JP2004228550A

JP2004228550A - Package for housing light emitting device and light emitting equipment

Info

Publication number: JP2004228550A
Application number: JP2003146631A
Authority: JP
Inventors: Koji Kinomura; 浩司木野村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small package for housing a light emitting device that radiates light emitted by the light emitting device to outside efficiently with better light convergence performance. <P>SOLUTION: The package for housing the light emitting device is formed by bonding a frame 2 which has a through hole 2a for housing a light emitting device 3 in a way to surround a mounting section 1a on the top surface of a tabular substrate 1 to install a light emitting device 3 on its top surface. The frame 2 is formed in a laminated structure of two or more frame materials such as 2b and 2c having through holes 2a with different net angles of respective inner surface so that those through holes may overlap vertically. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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容するための発光素子収納用パッケージ（以下、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いる。従来のセラミック製のパッケージは、図６に断面図で示すように、上面の中央部に発光素子２３を搭載するための導体層から成る搭載部２１ａを有し、搭載部２１ａおよびその周辺から下面に導出された一対のメタライズ配線導体２５ａ，２５ｂを有する略直方体や略四角形平板状のセラミック製の基体２１と、その上面に積層され、中央部に発光素子２３を収容するための貫通穴２２ａを有する略四角枠状のセラミック製の枠体２２とから主に構成されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
そして、基体２１の上面の一方のメタライズ配線導体２５ａが接続された搭載部２１ａ上に発光素子２３を導電性接合材を介して固着するとともに発光素子２３の電極と他方のメタライズ配線導体２５ｂとをボンディングワイヤ２６を介して電気的に接続し、しかる後、枠体２２の貫通穴２２ａ内に透明樹脂（図示せず）を充填して発光素子２３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装置の電極が外部電気回路に電気的に接続され発光素子２３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、内部に収容する発光素子２３が発光する光を枠体２２の貫通穴２２ａの内面で反射させるが、発光装置の発光効率を良好なものとするために貫通穴２２ａの内面にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属から成るめっき金属層２７ｂを表面に有するメタライズ金属層２７ａを被着させている。
【０００５】
また、このパッケージは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）積層法により製作される。具体的には、セラミックスから成る基体２１用のグリーンシートと、セラミックスから成る枠体２２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２５ａ，２５ｂを導出させるための貫通孔や発光素子２３を収容するための貫通穴２２ａをグリーンシートの上下面に略垂直に打ち抜く。次に、基体２１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２５ａ，２５ｂ用のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）など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２２用のグリーンシートの貫通穴２２ａの内面にメタライズ金属層２７ａ用のＷやＭｏなど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２１用のグリーンシートと枠体２２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２１ａ，メタライズ配線導体２５ａ，２５ｂおよびメタライズ金属層２７ａの露出表面に、ＮｉやＡｕ等の金属から成るめっき金属層２７ｂ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。
【０００６】
しかしながら、この従来のパッケージでは、貫通穴２２ａの内面が基体２１の上面に対して略垂直になっており、そのため、貫通穴２２ａの内面で反射した光が外部に均一かつ良好に放射されず、このパッケージを用いた発光装置の発光効率がそれ程高くならないという問題点を有していた。
【０００７】
そこで、このような問題点を解消するために、本出願人は、図５に示すように、上面に発光素子１３を搭載するための搭載部１１ａを有する略平板状の基体１１の上面に、発光素子１３を収容するための貫通穴１２ａを有する枠体１２を接合して成るパッケージであって、貫通穴１２ａの内面は、基体１１上面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっているとともにその表面に算術平均粗さＲａが１〜３μｍでかつ発光素子１３の光に対する反射率が８０％以上のめっき金属層１６ｂが被着されていることにより、貫通穴１２ａ内に収容する発光素子１３が発する光を傾斜した貫通穴１２ａの内面のめっき金属層１６ｂにより良好に反射させて外部に向かって均一かつ効率良く放射することができるパッケージを提案した（下記の特許文献１参照）。
【０００８】
このパッケージは以下のようにして作製される。枠体１２用のグリーンシートに発光素子１３収納用の貫通穴１２ａをその内面が５５〜７０度の傾斜面となるように穿孔する。次に、この貫通穴１２ａの内面に金属ペーストを塗布し、枠体１２用のグリーンシートと基体１１用のグリーンシートとを枠体１２用のグリーンシートの貫通穴１２ａの内面が外側に広がる向きに接合し、これらを焼成して基体１１上に貫通穴１２ａを有する枠体１２が積層一体化されるとともに貫通穴１２ａの内面にメタライズ金属層１６ａが被着された焼結体を得る。次に、メタライズ金属層１６ａ表面に算術平均粗さＲａが１〜３μｍでかつ発光素子１３が発する光に対する反射率が８０％以上のめっき金属層１６ｂを被着させる。
【０００９】
搭載部１１ａと、搭載部１１ａおよびその周辺から基体１１の下面に導出されたメタライズ配線導体１４ａ，１４ｂは、例えばＷ等の高融点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１１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１１の所定位置に被着形成される。搭載部１１ａおよびメタライズ配線導体１４ａ，１４ｂの露出表面にＮｉやＡｕ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と、搭載部１１ａおよびメタライズ配線導体１４ａ，１４ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止でき、また搭載部１１ａと発光素子１３、メタライズ配線導体１４ｂとボンディングワイヤ１５との接合、メタライズ配線導体１４ａ，１４ｂ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、メタライズ配線導体１４ａ，１４ｂ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。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１４−２３２０１７号公報（図１，図４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１のパッケージにおいては、貫通穴１２ａの傾斜は一定の角度で形成されていることから、パッケージが大型化しやすいとともに、発光素子１３が発光する光を略一定の方向に反射させる領域（光軸方向に直交する面で略平行光となっている領域）を広くして放射させるのが難しい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問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、発光素子が発光する光を外部に効率良く放射することができるとともに、略一定の方向に反射させる領域を広くして放射させることができ、その結果発光効率を極めて高いものとすることが可能な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。
【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、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する平板状の基体の上面に、前記発光素子を収容するための貫通穴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、それぞれ内面の角度が異なる貫通穴を有する複数の枠部材をそれらの貫通穴が上下に重なるように積層して形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光素子収納用パッケージは、枠体はそれぞれ内面の角度が異なる貫通穴を有する複数の枠部材をそれら貫通穴が上下に重なるように積層して形成されていることから、例えば上方に向かうにつれて貫通穴の内面の角度を急角度にして発光素子の光を略一定の方向に反射させる領域を広くして放射す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、貫通穴の内面にめっき金属層等の反射膜を形成すれば、発光素子が発光する光を効率良く反射して外部に効率良くかつより集光させて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た発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備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、発光効率が高い小型化されたものとなる。
【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の実施の形態の一例を示す断面図であり、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。
【００１８】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子３を搭載するための搭載部を有する平板状の基体１の上面に、発光素子３を収容するための貫通穴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、それぞれ内面の角度が異なる貫通穴を有する複数の枠部材２ｂ，２ｃをそれらの貫通穴が上下に重なるように積層して形成されている。
【００１９】
本発明の基体１は、セラミックス、樹脂、金属等から成る略直方体や略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、窒化アルミニウム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、グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施してこれを複数枚積層し、高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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を収容するための断面形状が略円形や略四角形の貫通穴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。
【００２３】
本発明において、枠体２は、それぞれ内面の角度が異なる貫通穴を有する複数の枠部材をそれら貫通穴が上下に重なるように積層して形成されている。この際、枠体２の貫通穴２ａの内面の角度は、枠部材それぞれの内面の角度が枠体２の下層側から上層側に向かって基体１の上面に対する角度が大きくなるとともに、９０°以下であることが好ましい。
【００２４】
枠部材の貫通穴２ａの基体１の上面に対する角度が小さくなるとパッケージが大型化するとともに、発光素子３が発光する光を効率良く反射するのが困難となる。また、基体１の上面に対する角度が下層側から上層側に向かって小さくなっていると、発光素子３の光を効果的に集光することができなくなる。また、上記角度が９０°以上である（貫通穴２ａの内面が発光素子３側に傾斜している）と、貫通穴２ａを覆うことになるので、発光素子３の光を貫通穴２ａ内面で反射して略一定の方向に反射させる領域を広くして効果的に放射するのが困難となる。
【００２５】
また、枠体は、複数の枠部材より形成されるが、例えば、枠体２が２層の枠部材２ｂ，２ｃからなる場合は、下層の枠部材２ｂは基体１の上面に対する角度が３５〜７０°、上層の枠部材２ｃは基体１の上面に対する角度が４０〜９０°が好ましい。
【００２６】
枠部材２ｂの内面の基体１の上面となす角度が７０°を超えると、貫通穴２ａ内に収容される発光素子３が発光する光を外部に良好に反射することが困難となる傾向にあり、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。
【００２７】
また、枠部材２ｃの基体１の上面に対する角度が４０°未満であると、枠部材２ｃを積層した枠体２の貫通穴２ａが大きくなるため、枠体２およびパッケージが大型化してしまい、９０°を超えると、枠部材２ｃが貫通穴２ａを覆うことになるので、発光素子３が発光する光を効率よく外部に放射することができなくなる。
【００２８】
また、発光素子３が発光する光を貫通穴２ａの内面で反射して外部に光を効率良く放射するために、枠部材２ｂ，２ｃの接合面は、搭載部１ａに搭載された発光素子３の上面よりも上側にあることが好ましい。また、枠部材の数が多い場合、貫通穴の内面の角度が同じ枠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内面の角度が７０°以下の枠部材が、発光素子３の上面よりも上側にまで形成されているのが好ましい。
【００２９】
なお、枠体２が２層の枠部材２ｂ，２ｃからなる場合の貫通穴２ａは、枠部材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し、枠部材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４０〜９０度の角度で広がるように形成する。このように、基体１用のセラミックグリーンシート上に枠部材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、徐々に角度が大きくなるように形成される。
【００３０】
また、貫通穴２ａはその断面形状が略円形であるのがよく、この場合、貫通穴２ａに収容された発光素子３が発する光を略円形の貫通穴２ａの内面で全方向に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。
【００３１】
貫通穴２ａの内面の略全面には反射層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。
【００３２】
また、枠体２の貫通穴２ａの径は、図１に示すように、上側の枠部材２ｃの下端の径と下側の枠部材２ｂの上端の径とが略同径であるか、または図２に示すように、枠部材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、上側の枠部材２ｃの下端の径を下側の枠部材２ｂの上端の径よりも大きくし、積層ずれが発生しても影響を受けにくくすることもできる。
【００３３】
また図３に示すように、図２の構成において、枠部材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。
【００３４】
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の下面と略同じ形状の絶縁層２ｄを形成してもよく、この場合、貫通穴２ａ内面に被着した反射層６、搭載部１ａ、メタライズ配線導体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内面の角度が９０°未満である（絶縁層２ｄ内面が発光素子３と反対側に傾斜している）ことが好ましい。また、絶縁層２ｄ内面は発光素子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内面の角度は絶縁層２ｄ上の枠部材２ｂの貫通穴２ａ内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、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のが良い。
【００３５】
さらに、発光素子３よりも遠い枠部材２ｃの貫通穴２ａ内面に、発光素子３に近い枠部材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、本発明の発光素子収納用パッケージと、搭載部１ａに搭載された発光素子３と、発光素子３を覆う、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等から成る透明樹脂とを具備したものである。これにより、発光効率が高い小型化された発光装置となる。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、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７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を基体１の上面に直接搭載し、その周囲に発光素子３の電極と電気的に接続されるメタライズ配線導体４ａ，４ｂを形成してもよい。この場合、発光素子３が搭載部１ａに搭載されるとともに、発光素子３の電極とメタライズ配線導体４ａ，４ｂとをボンディングワイヤ５ａ，５ｂ等を介して、電気的に接続されることとなる。
【００３８】
【発明の効果】
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平板状の基体の上面に、発光素子を収容するための貫通穴を有する枠体を搭載部を囲繞するように接合して成るものであって、枠体は、それぞれ内面の角度が異なる貫通穴を有する複数の枠部材をそれら貫通穴が上下に重なるように積層して形成されていることにより、例えば上方に向かうにつれて貫通穴の内面の角度を急角度にして発光素子の光をより略一定の方向に反射させる領域を広くして放射す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、貫通穴の内面にめっき金属層等の反射膜を形成すれば、発光素子が発光する光を効率良く反射して外部に効率良くかつより集光させて放射することができる。
【００３９】
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、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことにより、発光効率が高い小型化されたものとなる。
【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断面図である。
【図２】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３】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断面図である。
【図５】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【図６】従来の発光素子収納用パッケージの他の例の断面図である。
【図７】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。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：搭載部
２：枠体
２ａ：搭載部
３：発光素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting element housing package for housing a light emitting element and a light emitting device used for a display device or the like using a light emitting element such as a light emitting diode.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a ceramic package has been used as a light emitting element housing package (hereinafter, also referred to as a package) for housing a light emitting element such as a light emitting diode. As shown in a cross-sectional view of FIG. 6, the conventional ceramic package has a mounting portion 21a formed of a conductor layer for mounting the light emitting element 23 at the center of the upper surface. And a substantially rectangular parallelepiped or substantially rectangular plate-shaped ceramic base 21 having a pair of metallized wiring conductors 25a and 25b derived therefrom, and a through hole 22a laminated on the upper surface thereof for accommodating the light emitting element 23 in the center. And a ceramic frame 22 having a substantially square frame shape (for example, see Patent Document 1 below).
[0003]
Then, the light emitting element 23 is fixed via a conductive bonding material on the mounting portion 21a to which the one metallized wiring conductor 25a on the upper surface of the base 21 is connected, and the electrode of the light emitting element 23 is connected to the other metallized wiring conductor 25b. A light emitting device is manufactured by electrically connecting via a bonding wire 26 and then filling the through hole 22a of the frame 22 with a transparent resin (not shown) and sealing the light emitting element 23. You. By connecting the light emitting device to the wiring conductor of the external electric circuit board via solder, the light emitting device is mounted on the external electric circuit board and the electrodes of the mounted light emitting device are electrically connected to the external electric circuit to emit light. Power is supplied to the element 23.
[0004]
In such a ceramic package, light emitted by the light emitting element 23 housed inside is reflected by the inner surface of the through hole 22a of the frame 22, but the light is emitted to improve the light emission efficiency of the light emitting device. A metallized metal layer 27a having a plated metal layer 27b made of a metal such as nickel (Ni) or gold (Au) on the inner surface of the hole 22a is applied.
[0005]
This package is manufactured by a ceramic green sheet (hereinafter, also referred to as green sheet) lamination method. Specifically, a green sheet for the base body 21 made of ceramics and a green sheet for the frame body 22 made of ceramics are prepared, and through-holes for leading the metallized wiring conductors 25a and 25b to these green sheets are provided. A through hole 22a for accommodating the light emitting element 23 is punched substantially vertically on the upper and lower surfaces of the green sheet. Next, a metal paste made of a high melting point metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) for the metallized wiring conductors 25a and 25b is applied from the upper surface to the lower surface of the green sheet for the base 21 by a conventionally known screen printing method or the like. A metal paste made of a high melting point metal powder such as W or Mo for the metallized metal layer 27a is applied to the inner surface of the through hole 22a of the green sheet for the frame 22 by screen printing or the like. The green sheet for the base 21 and the green sheet for the frame 22 are vertically overlapped and joined, and they are fired at a high temperature to form a sintered body. Thereafter, a plating metal layer 27b made of a metal such as Ni or Au is adhered to the exposed surfaces of the mounting portion 21a, the metallized wiring conductors 25a and 25b, and the metallized metal layer 27a by an electroless plating method or an electrolytic plating method. A package is manufactured.
[0006]
However, in this conventional package, the inner surface of the through hole 22a is substantially perpendicular to the upper surface of the base 21, so that the light reflected on the inner surface of the through hole 22a is not uniformly and satisfactorily radiated to the outside. There has been a problem that the light emitting efficiency of the light emitting device using this package is not so high.
[0007]
Then, in order to solve such a problem, as shown in FIG. 5, the present applicant has described a method for mounting a light emitting element 13 on the upper surface of a substantially flat base 11 having a mounting portion 11a for mounting the light emitting element 13 on the upper surface. A package formed by joining a frame body (12) having a through hole (12a) for accommodating a light emitting element (13), wherein the inner surface of the through hole (12a) extends outward at an angle of 55 to 70 degrees with respect to the upper surface of the base (11). Since the plating metal layer 16b having an arithmetic average roughness Ra of 1 to 3 μm and a reflectance of the light emitting element 13 for light of 80% or more is attached to the surface thereof, the light emission accommodated in the through hole 12a is provided. A package has been proposed in which light emitted from the element 13 can be reflected well by the plated metal layer 16b on the inner surface of the inclined through hole 12a and can be uniformly and efficiently radiated to the outside (see the following patent document). Reference 1).
[0008]
This package is manufactured as follows. A through hole 12a for accommodating the light emitting element 13 is formed in the green sheet for the frame body 12 so that the inner surface thereof has an inclined surface of 55 to 70 degrees. Next, a metal paste is applied to the inner surface of the through hole 12a, and the green sheet for the frame 12 and the green sheet for the base 11 are oriented such that the inner surface of the through hole 12a of the green sheet for the frame 12 extends outward. And sintering them to obtain a sintered body in which the frame 12 having the through-holes 12a is laminated and integrated on the base 11, and the metallized metal layer 16a is adhered to the inner surface of the through-holes 12a. Next, a plating metal layer 16b having an arithmetic average roughness Ra of 1 to 3 μm and a reflectance of 80% or more for light emitted from the light emitting element 13 is applied to the surface of the metallized metal layer 16a.
[0009]
The mounting portion 11a and the metallized wiring conductors 14a and 14b led out to the lower surface of the base 11 from the mounting portion 11a and the periphery thereof were obtained by adding a suitable organic solvent and a solvent to a refractory metal powder such as W, for example. The metal paste is printed and applied in a predetermined pattern by a screen printing method on a green sheet serving as the base 11, so that the green sheet is adhered to a predetermined position of the base 11. If a metal having excellent corrosion resistance, such as Ni or Au, is applied to the exposed surfaces of the mounting portion 11a and the metallized wiring conductors 14a and 14b in a thickness of about 1 to 20 μm, the mounting portion 11a and the metallized wiring conductors 14a and 14b become Oxidation and corrosion can be effectively prevented, and the bonding between the mounting portion 11a and the light emitting element 13, the metallized wiring conductor 14b and the bonding wire 15, and the bonding between the metallized wiring conductors 14a and 14b and the wiring conductor of the external electric circuit board are firmly strengthened. Can be Accordingly, on the exposed surfaces of the metallized wiring conductors 14a and 14b, a Ni plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and an Au plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially coated by an electrolytic plating method or an electroless plating method. Is being worn.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 14-232017 (FIGS. 1 and 4)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the package of Patent Document 1, since the inclination of the through hole 12a is formed at a fixed angle, the package is easily made large, and the light emitted by the light emitting element 13 is reflected in a substantially constant direction. There is a problem that it is difficult to radiate a wide area (an area that is substantially parallel on a plane orthogonal to the optical axis direction).
[0012]
Therefore, the present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to efficiently emit light emitted from a light emitting element to the outside and to provide an area for reflecting light in a substantially constant direction. An object of the present invention is to provide a small light-emitting element housing package and a light-emitting device that can emit light in a wide range, and as a result, can have extremely high luminous efficiency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The light-emitting element housing package of the present invention includes a frame body having a through-hole for housing the light-emitting element on the upper surface of a flat substrate having a mounting part for mounting the light-emitting element on the upper surface. A light emitting element housing package joined so as to surround the frame member, wherein the frame body is formed by stacking a plurality of frame members each having a through hole having a different inner surface angle so that the through holes vertically overlap. It is characterized by being formed.
[0014]
In the light emitting element housing package of the present invention, since the frame is formed by stacking a plurality of frame members each having a through hole having a different inner surface angle so that the through holes vertically overlap, for example, upward. The angle of the inner surface of the through hole becomes steeper as it goes toward the light emitting element, so that the area of reflecting light of the light emitting element in a substantially constant direction can be widened and emitted, and the size of the light emitting element housing package can be reduced. Further, if a reflective film such as a plated metal layer is formed on the inner surface of the through hole, the light emitted from the light emitting element can be efficiently reflected and emitted to the outside efficiently and condensed.
[0015]
A light-emitting device according to the present invention includes the light-emitting element storage package according to the present invention, a light-emitting element mounted on the mounting portion, and a transparent resin covering the light-emitting element.
[0016]
The light emitting device of the present invention has a small size and high luminous efficiency due to the above configuration.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The light emitting element housing package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a package according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a base, 2 is a frame, and these mainly constitute a package for housing the light emitting element 3.
[0018]
The light emitting element housing package of the present invention includes a frame body 2 having a through hole 2a for housing the light emitting element 3 on the upper surface of a flat base 1 having a mounting portion for mounting the light emitting element 3 on the upper surface. The frame 2 is formed by joining a plurality of frame members 2b and 2c each having a through hole having a different inner surface angle so that the through holes vertically overlap each other. It is formed by lamination.
[0019]
The substrate 1 of the present invention is a substantially rectangular parallelepiped or a substantially rectangular flat plate made of ceramics, resin, metal, or the like. When it is made of ceramics, it is made of ceramics such as an aluminum oxide sintered body or an aluminum nitride sintered body. , A support for supporting the light emitting element 3, and has a mounting portion 1a on which the light emitting element 3 is mounted. When the substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide-based sintered body, a raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide is mixed with a suitable organic binder, a solvent, and the like to form a slurry. A green sheet (green ceramic sheet) is obtained by forming the sheet into a sheet by a well-known doctor blade method, a calendar roll method, or the like. Thereafter, a plurality of green sheets are subjected to appropriate punching and laminated at a high temperature (about (1600 ° C.).
[0020]
The base 1 is formed with a metallized wiring conductor 4a extending from the mounting portion 1a to the lower surface and a metallized wiring conductor 4b extending from the periphery of the mounting portion 1a to the lower surface. The mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b are made of metal powder of metal such as tungsten or molybdenum, and function as a conductive path for electrically connecting the light emitting element 3 housed therein to the outside. A light emitting element 3 such as a light emitting diode is fixed to the mounting portion 1a by a conductive bonding material such as a gold-silicon alloy or a silver-epoxy resin, and an electrode of the light emitting element 3 is bonded to a metallized wiring conductor 4b by a bonding wire 5. Is electrically connected via Further, the light emitting element 3 may be flip-chip mounted on the mounting portion 1a and the metallized wiring conductor 4b.
[0021]
If a metal having excellent corrosion resistance such as nickel or gold is applied to the exposed surfaces of the mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b to a thickness of about 1 to 20 μm, the mounting portion 1a and the metallized wiring conductor 4a , 4b can be effectively prevented from being oxidized and corroded, and the bonding between the mounting portion 1a and the light emitting element 3 and the bonding between the metallized wiring conductor 4b and the bonding wire 5 can be strengthened. Therefore, a nickel plating layer preferably having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially formed on the exposed surfaces of the metallized wiring conductors 4 a and 4 b by an electrolytic plating method or an electroless plating method. Has been adhered.
[0022]
The frame 2 of the present invention is made of ceramics or the like having substantially the same composition as the base 1, and is, for example, laminated on the upper surface of the base 1, sintered and integrated, and joined. The frame 2 has a through hole 2a having a substantially circular or substantially square cross section for accommodating the light emitting element 3 in the center thereof, and the light emitting element mounted on the mounting portion 1a in the through hole 2a. 3 are accommodated.
[0023]
In the present invention, the frame 2 is formed by stacking a plurality of frame members each having a through hole having a different inner surface angle so that the through holes vertically overlap. At this time, the angle of the inner surface of the through hole 2a of the frame 2 is set to 90 ° or less while the angle of the inner surface of each frame member increases from the lower layer side of the frame 2 to the upper layer side with respect to the upper surface of the base 1. It is preferable that
[0024]
When the angle of the through hole 2a of the frame member with respect to the upper surface of the base 1 is reduced, the size of the package increases, and it becomes difficult to efficiently reflect the light emitted by the light emitting element 3. Further, if the angle with respect to the upper surface of the base 1 becomes smaller from the lower layer side to the upper layer side, the light of the light emitting element 3 cannot be effectively collected. When the angle is 90 ° or more (the inner surface of the through hole 2a is inclined toward the light emitting element 3), the light from the light emitting element 3 is covered by the inner surface of the through hole 2a. It is difficult to effectively radiate the light by widening the area to be reflected and reflected in a substantially constant direction.
[0025]
The frame body is formed of a plurality of frame members. For example, when the frame body 2 is formed of two layers of frame members 2b and 2c, the angle of the lower frame member 2b with respect to the upper surface of the base 1 is 35 to The angle of the upper frame member 2c with respect to the upper surface of the base 1 is preferably 40 to 90 °.
[0026]
If the angle formed by the inner surface of the frame member 2b and the upper surface of the base 1 exceeds 70 °, it tends to be difficult to favorably reflect the light emitted by the light emitting element 3 housed in the through hole 2a to the outside. If the angle is less than 35 °, it tends to be difficult to stably and efficiently form the inner surface of the through hole 2a at such an angle by a punching method, and the package becomes large.
[0027]
If the angle of the frame member 2c with respect to the upper surface of the base 1 is less than 40 °, the through hole 2a of the frame body 2 on which the frame member 2c is laminated becomes large, so that the frame body 2 and the package become large. When the angle exceeds °, the frame member 2c covers the through hole 2a, so that the light emitted by the light emitting element 3 cannot be efficiently emitted to the outside.
[0028]
Further, in order to reflect light emitted from the light emitting element 3 on the inner surface of the through hole 2a and efficiently radiate light to the outside, the joint surface of the frame members 2b and 2c is provided on the light emitting element 3 mounted on the mounting portion 1a. Is preferably above the upper surface. When the number of frame members is large, frame members having the same angle of the inner surface of the through hole may be included. Further, it is preferable that a frame member in which the angle of the inner surface of the through hole with respect to the upper surface of the base 1 is 70 ° or less is formed up to the upper side of the upper surface of the light emitting element 3.
[0029]
In the case where the frame 2 is composed of two layers of frame members 2b and 2c, the through holes 2a are formed by punching the through holes in a green sheet for the frame members 2b and 2c using a punching die. At this time, the inner surface of the through hole formed in the green sheet for the frame member 2b is formed so as to spread at an angle of 35 to 70 degrees from one main surface of the green sheet toward the other main surface, and the frame member 2c The inner surface of the through hole formed in the green sheet is formed so as to spread at an angle of 40 to 90 degrees from one main surface to the other main surface of the green sheet. In this way, the green sheets for the frame members 2b and 2c are laminated on the ceramic green sheet for the base 1 in such a manner that the inner surface of the through hole 2a extends from one main surface of the green sheet to the other main surface. By doing so, the inner surface of the through-hole 2a of the frame body 2 is formed so as to expand outward with respect to the upper surface of the base 1 and to gradually increase the angle.
[0030]
The through hole 2a preferably has a substantially circular cross section. In this case, light emitted from the light emitting element 3 accommodated in the through hole 2a is uniformly reflected in all directions by the inner surface of the substantially circular through hole 2a. Can be radiated very uniformly to the outside.
[0031]
A reflection layer 6 is formed on substantially the entire inner surface of the through hole 2a. The reflection layer 6 is formed of a metallized metal layer 6a of a metal powder such as W or Mo on a metallized metal layer 6a of Ni, Au, Ag or the like. 6b is attached. When the reflectance of the light emitted by the light emitting element 3 to the light emitted by the light emitting element 3 is less than 80%, the plated metal layer 6b can favorably reflect the light emitted by the light emitting element 3 housed in the through hole 2a of the frame 2. Is difficult, it is preferable that the reflectance of the light-emitting element 3 with respect to the light emitted is 80% or more.
[0032]
Also, as shown in FIG. 1, the diameter of the through hole 2a of the frame 2 is such that the diameter of the lower end of the upper frame member 2c and the diameter of the upper end of the lower frame member 2b are substantially the same, or As shown in FIG. 2, in order to prevent the light of the light emitting element 3 from being reflected by the inner surface of the through hole 2a due to the lamination displacement between the frame members 2b and 2c, the diameter of the lower end of the upper frame member 2c is reduced. Can be made larger than the diameter of the upper end of the lower frame member 2b, so that it is hard to be affected even if a lamination shift occurs.
[0033]
Further, as shown in FIG. 3, in the configuration of FIG. 2, a reflective layer 6 may be formed on the surface of the step between the frame members 2b and 2c. Accordingly, it is possible to prevent the reflectance of the step portion from being reduced and the step portion from becoming a circular dark portion when the light emitting device is viewed from the outside.
[0034]
As shown in FIG. 4, an insulating layer 2d having substantially the same shape as the lower surface of the frame 2 may be formed between the upper surface of the base 1 and the lower surface of the frame 2. In this case, the inner surface of the through hole 2a is formed. The short-circuiting of the reflective layer 6, the mounting portion 1a, and the metallized wiring conductor 4b adhered to the substrate can be effectively prevented. Further, in order to improve the lamination properties and increase the strength of the frame 2, the insulating layer 2d has an angle of less than 90 ° between the inner surface of the insulating layer 2d and the upper surface of the base 1 (the inner surface of the insulating layer 2d is a light emitting element). 3). Further, since the inner surface of the insulating layer 2d is not used as a reflecting portion for reflecting the light of the light emitting element 3, the angle of the inner surface of the insulating layer 2d is larger than the angle of the inner surface of the through hole 2a of the frame member 2b on the insulating layer 2d. No problem. Also, the thickness of the insulating layer 2d is preferably formed at a position lower than the light emitting portion of the light emitting element 3 mounted on the mounting portion 1a.
[0035]
Further, a reflective layer 6 having a higher reflectance than the reflective layer 6 of the frame member 2b close to the light emitting element 3 is formed on the inner surface of the through hole 2a of the frame member 2c farther than the light emitting element 3 so that the light of the light emitting element 3 is transmitted. It can also reflect more effectively.
[0036]
The light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element housing package of the present invention, the light-emitting element 3 mounted on the mounting portion 1a, and the transparent resin that covers the light-emitting element 3 and is made of epoxy resin, urea resin, silicone resin, or the like. It is provided. This results in a miniaturized light emitting device with high luminous efficiency.
[0037]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in the cross-sectional view of the package of FIG. 7, the light emitting element 3 is directly mounted on the upper surface of the base 1 without forming the mounting portion 1a as a conductor layer, and the electrodes of the light emitting element 3 are electrically May be formed. In this case, the light emitting element 3 is mounted on the mounting portion 1a, and the electrodes of the light emitting element 3 and the metallized wiring conductors 4a, 4b are electrically connected via the bonding wires 5a, 5b and the like.
[0038]
【The invention's effect】
The light-emitting element housing package of the present invention surrounds the mounting part with a frame having a through hole for housing the light-emitting element on the upper surface of a flat substrate having a mounting part for mounting the light-emitting element on the upper surface. The frame body is formed by stacking a plurality of frame members each having a through hole having a different inner surface angle such that the through holes vertically overlap, for example, Increasing the angle of the inner surface of the through hole toward the upper side makes it possible to make the area of reflecting the light of the light emitting element in a substantially constant direction wider and emit the light, and to downsize the light emitting element housing package. it can. Further, if a reflective film such as a plated metal layer is formed on the inner surface of the through hole, the light emitted from the light emitting element can be efficiently reflected and emitted to the outside efficiently and condensed.
[0039]
The light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element housing package of the present invention, a light-emitting element mounted on a mounting portion, and a transparent resin that covers the light-emitting element, so that the light-emitting element is reduced in size with high luminous efficiency. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a light emitting element housing package of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element housing package of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element housing package of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element housing package of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional light emitting element storage package.
FIG. 6 is a cross-sectional view of another example of a conventional light emitting element storage package.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element housing package of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: base 1a: mounting portion 2: frame 2a: mounting portion 3: light emitting element

Claims

A light-emitting element in which a frame having a through hole for accommodating the light-emitting element is joined to an upper surface of a flat substrate having a mounting portion for mounting the light-emitting element on the upper surface so as to surround the mounting portion. In a storage package, the frame body is formed by stacking a plurality of frame members each having a through hole having a different inner surface angle so that the through holes vertically overlap each other. Device storage package.

A light emitting device comprising: the light emitting element storage package according to claim 1; a light emitting element mounted on the mounting portion; and a transparent resin covering the light emitting element.