KR20080073304A - 광반사용 재료, 발광 소자 수납용 패키지, 발광 장치 및발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법 - Google Patents

광반사용 재료, 발광 소자 수납용 패키지, 발광 장치 및발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹에 금속 도금을 피착시키지 않고 반사율을 향상시킨 발광 소자 수납용 패키지를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 패키지는 상면에 발광 소자 (1)을 탑재하는 도체 탑재부 (8)을 갖고 세라믹을 포함하는 기판 (2)와. 기판 (2)의 상면에 관통 구멍 (3)의 내주면 (7)이 외측으로 향하여 넓어지도록 형성되고, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사 재료를 포함하는 프레임바디 (4)와, 기판 (2)의 도체 탑재부 (8)에 탑재되는 발광 소자 (1)을 구비하는데, 이 때 금속 도금을 피착시키지 않고도 프레임바디 (4)의 반사율이 향상되었다.
발광 소자 수납용 패키지, 세라믹, 금속 도금, 반사율, 세라믹을 포함하는 기판, 광반사 재료, 프레임바디, 알루미나, 발광 장치

Description

광반사용 재료, 발광 소자 수납용 패키지, 발광 장치 및 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법{LIGHT REFLECTING MATERIAL, PACKAGE FOR LIGHT EMITTING ELEMENT ACCOMMODATION, LIGHT EMITTING DEVICE AND PROCESS FOR PRODUCING PACKAGE FOR LIGHT EMITTING ELEMENT ACCOMMODATION}
본 발명은 광반사용 재료, 발광 소자 수납용 패키지, 발광 장치 및 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에, 고휘도의 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저(LD) 등의 발광 소자를 수납하기 위한 발광 소자 수납용 패키지(이하, 단순히 패키지라고도 함)로서, 세라믹을 기판으로 한 패키지가 이용되어 왔다.
종래의 세라믹을 기판으로 한 패키지는, 발광 소자를 탑재하는 기판과, 기판에 설치되고 관통 구멍을 갖는 프레임바디를 구비하고 있다. 기판에는 발광 소자를 외부로부터 통전하여 발광시키기 위한 배전 도체가 설치되고, 이 배전 도체와 발광 소자가 본딩 와이어에 의해 전기적으로 접속된다. 그리고, 배전 도체, 본딩 와이어 등을 통해 외부로부터 통전된 발광 소자는 발광하고, 발광 소자에서의 발광광은 직접 외부로 방출되거나, 프레임바디의 관통 구멍의 내주면에 반사된 후 외부로 방출된다. 따라서, 프레임바디의 관통 구멍의 내주면의 형상, 조성은 발광 소 자를 탑재한 발광 장치의 발광 효율에 많은 영향을 준다.
이 종류의 발광 장치의 프레임바디에 이용하는 광반사용 재료로서, 반사율이 비교적 높은 금속이 알려져 있다. 또한, 다른 반사용 재료로서, 기판과 열팽창율을 조정한 세라믹 등의 재료에 금속 도금을 피착한 것도 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 비교적 반사율이 높은 도금재로서 Ag가 알려져 있고, 도금재로서 Ag를 이용한 경우, 약 460 ㎚의 파장의 빛에서 황산바륨의 반사율에 대하여 약 90％의 반사율이 되지만, 약 460 ㎚ 이하의 파장의 빛에 관해서는 반사율이 낮아서, 250 ㎚ 내지 800 ㎚의 범위에서 평균하면 반사율은 77％이다.
또한, 프레임바디와 기판을 별개로 형성하지 않고서, 발광 소자를 포위하는 반사벽을 기판에 일체적으로 형성한 알루미나를 포함하는 발광 소자 수납용 패키지도 제안되어 있다. 이 광반사용 재료는 소결 후의 평균 입자경이 4 ㎛인 알루미나를 포함한다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-228531호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 광반사용 재료로서 금속을 이용하고, 세라믹과 같은 열팽창율이 서로 다른 기판과 접합하면, 열팽창 계수가 맞지 않아서 기판의 휘어짐이나 프레임바디의 박리가 발생한다.
그리고, 특허 문헌 1에 기재된 것과 같이, 세라믹을 기재로 한 프레임바디를 이용하면 기판의 휘어짐이나 프레임바디의 박리를 억제할 수 있지만, 금속 도금을 피착시켰다고해도 반사율의 향상에 한계가 있고, 도금을 피착시키는 번거로움이 생겨 제조 비용이 증대하게 된다.
또한, 상술한 알루미나의 소결물에서는 충분한 반사율이 얻어지지 않고, 파장역에 따라서는 Ag를 이용한 금속 도금보다도 반사율이 나빠진다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 세라믹에 금속 도금을 피착시키지 않고 반사율을 향상시킬 수 있는 광반사용 재료와, 이것을 이용한 발광 소자 수납용 패키지 및 발광 장치와 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사용 재료가 제공된다.
또한, 상기 광반사용 재료에 있어서, 바륨 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광반사용 재료에 있어서, 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는,
세라믹을 포함하는 기판, 및
상기 기판의 상면에 형성되고, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사 재료를 포함하는 프레임바디
를 구비한 발광 소자 수납용 패키지가 제공된다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지에 있어서, 상기 프레임바디는 바륨 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지에 있어서, 상기 프레임바디는 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지에 있어서, 상기 기판은 상면에 발광 소자를 탑재하는 도체 탑재부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는,
상면에 발광 소자를 탑재하는 도체 탑재부를 갖고 세라믹을 포함하는 기판,
상기 기판의 상면에 상기 도체 탑재부를 둘러싸도록 형성되고, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사 재료를 포함하는 프레임바디, 및
상기 기판의 상기 도체 탑재부에 탑재되는 발광 소자
를 구비한 발광 장치가 제공된다.
또한, 상기 발광 장치에 있어서, 상기 프레임바디는 바륨 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 장치에 있어서, 상기 프레임바디는 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는,
알루미나 입자를 포함하는 원료 분말을 생성하는 공정,
상기 원료 분말을 성형하여 프레임바디 형상물을 제조하는 공정, 및
상기 프레임바디 형상물을 소성하여 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 프레임바디를 얻는 공정
을 포함하는, 세라믹을 포함하는 기판 및 상기 기판의 상면에 형성된 프레임바디를 구비한 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법이 제공된다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정이 바륨 원소를 포함하는 프레임바디를 얻는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정이 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％의 바륨 원소를 포함하는 프레임바디를 얻는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정에서의 소성 온도는 1350 내지 1650℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 원료 분말은 탄산바륨을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 프레임바디 형상물을 제조하는 공정이 상기 원료 분말을 주형에 넣고 압력을 가함으로써 프레임바디 형상물을 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법에 있어서, 상기 프레임바디 형상물을 제조하는 공정이 상기 원료 분말로부터 그린시트를 제조하고, 이 그린시트를 소정의 형상으로 펀칭함으로써 프레임바디 형상물을 제조하는 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 세라믹에 금속 도금을 피착시키지 않고 반사율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태를 도시하는 발광 장치의 종단면도이다.
도 2는 분체 성형법을 이용한 반사용 재료의 제조 방법의 공정 설명도이다.
도 3A는 원료 분말을 가압 성형할 때의 설명도이고, 원료 분말이 상하의 주형 내에 충전된 도면이다.
도 3B는 원료 분말을 가압 성형할 때의 설명도이고, 상하의 주형에 의해 원료 분말이 압축된 도면이다.
도 3C는 원료 분말을 가압 성형할 때의 설명도이고, 상하의 주형으로부터 프레임바디 형상물이 배출된 도면이다.
도 4는 그린시트법을 이용한 반사용 재료의 제조 방법의 공정 설명도이다.
도 5는 원료 분말로부터 그린시트를 생성할 때의 설명도이다.
도 6은 일 실시예이고, 샘플 J의 표면 조직을 전자 현미경으로 관찰하여 얻은 사진이다.
도 7은 비교예이고, 샘플 C의 표면 조직을 전자 현미경으로 관찰하여 얻어진 사진이다.
도 8은 소결 후의 알루미나의 평균 입자경이 0.6 ㎛, 1.3 ㎛ 및 3.5 ㎛인 광 반사 재료와, 알루미늄을 포함하는 광반사용 재료와, 세라믹에 Ag 도금을 피착한 광반사용 재료에 있어서의 입사광의 파장과 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9은 본 발명의 다른 양태의 발광 장치의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 양태의 발광 장치의 종단면도이다.
<부호의 설명>
1: 발광 소자
2: 기판
3: 밀봉 부재
4: 프레임바디
5: 배전 도체
6: 본딩 와이어
7: 내주면
8: 도체 탑재부
10: 발광 소자 수납용 패키지
100: 발광 장치
θ: 경사각
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태를 도시하는 발광 장치의 개략 종단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 발광 소자 수납용 패키지 (10)은 세라믹을 포함하 는 기판 (2)와, 상기 기판 (2)의 상면의 외주부에 관통 구멍의 내주면 (7)이 외측(도 1 중 상측)을 향하여 넓어지도록 형성된 프레임바디 (4)를 구비하고 있다. 발광 장치 (100)은 발광 소자 수납 패키지 (10)과, 발광 소자 수납용 패키지 (10)에 탑재된 발광 소자 (1)과, 발광 소자 (1)을 밀봉하는 밀봉 부재 (3)을 구비하고 있다.
발광 소자 (1)은 도전성의 도체 탑재부 (8) 상에 탑재 고정되어 있고, 배전 도체 (5), 본딩 와이어 (6), 도체 탑재부 (8)을 통해 외부로부터 통전 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태의 발광 소자 (1)은, 예를 들면, GaN계의 LED 소자이고 청색광을 발한다.
상기 기판 (2)는 판 형태로 형성되고, 예를 들면, 거의 원형, 직사각형, 정방형 등의 형상을 하고 있다.
상기 기판 (2)는, 예를 들면, 산화알루미늄질 소결체(알루미나세라믹)나 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 유리 세라믹 등의 세라믹이나, 각종 수지를 사용할 수 있다.
상기 기판 (2)의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 세라믹을 사용하는 경우에는, 상기 원료의 분말에 적당한 유기 결합제, 용제 등을 첨가 혼합하여 슬러리로 하고, 이것을 닥터블레이드법이나 캘린더롤법 등에 의해 시트 형상으로 성형하여 그린시트를 얻고, 그런 후에, 고온(약 1600℃)으로 소성함으로써 제작되는 그린시트법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 원료의 분체를 성형기에 충전하여 성형한 후 소성하는 분체 성형법 등을 사용할 수도 있다. 본 실시 형태에서는, 기 판 (2)가 판형인 관계로 그린시트법으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 배선 도체 (5)는, 예를 들면, W, Mo, Cu, Ag 등의 금속을 포함하고, 전기적 접속을 쉽게 하기 위해서 Ni를 1 내지 10 ㎛, 그 위에 Au를 0.03 내지 3 ㎛ 피착시켜 두는 경우가 있다. 본 실시 형태에서 배선 도체 (5)는 기판 (2)의 상면상의 외연부로 연장되고, 기판 (2)의 측부를 경유하여, 기판 (2)의 하면으로 둘러쳐져 있다.
발광 소자 (1)의 탑재부가 도 1과 같이 도체로 제조되어 있는 도체 탑재부 (8)인 경우, 도체 탑재부 (8) 및 배선 도체 (5)는, 예를 들면 W, Mo, Cu, Ag, Au 등의 금속 분말에 적당한 유기 용제, 용매를 첨가 혼합하여 얻은 금속 페이스트를, 기판 (2)가 되는 세라믹 또는 그린시트에 미리 스크린 인쇄법에 의해 소정 패턴으로 인쇄 도포하여 둠으로써 기판 (2)의 소정 위치에 피착되고, 이를 건조 후, 소성하여 제조된다.
밀봉 부재 (3)은 예를 들면 에폭시계, 실리콘계 등의 투명한 수지를 포함하고, 프레임바디 (4)의 관통 구멍을 막고 있다. 또한, 밀봉 부재 (3)을 투명한 유리에 의해 형성할 수도 있다. 밀봉 부재 (3)에 의해 발광 소자 (1), 본딩 와이어 (6) 등의 보호가 도모된다.
프레임바디 (4)는 예를 들면 원기둥 형상, 사각기둥 형상 등의 기둥 형상물이고 내부에 관통 구멍을 갖는 형상으로 되어 있고, 도체 탑재부 (8)을 포위한다. 상기 관통 구멍의 내주면 (7)은 발광 소자 (1)이 발광하는 빛을 내주면 (7)의 표면에서 패키지의 상방으로 고르게 반사시켜 외부로 효율적으로 방사시키기 위해서 외 측을 향하여 넓어지도록 형성되어 있다. 도 1에서 도시된 내주면 (7)의 경사각 θ는 발광 장치 (100)의 사용 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 발광 장치 (100)이 실내 조명이나 액정 백라이트에 이용되는 경우에는, 경사각 θ를 예를 들면 45°와 같이 비교적 작게 하여 빛 분포의 전개를 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 장치 (100)이 소프트라이트나 차량용 헤드라이트에 이용되는 경우에는, 경사각 θ를 예를 들면 70°와 같이 비교적 크게 하여 빛 분포의 전개를 작게 하는 것이 바람직하다. 프레임바디 (4)의 조성은 적어도 알루미나가 포함되는 것으로서, 바륨 원소가 포함되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 프레임바디 (4)는, 원재료인 알루미나 입자가 완전하게는 용융되지 않아 입자 형상이 유지되고, 또한 입자가 성장하여 입자경이 커져 전체적으로 결합된 상태로 되어 있어, 입자 형상의 입자경을 측정할 수 있다.
본 실시 형태에서 규정하는 광반사용 재료인 알루미나의 소결 후의 평균 입자경이란, 광반사용 재료의 표면을, 프레임바디 (4)에 있어서는 그 내주면 (7)을 전자 현미경으로 관찰하여, 완전히 용융되지 않아 입자 형상이 유지된 상태의 알루미나 입자의 입자경이 측정된 것으로, 그 수치의 평균치를 말한다.
또한, 본 실시예에서 규정하는 광반사용 재료에 포함되는 알루미나의 질량％란, 이와 같이 소결된 알루미나 질량의 전체 소결체에 대한 질량％를 말한다.
프레임바디 (4)는 내주면 (7)에 의해 발광 소자 (1)로부터 출사된 빛을 반사시키기 때문에, 발광 소자 (1)의 출사광에 대한 반사율이 높은 것이 바람직하다. 또한, 프레임바디 (4)는 발광 소자 수납용 패키지 (10)을 구성하기 때문에, 소정의 강도를 갖고 있는 것이 바람직하다. 여기서, 프레임바디 (4)에 이용되는 광반사용 재료에 대해서, 소결 후의 알루미나의 입자경을 변화시켜 복수의 샘플을 제조하여 반사율 및 강도를 측정하였다. 또한, 알루미나에 바륨 등을 섞은 복수의 샘플을 제조하여 반사율 및 강도를 측정하였다.
이 결과, 알루미나 100％로서 소성한 경우에는 고온이 됨에 따라서 평균 입자경이 커지는 것이 발견되었다. 또한, 바륨이 함유되어 있지 않은 경우에는, 소성 온도는 1250℃ 내지 1600℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1300℃ 내지 1570℃이다. 그리고, 탄산바륨을 혼합하면, 평균 입자경이 작게 되는 것이 발견되었다. 이와 같이, 소성물에 포함되는 바륨 원소는 착색되어 있지 않고, 광흡수도 없기 때문에, 알루미나의 평균 입자경의 증대를 억제하면서 반사율을 확보하기 위해서는 바람직한 것으로 발견되었다.
또한, 소결 후의 알루미나의 평균 입자경이 3.5 ㎛이면 반사율이 81％인데 반해, 평균 입자경이 2.5 ㎛이면 91％의 반사율이 얻어져서, 종래보다도 현저히 반사율이 향상되었다. 여기서 말하는 반사율은, 250 ㎚ 내지 800 ㎚의 빛의 파장에 대한 평균치이고, 황산바륨의 반사율을 100％로 한 경우의 상대치이다. 즉, 평균 입자경을 2.5 ㎛ 이하로 함으로써, 종래의 알루미나보다도 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한, 평균 입자경이 1.3 ㎛이면 95％의 반사율이 얻어지고, 보다 반사율을 향상시키기 위해서는 평균 입자경을 1.3 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 입자경이 1.0 ㎛이면 102％의 반사율이 얻어져서, 황산바륨의 반사율을 초과하기 때문에 평균 입자경을 1.0 ㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 소결 후의 알루미나가 74.6 질량％ 이상이면, 13.6 ㎫ 이상의 항절 강도(transverse rupture strength)를 확보할 수가 있어, 발광 소자 수납용 패키지에 적용되는 것으로서 바람직하다. 또한, 소결 후의 알루미나가 87.5 질량％ 이상이면, 90 ㎫ 이상의 항절 강도를 확보할 수가 있어 더욱 바람직하다. 또한, 강도가 요구되지 않는 장치 등에 광반사용 재료를 이용하는 경우에는, 예를 들면, 소결 후의 알루미나를 56.0 질량％로해도 아무런 문제는 없다.
이상으로부터, 고온에서 평균 입자경을 작게 하고, 소정의 강도를 확보하는 관점에서는, 소성 전의 탄산바륨의 질량％가 1.0％ 내지 30％인 것, 즉, 소성 후의 바륨 원소의 질량％가 0.698％ 내지 22.4％인 것이 바람직하다. 그리고, 소성 전의 탄산바륨의 질량％가 5.0％ 내지 15％인 것, 즉, 소성 후의 바륨 원소의 질량％가 3.52％ 내지 10.8％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 소성물에 포함되는 바륨 원소의 형태는 어떤 형태일 수도 있지만, 산화바륨의 형태로 프레임바디 조성물 내에 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 프레임바디 조성물 내의 상기 알루미나, 바륨 원소의 함유량 조건을 손상시키지 않는 범위에서, 다른 원소 또는 화합물이 존재할 수도 있다. 이들 다른 원소 또는 화합물로서는, 마그네슘, 규소, 티탄, 칼슘, 지르코늄, 주석 등의 원소 또는 이들의 화합물을 들 수 있다.
프레임바디 (4)의 제조 방법은, 특별히 제한은 없고, 상기 그린시트법, 분체 성형법에 의해 제조할 수가 있는데, 정확한 형상의 프레임바디를 제조할 수 있는 관점에서 분체 성형법이 바람직하다.
프레임바디 (4)에 사용되는 세라믹 원재료 혼합 분체는, 프레임바디 (4)의 조성물을 구성하는 알루미나량과 바륨 원소량을 만족하는 배합 비율의 알루미나, 바륨 화합물, 필요에 따라서 그 밖의 세라믹 원료 분말, 결합제 수지 등을 배합하여 제조된다.
바륨 화합물로서는, 특별히 한정되지 않으며, 수소화바륨, 불화바륨, 염화바륨, 수산화바륨, 산화바륨, 염소산바륨, 황산바륨, 질산바륨, 탄산바륨 등을 들 수 있는데, 탄산바륨이 양호한 발광 효율이 얻어지는 점에서 바람직하다.
이하, 프레임바디 (4)에 이용되는 반사용 재료의 분체 성형법을 이용한 제조 방법에 관해서, 도 2의 공정 설명도를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 우선, 원료를 분쇄할 필요가 있는 경우에는 원료를 소정의 크기로 분쇄하여 원료 분말을 제조한 후(분쇄 공정), 원료 분말에 수지, 윤활제 및 물을 가하고 혼합하여 슬러리를 얻는다(혼합 공정). 원료의 분쇄와 원료 분말의 혼합에는, 예를 들면 볼밀이 이용된다. 또한, 분쇄 공정은 적절하게 생략할 수 있다. 또한, 혼합 공정에서 혼합되는 알루미나의 분말에 있어서의 평균 입자경의 수치는, 소성 후에 얻고자 하는 소성물 내의 알루미나 입자의 평균 입자경의 수치보다도 작은 것이 바람직하다.
혼합 공정에서 혼합되는 원료로서는 알루미나 및 탄산바륨이 이용되고, 수지로서는 예를 들면 아크릴계, PVA(폴리비닐알코올)계 등의 결합제가 이용된다. 또한, 슬러리의 고형분 내에 대한 수지의 함유량은 0.5 질량％ 내지 5.0 질량％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.5 질량％ 내지 3.5 질량％이다. 고형분 내에 있어 서의 수지의 양이 크면, 원료 분말의 조립 시에 입자가 딱딱해져서 조밀이 생기기 쉽다. 또한, 수지의 양이 적으면, 분말 성형품의 강도가 약해진다. 윤활제로서는, 예를 들면 스테아르산 에멀전이 이용되고, 고형분 내의 함유량은 0.05 질량％ 내지 0.5 질량％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 질량％ 내지 0.3 질량％이다. 그리고, 물을 가하여 얻어진 슬러리는 바람직하게는 30 부피% 내지 70 부피%이고, 더욱 바람직하게는 40 부피% 내지 50 부피%이다.
이어서, 혼합된 원료 분말의 입자를, 분말 성형기로 성형하는 데에 적합한 크기까지 조립한다(조립 공정). 입자의 조립에는, 예를 들면 분무 드라이어가 이용된다. 조립된 입자경은 바람직하게는 25 ㎛ 내지 200 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 30 ㎛ 내지 150 ㎛이다. 그리고, 조립 처리가 실시된 분말을 체 등을 사용하여 분급한다(분급 공정). 분말 성형 시에 입자가 너무 크면 금형에 대한 충전성이 악화되고, 입자가 너무 미세하면 입자가 금형의 클리어런스에 들어가 돌출 부분이 생기기 쉬워진다.
다음으로, 조립된 원료 분말을 금형 내에 충전하고, 상온에서 압력을 걸어 성형한다(가압 성형 공정). 도 3A, 도 3B 및 도 3C는 원료 분말을 가압 성형할 때의 설명도이다. 도 3A 내지 도 3C에 도시된 바와 같이, 가압 성형 장치 (200)은 장치 본체에 고정되는 상하 한쌍의 다이세트 (201)을 갖고, 각 다이세트 (201)에는 프레임바디 (4)의 평면에서 본 형상에 대응하는 구멍 (201a)가 각각 형성되어 있다. 또한, 가압 성형 장치 (200)은 하측의 다이세트 (201)의 구멍 (201a)를 삽입 관통하여 상하로 이동 가능한 하부 주형 (202)와, 상측의 다이세트 (201)의 구멍 (201a)에 대하여 삽입, 제거되도록 이동 가능한 상부 주형 (203)을 갖고 있다. 하부 주형 (202)는 프레임바디 (4)의 상면에 대응하여 단면이 형성되고, 상부 주형 (203)은 프레임바디 (4)의 하면에 대응하여 단면이 형성되어 있다. 또한, 가압 성형 장치 (200)은 하부 주형 (202)의 내측에 배치되고, 상하로 이동 가능한 코어 (204)를 갖고 있다. 코어 (204)의 상단은 프레임바디 (4)의 내주면 (7)에 대응하도록 형성된다.
그리고, 도 3A에 도시한 바와 같이, 하부 주형 (202) 및 코어 (204)를, 이들의 상단에서 프레임바디 (4)의 상면 및 내주면 (7)을 이룸과 동시에, 상측의 다이세트 (201)의 구멍 (201a)에서 프레임바디 (4)의 외주면을 이루도록 세팅한다. 그리고, 원료 분말 (400)을 상측 다이세트 (201)의 구멍 (201a)에 충전한다. 이 상태로부터, 도 3B에 도시한 바와 같이, 상부 주형 (203)을 하강함과 동시에, 하부 주형 (202) 및 코어 (204)를 상승시켜 원료 분말 (400)을 압축한다. 이 때, 분말에 가하는 압력은 바람직하게는 0.5 t/㎠ 내지 2.0 t/㎠, 더욱 바람직하게는 0.7 t/㎠ 내지 1.5 t/㎠이다. 이어서, 도 3C에 도시한 바와 같이, 코어 (204)를 하강시킴과 동시에 상부 주형 (203)을 상승시키고, 또한 하부 주형 (202)를 상승시킴으로써 상측의 다이세트 (201)로부터 프레임바디 (4)에 대응한 프레임바디 형상물 (401)이 배출된다.
이와 같이 성형된 프레임바디 형상물을 소성 화로에서 소성하여 프레임바디 (4)를 얻는다(소성 공정). 소성의 온도 조건은, 바람직하게는 1350℃ 내지 1650℃이다. 소성은, 예를 들면, 10시간에 걸쳐서 승온하고, 목표 온도에서 5시간 유지 하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 행해진다. 소성 후, 돌출 부분 등을 제거하기 위해서, 예를 들면 배럴 연마기를 이용하여 연마를 행한다(연마 공정). 이와 같이 하여 프레임바디 (4)가 제조된다.
이하, 프레임바디 (4)에 이용되는 반사용 재료의 그린시트법을 이용한 제조 방법에 관해서 도 4의 공정 설명도를 참조하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 원료를 분쇄할 필요가 있는 경우에는 원료를 소정의 크기로 분쇄하여 원료 분말을 제조한 후(분쇄 공정), 원료 분말에 용제, 수지, 분산제, 가소제 등을 가하여 혼련함으로써 슬러리를 얻는다(혼합 공정). 원료의 분쇄와, 원료 분말의 혼련에는, 예를 들면 볼밀이 이용된다.
분쇄되는 원료로서는 알루미나 및 탄산바륨이 이용되고, 수지로서는 예를 들면 아크릴계, PVB(폴리비닐부티랄)계 등의 결합제가 이용된다. 또한, 슬러리의 고형분에 대한 수지의 함유량은 4.0 질량％ 내지 20 질량％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6.0 질량％ 내지 8.0 질량％이다. 분산제로서는 각종 활성제가 사용되고, 고형분에 대한 함유율은 0.1 질량％ 내지 1.0 질량％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3 질량％ 내지 0.5 질량％이다. 가소제로서는, 예를 들면 DOP(디옥틸 프탈레이트), DBP(디부틸 프탈레이트) 등이 이용되고, 고형분 내의 함유량은, 3.0 질량％ 내지 15 질량％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4.0 질량 내지 6.0 질량％이다. 용제로서는 예를 들면 톨루엔이 이용되고, 고형분의 총합이 70 질량％ 내지 80 질량％가 되는 것이 바람직하다. 또한, 슬러리의 점도는 3000 cps 내지 30000 cps가 되는 것이 바람직하고, 15000 cps 내지 20000 cps가 되는 것이 더욱 바람직하다.
이어서, 얻어진 슬러리를 이형제가 도포된 필름에 유입시키고(도공 공정), 건조에 의해서 용제를 증발시킨다(건조 공정). 도 5는 원료 분말로부터 그린시트를 생성할 때의 설명도이다. 구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 송출 롤(sending roll) (301)로부터 텐션 롤(tension roll) (302), 고정 롤 (303) 등을 경유하여 이형제가 도포된 필름 (304)를 송출하고, 닥터블레이드 (305)를 이용하여 슬러리 (410)을 필름 (304)에 도포한다. 그리고, 도포된 슬러리 (410)을 건조로 (306) 내에서 열풍을 이용하여 건조시킨다. 이 때, 건조 온도로서는, 80℃ 내지 130가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100℃ 내지 120℃이다. 그리고, 건조 속도로서는, 0.2 m/분 내지 2.0 m/분으로 하는 것이 바람직하다.
이 후, 필름으로부터 박리하여(박리 공정), 그린시트가 생성된다(그린시트 생성 공정). 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상하 한쌍의 독립된 롤 (307)의 통과 후, 필름 (304)를 권취 롤 (308) 측에, 그린시트 (411)을 댄서 롤 (309) 측에 송출함으로써, 그린시트 (411)을 분리한다. 분리된 그린시트 (411)은 고정 롤 (310)을 통과한 후, 폭 방향이 소정의 치수가 되도록 커팅 플레이드 (311)을 이용하여 컷트된 후, 권취 롤 (312)에 권취된다(권취 공정).
이 그린시트를 프레임바디 (4)의 형상에 대응하도록 프레스 성형기로 펀칭하여 프레임바디 형상물을 얻는다(펀칭 공정). 이어서, 프레임바디 형상물을 소성 화로에서 소성하여 프레임바디 (4)를 얻는다(소결 공정). 소성의 온도 조건은, 바람직하게는 1400℃ 내지 1700℃이다. 소성은, 예를 들면, 10시간에 걸쳐서 승온하 고, 목표 온도에서 5시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 행해진다. 소성 후, 예를 들면 샌드블래스트 연마기를 이용하여 연마를 행한다(연마 공정). 이와 같이 하여 프레임바디 (4)가 제조된다.
본 실시 형태의 발광 소자 수납용 패키지 (10)은, 배선 도체 (5)를 구비한 기판 (2)와 프레임바디 (4)를 결합시켜 제조된다.
기판 (2)와 프레임바디 (4)의 결합시, 이들은 700 내지 900℃의 융점을 갖는 은-구리 등의 접합재(brazing material), 열경화성의 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 각종 수지 접착제, 유리 등에 의해 고정된다.
본 실시 형태의 발광 장치 (100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (1)을 도체 탑재부 (8) 상에 고정하고, 본딩 와이어 (6)으로 발광 소자 (1)과 배선 도체 (5)를 결합함으로써 제조된다.
[실시예 1]
도 1에 있어서, 기판 (2)가 되는 세라믹판의 배선 도체 (5)의 위치에 도체 페이스트를 도포하고, 건조한 후 소성하였다. 구체적으로, 배선 도체 (5)를 구비한 기판 (2)는, 호꾸리꾸 세라믹사 제조의 순도 96％의 알루미나 기판을 기판 (2)로서 이용하고, 이것에 듀퐁사 제조의 그레이드명 「5164」의 도체 페이스트를 도포하고, 150℃의 온도에서 10분간 건조시킨 후, 최고 온도 850℃를 10분간 유지함으로써 제조하였다.
이어서, 스미또모 가가꾸사 제조의 고순도 알루미나 「AES-12」(순도 99.5 ％)를 90 중량부, 닛뽄 가가꾸사 제조의 고순도 탄산바륨 「LSR」을 10 중량부, 다이니폰잉크사 제조의 결합제 「NCB-156」을 3 중량부 및 주꾜 유시사 제조의 윤활제 「셀로졸 920」을 0.1 중량부로 혼합하여 물을 가하고, 볼밀 내에서 혼합함으로써 50 부피%의 슬러리를 얻었다. 이 슬러리는 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 80 질량부, 탄산바륨 10 질량부, 수지 결합제(아크릴 수지 70에 대하여 올레핀 왁스 30의 조성) 15 질량부를 포함하고 있었다. 이어서, 110℃의 온도 조건에서 건조하여 조립하고, 눈크기 25 ㎛ 및 150 ㎛의 체로 분급을 행하였다. 얻어진 분말의 평균 입자경은 40 ㎛였다. 이 후, 프레임바디용의 금형에 분말을 충전하고, 산껜세이끼사 제조의 10 t 프레스기를 이용하여, 실온에서 1 t/㎠의 압력을 가하여 프레임바디 형상물을 얻었다. 그리고, 프레임바디 형상물을 10시간에 걸쳐서 승온하고, 1520℃에서 5시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 소성을 행하여 프레임바디 (4)를 제조하였다. 본 실험예에서는, 평면에서 보아 7 ㎜×7 ㎜의 정방형을 나타내고, 최소 직경부가 직경 3 ㎜이고 θ가 45도인 관통 구멍이 형성된 프레임바디 (4)를 제조하였다. 얻어진 프레임바디 (4)의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.8 ㎛였다. 그리고, 별도로, 물성 측정용 형상으로 하는 것 이외에는 동일 조건으로 제조한 시료(표 1 내의 샘플 J)에서는, 반사율은 102％, 항절 강도 170 ㎫였다. 이 프레임바디 (4)를 전자 현미경으로 관찰한 양태를 도 6에 도시하였다.
이어서, 배선 도체 (5)를 설치한 기판 (2)와 상기 프레임바디 (4)를, 도레이다우사 제조의 실리콘 수지 「SE1720CV」를 이용하여, 120℃의 온도에서 30분간 유 지하여 접착함으로써 본 실시예의 발광 소자 수납용 패키지 (10)을 얻었다.
[실시예 2]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.1 ㎛의 알루미나 100 질량부, 탄산바륨 0 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.6 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 145 ㎫였다(표 1 내의 샘플 A).
[실시예 3]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 100 질량부, 탄산바륨 0 질량부로 하고, 10시간에 걸쳐서 승온하고, 1520℃에서 5시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.2 ㎛, 반사율은 91％, 항절 강도 210 ㎫였다(표 1 내의 샘플 B).
[비교예 1]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 100 질량부, 탄산바륨 0 질량부로 하고, 10시간에 걸쳐서 승온하고, 1700℃에서 10시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 3.5 ㎛, 반사율은 81％, 항절 강도 360 ㎫였다(표 1 내의 샘플 C). 이 샘플 C를 전자 현미경으로 관찰한 양태를 도 7에 도시하였다.
[실시예 4]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 100 질량부, 탄산바륨 0 질량부로 하고, 10시간에 걸쳐서 승온하고, 1650℃에서 10시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 2.5 ㎛, 반사율은 91％, 항절 강도 220 ㎫였다(표 1 내의 샘플 D).
[실시예 5]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 99 질량부, 탄산바륨 1 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.4 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 125 ㎫였다(표 1 내의 샘플 E).
[실시예 6]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 99 질량부, 탄산바륨 1 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.1 ㎛, 반사율은 99％, 항절 강도 190 ㎫였다(표 1 내의 샘플 F).
[실시예 6]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 95 질량부, 탄산바륨 5 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.6 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 123 ㎫였다(표 1 내의 샘플 G).
[실시예 7]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 95 질량부, 탄산바륨 5 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.9 ㎛, 반사율은 101％, 항절 강도 190 ㎫였다(표 1 내의 샘플 H).
[실시예 8]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.1 ㎛의 알루미나 90 질량부, 탄산바륨 10 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.4 ㎛, 반사율은 103％, 항절 강도 105 ㎫였다(표 1 내의 샘플 I).
[실시예 9]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 90 질량부, 탄산바륨 10 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.3 ㎛, 반사율은 95％, 항절 강도 230 ㎫였다(표 1 내의 샘플 K).
[실시예 10]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 85 질량부, 탄산바륨 15 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.8 ㎛, 반사율은 103％, 항절 강도 90 ㎫였다(표 1 내의 샘플 L).
[실시예 11]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 80 질량부, 탄산바륨 20 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.8 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 70 ㎫였다(표 1 내의 샘플 M).
[실시예 12]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 75 질량부, 탄산바륨 25 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.8 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 36 ㎫였다(표 1 내의 샘플 N).
[실시예 13]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 70 질량부, 탄산바륨 30 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.9 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 13.6 ㎫였다(표 1 내의 샘플 O).
[실시예 14]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.1 ㎛의 알루미나 70 질량부, 탄산바륨 30 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.0 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 17.9 ㎫였다(표 1 내의 샘플 P).
[실시예 15]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 70 질량부, 탄산바륨 30 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.1 ㎛, 반사율은 100％, 항절 강도 20.2 ㎫였다(표 1 내의 샘플 Q).
[실시예 16]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 50 질량부, 탄산바륨 50 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.8 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 2.9 ㎫였다(표 1 내의 샘플 R).
[실시예 17]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.1 ㎛의 알루미나 50 질량부, 탄산바륨 50 질량부로 하고, 소성 온도를 1350℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 1.0 ㎛, 반사율은 102％, 항절 강도 1.8 ㎫였다(표 1 내의 샘플 S).
[실시예 18]
또한, 슬러리에 있어서의 원료 분말을, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 50 질량부, 탄산바륨 50 질량부로 하고, 소성 온도를 1570℃로 하여 실시예 1과 동일하게 광반사용 재료를 제조한 바, 얻어진 광반사용 재료의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 2.0 ㎛, 반사율은 93％, 항절 강도 7.2 ㎫였다(표 1 내의 샘플 T).
표 1에, 실시예 1 내지 18 및 비교예 1에 이용한 광반사용 재료의 샘플에 관해서, 소성 전의 세라믹 원료의 배합 조성과, 소성 조건과, 소결 후의 알루미나 입자경, 반사율 및 강도를 나타낸다. 또한, 표 1에서, 소성물의 반사율은 250 ㎚ 내지 800 ㎚의 빛의 파장에 대한 평균치로서, 황산바륨의 반사율을 100％로 한 경우 의 상대치이다. 구체적으로, 반사율은 히타치세이사꾸쇼사 제조의 분광 광도계 「U-4000」을 이용하여 측정을 행하였다. 여기서, 샘플의 강도 평가는 항절 강도로 행하고, 항절 강도의 측정 방법으로서는, 「JIS R 1601 파인세라믹의 구부림 강도 시험 방법」을 이용하였다.
Figure 112008036093597-PCT00001
상술한 바와 같이, 표 1의 샘플 A 내지 D는 알루미나 100％로 하여 얻어진 소성물이다. 또한, 표 1에 있어서의 100％란, 순도 99.5％의 알루미나를 100 질량％ 포함한다는 것이다. 또한, 샘플 E 내지 T는 알루미나에 탄산바륨을 혼합하여 얻어진 소성물이다.
또한, 표 2는 얻어진 샘플 A 내지 T의 반사율의 데이터를, 소성물의 알루미나의 함유량이 큰 것부터 순서대로 위로부터 아래로 배열함과 동시에, 소결 후의 알루미나의 평균 입자경이 작은 것부터 순서대로 좌측으로부터 우측으로 배열한 표이다. 표 2에는, 소성 후의 알루미나 및 바륨의 함유량을 도시하고 있다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 소결 후의 평균 입자경이 작을수록 반사율이 높아지는 경향이 있다.
Figure 112008036093597-PCT00002
여기서, 샘플 J의 표면 조직을 전자 현미경으로 관찰하여 얻어진 사진을 실시예로 하여 도 6에, 샘플 C의 표면 조직을 전자 현미경으로 관찰하여 얻어진 사진을 비교예로 하여 도 7에 각각 도시한다.
도 8은 소결 후의 알루미나의 평균 입자경이 0.6 ㎛, 1.3 ㎛ 및 3.5 ㎛인 광반사 재료와, 알루미늄을 포함하는 광반사용 재료와, 세라믹에 Ag 도금을 피착한 광반사용 재료에 있어서의 입사광의 파장과 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 알루미나의 평균 입자경이 작을수록 반사율이 높아져서, 전파장 영역에서, Ag 도금을 이용한 광반사용 재료의 반사율을 상회하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 표 3은 얻어진 샘플 A 내지 T의 강도의 데이터를, 소성물의 알루미나의 함유량이 큰 것부터 순서대로 위로부터 아래로 배열함과 동시에, 소결 후의 알루미나의 평균 입자경이 작은 것부터 순서대로 좌측으로부터 우측으로 배열한 표이다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 알루미나의 평균 입자경이 동일하면, 소결 후의 알루미나의 함유량이 많을수록 강도가 높아지는 경향이 있다.
Figure 112008036093597-PCT00003
[실시예 17]
도 1에 있어서, 기판 (2)가 되는 세라믹판의 배선 도체 (5)의 위치에 도체 페이스트를 도포하고, 건조한 후 소성하였다. 구체적으로, 배선 도체 (5)를 구비한 기판 (2)는, 호꾸리꾸 세라믹사 제조의 순도 96％의 알루미나 기판을 기판 (2)로서 이용하고, 이것에 듀퐁사 제조의 그레이드명 「5164」의 도체 페이스트를 도포하고 150℃의 온도에서 10분간 건조시킨 후, 최고 온도 850℃를 10분간 유지함으로써 제조하였다.
이어서, 스미또모 가가꾸사 제조의 고순도 알루미나 「AES-12」를 90 중량부, 닛뽄 가가꾸사 제조의 고순도 탄산바륨 「LSR」을 10 중량부, 결합제로서 부티랄을 10 중량부, 가소제로서 디옥틸프탈레이트를 5 중량부 및 용제로서 톨루엔을 30 중량부 혼합하여 슬러리를 얻었다. 이 슬러리는 점도가 15000 cps이고, 평균 입자경 0.4 ㎛의 알루미나 85 질량부, 탄산바륨 15 질량부, 수지 결합제(아크릴 수지 70에 대하여 올레핀왁스 30의 조성) 15 질량부를 포함하고 있었다. 이어서, 필름에 슬러리를 도포하고, 110℃의 온도 조건에 의해 건조한 후에 필름으로부터 격리하여 그린시트를 얻었다. 그 후, 프레임바디 (4)에 대응하도록 프레스기를 이용하여 시트를 펀칭하고, 이에 의해 얻어진 프레임바디 형상물을, 10시간에 걸쳐서 승온하고, 1600℃에서 5시간 유지하고, 8시간에 걸쳐서 강온함으로써 소성을 행하여 프레임바디 (4)를 제조하였다. 본 실험예에서도, 평면에서 보아 7 ㎜×7 ㎜의 정방형을 나타내고, 최소 직경부가 직경 3 ㎜이고 θ가 45도인 관통 구멍이 형성된 프레임바디 (4)를 제조하였다. 얻어진 프레임바디 (4)의 알루미나의 잔존 입자 형상물의 평균 입자경은 0.7 ㎛이고, 반사율은 102％, 항절 강도 95 ㎫였다.
이어서, 배선 도체 (5)를 설치한 기판 (2)와 상기 프레임바디 (4)를, 도레이다우사 제조의 실리콘 수지 「SE1720CV」를 이용하여, 120℃의 온도에서 30분간 유지하여 접착함으로써 본 실시예의 발광 소자 수납용 패키지를 얻었다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 기판 (2)에 도체 탑재부 (8)이 형성된 것을 나타내었지만, 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 도체 탑재부 (8)을 형성하지 않고서, 발광 소자 (1)을 직접 기판 (2) 상면에 고정하고, 2개의 본딩 와이어 (6)과 배전 도체 (5)를 통해 외부와 통전하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 배전 도체 (5)를 기판 (2)의 상면의 외연부까지 연장시킴으로써 외부와 통전시키는 것을 설명하였지만, 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 기판 (2)에 비어홀을 형성하여 기판 (2)의 하면측과 통전시킬 수도 있다.
나아가서는, 기판 (2)와 프레임바디 (4)를 별개로 성형하지 않고서 일체로 성형한 것일 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 광반사용 재료를 발광 소자 수납용 패키지 (10)의 프레임바디 (4)에 이용한 것을 설명하였지만, 각종 백라이트, 디스플레이 등의 반사용 재료로서 이용할 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 발광 소자 (1)이 청색광을 발하는 것을 설명하였지만, 발광 소자 (1)이 녹색광을 발하는 것이나, 적색광을 발하는 것으로 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 예를 들면, 청색광을 발하는 LED 소자와, 녹색광을 발하는 LED 소자와, 적색광을 발하는 LED 소자를 각각 기판 (2)에 탑재함으로써, 백색광을 얻는 발광 장치 (100)으로 할 수도 있다. 또한, 밀봉 부재 (3)에 (Y, Gd)3Al5O12:Ce3+, (Sr,Ba)2SiO4:Eu2+ 등의 황색 형광체를 함유시켜, 발광 소자 (1)로부터 출사되는 청색광의 일부가 황색광으로 변환되도록 하여, 백색광을 얻는 발광 장치 (100)으로 할 수도 있다.
본 발명의 발광 소자 수납용 패키지에 발광 소자를 탑재한 발광 장치는, 각종 인디케이터, 광센서, 디스플레이, 광결합기, 백라이트, 광프린터 헤드 등에 이용 가능하다.

Claims (17)

  1. 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사용 재료.
  2. 제1항에 있어서, 바륨 원소를 포함하는 광반사용 재료.
  3. 제2항에 있어서, 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 광반사용 재료.
  4. 세라믹을 포함하는 기판, 및
    상기 기판의 상면에 형성되고, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사 재료를 포함하는 프레임바디
    를 구비한 발광 소자 수납용 패키지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프레임바디는 바륨 원소를 포함하는 것인 발광 소자 수납용 패키지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프레임바디는 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 것인 발광 소자 수납용 패키지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판은 상면에 발광 소자를 탑재하는 것인 도체 탑재부를 갖는 것인 발광 소자 수납용 패키지.
  8. 상면에 발광 소자를 탑재하는 도체 탑재부를 갖고 세라믹을 포함하는 기판,
    상기 기판의 상면에 상기 도체 탑재부를 둘러싸도록 형성되고, 소결 후의 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 광반사 재료를 포함하는 프레임바디, 및
    상기 기판의 상기 도체 탑재부에 탑재되는 발광 소자
    를 구비한 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프레임바디는 바륨 원소를 포함하는 것인 발광 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프레임바디는 상기 바륨 원소를 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％ 포함하는 것인 발광 장치.
  11. 알루미나 입자를 포함하는 원료 분말을 생성하는 공정,
    상기 원료 분말을 성형하여 프레임바디 형상물을 제조하는 공정, 및
    상기 프레임바디 형상물을 소성하여 평균 입자경이 2.5 ㎛ 이하인 알루미나를 74.6 질량％ 이상 포함하는 프레임바디를 얻는 공정
    을 포함하는, 세라믹을 포함하는 기판 및 상기 기판의 상면에 형성된 프레임바디를 구비한 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정이 바륨 원소를 포함하는 프레임바디를 얻는 것인, 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정이 0.698 질량％ 내지 22.4 질량％의 바륨 원소를 포함하는 프레임바디를 얻는 것인, 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임바디를 얻는 공정에서의 소성 온도는 1350 내지 1650℃인 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 원료 분말은 탄산바륨을 포함하는 것인 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임바디 형상물을 제조하는 공정이 상기 원료 분말을 주형에 넣고 압력을 가함으로써 프레임바디 형상물을 제조하는 것인, 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
  17. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임바디 형상물을 제조하는 공정이 상기 원료 분말로부터 그린시트를 제조하고, 이 그린시트를 소정의 형상으로 펀칭함으로써 프레임바디 형상물을 제조하는 것인, 발광 소자 수납용 패키지의 제조 방법.
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