(57)【要約】【課題】発光強度を十分に高い状態で維持することが可能な発光素子用パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る発光素子用パッケージは、ガラスを含むセラミック製の基体２と、基体２の上面２ａに設置されたセラミック製の枠体３とから構成され、枠体３の内側には発光素子を収容するためのキャビティ３ａが形成されている発光素子用パッケージであって、基体２の上面２ａの内、キャビティ３ａの底面となる領域には、基体２に含まれているガラスの一部が析出しており、析出したガラスの結晶化度が３％より大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスを含むセラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージにおいて、
前記基体（２）の上面（２ａ）の内、前記キャビティ（３ａ）の底面となる領域には、前記基体（２）に含まれているガラスの一部が析出しており、析出したガラスの結晶化度が３％より大きいことを特徴とする発光素子用パッケージ。
【請求項２】
前記基体（２）は、低温同時焼成セラミックから形成されている請求項１に記載の発光素子用パッケージ。
【請求項３】
前記基体（２）は、ガラスを含むセラミックから作製された複数のセラミックシート（２１）を積層して焼成することにより作製されている請求項１又は請求項２に記載の発光素子用パッケージ。
【請求項４】
ガラスを含むセラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージの製造方法であって、
前記基体（２）となる第１セラミック形成体を、ガラスを含むセラミックから形成し、該第１セラミック形成体の上面に、前記枠体（３）となる第２セラミック形成体を設置してセラミック体（７１）を形成するセラミック体形成工程と、
前記セラミック体（７１）を８４０℃以上９５０℃未満の温度にて焼成する焼成工程
とを有する発光素子用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を搭載するための発光素子用パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図９に示す如く発光デバイスには、発光素子１０１を搭載するための発光素子用パッケージ１０２が用いられている（例えば、特許文献１参照）。発光素子用パッケージ１０２は、セラミック製の基体１０３と枠体１０４とを接合一体化して構成されており、枠体１０４の内側には、発光素子１０１を収容するためのキャビティ１０４ａが形成されている。又、基体１０３の上面の内、キャビティ１０４ａの底面となる領域には、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などからなる金属層１０５が形成されている。そして発光素子１０１は、キャビティ１０４ａ内において金属層１０５上に設置されている。
【０００３】
上記発光デバイスにおいては、発光素子１０１から全方位に光が出射され、上方に向かって出射された光はそのまま上方へ進行し、下方に向かって出射された光は、金属層１０５の表面にて反射されて進路が変更され、上方へ進行することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図９に示す発光デバイスにおいては、金属層１０５が基体１０３の上面に露出しているため、金属層１０５の表面が酸化によって劣化し、金属層１０５の光反射率が低下する虞がある。又、図１０に示す如く蛍光体を含んだ樹脂１０６をキャビティ１０４ａに充填した発光デバイスにおいては、金属層１０５と樹脂１０６との化学反応によって金属層１０５の表面が劣化し、金属層１０５の光反射率が低下する虞がある。このため、従来の発光デバイスにおいては、十分に高い発光強度が得られなくなる問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、発光強度を十分に高い状態で維持することが可能な発光素子用パッケージ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光素子用パッケージは、ガラスを含むセラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージであって、前記基体（２）の上面（２ａ）の内、前記キャビティ（３ａ）の底面となる領域には、前記基体（２）に含まれているガラスの一部が析出しており、析出したガラスの結晶化度が３％より大きい。
【０００８】
上記発光素子用パッケージにおいては、基体（２）の上面（２ａ）に析出したガラスの結晶化度が３％より大きいので、該結晶化度が３％以下である場合と比較して、基体（２）の上面（２ａ）には、表面粗さが小さいガラス層が形成されることになる。従って、該ガラス層の表面によって、光反射率が十分に高い光反射面が形成されることになる。よって、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した場合、該発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、ガラス層の表面にて反射されて上方へ進行することになり、その結果、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した発光素子用パッケージにおいて十分に高い発光強度が得られることになる。
又、析出したガラスによって形成されたガラス層は、経時変化の原因となる酸化や化学反応が発生しにくく、従って経時変化による光反射率の低下が発生しにくい。
【０００９】
上記発光素子用パッケージの具体的構成において、前記基体（２）は、低温同時焼成セラミックから形成されている。
又、上記発光素子用パッケージの他の具体的構成において、前記基体（２）は、ガラスを含むセラミックから作製された複数のセラミックシート（２１）を積層して焼成することにより作製されている。
【００１０】
本発明に係る発光素子用パッケージの製造方法は、ガラスを含むセラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージの製造方法であって、
前記基体（２）となる第１セラミック形成体を、ガラスを含むセラミックから形成し、該第１セラミック形成体の上面に、前記枠体（３）となる第２セラミック形成体を設置してセラミック体（７１）を形成するセラミック体形成工程と、
前記セラミック体（７１）を８４０℃以上９５０℃未満の温度にて焼成する焼成工程
とを有する。
【００１１】
焼成工程においてセラミック体（７１）を８４０℃以上９５０℃未満の温度にて焼成することにより、第１セラミック形成体からは基体（２）が形成され、第２セラミック形成体からは内側にキャビティ（３ａ）を有する枠体（３）が形成され、基体（２）の上面（２ａ）の内、キャビティ（３ａ）の底面となる領域には、３％より大きい結晶化度を有するガラスが析出することになる。
セラミック体（７１）を８４０℃未満の温度にて焼成した場合、基体（２）の上面（２ａ）に析出するガラスの結晶化度は３％以下になるので、セラミック体（７１）を８４０℃以上の温度にて焼成した場合の方が、ガラスの結晶化度は大きくなり、基体（２）の上面（２ａ）には、表面粗さが小さいガラス層が形成されることになる。その結果、ガラス層の表面によって、光反射率が十分に高い光反射面が形成されることになる。
【００１２】
よって、作製された発光素子用パッケージにおいてキャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した場合、該発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、ガラス層の表面にて反射されて上方へ進行することになり、その結果、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した発光素子用パッケージにおいて十分に高い発光強度が得られることになる。
又、析出したガラスによって形成されたガラス層は、経時変化の原因となる酸化や化学反応が発生しにくく、従って経時変化による光反射率の低下が発生しにくい。
【００１３】
上記発光素子用パッケージの製造方法の具体的態様において、セラミック体形成工程では、前記第１セラミック形成体は低温同時焼成セラミックから形成される。
又、上記発光素子用パッケージの製造方法の他の具体的態様において、セラミック体形成工程では、ガラスを含むセラミックから作製された複数のセラミックシート（２１）を積層することにより、前記第１セラミック形成体が形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発光強度を十分に高い状態で維持することが可能な発光素子用パッケージを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光デバイスの製造に用いられるセラミック体を示す断面図である。
【図２】該セラミック体を焼成して作製された発光素子用パッケージを示す断面図である。
【図３】該発光素子用パッケージに発光素子を設置した状態を示す断面図である。
【図４】作製された発光デバイスを示す断面図である。
【図５】焼成温度とガラスの結晶化度との関係をグラフにより示した図である。
【図６】発光素子用パッケージについて、入射する光の波長とその光の反射率との関係をグラフにより示した図である。
【図７】発光素子用パッケージについて、正反射特性をグラフにより示した図である。
【図８】上記発光デバイスに対する改良形態の一例を示した断面図である。
【図９】従来の発光デバイスの一例を示す断面図である。
【図１０】従来の発光デバイスの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る発光デバイスについて、その製造方法を工程順に示した断面図である。
【００１７】
まず、セラミック体形成工程において、ガラスを含むセラミックから作製された複数のセラミックシート２１を図１に示す如く積層することにより、セラミックシート２１の積層体７１１を形成する。
積層体７１１の形成後、積層体７１１の上面に、ガラスを含むセラミックから作製された枠形成体３１を設置する。これにより、積層体７１１と枠形成体３１とから構成されたセラミック体７１が形成される。尚、枠形成体３１は、積層体７１１と同様に複数のセラミックシートを積層して形成されてもよい。
【００１８】
ガラスを含むセラミックには、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属との同時焼成が可能な低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられる。本実施形態においては、アルミナとガラスが１：１の割合で含まれた低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられている。
尚、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属は、例えば発光デバイスの放熱性を高めるサーマルビア（図示せず）に充填され、熱伝導材として用いられる。
【００１９】
次に焼成工程において、セラミック体形成工程にて形成したセラミック体７１を８４０℃以上９５０℃未満の温度にて焼成する。セラミック体７１には低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられているので、セラミック体７１は、８４０℃以上９５０℃未満の焼成温度において焼結する。又、８４０℃以上９５０℃未満の焼成温度であれば、熱伝導材として用いられる銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属を、その異常収縮を抑制しつつ焼結させることが出来る。
【００２０】
セラミック体７１の焼成により、図２に示す様に、積層体７１１と枠形成体３１がそれぞれ焼結して基体２と枠体３が形成されると共に、基体２と枠体３とが接合一体化される。そして、枠形成体３１の焼結により、枠形成体３１の内側に形成されていた空間３１ａ（図１参照）が、発光素子１を収容するためのキャビティ３ａとなる。これにより、基体２と枠体３から構成された発光素子用パッケージ７２が作製される。
【００２１】
又、セラミック体７１の焼成により、発光素子用パッケージ７２の表面には、セラミックに含まれていたガラスの一部が結晶化した状態で析出し、ガラス層が形成されることになる（図示せず）。従って、基体２の上面２ａの内、キャビティ３ａの底面となる領域にも、ガラス層が形成されることになる。
【００２２】
図５は、セラミック体７１の焼成温度と析出したガラスの結晶化度との関係をグラフにより示した図である。図５に示す様に、析出したガラスの結晶化度は焼成温度が高いほど大きくなり、焼成温度が８４０℃以上である場合には、析出したガラスの結晶化度は３％より大きくなる。そして、焼成温度が９００℃程度である場合には、析出したガラスの結晶化度は４０％程度となる。更に、焼成温度が９５０℃程度である場合には、析出したガラスの結晶化度は６０％程度となる（図示せず）。
【００２３】
一方、焼成温度が８４０℃未満の温度である場合には、析出したガラスの結晶化度は３％以下となる。低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）を用いた従来の発光素子用パッケージにおいては、８４０℃未満の温度で焼成が行われていたため、基体２の上面２ａにガラスが析出したとしても、その結晶化度は３％以下であった。
【００２４】
従って、セラミック体７１を８４０℃以上の温度にて焼成するにより、発光素子用パッケージ７２の表面には、３％より大きい結晶化度を有するガラスが析出することになり、セラミック体７１を８４０℃未満の温度にて焼成した場合と比較して、析出するガラスの結晶化度が大きくなる。但し、焼成温度を高くし過ぎると好ましくなく、詳細については後述する。
【００２５】
図６は、８４７℃、９００℃、及び９５０℃の焼成温度にて作製された発光素子用パッケージ７２のそれぞれについて、入射する光の波長とその光の反射率との関係をグラフＡ１〜Ａ３により示した図である。図６に示すグラフから、８４７℃の焼成温度にて作製された発光素子用パッケージ７２において、８５％以上の高い反射率が得られることがわかる。しかも、８４７℃よりも高い焼成温度（９００℃又は９５０℃）にて作製された発光素子用パッケージ７２の方が、特に３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ及び６００ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内にある波長において、光の反射率が更に大きくなることがわかる。但し、焼成温度が９００℃の場合と９５０℃の場合とでは、光の反射率は殆ど変わらない。
尚、図５に示す様に、析出したガラスの結晶化度は、８４７℃の焼成温度では３％程度、９００℃の焼成温度では４０％程度、９５０℃の焼成温度では６０％程度である。
【００２６】
表１及び表２はそれぞれ、図６のグラフについて波長が４０５ｎｍと６５０ｎｍのときの反射率を数値で表したものである。表１に示す様に、波長が４０５ｎｍの光の反射率は、８４７℃の焼成温度では９７％となり、９００℃の焼成温度では１０１．２％となる。又、表２に示す様に、波長が６５０ｎｍの光の反射率は、８４７℃の焼成温度では８９．８％となり、９００℃の焼成温度では９１．８％となる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
図６に示されるグラフ、及び表１と表２に示されるデータから、析出したガラスの結晶化度が３％より大きくなることにより、析出したガラスによって形成されるガラス層での光の反射率が十分に高くなること、即ち該ガラス層の表面粗さが十分に小さくなることがわかる。
【００３０】
従って、８４０℃以上の焼成温度にて作製された発光素子用パッケージ７２においては、基体２の上面２ａに形成されるガラス層の表面粗さが、８４０℃未満の焼成温度にて作製されていた従来の発光素子用パッケージよりも小さくなる。その結果、ガラス層の表面によって、光反射率が十分に高い光反射面が形成されることになり、キャビティ３ａから下方に向かって出射された光は、ガラス層の表面にて反射されて上方へ進行することになる。
又、析出したガラスによって形成されたガラス層は、経時変化の原因となる酸化や化学反応が発生しにくく、従って経時変化による光反射率の低下が発生しにくい。
【００３１】
上述の如く、セラミック体７１を８４０℃以上の温度で焼成した場合、発光素子用パッケージ７２の表面には結晶化度が３％より大きいガラスが析出し、析出したガラスによって、光の反射率が十分に高いガラス層が形成されることになる。従って、セラミック体７１の焼成温度は８４０℃以上あることが好ましい。
【００３２】
更に、本願発明者は、セラミック体７１の焼成温度は９５０未満であることが好ましいことを、実験により確かめている。
図７は、９００℃及び９５０℃の焼成温度にて作製された発光素子用パッケージ７２のそれぞれについて、正反射特性をグラフＢ１，Ｂ２により示した図である。図７に示すグラフから、焼成温度が９５０℃まで高くなると、作製された発光素子用パッケージ７２の正反射特性が低下し始めることがわかる。
【００３３】
従って、セラミック体７１と同時焼成される金属の異常収縮が抑制されるという点以外に、発光素子用パッケージ７２の反射特性の低下を抑制するという点からも、セラミック体７１の焼成温度は９５０℃未満であることが好ましい。
【００３４】
焼成工程の実行後、図３に示す如く発光素子設置工程において、焼成工程にて作製した発光素子用パッケージ７２に発光素子１を設置する。具体的には、発光素子１は、キャビティ３ａ内において、ガラス層が形成されている基体２の上面２ａにダイアタッチパッド１１を介して設置される。
そして樹脂充填工程において、図４に示す如くキャビティ３ａの内部に、蛍光体を含む樹脂６を充填し、該樹脂６を硬化させる。これにより、本発明の一実施形態に係る発光デバイスが作製される。
【００３５】
作製された発光デバイスにおいては、発光素子１から下方に向かって出射された光は、ガラス層の表面からなる光反射面にて反射されて上方へ進行することになり、その結果、発光デバイスにおいて十分に高い発光強度が得られることになる。
又、上述の如くガラス層の表面は劣化しにくいので、発光デバイスの発光強度は、十分に高い状態に維持されることになる。
【００３６】
図８は、上記発光デバイスに対する改良形態の一例を示した断面図である。図８に示す様に、発光素子用パッケージ７２の基体２には、発光素子１の下方位置に、光反射板４がその光反射面４２を上方に向けた姿勢で埋設されていてもよい。
金属層４１には、高い光反射率を得ることが可能な銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属が用いられる。
【００３７】
図８に示す発光素子用パッケージ７２においては、光反射板４の光反射面４２と基体２の上面２ａとの間に、基体２を形成する低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）の一部が介在することになる。しかし、低温同時焼成セラミックは光透過性を有しているので、キャビティ３ａに収容した発光素子１から下方に向かって出射された光の一部がガラス層を通過した場合、通過した光は、光反射板４の光反射面４２まで到達し、光反射面４２にて反射されて上方へ進行することになる。
従って、発光素子１から下方に向かって出射された光が、効率良く上方へ導かれることになり、上記改良形態の一例に係る発光デバイスの発光強度は、より高い状態に維持されることになる。
【００３８】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。上記実施の形態においては、基体２を形成するセラミックとしてアルミナとガラスが１：１の割合で含まれた低温同時焼成セラミックを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の低温同時焼成セラミックを用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  発光素子
２  基体
２ａ  基体の上面
２１  セラミックシート
３  枠体
３ａ  キャビティ
３１  枠形成体（第２セラミック形成体）
７１  セラミック体
７１１  積層体（第１セラミック形成体）
【図１】
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【図２】
2010199183.tif 000006
【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】
2010199183.tif 000011
【図８】
2010199183.tif 000012
【図９】
2010199183.tif 000013
【図１０】
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