JP2008117932A - リフレクターとそれを備えた発光素子収納用パッケージと発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窒化アルミニウム基板に対して、酸化アルミニウムと、ムライトを含有するセラミックスから成るリフレクターを搭載させることで、窒化アルミニウムの熱膨張係数にリフレクターの熱膨張係数を近づけて、接合時に熱応力の発生を抑制することができ、しかも、白色性を損なうことのないリフレクターと、それを備えた発光素子収納用パッケージと発光装置を提供する。
【解決手段】酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）を含有するセラミックスから成るリフレクターであって、前記ムライトの含有率は、１０重量％から５０重量％であるリフレクター３である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可視光領域の光に対して高い反射率を備えると共に、パッケージへの接合時に熱応力の発生を抑制可能なリフレクターとそれを備える発光素子収納用パッケージと発光装置に関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を収容するパッケージや発光装置においては、発光素子から発せられる光が減衰するのを防止し、かつ発光素子からの光の照度を高める目的で、発光素子を囲繞するように高反射性を有するリング状のリフレクターを、発光素子を載置する基板と一体又は別体に設けていた。
そして、このようなリフレクターとしては、例えば、反射面を鏡面状に研磨した金属リングや、リング状をなす躯体の反射面に、蒸着法や或いはメッキ法により金属薄膜を形成したもの使用していた。
また特に、反射面を形成する金属薄膜として銀（Ａｇ）を採用した場合には、可視光の反射率は、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）を塗布した金属球における可視光領域の光の反射率を１００とした場合の９４％〜９８％となり、発光素子から発せられる光の発光効率を高める効果が特に高いため、金属薄膜材料としてＡｇが多用されていた。

しかしながら、上述のようにリフレクターの全てを金属性のリングで構成した場合には、リフレクターやそれを備えて発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を収容するパッケージや発光装置の単価が上昇してしまうという課題があった。
また、反射面に金属薄膜を形成してなるリフレクターを用いた場合には、そのリフレクターと基板上面で構成されるいわゆるキャビティに、発光素子を合成樹脂等で封入した際に、製品の長期使用により熱膨張係数差に起因する熱応力が作用して金属薄膜が剥離する恐れもあり、製品に不具合を生じる可能性があった。
また、金属薄膜をＡｇで構成した場合、金属薄膜の一部が外部に露出した状態で使用すると、Ａｇの露出部分が酸化して変色してしまい、反射効率が低下するという課題もあった。
さらに、反射面に金属薄膜を形成したリフレクターを用いた場合、リフレクター全体を金属で構成する場合に比べてリフレクター自体のコストを安価にできるものの、このようなリフレクターの作製時に金属薄膜を形成させる蒸着工程又はメッキ工程を設ける必要があり、製造工程が増えて煩雑である上、製造コストが高くなるという課題があった。
このような課題に対処するため、いくつかの発明が開示されている。

以下に、従来技術に係る「発光素子収納用パッケージおよび発光装置」について説明する。
特許文献１に記載される「発光素子収納用パッケージおよび発光装置」においては、発光素子を載置する基板上に、発光素子から発せられる光を良好に反射して外部に均一かつ効率良く放射できる白色セラミックス製のリフレクターを備えた発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する発明が開示されている。
特許文献１に記載される発明では、リフレクターがＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＺｎＯ−ＣａＯ系等の白色セラミックスである場合、その組成はＡｌ_２Ｏ_３の含有量が９０〜９９重量％、ＳｉＯ_２，ＭｇＯ，ＣａＯの合計の含有量が１〜１０重量％となっているものであったり、リフレクターが窒化アルミニウム質焼結体から成る場合、その組成はＡｌＮ−Ｅｒ_２Ｏ_３系等のセラミックスからなりＥｒ_２Ｏ_３の含有量が１〜１０重量％となっているものである。
上記構成の白色セラミックスによれば、発光波長が３５０ｎｍ〜７５０ｎｍである可視光の反射率（ミノルタ社製「ＣＭ−３７００ｄ」により計測。）を８０％以上にすることができる。また、この結果、リフレクターの作製時に金属薄膜を形成する必要がないので、金属薄膜を蒸着又はメッキする工程を省くことができ、リフレクターの製造コストを安価にできる。
さらに、白色セラミックスによりリフレクターを作製する際のコストは、金属材料を用いてリフレクターを作成したり、金属薄膜を形成してなるリフレクターを作成する場合に比べはるかに安価であるため、この点からもリフレクターの単価を安価にできるというメリットがあった。

また、特許文献２には「発光素子収納用パッケージおよびその製造方法」に関する発明が開示されている。
特許文献２に係る発明においては、上面に発光素子の搭載部が形成される略平板状のセラミック基板と、そのセラミック基板の上面に積層されるセラミック窓枠とを備えるものである。そして、セラミック窓枠に設けられた貫通穴の内壁は、セラミック基板の上面に対して５５乃至７０度の角度で外側に広がっており、その表面には中心線平均粗さＲａが１〜３μｍ、反射率が８０％以上の金属層が被着されている。
従って、特許文献２に記載される発明においては、高価な金属リングを使用しないため、製造単価を下げることが可能である。また、発光素子からの出力光を貫通穴の内壁に形成された反射面で効率良く反射させることができる。

特開２００４−２０７６７８号公報 特開２００２−２３２０１７号公報

一方、セラミック基板には、放熱性の優れたセラミックスを積層加工したセラミック基板が使用されるが、その中でも窒化アルミニウム基板は、従来のアルミナ基板に比べて熱伝導率が高く、発生する多量の熱を効率よく放散できるので、基板に銅等を接合してパワーモジュール用や、高出力用半導体モジュール用等の電子部品搭載用基板等として用いられている他に、発光素子を搭載する基板にも多く採用されている。
この窒化アルミニウム基板は、粉末原料をプレス成形したり、シート状のセラミックグリーンシートを打ち抜き成形したりして、導体配線層の形成及び積層加工後に、焼成用セッター上に載置されて高温で焼成して作製されるのが一般的である。しかしながら、この窒化アルミニウム基板に対して、成形されさらに焼成された後のリフレクターをろう付けにて接合する場合には、窒化アルミニウム基板の熱膨張係数とリフレクターを構成する酸化アルミニウム（アルミナ）の熱膨張係数とのかい離による熱膨張差が原因となり、リフレクターと窒化アルミニウム基板との間でクラックが生じることがあり、発光素子収納用パッケージ及び発光装置の歩留まりが必ずしも高くないという課題があった。

特許文献１に開示される発明では、基板の材料を実質的に枠体と同じ組成のセラミックスを用いるため、窒化アルミニウム基板を採用する場合にはＡｌＮ−Ｅｒ_２Ｏ_３系等のセラミックスを用いることになり、高価なＥｒ_２Ｏ_３を添加する必要があり、反射率やコストの観点から必ずしも搭載が容易であるとは言えないという課題があった。
また、特許文献２に開示される発明においては、反射面に金属を被着する必要があり、工程が煩雑となり製造性が良くないという課題があった。

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、窒化アルミニウム基板に対して、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）を含有するセラミックスから成るリフレクターを搭載させることで、窒化アルミニウムの熱膨張係数にリフレクターの熱膨張係数を近づけて、接合時に熱応力の発生を抑制することができ、しかも、白色性を損なうことのないリフレクターと、それを備えた発光素子収納用パッケージと発光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるリフレクターは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）を含有するセラミックスから成るリフレクターであって、前記ムライトの含有率は、１０重量％から５０重量％であることを特徴とするものである。
上記構成のリフレクターにおいては、ムライトが、酸化アルミニウムの熱膨張係数を下げる作用を有する。

請求項２に記載の発明であるリフレクターは、請求項１記載のリフレクターにおいて、前記セラミックスは、入射波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対して、少なくとも８０％の反射率を備えるものである。
上記構成のリフレクターにおいては、ムライトが、酸化アルミニウムの熱膨張係数を下げつつ、酸化アルミニウムの備える高反射率の低下を抑制する作用を有する。

請求項３に記載の発明であるリフレクターは、請求項１又は請求項２に記載のリフレクターにおいて、前記セラミックスは、焼結助剤としてシリカ、カルシウム、マグネシウム、バリウムの内、少なくとも１のガラス質成分を含有することを特徴とするとするものである。
上記構成のリフレクターにおいては、請求項１及び請求項２に記載の作用に加え、セラミックスを構成するガラス成分がシリカと、カルシウムと、マグネシウムと、バリウムとを含有することでガラス質成分に不透光性を付与するという作用を有する。また、酸化アルミニウム結晶内部に光を透過し難くすることで、セラミックス表面において正反射する光の量を増加させるという作用を有する。

請求項４に記載の発明であるリフレクターは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリフレクターにおいて、前記リフレクターは、前記セラミックスに加えて、焼結助剤としてカオリン及びタルクを含有する材料から成形されることを特徴とするものである。
上記構成のリフレクターにおいては、カオリン及びタルクを原料に添加することで、リフレクターをプレス成形する際に圧縮比（加圧前の体積を加圧後の体積で除した値）が大きくなり加圧時の原料の流動性が良くなるという作用を有する。

請求項５に記載の発明である発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板と、この窒化アルミニウム基板の上面で前記発光素子を囲繞するように接合される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリフレクターとを有することを特徴とするものである。
上記構成の発光素子収納用パッケージにおいては、リフレクターの接合時に熱応力の発生を抑制しつつ、高い反射性を維持するという作用を有する。

請求項６に記載の発明である発光装置は、発光素子と、この発光素子を搭載する窒化アルミニウム基板と、この窒化アルミニウム基板の上面で前記発光素子を囲繞するように接合される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリフレクターとを有することを特徴とするものである。
上記構成の発光装置においても、請求項５に記載の発明と同様に、リフレクターの接合時に熱応力の発生を抑制しつつ、高い反射性を維持するという作用を有する。

本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、発光素子収納用パッケージや発光装置の基板と接合性のよいリフレクターを提供できるという効果を備え、しかも、高い反射性を維持することができる。さらに、安価に製造することが可能である。

本発明の請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、ガラス質成分が、ムライトの添加による反射性の低下を補償するように働くという効果を有する。従って、不透光性によって反射性を高めることができるという効果を発揮する。

本発明の請求項４記載の発明によれば、又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、リフレクターのプレス成形工程において、原料粉体の成形性が高まるので、製造効率を高めることができるという効果を有する。

本発明の請求項５記載の発明によれば、発光素子収納用パッケージの窒化アルミニウム基板と接合性の高いリフレクターを備えることで、熱応力の発生が少なく、歩留まりの向上を図ることができる。また、反射性の低下を抑制することも可能であり、低コストで生産することができる。

本発明の請求項６記載の発明においても請求項５に記載の発明と同様に、反射性の低下を抑制しながら、熱応力の発生が少なく、製造性を高く維持することが可能という効果を有する。低コスト生産が可能である点も同様である。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係るリフレクター、発光素子収納用パッケージ及び発光装置について図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。（特に、請求項１，２，５，６に対応する。）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るリフレクターとそれを備えた発光素子収納用パッケージ及び発光装置を示す概念図である。また、図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１の発光装置の平面図及び縦断面図である。
図１及び図２において、発光装置１は、略矩形平板状の窒化アルミニウム基板２の上面に貫通孔５を有するリング状のリフレクター３がロウ付けによる接合部７によって接合された発光素子収納用パッケージに、発光素子６を搭載するもので、この発光素子６は、図２に示されるとおり、リフレクター３の貫通孔５の上側開口部からリフレクター３の内周面３ａを経て露出する窒化アルミニウム基板２までの空間として形成されるキャビティ４に搭載されている。
また、図示していないが、窒化アルミニウム基板２には導体配線パターンが形成されており、発光素子６はこの導体配線パターンとフリップチップあるいはボンディングワイヤで接続されて、外部と導通されている。
また、キャビティ４の内部には発光素子６を封止するための樹脂等が充填され、貫通孔５の上部開口端には、レンズ加工された図示されない透明性部材が装着され、低融点ガラスなどにより接着されている。
この透明性部材は、キャビティ４の内部の気密性を保つと共に、発光素子６が発する光を集める、いわゆる集光レンズとして機能する。なお、キャビティ４の内部に設けられる発光素子６を封止するための樹脂は充填されない場合もある。
窒化アルミニウム基板２は、セラミック基板の中でも、酸化アルミニウム基板に比べて熱伝導率が高く、発生する多量の熱を効率よく放散できるので、発光素子６を搭載する基板としては好適である。

窒化アルミニウム基板２は、窒化アルミニウムシートに導体ペーストを印刷塗布した後、積層・焼成することにより製造される。また、この窒化アルミニウムシートは、窒化アルミニウム原料粉末と、有機質のバインダや溶剤と混合して、グリーンシート法で成形する方法をはじめとして、プレス法や圧延法、射出成形法又はドクターブレード法等を用いて成形することができる。
緻密な窒化アルミニウム基板２を得るための焼結助剤としては、イットリア（酸化イットリウム、Ｙ_２Ｏ_３）等の希土類酸化物あるいはカルシア（酸化カルシウム、ＣａＯ）等のアルカリ土類酸化物を添加する。

一方、窒化アルミニウム基板２に接合されるリフレクター３は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）を含有するセラミックスから構成されており、そのうち、ムライトの含有率は、１０重量％から５０重量％である。基板に窒化アルミニウム基板を採用する場合には、もちろん、熱膨張率の観点から同一の材料をリフレクター３にも採用することが望ましい。
しかしながら、一般に窒化アルミニウムは酸化アルミニウムに比較して白色度が劣るため、十分な反射率が得られない可能性が高い。また、白色度を高めるためには窒化ホウ素などを焼結助剤として添加するなどの技術的な改良がなされているが、その添加方法が難しく、また、安価に実施することが困難である。
そこで、本実施の形態に係る発光装置１のリフレクター３は、白色度の高い酸化アルミニウムを採用し、窒化アルミニウム（熱膨張率５．２ｐｐｍ／℃）と酸化アルミニウム（熱膨張率７．５〜７．８ｐｐｍ／℃）の熱膨張率差を埋めるために、ムライト（熱膨張率５．３ｐｐｍ／℃）を添加するものである。
ムライトの含有率が１０重量％を下回ると、熱膨張率の差について、ムライトを添加しない場合との変化を認めることができず、５０重量％を超えると白色度が劣り、発光素子６からの光を有効に外部へ放出するための反射率として必要な８０％を維持することが困難となってしまう。
なお、好ましくは、ムライトの含有率の下限値としては２０重量％であるが、この２０重量％を超えると、後述するように熱膨張係数の差の縮小が有意に認められるためである。

なお、本実施の形態においては、図１，２に示されるように、リフレクター３の形状としては水平断面が円形であるものを用いて説明したが、この水平断面の形状は必ずしも円形である必要はなく、むしろ、矩形状の水平断面を備えるリフレクター３の方が角部を備えることから、その角部に熱応力が発生し易いため、熱応力の低減効果が期待できる。もちろん、円形、矩形の他、多角形や楕円などあらゆる水平断面形状を備えたリフレクター３を含むものである。

次に、実際に酸化アルミニウムにムライトを添加したペレットを製作してその特性について測定した結果について示す。酸化アルミニウムとムライトの配合は、酸化アルミニウムに対して、ムライトを添加して、０，１０，２０，５０重量％としたものである。ペレットは、面圧２．６ｋｇｆ／ｃｍ^２で一軸加圧し、成形している。焼成は、大気圧雰囲気、１，５００℃で２時間実施した。
このようにして得られたペレットに対して、熱膨張係数と反射率の測定を実施した。
まず、図３及び表１を参照しながら、酸化アルミニウムにムライトを添加した場合の熱膨張係数の変化について説明する。
図３は、本実施の形態に係るリフレクターの材料に関して、横軸に酸化アルミニウムに添加するムライト添加量（％）をとり、縦軸に熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）をとってそれらの関係を表すグラフである。
表１は、図３のグラフからムライト添加量（重量％）の主要な数値に対する熱膨張係数を選択してまとめたものである。上段が酸化アルミニウムに添加するムライト添加量（％）であり、下段が熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）である。

図３において、ムライトを添加しない場合には、酸化アルミニウムの熱膨張係数は、７．７８ｐｐｍ／℃となっているが、これにムライトを徐々に添加していくと、０から１０重量％程度添加した時点では変化がほとんど見られず、１０重量％を超えると少し変化が見られ、２０重量％程度添加した時点で、最初の数値から約５％減少しており、この時点では明確に熱膨張係数の低下が確認できる。
その後、熱膨張係数は、ムライトの添加量に従って、略一定の勾配で下降し、ムライトを５０重量％添加した時点で６．１７ｐｐｍ／℃まで低下しているが、これ以上ムライトを添加すると、熱膨張係数は低下するものの白色度が劣り、従って、反射率も低下してしまうので望ましくない。

次に、酸化アルミニウムにムライトを添加したリフレクターを想定して、図３を参照しながら説明した熱膨張係数を基にリフレクターに発生する応力との関係について説明を追加する。図４は、本実施例において想定されるリフレクターの熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）とリフレクターの応力相対値（％）の関係について示すグラフである。図４では、横軸にリフレクターの熱膨張係数を、縦軸にリフレクターの応力相対値をとって、その関係を表している。図中、基準値のリフレクターの熱膨張係数をムライトの熱膨張係数である５．３ｐｐｍ／℃として関係を表すが、これは、リフレクターがムライト１００重量％であった場合を意味している。この場合のリフレクターの応力相対値を０として、酸化アルミニウムにムライトを添加する場合の応力相対値を示すものである。
表１に示されるように、酸化アルミニウムにムライトを２０重量％添加する場合であれば、リフレクターの熱膨張係数は７．４０ｐｐｍ／℃となるが、その場合の応力相対値は、図４に示されるとおり、９０％を超える相対値となり、ムライトを５０重量％添加すると、この場合のリフレクターの熱膨張係数は、６．１７ｐｐｍ／℃となるが、この場合のリフレクターの応力相対値は、４０％以下にまで低下していることが理解できる。
従って、酸化アルミニウムにムライトを添加することで、リフレクターの熱膨張係数が低下し、これが窒化アルミニウム基板２の熱膨張係数（５．２ｐｐｍ／℃）に近づいていくことで、リフレクターに発生する応力が低下することが明確となった。
しかも、酸化アルミニウムにムライトを５０重量％添加することで、リフレクターで発生する応力が４０％にまで低下するという顕著な効果を発揮しうるものである。

次に、図５を参照しながら、本実施例において、実際に製作された酸化アルミニウムにムライトを添加したペレットについて、ムライト添加量と入射された光に対する反射率の関係について説明する。図５は、横軸に光の波長をとり、縦軸にその光に対する反射率をとって、その関係を表現するグラフである。本グラフでは、酸化アルミニウムに対するムライトの添加量（重量％）をパラメータとして、０（符号Ａ），１０（符号Ｂ），２０（符号Ｃ），５０％（符号Ｄ）添加した場合の４種類について示されている。表２は、図５のグラフからムライト添加量（重量％）に対する波長の主要な数値に対する反射率を選択してまとめたものである。この表２においても図５の符号を踏襲している。

図５において、横軸の光の波長域は可視光線の波長域にほぼ対応しており、これらの波長の光に対して、どの程度の反射率が得られたかについて示されているが、４００ｎｍから７００ｎｍまで、短波長側の方が、反射率が低下しているものの、ほぼ８４％以上の反射率を得ることができた。
以上説明したとおり、本願実施の形態に係るリフレクター３では、その材料として酸化アルミニウムにムライトを添加することで熱膨張率を窒化アルミニウムに近づけることができるため、熱放散性の高い窒化アルミニウム基板に接合した際においても、熱膨張率の違いによる熱応力の発生を抑制することができる。また、ムライトの添加量の増加は反射率の低下を引き起こすものの、その反射率がリフレクターとして必要とされる８０％を維持することができており、熱応力と反射率の両面から適切なリフレクターを提供することができる。
このリフレクターを窒化アルミニウム基板に接合した発光素子収納用パッケージ及び、この発光素子収納用パッケージに発光素子を搭載した発光装置においてもリフレクターに発生する熱応力を抑制しながらクラックの発生を防止しつつ、白色性を保って高反射率を維持することで、それぞれ製品の歩留まりと品質を高めて、しかも安価に製造することができる。

次に、第２の実施の形態に係るリフレクター及びそれを搭載する発光素子収納用パッケージと発光装置について説明する。
（特に、請求項３，５，６に対応する。）
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態に係るリフレクターの材料に、焼結助剤としてガラス質成分を添加するものである。
すなわち、リフレクター材料のセラミックスとして、酸化アルミニウムにムライトを１０重量％から５０重量％、望ましくは２０重量％から５０重量％添加したものに、ガラス質成分としてシリカ、カルシウム、マグネシウム、バリウムの内、少なくとも１つを含有するものである。
具体的には、シリカとしては、ＳｉＯ_２を、カルシウムとしては、ＣａＯ又はＣａＣＯ_３又はＣａ（ＨＣＯ３）_２のいずれかを、マグネシウムとしては、ＭｇＯ又はＭｇ（ＯＨ）_２のいずれかを、バリウムとしては、ＢａＯ又はＢａＣＯ_３のいずれかを含有するものである。
酸化アルミニウム原料粉末にムライト粉末、さらに、上記のシリカ、カルシウム、バリウム、マグネシウムの少なくともいずれか１つのガラス質成分を焼結助剤として添加し、これらを混合して原料粉体として、プレス成形した後に、１５００℃程度の酸化雰囲気中で焼成することで形成される。原料粉体は、上記の少なくともいずれか１つの焼結助剤を添加した酸化アルミニウムの仮焼粉末に、バインダと溶剤及び可塑剤を混合して、生成したスラリーをスプレードライヤーで乾燥させて造粒したものを使用する。
このようなガラス質成分の添加は、酸化雰囲気中で焼成することで、ＣａＯ，ＭｇＯ，ＢａＯという白色で不透光性を備えた酸化物となり、反射率の向上に寄与するものである。
ＳｉＯ_２やその他のガラス質成分として予めＣａＯ，ＢａＯ，ＭｇＯを添加する場合も同様に、焼成後においてもそのまま白色で不透光性を備えた酸化物として機能する。
なお、ガラス質成分の添加量は、１５重量％から２５重量％とすることが望ましい。１５重量％よりも低下すると、ガラス質成分が不十分となることから、セラミックス内部における気孔率が高まり、強度が低下してしまう。
また、ガラス質成分の添加量が２５％よりも増える場合には、放熱性が低下してしまい、発光素子のリフレクターとしては不適切となってしまう。
従って、本第２の実施の形態に係るリフレクターは、酸化アルミニウムにムライトを１０〜５０重量％、また、ガラス質成分を１５〜２５重量％添加する材料によって形成されるものである。
このように構成される第２の実施の形態に係るリフレクターにおいては、第１の実施の形態に係るリフレクターの効果に加えて、材料強度の低下を抑制しつつ、ムライトの添加によって低下した白色度を補償することができるという優れた効果を発揮し得る。
もちろん、本実施の形態に係るリフレクターを図１に示されるような略矩形平板状の窒化アルミニウム基板２の上面に接合した発光素子収納用パッケージに及びその発光素子収納用パッケージに発光素子を搭載した発光装置に対しても、リフレクターの接合時に熱応力の発生を抑制しつつ、歩留まりの高いパッケージや発光装置を提供することができ、また、高い反射性を維持することができるという効果を発揮することができる。

次に、第３の実施の形態として、第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態に係るリフレクターの材料であるセラミックスに、焼結助剤のＳｉ源及びＭｇ源としてカオリン（Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）及びタルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）を含有させるもの及びそれを搭載する発光素子収納用パッケージと発光装置について説明する。（特に、請求項４乃至６に対応する。）
カオリン及びタルクは、いずれも板状構造の微細粘度鉱物であり、粒子の嵩が大きいため、顆粒にした場合に嵩密度が低くなる。また、つぶれ性が良いため、これらを原料の粉体に添加すると、プレス成形する場合に、圧縮後の体積が小さくなり、生密度が向上する。このため、複雑な形状を保つことができる。このように圧縮比（加圧前の体積を加圧後の体積で除した値）が大きくなるため、加圧時の原料の流動性が良くなる。従って、カオリン及びタルクをプレス成形に供するリフレクター材料に添加することで、その成形性を向上させることができる。
添加されるカオリンとタルクの量は、それぞれ、４〜１０重量％と５〜１５重量％であることが望ましい。
カオリンの含有量が４重量％未満の場合、タルクの含有量が５重量％未満の場合には、これらの作用、効果が不十分となり、また、カオリンの含有量が１０重量％より多い場合、タルクの含有量が１５重量％より多い場合には、粉体の分散性が悪くなり、スプレードライヤーによる造粒が困難となってしまう。
従って、結局上述の含有量であることが望ましいのである。
このように構成されるリフレクターにおいては、第１あるいは第２の実施の形態に係るリフレクターの効果に加えて成形性を向上させることができる。また、本実施の形態に係るリフレクターを図１に示されるような略矩形平板状の窒化アルミニウム基板２の上面に接合した発光素子収納用パッケージに及びその発光素子収納用パッケージに発光素子を搭載した発光装置に対しても、第１あるいは第２の実施の形態に係る効果は同様に発揮され、また、成形性の効果も発揮される。

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、酸化アルミニウムにムライトを添加したセラミックスで構成されるリフレクター等であって、反射率を高く維持しながら安価に生産可能であり、しかもその熱膨張係数を窒化アルミニウム基板の熱膨張係数に近づけることで、熱放散性のよい窒化アルミニウム基板に対して大きな熱応力を発生することがなく好適であることから、ＬＥＤ等の発光素子を搭載する発光素子収納用パッケージや発光装置、あるいはそのリフレクターにおいて利用可能性が高い。

本発明の第１の実施の形態に係るリフレクターとそれを備えた発光装置を示す概念図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１の発光装置の平面図及び縦断面図である。 本実施の形態に係るリフレクターの材料に関して、酸化アルミニウムに添加するムライト添加量（％）と熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るリフレクターの熱膨張係数と応力相対値の関係を示すグラフである。 本実施の形態に係るリフレクターの材料に関して、入射される光の波長とその光に対する反射率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…発光装置 ２…窒化アルミニウム基板 ３…リフレクター ３ａ…内周面 ４…キャビティ ５…貫通孔 ６…発光素子 ７…接合部

Claims (6)

1. 酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）を含有するセラミックスから成るリフレクターであって、
   前記ムライトの含有率は、１０重量％から５０重量％であることを特徴とするリフレクター。
2. 前記セラミックスは、入射波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対して、少なくとも８０％の反射率を備えることを特徴とする請求項１記載のリフレクター。
3. 前記セラミックスは、焼結助剤としてシリカ、カルシウム、マグネシウム、バリウムの内、少なくとも１のガラス質成分を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリフレクター。
4. 前記リフレクターは、前記セラミックスに加えて、焼結助剤としてカオリン及びタルクを含有する材料から成形されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリフレクター。
5. 上面に発光素子を搭載する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板と、この窒化アルミニウム基板の上面で前記発光素子を囲繞するように接合される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリフレクターとを有することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
6. 発光素子と、この発光素子を搭載する窒化アルミニウム基板と、この窒化アルミニウム基板の上面で前記発光素子を囲繞するように接合される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリフレクターとを有することを特徴とする発光装置。