(57)【要約】【課題】反射率及び強度の高い発光装置用パッケージを提供する。【解決手段】ガラスセラミックス２１を主成分としてガラスセラミックス２１よりも屈折率の高い高屈折率材２３を含有し、発光素子２を収納するとともに発光素子２の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージ１０において、高屈折率材２３がケイ酸塩化合物から成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミックスを主成分として前記ガラスセラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材を含有した焼結体から成り、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージにおいて、前記高屈折率材がケイ酸塩化合物から成ることを特徴とする発光装置用パッケージ。
【請求項２】
前記ケイ酸塩化合物をジルコンにしたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置用パッケージ。
【請求項３】
ジルコンの含有量を５ｗｔ％以上にしたことを特徴とする請求項２に記載の発光装置用パッケージ。
【請求項４】
ジルコンの含有量を１０ｗｔ％以上にしたことを特徴とする請求項３に記載の発光装置用パッケージ。
【請求項５】
ジルコンの含有量を４０ｗｔ％以下にしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の発光装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
また本発明は、発光素子を収納する発光装置用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置は特許文献１に開示されている。この発光装置はＬＥＤ等の発光素子を収納するパッケージを備えている。パッケージは例えば、ホウ珪酸ガラス及びアルミナから成るガラスセラミックスを主成分とする焼結体により形成される。焼結体にはガラスセラミックスよりも屈折率の高いジルコニア（ＺｒＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の高屈折率材が含有される。高屈折率材の粉体及びガラスセラミックス原料を混合し、所定形状に成形した後に焼成してパッケージの焼結体が形成される。【０００３】
パッケージは配線導体を形成した基体と基体上に接着固定される環状の反射部とを有している。発光素子は反射部の内部に収納され、ワイヤーボンディング等により配線導体に接続される。そして、反射部の内部に透明樹脂から成る封止材を充填して発光素子が封止される。【０００４】
発光素子の発光は封止材を導光し、基体表面及び反射部の内壁で反射して上方に導かれる。これにより、発光装置の上面から所定の範囲に光が出射される。【０００５】
パッケージは高屈折率材を有するため、ガラスセラミックスの粒子と高屈折率材の粒子との屈折率の差によって両者の界面での反射光量が増加する。これにより、パッケージの反射率が向上して発光装置の発光効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６４３１１号公報（第８頁−第２６頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の発光装置用のパッケージによると、パッケージの焼成時に高屈折率材が周囲のガラスの成分と化学反応して変質する。例えば、高屈折率材として酸化亜鉛を用いると、焼成時にガーナイトが形成される。このため、高屈折率材の屈折率が低下し、パッケージの反射率が低下する問題があった。【０００８】
一方、高屈折率材としてガラスとの化学反応が少ないジルコニアを用いるとパッケージの反射率を高く維持することができる。しかしながら、ガラスセラミックと高屈折率材との境界の接合強度が低いため、パッケージの強度が低くなる問題があった。【０００９】
本発明は、反射率及び強度の高い発光装置用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、ガラスセラミックスを主成分として前記ガラスセラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材を含有した焼結体から成り、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージにおいて、前記高屈折率材がケイ酸塩化合物から成ることを特徴としている。【００１１】
この構成によると、発光装置用パッケージはケイ酸塩化合物から成る高屈折率材の原料とガラスセラミックス原料とを混合した混合物を所定の形状に成形した後焼成される。これにより、ガラスセラミックスを主成分とし、高屈折率材を含有する焼結体の発光装置用パッケージが形成される。【００１２】
また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記ケイ酸塩化合物をジルコンにしたことを特徴としている。【００１３】
また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、ジルコンの含有量を５ｗｔ％以上にしたことを特徴としている。【００１４】
また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、ジルコンの含有量を１０ｗｔ％以上にしたことを特徴としている。【００１５】
また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、ジルコンの含有量を４０ｗｔ％以下にしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、発光装置用パッケージがガラスセラミックスに高屈折率材としてケイ酸塩化合物を含有した焼結体から成るので、反射率及び強度の高い発光装置用パッケージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の発光装置を示す斜視図
【図２】本発明の実施形態の発光装置を示す正面断面図
【図３】本発明の実施形態の発光装置のパッケージの内部断面を示す概念図
【図４】本発明の実施形態の発光装置のパッケージの製造工程を示す工程図
【図５】本発明の実施形態の発光装置のパッケージの反射率と高屈折率材の配合比率との関係を示す図
【図６】本発明の実施形態の発光装置のパッケージの抗折強度と高屈折率材の配合比率との関係を示す図
【図７】本発明の実施形態の発光装置のパッケージの反射率と波長との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の発光装置を示す斜視図である。発光装置１はガラスセラミックス２１（図３参照）を主成分とした焼結体のパッケージ１０を備えている。パッケージ１０の上面にはＬＥＤから成る発光素子２を収納する孔部１０ａが凹設される。発光素子２の発光は孔部１０ａの周壁及び底壁で反射して所定方向に導かれる。
【００１９】
孔部１０ａには発光素子２を封止する封止材３が充填される。封止材３は光を波長変換する蛍光体の粒子を分散して含有した透明樹脂から成る。本実施形態では発光素子２は青色光を発光し、蛍光体は青色光を黄色光に波長変換する。その他の各種の蛍光体や発光素子を用いてもよい。
【００２０】
図２は発光装置１の正面断面図を示している。パッケージ１０は複数のセラミックシート１２を積層して形成される。パッケージ１０の上部のセラミックシート１２には孔部１０ａを形成する貫通孔が形成される。パッケージ１０の下部のセラミックシート１２には放熱ビア１８及び電極ビア１９が貫通する。放熱ビア１８及び電極ビア１９には導電性材料が充填される。放熱ビア１８の上面には伝熱部１４が形成され、下面には放熱部１６が形成される。
【００２１】
発光素子２は接着等により伝熱部１４上に固着して孔部１０ａの底面に設置される。発光素子２の発熱は伝熱部１４から放熱ビア１８を介して放熱部１６に伝えられて放熱する。電極ビア１９の上面には端子１３が形成され、下面には電極１７が形成される。電極ビア１９によって端子１３と電極１７とが導通する。発光素子２はワイヤー４をワイヤーボンディングして端子１３に接続される。
【００２２】
図３はパッケージ１０の内部断面を示す概念図である。ガラスセラミックス２１を主成分とするパッケージ１０内にはガラスセラミックス２１よりも屈折率の高い高屈折率材２３の粒子が含有される。
【００２３】
ガラスセラミックス２１として、例えば、ホウ珪酸ガラス及びアルミナを含むガラスセラミックス（屈折率約１．５）、ソーダ石灰ガラス及びアルミナを含むガラスセラミックス（屈折率約１．５）等を用いることができる。ガラスセラミックス２１に含まれるガラスの含有量は３５〜６０ｗｔ％であり、セラミックスの含有量は４０〜６０ｗｔ％である。尚、ホウ珪酸ガラスに酸化チタンや酸化タンタルを添加してガラスセラミックス２１の屈折率を高くすることもできる。
【００２４】
また、高屈折率材２３はケイ酸塩化合物から成る。ケイ酸塩化合物として、ケイ酸マンガン（Ｍｎ２ＳｉＯ４）、ケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）等を用いることができる。
【００２５】
図４はパッケージ１０の製造工程を示す工程図である。混合工程ではガラスセラミックス２１の原料及び高屈折率材２３の原料を混合して混合物を生成する。ガラスセラミックス２１の原料及び高屈折率材２３の原料は例えば、所定の粒径に粉砕された粉体により形成される。
【００２６】
シート形成工程では混合工程で生成した混合物をドクターブレード法などの方法によって、例えば、厚さ０．１ｍｍのシート状に成形し、セラミックシート１２の素材を形成する。打ち抜き工程ではセラミックシート１２の素材を打ち抜き、孔部１０ａ、放熱ビア１８及び電極ビア１９となる貫通孔を形成する。電極形成工程では印刷によってセラミックシート１２の素材上に端子１３、電極１７、伝熱部１４及び放熱部１６となる導体を形成する。
【００２７】
積層工程では各セラミックシート１２の素材が低温加熱及び加圧により仮圧着して積層される。これにより、ハウジング１０の素材が形成される。焼成工程ではハウジング１０の素材が焼成炉により約９００℃で焼成され、焼結体から成るハウジング１０が形成される。
【００２８】
メッキ工程では端子１３、電極１７、伝熱部１４及び放熱部１６にメッキが施される。これにより、ハウジング１０が得られる。
【００２９】
上記構成の発光装置１において、発光素子２により発光した青色光は封止材３を導光し、蛍光体に到達すると黄色光に波長変換される。そして、波長変換された黄色光と蛍光体に到達しない青色光とが混合して白色光が孔部１０ａの上面から出射される。また、封止材３を導光した光はハウジング１０の孔部１０ａの底壁及び周壁で反射して孔部１０ａの上面から出射される。これにより、発光装置１は孔部１０ａの大きさに応じた範囲に光を出射する。
【００３０】
この時、パッケージ１０に入射する光は屈折率の差によってガラスセラミックス２１の粒子と高屈折率材２３の粒子との界面で反射する。これにより、パッケージ１０の反射率を向上させることができる。
【００３１】
図５はパッケージ１０の高屈折率材２３の配合比率（単位：ｗｔ％）をパラメータとして反射率（単位：％）を測定した結果を示す図である。図６はパッケージ１０の高屈折率材２３の配合比率（単位：ｗｔ％）をパラメータとして抗折強度（単位：ＭＰａ）を測定した結果を示す図である。図５、図６において、ホウ珪酸ガラス及びアルミナを含むガラスセラミック２１を用い、高屈折率材２３としてジルコンを用いている。また、図５において測定波長を４５０ｎｍにしている。
【００３２】
これらによると、高屈折率材２３の配合比率を大きくすると、パッケージ１０の反射率を高くすることができる。また、高屈折率材２３の配合比率を小さくすると、パッケージ１０の抗折強度を高くすることができる。
【００３３】
これは、ガラスセラミック２１内のガラス成分に対し、ケイ酸イオンを含むジルコンがジルコニア等に比して化学反応しやすく、亜鉛等に比して化学反応しにくいためと考えられる。これにより、高屈折率材２３の配合比率が小さい場合には高屈折率材２３の粒子が周囲を取り囲むガラスセラミック２１と化学反応してパッケージ１０の抗折強度が高くなる。この時、高屈折率材２３の配合比率が小さいためパッケージ１０の反射率は低くなる。
【００３４】
一方、高屈折率材２３の配合比率が大きいと高屈折率材２３の粒子が凝集される。このため、外周部の粒子がガラスセラミック２１と化学反応するが、内周部の粒子とガラスセラミック２１内のガラス成分との化学反応が抑制される。これにより、パッケージ１０の抗折強度が低くなるが、パッケージ１０の反射率を高くすることができる。また、高屈折材料２３の増加によるパッケージ１０の反射率の向上もある。
【００３５】
従って、高屈折率材２３の配合比率を選択することにより、所望の反射率及び抗折強度のパッケージ１０を得ることができる。
【００３６】
この時、高屈折率材２３として用いられるジルコンの配合比率を５ｗｔ％以上にすると、４５０ｎｍの波長において９０％以上の高い反射率のパッケージ１０を得ることができる。また、ジルコンの配合比率を１０ｗｔ％以上にすると、４５０ｎｍの波長において約９４％以上の高い反射率のパッケージ１０を得ることができる。また、ジルコンの配合比率を２０ｗｔ％以上にすると、４５０ｎｍの波長において約９５％以上の高い反射率のパッケージ１０を得ることができる。
【００３７】
また、ジルコンの配合比率を４０ｗｔ％以下にすると、約２５０ＭＰａ以上の高い抗折強度のパッケージ１０を得ることができる。また、ジルコンの配合比率を３０ｗｔ％以下にすると、確実に２５０ＭＰａ以上の高い抗折強度のパッケージ１０を得ることができる。
【００３８】
尚、高屈折率材２３がケイ酸マンガンやケイ酸カルシウム等のケイ酸イオンを含むケイ酸塩化合物であれば、上記と同様に配合比率の選択によってパッケージ１０の反射率及び抗折強度を高くすることができる。
【００３９】
図７はパッケージ１０の反射率（単位：％）と波長（単位：ｎｍ）との関係を示す図である。ホウ珪酸ガラス及びアルミナを含むガラスセラミック２１を用い、ジルコンから成る高屈折率材２３の配合比率を２０ｗｔ％にしている。同図によると、波長が４５０ｎｍ近傍の青色の領域で約９５％の高い反射率を得ることができるとともに、緑色及び赤色の領域においても９０％以上の高い反射率を得ることができる。
【００４０】
本実施形態によると、パッケージ１０がガラスセラミックス２１に高屈折率材２３としてケイ酸塩化合物を含有した焼結体から成るので、反射率及び強度の高いパッケージ１０を得ることができる。
【００４１】
また、ケイ酸塩化合物がジルコンから成るので、容易に反射率及び強度の高いパッケージ１０を得ることができる。
【００４２】
また、ジルコンの含有量を５ｗｔ％以上にしたので、９０％以上の高い反射率のパッケージ１０を得ることができる。
【００４３】
また、ジルコンの含有量を１０ｗｔ％以上にしたので、約９４％以上の高い反射率のパッケージ１０を得ることができる。
【００４４】
また、ジルコンの含有量を４０ｗｔ％以下にしたので、２５０ＭＰａ以上の高い抗折強度のパッケージ１０を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によると、発光装置用パッケージ内に発光素子を収納した発光装置を搭載するエッジライト型バックライト、スキャナ用光源、ＬＥＤ照明等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１    発光装置
２    発光素子
３    封止材
４    ワイヤー
１０    パッケージ
１０ａ  孔部
１２    セラミックシート
１３    端子
１４    伝熱部
１６    放熱部
１７    電極
１８    放熱ビア
１９    電極ビア
２１    ガラスセラミックス
２３    高屈折率材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012105092.tif 000009
【国際調査報告】
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