(57)【要約】【課題】発光素子からの発光の発光効率を向上させることができると同時に、発光素子からの発熱の放熱効率が向上できる、安価な発光素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】平板からなるセラミック基体１１と、中央部に発光素子１４からの発光を反射させるための一方の主面側の開口径が他方の主面側の開口径より大きいテーパ状の開口孔１３を設ける平板からなるセラミック反射体１２と、セラミック基体１１のいずれかの主面と、セラミック反射体１２の他方の主面との間に設け、セラミック反射体１２の開口孔１３から露出、及びセラミック基体１１とセラミック反射体１２の外周から突出するＣｕ、又はＣｕ合金板からなるリード端子１５、１５ａと、セラミック基体１１、セラミック反射体１２、及びリード端子１５、１５ａを接合するガラス、又は樹脂からなる接合材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】
平板からなるセラミック基体と、
中央部に発光素子からの発光を反射させるための一方の主面側の開口径が他方の主面側の開口径より大きいテーパ状の開口孔を設ける平板からなるセラミック反射体と、
前記セラミック基体のいずれかの主面と、前記セラミック反射体の前記他方の主面との間に設け、前記セラミック反射体の前記開口孔から露出、及び前記セラミック基体と前記セラミック反射体の外周から突出するＣｕ、又はＣｕ合金板からなるリード端子と、
前記セラミック基体、前記セラミック反射体、及び前記リード端子を接合するガラス、又は樹脂からなる接合材を有することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子収納用パッケージにおいて、前記リードフレームにはＡｇ、又はＡｇ合金からなるめっき被膜を有することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を収納するためのセラミック製の発光素子収納用パッケージに関し、より詳細には、セラミック基体、セラミック反射体、及びリードフレーム状の端子を有し、この端子が発光素子と電気的に導通状態に接続させると共に外部と電気的に導通状態を形成する発光素子収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＥＤ等の発光素子を収納し外部と電気的に導通状態を形成するための発光素子収納用パッケージとしては、絶縁性や、電気的特性に対応させるためにプラスチック製や、セラミック製のパッケージが用いられてきた。一方、発光素子には、明るさを向上させるための要求が高く、これに対応させるために発光素子に通電させる電流を増加させることで対応している。しかしながら、発光素子は、電流の増加とともに発光素子自体の温度も上昇するという状態となっている。このような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の場合には、プラスチックの熱伝導性が低く、充分な発光素子からの発熱の放熱性が得られないことから発光素子自体の劣化によって逆に輝度を低下させるという問題が発生している。また、プラスチック製の発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発光の紫外線に長時間晒されることでプラスチック表面に劣化が発生するので、特に、これを反射体に用いた場合には反射効率が低下して発光素子の輝度を低下させるという問題が発生している。従って、発熱の高い高輝度の発光素子を収納させるための発光素子収納用パッケージには、熱伝導性に優れ、表面劣化の発生がないセラミック製が好適となっている。
【０００３】
図２（Ａ）に示すように、従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージ５０は、高融点金属からなる導体配線パターンをスクリーン印刷で設けるセラミック基体５１用の複数枚のセラミックグリーンシートを用いている。また、従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージ５０は、中央部に貫通孔を打ち抜いて設けるセラミック反射体５２用の１又は複数枚のセラミックグリーンシートを用いている。そして、それぞれのセラミックグリーンシートは、全てを重ね合わせて積層した後、セラミックグリーンシートと高融点金属を同時焼成して発光素子収納用パッケージ５０を形成している。この発光素子収納用パッケージ５０は、セラミック基体５１の上面と、セラミック反射体５２の貫通孔壁面とで形成されるキャビティ部５３に発光素子５４が収納できるようになっている。しかしながら、上記の発光素子収納用パッケージ５０は、セラミック反射体５２の貫通孔壁面である反射面が、上方側の開口径を大きくするようなテーパ状の反射面を打ち抜いて形成することが難しいので、発光素子５４の発光効率を向上させることが難しくなっている。
【０００４】
そこで、図２（Ｂ）に示すように、セラミック基体５１が上記の発光素子収納用パッケージ５０の場合と同様からなる従来のセラミック製の他の発光素子収納用パッケージ５０ａは、このセラミック基体５１の上面の外周部に発光素子５４を囲繞できるような金属製のリング状からなる金属反射体５７や、セラミック粉末をプレス成形して形成するセラミック反射体５２ａを接合材を介して接合させて設けることで形成している。この発光素子収納用パッケージ５０ａは、金属反射体５７を金属板を機械加工したり、セラミック反射体５２ａをセラミック粉末をプレス成形したりして形成するので、上方側の開口径を大きくするようなテーパ状の反射面にすることができ、発光素子５４の発光効率を向上させることができる。
【０００５】
上記の発光素子収納用パッケージ５０、５０ａのセラミック基体５１は、そこに設ける導体配線パターンの内の、例えば、上面に設けるボンディングパッド５５と、発光素子５４とを電気的に接続状態にすると共に、ボンディングパッド５５と、下面に設ける外部接続端子パッド５６とを電気的に接続状態にすることができるようになっている。これらの導体配線パターンは、セラミックグリーンシートに金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷し、セラミックグリーンシートと金属導体を還元雰囲気中で同時焼成して形成している。
【０００６】
従来の発光素子収納用パッケージには、樹脂基体と、樹脂反射体の間にリードフレームを挟み込み、発光素子が搭載されるリードフレームの直下に放熱部材を設けて、発光素子からの発熱の放熱効率を向上されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の発光素子収納用パッケージには、金属板と、リードフレームを導熱樹脂で一体化させ、更にこの上に光反射樹脂からなる反射部を設けて、発光素子からの発光の反射による発光効率と、発光素子からの発熱の放熱効率を向上されるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４９４４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２０１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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は、次のような問題がある。
（１）従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージは、セラミック基体がセラミックグリーンシートに導体配線パターンを形成して作製するセラミック多層基板で構成されているので、セラミック基体の加工が難しく高価なものとなっている。
（２）特開２００６−４９４４２号公報や、特開２００７−２０１２３４号公報で開示されるような発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発熱の放熱効率が向上できると共に、初期の段階では樹脂反射体による発光素子からの発光の反射による発光効率を向上させることができるものの、樹脂基体や樹脂反射体に照射される発光素子からの発光の時間が経過するにつれて紫外線による樹脂表面の劣化が発生して反射率が低下し、逆に発光素子からの発光の発光効率が低下するという問題を有している。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、発光素子からの発光の発光効率を向上させることができると同時に、発光素子からの発熱の放熱効率が向上できる、安価な発光素子収納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】
【０００９】
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、平板からなるセラミック基体と、中央部に発光素子からの発光を反射させるための一方の主面側の開口径が他方の主面側の開口径より大きいテーパ状の開口孔を設ける平板からなるセラミック反射体と、セラミック基体のいずれかの主面と、セラミック反射体の他方の主面との間に設け、セラミック反射体の開口孔から露出、及びセラミック基体とセラミック反射体の外周から突出するＣｕ、又はＣｕ合金板からなるリード端子と、セラミック基体、セラミック反射体、及びリード端子を接合するガラス、又は樹脂からなる接合材を有する。
【００１０】
ここで、上記の発光素子収納用パッケージは、リードフレームにはＡｇ、又はＡｇ合金からなるめっき被膜を有するのがよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明の発光素子収納用パッケージは、平板からなるセラミック基体と、中央部に発光素子からの発光を反射させるための一方の主面側の開口径が他方の主面側の開口径より大きいテーパ状の開口孔を設ける平板からなるセラミック反射体と、セラミック基体のいずれかの主面と、セラミック反射体の他方の主面との間に設け、セラミック反射体の開口孔から露出、及びセラミック基体とセラミック反射体の外周から突出するＣｕ、又はＣｕ合金板からなるリード端子と、セラミック基体、セラミック反射体、及びリード端子を接合するガラス、又は樹脂からなる接合材を有するので、セラミック基体やセラミック反射体が熱伝導率の高いセラミック製で、リード端子が熱伝導率の高いＣｕ、又はＣｕ合金板で発光素子からの発熱を速やかに伝熱させて放熱させることができ、放熱効率を向上させることができる。また、発光素子収納用パッケージは、光の紫外線による表面劣化の発生がないセラミック製であるので、発光素子からの発光を確実に反射させて発光効率を向上させることができる。更に、発光素子収納用パッケージは、導体配線パターン等を設けないセラミック基体とセラミック反射体との間に安価なＣｕ、又はＣｕ合金板からなるリード端子を挟み込んで接合材でリード端子間の間を充填させながら気密性を保持して接合できるので、安価なパッケージとすることができる。
【００１２】
特に、上記の発光素子収納用パッケージは、リードフレームにはＡｇ、又はＡｇ合金からなるめっき被膜を有するので、光の反射効率の高いＡｇ、又はＡｇ合金からなるめっき被膜面によって発光素子からの発光の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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）、（Ｂ）はそれぞれ従来の発光素子収納用パッケージの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
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、平面視する外形形状が矩形状や、多角形や、円形等で、平板からなるセラミック基体１１と、平面視する外形形状がセラミック基体１１と略同じで、平板からなるセラミック反射体１２を有している。このセラミック反射体１２は、中央部に一方の主面側の開口径が他方の主面側の開口径より大きく、壁面がテーパ状からなる開口孔１３を設け、この空間部に搭載されることとなる発光素子１４からの発光を反射させるために設けられている。セラミック基体１１や、セラミック反射体１２には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、低温焼成セラミック等からなるセラミック基材を用いることができる。そして、セラミック基材からは、これをセラミックグリーンシートにしてそれぞれの形状の成形体を形成し、焼成して平板のセラミック基体１１や、セラミック反射体１２としている。あるいは、セラミック基材からは、これを造粒粉末にして粉体プレス機でそれぞれの形状の成形体を形成し、焼成して平板のセラミック基体１１や、セラミック反射体１２としている。セラミック基体１１や、セラミック反射体１２は、セラミック基材に光の紫外線による表面劣化の発生がないので、発光素子１４からの発光の反射率の低下を防止することができる。
【００１５】
セラミック基体１１や、セラミック反射体１２は、特に、セラミック基材を限定するものではないが、セラミック基体１１には、発光素子１４からの発熱を速やかに放熱させると共に、発光素子１４からの発光を反射させて輝度を向上させるために、熱伝導率及び反射率を高くすることができるアルミナ、又は窒化アルミニウムを用いるのが好ましい。また、セラミック反射体１２には、発光素子１４からの発光を反射させて輝度を向上させるために、セラミック表面の反射率を高くすることができるアルミナ、又は低温焼成セラミックを用いるのが好ましい。更に、セラミック反射体１２には、開口孔１３の壁面を正確なテーパ状にして反射効率を向上させるために、セラミック基材に水、バインダー等を混ぜ込みスプレードライヤで略円形に造粒乾燥する粉体を用いて上金型、下金型、及びダイスからなる金型を備えた粉体プレス機で成形体を形成し、焼成して作製するものが好ましい。
【００１６】
上記の発光素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１の両主面のいずれかの主面と、セラミック反射体１２の前述した他方の主面との間に設けられるＣｕ板、又はＣｕを主成分とし、例えば、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等のいずれか１、又は複数を含むＣｕ合金板で作製されるリード端子１５を有している。このリード端子１５は、大型の金属板を打ち抜いたり、エッチング加工等を行ってリードフレーム１７とし、それぞれの端子がセラミック反射体１２の開口孔１３から露出すると共に、セラミック基体１１とセラミック反射体１２の外周から突出するようにして設けられている。また、このリードフレーム１７には、外周部にそれぞれのリード端子１５を連結させて支持するためのタイバー１８を有している。更に、リードフレーム１７には、発光素子１４を直接接合させるためのリード端子１５ａを設けることもできる。
【００１７】
また、上記の発光素子収納用パッケージ１０は、セラミック基体１１、セラミック反射体１２、及びリード端子１５を接合するためのガラス、又はエポキシやシリコン等の樹脂からなる接合材１６を有している。特に、ガラスからなる接合材１６は、ガラスを加熱してセラミック基体１１、セラミック反射体１２、及びリード端子１５を接合するので強固に接合でき、接合部の気密信頼性も向上させることができる。セラミック基体１１とセラミック反射体１２に接合材１６で接合させた後のリード端子１５ａに載置接合される発光素子１４は、ボンディングワイヤ１９等を介してリード端子１５に接続して電気的な導通状態を形成するようになっている。そして、リードフレーム１７のタイバー１８を切断除去してそれぞれのリード端子１５、１５ａが電気的に独立状態になるようにしている。なお、発光素子１４からの発熱は、これが載置接合されるリード端子１５ａが熱伝導率の優れるＣｕ、又はＣｕ合金板からなり、これを介してパッケージの横方向へも放熱させることができるようになっているので、放熱効率を向上させることができる。
【００１８】
発光素子収納用パッケージ１０は、リード端子１５、１５ａをセラミック基体１１と、セラミック反射体１２で挟み込んでリード端子１５、１５ａとセラミック基体１１や、セラミック反射体１２と近接する部分における接合材１６を薄くしている。また、発光素子収納用パッケージ１０は、リード端子１５、１５ａとセラミック基体１１や、セラミック反射体１２と近接する部分以外のセラミック基体１１と、セラミック反射体１２が、間にリード端子１５、１５ａを介さないで対向する部分の接合材１６を厚くしている。また、この発光素子収納用パッケージ１０は、セラミック反射体１２の開口孔１３から露出するリード端子１５、１５ａをセラミック基体１１の上面の接合材１６に埋め込むようにすると共に、リード端子１５、１５ａの上面が接合材１６で覆われないようにして接合している。従って、この発光素子収納用パッケージ１０は、リード端子１５、１５ａがセラミック基体１１や、セラミック反射体１２と略当接した状態となっているので、発光素子１４からの発熱を熱伝導率が優れるリード端子１５、１５ａ、及びセラミック基体１１を介してセラミック基体１１の下面からや、セラミック反射体１２を介してセラミック反射体１２の上面からも効率よく放熱させることができる。
【００１９】
上記の発光素子収納用パッケージ１０のリードフレーム１７には、Ａｇ、又はＡｇを主成分とし、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ａｕ等を含有するＡｇ合金からなるめっき被膜を有するのがよい。このめっき被膜は、Ａｇや、Ａｇ合金からなるめっき浴に浸漬し、電気的通電を行って形成される銀白色系のめっき被膜である。なお、Ａｇや、Ａｇ合金からなるめっき被膜は、通常、Ｃｕ、又はＣｕ合金板の表面にＮｉや、Ｎｉ合金からなるめっき被膜を形成した後、この上面に形成している。また、リードフレーム１７へのめっき被膜は、通常、セラミック基体１１と、セラミック反射体１２で挟み込んで接合させる前に予め形成している。このＡｇや、Ａｇ合金からなるめっき被膜は、発光素子１４からの発光の反射率を高めることができ、発光素子１４の発光効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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照明や、ディスプレイ等に用いることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０：発光素子収納用パッケージ、１１：セラミック基体、１２：セラミック反射体、１３：開口孔、１４：発光素子、１５、１５ａ：リード端子、１６：接合材、１７：リードフレーム、１８：タイバー、１９：ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
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