JP4688674B2

JP4688674B2 - 発光素子収納用パッケージおよび発光装置

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Publication number: JP4688674B2
Application number: JP2005371525A
Authority: JP
Inventors: 晃一本村; 伸司一木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP2007142352A

Description

本発明は、発光ダイオード等の発光素子を収容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。

従来、発光ダイオード等の発光素子を収容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いる。従来のセラミック製のパッケージは、上面の中央部に発光素子を搭載するための導体層から成る搭載部を有し、搭載部およびその周辺から下面に導出される一対のメタライズ配線導体を有する略直方体状のセラミック製の基体と、基体の上面に接合され、中央部に発光素子を収容するための貫通孔を有する略四角枠状のセラミック製の枠体とから構成されている。

そして、基体の上面に導出された一方のメタライズ配線導体に接続された搭載部に発光素子を導電性接合材等を介して固着するとともに、発光素子の電極と他方のメタライズ配線導体とをボンディングワイヤを介して電気的に接続し、しかる後、枠体の貫通孔内に透明な封止樹脂を充填して発光素子を封止することによって発光装置となる（例えば、下記の特許文献１参照）。

このようなセラミック製のパッケージは、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）積層法により製作されており、具体的には以下のように製作される。例えば基体が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック粉末と有機バインダーを含む基体用のグリーンシートと枠体用のグリーンシートとを準備し、これらのグリーンシートにメタライズ配線導体を導出させるための貫通孔や発光素子を収容するための貫通孔を打ち抜いて形成する。次に、基体用のグリーンシートの上面から下面にかけてメタライズ配線導体形成用のタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属粉末から成る導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等で塗布し、枠体用のグリーンシートの貫通孔の内側面にメタライズ金属層形成用の導体ペーストをスクリーン印刷法等で塗布する。基体用のグリーンシートと枠体用のグリーンシートとを上下に積層し、次にこれらを高温で焼成して焼結体と成す。その後、メタライズ配線導体およびメタライズ金属層の露出表面に、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属から成るめっき金属層を無電解めっき法や電解めっき法により被着させることにより製作される。

また、このようなパッケージでは反射層の最表層を発光素子の発する光の反射率が高い銀（Ａｇ）金属から成るめっき層とすることにより、内部に収容する発光素子が発する光の反射効率が良好で、高輝度の発光装置としていた。このように銀のめっき層を形成する場合、その被着強度を高めるために下地層としてニッケルめっき層を形成することが行なわれていていた。
特開２００４−２０７６７２号公報

しかしながら、反射層の最表層が銀めっき層である発光素子収納用パッケージの枠体の貫通孔内に透光性部材を充填して発光素子を封止することによって発光装置とし、発光素子を発光させて使用していると、時間が経つにつれて反射層の表面が変色して、発光装置の輝度が低下してしまう場合があった。

この反射層の変色した部分を観察してみると、銀めっき層の表面に多数のピンホールが発生していることが分かった。これは、発光装置として使用した際、封止樹脂を通って浸入した水分と発光素子の発光する光のエネルギーによるマイグレーションが発生し、つまり反射層の表面の銀がイオン化して移動することによりピンホールが発生し、このピンホールにより反射層の表面が変色しているように見えたものと考えられる。

本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、反射層の表面にピンホールが発生するのを抑制し、発光素子が発する光を長期間にわたって良好に外部に放射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。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、銀めっき層の結晶構造の状態によって銀めっき層のピンホールの発生率が異なるという知見が得られた。銀めっき層のＸ線回折分析を行なった結果、ピンホールの発生した銀めっき層はピンホールの発生しない銀めっき層と比較して、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の割合が高いものであるというものである。そこで、本発明者は銀めっき層の結晶構造とピンホールの発生との関係に対する知見に基き、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成されたメタライズ金属層上に順次積層されて被着形成されためっき層の最表面が銀めっき層である反射層と、を具備してなる発光素子収納用パッケージであって、前記銀めっき層は、Ｘ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２０
０）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外における角度の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下であることを特徴とするものである。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、前記銀めっき層の下地に金めっき層が被着されてなり、前記銀めっき層の厚みが１μｍ以上１０μｍ未満であり、前記金めっき層の厚みと前記銀めっき層の厚みの関係が下式の関係にあることを特徴とするものである。
Ｙ ≧ −０．１１Ｌｎ（Ｘ）＋０．３３
Ｘ：銀めっき層の厚み（μｍ）
Ｙ：金めっき層の厚み（μｍ）

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、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透光性部材とを具備していることを特徴とするものである。

本発明の発光素子収納用パッケージによれば、反射層の最表面の銀めっき層は、Ｘ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面における角度の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下であることから、反射層の最表面の銀めっき層にエネルギー的に不安定な結晶が少ないので、マイグレーションによる銀めっき層の表面のピンホールの発生が抑制される発光素子収納用パッケージとなる。

また、本発明の発光素子収納用パッケージによれば、銀めっき層の下地に金めっき層が被着されてなり、銀めっき層の厚みが１μｍ以上１０μｍ未満であり、金めっき層の厚みと銀めっき層の厚みの関係が、Ｙ ≧ −０．１１Ｌｎ（Ｘ）＋０．３３（Ｘ：銀めっき層の厚み（μｍ）、Ｙ：金めっき層の厚み（μｍ））であることから、銀めっき層のＸ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面における角度の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるので、反射層の最表面の銀めっき層にエネルギー的に不安定な結晶が少なく、マイグレーションによる銀めっき層の表面のピンホールの発生が抑制される発光素子収納用パッケージとなる。

また、銀めっき層の厚みが１μｍ以上であることから、銀めっき層の光沢度を光沢が下地の金めっき層の光沢度よりも高いものとなるので、下地の金めっき層よりも発光素子の発光する光に対する拡散反射の割合を低減させ正反射の割合を高めることとなり、銀めっき層の反射層としての効果をより高いものとすることができるようになり、発光素子が発光する光を外部に良好に放射することができるようになる。

また、銀めっき層の厚みが１０μｍ未満であることから、下地めっきとして金めっき層を形成せずに銀めっき層の厚みを厚くすることにより、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下とする場合と比較して、めっき層の全体厚みを薄くして反射層を形成できるので、反射層の厚みのばらつきを小さなものとすることができ、めっき層が厚くなることによる配線層と反射層との周辺部における短絡の可能性やめっき層の応力によるメタライズ金属層の剥がれの可能性を低減することができる。

本発明の発光装置は、上記特徴を有する発光素子収納用パッケージの搭載部に発光素子を搭載し、発光素子を透光性部材で覆い封止したものであるから、発光素子が発する光を長期間にわたって良好に放射することができる発光装置となる。

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り、１は基体、２は枠体、３は反射層であり、主としてこれらで発光素子５を収容するためのパッケージが構成されている。

本発明の発光素子収納用パッケージは、基体１の上面に発光素子５を搭載するための搭載部１ａが形成され、搭載部１ａを囲繞するように枠体２が接合されており、枠体２の貫通孔２ａの内側面には、メタライズ金属層３ａおよびめっき層が順次積層されて反射層３が形成されており、反射層３の最表面のめっき層３ｃは銀めっき層３ｃである。

基体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，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板状のものである。

基体１は、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グリーンシート（セラミック生シート）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すとともに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。

基体１には上面の搭載部１ａから下面にかけて導出される配線層４ａおよび搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出される配線層４ｂが被着形成されている。搭載部１ａおよび配線層４ａ，４ｂはＷ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属粉末のメタライズから成り、配線層４ａ，４ｂはパッケージ内部に収容する発光素子５を外部に電気的に接続する導電路である。

この配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａは、例えば基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、溶媒を添加混合して得た導体ペーストを、基体１となるグリーンシートに予め従来周知の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き、基体１となるグリーンシートと同時に焼成することによって基体１の所定位置に被着形成される。

枠体２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、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なる枠状のものであり、基体１の上面に発光素子５の搭載部を囲繞するように接合される。

この枠体２は、基体１となるセラミックグリーンシートと同様にして得た枠体２となるセラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工等により貫通孔２ａを形成し、焼成することによって製作される。

基体１と枠体２とは、同一の材料からなるものであっても異なる材質からなるものであってもよいし、基体１と枠体２とを個々に形成したものを接合材等により接合させたものであってもよいし、基体１と枠体２とを焼結一体化させたものであってもよい。基体１と枠体２とを個々に形成したものを接合材等により接合するには、基体１と枠体２の接合面、すなわち基体１の上面および枠体２の下面の所定の位置に、前述した配線層４ａ，４ｂや後述する反射層のメタライズ金属層３ａと同様の方法でそれぞれ接合用メタライズ層を形成しておき、Ａｇろう材等の接合材を介して基体１と枠体２とを接合すればよい。基体１と枠体２を同一の材料とし、基体１となるグリーンシートと貫通孔２ａを形成した枠体２となるグリーンシートとを積層した後に焼成すると、基体１および枠体２の作製と基体１と枠体２の接合が同時にできるので好ましい。

また、枠体２の貫通孔２ａの内側面が基体１の上面となす角度θは、３５〜７０度が好ましい。θが３５度未満では、貫通孔２ａの内側面を打ち抜き加工で安定かつ効率よく形成することが困難となるとともにパッケージが大型化しやすくなる。７０度を超えると発光素子５から発光された光を外部に良好に反射することが困難となる。このような枠体２は、枠体２となるグリーンシートに貫通孔をパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを大きく設定した打ち抜き金型を用いて打ち抜くことによって形成される。すなわち、打ち抜き金型のパンチの径に対してダイスの穴の径を大きく設定しておくことで、グリーンシートを一方の主面側から他方の主面側に向けて打ち抜く際に、グリーンシートはパンチとの接触面の縁からダイスの穴との接触面の縁に向けて剪断されて、貫通孔が一方の主面側から他方の主面側に広がるように形成される。グリーンシートの厚み等に応じてパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスを設定することで、グリーンシートに形成される貫通孔の角度は調節される。通常のパンチの径とダイスの穴の径とのクリアランスの小さい打ち抜き金型による加工によりθが約９０度の貫通孔を形成した後に、貫通孔の内側面に型を押し当てることでも、上述のような一方の主面側から他方の主面側に広がる角度を有する貫通孔を形成することはできるが、上述の方法は打ち抜き加工のみで形成できることから生産性が高く、型を押し当てた際のグリーンシートへの変形等の影響が少ないので好ましい。

反射層３は、枠体２の貫通孔２ａの内側面に形成されたメタライズ金属層３ａとその上に順次積層されて形成されためっき層とからなる。

メタライズ金属層３ａは、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属粉末を焼結させたものであり、金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法により枠体２となるグリーンシートの貫通孔２ａの内側面に所定パターンに印刷塗布しておき、枠体２となるグリーンシートと同時に焼成することによって枠体２の貫通孔２ａの内側面の全面または所定位置に被着形成される。金属ペーストは上述した導体ペーストと同じものでもよいし、印刷性を考慮して有機バインダーや溶媒の種類や量を変更したものでもよく、いずれも焼成後は配線層４ａ，４ｂと同様のメタライズとなる。

このメタライズ金属層３ａ上に電解めっき法や無電解めっき法によりめっき層が被着形成される。めっき層の最表層は銀めっき層３ｃであり、銀めっき層３ｃの被着性を高めるために、銀めっき層３ｃの下地層としてメタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂが被着される。

銀めっき層３ｃは、Ｘ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面における角度の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下であることが重要である。このことにより、反射層３の最表面の銀めっき層３ｃにエネルギー的に不安定な結晶が少ないので、マイグレーションによる銀めっき層３ｃの表面のピンホールの発生が抑制され
る発光素子収納用パッケージとなる。

理論上の銀の結晶構造は、Ｘ線回折分析において（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面のＸ線回折ピークが検出される。しかしながら、メタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂおよび銀めっき層３ｃを被着させてなる反射層３の場合、ニッケルと銀とは格子定数（ニッケル：０．３５２ｎｍ、銀：０．４０９ｎｍ）が異なるため、ニッケルめっき層３ｂ上に銀の結晶の一部がＦＣＣ構造（面心立方格子構造）等の結晶構造から乱れた結晶構造となって銀めっき層３ｃとして被着形成されることとなるので、Ｘ線回折分析において、銀の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外のＸ線回折ピークも検出されることとなる。結晶構造が乱れた銀の結晶は、理論的な銀の結晶と比較してエネルギー的に非常に不安定な状態であるため、発光装置として使用した際、銀めっき層３ｃ中の銀が封止樹脂を通って浸入した水分と発光素子の発光する光のエネルギーにより、銀がイオン化してマイグレーションが発生したことにより、銀めっき層３ｃの表面にピンホールが発生してしまうというものである。

また、回折Ｘ線強度の割合については、Ｘ線回折分析によるピークリストで得られるチャートから、一番高いピークが得られている角度のＮＥＴ強度（ピークのバックグラウンドを差し引いた正味の強度）とその他の角度のＮＥＴ強度とを比較した相対強度から算出する。例えば、銀の場合の最も高いピークが得られるのは（１１１）面の回折Ｘ線強度であるが、この回折Ｘ線強度を１００としたとき、銀の（２００）面の回折Ｘ線強度が５０であり、銀の（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面の回折Ｘ線強度が、それぞれ２０、２０、５であり、これら銀の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度として３０、２５、２５の回折Ｘ線強度のピークが検出された場合は、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和は１００＋５０＝１５０であり、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和は３０＋２５＋２５＝８０であるので、Ｘ線回折分析における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和との合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合は、８０／（１５０＋８０）×１００％＝３５％と算出される。

また、ここでいう銀めっき層３ｃの結晶構造は、反射層３の最表面から２００ｎｍ程度の深さにおけるＸ線回折分析における回折Ｘ線強度の測定結果によるものであり、例えばＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製のＸ’Ｐｅｒｔ−ＭＲＤ測定機等の薄膜Ｘ線回折装置を用いて測定することができる。貫通孔２ａが円形であり反射層３が曲面である場合は、反射層３の最表面の銀めっき層３ｃと同時に形成した配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａ等の平坦な導体層上に形成された銀めっき層についてＸ線回折分析を行なってもよい。同一のペーストを用いて同時に焼成することで形成された導体層（配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａ）上に同一のめっき液を用いて同一のめっき条件で形成されためっき層であれば、反射層３の銀めっき層３ｃの表面と同様の配向性を持った結晶として形成されているので、配線層４ａ，４ｂに対してＸ線回折分析を行うことにより反射層３の銀めっき層３ｃに対してＸ線回折分析を行った場合と同様の分析結果を得ることができる。

また、枠体２の貫通孔２ａ内に封止樹脂が取着されている発光装置に対しては、封止樹脂を、溶剤に溶解等の化学的な剥離、あるいは研削や引き抜き等の物理的な剥離により銀めっき層３ａを露出させた後にＸ線回折分析を行えばよい。

銀めっき層３ｃをＸ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるように形成する方法として、銀めっき層３ｃの厚みを厚くする方法がある。これは、めっき層の形成過程においてエネルギー的に安定な配向性を持った結晶が優先的に成長するので、銀めっき層３ｃの厚みを厚くすることで銀めっき層３ｃの表面部分は安定な結晶の多いものとなるからである。具体的には、銀めっき層３ｃの厚みを１０μｍ以上とすることで、銀めっき層３ｃの表面部分は（１１１）面および（２００）面の結晶が優先的に成長することとなり、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合は５０％以下となり、銀めっき層３ｃの厚みをより厚くするにつれて、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合は小さくなっていくこととなる。めっき層の厚みを厚くするには、めっき層形成時間を長くしたり、電解めっきであれば電流密度を上げたりすればよい。

また、銀めっき層３ｃの下地層として、金めっき層３ｄを形成してもよい。すなわち、上述したニッケルめっき層３ｂの上に金めっき層３ｄ、銀めっき層３ｃの順に順次被着させることでも、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるように形成すること
ができる。金はニッケルと比較して格子定数が銀に近い（金の格子定数：０．４０８ｎｍ）ことから、その上に形成される銀めっき層３ｃは結晶構造が乱れることなく形成されるものと考えられる。

また、銀めっき層３ｃの下地に金めっき層３ｄが被着されてなり、銀めっき層３ｄの厚みが１μｍ以上１０μｍ未満であり、金めっき層３ｄの厚みと銀めっき層３ｃの厚みの関係が下式の関係にあることが好ましい。
Ｙ ≧ −０．１１Ｌｎ（Ｘ）＋０．３３
Ｘ：銀めっき層３ｃの厚み（μｍ）
Ｙ：金めっき層３ｄの厚み（μｍ）

このことから、銀めっき層３ｃのＸ線回折分析における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下とすることができる。従って、反射層の最表面の銀めっき層３ｃにエネルギー的に不安定な結晶が少ないので、マイグレーションによる銀めっき層３ｃの表面のピンホールの発生が抑制される発光素子収納用パッケージとなる。

また、銀めっき層３ｃの厚みが１μｍ以上であることから、銀めっき層３ｃの光沢度を光沢が下地の金めっき層３ｄの光沢度よりも高いものとなるので、下地の金めっき層３ｄよりも発光素子５の発光する光に対する拡散反射の割合を低減させ正反射の割合を高めることとなり、銀めっき層３ｃの反射層としての効果をより高いものとすることができるようになり、発光素子５が発光する光を外部に良好に放射することができるようになる。

また、銀めっき層３ｃの厚みが１０μｍ未満であることから、下地めっきとして金めっき層３ｃを形成せずに銀めっき層３ｃの厚みを厚くすることにより、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下とする場合と比較して、めっき層の全体厚みを薄くして反射層３を形成できるので、反射層３の厚みのばらつきを小さなものとすることができ、めっき層が厚くなることによる配線層４ａ，４ｂと反射層３との周辺部における短絡の可能性やめっき層の応力によるメタライズ金属層３ａの剥がれの可能性を低減することができる。

配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａの露出する表面にもニッケルや金、銀等の耐蝕性に優れかつロウ材の濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みに被着させておくのがよく、配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａ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５との接合および配線層４ｂとボンディングワイヤ６との接続を強固にすることができる。例えば、配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａの露出表面に、厚さ１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層を被着し、その上に厚さ０．１〜３μｍ程度の金めっき層または銀めっき層を、電解めっき法や無電解めっき法により被着するのがより好ましい。なお、配線層４ａ，４ｂの露出する表面にめっき層は、形成箇所によって被着されるめっき層の種類を異ならせてもよい。例えば、枠体２に囲繞される部位の配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａの露出する表面には、発光素子５から下方（配線層４ａ，４ｂおよび搭載部1ａ側）に放射された光をも反射して発光装置の輝度をさらに高めるために銀めっき層を被着形成し、基体１の下面の配線層４ａ，４ｂの露出する表面には、半田等との接合性を良好なものとするために金めっき層を被着形成する等してもよい。

また、発光素子５から下方（配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａ側）に放射された光をも反射して発光装置の輝度をさらに高めるために、枠体２に囲繞される部位の配線層４ａ，４ｂ上の最表面および搭載部１ａの露出する最表面に銀めっき層を被着形成する場合、反射層３の最表面の銀めっき層３ｃと同一のめっき液を用いて同一のめっき条件で同時に形成することが好ましい。これにより、反射層３の最表層の銀めっき３ｃと同様に配線層４ａ，４ｂおよび搭載部１ａの露出する最表面の銀めっき層３ｃの表面にピンホールが発生するのを抑制することができるので、発光素子５から下方（配線層４ａ，４ｂ側および搭載部１ａ側）に放射された光を長期間にわたって良好に反射し、外部に放射することができるようになる。

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１ａに搭載された発光素子５と、発光素子５を覆う透光性部材とを具備している。これにより、上記本発明の発光素子収納用パッケージの特徴を有したものとなり、発光素子５が発する光を長期間にわたって良好に放射することができるものとすることができる。

発光素子５は発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）であり、例えばＡｕ−シリコン（Ｓｉ）合金や銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材により基体１の上面に形成された搭載部１ａに固着されるとともに、発光素子５の電極と配線層４ｂがボンディングワイヤ６を介して電気的に接続される。

透光性部材は、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂等からなる封止樹脂である。枠体２の貫通孔２ａ内の発光素子５を覆うように封止樹脂を塗布した後、封止樹脂を硬化することで発光装置となる。なお、封止樹脂は、枠体２の貫通孔２ａ内に充填するようにしたものであってもよい。また、封止樹脂中に蛍光体を含有していてもよい。蛍光体は、発光素子５からの発する光の波長を受けて他の波長が発光可能なものや、外部からの特定波長を受けて発光素子５の受光感度に合わせることができるものであり、発光素子５からの発する光と発光可能な蛍光体との組み合わせにより任意の発光色を得ることができる。例えば、発光素子５からの発する光が青色光であり、蛍光体からの発する光が黄色光であれば、混色により白色光を発光装置から発光することができる。また、透光性部材は、樹脂板やガラス板等であっても良く、枠体２の上面や内周面に枠体２の貫通穴２ａを塞ぐように取着される。

また、本発明の発光素子収納用パッケージおよび発光装置をドットマトリックス状に配列させたものとすることで、表示装置として好適なものとして使用することもできる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、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、図２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５を基体１の上面に直接搭載し、その周囲に発光素子５の電極と電気的に接続されるメタライズ配線導体４ａ，４ｂを形成してもよい。この場合、発光素子５が搭載部１ａに搭載されるとともに、発光素子５の電極とメタライズ配線導体４ａ，４ｂとをボンディングワイヤ６ａ，６ｂ等を介して電気的に接続することとなる。また、メタライズ配線導体４ａ，４ｂにフリップチップ実装されるものであっても構わない。また、発光素子５が複数個搭載され、それに応じた配線層４ａ，４ｂが形成されるものでも構わない。

本発明の発光素子収納用パッケージの実施例について以下に説明する。

まず、酸化アルミニウムを９６質量％、焼結助剤として酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウムとを合わせて４質量％の割合で調合したセラミック粉末１００質量％に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を固形分で９質量％、可塑剤としてジブチルフタレートを０．１質量％加え、トルエンを溶媒としてボールミルにより４０時間混合し、セラミックスラリーを調整した。このセラミックスラリーをドクターブレード法によりシート状に成形して基体１となるグリーンシート（厚み０．２ｍｍ）および枠体２となるグリーンシート（厚み０．４ｍｍ）を作製した。

次に、基体１となるグリーンシートの所定の位置に平均粒径１．９０μｍのＷ粉末１００質量％に対して有機バインダーとしてセルロースナイトレートを０．８質量％加えたものに粘度調整用の溶剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートおよびジブチルフタレートを添加混合して得た導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布し配線層４ａ，４ｂとなる導体ペースト層を形成した。そして、打ち抜き金型にて打ち抜くことで枠体２となるグリーンシートの一方の主面側から他方の主面側に４５°に広がるような貫通孔２ａを形成し、貫通孔２ａの内側面に平均粒径１．２５μｍのＷの粉末１００質量％に対して有機バインダーとしてセルロースナイトレートを３質量％加えたものに粘度調製用の溶剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートおよびジオクチルフタレートを添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布することでメタライズ金属層３ａとなる金属ペースト層を形成した。

そして、基体１となるグリーンシートと枠体２となるグリーンシートとを積層し、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中にて約１０００℃の温度で約３時間加熱することにより有機成分を除去した後、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中にて約１５００℃の温度で約６時間焼成を行った後、電解めっき法にて配線層４ａ，４ｂおよびメタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂを被着し、ニッケルめっき層３ｂの上に電解めっき法にて銀めっき層３ｃを被着することで、枠体２の貫通孔２ａの内側面にメタライズ金属層３ａとめっき層からなる反射層３とが形成された発光素子収納用パッケージを作製した。

上述の銀めっき層３ｃを形成する際、めっき液中への浸漬時間および電流の印加時間を変更することにより配線層４ａ，４ｂおよび反射層３の銀めっき層３ｃの厚みを異ならせ、表１に示すような、Ｘ線回折における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が異なる９種類の試料（試料Ｎｏ．１〜９）を各１０個作製した。

銀めっき層３ｃのＸ線回折分析は、Ｘ線回折分析通則（ＪＩＳＫ０１３１）に基づき、薄膜Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製のＸ’Ｐｅｒｔ−ＭＲＤ測定機）を用いて、Ｘ線管球：Ｃｕ、Ｘ線出力：４５ｋＶ−４０ｍＡ、測定方法：平行ビーム方式（２θ−θ走査）、測角範囲：２０°〜６０°、ステップ幅：０．０２０°、測定時間：１．００秒の測定条件で行った。

なお、Ｘ線回折分析は反射層３と同様にニッケルめっき層および銀めっき層が被着されて枠体２の貫通孔２ａ内に形成された配線層４ａ，４ｂ上の銀めっき層に対して行った。

そして、Ｘ線回折分析の測定を行った試料に対して、日本試験機工業会規格（耐候性試験機：ＪＴＭＧ０１）に準拠したスガ試験機（株）社製のメタリングウェザーメーターＭ６Ｔを用いて、耐候性試験（出力：４７ｍＷ／ｃｍ^２、温度：６３℃、湿度：５０％ＲＨ、時間：５０時間）を行った。

耐候性試験後の試料に対して、配線層４ａ，４ｂおよび反射層３の銀めっき層３ｃの表面の変色およびピンホールの発生の有無を確認した。まず実体顕微鏡（２０倍）による変色の発生の確認を行った。実体顕微鏡による外観観察により銀めっき層３ｃ表面に変色が確認された試料に対して、銀めっき層３ｃ表面の変色が発生した部分の任意の５箇所で走査電子顕微鏡（２６２５倍）による外観観察を行い、その視野内（視野範囲：３４μｍ×２６μｍ）のピンホールの有無の確認を行った。また、変色が確認されなかった試料に対しても同様に銀めっき層３ｃの表面の任意の５箇所に対して走査電子顕微鏡（２６２５倍）による外観観察を行い、ピンホールの有無を確認した。なお、走査電子顕微鏡による外観確認において、変色が発生した部分においては、銀めっき層の表面にピンホールが確認され、変色が確認されなかった試料においては、銀めっき層の表面にピンホールは確認されなかった。また、ここでいうピンホールとは銀めっき層の表面に発生した直径２μｍ以下の穴のことである。

各試料のピンホールの有無を確認した結果を示したものが表１であり、９種類の試料を各１０個確認した上で銀めっき層の表面にピンホールが発生している発光素子収納用パッケージの数を算出した。そして、１０個のうち１個もピンホールの発生がないものを良（○）とし、１０個のうち１個でもピンホールが発生したものを否（×）とした。

表１より、銀めっき層３ｃのＸ線回折における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下であると、銀めっき層表面にピンホールが発生するのを抑制することができることがわかった。

次に、実施例１と同様にして発光素子収納用パッケージを作製し、反射層３としてメタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂ、金めっき層３ｄ、銀めっき層３ｃの順に順次被着させた試料を作製した。

なお、上述の金めっき層３ｄおよび銀めっき層３ｃを形成する際、めっき液中への浸漬時間および電流の印加時間を変更することにより、表２に示すような配線層４ａ，４ｂおよび反射層３の金めっき層３ｄおよび銀めっき層３ｃの厚みを異ならせた３０種類の試料（試料Ｎｏ．１０〜３９）を作製した。なお、銀めっき層３ｄおよび金めっき層３ｃのめっき層の厚み測定は、めっきの厚み試験方法（ＪＩＳＨ８５０１）に基づき、蛍光Ｘ線膜厚計（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製のＳＦＴ３３００）を用いて、Ｘ線管球：Ｗ、Ｘ線出力：４５ｋＶ−１ｍＡ、測定時間：１０秒の測定時間で行った。

そして、３０種類の試料に対して、銀めっき層３ｃおよび金めっき層３ｄのめっき層の厚みを測定した後、銀めっき層３ｃの回折Ｘ線分析を行った。銀めっき層３ｃのＸ線回折分析は、実施例１と同様の装置および測定条件で行った。測定結果を表２に示す。

表２において、評価結果の欄はＸ線回折における（１１１）面および（２００）面の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるものを良（○）とし、５０％を超えるものを否（×）とした。

表２の評価結果から、金めっき層３ｄおよび銀めっき層３ｃのそれぞれの厚みの場合の回折Ｘ線強度についてまとめると図３のようになる。図３において○または×のプロットは、表２の評価結果の欄に対応しており、Ｘ線回折における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるものが○、５０％を超えるものが×である。図３からＸ線回折における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下となるのは、図３に示した「５０％となる線」以上の領域であり、銀めっき層３ｃの厚みＸ（μｍ）と金めっき層３ｄの厚みＹ（μｍ）との関係は、
Ｙ ≧ −０．１１Ｌｎ（Ｘ）＋０．３３
で表せることがわかる。

また、上記試料に関して、実施例１と同様の条件にて耐候性試験を行い、実体顕微鏡による外観観察と走査電子顕微鏡による外観観察を行った所、Ｘ線回折における（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の合計に対する（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下である試料においては、変色およびピンホールの発生は見られず、５０％を超える試料においては、変色およびピンホールの発生が確認された。

次に、実施例１および実施例２と同様にして発光素子収納用パッケージを作製し、反射層３としてメタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂ、金めっき層３ｄの順に順次被着させた試料および反射層３としてメタライズ金属層３ａ上にニッケルめっき層３ｂ、金めっき層３ｄ、銀めっき層３ｃの順に順次被着させた試料とを作製した。

なお、上述の金めっき層３ｄを形成する際、めっき液中への浸漬時間および電流の印加時間を変更することにより、表３に示すような配線層４ａ，４ｂおよび反射層３の金めっき層３ｄおよび銀めっき層３ｃの厚みを異ならせた１１種類の試料（試料Ｎｏ．４０〜５０）を作製した。そして、１１種類の試料に対して、銀めっき層３ｃおよび金めっき層３ｄの厚みを測定した後、反射層３の表面の光沢度の測定を行った。

なお、反射層３の表面の光沢度の測定は、色の測定方法−反射および透過物体色（ＪＩＳＺ８７２２）に基づき、微小面積色差計（日本電色工業株式会社製ＶＳＲ−３００Ａ）を用いて、光源：ハロゲンランプ、出力：１２Ｖ−４Ａ、光学条件：４５°双方向照明、垂直受光、測定面積：０．２ｍｍφ、測定距離：約７ｍｍ（非接触）の測定条件にて光沢度の測定を行った。測定結果を表３に示す。

なお、光沢度の測定は、反射層３と同様にニッケルめっき層および銀めっき層が被着されて枠体２の貫通孔２ａ内に形成された配線層４ａ，４ｂ上の金めっき層および銀めっき層に対して行った。

表３において、銀めっき層３ｃの光沢度が下地の金めっき層３ｄを露出させた場合の光沢度を越えるものを良（○）とし、下地の金めっき層３ｄを露出した場合の光沢度以下となるものを否（×）とした。また、下地の金めっき層３ｄを露出した試料に関しては、結果なし（−）とした。

表３の評価結果から、銀めっき層３ｃの厚みが１μｍ以上になると、銀めっき層３ｃの光沢度を下地の金めっき層３ｃの光沢度を越えることが分かった。従って、下地の金めっき層３ｄよりも発光素子５の発光する光に対する拡散反射の割合を低減させ正反射の割合を高めることとなり、銀めっき層３ｃの反射層としての効果をより高いものとすることができるようになり、発光素子５が発光する光を外部に良好に放射することができるようになる。

（ａ）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一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるパッケージの反射層の構成を示す要部拡大断面図を示すものである。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。銀めっき層の厚みおよび金めっき層の厚みによる銀めっき層の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合を示すグラフである。

符号の説明

１：基体
１ａ：搭載部
２：枠体
２ａ：貫通孔
３：反射層
３ａ：メタライズ金属層
３ｂ：めっき層
３ｃ：銀めっき層
３ｄ：金めっき層
４ａ，４ｂ：配線層
５：発光素子

Claims

上面に発光素子を搭載するための搭載部を有する基体と、該基体の上面に前記搭載部を囲繞するように接合された枠体と、該枠体の貫通孔の内側面に形成されたメタライズ金属層上に順次積層されて被着形成されためっき層の最表面が銀めっき層である反射層とを具備してなる発光素子収納用パッケージであって、前記銀めっき層は、Ｘ線回折分析において、計測角度を変化させた際の（１１１）面および（２００）面における角度の回折Ｘ線強度の総和と（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面以外の面における角度の回折Ｘ線強度の総和との合計に対し、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面における角度以外の回折Ｘ線強度の総和の割合が５０％以下であることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
前記銀めっき層の下地に金めっき層が被着されてなり、前記銀めっき層の厚みが１μｍ以上１０μｍ未満であり、前記金めっき層の厚みと前記銀めっき層の厚みの関係が下式の関係にあることを特徴とする請求項１記載の発光素子収納用パッケージ。
Ｙ ≧ −０．１１Ｌｎ（Ｘ）＋０．３３
Ｘ：銀めっき層の厚み（μｍ）
Ｙ：金めっき層の厚み（μｍ）
請求項１または請求項２に記載の発光素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透光性部材とを具備していることを特徴とする発光装置。