CN101814568A - 发光元件用封装件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光元件用封装件及其制造方法。其中，本发明相关的发光元件用封装件具备：包括玻璃的陶瓷制的基体、和设置在该基体的上表面且在内侧形成有用于收容发光元件的腔的陶瓷制的框体，其中在所述基体的上表面内成为所述腔的底面的区域析出所述基体所包括的玻璃的一部分，从而析出的玻璃的结晶度比3％大。本发明相关的发光元件用封装件的制造方法包括：陶瓷体形成工序，由包括玻璃的陶瓷形成成为所述基体的第一陶瓷形成体，并在该第一陶瓷形成体的上表面设置成为所述框体的第二陶瓷形成体，从而形成陶瓷体；和烧成工序，在840℃以上、不足950℃的温度下烧成所述陶瓷体(71)。
Description
作为本发明专利申请的优先权主张的基础的日本发明专利申请第2009-040493号通过引用包括在本发明所公开的内容中。
技术领域
本发明涉及用于搭载发光元件的发光元件用封装件及其制造方法。
背景技术
一直以来，在图9所示的发光装置中利用了用于搭载发光元件101的发光元件用封装件102。发光元件用封装件102是将陶瓷制的基体103和框体104接合成一体而构成的，在框体104的内侧形成有用于收容发光元件101的腔(cavity)104a。另外，在基体103的上表面内成为腔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，在腔104a内，发光元件101被配置在金属层105上。
在上述发光装置中，从发光元件101全方位地出射光，且向上方出射的光直接向上方行进，向下方射出的光被金属层105的表面反射而变更前进的道路并向上方行进。
但是，在图9所示的发光装置中，由于在基体103的上表面露出了金属层105，故金属层105的表面会由氧化而劣化、且金属层105的光反射率会降低。另外，如图10所示，在将包括了荧光体的树脂106填充到腔104a的发光装置中，金属层105的表面会由金属层105和树脂106的化学反应而劣化、金属层105的光反射率会降低。因此，在以往的发光装置中存在不能得到十分强的发光强度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可将发光强度维持在十分强的状态的发光元件用封装件及其制造方法。
本发明相关的第一发光元件用封装件具备：包括玻璃的陶瓷制的基体；和设置在该基体的上表面且在内侧形成有用于收容发光元件的腔的陶瓷制的框体，其中在所述基体的上表面内成为所述腔的底面的区域，所述基体所包括的玻璃的一部分析出，析出的玻璃的结晶度比3％大。
在上述发光元件用封装件中，由于在基体的上表面析出的玻璃的结晶度比3％大，故与该结晶度在3％以下的情况比较，在基体的上表面形成有表面粗糙度小的玻璃层。因此，通过该玻璃层的表面能形成光反射率十分强的光反射面。由此，在腔内收容了发光元件的情况下，从该发光元件向下方出射的光被玻璃层的表面反射从而向上方行进，其结果在腔内收容了发光元件的发光元件用封装件中能得到十分强的发光强度。
另外，由析出的玻璃形成的玻璃层难以发生成为历时变化原因的氧化或化学反应，因此难以发生由历时变化带来的光反射率的降低。
本发明相关的第二发光元件用封装件是上述第一发光元件用封装件，所述基体由低温共烧陶瓷形成。
本发明相关的第三发光元件用封装件是上述第一或第二发光元件用封装件，所述基体是通过层叠并烧成由包括玻璃的陶瓷制作出的多个陶瓷片而制作的。
本发明相关的第一发光元件用封装件的制造方法，所述第一发光元件用封装件具备：包括玻璃的陶瓷制的基体；和设置在该基体的上表面且在内侧形成有用于收容发光元件的腔的陶瓷制的框体，其中所述第一发光元件用封装件的制造方法包括：陶瓷体形成工序，由包括玻璃的陶瓷形成成为所述基体的第一陶瓷形成体，并将成为所述框体的第二陶瓷形成体设置在该第一陶瓷形成体的上表面，从而形成陶瓷体；和烧成工序，在840℃以上、不足950℃的温度下烧成所述陶瓷体。
在烧成工序中，通过在840℃以上、不足950℃的温度下烧成陶瓷体，从而由第一陶瓷形成体形成基体，由第二陶瓷形成体形成在内侧具有腔的框体，在基体的上表面内成为腔的底面的区域析出具有比3％大的结晶度的玻璃。
在不足840℃的温度下烧成了陶瓷体的情况下，由于在基体的上表面析出的玻璃的结晶度在3％以下，故在840℃以上的温度下烧成了陶瓷体的情况下其玻璃的结晶度变大，在基体的上表面形成有表面粗糙度小的玻璃层。其结果，通过玻璃层的表面能形成光反射率十分强的光反射面。
由此，在制作出的发光元件用封装件中，在腔内收容了发光元件的情况下，从该发光元件向下方出射的光被玻璃层的表面反射从而向上方行进，其结果在腔内收容了发光元件的发光元件用封装件中能得到十分强的发光强度。
另外，由析出的玻璃形成的玻璃层难以发生成为历时变化原因的氧化或化学反应，因此难以发生由历时变化带来的光反射率的降低。
本发明相关的第二发光元件用封装件的制造方法是上述第一发光元件用封装件的制造方法，在陶瓷体形成工序中，所述第一陶瓷形成体由低温共烧陶瓷形成。
本发明相关的第三发光元件用封装件的制造方法是上述第一或第二发光元件用封装件的制造方法，在陶瓷体形成工序中，通过层叠由包括玻璃的陶瓷制作出的多个陶瓷片，从而形成所述第一陶瓷形成体。
附图说明
图1是表示在本发明一个实施方式相关的发光装置的制造中所利用的陶瓷体的剖视图。
图2是表示烧成该陶瓷体而制作出的发光元件用封装件的剖视图。
图3是表示在该发光元件用封装件上设置了发光元件的状态的剖视图。
图4是表示制作出的发光装置的剖视图。
图5是由曲线图示出了烧成温度与玻璃的结晶度的关系的图。
图6是对于发光元件用封装件而言由曲线图示出了入射的光的波长与该光的反射率的关系的图。
图7是对于发光元件用封装件而言由曲线图示出了正反射特性的图。
图8是表示与上述发光装置相对的改良方式的一个例子的剖视图。
图9是表示以往的发光装置的一个例子的剖视图。
图10是表示以往的发光装置的其他例子的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行具体说明。
图1～图4是对于本发明一个实施方式相关的发光装置而言按照工序顺序示出了其制造方法的剖视图。
首先，在陶瓷体形成工序中，如图1所示，通过层叠由包括玻璃的陶瓷制作出的多个陶瓷片21，从而形成陶瓷片21的层叠体711。
在层叠体711形成后，将由包括玻璃的陶瓷制作出的框形成体31设置在层叠体711的上表面。由此，形成了由层叠体711和框形成体31构成的陶瓷体71。且有，框形成体31也可以与层叠体711同样地层叠多个陶瓷片而形成。
在包括玻璃的陶瓷中，能利用可与银(Ag)或铜(Cu)等的金属共烧的低温共烧陶瓷(LTCC)。在本实施方式中，能利用以1∶1的比例包括氧化铝与玻璃的低温共烧陶瓷(LTCC)。
且有，银(Ag)或铜(Cu)等金属例如被填充到提高发光装置的散热性的热敏通孔(未图示)，且能作为导热材料加以利用。
接着，在烧成工序中，在840℃以下、不足950℃的温度下烧成在陶瓷体形成工序中形成的陶瓷体71。由于在陶瓷体71中利用了低温共烧陶瓷(LTCC)，故陶瓷体71在840℃以下、不足950℃的烧成温度下烧结。另外，若是840℃以上、不足950℃的烧成温度，则对于作为导热材料加以利用的银(Ag)或铜(Cu)等的金属而言既能抑制其异常收缩又能烧结。
如图2所示，通过陶瓷体71的烧成，从而分别烧结层叠体711和框形成体31以形成基体2和框体3，并且能将基体2和框体3接合成一体。并且，通过框形成体31的烧结，形成在框形成体31内侧的空间31a(参照图1)成为用于收容发光元件1的腔3a。由此，制作出由基体2和框体3构成的发光元件用封装件72。
另外，通过陶瓷体71的烧成，从而在发光元件用封装件72的表面，陶瓷中所包括的玻璃的一部分以晶体化的状态析出而形成有玻璃层(未图示)。因此，在基体2的上表面2a内成为腔3a的底面的区域也形成有玻璃层。
图5是通过曲线图示出了陶瓷体71的烧成温度与析出的玻璃的结晶度的关系的图。如图5所示，烧成温度越高则析出的玻璃的结晶度就越大，在烧成温度为840℃以上的情况下，析出的玻璃的结晶度变得比3％大。并且，在烧成温度为900℃左右的情况下，析出的玻璃的结晶度为40％左右。而且，在烧成温度为950℃左右的情况下，析出的玻璃的结晶度为60％左右(未图示)。
另一方面，在烧成温度为不足840℃的温度的情况下，析出的玻璃的结晶度为3％以下。在利用了低温共烧陶瓷(LTCC)的以往的发光元件用封装件中，由于在不足840℃的温度下进行了烧成，故即使在基体2的上表面2a析出了玻璃，结晶度也在3％以下。
因此，通过在840℃以上的温度下烧成陶瓷体71，从而在发光元件用封装件72的表面析出具有比3％大的结晶度的玻璃，与在不足840℃的温度下烧成了陶瓷体71的情况比较，析出的玻璃的结晶度变大。但是，若烧成温度过高则不优选，详细见后述。
图6是对于分别在847℃、900℃及950℃的烧成温度下制作出的发光元件用封装件72而言通过曲线图A1～A3示出了入射的光的波长与该光的反射率的关系的图。从图6所示的曲线图可知，在847℃的烧成温度下制作出的发光元件用封装件72中能够得到85％以上的高反射率。并且，可知，在比847℃更高的烧成温度(900℃或950℃)下制作出的发光元件用封装件72、特别在处于380nm～450nm及600nm～780nm的范围内的波长中光的反射率变得更大。但是，在烧成温度为900℃的情况和烧成温度为950℃的情况下光的反射率几乎没有变化。
且有，如图5所示，在847℃的烧成温度下析出的玻璃的结晶度为3％左右，在900℃的烧成温度下析出的玻璃的结晶度为40％左右，在950℃的烧成温度下析出的玻璃的结晶度为60％左右。
表1及表2分别用数值表示了对于图6的曲线图而言波长为405nm和650nm时的反射率。如表1所示，在847℃的烧成温度下波长为405nm的光的反射率为97％，在900℃的烧成温度下波长为405nm的光的反射率为101.2％。另外，如表2所示，在847℃的烧成温度下波长为650nm的光的反射率为89.8％，在900℃的烧成温度下波长为650nm的光的反射率为91.8％。
【表1】
| 烧成温度(℃) | 847 | 900 |
| 反射率(％) | 97 | 101.2 |
【表2】
| 烧成温度(℃) | 847 | 900 |
| 反射率(％) | 89.8 | 91.8 |
从图6所示的曲线图、及表1和表2所示的数据可知，通过使析出的玻璃的结晶度变得比3％大，从而由析出的玻璃形成的玻璃层中的光的反射率变得十分强、即该玻璃层的表面粗糙度变得十分小。
因此，在840℃以上的烧成温度下制作出的发光元件用封装件72中，形成在基体2的上表面2a上的玻璃层的表面粗糙度变得比在不足840℃的烧成温度下制作出的以往的发光元件用封装件还小。其结果，通过玻璃层的表面能形成光反射率十分强的光反射面，且从腔3a向下方出射的光被玻璃层的表面反射以向上方行进。
另外，由析出的玻璃形成的玻璃层难以发生成为历时变化原因的氧化或化学反应，因此难以发生由历时变化带来的光反射率的降低。
如上所述，在840℃以上的温度下烧成了陶瓷体71的情况下，在发光元件用封装件72的表面析出结晶度比3％大的玻璃，并由析出的玻璃形成光的反射率十分强的玻璃层。因此，陶瓷体71的烧成温度优选在840℃以上。
而且，本申请发明者通过实验确认了：陶瓷体71的烧成温度优选在840℃以上。
图7是对于分别在900℃及950℃的烧成温度下制作出的发光元件用封装件72而言通过曲线图B1、B2示出了正反射特性的图。从图7所示的曲线图可知，若烧成温度增大到950℃，则制作出的发光元件用封装件72的正反射特性开始降低。
因此，除了能抑制与陶瓷体71同时烧成的金属的异常收缩这一点以外，也从抑制发光元件用封装件72的反射特性的降低这一点出发，优选陶瓷体71的烧成温度为不足950℃。
在烧成工序执行后，如图3所示，在发光元件设置工序中，将发光元件1设置在由烧成工序制作出的发光元件用封装件72上。具体地说，在腔3a内，发光元件1隔着裸片连接垫(die attach pad)11被设置于形成有玻璃层的基体2的上表面2a。
并且，如图4所示，在树脂填充工序中，将包括荧光体的树脂6填充到腔3a的内部，并使该树脂硬化。由此，制作出本发明一个实施方式相关的发光装置。
在制作出的发光装置中，从发光元件1向下方出射的光被由玻璃层的表面构成的光反射面反射向上方行进，其结果，在发光装置中能得到十分强的发光强度。
另外，如上所述，由于玻璃层的表面难以劣化，故发光装置的发光强度被维持在十分强的状态。
图8是表示与上述发光装置相对的改良方式的一个例子的剖视图。如图8所示，在发光元件用封装件72的基体2中，也可以在发光元件1的下方位置以将该光反射面42朝向上方的姿势埋设光反射板4。
在金属层41中能利用可得到高反射率的银(Ag)或铝(Al)等的金属。
在图8所示的发光元件用封装件72中，形成基体2的低温共烧陶瓷(LTCC)的一部分介于光反射板4的光反射面42与基体2的上表面2a之间。但是，由于低温共烧陶瓷具有透过率，故在从收容在腔3a中的发光元件1向下方出射的光的一部分通过了玻璃层的情况下，通过的光到达光反射板4的光反射面42，并被光反射面42反射并向上方行进。
因此，能更有效地将从发光元件1向下方出射的光向上方引导，上述改良方式的一个例子相关的发光装置的发光强度能维持在更高的状态下。
且有，本发明的各部分结构并不限定于上述实施方式，可在技术方案所述的技术范围内进行各种变形。在上述实施方式中，作为形成基体2的陶瓷虽然利用了以1∶1的比例包括氧化铝与玻璃的低温共烧陶瓷，但是本发明并不限定于此，也可以利用各种低温共烧陶瓷。
Claims (4)
1.一种发光元件用封装件，其具备：
包括玻璃的陶瓷制的基体；和
设置在该基体的上表面且在内侧形成有用于收容发光元件的腔的陶瓷制的框体，
其中，在所述基体的上表面内成为所述腔的底面的区域，所述基体所包括的玻璃的一部分析出，析出的玻璃的结晶度比3％大。
2.根据权利要求1所述的发光元件用封装件，其中，
所述基体由低温共烧陶瓷形成。
3.根据权利要求1所述的发光元件用封装件，其中，
所述基体是通过层叠并烧成由包括玻璃的陶瓷制作出的多个陶瓷片而制作的。
4.一种发光元件用封装件的制造方法，所述发光元件用封装件具备：包括玻璃的陶瓷制的基体；和设置在该基体的上表面且在内侧形成有用于收容发光元件的腔的陶瓷制的框体，
其中，所述发光元件用封装件的制造方法包括：
陶瓷体形成工序，由包括玻璃的陶瓷形成作为所述基体的第一陶瓷形成体，并在该第一陶瓷形成体的上表面设置成为所述框体的第二陶瓷形成体，从而形成陶瓷体；和
烧成工序，在840℃以上、不足950℃的温度下烧成所述陶瓷体(71)。
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