CN101789481A - 发光元件用封装以及发光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的发光元件用封装具有陶瓷制的基体和设于该基体的上表面、在内侧形成有用于收容发光元件的腔体的陶瓷制的框体，在所述基体上，光反射板以其光反射面朝向上方的姿势埋设在所述腔体的下方位置，在所述光反射板的光反射面与所述基体的上表面之间设有形成该基体的陶瓷的一部分，且至少该一部分具有透光性。本发明的发光设备具有上述发光元件用封装、收容在该发光元件用封装的腔体内的发光元件。本发明的另一发光设备具有由陶瓷材料构成的基体、同样由陶瓷材料构成的配置在所述基体的上表面的框体、配置在由框体的内周面与基体的上表面构成的腔体内的发光元件，在所述框体的内部埋设有由金属材料构成的反射所述发光元件发出的光的第一反射器。

Description

发光元件用封装以及发光设备
本专利申请在此引用但不限于日本专利申请第2009-011581号以及日本专利申请2009-085761号的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于搭载发光元件的发光元件用封装、以及具有该发光元件用封装的发光设备。
背景技术
以往，如图17所示的发光设备中使用用于搭载发光元件101的发光元件用封装102。发光元件用封装102将陶瓷制的基体103与框体104接合一体化而构成，在框体104的内侧形成有用于收容发光元件101的腔体104a。另外，在基体103的上表面中、构成腔体104a的底面的区域形成有由银(Ag)或铝(Al)等构成的金属层105。并且，发光元件101在腔体104a内设置在金属层105上。
上述发光设备中，从发光元件101向全方位射出光，朝向上方射出的光原样地向上方前行，朝向下方射出的光被金属层105的表面反射，改变去向，向上方前行。
但是，在图17所示的发光设备中，由于金属层105在基体103的上表面露出，所以金属层105的表面因氧化而劣化，金属层105的光反射率会降低。另外，在为了提高发光设备的发光强度而将含有图18所示的荧光体的树脂106填充在腔体104a中的发光设备中，由于金属层105与树脂106的化学反应，使金属层105的表面劣化，金属层105的光反射率会降低。因此，在以往的发光设备中，存在不能得到充分高的发光强度的问题。
另外，以往图19所示的发光设备中使用用于搭载发光元件1122的发光元件用封装1100。发光元件用封装1100将陶瓷制基体1100与框体1120接合一体化而构成，在框体1120的内侧形成有用于收容发光元件1122的腔体1130。另外，在构成腔体1130的内侧侧面的区域中形成有由银(Ag)或铝(Al)等构成的金属层1140。并且，发光元件1122设置在陶瓷制基体1100的上表面。另外，在腔体1130内填充有含有荧光体的树脂1150。
在上述发光设备中，从发光元件1122向全方位射出光，朝向上方射出的光原样地向上方前行，朝向侧方射出的光由金属层1140的表面反射，变更去向，向上方前行。
但是，在图19所示的发光设备中，金属层1140在框体1120的表面露出，所以通过金属层1140与含有荧光体的树脂1150的反应，金属层1140的表面因氧化而劣化，金属层1140的光反射率降低。
另外，金属层1140的表面即使未在腔体1130中填充含有荧光体的树脂1150，也能够通过经时变化或发光设备的熱，使金属层1140的表面因氧化等而劣化，金属层1140的光反射率降低。因此，在以往的发光设备中，不能得到充分高的发光强度，进而存在不能够进行维持的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种能够以充分高的状态维持发光强度的发光元件用封装以及发光设备。
本发明所涉及的第一发光元件用封装具有陶瓷制的基体和设于该基体的上表面、在内侧形成有用于收容发光元件的腔体的陶瓷制的框体，在所述基体上，光反射板以其光反射面朝向上方的姿势埋设在所述腔体的下方位置，在所述光反射板的光反射面与所述基体的上表面之间设有形成该基体的陶瓷的一部分，且至少该一部分具有透光性。
在上述发光元件用封装中，光反射板的光反射面由于由形成基体的陶瓷的一部分覆盖，所以在光反射板的光反射面上难以发生氧化或化学反应导致的劣化。
另外，上述发光元件用封装中，在光反射板的光反射面和基体的上表面之间设有具有透光性的陶瓷，所以在腔体内收容发光元件的情况下，从该发光元件朝向下方射出的光透过陶瓷而由光反射板的光反射面反射，向上方行进，其结果，在腔体内收容有发光元件的发光元件用封装会得到充分的发光强度。
本发明所涉及的第二发光元件用封装，在上述第一发光元件用封装的基础上，所述光反射板由金属形成，所述基体由能够与形成所述光反射板的金属同时烧成的低温同时烧成陶瓷形成。
根据上述第二发光元件用封装，由于低温同时烧成陶瓷具有透光性，所以在腔体内收容发光元件的情况下，从该发光元件朝向下方射出的光能够达到光反射板的光反射面。因此，所述光由光反射面反射，向上方行进。
本发明所涉及的第三发光元件用封装，在上述第一或第二发光元件用封装的基础上，所述基体和光反射板通过烧成层叠了多个陶瓷片材并且在相邻的一对陶瓷片材间设有构成光反射板的金属层的层叠体来制作。
本发明所涉及的第四发光元件用封装，在上述第一乃至第三发光元件用封装的任一个的基础上，在所述基体的上表面中、构成所述腔体的底面的区域的至少一部分区域上形成有由形成该基体的陶瓷的露出面构成的第二光反射面。
根据上述第四发光元件用封装，在腔体内收容发光元件的情况下，从该发光元件朝向下方射出的光，其一部分由第二光反射面反射，通过第二光反射面的光由光反射板的光反射面反射。因此，从发光元件朝向下方射出的光高效地被向上方引导，其结果，在腔体内收容发光元件的发光元件用封装中会得到更高的发光强度。
本发明所涉及的第一发光设备，具有上述第一乃至第四发光元件用封装的任一个发光元件用封装和搭载在该发光元件用封装上的发光元件，该发光元件收容在形成于所述发光元件用封装的框体的内侧的腔体内。
本发明所涉及的第二发光设备具有由陶瓷材料构成的基体、同样由陶瓷材料构成的设置在所述基体的上表面的框体、配置在由所述框体的内周面和所述基体的上表面构成的腔体内的发光元件，在所述框体的内部埋设有由金属材料构成的反射所述发光元件发出的光的第一反射器。
本发明所涉及的第三发光设备，在上述第二发光设备的基础上，所述第一反射器具有与所述基体的上表面大致垂直，将所述发光元件发出的光朝向所述腔体内反射的第一反射面。
本发明所涉及的第四发光设备，在上述第三发光设备的基础上，所述第一反射面具有断续包围所述腔体地排列的多个第一局部反射面。
本发明所涉及的第五发光设备，在上述第四发光设备的基础上，所述第一反射面具有在所述第一局部反射面的外侧的位置上断续包围所述腔体而并排的多个第二局部反射面，所述第一局部反射面和第二局部反射面补齐相互的分断部位而包围所述腔体。
本发明所涉及的第六的发光设备，在上述第二乃至第5的发光设备的任一个的基础上，在所述基体的内部埋设有由金属材料构成且反射所述发光元件发出的光的第二反射器。
本发明所涉及的第七的发光设备，在上述第六的发光设备的基础上，所述第二反射器具有与所述基体的上表面大致平行，将所述发光元件发出的光朝向所述腔体内反射的第二反射面。
本发明所涉及的第八的发光设备，在上述第六或第七的发光设备的基础上，所述第一反射器延伸至所述基体的内部，与所述第二反射器连接。
附图说明
图1是表示用于本发明的第一实施方式所涉及的发光设备的制造的陶瓷体的剖视图。
图2是表示烧成该陶瓷体而制作的发光元件用封装的剖视图。
图3是表示在该发光元件用封装上设置有发光元件的状态的剖视图。
图4是表示所制作的发光设备的剖视图。
图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的发光设备元件用封装从上表面看的俯视图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的发光设备元件用封装的层叠工序，沿图5的A-A′线剖切的图。
图7是本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的发光设备元件用封装的烧成后的剖视图。
图8是向本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的发光设备元件用封装配置发光设备元件的工序图。
图9是向本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的发光设备元件用封装填充树脂的工序图以及完成的发光设备的剖视图。
图10是本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的其他实施例的剖视图。
图11是本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的其他实施例的剖视图。
图12是本发明的第二实施方式所涉及的发光设备的其他实施例的剖视图。
图13是本发明的第三实施方式所涉及的发光设备从上表面看的俯视图。
图14是本发明的第三实施方式所涉及的发光设备由B-B′线剖切的剖视图。
图15是本发明的第三实施方式所涉及的发光设备的剖视图。
图16是本发明的第四实施方式所涉及的发光设备的剖视图。
图17是表示以往的发光设备的一例的剖视图。
图18是表示以往的发光设备的另一例的剖视图。
图19是表示以往的发光设备的其他的实施例的剖视图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，根据附图具体说明。
(第一实施方式)
图1～图4是关于本发明的一实施方式所涉及的发光设备，按照工序顺序表示其制造方法的剖视图。
首先，在陶瓷体形成工序中，通过将由陶瓷制作的多个陶瓷片材21如图1所示层叠，从而形成陶瓷片材21的层叠体711。这时，在相邻的一对的陶瓷片材21，21之间设有金属层41。由此，金属层41沿着与陶瓷片材21的层叠方向正交的平面扩展。
并且，在金属层41的上层以从层叠体711的上表面至金属层41的上表面的距离为规定的尺寸的方式层叠一个或多个陶瓷片材21。在此，规定的尺寸是烧成后的层叠体711的上表面(图2所示的基体2的上表面2a)和烧成后的金属层41的上表面(图2所示的光反射板4的光反射面42)的距离为0.1mm～0.4mm程度的大小。
金属层41使用能够得到高的反射率的银(Ag)或铝(Al)等金属。另外，形成陶瓷片材21的陶瓷使用能够与金属层41同时烧成的低温同时烧成陶瓷(LTCC)。
形成层叠体711后，在层叠体711的上表面层叠由陶瓷制作的框形成体30。这时，以形成在框形成体30的内侧的空间30a位于金属层41的上方的方式配置框形成体30。由此，形成由层叠体711和框形成体31构成的陶瓷体71。
另外，形成框形成体30的陶瓷使用能够与金属层41同时烧成的低温同时烧成陶瓷(LTCC)。形成框形成体30的陶瓷也可以使用与形成陶瓷片材21的陶瓷相同的陶瓷，也可以使用与其不同的陶瓷。
接着，在烧成工序中，烧成由陶瓷体形成工序形成的陶瓷体71，从而，制作图2所示的发光元件用封装72。通过陶瓷体71的烧成，如图2所示，层叠体711和框形成体30分别烧结而形成基体2和框体3，并且基体2与框体3被接合一体化。
并且，通过框形成体30的烧结，在框形成体30的内侧形成的空间30a构成用于收容发光元件1的腔体3a。
另外，通过陶瓷体71的烧成，使金属层41烧结，构成在腔体3a的下方位置埋设在基体2中的光反射板4。另外，如上所述，金属层41沿着与层叠方向正交的平面扩展，所以关于由金属层41的烧结而得到的光反射板4，能够使其上表面起到作为光反射面42的作用。由此，光反射板4具有使其光反射面42朝向上方的姿势。
本实施方式中，作为形成陶瓷体71的陶瓷使用低温同时烧成陶瓷(LTCC)，所以能够以800℃～950℃的温度使该陶瓷烧结。因此，能够抑制金属层41所使用的金属的异常收缩等，并使金属层41烧结。另外，低温同时烧成陶瓷通过烧结而结晶化，变为具有透光性。
在陶瓷体71中，在金属层41的上层，层叠有一个或多个陶瓷片材21，所以由陶瓷体71的烧成而制作的发光元件用封装72中，在光反射板4的光反射面42和基体2的上表面2a之间设有形成基体2的陶瓷的一部分。
因此，在发光元件用封装72中，光反射板4的光反射面42由形成基体2的陶瓷的一部分覆盖，在光反射板4的光反射面42难以产生氧化或化学反应导致的劣化。
另外，形成发光元件用封装72的基体2的陶瓷使用低温同时烧成陶瓷，如上所述结晶化的低温同时烧成陶瓷(LTCC)具有透光性，所以从腔体3a朝向下方入射的光，能够到达至光反射板4的光反射面42，由光反射面42反射而向上方行进。
接着，在发光元件设置工序中，如图3所示，在由烧成工序制作的发光元件用封装72上设置发光元件1。具体地，在腔体3a内，发光元件1在光反射板4的上方位置经由粘片衬垫(die attach pad)10设置在基体2的上表面2a。
并且，在树脂填充工序中，在图4所示的腔体3a的内部填充含有荧光体的树脂6，使该树脂6硬化。由此，制作本发明的一实施方式所涉及的发光设备。
在上述发光设备中，从发光元件1朝向下方射出的光由埋设在发光元件用封装71中的光反射板4的光反射面42反射，向上方行进，其结果，在发光设备中得到充分的发光强度。
因此，发光设备的发光强度被维持在充分高的状态。
另外，在上述的发光元件用封装72中，从基体2的上表面2a至光反射板4的光反射面42的距离如上所述优选为0.1mm～0.4mm。其原因是，所述距离比0.1mm小的情况下，在光反射板4中容易产生迁移，所述距离比0.4mm大的情况下，陶瓷的光吸收量增大，从发光元件1向下方射出的光的反射率降低。
其中，作为形成光反射板4的金属使用难以发生迁移的金属，从而能够使从基体2的上表面2a至光反射板4的光反射面42的距离比0.1mm小。
或者，作为介于光反射板4的光反射面42和基体2的上表面2a之间的陶瓷采用能够抑制光反射板4中产生的迁移的陶瓷，从而能够使从基体2的上表面2a至光反射板4的光反射面42的距离比0.1mm小。
如图2所示，在上述的发光元件用封装72中，基体2的上表面2a中，形成该基体2的陶瓷的一部分向腔体3a内露出，所以能够使该陶瓷的露出面22a起到作为与光反射板4的光反射面42不同的第二光反射面的作用。例如在陶瓷体形成工序中使用表面粗糙度充分小的陶瓷片材21，从而上述露出面22a的表面粗糙度小，因此露出面22a起到作为第二光反射面的作用。
在使上述露出面22a起到作为第二光反射面的作用的情况下，从收容在腔体3a内的发光元件1朝向下方射出的光，其一部分由第二光反射面反射，通过第二光反射面后的光由光反射板的光反射面42反射。因此，从发光元件1朝向下方射出的光被高效地向上方引导，发光设备的发光强度被维持在更高的状态。
另外，本发明的各部分构成不限于上述第一实施方式，在权利要求书所记载的技术范围内能够进行各种变形。例如，形成光反射板4的金属不限于银(Ag)或铝(Al)，能够使用具有高的光反射率各种金属。
(第二实施方式)
图5～图9是关于本发明的第二实施方式所涉及的发光元件设备，按照工序顺序表示其制造方法的剖视图。图5是第二实施方式的发光元件用封装从上表面看的图。图6以后的图示是沿图5的A-A′剖切的剖视图。
首先在陶瓷体形成工序中，如图6所示，通过层叠由陶瓷材料构成的基体11(陶瓷片材)以及框体12，形成层叠体111。在基体11以及框体12的内部埋设有与基体11的上表面大致垂直且反射发光元件22的光的第一反射器31和与基体11的上表面大致平行且反射发光元件22的光的第二反射器32。在此，第一反射器31形成第一反射面36，第二反射器32形成第二反射面37。另外，反射器由光反射率良好的金属材料的银等构成。
在第一反射器31的形成中，在基体11以及框体12上形成作为填充孔的通孔(ビア)，填充银膏等。(在此，通孔也可以仅形成在框体12上)当是第二反射器32的情况下，在基体11的表面通过刮片法等涂敷银膏。
另外，如图5所示，第一反射器31的层断续包围腔体13，具有分断部位33a，但是也可以不设置分断部位33a。在此，为了反射发光元件22的光，没有分断部位33a为好，但是若没有分断部位33a，则框体12以及基体11被第一反射器31一分为二，难以进行处理。
另外，形成基体11以及框体12的陶瓷使用能够与银膏同时烧成的低温同时烧成陶瓷(LTCC)。但是，也可选择高熔点金属，使用高温烧成用的陶瓷材。
接着在烧成工序中，烧成在陶瓷体形成工序中形成的层叠体111，从而制作图7所示的发光元件用封装14。如图7所示，基体11以及框体12被接合一体化。
此时，在基体11以及框体12的填充孔中填充的第一反射器31和涂敷在基体11上的第二反射器32上分别形成第一反射面36(在此，也构成以包围腔体13的方式排列的多个第一局部反射面36a)和第二反射面37，并且相互连接而接合。由此，消除第一反射器31和第二反射器32之间的间隙，会使发光元件22的光不漏光地进行反射。
另外，通过基体11以及框体12的烧结，由基体11的上表面和框体12的内周面构成的空间成为腔体13。
在本实施方式中，作为陶瓷使用低温同时烧成陶瓷(LTCC)，所以能够以800℃～1000℃的温度使该陶瓷烧结，能够抑制反射器31、32所使用的金属的异常收缩等，而使其烧结。
接着在发光元件22的设置工序中，如图8所示，在烧成工序中制作的发光元件用封装14上设置发光元件22。具体地，对于发光元件22来说，在腔体13内，在基体112的上表面区域设置衬垫等，在其上设置发光元件22，实施进行电源等的供给的布线等。在此，发光元件22的设置以与以往同样的方法在LTCC内布线，所以其图示省略。例如如图19所示来实现。
然后，在树脂填充工序中，在图9所示的腔体13的内部填充含有荧光体的树脂113，使该树脂113硬化。由此，制作本发明的第二实施方式所涉及的发光设备15。另外，在腔体13的内部也可以不填充含有荧光体的树脂113。
如以往例子的图19所示，在反射器1140露出于腔体1130的内周面的发光设备中，由于反射器1140和含有荧光体的树脂1130直接接触，所以银氧化而腐蚀，因此反射率降低。
在第二实施方式中制作的反射光的第一反射器31以及第二反射器32埋设形成在基体11以及框体12的内部，所以不与含有荧光体的树脂113直接接触，因此不会引起银的腐蚀，也能够维持反射率。进而，也难以引起经时变化导致的劣化，可靠性提高。其结果，能够得到在高发光强度下维持更高发光强度的发光设备15。
进而，如图10所示，腔体13的内周面是与基体2的上表面垂直的面，也能够得到同样的效果。
进而，如图11所示，第一反射器31形成台阶状也能够得到同样的效果。
进而，如图12所示，第一反射器31仅形成在框体12上也能够得到同样的效果。
(第三实施方式)
关于第三实施方式，由图13～图15进行说明。在此，对发光元件22供给电源等的布线等，以与以往同样的方法在LTCC内布线，所以其图示省略。
图13是从上面观察发光设备16的图示。这种情况下在中央部设置发光元件22。图14、图15是图13的B-B′线剖切的剖视图。
最初在层叠工序中，如图14所示，在基体11和框体12a的内部配置多个第一反射器31。图15是完成品的剖视图。
此时，如图13、图14以及图15所示，第一反射器31具有以断续包围腔体13的方式排列的多个第一部分反射层面36a和位于第一局部反射面36a的外侧的第二局部反射面36b。
进而，第一部分反射层面36a和第二局部反射面36b补齐分断部位33a而包围腔体13。其结果，能够补齐发光元件22的光的泄漏。
其后，与第二实施方式同样地进行烧成，配置发光元件22，填充含有荧光体的树脂113，制作发光设备。
通过上述构成，在第二实施方式中有从第一反射器31的分断部位33a泄漏的光，在第三实施方式中能够将在第一局部反射面36a泄漏的光由第二局部反射面36b反射而补充，所以进一步提高发光强度。
(第四实施方式)
关于第四实施方式，由图16进行说明。图16是作为使第三实施方式的发光设备16的第二反射器32断续形成的第二反射器35，进一步增加一层的图示。此外的结构，与第三实施方式同样地制造。
通过在第二反射器35上形成分断部位，从而能够缓和基体11与第二反射器35的热膨胀，能够减少烧成后的翘曲，相比于第二实施方式和第三实施方式，更能消除翘曲。
另外，本发明的各部构成不限于上述第二乃至第四实施方式，在权利要求书记载的技术范围内能够进行各种变形。

Claims (12)

1.一种发光元件用封装，其中，具有陶瓷制的基体和设于该基体的上表面、在内侧形成有用于收容发光元件的腔体的陶瓷制的框体，在所述基体上，光反射板以其光反射面朝向上方的姿势埋设在所述腔体的下方位置，在所述光反射板的光反射面与所述基体的上表面之间设有形成该基体的陶瓷的一部分，且至少该一部分具有透光性。
2.如权利要求1所述的发光元件用封装，其中，所述光反射板由金属形成，所述基体由能够与形成所述光反射板的金属同时烧成的低温同时烧成陶瓷形成。
3.如权利要求1所述的发光元件用封装，其中，所述基体和光反射板通过烧成层叠体来制作，该层叠体层叠多个陶瓷片材并且在相邻的一对陶瓷片材间设有构成光反射板的金属层。
4.如权利要求1所述的发光元件用封装，其中，在所述基体的上表面中、构成所述腔体的底面的区域的至少一部分区域上形成有由形成该基体的陶瓷的露出面构成的第二光反射面。
5.一种发光设备，其中，具有权利要求1所述的发光元件用封装和搭载于该发光元件用封装上的发光元件，该发光元件收容于形成在所述发光元件用封装的框体的内侧的腔体内。
6.一种发光设备，其具有：由陶瓷材料构成的基体、同样由陶瓷材料构成且设置在所述基体的上表面的框体、配置在由所述框体的内周面与所述基体的上表面构成的腔体内的发光元件，在所述框体的内部埋设有由金属材料构成且反射所述发光元件发出的光的第一反射器。
7.如权利要求6所述的发光设备，其中，所述第一反射器具有与所述基体的上表面大致垂直，且将所述发光元件发出的光朝向所述腔体内反射的第一反射面。
8.如权利要求7所述的发光设备，其中，所述第一反射面具有以断续包围所述腔体的方式排列的多个第一局部反射面。
9.如权利要求8所述的发光设备，其中，所述第一反射面具有以在所述第一局部反射面的外侧的位置断续包围所述腔体的方式排列的多个第二局部反射面，所述第一局部反射面与第二局部反射面补齐彼此的分断部位而包围所述腔体。
10.如权利要求6所述的发光设备，其中，在所述基体的内部埋设有由金属材料构成且反射所述发光元件发出的光的第二反射器。
11.如权利要求10所述的发光设备，其中，所述第二反射器具有与所述基体的上表面大致平行，且将所述发光元件发出的光朝向所述腔体内反射的第二反射面。
12.如权利要求10所述的发光设备，其中，所述第一反射器延伸至所述基体的内部，与所述第二反射器连接。
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