JP2010238942A

JP2010238942A - 発光デバイス

Info

Publication number: JP2010238942A
Application number: JP2009085761A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hongo; 政紀本郷; Takuma Hitomi; 卓磨人見; Hideki Ito; 秀樹伊藤; Kiyoshi Yamagoshi; 清山腰; Masami Fukuyama; 正美福山; Hideki Takagi; 秀樹高木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denpa Kogyo KK
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denpa Kogyo KK
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】発光素子を搭載するための発光素子用パッケージにおいて、高い反射特性を得ることである。
【解決手段】セラミック材料からなる基体と、同じくセラミック材料からなり、前記基体の上面に設置された枠体と、前記枠体の内周面と前記基体の上面とにより構成されるキャビティ内に配置された発光素子とを備える発光デバイスであって、
前記枠体の内部に、金属材料からなり、前記発光素子の発する光を反射する第１リフレクタが埋設されていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、キャビティ内に配置された発光素子を備える発光デバイスに関する。

従来から、図１０に示すように発光デバイスには、発光素子２を搭載するための発光素子用パッケージ１１００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１１００は、セラミック製基体１１１０と枠体１１２０とを接合一体化して構成されており、枠体１１２０の内側には、発光素子２を収容するためのキャビティ１１３０が形成されている。又、キャビティ１１３０の内側側面となる領域には、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などからなる金属層１１４０が形成されている。そして発光素子２は、セラミック製基体１１１０の上面に設置されている。また、キャビティ１１３０内には蛍光体を含んだ樹脂１１５０が充填されている。

上記発光デバイスにおいては、発光素子２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、側方に向かって出射された光は、金属層１１４０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２００４−２２８４１２号公報

しかしながら、図１０に示す発光デバイスにおいては、金属層１１４０が枠体１１２０の表面に露出しているため、金属層１１４０と蛍光体を含んだ樹脂１１５０との反応により金属層１１４０の表面が酸化によって劣化し、金属層１１４０の光反射率が低下する。

また、金属層１１４０の表面は、キャビティ１１３０に蛍光体を含んだ樹脂１１５０が充填されていなくても、経時変化または発光デバイスの熱により金属層１１４０の表面が、酸化などにより劣化し、金属層１１４０の光反射率が低下する。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ず、さらに、維持できなくなる問題があった。

そこで、本発明の目的は、十分に高い発光強度を得ること、さらに、十分に高い発光強度を維持することが可能な発光デバイスを提供することである。

上記目的を達成するため、セラミック材料からなる基体と、同じくセラミック材料からなり、前記基体上に設置された枠体と、前記枠体の内周面と前記基体の上面とにより構成されるキャビティ内に配置された発光素子とを備える発光デバイスであって、
前記枠体の内部に、金属材料からなり、前記発光素子の発する光を反射する第１リフレクタが埋設されていることを特徴とする。

好ましくは、前記第１リフレクタは、前記基体の上面に略垂直で、前記発光素子の発する光を前記キャビティ内に向けて反射する第１反射面を有することを特徴とする。

好ましくは、前記第１反射面は、前記キャビティを断続的に包囲するように並んだ複数の第１部分反射面を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記第１反射面は、前記第１部分反射面よりも外側の位置において前記キャビティを断続的に包囲するように並んだ複数の第２部分反射面を備え、
前記第１部分反射面と第２部分反射面とは、互いの分断箇所を補完して前記キャビティを包囲していることを特徴とする。

好ましくは、前記基体の内部に、金属材料からなり、前記発光素子の発する光を反射する第２リフレクタが埋設されていることを特徴とする。

好ましくは、前記第２リフレクタは、前記基体の上面に略平行で、前記発光素子の発する光を前記キャビティ内に向けて反射する第２反射面を有することを特徴とする。

好ましくは、前記第１リフレクタは、前記基体の内部にまで延在して前記第２リフレクタと接続されていることを特徴とする

本発明によれば、第１、第２リフレクターが、枠体及び基体に埋設されてキャビティ表面に露出していない。そのため、第１、第２リフレクターは、蛍光体を含む樹脂と化学反応による酸化はなく、光反射率の劣化が起きない。さらに、経時変化などによる光反射率の劣化も起きない。そのため、高い反射率を長期に渡って維持することが出来、高発光強度を保つことができる。

また、第１、第２部分反射面を備えることで、光の漏れが無くなり高発光強度な発光デバイスとなる。

本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの発光デバイス素子用パッケージを上面からみた上面図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの発光デバイス素子用パッケージの積層工程を示し、図１のＡ−Ａ‘線で切断した図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの発光デバイス素子用パッケージの焼成後の断面図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの発光デバイス素子用パッケージへ発光デバイス素子を配置する工程図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの発光デバイス素子用パッケージへ樹脂を充填する工程図及び完成した発光デバイスの断面図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの他の例での断面図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの他の例での断面図である。本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの他の例での断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスを上面から見た上面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスをＢ−Ｂ‘線で切断した断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスの断面図である。発明の第３の実施形態に係る発光デバイスの断面図である。来例に係る発光素子用パッケージの断面図である。

以下、発光素子用パッケージを備えた発光デバイスに本発明を適用した形態について図面に沿って具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る発光素子デバイスについて、その製造方法を工程順に示した断面図である。

まず、図１は、第１の実施形態による発光素子用パッケージを上面から見た図である。さらに、図２以降は、図１のＡ−Ａ‘で切断した断面図である。
図２は、セラミック体形成工程において、図２に示す如く、セラミック材料からなる基体１１（セラミックシート）及び枠体１２を積層することにより、積層体１１１を形成する。基体１１及び枠体１２の内部には、基体１１の上面に略垂直で、発光素子２の光を反射する第１リフレクタ３１と、基体１１の上面に略平行で、発光素子２の光を反射する第２リフレクタ３２とが埋設されている。ここで、第１リフレクタ３１は、第１反射面３６、第２リフレクタ３２は、第２反射面３７を形成することになる。尚、リフレクタは光反射率の良い金属材料の銀などから構成されている。

第１リフレクタ３１の形成には、基体１１及び枠体１２に充填孔となるビアを形成し、銀ペーストなどを充填する。（ここで、ビアは枠体１２のみでもよい）第２リフレクタ３２の場合は、基体１１の表面に銀ペーストをドクターブレード法などにより塗布する。

又、図１に示すように、第１リフレクタ３１の層は、キャビティ１３を断続的に包囲し、分断箇所３３ａを有しているが、分断箇所３３ａは無くても良い。ここで、発光素子２の光を反射するためには分断箇所３３ａが無い方が良いが、分断箇所３３ａが無いと枠体１２及び基体１１が、第１リフレクタ３１によって二分されて取り扱いが難しくなる。

又、基体１１及び枠体１２を形成するセラミックには、銀ペースト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。但し、高融点金属を選択して高温焼成用のセラミック材でも使用可能である。

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積層体１１１を焼成することにより、図３に示す発光素子用パッケージ１４を作製する。図３に示す様に、基体１１及び枠体１２とが接合一体化される。
この時、基体１１及び枠体１２の充填孔に充填されていた第１リフレクタ３１と、基体１１に塗布されていた第２リフレクター３２には、それぞれに第１反射面３６（ここで、キャビティ１３を包囲するように並んだ複数の第１部分反射面３６ａにもなる）、第２反射面３７が形成されると共に、お互いに接して接合される。これにより、第１リフレクター３１と第２リフレクター３２との間の隙間が無くなり、発光素子２の光を漏らさず反射することになる。
また、基体１１及び枠体１２の焼結により、基体１１の上面と枠体１２の内周面とにより構成される空間がキャビティ１３となる。

本実施の形態においては、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℃〜１０００℃の温度にて該セラミックを焼結させることが出来、リフレクタ３に用いた金属の異常収縮などを抑制して焼結させることが出来る。

次に発光素子２の設置工程において、図４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１４に発光素子２を設置する。具体的には発光素子２は、キャビティ１３内において、基体１１２の上面領域にパットなどが設置され、その上に発光素子２を設置し、電源など供給する配線などが施される。ここでは、発光素子２の設置は従来と同様な方法でＬＴＣＣ内に配線されるため図は省略した。たとえば図１０のようにできる。

そして、樹脂充填工程において、図５に示す如くキャビティ１３の内部に、蛍光体を含む樹脂１１３を充填し、該樹脂１１３を硬化させる。これにより、本発明の第１の実施形態に係る発光デバイス１５が作製される。尚、キャビティ１３の内部に蛍光体を含む樹脂１１３を必ずしも充填しなくても良い。

従来例の図１０に示すように、リフレクタ１１４０がキャビティ１１３０の内周面に露出した発光デバイスでは、リフレクタ１１４０と蛍光体を含む樹脂１１３０が直接触れるため銀が酸化して腐食するため、反射率が低下する。
第１の実施形態で作製された光を反射する第１リフレクタ３１及び第２リフレクタ３２は、基体１１及び枠体１２の内部に埋設形成されるため、蛍光体を含む樹脂１１３と直接触れることはなく、そのため銀の腐食が起こらず、反射率も維持される。さらに、経時変化による劣化も起こりにくくなり信頼性が向上する。その結果、高発光強度で、さらに高発光強度を維持した発光デバイス１５ができる。

さらに、図６に示すように、キャビティ１３の内周面が基体２の上面に垂直な面でも同様な効果となる。

さらに、図７に示すように、第１リフレクタ３１を階段状にしても、同様な効果となる。

さらに、図８に示すように、第１リフレクタ３１が枠体１２のみに形成されていても同様な効果となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図９〜図１１によって説明する。ここで、発光素子２に電源など供給する配線などは、従来と同様な方法でＬＴＣＣ内に配線されるため図では省略した。
まず図９は、発光デバイス１６を上面から見た図である。この場合、中央部に発光素子２を設置している。図１０、図１１は、図９のＢ−Ｂ‘線で切断した断面図である。

最初に積層工程は、図１０に示すように、基体１１と枠体１２ａの内部に第１リフレクタ３１が複数配置される。図１１は完成品の断面図である。
この時、図９、図１０及び図１１に示すように、第１リフレクタ３１は、キャビティ１３を断続的に包囲するように並んだ複数の第１部分反射層面３６ａと、第１部分反射面３６ａよりも外側の位置において第２部分反射面３６ｂを備える。

さらに、第１部分反射面３６ａと第２部分反射面３６ｂとは、分断箇所３３ａを補完してキャビティ１３を包囲している。その結果、発光素子２の光の漏れを補完できる。

その後は、第１の実施形態と同様に焼成、発光素子２を配置、蛍光体を含む樹脂１１３を充填し、発光デバイスを作製する。
上記構成により、第１の実施形態では第１リフレクタ３１の分断箇所３３ａより漏れていた光があるが、第２の実施形態では、第１部分反射面３６ａで漏れた光を第２部分反射面３６ｂで反射できるように補完しているため、より発光強度が向上する。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図１２によって説明する。
図１２は、第２の実施形態での発光デバイス１６の第２リフレクタ３２を断続的にした第２リフレクタ３５とし、さらに、一層増加しものである。それ以外は第２の実施形態と同様に製造した。

第２リフレクタ３５にも分断箇所を形成したことで、基体１１と第２リフレクタ３５との熱膨張を緩和することができ、焼成後の反りを減少でき、第１の実施形態および第２の実施形態より反りを無くすことができる。

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。

１１基体、１２枠体、１２ａ枠体、１３キャビティ、１４発光素子パッケージ、１５発光デバイス、１６発光デバイス、１１２基体、２発光素子、３リフレクター、３１第１リフレクタ、３２第２リフレクタ、３３ａ分断箇所、３３ｂ分断箇所、３５第２リフレクタ、３６第１反射面、３６ａ第１部分反射面、３６ｂ第２部分反射面、３７第２反射面、１１１０基体、１１２０枠体、１１３０キャビティ、１１４０反射層、１１５０樹脂、

Claims

セラミック材料からなる基体と、同じくセラミック材料からなり、前記基体の上面に設置された枠体と、前記枠体の内周面と前記基体の上面とにより構成されるキャビティ内に配置された発光素子とを備える発光デバイスであって、
前記枠体の内部に、金属材料からなり、前記発光素子の発する光を反射する第１リフレクタが埋設されていることを特徴とする発光デバイス。
前記第１リフレクタは、前記基体の上面に略垂直で、前記発光素子の発する光を前記キャビティ内に向けて反射する第１反射面を有することを特徴とする請求項１記載の発光デバイス。
前記第１反射面は、前記キャビティを断続的に包囲するように並んだ複数の第１部分反射面を備えることを特徴とする請求項２記載の発光デバイス。
前記第１反射面は、前記第１部分反射面よりも外側の位置において前記キャビティを断続的に包囲するように並んだ複数の第２部分反射面を備え、
前記第１部分反射面と第２部分反射面とは、互いの分断箇所を補完して前記キャビティを包囲していることを特徴とする請求項３記載の発光デバイス。
前記基体の内部に、金属材料からなり、前記発光素子の発する光を反射する第２リフレクタが埋設されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の発光デバイス。
前記第２リフレクタは、前記基体の上面に略平行で、前記発光素子の発する光を前記キャビティ内に向けて反射する第２反射面を有することを特徴とする請求項５記載の発光デバイス。
前記第１リフレクタは、前記基体の内部にまで延在して前記第２リフレクタと接続されていることを特徴とする請求項５又は６記載の発光デバイス。