JP2005347312A - Package for light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(Light emission diode:LED素子)などの発光素子を収容するための発光素子用パッケージに関するものである。 The present invention relates to a light emitting element package for housing a light emitting element such as a light emission diode (LED element).
発光素子の一つである発光ダイオード(LED素子)のパッケージとしては、従来からセラミック基板が利用されている。その一例を図4(a)に示す。この発光素子用パッケージはセラミック基板101上にセラミック窓枠102を積層してなり、セラミック基板101上にはLED素子103を実装するためのLED実装部104が形成されている。LED素子103はワイヤ105によって配線層106a,106bに接続されており、これら配線層を通して外部から駆動電流を供給する構成とされている。一方、LED素子103を収容するキャビティ107はセラミック窓枠102を貫通するように形成されるとともに、貫通穴の内周面には金属層108が形成されて、LED素子103からの発光光束を外部へ反射する。
Conventionally, a ceramic substrate has been used as a package of a light emitting diode (LED element) which is one of the light emitting elements. An example is shown in FIG. This light emitting element package is formed by laminating a
上記発光素子用パッケージは、例えば以下のようにして製造される。まず、セラミック基板101となるセラミックグリーンシートに、LED実装部104、配線層106a,106bとなるメタライズペーストを印刷するとともに、セラミック窓枠102を打ち抜いてキャビティ107を形成し、貫通穴の内周面に金属層108となるメタライズペーストを印刷する。そして、セラミック基板101とセラミック窓枠102を接着し、高温で焼結してこれらが一体となった焼結体を得る。その後、金属層108や配線層106a,106bにニッケル、金、パラジウム、白金などの金属メッキ層を形成する。
The light emitting element package is manufactured as follows, for example. First, on the ceramic green sheet that becomes the
ところが上記キャビティ107は、セラミック窓枠102を打ち抜いて形成するために角度θが直角になり、LED素子103からの発光光束が外部に放出されにくい問題があった。そのため、望ましい視野角と輝度が得にくい。そこで下記特許文献1には、角度θが55°〜70°となるように穿孔し、且つ金属層の中心線平均粗さRaを1〜3μm、光反射率を80%以上とすることで、高い反射効率が得られる発光素子用パッケージが提案されている。その実施形態を図4(b)に示す。この発光素子用パッケージは、セラミック窓枠102となるセラミックグリーンシートに、打ち抜き金型などを用いて打ち抜き、角度θを55°〜70°となるようにし、貫通穴の内周面に金属層108を形成する。外側へ広がるように金属層108からなる光反射層が形成されるので、光を外部へ放出しやすい。
ところが従来の発光素子用パッケージは、放出される光が一定の方向を向きにくい(指向性が悪い)問題があった。 However, the conventional light emitting device package has a problem that emitted light is difficult to be directed in a certain direction (poor directivity).
本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、放出される光が一定の方向を向きやすい発光素子用パッケージを提供することを課題とする。 The present invention has been made in the background as described above. In particular, it is an object of the present invention to provide a package for a light emitting element in which emitted light tends to be directed in a certain direction.
上記課題を解決するために本発明の発光素子用パッケージは、基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有するフレームで構成され、前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記フレームが前記セラミック基板の基板主面に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、前記内周面に金属層で構成される光反射層が形成され、前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを主要な特徴とする。 In order to solve the above problems, a package for a light-emitting element of the present invention has a ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, is plate-shaped, has a main surface and a main back surface, the main surface and the main back surface, The frame is disposed on the main surface of the ceramic substrate so that the main back surface is in contact with the main surface of the substrate, and the through hole is The main surface side is opened, a light emitting element mounting portion is formed on the main surface of the substrate surrounded by the inner peripheral surface of the through hole, and a light reflecting layer composed of a metal layer is formed on the inner peripheral surface. The main feature is that the inner peripheral surface is inclined so as to become narrower in the opening direction.
本発明の発光素子用パッケージは、基板主面と基板裏面を有するセラミック基板と、フレームから構成される。このフレームはセラミック又は金属からなり、板状で、主表面と主裏面を有し、この主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する。フレームはセラミック基板に配置され、主裏面がセラミック基板の基板主面に接するようにされる。これにより、フレームの主表面側が開口し、セラミック基板の基板主面を底面とするキャビティが形成される。貫通穴の内周面に囲まれた基板主面(キャビティの底面)に発光素子の実装部が形成される。また、貫通穴の内周面には金属層で構成される光反射層が形成される。さらに、貫通穴の内周面は開口方向に狭くなるように傾斜している。これにより開口部が狭くなるので、この開口部から放出される光が一定の方向に向きやすくなる。発光素子から発せられた光の一部は光反射層に当たって反射し、キャビティ底面に形成された金属層(発光素子の実装部や電極)によって再度反射し、開口部から放出される。 The light emitting device package of the present invention includes a ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, and a frame. This frame is made of ceramic or metal, has a plate shape, has a main surface and a main back surface, and has an inner peripheral surface formed by a through-hole penetrating the main surface and the main back surface. The frame is disposed on the ceramic substrate, and the main back surface is in contact with the main surface of the ceramic substrate. Thereby, the main surface side of the frame is opened, and a cavity having the bottom surface of the main surface of the ceramic substrate is formed. A mounting portion of the light emitting element is formed on the main surface of the substrate (the bottom surface of the cavity) surrounded by the inner peripheral surface of the through hole. In addition, a light reflection layer formed of a metal layer is formed on the inner peripheral surface of the through hole. Furthermore, the inner peripheral surface of the through hole is inclined so as to become narrower in the opening direction. As a result, the opening is narrowed, so that light emitted from the opening is easily directed in a certain direction. Part of the light emitted from the light emitting element strikes the light reflecting layer, is reflected, is reflected again by the metal layer (light emitting element mounting portion or electrode) formed on the bottom surface of the cavity, and is emitted from the opening.
上記光反射層は、メタライズ層(金属層)を用いて形成することができる。または、このメタライズ層の表面にNiや金、パラジウム、白金などの金属メッキ層を形成し、この金属層を光反射層としてもよい。 The light reflecting layer can be formed using a metallized layer (metal layer). Alternatively, a metal plating layer such as Ni, gold, palladium, or platinum may be formed on the surface of the metallized layer, and this metal layer may be used as a light reflecting layer.
また、本発明の発光素子用パッケージの別の形態は、基板主面と基板裏面とを有するセラミック基板と、板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する金属製フレームで構成され、前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記金属製フレームが前記セラミック基板に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、前記内周面が前記発光素子からの発光光束を反射し、前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜することを特徴とする。 Another embodiment of the light emitting device package of the present invention is a ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, plate-shaped, having a main surface and a main back surface, and the main surface and the main back surface. The metal frame is disposed on the ceramic substrate so that the main back surface is in contact with the substrate main surface. A main surface side is opened, and a mounting portion of a light emitting element is formed on the main surface of the substrate surrounded by the inner peripheral surface of the through hole, and the inner peripheral surface reflects a luminous flux from the light emitting element, and The peripheral surface is inclined so as to become narrower in the opening direction.
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
図1(a)に本発明に係わる発光素子用パッケージの断面図を示し、図1(b)に同じく斜視図を示す。この発光素子用パッケージは基板主面と基板裏面を有するセラミック基板2と、板状で、主表面と主裏面を有するセラミック製フレーム3から構成される。このセラミック製フレーム3には主表面と主裏面を貫通する貫通穴によって内周面9が形成されている。そして、裏面側が基板主面と接触するように、セラミック製フレーム3がセラミック基板2上に配置されている。これによって、主表面側が開口し基板主面を底面とするキャビティCが形成されている。内周面9によって囲まれた基板主面(キャビティCの底面)にはLED素子1の実装部4と、内部電極7a,7bが形成される。内周面9にはメタライズ層(金属層)5から構成される光反射層RPが形成され、この内周面9は開口方向になるにつれて狭くなるように傾斜している。これによって開口部が狭くされるので、この開口部から放出される光が一定の方向を向きやすくなる。また、光反射層に当たって反射した光の一部は、さらに発光素子1の実装部4や内部電極7a,7bなどによって反射して、開口部から放出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A shows a cross-sectional view of a light emitting device package according to the present invention, and FIG. This light emitting device package is composed of a
内周面9と基板主面とのなす角度θは30°〜80°が望ましい。30°未満の傾斜角にするのは困難で、80°を超えると光の指向性が必ずしも十分に向上しない。なお、より望ましい角度θは40°〜70°であり、さらに望ましくは50°〜60°である。
The angle θ formed between the inner
一方、キャビティCの底面に形成された内部電極7a,7bはビア6を介して外部電極8aと電気的に接続されている。LED素子1と内部電極7a,7bはワイヤ10で接続され、LED素子1の駆動電流は外部電極8a,8bから供給される。
On the other hand, the
なお、メタライズ層(金属層)5の表面にNi、金、パラジウム、銀などの金属メッキを電解メッキ又は無電解メッキにより被着させて、その金属層を光反射層RPとしてもよい。 The metallized layer (metal layer) 5 may be coated with a metal plating such as Ni, gold, palladium, or silver by electrolytic plating or electroless plating, and the metal layer may be used as the light reflecting layer RP.
次に、図2について説明する。図2(a)は金属製フレーム11を用いた実施形態である。金属製フレーム11は図1のセラミック製フレーム3と同様に板状で、主表面と主裏面を有し、主表面と主裏面を貫通する貫通穴によって内周面9が形成されている。この金属製フレーム11はロウ材などの接着層(図示しない)を用いてセラミック基板2に接着される。内周面9にはメタライズ層(金属層5)からなる光反射層RPが形成されている。
Next, FIG. 2 will be described. FIG. 2A shows an embodiment using a
セラミック製のフレームでは貫通穴を、セラミックグリーンシートに角度θをつけて打ち抜き形成する。そのため、内周面9を任意の曲面にすることは困難である。それに対して、金属製のフレームを用いると所望の形状にすることができる。例えば図2(b)のように、貫通穴をドーム状にすることもできる。このようにすると、光反射層RPに反射した光はLED素子1の実装部4に集中しやすくなる。その結果、実装部4によって光が再び反射して、開口部から放出されやすくなる。
In a ceramic frame, a through hole is formed by punching the ceramic green sheet at an angle θ. Therefore, it is difficult to make the inner
また、別の実施形態においては、図2(c)に示すように、貫通穴の内周面9が光を反射するようにできる。図2(c)では金属製フレームを用いているので、内周面9にメタライズ層(金属層)を形成しなくても、LED素子1からの発光光束を反射できる。
Moreover, in another embodiment, as shown in FIG.2 (c), the inner
なお、図1または図2の実施形態ではLED素子を1つしか搭載していないが、複数のLED素子を搭載してもよい。また、キャビティCをエポキシ樹脂などの透明高分子材料で封止してもよい。 In the embodiment of FIG. 1 or FIG. 2, only one LED element is mounted, but a plurality of LED elements may be mounted. The cavity C may be sealed with a transparent polymer material such as an epoxy resin.
図1の発光素子用パッケージの製造方法を、図3の工程図を用いて以下に説明する。まず、セラミック基板2及びセラミック製フレーム3になるべきセラミックグリーンシート2’,3’を用意する(工程1)。このようなセラミックグリーンシートは、セラミック微粉末と有機結合材、可塑剤、溶剤などの混合スリップを、周知のドクタープレード法やカレンダー法で薄板状にすることで得られる。セラミック材料には、例えばアルミナ、AlN、SiCなどが用いられる。
A method for manufacturing the light emitting device package of FIG. 1 will be described below with reference to the process chart of FIG. First, ceramic green sheets 2 'and 3' to be the
次に、セラミックグリーンシート2’にビア6となるべき貫通孔hを、打ち抜き金型を用いて打ち抜くとともに、セラミックグリーンシート3’にも貫通穴Pを打ち抜き形成する(工程2)。角度θは例えば30°〜80°とされる。 Next, the through hole h to be the via 6 is punched in the ceramic green sheet 2 'using a punching die, and the through hole P is punched and formed in the ceramic green sheet 3' (step 2). The angle θ is, for example, 30 ° to 80 °.
このように貫通孔hと貫通穴Pを形成した後、貫通穴Pの内周面に、W、Mo、銅、銀などの金属粉末からなるメタライズペーストを印刷するとともに、セラミックグリーンシート2’にも所定の位置にメタライズペースト4’,7a’,7b’,8a’,8b’を印刷する(工程3)。表面への印刷には公知のスクリーン印刷が用いられ、貫通孔hへ印刷するには印刷面の反対側から吸引しながら印刷する方法が採用される。
After forming the through hole h and the through hole P in this way, a metallized paste made of metal powder such as W, Mo, copper, silver or the like is printed on the inner peripheral surface of the through hole P, and the ceramic
次に、貫通穴Pの内周面が開口方向に狭くなるように、セラミックグリーンシート2’,3’を接着する。この接着は、セラミックグリーンシート2’,3’の接着面に接着剤を塗布し、加熱しながら圧着する方法を用いる。その後、接着したグリーンシート2’,3’をメタライズペーストとともに高温焼成すると、これらが一体となった焼結体が得られるとともに、メタライズペーストが高温処理されてメタライズ層5、LED実装部4、内部電極7a,7b、ビア6、外部電極8a,8bが形成される。セラミックグリーンシートは焼成されてセラミック基板2、セラミック製フレーム3となる。この工程の後、LED素子1を実装すると、図1の発光素子用パッケージが得られる。
Next, the ceramic
1 LED素子
2 セラミック基板
3 セラミック製フレーム
4 LED実装部
5 メタライズ層(金属層)
6 ビア
7a,7b 内部電極
8a,8b 外部電極
11 金属製フレーム
DESCRIPTION OF
6 Via 7a,
Claims (2)
板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有するフレームで構成され、
前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記フレームが前記セラミック基板の基板主面に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、
前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、
前記内周面に金属層で構成される光反射層が形成され、
前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを特徴とする発光素子用パッケージ。 A ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface;
It is plate-shaped, has a main surface and a main back surface, and is composed of a frame having an inner peripheral surface formed by a through-hole penetrating the main surface and the main back surface,
The frame is arranged on the substrate main surface of the ceramic substrate so that the main back surface is in contact with the substrate main surface, and the through hole is opened on the main surface side,
A light emitting element mounting portion is formed on the substrate main surface surrounded by the inner peripheral surface of the through hole,
A light reflecting layer composed of a metal layer is formed on the inner peripheral surface,
A package for a light emitting element, wherein the inner peripheral surface is inclined so as to become narrower in an opening direction.
板状で、主表面と主裏面とを有し、該主表面と主裏面とを貫通する貫通穴によって形成された内周面を有する金属製フレームで構成され、
前記主裏面が前記基板主面に接するように、前記金属製フレームが前記セラミック基板に配置され、前記貫通穴は前記主表面側が開口するとともに、
前記貫通穴の内周面に囲まれた前記基板主面に発光素子の実装部が形成され、
前記内周面が前記発光素子からの発光光束を反射し、
前記内周面は開口方向に狭くなるように傾斜していることを特徴とする発光素子用パッケージ。 A ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface;
It is plate-shaped, has a main surface and a main back surface, and is composed of a metal frame having an inner peripheral surface formed by a through hole penetrating the main surface and the main back surface,
The metal frame is disposed on the ceramic substrate so that the main back surface is in contact with the substrate main surface, and the through hole is open on the main surface side,
A light emitting element mounting portion is formed on the substrate main surface surrounded by the inner peripheral surface of the through hole,
The inner peripheral surface reflects the luminous flux from the light emitting element;
A package for a light emitting element, wherein the inner peripheral surface is inclined so as to become narrower in an opening direction.
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