(57)【要約】【課題】  放出される光が一定の方向を向きやすい発光素子用パッケージを提供する。【解決手段】  基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、板状で、主表面と主裏面とを有し、この主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有するフレームで構成される。主裏面が基板主面に接するように、フレームがセラミック基板の基板主面に配置される。これにより、貫通穴は主表面側が開口する。貫通穴の内周面に囲まれた基板主面に発光素子の実装部が形成され、内周面に金属層で構成される光反射層が形成され、内周面は開口方向に狭くなるように傾斜している。開口部が狭いので、この開口部から放出される光が一定の方向を向きやすくなる。【選択図】図１
2005347312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、
板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有するフレームで構成され、
前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記フレームが前記セラミック基板の基板主面に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、
前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、
前記内周面に金属層で構成される光反射層が形成され、
前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを特徴とする発光素子用パッケージ。
【請求項２】
基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、
板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する金属製フレームで構成され、
前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記金属製フレームが前記セラミック基板に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、
前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、
前記内周面が前記発光素子からの発光光束を反射し、
前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを特徴とする発光素子用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Light emission diode：ＬＥＤ素子）などの発光素子を収容するための発光素子用パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子の一つである発光ダイオード（ＬＥＤ素子）のパッケージとしては、従来からセラミック基板が利用されている。その一例を図４（ａ）に示す。この発光素子用パッケージはセラミック基板１０１上にセラミック窓枠１０２を積層してなり、セラミック基板１０１上にはＬＥＤ素子１０３を実装するためのＬＥＤ実装部１０４が形成されている。ＬＥＤ素子１０３はワイヤ１０５によって配線層１０６ａ，１０６ｂに接続されており、これら配線層を通して外部から駆動電流を供給する構成とされている。一方、ＬＥＤ素子１０３を収容するキャビティ１０７はセラミック窓枠１０２を貫通するように形成されるとともに、貫通穴の内周面には金属層１０８が形成されて、ＬＥＤ素子１０３からの発光光束を外部へ反射する。
【０００３】
上記発光素子用パッケージは、例えば以下のようにして製造される。まず、セラミック基板１０１となるセラミックグリーンシートに、ＬＥＤ実装部１０４、配線層１０６ａ，１０６ｂとなるメタライズペーストを印刷するとともに、セラミック窓枠１０２を打ち抜いてキャビティ１０７を形成し、貫通穴の内周面に金属層１０８となるメタライズペーストを印刷する。そして、セラミック基板１０１とセラミック窓枠１０２を接着し、高温で焼結してこれらが一体となった焼結体を得る。その後、金属層１０８や配線層１０６ａ，１０６ｂにニッケル、金、パラジウム、白金などの金属メッキ層を形成する。
【０００４】
ところが上記キャビティ１０７は、セラミック窓枠１０２を打ち抜いて形成するために角度θが直角になり、ＬＥＤ素子１０３からの発光光束が外部に放出されにくい問題があった。そのため、望ましい視野角と輝度が得にくい。そこで下記特許文献１には、角度θが５５°〜７０°となるように穿孔し、且つ金属層の中心線平均粗さＲａを１〜３μｍ、光反射率を８０％以上とすることで、高い反射効率が得られる発光素子用パッケージが提案されている。その実施形態を図４（ｂ）に示す。この発光素子用パッケージは、セラミック窓枠１０２となるセラミックグリーンシートに、打ち抜き金型などを用いて打ち抜き、角度θを５５°〜７０°となるようにし、貫通穴の内周面に金属層１０８を形成する。外側へ広がるように金属層１０８からなる光反射層が形成されるので、光を外部へ放出しやすい。
【特許文献１】特開２００２−２３２０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが従来の発光素子用パッケージは、放出される光が一定の方向を向きにくい（指向性が悪い）問題があった。
【０００６】
本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、放出される光が一定の方向を向きやすい発光素子用パッケージを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の発光素子用パッケージは、基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有するフレームで構成され、前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記フレームが前記セラミック基板の基板主面に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、前記内周面に金属層で構成される光反射層が形成され、前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを主要な特徴とする。
【０００８】
本発明の発光素子用パッケージは、基板主面と基板裏面を有するセラミック基板と、フレームから構成される。このフレームはセラミック又は金属からなり、板状で、主表面と主裏面を有し、この主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する。フレームはセラミック基板に配置され、主裏面がセラミック基板の基板主面に接するようにされる。これにより、フレームの主表面側が開口し、セラミック基板の基板主面を底面とするキャビティが形成される。貫通穴の内周面に囲まれた基板主面（キャビティの底面）に発光素子の実装部が形成される。また、貫通穴の内周面には金属層で構成される光反射層が形成される。さらに、貫通穴の内周面は開口方向に狭くなるように傾斜している。これにより開口部が狭くなるので、この開口部から放出される光が一定の方向に向きやすくなる。発光素子から発せられた光の一部は光反射層に当たって反射し、キャビティ底面に形成された金属層（発光素子の実装部や電極）によって再度反射し、開口部から放出される。
【０００９】
上記光反射層は、メタライズ層（金属層）を用いて形成することができる。または、このメタライズ層の表面にＮｉや金、パラジウム、白金などの金属メッキ層を形成し、この金属層を光反射層としてもよい。
【００１０】
また、本発明の発光素子用パッケージの別の形態は、基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する金属製フレームで構成され、前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記金属製フレームが前記セラミック基板に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、前記内周面が前記発光素子からの発光光束を反射し、前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
図１（ａ）に本発明に係わる発光素子用パッケージの断面図を示し、図１（ｂ）に同じく斜視図を示す。この発光素子用パッケージは基板主面と基板裏面を有するセラミック基板２と、板状で、主表面と主裏面を有するセラミック製フレーム３から構成される。このセラミック製フレーム３には主表面と主裏面を貫通する貫通穴によって内周面９が形成されている。そして、裏面側が基板主面と接触するように、セラミック製フレーム３がセラミック基板２上に配置されている。これによって、主表面側が開口し基板主面を底面とするキャビティＣが形成されている。内周面９によって囲まれた基板主面（キャビティＣの底面）にはＬＥＤ素子１の実装部４と、内部電極７ａ，７ｂが形成される。内周面９にはメタライズ層（金属層）５から構成される光反射層ＲＰが形成され、この内周面９は開口方向になるにつれて狭くなるように傾斜している。これによって開口部が狭くされるので、この開口部から放出される光が一定の方向を向きやすくなる。また、光反射層に当たって反射した光の一部は、さらに発光素子１の実装部４や内部電極７ａ，７ｂなどによって反射して、開口部から放出される。
【００１２】
内周面９と基板主面とのなす角度θは３０°〜８０°が望ましい。３０°未満の傾斜角にするのは困難で、８０°を超えると光の指向性が必ずしも十分に向上しない。なお、より望ましい角度θは４０°〜７０°であり、さらに望ましくは５０°〜６０°である。
【００１３】
一方、キャビティＣの底面に形成された内部電極７ａ，７ｂはビア６を介して外部電極８ａと電気的に接続されている。ＬＥＤ素子１と内部電極７ａ，７ｂはワイヤ１０で接続され、ＬＥＤ素子１の駆動電流は外部電極８ａ，８ｂから供給される。
【００１４】
なお、メタライズ層（金属層）５の表面にＮｉ、金、パラジウム、銀などの金属メッキを電解メッキ又は無電解メッキにより被着させて、その金属層を光反射層ＲＰとしてもよい。
【００１５】
次に、図２について説明する。図２（ａ）は金属製フレーム１１を用いた実施形態である。金属製フレーム１１は図１のセラミック製フレーム３と同様に板状で、主表面と主裏面を有し、主表面と主裏面を貫通する貫通穴によって内周面９が形成されている。この金属製フレーム１１はロウ材などの接着層（図示しない）を用いてセラミック基板２に接着される。内周面９にはメタライズ層（金属層５）からなる光反射層ＲＰが形成されている。
【００１６】
セラミック製のフレームでは貫通穴を、セラミックグリーンシートに角度θをつけて打ち抜き形成する。そのため、内周面９を任意の曲面にすることは困難である。それに対して、金属製のフレームを用いると所望の形状にすることができる。例えば図２（ｂ）のように、貫通穴をドーム状にすることもできる。このようにすると、光反射層ＲＰに反射した光はＬＥＤ素子１の実装部４に集中しやすくなる。その結果、実装部４によって光が再び反射して、開口部から放出されやすくなる。
【００１７】
また、別の実施形態においては、図２（ｃ）に示すように、貫通穴の内周面９が光を反射するようにできる。図２（ｃ）では金属製フレームを用いているので、内周面９にメタライズ層（金属層）を形成しなくても、ＬＥＤ素子１からの発光光束を反射できる。
【００１８】
なお、図１または図２の実施形態ではＬＥＤ素子を１つしか搭載していないが、複数のＬＥＤ素子を搭載してもよい。また、キャビティＣをエポキシ樹脂などの透明高分子材料で封止してもよい。
【００１９】
図１の発光素子用パッケージの製造方法を、図３の工程図を用いて以下に説明する。まず、セラミック基板２及びセラミック製フレーム３になるべきセラミックグリーンシート２’，３’を用意する（工程１）。このようなセラミックグリーンシートは、セラミック微粉末と有機結合材、可塑剤、溶剤などの混合スリップを、周知のドクタープレード法やカレンダー法で薄板状にすることで得られる。セラミック材料には、例えばアルミナ、ＡｌＮ、ＳｉＣなどが用いられる。
【００２０】
次に、セラミックグリーンシート２’にビア６となるべき貫通孔ｈを、打ち抜き金型を用いて打ち抜くとともに、セラミックグリーンシート３’にも貫通穴Ｐを打ち抜き形成する（工程２）。角度θは例えば３０°〜８０°とされる。
【００２１】
このように貫通孔ｈと貫通穴Ｐを形成した後、貫通穴Ｐの内周面に、Ｗ、Ｍｏ、銅、銀などの金属粉末からなるメタライズペーストを印刷するとともに、セラミックグリーンシート２’にも所定の位置にメタライズペースト４’，７ａ’，７ｂ’，８ａ’，８ｂ’を印刷する（工程３）。表面への印刷には公知のスクリーン印刷が用いられ、貫通孔ｈへ印刷するには印刷面の反対側から吸引しながら印刷する方法が採用される。
【００２２】
次に、貫通穴Ｐの内周面が開口方向に狭くなるように、セラミックグリーンシート２’，３’を接着する。この接着は、セラミックグリーンシート２’，３’の接着面に接着剤を塗布し、加熱しながら圧着する方法を用いる。その後、接着したグリーンシート２’，３’をメタライズペーストとともに高温焼成すると、これらが一体となった焼結体が得られるとともに、メタライズペーストが高温処理されてメタライズ層５、ＬＥＤ実装部４、内部電極７ａ，７ｂ、ビア６、外部電極８ａ，８ｂが形成される。セラミックグリーンシートは焼成されてセラミック基板２、セラミック製フレーム３となる。この工程の後、ＬＥＤ素子１を実装すると、図１の発光素子用パッケージが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の発光素子用パッケージの一実施形態を示す（ａ）断面図（ｂ）斜視図。
【図２】図１とは別の実施形態。
【図３】図１の発光素子用パッケージの製造方法を示す工程図。
【図４】従来例。
【符号の説明】
【００２４】
１  ＬＥＤ素子
２  セラミック基板
３  セラミック製フレーム
４  ＬＥＤ実装部
５  メタライズ層（金属層）
６  ビア
７ａ，７ｂ  内部電極
８ａ，８ｂ  外部電極
１１  金属製フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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