(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基体の上面に発光素子が収容される凹部を有する発光素子搭載用基板であって、
前記セラミック基体の上面には、メタライズ層を含む枠状メタライズ層が、前記凹部を取り囲んで被着されているとともに、前記枠状メタライズ層は、その内周と外周との間に前記内周側に開口する中抜き部が形成され、前記凹部の内壁面には、メタライズ層を含む反射膜が被着されていることを特徴とする発光素子搭載用基板。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子搭載用基板と、
該発光素子搭載用基板の凹部内に載置された発光素子と、
前記凹部内に充填される封止用樹脂とを備え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収容するために使用される発光素子搭載用基板及び発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード等の発光素子は、その発光輝度の向上により例えば電光表示板用の光源として多用されるようになってきている。
【０００３】
このような発光素子は、これを収容するための発光素子搭載用基板内に収められた状態で使用される。
【０００４】
従来、このような発光素子を収容するための発光素子搭載用基板は、複数の絶縁層を積層して成るセラミック基体の上面に発光素子を収容するための凹部を形成して成る。
【０００５】
そして、その凹部の内壁面に発光素子の発する光を反射させて、発光素子の発光輝度を実質的に増大させる作用をなすための金属反射膜が被着されており、この反射膜により発光素子の発する光は明るく輝き、電光表示板として表示される文字や画像を明るく極めて鮮明なものとしている。また、凹部底面から外部にかけては、発光素子に外部電気回路から供給される電力を供給して所定の発光輝度の発光をさせる作用を成す配線層が被着形成されており、凹部の底面に発光素子を導電性接着剤を介して載置固定するとともに発光素子の各電極を配線層に電気的に接続した後、凹部内にエポキシ樹脂等の透明な封止用樹脂を充填し発光素子を気密に封止することによって製品としての発光装置となり、この発光装置をマトリックス状に配列することで発光表示板が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の発光素子搭載用基板によると、その凹部内にエポキシ樹脂等の透明な封止用樹脂を充填して発光素子を気密に封止する際に、この封止用樹脂はセラミック基体に濡れやすい性質を有しているためセラミック基体の上面を濡れ広がって凹部外へ多量に流れ出てしまいやすく、そのため凹部内に充填された封止用樹脂の厚みおよび表面形状が各発光装置で大きくばらついたものとなり、その結果、電光表示板を構成する各発光装置における発光素子の発する光がそれぞれの封止用樹脂で不均一に屈折してしまい、発光表示板により表示された文字や画像が不鮮明なものとなるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、セラミック基体の凹部内に充填された封止用樹脂の厚みおよび表面形状を各発光装置で略均一なものとして、これらの発光装置を用いた電光表示板により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可能な発光素子搭載用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発光素子搭載用基板は、セラミック基体の上面に発光素子が収容される凹部を有する発光素子搭載用基板であって、前記セラミック基体の上面には、メタライズ層を含む枠状メタライズ層が、前記凹部を取り囲んで被着されているとともに、前記枠状メタライズ層は、その内周と外周との間に前記内周側に開口する中抜き部が形成され、前記凹部の内壁面には、メタライズ層を含む反射膜が被着されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の発光装置は、上記発光素子搭載用基板と、該発光素子搭載用基板の凹部内に載置された発光素子と、前記凹部内に充填される封止用樹脂とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光素子搭載用基板によれば、セラミック基体の上面に、発光素子が収容される凹部を取り囲む枠状メタライズ層が被着されており、この枠状メタライズ層は封止用樹脂に濡れにくいことから、凹部内に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の一部がセラミック基体の上面に多量に濡れ広がることを良好に防止することができる。
【００１２】
さらに、前記枠状メタライズ層の内周と外周との間に、内周側に開口する中抜き部を設けておくと、凹部内に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の充填量に多少の過多があったとしても、その過多の分の封止用樹脂は枠状メタライズ層に設けた中抜きの中に収容されて、凹部内の封止用樹脂を極めて精度よく一定の厚みとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、１はセラミック基体、２は配線層、３は金属反射膜、４は発光素子、５は封止用樹脂、６は枠状メタライズ層である。
【００１５】
セラミック基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラス−セラミックス等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層して成る略四角箱状である。そして、その上面中央部には発光素子４を収容するための凹部１ａが設けられており、この凹部１ａ内に発光素子４が導電性接着剤７を介して接着固定されるとともに透明なエポキシ樹脂から成る封止用樹脂５が充填される。
【００１６】
本発明の発光素子搭載用基板によれば、セラミック基体１の凹部１ａ内に発光素子４を収容するとともに封止用樹脂５を充填することによって製品としての発光装置となる。そしてその発光装置を、例えばマトリックス状に並べることにより電光表示板が形成される。
【００１７】
このようなセラミック基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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、溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合して得たセラミックスラリーを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、それらのセラミックグリーンシートに発光素子４を収容するための凹部１ａを形成するため等の打ち抜き加工を施すとともにそれらのセラミックグリーンシートを積層し、最後にその積層体を高温で焼成することによって製作される。
【００１８】
また、セラミック基体1には、その凹部１ａの底面から外部にかけて導出する複数の配線層２が被着形成されている。この配線層２は、外部電気回路から供給される電力を発光素子４に供給するための導電路として機能し、発光素子４の各電極が導電性接着剤７を介して電気的に接続される。
【００１９】
このような配線層２はタングステンやモリブデン、マンガン、銅、銀等の金属粉末メタライズから成り、例えばタングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して得た金属ペーストをセラミック基体１用のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布しておき、それをセラミック基体１用のセラミックグリーンシートの積層体とともに焼成することにセラミック基体１の凹部１ａ底面から外部にかけて被着形成される。
【００２０】
また配線層２はその露出する外表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つ良導電性である金属をめっきにより１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線層２の酸化腐食が有効に防止されるとともに配線層２に発光素子４を導電性接着剤７を介して接続する際、その接続を良好なものとすることができる。したがって、配線層４はその露出外表面にニッケル、金等をめっきにより１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２１】
さらに、セラミック基体１には、その凹部１ａの内壁面に金属反射膜３が被着されている。この金属反射膜３は凹部１ａ内に収容された発光素子４の発する光を凹部１ａ内で反射させ、発光素子４による発光輝度を実質的に増大させる作用を為す。それによって発光素子４を例えば電光表示板用の光源として用いた場合に、発光素子４の発する光は明るく輝き、電光表示板として表示する文字や画像を明るいものとなすことができる。
【００２２】
このような、金属反射膜３は金や銀、ニッケル等が好適に使用され、例えばセラミック基体１の凹部１ａの内壁面に予め金属粉末メタライズ層を被着させておき、そのメタライズ層上に金や銀、ニッケル等をめっきにより被着させたり、あるいはセラミック基体１の凹部１ａの内壁面に蒸着やめっき等により金や銀、ニッケル等を被着させたりすることによって形成される。
【００２３】
なお、金属反射膜３はセラミック基体１の凹部１ａの内壁面の全面に設けるのではなく、凹部１ａの底面から例えば０．０１〜０．３ｍｍ程度離間して被着させている。このように、金属反射膜３を凹部１ａの底面から０．０１〜０．３ｍｍ程度離間して被着させていることから、発光素子４の発する光を金属反射膜３により効率良く反射させることができるとともに、金属反射膜３と凹部１ａの底面の配線層２との電気的短絡を有効に防止することができる。
【００２４】
さらに、本発明の発光素子搭載用基板においては、セラミック基体１の上面に発光素子４が収容される凹部１ａを取り囲む枠状メタライズ層６が形成されている。枠状メタライズ層６は、タングステンやモリブデン、銀、銅等の金属粉末メタライズから成り、凹部１ａ内に封止用樹脂５を充填する際に、封止用樹脂５がセラミック基体１の上面に多量に濡れ広がって凹部１ａの外部に流出することを防止するための障壁として機能し、枠状メタライズ層６は封止用樹脂５に濡れにくいことから封止用樹脂５が枠状メタライズ６を越えてセラミック基体１の上面に多量に濡れ広がることを有効に防止することができる。
【００２５】
したがって、本発明の発光素子搭載用基板によれば、封止用樹脂５の厚みや表面形状が各発光装置で大きくばらつくことがなく、発光素子４の発する光が封止用樹脂層５で全ての発光装置で均一に屈折して外部に放射されるので、これらの発光装置を用いた電光表示板により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可能となる。
【００２６】
またさらに、図２に上面図で示すように、枠状メタライズ層６はその内周と外周との間にその内周側に開口する中抜き部６ａが形成されている。このように、セラミック基体１の上面に発光素子４が収容される凹部１ａを取り囲む枠状メタライズ層６にその内周と外周との間にその内周側に開口する中抜き部６ａを形成させておくと、凹部１ａ内に封止用樹脂５を充填する際に、充填された封止用樹脂材５の量に多少の過多があっても、その過多の分の封止用樹脂５は枠状メタライズ層６に設けた中抜き部６ａに収容されて、凹部１ａ内の封止用樹脂５は略一定に保たれるので、凹部１ａ内の封止用樹脂５の厚みや表面形状を極めて精度よく一定とすることができる。したがって、枠状メタライズ層６には、その内周と外周との間にその内周側に開口する中抜き部６ａを設けておくことが好ましい。
【００２７】
なお、この枠状メタライズ層6の内周と外周との間に形成された中抜き部６ａの開口の幅Ｗが０．５ｍｍ未満であると、凹部１ａに封止用樹脂５を充填する際に、余分な封止用樹脂5が中抜き部６ａに流れにくくなる傾向にあり、他方２．０ｍｍを超えると多量の封止用樹脂５が中抜き部５に容易に流れ出て凹部１内の封止用樹脂５が不足してしまう危険性がある。したがって、中抜き部６ａの開口の幅Ｗは０．５〜２．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２８】
また、中抜き部６ａの幅Ｄが０．０５ｍｍ未満では、凹部１ａに封止用樹脂５を充填する際に、余分な封止用樹脂５を中抜き部６ａに十分に収容することができなくなる危険性があり、他方１．０ｍｍを超えると、そのような幅の中抜き部６ａを設けるためにセラミック基体１の上面の面積を大きなものとする必要があり、セラミック基体１が大きくなってしまう。したがって中抜き部６ａの幅Ｄは０．０５〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２９】
また、中抜き部６ａの長さＬが０．３ｍｍ未満では、凹部１ａに封止用樹脂５を充填する際に、余分な封止用樹脂５を中抜き部６ａに十分に収容することができなくなる危険性がある。したがって中抜き部６ａの長さは０．３ｍｍ以上あることが好ましい。
【００３０】
このような枠状メタライズ層６は、例えばタングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して得た金属ペーストをセラミック基体１用のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布しておき、それをセラミック基体１用のセラミックグリーンシートの積層体とともに焼成することにセラミック基体１の上面に凹部１ａを取り囲むように被着形成される。
【００３１】
なお、枠状メタライズ層６はその露出する表面にニッケル、金等のめっき金属層を１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、枠状メタライズ層６の酸化腐食が有効に防止されるとともに、枠状メタライズ層６と封止用樹脂５との濡れ性を極めて悪いものとすることができる。したがって、枠状メタライズ層６はその露出する表面にニッケルや金等のめっき金属層を１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３２】
かくして、本発明の発光素子搭載用基板によれば、セラミック基体１の凹部１ａ底面に発光素子４を、その電極が配線層２に電気的に接続されるようにして導電性接着材７を介して取着固定し、しかる後、凹部１ａ内にエポキシ樹脂等の透明な封止用樹脂材５をその表面が平坦になるように充填し、発光素子４を気密に封入することによって製品としての発光装置となる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施の形態例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であれば種々の変更は可能である。
【００３４】
例えば、本発明の実施の形態例では中抜き部７をセラミック基体１の上面に一箇所形成したものであったが、２箇所以上形成することでセラミック基体１上面に対する封止用樹脂材５の平行度および平坦度を管理しやすくするようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す発光素子搭載用基板の上面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・セラミック基体
１ａ・・・凹部
４・・・発光素子
６・・・枠状メタライズ層
６ａ・・・中抜き部
【図１】
0004633089.tif 000002
【図２】
0004633089.tif 000003