JP5153402B2 - 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

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）もしくは半導体レーザ（ＬＤ）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および発光装置に関する。
従来から発光ダイオード（ＬＥＤ）もしくは半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子を収納するために、発光素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）が用いられている。このような発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を収納するための穴部を有する基体と、穴部の底面から基体の下面に導出される一対の配線導体とを備えている。
そして、穴部の底面に発光素子を搭載するとともに、発光素子の電極と一対の配線導体とをボンディングワイヤ等を介して電気的に接続し、しかる後、透明な封止樹脂等により発光素子を封止することにより、発光装置が形成される。
なお、発光素子が発光する光は、穴部の内周面により反射される。このような発光素子収納用パッケージにおいては、必要に応じて、穴部の内周面に、表面が金めっき層や銀めっき層等からなる反射層が設けられる。
特許文献１においては、基体には複数の穴部が形成され、それぞれの穴部に発光素子が収納された発光素子収納用パッケージが記載されている。
特開２００５−１５０４０８号公報
特許文献１では、基体に形成された複数の穴部の内周面は、その材料等の条件が同一であることを前提としている。このような場合には、穴部の内周面の同一の発光素子の発光する光に対する反射率は同一である。しかしながら、穴部の内周面の光に対する反射率は、発光素子が発光する光の波長に伴い変化する。したがって、複数の穴部それぞれに発光素子を収納する際、それぞれの穴部に収納される発光素子が発光する光の波長が異なっている場合、発光素子それぞれが発光する光に対する穴部の内周面の反射率が異なることにより、複数の発光素子から発光された光を融合する際に光の色調ムラが発生し、発光装置が色調ムラのある光を放出することが懸念される。なお、光の色調ムラとは、発光装置から放出される光の色調に部分的にばらつきが発生することである。
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、発光波長が異なる複数の発光素子を収納する場合、放出する光の色調ムラを低減することが可能な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。
本発明の発光素子収納用パッケージは、発光波長が異なる複数の発光素子を収納するための複数の穴部を具備する基体を備え、少なくとも１つの前記穴部の内周面は、他の前記穴部の内周面と同一の前記発光素子が発光する光に対する反射率が異なり、り、穴部毎に深さが異なる。
また、好ましくは、前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に異なる材料からなる。
また、好ましくは、前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に表面粗さが異なる。
また、好ましくは、前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に開気孔率が異なる。
また、好ましくは、少なくとも２つの前記穴部の内周面は、前記穴部の内壁に設けられた反射層の表面からなり、前記反射層は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に厚みが異なる。
また、好ましくは、前記各穴部の内周面は異なる材料からなる複数の領域を有するとともに、前記材料の組み合わせは、前記各穴部において同一であり、前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に前記各領域の面積比が異なる。
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、該発光素子収納用パッケージの前記複数の穴部に収納される発光波長が異なる複数の発光素子とを具備している。
本発明の発光素子収納用パッケージは、発光波長が異なる複数の発光素子を収納するための複数の穴部を具備する基体を備え、少なくとも１つの穴部の内周面は、他の穴部の内周面と同一の発光素子が発光する光に対する反射率が異なる。これにより、発光素子と穴部とを組み合わせることにより、穴部の内周面における、収納される発光素子が発光する光に対する反射率を調節することができる。従って、本発明の発光素子収納用パッケージは、色調ムラの少ない光を放出することができる。
（第一の実施の形態）
本発明の発光素子収納用パッケージの第一の実施の形態を以下に詳細に説明する。図１（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平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に記載の発光素子収納用パッケージの下面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。これらの図において、１は基体、２は穴部、３は配線導体、４は内周面、５は発光素子、６はボンディングワイヤである。
本実施の形態の発光素子収納用パッケージは、発光波長が異なる複数の発光素子５を収納するための複数の穴部２を具備する基体１を備え、少なくとも１つの穴部２の内周面４は、他の穴部２の内周面４と同一の発光素子５が発光する光に対する反射率が異なる。
図１および図２において、基体１は、３つの穴部２（内周面４ａを有する穴部２ａと、内周面４ｂを有する穴部２ｂと、内周面４ｃを有する穴部２ｃと）を備えている。また、これらの穴部２ａ，２ｂ，２ｃには、発光素子５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ収納される。
基体１は、例えば、セラミックスもしくは樹脂などの絶縁材料からなる。基体１がセラミックスからなる場合、基体１は、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、もしくは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板状のものである。基体１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、基体１は以下のようにして作製される。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、もしくはマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤もしくは溶媒を添加混合して泥漿状物を作製する。次に、従来周知のドクターブレード法もしくはカレンダーロール法等により、この泥漿状物をシート状に成形し、セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施す。なお、これらのセラミックグリーンシートは、必要に応じて複数枚積層する。そして、最後に高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって、基体１は作製される。
基体１の上面には、発光素子５を収納するための穴部２が複数設けられている。穴部２は、例えば、平面視で円形状、楕円形状、もしくは長円形状等の円形状、または四角形状等の多角形状に形成される。
このような穴部２は、例えば、以下のようにして形成される。まず、基体１を作製する際に用いるセラミックグリーンシートのうちのいくつかのセラミックグリーンシート（以下、第一セラミックグリーンシートともいう）に、打抜き金型等を用いた孔加工方法により複数の穴部２用の貫通孔を形成する。そして、第一セラミックグリーンシートと穴部２用の貫通孔を形成しないセラミックグリーンシート（以下、第二セラミックグリーンシートともいう）とを積層し、これらのセラミックグリーンシートを同時に焼成することにより形成される。
基体１には、穴部２の底面１ａから基体１の下面にかけて配線導体３が形成されている。配線導体３は、基体１の穴部２に収納される発光素子５を外部と電気的に接続する導電路である。穴部２の底部１ａ上には、発光ダイオード（ＬＥＤ）もしくは半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子５が搭載され、発光素子５の電極と配線導体３とが、例えば以下のようにして電気的に接続される。配線導体３上に発光素子５が搭載され、金−シリコン合金もしくは銀−エポキシ樹脂等の導電性接合材により一方の配線導体３と発光素子５の一方の電極とが固着され電気的に接続されるとともに、他方の配線導体３と発光素子５の他方の電極とがボンディングワイヤ６を介して電気的に接続される。そして、基体１の下面に形成された配線導体３が外部電気回路基板の配線に接続されることで、発光素子５の各電極は外部電気回路基板の配線と電気的に接続され、発光素子５へ電力や駆動信号が供給される。なお、発光素子５の各電極は、フリップチップ実装のみもしくはワイヤボンディングのみにより配線導体３と電気的に接続されていても構わない。なお、上述において、配線導体３は基体１の下面に導出しているが、必要に応じて、基体１の側面あるいは基体１の上面に導出し、外部電気回路基板の配線と接合してもかまわない。
そして、配線導体３は、タングステン、モリブデン、マンガン、銀、もしくは銅等から適宜選択される金属粉末を焼成して得られたメタライズからなる。この配線導体３は、例えば、基体１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、以下のようにして形成される。まず、タングステン、モリブデン、もしくはマンガン等の金属粉末を含む導体ペーストを準備する。そして、スクリーン印刷法等の厚膜法により、基体１用のセラミックグリーンシートの所定の位置に、配線導体３用の導体ペーストを塗布する。その後、これらのセラミックグリーンシートと導体ペーストとを同時に焼成することによって、配線導体３を、基体１の所定の領域に形成することができる。
なお、配線導体３の露出する表面には、必要に応じて、ニッケル、金、もしくは銀等の耐蝕性に優れる金属が被着される。これにより、配線導体３が腐食することを効果的に抑制することができるとともに、配線導体３と発光素子５との固着、配線導体３とボンディングワイヤ６との接合、および配線導体３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。また、例えば、配線導体３の露出する表面には、厚さ１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ０．１〜５μｍ程度の金めっき層または銀めっき層とが、電解めっき法もしくは無電解めっき法により順次被着される。
そして、本発明の発光素子収納用パッケージの第一の実施の形態において、それぞれの穴部２の内周面４は、他の穴部２の内周面４と同一の発光素子５が発光する光に対する反射率が異なる。穴部２に収納される発光素子５の発光波長に応じて穴部２毎に穴部２の内周面４の反射率を異ならせることにより、対応する発光素子５の発光する光に対する穴部２の反射率のばらつきを小さくすることができる。なお、ここで、穴部２毎に穴部２の内周面４の反射率を異ならせるとは、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率を穴部２毎に変化させることを示す。例えば、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率を、穴部２毎に９０％、８５％、８０％と変化させることを示す。ここで、発光波長の短い発光素子５を反射率の高い穴部２に収納し、発光波長の長い発光素子５を反射率の低い穴部２に収納することで、穴部２の内周面４の光に対する反射率は、光の発光波長が長くなるに従って高くなり、光の発光波長が短くなるに従って低くなる傾向にあるので、発光波長の長い光が発光される発光素子５が収納される穴部２の内周面４の発光波長の長い光に対する反射率と、発光波長の短い光が発光される発光素子５が収納される穴部２の内周面４の発光波長の短い光に対する反射率とを近づけることができる。これにより、発光素子収納用パッケージは、各穴部２から放出される光の輝度のばらつきを小さくし、色調ムラの少ない光を放出することができる。
なお、本明細書において、穴部２の内周面４とは、穴部２の側面において、発光素子収納用パッケージと空間との境界を構成する表面のことを示し、穴部２の内壁７とは、穴部２の側面における基体１の表面のことを示す。そして、穴部２の内周面４は、穴部２の内壁７、もしくは穴部２の内壁７に設けられる反射層８の表面により構成される。
また、内周面４の反射率とは、穴部２の内周面４全体で光が反射するときの反射率をいう。そして、内周面４の反射率は、特定の波長の光を内周面４の一部に照射し、全反射光を分光光度計で測定し、反射光の強度と入射光の強度との比を求めることにより得ることができる。ここで、内周面４における材料、厚み、表面粗さ、気孔率、または気孔直径等が均一の領域のみからなる場合、内周面４の反射率は、内周面４の複数の箇所で測定した反射率の平均値をとることにより得られる。また、内周面４における材料、厚み、表面粗さ、気孔率、または気孔直径等が異なる複数の領域からなる場合、内周面４の反射率は、各領域の反射率を測定し、各領域の反射率の平均値をとる。例えば、内周面４が反射率の異なる領域aおよび領域ｂからなる場合、内周面４の反射率Ｒｔは、各領域の反射率および面積を測定し、Ｒｔ＝Ｒａ×Ｓａ／Ｓｔ＋Ｒｂ×Ｓｂ／Ｓｔを計算することにより得られる。ここで、Ｒａは領域aの反射率のことをいい、Ｒｂは領域ｂの反射率のことをいう。また、Ｓａは領域ａの面積のことをいい、Ｓｂは領域ｂの面積のことをいい、Ｓｔは内周面４の全面積のことをいう。また、穴部２に樹脂が充填されている場合、樹脂を剥離した後、反射率を測定する。また、反射率のばらつきとは、光に対する反射率における標準偏差のことをいう。
なお、ここで、それぞれの穴部２の内周面４の同一の発光素子５が発光する光に対する反射率は、具体的には、以下のようにして変えることができる。本発明の発光素子収納用パッケージの第一の実施の形態において、穴部２の内周面４は、穴部２の内壁７、もしくは穴部２の内壁７に設けられた反射層８の表面からなり、穴部２の内周面４は、それぞれ異なる材料からなる。図１および図２においては、穴部２ｂの内壁７ｂが、穴部２ｂの内周面４ｂとして用いられる。また、穴部２ａの内壁７ａに設けられた反射層８ａの表面が、穴部２ａの内周面４ａとして用いられ、穴部２ｃの内壁７ｃに設けられた反射層８ｃの表面が穴部２ｃの内周面４ｃとして用いられる。そして、上述において、例えば、反射層８ａの表面は銀めっき層からなり、内壁７ｂはセラミックスからなり、反射層８ｃの表面は金めっき層からなる。すなわち、穴部２の内周面４は、それぞれ異なる材料からなる。ここで、材料によって同一の発光素子５が発光する光に対する反射率が異なることにより、同一の発光素子５が発光する光に対する内周面４の反射率を穴部２毎に変えることができる。
そして、例えば、複数の発光素子５が青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤである場合、内周面４ａが金からなる穴部２ａに赤色ＬＥＤを収納し、内周面４ｂがセラミックからなる穴部２ｂに緑色ＬＥＤを収納し、内周面４ｃが銀からなる穴部２ｃに青色ＬＥＤを収納すると、全ての穴部２の内周面４が銀、セラミック、または金からなる場合と比較して、３つの穴部２ａ，２ｂ，２ｃの反射率のばらつきを小さくすることができる。したがって、発光素子収納用パッケージは、色調ムラの少ない光を放出することができる。なお、銀めっき層の表面からなる穴部２ａの内周面４ａの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率は、金めっき層の表面からなる穴部２ｃの内周面４ｃの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率よりも高くなる傾向がある。また、基体１として、セラミックスを用いた場合、銀めっき層の表面からなる穴部２ａの内周面４ａの光に対する反射率は、穴部２の内壁７からなる穴部２ｂの内周面４ｂの光に対する反射率よりも高くなる傾向がある。なお、材料によって同一の発光素子５が発光する光に対する反射率が異なるため、穴部２毎の内周面４の反射率に合わせて、それぞれの発光素子５が収納される穴部２を選択すればよい。
反射層８は、タングステン、モリブデン、マンガン、銀、もしくは銅等から適宜選択される金属粉末を焼成して得られたメタライズ層と、このメタライズ層の露出する表面に被着されるニッケル、金、もしくは銀等のめっき層とから形成される。なお、めっき層は、必要に応じて、例えば、ニッケルめっき層／銀めっき層、ニッケルめっき層／金めっき層／銀めっき層等の複数層からなるめっき層であってもよい。この場合、各穴部２において、種類が異なるめっき層を反射層８の表面とすることにより、同一の発光素子５の発光する光に対する反射層８の表面の反射率を異ならせることができる。反射層８は、以下のように形成される。まず、スクリーン印刷法等の厚膜法により、第一セラミックグリーンシートに形成された穴部２用の貫通孔の内面にメタライズ層用の導体ペーストを塗布した後、第一セラミックグリーンシートおよび第二セラミックグリーンシートとメタライズ層用の導体ペーストとを同時に焼成することにより、メタライズ層を形成する。そして、上述の配線導体３と同様に、電解めっき法もしくは無電解めっき法を用いて、メタライズ層上にめっき層を被着させることにより、反射層８を形成する。なお、電解めっき法を用いてめっき層を被着させる場合、各反射層８それぞれは、めっき導通用配線導体と電気的に接続しており、基体１をめっき液に浸漬させた後、めっき導通用配線導体に電流を流すことにより、メタライズ層上にめっき層を被着させる。
そして、各穴部２の内周面４に、材料が異なる反射層８をそれぞれ被着させる場合は、例えば、一方の穴部２の反射層８に電気的に接続されるとともに、他方の穴部２の反射層８とは電気的に切断されためっき導通用配線導体を各穴部２の反射層８毎に設けておけばよい。そして、基体１をめっき液に浸漬させた後、一方の穴部２の反射層８に電気的に接続されためっき導通用配線に電流を流すことにより、一方の穴部２の反射層８には電流が流れ、他方の穴部２の反射層８には電流が流れないので、一方の穴部２の反射層８のみにメタライズ層上にめっき層を被着することができる。そして、他方の穴部２の反射層８に対しても上述と同様の方法を繰り返すことにより、穴部２毎にメタライズ層上にめっき層を被着することができる。また、電解めっき法あるいは無電解めっき法により一方の穴部２の反射層８のメタライズ層上にめっき層を被着する際、他方の穴部２の開口を予め樹脂フィルム等で覆っておいても構わない。これにより、基体１をめっき液に浸漬させた際、他方の穴部２内にはめっき液が浸漬しないので、一方の穴部２の反射層８のみにメタライズ層上にめっき層を被着することができる。そして、他方の穴部２に対して上述と同様の方法を繰り返すことにより、各穴部２の反射層８毎にメタライズ層上にめっき層を被着することができる。
なお、上述では、各穴部２の内周面４において、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率をそれぞれ異なるとしているが、基体１に３つ以上の穴部２が形成されている場合、これらの複数の穴部２のうち、少なくとも１つの穴部２の内周面４において、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率が他の穴部２の内周面４と異なっていればよい。すなわち、反射率のばらつきを小さくさせたい穴部２の内周面４に対して、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率を異ならせておけばよい。
また、少なくとも１つの穴部２の内周面４を、穴部２の内壁７に設けられた反射層８の表面としておくことにより、穴部２の内周面４の発光波長の光に対する反射率を容易に異ならせることができる。例えば、一方の穴部２の内周面４を穴部２の内壁７とし、他方の穴部２の内周面４を反射層８の表面とすることで、これらの穴部２の内周面４の同一の発光素子５の発光する光に対する反射率を容易に異ならせることができる。また、一方の穴部２の内壁７に設けられた反射層８と、他方の穴部２の内壁７に設けられた反射層８とにおいて、反射層８の材料を異ならせておくことにより、これらの穴部２の内周面４の同一の発光素子５の発光する光に対する反射率を容易に異ならせることができる。すなわち、材料によって同一の発光素子５が発光する光に対する反射率を異ならせることができるので、同一の発光素子５の発光する光に対する内周面４の反射率を穴部２毎に容易に異ならせることができる。
次に、図１および図２に示す発光素子収納用パッケージの製造方法について説明する。まず、基体１用の第一セラミックグリーンシートおよび第二セラミックグリーンシートを準備する。次に、第一セラミックグリーンシートに打抜き金型等の孔加工方法により、複数の穴部２となる複数の貫通孔を形成する。次に、スクリーン印刷法等の厚膜法により、反射層８のメタライズ層となる導体ペーストを貫通孔の内周面に塗布する。次に、第一セラミックグリーンシートと第二セラミックグリーンシートとを積層して焼成する。そして、無電解めっき法もしくは電解めっき法を用いて、焼成により形成されたメタライズ層上にめっき層を被着させる。以上より、図１および図２に示す発光素子収納用パッケージを作製することができる。
なお、上述の発光素子収納用パッケージの製造方法において、配線導体３を形成する際には、例えば以下のような工程を経る。穴部２となる貫通孔とは別に、配線導体用貫通孔を第二セラミックグリーンシートに打ち抜き金型を用いて打ち抜く。そして、スクリーン印刷法等の厚膜法により、配線導体用貫通孔に配線導体用金属ペーストを充填し、第二セラミックグリーンシートの主面に配線導体用金属ペーストを塗布する。そして、配線導体用金属ペーストを、第一セラミックグリーンシートおよび第二セラミックグリーンシートと同時焼成することにより、配線導体３を形成する。なお、基体１にめっき導通用配線導体を形成する場合、めっき導通用配線導体は配線導体３と同様に形成される。
次に、本実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置について説明する。発光装置は、本実施の形態の発光素子収納用パッケージと、発光素子収納用パッケージの複数の穴部２に収納される発光波長が異なる複数の発光素子５とを具備している。したがって、本実施の形態の発光素子収納用パッケージの構成により、放出する光の色調ムラが低減された発光装置となる。
発光素子５は、本実施の形態の発光素子収納用パッケージの穴部２に収納され、配線導体３と電気的に接続されている。なお、発光素子５は、発光ダイオードもしくは半導体レーザ等である。穴部２に収納される複数の発光素子５は、例えば、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤのように、発光波長が異なる発光素子５である。
そして、複数の発光素子５が青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤである場合、好ましくは、青色ＬＥＤが収納される穴部２ａの内周面４ａは銀からなり、緑色ＬＥＤが収納される穴部２ｂの内周面４ｂはセラミックスからなり、赤色ＬＥＤが収納される穴部２ｃの内周面４ｃは金からなる。この場合、全ての穴部２の内周面４が同一の材料からなる場合と比較して、各穴部２における反射率のばらつきを小さくすることができる。これにより、発光装置は色調ムラの少ない光を放出することができる。
なお、図示していないが、発光素子５は、透光性部材により封止されていても構わない。この場合、透光性部材は、たとえばシリコーン樹脂、またはエポキシ樹脂等からなる封止樹脂である。そして、基体１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。
（第二の実施の形態）
次に、本発明の発光素子収納用パッケージの第二の実施の形態を説明する。本実施の形態において、基体１は、内壁７に反射層８が設けられた少なくとも２つの穴部２を有し、反射層８それぞれの厚みが異なる。そして、図３および図４を基に説明を行うと、例えば、反射層８ａおよび反射層８ｃがともに銀めっき層からなる場合、反射層８ａの銀めっき層の厚みを５μｍとし、反射層８ｃの銀めっき層の厚みを１μｍとしておけばよい。その他の構成は、第一の実施の形態の発光素子収納用パッケージの構成と同様である。ここで、銀めっき層は、そのめっき層の厚みを厚く被着することにより、メタライズ層等の下地層の影響を低減させたり、反射層８の光沢を高めやすくなるため、同一の発光素子５の発光する光に対する反射率が高くなる傾向がある。従って、穴部２ａの内周面４ａと穴部２ｃの内周面４ｃとにおいて、同一の発光素子５が発光する光に対する反射率を異ならせることができる。なお、上述の場合、銀めっき層の厚みを厚くした穴部２ａの内周面４ａの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率は、銀めっき層の厚みが薄い穴部２ｃの内周面４ｃの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率よりも高くなる傾向がある。例えば、複数の発光素子５が青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤである場合、収納された発光素子５が青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの順に、各穴部２の内壁７に設けられた反射層８の厚みは薄くなっている。この場合、全ての穴部２の内周面４が同一の厚みからなる場合と比較して、対応する発光素子５が発光する光に対する穴部２ａ，２ｂ、２ｃの反射率のばらつきを小さくすることができる。これにより、発光素子収納用パッケージは色調ムラの少ない光を放出することができる。
なお、本発明の第二の実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置において、発光素子５は、本発明の第二の実施の形態の発光素子収納用パッケージの穴部２に収納され、配線導体３と電気的に接続されている。なお、穴部２に収納される複数の発光素子５は、第一の実施の形態の場合と同様に、発光波長が異なる発光素子５である。
なお、各穴部２の内周面４において厚みが異なる反射層８を被着させる場合は、例えば、一方の穴部２の反射層８に電気的に接続されるとともに、他方の穴部２の反射層８とは電気的に切断されためっき導通用配線導体を各穴部２の反射層８毎に設けておけばよい。そして、基体１をめっき液に浸漬させた後、一方の穴部２の反射層８に電気的に接続されためっき導通用配線に電流を流すことにより、一方の穴部２の反射層８には電流が流れ、他方の穴部２の反射層８には電流が流れないので、一方の穴部２の反射層８のみにメタライズ層上にめっき層を被着することができる。そして、他方の穴部２の反射層８に対しても上述と同様の方法を繰り返すことにより、反射層８のメタライズ層上に被着されるめっき層の厚みを穴部２毎に異ならせることができる。また、穴部２毎に反射層８に電気的に接続されるめっき導通用配線導体の長さ、幅、もしくは材料等を異ならせて、反射層８に接続される抵抗値を異ならせておいてもよい。従って、基体１をめっき液に浸漬させ、めっき導通用配線導体に電流を流した際、各穴部２の反射層８に接続されるめっき導通用配線導体の抵抗値の違いにより、反射層８のメタライズ層上に被着されるめっき層の厚みを穴部２毎に異ならせることができる。また、電解めっき法あるいは無電解めっき法により一方の穴部２の反射層８のメタライズ層上にめっき層を被着する際、他方の穴部２の開口を予め樹脂フィルム等で覆っておいても構わない。これにより、基体１をめっき液に浸漬させた際、他方の穴部２内にはめっき液が浸漬しないので、一方の穴部２の反射層８のみにメタライズ層上にめっき層を被着することができる。そして、他方の穴部２に対して上述と同様の方法を繰り返すことにより、反射層８のメタライズ層上に被着されるめっき層の厚みを穴部２毎に異ならせることができる。
（第三の実施の形態）
次に、本発明の発光素子収納用パッケージの第三の実施の形態を説明する。本実施の形態において、基体１は、少なくとも２つの穴部２を有し、穴部２毎に内周面４の表面粗さが異なる。そして、図５および図６を基に説明を行うと、例えば、内周面４ａおよび内周面４ｃがそれぞれ反射層８ａおよび反射層８ｃの表面からなり、反射層８ａおよび反射層８ｃが銀めっき層からなる場合、反射層８ａと反射層８ｃとの表面粗さが異なる。その他の構成は、第一の実施の形態の発光素子収納用パッケージの構成と同様である。ここで、反射層８ａの表面粗さが反射層８ｃの表面粗さよりも粗い場合には、穴部２ａの内周面４ａは穴部２ｃの内周面４ｃよりも光を拡散しやすくなる傾向がある。このため、穴部２ａの内周面４ａの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率は、穴部２ｃの内周面４ｃの同一の発光素子５の発光する光に対する反射率より低くなる。
このように、穴部２の内周面４の表面粗さが異なると、穴部２の内周面４の反射率も異なる。そこで、穴部２に収納される発光素子５の発光波長に応じて穴部２毎にその穴部２の内周面４の表面粗さを変えることにより、対応する発光素子５が発光する光に対する穴部２の反射率のばらつきを小さくすることができる。例えば、複数の発光素子５が青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤである場合、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの順に、各穴部２の内壁７に設けられた反射層８の表面粗さを粗くすることにより、全ての穴部２の内周面４が同一の表面粗さからなる場合と比較して、各穴部２における反射率のばらつきを小さくすることができる。これにより、発光素子収納用パッケージは色調ムラの少ない光を放出することができる。
なお、本明細書において、表面粗さとは、中心線平均荒さ（Ｒａともいう）のことをいう。また、表面粗さが異なる内周面４同士においては、表面粗さの大きい内周面４のＲａに対して、表面粗さの小さい内周面４のＲａが５０％以下であることが好ましい。
また、穴部２毎に反射層８の表面粗さを異ならせるには、めっき層の下地層となるメタライズ層の表面粗さを異ならせることにより形成することができる。具体的には、各穴部２の内周面４にメタライズ層を形成する際に、反射層８のメタライズ層となる導体ペーストの金属粉末の平均粒径を異ならせておけばよい。なお、金属粉末の平均粒径を小さくしている場合、金属粉末の平均粒径を大きくしている場合と比較して、穴部２の内周面４の表面粗さが小さくなり、同一の発光素子５の発光する光に対する反射率が高くなる傾向がある。
なお、本発明の第三の実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置においても、上述の第一および第二の実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置と同様な形態を用いることができる。
(第四の実施の形態)
次に、本発明の発光素子収納用パッケージの第四の実施の形態を説明する。本実施の形態において、基体１は、少なくとも２つの穴部２を有し、穴部２毎に内周面４の開気孔率が異なる。そして、図７および図８を基に説明を行うと、例えば、内周面４ａおよび内周面４ｃがそれぞれセラミックスからなる反射体１０ａおよびセラミックスからなる反射体１０ｃの表面からなる場合、反射体１０ａと反射体１０ｃとにおいて、反射体１０の開気孔率が異なる。その他の構成は、第一の実施の形態の発光素子収納用パッケージの構成と同様である。ここで、穴部２ａの内周面４ａの開気孔率が穴部２ｃの内周面４ｃの開気孔率よりも低い場合には、穴部２ａの内周面４ａにおける同一の発光素子５の発光する光に対する反射率は、穴部２ｃの内周面４ｃにおける同一の発光素子５の発光する光に対する反射率よりも低くなる。なお、本明細書において、開気孔率とは、ＪＩＳＲ１６００−４１１２に準じ、開気孔率の測定方法はＪＩＳＲ１６３４に準じる。また、反射体１０とは、例えば、枠状のセラミックスからなり、穴部２に形成される。
このような開気孔率が異なる内周面４は、開気孔率の異なる複数の反射体１０を準備し、これらの反射体１０を穴部２毎に嵌着させることにより形成することができる。これにより、それぞれの穴部２毎に内周面４の同一の発光素子５の発光する光に対する反射率が異なる。なお、内周面４の開気孔率が異なる穴部２用の貫通孔が形成された複数のセラミック枠体を準備し、発光素子５の搭載部を囲繞するようにこれらのセラミック枠体を平板状の基板上に樹脂やガラス等の接合材により貼り合わせることにより、複数の穴部２を具備する基体１を形成してもよい。これにより、穴部２毎に内周面４の開気孔率が異なる基体１が形成される。
なお、本発明の第四の実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置においても、上述の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置と同様な形態を用いることができる。
(第五の実施の形態)
次に、本発明の発光素子収納用パッケージの第五の実施の形態を説明する。本実施の形態において、穴部２の内周面４は異なる材料からなる複数の領域を有するとともに、材料の組み合わせは、各穴部２において同一であり、穴部２の内周面４は、発光素子５の発光波長に応じて穴部２毎に各領域の面積比が異なっている。そして、図９および図１０を基に説明を行うと、例えば、各穴部２の内周面４それぞれは、セラミックスからなる内壁７の表面と、銀めっき層からなる反射層８の表面とからなり、各穴部２の内周面４それぞれの面積が同一である場合、反射層８それぞれの面積が異なる。その他の構成は、第一の実施の形態の発光素子収納用パッケージの構成と同様である。ここで、銀めっき層はセラミックスよりも反射率が高い傾向にあるので、反射層８ａ、反射層８ｂ、反射層８ｃと面積が小さくなるにつれ、穴部２の内周面４の同一の発光素子５の発光する光に対する反射率は低くなる。すなわち、内壁７の表面と反射層８の表面との反射率が異なるため、各穴部２の内周面４における、内壁７と反射層８との面積比を異なるものとすることにより、各穴部２の内周面４の同一の発光素子５の発光する光に対する反射率を異なるものとすることができる。
このように、各穴部２の内周面４における、内壁７と反射層８との面積比を異なるものとするためには、各穴部２の内壁７に反射層８のメタライズ層を形成する際、穴部２毎に、内壁７とメタライズ層の面積比を異なるものとすればよい。これにより、メタライズ層上にめっき層を被着させた際、めっき層はメタライズ層が形成されている領域にのみ被着するので、各穴部２の内周面４における、内壁７と反射層８との面積比を異ならせることができる。
なお、内周面４、内壁７、および反射層８の面積は、例えば、穴部２の形状から、数学的に計算し、求めることができる。また、レーザにより表面形状を測定する装置等を用いて、内周面４、内壁７、および反射層８の面積を求めてもよい。
なお、本発明の第五の実施の形態の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置においても、上述の発光素子収納用パッケージを具備する発光装置と同様な形態を用いることができる。
なお、基体１としては、白色系の基体１が用いられることが好ましい。暗色系の基体１を用いる場合と比較して、発光装置を平面視した際に、発光装置全体を明るく見えるようにすることができる。
また、第一から第五の実施の形態による発光素子収納用パッケージにおいては、穴部２の幅は穴部２の開口側から穴部２の底面１ａ側に向かって同一であるが、穴部２の幅は、穴部２の開口側から穴部２の底面１ａ側に向かって、広くなっていてもよく、また、逆に狭くなっていてもよい。
また、各穴部２において、深さ等の穴部２の形状は、穴部２毎に異なってもよい。例えば、反射層８同士の厚みが異なる場合、厚みが厚い反射層８が設けられた穴部２の深さを、厚みが薄い反射層８が設けられた穴部２の深さよりも深くすることにより、各穴部２から放出される光の輝度のばらつきをより小さくすることができる。したがって、発光素子収納用パッケージは、より色調ムラの少ない光を放出することができる。
また、図１および図２において、基体１は、内壁７を内周面４とする穴部２を有するが、図１１および図１２に示すように、全ての複数の穴部２の内壁７に反射層８を設けてもよい。
また、各穴部２の開口部側における反射層８の厚みを底部１ａ側における反射層８の厚みよりも厚くしてもよい。例えば、反射層８に銀めっき層を用いている場合、基体１と封止樹脂との界面から穴部２内に侵入した大気中の水分により銀めっき層が変性し、反射率が低下する可能性を低減できる。
また、反射層８は、メタライズ層とめっき層からなる旨を上述しているが、反射層８は、メタライズ層のみ、またはめっき層のみからなってもよい。反射層８がめっき層のみからなる場合は、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法により、反射層８を穴部２の内壁７に設けても良いし、それ以外の方法により設けても構わない。
また、図１３および図１４に示すように、基体１の上面に複数の穴部２を囲繞する枠体９を積層しても構わない。枠体９は、例えば、セラミックスもしくは樹脂等の絶縁材料、または金属材料からなる。枠体９が絶縁材料からなる場合、基体１の場合と同様な理由により、白色系であることがよい。
なお、枠体９がセラミックスからなる場合、基体１と同様な方法を用いることにより、枠体９を作製することができる。また、枠体９が金属材料からなる場合、枠体９は、ニッケル、金、銀、白金、もしくはパラジウム等の金属材料、または表面にニッケル、金、銀、白金、もしくはパラジウム等のめっき層が被着された銅、銅−タングステン、鉄−ニッケル、もしくは鉄−ニッケル−コバルト等の金属材料等が好適に使用され、作製される。なお、基体１と枠体９とは接合材により接合される。例えば、基体１がセラミックス材料からなり、枠体９が金属材料からなる場合には、基体１の上面に枠体９と接合するための接合用金属層を形成しておき、この接合用金属層と枠体９とを銀−銅ろう材等のろう材を用いて接合させればよい。また、基体１と枠体９とがともにセラミックスからなる場合、それぞれのセラミックグリーンシートを積層した後、焼結することにより基体１と枠体９とを一体化させても構わない。
なお、このようなセラミックスからなる枠体９の内壁に、枠体用反射層を設けても構わない。このような枠体用反射層は、上述の反射層８と同様な方法により形成することができる。また、セラミックスからなる枠体９を備える場合、配線導体３は、枠体９の上面や枠体９の側面に導出させてもかまわない。この場合、枠体９に形成される配線導体３は、基体１に配線導体３を形成する場合と同様な方法を用いて形成することができる。
また、枠体９を具備し、枠体９の上面に配線導体３を配設し、この配線導体３をボンディングワイヤ６を介して電気的に接続する場合、このボンディングワイヤ６を覆うように封止樹脂を塗布または充填しても構わない。
また、基体１の上面に枠体９が形成されている場合、穴部２内に充填する封止樹脂と枠体９に充填される封止樹脂とを異ならせても構わない。例えば、穴部２内には、封止樹脂に蛍光材を含有させたりしても構わない。また、複数の穴部２内に充填する封止樹脂にそれぞれ異なる蛍光材を含有させたりしても構わない。また、複数の穴部２に封止樹脂を充填する場合、充填される封止樹脂に含有する蛍光材をそれぞれ異ならせても構わない。
なお、図１５に示すように、複数の穴部２は、穴部２を一方向に配列させても構わない。このような発光素子収納用パッケージは、発光装置の一方向に直交する方向の幅を狭くしたい場合等において使用することができる。例えば、サイドビュータイプ用の発光素子収納用パッケージ等において、発光素子収納用パッケージの低背化を行うことができる。
また、図１６に示すように、１つの穴部２に複数の発光素子５を収納しても構わない。穴部２に複数の発光素子５を収納する場合、１つの穴部２には反射率に差をつけなくてもかまわない発光素子５同士、すなわち、発光波長が近いか、あるいは発光波長が同じ発光素子５同士が収納される。この場合、１つの穴部２の内周面４において、収納される複数の発光素子５の発光する光に対する反射率は近いものとなる。例えば、図１６のような場合、発光素子５ａおよび発光素子５ｄ、発光素子５ｂおよび発光素子５ｅ、発光素子５ｃおよび発光素子５ｆとは、それぞれが反射率に差をつけなくてもかまわない発光素子５同士が用いられ、複数の穴部２にそれぞれ収納される。なお、図１６においては、１つの穴部２に、それぞれ２つの発光素子５を収納しているが、穴部２毎に収納される発光素子５の数が異なっても構わない。例えば、穴部２ａに発光素子５を２つ収納し、穴部２ｂおよび穴部２ｃに発光素子５を１つずつ収納しても構わない。基体１に設けられる穴部２を３つ設けた例を上述しているが、穴部２は、２つであってもかまわないし、４つ以上であってもかまわない。基体１に搭載される発光素子５の発光波長や数、発光素子５の大きさに合わせて穴部２を設けておけばよい。
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１７に示すように、発光素子５の搭載部を導体層として形成せずに、発光素子５を穴部２の底部１ａ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配線導体３を形成してもよい。この場合、発光素子５が穴部２の底部１ａに搭載されるとともに、発光素子５の電極と配線導体３とをボンディングワイヤ６等を介して電気的に接続することとなる。また、図１８に示すように、基体１の一部に金属体１ｄを用いても構わない。この場合、金属体１ｄとセラミックス等からなる基体１の他の部材１ｅとが接合され、基体１が形成される。例えば、金属体１ｄに銅等の熱伝導性の高い金属を用いることで、発光素子５の発熱を金属体１ｄに伝達させ、発光装置の放熱性を高めることができる。また、このような場合、図１８に示すように、複数の金属体１ｄを個々の穴部２に合わせてそれぞれ嵌合させても良いし、１つの金属体１ｄを複数の穴部２に嵌合させても構わない。
（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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図１（ａ）の（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図５（ａ）の（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図５（ａ）の（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図７（ａ）の（ａ）のＧ−Ｇ’線における断面図、（ｂ）は、図７（ａ）のＨ−Ｈ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図９（ａ）の（ａ）のＩ−Ｉ’線における断面図、（ｂ）は、図７（ａ）のＪ−Ｊ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図１１（ａ）の（ａ）のＫ−Ｋ’線における断面図、（ｂ）は、図１３（ａ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。 （ａ）は、図１３（ａ）の（ａ）のＭ−Ｍ’線における断面図、（ｂ）は、図１５（ａ）のＮ−Ｎ’線における断面図である。 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一例を示す平面図である。 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一例を示す平面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＯ−Ｏ’線における断面図である。 （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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｐ’線における断面図である。
符号の説明
１：基体
１ａ：底部
２，２ａ，２ｂ，２ｃ：穴部
３：配線導体
４，４ａ，４ｂ，４ｃ：内周面
５，５ａ，５ｂ，５ｃ：発光素子
７：内壁
８，８ａ，８ｂ，８ｃ：反射層
９：枠体
１０：反射体

Claims (7)

  1. 発光波長が異なる複数の発光素子を収納するための複数の穴部を具備する基体を備え、
    少なくとも１つの前記穴部の内周面は、他の前記穴部の内周面と同一の前記発光素子が発光する光に対する反射率が異なり、穴部毎に深さが異なる発光素子収納用パッケージ。
  2. 前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に異なる材料からなる請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
  3. 前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に表面粗さが異なる請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
  4. 前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に開気孔率が異なる請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
  5. 少なくとも２つの前記穴部の内周面は、前記穴部の内壁に設けられた反射層の表面からなり、
    前記反射層は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に厚みが異なる請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
  6. 前記各穴部の内周面は異なる材料からなる複数の領域を有するとともに、前記材料の組み合わせは、前記各穴部において同一であり、
    前記穴部の内周面は、前記発光素子の発光波長に応じて前記穴部毎に前記各領域の面積比が異なる請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージと、
    該発光素子収納用パッケージの前記複数の穴部に収納される発光波長が異なる複数の発光素子とを具備した発光装置。
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