(57)【要約】【課題】過電流保護手段を備えながらも、製造コストが安価である発光素子搭載用パッケージを提供する。【解決手段】本発明の発光素子搭載用パッケージ１は、発光素子１０を搭載する素子搭載部４を主面３に有するセラミック製の基板２と、発光素子１０に電力を供給するための一対の導体層であって、基板２の主面３に離間して設けられるカソード電極層５及びアノード電極層６と、基板２の主面３上に設けられる接合層８により、素子搭載部４を囲んだ状態で基板２と接合されるセラミック製の枠体９と、を備え、接合層８は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有すると共に、基板２と枠体９とで挟まれる領域にて、カソード電極層５とアノード電極層６との間隙７を連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を搭載する素子搭載部を主面に有するセラミック製の基板と、
前記発光素子に電力を供給するための一対の導体層であって、前記基板の主面に離間して設けられるカソード電極層及びアノード電極層と、
前記基板の主面上に設けられる接合層により、前記素子搭載部を囲んだ状態で前記基板と接合されるセラミック製の枠体と、
を備える発光素子搭載用パッケージにおいて、
前記接合層は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有すると共に、前記基板と前記枠体とで挟まれる領域にて、前記カソード電極層と前記アノード電極層との間隙を連結する
発光素子搭載用パッケージ。
【請求項２】
前記接合層は、導電性粉末と非導電性ガラスとを含有する材料又は導電性ガラスを含有する材料から構成される
請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項３】
前記カソード電極層及びアノード電極層を前記発光素子搭載用パッケージの前記枠体側の正面から平面視した場合、前記間隙は、線幅が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の線状である
請求項１又は請求項２に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子搭載用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード等の発光素子をパッケージに搭載した発光装置は、電球や蛍光灯よりも省エネルギーの光源として、バックライトや照明器具に広く用いられている。そして、これら発光素子は逆耐圧が小さいという性質を有しているため、一部の発光素子搭載用パッケージには、静電気等の過電流が流れた際に発光素子が故障しないように過電流保護手段が備えられている。
【０００３】
過電流保護手段を備えた発光素子搭載用パッケージとして、発光素子に電力を供給するためのカソード電極とアノード電極とを、印刷抵抗により連結する技術が特許文献１に開示されている。そして、特許文献１の図１７には、環状の枠体と平板状の基板とで構成された凹状の開口部内に、印刷抵抗が設けられた発光素子搭載用パッケージが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１４６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような発光素子搭載用パッケージでは、印刷抵抗は開口部内に設けられているため、印刷抵抗が発光素子の光を吸収・遮蔽してしまうことにより、光反射効率が低下する虞がある。そこで、印刷抵抗を基板と枠体との接合界面に設けることにより、パッケージに内蔵させて、光反射効率の低下を防ぐことが考えられる。
【０００６】
しかし、このような場合、基板と枠体とを接合するために接合材が用いられるが、この接合材を構成する材料の成分が、印刷抵抗へ移行することにより、抵抗値が変化することがある、そのため、基板と枠体とを接合する工程の前後に、抵抗値を確認・調整する工程が別途必要となり、発光素子搭載用パッケージの製造コストが増大するという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、過電流保護手段を備えながらも、製造コストが安価である発光素子搭載用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するための具体的手段は、以下のとおりである。
＜１＞発光素子を搭載する素子搭載部を主面に有するセラミック製の基板と、前記発光素子に電力を供給するための一対の導体層であって、前記基板の主面に離間して設けられるカソード電極層及びアノード電極層と、前記基板の主面上に設けられる接合層により、前記素子搭載部を囲んだ状態で前記基板と接合されるセラミック製の枠体と、を備える発光素子搭載用パッケージにおいて、前記接合層は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有すると共に、前記基板と前記枠体とで挟まれる領域にて、前記カソード電極層と前記アノード電極層との間隙を連結する発光素子搭載用パッケージ。
【０００９】
＜２＞前記接合層は、導電性粉末と非導電性ガラスとを含有する材料又は導電性ガラスを含有する材料から構成される＜１＞に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【００１０】
＜３＞前記カソード電極層及びアノード電極層を前記発光素子搭載用パッケージの前記枠体側の正面から平面視した場合、前記間隙は、線幅が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の線状である＜１＞又は＜２＞に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【００１１】
本発明によれば、過電流保護手段を備えながらも、製造コストが安価である発光素子搭載用パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の発光素子搭載用パッケージの構成を示す図。
【図２】図１の発光素子搭載用パッケージにおける電極層を示す上面図。
【図３】図１の発光素子搭載用パッケージにおける接合層を示す上面図。
【図４】図1の発光素子搭載用パッケージの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子搭載用パッケージの構成を示す図である。また、図２は、図１の発光素子搭載用パッケージにおける電極層を示す上面図であり、理解の容易のため、接合層８、枠体９、発光素子１０、ボンティングワイヤ１１を省略する。また、図３は、図１の発光素子搭載用パッケージにおける接合層を示す上面図であり、理解の容易のため、枠体９、発光素子１０、ボンティングワイヤ１１を省略する。図４は、図１の発光素子搭載用パッケージの上面図である。
なお、発光素子１０を封止する封止樹脂をその他の構成として備えるが、図１乃至図４では理解の容易のため封止樹脂を省略する。
【００１５】
＜発光素子搭載用パッケージ＞
本発明の発光素子搭載用パッケージ１は、発光素子１０を搭載する素子搭載部４を主面３に有するセラミック製の基板２と、発光素子１０に電力を供給するための一対の導体層であって、基板２の主面３に離間して設けられるカソード電極層５及びアノード電極層６と、基板２の主面３上に設けられる接合層８により、素子搭載部４を囲んだ状態で基板２と接合されるセラミック製の枠体９と、を備える。そして、接合層８は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有する共に、基板２と枠体９とで挟まれる領域にて、カソード電極層５とアノード電極層６との間隙７を連結する。
【００１６】
本発明の発光素子搭載用パッケージの接合層は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有すると共に、カソード電極層とアノード電極層とを連結するため、基板と枠体とを接合する機能に加え、静電気等の過電流から発光素子を保護する機能を兼ね備える。そのため、従来の発光素子搭載用パッケージの製造方法のように、予め設けた印刷抵抗に別途設けた接合材からその構成成分が移行し、抵抗値が変化するという事態は生じ得ない。従って、従来と比べ、接合工程の前後に抵抗値を確認・調整する工程が不要となるため、発光素子搭載用パッケージの製造コストを低減することができる。
また、接合層とは別に印刷抵抗を形成する必要がないことから、製造工程数が少なくなるため、発光素子搭載用パッケージの製造コストを低減することができる。
従って、本発明によれば、過電流保護手段を備えながらも、製造コストが安価である発光素子搭載用パッケージを提供することができる。
【００１７】
また、本発明の発光素子搭載用パッケージでは、基板の主面と枠体の内側面とで囲まれる空間に過電流保護手段が設けられないため、光反射効率は低下しない。
【００１８】
＜基板＞
基板２は、平板状のセラミック焼結体からなる部材である。そして、基板２の枠体９側の面である主面３における略中心には、発光素子１０が設けられる素子搭載部４を有する。この素子搭載部４は、発光素子１０を搭載することができる領域である限りにおいて特に制限が無く、その周りの領域と特に区別されない領域としても良く、発光素子１０が搭載し易いように立体的な形状としても良い。
そして、基板２の主面３のうち枠体９で囲まれる領域における少なくとも素子搭載部４以外の領域は、発光素子１０が発光する光を反射する反射面とされる。
また、基板２の四隅には、下記する接続導体を設けるための溝が設けられる。この溝は、基板２の厚み方向に延在しており、厚み方向に垂直な断面の形状が略扇形状とされる。
【００１９】
基板２を構成するセラミック焼結体としては、アルミナを主成分とするセラミック焼結体や、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体や、ムライトを主成分とするセラミック焼結体や、低温焼成の一種であるガラス−セラミック焼結体等を挙げることができ、主成分としてアルミナを含み、添加成分としてバリウム元素を含むセラミック焼結体が、光反射効率が優れる観点からより好ましい。
【００２０】
基板２の製造方法としては、セラミック原料及び必要に応じて含まれるその他の原料を含むスラリーを調製し、得られたスラリーをグリーンシート化し、得られたグリーンシートを焼成する方法（グリーンシート法）、原料粉体を金型に充填し、加圧して得られた成形体を焼成する方法（粉体成形法）等が挙げられる。
【００２１】
＜カソード電極層、アノード電極層＞
カソード電極層５及びアノード電極層６は、発光素子１０に電力を供給するための一対の導体層であり、基板２の主面３に素子搭載部４を囲んだ状態で環状に設けられる。そして、カソード電極層５及びアノード電極層６は、基板２の側面及び底面に設けられる同極の接続導体層と電気的にそれぞれ接続される。
【００２２】
カソード電極層５及びアノード電極層６の電極パターン形状は、基板２の図上下方向の中心線を対称軸とする線対称であり、上記接続導体層が設けられる基板２の主面３の角部から中心部に向って延在する。
また、カソード電極層５及びアノード電極層６のそれぞれは、基板２の主面３と枠体９の内側面とで囲まれる空間内に露出する部分を有しており、この露出部分にて、発光素子１０の端子とボンディングワイヤ１１により電気的に接続される。
【００２３】
図２及び図３に示すように、基板２と枠体９とで挟まれる領域にて、カソード電極層５とアノード電極層６とは、間隙７を２箇所有する。
【００２４】
本発明の発光素子搭載用パッケージ１では、間隙７の形状は、発光素子搭載用パッケージの枠体９側の正面から平面視した場合、線幅Ａが０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の線状であることが好ましい。線幅Ａが０．１ｍｍ未満であると、カソード電極層５及びアノード電極層６の形成時にそれぞれの電極層が直接接続されることにより短絡する場合があり、０．３ｍｍ超であると、間隙７から発光素子１０の光が漏れて、光反射効率が低下する場合がある。
【００２５】
カソード電極層５及びアノード電極層６を構成する導体としては、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀、銀-白金等の金属を挙げることができる。また、電極層の酸化腐食を防止するために、その露出する表面にニッケルや金等の耐食性に優れる金属を被着させることもできる。
【００２６】
カソード電極層５及びアノード電極層６の形成方法としては、スクリーン印刷方法、メッキ方法、スパッタ方法、フォトリソ方法等が挙げられる。
【００２７】
＜接合層＞
接合層８は、基板２と枠体９とを接合するための部材であって、基板２の主面３上及び電極層５，６上に素子搭載部４を囲うように環状に設けられる。接合層８は、枠体９の内側及び外側にはみ出ないように、基板２と枠体９とで挟まれる領域に設けられる。そして、接合層８は、１ＭΩ以上１０ＧΩ以下の抵抗値を有し、かつ間隙７に充填されて、カソード電極層５とアノード電極層６とを連結する。
抵抗値が１ＭΩ未満であると、カソード電極層５とアノード電極層６とが短絡してしまい、１０ＧΩ超であると、過電流保護手段として機能しなくなる。
なお、接合層８は、枠体９の内側及び外側よりはみ出ないことが好ましいが、場合によってははみ出ても良い。
【００２８】
接合層８を構成する材料としては、導電性粉末と非導電性バインダーとを含む接合材又は導電性バインダーを含む接合材を挙げることができる。
【００２９】
導電性粉末としては、ルテニウム、錫、アンチモン、亜鉛、銀、パラジウム、白金、金、ニッケル、鉄、クロム、銅、モリブデン、タングステンの単体、化合物、あるいは合金の中から選んだ１種以上を挙げることができ、熱的安定性の観点から酸化ルテニウムがより好ましい。
非導電性バインダーとしては、非導電性ガラスや非導電性熱硬化性樹脂等が挙げることができ、セラミック製の基板と枠体とを強固に接合させる観点から、非導電性ガラスがより好ましい。なお、非導電性ガラスとしては、鉛系、ビスマス系、亜鉛系のガラス等を挙げることができ、環境及び製造コストの観点から無鉛であると共に融点が低い、ビスマス系、亜鉛系がより好ましい。
導電性バインダーとしては、導電性熱硬化性樹脂や導電性ガラス等が挙げることができ、セラミック製の基板と枠体とを強固に接合させる観点から、導電性ガラスがより好ましい。なお、導電性ガラスとしては、遷移金属系ガラス、カルコゲナイト系ガラス等を挙げることができ、酸化バナジウムを主成分としたガラス（Ｖ２Ｏ５−ＢａＯ−ＺｎＯ系、Ｖ２Ｏ５−Ｆｅ２Ｏ３−ＢａＯ系）がより好ましい。
【００３０】
従って、接合層８を構成する材料としては、セラミック製の基板と枠体とを強固に接合させる観点から、導電性粉末と非導電性ガラスとを含有する材料又は導電性ガラスを含有する材料がより好ましい。なお、導電性ガラスを含有する材料には、必要に応じて、導電性粉末や非導電性バインダーを含有してもよい。
【００３１】
接合層の形成方法としては、導電性ペーストをスクリーン印刷等で基板上又は／及び枠体上に塗布し、枠体と基体とを積層して、焼成、熱処理又光照射等の硬化処理をする方法が挙げられる。
【００３２】
＜枠体＞
枠体９は、基板２の主面３上において、素子搭載部４を取り囲むように設けられる環状のセラミック焼結体からなる部材である。
また、枠体９には、厚み方向に天面及び底面形状が円形である貫通孔が形成される。枠体９は、基板２上に形成されるため、基板２としてみると、枠体９は、基板２と反対側が開口する。また、枠体９の内側面は、発光素子搭載用パッケージの外側に向かって広がるように傾斜することで、発光素子１０が発光する光を反射する反射面とされる。
【００３３】
枠体９を構成するセラミック焼結体としては、アルミナを主成分とするセラミック焼結体や、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック焼結体や、ムライトを主成分とするセラミック焼結体や、低温焼成の一種であるガラス−セラミック焼結体等を挙げることができ、主成分としてアルミナを含み、添加成分としてバリウム元素を含むセラミック焼結体が、光の反射効率が優れる観点からより好ましい。
【００３４】
枠体９の形成方法としては、セラミック原料及び必要に応じて含まれるその他の原料を含むスラリーを調製し、得られたスラリーをグリーンシート化し、得られたグリーンシートを打ち抜いて貫通孔を形成した後に焼成する方法（グリーンシート法）、原料粉体を金型に充填し、加圧して得られた成形体を焼成する方法（粉体成形法）等が挙げられる。
【００３５】
＜発光装置＞
本発明の発光素子搭載用パッケージを用いた発光装置について、図１を用いて説明する。図１に記載の発光装置は、素子搭載部４上に図示せぬ接着剤により固定された発光素子１０と、発光素子１０の端子とカソード電極層５及びアノード電極層６とを電気的に接続するボンディングワイヤ１１と、基板２と枠体９とで囲まれる空間内に充填される図示せぬ封止樹脂とからなる。
【００３６】
発光素子１０は、特に図示しないが、半導体の層や複数の電極を有してなり、単一或いは複数の波長帯域の光を出射することができるように構成され、信号入力用の端子とグランド接続用の端子とが設けられる。この発光素子１０は、素子搭載部４に設けられ、図示しない接着剤により固定される。そして、カソード電極層５と発光素子１０の一方の端子とがボンディングワイヤ１１により電気的に接続され、アノード電極層６と発光素子１０の他方の端子とがボンディングワイヤ１１により電気的に接続される。
【００３７】
さらに発光素子１０の各端子とカソード電極層５及びアノード電極層６とがボンディングワイヤ１１を介して電気的に接続された状態で、枠体９で囲まれる空間内には、少なくとも発光素子１０及びボンディングワイヤ１１を覆うように図示せぬ封止樹脂が充填される。この封止樹脂は、発光素子１０が発光する光を透過可能な光透過性の樹脂である。封止樹脂に用いる樹脂としては、発光素子１０が発光する光を透過する樹脂である限りにおいて、特に限定されないが、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を挙げることができ、発光装置の耐久性を向上させる観点からシリコーン樹脂がより好ましい。また、封止樹脂には蛍光体が含有されても良く、このような蛍光体としては、発光素子から出射する光を受けて、他の波長の光を発光可能なものであれば良い。
【００３８】
このような発光装置は、基板２の底面や側面に形成された接続導体層が、外部の電気回路基板の端子に接続されて使用される。発光装置の使用状態においては、カソード電極層５、アノード電極層６に印加される電圧がボンディングワイヤ１１を介して、発光素子１０へ印加され、この電圧により発光素子１０が発光する。発光素子１０が発光する光は、封止樹脂を透過して直接発光装置の外部に出射したり、基板２の主面３のうち枠体内に露出する部分や枠体９の内側面で反射して、発光装置の外部に出射したりする。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
スルーホールが部分的に形成された分割溝が主面に縦横に形成された、厚さ０．６ｍｍの板状の多数個取りセラミック基板を用意した。なお、縦横の分割溝で囲まれる個片のセラミック基板の寸法は、縦７ｍｍ×横７ｍｍである。
【００４１】
多数個取りセラミック基板の主面の所定位置に、銀ペーストを塗布することにより、厚さ１０μｍの配線パターンを得た。
次に、スルーホールの内周面に銀ペーストを塗布するために、多数個取りセラミック基板の底面側から銀ペーストを吸引した後、１５０℃の温度で１０分間乾燥した。そして、２時間かけて昇温し、８５０℃で１０分間保持し、１時間かけて降温することで焼成した。
その後、多数個取りセラミック基板の裏面の所定位置に銀ペーストを塗布し、厚さ１０μｍの配線パターンを得た後、１５０℃の温度で１０分間乾燥した。そして、２時間かけて昇温し、８５０℃で１０分間保持し、１時間かけて降温することで焼成した。
以上により、導体層を形成した。
その後、導体層上にＮｉメッキ層とＡｕメッキ層をこの順で形成した。
【００４２】
次に、噴霧乾燥により得たセラミック粒状物を粉体成形し、成形体を１６００℃で焼成することで、環状の枠体を複数得た。
枠体は、厚さ１．２ｍｍ×縦６．７ｍｍ×横６．７ｍｍの外形を有し、高さ１．２ｍｍ×天面側の開口径５．２ｍｍ×底面側の開口径４．１ｍｍの貫通孔を有する。
【００４３】
多数個取りセラミック基板の主面上及び導体層上の所定位置に、酸化ルテニウム、ほう珪酸ガラス、樹脂バインダー、溶剤により構成されるガラスペーストを塗布し、厚み１０μｍのガラスペースト層を得た。
【００４４】
ガラスペースト層が形成された多数個取りセラミック基板上に、複数の枠体を積層して仮接着した後、１５０℃で２０分間乾燥した。その後、２時間かけて昇温し、８００℃で１時間保持し、１時間かけて降温することで焼成し、接合層を形成した（多数個取りセラミック基板と枠体とを接合した）。
接合層の抵抗値は３０ＭΩであり、膜厚は約１０μｍである。
【００４５】
最後に分割溝に沿って分割する事で、個片の発光素子搭載用パッケージを得た。
【００４６】
本実施例の構成により、接合層が、基板と枠体とを接合する機能に加え、静電気等の過電流から発光素子を保護する機能をも有することができたため、製造コストが安価な発光素子搭載用パッケージを得ることができた。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・発光素子搭載用パッケージ
２・・・基板
３・・・基板の主面
４・・・素子搭載部
５・・・カソード電極層
６・・・アノード電極層
７・・・間隙
８・・・接合層
９・・・枠体
１０・・・発光素子
１１・・・ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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