(57)【要約】【課題】発光素子の発する熱を効率よく放散させて放熱効果を高めることができるとともに凹部の内面に被着した金属層が剥がれることなく、長期にわたって表示装置として使用できる発光素子収納用パッケージとすること。【解決手段】発光素子収納用パッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための複数の凹部４が縦横の並びに配列されたものであって、絶縁基体１の上面および下面の凹部４同士の間の部位にそれぞれ溝８を有しており、上面の溝８は互いに平行に配置されているとともに下面の溝８は上面の溝８とは異なる方向に互いに平行に配置されている。【選択図】図７
2008182271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の上面に発光素子を収容するための複数の凹部が縦横の並びに配列された発光素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体の上面および下面の前記凹部同士の間の部位にそれぞれ溝を有しており、前記上面の溝は互いに平行に配置されているとともに前記下面の溝は前記上面の溝とは異なる方向に互いに平行に配置されてい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】
前記上面の溝と前記下面の溝は平面透視して互いに直交していることを特徴とする請求項１記載の発光素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記溝は、その内面に隣接する前記凹部間で前記発光素子の発光する光を遮断する光遮断層が被着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージと、前記複数の凹部のそれぞれに収容された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備してい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、発光ダイオード等の発光素子を用いた表示装置等に用いられる、発光素子を収納するための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】
従来、発光ダイオード等の発光素子は、その輝度の向上により電光表示板等の表示装置に多用されるようになってきた。従来の発光素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）の一例をDEJ図１１に示す。同図に示すように、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）等から成る絶縁基体１１の表面に縦横の並びに複数の凹部１４を配列するとともに、凹部１４内に搭載部１２と配線層１５を形成したパッケージの凹部１４内に、発光素子１３を収容して搭載部１２に搭載するとともに配線層１５にボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続することで、表示装置として構成される。そして、パッケージの凹部１４内に収容された発光素子１３に電力を印加し、所定の発光素子１３を発光させることによって文字や画像が表示できるようになっている。
【０００３】
また、発光素子１３が発光する光が絶縁基体１１を透過して隣接する凹部１４に収容された発光素子１３が発光する光と混色するのを防止するために、凹部１４の内面にタングステン等のメタライズ層等から成る金属層１７を形成している。また、発光素子１３が発光する光を効率良く反射して、外部に放出するために金属層１７の表面には、高反射率の金属層を被着していることもある。
【特許文献１】特開平５−３３５６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近時、表示装置は表示する文字や画像の解像度や鮮明度を向上させるためにパッケージの単位面積当たりの発光素子１３の数が大幅に増大してきており、凹部１４を多数形成させるようになってきている。このため、パッケージに多数の発光素子１３を収容させた表示装置の場合、多数の発光素子１３を発光させて作動させた際に一部の発光素子１３が発光し続けることとなり、発光し続ける発光素子１３の温度は９０℃近くまで上昇し、表示装置全体の温度は６０℃近くまで上昇する。このような温度上昇や温度降下に伴う熱膨張や熱収縮を繰り返すうちに、特に絶縁基体１１の４隅の内部応力が集中しやすい場所において、クラックやひび割れが発生して構造的に劣化するとともに、発光素子１３にも電気信号の誤動作が発生したり、発光素子１３が破損してしまい、結果として表示装置の寿命が短くなるという問題点があった。
【０００５】
また、発光素子１３の発する熱により凹部１４の内面に被着した金属層１７が剥がれてしまい、発光素子１３の発光する光が隣接する凹部１４に収容された発光素子１３が発光する光と混色したり、外部に向けて効率良く放射することができなくなるという問題点を有していた。
【０００６】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、絶縁基体の放熱効果を高めて発光素子の発する熱を効率よく放散させることによって、長期にわたって使用することができる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】
【０００７】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に発光素子を収容するための複数の凹部が縦横の並びに配列された発光素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体の上面および下面の前記凹部同士の間の部位にそれぞれ溝を有しており、前記上面の溝は互いに平行に配置されているとともに前記下面の溝は前記上面の溝とは異なる方向に互いに平行に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは前記上面の溝と前記下面の溝が平面透視して互いに直交していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは前記溝は、その内面に隣接する前記凹部間で前記発光素子の発光する光を遮断する光遮断層が被着されていることを特徴とする。
本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、前記複数の凹部のそれぞれに収容された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面または下面に形成された溝を空気が通ることとなり、絶縁基体の放熱効果が高まって発光素子の発する熱を効率よく放散することができるとともに、凹部の内面に被着した金属層が剥がれるのを有効に防止することができる。従って、長期にわたって使用することができる発光素子収納用パッケージおよび発光装置とすることができる。
【００１１】
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、溝の内面に隣接する凹部間で発光素子の発光する光を遮断する光遮断層が被着されている場合には、溝を形成することにより厚みが薄くなった絶縁基体を発光素子の光の一部が透過することが可能な場合であっても、絶縁基体を透過してきた光は光遮断層で遮断または反射されるので、絶縁基体を透過することによる光の損失を防いで光を効率良く外部へ放射することができる。また、隣接する発光素子同士の光が混色することを防ぐこともできる。
【００１２】
本発明の発光装置は、放熱性が高く金属層の剥がれが防止される信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の発光素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明のパッケージの実施の形態の一例を示す要部断面図であり、図２は図１のパッケージの平面図である。これらの図において、１は絶縁基体、２は搭載部、３は発光素子、４は発光素子３を収容する凹部であり、主にこれらでパッケージが構成されている。
【００１４】
本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための複数の凹部４が縦横の並びに配列されたものであって、絶縁基体１の上面または下面のそれぞれの凹部４の周囲の部位に、凹部４の外周に沿って溝８が形成されている。
【００１５】
本発明の絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等の焼結体（セラミックス）からなり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となし、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りシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シートであり、以下、グリーンシートともいう）を得、しかる後、グリーンシートに凹部４用の貫通孔を打ち抜き加工で形成して、発光素子３を搭載するためのグリーンシートと凹部４用の貫通孔が形成されたグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００１６】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための導体層から成る搭載部２が形成されており、搭載部２はタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等の金属粉末のメタライズ層から成っている。
【００１７】
また絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から絶縁基体１の外部にかけて一対の配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収容する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路である。そして、搭載部２には発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子３が金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金やＡｇ−エポキシ樹脂等の導電性接合材により固着されるとともに、配線層５ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。そして、絶縁基体１下面の配線層５ａ，５ｂが外部電気回路基板の配線導体に接続されることで発光素子３の各電極と電気的に接続され、発光素子３へ電力や駆動信号が供給される。また、発光素子３は搭載部２および配線層５ｂにフリップチップ実装により接続されても構わない。
【００１８】
配線層５ａ，５ｂは、例えばタングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末から成り、例えばタングステンの粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁基体１の所定位置に被着形成される。
【００１９】
なお、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２の露出する表面に、ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ），Ａｇ等の耐蝕性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みで被着させておくのがよく、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、搭載部２と発光素子３との固着および配線層５ｂとボンディングワイヤ６との接続、配線層５ａ，５ｂと外部電気回路基板の配線導体との接続を強固にすることができる。従って、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２の露出表面には、厚さ１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層と厚さ０．１〜３μｍ程度のＡｕめっき層またはＡｇめっき層とが、電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されていることがより好ましい。
【００２０】
さらに、絶縁基体１の凹部４の内面には、発光素子３が発光する光が隣接する凹部４内に漏洩して表示装置として表示される文字や画像に滲みが発生するのを防止するとともに、発光素子３が発光する光を凹部４内の内面で反射させて、良好な表示装置とするために金属層７が被着形成されているのがよい。この金属層７は、タングステンやモリブデン−マンガン等のメタライズ層等から成り、例えばタングステンやモリブデン−マンガン等の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１と成るグリーンシートに予めスクリーン印刷等により印刷塗布しておくことによって、絶縁基体１の凹部４の内面に被着形成される。
【００２１】
また金属層７は、その表面に光を反射し易い金属をメッキ法等により被着させるのがよく、この場合、発光素子３の発光する光を金属層７で反射して外部に効率良く放射することができるので、発光素子３を発光させて表示装置として作動させた場合、表示される文字や画像を極めて鮮明なものとすることができる。このため、金属層７の表面に反射率が８０％以上である金属を被着させておくことが好ましい。このような金属としては、Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ等があり、これらの金属を被着させることにより発光素子３が発光する光に対する反射率を８０％以上とすることができる。発光素子３が発光する光に対する反射率が８０％未満であると、凹部４に収容された発光素子３が発光する光を良好に反射することが困難となる。
【００２２】
また、金属層７がＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の高反射率の金属を被着したものであっても良い。
【００２３】
また、凹部４の内面は、傾斜面になっているとともに凹部４の底面から絶縁基体１の上面に対して３５〜７０°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θが７０°を超えると、凹部４内に収容された発光素子３が発光する光を外部に対して良好に反射することが困難となる傾向にある。一方、角度θが３５°未満であると、凹部２の内面をそのような角度で安定かつ効率良く形成することが困難となる傾向にあるとともに、凹部４が大型化し、隣接する凹部４との間隔が広くなるために、発光装置として表示される文字や画像の解像度が低下して鮮明なものとすることができなくなる。
【００２４】
また、凹部４の内面の金属層７の表面の算術平均粗さＲａは１〜３μｍが好ましい。１μｍ未満であると、凹部４内に収容される発光素子３が発光する光を均一に反射させることが難しくなり、反射する光の強さに偏りが発生し易くなる。３μｍを超えると、凹部４内に収容される発光素子３が発光する光が散乱し、反射光を高い反射率で外部に均一に放射することが困難になる。
【００２５】
また、凹部４は、その断面形状が円形状であることが好ましい。この場合、凹部４に収容される発光素子３が発光する光を凹部４の内面の金属層７で全方向に満遍なく反射させて外部に極めて均一に放射することができるという利点がある。
【００２６】
そして、本発明においては、溝８は、絶縁基体１の上面または下面のそれぞれの凹部４の周囲の部位に、凹部４の外周に沿って形成されている。溝８内を空気が通過することにより、凹部４に収容された発光素子３が発する熱を良好に放散することができるとともに、凹部４内で金属層７が剥がれるのを有効に防止することができる。従って、パッケージを長期にわたって発光装置として使用することができる。
【００２７】
このような溝８は、絶縁基体１となる一部のグリーンシートに溝８となる貫通孔を形成することで設けることができる。また、複数のグリーンシートを積層して成るグリーンシート積層体に、カッター刃等を用いて切り込みを入れ、溝８を形成する方法等もある。
【００２８】
また、溝８の内面に溝幅の１／２未満の高さの凹凸を形成することで、溝８の内面の表面積を増大させて放熱効果を高めることができる。凹凸の高さを溝幅の１／２よりも大きくすると、空気が溝を通りにくくなる。このような内面に凹凸が形成された溝８は、溝幅の異なるグリーンシートを複数枚積層したり、グリーンシートに凹凸形状の金型等で外部から押圧することによって形成することができる。
【００２９】
図３，４に本発明の実施の形態の他の例を示す。これらの図に示すように、溝８を形成する方向や長さは特に限定されるものではないが、凹部４の横断面形状が四角形の場合、図３に示すように、凹部４の対向する一対の辺に沿って溝８を形成してもよい。また、図５に示すように、凹部４の対向する一対の辺に沿っているとともに複数の凹部４にわたる溝８を形成してもよい。
【００３０】
また、図５は、本発明のパッケージについて、絶縁基体１の下面の溝８を横切る方向での断面図である。本発明は図６，図７に平面図で示すように、溝８を絶縁基体１の上面および下面に形成しており、絶縁基体１の上面および下面の凹部４同士の間の部位にそれぞれ溝８を有しており、上面の溝８は互いに平行に配置されているとともに下面の溝８は上面の溝８とは異なる方向に互いに平行に配置されている。
【００３１】
また、図８に平面図で示すように、絶縁基体１の上面の溝８と下面の溝８とが交差する部位において、絶縁基体１の上面から下面にかけて貫通しても構わない。この場合、配線層５ａ，５ｂが遮断されないように溝８を形成することが必要である。
【００３２】
また、図９に示すように、溝８の内面に隣接する凹部４間で発光素子３の発光する光を遮断する光遮断層９が被着されていることが好ましい。この場合、光遮断層９は、凹部４の底面の搭載部２，配線層５ａ，５ｂと凹部４の内面の金属層７との間の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と少なくとも重なるように配置されている。これにより、領域Ｒ２から絶縁基体１に侵入し透過した一部の光は、領域Ｒ２を覆う光遮断層９によって遮断または反射され、光が絶縁基体１から外部に漏れ出るのを防ぐことができる。
【００３３】
この場合、領域Ｒ２から絶縁基体１に侵入する光は、凹部４の側面に直交しない方向（斜め方向）の成分もあるため、凹部４の側面の絶縁基体１が露出していない領域Ｒ１をも光遮断層９で覆うことにより、斜め方向の光を遮断または反射することができる。このように、光遮断層９は広い領域に被着されていることがよく、上記の斜め方向の光を効果的に遮断または反射して外部に漏洩するのをより有効に防ぐことができる。
【００３４】
光遮断層９は、例えばタングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀等の金属粉末から成り、タングステンの粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーンシートの溝８の内面に予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁基体１の所定位置に５〜３０μｍ程度の厚みで被着形成される。
【００３５】
また光遮断層９は、その表面にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の耐蝕性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みで被着させておくのがよく、光遮断層９が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、凹部４の内面が露出した領域Ｒ２から侵入し絶縁基体１を透過した光を良好に遮断または反射することができ、光が外部に漏洩するのを有効に防ぐことができる。従って、光遮断層９の表面には、厚さ１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層と、厚さ０．１〜３μｍ程度のＡｕめっき層またはＡｇめっき層とが、電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されていることがより好ましい。
【００３６】
なお、光遮断層９はタングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，アルミニウム等から成る金属層を蒸着法等にて形成してもよい。また、メタライズ層のかわりに、黒色等の染料や顔料を含む暗色系の樹脂ペーストから成っていてもよく、凹部４の内面が露出した領域Ｒ２から侵入し絶縁基体１を透過した光を良好に吸収して遮断することができる。さらに、溝８の内面を覆うような板状や箱状の金属部材等を溝８内に装着してもよい。また、光遮断層９は、Ｃｕ−Ｗの合金等の放熱効果の高いものから成っていたり、表面に凹凸を形成してより放熱効果を高くしてもよい。
【００３７】
また、図１０に示すように、溝８を絶縁基体１の下面からＲ２の側方まで形成し内面に光遮断層９を被着しても良い。
【００３８】
また、凹部４の内面や溝８が形成されていない絶縁基体１上面の部位にも光遮断層９を形成していても構わない。
【００３９】
かくして、本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための複数の凹部４が縦横の並びに配列されたものであって、絶縁基体１の上面または下面のそれぞれの凹部４の周囲の部位に、凹部４の外周に沿って溝８が形成されていることから、絶縁基体１の溝８を空気が通ることとなり、発光素子３の発する熱を効率よく放散し、絶縁基体１の放熱効果を高めることができるとともに、凹部４の内面に被着した金属層７が剥がれるのを有効に防止できる。従って、長期にわたって表示装置として使用することができるパッケージとすることができる。
【００４０】
また、本発明のパッケージは、溝８は、その内面に隣接する凹部４間で発光素子３の発光する光を遮断する光遮断層９が被着されている場合には、溝８を形成することにより厚みが薄くなった絶縁基体１を発光素子３の光の一部が透過することが可能な場合であっても、絶縁基体１を透過してきた光は光遮断層９で遮断または反射されるので、絶縁基体１を透過することによる光の損失を防いで光を効率良く外部へ放射することができる。また、隣接する発光素子同士の光が混色することを防ぐこともできる。
【００４１】
また、本発明のパッケージは、絶縁基体１の凹部４の底面に発光素子３を導電性の接着剤を介して取着し、発光素子３の一方の電極（下面の電極）を一方の配線層５ａに電気的に接続するとともに、発光素子３の他方の電極をボンディングワイヤ６を介して他の配線層５ｂに電気的に接続し、しかる後、発光素子３を覆うように凹部４内にエポキシ樹脂等の透明樹脂を充填し、発光素子３を気密に封入することによって最終製品としての表示装置となる。
【００４２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す要部断面図である。
【図２】図１の発光素子収納用パッケージの平面図である。
【図３】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図６】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図８】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図９】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図１１】従来の発光素子収納用パッケージの要部断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：絶縁基体
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
７：金属層
８：溝
９：光遮断層
【図１】
2008182271.tif 000003
【図２】
2008182271.tif 000004
【図３】
2008182271.tif 000005
【図４】
2008182271.tif 000006
【図５】
2008182271.tif 000007
【図６】
2008182271.tif 000008
【図７】
2008182271.tif 000009
【図８】
2008182271.tif 000010
【図９】
2008182271.tif 000011
【図１０】
2008182271.tif 000012
【図１１】
2008182271.tif 000013