JP3872490B2 - 発光素子収納パッケージ、発光装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を収容するための発光素子収納パッケージ、発光装置および照明装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化がすすむものと予測されていることから注目されており、近年、各種インジケーター、光センサー、ディスプレイ、ホトカプラ、バックライト、光プリンタヘッド等の種々の分野で使用され始めている。従来の発光素子を搭載するための発光素子収納パッケージ（以下、単にパッケージともいう）の断面図を図４に示す。

図４に示すように、従来のパッケージ１１は、一般に各種樹脂やセラミックスなどの材料から成る基板１２を有している。基板１２には、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等を含む導体ペーストを焼成して成るメタライズ層の表面にメッキ法によりニッケル（Ｎｉ）メッキ層や金（Ａｕ）メッキ層を施した配線導体が形成されている。そして、この配線導体を介してパッケージ１１内の搭載部１２ａに搭載された発光素子１４に外部から電力が供給され、発光素子１４が作動可能となる。

基板１２の上面の外周部は、搭載部１２ａを取り囲むように接合された、各種樹脂やセラミックス、または可視光領域の光に対する反射率の高いアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等の金属から成る反射部材１３が設けられている。反射部材１３は基板１２に従来周知のセラミック積層方法で取着されるか、もしくは７００〜９００℃の融点を有するＡｇ−銅（Ｃｕ）等のロウ材や樹脂接着剤、５００℃以下で溶融する低融点ガラスにより固定される。

発光素子１４は、基板１２の搭載部１２ａ上にダイボンドされるとともに、発光素子１４の電極と搭載部１２ａの周辺に配置した配線導体とがボンディングワイヤを介して電気的に接続される。しかる後、反射部材１３の内側に透明樹脂１５を発光素子１４を覆うように充填し熱硬化させることにより、発光素子１４を保護するとともに発光素子１４をパッケージ１１に強固に密着させて発光装置と成すことができる。または、発光素子１４の側面や上面に蛍光体や蛍光体を混入した透明樹脂を塗布した後に、反射部材１３の内側に透明樹脂１５を充填し熱硬化させることで、発光素子１４からの光を蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置と成すことができる。なお反射部材１３の上面には、必要に応じて透光性の蓋体（図示せず）を接合させることもできる。

この発光装置は、外部電気回路から供給される駆動電流によって発光素子１４を発光させることで可視光を放出することができる。その用途としては、各種インジケーター、光センサー、ディスプレイ、ホトカプラ、バックライト、光プリンタヘッドなどである。近年、この発光装置を照明用として利用するようになってきており、高輝度、放熱性の点でより高特性のものが要求されている。また、照明用として使用する場合には寿命が重要な問題となるため、長寿命な発光装置が要求されている。

そこで、最近では発光装置の発光輝度を向上させるために、反射部材１３や基板１２をより反射率の高い材料で構成することが検討されている。例えば、反射部材１３の材料にＡｇやＡｌからなる、発光素子１４の光に対して反射率の高い金属を使用したり、それらの金属を反射部材１３の内面に被着させることによって、高輝度の発光装置とすることが提案されている。
特開２００２−３４４０２９号公報

しかしながら、上記従来のパッケージ１１は、基板１２と反射部材１３との熱膨張係数差が大きいため、基板１２および反射部材１３に、発光素子１４が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化等が繰り返し印加されると、発光素子１４と配線パターンの実装部やパッケージ１１に応力が生じ、発光素子収納パッケージ全体に曲げモーメントが生じるという問題があった。そして基板１２にクラックが発生したり、基板１２と反射部材１３とが剥離するという問題があった。その結果、配線導体等に断線等の電気的接続不良が発生し、発光素子収納パッケージから放出される光の強度分布や照射面における照度分布にムラが生じ、出力光が不安定なものとなり、発光装置を長期間にわたって高信頼性を維持して作動することが出来ないという問題点を有していた。

また、発光素子１４から出る熱によりパッケージ１１に歪みが発生し易くなるため、発光素子１４から発せられて反射部材１３で反射される光束（光ビーム）のパターンが一定にならず光の放射角度が不安定となったり、単一の光束またはそれらの集合体で表される光強度分布が所望の値およびパターンからずれるという問題点を有していた。特に、発光装置が局部照明の用途等に使用される場合、光の放射角度や光強度分布の不安定性は重要な問題点となる。

また、上記従来のパッケージ１１を外部接続基板と接続する際には、基板１２の下面に一端部が平面視で、基板１２より外方に飛び出すような外部接続端子を設けて接続したり、あるいは基板１２の下面に形成した接続パッドに直接、導電性接合材等を設けて接続する場合が多かった。そして、一端部が平面視で基板１２より外方に飛び出すような外部接続端子を用いる場合、発光素子１４の発熱時に生じた応力でパッケージ１１が歪むと、外部接続端子が基板１２にぶつかり、基板１２の外周部に欠けや割れ、クラック等が発生するという問題があった。その結果、従来のパッケージ１１では発光素子１４を気密に収容することができず、長期間にわたり正常かつ安定に発光装置を作動させることができなくなるという問題点があった。

また、導電性接合材を用いた場合、外部接続基板とパッケージの間からはみ出した導電性接合材が、基板１２の側面を伝わって這い上がり、反射部材１３に接触することがあった。特に、反射部材１３が金属等からなる場合、反射部材１３と導電性接合材との間で短絡が生じるという問題点も有していた。

また、基板１２がセラミックスからなる場合には、発光素子１４から発せられた光が基板１２の側面から外部に漏れ出るという問題点もあった。このような、基板１２の側面から光が漏れる従来の発光装置を表示装置として用いると、照射面からの光と基板１２の側面から漏れる光とによって表示がぼやけて見え、視認性が低下するという問題点もあった。

したがって、本発明はかかる従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、発光素子が発光する光を外部に均一に効率よく放射させ、光の放射角度および光強度分布が変化しない安定した光学的特性が得られ、また、欠けや割れ、クラック、短絡等の不良を低減した、高品質な発光素子収納パッケージ、発光装置および照明装置を提供することにある。

本発明の発光素子収納パッケージは、発光素子の搭載部を有する基板の上面から下面にかけて導電路を形成するとともに、前記基板の上面に、前記搭載部を取り囲む反射面を有した反射部材を取着してなる発光素子収納パッケージにおいて、前記反射部材の外周面と下面との間に切り欠き部を形成し、前記反射部材の切り欠き部に上部を埋入させるとともに、下部を前記基板の側方に配した弾性部材を前記反射部材に取着させたことを特徴とする。

本発明の発光素子収納パッケージにおいて、前記弾性部材の下部と前記基板の側方との間に隙間が設けられていることを特徴とする。

本発明の発光素子収納パッケージにおいて好ましくは前記反射部材の切り欠き部が、前記反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることを特徴とする。

本発明の発光素子収納パッケージにおいて好ましくは前記弾性部材が、前記反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることを特徴とする。

本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納パッケージの前記搭載部に発光素子を搭載するとともに、該発光素子を被覆するようにして透光性部材を配置したことを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を光源として用いたことを特徴とする。

本発明の発光素子収納パッケージは、反射部材の外周面と下面との間に切り欠き部を形成し、反射部材の切り欠き部に上部を埋入させるとともに、下部を基板の側方に配した弾性部材を反射部材に取着させているため、基板および反射部材に、発光素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化等が繰り返し印加されて、反射部材および基板が膨張あるいは収縮しても、歪みによって生じる応力を弾性部材により緩和して、反射部材に及ぼす影響を非常に低減することができる。

また、反射部材の下面に基板と弾性部材という一体ではない２つのものを有することにより、歪みによって生じる応力を基板と弾性部材との境目が適度にずれることで緩和することができ、発光素子収納パッケージ全体に生じる曲げモーメントを抑制することができる。その結果、基板にクラックが生じたり、基板と反射部材との間で剥離することを有効に防止できるとともに、配線導体等に断線等の電気的接続不良が生じることを抑制でき、発光素子収納パッケージから放出される光の強度分布や照射面における照度分布にムラが生じず、安定した光を出力し、発光装置を長期間にわたり高信頼性でかつ安定して作動することができる。

また、発光素子から出る熱によるパッケージの歪みが発生し難くなるため、発光素子から発せられて反射部材で反射される光束（光ビーム）のパターンが一定になり、光の放射角度が安定で、単一の光束またはそれらの集合体で表される光強度分布を所望の値およびパターンにできる。

また、発光素子収納パッケージを外部接続基板と接続する際には、基板の下面に、平面視で一端部が基板より外方に飛び出すように外部接続端子を設けて接合したり、あるいは基板の下面に形成した接続パッドに直接、導電性接合材等を設けて接続する場合が多く、本発明のように、弾性部材の下部を基板の側方に配して反射部材に取着させた場合は、基板の欠けや割れ、クラック、短絡等を有効に防止できる。なぜなら、基板の下面に上記のような外部接続端子を設けた場合、たとえ発光素子の発熱時に生じた応力等で外部接続端子が動いて基板にぶつかろうとしても、外部接続端子は、基板の側方に形成された弾性部材と接触して基板との接触が防止されるか、あるいは、ぶつかったとしてもその応力が緩衝されるため、基板の外周部に生じる欠けや割れ、クラック等の発生を有効に防止できるからである。その結果、発光素子を気密に収容することができ、発光素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。

また、基板の下面に形成した接続パッドに直接、導電性接合材を用いて発光素子収納パッケージと外部接続基板とを取着させる場合、導電性接合材を溶融させたときに、たとえ外部接続基板と発光素子収納パッケージの間から導電性接合材がはみ出して基板を伝わり這い上がろうとしても、従来では反射部材であった部分に弾性部材が存在するため、反射部材と導電性接合材は接触しにくい。よって、反射部材が金属等からなるとしても、反射部材と導電性接合材が容易には接触しないため、電気的な短絡を有効に防止できる。

また、基板がセラミックスからなる場合においては、弾性部材の下部を基板の側方に配して反射部材に取着させたことにより、側方にある弾性部材の下部によってセラミック基板の側面から外部に漏れ出ていた光は進行を妨げられ、外部に漏れ出るのを防ぐことができる。その結果、本発明の発光装置を表示装置として用いても、光がぼやけず良好な視認性を得ることができる。

本発明の発光素子収納パッケージは、弾性部材の下部と基板の側方との間に隙間が設けられていることから、発光素子から発生した熱が基板に伝わり、基板と弾性部材の隙間から、その熱を放熱することができる。また、放熱性が高まることによって発光素子の劣化を防止でき、さらに熱による発光素子収納パッケージの変形を有効に防止できる。

本発明の発光素子収納パッケージは、反射部材の切り欠き部が、反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることから、基板と反射部材の間に環状に切り欠き部を形成する前よりも容量の大きい外気層が存在することとなり、発光素子の作動時に発生する熱が基板から反射部材に伝達するのを有効に防止できる。その結果反射部材から基板に伝わる曲げモーメントを抑制でき、基板にクラックや割れが発生するのを有効に防止できる。

また、反射部材の体積を小さくし、基板と反射部材との接合面積を小さくできることによって、発光装置を作動させる際に発光素子より発生する熱により、基板や反射部材との接合部に集中する応力が抑制される。その結果、基板や、基板と反射部材との接合部におけるクラックや剥離を、一層抑制できる。

本発明の発光素子収納パッケージは、弾性部材が、反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることから、反射部材の全周に渡って応力を緩和できる。

また、基板の下面に一端部が平面視で基板より外方に飛び出すように外部接続端子を設けて、発光素子収納パッケージを外部接続基板と接続する際には、たとえ発光素子の発熱時に生じた応力等で外部接続端子がどのような位置にずれたとしても、弾性部材が基板にぶつかって生じる応力は、どのような位置でも、環状に形成された弾性部材によって緩衝される。その結果、さらに基板や基板の外周部に生じる欠けや割れ、クラック等の発生を有効に防止でき、発光素子を気密に収容して、発光素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。

本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納パッケージの搭載部に発光素子を搭載するとともに、発光素子を被覆するようにして透光性部材を配置したことから、発光効率に優れ、安定した光学的特性を得ることができ、高性能なものとなる。

本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を光源として用いたことから、それぞれの発光装置は強度むらが抑制されているためそれらを集めて照明装置とした本発明の照明装置の強度むらも抑制される。

また、本発明の発光装置を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射する照明装置とすることができる。

本発明の発光素子収納パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明の発光素子収納パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は基板、２は反射部材、４は弾性部材であり、これらで発光素子３を収容するための発光素子収納パッケージが主に構成されている。

本発明の発光素子収納パッケージは、上面に発光素子３の搭載部１ａを有するとともに、基板の上面から下面にかけて導電路を形成したセラミックス等から成る基板１と、基板１の上面に搭載部１ａを取り囲む反射面２ａを有して取着された反射部材２と、反射部材２の外周面と下面との間には切り欠き部２ｂを形成しており、反射部材２の切り欠き部２ｂに上部を埋入させ取着させるとともに、下部を基板１の側方に配した弾性部材４とを具備している。

本発明の基板１は、発光素子３を支持し搭載するための支持部材および発光素子３の熱を放熱させるための放熱部材として機能する。基板１には発光素子３の搭載部１ａが設けられている。この搭載部１ａには、発光素子３が樹脂接着剤や錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田、Ａｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材等を介して取着される。そして、発光素子３の熱は、樹脂接着剤や低融点ロウ材を介して基板１に伝達され外部に効率よく放散されることにより、発光素子３の作動性を良好に維持する。また、発光素子３から出射される光は、反射面２ａで反射されて外部に放射される。

また、基板１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス等から成り、基板１の中央部には搭載部１ａが形成されている。また、搭載部１ａの近傍からは、発光素子収納パッケージの外側にかけて導出する配線導体（図示せず）が形成されている。

また、基板１に形成した配線導体は例えばＷ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ等のメタライズ層で形成しており、例えばＷ等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、所定パターンに印刷塗布し焼成することによって基板１に形成させる。この配線導体の表面には、酸化防止のためとボンディングワイヤ（図示せず）を強固に接続するために、厚さ０.５〜９μｍのＮｉ層や厚さ０.５〜５μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。

また、反射部材２は、基板１の上面に搭載部１ａを取り囲むように形成されており、反射部材２の下面と外周面との間には、切り欠き部２ｂが形成されている。そして、反射部材２はＡｌ，ステンレス（ＳＵＳ）,Ａｇ，鉄（Ｆｅ）−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属や樹脂、セラミックス等からなり、反射部材２が金属からなる場合、内周面を研磨等の方法で鏡面化することにより、内周面を発光素子３から発せられる可視光を良好に反射することのできる反射面２ａとすることができる。また、樹脂やセラミックスからなる場合、内周面にメッキや蒸着等で金属層を形成することにより、内周面を発光素子３から発せられる可視光を良好に反射することのできる反射面２ａとすることができる。発光素子３からの可視光の反射効率の高い反射面２ａをより簡単に製造することができるという観点、および酸化等による腐食を防止することができるという観点からは、反射部材２はＡｌやＳＵＳから成ることが好ましい。また、このような反射部材２は、金属からなる場合、その材料のインゴットに切削加工、圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工を施すことによって、上記の所定形状に形成される。

本発明の弾性部材４は、その縦弾性率が反射部材２の縦弾性率よりも小さい材料から成る。好ましくは、弾性部材４の縦弾性率が反射部材２の縦弾性率の１／５倍以下であるのがよい。反射部材２よりも小さい縦弾性率を有することにより、基板１および反射部材２に、発光素子３が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化等が繰り返し印加されて、反射部材２および基板１が膨張あるいは収縮しても、歪みによって生じる応力を弾性部材４により有効に緩和して、反射部材２に及ぼす影響を非常に低減することができるためよい。

また、弾性部材４は反射部材２の切り欠き部２ｂに上部を埋入させるとともに、下部を基板１の側方に配して反射部材２に取着させており、例えば、エポキシ樹脂や液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの高耐熱性の熱可塑性樹脂から成り、弾性部材４の縦弾性率は10[ＭＰａ]〜20[ＭＰａ]の値をもつのがよい。なぜなら、上記のような縦弾性率の値をもつことによって、弾性部材４が緩衝材となり、発光素子３の作動時に発生する熱や、外部環境の温度変化等が基板１に繰り返し印加されたとしても、大きな熱応力が発生することは抑制されるので、基板１にクラックが生じたり基板１と反射部材４とが剥離することを有効に防止できるからである。その結果、配線導体等に断線等の電気的接続不良が生じることを抑制でき、発光素子３から発せられて反射部材４で反射される光束（光ビーム）のパターンが一定になり、光の放射角度が安定で、単一の光束またはそれらの集合体で表される光強度分布を所望の値およびパターンとできる。なお、縦弾性率が７０[ＭＰａ]よりも大きい値であると、発光素子３の発熱時に基板１と反射部材２とに生じる応力を緩和し難く不向きとなる傾向がある。また、弾性部材４の縦弾性率が５[ＭＰａ]よりも小さい値であると反射部材２を弾性部材４が支持する効果が小さくなり、反射部材２を基板１上に安定に固定できなくなる傾向がある。よって、５[ＭＰａ]〜７０[ＭＰａ]の弾性率、より好適には１０[ＭＰａ]〜２０[ＭＰａ]の値とするのが良い。

また、図１で示すように弾性部材４を基板１の上面に接着させ、熱伝導率が反射部材２よりも低い弾性部材４を用いる場合、基板１から反射部材２への熱伝導を、熱伝導率の低い弾性部材によって抑制でき、反射部材２が熱により歪むのを特に有効に防止でき好ましい。たとえ、発光素子３の熱によって基板１が歪んだとしても、歪みによって生じる応力を基板１と反射部材２とに接着された弾性部材４により緩和して、反射部材２におよぼす影響を非常に低減することができる。従って、発光素子収納パッケージから放出される光の強度分布や照射面における照度分布にムラが生じず、安定した光を出力し、発光装置を長期間にわたり高信頼性でかつ安定して作動することができる。

また、発光素子収納パッケージを外部接続基板と接続する際には、基板１の下面に、一端部が平面視で基板１より外方に飛び出すように外部接続端子を設けて接続したり、あるいは基板１の下面に形成した接続パッドに直接、導電性接合材を設けて接続する場合が多い。これらのうち、例えば図３に示すように外部接続端子としてＬ字型のリード端子６を基板１と弾性部材４の下面に設けた場合では、たとえ発光素子３の発熱時に生じた応力でＬ字型のリード端子６が基板１にぶつかろうとしても、Ｌ字型のリード端子６は基板１の側方に形成された弾性部材４と接触して基板１との接触が防止され、あるいはぶつかったとしてもその応力が弾性部材４によって緩衝されるため、Ｌ字型のリード端子６と基板１との接触による基板１の欠けや割れ、クラック等の発生を有効に防止できるからである。その結果、発光素子３を気密に収容することができ、発光素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。

また、このようにＬ字型のリード端子６を基板１の下面に設ける場合には、図３に示したように基板１の中央部よりもリード端子６の接合部が上方に位置するように段差部を設け、その段差部にＬ字型のリード端子６を接続するのが好ましい。段差部にＬ字型のリード端子６を設けることで、外部接続基板とＬ字型のリード端子６との短絡を抑制することができる。

また、基板１の下面に形成した接続パッドに直接、導電性接合材を設けて発光素子収納パッケージと外部接続基板とを取着させる場合、導電性接合材を溶融したときに、たとえ外部接続基板と発光素子収納パッケージの間から導電性接合材がはみ出し、基板１を伝わって這い上がろうとしても、従来では反射部材１３であった部分に本発明では弾性部材４が存在するため、反射部材２と導電性接合材は接触しにくい。よって、反射部材２が金属等からなるとしても、反射部材２と導電性接合材が容易には接触しないため、電気的な短絡を有効に防止できる。

また、基板１がセラミックスからなる場合においては、弾性部材４の下部を基板１の側方に配して反射部材２に取着させたことにより、側方にある弾性部材４の下部によってセラミック基板１の側面から外部に漏れ出ていた光は進行を妨げられ、外部に漏れ出るのを防ぐことができる。その結果、本発明の発光装置を表示装置として用いても、光がぼやけず良好な視認性を得ることができる。

また、好ましくは、弾性部材４の下部と基板１の側方との間に隙間が設けられていると、発光素子３から発生した熱が基板１に伝わり、基板１と弾性部材４の隙間から、その熱を放熱することができるためよい。また、放熱性が高まることによって、発光素子３の劣化を防止し、さらに熱による発光素子収納パッケージの変形も有効に防止できるため、より好ましいといえる。

また、さらに好ましくは、反射部材２の切り欠き部２ｂは、反射部材２の外周面に沿って環状に周設されているのがよい。これにより、基板１と反射部材２の間に、環状に切り欠き部２ｂが周設される前よりも容量の大きい外気層が存在することとなり、発光素子３の作動時に発生する熱が基板１から反射部材２に伝達するのを有効に防止できる。その結果、反射部材２から基板１に伝わる曲げモーメントを抑制でき、基板１にクラックや割れが発生するのを有効に防止できる。また更に、反射部材２の体積を小さくし、基板１と反射部材２との接する面積を小さくすることができ、発光装置を作動させる際に発光素子３より発生する熱により、基板１や反射部材２との接合部に集中する応力が抑制される。その結果、基板１や、基板１と反射部材２との接合部におけるクラックや剥離を、一層抑制できる。

また、弾性部材４を反射部材２の外周面に沿って環状に周設すると、基板１の下面に一端部が平面視で基板１より外方に飛び出すように外部接続端子を設けて、発光素子収納パッケージを外部接続基板接合した場合に、たとえ発光素子３の発熱時に生じた応力等で外部接続端子がどのような位置にずれたとしても、弾性部材４が基板１にぶつかって生じる応力は、環状に形成された弾性部材４によって緩衝されるため、さらに好ましい。その結果、基板１や基板１の外周部に生じる欠けや割れ、クラック等の発生を、より有効に防止でき、発光素子３を気密に収容して、発光素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる。

また、反射部材２は、切り欠き部２ｂの上面のみが弾性部材４に接合されているのが好ましい。これにより、反射部材２が適度に変形しやすくなり、弾性部材４による拘束を適度に開放することができる。その結果、弾性部材４や基板１が歪んだとしてもその歪みによって反射部材２も歪むのを有効に抑制できる。また、反射部材２の下面の弾性部材４よりも内側に位置する部位と、基板１の上面との間に隙間を形成するのがよい。これにより、基板１から反射面２ａに熱が伝わり難くすることができるため好ましい。

また、好ましくは反射面２ａは、基板１の上面に対して３５〜７０度の角度で傾斜しているのがよい。これにより、搭載部１ａに搭載した発光素子３の光を、傾斜した反射面２ａで良好に反射させ、外部に放射角度４５度以内の範囲で光を良好に放射することができ、本発明の発光素子収納パッケージを使用した発光装置の発光効率や輝度、光度を極めて高いものとすることができる。なお、光の放射角度とは、発光素子３の中心を通る基板１に直交する平面上での光の広がりの角度のことであり、反射部材２の横断面における開口形状が円形状であれば放射角度は反射面２ａの全周にわたって一定である。また、反射部材２の横断面における開口形状が楕円形状などの偏りがある場合は、放射角度はその最大値である。

また、反射面２ａは、基板１の上面となす角度が３５度未満になると放射角度が４５度を超えて広がり、分散した光の量が多くなり、光の輝度や光度が低下しやすくなる。一方、角度が７０度を超えると、発光素子収納パッケージの外部に発光素子３の光が良好に放射されずに発光素子収納パッケージ内で乱反射しやすくなる。

なお、反射面２ａの形状が逆円錐状である場合は、反射面２ａと基板の上面とのなす角度を全周にわたって３５〜７０度とするのがよい。また、反射面２ａの形状が四角錐状である場合は、少なくとも一対の対向する内面が基板の上面に対して３５〜７０度で傾斜しているのがよい。好ましくは、内面の全面が基板１の上面に対して３５〜７０度で傾斜しているのがよい。これにより、発光効率をきわめて高いものとすることができる。

また、反射面２ａの算術平均粗さＲａは、０.００４〜４μｍとするのが好ましい。即ち、反射面２ａの算術平均粗さＲａが、４μｍを超える場合、発光素子収納パッケージに収容された発光素子３の光を正反射させて発光素子収納パッケージの上方に出射させることが困難になり、光強度が減衰したり偏りが発生しやすくなる。また、反射面２ａの算術平均粗さＲａが０.００４μｍ未満の場合、このような面を安定かつ効率よく形成することが困難となるとともに、製品コストが高くなりやすい。なお、反射面２ａのＲａを上記の範囲とするには、従来周知の電解研磨加工，化学研磨加工もしくは切削加工により形成することができる。また、金型の面精度を利用した転写加工により形成する方法を用いてもよい。

さらに反射部材２と弾性部材４との接合や、反射部材２と基板１との接合は、シリコーン系やエポキシ系等の樹脂接着剤や、Ａｇ−Ｃｕロウ等の金属ロウ材やＰｂ−Ａｕ−Ｓｎ−Ａｕ−Ｓｎ−ケイ素（Ｓｉ）,Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の半田等により行われる。なお、このような接着剤や半田等の接合材は、基板１、弾性部材４および反射部材２の材質や熱膨張係数等を考慮して適宜選定すればよく、特に限定されるものではない。また、基板１と弾性部材４、および弾性部材４と反射部材２との接合の高信頼性が必要とされる場合、好ましくは金属ロウ材や半田により接合するのがよい。

また、発光装置の特性を重要視する場合は、接合材によって反射部材２と弾性部材４がずれるのを防止するため、かしめ方法により接合するのがよい。かしめ方法では、反射部材２の位置決めが一義的に行なわれ、発光素子収納パッケージの製造工程における反射部材２の位置ずれや傾きを抑制できるとともに、弾性部材４と反射部材２との中心軸とを高精度に一致させ接合できる。その結果、発光素子３の光軸と光を反射する反射部材２の中心軸とを発光素子収納パッケージ製造工程において高精度に一致させることができる。従って、所望の光強度分布や照度分布、発光色が得られる発光装置を製造することができる。

また、弾性部材４と反射部材２との熱膨張係数の関係式は、弾性部材４の熱膨張係数をα１、反射部材２の熱膨張係数をα２としたときに、α１＜α２であることがよい。これにより、反射部材２と基板１との熱膨張係数差を弾性部材４により緩和して、熱膨張差による応力が基板１や反射部材２、弾性部材４に生じるのを有効に抑制することができる。よって、発光素子収納パッケージの製造工程や発光装置を作動させる際の熱膨張、熱吸収により生じる応力を緩和できるとともに、反射部材２の傾きや変形を抑制することができる。

かくして、本発明の発光素子収納パッケージは、基板１の搭載部１ａに発光素子３を搭載するとともに、発光素子３をＡｕやＡｌ等のボンディングワイヤおよび配線導体を介して発光素子収納パッケージの外部の外部電気回路に電気的に導通させることができる。そして、反射部材２の内側に透明樹脂等の透光性部材５を充填し熱硬化させて発光素子３を覆う被覆層を形成し、必要に応じて反射部材２の上面に透光性の蓋体（図示せず）を半田や樹脂接着剤等で接合することにより本発明の発光装置となる。または、発光素子３の側面や上面に蛍光体もしくは蛍光体を混入した透明樹脂等を塗布した後、発光素子３を覆う透光性部材５を充填し熱硬化させ、反射部材２の上面に透光性の蓋体を半田や樹脂接着剤等で接合することにより、発光素子３の光を蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる発光装置となる。

また、本発明の発光装置は、１個のものを光源として所定の配置となるように設置したことにより、または複数個を、例えば、格子状や千鳥状，放射状，複数の発光装置から成る、円状や多角形状の発光装置群を同心状に複数群形成したもの等の所定の配置となるように設置したことにより、照明装置とすることができる。これにより、従来の照明装置よりも強度ムラの抑制されたものとすることができる。

また、本発明の発光装置を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射できる照明装置とすることができる。

例えば、図５，図６に示す平面図，断面図のように複数個の発光装置１０１が発光装置駆動回路基板１０２に複数列に配置され、発光装置１０１の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具１０３が設置されて成る照明装置の場合、隣接する一列上に配置された複数個の発光装置１０１において、隣り合う発光装置１０１との間隔が最短に成らないような配置、いわゆる千鳥状とすることが好ましい。即ち、発光装置１０１が格子状に配置される際には、光源となる発光装置１０１が直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような照明装置が人の視覚に入ってくることにより、不快感や目の障害を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、グレアが抑制され人間の目に対する不快感や目に及ぼす障害を低減することができる。さらに、隣り合う発光装置１０１間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置１０１間の熱的な干渉が有効に抑制され、発光装置１０１が実装された発光装置駆動回路基板１０２内における熱のこもりが抑制され、発光装置１０１の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の目に対しても障害の小さく、長期間にわたって光学特性の安定した長寿命の照明装置を作製することができる。

また、照明装置が、図７，図８に示す平面図，断面図のような発光装置駆動回路基板１０２上に複数の発光装置１０１から成る円状や多角形状の発光装置１０１群を、同心状に複数群形成した照明装置の場合、１つの円状や多角形状の発光装置１０１群における発光装置１０１の配置数を照明装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、発光装置１０１同士の間隔を適度に保ちながら発光装置１０１をより多く配置することができ、照明装置の照度をより向上させることができる。また、照明装置の中央部の発光装置１０１の密度を低くして発光装置駆動回路基板１０２の中央部における熱のこもりを抑制することができる。よって、発光装置駆動回路基板１０２内における温度分布が一様となり、照明装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、発光装置１０１の温度上昇を抑制することができる。その結果、発光装置１０１は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の照明装置を作製することができる。

このような照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装，展示用照明器具、街路用照明器具、誘導灯器具および信号装置、舞台およびスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板等や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等支障ない。例えば、発光装置より出射される光を任意に集光し拡散させる光学レンズや平板状の透光性の蓋体を半田や樹脂接合剤等で接合することにより、所望する放射角度で光を取り出すことができるとともに発光装置内部への耐浸水性が改善され長期信頼性が向上する。また、ボンディングワイヤによる光損失を抑制するために、基板１にメタライズ配線を形成し、そのメタライズ配線に半田を介して発光素子３を電気的に接続するフリップチップ実装をした発光装置でもよい。

本発明の発光素子収納パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。 図１の発光素子収納パッケージの斜視図である。 本発明の発光素子収納パッケージに外部接続端子としてＬ字型のリード端子を設けたときの一例を示す断面図である。 従来の発光素子収納パッケージの断面図である。 本発明の照明装置の実施の形態の一例を示す平面図である。 図５の照明装置の断面図である。 本発明の照明装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。 図７の照明装置の断面図である。

符号の説明

１：基板
１ａ：搭載部
２：反射部材
２ａ：反射面
２ｂ：切り欠き部
３：発光素子
４：弾性部材
５：透光性部材

Claims (5)

1. 発光素子の搭載部を有する基板の上面から下面にかけて導電路を形成するとともに、前記基板の上面に、前記搭載部を取り囲む反射面を有した反射部材を取着してなる発光素子収納パッケージにおいて、
   前記反射部材の外周面と下面との間に切り欠き部を形成し、
   前記反射部材の切り欠き部に上部を埋入させるとともに、下部を前記基板の側面と隙間をあけて前記基板の側方に配した弾性部材を、前記反射部材に取着させたことを特徴とする発光素子収納パッケージ。
2. 前記反射部材の切り欠き部が、前記反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子収納パッケージ。
3. 前記弾性部材が、前記反射部材の外周面に沿って環状に周設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光素子収納パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光素子収納パッケージの前記搭載部に発光素子を搭載するとともに、該発光素子を被覆するようにして透光性部材を配置したことを特徴とする発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置を光源として用いたことを特徴とする照明装置。

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