JP4393500B2 - セラミックスｌｅｄパッケージ及びセラミックスｌｅｄ - Google Patents

Description

本発明は、セラミックスＬＥＤパッケージに係り、特に、キャビティー側面に特定の光反射層を具備することにより高輝度のＬＥＤディスプレイを提供するセラミックスＬＥＤパッケージに関する。

看板、広告塔等の平面型ディスプレイにはＬＥＤが使用されている。ＬＥＤディスプレイには大別して、樹脂でモールドしたＬＥＤを平面上に並べたものと、ＬＥＤチップを基板上に載置して電極を接続し、その上から樹脂でモールドしたものとが知られている。その中でも後者のＬＥＤディスプレイは一画素を小さく構成でき、解像度の高い画面が実現できるので将来を嘱望されている。

後者のＬＥＤディスプレイにおいて、一般にＬＥＤチップはセラミックス基板で構成されたセラミックスＬＥＤパッケージに載置される。セラミックス基板には表面に導電体層が形成された基板を積層した積層基板と、単一の絶縁性基板に導電体層が印刷された基板とがある。表面に導電体層が形成されたＬＥＤチップはこれらセラミックス基板上に載置され、ＬＥＤチップの正、負の電極がそれぞれ表面の導電体層に電気的に接続されている。

図１に従来のセラミックスＬＥＤパッケージにＬＥＤチップを実装した状態の構造を表す模式断面図を示す。１はセラミックス基板、２はセラミックス基板の表面にパターン形成された導電体層である。導電体層２はＷ、Ａｇ等の金属が印刷され、その上からＬＥＤチップ３との接着性を高める目的でＡｕメッキが施されて形成されている。ＬＥＤチップ３は導電体層の上に接着剤等で接着され電極は金線等のワイヤーで電極につながれる。導電体層２はセラッミックス基板のビアホール或いはスルーホールを介して配線端子４と接続されている。ＬＥＤを載置すべきキャビティー７はアルミナ等基板と同じ材質の側面部５で包囲されており、これはＬＥＤからの発光を前方へ効率的に出光し、また、隣接する多色のＬＥＤの発光と混色しないようにしている。

ところが、アルミナに代表されるセラミックスはある程度透光性を有し、前記したような光反射材として目的で使用するには不完全である。ＬＥＤからの発光がセラッミックスの光反射層に入光した場合、一部は透過光６となって、願わない方向に出光してしまう。この光は前方に有効に使用されず、また他のＬＥＤからの発光と混色してＬＥＤディスプレイの表示品位を低下させる問題となる。

本発明者は上述した問題に対し、光反射層の反射効率を向上する構造について鋭意検討した結果、光反射層に金属を用い、しかも、開口方向にテーパーが付いている構造とすることにより理想的なＬＥＤパッケージが得られることを見いだし本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明のセラミックスＬＥＤパッケージは、セラミックス基板表面にてＬＥＤチップと結線され電力を供給する導電体層と、ＬＥＤチップを載置すべき部分を包囲する光反射層と、を有するキャビティーを備えるセラミックスＬＥＤパッケージにおいて、キャビティーは、開口方向に広くなるように側面部が傾斜されているセラミックからなることを特徴とする。

本発明のセラッミックスＬＥＤパッケージは次のような方法で好ましく製造することができる。すなわち、導体配線が形成されたセラミックスグリーンシートにＬＥＤチップを載置すべきキャビティーを形成するに際し、前記セラミックスグリーンシートをキャビティーが開口方向に広くなるようにプレス成形し、キャビティー側面部に導体印刷を形成し、脱脂、焼成をした後、キャビティー側面の導体層にＬＥＤと電気配線するワイヤーを接続できる貴金属の被覆を施し、光反射層を形成する。

本発明のセラミックスＬＥＤパッケージは、セラミックス基板表面にてＬＥＤチップと結線され電力を供給する導電体層と、ＬＥＤチップを載置すべき部分を包囲する光反射層と、を有するキャビティーを備えるセラミックスＬＥＤパッケージにおいて、キャビティーは、開口方向に広くなるように側面部が傾斜されているセラミックからなることを特徴とする。

光反射層には金属であれば殆どのものが使用できるが、本発明において、光反射層は同時に導電体層である。それで、表面がＬＥＤとワイヤーで電気配線できる金属で被覆されていることが必要である。例えば、導電体層はタングステン（Ｗ）金属の導体配線表面をＡｇ、Ａｕのような貴金属、或いはＮｉで被覆されているものが用いられている。光反射層は基本的にこれら導電体層をそのままキャビティー側面に連続的に形成することにより形成する。すなわち、光反射層の材料はそのまま導電体層の表面材料を用いる構造となる。

配線材料がＡｇの場合は表面に貴金属の被覆する必要はなく、そのまま光反射層に使用できるが、導電材料としてはそのまま使用できるが、光反射層としてはその表面が粗いと乱反射が多くなり、反射効率が低下するため、表面処理を施すか、或いはさらに貴金属を被覆することが好ましい。

光反射層の材料として、特にＡｇは金属色が良好な白色を示し、反射光の光色に変化を与えない点でＡｕよりも優れている。

本発明のセラッミックスＬＥＤパッケージは次のような方法で好ましく製造することができる。すなわち、導体配線が形成されたセラミックスグリーンシートにＬＥＤチップを載置すべきキャビティーを形成するに際し、前記セラミックスグリーンシートをキャビティーが開口方向に広くなるようにプレス成形し、キャビティー側面部に導体印刷を形成し、脱脂、焼成をした後、キャビティー側面の導体層にＬＥＤと電気配線するワイヤーを接続できる貴金属の被覆を施し、光反射層を形成する。

プレス成形で形成されるキャビティーの側面部表面に形成される導体印刷は電気的に接続されている必要はない。それで、底面の導体印刷と独立して形成してもかまわないが、導電体層からの連続した構造とした方が作業はより簡単である。

導電体層に施す貴金属の被覆は、電気メッキ法、蒸着法等が適用できる。

以上説明したように、本発明のセラミックスＬＥＤパッケージは、キャビティーの側面に金属の光反射層が形成されているので従来のアルミナ等のある程度透光性を持つセラミックスに比べ光の反射効率が良く、ＬＥＤからの横方向に出光した光を確実に前方へ向けることができ、ＬＥＤチップからの発光のうちＬＥＤディスプレイ等として利用できる比率を向上することができる。また、近傍の他色のＬＥＤからの発光と混色することが防止でき、ＬＥＤディスプレイの表示品位を改善することができる。

また、本発明の方法に従うと、ＬＥＤに電力を供給するキャビティー底面部の導電体層を形成すると同時にキャビティー側面部の光反射層を同時に形成でき、セラミックスＬＥＤパッケージをより簡単に製造することができる。

＜作用＞
本発明のセラミックスＬＥＤパッケージは、キャビティーの側面に金属の光反射層が形成されているので従来のアルミナ等のある程度透光性を持つセラミックスに比べ光の反射効率が良く、ＬＥＤからの横方向に出光した光を確実に前方へ向けることができ、ＬＥＤチップからの発光のうちＬＥＤディスプレイ等として利用できる比率を向上することができる。また、近傍の他色のＬＥＤからの発光と混色することが防止でき、ＬＥＤディスプレイの表示品位を改善することができる。

特に、導電体層にＡｇを被覆すると、Ａｇは金属色が良好な白色を示し、反射光の光色に殆ど変化を与えず、ＬＥＤディスプレイ用のセラミックスＬＥＤパッケージとして最適である。

光反射層は図２に示すように開口方向に広くなる構造となっているので、ＬＥＤからの横方向への発光を確実に前方方向に出光させることができる。

本発明のセラミックスＬＥＤパッケージを図面を参照しながら説明する。

＜実施例１＞
図２に本実施例のセラミックスＬＥＤパッケージの断面図を示す。セラミックス基板１の表面には導電体層が形成されている。１はセラミックス基板、底面部の２はセラミックス基板の表面にパターン形成された導電体層である。導電体層２はタングステン（Ｗ）の金属が印刷され、表面にはＡｇが滑らかに被覆され、ＬＥＤチップ３との接着性を高めている。ＬＥＤチップ３は導電体層の上に接着剤で接着され電極は金線で電極につながれる。導電体層２はセラッミックス基板のスルーホールを介して配線部分４と接続されている。一方、ＬＥＤを載置すべきキャビティー７はアルミナ等基板と同じ材質の側面部５で包囲されており、側面部５の表面には導電体層と同じＷの表面にＡｇを被覆した光反射層８が形成され、また、キャビティー７は開口方向に広くなっている。

本実施例のセラミックスＬＥＤパッケージは次のようにして作製した。

アルミナを主成分としたグリーンシートを所定のサイズに切り出し、それにパンチングマシーンを使用して通常の方法で０．２５ｍｍφのスルーホールを形成した。次に、ＬＥＤを載置しない側から、スクリーン印刷法によりタングステン導体ペーストでスルーホールの穴埋め、および配線部分の印刷を行った。

次にグリーンシートのＬＥＤを載置する側に導体ペーストをスクリーン印刷法により導電体層を印刷する。この場合、導電体層の大きさは本来の導電体層として使用する底面部分の回りに光反射層を形成する部分を含めた広さにする。

導体印刷９が形成されたグリーンシート１０を図３に示すようにプレス機に装着してプレスする。プレスが終了すると図４に示すようなキャビティーの底面部１３および側面部５に導体印刷を形成されたグリーンシートが得られる。後に、得られたキャビティーの底面部１３の導体印刷は導体層、側面部５の導体印刷は光反射層となる。

後にＬＥＤパッケージを各キャビティーに割り分ける必要がある場合、割り取りを容易にするようにハーフカット加工を施す。

以上のように加工されたグリーンシートは通常の方法に従い脱脂し、グリーンシート及び導体ペースト中の有機物を燃焼除去して導電体層を形成し、引き続き焼成工程でグリーンシートをセラミックス化する。

最後に、このようにして得られたタングステン導体印刷が形成されたセラミックス配線基板を通常の導電体層に施すのと同じ電気メッキ法でＡｇを被覆した。

図５は本実施例のセラミックスＬＥＤパッケージにＬＥＤを実装した状態を示す平面図であり、キャビティー内の破線は側面の光反射層と底面の導電体層との境界を示している。ＬＥＤを点灯させて評価したところ、本実施例は図１に示す光反射層に特徴のない従来のＬＥＤパッケージを使用したものに比べて発光出力の改善が見られた。

＜実施例２＞
ＬＥＤのディスプレイ等に使用する目的で、キャビティーの中に青色、緑色、及び赤色発光のＬＥＤチップを載置できる構造のＬＥＤパッケージがあるが、本発明はこのようなタイプのセラミックスＬＥＤパッケージにも適用可能である。図６に、光の三原色である青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）発光のＬＥＤを実装したセラミックスＬＥＤパッケージの平面図を示す。本実施例は各Ｂ、Ｇ、ＲのＬＥＤを点灯させるための導体印刷が施されたグリーンシートを実施例１と同じ方法により作製した。

このディスプレイは例えば一キャビティーがサファイア基板上にＧａＮ系の材料を積層して成る青色ＬＥＤチップＢと、緑色ＬＥＤチップＧと、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ系の材料を積層して成る赤色ＬＥＤチップＲを実装してセラミックスＬＥＤパッケージを試験した。光反射層の内面でＬＥＤチップの発光を発光観測面側に反射させてＬＥＤディスプレイの輝度を向上させると共に、各ＬＥＤの発光はキャビティー内で発光色の混色が十分に行われる。

本発明のセラミックスＬＥＤパッケージは、ＬＥＤディスプレイ等に利用することができる。

ＬＥＤを実装した従来のセラミックスＬＥＤパッケージの模式断面図。 ＬＥＤを実装した本発明のセラミックスＬＥＤパッケージの模式断面図。 本発明の製造方法に適用するプレス工程を説明する模式断面図。 プレス工程で作製されたグリーンシートの模式断面図。 ＬＥＤを実装した本発明のセラミックスＬＥＤパッケージの模式平面図。 ＬＥＤを実装した本発明のセラミックスＬＥＤパッケージの模式平面図。

符号の説明

１・・・・・・セラミックス基板
２・・・・・・導電体層
３・・・・・・ＬＥＤチップ
４・・・・・・配線部分
５・・・・・・側面部
６ａ・・・・・発光
６ｂ・・・・・透過光
６ｃ・・・・・反射光
７・・・・・・キャビティー
８・・・・・・光反射層
９・・・・・・導体印刷
１０・・・・・・グリーンシート
１１・・・・・・上パンチ
１２・・・・・・下パンチ
１３・・・・・・底面部

Claims (2)

1. セラミックス製のグリーンシートにスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールを、タングステン導体ペーストを用いて穴埋めする工程と、
   前記導体ペーストと電気的に接続するように前記グリーンシートにタングステン導体ペーストを用いて導電体層を形成する工程と、
   前記導電体層及び前記グリーンシートを開口方向に広くなるようにプレス成形する工程と、
   前記プレス成形する工程後、前記グリーンシートを焼成する工程と、
   前記導電体層に電気メッキ法で銀又は金を被覆して光反射層を形成する工程と、
   を有するセラミックスＬＥＤパッケージの製造方法。
2. キャビティーの底面部にＬＥＤチップを載置するセラミックスＬＥＤパッケージを用いる発光ダイオードの製造方法において、
   セラミックス製のグリーンシートにスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールを、タングステン導体ペーストを用いて穴埋めする工程と、
   前記導体ペーストと電気的に接続するように前記グリーンシートにタングステン導体ペーストを用いて導電体層を形成する工程と、
   前記導電体層及び前記グリーンシートを開口方向に広くなるようにプレス成形し前記キャビティーを形成する工程と、
   前記プレス成形する工程後、前記グリーンシートを焼成する工程と、
   前記導電体層に電気メッキ法で銀又は金を被覆して光反射層を形成する工程と、
   前記キャビティーの底面部に可視光を発光するＬＥＤチップを載置する工程と、を少なくとも有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。

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