JP5835237B2 - LIGHT EMITTING ELEMENT SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD AND LIGHT EMITTING ELEMENT SUBSTRATE - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子用基板の製造方法および発光素子用基板に係り、特にテーパー状側面のキャビティを有するセラミックス発光素子用基板の製造方法およびセラミックス発光素子用基板に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for a light emitting element and a substrate for a light emitting element, and more particularly to a method for manufacturing a substrate for a ceramic light emitting element having a cavity with a tapered side surface and a substrate for a ceramic light emitting element.
従来、発光ダイオード素子等の発光素子を搭載するための発光素子用基板（以下、単に素子基板ともいう）は、絶縁基板の表面あるいは内部に配線導体層が配設された構造からなる。この発光素子用基板の代表的な例としてセラミックスからなるセラミックス絶縁基板があり、その一例としてアルミナセラミックスからなる絶縁基板（以下、アルミナ基板という）がある。このアルミナ基板の上部には、発光素子を収容するためのキャビティが形成され、またアルミナ基板の表面および内部には、タングステン、モリブデン等の高融点金属からなる複数個の配線導体層が配設され、キャビティの底面に収容される発光素子と電気的に接続される構成のものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light emitting element substrate (hereinafter also simply referred to as an element substrate) for mounting a light emitting element such as a light emitting diode element has a structure in which a wiring conductor layer is disposed on or inside an insulating substrate. A typical example of the substrate for a light emitting element is a ceramic insulating substrate made of ceramics, and an example thereof is an insulating substrate made of alumina ceramics (hereinafter referred to as an alumina substrate). A cavity for accommodating the light emitting element is formed on the top of the alumina substrate, and a plurality of wiring conductor layers made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum are disposed on the surface and inside of the alumina substrate. There is a configuration that is electrically connected to a light emitting element accommodated in the bottom surface of the cavity.
また、絶縁基板として、アルミナ基板以外に、低温焼成化、低誘電率化および、高電気伝導性の銅、銀配線が可能なことから、低融点ガラスとセラミックスとで構成される低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ。以下、ＬＴＣＣと示す。）と呼ばれるガラスセラミックス基板が提案されている。本明細書では、上記したセラミックス絶縁基板やガラスセラミックス基板を総称して、セラミックス基板という。 In addition to alumina substrates, low-temperature co-fired ceramics composed of low-melting-point glass and ceramics can be used as insulating substrates because low-temperature firing, low dielectric constant, and high electrical conductivity copper and silver wiring are possible. A glass ceramic substrate called “Low Temperature Co-fired Ceramics” (hereinafter referred to as LTCC) has been proposed. In the present specification, the above ceramic insulating substrate and glass ceramic substrate are collectively referred to as a ceramic substrate.
上記発光素子用の基板に求められる特性として、耐候性や光取り出し効率、熱伝導性等が挙げられる。これらのうちでも、光取り出し効率を向上させたり、光の指向性を強くするための構成として、従来から上記発光素子を収容するキャビティの表面に銀反射膜等の金属層を施すとともに、キャビティの側面を上部に向かってテーパー状に広がった構成とする等が一般に行われている。 Properties required for the light emitting element substrate include weather resistance, light extraction efficiency, thermal conductivity, and the like. Among these, as a configuration for improving the light extraction efficiency or strengthening the directivity of light, a metal layer such as a silver reflection film has been conventionally applied to the surface of the cavity for housing the light emitting element, and the cavity In general, the side surfaces are tapered toward the top.
ここで、キャビティを有するセラミックス基板は、通常平板状の基体上に開口部を有する枠体を接合させることで作製される。上記テーパー状側面を有するキャビティを形成する方法としては、基体用のグリーンシート上に開口部の大きさの異なる複数枚の枠体用のグリーンシートを積層して、キャビティが階段状の内壁面を有するグリーンシート積層体とした後、階段の角を取る方法が一般的である。階段の角を取る方法としては、金型を用いた一軸加圧により角を潰す方法、研磨機等により角を削り取る方法等が知られている。しかしながら、金型は高価であり、研磨機等による方法は生産性が悪い点で問題であった。 Here, the ceramic substrate having a cavity is usually produced by joining a frame having an opening on a flat substrate. As a method of forming a cavity having a tapered side surface, a plurality of frame green sheets having different opening sizes are stacked on a green sheet for a base, and the cavity has a stepped inner wall surface. A method of taking the corners of the staircase after the green sheet laminate is obtained is common. As a method for removing the corner of the staircase, a method of crushing the corner by uniaxial pressing using a mold, a method of scraping the corner by a polishing machine, and the like are known. However, the mold is expensive, and the method using a polishing machine or the like has a problem in that productivity is poor.
一方、キャビティの側面に均一な金属層を設ける方法として、複数枚のキャビティ用グリーンシートを積層し、最上層には表面に金属層を有する開口部の最も小さいグリーンシートを配置し、次いで、最上層のグリーンシートをその一部がキャビティの側面を形成するように内側に変形加工する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
On the other hand, as a method of providing a uniform metal layer on the side surface of the cavity, a plurality of green sheets for the cavity are laminated, and the green sheet with the smallest opening having a metal layer on the surface is disposed on the top layer, and then There is known a method of deforming an upper green sheet so that a part thereof forms the side surface of the cavity (see, for example,
これらの方法においては、最上層のグリーンシートによってキャビティの側面を形成する変形加工の際に、その角度を調整することや、特許文献３においては最上層以外の枠体用グリーンシートを多層にかつ階段状に積層することで、テーパー状側面を有するキャビティを形成できるとしている。しかしながら、これらの方法においては、テーパー状の側面を得ようとすると、キャビティ側面において最上層のグリーンシートとそれ以外の枠体用グリーンシートの間に空隙が発生したり、テーパーの傾斜が均一とならないなどという問題があった。
In these methods, at the time of deformation processing in which the side surface of the cavity is formed by the uppermost green sheet, the angle is adjusted, and in
本発明の目的は、経済的かつ簡便な方法で、テーパー状側面のキャビティを有するセラミックス基板を精度よく、かつテーパーの傾斜が均一となるように製造する方法およびテーパー状側面に特徴のあるキャビティを有するセラミックス基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic substrate having a tapered side cavity with high accuracy and a uniform inclination of the taper side by an economical and simple method, and a cavity characterized by a tapered side. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate.
本発明の素子基板の製造方法は、主面が平坦な板状のセラミックス基体と、前記基体の上側主面に形成された、実質的に上部に向かって拡開するテーパー状の内壁面を有するセラミックス枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成されるキャビティの底面に発光素子の搭載部を有する素子基板を製造する方法であって、前記セラミックス基体およびセラミックス枠体は下記するグリーンシートにより作製され、下記（Ａ）工程から（Ｆ）工程を含むことを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
（Ａ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、主面が平坦な板状の基体用グリーンシートおよび中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚の板状の枠体積層用グリーンシートを作製し、前記基体用グリーンシート上側主面に、前記複数枚の枠体積層用グリーンシートを、該枠体積層用グリーンシートの積層部内壁面が階段状となるように、下側から開口部の面積が小さい順に積層して第１の積層体を得る工程、
（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた第１の積層体を等方圧加圧して、前記枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程、
（Ｃ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製する工程、
（Ｄ）前記（Ｃ）工程で得られた枠体最外層用グリーンシートを、前記（Ｂ）工程後の第１の積層体の最上部に前記開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの前記開口部の中心と略一致するようにさらに積層して第２の積層体を得る工程、
（Ｅ）前記（Ｄ）工程で得られた第２の積層体を等方圧加圧して、前記枠体最外層用グリーンシートが前記枠体積層用グリーンシート積層部の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工し、未焼結素子基板を得る工程、
（Ｆ）前記未焼結素子基板を焼成する工程。
上記素子基板の製造方法において、上記（Ａ）工程から（Ｆ）工程は、上記順で行なうのが代表的である。しかし、（Ｃ）工程は、（Ｄ）工程の前に行なえばよいものであり、例えば、（Ｃ）工程を（Ａ）工程および／または（Ｂ）工程の前において行なってもよいし、また（Ｃ）工程と、（Ａ）工程および／または（Ｂ）工程とを同じ工程内において、あるいは（Ａ）工程および／または（Ｂ）工程を並行して行なってもよい。
また、本発明の素子基板の製造方法は、主面が平坦な板状のセラミックス基体と、前記基体の上側主面に形成された、実質的に上部に向かって拡開するテーパー状の内壁面を有するセラミックス枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成されるキャビティの底面に発光素子の搭載部を有する素子基板を製造する方法であって、前記セラミックス基体およびセラミックス枠体は下記するグリーンシートにより作製され、下記（ａ）工程から（ｅ）工程を含むことを特徴とする発光素子用基板の製造方法。
（ａ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、主面が平坦な板状の基体用グリーンシートおよび中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚の板状の枠体積層用グリーンシートを作製し、前記基体用グリーンシート上側主面に、前記複数枚の枠体積層用グリーンシートを、該枠体積層用グリーンシートの積層部内壁面が階段状となるように、下側から開口部の面積が小さい順に積層して第１の積層体を得る工程、
（ｂ）前記（ａ）工程で得られた第１の積層体を等方圧加圧して、前記枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程、
（ｃ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製し、該枠体最外層用グリーンシートを前記（ｂ）工程後の第１の積層体の最上部に開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の中心と略一致するようにさらに積層して第２の積層体を得る工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程で得られた第２の積層体を等方圧加圧して、前記枠体最外層用グリーンシートが前記枠体積層用グリーンシート積層部の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工し、未焼結素子基板を得る工程、
（ｅ）前記未焼結素子基板を焼成する工程。The element substrate manufacturing method of the present invention has a plate-like ceramic base having a flat main surface and a tapered inner wall surface formed on the upper main surface of the base and expanding substantially upward. A method of manufacturing an element substrate having a ceramic frame body and having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with a part of an upper main surface of the base body as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface. The method for producing a substrate for a light-emitting element, wherein the ceramic substrate and the ceramic frame are made of a green sheet described below and include the following steps (A) to (F).
(A) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a plate-like green sheet for a substrate having a flat main surface and a plurality of plate-like shapes having openings having similar shapes and different areas at the center A green sheet for laminating a frame body is prepared, and the plurality of frame laminating green sheets are formed on the upper main surface of the green sheet for the substrate, and the inner wall surface of the laminating portion of the green sheet for laminating the frame is stepped. In addition, a process of obtaining a first laminate by laminating from the lower side in order of decreasing area of the opening,
(B) The step of applying isotropic pressure to the first laminate obtained in the step (A) to round the step-like corners of the laminated portion of the frame laminate green sheet on the inner wall surface;
(C) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a green body for laminating a frame body having a shape similar to the opening of the green body for laminating a frame body at the center and an area laminated at the lowermost portion. Producing a plate-like frame outermost layer green sheet having an opening smaller than the area of the opening;
(D) The frame outermost layer green sheet obtained in the step (C) is laminated at the uppermost portion of the first laminate after the step (B) with the center of the opening at the lowermost portion. A step of further laminating so as to substantially coincide with the center of the opening of the green sheet for laminating a frame to obtain a second laminate,
(E) The second laminate obtained in the step (D) is isotropically pressurized so that the outermost layer green sheet extends from the uppermost surface of the frame laminate green sheet laminate portion to the inner wall surface. Processing to form a covering structure, obtaining a green element substrate,
(F) A step of firing the unsintered element substrate.
In the element substrate manufacturing method, the steps (A) to (F) are typically performed in the order described above. However, the step (C) may be performed before the step (D). For example, the step (C) may be performed before the step (A) and / or the step (B). The step (C) and the step (A) and / or the step (B) may be performed in the same step, or the step (A) and / or the step (B) may be performed in parallel.
The element substrate manufacturing method according to the present invention includes a plate-shaped ceramic substrate having a flat main surface, and a tapered inner wall surface formed on the upper main surface of the substrate and expanding substantially upward. An element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with a part of an upper main surface of the base body as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface. A method for producing a substrate for a light emitting device, wherein the ceramic substrate and the ceramic frame are produced by a green sheet described below, and include the following steps (a) to (e):
(A) Using a ceramic composition including a ceramic powder and a binder resin, a plate-like green sheet for a substrate having a flat main surface and a plurality of plate-like shapes having openings having similar shapes and different areas at the center A green sheet for laminating a frame body is prepared, and the plurality of frame laminating green sheets are formed on the upper main surface of the green sheet for the substrate, and the inner wall surface of the laminating portion of the green sheet for laminating the frame is stepped. In addition, a process of obtaining a first laminate by laminating from the lower side in order of decreasing area of the opening,
(B) The step of applying isotropic pressure to the first laminate obtained in the step (a) to round the stepped corners of the laminated portion of the frame laminate green sheet on the inner wall surface;
(C) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a frame laminating green sheet having a shape similar to the opening of the frame laminating green sheet at the center and having an area laminated at the bottom. A plate-like frame outermost layer green sheet having an opening smaller than the area of the opening is prepared, and the frame outermost layer green sheet is opened at the uppermost portion of the first laminate after the step (b). A step of further laminating so that the center of the part substantially coincides with the center of the opening of the green sheet for laminating a frame laminated at the lowermost part, to obtain a second laminated body,
(D) The second laminate obtained in the step (c) is isotropically pressurized so that the outermost layer green sheet extends from the uppermost surface of the frame laminate green sheet laminate portion to the inner wall surface. Processing to form a covering structure, obtaining a green element substrate,
(E) A step of firing the unsintered element substrate.
ここで、略一致とは目視にて一致していることが確認できることを指す。
また、実質的に上部に向かって拡開するテーパー状の内壁面とは、一部、垂直の部分や、下部に向かってテーパー状である部分を有してもよいが、枠体の高さで約７０％以上の部分において内壁面が上部に向かって拡開する形状を有することをいう。Here, “substantially match” means that it can be confirmed visually.
In addition, the tapered inner wall surface that expands substantially toward the upper part may have a part, a vertical part, or a part that is tapered toward the lower part. The inner wall surface has a shape that expands toward the upper part in a portion of about 70% or more.
本発明の製造方法の前記（Ｂ）工程および前記（ｂ）工程においては、前記丸められた階段状の角の曲率半径Ｒが、前記丸められた角を有する枠体積層用グリーンシート毎に、該グリーンシートの焼成後の厚さ（ｍｍ）に０．７〜１．５を乗じた値となるように等方圧加圧を行うことが好ましい。 In the step (B) and the step (b) of the production method of the present invention, the radius of curvature R of the rounded step-like corner is, for each green sheet for frame lamination having the rounded corner, It is preferable to apply isotropic pressure so that the thickness (mm) of the green sheet after firing is multiplied by 0.7 to 1.5.
本発明の製造方法の前記（Ｂ）工程および前記（ｂ）工程おける前記第１の積層体の等方圧加圧は、前記第１の積層体の少なくとも上側加圧面上に第１の樹脂フィルムを配設し行ない、前記（Ｅ）工程または前記（ｄ）工程における前記第２の積層体の等方圧加圧は、前記第２の積層体の少なくとも上側加圧面上に第２の樹脂フィルムを配設して行なうことが好ましい。 The isotropic pressure pressurization of the first laminated body in the step (B) and the step (b) of the production method of the present invention is performed on the first resin film on at least the upper pressure surface of the first laminated body. In the step (E) or the step (d), the isotropic pressure of the second laminate is applied to the second resin film on at least the upper pressure surface of the second laminate. Is preferably performed.
さらに、前記（Ｂ）および前記（ｂ）工程における等方圧加圧は、前記枠体積層用グリーンシートが含有するバインダー樹脂のガラス転移点を超えガラス転移点より２０℃高い温度以下の温度範囲、かつ１０〜３０ＭＰａの圧力範囲で行ない、前記（Ｅ）工程または前記（ｄ）工程における等方圧加圧は、前記枠体最外層用グリーンシートが含有するバインダー樹脂のガラス転移点を超えガラス転移点より２０℃高い温度以下の温度範囲、かつ１０〜３０ＭＰａの圧力範囲で行なうことが好ましい。 Furthermore, the isotropic pressure pressurization in the steps (B) and (b) is performed at a temperature range not exceeding the glass transition point of the binder resin contained in the green sheet for laminating the frame and 20 ° C. or higher than the glass transition point. And isotropic pressure is applied in the step (E) or step (d) above the glass transition point of the binder resin contained in the outermost layer green sheet. It is preferable to carry out in a temperature range of 20 ° C. or less higher than the transition point and a pressure range of 10 to 30 MPa.
本発明の製造方法において、前記（Ｂ）工程および前記（ｂ）工程に用いる前記第１の樹脂フィルムは、膜厚が５０〜８０μｍ、かつＪＩＳ Ｃ ２３１８により測定される破断強度が１５０〜２１０ＭＰａであることが好ましく、前記（Ｅ）工程または前記（ｄ）工程に用いる前記第２の樹脂フィルムは、膜厚が３０〜５０μｍ、かつＪＩＳ Ｃ ２３１８により測定される破断強度が２３０〜３００ＭＰａであることが好ましい。また、前記第１の樹脂フィルムおよび第２の樹脂フィルムは、材質がともにポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）であることが好ましい。さらに、前記（Ｂ）工程、前記（ｂ）工程、前記（Ｅ）工程、および前記（ｄ）工程における等方圧加圧は、ともに水圧プレスで行うことが好ましい。 In the production method of the present invention, the first resin film used in the step (B) and the step (b) has a thickness of 50 to 80 μm and a breaking strength measured by JIS C 2318 of 150 to 210 MPa. It is preferable that the second resin film used in the step (E) or the step (d) has a thickness of 30 to 50 μm and a breaking strength measured by JIS C 2318 of 230 to 300 MPa. Is preferred. The first resin film and the second resin film are preferably both made of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET). Furthermore, it is preferable that the isostatic pressing in the step (B), the step (b), the step (E), and the step (d) is performed by a hydraulic press.
本発明の製造方法においては、前記枠体積層用グリーンシートおよび前記枠体最外層用グリーンシートの厚さが、それぞれ焼成後の厚さとして５０〜２００μｍであることが好ましい。また、本発明の製造方法においては、前記（Ａ）工程後および前記（ａ）工程後の前記枠体積層用グリーンシート積層部の階段状の内壁面について、前記階段の段毎に、焼成後における該段の前記基体用グリーンシートの主面に水平な面の幅が、該段の高さの０．８〜１．２倍であることが好ましい。 In the manufacturing method of this invention, it is preferable that the thickness of the said green body for frame lamination and the green sheet for said frame outermost layer is 50-200 micrometers as thickness after baking, respectively. Further, in the manufacturing method of the present invention, after the step (A) and after the step (a), the step-like inner wall surface of the green body laminate for laminating the frame body is fired for each step of the steps. It is preferable that the width of the surface horizontal to the main surface of the green sheet for the substrate in the step is 0.8 to 1.2 times the height of the step.
以下、本明細書においてグリーンシートの厚さおよびサイズは、特に断りのない限り焼成後の厚さおよびサイズをいう。 Hereinafter, in this specification, the thickness and size of the green sheet refer to the thickness and size after firing unless otherwise specified.
本発明の別の態様の素子基板（以下、第２の態様の素子基板という）は、主面が平坦な板状のセラミックス基体と、前記基体の上側主面に形成されたセラミックス枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成されるキャビティの底面に発光素子の搭載部を有する素子基板であって、前記枠体の内壁面は、キャビティ底面近傍の領域においてはキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有し、前記キャビティ底面近傍を除く領域においては上部に向かって拡開するテーパー形状を有することを特徴とする。 An element substrate according to another aspect of the present invention (hereinafter referred to as an element substrate according to the second aspect) includes a plate-shaped ceramic base having a flat main surface and a ceramic frame formed on the upper main surface of the base. An element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with a part of an upper main surface of the base as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface, the inner wall surface of the frame body Has a taper shape that expands toward the cavity bottom surface in a region near the cavity bottom surface, and has a taper shape that expands toward the top in a region other than the vicinity of the cavity bottom surface.
上記第２の態様の素子基板においては、前記枠体内壁面のキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有する領域は、該キャビティ底面から前記枠体の高さの１／１０〜３／１０の高さの位置までの領域であることが好ましい。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、特段の定めがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
Upper Symbol In the element substrate of the second aspect, the region having a tapered shape expanding toward the cavity bottom face of the frame body wall, 1 / 10-3 / 10 of the height of the frame from the cavity bottom It is preferable that it is an area | region to the position of the height.
The term “to” indicating the numerical range described above is used to mean that the numerical values described before and after that are used as the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified, and hereinafter “to” is the same in the specification. Used with meaning.
本発明によれば、経済的かつ簡便な方法で、テーパー状側面のキャビティを有するセラミックス基板を、精度よくテーパーの傾斜が均一となるように製造できる。また、テーパー状側面に特徴のあるキャビティを有するセラミックス基板を提供できる。 According to the present invention, a ceramic substrate having tapered side cavities can be manufactured with high accuracy and a uniform taper slope by an economical and simple method. Moreover, the ceramic substrate which has a cavity characterized by a taper-shaped side surface can be provided.
以下に、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is limited to the following description and is not interpreted.
図１は本発明の製造方法により得られる素子基板を用いた発光装置の一例を示す平面図（ａ）およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）である。
本発明の製造方法は、例えば、図１に示されているような、主面が平坦な板状のセラミックス基体２（以下、単に基体ともいう）と、前記基体２の上側主面２１に形成された、実質的に上部に向かって拡開するテーパー状の内壁面２５を有するセラミックス枠体３とを有し、前記基体２の上側主面の一部を底面２４とし前記枠体の内壁面を側面として形成されるキャビティ４の底面２４に発光素子の搭載部２２を有する素子基板１の製造に適用される。FIG. 1A is a plan view showing an example of a light-emitting device using an element substrate obtained by the manufacturing method of the present invention, and FIG.
In the manufacturing method of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a plate-like ceramic base 2 (hereinafter simply referred to as a base) having a flat main surface and an upper
本明細書において、主面が平坦な板状の基体とは、上側、下側の主面がともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面を有する基体をいい、以下、「略平板状の基体」とは、上下の主面がこのような平坦面からなる基体のことをいう。また、以下基体の上側主面を単に主面といい、下側主面を裏面という。さらに、以下、略を付けた表記は、上記同様に、特に断わらない限り目視レベルでそう認識できるレベルのことをいう。 In the present specification, a plate-like substrate having a flat main surface refers to a substrate having a flat surface with a level at which both the upper and lower main surfaces can be recognized as a flat plate shape at the visual level. The term “substrate” refers to a substrate whose upper and lower main surfaces are such flat surfaces. Hereinafter, the upper main surface of the base body is simply referred to as a main surface, and the lower main surface is referred to as a back surface. Further, hereinafter, the abbreviations indicate the levels that can be recognized at the visual level unless otherwise specified.
素子基板１においては、基体２の主面２１の一部で構成されるキャビティ４の底面２４上に、発光素子が有する一対の電極とそれぞれ電気的に接続される素子接続端子５が、この発光素子搭載部２２の外側となる周辺部、具体的には両側に対向するようにして略長方形状に一対設けられている。
In the
基体２の裏面２３には、外部回路と電気的に接続される一対の外部接続端子６が設けられ、基体２の内部に、上記素子接続端子５と外部接続端子６とを電気的に接続する貫通導体７が一対設けられている。以下、素子接続端子５、外部接続端子６および貫通導体７をまとめて「配線導体」ということもある。
図１に示す発光装置１０においては、上記素子基板１の搭載部２２に発光素子１１が搭載され、その図示しない発光素子１１の電極が、ボンディングワイヤ１２によって素子接続端子５に電気的に接続されている。発光装置１０は、さらに、キャビティ４の底面２４に上記のように配設された発光素子１１やボンディングワイヤ１２を覆いながら、キャビティ４を充填するように封止層１３が設けられることにより構成されている。A pair of
In the
以下、図１に示される発光装置１０における素子基板１を例にして、図２〜図７を参照しながら、（Ａ）工程から（Ｆ）工程を有する本発明の製造方法、および下記（ａ）工程から（ｅ）工程を有する本発明の製造方法について説明する。
なお、以下、本発明の製造方法の説明においては、（Ａ）工程および（ａ）工程は、（Ａ）工程として説明し、（Ｂ）工程および（ｂ）工程は、（Ｂ）工程として説明し、（Ｅ）工程および（ｄ）工程は、（Ｅ）工程として説明し、（Ｆ）工程および（ｅ）工程は、（Ｆ）工程として説明する。また、（ｃ）工程の説明については、（Ｃ）工程および（Ｄ）工程の説明を準用する。Hereinafter, taking the
In the following description of the production method of the present invention, the steps (A) and (a) are described as steps (A), and the steps (B) and (b) are described as steps (B). The steps (E) and (d) will be described as step (E), and the steps (F) and (e) will be described as step (F). Moreover, about description of (c) process, description of (C) process and (D) process applies mutatis mutandis.
（Ａ）工程
セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、主面が平坦な板状の基体用グリーンシート、および中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚の板状の枠体積層用グリーンシートを作製し、前記基体用グリーンシート上側主面に、前記複数枚の枠体積層用グリーンシートを、該枠体積層用グリーンシートの積層部内壁面が階段状となるように、下側から開口部の面積が小さい順に積層した積層体（以下、第１の積層体という）を作製する工程（以下、第１の積層工程という。）。Step (A) Using a ceramic composition containing ceramic powder and a binder resin, a plate-like green sheet for a substrate having a flat main surface, and a plurality of sheets each having an opening having a similar shape and a different area at the center. A plate-like green sheet for laminating a frame is manufactured, the plurality of green sheets for laminating the frame are formed on the upper main surface of the green sheet for the base, and the inner wall surface of the laminated part of the green sheets for laminating the frame is stepped As described above, a step of manufacturing a stacked body (hereinafter referred to as a first stacked body) in which the area of the opening is ascending from the lower side (hereinafter referred to as a first stacked step).
（Ｂ）工程
前記（Ａ）工程で得られた第１の積層体を等方圧加圧して、前記枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程（以下、第１の等方圧加圧工程という。）。
（Ｃ）工程
セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製する工程。
（Ｄ）工程
前記（Ｃ）工程で得られた枠体最外層用グリーンシートを前記（Ｂ）工程後の第１の積層体の最上部に前記開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの前記開口部の中心と略一致するようにさらに積層して第２の積層体を得る工程（以下、第２の積層工程という。）。(B) Process The process which rounds the step-like corner which the laminated part of the green sheet for frame lamination has on the inner wall surface by pressing the 1st laminated body obtained at the above-mentioned (A) process isotropically pressure (below) , Referred to as a first isotropic pressure applying step).
Step (C) Using a ceramic composition containing ceramic powder and a binder resin, a green sheet for laminating a frame having a shape similar to the opening of the green sheet for laminating a frame at the center and having an area laminated at the lowermost part The process of producing the plate-shaped frame outermost layer green sheet which has an opening part smaller than the area of this opening part.
(D) Step The green sheet for the outermost layer of the frame obtained in the step (C) is laminated at the uppermost portion of the first laminate after the step (B) with the center of the opening at the lowermost portion. A step of further laminating so as to substantially coincide with the center of the opening of the green sheet for laminating frames (hereinafter referred to as a second laminating step).
（Ｅ）工程
前記（Ｄ）工程で得られた第２の積層体を等方圧加圧して、前記枠体最外層用グリーンシートが前記枠体積層用グリーンシート積層部の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工し、発光素子用基板となる未焼結素子基板を得る工程（以下、第２の等方圧加圧工程という。）。
（Ｆ）工程
前記未焼結素子基板を焼成する工程（以下、焼成工程という。）。(E) Process The 2nd laminated body obtained at the said (D) process is isostatically pressurized, and the said green sheet for outermost layers of a frame is an inner wall surface from the uppermost surface of the said green sheet lamination | stacking part for frame laminations A process of obtaining an unsintered element substrate to be a light emitting element substrate (hereinafter, referred to as a second isotropic pressure pressing process).
(F) Process The process of baking the said unsintered element board | substrate (henceforth a baking process).
図２〜図７は、本発明の素子基板の製造方法の実施形態の一例を工程毎に模式的に示す平面図および断面図である。以下、製造に用いる部材については、完成品の部材と同一の符号を付して説明するものである。例えば、セラミック基体とセラミック基体用グリーンシートとは、同じ２の符号をもって表記し、また、素子接続端子と素子接続端子用ペースト層とは、同じ５の符号をもって表記しており、他も同様である。
2 to 7 are a plan view and a cross-sectional view schematically showing one example of an embodiment of the element substrate manufacturing method of the present invention for each step. Hereinafter, the members used for manufacturing are described with the same reference numerals as the members of the finished product. For example, a ceramic base and a green sheet for a ceramic base are indicated by the
（Ａ）工程：第１の積層工程
図２は、本発明の製造方法の一例において、第１の積層工程（（Ａ）の工程）により得られた第１の積層体１Ａの平面図（ａ）およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）を示す図である。
前記（Ａ）工程について、セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、略平板状の基体用グリーンシート２を作製する工程（（Ａ−１）の工程）、中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚（図２においては３枚）の板状の枠体積層用グリーンシート（３ａ、３ｂ、３ｃ）を作製する工程（（Ａ−２）の工程）、上記（Ａ−１）および（Ａ−２）の工程で得られた各グリーンシートを所定の順に積層する工程（（Ａ−３）の工程）の順で以下に説明する。(A) Process: 1st lamination process FIG. 2: is a top view (a) of 1 A of 1st laminated bodies obtained by the 1st lamination process (process of (A)) in an example of the manufacturing method of this invention. And an XX line sectional view (b) thereof.
About the said (A) process, using the ceramic composition containing ceramic powder and binder resin, the process of producing the substantially flat board | substrate green sheet 2 (process of (A-1)), and a mutually similar shape in a center part A step of producing a plurality of (three in FIG. 2) plate-like frame stacking green sheets (3a, 3b, 3c) each having an opening having a different area (step (A-2)), It demonstrates below in order of the process (process of (A-3)) which laminates | stacks each green sheet obtained by the process of said (A-1) and (A-2) in predetermined order.
（Ａ−１）基体用グリーンシート２の作製
基体用グリーンシート２の作製に用いるセラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物としては、素子基板の製造に通常用いられるセラミックス組成物が挙げられる。このようなセラミックス組成物として、具体的には、主に含有するセラミックス粉末の違いにより、酸化アルミニウム粉末を主成分とする酸化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物、窒化アルミニウム粉末を主成分とする窒化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物、ムライト粉末を主成分とするムライト質焼結体用のセラミックス組成物、セラミックス粉末の他にガラス粉末を含有するＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物等のセラミックス組成物が挙げられる。セラミックス組成物が含有するバインダー樹脂およびその他の任意成分については後述の通りであり、上記各セラミックス組成物において同様のものが使用される。(A-1) Production of
ここで、グリーンシートを構成するセラミックス組成物は、最終的に（Ｆ）工程で焼成されてセラミックスとなるが、上記セラミックス組成物はそれぞれ焼成温度が異なるため、通常、基体２と以下に説明する枠体３は枠体最外層を含めて同種のセラミックスから構成される。各グリーンシートを構成するセラミックス組成物は、同種のセラミックスから構成される限りにおいて、必要に応じてグリーンシート毎に原料組成を変えられるが、通常、原料組成についてもグリーンシート間で差がないものが用いられる。本発明の製造方法は、セラミックス組成物としてＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物を用いた場合に、これが製造の容易性、易加工性を有することから、特に枠体の内壁面で形成されるテーパーの傾斜について角度の精度や均一性の効果が顕著に得られる。
Here, although the ceramic composition which comprises a green sheet is finally baked by the (F) process, and becomes a ceramic, since each said ceramic composition differs in a calcination temperature, it is demonstrated normally with the base |
なお、本発明の製造方法において、上記各セラミックス組成物のうちでも、拡散反射性の高いセラミックス組成物を用いれば、キャビティの底面や側面に、特に銀等の反射層を設けることなしに、光の指向性および光取り出し効率がともに高い素子基板を製造できる。なお、拡散反射性を評価する指標として、ＪＩＳ Ｋ ７１０５により測定されるヘイズ値が用いられるが、その値が９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましい。
また、セラミックス組成物としてＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物を選択した場合には、低温焼成が可能なことから、必要に応じてキャビティの底面や側面に銀等の反射層を有する素子基板を、一度の焼成で製造可能である。セラミックスとして、ＬＴＣＣ材料を選択した場合には、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば、抗折強度が２５０ＭＰａ以上となるように原料組成を調整することが好ましい。In the manufacturing method of the present invention, among the ceramic compositions described above, if a ceramic composition having high diffuse reflectance is used, the light can be produced without providing a reflective layer such as silver on the bottom and side surfaces of the cavity. An element substrate with high directivity and light extraction efficiency can be manufactured. A haze value measured by JIS K 7105 is used as an index for evaluating diffuse reflectance. The value is preferably 95% or more, and more preferably 98% or more.
In addition, when a glass ceramic composition for LTCC is selected as the ceramic composition, it can be fired at low temperature. Therefore, if necessary, an element substrate having a reflective layer such as silver on the bottom surface or side surface of the cavity may be provided once. Can be produced by firing. When an LTCC material is selected as the ceramic, for example, the raw material composition can be adjusted so that the bending strength is 250 MPa or more from the viewpoint of suppressing damage or the like when the light emitting element is mounted and thereafter used. preferable.
以下に、ＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物を例にして、基体用グリーンシートの作製方法を説明する。
（ガラスセラミックス組成物の調製）
ＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物は、ガラス粉末とセラミックス粉末とバインダー樹脂を含有し、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して調製される。Below, the manufacturing method of the green sheet for base | substrates is demonstrated taking the glass ceramic composition for LTCC as an example.
(Preparation of glass ceramic composition)
The glass ceramic composition for LTCC contains glass powder, ceramic powder, and a binder resin, and is prepared by adding a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like as necessary.
上記ガラスセラミックス組成物に用いるガラス粉末は、必ずしも限定されないものの、ガラス転移点が５５０℃以上、７００℃以下が好ましい。ガラス転移点が５５０℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。 The glass powder used for the glass ceramic composition is not necessarily limited, but the glass transition point is preferably 550 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. When the glass transition point is less than 550 ° C., degreasing may be difficult, and when it exceeds 700 ° C., the shrinkage start temperature becomes high and the dimensional accuracy may be lowered.
また、８００℃以上、９３０℃以下で焼成したときに結晶が析出することが好ましい。結晶が析出しない場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、ＤＴＡ（示差熱分析）により測定される結晶化ピーク温度であるＴｃが８８０℃以下が好ましい。Ｔｃが８８０℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。 Moreover, it is preferable that a crystal | crystallization precipitates, when baking at 800 degreeC or more and 930 degrees C or less. If crystals do not precipitate, sufficient mechanical strength may not be obtained. Furthermore, Tc which is the crystallization peak temperature measured by DTA (differential thermal analysis) is preferably 880 ° C. or less. When Tc exceeds 880 ° C., the dimensional accuracy may be reduced.
このようなガラス粉末としては、例えば、下記の酸化物換算のｍｏｌ％の表示で、ＳｉＯ２を５７ｍｏｌ％以上、６５ｍｏｌ％以下、Ｂ２Ｏ３を１３ｍｏｌ％以上、１８ｍｏｌ％以下、ＣａＯを９ｍｏｌ％以上、２３ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３を３ｍｏｌ％以上、８ｍｏｌ％以下、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％以下含有するものが好ましい。これにより、得られる基体や枠体の表面の平坦度を向上させることが容易となる。As such a glass powder, for example, SiO 2 is 57 mol% or more and 65 mol% or less, B 2 O 3 is 13 mol% or more and 18 mol% or less, and CaO is 9 mol% in terms of the following oxide conversion mol%. above, 23 mol% or less, Al 2 O 3 of 3 mol% or more, 8 mol% or less, 0.5 mol% or more in total of at least one selected from K 2 O and Na 2 O, is preferably one containing less 6 mol%. Thereby, it becomes easy to improve the flatness of the surface of the obtained base or frame.
ここで、ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量が５７ｍｏｌ％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８ｍｏｌ％以上、より好ましくは５９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは６０ｍｏｌ％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４ｍｏｌ％以下、より好ましくは６３ｍｏｌ％以下である。Here, SiO 2 becomes a glass network former. When the content of SiO 2 is less than 57 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 65 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point may be excessively increased. The content of SiO 2 is preferably 58 mol% or more, more preferably 59 mol% or more, and particularly preferably 60 mol% or more. The content of SiO 2 is preferably 64 mol% or less, more preferably 63 mol% or less.
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が１３ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８ｍｏｌ％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４ｍｏｌ％以上、より好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７ｍｏｌ％以下、より好ましくは１６ｍｏｌ％以下である。B 2 O 3 is a glass network former. If the content of B 2 O 3 is less than 13 mol%, there is a possibility that the glass melting point or the glass transition point becomes excessively high. On the other hand, when the content of B 2 O 3 exceeds 18 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. The content of B 2 O 3 is preferably 14 mol% or more, more preferably 15 mol% or more. Further, the content of B 2 O 3 is preferably 17 mol% or less, more preferably 16 mol% or less.
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３ｍｏｌ％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８ｍｏｌ％を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４ｍｏｌ％以上、より好ましくは５ｍｏｌ％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７ｍｏｌ％以下、より好ましくは６ｍｏｌ％以下である。Al 2 O 3 is added to increase the stability, chemical durability, and strength of the glass. When the content of Al 2 O 3 is less than 3 mol%, the glass may become unstable. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 8 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point may be excessively high. The content of Al 2 O 3 is preferably 4 mol% or more, more preferably 5 mol% or more. The content of Al 2 O 3 is preferably 7 mol% or less, more preferably 6 mol% or less.
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点を低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３ｍｏｌ％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２ｍｏｌ％以上、より好ましくは１３ｍｏｌ％以上、特に好ましくは１４ｍｏｌ％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２ｍｏｌ％以下、より好ましくは２１ｍｏｌ％以下、特に好ましくは２０ｍｏｌ％以下である。 CaO is added to increase glass stability and crystal precipitation, and to lower the glass melting temperature and glass transition point. When the content of CaO is less than 9 mol%, the glass melting temperature may be excessively high. On the other hand, when the content of CaO exceeds 23 mol%, the glass may become unstable. The content of CaO is preferably 12 mol% or more, more preferably 13 mol% or more, and particularly preferably 14 mol% or more. The CaO content is preferably 22 mol% or less, more preferably 21 mol% or less, and particularly preferably 20 mol% or less.
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、ガラス転移点を低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が０．５ｍｏｌ％未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が６ｍｏｌ％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下が好ましい。K 2 O and Na 2 O are added to lower the glass transition point. When the total content of K 2 O and Na 2 O is less than 0.5 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point may be excessively high. On the other hand, when the total content of K 2 O and Na 2 O exceeds 6 mol%, chemical durability, particularly acid resistance may be lowered, and electrical insulation may be lowered. The total content of K 2 O and Na 2 O is preferably 0.8 mol% or more and 5 mol% or less.
なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０ｍｏｌ％以下が好ましい。 In addition, glass powder is not necessarily limited to what consists only of the said component, Other components can be contained in the range with which various characteristics, such as a glass transition point, are satisfy | filled. When other components are contained, the total content is preferably 10 mol% or less.
ガラス粉末は、上記したようなガラス組成となるように調合されたガラス原料を溶融してガラスを製造し、得られたガラスを乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得る。湿式粉砕法の場合、溶媒としては水が好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行う。 The glass powder is obtained by melting a glass raw material prepared so as to have the above glass composition to produce glass, and pulverizing the obtained glass by a dry pulverization method or a wet pulverization method. In the case of the wet pulverization method, water is preferable as the solvent. The pulverization is performed using a pulverizer such as a roll mill, a ball mill, or a jet mill.
ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は０．５μｍ以上、２μｍ以下が好ましい。ガラス粉末の５０％粒径が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、均一に分散させることが困難となる。一方、ガラス粉末の５０％粒径が２μｍを超える場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより行う。なお、本明細書において、粒径はレーザ回折散乱法による粒子径測定装置により得られる値をいう。The 50% particle size (D 50 ) of the glass powder is preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less. When the 50% particle size of the glass powder is less than 0.5 μm, the glass powder is likely to aggregate, making it difficult to handle and uniformly dispersing. On the other hand, when the 50% particle size of the glass powder exceeds 2 μm, the glass softening temperature may increase or the sintering may be insufficient. The particle size is adjusted by, for example, classification as necessary after pulverization. In addition, in this specification, a particle size means the value obtained with the particle diameter measuring apparatus by a laser diffraction scattering method.
一方、セラミックス粉末としては、従来からＬＴＣＣ基板の製造に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いることができる。また、本発明において必要に応じて用いられる、拡散反射性を有するＬＴＣＣを作製する場合には、上記セラミックス粉末として、アルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物が好ましく用いられる。アルミナ粉末とジルコニア粉末の混合物としては、（アルミナ粉末：ジルコニア粉末）の混合割合が、質量比で９０：１０〜６０：４０の混合物が好ましい。セラミックス粉末の５０％粒径（Ｄ５０）は、上記いずれの場合も、例えば０．５μｍ以上、４μｍ以下が好ましい。On the other hand, as the ceramic powder, those conventionally used for the production of LTCC substrates can be used without particular limitation. For example, alumina powder, zirconia powder, or a mixture of alumina powder and zirconia powder can be suitably used. Moreover, when producing the LTCC which has a diffuse reflectance used as needed in this invention, the mixture of an alumina powder and a zirconia powder is used preferably as said ceramic powder. As the mixture of the alumina powder and the zirconia powder, a mixture in which the mixing ratio of (alumina powder: zirconia powder) is 90:10 to 60:40 by mass ratio is preferable. The 50% particle size (D 50 ) of the ceramic powder is preferably 0.5 μm or more and 4 μm or less, for example, in any of the above cases.
このようなガラス粉末とセラミックス粉末とを、例えばガラス粉末が３０質量％以上、５０質量％以下、セラミックス粉末が５０質量％以上、７０質量％以下となるように配合、混合することによりガラスセラミックス混合物を得る。 A glass ceramic mixture is prepared by blending and mixing such glass powder and ceramic powder such that the glass powder is 30% by mass or more and 50% by mass or less, and the ceramic powder is 50% by mass or more and 70% by mass or less. Get.
このガラスセラミックス混合物に、バインダー樹脂、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加し十分に混合することによりスラリー状のガラスセラミックス組成物を得る。バインダー樹脂としては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等が好適に用いられる。また、ガラスセラミックス組成物におけるバインダー樹脂の配合量としては、ガラスセラミックス混合物１００質量部に対して５〜１５質量部が好ましい。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等が用いられる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノール等の有機溶剤が好適に用いられる。 A slurry resinous glass ceramic composition is obtained by adding a binder resin and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent and the like to the glass ceramic mixture and mixing them sufficiently. As the binder resin, for example, polyvinyl butyral, acrylic resin or the like is preferably used. Moreover, as a compounding quantity of binder resin in a glass ceramic composition, 5-15 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of glass ceramic mixtures. As the plasticizer, for example, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate and the like are used. Moreover, as a solvent, organic solvents, such as toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol, are used suitably.
なお、ＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物に換えて、酸化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物や窒化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物等を用いる場合には、上記ガラスセラミックス混合物に換えて酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウムを主成分とする従来公知のセラミックス粉末を用いて、その他成分は上記の場合と同様として、スラリー状の上記各セラミックス組成物を調製する。 In addition, when using a ceramic composition for an aluminum oxide sintered body or a ceramic composition for an aluminum nitride sintered body in place of the glass ceramic composition for LTCC, the glass ceramic mixture is used instead. Each ceramic composition in the form of a slurry is prepared using a conventionally known ceramic powder mainly composed of aluminum oxide powder or aluminum nitride, with the other components being the same as described above.
（基体用グリーンシートの作製）
上記で得られたスラリー状のガラスセラミックス組成物を、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・厚さが所望の範囲内となるような所定の形状、厚さのシートに成形し、乾燥させることで基体用グリーンシート２を作製する。(Preparation of green sheet for substrate)
The slurry-like glass ceramic composition obtained above is formed into a sheet having a predetermined shape and thickness so that the shape and thickness after firing are within a desired range by a doctor blade method or the like, and dried. Thereby, the
通常、複数のセラミックスグリーンシートを積層して素子基板を作製する場合、素子基板となる領域の周辺に余剰部を有するように各グリーンシートを成形する。そして、この余剰部を用いて工程ごとに準備された支持体等に固定することで、積層ズレや以下の配線導体用ペースト等の印刷ズレを防止することが行われている。グリーンシートの余剰部は、分割溝等により素子基板となる領域と区分され、焼成後、素子基板から切り離される。 Usually, when producing a device substrate by laminating a plurality of ceramic green sheets, each green sheet is formed so as to have an excess portion around a region to be a device substrate. Then, by using this surplus portion and fixing to a support or the like prepared for each process, it is possible to prevent printing misalignment such as laminating misalignment and the following wiring conductor paste. The excess part of the green sheet is separated from the region to be the element substrate by dividing grooves or the like, and is separated from the element substrate after firing.
また、サイズが小さい素子基板を作製する場合には、通常、素子基板のような配線基板を作製する際に用いられる、多数個取りの、素子基板ユニットが複数個、連結して備えられた連結基板（以下、連結基板という）を作製し、これを分割する工程を得て個々の素子基板を作製する方法が取られる。この場合には、グリーンシートは、複数個の素子基板となる領域が配列した大きさとなるように、好ましくは、さらに上記余剰部を有するように成形される。この余剰部は、上記基体用グリーンシートのみでなく、後述の枠体積層用グリーンシートおよび枠体最外層用グリーンシートにも適用される。 In the case of manufacturing a small-sized element substrate, a multi-element, multiple-element substrate unit, which is usually used when manufacturing a wiring substrate such as an element substrate, is connected. A method of producing individual element substrates by producing a substrate (hereinafter referred to as a connecting substrate) and obtaining a step of dividing the substrate is employed. In this case, the green sheet is preferably formed so as to further have the above-described surplus portion so as to have a size in which regions serving as a plurality of element substrates are arranged. This surplus portion is applied not only to the base green sheet but also to a frame stacking green sheet and a frame outermost layer green sheet which will be described later.
以下の説明は、素子基板１個の単位で行うが、上記余剰部を有する場合であっても、連結基板を製造する場合においても、素子基板について行われる配線導体層の形成や貫通導体の形成等の処理自体は特に変わるものではない。なお、上記切り離しや分割のタイミングは、焼成後であれば、素子基板に発光素子を搭載する前でもよいし、発光素子搭載後、プリント配線基板等に半田固定・実装される前でもよい。 The following description will be made in units of one element substrate. However, even when the above-mentioned surplus portion is provided or when a connection substrate is manufactured, formation of wiring conductor layers and formation of through conductors performed on the element substrate The processing itself is not particularly changed. The timing of separation and division may be before firing the light-emitting element on the element substrate as long as it is fired, or may be before soldering and mounting on the printed wiring board or the like after mounting the light-emitting element.
ここで、図２に示すように基体用グリーンシート２は、配線導体用のペースト層（素子接続端子用ペースト層５、外部接続端子用ペースト層６、および貫通導体用ペースト層７を含めて、配線導体用のペースト層ともいう。）を有するが、これらの配線導体用ペースト層は、通常、枠体積層用グリーンシートの積層が行われる前の段階で、基体用グリーンシート２に形成される。
Here, as shown in FIG. 2, the
基体用グリーンシート２に配線導体用ペースト層を形成するには、基体用グリーンシート２の上記所定位置に一対の貫通導体７を配設するための、主面２１から裏面２３に貫通する一対の貫通孔を作製し、この貫通孔を充填するように貫通導体用ペースト層７を形成する。また、主面２１に貫通導体用ペースト層７を覆うように略長方形状に素子接続端子用ペースト層５を形成するとともに、裏面２３に貫通導体用ペースト層７と電気的に接続する外部接続端子用ペースト層６を形成する。
In order to form the wiring conductor paste layer on the substrate
配線導体用ペースト層の形成に用いる導体ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金からなる金属粉末、または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。 As a conductor paste used for forming a wiring conductor paste layer, for example, a metal powder mainly composed of copper, silver, gold, etc., added with a vehicle such as ethyl cellulose, and a solvent, etc., if necessary, is made into a paste. Can be used. As the metal powder, a metal powder composed of silver, a metal powder composed of silver and platinum, or a metal powder composed of silver and palladium is preferably used.
なお、ＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物に換えて、酸化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物や窒化アルミニウム質焼結体用のセラミックス組成物等を用いる場合には、上記配線導体用ペースト層の形成に用いる導体ペーストの金属粉末として、上記銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に換えて、タングステンやモリブデン等の高融点金属を主成分とした金属粉末を用いればよい。 When the ceramic composition for an aluminum oxide sintered body or the ceramic composition for an aluminum nitride sintered body is used instead of the glass ceramic composition for LTCC, the wiring conductor paste layer As the metal powder of the conductor paste used for the formation, a metal powder mainly composed of a high melting point metal such as tungsten or molybdenum may be used instead of the metal powder mainly composed of copper, silver, gold or the like.
素子接続端子用ペースト層５、外部接続端子用ペースト層６、および貫通導体用ペースト層７の形成方法としては、スクリーン印刷法により上記導体ペーストを塗布、あるいは充填する方法が挙げられる。形成される素子接続端子用ペースト層５および外部接続端子用ペースト層６の膜厚は、最終的に得られる素子接続端子および外部接続端子の膜厚が所定の膜厚となるように、好ましくは５〜１５μｍとなるように調整される。
Examples of a method for forming the element connection
さらに、図１には示されていないが、必要に応じて、基体２のキャビティ底面２４となる領域の発光素子搭載部２２や素子接続端子５形成部を除いた部分に反射層を設ける場合や、熱抵抗を低減するために基体２の内部に基体２の主面２１と直交する方向にサーマルビアを埋設したり、主面２１に平行する方向に放熱層を配設する場合には、この段階で、上記配線導体用ペースト層を形成するのと同様にして、基体用グリーンシート２の所望の位置にこれらを形成させるための金属ペースト層を形成する。金属ペーストとしては、セラミックス組成物の種類に応じて上記導体ペーストと同様のものが使用できる。
Further, although not shown in FIG. 1, if necessary, a reflective layer may be provided on a portion of the
以上、基体用グリーンシート２について説明したが、基体用グリーンシート２は必ずしも単一のグリーンシートからなる必要はなく、複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。また、各部の形成方法等についても、素子基板の製造が可能な限度において適宜変更できる。
The
（Ａ−２）枠体積層用グリーンシート（３ａ、３ｂ、３ｃ）の作製
図２に示す３枚の枠体積層用グリーンシート（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、上記基体用グリーンシートと同種のセラミックス組成物を用いて、通常は原料組成も同様のセラミックス組成物を用いて、上記基体用グリーンシート２と同様の方法で、まず、以下に説明する厚さのシートに成形する。(A-2) Production of Green Sheets (3a, 3b, 3c) for Laminating Frames The three green sheets (3a, 3b, 3c) for laminating frames shown in FIG. First, a ceramic composition is used to form a sheet having a thickness described below, in the same manner as the
本発明の製造方法に用いる枠体積層用グリーンシートの厚さは、用いられる枠体積層用グリーンシートの枚数により決まる。枠体積層用グリーンシートの枚数については、得られる枠体３の内壁面をテーパー状とするために複数枚用いることが必須であるが、その枚数は２枚以上であれば特に制限されない。用いる枠体積層用グリーンシートの枚数および厚さは、具体的には、最終的に得られる素子基板１の枠体３の高さや内壁面２５のテーパーの角度等により適宜調整される。用いる枠体積層用グリーンシートの枚数は、２〜６枚が好ましい。
The thickness of the frame stacking green sheet used in the production method of the present invention is determined by the number of frame stacking green sheets used. As for the number of the green sheets for laminating the frame, it is essential to use a plurality of sheets in order to taper the inner wall surface of the obtained
例えば、図１に示す素子基板１において、枠体３の高さ、すなわちキャビティ４の底面２４から枠体３の最高位までの距離および枠体３の内壁面２５のテーパーの角度は、搭載される発光素子からの光を光取り出し方向に十分反射できるように設計される。
For example, in the
具体的には、枠体３の高さについては、発光装置を搭載する製品の形状や波長変換のための蛍光体を含有した封止材を効率よく充填する等の観点から、発光素子が搭載されたときの発光素子の最高部の高さより１００〜５００μｍ高くすることが好ましい。なお、枠体３の高さは発光素子の最高部の高さに４５０μｍを加えた高さ以下がより好ましく、４００μｍを加えた高さ以下がさらに好ましい。また、枠体３の内壁面２５のテーパーの角度は、基体２の主面２１と枠体３の内壁面２５で挟まれた角の角度（図１においてαで示す）で２０〜８０°である。キャビティ４の底面２４と垂直方向への光度を大きくする（換言すると指向性を高くする）ためには、３０〜７０°が好ましく、４０〜６０°がより好ましい。
Specifically, with respect to the height of the
上記枠体３の高さは、枠体積層用グリーンシートと後述の枠体最外層用グリーンシートを積層し焼成して得られる積層体の合計厚さである。本発明の製造方法においては、上記枠体積層用グリーンシートおよび枠体最外層用グリーンシートの厚さは、それぞれ焼成後の厚さとして５０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１００μｍがより好ましい。この厚さが５０μｍ未満では積層ズレ等が発生しやすく、２００μｍを超えると（Ｅ）工程で枠体最外層用グリーンシートにより被覆した場合、枠体積層用グリーンシートとの間に空隙が発生するおそれがある。さらに、枠体最外層用グリーンシートについては、成形後に端部がキャビティの底面に達することから、焼成後の厚さは搭載される発光素子の高さより小さいことが好ましい。なお、枠体３を形成するためのこれらグリーンシートの厚さは、各グリーンシート間で異なっていてもよく、同じ厚さであってもよい。
The height of the
上記所定の厚さで成形された３枚のそれぞれのシートには、次いで中央部に、通常の方法により、キャビティ４の底面２４の形と相似形状の開口部を形成する。図２の例では底面２４の形は円形である。開口部の大きさは、最下層を構成する枠体積層用グリーンシート３ａについては、キャビティ４の底面２４と同じ大きさであり、その上に積層される枠体積層用グリーンシート３ｂ、さらにその上に積層される枠体積層用グリーンシート３ｃと順次開口部が大面積となるように形成される。
In each of the three sheets formed at the predetermined thickness, an opening having a shape similar to the shape of the
枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃを上記構成とすることで、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃをその順に積層した場合に階段状の内壁面を有する枠体の積層部が得られる。ここで、最終的に得られる枠体３の内壁面２５のテーパーの角度は、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの厚さ（図２において、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３で示す）と、これらの開口部の大きさの違いによって調整される。
When the frame stacking
具体的には、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃが有する開口部の半径を、それぞれｒ１、ｒ２、ｒ３とした場合に、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係が成り立ち、枠体積層用グリーンシート３ａの上面における枠体積層用グリーンシート３ｂが積層されていない部分の幅は、ｒ２−ｒ１（図２においてｘ１で示す）となり、枠体積層用グリーンシート３ｂの上面における枠体積層用グリーンシート３ｃが積層されていない部分の幅は、ｒ３−ｒ２（図２においてｘ２で示す）となる。ここで、例えば、枠体３の内壁面２５のテーパーの角度を、上記αの値として４５°とする場合には、ｘ１／ｔ１およびｘ２／ｔ２が１となるように開口部の大きさを調整する。
Specifically, when the radii of the openings of the frame stacking
すなわち、本発明の製造方法においては、枠体積層用グリーンシートを積層して得られる枠体の積層部の階段状の内壁面について、これらの階段の段毎に、該段の基体用グリーンシートの主面に水平な面の幅（上記ｘ１、ｘ２に相当する）が、該段の高さ（上記ｔ１、ｔ２に相当する）と等しい場合に、最終的に得られる枠体３の内壁面２５のテーパーの角度を上記αの値として４５°とできる。上記角度αを例えば７０〜３０°の範囲とするには、階段の各段の上記幅がその段の高さの０．６〜１．４倍となるように開口部の大きさを調整する。上記階段の各段の幅と高さの関係は、好ましくは、０．８〜１．２倍であり、その場合、得られる角度αの値は６０〜４０°である。
That is, in the production method of the present invention, the step-like inner wall surface of the laminated portion of the frame obtained by laminating the green sheets for laminating the frame is provided for each step of these steps. The inner wall surface of the
なお、前記階段の各段で上記幅と高さの関係が異なる値となるように枠体積層用グリーンシートの厚さと開口部の大きさを調整すれば、枠体３の内壁面２５のテーパーの角度が部分的に異なる構成とすることもできる。
The taper of the
（Ａ−３）各グリーンシートの積層
上記（Ａ−１）工程で作製した配線導体用ペースト層を有する基体用グリーンシート２の主面２１上に、上記（Ａ−２）工程で作製した３枚の枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃを基体用グリーンシート２の主面側からその順に積層して第１の積層体１Ａを得る。
ここで、積層の方法としては、次いで行われる（Ｂ）工程の第１の等方圧加圧において第１の積層体１Ａにおける各グリーンシートの積層ズレ等の発生を防止する目的で、グリーンシート同士を一軸加圧等により圧着して積層体とする方法が好ましい。(A-3) Lamination of each
Here, as a laminating method, in order to prevent the occurrence of misalignment of the green sheets in the first
例えば、一軸加圧により各グリーンシートを積層して第１の積層体１Ａを得る場合、各グリーンシートを上記順に重ね合わせたものをＰＥＴフィルム等のスペーサに挟み込み、好ましくは、グリーンシートの余剰部等の領域においてスペーサを含む全体を固定し、これを一軸プレス機により圧着し積層する。積層時の条件としては、積層するグリーンシートの枚数、厚さ、セラミックス組成物の種類、原料組成等によるが、６０〜８０℃、１〜４ＭＰａで１〜３分間程度の条件が好ましい。
For example, when the green sheets are laminated by uniaxial pressing to obtain the first
一軸加圧後、上記スペーサを取り除いて、第１の積層体１Ａを次の（Ｂ）工程に供するが、必要に応じて上記スペーサに挟み込んだ状態で第１の積層体１Ａを次の（Ｂ）工程に供してもよい。なお、（Ｂ）工程で第１の樹脂フィルムを用いて等方圧加圧を行う場合には、上記一軸加圧を行う際に、各グリーンシートを重ね合わせたものの上に第１の樹脂フィルムを配設しておき、一軸加圧後これを取り除かずにそのまま第１の積層体１Ａとともに次の（Ｂ）工程に供してもよい。この場合、第１の樹脂フィルムが上記スペーサとして十分に機能する場合は、別にスペーサを使用する必要はないが、第１の樹脂フィルムがスペーサとして不十分な場合には、この上にさらにスペーサを配設して一軸加圧を行う。
After the uniaxial pressurization, the spacer is removed and the first
（Ｂ）工程：第１の等方圧加圧工程
次いで、上記で得られた第１の積層体１Ａを（Ｂ）工程において等方圧加圧する。図３は、本発明の素子基板の製造方法における（Ｂ）工程を模式的に示す断面図である。図４は、本発明の製造方法の一例によって（Ｂ）工程が終了した後の第１の積層体１Ｂを示す平面図（ａ）およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）である。(B) Process: 1st isotropic pressure pressurization process Then, the 1st
ここで、等方圧加圧は、セラミックスグリーンシートを積層して一体化する方法として、一般的に用いられる方法である。通常は、加圧対象物を全方向から均一な圧力（等方圧力）で加圧することでグリーンシート同士を強固に接合された状態とするために、等方圧加圧が用いられる。また、上記と同様の理由から、好ましくは、温間等方圧加圧（ＷＩＰ：ｗａｒｍ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ）方式が用いられる。温間等方圧加圧方式（以下、ＷＩＰ方式ともいう）は、具体的には、温水等の加温した流体ないし液体を圧力媒体とし、グリーンシート積層体にこの圧力媒体を介して高圧の等方圧力を加えることにより、積層したグリーンシート同士を全方位から等しい圧力で圧着させるものである。 Here, the isotropic pressure is a method generally used as a method of laminating and integrating ceramic green sheets. Usually, isotropic pressure is used to pressurize the object to be pressed with a uniform pressure (isotropic pressure) from all directions so that the green sheets are firmly joined to each other. For the same reason as described above, a warm isostatic press (WIP) system is preferably used. Specifically, the warm isostatic pressurization method (hereinafter also referred to as the WIP method) uses a heated fluid or liquid such as warm water as a pressure medium, and the green sheet laminate is pressurized via this pressure medium. By applying an isotropic pressure, the stacked green sheets are pressure-bonded with equal pressure from all directions.
本発明の製造方法においては、第１の等方圧加圧の工程は、上記（Ａ）工程で得られた第１の積層体１Ａにおいて、上記枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの積層部３’が内壁面に有する階段状の角を丸めることを目的として実行される。したがって、第１の等方圧加圧はこの目的を達成できる条件を選択して行うものである。本発明の製造方法における（Ｂ）工程では、上記丸められた階段状の角の曲率半径Ｒが、この丸められた角を有する枠体積層用グリーンシート毎に、該グリーンシートの厚さに０．７〜１．５を乗じた値となるように等方圧加圧を行うことが好ましい。この（Ｂ）工程により丸められた階段状の角の曲率半径Ｒは、より好ましくは、この丸められた角を有する枠体積層用グリーンシート毎に、該グリーンシートの厚さに０．８５〜１．２を乗じた値である。ここで厚さの単位はｍｍである。
In the manufacturing method of the present invention, the first isotropic pressure pressurizing step is performed by using the first
例えば、図４に示される（Ｂ）工程後の第１の積層体１Ｂにおいては、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの開口部側の上側端縁の角は丸められて、それぞれの曲率半径がＲ１、Ｒ２、Ｒ３となっている。上記グリーンシートの厚さと曲率半径の関係から、Ｒ１は、ｔ１×０．７〜ｔ１×１．５（ｍｍ）であることが好ましく、ｔ１×０．８５〜ｔ１×１．２（ｍｍ）がより好ましい。同様にＲ２は、ｔ２×０．７〜ｔ２×１．５（ｍｍ）であり、Ｒ２は、ｔ３×０．７〜ｔ３×１．５（ｍｍ）であることが好ましく、Ｒ２は、ｔ２×０．８５〜ｔ２×１．２（ｍｍ）、Ｒ３は、ｔ３×０．８５〜ｔ３×１．２（ｍｍ）がより好ましい
For example, in the 1st
本発明の製造方法における第１の等方圧加圧は、例えば、上で説明したセラミックスグリーンシート積層体を一体化するのに従来用いられている等方圧加圧装置を特に制限なく用いることができる。そして、その等方圧加圧の条件を、上記枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの積層部３’が内壁面に有する階段状の角を丸めるように、好ましくは、曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を上記好ましい範囲とするような条件に設定して実行される。なお、以下に説明する通り、第１の等方圧加圧は加温条件下で行うことが好ましいことから、等方圧加圧装置としては、ＷＩＰ方式に対応した装置が好ましく用いられる。さらに、本発明においては、各層同士を接合させる目的でグリーンシートに含まれるバインダー樹脂の軟化点より高い温度でプレスする必要があるため、ＷＩＰ方式の水圧プレスを用いることが好ましい。
The first isotropic pressure pressurization in the production method of the present invention uses, for example, an isotropic pressure pressurization apparatus conventionally used to integrate the ceramic green sheet laminate described above without any particular limitation. Can do. And, the condition of the isotropic pressure is preferably set such that the
図３は、等方圧加圧装置としてＷＩＰ方式の水圧プレスを用いた場合を例にして、本発明の製造方法における第１の等方圧加圧工程を模式的に示した図である。以下、図３を参照して第１の等方圧加圧工程の具体的な条件について説明する。
図３（１）は、第１の積層体１Ａを水圧プレスに供するために行う下準備を示す図である。図３（２）は、図３（１）により下準備された第１の積層体１Ａが等方圧加圧されている状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a first isotropic pressure pressing step in the manufacturing method of the present invention, taking as an example a case where a WIP hydraulic press is used as the isotropic pressure pressing device. Hereinafter, specific conditions of the first isotropic pressure applying step will be described with reference to FIG.
FIG. 3 (1) is a diagram showing a preparation for performing the
図３（１）に示すように、等方圧加圧を行う際には、通常、第１の積層体１Ａは、支持板３２（例えば、ステンレス等の金属製の支持板）上に載置される。このとき、第１の積層体１Ａと支持板３２とが直接触れないように両者間に例えばＰＥＴフィルム等のスペーサ３３を挟む。このスペーサを挟むことにより、支持板３２への外部接続端子用ペースト層６の付着を防げる。このスペーサ３３は、上記一軸プレス機による圧着の際に用いたスペーサをそのまま使用してもよい。また、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの積層部３’が内壁面に有する階段状の角を曲率半径が上記範囲となるように丸めるために、第１の積層体１Ａの上側加圧面上に第１の樹脂フィルム３１を配設する。
As shown in FIG. 3A, when the isotropic pressure is applied, the first
このように第１の積層体１Ａの上下に各種部材が積層されたものを図３（１）に示すように、真空包装用の樹脂袋３４に入れる。なお、第１の積層体１Ａの上下に各種部材を積層する際には、例えば、グリーンシートの余剰部分を利用するなどをして、第１の積層体１Ａや各種部材が自由に動かないように、これら全体が固定されていることが好ましい。次いで樹脂袋３４から空気３５を抜いて真空包装し、樹脂袋ごと圧力容器（図示されず）に入れて圧力容器を密閉することで下準備が終了する。
Thus, what laminated | stacked various members on the upper and lower sides of the 1st
上記密閉された圧力容器を、水圧プレスすることにより、第１の積層体１Ａに等方圧加圧が施される。具体的には、以下の好ましい温度条件に加熱された水が満たされた熱水槽の中に圧力容器を浸漬する。この状態で圧力容器の内部圧力を増加させ、以下の好ましい圧力条件で数分から数１０分間維持した後、圧力容器の内部加圧を解除する。図３（２）は、水３６（温水）の圧力により等方圧加圧中の第１の積層体１Ａの状態を示す。
Isostatic pressure is applied to the
圧力容器を熱水槽から回収し、その中から樹脂袋３４を取り出し、さらに樹脂袋３４から上下に各種部材が積層された等方圧加圧後の第１の積層体１Ｂを取り出す。さらに、支持板３２、スペーサ３３、第１の樹脂フィルム３１を取り外すことで第１の等方圧加圧が終了する。
The pressure vessel is recovered from the hot water tank, the
ここで、曲率半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を上記好ましい範囲とするための第１の等方圧加圧の条件としては、温度条件については、枠体積層用グリーンシートが含有するバインダー樹脂のガラス転移点を超えガラス転移点より２０℃高い温度以下の温度範囲が好ましい。例えば、上記セラミックス組成物の調製においてバインダー樹脂として、ポリビニルブチラールやアクリル樹脂等を用いた場合には、好ましい温度範囲は概ね６０〜８０℃の間である。第１の等方圧加圧の圧力条件としては、５〜３０ＭＰａの圧力範囲が好ましく、１０〜２０ＭＰａがより好ましい。等方圧加圧時間は概ね３〜２０分間が好ましい。 Here, as the first isotropic pressure pressurization condition for setting the radius of curvature (R1, R2, R3) to the above preferable range, the temperature condition is that of the binder resin contained in the green sheet for frame lamination. A temperature range that exceeds the glass transition point and is 20 ° C. or higher than the glass transition point is preferred. For example, when polyvinyl butyral or acrylic resin is used as the binder resin in the preparation of the ceramic composition, the preferred temperature range is generally between 60 and 80 ° C. As a pressure condition for the first isotropic pressure application, a pressure range of 5 to 30 MPa is preferable, and 10 to 20 MPa is more preferable. The isotropic pressure is preferably about 3 to 20 minutes.
また、上記第１の積層体１Ａの上側加圧面上に配設される第１の樹脂フィルム３１には、図３（２）に示される通り、第１の等方圧加圧に際して、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの積層部３’が有する階段状の内壁面からキャビティの底面にまで十分に密着し、さらに上記温度、圧力条件での等方圧加圧により階段状の角が適度に押し潰されるように圧力が作用するような性質が求められる。
Further, as shown in FIG. 3 (2), the
上記のように作用するために第１の樹脂フィルム３１は、膜厚が５０〜８０μｍ、かつＪＩＳ Ｃ ２３１８により測定される破断強度が１５０〜２１０ＭＰａの性質を有する樹脂フィルムであることが好ましい。以下、特に断りのない限り、破断強度は、ＪＩＳ Ｃ ２３１８により測定される破断強度をいう。
樹脂フィルムの膜厚はさらに６５〜７５μｍがより好ましい。樹脂フィルムの膜厚が５０μｍ未満では、上記階段の角が十分に丸められない場合があり、８０μｍを超えると、図３（２）に示すように枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの積層部３’の下層部すなわち枠体積層用グリーンシート３ａが構成する内壁部分への第１の樹脂フィルム３１の密着性が十分でないことがある。In order to act as described above, the
The film thickness of the resin film is more preferably 65 to 75 μm. If the film thickness of the resin film is less than 50 μm, the corners of the steps may not be sufficiently rounded. If it exceeds 80 μm, the
第１の樹脂フィルム３１の破断強度はさらに１６０〜１９０ＭＰａがより好ましい。第１の樹脂フィルム３１の破断強度が上記１５０ＭＰａ未満では、上記階段の角が十分に丸められない場合があり、２１０ＭＰａを超えると上記階段の角が必要以上に押し潰されて所望のテーパー角度が得られないことがある。
本発明において用いる第１の樹脂フィルムは、上記好ましい膜厚と破断強度の関係を有する樹脂フィルムであれば材質は特に制限されないが、具体的な材質として、ＰＥＴが挙げられる。The breaking strength of the
The material of the first resin film used in the present invention is not particularly limited as long as it is a resin film having a relationship between the preferable film thickness and the breaking strength, and a specific material is PET.
（Ｃ）工程：枠体最外層用グリーンシートを作製する工程
枠体最外層用グリーンシート３ｄは、上記（Ａ−１）工程、および（Ａ−２) 工程で説明した各グリーンシートと同様に、セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて作製される。用いるセラミックス組成物は、上記（Ａ−１）工程で説明した通り、基体用グリーンシート２、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃと同種のセラミックス組成物とする。原料組成は適宜調整可能であるが、通常は原料組成も基体用グリーンシート２、枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃと同様のセラミックス組成物を用いる。(C) Process: The process of producing the frame outermost layer green sheet The frame outermost layer
枠体最外層用グリーンシート３ｄは、上記基体用グリーンシート２と同様の方法で、まず、焼成後の厚さが上記（Ａ−２）工程で説明した所定の厚さとなるシート状成形物に成形した後、中央部に以下の形状、大きさの開口部となる貫通孔を通常の方法で形成することで作製される。枠体最外層用グリーンシート３ｄが有する開口部は、上記枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃの開口部と相似形状、すなわち本例においては円形であり、面積が上記最下部に積層された枠体積層用グリーンシート３ａの開口部の面積より小さくなるように形成される。
The frame outermost layer
枠体最外層用グリーンシート３ｄが有する開口部の大きさは、具体的には、積層後、枠体最外層用グリーンシート３ｄが、後述の（Ｅ）工程の第２の等方圧加圧によって曲げ加工された際に、枠体積層用グリーンシート積層部３’最上面から内壁面を覆い、さらに基体用グリーンシート２の主面上の素子接続端子用ペースト層５に達しないような大きさであれば特に制限されない。枠体最外層用グリーンシート３ｄの開口部の大きさは、好ましくは、本例に示すように、積層した際にその開口部を構成する端面８が、上記枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁の最上部の位置つまり図５（ｂ）においてＥで示す位置から、上記積層部３’の内壁面を覆う長さ、つまり図５においてＬで示されるだけ内側に位置するような大きさである。
Specifically, the size of the opening of the frame outermost layer
なお、枠体最外層用グリーンシート３ｄにおける上記の長さＬを、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を覆う長さよりも長くすると、枠体最外層用グリーンシート３ｄの一部がキャビティ４の底面２４を覆うようになる。必要に応じて、このような構成の枠体最外層用グリーンシート３ｄを用いる場合もあるが、通常は、上記の長さＬは、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を覆う長さに等しい長さとする。
ただし、（Ｅ）工程の第２の等方圧加圧によって曲げ加工される際に、枠体最外層用グリーンシート３ｄは枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を覆う部分では円周方向に延伸されるため、長さ方向での変化が起こる場合がある。したがって、より好ましくは、枠体最外層用グリーンシート３ｄの作製において、上記の長さＬを、（Ｅ）工程の第２の等方圧加圧によって枠体最外層用グリーンシート３ｄが曲げ加工された際に、枠体積層用グリーンシート積層部３’最上面から内壁面を覆い、その開口部端面８が基体用グリーンシート２の主面２１に達する程度の長さに調整する。If the length L of the frame outermost layer
However, the frame outermost layer
また、枠体最外層用グリーンシート３ｄの作製は、予め、例えば（Ａ）工程において他のグリーンシートを作製する際に同時に行ってもよいし、（Ｂ）工程後、第２の積層工程の前に単独で行ってもよい。
The frame outermost layer
さらに、必要に応じて、枠体最外層用グリーンシート３ｄは、積層した際に上側となる面に反射層用の金属ペースト層を有してもよい。金属ペースト層は、基体用グリーンシート２に反射層用の金属ペースト層を形成するのと同様の方法で形成できる。また、金属ペーストとしては、セラミックス組成物の種類に応じて上記（Ａ−１）工程の基体用グリーンシート２の作製で記載した導体ペーストと同様のものが使用できる。
Furthermore, if necessary, the frame outermost layer
（Ｄ）工程：第２の積層工程
図５は、本発明の製造方法の一例において（Ｄ）の第２の積層工程により得られた第２の積層体１Ｃの平面図（ａ）およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）を示す図である。
（Ｄ）工程においては、上記（Ｂ）工程で得られた第１の積層体１Ｂ上に、上記（Ｃ）工程により作製された枠体３の最外層を構成する板状の枠体最外層用グリーンシート３ｄを積層する。(D) Process: Second Laminating Process FIG. 5 is a plan view (a) of the second laminated body 1C obtained by the second laminating process (D) in the example of the manufacturing method of the present invention and its X. It is a figure which shows -X-ray sectional drawing (b).
In the step (D), a plate-shaped frame outermost layer constituting the outermost layer of the
すなわち、上記（Ｃ）工程により作製された枠体最外層用グリーンシート３ｄを、上記（Ｂ）工程で得られた第１の積層体１Ｂの最上部に、開口部が上記最下部に積層された枠体積層用グリーンシート３ａの開口部の内側に位置するように積層して第２の積層体１Ｃを得る。積層の方法としては、次いで行われる（Ｅ）工程の第２の等方圧加圧において第２の積層体１Ｃにおける枠体最外層用グリーンシート３ｄの積層ズレ等の発生を防止する目的で、第１の積層体１Ｂに枠体最外層用グリーンシート３ｄを一軸加圧等により圧着して積層体とする方法が好ましい。
That is, the frame outermost layer
例えば、一軸加圧により第１の積層体１Ｂに枠体最外層用グリーンシート３ｄを積層して第２の積層体１Ｃを得る場合、第１の積層体１Ｂに枠体最外層用グリーンシート３ｄを重ね合わせたものをＰＥＴフィルム等のスペーサに挟み込み、好ましくは、グリーンシートの余剰部等の領域においてスペーサを含む全体を固定し、これを一軸プレス機により圧着し積層する。積層時の条件としては、積層するグリーンシートの厚さ、セラミックス組成物の種類、原料組成等によるが、６０〜８０℃、１〜４ＭＰａで１〜３分間程度の条件が好ましい。
For example, when the second laminate 1C is obtained by laminating the frame outermost layer
一軸加圧後、上記スペーサを取り除いて、第２の積層体１Ｃを次の（Ｅ）工程に供するが、必要に応じて上記スペーサに挟み込んだ状態で第２の積層体１Ｃを次の（Ｅ）工程に供してもよい。なお、（Ｅ）工程で第２の樹脂フィルムを用いて等方圧加圧を行う場合には、上記一軸加圧を行う際に、第１の積層体１Ｂに枠体最外層用グリーンシート３ｄを重ね合わせたものの上に第２の樹脂フィルムを配設しておき、一軸加圧後これを取り除かずにそのまま第２の積層体１Ｃとともに次の（Ｅ）工程に供してもよい。この場合、第２の樹脂フィルムが上記スペーサとして十分に機能する場合は、別にスペーサを使用する必要はないが、第２の樹脂フィルムがスペーサとして不十分な場合には、この上にさらにスペーサを配設して一軸加圧を行う。
After the uniaxial pressurization, the spacer is removed and the second laminated body 1C is subjected to the next step (E). If necessary, the second laminated body 1C is sandwiched between the spacers and the next (E ) You may use for a process. In addition, when performing an isotropic pressure pressurization using a 2nd resin film at the (E) process, when performing the said uniaxial pressurization, the
（Ｅ）工程：第２の等方圧加圧工程
次いで、上記（Ｄ）工程で得られた第２の積層体を（Ｅ）工程において等方圧加圧する。図６は、本発明の素子基板の製造方法における（Ｅ）工程を模式的に示す断面図である。図７は、本発明の製造方法の一例によって（Ｅ）工程が終了した後の第２の積層体１Ｃ、すなわち本発明の発光素子用基板となる未焼結素子基板１を示す平面図（ａ）およびそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）である。(E) Step: Second Isostatic Pressure Pressurizing Step Next, the second laminate obtained in the above (D) step is isotropically pressurized in the (E) step. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing step (E) in the element substrate manufacturing method of the present invention. FIG. 7: is a top view (a) which shows the 2nd laminated body 1C after the (E) process by an example of the manufacturing method of this invention, ie, the unsintered element board |
本発明の製造方法においては、第２の等方圧加圧は、図７の特に断面図（ｂ）に示すように、上記（Ｄ）工程で得られた第２の積層体１Ｃにおいて、上記枠体最外層用グリーンシート３ｄが上記枠体積層用グリーンシート積層部３’の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工することを目的として行われる。したがって、第２の等方圧加圧はこの目的を達成できる条件を選択して行うものである。
In the production method of the present invention, the second isotropic pressure is applied to the second laminated body 1C obtained in the step (D) as shown in the sectional view (b) of FIG. This is performed for the purpose of processing the outermost layer
第２の等方圧加圧によって、枠体最外層用グリーンシート３ｄは、上記枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁の最上部の位置、つまり図７（ｂ）においてＥで示す位置から折り曲げられ、その位置Ｅから開口部を構成する端面８までの長さＬの部分が枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を全て覆う形に加工され、未焼結素子基板１となる。また、図７（ｂ）において、加工後の枠体最外層用グリーンシート３ｄの端面８は、一部が基体用グリーンシート２の主面２１の一部で構成されるキャビティ４の底面２４に達している。
By the second isotropic pressure, the frame outermost layer
なお、上記の通り、本例において枠体最外層用グリーンシート３ｄにおける上記の長さＬは、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を覆う長さに等しい長さとなっている。また、この枠体最外層用グリーンシート３ｄの端面８は、通常、第２の等方圧加圧後もほぼそのままの形状を維持している。したがって、図７（ｂ）に示される通り、得られる未焼結素子基板１における枠体の内壁面としては、枠体最外層用グリーンシート３ｄと基体用グリーンシート２との接合点から上に、まず枠体最外層用グリーンシート３ｄの端面８によって構成される最下部が位置し、その上に枠体最外層用グリーンシートの上側主面によって構成される枠体内壁面を実質的に構成する部分が位置する構成となる。
As described above, in this example, the length L of the frame outermost layer
すなわち、この未焼結素子基板１の段階で、枠体の内壁面が、基体との境界部から枠体最外層用グリーンシートの焼成後の厚さと略同等の高さの位置までは下部に向かって拡開するテーパー形状を有し、前記位置より上部は上部に向かって拡開するテーパー形状である本発明の素子基板の構成が形成される。さらに、この枠体最外層用グリーンシート３ｄの端面８の形状は、次の（Ｆ）工程の焼成工程後もほぼそのまま維持される。
That is, at the stage of the
ここで、最終的に得られる焼成後の素子基板において、枠体の内壁面を実質的に構成する上部に向かって拡開するテーパー形状を有する部分の好ましいテーパーの角度は上記の通りである。一方、枠体最外層用グリーンシート３ｄの端面８によって構成される枠体内壁面の最下部においては、最終的に得られる焼成後の素子基板の状態として、下部に向かって拡開するテーパー形状のテーパーの角度（図１においてβで示す）は、概ね６０°以上、９０°未満であることが好ましく、７０以上、８０°以内であることがより好ましい。８０°以内とすることでキャビティに充填する蛍光体を含有した封止材がキャビティとの接着性の弱さから脱落しないという副次的な効果がより顕著になり、また７０°以上とすることで封止剤がより隙間なく充填できる。
なお、この角度は、枠体最外層用グリーンシート３ｄにおける枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁の最上部の位置Ｅから開口部を構成する端面８までの長さＬによって調整可能である。枠体内壁面の最下部がこのような形状を有することで、これを用いて発光装置とした際にキャビティ４を充填するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの充填剤からなる封止層１３の素子基板からの剥離強度を高めることができる。Here, in the element substrate after firing finally obtained, the preferable taper angle of the portion having a taper shape that expands toward the upper part that substantially constitutes the inner wall surface of the frame is as described above. On the other hand, in the lowermost part of the wall surface in the frame constituted by the end surface 8 of the frame outermost layer
This angle can be adjusted by the length L from the uppermost position E of the inner wall of the frame laminated green sheet laminated
上記構成の未焼結素子基板１を得るための第２の等方圧加圧は、上記第１の等方圧加圧において、加圧する積層体の上側加圧面上に配設する第１の樹脂フィルムを第２の樹脂フィルムに換える以外は、同様にして実行できる。したがって、用いる等方圧加圧装置としては、ＷＩＰ方式に対応した装置が好ましく用いられる。さらに、本発明においては、各層同士を接合させる目的でグリーンシートに含まれるバインダー樹脂の軟化点より高い温度でプレスする必要があるため、ＷＩＰ方式の水圧プレスを用いることが好ましい。図６は、等方圧加圧装置としてＷＩＰ方式の水圧プレスを用いた場合を例にして、本発明の製造方法における第２の等方圧加圧工程を模式的に示す図である。以下、図６を参照して第２の等方圧加圧工程の具体的な条件について説明する。
The second isotropic pressure pressurization for obtaining the
図６（１）は、第２の積層体１Ｃを水圧プレスに供するために行う下準備を示す図である。図６（２）は、図６（１）により下準備された第２の積層体１Ｃが等方圧加圧されている状態を示す図である。
図６（１）に示すように、等方圧加圧を行う際には、通常、第２の積層体１Ｃは支持板３２、例えばステンレス等の金属製の支持板上に載置される。このとき、第２の積層体１Ｃと支持板３２とが直接触れないように両者間に、例えばＰＥＴフィルム等のスペーサ３３を挟む。このスペーサ３３は、上記一軸プレス機による圧着の際に用いたスペーサをそのまま使用してもよい。また、枠体最外層用グリーンシート３ｄが、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁の最上部の位置から折り曲げられ、上記長さＬの部分が該積層部３’の内壁面を全て覆う形に加工されるように、第２の積層体１Ｃの上側加圧面上に第２の樹脂フィルム３７を配設する。FIG. 6 (1) is a diagram showing preparations for performing the second laminated body 1C for use in a hydraulic press. FIG. 6B is a diagram showing a state where the second laminated body 1C prepared as shown in FIG. 6A is isotropically pressurized.
As shown in FIG. 6 (1), when isotropic pressure is applied, the second laminated body 1C is usually placed on a
このように第２の積層体１Ｃの上下に各種部材が積層されたものを図６（１）に示すように、真空包装用の樹脂袋３４に入れる。なお、第２の積層体１Ｃの上下に各種部材を積層する際には、例えば、グリーンシートの余剰部分を利用するなどをして、第２の積層体１Ｃや各種部材が自由に動かないように、これら全体が固定されていることが好ましい。次いで樹脂袋３４から空気３５を抜いて真空包装し、樹脂袋ごと図示されていない圧力容器に入れて圧力容器を密閉することで下準備が終了する。
Thus, what laminated | stacked various members on the upper and lower sides of the 2nd laminated body 1C is put into the
上記密閉された圧力容器を、水圧プレスすることにより、第２の積層体１Ｃは等方圧加圧される。具体的には、以下の好ましい温度条件に加熱された水が満たされた熱水槽の中に圧力容器を浸漬する。この状態で圧力容器の内部圧力を増加させ、以下の好ましい圧力条件で数分から数１０分間維持した後、圧力容器の内部加圧を解除する。図６（２）は、温水である水３６の圧力により等方圧加圧中の第２の積層体１Ｃの状態を示す。
The second laminated body 1C is pressurized isotropically by hydraulically pressing the sealed pressure vessel. Specifically, the pressure vessel is immersed in a hot water tank filled with water heated to the following preferable temperature conditions. In this state, the internal pressure of the pressure vessel is increased and maintained for several minutes to several tens of minutes under the following preferable pressure conditions, and then the internal pressure of the pressure vessel is released. FIG. 6 (2) shows a state of the second laminated body 1C during isotropic pressure pressurization by the pressure of the
圧力容器を熱水槽から回収し、その中から樹脂袋３４を取り出し、さらに樹脂袋３４から上下に各種部材が積層された等方圧加圧後の第２の積層体１Ｃ、すなわち発光素子用基板となる未焼結素子基板１を取り出す。さらに、支持板３２、スペーサ３３、第２の樹脂フィルム３７を取り外すことで第２の等方圧加圧が終了する。
The pressure vessel is recovered from the hot water tank, the
ここで、第２の等方圧加圧の条件としては、温度条件については、枠体最外層用グリーンシートが含有するバインダー樹脂のガラス転移点を超えガラス転移点より２０℃高い温度以下の温度範囲が好ましい。例えば、上記セラミックス組成物の調製においてバインダー樹脂として、ポリビニルブチラールやアクリル樹脂等を用いた場合には、好ましい温度範囲は概ね６０〜８０℃の間である。通常、用いるセラミックス組成物は、素子基板内で同じ組成とするため、温度条件は、上記第１の等方圧加圧の条件と同様とすることができる。第２の等方圧加圧の圧力条件としては、５〜３０ＭＰａの圧力範囲が好ましく、１０〜２０ＭＰａがより好ましい。等方圧加圧時間は概ね３〜２０分間が好ましく、圧力条件、加圧時間ともに上記第１の等方圧加圧の条件と同様である。 Here, as a condition of the second isotropic pressure pressurization, the temperature condition is a temperature not higher than the glass transition point of the binder resin contained in the outermost layer green sheet of the frame and higher by 20 ° C. than the glass transition point. A range is preferred. For example, when polyvinyl butyral or acrylic resin is used as the binder resin in the preparation of the ceramic composition, the preferred temperature range is generally between 60 and 80 ° C. Usually, since the ceramic composition to be used has the same composition in the element substrate, the temperature condition can be the same as the first isotropic pressure pressing condition. As a pressure condition of the second isotropic pressure application, a pressure range of 5 to 30 MPa is preferable, and 10 to 20 MPa is more preferable. The isotropic pressure pressurization time is preferably about 3 to 20 minutes, and both the pressure condition and the pressurization time are the same as the first isotropic pressure pressurization condition.
上記第２の積層体１Ｃの上側加圧面上に配設される第２の樹脂フィルム３７には、図６（２）に示される通り、第２の等方圧加圧に際して、上記温度、圧力条件で、枠体最外層用グリーンシート３ｄが枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁の最上部の位置から折り曲げられ、上記長さＬの部分が該積層部３’の内壁面を全て覆う形に十分に密着されるように圧力が作用するような性質が求められる。
As shown in FIG. 6 (2), the
上記のように作用するために第２の樹脂フィルム３７は、膜厚が３０〜５０μｍ、かつ破断強度が２３０〜３００ＭＰａの性質を有する樹脂フィルムであることが好ましい。樹脂フィルムの膜厚はさらに３５〜４０μｍがより好ましい。樹脂フィルムの膜厚が３０μｍ未満では、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面の階段状の形状が枠体最外層用グリーンシート３ｄの表面に上に現れる場合があり、５０μｍを超えると、上記枠体最外層用グリーンシート３ｄが折り曲げられる部分での角が潰れやすくなる。
In order to act as described above, the
第２の樹脂フィルム３７の破断強度はさらに２５０〜２８０ＭＰａがより好ましい。第２の樹脂フィルム３７の破断強度が上記２３０ＭＰａ未満では、枠体最外層用グリーンシート３ｄの枠体積層用グリーンシート積層部３’への密着性が十分に得られない場合があり、３００ＭＰａを超えると上記枠体最外層用グリーンシート３ｄが折り曲げられる部分での角が潰れやすくなる。
本発明において用いる第２の樹脂フィルムは、上記好ましい膜厚と破断強度の関係を有する樹脂フィルムであれば材質は特に制限されないが、具体的な材質として、ＰＥＴが挙げられる。The breaking strength of the
The material of the second resin film used in the present invention is not particularly limited as long as it is a resin film having a relationship between the preferable film thickness and breaking strength, and a specific material is PET.
（Ｆ）工程：焼成工程
上記（Ｅ）工程後、得られた未焼結素子基板１について、必要に応じてバインダー樹脂等を除去するための脱脂を行い、セラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行う。焼成温度は、用いるセラミックス組成物により異なる。(F) Step: Firing Step After the step (E), the obtained
セラミックス組成物としてＬＴＣＣ用のガラスセラミックス組成物を用いた場合は、焼成温度を８００℃〜９３０℃とすることが好ましい。焼成に先立って脱脂を行う場合は、例えば、未焼結素子基板１を５００℃以上、６００℃以下の温度で１時間以上、１０時間以下保持することにより行える。脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満の場合、バインダー等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は６００℃程度、脱脂時間は１０時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
When a glass ceramic composition for LTCC is used as the ceramic composition, the firing temperature is preferably 800 ° C to 930 ° C. When degreasing is performed prior to firing, for example, the
焼成は、基体２および枠体３の緻密な構造の獲得と生産性を考慮して、８００℃〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整することで行える。具体的には、８５０℃以上、９００℃以下の温度で２０分以上、６０分以下保持することが好ましく、特に８６０℃以上、８８０℃以下の温度で行うことが好ましい。焼成温度が８００℃未満では、焼結が不充分となり基体２および枠体３が緻密な構造とならないおそれがある。一方、焼成温度は９３０℃を超えると基体が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記配線導体用の導体ペーストやその他反射層やサーマルビア等の金属層用の金属ペーストとして、銀を主成分とする金属粉末を含有する金属ペーストを用いた場合、焼成温度が８８０℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。
Firing can be performed by appropriately adjusting the time in a temperature range of 800 ° C. to 930 ° C. in consideration of obtaining a dense structure of the
セラミックス組成物としてアルミナセラミックス用組成物を用いた場合は、未焼結素子基板１を焼結させるための焼成温度は１４００〜１７００℃が好ましい。焼成に先立って脱脂を行う場合は、例えば、２００℃以上、５００℃以下の温度で約１時間以上１０時間以下保持する条件が好ましい。焼成は、例えば、１４００℃以上、１７００℃以下の温度で数時間保持する条件が好ましい。ただし、加熱時、特に焼成時に導体を酸化させないために、還元雰囲気（例えば、水素雰囲気）中、もしくは不活性ガス雰囲気中、もしくは真空中などの、非酸化性雰囲気が保たれた状態で、加熱をしなければならない。
When an alumina ceramic composition is used as the ceramic composition, the firing temperature for sintering the
以上、ＬＴＣＣ基板、アルミナ基板を例にして焼成条件について説明したが、上記焼成条件は、これらのセラミックス基板の製造において従来公知の条件であり、これ以外のセラミックス材料を用いた場合についても、その材料において通常適用される焼成条件により焼成を行えばよい。 The firing conditions have been described above by taking the LTCC substrate and the alumina substrate as examples. However, the firing conditions are conventionally known conditions in the production of these ceramic substrates, and even when other ceramic materials are used, Firing may be performed according to firing conditions that are normally applied to the material.
このようにして、未焼結素子基板１が焼成され、発光素子用基板１が得られるが、焼成後、必要に応じて素子接続端子５および外部接続端子６の全体を被覆するように、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等の通常、素子基板において導体保護用に用いられる導電性保護層をそれぞれ施してもよい。これらのうちでも、ニッケルメッキの上に金メッキを施すニッケル／金メッキが好ましく用いられ、例えば、ニッケルメッキ層はスルファミン酸ニッケル浴等を使用して、金メッキ層はシアン化金カリウム浴等を使用して、それぞれ電解メッキによって形成できる。
In this way, the
また、ＬＴＣＣ基板以外のセラミックス基板では上記焼成温度が高いため、未焼結素子基板１において必要に応じて形成される反射層として反射性のよい銀等を主成分とする金属ペースト層を形成できない。ＬＴＣＣ基板以外のセラミックス基板において、銀反射層等を形成させる場合は、上記（Ｆ）工程の焼成工程後に、スクリーン印刷法、スパッタ蒸着法やインクジェット塗布法等の方法を組み合わせて形成させればよい。
In addition, since the firing temperature is high for ceramic substrates other than LTCC substrates, a metal paste layer mainly composed of highly reflective silver or the like cannot be formed as a reflective layer formed as necessary in the
以上、本発明の素子基板の製造方法における実施形態について例を挙げて説明したが、本発明の製造方法はこれらに限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。 As mentioned above, although the example in the manufacturing method of the element substrate of the present invention has been described by way of example, the manufacturing method of the present invention is not limited thereto. As long as it does not contradict the spirit of the present invention, the configuration can be changed as necessary.
本発明の製造方法により得られるテーパー状側面のキャビティを有するセラミックス素子基板においては、実質的にテーパーの傾斜が均一であり発光装置とした際に、光の取り出し効率や光の指向性が良好なものとなる。さらに、本発明の製造方法によれば、キャビティ側面のテーパーの傾斜角度を精度よく制御できることから、光学装置の設計の自由度を増大させる効果も得られる。さらに、製造に係る金型等の高価な機材を必要としないため経済的に有利である。また、研磨機等による方法に比べて生産性もよい。 In the ceramic element substrate having a tapered side cavity obtained by the manufacturing method of the present invention, the taper slope is substantially uniform, and when the light emitting device is obtained, the light extraction efficiency and the light directivity are good. It will be a thing. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, since the inclination angle of the taper on the side surface of the cavity can be controlled with high accuracy, an effect of increasing the degree of freedom in designing the optical device can be obtained. Further, it is economically advantageous because expensive equipment such as a mold for manufacturing is not required. Moreover, productivity is good compared with the method by a grinder etc.
また、本発明の製造方法においては、キャビティのテーパー状側面がキャビティ底面近傍を除く大部分の側面では上部に向かって拡開するテーパー形状を有しながら、キャビティ底面近傍の極く一部においてキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有する本発明のセラミックス素子基板が製造可能である。 Further, in the manufacturing method of the present invention, the cavity has a tapered shape in which the tapered side surface of the cavity expands toward the upper part on the majority of the side surface except the vicinity of the cavity bottom surface, while the cavity is in a very small portion near the cavity bottom surface. The ceramic element substrate of the present invention having a tapered shape that expands toward the bottom surface can be manufactured.
本発明の素子基板は、主面が平坦な板状のセラミックス基体と、前記基体の上側主面に形成されたセラミックス枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成されるキャビティの底面に発光素子の搭載部を有する素子基板であって、前記枠体の内壁面は、キャビティ底面近傍の領域においてはキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有し、前記キャビティ底面近傍を除く領域においては上部に向かって拡開するテーパー形状を有することを特徴とする。 The element substrate of the present invention includes a plate-shaped ceramic base having a flat main surface and a ceramic frame formed on the upper main surface of the base, and a part of the upper main surface of the base is the bottom surface. An element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with an inner wall surface of a frame as a side surface, the inner wall surface of the frame expanding toward the cavity bottom surface in a region near the cavity bottom surface In the region excluding the vicinity of the cavity bottom surface, it has a tapered shape that expands toward the top.
このような素子基板としては、例えば、前記セラミックス枠体が、互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を中央部に有する複数枚の板状のグリーンシートを、基板用グリーンシートの上側主面に、開口部の面積が最小のグリーンシートを除いて下側から開口部の面積が小さい順に積層し、さらに最上部に開口部の面積が最小のグリーンシートを積層した後、前記最上部のグリーンシートをその開口部側の一部がそれ以外のグリーンシート積層体の内壁面を覆い、かつその開口部側の端面が前記キャビティの底面に達する構成となるように曲げ加工し、焼成して得られるセラミックス枠体であって、前記キャビティ底面近傍の領域においてキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有する部分は、焼成後の前記最上部のグリーンシートの開口部側の端面で構成される素子基板が挙げられる。 As such an element substrate, for example, a plurality of plate-like green sheets each having an opening having a similar shape and different areas in the central portion are formed on the upper main surface of the substrate green sheet. After the green sheet having the smallest opening area is laminated in order from the bottom, the green sheet having the smallest opening area is laminated on the top, and the green sheet at the top is then laminated. Is obtained by bending and firing so that a part of the opening side covers the other inner wall surface of the green sheet laminate and the end surface on the opening side reaches the bottom surface of the cavity. A portion of the ceramic frame having a tapered shape that expands toward the cavity bottom surface in a region near the cavity bottom surface is the uppermost green portion after firing. Device substrate composed of the end face of the opening side of the sheet.
また、前記枠体の内壁面においてキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有する領域としては、少なくとも該キャビティ底面から前記枠体の高さの１／１０の高さの位置までの領域であることが好ましく、上限としては該キャビティ底面から前記枠体の高さの３／１０の高さの位置までの領域とすることが好ましい。この領域の下限としては、キャビティ底面から前記枠体の高さの１．５／１０の高さの位置までの領域とすることがより好ましく、上限としてはキャビティ底面から前記枠体の高さの２／１０の高さの位置までの領域とすることがより好ましい。また、本発明の素子基板においては、図１に示される素子基板のように、上記キャビティ底面近傍の領域を除く領域における枠体の内壁面は、上部に向かって拡開するテーパー形状を有するものである。 Further, the region having a tapered shape that expands toward the cavity bottom surface on the inner wall surface of the frame body is at least the region from the cavity bottom surface to a position that is 1/10 the height of the frame body. Preferably, the upper limit is a region from the bottom of the cavity to a position that is 3/10 the height of the frame. The lower limit of this region is more preferably a region from the bottom surface of the cavity to a position having a height of 1.5 / 10 of the height of the frame body, and the upper limit is the height of the frame body from the cavity bottom surface. It is more preferable to set it as the area | region to the position of 2/10 height. In the element substrate of the present invention, as in the element substrate shown in FIG. 1, the inner wall surface of the frame body in a region excluding the region in the vicinity of the cavity bottom surface has a tapered shape that expands toward the top. It is.
ここで、本発明の素子基板を構成するセラミックスの種類および枠体内壁面のキャビティ底面近傍の領域におけるテーパーの角度およびキャビティ底面近傍の領域以外の領域におけるテーパーの角度等については特に限定されないが、具体的には、上記本発明の製造方法において説明した態様と同様とすることができる。 Here, the type of ceramics constituting the element substrate of the present invention, the taper angle in the region near the cavity bottom surface of the wall surface in the frame, the taper angle in the region other than the region near the cavity bottom surface, etc. are not particularly limited. Specifically, it can be the same as the embodiment described in the production method of the present invention.
このような本発明のセラミックス素子基板は、上記の通り、例えば上記本発明の製造方法により製造可能であるが、上記構成を有する限り製造方法はこれに限定されるものではない。また、上記テーパー状側面に特徴のあるキャビティを有する本発明のセラミックス素子基板においては、光の取り出し効率や光の指向性の特性に加えて、これを用いて発光装置を製造する際にキャビティ内に充填される充填剤からなる封止層との密着性を高めることが可能となる。 Such a ceramic element substrate of the present invention can be manufactured by, for example, the manufacturing method of the present invention as described above, but the manufacturing method is not limited to this as long as it has the above configuration. In addition, in the ceramic element substrate of the present invention having a cavity having a characteristic on the tapered side surface, in addition to the characteristics of light extraction efficiency and light directivity, when the light emitting device is manufactured using this, It becomes possible to improve adhesiveness with the sealing layer which consists of a filler with which it fills.
本発明の素子基板、例えば、本発明の製造方法により得られる均一傾斜のテーパー状側面を有するキャビティを備えた素子基板を用いた発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。 A light-emitting device using an element substrate of the present invention, for example, an element substrate having a cavity having a uniformly inclined tapered side surface obtained by the manufacturing method of the present invention is, for example, a mobile phone, a personal computer, a liquid crystal display of a flat TV, etc. It can be suitably used as a backlight, a lighting for automobiles or decoration, a general lighting, and other light sources.
以下に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例］
以下に説明する、図２〜図７に模式的に示される方法で、図１に示す発光装置１０の素子基板１と同様の構造の素子基板を作製した。なお、上記と同様に、焼成の前後で部材に用いる符号は同じものを用いた。Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to these examples.
[Example]
An element substrate having the same structure as the
（Ａ）第１の積層工程（第１の積層体を得る工程）
まず、素子基板１の基体２および枠体３を作製するための基体用グリーンシート２、枠体用グリーンシート（枠体積層用グリーンシートおよび枠体最外層用グリーンシート）を作製した。
各グリーンシートは、酸化物換算のｍｏｌ％表示で、ＳｉＯ２が６０．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３が１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３が６ｍｏｌ％、ＣａＯが１５ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏが１ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏが２ｍｏｌ％の組成のガラスとなるように、原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより４０時間粉砕してガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。(A) 1st lamination process (process of obtaining a 1st laminated body)
First, a base
Each green sheet is expressed in mol% in terms of oxide, SiO 2 is 60.4 mol%, B 2 O 3 is 15.6 mol%, Al 2 O 3 is 6 mol%, CaO is 15 mol%, and K 2 O is 1 mol. %, Na 2 O was mixed and mixed so that the glass had a composition of 2 mol%. The raw material mixture was put in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 60 minutes, and then the molten glass was poured. Cooled out. This glass was pulverized with an alumina ball mill for 40 hours to produce a glass powder. In addition, ethyl alcohol was used as a solvent for pulverization.
このガラス粉末が３５質量％、アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が４０質量％、ジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ）が２５質量％となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス混合物を製造した。このガラスセラミックス混合物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダー樹脂としてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）０．５ｇを配合し、混合してスラリー状のガラスセラミックス組成物を調製した。 35% by mass of this glass powder, 40% by mass of alumina powder (manufactured by Showa Denko KK, trade name: AL-45H), and zirconia powder (manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industries, trade name: HSY-3F-J) A glass-ceramic mixture was produced by blending and mixing at 25% by mass. 50 g of this glass-ceramic mixture is mixed with 15 g of an organic solvent (toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol mixed at a mass ratio of 4: 2: 2: 1), and a plasticizer (di-2-ethylhexyl phthalate) 2 .5 g, 5 g of polyvinyl butyral (trade name: PVK # 3000K) as a binder resin, and 0.5 g of a dispersant (trade name: BYK180, manufactured by Big Chemie) are mixed and mixed to form a slurry glass. A ceramic composition was prepared.
このガラスセラミックス組成物をＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、グリーンシートを作製し、乾燥させ、得られたグリーンシートを積層して、略平板状であって焼成後の厚さが０．５ｍｍとなる基体用グリーンシート２を作製した。同様の方法により、焼成後の厚さがそれぞれ０．１０ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．０６ｍｍの３種類の枠体用グリーンシートを作製した。
これらの枠体用グリーンシートを用いて、枠外の形状が基体用グリーンシート２と同様であり、中央部に焼成後の直径が４．４４ｍｍ（＝２ｒ１）となる略円形状の開口部を有する焼成後の厚さが０．０６ｍｍの枠体積層用グリーンシート３ａ、中央部に焼成後の直径が４．５６ｍｍ（＝２ｒ２）となる略円形状の開口部を有する焼成後の厚さが０．０９ｍｍの枠体積層用グリーンシート３ｂ、中央部に焼成後の直径が４．７４ｍｍ（＝２ｒ３）となる略円形状の開口部を有する焼成後の厚さが０．１０ｍｍの枠体積層用グリーンシート３ｃを作製した。なお、上記枠体用グリーンシートにおける開口部の作製は、孔空け機を用いて形成した。This glass ceramic composition is applied onto a PET film by a doctor blade method to produce a green sheet, dried, and the obtained green sheets are laminated to form a substantially flat plate having a thickness after firing of 0. A base
Using these frame green sheets, the shape outside the frame is the same as that of the
ここで、本実施例においては、素子基板１を連結基板として製造し、後述の焼成後に、１個ずつに分割して、５ｍｍ×５ｍｍの外寸の略正方形の素子基板１とした。以下の記載は、連結基板のうちの、分割後、１個の素子基板１となる一区画について説明するものである。
Here, in this example, the
一方、導電性粉末（銀粉末：大研化学工業社製、商品名：Ｓ５５０）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを、質量比８５：１５の割合で配合し、固形分が８５質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、磁器乳鉢中で１時間混練を行い、さらに三本ロールにて３回分散を行って配線導体用ペーストを製造した。 On the other hand, conductive powder (silver powder: manufactured by Daiken Chemical Industry Co., Ltd., trade name: S550) and ethyl cellulose as a vehicle are blended at a mass ratio of 85:15 so that the solid content is 85 mass%. After being dispersed in α-terpineol as a solvent, the mixture was kneaded for 1 hour in a porcelain mortar, and further dispersed three times with three rolls to produce a wiring conductor paste.
また、金属層用ペーストは、銀粉末（大研化学工業社製、商品名：Ｓ４００−２）と、ビヒクルとしてのエチルセルロースとを質量比９０：１０の割合で配合し、固形分が８７質量％となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、磁器乳鉢中で１時間混練し、さらに三本ロールにて３回分散して製造した。 Moreover, the paste for metal layers mix | blends silver powder (the Daiken Chemical Co., Ltd. make, brand name: S400-2) and ethyl cellulose as a vehicle in the ratio of 90:10 mass ratio, and solid content is 87 mass%. Then, it was dispersed in α-terpineol as a solvent so as to be kneaded for 1 hour in a porcelain mortar, and further dispersed three times with three rolls.
基体用グリーンシート２の一対の貫通導体７に相当する部分に孔空け機を用いて直径０．３ｍｍの貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により上記で得られた配線導体用ペーストを充填して貫通導体用ペースト層７を形成するとともに、裏面２３に一対の外部接続端子用ペースト層６を形成した。さらに、基体用グリーンシート２の主面２１上には、貫通導体用ペースト層７を覆うように略長方形状に一対の素子接続端子用ペースト層５をスクリーン印刷法により形成して配線導体ペースト層付き基体用グリーンシート２を得た。
A through hole having a diameter of 0.3 mm is formed in a portion corresponding to the pair of through
上記で得られた、配線導体用ペースト層を有する基体用グリーンシート２の主面２１上に、上記で作製した３枚の枠体積層用グリーンシート３ａ、３ｂ、３ｃを基体用グリーンシート２の主面側からその順に重ね合わせ、これを以下の方法で一軸加圧により積層圧着して図２にその平面図および断面図が示される第１の積層体１Ａを得た。
On the
すなわち、各グリーンシートを上記順に重ね合わせたものの上側と下側にそれぞれ、２枚ずつのＰＥＴフィルムＡ（ＰＥＴフィルムＡ：厚さ７５μｍ、破断強度１８０ＭＰａ）を重ねたスペーサを配設し、グリーンシートの余剰部の領域においてスペーサを含む全体を固定し、これを積層ジグに挟んで一軸プレス機により、８０℃、４ＭＰａで１分間加圧した。なお、一軸加圧は３分間の予熱の後に行った。
ここで、本実施例においては、連結基板として、素子基板となる各区画の四隅に位置するように貫通孔が設けられたものを用いた。これに対応して、上記スペーサとなる上下２枚ずつのＰＥＴフィルムＡのうち積層体に接する側のＰＥＴフィルムＡについては、連結基板が有する上記の各区画の四隅に位置する貫通孔の位置にこれと同様の貫通孔を形成したものを使用した。ＰＥＴフィルムＡにも、連結基板に形成した貫通孔と同じ位置に貫通孔を形成することにより、加圧時の貫通孔の変形を防ぐことができ、孔形状を良好に保つことが可能となる。That is, a spacer in which two sheets of PET film A (PET film A: thickness 75 μm, breaking strength 180 MPa) are stacked is disposed on the upper side and the lower side of each of the green sheets stacked in the above order. The entire region including the spacer was fixed in the region of the surplus portion, and this was sandwiched between laminated jigs and pressed with a uniaxial press at 80 ° C. and 4 MPa for 1 minute. Uniaxial pressurization was performed after preheating for 3 minutes.
Here, in the present example, a connection substrate provided with through holes so as to be positioned at the four corners of each section serving as an element substrate was used. Correspondingly, with respect to the PET film A on the side contacting the laminate of the two upper and lower PET films A serving as the spacers, the through holes located at the four corners of the respective sections of the connecting substrate are provided. What formed the through-hole similar to this was used. By forming a through-hole in the same position as the through-hole formed in the connecting substrate in the PET film A, it is possible to prevent the through-hole from being deformed at the time of pressurization and to maintain a good hole shape. .
（Ｂ）第１の等方圧加圧の工程（枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程）
一軸加圧後、第１の積層体１Ａの上下に配設されたスペーサのうち上側についてのみＰＥＴフィルムＡの外側の１枚を取り除いたものを支持板３２上に載置し固定した。これを真空包装用の樹脂袋３４に入れ（図３（１）にその状態を示す）、真空包装した後、樹脂袋ごと圧力容器に入れ圧力容器を密閉した。ここで、図３（１）において第１の樹脂フィルム３１として示される樹脂フィルムは、上記１枚のＰＥＴフィルムＡであり、スペーサ３３と示されるのは、上記２枚のＰＥＴフィルムＡを重ねたものである。(B) First isotropic pressure pressurizing step (step of rounding the stepped corners of the laminated portion of the green sheets for laminating frames on the inner wall surface)
After the uniaxial pressing, the spacers disposed on the upper and lower sides of the
上記密閉された圧力容器を水圧プレスにかけて、第１の積層体１Ａに対して６０℃、１０ＭＰａで５分間の等方圧加圧を行った。水圧プレスは日機装社製ＷＬ２４−２６−５０、圧力容器はφ２４０ｍｍ、水量２６０ｍｌを用いた。なお、等方圧加圧の前に１０分間の予熱を行った。圧力容器から樹脂袋３４を取り出し、さらに樹脂袋３４から上下に各種部材が積層された等方圧加圧後の第１の積層体１Ｂを取り出し、さらに、支持板３２と上下のＰＥＴフィルムＡを取り外した。
The sealed pressure vessel was subjected to a hydraulic press, and isotropic pressure was applied to the
このようにして得られた第１の積層体１Ｂの平面図および断面図は図４に示される通りであるが、この第１の積層体１Ｂにおいて、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面が有する階段の各段における曲率半径（図４においてＲ１、Ｒ２、Ｒ３で示される）は、下段から順にそれぞれ、Ｒ１＝０．０６ｍｍ、Ｒ２＝０．０９ｍｍ、Ｒ３＝０．１０ｍｍであった。
（Ｃ）枠体最外層用グリーンシートを作製する工程
枠体最外層用グリーンシート３ｄは、上記枠体積層用グリーンシートと同種のセラミックス組成物を用いて、通常は原料組成も同様のセラミックス組成物を用いて、上記枠体積層用グリーンシート２と同様の方法で、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製した。また、前記中央部の開口部は、略円形状とし、その焼成後の直径は、３．８０ｍｍとなるようし、また、その焼成後の厚さは、０．１０ｍｍとなるようにした。A plan view and a cross-sectional view of the first
(C) Step of producing a frame outermost layer green sheet The frame outermost layer
（Ｄ）第２の積層工程（第２の積層体を得る工程）
（Ｄ）工程では、上記（Ｃ）工程で得られた枠体最外層用グリーンシート３ｄを、上記（Ｂ）工程で得られた第１の積層体１Ｂの最上部に、前記開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの前記開口部の中心と略一致するように積層し、これを以下の方法で一軸加圧により積層圧着して図５にその平面図および断面図が示される第２の積層体１Ｃを得た。枠体最外層用グリーンシート３ｄ長さＬは、枠体積層用グリーンシート積層部３’の内壁面を覆う長さに等しい長さとした。(D) Second lamination step (step of obtaining a second laminated body)
In the step (D), the frame outermost layer
すなわち、第１の積層体１Ｂの最上部に枠体最外層用グリーンシート３ｄを重ね合わせたものの下側に２枚のＰＥＴフィルムＡを重ねたスペーサ、および上側にＰＥＴフィルムＢ（ＰＥＴフィルムＢ：厚さ３６μｍ、破断強度２７０ＭＰａ）、ＰＥＴフィルムＡを重ねたスペーサを、上側においてはＰＥＴフィルムＢが積層体に接する側となるように配設し、グリーンシートの余剰部の領域においてスペーサを含む全体を固定し、これを積層ジグに挟んで一軸プレス機により、８０℃、４ＭＰａで１分間加圧した。なお、一軸加圧は３分間の予熱の後に行った。
ここで、上記スペーサとなる上下２枚ずつのＰＥＴフィルムのうち積層体に接する側のＰＥＴフィルムについては、具体的には上側で積層体に接するＰＥＴフィルムＢと下側で積層体に接するＰＥＴフィルムＡは、連結基板が有する上記の各区画の四隅に位置する貫通孔の位置にこれと同様の貫通孔を形成したものを使用した。That is, a spacer in which two PET films A are stacked on the lower side of the uppermost layer of the first
Here, regarding the PET film on the side in contact with the laminate among the two upper and lower PET films serving as the spacer, specifically, the PET film B in contact with the laminate on the upper side and the PET film in contact with the laminate on the lower side A used the thing which formed the through-hole similar to this in the position of the through-hole located in the four corners of said each division which said connection board has.
（Ｅ）第２の等方圧加圧工程（未焼結連結基板を得る工程）
一軸加圧後、第２の積層体１Ｃの上下に配設されたスペーサのうち上側についてのみＰＥＴフィルムＡを取り除いたものを支持板３２上に載置し固定した。これを真空包装用の樹脂袋３４に入れ（図６（１）にその状態を示す）、真空包装した後、樹脂袋ごと圧力容器に入れ、圧力容器を密閉した。ここで、図６（１）において第２の樹脂フィルム３７として示される樹脂フィルムは、上記１枚のＰＥＴフィルムＢであり、スペーサ３３と示されるものは、上記２枚のＰＥＴフィルムＡを重ねたものである。(E) 2nd isotropic pressure pressurization process (process which obtains an unsintered connection board | substrate)
After the uniaxial pressing, the spacers disposed on the upper and lower sides of the second laminated body 1C, with the PET film A removed only on the upper side, were placed on the
上記密閉された圧力容器を水圧プレスにかけて、第２の積層体１Ｃに対して６０℃、１０ＭＰａで５分間の等方圧加圧を行った。なお、等方圧加圧の前に１０分間の予熱を行った。圧力容器から樹脂袋３４を取り出し、さらに樹脂袋３４から上下に各種部材が積層された等方圧加圧後の第２の積層体を取り出し、さらに、支持板３２と上下のＰＥＴフィルムＡ、Ｂを取り外して未焼結連結基板１を得た。
The sealed pressure vessel was subjected to a hydraulic press, and isotropic pressure was applied to the second laminate 1C at 60 ° C. and 10 MPa for 5 minutes. In addition, pre-heating for 10 minutes was performed before isotropic pressure pressurization. The
（Ｆ）未焼結連結基板の焼成工程
上記で得られた未焼成連結基板に、未焼結素子基板１の各区画が焼成後に５ｍｍ×５ｍｍの外寸となるような分割用のカットラインを入れた後、５５０℃で５時間保持して脱脂を行い、さらに８７０℃で３０分間保持して焼成を行って連結基板を製造した。得られた連結基板をカットラインに沿って分割して素子基板１を製造した。(F) Firing step of unsintered connection substrate A cut line for division is provided on the unsintered connection substrate obtained above so that each section of the
＜評価＞
得られた素子基板１のキャビティ側面のテーパー傾斜（α）は、４５°であり、その均一性をレーザ変位計（コムス社製三次元形状測定システムＥＭＳ２００２ＡＤ−３Ｄ）により評価したところ、均一性が良好であることが確認された。
また、得られた素子基板１のキャビティ底面近傍において、該底面から９０μｍの高さまでのキャビティ側面は、図１に示す通りキャビティ底面に向かってテーパー状に拡開しており、そのテーパー傾斜、すなわちキャビティ底面と側面に挟まれる角の角度（β）を上記同様に測定したところ、７５°であった。<Evaluation>
The taper slope (α) of the side surface of the cavity of the obtained
Further, in the vicinity of the cavity bottom surface of the obtained
本発明の製造方法により得られる素子基板は、均一傾斜のテーパー状側面を有するキャビティを備えた素子基板である。これを用いた発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。
なお、２０１１年２月１０日に出願された日本特許出願２０１１−０２７５２７号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。The element substrate obtained by the manufacturing method of the present invention is an element substrate provided with a cavity having a tapered side surface with a uniform inclination. A light emitting device using this can be suitably used as a backlight for a liquid crystal display of a mobile phone, a personal computer, a flat television, etc., illumination for automobiles or decoration, general illumination, and other light sources.
The entire contents of the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2011-027527 filed on February 10, 2011 are incorporated herein as the disclosure of the present invention. .
１…発光素子用基板（素子基板、未焼結発光素子用基板、未焼結素子基板）、２…基体（基体用グリーンシート）、３…枠体（枠体積層用グリーンシート）、４…キャビティ、５…素子接続端子（素子接続端子用ペースト層）、６…外部接続端子（外部接続端子用ペースト層）、７…貫通導体貫（通導体用ペースト層）、１０…発光装置、１１…発光素子、１２…ボンディングワイヤ、１３…封止層、２１…基体の主面、２２…発光素子搭載部、２３…基体の裏面、２４…キャビティの底面、２５…キャビティの側面、３１…第１の樹脂フィルム、３２…支持板、３３…スペーサ、３４…樹脂袋、３５…空気、３６…水、３７…第２の樹脂フィルム
DESCRIPTION OF
Claims (12)
（Ａ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、主面が平坦な板状の基体用グリーンシートおよび中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚の板状の枠体積層用グリーンシートを作製し、前記基体用グリーンシート上側主面に、前記複数枚の枠体積層用グリーンシートを、該枠体積層用グリーンシートの積層部内壁面が階段状となるように、下側から開口部の面積が小さい順に積層して第１の積層体を得る工程、
（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた第１の積層体を等方圧加圧して、前記枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程、
（Ｃ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製する工程、
（Ｄ）前記（Ｃ）工程で得られた枠体最外層用グリーンシートを、前記（Ｂ）工程後の第１の積層体の最上部に、前記開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの前記開口部の中心と略一致するようにさらに積層して第２の積層体を得る工程、
（Ｅ）前記（Ｄ）工程で得られた第２の積層体を等方圧加圧して、前記枠体最外層用グリーンシートが前記枠体積層用グリーンシート積層部の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工し、未焼結発光素子用基板を得る工程、
（Ｆ）前記未焼結発光素子用基板を焼成する工程。 A plate-shaped ceramic substrate having a flat main surface, and a ceramic frame having a tapered inner wall surface formed on the upper main surface of the substrate and expanding substantially upward. A method of manufacturing a light emitting element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with a part of the upper main surface of the frame as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface, the ceramic substrate and the ceramic substrate A frame is produced by the green sheet mentioned below, The manufacturing method of the board | substrate for light emitting elements characterized by including the following (A) process (F) process.
(A) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a plate-like green sheet for a substrate having a flat main surface and a plurality of plate-like shapes having openings having similar shapes and different areas at the center A green sheet for laminating a frame body is prepared, and the plurality of frame laminating green sheets are formed on the upper main surface of the green sheet for the substrate, and the inner wall surface of the laminating portion of the green sheet for laminating the frame is stepped. In addition, a process of obtaining a first laminate by laminating from the lower side in order of decreasing area of the opening,
(B) The step of applying isotropic pressure to the first laminate obtained in the step (A) to round the step-like corners of the laminated portion of the frame laminate green sheet on the inner wall surface;
(C) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a green body for laminating a frame body having a shape similar to the opening of the green body for laminating a frame body at the center and an area laminated at the lowermost portion. Producing a plate-like frame outermost layer green sheet having an opening smaller than the area of the opening;
(D) The frame outermost layer green sheet obtained in the step (C) is laminated on the top of the first laminate after the step (B), and the center of the opening is laminated on the bottom. A step of further laminating so as to substantially coincide with the center of the opening of the green sheet for laminating a frame, to obtain a second laminate,
(E) The second laminate obtained in the step (D) is isotropically pressurized so that the outermost layer green sheet extends from the uppermost surface of the frame laminate green sheet laminate portion to the inner wall surface. Processing to form a covering structure, obtaining a green light emitting device substrate,
(F) The process of baking the said board | substrate for unsintered light emitting elements.
（ａ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、主面が平坦な板状の基体用グリーンシートおよび中央部に互いに相似形状で面積がそれぞれ異なる開口部を有する複数枚の板状の枠体積層用グリーンシートを作製し、前記基体用グリーンシート上側主面に、前記複数枚の枠体積層用グリーンシートを、該枠体積層用グリーンシートの積層部内壁面が階段状となるように、下側から開口部の面積が小さい順に積層して第１の積層体を得る工程、
（ｂ）前記（ａ）工程で得られた第１の積層体を等方圧加圧して、前記枠体積層用グリーンシートの積層部が内壁面に有する階段状の角を丸める工程、
（ｃ）セラミックス粉末とバインダー樹脂を含むセラミックス組成物を用いて、中央部に前記枠体積層用グリーンシートの開口部と相似形状で面積が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の面積より小さい開口部を有する板状の枠体最外層用グリーンシートを作製し、該枠体最外層用グリーンシートを前記（ｂ）工程後の第１の積層体の最上部に開口部の中心が前記最下部に積層された枠体積層用グリーンシートの開口部の中心と略一致するようにさらに積層して第２の積層体を得る工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程で得られた第２の積層体を等方圧加圧して、前記枠体最外層用グリーンシートが前記枠体積層用グリーンシート積層部の最上面から内壁面を覆う構成となるように加工し、未焼結発光素子用基板を得る工程、
（ｅ）前記未焼結発光素子用基板を焼成する工程。 A plate-shaped ceramic substrate having a flat main surface, and a ceramic frame having a tapered inner wall surface formed on the upper main surface of the substrate and expanding substantially upward. A method of manufacturing a light emitting element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a cavity formed with a part of the upper main surface of the frame as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface, the ceramic substrate and the ceramic substrate A manufacturing method of a substrate for a light emitting element, wherein the frame is made of a green sheet described below and includes the following steps (a) to (e).
(A) Using a ceramic composition including a ceramic powder and a binder resin, a plate-like green sheet for a substrate having a flat main surface and a plurality of plate-like shapes having openings having similar shapes and different areas at the center A green sheet for laminating a frame body is prepared, and the plurality of frame laminating green sheets are formed on the upper main surface of the green sheet for the substrate, and the inner wall surface of the laminating portion of the green sheet for laminating the frame is stepped. In addition, a process of obtaining a first laminate by laminating from the lower side in order of decreasing area of the opening,
(B) The step of applying isotropic pressure to the first laminate obtained in the step (a) to round the stepped corners of the laminated portion of the frame laminate green sheet on the inner wall surface;
(C) Using a ceramic composition containing a ceramic powder and a binder resin, a frame laminating green sheet having a shape similar to the opening of the frame laminating green sheet at the center and having an area laminated at the bottom. A plate-like frame outermost layer green sheet having an opening smaller than the area of the opening is prepared, and the frame outermost layer green sheet is opened at the uppermost portion of the first laminate after the step (b). A step of further laminating so that the center of the part substantially coincides with the center of the opening of the green sheet for laminating a frame laminated at the lowermost part, to obtain a second laminated body,
(D) The second laminate obtained in the step (c) is isotropically pressurized so that the outermost layer green sheet extends from the uppermost surface of the frame laminate green sheet laminate portion to the inner wall surface. Processing to form a covering structure, obtaining a green light emitting device substrate,
(E) A step of firing the unsintered light emitting device substrate.
前記枠体の内壁面は、キャビティ底面近傍の領域においてはキャビティ底面に向かって拡開するテーパー形状を有し、前記キャビティ底面近傍を除く領域においては上部に向かって拡開するテーパー形状を有することを特徴とする発光素子用基板。 The inner wall surface of the frame has a tapered shape that expands toward the cavity bottom surface in the region near the cavity bottom surface, and has a tapered shape that expands toward the top in the region other than the vicinity of the cavity bottom surface. A substrate for a light-emitting element.
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