JP2005179147A - 光電変換素子実装用セラミックス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】導体配線との間の充分な密着強度を確保しつつ、光電変換素子から発せられる光を高効率に反射して発光効率を向上することができる光電変換素子実装用セラミックス基板を提供する。
【解決手段】光電変換素子実装用セラミックス基板１は、アルミナ、シリカ及びマグネシアを含有し、且つシリカ含有量が０．１〜１質量％、マグネシア含有量が０．０１〜０．５質量％である高反射率相２を有する。この高反射率相２は高い光反射率を有すると共に、表面に金属膜を形成した場合にこの金属膜との間に高いピール強度を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の光電変換素子が実装される光電変換素子実装用セラミックス基板に関するものである。

従来、光電変換素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等は、電子機器のインジケータ等の用途に用いられてきたものであるが、近年、その発光効率や輝度が向上し、単位入力あたりの輝度が白熱ランプに優るようなＬＥＤが開発され、このＬＥＤを複数個まとめることにより、照明用途への応用が可能となってきた。

また、ＬＥＤは長寿命であることからランプの取り替えの省力化等のメンテナンス性のメリットがあり、発光波長レンジが狭いことにより生鮮食物にダメージを与える赤外線が出ない照明（例えば、鮮魚店のショウケース用照明）として使用できるというメリット、美術品を退色劣化させる紫外線が出ない照明（例えば、美術館、博物館の照明）等に使用できるというメリット等がある。

また、ＬＥＤ等の光電変換素子は、光交換機や光インターコネクション装置等にも活用され、通信の大容量化、高速化の実現に寄与している。

このような光電変換素子は、電気配線と結合させるために基板に実装して使用される場合が多い。光電変換素子を実装するための基板としては、例えば特許文献１に開示されているように、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化ベリリウム等からなるセラミックス基板を用いることが提案されている。
特開２０００−３５７７７０号公報

上記のようなセラミックス基板は、光電変換素子を実装する場合、この光電変換素子から発せられる光を吸収する材質を用いると、基板に実装された光電変換素子から発せられる光の、実際に観測される発光輝度が小さくなってしまうものである。またセラミックス基板には、光電変換素子と電気配線とを接続するための金属等からなる導体配線を設ける必要があり、このためセラミックス基板と金属膜との間に優れた密着強度を具備させる必要がある。

しかし、セラミックス基板と金属との間に高い密着性を付与することは困難であり、しかもこのセラミックス基板に同時に高い光反射性をも付与したものは、従来は存在していなかった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、導体配線との間の充分な密着強度を確保しつつ、光電変換素子から発せられる光を高効率に反射して発光効率を向上することができる光電変換素子実装用セラミックス基板を提供することを目的とするものである。

本発明に係る光電変換素子実装用セラミックス基板１は、アルミナ、シリカ及びマグネシアを含有し、且つシリカ含有量が０．１〜１質量％、マグネシア含有量が０．０１〜０．５質量％である高反射率相２を有することを特徴とする。これにより、高反射率相２が高い光反射率を有すると共に、表面に金属膜を形成した場合にこの金属膜との間に高いピール強度を有し、また成形時には良好な流動性を有して高い成形性を有する。

上記高反射率相２は、セラミックス粉末を成形・焼成して形成されたものであり、且つ前記セラミックス粉末中のアルミナ粉末の平均粒径が０．３〜１μｍの範囲であることが好ましい。この場合、成形性の更なる向上と表面の平滑化とを達成することができる。

また、上記高反射率相２がセラミックス粉末を成形・焼成して形成されたものであり、且つ前記セラミックス粉末中のシリカ粉末の平均粒径が１μｍ以下となるようにすることも好ましい。この場合、表面の平滑化と強度向上とを達成することができる。

また、上記高反射率相２の外側に、シリカ含有量が高反射率相２よりも少ないカバー相を形成することが好ましい。この場合、セラミックス基板１に導体配線を形成した場合のピール強度が向上し、また光はカバー相と高反射率相２との界面において高い反射率で反射するためセラミックス基板１全体としては充分な光反射率を確保することができる。

上記カバー相は、高反射率相２と同一の組成を有する層に薬液処理を施してシリカを溶出させることにより形成することが好ましい。この場合、薄膜のカバー相を容易に形成することができる。

本発明によれば、導体配線との間の充分な密着強度を確保しつつ、光電変換素子から発せられる光を高効率に反射して発光効率を向上することができる光電変換素子実装用セラミックス基板を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明に係るセラミックス基板１は、０．１〜１質量％のシリカと０．０１〜０．５質量％のマグネシアとを含み且つ残部がアルミナからなる高反射率相２を有する。セラミックス基板１は高反射率相２のみから形成してもよく、また他の組成を有するセラミックスの相と高反射率相２とを一体化して形成しても良い。またこの高反射率相２の形状は特に制限されるものではない。

この高反射率相２は、セラミックス粉末を成形することで形成することができる。セラミックス粉末は、所望の高反射率相２の組成を有するものを用いることができる。すなわちセラミックス粉末として、アルミナ粉末、マグネシア粉末、シリカ粉末を用い、シリカ粉末の使用量が全セラミックス粉末中で０．１〜１質量％、マグネシア粉末の使用量が全セラミックス粉末中で０．０１〜０．５質量％となるようにすることができる。

図３は、セラミックス粉末を用いたセラミックス基板１の製造工程の一例を模式的に示したものである。

セラミックス粉末を用いて高反射率相２を形成する場合には、例えばセラミックス粉末と適宜のバインダーとを加熱ニーダ等の混練機６などで混合し（図３（ａ）参照）、得られた成形材料を所望の形状に成形し、これを加熱脱脂した後、焼成することで、高反射率相２を形成することができる。バインダーの組成は特に制限されず、前記成形材料を成形可能なものとし、且つ加熱脱脂により分解揮発させることができるものを適宜選択して使用することができるが、例えばポリスチレン６０質量％、パラフィンワックス２０質量％、ステアリン酸２０質量％の組成を有するものを用いることができる。

またバインダーの使用量も適宜調整されるが、セラミックス粉末１００質量部に対してバインダーを１５〜２５質量部の範囲とすることが好ましい。

成形材料は、アルミナ粉末、マグネシア粉末、シリカ粉末と、バインダーとを混合することで調製される。このとき、アルミナ粉末、マグネシア粉末、シリカ粉末を予め混合した後にバインダーと混合しても良いが、マグネシア粉末、シリカ粉末は微量であり、またその粒径は小さく比表面積が大きいので、凝集しやすくなって、均一に混合することが困難となる。このため、好ましくはアルミナ粉末、マグネシア粉末、シリカ粉末とバインダーとを同時に配合して混合するものであり、この場合、バインダーが分散剤の役割を果たして微量で微細な粉末成分の分散性が向上し、均質な成形材料を得ることが可能となる。このとき、例えば予めマグネシアを含有するアルミナ粉末（住友化学工業製、「ＡＥＳ−１１」等）のように、アルミナ、マグネシア、シリカのうち二種の成分を予め含む原料を用いる場合には、この二種の成分を含むセラミックス粉末と、残りの粉末と、バインダーとを同時に混合するものである。

高反射率相２は、上記のような成形材料を用い、適宜の手法で形成することができるが、ＣＩＭ（セラミックスインジェクションモールディング）を適用することが好ましい。この場合、まず上記のようなセラミックス粉末とバインダーとを混合した成形材料をペレット化したものを、射出成形機の射出ユニット７を用いて成形金型８内に射出して射出成形し、所望の形状の成形品９に成形する（図３（ｂ）参照）。

次に、得られた成形品９を、加熱脱脂する（図３（ｃ）参照）。図示の例では、配置台１１（セッター）に成形品９を配置すると共にこの配置台１１を多段に重ね、これを脱脂炉１０内に配置して、加熱脱脂している。

次に、加熱脱脂後の成形品９を焼成することで焼結させ、セラミック基板１を得る（図３（ｄ）参照）。図示の例では、加熱脱脂後の成形品９を配置台１１に多段に載置した状態で、焼結炉１５内で加熱して焼成している。

このような高反射率相２を設けたセラミックス基板１は、高反射率相２が高い光反射率を有すると共に、表面に金属膜を形成した場合にこの金属膜との間に高いピール強度を有し、また成形時には良好な流動性を有して高い成形性を有するものである。

ここで、高反射率相２中のシリカ含有量が上記範囲に満たない場合（すなわちセラミックス粉末中のシリカ粉末の使用量が上記範囲に満たない場合）は、高反射率相２の光反射率を充分に向上することができず、またこのシリカ含有量が上記範囲を超える場合（すなわちセラミックス粉末中のシリカ粉末の使用量が上記範囲を超える場合）は、高反射率相２の表面に金属膜を形成した場合に充分なピール強度が得られなくなる（実施例５及び図５参照）。

また、高反射率相２中のマグネシア含有量が上記範囲に満たない場合（すなわちセラミックス粉末中のマグネシア粉末の使用量が上記範囲に満たない場合）は、高反射率相２の表面に金属膜を形成した場合に充分なピール強度が得られなくなり、高反射率相２中のマグネシア含有量が上記範囲を超える場合（すなわちセラミックス粉末中のマグネシア粉末の使用量が上記範囲を超える場合）は、成形材料の粘度が高くなって流動性が低下してしまい、成形性が低下するものであり、特にＣＩＭを適用する場合の射出成形時に充分な成形性が得られなくなる（実施例６及び図６参照）。

尚、高反射率相２は、アルミナを主成分とすると共にシリカ、マグネシアが含有されるものであるが、他の成分の含有が禁止されるものではなく、例えば不可避的な不純物の混入などは許容される。このとき、高反射率相２中の、シリカ、マグネシア及びアルミナ以外の成分の含有量は、２質量％以下であることが好ましい。

また、上記成形材料におけるセラミックス粉末中のアルミナ粉末は、特にその平均粒径が０．３〜１μｍの範囲であるようにすることが好ましく、この場合、成形性の更なる向上と表面の平滑化とを達成することができる。このアルミナ粉末の平均粒径が０．３μｍ未満であると比表面積が大きくなりすぎて成形材料の高粘度化を招き、流動性が低下してしまって成形性が低下するおそれがある。またこの平均粒径が１μｍを超えると、焼結のためには高温での焼成が必要となってしまい、生産性の低下を招くと共に高温焼成のための設備が必要となるものであり、また焼成後に得られる成形体の表面粗さが大きくなり、その表面に微細な導体配線１４を形成することが困難となるものであり、また内部の粒子間の空隙が大きくなることからかさ密度の低下及び強度低下を招くおそれがある（実施例７及び図７参照）。

また、上記成形材料におけるセラミックス粉末中のシリカ粉末は、特にその平均粒径が１μｍ以下であるようにすることが好ましく、この場合、表面の平滑化と強度向上とを達成することができる。このシリカ粉末の平均粒径が１μｍを超えると焼成時におけるシリカ粉末の溶融により生じる空孔が大きくなって表面粗さの増大を招くと共に内部の空隙が大きくなることから強度低下を招くおそれがある（実施例８及び図８参照）。またこのシリカ粉末の平均粒径の下限は特に制限されないが、ＣＩＭによる成形時などにおける成形材料の良好な流動性を確保するためには、０．３μｍ以上とすることが好ましい。

このように形成されるセラミックス基板１には、図１（ａ）及び図２に示すように素子実装用の凹部４を形成することが好ましい。このような凹部４を形成すれば、セラミックス基板１に実装された光電変換素子３が発光した際に、凹部４の内面が反射板の役割を果たし、光電変換効率が向上する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、凹部４が設けられていないセラミックス基板１に光電変換素子３を実装しても良いが、この場合、この光電変換素子３からの発光は周囲に拡散してしまって、充分な輝度が得られない場合がある。これに対して、図１（ａ）に示すように素子実装用の凹部４をセラミックス基板１に設けてこの凹部４内に光電変換素子３を実装するようにすれば、光電変換素子３からの発せられる光Ｌのうち、側方に発せられる光Ｌは凹部４の内面にて反射されることとなり、光電変換素子３からの発光の方向を揃えて発光輝度を向上することができる。このとき、凹部４の内面は、凹部４の外縁側から内側に向けて下り傾斜するように形成し、この凹部４の底部に光電変換素子３を配置することが好ましく、このようにすれば、光電変換素子３から側方に発せられる光Ｌが凹部４の傾斜面で反射し、この反射光が凹部４の開口方向に向けて発せられることとなって、光電変換素子３から発せられる光Ｌの方向を揃えて発光輝度を向上することができる。

また、光電変換素子実装用セラミックス基板１は、上記のような組成の高反射率相２に対して、アルミナを含有すると共に高反射率相２よりもシリカ含有量の少ないコア相５を設けて形成することができる。このとき、高反射率相２は、コア相５の一部又は全部を覆うように設けられる。図２は高反射率相２とコア相５とを設けたセラミックス基板１の一例を示すものである。図示の例では、高反射率相２の一面には素子実装用の凹部４が形成されている。また高反射率相２にはコア相５が埋設されようにしてコア相５が高反射率相２にて覆われるようにし、このコア相５は高反射率相２の他面において露出するようになっている。またコア相５は、素子実装用の凹部４の内方に配置されるように形成されている。これにより、導体配線１４が形成される面及び光電変換素子３が実装される面は、高反射率相２にて形成され、その内側にコア相５が配置される。

このようにすると、光の反射率の確保と導体配線１４のピール強度の維持とは、高反射率相２にて維持される。また、コア相５はシリカの含有量が低くアルミナの純度が高いことから、熱伝導率が高反射率相２よりも大きく、セラミックス基板１に実装されている光電変換素子３からの発熱を放熱する放熱特性が向上するものである。

コア相５は、上記の通りアルミナを含み且つシリカ含有量が高反射率相２よりも少ないものであれば良いのであるが、好ましくはシリカ含有量が０．２質量％以下となるようにするものであり、更に好ましくはシリカを含有しないように形成する。またコア相５のアルミナ、シリカ以外の成分としてはマグネシアを含有させることができ、その含有量は０．０１〜０．５質量％の範囲とすることが好ましい。

このような高反射率相２とコア相５とを有するセラミックス基板１を形成するためには、二色射出成形等のような適宜の二色成形法を適用することが好ましい。すなわち、二色射出成形機を用い、例えばまず高反射率相２を形成するための成形材料を射出した後に、コア相５を形成するための成形材料を射出するものである。

尚、一旦コア相５のみを焼成により形成した後に、インサート成形等により高反射率相２を形成することも考えられるが、この場合はコア相５と高反射率相２との界面においてクラックが発生したりする恐れがある。このため、上記のように二色成形を行うことで高反射率相２とコア相５とを同時に焼成して焼結させるようにし、これによりクラックの発生を防止することが好ましい。

また、光電変換素子実装用セラミックス基板１は、上記のような組成の高反射率相２の外側に、アルミナを含有すると共に高反射率相２よりもシリカ含有量の少ないカバー相を設けて形成することもできる。すなわち、例えば、高反射率相２の外側の、導体配線１４が形成される側の一面（素子実装用の凹部４が形成されている側の一面）を覆うようにカバー相を形成する。また高反射率相２の全面を覆うようにカバー相を形成しても良い。

このようにすると、セラミックス基板１における導体配線１４と密着する面におけるシリカ含有量が低減されることから、導体配線１４のピール強度が向上するものである。ここで、シリカ含有量が低減されたカバー相自体は光の反射率が高反射率よりも低減されているが、光はカバー相と高反射率相２との界面において高い反射率で反射するため、セラミックス基板１全体としては充分な光反射率を確保することができるものである。

カバー相は、上記の通りアルミナを含み且つシリカ含有量が高反射率相２よりも少ないものであれば良く、更に好ましくはシリカを含有しないように形成する。またカバー相のアルミナ、シリカ以外の成分としてはマグネシアを含有させることができ、その含有量は０．０１〜０．５質量％の範囲とすることが好ましい。また、カバー相の厚みは特に制限されない。

このような高反射率相２とカバー相とを有するセラミックス基板１を形成するためには、二色射出成形等のような適宜の二色成形法を適用することができる。また、より好ましくは、高反射率相２と同一の組成を有する成形体を成形した後、その外層に薬剤処理を施してシリカを溶出させることでカバー相を形成し、このカバー相の内側の薬剤処理が施されていない部分を高反射率相２として形成するものである。このような薬剤処理を行うと、カバー相を容易に形成することができ、且つこのカバー相を薄膜に形成することが容易なものとなる。

上記の薬剤処理に用いる薬剤は、シリカを溶出させることが可能なものであれば適宜のものが用いられるが、例えば水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。この場合、高反射率相２と同一の組成を有する成形体を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してその外層に薬剤処理を施すことにより、カバー相を形成すると共にこのカバー相の内側に高反射率相２を形成するものである。

このように形成されるセラミックス基板１に対して導体配線１４を形成するにあたっては、適宜の手法を採ることができる。

導体配線１４の形成方法の好ましい一例を図４に示す。まず、セラミックス基板１の表面に銅等による導体薄膜１２を形成し、この導体薄膜１２に、レーザ光等の電磁波を照射して、導体薄膜１２を部分的に除去する。このとき、導体薄膜１２が除去された部分に囲まれた領域１３が、所望の導体パターン状になるようにする（図４（ａ）参照）。

次に、上記の導体パターン状の部分に対して電解めっき処理を施すことにより厚膜化して、導体配線１４を形成する。このとき厚膜化されていない導体薄膜１２が残存する（図４（ｂ）参照）。

この残存した導体薄膜１２は、前記導体配線１４とは電気的に絶縁されているので、そのまま残存させても良いが、ソフトエッチング処理を施すなどして除去するようにしても良い（図４（ｃ）参照）。

上記のように導体配線１４を形成するにあたっては、導体薄膜１２を形成する際に、予めセラミックス基板１の表面に加熱処理を施すなどして、その表面を清浄化しておくことが好ましい。また、導体配線１４とセラミックス基板１との間の密着性を向上するため、予めプラズマ処理等の表面処理を施しておくことも好ましい。導体薄膜１２の形成は適宜の手法を採用して行うことができるが、例えば銅等をターゲットとしたＤＣマグネトロンスパッタリングにより形成することができる。このとき導体薄膜１２の厚みは１００〜１０００ｎｍの範囲に形成することが望ましい。

また、電磁波による導体薄膜１２の部分的な除去にあたっては、例えばＹＡＧレーザの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザ）を使用することができる。

また、電解めっきによる導体配線１４の形成時には、例えば電解銅めっき処理を実施して銅製の導体配線１４を形成することができる。また、この導体配線１４の厚みは５〜２０μｍの範囲であることが好ましい。

〔実施例１〕
以下の材料を、質量比が粉末原料：バインダ＝１００：２０となるように加熱ニーダに入れて混練し、ペレットを作製した。

粉末原料組成
・アルミナ粉末（マグネシア０．１質量％含有、住友化学工業製、「ＡＥＳ−１１」、平均粒径φ０．５μｍ）…９９．５質量部
・シリカ粉末（アドマテック社製、「ＳＯ−Ｃ２」、粒径０．４〜０．６μｍ）…０．５質量部
ここで、上記アルミナ粉末「ＡＥＳ−１１」にはマグネシアが０．１質量％含有されているから、この粉末原料中にはマグネシアが０．０９９５質量％含まれている。

バインダー組成
・ポリスチレン…６０質量％
・パラフィンワックス…２０質量％
・ステアリン酸…２０質量％。

上記ペレットを用い、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製、「ＲＯＢＯＳＨＯＴ−α５０ｉＡｐ」）にて、材料温度１８０℃、金型温度２０℃、射出率４０ｃｍ³／ｓの条件で射出成形することで、４０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍの寸法の矩形平板状の成形品９を得た。

この成形品９を７２時間かけて室温から５５０℃まで加熱することで脱脂した後、１６００℃で１時間加熱して焼結した。

（粘度測定）
成形材料の流動性を、フローテスター（島津製作所製、「ＣＦＴ−５００Ｄ」）を使用して測定した。このとき、ダイス形状を直径１ｍｍ、長さ１ｍｍとし、加圧量を０．９８ＭＰａとした場合の、１８０℃における計測値が０．１ｍｌ／ｓ以上であるものを良、それ未満であるものを不良として評価した。

（反射率測定）
焼結により得たセラミックス基板１について、紫外・可視分光光度計（島津製作所製、「ＵＶ３１００ＰＣ」）を使用し、波長４７０ｎｍの光に対する反射率を測定した。

（表面粗さ）
焼結により得たセラミックス基板１について、非接触三次元計測機（三鷹光器製、「ＮＨ−３Ｎ」）を使用して、算術平均粗さ（Ｒａ）を計測した。

（密度）
焼結により得たセラミックス基板１について、電子天秤を使用して、ＪＩＳ Ｃ２１４１に準拠して乾燥質量、水中質量、飽水試験片の質量を測定し、これに基づいて見掛密度とかさ密度とを算出した。

（熱伝導率）
焼結により得たセラミックス基板１について、これから直径φ１０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片の熱伝導率を、熱定数測定装置（真空理工製、「ＴＣ−３０００」）を用いて、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠してレーザフラッシュ法にて測定した。

（ピール強度）
焼結により得たセラミックス基板１を、１０００℃で１時間加熱することで表面を清浄化した後、表面をプラズマ処理し、更にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて導電性薄膜を形成した。すなわち、まず焼結により得たセラミックス基板１をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、このチャンバ内を１０^-4Ｐａ程度まで減圧した後、１５０℃で３分間予備加熱した。その後、チャンバ内に酸素ガスを流通させると共に、チャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御し、この状態で電極間に１ｋＷの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を印加して発生させたプラズマ中に３００秒間曝露することで、プラズマ処理を行った。次いで、チャンバ内の圧力を１０^-4Ｐａ以下にし、この状態でチャンバ内にアルゴンガスを０．６Ｐａのガス圧となるように導入した後、更に５００Ｖの直流電圧を印加して銅ターゲットをボンバードして、厚み５００ｎｍの銅による導体薄膜１２を形成した。

次に、大気中でＹＡＧレーザの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザ）を使用し、平均出力６Ｗ、スポット径４０μｍ、走査速度２００ｍｍ／ｓで、焼結体表面にレーザを直線状に５ｍｍ間隔で走査した。

このようにレーザによるパターンを形成した後、電解銅めっき処理を施して、厚み１５μｍの銅膜からなる導体配線１４を形成した。

このようにセラミックス基板１に形成した導体配線１４に対して剥離強度試験（９０度ピール試験）を行った。このとき、万能材料試験機（島津製作所製、「オートグラフ ＡＧ１０ＴＤ」）を用いて、室温・大気圧雰囲気下で、試験速度５０ｍｍ／ｓの一定速度で試験を行い、ＪＩＳ Ｃ６４８１に準拠して単位幅あたりの引き剥がし強度（９０度ピール強度）を算出した。

〔実施例２〕
シリカ粉末として、アドマテック社製の「ＳＯ−Ｃ５」（粒径１．３〜２．０μｍ）を用いた。

それ以外は実施例１と同様にして、サンプルの作製及び評価試験（熱伝導率測定は除く）を行った。

〔実施例３〕
粉末原料として、マグネシア含有アルミナ粉末である住友化学工業製の「ＡＥＳ−１１」のみを用いて、コア相５形成用の成形材料を調製した。

また、高反射率相２形成用の成形材料として、実施例１と同一組成のものを用いた。

そして、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製、「ＲＯＢＯＳＨＯＴ−α５０ｉＡｐ」）を用いて、材料温度１８０℃、金型温度２０℃、射出率４０ｃｍ³／ｓの条件で二色射出成形を行い、４０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍの寸法の矩形平板状の成形体を得た。この成形体は、高反射率相２の内部に、体積比約１／２のコア相５が埋設された形態に形成された。

この成形体を７２時間かけて室温から５５０℃まで加熱することで脱脂した後、１６００℃で１時間加熱して焼結した。

得られたサンプルについて、実施例１と同一の評価試験を実施した。

〔実施例４〕
実施例１と同一の手法で形成したサンプルを、濃度２０％、温度３０℃の水酸化ナトリウム水溶液中に３０分間浸漬する薬液処理を施して表層のシリカを溶出させてカバー相を形成した。

得られたサンプルについて、実施例１と同一の評価試験（熱伝導率測定は除く）を実施した。

〔比較例１〕
粉末原料として、マグネシア含有アルミナ粉末である住友化学工業製の「ＡＥＳ−１１」のみを用いて、成形材料を調製した。

それ以外は実施例１と同様にして、サンプルの作製及び評価試験（熱伝導率測定は除く）を行った。

〔比較例２〕
粉末原料組成を、次のように変更した。

・アルミナ粉末（マグネシア０．１質量％含有、住友化学工業製、「ＡＥＳ−１１」、平均粒径φ０．５μｍ）…９８質量部
・シリカ粉末（アドマテック社製、「ＳＯ−Ｃ２」、粒径０．４〜０．６μｍ）…２質量部
それ以外は実施例１と同様にして、サンプルの作製及び評価試験（熱伝導率測定は除く）を行った。

〔比較例３〕
粉末原料として、マグネシアを含有しないアルミナ粉末である住友化学工業製の「ＡＥＳ−１２」（平均粒径φ０．５μｍ）のみを用いて、成形材料を調製した。

それ以外は実施例１と同様にして、サンプルの作製及び評価試験（熱伝導率測定は除く）を行った。

〔比較例４〕
粉末原料組成を、次のように変更した。

・アルミナ粉末（住友化学工業製、「ＡＥＳ−１２」、平均粒径φ０．５μｍ）…９９質量部
・マグネシア粉末（タテホ化学工業製、「＃５００」）…１質量部
それ以外は実施例１と同様にして、サンプルの作製及び評価試験（熱伝導率測定は除く）を行った。

以上の結果を表１に示す。

〔実施例５〕
セラミックス原料としてアルミナ粉末（マグネシア０．１質量％含有、住友化学工業製、「ＡＥＳ−１１」、平均粒径φ０．５μｍ）とシリカ粉末（アドマテック社製、「ＳＯ−Ｃ２」、粒径０．４〜０．６μｍ）とを用い、シリカ粉末の使用量を変更すると共に他の条件は実施例１と同様にして、サンプル中のシリカ含有量を変化させた。

得られたサンプルについて、ピール強度測定及び反射率測定を行った結果を図５に示す。この結果の通り、反射率はシリカ含有量が０．１質量％を下回ると急激に低下し、またピール強度はシリカ含有量が１質量％以下となるあたりから急激に上昇するものであり、高い反射率とピール強度を得るためには、シリカ含有量が０．１〜１．０質量％の範囲とするべきであることが確認された。

〔実施例６〕
セラミックス原料としてアルミナ粉末（住友化学工業製、「ＡＥＳ−１２」、平均粒径φ０．５μｍ）とシリカ粉末（アドマテック社製、「ＳＯ−Ｃ２」、粒径０．４〜０．６μｍ）とマグネシア粉末（タテホ化学工業製、「＃５００」）とを用い、シリカの含有量を０．５質量％に固定すると共に、マグネシアの含有量を変動させ、他の条件は実施例１と同様にして、サンプル中のマグネシア含有量を変化させた。

成形材料についての流動性と、サンプルについてのピール強度とを測定した結果を図６に示す。この結果の通り、ピール強度はマグネシア含有量が０．０１質量％を下回ると急激に低下し、また粘度測定結果（流れ値）はマグネシア含有量の増加に従って低下して、この流れ値が０．１ｍｌ／ｓ以上となるようにするためにはマグネシア含有量が０．５質量％以上である必要があった。すなわち、高いピール強度と良好な流動性（成形性）とを確保するためには、マグネシア含有量が０．０１〜０．５質量％の範囲とするべきであることが、確認された。

〔実施例７〕
セラミックス原料としてアルミナ粉末（住友化学工業製、「ＡＥＳ−１２」、平均粒径φ０．５μｍ）とマグネシア粉末（タテホ化学工業製、「＃５００」）、並びに平均粒径を変化させた種々のシリカ粉末とを用い、シリカ含有量が０．５質量％、マグネシア含有量が０．１質量％となるようにして、他の条件は実施例１と同様にして、サンプル作製に用いたシリカの平均粒径を変化させた。

成形材料についての流動性と、サンプルについてのかさ密度とを測定した結果を図７に示す。この結果の通り、アルミナの平均粒径が０．３μｍ以上となると良好な流動性（成形性）が得られるが、この平均粒径が増大するとかさ密度が小さくなってサンプル中の空隙量が増大するものであり、良好な成形性を維持すると共に空隙量増大による強度低下や表面粗度の増大を防止するためには、アルミナの平均粒径が０．３〜１μｍの範囲となるようにすることが好ましいことが、確認された。

〔実施例８〕
セラミックス原料としてアルミナ粉末（マグネシア０．１質量％含有、住友化学工業製、「ＡＥＳ−１１」、平均粒径φ０．５μｍ）を用いると共に、平均粒径を変動させた種々のシリカ粉末を用い、且つシリカの含有量が０．５質量％となるようにし、他の条件は実施例１と同様にして、サンプルの作製に用いるシリカ粒子の平均粒径を変動させた。

得られたサンプルについて、算術平均粗さＲａを測定した結果を図８に示す。この結果の通り、シリカ粉末の粒径が大きくなるほど、表面粗さが大きくなるものであり、平滑なセラミックス基板１を得るためにはシリカ粉末の平均粒径を１μｍ以下とすることが好ましいことが、確認された。

本発明に係るセラミックス基板を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。 本発明に係るセラミックス基板の他例を示す断面図である。 本発明に係るセラミックス基板の製造工程を示す概略の断面図である。 本発明に係るセラミックス基板における導体配線の製造工程の一例を示すものであり、（ａ）から（ｃ）は本発明に係る破断した斜視図である。 実施例５の試験結果を示すグラフであり、横軸はセラミックス基板におけるシリカ含有量を、左側の縦軸はこのセラミックス基板の光の反射率の測定結果を、右側の縦軸はこのセラミックス基板と導体配線との間のピール強度をそれぞれ示す。 実施例６の試験結果を示すグラフであり、横軸はセラミックス基板におけるマグネシア含有量を、左側の縦軸は粘度測定時に測定される流れ量を、右側の縦軸はこのセラミックス基板と導体配線との間のピール強度をそれぞれ示す。 実施例７の試験結果を示すグラフであり、横軸はセラミックス基板を作製するために用いたアルミナ粉末の平均粒径を、左側の縦軸は粘度測定時に測定される流れ量を、右側の縦軸は作製されたセラミックス基板のかさ密度の測定結果をそれぞれ示す。 実施例８の試験結果を示すグラフであり、横軸はセラミックス基板を作製するために用いたシリカ粉末の平均粒径を、縦軸は作製されたセラミックス基板の算術平均粗さの測定結果をそれぞれ示す。

符号の説明

１ セラミックス基板
２ 高反射率相
３ 光電変換素子
４ 凹部

Claims (5)

1. アルミナ、シリカ及びマグネシアを含有し、且つシリカ含有量が０．１〜１質量％、マグネシア含有量が０．０１〜０．５質量％である高反射率相を有することを特徴とする光電変換素子実装用セラミックス基板。
2. 上記高反射率相がセラミックス粉末を成形・焼成して形成されたものであり、且つ前記セラミックス粉末中のアルミナ粉末の平均粒径が０．３〜１μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子実装用セラミックス基板。
3. 上記高反射率相がセラミックス粉末を成形・焼成して形成されたものであり、且つ前記セラミックス粉末中のシリカ粉末の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子実装用セラミックス基板。
4. 上記高反射率相の外側に、シリカ含有量が高反射率相よりも少ないカバー相が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光電変換素子実装用セラミックス基板。
5. 上記カバー相が、高反射率相と同一の組成を有する層に薬液処理を施してシリカを溶出させることにより形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換素子実装用セラミックス基板。

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