JP2012164774A - セラミックパッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも２段以上のキャビティを有するセラミックパッケージの製造方法において、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、且つ製品バリエーションに対しても柔軟に対応できるセラミックパッケージの製造方法を提供することにある。
【解決手段】本発明のセラミックパッケージの製造方法は、セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記第１凹部が形成されたセラミック基板を形成するシート焼成工程と、前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】本発明のセラミックパッケージの製造方法は、セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記第１凹部が形成されたセラミック基板を形成するシート焼成工程と、前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
Description
本発明は、発光素子等の電子部品の素子を収容するためのセラミックパッケージの製造方法に関するものである。
発光素子の一つである発光ダイオード（ＬＥＤ素子）のパッケージとしては、従来からセラミックパッケージが用いられている。従来の発光素子収納用セラミックパッケージとして、図１に示すものが提案されている。（特許文献１）
図１の発光素子収納用セラミックパッケージ１００は、発光素子１２０が搭載される素子搭載領域１２１を有するセラミック基板１１０と、セラミック基板１１０上に素子搭載領域１２１を取り囲むように形成された第１枠体１１１と、第１枠体１１１上に形成された第２枠体１１２と、を備えている。
すなわち、このセラミックパッケージ１００の、発光素子１２０を収納するためのキャビティは、第１凹部１０１と第２凹部１０２とからなる２段構造になっている。
そして、このセラミックパッケージ１００に発光素子１２０を搭載して、発光装置１００として使用する。この発光装置１００は、セラミック基板１１０の素子搭載領域１２１に、発光素子１２０が導電性接合材、樹脂接着剤等により固着されるとともに、第１枠体１１１に形成された電極パッド１３０に、発光素子１２０の電極がボンディングワイヤ１３１を介して電気的に接続される。また、第１枠体１１１及び第２枠体１１２の内側には、発光素子１２０を覆うように透光部材１３２が設けられる。そして、セラミック基板１１０下面の外部接続端子１３３が外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、セラミックパッケージ１００内の配線導体１３４を介して、発光素子１２０へ電源電圧が供給される。
図１の発光素子収納用セラミックパッケージ１００は、発光素子１２０が搭載される素子搭載領域１２１を有するセラミック基板１１０と、セラミック基板１１０上に素子搭載領域１２１を取り囲むように形成された第１枠体１１１と、第１枠体１１１上に形成された第２枠体１１２と、を備えている。
すなわち、このセラミックパッケージ１００の、発光素子１２０を収納するためのキャビティは、第１凹部１０１と第２凹部１０２とからなる２段構造になっている。
そして、このセラミックパッケージ１００に発光素子１２０を搭載して、発光装置１００として使用する。この発光装置１００は、セラミック基板１１０の素子搭載領域１２１に、発光素子１２０が導電性接合材、樹脂接着剤等により固着されるとともに、第１枠体１１１に形成された電極パッド１３０に、発光素子１２０の電極がボンディングワイヤ１３１を介して電気的に接続される。また、第１枠体１１１及び第２枠体１１２の内側には、発光素子１２０を覆うように透光部材１３２が設けられる。そして、セラミック基板１１０下面の外部接続端子１３３が外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、セラミックパッケージ１００内の配線導体１３４を介して、発光素子１２０へ電源電圧が供給される。
キャビティが２段構造である、このセラミックパッケージを製造する方法として、グリーンシート積層方法が挙げられる。以下に、この従来の製造方法について説明する。
まず、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。このスラリーを従来周知の手法によりシート状に成形して、セラミックグリーンシートを形成する。
次に、焼成後にセラミック基板となる、基板用セラミックグリーンシートを形成した後、焼成後に第１枠体及び第２枠体となる、セラミックグリーンシートに対して、パンチング加工を施すことによって、貫通孔を有する第１枠体用及び第２枠体用セラミックグリーンシートを形成する。
次に、単層又は複層の基板用セラミックグリーンシートの上に、単層又は複層の第１枠体用セラミックグリーンシートと、単層又は複層の第２枠体用セラミックグリーンシートとを積層させた後、圧着、一体化して積層体を形成する。
その後、高温で焼成することで、セラミック基板と第１枠体と第２枠体とが一体となったセラミックパッケージが製造される。
まず、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。このスラリーを従来周知の手法によりシート状に成形して、セラミックグリーンシートを形成する。
次に、焼成後にセラミック基板となる、基板用セラミックグリーンシートを形成した後、焼成後に第１枠体及び第２枠体となる、セラミックグリーンシートに対して、パンチング加工を施すことによって、貫通孔を有する第１枠体用及び第２枠体用セラミックグリーンシートを形成する。
次に、単層又は複層の基板用セラミックグリーンシートの上に、単層又は複層の第１枠体用セラミックグリーンシートと、単層又は複層の第２枠体用セラミックグリーンシートとを積層させた後、圧着、一体化して積層体を形成する。
その後、高温で焼成することで、セラミック基板と第１枠体と第２枠体とが一体となったセラミックパッケージが製造される。
また、別の製造方法として、セラミック基板の上に、第１枠体と第２枠体とを、接着剤を用いて、積層貼着させる方法（貼着方法）が挙げられる。以下に、この従来の製造方法について説明する。
まず、従来周知の手法によりセラミックグリーンシートを作製した後、焼成して、セラミック基板を形成する。
次に、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製した後、造粒工程及び分級工程を経て、原料粉末を得る。その後、第１枠体及び第２枠体の形状に対応した金型に原料粉末を充填し、プレス成形して成形体を得た後、高温で焼成して、第１枠体及び第２枠体（焼結体）を形成する。
次に、セラミック基板の上に、第１枠体と第２枠体とを、７００〜９００℃の融点を有する銀−銅等のロウ材、樹脂接着剤、低融点ガラス等により固定することで、セラミック基板と第１枠体と第２枠体とを備えたセラミックパッケージが製造される。
まず、従来周知の手法によりセラミックグリーンシートを作製した後、焼成して、セラミック基板を形成する。
次に、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製した後、造粒工程及び分級工程を経て、原料粉末を得る。その後、第１枠体及び第２枠体の形状に対応した金型に原料粉末を充填し、プレス成形して成形体を得た後、高温で焼成して、第１枠体及び第２枠体（焼結体）を形成する。
次に、セラミック基板の上に、第１枠体と第２枠体とを、７００〜９００℃の融点を有する銀−銅等のロウ材、樹脂接着剤、低融点ガラス等により固定することで、セラミック基板と第１枠体と第２枠体とを備えたセラミックパッケージが製造される。
上記グリーンシート積層方法でセラミックパッケージを製造する場合、隣接するセラミックグリーンシート同士の密着性を考慮する必要があるため、セラミックグリーンシートを構成する材料（含有する化合物の種類、含有量、組織、形状等）には、制約が生じる。そのため、グリーンシート積層方法で製造する場合、セラミックグリーシートを構成する材料を自由に選択できないという問題がある。
また、グリーンシート積層方法で凹部を形成する場合、凹部の深さはセラミックグリーンシートの厚みに応じた深さとなるため、電子部品の素子に応じた最適な深さ（形状）に形成することができない。
このように、グリーシート積層方法は、製品バリエーションに対して柔軟な対応が困難である。
また、グリーンシート積層方法で凹部を形成する場合、凹部の深さはセラミックグリーンシートの厚みに応じた深さとなるため、電子部品の素子に応じた最適な深さ（形状）に形成することができない。
このように、グリーシート積層方法は、製品バリエーションに対して柔軟な対応が困難である。
また、上記貼着方法でセラミックパッケージを製造する場合、枠体はあらかじめプレス成形して成形されたものである。そのため、枠体を設計変更する場合、新たに金型を作製する必要があり、製造コストが高くなってしまう。このように、貼着方法も、製品バリエーションに対して、柔軟な対応が困難である。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャビティが少なくとも２段以上であるセラミックパッケージの製造方法において、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、且つ製品バリエーションに対しても柔軟に対応できるセラミックパッケージの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するための手段（本発明（１））は、セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記第１凹部が形成されたセラミック基板を形成するシート焼成工程と、前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程とを備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法である。
従って、本発明（１）のセラミックパッケージの製造方法によると、キャビティが少なくとも２段以上である（第１凹部と第２凹部とを有する）セラミックパッケージであっても、加工とペースト塗布という２種類の製造方法を適切に組み合わせることで、グリーンシート積層方法、及び貼着方法を用いることなく、製造することができる。
本発明（１）において、第１凹部は、プレス加工、切削加工、レーザー加工等の加工法により、形成することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（１）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（１）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（１）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（１）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、本発明（１）の第１凹部を有するセラミック基板は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度で第１凹部を形成することができる。また、グリーンシートの積層圧着工程がなくなるため、製造工程を簡略化できる。
また、本発明（１）において、第１凹部形成工程は、セラミックグリーンシートに対して実施している。そのため、焼結体であるセラミック基板と比較して、容易に第１凹部を形成することができる。
上記課題を解決するための手段（本発明（２））は、セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記セラミックグリーンシートの前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、前記セラミックグリーンシートを焼成して、セラミック基板を形成するシート焼成工程とを備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法である。
従って、本発明（２）のセラミックパッケージの製造方法によると、キャビティが少なくとも２段以上である（第１凹部と第２凹部とを有する）セラミックパッケージであっても、加工とペースト塗布という２種類の製造方法を適切に組み合わせることで、グリーンシート積層方法、及び貼着方法を用いることなく、製造することができる。
本発明（２）において、第１凹部は、プレス加工、切削加工、レーザー加工等の加工法により、形成することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（２）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（２）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（２）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（２）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、本発明（２）の第１凹部を有するセラミック基板は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度で第１凹部を形成することができる。また、グリーンシートの積層圧着工程がなくなるため、製造工程を簡略化できる。
また、本発明（２）において、第１凹部形成工程は、セラミックグリーンシートに対して実施している。そのため、焼結体であるセラミック基板と比較して、容易に第１凹部を形成することができる。
上記課題を解決するための手段（本発明（３））は、セラミックグリーンシートを焼成して、セラミック基板を形成するシート焼成工程と、前記セラミック基板の一部を窪むように加工して、該セラミック基板に第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程を備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。
従って、本発明（３）のセラミックパッケージの製造方法によると、キャビティが少なくとも２段以上である（第１凹部と第２凹部とを有する）セラミックパッケージであっても、加工とペースト塗布という２種類の製造方法を適切に組み合わせることで、グリーンシート積層方法、及び貼着方法を用いることなく、製造することができる。
本発明（３）の第１凹部形成工程において、第１凹部は、切削加工、レーザー加工、マイクロブラスト加工等の加工法により、形成することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（３）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（３）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
このように、第１凹部を上記加工法で形成し、第２凹部をペースト塗布法で形成している。そのため、本発明（３）の製造方法では、第１凹部及び第２凹部の形状を変更する際、加工領域の変更と、ペースト塗布領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。
従って、本発明（３）は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、本発明（３）の第１凹部を有するセラミック基板は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度で第１凹部を形成することができる。また、グリーンシートの積層圧着工程がなくなるため、製造工程を簡略化できる。
また、本発明（３）において、第１凹部形成工程は、焼結体であるセラミック基板に対して実施している。そのため、焼成による歪みが起きないため、第１凹部を精密に形成することができる。
また、本発明（１）及び（２）の第１凹部形成工程では、プレス加工により第１凹部を形成することが好ましい。具体的には、セラミックグリーンシートの表面に、凸部を有する金型を押圧して、第１凹部を形成することができる。
このように、第１凹部をプレス加工にて形成するため、レーザー加工や切削加工の際の加工屑が発生しない。従って、この方法で凹部を形成すると、加工屑を除去する工程や装置を別途設ける必要がない。
また、第１凹部の形状を変更する場合においても、上記金型の凸部形状を変更するだけで対応できるため、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
尚、第１凹部の深さは、セラミックグリーンシートの厚みの半分以下にすることが好ましい。第１凹部の深さを半分以下とすることで、プレス加工時に生じるセラミックグリーンシートの歪みが生じにくく、焼成時に、セラミック基板の反りが生じにくくなる。
このように、第１凹部をプレス加工にて形成するため、レーザー加工や切削加工の際の加工屑が発生しない。従って、この方法で凹部を形成すると、加工屑を除去する工程や装置を別途設ける必要がない。
また、第１凹部の形状を変更する場合においても、上記金型の凸部形状を変更するだけで対応できるため、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
尚、第１凹部の深さは、セラミックグリーンシートの厚みの半分以下にすることが好ましい。第１凹部の深さを半分以下とすることで、プレス加工時に生じるセラミックグリーンシートの歪みが生じにくく、焼成時に、セラミック基板の反りが生じにくくなる。
また、本発明（１）〜（３）の第２凹部形成工程では、無機成分を含有する無機ペーストを塗布、焼成することにより、塗布層を形成することができる。焼結させて塗布層を形成しているので、セラミック基板と塗布層との密着性が良くなるため、セラミックパッケージとして信頼性の優れるものを提供できる。
また、そして、その第２凹部形成工程では、無機ペーストの塗布及び焼成を複数回実施して、塗布層を形成することができる。具体的には、無機ペーストの塗布、焼成により形成された焼成膜の上に、さらに無機ペーストの塗布、焼成を所定回数行うことで、積層構造の塗布層（焼成膜の積層体）を形成する。
この方法で塗布層を形成することによって、第２凹部の形状（深さ、角度等）を容易に変更することができる。すなわち、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、セラミック基板と焼成膜、及び焼成膜同士の密着性が良くなるため、より一層機械強度に優れる塗布層を形成することができる。そのため、セラミックパッケージとして信頼性の優れるものを提供できる。
また、そして、その第２凹部形成工程では、無機ペーストの塗布及び焼成を複数回実施して、塗布層を形成することができる。具体的には、無機ペーストの塗布、焼成により形成された焼成膜の上に、さらに無機ペーストの塗布、焼成を所定回数行うことで、積層構造の塗布層（焼成膜の積層体）を形成する。
この方法で塗布層を形成することによって、第２凹部の形状（深さ、角度等）を容易に変更することができる。すなわち、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、セラミック基板と焼成膜、及び焼成膜同士の密着性が良くなるため、より一層機械強度に優れる塗布層を形成することができる。そのため、セラミックパッケージとして信頼性の優れるものを提供できる。
また、本発明（１）〜（３）のセラミックパッケージの具体例としては、発光素子収納用セラミックパッケージ、水晶振動子収納用セラミックパッケージ、ＭＥＭＳ素子収納用セラミックパッケージ等が挙げられる。
また、発光素子を収納する場合、第１凹部の底部に、発光素子が搭載される素子搭載領域を備えることが好ましい。第１凹部の底部に発光素子が搭載されることにより、発光素子から放射された光を、効率よく外部へ照射することができる。
また、発光素子を収納する場合、第１凹部の底部に、発光素子が搭載される素子搭載領域を備えることが好ましい。第１凹部の底部に発光素子が搭載されることにより、発光素子から放射された光を、効率よく外部へ照射することができる。
尚、この発光素子収納用セラミックパッケージを従来の上記貼着方法で製造する場合、セラミック基板と第１枠体との間、及び第１枠体と第２枠体との間に、接着剤層が形成される。しかし、発光素子収納用セラミックパッケージにおいて、この接着剤層は、発光素子から放射された光を効率よく反射しなかったり、光を外部へ漏洩したりする。そのため、発光装置の発光効率が悪くなってしまうという問題が懸念される。
この問題に対して、本発明では、接着剤を用いることなく、セラミックパッケージを製造するため、接着剤層に起因する光出力の低下を排除することができる。
この問題に対して、本発明では、接着剤を用いることなく、セラミックパッケージを製造するため、接着剤層に起因する光出力の低下を排除することができる。
本発明のペーストは、樹脂ペースト、無機ペースト（ガラスペースト及びセラミックペースト）等の各種ペーストを選択することができる。尚、セラミック基板と塗布層の密着性を考慮すると、ペーストを焼成することにより、セラミック基板に強固に密着させることができる無機ペーストがより好ましい。そして、セラミック基板と塗布層との密着性をより一層考慮した場合、焼成することでガラス化するガラス粉末を含有したガラスペーストであることがより好ましい。尚、ガラスペーストには、セラミック粉末を含有させることもできる。
本発明によって、キャビティが少なくとも２段以上であるセラミックパッケージの製造方法において、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、且つ製品バリエーションに対しても柔軟に対応できる製造方法を提供することができた。
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
図２は、発光素子収納用セラミックパッケージ１０の斜視図（概略図）である。また、図３は、発光素子収納用セラミックパッケージ１０の断面図である。
図２は、発光素子収納用セラミックパッケージ１０の斜視図（概略図）である。また、図３は、発光素子収納用セラミックパッケージ１０の断面図である。
図２に示されるように、本実施形態によるセラミックパッケージ１０は、発光素子３０を実装するためのパッケージであって、矩形平板状の部材である。
本実施の形態のセラミックパッケージ１０は、セラミック基板１１と、セラミック基板１１の上面２７の上に形成されたガラス層１２（本発明の塗布層に相当する。）と、電極パッド１３と、を備えている。
本実施の形態のセラミックパッケージ１０は、セラミック基板１１と、セラミック基板１１の上面２７の上に形成されたガラス層１２（本発明の塗布層に相当する。）と、電極パッド１３と、を備えている。
次に、上記セラミックパッケージ１０の構造を、図３に基づいて説明する。
単層のセラミック基板１１は、矩形平板状の部材であり、アルミナセラミックスからなる。セラミック基板１１の上面２７の中央部には、厚み方向内側に向かって窪む第１凹部２１を有する。第１凹部２１の底面２４の中央部には、発光素子３０が搭載される素子搭載領域３１を有する。
また、第１凹部２１の開口２５の形状は、四角形状（長方形状）であり、第１凹部２１の深さは、例えばセラミック基板１１の厚みの半分以下である。
そして、第１凹部２１の側面２３は、発光素子３０から放射された光の反射面として作用し、外部に向かって広がるように形成される。
尚、セラミック基板１１の材料は、アルミナセラミックス（酸化アルミニウム質焼結体）以外にも、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等のセラミックスも選択することができる。
単層のセラミック基板１１は、矩形平板状の部材であり、アルミナセラミックスからなる。セラミック基板１１の上面２７の中央部には、厚み方向内側に向かって窪む第１凹部２１を有する。第１凹部２１の底面２４の中央部には、発光素子３０が搭載される素子搭載領域３１を有する。
また、第１凹部２１の開口２５の形状は、四角形状（長方形状）であり、第１凹部２１の深さは、例えばセラミック基板１１の厚みの半分以下である。
そして、第１凹部２１の側面２３は、発光素子３０から放射された光の反射面として作用し、外部に向かって広がるように形成される。
尚、セラミック基板１１の材料は、アルミナセラミックス（酸化アルミニウム質焼結体）以外にも、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等のセラミックスも選択することができる。
ガラス層１２は、セラミック基板１１の上面２７の上に、第１凹部２１の開口２５を取り囲むように形成された枠状の部材であって、積層構造になっている。第２凹部２２は、ガラス層１２の内壁面２６と、セラミック基板１１の上面２７と、第１凹部２１の開口２５とで、構成される。
また、ガラス層１２は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等のガラス成分と、酸化チタン（ＴｉＯ２）や硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）等のセラミック粉末とを混合した材料から構成される。
また、第２凹部２２の開口は、トラック形状（略平行な２本の直線と、それらをつなぐ２つの曲線とを有する形状）である。
そして、第２凹部２２の側面２６（ガラス層１２の内壁面２６）は、発光素子３０から放射された光の反射面として作用し、外部に向かって広がるように形成される。
上述のように、セラミックパッケージ１０の素子収納部となるキャビティ２０は、第１凹部２１と、第２凹部２２とからなる２段構造である。
また、ガラス層１２は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等のガラス成分と、酸化チタン（ＴｉＯ２）や硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）等のセラミック粉末とを混合した材料から構成される。
また、第２凹部２２の開口は、トラック形状（略平行な２本の直線と、それらをつなぐ２つの曲線とを有する形状）である。
そして、第２凹部２２の側面２６（ガラス層１２の内壁面２６）は、発光素子３０から放射された光の反射面として作用し、外部に向かって広がるように形成される。
上述のように、セラミックパッケージ１０の素子収納部となるキャビティ２０は、第１凹部２１と、第２凹部２２とからなる２段構造である。
そして、このセラミックパッケージ１０に発光素子３０を搭載して、発光装置として使用する。この発光装置は、セラミック基板１０の素子搭載領域３１に、発光素子３０が樹脂接着剤により固着されるとともに、電極パッド１３に、発光素子３０の電極がボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続される。また、キャビティ２０内には、発光素子３０を覆うように透光部材（図示しない）が設けられる。そして、セラミック基板の配線導体１５が、外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、発光素子３０へ電源電圧が供給される。
本実施の形態によるセラミックパッケージによれば、以下の効果を得ることができる。
（１）第１凹部２１を備えるセラミック基板１１は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板１１を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度を有する第１凹部２１を備えることができる。
（２）接着剤層を備えていないため、接着剤層に起因する光出力の低下を排除できる。
（３）第１凹部２１の反射面（側面２３）にはセラミック材料が露出し、第２凹部２２の反射面（側面２６）にはガラスを含む材料が露出している。このように、発光素子３０が搭載される第１凹部２１の反射面がセラミック材料で、第１凹部２１より外側の第２凹部２２の反射面がガラスを含む材料で構成されることで、発光素子３０から放射された光を、効率よく外部へ照射することができる。
（４）発光素子３０の電極に電気的に接続される電極パッド１３が、セラミック基板１１の上面２７（第２凹部２２の底面）の上に形成されるため、素子搭載領域３１の周辺面積を小さくすることができるので、セラミックパッケージ１０を小型化できる。また、発光素子３０と第１凹部２１の反射面との距離が狭まるので、発光素子３０から放射された光を効率よく外部へ照射することができる。
（１）第１凹部２１を備えるセラミック基板１１は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板１１を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度を有する第１凹部２１を備えることができる。
（２）接着剤層を備えていないため、接着剤層に起因する光出力の低下を排除できる。
（３）第１凹部２１の反射面（側面２３）にはセラミック材料が露出し、第２凹部２２の反射面（側面２６）にはガラスを含む材料が露出している。このように、発光素子３０が搭載される第１凹部２１の反射面がセラミック材料で、第１凹部２１より外側の第２凹部２２の反射面がガラスを含む材料で構成されることで、発光素子３０から放射された光を、効率よく外部へ照射することができる。
（４）発光素子３０の電極に電気的に接続される電極パッド１３が、セラミック基板１１の上面２７（第２凹部２２の底面）の上に形成されるため、素子搭載領域３１の周辺面積を小さくすることができるので、セラミックパッケージ１０を小型化できる。また、発光素子３０と第１凹部２１の反射面との距離が狭まるので、発光素子３０から放射された光を効率よく外部へ照射することができる。
（製造方法１）
次に、上記構造のセラミックパッケージ１０を製造する方法について、図４に基づいて説明する。
まず、セラミックグリーンシート５１を準備する準備工程（図４（Ａ））を実施する。具体的には、アルミナ粉末（セラミック粉末）、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を適宜混合してスラリーを作製する。そして、このスラリーを従来周知の手法（例えば、ドクターブレード法やカレンダーロール法）により、シート状に成形して、セラミックグリーンシート５１を作製する。
尚、セラミックグリーンシート５１は、原料粉末を成型機に充填して、加圧成形して作製することもできる。
次に、上記構造のセラミックパッケージ１０を製造する方法について、図４に基づいて説明する。
まず、セラミックグリーンシート５１を準備する準備工程（図４（Ａ））を実施する。具体的には、アルミナ粉末（セラミック粉末）、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を適宜混合してスラリーを作製する。そして、このスラリーを従来周知の手法（例えば、ドクターブレード法やカレンダーロール法）により、シート状に成形して、セラミックグリーンシート５１を作製する。
尚、セラミックグリーンシート５１は、原料粉末を成型機に充填して、加圧成形して作製することもできる。
次に、第１凹部形成工程（図４（Ｂ））を実施する。具体的には、凸部５３を有する金型５２を、単層のセラミックグリーンシート５１に向かって押圧して、セラミックグリーンシート５１の上面の一部を凹ませて、底部を有する第１凹部２１を形成する。
尚、例えば、第１凹部２１の深さがセラミックシート５１の厚みの半分以下になるように、第１凹部２１は形成されている。
尚、例えば、第１凹部２１の深さがセラミックシート５１の厚みの半分以下になるように、第１凹部２１は形成されている。
次に、シート焼成工程（図示しない）を実施する。具体的には、セラミックグリーンシートを、アルミナが焼結し得る所定の温度（例えば、１４００℃から１８００℃程度の温度）に加熱する焼成工程を行う。この焼成工程により、セラミックグリーンシート５１を焼結させて、セラミック基板１１を形成する。
次に、導体部形成工程（図４（Ｃ））を実施する。具体的には、金属粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を適宜混合して、導体ペーストを作製する。そして、その導体ペーストを、セラミック基板１１の上面２７及び側面の所定の位置に印刷する。その後、焼成することで、導体ペーストの印刷層を焼結させて、電極パッド１３と配線導体１５とを形成する。
次に、第２凹部形成工程を（図４（Ｄ））を実施する。具体的には、まず、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等を主成分とするガラス粉末と、酸化チタン（ＴｉＯ２）または、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）等の光散乱粒子（セラミック粉末）と有機ビヒクルとを適宜混合して、ガラスペーストを作製する。そして、そのガラスペーストを、セラミック基板１１の上面２７の上に、第１凹部２１の開口２５を取り囲むように、スクリーン印刷する。その後、焼成することで、ガラスペースト印刷層を焼結させて、ガラス焼成膜を形成する。そして、そのガラス焼成膜の上に、ガラスペーストを印刷し、焼成する工程を行う。この工程を所定回数行うことで、積層構造のガラス層を形成する。ガラス層１２が形成されることにより、その内壁面２６と、セラミック基板１１の上面２７と、第１凹部２１の開口２５、によって囲まれる、第２凹部２２が形成される。
尚、ガラス層１２は、ガラスペーストの印刷を複数回行った後、焼成して形成することもできる。また、ガラスペーストを厚く１回印刷した後、焼成して、形成することもできる。
以上の工程を経ることで、セラミックパッケージ１０が製造される。
尚、ガラス層１２は、ガラスペーストの印刷を複数回行った後、焼成して形成することもできる。また、ガラスペーストを厚く１回印刷した後、焼成して、形成することもできる。
以上の工程を経ることで、セラミックパッケージ１０が製造される。
従って、本実施の形によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）第１凹部２１と第２凹部２２とを有する、複雑な立体形状のセラミックパッケージ１０であっても、加工とペースト印刷という２種類の製造方法を適切に組み合わせることで、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、製造することができる。
（２）第１凹部２１をプレス加工で形成し、かつ第２凹部２２をペースト印刷で形成している。そのため、第１凹部２１及び第２凹部２２の形状を変更する際、プレス加工の際に用いる金型５２の凸部５３形状の変更と、ペースト印刷領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。すなわち、本実施の形態の製造方法は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
（３）第１凹部形成工程において、第１凹部２１はプレス加工にて形成されるため、レーザー加工や切削加工の際の加工屑が発生しない。そのため、加工屑を除去する工程や装置を別途設ける必要がない。
（４）、第１凹部２１の深さは、セラミックグリーンシートの厚みの半分以下にしているため、プレス加工時に生じるセラミックグリーンシート５１の歪みが生じにくく、焼成時に、セラミック基板１１の反りが生じにくくなる。
（５）セラミック基板１１は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板１１を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度で第１凹部を形成することができる。また、グリーンシートの積層圧着工程がなくなるため、製造工程を簡略化できる。
（６）第２凹部形成工程は、ガラスペーストの印刷及び焼成を複数回行い、ガラス層１２を形成しているので、第２凹部２２の形状を容易に変更することができる。すなわち、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、セラミック基板１１とガラス焼成膜、及びガラス焼成膜同士の密着性が良くなるため、機械強度に優れるガラス層１２を形成することができる。そのため、セラミックパッケージ１０として信頼性の優れるものを提供できる。
（１）第１凹部２１と第２凹部２２とを有する、複雑な立体形状のセラミックパッケージ１０であっても、加工とペースト印刷という２種類の製造方法を適切に組み合わせることで、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、製造することができる。
（２）第１凹部２１をプレス加工で形成し、かつ第２凹部２２をペースト印刷で形成している。そのため、第１凹部２１及び第２凹部２２の形状を変更する際、プレス加工の際に用いる金型５２の凸部５３形状の変更と、ペースト印刷領域（箇所や回数等）の変更だけで対応できる。すなわち、本実施の形態の製造方法は、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
（３）第１凹部形成工程において、第１凹部２１はプレス加工にて形成されるため、レーザー加工や切削加工の際の加工屑が発生しない。そのため、加工屑を除去する工程や装置を別途設ける必要がない。
（４）、第１凹部２１の深さは、セラミックグリーンシートの厚みの半分以下にしているため、プレス加工時に生じるセラミックグリーンシート５１の歪みが生じにくく、焼成時に、セラミック基板１１の反りが生じにくくなる。
（５）セラミック基板１１は、積層構造を採用していないため、積層時のシート同士の密着性を考慮する必要が無い。そのため、セラミック基板１１を構成する材料を自由に選択できる。さらに、積層時の位置ずれがないため、高い寸法及び位置精度で第１凹部を形成することができる。また、グリーンシートの積層圧着工程がなくなるため、製造工程を簡略化できる。
（６）第２凹部形成工程は、ガラスペーストの印刷及び焼成を複数回行い、ガラス層１２を形成しているので、第２凹部２２の形状を容易に変更することができる。すなわち、製品バリエーションに対して、柔軟に対応することができる。
また、セラミック基板１１とガラス焼成膜、及びガラス焼成膜同士の密着性が良くなるため、機械強度に優れるガラス層１２を形成することができる。そのため、セラミックパッケージ１０として信頼性の優れるものを提供できる。
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
(製造法２）
まず、セラミックグリーンシートを準備する。
次に、単層のセラミックグリーンシートに向かって、凸部を有する金型を押圧して、セラミックグリーンシートの上面の一部を凹ませて、第１凹部を形成する。
次に、導体ペーストを、セラミックグリーンシートの所定の位置に、印刷する。
次に、ガラスペーストを、セラミックグリーンシートの上面上に、第１凹部の開口を取り囲むように、スクリーン印刷を複数回行う。
次に、上記セラミックグリーンシートを焼成する。この焼成により、セラミックグリーシート、導体ペーストの印刷層、ガラスペーストの印刷層を焼結させて、セラミック基板、導体部、ガラス層を形成する。
以上により、セラミックパッケージが製造される。
また、この実施形態の製造方法では、セラミックグリーンシートと、導体ペーストの印刷層と、ガラスペーストの印刷層とを同時焼成しているので、焼成工程が１回で済む。そのため、セラミックパッケージの製造工程を簡略化できる。
まず、セラミックグリーンシートを準備する。
次に、単層のセラミックグリーンシートに向かって、凸部を有する金型を押圧して、セラミックグリーンシートの上面の一部を凹ませて、第１凹部を形成する。
次に、導体ペーストを、セラミックグリーンシートの所定の位置に、印刷する。
次に、ガラスペーストを、セラミックグリーンシートの上面上に、第１凹部の開口を取り囲むように、スクリーン印刷を複数回行う。
次に、上記セラミックグリーンシートを焼成する。この焼成により、セラミックグリーシート、導体ペーストの印刷層、ガラスペーストの印刷層を焼結させて、セラミック基板、導体部、ガラス層を形成する。
以上により、セラミックパッケージが製造される。
また、この実施形態の製造方法では、セラミックグリーンシートと、導体ペーストの印刷層と、ガラスペーストの印刷層とを同時焼成しているので、焼成工程が１回で済む。そのため、セラミックパッケージの製造工程を簡略化できる。
(製造方法３）
まず、セラミックグリーンシートを準備する。
次に、セラミックグリーシートを焼成して、セラミック基板を形成する。
次に、単層のセラミック基板の上面の一部を、レーザー加工で削り、第１凹部を形成する。
次に、導導体ペーストを、セラミック基板の所定の位置に印刷する。その後、焼成を行うことで、導体ペーストの印刷層を焼結させて、導体部を形成する。
次に、ガラスペーストを、セラミック基板の上面上に、第１凹部の開口を取り囲むように、スクリーン印刷を複数回行う。その後、焼成を行うことで、ガラスペーストの印刷層を焼結させて、ガラス層（第２凹部）を形成する。
以上により、セラミックパッケージが製造される。
また、この実施形態の製造方法では、第１凹部形成工程は、焼成体であるセラミック基板に対して実施している。そのため、焼成による歪みが生じないため、第１凹部を精密に形成することができる。
まず、セラミックグリーンシートを準備する。
次に、セラミックグリーシートを焼成して、セラミック基板を形成する。
次に、単層のセラミック基板の上面の一部を、レーザー加工で削り、第１凹部を形成する。
次に、導導体ペーストを、セラミック基板の所定の位置に印刷する。その後、焼成を行うことで、導体ペーストの印刷層を焼結させて、導体部を形成する。
次に、ガラスペーストを、セラミック基板の上面上に、第１凹部の開口を取り囲むように、スクリーン印刷を複数回行う。その後、焼成を行うことで、ガラスペーストの印刷層を焼結させて、ガラス層（第２凹部）を形成する。
以上により、セラミックパッケージが製造される。
また、この実施形態の製造方法では、第１凹部形成工程は、焼成体であるセラミック基板に対して実施している。そのため、焼成による歪みが生じないため、第１凹部を精密に形成することができる。
上記実施の形態では、発光素子収納用セラミックパッケージに具体化していたが、ＭＥＭＳ素子などの他の電子部品の素子収納用セラミックパケージに、本発明を適用しても良い。
また、上記実施の形態のガラス層の上に、第２凹部の開口を取り囲むようにガラスペーストを塗布、焼成して、別のガラス層をさらに形成することで、第３凹部を形成することもできる。
また、上記実施の形態では、スクリーン印刷でペーストを被膜していたが、各種印刷方法及び塗布方法を用いることもできる。
また、上記実施の形態では、ペーストとしてガラスペーストを用いたが、セラミックペースト及び樹脂ペーストを用いることもできる。
また、上記実施の形態のガラス層の上に、第２凹部の開口を取り囲むようにガラスペーストを塗布、焼成して、別のガラス層をさらに形成することで、第３凹部を形成することもできる。
また、上記実施の形態では、スクリーン印刷でペーストを被膜していたが、各種印刷方法及び塗布方法を用いることもできる。
また、上記実施の形態では、ペーストとしてガラスペーストを用いたが、セラミックペースト及び樹脂ペーストを用いることもできる。
本発明によって、少なくとも２段以上のキャビティを有するセラミックパッケージの製造方法において、グリーンシート積層方法及び貼着方法を用いることなく、且つ製品バリエーションに対しても柔軟に対応できるセラミックパッケージの製造方法が提供される。
１０・・・セラミックパッケージ
１１・・・セラミック基板
１２・・・ガラス層
１３・・・電極パッド
１４・・・ボンディングワイヤ
１５・・・配線導体
２０・・・キャビティ
２１・・・第１凹部
２２・・・第２凹部
２３・・・第１凹部の側面
２４・・・第１凹部の底面
２５・・・第１凹部の開口
２６・・・第２凹部の側面（ガラス層の内壁面）
２７・・・セラミック基板の上面
３０・・・発光素子
３１・・・素子搭載領域
１１・・・セラミック基板
１２・・・ガラス層
１３・・・電極パッド
１４・・・ボンディングワイヤ
１５・・・配線導体
２０・・・キャビティ
２１・・・第１凹部
２２・・・第２凹部
２３・・・第１凹部の側面
２４・・・第１凹部の底面
２５・・・第１凹部の開口
２６・・・第２凹部の側面（ガラス層の内壁面）
２７・・・セラミック基板の上面
３０・・・発光素子
３１・・・素子搭載領域
Claims (7)
- セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記第１凹部が形成されたセラミック基板を形成するシート焼成工程と、
前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程と
を備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。 - セラミックグリーンシートの一部を窪むように加工して、該セラミックグリーンシートに第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
前記セラミックグリーンシートの前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、
前記セラミックグリーンシートを焼成して、セラミック基板を形成するシート焼成工程と
を備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。 - セラミックグリーンシートを焼成して、セラミック基板を形成するシート焼成工程と、
前記セラミック基板の一部を窪むように加工して、該セラミック基板に第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
前記セラミック基板の前記第１凹部が開口している側の表面上に、該第１凹部の開口を取り囲むようにペーストを塗布して、塗布層の内壁面で囲まれる第２凹部を形成する第２凹部形成工程と
を備えることを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。 - 前記第１凹部形成工程は、プレス加工により前記第１凹部を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックパッケージの製造方法。
- 前記ペーストは無機ペーストであって、前記塗布層は該無機ペーストを塗布、焼成して形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセラミックパッケージの製造方法。
- 前記第２凹部形成工程は、無機ペーストの塗布及び焼成を複数回行うことで、前記塗布層を形成することを特徴とする請求項５に記載のセラミッパッケージの製造方法。
- 前記セラミックパッケージは、発光素子収納用セラミックパッケージであって、前記第１凹部の底部に、前記発光素子が搭載される素子搭載領域を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセラミックパッケージの製造方法。
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