(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が搭載されるべき領域を凹部の底部に有するアルミナセラミックスから成る絶縁基体と、
前記底部に設けられ、前記発光素子と電気的に接続するための配線層と、
前記凹部の内周面の形状に沿って取着され、筒状、若しくは貫通孔を有する円錐台状又は角錐台状のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、上端部が前記基体の上面に延出している金属板と、
該金属板の表面に被着されているアルミニウムから成る金属層と、
を具備した発光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記金属板の下端部は、前記基体の凹部の底部に張り出していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記金属板は、前記発光素子の発光部よりも低い部位に穴、貫通孔、溝、若しくは突起を、又は下端面に切欠きを形成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージと、
前記領域に搭載された発光素子と、
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（ＬＥＤ）等の発光素子を用いた表示装置等に用いられる、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード等の発光素子を収納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５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成るとともに上面に凹部14が形成されている直方体状の絶縁基体の凹部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が設けられた基体11と、基体11の搭載部12およびその周辺から基体11の下面に形成された一対の配線層15とから主に構成されている。
【０００３】
そして、一方の配線層15の一端が電気的に接続された搭載部12上に発光素子13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13の電極と他方の配線層15とをボンディングワイヤ16を介して電気的に接続し、しかる後、基体11の凹部14内に透明樹脂を充填して発光素子13を封止することによって、発光装置が作製される。
【０００４】
また、凹部14の内面で発光素子13の光を反射させてパッケージの上方に光を放射させるために、凹部14の内周面にニッケル（Ｎｉ）めっき層や金（Ａｕ）めっき層を表面に有するメタライズ層からなる金属層17を被着させていることもある。
【０００５】
また、上記のパッケージはセラミックグリーンシート積層法により以下のようにして製作される。まず、基体11の搭載部（搭載部から下側）を形成するためのセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）と、基体11の凹部14を形成するためのグリーンシートとを準備し、これらのグリーンシートに配線層15を導出させるための貫通孔や凹部14となる貫通穴を打ち抜き法で形成する。
【０００６】
次に、搭載部12を形成するためのグリーンシートの積層体Ａの貫通孔および所定の部位に、メタライズ層から成る配線層15形成用の導体ペーストをスクリーン印刷法等で印刷塗布し、また凹部14の内面にメタライズ層を被着する場合、凹部14を形成するためのグリーンシートの積層体Ｂの貫通穴内面に金属層17形成用の導体ペーストをスクリーン印刷法等で印刷塗布する。
【０００７】
次に、積層体Ａと積層体Ｂとを重ねて接着して基体11を形成するための積層体とし、これを所定寸法に切断して成形体となし、高温（1600℃程度）で焼成して焼結体となす。その後、配線層15および金属層17の露出表面にニッケル，金，パラジウム，白金等の金属から成るめっき層を無電解めっき法や電解めっき法により被着させることによって、パッケージが製作される。
【０００８】
【特許文献１】
特開2002−232017号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、スクリーン印刷法で凹部14の内周面に導体ペーストを印刷塗布して金属層17を形成することから、導体ペーストの粘度の影響等により、凹部14の上部と下部で金属層17の厚みが異なりやすく、凹部14の内周面に均一な角度で金属層17を形成するのが困難になるという問題点を有していた。また、金属層17の表面粗さもばらつきやすいという問題点を有していた。従って、発光素子13が発光する光を効率よく反射し、外部に均一に放射しにくくなる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て完成されたものであり、その目的は、発光素子が発光する光を良好に反射して、外部に均一かつ効率良く放射することができる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、発光素子が搭載されるべき領域を凹部の底部に有するアルミナセラミックスから成る絶縁基体と、前記底部に設けられ、前記発光素子と電気的に接続するための配線層と、前記凹部の内周面の形状に沿って取着され、筒状、若しくは貫通孔を有する円錐台状又は角錐台状のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、上端部が前記基体の上面に延出している金属板と、該金属板の表面に被着されているアルミニウムから成る金属層と、を具備したものである。
【００１２】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の内周面に金属板が取着されていることから、凹部の内周面の表面状態に影響を受けることなく発光素子が発光する光を金属板の表面で良好に反射することができるので、外部に均一かつ効率良く反射することができる。また、金属板として、アルミナセラミックスから成る絶縁基体に熱膨張係数の近いＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を使用することにより、金属板の剥がれ等を有効に防止することができるので、この金属板にアルミニウムから成る金属層を被着すると、金属板を強固に取着できるとともに、発光素子の発光する光に対する反射率を高いものとすることができる。また、金属層はアルミニウムから成ることにより、酸化腐食やマイグレーション等の不具合が発生しにくいとともに、発光素子の光波長の変動による反射率の変化も小さいので、広い用途に使用することができる。また、金属板の上端部が絶縁基体の上面に延出していることから、金属板の凹部への上下方向での嵌め込み位置を正確に位置決めすることができるとともに、金属板の接着強度が向上することとなる。
【００１５】
また、本発明の発光素子収納用パッケージは、前記金属板は、表面にアルミニウムから成る金属層が被着されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の発光素子収納用パッケージは、金属板は表面にアルミニウムから成る金属層が被着されていることから、発光素子が発光する光を金属板に被着されている反射率の高い金属層で良好に反射することができ、効率良くかつ均一に外部に放射することができる。
【００１７】
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、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高いものとなる。
【００１９】
【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、３は発光素子、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００２０】
本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための凹部４が設けられるとともに、凹部４の底面に発光素子３が搭載される搭載部２および発光素子３の電極が接続される配線層５ａ，５ｂが形成されているものであって、凹部４の内周面に金属板８が取着されている。
【００２１】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂から成り、セラミックスからなる場合、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），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直方体状の箱状であり、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が例えば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グリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、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、発光素子３を搭載するためのグリーンシートと凹部４用のグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成し、一体化することで形成される。
【００２２】
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。
【００２３】
また、絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から絶縁基体１の下面かけて形成された配線層５ａ，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、凹部４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（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）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。そして、絶縁基体１下面の配線層５ａ，５ｂが外部電気回路基板の配線導体に接続されることで発光素子３の各電極と電気的に接続され、発光素子３へ電力や駆動信号が供給される。また、発光素子３は搭載部２および配線層５ｂにフリップチップ実装により接続されても構わない。
【００２４】
配線層５ａ，５ｂは、例えばＷやＭｏ等の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導体ペーストを絶縁基体１となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁基体１の所定位置に被着形成される。
【００２５】
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との接続、配線層５ａ，５ｂと外部電気回路基板の配線導体との接続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の露出表面には、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。
【００２６】
また、凹部４の内周面は、傾斜面となっているとともに凹部４の底面から絶縁基体１の上面に向けて35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θが70°を超えると、凹部４内に収容された発光素子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。
【００２７】
そして、本発明において、凹部４の内周面に金属板８が取着されている。これにより、凹部４の内周面の表面状態に影響を受けることなく発光素子３が発光する光を金属板８の表面で良好に反射し、均一かつ効率良く反射することができる。
【００２８】
この金属板８は、エポキシ樹脂等の樹脂接着剤により凹部４の内周面に取着されていても良いし、凹部４の内周面に接合用のメタライズ層を形成し、Ａｇろう等によりろう付けで接合されていても良い。また、凹部４内に発光素子３を収容し、ボンディングワイヤ６等を介して電気的接続を行なった後に、凹部４内に封入される透明樹脂によって、発光素子３とともに金属板８を覆って封止して、凹部４の内周面に取着された状態としても良い。
【００２９】
本発明において、図２（ａ），（ｂ）に示すように、凹部４の内周面の形状に沿った金属板８を凹部４の内周面に取着することができる。凹部４の横断面形状が円形状であれば、円筒状や貫通孔を有する円錐台状の金属板を凹部４の内周面に取着し、凹部４の横断面形状が四角形状であれば、四角筒状や貫通孔を有する角錐台状の金属板８を凹部４の内周面に取着することができる。
【００３１】
また、凹部４に取着された金属板８の露出表面の算術平均粗Ｒａは１〜３μｍが好ましい。１μｍ未満であると、凹部４内に収容された発光素子３が発光する光を均一に反射させることが難しくなり、反射する光の強さに偏りが発生し易くなる。３μｍを超えると、凹部４内に収容された発光素子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。
【００３２】
また、凹部４は、その横断面形状が円形状であることが好ましい。この場合、凹部４に収容された発光素子３が発光する光を凹部４の内周面の金属板８の表面で満遍なく反射させて外部に極めて均一に放射することができるという利点がある。
【００３５】
また、金属板８は、その内周面（発光素子３側の面）が凹んだ曲面状とされていてもよい。これにより、発光素子３の光を効果的に収束させて反射させることができる。また、金属板８の上端部が絶縁基体１の上面に延出していることが重要である。このことから、金属板８の凹部４への上下方向での嵌め込み位置を正確に位置決めすることができるとともに、金属板８の接着強度が向上することとなる。
【００３６】
さらに、金属板８は、その内周面の発光素子３の発光部よりも低い部位に穴、貫通孔、溝、突起を設けたり、下端面に切欠きを形成するとよく、その場合、透明樹脂が穴、貫通孔、溝、切欠きに入り込んだり、突起に引っ掛かって接着力が向上する。
【００３７】
また、金属板８は、その下端に発光素子３側へ張り出した張り出し部を形成するとよく、その場合その張り出し部が凹部４の底面の外周部に取着されて金属板８が強固かつ安定的に取着されることとなる。
【００３８】
また本発明において、図４に示すように、凹部４の内周面に被着されている金属板８は、表面にアルミニウムから成る金属層８ａが被着されていることが重要である。これにより、発光素子３が発光する光を金属板８に被着された金属層８ａで良好に反射することができ、効率良くかつ均一に外部に放射することができる。金属層８ａはアルミニウムから成り、これにより、酸化腐食やマイグレーション等の不具合が発生しにくいとともに、発光素子３の光波長の変動による反射率の変化も小さいので、広い用途に使用することができる。
【００３９】
また、金属板８として、絶縁基体１に熱膨張係数の近い材質のものを使用することが重要である。アルミナセラミックス（熱膨張係数７×１０−６〜８×１０−６／℃）から成る絶縁基体１に熱膨張係数の近いＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（熱膨張係数６×１０−６〜１０×１０−６／℃）を使用することにより、金属板８の剥がれ等を有効に防止することができるので、この金属板８にアルミニウムから成る金属層８ａを被着すると、金属板８を強固に取着できるとともに、発光素子３の発光する光に対する反射率を高いものとすることができる。
【００４０】
また、金属層８ａは、金属板８の発光素子３側の表面（内周面）のみに被着してもよいし、金属板８の全面に被着してもよい。
【００４２】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載された発光素子３と、発光素子３を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂とを具備している。これにより、発光素子３が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高いものとなる。発光素子３を覆う透明樹脂は、発光素子３およびその周囲のみを覆っていてもよいし、凹部４内に充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態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内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、図６のパッケージの断面図に示すように、搭載部２を、凹部４の底面の絶縁基体１の上面の搭載領域に直接搭載するようにし、搭載部２の周囲に発光素子３の電極が接続される配線層５ａ，５ｂを形成しても良い。この場合、搭載部２に、発光素子３が搭載されるとともに、配線層５ａ，５ｂに発光素子３の電極がボンディングワイヤ６ａ，６ｂ等を介して電気的に接続される。また、金属製の枠体８と金属層８ａとの間にニッケル等から成る金属層等を介在させていても良い。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の内周面に金属板が取着されていることから、凹部の内周面の表面状態に影響を受けることなく発光素子が発光する光を金属板の表面で良好に反射することができるので、外部に均一かつ効率良く反射することができる。また、金属板として、アルミナセラミックスから成る絶縁基体に熱膨張係数の近いＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を使用することにより、金属板の剥がれ等を有効に防止することができるので、この金属板にアルミニウムから成る金属層を被着すると、金属板を強固に取着できるとともに、発光素子の発光する光に対する反射率を高いものとすることができる。また、金属層はアルミニウムから成ることにより、酸化腐食やマイグレーション等の不具合が発生しにくいとともに、発光素子の光波長の変動による反射率の変化も小さいので、広い用途に使用することができる。
【００４７】
また、本発明の発光素子収納用パッケージは、金属板は表面にアルミニウムから成る金属層が被着されていることから、発光素子が発光する光を金属板に被着されている反射率の高い金属層でより良好に反射することができ、効率良くかつ均一に外部に放射することができる。
【００４８】
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、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備していることにより、発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高いものとなる。
【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】（ａ），（ｂ）は本発明の発光素子収納用パッケージの製造工程を示すものであり、それぞれ発光素子収納用パッケージの断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の発光素子収納用パッケージの製造工程を示すものであり、それぞれ発光素子収納用パッケージの断面図である。
【図４】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【図６】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８：金属板
【図１】
0004183175.tif 000002
【図２】
0004183175.tif 000003
【図３】
0004183175.tif 000004
【図４】
0004183175.tif 000005
【図５】
0004183175.tif 000006
【図６】
0004183175.tif 000007