(57)【要約】【課題】窒化アルミニウムを主成分とし、十分な熱伝導性と機械的強度を備え、導電性メタライズ層との接合強度が高く、かつ白色度が高くて高反射性を有する窒化アルミニウム焼結体を提供する。【解決手段】  窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、スラリー状物質は、粒子径が０.２μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ２μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ４μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めることを特徴とする窒化アルミニウム焼結体。【選択図】  図４
2008050209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、
前記スラリー状物質は、粒子径が０.２μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ２μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ４μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めることを特徴とする窒化アルミニウム焼結体。
【請求項２】
窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、
前記窒化アルミニウム焼結体の比重は３.２２〜３.２５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする窒化アルミニウム焼結体。
【請求項３】
窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、
前記窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率は、３％〜４％の範囲内であることを特徴とする窒化アルミニウム焼結体。
【請求項４】
前記焼結助剤は、窒化ホウ素及び酸化イットリウムを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム焼結体。
【請求項５】
前記窒化ホウ素は、前記窒化アルミニウム粉末に対して２〜１０重量％添加され、
前記酸化イットリウムは、前記窒化アルミニウム粉末に対して２〜５重量％添加されることを特徴とする請求項４記載の窒化アルミニウム焼結体。
【請求項６】
窒化アルミニウム焼結体を積層して成る基板であって、前記窒化アルミニウム焼結体は請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム焼結体であることを特徴とする半導体発光素子搭載用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、十分な機械的強度と熱伝導性を備え、窒化アルミニウムを主成分とし、導電性メタライズ層との接合強度が高く、表面における可視光領域の光の反射率が高い窒化アルミニウム焼結体およびそれを用いた半導体発光素子搭載用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子（ＬＥＤ）を搭載するための基板材料として、酸化アルミニウムと同程度の電気的・機械的特性を有し、かつ酸化アルミニウムよりも高い放熱性を有するとともに、熱膨張係数が半導体材料のケイ素（Ｓｉ）に近い窒化アルミニウムが注目されている。
また、上述のような窒化アルミニウムを基板の原料として使用する場合には、焼結助剤として窒化ホウ素（ＢＮ）を添加することにより、窒化アルミニウム焼結体からなる基板の強度が高まることが知られている。
その一方で、半導体発光素子を搭載したパッケージの発光効率を高めるためには、半導体発光素子から発せられる光の減衰を防止する必要があり、そのためには、半導体発光素子を搭載する基板の反射率を高めることが有効である。
そして、基板の上面における可視光領域の光の反射率を高めるためには、たとえば、基板自体の白色度を高めることで基板内部に光が透過したり、あるいは、吸収されるのを防止することが有効である。
【０００３】
以下に、従来技術に係る「ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体の製造方法」について説明する。
特許文献１に記載される「ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体の製造方法」は、機械的強度が高いＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体を効率よく生産する方法に関するものであり、窒化硼素、窒化アルミニウム及びアルミニウムを含有する焼結用混合粉末Ａを、その周囲に、該焼結用混合粉末Ａよりもアルミニウム含有量の多い上記成分を含有する混合粉末Ｂを配してダイスに充填し、ホットプレス焼結をすることを特徴とするものである。
特にこの場合、混合粉末Ｂのアルミニウム含有量を６〜２５質量％とし、焼結用混合粉末Ａのアルミニウム含有量よりも３質量％以上多くすることが好ましい。また、混合粉末Ｂを配する厚みは、５〜２０ｍｍであることが好ましい。さらに、ホットプレス焼結を、温度1７００〜２３００℃、圧力５〜４０ＭＰａの条件下において行うことが好ましい。
上記構成の特許文献１に記載の発明によれば、ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体を作製する目的でホットプレス焼結した場合に、ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体に機械的強度が低下した灰白色の不良部位が形成されるのを防止することができる。
この結果、機械的強度の高い小豆色のＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体を容易に作製することができるだけでなく、灰白色の不良部位を除去作業が軽減されるため、大型形状品の製造が容易になるとともに、ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体を作製する際の加工費や材料費も少なくできるという効果を有する。
【０００４】
また、特許文献２には「熱酸処理アルミナの製造法とこの熱酸処理アルミナを利用した白色陶磁器の製造法」に関する発明が開示されている。
特許文献２に係る発明は、白色陶磁器の製造方法に関するものであり、より具体的には、白色磁器を製造する際に、ボールミル等により３０ｍｅｓｈ以下になるように粉砕し、その後塩酸を加えてスラリー状になるまで混合してから塩酸を除去し、さらに脱水して１００ｍｅｓｈ以下に粉砕してなる熱酸処理アルミナを、鉄分を含有する低品位磁器原料に配合して焼成することを特徴とするものである。
特許文献２に記載の発明によれば、上述のような工程により作製された熱酸処理アルミナは鉄分による発色を抑制する効果を有しており、このような、熱酸処理アルミナを配合することで、鉄分を含有する低品位磁器原料を用いて白色度の高い磁器（セラミックス）を容易に製造することができるという効果を有する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６０１７８号公報
【特許文献２】特許第２７５４３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示される「ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体の製造方法」により製造されたＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体は、小豆色であるため、半導体発光素子を搭載した場合に、ＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体の表面における可視光領域の光の反射率は低いと考えられ、特許文献１に係るＢＮ−ＡｌＮ系複合焼結体は、半導体発光素子収納用パッケージの基板には適さない。
【０００７】
また、特許文献２に開示される熱酸処理アルミナを窒化アルミニウム粉末に添加することで、白色度の高いセラミックスを製造できる可能性があるものの、このセラミックスの主成分は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であるため、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体と比較した場合に、十分な熱伝導性を期待できない可能性があった。
【０００８】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、窒化アルミニウムを主成分とし、十分な熱伝導性と機械的強度を備え、導電性メタライズ層との接合強度が高く、かつ白色度が高くて高反射性を有する窒化アルミニウム焼結体及びそれを用いた半導体発光素子搭載用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、スラリー状物質は、粒子径が０.２μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ２μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ４μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めることを特徴とするものである。
上記構成の窒化アルミニウム焼結体において、スラリー状物質の粒度の積算分布を上述のように規定することで、窒化アルミニウム成形体を焼結した際に、窒化アルミニウム焼結体の内部断面に空隙を形成されやすくするという作用を有する。この結果、窒化アルミニウム焼結体の内部断面（面積）に対する空隙（面積）の割合で示される気孔率（％）を高めるという作用を有する。また、窒化アルミニウム焼結体の内部断面に形成される空隙は、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高めると同時に、光を乱反射させるという作用を有する。
【００１０】
請求項２記載の発明である窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、窒化アルミニウム焼結体の比重は３.２２〜３.２５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とするものである。
上記構成の窒化アルミニウム焼結体において、窒化アルミニウム焼結体の比重を３.２２〜３.２５ｇ／ｃｍ３の範囲内にすることで、窒化アルミニウム焼結体の内部断面に生じる空隙を増加させるという作用を有する。この結果、窒化アルミニウム焼結体の内部断面（面積）に対する空隙（面積）の割合である気孔率（％）を高めるという作用を有する。この結果、請求項１記載の発明と同じ作用を有する。
【００１１】
請求項３記載の発明である窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウム粉末と、焼結助剤と、バインダーとを粉砕混合してスラリー状物質にした後に成形し、この窒化アルミニウム成形体を焼結して成る窒化アルミニウム焼結体であって、窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率は、３％〜４％の範囲内であることを特徴とするものである。
上記構成の窒化アルミニウム焼結体は、請求項１記載の発明と同じ作用を有する。また、窒化アルミニウム焼結体の断面における気孔率を上述の範囲内とすることで、窒化アルミニウム焼結体の導電性や機械的強度が大幅に低下するのを妨げるという作用を有する。
【００１２】
請求項４記載の発明である窒化アルミニウム焼結体は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム焼結体であって、焼結助剤は、窒化ホウ素及び酸化イットリウムを含有することを特徴とするものである。
上記構成の窒化アルミニウム焼結体は請求項１乃至請求項３に記載のそれぞれの発明の作用に加え、窒化ホウ素及び酸化イットリウムを焼結助剤として添加することで、窒化アルミニウムの焼結温度を低下させるという作用を有する。
また、焼結助剤である窒化ホウ素は、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高めるという作用を有する。
また、たとえば、窒化アルミニウム成形体上に導電性メタライズ層が形成される場合に、上述のような焼結助剤はいずれも、焼結時に窒化アルミニウム成形体からしみ出て、窒化アルミニウム焼結体と導電性メタライズ層の接合力を高めるという作用を有する。
【００１３】
請求項５記載の発明である窒化アルミニウム焼結体は、請求項４記載の窒化アルミニウム焼結体であって、窒化ホウ素は、窒化アルミニウム粉末に対して２〜１０重量％添加され、酸化イットリウムは、窒化アルミニウム粉末に対して２〜５重量％添加されることを特徴とするものである。
上記構成の窒化アルミニウム焼結体は、請求項４に記載の発明と同じ作用に加え、窒化ホウ素を上述のような割合で添加することにより、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高め、窒化アルミニウム焼結体の機械的強度を保ちながら表面における反射率を向上させるという作用を有する。
また、酸化イットリウムを上述のような割合で添加することにより、焼結時に変形や反りが生じるのを妨げるという作用を有する。
【００１４】
請求項６記載の発明である半導体発光素子搭載用基板は、窒化アルミニウム焼結体を積層して成る基板であって、窒化アルミニウム焼結体は請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム焼結体であることを特徴とするものである。
上記構成の半導体発光素子搭載用基板において、この半導体発光素子搭載用基板を構成する窒化アルミニウム焼結体は、上述の請求項１乃至請求項５に記載のそれぞれの発明と同じ作用を有する。
また、上記構成の半導体発光素子搭載用基板は、半導体発光素子から発せられる光をその上面において好適に反射させると同時に、半導体発光素子搭載用基板内に光が透過して、或いは、吸収されて減衰するのを妨げるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１又は請求項２記載のそれぞれの発明は、窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率を高めるという効果を有する。
この結果、窒化アルミニウム焼結体の白色度が高まり、その表面おける可視光領域の光の反射率を向上させることができるという効果を有する。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明によれば、窒化アルミニウム焼結体の機械的強度を大幅に損なうことなく窒化アルミニウム焼結体の白色度を高めることができるという効果を有する。
この結果、窒化アルミニウム焼結体の表面おける可視光領域の光の反射率を向上させることができるという効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項４記載の発明によれば、焼結助剤として窒化ホウ素を添加することで、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高めることができるという効果を有する。
この結果、窒化アルミニウム焼結体の表面における可視光領域の光の反射率を高めることができるという効果を有する。
また、焼結助剤として窒化ホウ素及び酸化イットリウムを添加することで、たとえば、窒化アルミニウム成形体の上面に導電性メタライズ層が形成される場合に、導電性メタライズ層と窒化アルミニウム焼結体の接合強度を高めることができるという効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明と同じ効果に加え、焼結助剤である窒化ホウ素及び酸化イットリウムの添加量を制御することにより、機械的強度を十分備え、かつ反りや変形の少ない窒化アルミニウム焼結体を提供することができるという効果を有する。
【００１９】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５記載のそれぞれの窒化アルミニウム焼結体の効果に加え、これらのそれぞれの窒化アルミニウム焼結体を積層してなる半導体発光素子搭載用基板であることから、半導体発光素子収納パッケージに採用した場合に、基板の表面において可視光領域の光を好適に反射させることができるという効果を有する。
この結果、半導体発光素子搭載用基板の発光効率を高めることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る窒化アルミニウム焼結体とそれを用いた半導体発光素子搭載用基板の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
以下に、本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体について図１乃至図４を参照しながら詳細に説明する。（特に請求項１乃至請求項５に対応。）
実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体は、通常半透明色を呈する窒化アルミニウム焼結体に、着色料としても作用する焼結助剤を添加することで白色化すると同時に、内部断面における気孔率を高めることによっても白色化を促進して、窒化アルミニウム焼結体表面における可視光領域の光の反射率が向上するよう構成されたものである。
図１は実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の製造工程を示すフローチャートである。
上述のような窒化アルミニウム焼結体は、図１に示すような窒化アルミニウム焼結体の製造方法により製造されるものであり、詳細には、まず、原料粉体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）１００重量％に対して、焼結助剤である窒化ホウ素（ＢＮ）が２〜１０重量％となるように、また、同じく焼結助剤である酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）が２〜５重量％となるようそれぞれを計量（ステップＳ１）する。
【００２２】
なお、焼結助剤である窒化ホウ素は、白色粉末であり、原料粉体である窒化アルミニウム粉末に混合することで窒化アルミニウムの焼結温度を低下させると同時に、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高めることができる。この結果、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の内部に可視光領域の光が透過しにくくなり、あるいは、吸収されにくくすることで、可視光領域の光が減衰するのを防止することができるという効果を有する。この場合、窒化ホウ素の添加量が２重量％以下の場合には、窒化アルミニウム焼結体を白色に着色する効果が低下する傾向が認められ、窒化ホウ素の添加量が１０重量％を超える場合には、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の機械的強度が低下する傾向が認められた。従って、窒化ホウ素は上述の範囲内の量を添加することが望ましい。
また、焼結助剤の酸化イットリウムは、窒化アルミニウム焼結体においてガラス質相を構成し、窒化ホウ素と同様に、窒化アルミニウムの焼結温度を低下させるという効果を有するのであるが、添加量が２重量％を下回る場合には、窒化アルミニウム成形体を焼結した際に焼結が不十分となり、この結果、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の機械的強度が大幅に低下する傾向が認められた。また、酸化イットリウムの添加量が５重量％を超える場合には、窒化アルミニウム焼結体におけるガラス質相の割合が必要以上に高まってしまい、焼結時の変形や反りが大きくなる傾向が認められた。よって、酸化イットリウムも上述の範囲内の量を添加することが望ましい。
【００２３】
次に、上述のような原料粉体と焼結助剤との混合物（以下この混合体を原料物質と呼ぶ。）に、バインダーとして、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等を、また、溶剤としてキシレン、トルエン、ブタノール等をそれぞれ単体で、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を混合して添加し（ステップＳ２）、ボールミル等により原料物質と、バインダー及び溶剤とを混合しながら破砕してスラリー状物質にする（ステップＳ３）。
【００２４】
実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体においては、その内部断面に形成される微細な空隙が可視光領域の光の反射率を向上させるのに重要な働きをしているのであるが、このような微細な多数の空隙（気孔）を確実に生じさせるためには、すなわち、本実施例に係る窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率を高めるためには、上述のようなスラリー状物質の粒度を、粒子径が０.２μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ２μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ４μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めるように調整することが望ましい。すなわち、スラリー状物質中において、粒子径が４μｍを超える粒子を少なくとも１０重量％含有することが好ましい。
なお、本実施例に使用する原料物質、すなわち、出発原料の粒度は、粒子径が１μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ５.２μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ８．３μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めるよう予め調整されている。
【００２５】
従来、窒化アルミニウム焼結体を作製する場合には、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導性を高めたり、機械的強度を高めるためには、窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率を可能な限り低くする必要があった。
このため、従来の窒化アルミニウム焼結体の製造方法においては、熱伝導性低下や、機械的強度の低下の原因となる窒化アルミニウム焼結体内の気孔を少なくするために、原料物質を粉砕混合してスラリー状物質とする際に、粒子径が０.８μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ１.６μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ３.１μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めるように、つまり、スラリー状物質中において、粒子径が４.０μｍを超えるものが１０重量％を下回るよう調整していた。
【００２６】
他方、窒化アルミニウム焼結体を、たとえば、半導体発光素子搭載用の基板として用いる場合には、発光効率を高める目的で、基板自体の放熱性や機械的強度を保ちながら、基板の表面における可視光領域の光の反射性を高める必要があった。
そこで、発明者らは、窒化アルミニウム焼結体を白色に着色するともに、窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率を高めることによっても窒化アルミニウム焼結体の白色度を高め、これらの相乗効果により可視光領域の光が窒化アルミニウム焼結体の内部に透過し、あるいは、吸収されて減衰するのを防止すること発案し、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導性や機械的強度を大幅に損なうことなく、窒化アルミニウム焼結体の白色度を高める方法を見出した。
【００２７】
図２は本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の原料物質とバインダー及び溶剤を混合して成るスラリー状物質の粒度分布の一例を示す図である。
図２に示すように、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の作製する際のスラリー状物質の粒度は、粒子径が０.７μｍ以下である粒子が全体の１０重量％を占め、かつ３．１μｍ以下である粒子が全体の５０重量％を占め、かつ５.７μｍ以下である粒子が全体の９０重量％を占めていた。すなわち、粒子径が４.０μｍを超える粒子を少なくとも１０重量％含有しているといえる。
そして、再び図１に戻るが、上述のような粒度分布を有するよう調整されたスラリー状物質を、噴霧乾燥機を用いて顆粒状粉末にした後、たとえば、プレス成形法により、１トン／ｃｍ２の成形圧力を作用させて顆粒状粉末をシート状に成形する（ステップＳ４）。なお、このような窒化アルミニウム成形体を作製する方法としては、上述のようなプレス成形法以外に、たとえば、常法として公知の、押し出し成形法、射出成形法、ドクターブレード法、冷間静水圧法等を制限なく採用することが可能である。
【００２８】
このように、窒化アルミニウム成形体を作製した後、必要に応じて、窒化アルミニウム成形体の上面に導電性メタライズ層からなる回路を形成し、次いで窒化アルミニウム成形体の上面又は下面に配設される回路同士を導通させるためのビアホールを形成してその内部に導電性ペーストを充填し、さらに、必要に応じて上述のような窒化アルミニウム成形体を積層させた後、窒素（Ｎ２）雰囲気中において、１８５０℃〜１８７０℃の温度条件下で、約５時間程度焼結すればよい（ステップＳ５）。
通常、図１に示す窒化アルミニウム焼結体の製造工程のステップＳ３において、粒子径が４μｍを超える粒子がスラリー状物質を構成する粒子の１０重量％を下回るよう調整した場合には、窒化アルミニウム焼結体の焼成比重は３.３４ｇ／ｃｍ３程度となり、この場合の気孔率は、約０.０５％程度となる。
これに対して、粒子径が４μｍを超える粒子がスラリー状物質を構成する粒子の１０重量％を上回るよう調整した実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の焼結比重は、３.２２〜３.２５ｇ／ｃｍ３の範囲内となり、気孔率も約３％〜４％の範囲内となり、窒化アルミニウム焼結体の内部にはより多くの空隙（気孔）が形成されるのである。
従って、原料物質を粉砕混合してなるスラリー状物質において、粒子径が４μｍを超える粒子を少なくとも１０重量％以上含有するよう調整し、その後このスラリー状物質をシート状に成形してから、上述のような温度条件下において焼結した場合には、窒化アルミニウム焼結体の機械的強度を大幅に損なうことなく内部断面における気孔率を高めることができるという効果が発揮されるのである。
この結果、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の白色度が高まり、窒化アルミニウム焼結体の内部に可視光領域の光が透過し、あるいは、吸収されて減衰するのを防止することができるという効果を期待できる。
また、窒化アルミニウム焼結体の白色度が高いということは、すなわち、可視光領域の光の反射率が高いことを意味しており、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の表面における可視光領域の光の反射率を高めるという優れた効果を有するのである。
さらに、焼結助剤として窒化ホウ素及び酸化イットリウムを添加することにより、窒化アルミニウム成形体の焼結時に、これら焼結助剤の一部が窒化アルミニウム焼結体の上面に形成される導電性メタライズ層に染み出すことで導電性メタライズ層と窒化アルミニウム焼結体との接合強度を高めることができるという効果も期待できる。
【００２９】
図３は本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の内部断面の様子を示す概念図である。
図３に示すように、実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体１は、窒化アルミニウム４内に焼結助剤２である窒化ホウ素及び酸化イットリウムが分散した状態で焼結したものであり、白色粉末である焼結助剤２及び、窒化アルミニウム焼結体１内に散在する気孔３により窒化アルミニウム焼結体１の白色度が高められている。
一般に、窒化アルミニウム焼結体１の表面における可視光領域の光の反射率の低下は、窒化アルミニウム焼結体１の内部に光が透過し、あるいは、吸収されることによって生じることが知られている。
他方、窒化アルミニウム焼結体１における物理的欠損部分においては、可視光領域の光は乱反射を繰り返すだけであるため、実質的に可視光領域の光の反射率は低下しない。
このため、窒化アルミニウム焼結体１を作成する際に、原料粉体に添加可能な着色料の量に制限がある場合に、すなわち、窒化アルミニウム粉末に加可能な白色粉末である窒化ホウ素の量に上限がある場合に、光を減衰させる可能性が極めて低い微細な気孔３を人為的に多数形成させるという発想は、窒化アルミニウム焼結体１の白色度を高めるのに、すなわち、窒化アルミニウム焼結体１の表面における光の反射率を高めるのに極めて有効である。
また、通常、窒化アルミニウム焼結体の内部断面における気孔率が高まるにつれ、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導性や機械的強度が低下する傾向が認められるのであるが、上述の図１に示すような工程により窒化アルミニウム焼結体１を作製する際に、窒化アルミニウム焼結体１の内部断面における気孔率を約３％〜４％の範囲内に制御することで、十分な熱伝導性と機械的強度を備えた窒化アルミニウム焼結体１にすることができるのである。
【００３０】
図４を参照しながら、窒化ホウ素の添加量を変えた場合の窒化アルミニウム焼結体の上面における可視光領域の光の反射率について説明する。
図１に示すような実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の製造工程において、原料粉体に、焼結助剤である窒化ホウ素粉末を全く添加しないものと、窒化ホウ素粉末を原料粉体である窒化アルミニウム粉末１００に対して、２重量％、３重量％、４重量％となるよう添加した試料Ａ〜Ｄを作製し、それぞれの試料について、ミノルタ社製「ＣＭ−３６００ｄ」により、ＢａＳＯ4を塗布した金属球に光を照射した際の光の反射率を１００％として、可視光領域の光の反射率をそれぞれ計測した。
表１は本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の作成時に添加する窒化ホウ素の量を変化させた場合の可視光領域の光の反射率の測定結果を示す表である。また、図４は表１に示す測定結果を示すグラフである。
【００３１】
【表１】
2008050209.tif 000003
【００３２】
図４に示すように、窒化ホウ素を全く添加しない試料Ａの可視光領域の光の反射率は最も低かった。また、窒化ホウ素を添加した試料Ｂ〜Ｄにおいては、窒化ホウ素の添加量が多くなるにつれて可視光領域の光の反射率が高まる傾向が認められた。
これは、白色粉末状の窒化ホウ素を添加することにより、通常半透明色を呈する窒化アルミニウム焼結体が白色化され、この結果、窒化アルミニウム焼結体の内部に透過する、或いは、吸収される可視光領域の光が減少して窒化アルミニウム焼結体１の表面における可視光領域の光の反射率が高まったと考えられる。
従って、窒化アルミニウム焼結体１の作製時に原料粉体に焼結助剤を２〜５重量％の範囲内の量を添加することにより、窒化アルミニウム焼結体１の表面における可視光領域の光の反射率を高めることができるという効果を有する。
【００３３】
以下に、本発明の実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板について図５を参照しながら説明する。（特に請求項６に対応。）
図５は本発明の実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板の一例を示す概念図である。なお、図３に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図５に示すように、実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板５は、上述の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体１が複数積層されたものであり、それぞれの窒化アルミニウム焼結体１の上面側には導電性メタライズ層７からなる回路が配設され、これらの回路は窒化アルミニウム焼結体１に穿設されるビアホール９内に充填される導電性ペースト８により互いに導通されている。
また、基板６の上面側には接合用バンプ１１，１１を介して半導体発光素子１２が搭載されており、基板６の外部から伝送される電気信号は、基板６の下面に設けられる端子１０から基板６内部の回路へと伝達され、最終的に接合用バンプ１１，１１を介して半導体発光素子１２へと伝達されるよう構成されている。
なお、接合用バンプ１１に代えてボンディングワイヤにより基板６の導電性メタライズ層７と半導体発光素子１２を接続してもよい。
また、半導体発光素子搭載用基板５に、必要に応じて半導体発光素子１２を取り囲むように高反射性を備えるリフレクターを設けてもよく、この場合、半導体発光素子搭載用基板５の発光効率を高めることができるという効果を有する。
【００３４】
このように、高反射性を有する実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体１を半導体発光素子搭載用基板５の基板６に用いることにより、半導体発光素子１２から発光される光を窒化アルミニウム焼結体１の表面において好適に反射させることができるという効果を有する。
この結果、半導体発光素子搭載用基板５を半導体発光素子収納用パッケージに用いた場合には、半導体発光素子収納用パッケージの発光効率が高まるという効果が発揮される。
また、実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板５を用いた場合、基板６の上面における光の反射効率を高めるために、例えば、基板６の上面に高反射性の塗料等を塗布する必要がない。このため、半導体発光素子搭載用基板５を用いた製品の製造工程を簡略することができる。この結果、発光効率の高い半導体発光素子収納用パッケージを安価にかつ容易に生産できるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項６に記載された発明は、窒化アルミニウムに焼結助剤として窒化ホウ素及び酸化イットリウムを添加してなる白色度が高くて高反射性を有する窒化アルミニウム焼結体であり、半導体発光素子収納用パッケージやそれに用いるリフレクターの分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の原料物質とバインダー及び溶剤を混合して成るスラリー状物質の粒度分布の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の内部断面の様子を示す概念図である。
【図４】本発明の実施例１に係る窒化アルミニウム焼結体の作成時に添加する窒化ホウ素の量を変化させた場合の可視光領域の光の反射率を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…窒化アルミニウム焼結体  ２…焼結助剤  ３…気孔  ４…窒化アルミニウム  ５…半導体発光素子搭載用基板  ６…基板  ７…導電性メタライズ層  ８…導電性ペースト  ９…ビアホール  １０…端子  １１…接合用バンプ  １２…半導体発光素子（ＬＥＤ）
【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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