JP2006295011A - Package for mounting light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を搭載するためのキャビティの周側面を発光素子の光を外側に向けて反射する光反射面として用いる発光素子搭載用パッケージに関する発明である。 The present invention relates to a light emitting element mounting package that uses a peripheral side surface of a cavity for mounting a light emitting element as a light reflecting surface that reflects light of the light emitting element toward the outside.
例えば、特許文献1(特開2004−207672号公報)に記載された発光素子搭載用パッケージは、図3に示すように、アルミナ基板1の上面側に形成されたキャビティ2内に発光素子3を搭載し、キャビティ2の周側面に、発光素子3の光を外側に向けて反射する光反射面4を形成した構成となっている。この場合、光反射面4には、タングステン及びモリブデンを含む下地メタライズ層5をアルミナ基板1と同時焼成し、この下地メタライズ層5上にニッケルめっき層6を介して銀めっき層7を形成することで、光反射面4となる銀めっき層7が剥離しにくい構成となっている。この特許文献1には、銀めっき層7の表面の平均粗さは1〜3μmが好ましく、光反射率は80%以上が好ましいと記載されているが(段落[0035]〜[0036]参照)、これらの条件を達成する具体的な形成方法は記載されていない。
For example, in the light emitting element mounting package described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-207672), the
また、特許文献2(特開2002−232017号公報)には、アルミナ基板と同時焼成したキャビティ周側面の下地メタライズ層の上に、ニッケルや金・白金・パラジウム等のめっき層を形成して、このめっき層の表面を光反射面とすることが記載されている(段落[0033]参照)。この特許文献2にも、めっき層の表面の平均粗さは1〜3μmが好ましく、光反射率は80%以上が好ましいと記載されており(段落[0034]参照)、更に、これらの条件を達成するために、アルミナ基板のキャビティ周側面を形成するセラミックグリーンシートの貫通穴内壁の平均粗さを4〜10μmとし(段落[0030]参照)、下地メタライズ層の平均粗さを3〜6μmとすると共に、この下地メタライズ層上に形成するめっき層の厚みを1〜13μmとすることが記載されている(段落[0034]参照)。
ところで、上記特許文献2では、セラミックグリーンシートの貫通穴内壁の平均粗さを4〜10μm、下地メタライズ層の平均粗さを3〜6μm、めっき層の厚みを1〜13μmとすることで、めっき層の表面の平均粗さを1〜3μm、光反射率を80%以上とするようにしているが、この方法では、セラミックグリーンシートの貫通穴内壁の平均粗さ、下地メタライズ層の平均粗さ及びめっき層の厚みを全て厳格に管理する必要があるため、生産管理に手間がかかって、製造コストが高くなるという欠点がある。
By the way, in the said
しかも、光反射面表層のめっき層を、光反射率が高いと言われている銀めっきで形成した場合でも、めっき層表面の光沢度が不足して、実際には光反射率を大きく向上させることは困難である。 Moreover, even when the plating layer on the surface of the light reflecting surface is formed by silver plating, which is said to have a high light reflectance, the glossiness of the plating layer surface is insufficient, and the light reflectance is actually greatly improved. It is difficult.
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、光反射面の光沢度を高めた発光素子搭載用パッケージを簡単な方法で製造できるようにすることである。 The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to manufacture a light-emitting element mounting package in which the glossiness of the light reflecting surface is increased by a simple method.
ところで、光反射面表層のめっき層の光沢度を高めるために、表層のめっき層を光沢度の高い光沢銀めっきで形成することが考えられる。しかし、表層のめっき層を光沢銀めっき層としただけでは、その下地のニッケルめっき層の凹凸のために光沢銀めっき層の表面にも凹凸ができてしまい、それほど高い光沢度とはならない。 By the way, in order to increase the glossiness of the plating layer on the surface of the light reflecting surface, it is conceivable to form the plating layer on the surface layer by glossy silver plating having a high glossiness. However, if only the surface plating layer is a bright silver plating layer, the surface of the bright silver plating layer is uneven due to the unevenness of the underlying nickel plating layer, and the glossiness is not so high.
そこで、請求項1に係る発明は、発光素子搭載用パッケージの光反射面に、光沢ニッケルめっき層を下地とし、その上に光沢銀めっき層を形成した構成としたものである。このように、表層の銀めっき層とその下地のニッケルめっき層の両方を光沢めっきで形成すれば、下地の光沢ニッケルめっき層は、凹凸の小さい下地めっき層となるため、その上に形成する光沢銀めっき層の凹凸が小さくなり、光沢度の高い光反射面を形成することができる。しかも、光沢ニッケルめっき層と光沢銀めっき層の形成方法は、ニッケルめっき液と銀めっき液にそれぞれ光沢剤を添加するだけで、それ以外は従来と同じめっき処理方法を用いれば良いため、製造方法も簡単であり、低コスト化の要求も満たすことができる。
Therefore, the invention according to
本発明は、パッケージ本体を1000℃以下で焼成する低温焼成セラミックで形成した発光素子搭載用パッケージに適用することも可能であるが、請求項2のように、パッケージ本体を、アルミナ、窒化アルミニウム等の高温焼成セラミックで形成し、前記キャビティの周側面に、タングステン、モリブデン等の高融点金属よりなる下地メタライズ層を前記パッケージ本体と同時焼成し、この下地メタライズ層の上に光沢ニッケルめっき層を介して光沢銀めっき層を形成するようにしても良い。このようにすれば、パッケージ本体(セラミック)と下地メタライズ層と光沢ニッケルめっき層と光沢銀めっき層との間の接合強度が強くなり、パッケージ本体に搭載した発光素子を透明樹脂で封止する工程で、光沢銀めっき層や光沢ニッケルめっき層が剥離することを防止することができる。
The present invention can also be applied to a light emitting element mounting package formed of a low-temperature fired ceramic that fires the package body at 1000 ° C. or lower. As in
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図1は、パッケージ本体11に発光素子12を搭載するためのキャビティ13を1個のみ形成した発光素子搭載用パッケージの構成例であり、図2は、パッケージ本体11に発光素子12を搭載するためのキャビティ13を複数個形成した発光素子搭載用パッケージの構成例である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration example of a light emitting element mounting package in which only one
パッケージ本体11は、例えば複数のセラミック層11a〜11c(セラミックグリーンシート)を積層して焼成一体化した多層セラミック基板により構成され、その最上層のセラミック層11aに形成した貫通穴によってキャビティ13が形成されている。各セラミック層11a〜11cは、アルミナ、窒化アルミニウム等の1000℃以上で焼成する高温焼成セラミックで形成され、キャビティ13の周側面は、発光素子12の光を外側に向けて反射する光反射面21を形成するために、外側に向けて拡開するように形成されている。
The
キャビティ13の底面となる部分には、発光素子12をボンディングワイヤ14で接続するためのパッド15が形成され、各セラミック層11b,11cには、層間を電気的に接続するビア16と配線パターン17がタングステン、モリブデン等の高融点金属導体ペーストにより印刷焼成されている。
A
キャビティ13の周側面には、タングステン、モリブデン等の高融点金属よりなる下地メタライズ層18がパッケージ本体11と同時焼成され、この下地メタライズ層18の上に光沢ニッケルめっき層19が形成され、この光沢ニッケルめっき層19の上に光沢銀めっき層20が形成され、この光沢銀めっき層20の表面が光反射面21となっている。
On the peripheral side surface of the
この場合、光沢ニッケルめっき層19の厚みは、光沢銀めっき層20との接合強度を確保するために1〜8μmとすることが望ましい。また、光沢銀めっき層20の厚みが薄すぎると、下地のニッケルが光沢銀めっき層20表面に浸透して光沢銀めっき層20表面(光反射面21)が変色するため、光沢銀めっき層20の厚みは、2.5μm以上とすることが望ましい。
In this case, the thickness of the bright
以上のように構成した発光素子搭載用パッケージを製造する場合は、焼成前の各セラミック層11a〜11c(セラミックグリーンシート)に、それぞれ下地メタライズ層18、ビア16、配線パターン17をタングステン、モリブデン等の高融点金属の導体ペーストで印刷した後、各セラミック層11a〜11cを積層・圧着して一体化し、これを高温焼成セラミックの焼結温度で焼成する。これにより、パッケージ本体11と下地メタライズ層18、ビア16、配線パターン17を同時焼成する。
In the case of manufacturing the light emitting element mounting package configured as described above, the base metallized
この後、光沢ニッケルめっき行程に進み、光沢剤を添加したニッケルめっき液を用いて電解めっき法又は無電解めっき法によりキャビティ13の周側面の下地メタライズ層18上に1〜8μmの厚みの光沢ニッケルめっき層19を形成する。
Thereafter, the process proceeds to a bright nickel plating step, and a bright nickel having a thickness of 1 to 8 μm is formed on the underlying metallized
この後、光沢銀めっき行程に進み、光沢剤を添加した銀めっき液を用いて、電解めっき法又は無電解めっき法により、キャビティ13の周側面の光沢ニッケルめっき層19上に2.5μm以上の厚みの光沢銀めっき層20を形成する。この光沢銀めっき層20の表面が光反射面21となる。
Thereafter, the process proceeds to a bright silver plating step, and a silver plating solution to which a brightening agent is added is used to deposit 2.5 μm or more on the bright
本発明者らは、本実施例のパッケージの光反射面21の光沢度を評価するために、比較例として、下地メタライズ層の上に、光沢剤無しの普通の下地ニッケルめっき層を形成し、この下地ニッケルめっき層の上に光沢銀めっき層を形成したパッケージを作製した。そして、本実施例と比較例のパッケージの光沢銀めっき層の表面(光反射面)の光沢度を計測したところ、比較例では、光沢度が0.6であったのに対して、本実施例では、光沢度が1.0であり、比較例よりも各段に高い光沢度が得られた。また、下地ニッケルめっき層表面の光沢度を計測したところ、比較例の下地ニッケルめっき層は、光沢剤無しであるため、光沢度が0.1という非常に低い数値であったのに対して、本実施例では、光沢ニッケルめっきを用いているため、光沢度が比較例よりも各段に高い0.5であった。
In order to evaluate the glossiness of the
ここで、光沢度は、次式で定義される。
光沢度=2−log10(反射率)
反射率=反射光量/入射光量
但し、反射率は、入射光に対して45°方向への反射率である。光沢度の計測器は、日本電色工業社製のデンシトメーター「ND10」を使用した。
Here, the glossiness is defined by the following equation.
Glossiness = 2-log 10 (reflectance)
Reflectivity = amount of reflected light / amount of incident light However, the reflectance is a reflectance in a 45 ° direction with respect to incident light. The densitometer “ND10” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. was used as the glossiness measuring instrument.
この試験結果から、下地ニッケルめっき層の光沢度の影響がその上の銀めっき層の光沢度に大きく現れることが容易に推測できる。一般に、めっき層表面の凹凸が大きくなるほど、光沢度が低くなるという関係があることを考慮すると、比較例の光沢剤無しの下地ニッケルめっき層は、光沢度が0.1という非常に低い数値であることから、表面の凹凸がかなり大きいものと推測できる。このため、比較例のように、光沢剤無しの下地ニッケルめっき層の上に光沢銀めっき層を形成しても、その下地ニッケルめっき層の凹凸のために光沢銀めっき層の表面にも凹凸ができてしまい、光沢度が0.6程度にしかならず、それほど高い光沢度とはならない。 From this test result, it can be easily estimated that the influence of the glossiness of the underlying nickel plating layer appears greatly in the glossiness of the silver plating layer thereon. In general, considering that there is a relationship that the unevenness of the plating layer surface increases and the glossiness decreases, the base nickel plating layer without the brightener of the comparative example has a very low numerical value of 0.1. From this, it can be assumed that the unevenness of the surface is quite large. For this reason, even if the bright silver plating layer is formed on the base nickel plating layer without the brightener as in the comparative example, the surface of the bright silver plating layer is uneven due to the unevenness of the base nickel plating layer. As a result, the glossiness is only about 0.6, and the glossiness is not so high.
これに対して、本実施例では、下地ニッケルめっき層19も、その上の銀めっき層20と同じく、光沢めっきで形成しているので、下地の光沢ニッケルめっき層19は、光沢度が比較例よりも各段に高い0.5となり、比較例よりも明らかに凹凸の小さい下地めっき層となる。このため、下地の光沢ニッケルめっき層19の上に形成する光沢銀めっき層20表面の凹凸も小さくなり、光沢度が1.0という非常に高い光沢度の光反射面21を形成することができる。しかも、光沢ニッケルめっき層19と光沢銀めっき層20の形成方法は、ニッケルめっき液と銀めっき液にそれぞれ光沢剤を添加するだけで、それ以外は従来と同じめっき処理方法を用いれば良いため、製造方法も簡単であり、低コスト化の要求も満たすことができる。
On the other hand, in this embodiment, the underlying
しかも、パッケージ本体11のキャビティ13の周側面に下地メタライズ層18を同時焼成し、この下地メタライズ層18の上に光沢ニッケルめっき層19を介して光沢銀めっき層20を形成するようにしたので、パッケージ本体11(セラミック)と下地メタライズ層18と光沢ニッケルめっき層19と光沢銀めっき層20との間の接合強度が強くなり、パッケージ本体11に搭載した発光素子12を透明樹脂で封止する工程で、光沢銀めっき層20や光沢ニッケルめっき層19が剥離することを防止することができる利点もある。
Moreover, since the base metallized
尚、図1及び図2のパッケージ構成例では、キャビティ13の周側面のみに光反射面21を形成したが、キャビティ13の底面に跨がって光反射面21を形成したり、キャビティ13の周側面の一部に光反射面21を形成しない部分があっても良い。
1 and 2, the
その他、本発明は、パッケージ本体を1000℃以下で焼成する低温焼成セラミックで形成した発光素子搭載用パッケージに適用することも可能である等、種々変形して実施できることは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention can be implemented in various modifications, such as being applicable to a light emitting element mounting package formed of a low temperature fired ceramic in which the package body is fired at 1000 ° C. or lower.
11…パッケージ本体、12…発光素子、13…キャビティ、18…下地メタライズ層、19…光沢ニッケルめっき層、20…光沢銀めっき層、21…光反射面
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