(57)【要約】【課題】本発明は、反射枠の内部に一体的に成形された基板と、前記基板に成形された開口部と、前記開口部に嵌合したリード状載置基板およびリード状接続金属基板とから少なくとも構成されている発光ダイオード用パッケージに関するものである。【解決手段】本発明の発光ダイオード用パッケージは、反射枠と基板が一体成形されたセラミック本体と、リード状金属基板とから構成されている。前記セラミック本板は、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板とからなる。前記基板は、前記反射枠の内部に、少なくとも２つの開口部が設けられている。前記２つの開口部は、互いに対向した位置に配置されているとともに、前記反射枠の下面から下部側端部に連通する凹溝が成形されている。前記リード状金属基板は、前記それぞれの開口部、凹溝、および下部側端部に嵌合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、下部側端部に連通する凹溝とから構成されているセラミック本体と、
前記それぞれ開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状金属基板と、
からなることを特徴とする発光ダイオード用パッケージ。
【請求項２】
前記セラミック本体の外側端部には、前記リード状金属基板の外側に設けられた爪部が係合する凹部または凸部が成形されていることを特徴とする請求項１に記載された発光ダイオード用パッケージ。
【請求項３】
前記リード状金属基板は、開口部とセラミック本体の外側端部との間で弾性保持されていることを特徴とする請求項１に記載された発光ダイオード用パッケージ。
【請求項４】
反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、外側端部に連通する凹溝とから構成されているセラミック本体と、
前記一方の開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状載置金属基板と、
前記他方の開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状接続金属基板と、
前記リード状載置金属基板に下部電極が接合されている上下電極型発光ダイオードと、
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記リード状接続金属基板とを接続する金属部材と、
前記リード状載置金属基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材との接合、および前記金属部材と前記リード状接続金属基板との接合に用いられているハンダと、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板は、前記セラミック本体の端部近傍において、下部に達していることを特徴とする請求項４に記載されている発光装置。
【請求項６】
前記セラミック本体は、内部に面積の広い開口部と、前記面積の広い開口部に連設された面積の狭い開口部と、前記面積の狭い開口部に連設され、反射枠の下部に成形された凹溝と、前記凹溝に連設された外側端部に至る面積の広い凹溝とから構成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載されている発光装置。
【請求項７】
前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板における前記上下電極型発光ダイオードを載置する載置領域および前記金属部材を接続する接続領域は、前記セラミック本体の内部に成形された面積が広い開口部に、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板の端部は、前記セラミック本体の外側端部にそれぞれの弾性によって嵌合されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載されている発光装置。
【請求項８】
前記セラミック本体は、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板と接着剤により接着されていることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載されている発光装置。
【請求項９】
前記金属部材は、リボン状に成形された金線からなることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載されている発光装置。
【請求項１０】
前記金属部材は、リボン状に成形された銅に、ニッケルメッキ、金および／または銀がメッキされていることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項１１】
前記金属部材は、厚さが１５μｍから３５μｍ、好ましくは、２０μｍから３０μｍ、幅が１００μｍ以上から前記上下電極型発光ダイオードの電極幅以下からなることを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項１２】
前記セラミック本体は、ポーラスセラミックから構成されていることを特徴とする請求項４から請求項１１のいずれか１項に記載されている発光装置。
【請求項１３】
反射枠と、前記反射枠の内部に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、外側端部に連通する凹溝とをセラミック本体に一体的に成形し、
弾性を有するリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板を前記それぞれの開口部、凹溝、および外側端部に嵌合するパッケージ作製工程と；
上下電極型発光ダイオードの下部電極と前記リード状載置金属基板との間、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極および前記リード状接続金属基板と金属部材との間にハンダを載置した後、前記セラミック本体、リード状載置金属基板、リード状接続金属基板、上下電極型発光ダイオード、金属部材を加熱する発光部品作製工程と；
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１４】
前記パッケージ作製工程および発光部品作製工程が終了後、反射枠に蛍光体含有膜体を設けることを特徴とする請求項１３に記載されている発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射枠の内部に一体的に成形された基板と、前記基板に成形された開口部と、前記開口部に嵌合したリード状載置基板およびリード状接続金属基板とから少なくとも構成されている発光ダイオード用パッケージに関するものである。本発明は、上下電極型発光ダイオードの一方の電極と他方の電極とを金属部材を介してリード状載置基板およびリード状接続基板とハンダ接合することにより、大電流を流すことができ、放熱性が優れているとともに信頼性の高い発光装置、および発光装置の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光素子は、基板上に、バッファ層、ｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型半導体層、ｐ型電極が順次形成され、前記ｎ型ＧａＮ層の一部にｎ型電極が設けられている。前記発光素子は、たとえば、特許第３７８５８２０号公報に記載されている。前記と同様な発光素子は、たとえば、特許第３３６９０８９号公報、または特許第３４９０９０６号公報に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３７８５８２０号公報
【特許文献２】特許第３３６９０８９号公報
【特許文献３】特許第３４９０９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記各公報に記載されている発光素子において、パッケージ電極と発光素子は、金線によるワイヤボンディングにより接合されている。また、前記従来の発光装置は、発光素子が反射枠の内部に設けられ、前記反射枠の奥深い部分において、透明絶縁部材によって封止されており、必ずしも放熱性が良くなかった。また、前記従来の発光装置における電極とパッケージ電極は、金線を超音波によって接合していた。すなわち、前記接合は、ワイヤーボンダーを用いるため、前記発光装置の発光層に震動が伝達されて、発光層に損傷を与えるおそれがあった。また、前記発光装置の電極と金線との接合は、輸送中または使用中の震動により、断線するおそれがあるため、封止材料を充填することによって、信頼性を保っていた。
【０００５】
以上のような課題を解決するために、本発明は、組み立てが容易で放熱性に優れた発光ダイオード用パッケージを提供することを目的とする。また、本発明は、封止材料を充填することなく、組立および量産性と、放熱性に優れ、大電流を流すことができ、熱応力に耐えるとともに、高い強度で保持される発光装置および発光装置の作製方法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】
【０００６】
（第１発明）
第１発明の発光ダイオード用パッケージは、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、下部側端部に連通する凹溝とから構成されているセラミック本体と、前記それぞれ開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状金属基板とからなることを特徴とする。
【０００７】
（第２発明）
第２発明の発光ダイオード用パッケージにおいて、第１発明のセラミック本体の外側端部には、前記リード状金属基板の外側に設けられた爪部が係合する凹部または凸部が成形されていることを特徴とする。
【０００８】
（第３発明）
第３発明の発光ダイオード用パッケージにおいて、第１発明のリード状金属基板は、開口部とセラミック本体の外側端部との間で弾性保持されていることを特徴とする。
【０００９】
（第４発明）
第４発明の発光装置は、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、外側端部に連通する凹溝とから構成されているセラミック本体と、前記一方の開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状載置金属基板と、前記他方の開口部および／または凹溝に嵌合されているリード状接続金属基板と、前記リード状載置金属基板に下部電極が接合されている上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記リード状接続金属基板とを接続する金属部材と、前記リード状載置金属基板と上下電極型発光ダイオードの下部電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材との接合、および前記金属部材と前記リード状接続金属基板との接合に用いられているハンダとから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１０】
（第５発明）
第５発明の発光装置において、第４発明のリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板は、前記セラミック本体の端部近傍において、下部に達していることを特徴とする。
【００１１】
（第６発明）
第６発明の発光装置において、第４発明または第５発明のセラミック本体は、内部に面積の広い開口部と、前記面積の広い開口部に連設された面積の狭い開口部と、前記面積の狭い開口部に連設され、反射枠の下部に成形された凹溝と、前記凹溝に連設された外側端部に至る面積の広い凹溝とから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、第４発明から第６発明のリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板における前記上下電極型発光ダイオードを載置する載置領域および前記金属部材を接続する接続領域は、前記セラミック本体の内部に成形された面積が広い開口部に、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板の端部は、前記セラミック本体の外側端部にそれぞれの弾性によって嵌合されていることを特徴とする。
【００１３】
（第８発明）
第８発明の発光装置において、第４発明から第７発明のセラミック本体は、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板と接着剤により接着されていることを特徴とする。
【００１４】
（第９発明）
第９発明の発光装置において、第４発明から第８発明の金属部材は、リボン状に成形された金線からなることを特徴とする。
【００１５】
（第１０発明）
第１０発明の発光装置において、第４発明から第８発明の金属部材は、リボン状に成形された銅に、ニッケルメッキ、金および／または銀がメッキされていることを特徴とする。
【００１６】
（第１１発明）
第１１発明の発光装置において、第４発明から第１０発明の金属部材は、厚さが１５μｍから３５μｍ、好ましくは、２０μｍから３０μｍ、幅が１００μｍ以上から前記上下電極型発光ダイオードの電極幅以下からなることを特徴とする。
【００１７】
（第１２発明）
第１２発明の発光装置において、第４発明から第１１発明のセラミック本体は、ポーラスセラミックから構成されていることを特徴とする。
【００１８】
（第１３発明）
第１３発明における発光装置の作製方法は、反射枠と、前記反射枠の内部に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、外側端部に連通する凹溝とをセラミック本体に一体的に成形し、弾性を有するリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板を前記それぞれの開口部、凹溝、および外側端部に嵌合するパッケージ作製工程と；
上下電極型発光ダイオードの下部電極と前記リード状載置金属基板との間、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極および前記リード状接続金属基板と金属部材との間にハンダを載置した後、前記セラミック本体、リード状載置金属基板、リード状接続金属基板、上下電極型発光ダイオード、金属部材を加熱する発光部品作製工程と；
から少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１９】
（第１４発明）
第１４発明における発光装置の作製方法は、第１３発明のパッケージ作製工程および発光部品作製工程が終了後、反射枠に蛍光体含有膜体を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反射枠と反射枠の内部に成形した開口部とを一体的に成形セラミック本体と、前記開口部に嵌合するリード状金属基板とから構成しているため、組み立てが容易で安価な発光ダイオード用パッケージを得ることができるようになった。
【００２１】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極とセラミック基板の開口部に嵌合したリード状接続基板との接続をリボン状金属部材を使用したため、組み立てが容易であるとともに、大電流を流すことができるとともに、光を効率良く反射することができる。
【００２２】
本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極とリード状接続基板との接続をリボン状金属部材により、接合面積を大きくしたため、ハンダによる接合が可能であり、放熱性がよく、大きな電流を流すことができる。
【００２３】
本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極とリード状接続基板との接続にワイヤボンドによる接合を用いないため、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品の少ない発光装置を得ることができる。
【００２４】
本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極とリード状接続基板との接続にワイヤボンドによる接合を用いないため、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、封止材料により、前記上下電極型発光ダイオードの近傍を封止する必要がなくなる。
【００２５】
本発明によれば、リボン状金属部材として、金製リボンとすることにより、形状を任意に変え易いだけでなく、接合強度を向上させることができ、パッケージ内に封止材料を充填する必要がなく、組み立てが容易で、光の照射効率を向上させることができる。
【００２６】
本発明によれば、パッケージとなるセラミック本体がポーラスセラミックにより成形されているため、特別な反射面を形成することなく、表面における反射および乱反射を有効に利用でき、高い反射率とすることができる。
【００２７】
本発明によれば、反射枠と少なくとも２つの開口部を有するセラミック本体にリード状載置金属基板、リード状接続金属基板、および金属部材を接合するといった部品が少なく組み立てが容易で、工数が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１発明）
第１発明の発光ダイオード用パッケージは、反射枠と基板が一体成形されたセラミック本体と、リード状金属基板とから構成されている。前記セラミック本板は、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板とからなる。前記基板は、前記反射枠の内部に、少なくとも２つの開口部が設けられている。前記２つの開口部は、互いに対向した位置に配置されているとともに、前記反射枠の下面から下部側端部に連通する凹溝が成形されている。
【００２９】
前記リード状金属基板は、前記それぞれの開口部、凹溝、および下部側端部に嵌合されている。前記発光ダイオード用パッケージは、一体成形からなるセラミック本体と、前記セラミック本体に嵌合するリード状金属基板だけであるため、作製工数が少なく、金型により、安価な大量生産が可能である。前記セラミック本体は、合成樹脂製とすることも可能である。前記開口部の数は、３個以上にすることができる。また、前記開口部の形状は、任意であるが、リード状金属基板と嵌合する際に形状を考慮することが必要である。
【００３０】
（第２発明）
第２発明の発光ダイオード用パッケージは、第１発明のセラミック本体の外側端部に係合部が成形されている。前記係合部は、凹部または凸部からなり、前記リード状金属基板の外側端部に設けられた爪部が係合する。前記爪の向きは、内側または外側にすることができる。また、前記リード状金属基板は、弾性を持たせ、自身の弾性と係合部とで嵌合させることができる。
【００３１】
（第３発明）
第３発明の発光ダイオード用パッケージは、セラミック本体の外側端部と開口部に弾性を有するリード状金属基板が嵌合されている。前記リード状金属基板は、端部に爪部が成形されていないため、セラミック本体に嵌合する際に、接着剤を介することが望ましい。
【００３２】
（第４発明）
第４発明の発光装置において、セラミック本体は、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板とからなる。前記基板は、前記反射枠の内部に、少なくとも２つの開口部を互いに対向した位置に配置されているとともに、前記反射枠の下面から外側端部に連通する凹溝が成形されている。前記リード状金属基板は、前記それぞれ開口部、凹溝、および外側端部に嵌合されている。前記開口部は、たとえば、一方が大きく他方が小さく、構成することができるとともに、前記セラミック本体の外側端部に至るように凹溝によって連通されている。前記セラミック本体と前記リード状金属基板とは、嵌合により組み立てられるだけでなく、接着剤等を介することにより、発光部品を取り付ける際に外れないようにすることができる。
【００３３】
前記リード状金属基板は、リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板とから構成されている。前記リード状載置金属基板は、上下電極型発光ダイオードを載置する載置部と、前記載置部から前記セラミック本体の外側端部に至る凹溝に嵌合する幅の狭いリード部とから少なくとも構成されている。前記リード状接続金属基板は、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材を介して接続する面積の広い接続部と、前記セラミック本体の外側端部に至る凹溝に嵌合する幅の狭いリード部とから少なくとも構成されている。
【００３４】
前記上下電極型発光ダイオードは、下部電極が前記リード状載置金属基板にハンダにより接合されている。前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極は、金属部材により前記リード状接続金属基板とハンダにより接続されている。前記金属部材は、導電性のよい板状部材であることが望ましい。前記ハンダ付けは、たとえば、共晶ハンダにより同時に接合される。
【００３５】
なお、開口部は、３個以上にすることができる。たとえば、２個の開口部には、それぞれリード状載置金属基板を、前記開口部に対向する位置に配置された１個の開口部には、リード状接続金属基板を嵌合する。２個の上下電極型発光ダイオードは、それぞれのリード状載置金属基板に載置され、前記リード状接続金属基板を共通にすることにより、並列接続ができる。また、前記２個の上下電極型発光ダイオードは、直列接続することも可能である。
【００３６】
（第５発明）
第５発明の発光装置は、第４発明のリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が前記セラミック本体の端部から下部に達するようになっている。前記発光装置は、印刷配線基板上の配線に載せるだけで、前記端部と導通するため、特別の配線が不要であるだけでなく、配線が容易にできる。
【００３７】
（第６発明）
第６発明の発光装置において、第４発明または第５発明におけるセラミック本体内部の基板に成形された開口部は、内部に面積の広い領域と、前記面積の広い領域に連設された面積の狭い領域と、前記面積の狭い領域に連設され、前記反射枠の下部に成形され、外側端部に至る凹溝とから構成されている。前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板は、面積の広い領域が前記開口部に、前記面積の狭い領域が前記凹溝に、端部がセラミック本体の外側端部に嵌合する。前記反射枠とリード状金属基板は、組み立てが簡単、安価、かつ、離れ難い形状になっている。
【００３８】
（第７発明）
第７発明の発光装置において、前記リード状載置金属基板の載置部およびリード状接続金属基板の接続部は、前記セラミック本体の内部に成形された面積が広い領域に嵌合されている。また、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板の他端部は、前記セラミック本体の外側端部にそれぞれ嵌合されている。前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板のリード部は、前記セラミック本体の下部に成形された凹溝に嵌合されている。
【００３９】
また、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板における外側の端部は、前記セラミック本体の外壁部に設けられた凹部または凸部に係合することができる。前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板における外側の端部と、外壁部の凹部または凸部の形状は、前記嵌合が外れないようになっていれば良い。
【００４０】
（第８発明）
第８発明の発光装置において、前記リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板は、前記開口部および凹溝による嵌合だけでは外れ安いため、両者の間に接着剤を介することで、脱落することを防止している。
【００４１】
（第９発明）
第９発明の発光装置は、金属部材がリボン状に成形された金線から構成されている。前記リボン状金線は、短冊状で薄い板状に成形されているため、大電流を流すことができるだけでなく、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極とリード状接続金属基板とを接続する際に、長さを変え（吸収し）たり、接合面積を大きくすることができ、取り付けが容易で、かつ、放熱性および信頼性の高い接合が可能である。また、金属部材は、短冊状であるため、線状のものと比較して高い放熱性を有している。さらに、前記リボン状の成形された金線は、面積が大きいためハンダ付けが容易にでき、ワイヤボンディングの際に発生する振動がないため、発光ダイオードを損傷させることなく、接合部の強度を向上させることができた。
【００４２】
（第１０発明）
第１０発明の発光装置における金属部材は、リボン状に成形された銅に、ニッケルメッキを施したもの、あるいは銅に、金および／または銀がメッキされている。前記金属部材は、金線リボンの代わりとして、接合性および／または柔軟性の点で充分に使用することができる。
【００４３】
（第１１発明）
第１１発明の発光装置における金属部材は、銅および銅合金に金および／または銀がメッキされ、光の反射効率、放熱性、ハンダ、特に、共晶ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。また、前記金属部材は、厚さが１５μｍから３５μｍ、好ましくは、２０μｍから３０μｍ、幅が１００μｍ以上から前記上下電極型発光ダイオードの電極幅以下とすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。
【００４４】
（第１２発明）
第１２発明における発光装置は、反射枠がポーラスセラミックからなり、前記反射枠自体が反射部となっている。前記ポーラスセラミックは、アルミナ系セラミックであり、たとえば、気孔の直径が０．１０から１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものを使用した。
【００４５】
（第１３発明）
第１３発明の発光装置の作製方法は、パッケージ作製工程と発光部品作製工程とから構成されている。前記パッケージ作製工程は、グリーンシートに、反射枠と、前記反射枠の内部に一体的に成形されている基板と、前記基板内に設けられた少なくとも２つの開口部と、前記開口部に連設し、下部側端部に連通する凹溝とが一体的に成形される。前記成形後のグリーンシートは、焼成してセラミック本体とする。前記セラミック本体の開口部、凹溝、外側端部には、リード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が嵌合される。
【００４６】
前記リード状載置金属基板における載置部上には、ハンダが載置された後、上下電極型発光ダイオードの下部電極を置く。前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極および前記リード状接続金属基板の上には、ハンダが載置された後、金属部材が載置される。前記セラミック本体、リード状載置金属基板、リード状接続金属基板、上下電極型発光ダイオード、金属部材は、たとえば、リフロー炉を通過させることにより、加熱され、前記各部材が接合される。必要に応じて、蛍光体含有膜体が前記反射枠に取り付けられる。また、前記金属部材は、チタン銅、リン青銅とうバネ性を有する部材であり、厚みが１００μｍから１０００μｍ、好ましくは、２００μｍから６００μｍである。
【００４７】
（第１４発明）
第１４発明の発光装置は、蛍光体含有膜体が前記反射枠に設けられ、上下電極型発光ダイオードから放射された光が前記蛍光体含有膜体によって所望の色の光となって出力される。前記蛍光体含有膜体は、前記上下電極型発光ダイオードから発する光をほぼ可視光に変換する少なくとも一つの蛍光体が含有されている。前記上下電極型発光ダイオードは、たとえば、青色ないし紫外線の波長の光を発光する発光ダイオードであり、青色ないし紫外光の波長を吸収して、他の可視光に変換している。
【実施例１】
【００４８】
図１（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）は反射枠が一体に成形されたセラミック本体の平面図、（ロ）はセラミック本体の断面図、（ハ）は発光ダイオード用パッケージを説明する正面図、（ニ）発光ダイオード用パッケージの底面図である。図２は本発明の第１実施例における発光ダイオード用パッケージを説明するための組み立て斜視図である。図１（イ）から（ニ）および図２において、セラミック本体１１は、第１の開口部１１１と、前記第１の開口部１１１に連設され、より幅が狭い細長い第１のリード開口部１１２と、前記第１のリード開口部１１２に連設され、反射枠１３の下部に成形された凹溝１１２′と、前記凹溝１１２′に連設された前記セラミック本体１１の一方の外側端部に前記凹溝１１２′より広い第１の開放凹部１１３が互いに連設されるように成形されている。
【００４９】
一方、前記セラミック本体１１は、第１の開口部１１１と対向する位置に接続部１１４を介して、第２の開口部１２１と、前記第２の開口部１２１より幅が狭く、細長い第２のリード開口部および凹溝１２２と、前記セラミック本体１１の他方の外側端部に前記第２のリード開口部１２２より広い第２の開放凹部１２３が互いに連設されるように成形されている。また、前記セラミック本体１１は、反射枠１３が予め一体に成形されており、高い強度としている。また、前記セラミック本体１１は、グリーンシートの状態で、反射枠および前記各開口部を設けた後、焼成してセラミックにしている。
【００５０】
反射枠１３は、前記セラミック本体１１に一体的に成形されている。前記第１の開口部１１１は、前記セラミック本体１１の中央に来るように配置される。前記セラミック本体１１は、外側端部の側面にリード状載置基板１４およびリード状接続基板１５の係合部１４４、１５４を係合する係合凹部１１３が設けられている。前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５の他端部は、爪状に折り曲げられた係合部１４４、１５４以外に、電源接続電極１４３、１５３が図示のように設けられている。
【００５１】
前記反射枠１３を含む前記セラミック本体１１は、絶縁樹脂を成形したもの以外に、アルミナ系セラミックとすることができる。前記アルミナ系セラミックは、セラミック本体１１の内部に、たとえば、気孔の直径が０．１０μｍから１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものが使用された。前記ポーラスセラミックよりなる反射枠１３は、反射膜を形成する必要がないだけでなく、内部表面で乱反射することにより、反射率を向上させることができる。
【００５２】
図１（ハ）および（ニ）および図２において、第１の開口部１１１、１１２、、凹溝１１２′、１１３には、リード状載置基板１４が嵌合される。前記リード状載置基板１４は、前記第１の開口部１１１、１１２、１２２′、１１３に嵌合する形状をしている。前記リード状載置基板１４において、上下電極型発光ダイオード載置部１４１は、幅の狭いリード部１４２と、前記リード部１４２より幅の広い電源接続電極１４３と、前記電源接続電極１４３に２本の切り溝を設けて中央部を立ち上げ、折り曲げて爪状にした係合部１４４とが連設されている。前記係合部１４４の折り曲げ方、長さ、および形状は、前記セラミック本体１１における外側端部に係合できるものである。
【００５３】
第２の開口部１２１、凹溝１２２、１２３には、リード状接続基板１５が嵌合される。前記リード状接続基板１５は、前記第２の開口部１２１、凹溝１２２、１２３に嵌合する形状をしている。前記リード状接続基板１５において、後述する金属部材接続部１５１は、幅の狭いリード部１５２と、前記リード部１５２より幅の広い電源接続電極１５３と、前記電源接続電極１５３に２本の切り溝を設けて中央部を立ち上げ、折り曲げて爪状にした係合部１５４とが連設されている。前記係合部１５４の形状等は、前記係合部１４４とほほ対照形にする。
【００５４】
前記リード状載置基板１４およびリード状接続基板１５は、図１（ハ）および図２に示されているように、第１の開口部１１１、凹溝１１２等の嵌合と、セラミック本体１１の裏面から前記係合凹部１３１に係合部１４４、１５４を係合させることにより取り付けられる。前記リード状載置基板１４における上下電極型発光ダイオード載置部１４１には、上下電極型発光ダイオードの下部電極が（図示されていない）ハンダを介して載置される。前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極（図示されていない）と、前記リード状接続基板１５の金属部材接続部１５１とは、上部にハンダが載置され、図示されていない金属部材によって接続される。その後、前記セラミック基板１１は、リフロー炉を通過させることにより、ハンダが加熱されてそれぞれの部品が互いに接合される。
【００５５】
前記図示されていない金属部材は、たとえば、短冊状をした金製リボン、あるいは金および／または銀メッキが施されたリボン状になっている。前記金属部材は、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができるとともに、放熱性が優れているだけでなく、形状を容易に変えることができるため、各電極の接合が容易にできる。また、前記金属部材は、接合面積を大きくすることができるため、ワイヤボンディングの代わりにハンダによる接合が可能になった。
【００５６】
また、前記短冊状の金属部材は、厚さを１５μｍから３５μｍ、好ましくは、２０μｍから３０μｍとし、幅を１００μｍ以上で前記上下電極型発光ダイオードの電極の幅以下とすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。本出願人は、前記金属部材の厚さを１５μｍより薄くした場合、流す電流の量が少なく、放熱効果も少なく、前記厚さを電流容量および放熱効果を考慮した際に、３５μｍより厚くしても、材料が無駄であり、曲がり難いため接合不良を発生する恐れがあることが判った。また、前記短冊状の金属部材は、幅を広くすることで、大電流を流すことができるだけでなく、放熱効果を発揮することができる。
【００５７】
前記金属部材は、ニッケル、アルミニウムまたは銅、あるいはこれらの合金からなり、必要に応じて、金および／または銀メッキが施される。前記メッキは、接合以外に、光を効率良く照射することができるだけでなく、共晶ハンダ処理に適しており、信頼性の高い発光装置を得ることができる。前記接合部における金および／または銀メッキは、共晶ハンダの濡れ性を向上させるだけでなく、電流の導電性向上、光反射性の３つを同時に達成することができる。また、前記金属部材は、ニッケル、アルミニウムまたは銅、これらの合金と、金および／または銀の積層基板とすることもできる。
【００５８】
前記反射枠１３は、必要に応じて、上部に蛍光体含有膜体（図示されていない）が設けられる。前記蛍光体含有膜体は、上下電極型発光ダイオードから放射される紫外線を白色光に変換することがきるものであるが、所望の色の光を得たい場合、蛍光体を任意に選択することができる。
【００５９】
前記リード状載置基板１４、リード状接続基板１５、上下電極型発光ダイオードの各電極、金属部材とは、ハンダ、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記各部の接合は、通常、共晶ハンダが所定の接合部におかれ、リフロー炉を通過させることにより、同時に行われる。前記ハンダによる各部の接合は、強度が高いため、これらを封止する封止材料を充填する必要がなくなった。
【００６０】
前記上下電極型発光ダイオードの大きさは、たとえば、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、あるいは０．３ｍｍ×０．３ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。
【００６１】
前記上下電極型発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの場合、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記発光素子１２は、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。
【実施例２】
【００６２】
図３は（イ）および（ロ）は本発明の第２実施例で、セラミック本体の開口部にリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が嵌合されている他の例を説明するための概略図であり、（イ）は断面図、（ロ）はセラミック本体の平面図である。図３（イ）および（ロ）において、セラミック本体３１は、開口部３１１、３１２、および開口部３１３、３１４が成形されているとともに、反射枠３３が一体に成形されている。前記開口部３１１、３１２および３１３、３１４は、幅の広い部分と幅の狭い部分から構成されている。また、前記幅の狭い開口部３１２、３１４は、一部が開口部ではなく、反射枠３３の下部における凹溝になっている。
【００６３】
前記セラミック本体３１は、前記開口部３１１、３１３が対向した位置に配置されている。前記開口部３１１、３１２、３１３、３１４には、リード状載置金属基板３４およびリード状接続金属基板３５が嵌合されている。前記リード状載置基板３４は、上下電極型発光ダイオード３６が載置する載置部３４１と、前記載置部３４１に連設し、前記リード開口部３１２に嵌合するリード部３４２と、前記リード部３４２に連設され、前記リード部３４２より幅の広い係合部３４３とから構成されている。
【００６４】
前記リード状接続金属基板３５は、金属部材３７が接続する接続部３５１と、前記接続部３５１に連設し、前記リード開口部３１４に嵌合するリード部３５２と、前記リード部３５２に連設され、前記リード部３５２より幅の広い係合部３５３とから構成されている。前記リード状載置金属基板３４およびリード状接続金属基板３５は、前記開口部嵌合されているとともに、セラミック本体３１の下部に設けられた凹溝と接着剤３２により接合されている。前記リード状載置金属基板３４およびリード状接続金属基板３５は、前記開口部内において、撓むことにより、嵌合が容易にできる。前記嵌合は、取り付け強度が弱いため、接着剤３２を補助的に使用している。
【実施例３】
【００６５】
図４は（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、セラミック本体の開口部にリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が嵌合されている別の例を説明するための概略図である。図４（イ）および（ロ）において、第２実施例と異なる所は、リード状載置金属基板４４およびリード状接続金属基板４５におけるリード部４４２のほぼ中央部に肉薄部４４２′が設けられている点である。前記肉薄部４４２′は、前記リード状載置金属基板４４およびリード状接続金属基板４５のバネ性を強くしている。
【００６６】
前記上下電極型発光ダイオード３６は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードが使用され、たとえば、ｐ型窒化ガリウム半導体層とｎ型窒化ガリウム半導体層との間に活性層を有する。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、大電流を流すことにより、高い輝度を得ることができる。
【比較例】
【００６７】
従来例の金線と本発明の金線リボンとの引っ張り強度を比較する。前記試験は、金線または金線リボンの中央を引っ張り、徐々に力を増加した。従来の径が３０μｍの金線１本の引っ張り試験は、１１グラムの力の時、金線の接合部近傍で切れた。従来の接合方法は、ハンダ付けでないために、接合部近傍に弱点があることが判った。同じく径が２５μｍの引っ張り試験は、７グラムの力の時、金線の接合部近傍で切れた。本発明の金線リボンは、幅が２００μｍ、厚さ２５μｍのものを使用した場合、１００グラムから１５０グラムの力の時に引っ張った部分で切断された。
【００６８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の発光素子は、実施例として記載された形状以外の公知または周知のものを使用することができる。本発明の蛍光体含有膜、反射枠、金属基板、あるいはセラミック基板の材質は、公知または周知のものを使用することができる。本実施例は、発光ダイオードについて説明されているが、レーザダイオード等の発光素子に用いられることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（イ）から（ニ）は本発明の第１実施例で、（イ）は反射枠が一体に成形されたセラミック本体の平面図、（ロ）はセラミック本体の断面図、（ハ）は発光ダイオード用パッケージを説明する正面図、（ニ）発光ダイオード用パッケージの底面図である。（実施例１）
【図２】本発明の第１実施例における発光ダイオード用パッケージを説明するための組み立て斜視図である。
【図３】（イ）および（ロ）は本発明の第２実施例で、セラミック本体の開口部にリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が嵌合されている他の例を説明するための概略図であり、（イ）は断面図、（ロ）はセラミック本体の平面図である。（実施例２）
【図４】（イ）および（ロ）は本発明の第３実施例で、セラミック本体の開口部にリード状載置金属基板およびリード状接続金属基板が嵌合されている別の例を説明するための概略図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００７０】
１１・・・セラミック本体
１１１・・・第１の開口部
１１２・・・第１のリード開口部
１１２′・・・凹溝
１１３・・・第１の開放凹部
１１４・・・接続部
１２１・・・第１の開口部
１２２・・・第２のリード開口部
１２３・・・第２の開放凹部
１３・・・反射枠
１３１、１３２・・・係合凹部
１４・・・リード状載置金属基板
１４１・・・上下電極型発光ダイオード載置部
１４２・・・リード部
１４３・・・電源接続電極
１４４・・・係合部
１５・・・リード状接続金属基板
１５１・・・金属部材接続部
１５２・・・リード部
１５３・・・電源接続電極
１５４・・・係合部
３１・・・セラミック基板
３２・・・接着剤
３３・・・反射枠
３４・・・リード状載置基板またはリード状接続基板
３５・・・導電膜
３６・・・上下電極型発光ダイオード
３７・・・金属部材
【図１】
2009070870.tif 000003
【図２】
2009070870.tif 000004
【図３】
2009070870.tif 000005
【図４】
2009070870.tif 000006