(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を焼成して、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを得る第１焼成工程と、
前記フリットを粉砕して、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子を含むフリット粉末とする粉砕工程と、
少なくとも、前記フリット粉末と、アルミナを含有するアルミナ粉末と、シリカを含有するシリカ粉末とを混合し、混合材料とする混合工程と、
前記混合材料を成形する成形工程と、
成形された前記混合材料を焼結する第２焼成工程と、
を備えることを特徴とするアルミナセラミックの製造方法。
【請求項２】
前記バリウム化合物が炭酸バリウムであることを特徴とする請求項１に記載のアルミナセラミックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナセラミックの製造方法に関し、特に、内部にボイドが生じにくい、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）等の発光素子を収納するためのパッケージ（基板）として、セラミック製のパッケージが使用されている。このようなパッケージは、発光素子を搭載する基体と、基体上に設けられ貫通孔を有する枠体とを備えている。そして、発光素子は、枠体の貫通孔内に収容されて、基体上に配置される。この基体には外部から通電するための配電導体が設けられており、発光素子はこの配電導体とボンディングワイヤーにより電気的に接続されている。そして、発光素子は、配電導体とボンディングワイヤーを介して外部から通電されて発光し、発光素子から放出された光は直接外部へ放出されるか、基体の表面や枠体の内周面で反射して外部に放出される。従って、基体の表面や枠体の内周面における形状や組成は、発光装置の発光効率に多大な影響を与える。
【０００３】
上述のような発光装置の枠体として、反射率の高い金属からなるものが知られている。しかし、このような枠体は、セラミックからなる基体と熱膨張率が異なるため、発光素子から発生する熱により基体から剥離することがある。そこで、下記特許文献１の枠体においては、このような基板と枠体との剥離を防止するために、セラミック製の枠体に金属メッキを施している。この枠体においては、めっきの材料として銀（Ａｇ）が用いられており、波長が約４６０ｎｍの光の反射率が、硫酸バリウムの反射率に対して約９０％となる。しかし、この枠体は、約４６０ｎｍ以下の波長の光の反射率が低く、波長が２５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における反射率が、平均で７７％である。
【０００４】
そこで、下記特許文献２には、光反射性に優れたアルミナセラミック、およびこの製造方法が記載されている。このアルミナセラミックは、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックであり、少なくともバリウム化合物とアルミナとシリカとの混合材料を含む材料を焼成することにより得られる。このアルミナセラミックによれば、３００ｎｍ以上の波長において、９０％を超える反射率が実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-２２８５３１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／００１７６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載のアルミナセラミックは、優れた反射特性を有するが、バリウム化合物とアルミナとシリカとの混合材料を含む材料を焼成する際、バリウム化合物に起因するガスが発生する。このため、製造されたアルミナセラミック中に、意図しないボイドが生じ、アルミナセラミックのソリや、抗折強度の低下等が生じる場合があり、設計値通りのアルミナセラミックを得られない虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、内部にボイドが生じにくい、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアルミナセラミックの製造方法は、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを焼成する第１焼成工程と、前記フリットを粉砕して、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子を含むフリット粉末とする粉砕工程と、少なくとも、前記フリット粉末と、アルミナを含有するアルミナ粉末と、シリカを含有するシリカ粉末とを混合し、混合材料とする混合工程と、前記混合材料を成形する成形工程と、成形された前記混合材料を焼結する第２焼成工程と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
このようなアルミナセラミックの製造方法によれば、一旦、第１焼成工程において、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを焼成する。このとき、バリウム化合物に起因するガスが発生し、フリット内にボイド等が生じる場合があるが、このフリットは、第１焼成工程後の粉砕工程において粉砕されるため、ボイド等が発生しても問題とならない。そして、混合工程において、フリットを粉砕したフリット粉末に、アルミナ粉末、シリカ粉末を混合し、成形工程において成形して、第２焼成工程において、成形した混合材料を焼成して、アルミナセラミック得る。また第２焼成工程においては、第１焼成工程において、既にバリウム化合物に起因するガスが発生しているため、新たなガスの発生を抑制することができる。従って、第２焼成工程において、ボイドが生じることを抑制して、所望の空隙率を有するアルミナセラミックを得ることができる。このようにボイドが生じることを抑制することができるので、ソリや抗折強度の低下が抑制されたアルミナセラミックを得ることができる。また、得られたアルミナセラミックには、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相が形成されているため、優れた反射特性を有することができる。
【００１０】
また、上記アルミナセラミックの製造方法において、前記第１焼成工程は、少なくとも、アルミナと、シリカと、バリウム化合物とを含有する混合材料を焼成し、前記第１焼成工程に用いられる前記混合材料における、前記アルミナ、前記シリカ、前記バリウム化合物の重量部数による配合比が、前記バリウム化合物の重量部数をＢａＯで換算する場合に、
４／９６＜（ＢａＯ＋ＳｉＯ２）／（Ａｌ２Ｏ３）＜２４／７６
であることが好ましい。
【００１１】
さらに、上記アルミナセラミックにおいて、前記第１焼成工程に用いられる前記混合材料における、前記シリカ、前記バリウム化合物（ＢａＯ換算）の配合モル比が、
ＢａＯ／ＳｉＯ２＝８／１〜８／３２
であることが好ましい。
【００１２】
また、上記アルミナセラミックにおいて、前記バリウム化合物が炭酸バリウムであることが好ましい。
【００１３】
このようなアルミナセラミックの製造法によれば、高い反射特性を有しつつ比較的安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば内部にボイドが生じにくい、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子搭載用基板を示す断面図である。
【図２】アルミナセラミック、及び、発光素子搭載用基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、各波長における実施例１及び比較例１の反射率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るアルミナセラミック、及び、これを用いた発光素子搭載用基板の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る発光素子搭載用基板を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、発光素子搭載用基板１は、基台１１と、基台１１上に形成された枠体１２とを備える。基台１１は、板状に形成されている。また、基台１１上の枠体１２は、円筒状に形成されており、開口１３が形成されている。そして、枠体１２は、外周面が基台１１の一方の面に対して略垂直に形成されており、内周面が、基台１１の一方の面に対して斜めにされて、この内周面が基台１１側とは反対側、すなわち開口１３側を向くように形成されている。また、基台１１及び枠体１２は、アルミナセラミックにより構成されており、一体成型されている。
【００１９】
なお、この発光素子搭載用基板１が用いられる発光装置においては、発光素子が、発光素子搭載用基板１の開口１３内の基台１１上に配置され、この発光素子が、基台１１上に設けられている図示しない配線とボンディングワイヤーにより接続される。
【００２０】
また、このアルミナセラミックにおいては、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが分散している。従って、このアルミナセラミックにおいては、全体的に、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが隣接して、それぞれの粒子による界面が形成されている。
【００２１】
これらのアルミナセラミック粒子の平均粒径は、１．５μｍ〜３．５μｍであることが安定した光の反射特性を得る観点から好ましく、１．５μｍ〜２．０μｍであることがより好ましい。また、このＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子は、粒子の３０％以上が、平均粒径の±１．５μｍ以内の範囲とされる粒度分布であることが、高い強度を得る観点から好ましく、粒子の５０％以上が、平均粒径の±１．０μｍ以内の範囲とされる粒度分布であることが、さらに好ましい。
【００２２】
なお、上述のアルミナセラミック粒子の測定は、旭化学エンジニアリング株式会社製の粒子解析ソフトＡ像くん（登録商標）により、次の手順に従って行った。まず、本発明のアルミナセラミックの切断面を、適当な装置を用いて鏡面研磨する。そして、研磨された切断面上にカーボンを蒸着し、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて結晶構造を撮影する。このときの撮影倍率は、２,０００倍、画素数は、縦方向が９６０画素であり、横方向が１２８０画素である。その画像を上記の粒子解析ソフトにて解析し、結晶径を求めた。そして、この結晶径を複数測定して、平均を取ることにより平均粒径とした。
【００２３】
また、このアルミナセラミックは、セラミック全体におけるバリウムとシリカとのモル比が、
Ｂａ／Ｓｉ＝８／１〜８／３２
であることが、波長３００〜４００ｎｍの光に対して、より優れた反射特性を有することができる観点から好ましい。さらに、セラミック全体におけるバリウムとシリカとのモル比が、
Ｂａ／Ｓｉ＝８／３〜８／３２
であることが、波長３００〜４００ｎｍの光に対して、さらに優れた反射特性を有することができる観点からより好ましい。
【００２４】
さらに、このセラミックは、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子におけるバリウムとシリカとのモル比が、
Ｂａ／Ｓｉ＝１０／１５〜１０／２７
であることが、より優れた反射特性を有することができる観点から好ましく、さらに
Ｂａ／Ｓｉ＝１０／１８〜１０／２４
であることが、さらに優れた反射特性を有することができる観点から好ましい。
【００２５】
このようにセラミック全体に分散された、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子との波長５８９ｎｍの光における屈折率差が、０．１〜０．３であることが、それぞれの粒子間の界面において、適切な屈折率差となり、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光に対する優れた反射特性を有する観点から好ましい。
【００２６】
以上のように、本実施形態におけるアルミナセラミックによれば、優れた光の反射特性を得ることができる。このようなアルミナセラミックにおいては、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが分散しており、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子は、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子よりも屈折率が高いことが知られている。従って屈折率の高いＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、屈折率の低いＢａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが分散していることにより、全体的に、屈折率の高い粒子と、この粒子よりも屈折率の低い粒子とが隣接する界面ができる。このように隣接する粒子同士の屈折率差が大きい界面においては、光の反射が大きいため、優れた光の反射特性を有することができる。
【００２７】
次に、このようなアルミナセラミック、及び、発光素子搭載用基板１の製造方法について説明する。
【００２８】
図２は、アルミナセラミック、及び、発光素子搭載用基板１の製造方法の手順を示すフローチャートである。図２に示すように、発光素子搭載用基板１の製造方法は、バリウム化合物、アルミナ、シリカを含む原料粉末を準備して、これらの原料粉末を混合後に成形する準備工程Ｐ１、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを焼成する第１焼成工程Ｐ２と、このフリットを粉砕して、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子を含むフリット粉末とする粉砕工程Ｐ３と、少なくとも、フリット粉末と、アルミナを含有するアルミナ粉末と、シリカを含有するシリカ粉末とを混合し、混合材料とする混合工程Ｐ４と、混合材料を成形する成形工程Ｐ５と、成形された混合材料を焼結する第２焼成工程Ｐ６とを、主な工程として備える。
【００２９】
（準備工程Ｐ１）
まず、バリウム化合物、アルミナ、シリカを準備して、準備したバリウム化合物、アルミナ、シリカを粉末化して混合する。
【００３０】
なお、混合時にバリウム化合物、アルミナ、シリカをボールミル等に投入して、それぞれのバリウム化合物、アルミナ、シリカを粉砕して粉末化しつつ混合しても良い。このとき、分散剤や可塑剤や染料をそれぞれの材料と共にボールミル等に投入しても良い。こうして、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料を得る。
【００３１】
バリウム化合物の材料としては、特に限定されないが、水素化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酸化バリウム、塩化バリウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム等を挙げることができ、中でも酸化バリウム、炭酸バリウムが好ましく、特に炭酸バリウムが、原料純度が高く価格が安いという観点から好ましい。また、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるバリウム化合物粉末の平均粒径は、１．０〜２．０μｍであることが、バリウム化合物粉末を充分に分散させることができる観点から好ましい。
【００３２】
バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるアルミナ粉末の平均粒径は、５μｍ以下であることが、第１焼結工程Ｐ２により、より均一に焼結したフリットを得ることができる観点から好ましい。また、製造後のアルミナセラミックの光反射性能や、可撓性、製造時の焼結性等を考慮すると、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるアルミナ粉末の平均粒径は、０．１μｍ〜３μｍであることが特に好ましい。
【００３３】
また、アルミナ粉末においては、上述の光反射性能や、可撓性、焼結性を調整するために、異なる平均粒径を有するアルミナ粉末を混合して用いることができる。例えば、平均粒径の異なる２種類のアルミナ粉末の粒径の組み合わせとしては、特に限定されないが、３μｍと０．２μｍ、３μｍと０．３μｍ、３μｍと０．４μｍ、３μｍと０．５μｍ、３μｍと０．６μｍ、２μｍと０．２μｍ、２μｍと０．３μｍ、２μｍと０．４μｍ、２μｍと０．５μｍ、２μｍと０．６μｍ等を挙ることができる。また、互いに平均粒径が異なる２種類のアルミナ粉末の組み合わせに限らず、互いに平均粒径が異なる３種類以上のアルミナ粉末を組み合わせても良い。平均粒径の異なる２種のアルミナを使用する場合、（大粒径のアルミナ粉末）／（小粒径のアルミナ粉末）の重量部数による配合比は、１００／１〜６０／４０であることが好ましい。特に、異なる平均粒径のアルミナ粉末を混合したことにより、優れた光反射性能や、可撓性、焼結性を得るためには、（大粒径のアルミナ粉末）／（小粒径のアルミナ粉末）の重量部数による配合比が、８５／１５〜６５／３５であることが好ましく、８０／２０〜７０／３０がより好ましい。
【００３４】
また、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるシリカ粉末の平均粒径は、１μｍ以下であることが、製造後のアルミナセラミックの吸湿性を低くする観点から好ましく、０．１〜０．７μｍであることがより好ましく、０．３〜０．６μｍであることがさらに好ましい。
【００３５】
また、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるアルミナ、シリカ、バリウム化合物の重量部数による配合比は、バリウム化合物の重量部数をＢａＯで換算する場合に、
４／９６＜（ＢａＯ＋ＳｉＯ２）／（Ａｌ２Ｏ３）＜２４／７６
であることが好ましい。このように混合することで、高い反射特性を有しつつ高い基板強度を有することができるアルミナセラミックとすることができる。
【００３６】
また、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるバリウム化合物（ＢａＯ換算）とシリカ（ＳｉＯ２）の配合モル比は、
ＢａＯ／ＳｉＯ２＝８／１〜８／３２
であることが好ましい。このように混合することで、高い反射特性を有しつつ基板の吸湿性を抑えることができるアルミナセラミックとすることができる。
【００３７】
次に、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された混合材料を成形する。成形においては、この混合材料を粉体成形法やグリーンシート法により成形すれば良い。
【００３８】
粉体形成法により成形する場合は、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料を金型等の成形体により厚密して成形する。具体的には、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料と、バインダーと、滑剤と、溶媒とを混合してスラリー状にする。そして、スラリー状にされた混合材料をスプレードライヤー等を用いて造粒する。このとき、造粒粒子の直径は、２５μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１５μｍであることがより好ましい。なお、造粒後においては、造粒粒子を篩い等を使用して分級することが好ましい。これは、粒子の成形体への充填性を良くし、かつ、成形体のクリアランス等に入り込んでバリ等が発生することを抑制するためである。
【００３９】
このときに用いるバインダーとしては、特に制限されないが、例えばアクリル系、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系等を挙げることができる。また、スラリーの固形分中に対するバインダー樹脂の含有量は、０．５質量％〜５．０質量％であることが好ましく、１．５質量％〜３．５質量％であることがさらに好ましい。
【００４０】
また、滑剤としては、特に制限されないが、例えばステアリン酸エマルジョンを挙げることができ、固形分中の含有量は、０．０５質量％〜０．５質量％であることが好ましく、０．１質量％〜０．３質量％であることがさらに好ましい。
【００４１】
また、溶媒としては、特に限定されないが、上述の様な溶媒を使用する場合には、水を挙げることができる。溶媒の量は、特に制限されないが、例えば、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の総量に対して、２０質量％〜８０質量％であることが好ましく、４０質量％〜６０質量％であることがより好ましい。
【００４２】
また、造粒粒子を金型等の成形体により厚密して成形するとき、造粒粒子を金型の中に充填し、常温にて圧力をかけて成型すれば良い。このとき、造粒粒子に加える圧力は、０．５ｔ／ｃｍ２〜２．０ｔ／ｃｍ２であることが好ましく、０．７ｔ／ｃｍ２〜１．５ｔ／ｃｍ２であることが更に好ましい。
【００４３】
こうして、成形されたバリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を得る。
【００４４】
グリーンシート法により成形する場合は、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料に溶剤、バインダー樹脂、分散剤、可塑剤等を加え混練することによりスラリーを得る。
【００４５】
バインダー樹脂としては、例えばアクリル系、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）系等のバインダー樹脂を挙げることができる。また、スラリーの固形分に対するバインダー樹脂の含有量は、４．０質量％〜２０質量％であることが好ましく、６．０質量％〜８．０質量％であることが更に好ましい。
【００４６】
また、分散剤としては、界面活性剤を使用することができ、固形分に対しての含有率は、０．１質量％〜１．０質量％が好ましく、０．３質量％〜０．５質量％であることが更に好ましい。
【００４７】
また、可塑剤としては、例えば、ＤＯＰ（Ｄｉｏｃｔｙｌ  Ｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＤＢＰ（Ｄｉｂｕｔｙｌ  Ｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が使用することができ、固形分中の含有量は、３．０質量％〜１５質量％であることが好ましく、４．０質量〜６．０質量％であることがより好ましい。
【００４８】
溶剤としては、例えばアルコールやトルエン等を使用することができ、固形分の総合が７０質量％〜８０質量％となることが好ましい。また、スラリーの粘度は、３，０００ｃｐｓ〜３０，０００ｃｐｓとすることが好ましく、１０，０００ｃｐｓ〜２０，０００ｃｐｓとすることがさらに好ましい。
【００４９】
次いで、得られたスラリーを離型剤が塗布されたフィルムに流し込み、乾燥によって溶剤を蒸発させる。このとき、乾燥温度を８０℃〜１３０℃とすることが好ましく、１００℃〜１２０℃とすることがより好ましい。また、乾燥速度は、０．２ｍ／ｍｉｎ〜２．０ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００５０】
この後、フィルムを剥離することでグリーンシートを生成する。このグリーンシートを、所望の形状にプレス成型機にて打ち抜いて、成形されたバリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を得る。
【００５１】
（第１焼成工程Ｐ２）
次に、成形されたバリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を焼成する。このときの焼成温度は、１４００℃〜１６００℃であることが、十分にＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを得る観点から好ましく、１５００℃〜１６００℃であることがより好ましい。こうして、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットが焼成される。
【００５２】
（粉砕工程Ｐ３）
次に、得られたフリットを粉砕する。粉砕においては、得られたフリットを、適当な方法により、例えば、２ｍｍ四方程度に粉砕した後、溶媒と共にボールミルに投入して、さらに粉砕する方法が挙げられる。この場合、ボールミルによりフリットを粉砕してフリット粉末とした後、溶媒と共にフリット粉末を取り出して、乾燥させることにより溶媒を除去する。こうして、フリット粉末を得る。
【００５３】
（混合工程Ｐ４）
次に、アルミナ粉末と、シリカ粉末とを準備して、先に得られたフリット粉末と、アルミナ粉末と、シリカ粉末とを少なくとも混合して、混合材料とする。混合工程Ｐ４においては、粉砕工程Ｐ３において、所望の粒径にされたそれぞれの粉末を準備して、それぞれの粉末を混合すれば良い。このとき、分散剤や可塑剤や染料等をそれぞれの粉末と共に混合しても良い。
【００５４】
なお、粉砕工程Ｐ３の少なくとも１部と、混合工程Ｐ４の少なくとも１部とを同時に行っても良い。すなわち、それぞれの適当な大きさまで粉砕されたフリットと、アルミナと、シリカとを、例えばボールミルに投入して、それぞれの材料を粉砕しつつ混合しても良い。このとき、分散剤や可塑剤や染料をそれぞれの材料と共に混合する場合においては、分散剤や可塑剤や染料をそれぞれの材料と共にボールミルに投入すれば良い。
【００５５】
フリット粉末とアルミナ粉末とシリカ粉末とが混合された状態におけるフリット粉末の平均粒径は、２．０μｍ〜３．０μｍであることが、より高い反射特性を有するアルミナセラミックを得る観点から好ましい。従って、上述のようにフリットと、アルミナと、シリカとを、粉砕しつつ混合する場合においては、準備するフリットの粒径を、上記の粒径よりも大きな粒径とする。一方、所望の粒径にされたそれぞれの粉末を準備して、これ以上粉砕せずに混合する場合においては、粉砕工程Ｐ３において、フリット粉末の粒径が、上記の粒径となるように粉砕する。
【００５６】
また、アルミナは、上述の準備工程Ｐ１において用いたアルミナと同様のアルミナを用いればよい。そして、それぞれの粉末が混合された状態におけるアルミナ粉末の粒径は、準備工程Ｐ１において、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるアルミナ粉末と同様とすればよい。
【００５７】
また、シリカは、上述の準備工程Ｐ１において用いたシリカと同様のシリカを用いればよい。そして、それぞれの粉末が混合された状態におけるシリカ粉末の粒径は、準備工程Ｐ１において、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された状態におけるシリカ粉末と同様とすればよい。
【００５８】
また、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合後におけるアルミナ、シリカ、バリウム化合物の重量部数による配合比は、バリウム化合物の重量部数をＢａＯで換算する場合に、
４／９６＜（ＢａＯ＋ＳｉＯ２）／（Ａｌ２Ｏ３）＜２４／７６
であることが好ましい。このように混合することで、より高い反射特性を有しつつ高い基板強度を保つことができるアルミナセラミックとすることができる。
【００５９】
また、それぞれの粉末が混合された状態におけるバリウム化合物（ＢａＯ換算）とシリカ（ＳｉＯ２）の配合モル比は、
ＢａＯ／ＳｉＯ２＝８／１〜８／３２
であることが好ましい。このように混合することで、より高い反射特性を有しつつ基板の吸湿性を抑えることができるアルミナセラミックとすることができる。
【００６０】
さらに、波長３００〜４００ｎｍの光の反射率に優れたアルミナセラミックを作製するためには、焼結後のアルミナセラミック中のＢａとＳｉのモル比が８／１〜８／３２となるようにフリット粉末およびシリカ粉末を配合することが好ましく、８／３〜８／３２とすることがより好ましい。
【００６１】
（成形工程Ｐ５）
次に、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を成形する。成形においては、図１に示す発光素子搭載用基板１の原型を含むように成形する。例えば、発光素子搭載用基板１の原型が複数連なった形状に成形する。
【００６２】
この成形においては、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を金型等の成形体に厚密して成形する粉体形成法により、粉末が混合された材料を成形すれば良い。この場合においては、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末と、バインダーと、滑剤と、溶媒とを混合してスラリー状にする。そして、スラリー状にされた材料をスプレードライヤー等を用いて造粒する。このとき、造粒された粒子の直径は、２５μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１５μｍであることがより好ましい。なお、造粒後においては、得られた造粒された粒子を準備工程Ｐ１において、造粒された粒子を分級したのと同様の理由、手段より、分級することが好ましい。
【００６３】
また、このときに用いるバインダーとしては、特に制限されないが、準備工程Ｐ１と同様のバインダーを同様の量用いれば良く、滑剤としては、特に制限されないが、準備工程Ｐ１と同様の滑剤を同様の量用いれば良く、溶媒としては、特に限定されないが、準備工程Ｐ１と同様の溶媒を同様の量用いれば良い。
【００６４】
また、造粒されたフリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を金型等の成形体により厚密するときにおいては、準備工程Ｐ１において、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を厚密したのと同様に行えばよい。
【００６５】
こうして、成形されたフリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料を得る。
【００６６】
（第２焼成工程Ｐ６）
次に、成形されたフリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末の混合材料を焼成する。この時の焼成温度は、第１焼成温度よりも低く、１４５０℃〜１６００℃であることが好ましく、さらに１５２０℃〜１５９０℃であることがより好ましい。
【００６７】
こうして、図１に示す発光素子搭載用基板１を含むアルミナセラミックを得る。
【００６８】
次に得られたアルミナセラミックの不要部分を削ったり、複数の発光素子搭載用基板１に分割する。こうして図１に示す発光素子搭載用基板１を得る。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態のアルミナセラミックの製造方法によれば、一旦、第１焼成工程Ｐ２において、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリットを焼成する。このとき、バリウム化合物に起因するガスが発生し、フリット内にボイド等が生じる場合があるが、このフリットは、第１焼成工程Ｐ２後の粉砕工程Ｐ３において粉砕されるため、ボイド等が発生しても問題とならない。そして、混合工程Ｐ４において、フリットを粉砕したフリット粉末に、アルミナ粉末、シリカ粉末を混合し、成形工程Ｐ５において成形して、第２焼成工程Ｐ６において、成形した混合材料を焼成して、アルミナセラミック得る。この第２焼成工程Ｐ６においては、第１焼成工程Ｐ２において、既にバリウム化合物に起因するガスが発生しているため、新たなガスの発生を抑制することができる。従って、第２焼成工程Ｐ６において、ボイドや不要のポーラスな部分が生じることを抑制して、所望の空隙率を有するアルミナセラミックを得ることができる。従って、ソリや抗折強度の低下が抑制されたアルミナセラミックを得ることができる。
【００７０】
さらに第２焼成工程Ｐ６は、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するフリット粉末が混合された混合材料を焼成するため、従来のようにバリウム化合物粉末と、アルミナ粉末と、シリカ粉末とが混合された混合粉末を焼成してＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックを得る場合よりも、焼成温度を低くすることができる。これに対して、第１焼成工程Ｐ２は、上記の従来のアルミナセラミックの焼成温度と同様とされ、一般に高価である高温炉を必要する。しかし、第１焼成工程Ｐ２において、従来のアルミナセラミックを製造する場合と同じ規模の高温炉を使用して、従来のアルミナセラミックと同量のフリットを焼成することにより、最終的に従来のアルミナセラミックよりも量の多いアルミナセラミックを製造することができる。別言すれば、従来と同量のアルミナセラミックを製造する場合において、規模の小さい高温炉とすることができ、安価にＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックを製造することができる。
【００７１】
また、このアルミナセラミックの製造方法により、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが分散しているアルミナセラミックを得ることができ、このようなアルミナセラミックによれば、上述のように、優れた光の反射特性を得ることができる。
【００７２】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上記実施形態においては、成形工程Ｐ５において、図１に示す発光素子搭載用基板１の原型を含むように、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料を成形するものとしたが、アルミナセラミックを発光素子搭載用基板１として用いない場合には、他の形状に成型しても良い。例えば、成形工程Ｐ５において、フリット粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料をシート状に成形することを挙げることができる。このように材料とシート状に成形する場合においては、準備工程Ｐ１において、バリウム化合物粉末、アルミナ粉末、シリカ粉末が混合された材料をシート状に成形したのと同様にして成形すれば良い。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００７５】
＜実施例１＞
まず、フリットの原料として、高純度の炭酸バリウム（製品名：ＬＳＲ、日本化学工業株式会社製）を３１．０重量部（５２．７ｋｇ）、低ソーダアルミナ（製品名：ＨＱ−Ｃ、住友化学株式会社製）を４８．０重量部（８１．６ｋｇ）、及び、合成球状シリカ（製品名：アドマファインＳＯ−Ｃ２、株式会社アドマテックス製）を２１．０重量部（３５．７ｋｇ）準備した。次に、炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、合成球状シリカを容量が２００リットルのアルミナライナーのボールミルに投入した。このとき上記材料と共に、分散剤としてソルビタンセスキオレエート（製品名：ソルゲン３０、第一工業薬品株式会社製）を０．４重量部（０．６８ｋｇ）、可塑剤（ＤＯＰ）を５．０重量部（８．５ｋｇ）、染料（製品名：アミニールブルーＥ−２ＧＬ、田岡化学工業株式会社製）を０．０２重量部（０．０３５ｋｇ）、及び、溶媒として混合有機溶剤（トルエン５０重量％、エタノール５０重量％）を３３．２重量部（５６．５ｋｇ）投入した。そして、毎分２６回転で２４時間混合した。
【００７６】
次にポリビニルブチラール（製品名：エスレックＢＬ−Ｓ、及び、ＢＭ−ＳＺの混合物、積水化学工業株式会社製）を１０．０重量部（１７．０ｋｇ）投入し、毎分２６回転で更に２４時間混合して、青色の懸濁体を得た。
【００７７】
得られた懸濁体をドクターブレード法にて塗工し、幅３０ｃｍ、長さ１ｍ、厚さ約０．３４ｍｍのフリット用グリーンシートを複数作製した。こうして得られた複数のグリーンシートをロール状に丸めて、アルミナ製の匣鉢に隙間無く並べ、焼成炉（装置名：ＨＳＴ−３０−１７Ｆ、中外プロックス社製）に設置し、１５１８℃で４０分間、大気焼成してフリットを得た。
【００７８】
次に、得られたフリットを適当な道具を用いて、約２ｍｍ四方に粗く粉砕して、容量が２リットルのアルミナ製ポットミルに０．４４４６ｋｇ投入した。また、溶媒として混合有機溶剤（トルエン５０重量％、エタノール５０重量％）を０．２９６６ｋｇ投入し（固形分６０%）、毎分５０回転で９６時間混合粉砕した。その後、ステンレス製のバットに中身を出して溶剤を乾燥させ、フリット粉末を回収した。回収したフリット粉末を、粒度分布測定装置（日機装社製：マイクロトラックＭＴ−３０００）で測定したところ、Ｄ５０は２．６μｍであった。
【００７９】
次に、先に得られたフリット粉末を２５．５重量部（２４０．０ｇ）、低ソーダアルミナ（製品名：ＨＱ−Ｃ、住友化学株式会社製）を７３．８重量部（６９３．５ｇ）、及び、合成球状シリカ（製品名：アドマファインＳＯ−Ｃ２、株式会社アドマテックス製）を０．６重量部（６．０ｇ）準備し、容量が２リットルのアルミナ製のポットミルに投入した。このとき分散剤としてソルビタンセスキオレエート（製品名：ソルゲン３０、第一工業薬品株式会社製）を０．４重量部（３．８ｇ）、可塑剤（ＤＯＰ）を２．５重量部（２３．５ｇ）、染料（製品名：アミニールブルーＥ−２ＧＬ、田岡化学工業株式会社製）を０．０２０重量部（０．２ｇ）、及び、溶媒として混合有機溶剤（トルエン５０重量％、エタノール５０重量％）を３１．０重量部（２９１．０ｇ）投入した。そして、毎分５０回転で２４時間混合した。
【００８０】
次にポリビニルブチラール（製品名：エスレックＢＬ−Ｓ、及び、ＢＭ−ＳＺの混合物、積水化学工業株式会社製）をそれぞれ５．０重量部（４７．０ｇ）投入した。そして、毎分５０回転で更に２４時間混合して、青色の懸濁体を得た。
【００８１】
次に、得られた懸濁体を２リットルのディスカップに取り出し、０．０４ＭＰａで１０分間攪拌脱泡した。脱泡後の粘度は、Ｂ型粘度計を用いて、ローター番号４、ローター回転数６ｒｐｍ、温度４℃の条件で測定したところ、１５，０００ｃｐｓであった。
【００８２】
次に、脱泡した懸濁体をドクターブレード法にて塗工し、グリーンシートとした。このときドクターブレードとキャリアフィルムのギャップを０．８５０ｍｍ、ラインスピードは０．１ｍ／ｍｉｎとし、乾燥温度を第一ゾーンが５０℃、第二ゾーンが１００℃とし、風量を第一ゾーンが４．０ｍ／秒、第二ゾーンが５．６ｍ／秒とした。塗工したグリーンシートは、キャリアフィルムから注意深く剥離し、約２４０ｍｍの長さで切断して回収した。グリーンシートの先頭における厚さを計測したところ、約８８０μｍであった。なお、グリーンシート表面には塗工スジおよび気泡などの異常は見られなかった。
【００８３】
次に、得られたグリーンシートの厚さを計測し、厚さが６４０μｍから７６０μｍの範囲のグリーンシートを切り出した。そして、切り出したグリーンシートをプレス機にて成形した。成形時においては、打ち抜き外寸を縦７２ｍｍ、横８４ｍｍとした。
【００８４】
次に、成形したグリーンシートをアルミナ製の棚板の上に乾燥面とキャリア面が交互に重なるように３枚組みで重ねて、焼成炉（製品名：ＨＳＴ−３０−１７Ｆ、中外プロックス社製）に設置し、１５８０℃で４０分間大気焼成した。こうして、実施例１のアルミナセラミックを得た。このアルミナセラミックにおける、アルミナ、シリカ、バリウムの重量部数による配合比は、バリウムの重量部数をＢａＯで換算する場合に、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２：ＢａＯ＝８５．７％：４．１％：１０.２％となる。
【００８５】
＜比較例１＞
まず、高純度炭酸バリウム（製品名：ＬＳＲ、日本化学工業株式会社製）を８．０重量部（８０．０ｇ）準備した。そして、容量が２リットルのアルミナ製のポットミルに、この高純度炭酸バリウムを、溶媒として混合有機溶剤（トルエン５０重量％、エタノール５０重量％）を１３．８重量部（１３８．２ｇ）と共に投入し、毎分５０回転で１０時間混合した。
【００８６】
次に、低ソーダアルミナ（製品名：ＨＱ−Ｃ、住友化学株式会社製）を６８．８重量部（６８８．２ｇ）、微粒子アルミナ（製品名：ＡＥＳ−１２、住友化学株式会社製）を１７．２重量部（１７１．８ｇ）、及び、合成球状シリカ（製品名：アドマファインＳＯ−Ｃ２、株式会社アドマテックス製）を６．０重量部（６０．０ｇ）準備した。そして、準備した低ソーダアルミナ、微粒子アルミナ、及び、合成球状シリカと共に、分散剤としてソルビタンセスキオレエート（製品名：ソルゲン３０、第一工業薬品株式会社製）を０．４重量部（４．０ｇ）と、可塑剤としてビス（２−エチルヘキサン酸）トリエチレングリコール（製品名：Ｇ−２６０、住友化学株式会社製）を５．０重量部（５０．０ｇ）、染料（製品名：アミニールブルーＥ−２ＧＬ、田岡化学工業株式会社製）を０．０２０重量部（０．２ｇ）、及び、溶媒として混合有機溶剤（トルエン５０重量％、エタノール５０重量％）を２０．７重量部（２０７．４ｇ）ポットミルに投入し、毎分５０回転で１５時間混合した。
【００８７】
次に、ポリビニルブチラール（製品名：エスレックＢＬ−Ｓ、及び、ＢＭ−ＳＺの混合物、何れも積水化学工業株式会社製）を９．０重量部（９０．０ｇ）投入し、毎分５０回転で２４時間更に混合して、青色の懸濁体を得た。
【００８８】
得られた懸濁体は、容量が２リットルのディスカップに取り出し、０．０４ＭＰａで１０分間攪拌脱泡した。脱泡後の粘度は、Ｂ型粘度計を用いて、ローター番号４、ローター回転数６ｒｐｍ、泥漿温度１１℃の条件で測定したところ、２０，５００ｃｐｓであった。
【００８９】
次に脱泡した懸濁体をドクターブレード法にて塗工し、グリーンシートとした。このとき、ドクターブレードとキャリアフィルムのギャップは１．２００ｍｍ、ラインスピードは０．１ｍ／ｍｉｎ、乾燥温度は第一ゾーンが５０℃、第二ゾーンが１００℃、風量は第一ゾーンが４．０ｍ／秒、第二ゾーンが５．６ｍ／秒とした。そして、塗工したグリーンシートをキャリアフィルムから注意深く剥離し、約２４０ｍｍの長さで切断して回収した。このグリーンシートの先頭の厚さを計測したところ、約９７０μｍであった。このグリーンシートの表面には塗工スジおよび気泡などの異常は見られなかった。
【００９０】
次に、得られたグリーンシートを実施例１と同様に成形した。そして、焼成温度が１６１５℃であることを除き、実施例１と同様にグリーンシートを焼成した。こうして、比較例１のアルミナセラミックを得た。このアルミナセラミックにおける、アルミナ、シリカ、バリウムの重量部数による配合比は、バリウムの重量部数をＢａＯで換算する場合に、実施例１と同様にして、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２：ＢａＯ＝８５．７％：４．１％：１０.２％となる。
【００９１】
＜吸水率測定＞
吸水率測定は、電気絶縁用セラミック材料試験であるＪＩＳ  Ｃ２１４１（２００２）の吸水率試験として定められた手順に準じて、次の手順により行った。
【００９２】
まず、実施例１、比較例１のアルミナセラミックを１１０℃に設定した恒温槽中で乾燥し、恒量に達したときに恒温槽から取り出し、デシケータに入れて室温に戻した後、はかりで質量を量り、乾燥重量ｍ１とする。
【００９３】
次に、乾燥、恒量したアルミナセラミックを水の入った金属容器の中に入れ３０分間煮沸する。このとき、水はアルミナセラミックを充分に浸せるだけの量とする。また、アルミナセラミックが金属容器の底から１ｃｍ程度上に位置するように、適当な治具を用いる。
【００９４】
次に、アルミナセラミックを水中から取り出し、湿ったガーゼで手早く表面の水滴をぬぐった後、質量を量り、飽水試験基板の質量ｍ２とする。
【００９５】
吸水率（％）は、｛（ｍ２−ｍ１）／ｍ１｝×１００を計算して求める。
【００９６】
この結果、実施例１のアルミナセラミックの吸水率は、０．００１％であり、比較例１のアルミナセラミックの吸水率は、０．００４％であり、実施例１、比較例１のアルミナセラミックに大きな吸水率の差はなかった。
【００９７】
＜反射率評価＞
実施例１及び比較例１で得られたアルミナセラミックの反射率の測定を行った。反射率の測定には、日立製作所社製の分光光度計Ｕ−４０００を用い、２５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域の光に対する反射率を測定した。このとき測定条件として、バンドパスを５ｎｍとし、スキャンスピードを３００ｎｍ／ｍｉｎとした。
【００９８】
その結果を図３に示す。図３は、各波長における実施例１及び比較例１の反射率を示す図である。なお、図３において、反射率を示す数値は、硫酸バリウムから成る標準白板の反射率を１００とした場合の相対値を示す。図３に示す通り、実施例１のアルミナセラミックと比較例１のアルミナセラミックは、上記のように、吸水率がさほど変わらないにもかかわらず、実施例１のアルミナセラミックは、比較例１のアルミナセラミックと比べて、測定した全ての波長領域において、高い反射率を示した。
【００９９】
＜抗折強度測定＞
オリエンテック製卓上型材料試験機ＳＴＡ−１２２５にて３点曲げ指示具を用いて測定した。測定条件としては、試験速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎ、荷重フルスケール５０Ｎ、支点間距離３０ｍｍとした。
【０１００】
その結果、実施例１の抗折強度は、３０３．５ＭＰａとなり、比較例１の抗折強度は、２８４．１ＭＰａとなり、実施例１のアルミナセラミックと比較例１のアルミナセラミックは、上記のように、吸水率がさほど変わらないにもかかわらず、実施例１のアルミナセラミックは、比較例１のアルミナセラミックよりも高い抗折強度であることが分かった。これは、比較例１のアルミナセラミックにおいては、焼成時に発生するガスにより、抗折強度に影響するボイドが生じているためであると考えられる。
【０１０１】
＜ソリの測定＞
東京精密社製の測定装置（商品名：Ｅ−ＲＣ−Ｓ０１Ｂ）を用いて実施例１及び比較例１のアルミナセラミックのソリを測定した。測定部位は、左右の端部からそれぞれ７ｍｍにおける縦方向のソリ、アルミナセラミックの縦方向における上端部、下端部からそれぞれ７ｍｍにおける横方向のソリを、アルミナセラミックの表面側、裏面側について測定した。その結果を表１に示す。
【表１】
0005478404.tif 000002
【０１０２】
表１に示すように、実施例１のアルミナセラミックは、比較例１のアルミナセラミックよりもソリが小さく、設計値に近い外形となることが分かった。
【０１０３】
以上より、本発明のアルミナセラミックによれば、従来のアルミナセラミックよりも反射率が高いことが確認できた。これは、実施例１のアルミナセラミックは、全体的にＢａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミック粒子と、Ｂａを含む相を含有しないアルミナセラミック粒子とが分散しているためであると考えられる。さらに、実施例１のアルミナセラミックは、抗折強度が高く、ソリが小さいことが確認できた。これは、実施例１のアルミナセラミックの製造方法によれば、内部に意図しないボイドが生じることを抑制できるためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明によれば、内部にボイドが生じにくい、Ｂａ０．８０８Ａｌ１．７１Ｓｉ２．２９Ｏ８相を含有するアルミナセラミックの製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０５】
１・・・発光素子搭載用基板
１１・・・基台
１２・・・枠体
１３・・・開口
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・焼成工程
Ｐ３・・・粉砕工程
Ｐ４・・・混合工程
Ｐ５・・・成形工程
Ｐ６・・・焼成工程
【図１】
0005478404.tif 000003
【図２】
0005478404.tif 000004
【図３】
0005478404.tif 000005