(57)【要約】【課題】発光素子の発する熱を外部に効率良く放散できるとともに、複数の外部端子導体層が短絡するのを有効に防止することができ、また外部電気回路基板の配線導体等に強固に接続することができるものとすること。【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を収容するための凹部４を設け、凹部４の底面に発光素子３が搭載される搭載部２および発光素子３の電極が接続される配線層５ａ，５ｂを形成するとともに、絶縁基体１の下面に配線層５ａ，５ｂとそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子導体層２を形成して成るものであって、絶縁基体１の下面の外部端子導体層８ａ，８ｂ間に絶縁基体１の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部９が形成されている。【選択図】  図１
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【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凹部を設け、該凹部の底面に前記発光素子が搭載される搭載部および前記発光素子の電極が接続される配線層を形成するとともに、前記絶縁基体の下面に前記配線層とそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子導体層を形成して成る発光素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体の下面の前記外部端子導体層間に前記絶縁基体の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部が形成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】
前記溝状の凹部が複数形成され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】
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と、前記搭載部に搭載された発光素子と、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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード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（以下、パッケージともいう）として、セラミック製のパッケージが用いられており、その一例を図３に示す（例えば、下記の特許文献１参照）。同図に示すように、従来のパッケージは、複数のセラミック層が積層されているとともに上面に凹部１４が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部１４の底面に発光素子１３を搭載するための導体層から成る搭載部１２が設けられた基体１１と、基体１１の搭載部１２およびその周辺から基体１１の下面に形成された外部端子導体層１８に電気的に接続された一対の配線層１５とから主に構成されている。
【０００３】
そして、一方の配線層１５の一端が電気的に接続された搭載部１２上に発光素子１３を導電性接着剤、半田等を介して載置固定するとともに、発光素子１３の電極と他方の配線導体１５とをボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続し、しかる後、基体１１の凹部１４内に図示しない透明樹脂を充填して発光素子１３を封止することによって、発光装置が作製される。
【０００４】
また、凹部１４の内面で発光素子１３の光を反射させてパッケージの上方に光を放射させるために、凹部１４の内面にニッケル（Ｎｉ）めっき層や金（Ａｕ）めっき層を表面に有するメタライズ層からなる金属層１７を被着させていることもある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３２０１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、パッケージを外部電気回路基板に強固に接合したり、発光素子１３の発熱により凹部１４内の金属層１７を形成するメタライズ層やめっき層が被着した部位から剥がれるのを有効に防止する構成として、外部端子導体層１８を基体１１の下面の広領域に形成して外部電気回路基板との接合面積を大きくし、良好な熱伝導性を付与することにより、接合を強固にするとともに熱放散性を高めることができるものの、近年のパッケージの小型化に伴い、絶縁基体の下面に形成された外部端子導体層１８同士の間が狭くなってしまい、外部端子導体層１８の印刷時のずれや滲み、配線層１５と外部電気回路基板との接続時の半田等の短絡等により外部端子導体層１８が短絡する危険性が大きくなってしまうという問題点を有していた。
【０００７】
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、発光素子の発する熱をパッケージ外部に効率良く放散することができるとともに、複数の外部端子導体層が短絡するのを有効に防止することができ、また外部電気回路基板に強固に接続することができる発光素子収納用パッケージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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凹部を設け、該凹部の底面に前記発光素子が搭載される搭載部および前記発光素子の電極が接続される配線層を形成するとともに、前記絶縁基体の下面に前記配線層とそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子導体層を形成して成る発光素子収納用パッケージであって、前記絶縁基体の下面の前記外部端子導体層間に前記絶縁基体の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面の外部端子導体層間に絶縁基体の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部が形成されていることから、絶縁基体の下面に設けられた溝状の凹部を空気が通ることとなり、絶縁基体の熱放散性を高めることができるとともに、複数の外部端子導体層同士が短絡するのを有効に防止することができる。その結果、外部端子導体層を短絡を確実に防止して絶縁基体の下面の広領域に形成することができ、外部端子導体層と外部電気回路基板とを強固に接続することができるとともに、熱放散性を更に向上させることができる。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、前記溝状の凹部が複数形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは溝状の凹部が複数形成されていることから、溝状の凹部の表面積が増大して、絶縁基体の熱放散性がより向上することとなる。
【００１２】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載された発光素子と、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。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記の構成により、放熱性が高く外部端子導体層間の短絡を確実に防止できる高性能で高信頼性のものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の発光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図１は、本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図であり、同図において、１は絶縁基体、２は発光素子３の搭載部、３は発光素子、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１５】
本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための凹部４を設け、凹部４の底面に発光素子３が搭載される搭載部２および発光素子３の電極が接続される配線層５ａ，５ｂを形成するとともに、絶縁基体１の下面に配線層５ａ，５ｂとそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子導体層８ａ，８ｂを形成して成るものであって、絶縁基体１の下面の外部端子導体層８ａ，８ｂ間に絶縁基体１の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部９が形成されている。
【００１６】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂から成り、セラミックスからなる場合、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，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成る絶縁層を複数層積層してなる略四角箱状であり、この上面中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。絶縁基体１が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知の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グリーンシート（セラミック生シート）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するとともに、発光素子３を搭載するためのグリーンシートと凹部４用のグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約１６００℃）にて焼成し、一体化することで形成される。
【００１７】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための搭載部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。
【００１８】
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の下面に形成された外部端子導体層８ａ，８ｂに電気的に接続された配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収納する発光素子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，半導体レーザ等の発光素子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、基体１下面の外部端子導体層８ａ，８ｂ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。
【００１９】
配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂは、例えばＷやＭｏ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、基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２、外部端子導体層８ａ，８ｂ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、外部端子導体層８ａ，８ｂ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５ａ，５ｂとボンディングワイヤ６との接合、外部端子導体層８ａ，８ｂと外部電気回路基板の配線導体との接合を強固にすることができる。従って、配線層５ｂおよび搭載部２、外部端子導体層８ａ，８ｂ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。
【００２１】
また、凹部４の内周面にはメタライズ金属層および発光素子３が発光する光に対する反射率が８０％以上であるめっき金属層を被着した金属層７が形成されていることが好ましい。この金属層８は、例えば、ＷやＭｏ等からなるメタライズ金属層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき金属層を被着させてなり、これにより発光素子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、凹部４の内周面は、傾斜面となっているとともに凹部４の底面から絶縁基体の上面に向けて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内に収容する発光素子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。他方角度θが３５°未満であると、凹部４の内周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、パッケージが大型化してしまう。
【００２３】
また、凹部４の内周面の金属層７の表面の算術平均粗さは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。
【００２４】
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表面の金属めっき層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。
【００２５】
外部端子導体層８ａ，８ｂは、その面積が絶縁基体１の下面に対しておのおの１５％以上であるとともに、その表面の平坦度が２０μｍ／１０ｍｍ以下であることが好ましい。面積が１５％未満であると、外部端子導体層８ａ，８ｂの平坦性が劣化しやすくなるとともに、外部電気回路基板の配線導体との接続の強度が低下しやすくなり、２０μｍ／１０ｍｍを超えると、外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続する際に、外部端子導体層８ａ，８ｂ間に高さのバラツキが発生し、外部端子導体層８ａ，８ｂを外部電気回路基板の配線導体の正確な位置に実装するのが困難となる。
【００２６】
また、外部端子導体層８ａ，８ｂは、絶縁基体１の側面に延出させたり、絶縁基体１の角部や側面に切欠き部等を形成してこの切欠き部の側面に延出させても良い。この場合、外部電気回路基板の配線導体との接合面積を大きくできるので、外部端子導体層８ａ，８ｂと外部電気回路基板との接続性を向上させることができる。また、外部端子導体層８ａ，８ｂは、基体１の下面における面積がおのおの異なっていても構わない。
【００２７】
本発明において、絶縁基体１の下面の外部端子導体層８ａ，８ｂ間に絶縁基体１の１側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部９が形成されている。溝状の凹部９は、絶縁基体１の凹部４の底面から絶縁基体１の下面までの厚みの１０％以上の深さであることが好ましい。１０％未満であると、熱放散性の効果が小さくなる。熱放散性を高めるために絶縁基体１の凹部４の底面から絶縁基体１の下面までの厚みを厚くすると、パッケージが大型化してしまう。
【００２８】
また凹部９は、熱放散性を高めるために凹部４の底面に貫通しても構わない。なお、この場合、絶縁基体１は凹部４の底面より下の部位が分割されるが、凹部４の枠状の部分で接合されて一体的に構成される。
【００２９】
また、凹部９は外部端子導体層８ａ，８ｂ間の略中央部に形成されるとともに、凹部９の幅は、溝状の凹部９の長手方向に直交する方向の絶縁基体１下面の幅の１０〜５０％であることが好ましい。５０％を超えると、絶縁基体１下面の外部端子導体層８ａ，８ｂの形成領域が狭くなるとともに、焼成工程等で変形が発生しやすくなる。また、１０％未満であると、熱放散性や外部短絡導体層８ａ，８ｂの短絡防止の効果が小さくなる。短絡防止の効果を高めるために基体１の幅を大きくすると、パッケージが大型化してしまう。
【００３０】
さらに、凹部９の内面にＷメタライズ層等の金属層を形成したり、その金属層を形成したうえで半田やろう材を設けることによって、凹部９内に熱伝導性の高い金属層や金属塊を設けることで、高い放熱性を得ることもできる。また、熱伝導性の高い金属層や金属塊は、凹凸が形成されていたり、襞状のフィン等が形成されていれば、より熱放散性を向上させることができる。
【００３１】
本発明において、溝状の凹部９が複数形成されていることが好ましい。この場合、凹部９の表面積が増大して放熱性がさらに向上する。図５〜図１０に、凹部９が複数形成されているパッケージについて実施の形態の各種例を示す。図５，図６は、凹部９を２つ形成したものである。図７は、図５の構成において溝状の凹部９の間の凸部９ａの高さが凹部９の深さよりも小さくされたものである。この場合、２つの凹部９間を空気が流通できるため、放熱性がより向上する。
【００３２】
また、図８に示すように、溝状の凹部９は中央部等で連通していてもよい。また、溝状の凹部９が連通する部位は、中央部以外に形成してもよいし、複数形成しても良い。この場合、２つの凹部９間を空気が流通できるため、放熱性がより向上する。
【００３３】
また、図９は溝状の凹部９が３つ形成されているものであり、凹部９の表面積がさらに増大して放熱性がさらに向上する。図１０は、図９の構成において凹部９の間の部位９ａが他の部位よりも低く形成されている例である。溝状の凹部９の間の凸部９ａの高さが凹部９の深さよりも小さくされたものである。この場合、３つの凹部９間を空気が流通できるため、放熱性がより向上する。
【００３４】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載された発光素子３と、発光素子３を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂とを具備している。これにより、放熱性が高く外部端子導体層８ａ，８ｂ間の短絡を確実に防止できる高性能で高信頼性のものとなる。発光素子３を覆う透明樹脂は、発光素子３およびその周囲のみを覆っていてもよいし、凹部４内に充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００３５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、図１１のパッケージの断面図に示すように、搭載部２を導体層として形成せずに、発光素子３を凹部４の底面に直接搭載し、その周囲に発光素子３の電極と電気的に接続される配線層５ａ，５ｂを形成してもよい。この場合、発光素子３が搭載部２に搭載されるとともに、発光素子３の電極と配線層５ａ，５ｂとがボンディングワイヤ６ａ，６ｂ等を介して電気的に接続されることとなる。また、複数の発光素子３が搭載されるものであったり、複数の配線層が形成されるものであっても構わない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の下面の外部端子導体層間に絶縁基体の一側面から対向する側面にわたって両側面に開口端を有する溝状の凹部が形成されていることにより、絶縁基体の下面に設けられた溝状の凹部を空気が通ることとなり、絶縁基体の熱放散性を高めることができるとともに、複数の外部端子導体層同士が短絡するのを有効に防止することができる。その結果、外部端子導体層を短絡を確実に防止して絶縁基体の下面の広領域に形成することができ、外部端子導体層と外部電気回路基板とを強固に接続することができるとともに、熱放散性を更に向上させることができる。
【００３７】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは溝状の凹部が複数形成されていることから、溝状の凹部の表面積が増大して、絶縁基体の熱放散性がより向上することとなる。
【００３８】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子収納用パッケージと、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備していることにより、放熱性が高く外部端子導体層間の短絡を確実に防止できる高性能で高信頼性のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【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断面図である。
【図２】図１の発光素子収納用パッケージの下面図である。
【図３】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【図４】図３の発光素子収納用パッケージの下面図である。
【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断面図である。
【図６】図５の発光素子収納用パッケージの下面図である。
【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断面図である。
【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下面図である。
【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断面図である。
【図１１】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断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線導体
８ａ，８ｂ：外部接続用導体層
９：溝状の凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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