JP4307090B2 - 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24が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部24の底面の発光素子23搭載される部位に導体層から成る搭載部22が設けられた基体21と、基体21の搭載部22およびその周辺から基体21の下面に形成され、搭載部22に一方が電気的に接続された一対の配線層25とから主に構成されている。
【０００３】
そして、搭載部22上に発光素子23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23の電極と一対の配線層25の他方とをボンディングワイヤ26を介して電気的に接続し、しかる後、基体21の凹部24内に図示しない樹脂（透明樹脂）を充填して発光素子23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24の内面で発光素子23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24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27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23が発する熱により、凹部24内に充填された樹脂が、基体21、搭載部22、配線層25、金属層27または発光素子23から剥がれてしまい、凹部24から樹脂が脱落しやすく、発光素子23およびボンディングワイヤ26が露出したり、露出後に発光素子23やボンディングワイヤ26がその接合部から剥がれてしまったり、また、樹脂が凹部24から脱落した際に、発光素子23やボンディングワイヤ26が引き剥がされてしまうという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、樹脂をパッケージの凹部に強固に取着することができる発光素子収納用パッケージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることから、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部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、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の段差によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることから、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部内の各部材から剥れるのをより有効に抑制することができる。また、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の上側の縁よって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００１２】
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、前記凹部に収容され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、該発光素子を覆う前記樹脂とを具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記の構成により、樹脂の接着性に優れた信頼性の高いものとなる。
【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、同図において、１は絶縁基体、２は発光素子３が搭載される部位に形成された導体層から成る搭載部、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１５】
本発明のパッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子３を収容し搭載する凹部４が形成された絶縁基体１に、発光素子３が電気的に接続される配線層５ｂが凹部４の底面から下面にかけて形成されているものであって、凹部４の底面で発光素子３が搭載される部位と配線層５ａ，５ｂの部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差８ａが形成された穴８が設けられている。
【００１６】
絶縁基体１には、発光素子３が搭載される搭載部２に接続されている配線層５ａおよび発光素子３の電極が接続される配線層５ｂが、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて形成されている。
【００１７】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂から成り、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略直方体の箱状であり、この上面の中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。
【００１８】
絶縁基体１が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し、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。
【００１９】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための導体層から成る搭載部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。
【００２０】
また、絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から絶縁基体１の下面に形成された配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂ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である。そして、搭載部２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、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、基体１下面の配線層５ａ，５ｂ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。
【００２１】
配線層５ａ，５ｂ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。
【００２２】
なお、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２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５ａ，５ｂおよび搭載部２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との固着および配線層５ｂとボンディングワイヤ６との接合、配線層５ａ，５ｂと外部電気回路基板の配線層との接合を強固にすることができる。従って、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２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。
【００２３】
また、凹部４の内面にはメタライズ金属層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上である金属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金属層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属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。
【００２４】
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。一方、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の内周面の金属層７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という利点がある。
【００２７】
そして、本発明においては、穴８は、凹部４の底面で搭載部２の部位と配線層５ａ，５ｂの部位とを除いた部位に形成されており、その内周面に段差８ａを有している。図１の例では、穴８の段差８ａは、凹部４側よりも絶縁基体１の下面側でその内寸法が大きくなっている。即ち、穴８の内寸法が上側よりも下側が大きくなるように一つの段差８ａが形成されている。
【００２８】
穴８の内周面に形成された段差８ａにより、凹部４に充填された樹脂は凹部４に強固に接着される。また、樹脂が絶縁基体１、搭載部２、配線層５ａ，５ｂ、ボンディングワイヤ６、金属層７または発光素子３から剥がれたとしても、穴８の段差８ａによって樹脂が穴８から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止することができる。
【００２９】
このような穴８は、例えば、複数のグリーンシートに異なる内寸法の貫通孔を打ち抜き、これらのグリーンシートと、貫通孔が形成されていないグリーンシートとを積層することで形成される。例えば、図１の場合、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に貫通孔を形成し、中間のグリーンシート１ｂに上側のグリーンシート１ａよりも内寸法の大きな貫通孔を形成して、これらを下側のグリーンシート１ｃ上に積層することで、内周面に段差８ａを有する穴８を形成することができる。
【００３０】
また、図２，図３に本発明の実施の形態の他の例を示す。図２にパッケージの断面図を示すように、断面形状が複数の凹凸を成すような段差９ａを有する穴９とすることができる。また、図３にパッケージの断面図を示すように、その断面形状が傾斜面を有する襞状の段差10ａを有する穴10とすることができる。この場合、段差10ａの傾斜面（襞の上面）は絶縁基体１の上面側に向かって広がるように形成されていることが好ましい。
【００３１】
上記構成の穴９，10とすることで、穴９，10の段差９ａ，10ａによって樹脂が穴９，10から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、樹脂をパッケージの凹部４に強固に接着することができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態の他の例を図４に示す。図４はパッケージの断面図であり、この場合、内寸法が上側よりも下側が漸次大きくなるように内周面が傾斜した穴11が形成されている。この穴11は、搭載部２と配線層５ｂとを除いた部位に、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて形成されており、内寸法が上側よりも下側が大きく形成されている。穴11は、内寸法が上側よりも下側が大きく形成されていることから、凹部４内に発光素子３を覆うように樹脂を充填した際に、穴11にも樹脂が充填されることとなり、凹部４内に充填された樹脂は凹部４に強固に接着される。また、樹脂が基体１や搭載部２、配線層５ａ，５ｂ、ボンディングワイヤ６、金属層７または発光素子３から剥がれたとしても、内寸法が上側よりも下側が大きい穴11によって樹脂が穴11から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止することができる。
【００３３】
このような穴11は、グリーンシートに打ち抜き金型を用いて貫通孔を形成し、他のグリーンシートに積層することで形成される。例えば、図４の場合、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の一方の主面から他方の主面に向けて内寸法が広がるように形成する。このグリーンシート１ａを凹部４を形成するためのセラミックグリーンシートに上側から下側にかけて内寸法が広がるように積層するとともに、下側のグリーンシート１ｂを積層することで、内寸法が上側よりも下側が大きい穴11を形成することができる。
【００３４】
なお、図１に示した穴８は、内周面に段差８ａを有するとともにその内寸法が上側よりも下側が大きいものの例である。
【００３５】
図１〜図４に示した本発明の穴８〜穴11は、横断面形状が円形、楕円形、長円形、四角形、多角形等種々の形状とし得るが、樹脂にクラック等が発生し易い角がない円形、楕円形、長円形が好ましい。
【００３６】
また、穴８〜穴11の凹部４底面側の開口の幅（直径）は、小さすぎると樹脂がその開口の部位で割れたりちぎれ易くなるため、0.05ｍｍ以上であるのがよい。一方、0.5ｍｍよりも大きくなると、パッケージが大型化することとなるため、0.5ｍｍ以下がよい。
【００３７】
さらに、穴８〜穴11の凹部４底面側の開口の部分が、平面状または曲面状に面取り加工されていることが好ましい。この場合、樹脂がその開口の部位で割れたりちぎれたりするのを防ぐことができる。
【００３８】
また、穴８〜穴11の内面および底面に金属層７と同様なメタライズ金属層および金属めっき層から成る反射層が形成されていてもよい。この場合、穴８〜穴11の内面で発光素子３の光を反射させて、発光装置の発光効率を高めることができる。
【００３９】
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１〜図４の穴８〜穴11を組み合わせてもよい。図５はそのような穴の拡大断面図であり、図５（ａ）は階段状の段差12ａを有する穴12、図５（ｂ）は内周面に複数の凹凸が形成されているとともに内寸法が全体的に上側よりも下側で大きくなっている段差13ａを有する穴13である。また、図５（ｃ）は傾斜面を有する襞部が複数形成されているとともに内寸法が全体的に上側よりも下側で大きくなっている段差14ａを有する穴14、図５（ｄ）は内寸法が上側よりも下側で漸次大きくなっているとともに内周面の途中に一つの段差15ａを有する穴15である。
【００４０】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、凹部４に収容され搭載部２に搭載されるとともに配線層５ａ，５ｂに電気的に接続された発光素子３と、発光素子３を覆う樹脂（透明樹脂）とを具備している。この構成により、樹脂の接着性に優れた信頼性の高いものとなる。なお、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、発光素子３を覆うとともに凹部４内に充填されていてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
半発明の発光素子収納用パッケージは、基体の凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることにより、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部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、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の段差によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００４２】
また、本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることにより、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部内の各部材から剥れるのをより有効に抑制することができる。また、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の上側の縁によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのををより有効に防止することができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００４３】
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、凹部に収容され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、発光素子を覆う樹脂とを具備したことにより、樹脂の接着性に優れた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】（ａ）〜（ｄ）は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各種例を示し、それぞれ穴の拡大断面図である。
【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：基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８：穴
８ａ：段差
【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24が形成されている略直方体の絶縁基体の凹部24の底面の発光素子23搭載される部位に導体層から成る搭載部22が設けられた基体21と、基体21の搭載部22およびその周辺から基体21の下面に形成され、搭載部22に一方が電気的に接続された一対の配線層25とから主に構成されている。
【０００３】
そして、搭載部22上に発光素子23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23の電極と一対の配線層25の他方とをボンディングワイヤ26を介して電気的に接続し、しかる後、基体21の凹部24内に図示しない樹脂（透明樹脂）を充填して発光素子23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24の内面で発光素子23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24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27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23が発する熱により、凹部24内に充填された樹脂が、基体21、搭載部22、配線層25、金属層27または発光素子23から剥がれてしまい、凹部24から樹脂が脱落しやすく、発光素子23およびボンディングワイヤ26が露出したり、露出後に発光素子23やボンディングワイヤ26がその接合部から剥がれてしまったり、また、樹脂が凹部24から脱落した際に、発光素子23やボンディングワイヤ26が引き剥がされてしまうという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、樹脂をパッケージの凹部に強固に取着することができる発光素子収納用パッケージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることから、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部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、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の段差によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の発光素子収納用パッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることから、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部内の各部材から剥れるのをより有効に抑制することができる。また、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の上側の縁よって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００１２】
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、前記凹部に収容され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、該発光素子を覆う前記樹脂とを具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光装置は、上記の構成により、樹脂の接着性に優れた信頼性の高いものとなる。
【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、同図において、１は絶縁基体、２は発光素子３が搭載される部位に形成された導体層から成る搭載部、４は発光素子３を収容するための凹部である。
【００１５】
本発明のパッケージは、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子３を収容し搭載する凹部４が形成された絶縁基体１に、発光素子３が電気的に接続される配線層５ｂが凹部４の底面から下面にかけて形成されているものであって、凹部４の底面で発光素子３が搭載される部位と配線層５ａ，５ｂの部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差８ａが形成された穴８が設けられている。
【００１６】
絶縁基体１には、発光素子３が搭載される搭載部２に接続されている配線層５ａおよび発光素子３の電極が接続される配線層５ｂが、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて形成されている。
【００１７】
本発明の絶縁基体１はセラミックスや樹脂から成り、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略直方体の箱状であり、この上面の中央部に発光素子３を収容するための凹部４が形成されている。
【００１８】
絶縁基体１が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し、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。
【００１９】
また、凹部４の底面には発光素子３を搭載するための導体層から成る搭載部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。
【００２０】
また、絶縁基体１は、搭載部２およびその周辺から絶縁基体１の下面に形成された配線層５ａ，５ｂが被着形成されている。配線層５ａ，５ｂ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である。そして、搭載部２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、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、基体１下面の配線層５ａ，５ｂ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。
【００２１】
配線層５ａ，５ｂ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。
【００２２】
なお、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２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５ａ，５ｂおよび搭載部２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との固着および配線層５ｂとボンディングワイヤ６との接合、配線層５ａ，５ｂと外部電気回路基板の配線層との接合を強固にすることができる。従って、配線層５ａ，５ｂおよび搭載部２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。
【００２３】
また、凹部４の内面にはメタライズ金属層および発光素子３が発光する光に対する反射率が80％以上である金属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金属層上にＮｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属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。
【００２４】
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。一方、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の内周面の金属層７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という利点がある。
【００２７】
そして、本発明においては、穴８は、凹部４の底面で搭載部２の部位と配線層５ａ，５ｂの部位とを除いた部位に形成されており、その内周面に段差８ａを有している。図１の例では、穴８の段差８ａは、凹部４側よりも絶縁基体１の下面側でその内寸法が大きくなっている。即ち、穴８の内寸法が上側よりも下側が大きくなるように一つの段差８ａが形成されている。
【００２８】
穴８の内周面に形成された段差８ａにより、凹部４に充填された樹脂は凹部４に強固に接着される。また、樹脂が絶縁基体１、搭載部２、配線層５ａ，５ｂ、ボンディングワイヤ６、金属層７または発光素子３から剥がれたとしても、穴８の段差８ａによって樹脂が穴８から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止することができる。
【００２９】
このような穴８は、例えば、複数のグリーンシートに異なる内寸法の貫通孔を打ち抜き、これらのグリーンシートと、貫通孔が形成されていないグリーンシートとを積層することで形成される。例えば、図１の場合、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に貫通孔を形成し、中間のグリーンシート１ｂに上側のグリーンシート１ａよりも内寸法の大きな貫通孔を形成して、これらを下側のグリーンシート１ｃ上に積層することで、内周面に段差８ａを有する穴８を形成することができる。
【００３０】
また、図２，図３に本発明の実施の形態の他の例を示す。図２にパッケージの断面図を示すように、断面形状が複数の凹凸を成すような段差９ａを有する穴９とすることができる。また、図３にパッケージの断面図を示すように、その断面形状が傾斜面を有する襞状の段差10ａを有する穴10とすることができる。この場合、段差10ａの傾斜面（襞の上面）は絶縁基体１の上面側に向かって広がるように形成されていることが好ましい。
【００３１】
上記構成の穴９，10とすることで、穴９，10の段差９ａ，10ａによって樹脂が穴９，10から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂が凹部４より脱落するのを有効に防止し、樹脂をパッケージの凹部４に強固に接着することができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態の他の例を図４に示す。図４はパッケージの断面図であり、この場合、内寸法が上側よりも下側が漸次大きくなるように内周面が傾斜した穴11が形成されている。この穴11は、搭載部２と配線層５ｂとを除いた部位に、凹部４の底面から絶縁基体１の下面にかけて形成されており、内寸法が上側よりも下側が大きく形成されている。穴11は、内寸法が上側よりも下側が大きく形成されていることから、凹部４内に発光素子３を覆うように樹脂を充填した際に、穴11にも樹脂が充填されることとなり、凹部４内に充填された樹脂は凹部４に強固に接着される。また、樹脂が基体１や搭載部２、配線層５ａ，５ｂ、ボンディングワイヤ６、金属層７または発光素子３から剥がれたとしても、内寸法が上側よりも下側が大きい穴11によって樹脂が穴11から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに発光素子３やボンディングワイヤ６が接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのをより有効に防止することができる。
【００３３】
このような穴11は、グリーンシートに打ち抜き金型を用いて貫通孔を形成し、他のグリーンシートに積層することで形成される。例えば、図４の場合、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の一方の主面から他方の主面に向けて内寸法が広がるように形成する。このグリーンシート１ａを凹部４を形成するためのセラミックグリーンシートに上側から下側にかけて内寸法が広がるように積層するとともに、下側のグリーンシート１ｂを積層することで、内寸法が上側よりも下側が大きい穴11を形成することができる。
【００３４】
なお、図１に示した穴８は、内周面に段差８ａを有するとともにその内寸法が上側よりも下側が大きいものの例である。
【００３５】
図１〜図４に示した本発明の穴８〜穴11は、横断面形状が円形、楕円形、長円形、四角形、多角形等種々の形状とし得るが、樹脂にクラック等が発生し易い角がない円形、楕円形、長円形が好ましい。
【００３６】
また、穴８〜穴11の凹部４底面側の開口の幅（直径）は、小さすぎると樹脂がその開口の部位で割れたりちぎれ易くなるため、0.05ｍｍ以上であるのがよい。一方、0.5ｍｍよりも大きくなると、パッケージが大型化することとなるため、0.5ｍｍ以下がよい。
【００３７】
さらに、穴８〜穴11の凹部４底面側の開口の部分が、平面状または曲面状に面取り加工されていることが好ましい。この場合、樹脂がその開口の部位で割れたりちぎれたりするのを防ぐことができる。
【００３８】
また、穴８〜穴11の内面および底面に金属層７と同様なメタライズ金属層および金属めっき層から成る反射層が形成されていてもよい。この場合、穴８〜穴11の内面で発光素子３の光を反射させて、発光装置の発光効率を高めることができる。
【００３９】
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１〜図４の穴８〜穴11を組み合わせてもよい。図５はそのような穴の拡大断面図であり、図５（ａ）は階段状の段差12ａを有する穴12、図５（ｂ）は内周面に複数の凹凸が形成されているとともに内寸法が全体的に上側よりも下側で大きくなっている段差13ａを有する穴13である。また、図５（ｃ）は傾斜面を有する襞部が複数形成されているとともに内寸法が全体的に上側よりも下側で大きくなっている段差14ａを有する穴14、図５（ｄ）は内寸法が上側よりも下側で漸次大きくなっているとともに内周面の途中に一つの段差15ａを有する穴15である。
【００４０】
本発明の発光装置は、本発明のパッケージと、凹部４に収容され搭載部２に搭載されるとともに配線層５ａ，５ｂに電気的に接続された発光素子３と、発光素子３を覆う樹脂（透明樹脂）とを具備している。この構成により、樹脂の接着性に優れた信頼性の高いものとなる。なお、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、発光素子３を覆うとともに凹部４内に充填されていてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
半発明の発光素子収納用パッケージは、基体の凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることにより、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部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、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の段差によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに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ことができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００４２】
また、本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部の底面で発光素子が搭載される部位と配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けられていることにより、凹部内に発光素子を覆うように樹脂を充填した際に、穴にも樹脂が強固に充填されることとなり、凹部内に充填された樹脂が凹部内の各部材から剥れるのをより有効に抑制することができる。また、樹脂が、基体、搭載部、配線層、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、穴の上側の縁によって樹脂が穴から抜けるのが有効に防止されるので、樹脂とともに接続部より剥がれて電気的接続が破壊されるのををより有効に防止することができる。さらに、穴は絶縁基体を貫通していないため、発光素子の光が穴を通して外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００４３】
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、凹部に収容され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、発光素子を覆う樹脂とを具備したことにより、樹脂の接着性に優れた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】（ａ）〜（ｄ）は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各種例を示し、それぞれ穴の拡大断面図である。
【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：基体
２：搭載部
３：発光素子
４：凹部
５ａ，５ｂ：配線層
８：穴
８ａ：段差
Claims (3)
- 複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内周面に段差が形成された穴が設けられていることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
- 複数の絶縁層が積層されて成り、上面に発光素子を収容し搭載する凹部が形成された絶縁基体に、前記発光素子が電気的に接続される配線層が前記凹部の底面から下面にかけて形成されている発光素子収納用パッケージであって、前記凹部の底面で前記発光素子が搭載される部位と前記配線層の部位とを除いた部位に、樹脂が充填される、内寸法が上側よりも下側が大きい穴が設けら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または請求項２記載の発光素子収納用パッケージと、前記凹部に収容され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、該発光素子を覆う前記樹脂とを具備していることを特徴とする発光装置。
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