JP4295519B2 - 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 - Google Patents
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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、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【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、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おり、その一例を図６に示す（例えば、下記の特許文献１参照）。同図に示すように、従来のパッケージは、複数のセラミック層が積層されているとともに上面に凹部14が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部14の底面に発光素子13を搭載するための導体層から成る搭載部（搭載部導体層）12が設けられた基体11と、基体11の搭載部12およびその周辺から基体11の下面に形成された外部端子導体層18に電気的に接続された一対の配線層15とから主に構成されている。
【０００３】
そして、一方の配線層15の一端が電気的に接続された搭載部12上に発光素子13を導電性接着剤、半田等を介して載置固定するとともに、発光素子13の電極と他方の配線層15とをボンディングワイヤ16を介して電気的に接続し、しかる後、基体11の凹部14内に透明樹脂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。
【０００４】
また、凹部14の内面で発光素子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、凹部14の内面にニッケル（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17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、近年のパッケージの小型化に伴い、絶縁基体11が非常に薄型となり、発光素子13が発光する光が絶縁基体11を透過しやすくなり、外部に光が漏洩してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
また、発光素子13が発光する光が絶縁基体11を透過するのを防止するために、搭載部12を凹部14の底面の全面に形成し、配線層15を凹部14の内面や絶縁基体11上面の凹部14の周囲に形成した場合、ボンディングワイヤ16の接続が難しくなったり、発光装置自体が大型化してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
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、発光素子が発光する光が外部に漏洩するのを有効に防ぐことができる薄型化された発光素子収納用パッケージ、およびそれを用いた発光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に発光素子を収容するための凹部が設けられ、該凹部の底面に前記発光素子が搭載される搭載部導体層および前記発光素子が電気的に接続される配線層が形成され、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部が前記凹部の底面から外周側へ延出して前記絶縁基体の内部に入り込むように形成されるとともに、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部から前記絶縁基体の下面の両端部に前記配線層および前記搭載部導体層にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の直下の前記絶縁基体の内部に、前記凹部の底面の前記絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面の直下の絶縁基体の内部に、凹部の底面の絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることから、絶縁基体の凹部底面から下側の底部が薄いため発光素子の光の一部が絶縁基体の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体の底部を透過してきた光は内層金属層で外部に漏れないように遮断および反射することができる。したがって、発光効率の高い薄型化された発光装置を作製することができる。また、搭載部および配線層を凹部の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体の下面に配線層を導出させることから、内層金属層は、配線層を通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００１１】
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、前記搭載部導体層に搭載されるとともに前記配線層に電気的に接続された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。
【００１３】
【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、同図において、１は絶縁基体、２は発光素子３の搭載部導体層（以下、搭載部ともいう）、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１４】
なお、図１において、Ｒ１は凹部４の底面の絶縁基体１が露出していない領域を示し、Ｒ２は露出している領域を示す。
【００１５】
本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための凹部４が設けられ、凹部４の底面に発光素子３が搭載される搭載部２および発光素子３が電気的に接続される配線層５ａ，５ｂが形成されるとともに、絶縁基体１の下面の両端部に配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層８ａ，８ｂが形成されているものであって、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２（図１）と重なるように内層金属層９が形成されている。
【００１６】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂等から成り、セラミックスからなる場合、例えば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る絶縁層を複数層積層してなる直方体の箱状であり、この上面中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。絶縁基体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、グリーンシートに凹部４用の貫通孔を打ち抜き加工で形成するとともに、発光素子３を搭載するためのグリーンシートと凹部４用のグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成し、一体化することで形成される。
【００１７】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための搭載部２が形成されており、搭載部２はタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等の金属粉末のメタライズ層から成っている。
【００１８】
また、絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から導出されて絶縁基体１の下面に形成された外部端子導体層８ａ，８ｂに電気的に接続された配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収納する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路である。そして、搭載部２には発光ダイオード，半導体レーザ等の発光素子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、配線層５ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。そして、絶縁基体１下面の外部端子導体層８ａ，８ｂが外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、発光素子３の各電極と電気的に接続され、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２および配線層５ｂにフリップチップ実装により接続されても構わない。
【００１９】
配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂ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絶縁基体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、絶縁基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、配線層５ｂおよび搭載部２、外部端子導体層８ａ，８ｂ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、配線層５ｂ、搭載部２および外部端子導体層８ａ，８ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、搭載部２と発光素子３との固着、配線層５ｂとボンディングワイヤ６との接合、および外部端子導体層８ａ，８ｂ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、配線層５ｂ、搭載部２および外部端子導体層８ａ，８ｂ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、外部端子導体層８ａ，８ｂは絶縁基体１の側面に延出されていてもよく、光が絶縁基体１の側面から外部に漏洩するのを防ぐことができる。この場合、外部端子導体層８ａ，８ｂは、絶縁基体１の側面に下面と凹部４の底面との間の高さの１／４以上に延出して形成されていることがよく、光が絶縁基体１の側面から外部に漏洩するのをより有効に防ぐことができる。
【００２２】
また、凹部４の内周面にはメタライズ層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上であるめっき層を被着した金属層７が形成されていることが好ましい。この金属層７は、例えば、ＷやＭｏ等からなるメタライズ層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき層を被着させてなり、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、凹部４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】
また、凹部４の内周面は、傾斜面となっているとともに凹部４の底面から絶縁基体１の上面に向けて35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θが70°を超えると、凹部４内に収容する発光素子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。他方、角度θが35°未満であると、凹部４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。
【００２４】
また、凹部４の内周面の金属層７の表面の算術平均粗さはＲａは１〜３μmが好ましい。１μm未満であると、凹部４内に収容される発光素子３が発光する光を均一に反射させることが難しくなり、反射する光の強さに偏りが発生し易くなる。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。
【００２５】
また、凹部４は、その断面形状が円形状であることが好ましい。この場合、凹部４に収容される発光素子３が発光する光を凹部４の内面の金属層７表面の金属めっき層で全方向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という利点がある。
【００２６】
本発明の内層金属層９は、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように形成されている。これにより、領域Ｒ２から絶縁基体１の底部に侵入し透過した一部の光は、領域Ｒ２を覆う内層金属層９によって遮断および反射されるので、光が絶縁基体１の下面から外部に漏洩するのを防ぐことができる。
【００２７】
この場合、領域Ｒ２から絶縁基体１の底部に侵入する光は、底面に対して直交しない方向（斜め方向）の成分もあるため、Ｒ１をも内層金属層９で覆うことがよく、これにより斜め方向の光を遮断および反射することができる。また、内層金属層９は凹部４底面よりも広い領域に形成されていることがよく、上記の斜め方向の光を効果的に遮断および反射して外部に漏洩するのをより有効に防ぐことができる。
【００２８】
また、内層金属層９は、例えばＷ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属粉末のメタライズ層から成っている。そして、図１の場合、例えば凹部４の底面から下のグリーンシートのうち上側のグリーンシート１ａに、内層金属層９となる金属ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、上側のグリーンシート１ａと下側のグリーンシート１ｂとの間に金属ペーストを介在させるようにし、これらのグリーンシートと凹部４のグリーンシートとを積層し焼成することで、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように内層金属層９が形成される。これにより、凹部４の絶縁基体１の露出した領域Ｒ２より透過した光が外部に漏洩するのを有効に防ぐことができる。
【００２９】
また、内層金属層９は、下側のグリーンシート１ｂに金属ペーストを印刷した後、上側のグリーンシート１ａと下側のグリーンシート１ｂとの間に金属ペーストを介在させるようにし、これらのグリーンシートと凹部４のグリーンシートとを積層し焼成することで、形成することもできる。
【００３０】
さらに、内層金属層９は、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，ステンレススチール，真鍮，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ合金等の金属板や金属箔から成っていてもよいし、焼成後のセラミック層間に介在されたロウ材層やめっき金属層であってもよい。
【００３１】
この内層金属層９は、配線層５ａ，５ｂと接触していないのがよく、例えば内層金属層９が発光素子３の駆動信号（高周波信号）が伝送される配線層５ｂに接触すると、電気的にフロートとされているか接地電位とされた内層金属層９に配線層５ｂが短絡することとなり、伝送特性が劣化する原因となるからである。また、配線層５ａが接地用のものであれば、内層金属層９と配線層５ａとは接していてもよい。
【００３２】
かくして、本発明のパッケージは、内層金属層９は、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように形成されていることから、絶縁基体１の底部が薄いため発光素子３の光の一部が絶縁基体１の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体１の底部を透過してきた光は内層金属層９で遮断および反射されて、光の外部への漏洩を防止できる薄型化されたものとなる。
【００３３】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載されるとともに配線層５ｂに電気的に接続された発光素子３と、発光素子３を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂とを具備したことにより、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。なお、透明樹脂は、発光素子３およびその周囲のみを覆っていてもよいし、凹部４に充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００３４】
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等差し支えない。例えば、内層金属層９は、図２に示すように、配線層５ａ，５ｂを囲むように開口が形成されていてもよいし、図３に示すように、絶縁基体１の層間の略全面に内層金属層９を形成してもよい。図３の場合、光の遮断効果がより向上する。
【００３５】
また、図４に示すように、搭載部２および配線層５ｂを凹部４の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体１の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体１の下面に配線層５ａ，５ｂを導出させる。このことから、内層金属層９は、配線層５ａ，５ｂを通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００３６】
また、図５に示すように、図４の構成において絶縁基体１の層間の略全面に内層金属層９を形成してもよい。この場合、光の遮断効果がさらに高まる。
【００３７】
さらに、図４の構成において、搭載部２および配線層５ｂを絶縁基体１の側面にまで延出させて配線層５ａ，５ｂを側面導体として形成することもでき、この場合も図４，図５と同様の構成とし得る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に発光素子を収容するための凹部が設けられ、凹部の底面に発光素子が搭載される搭載部導体層および発光素子が電気的に接続される配線層が形成され、搭載部導体層および配線層の外周側の端部が凹部の底面から外周側へ延出して絶縁基体の内部に入り込むように形成されるとともに、搭載部導体層および配線層の外周側の端部から絶縁基体の下面の両端部に配線層および搭載部導体層にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層が形成されているものであって、凹部の底面の直下の絶縁基体の内部に、凹部の底面の絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることから、絶縁基体の凹部底面から下側の底部が薄いため発光素子の光の一部が絶縁基体の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体の底部を透過してきた光は内層金属層で外部に漏れないように遮断および反射することができる。したがって、発光効率の高い薄型化された発光装置を作製することができる。また、搭載部および配線層を凹部の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体の下面に配線層を導出させることから、内層金属層は、配線層を通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００３９】
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、搭載部導体層に搭載されるとともに配線層に電気的に接続された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことにより、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。
【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について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】 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：絶縁基体
２：搭載部導体層
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８ａ，８ｂ：外部端子導体層
９：内層金属層
【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、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【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、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おり、その一例を図６に示す（例えば、下記の特許文献１参照）。同図に示すように、従来のパッケージは、複数のセラミック層が積層されているとともに上面に凹部14が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部14の底面に発光素子13を搭載するための導体層から成る搭載部（搭載部導体層）12が設けられた基体11と、基体11の搭載部12およびその周辺から基体11の下面に形成された外部端子導体層18に電気的に接続された一対の配線層15とから主に構成されている。
【０００３】
そして、一方の配線層15の一端が電気的に接続された搭載部12上に発光素子13を導電性接着剤、半田等を介して載置固定するとともに、発光素子13の電極と他方の配線層15とをボンディングワイヤ16を介して電気的に接続し、しかる後、基体11の凹部14内に透明樹脂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。
【０００４】
また、凹部14の内面で発光素子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、凹部14の内面にニッケル（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17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、近年のパッケージの小型化に伴い、絶縁基体11が非常に薄型となり、発光素子13が発光する光が絶縁基体11を透過しやすくなり、外部に光が漏洩してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
また、発光素子13が発光する光が絶縁基体11を透過するのを防止するために、搭載部12を凹部14の底面の全面に形成し、配線層15を凹部14の内面や絶縁基体11上面の凹部14の周囲に形成した場合、ボンディングワイヤ16の接続が難しくなったり、発光装置自体が大型化してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
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、発光素子が発光する光が外部に漏洩するのを有効に防ぐことができる薄型化された発光素子収納用パッケージ、およびそれを用いた発光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に発光素子を収容するための凹部が設けられ、該凹部の底面に前記発光素子が搭載される搭載部導体層および前記発光素子が電気的に接続される配線層が形成され、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部が前記凹部の底面から外周側へ延出して前記絶縁基体の内部に入り込むように形成されるとともに、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部から前記絶縁基体の下面の両端部に前記配線層および前記搭載部導体層にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の直下の前記絶縁基体の内部に、前記凹部の底面の前記絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面の直下の絶縁基体の内部に、凹部の底面の絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることから、絶縁基体の凹部底面から下側の底部が薄いため発光素子の光の一部が絶縁基体の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体の底部を透過してきた光は内層金属層で外部に漏れないように遮断および反射することができる。したがって、発光効率の高い薄型化された発光装置を作製することができる。また、搭載部および配線層を凹部の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体の下面に配線層を導出させることから、内層金属層は、配線層を通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００１１】
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、前記搭載部導体層に搭載されるとともに前記配線層に電気的に接続された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光装置は、上記の構成により、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。
【００１３】
【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、同図において、１は絶縁基体、２は発光素子３の搭載部導体層（以下、搭載部ともいう）、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１４】
なお、図１において、Ｒ１は凹部４の底面の絶縁基体１が露出していない領域を示し、Ｒ２は露出している領域を示す。
【００１５】
本発明のパッケージは、絶縁基体１の上面に発光素子３を収容するための凹部４が設けられ、凹部４の底面に発光素子３が搭載される搭載部２および発光素子３が電気的に接続される配線層５ａ，５ｂが形成されるとともに、絶縁基体１の下面の両端部に配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層８ａ，８ｂが形成されているものであって、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２（図１）と重なるように内層金属層９が形成されている。
【００１６】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂等から成り、セラミックスからなる場合、例えば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る絶縁層を複数層積層してなる直方体の箱状であり、この上面中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。絶縁基体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、グリーンシートに凹部４用の貫通孔を打ち抜き加工で形成するとともに、発光素子３を搭載するためのグリーンシートと凹部４用のグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成し、一体化することで形成される。
【００１７】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための搭載部２が形成されており、搭載部２はタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等の金属粉末のメタライズ層から成っている。
【００１８】
また、絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から導出されて絶縁基体１の下面に形成された外部端子導体層８ａ，８ｂに電気的に接続された配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂは、ＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成り、凹部４に収納する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電路である。そして、搭載部２には発光ダイオード，半導体レーザ等の発光素子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、配線層５ｂには発光素子３の電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。そして、絶縁基体１下面の外部端子導体層８ａ，８ｂが外部電気回路基板の配線導体に接続されることで、発光素子３の各電極と電気的に接続され、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２および配線層５ｂにフリップチップ実装により接続されても構わない。
【００１９】
配線層５ａ，５ｂおよび外部端子導体層８ａ，８ｂ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絶縁基体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、絶縁基体１の所定位置に被着形成される。
【００２０】
なお、配線層５ｂおよび搭載部２、外部端子導体層８ａ，８ｂ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、配線層５ｂ、搭載部２および外部端子導体層８ａ，８ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、搭載部２と発光素子３との固着、配線層５ｂとボンディングワイヤ６との接合、および外部端子導体層８ａ，８ｂ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、配線層５ｂ、搭載部２および外部端子導体層８ａ，８ｂ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、外部端子導体層８ａ，８ｂは絶縁基体１の側面に延出されていてもよく、光が絶縁基体１の側面から外部に漏洩するのを防ぐことができる。この場合、外部端子導体層８ａ，８ｂは、絶縁基体１の側面に下面と凹部４の底面との間の高さの１／４以上に延出して形成されていることがよく、光が絶縁基体１の側面から外部に漏洩するのをより有効に防ぐことができる。
【００２２】
また、凹部４の内周面にはメタライズ層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上であるめっき層を被着した金属層７が形成されていることが好ましい。この金属層７は、例えば、ＷやＭｏ等からなるメタライズ層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等のめっき層を被着させてなり、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、凹部４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】
また、凹部４の内周面は、傾斜面となっているとともに凹部４の底面から絶縁基体１の上面に向けて35〜70°の角度で外側に広がっていることが好ましい。角度θが70°を超えると、凹部４内に収容する発光素子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。他方、角度θが35°未満であると、凹部４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。
【００２４】
また、凹部４の内周面の金属層７の表面の算術平均粗さはＲａは１〜３μmが好ましい。１μm未満であると、凹部４内に収容される発光素子３が発光する光を均一に反射させることが難しくなり、反射する光の強さに偏りが発生し易くなる。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。
【００２５】
また、凹部４は、その断面形状が円形状であることが好ましい。この場合、凹部４に収容される発光素子３が発光する光を凹部４の内面の金属層７表面の金属めっき層で全方向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という利点がある。
【００２６】
本発明の内層金属層９は、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように形成されている。これにより、領域Ｒ２から絶縁基体１の底部に侵入し透過した一部の光は、領域Ｒ２を覆う内層金属層９によって遮断および反射されるので、光が絶縁基体１の下面から外部に漏洩するのを防ぐことができる。
【００２７】
この場合、領域Ｒ２から絶縁基体１の底部に侵入する光は、底面に対して直交しない方向（斜め方向）の成分もあるため、Ｒ１をも内層金属層９で覆うことがよく、これにより斜め方向の光を遮断および反射することができる。また、内層金属層９は凹部４底面よりも広い領域に形成されていることがよく、上記の斜め方向の光を効果的に遮断および反射して外部に漏洩するのをより有効に防ぐことができる。
【００２８】
また、内層金属層９は、例えばＷ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属粉末のメタライズ層から成っている。そして、図１の場合、例えば凹部４の底面から下のグリーンシートのうち上側のグリーンシート１ａに、内層金属層９となる金属ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、上側のグリーンシート１ａと下側のグリーンシート１ｂとの間に金属ペーストを介在させるようにし、これらのグリーンシートと凹部４のグリーンシートとを積層し焼成することで、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように内層金属層９が形成される。これにより、凹部４の絶縁基体１の露出した領域Ｒ２より透過した光が外部に漏洩するのを有効に防ぐことができる。
【００２９】
また、内層金属層９は、下側のグリーンシート１ｂに金属ペーストを印刷した後、上側のグリーンシート１ａと下側のグリーンシート１ｂとの間に金属ペーストを介在させるようにし、これらのグリーンシートと凹部４のグリーンシートとを積層し焼成することで、形成することもできる。
【００３０】
さらに、内層金属層９は、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，ステンレススチール，真鍮，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ合金等の金属板や金属箔から成っていてもよいし、焼成後のセラミック層間に介在されたロウ材層やめっき金属層であってもよい。
【００３１】
この内層金属層９は、配線層５ａ，５ｂと接触していないのがよく、例えば内層金属層９が発光素子３の駆動信号（高周波信号）が伝送される配線層５ｂに接触すると、電気的にフロートとされているか接地電位とされた内層金属層９に配線層５ｂが短絡することとなり、伝送特性が劣化する原因となるからである。また、配線層５ａが接地用のものであれば、内層金属層９と配線層５ａとは接していてもよい。
【００３２】
かくして、本発明のパッケージは、内層金属層９は、凹部４の底面の直下の絶縁基体１の内部に、凹部４の底面の絶縁基体１が露出した領域Ｒ２と重なるように形成されていることから、絶縁基体１の底部が薄いため発光素子３の光の一部が絶縁基体１の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体１の底部を透過してきた光は内層金属層９で遮断および反射されて、光の外部への漏洩を防止できる薄型化されたものとなる。
【００３３】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、搭載部２に搭載されるとともに配線層５ｂに電気的に接続された発光素子３と、発光素子３を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂とを具備したことにより、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。なお、透明樹脂は、発光素子３およびその周囲のみを覆っていてもよいし、凹部４に充填されて発光素子３を覆っていてもよい。
【００３４】
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等差し支えない。例えば、内層金属層９は、図２に示すように、配線層５ａ，５ｂを囲むように開口が形成されていてもよいし、図３に示すように、絶縁基体１の層間の略全面に内層金属層９を形成してもよい。図３の場合、光の遮断効果がより向上する。
【００３５】
また、図４に示すように、搭載部２および配線層５ｂを凹部４の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体１の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体１の下面に配線層５ａ，５ｂを導出させる。このことから、内層金属層９は、配線層５ａ，５ｂを通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００３６】
また、図５に示すように、図４の構成において絶縁基体１の層間の略全面に内層金属層９を形成してもよい。この場合、光の遮断効果がさらに高まる。
【００３７】
さらに、図４の構成において、搭載部２および配線層５ｂを絶縁基体１の側面にまで延出させて配線層５ａ，５ｂを側面導体として形成することもでき、この場合も図４，図５と同様の構成とし得る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面に発光素子を収容するための凹部が設けられ、凹部の底面に発光素子が搭載される搭載部導体層および発光素子が電気的に接続される配線層が形成され、搭載部導体層および配線層の外周側の端部が凹部の底面から外周側へ延出して絶縁基体の内部に入り込むように形成されるとともに、搭載部導体層および配線層の外周側の端部から絶縁基体の下面の両端部に配線層および搭載部導体層にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層が形成されているものであって、凹部の底面の直下の絶縁基体の内部に、凹部の底面の絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることから、絶縁基体の凹部底面から下側の底部が薄いため発光素子の光の一部が絶縁基体の底部を透過することが可能な場合であっても、絶縁基体の底部を透過してきた光は内層金属層で外部に漏れないように遮断および反射することができる。したがって、発光効率の高い薄型化された発光装置を作製することができる。また、搭載部および配線層を凹部の底面から外周側へ延出させて、外周側の端部が絶縁基体の内部に入り込むように形成し、それらの端部から絶縁基体の下面に配線層を導出させることから、内層金属層は、配線層を通過させるための開口が不要となるため、光の遮断効果が高まるものとなる。
【００３９】
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、搭載部導体層に搭載されるとともに配線層に電気的に接続された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことにより、発光効率の高い薄型化された高性能のものとなる。
【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について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】 本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】 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：絶縁基体
２：搭載部導体層
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８ａ，８ｂ：外部端子導体層
９：内層金属層
Claims (2)
- 絶縁基体の上面に発光素子を収容するための凹部が設けられ、該凹部の底面に前記発光素子が搭載される搭載部導体層および前記発光素子が電気的に接続される配線層が形成され、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部が前記凹部の底面から外周側へ延出して前記絶縁基体の内部に入り込むように形成されるとともに、前記搭載部導体層および前記配線層の外周側の端部から前記絶縁基体の下面の両端部に前記配線層および前記搭載部導体層にそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子導体層が形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面の直下の前記絶縁基体の内部に、前記凹部の底面の前記絶縁基体が露出した領域と重なるように内層金属層が形成されていることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
- 請求項１記載の発光素子収納用パッケージと、前記搭載部導体層に搭載されるとともに前記配線層に電気的に接続された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂とを具備したことを特徴とする発光装置。
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