(57)【要約】【課題】高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影（暗部）が生じないものとすること。【解決手段】発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に発光素子５を発光素子５の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田６を介して搭載する搭載部２ａを有するセラミックスから成る基体２と、基体２の上面の外周部に搭載部２ａを取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体４とを具備し、半田６は、その外周端が発光素子５の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に発光素子を該発光素子の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の上面の外周部に前記搭載部を取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、前記半田は、その外周端が前記発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出し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】
前記半田が金−錫合金半田から成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、前記搭載部に前記半田を介して搭載された発光素子と、前記発光素子を覆う透明部材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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を収容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。
【従来の技術】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化がすすむものとして注目されており、近年種々の分野で使用され始めている。従来の赤色から可視光の波長の光を発光する発光素子を搭載する発光素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）の断面図を図２に示す。
図２に示すように、従来のパッケージ１１は、樹脂やセラミックス等から成る基体１２を有する。基体１２には、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等を含む導体ペーストを高温で焼結し、その上面にメッキ法によりニッケル（Ｎｉ）メッキ層や金（Ａｕ）メッキ層を被着して成る配線導体１３が形成されている。この配線導体１３を介して、外部電気回路からパッケージ内部に搭載された発光素子１５に電力や駆動電流が供給される。
また基体１２は、その上面に、上下面を貫通する貫通孔を有する平面視形状が正方形状等で樹脂やセラミックス等から成る枠体１４が設けられている。この枠体１４は、基体１２に、７００〜９００℃の融点を有する銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金等のロウ材、エポキシ系樹脂接着剤、２５０〜４５０℃の融点を有する低融点ガラス等により固定される。または、枠体１４が基体１２と同一の材質から成る場合は、枠体１４が基体１２と一体に成型される。
発光素子１５は基体１２の導体層から成る搭載部にＡｕバンプ１６等を介して接合されており、発光素子１５の電極は基体１２上面の搭載部の周囲に設けられた配線導体１３にＡｕ製のボンディングワイヤを介して電気的に接続される。
また、発光素子１５を保護するために枠体１４の内側に透明部材１８が設けられる。この透明部材１８は、枠体１４の内側に発光素子１５を覆うように熱硬化性のエポキシ樹脂などを充填し、加熱硬化させることにより設けられる。また、透明部材１８は、発光素子１５や基体１２、枠体１４と強固に密着して発光素子１５をパッケージ１１内に強固に固定する働きも有する。
さらに、枠体１４の上面にガラス，サファイア等から成る透光性で板状の蓋体１７が樹脂接着剤等で接着される。これにより、発光素子１５を有する発光装置となる。
また、発光素子１５が紫外光を含む短波長の光を発光するものの場合、例えば発光素子１５およびその周囲には、発光素子１５から発光する青色から紫外の光（波長３５０〜４００ｎｍ程度）を白色等の可視光（４００〜８００ｎｍ）に変換するための液状の蛍光体が、発光素子１５を封止するように設けられている場合もあり、この場合、発光素子１５の光を可視光に変換することができる。
このような発光装置は、外部電気回路から供給される駆動電流によって発光素子１５が駆動され、可視光を発光するものとして使用される。その用途は、各種インジケーター，光センサー，ディスプレイ，ホトカプラ，バックライト，光プリンタヘッド等である。
近年、この発光装置を照明用として使用するようになってきており、高輝度および放熱性の点でより高特性の発光装置が要求されている。また、照明用に使用される場合、発光装置の長寿命化が特に重要な問題である。
そこで、最近は発光装置の発光輝度を向上させる構成が考えられており、枠体１４をより反射率の高い材料で構成することが多い。例えば、枠体１４をＡｇやアルミニウム（Ａｌ）からなる反射率の高い金属で形成したり、それらの金属を枠体１４の表面に被着させて、発光素子１５から発光する光を効率よくパッケージ１１の外部へ放射させることが提案されている。
【特許文献１】
特開２００２−３４４０２９号公報
【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１１では、発光素子１５の側面の下端や下面の外周縁に、０．０４ｍｍ程度の高さを有するＡｕバンプ１６の影響によって影（暗部）が全周にわたって発生するという問題点があった。したがって、従来のパッケージ１１では、高輝度の発光装置と成した際に上記の影が際立つこととなり、照射面に影が薄く投影される場合があり、この場合照明用として使用しにくいといった問題点があった。
したがって、本発明はかかる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、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影（暗部）が生じないものとすることにある。
【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、上面の中央部に発光素子を該発光素子の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の上面の外周部に前記搭載部を取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、前記半田は、その外周端が前記発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出していることを特徴とする。
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に発光素子を発光素子の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に搭載部を取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、半田は、その外周端が発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出していることから、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記半田が金−錫合金半田から成ることを特徴とする。
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは半田が金−錫合金半田から成ることから、発光素子の側面の下端に全周にわたって光の反射率の高い金−錫合金半田が存在することとなり、発光素子の側面の下端に影が発生しないものとなる。
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、前記搭載部に前記半田を介して搭載された発光素子と、前記発光素子を覆う透明部材とを具備していることを特徴とする。
本発明の発光装置は、上記の構成により、高輝度の発光装置を作製した際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
【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、２は基体、４は枠体であり、主としてこれらで発光素子５を収容するためのパッケージ１が構成されている。
本発明のパッケージは、上面の中央部に発光素子５を発光素子５の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田６を介して搭載する搭載部２ａを有するセラミックスから成る基体２と、基体２の上面の外周部に搭載部２ａを取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体４とを具備し、半田６は、その外周端が発光素子５の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出している。
本発明において、発光素子５は搭載部２ａに発光素子５の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田６を介して接合されるが、半田６としては金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金半田が良好な反射率を有しており好ましい。これにより、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子５の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
半田６は、発光素子５の発光する光に対する反射率が４０％未満では、発光素子５の側面の下端に影が発生し易くなる。
また半田６は、その外周端が発光素子５の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出しているが、その延出幅は０．３ｍｍ程度以下がよい。０．３ｍｍを超えると、
ロウ材が接合面から流れ出してしまい接合強度が低下し易くなる。
本発明における基体２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）や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等のセラミックスから成る四角形状等の平板であり、発光素子５を支持するための支持部材として機能し、その上面に発光素子５を搭載するための搭載部２ａを有している。
また、基体２は、搭載部２ａおよびその周囲から下面にかけて導出されるメタライズ層から成る配線導体３が被着されている。配線導体３はＷ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属粉末のメタライズ層から成り、パッケージ１内部に収容された発光素子５を外部に電気的に接続するための導電路として機能する。そして、搭載部２ａにはＬＥＤ，ＬＤ等の発光素子５が半田６によって固着されるとともに、搭載部２ａ周囲の配線導体３には発光素子５の電極がボンディングワイヤを介して電気的に接続される。
なお、配線導体３の露出する表面にＮｉやＡｕ等の耐食性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みに被着させておくのがよく、配線導体３が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、配線導体３と発光素子５との接続および配線導体３とボンディングワイヤとの接続を強固にすることができる。したがって、配線導体３の露出表面には、厚さ１〜１０μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ０．１〜３μｍ程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されていることがより好ましい。
さらに、基体２の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下では、５０ｍＡ以上の駆動電流を発光素子５に入力した際に発光素子５の表面温度が１００℃以上に達し、発光素子５の寿命を劣化させるばかりではなく、発光素子５の光出力を上げられなくなる。
枠体４はＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の金属、これらの１種以上を含む合金、ステンレススチール，真鍮等の合金、樹脂、セラミックス等から成るのがよく、金属からなる場合、発光素子５の光を高い反射率で反射させることができ、高輝度の発光装置を作製することができる。また、枠体４の表面にＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の高い反射率の金属層を形成してもよい。さらに、枠体４がＡｇ，Ｃｕ等の酸化により変色し易い金属から成る場合やＡｇ，Ｃｕ等の酸化により変色し易い金属層を形成したものである場合、その表面に透明樹脂層や透明樹脂シートを被着してもよい。
この枠体４は、その中央部に発光素子５を収容するための横断面形状が円形状や四角形状の貫通穴４ａを有しており、貫通穴４ａに発光素子５が収容されるとともに搭載部２ａに搭載される。この貫通穴４ａの内周面は、その算術平均粗さＲａが０．００４〜４μｍであることがよく、これにより、枠体４の内周面が発光素子５の光を良好に反射させることとなる。Ｒａが４μｍを超えると、貫通穴４ａに収容された発光素子５が発光する光を均一に反射させるのが困難となり、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる。０．００４μｍ未満では、そのような面を安定かつ効率よく形成することが困難となる傾向にある。
さらに、貫通穴４ａの内周面に厚さ１〜１０μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ０．１〜３μｍ程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されていることがよく、枠体４の耐腐食性が向上する。
また、貫通穴４ａはその横断面形状が円形状であるのがよく、貫通穴４ａに収容された発光素子５が発光する光を貫通穴４ａの内周面で万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。
かくして、本発明のパッケージ１は、基体２の搭載部２ａに発光素子５を搭載するとともに発光素子５の電極と基体２の配線導体３とをボンディングワイヤを介して電気的に接続し、しかる後、発光素子５を覆う透明樹脂等から成る透明部材を設けることによって発光装置となる。透明部材は、発光素子５を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂であってもよく、枠体４の上面に樹脂接着剤等で接着された、ガラス，サファイア等から成る平板状，レンズ状の透光性の蓋体７であってもよい。
なお、本発明は上記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内で種々の変更を行なうことは何等支障ない。
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に発光素子を発光素子の発光する光に対する反射率が４０％以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に搭載部を取り囲んで接合され、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、半田は、その外周端が発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出していることから、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは半田が金−錫合金半田から成ることから、発光素子の側面の下端に全周にわたって光の反射率の高い金−錫合金半田が存在することとなり、発光素子の側面の下端に影が発生しないものとなる。
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、搭載部に半田を介して搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明部材とを具備していることにより、高輝度の発光装置を作製した際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
【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例を示す断面図である。
【図２】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：発光素子収納用パッケージ
２：基体
２ａ：搭載部
３：配線導体
４：枠体
５：発光素子
６：半田
【図１】
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【図２】
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