ホーム > 特許ランキング > 日亜化学工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024051542
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】セラミックス焼結体基板、発光装置及びそれらの製造方法
(51)【国際特許分類】
H05K 3/12 20060101AFI20240404BHJP
H01L 33/62 20100101ALI20240404BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20240404BHJP
H05K 3/10 20060101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
H05K3/12 610G
H01L33/62
H05K1/03 610D
H05K3/10 E
H05K3/12 610H
【審査請求】未請求
【請求項の数】27
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022157761
(22)【出願日】2022-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】勝又 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】長江 明子
【テーマコード（参考）】
5E343
5F142
【Ｆターム（参考）】
5E343AA07
5E343AA23
5E343BB23
5E343BB24
5E343BB25
5E343BB28
5E343BB34
5E343BB38
5E343BB44
5E343BB48
5E343BB49
5E343BB52
5E343BB72
5E343DD03
5E343GG02
5F142BA32
5F142BA34
5F142CA11
5F142CA13
5F142CB03
5F142CB22
5F142CD02
5F142CD17
5F142CD18
5F142CD44
5F142CD47
5F142CG03
5F142CG04
5F142CG05
5F142CG24
5F142CG43
5F142DA02
5F142DA14
5F142DA73
5F142DB24
5F142FA03
5F142FA14
5F142FA16
5F142GA29
(57)【要約】
【課題】信頼性の高いセラミックス焼結体基板、発光装置及びそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】セラミックス焼結体基板の製造方法は、セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である。
【選択図】図４
【解決手段】セラミックス焼結体基板の製造方法は、セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、
前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、
前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である、セラミックス焼結体基板の製造方法。
前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、
前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である、セラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項2】
前記第１金属ペーストを配置する前に、貫通孔がある前記セラミックス基板を準備することと、
前記貫通孔内に前記第１金属ペーストを配置することと、を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
前記貫通孔内に前記第１金属ペーストを配置することと、を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項3】
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、さらに、前記第１金属ペーストを乾燥することと、乾燥させた前記第１金属ペーストを加圧することと、を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項4】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属粉体のコアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項5】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項6】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項7】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記コアの融点は、２００℃以上６９０℃以下である、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項8】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材の融点は、１０５０℃以上２５００℃以下である、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項9】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体の融点は、７００℃以上１０００℃以下である、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項10】
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、さらに有機バインダを含む、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項11】
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、前記焼成温度は、７００℃以上１０００℃以下である、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項12】
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、前記第１金属ペーストと少なくとも一部が接触するように前記セラミックス基板上又は前記第１金属ペースト上に第２金属ペーストを配置する、請求項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
【請求項13】
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法によりセラミックス焼結体基板を製造した後に、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、
配置された前記第１金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続することと、を含む発光装置の製造方法。
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法によりセラミックス焼結体基板を製造した後に、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、
配置された前記第１金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続することと、を含む発光装置の製造方法。
【請求項14】
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、前記第２金属ペーストは第２金属部材となり、
請求項１２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法により製造したセラミックス焼結体基板を準備することと、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、を含み、
配置された前記第１金属部材又は前記第２金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続する、発光装置の製造方法。
請求項１２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法により製造したセラミックス焼結体基板を準備することと、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、を含み、
配置された前記第１金属部材又は前記第２金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続する、発光装置の製造方法。
【請求項15】
セラミックス基板と、
前記セラミックス基板の表面に配置される第１金属部材と、を備え、
前記第１金属部材は、第１金属と、第２金属と、金属化合物と、を含み、
前記第１金属は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低い、セラミックス焼結体基板。
前記セラミックス基板の表面に配置される第１金属部材と、を備え、
前記第１金属部材は、第１金属と、第２金属と、金属化合物と、を含み、
前記第１金属は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低い、セラミックス焼結体基板。
【請求項16】
前記セラミックス基板は貫通孔を有し、
前記貫通孔内に前記第１金属部材を配置し、
前記貫通孔の内壁に前記金属化合物が少なくとも一部ある請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
前記貫通孔内に前記第１金属部材を配置し、
前記貫通孔の内壁に前記金属化合物が少なくとも一部ある請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項17】
前記コアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも１種を含む、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項18】
前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選択される少なくとも１種を含む、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項19】
前記第２金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項20】
前記セラミックス基板は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素から選択される少なくとも１種を含む、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項21】
前記第１金属は、連続する前記第２金属中に分散されている、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項22】
前記第１金属のメジアン径は、１μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項23】
前記セラミックス基板は、前記セラミックス基板の表面、又は、前記貫通孔の内壁に前記金属化合物の反応層がある、請求項１６に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項24】
前記貫通孔の直径は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１６に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項25】
前記第１金属部材上に配置する第２金属部材を備える請求項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
【請求項26】
請求項１５から請求項２４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材に電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
【請求項27】
請求項２５に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材及び／又は前記第２金属部材と電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セラミックス焼結体基板、発光装置及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、セラミックス基板に使用されるビア材は低融点金属粉と高融点金属粉と活性金属粉とからなることが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６１２２５６１号公報
【特許文献2】特許第５９２２７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示に係る実施形態は、体積収縮の小さい金属ペーストを用いるセラミックス焼結体基板、発光装置及びそれらの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に開示されるセラミックス焼結体基板の製造方法は、セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である。
【0006】
また、実施形態に開示される発光装置の製造方法は、前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、セラミックス焼結体基板の製造方法によりセラミックス焼結体基板を製造した後に、前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、配置された前記第１金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続することと、を含む。
【0007】
また、実施形態に開示される発光装置の製造方法は、前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、前記第２金属ペーストは第２金属部材となり、セラミックス焼結体基板の製造方法により製造したセラミックス焼結体基板を準備することと、前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、を含み、配置された前記第１金属部材又は前記第２金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続する。
【0008】
また、実施形態に開示されるセラミックス焼結体基板は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の表面に配置される第１金属部材と、を備え、前記第１金属部材は、第１金属と、第２金属と、金属化合物と、を含み、前記第１金属は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、前記第２金属は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低い。
【0009】
また、実施形態に開示される発光装置は、前記したセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える第１金属部材に電気的に接続される発光素子と、を備える。
さらに、実施形態に開示される発光装置は、前記セラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える第１金属部材及び／又は第２金属部材と電気的に接続される発光素子と、を備える。
さらに、実施形態に開示される発光装置は、前記セラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える第１金属部材及び／又は第２金属部材と電気的に接続される発光素子と、を備える。
【発明の効果】
【0010】
本開示の実施形態によれば、体積収縮の小さい金属ペーストを用いるセラミックス焼結体基板、発光装置及びそれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係るセラミックス焼結体基板を模式的に示す平面図である。
【図3A】実施形態に係るセラミックス焼結体基板の貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を拡大して模式的に示す拡大断面図である。
【図4】実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法を例示するフローチャートである。
【図5A】実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、準備したセラミックス基板を模式的に示す断面図である。
【図5B】実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図5C】実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、第２金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図6】実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。
【図7】実施形態に係る発光装置の製造方法を例示するフローチャートである。
【図8A】実施形態に係る発光装置の製造方法において、準備したセラミックス焼結体基板を模式的に示す断面図である。
【図8B】実施形態に係る発光装置の製造方法において、セラミックス焼結体基板に接合部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図8C】実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図8D】実施形態に係る発光装置の製造方法において、光反射部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図9A】実施形態に係る発光装置を発光モジュールとして示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本開示に係る技術的思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、発明を以下のものに限定しない。一つの実施形態において説明する内容は、他の実施形態及び変形例にも適用可能である。また、図面は実施形態を概略的に示すものであり、説明を明確にするため、各部材のスケールや間隔、位置関係等を誇張し、あるいは、部材の一部の図示を省略している場合がある。各図において示す方向は、構成要素間の相対的な位置を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。なお、同一の名称、符号については、原則として、同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、実施形態について、「覆う」とは直接接する場合に限らず、間接的に、例えば他の部材を介して覆う場合も含む。
【0013】
［セラミックス焼結体基板］
実施形態に係るセラミックス焼結体基板１０を、図１Ａから図３を参照しながら説明する。なお、図１は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板を模式的に示す平面図である図２は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板を模式的に示す断面斜視図である。図３Ａは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図３Ｂは、図３Ａのセラミックス焼結体基板を焼結して第１金属体の状態を模式的に示す拡大断面図である。図６は、実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。なお、図３Ａは、セラミックス焼結体基板を焼結する前の状態を示している。
実施形態に係るセラミックス焼結体基板１０を、図１Ａから図３を参照しながら説明する。なお、図１は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板を模式的に示す平面図である図２は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板を模式的に示す断面斜視図である。図３Ａは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図３Ｂは、図３Ａのセラミックス焼結体基板を焼結して第１金属体の状態を模式的に示す拡大断面図である。図６は、実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。なお、図３Ａは、セラミックス焼結体基板を焼結する前の状態を示している。
【0014】
セラミックス焼結体基板１０は、セラミックス基板１と、セラミックス基板１の表面に配置される第１金属部材３と、を備えている。そして、第１金属部材３は、第１金属４ａと、第２金属６と、金属化合物５ａ，５ｂと、を含んでいる。また、１個の第１金属４ａは、コア４１ａと、コア４１ａよりも融点が高く、コア４１ａの少なくとも一部を覆う被覆部材４２ａと、を有している。さらに、被覆部材４２ａは、第１金属４ａよりも融点が高く、第２金属６よりも融点が低いものである。
セラミックス基板１の「表面」は、セラミックス基板１の平面及び底面、側面だけでなく、貫通孔や段差、凹部を設けた場合は、その内側面等も含まれる。また、特に断りのない限り、明細書において「表面」は「ひょうめん」である。また、「複数」と明記している箇所以外は、「１又は２以上の複数」でもよい。
セラミックス基板１の「表面」は、セラミックス基板１の平面及び底面、側面だけでなく、貫通孔や段差、凹部を設けた場合は、その内側面等も含まれる。また、特に断りのない限り、明細書において「表面」は「ひょうめん」である。また、「複数」と明記している箇所以外は、「１又は２以上の複数」でもよい。
【0015】
なお、セラミックス焼結体基板１０は、セラミックス基板１に貫通孔２を有し、貫通孔２内に第１金属部材３を配置し、貫通孔２を画定する内壁に金属化合物（金属化合物の反応層）５ａの少なくとも一部がある。
ただし、第１金属部材３は、焼成前では第１金属ペースト３Ａ、第２金属部材８ａは、焼成前では第２金属ペースト８、と称呼することもある。焼成後のものは焼成前と状態が異なっているが、説明の便宜上、焼成後のものを表現する場合に、焼成前の名称や原料名で表現することもある。セラミックス基板１は焼成前後で性状は異なるが、セラミックス基板１として説明する。
以下、セラミックス焼結体基板１０の各構成について説明する。
ただし、第１金属部材３は、焼成前では第１金属ペースト３Ａ、第２金属部材８ａは、焼成前では第２金属ペースト８、と称呼することもある。焼成後のものは焼成前と状態が異なっているが、説明の便宜上、焼成後のものを表現する場合に、焼成前の名称や原料名で表現することもある。セラミックス基板１は焼成前後で性状は異なるが、セラミックス基板１として説明する。
以下、セラミックス焼結体基板１０の各構成について説明する。
【0016】
（セラミックス基板）
セラミックス基板１は、セラミックス焼結体基板１０の基礎となる板状の部材である。セラミックス基板１の平面視形状は、例えば矩形状である。なお、セラミックス基板１の平面視形状は特に限定されない。セラミックス基板１は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。なお、セラミックス基板１は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの窒化物系セラミックスが好ましいが、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの酸化物系セラミックスを使用してもよい。また、セラミックス基板１は、炭化ケイ素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等も使用してもよい。
セラミックス基板１は、セラミックス焼結体基板１０の基礎となる板状の部材である。セラミックス基板１の平面視形状は、例えば矩形状である。なお、セラミックス基板１の平面視形状は特に限定されない。セラミックス基板１は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。なお、セラミックス基板１は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの窒化物系セラミックスが好ましいが、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの酸化物系セラミックスを使用してもよい。また、セラミックス基板１は、炭化ケイ素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等も使用してもよい。
【0017】
セラミックス基板１は、板厚方向に貫通孔２が所定位置に形成され、貫通孔２を画定する内部に第１金属部材３が配置される。そして、セラミックス基板１は、第１金属部材３の少なくとも一部が接触するように第２金属部材８ａが配置される。なお、第２金属部材８ａは、ここでは、セラミックス基板１の上面及び下面において、貫通孔２に配置されている第１金属部材３の少なくとも一部に接触するように配置されている。第２金属部材８ａは、発光素子２０と電気的な接続を行うための配線、配線パッドあるいは外部接続電極として用いられる。
【0018】
また、セラミックス基板１の貫通孔２は、内部に配置される第１金属部材３を介して発光素子２０の素子電極２４と、セラミックス基板１の外部と、を電気的に接続するためのビアホールである。貫通孔２は、ドリル加工、レーザ加工等の機械的な加工により形成されることや、エッチング等の化学的な加工により形成される。貫通孔２は、セラミックス基板１に対して水平方向に切断した際に、その形状が略円形あるいは円形であることが好ましい。そして、貫通孔２の直径は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。貫通孔２が０．０５ｍｍ以上であると、第１金属部材３の配置が的確に行い易くなる。また、貫通孔２が０．５ｍｍ以下であると、高い強度や低い電気抵抗値を維持しつつ、適切な充填量とすることができる。
【0019】
（第１金属部材）
第１金属部材３は、セラミックス基板１の貫通孔２に配置されるものである。第１金属部材３は、単独で、あるいは、第２金属部材８ａと共に、発光素子２０と電気的な接続を行う部材である。第１金属部材３は、一例として、第１金属４ａと、第２金属６と、金属化合物５ａ，５ｂと、を含んでおり、金属化合物５ａの反応層が貫通孔２を画定する内側面に形成されていると共に、コア４１ａの周囲に配置される被覆部材４２ａの表面や、第２金属６中等に金属化合物５ｂの反応物が形成されている。なお、第１金属ペースト３Ａとしては、ここでは、有機バインダ７を含むものとして説明する。
第１金属部材３は、セラミックス基板１の貫通孔２に配置されるものである。第１金属部材３は、単独で、あるいは、第２金属部材８ａと共に、発光素子２０と電気的な接続を行う部材である。第１金属部材３は、一例として、第１金属４ａと、第２金属６と、金属化合物５ａ，５ｂと、を含んでおり、金属化合物５ａの反応層が貫通孔２を画定する内側面に形成されていると共に、コア４１ａの周囲に配置される被覆部材４２ａの表面や、第２金属６中等に金属化合物５ｂの反応物が形成されている。なお、第１金属ペースト３Ａとしては、ここでは、有機バインダ７を含むものとして説明する。
【0020】
第１金属ペースト３Ａは、焼成前の状態の一例として、焼結前の状態として、複数の第１金属粉体４と、複数の第２金属粉体６ａと、複数の活性金属粉体５０と、有機バインダ７と、を含んでいる。なお、第１金属ペースト３Ａとしては、ここでは、有機バインダ７を含むものとして説明する。第１金属ペースト３Ａは、焼成後において、第１金属部材３となる。
そして、第１金属ペースト３Ａの第１金属粉体４は、焼成後に第１金属４ａとなる。第１金属粉体４は、コア４１ｂと、コア４１ｂよりも融点が高く、コア４１ｂの少なくとも一部を覆う被覆部材（焼成前）４２ｂと、を有している。
一例として、第１金属ペースト３Ａは、複数の第１金属粉体４が１０質量％以上５０質量％以下、複数の第２金属粉体６ａが５０質量％以上８５質量％以下、複数の活性金属粉体５０が０．５質量％以上１５質量％以下、有機バインダ７が０．１質量％以上２．０質量％以下含むものである。被覆部材４２ｂは、焼成後において被覆部材４２ａとなる。活性金属粉体５０は、焼成後において金属化合物５ａ，５ｂとなる。焼成後において、第１金属４ａは、コア４１ａが６０質量％以上８０質量％以下、被覆部材４２ａが３質量％以上２５質量％以下、金属化合物５ｂである反応物が１質量％以上１５質量％以下含まれる。貫通孔２を画定する内側面に反応層としての金属化合物５ａが偏析している。なお、焼成後における第１金属部材３において、有機バインダ７は、揮発又は分解して残存していない。
そして、第１金属ペースト３Ａの第１金属粉体４は、焼成後に第１金属４ａとなる。第１金属粉体４は、コア４１ｂと、コア４１ｂよりも融点が高く、コア４１ｂの少なくとも一部を覆う被覆部材（焼成前）４２ｂと、を有している。
一例として、第１金属ペースト３Ａは、複数の第１金属粉体４が１０質量％以上５０質量％以下、複数の第２金属粉体６ａが５０質量％以上８５質量％以下、複数の活性金属粉体５０が０．５質量％以上１５質量％以下、有機バインダ７が０．１質量％以上２．０質量％以下含むものである。被覆部材４２ｂは、焼成後において被覆部材４２ａとなる。活性金属粉体５０は、焼成後において金属化合物５ａ，５ｂとなる。焼成後において、第１金属４ａは、コア４１ａが６０質量％以上８０質量％以下、被覆部材４２ａが３質量％以上２５質量％以下、金属化合物５ｂである反応物が１質量％以上１５質量％以下含まれる。貫通孔２を画定する内側面に反応層としての金属化合物５ａが偏析している。なお、焼成後における第１金属部材３において、有機バインダ７は、揮発又は分解して残存していない。
【0021】
第１金属粉体４は、第１金属ペースト３Ａに含まれる金属の粉体である。第１金属粉体４は、メジアン径が、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。第１金属粉体４は、１μｍ以上であると、凝集し難く分散性も良いなど扱い易く、第１金属ペースト４中の粘度を所定の範囲で保持することができる。また、第１金属粉体４が５０μｍ以下の大きさであると、貫通孔２の大きさとの関係で配置がし易くなったり、電気伝導性を高くしたりすることができる。そして、第１金属４ａは、焼結前の状態として、コア４１ｂより高融点の被覆部材４２ｂにより覆われている。第１金属粉体４は、第１金属ペースト３Ａ中に、第２金属粉体６ａ、活性金属粉体５０、有機バインダ７と共に分散した状態となっている。そして、第１金属４ａは、焼成後において第２金属６中に分散された状態となる。なお、第１金属４ａの状態においても、メジアン径が１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。第１金属４ａのメジアン径とは、隣り合う他の第１金属４ａと区画される粒界（コア４１ｂと被覆部材４２ｂ）までの大きさを粒径とし、その粒径におけるメジアン径をいうものである。
【0022】
コア４１ｂを覆っていた被覆部材４２ｂは焼成により全体が溶融され液状となっていないが、焼成により被覆部材４２ｂの表面が一部軟化し、焼成後においては隣り合う被覆部材４２ｂや第２金属６と一部接触または混合された状態となっている。第２金属粉体６ａを融点以上に加熱すると溶融し液状となるが、ここでは被覆部材４２ｂの融点よりも低い温度での加熱のため、被覆部材４２ｂ自体は溶融して液状となっていない。また、第２金属粉体６ａも溶融し液状となるが被覆部材４２ｂが密集している状態で溶融しているため、大幅な流動は生じていない。さらに、コア４１ｂも加熱により溶融して液状になっているが、被覆部材４２ｂ中に配置されているため、被覆部材４２ｂからの流出は抑えられている。
【0023】
ただし、被覆部材４２ｂの隙間から溶融したコア４１ｂが流出してきたとしても、被覆部材４２ｂは所定の形状を保持しているため、溶融したコア４１ｂは被覆部材４２ｂの粒子間にとどまっており、大幅な流動は生じていない。被覆部材４２ｂの全体が溶融していないため、被覆部材４２ｂから流出するコア４１ｂの流出量は小さく、かつ、有機バインダ７の揮発分や第１金属粉体４、第２金属粉体６ａ等の隙間分があるため、第１金属ペースト３Ａの表面を押し上げるに至らない。これにより第１金属ペースト３Ａの表面がひけて大幅な凹面になることを低減することができる。
【0024】
ただし、被覆部材４２ｂは融点未満の温度であっても、被覆部材４２ｂ自体の厚みが薄く、また、コア４１ｂや第２金属粉体６ａとの反応等により、被覆部材４２ｂの表面の一部が軟化状態となり、他の被覆部材４２ｂの粒子や第２金属粉体６ａと接触または混合された状態で配置される。このとき被覆部材４２ａと第２金属６との間に界面がある場合もあるが、界面がない場合もある。このように被覆部材４２ａと第２金属６とを界面がない状態とすることもできるため、電気抵抗値を下げ、電気伝導性や熱伝導性を高めることができる。また、コア４１ｂの材料が被覆部材４２ｂの材料よりも軽量であるため、セラミックス焼結体基板１０の重量を軽くすることもできる。さらに、第１金属ペースト３Ａ中の第１金属粉体４は高密度に配置されているため、焼成後においても、第１金属部材３は、ボイドが少なく、応力も低いため、冷熱サイクル特性等の信頼性が高い状態となる。さらに、第１金属ペースト３Ａ中の第１金属粉体４は高密度に配置されているため、焼成後においても、第１金属部材３は、ボイドが少なく、応力も低いため、冷熱サイクル特性等の信頼性が高い状態となる。
【0025】
このコア４１ｂは、例えば、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。コア４１ｂは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎを主成分とする合金も含む。これにより安価で軽量な第１金属部材３を使用することができる。また、コア４１ｂの融点は、２００℃以上６９０℃以下であることが好ましい。コア４１ｂの融点が２００℃以上であると、後記する被覆部材４２ａの融点あるいは金属化合物５ａ，５ｂの融点との差が小さくなり、被覆部材４２ｂの形状を所定の状態で保持することができる。また、コア４１ｂの融点が６９０℃以下であると他の部材に及ぼす悪影響も小さくすることができる。
【0026】
被覆部材４２ｂは、コア４１ｂの少なくとも一部、あるいは、全部を囲むように配置されている。被覆部材４２ｂは、コア４１ｂよりも融点が高く、一例として、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。被覆部材４２ｂはめっき法、化学気相成長法、蒸着などによりコア４１ａ上に形成される。被覆部材４２ｂは、溶融前の状態においてコア４１ｂの直径又は長径に対して、３％以上３０％以下の厚みを有する。被覆部材４２ｂの厚みが厚いとコア４１ｂの流出を抑えたり、被覆部材４２ｂの変形を抑えたりすることができる。一方で、被覆部材４２ｂの厚みを薄くするとコア４１ｂの流出を促し、第１金属４ａや第２金属６の粒子の隙間を埋めることもできる。また、被覆部材４２ｂの厚みを薄くすると被覆部材４２ｂの一部軟化を促進することができる。さらに、第１金属４ａの粒径が同じであれば、被覆部材４２ｂの厚みが薄い方が、コア４１ｂの量を増やすことができ、軽量化を促進することができる。
【0027】
被覆部材４２ｂは、被覆部材４２ｂの周りを別の部材を覆っていないため、焼成後においても必要以上に被覆部材４２ａ同士が接触することも離れることもない。このように金属粉体４ａが適度に分散されていることで貫通孔２内における熱の偏りも抑えることができる。なお、焼成後の被覆部材４２ａは、焼成前の被覆部材４２ｂとほぼ同じ材料であるが、焼成前の被覆部材４２ｂの厚みが極めて薄いため、被覆部材４２ｂからコア４１ｂが流出し、被覆部材４２ｂと混合することもある。
【0028】
セラミックス基板１が窒素を含有する場合には、焼成後において、被覆部材４２ａの表面、又は、第２金属６中等に活性金属粉体５０の反応物である金属化合物５ｂを配置している。セラミックス基板１が窒素を含有する場合とは、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種を用いる場合である。
【0029】
金属化合物５ａ，５ｂは、被覆部材４２ａの間に配置されることもある。活性金属粉体５０は、焼成により少なくとも一部、又は、全部が金属化合物５ａ，５ｂとなる。活性金属粉体５０は、第１金属ペースト３Ａ中に分散されており、焼成後の金属化合物５ａ，５ｂも第１金属部材３中に分散されている。例えば、活性金属粉体５０として、水素化チタン（ＴｉＨ２）を例にとって説明する。水素化チタンは、焼成により水素を放出して、金属チタンとなり、次いでチタンが酸化又は窒化等されて酸化チタン、又は、窒化チタン等のような金属化合物となる。
【0030】
さらに、被覆部材４２ａの融点は、第２金属粉体６ａの融点よりも高い。そのため、第２金属粉体６ａは、第１金属ペースト３Ａとして貫通孔２内に配置され、第２金属粉体６ａの融点以上、被覆部材４２ｂの融点以下の温度で焼成されたとしても、被覆部材４２ｂは溶融しないため、被覆部材４２ａが分散された状態を維持している。また、焼成後の被覆部材４２ａは貫通孔２内を連続して配置される。この「被覆部材４２ａは貫通孔２内を連続して配置される」とは、貫通孔２の上端から下端まで物理的に繋がっている訳ではなく、また、貫通孔２内の上端若しくは下端の一方に偏在するように配置されている訳でもなく、貫通孔２内の上端から下端まで分散された状態で連続して配置されていることを意味する。つまり、一般に金属が溶融して液状になると流動し偏在し易くなるが、ここでは被覆部材４２ｂが完全に溶融していないため、貫通孔２内の上端から下端において偏在することなく分散して配置することができる。
【0031】
貫通孔２を画定する内側面に活性金属粉体５０の反応物である金属化合物５ａを配置する。この貫通孔２を画定する内側面に配置される金属化合物５ａは連続していてもよく、分散していてもよい。貫通孔２を画定する内側面に金属化合物５ａを配置することにより、第１金属部材３とセラミックス基板１との密着強度を向上させている。また、活性金属粉体５０から反応した金属化合物５ｂは第１金属部材３内に分散される。コア４１ａと被覆部材４２ａ、第２金属６、金属化合物５ｂとの間にそれぞれ比重差があっても、沈降や浮上することになく、分散状態を維持することができる。
【0032】
活性金属粉体５０は、例えば、ＴｉＨ２、ＣｅＨ２、ＺｒＨ２、ＬａＨ２、ＭｇＨ２から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。この活性金属粉体５０を焼成することにより、水素の全部又は一部が脱離し、セラミックス基板１等に含まれる窒素、酸素、炭素等と反応し、窒化物金属、酸化物金属、炭化物金属等に変化する。この変化したものが金属化合物５ａ，５ｂである。活性金属粉体５０は、特に、ＴｉＨ２を使用することが好ましく、ＴｉＨ２を含むことで、セラミックス基板１等に含まれる窒素と反応し、セラミックス焼結体基板１０との界面において、ＴｉＮのような反応層となる金属化合物５ａを形成する。これにより、導電性ビアである第１金属部材３とセラミックス基板１との密着性を向上させ、第１金属部材３が貫通孔２に対して強固に密着することになる。
【0033】
第２金属粉体６ａは、コア４１ｂよりも融点が高く、被覆部材４２ｂよりも融点が低い。第２金属粉体６ａは、例えば、融点が、７００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。第２金属粉体６ａは、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。第２金属粉体６ａは、焼成後において第１金属部材３に第２金属６として分散した状態で配置される。
【0034】
有機バインダ７は、焼成前の第１金属ペースト３Ａに含有される部材である。この有機バインダ７は、焼成後には揮発又は分散して第１金属ペースト３Ａ内には残存していない状態となる。有機バインダ７は、一例として、一般的にビア材として使用される溶剤やアクリル、エポキシ、ウレタン、エチルセルロースなどの樹脂材料であってもよい。
【0035】
第２金属部材８ａは、予め設定された配線パターンの配線、配線パッドあるいは外部接続電極等を形成する導電性の部材である。第２金属部材８ａは、第２金属ペースト８を焼成することにより形成してもよい。第２金属ペースト８は、第１金属ペースト３Ａの状態、又は、第１金属部材３の状態において、いずれかの状態において少なくとも一部に接するように配置される。第２金属ペースト８の厚さは、例えば１２μｍ以上３５μｍ以下であることが好ましい。第２金属ペースト８の配線、あるいは、接続パッドは、例えば、エッチングや印刷等によって形成することができる。
【0036】
第２金属ペースト８は、セラミックス基板１の第１面に配置される配線等として配置されると共に、第１面の反対側のとなる第２面に配線等として配置される。第２金属ペースト８の形状は、平面視において矩形や円形、線状等に形成され、セラミックス基板１の第１面に互いに離隔して配置されると共に、第２面に互いに離隔して配置されている。第２金属ペースト８は、セラミックス基板１の第１面に配置される大きさと、第２面に配置される大きさと、は同じでも異なっていてもよい。一例として、セラミックス基板１の第１面に配置される側の第２金属ペースト８の面積が第２面に配置される側の第２金属ペースト８の面積よりも大きくなるようにしている。第２金属ペースト８は、一例として、上面視において円形の第１金属ペースト３Ａの全部に接するように、矩形として図示しているが、その形状や配置は任意であり限定されるものではない。
【0037】
この第２金属ペースト８は、例えば、第１金属ペースト３Ａと同じ材料を使用することが好ましく、第１金属ペースト３Ａを配置した後、焼成前に第２金属ペースト８を配置してもよい。第１金属ペースト８は、第１金属ペースト３Ａと異なる材料を使用してもよい。また、第２金属ペースト８の材料は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ等の単体若しくはその合金や混合粉体と樹脂バインダとの混合物であってもよい。また、第２金属ペースト８は、これら金属の他に、熱硬化性樹脂の材料や、ガラスフリットが含有された高温焼成タイプの材料等を用いてもよい。樹脂バインダは、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エチルセルロース等を使用することができる。また、第２金属ペースト８には有機酸等の還元剤を含むことが好ましい。これにより発光素子２０との接続における電気抵抗を小さくすることができる。第２金属ペースト８は、セラミックス基板１を焼成した後の第１金属部材３と電気的に接続するように配置することもできる。
【0038】
上記のような構成を備えるセラミックス焼結体基板１０は、第１金属部材３がセラミックス基板１の貫通孔２を画定する内側面に強固に接合するので、信頼性が高く、発光素子との間の電気的接続を確実にすることができる。
なお、セラミックス基板１の貫通孔２の数は、２つ以上であってもよく、その平面視の形状も楕円形、矩形等、円形に限定されるものではない。
また、第２金属部材８ａの形状は、正方形状でもよく、長方形状や台形状でもよく、曲線部分を含む形状でもよい。また、第２金属部材８ａを設けずに、第１金属部材３の一部に発光素子２０を直接接続するようにしてもよい。
なお、セラミックス基板１の貫通孔２の数は、２つ以上であってもよく、その平面視の形状も楕円形、矩形等、円形に限定されるものではない。
また、第２金属部材８ａの形状は、正方形状でもよく、長方形状や台形状でもよく、曲線部分を含む形状でもよい。また、第２金属部材８ａを設けずに、第１金属部材３の一部に発光素子２０を直接接続するようにしてもよい。
【0039】
［セラミック焼結体基板の製造方法］
次に、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法を、図４から図５Ｃを参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法を例示するフローチャートである。図５Ａは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、準備したセラミックス基板を模式的に示す断面図である。図５Ｂは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。図５Ｃは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、第２金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。
次に、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法を、図４から図５Ｃを参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法を例示するフローチャートである。図５Ａは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、準備したセラミックス基板を模式的に示す断面図である。図５Ｂは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、貫通孔に第１金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。図５Ｃは、実施形態に係るセラミックス焼結体基板の製造方法において、第２金属ペーストを配置した状態を模式的に示す断面図である。
【0040】
セラミックス焼結体基板１０の製造方法Ｓ１０は、セラミックス基板１の表面に第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２と、第１金属ペースト３Ａを配置したセラミックス基板１を焼成することＳ１４と、を含み、第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２において、第１金属ペースト３Ａは、複数の第１金属粉体４と、複数の第２金属粉体６ａと、複数の活性金属粉体５０と、を含む。そして、第１金属粉体４は、コア４１ｂと、コア４１ｂよりも融点が高く、コア４１ｂの少なくとも一部を覆う被覆部材４２ｂと、を有している。さらに、第２金属粉体６ａは、コア４１ｂよりも融点が高く、被覆部材４２ｂよりも融点が低いものである。また、セラミックス基板１を焼成することＳ１４において、焼成温度は、第２金属粉体６ａの融点以上、被覆部材４２ｂの融点以下の温度である。なお、セラミックス焼結体基板１０の製造方法Ｓ１０は、一例として、セラミックス基板１の表面に第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２の前に、貫通２孔があるセラミックス基板１を準備することＳ１１を行い、さらに、第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２の後で、セラミックス基板１を焼成することＳ１４の前に、第１金属ペースト３Ａと少なくとも一部が接触するようにセラミックス基板１上に第２金属ペースト８を配置することＳ１３を行うものとして説明する。
【0041】
（セラミックス基板を準備すること）
セラミックス基板１を準備することＳ１１（以下、工程Ｓ１１という）は、一例として、平板状のセラミックス基板１を準備する。この工程Ｓ１１において、準備されたセラミックス基板１は、焼結済みのセラミックス基板１もしくは焼成前のセラミックス基板１のグリーンシートにドリル加工、レーザ加工、又は、焼結済みのセラミックス基板１にエッチング加工等により貫通孔２が形成されている。貫通孔２の数は、後記する発光素子２０の素子電極２４等の接続部分に対応した数とすることもできるが異なる数とすることもできる。セラミックス基板１は、発光素子２０を一つ配置する場合には、一例として、二箇所に貫通孔２が形成される。なお、セラミックス基板１は、複数の発光素子２０を配置する面積の大きさ、及び、素子電極２４の数に対応した数の貫通孔２を形成した状態で準備されることや、所定の数の発光素子２０を配置する大きさに切断されて準備されることとしてもよい。
セラミックス基板１を準備することＳ１１（以下、工程Ｓ１１という）は、一例として、平板状のセラミックス基板１を準備する。この工程Ｓ１１において、準備されたセラミックス基板１は、焼結済みのセラミックス基板１もしくは焼成前のセラミックス基板１のグリーンシートにドリル加工、レーザ加工、又は、焼結済みのセラミックス基板１にエッチング加工等により貫通孔２が形成されている。貫通孔２の数は、後記する発光素子２０の素子電極２４等の接続部分に対応した数とすることもできるが異なる数とすることもできる。セラミックス基板１は、発光素子２０を一つ配置する場合には、一例として、二箇所に貫通孔２が形成される。なお、セラミックス基板１は、複数の発光素子２０を配置する面積の大きさ、及び、素子電極２４の数に対応した数の貫通孔２を形成した状態で準備されることや、所定の数の発光素子２０を配置する大きさに切断されて準備されることとしてもよい。
【0042】
（第１金属ペーストを配置すること）
第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２（以下、工程Ｓ１２という）は、セラミックス基板１に形成された貫通孔２に第１金属ペースト３Ａを配置することである。この工程Ｓ１２では、例えば、スクリーン印刷やノズルにより注入することにより、貫通孔２内に第１金属ペースト３Ａを配置している。また、第１金属粉体４は、コア４１ｂと、コア４１ｂを被覆する被覆部材４２ｂと、を有している。
第１金属ペースト３Ａを配置することＳ１２（以下、工程Ｓ１２という）は、セラミックス基板１に形成された貫通孔２に第１金属ペースト３Ａを配置することである。この工程Ｓ１２では、例えば、スクリーン印刷やノズルにより注入することにより、貫通孔２内に第１金属ペースト３Ａを配置している。また、第１金属粉体４は、コア４１ｂと、コア４１ｂを被覆する被覆部材４２ｂと、を有している。
【0043】
工程Ｓ１２では、第１金属ペースト３Ａを貫通孔２に配置する場合、セラミックス基板１の一方の面である第１面から、例えば、スクリーン印刷に使用される工具であるスキージを用いて第１金属ペースト３Ａを貫通孔２に配置し、さらに、セラミックス基板１の他方の面である第２面から、第１面と同様にスキージを用いて第１金属ペーストを貫通孔２に配置することが好ましい。ただし、第１面または第２面の一方の面からのみの第１金属ペースト３Ａの配置であってもよい。
【0044】
（第２金属ペーストを配置すること）
第２金属ペースト８を配置することＳ１３（以下、工程Ｓ１３という）は、貫通孔２に配置した第１金属ペースト３Ａと少なくとも一部が接触するようにセラミックス基板１上に第２金属ペースト８を配置する。図面においては、セラミックス基板１の貫通孔２から露出している第１金属ペースト３Ａの全面に接触するように第２金属ペースト８が配置されている。第２金属ペースト８は、一例として、セラミックス基板１の第１面に二箇所、セラミックス基板１の第２面に二箇所の合計４箇所に、平面視で矩形に配置される。そして、第２金属ペースト８は、スクリーン印刷、メタルマスク印刷等によりマスクを介して矩形の配線あるいは配線パッドを、セラミックス基板１の第１面上及び第２面上に形成している。
第２金属ペースト８を配置することＳ１３（以下、工程Ｓ１３という）は、貫通孔２に配置した第１金属ペースト３Ａと少なくとも一部が接触するようにセラミックス基板１上に第２金属ペースト８を配置する。図面においては、セラミックス基板１の貫通孔２から露出している第１金属ペースト３Ａの全面に接触するように第２金属ペースト８が配置されている。第２金属ペースト８は、一例として、セラミックス基板１の第１面に二箇所、セラミックス基板１の第２面に二箇所の合計４箇所に、平面視で矩形に配置される。そして、第２金属ペースト８は、スクリーン印刷、メタルマスク印刷等によりマスクを介して矩形の配線あるいは配線パッドを、セラミックス基板１の第１面上及び第２面上に形成している。
【0045】
なお、工程Ｓ１２及び工程Ｓ１３で使用される第１金属ペースト３Ａ及び第２金属ペースト８は、流動性を有しており、任意の形状の貫通孔２に配置が自在にできると共に、任意の形状、厚みとすることもでき、塗布した後に硬化させて配置することもできる。
【0046】
（セラミックス基板を焼成すること）
セラミックス基板１を焼成することＳ１４（以下、工程Ｓ１４という）を行う。この工程Ｓ１４において、焼成温度は、第２金属粉体６ａの融点以上、被覆部材４２ｂの融点以下の温度である。一例として、焼成温度は、７００℃以上１０００℃以下の温度であることが好ましく、７００℃以上９８０℃以下がより好ましく、７５０℃以上９７０℃以下であることが特に好ましい。この工程Ｓ１４において、焼成作業を行う場合、焼成雰囲気は真空雰囲気またはガス組成が９９．９％以上のＡｒ雰囲気であることが好ましい。真空雰囲気は真空度が１０Ｐａ以下が好ましく、さらに１００Ｐａ以下のＡｒを含有させることがより好ましい。
セラミックス基板１を焼成することＳ１４（以下、工程Ｓ１４という）を行う。この工程Ｓ１４において、焼成温度は、第２金属粉体６ａの融点以上、被覆部材４２ｂの融点以下の温度である。一例として、焼成温度は、７００℃以上１０００℃以下の温度であることが好ましく、７００℃以上９８０℃以下がより好ましく、７５０℃以上９７０℃以下であることが特に好ましい。この工程Ｓ１４において、焼成作業を行う場合、焼成雰囲気は真空雰囲気またはガス組成が９９．９％以上のＡｒ雰囲気であることが好ましい。真空雰囲気は真空度が１０Ｐａ以下が好ましく、さらに１００Ｐａ以下のＡｒを含有させることがより好ましい。
【0047】
以上の工程により、セラミックス焼結体基板１０を製造することができる。図３Ｂで示すように、第１金属ペースト３Ａの状態を、焼成後において、観察してみると、例えば、焼成前のコア４１ｂである粉体及び被覆部材４２ｂは、焼成後において、ほぼ同じ位置にコア４１ａ及び被覆部材４２ａとして配置されている。焼成前のコア４１ｂ及び被覆部材４２ｂの間にあった第２金属粉体６ａも、焼成後においてほぼ同じ位置に配置されている。焼成により被覆部材４２ｂの表面の一部は軟化し、隣り合う被覆部材４２ｂや第２金属粉体６ａと混合されている。
【0048】
ただし、焼成後の被覆部材４２ａと隣り合う被覆部材４２ａ又は第２金属６との間は、界面が残るように焼成してもよい。焼成前の活性金属粉体５０は、セラミックス基板１の貫通孔２内に配置されており、焼成によりセラミックス基板１と反応し、セラミックス基板１の貫通孔２の内側面に、活性金属粉体５０の反応層である金属化合物５ａが配置されている。金属化合物５ａは貫通孔２の内側面に連続して配置されている。また、第２金属粉体６ａが配置されていた位置付近に金属化合物５ｂが分散されて配置されている。また、被覆部材４２ａの表面付近に金属化合物５ｂが配置されている。コア４１ａは被覆部材４２ａ中に配置されているだけでなく、被覆部材４２ａから流出し第２金属６と混合されていることもある。焼成後において有機バインダ７は揮発又は分解されている。
【0049】
このように、第１金属ペースト３Ａを焼成することにより金属化合物５ａである反応層が形成される。これにより、第１金属部材３が貫通孔２を画定する内側面に強度に接合した状態となり、信頼性が高い構成を実現できる。したがって、セラミックス焼結体基板１０は、第１金属４ａの分散状態が貫通孔２内において比較的均等であるため、導電性が安定する。また、低融点金属であるコア４１ａは、高融点金属である被覆部材４２ａで被覆されているが、被覆部材４２ａは溶融していないため、所定の形状を維持しており、体積収縮が抑えられる。また、コア４１ｂは焼成温度よりも低い融点であるため、コア４１ｂが被覆部材４２ｂから溶融し流れだしてくることもあるが、コア４１ｂの流出量が少なく、被覆部材４２ｂ同士の隙間に配置されるため、体積収縮が抑えられる。これにより焼成後の第１金属部材３の上面及び下面を平坦とすることができる。よって、配線の厚みを一定に保持することができるため、抵抗値のバラツキを低減することができる。
【0050】
［発光装置］
次に、実施形態に係る発光装置１００を、図６を参照しながら説明する。発光装置１００は、セラミックス焼結体基板１０に発光素子２０を配置して発光するようにした装置である。図面では発光素子２０の数は１つであるが、発光素子２０の数は複数でもよく、その配置も一列状にすること等、特に限定されるもではない。
発光装置１００は、すでに説明したセラミックス焼結体基板１０と、セラミックス焼結体基板１０に備える第２金属部材８ａと電気的に接続される発光素子２０と、を備えている。ここでは、第２金属部材及び第１金属部材を用いて発光素子と電気的接続を行っているが、第２金属部材を用いず、第１金属部材のみを用いて発光素子と電気的接続を行っても良い。なお、発光装置１００は、発光素子２０の側面及びセラミックス焼結体基板１０の上面に光反射部材３０を一例として配置しているものである。また、セラミックス焼結体基板１０では、用途に応じて様々なパターンの配線を形成することができる。
次に、実施形態に係る発光装置１００を、図６を参照しながら説明する。発光装置１００は、セラミックス焼結体基板１０に発光素子２０を配置して発光するようにした装置である。図面では発光素子２０の数は１つであるが、発光素子２０の数は複数でもよく、その配置も一列状にすること等、特に限定されるもではない。
発光装置１００は、すでに説明したセラミックス焼結体基板１０と、セラミックス焼結体基板１０に備える第２金属部材８ａと電気的に接続される発光素子２０と、を備えている。ここでは、第２金属部材及び第１金属部材を用いて発光素子と電気的接続を行っているが、第２金属部材を用いず、第１金属部材のみを用いて発光素子と電気的接続を行っても良い。なお、発光装置１００は、発光素子２０の側面及びセラミックス焼結体基板１０の上面に光反射部材３０を一例として配置しているものである。また、セラミックス焼結体基板１０では、用途に応じて様々なパターンの配線を形成することができる。
【0051】
（発光素子）
発光素子２０は、半導体積層体２１と、素子基板２２と、一対の素子電極２４と、を有している。半導体積層体２１の上方に素子基板２２を備え、半導体積層体の下方に一対の素子電極２４を有している。発光素子２０の素子基板２２の上方に透光性部材２３が配置されている。
半導体積層体２１としては、所望とする発光波長に応じて任意の組成を用いることができるが、例えば、青色又は緑色の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）やＧａＰ、又は、赤色の発光が可能なＧａＡｌＡｓやＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。また、使用する目的に応じて発光素子２０の大きさや形状は適宜選択が可能である。
素子基板２２は、一例として、サファイア基板あるいはシリコン基板が使用される。
発光素子２０は、半導体積層体２１と、素子基板２２と、一対の素子電極２４と、を有している。半導体積層体２１の上方に素子基板２２を備え、半導体積層体の下方に一対の素子電極２４を有している。発光素子２０の素子基板２２の上方に透光性部材２３が配置されている。
半導体積層体２１としては、所望とする発光波長に応じて任意の組成を用いることができるが、例えば、青色又は緑色の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）やＧａＰ、又は、赤色の発光が可能なＧａＡｌＡｓやＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。また、使用する目的に応じて発光素子２０の大きさや形状は適宜選択が可能である。
素子基板２２は、一例として、サファイア基板あるいはシリコン基板が使用される。
【0052】
透光性部材２３は、例えば、透光性の樹脂材料からなり、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらを混合した樹脂等を用いることができる。透光性部材２３は、蛍光体を含んでいてもよく、例えば、発光素子２０からの青色の光を吸収し、黄色の光を放射する蛍光体を含むことにより、白色の光を出射させることができる。また、透光性部材２３は、複数種類の蛍光体を含んでいてもよく、例えば、半導体積層体２１からの青色の光を吸収して、緑色の光を放射する蛍光体と、赤色の光を放射する蛍光体と、を含むことによっても、発光素子２０から白色の光を出射させることができる。
【0053】
このような蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、βサイアロン蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）、αサイアロン蛍光体（例えば、Ｍｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、及びＬａとＣｅを除くランタニド元素））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２（Ｓｉ，Ａｌ）Ｆ６：Ｍｎ）、若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、又は、ペロブスカイト、カルコパイライト等の量子ドット蛍光体等を用いることができる。
【0054】
素子電極２４は、金属バンプ１２により、接合部材１１を介してセラミックス焼結体基板１０の第２金属部材８ａに接続されている。素子電極２４は、一方がｐ電極、他方がｎ電極であり、ｐ電極はｎ電極と電気的に短絡しない距離を保って配置されている。素子電極２４は、一例として、ｐ電極とｎ電極とをそれぞれ一箇所ずつ配置する構成としているが、いずれか一方を二箇所とし、他方を一箇所配置するような構成としても構わない。
【0055】
金属バンプ１２は、素子電極２４と第２金属部材８ａとを電気的に接続させるものである。金属バンプ１２は、その形状、大きさ、数は、いずれも、素子電極２４の範囲で配置できる限り、適宜設定することができる。また、金属バンプ１２の大きさは、半導体積層体の大きさ、求められる発光素子の発光出力等によって適宜調整することができ、例えば、直径が数十μｍから数百μｍ程度の大きさが挙げられる。
【0056】
金属バンプ１２は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｎｉ又はこれらの合金により形成することができ、例えば当該分野で公知のスタッドバンプにより形成することができる。スタッドバンプは、スタッドバンプボンダー、ワイヤボンディング装置等により形成することができる。また、金属バンプ１２は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等の当該分野において公知の方法によって形成してもよい。
【0057】
金属バンプ１２は、一例として、ここでは、接合部材１１を介して接合されている。ここで用いられる接合部材１１としては、例えば、Ｓｎ－Ｂｉ系、Ｓｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ａｇ系、Ａｕ－Ｓｎ系などの半田、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、ＡｕとＧｅとを主成分とする合金等の共晶合金、あるいは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄなどのペースト材、ＡＣＰ、ＡＣＦ等の異方性導電材、低融点金属のろう材、これらを組み合わせた導電性接着材、導電性複合接着材等が挙げられる。
【0058】
（光反射部材）
光反射部材３０は、光反射性を有する部材である。光反射部材３０は、セラミックス焼結体基板１０における第１面上を覆うと共に、発光素子２０の側面を覆うように配置されている。また、光反射部材３０は、発光素子２０の光取出し面を露出するように配置され、発光素子２０の透光性部材２３と同一平面となるように配置されている。なお、光反射部材３０は、一例として、発光素子２０の下面とセラミックス焼結体基板１０の第１面との間にも配置されている。
光反射部材３０は、光反射性を有する部材である。光反射部材３０は、セラミックス焼結体基板１０における第１面上を覆うと共に、発光素子２０の側面を覆うように配置されている。また、光反射部材３０は、発光素子２０の光取出し面を露出するように配置され、発光素子２０の透光性部材２３と同一平面となるように配置されている。なお、光反射部材３０は、一例として、発光素子２０の下面とセラミックス焼結体基板１０の第１面との間にも配置されている。
【0059】
光反射部材３０は、発光素子２０からの光を有効に利用するために、高い反射率を有することが好ましい。光反射部材３０は、白色であることが好ましい。光反射部材３０の反射率は、発光素子２０の発する光の波長において、例えば８０％以上であることが好ましく、９０％以上がより好ましい。
光反射部材３０は、樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、光拡散材としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛又はガラス等の公知の材料を用いることができる。
光反射部材３０は、樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、光拡散材としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛又はガラス等の公知の材料を用いることができる。
【0060】
上記のような構成を備える発光装置１００は、セラミックス焼結体基板１０における第１金属部材３を備えることで、第１金属部材３とセラミックス基板１との接合強度が高く、信頼性を向上することができる。これは、体積収縮の小さい第１金属部材３を用いるセラミックス焼結体１０上に発光素子２０を配置することで発光素子２０の安定性が良く、接合し易いためである。
なお、発光装置１００は、１個の発光素子２０を１個のユニットとして明るさ及び点消灯の制御単位としているが、１個のユニットに含まれる発光素子２０の個数は、１個でもよく、複数でもよい。例えば、１行４列、あるいは、２行２列の４個の発光素子２０や３行３列の９個の発光素子２０を１個のユニットとすることができる。
なお、発光装置１００は、１個の発光素子２０を１個のユニットとして明るさ及び点消灯の制御単位としているが、１個のユニットに含まれる発光素子２０の個数は、１個でもよく、複数でもよい。例えば、１行４列、あるいは、２行２列の４個の発光素子２０や３行３列の９個の発光素子２０を１個のユニットとすることができる。
【0061】
［発光装置の製造方法］
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法を図７から図８Ｄを参照して説明する。図７は、実施形態に係る発光装置の製造方法を例示するフローチャートである。図８Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、準備したセラミックス焼結体基板を模式的に示す断面図である。図８Ｂは、セラミックス焼結体基板に接合部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。図８Ｃは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を配置した状態を模式的に示す断面図である。図８Ｄは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、光反射部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法を図７から図８Ｄを参照して説明する。図７は、実施形態に係る発光装置の製造方法を例示するフローチャートである。図８Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、準備したセラミックス焼結体基板を模式的に示す断面図である。図８Ｂは、セラミックス焼結体基板に接合部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。図８Ｃは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を配置した状態を模式的に示す断面図である。図８Ｄは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、光反射部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【0062】
発光装置の製造方法Ｓ２０は、既に説明したセラミックス焼結体基板の製造方法Ｓ１０により製造したセラミックス焼結体基板１０を準備することＳ２１と、セラミックス焼結体基板１０に、発光素子２０を配置することＳ２２と、を含み、発光素子２０を配置することＳ２２において、貫通孔２に配置された第１金属部材３と、発光素子２０と、を直接又は間接に電気的に接続している。ここでは第１金属部材３の上下面に第２金属部材８ａを配置しており、第２金属部材８ａを介して、第１金属部材３と、発光素子２０と、を電気的に接続している。なお、発光素子２０を配置することＳ２２においては、第１金属部材３の少なくとも一部に接する第２金属部材８ａに素子電極２４を直接又は間接に接続しても構わない。また、一例として、発光素子２０を配置することＳ２２の後で、発光素子２０の側面を覆うように光反射部材３０をセラミックス焼結体基板１０の上面に配置することＳ２３を行うこととして説明する。
【0063】
（セラミックス焼結体基板を準備すること）
セラミックス焼結体基板１０を準備することＳ２１（以下、工程Ｓ２１という）とは、既に説明したセラミックス焼結体基板の製造方法Ｓ１０によって製造したセラミックス焼結体基板１０を準備することである。セラミックス焼結体基板１０は、その第１面及び第２面を繋ぐ２つの貫通孔２に配置された第１金属部材３に第２金属部材８ａを接続して４箇所配置されている。なお、第２金属部材８ａは、その形状や大きさや間隔は、発光素子２０の素子電極２４に合わせて調節して形成することができる。なお、セラミックス焼結体基板１０は、発光素子２０を配置する領域が複数あり、後記する光反射部材３０を配置した後に、発光装置１００毎に個片化する大きさとすることや、一つの発光装置１００ごとの大きさとすることであっても構わない。
セラミックス焼結体基板１０の第１面における第２金属部材８ａの表面に接合部材１１を配置する。
セラミックス焼結体基板１０を準備することＳ２１（以下、工程Ｓ２１という）とは、既に説明したセラミックス焼結体基板の製造方法Ｓ１０によって製造したセラミックス焼結体基板１０を準備することである。セラミックス焼結体基板１０は、その第１面及び第２面を繋ぐ２つの貫通孔２に配置された第１金属部材３に第２金属部材８ａを接続して４箇所配置されている。なお、第２金属部材８ａは、その形状や大きさや間隔は、発光素子２０の素子電極２４に合わせて調節して形成することができる。なお、セラミックス焼結体基板１０は、発光素子２０を配置する領域が複数あり、後記する光反射部材３０を配置した後に、発光装置１００毎に個片化する大きさとすることや、一つの発光装置１００ごとの大きさとすることであっても構わない。
セラミックス焼結体基板１０の第１面における第２金属部材８ａの表面に接合部材１１を配置する。
【0064】
（発光素子を配置すること）
発光素子２０を配置することＳ２２（以下、工程Ｓ２２という）とは、発光素子２０をセラミックス焼結体基板１０に配置することである。この工程Ｓ２２では、発光素子２０の素子電極２４を、第２金属部材８ａに配置した接合部材１１を介して金属バンプ１２を用いて接続している。なお、発光素子２０は、予め透光性部材２３が素子基板２２に接続された状態のものを使用する。透光性部材２３を素子基板２２に接合する場合には、透光性の接合材料を使用してもよく、接合材料を使用せず直接接合してもよい。
発光素子２０を配置することＳ２２（以下、工程Ｓ２２という）とは、発光素子２０をセラミックス焼結体基板１０に配置することである。この工程Ｓ２２では、発光素子２０の素子電極２４を、第２金属部材８ａに配置した接合部材１１を介して金属バンプ１２を用いて接続している。なお、発光素子２０は、予め透光性部材２３が素子基板２２に接続された状態のものを使用する。透光性部材２３を素子基板２２に接合する場合には、透光性の接合材料を使用してもよく、接合材料を使用せず直接接合してもよい。
【0065】
（光反射部材を配置すること）
光反射部材３０を配置することＳ２３（以下、工程Ｓ２３という）とは、セラミックス焼結体基板１０の上面である第１面を覆うと共に、発光素子２０の側面を覆うように光反射部材３０を配置することである。この工程Ｓ２３では、光反射部材３０は、発光素子２０を囲み発光素子２０の光取出し面となる透光性部材２３の上面を露出するようにセラミックス焼結体基板１０の上に配置される。光反射部材３０は、平面視において矩形となるように配置される。この工程２３において、光反射部材３０は、印刷や射出成形、噴霧など公知の方法で配置することができる。
光反射部材３０を配置することＳ２３（以下、工程Ｓ２３という）とは、セラミックス焼結体基板１０の上面である第１面を覆うと共に、発光素子２０の側面を覆うように光反射部材３０を配置することである。この工程Ｓ２３では、光反射部材３０は、発光素子２０を囲み発光素子２０の光取出し面となる透光性部材２３の上面を露出するようにセラミックス焼結体基板１０の上に配置される。光反射部材３０は、平面視において矩形となるように配置される。この工程２３において、光反射部材３０は、印刷や射出成形、噴霧など公知の方法で配置することができる。
【0066】
なお、発光装置の製造方法Ｓ２０では、工程Ｓ２３の作業が終了した後に、必要に応じて個片化作業が行われる。発光装置１００は、使用されている発光素子２０の数で予め発光装置１００の１つの単位が設定されている。そのため、発光装置１００をまとめて複数製造している場合には、個片化作業が行われる。個片化作業を行う場合には、格子状に切断することで、複数の発光装置１００を作製する。また、切断する方法としては、例えば、円盤状の回転刃、超音波カッター、レーザ光照射、ブレード等を用いることができる。
【0067】
上記のような構成を備える発光装置の製造方法Ｓ２０は、セラミックス焼結体基板の製造方法Ｓ１０によって、セラミックス基板１の貫通孔２に配置される第１金属ペースト３Ａとセラミックス基板１との接合強度を向上させることで信頼性を図り、発光素子２０の安定した制御をすることが可能となる。
【0068】
（応用例）
なお、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、発光素子２０を、一列に複数（図面では、１１個）備える発光モジュール１００Ａとしてもよい。発光モジュール１００Ａとした場合の構成について説明する。図９Ａは、実施形態に係る発光装置を発光モジュールとして示す斜視図である。図９Ｂは、図９Ａの一部を省略してＩＸＢ－ＩＸＢ線における断面を模式的に示す断面図である。
発光モジュール１００Ａは、一列に１１個の発光素子２０を備え、光反射部材３０の外側に枠体１４０を有し、セラミックス焼結体基板１０の下方の第２金属部材８ａにモジュール基板１５０が接続されている。
なお、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、発光素子２０を、一列に複数（図面では、１１個）備える発光モジュール１００Ａとしてもよい。発光モジュール１００Ａとした場合の構成について説明する。図９Ａは、実施形態に係る発光装置を発光モジュールとして示す斜視図である。図９Ｂは、図９Ａの一部を省略してＩＸＢ－ＩＸＢ線における断面を模式的に示す断面図である。
発光モジュール１００Ａは、一列に１１個の発光素子２０を備え、光反射部材３０の外側に枠体１４０を有し、セラミックス焼結体基板１０の下方の第２金属部材８ａにモジュール基板１５０が接続されている。
【0069】
枠体１４０は、複数の発光素子２０を覆う光反射部材３０を取り囲むための部材である。枠体１４０は、平面視で例えば長方形状となる矩形環状に形成され、光反射部材３０の周囲を取り囲むように配置されている。枠体１４０は、金属、合金又はセラミックからなる枠状の部材を用いて形成することができる。金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄ等が挙げられる。合金としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄ等のうちの少なくとも一種を含む合金が挙げられる。また、枠体１４０として樹脂材料を用いてもよい。この場合、樹脂材料で形成された枠体１４０に上記金属、合金又はセラミック部材が埋設されていてもよいし、枠体１４０の一部を樹脂材料、他の一部を金属、合金又はセラミック部材で形成してもよい。
【0070】
モジュール基板１５０は、発光装置１００を載置する部材であり、発光装置１００を電気的に外部と接続するものである。モジュール基板１５０は、例えば平面視で略長方形に形成されている。モジュール基板１５０は、基板部１６０と、配線板部１７０と、を備えている。
基板部１６０の材料としては、例えば、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子２０から出射される光や外光等を透過しにくい材料を用いることが好ましい。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、又は、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又は、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。なかでも放熱性、耐熱性に優れるセラミックスを用いることが好ましい。
基板部１６０の材料としては、例えば、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子２０から出射される光や外光等を透過しにくい材料を用いることが好ましい。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、又は、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又は、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。なかでも放熱性、耐熱性に優れるセラミックスを用いることが好ましい。
【0071】
また、配線板部１７０は、発光装置１００の下方の第２金属部材８ａに対面する位置で基板部１６０上に形成されている。配線板部１７０の材料としては、例えば、第１金属部材３や第２金属部材８ａ等に用いる材料として例示したものが挙げられる。
なお、モジュール基板１５０は、導電性接着材１５１を介して枠体１４０と接合し、かつ、第２金属部材８ａと配線板部１７０とが接合するように配置されている。導電性接着材１５１としては、例えば共晶はんだ、導電性のペースト、バンプ等を用いればよい。また、発光装置１００では、各発光素子２０と並列して、セラミックス焼結体基板１０上にそれぞれ保護素子１２５が配置されている。
なお、モジュール基板１５０は、導電性接着材１５１を介して枠体１４０と接合し、かつ、第２金属部材８ａと配線板部１７０とが接合するように配置されている。導電性接着材１５１としては、例えば共晶はんだ、導電性のペースト、バンプ等を用いればよい。また、発光装置１００では、各発光素子２０と並列して、セラミックス焼結体基板１０上にそれぞれ保護素子１２５が配置されている。
【0072】
発光モジュール１００Ａは、以上のように構成されているため、駆動すると以下のようになる。すなわち、発光モジュール１００Ａは、配線板部１７０、第２金属部材８ａ、第１金属部材３、素子電極２４を介して外部電源から発光素子２０に電流が供給され、発光素子２０が発光する。発光素子２０が発光した光は、上方へ進む光が、透光性部材２３を介して発光装置１００の上方の外部に取り出される。また、下方へ進む光は、セラミックス焼結体基板１０で反射され、透光性部材２３を介して発光装置１００の外部に取り出される。また、発光素子２０と枠体１４０との間に進む光は、光反射部材３０及び枠体１４０で反射され、透光性部材２３を介して発光装置１００の外部に取り出される。また、発光素子２０間に進む光は、光反射部材３０で反射され、透光性部材２３を介して発光装置１００の外部に取り出される。この際、透光性部材２３間を狭く（例えば０．２ｍｍ以下）することで、光学系の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。例えば、発光モジュール１００Ａは、車両用ヘッドライトの光源等に用いることができる。
【0073】
なお、発光モジュール１００Ａを製造する場合には、シート部材上に発光素子２０を並べて、その周りに枠体１４０を配置し、その状態で光反射部材３０を枠体１４０及びシート部材で囲まれる空間に配置することで、光反射部材３０を配置する。その後、配線板部１７０及び導電性接着材１５１を配置したモジュール基板１５０に、枠体１４０及び光反射部材３０で支持されている発光装置１００を配置して、第２金属ペースト８と配線板部１７０とを電気的に接続することで発光モジュール１００Ａは製造される。
なお、請求項の構成において、以下に示す［項１］から［項２７］のような従属関係であっても構わない。
なお、請求項の構成において、以下に示す［項１］から［項２７］のような従属関係であっても構わない。
【0074】
［項１］
セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、
前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、
前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である、セラミックス焼結体基板の製造方法。
［項２］
前記第１金属ペーストを配置する前に、貫通孔がある前記セラミックス基板を準備することと、
前記貫通孔内に前記第１金属ペーストを配置することと、を含む項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項３］
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、さらに、前記第１金属ペーストを乾燥することと、乾燥させた前記第１金属ペーストを加圧することと、を含む項１又は項２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項４］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記コアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種を含む項１から項３のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項５］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１種を含む項１から項４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項６］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む項１から項５のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項７］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記コアの融点は、２００℃以上６９０℃以下である、項１から項６のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項８］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材の融点は、１０５０℃以上２５００℃以下である、項１から項７のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項９］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体の融点は、７００℃以上１０００℃以下である、項１から項８のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１０］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、さらに有機バインダを含む、項１から項９のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１１］
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、前記焼成温度は、７００℃以上１０００℃以下である、項１から項１０のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１２］
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、前記第１金属ペーストと少なくとも一部が接触するように前記セラミックス基板上又は前記第１金属ペースト上に第２金属ペーストを配置する、項１から項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１３］
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、
項１から項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法によりセラミックス焼結体基板を製造した後に、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、
配置された前記第１金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続することと、を含む発光装置の製造方法。
［項１４］
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、前記第２金属ペーストは第２金属部材となり、
項１２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法により製造したセラミックス焼結体基板を準備することと、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、を含み、
配置された前記第１金属部材又は前記第２金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続する、発光装置の製造方法。
［項１５］
セラミックス基板と、
前記セラミックス基板の表面に配置される第１金属部材と、を備え、
前記第１金属部材は、第１金属と、第２金属と、金属化合物と、を含み、
前記第１金属は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低い、セラミックス焼結体基板。
［項１６］
前記セラミックス基板は貫通孔を有し、
前記貫通孔内に前記第１金属部材を配置し、
前記貫通孔の内壁に前記金属化合物が少なくとも一部ある項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１７］
前記コアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも１種を含む、項１５又は項１６に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１８］
前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１７のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１９］
前記第２金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１８のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２０］
前記セラミックス基板は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素から選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１９のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２１］
前記第１金属は、連続する前記第２金属中に分散されている、項１５から項２０のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２２］
前記第１金属のメジアン径は、１μｍ以上５０μｍ以下である、項１５から項２１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２３］
前記セラミックス基板は、前記セラミックス基板の表面、又は、前記貫通孔の内壁に前記金属化合物の反応層がある、項１６から項２２のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２４］
前記貫通孔の直径は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、項１６から項２３のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２５］
前記第１金属部材上に配置する第２金属部材を備える項１５から項２４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２６］
項１５から項２４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材に電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
［項２７］
項２５に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材及び／又は前記第２金属部材と電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
セラミックス基板の表面に第１金属ペーストを配置することと、
前記第１金属ペーストを配置した前記セラミックス基板を焼成することと、を含み、
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、複数の第１金属粉体と、複数の第２金属粉体と、複数の活性金属粉体と、を含み、
前記第１金属粉体は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属粉体は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低く、
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、焼成温度は、前記第２金属粉体の融点以上、前記被覆部材の融点以下の温度である、セラミックス焼結体基板の製造方法。
［項２］
前記第１金属ペーストを配置する前に、貫通孔がある前記セラミックス基板を準備することと、
前記貫通孔内に前記第１金属ペーストを配置することと、を含む項１に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項３］
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、さらに、前記第１金属ペーストを乾燥することと、乾燥させた前記第１金属ペーストを加圧することと、を含む項１又は項２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項４］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記コアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種を含む項１から項３のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項５］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１種を含む項１から項４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項６］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む項１から項５のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項７］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記コアの融点は、２００℃以上６９０℃以下である、項１から項６のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項８］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記被覆部材の融点は、１０５０℃以上２５００℃以下である、項１から項７のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項９］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第２金属粉体の融点は、７００℃以上１０００℃以下である、項１から項８のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１０］
前記第１金属ペーストを配置することにおいて、前記第１金属ペーストは、さらに有機バインダを含む、項１から項９のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１１］
前記セラミックス基板を焼成することにおいて、前記焼成温度は、７００℃以上１０００℃以下である、項１から項１０のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１２］
前記第１金属ペーストを配置した後、前記セラミックス基板を焼成する前に、前記第１金属ペーストと少なくとも一部が接触するように前記セラミックス基板上又は前記第１金属ペースト上に第２金属ペーストを配置する、項１から項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法。
［項１３］
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、
項１から項１１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法によりセラミックス焼結体基板を製造した後に、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、
配置された前記第１金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続することと、を含む発光装置の製造方法。
［項１４］
前記セラミックス基板を焼成することによって、前記第１金属ペーストは第１金属部材となり、前記第２金属ペーストは第２金属部材となり、
項１２に記載のセラミックス焼結体基板の製造方法により製造したセラミックス焼結体基板を準備することと、
前記セラミックス焼結体基板に発光素子を配置することと、を含み、
配置された前記第１金属部材又は前記第２金属部材と、前記発光素子と、を直接又は間接に電気的に接続する、発光装置の製造方法。
［項１５］
セラミックス基板と、
前記セラミックス基板の表面に配置される第１金属部材と、を備え、
前記第１金属部材は、第１金属と、第２金属と、金属化合物と、を含み、
前記第１金属は、コアと、前記コアよりも融点が高く、前記コアの少なくとも一部を覆う被覆部材と、を有し、
前記第２金属は、前記コアよりも融点が高く、前記被覆部材よりも融点が低い、セラミックス焼結体基板。
［項１６］
前記セラミックス基板は貫通孔を有し、
前記貫通孔内に前記第１金属部材を配置し、
前記貫通孔の内壁に前記金属化合物が少なくとも一部ある項１５に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１７］
前記コアは、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも１種を含む、項１５又は項１６に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１８］
前記被覆部材は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈから選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１７のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項１９］
前記第２金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ－Ｃｕ合金から選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１８のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２０］
前記セラミックス基板は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素から選択される少なくとも１種を含む、項１５から項１９のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２１］
前記第１金属は、連続する前記第２金属中に分散されている、項１５から項２０のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２２］
前記第１金属のメジアン径は、１μｍ以上５０μｍ以下である、項１５から項２１のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２３］
前記セラミックス基板は、前記セラミックス基板の表面、又は、前記貫通孔の内壁に前記金属化合物の反応層がある、項１６から項２２のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２４］
前記貫通孔の直径は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、項１６から項２３のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２５］
前記第１金属部材上に配置する第２金属部材を備える項１５から項２４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板。
［項２６］
項１５から項２４のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材に電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
［項２７］
項２５に記載のセラミックス焼結体基板と、前記セラミックス焼結体基板に備える前記第１金属部材及び／又は前記第２金属部材と電気的に接続される発光素子と、を備える発光装置。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本開示の実施形態に係る発光装置は、配光可変型ヘッドランプ光源に利用することができる。その他、本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【0076】
１ セラミックス基板
２ 貫通孔
３Ａ 第１金属ペースト
３ 第１金属部材
４ 第１金属粉体
４ａ 第１金属
４１ａ コア（焼成後）
４１ｂ コア（焼成前）
４２ａ 被覆部材（焼成後）
４２ｂ 被覆部材（焼成前）
５０ 活性金属粉体
６ 第２金属
６ａ 第２金属粉体
５ａ 金属化合物（反応層）
５ｂ 金属化合物（反応層）
７ 有機バインダ
８ 第２金属ペースト
８ａ 第２金属部材
１０ セラミックス焼結体基板
１１ 接合部材
１２ 金属バンプ
２０ 発光素子
２１ 半導体層
２２ 素子基板
２３ 透光性部材
２４ 素子電極
３０ 光反射部材
１００ 発光装置
２ 貫通孔
３Ａ 第１金属ペースト
３ 第１金属部材
４ 第１金属粉体
４ａ 第１金属
４１ａ コア（焼成後）
４１ｂ コア（焼成前）
４２ａ 被覆部材（焼成後）
４２ｂ 被覆部材（焼成前）
５０ 活性金属粉体
６ 第２金属
６ａ 第２金属粉体
５ａ 金属化合物（反応層）
５ｂ 金属化合物（反応層）
７ 有機バインダ
８ 第２金属ペースト
８ａ 第２金属部材
１０ セラミックス焼結体基板
１１ 接合部材
１２ 金属バンプ
２０ 発光素子
２１ 半導体層
２２ 素子基板
２３ 透光性部材
２４ 素子電極
３０ 光反射部材
１００ 発光装置
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】