(57)【要約】  【課題】小型で高輝度の発光素子搭載用パッケージおよび発光装置を提供すること。  【解決手段】発光素子搭載用パッケージ１は、凹部13および凹部13内に発光素子２を搭載するための搭載部11ａを有する絶縁基体11を有しており、凹部13の側壁と搭載部11ａとの間に設けられ、搭載部11ａを取り囲む枠部材14と、凹部13の側壁と枠部材14との間に設けられた遮光体15とを有している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部および該凹部内に発光素子を搭載するための搭載部を有する絶縁基体を備えており、
前記凹部の側壁と前記搭載部との間に設けられ、該搭載部を取り囲む枠部材と、
前記凹部の側壁と前記枠部材との間に設けられた遮光体とを有していることを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
【請求項２】
前記枠部材は内側に傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項３】
前記遮光体は前記凹部の側壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項４】
前記遮光体は前記枠部材の外側壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項５】
請求項１に記載された発光素子搭載用パッケージと、
該発光素子搭載用パッケージに搭載された前記発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記枠部材は、前記発光素子の発光面から前記側壁の上端へ伸ばした仮想直線と同等、もしくは仮想直線より上方へ突出していることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオード等の発光素子が搭載される発光素子搭載用パッケージおよび発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子と部品を搭載するための凹部を有する発光素子搭載用パッケージおよび発光装置が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2003-7946号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の発光装置をアレイ状とした場合に、発光素子から発せられた光が凹部の側壁を透過する場合があり、消灯している、隣接した他の発光素子搭載用パッケージへ光が入射してしまい、コントラストが低下してしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様によれば、発光素子搭載用パッケージは、凹部および該凹部内に発光素子を搭載するための搭載部を有する絶縁基体を備えており、前記凹部の側壁と前記搭載部との間に設けられ、該搭載部を取り囲む枠部材と、前記凹部の側壁と前記枠部材との間に設けられた遮光体とを有している。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、発光装置は、上記構成の発光素子搭載用パッケージと、該発光素子搭載用パッケージに搭載された前記発光素子とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様による発光素子搭載用パッケージは、発光素子搭載用パッケージは、凹部および凹部内に発光素子を搭載するための搭載部を有する絶縁基体を備えており、凹部の側壁と搭載部との間に設けられ、搭載部を取り囲む枠部材と、凹部の側壁と枠部材との間に設けられた遮光体とを有していることから、発光素子から発せられた光が、搭載部を取り囲む枠部材によって反射されることとなる。また、仮に発光素子から発せられた光の一部が枠部材を透過したとしても、凹部の側壁と枠部材との間に設けられた遮光体によって遮られて、消灯している、隣接した他の発光素子搭載用パッケージへ光が入射してしまうのを抑制し、コントラストが高いものとすることができる。
【０００８】
本発明の他の態様による発光装置は、上記構成の発光素子搭載用パッケージと、発光素子搭載用パッケージに搭載された発光素子とを有していることから、コントラストが高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における発光装置を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態における発光装置の他の例を示す上面図である。
【図４】（ａ）は図３のＡ−Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における発光装置は、図１〜図４に示されているように、発光素子搭載用パッケージ１と、発光素子搭載用パッケージ１に形成された凹部13内に搭載された発光素子２とを含んでいる。発光装置は、例えば照明装置を構成する回路基板上に実装される。
【００１２】
発光素子搭載用パッケージ１は、絶縁基体11と、枠部材14と、遮光体15とを有している。図１〜図４において、発光装置は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１〜図４において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
【００１３】
絶縁基体11は、上面に凹部13を有しており、平面視において、矩形の板状の形状を有している。絶縁基体11は、発光素子２を支持するための支持体として機能し、凹部13の底面に設けられた配線導体12上に発光素子２が半田等の接合材を介して接着され固定される。
【００１４】
絶縁基体11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。
【００１５】
絶縁基体11が、樹脂材料を用いて作製される場合は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等を用いることができる。
【００１６】
絶縁基体11が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００１７】
凹部13は、発光素子２の搭載領域となる搭載部11ａが設けられている。図１〜図４に示す例においては、凹部13の内側壁は底面に対して垂直な面を有しており、搭載部11ａに発光素子２が搭載されている。
【００１８】
このような凹部13は、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートにレーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、凹部13となる貫通孔を複数のセラミックグリーンシートに形成し、これらのセラミックグリーンシートを、貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートに積層することで形成できる。また、絶縁基体11の厚みが薄い場合には、凹部13となる貫通孔は、セラミックグリーンシートを積層した後、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって形成すると精度よく加工できるので好ましい。
【００１９】
枠部材14は、凹部13の側壁と搭載部11ａとの間に設けられ、搭載部11ａを取り囲んでいる。このような構成とすることによって、発光素子２から発せられた光が、搭載部11ａを取り囲む枠部材14により反射されることとなる。
【００２０】
このような枠部材14は、絶縁基体11と同様に枠部材14用のセラミックグリーンシートにレーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、枠状となる貫通孔をセラミックグリ
ーンシートに形成し、これらのセラミックグリーンシートを、貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートに積層することで形成できる。また、絶縁基体11の厚みが薄い場合には、枠部材14となる貫通孔は、セラミックグリーンシートを積層した後、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって形成すると精度よく加工できるので好ましい。なお、枠部材14は、枠部材14用のセラミックグリーンシートを絶縁基体11用のセラミックグリーンシートと共用して作製し、絶縁基体11と枠部材14とが絶縁基体11の凹部13の側壁で連結されたものとしても構わない。また、枠部材14は明色または白色となるものであると、発光素子２から発せられた光がより良好に反射されるものとなり、好ましい。なお、上述の明色または白色の枠部材14は、波長が400乃至700ｎｍの光を反射率70％以上で反射することができるものである。
【００２１】
また、図３および図４に示される例のように、枠部材14は内側に傾斜面を有していると、発光素子２から横方向に放射された光を枠部材14の傾斜面で上方へ良好に反射させて、発光装置の輝度を高めることができる。なお、枠部材14の内側の傾斜面と凹部13の底面とのなす角度θは鈍角であって、特に110度〜145度とするとよい。角度θをこのような範囲とすると、枠部材14となる貫通孔の内側の傾斜面を打ち抜き加工で安定かつ効率よく形成することが容易であり、この発光素子搭載用パッケージ１を用いた発光装置を小型化しやすい。
【００２２】
このような角度θとなる枠部材14の内側の傾斜面は、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを大きく設定した打ち抜き金型を用いてセラミックグリーンシートを打ち抜くことによって形成される。すなわち、打ち抜き金型のパンチの径に対してダイスの穴の径のクリアランスを大きく設定しておくことで、セラミックグリーンシートを主面側から他方主面側に向けて打ち抜く際にグリーンシートがパンチとの接触面の縁からダイスの穴との接触面の縁に向けて剪断されて、貫通孔の径が主面側から他方主面側に広がるように形成される。このとき、セラミックグリーンシートの厚み等に応じてパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを設定することで、セラミックグリーンシートに形成される貫通孔の内側面の角度を調節できる。
【００２３】
また、パンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスが小さい打ち抜き金型による加工によって角度θが約90度の貫通孔を形成した後に、貫通孔の内側面に円錐台形状または角錐台形状の型を押し当てることでも、上述のような一方の主面側から他方の主面側に広がる角度θを有する貫通孔を形成してもよい。
【００２４】
遮光体15は、凹部13の側壁と枠部材14との間に設けられている。このような構成とすることによって、仮に発光素子２から発せられた光の一部が枠部材14を透過したとしても、凹部13の側壁と枠部材14との間に設けられた遮光体15によって遮られて、例えば消灯している、隣接した他の発光素子搭載用パッケージ１へ光が入射してしまうのを抑制し、コントラストが高いものとすることができる。
【００２５】
また、遮光体15は、枠部材14を透過した光が発光素子搭載用パッケージ１の外部へ透過するのを防止するためのものである。枠部材14を透過した光は弱まった光であるので、遮光体15は枠部材14を透過して弱まった光を透過し難いものであればよい。よって、遮光体15は透明でない有色のセラミックや樹脂でよい。さらには、遮光体15で反射してコントラストが低下することがないように、暗色または黒色であるのがより好ましい。
【００２６】
このような遮光体15は、暗色となるセラミックペースト、樹脂ペースト等を凹部13の側壁と枠部材14との間に塗布等をすることにより形成される。暗色となるセラミックペーストは、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、顔料としての酸化チタン、酸化モリブデン、酸化クロム等と、適当な有機バイン
ダー、溶剤等とを添加混合して得ることができる。そして、このペーストを塗布して、しかる後に焼成することによって固化され、さらにセラミックスの焼成後に黒色系または暗色系を呈するものである。
【００２７】
また、暗色となる樹脂ペーストは、例えば熱硬化性樹脂に、暗色を呈する顔料や有機溶剤とを添加して混練することにより作成され、これをスクリーン印刷法などにより塗布される。
【００２８】
上述の暗色または黒色の遮光体15は、波長が400乃至700ｎｍの光を反射率10％以下で反射するものである。
【００２９】
遮光体15は、凹部13の側壁に設けられているものとすると、仮に発光素子２から横方向に放射された光の一部が枠部材14を透過したとしても、遮光体15の形成箇所が広範囲となっており、効率的に絶縁基体11の凹部13周縁への光の透過または入射を防止することが可能となり、コントラストがより高いものとすることができる。
【００３０】
また、遮光体15は、枠部材14の外側壁に設けられているものとすると、遮光体15の形成箇所を光源である発光素子２に近接したものとすることができ、仮に発光素子２から発せられた光の一部が枠部材14を透過したとしても、発光素子２に近接した箇所で遮られるものとすることができ、コントラストが効果的に高いものとすることができる。
【００３１】
また、図１〜図４に示される例のように、遮光体15は、絶縁基体11における発光素子２の搭載部11ａ周辺の上面全面に発光素子２を取り囲むように設けられているものとすると、仮に発光素子２から横方向に放射された光の一部が枠部材14を透過したとしても、遮光体15によって、例えば消灯している、隣接した他の発光素子搭載用パッケージ１へ光が入射してしまうのを抑制し、また絶縁基体11の凹部13周辺から光が放射されるのを抑制することが可能となり、コントラストが高いものとすることができる。
【００３２】
また、図３に示される例のように、枠部材14において絶縁基体11と連結されている箇所に補助凹部13ａを設けて、凹部13と同様に補助凹部13ａの内面に遮光体15を設けたものとすると、枠部材14の外側壁に設けられた遮光体15が搭載部11ａを取り囲むように設けられたものとなり、仮に発光素子２から横方向に放射された光の一部が枠部材14を透過したとしても、遮光体15によって、例えば消灯している、周囲に隣接した他の発光素子搭載用パッケージ１へ光が入射してしまうのを効果的に抑制することが可能となり、コントラストが高いものとすることができる。
【００３３】
配線導体12は、絶縁基体11の表面および内部に設けられている。配線導体12の一端部は、例えば、凹部13の底面に導出しており、配線導体12の他端部は、絶縁基体11の下面に導出している。配線導体12は、発光素子搭載用パッケージ１に搭載された発光素子２と外部の回路基板とを電気的に接続するためのものである。配線導体12は、絶縁基体11の表面または内部に設けられた配線導体と、絶縁基体11を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体同士を電気的に接続する貫通導体とを含んでいる。
【００３４】
配線導体12は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。例えば、絶縁基体11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、Ｗ，ＭｏまたはＭｎ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒等を添加混合して得た配線導体12用の導体ペーストを、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基体11の所定位置に被着形成される。配線導体12が貫通導体である場合は、
金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって配線導体12用の導体ペーストを充填しておくことによって形成される。
【００３５】
配線導体12の露出する表面には、さらに電解めっき法または無電解めっき法によってめっき層が被着されている。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や、発光素子２の電極に接続されるボンディングワイヤ等の接続部材３との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、ニッケルめっき層と金めっき層とが、あるいはニッケルめっき層と銀めっき層とが、順次被着される。
【００３６】
また、発光素子２が搭載される配線導体12上では、厚さ10〜80μｍ程度の銅めっき層を被着させておくことにより、発光素子２の熱を良好に放熱させやすくしてもよいし、下面の配線導体12上では、厚さ10〜80μｍ程度の銅めっき層を被着させておくことにより、発光素子搭載用パッケージ１から外部の回路基板に放熱させやすくしてもよい。
【００３７】
また、上記以外の金属からなるめっき層、例えば、パラジウムめっき層等を介在させていても構わない。
【００３８】
また、発光素子２が搭載される配線導体12の最表面には銀めっき層を被着させ、他の配線導体12の最表面には金めっき層を被着させることが好ましい。金めっき層は、銀めっき層と比較して、接続部材３、外部回路基板の配線との接合性に優れており、銀めっき層は、金めっき層と比較して光に対する反射率が高いためである。また、配線導体12の最表面を銀と金との合金めっき層として、例えば、銀と金との全率固溶の合金めっき層としてもよい。
【００３９】
発光素子搭載用パッケージ１は、凹部13の搭載部11ａに発光素子２が搭載されることによって発光装置が作製される。発光素子搭載用パッケージ１に搭載される発光素子２がワイヤボンディング型である場合には、発光素子２は、半田等の接合材によって配線導体12上に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材３を介して発光素子２の電極と配線導体12とが電気的に接続されることによって発光素子搭載用パッケージ１に搭載される。
【００４０】
発光素子２は、例えば発光ダイオード（Light  Emitting  Diode）等の半導体発光素子である。なお、発光素子２は必要に応じて、樹脂やガラス等からなる封止材、樹脂やガラス、セラミックス、金属等からなる蓋体等により封止される。このとき、枠部材14は、発光素子２の発光面から凹部13の側壁の上端へ伸ばした仮想直線Ｌと同等、もしくは仮想直線Ｌより上方へ突出しているものとすると、発光素子２から発せられ、横方向に放射された光が確実に枠部材14へ照射され、枠部材14により反射されることとなり、好ましい。
【００４１】
次に、本実施形態の発光素子搭載用パッケージ１の製造方法について説明する。
【００４２】
絶縁基体11は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体からなり、その底面に発光素子２が搭載される搭載部11ａが設けられた凹部13を有している。この絶縁基体11は、主成分が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、Ａｌ２Ｏ３の粉末に焼結助材としてシリカ（ＳｉＯ２），マグネシア（ＭｇＯ），カルシア（ＣａＯ）等の粉末を添加し、さらに適当なバインダ、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、従来周知のドクターブレード法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。
【００４３】
このセラミックグリーンシートを用いて、以下の（１）〜（５）の工程により発光素子搭載用パッケージ１が作製される。
【００４４】
（１）凹部13、枠部材14となる部位の打ち抜き金型を用いた打ち抜き工程。
【００４５】
（２）絶縁基体11の凹部13の底面、内部、側面、下面となる部位に内部導体や貫通導体を含む配線導体12をそれぞれ形成するための導体ペーストの印刷塗布および充填工程。
【００４６】
（３）各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程。
【００４７】
（４）このセラミックグリーンシート積層体を約1500〜1800℃の温度で焼成して、各配線導体12を有する絶縁基体11が複数配列された多数個取り基板を得る工程。
【００４８】
（５）焼成して得られた多数個取り基板に発光素子搭載用パッケージ１の外縁となる箇所に沿って分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法、またはスライシング法等により発光素子搭載用パッケージ１の外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取り基板の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取り基板用のセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によりセラミックグリーンシート積層体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。
【００４９】
遮光体15は、上述の（２）の工程において、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに、暗色となるセラミックペーストを枠部材14の外側壁または凹部13の側壁、必要に応じて平面視で枠部材14の外側壁および凹部13の側壁に挟まれる箇所、凹部13の周辺となる箇所に塗布し、絶縁基体11、枠部材14とともに焼成することにより形成される。または、上述の（５）の工程において、発光素子搭載用パッケージ１に、暗色となる樹脂ペーストを枠部材14の外側壁または凹部13の側壁、必要に応じて平面視で枠部材14の外側壁および凹部13の側壁に挟まれる箇所、凹部13の周辺に塗布することにより形成される。
【００５０】
また、上述の（２）の工程において、配線導体12は、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、複数の絶縁基体11のそれぞれの所定位置に形成される。配線導体12のうち、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することによってセラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけばよい。このような導体ペーストは、タングステン，モリブデン，マンガン，銀または銅等の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、導体ペーストは、絶縁基体11との接合強度を高めるために、ガラス、セラミックスを含んでいても構わない。
【００５１】
また、配線導体12の露出した表面に、厚さ0.5〜５μｍのニッケルめっき層および厚さ0.1〜３μｍの金めっき層を順次被着させるか、または厚さ１〜10μｍのニッケルめっき層および0.1〜１μｍの銀めっき層を順次被着させるのがよい。これによって、配線導体12
が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体12と発光素子２との接合材による接合や配線導体12とボンディングワイヤ等の接続部材３との接合や、配線導体12と外部の回路基板の配線との接合を強固にできる。
【００５２】
このようにして形成された発光素子搭載用パッケージ１に、発光素子２が搭載部11ａ上に搭載された発光装置を外部回路基板にはんだ等のろう材を介して搭載することで、発光素子２が配線導体12を介して外部回路基板に電気的に接続される。なお、発光素子２の各電極は、ボンディングワイヤ等の接続端子等により発光素子搭載用パッケージ１の配線導
体12に電気的に接続されている。
【００５３】
本実施形態の発光素子搭載用パッケージ１によれば、凹部13および凹部13内に発光素子２を搭載するための搭載部11ａを有する絶縁基体11を備えており、凹部13の側壁と搭載部11ａとの間に設けられ、搭載部11ａを取り囲む枠部材14と、凹部13の側壁と枠部材14との間に設けられた遮光体15とを有していることから、発光素子２から発せられた光が、搭載部11ａを取り囲む枠部材14によって反射されることとなる。また、仮に発光素子２から発せられた光の一部が枠部材14を透過したとしても、凹部13の側壁と枠部材14との間に設けられた遮光体15によって遮られて、消灯している、隣接した他の発光素子搭載用パッケージへ光が入射してしまうのを抑制し、コントラストが高いものとすることができる。
【００５４】
本実施形態の発光装置によれば、上記構成の発光素子搭載用パッケージ１と、発光素子搭載用パッケージ１に搭載された発光素子２とを有していることから、コントラストが高いものとすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・・発光素子搭載用パッケージ
11・・・・絶縁基体
11ａ・・・搭載部
12・・・・配線導体
13・・・・凹部
14・・・・枠部材
15・・・・遮光体
２・・・・発光素子
３・・・・接続部材
【図１】
2015159245.tif 000003
【図２】
2015159245.tif 000004
【図３】
2015159245.tif 000005
【図４】
2015159245.tif 000006