リフレクタ及びこれを用いる発光素子搭載用パッケージ
【課題】紫外光、近紫外光により励起される照明装置の光源を形成する場合にリフレクタの反射面が高反射性を有し、かつ、紫外線でその劣化が起こらず、かつ小型化した際に高い寸法精度で対応できる、リフレクタを提供する。
【解決手段】発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタ３であって、白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体４と、このリフレクタ本体４の外側面に一体周設される枠体７とを有し、この枠体７は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするリフレクタによる。
【解決手段】発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタ３であって、白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体４と、このリフレクタ本体４の外側面に一体周設される枠体７とを有し、この枠体７は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするリフレクタによる。
【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線領域の反射率が高く、近紫外線に対する耐光性も高い高信頼性セラミックスリフレクタとそれを採用した発光素子搭載用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明機器の分野では白色発光素子の需要が高く、白色蛍光体用励起光源として波長４００ｎｍ近傍で発光する近紫外発光素子が期待されている。この発光素子を搭載するパッケージは低背、小型、低コスト、そして素子を稼動させるために大電流を注入する理由で高熱伝導性が要求されている。さらに構成されたリフレクタは近紫外線の照射で劣化しない素材であるとか、可視光線領域の高反射率素材であることが要求されている。
これまでにも発光素子を搭載する配線基板に一体化、又は接合されるリフレクタはセラミックスの焼結体（例えば特許文献１参照）や、白色無機物を微細化し透明な合成樹脂に混練させた白色高反射率合成樹脂（例えば特許文献２参照）が提案されている。又、セラミックス製の発光素子搭載用パッケージの製造方法としてグリーンシートを利用する方法（例えば特許文献３参照）が提案されている。又、リフレクタと枠体の構造に関しては合成樹脂と金属及びセラミックス枠を利用する構成（例えば特許文献４参照）が従来技術として開示されている。
【０００３】
以下に、従来技術に係るリフレクタや発光素子搭載用パッケージの構成について説明する。
特許文献１に開示される「発光ダイオード用パッケージ」は発光素子を搭載した配線基板上に反射面を有している開口部を形成したリフレクタを接着させている。このリフレクタは気孔の直径が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ることを特徴としている。
上記構成の特許文献１に記載の発明によれば、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率を１０％以上とすることで、アルミナセラミックス自体の反射率を向上させることができる。
【０００４】
特許文献２に開示されている「光半導体素子搭載用パッケージ基板の製造方法」では、光発光素子搭載領域となる凹部が２つ以上形成され、この凹部を光反射用熱硬化性合成樹脂組成物層で形成し、それを配線基板上に接着させるという光半導体素子搭載用パッケージ基板の製造方法が開示されている。この製法では、光反射用熱硬化性合成樹脂組成物層を、トランスファー成形法という量産に適した手段を利用することによって成形することで、安価にリフレクタを製造している。又、光反射用熱硬化合成樹脂は無機白色化合物を添加剤として使用することで高い反射率を得ている。
【０００５】
特許文献３に記載される「発光ダイオード用パッケージの製造方法」では発光ダイオード素子（発光素子）を実装するためのセラミックス製のベース体に、放射される光を反射する反射面を有しているセラミックス製のカバー体を貼着した発光素子収納用パッケージの製造方法において、複数個の発光素子が搭載できるように、一枚のベース体に複数枚のカバー体を貼着し、その後、上記ベース体とカバー体ごとに切断分離することを特徴とするものである。
上記構成の特許文献３記載の発明によれば、複数個の発光ダイオード素子が搭載される一枚のベース体に複数枚のカバー体を貼着しているために、カバー体とベース体とを任意の形状とすることができる。多種多様な形状の発光素子搭載パッケージを形成することができる。特に板状のセラミックスからなるベース体に切断用溝を形成させることで効率よく切断することができる。
【０００６】
特許文献４に開示される「ＬＥＤ照明光源」はリフレクタ本体を合成樹脂で構成し、その合成樹脂を金属、セラミックス等の剛性素材形成した骨格で保護するものである。上面および下面を有している基板と、この基板の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子（発光素子）と、各発光素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有しているリフレクタ本体と、を備えた構成で、リフレクタ本体が、合成樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格を備えているため、合成樹脂のみから形成されている場合に比べてリフレクタ本体の剛性が効果的に高められている。このため、発光素子照明光源を安価に製造することができるとともに、その反りを抑制できている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８７１３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５０８５号公報
【特許文献３】特許第３８９１３０８号公報
【特許文献４】特許第３８９５３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の発明おいては、気孔の径及び気孔率を調整したアルミナセラミックス焼結体を用いることで、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が、一般にセラミックスはその焼成工程において必ず焼成収縮が起こるので、気孔率と寸法の管理を両立させることが難しいとされている。しかも、特許文献１に記載の発明においては、ベース体及びカバー体に十分な高反射性を付与するため、セラミックス内部における気孔率を１０％以上にする必要があり、この場合、焼成後のセラミックスの寸法精度を制御することが一層困難になってしまうという課題がある。
この場合、ベース体とカバー体を別々に製造し、その後の工程においてベース体上にカバー体を搭載する際に、自動化が困難になるだけでなく、搭載位置にバラツキが生じ高品質な製品を製造し難いという課題もあった。
又、近年発光素子外形を小型化して発光素子の発熱を低くすることが行われている。この種の小型パッケージではリフレクタの厚さは１ｍｍ程度になる。この厚さで１０％以上の気孔を構成させるセラミックスと、緻密質セラミックスと比較すると光の透過量が増えてしまう。この結果、特許文献１記載の発明においてリフレクタを小型化した場合、ベース体の反射率を高めることができたとしても、セラミックスを光が透過してしまうことによるロスが生じ、結果として、光源の出力低下の原因となってしまう課題もあった。
【０００９】
上記特許文献２に開示される発明では、リフレクタに光反射用熱硬化性合成樹脂材料を使用するため、紫外線又は近紫外線が照射する領域では、合成樹脂を構成する炭素−水素結合が紫外線で分解し、合成樹脂が劣化するという課題があった。又波長変換後も紫外線が残存するため、合成樹脂の劣化が起こるという課題もあった。
【００１０】
上記特許文献３に開示される発明では発光素子を実装するためのセラミックス製のベース体に発光ダイオード素子（発光素子）から放射される光を反射する反射面を有しているセラミックス製のカバー体を貼着する製造方法において、複数個の発光素子が搭載される一枚のベース体に複数個のカバー体を接着材等で貼着し、その後、ベース体を各カバー体こみ切断するパッケージの製法が開示されている。個別に焼成された複数個のセラミックスベース体と複数個のカバー体はそれぞれ別々に成型、焼成されるため、焼成収縮率が構成ユニットごとに異なり、寸法公差が大きくなるという課題があった。
また、ベース体とカバー体が一体となって、しかも個片化されているため、発光素子を搭載するとき、パッケージを専用の冶具に整列させた後、搭載装置に送給する必要があり、搭載作業が極めて煩雑であった。さらにカバー体の高さが発光素子を搭載するときに、立体障害となる課題もあった。
【００１１】
上記特許文献４に開示される発明では複数の発光素子と各発光素子からの光を反射する反射材の材料として合成樹脂と金属又はセラミックスの骨格枠体を使用するため、剛性強度は高くなるが、反射面を構成する合成樹脂の紫外線劣化を防止することはできないという課題があった。
【００１２】
本発明はかかる従来の課題に対処してなされたものである。その目的は紫外光又は近紫外光を発する発光素子を搭載し、紫外光又は近紫外光により蛍光体を励起して可視光線を発光させる発光素子搭載用パッケージにおいて、可視光線の反射率が高く、しかも紫外線劣化を起こすことがないリフレクタ及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタであって、白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体と、このリフレクタ本体の外側面に一体周設される枠体とを有し、この枠体は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするものである。
上記のような構成のリフレクタにおいては、セラミックス内周面を形成するリフレクタ本体が、可視光線を高い反射率で出光するという作用を有している。又、リフレクタ本体の外周囲に合成樹脂とセラミックス粉体材料からなる枠体を周設することで内周面での透過光を遮断し、反射効率をより高くするという作用も有している。
又、セラミックスリフレクタ本体の外周囲は合成樹脂モールド成形方法で形成され、加工後外周を精密に機械切断する。このため外周寸法公差は機械加工部品と同程度まで良くなり、配線基板上に搭載するとき、ＣＣＤカメラなどを用いた画像処理手段を採用できるという作用を有している。
さらに、上記構成のリフレクタにおいては、合成樹脂に熱膨張係数の低いセラミックス原料を添加して合成樹脂の熱膨張を低下させる方法で、枠体を構成する合成樹脂にセラミックス粉体材料を添加することで、枠体の熱膨張係数をリフレクタ本体の熱膨張係数に整合させるという作用を有する。特に、合成樹脂に添加する粉体材料をセラミックス粉体材料とすることで、リフレクタ本体と枠体の熱膨張係数の整合を容易にするという作用を有する。
通常、貫通孔内に発光素子を収納した場合、発光素子が繰り返し動作することによる発熱や、組み立て実装工程等の熱処理が行われた際に、枠体とリフレクタ本体との間で熱膨張差に起因する熱応力が発生する。この場合、枠体とリフレクタ本体の熱膨張係数を整合させておくことで、この熱応力を緩和してリフレクタ本体から枠体が剥がれたり、枠体が変形したり、反ったりするのを抑制するという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のリフレクタであって、前記リフレクタ本体は発光波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内である可視光線領域の光の反射率が７０％以上であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１記載の発明と同じ作用に加えて、リフレクタ本体は、可視光線の反射率が標準白板との比較で７０％以上の白色セラミックスであり、このような白色セラミックスは光の吸収や透過の原因となる気孔が少ないので、反射面における光の吸収や透過に伴う可視光線の反射率の低下を抑制するという作用がある。又、リフレクタ本体を構成する白色セラミックスにおいては、分子同士が共有結合をしているため、紫外線の劣化を生じさせないという作用を有している。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のリフレクタであって、前記合成樹脂は熱可塑性合成樹脂及び硬化剤及びカップリング剤からなり、前記セラミックス粉体材料は、前記合成樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有し、前記合成樹脂の容積を１００とした場合に前記セラミックス粉体材料を４０〜６０容積％添加することを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ作用に加え、合成樹脂に添加するセラミックス粉体材料の添加量を合成樹脂の容積を１００とした場合の４０〜６０容積％とすることで、枠体を成形する場合に、合成樹脂とセラミックス粉体材料から成る混合体の流動性を低下させることなく抑制するという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の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配線基板上に、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を備えた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、リフレクタは請求項１乃至請求項３記載のそれぞれの発明と同じ作用を有する。
また、上記構成の発明においては、発光素子搭載時に、配線基板とリフレクタが一体化していない構成とすることができるため、リフレクタという立体の障害がない状態での発光素子の搭載を可能にするという作用も有している。そのため、自動搭載装置を活用することができ、低コストで発光素子を搭載できるという作用も有している。又、発光素子の搭載時の立体の障害をなくすことができるので、不具合を有する発光素子の検査が容易となり、製品として完成する前に発光素子の取り替えを可能にするという作用を有する。
一般に、セラミックス製のリフレクタ本体自体は強度が低いため、金属を主体とした、ろう材を使用して、被接合対象に強固に接合することが望まれる。そのためには、被接合対象である配線基板の剛性が高いほど実装し易いことになり、セラミックスリフレクタだけでは、被接合対象である配線基板が限定されてしまう。
これに対し、リフレクタ本体の外周に合成樹脂を主成分とする枠体を周設することで、リフレクタ本体を接合できる配線基板が合成樹脂配線基板、フレキシブル基板、セラミックス基板のように広範囲となる。このため、セラミックス製のリフレクタ本体に合成樹脂を主成分とする枠体を周設することで、照明装置や電子部品に使用される種々の発光素子搭載用パッケージに対応できるという作用がある。例えば、薄くて携帯性を重視したパッケージから、放熱性を重視した金属フレームパッケージ等に対応できるという作用を有していることになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明においては、リフレクタの内面が白色のセラミックスにより形成されることで、請求項１記載のリフレクタに高反射性と、紫外光や近紫外光に対する耐光性を付与することができるという効果を有する。これは、リフレクタ本体を構成する白色セラミックスの分子結合は共有結合であり紫外線及び近紫外線の照射による材料の劣化が起こらないためである。この結果、請求項１記載のリフレクタを用いた製品の耐久性を大幅に向上することができる。しかも、反射面の劣化が起こらないということは、経時変化に伴う反射面の反射率の低下が起こらないということを意味しており、請求項１記載のリフレクタを製品として用いた場合に、長期間にわたり高品質を維持することができるという効果も有する。
又、請求項１記載のリフレクタによれば、セラミックスリフレクタの外形は合成樹脂枠体となり、セラミックスリフレクタ本体を製造する際に、焼成収縮率等の変動で外形寸法のバラツキが生じた場合であっても、常温で加工容易な合成樹脂を用いて枠体を構成できるので、請求項１記載の発明の外形寸法を精度よく加工することができ、自動機によるハンドリングが可能となる効果がある。この結果、請求項１記載のリフレクタを用いた製品の生産性を向上することができる。
さらに、合成樹脂を主成分とする枠体を形成することで請求項１記載のリフレクタの外形寸法は、リフレクタ本体よりも周設させた合成樹脂の容積分だけ大きくなり、さらにこの枠体の主成分である合成樹脂中にセラミックス粉体材料が添加されて、枠体の透光性を著しく低下させるので、リフレクタ本体の透過光ロスを防止できる。そのため、リフレクタ本体のみで請求項１に記載のリフレクタを構成する場合よりも、貫通孔の内側面により形成される反射面の反射率を高くする効果がある。この結果、請求項１記載の発明の光学品質を向上させることができる。
加えて、枠体を構成する合成樹脂にセラミックス粉体材料を添加することで、枠体の熱膨張係数をリフレクタ本体の熱膨張係数に整合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１に記載のリフレクタに熱応力が作用した場合に、リフレクタ本体から枠体が剥離したり、枠体が変形するのを防止することができるという効果を有する。よって、この点からも請求項１記載のリフレクタの耐久性を向上させることができる。
請求項１記載の発明に係る枠体は、合成樹脂をモールド加工して、合成樹脂を熱硬化させる。この熱硬化工程では、合成樹脂の硬化収縮がモールド金型の周辺部と中央部により異なることがあり、できるだけ均一収縮をさせるために、合成樹脂より熱膨張率の低い金属酸化物系無機材料を添加している。請求項１記載の発明においては、この点に注目して、金属酸化物系無機材料に代えて熱膨張率の低いセラミックス原料粉体を合成樹脂中に添加し、熱硬化時の不均一硬化が改善され、枠体剥がれ不良や、欠け不良を低減できるという効果も有する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明と同じ効果に加えて、リフレクタ本体を反射率７０％以上の白色セラミックスで構成しているため、可視光線の反射率は７０％（標準白板比較値）以上にすることができる。この結果、高反射率を有する高品質なリフレクタを供給できるという効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ効果に加えて、枠体を形成する際に、合成樹脂の容積を１００とした場合に、セラミックス粉体材料の添加量を４０〜６０容積％とすることで、枠体の熱膨張係数とリフレクタ本体の熱膨張係数を整合させるとともに、枠体を形成する際に、合成樹脂とセラミックス粉体材料により構成される混合体の流動性を確保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記載のリフレクタの品質と生産性を同時に向上させることができるという効果を有する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、配線基板上に請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載のリフレクタを備えたものである。このため、リフレクタは、請求項１乃至請求項３記載のそれぞれの発明と同じ効果を有する。
一般に、発光素子は熱に弱いので、配線基板上に発光素子を搭載した後は極力熱処理を行わないことが望ましい。このため、リフレクタを白色セラミックスのみで構成した場合、先に述べたような理由により（段落００１６を参照。）リフレクタを配線基板上に予めろう付けしておいてから発光素子を配線基板上に搭載していた。この場合、リフレクタが配線基板上において立体障害となってしまい、発光素子の搭載スピードを向上することが困難な場合があった。
これに対し、請求項４記載の発明に係るリフレクタは、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であるため、金属ろう材を用いることなく、例えば、合成樹脂製の接着剤を用いて配線基板上に接合することが可能である。つまり、配線基板に請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリフレクタを搭載する際には、熱処理を行う必要がない。
このため、請求項４記載の発明によれば、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を配線基板上に搭載する前に、発光素子を配線基板上に搭載することもできるという効果を有する。すなわち、発光素子の搭載スピードを高めることもできる。
この結果、請求項４記載の発明の生産性を向上することができる。
また、先に述べたような理由により（段落００１６を参照。）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を用いることで、被接合対象として選択できる材質の種類や、形状を広げることができる。より具体的には、配線基板として、金属リードフレームのように薄い電子部品用途や、放熱が重要な高電流を流すパワーモジュール基板用途等、電子部品の照明装置形態に合わせて幅広く対応できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の最良の実施形態に係るリフレクタとそれを用いた発光素子搭載用パッケージの構成及びその製造方法について実施例を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
以下に本発明の実施例１に係るリフレクタの構造について図１及び図２を参照しながら説明する。（特に請求項１乃至請求項３に対応。）
図１（ａ）は実施例１に係るリフレクタの斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、リフレクタ３はリフレクタ本体４と合成樹脂枠体７から構成されている。ここでは、まずセラミックスリフレクタ本体４の構造から説明する。セラミックスリフレクタ本体４は、例えば、下方に向かって縮径する内周面４ａを形成して設けられ、その外周囲には合成樹脂枠体７が一体に設けられている。また、図１（ａ），（ｂ）に示されるとおり、セラミックスリフレクタ本体４に形成される内周面４ａは、その下端において貫通孔８を形成しており、この貫通孔８は、リフレクタ３を配線基板（図４に符号２として示す）上に配設した場合に発光素子（図４に符号１３として示す）を載置する領域を構成する。
セラミックスリフレクタ本体４は白色セラミックス製で、可視光線領域の反射率が標準白板との比較で７０％以上の値を示す高反射材で構成されている。
また、合成樹脂枠７はセラミックスリフレクタ本体４に例えばモールド加工により合成樹脂にセラミックス原料が添加されたものが周設されており、リフレクタ３の外形を構成している。このモールド工程については後述する。
後述の、図４中、合成樹脂枠７はセラミックスリフレクタ本体４と共に配線基板２に貼着されている。上記構成のリフレクタ３では、発光素子１３から出光した光線はセラミックス本体４ａで反射される。
このような実施例１に係るリフレクタ３においては、セラミックスリフレクタ本体４は白色セラミックスである。例えばアルミナセラミックス及びガラスセラミックスを酸化雰囲気中で焼結して製造する。（詳細は後述する。）このような白色セラミックス製の反射面としての内周面４ａにおいては、可視光線（波長で表すと３８０nm〜７８０nmの領域）が高い反射率で反射し、照明具に適したリフレクタ３とすることができる。
又、白色セラミックスを構成する無機の酸化物はいずれも共有結合をなしているため紫外線や近紫外線によって構造が破壊するというような劣化現象は起こらない。緻密な焼結体であるため耐熱性、耐化学薬品性もあり耐久性を備えたリフレクタとすることができる。
【００２３】
リフレクタ３は合成樹脂枠７で囲まれている。合成樹脂枠７を構成する合成樹脂は本来熱膨張係数が８＊１０−５／℃でセラミックス熱膨張係数６＊１０−６と比べると大きい。このため合成樹脂枠７を構成する合成樹脂の全容積に対して、上述のセラミックス原料を４０容積％〜６０容積％添加し、合成樹脂の熱膨張係数を低下させる。このとき４０容積％以下では熱膨張係数を低下させる効果がほとんどなく、６０容積％以上では合成樹脂の流動性が悪くなり、加工、成型に支障がでるため望ましくない。セラミックス原料は市販されている、酸化アルミナ、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、溶融シリカ、無水珪酸あるいはセラミックスリフレクタ原料と同一原料が使用される。
合成樹脂枠７とセラミックスリフレクタ本体４の熱膨張を整合させることによって、発光素子搭載用パッケージの製造工程で被る熱履歴や、照明装置として繰り返し行われる熱サイクルに対して熱応力変形や剥がれ、反り等の発生を抑制することができる。
又、合成樹脂を周設するとき精密な金属アルミ金型に載置して合成樹脂を流し固めるため（詳細については後述する）、常温では合成樹脂枠７の外形形状は精度よく形成できている。一方、一般にセラミックスは焼成収縮が２０％〜３０％（体積収縮率）あるため、寸法精度は悪い。合成樹脂枠で固める処置を行い、精密な機械加工を行うことで、リフレクタ３に高い外形寸法公差を付与できる。
発光素子１３の小型化（例えば０．３５ｍｍ角）にともない配線基板２にリフレクタ３を搭載するとき、基準となる外形寸法は半導体製品と同じ程度の小さい公差が要求されている。セラミックスに合成樹脂枠７を周設する結果、発光素子１３に近い寸法精度でリフレクタ製造することができる。
発光素子１３はサファイヤ基板上に薄膜技法とフォトリソ法を駆使して構成されているため高い寸法精度で外形及び電極パターンが製造されている。この精度がそのままセラミックスリフレクタパッケージに要求されることはないが、発光素子搭載用パッケージに高密度な発光素子の集積を行うためには、発光素子を載置する為の配線電極９は素子に形成される発光素子電極１０と同等の精度が望まれる。
【００２４】
ここで図２、図３、を参照しながら、実施例１に係るセラミックスリフレクタ本体４の製造工程について説明する。ステップＳ１は調合工程で白色セラミックス原料を配合する。代表的な白色セラミックス原料としてアルミナ系配合例（配合例１）とガラスセラミックス系配合例（配合例２）について説明する。
（配合例１）
アルミナ原料８０重量％に焼結助材２０重量％を調合する。焼結助材は酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び酸化バリウムから構成されている。
ステップＳ２は粉砕及び混合工程でアルミナと焼結助材を粉砕及び混合しスラリー状にする。
ステップＳ３工程で有機バインダーを添加する。セラミックスリフレクタ本体は内周面に勾配を形成したるつぼ形状であるため、粉体プレス加圧時に金型内での原料顆粒の流動性が良くなるようにバインダーを選択する。合成樹脂系のバインダーは造粒後流動性がよく、ワックス系は流動性が劣り、成形性は優れているので、両バインダーを混合して使用する。
ステップＳ４工程で噴霧乾燥を行う。乾燥粉体が加圧成形に適していることを顆粒の粒度分布曲線等で確認する。
ステップＳ５工程で加圧成形を行う。プレス機の仕様、金型は形状、大きさで決める。成形圧力は８００〜１５００ｋｇ／ｍｍ２で行う。加圧成型方法は通常のセラミックスで行われている、静水圧プレス後機械加工する方法等で行うこともできる。
ステップＳ６工程で酸化雰囲気中１４００〜１５００℃で焼成する。
ステップＳ７工程粉体成形中に付着したセラミックス粉体等をバレル加工等で除去して仕上げる。外周囲に合成樹脂モールド加工を行うため、モールド型に載置できるように仕上げる。
アルミナセラミックス製のセラミックスリフレクタ本体４は以上の工程で製造される。
（配合例２）
図２のステップＳ１でホウ珪酸ガラス６０重量％とアルミナ微粉砕原料（例えば市販品AL-160SG-4）４０重量％を配合し、この合計量に対して、外掛けで添加材を１０〜５０重量％添加する。添加材の組成は五酸化ニオビウム、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化亜鉛、アノーサイトと上記添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を調合する。
ステップＳ２は粉砕及び混合工程で上記ガラスセラミックス原料を粉砕及び混合しスラリー状にする。
ステップＳ３工程で有機バインダーを３〜５重量％添加し、スラリーの粘度を調整する。ガラスセラミックスは有機溶剤系バインダーを使用する。溶剤系を使用する理由はガラス粉末の水和現象による高粘度化を避けるためである。（水系バインダーでも高粘度化防止バインダーを選択して使用すれば可能）。
ステップＳ４工程で噴霧乾燥を行う。乾燥顆粒が加圧成形に適していることを顆粒の粒度分布等で確認する。
ステップＳ５工程で加圧成形を行う。プレス機、金型は製品の形状で決める。成形圧力は８００〜１５００ｋｇ／ｍｍ２で行う。加圧成型方法は通常のセラミックスで行われている、静水圧プレス後機械加工する方法等で行うこともできる。
ステップＳ６工程で酸化雰囲気中８００℃〜１２００℃で焼成する。通常のセラミックスより低温度で焼成できるため、添加した有機バインダーが完全に燃焼するする温度で保持して仮焼成することで脱バインダーを完全に行う。又通常の低温焼成セラミックスで行われている拘束焼成方法等を行っても良い。
ステップＳ７工程で粉体成形中に付着したセラミックス粉体等を除去して仕上げる。外周囲に合成樹脂モールド加工を行うための処理を行う。
ガラスセラミックス組成のセラミックスリフレクタ本体４は以上の工程で製造する。
【００２５】
実施例１に係る、配合例１、配合例２で焼成したセラミックスリフレクタ本体に合成樹脂をモールド加工法で周設する。合成樹脂モールド製造工程について図３を参照しながら説明する。
図３（ａ）は合成樹脂モールドに供されるセラミックスリフレクタ本体の断面図を示す。（ｂ）及び（ｃ）は代表的なモールド金型でリフレクタを製造している様子を示す断面図である。（ｄ）は金型を用いて製造されたリフレクタを示す概念図であり、（ｅ）は（ｄ）に示されるリフレクタを個片化したものを示す概念図である。これらの図３（ａ）乃至（ｅ）は、セラミックスリフレクタ本体に合成樹脂をモールドする製造工程において、それぞれの工程を示す構成となっている。すなわち、図３（ａ）は、ステップＴ１に対応し、図３（ｅ）はステップＴ５に対応するものである。
図３（ａ）において示されるステップＴ１では、図中に示されるセラミックスリフレクタ本体４を用意する。
次に、図３（ｂ）に示されるステップＴ２で、セラミックスリフレクタ本体４を下金型５ｂの上面に載置する。その際には、セラミックスリフレクタ本体４の下面に形成される嵌合穴４ｂを、下金型５ｂの上面に形成される嵌合用凸部５ｃに嵌合させることで所定の場所に固定する。合成樹脂モールドに用いられる金型は、上金型５ａと前述の下金型５ｂから構成されており、これらはその表面を研磨仕上げした金属アルミ又は、アルミ合金で製作されている。
次に、図３（ｃ）に示されるステップＴ３では、熱膨張係数を調整した熱硬化合成樹脂を注入する。合成樹脂の熱膨張係数は大きいのでセラミックスリフレクタ原料を合成樹脂の全容積に対して４０容積％〜６０容積％添加することで、整合させることができる。
図３（ｄ）に示されるステップＴ４では、合成樹脂を硬化させた後、金型からモールド製品を取り出す。
図３（ｅ）に示されるステップＴ５で多数個付きのモールド製品をルータ等で個片にする。
以上の製造工程で実施例１に係るセラミックスリフレクタ３が製造される。セラミックス原料を焼成して成るセラミックスリフレクタ本体４を合成樹脂で複数個一体化し、合成樹脂部分をルータ等の切断装置で個片化させ、リフレクタ３の外形を形成する。合成樹脂はモールド金型の精度で成形され、精密機械加工装置で切断し、外形寸法公差が小さいセラミックス製のリフレクタが提供される。図中セラミックスリフレクタ４に嵌合用孔を形成する例で説明したが、樹脂枠体に同様な嵌合孔を形成することもできる。
照明装置の光源用として使用されている発光素子収納パッケージでは２種類の形態が行われている。セラミックスリフレクタが一体の場合とリフレクタを後付けするパッケージの場合である。いずれの場合でも全てをセラミックスで構成する場合、焼成収縮による外形寸法の変動を低減させることは困難であった。具体的には、実施例１に記載のセラミックスリフレクタ本体４を構成するセラミックスは僅かながら透光性を有している。このため、セラミックスリフレクタ本体４を小型化すると、その貫通孔８内に発光素子１３を収容した場合に反射面４ａにおいて光の透過損失が起こり、反射率が低下する恐れがある。
そこで、実施例１に係るリフレクタにおいては、セラミックスリフレクタ本体４の外周に、セラミックス原料を添加して不透明にさせた合成樹脂枠体７を形成することで、セラミックスリフレクタ本体４からの透過光を遮蔽して、反射面４ａにおける反射率の低下を抑制することができる。この結果、発光素子１３の発光効率を向上することができる。
【実施例２】
【００２６】
配線基板とリフレクタから構成される発光素子搭載用パッケージについて図４を参照して説明する。
図４（ａ）は本発明の実施例２に係る発光素子搭載用パッケージの縦断面図であり、（ｂ）は平面図である。
図４（ａ），（ｂ）において、発光素子搭載用パッケージ１は、配線基板２上に、図１に示されるようにセラミックスリフレクタ本体４とそれに周設される合成樹脂枠７から構成されるリフレクタ３を設けたものである。配線基板２には、中央上面に発光素子１３を搭載するための配線電極９が形成されている。この配線電極９は、配線基板２内に形成される内部配線１１を介して、配線基板２下面に形成される外部接続端子パッド１２に接続されている。
また、発光素子１３を収容する貫通孔８の内側面側には、例えば、波長変換材である蛍光体１５が分散混合された合成樹脂が充填され、発光素子１３から放射される紫外光又は近紫外光を蛍光体１５により可視光線に変換している。
なお、図４においては、貫通孔８の内側面側に蛍光体１５を分散混合した合成樹脂を充填する場合を例に挙げて説明しているが、蛍光体１５は、発光素子１３の表面に合成樹脂等の接着剤で付着させてもよいし、レンズ１４の表面又は裏面に塗布材に混合して塗布したり、あるいは、レンズ１４の内部に分散混合しておいてもよい。
このように構成される発光素子搭載用パッケージ１において、配線基板２に発光素子１３を搭載する方法は金属線で接合するワイヤーボンディング法と、発光素子に突出した発光素子電極を形成し、配線基板２に形成した配線電極９に搭載するフリップチップ法がある。図４では表面に発光素子１３の配線電極９と内部配線１１と電子装置基板に対応する外部接続端子パッド１２とを構成した配線基板２にフリップチップ方式で搭載した例を示している。
一般に、セラミックスリフレクタ本体４のみでは強度が低いため、金属を主体としたろう材を使用して、被接合対象に強固に接合することが望まれる。他方、発光素子１３は特に熱に弱いので、配線基板２上に搭載した後の工程では熱処理を避ける必要がある。
このような事情から、従来、配線基板２上にまず金属ろう材を用いてセラミックス製のリフレクタを搭載した後に発光素子１３の搭載作業を行わざるを得なかった。しかしながらこの場合、配線基板２上に一体に接合されたセラミックス製のリフレクタが立体障害となってしまい、発光素子１３の搭載スピードを向上させることが難しい場合があった。
これに対して、実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１のように、合成樹脂枠体７を備えたリフレクタ３を用いる場合には、合成樹脂枠体７によりセラミックスリフレクタ本体４が補強されるので、リフレクタ３を金属ろう材で接合する必要がなくなるので、配線基板２上に発光素子１３を搭載した後でリフレクタ３を搭載することも可能になる。
この場合、配線基板２とセラミックスリフレクタ本体４が、発光素子１３の搭載時に一体化していないため、従来技術の自動機（オートマウンター）を用いて搭載することができるので、実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１の生産効率を高めるという効果も期待できる。
また、リフレクタ３のセラミックスリフレクタ本体４が合成樹脂枠体７により補強されることで、配線基板２として、セラミックス配線基板以外にも金属リードフレーム、銅配線基板、フレキシブル基板、メタルコア基板を使用することができる。すなわち、リフレクタ３の汎用性を高めることができるのである。
特に、配線基板２が金属リードフレームの場合とフレキシブル基板の場合では共に、発光素子１３はワイヤボンドで結線されることが多く行われ、結線後、金属リードフレームにリフレクタ３を載置して、オーバーモールド工程を行うこともできる。
配線基板２のいずれの構成に対しても、リフレクタ３が発光素子１３搭載後、後付工法となるため、発光素子１３搭載時に障害物が無く、発光素子１３が自動装置で実装できるという共通の作用があり、経済的に、低コストで組み立てができるという効果がある。
実施例２に係る発光素子搭載用パッケージの構成ではセラミックスリフレクタ本体４が内周面４ａで効率よく可視光線を反射するという作用があり、さらに合成樹脂枠７を周設することで高い寸法精度が得られるという作用があり、フリップチップ実装方法で発光素子１３が精度よく載置された発光素子搭載用パッケージ１が得られるという効果があった。
【実施例３】
【００２７】
配線板にセラミックスの多層配線基板を使用して発光素子搭載用パッケージを製造する例について図５に示されるセラミックス多層配線基板製造工程を参照しながら説明する。
ステップＵ１で、セラミックスグリーンシートの材料として、ホウ珪酸ガラス粉体及びアルミナを母材とし、五酸化ニオビウム、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化亜鉛、アノーサイトに加えて、上記添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を配合する。
上記配合ではガラスマトリックス中に添加材及びアルミナ粒子が混在する微構造が得られる。マトリックスのホウ珪酸ガラスと各添加材セラミックス及びアルミナはいずれも異なった屈折率を有しているため、焼結体表面で入光した光は吸収されずに乱反射する作用がある。この作用があるため可視光線の反射率はいずれの添加材でも７０％以上（標準白板比較値）になる効果がある。
添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を添加することで、母材のホウ珪酸ガラスが焼成中に結晶化する作用がある。結晶化することで焼結体の微構造が安定化する作用があり、安定した反射率が得られるという効果がある。
ステップＵ２で有機溶剤、合成樹脂材料と混練し、スラリー状にする。
ステップＵ３で生成したスラリーはドクターブレード法でグリーンシートに加工、乾燥される。
ステップＵ４でグリーンシートは乾燥後、一定のサイズに切断しシートに貫通孔を穿孔し、開口部に金属ペースト（例えば銀系ペースト）をスクリーン印刷法等で充填する。この工程を繰り返し、数枚のシート状セラミックスを作成する。
ステップＵ５で作成されたシートは積層し、圧力と温度をかけ、一体に積層加工する。加工後酸化雰囲気中、８００℃〜１２００℃の温度で焼成する（ステップＵ６）。白色セラミックスが８００〜１２００℃で結晶化する。他の配合例では、白色セラミックスは１４００℃〜１５００℃温度範囲で焼結するから、上記組成では低温で焼成できるという効果がある。
以上の工程で低温焼成セラミックス多層配線基板が製造される。
図４を参照しながら実施例３に係る構成を説明する。
実施例３に係る発光素子搭載用パッケージは、先に述べた実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１における配線基板２が白色セラミックス多層配線基板で構成されるものである。
このように、実施例３に係る多層配線基板２では、例えば、窒化アルミニウム基板等の白色度の低い基板を用いた場合には取り入れることができなかった発光素子１３の下面からの反射光を、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージからの出力光として取り入れることができるため、照明装置の光源として用いた場合にその発光効率を高めることができる。また、セラミックス多層基板はセラミックスの焼結体なので、紫外線照射で反射率が劣化することもない。このため、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ自体の耐久性を大幅に高めることができるという効果を有する。
つまり、実施例３に係る発光素子搭載パッケージにおいては、発光素子１３から放射される紫外光や近紫外光や波長変換材１５で変換された可視光領域の白色光にセラミックスリフレクタ本体４の反射面４ａや、セラミックス多層基板の表面が長時間さらされても劣化しないので、経時変化に伴う反射面４ａやセラミックス多層基板の表面の劣化が生じない。
このため、長期間にわたって反射面４ａやセラミックス多層基板の表面における反射率を高水準のまま維持することができるという効果を有する。
この結果、室内照明用の光源に適した発光素子搭載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。
また、実施例３では白色セラミックス原料でグリーンシートを作成し、低温で焼成して可視光線の反射率が７０％以上（標準白板比較値）の多層セラミックス基板を製造し、発光素子１３及びリフレクタ３を搭載する配線基板２としてもよい。
この構成ではセラミックスリフレクタ本体４と配線基板２が同じ材質又は同じ反射率の白色セラミックスにすることで、発光素子１３からの出光は上部のリフレクタ反射光に下部の配線板反射光を加算することができるため、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージの発光効率を一層高めることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、紫外光、近紫外光により励起される照明装置の光源を形成する場合にリフレクタの反射面が高反射性を有し、かつ、紫外線でその劣化が起こらず、かつ小型化した際に高い寸法精度で対応できる、リフレクタ及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージ及びその製造方法であり、照明装置や発光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】
【００２９】
【図１】（ａ）は本願発明の実施例１乃至３に係るリフレクタのセラミックスリフレクタ本体と合成樹脂枠体の概念図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図２】本願発明の実施例１に係るセラミックスリフレクタ本体の製造工程図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、いずれも本願発明の実施例１に係るリフレクタにおける合成樹脂モールドの工程を示す概念図である。
【図４】（ａ）は本願発明の実施例１乃至３に係る発光素子搭載パッケージの断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図５】本発明実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…発光素子搭載用パッケージ ２…配線基板 ３…リフレクタ ４…セラミックスリフレクタ本体 ４ａ…内周面 ４ｂ…嵌合穴 ５ａ…上金型 ５ｂ…下金型 ５ｃ…嵌合用凸部 ６…モールド集合体の切断線 ７…合成樹脂枠体 ８…貫通孔 ９…配線電極 １０…発光素子電極 １１…内部配線 １２…外部接続端子パッド １３…発光素子 １４…レンズ体 １５…波長変換素材（蛍光体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面における可視光線領域の反射率が高く、近紫外線に対する耐光性も高い高信頼性セラミックスリフレクタとそれを採用した発光素子搭載用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明機器の分野では白色発光素子の需要が高く、白色蛍光体用励起光源として波長４００ｎｍ近傍で発光する近紫外発光素子が期待されている。この発光素子を搭載するパッケージは低背、小型、低コスト、そして素子を稼動させるために大電流を注入する理由で高熱伝導性が要求されている。さらに構成されたリフレクタは近紫外線の照射で劣化しない素材であるとか、可視光線領域の高反射率素材であることが要求されている。
これまでにも発光素子を搭載する配線基板に一体化、又は接合されるリフレクタはセラミックスの焼結体（例えば特許文献１参照）や、白色無機物を微細化し透明な合成樹脂に混練させた白色高反射率合成樹脂（例えば特許文献２参照）が提案されている。又、セラミックス製の発光素子搭載用パッケージの製造方法としてグリーンシートを利用する方法（例えば特許文献３参照）が提案されている。又、リフレクタと枠体の構造に関しては合成樹脂と金属及びセラミックス枠を利用する構成（例えば特許文献４参照）が従来技術として開示されている。
【０００３】
以下に、従来技術に係るリフレクタや発光素子搭載用パッケージの構成について説明する。
特許文献１に開示される「発光ダイオード用パッケージ」は発光素子を搭載した配線基板上に反射面を有している開口部を形成したリフレクタを接着させている。このリフレクタは気孔の直径が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ることを特徴としている。
上記構成の特許文献１に記載の発明によれば、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率を１０％以上とすることで、アルミナセラミックス自体の反射率を向上させることができる。
【０００４】
特許文献２に開示されている「光半導体素子搭載用パッケージ基板の製造方法」では、光発光素子搭載領域となる凹部が２つ以上形成され、この凹部を光反射用熱硬化性合成樹脂組成物層で形成し、それを配線基板上に接着させるという光半導体素子搭載用パッケージ基板の製造方法が開示されている。この製法では、光反射用熱硬化性合成樹脂組成物層を、トランスファー成形法という量産に適した手段を利用することによって成形することで、安価にリフレクタを製造している。又、光反射用熱硬化合成樹脂は無機白色化合物を添加剤として使用することで高い反射率を得ている。
【０００５】
特許文献３に記載される「発光ダイオード用パッケージの製造方法」では発光ダイオード素子（発光素子）を実装するためのセラミックス製のベース体に、放射される光を反射する反射面を有しているセラミックス製のカバー体を貼着した発光素子収納用パッケージの製造方法において、複数個の発光素子が搭載できるように、一枚のベース体に複数枚のカバー体を貼着し、その後、上記ベース体とカバー体ごとに切断分離することを特徴とするものである。
上記構成の特許文献３記載の発明によれば、複数個の発光ダイオード素子が搭載される一枚のベース体に複数枚のカバー体を貼着しているために、カバー体とベース体とを任意の形状とすることができる。多種多様な形状の発光素子搭載パッケージを形成することができる。特に板状のセラミックスからなるベース体に切断用溝を形成させることで効率よく切断することができる。
【０００６】
特許文献４に開示される「ＬＥＤ照明光源」はリフレクタ本体を合成樹脂で構成し、その合成樹脂を金属、セラミックス等の剛性素材形成した骨格で保護するものである。上面および下面を有している基板と、この基板の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子（発光素子）と、各発光素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有しているリフレクタ本体と、を備えた構成で、リフレクタ本体が、合成樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格を備えているため、合成樹脂のみから形成されている場合に比べてリフレクタ本体の剛性が効果的に高められている。このため、発光素子照明光源を安価に製造することができるとともに、その反りを抑制できている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８７１３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５０８５号公報
【特許文献３】特許第３８９１３０８号公報
【特許文献４】特許第３８９５３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の発明おいては、気孔の径及び気孔率を調整したアルミナセラミックス焼結体を用いることで、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が、一般にセラミックスはその焼成工程において必ず焼成収縮が起こるので、気孔率と寸法の管理を両立させることが難しいとされている。しかも、特許文献１に記載の発明においては、ベース体及びカバー体に十分な高反射性を付与するため、セラミックス内部における気孔率を１０％以上にする必要があり、この場合、焼成後のセラミックスの寸法精度を制御することが一層困難になってしまうという課題がある。
この場合、ベース体とカバー体を別々に製造し、その後の工程においてベース体上にカバー体を搭載する際に、自動化が困難になるだけでなく、搭載位置にバラツキが生じ高品質な製品を製造し難いという課題もあった。
又、近年発光素子外形を小型化して発光素子の発熱を低くすることが行われている。この種の小型パッケージではリフレクタの厚さは１ｍｍ程度になる。この厚さで１０％以上の気孔を構成させるセラミックスと、緻密質セラミックスと比較すると光の透過量が増えてしまう。この結果、特許文献１記載の発明においてリフレクタを小型化した場合、ベース体の反射率を高めることができたとしても、セラミックスを光が透過してしまうことによるロスが生じ、結果として、光源の出力低下の原因となってしまう課題もあった。
【０００９】
上記特許文献２に開示される発明では、リフレクタに光反射用熱硬化性合成樹脂材料を使用するため、紫外線又は近紫外線が照射する領域では、合成樹脂を構成する炭素−水素結合が紫外線で分解し、合成樹脂が劣化するという課題があった。又波長変換後も紫外線が残存するため、合成樹脂の劣化が起こるという課題もあった。
【００１０】
上記特許文献３に開示される発明では発光素子を実装するためのセラミックス製のベース体に発光ダイオード素子（発光素子）から放射される光を反射する反射面を有しているセラミックス製のカバー体を貼着する製造方法において、複数個の発光素子が搭載される一枚のベース体に複数個のカバー体を接着材等で貼着し、その後、ベース体を各カバー体こみ切断するパッケージの製法が開示されている。個別に焼成された複数個のセラミックスベース体と複数個のカバー体はそれぞれ別々に成型、焼成されるため、焼成収縮率が構成ユニットごとに異なり、寸法公差が大きくなるという課題があった。
また、ベース体とカバー体が一体となって、しかも個片化されているため、発光素子を搭載するとき、パッケージを専用の冶具に整列させた後、搭載装置に送給する必要があり、搭載作業が極めて煩雑であった。さらにカバー体の高さが発光素子を搭載するときに、立体障害となる課題もあった。
【００１１】
上記特許文献４に開示される発明では複数の発光素子と各発光素子からの光を反射する反射材の材料として合成樹脂と金属又はセラミックスの骨格枠体を使用するため、剛性強度は高くなるが、反射面を構成する合成樹脂の紫外線劣化を防止することはできないという課題があった。
【００１２】
本発明はかかる従来の課題に対処してなされたものである。その目的は紫外光又は近紫外光を発する発光素子を搭載し、紫外光又は近紫外光により蛍光体を励起して可視光線を発光させる発光素子搭載用パッケージにおいて、可視光線の反射率が高く、しかも紫外線劣化を起こすことがないリフレクタ及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタであって、白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体と、このリフレクタ本体の外側面に一体周設される枠体とを有し、この枠体は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするものである。
上記のような構成のリフレクタにおいては、セラミックス内周面を形成するリフレクタ本体が、可視光線を高い反射率で出光するという作用を有している。又、リフレクタ本体の外周囲に合成樹脂とセラミックス粉体材料からなる枠体を周設することで内周面での透過光を遮断し、反射効率をより高くするという作用も有している。
又、セラミックスリフレクタ本体の外周囲は合成樹脂モールド成形方法で形成され、加工後外周を精密に機械切断する。このため外周寸法公差は機械加工部品と同程度まで良くなり、配線基板上に搭載するとき、ＣＣＤカメラなどを用いた画像処理手段を採用できるという作用を有している。
さらに、上記構成のリフレクタにおいては、合成樹脂に熱膨張係数の低いセラミックス原料を添加して合成樹脂の熱膨張を低下させる方法で、枠体を構成する合成樹脂にセラミックス粉体材料を添加することで、枠体の熱膨張係数をリフレクタ本体の熱膨張係数に整合させるという作用を有する。特に、合成樹脂に添加する粉体材料をセラミックス粉体材料とすることで、リフレクタ本体と枠体の熱膨張係数の整合を容易にするという作用を有する。
通常、貫通孔内に発光素子を収納した場合、発光素子が繰り返し動作することによる発熱や、組み立て実装工程等の熱処理が行われた際に、枠体とリフレクタ本体との間で熱膨張差に起因する熱応力が発生する。この場合、枠体とリフレクタ本体の熱膨張係数を整合させておくことで、この熱応力を緩和してリフレクタ本体から枠体が剥がれたり、枠体が変形したり、反ったりするのを抑制するという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のリフレクタであって、前記リフレクタ本体は発光波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内である可視光線領域の光の反射率が７０％以上であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１記載の発明と同じ作用に加えて、リフレクタ本体は、可視光線の反射率が標準白板との比較で７０％以上の白色セラミックスであり、このような白色セラミックスは光の吸収や透過の原因となる気孔が少ないので、反射面における光の吸収や透過に伴う可視光線の反射率の低下を抑制するという作用がある。又、リフレクタ本体を構成する白色セラミックスにおいては、分子同士が共有結合をしているため、紫外線の劣化を生じさせないという作用を有している。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のリフレクタであって、前記合成樹脂は熱可塑性合成樹脂及び硬化剤及びカップリング剤からなり、前記セラミックス粉体材料は、前記合成樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有し、前記合成樹脂の容積を１００とした場合に前記セラミックス粉体材料を４０〜６０容積％添加することを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ作用に加え、合成樹脂に添加するセラミックス粉体材料の添加量を合成樹脂の容積を１００とした場合の４０〜６０容積％とすることで、枠体を成形する場合に、合成樹脂とセラミックス粉体材料から成る混合体の流動性を低下させることなく抑制するという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の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配線基板上に、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を備えた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、リフレクタは請求項１乃至請求項３記載のそれぞれの発明と同じ作用を有する。
また、上記構成の発明においては、発光素子搭載時に、配線基板とリフレクタが一体化していない構成とすることができるため、リフレクタという立体の障害がない状態での発光素子の搭載を可能にするという作用も有している。そのため、自動搭載装置を活用することができ、低コストで発光素子を搭載できるという作用も有している。又、発光素子の搭載時の立体の障害をなくすことができるので、不具合を有する発光素子の検査が容易となり、製品として完成する前に発光素子の取り替えを可能にするという作用を有する。
一般に、セラミックス製のリフレクタ本体自体は強度が低いため、金属を主体とした、ろう材を使用して、被接合対象に強固に接合することが望まれる。そのためには、被接合対象である配線基板の剛性が高いほど実装し易いことになり、セラミックスリフレクタだけでは、被接合対象である配線基板が限定されてしまう。
これに対し、リフレクタ本体の外周に合成樹脂を主成分とする枠体を周設することで、リフレクタ本体を接合できる配線基板が合成樹脂配線基板、フレキシブル基板、セラミックス基板のように広範囲となる。このため、セラミックス製のリフレクタ本体に合成樹脂を主成分とする枠体を周設することで、照明装置や電子部品に使用される種々の発光素子搭載用パッケージに対応できるという作用がある。例えば、薄くて携帯性を重視したパッケージから、放熱性を重視した金属フレームパッケージ等に対応できるという作用を有していることになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明においては、リフレクタの内面が白色のセラミックスにより形成されることで、請求項１記載のリフレクタに高反射性と、紫外光や近紫外光に対する耐光性を付与することができるという効果を有する。これは、リフレクタ本体を構成する白色セラミックスの分子結合は共有結合であり紫外線及び近紫外線の照射による材料の劣化が起こらないためである。この結果、請求項１記載のリフレクタを用いた製品の耐久性を大幅に向上することができる。しかも、反射面の劣化が起こらないということは、経時変化に伴う反射面の反射率の低下が起こらないということを意味しており、請求項１記載のリフレクタを製品として用いた場合に、長期間にわたり高品質を維持することができるという効果も有する。
又、請求項１記載のリフレクタによれば、セラミックスリフレクタの外形は合成樹脂枠体となり、セラミックスリフレクタ本体を製造する際に、焼成収縮率等の変動で外形寸法のバラツキが生じた場合であっても、常温で加工容易な合成樹脂を用いて枠体を構成できるので、請求項１記載の発明の外形寸法を精度よく加工することができ、自動機によるハンドリングが可能となる効果がある。この結果、請求項１記載のリフレクタを用いた製品の生産性を向上することができる。
さらに、合成樹脂を主成分とする枠体を形成することで請求項１記載のリフレクタの外形寸法は、リフレクタ本体よりも周設させた合成樹脂の容積分だけ大きくなり、さらにこの枠体の主成分である合成樹脂中にセラミックス粉体材料が添加されて、枠体の透光性を著しく低下させるので、リフレクタ本体の透過光ロスを防止できる。そのため、リフレクタ本体のみで請求項１に記載のリフレクタを構成する場合よりも、貫通孔の内側面により形成される反射面の反射率を高くする効果がある。この結果、請求項１記載の発明の光学品質を向上させることができる。
加えて、枠体を構成する合成樹脂にセラミックス粉体材料を添加することで、枠体の熱膨張係数をリフレクタ本体の熱膨張係数に整合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１に記載のリフレクタに熱応力が作用した場合に、リフレクタ本体から枠体が剥離したり、枠体が変形するのを防止することができるという効果を有する。よって、この点からも請求項１記載のリフレクタの耐久性を向上させることができる。
請求項１記載の発明に係る枠体は、合成樹脂をモールド加工して、合成樹脂を熱硬化させる。この熱硬化工程では、合成樹脂の硬化収縮がモールド金型の周辺部と中央部により異なることがあり、できるだけ均一収縮をさせるために、合成樹脂より熱膨張率の低い金属酸化物系無機材料を添加している。請求項１記載の発明においては、この点に注目して、金属酸化物系無機材料に代えて熱膨張率の低いセラミックス原料粉体を合成樹脂中に添加し、熱硬化時の不均一硬化が改善され、枠体剥がれ不良や、欠け不良を低減できるという効果も有する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明と同じ効果に加えて、リフレクタ本体を反射率７０％以上の白色セラミックスで構成しているため、可視光線の反射率は７０％（標準白板比較値）以上にすることができる。この結果、高反射率を有する高品質なリフレクタを供給できるという効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ効果に加えて、枠体を形成する際に、合成樹脂の容積を１００とした場合に、セラミックス粉体材料の添加量を４０〜６０容積％とすることで、枠体の熱膨張係数とリフレクタ本体の熱膨張係数を整合させるとともに、枠体を形成する際に、合成樹脂とセラミックス粉体材料により構成される混合体の流動性を確保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記載のリフレクタの品質と生産性を同時に向上させることができるという効果を有する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、配線基板上に請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載のリフレクタを備えたものである。このため、リフレクタは、請求項１乃至請求項３記載のそれぞれの発明と同じ効果を有する。
一般に、発光素子は熱に弱いので、配線基板上に発光素子を搭載した後は極力熱処理を行わないことが望ましい。このため、リフレクタを白色セラミックスのみで構成した場合、先に述べたような理由により（段落００１６を参照。）リフレクタを配線基板上に予めろう付けしておいてから発光素子を配線基板上に搭載していた。この場合、リフレクタが配線基板上において立体障害となってしまい、発光素子の搭載スピードを向上することが困難な場合があった。
これに対し、請求項４記載の発明に係るリフレクタは、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であるため、金属ろう材を用いることなく、例えば、合成樹脂製の接着剤を用いて配線基板上に接合することが可能である。つまり、配線基板に請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリフレクタを搭載する際には、熱処理を行う必要がない。
このため、請求項４記載の発明によれば、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を配線基板上に搭載する前に、発光素子を配線基板上に搭載することもできるという効果を有する。すなわち、発光素子の搭載スピードを高めることもできる。
この結果、請求項４記載の発明の生産性を向上することができる。
また、先に述べたような理由により（段落００１６を参照。）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を用いることで、被接合対象として選択できる材質の種類や、形状を広げることができる。より具体的には、配線基板として、金属リードフレームのように薄い電子部品用途や、放熱が重要な高電流を流すパワーモジュール基板用途等、電子部品の照明装置形態に合わせて幅広く対応できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の最良の実施形態に係るリフレクタとそれを用いた発光素子搭載用パッケージの構成及びその製造方法について実施例を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
以下に本発明の実施例１に係るリフレクタの構造について図１及び図２を参照しながら説明する。（特に請求項１乃至請求項３に対応。）
図１（ａ）は実施例１に係るリフレクタの斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、リフレクタ３はリフレクタ本体４と合成樹脂枠体７から構成されている。ここでは、まずセラミックスリフレクタ本体４の構造から説明する。セラミックスリフレクタ本体４は、例えば、下方に向かって縮径する内周面４ａを形成して設けられ、その外周囲には合成樹脂枠体７が一体に設けられている。また、図１（ａ），（ｂ）に示されるとおり、セラミックスリフレクタ本体４に形成される内周面４ａは、その下端において貫通孔８を形成しており、この貫通孔８は、リフレクタ３を配線基板（図４に符号２として示す）上に配設した場合に発光素子（図４に符号１３として示す）を載置する領域を構成する。
セラミックスリフレクタ本体４は白色セラミックス製で、可視光線領域の反射率が標準白板との比較で７０％以上の値を示す高反射材で構成されている。
また、合成樹脂枠７はセラミックスリフレクタ本体４に例えばモールド加工により合成樹脂にセラミックス原料が添加されたものが周設されており、リフレクタ３の外形を構成している。このモールド工程については後述する。
後述の、図４中、合成樹脂枠７はセラミックスリフレクタ本体４と共に配線基板２に貼着されている。上記構成のリフレクタ３では、発光素子１３から出光した光線はセラミックス本体４ａで反射される。
このような実施例１に係るリフレクタ３においては、セラミックスリフレクタ本体４は白色セラミックスである。例えばアルミナセラミックス及びガラスセラミックスを酸化雰囲気中で焼結して製造する。（詳細は後述する。）このような白色セラミックス製の反射面としての内周面４ａにおいては、可視光線（波長で表すと３８０nm〜７８０nmの領域）が高い反射率で反射し、照明具に適したリフレクタ３とすることができる。
又、白色セラミックスを構成する無機の酸化物はいずれも共有結合をなしているため紫外線や近紫外線によって構造が破壊するというような劣化現象は起こらない。緻密な焼結体であるため耐熱性、耐化学薬品性もあり耐久性を備えたリフレクタとすることができる。
【００２３】
リフレクタ３は合成樹脂枠７で囲まれている。合成樹脂枠７を構成する合成樹脂は本来熱膨張係数が８＊１０−５／℃でセラミックス熱膨張係数６＊１０−６と比べると大きい。このため合成樹脂枠７を構成する合成樹脂の全容積に対して、上述のセラミックス原料を４０容積％〜６０容積％添加し、合成樹脂の熱膨張係数を低下させる。このとき４０容積％以下では熱膨張係数を低下させる効果がほとんどなく、６０容積％以上では合成樹脂の流動性が悪くなり、加工、成型に支障がでるため望ましくない。セラミックス原料は市販されている、酸化アルミナ、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、溶融シリカ、無水珪酸あるいはセラミックスリフレクタ原料と同一原料が使用される。
合成樹脂枠７とセラミックスリフレクタ本体４の熱膨張を整合させることによって、発光素子搭載用パッケージの製造工程で被る熱履歴や、照明装置として繰り返し行われる熱サイクルに対して熱応力変形や剥がれ、反り等の発生を抑制することができる。
又、合成樹脂を周設するとき精密な金属アルミ金型に載置して合成樹脂を流し固めるため（詳細については後述する）、常温では合成樹脂枠７の外形形状は精度よく形成できている。一方、一般にセラミックスは焼成収縮が２０％〜３０％（体積収縮率）あるため、寸法精度は悪い。合成樹脂枠で固める処置を行い、精密な機械加工を行うことで、リフレクタ３に高い外形寸法公差を付与できる。
発光素子１３の小型化（例えば０．３５ｍｍ角）にともない配線基板２にリフレクタ３を搭載するとき、基準となる外形寸法は半導体製品と同じ程度の小さい公差が要求されている。セラミックスに合成樹脂枠７を周設する結果、発光素子１３に近い寸法精度でリフレクタ製造することができる。
発光素子１３はサファイヤ基板上に薄膜技法とフォトリソ法を駆使して構成されているため高い寸法精度で外形及び電極パターンが製造されている。この精度がそのままセラミックスリフレクタパッケージに要求されることはないが、発光素子搭載用パッケージに高密度な発光素子の集積を行うためには、発光素子を載置する為の配線電極９は素子に形成される発光素子電極１０と同等の精度が望まれる。
【００２４】
ここで図２、図３、を参照しながら、実施例１に係るセラミックスリフレクタ本体４の製造工程について説明する。ステップＳ１は調合工程で白色セラミックス原料を配合する。代表的な白色セラミックス原料としてアルミナ系配合例（配合例１）とガラスセラミックス系配合例（配合例２）について説明する。
（配合例１）
アルミナ原料８０重量％に焼結助材２０重量％を調合する。焼結助材は酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び酸化バリウムから構成されている。
ステップＳ２は粉砕及び混合工程でアルミナと焼結助材を粉砕及び混合しスラリー状にする。
ステップＳ３工程で有機バインダーを添加する。セラミックスリフレクタ本体は内周面に勾配を形成したるつぼ形状であるため、粉体プレス加圧時に金型内での原料顆粒の流動性が良くなるようにバインダーを選択する。合成樹脂系のバインダーは造粒後流動性がよく、ワックス系は流動性が劣り、成形性は優れているので、両バインダーを混合して使用する。
ステップＳ４工程で噴霧乾燥を行う。乾燥粉体が加圧成形に適していることを顆粒の粒度分布曲線等で確認する。
ステップＳ５工程で加圧成形を行う。プレス機の仕様、金型は形状、大きさで決める。成形圧力は８００〜１５００ｋｇ／ｍｍ２で行う。加圧成型方法は通常のセラミックスで行われている、静水圧プレス後機械加工する方法等で行うこともできる。
ステップＳ６工程で酸化雰囲気中１４００〜１５００℃で焼成する。
ステップＳ７工程粉体成形中に付着したセラミックス粉体等をバレル加工等で除去して仕上げる。外周囲に合成樹脂モールド加工を行うため、モールド型に載置できるように仕上げる。
アルミナセラミックス製のセラミックスリフレクタ本体４は以上の工程で製造される。
（配合例２）
図２のステップＳ１でホウ珪酸ガラス６０重量％とアルミナ微粉砕原料（例えば市販品AL-160SG-4）４０重量％を配合し、この合計量に対して、外掛けで添加材を１０〜５０重量％添加する。添加材の組成は五酸化ニオビウム、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化亜鉛、アノーサイトと上記添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を調合する。
ステップＳ２は粉砕及び混合工程で上記ガラスセラミックス原料を粉砕及び混合しスラリー状にする。
ステップＳ３工程で有機バインダーを３〜５重量％添加し、スラリーの粘度を調整する。ガラスセラミックスは有機溶剤系バインダーを使用する。溶剤系を使用する理由はガラス粉末の水和現象による高粘度化を避けるためである。（水系バインダーでも高粘度化防止バインダーを選択して使用すれば可能）。
ステップＳ４工程で噴霧乾燥を行う。乾燥顆粒が加圧成形に適していることを顆粒の粒度分布等で確認する。
ステップＳ５工程で加圧成形を行う。プレス機、金型は製品の形状で決める。成形圧力は８００〜１５００ｋｇ／ｍｍ２で行う。加圧成型方法は通常のセラミックスで行われている、静水圧プレス後機械加工する方法等で行うこともできる。
ステップＳ６工程で酸化雰囲気中８００℃〜１２００℃で焼成する。通常のセラミックスより低温度で焼成できるため、添加した有機バインダーが完全に燃焼するする温度で保持して仮焼成することで脱バインダーを完全に行う。又通常の低温焼成セラミックスで行われている拘束焼成方法等を行っても良い。
ステップＳ７工程で粉体成形中に付着したセラミックス粉体等を除去して仕上げる。外周囲に合成樹脂モールド加工を行うための処理を行う。
ガラスセラミックス組成のセラミックスリフレクタ本体４は以上の工程で製造する。
【００２５】
実施例１に係る、配合例１、配合例２で焼成したセラミックスリフレクタ本体に合成樹脂をモールド加工法で周設する。合成樹脂モールド製造工程について図３を参照しながら説明する。
図３（ａ）は合成樹脂モールドに供されるセラミックスリフレクタ本体の断面図を示す。（ｂ）及び（ｃ）は代表的なモールド金型でリフレクタを製造している様子を示す断面図である。（ｄ）は金型を用いて製造されたリフレクタを示す概念図であり、（ｅ）は（ｄ）に示されるリフレクタを個片化したものを示す概念図である。これらの図３（ａ）乃至（ｅ）は、セラミックスリフレクタ本体に合成樹脂をモールドする製造工程において、それぞれの工程を示す構成となっている。すなわち、図３（ａ）は、ステップＴ１に対応し、図３（ｅ）はステップＴ５に対応するものである。
図３（ａ）において示されるステップＴ１では、図中に示されるセラミックスリフレクタ本体４を用意する。
次に、図３（ｂ）に示されるステップＴ２で、セラミックスリフレクタ本体４を下金型５ｂの上面に載置する。その際には、セラミックスリフレクタ本体４の下面に形成される嵌合穴４ｂを、下金型５ｂの上面に形成される嵌合用凸部５ｃに嵌合させることで所定の場所に固定する。合成樹脂モールドに用いられる金型は、上金型５ａと前述の下金型５ｂから構成されており、これらはその表面を研磨仕上げした金属アルミ又は、アルミ合金で製作されている。
次に、図３（ｃ）に示されるステップＴ３では、熱膨張係数を調整した熱硬化合成樹脂を注入する。合成樹脂の熱膨張係数は大きいのでセラミックスリフレクタ原料を合成樹脂の全容積に対して４０容積％〜６０容積％添加することで、整合させることができる。
図３（ｄ）に示されるステップＴ４では、合成樹脂を硬化させた後、金型からモールド製品を取り出す。
図３（ｅ）に示されるステップＴ５で多数個付きのモールド製品をルータ等で個片にする。
以上の製造工程で実施例１に係るセラミックスリフレクタ３が製造される。セラミックス原料を焼成して成るセラミックスリフレクタ本体４を合成樹脂で複数個一体化し、合成樹脂部分をルータ等の切断装置で個片化させ、リフレクタ３の外形を形成する。合成樹脂はモールド金型の精度で成形され、精密機械加工装置で切断し、外形寸法公差が小さいセラミックス製のリフレクタが提供される。図中セラミックスリフレクタ４に嵌合用孔を形成する例で説明したが、樹脂枠体に同様な嵌合孔を形成することもできる。
照明装置の光源用として使用されている発光素子収納パッケージでは２種類の形態が行われている。セラミックスリフレクタが一体の場合とリフレクタを後付けするパッケージの場合である。いずれの場合でも全てをセラミックスで構成する場合、焼成収縮による外形寸法の変動を低減させることは困難であった。具体的には、実施例１に記載のセラミックスリフレクタ本体４を構成するセラミックスは僅かながら透光性を有している。このため、セラミックスリフレクタ本体４を小型化すると、その貫通孔８内に発光素子１３を収容した場合に反射面４ａにおいて光の透過損失が起こり、反射率が低下する恐れがある。
そこで、実施例１に係るリフレクタにおいては、セラミックスリフレクタ本体４の外周に、セラミックス原料を添加して不透明にさせた合成樹脂枠体７を形成することで、セラミックスリフレクタ本体４からの透過光を遮蔽して、反射面４ａにおける反射率の低下を抑制することができる。この結果、発光素子１３の発光効率を向上することができる。
【実施例２】
【００２６】
配線基板とリフレクタから構成される発光素子搭載用パッケージについて図４を参照して説明する。
図４（ａ）は本発明の実施例２に係る発光素子搭載用パッケージの縦断面図であり、（ｂ）は平面図である。
図４（ａ），（ｂ）において、発光素子搭載用パッケージ１は、配線基板２上に、図１に示されるようにセラミックスリフレクタ本体４とそれに周設される合成樹脂枠７から構成されるリフレクタ３を設けたものである。配線基板２には、中央上面に発光素子１３を搭載するための配線電極９が形成されている。この配線電極９は、配線基板２内に形成される内部配線１１を介して、配線基板２下面に形成される外部接続端子パッド１２に接続されている。
また、発光素子１３を収容する貫通孔８の内側面側には、例えば、波長変換材である蛍光体１５が分散混合された合成樹脂が充填され、発光素子１３から放射される紫外光又は近紫外光を蛍光体１５により可視光線に変換している。
なお、図４においては、貫通孔８の内側面側に蛍光体１５を分散混合した合成樹脂を充填する場合を例に挙げて説明しているが、蛍光体１５は、発光素子１３の表面に合成樹脂等の接着剤で付着させてもよいし、レンズ１４の表面又は裏面に塗布材に混合して塗布したり、あるいは、レンズ１４の内部に分散混合しておいてもよい。
このように構成される発光素子搭載用パッケージ１において、配線基板２に発光素子１３を搭載する方法は金属線で接合するワイヤーボンディング法と、発光素子に突出した発光素子電極を形成し、配線基板２に形成した配線電極９に搭載するフリップチップ法がある。図４では表面に発光素子１３の配線電極９と内部配線１１と電子装置基板に対応する外部接続端子パッド１２とを構成した配線基板２にフリップチップ方式で搭載した例を示している。
一般に、セラミックスリフレクタ本体４のみでは強度が低いため、金属を主体としたろう材を使用して、被接合対象に強固に接合することが望まれる。他方、発光素子１３は特に熱に弱いので、配線基板２上に搭載した後の工程では熱処理を避ける必要がある。
このような事情から、従来、配線基板２上にまず金属ろう材を用いてセラミックス製のリフレクタを搭載した後に発光素子１３の搭載作業を行わざるを得なかった。しかしながらこの場合、配線基板２上に一体に接合されたセラミックス製のリフレクタが立体障害となってしまい、発光素子１３の搭載スピードを向上させることが難しい場合があった。
これに対して、実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１のように、合成樹脂枠体７を備えたリフレクタ３を用いる場合には、合成樹脂枠体７によりセラミックスリフレクタ本体４が補強されるので、リフレクタ３を金属ろう材で接合する必要がなくなるので、配線基板２上に発光素子１３を搭載した後でリフレクタ３を搭載することも可能になる。
この場合、配線基板２とセラミックスリフレクタ本体４が、発光素子１３の搭載時に一体化していないため、従来技術の自動機（オートマウンター）を用いて搭載することができるので、実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１の生産効率を高めるという効果も期待できる。
また、リフレクタ３のセラミックスリフレクタ本体４が合成樹脂枠体７により補強されることで、配線基板２として、セラミックス配線基板以外にも金属リードフレーム、銅配線基板、フレキシブル基板、メタルコア基板を使用することができる。すなわち、リフレクタ３の汎用性を高めることができるのである。
特に、配線基板２が金属リードフレームの場合とフレキシブル基板の場合では共に、発光素子１３はワイヤボンドで結線されることが多く行われ、結線後、金属リードフレームにリフレクタ３を載置して、オーバーモールド工程を行うこともできる。
配線基板２のいずれの構成に対しても、リフレクタ３が発光素子１３搭載後、後付工法となるため、発光素子１３搭載時に障害物が無く、発光素子１３が自動装置で実装できるという共通の作用があり、経済的に、低コストで組み立てができるという効果がある。
実施例２に係る発光素子搭載用パッケージの構成ではセラミックスリフレクタ本体４が内周面４ａで効率よく可視光線を反射するという作用があり、さらに合成樹脂枠７を周設することで高い寸法精度が得られるという作用があり、フリップチップ実装方法で発光素子１３が精度よく載置された発光素子搭載用パッケージ１が得られるという効果があった。
【実施例３】
【００２７】
配線板にセラミックスの多層配線基板を使用して発光素子搭載用パッケージを製造する例について図５に示されるセラミックス多層配線基板製造工程を参照しながら説明する。
ステップＵ１で、セラミックスグリーンシートの材料として、ホウ珪酸ガラス粉体及びアルミナを母材とし、五酸化ニオビウム、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化亜鉛、アノーサイトに加えて、上記添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を配合する。
上記配合ではガラスマトリックス中に添加材及びアルミナ粒子が混在する微構造が得られる。マトリックスのホウ珪酸ガラスと各添加材セラミックス及びアルミナはいずれも異なった屈折率を有しているため、焼結体表面で入光した光は吸収されずに乱反射する作用がある。この作用があるため可視光線の反射率はいずれの添加材でも７０％以上（標準白板比較値）になる効果がある。
添加材の内の少なくとも１つの材料の焼成体粉末を添加することで、母材のホウ珪酸ガラスが焼成中に結晶化する作用がある。結晶化することで焼結体の微構造が安定化する作用があり、安定した反射率が得られるという効果がある。
ステップＵ２で有機溶剤、合成樹脂材料と混練し、スラリー状にする。
ステップＵ３で生成したスラリーはドクターブレード法でグリーンシートに加工、乾燥される。
ステップＵ４でグリーンシートは乾燥後、一定のサイズに切断しシートに貫通孔を穿孔し、開口部に金属ペースト（例えば銀系ペースト）をスクリーン印刷法等で充填する。この工程を繰り返し、数枚のシート状セラミックスを作成する。
ステップＵ５で作成されたシートは積層し、圧力と温度をかけ、一体に積層加工する。加工後酸化雰囲気中、８００℃〜１２００℃の温度で焼成する（ステップＵ６）。白色セラミックスが８００〜１２００℃で結晶化する。他の配合例では、白色セラミックスは１４００℃〜１５００℃温度範囲で焼結するから、上記組成では低温で焼成できるという効果がある。
以上の工程で低温焼成セラミックス多層配線基板が製造される。
図４を参照しながら実施例３に係る構成を説明する。
実施例３に係る発光素子搭載用パッケージは、先に述べた実施例２に係る発光素子搭載用パッケージ１における配線基板２が白色セラミックス多層配線基板で構成されるものである。
このように、実施例３に係る多層配線基板２では、例えば、窒化アルミニウム基板等の白色度の低い基板を用いた場合には取り入れることができなかった発光素子１３の下面からの反射光を、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージからの出力光として取り入れることができるため、照明装置の光源として用いた場合にその発光効率を高めることができる。また、セラミックス多層基板はセラミックスの焼結体なので、紫外線照射で反射率が劣化することもない。このため、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ自体の耐久性を大幅に高めることができるという効果を有する。
つまり、実施例３に係る発光素子搭載パッケージにおいては、発光素子１３から放射される紫外光や近紫外光や波長変換材１５で変換された可視光領域の白色光にセラミックスリフレクタ本体４の反射面４ａや、セラミックス多層基板の表面が長時間さらされても劣化しないので、経時変化に伴う反射面４ａやセラミックス多層基板の表面の劣化が生じない。
このため、長期間にわたって反射面４ａやセラミックス多層基板の表面における反射率を高水準のまま維持することができるという効果を有する。
この結果、室内照明用の光源に適した発光素子搭載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。
また、実施例３では白色セラミックス原料でグリーンシートを作成し、低温で焼成して可視光線の反射率が７０％以上（標準白板比較値）の多層セラミックス基板を製造し、発光素子１３及びリフレクタ３を搭載する配線基板２としてもよい。
この構成ではセラミックスリフレクタ本体４と配線基板２が同じ材質又は同じ反射率の白色セラミックスにすることで、発光素子１３からの出光は上部のリフレクタ反射光に下部の配線板反射光を加算することができるため、実施例３に係る発光素子搭載用パッケージの発光効率を一層高めることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、紫外光、近紫外光により励起される照明装置の光源を形成する場合にリフレクタの反射面が高反射性を有し、かつ、紫外線でその劣化が起こらず、かつ小型化した際に高い寸法精度で対応できる、リフレクタ及びそれを用いた発光素子搭載用パッケージ及びその製造方法であり、照明装置や発光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】
【００２９】
【図１】（ａ）は本願発明の実施例１乃至３に係るリフレクタのセラミックスリフレクタ本体と合成樹脂枠体の概念図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図２】本願発明の実施例１に係るセラミックスリフレクタ本体の製造工程図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、いずれも本願発明の実施例１に係るリフレクタにおける合成樹脂モールドの工程を示す概念図である。
【図４】（ａ）は本願発明の実施例１乃至３に係る発光素子搭載パッケージの断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図５】本発明実施例３に係る発光素子搭載用パッケージ製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…発光素子搭載用パッケージ ２…配線基板 ３…リフレクタ ４…セラミックスリフレクタ本体 ４ａ…内周面 ４ｂ…嵌合穴 ５ａ…上金型 ５ｂ…下金型 ５ｃ…嵌合用凸部 ６…モールド集合体の切断線 ７…合成樹脂枠体 ８…貫通孔 ９…配線電極 １０…発光素子電極 １１…内部配線 １２…外部接続端子パッド １３…発光素子 １４…レンズ体 １５…波長変換素材（蛍光体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタであって、
白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体と、
このリフレクタ本体の外側面に一体周設される枠体とを有し、
この枠体は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするリフレクタ。
【請求項２】
前記リフレクタ本体は、発光波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内である可視光線領域の光の反射率が７０％以上であることを特徴とする請求項１記載のリフレクタ。
【請求項３】
前記合成樹脂は、熱可塑性合成樹脂及び硬化剤及びカップリング剤からなり、
前記セラミックス粉体材料は、前記合成樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有し、前記合成樹脂の容積を１００とした場合に前記セラミックス粉体材料を４０〜６０容積％添加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。
【請求項４】
発光素子を搭載するための配線基板上に、前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリフレクタを備えたことを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
【請求項１】
発光素子から放射される光を反射するためのリフレクタであって、
白色セラミックスからなり、発光素子を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体と、
このリフレクタ本体の外側面に一体周設される枠体とを有し、
この枠体は、セラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体であることを特徴とするリフレクタ。
【請求項２】
前記リフレクタ本体は、発光波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内である可視光線領域の光の反射率が７０％以上であることを特徴とする請求項１記載のリフレクタ。
【請求項３】
前記合成樹脂は、熱可塑性合成樹脂及び硬化剤及びカップリング剤からなり、
前記セラミックス粉体材料は、前記合成樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有し、前記合成樹脂の容積を１００とした場合に前記セラミックス粉体材料を４０〜６０容積％添加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。
【請求項４】
発光素子を搭載するための配線基板上に、前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリフレクタを備えたことを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１１８５２８（Ｐ２０１０−１１８５２８Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９１１１３（Ｐ２００８−２９１１１３）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（３９１０３９８９６）株式会社住友金属エレクトロデバイス (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（３９１０３９８９６）株式会社住友金属エレクトロデバイス (276)
【Ｆターム（参考）】
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