(57)【要約】【課題】半導体発光素子の下面から発せられる光を高効率で外部に取り出すことができ、さらに半導体発光素子に通電するための電極同士を確実に絶縁することができ、しかも煩雑な製造工程を要しない半導体発光素子搭載用基板を提供する。【解決手段】セラミックス又は樹脂からなる平板状の基板３上面に、半導体発光素子１６を搭載するための搭載部１２ａを有する半導体発光素子搭載用基板であって、この基板３上面は、搭載部１２ａを囲うように環状の凹部１１ａを有し、この凹部１１ａの内側側面の少なくとも一部は搭載部上面とのなす角が９０°以下、又は、凹部の外側側面の少なくとも一部は基板上面とのなす角が９０°以下に形成され、凹部の内側側面の少なくとも一部又は凹部の外側側面の少なくとも一部を除く凹部の表面は、金属薄膜１９を備えて反射面２０を形成することを特徴とする半導体発光素子搭載用基板１ａ１による。【選択図】  図１
2008141073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス又は樹脂からなる平板状の基板上面に、半導体発光素子を搭載するための搭載部を有する半導体発光素子搭載用基板であって、
前記基板上面は、前記搭載部を囲うように環状の凹部を有し、
前記凹部の内側側面の少なくとも一部は前記搭載部上面とのなす角が９０°以下、又は、前記凹部の外側側面の少なくとも一部は前記基板上面とのなす角が９０°以下に形成され、
前記凹部の内側側面の少なくとも一部又は凹部の外側側面の少なくとも一部を除く前記凹部の表面は、金属薄膜を備えて反射面を形成することを特徴とする半導体発光素子搭載用基板。
【請求項２】
前記凹部の内側側面及び／又は外側側面は、階段状に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子搭載用基板。
【請求項３】
前記基板は、前記凹部により形成される環上の対向する２点を結ぶ第２の凹部を備え、
前記第２の凹部の両側面のうち少なくとも一部は、前記搭載部上面とのなす角が９０°以下に形成され、
前記第２の凹部の両側面のうち少なくとも一部を除く表面は、金属薄膜を備えて反射面を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子搭載用基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板と、前記環状の凹部を囲うように前記半導体発光素子搭載用基板の上面に接合されるリフレクターとを備えることを特徴とする半導体発光素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板と、前記搭載部に接合される半導体発光素子と、前記環状の凹部を囲うように前記半導体発光素子搭載用基板の上面に接合されるリフレクターとを備えることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の下面近傍から発せられる光を取り出すことで高発光効率かつ高輝度を実現する半導体発光素子搭載用基板および半導体発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体発光素子（ＬＥＤ）に通電すると、その上面のみならず側面や下面及び内部から光を発することが知られており、光源に半導体発光素子を用いた発光装置を製造する場合に、高発光効率でかつ高輝度の発光装置を製造するためには、半導体発光素子から発せられる光をいかに効率良く外部に取り出せるかが重要な課題であった。
このような課題に対処するためにいくつかの発明が開示されている。
【０００３】
以下に、従来技術に係る「半導体発光素子搭載用パッケージ及びその製造方法」について説明する。
特許文献１に記載される発明は、パッケージ外部に光をより有効に取出すのに好適な半導体発光素子搭載用パッケージに関するものであり、より詳細には、半導体発光素子が搭載される領域を有するシリコン基板と、半導体発光素子が搭載される領域よりも大きい貫通孔を有し、シリコン基板に積層されるシリコン製のリフレクタ基板と、貫通孔の内面に形成された反射膜とを備え、シリコン基板は、半導体発光素子の搭載領域を包囲する溝が表面に形成され、溝の内面に反射膜が形成されることを特徴とするものである。
上記構成の特許文献１に記載される発明によれば、半導体発光素子の下面近傍から発せられる光を有効に外部に取り出すことができるので、特許文献１に記載の半導体発光素子搭載用パッケージを用いて高輝度の発光装置を実現できるという効果を有する。
【０００４】
また、特許文献２には「発光素子実装用サブマウント基板及びその製造方法」に関する発明が開示されている。
特許文献２に係る発明は、基板上に設けられる凹状部の側面および底部の表面に半導体発光素子に電力を供給するための電極ラインを形成し、その上面に半導体発光素子を電極やソルダー金属パットを介してフリップチップボンディングしたことを特徴とするものである。
上記構成の特許文献２に記載の発明によれば、基板上に設けられる凹状部の表面および底面の表面に形成される電極ラインが金属薄膜で構成される場合、この金属薄膜の表面が反射面として作用するため、半導体発光素子から発せられる光を高効率で外部に取り出すことができるという効果が期待できる。
また、半導体発光素子の下面の一部が裸出しており、電極ラインとの間に空隙を有することから、半導体発光素子の下面から発せられる光の一部も外部に取り出すことができるという効果が期待できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３５２７６号公報
【特許文献２】特開２００６−２４９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示される発明の場合、溝部の内面に形成される金属薄膜からなる反射膜と、半導体発光素子搭載領域上に形成される薄膜電極は近接しており、製造工程において万一反射膜の一部と薄膜電極の一部が接触した場合には、この部分から漏電してしまい、この結果、半導体発光素子収納用パッケージ自体が不良品化してしまう可能性があり、製品の歩留りが低下する可能性があった。
また、上述のような不具合を回避する目的で、反射膜と薄膜電極とを十分に離間して絶縁した場合、絶縁部分における光の反射率が低くなってしまい、反射効率を大幅に向上させ難いという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示される発明の場合にも、半導体発光素子に通電する電極ライン同士が近接しているため、製造工程において万一これらが接触してしまった場合には、特許文献１に記載の発明と同様の不具合が生じる可能性があった。
【０００８】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、半導体発光素子の下面から発せられる光を高効率で外部に取り出すことができ、さらに半導体発光素子に通電するための電極同士を確実に絶縁することができ、しかも煩雑な製造工程を要しない半導体発光素子搭載用基板および半導体発光素子収納用パッケージおよび発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である半導体発光素子搭載用基板は、セラミックス又は樹脂からなる平板状の基板上面に、半導体発光素子を搭載するための搭載部を有する半導体発光素子搭載用基板であって、この基板上面は、搭載部を囲うように環状の凹部を有し、この凹部の内側側面の少なくとも一部は搭載部上面とのなす角が９０°以下、又は、凹部の外側側面の少なくとも一部は基板上面とのなす角が９０°以下に形成され、凹部の内側側面の少なくとも一部又は凹部の外側側面の少なくとも一部を除く凹部の表面は、金属薄膜を備えて反射面を形成することを特徴とするものである。
上記構成の半導体発光素子搭載用基板において、環状の凹部とその表面に形成される金属薄膜は、半導体発光素子の下面近傍から発せられる光を、基板の表面側へ導くと同時に周辺に拡散させるという作用を有する。
また、凹部の内側側面の少なくとも一部又は、凹部の外側側面の少なくとも一部は、基板上面とのなす角が９０°以下に形成して、その部分を除いて金属薄膜を備えるので、当該凹部の内側側面あるいは外側側面の少なくとも一部は、半導体発光素子電極間の絶縁帯として作用しながら、その光拡散方向からの視野に対しては、その絶縁帯が現れないという作用を有する。
従って、凹部の内側側面の少なくとも一部又は凹部の外側側面の少なくとも一部を除く凹部の表面の面積すなわち、反射面の面積を広くするという作用を有する。この結果、請求項１に記載の発明の反射面における光の反射性と拡散性を向上させるという作用を有する。
【００１０】
請求項２記載の発明である半導体発光素子搭載用基板は、請求項１記載の半導体発光素子搭載用基板であって、凹部の内側側面及び／又は外側側面は、階段状に形成されることを特徴とするものである。
上記構成の半導体発光素子搭載用基板は、請求項１記載の発明と同じ作用に加え、凹部の内側側面及び／又は外側側面を階段状に形成することで、凹部内に高低差の異なる反射面を複数形成させるという作用を有する。そして、この高低差の異なる反射面において半導体発光素子から発せられる光の拡散を助長するという作用を有する。また、凹部の内側側面及び／又は外側側面を階段状に形成した場合においても請求項１に記載の発明と同様に、絶縁帯の形成とその光拡散方向からの視野に対してその絶縁帯が現れないという作用は踏襲される。
【００１１】
請求項３記載の発明である半導体発光素子搭載用基板は、請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子搭載用基板であって、基板は、凹部により形成される環上の対向する２点を結ぶ第２の凹部を備え、この第２の凹部の両側面のうち少なくとも一部は、搭載部上面とのなす角が９０°以下に形成され、第２の凹部の両側面のうち少なくとも一部を除く表面は、金属薄膜を備えて反射面を形成することを特徴とするものである。
上記構成の半導体発光素子搭載用基板は、請求項１又は請求項２記載の発明と同じ作用に加え、第２の凹部とその表面に形成される金属薄膜は、半導体発光素子の下面から発せられる光を環状の凹部へと導いて拡散させ、金属薄膜を備えていない第２の凹部の両側面のうちの一部は、半導体発光素子を導通させるための電極を相互に絶縁させるという作用を有する。
また、第２の凹部の両側面のうちの少なくとも一部に金属薄膜を備えることなく、絶縁帯として作用させ、搭載部上面とのなす角を９０°以下に形成することで、光拡散方向からの視野に対してその絶縁帯が現れないという作用を有する。従って、第２の凹部の両側面のうちの少なくとも一部を除く表面の面積、すなわち半導体発光素子の下面側に配置される反射面の面積を広くするという作用を有する。この結果、請求項２に記載の発明の反射面における光の反射性及び拡散性を一層向上させるという作用を有する。
【００１２】
請求項４記載の発明である半導体発光素子収納用パッケージは、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板と、環状の凹部を囲うように半導体発光素子搭載用基板の上面に接合されるリフレクターとを備えることを特徴とするものである。
上記構成の半導体発光素子収納用パッケージは、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の発明の作用と同じ作用に加え、リフレクターは、半導体発光素子から発せられる光を、基板とリフレクターにより構成されるキャビティ内に拡散させると同時に、基板の法線方向に光を放射させるという作用を有する。
この結果、請求項４記載の半導体発光素子収納用パッケージの基板の法線方向における光の照度を向上させるという作用を有する。
【００１３】
請求項５記載の発明である発光装置は、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板と、その搭載部に接合される半導体発光素子と、環状の凹部を囲うように半導体発光素子搭載用基板の上面に接合されるリフレクターとを備えることを特徴とするものである。
上記構成の発光装置は、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板と同じ作用に加え、半導体発光素子は、通電された際に光を発するという作用を有する。また、リフレクターは請求項４に記載のリフレクターと同じ作用を有する。また、これらの構成要素が組み合わされることにより、発光装置の外部から伝達される電気信号に応じて、基板の法線方向に光を発するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、凹部において絶縁を３次元的な構造でとることで、半導体発光素子の下面近傍から発せられる光の反射や拡散への影響を低減して、その光を基板の表面上に効率よく導くことができる。
この結果、半導体発光素子から発せられる光量が一定でも、基板の法線方向に発せられる光の量を増加させることができる、すなわち、半導体発光素子の発光効率を高めることができるという効果を有する。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明と同じ効果に加え、凹部の内側側面及び／又は外側側面を階段状にした場合、３次元的な絶縁を選択的に１乃至複数とることが可能であると同時に、凹部における光の反射による拡散を助長することができ、この結果、基板の法線方向に放射される光を略均質にできるという効果を有する。
また、このような階段状の構造は、平板状の基板の構成部材を複数積層することで容易に形成できるという効果を有する。
この結果、請求項２に記載の基板の製造工程を簡略化することができ、高品質な半導体発光素子搭載用基板を安価に提供できるという効果を期待できる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明と同じ効果に加え、第２の凹部を備えることで半導体発光素子の下面から発する光の一部を効率よく環状の凹部に導くことができると同時に、第２の凹部においても絶縁を３次元的な構造でとることで、絶縁帯の影響を低減させて半導体発光素子の下面から発する光を第２の凹部においても反射させて拡散することができるという効果を有する。
この結果、基板の法線方向に放出される光の量を一層増加させることができる、すなわち、半導体発光素子の発光効率を一層高めることができるという効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板の効果に加え、リフレクターを備えることで、キャビティ内の光を効率よく基板の法線方向に放射させることができるという効果を有する。この結果、基板の法線方向における光の照度が高い半導体発光素子収納用パッケージを提供できるという効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の半導体発光素子搭載用基板の効果に加え、半導体発光素子及びリフレクターを備えることで、発光効率が高くしかも高輝度な発光装置を提供できるという効果を有する。
この結果、発光装置の消費電力を節約することができるので、経済的であり、しかも半導体発光素子の発光時の発熱による発光装置自体の故障や不具合を防止することができるという効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る半導体発光素子搭載用基板及び半導体発光素子収納用パッケージ及び発光装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
以下に、本発明の実施例１に係る半導体発光素子搭載用基板及び半導体発光素子収納用パッケージ及び発光装置について図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。（特に請求項１、請求項３乃至請求項５に対応。）
図１は本発明の実施例１に係る発光装置を示す概念図である。また、図２（ａ）は図１中のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）はその変形例を示す断面図である。さらに、図３は（ａ）は図１中のＢ−Ｂ線矢視断面図であり，（ｂ）はその変形例を示す断面図である。
図１に示すように、本発明の実施例１に係る半導体発光素子搭載用基板１ａ１は、平板状の樹脂又はセラミックス製の基体４が複数積層してなる基板３の上面に半導体発光素子１６を搭載するための搭載部１２ａが設けられ、この搭載部１２ａを囲うように環状の第１の凹部１１ａが形成され、さらに、半導体発光素子１６の下面を裸出させるように、第１の凹部１１ａの環上の対向する２点を結ぶ線上に第２の凹部２４が形成されたものである。そして、第１の凹部１１ａにおいて、搭載部１２ａの側面を形成している面を除く他の第１の凹部１１ａの表面は、金属薄膜１９により被覆されており反射面２０を形成している。
【００２１】
なお、本実施例においては、基体４を複数積層して基板３を形成した場合を例えに挙げて説明しているが、基板３は一枚の基体４により構成してもよく、この場合、一枚の基体４がすなわち基板３となる。
また、実施例１に係る半導体発光素子搭載用基板１ａ１においては、搭載部１２ａの形状が略円形状である場合を例えに挙げて説明しているが、搭載部１２ａの形状は必ずしも略円形である必要はなく、例えば、四角形や多角形でもよく、あるいは、任意の曲線により形成された形状でも良い。つまり、搭載部１２ａは、上面が略平坦な突部であればよい。
さらに、上述のような半導体発光素子搭載用基板１ａ１の上面には、第１の凹部１１ａを囲むようにリフレクター７が接合されて、半導体発光素子収納用パッケージ２ａ１を構成している。
また、リフレクター７のキャビティ１０側の表面は金属薄膜８で被覆されており、その上面には反射面９が形成されている。
加えて、リフレクター７の内周面から第１の凹部１１ａの斜面１８のまでの基板３の上面も金属薄膜５により被覆されており、反射面６が形成されている。
また、上述のような半導体発光素子収納用パッケージ２ａ１において、半導体発光素子搭載用基板１ａ１上に設けられる搭載部１２ａの表面も、金属薄膜１３により被覆されており、その上面に反射面１４が形成されている。
そして、この反射面１４上に接合用バンプ１５を介して半導体発光素子１６が接合されており、発光装置４７ａ１が構成されている。
【００２２】
ここで、実施例１の発光装置４７ａ１に係る第１の凹部１１ａの構成と作用及び効果について詳細に説明する。
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、実施例１の発光装置４７ａ１に係る第１の凹部１１ａは、搭載部１２ａの側面であり第１の凹部１１ａの側面でもある内側側面１７と、この内側側面１７に延設され、基板３の上面に続く斜面１８により構成されている。
また、搭載部１２ａの内部にはビアホール２１が形成され、このビアホール２１内には導電性ペースト２２が充填されている。さらに、この導電性ペースト２２は、他の基体４上に形成される導電性メタライズ層２３と電気的に接続されており、外部から端子４６から伝達される電気信号は、導電性ペースト２２や導電性メタライズ層２３へと伝達され、接合用バンプ１５を介して半導体発光素子１６へ送られ、半導体発光素子１６の点灯と消灯が制御される仕組みになっている。
なお、本実施例においては、斜面１８を平面状の面として表現しているが、斜面１８は必ずしも平面である必要はなく、例えば曲面やその垂直断面を円弧、もしくは直線とする面、あるいはこれらの組み合わせにより構成される任意の面であってもよい。
さらに、この斜面１８の表面も金属薄膜１９で被覆されており、その上面には反射面２０が形成されている。
【００２３】
従って図２に示すように、基板３の上面に環状の第１の凹部１１ａを形成し、その斜面１８に上に金属薄膜１９から成る反射面２０を形成することで、半導体発光素子１６の下面近傍から発せられる光を第１の凹部１１ａへ導くことができるという効果を有する。
そして、第１の凹部１１ａ内に導かれた光は、第１の凹部１１ａからキャビティ１０内に放射され、反射面６，９，１４において反射しながら基板３の法線方向へと放射されるのである。
よって、上述のような発光装置４７ａ１によれば、半導体発光素子１６の下面近傍から発せられる光をキャビティ１０内に効率よく導くことができるという効果を有する。このため、キャビティ１０から放射される光量を増加させることができるという効果を有する。この結果、発光装置４７ａ１から発せられる光の照度を高めるという効果を有する。
また、第１の凹部１１ａを備えることでキャビティ１０内における光の拡散が促進され、発光装置４７ａ１から発せられる光を均質化できるという効果も期待できる。
特に、斜面１８を凹凸を有する面で構成した場合には、その表面に形成される反射面２０において光の乱反射を促進できるので、キャビティ１０内における光の拡散が一層進み、発光装置４７ａ１から発せられる光を一層均質なものにできるという効果を期待できる。
【００２４】
また、実施例１の発光装置４７ａ１に係る第１の凹部１１ａにおいて、内側側面１７と搭載部１２ａの表面のなす角αは９０°以下に設定され、さらに、内側側面１７は金属薄膜により被覆されることなく基体４の断面を裸出させている。
このように、内側側面１７と搭載部１２ａの表面のなす角を９０°以下に設定した場合、光拡散方向からの視野に対して内側側面１７が現れることがなく効率よく基板の法線方向に放射させることができるため、その金属薄膜１９などの導電性の材料で被覆されない内側側面１７を絶縁帯として機能させても、その部分の光の反射や拡散に与える影響が少なく、第１の凹部１１ａにおける反射面２０の面積を広くすることができるという効果を有する。これにより、第１の凹部１１ａに導かれた光の反射性と拡散性を向上させることができるという効果を有する。
さらに、搭載部１２ａの表面を被覆する金属薄膜１３や、斜面１８上を被覆する金属薄膜１９はいずれも導電性を有するのであるが、内側側面１７において基体４の断面を裸出させることで金属薄膜１３と金属薄膜１９とを垂直方向に離間することができ、この結果、金属薄膜１９と金属薄膜１３とを確実に絶縁できるという優れた効果が発揮される。
しかも、斜面１８上に反射面２０を形成し、内側側面１７を介して金属薄膜１３の表面に反射面１４を形成した場合には、たとえば、金属薄膜１９から成る反射面２０と、金属薄膜１３の表面に形成される反射面１４を同一平面上に形成し、これらの間に帯状の絶縁帯を設けた場合に比べて、絶縁帯を設けることによるキャビティ１０内の反射面の面積の減少を少なくできるという効果が発揮されるのである。
すなわち、実施例１に係る発光装置４７ａ１を平面図で表現した場合に、キャビティ１０内の平面領域を全て反射面として利用することができるという効果を有する。
よって、半導体発光素子１６から発せられる光のキャビティ内において基板３等に透過又は吸収されて減衰するのを最少限度にすることができるので、省電力でかつ高輝度の発光装置４７ａ１を提供できるという効果が発揮されるのである。
なお、本実施例においては、内側側面１７の全面において基体４の断面を裸出させているが、これは金属薄膜１３と金属薄膜１９を絶縁するためのものであるので、絶縁を施す状態であれば、その一部のみを裸出させて帯状の絶縁帯とし、その他の部分には金属薄膜により被覆して反射面を形成してもよい。
この場合、キャビティ１０内における光の反射効率が一層高まり、発光装置４７ａ１の発光効率を一層向上させることができる。
【００２５】
また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、半導体発光素子１６の下面側に、半導体発光素子１６の下面を露出させるような第２の凹部２４を形成しても良い。この場合、第２の凹部２４は、前述のとおり第１の凹部１１ａの環上の対向する２点を結ぶ線上に設けられるが、この第１の凹部１１ａの環上の対向する２点を結ぶとは、第１の凹部１１ａの一部と別の一部を、搭載部１２ａの上面に形成される半導体発光素子１６の陰極と陽極の電極接地点を分断するあるいはこれらの電極に挟まれるように形成されるという意味である。このように構成することによって、半導体発光素子１６の下面を露出させるものである。従って、この第２の凹部２４の水平面形状は、直線である必要はなく、凹部の幅の広狭はもちろんのこと、曲線を描いてもよい。
このような第２の凹部２４は、側面２５，２５及びこれらを除く面である底面２６により構成され、側面２５，２５と搭載部１２ａの上面のなす角βは９０°以下に設定されている。なお、側面２５，２５は、裸出した基体４の断面により構成されている。さらに、底面２６の表面は、金属薄膜１９により被覆されており、反射面２７を形成している。
よって、第２の凹部２４は必ずしも設けなくとも良いが、半導体発光素子１６の下面側に第２の凹部２４を形成することで、半導体発光素子１６の底面の真下に反射面２７を形成できるという効果を有する。
さらに、第２の凹部２４の側面２５，２５を、裸出した基体４の断面により構成することで、半導体発光素子１６に電気信号を伝送するための２つの電極を確実に絶縁できるという効果を有する。本実施例においては、この第２の凹部２４の側面２５，２５の全面において基体４の断面を裸出させているが、これらも絶縁を施す状態であれば、両側面のうち、少なくとも１面で、さらにその一部のみを裸出させて絶縁帯として、その他の部分には金属薄膜によって反射面を構成するようにしてもよい。但し、この第２の凹部２４における絶縁帯は、第１の凹部１１ａの絶縁帯と連続して構成されなければ、第１の凹部１１ａの絶縁帯以外の箇所と第２の凹部２４の絶縁帯以外の箇所が導通して、絶縁が不完全となる場合もあるので注意を要する。このことは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）を参照しながら後述する変形例においても同様である。
この場合も、たとえば、金属薄膜１９から成る反射面２７と、金属薄膜１３から成る反射面１４を同一平面上に形成し、これらの間に帯状の絶縁帯を設けた場合に比べて、絶縁帯を設けることによるキャビティ１０内の反射面の減少を防止することができるという効果が発揮される。
【００２６】
一般に、半導体発光素子１６は、その全面から光が発せられる発光体であるため、上述のような第２の凹部２４を設けない場合、半導体発光素子１６の下面は、半導体発光素子１６の影になってしまい容易に光を導き出すことができなかった。
このため、半導体発光素子１６から発せられる光の一部を有効に利用することができず、発光効率を高めるには限界があった。
これに対して、半導体発光素子１６の下面側に第２の凹部２４を形成した場合、半導体発光素子１６の下面において発せられた光が移動するための空間が確保されることになり、この空間（第２の凹部２４）内において半導体発光素子１６の下面から発せられた光は十分に拡散し、次の段階として第１の凹部１１ａへと導かれ、最終的に実施例１に係る発光装置４７ａ１のキャビティ１０内に導かれるのである。
この結果、実施例１に係る発光装置４７ａ１から発せられる光の量を増加させることができ、一層高輝度でかつ高い発光効率を有する発光装置を提供できるという極めて優れた効果が期待できるのである。
【００２７】
次に、実施例１に係る発光装置の変形例について図２（ｂ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。
なお、ここでは実施例１に係る発光装置４７ａ１との相違点に重点をおいて説明する。
図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、変形例に係る発光装置４７ａ２は、実施例１に係る発光装置４７ａ１とほぼ同じ構成を有するものであるが、発光装置４７ａ１において内側側面１７が形成される位置に斜面１８が、斜面１８が形成される位置に外側側面２８が形成される点が異なっている。そして、搭載部１２ｂの表面を被覆する金属薄膜１３と、斜面１８の表面を被覆する金属薄膜１９とは導通状態になるものの、基体４の断面が裸出した外側側面２８が設けられているため、導電性を有する金属薄膜５と斜面１８上の駆動部１９は確実に絶縁されるのである。
なお、本変形例においては、基板３の上面と外側側面２８のなす角γが９０°以下に形成されている。また、内側側面１７の場合と同様に、外側側面２８の全面において基体４の断面を裸出させる必要は必ずしもなく、絶縁を施す状態であれば、その一部のみを裸出させて絶縁帯とし、その他の部分には金属薄膜によって反射面を構成するようにしてもよい。
そして、上述のような、変形例に係る発光装置４７ａ２の場合も、発光装置４７ａ２を平面図で表現した場合に、キャビティ１０内の平面領域を全て反射面として利用することができるため、実施例１に係る発光装置４７ａ１と同じ作用及び効果を期待できる。
【００２８】
続いて、実施例１に係る発光装置の第２の凹部２４の変形例について図４を参照しながら説明する。
図４（ａ），（ｂ）はいずれも実施例１に係る発光装置の変形例を示す断面図である。なお、図１乃至図３に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。また、図４（ａ），（ｂ）はいずれも、第２の凹部２４の構造が理解され易いよう、図１中のＢ−Ｂ線において切断した場合の断面図で示している。ここでも実施例１に係る発光装置４７ａ１との相違点に重点をおいて説明する。
図４（ａ）に示すように、変形例に係る発光装置４７ｂ１は、第２の凹部２４の側面２５，２５の間に、突部２９を有し、この突部２９の表面は金属薄膜３０により被覆されて反射面３１が形成されることを特徴とするものである。
上記構成の発光装置４７ｂ１においては、第２の凹部２４の底面が半導体発光素子１６の中心から縁部に向って下降するよう傾斜しているため、図４中の波線で示すように、半導体発光素子１６の下面から発せられた光を一層効率よく第１の凹部１１ａ又はキャビティ１０内に導くことができるという効果を有する。
この結果、一層発光効率が高くかつ高輝度の発光装置を提供できるという効果を有する。
【００２９】
また、図４（ｂ）に示すように、第２の凹部２４の側面２５，２５の間に形成される突部は、半導体発光素子１６の中心部に向うにつれて傾斜が段階的に急峻になるような突部３２を設けた発光装置４７ｂ２としてもよい。
この場合、図中の破線で示すように、特に半導体発光素子１６の下面中心近傍で発せられる光が、第１の凹部１１ａ側へ導出されやすくなるので、上述の発光装置４７ｂ１よりもさらに発光効率が高くかつ高輝度の発光装置を提供できるという効果を有する。
【００３０】
なお、実施例１及びその変形例に係る発光装置４７ａ１〜４７ｂ２の説明においては、半導体発光素子１６が接合用バンプ１５を介して搭載部１２ａや１２ｂに接合される場合を例に挙げて説明したが、半導体発光素子１６はボンディングワイヤにより通電されてもよい。
以下に、ボンディングワイヤにより基板３と半導体発光素子１６とを接続した場合の一例について図５を参照しながら説明する。
図５は実施例１に係る発光装置の変形例を示す部分断面図である。なお、図１乃至図４に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。また、ここでも実施例１に係る４７ａ１との相違点に重点を置いて説明する。
図５に示すように、変形例に係る発光装置４７ｃは、基板３の上面に半導体発光素子１６を搭載するための搭載部３３を備え、この搭載部３３の表面を被覆する金属薄膜１３上に半導体発光素子１６が接合されている。
また、この搭載部３３を囲うように、第１の凹部３４が形成され、内側側面３５により金属薄膜１３と反射面３７を形成する金属薄膜３６とが絶縁されている。
さらに、半導体発光素子１６の底面側には第２の凹部２４が形成され、側面２５，２５により金属薄膜１３と金属薄膜１９とが絶縁されている。
【００３１】
また、第１の凹部３４内には、基板３内の導電性メタライズ層２３から導電性ペースト２２を介して伝送される電気信号を、基板３の表面側へ送るための電極３８，３８が突設されている。
この電極３８，３８は、円柱又は角柱状の絶縁体の垂直方向内部にビアホール２１，２１が穿設されたものであり、ビアホール２１内に導電性ペースト２２が充填されることで、電極３８の表面に電気信号を伝送できるよう構成されている。そして、ボンディングワイヤ３９により電極３８と半導体発光素子１６とが電気的に接続されており、半導体発光素子１６に電気信号が伝送される仕組みになっている。
また、上述のような変形例に係る発光装置４７ｃにおいても、第１の凹部３４の内側側面３５を除く表面は金属薄膜３６により被覆されており、反射面３７が形成されている。
さらに、電極３８の上面は、電極３８の上面において光の反射効率が損なわれることがないよう、金属薄膜３６により被覆され、その上面に反射面３７が形成されている。また、電極３８の上面と電極３８の側面３８ａとのなす角δは９０°以下に設定されており、側面３８ａは、電極３８を構成する絶縁体の裸出した断面により構成されている。
なお、ボンディングワイヤ３９と、電極３８の上面を被覆する金属薄膜３６とは接触していても良い。これは、電極３８の側面３８ａにより、金属電極３８の表面を被覆する金属薄膜３６と、第１の凹部３４の表面を被覆する金属薄膜３６とが絶縁されるためである。
よって、変形例に係る発光装置４７ｃの場合も、発光装置４７ｃを平面図で表現した場合に、キャビティ１０内の平面領域の全てを反射面として利用することができるため、実施例１に係る発光装置４７ａ１と同じ効果が期待できる。
【００３２】
なお、電極３８の側面３８ａの少なくとも一部に、電極３８の表面を被覆する金属薄膜３６と、第１の凹部３４の表面を被覆する金属薄膜３６とを絶縁するための帯状の絶縁帯を設けることによれば、この絶縁帯以外の電極３８の側面３８ａを金属薄膜３６により被覆しても良い。
この場合、変形例に係る発光装置４７ｃの発光効率を一層向上させることができるという効果を有する。
また、図５に示すような変形例に係る発光装置４７ｃにおいては、半導体発光素子１６の下面側に第２の凹部２４を設けた場合を例えに挙げて説明しているが、第２の凹部２４は必ずしも設けなくともよい。
さらに、図５では、半導体発光素子１６に通電するための２つの電極に、ボンディングワイヤ３９を用いた場合を例えに挙げて説明しているが、この２つの電極のうちいずれか１方のみにボンディングワイヤ３９を用いて電気的に接続してもよい。
【実施例２】
【００３３】
以下に、本発明の実施例２に係る半導体発光素子搭載用基板及び半導体発光素子収納用パッケージ及び発光装置について図６を参照しながら詳細に説明する。（特に請求項２に対応。）
図６は本発明の実施例２に係る発光装置の断面図である。なお、図１乃至図５に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。また、図６における第１の凹部の形態が理解され易いよう、図１中のＡ−Ａ線と同じ位置で切断した場合の断面図で示している。ここでも実施例１に係る発光装置４７ａ１との相違点に重点をおいて説明する。
本発明の実施例１に係る半導体発光素子搭載用基板１ｄは、平板状の樹脂又はセラミックス製の基体４が複数積層してなる基板３の上面に半導体発光素子１６を搭載するための搭載部１２ａが設けられ、この搭載部１２ａを囲うように環状の第１の凹部４３が形成され、さらに、半導体発光素子１６の下面を裸出させるように、第１の凹部１１ａ上の２点を結ぶ線上に第２の凹部２４が形成されたものである。なお、この第２の凹部２４は、必ずしも設けなくともよい。
さらに、上述のような半導体発光素子搭載用基板１ｄの上面には、第１の凹部４３を囲むようにリフレクター７が接合されて、半導体発光素子収納用パッケージ２ｄを構成している。
そして、上述のような半導体発光素子収納用パッケージ２ｄにおいて、半導体発光素子搭載用基板１ｄとリフレクター７により構成される空間であるキャビティ１０内の搭載部１２ａの表面は、金属性の金属薄膜１３により被覆されており、その上面には反射面１４が形成され、この反射面１４上に接合用バンプ１５を介して半導体発光素子１６が接合されて発光装置４７ｄを構成している。
また、リフレクター７の内周面から第１の凹部４３の外側側面２８のまでの基板３の上面も金属薄膜５により被覆されており、反射面６が形成されている。
【００３４】
また、実施例２に係る第１の凹部４３は、その内側側面及び／又は外側側面は、階段状に形成されることを特徴としており、例えば、図６に示すように、内側側面１７から外側側面２８に向って階段面４４，４４が段階的に上昇するよう構成され、この階段面４４，４４の表面は、金属薄膜１９により被覆されて反射面２０を形成している。
なお、実施例２に係る第１の凹部４３の断面形状は、必ずしも図６に示すような形態でなくともよく、外側側面２８から内側側面１７に向って段面４４，４４が段階的に上昇するよう構成されてもよいし、第１の凹部４３の断面の任意の位置に向って段階的に落ち窪むように、又は段階的に盛り上がるように階段面４４，４４が形成されても良い。
さらに、それぞれの階段面４４，４４は、必ずしも水平である必要はなく、斜面や曲面あるいはこれらの組み合わせにより構成された面でもよい。
【００３５】
このように、第１の凹部４３の断面の少なくとも一部を階段状に形成した場合、第１の凹部４３内に高低差の異なる反射面２０が複数面形成されることになり、この高低差の異なる反射面２０において半導体発光素子から発せられる光の拡散を助長することができるという効果を有する。
この結果、キャビティ１０の法線方向に発せられる光を一層均質なものにすることができ、高品質でかつ高輝度の発光装置４７ｄを提供できるという効果を有する。
また、実施例２に係る第１の凹部４３は、特に上面に導電性メタライズ層２３を形成した基体４を複数枚積層して基板３を構成する場合に、それぞれの基体４に第１の凹部４３を構成するための孔を直径を変えながら穿設しておき、その孔の縁部上面に金属薄膜１９から成る反射面２０を形成したものを複数積層させることによって容易に形成することができる。
このことはすなわち、半導体発光素子搭載用基板１ｄや半導体発光素子収納用パッケージ２ｄ、さらには発光装置４７ｄを製造する際に、階段面４４や段差面４５、並びに絶縁のために必要な内側側面１７又は外側側面２８を形成するのに特殊な技術を必要としないことを意味している。
従って、発光装置４７ｄによれば、発光装置４７ｄを製造する際の製造コストを削減することができるという効果を有する。この結果、高品質の発光装置４７ｄを安価に提供できるという優れた効果が期待できる。
また、図６に示すように、複数の基体４を積層して基板３を構成した場合、基体４と基体４の間に導電性メタライズ層２３から成る配線パターンを収容できるという効果も期待できる。
この結果、キャビティ１０内に収容される半導体発光素子１６の点灯と消灯を高度に制御することが可能となり、一層高品質な発光装置を提供できるという効果が期待できる。
【００３６】
なお、図６においては、階段面４４の表面にのみ金属薄膜１９を形成しているが、絶縁のために内側側面１７又は外側側面２８のいずれか一方を、基体４が裸出した断面により構成している場合には、階段面４４と階段面４４により形成される段差面４５を金属薄膜１９により被覆しその表面に反射面を形成してもよい。
この場合、階段面４４においても光を反射させることが可能となり、キャビティ１０内における光の透過や吸収によりロスを低減にすることができるという効果が期待できる。
この結果、一層発光効率が高く光輝度の発光装置４７ｄを提供できるという効果が発揮される。
あるいは、内側側面１７又は外側側面２８において、基体４の断面を裸出させる代わりに、段差面４５のうちのいずれか１つを基体４が裸出した断面により構成してもよい。また、その際には、段差面４５の全面において断面を裸出させてもよいが、絶縁を施す状態であれば、その一部のみを裸出させて帯状の絶縁帯とし、その他の部分には金属薄膜によって反射面を構成するようにしてもよい。
この場合も、一層発光効率が高く光輝度の発光装置を提供できるという効果を期待できる。
【００３７】
さらに、実施例１の変形例に係る発光装置４７ｂ１，４７ｂ２を特徴づける突部２９や突部３２は、実施例２に係る発光装置４７ｄの第２の凹部２４に設けてもよく、この場合、実施例１の変形例に係る発光装置４７ｂ１，４７ｂ２と同様の効果が期待できる。
【００３８】
最後に、本願発明に係る半導体発光素子搭載用基板、半導体発光素子収納用パッケージおよび発光装置の基板に形成される第１の凹部の環状概念について図７を参照しながら説明する。なお、図１乃至図６に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図７（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明に係る半導体発光素子搭載用基板、半導体発光素子収納用パッケージおよび発光装置の基板に形成される第１の凹部の一例を示す平面図である。また、本段落の説明が理解され易いよう、図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれキャビティの上方から見下ろした平面図で示しており、第１の凹部と搭載部及び半導体発光素子のみを記載した。
本発明に係る第１の凹部は、図７（ａ）の斜線を付した領域で示すように、円形の内側側面４２ａと円形の外側側面４２ｂにより構成される環状構造でもよいし、あるいは、図示しないが、内側側面４２ａ及び／又は外側側面４２ｂが任意の多角形により構成された環状構造でもよい。すなわち、本願でいう「環状」とは、「円状」という意味ではなく、「繋がっている」あるいは「閉じた形状」という意味である。この場合、第１の凹部４１を形成する際に使用する金型あるいは抜き型の形状が単純となり、製品の製造コストを削減できるという効果を有する。
【００３９】
また、図７（ｂ）の斜線を付した領域で示すように、第１の凹部４１は、内側側面４２ａ及び／又は外側側面４２ｂの外周が凹凸を有する多角形により構成された環状構造でもよい。この場合、第１の凹部４１を形成する際に使用する金型あるいは抜き型の形状はやや複雑になるものの、第１の凹部４１内における光の乱反射が助長されて、キャビティ１０から放射される光の均質性を高めることができるという効果を有する。
さらに、図７（ｃ）の斜線を付した領域で示すように、第１の凹部４１の内側側面４２ａは、半導体発光素子１６の中心側に向って落ち窪むように構成されてもよい。この場合、半導体発光素子１６の底面から発せられる光を一層効率よく第１の凹部４１内に導くことができる上、第１の凹部４１の反射面の面積を広くすることができるという効果を有する。よって、キャビティ１０から放射される光の照度を高めることができる。この結果、製品の発光効率を一層高めることができるという優れた効果が期待できる。また、この（ｃ）で示す構造では、実施例１などで示されるように、絶縁を備えた第２の凹部を形成することなく、第１の凹部４１のみで、半導体発光素子１６の底面から発せられる光を効率よく導くことが可能である。
なお、図７（ａ）〜（ｃ）に示した構成は、それぞれを単独で用いても良いしあるいは組み合わせて用いてもよい。この場合、上述のようなそれぞれの効果を相加した効果が期待できる。
【００４０】
なお、上述のような実施例１及び実施例２において説明した発光装置４７ａ１〜４７ｄにおいて、リフレクター７や、合成樹脂性の基体４には、直に金属薄膜を形成することが可能であり、この場合、銀やアルミニウムあるいは金が適している。
また、反射面を形成する金属薄膜をセラミックス製の基体４に形成させる場合には、たとえば、ドクターブレード法等により形成したシート状のセラミックス成形体（グリーンシート）上にタングステンやモリブデン等により導電性メタライズ層を形成した後、これらを同時焼結させ、さらに焼成された導電性メタライズ層上にニッケルや金や銀による金属メッキ層を形成させ、この金属メッキ層を実施例１及び実施例２において説明した金属薄膜としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項５に記載された発明は、半導体発光素子の下面から発せられる光を高効率で外部に取り出すことができ、さらに半導体発光素子に通電するための電極同士を確実に絶縁することができ、しかも煩雑な製造工程を要しない半導体発光素子搭載用基板及び半導体発光素子収納用パッケージ及び発光装置であり、発光装置を有する電気製品の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１に係る発光装置を示す概念図である。
【図２】（ａ）は図１中のＡ−Ａ線矢視断面図であり，（ｂ）はその変形例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図１中のＢ−Ｂ線矢視断面図であり，（ｂ）はその変形例を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はいずれも実施例１に係る発光装置の変形例を示す断面図である。
【図５】実施例１に係る発光装置の変形例を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る発光装置の断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明に係る半導体発光素子搭載用基板，半導体発光素子収納用パッケージおよび発光装置の基板に形成される第１の凹部の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ１〜１ｄ…半導体発光素子搭載用基板  ２ａ１〜２ｄ…半導体素子収納用パッケージ  ３…基板  ４…基体  ５…金属薄膜  ６…反射面  ７…リフレクター  ８…金属薄膜  ９…反射面  １０…キャビティ  １１ａ，１１ｂ…第１の凹部  １２ａ，１２ｂ…搭載部  １３…金属薄膜  １４…反射面  １５…接合用バンプ  １６…半導体発光素子  １７…内側側面  １８…斜面  １９…金属薄膜  ２０…反射面  ２１…ビアホール  ２２…導電性ペースト  ２３…導電性メタライズ層（配線パターン）  ２４…第２の凹部  ２５…側面  ２６…金属薄膜  ２７…反射面  ２８…外側側面  ２９…突部  ３０…金属薄膜  ３１…反射面  ３２…突部  ３３…搭載部  ３４…第１の凹部  ３５…内側側面  ３６…金属薄膜  ３７…反射面  ３８…電極  ３９…ボンディングワイヤ  ４０…搭載部  ４１…第１の凹部  ４２ａ…内側側面  ４２ｂ…外側側面  ４３…第１の凹部  ４４…階段面  ４５…段差面  ４６…端子  ４７ａ１〜４７ｄ…発光装置
【図１】
2008141073.tif 000003
【図２】
2008141073.tif 000004
【図３】
2008141073.tif 000005
【図４】
2008141073.tif 000006
【図５】
2008141073.tif 000007
【図６】
2008141073.tif 000008
【図７】
2008141073.tif 000009