素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置
【課題】光電変換素子からの熱を外部に良好に放熱しつつも、素子が載置される基板の形状を安定して保持することの可能な素子搭載用部材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に基づく素子搭載用部材は、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えている。複合基板は、金属層および金属層に積層されたセラミック層を具備している。また、金属層はセラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、セラミック層は複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。そして、複合基板を平面透視した場合に、複数の凸部が載置領域を除く領域よりも載置領域に密に存在することを特徴としている。
【解決手段】本発明の一態様に基づく素子搭載用部材は、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えている。複合基板は、金属層および金属層に積層されたセラミック層を具備している。また、金属層はセラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、セラミック層は複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。そして、複合基板を平面透視した場合に、複数の凸部が載置領域を除く領域よりも載置領域に密に存在することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子が収納される素子搭載用部材および、この素子搭載用部材を備えた光電変換装置に関するものである。光電変換装置は、例えば太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池装置として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子が収納される素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置としては、例えば、特許文献１に記載の太陽電池が知られている。特許文献１に記載の太陽電池は、銅板などのベース基台および絶縁層からなるレシーバ基板を備えている。このようなレシーバ基板を備えている場合には、熱伝導性の良好な金属部材からなるベース基台によって太陽電池素子（光電変換素子）から放出される熱を外部に良好に放熱するとともに、セラミックスのような電気絶縁性の良好な部材からなる絶縁層を有することによって、太陽電池素子とベース基台における所定の配線部分を除く部分とが電気的に短絡することを抑制している。また、特許文献１に記載の太陽電池は、太陽光を反射・集光して太陽電池素子へ導光する反射面を有する反射部材を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８１２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した通り、光電変換素子は、受光による発電時に発熱する。特に、枠状の反射部材のような集光部材を備えた光電変換装置においては、光電変換素子がより多くの光を受光するので、より多くの熱が生じる。この発熱に伴い光電変換素子の温度が上昇すると光電変換効率が低下するという問題がある。このような光電変換素子からの発熱はベース基台によって外部に放出される。
【０００５】
しかしながら、絶縁層の厚みが大きい場合、光電変換素子からの発熱を良好にベース基台に伝達させることが難しくなり、光電変換素子の温度が過度に上昇する可能性がある。絶縁層の厚みを小さくした場合、光電変換素子からの発熱をベース基台に伝達させることが容易となるが、絶縁層とベース基台との熱膨張差に起因してレシーバ基板の強度が低下する可能性がある。そのため、より多くの光を光電変換素子に集光させようとした場合、レシーバ基板に大きな反りが生じる、あるいは、レシーバ基板にクラックが生じる可能性がある。レシーバ基板に大きな反りが生じた場合、光電変換装置（素子搭載用部材）を実装基板に安定して実装することが難しく、素子搭載用部材が実装基板から剥離する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、光電変換素子からの熱を外部に良好に放熱しつつも、レシーバ基板の形状を安定して保持させることの可能な素子搭載用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる素子搭載用部材は、金属層および該金属層に積層されたセラミック層を具備し、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えている。また、前記金属層は前記セラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、前記セラミック層は前記複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。そして、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記複数の凸部が前記載置領域を除く領域よりも前記載置領域に密に存在していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記の態様に基づく素子搭載用部材においては、金属層がセラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、セラミック層は複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。このため、金属層とセラミック層の接合面積を大きくできるので、セラミック層と金属層との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【０００９】
加えて、単に金属層がセラミック層との接合面に複数の凸部を有するのではなく、複合基板を平面透視した場合に、これら複数の凸部が載置領域を除く領域よりも載置領域に密に存在している。すなわち、複合基板を平面透視した場合における載置領域、言い換えれば、複合基板のうち、光電変換素子の直下であって光電変換素子からの熱が多く伝わる領域に複数の凸部が相対的に密に存在していることから、セラミック層を過度に薄くすることなく光電変換素子からの熱を効率よく金属層に伝達させることができる。
【００１０】
また、金属層とセラミック層との熱膨張差に起因して、複合基板における載置領域の周り、言い換えれば、複合基板の平面視した場合における周縁部分には相対的に大きな反りが生じやすいが、この載置領域の周りにおいては、複数の凸部が相対的に疎に存在している。そのため、セラミック層の厚みを大きく確保することができるので、複合基板の反りが抑制されて素子搭載用部材の形状を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１に示す素子搭載用部材の平面透視図である。
【図４】図３に示す素子搭載用部材の第１の変形例を示す平面透視図である。
【図５】図２に示す素子搭載用部材の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】図２に示す素子搭載用部材の第３の変形例を示す断面図である。
【図７】図２に示す素子搭載用部材の第４の変形例を示す断面図である。
【図８】図２に示す素子搭載用部材の第５の変形例を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示す素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置のＹ−Ｙ断面図である。
【図１１】図９に示す素子搭載用部材の平面透視図である。
【図１２】第３の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、下記の実施形態を構成する部材のうち、特徴的な構成を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、各実施形態の素子搭載用部材１および光電変換装置１０１は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１３】
第１の実施形態の素子搭載用部材１は、図１〜３に示すように、上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａを有する複合基板５を備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。複合基板５は、金属層７および金属層７に積層されたセラミック層９を具備している。また、金属層７はセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するとともに、セラミック層９は複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが載置領域５ａを除く領域（以下、便宜的に周辺領域５ｂともいう）よりも載置領域５ａに密に存在していることを特徴としている。
【００１４】
本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７がセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するとともに、セラミック層９は複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。このため、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００１５】
加えて、単に金属層７がセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するのではなく、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが周辺領域５ｂよりも載置領域５ａに密に存在している。すなわち、複合基板５を平面透視した場合における載置領域５ａ、言い換えれば、複合基板５のうち、光電変換素子３の直下であって光電変換素子３からの熱が多く伝わる領域に複数の凸部７ａが相対的に密に存在していることから、セラミック層９を過度に薄くすることなく光電変換素子３からの熱を効率よく金属層７に伝達させることができる。
【００１６】
また、金属層７とセラミック層９との熱膨張差に起因して、複合基板５における載置領域５ａの周り、言い換えれば、複合基板５の平面視した場合における周縁部分には相対的に大きな反りが生じやすいが、この載置領域５ａの周りに位置する周辺領域５ｂにおいては、複数の凸部７ａが相対的に疎に存在している。そのため、セラミック層９の厚みを大きく確保することができるので、複合基板５の反りが抑制されて素子搭載用部材１の形状を安定して保持することができる。
【００１７】
本実施形態の素子搭載用部材１は、金属層７および金属層７の上面に積層されたセラミック層９を具備した複合基板５を備えている。複合基板５は、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａを有している。
【００１８】
本実施形態の素子搭載用部材１における複合基板５は、平面視した場合の形状が四角形状の板形状となっている。このような複合基板５は、平面視した場合の形状が四角形状である金属層７およびセラミック層９を積層することによって形成できる。複合基板５の縦横の寸法は、載置される光電変換素子３の大きさに応じて設定すればよいが、例えば、１０〜１００ｍｍとすればよい。複合基板５を構成する金属層７の厚みとしては、例えば、０．２〜２ｍｍに設定することができる。
【００１９】
複合基板５を構成するセラミック層９の厚みとしては、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。セラミック層９の厚みが０．２ｍｍ以上である場合には、セラミック層９の強度を高めることができるので、複合基板５に大きな反りが生じる可能性やセラミック層９にクラックが生じる可能性を小さくできる。また、セラミック層９の厚みが０．５ｍｍ以下である場合には、セラミック層９から熱伝導性の良好な金属層７へと熱を効率よく伝達させることができる。
【００２０】
金属層７を構成する金属材料としては、例えば、Ａｌ，Ａｇ，ＡｕおよびＣｕのような熱伝導性の良好な材料を用いることができる。また、セラミック層９を構成するセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼
結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体又はガラスセラミック等のセラミックスを用いることができる。また、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料を用いてもよい。また、本実施形態の素子搭載用部材１におけるセラミック層９は、セラミック材料を主成分とすることを意味しており、セラミックスのみからなることを意味するものではない。すなわち、例えば金属粒子のようなセラミック材料以外の添加物が混入していてもよい。
【００２１】
複合基板５を構成する金属層７はセラミック層９との接合面である上面に複数の凸部７ａを有している。また、複合基板５を構成するセラミック層９は金属層７との接合面である下面に、複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。これにより、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９と金属層７との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００２２】
なお、本実施形態における金属層７の複数の凸部７ａは、金属層７の表面に製造工程上で不可避に生じる凹凸形状（表面粗さ）を含むものではない。製造工程上で不可避に生じる凹凸形状であるか否かは、金属層７の側面および下面における表面粗さを評価して金属層７の上面に形成された凸部７ａの大きさと比較することで評価できる。
【００２３】
金属層７の上面に形成された凸部７ａの長さ（セラミック層９の下面に形成された凹部９ａの深さ）は、セラミック層９の厚みに対して１／６〜１／２程度であることが好ましい。例えば、セラミック層９の厚みが０．３ｍｍである場合には、０．０５〜０．１５ｍｍ程度であればよい。凸部７ａの長さがセラミック層９の厚みに対して１／６以上である場合には、セラミック層９の凹部９ａと金属層７の凸部７ａとの間での熱の伝達を良好なものとすることができる。すなわち、金属層７とセラミック層９の接合面積をより大きなものとして、セラミック層９から金属層７への熱の伝達をより良好なものとすることができる。
【００２４】
また、金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因して、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから応力が加わる。そのため、セラミック層９を平面視した場合における凸部７ａが形成されていない部分には、セラミック層９の凹部９ａを介して応力が加わりやすい。しかしながら、凸部７ａの長さがセラミック層９の厚みに対して１／２以下である場合には、セラミック層９を平面視した場合における凸部７ａが形成されていない部分の厚みを十分に確保することができる。そのため、上記の凸部７ａが形成されていない部分にクラックが生じる可能性を小さくできる。
【００２５】
そして、本実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが周辺領域５ｂ（載置領域５ａを除く領域）よりも載置領域５ａに密に存在している。そのため、既に示した通り、セラミック層９を過度に薄くすることなく光電変換素子３からの熱を効率よく金属層７に伝達させつつも、複合基板５に生じる反りを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施形態の素子搭載用部材１において、凸部７ａが密に存在しているとは下記の定義によっている。すなわち、平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を対象となる領域の面積で割った、「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を測定する。そして、それぞれの領域での「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を比較した場合に、この面積比が大きい方を凸部７ａが密に存在しているものとする。また、この面積比が小さい方を凸部７ａが疎に存在しているものとする。本実施形態の素子搭載用部材１においては、載置領域５ａにおける単位面積当たりの凸部７ａの面積が、周辺領域５ｂにおける単位面積当たりの凸部７ａの面積よりも大きい。
【００２７】
平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価することが難しい場合には、複合基板５の上面に平行であって凸部７ａを含む断面において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価すればよい。
【００２８】
図３または図４に示すように、載置領域５ａにおいて、凸部７ａが一定の間隔で規則的に形成されていることが好ましい。例えば、図３においては、載置領域５ａに位置する複数の凸部７ａは、互いに近接する凸部７ａを線で結んだ場合に格子点上に位置するように形成されている。また、図４においては、載置領域５ａに位置する複数の凸部７ａは、互いに近接する凸部７ａを線で結んだ場合に三角格子の格子点上に位置するように形成されている。
【００２９】
このように平面透視した場合に互いに隣り合う凸部７ａの間隔が一定である場合には、光電変換素子３からの熱が一部の凸部７ａに過度に集中することが抑制される。つまり、光電変換素子３からの熱が、それぞれの凸部７ａに分散されるので、放熱性を向上させることができる、また、放熱性が向上することによって複合基板５に熱が溜まることを抑制できるので、複合基板５に大きな反りが生じる、あるいは、セラミック層９にクラックが生じる可能性を小さくできる。
【００３０】
また、図５に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、載置領域５ａの直下に位置する凸部７ａの高さＬ１が、周辺領域５ｂの直下に位置する凸部７ａの高さＬ２よりも高いことが好ましい。これにより、載置領域５ａの直下においてはセラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好に行ないつつも、周辺領域５ｂにおける凹部９ａが形成されている部分でのセラミック層９の厚みを大きくすることができる。そのため、周辺領域５ｂにおけるセラミック層９の強度を高めることができるので、複合基板５に生じる反りを低減することができる。
【００３１】
また、載置領域５ａにおいても、直下に位置する凸部７ａの高さを一定とするのではなく、図６に示すように、高さにバラツキを持たせることが好ましい。図６においては、載置領域５ａの直下に位置する複数の凸部７ａは、高さの相対的に高いものと相対的に低いものとが交互に位置するように形成されている。
【００３２】
既に示したように、金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因して、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから応力が加わる。そのため、セラミック層９の厚み方向における凹部９ａが形成されている部分と形成されていない部分との境界には応力が集中しやすい。しかしながら、載置領域５ａの直下に位置する複数の凸部７ａの高さが、上記の通り一定となっていない場合には、上記の境界の高さ位置にバラツキを持たせることができる。従って、金属層７の凸部７ａからセラミック層９の凹部９ａに加わる応力が局所的に集中することを抑制できる。
【００３３】
また同様の理由から、図７に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、載置領域５ａの直下に位置する凸部７ａの幅Ｗ１が、周辺領域５ｂの直下に位置する凸部７ａの幅Ｗ２よりも大きいことが好ましい。載置領域５ａの直下においてはセラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好に行ないつつも、周辺領域５ｂにおけるにおけるセラミック層９の強度を高く維持することができるので、複合基板５に生じる反りを低減することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、複数の凸部７ａは、底部の幅よりも先端部の幅が小さいテーパ形状であることが好ましい。金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因し
て、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから水平方向（複合基板５の上面に平行な方向）に応力が加わるが、凸部７ａの形状が上記のようなテーパ形状である場合には、この応力を垂直方向（複合基板５の上面に垂直な方向）に分散させることができる。そのため、複合基板５に大きな内部応力が加わることを避けることができ、複合基板５の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
なお、上述のように複数の凸部７ａがテーパ形状である場合には、凸部７ａが密に存在しているとは下記のようにして評価すればよい。すなわち、図３に示すように凸部７ａの幅が高さ方向に一定である場合には、単に平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を対象となる領域の面積で割った、「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を測定すればよいが、凸部７ａがテーパ形状である場合には、凸部７ａを平面透視した場合の面積が最大となる、凸部７ａの根元部分を平面透視した場合の面積を凸部７ａの面積として、対象となる領域の面積で割って「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を算出すればよい。
【００３６】
なお、平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価することが難しい場合には、複合基板５の上面に平行であって凸部７ａの根元部分を含む断面において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価すればよい。
【００３７】
本実施形態の素子搭載用部材１は、複合基板５の上面に配設された複数の配線導体１１を備えている。配線導体１１は光電変換素子３と電気的に接続されている。この配線導体１１を外部配線（不図示）に導通させることによって、外部配線と光電変換素子３とを通電させることができる。配線導体１１としては導電性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ａｇ，ＡｕまたはＣｕを用いることができる。
【００３８】
複合基板５の載置領域５ａには光電変換素子３が設けられている。より具体的には、複合基板５の載置領域５ａ上には複数の配線導体１１の一つが配設され、この配線導体１１の上に光電変換素子３が搭載されている。光電変換素子３は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である。光電変換素子３は、光起電力効果により、受けた光エネルギーを電力に変換して出力することができる。
【００３９】
光電変換素子３としては、上面と下面とに電極を有するものを用いることができる。光電変換素子３の下面側電極はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、あるいはＡｕ−Ｓｎロウのような部材を介して配線導体１１の一つに接合されている。また、光電変換素子３の上面側電極は、ボンディングワイヤのような通電部材１３を介して配線導体１１の別の一つに電気的に接続されている。
【００４０】
また、本実施形態の素子搭載用部材１は、複合基板５の下面に接合された放熱部材１５を備えている。放熱部材１５は、複合基板５の下面に接合される平板の形状の部位１５ａと、この部位１５ａの下面側に位置する複数のフィン１５ｂとを有している。平板の形状の部位１５ａと複数のフィン１５ｂとは、別々に作製した後で、平板の形状の部位１５ａの下面にフィン１５ｂを接合してもよい。また、平板の形状の部位１５ａと複数のフィン１５ｂとは、一体的に形成してもよい。放熱部材１５としては、複合基板５を構成する金属層７と同様に、熱伝導性の良好な材料を用いることが好ましく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，ＡｕおよびＣｕのような金属材料を用いることができる。
【００４１】
例えば、平板の形状の部位１５ａとして、平面視した場合の大きさが複合基板５と同じであって１ｍｍ〜５ｍｍの厚みの銅板を準備する。この銅板の下面に厚さ１ｍｍ、縦横５ｍｍ程度の銅板をフィン１５ｂとして貼り付ける。このようにして放熱部材１５を形成することができる。このような放熱部材１５を備えていることによって、光電変換素子３か
ら生じた熱を複合基板５および放熱部材１５を介して外部に効率良く放熱することができる。
【００４２】
次に、第２の実施形態の素子搭載用部材１およびこれを備えた光電変換装置１０１について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
図９〜１１に示すように、第２の実施形態の素子搭載用部材１は、第１の実施形態の素子搭載用部材１と比較して、複合基板５上であって載置領域５ａを含む領域を取り囲むように設けられた枠体１７をさらに備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。
【００４４】
また、複合基板５は、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａに加えて、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、凸部７ａが中間領域５ｄよりも載置領域５ａに密に存在するとともに枠領域５ｃよりも中間領域５ｄに密に存在している。
【００４５】
本実施形態の素子搭載用部材１における枠体１７は、複合基板５を構成する金属層７の上面に接合されている。本実施形態における枠体１７は、平面視したときの形状が筒形状であって、光電変換素子３を囲むように設けられている。
【００４６】
本実施形態の素子搭載用部材１における枠体１７はセラミックスからなっている。枠体１７に用いられるセラミックスとしては、熱伝導性の良好なセラミック材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、熱伝導性の良好なセラミック材料として、窒化アルミニウムを用いることができる。枠体１７の下面には、複合基板５（セラミック層９）との接合性を向上させるためにメタライズ層が形成されている。枠体１７と複合基板５との接合には、銀ロウのようなロウ材を用いることができる。本実施形態における枠体１７は、セラミックスからなることにより、電気絶縁性が向上している。なお、枠体１７には金属材料を用いることもできる。金属材料としては、例えば、鉄ニッケルコバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金を用いることができる。
【００４７】
本実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５が、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａに加えて、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。言い換えれば、第１の実施形態の素子搭載用部材１における周辺領域５ｂとして、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、凸部７ａが中間領域５ｄよりも載置領域５ａに密に存在するとともに枠領域５ｃよりも中間領域５ｄに密に存在している。
【００４８】
複合基板５の平面視した場合における最も周縁部分に位置する枠領域５ｃには枠体１７が接合される一方で、相対的に大きな反りが生じやすいが、この枠領域５ｃにおいては、凸部７ａが相対的に最も疎に存在している（本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７の凸部７ａが枠領域５ｃには存在していない）。そのため、枠領域５ｃにおけるセラミック層９の厚みを大きく確保することができるので、複合基板５の反りが抑制され、複合基板５と枠体１７の接合性を良好に保つことが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態の素子搭載用部材１は、枠体１７に接合され、光電変換素子３の上に位置するように設けられた集光手段１９を備えている。集光手段１９は、上方からの光を
光電変換素子３に集中させることを目的として設けられている。集光手段１９と枠体１７との接合には、例えば、ガラス質材料を用いることができる。なお、集光手段１９としては、例えば、集光プリズムを用いることができる。
【００５０】
次に、第３の実施形態の素子搭載用部材１およびこれを備えた光電変換装置１０１について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
図１２に示すように、第３の実施形態の素子搭載用部材１は、第１の実施形態の素子搭載用部材１と比較して、複合基板５の上下が反転した状態で用いられている。すなわち、金属層７および金属層７の下面に積層されたセラミック層９を具備した複合基板５を備えている。言い換えれば、セラミック層９およびセラミック層９の上面に積層された金属層７を具備した複合基板５を備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。
【００５２】
複合基板５を構成する金属層７はセラミック層９との接合面である下面に複数の凸部７ａを有している。また、複合基板５を構成するセラミック層９は金属層７との接合面である上面に、複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。これにより、第１の実施形態の素子搭載用部材１における複合基板５と同様に、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９と金属層７との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００５３】
また、第１の実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５の上面に光電変換素子３と電気的に接続される配線導体１１を備えているが、本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７を配線導体１１として用いることができる。このように、本実施形態の素子搭載用部材１においては、配線導体１１を別途備える必要が無いことから、素子搭載用部材１の部品点数を減らすことができる。
【００５４】
上述の通り、各実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・素子搭載用部材
１０１・・・光電変換装置
３・・・光電変換素子
５・・・複合基板
５ａ・・・載置領域
５ｂ・・・周辺領域
５ｃ・・・枠領域
５ｄ・・・中間領域
７・・・金属層
７ａ・・・凸部
９・・・セラミック層
９ａ・・・凹部
１１・・・配線導体
１３・・・通電部材
１５・・・放熱部材
１５ａ・・・平板の形状の部位
１５ｂ・・・フィン
１７・・・枠体
１９・・・集光手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子が収納される素子搭載用部材および、この素子搭載用部材を備えた光電変換装置に関するものである。光電変換装置は、例えば太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池装置として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子が収納される素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置としては、例えば、特許文献１に記載の太陽電池が知られている。特許文献１に記載の太陽電池は、銅板などのベース基台および絶縁層からなるレシーバ基板を備えている。このようなレシーバ基板を備えている場合には、熱伝導性の良好な金属部材からなるベース基台によって太陽電池素子（光電変換素子）から放出される熱を外部に良好に放熱するとともに、セラミックスのような電気絶縁性の良好な部材からなる絶縁層を有することによって、太陽電池素子とベース基台における所定の配線部分を除く部分とが電気的に短絡することを抑制している。また、特許文献１に記載の太陽電池は、太陽光を反射・集光して太陽電池素子へ導光する反射面を有する反射部材を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８１２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した通り、光電変換素子は、受光による発電時に発熱する。特に、枠状の反射部材のような集光部材を備えた光電変換装置においては、光電変換素子がより多くの光を受光するので、より多くの熱が生じる。この発熱に伴い光電変換素子の温度が上昇すると光電変換効率が低下するという問題がある。このような光電変換素子からの発熱はベース基台によって外部に放出される。
【０００５】
しかしながら、絶縁層の厚みが大きい場合、光電変換素子からの発熱を良好にベース基台に伝達させることが難しくなり、光電変換素子の温度が過度に上昇する可能性がある。絶縁層の厚みを小さくした場合、光電変換素子からの発熱をベース基台に伝達させることが容易となるが、絶縁層とベース基台との熱膨張差に起因してレシーバ基板の強度が低下する可能性がある。そのため、より多くの光を光電変換素子に集光させようとした場合、レシーバ基板に大きな反りが生じる、あるいは、レシーバ基板にクラックが生じる可能性がある。レシーバ基板に大きな反りが生じた場合、光電変換装置（素子搭載用部材）を実装基板に安定して実装することが難しく、素子搭載用部材が実装基板から剥離する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、光電変換素子からの熱を外部に良好に放熱しつつも、レシーバ基板の形状を安定して保持させることの可能な素子搭載用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる素子搭載用部材は、金属層および該金属層に積層されたセラミック層を具備し、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えている。また、前記金属層は前記セラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、前記セラミック層は前記複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。そして、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記複数の凸部が前記載置領域を除く領域よりも前記載置領域に密に存在していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記の態様に基づく素子搭載用部材においては、金属層がセラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、セラミック層は複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有している。このため、金属層とセラミック層の接合面積を大きくできるので、セラミック層と金属層との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【０００９】
加えて、単に金属層がセラミック層との接合面に複数の凸部を有するのではなく、複合基板を平面透視した場合に、これら複数の凸部が載置領域を除く領域よりも載置領域に密に存在している。すなわち、複合基板を平面透視した場合における載置領域、言い換えれば、複合基板のうち、光電変換素子の直下であって光電変換素子からの熱が多く伝わる領域に複数の凸部が相対的に密に存在していることから、セラミック層を過度に薄くすることなく光電変換素子からの熱を効率よく金属層に伝達させることができる。
【００１０】
また、金属層とセラミック層との熱膨張差に起因して、複合基板における載置領域の周り、言い換えれば、複合基板の平面視した場合における周縁部分には相対的に大きな反りが生じやすいが、この載置領域の周りにおいては、複数の凸部が相対的に疎に存在している。そのため、セラミック層の厚みを大きく確保することができるので、複合基板の反りが抑制されて素子搭載用部材の形状を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１に示す素子搭載用部材の平面透視図である。
【図４】図３に示す素子搭載用部材の第１の変形例を示す平面透視図である。
【図５】図２に示す素子搭載用部材の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】図２に示す素子搭載用部材の第３の変形例を示す断面図である。
【図７】図２に示す素子搭載用部材の第４の変形例を示す断面図である。
【図８】図２に示す素子搭載用部材の第５の変形例を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示す素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置のＹ−Ｙ断面図である。
【図１１】図９に示す素子搭載用部材の平面透視図である。
【図１２】第３の実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、下記の実施形態を構成する部材のうち、特徴的な構成を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、各実施形態の素子搭載用部材１および光電変換装置１０１は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１３】
第１の実施形態の素子搭載用部材１は、図１〜３に示すように、上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａを有する複合基板５を備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。複合基板５は、金属層７および金属層７に積層されたセラミック層９を具備している。また、金属層７はセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するとともに、セラミック層９は複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが載置領域５ａを除く領域（以下、便宜的に周辺領域５ｂともいう）よりも載置領域５ａに密に存在していることを特徴としている。
【００１４】
本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７がセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するとともに、セラミック層９は複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。このため、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００１５】
加えて、単に金属層７がセラミック層９との接合面に複数の凸部７ａを有するのではなく、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが周辺領域５ｂよりも載置領域５ａに密に存在している。すなわち、複合基板５を平面透視した場合における載置領域５ａ、言い換えれば、複合基板５のうち、光電変換素子３の直下であって光電変換素子３からの熱が多く伝わる領域に複数の凸部７ａが相対的に密に存在していることから、セラミック層９を過度に薄くすることなく光電変換素子３からの熱を効率よく金属層７に伝達させることができる。
【００１６】
また、金属層７とセラミック層９との熱膨張差に起因して、複合基板５における載置領域５ａの周り、言い換えれば、複合基板５の平面視した場合における周縁部分には相対的に大きな反りが生じやすいが、この載置領域５ａの周りに位置する周辺領域５ｂにおいては、複数の凸部７ａが相対的に疎に存在している。そのため、セラミック層９の厚みを大きく確保することができるので、複合基板５の反りが抑制されて素子搭載用部材１の形状を安定して保持することができる。
【００１７】
本実施形態の素子搭載用部材１は、金属層７および金属層７の上面に積層されたセラミック層９を具備した複合基板５を備えている。複合基板５は、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａを有している。
【００１８】
本実施形態の素子搭載用部材１における複合基板５は、平面視した場合の形状が四角形状の板形状となっている。このような複合基板５は、平面視した場合の形状が四角形状である金属層７およびセラミック層９を積層することによって形成できる。複合基板５の縦横の寸法は、載置される光電変換素子３の大きさに応じて設定すればよいが、例えば、１０〜１００ｍｍとすればよい。複合基板５を構成する金属層７の厚みとしては、例えば、０．２〜２ｍｍに設定することができる。
【００１９】
複合基板５を構成するセラミック層９の厚みとしては、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。セラミック層９の厚みが０．２ｍｍ以上である場合には、セラミック層９の強度を高めることができるので、複合基板５に大きな反りが生じる可能性やセラミック層９にクラックが生じる可能性を小さくできる。また、セラミック層９の厚みが０．５ｍｍ以下である場合には、セラミック層９から熱伝導性の良好な金属層７へと熱を効率よく伝達させることができる。
【００２０】
金属層７を構成する金属材料としては、例えば、Ａｌ，Ａｇ，ＡｕおよびＣｕのような熱伝導性の良好な材料を用いることができる。また、セラミック層９を構成するセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼
結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体又はガラスセラミック等のセラミックスを用いることができる。また、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料を用いてもよい。また、本実施形態の素子搭載用部材１におけるセラミック層９は、セラミック材料を主成分とすることを意味しており、セラミックスのみからなることを意味するものではない。すなわち、例えば金属粒子のようなセラミック材料以外の添加物が混入していてもよい。
【００２１】
複合基板５を構成する金属層７はセラミック層９との接合面である上面に複数の凸部７ａを有している。また、複合基板５を構成するセラミック層９は金属層７との接合面である下面に、複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。これにより、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９と金属層７との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００２２】
なお、本実施形態における金属層７の複数の凸部７ａは、金属層７の表面に製造工程上で不可避に生じる凹凸形状（表面粗さ）を含むものではない。製造工程上で不可避に生じる凹凸形状であるか否かは、金属層７の側面および下面における表面粗さを評価して金属層７の上面に形成された凸部７ａの大きさと比較することで評価できる。
【００２３】
金属層７の上面に形成された凸部７ａの長さ（セラミック層９の下面に形成された凹部９ａの深さ）は、セラミック層９の厚みに対して１／６〜１／２程度であることが好ましい。例えば、セラミック層９の厚みが０．３ｍｍである場合には、０．０５〜０．１５ｍｍ程度であればよい。凸部７ａの長さがセラミック層９の厚みに対して１／６以上である場合には、セラミック層９の凹部９ａと金属層７の凸部７ａとの間での熱の伝達を良好なものとすることができる。すなわち、金属層７とセラミック層９の接合面積をより大きなものとして、セラミック層９から金属層７への熱の伝達をより良好なものとすることができる。
【００２４】
また、金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因して、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから応力が加わる。そのため、セラミック層９を平面視した場合における凸部７ａが形成されていない部分には、セラミック層９の凹部９ａを介して応力が加わりやすい。しかしながら、凸部７ａの長さがセラミック層９の厚みに対して１／２以下である場合には、セラミック層９を平面視した場合における凸部７ａが形成されていない部分の厚みを十分に確保することができる。そのため、上記の凸部７ａが形成されていない部分にクラックが生じる可能性を小さくできる。
【００２５】
そして、本実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５を平面透視した場合に、複数の凸部７ａが周辺領域５ｂ（載置領域５ａを除く領域）よりも載置領域５ａに密に存在している。そのため、既に示した通り、セラミック層９を過度に薄くすることなく光電変換素子３からの熱を効率よく金属層７に伝達させつつも、複合基板５に生じる反りを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施形態の素子搭載用部材１において、凸部７ａが密に存在しているとは下記の定義によっている。すなわち、平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を対象となる領域の面積で割った、「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を測定する。そして、それぞれの領域での「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を比較した場合に、この面積比が大きい方を凸部７ａが密に存在しているものとする。また、この面積比が小さい方を凸部７ａが疎に存在しているものとする。本実施形態の素子搭載用部材１においては、載置領域５ａにおける単位面積当たりの凸部７ａの面積が、周辺領域５ｂにおける単位面積当たりの凸部７ａの面積よりも大きい。
【００２７】
平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価することが難しい場合には、複合基板５の上面に平行であって凸部７ａを含む断面において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価すればよい。
【００２８】
図３または図４に示すように、載置領域５ａにおいて、凸部７ａが一定の間隔で規則的に形成されていることが好ましい。例えば、図３においては、載置領域５ａに位置する複数の凸部７ａは、互いに近接する凸部７ａを線で結んだ場合に格子点上に位置するように形成されている。また、図４においては、載置領域５ａに位置する複数の凸部７ａは、互いに近接する凸部７ａを線で結んだ場合に三角格子の格子点上に位置するように形成されている。
【００２９】
このように平面透視した場合に互いに隣り合う凸部７ａの間隔が一定である場合には、光電変換素子３からの熱が一部の凸部７ａに過度に集中することが抑制される。つまり、光電変換素子３からの熱が、それぞれの凸部７ａに分散されるので、放熱性を向上させることができる、また、放熱性が向上することによって複合基板５に熱が溜まることを抑制できるので、複合基板５に大きな反りが生じる、あるいは、セラミック層９にクラックが生じる可能性を小さくできる。
【００３０】
また、図５に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、載置領域５ａの直下に位置する凸部７ａの高さＬ１が、周辺領域５ｂの直下に位置する凸部７ａの高さＬ２よりも高いことが好ましい。これにより、載置領域５ａの直下においてはセラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好に行ないつつも、周辺領域５ｂにおける凹部９ａが形成されている部分でのセラミック層９の厚みを大きくすることができる。そのため、周辺領域５ｂにおけるセラミック層９の強度を高めることができるので、複合基板５に生じる反りを低減することができる。
【００３１】
また、載置領域５ａにおいても、直下に位置する凸部７ａの高さを一定とするのではなく、図６に示すように、高さにバラツキを持たせることが好ましい。図６においては、載置領域５ａの直下に位置する複数の凸部７ａは、高さの相対的に高いものと相対的に低いものとが交互に位置するように形成されている。
【００３２】
既に示したように、金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因して、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから応力が加わる。そのため、セラミック層９の厚み方向における凹部９ａが形成されている部分と形成されていない部分との境界には応力が集中しやすい。しかしながら、載置領域５ａの直下に位置する複数の凸部７ａの高さが、上記の通り一定となっていない場合には、上記の境界の高さ位置にバラツキを持たせることができる。従って、金属層７の凸部７ａからセラミック層９の凹部９ａに加わる応力が局所的に集中することを抑制できる。
【００３３】
また同様の理由から、図７に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、載置領域５ａの直下に位置する凸部７ａの幅Ｗ１が、周辺領域５ｂの直下に位置する凸部７ａの幅Ｗ２よりも大きいことが好ましい。載置領域５ａの直下においてはセラミック層９から金属層７への熱の伝達を良好に行ないつつも、周辺領域５ｂにおけるにおけるセラミック層９の強度を高く維持することができるので、複合基板５に生じる反りを低減することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、複合基板５を上面に垂直な方向で断面視した場合に、複数の凸部７ａは、底部の幅よりも先端部の幅が小さいテーパ形状であることが好ましい。金属層７を構成する金属材料とセラミック層９を構成するセラミック材料の熱膨張差に起因し
て、セラミック層９の凹部９ａには金属層７の凸部７ａから水平方向（複合基板５の上面に平行な方向）に応力が加わるが、凸部７ａの形状が上記のようなテーパ形状である場合には、この応力を垂直方向（複合基板５の上面に垂直な方向）に分散させることができる。そのため、複合基板５に大きな内部応力が加わることを避けることができ、複合基板５の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
なお、上述のように複数の凸部７ａがテーパ形状である場合には、凸部７ａが密に存在しているとは下記のようにして評価すればよい。すなわち、図３に示すように凸部７ａの幅が高さ方向に一定である場合には、単に平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を対象となる領域の面積で割った、「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を測定すればよいが、凸部７ａがテーパ形状である場合には、凸部７ａを平面透視した場合の面積が最大となる、凸部７ａの根元部分を平面透視した場合の面積を凸部７ａの面積として、対象となる領域の面積で割って「単位面積当たりの凸部７ａの面積」を算出すればよい。
【００３６】
なお、平面透視した場合において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価することが難しい場合には、複合基板５の上面に平行であって凸部７ａの根元部分を含む断面において対象となる領域での凸部７ａの面積を評価すればよい。
【００３７】
本実施形態の素子搭載用部材１は、複合基板５の上面に配設された複数の配線導体１１を備えている。配線導体１１は光電変換素子３と電気的に接続されている。この配線導体１１を外部配線（不図示）に導通させることによって、外部配線と光電変換素子３とを通電させることができる。配線導体１１としては導電性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ａｇ，ＡｕまたはＣｕを用いることができる。
【００３８】
複合基板５の載置領域５ａには光電変換素子３が設けられている。より具体的には、複合基板５の載置領域５ａ上には複数の配線導体１１の一つが配設され、この配線導体１１の上に光電変換素子３が搭載されている。光電変換素子３は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である。光電変換素子３は、光起電力効果により、受けた光エネルギーを電力に変換して出力することができる。
【００３９】
光電変換素子３としては、上面と下面とに電極を有するものを用いることができる。光電変換素子３の下面側電極はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、あるいはＡｕ−Ｓｎロウのような部材を介して配線導体１１の一つに接合されている。また、光電変換素子３の上面側電極は、ボンディングワイヤのような通電部材１３を介して配線導体１１の別の一つに電気的に接続されている。
【００４０】
また、本実施形態の素子搭載用部材１は、複合基板５の下面に接合された放熱部材１５を備えている。放熱部材１５は、複合基板５の下面に接合される平板の形状の部位１５ａと、この部位１５ａの下面側に位置する複数のフィン１５ｂとを有している。平板の形状の部位１５ａと複数のフィン１５ｂとは、別々に作製した後で、平板の形状の部位１５ａの下面にフィン１５ｂを接合してもよい。また、平板の形状の部位１５ａと複数のフィン１５ｂとは、一体的に形成してもよい。放熱部材１５としては、複合基板５を構成する金属層７と同様に、熱伝導性の良好な材料を用いることが好ましく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，ＡｕおよびＣｕのような金属材料を用いることができる。
【００４１】
例えば、平板の形状の部位１５ａとして、平面視した場合の大きさが複合基板５と同じであって１ｍｍ〜５ｍｍの厚みの銅板を準備する。この銅板の下面に厚さ１ｍｍ、縦横５ｍｍ程度の銅板をフィン１５ｂとして貼り付ける。このようにして放熱部材１５を形成することができる。このような放熱部材１５を備えていることによって、光電変換素子３か
ら生じた熱を複合基板５および放熱部材１５を介して外部に効率良く放熱することができる。
【００４２】
次に、第２の実施形態の素子搭載用部材１およびこれを備えた光電変換装置１０１について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
図９〜１１に示すように、第２の実施形態の素子搭載用部材１は、第１の実施形態の素子搭載用部材１と比較して、複合基板５上であって載置領域５ａを含む領域を取り囲むように設けられた枠体１７をさらに備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。
【００４４】
また、複合基板５は、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａに加えて、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、凸部７ａが中間領域５ｄよりも載置領域５ａに密に存在するとともに枠領域５ｃよりも中間領域５ｄに密に存在している。
【００４５】
本実施形態の素子搭載用部材１における枠体１７は、複合基板５を構成する金属層７の上面に接合されている。本実施形態における枠体１７は、平面視したときの形状が筒形状であって、光電変換素子３を囲むように設けられている。
【００４６】
本実施形態の素子搭載用部材１における枠体１７はセラミックスからなっている。枠体１７に用いられるセラミックスとしては、熱伝導性の良好なセラミック材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、熱伝導性の良好なセラミック材料として、窒化アルミニウムを用いることができる。枠体１７の下面には、複合基板５（セラミック層９）との接合性を向上させるためにメタライズ層が形成されている。枠体１７と複合基板５との接合には、銀ロウのようなロウ材を用いることができる。本実施形態における枠体１７は、セラミックスからなることにより、電気絶縁性が向上している。なお、枠体１７には金属材料を用いることもできる。金属材料としては、例えば、鉄ニッケルコバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金を用いることができる。
【００４７】
本実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５が、その上面に光電変換素子３が載置される載置領域５ａに加えて、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。言い換えれば、第１の実施形態の素子搭載用部材１における周辺領域５ｂとして、枠体１７が設けられる枠領域５ｃおよび載置領域５ａと枠領域５ｃとの間に位置する中間領域５ｄを有している。そして、複合基板５を平面透視した場合に、凸部７ａが中間領域５ｄよりも載置領域５ａに密に存在するとともに枠領域５ｃよりも中間領域５ｄに密に存在している。
【００４８】
複合基板５の平面視した場合における最も周縁部分に位置する枠領域５ｃには枠体１７が接合される一方で、相対的に大きな反りが生じやすいが、この枠領域５ｃにおいては、凸部７ａが相対的に最も疎に存在している（本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７の凸部７ａが枠領域５ｃには存在していない）。そのため、枠領域５ｃにおけるセラミック層９の厚みを大きく確保することができるので、複合基板５の反りが抑制され、複合基板５と枠体１７の接合性を良好に保つことが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態の素子搭載用部材１は、枠体１７に接合され、光電変換素子３の上に位置するように設けられた集光手段１９を備えている。集光手段１９は、上方からの光を
光電変換素子３に集中させることを目的として設けられている。集光手段１９と枠体１７との接合には、例えば、ガラス質材料を用いることができる。なお、集光手段１９としては、例えば、集光プリズムを用いることができる。
【００５０】
次に、第３の実施形態の素子搭載用部材１およびこれを備えた光電変換装置１０１について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
図１２に示すように、第３の実施形態の素子搭載用部材１は、第１の実施形態の素子搭載用部材１と比較して、複合基板５の上下が反転した状態で用いられている。すなわち、金属層７および金属層７の下面に積層されたセラミック層９を具備した複合基板５を備えている。言い換えれば、セラミック層９およびセラミック層９の上面に積層された金属層７を具備した複合基板５を備えている。また、光電変換装置１０１としては複合基板５の載置領域５ａに設けられた光電変換素子３を備えている。
【００５２】
複合基板５を構成する金属層７はセラミック層９との接合面である下面に複数の凸部７ａを有している。また、複合基板５を構成するセラミック層９は金属層７との接合面である上面に、複数の凸部７ａにそれぞれ嵌合する複数の凹部９ａを有している。これにより、第１の実施形態の素子搭載用部材１における複合基板５と同様に、金属層７とセラミック層９の接合面積を大きくできるので、セラミック層９と金属層７との間での熱の伝達を良好なものとすることができる。
【００５３】
また、第１の実施形態の素子搭載用部材１においては、複合基板５の上面に光電変換素子３と電気的に接続される配線導体１１を備えているが、本実施形態の素子搭載用部材１においては、金属層７を配線導体１１として用いることができる。このように、本実施形態の素子搭載用部材１においては、配線導体１１を別途備える必要が無いことから、素子搭載用部材１の部品点数を減らすことができる。
【００５４】
上述の通り、各実施形態の素子搭載用部材およびこれを備えた光電変換装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・素子搭載用部材
１０１・・・光電変換装置
３・・・光電変換素子
５・・・複合基板
５ａ・・・載置領域
５ｂ・・・周辺領域
５ｃ・・・枠領域
５ｄ・・・中間領域
７・・・金属層
７ａ・・・凸部
９・・・セラミック層
９ａ・・・凹部
１１・・・配線導体
１３・・・通電部材
１５・・・放熱部材
１５ａ・・・平板の形状の部位
１５ｂ・・・フィン
１７・・・枠体
１９・・・集光手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層および該金属層に積層されたセラミック層を具備し、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えた素子搭載用部材であって、
前記金属層は前記セラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、前記セラミック層は前記複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有し、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記複数の凸部が前記載置領域を除く領域よりも前記載置領域に密に存在していることを特徴とする素子搭載用部材。
【請求項２】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記載置領域の直下に位置する凸部の高さが、前記載置領域を除く領域の直下に位置する凸部の高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項３】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記載置領域の直下に位置する凸部の幅が、前記載置領域を除く領域の直下に位置する凸部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項４】
前記複合基板を平面透視した場合に、前記載置領域に位置する前記複数の凸部は、格子点状に位置していることを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項５】
前記複合基板上であって前記載置領域を含む領域を取り囲むように設けられた枠体をさらに備え、
前記複合基板は、その上面に前記光電変換素子が載置される前記載置領域、前記枠体が設けられる枠領域および前記載置領域と前記枠領域との間に位置する中間領域を有し、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記凸部が前記中間領域よりも前記載置領域に密に存在するとともに前記枠領域よりも前記中間領域に密に存在することを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項６】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記複数の凸部は、底部の幅よりも先端部の幅が小さいテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の素子搭載用部材と、
前記複合基板の前記載置領域に設けられた前記光電変換素子とを備えていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１】
金属層および該金属層に積層されたセラミック層を具備し、上面に光電変換素子が載置される載置領域を有する複合基板を備えた素子搭載用部材であって、
前記金属層は前記セラミック層との接合面に複数の凸部を有するとともに、前記セラミック層は前記複数の凸部にそれぞれ嵌合する複数の凹部を有し、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記複数の凸部が前記載置領域を除く領域よりも前記載置領域に密に存在していることを特徴とする素子搭載用部材。
【請求項２】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記載置領域の直下に位置する凸部の高さが、前記載置領域を除く領域の直下に位置する凸部の高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項３】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記載置領域の直下に位置する凸部の幅が、前記載置領域を除く領域の直下に位置する凸部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項４】
前記複合基板を平面透視した場合に、前記載置領域に位置する前記複数の凸部は、格子点状に位置していることを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項５】
前記複合基板上であって前記載置領域を含む領域を取り囲むように設けられた枠体をさらに備え、
前記複合基板は、その上面に前記光電変換素子が載置される前記載置領域、前記枠体が設けられる枠領域および前記載置領域と前記枠領域との間に位置する中間領域を有し、
前記複合基板を平面透視した場合に、前記凸部が前記中間領域よりも前記載置領域に密に存在するとともに前記枠領域よりも前記中間領域に密に存在することを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項６】
前記複合基板を上面に垂直な方向で断面視した場合に、前記複数の凸部は、底部の幅よりも先端部の幅が小さいテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の素子搭載用部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の素子搭載用部材と、
前記複合基板の前記載置領域に設けられた前記光電変換素子とを備えていることを特徴とする光電変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３５０２８（Ｐ２０１２−２３５０２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３８９６（Ｐ２０１１−１０３８９６）
【出願日】平成２３年５月７日（２０１１．５．７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月７日（２０１１．５．７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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