JP2007234846A - Ceramic package for light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を搭載するために用いるセラミックパッケージに関するものである。 The present invention relates to a ceramic package used for mounting a light emitting element such as a light emitting diode.
従来、発光素子の一種として、発光ダイオード(Light emission diode:以下LED素子とも記す)がよく知られている。近年においては、高輝度青色発光ダイオードが実用化された結果、赤色、緑色及び青色のLED素子を組み合わせて高輝度の白色光が得られるようになった。そのため、これら3色のLED素子を電球や自動車のヘッドライトとして使用するための開発が進められている。LED素子は電力消費量が少ないという利点を有するため、ヘッドライトにLED素子を使用すればバッテリーの負荷を減らすことが可能である。そのほか、LED素子は長寿命という利点も有するため、蛍光灯や電球などといった室内照明への適用も検討されている。上記のような用途でLED素子を使用する場合、LED素子の利点を最大限引き出すためには、LED素子を搭載するためのパッケージ自体の性能がよいことも重要なファクターとなる。その点、セラミックパッケージは、例えばオーガニックパッケージと比較して耐久性、耐熱性、耐食性、放熱性に優れることから、LED素子の搭載に好適であると考えられている。 Conventionally, a light emitting diode (hereinafter also referred to as an LED element) is well known as a kind of light emitting element. In recent years, as a result of putting high-luminance blue light-emitting diodes into practical use, high-luminance white light can be obtained by combining red, green, and blue LED elements. Therefore, development for using these three-color LED elements as a light bulb or a headlight of an automobile is underway. Since the LED element has an advantage of low power consumption, if the LED element is used for the headlight, the load on the battery can be reduced. In addition, since the LED element also has an advantage of a long life, application to indoor lighting such as a fluorescent lamp and a light bulb is also being studied. When the LED element is used in the above-described application, in order to maximize the advantages of the LED element, it is an important factor that the performance of the package itself for mounting the LED element is good. In that respect, ceramic packages are considered to be suitable for mounting LED elements because they are superior in durability, heat resistance, corrosion resistance, and heat dissipation compared to organic packages, for example.
図12には、LED素子用セラミックパッケージ100の従来例を示している。このLED素子用セラミックパッケージ100は、LED素子101を収容可能なキャビティ102を有している。詳しくは、LED素子用セラミックパッケージ100は、複数のセラミック層103〜106からなるセラミック基板107を備え、そのセラミック基板107の中央部には、上面側及び下面側にて開口する穴部108が形成されている。そして、そのセラミック基板107の下面側から穴部108を塞ぐようにヒートシンク109が設けられている。このヒートシンク109の上面と穴部108の側面とにより基板上面側に開口するキャビティ102が形成され、そのキャビティ102内においてヒートシンク109の上面にLED素子101が搭載されている。
FIG. 12 shows a conventional example of a
このLED素子用セラミックパッケージ100のキャビティ102内には、LED素子101を覆うための透明樹脂110が充填されている。この構成であると、LED素子101が透明樹脂110により封止され保護される。さらに、光を透過可能な透明樹脂110であるので、LED素子101からの発光光束を遮らずにキャビティ102外に放射させることができる。また、LED素子101はその発光時に発熱を伴うが、ヒートシンク109を設けることにより熱が効率よく放散される。これにより、LED素子101自体の昇温により発光輝度や発光波長が変化するといった問題が回避される。
The
ところで、LED素子101を封止するために用いられる透明樹脂110は、セラミックパッケージ100との接着性が十分ではなく、さらにセラミックパッケージ100と熱膨張率が異なる。そのため、LED素子101の発熱により透明樹脂110が膨張してセラミックパッケージ100から脱落するといった問題が生じる。その対策として、このセラミックパッケージ100では、キャビティ102の開口側に鍔部111を設け、その鍔部111によって透明樹脂110を脱落不能に固定している。なお、この鍔部111は、セラミック基板107を構成する最上層のセラミック層103における穴部108の内周寸法を小さくし、そのセラミック層103を下層のセラミック層104よりも張り出させることで形成されている。
By the way, the
図12のような従来例と同じく、キャビティの開口側に透明樹脂を固定するための係合構造(即ち脱落防止構造)を設けたセラミックパッケージが、例えば特許文献1に開示されている。
しかしながら、上記セラミックパッケージ100では、キャビティ102の開口側にて鍔部111がパッケージ中心方向に出っ張っている。ゆえに、その鍔部111がLED素子101の発する光を遮ってしまい、発光効率を悪化させるといった問題がある。また、セラミック基板107を加工して鍔部111を設けようとしても、セラミックは加工性がよくないため、製造が極めて困難になる。よって、パッケージ100の製造コストが増加するといった問題も生じる。
However, in the
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明樹脂の脱落防止構造を有するもかかわらず、それによって発光素子の光が遮られることがなく、しかも比較的容易に製造できる発光素子用セラミックパッケージを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to manufacture a relatively easy manufacturing process that does not block light from the light-emitting element even though it has a transparent resin drop-off preventing structure. An object of the present invention is to provide a ceramic package for a light emitting device.
上記課題を解決するための手段(手段1)としては、基板主面及び基板裏面を有するとともに、前記基板主面側及び前記基板裏面側にて開口する穴部を有するセラミック基板と、金属体主面及び前記金属体主面上に発光素子を搭載可能な搭載部を有し、前記穴部を前記金属体主面によって前記基板裏面側から塞ぐようにして前記セラミック基板に取り付けられた放熱用金属体とを備え、前記金属体主面と穴部の側面とでキャビティが形成され、そのキャビティ内に前記搭載部と前記発光素子とを覆う透明樹脂が充填可能な発光素子用セラミックパッケージにおいて、前記金属体主面における前記搭載部の周囲に、樹脂固定用の凹凸部が設けられていることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージがある。 Means (Means 1) for solving the above problems include a ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, and having holes opened on the substrate main surface side and the substrate back surface side, and a metal body main A heat-dissipating metal attached to the ceramic substrate so as to have a mounting portion capable of mounting a light emitting element on the surface and the metal body main surface, and so as to close the hole portion from the substrate back surface side by the metal body main surface A ceramic package for a light-emitting element capable of being filled with a transparent resin that covers the mounting part and the light-emitting element in the cavity. There is a ceramic package for a light emitting element characterized in that an uneven portion for fixing a resin is provided around the mounting portion on the main surface of the metal body.
従って、手段1に記載の発明によると、放熱用金属体の金属体主面において搭載部の周囲に樹脂固定用の凹凸部が設けられているので、キャビティ内に充填される透明樹脂との密着性が高くなり、透明樹脂を確実に固定することができる。また、この樹脂固定用の凹凸部は、発光素子よりも奥側(基板裏面に近い側)に位置するので、従来のパッケージのように発光素子が発する光を遮断することがなく、発光効率の悪化を回避することができる。さらに、凹凸部は放熱用金属体に設けられるので、セラミック基板に設ける場合と比較して加工性に優れ、樹脂を固定するために最適な形状の凹凸部を容易に形成することができる。このように、本発明の発光素子用セラミックパッケージは、透明樹脂の脱落防止構造を有するもかかわらず、それによって発光素子の光が遮られることがなく、しかも比較的容易に製造することができる。
Therefore, according to the invention described in the
上記セラミックパッケージを構成するセラミック基板は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、ベリリア、ムライトなどのセラミック絶縁材料を主体として構成されている。セラミック基板は発光素子に電力を供給するための導体層を有していることがよく、特にはこのような導体層を2層以上に有するセラミック多層基板を用いることが好ましい。このような導体層としては、例えば、パッケージ内部に設けられたメタライズ層からなる内層導体パターンや、基板主面と基板裏面に設けられたメタライズ層からなるパッドなどを挙げることができる。 The ceramic substrate constituting the ceramic package is mainly composed of a ceramic insulating material such as alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite. The ceramic substrate preferably has a conductor layer for supplying electric power to the light emitting element, and it is particularly preferable to use a ceramic multilayer substrate having two or more such conductor layers. Examples of such a conductor layer include an inner layer conductor pattern made of a metallized layer provided inside the package, and a pad made of a metallized layer provided on the substrate main surface and the substrate back surface.
前記セラミック基板は、基板主面にて開口するキャビティを1つまたは2つ以上有している。このキャビティの形状としては特に限定されず、矩形状や円形状などが採用されうる。 The ceramic substrate has one or more cavities that open on the main surface of the substrate. The shape of the cavity is not particularly limited, and a rectangular shape or a circular shape can be adopted.
前記放熱用金属体は、熱伝導率が大きく熱を効率よく逃がす金属材料を用いて形成される。この形成材料としては、例えば、銅−タングステン系やコバルト系などの合金、銅やアルミニウムなどの金属が用いられる。 The heat-dissipating metal body is formed using a metal material that has high thermal conductivity and efficiently releases heat. As this forming material, for example, an alloy such as copper-tungsten or cobalt, or a metal such as copper or aluminum is used.
前記放熱用金属体の搭載部に搭載されるべき発光素子の好適例としてはLED素子が挙げられるが、これ以外のもの、例えば半導体レーザ素子(LD素子)やVCSELなどを用いてもよい。1つのキャビティ内に搭載される発光素子は1つであっても、複数であってもよい。例えば、赤色、緑色及び青色のLED素子を1つのキャビティ内に実装することで、白色光を得るように構成してもよい。 Although a LED element is mentioned as a suitable example of the light emitting element which should be mounted in the mounting part of the said metal body for heat dissipation, Other things, for example, a semiconductor laser element (LD element), VCSEL, etc. may be used. There may be one light emitting element or a plurality of light emitting elements mounted in one cavity. For example, you may comprise so that white light may be obtained by mounting red, green, and blue LED elements in one cavity.
前記樹脂固定用の凹凸部は、放熱用金属体を貫通しない凹部であることがよい。このようにすると、キャビティ内に透明樹脂を充填する際にその凹部を通してパッケージ外部に透明樹脂が漏れ出てしまうことが防止される。また、前記凹部は、前記搭載部を包囲する溝部であることがよい。この溝部としては、円形状の環状溝や、蛇行させた溝を挙げることができる。また、この溝部は、前記基板裏面側に行くに従って幅広となる断面形状の凹部であることがより好ましい。このように凹部を設けると、透明樹脂をより確実に固定することができる。さらに、前記凹部の開口部は、前記セラミック基板により部分的に覆われていることがよい。このようにすると、透明樹脂を固定するための好適な係合構造を実現することができる。勿論、前記樹脂固定用の凹凸部は、溝に限定されるものではなく、放熱用金属体を貫通する貫通孔や非貫通孔であってもよい。なお、前記樹脂固定用の凹凸部は、周知の金属加工(例えばコイニング加工やパンチング加工)にて容易に形成することができる。 The uneven portion for fixing the resin may be a recess that does not penetrate the metal body for heat dissipation. This prevents the transparent resin from leaking out of the package through the recess when the cavity is filled with the transparent resin. Moreover, it is preferable that the said recessed part is a groove part surrounding the said mounting part. Examples of the groove include a circular annular groove and a meandering groove. The groove is more preferably a recess having a cross-sectional shape that becomes wider toward the back side of the substrate. When the concave portion is provided in this way, the transparent resin can be more reliably fixed. Furthermore, it is preferable that the opening of the recess is partially covered with the ceramic substrate. If it does in this way, the suitable engagement structure for fixing transparent resin is realizable. Of course, the uneven portion for fixing the resin is not limited to the groove, and may be a through hole or a non-through hole that penetrates the metal body for heat dissipation. The uneven portion for fixing the resin can be easily formed by known metal processing (for example, coining processing or punching processing).
前記セラミック基板は複数のセラミック層により構成された多層基板であり、前記多層基板は前記複数のセラミック層のうちの少なくとも1層で構成され、前記穴部の側面から突出した張出部を有し、前記放熱用金属体の前記金属体主面は前記張出部にロウ材を介してロウ付けされていることがよい。 The ceramic substrate is a multilayer substrate composed of a plurality of ceramic layers, and the multilayer substrate is composed of at least one layer of the plurality of ceramic layers, and has a protruding portion protruding from a side surface of the hole portion. The metal body main surface of the heat radiating metal body may be brazed to the projecting portion via a brazing material.
前記ロウ材としては、例えば銀ロウ材や銅ロウ材などが挙げられる。銀ロウ材とは、銀(Ag)を主成分として、これに銅(Cu)、亜鉛(Zn)などの金属を加えた合金のことを指す。銅ロウ材とは、銅(Cu)を主成分として、これに銀(Ag)、亜鉛(Zn)などの金属を加えた合金のことを指す。ちなみに、銀ロウ材及び銅ロウ材以外のロウ材としては、金ロウ材、ニッケルロウ材、アルミニウムロウ材などがある。 Examples of the brazing material include silver brazing material and copper brazing material. The silver brazing material refers to an alloy in which silver (Ag) is a main component and a metal such as copper (Cu) or zinc (Zn) is added thereto. The copper brazing material refers to an alloy containing copper (Cu) as a main component and a metal such as silver (Ag) or zinc (Zn) added thereto. Incidentally, examples of the brazing material other than the silver brazing material and the copper brazing material include a gold brazing material, a nickel brazing material, and an aluminum brazing material.
前記放熱用金属体は、多層基板の内層に位置する中間セラミック層に対して取り付けられていることが好ましい。その理由は、放熱用金属体を多層基板から突出させない状態で取り付けることができ、パッケージの低背化に有利だからである。さらに、前記中間セラミック層をパッケージ中心方向に向かって張り出し、その中間セラミック層の張出部の下面側をテーパ状に形成することが好ましい。このようにすると、キャビティへの透明樹脂の充填時においてその透明樹脂が凹凸部内に確実に入り込む。また、その透明樹脂とセラミック基板との接触面積を十分に確保できるため、透明樹脂をより確実に固定することができる。 The heat dissipating metal body is preferably attached to an intermediate ceramic layer located in the inner layer of the multilayer substrate. The reason is that the metal body for heat dissipation can be attached without protruding from the multilayer substrate, which is advantageous for reducing the height of the package. Furthermore, it is preferable that the intermediate ceramic layer is extended toward the center of the package, and the lower surface side of the extended portion of the intermediate ceramic layer is formed in a tapered shape. If it does in this way, the transparent resin will surely enter into the concavo-convex part when the transparent resin is filled into the cavity. In addition, since the contact area between the transparent resin and the ceramic substrate can be sufficiently secured, the transparent resin can be more reliably fixed.
上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては、手段1に記載のセラミックパッケージと、前記セラミック基板の前記基板主面側に搭載された発光素子と、前記発光素子を覆う透明樹脂とを備えたことを特徴とする発光装置がある。従って、手段2に記載の発光装置によれば、透明樹脂を用いて発光素子を確実に封止することができ、発光素子の発光光束を遮蔽せずに外部に確実に放射することができる。
As another means (means 2) for solving the above problems, the ceramic package according to
以下、本発明を具体化した実施形態の発光素子用セラミックパッケージ10を図面に基づき詳細に説明する。図1は、発光素子付きのセラミックパッケージ10(即ち発光装置1)を示す概略断面図である。図2は、発光素子搭載前のセラミックパッケージ10を示す概略断面図である。図3は、発光素子搭載前のセラミックパッケージ10を示す平面図である。
Hereinafter, a
図1〜図3に示されるように、セラミックパッケージ10を構成するセラミック基板11は、上面(基板主面)12及び下面(基板裏面)13を有する矩形平板状の部材である。このセラミック基板11は、上側セラミック層14と中間セラミック層15と下側セラミック層16とからなる3層構造の基板(多層基板)であり、上面12側及び下面13側にて開口する円形状の穴部17を有する。なお、セラミック層の層数は任意であり、2層や4層以上であってもよい。本実施形態において、各セラミック層14〜16は、いずれもアルミナ焼結体からなる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
セラミック基板11には、穴部17を基板裏面13側から塞ぐようにしてヒートシンク18が取り付けられており、そのヒートシンク18の上面(金属体主面)19と穴部17の側面20とでキャビティ21が形成されている。
A
ヒートシンク18における上面の中央部(キャビティ21の底面の中央部)には、LED素子22を搭載可能な搭載部23が形成されており、この搭載部23に、例えば熱硬化性接着剤等を用いてLED素子22が接合されている。ヒートシンク18は、熱伝導率の大きな金属材料(例えば、銅)を用いて板状に形成された放熱用金属体であり、LED素子22が発する熱を効率よく放熱する。
A mounting
本実施形態のキャビティ21は平面視で円形状を呈している。このキャビティ21内にはエポキシ等の熱硬化性樹脂からなる透明樹脂25が充填され、その結果、透明樹脂25により搭載部23とLED素子22とが全体的に覆われている。
The
キャビティ21の開口側の側面(上側セラミック層14の穴部17側面)20は、底面(ヒートシンク18の上面)を基準として約45°の傾斜角を有するテーパ面となっている。このキャビティ21の側面20には、タングステンメタライズ層上にニッケルめっき、銀メッキ等を施した層構造の光反射層28が形成されており、この光反射層28によって、LED素子22の発光光束がセラミック基板11の厚さ方向(図1の上方)に反射されるようになっている。
A side surface (side surface of the
中間セラミック層15における穴部17の直径は、上側セラミック層14及び下側セラミック層16の穴部17の直径よりも小さく形成されている。中間セラミック層15において穴部17の周縁部分は、穴部17の側面20からパッケージ中心方向に突出した張出部30となっている。
The diameter of the
各セラミック層14〜16の界面にはタングステンメタライズ層からなる導体層31が形成されている。中間セラミック層15の張出部30上面には、導体層31の一部を構成するボンディングパッド32が一対設けられている。これらボンディングパッド32は、タングステンメタライズ層上にニッケルめっき、銀めっき等を施した層構造を有している。各ボンディングパッド32はワイヤボンディング33を介してLED素子22側の端子と電気的に接続されている。
A
セラミック基板11(下側セラミック層16)における下面13の外周部には、電極用ソルダーパッド34が複数個設けられている。これら電極用ソルダーパッド34は、ボンディングパッド32と同様の層構造(タングステンメタライズ層上にニッケルめっき、銀めっき等を施した層構造)を有している。各電極用ソルダーパッド34は、セラミック基板11の側面に設けられたキャスタレーション35の導体部を介して内層の導体層31に接続されている。
A plurality of
中間セラミック層15における張出部30下面の導体層31上には、図示しないめっき層を介してロウ材層37が設けられており、そのロウ材層37を介してヒートシンク18がロウ付けされている。
A
ヒートシンク18の上面において、搭載部23の周囲には樹脂固定用の凹部39が設けられている。この凹部39は、ヒートシンク18を貫通しない凹部であって、その深さはヒートシンク18の厚さの半分以下である。本実施形態における凹部39は、搭載部23を包囲するよう形成された平面視で円形状の溝(環状溝)であり、その凹部39の開口部40はセラミック基板11の張出部30により部分的に覆われている。つまり、凹部39は、その内周縁の直径がセラミック基板11の穴部17の最小径(中間セラミック層15の直径)の値よりも小さく、外周縁の直径が穴部17の最小径の値よりも大きくなるよう形成されている。そして、中間セラミック層15とヒートシンク18との接合状態において、凹部39が形成する空間は、張出部30の下側に入り組んだ断面形状(基板裏面側に行くに従って幅広となる断面形状)となる。
On the upper surface of the
ヒートシンク18における搭載部23や凹部39は、周知の金属加工方法(コイニング加工やパンチング加工)によって形成される。このように、ヒートシンク18に凹部39を形成することによって、キャビティ21内に充填された透明樹脂25が脱落しないよう確実に固定される。なお、エッチング加工などを行って搭載部23や凹部39を形成してもよい。
The mounting
次に、上記構造のセラミックパッケージ10を製造する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。そしてこのスラリーを従来周知の手法(例えばドクターブレード法やカレンダーロール法)によりシート状に成形して、複数のセラミックグリーンシート41,42,43を作製する(図4参照)。
First, a slurry is prepared by mixing alumina powder, an organic binder, a solvent, a plasticizer and the like. Then, the slurry is formed into a sheet shape by a conventionally known method (for example, a doctor blade method or a calender roll method) to produce a plurality of ceramic
次に、従来周知の打ち抜き金型を用いてパンチング加工を行い、各セラミックグリーンシート41,42,43に円形状の貫通穴45,46,47をそれぞれ形成する(図5参照)。なお、最上層となるセラミックグリーンシート41の貫通穴45はテーパ状をなすように形成される。また、従来周知の打ち抜き加工によって、各セラミックグリーンシート41,42,43にキャスタレーション用の穴48を形成する。
Next, punching is performed using a conventionally known punching die to form circular through
次に、従来周知のペースト印刷装置を用いて、最上層となるセラミックグリーンシート41の有する貫通穴45の内周面に、メタライズ層形成用材料であるタングステンペースト49を塗布する(図6参照)。また、同じ装置を用いて、タングステンペースト49をセラミックグリーンシート42,43の所定箇所に塗布する(図6参照)。
Next, a
次に、各セラミックグリーンシート41,42,43を積層し、従来周知のラミネート装置を用いて厚さ方向に所定の荷重を加えることにより、これらを圧着、一体化して積層体を形成する。その後、この積層体をアルミナが焼結しうる所定の温度(例えば1500℃〜1700℃程度の温度)に加熱する焼成工程を行う。この焼成を経ると、図7に示されるように、各セラミックグリーンシート41,42,43が焼結して、複数のセラミック層14,15,16からなるセラミック基板11が得られる。また、タングステンペースト49の焼結によって、キャビティ21の光反射層28、導体層31、ボンディングパッド32、電極用ソルダーパッド34、及びキャスタレーション35のタングステンメタライズ層がそれぞれ形成される。
Next, the ceramic
次に、電解ニッケルめっきを行ってタングステンメタライズ層上にニッケル層を形成し、さらに電解銀めっきを行ってニッケル層上に銀めっき層を形成する。その結果、光反射層28、導体層31、ボンディングパッド32、電極用ソルダーパッド34、及びキャスタレーション35を完成させる。
Next, electrolytic nickel plating is performed to form a nickel layer on the tungsten metallized layer, and electrolytic silver plating is further performed to form a silver plating layer on the nickel layer. As a result, the
さらに、セラミック基板11の穴部17における張出部30下面に銀ロウ材を配置して炉内で所定温度(例えば、750℃の温度)に加熱することでロウ材層37を形成する。その後、その張出部30におけるロウ材層37にヒートシンク18の上面外周部を接合させてロウ付けする。その結果、図2に示す発光素子用セラミックパッケージ10が完成する。
Furthermore, a
以上のようにして得られた発光素子用セラミックパッケージ10については、この後さらに素子搭載工程を行って、LED素子22の実装及びワイヤボンディングを実施する。次に充填工程を行って、キャビティ21内に透明樹脂25を充填する。その際、透明樹脂25が凹部39内にも進入するが、この凹部39はヒートシンク18を貫通していないので透明樹脂25がパッケージ外部に漏れ出す心配がない。次に、このようにして充填された透明樹脂25を熱硬化させることにより、透明樹脂25の脱落防止構造を有する発光素子付きのセラミックパッケージ1を完成させる。得られたセラミックパッケージ1は、オーガニック配線基板2上にはんだ3を用いて実装される(図1参照)。
About the
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態の発光素子用セラミックパッケージ10では、ヒートシンク18の上面において搭載部23の周囲に樹脂固定用の凹部39が設けられているので、キャビティ21内に充填される透明樹脂25との密着性が高くなり、透明樹脂25を確実に固定することができる。また、この樹脂固定用の凹部39は、キャビティ21内においてLED素子22よりも奥側に位置するので、従来のセラミックパッケージ100のようにLED素子101が発する光を遮断することがなく、発光効率の悪化を回避することができる。さらに、凹部39は金属材料からなるヒートシンク18に設けられるので、従来技術のようにセラミック基板107に鍔部111を設ける場合と比較して加工性に優れ、透明樹脂25を固定するために最適な形状の凹部39を設けることができる。このように、本実施形態の発光素子用セラミックパッケージ10は、透明樹脂25の脱落防止構造を有するもかかわらず、それによってLED素子22の光が遮られることがなく、しかも比較的容易に製造することができる。
(1) In the
(2)本実施の形態の場合、樹脂固定用の凹部39は搭載部23を包囲する環状溝であるので、キャビティ21内に設けられた透明樹脂25をその周方向に均一に固定することができる。また、凹部39は基板裏面側に行くに従って幅広となる断面形状の空間を形成するので、いわゆるアンカー効果が得られ、透明樹脂25を確実に固定することができる。
(2) In the case of the present embodiment, since the
(3)本実施の形態の発光素子用セラミックパッケージ10には、ヒートシンク18が設けられているため、LED素子22が発する熱を効率よく放熱することができ、LED素子22自体の昇温により発光輝度や発光波長が変化するといった問題を回避することができる。
(3) Since the
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態の発光素子用セラミックパッケージ10では、キャビティ21の内面に、タングステンメタライズ層等を主体とする光反射層28を形成したが、これを省略した構成としてもよい。即ち、白色を呈するセラミックをキャビティ21の内面にて露出させ、その表面を光反射面としてもよい。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the
・図8〜図11には、別の実施形態のセラミックパッケージ50,60,70,80が示されている。図8のセラミックパッケージ50では、中間セラミック層15の張出部30を、下面側に行くほど広くなるテーパ状に形成している点が上記実施形態と異なっている。このようにすると、透明樹脂25の充填時において搭載部23周囲の凹部39に透明樹脂25が確実に入り込む。また、その透明樹脂25とセラミック基板11との接触面積を十分に確保できるため、透明樹脂25をより確実に固定することができる。
8 to 11 show another embodiment of the
図9のセラミックパッケージ60では、ヒートシンク18における凹部39の底面が、微細な凹凸からなる粗化面61となっている点が上記実施形態と異なっている。この粗化面61は、例えば金属表面を粗す表面粗化処理を施すことで形成される。この表面粗化処理は物理的な処理であってもよいし、化学的な処理であってもよい。このように凹部39に粗化面61を形成することで、透明樹脂25との接触面積が増すため、その透明樹脂25をより確実に固定することができる。なお、凹部39を形成することなく微細な凹凸からなる粗化面61のみを形成するようにしてもよい。
The
図10のセラミックパッケージ70では、ヒートシンク18においてその厚さ方向に貫通する貫通穴71が設けられている点が上記実施形態と異なっている。貫通穴71は搭載部23の周囲において等間隔に複数設けられており、これら貫通穴71を設けることにより透明樹脂25が固定されている。
The
図11のセラミックパッケージ80では、ヒートシンク18に設けた凹部81の形状を搭載部23の周囲にて蛇行させた形状とした点が上記実施形態と異なっている。この凹部81は、そのほぼ半分が穴部17の開口縁にかかるよう形成されている。このセラミックパッケージ80において、ヒートシンク18をロウ付けする際に、ロウ材を必要以上に多く用いてしまうと、セラミック基板11の縁部にかかる凹部81内にロウ材が入りこむことがあるが、セラミック基板11から遠い位置の凹部81内にはロウ材が入り込むことがない。従って、ヒートシンク18のロウ付け後においても、透明樹脂25を固定するための凹部39の面積を十分に確保することができる。
The
・上記実施形態ではキャビティ21内にLED素子22を1つ実装した構造を例示したが、その数は2つ以上であっても構わない。具体例を挙げると、平面視で長円形状のキャビティを形成し、そのキャビティの底面の略中央部に、赤色、緑色及び青色のLED素子22をそれぞれ実装する。このように構成すると、高輝度の白色光が得られる装置を実現することができる。
In the above embodiment, the structure in which one
・上記実施形態のセラミックパッケージ10では、銀ロウ材を用いてヒートシンク18をセラミック基板11に接合していたが、その銀ロウ材に代えて銅ロウ材などの他のロウ材を用いてもよい。ただし、ヒートシンク18の搭載部23にLED素子22をロウ付けする場合には、そのLED素子22接合用のロウ材よりも高融点であるロウ材を用いてヒートシンク18をセラミック基板11に接合することが好ましい。
In the
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiments described above are listed below.
(1)基板主面及び基板裏面を有するとともに、前記基板主面側及び前記基板裏面側にて開口する穴部を有するセラミック基板と、金属体主面及び前記金属体主面上に発光素子を搭載可能な搭載部を有し、前記穴部を前記金属体主面によって前記基板裏面側から塞ぐようにして前記セラミック基板に取り付けられた放熱用金属体とを備え、前記金属体主面側にキャビティが形成され、そのキャビティ内に前記搭載部と前記発光素子とを覆う透明樹脂が充填可能な発光素子用セラミックパッケージにおいて、前記金属体主面における前記搭載部の周囲に、樹脂固定用の溝が設けられていることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (1) A ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, and having a hole opening on the substrate main surface side and the substrate back surface side, and a light emitting element on the metal body main surface and the metal body main surface. A heat dissipating metal body attached to the ceramic substrate so as to close the hole portion from the back surface side of the substrate with the metal body main surface, and on the metal body main surface side. In a ceramic package for a light emitting device, in which a cavity is formed and a transparent resin covering the mounting portion and the light emitting device can be filled in the cavity, a resin fixing groove is formed around the mounting portion on the metal body main surface. A ceramic package for a light-emitting element, comprising:
(2)上記1において、前記溝の深さは放熱用金属体の厚さの半分以下であることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (2) The ceramic package for a light emitting device according to (1), wherein the depth of the groove is not more than half of the thickness of the metal body for heat dissipation.
(3)上記1または2において、前記溝の底面は粗化面であることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (3) The ceramic package for a light emitting device according to 1 or 2, wherein the bottom surface of the groove is a roughened surface.
(4)上記1乃至3のいずれかにおいて、前記溝は、前記基板裏面側に行くに従って幅広となる断面形状の空間を形成することを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (4) The ceramic package for a light-emitting element according to any one of the above 1 to 3, wherein the groove forms a space having a cross-sectional shape that becomes wider toward the back side of the substrate.
(5)上記1乃至4のいずれかにおいて、前記溝は搭載部を包囲する環状溝であることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (5) The ceramic package for a light emitting device according to any one of the above 1 to 4, wherein the groove is an annular groove surrounding the mounting portion.
(6)上記5において、前記穴部及び前記溝は前記基板主面に垂直な方向から見て円形状であり、前記溝の内周縁の直径は前記穴部の最小径の値よりも小さく、前記溝の外周縁の直径は前記穴部の最小径の値よりも大きいことを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (6) In the above 5, the hole and the groove are circular when viewed from a direction perpendicular to the substrate main surface, and the diameter of the inner peripheral edge of the groove is smaller than the value of the minimum diameter of the hole, A ceramic package for a light emitting device, wherein a diameter of an outer peripheral edge of the groove is larger than a value of a minimum diameter of the hole.
(7)上記1乃至4のいずれかにおいて、前記溝は、その一部が前記穴部の開口縁にかかるように蛇行させた溝であることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (7) The ceramic package for a light emitting element according to any one of the above 1 to 4, wherein the groove is a groove meandering so that a part of the groove covers an opening edge of the hole.
(8)上記1乃至7のいずれかにおいて、前記セラミック基板は複数のセラミック層からなる多層基板であり、前記放熱用金属体は内層に位置する中間セラミック層に対して取り付けられていることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (8) In any one of the above 1 to 7, the ceramic substrate is a multilayer substrate composed of a plurality of ceramic layers, and the heat dissipating metal body is attached to an intermediate ceramic layer located in an inner layer. A ceramic package for light emitting devices.
(9)上記8において、前記中間セラミック層をパッケージ中心方向に向かって張り出し、その中間セラミック層の張出部を下面側に行くに従って広がるテーパ状に形成したことを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (9) The ceramic package for a light-emitting element according to 8 above, wherein the intermediate ceramic layer is extended toward the center of the package, and the extended portion of the intermediate ceramic layer is formed in a tapered shape extending toward the lower surface side. .
(10)上記8において、前記放熱用金属体は前記セラミック基板に対してロウ材を用いてロウ付けされていることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (10) The ceramic package for a light emitting element according to 8, wherein the metal body for heat dissipation is brazed to the ceramic substrate using a brazing material.
(11)上記10において、前記ロウ材は、前記発光素子を接合するためのロウ材よりも高融点であることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 (11) The ceramic package for a light emitting element according to 10 above, wherein the brazing material has a higher melting point than the brazing material for joining the light emitting elements.
(12)上記1乃至11のいずれかに記載のセラミックパッケージと、前記放熱用金属体の前記搭載部上に搭載された発光素子と、前記発光素子を覆うべく前記キャビティ内に充填された透明樹脂とを備えたことを特徴とする発光装置。 (12) The ceramic package according to any one of 1 to 11 above, a light emitting element mounted on the mounting portion of the heat dissipating metal body, and a transparent resin filled in the cavity so as to cover the light emitting element And a light emitting device.
10,50,60,70,80…発光素子用セラミックパッケージ
11…セラミック基板
12…基板主面
13…基板裏面
14,15,16…セラミック層
17…穴部
18…放熱用金属体としてのヒートシンク
19…金属体主面
20…穴部の側面
21…キャビティ
22…発光素子としてのLED素子
23…搭載部
25…透明樹脂
30…張出部
39,81…樹脂固定用の凹凸部としての凹部
40…凹部の開口部
71…樹脂固定用の凹凸部としての貫通穴
DESCRIPTION OF
Claims (5)
金属体主面及び前記金属体主面上に発光素子を搭載可能な搭載部を有し、前記穴部を前記金属体主面によって前記基板裏面側から塞ぐようにして前記セラミック基板に取り付けられた放熱用金属体と
を備え、前記金属体主面と穴部の側面とでキャビティが形成され、そのキャビティ内に前記搭載部と前記発光素子とを覆う透明樹脂が充填可能な発光素子用セラミックパッケージにおいて、
前記金属体主面における前記搭載部の周囲に、樹脂固定用の凹凸部が設けられていることを特徴とする発光素子用セラミックパッケージ。 A ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, and having a hole opening on the substrate main surface side and the substrate back surface side;
A metal body main surface and a mounting portion on which the light emitting element can be mounted on the metal body main surface, and the hole is attached to the ceramic substrate so as to be closed from the back surface side of the substrate by the metal body main surface. A ceramic package for a light emitting element, comprising a metal body for heat dissipation, wherein a cavity is formed by the main surface of the metal body and a side surface of the hole, and a transparent resin covering the mounting portion and the light emitting element can be filled in the cavity In
A ceramic package for a light-emitting element, wherein an uneven portion for fixing a resin is provided around the mounting portion on the metal body main surface.
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A02 | Decision of refusal |
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