(57)【要約】【課題】透明樹脂を基体の凹部に強固に取着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。【解決手段】発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子３を収容し搭載する凹部４が形成された絶縁基体１に、発光素子３が電気的に接続される配線層５ａ（搭載部２），５ｂが凹部４の底面から下面にかけて形成されているものであって、絶縁基体１の凹部４の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴８が等間隔に形成されており、穴８は内周面に段差８ａが形成されているか、または、穴８は上側よりも下側の内寸法が大きい。【選択図】  図１
2004207621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、前記穴は内周面に段差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】
複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、前記穴は上側よりも下側の内寸法が大きいことを特徴とする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、前記凹部に収容され搭載された発光素子と、該発光素子および前記穴を覆う透明樹脂とを具備した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および発光装置に関する。
【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11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24が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部24の底面の発光素子23搭載される部位に導体層から成る搭載部22が設けられた基体21と、基体21の搭載部22およびその周辺から基体21の下面に形成され、搭載部22に一方が電気的に接続された一対の配線層25とから主に構成されている。
【０００３】
そして、搭載部22上に発光素子23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23の電極と一対の配線層25の他方とをボンディングワイヤ26を介して電気的に接続し、しかる後、基体21の凹部24内に透明樹脂を充填して発光素子23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24の内面で発光素子23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24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27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、発光素子23が発する熱により、凹部24内に充填された透明樹脂が、基体21、搭載部22、配線層25、金属層27または発光素子23から剥がれてしまい、凹部24から透明樹脂が脱落しやすく、発光素子23およびボンディングワイヤ26が露出したり、露出後に発光素子23やボンディングワイヤ26がその接合部から剥がれたり、また、透明樹脂が凹部24から脱落した際に、発光素子23やボンディングワイヤ26が引き剥がされ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、透明樹脂をパッケージの凹部に強固に取着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。
【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、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、前記穴は内周面に段差が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、前記穴は上側よりも下側の内寸法が大きいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、穴は内周面に段差が形成されているか、または、穴は上側よりも下側の内寸法が大きいことから、凹部内に発光素子を覆うように透明樹脂を充填した際に穴にも透明樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された透明樹脂が凹部内の各部材から剥れるのを有効に抑制することができる。また、透明樹脂が、基体、搭載部、配線層、金属層、ボンディングワイヤまたは発光素子から剥がれたとしても、穴の内周面の段差によって透明樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂とともに発光素子やボンディングワイヤが接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのを有効に防止する。さらに、穴は凹部底面の外周部にあるため、発光素子を凹部底面の中央部に搭載することができるので、発光素子が発光する光を効率良くかつ均一に外部に放射することができる。
【００１１】
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、前記凹部に収容され搭載された発光素子と、該発光素子および前記穴を覆う透明樹脂とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光素子および穴を覆う透明樹脂が凹部から剥がれたり脱落するのを効果的に抑えることができる信頼性の高いものとなる。
【００１３】
【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、図２は、図１の平面図である。図１，図２において、１は絶縁基体、２は発光素子３が搭載される導体層から成る搭載部、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１４】
本発明のパッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子３を収容し搭載する凹部４が形成された絶縁基体１に、発光素子３が電気的に接続される配線層５ａ（搭載部２），５ｂが凹部４の底面から下面にかけて形成されているものであって、凹部４の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴８が等間隔に形成されており、穴８は内周面に段差が形成されているか、または、穴８は上側よりも下側の内寸法が大きい。
【００１５】
本発明の絶縁基体１は、発光素子３が搭載される搭載部２に接続されている配線層５ａおよび発光素子３の電極が接続される配線層５ｂが、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて形成されている。
【００１６】
また絶縁基体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直方体の箱状であり、この上面の中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。
【００１７】
絶縁基体１が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セラミックグリーンシート（セラミック生シートで、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、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℃）で焼成し一体化することで形成される。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
配線層５ａ，５ｂは、例えばＷやＭｏ等の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を点か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。
【００２１】
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との接合、配線層５ａ，５ｂと外部電気回路基板の配線層との接合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。
【００２２】
また、凹部４の内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％以上である金属めっき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７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等の金属めっき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。
【００２３】
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１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。一方、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。
【００２４】
また、凹部４の内周面の金属層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の内周面の金属層７表面の金属めっき層でパッケージの上方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】
本発明において、絶縁基体１の凹部４の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴８が等間隔に形成されており、穴８は内周面に段差が形成されているか、または、穴８は上側よりも下側の内寸法が大きい構成である。
【００２７】
図１の例では、穴８の内周面の下端に段差８ａが形成されており、穴８は上側よりも下側の内寸法が大きくなっている。
【００２８】
穴８の内周面に形成された段差８ａにより、凹部４に充填された透明樹脂は穴８の段差８ａに引っかかり、凹部４に強固に接着されることとなる。また、透明樹脂が絶縁基体１、搭載部２、配線層５ａ，５ｂ、ボンディングワイヤ６、金属層７または発光素子３から剥がれたとしても、穴８の段差８ａによって透明樹脂が穴８から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、透明樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止することができる。
【００２９】
穴８は、図２〜図５に示すように２つ形成されている場合には、凹部４の底面の外周部に底面の中心を挟んで対向する位置に形成されることとなる。この構成とすることで、絶縁基体１の機械的強度を維持し、穴８が等間隔の位置に形成されるので凹部４に充填された透明樹脂を凹部４に強固に接着することができ、透明樹脂が穴８から抜けるのを有効に防止できる。
【００３０】
図２，図４のものにおいては、穴８は発光素子３やボンディングワイヤ６に最も近接しており、この場合、透明樹脂は穴８の部位で強固に接着されることから、透明樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６をそれらの接続部から剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止される点で好ましいものとなる。
【００３１】
図３，図５のものにおいては、穴８は発光素子３やボンディングワイヤ６から離れた部位にあり、この場合、穴８を凹部の底面の若干中心側に大きな断面積で形成することができることから、透明樹脂をより強固に固定することができる点で好ましいものとなる。
【００３２】
また、図６の平面図に示すように、穴８を３つ以上形成してもよい。この場合も、凹部４に充填された透明樹脂を凹部４にさらに強固に接着して透明樹脂が穴８から抜けるのをより有効に防止することができる。
【００３３】
また、穴８同士の間隔は0.1mm以上あればよい。
【００３４】
このような穴８は、例えば、複数のグリーンシートに異なる内寸法の貫通孔を打ち抜き、これらのグリーンシートを積層することで形成される。例えば、図１の場合、凹部４の底面から下のグリーンシートのうち上側のグリーンシート１ａに貫通孔を形成し、中央のグリーンシート１ｂに上側のグリーンシート１ａよりも内寸法の大きな貫通孔を形成して、これらと下側のグリーンシート１ｃとを積層することで、内周面に段差８ａを有する穴８を形成することができる。
【００３５】
また、図７〜図10に本発明の実施の形態の他の例として、穴の拡大断面図を示す。図７のものは、断面形状が複数の凹凸を成すような段差９ａを有する穴９を形成したパッケージである。この場合、透明樹脂の引っかかりがより強くなる。
【００３６】
図８のものは、断面形状が傾斜面を有する襞状の段差10ａを有する貫通孔10を形成したパッケージである。この場合、段差10ａの傾斜面は絶縁基体１の上面側に向かって広がるように形成されていることが好ましく、透明樹脂の引っかかりがより強くなる。
【００３７】
図９のものは、内寸法が上側から下側に向けて漸次大きくなるように内周面が傾斜した穴11を形成したパッケージである。この場合、透明樹脂が穴11から抜けにくくなる。
【００３８】
図10のものは、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて貫通する貫通孔とされた穴12を形成したパッケージである。この場合、発光素子３が発する熱をより良好に外部に放出しやすくなるので、透明樹脂が凹部４から剥がれるのをより有効に防止できるという利点がある。
【００３９】
上記構成の穴９〜12とすることで、透明樹脂が穴９〜12から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、透明樹脂をパッケージの凹部４に強固に接着することができる。
【００４０】
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内で種々の変更を施すことは何ら差し支えない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の凹部の底面の外周部に透明樹脂が充填される複数の穴が等間隔に形成されており、穴は内周面に段差が形成されているか、または、穴は上側よりも下側の内寸法が大きいことから、凹部内に発光素子を覆うように透明樹脂を充填した際に穴にも透明樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された透明樹脂が凹部内の各部材から剥れるのを有効に抑制することができる。また、透明樹脂が、基体、搭載部、配線層、金属層、ボンディングワイヤまたは発光素子から剥がれたとしても、穴の内周面の段差によって透明樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂とともに発光素子やボンディングワイヤが接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのを有効に防止する。さらに、穴は凹部底面の外周部にあるため、発光素子を凹部底面の中央部に搭載することができるので、発光素子が発光する光を効率良くかつ均一に外部に放射することができる。
【００４２】
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、凹部に収容され搭載された発光素子と、発光素子および穴を覆う透明樹脂とを具備したことにより、発光素子および穴を覆う透明樹脂が凹部から剥がれたり脱落するのを効果的に抑えることができる信頼性の高いものとなる。
【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平面図である。
【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し、穴の拡大断面図である。
【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し、穴の拡大断面図である。
【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し、穴の拡大断面図である。
【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し、穴の拡大断面図である。
【図11】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：基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８：穴
【図１】
2004207621.tif 000003
【図２】
2004207621.tif 000004
【図３】
2004207621.tif 000005
【図４】
2004207621.tif 000006
【図５】
2004207621.tif 000007
【図６】
2004207621.tif 000008
【図７】
2004207621.tif 000009
【図８】
2004207621.tif 000010
【図９】
2004207621.tif 000011
【図１０】
2004207621.tif 000012
【図１１】
2004207621.tif 000013