(57)【要約】【課題】絶縁基体の凹部の内周面に被着された金属反射層と搭載部と配線層とが短絡することなく、金属反射層が発光素子の光を良好に反射させて外部に均一かつ効率良く放射させることにより発光効率が極めて高いものとなる小型で信頼性が高くかつ高性能のものとすること。【解決手段】発光素子収納用パッケージは、絶縁基体１の上面に形成された凹部４の内周面は、凹部４の底面から発光素子３の厚みより低い高さの、絶縁基体１の上面に対する角度が略９０°の垂直面と、垂直面の上側で絶縁基体１の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、金属反射層７は、傾斜面に被着されており、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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層を積層して成り、上面に発光素子を搭載し収容する凹部を有する絶縁基体に、前記凹部の底面から下面にかけて前記発光素子の電極が電気的に接続される配線層を形成するとともに、前記凹部の内周面に金属反射層を前記凹部の前記底面から離間して被着させて成る発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の前記内周面は、前記凹部の前記底面から前記発光素子の厚みより低い高さの、前記絶縁基体前記凹部の底面に対する角度が略９０°の垂直面と、該垂直面の上側で前記絶縁基体の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、前記金属反射層は、前記傾斜面に被着されており、前記発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上であ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】
請求項１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るとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード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（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２４が形成され、その凹部２４の底面に発光素子２３を搭載するための導体層から成る搭載部２２が設けられた略直方体の絶縁絶縁基体２１と、絶縁基体２１の搭載部２２およびその周辺から絶縁基体２１の下面に導出された一対のメタライズ層から成る配線層２５とから構成されている。
【０００３】
そして、一方の配線層２５の一端が電気的に接続された搭載部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の電極と他方の配線層２５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、絶縁基体２１の凹部２４内に図示しない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】
なお、このようなセラミック製のパッケージでは、凹部２４内部に収容する発光素子２３が発光する光を凹部２４の内周面で反射させて発光装置の発光効率を良好とするために、凹部２４の内周面にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属から成るめっき金属層２７ｂを表面に有するメタライズ金属層２７ａを被着させている。
【０００５】
しかしながら、この従来のパッケージによると、凹部２４の内周面が絶縁基体２１の上面に略直交しており、そのため、凹部２４の内周面で反射した光が外部に均一かつ良好に放出されず、このパッケージを用いた発光装置の発光効率がそれ程高くならないという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、図２に示すように、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、その凹部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が設けられた略直方体の絶縁基体１１と、絶縁基体１１の搭載部１２およびその周辺から絶縁基体１１の下面に導出された一対の配線層１５とから構成されており、凹部１４の内周面は、絶縁基体１１の凹部１４の底面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっているとともにその表面に中心線平均粗さ（算術平均粗さ）Ｒａが１〜３μｍでかつ発光素子１３が発光する光に対する反射率が８０％以上のめっき金属層１７ｂが被着されているパッケージを、本出願人は提案した（下記の特許文献１）。
【０００７】
このパッケージによると、凹部１４の内周面が絶縁基体１１の凹部１４の底面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっているとともに、この内周面の表面にＲａが１〜３μｍでかつ発光素子１３が発光する光に対する反射率が８０％以上のめっき金属層１７ｂが被着されていることから、凹部１４内に収容する発光素子１３が発光する光を傾斜した凹部１４の内周面のめっき金属層１７ｂにより良好に反射させて外部に向かって均一かつ効率良く放射することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１４−２３２０１７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１のパッケージによると、凹部１４の内周面が絶縁基体１１の凹部１４の底面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっており、凹部１４の内周面に表面にめっき金属層１７ｂが形成されたメタライズ金属層１７ａが被着されていることから、発光素子１３を搭載する領域が小さくなってしまうとともに、メタライズ金属層１７ａおよびめっき金属層１７ｂが、発光素子１３の搭載部１２と配線層１５ｂとを短絡させてしまう危険性があった。また、発光素子１３を搭載する領域を大きくしようとすると、パッケージが大型化してしまうという問題点を有していた。
【００１０】
従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、絶縁基体の凹部の内周面に被着されたメタライズ金属層およびめっき金属層と搭載部と配線導体とが短絡することなく、めっき金属層が発光素子の光を良好に反射させて外部に均一かつ効率良く放射させることにより発光装置の発光効率が極めて高いものとなる小型で信頼性が高くかつ高性能の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。
【００１１】
【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、複数の絶縁層を積層して成り、上面に発光素子を搭載し収容する凹部を有する絶縁基体に、前記凹部の底面から下面にかけて前記発光素子の電極が電気的に接続される配線層を形成するとともに、前記凹部の内周面に金属反射層を前記凹部の前記底面から離間して被着させて成る発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の前記内周面は、前記凹部の前記底面から前記発光素子の厚みより低い高さの、前記絶縁基体の前記凹部の底面に対する角度が略９０°の垂直面と、該垂直面の上側で前記絶縁基体の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、前記金属反射層は、前記傾斜面に被着されており、前記発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部の内周面は、凹部の底面から発光素子の厚みより低い高さの、絶縁基体の凹部の底面に対する角度が略９０°の垂直面と、垂直面の上側で絶縁基体の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、金属反射層は、傾斜面に被着されており、発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上であることから、凹部の底面で発光素子を搭載する領域を大きく取ることができるとともに、発光素子収納用パッケージを小型化することができ、また、凹部に収容された発光素子が発光した光を凹部の内周面の金属反射層により良好に反射させて外部に向かって均一かつ効率良く放射することができる。
【００１３】
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るとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光装置は、上記の構成により、本発明の発光素子収納用パッケージを用いた信頼性が高くかつ高性能のものとなる。
【００１５】
【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、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１６】
本発明のパッケージは、複数の絶縁層を積層して成り、上面に発光素子３を搭載し収容する凹部４を有する絶縁基体１に、凹部４の底面から下面にかけて発光素子３の電極が電気的に接続される配線層５ａ，５ｂを形成するとともに、凹部４の内周面に金属反射層７を凹部４の底面から離間して被着させて成るものであって、凹部４の内周面は、凹部４の底面から発光素子３の厚みより低い高さの、絶縁基体１の凹部４の底面に対する角度が略９０°の垂直面と、垂直面の上側で絶縁基体１の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、金属反射層７は、傾斜面に被着されており、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。
【００１７】
本発明の絶縁基体１は、セラミックスからなる場合、酸化アルミニウム質焼結体，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。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）を得、しかる後、セラミック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、貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートと発光素子３を搭載するためのセラミック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作製される。
【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から絶縁基体１下面にかけて導出された配線層５ａおよび搭載部２の周辺から絶縁基体１下面にかけて導出された配線層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、パッケージ内部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。
【００２０】
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、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】
本発明において、凹部４の内周面は、凹部４の底面から発光素子３の厚みより低い高さの、絶縁基体１の凹部４の底面に対する角度が略９０°の垂直面と、この垂直面の上側で絶縁基体１の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、金属反射層７は、傾斜面に被着されており、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。
【００２２】
垂直面は凹部４の底面から発光素子３の厚みより低い高さであることから、凹部４の底面に発光素子３を搭載する領域を大きくすることができ、その結果、パッケージを小型化することができるとともに、金属反射層７が、発光素子３の搭載部２と配線層５とを短絡させてしまうのを防止することができる。また、発光素子３が発光する光の反射特性に対して大きく影響を与えることもなく、反射率が大きく低下することもない。
【００２３】
また、垂直面の絶縁基体１の凹部の底面に対する角度θが９０°未満であると、凹部４の底面の発光素子３を搭載する領域が小さくなるので、パッケージを小型化しにくくなる。逆に、垂直面の絶縁基体１の上面に対する角度θが９０°を超えると、金属反射層７が被着位置のずれや誤差によって垂直面に延出している場合であっても、その延出部は搭載部２や配線層５ａから離れることとなり、金属反射層７と搭載部２や配線層５ａとの短絡を効果的に抑えることができるものの、垂直面と傾斜面の積層等による接合時に垂直面と傾斜面との境に変形が発生しやすくなる。従って、垂直面が絶縁基体１の凹部４の底面より搭載部２へ５〜２０°程度以下傾斜していることがより好ましい。
【００２４】
凹部４の内周面の傾斜面は外側に広がって形成されており、凹部４の底面に対する角度θが３５〜７０°であるのが好ましい。７０°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金型による打ち抜き法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。
【００２５】
凹部４の内周面の傾斜面には金属反射層７が形成されており、この金属反射層７は、ＷやＭｏ等からなるメタライズ金属層７ａ上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき金属層７を被着させてなり、このような構成により、発光素子３が発光する光（波長４００〜８００ｎｍ程度）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。
【００２６】
また、凹部４の内周面の傾斜面に形成した金属反射層７の表面の算術平均粗さは１〜３μｍが好ましい。１μｍ未満では、凹部４に収容された発光素子３が発光する光を均一に反射することが困難になり、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる。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。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に形成された凹部の内周面は、凹部の底面から発光素子の厚みより低い高さの、絶縁基体の上面に対する角度が略９０°の垂直面と、垂直面の上側で絶縁基体の上面にかけて外側に広がっている傾斜面とから成り、金属反射層は、傾斜面に被着されており、発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上であることにより、凹部の底面で発光素子を搭載する領域を大きく取ることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができ、また、凹部に収容された発光素子が発光した光を凹部の内周面の金属反射層により良好に反射させて外部に向かって均一かつ効率良く放射することができる。
【００２８】
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るとともに配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことにより、本発明の発光素子収納用パッケージを用いた信頼性が高くかつ高性能のものとなる。
【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の実施の形態の一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一例の断面図である。
【図３】従来の発光素子収納用パッケージの他の例の断面図である。
【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
７：金属反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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