(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板における略平坦な裏面の外縁側に、ブラスト加工を施して、内側より外縁側が前記セラミック基板の厚さ方向に凹んだ湾曲面を形成するブラスト加工工程と、
前記ブラスト加工工程により形成された前記湾曲面に、前記湾曲面の表面形状に対応したはんだ充填用の湾曲面を有する配線層を形成する配線層形成工程と、を有し、
前記ブラスト加工工程にて、ブラスト加工により、前記セラミック基板にビアホールを形成し、
前記配線層形成工程にて、前記セラミック基板の表面に配線層を形成するとともに、前記ビアホールに前記表面と前記裏面の各配線層を接続する導電性材料を充填し、
前記ブラスト加工工程の前に、グリーンシートを焼成して裏面が略平坦な前記セラミック基板を作製する焼成工程を有するセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製造されたセラミック基板と、
前記セラミック基板の表面に搭載される発光素子と、を有する発光体。
【請求項３】
請求項２に記載の発光体と、
前記発光体が実装される実装基板と、
前記実装基板と前記セラミック基板の前記裏面の前記配線層とを電気的に接続するはんだと、を有する発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラスト加工を用いたセラミック基板の製造方法、及び、このセラミック基板を有する発光体、並びに、この発光体を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子を有するパッケージとして、複数の絶縁層を積層して成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部を有する略直方体状の絶縁基体に、凹部の底面から絶縁基体の下面にかけて発光素子の電極が電気的に接続される配線層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、絶縁基体の下面の対角の角部に絶縁基体の下面と側面との間を平面視でＬ字形状に切り欠くように形成された段差部が設けられており、該段差部の側面に配線層が電気的に接続された側面導体が形成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０７５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のパッケージでは、絶縁基体の下面の外縁が段状に形成されていることから、実装基板への搭載時に、はんだが段状の角部に的確に充填されないおそれがある。また、パッケージに負荷が加わった際に、はんだと下面の配線層との接合領域のうち角部に応力が集中するため、パッケージに加わる負荷に対して効率的に抗することができないという問題点もある。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、はんだをセラミック基板の配線層に的確に密着させることができ、セラミック基板に加わる負荷に対して効率良く抗することのできるセラミック基板の製造方法及びこのセラミック基板を有する発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明では、  セラミック基板における略平坦な裏面の外縁側に、ブラスト加工を施して、内側より外縁側が前記セラミック基板の厚さ方向に凹んだ湾曲面を形成するブラスト加工工程と、前記ブラスト加工工程により形成された前記湾曲面に、前記湾曲面の表面形状に対応したはんだ充填用の湾曲面を有する配線層を形成する配線層形成工程と、を有し、前記ブラスト加工工程にて、ブラスト加工により、前記セラミック基板にビアホールを形成し、前記配線層形成工程にて、前記セラミック基板の表面に配線層を形成するとともに、前記ビアホールに前記表面と前記裏面の各配線層を接続する導電性材料を充填し、前記ブラスト加工工程の前に、グリーンシートを焼成して裏面が略平坦な前記セラミック基板を作製する焼成工程を有するセラミック基板の製造方法が提供される。
【０００７】
また、上記セラミック基板の製造方法において、前記ブラスト加工工程にて、ブラスト加工により、前記セラミック基板にビアホールを形成し、前記配線層形成工程にて、前記セラミック基板の表面に配線層を形成するとともに、前記ビアホールに前記表面と前記裏面の各配線層を接続する導電性材料を充填することが好ましい。
【０００８】
また、上記セラミック基板の製造方法において、前記ブラスト加工工程の前に、グリーンシートを焼成して裏面が略平坦な前記セラミック基板を作製する焼成工程を有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、上記製造方法により製造されたセラミック基板と、前記セラミック基板の表面に搭載される発光素子と、を有する発光体が提供される。
【００１０】
さらに、本発明では、上記発光体と、前記発光体が実装される実装基板と、前記実装基板と前記セラミック基板の前記裏面の前記配線層とを電気的に接続するはんだと、を有する発光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、はんだをセラミック基板の配線層に的確に密着させることができ、セラミック基板に加わる負荷に対して効率良く抗することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の断面図である。
【図２】図２は、発光体の平面図である。
【図３】図３（ａ）は、一実施形態における発光体の底面図であり、図３（ｂ）は変形例における発光体の底面図である。
【図４】図４は、発光体におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、セラミック基板の説明図であって、（ａ）は焼成後の状態を示し、（ｂ）はブラスト加工後の状態を示し、（ｃ）は配線層形成後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態を示す発光装置の断面図である。
図１に示すように、この発光体１は、ＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２を搭載するセラミック基板３と、セラミック基板３の表面に形成されＬＥＤ素子２を封止する封止部４と、を有している。セラミック基板３の表面にはＬＥＤ素子２に電力を供給するための表面配線層５が形成され、セラミック基板３の裏面には外部と電気的に接続するための裏面配線層６が形成される。また、発光装置１００は、この発光体１と、発光体１が実装され表面にソルダーレジスト層２０１ａを有する実装基板２０１と、実装基板２０１とセラミック基板３の裏面配線層６とを電気的に接続するはんだ２０２と、を有している。
【００１４】
発光素子としてのＬＥＤ素子２は、サファイア等の成長基板の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層と、ｎ型層と、ＭＱＷ層と、ｐ型層とがこの順で形成されている。そして、半導体層形成後、成長基板が半導体層から分離され、導電性の支持基板が半導体層に接合されている。ＬＥＤ素子２は、底面側にて表面配線層５と電気的に接続されるとともに、上面側に形成された電極が表面配線層５とワイヤ８により接続されている。ＬＥＤ２素子２は、例えば０．３５ｍｍ角に形成される。
【００１５】
セラミック基板３は、例えばＡｌＮ等の焼結材料からなり、例えば３．５ｍｍ角に形成される。セラミック基板３には、ビアホール３１が形成されており、ビアホール３１には導電性材料７が充填されている。この導電性材料７により、表面配線層５と裏面配線層６とが電気的に接続されている。表面配線層５及び裏面配線層６は、金属からなり、例えばＴｉ／Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕからなる。また、導電性材料７は、金属からなり、例えばＣｕからなる。
【００１６】
セラミック基板３の表面は、全面的に略平坦に形成されている。また、セラミック基板３の裏面は、内側の第１平坦面３２と、第１平坦面３２よりも表面側と近接している外縁側の第２平坦面３３と、第１平坦面３２と第２平坦面３３の間に形成され内側より外縁側が凹んだ湾曲面３４と、を有している。裏面配線層６は、第１平坦面３２の外側から第２平坦面３３の内側まで連続的に形成される。ビアホール３１は、第２平坦面３３の上方に形成されている。
【００１７】
封止材４は、樹脂、ガラス等の透光性材料からなり、ＬＥＤ素子２及びワイヤ８をセラミック基板３の表面にて封止する。本実施形態においては、封止材４は、水平方向内側がＬＥＤ素子２を中心とした半球状に形成され、水平方向外側がセラミック基板３の表面を覆う薄膜状に形成されている。これにより、セラミック基板３の表面は、封止材４により全面的に被覆されている。また、封止材４の材料には、熱硬化性のシリコーン樹脂が用いられている。
【００１８】
図２は、発光体の平面図である。
図２に示すように、表面配線層５は、セラミック基板３の表面の一方（図２中右方）に形成される第１配線５１と、他方（図２中左方）に形成される第２配線５２と、を有している。
【００１９】
第１配線５１は、セラミック基板３の中心に配置されるＬＥＤ素子２を搭載する搭載部５１ａと、搭載部５１ａからセラミック基板３の隅部へ延びる一対の延在部５１ｂと、を有している。搭載部５１ａはセラミック基板３の中心から一方向（図２中右方向）へ延び、各延在部５１ｂは搭載部５１ａの一方向端部からセラミック基板３の隅部へ向かって延びる。各延在部５１ｂは、隅部にてビアホール３１に充填されている導電性材料７と電気的に接続される。
【００２０】
第２配線５２は、ワイヤ８が接続される接続部５２ａと、搭載部５２ａからセラミック基板３の隅部へ延びる一対の延在部５２ｂと、を有している。接続部５２ａは第１配線５１の搭載部５１ａと離隔して形成され、セラミック基板３の中心側から他方向（図２中左方向）へ延び、各延在部５２ｂは接続部５２ａの他方向端部からセラミック基板３の隅部へ向かって延びる。各延在部５２ｂは、隅部にてビアホール３１に充填されている導電性材料７と電気的に接続される。
【００２１】
図３（ａ）は、一実施形態における発光体の底面図である。
図３（ａ）に示すように、第２平坦面３３は、セラミック基板３の裏面の四隅にそれぞれ形成される。各第２平坦面３３は、底面視にて、セラミック基板３の角部を占める二等辺三角形を呈している。また、湾曲面３４は、各第２平坦面３３の三角形の斜辺部に沿って延びている。本実施形態においては、各湾曲面３４は、幅寸法が一定となっている。また、第１平坦面３２は、セラミック基板３における第２平坦面３３及び湾曲面３４の形成領域以外の領域に形成される。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、裏面配線層６は、セラミック基板３の裏面の一方に形成される第１配線６１と、他方に形成される第２配線６２と、を有している。第１配線６１は、表面配線層５の第１配線５１と電気的に接続されている２つのビアホール３１と接続される。また、第２配線６２は、表面配線層５の第２配線５２と電気的に接続されている２つのビアホール３１と電気的に接続される。第１配線６１及び第２配線６２は、セラミック基板３の一方及び他方にてセラミック基板３の外縁に沿って延びる。本実施形態においては、第１配線６１及び第２配線６２は、セラミック基板３の外縁側中央に切り込み部分を有している。
【００２３】
尚、図３（ｂ）に示すように、発光体１０１のセラミック基板１０３における、ビアホール１３１の形成領域以外に第２平坦面１３３を形成するようにしてもよい。図３（ｂ）の発光体１０１では、２つの第２平坦面１３３がセラミック基板１０３における対向する辺部の外縁中央に形成され、各第２平坦面１３３は四角形状に形成されている。また、湾曲面１３４は、各第２平坦面１３３の内側に沿って延び、幅寸法が一定となっている。また、第１平坦面１３２は、セラミック基板１０３における第２平坦面１３３及び湾曲面１３４の形成領域以外の領域に形成される。裏面配線層１０６は、２つのビアホール１３１にわたって形成されており、第１平坦面１３２の外側から第２平坦面１３３の内側まで連続的に形成されている。
【００２４】
以上のように構成された発光体１におけるセラミック基板３の製造方法を、図４に示すフローチャート及び図５の説明図を参照して説明する。
図４に示すように、まず、セラミック材料を有機バインダーで分散させ平板状に成型したグリーンシートを作製する（グリーンシート作製工程：Ｓ１）。次いで、グリーンシートを焼成して図５（ａ）に示す表面及び裏面が略平坦な平板状のセラミック基板３を得る（焼成工程：Ｓ２）。本実施形態においては、セラミック基板３は単層であり、複数のグリーンシートからなる積層体とは異なっている。この後、ブラスト加工により、図５（ｂ）に示すように、第２平坦面３３及び湾曲面３４と、ビアホール３１とを形成する（ブラスト加工工程：Ｓ３）。
【００２５】
ブラスト加工は、例えばＳｉＣ、ガラスビーズ等の研磨剤を、エアーとともにセラミック基板３の外縁側に吹き付けて行う。例えば、研磨剤が混入されたエアーを噴射するノズルを、セラミック基板３の裏面に沿って移動させることにより、ブラスト加工を行うことができる。ブラスト加工にあたっては、予め第１平坦面３１を覆うマスクを形成しておき、加工後にマスクを除去することが好ましい。互いに加工深さが異なるビアホール３１、第２平坦面３３及び湾曲面３４の形成は、例えば、研磨剤の流量、粒径を変化させたり、エアーの噴射圧力を変化させたり、ノズルによる加工回数を変化させることで実現される。
【００２６】
ブラスト加工の後、図５（ｃ）に示すように、導電性材料７をビアホール３１に充填し、めっき加工により表面配線層５及び裏面配線層６を形成する（配線層形成工程：Ｓ４）。配線層形成工程にて、湾曲面３４に裏面配線層６が形成される。以上の工程を経て、セラミック基板３が製造され、セラミック基板３にＬＥＤ素子２を搭載し、ワイヤボンディングを行った後、封止材４によりＬＥＤ素子２及びワイヤ８を封止することにより、発光体１が完成する。
【００２７】
以上のように構成された発光体１は、配線を有する実装基板２０１にはんだ２０２を利用して実装される（図１参照）。このとき、はんだ２０２は、裏面配線層６がセラミック基板３の裏面に沿って湾曲形成されていることから、裏面配線層６と全面的に密着し易い。すなわち、裏面配線層６が段状に形成されている場合と比べ、はんだ２０２と裏面配線層６の電気的接続を的確に行うことができる。また、第２平坦面３３が実装基板２０１に対して第１平坦面３２より高い位置に形成されており、はんだ２０２のフィレットが形成され易い。従って、はんだ２０２による発光体１と実装基板２０１との固着強度を高くすることができる。また、裏面配線層６が湾曲形成されていることから、発光体１に負荷が加わった際に、はんだ２０２と裏面配線層６の特定の接合箇所に応力が集中することはない。
【００２８】
また、ブラスト加工が施されたセラミック基板３の裏面に、裏面配線層６を形成したので、裏面配線層６がセラミック基板３の裏面の微細な凹凸部に入り込み、裏面配線層６とセラミック基板３との接合強度が向上する。
【００２９】
また、セラミック基板３の焼成後にブラスト加工を行うようにしたので、焼成前のグリーンシートに加工を施す場合と比べて、製造されるセラミック基板３の寸法精度を高くすることができる。グリーンシートにブラスト加工を施した場合は、焼成時にセラミック基板３が変形するため、寸法精度が低下してしまう。
【００３０】
尚、前記実施形態においては、発光素子として上下導通型のＬＥＤ素子２を用いたものを示したが、上面又は下面に２つの電極が配置されるＬＥＤ素子であってもよい。また、ＬＥＤ素子の発光色や半導体材料は任意に変更することができるし、ＬＥＤ素子以外の発光素子を用いてもよいことは勿論である。
【００３１】
また、前記実施形態においては、セラミック基板３の表面に半球状の封止材４を形成したものを示したが、封止材４の形状は任意である。また、セラミック基板３の表面にＬＥＤ素子２を平面視にて包囲するリフレクタを設け、リフレクタの内側に封止材４を充填するようにしてもよい。さらには、封止材４を省略することも可能である。
【００３２】
また、前記実施形態においては、湾曲面３４から第１平坦面３２及び第２平坦面３３の一部にまで裏面配線層６を形成したものを示したが、裏面配線層６は少なくとも湾曲面３４に形成されていればよい。また、湾曲面３４がセラミック基板３の四隅に形成されたものを示したが、内側より外縁側が凹んでいればどの箇所に形成されていてもよい。
【００３３】
また、前記実施形態においては、セラミック基板３の表面が略平坦なものを示したが、ブラスト加工前のセラミック基板３の裏面が略平坦であれば、表面が略平坦でなくともよい。また、ブラスト加工によりビアホールを形成するものを示したが、湾曲面の加工をブラスト加工により行い、ビアホールは他の加工方法で形成してもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１      発光体
２      ＬＥＤ素子
３      セラミック基板
４      封止材
５      表面配線層
６      裏面配線層
７      導電性材料
８      ワイヤ
３１    ビアホール
３２    第１平坦面
３３    第２平坦面
３４    湾曲面
５１    第１配線
５１ａ  搭載部
５１ｂ  延在部
５２    第２配線
５２ａ  接続部
５２ｂ  延在部
６１    第１配線
６２    第２配線
１０１  発光体
１０３  セラミック基板
１０６  裏面配線層
１３１  ビアホール
１３２  第１平坦面
１３３  第２平坦面
１３４  湾曲面
２００  発光装置
２０１  実装基板
２０２  はんだ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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