(57)【要約】【課題】表面における可視光領域の光の反射率が高く、アルミナのみから成るセラミックス焼結体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する白色系セラミックス焼結体を提供する。【解決手段】セラミックス原料と、このセラミックス原料から成るセラミックス成形体の焼成時に燃焼して消失してセラミックス焼結体の内部に気孔を生じさせる気孔形成助剤と、有機質バインダーとを混合したものを加圧成形した後、焼成して成るセラミックス焼結体において、セラミックス原料は、ムライト１３、アルミナ１４、マグネシアを含有し、セラミックス原料の総重量を１００wt％とした場合に、セラミックス原料におけるアルミナの含有量は５０wt％以下であり、マグネシアの含有量は０.５wt％以下であり、セラミックス原料の総体積を１００vol％とした場合に、気孔形成助剤の添加量は７０vol％以下であることを特徴とするセラミックス焼結体１２による。【選択図】図１
2009004434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス原料と、このセラミックス原料から成るセラミックス成形体の焼成時に燃焼して消失してセラミックス焼結体の内部に気孔を生じさせる気孔形成助剤と、有機質バインダーとを混合したものを加圧成形した後、焼成して成るセラミックス焼結体において、
前記セラミックス原料は、ムライト、アルミナ、マグネシアを含有し、
前記セラミックス原料の総重量を１００wt％とした場合に、前記セラミックス原料におけるアルミナの含有量は５０wt％以下であり、
前記マグネシアの含有量は０.５wt％以下であり、
前記セラミックス原料の総体積を１００vol％とした場合に、前記気孔形成助剤の添加量は７０vol％以下であることを特徴とするセラミックス焼結体。
【請求項２】
前記気孔形成助剤は炭素粉末であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス焼結体。
【請求項３】
前記ムライト及び前記アルミナの平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミックス焼結体。
【請求項４】
前記気孔形成助剤の平均粒径は２０ｎｍ〜１０μｍの範囲内であ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項に記載のセラミックス焼結体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体を環状に形成したことを特徴とする反射体。
【請求項６】
発光素子を搭載するための搭載部を少なくとも１つ備えた絶縁性の基体と、前記搭載部を囲うように接合される反射体とを有し、
前記基体は、窒化アルミニウム焼結体から成り、
前記反射体は、請求項５に記載の反射体であることを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
【請求項７】
請求項６に記載の発光素子搭載用パッケージにおいて、
前記搭載部に発光素子を搭載し、
前記発光素子を封止材により封止し、又は、前記反射体の開口近傍にレンズを覆設して前記発光素子を密封したことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
前記発光素子は、窒化アルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面における可視光領域の光の反射率が高く、アルミナのみから成るセラミックス焼結体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する白色系セラミックス焼結体及びそれを用いた反射体及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置に関する。
【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に接合して用いる反射体の材料として高反射性を有する白色のセラミックス焼結体が注目されており、このような白色セラミックスを用いた発光素子搭載用パッケージに関する発明がいくつか開示されている。
【０００３】
以下に、従来技術に係る「発光ダイオード用パッケージ及び発光ダイオード」について説明する。
特許文献１に記載される「発光ダイオード用パッケージ及び発光ダイオード」は、アルミナセラミックスを用いた発光ダイオード用パッケージ及び発光ダイオードに関するものであり、具体的には、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着された発光ダイオード用パッケージにおいて、ベース体及びカバー体を気孔直径が０．１０〜１．２５μｍのアルミナセラミックス又は気孔率が１０％以上のアルミナセラミックスを用いて形成したことを特徴とするものである。
上記構成の特許文献１に記載の発明によれば、特に原料中におけるアルミナの重量比率を９６％以上とすることで、製造されるアルミナセラミックスの表面における反射率を、測定基準であるＢａＳＯ4を塗布した球体の表面における反射率に近似した値に近づけることができるという効果を有する。
【０００４】
また、特許文献２には「発光装置」という名称で、放熱性が高く、発光素子が発光する光を外部に均一に効率よく放射させ、光の強度分布や照度分布が安定した光学的特性が得られ、また、クラック等の不良を低減した高品質な発光素子収納パッケージ、発光装置および照明装置関する発明が開示されている。
特許文献２に係る発明は、発光素子の搭載部を有する基板の上面から下面にかけて導電路を形成するとともに、基板の上面に、搭載部を取り囲む反射面を有した反射部材を取着してなる発光素子収納パッケージにおいて、基板の外側面を、平面視して反射部材の外側面よりも内側に位置させるとともに、基板よりも外側に位置する反射部材の下面を、側面視して基板の下面の高さ位置よりも上方に位置させたことを特徴とするものであり、反射部材には白色系のセラミックスを使用することも可能である。
上記構成の特許文献１に記載の発明によれば、基板及び反射部材の両方をセラミックス製とすることで、両者の熱膨張係数の差を小さくすることができ、基板と反射部材の接合部に発生する応力によるクラックの発生、または基板と反射部材との剥離、基板や反射部材の変形を抑制することができる。
さらに、基板及び反射部材に白色性のセラミックスとすることで、紫外領域から可視光領域にわたって効率のよい波長依存性を少なくすることができる。
この結果、特許文献２に記載される発光装置から発せられる光の、出力やバラツキを低減することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８７１３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７５５７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、アルミナセラミックスを製造する際にアルミナの重量比率を高めると、アルミナセラミックスの熱膨張係数が増大する。
このため、特許文献１に開示されるようなアルミナセラミックスを用いた反射体を用いることで、カバー体の反射面における光の拡散反射が促進されて発光装置の出力を高めることができるものの、アルミナセラミックスよりも小さい熱膨張係数を有する窒化アルミニウムを主成分とするベース体に接合した場合には、両者の接合部分に熱膨張係数差に起因する応力が発生し、ベース体に及びカバー体にクラックが生じたり、剥離したり、あるいは、変形する可能性が高かった。
従って、アルミナの重量比率の高いアルミナセラミックスは、窒化アルミニウムを主成分とするベース体（基板）に接合されるカバー体（反射体）としては適さないという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発明によれば、基板と反射部材の両方を白色系のセラミックスで構成した場合、両者の熱膨張係数差に起因する応力の発生と、それに伴う不具合を抑制することが可能であると考えられるものの、窒化アルミニウム焼結体からなる基板の熱膨張係数との差が小さくなるような白色系セラミックスの製造に関する技術内容については何ら言及されていなかった。
【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、表面における可視光領域の光の反射率が高く、アルミナのみから成るセラミックス焼結体の熱膨張係数値よりも小さい熱膨張係数値を有する白色系セラミックス焼結体及びそれを用いた反射体及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置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記載の発明であるセラミックス焼結体は、セラミックス原料と、このセラミックス原料から成るセラミックス成形体の焼成時に燃焼して消失してセラミックス焼結体の内部に気孔を生じさせる気孔形成助剤と、有機質バインダーとを混合したものを加圧成形した後、焼成して成るセラミックス焼結体において、セラミックス原料は、ムライト、アルミナ、マグネシアを含有し、セラミックス原料の総重量を１００wt％とした場合に、セラミックス原料におけるアルミナの含有量は５０wt％以下であり、マグネシアの含有量は０.５wt％以下であり、セラミックス原料の総体積を１００vol％とした場合に、気孔形成助剤の添加量は７０vol％以下であることを特徴とするものである。
上記構成のセラミックス焼結体において、セラミックス原料であるムライト、アルミナ、マグネシアはセラミックス焼結体において絶縁性を有する固体を形成するという作用を有する。
特に、ムライトを添加することでアルミナのみから成るセラミックス焼結体の熱膨張係数値よりも低い値を有するセラミックス焼結体を形成させるという作用を有する。この結果、請求項１記載のセラミックス焼結体の熱膨張係数を、窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数に近似させるという作用を有する。
また、アルミナをセラミックス原料の総重量の５０wt％以下添加することで、請求項１に記載のセラミックス焼結体の機械的強度を向上させるという作用を有する。
さらに、特にマグネシアをセラミックス原料の総重量の０.５wt％以下添加することで、請求項１に記載のセラミックス焼結体を１５００〜１５５０℃程度の温度条件下において固相焼結させるという作用を有する。
加えて、気孔形成助剤はセラミックス原料中に混合されることで焼成時に燃焼して消失し、気孔形成助剤のあった場所に気孔を形成させるという作用を有する。
また、この気孔は請求項１に記載のセラミックス焼結体の表層部における可視光領域の光の拡散反射を促進するという作用を有する。
そして、有機質バインダーは、セラミックス原料と気孔形成助剤とが混ざり合った混合体に添加されてセラミックス成形体を形成させるという作用を有する。
また、請求項１に記載のセラミックス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ためには、セラミックス焼結体の内部における拡散反射を促進する必要があり、セラミックス焼結体の内部における気孔の数を増加させるために気孔形成助剤をできるだけ多く添加することが望ましい。この反面、セラミックス焼結体の内部に形成される気孔が多い場合には、セラミックス焼結体の機械的強度が低下する恐れがある。
このため、請求項１に記載のセラミックス焼結体においては、気孔形成助剤の添加量を、セラミックス原料の総体積の７０vol％以下に設定することで、セラミックス焼結体の機械的強度を過度に低下させることなく、セラミックス焼結体の内部において可視光領域の光の拡散反射を促進する気孔の数を最大にするという作用を有する。
さらに、上記のようにセラミックス原料をムライト、アルミナ、マグネシアから構成した場合、１５００〜１５５０℃の温度条件下において液相を形成する物質が含まれないので、請求項１に記載のセラミックス焼結体を固相焼結により生成させるという作用を有する。
この結果、請求項１に記載のセラミックス焼結体の焼成時に、微小な気孔同士が結合してより大きな気孔となるのを妨げるという作用を有する。
【００１０】
請求項２記載の発明であるセラミックス焼結体は、請求項１に記載のセラミックス焼結体であって、気孔形成助剤は炭素粉末であることを特徴とするものである。
上記構成のセラミックス焼結体は請求項１記載の発明と同じ作用に加え、気孔形成助剤として炭素粉末を使用することで、気孔形成助剤の粒子径の設定並びにその調達を容易にするという作用を有する。
【００１１】
請求項３記載の発明であるセラミックス焼結体は、請求項１又は請求項２に記載のセラミックス焼結体であって、ムライト及びアルミナの平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とするものである。
上記構成のセラミックス焼結体は請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ作用に加え、セラミックス原料中のムライト及びアルミナの平均粒径を１μｍ以下に設定することで、請求項３記載のセラミックス焼結体の焼成時に、内部断面に無数の微細な気孔を形成させるという作用を有する。
また、このとき、請求項３記載のセラミックス焼結体の内部断面に形成される微細な気孔の直径を、可視光領域の光の反射に適した大きさにするという作用を有する。
【００１２】
請求項４記載の発明であるセラミックス焼結体は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体であって、気孔形成助剤の平均粒径は２０ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とするものである。
上記構成のセラミックス焼結体は請求項１乃至請求項３に記載のそれぞれの発明と同じ作用に加え、請求項３に記載のセラミックス焼結体の内部において、気孔形成助剤が在った場所に、可視光領域の光を好適に反射させるのに適した大きさの気孔を形成させるという作用を有する。
【００１３】
請求項５記載の発明である反射体は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体を環状に形成したことを特徴とするものである。
上記構成の反射体は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体により形成されるものであり、請求項１乃至請求項４に記載のそれぞれの発明と同じ作用に加え、反射体は光源の外側面を取り囲むことで、光源から発せられる光が外側面方向に拡散して減衰するのを妨げるという作用を有する。
このとき、請求項５に記載の反射体の内側面の表層部は、光源から発せられる可視光領域の光を拡散反射させるという作用を有する。
【００１４】
請求項６記載の発明である発光素子搭載用パッケージは、発光素子を搭載するための搭載部を少なくとも１つ備えた絶縁性の基体と、搭載部を囲うように接合される反射体とを有し、基体は、窒化アルミニウム焼結体から成り、反射体は、請求項５に記載の反射体であることを特徴とするものである。
上記構成の発光素子搭載用パッケージにおいて、基体は反射体及び発光素子を支持するという作用を有する。また、反射体は、請求項５に記載の発明と同じ作用を有する。特に反射体の内側面（反射面）において発光素子から発せられる光が拡散反射されるので、基体の上面と反射体の内側面により形成されるキャビティ内において光の減衰を抑制するという作用を有する。
また、基体を窒化アルミニウム焼結体により構成することで、基体と反射体を構成するそれぞれのセラミックスの熱膨張係数の差が小さくなり、請求項６に記載の発光素子搭載用パッケージに繰り返し温度上昇が起こった場合でも、基体と反射体の接合部に熱膨張係数の差に起因する応力が発生するのを抑制するという作用を有する。
【００１５】
請求項７記載の発明である発光装置は、請求項６に記載の発光素子搭載用パッケージにおいて、搭載部に発光素子を搭載し、発光素子を封止材により封止し、又は、反射体の開口近傍にレンズを覆設して発光素子を密封したことを特徴とするものである。
上記構成の発光装置は、請求項６に記載の発光素子搭載用パッケージを用いたものであり、請求項６に記載の発明と同様の作用に加え、発光素子は基体の搭載部に搭載されて、通電時に光を発光するという作用を有する。
また、封止材又はレンズは、キャビティ内に収容される発光素子を封止又は密封するというという作用を有する。
このため、上記構成の発光装置は、発光素子から発せられる光がキャビティ内で減衰するのを妨げると同時に、発光素子の発光時に発熱した場合でも、基体と反射体の接合部に生じる不具合を低減するという作用を有する。
【００１６】
請求項８記載の発明である発光装置は、請求項７に記載の発光装置であって、発光素子は、窒化アルミニウムを主成分とすることを特徴とするものである。
上記構成の発光装置は、請求項７記載の発明と同じ作用に加え、発光素子の主成分を窒化アルミニウムにすることで、基体と発光素子を構成する材料の熱膨張係数の差が小さくなり、請求項８に記載の発光装置の使用時に熱が発生した際に、基体と発光素子の接合部に、それぞれの熱膨張係数の差に起因する応力の発生を抑制するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の発明によれば、セラミックス原料中にマグネシアを含有することで、セラミックス原料と気孔形成助剤と有機質バインダーとにより形成されるセラミックス成形体を１５００〜１５５０℃程度の温度において焼成することで焼結させることができるという効果を有する。
また、請求項１記載の発明においては、セラミックス原料中に１５００〜１５５０℃の温度条件下において液相を形成する物質を含有しないので、セラミックス原料を構成する粒子同士を固相焼結させることができるという効果を有する。
このとき、気孔形成助剤は燃焼して消失するので、気孔形成助剤があった場所に微細な気孔が形成されたセラミックス焼結体を製造することができるという効果を有する。
つまり、請求項１に記載のセラミックス焼結体の内部には、セラミックス原料を構成する粒子の隙間がそのまま残って形成された気孔と、気孔形成助剤が消失して形成された気孔の２種類が存在する。
このため、気孔形成助剤を添加することで請求項１に記載のセラミックス焼結体の内部断面に形成される気孔の数を大幅に増やすことができるという効果を有する。
また、セラミックス焼結体の内部に微細な気孔が形成された場合、空気と固体の境界面において光の反射が起こるので、請求項１に記載のセラミックス焼結体の表層部において、可視光領域の光の拡散反射が促進されて、請求項１に記載のセラミックス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、請求項１に記載の発明は、その原料中にムライトを含有することで、その熱膨張係数を、アルミナのみで作製したセラミックス焼結体の熱膨張係数よりも小さくすることができるという効果を有する。
この結果、請求項１に記載のセラミックス焼結体の熱膨張係数を、窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数に近似させることができるという効果を有する。
さらに、請求項１記載のセラミックス焼結体においては、ムライトとアルミナとが焼結時に分子レベルで一様な混合物固体である固溶体を形成するわけではないので、ムライトとアルミナの接触部分に生じる粒界においても光を反射させることができるという効果を有する。
よって、請求項１記載の発明の表面における可視光領域の光の反射を一層促進することができるという効果を有する。
すなわち、表面における可視光領域の光の反射率が極めて高いセラミックス焼結体を提供することができるという効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の効果に加え、気孔形成助剤を炭素粉末とすることで、気孔形成助剤の調達を容易にすることができるという効果を有する。
また、炭素粉末は、外力を加えることで容易に平均粒径の小さな粒子にすることができる。このため、気孔形成助剤の平均粒径の変更を容易にすることができるという効果を有する。
この結果、請求項２に記載のセラミックス焼結体の内部に形成される気孔の直径の大きさの制御を容易にすることができるという効果を有する。
また、炭素粉末自体が安価であるため、請求項２に記載のセラミックス焼結体の原材料費を安価に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３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の効果に加え、ムライト及びアルミナの平均粒径を１μｍ以下に設定することで、請求項３記載の発明を１５００〜１５５０℃程度の温度条件下において、固相焼結させることができるという効果を有する。
一般に、物質を固相焼結させる場合には、その物質の融点の９０％程度の温度にまで上昇させる必要がある。これは、固相焼結では、物質が粒子の内部をその粒子の表面積を小さくするように移動するのであるが、この移動のためのエネルギーとして熱が必要となるのである。
このため、セラミックス原料を構成する粒子の平均粒径を１μｍ以下に設定した場合には、熱を粒子の内部にまで容易に浸透させることができ、比較的低い温度条件下において固相焼結を進行させることができるのである。
また、特に、気孔の直径と、入射する光の波長が近似するにつれて気孔の表面、すなわち境界面における光の反射率が高まるのであるが、請求項３記載のセラミックス焼結体においては、セラミックス原料の主成分であるムライト及びアルミナの平均粒径を上述のように設定することで、セラミックス焼結体の内部に形成される気孔を可視光領域の光の反射に適した大きさにすることができるのである。
この結果、請求項３記載のセラミックス焼結体の表層部における光の拡散反射が促進されて、そ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。
【００２０】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載のそれぞれの発明と同じ効果に加え、気孔形成助剤の平均粒径を２０ｎｍ〜１０μｍの範囲内とすることで、気孔形成助剤の在った場所に形成される気孔の大きさを、可視光領域の光の反射に適したものにすることができるという効果を有する。
この結果、請求項４記載のセラミックス焼結体の表層部における可視光領域の光の拡散反射を一層促進することができ、そ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。
【００２１】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体により構成されるものであり、請求項１乃至請求項４のそれぞれの発明と同様の効果に加え、反射体は光源の外側面を取り囲むことで、光源の外側面方向に放射される光を反射面上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、光源から発せられる光の発光効率を高めることができるという効果を有する。
【００２２】
本発明の請求項６記載の発明によれば、請求項５に記載の反射体と同じ効果に加え、窒化アルミニウム焼結体から成る基体に、請求項５に記載の反射体を接合した場合、その接合部にそれぞれの熱膨張係数差に起因する応力が発生するのを抑制することができるという効果を有する。
この結果、請求項６記載の発光素子搭載用パッケージにおいて繰り返し温度上昇が起こった場合でも、基体から反射体が剥離したり、基体又は反射体に亀裂が生じる等の不具合が生じるのを防止することができるという効果を有する。
従って、信頼性の高い発光素子搭載用パッケージを提供することができるという効果を有する。
【００２３】
本発明の請求項７記載の発明は、請求項６記載の発光素子搭載用パッケージを用いたものであり、請求項６に記載の発明と同じ効果に加え、高輝度でかつ高い信頼性を有する発光装置を提供することができるという効果を有する。
【００２４】
本発明の請求項８記載の発明によれば、基体と反射体と発光素子を形成する材料の熱膨張係数を近似させることができるという効果を有する。
この結果、請求項７記載の発光装置の信頼性を一層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】
【００２５】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係るセラミックス焼結体とそれを用いた発光素子搭載用パッケージの実施例について説明する。
【実施例１】
【００２６】
以下に、本発明の実施例１に係るセラミックス焼結体について図１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４に対応。）
実施例１に係るセラミックス焼結体は、その内部断面における気孔率を高めることでセラミックス表面における可視光領域の光の反射を促進すると同時に、その熱膨張係数がアルミナのみで作成されるセラミックス焼結体の熱膨張係数よりも小さくさるよう構成されるものである。
通常、アルミナ又はムライトを焼成した場合、半透明色を呈するセラミックス焼結体が形成される。そして、このようなセラミックス焼結体の表面では可視光領域の光の一部は反射されるが、大部分はセラミックス焼結体の内部を透過してしまい、例えば、発光素子搭載用パッケージに反射体として用いた場合には、光源の光が減衰して、発光効率が低下してしまっていた。
そこで、発明者らは鋭意研究の結果、セラミックス焼結体の内部に微細な気孔を無数に形成した場合、セラミックス焼結体の内部の様々な位置に固体と空気との境界面が形成されることになり、この境界面においてセラミックス焼結体の内部を透過しようとする可視光領域の光が反射されて拡散反射が促進され、セラミックス焼結体の表面における可視光領域の光の反射率が高められることを見出した。
さらに、発明者らは、上述のような気孔の大きさを可視光領域の光の波長に近づけることで、セラミックス焼結体の表層部における可視光領域の光の拡散反射を一層促進することができることを見出した。
【００２７】
実施例１に係るセラミックス焼結体は、セラミックス原料がムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2またはＡｌ6Ｏ13Ｓｉ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、マグネシア（ＭｇＯ）を含有し、このセラミックス原料の総重量を１００wt％とした場合に、アルミナの含有量が５０wt％以下、マグネシアの含有量が０.５wt％以下に設定されるものであり、さらに、上記セラミックス原料に加え、このセラミックス原料の総体積を１００vol％とした場合に、粉体状の気孔形成助剤を７０vol％以下添加し、これらの混合体に有機質バインダーを加えて加圧成形した後、焼成して成るものである。
【００２８】
図１は、本発明の実施例１に係るセラミックス焼結体の内部断面を示す概念図である。
図１に示すように、実施例１に係るセラミックス焼結体１２は、ムライト粒子１３とアルミナ粒子１４、そして、ムライト粒子１３とアルミナ粒子１４の空隙により形成された気孔１６、及び、図示しない気孔形成助剤が焼成時に消失して形成された気孔１５により形成されている。
なお、実施例１に係るセラミックス焼結体１２を製造するためのセラミックス原料中に含まれるマグネシアは、ムライト粒子１３やアルミナ粒子１４と化合してこれらの結晶構造をより安定化させる焼結助剤として作用するため、図１中には示していない。
また、図１に示すように、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、屈折率の異なる物質同士により形成される境界として、気孔１５，１６とムライト粒子１３又はアルミナ粒子１４が接触する境界面１７、及び、ムライト粒子１３とアルミナ粒子１４が接触する粒界１８が存在している。
このため、境界面１７及び粒界１８の両方において、可視光領域の光の反射がおこり、セラミックス焼結体１２の内部における拡散反射を促進することができるという効果を有する。
また、実施例１に係るセラミックス焼結体１２を製造する際に、気孔形成助剤を添加しない場合には、図１に示す、気孔１５が形成されない。
従って、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、気孔形成助剤を添加することにより、セラミックス焼結体１２の内部における境界面１７の面積を増大させることができるという効果を有する。
つまり、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、セラミックス原料をムライト及びアルミナの２種類により構成することで粒界１８が形成され、さらに、気孔形成助剤を添加することで境界面１７の面積が増大することで、この結果、可視光領域の光を反射する反射面が大幅に増加させることができるのである。
よって、実施例１に係るセラミックス焼結体１２の内部における可視光領域の光の拡散反射が促進されて、セラミックス焼結体１２の表面における可視光領域の光の反射率が大幅に向上するのである。
【００２９】
このような実施例１に係るセラミックス焼結体１２によれば、セラミックス原料をムライト、アルミナ、マグネシアにより構成することで、１５００〜１５５０℃の温度条件下において液相を形成する成分が含まれないので、セラミックス原料を構成する粒子同士を固相焼結させることができるという効果を有する。
一般に、セラミックスの焼成時に液相が生じると、セラミックスの内部に在る微小な気孔同士が結合して大きな気孔が形成されてしまう。
そして、このような大きな気孔は、可視光領域の光を容易に透過させてしまうので、結果として、セラミックス焼結体の表面における可視光領域の光の反射率を低下させてしまうという不具合を有していた。
加えて、セラミックス焼結体の内部に生じた大きな気孔は、セラミックス焼結体の機械的強度を大幅に低下させる原因にもなり、この点からも大きな気孔の存在は望ましくなかった。
従って、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、セラミックス原料を上述のような物質により構成することで、微細な気孔同士が結合して大きな気孔の生成を防止することができるという効果を有する。
この結果、セラミックス焼結体１２の内部断面に形成される気孔の大きさのバラツキを小さくすることができると同時に、局所的に大きな気孔が生じる恐れを低減して、高い機械強度を有するセラミックス焼結体の製造を可能にするという効果を有する。
【００３０】
特に、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、セラミックス原料におけるムライト粒子１３及びアルミナ粒子１４の平均粒径を１μｍ以下に設定することで、実施例１に係るセラミックス焼結体１２の内部断面に形成される気孔１６の大きさを、可視光領域の光の反射に適したものにすることができるという効果を有する。
従って、セラミックス焼結体１２の表面における可視光領域の光の反射率を一層高めることができるという効果を有する
また、実施例１に係るセラミックス焼結体において、セラミックス原料にムライトを使用することで、セラミックス焼結体をアルミナのみで製造する場合に比べてその熱膨張係数を小さくすることができるという効果を有する。
すなわち、実施例１に係るセラミックス焼結体の熱膨張係数を、熱伝導性に優れ、発光素子搭載用基板ようの材料として注目される窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数に近似させることができるという効果を有する。
【００３１】
一般に、セラミック焼結体の温度が上昇すると、固体部分を形成する物質の結晶構造が変化し、体積変化（熱膨張）が起こる。さらに、この温度上昇が繰り返えされるとセラミック焼結体に破壊が生じる。このため、セラミックス焼結体を製造する際には、固体部分を構成する物質の結晶構造を安定化させる目的で、焼結助剤として酸化物を添加することが望ましい。
このため、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、焼結助剤としてマグネシアを、セラミックス原料の総重量に対して０.５wt％以下添加することで、実施例１に係るセラミックス焼結体の固体部分を形成する物質の結晶構造を安定させることができるという効果を有する。
この結果、実施例１に係るセラミックス焼結体１２に繰り返し温度上昇が起こった場合でも、セラミックス焼結体１２の破壊を遅らせることができるという効果を有する。従って、実施例１に係るセラミックス焼結体の信頼性を高めることができるという効果を有する。
【００３２】
また、通常、アルミナセラミックスの焼成温度は１５５０〜１６００℃であるが、実施例１に係るセラミックス焼結体１２のセラミックス原料中にマグネシアを添加することで、焼成温度を１５００〜１５５０℃の範囲内にすることができるという効果を有する。
よって、実施例１に係るセラミックス焼結体１２によれば、焼成に必要な熱量を節約することができるので、製造コストを削減できるという効果も有する。
【００３３】
そして、実施例１に係るセラミックス焼結体１２においては、粒子状の気孔形成助剤を添加することで、セラミックス焼結体１２を焼成した際にこの気孔形成助剤の存在した場所に気孔を形成させることができるという効果を有する。
また、粒子状（粉体状）の気孔形成助剤を用いることで、焼結前のセラミックス成形体の内部に満遍なく気孔形成助剤を分散させることができるという効果を有する。
通常、気孔形成助剤を添加することなくセラミックス焼結体を製造した場合、セラミックス焼結体の内部に生じる気孔は、図１に示す気孔１６のみとなる。
そして、この気孔１６は、プレス成形時の押圧力が大きいと、その絶対数及び表面積が減少してしまう。この結果、セラミックス焼結体１２の内部における可視光領域の光の拡散反射が起こり難くなり、セラミックス焼結体１２の表面における光の反射率が低下する。
すなわち、セラミックス原料の配合を変えずにセラミックス焼結体１２を製造しても、プレス成形時の押圧力の差によって可視光領域の光の反射率が変動してしまう可能性が高いのである。
これに対して、実施例１に係るセラミックス焼結体においては、気孔形成助剤の在る場所にはほぼ確実に気孔を形成させることができるので、プレス成形時の押圧力の違いによる反射率の差を生じ難くすることができるのである。
このため、実施例１に係るセラミックス焼結体１２によれば、様々な形状を有するセラミックス焼結体に、安定的に機械強度と高反射性を付与することができるという効果を有するのである。
【００３４】
なお、気孔形成助剤として特に炭素粉末を用いた場合、炭素粉末は容易に破砕することができるのでその平均粒径を小さくすることは極めて容易である。このため、所望の平均粒径を有する気孔形成助剤を安価に調達できるという効果を有する。
この結果、実施例１に係るセラミックス焼結体１２の原材料費を安価することができるという効果を有する。
さらに、実施例１に係るセラミックス焼結体１２において、気孔形成助剤の平均粒径は、２０ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることが望ましい。
一般に、セラミックス成形体を焼成すると焼成収縮が生じるため、セラミックス焼結体の外形寸法はセラミックス成形体の外形寸法よりも小さくなる。
つまり、セラミックス成形体を構成する粒子同士の隙間は、焼成時に狭まるのである。そして、気孔形成助剤が消失して生じる気孔も収縮する。
このため、実施例１に係るセラミックス焼結体１２の製造時に、平均粒径が２０ｎｍよりも小さい気孔形成助剤を添加した場合、気孔形成助剤が消失して生じた気孔が焼成収縮により消滅してしまう可能性が高い。
逆に、平均粒径が１０μｍよりも大きい気孔形成助剤を添加した場合には、気孔形成助剤が消失して生じた気孔が焼成収縮により収縮したとしても、可視光領域の光を容易に透過させてしまう程度に大きい状態で存在する可能性が高く、可視光領域の光の反射率の低下を招くと同時に、セラミックス焼結体１２の機械強度が大幅に低下してしまう可能性もあり望ましくない。
従って、実施例１に係る気孔形成助剤の平均粒径は、上述の範囲内であることが望ましいのである。
【００３５】
ここで、実施例１に係るセラミックス焼結体の製造工程について図２を参照しながら説明する。
図２は実施例１に係るセラミックス焼結体の製造工程を示すフローチャートである。
実施例１に係るセラミックス焼結体１２を製造するには、まず、セラミックス原料であるアルミナ、ムライト、マグネシア及び粉体状の気孔形成助剤が上述のような割合で配合されるようそれぞれを計量（ステップＳ１）する。
この後、例えば、ボールミル等によりステップＳ１において調合されたセラミックス原料と気孔形成助剤の混合物（以下この混合体を原料物質と呼ぶ。）が所望の平均粒径になるまで粉砕混合し（ステップＳ２）、次に、上述のような混合物に、有機質バインダーとして、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て（ステップＳ３）スラリー状物質を形成させる（ステップＳ３）。
なお、図１においては、原料調合工程（ステップＳ１）において気孔形成助剤を添加する場合を例に挙げて説明しているが、その後の粉砕及び混合工程（ステップＳ２）において必要以上に気孔形成助剤が粉砕されてしまう恐れがある場合には、粉砕及び混合工程（ステップＳ２）の後に予め所望の平均粒径に調整した気孔形成助剤を添加してもよい。
【００３６】
続いて、ステップＳ３においてそれぞれの粒子の平均粒径が所定の範囲内とな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所望の形状に成形する（ステップＳ４）。
なお、このような実施例１に係るセラミックス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。
最後に、上述のような工程を経て作製したセラミックス成形体を、酸化（Ｏ２）雰囲気中において、１５００〜１５５０℃の温度条件下で焼成すればよい（ステップＳ５）。
【００３７】
次に、本発明の実施例２に係る反射体について図３を参照しながら詳細に説明する。（特に、請求項５に対応。）
図３は本発明の実施例２に係る反射体の概念図である。
図３に示すように、実施例２に係る反射体１は、上記実施例１に係るセラミックス焼結体を環状に形成したものである。
なお、本願でいう「環状」とは、必ずしも「円形」のみを意味しているのではなく、多角形などの角を有するものでもよく、端部を備えることなく連続してつながっている状態を示すものである。
そして、実施例２に係る反射体１は、上述の実施例１に係るセラミックス焼結体と同様の効果を有する。
つまり、実施例２に係る反射体１によれば、アルミナのみから製造されたセラミックス焼結体に比べて熱膨張係数が小さく、しかも、反射面１ａにおける可視光領域の光の反射率が高い反射体を提供することができるという効果を有する。
【００３８】
最後に、本発明の実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置について図４を参照しながら詳細に説明する。（特に、請求項６乃至請求項８に対応。）
図４は本発明の実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置の一例を示す断面図である。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４に示すように、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ２は、例えば、窒化アルミニウム焼結体から成る基体４上に発光素子を搭載するための搭載部６が少なくとも１つ設けられ、この搭載部６を囲うように上記実施例２に係る反射体１が接合材５を介して基体４上に接合されたものである。
【００３９】
また、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ２においては、特に、反射体１を製造する際に、セラミックス原料中におけるムライトの含有量をセラミックス原料の総重量の５９.７wt％に、アルミナの含有量を４０.０wt％に、マグネシアの含有量を０.３wt％とし、さらに、気孔形成助剤である炭素粉末をセラミックス原料の総体積の５０vol％添加してなる原料物質に、有機質バインダーを加えて噴霧乾燥した粒状体を、面圧２.６kgf／cm2の押圧力を加えてプレス成形してセラミックス成形体を作製し、このセラミックス成形体を酸化雰囲気中において１６２５℃の温度条件下で焼成した場合、反射体１の熱膨張係数を窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数と近似させることができるという効果を有する。
この結果、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ２においては、上記工程により製造されたセラミックス焼結体からなる反射体１の熱膨張係数と、基体４を構成する窒化アルミニウム焼結体の熱膨張係数が近似するので、反射体１と基体４の接合部に熱膨張係数差に起因する応力が発生するのを抑制することができるという効果を有する。
よって、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ２に、温度上昇が繰り返し起きても、反射体１が基体４から剥離したり、反射体１の接合面１ｂや基体４の上面にクラックが生じたりする恐れを低減することができるという効果を有する。
従って、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ２の信頼性を高めることができるという効果を有する。
【００４０】
さらに、実施例３に係る発光装置３は、図４に示すように上記発光素子搭載用パッケージ２の搭載部６上に、接合材８及び接合用バンプ９を介して発光素子１０が搭載され、さらに、基体４の上面及び反射体１の反射面１ａ（内側面）により形成されるキャビティ７に封止材１１が反射体１の開口１ｃまで充填されて発光素子１０が封止されたものである。
なお、図４に示す実施例３に係る発光装置３においては、発光素子搭載用パッケージ２の搭載部６に、フリップチップ方式により発光素子１０を搭載した場合を例に挙げて説明しているが、この他にも発光素子１０はワイヤーボンディング方式により搭載部６に搭載されても良い。
また、実施例３に係る発光装置３は、キャビティ７を封止材１１により封止する代わりに反射体１の開口１ｃ近傍に図示しないレンズを覆設してキャビティ７内の発光素子１０を密封してもよい。
このような実施例３に係る発光装置３によれば、上述の発光素子搭載用パッケージ２と同様の効果を有する。
さらに、発光素子１０から発せられる光は反射体１の反射面１ａにおいて好適に反射されるので、高輝度でしかも高い信頼性を有する発光装置３を提供することができるという効果を有する。
【００４１】
特に、上述のような発光装置３において、発光素子１０の主成分を窒化アルミニウムとした場合には、反射体１と基体４と発光素子１０を構成するそれぞれの材料の熱膨張係数を互いに近似させることができるという効果を有する。
この結果、発光素子１０の発光に伴い、発光装置３が繰り返し温度上昇する場合でも、発光素子１０と基体４の接合部に、これらを構成する材料の熱膨張係数差に起因する応力が発生するのを抑制することができる。
よって、基体４から発光素子１０が剥離したり、あるいは、基体４又は発光素子１０にクラックが生じる等の不具合が生じるのを大幅に遅らせることができるという効果を有する。
従って、実施例３に係る発光装置３によれば、基体４と反射体１の接合部の信頼性に加え、基体４と発光素子１０の接合部における信頼性をも高めることができるという効果を有する。すなわち、実施例３に係る発光装置３によれば、高い発光効率と信頼性を有する発光装置を提供することができるという効果を有するのである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明はその表層部において可視光領域の光の拡散反射を促進することで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同時に、アルミナのみから製造されたセラミックス焼結体の熱膨張係数値よりも小さい熱膨張係数値を有するセラミックス焼結体及びそれを用いた反射体及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置に関するものであり、照明装置に関する分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係るセラミックス焼結体の内部断面を示す概念図である。
【図２】実施例１に係るセラミックス焼結体の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２に係る反射体の概念図である。
【図４】本発明の実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ及びそれを用いた発光装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…反射体  １ａ…反射面  １ｂ…接合面  １ｃ…開口  ２…発光素子搭載用パッケージ  ３…発光装置  ４…基体  ５…接合材  ６…搭載部  ７…キャビティ  ８…接合材  ９…接合用バンプ  １０…発光素子  １１…封止材  １２…セラミックス焼結体  １３…ムライト粒子  １４…アルミナ粒子  １５…気孔  １６…気孔  １７…境界面  １８…粒界
【図１】
2009004434.tif 000003
【図２】
2009004434.tif 000004
【図３】
2009004434.tif 000005
【図４】
2009004434.tif 000006