JP2005303071A - パッケージ、発光装置並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光学特性の変化が極めて少ない小型の発光装置及びそれに用いるセラミックスパッケージを提供すること。
【解決手段】 発光素子１０と、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設ける発光素子１０の周囲を囲むように形成する内側に側壁を有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように形成されるセラミックスパッケージ２０であって、セラミックスパッケージ２０の外側底面及び外側側面に一対の電極３０を設け、電極３０は載置部２４と電気的に接続されており、載置部２４に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は窓部係止部２１の側壁間の距離が窓部固定部２２の側壁間の距離よりも短い。
【選択図】 図１
【解決手段】 発光素子１０と、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設ける発光素子１０の周囲を囲むように形成する内側に側壁を有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように形成されるセラミックスパッケージ２０であって、セラミックスパッケージ２０の外側底面及び外側側面に一対の電極３０を設け、電極３０は載置部２４と電気的に接続されており、載置部２４に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は窓部係止部２１の側壁間の距離が窓部固定部２２の側壁間の距離よりも短い。
【選択図】 図１
Description
本願発明は、携帯電話のバックライト用照明や、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用される発光装置に関し、特に高放熱性且つ発光光率に優れ、信頼性の高い発光装置に関する。また、該発光装置に使用されるセラミックスパッケージ及びその製造方法並びに樹脂パッケージ等に関する。
今日、ＲＧＢ（赤色系、緑色系、青色系）において１０００ｍｃｄ以上にも及ぶ超高輝度に発光可能な発光素子（ＬＥＤチップ）がそれぞれ開発された。この発光素子を用いて携帯電話の液晶バックライト用の照明などに使用されている。またＲＧＢがそれぞれ発光可能な発光素子を用い混色発光させることでフルカラー表示可能なＬＥＤ表示器とすることができる。具体的には、フルカラ−大型映像装置や屋内外で使用される文字表示板等に利用されつつある。また、ＪＩＳ第２水準漢字のような複雑な文字を表示するためには、特に高精細な表示器が求められる。さらに、屋内外ともに行き先表示板等の用途では、かなり広い角度から視認可能な表示器であることも求められる。
高精細、高視野角及び小形薄型化可能な発光装置として、発光素子をセラミックスのパッケージ内に配置した発光装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。図２１に従来の発光装置の概略斜視図（全体）を示す。図２２に従来の発光装置の概略断面図（部分）を示す。このようなセラミックスのパッケージ６２０を用いた従来の発光装置は、凹部内に発光素子６１０が収容されており、発光素子６１０の上方にレンズ板６４０が設けられている。発光装置は、数十個の凹部が所定の位置に配列されており、それぞれの凹部にレンズ６４０が取り付けられている。このレンズ板６４０は四隅にガイドピンが、一方、セラミックスパッケージ６２０の四隅にはガイドピン受孔がそれぞれ設けられており、各ガイドピンに対応するガイドピン受孔を挿通するようにレンズ板６４０とセラミックスパッケージ６２０とを組み合わされている。
しかし、従来の発光装置は、レンズ板６４０とセラミックスパッケージ６２０とをガイドピン及びガイドピン受孔との挿通により係止しているため、係止の際にレンズ板６４０とセラミックスパッケージ６２０との位置ズレが生じる場合がある。発光素子６１０から射出された光はレンズ６４０を介して外部に放射されるため、この位置ズレによって光学特性が変化することがある。
また、セラミックスパッケージ６２０の上面にレンズ６４０を重ね合わせ、挿通により係止しているため、係止部分に極めて大きな応力がかかり、係止部分の破壊を生じることがある。また、レンズ板６４０がセラミックスパッケージ６２０から外れることもある。
従来の発光装置は多数の凹部を持ち四隅にガイドピン及びガイドピン受孔とを設けているため、１個のみの凹部を持つ発光装置及びその製造方法については開示されていない。１個の凹部を持つ発光装置の四隅にガイドピン等を設ける場合、ガイドピン等を設ける部位を要するため発光装置の大きさが大きくなり小型の発光装置を製造することができない。携帯電話のバックライトは小型であることを要するため、この発光装置を使用することはできない。
以上のことから、本発明は、光学特性の変化が極めて少ない小型の発光装置及びそれに用いるセラミックスパッケージを提供することを目的とする。特にレンズとパッケージとを組み合わせた発光装置を提供することを目的とする。また、これらのパッケージ及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記の問題点を解決すべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、該電極は該載置部と電気的に接続されており、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いことを特徴とするパッケージに関する。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、該電極は該載置部と電気的に接続されており、開口された該窓部固定部の重心を通り、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、少なくとも異なる２の断面形状は該窓部係止部の１の側壁と該窓部固定部の重心との距離が該窓部固定部の１の側壁と該窓部固定部の重心との距離よりも短いことを特徴とするパッケージに関する。該窓部固定部の重心とは、窓部固定部の内側側壁で囲まれた開口部分における重心をいう。該窓部固定部の重心と他の部材との距離は、載置部に対して垂直方向かつ該重心を通る垂線からの最短距離を指す。
前記窓部係止部は、前記凹部形成部の側壁に沿って上方に延びる直線よりも外側に側壁を備えている部分を有する。
前記断面形状は、略多角形の窓部係止部の頂点付近についてであることが好ましい。
前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが積層により形成されていることが好ましい。
前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが一つの部材を掘削若しくは研磨するにより形成することもできる。
前記載置部に対して垂直方向の断面形状において、他の断面形状は前記窓部係止部の側壁間の距離が前記窓部固定部の側壁間の距離よりも長いことが好ましい。
前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることが好ましい。
前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は前記電極と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。
前記パッケージは、外側底面から外側側面さらに外側平面にかけて前記電極を設けることもできる。
前記パッケージの外側底面は、全底面積の約７０％以上を前記電極で被覆することもできる。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を積層する第１の工程と、第１の工程で得られた部材を焼成する第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくとも２以上を積層して焼成する第１の工程と、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくともいずれかを掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、第１の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第２の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。
本発明は、発光素子と、前記発光素子を載置するパッケージと、該発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置に関する。
前記窓は、前記パッケージの窓部固定部に嵌合する形状を成していることが好ましい。
前記窓は、前記パッケージの窓部固定部にはめ込むことが好ましい。
前記窓は、集光させるレンズ構造を有することもできる。
前記窓は、軟質の透光性部材であることが好ましい。
前記パッケージは、前記発光素子が載置された前記載置部と前記凹部形成部とで囲まれた部分に封止樹脂を固設することもできる。
本発明は、発光素子と、前記該発光素子を載置するパッケージと、該発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置の製造方法であって、該パッケージに該発光素子を載置する第１の工程と、該パッケージに該窓をはめ込む第２の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。
本発明は、発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージであって、該側壁は対向する位置に切り欠き部を有する。
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置であって、該パッケージの側壁は、対向する位置に切り欠き部を有し、該切り欠き部に窓を嵌合させている発光装置に関する。
前記窓は、略矩形であり、前記パッケージは、略矩形の窓の少なくとも一の対角線上に、対向する切り欠き部を有することが好ましい。
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置であって、該窓は、略多角形の形状を成しており、該略多角形の頂点付近に対応するパッケージの側壁の少なくとも２以上は切り欠き部を有しており、該切り欠き部に窓を嵌合させていることを特徴とする発光装置に関する。
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、該電極は該載置部と電気的に接続されており、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いことを特徴とするパッケージに関する。これによりレンズ（窓）を持つ小型の発光装置に使用するパッケージを提供することができる。所定の形状を持つレンズを窓部固定部に嵌合するように嵌め込み、窓部係止部により窓を係止するため、レンズとパッケージとの位置ズレを防止でき、光学特性の変化が極めて少ない発光装置に使用するパッケージを提供することができる。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、該電極は該載置部と電気的に接続されており、開口された該窓部固定部の重心を通り、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、少なくとも異なる２の断面形状は該窓部係止部の１の側壁と該窓部固定部の重心との距離が該窓部固定部の１の側壁と該窓部重心部の重心との距離よりも短いことを特徴とするパッケージに関する。これによりレンズ（窓）を持つ小型の発光装置に使用するパッケージを提供することができる。所定の形状を持つレンズを窓部固定部に嵌合するように嵌め込み、窓部係止部により窓を係止するため、レンズとパッケージとの位置ズレを防止でき、光学特性の変化が極めて少ない発光装置に使用するパッケージを提供することができる。さらに、レンズは窓部固定部に嵌合すればよいため、所定の形状を有する窓を使用することもできる。
前記窓部係止部は、前記凹部形成部の側壁に沿って上方に延びる直線よりも外側に側壁を備えている部分を有する。凹部形成部の側壁に沿って上方に延びる直線の内側から外部に向けて発光素子から射出された光が放出されている。よって、該直線の内側に窓部係止部を設けないため、発光素子から射出された光が窓部係止部により遮断されることがない。そのため、発光素子からの光を有効に外部に取り出すことができる。
前記断面形状は、略多角形の窓部係止部の頂点付近についてであることが好ましい。前記窓部固定部は、円形状であることが好ましい。例えばこれらの組合せにすることにより、光取り出しに影響を及ぼさない部分に窓を係止することができる。
前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが積層により形成されていることが好ましい。これにより一体成型された強固なパッケージを提供することができる。
前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが一つの部材を掘削若しくは研磨するにより形成することもできる。例えば載置部及び凹部形成部を掘削、研磨することにより滑らかな底面及び側壁を有するパッケージを提供することができる。滑らかな側壁を形成することにより所定の配向特性を持つ発光装置を提供することができる。また、凹部形成部をすり鉢状に形成し、凹部形成部の内側側壁を滑らかにすることにより指向特性に優れた発光装置を提供することができる。
前記載置部に対して垂直方向の断面形状において、他の断面形状は前記窓部係止部の側壁間の距離が前記窓部固定部の側壁間の距離よりも長いことが好ましい。窓を窓部固定部に嵌め込み易くするためである。また、積層したパッケージを焼成等したとき等にパッケージの体積収縮が生じても窓が窓部固定部に嵌合するようにするためである。
前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることが好ましい。該平坦部分を設けることにより外部電極部分との接触面積を大きくし、電気抵抗を抑制するためである。
前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は前記電極と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。これによりパッケージの電極部分と外部電極部分との接触面積を大きくし、電気抵抗を抑制するためである。
前記パッケージは、外側底面から外側側面さらに外側平面にかけて前記電極を設けることもできる。パッケージは光を透過しやすい。そのため、電極部分を広範囲に設けることにより、パッケージからの光の漏れを抑制し、正面光度を高めることができる。また、発光装置の発光面側まで電極を設けることにより電気接合の位置を種々変更することができる。
前記パッケージの外側底面は、全底面積の約７０％以上を前記電極で被覆することもできる。これは、半田付けにより外部電極と導通を採らない構成を採るため、半田の流れ出しによるパッケージ外側底面の電極部分の短絡を考慮しなくてよいからである。よって電極部分を広範囲に設けることにより、パッケージの底面から外部に放出される光を抑制することができる。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を積層する第１の工程と、第１の工程で得られた部材を焼成する第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。窓を固定する構成を持つパッケージを簡易な工程により製造することができる。また、窓とパッケージとの位置ズレを防止でき、かつ、窓の抜脱、窓の上下左右方向への移動を防止することができるパッケージを簡易に製造することができる。さらに各部材を積層後、焼成するため、強固なパッケージを提供することができる。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくとも２以上を積層して焼成する第１の工程と、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。これにより所定の配線パターンを施すことができる。また、カップ形状を持つリフレクターを所定の部材で接着することによりパッケージの凹部内に設けることもできる。また、パッケージを簡易に製造することができる。なお、第２の工程と第３の工程とは順序が逆であってもよい。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくともいずれかを掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。これにより積層では製造し難い形状であっても製造することができる。また凹部形成部をすり鉢状等に容易に形成することもできる。
本発明は、発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、第１の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第２の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。これによりセラミックスの各部材を接着する工程を省くことができるため、より強固なパッケージを製造することができる。
本発明は、発光素子と、前記発光素子を載置するパッケージと、該発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置に関する。これによりレンズ（窓）を持つ小型の発光装置を提供することができる。所定の形状を持つレンズを窓部固定部に嵌合するように嵌め込み、窓部係止部により窓を係止するため、レンズとパッケージとの位置ズレを防止でき、光学特性の変化が極めて少ない発光装置を提供することができる。
前記窓は、前記パッケージの窓部固定部に嵌合する形状を成していることが好ましい。これにより窓が外れたり、上下左右にずれたりすることを抑制することができる。
前記窓は、前記パッケージの窓部固定部にはめ込むことが好ましい。これにより、セラミックスグリーンシートを積層して焼成して、あらかじめパッケージを作製しておくことができる。このパッケージの窓部固定部に窓をはめ込む際に、嵌め込み部分の窓に傷が付くことがあるが、外部に光を放出する主要部分から外れているため、光の取り出し等に影響を及ぼすことはない。
前記窓は、集光させるレンズ構造を有することもできる。窓と窓部固定部は嵌合する構造となっているため、窓の位置ズレを生じることがない。そのため集光レンズを用いた場合でも位置ズレによる光学特性の変化を生じることはない。
前記窓は、軟質の透光性部材であることが好ましい。セラミックスパッケージは樹脂パッケージに比べ硬質であるため、窓に硬質の部材を用いた場合、セラミックスパッケージが破損することがある。また、セラミックスパッケージにより窓が破損することもある。よって窓は少なくともパッケージよりも軟質の部材を用いることにより、窓及びパッケージの破損を抑制することができる。
前記パッケージは、前記発光素子が載置された前記載置部と前記凹部形成部とで囲まれた部分に封止樹脂を固設することもできる。これにより前記載置部と凹部形成部とで囲まれた部分に外部からの異物や空気中の水分などが侵入するのを防ぐことができる。また、封止樹脂中に蛍光体を含有させておくことにより、発光素子から出射された光が蛍光体に照射、吸収され、波長変換されて、発光素子からの光と異なる波長の光を外部に放出することができるため、簡易に所定の色味を発光する発光装置を提供することができる。
本発明は、発光素子と、前記該発光素子を載置するパッケージと、該発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置の製造方法であって、該パッケージに該発光素子を載置する第１の工程と、該パッケージに該窓をはめ込む第２の工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。パッケージを製造後、発光素子を電極と電気的に接続、載置した後、窓をはめ込むことにより簡易に発光装置を製造することができる。また、窓をパッケージに一体的に取り付けるため、窓の位置ズレを抑制することもできる。
本発明は、発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージであって、該側壁は対向する位置に切り欠き部を有する。これによりレンズ（窓）を持つ小型の発光装置に使用するパッケージを提供することができる。所定の形状を持つレンズを切り欠き部に嵌合するように嵌め込み、切り欠き部の上下部分により窓を係止するため、レンズとパッケージとの位置ズレを防止でき、光学特性の変化が極めて少ない発光装置に使用するパッケージを提供することができる。また、対向する位置に切り欠き部を設けることにより、平板の窓を外れないように固定することが可能となるからである。
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置であって、該パッケージの側壁は、対向する位置に切り欠き部を有し、該切り欠き部に窓を嵌合させている発光装置に関する。樹脂パッケージはセラミックスパッケージよりも軟質であるため、窓を嵌め込む際に、窓に傷を付けることなく簡易に取り付けることができる。また、凹部に窓を取り付けた後は、凹部が窓により支持され樹脂パッケージの変形を抑制するため樹脂パッケージの歪みを少なくすることができる。
前記窓は、略矩形であり、前記パッケージは、略矩形の窓の少なくとも一の対角線上に、対向する切り欠き部を有することが好ましい。これによりパッケージの歪みを少なくすることができる。また、発光装置からの光取り出しへの影響を抑えることができるからである。
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置であって、該窓は、略多角形の形状を成しており、該略多角形の頂点付近に対応するパッケージの側壁の少なくとも２以上は切り欠き部を有しており、該切り欠き部に窓を嵌合させていることを特徴とする発光装置に関する。これによりパッケージの歪みを少なくすることができる。また、発光装置からの光取り出しへの影響を抑えることができるからである。
以下、本発明に係るセラミックスパッケージ、樹脂パッケージ、発光装置及びそれらの製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。このパッケージは、セラミックスであることが好ましいが、ガラスエポキシなどの他の部材を使用することもできる。セラミックスにすることによりパッケージの強度を高くすることができ、耐熱性、耐候性等に優れているからである。以下、セラミックスパッケージについて説明するが、これに限定することなく、ガラスエポキシパッケージ等にも応用可能である。
＜実施の形態１＞
実施の形態１に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１乃至図３は、実施の形態１に係る発光装置を示す概略図である。図１は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図２は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略断面図を示す。図３は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の底面側から見た概略斜視図を示す。以下、図面を用いて説明する。
実施の形態１に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１乃至図３は、実施の形態１に係る発光装置を示す概略図である。図１は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図２は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略断面図を示す。図３は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の底面側から見た概略斜視図を示す。以下、図面を用いて説明する。
実施の形態１に係る発光装置１００は、発光素子１０と、発光素子１０を載置するセラミックスパッケージ２０と、発光素子１０からの光を透過する窓４０とを有する。セラミックスパッケージ２０は、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設ける発光素子１０の周囲を囲むように形成する内側に側壁を有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設ける内側に側壁を有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設ける内側に側壁を有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように形成する。載置部２４には、所定の配線パターンが設けられている。発光素子１０は、この配線パターンが設けられた載置部２４の上に載置されている。セラミックスパッケージ２０の窓部固定部２２に嵌合する形状をなす窓４０は、窓部係止部２１により係止されている。外部電極と接続を取るため、発光素子１０を載置する載置部２４に設ける配線パターンから電気的に接続されている電極３０をセラミックスパッケージ２０の底面及び側面に設ける。これにより、発光素子１０を載置するセラミックスパッケージ２０に窓４０を取り付けた発光装置１００を提供する。
以下、各部材について詳述する。図４乃至図７は、実施の形態１に係る発光装置を示す図面である。図４は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図５は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図４の発光装置をＡ−Ａで切断した断面図である。図６は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図４の発光装置をＢ−Ｂで切断した断面図である。図７は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。
（発光素子）
発光素子１０は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
発光素子１０は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子１０例を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成させることができる。
こうした発光素子１０は、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能な発光素子１０を２個、青色系及び赤色色系が発光可能な発光素子１０をそれぞれ１個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色系の発光波長が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。本発明の発光装置において白色系の混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより４００ｎｍより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることもできる。
発光素子１０の大きさは□１ｍｍサイズが実装可能で、□６００μｍ、□３２０μｍサイズ等のものも実装可能である。
（セラミックスパッケージ）
セラミックパッケージ２０は、外部環境などから発光素子１０を保護するためにセラミックス材料で形成されたものである。上述のように、セラミックスパッケージ２０は、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設ける発光素子１０の周囲を囲むように形成する内側に側壁２３ａを有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設ける内側に側壁２２ａ、２２ｂを有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設ける内側に側壁２１ａ、２１ｂを有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように形成する。これらの各部材の間に他の部材、セラミックスだけに限らずセラミックス以外の金属部材、無機部材などを用いてもよい。
セラミックパッケージ２０は、外部環境などから発光素子１０を保護するためにセラミックス材料で形成されたものである。上述のように、セラミックスパッケージ２０は、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設ける発光素子１０の周囲を囲むように形成する内側に側壁２３ａを有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設ける内側に側壁２２ａ、２２ｂを有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設ける内側に側壁２１ａ、２１ｂを有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように形成する。これらの各部材の間に他の部材、セラミックスだけに限らずセラミックス以外の金属部材、無機部材などを用いてもよい。
セラミックスパッケージ２０の凹部底面２４ａ、つまり、載置部２４の上面２４ａには、所定の配線パターンが設けられている。この所定の配線パターンは、発光素子１０の個数、種類、大きさなどにより、適宜変更する。この配線パターンが設けられた載置部２４の上面２４ａの上に発光素子１０を載置する。配線パターンは、銀、銅、アルミニウムなどの金属のように反射効率の高い部材を使用することが好ましい。セラミックスパッケージ２０から外部に発光素子１０からの光が透過していくため、これを少なくし、正面への発光効率を高めるためである。配線パターンの部材は発光素子１０の発光波長との関係で選択することが好ましい。ある波長域では反射率が高いが、異なる波長域では反射率が低い場合もあるからである。配線パターンは、載置部２４の上面２４ａの大部分を占めることが好ましいが、封止樹脂５０との密着性を高めるため及び配線パターンの絶縁性を取るためには、セラミックス部分が露出していることが好ましい。よって、発光素子１０の載置部分周辺は配線パターンが設けられており、載置部２４の上面２４ａの側壁２３ａ側は絶縁のためセラミックス部分を露出させておく。よって、載置部２４の上面２４ａにおける配線パターンの面積は５０％以上であることが好ましく、より好ましくは６５％以上である。
セラミックスパッケージ２０の凹部形成部２３の側壁２３ａは、すり鉢状に設けられていることが好ましい。発光素子１０から射出された光が側壁２３ａに照射及び反射して、発光正面側に放出させるためである。凹部形成部２３の側壁２３ａには、反射率の高い部材をメッキ等して設けておくこともできる。凹部形成部２３は、１層のみでも良いが、複数枚積層したものでもよい。セラミックスパッケージ２０の凹部形成部２３の開口部分は、円形形状の他、楕円形状、略矩形状など種々の形状を採ることができる。封止樹脂５０とセラミックスパッケージ２０との剥離を防止するため、わずかに突起部分を設けておくこともできる。
セラミックスパッケージ２０の窓部固定部２２は、内側に側壁２２ａ、２２ｂを有し、窓部係止部２１は、内側に側壁２１ａ、２１ｂを有する。例えば図５のように、載置部２４に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は窓部係止部２１の側壁２１ａ間の距離が、窓部固定部２２の側壁２２ａ間の距離よりも長い。この状態では、窓４０を窓部固定部２２に嵌合させても、窓４０が外れるおそれがある。これに対し、図６のように、１の断面形状は窓部係止部２１の側壁２１ｂ間の距離が、窓部固定部２２の側壁２２ｂ間の距離よりも短い構成とする。このようにすることにより、窓４０が外れることを防止することができる。ただし、側壁２１ｂ間の距離を側壁２２ｂ間の距離よりも短くする構成は、セラミックスパッケージの窓部全部に渡っている必要はなく、一部でよく、対向するように設けることが好ましい。窓部固定部２２の開口部分は略矩形のものを用いることができるが、略三角形、略五角形、略六角形、楕円形状なども用いることができる。例えば、凹部形成部２３の開口部分は円形であり、窓部固定部２２は矩形のものを用いて、窓部固定部２２の１の対角線に窓部係止部２１の側壁２１ａ間の距離が、窓部固定部２２の側壁２２ａ間の距離よりも長い構成とすることができる。これにより窓４０の抜脱を防止することができるからである。また、窓４０を取り付けた場合でも、窓部固定部２２が陰とならず光の取り出しに影響を及ぼさない構成とすることができるからである。窓部固定部２２の側壁２２ａ，２２ｂは、窓４０の大きさに嵌合する大きさとすることが好ましい。窓部固定部２２の厚さは、嵌め込む部分の窓４０の厚さに嵌合する厚さであることが好ましい。窓部係止部２１の側壁２１ａ間の距離が、窓部固定部２２の側壁２２ａ間の距離よりも長くすることで、セラミックスパッケージ２０の積層時に位置ズレが生じても窓４０の嵌め込みに問題がないようにしているものである。
窓部係止部２１は、窓部固定部２２よりも開口部分が広く、窓部固定部２２の一部が発光正面側から見えている構成とすることが好ましい。ただし、窓部係止部２１の開口部分は略矩形で１の対角線部分が出っ張っている形状を成している。この出っ張りは四隅に設けられていてもよい。若しくは窓部係止部２１の開口部分を略矩形とし、１の平行となる辺において窓部固定部２２が発光正面側から見えており、他の平行となる辺において窓部固定部２２が発光正面側から隠れている構成を採ることもできる。凹部形成部２３の内側の側壁２３ａに沿って上方に延びる直線ｃよりも外側に窓部係止部２１の内側の側壁２１ａ、２１ｂを備えていることが好ましい。これにより窓部係止部２１が陰とならず光の取り出しに影響を及ぼさない構成とすることができるからである。図面では凹部形成部２３の側壁２３ａに出っ張りが設けられているため、発光部分である発光素子１０と該出っ張り部分とを結ぶ直線ｄよりも外側に窓部係止部２１の内側の側壁２１ａ、２１ｂを備えている構成としている。なお、窓部係止部２１の上面の一部にはカソードマークを設けておくことが好ましい。
セラミックス材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。特に、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され１５００から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。
このようなセラミックスパッケージ２０は、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。セラミックスパッケージ２０内の配線パターンは、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミックス焼成によって導体の配線パターンとなる。貫通孔を有するグリーンシートを多層に張り合わせることなどにより発光素子１０を載置する凹部を形成する。したがって、発光正面側から見て円状、楕円状や孔径の異なるグリーンシートを積層することで階段状の開口部内壁などを形成することも可能である。さらに、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートと、種々の形状および大きさの貫通孔を有するグリーンシートを組み合わせることにより、開口方向に向かって内径が広くなる形状を有する凹部とすることができる。ここで、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートは、グリーンシートへの当接方向に狭くなる形状の刃を有する切削具を使用して切削加工により形成することが可能である。あるいは、通常の貫通孔を形成する際に使用する切削具のグリーンシート表面に対する当接角度を変化させることにより形成することが可能である。さらには、内径を段階的に変化させた貫通孔を有する複数枚のグリーンシートを重ね合わせ、取り敢えず階段状の内壁面を形成し、該階段状の内壁面に成型用金型を押し当て平滑面とすることにより、ある一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートを形成することが可能である。セラミックスパッケージ２０の外側の凹部等を揃えることで、積層に伴う各層の位置ズレを防止することができる。
このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスパッケージとすることができる。また、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３などをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
セラミックスパッケージ２０の凹部は、発光素子１０や導電性のワイヤー７０などを内部に配置させるものである。したがって、発光素子１０をダイボンド機器などで直接積載などすると共に発光素子１０との電気的接続をワイヤーボンディングなどで採れるだけの十分な大きさがあれば良い。凹部は、所望に応じて２以上の複数設けることもできる。例えば、１６×１６や２４×２４のドットマトリックスや直線状など種々選択させることもできる。凹部のドットピッチが４ｍｍ以下の高細密の場合には、砲弾型ＬＥＤランプを搭載する場合と比較して大幅にドットピッチが縮小したものとすることができる。セラミックスパッケージ２０の載置部２４の上面２４ａと発光素子１０との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェイスダウン構造の発光素子１０など配線と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、ＩＴＯペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。また、発光素子は、露出しているセラミック素地部に絶縁性接着剤を介して直接固定されてもよい。このように構成することによって、発光素子は、導体配線に絶縁性接着剤を介して固定する場合と比較してセラミックパッケージに対し強固に固定される。
配線パターンは、導電性を有すると共に、光を反射させる機能を合わせ持つことが好ましい。配線パターンには、高融点金属を用いることができ、高融点金属としては、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。これらの金属粒子を樹脂ペーストに混合させグリーンシートの凹部内壁に塗布或いは印刷などを行いグリーンシートと共に焼成することによって配線パターンを形成することができる。金属粒子の粒径を制御することによって載置部２４や配線パターン上に形成される封止樹脂５０との密着性をも制御することができる。
（電極）
セラミックスパッケージ２０の外側の底面及び側面に電極３０を設ける。この電極３０は外部電極と電気的接続を取るためのものである。また電極３０は、セラミックスパッケージ２０の凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部２４に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部２４の上面２４ａとセラミックスパッケージ２０の底面との電気的接続を取っている。
セラミックスパッケージ２０の外側の底面及び側面に電極３０を設ける。この電極３０は外部電極と電気的接続を取るためのものである。また電極３０は、セラミックスパッケージ２０の凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部２４に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部２４の上面２４ａとセラミックスパッケージ２０の底面との電気的接続を取っている。
セラミックスパッケージ２０に一対のカソード電極３１とアノード電極３２とを設ける。カソード電極３１は、セラミックスパッケージ２０の外側の底面側３１ｃ及びセラミックスパッケージ２０の外側の側面側３１ｂ、セラミックスパッケージ２０の外側の平面側３１ａまで設けられている。以下、カソード電極３１で説明するが、アノード電極３２も同様の形状を成している。
載置部２４に対して平行方向の断面形状において、セラミックスパッケージ２０の外側の側面側３１ｂのカソード電極３１の断面形状は、カソード電極３１と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることが好ましい。例えば、セラミックスパッケージ２０の外側の側面側３１ｂの電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることが好ましい。
カソード電極３１は発光正面側まで電極部分が延びている形状を採ることもできる。
カソード電極３１の底面３１ｃは、対向する側面部３１ｂを連結するように設けている。このカソード電極３１の面積を広く採ることで、セラミックスパッケージ２０から漏れる光を反射等させ、発光正面側に放出させることができる。特にカソード電極３１の底面３１ｃ及びアノード電極３２の底面３２ｃの面積は、セラミックスパッケージ２０の全底面積の５５％被覆していることが好ましい。より好ましくは６５％以上である。カソード電極３１とアノード電極３２とを絶縁するだけで良いからである。また、電極３０を広面積にすることにより放熱性を高めることができる。
金属部材である電極３０は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、電極３０の表面に銀やアルミニウム、ニッケル、銅、金等の金属メッキを施すこともできる。電極３０の表面は反射率を向上させるために平滑にすることが好ましい。
（窓）
窓４０は、透光性の部材を用いる。紫外線を放出する発光素子１０を用いる場合は、耐光性に富み、紫外線劣化の少ない部材を用いることが好ましい。
窓４０は、透光性の部材を用いる。紫外線を放出する発光素子１０を用いる場合は、耐光性に富み、紫外線劣化の少ない部材を用いることが好ましい。
窓４０は、セラミックスパッケージ２０の窓部固定部２２に嵌合する形状を成している。ただし、隙間なく嵌合している場合だけでなく、窓４０が抜脱しない程度にわずかに隙間を設けている場合も嵌合する形状とする。
窓４０は、発光素子１０から射出された光を集光させるレンズ形状を成していることが好ましい。また、該光を拡散させるレンズ形状とすることもできる。窓４０の発光正面側は平坦であり、凹部内側の窓４０は、切り欠きが設けられており集光レンズとすることもできる。
窓４０の部材は、透光性であればよく、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ユリア樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂を用いることができる。特に、軟質であることを要するため、シリコーン樹脂が好ましい。
（封止樹脂）
封止樹脂５０は、セラミックパッケージ２０の底面２４ａ及び側壁２３ａの凹部内に配されるものであり外部環境からの外力や水分などから発光素子１０を保護するものである。また、発光素子１０からの光を効率よく外部に放出させるためのものである。このような、封止樹脂５０を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１０を配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤー７０の断線などを考慮してエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、封止樹脂５０中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、発光素子１０からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質６０を含有させることもできる。
封止樹脂５０は、セラミックパッケージ２０の底面２４ａ及び側壁２３ａの凹部内に配されるものであり外部環境からの外力や水分などから発光素子１０を保護するものである。また、発光素子１０からの光を効率よく外部に放出させるためのものである。このような、封止樹脂５０を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子１０を配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤー７０の断線などを考慮してエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、封止樹脂５０中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、発光素子１０からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質６０を含有させることもできる。
（蛍光物質）
蛍光物質６０は、発光素子１０からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
蛍光物質６０は、発光素子１０からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕのほかＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ２Ｂ５Ｏ９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅなどもある。
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、ＭＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
これらの蛍光体は、発光素子１０の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
例えば、青色に発光するＧａＮ系化合物半導体を用いて、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ若しくは（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子１０からの光と、蛍光体６０からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
例えば、緑色から黄色に発光するＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、又はＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕと、蛍光体である青色に発光する（Ｓｒ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、赤色に発光する（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕと、からなる蛍光体６０を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第１の蛍光体及び第２の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
（その他）
発光装置１００には、さらに保護素子としてツェナーダイオード１１を設けることもできる。ツェナーダイオード１１は、発光素子１０と離れて載置部２４の上面２４ａに載置することができる。また、ツェナーダイオード１１は、載置部２４の上面２４ａに載置され、その上に発光素子１０を載置する構成を採ることもできる。載置部２４と凹部形成部２３にツェナーダイオード１１を載置するスペースを設けることもできる。□２８０μｍサイズの他、□３００μｍサイズ等も使用することができる。セラミックスパッケージ２０の載置部２４の配線パターンとツェナーダイオード１１とは銀ペーストで接着させている。
発光装置１００には、さらに保護素子としてツェナーダイオード１１を設けることもできる。ツェナーダイオード１１は、発光素子１０と離れて載置部２４の上面２４ａに載置することができる。また、ツェナーダイオード１１は、載置部２４の上面２４ａに載置され、その上に発光素子１０を載置する構成を採ることもできる。載置部２４と凹部形成部２３にツェナーダイオード１１を載置するスペースを設けることもできる。□２８０μｍサイズの他、□３００μｍサイズ等も使用することができる。セラミックスパッケージ２０の載置部２４の配線パターンとツェナーダイオード１１とは銀ペーストで接着させている。
ワイヤー７０は、電極３０と接続される配線パターンと発光素子１０とを電気的に接続するものである。ワイヤー７０は、発光素子１０の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率として０．０１ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。発光素子１０の直上から、メッキを施した配線パターンのワイヤーボンディングエリアまで、ワイヤー７０を張り、導通を取っている。例えば金ワイヤー７０は、発光素子１０に６本、ツェナーダイオード１１に１本張っている。ワイヤー７０の直径は３０μｍである。
載置部２４と凹部形成部２３とで囲まれた凹部内に、蛍光体６０を含有した封止樹脂５０を注入して硬化させている。この封止樹脂５０と窓４０との間には空気層８０が設けられている。ただし、封止樹脂５０を凹部内に満たし、窓４０で被覆することにより空気層８０を設けない構成とすることもできる。
以上の構成を採る発光装置１００を提供する。
（製造方法）
実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法を示す。図６は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。図８は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の製造工程を示す概略工程図である。ここでは図４の発光装置をＢ−Ｂで切断した断面図である。図９は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。
実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法を示す。図６は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。図８は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の製造工程を示す概略工程図である。ここでは図４の発光装置をＢ−Ｂで切断した断面図である。図９は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。
まず、発光素子１０を載置するための載置部２４と、載置部２４の上に設けられる発光素子１０の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部２３と、凹部形成部２３の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部２２と、窓部固定部２２の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部２１と、を少なくとも含むように、セラミックスグリーンシートを積層する（第１の工程）。
所定の厚さの載置部２４及び凹部形成部２３、窓部固定部２２、窓部係止部２１とを順次積層していく。通常１００μｍ〜４００μｍの厚みのセラミックスグリーンシート（セラミックス粉末と有機バインダーとを混練してシート状に形成したもの）を用いる。各部材は所定の大きさ、形状に切断しておく。また、中空構造形成のためのキャビティーを打ち抜いておく。これらを所定の位置に揃えて積層する。例えば積層はセラミックスパッケージ２０の外側の電極が配置される部分に沿って積層しておくことができる。載置部２４に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は窓部係止部２１の側壁２１ｂ間の距離が窓部固定部２２の側壁２２ｂ間の距離よりも短い部分を持つ。
次に、第１の工程で得られた部材を焼成する（第２の工程）。
各部材を積層した後、所定の温度で焼成する。所定の温度は８００℃以上で数時間書けて焼成する。一段階で焼成するだけでなく、多段階で順次昇温しながら焼成することが好ましい。
第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面に電極３０を設ける（第３の工程）。
電極３０の形成方法は、セラミックスパッケージ２０の底面に貫通孔を設け載置部２４の上面２４ａ及びセラミックスパッケージ２０の外側底面とを無電解メッキ手段等を施した後、エッチング等して所定の配線パターンを設ける。また所定の形状を成す電極３０及び配線パターンをセラミックスパッケージ２０の所定の場所に取り付ける方法により製造することもできる。
また、セラミックスグリーンシートに貫通孔を設け、この貫通孔にメッキ手段を施すことによりセラミックスパッケージ２０の外側側面に電極３０を設けることができる。
第３の工程後、セラミックスグリーンシートの所定の位置を研磨して溝を設け、該溝に沿ってセラミックスグリーンシートを切断して、セラミックスパッケージ２０を製造することができる。一方、第２の工程後、焼成後セラミックスグリーンシートの所定の位置を研磨して溝を設け、該溝に沿ってセラミックスグリーンシートを切断して、セラミックスパッケージ２０を製造することができる。この場合はセラミックスパッケージ２０の凹部だけでなく、対向する一対の側面全体にカソード電極３１、アノード電極３２を設けることができる。セラミックスパッケージ２０の側面からの光を漏らすことを低減することができる。
これによりセラミックスパッケージ２０を製造することができる。
さらに、このセラミックスパッケージ２０の載置部２４の上面２４ａに発光素子１０を載置する（第４の工程）。
載置部２４の上面２４ａは配線パターンが施されており、この配線パターン上に発光素子１０を載置する。発光素子１０はエポキシ樹脂等を用いてフェイスアップ実装することができるほか、発光素子１０をフェイスダウン実装することもできる。発光素子１０を載置した後、ワイヤー７０を用いて発光素子１０の電極と配線パターンとを電気的に接合する。
あらかじめ蛍光体６０を混入した封止樹脂５０をセラミックスパッケージ２０の凹部内に注入し、硬化する（第５の工程）。
蛍光体６０は封止樹脂５０中に均一になるように混合しておく。蛍光体６０は、適宜選択するが、発光素子１０の光により高輝度の発光するものが好ましい。封止樹脂５０は所定の粘度のものを用いる。高粘度であれば凹部内の隅部等に空気が残存することが生じ、低粘度であれば蛍光体６０が沈降することが生じるため、要望に応じて所定の粘度のものを使用する。封止樹脂５０の上面は載置部２４に対して平行で、かつ、平坦であることが好ましい。
セラミックスパッケージ２０に窓４０を嵌め込む（第６の工程）。
セラミックスパッケージ２０の窓部固定部２２に嵌合する大きさの窓４０をセラミックスパッケージ２０の凹部開口側の上方若しくは斜めから嵌め込み、窓部係止部２１と凹部形成部２３とで挟み込んでいる。この挟み込みにより窓４０の上下移動を防止している。窓４０は、集光レンズを用いる。窓４０は、変形させて嵌め込むため、軟質のシリコーン樹脂を用いる。
これにより、窓４０を取り付けた発光装置１００を提供することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態２に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１０は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図１１は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１０の発光装置をｇ−ｇで切断した断面図である。図１２は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１０の発光装置をｈ−ｈで切断した断面図である。
実施の形態２に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１０は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図１１は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１０の発光装置をｇ−ｇで切断した断面図である。図１２は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１０の発光装置をｈ−ｈで切断した断面図である。
セラミックスパッケージ１２０の開口面及び窓１４０が主として異なる部分である。これ以外の実施の形態１とほぼ同様の構成を採る部分は、説明を省略する。
セラミックスパッケージ１２０の載置部１２４は、発光素子１１０が載置されている。
セラミックスパッケージ１２０の凹部形成部１２３の貫通部分は、発光正面側から見て円形状に成っており、その内側の側壁１２３ａは、すり鉢状に形成されている。
セラミックスパッケージ１２０の窓部固定部１２２の貫通部分は、略三角形状に形成されている。
開口された窓部固定部１２２の重心ｅを通り、載置部１２４に対して垂直方向の断面形状において、少なくとも異なる２の断面形状ｆ−ｆ、ｇ−ｇは窓部係止部１２１の１の側壁１２１ｂと窓部固定部１２２の重心ｅとの距離が窓部固定部１２２の１の側壁１２２ｂと窓部固定部１２２の重心ｅとの距離よりも短い。これにより、窓１４０の抜脱を防止することができる。この構成は略三角形状の頂点付近に設ける。その一方、他の断面形状ｈ−ｈは窓部係止部１２１の他の側壁１２１ａと窓部固定部１２２の重心ｅとの距離が窓部固定部１２２の他の側壁１２２ａと窓部固定部１２２の重心ｅとの距離よりも長い部分を併せ持つ。これにより窓１４０を嵌め込み易くすることができる。この構成は略三角形状の角辺に設ける。
凹部形成部１２３の内側の側壁１２３ａに沿って上方に延びる直線よりも外側に、窓部係止部１２１の内側の側壁１２１ｂを有している。
以上により発光に直接寄与しない部分で窓１４０を係止することができる。
＜実施の形態３＞
実施の形態３に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１３は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図１４は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１３の発光装置をｊ−ｊで切断した断面図である。図１５は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１３の発光装置をｌ−ｌで切断した断面図である。
実施の形態３に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１３は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図１４は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１３の発光装置をｊ−ｊで切断した断面図である。図１５は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図１３の発光装置をｌ−ｌで切断した断面図である。
セラミックスパッケージ２２０の開口面及び窓２４０が主として異なる部分である。これ以外の実施の形態１とほぼ同様の構成を採る部分は、説明を省略する。
セラミックスパッケージ２２０の載置部２２４は、発光素子２１０が載置されている。
セラミックスパッケージ２２０の凹部形成部２２３の貫通部分は、発光正面側から見て円形状に成っており、その内側の側壁２２３ａは、すり鉢状に形成されている。
セラミックスパッケージ２２０の窓部固定部２２２の貫通部分は、略五角形状に形成されている。
開口された窓部固定部２２２の重心ｉを通り、載置部２２４に対して垂直方向の断面形状において、少なくとも異なる２の断面形状ｊ−ｊ、ｋ−ｋは窓部係止部２２１の１の側壁２２１ｂと窓部固定部２２２の重心ｉとの距離が窓部固定部２２２の１の側壁２２２ｂと窓部固定部２２２の重心ｅとの距離よりも短い。その一方、他の断面形状ｌ−ｌは窓部係止部２２１の他の側壁２２１ａと窓部固定部２２２の重心ｉとの距離が窓部固定部２２２の他の側壁２２２ａと窓部固定部２２２の重心ｉとの距離よりも長い部分を併せ持つ。
このセラミックスパッケージ２２０の載置部２２４及び凹部形成部２２３は、一の部材を掘削及び研磨して形成している。また、セラミックスパッケージ２２０の窓部固定部２２２及び窓部係止部２２１も、一の部材を掘削及び研磨して形成している。これらを成型後窓部固定部２２２に嵌合するように、窓２４０を嵌め込む。窓部固定部２２２及び窓部係止部２２１に窓２４０を嵌め込んだ後、窓部固定部２２２を凹部形成部２２３に接着等して固着する。接着はエポキシ樹脂等で行う。
＜他の実施の形態＞
図１６は、窓の概略断面形状を示す図である。図１７は、窓の概略断面形状を示す図である。図１８は、本発明に係るセラミックスパッケージの電極と、外部電極との接合を示す概略断面図を示す。
図１６は、窓の概略断面形状を示す図である。図１７は、窓の概略断面形状を示す図である。図１８は、本発明に係るセラミックスパッケージの電極と、外部電極との接合を示す概略断面図を示す。
他の実施の形態として、外部電極に、プローブ９０と呼ばれるものを使用して、発光装置と電気的に接合する。プローブ９０は、金属製の部材であり、滑らかな探針状である。発光装置と電気的に接続するため、プローブの先端は平坦形状であることが好ましい。プローブは、一対であり、複数本設けることもできる。発光装置の電極は、このプローブの形状に符合する形状を持つことが好ましい。
他の実施の形態として、窓の形状を変えたものがある。窓は平板状だけでなく、湾曲の凸レンズ形状を採ることができる。また、凹凸を設け集光レンズ形状を採ることもできる。これにより集光させる機能だけでなく、窓を嵌め込む際の変形を抑えることができる。
＜実施の形態４＞
実施の形態４に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１９は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図２０は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。このパッケージは、樹脂であることが好ましいが、セラミックスなどの他の部材を使用することもできる。樹脂を用いることによりパッケージの成型をし易くし、安価なパッケージを製造することができる。また、セラミックスを用いる場合は、パッケージの強度を高くすることができ、耐熱性、耐候性等に優れたパッケージを製造することができる。以下、樹脂パッケージについて説明するが、これに限定することなく、セラミックスパッケージ等にも応用可能である。
実施の形態４に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図１９は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図２０は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。このパッケージは、樹脂であることが好ましいが、セラミックスなどの他の部材を使用することもできる。樹脂を用いることによりパッケージの成型をし易くし、安価なパッケージを製造することができる。また、セラミックスを用いる場合は、パッケージの強度を高くすることができ、耐熱性、耐候性等に優れたパッケージを製造することができる。以下、樹脂パッケージについて説明するが、これに限定することなく、セラミックスパッケージ等にも応用可能である。
実施の形態４に係る発光装置は、発光素子５１０と、発光素子５１０を載置する底面５２０ａと側壁５２０ｂとを持つ凹部を有する樹脂パッケージ５２０と、樹脂パッケージ５２０の凹部内に設けられ発光素子５１０からの光を透過する窓５４０と、を有する発光装置である。樹脂パッケージ５２０の側壁５２０ｂは、対向する位置に切り欠き部５２２を有する。樹脂パッケージ５２０は、一対のリード電極５３０を持ち、一端は発光素子５１０を載置する凹部内底面５２０ａにあり、他端は樹脂パッケージ５２０の外側にある。リード電極５３０は、樹脂パッケージ５２０の側面から外側に張り出しており、下側に折り曲げられ、樹脂パッケージ５２０の下側に配置されている。切り欠き部５２２は、窓５４０の大きさ、形状に嵌合するように、凹部となっている。この切り欠き部５２２は、樹脂パッケージ５２０の凹部内側の対向する位置に少なくとも一対設けられている。ただし、この切り欠き部５２２を樹脂パッケージ５２０の凹部側面内側の所定の位置全面に配置することもできる。これは、セラミックスと異なり樹脂パッケージ５２０は軟質であるため、変形し易く凹部側面全面に切り欠き部５２２を設けても嵌合することができるからである。
窓５４０は、略矩形であり、樹脂パッケージ５２０は、略矩形の窓５４０の少なくとも一の対角線上に、対向する切り欠き部５２２を有することもできる。
樹脂パッケージ５２０は、成型金型に樹脂を注入し、硬化させて成型することができる。切り欠き部５２２は、成型金型に樹脂を注入して成型することができる他、所定の凹部を持つ樹脂パッケージ５２０を形成後、プレスにより切り欠き部５２２を設けることもできる。リード電極５３０は、樹脂を注入する前に、成型金型にあらかじめ配置しておく。樹脂パッケージ５２０成型後、リード電極５３０を折り曲げる。
樹脂パッケージ５２０成型後、発光素子５１０を樹脂パッケージ５２０の凹部の底面５２０ａに載置、実装する。発光素子５１０の電極とリード電極５３０とをワイヤー５７０を用いて電気的に接続する。
樹脂パッケージ５２０の凹部内に蛍光体５６０を混入した封止樹脂５５０を注入することもできる。
発光素子５１０を実装した樹脂パッケージ５２０に、窓５４０を設ける。窓５４０は、樹脂パッケージ５２０の切り欠き部５２２に上方若しくは斜めから嵌め込む。この時樹脂パッケージ５２０を変形させることもできるほか、窓５４０を変形させることもできる。
また、異なる実施の形態として、窓６４０は、略多角形の形状を成しており、略多角形の頂点付近に対応する樹脂パッケージ６２０の側壁の少なくとも２以上は切り欠き部６２２を有しており、切り欠き部６２２に窓６４０を嵌合させている。
＜実施例１＞
実施例１として、図１乃至図３に示す発光装置を製造する。
実施例１として、図１乃至図３に示す発光装置を製造する。
セラミックスパッケージ２０は、縦４．５ｍｍ、横４．５ｍｍ、高さ２．０ｍｍの大きさである。セラミックスパッケージ２０は、窒化アルミニウムを用い、セラミックスグリーンシートを積層して成型する。セラミックスグリーンシートは、１００μｍ〜４００μｍの厚さのものを複数枚積層する。凹部形成部２３は、開口方向に広口となるように打ち抜く。セラミックスパッケージ２０の窓部固定部２２は、窓４０の大きさに嵌合する大きさである。窓部固定部２２と窓部係止部２１との段差を約０．１ｍｍ設けている。窓部係止部２１は、略矩形形状の一の対角線に設けている。窓４０は、窓部係止部２１と凹部形成部２３とで係止している。窓部固定部２２は、約１３０μｍの厚さを有しており、窓４０の厚さに対応している。ただし、セラミックスグリーンシートの焼成によりセラミックスパッケージ２０の体積収縮が生じるため、積層時のセラミックスグリーンシートは、１３０μｍ以上（例えば２００μｍ程度）で積層している。セラミックスパッケージ２０の凹部形成部２３の開口部分は円形状を形成しており、直径約３ｍｍである。
セラミックスパッケージ２０の外側底面に電極３０を設ける。セラミックスパッケージ２０の全底面積の約６７％を電極３０で被覆している。該底面におけるカソード電極３１とアノード電極３２との間は約１．０ｍｍである。ただし、この距離は短絡しなければ良いため０．５ｍｍ程度まで縮めることができる。
発光素子１０は、□１ｍｍダイスである。発光素子１０は、青色に発光するＧａＮ系の半導体発光素子である。
載置部２４の上面２４ａにおける配線パターンの面積は上面２４ａの面積に対して約６５％である。
窓４０は、シリコーン樹脂を用い、約１３０μｍの平板状を成している。
蛍光体６０を混入した封止樹脂５０をセラミックスパッケージ２０の凹部内に配置している。蛍光体６０は、ＹＡＧ系蛍光体を用いる。封止樹脂５０は、シリコーン樹脂を用いる。封止樹脂５０の上には空気層８０が設けられている。
以上により、実施例１に係る発光装置１００を製造することができる。
本願発明は、携帯電話のバックライト用照明や、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用することができる。
１０ 発光素子
１１ ツェナーダイオード
２０ セラミックスパッケージ
２１ 窓部係止部
２１ａ、２１ｂ 窓部係止部の側壁
２２ 窓部固定部
２２ａ、２２ｂ 窓部固定部の側壁
２３ 凹部形成部
２３ａ 凹部形成部の側壁
２４ 載置部
２４ａ 載置部の上面
３０ 電極
３１ カソード電極
３２ アノード電極
４０ 窓
５０ 封止樹脂
６０ 蛍光体
７０ ワイヤー
８０ 空気層
９０ プローブ
１００ 発光装置
５１０ 発光素子
５２０ 樹脂パッケージ
５２０ａ 樹脂パッケージの底面
５２０ｂ 樹脂パッケージの側壁
５２２ 切り欠き部
５３０ リード電極
５４０ 窓
５５０ 封止樹脂
５６０ 蛍光体
５７０ ワイヤー
５８０ 空気層
１１ ツェナーダイオード
２０ セラミックスパッケージ
２１ 窓部係止部
２１ａ、２１ｂ 窓部係止部の側壁
２２ 窓部固定部
２２ａ、２２ｂ 窓部固定部の側壁
２３ 凹部形成部
２３ａ 凹部形成部の側壁
２４ 載置部
２４ａ 載置部の上面
３０ 電極
３１ カソード電極
３２ アノード電極
４０ 窓
５０ 封止樹脂
６０ 蛍光体
７０ ワイヤー
８０ 空気層
９０ プローブ
１００ 発光装置
５１０ 発光素子
５２０ 樹脂パッケージ
５２０ａ 樹脂パッケージの底面
５２０ｂ 樹脂パッケージの側壁
５２２ 切り欠き部
５３０ リード電極
５４０ 窓
５５０ 封止樹脂
５６０ 蛍光体
５７０ ワイヤー
５８０ 空気層
Claims (26)
- 発光素子を載置するための載置部と、
該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、
該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、
該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、
を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、
該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、
該電極は該載置部と電気的に接続されており、
該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いことを特徴とするパッケージ。 - 発光素子を載置するための載置部と、
該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、
該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、
該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、
を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、
該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、
該電極は該載置部と電気的に接続されており、
開口された該窓部固定部の重心を通り、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、少なくとも異なる２の断面形状は該窓部係止部の１の側壁と該窓部固定部の重心との距離が該窓部固定部の１の側壁と該窓部固定部の重心との距離よりも短いことを特徴とするパッケージ。 - 前記窓部係止部は、前記凹部形成部の側壁に沿って上方に延びる直線よりも外側に側壁を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のパッケージ。
- 前記断面形状は、略多角形の窓部係止部の頂点付近についてであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のパッケージ。
- 前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが積層により形成されることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記パッケージは、前記載置部、前記凹部形成部、前記窓部固定部及び前記窓部係止部のいずれかが一つの部材を掘削若しくは研磨するにより形成されることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記載置部に対して垂直方向の断面形状において、他の断面形状は前記窓部係止部の側壁間の距離が前記窓部固定部の側壁間の距離よりも長いことを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は平坦部分を持つＣ型を成していることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は前記電極と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記パッケージは、外側底面から外側側面さらに外側平面にかけて前記電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 前記パッケージの外側底面は、全底面積の約７０％以上が前記電極で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載のパッケージ。
- 発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を積層する第１の工程と、
第１の工程で得られた部材を焼成する第２の工程と、
第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、
を有するパッケージの製造方法。 - 発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくとも２以上を積層して焼成する第１の工程と、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、
第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、
を有するパッケージの製造方法。 - 発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、の少なくともいずれかを掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、のいずれかを接着させる第２の工程と、
第２の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第３の工程と、
を有するパッケージの製造方法。 - 発光素子を載置するための載置部と、該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、を少なくとも含むように形成され、該載置部に対して垂直方向の断面形状において、１の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短いパッケージの製造方法であって、
該載置部と、該凹部形成部と、該窓部固定部と、該窓部係止部と、を掘削若しくは研磨して形成する第１の工程と、
第１の工程で得られた部材の外側底面及び外側側面のいずれかに電極を設ける第２の工程と、
を有するパッケージの製造方法。 - 発光素子と、
請求項１乃至１１のいずれかに記載の該発光素子を載置するパッケージと、
該発光素子からの光を透過する窓と、
を有する発光装置。 - 前記窓は、前記パッケージの窓部固定部に嵌合する形状を成していることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
- 前記窓は、前記パッケージの窓部固定部にはめ込んでいることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
- 前記窓は、集光させるレンズ構造を有していることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
- 前記窓は、軟質の透光性部材であることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
- 前記パッケージは、前記発光素子が載置された前記載置部と前記凹部形成部とで囲まれた部分に封止樹脂が固設されていることを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
- 発光素子と、請求項１乃至８のいずれかに記載の該発光素子を載置するパッケージと、該発光素子からの光を透過する窓と、を有する発光装置の製造方法であって、
該パッケージに該発光素子を載置する第１の工程と、
該パッケージに該窓をはめ込む第２の工程と、
を有する発光装置の製造方法。 - 発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージであって、
該側壁は、対向する位置に切り欠き部を有することを特徴とするパッケージ。 - 発光素子と、
該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、
該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、
を有する発光装置であって、
該パッケージの側壁は、対向する位置に切り欠き部を有し、
該切り欠き部に窓を嵌合させていることを特徴とする発光装置。 - 前記窓は、略矩形であり、
前記パッケージは、略矩形の窓の少なくとも一の対角線上に、対向する切り欠き部を有することを特徴とする請求項２３に記載の発光装置。 - 発光素子と、
該発光素子を載置する底面と側壁とを持つ凹部を有するパッケージと、
該パッケージの凹部内に設けられ発光素子からの光を透過する窓と、
を有する発光装置であって、
該窓は、略多角形の形状を成しており、
該略多角形の頂点付近に対応するパッケージの側壁の少なくとも２以上は切り欠き部を有しており、
該切り欠き部に窓を嵌合させていることを特徴とする発光装置。
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