JP4132039B2 - 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８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を搭載するため搭載部としての導体層12が設けられた基体11と、基体11の導体層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導体層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内に図示しない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の内周面で発光素子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の導体層12（導体層12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導体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、導体層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の内周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，Ｂ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金属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、近年のパッケージの小型化に伴い、凹部14の底面の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域が非常に狭くなってきており、導体層12および配線層15と、凹部14の内周面の金属層17とが短絡する危険性が高くなるという問題点を有していた。
【００１０】
そのために、短絡を防止するために、凹部14の底面上の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域を広くする必要があり、パッケージを極度に大きくすることなく、凹部14の底面上の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域を大きくするために、凹部14を平面視で一方向に長い形状とすることがある。
【００１１】
しかしながら、凹部14が一方向に長い形状であると、発光素子13が発光する光を金属層17にて満遍なく均一に反射するのが困難になるという問題点を有していた。
【００１２】
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、凹部内に収容された発光素子が発光する光を効率良く反射させて、均一かつ良好に外部に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。
【００１３】
【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、絶縁基体の上面に、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とともに平面視形状が一方向に長い形状である凹部が形成されており、該凹部の底面の中央部に発光素子が搭載される搭載部が形成され、かつ該搭載部に隣接して前記発光素子の電極が接続される配線層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部は、内周面の前記一方向で対向している部位の傾斜角度が前記一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さく形成されるとともに、前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の反射率の方が、前記一方向で対向している部位の内周面の反射率よりも低いことを特徴とする。
また、前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の表面粗さは、前記一方向で対向している部位の内周面の表面粗さよりも粗いことを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さいことから、内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部の底面の中央部に搭載される発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００１５】
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るとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、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。
【００１６】
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、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。
【００１７】
【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平面図であり、図２は図１のパッケージのＸ−Ｘ線における断面図、図３は図１のパッケージのＹ−Ｙ線における断面図である。これらの図において、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。
【００１８】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体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とともに平面視形状が一方向に長い形状である凹部４が形成されており、凹部４の底面の中央部に発光素子３が搭載される搭載部２が形成され、かつ搭載部２に隣接して発光素子３の電極が接続される配線層５が形成されているものであって、凹部４は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度θ１が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度θ２よりも小さくなっている。
【００１９】
なお、傾斜角度θ１，θ２は、凹部４の底面に対する凹部４の内周面の傾斜角度である。
【００２０】
本発明における絶縁基体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、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。
【００２１】
また、凹部４の底面の中央部には発光素子３が搭載される搭載部２が形成され、その周辺には発光素子３の電極と接続される配線層５が形成されている。搭載部２が導体層から成る場合、搭載部２および配線層５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。
【００２２】
また、絶縁基体１には、搭載部２および配線層５に電気的に接続され、絶縁基体１の下面または側面に形成された配線導体８ａ，８ｂが被着形成されている。配線導体８ａ，８ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収容された発光素子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５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の配線導体８ａ，８ｂ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。
【００２３】
搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、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。
【００２４】
なお、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、配線層５とボンディングワイヤ６との接合、および配線導体８ａ，８ｂと外部電気回路基板の配線導体との接合を強固にすることができる。従って、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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。
【００２５】
また、凹部４の内周面には、メタライズ金属層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上である金属めっき層を被着した金属層７が形成されていることが好ましい。この金属層７は、例えば、ＷやＭｏ等から成るメタライズ金属層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属めっき層を被着させて成り、これにより発光素子３が発光する光に対する反射率を80％以上とすることができる。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、凹部４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。
【００２６】
また、金属層７は、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム等の金属を凹部４の内周面に蒸着により被着したものや、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム等の金属板や金属箔を凹部４の内周面に取着したものであっても良い。
【００２７】
また、凹部４の内周面は、凹部４の底面から絶縁基体１の上面に向けて外側に広がった傾斜面となっており、特に、35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θ１，θ２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。一方、角度θ１，θ２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。
【００２８】
また、凹部４は平面視形状が一方向に長い形状である、長円形状、楕円形状、長方形状、多角形状とされており、例えば図４は凹部４の平面視形状が長方形状であるパッケージの平面図である。本発明のパッケージにおいて、発光素子３の反射に影響を与えずクラック等の破損の発生を防ぐうえで、凹部４はその内周面に角部がない長円形状、楕円形状が好ましい。
【００２９】
また、凹部４の内周面の金属層７の表面の算術平均粗さはＲａは３μｍ以下が好ましい。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。
【００３０】
そして、本発明において、凹部４は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度θ１が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度θ２よりも小さくなっている。これにより、内周面の一方向で対向している部位における発光素子３の光の金属層７による反射光の絶縁基体１上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子３の光の金属層７による反射光の絶縁基体１上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部４の底面の中央部に搭載された発光素子３の光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００３１】
このような作用を図５を用いて説明する。図５（ａ）は、内周面の一方向で対向している部位（部位Ｘとする）における発光素子３の光の反射光の様子について説明する部分断面図であり、図５（ｂ）は、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位（部位Ｙとする）における発光素子３の光の反射光の様子について説明する部分断面図である。同図において、Ａ−Ａ’線は、凹部４の内周面の反射点を通る線で凹部４の底面からのある高さを示す線であり、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線は、Ａ−Ａ’線の高さにおける部位Ｘ，Ｙで反射された発光素子３の光の光軸を示す線である。また、θ３，θ４は、発光素子３の反射光の光軸とＡ−Ａ’線（凹部４の底面）との成す角度である。
【００３２】
この場合、内周面の部位Ｙは部位Ｘよりも発光素子３の近くにあるので、内周面の傾斜角度θ１，θ２が同じであると、部位Ｙで発光素子３の光の金属層７への入射角度（内周面の法線に対する角度）が大きくなり、反射光は部位Ｙで部位Ｘよりも外側に広がりやすくなる。したがって、部位Ｙの傾斜角度θ２を部位Ｘの傾斜角度θ１よりも大きくすることで、部位Ｙにおける発光素子３の光の反射光が外側に広がるのを防ぐことができ、部位Ｘ，Ｙにおける発光素子３の光の金属層７による反射光の方向を近似させることができる。
【００３３】
なお、部位Ｘ，Ｙにおける発光素子３の光の金属層７による反射光の方向が同じになるように、傾斜角度θ１，θ２を調整することがより好ましい。これにより、発光素子３の光の金属層７での反射光をより均一に放射することができる。この場合、凹部４の底面の中心部に配置された発光素子３の発光部の中心から上方に発光する光の方向が、絶縁基体１の上面と凹部４の底面との中間の高さにおける金属層７による反射光の方向と同じとなるように、傾斜角度θ１，θ２を調整するのが良い。
【００３４】
また、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面と、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面とで、表面粗さや金属層７が異なるようにして、部位Ｘ，Ｙ間で反射率が異なるようにしても良い。例えば、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面の面積は、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面の面積よりも大きく、部位Ｘおよびその周囲では、発光素子３の発光する光に対する単位面積当たりの照射光量が小さくなりやすい。したがって、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面について、その表面粗さを粗くしたりして、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面よりも反射率を低くすることで、部位Ｘ，Ｙ間で反射光の強度を近似させて、光が外部に均一に放射されるようにしても良い。
【００３５】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載されるとともに配線層５に電気的に接続された発光素子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の光を良好に反射し、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。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。
【００３６】
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、搭載部２が導体層として形成されていない場合、搭載部２の周辺に配線導体８ａ，８ｂにそれぞれ電気的に接続された配線層５ａ，５ｂを形成し、発光素子３を凹部４の中央部にフリップチップ実装により配線層５ａ，５ｂに接続してもよい。また、図６のパッケージの断面図、図６のパッケージの平面図である図７に示すように、発光素子３を搭載部２となる凹部４の底面の中央部に樹脂接着剤等により接合して搭載されるものとし、発光素子３の電極をボンディングワイヤ６ａ，６ｂを介して、配線層５ａ，５ｂに電気的に接続されるようにしていても良い。また、複数の発光素子３が凹部４の底面の中央部の搭載部２に搭載されるものであって、複数の発光素子３の電極に接続される多数の配線層５が形成されたものであっても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に形成された凹部は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さいことから、内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部の底面の中央部に搭載される発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００３８】
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、搭載部に搭載されるとともに配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、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、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。
【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について実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１の発光素子収納用パッケージのＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】図１の発光素子収納用パッケージのＹ−Ｙ線における断面図である。
【図４】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】（ａ）は凹部の内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の反射の様子を示す凹部の部分拡大断面図、（ｂ）は凹部の内周面の一方向の直交する方向で対向している部位における発光素子の光の反射の様子を示す凹部の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】図６の発光素子収納用パッケージの平面図である。
【図８】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：絶縁基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５：配線層
８ａ，８ｂ：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８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を搭載するため搭載部としての導体層12が設けられた基体11と、基体11の導体層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導体層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内に図示しない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の内周面で発光素子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の導体層12（導体層12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導体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、導体層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の内周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，Ｂ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金属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、近年のパッケージの小型化に伴い、凹部14の底面の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域が非常に狭くなってきており、導体層12および配線層15と、凹部14の内周面の金属層17とが短絡する危険性が高くなるという問題点を有していた。
【００１０】
そのために、短絡を防止するために、凹部14の底面上の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域を広くする必要があり、パッケージを極度に大きくすることなく、凹部14の底面上の発光素子13の搭載領域や配線層15の領域を大きくするために、凹部14を平面視で一方向に長い形状とすることがある。
【００１１】
しかしながら、凹部14が一方向に長い形状であると、発光素子13が発光する光を金属層17にて満遍なく均一に反射するのが困難になるという問題点を有していた。
【００１２】
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、凹部内に収容された発光素子が発光する光を効率良く反射させて、均一かつ良好に外部に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。
【００１３】
【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、絶縁基体の上面に、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とともに平面視形状が一方向に長い形状である凹部が形成されており、該凹部の底面の中央部に発光素子が搭載される搭載部が形成され、かつ該搭載部に隣接して前記発光素子の電極が接続される配線層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部は、内周面の前記一方向で対向している部位の傾斜角度が前記一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さく形成されるとともに、前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の反射率の方が、前記一方向で対向している部位の内周面の反射率よりも低いことを特徴とする。
また、前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の表面粗さは、前記一方向で対向している部位の内周面の表面粗さよりも粗いことを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さいことから、内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部の底面の中央部に搭載される発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００１５】
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るとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、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。
【００１６】
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、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。
【００１７】
【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平面図であり、図２は図１のパッケージのＸ−Ｘ線における断面図、図３は図１のパッケージのＹ−Ｙ線における断面図である。これらの図において、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。
【００１８】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体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とともに平面視形状が一方向に長い形状である凹部４が形成されており、凹部４の底面の中央部に発光素子３が搭載される搭載部２が形成され、かつ搭載部２に隣接して発光素子３の電極が接続される配線層５が形成されているものであって、凹部４は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度θ１が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度θ２よりも小さくなっている。
【００１９】
なお、傾斜角度θ１，θ２は、凹部４の底面に対する凹部４の内周面の傾斜角度である。
【００２０】
本発明における絶縁基体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、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。
【００２１】
また、凹部４の底面の中央部には発光素子３が搭載される搭載部２が形成され、その周辺には発光素子３の電極と接続される配線層５が形成されている。搭載部２が導体層から成る場合、搭載部２および配線層５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。
【００２２】
また、絶縁基体１には、搭載部２および配線層５に電気的に接続され、絶縁基体１の下面または側面に形成された配線導体８ａ，８ｂが被着形成されている。配線導体８ａ，８ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収容された発光素子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５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の配線導体８ａ，８ｂ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。
【００２３】
搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、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。
【００２４】
なお、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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、配線層５とボンディングワイヤ６との接合、および配線導体８ａ，８ｂと外部電気回路基板の配線導体との接合を強固にすることができる。従って、搭載部２、配線層５および配線導体８ａ，８ｂ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。
【００２５】
また、凹部４の内周面には、メタライズ金属層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上である金属めっき層を被着した金属層７が形成されていることが好ましい。この金属層７は、例えば、ＷやＭｏ等から成るメタライズ金属層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属めっき層を被着させて成り、これにより発光素子３が発光する光に対する反射率を80％以上とすることができる。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、凹部４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。
【００２６】
また、金属層７は、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム等の金属を凹部４の内周面に蒸着により被着したものや、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム等の金属板や金属箔を凹部４の内周面に取着したものであっても良い。
【００２７】
また、凹部４の内周面は、凹部４の底面から絶縁基体１の上面に向けて外側に広がった傾斜面となっており、特に、35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θ１，θ２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。一方、角度θ１，θ２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。
【００２８】
また、凹部４は平面視形状が一方向に長い形状である、長円形状、楕円形状、長方形状、多角形状とされており、例えば図４は凹部４の平面視形状が長方形状であるパッケージの平面図である。本発明のパッケージにおいて、発光素子３の反射に影響を与えずクラック等の破損の発生を防ぐうえで、凹部４はその内周面に角部がない長円形状、楕円形状が好ましい。
【００２９】
また、凹部４の内周面の金属層７の表面の算術平均粗さはＲａは３μｍ以下が好ましい。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。
【００３０】
そして、本発明において、凹部４は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度θ１が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度θ２よりも小さくなっている。これにより、内周面の一方向で対向している部位における発光素子３の光の金属層７による反射光の絶縁基体１上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子３の光の金属層７による反射光の絶縁基体１上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部４の底面の中央部に搭載された発光素子３の光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００３１】
このような作用を図５を用いて説明する。図５（ａ）は、内周面の一方向で対向している部位（部位Ｘとする）における発光素子３の光の反射光の様子について説明する部分断面図であり、図５（ｂ）は、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位（部位Ｙとする）における発光素子３の光の反射光の様子について説明する部分断面図である。同図において、Ａ−Ａ’線は、凹部４の内周面の反射点を通る線で凹部４の底面からのある高さを示す線であり、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線は、Ａ−Ａ’線の高さにおける部位Ｘ，Ｙで反射された発光素子３の光の光軸を示す線である。また、θ３，θ４は、発光素子３の反射光の光軸とＡ−Ａ’線（凹部４の底面）との成す角度である。
【００３２】
この場合、内周面の部位Ｙは部位Ｘよりも発光素子３の近くにあるので、内周面の傾斜角度θ１，θ２が同じであると、部位Ｙで発光素子３の光の金属層７への入射角度（内周面の法線に対する角度）が大きくなり、反射光は部位Ｙで部位Ｘよりも外側に広がりやすくなる。したがって、部位Ｙの傾斜角度θ２を部位Ｘの傾斜角度θ１よりも大きくすることで、部位Ｙにおける発光素子３の光の反射光が外側に広がるのを防ぐことができ、部位Ｘ，Ｙにおける発光素子３の光の金属層７による反射光の方向を近似させることができる。
【００３３】
なお、部位Ｘ，Ｙにおける発光素子３の光の金属層７による反射光の方向が同じになるように、傾斜角度θ１，θ２を調整することがより好ましい。これにより、発光素子３の光の金属層７での反射光をより均一に放射することができる。この場合、凹部４の底面の中心部に配置された発光素子３の発光部の中心から上方に発光する光の方向が、絶縁基体１の上面と凹部４の底面との中間の高さにおける金属層７による反射光の方向と同じとなるように、傾斜角度θ１，θ２を調整するのが良い。
【００３４】
また、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面と、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面とで、表面粗さや金属層７が異なるようにして、部位Ｘ，Ｙ間で反射率が異なるようにしても良い。例えば、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面の面積は、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面の面積よりも大きく、部位Ｘおよびその周囲では、発光素子３の発光する光に対する単位面積当たりの照射光量が小さくなりやすい。したがって、部位Ｙおよびその周囲の凹部４の内周面について、その表面粗さを粗くしたりして、部位Ｘおよびその周囲の凹部４の内周面よりも反射率を低くすることで、部位Ｘ，Ｙ間で反射光の強度を近似させて、光が外部に均一に放射されるようにしても良い。
【００３５】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載されるとともに配線層５に電気的に接続された発光素子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の光を良好に反射し、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。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。
【００３６】
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、搭載部２が導体層として形成されていない場合、搭載部２の周辺に配線導体８ａ，８ｂにそれぞれ電気的に接続された配線層５ａ，５ｂを形成し、発光素子３を凹部４の中央部にフリップチップ実装により配線層５ａ，５ｂに接続してもよい。また、図６のパッケージの断面図、図６のパッケージの平面図である図７に示すように、発光素子３を搭載部２となる凹部４の底面の中央部に樹脂接着剤等により接合して搭載されるものとし、発光素子３の電極をボンディングワイヤ６ａ，６ｂを介して、配線層５ａ，５ｂに電気的に接続されるようにしていても良い。また、複数の発光素子３が凹部４の底面の中央部の搭載部２に搭載されるものであって、複数の発光素子３の電極に接続される多数の配線層５が形成されたものであっても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に形成された凹部は、内周面の一方向で対向している部位の傾斜角度が一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さいことから、内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向と、内周面の一方向に直交する方向で対向している部位における発光素子の光の金属層による反射光の絶縁基体上面に対する方向とを近くすることができるので、凹部の底面の中央部に搭載される発光素子が発光する光を良好に反射し、均一かつ効率よく外部に放射することができる。
【００３８】
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、搭載部に搭載されるとともに配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、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、外部に均一かつ効率良く外部に放射することができる、発光効率の高い高性能のものとなる。
【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について実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１の発光素子収納用パッケージのＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】図１の発光素子収納用パッケージのＹ−Ｙ線における断面図である。
【図４】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】（ａ）は凹部の内周面の一方向で対向している部位における発光素子の光の反射の様子を示す凹部の部分拡大断面図、（ｂ）は凹部の内周面の一方向の直交する方向で対向している部位における発光素子の光の反射の様子を示す凹部の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】図６の発光素子収納用パッケージの平面図である。
【図８】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：絶縁基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５：配線層
８ａ，８ｂ：配線導体
Claims (3)
- 絶縁基体の上面に、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とともに平面視形状が一方向に長い形状である凹部が形成されており、該凹部の底面の中央部に発光素子が搭載される搭載部が形成され、かつ該搭載部に隣接して前記発光素子の電極が接続される配線層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、
前記凹部は、内周面の前記一方向で対向している部位の傾斜角度が前記一方向に直交する方向で対向している部位の傾斜角度よりも小さく形成されるとともに、前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の反射率の方が、前記一方向で対向している部位の内周面の反射率よりも低いことを特徴とする発光素子収納用パッケージ。 - 前記一方向に直交する方向で対向している部位の内周面の表面粗さは、前記一方向で対向している部位の内周面の表面粗さよりも粗い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１又は請求項２に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るとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、
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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