(57)【要約】【課題】半導体発光装置において、放熱性の向上、組み立て性の向上を目的とする。【解決手段】光素子用パッケージ１は、リング状のベース１０に対して、その内部空間１１にヒートスラグ２０が配置され、ベース１０の内周面１１ａとヒートスラグ２０の外周との間隙に絶縁材４０が充填され、絶縁材４０を貫通するようにリード３１，３２が挿入されてなる。絶縁材４０は、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２を、互いに絶縁した状態で固定している。リード３１，３２の外方に延伸する延伸部分３１ｃ，３２ｃは、ベース１０の外縁方向に折り曲げられ、ベース１０の底面に沿ってベース１０の外延よりも外側まで延在し、その終端部３１ｄ，３２ｄは、垂直方向上面側に折り曲げられている。ヒートスラグ２０は、マウント部２１と、垂下部２２とを有し、その底面２２ｂは絶縁材４０から露出している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子をパッケージングする光素子用パッケージであって、
セラミック材料で構成されるリング状のベースと、
前記リング状ベースが囲繞する内部空間に、ベース内周面との間に間隙をあけて配置されたヒートスラグと、
前記間隙に充填された絶縁材と、
前記絶縁材を貫通してパッケージ外部から内部へ挿入されたリードとを備え、
前記リードの絶縁材外方側は、前記ベースの外縁方向に折り曲げられ、ベースの底面に沿って延在させてあり、
前記ヒートスラグは、パッケージ内部側を上面、外部側を底面とすると、上面はパッケージ内部に露出して光素子を搭載するマウント部とされ、底面はベース底面とレベルが揃うまで垂下され、パッケージ外部に露出させてある
ことを特徴とする光素子用パッケージ。
【請求項２】
前記ヒートスラグは、無酸素銅又は銅合金で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光素子用パッケージ。
【請求項３】
前記ヒートスラグは、マウント部が、垂下されている部分に対して広がりを有する形状であることを特徴とする請求項１または２記載の光素子用パッケージ。
【請求項４】
前記ヒートスラグにおける垂下されている部分は、
垂下方向位置によって、断面形状が異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項５】
前記ヒートスラグにおける底面と、前記リードのベース底面に沿って延在する部分の表面とが、同一面上に存在することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項６】
前記ヒートスラグの外周と、前記ベース内周面には、
互いに勘合する勘合部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項７】
前記リードは、
前記間隙内を貫通する貫通部分の位置が、前記ヒートスラグの外周よりも、前記ベース内周面側にオフセットされており、
前記マウント部に近い端部が、前記ヒートスラグ側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項８】
前記ベースの外周部は、
前記マウント部よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項９】
前記ベースは、
波長４５０ｎｍの光に対する反射率が８５％以上である白色高反射アルミナで形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項１０】
前記絶縁材は、白色の高反射ガラスで構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の電子部品用パッケージ。
【請求項１１】
前記リードの延在部分は、前記ベースの外縁よりも外側まで延び、その終端部が上方に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項１２】
前記リードの挿入部分と終端部とが、前記ベースの底部を挟み込んでいることを特徴とする請求項１１記載の光素子用パッケージ。
【請求項１３】
前記絶縁材は、ソーダ系ガラスもしくは硼珪酸系ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項１４】
前記リードは、鉄−ニッケル合金系で構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項１５】
前記ヒートスラグが、
複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか記載の光素子用パッケージ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか記載の光素子用パッケージに、
光素子が搭載され、当該光素子とリードとがワイヤボンドされてなる半導体発光装置。
【請求項１７】
請求項１６載の半導体発光装置が、
駆動回路に接続された配線を備えた基板に実装されてなる照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤをはじめとする光素子を搭載するマウント部と、光素子を外部に電気接続するためのリードとを備える光素子用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光素子をパッケージする光素子用パッケージとして、光素子を搭載するベースを有し、光素子から外部回路に電気接続するためのリードが設けられたものが知られている。そして、この光素子用パッケージに、光素子を搭載し、当該光素子と導電部材とをワイヤボンディングし、透明樹脂で封止することによって半導体発光装置が形成される。
【０００３】
図１０は特許文献１に開示された半導体発光装置１１８を示す図である。
この半導体発光装置１１８において、セラミック基体１０２は、Ａｌ2Ｏ3やＡｌＮなどからなり、リード端子１０６を挿通させる貫通孔１０７が形成されている。
貫通孔１０７には、リード端子１０６のリード部１０４が貫通し、硼珪酸ガラスからなる封着ガラス１０８が充填され、絶縁性と気密性を保つ様に封着されている。素子接続端子１０３は、セラミック基体１０２の上面側に面し、実装端子１０５はセラミック基体１０２の底面側に面する様に配置されている。
【０００４】
セラミック基体１０２上には、銅または銅合金からなる素子搭載部材１０９が、Ａｇ合金などからなるろう材１１０でろう付けされている。
素子搭載部材１０９には、素子搭載凹部１１１がカップ形状に形成され、凹部表面には銀または銀合金被膜１１４が形成されている。素子搭載凹部１１１に搭載された光半導体素子１１３は、導電性ワイヤー１１５により素子接続端子１０３と接続されている。
【０００５】
セラミック基体１０２上には、光半導体素子１１３を覆うように、透光部１１６を有する蓋体１１７が設けられている。
このような半導体発光装置は、外部回路を備える実装基板などに実装されて、照明装置などに用いられる。
【特許文献１】特開２００６−４９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような半導体発光装置において、光素子で発生する熱を外部に放熱する放熱性をよくする必要性があり、また、組み立て工程を簡素にすることが望まれる。
例えば、上記半導体発光装置１１８を、実装基板上に実装した場合、光半導体素子１１３から素子搭載部材１０９及びセラミック基体１０２を経由して実装基板へ放熱されるようになっているが、セラミック基体１０２は金属と比べて熱伝導性が劣る上、ろう材１１０との界面にボイドが発生しやすいので、その分、光半導体素子１１３から実装基板に放熱されにくい。
【０００７】
また、この半導体発光装置を組み立てるときに、このセラミック基体１０２に素子搭載部材１０９をろう付けする工程が必要となり、このろう付け工程において互いの位置がずれる可能性もある。  
本発明は、このような課題を鑑み、半導体発光装置において、放熱性を向上するとともに、精度よく組み立てができ、組立工程が簡素なものを提供する目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、光素子をパッケージングする光素子用パッケージにおいて、セラミック材料で構成されるリング状のベースと、リング状ベースが囲繞する内部空間に、ベース内周面との間に間隙をあけて配置されたヒートスラグと、当該間隙に充填された絶縁材と、絶縁材を貫通してパッケージ外部から内部へ挿入されたリードとを設け、リードの絶縁材外方側を、ベースの外縁方向に折り曲げ、ベースの底面に沿って延在させ、ヒートスラグは、パッケージ内部側を上面、外部側を底面とすると、上面はパッケージ内部に露出して光素子を搭載するマウント部とし、底面はベース底面とレベルが揃うまで垂下させて、パッケージ外部に露出させた。
【０００９】
上記本発明の光素子用パッケージにおいて、さらに以下のようにすることが好ましい。
このヒートスラグを、無酸素銅、銅合金で形成する。
ヒートスラグにおいて、マウント部を、垂下されている部分に対して広がりを有する形状とする。
ヒートスラグにおける垂下されている部分を、垂下方向位置によって、断面形状が異なるように形成する。
【００１０】
ヒートスラグにおける底面と、リードのベース底面に沿って延在する部分の表面とを、同一面上に存在させる。
ヒートスラグの外周と、ベース内周面に、互いに勘合する勘合部を形成する。
リードにおける間隙内を貫通する貫通部分の位置を、ヒートスラグの外周よりも、前記ベース内周面側にオフセットさせ、マウント部に近いリード端部を、ヒートスラグ側に折り曲げる。
【００１１】
ベースの外周部を、マウント部よりも高く形成する。
ベースを、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が８５％以上である白色高反射アルミナで形成する。
絶縁材を、白色の高反射ガラスで構成する。
リードの延在部分を、ベースの外縁よりも外側まで延ばし、その終端部を上方に折り曲げる。
【００１２】
リードの挿入部分と終端部とで、ベースの底部を挟み込む。  
絶縁材として、ソーダ系ガラスもしくは硼珪酸系ガラスを用いる。
リードを、鉄−ニッケル合金系で構成する。
上記本発明の光素子用パッケージにおいて、ヒートスラグを複数個設けてもよい。
上記本発明の電子部品用パッケージに、光素子を搭載し、当該光素子とリードとをワイヤボンドして半導体発光装置を構成することができる。
【００１３】
その半導体発光装置を、駆動回路に接続された配線を備えた基板に実装することによって照明装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光素子用パッケージによれば、ベース内周とヒートスラグ外周との間に充填された絶縁材によって、ヒートスラグがベースの内部空間内に固定され、リードも絶縁材によって固定される。
また、放熱手段であるヒートスラグは、上面がパッケージ内部に露出して光素子を搭載するマウント部となり、ヒートスラグ底面はベース底面とレベルが揃うまで垂下されて、パッケージ外部に露出しており、また、リードの絶縁材外方側を、ベースの外縁方向に折り曲げ、ベースの底面に沿って延在させているので、光素子用パッケージを用いて光半導体装置を構成し基板に実装すれば、ベース底面に沿っているリード部分を、実装基板に接続すれば、ヒートスラグの底面は、実装基板に接近もしくは接触する。
【００１５】
従って、マウント部に搭載される光素子から発生する熱は、熱伝導性の良好なヒートスラグを介して下方に良好に伝達され、ヒートスラグの底面から実装基板へ効率よく放熱される。
また、リードを実装基板にハンダ接合した後もリードはある程度自由に変形できるので、ベースと実装基板との間の熱膨張差に起因してリードに外力が加わったとしても、ハンダ接合部にかかる応力は小さい。従って、基板実装後のヒートサイクル試験においても、リードと実装基板の配線との間のハンダ接合部にクラックは発生しにくい。
【００１６】
特に、実装基板が、銅やアルミなどの金属で形成されている場合、ベースを金属材料で構成すれば、熱膨張差自体も小さくなるので、ハンダクラック発生を抑える効果が大きい。
また、リードが絶縁材を貫通してパッケージ外部から内部へ挿入されているので、リードとヒートスラグとの絶縁性が確保される。
【００１７】
また、本発明の光素子用パッケージは、ベース、ヒートスラグ及びリードをそれぞれ加工して、ヒートスラグ及びリードをベースの貫通孔内にセットし、絶縁材を貫通孔に充填する方法で組み立てることができる。従って、ヒートスラグをベースにろう付けする工程が必要なく、ヒートスラグもプレス加工を用いて精度よく作製することができるので、組み立て精度がよく、組立工程も簡単である。
【００１８】
上記本発明の光素子用パッケージにおいて、ヒートスラグを無酸素銅、銅合金で形成すれば、特に優れた熱伝導性が得られる。
ヒートスラグにおいて、マウント部を、垂下されている部分に対して広がりを有する形状とすれば、垂下部分は細く形成してもマウント部の面積を確保することができる。
【００１９】
ヒートスラグにおける垂下されている部分を、垂下方向位置によって、断面形状が異なるように形成すれば、絶縁材に埋もれた垂下部分がアンカー効果を奏するので、絶縁材によるヒートスラグの固定がしっかりなされる。
ヒートスラグにおける底面と、リードのベース底面に沿って延在する部分の表面とを、同一面上に存在させれば、実装基板に実装した時に、ヒートスラグ底面が実装基板に接触するので、実装基板への放熱性がより良好となる。
【００２０】
ヒートスラグの外周と、ベース内周面に、互いに勘合する勘合部を形成すれば、パッケージ組立時において、ベースの内部空間にヒートスラグを位置決めして配置するのが容易である。
リードにおける間隙内を貫通する貫通部分の位置を、ヒートスラグの外周よりも、前記ベース内周面側にオフセットさせれば、マウント部に近いリード端部を、ヒートスラグ側に折り曲げても、リードとヒートスラグとの絶縁性を保つエリアを確保できる。そして、このようにリード端部をベースの中央側に折り曲げることによって、パッドエリアが広くなり、当該リード端部にワイヤボンドするのが容易となる。また、ヒートスラグ底面とリードとの距離を稼ぐこともできるので、実装基板に実装する時に短絡防止効果を奏する。
【００２１】
ベースの外周部を、マウント部よりも高く形成すれば、ベース外周部の上面に対してマウント部の上面が凹むので、この凹部内面をリフレクタとして機能させることができる。
ベースを、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が８５％以上である白色高反射アルミナで形成すれば、ベース表面の青色光（短波長可視光）に対する反射率が向上する。特に、上記のように凹面状のリフレクタが形成されている場合、その反射率向上に寄与する。
【００２２】
リードの延在部分を、ベースの外縁よりも外側まで延ばし、その終端部を上方に折り曲げれば、ハンダ接合部にフィレットが形成されてハンダ接合強度が高められるので、ハンダクラックの発生がより抑えられる。
また、リードの挿入部分と終端部とで、ベースの底部を挟み込めば、パッケージ組立時において、リードをベースの底部に仮止めすることもできるので、位置ずれ防止効果を奏し、パッケージ組立精度の向上に寄与する。
【００２３】
一般にガラス材は、樹脂と比べて高粘性で、広いクリアランスの接合に有効であるため、絶縁材としてソーダ系ガラスもしくは硼珪酸系ガラスを用いれば、ヒートスラグ及びリードを安定して固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．光素子用パッケージの構成
図１は、実施の形態に係る光素子用パッケージ１を示すものであって、（ａ）は上面図（ｂ）は底面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。なお、図１，２では、光素子用パッケージ１に光素子５０が装着されたものが示されている。ここでは光素子５０としてＬＥＤチップを用いる。
【００２５】
光素子用パッケージ１の構成について、図１，２を参照しながら説明する。説明上、図１の紙面に沿った方向を水平方向、これに垂直な方向を垂直方向ということとする。
光素子用パッケージ１は、光素子をパッケージするために用いられるものであって、内部空間１１が形成されたリング状のベース１０と、ベース１０の内周面１１ａとの間に間隙を形成するように、内部空間１１に挿入されたヒートスラグ２０と、内周面１１ａとヒートスラグ２０との間隙を貫通するように挿入されたリード３１，３２と、当該間隙に充填され、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２を、互いに絶縁した状態で固定する絶縁材４０とを備えている。
【００２６】
ヒートスラグ２０は、上面側に光素子５０を搭載するマウント部２１を有し、当該マウント部２１から下方に垂下部２２が伸びている。この垂下部２２は、内部空間１１内を垂直方向に貫通して、ベース１０の底面と同レベルもしくはそれより下まで垂下している。
垂下部２２およびリード３１，３２貫通部分３１ｂ，３２ｂの周囲は絶縁材４０が充填されているが、図１（ｂ）に示すように垂下部２２の底面２２ｂは露出している。
【００２７】
（ベース１０、ヒートスラグ２０の構成）
ベース１０は、セラミック材で形成され、図１（ａ），（ｂ）に示すように、垂直方向から平面視したときに外周が略正方形状であって、その中央部を貫通するように円形状の内部空間１１が開設されてリング形状となっている。
ベース１０を形成するセラミック材として、白色高反射アルミナを用いれば、ベース１０の表面の青色光（短波長可視光）に対する反射率が良好となる。特に、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が８５％以上である白色高反射アルミナを用いるのが好ましい。
【００２８】
ベース１０の外周部１２は、マウント部２１よりも高く形成され、ベース１０の上面には、外周部１２から内部空間１１の上縁にかけて傾斜する傾斜面１３が形成されている。すなわち、内部空間１１の周囲に、すり鉢状の傾斜面１３が形成されている。
ヒートスラグ２０は、全体を金属あるいは合金からなる材料で一体成型すれば、熱伝導性が良好となり、精度よく成型できるので好ましい。特に材料として無酸素銅あるいは銅合金を用いれば良好な熱伝導性が得られる。
【００２９】
マウント部２１は水平方向に広がる板状に形成され、垂直方向から平面視したときに、概略長方形状であって、図１紙面縦方向の長さは内部空間１１の直径とほぼ同等に設定され、内部空間１１の中央を縦断するように配置されている。
マウント部２１の横方向の長さは、縦方向の長さより短く設定され、マウント部２１の両横には、マウント部２１の側壁２１ａと内部空間１１の内周面１１ａとの間に間隙が形成され、各間隙にリード３１の上端部３１ａとリード３２の上端部３２ａが配置されている。なお、マウント部２１および上端部３１ａ，３２ａの周囲も絶縁材４０が充填されている。
【００３０】
マウント部２１の外周と、ベース１０の内周面１１ａには、相互に勘合する勘合部が形成されている。すなわち、マウント部２１における内周面１１ａに近い短辺部分には、図１紙面縦方向に突出する勘合凸部２１ｂが形成され、一方ベース１０の内部空間１１には、勘合凸部２１ｂが填まり込む勘合凹部１１ｂが形成されている。
これによって、パッケージ組立時にヒートスラグ２０を内部空間１１内にセットするときに、勘合凸部２１ｂを勘合凹部１１ｂに勘合させると、マウント部２１は内部空間１１内中央の定位置にセットされることになる。
【００３１】
なお、このような勘合凸部２１ｂは、垂下部２２に形成してもよいが、マウント部２１の内周面１１ａに近い部分に形成することが好ましい。
マウント部２１の上面には、メッキ層（不図示）が被覆されている。このメッキ層は、ニッケル層の上に、金，銀，金合金、銀合金から選択された材料の層が積層されて形成され、マウント部２１に搭載される光素子５０から発光される光を反射するようになっている。
【００３２】
図２に示すように、垂下部２２は、マウント部２１の中央部から下方に伸張している。
垂下部２２の水平方向断面の形状は、特に限定されることはなく、図１（ｂ）に示す例では円形であるが、多角形などでもよい。
また、垂下部２２の水平断面形状は、一様であってもよいが、図２に示すように、垂直方向位置によって断面形状が異なっていることが、絶縁材４０によるヒートスラグ２０の固定をしっかりなす上で好ましい。
【００３３】
すなわち、ヒートスラグ２０は絶縁材４０と比べて熱膨張率が大きいので、温度変化に伴ってヒートスラグ２０と絶縁材４０との界面が剥がれることもあり得るが、垂下部２２の水平方向断面が垂直方向位置によって異なっていれば、この垂下部２２が絶縁材４０に埋もれるとアンカー効果を奏するからである。
基本的に垂下部２２に対して、下方側で断面積が拡大する部分を設けておけば、ヒートスラグ２０が絶縁材４０から上方向に抜けるのが防止できる。例えば、図２に示すように垂下部２２を、垂直方向中央部では断面積が大きく、上下端にいくほど断面積が小さくなるように形成してもよいし、逆に垂直方向中央部において両端部よりも断面積を小さく形成してもよい。  
【００３４】
また、垂下部２２の断面積が一律であっても、垂下部２２の外周面がストレートでなく変化する部分を有していればアンカー効果が得られる。例えば、垂下部２２の外周にネジが形成されている場合もアンカー効果が得られる。
垂下部２２の底面２２ｂと、リードの３１ｃ，３２ｃの下表面とは、同一面上に存在するよう設定することが好ましい。
【００３５】
なお、絶縁材４０としてガラスを用いる場合、該ガラスは一般に樹脂材よりも熔融時の粘度が高くて気泡が残りやすいので、上述のヒートスラグ２０の周面２２ａに係る形状は、気泡抜けを考慮し、気泡溜りを生じない程度の傾斜や段差とすべきである。
また、絶縁材４０にガラスを用い、ヒートスラグ２０に銅系材料を用いる場合は、両者の密着性が比較的に良くて、且つ熱膨張係数の差が大きいので、加熱冷却によって応力が生じ、ガラスから成る絶縁材４０にクラックが入る恐れがある。これを防止するには、銅系材料から成るヒートスラグ２０の表面にニッケルめっきを施してガラスから成る絶縁材４０と銅系材料から成るヒートスラグ２０との密着を阻止すると良い。
【００３６】
図２に示すように傾斜面１３と、マウント部２１の上面と、リード上端部３１ａ，３２ａと、絶縁材４０の上面とで、凹面１４が形成され、当該凹面１４の底部にマウント部２１が位置している。この凹面１４は、光素子５０から出射される光を上方に効率よく反射させるリフレクタとして機能する。
（リード３１，３２の構成）
リード３１，３２は、長尺状の金属板材が折り曲げ加工されたものである。金属板としては、例えば、鉄−ニッケル系合金からなる板材が用いられる。
【００３７】
リード３１，３２は、垂下部２２の周面２２ａとベース１０の内周面１１ａとの間の間隙を貫通するよう挿入される貫通部分３１ｂ，３２ｂを有し、当該貫通部分３１ｂ，３２ｂは、絶縁材４０に埋まり込んで固定される。
リードの貫通部分３１ｂ，３２ｂは、垂下部２２の周面２２ａと内部空間１１の内周面１１ａとの間を貫通する水平方向位置は、外側（ヒートスラグ２０の外周とベース１０の内周面１１ａとの間の中央ではなく、内周面１１ａに近い側）にオフセットされている。
【００３８】
また、リード３１，３２において、マウント部２１に隣接する側の端部３１ａ，３２ａは、マウント部２１側に折り曲げられている。すなわち、貫通部分３１ｂ，３２ｂは垂直方向に伸び、リード端部３１ａ，３２ａは水平方向に伸びてパッドエリアとなっている。このように、リード端部３１ａ，３２ａの水平方向長さを確保してパッドエリアを設けることで、ワイヤボンディング工程が容易となる。
【００３９】
上記のように貫通部分３１ｂ，３２ｂの位置が外側にオフセットされているので、リード端部３１ａ，３２ａの水平方向の長さをその分大きく設定しても、リード端部３１ａ，３２ａの先端がヒートスラグ２０に接触せず、リード３１，３２とヒートスラグ２０との絶縁性が確保できる。また、実装基板３に実装する時にも、リード３１，３２とヒートスラグ２０との短絡を防止する効果を奏する。
【００４０】
一方、絶縁材４０から下方に延伸する延伸部分３１ｃ，３２ｃは、貫通部分３１ｂ，３２ｂに対して、ベース１０の外縁方向に折り曲げられ、ベース１０の底面に沿って延在している。
そして、延伸部分３１ｃ，３２ｃは、ベース１０の外延よりも外側まで延在し、その終端部３１ｄ，３２ｄは上側に折り曲げられている。これによって、貫通部分３１ｂ，３２ｂと、終端部３１ｄ，３２ｄとが、ベース１０を挟んで水平方向に対向配置される。
【００４１】
図５に示すように、貫通部分３１ｂには突部３１ｆ、終端部３１ｄには突部３１ｇが設けられ、図２に示すように、突部３１ｆと突部３１ｇとでベース１０を挟持している。
同様に、貫通部分３２ｂにも突部３２ｆ、終端部３２ｄに突部３２ｇが設けられ、突部３２ｆと突部３２ｇとでベース１０を挟持している。
なお、リードにおいて、終端部３１ｄ，３２ｄの幅（図５中、Ｗ2）は、ベースの底面に沿った延伸部分３１ｃ，３２ｃの幅（図５中、Ｗ1）よりも狭く設定されている。それによって、金属板材を折り曲げ加工してリード３１，３２を成形する際に、終端部３１ｄ，３２ｄの折り曲げ加工を容易に行うことができる。また、図５に示すようにリード３１，３２において、絶縁材４０に埋まる領域には、開口部３１ｅ，３２ｅが開設されている。
【００４２】
（絶縁材の構成）
絶縁材４０は、内部空間１１内に充填されて、ヒートスラグ２０の垂下部２２の周面２２ａを覆い、リード３１，３２の貫通部分３１ｂ，３２ｂも覆い、開口部３１ｅ，３２ｅ内にも充填されている。さらに、絶縁材４０は、リード３１，３２の端部３１ａ，３２ａの下面にも接触している。
【００４３】
このような絶縁材４０によって、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２は、互いに絶縁状態でしっかりと固定されるとともに、内部空間１１が封止される。
絶縁材４０としては、ヒートスラグ２０およびリード３１，３２を、ベース１０の内部空間１１内に固定できる素材を用いる。具体的には、樹脂を用いることもできるが、ソーダ系ガラスもしくは硼珪酸系ガラスが好ましい。
【００４４】
一般に樹脂と比べてガラス材は溶融時にも高粘性であるため、広いクリアランスの接合にも有効である。従って、絶縁材４０としてガラス材を用いれば、ガラス材料を溶融時にも内部空間１１内に留めて、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２を安定して保持することができる。
また、絶縁材４０として、白色高反射ガラスを用いれば、絶縁材４０の上面の反射率を高める上で好ましい。
【００４５】
（半導体発光装置２、照明装置の構成）
図２は、上記光素子用パッケージ１に光素子を搭載した半導体発光装置２、図３はこれを実装基板３に実装する様子を示す図である。
光素子として、ここでは発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることとするが、レーザーダイオードなどを用いてもよい。
【００４６】
図２，３に示すように、半導体発光装置２は、光素子用パッケージ１のマウント部２１上に光素子５０が搭載され、光素子５０の端子とリード端部３１ａ，３２ａとがワイヤ５１，５２で接続されて構成されている。この半導体発光装置２において、凹面１４の内側に透明樹脂が充填されて光素子５０が封止されている。
図３（ｂ）に示すように、半導体発光装置２は、実装基板３上に実装され、リード３１，３２の延伸部分３１ｃ，３２ｃにハンダ接合されて、照明装置として用いられる。なお、実装基板３の表面には、銅などの金属で配線パターン（不図示）が形成されてり、半導体発光装置２との不必要な電気的接触を避けるため、絶縁膜６０が設けられている。
【００４７】
２．光素子用パッケージ１，半導体発光装置２の製造方法
図４は、光素子用パッケージ１及び半導体発光装置２の製造方法を示す工程フロー図である。
当図を参照しながら説明する。
【００４８】
Ｐ１〜Ｐ４では、ベース１０、ヒートスラグ２０、リード３１，３２及びガラス封着工程で用いるガラス柱体を作製する。
アルミナ粉末からなる素材をプレス加工機でプレス成形することによってベース１０を作製する（Ｐ１）。
無酸素銅又は銅合金からなる素材をプレス加工機でプレス成形することによってヒートスラグ２０を作製する（Ｐ２）
鉄−ニッケル系合金からなる板材を折り曲げ加工することによってリード３１，３２を作製する（Ｐ３）。必要に応じて、空気中で６５０℃に加熱して酸化処理する。
【００４９】
図５は、リード３１を折り曲げ加工する前の金属板材を示す。この金属板材を図中破線Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3で折り曲げ加工することによってリード３１を作製する。
ガラス粉末を柱体形状にプレス成形して仮焼成することによってガラス柱体を作製する（Ｐ４）。
ガラス封着工程（Ｐ５）：
図６はガラス封着工程を示す図である。当該図６を参照しながら説明する。
【００５０】
ベース１０およびヒートスラグ２０をカーボン治具７１の定位置にマウントする（図６（ａ））。このとき、マウント部２１の勘合凸部２１ｂを内部空間１１の勘合凹部１１ｂに勘合させることによって、ヒートスラグ２０は内部空間１１内の定位置にセットされるので、ヒートスラグ２０の位置決めが容易である。
リード３１，３２を、ヒートスラグ２０の両側においてベース１０の内部空間１１を貫通するようにセットしてカーボン治具７２で固定する（図６（ｂ））。リード３１をセットするときに、突部３１ｆと突部３１ｇとでベース１０を挟み込んで仮止めすれば、定位置に容易にセットできる。
【００５１】
ガラス柱体７３を、ヒートスラグ２０とリード３１，３２との間に挿入し（図６（ｃ））、ガラスが溶融する温度以上（例えば１０００℃）に加熱して冷却する。加熱冷却する間、リード３１，３２及びベース１０の位置をカーボン治具７１，７２で固定しておく（図６（ｄ））。
加熱されたガラスは溶融して、一部がリード３１，３２の開口部３１ｅ，３２ｅを通って、内部空間１１内の間隙全体に充填され、ヒートスラグ２０の垂下部２２の周面２２ａ、リード３１，３２の貫通部分３１ｂ，３２ｂの表面等を被覆する。
【００５２】
そして、ガラスが冷却されると、固化して絶縁材４０となり、この絶縁材４０によってヒートスラグ２０およびリード３１，３２がベース１０に対してしっかりと固定される。
以上のように組み立てたものに対して、メッキ処理を施す（図４のＰ６）。
この工程では、ニッケルメッキ処理で下地層を形成し、続いて金，銀，金銀合金から選択された材料でメッキ処理を施すことが好ましい。
【００５３】
当該メッキ処理によって、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２などの露出部分に、ニッケル下地層と、金，銀あるいは金銀合金のメッキ層が形成される。このように銀または銀を含む合金でメッキを施した場合は、青色光に対する反射率が向上する。
以上で光素子用パッケージ１が作製される。
（半導体発光装置の作製と実装）
上記光素子用パッケージ１を用いて、ダイスボンディング工程（図４のＰ７），ワイヤボンディング工程（図４のＰ８），エンキャップ工程（図４のＰ９）を通して半導体発光装置２を作製する。
【００５４】
これらの工程を、図７（ａ）を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）は、上記図２に示したリフレクタありレンズなしの場合について示し、図７（ｂ）は、変形例として、リフレクタなし、レンズありの場合について示している。
ダイスボンディング工程Ｐ７では、光素子用パッケージ１におけるマウント部２１上に、Ａｕ−Ｓｎ合金あるいはＡｇのペーストを塗布し、光素子５０を搭載して、加熱することによって接合する。加熱温度は、Ａｕ−Ｓｎ合金の場合３２０℃、Ａｇの場合１５０℃である。
【００５５】
ワイヤボンディング工程Ｐ８では、搭載した光素子５０の端子とリード端部３１ａ，３２ａとをワイヤ（Ａｕワイヤ）５１，５２で接続する。ここで、上記のようにリード端部３１ａ，３２ａが水平方向に伸びているので、リード端部３１ａ，３２ａとワイヤ５１，５２との接続が容易に行える。
エンキャップ工程Ｐ９では、凹面１４の内側に封止用透明樹脂（エポキシ樹脂あるいはシリコン系樹脂）を流し込み硬化させることによって、光素子５０を封止する。
【００５６】
図７（ｂ）に示した変形例では、ベース１０の外周部がマウント部２１より高く形成されておらず、従って凹面状のリフレクタは形成されない。その代わりに、ワイヤボンディング工程の後に、光素子５０を覆うようにレンズ８０を搭載するレンズキャッピング工程が加わっている。そしてエンキャップ工程では、レンズ８０と光素子用パッケージ１との間に封止用透明樹脂を流し込んで硬化させることによって、光素子５０が封止される。
【００５７】
なお、別の変形例として、ワイヤボンディング工程までは、図７（ａ）のようにベース１０の外周部を高くして凹面状のリフレクタを形成し、レンズキャッピング工程、エンキャップ工程では、図７（ｂ）のようにレンズ８０を搭載してもよい。
以上のようにして作製した半導体発光装置２を、実装基板３に実装する。
【００５８】
図３を参照しながら実装工程を説明する。
上記のように実装基板３の表面部分には配線パターン（不図示）が形成され、絶縁膜６０が設けられている。また、実装基板３上のリード３１，３２が載置される位置には、配線パターン上にクリームハンダ６１が塗布されている。
半導体発光装置２を実装基板３上に載置して、リフロー炉で加熱することによって、クリームハンダ６１が溶融して、リード３１，３２の延伸部分３１ｃ，３２ｃが実装基板３上にハンダ付けされる。このとき、溶融したハンダが、終端部３１ｄ，３２ｄの表面を濡らすように流れて、ハンダ接合部６２に丸みを帯びたフィレットが形成され、ハンダ接合部６２の強度が高められる。また、このフィレット形状を観察することによって、ハンダ付けの状態を確認することもできる。
【００５９】
３．光素子用パッケージ１による効果
以上のように、本実施形態にかかる光素子用パッケージ１は、リード３１，３２が絶縁材４０によってヒートスラグ２０に対して絶縁された状態で固定されているので、上記製造方法で説明したように、ベース１０，ヒートスラグ２０及びリード３１，３２を予め作製しておいて、ヒートスラグ２０及びリード３１，３２を、ベース１０の内部空間１１内にセットし、ガラス材を充填する方法で作製することができる。
【００６０】
従って、ベース１０，ヒートスラグ２０，リード３１，３２を、プレス加工によって精度よく作製することができる。また、それらを絶縁材４０で固定する方法で光素子用パッケージ１を作製できるので、ヒートスラグをベースにろう付けする工程も不要であって、製造工程が簡素である。
また、ヒートスラグ２０の底面２２ｂは、絶縁材４０に被覆されることなく露出しており、且つ、リード３１，３２の延伸部分３１ｃ，３２ｃをベース１０の外縁方向に折り曲げてベース１０の底面に沿って並行させているので、図３に示すように、実装時に延伸部分３１ｃ，３２ｃを、実装基板３にハンダ接続すれば、マウント部２１直下の２２ｂは、実装基板３に接近もしくは接触する。従って光素子５０から発生する熱は、熱伝導性の良好なヒートスラグ２０を介して、下方に伝達され、垂下部２２の底面２２ｂから実装基板３に効率よく放熱される。特にヒートスラグ２０を、銅材（無酸素銅あるいは銅合金）で形成すれば、熱伝導性が良好なので、優れた放熱性が得られる。
【００６１】
ここで、ヒートスラグ２０の底面２２ｂと、リード３１，３２の延伸部分３１ｃ，３２ｃの表面とを、同一面上に位置させていれば、半導体発光装置２を実装基板３に実装した時に、底面２２ｂが実装基板３に接触するので、実装基板３への放熱性がより良好となる。
また、リード３１，３２は、ベース１０に直接接合されているのではなく、絶縁材４０を介して固着され、且つ、リードの延伸部分３１ｃ，３２ｃが、ベースの外縁方向に折り曲げられてベース１０の底面に沿って並行しているので、実装された後も、リード３１，３２はある程度自由に変形できる。従って、ベース１０と実装基板３との間の熱膨張差に起因してリード３１，３２に外力が加わったとしても、リード３１，３２が変形してこの力を吸収するので、ハンダ接合部６２にかかる応力は小さい。よって、ヒートサイクル試験においても、ハンダ接合部６２にクラックが発生しにくい。
【００６２】
光素子用パッケージ１において、上記のようにベース１０を白色高反射アルミナで形成すれば、ベース表面の青色光に対する反射率が良好となる。この点について、図９を参照しながら説明する。
図９は、３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲で、各波長の光を高反射アルミナ及びＡｇメッキ層に照射したときの反射率を示す特性図である。
【００６３】
５００ｎｍ以上の波長では、いずれも反射率が９０％程度である。一方、４５０ｎｍ以下の波長では、Ａｇメッキ層においては反射率が低下しているのに対して、高反射アルミナでは反射率９０％程度が維持されている。このように、白色高反射アルミナの表面は、５００ｎｍ以下の短波長光に対する反射率が良好である。
特に、図２に示すようにベース１０の外周部１５をマウント部２１よりも高くしてリフレクタとなる凹面１４が形成されている場合、傾斜面１３の反射率向上はリフレクタの反射率向上に大きく寄与する。
【００６４】
また、白色高反射アルミナの表面は、Ａｇメッキ層と比べて、経時的な反射率の低下も少ない。
ガラス材料は高粘性であるため、一般に広いクリアランスの接合にも有効である。従って、絶縁材４０として、ソーダ系ガラスもしくは硼珪酸系ガラスを用いれば、内部空間１１内の間隙全体を安定して封止し、またヒートスラグ２０及びリード３１，３２を安定して固定できる。
【００６５】
また、絶縁材４０として白色高反射ガラスを用いれば、リフレクタの反射率を高めることもできる。
（変形例）
上記光素子用パッケージ１においては、ベース１０の内部空間１１内に、ヒートスラグ２０が１個配置され、光素子５０が１個搭載されたが、ベース１０の内部空間１１内に複数のヒートスラグ２０を配置し、複数の光素子５０を搭載してもよい。
【００６６】
図８は、そのような変形例にかかる光素子用パッケージを示す図面であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は断面図である。なお、当図では、光素子用パッケージに光素子５０を搭載しワイヤボンドしたものが示されている。
この光素子用パッケージでは、ベース１０の内部空間１１内に２個のヒートスラグ２０が縦に配列され、各ヒートスラグ２０上に光素子５０が搭載されている。ここで、２個のヒートスラグ２０は、互いに間隔をあけて配置されているので、各ヒートスラグ２０に搭載した光素子５０は、電気的に短絡されることがない。
【００６７】
そして、内部空間１１内において、１対のリード３１，３２がヒートスラグ２０の両側を貫通するように配置されている。
各光素子５０は、ワイヤ５１，５２で、この１対のリード３１，３２に接続されている。
なお、ベース１０の内部空間１１内に配置するヒートスラグ２０の数や配置形態は、自由に設定することができ、例えば４個のヒートスラグ２０を二行二列に配列したり、８個のヒートスラグ２０を四行二列に配列してもよい。
【００６８】
このように、複数のヒートスラグ２０を配置する場合、その複数のヒートスラグ２０に同じ発光色の光素子を搭載してもよいが、異なる発光色の光素子を混ぜて搭載してもよい。例えば、ＲＧＢ各色の光素子を混載することによって、全体で白色光を発光させることもできる。
上記光素子用パッケージ１においては、１対のリード３１，３２を設けたが、ヒートスラグ２０自体が端子を兼ねるようにすれば、リードは１本だけ設ければよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光素子をパッケージする光素子用パッケージに適用することができ、光半導体素子を形成して照明装置などに利用することができる。
特に放熱性が良好なため、ハイパワー用の光半導体素子に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態に係る光素子用パッケージの上面図及び底面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】上記光素子用パッケージに光素子を搭載した半導体発光装置、並びにこれを実装基板に実装する様子を示す図である。
【図４】光素子用パッケージ及び半導体発光装置の製造方法を示す工程フロー図である。
【図５】リードを折り曲げ加工する前の金属板材を示す図である。
【図６】ガラス封着工程を示す図である。
【図７】半導体発光装置を作製する工程を示す図である。
【図８】変形例に係る光素子用パッケージを示す図である。
【図９】各波長の光に対する高反射アルミナ及びＡｇメッキ層の反射率を示す特性図である。
【図１０】従来例に係る光素子用パッケージを示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    光素子用パッケージ
２    半導体発光装置
３    実装基板
１０    ベース
１１    内部空間
１１ａ  内周面
１１ｂ  勘合凹部
１２    外周部
１３    傾斜面
１４    凹面
１５    外周部
２０    ヒートスラグ
２１    マウント部
３１，３２  リード
２１ａ  側壁
２１ｂ  勘合凸部
２２    垂下部
２２ａ  周面
２２ｂ  底面
３１，３２  リード
３１ａ，３２ａ  リード上端部
３１ｂ，３２ｂ  貫通部分
３１ｃ，３２ｃ  延伸部分
３１ｄ，３２ｄ  終端部
３１ｅ，３２ｅ  開口部
３１ｆ,３２ｆ    突部
３２ｇ,３２ｇ    突部      
４０    絶縁材
５０    光素子
５１，５２  ワイヤ
【図１】
2010087181.tif 000003
【図２】
2010087181.tif 000004
【図３】
2010087181.tif 000005
【図４】
2010087181.tif 000006
【図５】
2010087181.tif 000007
【図６】
2010087181.tif 000008
【図７】
2010087181.tif 000009
【図８】
2010087181.tif 000010
【図９】
2010087181.tif 000011
【図１０】
2010087181.tif 000012