JP4132038B2

JP4132038B2 - Light emitting device

Info

Publication number: JP4132038B2
Application number: JP2003080125A
Authority: JP
Inventors: 敏幸千歳; 陽介森山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004288935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード等の発光素子を用いた表示装置等に用いられる発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード等の発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）として、セラミック製のパッケージが用いられている。従来のセラミック製のパッケージは、図８の断面図に示すように、上面の中央部に発光素子13を搭載するための導体層から成る搭載部11ａを有し、搭載部11ａおよびその周辺から下面に導出された一対のメタライズ配線導体14ａ，14ｂを有する基体11と、中央部に発光素子13を収容するための貫通穴12ａを有する枠体12とから主に構成されている。
【０００３】
そして、基体11の上面に形成されるとともに一方のメタライズ配線導体14ａが接続された搭載部11ａ上に、発光素子13を半田等の導電性接合材を介して固着するとともに、発光素子13の電極と他方のメタライズ配線導体14ｂとをボンディングワイヤ15を介して電気的に接続し、しかる後、枠体12の貫通穴12ａ内に透明樹脂（図示せず）を充填して発光素子13を封止することによって、発光装置が作製される。この発光装置を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することによって、発光装置が外部電気回路基板に実装されて発光素子13へ電力が供給されることとなる。
【０００４】
また、枠体12の貫通穴12ａの内周面で発光素子13の光を反射させてパッケージの上方に光を放射させるために、貫通穴12ａの内周面にニッケル（Ｎｉ）めっき層や金（Ａｕ）めっき層を表面に有するメタライズ層からなる金属層16を被着させていることもある。
【０００５】
【特許文献１】
特開2002−232017号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、発光素子13が発する熱により、貫通穴12ａ内に充填された透明樹脂が、基体11、搭載部11ａ、枠体12、メタライズ配線導体14ａ，14ｂ、金属層16または発光素子13から剥がれて貫通穴12ａから透明樹脂が脱落しやすく、その結果、発光素子13およびボンディングワイヤ15が露出したり、露出後に発光素子13やボンディングワイヤ15がその接合部から剥がれたり、さらに、透明樹脂が貫通穴12ａから脱落した際に発光素子13やボンディングワイヤ15が引き剥がされるという問題点を有していた。
【０００７】
従って、本発明は上記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、透明樹脂を枠体の貫通穴内に強固に接着することができる発光素子収納用パッケージおよび発光装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光装置は、発光素子と、上面に前記発光素子が搭載された搭載部を有する基体の上面に、前記発光素子が内側に収容された枠体を、前記搭載部を囲繞するように接合して成る発光素子収納用パッケージと、前記枠体の内側に前記溝よりも上側まで充填された透明樹脂と、を備え、前記枠体は、内周面の前記発光素子の上面よりも高い位置に、該位置の下側よりも上側が内寸法が大きくなるように段差が形成されており、該段差の上側の部位の下端に枠体の外面に向かって溝が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光装置は、基体の上面に発光素子を内側に収容するように搭載部を囲繞して接合された枠体は、内周面の発光素子の上面よりも高い位置に、その位置の下側よりも上側が内寸法が大きくなるように段差が形成されており、その段差の上側の部位の下端に枠体の外面に向かって溝が形成されていることから、枠体の貫通穴内に発光素子を覆うように透明樹脂を充填した際に溝に透明樹脂が入り込んで強固に接着されることとなり、透明樹脂が貫通穴内の各部材から剥れるのを有効に抑制することができる。また、透明樹脂が、基体、搭載部、枠体、メタライズ配線導体、金属層、ボンディングワイヤまたは発光素子から剥がれたとしても、溝によって透明樹脂が枠体の貫通穴から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂とともに発光素子やボンディングワイヤが接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのを有効に防止する。
【００１０】
本発明の発光装置おいて、好ましくは、溝は、発光素子の発光部と段差の下側の部位の上端とを結ぶ直線の延長線よりも下方に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光装置は、好ましくは発光素子の発光部と段差の下側の部位の上端とを結ぶ直線の延長線よりも下方に形成されていることから、発光素子の発光する光が溝に直接照射されないので、発光素子の光の反射に与える影響を小さくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の発光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図１は本発明の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り、図２は図１の平面図である。これらの図において、１は基体、２は枠体であり、主としてこれらで発光素子３を収容するためのパッケージが構成されている。
【００１５】
本発明のパッケージは、上面に発光素子３を搭載するための搭載部１ａを有する基体１の上面に、発光素子３を内側に収容する枠体２を搭載部１ａを囲繞するように接合して成るものであって、枠体２は、内周面の発光素子３の上面よりも高い位置に、位置の下側よりも上側が内寸法が大きくなるように段差７が形成されており、段差７の上側の部位の下端に枠体の外面に向かって溝８が形成されている。
【００１６】
なお、段差７は枠体２の内周面に全周にわたって形成されていてもよく、また、溝８も段差７の上側の部位の下端に全周にわたって形成されていてもよい。
【００１７】
本発明における基体１は、セラミックス，樹脂等の絶縁体から成る直方体状や四角平板状のものであり、セラミックスから成る場合、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，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成り、発光素子３を支持する支持体であり、その上面の中央部に発光素子３を搭載する搭載部１ａを有している。基体１が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう）を得、しかる後、グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施してこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。
【００１８】
また、基体１は、搭載部１ａから下面にかけて導出されたメタライズ配線導体４ａおよび搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出されたメタライズ配線導体４ｂが被着形成されている。搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂは、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末のメタライズ層から成り、パッケージ内部に収容する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路として機能する。そして、搭載部１ａには発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子３が金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金やＡｇ−エポキシ樹脂等の導電性接合材により固着されるとともに、メタライズ配線導体４ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続されている。そして、基体１下面のメタライズ配線導体４ａ，４ｂが外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、その配線導体と発光素子３の各電極とが電気的に接続され、発光素子３へ電力や駆動信号が供給される。また、発光素子３は、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ｂにフリップチップ実装されていても構わない。
【００１９】
搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂは、例えばＷやＭｏ等の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、基体１となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出する表面に、ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ），Ａｇ等の耐蝕性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚みで被着させておくのがよく、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、搭載部１ａと発光素子３との固着、メタライズ配線導体４ｂとボンディングワイヤ５との接合、およびメタライズ配線導体４ａ，４ｂと外部電気回路基板の配線導体との接合を強固にすることができる。従って、搭載部１ａおよびメタライズ配線導体４ａ，４ｂの露出表面には、厚さ１〜10μｍ程度のＮｉめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度のＡｕめっき層またはＡｇめっき層とが、電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されていることがより好ましい。
【００２１】
また、本発明の枠体２は、セラミックス，樹脂，金属等から成り、基体１の上面に、積層されて焼結一体化されて接合されたり、ろう材や樹脂接着剤等により接合されている。枠体２は、その中央部に発光素子３を収容するための横断面形状が円形状や四角形状の貫通穴２ａを有しており、この貫通穴２ａ内に搭載部１ａに搭載された発光素子３が収容される。
【００２２】
また、枠体２の貫通穴２ａの内周面には、メタライズ金属層と、その上に被着された、発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上である金属めっき層とから成る金属層６が形成されていることが好ましい。この金属層６は、例えば、ＷやＭｏ等からなるメタライズ金属層上に、Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属めっき層を被着させて成り、これにより発光素子３が発光する光に対する反射率を80％以上とすることができる。発光素子３が発光する光に対する反射率が80％未満であると、貫通穴２ａ内に収容された発光素子３が発光する光を良好に反射することが困難となる。
【００２３】
本発明において、枠体２は、その内周面の発光素子３の上面よりも高い位置に、その位置の下側よりも上側が内寸法が大きくなるように段差７が形成されており、段差７の上側の部位の下端に枠体２の外面に向かって溝８が形成されている。これにより、枠体２の貫通穴２ａ内に発光素子３および溝８を覆うように透明樹脂を充填した際に、溝８に透明樹脂が入り込んで貫通穴２ａに透明樹脂が強固に接着されることとなり、貫通穴２ａに充填された透明樹脂が貫通穴２ａ内の各部材から剥れるのを有効に抑制することができる。また、透明樹脂が、基体１、搭載部１ａ、枠体２、メタライズ配線導体４ａ，４ｂ、金属層６、ボンディングワイヤ５または発光素子３から剥がれたとしても、溝８によって透明樹脂が貫通穴２ａから抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ５が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのを有効に防止する。
【００２４】
また、貫通穴２ａの内周面は、傾斜面となっているとともに、基体１の上面となす角度が35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度が70°を超えると、貫通穴２ａ内に収容された発光素子３が発光する光を外部に対して良好に反射することが困難となる傾向にある。一方、角度が35°未満であると、貫通穴２ａの内周面をそのような角度で安定かつ効率良く形成することが困難となる傾向にあるとともに、パッケージが大型化してしまう。
【００２５】
また、貫通穴２ａの内周面の金属層６の表面の算術平均粗さＲａは３μｍ以下が好ましい。３μｍを超えると、凹部４内に収容される発光素子３が発光する光が散乱し、反射光を高い反射率で外部に均一に放射することが困難になる。
【００２６】
また、枠体２の貫通穴２ａの横断面形状は、円形状、長円形状、楕円形状、四角形状、多角形状等の種々の形状で良いが、特に円形状が好ましい。この場合、貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を、貫通穴２ａの内周面に形成された金属層６の表面の金属めっき層でパッケージの上方に満遍なく反射させて外部に極めて均一に放射することができる。
【００２７】
また、段差７の上側と下側で貫通穴２ａの横断面形状が異なっていても良いが、段差７の上側と下側とで貫通穴２ａの横断面形状が同じ形状であるとともに、全周にわたって段差７が形成されているのが好ましい。この場合、貫通穴２ａに収容された発光素子３が発光する光を、貫通穴２ａの内周面の金属層６表面の金属めっき層でパッケージの上方に満遍なく反射させて外部に極めて均一に放射することができる。
【００２８】
また図２に示すように、溝８は、枠体２の内周面で段差７の上側の部位の下端に２つ対向するように形成されているが、３つ以上の複数形成しても良い。このように、溝８を部分的に複数形成する場合、それらの間隔（角度間隔）が等間隔であるのがよい。すなわち、溝８に透明樹脂が入り込むことから溝８の部分で透明樹脂の接着強度が大きくなっており、したがって接着強度が大きい溝８を等間隔で形成すると透明樹脂の接着強度に偏りが生じにくいため、透明樹脂が貫通穴２ａに全体的に強固に接着されることとなる。
【００２９】
また図３のパッケージの平面図に示すように、溝８は段差７の上側の部位の下端に全周にわたって形成されていても良い。この場合、透明樹脂の接着強度に偏りがまったく生じないため、透明樹脂が貫通穴２ａに全体的により強固に接着される。
【００３０】
また図４のパッケージの平面図に示すように、溝８は、枠体２の内周面の開口部よりも外側に、開口部よりも幅が広い幅広部を形成しても良い。この場合、貫通穴２ａ内に充填される透明樹脂は溝８の部位でより強固に接着されることとなる。
【００３１】
また、枠体２の貫通穴２ａの内周面の傾斜角度θ_１，θ_２を、段差７の上側と下側とで異なるようにしていてもよい。段差７よりも上側の貫通穴２ａの内周面と基体１の上面とのなす角度θ_２を、段差７よりも下側の枠体２の貫通穴２ａの内周面と基体１の上面とのなす角度θ_１よりも大きくすると、発光素子３が発光する光を一定の方向に集光して外部に均一かつ効率よく放射することができる。
【００３２】
また、段差７よりも上側の貫通穴２ａの内周面と基体１の上面とのなす角度θ_２を、段差７よりも下側の枠体２の貫通穴２ａの内周面と基体１の上面とのなす角度θ_１よりも小さくすると、発光素子３が発光する光を広領域の外部に均一かつ良好に放射することができる。
【００３３】
また本発明のパッケージにおいて、溝８は発光素子３の発光部と段差７の下側の部位の上端とを結ぶ直線の延長線よりも下方に形成されていることが好ましい。これにより、発光素子３の光が溝８に直接照射されることはないので、発光素子３の光の反射に与える影響が小さくなる。図５は、このような構成について示すものであり、発光部が発光素子３の上面に形成されている場合の要部拡大断面図である。同図において、仮想線Ａ−Ａ’は、発光素子３の発光部と段差７の下側の部位の上端とを結ぶ直線およびその延長線を示している。特に、仮想線Ａ−Ａ’は、基体１の上面とのなす角度が最も小さくなるとともに、段差７の上側の部位の最も低い位置を通過する、すなわち発光部の溝８から最も遠い部位と段差７の下側の部位の上端とを結ぶ線とするのが好ましい。
【００３４】
また、図６のパッケージの断面図に示すように、段差７の上面（基体１の上面に平行な面）にも金属層６を形成しても良い。これにより、平面視で段差８が暗部として認識されるのを防ぐことができる。また、溝８の内部にも金属層６を形成しても良い。
【００３５】
本発明における溝８の幅および上下方向の高さは0.01〜2.0ｍｍ程度がよい。0.01ｍｍ未満では、透明樹脂が溝８に入り込みにくくなる。2.0ｍｍを超えると、溝８より枠体２内部へ漏洩する光の量が大きくなってしまうとともに、溝８に金属層６を形成してもパッケージ上方に良好に反射しにくくなる。なお、光が枠体２内部へ漏洩するのは、枠体２が金属ではなくセラミックス等から成る場合である。
【００３６】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部１ａに搭載された発光素子３と、枠体２の内側に溝８よりも上側まで充填されるシリコーン樹脂等から成る透明樹脂とを具備している。これにより、透明樹脂が枠体２の貫通穴２ａから脱落するのを有効に防止し、透明樹脂を貫通穴２ａ内に強固に接着することができる。
【００３７】
なお、本発明は上述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施すことは何ら差し支えない。例えば、図７のパッケージの断面図に示すように、搭載部１ａを導体層として形成せずに、発光素子３を基体１の上面に直接搭載し、その周囲に発光素子３の電極と電気的に接続されるメタライズ配線導体４ａ，４ｂを形成し、メタライズ配線導体４ａ，４ｂと発光素子３の電極とをボンディングワイヤ５ａ，５ｂ等で電気的に接続してもよい。また、貫通穴２ａの内周面の金属層６が、蒸着により被着されたものであっても良い。さらに、枠体２が金属製のものであったり、貫通穴２ａの内周面に金属製の枠状部材や枠状の金属板を被着していてもよい。この場合、枠体２自体の反射率が高いものとなり、金属層６が不要となるとともに、枠体２の放熱性が向上する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、基体の上面に発光素子を内側に収容するように搭載部を囲繞して接合された枠体は、内周面の発光素子の上面よりも高い位置に、その位置の下側よりも上側が内寸法が大きくなるように段差が形成されており、その段差の上側の部位の下端に枠体の外面に向かって溝が形成されていることから、枠体の貫通穴内に発光素子を覆うように透明樹脂を充填した際に溝に透明樹脂が入り込んで強固に接着されることとなり、透明樹脂が貫通穴内の各部材から剥れるのを有効に抑制することができる。また、透明樹脂が、基体、搭載部、枠体、メタライズ配線導体、金属層、ボンディングワイヤまたは発光素子から剥がれたとしても、溝によって透明樹脂が枠体の貫通穴から抜けるのが有効に防止されるので、透明樹脂とともに発光素子やボンディングワイヤが接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのを有効に防止する。
【００３９】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは発光素子の発光部と段差の下側の部位の上端とを結ぶ直線の延長線よりも下方に形成されていることから、発光素子の発光する光が溝に直接照射されないので、発光素子の光の反射に与える影響を小さくすることができる。
【００４０】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子収納用パッケージと、搭載部に搭載された発光素子と、枠体の内側に溝よりも上側まで充填された透明樹脂とを具備していることにより、発光素子および溝を覆う透明樹脂が枠体の貫通穴から剥がれたり脱落するのを効果的に抑えることができる信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の発光素子収納用パッケージの平面図である。
【図３】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図８】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：搭載部
２：枠体
２ａ：貫通穴
３：発光素子
４ａ，４ｂ：メタライズ配線導体
７：段差
８：溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emission device that is used in a display device or the like using the light emitting element such as light emitting diodes.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a ceramic package is used as a light emitting element storage package (hereinafter also simply referred to as a package) for storing a light emitting element such as a light emitting diode. As shown in the cross-sectional view of FIG. 8, the conventional ceramic package has a mounting portion 11a composed of a conductor layer for mounting the light emitting element 13 at the center of the upper surface, and the lower surface from the mounting portion 11a and its periphery. The main body 11 is mainly composed of a base body 11 having a pair of metallized wiring conductors 14a and 14b led out and a frame body 12 having a through hole 12a for accommodating the light emitting element 13 in the center.
[0003]
Then, the light emitting element 13 is fixed to the mounting portion 11a formed on the upper surface of the base 11 and connected to one metallized wiring conductor 14a through a conductive bonding material such as solder, and the electrode of the light emitting element 13 is fixed. And the other metallized wiring conductor 14b are electrically connected via a bonding wire 15, and then a transparent resin (not shown) is filled in the through hole 12a of the frame 12 to seal the light emitting element 13. By doing so, a light emitting device is manufactured. By connecting this light-emitting device to the wiring conductor of the external electric circuit board via solder, the light-emitting device is mounted on the external electric circuit board and power is supplied to the light-emitting element 13.
[0004]
Further, in order to reflect the light of the light emitting element 13 at the inner peripheral surface of the through hole 12a of the frame body 12 and radiate the light above the package, a nickel (Ni) plating layer or gold is formed on the inner peripheral surface of the through hole 12a. A metal layer 16 made of a metallized layer having a (Au) plating layer on its surface may be deposited.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-232017 Gazette [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional package, the transparent resin filled in the through hole 12a by the heat generated by the light emitting element 13 is the base 11, the mounting portion 11a, the frame 12, the metallized wiring conductors 14a and 14b, and the metal layer 16. Alternatively, the transparent resin is easily removed from the light-emitting element 13 and the through-hole 12a is removed. As a result, the light-emitting element 13 and the bonding wire 15 are exposed, or the light-emitting element 13 and the bonding wire 15 are peeled off from the joint after the exposure. Furthermore, there is a problem that the light emitting element 13 and the bonding wire 15 are peeled off when the transparent resin is dropped from the through hole 12a.
[0007]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a light emitting element storage package and a light emitting device capable of firmly bonding a transparent resin into a through hole of a frame body. There is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The light emitting device of the present invention includes a light-emitting element, the upper surface of the substrate having a mounting portion for the light emitting element on the upper surface are mounted, a frame in which the light-emitting element is housed inside, so as to surround the mounting portion A light emitting element storage package formed by bonding ; and a transparent resin filled to the upper side of the groove inside the frame body, the frame body being higher than an upper surface of the light emitting element on an inner peripheral surface A step is formed at the position so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side of the position, and a groove is formed at the lower end of the upper part of the step toward the outer surface of the frame. Features.
[0009]
In the light emitting device of the present invention, the frame body that is joined to the upper surface of the base so as to accommodate the light emitting element inside is mounted at a position higher than the upper surface of the light emitting element on the inner peripheral surface. A step is formed so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side, and a groove is formed at the lower end of the upper part of the step toward the outer surface of the frame. When the transparent resin is filled so as to cover the light emitting element, the transparent resin enters the groove and is firmly bonded, and the transparent resin can be effectively prevented from being peeled off from each member in the through hole. Moreover, even if the transparent resin is peeled off from the base body, the mounting portion, the frame, the metallized wiring conductor, the metal layer, the bonding wire or the light emitting element, the groove effectively prevents the transparent resin from coming out of the through hole of the frame. Therefore, it is possible to effectively prevent the light-emitting element and the bonding wire from being peeled off from the connection portion together with the transparent resin, thereby destroying the electrical connection.
[0010]
In the light emitting device of the present invention, preferably, the groove is formed below a linear extension line connecting the light emitting portion of the light emitting element and the upper end of the lower portion of the step.
[0011]
The light-emitting device of the present invention is preferably formed below the straight extension line connecting the light-emitting portion of the light-emitting element and the upper end of the lower part of the step, so that the light emitted from the light-emitting element enters the groove. Since it is not directly irradiated, the influence on the light reflection of the light emitting element can be reduced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light emitting element storage package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of the package of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. In these drawings, reference numeral 1 denotes a base body, and 2 denotes a frame body, which mainly constitute a package for housing the light emitting element 3.
[0015]
In the package of the present invention, a frame body 2 that accommodates the light emitting element 3 inside is joined to the upper surface of the base 1 having the mounting portion 1a for mounting the light emitting element 3 on the upper surface so as to surround the mounting portion 1a. The frame body 2 is formed with a step 7 at a position higher than the upper surface of the light emitting element 3 on the inner peripheral surface so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side of the position. A groove 8 is formed at the lower end of the upper portion of 7 toward the outer surface of the frame.
[0016]
The step 7 may be formed over the entire circumference on the inner peripheral surface of the frame body 2, and the groove 8 may also be formed over the entire circumference at the lower end of the upper portion of the step 7.
[0017]
The substrate 1 in the present invention has a rectangular parallelepiped shape or a rectangular flat plate shape made of an insulator such as ceramics or resin. When the substrate 1 is made of ceramics, an aluminum oxide sintered body (alumina ceramic), an aluminum nitride sintered body, It is made of ceramics such as a mullite sintered body and a glass ceramic sintered body, and is a support body that supports the light emitting element 3, and has a mounting portion 1a on which the light emitting element 3 is mounted at the center of the upper surface. When the substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, a suitable organic binder, solvent, etc. are added to and mixed with raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to form a slurry, which is conventionally used. Ceramic green sheets (ceramic raw sheets, hereinafter also referred to as green sheets) are obtained by forming them into sheets by the well-known doctor blade method, calendar roll method, etc., and then the green sheets are appropriately punched. It is manufactured by laminating a plurality of sheets and firing them at a high temperature (about 1600 ° C).
[0018]
Further, the base 1 is formed with a metallized wiring conductor 4a led out from the mounting portion 1a to the lower surface and a metallized wiring conductor 4b led out from the periphery of the mounting portion 1a to the lower surface. The mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b are made of a metallized layer of a metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, or silver, and serve as a conductive path for electrically connecting the light emitting element 3 housed inside the package to the outside. Function. A light emitting element 3 such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) is fixed to the mounting portion 1a by a conductive bonding material such as gold (Au) -silicon (Si) alloy or Ag-epoxy resin. The electrodes of the light emitting element 3 are electrically connected to the metallized wiring conductor 4b through bonding wires 5. Then, the metallized wiring conductors 4a and 4b on the lower surface of the base 1 are connected to the wiring conductor of the external electric circuit board, whereby the wiring conductor and each electrode of the light emitting element 3 are electrically connected, and power is supplied to the light emitting element 3. And a drive signal is supplied. Further, the light emitting element 3 may be flip-chip mounted on the mounting portion 1a and the metallized wiring conductor 4b.
[0019]
The mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b are prepared by, for example, applying a metal paste obtained by adding an appropriate organic solvent and solvent to a metal powder such as W or Mo to a green sheet serving as the base 1 in advance by screen printing. By printing and applying in a predetermined pattern, the substrate 1 is deposited on a predetermined position.
[0020]
It should be noted that a metal having excellent corrosion resistance such as nickel (Ni), gold (Au), Ag or the like is deposited on the exposed surfaces of the mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b in a thickness of about 1 to 20 μm. The mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b can be effectively prevented from being oxidized and corroded, the mounting portion 1a and the light emitting element 3 are fixed, the metallized wiring conductor 4b and the bonding wire 5 are joined, and the metallization is performed. The bonding between the wiring conductors 4a and 4b and the wiring conductor of the external electric circuit board can be strengthened. Therefore, the Ni plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and the Au plating layer or the Ag plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are formed on the exposed surfaces of the mounting portion 1a and the metallized wiring conductors 4a and 4b. More preferably, the electrodes are sequentially deposited by electroless plating.
[0021]
Further, the frame body 2 of the present invention is made of ceramics, resin, metal, etc., and is laminated on the upper surface of the base 1 to be sintered and integrated or joined by a brazing material, a resin adhesive or the like. . The frame 2 has a through-hole 2a having a circular or square cross-sectional shape for accommodating the light-emitting element 3 at the center thereof, and the light emission mounted on the mounting portion 1a in the through-hole 2a. Element 3 is accommodated.
[0022]
The inner peripheral surface of the through hole 2a of the frame 2 includes a metallized metal layer and a metal plating layer deposited on the metallized layer and having a reflectance with respect to light emitted from the light emitting element 3 of 80% or more. A metal layer 6 is preferably formed. The metal layer 6 is formed by, for example, depositing a metal plating layer such as Ni, Au, or Ag on a metallized metal layer made of W, Mo, or the like, and thereby the reflectance of the light emitted from the light emitting element 3 is increased. It can be 80% or more. When the reflectance with respect to the light emitted from the light emitting element 3 is less than 80%, it is difficult to favorably reflect the light emitted from the light emitting element 3 accommodated in the through hole 2a.
[0023]
In the present invention, the frame body 2 is formed with a step 7 at a position higher than the upper surface of the light emitting element 3 on the inner peripheral surface so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side of the position. A groove 8 is formed at the lower end of the upper portion of 7 toward the outer surface of the frame 2. Thereby, when the transparent resin is filled in the through hole 2a of the frame 2 so as to cover the light emitting element 3 and the groove 8, the transparent resin enters the groove 8 and the transparent resin is firmly bonded to the through hole 2a. That is, it is possible to effectively suppress the transparent resin filled in the through hole 2a from being peeled off from each member in the through hole 2a. Even if the transparent resin is peeled off from the base body 1, the mounting portion 1 a, the frame 2, the metallized wiring conductors 4 a and 4 b, the metal layer 6, the bonding wire 5, or the light emitting element 3, the transparent resin is removed from the through hole 2 a by the groove 8. Therefore, it is possible to effectively prevent the light-emitting element 3 and the bonding wire 5 from being peeled off from the connecting portion together with the transparent resin, thereby breaking the electrical connection.
[0024]
Moreover, it is preferable that the inner peripheral surface of the through-hole 2a is an inclined surface and the angle formed with the upper surface of the base 1 is spread outward at an angle of 35 to 70 °. If the angle exceeds 70 °, it tends to be difficult to favorably reflect the light emitted by the light emitting element 3 accommodated in the through hole 2a to the outside. On the other hand, if the angle is less than 35 °, it tends to be difficult to stably and efficiently form the inner peripheral surface of the through hole 2a at such an angle, and the package becomes large.
[0025]
The arithmetic average roughness Ra of the surface of the metal layer 6 on the inner peripheral surface of the through hole 2a is preferably 3 μm or less. If it exceeds 3 μm, the light emitted from the light emitting element 3 accommodated in the recess 4 is scattered, and it becomes difficult to uniformly radiate the reflected light to the outside with a high reflectance.
[0026]
The cross-sectional shape of the through hole 2a of the frame body 2 may be various shapes such as a circular shape, an oval shape, an elliptical shape, a quadrangular shape, and a polygonal shape, but a circular shape is particularly preferable. In this case, the light emitted from the light emitting element 3 accommodated in the through hole 2a is uniformly reflected above the package by the metal plating layer on the surface of the metal layer 6 formed on the inner peripheral surface of the through hole 2a to the outside. It can radiate very uniformly.
[0027]
Moreover, the cross-sectional shape of the through hole 2a may be different between the upper side and the lower side of the step 7, but the cross-sectional shape of the through hole 2a is the same shape between the upper side and the lower side of the step 7, and Preferably, a step 7 is formed over the entire area. In this case, the light emitted from the light emitting element 3 accommodated in the through hole 2a is uniformly reflected above the package by the metal plating layer on the surface of the metal layer 6 on the inner peripheral surface of the through hole 2a and radiated extremely uniformly to the outside. can do.
[0028]
As shown in FIG. 2, the groove 8 is formed so as to be opposed to the lower end of the upper part of the step 7 on the inner peripheral surface of the frame body 2. good. As described above, when a plurality of grooves 8 are partially formed, the intervals (angular intervals) between them should be equal. That is, since the transparent resin enters the groove 8, the adhesive strength of the transparent resin is increased in the portion of the groove 8. Therefore, when the grooves 8 having a high adhesive strength are formed at equal intervals, the adhesive strength of the transparent resin is not easily biased. Therefore, the transparent resin is firmly adhered to the through hole 2a as a whole.
[0029]
As shown in the plan view of the package in FIG. 3, the groove 8 may be formed over the entire circumference at the lower end of the upper portion of the step 7. In this case, since there is no bias in the adhesive strength of the transparent resin, the transparent resin is more firmly bonded to the through hole 2a as a whole.
[0030]
Further, as shown in the plan view of the package of FIG. 4, the groove 8 may be formed with a wider portion wider than the opening on the outer side of the opening on the inner peripheral surface of the frame body 2. In this case, the transparent resin filled in the through hole 2a is more firmly bonded at the groove 8 portion.
[0031]
Further, the inclination angles θ ₁ and θ ₂ of the inner peripheral surface of the through hole 2 a of the frame body 2 may be different between the upper side and the lower side of the step 7. The angle θ ₂ formed between the inner peripheral surface of the through hole 2 a above the step 7 and the upper surface of the base body 1 is set so that the inner peripheral surface of the through hole 2 a of the frame body 2 below the step 7 and the upper surface of the base body 1. If larger than the angle theta _1, it is possible to light-emitting element 3 is uniformly and efficiently emitted outside by condensing the light emitted in a certain direction.
[0032]
Further, the angle θ ₂ formed between the inner peripheral surface of the through hole 2 a above the step 7 and the upper surface of the base body 1 is set so that the inner peripheral surface of the through hole 2 a of the frame body 2 below the step 7 and the base body 1. When the angle is smaller than the angle θ ₁ formed with the upper surface, the light emitted from the light emitting element 3 can be emitted uniformly and satisfactorily to the outside of the wide area.
[0033]
In the package of the present invention, the groove 8 is preferably formed below a straight extension line connecting the light emitting portion of the light emitting element 3 and the upper end of the lower portion of the step 7. Thereby, since the light of the light emitting element 3 is not directly irradiated to the groove 8, the influence on the light reflection of the light emitting element 3 is reduced. FIG. 5 shows such a configuration, and is an enlarged cross-sectional view of a main part when the light emitting part is formed on the upper surface of the light emitting element 3. In the figure, a virtual line AA ′ indicates a straight line connecting the light emitting portion of the light emitting element 3 and the upper end of the lower portion of the step 7 and its extension line. In particular, the imaginary line AA ′ has the smallest angle with the upper surface of the substrate 1 and passes through the lowest position of the upper part of the step 7, that is, the part farthest from the groove 8 of the light emitting part. 7 is preferably a line connecting the upper end of the lower portion.
[0034]
Further, as shown in the cross-sectional view of the package in FIG. 6, the metal layer 6 may also be formed on the upper surface of the step 7 (a surface parallel to the upper surface of the substrate 1). Thereby, it can prevent that the level | step difference 8 is recognized as a dark part by planar view. Further, the metal layer 6 may be formed inside the groove 8.
[0035]
In the present invention, the width of the groove 8 and the height in the vertical direction are preferably about 0.01 to 2.0 mm. If it is less than 0.01 mm, it becomes difficult for the transparent resin to enter the groove 8. If the thickness exceeds 2.0 mm, the amount of light leaking into the frame body 2 from the groove 8 becomes large, and even if the metal layer 6 is formed in the groove 8, it is difficult to reflect well above the package. The light leaks into the frame 2 when the frame 2 is made of ceramics or the like instead of metal.
[0036]
The light-emitting device of the present invention includes the package of the present invention, the light-emitting element 3 mounted on the mounting portion 1a, and a transparent resin made of silicone resin or the like that fills the frame 2 to the upper side of the groove 8. is doing. Thereby, it is possible to effectively prevent the transparent resin from dropping from the through hole 2a of the frame body 2, and the transparent resin can be firmly bonded in the through hole 2a.
[0037]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in the sectional view of the package in FIG. 7, the light emitting element 3 is directly mounted on the upper surface of the base 1 without forming the mounting portion 1a as a conductor layer, and the electrodes of the light emitting element 3 are electrically connected to the periphery thereof. The metallized wiring conductors 4a and 4b connected to each other may be formed, and the metallized wiring conductors 4a and 4b and the electrodes of the light emitting element 3 may be electrically connected by bonding wires 5a and 5b. Alternatively, the metal layer 6 on the inner peripheral surface of the through hole 2a may be deposited by vapor deposition. Further, the frame body 2 may be made of metal, or a metal frame-like member or a frame-like metal plate may be attached to the inner peripheral surface of the through hole 2a. In this case, the reflectance of the frame 2 itself is high, the metal layer 6 is not necessary, and the heat dissipation of the frame 2 is improved.
[0038]
【The invention's effect】
In the light emitting element storage package of the present invention, the frame body joined to the upper surface of the base body so as to accommodate the light emitting element inside is positioned higher than the upper surface of the light emitting element on the inner peripheral surface. The step is formed so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side of the position, and a groove is formed at the lower end of the upper part of the step toward the outer surface of the frame. When the transparent resin is filled so as to cover the light emitting element in the through hole, the transparent resin enters the groove and is firmly bonded, and the transparent resin is effectively prevented from peeling from each member in the through hole. Can do. Moreover, even if the transparent resin is peeled off from the base body, the mounting portion, the frame, the metallized wiring conductor, the metal layer, the bonding wire or the light emitting element, the groove effectively prevents the transparent resin from coming out of the through hole of the frame. Therefore, it is possible to effectively prevent the light-emitting element and the bonding wire from being peeled off from the connection portion together with the transparent resin, thereby destroying the electrical connection.
[0039]
The light emitting element storage package according to the present invention is preferably formed below a straight extension line connecting the light emitting portion of the light emitting element and the upper end of the lower part of the step, so that the light emitted from the light emitting element is emitted. Is not directly irradiated to the groove, the influence on the light reflection of the light emitting element can be reduced.
[0040]
The light emitting device of the present invention includes the light emitting element storage package of the present invention, the light emitting element mounted on the mounting portion, and the transparent resin filled to the upper side of the groove on the inner side of the frame body. In addition, the transparent resin that covers the light emitting element and the groove can be effectively prevented from peeling or dropping from the through hole of the frame body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a light emitting element storage package according to the present invention.
2 is a plan view of the light emitting element storage package of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a plan view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional light emitting element storage package.
[Explanation of symbols]
1: Base 1a: Mounting portion 2: Frame 2a: Through hole 3: Light emitting element 4a, 4b: Metallized wiring conductor 7: Step 8: Groove

Claims

A light emitting element;
On the upper surface of the base member having a mounting portion for the light emitting element on the upper surface are mounted, a frame in which the light-emitting element is housed inside a package for housing a light-emitting element formed by joining so as to surround the mounting portion, A transparent resin filled to the upper side of the groove inside the frame, and
The frame is formed with a step at a position higher than the upper surface of the light emitting element on the inner peripheral surface so that the inner dimension is larger on the upper side than the lower side of the position. A light emitting device characterized in that a groove is formed at the lower end toward the outer surface of the frame.

The groove-emitting device according to claim 1, characterized by being formed below the extension line of the straight line connecting the upper end of the lower portion of the step and the light emitting portion of the light emitting element.