(57)【要約】【課題】紫外光または近紫外光を発する素子を搭載し、蛍光体を励起して可視光線を発光させる光半導体素子を製造する場合に、光の取り出し効率が高く、紫外線劣化を起こしにくい発光素子用パッケージを提供する。【解決手段】発光素子（５）が実装される実装エリアを囲繞する貫通孔を備えたリフレクタ本体（１）と、リフレクタ本体（１）の外側面に設けられた枠体（２）と、発光素子（５）に接続された少なくとも一対のリード（３ａ，３ｂ）を有し、リフレクタ本体（１）が無機物を微細化し焼結した光反射作用を有するセラミックスからなり、枠体（２）はチタニアを主成分とする粉体を含む合成樹脂で形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が実装される実装エリアを囲繞する貫通孔を備えたリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の外側面に設けられた枠体と、
前記発光素子に接続された少なくとも一対のリードを有し、
前記リフレクタ本体が無機物を微細化し焼結した光反射作用を有するセラミックスからなり、
前記枠体はチタニアを主成分とする粉体を含む合成樹脂で形成されている
発光素子用パッケージ。
【請求項２】
前記枠体は、前記リードの外側面の少なくとも一部に延在し、リードを電気的に絶縁して固定していることを特徴とする
請求項１記載の発光素子用パッケージ。
【請求項３】
前記リフレクタ本体は、アルミナなどを主成分とする粉末をガラス粉末と混合し焼結した低温焼成セラミックで構成されていることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の発光素子用パッケージ。
【請求項４】
前記リードは、銅を主成分とするリードフレームで構成されていることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光素子用パッケージ。
【請求項５】
発光素子と、
前記発光素子を囲繞する貫通孔を備えたリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の外側面に設けられた枠体と、
前記発光素子に接続された少なくとも一対のリードを有し、
前記リフレクタ本体が無機物を微細化し焼結した光反射作用を有するセラミックスからなり、前記枠体はチタニアを主成分とする粉体を含む合成樹脂で形成されている
光半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤをはじめとする発光素子を搭載する発光素子用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子をパッケージするための発光素子用パッケージとして、発光素子を搭載する素子搭載部を有し、発光素子から外部回路に電気接続するためのリードが設けられたものが知られている。そして、この光半導体パッケージに、発光素子を搭載し、この発光素子と導電部材とをワイヤーボンディングし、透明樹脂で封止することによって半導体発光装置が形成される。
【０００３】
近年、照明機器の分野では白色発光素子の需要が高く、白色蛍光体用励起光源として波長４００ｎｍ近傍で発光する近紫外発光素子が期待されている。この発光素子を搭載するパッケージは低背、小型、低コスト、そして素子が動作際に発生する熱を放出できることが要求されている。さらに構成されたリフレクタは紫外線の照射で劣化しにくい素材であるとか、高反射率素材であることが要求されている。
【０００４】
これまでにも発光素子を搭載する配線基板に接合されるリフレクタはセラミックスの焼結体に、アルミナ等の白色無機物を微細化し透明な合成樹脂に混練させた白色高反射率合成樹脂を枠体として用いたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図７〜図９は特許文献１に開示された半導体発光装置を示す。図８は図７のＢ−ＢＢ線に沿った断面図、図９は図７の底面図である。
絶縁性の配線基板１０６には、上面から下面にわたる配線１０３ａ，１０３ｂが形成されており、配線基板１０６の上面における配線１０３ａ，１０３ｂの間に発光素子１０５が接続されている。配線基板１０６の上面に設けられたリフレクタ１０４は、発光素子１０５から放射される光を反射するものであって、白色セラミックスからなり、発光素子１０５を囲繞するための貫通孔を備えたリフレクタ本体１０１と、このリフレクタ本体１０１の外側面に一体に成形された枠体１０２とを有し、この枠体１０２はセラミックス粉体材料と合成樹脂の混合体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１８５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の発光素子用パッケージでは、リフレクタ本体１０１を透過した紫外光が枠体１０２を形成する合成樹脂を劣化させパッケージの機械的強度が低下し、パッケージの割れや、欠けの不具合が発生する。
【０００８】
また、リフレクタ本体１０１と枠体１０２とを重ねて形成されたリフレクタ１０４の厚みが０．８ｍｍ以下においては、光の透過による反射率の低下が発生し発光装置の発光効率が低下する。
【０００９】
例えば、リフレクタ本体１０１には白色のセラミックが提案されているが、厚みが薄くなるにつれて光の透過が発生し反射効果が薄れる。セラミックの反射はリフレクタ表面だけでなく、リフレクタ内部における屈折率の異なる材料の境界でおこる。
【００１０】
特許文献１では、空孔率を上げることによって反射率がアップすることができる。またリフレクタ本体１０１の外周に合成樹脂とセラミックス粉体材料からなる枠体１０２を設けることで光の透過を抑制しているが、アルミナ等を主成分とするセラミック粉体ではその効果は少なく、リフレクタ１０４の厚みが０．８ｍｍ以下においては枠体１０２を光が透過する。またアルミナ等を主成分とするセラミック粉体は紫外光線に対し透過率が高く、枠体中の合成樹脂成分は紫外光に曝され劣化する。その結果、長期の使用において枠体１０２の樹脂成分が分解され、機械的強度が低下し破壊、剥離等の問題が発生する。
【００１１】
本発明はかかる従来の課題に対処してなされたもので、紫外光または近紫外光を発する発光素子を搭載し、紫外光または近紫外光により蛍光体を励起して可視光線を発光させる光半導体素子を製造する場合に、光の取り出し効率が高く、しかも紫外線劣化を起こしにくい発光素子用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発光素子用パッケージは、発光素子が実装される実装エリアを囲繞する貫通孔を備えたリフレクタ本体と、前記リフレクタ本体の外側面に設けられた枠体と、前記発光素子に接続された少なくとも一対のリードを有し、前記リフレクタ本体が無機物を微細化し焼結した光反射作用を有するセラミックスからなり、前記枠体はチタニアを主成分とする粉体を含む合成樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記枠体は、前記リードの外側面の少なくとも一部に延在し、リードを電気的に絶縁して固定していることを特徴とする。
また、好ましくは、前記前記リフレクタ本体は、アルミナなどを主成分とする粉末をガラス粉末と混合し焼結した低温焼成セラミックで構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、好ましくは、前記リードは、銅を主成分とするリードフレームで構成されていることを特徴とする。
本発明の光半導体素子は、発光素子と、前記発光素子を囲繞する貫通孔を備えたリフレクタ本体と、前記リフレクタ本体の外側面に設けられた枠体と、前記発光素子に接続された少なくとも一対のリードを有し、前記リフレクタ本体が無機物を微細化し焼結した光反射作用を有するセラミックスからなり、前記枠体はチタニアを主成分とする粉体を含む合成樹脂で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この構成によれば、紫外光または近紫外光を発する発光素子を搭載した場合に、光の取り出し効率が高く、紫外線による劣化が少ない。この結果として、光の取り出し効率が高く、しかも紫外線による劣化の少ない発光素子用パッケージを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子用パッケージを使用した光半導体素子の平面図
【図２】図１のＡ−ＡＡ断面図
【図３】図１の底面図
【図４】別の実施例の断面図
【図５】更に別の実施例の断面図
【図６】更に別の実施例の断面図
【図７】従来の光半導体素子の平面図
【図８】図７のＢ−ＢＢ線に沿った断面図
【図９】図７の底面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の発光素子用パッケージを使用した光半導体素子を図１〜図３に基づいて説明する。
この光半導体素子は、発光素子用パッケージに発光素子としての発光素子５を組み込んで構成されている。光半導体パッケージは、リフレクタ本体１と合成樹脂製の枠体２と板状のリード３ａ，３ｂとで構成される。発光素子５は、発光素子５の底面に例えばカソード電極が形成され、発光素子５の上面にアノード電極が形成が形成されている。仮想線で示す実装エリア６が発光素子５が実装される予定位置を表しており、ここではリード３ｂの上に発光素子５のカソード電極が導通するように実装され、発光素子５のアノード電極とリード３ａの間がワイヤ７で接続されている。
【００１８】
リード３は、熱伝導性の高いＣｕ系素材を量産効率の高いプレス加工により形成される。Ｃｕ系素材を採用することにより、発光素子５より発生する熱は、熱伝導性の高いＣｕ系素材のリードにより、効率的にパッケージ外部へ効率よく放熱できる。発光素子５のボンディング及び電気的接続のためのワイヤーボンディングを行うため、ＡｇめっきもしくはＡｕめっきが施される。初期反射率を優先する場合はＡｇめっき、耐変色性を優先する場合はＡｕめっき等を選択する。
【００１９】
リフレクタ４は、リフレクタ本体１とリフレクタ本体１の外周面に一体に枠体２から構成されている。リフレクタ本体１は、内周面１ａが下方に向かって縮径する形状に形成された貫通孔に形成されており、リード３ｂの上に実装された発光素子５を囲繞するようにリード３ａ，３ｂの上に配置されている。リード３ａ，３ｂの位置は、枠体２によって電気的に絶縁して位置決めして固定されている。
【００２０】
リフレクタ本体１は白色ガラスセラミックス製で、可視光線領域の反射率が標準白板との比較で８５％以上の値を示す高反射材で構成されている。アルミナ成分を５０〜６０％とし、残り成分を酸化シリカを主とするガラス成分で構成される。ガラス成分を５０〜４０％とすることにより、空孔率の高い状態での成形が可能となる。
【００２１】
アルミナ成分が６０％を超えた場合、接合材となるガラス成分の不足から機械的強度が低下する。特に空孔率を高い状態では、強度低下が著しく機械的強度が確保できない。アルミナ成分を５０％未満とした場合、ガラス成分の増加から光の透過が発生し反射率が低下する。
【００２２】
空孔率を高めることは厚み方向における反射層を多くでき、薄板における反射効果を高めることができる。また、広波長域（３５０〜８００ｎｍの領域）で良好な反射特性を有しており、可視光線（４００〜７６０ｎｍの領域）用途では、照明具に適したリフレクタ４とすることができ、紫外光線（３５０〜４００ｎｍの領域）用途では、医療用途等で用いられる殺菌用ランプに適したリフレクタ特性が得られる。
【００２３】
また、白色ガラスセラミックスを構成する無機の酸化物はいずれも共有結合をなしているため紫外線によって構造が破壊するというような劣化現象は起きにくい。緻密な焼結体であるため耐熱性、耐化学薬品性もあり耐久性を備えたリフレクタとすることができる。
【００２４】
枠体２は、リフレクタ本体１に例えばモールド加工により合成樹脂にルチル型（正方晶）もしくは、ブルサイト型（斜方晶）のチタニア粉体が添加されたもので周設されており、リフレクタ４の外形を構成している。
【００２５】
リフレクタ本体１とリード３は、枠体２を形成する合成樹脂によって、枠体２を形成する際にモールド加工によって一体化されている。
このように構成されたリフレクタ４では、発光素子５から出光した光線はリフレクタ本体１とその外周に形成された枠体２で可視光線（４００〜７６０ｎｍの領域）が反射される。紫外光線（３５０〜４００ｎｍの領域）においては、一部がリフレクタ本体１で反射され、リフレクタ本体１を透過した残りの光は枠体２の表面で吸収される。
【００２６】
枠体２の材質について説明する。
枠体２を構成する合成樹脂は紫外光に対し劣化する性質がある。これは紫外線の外的エネルギーを受けることによって、樹脂を構成する高分子素材の破壊が引き起こされる。このため枠体２を構成する合成樹脂に対して、紫外光を吸収する粉体原料を添加し、合成樹脂内への紫外光の進入を遮断している。
【００２７】
紫外光を吸収する粉体原料としては、ルチル型（正方晶）もしくは、ブルサイト型（斜方晶）のチタニアを具体例として挙げることができる。前記以外のチタニアであるアナターゼ型は、光触媒としての効果高く、周囲の樹脂成分を破壊する効果があるため適さない。粉体原料にチタニアを用いた場合、合成樹脂は白色となり、リフレクタ本体１を透過した可視光を反射する効果も有する。また、チタニアは他のセラミック材と比べ、合成樹脂との屈折率差が大きく枠体２の厚みを薄く設計した際にも良好な反射特性が得られる。
【００２８】
上記のパッケージ構成とすることにより波長全域（３５０〜８００ｎｍの領域）での光取出し効率が高く、枠体２の劣化の少ない耐久性を確保した発光素子用パッケージを形成できる。
【００２９】
したがって、紫外光、近紫外光により励起される照明装置の光源を形成する場合にリフレクタの反射面が高反射性を有し、かつ、紫外線でその劣化が起きにくく、照明装置や発光装置などに使用する光半導体素子の発光素子用パッケージとして優れている。
【００３０】
上記の実施の形態では、リフレクタ４をリード３ａ，３ｂの上に設けたが、図８に示した配線基板１０６の上にリフレクタ４を設けて、図４に示すように構成することもできる。なお、配線基板１０６と銅板などから構成されているリード３ａ，３ｂとでは、リード３ａ，３ｂの上にリフレクタ４を設けた場合の方が放熱性の点で優れている。
【００３１】
上記の実施の形態では、図２に示したように枠体２の内周面が、リード３ａ，３ｂの上面に垂直に形成されていたが、図５に示すように枠体２の内周面２ａを、リフレクタ本体１の内周面１ａと同様に下方に向かって縮径する形状に構成して光反射性能をより向上させることもできる。
【００３２】
上記の実施の形態では、図２に示したようにリフレクタ本体１の外側を取り巻くように枠体２の一部を設けたが、図６に示すように枠体２の内周面２ａを下方に向かって縮径する形状に構成し、この枠体２の内周面２ａの上に、膜状のリフレクタ本体１を形成することによってもリフレクタ４を構成できる。
【００３３】
上記の各実施の形態では、リフレクタ本体１がアルミナなどを主成分とする粉末をガラス粉末と混合し焼結した低温焼成セラミックであったが、アルミナ以外の例えば銀，ジルコニア，硫酸バリウム，チタニアなどを主成分とする光反射作用を有する無機物の粉末をガラス粉末と混合し焼結したセラミックスであっても同様に実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、照明装置や発光装置などに関する分野において、各種装置の耐久性の向上の実現に寄与できる。
【符号の説明】
【００３５】
１    リフレクタ本体
１ａ    リフレクタ本体の内周面
２    枠体
３ａ，３ｂ    リード
４    リフレクタ
５    発光素子（発光素子）
６    実装エリア
７    ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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