備した。粗粒と細粒の体積比は、８５：１５である。

　この銅粒子を、質量比で８５：１５となるようにエチルセルロースと混合した後、得られた混合物を、固形分が８５質量％となるように、αテレピネオール中に分散させた。その後、分散液を１時間混練して、放熱体用ペーストを調製した。

　放熱体用ペーストは、スクリーン印刷法により、貫通孔に充填した。

　次に、スクリーン印刷法により、グリーンシートの所定の場所に、導体ペーストを設置した。これにより、第１のグリーンシートが得られた。導体ペーストには、放熱体用ペーストと同じものを使用した。

　同様の方法により、第２のグリーンシートおよび第３のグリーンシートを作成した。また、３枚のグリーンシートを相互に積層して、図１０に示したような組立体を構成した。

　次に、組立体を圧着処理し、それぞれのグリーンシートを一体化させ、成形体を形成した。圧着処理には、冷間等方圧加圧法を使用した。

　次に、得られた成形体に対して、脱脂処理を実施した。脱脂条件は、１ｖｏｌ％の酸素を含む窒素雰囲気下、５００℃、５時間とした。その後、雰囲気を窒素９７ｖｏｌ％＋水素３ｖｏｌ％の混合雰囲気に変え、成形体を７００℃まで１時間かけて加熱した。

　その後、焼成処理のため、酸素１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気において、成形体を９００℃に加熱し、３０分間保持した。

　これにより、基体と、該基体の貫通孔に形成された放熱体と、第１～第３の電極とを有する発光素子用基板が製造された。

　以上の方法により、発光素子用基板が得られた。なお、発光素子用基板の高さは、約１ｍｍである。

　（例２～例４）
　例１と同様の方法により、発光素子用基板を製造した。

　ただし、例２～例４では、グリーンシート用スラリーに含まれるガラス粉末とアルミナ粉末の質量比を、例１の場合とは変化させた。その他の条件は、例１と同様である。

　（例５～例１０）
　例１と同様の方法により、発光素子用基板を製造した。

　ただし、例５～例１０では、放熱体用ペーストに含まれる銅粒子において、粗粒の粒径、細粒の粒径、および両者の混合比等を、例１の場合とは変化させた。その他の条件は、例１と同様である。

　（例２１）
　例１と同様の方法により、発光素子用基板を製造した。

　ただし、この例２１では、グリーンシート用スラリーに含まれるガラス粉末とアルミナ粉末の質量比を、４０：６０とした。また、放熱体用ペーストには、さらに、３質量％のガラスフリットを添加した。その他の条件は、例１と同様である。

　（例２２）
　例２１と同様の方法により、発光素子用基板を製造した。

　ただし、この例２２では、放熱体用ペーストに添加されるガラスフリットの量を、４質量％とした。また、放熱体用ペーストに含まれる銅粒子の粗粒と細粒の混合比を、体積比で、６５：３５とした。その他の条件は、例２１と同様である。

　（例２３）
　　例１と同様の方法により、発光素子用基板を製造した。

　ただし、この例２３では、放熱体用ペーストに含まれる銅粒子の代わりに、Ｄ_５０が３．５μｍの銀粒子を使用した。その他の条件は、例１と同様である。

　以下の表１には、各例におけるグリーンシート用スラリーに含まれるガラスとセラミックの組成比、および放熱体用ペーストに含まれる銅粒子の仕様等をまとめて示した。

　（評価）
　各例において製造された発光素子用基板などを用いて、以下の評価を実施した。

　（密着性評価）
　以下のようにして、放熱体の密着性を評価した。

　発光素子用基板の第２の電極を除去して、第２の主面（底面）に放熱体を露出させた。

　次に、この放熱体の中央部分に、直径０．６ｍｍの銅ワイヤをはんだ付けした。放熱体上のはんだの領域は、約１ｍｍφ程度である。

　この状態で、銅ワイヤを発光素子用基板の第２の主面に対して垂直な方向に引っ張り、引張強度を測定した。

　後述するように、各発光素子用基板において、引張強度に異なる値が得られた。このことから、採用した測定法においては、はんだの接着強度やワイヤの強度ではなく、基体と放熱体との間の密着力が適正に評価されているものと考えられる。

　（比抵抗評価）
　比抵抗は、測定用サンプルを用いて測定した。測定用サンプルは、以下のように作製した。

　前述の例１～例１０、および例２１～例２３のそれぞれにおけるグリーンシート用スラリーを使用して、グリーンシートを作製した。また、このグリーンシート上に、放熱体ペーストを印刷した。

　放熱体ペーストの印刷条件は、グリーンシート上の放熱体ペーストが、焼成後に全長２００ｍｍ、幅１ｍｍ、および厚さ１０μｍの配線となるように調整した。

　印刷後にグリーンシートを、１ｖｏｌ％の酸素を含む窒素雰囲気下において、５００℃で５時間焼成した。その後、雰囲気を窒素９７ｖｏｌ％＋水素３ｖｏｌ％の混合雰囲気に変え、被熱処理体を７００℃まで１時間かけて加熱した。その後、酸素１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気において、被熱処理体を９００℃に加熱し、３０分間保持し焼成した。

　これにより、配線付きの測定用サンプルを作製した。

　デジタルマルチメーターを用いて、測定用サンプルにおける配線の長手方向の両端に端子を当て、抵抗値を測定した。得られた抵抗値から、配線の比抵抗を算出した。

　（硫化試験）
　前述の比抵抗評価に使用した配線付きの絶縁基板を用いて硫化試験を実施した。

　硫化試験は、１５ｐｐｍの硫化水素ガスを含む大気環境下に、絶縁基板を３３６時間暴露することにより実施した。試験温度は４０℃とし、相対湿度は０％とした。

　硫化試験後に、配線の比抵抗を測定した。得られた結果から、硫化試験の前後における配線の比抵抗の変化（変化率）を評価した。

　以下の表２には、各発光素子用基板、または発光素子用基板を模擬した各試験体において得られた評価結果をまとめて示した。

　放熱体の密着性評価の結果から、例２１および例２２における発光素子用基板では、基体と放熱体との間で高い密着強度が得られることがわかった。これは、例２１および例２２において使用した放熱体には、ガラスフリットが含まれているためであると考えられる。

　一方、例１～例１０に使用した発光素子用基板においても、例２１および例２２における密着強度と同等の密着強度が得られた。

　このことから、例１～例１０に使用した発光素子用基板では、放熱体と基体との間に、良好な密着力が得られることがわかった。

　また、比抵抗の測定から、例２１および例２２に使用したガラスフリットを含む放熱体は、３．０ｍΩ・ｃｍを超える、比較的高い比抵抗を示すことがわかった。これに対して、例１～例１０に使用した放熱体では、比抵抗はいずれも３．０ｍΩ・ｃｍ未満となっており、小さな比抵抗を示すことがわかった。

　さらに、硫化試験前後の比抵抗の変化率から、例２３で使用した放熱体では、放熱体が硫化し易い傾向にあることがわかった。これに対して、例１～例１０で使用した放熱体は、変化率が１％未満であり、良好な耐硫化性を有することがわかった。

　本願は、２０１９年２月１４日に出願した日本国特許出願第２０１９－０２４５０２号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。

　１００　　　第１の発光素子用基板
　１１０　　　基体
　１１２ａ～１１２ｄ　第１の辺～第４の辺
　１１５　　　側部
　１１５ａ～１１５ｄ　側部の第１の部分～第４の部分
　１２０　　　底部
　１２２　　　第１の主面
　１２４　　　第２の主面
　１２５ａ　　第１の孔
　１２５ｂ　　第２の孔
　１２６　　　貫通部
　１４０　　　放熱体
　２００　　　第２の発光素子用基板
　２１０　　　基体
　２１２ａ～２１２ｄ　第１の辺～第４の辺
　２１５　　　側部
　２１５ａ～２１５ｄ　側部の第１の部分～第４の部分
　２２０　　　底部
　２２２　　　第１の主面
　２２４　　　第２の主面
　２２５ａ　　第１の孔
　２２５ｂ　　第２の孔
　２４０　　　放熱体
　２４２　　　第１の伝熱部分
　２４４　　　第２の伝熱部分
　２６０　　　第１の電極
　２６５　　　第２の電極
　２７０　　　第３の電極
　３５０ａ　　第１のグリーンシート
　３５０ｂ　　第２のグリーンシート
　３５０ｃ　　第３のグリーンシート
　３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃ　第１の主表面
　３５４ａ、３５４ｂ、３５４ｃ　第２の主表面
　３５６ａ、３５６ｂ　貫通孔
　３５８ａ　　放熱体用ペースト
　３５８ｂ　　放熱体用ペースト
　３５９ａ、３６１ａ　導体ペースト
　３５９ｂ　　第３の導体ペースト
　３６１ｂ　　第４の導体ペースト
　３６９　　　組立体

Claims

　発光素子用基板であって、
　相互に対向する第１の主面および第２の主面と、前記第１の主面に開口を有する第１の孔および前記第２の主面に開口を有する第２の孔とを有し、前記第１の主面の側は、発光素子が設置される側である、基体と、
　該基体の前記第１および第２の孔に設置された放熱体であって、前記第１の孔から前記第２の孔まで電気的に接続された、放熱体と、
　を有し、
　前記基体は、ガラスとセラミックスの混合材料を含み、前記ガラスの９０体積％以上は非晶質で構成され、
　前記放熱体は、９９質量％以上が銅で構成される、発光素子用基板。
　前記放熱体は、最大１質量％未満のガラスを含む、請求項１に記載の発光素子用基板。
　前記放熱体は、銅の粗粒および細粒を含み、
　前記細粒は、平均粒径が０．０２μｍ～１μｍの範囲であり、
　前記粗粒は、平均粒径が２μｍ～７μｍの範囲である、請求項１または２に記載の発光素子用基板。
　さらに、
　前記基体の前記第１の主面の側に、前記放熱体を覆うように設置された第１の電極と、
　前記基体の前記第２の主面の側に、前記放熱体を覆うように設置された第２の電極と、
　を有する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の発光素子用基板。
　前記第１の電極は、前記放熱体と同じ材料で構成され、および／または
　前記第２の電極は、前記放熱体と同じ材料で構成される、請求項４に記載の発光素子用基板。
　前記第１の電極と前記第２の電極の間で測定される前記放熱体の比抵抗が２．８μΩ・ｃｍ未満である、請求項４または５に記載の発光素子用基板。
　前記第１の孔と前記第２の孔は、相互に連通され貫通部を形成しており、
　前記放熱体は、前記貫通部に充填されている、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の発光素子用基板。
　さらに、前記第１の孔に設置された前記放熱体と前記第２の孔に設置された前記放熱体との間に設置された第3の電極を有する、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の発光素子用基板。
　前記基体には、前記ガラスが３５質量％～７５質量％の範囲で含まれている、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の発光素子用基板。
　前記基体は、
　前記第１の主面および前記第２の主面を有する底部と、
　該底部の前記第１の主面上に設置された枠状の側部と、
　を有する、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の発光素子用基板。
　発光素子用基板の製造方法であって、
（Ｉ）貫通孔を有する第１のグリーンシートを作製する工程であって、
　前記第１のグリーンシートは、ガラスとセラミックスの混合材料を含む、工程と、
（ＩＩ）前記第１のグリーンシートの前記貫通孔に放熱体用ペーストを充填する工程であって、
　前記放熱体用ペーストは、銅粒子を含み、ガラスフリットを実質的に含まない、工程と、
（ＩＩＩ）前記放熱体用ペーストが充填された前記第１のグリーンシートを、前記混合材料を含む他のグリーンシートと組み合わせて、組立体を構成する工程と、
（ＩＶ）前記組立体を焼成して、発光素子用基板を形成する工程であって、
　前記第１のグリーンシートおよび他のグリーンシートから、ガラスとセラミックスを含む基体が形成され、前記基体に含まれる前記ガラスは、９０体積％以上が非晶質であり、
　前記放熱体用ペーストから、銅を９９質量％以上含む放熱体が形成される、工程と、
　を有する、製造方法。
　さらに、前記（ＩＩ）の工程と前記（ＩＩＩ）の工程の間に、
　前記第１のグリーンシートに、電極および／または配線用の導体ペーストを設置する工程
　を有する、請求項１１に記載の製造方法。
　前記放熱体用ペーストに含まれる銅粒子は、粗粒および細粒を含み、
　前記細粒は、Ｄ_５０が０．０１μｍ～１μｍの範囲であり、
　前記粗粒は、Ｄ_５０が２μｍ～７μｍの範囲である、請求項１１または１２に記載の製造方法。
　前記第１のグリーンシートにおいて、ガラスとセラミックスの総和に対するガラスの質量比は、３５質量％～７５質量％の範囲である、請求項１１乃至１３のいずれか一つに記載の製造方法。