專利名稱：發(fā)光元件收納用組件及發(fā)光元件收納用組件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于收納發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光元件的發(fā)光元件收納用組件。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管等發(fā)光元件由于其亮度的提高，被作為例如光電顯示板用的光源和移動電話、個人電腦等的背光光源等大量使用。這樣的發(fā)光元件被以收納于用于將其收納的發(fā)光元件收納用組件內(nèi)的狀態(tài)使用。
以往，作為用于收納這樣的發(fā)光元件的發(fā)光元件收納用組件，提出了專利文獻1(日本專利特開2002-232017號公報)中所揭示的發(fā)光元件收納用組件。
即在該專利文獻1的發(fā)光元件收納用組件100中，如圖6所示，具備絕緣基板111和配置于絕緣基板111的外周部的反射框體112，在絕緣基板111與反射框體112之間形成發(fā)光元件收納用凹部119。
另外，在該絕緣基板111的發(fā)光元件收納用凹部119的位置、即發(fā)光元件收納用凹部119的正下方，設(shè)置有貫穿絕緣基板111上下的配線用通孔116。所述結(jié)構(gòu)中，在該配線用通孔116中填充有導(dǎo)電構(gòu)件117，通過該導(dǎo)電構(gòu)件117使絕緣基板111上下表面的配線布圖層114、115導(dǎo)通，從而使安裝于上表面的配線布圖層114的發(fā)光元件118可與外部電路導(dǎo)通。
這樣將發(fā)光元件118安裝于發(fā)光元件收納用凹部119的底面后，在發(fā)光元件收納用凹部119內(nèi)填充環(huán)氧樹脂等透明樹脂，將發(fā)光元件氣密密封，以制成作為最終產(chǎn)品的發(fā)光裝置。
還有，該發(fā)光元件收納用組件100中，在絕緣基板111的發(fā)光元件收納用凹部119的內(nèi)壁面、即反射框體112的內(nèi)壁面被覆光反射層113，用于使發(fā)光元件118發(fā)出的光反射，起到實質(zhì)上增大發(fā)光元件118的發(fā)光亮度的作用。另外，由于該光反射層113，發(fā)光元件118發(fā)出的光明亮，使作為光電顯示板所顯示的文字和圖像明亮，非常鮮明。
作為該光反射層113，使用金、銀、鎳等，例如通過在絕緣基板111的凹部內(nèi)壁面預(yù)先被覆金屬化的金屬層，以鍍覆使金、銀、鎳等被覆到該金屬化金屬層上，從而在反射框體112的內(nèi)壁面被覆形成光反射層113。
然而，這樣的專利文獻1的發(fā)光元件收納用組件100中，由于在反射框體112的內(nèi)壁面整個面上設(shè)置光反射層113，所以光反射層113的下方部分和發(fā)光元件收納用凹部119的底面的配線布圖層114可能會發(fā)生短路，而破壞發(fā)光元件118的機能。
因此，專利文獻2(日本專利特開2003-273405號公報)的發(fā)光元件收納用組件200中，如圖7所示，不是將光反射層213設(shè)置于發(fā)光元件收納用凹部219的內(nèi)壁面、即反射框體212的內(nèi)壁面的整面，而是與發(fā)光元件收納用凹部219的底面之間保持間隔而被覆形成，這樣能夠有效地防止光反射層213和發(fā)光元件收納用凹部219的底面的配線布圖層214之間發(fā)生短路。
此外，為了防止光反射層213和發(fā)光元件收納用凹部219的底面的配線布圖層214之間的短路，配置絕緣層220。
另外，該專利文獻2的發(fā)光元件收納用組件200的結(jié)構(gòu)中，如圖7所示，未在絕緣基板211上設(shè)置配線用通孔，而通過使配置于反射框體212和絕緣基板211之間的配線布圖層201經(jīng)過絕緣基板211的外側(cè)面，從而通過該配線布圖層201，使被覆于該絕緣基板211的上下表面的配線布圖層214、215導(dǎo)通。
然而，該專利文獻2的發(fā)光元件收納用組件200中，光反射層213與發(fā)光元件收納用凹部219的底面之間保持間隔形成，其間設(shè)置絕緣層220，所以在該絕緣層220的部分，從發(fā)光元件218發(fā)出的光不被反射，因此實質(zhì)上會引起發(fā)光亮度下降。
此外，文獻1和2中，光反射層都以金、銀、鎳作為例子，但金和鎳的光反射率在400nm以下低至50％以下，銀在300～350nm之間有吸收，所以在350nm以下的區(qū)域反射率一般低至50％以下。但是，白色LED用的發(fā)光元件通常發(fā)藍色或近紫外區(qū)域的光，為了將其以各種熒光體轉(zhuǎn)換為各種波長，高效地反射發(fā)350～430nm波長的光的發(fā)光元件的光對于提高亮度是非常重要的。
因此，在專利文獻3(日本專利特開平8-274378號公報)中，如圖8所示，沒有如上所述設(shè)置反射層，而將絕緣基板312本身由容易反射光的白色氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體構(gòu)成，形成以光反射面320反射從發(fā)光元件318發(fā)出的光的結(jié)構(gòu)。
專利文獻3的發(fā)光元件收納用組件300中，如圖8所示，形成有配線用通孔316，它自絕緣基板312的發(fā)光元件收納用凹部319的下方，通過形成于絕緣基板312的中間位置的中間配線部313，達到絕緣基板312的下表面。另外，所述結(jié)構(gòu)中，該配線用通孔316中填充有導(dǎo)電構(gòu)件317，絕緣基板312的上下表面的配線布圖層314、315通過該導(dǎo)電構(gòu)件317導(dǎo)通，從而使安裝于上表面的配線布圖層314的發(fā)光元件318可與外部的電路導(dǎo)通。
然而，專利文獻3的構(gòu)成絕緣基板312的白色氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體雖然反射率在350～400nm的區(qū)域也在50％以上，但熱導(dǎo)率較小，約為20W/m·K，來自發(fā)光元件318的熱量在發(fā)光元件收納用組件300內(nèi)積聚，難以向外部散熱，可能會因過熱而損傷發(fā)光元件318。
另外，在專利文獻4(日本專利特開平2004-152952號公報)中記載了以白色陶瓷構(gòu)成反射框體的發(fā)光元件收納用組件。
然而，該專利文獻中，實際用作反射框體的陶瓷為以氧化鋁為主要成分的特定組成的SiO2-Al2O3-MgO-ZrO2-CaO類陶瓷，由氧化鋁含量為96.25wt％可知，其熱導(dǎo)率還是較低。
另外，專利文獻4中涉及氮化鋁(AlN)質(zhì)燒結(jié)體的記載有，為了使波長400～700nm的光的反射率在80％以上，Er2O3的含量相對于氮化鋁質(zhì)燒結(jié)體的總重量為1～10重量％比較理想。
但是，專利文獻4中沒有揭示對應(yīng)于這樣的記載的實施例，實際上相對于氮化鋁質(zhì)燒結(jié)體的總重量，Er2O3的含量采用1～10重量％時，確認(rèn)即使燒結(jié)也無法獲得白色的燒結(jié)體(參照本申請的下述比較例)。
專利文獻1日本專利特開2002-232017號公報專利文獻2日本專利特開2003-273405號公報專利文獻3日本專利特開平8-274378號公報專利文獻4日本專利特開平2004-152952號公報發(fā)明的揭示鑒于這樣的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供不在反射框體的內(nèi)壁面設(shè)置光反射層，形成于發(fā)光元件收納用凹部的底面的配線布圖層不會短路，而且從發(fā)光元件發(fā)出的光借助于反射框體可靠地、高效地反射，可以提高發(fā)光元件的亮度的發(fā)光元件收納用組件及其制造方法。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供即使在反射框體的內(nèi)壁面整面設(shè)置光反射層的情況下，形成于發(fā)光元件收納用凹部的底面的配線布圖層也不會短路，而且從發(fā)光元件發(fā)出的光借助于反射框體可靠地、高效地反射，可以提高發(fā)光元件的亮度的發(fā)光元件收納用組件及其制造方法。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供反射框體的熱導(dǎo)率較大，來自發(fā)光元件的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件內(nèi)積聚而能夠散發(fā)到外部，發(fā)光元件不會因過熱而損傷的發(fā)光元件收納用組件及其制造方法。
本發(fā)明是為了完成如前所述的現(xiàn)有技術(shù)中的課題和目的而發(fā)明的，本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件具有板狀的陶瓷制絕緣基板、接合于前述絕緣基板的外周上表面而其內(nèi)側(cè)面?zhèn)刃纬晒夥瓷涿娴奶沾芍品瓷淇蝮w、形成于前述絕緣基板上表面的發(fā)光元件連接用配線布圖層和以前述絕緣基板與反射框體形成的發(fā)光元件收納用凹部，在前述發(fā)光元件收納用凹部內(nèi)，于發(fā)光元件連接用配線布圖層上安裝發(fā)光元件，其特征在于，前述反射框體主要以陶瓷構(gòu)成，而且前述反射框體的光反射面以白色陶瓷構(gòu)成。
這樣構(gòu)成的本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件中，光反射面以光反射率高的白色陶瓷構(gòu)成，所以可用反射框體可靠地、高效地反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，能夠使發(fā)光元件的亮度提高。
此外，本發(fā)明的組件中，不需要像以往那樣在反射框體的內(nèi)壁面設(shè)置金屬制的光反射層，所以形成于發(fā)光元件收納用凹部的底面的配線布圖層不會短路，發(fā)光元件的發(fā)光機能不會受到妨礙。
而且，也可以將反射框體的發(fā)光元件收納用凹部的內(nèi)側(cè)面和除配線布圖部以外的板狀的陶瓷制絕緣基板的整面作為光反射面，所以反射框體對從發(fā)光元件發(fā)出的光的反射效率得到提高。
另外，反射框體本身以熱導(dǎo)率大的氮化物陶瓷構(gòu)成，因此來自發(fā)光元件的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件內(nèi)積聚，而是通過反射框體散熱到外部，所以發(fā)光元件不會因過熱而損傷。
特別是絕緣基板以氮化物陶瓷構(gòu)成時，散熱通過絕緣基板高效地進行，所以能夠更可靠地抑制元件因過熱而造成的損傷。
此外，本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的特征在于，構(gòu)成前述光反射面的白色陶瓷對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率在50％以上。
若構(gòu)成光反射面的白色陶瓷的反射率在這樣的范圍內(nèi)，則可以高效地將從發(fā)光元件發(fā)出的光反射向光導(dǎo)出面一側(cè)，能夠提高亮度。
此外，本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的特征在于，構(gòu)成前述光反射面的白色陶瓷對于400nm波長的光的反射率在55％以上。
由于對于400nm的光的反射率這樣高，例如在制成發(fā)光元件用于白色LED的情況下，發(fā)光元件通常發(fā)出藍色或近紫外區(qū)域的光，由于將其用各種熒光體轉(zhuǎn)換為各種波長，因此可以高效地反射發(fā)出350～430nm波長的光的發(fā)光元件的光，能夠提高亮度。
作為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件中的反射框體的實施方式，可以例舉出以下的實施方式(1)反射框體整體以白色氮化物陶瓷構(gòu)成的實施方式；(2)反射框體的主體以氮化物陶瓷構(gòu)成，至少形成光反射面的表面部分以該氮化物陶瓷進行氧化處理而得到的氧化物層構(gòu)成的實施方式；(3)反射框體的主體以氮化物陶瓷構(gòu)成，至少形成光反射面的表面部分由與該氮化物陶瓷不同材質(zhì)的白色陶瓷層構(gòu)成的實施方式。
本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件中，反射框體為(1)的實施方式的組件由于反射框體本身與光反射面以同一種材料構(gòu)成，因此具有制造容易的特點。
特別是反射框體以熱導(dǎo)率在140(W/m·K)以上、密度在3.10g/cm3以上的白色氮化鋁陶瓷構(gòu)成的組件，具有散熱性、機械強度和光反射率都高的優(yōu)良特點。
這樣的白色氮化鋁陶瓷不是目前公知的材料，是通過將在氮化鋁粉末中添加作為燒結(jié)助劑的含堿土金屬的化合物而得的組合物在弱還原性氣氛下進行燒結(jié)而首次得到。
此外，本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件中，反射框體為(2)或(3)的實施方式的組件不需要使反射框體主體的材質(zhì)與光反射面的材質(zhì)相同，所以具有材料選自的自由度大，反射框體主體的材料可以使用熱導(dǎo)性更高的材料，同時光反射面的材料可以使用光反射率更高的材料的特點。
此外，本發(fā)明還提供制造如前所述的本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的方法。
即作為高效地制造具有(1)的實施方式的反射框體的發(fā)光元件收納用組件的方法，本發(fā)明提供的發(fā)光元件收納用組件的制造方法的特征在于，包括將含有含氮化物陶瓷和堿土金屬的化合物的組合物成型，將該成型體在弱還原性氣氛下燒結(jié)，獲得由白色氮化物陶瓷構(gòu)成的反射框體的工序。
此外，作為高效地制造具有(2)的實施方式的反射框體的發(fā)光元件收納用組件的方法，本發(fā)明提供的發(fā)光元件收納用組件的制造方法的特征在于，包括將氮化物陶瓷燒結(jié)后，在氧氣氣氛下進行氧化處理，從而獲得不僅由氮化物陶瓷構(gòu)成、而且在其表面具有由經(jīng)氧化處理的氧化物構(gòu)成的光反射面的反射框體的工序。
另外，作為高效制造具有(3)的實施方式的反射框體的發(fā)光元件收納用組件的方法，本發(fā)明提供的發(fā)光元件收納用組件的制造方法的特征在于，包括將含有含氮化物陶瓷的化合物的組合物成型為前述反射框體的形成的工序、在以前述成型工序得到的成型體的形成光反射面的面上涂布含白色陶瓷的組合物的工序、通過燒結(jié)涂布了含白色陶瓷的組合物的成型體而獲得具有光反射面的反射框體的工序。
此外，作為高效地制造具有(3)的實施方式的反射框體的發(fā)光元件收納用組件的另一種方法，本發(fā)明提供的發(fā)光元件收納用組件的制造方法的特征在于，包括準(zhǔn)備具有由氮化物陶瓷構(gòu)成的反射框體的發(fā)光元件收納用組件前驅(qū)體的工序、在前述準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的前驅(qū)體的前述反射框體的形成光反射面的面上涂布氮化物陶瓷糊料的工序、將前述涂布工序中涂布了含氮化物陶瓷糊料的前驅(qū)體在含有還原性氣體的氣氛中燒結(jié)的工序，前述燒結(jié)工序中，以前述氮化物陶瓷糊料燒結(jié)得到的燒結(jié)體中殘留口徑0.1μm以上的空隙的條件進行前述燒結(jié)。
本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件中，光反射面以光反射率高的白色陶瓷構(gòu)成，所以用反射框體可以可靠地、高效地反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，能夠使發(fā)光元件的亮度提高。
此外，本發(fā)明的組件中，不需要像以往那樣在反射框體的內(nèi)壁面設(shè)置金屬制的光反射層，所以形成于發(fā)光元件收納用凹部的底面的配線布圖層不會短路，發(fā)光元件的發(fā)光機能不會受到妨礙。
而且，也可以將反射框體的發(fā)光元件收納用凹部的內(nèi)側(cè)面和除配線布圖部以外的板狀的陶瓷制絕緣基板的整面作為光反射面，所以反射框體對于從發(fā)光元件發(fā)出的光的反射效率能夠提高。
另外，反射框體本身用熱導(dǎo)率大的氮化物陶瓷構(gòu)成，因此來自發(fā)光元件的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件內(nèi)積聚，而是熱量通過反射框體散發(fā)到外部，所以發(fā)光元件不會因過熱而受損傷。
特別是絕緣基板以氮化物陶瓷構(gòu)成時，散熱通過絕緣基板高效進行，所以能夠更可靠地抑制元件因過熱而產(chǎn)生的損傷。
附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的實施例的截面圖。
圖2為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的另一實施例的截面圖。
圖3為說明用于制造本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的本發(fā)明的制造方法的每個工序的截面圖。
圖4為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的另一實施例的截面圖。
圖5為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的另一實施例的截面圖。
圖6為已有的發(fā)光元件收納用組件的截面圖。
圖7為已有的發(fā)光元件收納用組件的截面圖。
圖8為已有的發(fā)光元件收納用組件的截面圖。
圖9為表示實施例1和9的發(fā)光元件收納用組件的反射框體的光反射面以及比較例4和5得到的燒結(jié)體表面的波長區(qū)域350～700nm的光反射率的曲線圖。
圖10為構(gòu)成實施例9的發(fā)光元件收納用組件的反射框體的光反射面的白色氮化鋁燒結(jié)體的截面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。
圖11為比較例5得到的已有的氮化鋁燒結(jié)體的截面的SEM照片。
符號的說明10發(fā)光元件收納用組件11絕緣基板12反射框體13光反射層13a光反射層14發(fā)光元件連接用配線布圖層15供給用配線布圖層16配線用通孔17導(dǎo)電構(gòu)件18發(fā)光元件19發(fā)光元件收納用凹部20突出電極22導(dǎo)電部實施發(fā)明的最佳方式以下基于附圖對本發(fā)明的實施方式(實施例)進行更詳細(xì)的說明。
圖1為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的實施例的截面圖。
圖1中，10整體上表示本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件10。發(fā)光元件收納用組件10具備近似方形平板狀的陶瓷制絕緣基板11和接合于絕緣基板的外周上表面的反射框體12。另外，通過所述絕緣基板11和陶瓷制的反射框體12，在其中央部形成用于收納發(fā)光元件18的發(fā)光元件收納用凹部19。
這樣構(gòu)成的絕緣基板11起到用于支承發(fā)光元件18的支承體的作用，在其上表面具有用于收納發(fā)光元件18的發(fā)光元件收納用凹部19。
此外，如圖1所示，在絕緣基板11的下表面被覆形成有用于導(dǎo)電連接未圖示的電路基板等的供給用配線布圖層15。此外，在絕緣基板11的上表面被覆形成從外緣部到發(fā)光元件收納用凹部19內(nèi)的發(fā)光元件連接用配線布圖層14。
另外，在位于發(fā)光元件收納用凹部19下方的絕緣基板11中形成有貫通至其上下表面的配線用通孔16。該配線用通孔16中填充導(dǎo)電構(gòu)件17，形成導(dǎo)電部22，發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15通過該導(dǎo)電部22電導(dǎo)通。
由此，形成從供給用配線布圖層15到導(dǎo)電部22、發(fā)光元件連接用配線布圖層14的導(dǎo)電通路。另外，發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)部的發(fā)光元件收納用凹部19中，在發(fā)光元件連接用配線布圖層14上，通過例如超聲波焊接隔著突出電極20導(dǎo)電連接(安裝)有發(fā)光二極管等發(fā)光元件18。
這種情況下，對于導(dǎo)電構(gòu)件17，將例如由鎢、鉬等的金屬粉末形成的金屬糊料，通過例如印刷、壓入等方法填充到配線用通孔16中，然后在燒結(jié)后對露出端面進行鍍鎳或鍍金，以此形成導(dǎo)電部22。
另一方面，作為構(gòu)成發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15的材料，可以使用與導(dǎo)電構(gòu)件17同樣的材料。
另外，如果在發(fā)光元件連接用配線布圖層14的表面預(yù)先以1～20μm左右的厚度被覆鎳或金等耐腐蝕性良好的金屬，則不僅可以有效地防止導(dǎo)電構(gòu)件17被氧化腐蝕，而且使發(fā)光元件連接用配線布圖層14與發(fā)光元件18的連接牢固。因此，在發(fā)光元件連接用配線布圖層14的表面通常用電鍍法或無電解鍍覆法依次被覆鎳鍍層和金鍍層。
此外，反射框體12在中央部具有用于容納發(fā)光元件18用的近似圓形或近似方形的貫通孔19a，借助于該貫通孔19a，絕緣基板11和反射框體12形成發(fā)光元件收納用凹部19。
這種情況下，貫通孔19a的形狀沒有限定，如果采用近似圓形，則可以使容納在貫通孔19a內(nèi)的發(fā)光元件18發(fā)出的光由近似圓形的貫通凹19a的內(nèi)壁面(光反射面)向所有方向反射，均一地向外部射出，是理想的形狀。
反射框體12以與絕緣基板11同一組成或不同的材料構(gòu)成，在絕緣基板11的上表面燒結(jié)形成一體。
另外，如圖2所示，為了均勻且高效率地將發(fā)光元件18發(fā)出的光射出到外部，最好是使反射框體12的內(nèi)側(cè)面(光反射面)的角度適當(dāng)變化，使光根據(jù)使用情況反射。即反射框體12的內(nèi)側(cè)面最好是形成向內(nèi)側(cè)傾斜的錐面狀。
這種情況下，如圖2所示，為了使發(fā)光元件18發(fā)出的光很好地反射到外部，反射框體12內(nèi)側(cè)的錐面與發(fā)光元件連接用配線布圖層14所成的角度θ最好是45度～75度。
由此，使發(fā)光元件18發(fā)出的光反射的程度因搭載的場所和用途而不同，因此通過適當(dāng)調(diào)整角度θ，可以提供適應(yīng)于使用狀況的發(fā)光元件收納用組件。
這樣構(gòu)成的本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件10在使用時，通過例如突出電極20，在絕緣基板11的發(fā)光元件收納用凹部19內(nèi)的發(fā)光元件連接用配線布圖層14上安裝(搭載)發(fā)光元件18，使其導(dǎo)電連接，在收納發(fā)光元件18的發(fā)光元件收納用凹部19中填充環(huán)氧樹脂或硅樹脂等透明樹脂，同時適當(dāng)?shù)卦诿芊鈽渲新裨O(shè)或添加熒光體等，進行設(shè)置透鏡等操作，將發(fā)光元件18加以密封，從而形成發(fā)光裝置。
上述實施例中，發(fā)光元件連接用配線布圖層14和發(fā)光元件18的連接，可以通過例如超聲波焊接預(yù)先在發(fā)光元件上安裝突出電極，使配線面在下方，進行與配線布圖層的連接；也可以先在絕緣基板11上用粘接劑粘接發(fā)光元件18，將發(fā)光元件18的端子和被覆于絕緣基板11的上表面的發(fā)光元件連接用配線布圖層14各以1條例如金線等焊絲進行連接。
另外，將發(fā)光元件收納用組件10安裝到其它電路基板上時，可以在供給用配線布圖層15的下表面上適當(dāng)被覆一處或多處供給用電極，在未設(shè)置供給用配線布圖層的供給用電極的其余部分被覆絕緣層，從而能夠適當(dāng)提供可在必要的地方導(dǎo)電的發(fā)光元件收納用組件。
這樣構(gòu)成的發(fā)光元件收納用組件10中，以白色氮化物陶瓷構(gòu)成反射框體12。
由于這樣構(gòu)成，反射框體12的包括光反射面的所有的面由白色氮化物陶瓷構(gòu)成。該白色氮化物陶瓷光反射率高，可以由反射框體12本身反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，所以由反射框體12可以可靠地、高效地進行反射，提高發(fā)光元件的亮度。
因此，不需要像以往那樣在反射框體12的內(nèi)壁面設(shè)置光反射層，所以形成于發(fā)光元件收納用凹部19的底面的配線布圖層14不會發(fā)生短路，發(fā)光元件18的發(fā)光機能不會受到妨礙。
此外，反射框體12以熱導(dǎo)率較大的白色氮化物陶瓷構(gòu)成，所以來自發(fā)光元件18的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)積聚，而是通過反射框體12散發(fā)到外部，因此發(fā)光元件18不會因過熱而受到損傷。
以下對構(gòu)成這樣的反射框體12的白色氮化物陶瓷進行詳細(xì)說明。
發(fā)光元件收納用組件10中，反射框體12不僅具有有效地反射來自發(fā)光元件的光而使亮度提高的功能，而且具有使在發(fā)光元件中產(chǎn)生的熱量逸散到外部的功能。因此，作為構(gòu)成反射框體12的白色氮化物陶瓷，使用光反射率和熱導(dǎo)性都高的材料是比較合適的。
作為構(gòu)成反射框體12的白色氮化物陶瓷，只要是外觀上呈白色的氮化物陶瓷即可，沒有特別限定，可以使用氮化鋁類陶瓷、氮化硅類陶瓷、氮化硼類陶瓷等公知的氮化物陶瓷，考慮到光反射率，較理想的是使用對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率在50％以上的材料。
若構(gòu)成反射框體12的白色氮化物陶瓷的反射率在該范圍內(nèi)，則可以高效地將從發(fā)光元件發(fā)出的光反射到光導(dǎo)出面一側(cè)，能夠提高亮度。
此外，最好是這樣的白色氮化物陶瓷對于400nm波長的光的反射率是在55％以上。由于對于400nm的光的反射率這樣高，例如作為發(fā)光元件18，使用藍色發(fā)光元件用于白色LED的情況下，可以高效地反射發(fā)光元件發(fā)出的光，能夠提高亮度。
此外，考慮到熱導(dǎo)率，這樣的白色氮化物陶瓷的熱導(dǎo)率最好是在140(W/m·K)以上。若構(gòu)成反射框體12的白色氮化物陶瓷的熱導(dǎo)率在該范圍內(nèi)，則來自發(fā)光元件18的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)積聚，而是通過反射框體12散發(fā)到外部，所以發(fā)光元件18不會因過熱而受到損傷。
考慮到如上所述的光反射特性、熱導(dǎo)性以及機械特性，作為構(gòu)成反射框體12的白色氮化物陶瓷，最好是使用熱導(dǎo)率在140(W/m·K)以上、對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率在50％以上、對于400nm波長的光的反射率在55％以上、密度在3.10g/cm3以上的氮化鋁陶瓷。
以下，對將如上所述的氮化鋁類陶瓷用于白色氮化物陶瓷的情況進行詳細(xì)說明。
為了使來自發(fā)光元件18的熱量不在發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)積聚，而通過反射框體12散發(fā)到外部，需要由熱導(dǎo)率高、光反射率大的絕緣材料構(gòu)成反射框體12，但滿足這樣的要求的絕緣材料迄今為止尚未為人所知。例如，熱導(dǎo)性高的絕緣材料已知有氮化鋁燒結(jié)體，但目前公知的氮化鋁燒結(jié)體的色調(diào)為有透光感的灰色，在光反射率方面存在問題。
因此，本發(fā)明人想到通過將氮化鋁燒結(jié)體白色化可以解決上述課題，進行了認(rèn)真研究。其結(jié)果是，通過使用特定的燒結(jié)助劑，同時控制燒結(jié)時的氣氛，可以獲得外觀為白色的高熱導(dǎo)率的氮化鋁燒結(jié)體，即熱導(dǎo)率在140(W/m·K)以上、對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率在50％以上、對于400nm波長的光的反射率在55％以上、密度在3.10g/cm3以上的氮化鋁陶瓷。
氮化鋁的理論密度為3.26g/cm3，3.10g/cm3的密度相當(dāng)于氮化鋁的理論密度的約95％。
這種情況下，本發(fā)明所使用的氮化鋁類陶瓷是指由氮化鋁形成的陶瓷或以氮化鋁為主要成分的陶瓷。
將氮化鋁作為主要成分的情況下，考慮到熱導(dǎo)率，氮化鋁的含量最好是在95質(zhì)量％以上，特別理想的是97％以上。這時，作為氮化鋁以外的成分，有例如堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物等燒結(jié)助劑成分、氧化鋁等其它陶瓷成分。
此外，本發(fā)明中優(yōu)選使用的前述氮化鋁類陶瓷可以是單晶體、多晶體、非晶質(zhì)、非晶質(zhì)和結(jié)晶的混合物中的任一種，因為制造容易，所以較理想的是多晶體。
本發(fā)明中所用的氮化鋁類陶瓷的熱導(dǎo)率、對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度分別可以通過如下所述方法進行測定。
即，熱導(dǎo)率可以使用熱常數(shù)測定裝置通過激光閃光法來進行測定。這時，厚度校正通過制成校正曲線進行即可。此外，對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率可以使用分光光度計利用積分球法進行測定。此外，密度可以使用自動比重計和上盤電子天平以阿基米德法進行測定。
本發(fā)明中所用的氮化鋁類陶瓷可以通過在燒結(jié)氮化鋁粉末時將特定的燒結(jié)助劑的使用和特定的燒結(jié)條件加以組合來獲得。
具體地說，可以利用如下所述制造方法獲得。
首先，將含有100質(zhì)量份氮化鋁粉末和0.5～10質(zhì)量份含堿土金屬的化合物的組合物成型，準(zhǔn)備成型體(成型體準(zhǔn)備工序)。
這時，作為氮化鋁粉末，可以沒有任何限制地使用以往獲得氮化鋁燒結(jié)體時所用的材料。但是，為了獲得致密的燒結(jié)體，最好是使用平均粒徑為0.5～5μm、特別是0.5～3μm的粉末。此外，為了可以獲得具有高熱導(dǎo)率的燒結(jié)體，最好是使用氧濃度在1.0wt％以下的粉末。
此外，含堿土金屬的化合物起到燒結(jié)助劑的作用。使用這樣的化合物以外的成分作為燒結(jié)助劑時，難以獲得具有如上所述特性的氮化鋁類陶瓷。作為含堿土金屬的化合物，因為具有較高的效果，最好是含鈣的化合物。
作為這樣的含堿土金屬的化合物，具體地說，理想的有例如氧化鈣、氟化鈣、硝酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣、3CaO·Al2O3。其中，為了能夠獲得熱導(dǎo)率和光反射率高的燒結(jié)體，最好是使用3CaO·Al2O3。
此外，因為同樣的理由，含堿土金屬的化合物的含量相對于100質(zhì)量份氮化鋁粉末最好是1～7質(zhì)量份。作為含堿土金屬的化合物，為了獲得更高品質(zhì)的白色氮化鋁類陶瓷，最好是使用純度在99.9％以上的微粉。
另外，使用3CaO·Al2O3作為含堿土金屬的化合物時，可以直接添加3CaO·Al2O3，也可以在燒結(jié)時以3∶1的摩爾比添加CaO和Al2O3，使3CaO·Al2O3達到規(guī)定量。
另外，已知通常在向氮化鋁中添加氧化釔等燒結(jié)助劑時，燒結(jié)時氮化鋁或其雜質(zhì)氧和氧化釔等發(fā)生反應(yīng)，生成熔點比燒結(jié)溫度還低的復(fù)合化合物，其液相會對燒結(jié)體的致密化和燒結(jié)體特性的提高(在這種情況下為熱導(dǎo)率的提高)產(chǎn)生影響。
此外還認(rèn)為，在使用3CaO·Al2O3等含堿土金屬的化合物作為燒結(jié)助劑時，這些化合物在燒結(jié)體中也不是以其原來的形態(tài)存在，而是轉(zhuǎn)化為熔點低的復(fù)合氧化物，有時候在燒結(jié)時發(fā)生與周圍氣氛中所含的碳反應(yīng)而揮散的現(xiàn)象。
此外，在成型體準(zhǔn)備工序中，由含有100質(zhì)量份氮化鋁粉末和0.5～10質(zhì)量份含堿土金屬的化合物的組合物構(gòu)成的成型體可以如下所述獲得將規(guī)定量的氮化鋁粉末和堿土金屬粉末、有機粘合劑、乙醇等有機溶劑、增塑劑、分散劑一起，利用使用球磨機的濕法混合法等進行混合，將該混合物通過刮刀法等成型為片狀成型體。
另外，也可以用噴霧干燥法使上述漿料干燥，以此制成顆粒，將其成型。
作為有機粘合劑，可以不受限制地使用制備聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素類或丙烯酸樹脂類等生料體時通常使用的公知的有機粘合劑，但是因為生料體的成型性良好，所以最好是使用聚甲基丙烯酸正丁酯或聚乙烯醇縮丁醛。另外，有機粘合劑的使用量最好是在獲得擠壓成型體時為每100質(zhì)量份氮化鋁2～15質(zhì)量份，獲得片狀體時為每100質(zhì)量份氮化鋁5～15質(zhì)量份。
此外，生料體的脫脂可以通過將生料體在氫氣等還原性氣體、氬氣或氮氣等惰性氣體、二氧化碳和它們的混合氣體或混合了水蒸氣的加濕氣體氣氛中進行熱處理來進行。
此外，脫脂的條件根據(jù)生料體所含的有機成分的種類和量，從溫度250℃～1200℃、保溫時間1分鐘～1000分鐘的范圍中適當(dāng)選擇即可。
這時，較理想的方法是，通過調(diào)節(jié)氣氛、溫度、保溫時間，使脫脂體的總氧量減去燒結(jié)助劑的氧量得到的氧量在1.5重量％以下。由此，可以容易地使氮化鋁燒結(jié)體的熱導(dǎo)率在140W/m·K以上。
此外，脫脂處理后的成型體(脫脂體)中含有作為有機粘合劑的殘留成分的碳成分，該碳成分的量(濃度)較理想的是在5000ppm以下，更理想的是在3500ppm以下。這是因為碳成分超過5000ppm的情況下，燒結(jié)時氮化鋁燒結(jié)體的致密化受到顯著的抑制，難以獲得具有高熱導(dǎo)率的燒結(jié)體。
接著，保持弱還原性氣氛，將利用這樣的方法準(zhǔn)備的成型體保持在弱還原性氣氛中，燒結(jié)該成型體。
使用不含氧化釔等稀土金屬的化合物作為燒結(jié)助劑的情況下，若燒結(jié)氣氛為還原性(含碳)氣氛，則燒結(jié)性低下，難以獲得良好的燒結(jié)體。與此相反，使用氧化鈣等堿土金屬類燒結(jié)助劑的情況下，要獲得具有230W/m·K級的高熱導(dǎo)率的氮化鋁燒結(jié)體時，需要在較強的還原性氣氛中使燒結(jié)助劑因揮散等消失的同時進行燒結(jié)(例如，參照日本專利特開2004-315329號公報)。
因此，在使用氧化鈣等堿土金屬類燒結(jié)助劑的情況下，將氣氛的還原性控制得比通常低時，燒結(jié)助劑不會因揮散等而完全消失，因此雖然熱導(dǎo)率無法高達230W/m·K，但充分維持實用的水平，而且具有在機械性能方面也不遜色的燒結(jié)性(該燒結(jié)性的良好也因密度足夠高)。而且，可獲得表現(xiàn)出已有的氮化鋁燒結(jié)體所沒有的優(yōu)良的光反射率的燒結(jié)體。
這種情況下，“弱還原性氣氛”是指由下述(1)～(5)的操作實現(xiàn)的氣氛。
即，首先
(1)準(zhǔn)備具有可取下的蓋的容器，該容器至少內(nèi)壁以氮化硼構(gòu)成，具有關(guān)上蓋的狀態(tài)下容器內(nèi)部的壓力和容器外部的壓力實質(zhì)上保持相同的裝置；接著，(2)在該容器內(nèi)部收納每1cm3容器容積具有0.024～24mm2的表面積的碳板；然后，(3)將該容器內(nèi)的氣氛置換為惰性氣體和/或氫氣；接著，(4)在關(guān)上蓋的狀態(tài)下，使該容器的外部氣氛為與容器內(nèi)的氣氛相同的惰性氣體和/或氫氣的氣氛；然后，(5)在該狀態(tài)下，將該容器和收納于容器內(nèi)的碳板加熱至1650℃～1950℃，最好是1700～1900℃。在該狀態(tài)下，即使碳從收納于容器內(nèi)的碳板揮發(fā)，碳板本身仍殘留。
將這樣的狀態(tài)的容器內(nèi)的氣氛稱為“弱還原性氣氛”，表示含有極少的特定量的碳蒸氣的惰性氣體和/或氫氣。
另外，就當(dāng)前的分析技術(shù)而言，對1650℃～1950℃的非常高溫度的氣體測定該氣體內(nèi)所含的碳?xì)怏w濃度實質(zhì)上是不可能的。因此，本發(fā)明中，“弱還原性氣氛”根據(jù)用于將其實現(xiàn)的具體方法確定。
另外，作為上述容器中的“關(guān)上蓋的狀態(tài)下容器內(nèi)部的壓力和容器外部的壓力實質(zhì)上保持相同的裝置”，可以例舉微細(xì)的連通孔，或者體系內(nèi)處于加壓狀態(tài)時蓋稍稍打開而體系內(nèi)壓力與外壓大致相同時關(guān)閉的裝置等。
此外，因為需要高溫，一般在氮化鋁的燒結(jié)中使用碳爐。然而，使用碳爐的情況下，由于作為爐材的碳的升華的影響，燒結(jié)的氣氛難以控制。因此，本發(fā)明中，為了排除該爐材的影響，將作為被燒結(jié)物的成型體放入如上所述的特殊容器、即其內(nèi)表面以氮化硼等耐熱性材料構(gòu)成的容器內(nèi)進行加熱、燒結(jié)。
以這樣的方法進行燒結(jié)時，通過控制放入容器內(nèi)的碳板的表面積，可以將燒結(jié)時的氣氛控制為適度的還原氣氛，能夠獲得具有上述特性的氮化鋁類陶瓷。
另外，耐熱性材料是指在燒結(jié)溫度下不會熔解、分解、升華的材料，作為這樣的材料，除了氮化硼之外，還可以使用例如氮化鋁等。
此外，作為燒結(jié)成型體的方法，除了將其氣氛控制為上述的弱還原性氣氛之外，還可以利用與以往獲得氮化鋁燒結(jié)體的方法相同的爐子和升溫條件進行燒結(jié)。
作為這樣的燒結(jié)溫度，最好是在1650℃～1950℃的范圍內(nèi)。這是因為燒結(jié)溫度低于1650℃時，無法獲得致密的燒結(jié)體，結(jié)果燒結(jié)體的強度低下。此外，還因為燒結(jié)溫度高于1950℃時，由氮化鋁中的雜質(zhì)氧和稀土類化合物等生成的液相在燒結(jié)時滲出到燒結(jié)體的外側(cè)，難以獲得致密的燒結(jié)體。
此外，燒結(jié)時間沒有特別限定，通常在1650℃以上的溫度下保持1～10小時即可。另外，對于燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間，最好是在上述溫度范圍中，對每一種被燒結(jié)體，預(yù)先考察致密化曲線(收縮曲線)，確定獲得足夠的致密度(密度在3.1g/cm3以上，最好是在3.15g/cm3以上)的條件。此外，作為燒結(jié)方法，考慮到氣氛控制的難易程度，最好是常壓燒結(jié)。
另一方面，為了在弱還原性氣氛下燒結(jié)被燒結(jié)物，在使用如上所述的“弱還原性氣氛”中說明的可密閉容器的還原性氣氛下加熱到燒結(jié)溫度即可。另外，只要是可以將燒結(jié)氣氛控制為弱還原性的方法，當(dāng)然也可以使用除此以外的方法，但因為即使使用碳爐也可以容易地進行氣氛控制，所以最好是使用該方法。
此外，上述方法中使用的容器只要是滿足上述條件的容器，沒有特別限定，可以使用例如弱還原性氣氛的定義中所用的容器。另外，這里的“可密封”是指具有可以將容器內(nèi)的氣氛保持在與容器外的氣氛不同的狀態(tài)的程度的氣密性，并不是容器內(nèi)外的氣體移動全都被阻斷。此外，容器至少內(nèi)表面以氮化硼或氮化鋁等耐熱性材料構(gòu)成即可，也可以優(yōu)選使用例如將碳制容器的內(nèi)表面以這些耐熱性材料內(nèi)襯的容器等。
此外，作為惰性氣體和/或氫氣，可以使用氮氣、氬氣、氦氣、氫氣的單質(zhì)氣體或混合氣體，考慮到成本和操作性，最好是使用氮氣。
另外，作為收納在容器內(nèi)的碳板，可以優(yōu)選使用石墨板或片。石墨板的厚度沒有特別限定，最好是使用0.1～5mm厚度的石墨板。另外，如果考慮到效果，所用的碳板的大小理想的是每1cm3容器容積碳板的表面積為0.05～10mm2，較好是1.0～5.0mm2。
以如上所述的方法獲得的氮化鋁類陶瓷具有高熱導(dǎo)率、高光反射率、機械強度，所以適合用作發(fā)光元件收納用組件10的反射框體12。
以下對制造這樣構(gòu)成的本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件10的方法進行說明。
圖3(A)～(D)為表示制造圖1所示的發(fā)光元件收納用組件的制造方法的每個工序的截面圖。
首先，如圖3(A)所示，準(zhǔn)備作為絕緣基板11的基礎(chǔ)的陶瓷生片11a和作為反射框體12的基礎(chǔ)的陶瓷生片12a。
這樣的陶瓷生片11a、12a使用如上所述的白色氮化物陶瓷中說明的氮化鋁類陶瓷即可。
接著，如圖3(B)所示，在作為絕緣基板11的基礎(chǔ)的陶瓷生片11a上，于相當(dāng)于發(fā)光元件收納用凹部19的下方的位置，使用沖孔模具沖出從絕緣基板11的上表面至下表面的配線用通孔16，同時在作為反射框體12的基礎(chǔ)的陶瓷生片12a上，使用沖孔模具沖出發(fā)光元件收納用凹部19用的通孔19a。
這時，如圖3(B)所示，形成于反射框體12用的陶瓷生片12a的貫通孔19a的內(nèi)壁從陶瓷生片12a的一面向另一面呈錐面地形成。通過這樣使貫通孔19a的內(nèi)壁從陶瓷生片12a的一主面向另一主面以一定角度擴張地形成，因此反射框體12的貫通孔19a的內(nèi)壁可以相對于絕緣基板11的上表面以以一定角度向外側(cè)擴張地形成。
接著，如圖3(C)所示，在絕緣基板11用的陶瓷生片11a的上下表面和配線用通孔16內(nèi)使用例如壓入、絲網(wǎng)印刷法填充導(dǎo)電構(gòu)件17用的導(dǎo)電糊料，形成導(dǎo)電部22。
另外，在絕緣基板11的下表面和絕緣基板11的上表面，利用例如絲網(wǎng)印刷等以所需的配線布圖印刷涂布，分別形成用于導(dǎo)電連接未圖示的電路基板等的供給用配線布圖層15和從外緣部到發(fā)光元件收納用凹部19內(nèi)的發(fā)光元件連接用配線布圖層14。
作為構(gòu)成發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15的材料，可以使用與導(dǎo)電構(gòu)件17同樣的材料。
這時，作為形成發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15的方法，沒有特別限定，可以采用例如以下所述的方法等公知的布圖形成法(i)在絕緣基板上布圖印刷鎢等高熔點金屬后，進行同時燒結(jié)而形成，在其上鍍覆鎳、銀、金的方法；(ii)與上述同樣地操作，在絕緣基板上利用同時燒結(jié)法形成高熔點金屬層，在其上利用濺射法形成金屬薄膜布圖的方法。
接著，如圖3(D)所示，以貫通孔19a的內(nèi)壁相對于陶瓷生片11a的上表面向外側(cè)擴張的方向，在絕緣基板11用的陶瓷生片11a的上表面接合反射框體12用的陶瓷生片12a，構(gòu)成生料體。
因為陶瓷生片11a、12a中如上所述含有含有機粘合劑和溶劑的粘接成分，所以這樣的接合使用如下所述的方法將陶瓷生片12a重疊在陶瓷生片11a的上表面，將它們以約60～140℃的溫度加熱，同時以10KPa～100KPa左右的壓力進行壓接。
另外，也可以在陶瓷生片12a的下表面另外涂布含有機粘合劑和/或溶劑的粘接劑。
接著，將這樣成型了的生料體脫脂后，將層疊的陶瓷生片11a、12a和在其上涂布的導(dǎo)電糊料在高溫下燒結(jié)，可獲得絕緣基板11和反射框體燒結(jié)成一體的燒結(jié)體。
這時，為了使鎢等金屬不氧化，生料體的脫脂可以利用將生料體在氫氣等還原性氣體、氬氣或氮氣等惰性氣體、二氧化碳和它們的混合氣體或混合有水蒸氣的加濕氣體氣氛中熱處理的方法進行。此外，脫脂的條件根據(jù)生料體中所含的有機成分的種類和量從溫度250℃～1200℃、保溫時間1分鐘～1000分鐘的范圍中適當(dāng)選擇即可。
然后，保持于弱還原性氣氛，在1650℃～1950℃、最好是1700～1900℃的溫度下燒結(jié)該成型體。
燒結(jié)后，適當(dāng)?shù)卦谠摕Y(jié)體的導(dǎo)電部、即發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15的露出面上，利用電解電鍍法或無電解鍍覆法被覆鎳、金、鉑、鈀、銠或銀等金屬鍍層，從而完成圖1(圖2)所示的發(fā)光元件收納用組件。
圖4為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的另一實施例的截面圖。
該實施例的發(fā)光元件收納用組件10為與圖1和圖2所示基本相同的結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用相同的參照編號。
該實施例的發(fā)光元件收納用組件10中，如圖4所示，反射框體12由氮化物陶瓷構(gòu)成，同時在其表面、即反射框體12的內(nèi)側(cè)側(cè)面(光反射面)上具有由經(jīng)氧化處理而得到的氧化物構(gòu)成的光反射面13。
該由氮化物陶瓷氧化處理得到的氧化物構(gòu)成的光反射面13的光反射率高，所以利用這樣的結(jié)構(gòu)，即反射框體12以氮化物陶瓷構(gòu)成，同時使其表面具備由氧化處理得到的氧化物構(gòu)成的光反射面13，這樣可以可靠地、高效地反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，能夠使發(fā)光元件的亮度提高。
此外，構(gòu)成光反射面13的“氮化物陶瓷氧化處理得到的氧化物”具有電絕緣性，所以即使在反射框體12的發(fā)光元件收納用凹部19內(nèi)的整個內(nèi)側(cè)面形成這樣的氧化物層23，形成于發(fā)光元件收納用凹部19的底面的配線布圖層14也不會短路，發(fā)光元件18的發(fā)光機能不會受到妨礙。
而且，因為在反射框體12的發(fā)光元件收納用凹部19內(nèi)的整個內(nèi)側(cè)面形成這樣的氧化物層23，所以反射框體12對發(fā)光元件18發(fā)出的光的反射效率得到提高。
另外，構(gòu)成反射框體12的主要材料的氮化物陶瓷的熱導(dǎo)率較大，將氮化物陶瓷氧化處理得到的氧化物層23比較薄，所以來自發(fā)光元件18的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)積聚，而是通過反射框體12散發(fā)到外部，因此發(fā)光元件18不會因過熱而受到損傷。
以下對于這樣的形成于反射框體12的表面的氧化物層23進行詳細(xì)說明。
這種情況下，氧化物層23對于350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率最好是在60％以上。如果是這樣的反射率，則可以在由氧化物層23形成的光反射面13高效地將從發(fā)光元件18發(fā)出的光反射到光導(dǎo)出面一側(cè)，能夠提高亮度。
此外，氧化物層23對于400nm波長的光的反射率最好是在80％以上。由于對于400nm的光的反射率這樣高，例如作為發(fā)光元件18使用藍色發(fā)光元件用于白色LED的情況下，可以在由氧化物層23形成的光反射面13高效地反射從發(fā)光元件18發(fā)出的光，能夠提高亮度。
獲得這樣的氧化物層23時，具體地說，只要在燒結(jié)氮化物陶瓷后，在氧氣氣氛下進行氧化處理即可。
通過這樣在燒結(jié)氮化物陶瓷后于氧氣氣氛下進行氧化處理，在氮化物陶瓷燒結(jié)體的表面形成氧化鋁層等氧化物層，可以在反射框體12的表面形成由光反射率良好、具有電絕緣性、熱導(dǎo)率較大的氧化物層23構(gòu)成的光反射面13。
這時，作為氮化物陶瓷，可以優(yōu)選使用例如氮化鋁類陶瓷。這種情況下，在這樣的陶瓷原料粉末中添加混合醇類或甲苯等有機溶劑、適當(dāng)?shù)挠袡C粘合劑以及甘油化合物等增塑劑、分散劑等，制成泥漿狀，并且將其以刮刀法等片成型技術(shù)制成所需的適當(dāng)厚度的片狀，從而制成陶瓷片。
另外，作為有機粘合劑，可以使用制備聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素類或丙烯酸樹脂類等生片時通常用的公知有機粘合劑。在這種情況下，因為生片的成型性良好，所以較好是使用聚甲基丙烯酸正丁酯或聚乙烯醇縮丁醛等。
這時，為了使鎢等金屬不氧化，生料體的脫脂可以通過將生料體在氫氣等還原性氣體、氬氣或氮氣等惰性氣體、二氧化碳和它們的混合氣體或混合有水蒸氣的加濕氣體氣氛中熱處理來進行。
此外，脫脂的條件根據(jù)生料體中所含的有機成分的種類和量從溫度250℃～1200℃、保溫時間1分鐘～1000分鐘的范圍中適當(dāng)選擇即可。作為燒結(jié)條件，在1600～2000℃、最好是1750～1850℃的溫度下進行1小時～20小時、最好是2～10小時的燒結(jié)即可。作為該燒結(jié)時的氣氛，只要在非氧化性氣體的氣氛下于常壓進行即可。
接著，在這樣燒結(jié)后，在氧氣氣氛下進行氧化處理，以此在氮化物陶瓷燒結(jié)體的表面形成氧化物層23。這時，作為氧氣氣氛下的氧化處理，在含10～100容量％的氧氣的氣氛中，最好是在大氣中進行。
此外，作為氧化處理條件，在800～1500℃、最好是1200～1400℃的溫度下進行5～100小時、最好是10～20小時的燒結(jié)即可。理想的是將氮化物陶瓷在1200℃氧化5小時以上，形成氧化物層。
通過以這樣的條件進行氧化處理，基底的氮化物陶瓷(例如氮化鋁)轉(zhuǎn)化為致密、反射率高、熱導(dǎo)率較高的氧化物(例如氧化鋁)，得到由這樣的氧化物構(gòu)成的氧化物層23。
作為通過這樣的氧化處理形成的氧化物的膜厚，從反射率、機械強度的角度考慮，以5～1000μm為宜，最好是10～500μm。
此外，可以在將氮化物陶瓷燒結(jié)后，在氮氣氣氛下將其加熱至例如1200℃，然后在同一溫度下將氣氛替換為氧氣氣氛，進行氧化處理。這樣可以形成氧化膜更致密，具有硬度、機械強度得到提高的氧化物層23。
制造這樣構(gòu)成的本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件10的方法可以采用與圖3(A)～(D)所示的制造圖2所示的發(fā)光元件收納用組件的制造方法同樣的方法。
即，到生料體的脫脂、燒結(jié)為止，可以大致相同的工序進行。接著，在該燒結(jié)工序結(jié)束后，進行氧化處理即可。進行氧化處理時，由例如鎢形成的發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15也被氧化，所以難以在其上鍍鎳、銀、金。因此，最好是在氧化處理前，在發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15的表面使用電鍍法或蒸鍍法形成金、鉑等貴金屬層后，再進行氧化處理。
除了這樣在氧化處理前形成貴金屬層之外，可以進行氧化處理后，對發(fā)光元件連接用配線布圖層14和供給用配線布圖層15進行蝕刻處理，將這些配線布圖層14、15上的氧化膜除去后，在這些配線布圖14、15的表面進行鍍金等鍍覆處理。
通過這樣進行氧化處理、鍍覆處理，從而制成發(fā)光元件收納用組件。
該實施例中，由于在燒結(jié)后未使用掩模等而進行氧化處理，氮化物陶瓷的露出面全部被氧化，在除了反射框體12的內(nèi)側(cè)側(cè)面和絕緣基板11的發(fā)光元件收納用凹部19的底面(這些面形成光反射面)以外的表面部分上也形成氧化物層23。不想在除光反射面以外的面上形成氧化物層的情況下，在這些部分加上掩模后進行氧化處理即可。
圖5為本發(fā)明的發(fā)光元件收納用組件的另一實施例的截面圖。
該實施例的發(fā)光元件收納用組件10具有與圖1和圖2所示的組件基本相同的結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用相同的參照編號。
該實施例的發(fā)光元件收納用組件10中，如圖5所示，反射框體12由氮化物陶瓷構(gòu)成，同時在形成光反射面的表面、即反射框體12的內(nèi)側(cè)面上具有由白色陶瓷構(gòu)成的光反射層13a。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，反射框體12以氮化物陶瓷構(gòu)成，同時使其表面具備由白色陶瓷構(gòu)成的光反射面13a，該由白色陶瓷構(gòu)成的光反射面13a的光反射率高，能夠以反射框體12本身反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，所以利用反射框體12可以可靠地、高效地進行反射，能夠提高發(fā)光元件的亮度。
此外，構(gòu)成反射框體12的主要材料的氮化物陶瓷的熱導(dǎo)率較大，光反射層13a比較薄，因此即使構(gòu)成該光反射層的白色陶瓷的熱導(dǎo)率低，反射框體作為整體的熱導(dǎo)率也高。因此，來自發(fā)光元件的熱量不會在發(fā)光元件收納用組件10內(nèi)積聚，而是通過反射框體12散發(fā)到外部，因此發(fā)光元件18不會因過熱而受到損傷。
以下對于這樣的形成于反射框體12的表面的由白色陶瓷構(gòu)成的光反射層13a進行詳細(xì)說明。
在這種情況下，由白色陶瓷構(gòu)成的光反射層13a對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率比較理想的是在60％以上，最好是80％以上。如果構(gòu)成反射框體12的表面的光反射層13a的白色陶瓷的反射率在該范圍內(nèi)，則可以高效地將從發(fā)光元件18發(fā)出的光反射到光導(dǎo)出面一側(cè)，能夠提高亮度。
此外，由白色陶瓷構(gòu)成的光反射層13a對400nm波長的光的反射率比較理想的是在80％以上，最好是在90％以上。由于對于400nm的光的反射率這樣高，例如作為發(fā)光元件18使用藍色發(fā)光元件用于白色LED的情況下，可以高效地反射從發(fā)光元件18發(fā)出的光，能夠提高亮度。
此外，作為構(gòu)成反射框體12的主要材料的氮化物陶瓷，可以使用例如氮化鋁類陶瓷、氮化硅類陶瓷、氮化硼類陶瓷等氮化物陶瓷，但是從熱導(dǎo)率的角度考慮，最好是使用氮化鋁陶瓷。
在這種情況下，在這樣的陶瓷原料粉末中添加醇類或甲苯等有機溶劑、適當(dāng)?shù)挠袡C粘合劑以及甘油化合物等增塑劑、分散劑等，制成泥漿狀，并且將其以刮刀法等片成型技術(shù)制成所需的適當(dāng)厚度的片狀，從而制成陶瓷片。
另外，作為有機粘合劑，可以使用制備聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素類或丙烯酸樹脂類等生片時通常用的公知有機粘合劑。
在這種情況下，因為生片的成型性良好，所以最好是使用聚甲基丙烯酸正丁酯或聚乙烯醇縮丁醛等。
片成型后，在構(gòu)成反射框體12的主要材料的氮化物陶瓷燒結(jié)體的表面涂布形成由含白色陶瓷的組合物構(gòu)成的層，然后進行脫脂和燒結(jié)即可。
這時，作為形成氮化物陶瓷成型體的表面所形成的由白色陶瓷構(gòu)成的層的白色陶瓷，可以使用氮化硼、氧化鋁、(白色)氮化鋁、氧化鎂、氧化鈦等公知的白色陶瓷，氮化硼類陶瓷在燒結(jié)后反射率也高，是理想的。
此外，涂布方法中，可以通過將含陶瓷原料粉末的糊料以印刷法或噴涂法等公知的方法進行涂布來制作。這時，為了提高與基底層的密合性，可以在糊料中混合與基底層的氮化物陶瓷同樣的氮化物陶瓷的粉末。另外，白色陶瓷粉末可以僅使用1種，也可以混合不同種類的粉末使用。
此外，為了使鎢等金屬不氧化，生料體的脫脂可以通過將生料體在氫氣等還原性氣體、氬氣或氮氣等惰性氣體、二氧化碳和它們的混合氣體或混合有水蒸氣的加濕氣體氣體中熱處理來進行。
此外，脫脂的條件根據(jù)生料體所含的有機成分的種類和量，從溫度250℃～1200℃、保溫時間1分鐘～1000分鐘的范圍中適當(dāng)選擇即可。作為燒結(jié)條件，在1600～2000℃、最好是1750～1850℃的溫度下進行1小時～20小時、最好是2～10小時的燒結(jié)即可。作為該燒結(jié)時的氣氛，在非氧化性氣體的氣氛下以常壓進行即可。
另外，作為這樣利用涂布形成處理形成的白色氮化物陶瓷的反射層13a的膜厚，考慮到反射率、機械強度，以1～1000μm為宜，最好是20～500μm。
另外，該實施例中，在反射框體12的內(nèi)側(cè)側(cè)面設(shè)置涂布白色氮化物陶瓷而得到的光反射層13a，但也可以在絕緣基板11的發(fā)光元件收納用凹部19的底面也設(shè)置光反射層13a。
此外，也可以像上述圖1所示的實施例那樣，以白色氮化物陶瓷構(gòu)成絕緣基板11、反射框體12，在其表面上如上所述形成另外的由白色陶瓷構(gòu)成的反射層13a。
由白色陶瓷構(gòu)成的光反射層的形成也可以將成型為反射框體的形狀的氮化物陶瓷的生料體燒結(jié)后進行。
在這種情況下，首先使用通常的氮化物陶瓷的生片，按照圖3(A)～(D)所示的方法，制造具有由氮化物陶瓷(燒結(jié)體)構(gòu)成的反射框體12的發(fā)光元件收納用組件前驅(qū)體(這時燒結(jié)條件采用通常的燒結(jié)條件)。
接著，在得到的前驅(qū)體的形成反射框體12的光反射面的面上涂布氮化物陶瓷糊料后，根據(jù)需要進行脫脂處理，然后在含還原性氣體的氣氛中，以該氮化物陶瓷糊料燒結(jié)得到的燒結(jié)體中殘留口徑0.1μm以上的空隙的條件進行燒結(jié)即可。
即在前述方法中，將白色陶瓷糊料涂布在成型為反射框體12的形狀的生料體的表面后同時燒結(jié)，而本方法中，在已經(jīng)燒結(jié)的反射框體的表面，利用后燒結(jié)將氮化物陶瓷糊料燒結(jié)附著于其上，形成白色氮化物陶瓷層。
作為這樣形成的白色氮化物陶瓷的反射層13a的膜厚，考慮到反射率、機械強度，以1～1000μm為宜，最好是20～500μm。
本方法中，作為涂布于反射框體12的表面的氮化物陶瓷糊料，可以使用與制造反射框體12的生料體時所用的糊料(在氮化物陶瓷粉體中混合有機溶劑、有機粘合劑等而制備的糊料)相同的糊料。
通常不將氮化物陶瓷糊料涂布在燒結(jié)體基體上而直接成型，制成所謂生料體(或生片)燒結(jié)的情況下，燒結(jié)時生料體可以三維地收縮，因此氮化物陶瓷粒子拉入周圍的粒子的同時進行晶粒生長，形成大的結(jié)晶粒相互緊密接觸的致密的燒結(jié)體。
相反地，在本方法中，氮化物陶瓷糊料以涂布在已經(jīng)燒結(jié)了的燒結(jié)體的表面的狀態(tài)被燒結(jié)，因此相對于該表面在水平方向的收縮受到限制，無法進行充分的晶粒生長，使得晶界上殘留空隙。因此，以本方法獲得的氮化物燒結(jié)體被認(rèn)為容易發(fā)生光的漫反射，顯示出高的光反射率。
根據(jù)這樣的白色化的原理，可以認(rèn)為只要可以在晶界中導(dǎo)入空隙，不論糊料所含的氮化物陶瓷的種類如何，白色化都是可能的。但是，從反射框體12和光反射層的密合性的角度考慮，構(gòu)成兩者的氮化物陶瓷最好是同一種。
已經(jīng)說明了的將白色陶瓷糊料和反射框體12的生料體同時燒結(jié)的方法中，通常構(gòu)成反射框體12的氮化物陶瓷和白色陶瓷的種類不同，因此難以提高兩者的密合強度。相反地，本方法中兩者可以使用同一種氮化物陶瓷(但是，燒結(jié)物的微觀結(jié)構(gòu)不同，所以是異質(zhì)的)，因此可以提高光反射層的密合強度。
本方法中，根據(jù)需要進行的脫脂可以通過將涂布了氮化物陶瓷糊料的前驅(qū)體在氧氣或空氣等氧化性氣體或者氫氣等還原性氣體、氬氣或氮氣等惰性氣體、二氧化碳和它們的混合氣體或混合了水蒸氣的加濕氣體氣體中熱處理來進行。
此外，熱處理條件根據(jù)糊料所含的有機成分的種類和量從溫度250℃～1200℃、保溫時間1分鐘～1000分鐘的范圍中適當(dāng)選擇即可。
脫脂處理后進行的燒結(jié)必須以能夠在得到的燒結(jié)體中殘留口徑0.1μm以上的空隙的條件進行。為了使燒結(jié)體中殘留空隙(氣孔)，在含還原性氣體的氣氛中進行燒結(jié)的同時，使這時的燒結(jié)溫度比用于得到致密的燒結(jié)體的燒結(jié)時的燒結(jié)溫度低即可。
在本制造方法中，二維方向的收縮受到限制，因此生料體的燒結(jié)中即使以消除空隙(氣孔)的溫度進行燒結(jié)，也會殘留空隙。例如，氮化物陶瓷糊料中所含的氮化物陶瓷為氮化鋁的情況下，將燒結(jié)溫度設(shè)定在較好是1600～1780℃為宜，較好是1650～1780℃，最好是1700～1750℃。
燒結(jié)時間沒有特別限定，燒結(jié)1小時～20小時為宜，最好是2～10小時。不到1600℃的情況下，氮化鋁粒子的燒結(jié)不充分，燒結(jié)體的強度低。此外，以超過1780℃的溫度進行燒結(jié)時，晶界的空隙消失，無法獲得高光反射率。
上述燒結(jié)需要在含還原性氣體的氣氛、最好是還原性氣體為含有碳蒸氣的惰性氣體的氣氛下進行。在不含還原性氣體的氣氛中進行燒結(jié)時，會有獲得的產(chǎn)物的光反射率低的情況。
氣氛中的還原性氣體的濃度也因氮化鋁糊料中所含的燒結(jié)助劑的種類而不同，燒結(jié)助劑為含堿土金屬的化合物時，最好是前述的弱還原性氣氛。此外，在燒結(jié)助劑為氧化釔等稀土元素氧化物時，最好是弱還原性氣氛或碳蒸氣濃度比其更低的氣氛。燒結(jié)助劑使用氧化釔等稀土元素氧化物時，雖然與燒結(jié)溫度有關(guān)，但在完全不含還原性氣體的氣氛下進行燒結(jié)的情況下，晶界的空隙減少，會有透光率低下的情況。
在這里，晶界具有空隙的燒結(jié)體的空隙的口徑，只要對燒結(jié)體斷面的SEM照片中所看到的空隙測定其口徑即可。這里所說的口徑是指最大口徑。
以下，例舉實施例，對本發(fā)明進行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
(實施例1)以白色氮化物陶瓷構(gòu)成反射框體的實施例使用球磨機，加入100質(zhì)量份平均粒徑1.5μm、氧濃度0.8wt％的氮化鋁粉末和5質(zhì)量份3CaO·Al2O3粉末、作為粘合劑的聚甲基丙烯酸正丁酯、作為增塑劑的鄰苯二甲酸二丁酯、作為表面活性劑的單油酸四甘油酯、作為溶劑的甲苯進行混合。
將這樣得到的泥漿利用刮刀法進行片成型，分別制成厚0.4mm的反射框體用生片和絕緣基板用生片。
對反射框體用生片進行沖切成型，形成發(fā)光元件收納用凹部19用的貫通孔19a，同時對絕緣基板用生片通過沖孔形成通孔16。在形成于絕緣基板用生片的通孔部16填充含鎢的糊料，并且使用相同的糊料印刷配線布圖14、15。
接著，層積2塊生片，以10(升/分鐘)流通含水分的氫氣的同時，以850℃對得到的層積體進行加熱脫脂2小時。脫脂時的升溫速度為2.5℃/分鐘。
然后，將得到的脫脂體和表面積320mm2的碳板以兩者不接觸的狀態(tài)放入內(nèi)容積為84cm3的內(nèi)壁以氮化硼構(gòu)成的碳素制有蓋容器中，脫脂體置于氮化鋁制板上。上述碳板通過將邊長40mm、厚3mm、重18g的標(biāo)準(zhǔn)碳板切割成1/4的大小(10mm×10mm×3mm)而得到。
此外，該容器中，由于加熱而容器內(nèi)達到加壓狀態(tài)時，蓋由于該壓力稍稍上提，在容器主體和蓋之間產(chǎn)生間隙，使容器內(nèi)的壓力與外部氣壓保持大致相同。
然后，將該容器移入碳爐內(nèi)，在氮氣氣氛中以1860℃的溫度進行保溫時間15小時的常壓燒結(jié)，獲得燒結(jié)體，即圖1所示的發(fā)光元件收納用組件。
對于得到的燒結(jié)體，測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率(也簡稱“光反射率”)和密度。其結(jié)果示于表1和表2(表示在各波長的反射率)。
另外，燒結(jié)體的熱導(dǎo)率使用理學(xué)電氣株式會社制的“熱常數(shù)測定裝置PS-7”以激光閃光法進行測定。這時，厚度校正通過校正曲線進行。
此外，對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率使用日立制作所的分光光度計以積分球法進行測定。表1中表示上述波長范圍中最低的光反射率和波長400nm處的反射率。另外，密度使用東洋精機制自動比重計和上盤電子天平以阿基米德法進行測定。
(實施例2)以白色氮化物陶瓷構(gòu)成反射框體的例子使用將標(biāo)準(zhǔn)碳板如表1所示切割成1/8的大小而得到的碳板，放入容器內(nèi)，與實施例1同樣地操作，獲得燒結(jié)體。
與實施例1同樣地對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表1和表2。
(比較例1)以已有的氮化物陶瓷構(gòu)成反射框體的實施例用球磨機混合100重量份氮化鋁粉末、5.0重量份氧化釔、1.0重量份作為表面活性劑的單油酸四甘油酯、40重量份作為溶劑的甲苯、13重量份作為粘合劑的聚甲基丙烯酸正丁酯、4.2重量份作為增塑劑的鄰苯二甲酸二丁酯、10重量份甲苯、5重量份乙酸丁酯，得到白色的泥漿。
使用得到的泥漿利用刮刀法進行片成型，分別制成厚0.4mm的反射框體用生片和絕緣基板用生片。對于得到的2塊生片，與實施例1同樣地操作，進行沖切加工，填充、印刷含鎢的糊料后，進行層積，與實施例1同樣地進行脫脂。
脫脂后，將脫脂體放入氮化鋁制的容器，在氮氣氣氛中以1800℃加熱5小時，得到燒結(jié)體。該燒結(jié)體的色調(diào)為具有透光感的灰色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表1和表2。



由表1和表2的結(jié)果可知，本發(fā)明的由白色氮化物陶瓷構(gòu)成的燒結(jié)體與已有的氮化物陶瓷相比，光反射率高，而且對400nm的波長的光的反射率也沒有下降，若用作發(fā)光元件收納用組件10的反射框體12，在例如作為發(fā)光元件18用于白色LED的情況下，可以高效地反射發(fā)光元件18發(fā)出的光，能夠提高亮度。
(實施例3)在反射框體的表面具備由氧化物構(gòu)成的光反射層的實施例(僅氧化處理)將比較例1中得到的燒結(jié)體在大氣中于1200℃加熱處理5小時，從而使燒結(jié)體的表面氧化。在該燒結(jié)體的表面上以20μm的膜厚形成有作為氧化被膜的氧化鋁(Al2O3)，色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表3。
(比較例2)對于與比較例1同樣地獲得的燒結(jié)體，在氧氣氣氛中與實施例3同樣地進行氧化處理。但是，氧化處理時間縮短為1小時。在該燒結(jié)體的表面上以2μm的膜厚形成有作為氧化被膜的氧化鋁(Al2O3)，色調(diào)為淺灰色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表3。


由表3的結(jié)果可知，本發(fā)明的進行氧化處理而在表面具有由氧化物構(gòu)成的光反射層的燒結(jié)體的光反射率高，特別是對300～400nm波長的光的反射率高，若用作發(fā)光元件收納用組件10的反射框體12，則例如作為發(fā)光元件18用于白色LED的情況下，可以高效地反射發(fā)光元件18發(fā)出的光，能夠提高亮度。
(實施例4)具備在反射框體的表面涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的實施例(使用氮化硼)與實施例3同樣地操作，得到片狀成型體。然后，在形成反射框體12的生片的內(nèi)側(cè)面和表面上通過印刷涂布15μm的加入了100重量份氮化硼粉末以及乙基纖維素、溶劑的糊料。然后，與實施例3同樣地操作，進行導(dǎo)體布圖的形成、生片的層積、脫脂和燒結(jié)，在燒結(jié)體的表面形成由氮化硼構(gòu)成的白色氮化物陶瓷層。另外，該燒結(jié)體表面的色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表4。
(實施例5)具備在反射框體的表面涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的實施例(使用氮化硼和氧化鋁)與實施例4同樣地操作，得到燒結(jié)體。其中，在反射框體12的內(nèi)側(cè)面和表面上通過印刷涂布15μm的加入了68重量份氮化硼粉末、23重量份氧化鋁粉末、9重量份氧化釔粉末以及乙基纖維素、溶劑的糊料。
另外，得到的光反射層的色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表4。
(實施例6)具備在反射框體的表面涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的實施例(使用氮化硼和氮化鋁)與實施例4同樣地操作，得到燒結(jié)體。其中，在反射框體12的內(nèi)側(cè)面和表面上通過印刷涂布15μm的加入了68重量份氮化硼粉末、23重量份氮化鋁粉末、9重量份氧化釔粉末以及乙基纖維素、溶劑的糊料。
另外，得到的光反射層的色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表4。
(實施例7)具備在反射框體的表面涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的實施例(使用氮化硼和氧化鎂)與實施例4同樣地操作，得到燒結(jié)體。其中，在反射框體12的內(nèi)側(cè)面和表面上通過印刷涂布15μm的加入了45重量份氮化硼粉末、45重量份氧化鎂粉末、9重量份氧化釔粉末以及乙基纖維素、溶劑的糊料。
另外，得到的光反射層的色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表4。
(實施例8)具備在反射框體的表面涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的實施例(使用氮化硼、氧化硼和氮化鋁)與實施例4同樣地操作，得到燒結(jié)體。其中，在反射框體12的內(nèi)側(cè)面和表面上通過印刷涂布15μm的加入了68重量份氮化硼粉末、9重量份氧化硼粉末、23重量份氮化鋁粉末以及乙基纖維素、溶劑的糊料。
另外，得到的光反射層的色調(diào)為白色。
與實施例1同樣地，對得到的燒結(jié)體測定熱導(dǎo)率、對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率和密度。其結(jié)果示于表4。


由表4的結(jié)果可知，具有涂布形成白色氮化物陶瓷而得到的光反射層的燒結(jié)體的光反射率高，特別是對300～400nm波長的光的反射率高，若用作發(fā)光元件收納用組件10的反射框體12，則例如作為發(fā)光元件18用于白色LED的情況下，可以高效地反射發(fā)光元件18發(fā)出的光，能夠提高亮度。
(實施例9)在反射框體的表面利用后燒結(jié)將氮化物陶瓷糊料燒結(jié)在其上，形成白色氮化物陶瓷層的例子與比較例1同樣地操作，制成具有由氮化鋁燒結(jié)體構(gòu)成的反射框體的發(fā)光元件收納用組件前驅(qū)體。接著，將100質(zhì)量份平均粒徑1.5μm的氮化鋁粉末(氧濃度0.8質(zhì)量％)、5質(zhì)量份平均粒徑0.5μm的氧化釔(Y2O3)粉末和9重量份乙基纖維素、40重量份萜品醇混勻，制成將25℃的粘度調(diào)整至3500P的氮化鋁糊料。
然后，在上述組件前驅(qū)體的反射框體的光反射面上用絲網(wǎng)印刷方法形成上述氮化鋁糊料，使其厚度達300μm，在80℃下烘干5分鐘。將這樣涂布了糊料的前驅(qū)體以1740℃的燒結(jié)溫度燒結(jié)4小時，除此之外與實施例1同樣地進行燒結(jié)，得到光反射面由白色氮化鋁構(gòu)成的發(fā)光元件收納用組件。
與實施例1同樣地操作，對得到的組件的光反射面，測定對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率。結(jié)果示于圖9。另外，該組件的光反射面的斷面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片示于圖10。
如圖10所示，確認(rèn)了構(gòu)成光反射面的(白色)氮化鋁燒結(jié)體層中大量存在口徑0.1μm以上的空隙。
(比較例3)在反射框體的表面通過對氮化物陶瓷糊料進行后燒結(jié)將其形成于其上的情況下，以燒結(jié)體中不殘留空隙的條件進行燒結(jié)的例子除了將前驅(qū)體的燒結(jié)溫度設(shè)定為1850℃之外，與實施例9同樣地操作，得到組件。與實施例1同樣地操作，對得到的組件的光反射面，測定對350nm～800nm波長區(qū)域的光的反射率，結(jié)果其光反射率與已有的氮化鋁燒結(jié)體(比較例5)相同，光反射率在350～700nm中任意波長區(qū)域都在45％以下。還對組件的光反射面的斷面進行了掃描電子顯微鏡(SEM)觀察，未發(fā)現(xiàn)空隙。
(比較例4)燒結(jié)助劑使用氧化鉺(約5質(zhì)量％)的氮化鋁燒結(jié)體的例子使用相對于100質(zhì)量份平均粒徑1.5μm的氮化鋁粉末(氧濃度0.8質(zhì)量％)添加了5質(zhì)量份作為燒結(jié)助劑的氧化鉺(Er2O3)粉末的原料粉末，制成生片，將得到的生片脫脂后燒結(jié)，得到氮化鋁燒結(jié)體。
另外，燒結(jié)如下進行將脫脂體(脫脂了的生片)導(dǎo)入實施例1中所用的容器內(nèi)，不導(dǎo)入碳板，將氣氛置換為氮氣，在1850℃的燒結(jié)溫度下燒結(jié)4小時。用肉眼觀察得到的燒結(jié)體，呈淺粉紅色。
對于該燒結(jié)體與實施例1同樣地測定光反射率。其結(jié)果示于圖9。光反射率在350～700nm中任意波長區(qū)域都在40％以下。
(比較例5)燒結(jié)助劑用氧化釔(約5質(zhì)量％)的通常的氮化鋁燒結(jié)體的例子在比較例4中，除了燒結(jié)助劑使用氧化釔(Y2O3)代替氧化鉺之外，其他操作相同，得到氮化鋁燒結(jié)體。肉眼觀察得到的燒結(jié)體，呈稍具透明性的灰色。
對于該燒結(jié)體與實施例1同樣地測定光反射率。其結(jié)果示于圖9。光反射率在350～700nm中任意波長區(qū)域都在45％以下。此外，得到的燒結(jié)體的斷面的SEM照片示于圖11。由圖11可知，燒結(jié)體中未殘留空隙。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性以上說明了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不局限于此，例如上述實施例中作為發(fā)光元件使用LED，但可能也適用于收納半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件的發(fā)光元件收納用組件，在不超出本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可以進行各種改變。
權(quán)利要求
1.發(fā)光元件收納用組件，具有板狀的陶瓷制絕緣基板、接合于前述絕緣基板的外周上表面而其內(nèi)側(cè)面?zhèn)刃纬晒夥瓷涿娴奶沾芍品瓷淇蝮w、形成于前述絕緣基板上表面的發(fā)光元件連接用配線布圖層和以前述絕緣基板與反射框體形成的發(fā)光元件收納用凹部，在前述發(fā)光元件收納用凹部內(nèi)，于發(fā)光元件連接用配線布圖層上安裝發(fā)光元件，其特征在于，前述反射框體主要以氮化物陶瓷構(gòu)成，而且前述反射框體的光反射面以白色陶瓷構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述反射框體以白色氮化物陶瓷構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述白色氮化物陶瓷的熱導(dǎo)率在140(W/m·K)以上，且密度在3.10g/cm3以上。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述光反射面以對構(gòu)成前述反射框體的氮化物陶瓷進行氧化處理得到的氧化物構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述光反射面以被覆構(gòu)成前述反射框體的氮化物陶瓷的表面的白色陶瓷構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述光反射面以對350nm～800nm波段的光的反射率在50％以上的白色陶瓷構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述白色陶瓷對400nm波長的光的反射率在55％以上。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項所述的發(fā)光元件收納用組件，其特征在于，前述絕緣基板以氮化物陶瓷構(gòu)成。
9.發(fā)光元件收納用組件的制造方法，它是制造權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件收納用組件的方法，其特征在于，包括將含有含氮化物陶瓷和堿土金屬的化合物的組合物成型，將該成型體在弱還原性氣氛下燒結(jié)，獲得由白色氮化物陶瓷構(gòu)成的反射框體的工序。
10.發(fā)光元件收納用組件的制造方法，它是制造權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件收納用組件的方法，其特征在于，包括將氮化物陶瓷燒結(jié)后，在氧氣氣氛下進行氧化處理，從而獲得不僅由氮化物陶瓷構(gòu)成、而且在其表面具有由經(jīng)氧化處理的氧化物構(gòu)成的光反射面的反射框體的工序。
11.發(fā)光元件收納用組件的制造方法，它是制造權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件收納用組件的方法，其特征在于，包括將含有含氮化物陶瓷的化合物的組合物成型為前述反射框體的形狀的工序、在前述成型工序得到的成型體的形成光反射面的面上涂布含白色陶瓷的組合物的工序、以及通過燒結(jié)涂布了含白色陶瓷的組合物的成型體而獲得具有光反射面的反射框體的工序。
12.發(fā)光元件收納用組件的制造方法，它是制造權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件收納用組件的方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備具有由氮化物陶瓷構(gòu)成的反射框體的發(fā)光元件收納用組件前驅(qū)體的工序、在前述準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的前驅(qū)體的前述反射框體的形成光反射面的面上涂布氮化物陶瓷糊料的工序、以及將前述涂布工序中涂布了氮化物陶瓷糊料的前驅(qū)體在含有還原性氣體的氣氛中燒結(jié)的工序，前述燒結(jié)工序中，以前述氮化物陶瓷糊料燒結(jié)得到的燒結(jié)體中殘留口徑0.1μm以上的空隙的條件進行前述燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供從發(fā)光元件發(fā)出的光通過反射框體可靠地、高效地反射，可以提高發(fā)光元件的亮度的發(fā)光元件收納用組件及其制造方法。所述發(fā)光元件收納用組件具有板狀的陶瓷制絕緣基板、接合于絕緣基板的外周上表面而其內(nèi)側(cè)面?zhèn)染邆涔夥瓷鋵拥奶沾芍品瓷淇蝮w、形成于絕緣基板上表面的發(fā)光元件連接用配線布圖層和以絕緣基板與反射框體形成的發(fā)光元件收納用凹部，在發(fā)光元件收納用凹部內(nèi)，于發(fā)光元件連接用配線布圖層上安裝發(fā)光元件，反射框體主要以氮化物陶瓷構(gòu)成，而且反射框體的光反射面以白色陶瓷構(gòu)成。
文檔編號C04B35/581GK101027781SQ20058002613
公開日2007年8月29日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者前田昌克, 山本泰幸, 金近幸博 申請人:德山株式會社