(57)【要約】【課題】セラミック基板のすり鉢状貫通孔の壁面を発光素子の発光効率を向上できる壁面とすることができる発光素子収納用パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】発行素子１２を上面に搭載するための実装領域１３を有する平板状の第１のセラミック基板１１と、第１のセラミック基板１１の実装領域１３を開口部として露出して開口部の大きさが第１のセラミック基板１１との接合側である下面側より上面側が大きいすり鉢状貫通孔１４を有する第２のセラミック基板１５との接合体からなる発行素子収納用パッケージ１０であって、すり鉢状貫通孔１４の壁面に第２のセラミック基板１５と同じセラミック材からなるセラミックペーストが塗布、焼成されるセラミック膜１６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発行素子を上面に搭載するための実装領域を有する平板状の第１のセラミック基板と、該第１のセラミック基板の前記実装領域を開口部として露出して該開口部の大きさが前記第１のセラミック基板との接合側である下面側より上面側が大きいすり鉢状貫通孔を有する第２のセラミック基板との接合体からなる発行素子収納用パッケージであって、
前記すり鉢状貫通孔の壁面に前記第２のセラミック基板と同じセラミック材からなるセラミックペーストが塗布、焼成されるセラミック膜を有することを特徴とする発行素子収納用パッケージ。
【請求項２】
第１のセラミック基板の導体配線パターン用の導体印刷パターンを備える１又は複数枚からなる第１のセラミックグリーンシートと、第２のセラミック基板のすり鉢状貫通孔用の挿通孔を備える１又は複数枚からなる第２のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成する発行素子収納用パッケージの製造方法において、
前記第１のセラミックグリーンシートに導体ペーストを用いてスクリーン印刷で前記導体印刷パターンを形成する工程と、
前記第２のセラミックグリーンシートにすり鉢状の前記挿通孔を成形し、該挿通孔の壁面に前記第２のセラミックグリーンシートと同じセラミック材からなるセラミックペーストをスクリーン印刷で塗布する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートと前記第２のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して前記すり鉢状貫通孔の壁面にセラミック膜を形成する工程を有することを特徴とする発行素子収納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、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を搭載して収納するための多層のセラミック基板を用いた発光素子収納用の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ＬＥＤ等の発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージとしては、プラスチックや、セラミックを用いて製造されたものが用いられている。また、近年の発光素子には、光出力を大きくすることが要求されているが、この要求に対応するのに発光素子にかけられる電流を増加させることで対応しようとすると、発光素子自体の温度も上昇し、発光素子を収納するためのパッケージがプラスチック製では、耐熱性が十分でないという問題が発生している。従って、最近では、発光素子収納用パッケージ及びその製造方法においては、耐熱性の高いアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等からなるセラミックを用いたものが多く用いられている。また、セラミック製の発光素子収納用パッケージには、発行素子を載置して囲繞する部分であるキャビティ部の壁面に、発行素子から発せられる光を反射させて発光効率を向上させることができる反射層を設けるものが開発されている。
【０００３】
パッケージの壁面部に光を反射させるための反射層を設ける従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージ及びその製造方法には、導体配線が形成されたセラミックグリーンシートに発光素子を載置すべきキャビティ部を形成するに際し、セラミックグリーンシートをキャビティ部が開口方向に広くなるようにプレス成形し、脱脂、焼成した後、キャビティ部壁面の導体層に貴金属めっきを施したものや、その製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、パッケージの壁面部に光を反射させるための反射層を設ける従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージ及びその製造方法には、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する略平板状のセラミック基体の上面に、発光素子を収納するための貫通孔を有するセラミック枠体を積層してなり、貫通孔内壁がセラミック基体上面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっていると共に、その表面に中心線平均粗さＲａが１〜３μｍで且つ発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上の金属層が被着されているものや、その製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４５９６５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したような従来の発光素子収納用パッケージ及びその製造方法は、次のような問題がある。
（１）発光素子搭載部であるキャビティ部を形成するのに、セラミックグリーンシートをキャビティ部の開口方向に広くなるようにプレス成形して凹部を形成する場合には、セラミックグリーンシートが屈折する部分に亀裂や、破断等が発生し、絶縁体としての機能が発揮できなくなっている。
（２）発光素子搭載部であるキャビティ部のすり鉢状貫通孔は、打ち抜き金型のパンチとダイスとの間のクリアランスを大きくしてセラミックグリーンシートを打ち抜くことで形成することができるが、すり鉢状貫通孔の壁面は、安定した形状でなく、大きな凸凹が発生している。このような形状の壁面を反射板とする場合には、光の拡散が大きくなって、安定した反射光を得ることができないので、発光素子の発光効率を向上させることが難しくなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、セラミック基板のすり鉢状貫通孔の壁面を発光素子の発光効率を向上できる壁面とすることができる発光素子収納用パッケージ及びその製造方法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】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る発光素子収納用パッケージは、発行素子を上面に搭載するための実装領域を有する平板状の第１のセラミック基板と、第１のセラミック基板の実装領域を開口部として露出して開口部の大きさが第１のセラミック基板との接合側である下面側より上面側が大きいすり鉢状貫通孔を有する第２のセラミック基板との接合体からなる発行素子収納用パッケージであって、すり鉢状貫通孔の壁面に第２のセラミック基板と同じセラミック材からなるセラミックペーストが塗布、焼成されるセラミック膜を有する。
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係る発光素子収納用パッケージの製造方法は、第１のセラミック基板の導体配線パターン用の導体印刷パターンを備える１又は複数枚からなる第１のセラミックグリーンシートと、第２のセラミック基板のすり鉢状貫通孔用の挿通孔を備える１又は複数枚からなる第２のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成する発行素子収納用パッケージの製造方法において、第１のセラミックグリーンシートに導体ペーストを用いてスクリーン印刷で導体印刷パターンを形成する工程と、第２のセラミックグリーンシートにすり鉢状の挿通孔を成形し、挿通孔の壁面に第２のセラミックグリーンシートと同じセラミック材からなるセラミックペーストをスクリーン印刷で塗布する工程と、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートを積層し、焼成してすり鉢状貫通孔の壁面にセラミック膜を形成する工程を有する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発光素子収納用パッケージは、平板状の第１のセラミック基板と、すり鉢状貫通孔を有する第２のセラミック基板との接合体からなる発行素子収納用パッケージであって、すり鉢状貫通孔の壁面に第２のセラミック基板と同じセラミック材からなるセラミックペーストが塗布、焼成されるセラミック膜を有するので、すり鉢状貫通孔の壁面がセラミックペーストで平坦面化されたセラミック膜によって、発光素子からの発光を効率よく反射できる反射面とすることができ、発光素子の発光効率を向上させることができる。また、例えば、セラミック膜の上面に金属膜を形成したとしても平坦面化された金属膜を形成でき、発光素子の発光効率を向上させる反射面とすることができる。
【０００９】
請求項２記載の発光素子収納用パッケージの製造方法は、第１のセラミックグリーンシートに導体ペーストを用いてスクリーン印刷で導体印刷パターンを形成する工程と、第２のセラミックグリーンシートにすり鉢状の挿通孔を成形し、挿通孔の壁面に第２のセラミックグリーンシートと同じセラミック材からなるセラミックペーストをスクリーン印刷で塗布する工程と、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートを積層し、焼成してすり鉢状貫通孔の壁面にセラミック膜を形成する工程を有するので、導体印刷パターンによって外部と電気的に導通状態が可能となる発光素子が搭載できる導体配線パターンが形成でき、セラミックペーストによって挿通孔の壁面が平坦面化されたセラミック膜面とすることができ、発光素子からの発光効率を向上させることができる発光素子収納用パッケージの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの製造方法の説明図である。
【００１１】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０は、平面視して、矩形状や、多角形や、円形等からなるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の１又は複数枚からなる平板状の第１のセラミック基板１１の両主面のうちの一方に、ＬＥＤ等の発光素子１２を搭載するための実装領域１３を有している。また、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０は、第１のセラミック基板１１の実装領域１３を開口部として露出して、この開口部の大きさが第１のセラミック基板１１との接合側である下面側より上面側が大きい断面視してすり鉢状貫通孔１４を有するアルミナや、窒化アルミニウム等の１又は複数枚からなる第２のセラミック基板１５を有している。この第２のセラミック基板１５のすり鉢状貫通孔１４の壁面には、この第２のセラミック基板１５と同じセラミック材からなるセラミックペーストがスクリーン印刷して塗布され、焼成されて形成されるセラミック膜１６を有している。このセラミック膜１６は、第２のセラミック基板１５のすり鉢状貫通孔１４の凸凹状態の壁面を平坦な表面とすることができるので、発光素子１２からの発光を効果的に反射させることができる。また、このセラミック膜１６の表面には、発光素子１２からの発光を更に効果的に反射させるために、めっき被膜が設けられることがある。
【００１２】
この発光素子収納用パッケージ１０に形成される上下層を電気的に導通状態とするためのビア導体１７を含む導体配線パターン１８は、第１のセラミック基板１１の一方の主面側である実装領域１３に、発光素子１２を載置するためのダイボンドパッド１９や、発光素子１２とボンディングワイヤ２０で接続するワイヤボンド方式（図１ではこの方式を図示）を用いて電気的に導通状態とするためのボンディングパッド２１等として形成されている。あるいは、導体配線パターン１８は、第１のセラミック基板１１の一方の主面側である実装領域１３に、発光素子１２に設ける接続用バンプで直接接続するフリップチップ方式を用いて電気的に導通状態とするためのボンディングパッド２１等として形成されている。また、導体配線パターン１８は、第１のセラミック基板１１の他方の主面側で、あるいは、第２のセラミック基板１５の上面側で外部と接続して電気的に導通状態とするための外部接続端子パッド２２等として形成されている。
【００１３】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０の製造方法を説明する。発光素子収納用パッケージ１０の製造方法には、Ａｌ２Ｏ３や、ＡｌＮ等のセラミックからなるセラミックグリーンシートが用いられている。このセラミックグリーンシートが例えば、Ａｌ２Ｏ３セラミックからなる場合には、Ａｌ２Ｏ３粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤が加えられ、十分に混練した後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーが作成され、ドクターブレード法等によって、例えば、厚さ０．２５ｍｍのロール状のシートに形成され、適当な大きさにカットしてセラミックグリーンシートが作製されている。
【００１４】
図２（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシートは、第１のセラミック基板１１用として１又は複数枚が準備されるが、ここでは、例えば、２枚からなる第１のセラミックグリーンシート２３、２３ａを準備している。この２枚からなる第１のセラミックグリーンシート２３、２３ａには、必要に応じてビア導体１７を形成するためのビア用貫通孔２４を打抜き金型や、パンチングマシーン等を用いて穿設して形成している。そして、この２枚の内の上方側の第１のセラミックグリーンシート２３には、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷してダイボンドパッド１９、ボンディングパッド２１、及びビア導体１７等の導体配線パターン１８（図２（Ｄ）参照）用の導体印刷パターン２５を形成している。また、２枚の内の下方側の第１のセラミックグリーンシート２３ａには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等のセラミックと同時焼成が可能な高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷してそれぞれの第１のセラミックグリーンシート２３、２３ａに形成するビア導体１７間を接続させるための繋ぎ配線パターン、ビア導体１７、及び外部接続端子パッド２２等の導体配線パターン１８（図２（Ｄ）参照）用の導体印刷パターン２５ａを形成している。
【００１５】
図２（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシートは、第２のセラミック基板１５用として１又は複数枚が準備されるが、ここでは、例えば、１枚からなる第２のセラミックグリーンシート２６を準備している。この第２のセラミックグリーンシート２６には、ピンと、このピンの径より大きい孔径を設けたダイスからなる打抜き金型で打抜いて、すり鉢状貫通孔１４用の挿通孔２７を形成している。ピンと、このピンの径より大きい孔径を設けたダイスからなる打抜き金型は、ピンの外径と、ダイスの孔径との間のクリアランスによって、ダイス上に載置された第２のセラミックグリーンシート２６を上からピンで押圧して打抜いた時に、第２のセラミックグリーンシート２６には、ピンと接する側に小さい孔径、ダイスと接する側に大きい孔径となるすり鉢状の挿通孔２７を形成することができる。そして、このすり鉢状の挿通孔２７の壁面には、第２のセラミックグリーンシート２６と同じセラミック材からなるセラミックペーストを用いてスクリーン印刷で塗布してセラミック膜１６用のセラミック印刷パターン２８を形成している。このスクリーン印刷では、すり鉢状の挿通孔２７部分をスクリーン印刷機の印刷台の下から吸引できるようにしてセラミックペーストをスクリーン印刷することですり鉢状の挿通孔２７の壁面に容易にセラミック印刷パターン２８を形成することができる。また、ここで用いるセラミックペーストは、比較的粘性が低く、流動性に富んでいるので、すり鉢状の挿通孔２７壁面の凸凹状態を平坦性のある表面にすることができる。なお、すり鉢状の挿通孔２７の壁面に設けるセラミック印刷パターン２８の上面には、必要に応じて、導体ペーストを用いてスクリーン印刷して導体金属膜を設ける場合がある。この導体金属膜上には、Ａｇめっき被膜等が形成でき発光素子１２からの発光を更に効果的に反射できる反射層を形成することができる。
【００１６】
次に、図２（Ｃ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート２３、２３ａと、第２のセラミックグリーンシート２６は、重ね合わされて温度と圧力をかけて積層され、積層体２９を形成している。次いで、図２（Ｄ）に示すように、この積層体２９は、還元雰囲気中の１６５０℃程度の温度で第１のセラミックグリーンシート２３、２３ａ、第２のセラミックグリーンシート２６、導体印刷パターン２５、２５ａ、及びセラミック印刷パターン２８を同時焼成して焼成体を形成している。この焼成体は、同時焼成によって積層体２９から約３０％程度収縮して、導体配線パターン１８を設ける第１のセラミック基板１１、すり鉢状貫通孔１４の壁面にセラミック膜１６を設ける第２のセラミック基板１５の接合体からなる発光素子収納用パッケージ１０としている。なお、発光素子収納用パッケージ１０には、必要に応じて、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜や、Ａｇめっき被膜等の貴金属めっき被膜が施される。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の発光素子収納用パッケージは、ＬＥＤ等の発光素子を搭載させて発光効率を向上できる照明や、ディスプレイ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０：発光素子収納用パッケージ、１１：第１のセラミック基板、１２：発光素子、１３：実装領域、１４：すり鉢状貫通孔、１５：第２のセラミック基板、１６：セラミック膜、１７：ビア導体、１８：導体配線パターン、１９：ダイボンドパッド、２０：ボンディングワイヤ、２１：ボンディングパッド、２２：外部接続端子パッド、２３、２３ａ：第１のセラミックグリーンシート、２４：ビア用貫通孔、２５、２５ａ：導体印刷パターン、２６：第２のセラミックグリーンシート、２７：挿通孔、２８：セラミック印刷パターン、２９：積層体
【図１】
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【図２】
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