JP4913099B2

JP4913099B2 - 発光装置

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Inventors: 司井ノ口
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Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＣＤ）用バックライト光源や照明光源などの大電流で駆動される光源のための発光装置用パッケージ、およびそれを用いた発光装置に関するものである。

従来の表面実装型発光装置は、図３３および図３４に示すように、電気的配線パターンが形成されたガラスファイバ添加エポキシ樹脂などの樹脂製の絶縁基板１にＬＥＤ等の発光素子３を搭載し、Ａｕワイヤー４を施した後に、透明樹脂５をトランスファー成型等により、上記発光素子３およびＡｕワイヤー４を封止してできている。ここで使用される絶縁基板１は平板状態のものである。

または、従来の他の表面実装型発光装置は、図３５および図３６に示すように、樹脂基板７内にリードフレーム６をインサート成型したものに各発光素子３、８、９を搭載し、Ａｕワイヤー４を施した後、カップ部をエポキシ樹脂等により封止を行っているものである。この場合のリードフレーム６を使用せずに樹脂基板７の表面に電気的配線を施したものもある。

それぞれの断面図と発光の際の光路を示したのが図３７、図３８である。図３３の構造においてその絶縁基板１の上に中央が空いた反射ケースを取り付け、その中に発光素子を搭載し、樹脂封止した、結果的に図３５と同様な構造になるものも考えられている。
実開平５−８９５９号公報（公開日：１９９３年２月５日）特開２００２−８９５９号公報（公開日：２００２年８月３０日）実開平４−１０５５６２号公報（公開日：１９９２年９月１０日）特開平６−７７５４０号公報（公開日：１９９４年３月１８日）特開２００２−３１４１４９号公報（公開日：２００２年１０月２５日）

しかしながら、上記従来では、ＬＥＤのような発光素子３は電流を流すことで発光し、その電流量を増加することで光度も上がるが、それに応じて発熱量も増大し発光素子３へストレスが加わることで光度が思うように上がらなかったり、信頼性の面で悪影響が出たりしてしまう。

よって、放熱を行う為に発光装置が搭載された配線基板に放熱装置を取り付けることになるが、図３９においては発熱体である発光素子３から放熱装置３３までの間に発光装置自体の熱伝導性の悪い樹脂製の絶縁基板１と同じく熱伝導性の悪い配線基板３２が入ることになり、放熱効果は著しく低下してしまう。図４０も同様なことが言える。また、発光装置が小型化することで発光素子を覆う部分の肉厚が薄くなり、材料によっては光が透過してしまうことがある為、正面への発光効率低下が発生してしまうという問題を生じている。

本発明の発光装置は、光透過性を有し、かつ、凹部が形成されたセラミック基板と、前記セラミック基板の前記凹部に搭載された発光素子と、前記セラミック基板表面に形成された、アノードとして機能する配線パターンおよびカソードとして機能する配線パターンと、前記凹部の表面を被覆するように形成されており、かつ、前記セラミック基板の内部にまで延伸している、光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、前記メタライズ層は、前記アノードとして機能する配線パターンおよび前記カソードとして機能する配線パターンのいずれかの一部を兼ねていることを特徴としている。

上記発光装置においては、前記セラミック基板には、前記発光素子が複数搭載されており、かつ、当該発光素子それぞれに電力を供給する配線パターンそれぞれは、互いに離間して形成されていてもよい。

上記発光装置においては、前記メタライズ層は、入射した光の７０％以上を反射する材質からなっていてもよい。

上記発光装置においては、前記メタライズ層は、銀めっき層からなっていてもよい。

上記発光装置においては、前記メタライズ層の形状は、ヘム状、フランジ状、または放射状のいずれかであってもよい。

上記発光装置においては、前記メタライズ層は、前記セラミック基板の内部全体に形成されていてもよい。

上記発光装置においては、前記配線パターンは、前記セラミック基板の側面部にまで延伸しており、前記メタライズ層は、一部を兼ねている配線パターンとは異なる極として機能する配線パターンとは接触しないように前記セラミック基板の側面部にまで延伸していてもよい。

上記発光装置においては、前記セラミック基板は、炭化珪素、アルミナ、および窒化アルミニウムのいずれかからなっていてもよい。

上記発光装置においては、前記セラミック基板は、単一のセラミック層からなっていてもよい。

上記発光装置においては、前記セラミック基板は、複数のセラミック層を積層してなり、前記メタライズ層は、積層した前記セラミック層の界面にまで延伸していてもよい。

本発明の発光装置は、以上のように、光透過性を有し、かつ、凹部が形成されたセラミック基板と、前記セラミック基板の前記凹部に搭載された発光素子と、前記セラミック基板表面に形成された、アノードとして機能する配線パターンおよびカソードとして機能する配線パターンと、前記凹部の表面を被覆するように形成されており、かつ、前記セラミック基板の内部にまで延伸している、光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、前記メタライズ層は、前記アノードとして機能する配線パターンおよび前記カソードとして機能する配線パターンのいずれかの一部を兼ねている構成である。

上記構成では、光反射性を備えた上記メタライズ層を設けたことにより、発光素子からの光が上記出射口とは反対方向に迷光となっても、上記迷光をメタライズ層により上記出射口方向に反射できて出射口から出射できるから、発光素子からの光の利用効率も向上できるという効果を奏する。

本発明の実施の各形態について図１ないし図３２に基づいて説明すれば、以下の通りである。

（実施の第一形態）
本発明に係わる発光装置は、図１および図２に示すように、本発明に係るセラミック基板型の発光装置用パッケージ内に、複数の、例えば３個の各発光素子３、８、９を有している。上記各発光素子３、８、９としては、略直方体形状に形成された、ＬＥＤや半導体レーザが挙げられる。

上記発光装置用パッケージは、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板１０と、上記セラミック基板１０の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板１０の厚さ方向に穿設されて形成された第１凹部１０ｅと、上記第１凹部１０ｅの中に更に各発光素子３、８、９を搭載するための、上記セラミック基板１０の厚さ方向に穿設されて形成された第２凹部１０ｄと、上記各発光素子３、８、９に電力を供給するために、第１凹部１０ｅ内に形成された配線パターン１１ａとを有している。

そして、上記発光装置用パッケージには、上記第２凹部１０ｄ内の各発光素子３、８、９の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置の前記セラミック基板１０に形成され、上記配線パターン１１ａとは電気的に絶縁されている、光反射性を備えたメタライズ層１２を有している。上記出射口は、セラミック基板１０の表面に形成されている第１凹部１０ｅの開口端である。

このような発光装置用パッケージについて、さらにその製造工程に沿って以下に説明する。セラミック基板１０は、略長方形板状に成型され、図３および図４に示すように、互いに厚さ方向に密に積層された多層の、例えば３層の各セラミック基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えている。上記各セラミック基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃには、電気的に絶縁体であり、かつ、良好な熱伝導性を備えた、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が用いられ、より好ましくはＡｌＮが成型性に優れるから用いられる。

電気的には絶縁体とは、抵抗値（ＲＴ）が１０^１０（Ω・ｃｍ）以上、より望ましくは１０^１２（Ω・ｃｍ）以上のものをいう。良好な熱伝導性とは、熱伝導率（ＲＴ）が、１８（Ｗ／ｍ・ｋ）以上、より効果的なのは６０（Ｗ／ｍ・ｋ）以上、最も良いのは１４０（Ｗ／ｍ・ｋ）以上のものをいう。

上記各セラミック基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、所定の金型内にセラミック原料末を充填し、ホットプレス成型により成型した後、焼結してそれぞれ得られる。以下に記述する他のセラミック基板についても、同様な素材と加工方法が用いられている。なお、上記では、セラミック基板１０として多層構造のものを挙げたが、一体構造のものでも可能である。

セラミック基板１０ｂでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第一貫通孔を隣接しているセラミック基板１０ｃ側からセラミック基板１０ａ側に向かって内径（セラミック基板１０の表面方向に沿った幅）が順次小さくなるテーパー形状に形成して、その第一貫通孔の内壁面とセラミック基板１０ａの一表面を底面とする、前述した第２凹部１０ｄが形成されている。第２凹部１０ｄの内面形状は、その開口部方向に光を反射し易い円錐台形状（コニカルコーン形状、カップ状構造）が、製造の容易さや、後述する光反射性から望ましい。

さらに、セラミック基板１０ｃでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第二貫通孔を、隣接しているセラミック基板１０ｂ側からセラミック基板１０ｃの厚さ方向に沿って順次広がっていくテーパー形状に形成して、その第二貫通孔の内壁面とセラミック基板１０ｂの一表面を底面とする、前述した第１凹部１０ｅが形成されている。よって、第１凹部１０ｅの内底面に、第２凹部１０ｄがさらに形成されていることになる。

第１凹部１０ｅと、第２凹部１０ｄとは、それらの形状の対称軸（各セラミック基板１０ｂ、１０ｃの厚さ方向に沿った）が同軸状に形成されているのが好ましい。また、第１凹部１０ｅの内面形状は、後述する各配線パターン１１ａの配置が容易で、かつ、ワイヤリングも容易化できることから、角錐台形状が望ましい。

また、セラミック基板１０ｃに隣接する側の、セラミック基板１０ｂの周辺部上には、上記各発光素子３、８、９に電力を供給するための各配線パターン１１ａがそれぞれ形成されている。上記各配線パターン１１ａは、それぞれ、セラミック基板１０ｂの周端から第１凹部１０ｅの底面上にて露出する位置まで伸びるように形成されている。ただし、上記各配線パターン１１ａは、それぞれ、第２凹部１０ｄの開口部には達しない位置（つまり、伸びても直前の位置）までとなっている。

また、セラミック基板１０ｃの最上面（光照射口面側）、それに続くセラミック基板１０ｃの周端面上、およびそれに続くセラミック基板１０ｂの周端面上には、外部との電気的接続用の各端子パターン１１ｂが、それぞれ、対応する各配線パターン１１ａと電気的に接続されて形成されている。

これにより、上記各発光素子３、８、９に対して、各端子パターン１１ｂおよび各配線パターン１１ａを介して電力を供給することができる。また、各端子パターン１１ｂのセラミック基板１０ｃの最上面にて外部との電気的な接続を行なえることから、放熱装置を上記照射口の背面側となるセラミック基板１０ａ側に装着する場合でも、放熱装置とセラミック基板１０ａとの間に、図３９および図４０に示す従来のような配線基板を設ける必要がなく、上記放熱装置による放熱効率を向上できる。

そして、上記発光装置用パッケージにおいては、第２凹部１０ｄ上の少なくとも一部であり、各発光素子３、８、９の搭載位置上に、熱伝導性が各セラミック基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃより良い（大きい）メタライズ（金属）層１２が形成されている。上記メタライズ層１２としては、優れた光反射性および良好な熱伝導性を備えているものであればよいが、例えば銀（Ａｇ）めっきにより形成されたものが挙げられる。

上記メタライズ層１２は、入射された光の５０％以上、より好ましくは７０％以上反射する光反射性を備えることが好ましく、本実施の各形態では、第２凹部１０ｄ上のできるだけ全面にわたって形成されていることが望ましい。

また、メタライズ層１２は、各配線パターン１１ａと離間して電気的な絶縁性を維持できるのであれば、第１凹部１０ｅの内面上において外方に向かって伸びるヘム状またはフランジ状または放射状に形成されていてもよい。以下に示す他のメタライズ層についても、その素材や形成方法は特に指示が無い限り上記メタライズ層１２と同様である。

このような発光装置用パッケージを用いた本発明の発光装置においては、図５および図６に示すように、第２凹部１０ｄ上のメタライズ層１２上に各発光素子３、８、９が、熱伝導率および電気伝導性の良好な導電性接着剤（図示せず）にて固定されて搭載されている。

このとき、各発光素子３、８、９は、それらの光の照射方向がセラミック基板１０ａからセラミック基板１０ｂに向かい、かつそれらの厚さ方向に沿った方向、つまり、第２凹部１０ｄの開口方向で、本発明の発光装置用パッケージの光の照射口方向となるように搭載されている。

その上、本実施の形態では、各発光素子３、８、９における、電力供給用の各電極は、各発光素子３、８、９のメタライズ層１２への固定（搭載）面以外の面、より望ましくは各発光素子３、８、９の光を照射している面である発光面の同一面上にそれぞれ形成されている。

また、上記発光装置では、各発光素子８、９の各電極とそれらに対応する各配線パターン１１ａとを金（Ａｕ）ワイヤー４にてそれぞれ接続している。なお、上記Ａｕワイヤー４に代えて、銀や銅やアルミニウムやそれらと金との合金のワイヤーを用いることもできる。

よって、各発光素子８、９の搭載面は、各配線パターン１１ａの形成面と異なる面に、すなわち各配線パターン１１ａの形成面より下の面となる、第２凹部１０ｄの内底面上に形成されていることになる。

さらに、第２凹部１０ｄおよび第１凹部１０ｅ内に、光透過性に優れた例えばアクリル樹脂等の透明樹脂部１４がセラミック基板１０ｃの表面と面一となるように充填されている。

上記発光装置においては、熱伝導性が良好な、各セラミック基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、特にセラミック基板１０ａ、１０ｂと、メタライズ層１２とを設けたことにより、各発光素子３、８、９を発光させて熱が発生しても、上記発生した熱を、熱伝導性が良好なメタライズ層１２、およびセラミック基板１０ａ、１０ｂを介して外部に迅速に取り出すことができ、上記各発光素子３、８、９の温度上昇に起因する動作の不安定化を抑制できる。

その上、メタライズ層１２が光反射性を備えているから、各セラミック基板１０ａ、１０ｂが薄く形成されて光透過性を示し、上記各発光素子３、８、９からの照射光が透明樹脂部１４の表面での反射により迷光としてセラミック基板１０ａ、１０ｂに向かっても、上記メタライズ層１２によってさらに反射されて、上記各発光素子３、８、９からの光の照射方向に反射でき、光の利用効率を改善できる。

（実施の第二形態）
ただし、上記実施の第一形態の場合でも、図５に示すように、各発光素子３、８、９から発せられた光１３が、各発光素子３、８、９およびＡｕワイヤー４を封止している透明樹脂部１４の表面に反射して戻り、各発光素子３、８、９の発光正面以外の方向へ迷光として抜け出てしまうことがある。

上記迷光をさらに防ぐ為の手段として、本発明の実施の第二形態では、前記のメタライズ層１２に加えて、図７および図８に示すように、Ａｕワイヤー４が配線される各配線パターン１１ａの形成層の下、つまり上記各配線パターン１１ａとそれらの厚さ方向に対面する位置まで、さらに一体的に伸びるように光反射性および熱伝導性を備えたメタライズ層１５が設けられている。

上記メタライズ層１５は、各配線パターン１１ａが露出しているセラミック基板１０ｂの周端部以外の、セラミック基板１０ｂの周端部に達して露出するように形成せてもよく、また、各配線パターン１１ａとの電気的な絶縁性を維持できる、各配線パターン１１ａとの当接点を有するセラミック基板１０ｃの内壁面以外におけるセラミック基板１０ｃの内壁面上にまで伸ばして形成されてもよい。

このようなメタライズ層１５を各配線パターン１１ａとの間での電気絶縁性を維持して設けるために、メタライズ層１５と各配線パターン１１ａとの間にセラミック基板１０ｆが絶縁層として設けられている。

なお、上記実施の第一形態および第二形態では、各端子パターン１１ｂをセラミック基板１０ｃからセラミック基板１０ｂの端面にかけて形成したが、図９および図１０に示すように、各端子パターン１１ｂに代えて、各端子パターン１１ｂとは逆方向に伸びる、各セラミック基板１０ｆ、１０ｂの各端面からセラミック基板１０ａの周辺部上に伸びるように、各端子パターン１６をそれぞれ形成してもよい。

本実施の第二形態では、図１１および図１２に示すように、封止するための透明樹脂部１４の表面で反射してセラミック基板１０ａ、１０ｂ側へ戻った光１３が、再度、内部の反射層としても機能するメタライズ層１５にて反射して正面側へと発せられることになり、さらに光の利用効率を向上できる。

各配線パターン１１ａと対面する位置までメタライズ層を伸ばすことを特徴とする本実施の第二形態の一変形例としては、図１３および図１４に示すように、各発光素子３、８、９の搭載面と同一面となる各セラミック基板１０ａ、１０ｂ間にも伸びるように形成されたメタライズ層１７を光反射層および熱伝導層として設けた場合が挙げられる。

上記場合においては、図９の構造に比べセラミック基板内の光の透過距離が長くなりある程度の光減衰が考えられるが、セラミック基板の層数を増やさずに構成できる為、材料費の点で優位である。

（実施の第三形態）
本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第三形態では、図１５および図１６に示すように、前記の実施の第一形態に加えて、Ａｕワイヤー配線面となる、第１凹部１０ｅの内壁面上に、配線パターン１１ａ以外の場所に光反射する反射部１８が印刷により形成されている。

本実施の第三形態においては、配線パターン１１ａ以外の場所に光反射する反射部１８を設けることで、発光装置用パッケージの正面側以外への発光を抑えて、光の利用効率を改善できる。本実施の第三形態は、上記実施の第一形態以外に、上記実施の第二形態や、以下の実施の各形態ともどのように組み合わせてもよく、発光素子からの光の利用効率を改善できる。

（実施の第四形態）
本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第四形態では、図１７および図１８に示すように、前記の実施の第一形態に加えて、第２凹部１０ｄの開口部の周辺に沿って囲むように、Ａｕワイヤー配線面となる第１凹部１０ｅ上にダム部１９が印刷によりセラミック基板１０ｂの厚さ方向に沿って突出するように形成されている。上記ダム部１９は平板状のところに樹脂を付ける場合に周囲の不都合な場所に流れ広がらないようダム（堤）状の抑え部として設けられており、シリコンダムと同等の効果を発揮できるものである。

本実施の第四形態の発光装置用パッケージを用いた発光装置では、図１９および図２０に示すように、各発光素子３、８、９を搭載し、Ａｕワイヤー４により各発光素子３、８、９の各電極と各配線パターン１１ａとの間を接続した後、ダム部１９を境として各発光素子３、８、９がある領域より外側の部分に光反射用の、例えば白色樹脂２０をモールドする。

この場合、配線パターン１１ａ面とその側面にも、白色樹脂２０が形成されるように設定されていることが好ましい。そして、以外の部分である各発光素子３、８、９の搭載部分には透明樹脂部１４にて封止する。

これにより、本実施の第四形態では、光反射する白色樹脂２０をダム部１９により安定に確実に、正確に形成でき、発光装置用パッケージの正面側以外への発光を抑えて、光の利用効率を改善できる。本実施の第四形態は、前記実施の第一ないし第三形態や、以下の実施の各形態ともどのように組み合わせてよく、同様に、発光素子からの光の利用効率を改善できる。

（実施の第五形態）
次に、付加機能を備えた発光装置用パッケージを、本発明の実施の第五形態として示す。発光素子には静電耐圧が高くないものもあり、上記発光素子を使用する場合は、図２１に示すように、発光素子の動作を安定化できる保護素子としてのセラミックコンデンサ等の容量素子２２を、例えば各発光素子３、９に対して並列接続して付加することがある。このような発光装置用パッケージを用いた発光装置を図２２ないし図２４に示す。

上記発光装置用パッケージでは、セラミック基板としては図７に示す実施の第二形態のものを基準に、図２５および図２６に示すように、容量素子２２を搭載する領域が発光する面とは逆の面となるセラミック基板１０ａ側に設定されている。なお、本実施の第五形態では、上記の実施の第一ないし第四形態と同様な機能を有する部材については、同一の部材番号を付与してそれらの説明を省いた。

すなわち、まず、セラミック基板１０ａとセラミック基板１０ｂとの間に、電気絶縁体であるセラミック基板１０ｇが、セラミック基板１０ａとセラミック基板１０ｂより厚さを薄くして積層されている。また、セラミック基板１０ａには、付加する容量素子２２の数に合わせた数の第三貫通孔がセラミック基板１０ａの表面からその厚さ方向に向かって形成されている。よって、上記発光装置用パッケージでは、第三貫通孔とセラミック基板１０ｇとにより第３凹部２１が、容量素子２２を搭載する領域として形成されている。

さらに、セラミック基板１０ｇとセラミック基板１０ａとの間には、容量素子２２と電気的な接続のための各配線パターン１１ｃが形成されている。上記各配線パターン１１ｃは、上記容量素子２２に並列接続される発光素子３、９に対応した各端子パターン１１ｂと接続されている。

このような発光装置用パッケージを用いた発光装置では、図２２ないし図２４に示すように、第３凹部２１内に、導電性接着剤２４を用いて容量素子２２が各配線パターン１１ｃと電気的に接続しながら固定されている。

これにより、上記発光装置は、各配線パターン１１ｃを内蔵し、第３凹部２１内に容量素子２２を搭載したから、上記発光装置の外形寸法を殆ど大きくしないで、上記容量素子２２を搭載できて、発光素子の動作を安定化できる。

もちろん、第３凹部２１の領域さえ確保できるのであれば発光面と同一面に第３凹部２１を形成して上記第３凹部２１内に容量素子２２を搭載することも問題ない。本実施の第五形態の場合は容量素子２２を２個搭載した内容になっているが、１個もしくは３個の場合も当然同様の方法で実現出来る。

（実施の第六形態）
また、上述した実施の各形態においては、各発光素子３、８、９は、２本の各Ａｕワイヤー４を使用して電気的に接続され、同一面に２つの各電極がそれぞれ形成されたものを前提として記述していたが、当然、電極が対面に形成されたＡｕワイヤー１本で電気的に接続される発光素子を使用した場合でも、上記実施の各形態に記載発明と同様の発光装置を実現出来る。

このような発光装置の例を、本発明の実施の第六形態として以下に説明する。図２７に示すように、上記発光装置の発光装置用パッケージは、各発光素子２３の搭載面とＡｕワイヤー４との接続用の配線パターン１１ｇが同一面上にある場合のものである。

この場合は発光素子２３が搭載された面の下に絶縁層であるセラミック基板１０ｈを介して光反射用のメタライズ層２６が形成されている。Ａｕワイヤー４を１本用いて電気的接続を行う発光素子２３の場合は、その搭載面が他の発光素子２３との間で電気的に分離されている必要があるため、上記セラミック基板１０ｈの下に光反射層としてのメタライズ層２６を設けている。

上記セラミック基板１０ｈは、電気絶縁性を確保できれば、薄い方がよく、これにより、上記メタライズ層２６は発光素子２３と近接して配置されるから、上記セラミック基板１０ｈの良好な熱伝導性により、前記の実施の各形態と同様に優れた放熱性を発揮できるものとなる。

さらに、上記セラミック基板１０ｈ上には、各発光素子２３の搭載面との当接面に形成された電極と導電性接着剤により導通しながら上記各発光素子２３を固定するための各配線パターン１１ｄと、各発光素子２３からのＡｕワイヤー４と接続される各配線パターン１１ｅとがそれぞれ形成されている。各配線パターン１１ｄ、１１ｅは、それぞれ対応する各端子パターン１１ｂと電気的に接続されている。

また、光の利用効率を高めるために、第２凹部１０ｄの内壁面、並びに第１凹部１０ｅの内壁面および内底面上に、前記メタライズ層１２と同様な光反射性を備えたメタライズ層２５を設けることが好ましい。

上記メタライズ層２５を設けた場合、上記メタライズ層２５と、各配線パターン１１ｄ、１１ｅとの間の電気絶縁性を確保するために、セラミック基板１０ｂとセラミック基板１０ｈおよび各配線パターン１１ｄ、１１ｅとの間にセラミック基板１０ｉを積層して設けることが望ましい。

上記セラミック基板１０ｉは、上記電気絶縁性をより確実に確保するために、第２凹部１０ｄの内底面上を、第２凹部１０ｄの内壁面から内方に向かって突出するように形成されていることが好ましい。

本実施の第六形態の一変形例は、図２８に示すように、Ａｕワイヤー４の接続用配線パターン１１ｆが発光素子２３の搭載面と同一面ではない面に接続する場合のものである。光反射層としてのメタライズ層２７は同様に発光素子２３の搭載面の下に設けられているが、Ａｕワイヤー４を発光素子２３と異なる面に接続するため、第２凹部１０ｄのカップ構造を小さくすることが可能で更なる発光効率の向上に繋がる。

発光素子の内部結線的には、上記実施の各形態は、発光素子が１個の場合は当然ながら複数の場合でも個々に独立したコモンを持たない内部結線のものであったが、図２９に示すように、発光装置によっては複数の発光素子４５を備えたもので、アノード側もしくはカソード側のいずれか一方をコモンとして接続するものがある。

このような各発光素子４５を本発明に適用したのが図３０および図３１である。図ではアノード側をコモンにしているがカソード側をコモンにしても構わない。この場合はカップ状にある光反射用のメタライズ層３０が配線パターン１１ｅを介して端子パターン１１ｂに接続されることで実現出来る。

前記実施の各形態の発光素子を実装した電子装置の例を、前記実施の第二形態を用いて以下に説明する。上記電子装置では、図３２に示すように、本実施の第二形態に記載の発光装置用パッケージに、各発光素子８、９を搭載し、各Ａｕワイヤー４にて接続し、透明樹脂部１４にて封入した発光装置を、その光の照射口を発光窓付き配線基板３４の発光窓に合わせて導電性接着剤３１により電気的な接続しながら取り付け、さらに上記発光装置の背面側（上記照射口の反対面）から放熱装置３３が取り付けられている。

上記電子装置では、アルミ等で出来ている放熱装置３３との電気的ショートを防ぐ為に放熱装置３３と接触する面には電気的パターンを形成せず、電気的接続は発光面側で行っている。発光装置を装着する配線基板３４は発光を遮らない為の発光窓を設けることで対応可能である。

本発明により、発光素子８、９から発せられる熱を熱伝導性の高い、メタライズ層１２および各セラミック基板１０ａ、１０ｂを介して、従来の樹脂製基板などを通さずに直接放熱装置３３へ伝えることにより放熱性を向上できる。これにより、上記電子装置においては、大電流での駆動を可能にし光度アップを実現でき、さらにＬＥＤチップ等の発光素子８、９への熱ストレスを低減することにより信頼性をも向上することが可能になった。

なお、上記の実施の各形態では、用いた発光素子３などは、その発光方向をセラミック基板の厚さ方向に沿った、つまりセラミック基板１０の表面方向に対し垂直方向に設定されているが、上記発光方向をセラミック基板１０の表面方向に対し平行とすることも可能である。

この場合は、前記の図３のように、第２凹部１０ｄの上記表面方向に対して傾斜している内壁面にメタライズ層が光反射層としても形成されている、または、別に、光を照射口方向へ反射する反射突出部が設けられていればよい。

さらに、上記光反射層としてメタライズ層を用いる際には、第２凹部１０ｄの内壁面を発光素子３などからの発光の放射角に応じた凹面鏡形状に成形してもよい。これにより、照射口に向かう光の角度を制御して、透明樹脂部１４などの界面での光の反射を抑制できて、さらに光の利用効率を改善できる。

本発明に係る発光装置は、発光ダイオード（ＬＣＤ）用バックライト光源や照明光源などの光源として好適に利用することができる。

本発明の発光装置に係る実施の第一形態の斜視図である。上記発光装置の各発光素子の回路図である。上記発光装置に用いた発光装置用パッケージの断面図である。上記発光装置に用いた発光装置用パッケージの他の断面図である。上記発光装置の各発光素子からの各光路を示す断面図である。上記発光装置の各発光素子からの各光路を示す他の断面図である。本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第二形態を示す断面図である。上記実施の第二形態を示す他の断面図である。上記実施の第二形態の一変形例を示す断面図である。上記実施の第二形態の一変形例を示す他の断面図である。上記実施の第二形態を用いた発光装置の、各発光素子からの各光路を示す断面図である。上記実施の第二形態を用いた発光装置の、各発光素子からの各光路を示す他の断面図である。上記実施の第二形態における他の変形例を示す断面図である。上記実施の第二形態における他の変形例を示す他の断面図である。本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第三形態を示す断面図である。上記実施の第三形態の他の断面図である。本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第四形態を示す断面図である。上記実施の第四形態における他の断面図である。上記実施の第四形態を用いた発光装置の、各発光素子からの光路を示す断面図である。上記実施の第四形態を用いた発光装置の、各発光素子からの光路を示す他の断面図である。本発明の発光装置に係る実施の第五形態に用いる各発光素子および各容量素子の回路図である。上記実施の第五形態における発光装置の断面図である。上記発光装置の平面図である。上記発光装置の背面図である。上記発光装置に用いた発光装置用パッケージの断面図である。上記発光装置に用いた発光装置用パッケージの他の断面図である。本発明の発光装置に係る、実施の第六形態を示す断面図である。上記実施の第六形態の一変形例を示す断面図である。上記実施の第六形態に用いられている各発光素子の回路図である。上記実施の第六形態における他の変形例を示す断面図である。上記実施の第六形態における他の変形例を示す平面図である。本発明の発光装置を備えた電子装置の要部断面図である。従来の発光装置の斜視図である。上記従来の発光装置の断面図である。従来の他の発光装置の斜視図である。上記従来の他の発光装置の断面図である。上記従来の発光装置の発光素子からの光路を示す断面図である。上記従来の他の発光装置の発光素子からの光路を示す断面図である。上記従来の発光装置の配線基板への搭載、および放熱装置の装着を示す断面図である。上記従来の他の発光装置の配線基板への搭載、および放熱装置の装着を示す断面図である。

３、８、９発光素子
４Ａｕワイヤー
１０セラミック基板
１０ｄ第２凹部
１０ｅ第１凹部
１１ａ配線パターン
１１ｂ端子パターン
１２メタライズ層
１４透明樹脂部

Claims

光透過性を有し、かつ、凹部が形成されたセラミック基板と、
前記セラミック基板の前記凹部に搭載された発光素子と、
前記セラミック基板表面に形成された、アノードとして機能する配線パターンおよびカソードとして機能する配線パターンと、
前記凹部の表面を被覆するように形成されており、かつ、前記セラミック基板の内部にまで延伸している、光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、
前記メタライズ層は、前記アノードとして機能する配線パターンおよび前記カソードとして機能する配線パターンのいずれかの一部を兼ねていることを特徴とする発光装置。
前記セラミック基板には、前記発光素子が複数搭載されており、かつ、当該発光素子それぞれに電力を供給する配線パターンそれぞれは、互いに離間して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記メタライズ層は、入射した光の７０％以上を反射する材質からなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
前記メタライズ層は、銀めっき層からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記メタライズ層の形状は、ヘム状、フランジ状、または放射状のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記メタライズ層は、前記セラミック基板の内部全体に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記配線パターンは、前記セラミック基板の側面部にまで延伸しており、
前記メタライズ層は、一部を兼ねている配線パターンとは異なる極として機能する配線パターンとは接触しないように前記セラミック基板の側面部にまで延伸していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記セラミック基板は、炭化珪素、アルミナ、および窒化アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
前記セラミック基板は、単一のセラミック層からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
前記セラミック基板は、複数のセラミック層を積層してなり、
前記メタライズ層は、積層した前記セラミック層の界面にまで延伸していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。