JP2010171158A - 発光素子用パッケージ及び発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】発光強度を十分に高い状態で維持することが可能な発光素子用パッケージ、及び該発光素子用パッケージを具えた発光デバイスを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る発光素子用パッケージは、セラミック製の基体２と、基体２の上面２ａに設置されたセラミック製の枠体３とから構成され、枠体３の内側には発光素子を収容するためのキャビティ３ａが形成されている発光素子用パッケージであって、基体２には、キャビティ３ａの下方位置に、光反射板４がその光反射面４２を上方に向けた姿勢で埋設されており、光反射板４の光反射面４２と基体２の上面２ａとの間には、該基体２を形成するセラミックの一部が介在し、少なくとも該一部は光透過性を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子を搭載するための発光素子用パッケージ、及び該発光素子用パッケージを具えた発光デバイスに関する。

従来から、図５に示す如く発光デバイスには、発光素子１０１を搭載するための発光素子用パッケージ１０２が用いられている（例えば、特許文献１参照）。発光素子用パッケージ１０２は、セラミック製の基体１０３と枠体１０４とを接合一体化して構成されており、枠体１０４の内側には、発光素子１０１を収容するためのキャビティ１０４ａが形成されている。又、基体１０３の上面の内、キャビティ１０４ａの底面となる領域には、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などからなる金属層１０５が形成されている。そして発光素子１０１は、キャビティ１０４ａ内において金属層１０５上に設置されている。

上記発光デバイスにおいては、発光素子１０１から全方位に光が出射され、上方に向かって出射された光はそのまま上方へ進行し、下方に向かって出射された光は、金属層１０５の表面にて反射されて進路が変更され、上方へ進行することになる。

特開２００５−１９１４４５号公報

しかしながら、図５に示す発光デバイスにおいては、金属層１０５が基体１０３の上面に露出しているため、金属層１０５の表面が酸化によって劣化し、金属層１０５の光反射率が低下する虞がある。又、発光デバイスの発光強度を高めるべく、図６に示す如く蛍光体を含んだ樹脂１０６をキャビティ１０４ａに充填した発光デバイスにおいては、金属層１０５と樹脂１０６との化学反応によって金属層１０５の表面が劣化し、金属層１０５の光反射率が低下する虞がある。このため、従来の発光デバイスにおいては、十分に高い発光強度が得られなくなる問題があった。

そこで本発明の目的は、発光強度を十分に高い状態で維持することが可能な発光素子用パッケージ、及び該発光素子用パッケージを具えた発光デバイスを提供することである。

本発明に係る発光素子用パッケージは、セラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージであって、前記基体（２）には、前記キャビティ（３ａ）の下方位置に、光反射板（４）がその光反射面（４２）を上方に向けた姿勢で埋設されており、前記光反射板（４）の光反射面（４２）と前記基体（２）の上面（２ａ）との間には、該基体（２）を形成するセラミックの一部が介在し、少なくとも該一部は光透過性を有している。

上記発光素子用パッケージにおいては、光反射板（４）の光反射面（４２）が、基体（２）を形成するセラミックの一部によって被覆されることになるので、光反射板（４）の光反射面（４２）には、酸化や化学反応による劣化が発生しにくい。
又、上記発光素子用パッケージにおいては、光反射板（４）の光反射面（４２）と基体（２）の上面（２ａ）との間には、光透過性を有するセラミックが介在しているので、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した場合、該発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、セラミックを透過して光反射板（４）の光反射面（４２）にて反射され、上方へ進行することになり、その結果、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した発光素子用パッケージにおいて十分な発光強度が得られることになる。

上記発光素子用パッケージの具体的構成において、前記光反射板（４）は金属から形成され、前記基体（２）は、前記光反射板（４）を形成する金属との同時焼成が可能な低温同時焼成セラミックから形成されている。
該具体的構成によれば、低温同時焼成セラミックは光透過性を有するため、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した場合、該発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、光反射板（４）の光反射面（４２）まで到達することが出来る。従って、前記光は、光反射面（４２）にて反射されて上方へ進行することになる。

上記発光素子用パッケージの他の具体的構成において、前記基体（２）と光反射板（４）は、複数のセラミックシート（２１）が積層されると共に隣接する一対のセラミックシート間に光反射板（４）となる金属層（４１）が介在した積層体（７１）を焼成することにより作製されている。

上記発光素子用パッケージの更なる他の具体的構成において、前記基体（２）の上面（２ａ）の内、前記キャビティ（３ａ）の底面となる領域の少なくとも一部の領域に、該基体（２）を形成するセラミックの露出面（２２）からなる第２の光反射面が形成されている。
該具体的構成によれば、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した場合、該発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、その一部が第２の光反射面にて反射され、第２の光反射面を通過した光は、光反射板（４）の光反射面（４２）にて反射されることになる。従って、発光素子（１）から下方に向かって出射された光は、効率良く上方へ導かれることになり、その結果、キャビティ（３ａ）内に発光素子（１）を収容した発光素子用パッケージにおいてより高い発光強度が得られることになる。

更に又、本発明に係る発光デバイスは、上記発光素子用デバイスと、該発光素子用パッケージに搭載された発光素子（１）とを具え、該発光素子（１）は、前記発光素子用パッケージの枠体（３）の内側に形成されているキャビティ（３ａ）内に収容されている。

本発明によれば、発光強度を十分に高い状態で維持することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る発光デバイスの製造に用いられるセラミック体を示す断面図である。 該セラミック体を焼成して作製された発光素子用パッケージを示す断面図である。 該発光素子用パッケージに発光素子を設置した状態を示す断面図である。 作製された発光デバイスを示す断面図である。 従来の発光デイバスの一例を示す断面図である。 従来の発光デバイスの他の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る発光デバイスについて、その製造方法を工程順に示した断面図である。

まず、セラミック体形成工程において、セラミックから作製された複数のセラミックシート２１を図１に示す如く積層することにより、セラミックシート２１の積層体７１１を形成する。このとき、隣接する一対のセラミックシート２１，２１の間に金属層４１を介在させる。これにより、金属層４１は、セラミックシート２１の積層方向に直交する平面に沿って拡がることになる。

そして、金属層４１の上層には、積層体７１１の上面から金属層４１の上面までの距離が所定の寸法となるように、１又は複数のセラミックシート２１が積層される。ここで、所定の寸法とは、焼成後の積層体７１１の上面（図２に示す基体２の上面２ａ）と焼成後の金属層４１の上面（図２に示す光反射板４の光反射面４２）との距離が０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となる大きさである。

金属層４１には、高い光反射率を得ることが可能な銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属が用いられる。又、セラミックシート２１を形成するセラミックには、金属層４１との同時焼成が可能な低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられる。

積層体７１１の形成後、積層体７１１の上面に、セラミックから作製された枠形成体３１を積層する。このとき、枠形成体３１の内側に形成されている空間３１ａが金属層４１の上方に位置するように、枠形成体３１は配置される。これにより、積層体７１１と枠形成体３１とから構成されたセラミック体７１が形成される。
尚、枠形成体３１を形成するセラミックには、金属層４１との同時焼成が可能な低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられる。枠形成体３１を形成するセラミックには、セラミックシート２１を形成するセラミックと同じセラミックを用いてもよいし、異なるセラミックを用いてもよい。

次に焼成工程において、セラミック体形成工程にて形成したセラミック体７１を焼成することにより、図２に示す発光素子用パッケージ７２を作製する。セラミック体７１の焼成により、図２に示す様に、積層体７１１と枠形成体３１がそれぞれ焼結して基体２と枠体３が形成されると共に、基体２と枠体３とが接合一体化される。
そして、枠形成体３１の焼結により、枠形成体３１の内側に形成されていた空間３１ａが、発光素子１を収容するためのキャビティ３ａとなる。

更に、セラミック体７１の焼成により金属層４１が焼結し、キャビティ３ａの下方位置にて基体２に埋設された光反射板４となる。又、上述の如く金属層４１は、積層方向に直交する平面に沿って拡がっているので、金属層４１の焼結によって得られた光反射板４について、その上面を、光反射面４２として機能させることが出来る。これにより、光反射板４は、その光反射面４２を上方に向けた姿勢を有することになる。

本実施の形態においては、セラミック体７１を形成するセラミックとして低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が用いられているので、８００℃〜９５０℃の温度にて該セラミックを焼結させることが出来る。従って、金属層４１に用いた金属の異常収縮などを抑制しつつ、金属層４１を焼結させることが出来る。又、低温同時焼成セラミックは、焼結することによって結晶化し、光透過性を有するようになる。

セラミック体７１においては、金属層４１の上層に１又は複数のセラミックシート２１が積層されているので、セラミック体７１の焼成により作製された発光素子用パッケージ７２においては、光反射板４の光反射面４２と基体２の上面２ａとの間に、基体２を形成するセラミックの一部が介在することになる。

従って、発光素子用パッケージ７２においては、光反射板４の光反射面４２が、基体２を形成するセラミックの一部によって被覆されることになり、光反射板４の光反射面４２には、酸化や化学反応による劣化が発生しにくくなる。

又、発光素子用パッケージ７２の基体２を形成するセラミックには低温同時焼成セラミックが用いられており、上述の如く結晶化した低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）は光透過性を有するので、キャビティ３ａから下方に向けて入射された光は、光反射板４の光反射面４２まで到達することが出来、光反射面４２にて反射されて上方へ進行することになる。

次に発光素子設置工程において、図３に示す如く、焼成工程にて作製した発光素子用パッケージ７２に発光素子１を設置する。具体的には、発光素子１は、キャビティ３ａ内において、光反射板４の上方位置にて基体２の上面２ａにダイアタッチパッド１１を介して設置される。
そして樹脂充填工程において、図４に示す如くキャビティ３ａの内部に、蛍光体を含む樹脂６を充填し、該樹脂６を硬化させる。これにより、本発明の一実施形態に係る発光デバイスが作製される。

上記発光デバイスにおいては、発光素子１から下方に向かって出射された光は、発光素子用パッケージ７１に埋設されている光反射板４の光反射面４２にて反射され、上方へ進行することになり、その結果、発光デバイスにおいて十分な発光強度が得られることになる。
従って、発光デバイスの発光強度は、十分に高い状態に維持されることになる。

尚、上述した発光素子用パッケージ７２において、基体２の上面２ａから光反射板４の光反射面４２までの距離は、上述の如く０．１ｍｍ〜０．４ｍｍであることが好ましい。なぜなら、前記距離が０．１ｍｍより小さい場合、光反射板４においてマイグレーションが発生し易くなり、前記距離が０．４ｍｍより大きい場合、セラミックによる光の吸収量が増大し、発光素子１から下方に出射された光の反射率が低下するからである。

但し、光反射板４を形成する金属するとして、マイグレーションが発生しにくい金属を用いることにより、基体２の上面２ａから光反射板４の光反射面４２までの距離を０．１ｍｍより小さくすることが可能である。
或いは、光反射板４の光反射面４２と基体２の上面２ａとの間に介在するセラミックとして、光反射板４でのマイグレーションの発生を抑制することが可能なセラミックを用いることにより、基体２の上面２ａから光反射板４の光反射面４２までの距離を０．１ｍｍより小さくすることが可能である。

図２に示す様に、上述した発光素子用パッケージ７２においては、基体２の上面において、該基体２を形成するセラミックの一部がキャビティ３ａ内に露出しているので、該セラミックの露出面２２を、光反射板４の光反射面４２とは異なる第２の光反射面として機能させることが出来る。例えば、セラミック体形成工程において表面粗さが十分に小さいセラミックシート２１を用いることにより、上記露出面２２の表面粗さが小さくなり、従って露出面２２は第２の光反射面として機能することになる。

上記露出面２２を第２の光反射面として機能させた場合、キャビティ３ａ内に収容した発光素子１から下方に向かって出射された光は、その一部が第２の光反射面にて反射され、第２の光反射面を通過した光は、光反射板の光反射面４２にて反射されることになる。従って、発光素子１から下方に向かって出射された光が、効率良く上方へ導かれることになり、発光デバイスの発光強度は、より高い状態に維持されることになる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、光反射板４を形成する金属は、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）に限られるものはなく、高い光反射率を有する種々の金属を用いることが可能である。

１ 発光素子
２ 基体
２ａ 基体の上面
２１ セラミックシート
２２ 露出面
３ 枠体
３ａ キャビティ
４ 光反射板
４１ 金属層
４２ 光反射面

Claims (5)

1. セラミック製の基体（２）と、該基体（２）の上面（２ａ）に設置されたセラミック製の枠体（３）とから構成され、該枠体（３）の内側には発光素子を収容するためのキャビティ（３ａ）が形成されている発光素子用パッケージにおいて、
   前記基体（２）には、前記キャビティ（３ａ）の下方位置に、光反射板（４）がその光反射面（４２）を上方に向けた姿勢で埋設されており、前記光反射板（４）の光反射面（４２）と前記基体（２）の上面（２ａ）との間には、該基体（２）を形成するセラミックの一部が介在し、少なくとも該一部は光透過性を有していることを特徴とする発光素子用パッケージ。
2. 前記光反射板（４）は金属から形成され、前記基体（２）は、前記光反射板（４）を形成する金属との同時焼成が可能な低温同時焼成セラミックから形成されている請求項１に記載の発光素子用パッケージ。
3. 前記基体（２）と光反射板（４）は、複数のセラミックシート（２１）が積層されると共に隣接する一対のセラミックシート間に光反射板（４）となる金属層（４１）が介在した積層体（７１）を焼成することにより作製されている請求項１又は請求項２に記載の発光素子用パッケージ。
4. 前記基体（２）の上面（２ａ）の内、前記キャビティ（３ａ）の底面となる領域の少なくとも一部の領域に、該基体（２）を形成するセラミックの露出面（２２）からなる第２の光反射面が形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発光素子用パッケージ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発光素子用パッケージと、該発光素子用パッケージに搭載された発光素子（１）とを具え、該発光素子（１）は、前記発光素子用パッケージの枠体（３）の内側に形成されているキャビティ（３ａ）内に収容されている発光デバイス。

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