JP4070208B2 - 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を用いた液晶表示装置等のバックライト等に用いられる、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【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、単に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７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、上面に発光素子13を搭載するための導体層から成る搭載部11ａを有する直方体状や平板状のセラミック製の基体11と、発光素子13を収容するための貫通穴12ａを有する四角枠状のセラミック製の枠体12とから主に構成されている。
【０００３】
そして、基体11の上面の一方のメタライズ配線導体14ａが接続された搭載部11ａ上に発光素子13を導電性接合材を介して固着するとともに発光素子13の電極と他方のメタライズ配線導体14ｂとをボンディングワイヤ15を介して電気的に接続し、しかる後、枠体12の貫通穴12ａ内に透明樹脂（図示せず）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。この発光装置を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することによって、発光装置が外部電気回路基板に実装されるとともに搭載する発光素子13の電極が外部電気回路に電気的に接続され発光素子13へ電力が供給されることとなる。
【０００４】
このようなセラミック製のパッケージにおいては、枠体12の貫通穴12ａ内に収容する発光素子13が発光する光を枠体12の貫通穴12ａの内周面で反射させてパッケージの上方に光を放射させて、発光装置の発光効率を良好なものとするために、貫通穴12ａの内周面にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属から成るめっき金属層16ｂを表面に有するメタライズ金属層16ａを被着させて成る反射層16を形成していることもある。
【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。基体11用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、枠体12用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メタライズ配線導体14ａ，14ｂを導出させるための貫通孔や貫通穴12となる貫通孔を打ち抜き法法で形成する。
【０００６】
次に、基体11用のグリーンシートの上面から下面にかけてメタライズ配線導体14ａ，14ｂ用のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属粉末から成る金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等により塗布し、枠体12用のグリーンシートの貫通穴12ａとなる貫通孔の内周面にメタライズ金属層16ａ用のＷやＭｏ等の高融点金属粉末から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。基体11用のグリーンシートと枠体12用のグリーンシートとを上下に重ねて接合し、これらを高温で焼成して焼結体と成す。その後、搭載部11ａ、メタライズ配線導体14ａ，14ｂおよびメタライズ金属層16ａの露出表面に、ＮｉやＡｕ等の金属からめっき金属層16ｂ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り、パッケージが製作される。
【０００７】
【特許文献１】
特開2002−232017号公報
【０００８】
【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、貫通穴12ａの内周面の傾斜角度が一定とされているため、液晶表示装置等のバックライトのように光を拡散させて広領域の外部に均一かつ効率良く放射させる場合には、光が一定方向に収束してしまい、光を広領域の外部に均一かつ効率良く拡散できないという問題点を有していた。
【０００９】
また、貫通穴12ａの内周面の傾斜角度を大きくして広領域の外部に放射しようとすると、パッケージが大型化してしまう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技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、枠体の貫通穴に収容された発光素子が発光する光を枠体の内周面で効率よく反射させて広領域の外部に均一かつ効率よく放出することができる小型の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、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体の上面に、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜している貫通孔を有する枠体を前記搭載部を囲繞するように接合して成る発光素子収納用パッケージであって、前記枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度が前記積層位置の下側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子収納用パッケージは、枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度よりも小さいことから、上方に向かうにつれて貫通穴の内周面の角度をより小さくして発光素子の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。また、貫通穴の内周面にめっき金属層等の反射層を形成することによって、発光素子が発光する光を効率良く反射して広領域の外部により均一かつ効率よく拡散して放射させることができる
本発明の発光装置は、半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。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光素子の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型化されたものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。
【００１４】
【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の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は基体、２は枠体であり、主としてこれらで発光素子３を収容するためのパッケージが構成されている。
【００１５】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部１ａを有する基体１の上面に、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜している貫通孔２ａを有する枠体２を搭載部１ａを囲繞するように接合して成るものであって、枠体２は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材が基体１の上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度よりも小さくなっている。
【００１６】
なお、図１においては、枠体２は、積層位置の下側の枠状部材２ｂと積層位置の上側の枠状部材２ｃとが積層されて成る２層のものであり、枠状部材２ｂの内周面の基体1の上面に対する傾斜角度はθ１であり、枠状部材２ｃの内周面の基体１の上面に対する傾斜角度はθ２である。
【００１７】
本発明における基体１は、セラミックスや樹脂等から成る直方体状や四角平板状のものであり、セラミックスからなる場合、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り、発光素子３を支持する支持体であり、その上面に発光素子３を搭載する搭載部１ａを有している。基体１が酸化マグネシウム、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、グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して、これを高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００１８】
また、基体１は、その搭載部１ａから下面にかけて導出するメタライズ配線導体４ａおよび搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出するメタライズ配線導体４ｂが被着形成されている。搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成り、内部に収容する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路として機能する。そして、搭載部１ａには発光ダイオード等の発光素子３が金−シリコン合金や銀−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メタライズ配線導体４ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される。また、発光素子３は、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ｂにフリップチップ実装されていても構わない。
【００１９】
搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂ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金属ペーストを基体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、基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、搭載部１ａと発光素子３との固着およびメタライズ配線導体４ｂとボンディングワイヤ５との接合を強固にすることができる。したがって、メタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出表面には、好ましくは厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金メッキ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のがよい。
【００２１】
本発明の枠体２は、基体１と実質的に同じ組成のセラミックス等から成り、例えば基体１の上面に積層されて焼結一体化されて接合されている。枠体２は、その中央部に発光素子３を収容するための横断面形状が円形や四角形の貫通穴２ａを有しており、この貫通穴２ａ内に搭載部１ａに搭載された発光素子３が収容される。
【００２２】
本発明において、枠体２は、複数の枠部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度よりも小さくなっている。これにより、例えば上方に向かうにつれて貫通穴の内面の角度を小さくして発光素子３の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。
【００２３】
また、枠体２は、複数の枠状部材により形成されるが、２層の枠状部材２ｂ，２ｃからなる場合は、下層の枠状部材２ｂは基体１の上面に対する傾斜角度θ１が40〜90°、上層の枠状部材２ｃは基体１の上面に対する傾斜角度θ２が35〜70°が好ましい。
【００２４】
枠体２の下側の枠状部材２ｂの傾斜角度が40°未満であると、枠体２が大型化してしまい、パッケージが大型化してしまう。90°を超えると、枠体２の下側が発光素子３側に突出することになり、枠状部材２ｂ，２ｃの積層面が発光素子３よりも上側にある場合には、発光素子３の光を遮断し、発光素子３が発光する光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることが困難となる傾向にある。
【００２５】
枠体２の上側の枠状部材２ｃの傾斜角度が70°を超えると、貫通穴２ａに収容された発光素子３の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることが困難となる傾向にあり、傾斜角度が35°未満であると、貫通穴２ａの内面をそのような角度で打ち抜き法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。
【００２６】
また、発光素子３の光を貫通穴２ａの内周面の反射層６で反射して広領域の外部に光を効率良く放射するために、枠状部材２ｂ，２ｃの積層面は、搭載部１ａに搭載された発光素子３の上面よりも下側にあるのが好ましい。また、枠状部材の数が多い場合、貫通穴の内面の角度が同じ枠状部材が含まれていても構わない。さらに、基体１の上面に対する貫通穴の内周面の傾斜角度が70°以下となる枠状部材が、発光素子３の上面よりも下側から形成されているのが好ましい。
【００２７】
なお、枠体２が２層の枠状部材２ｂ，２ｃからなる場合の貫通穴２ａは、枠状部材２ｂ，２ｃ用のグリーンシートに貫通穴を打ち抜き金型を用いて打ち抜くことによって形成される。このとき、枠状部材２ｂ用のグリーンシートに形成される貫通穴の内面をそのグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて40〜90度の角度で広がるように形成し、枠状部材２ｃ用のグリーンシートに形成される貫通穴の内面をグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて35〜70度の角度で広がるように形成する。基体１が枠体２と同様のセラミックスより成る場合、基体１用のセラミックグリーンシート上に枠状部材２ｂ，２ｃ用のグリーンシートを、貫通穴２ａの内面がグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて広がるように順に積層することにより、枠体２の貫通穴２ａ内周面が基体１の上面に対して外側に広がるとともに、徐々に基体１の上面に対する角度が小さくなるように形成される。
【００２８】
また、貫通穴２ａはその横断面形状が円形状、長円形状、楕円形状、四角形状等であっても良いが、特に円形状であるのが好ましい。この場合、貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を円形状の貫通穴２ａの内周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。
【００２９】
貫通穴２ａの内周面の全面には反射層６が形成されており、この反射層６は、例えばＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ金属層６ａ上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき金属層６ｂが被着されて成る。そして、めっき金属層６ｂは、発光素子３が発光する光に対する反射率が80％未満であると、枠体２の貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を良好に反射することが困難となることから、発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上であることが好ましい。
【００３０】
また、枠体２の貫通穴２ａの内周面の表面の算術平均粗さＲａは３μｍ以下が好ましい。３μｍを超えると、貫通穴２ａに収容された発光素子３の光が散乱し、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。
【００３１】
また、枠体２の貫通穴２ａの内寸法は、図１に示すように、上側の枠状部材２ｃの下端の内寸法と下側の枠状部材２ｂの上端の内寸法とが同じであるか、または図２に示すように、枠状部材２ｂ，２ｃ間の積層ずれにより発光素子３の光が貫通穴２ａ内周面で反射するのが妨げられるのを防止するために、上側の枠状部材２ｃの下端の内寸法を下側の枠状部材２ｂの上端の内寸法よりも大きくし、積層ずれが発生してもその影響を受けにくくすることもできる。
【００３２】
また図３に示すように、図２の構成において、枠状部材２ｂ，２ｃ間の段差部の表面に反射層６を形成しても良い。これにより、段差部の反射率が低下して外部から発光装置をみた際に段差部が円形の暗部等となるのを防ぐことができる。
【００３３】
また、図４に示すように、基体１の上面と枠体２の下面との間に枠体２の下面と略同じ平面視形状の絶縁層２ｄを形成してもよく、この場合、貫通穴２ａ内周面に被着した反射層６、搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂが短絡するのを有効に防止することができる。また、この絶縁層２ｄは、積層性を向上させて枠体２の強度を高めるためには、基体１の上面に対する絶縁層２ｄの内側側面の角度が90°未満である、すなわち絶縁層２ｄの内側側面が枠体２の内周面と同様に傾斜していることが好ましい。また、絶縁層２ｄの内側側面は発光素子３の光を反射する反射部としては使用されないので、絶縁層２ｄの内側側面の角度は枠状部材２ｂの貫通穴２ａ内周面の角度よりも大きくなっても構わない。また、絶縁層２ｄの厚みは、絶縁層２ｄが搭載部１ａに搭載された発光素子３の発光部よりも低い位置に形成されるように設定するのが良い。
【００３４】
また、メタライズ配線導体４ａ，４ｂを枠体２の貫通穴２ａよりも枠体２の外周面方向に延出する場合、絶縁層２ｄの高さを搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂの厚さよりも高くしておくとよく、その場合、反射層６、搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂが短絡するのを有効に防止できる。図５のパッケージの断面図は、このような場合の一例を示すものであり、メタライズ配線導体４ａ，４ｂを基体１の側面に延出し、基体１の側面または角部に切欠き部を形成し、切欠き部内面においては側面導体として形成している例である。
【００３５】
さらに、発光素子３から遠い側の枠状部材２ｃの貫通穴内周面に、発光素子３に近い側の枠状部材２ｂの反射層６よりも高反射率の反射層６を形成して、発光素子３の光をより効果的に反射することもできる。
【００３６】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部１ａ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ものである。これにより、発光素子３の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型なものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。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、枠体２の貫通穴２ａに充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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１ａを導体層として形成せずに、発光素子３が基体１上に直接搭載される搭載領域とし、その周囲に発光素子３と電気的に接続されるメタライズ配線導体４ａ，４ｂを形成し、基体１の上面に枠体２を接合している構成等であってもよい。この場合、メタライズ配線導体４ａ，４ｂともにボンディングワイヤ５ａ，５ｂ等で発光素子３に電気的に接続される。また、複数の発光素子３が搭載されたり、より多数のメタライズ配線導体が形成されたものや、反射層６が蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成法によって被着されたものであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度よりも小さいことから、上方に向かうにつれて貫通穴の内周面の角度をより小さくして発光素子の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。また、貫通穴の内周面にめっき金属層等の反射層を形成することにより、発光素子が発光する光を効率良く反射して広領域の外部により均一かつ効率よく拡散して放射させることができる
本発明の発光装置は、半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、発光素子の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型化されたものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。
【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】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３】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】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。
【図７】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：搭載部
２：枠体
２ａ：貫通穴
２ｂ，２ｃ：枠状部材
３：発光素子
４ａ，４ｂ：メタライズ配線導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を用いた液晶表示装置等のバックライト等に用いられる、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【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、単に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７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、上面に発光素子13を搭載するための導体層から成る搭載部11ａを有する直方体状や平板状のセラミック製の基体11と、発光素子13を収容するための貫通穴12ａを有する四角枠状のセラミック製の枠体12とから主に構成されている。
【０００３】
そして、基体11の上面の一方のメタライズ配線導体14ａが接続された搭載部11ａ上に発光素子13を導電性接合材を介して固着するとともに発光素子13の電極と他方のメタライズ配線導体14ｂとをボンディングワイヤ15を介して電気的に接続し、しかる後、枠体12の貫通穴12ａ内に透明樹脂（図示せず）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。この発光装置を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することによって、発光装置が外部電気回路基板に実装されるとともに搭載する発光素子13の電極が外部電気回路に電気的に接続され発光素子13へ電力が供給されることとなる。
【０００４】
このようなセラミック製のパッケージにおいては、枠体12の貫通穴12ａ内に収容する発光素子13が発光する光を枠体12の貫通穴12ａの内周面で反射させてパッケージの上方に光を放射させて、発光装置の発光効率を良好なものとするために、貫通穴12ａの内周面にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属から成るめっき金属層16ｂを表面に有するメタライズ金属層16ａを被着させて成る反射層16を形成していることもある。
【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。基体11用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、枠体12用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メタライズ配線導体14ａ，14ｂを導出させるための貫通孔や貫通穴12となる貫通孔を打ち抜き法法で形成する。
【０００６】
次に、基体11用のグリーンシートの上面から下面にかけてメタライズ配線導体14ａ，14ｂ用のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属粉末から成る金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等により塗布し、枠体12用のグリーンシートの貫通穴12ａとなる貫通孔の内周面にメタライズ金属層16ａ用のＷやＭｏ等の高融点金属粉末から成る金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。基体11用のグリーンシートと枠体12用のグリーンシートとを上下に重ねて接合し、これらを高温で焼成して焼結体と成す。その後、搭載部11ａ、メタライズ配線導体14ａ，14ｂおよびメタライズ金属層16ａの露出表面に、ＮｉやＡｕ等の金属からめっき金属層16ｂ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り、パッケージが製作される。
【０００７】
【特許文献１】
特開2002−232017号公報
【０００８】
【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、貫通穴12ａの内周面の傾斜角度が一定とされているため、液晶表示装置等のバックライトのように光を拡散させて広領域の外部に均一かつ効率良く放射させる場合には、光が一定方向に収束してしまい、光を広領域の外部に均一かつ効率良く拡散できないという問題点を有していた。
【０００９】
また、貫通穴12ａの内周面の傾斜角度を大きくして広領域の外部に放射しようとすると、パッケージが大型化してしまう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技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、枠体の貫通穴に収容された発光素子が発光する光を枠体の内周面で効率よく反射させて広領域の外部に均一かつ効率よく放出することができる小型の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、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体の上面に、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜している貫通孔を有する枠体を前記搭載部を囲繞するように接合して成る発光素子収納用パッケージであって、前記枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度が前記積層位置の下側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子収納用パッケージは、枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度よりも小さいことから、上方に向かうにつれて貫通穴の内周面の角度をより小さくして発光素子の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。また、貫通穴の内周面にめっき金属層等の反射層を形成することによって、発光素子が発光する光を効率良く反射して広領域の外部により均一かつ効率よく拡散して放射させることができる
本発明の発光装置は、半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。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光素子の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型化されたものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。
【００１４】
【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の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は基体、２は枠体であり、主としてこれらで発光素子３を収容するためのパッケージが構成されている。
【００１５】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部１ａを有する基体１の上面に、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜している貫通孔２ａを有する枠体２を搭載部１ａを囲繞するように接合して成るものであって、枠体２は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材が基体１の上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度よりも小さくなっている。
【００１６】
なお、図１においては、枠体２は、積層位置の下側の枠状部材２ｂと積層位置の上側の枠状部材２ｃとが積層されて成る２層のものであり、枠状部材２ｂの内周面の基体1の上面に対する傾斜角度はθ１であり、枠状部材２ｃの内周面の基体１の上面に対する傾斜角度はθ２である。
【００１７】
本発明における基体１は、セラミックスや樹脂等から成る直方体状や四角平板状のものであり、セラミックスからなる場合、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り、発光素子３を支持する支持体であり、その上面に発光素子３を搭載する搭載部１ａを有している。基体１が酸化マグネシウム、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、グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して、これを高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００１８】
また、基体１は、その搭載部１ａから下面にかけて導出するメタライズ配線導体４ａおよび搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出するメタライズ配線導体４ｂが被着形成されている。搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成り、内部に収容する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路として機能する。そして、搭載部１ａには発光ダイオード等の発光素子３が金−シリコン合金や銀−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メタライズ配線導体４ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される。また、発光素子３は、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ｂにフリップチップ実装されていても構わない。
【００１９】
搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂ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金属ペーストを基体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、基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、搭載部１ａと発光素子３との固着およびメタライズ配線導体４ｂとボンディングワイヤ５との接合を強固にすることができる。したがって、メタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出表面には、好ましくは厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金メッキ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のがよい。
【００２１】
本発明の枠体２は、基体１と実質的に同じ組成のセラミックス等から成り、例えば基体１の上面に積層されて焼結一体化されて接合されている。枠体２は、その中央部に発光素子３を収容するための横断面形状が円形や四角形の貫通穴２ａを有しており、この貫通穴２ａ内に搭載部１ａに搭載された発光素子３が収容される。
【００２２】
本発明において、枠体２は、複数の枠部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体１の上面に対する傾斜角度よりも小さくなっている。これにより、例えば上方に向かうにつれて貫通穴の内面の角度を小さくして発光素子３の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。
【００２３】
また、枠体２は、複数の枠状部材により形成されるが、２層の枠状部材２ｂ，２ｃからなる場合は、下層の枠状部材２ｂは基体１の上面に対する傾斜角度θ１が40〜90°、上層の枠状部材２ｃは基体１の上面に対する傾斜角度θ２が35〜70°が好ましい。
【００２４】
枠体２の下側の枠状部材２ｂの傾斜角度が40°未満であると、枠体２が大型化してしまい、パッケージが大型化してしまう。90°を超えると、枠体２の下側が発光素子３側に突出することになり、枠状部材２ｂ，２ｃの積層面が発光素子３よりも上側にある場合には、発光素子３の光を遮断し、発光素子３が発光する光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることが困難となる傾向にある。
【００２５】
枠体２の上側の枠状部材２ｃの傾斜角度が70°を超えると、貫通穴２ａに収容された発光素子３の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることが困難となる傾向にあり、傾斜角度が35°未満であると、貫通穴２ａの内面をそのような角度で打ち抜き法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。
【００２６】
また、発光素子３の光を貫通穴２ａの内周面の反射層６で反射して広領域の外部に光を効率良く放射するために、枠状部材２ｂ，２ｃの積層面は、搭載部１ａに搭載された発光素子３の上面よりも下側にあるのが好ましい。また、枠状部材の数が多い場合、貫通穴の内面の角度が同じ枠状部材が含まれていても構わない。さらに、基体１の上面に対する貫通穴の内周面の傾斜角度が70°以下となる枠状部材が、発光素子３の上面よりも下側から形成されているのが好ましい。
【００２７】
なお、枠体２が２層の枠状部材２ｂ，２ｃからなる場合の貫通穴２ａは、枠状部材２ｂ，２ｃ用のグリーンシートに貫通穴を打ち抜き金型を用いて打ち抜くことによって形成される。このとき、枠状部材２ｂ用のグリーンシートに形成される貫通穴の内面をそのグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて40〜90度の角度で広がるように形成し、枠状部材２ｃ用のグリーンシートに形成される貫通穴の内面をグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて35〜70度の角度で広がるように形成する。基体１が枠体２と同様のセラミックスより成る場合、基体１用のセラミックグリーンシート上に枠状部材２ｂ，２ｃ用のグリーンシートを、貫通穴２ａの内面がグリーンシートの一方の主面から他方の主面に向けて広がるように順に積層することにより、枠体２の貫通穴２ａ内周面が基体１の上面に対して外側に広がるとともに、徐々に基体１の上面に対する角度が小さくなるように形成される。
【００２８】
また、貫通穴２ａはその横断面形状が円形状、長円形状、楕円形状、四角形状等であっても良いが、特に円形状であるのが好ましい。この場合、貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を円形状の貫通穴２ａの内周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。
【００２９】
貫通穴２ａの内周面の全面には反射層６が形成されており、この反射層６は、例えばＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ金属層６ａ上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき金属層６ｂが被着されて成る。そして、めっき金属層６ｂは、発光素子３が発光する光に対する反射率が80％未満であると、枠体２の貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を良好に反射することが困難となることから、発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上であることが好ましい。
【００３０】
また、枠体２の貫通穴２ａの内周面の表面の算術平均粗さＲａは３μｍ以下が好ましい。３μｍを超えると、貫通穴２ａに収容された発光素子３の光が散乱し、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。
【００３１】
また、枠体２の貫通穴２ａの内寸法は、図１に示すように、上側の枠状部材２ｃの下端の内寸法と下側の枠状部材２ｂの上端の内寸法とが同じであるか、または図２に示すように、枠状部材２ｂ，２ｃ間の積層ずれにより発光素子３の光が貫通穴２ａ内周面で反射するのが妨げられるのを防止するために、上側の枠状部材２ｃの下端の内寸法を下側の枠状部材２ｂの上端の内寸法よりも大きくし、積層ずれが発生してもその影響を受けにくくすることもできる。
【００３２】
また図３に示すように、図２の構成において、枠状部材２ｂ，２ｃ間の段差部の表面に反射層６を形成しても良い。これにより、段差部の反射率が低下して外部から発光装置をみた際に段差部が円形の暗部等となるのを防ぐことができる。
【００３３】
また、図４に示すように、基体１の上面と枠体２の下面との間に枠体２の下面と略同じ平面視形状の絶縁層２ｄを形成してもよく、この場合、貫通穴２ａ内周面に被着した反射層６、搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂが短絡するのを有効に防止することができる。また、この絶縁層２ｄは、積層性を向上させて枠体２の強度を高めるためには、基体１の上面に対する絶縁層２ｄの内側側面の角度が90°未満である、すなわち絶縁層２ｄの内側側面が枠体２の内周面と同様に傾斜していることが好ましい。また、絶縁層２ｄの内側側面は発光素子３の光を反射する反射部としては使用されないので、絶縁層２ｄの内側側面の角度は枠状部材２ｂの貫通穴２ａ内周面の角度よりも大きくなっても構わない。また、絶縁層２ｄの厚みは、絶縁層２ｄが搭載部１ａに搭載された発光素子３の発光部よりも低い位置に形成されるように設定するのが良い。
【００３４】
また、メタライズ配線導体４ａ，４ｂを枠体２の貫通穴２ａよりも枠体２の外周面方向に延出する場合、絶縁層２ｄの高さを搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂの厚さよりも高くしておくとよく、その場合、反射層６、搭載部１ａ、メタライズ配線導体４ａ，４ｂが短絡するのを有効に防止できる。図５のパッケージの断面図は、このような場合の一例を示すものであり、メタライズ配線導体４ａ，４ｂを基体１の側面に延出し、基体１の側面または角部に切欠き部を形成し、切欠き部内面においては側面導体として形成している例である。
【００３５】
さらに、発光素子３から遠い側の枠状部材２ｃの貫通穴内周面に、発光素子３に近い側の枠状部材２ｂの反射層６よりも高反射率の反射層６を形成して、発光素子３の光をより効果的に反射することもできる。
【００３６】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部１ａ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ものである。これにより、発光素子３の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型なものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。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、枠体２の貫通穴２ａに充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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１ａを導体層として形成せずに、発光素子３が基体１上に直接搭載される搭載領域とし、その周囲に発光素子３と電気的に接続されるメタライズ配線導体４ａ，４ｂを形成し、基体１の上面に枠体２を接合している構成等であってもよい。この場合、メタライズ配線導体４ａ，４ｂともにボンディングワイヤ５ａ，５ｂ等で発光素子３に電気的に接続される。また、複数の発光素子３が搭載されたり、より多数のメタライズ配線導体が形成されたものや、反射層６が蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成法によって被着されたものであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度が積層位置の下側の枠状部材の内周面の基体上面に対する傾斜角度よりも小さいことから、上方に向かうにつれて貫通穴の内周面の角度をより小さくして発光素子の光を広領域の外部に均一かつ効率よく拡散して放射させることができるとともに発光素子収納用パッケージを小型化することができる。また、貫通穴の内周面にめっき金属層等の反射層を形成することにより、発光素子が発光する光を効率良く反射して広領域の外部により均一かつ効率よく拡散して放射させることができる
本発明の発光装置は、半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、発光素子の光を良好に反射し、広領域の外部に均一かつ効率良く放射することができる、発光効率の高い高性能の小型化されたものとなり、液晶表示装置等のバックライト等に好適なものとなる。
【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】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３】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】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。
【図７】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：搭載部
２：枠体
２ａ：貫通穴
２ｂ，２ｃ：枠状部材
３：発光素子
４ａ，４ｂ：メタライズ配線導体
Claims (2)
- 上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体の上面に、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜している貫通孔を有する枠体を前記搭載部を囲繞するように接合して成る発光素子収納用パッケージであって、前記枠体は、複数の枠状部材がそれらの貫通穴が上下に重なるように積層されて成るとともに、積層位置の上側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度が前記積層位置の下側の枠状部材の内周面の前記上面に対する傾斜角度よりも小さいことを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
- 請求項１記載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発光装置。
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