JP5403920B2 - 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 - Google Patents

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。

また、このような発光素子収納用パッケージおよび発光装置においては、通常、穴部の内壁の全周にわたって金めっき層や銀めっき層等の金属層が設けられている。
特開２００６−５０９１号公報

しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、近年のパッケージの小型化および薄型化の要求に伴い、配線導体と金属層とが接触してしまうことが懸念される。そして、複数の配線導体が穴部の内壁に設けられた金属層に接触してしまった場合、配線導体同士が金属層を介して短絡してしまうということが懸念される。

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、配線導体と金属層とが接触したとしても、配線導体同士が短絡する可能性が低減された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、発光素子を収納する穴部が設けられた基体と、前記穴部の底部に設けられ、前記発光素子に電気的に接続される配線導体と、前記穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、前記穴部の内壁に設けられた複数の金属層とを備えており、内壁に複数の凹凸が設けられており、複数の金属層が複数の凹凸の凹部内のみに設けられてそれぞれ独立している。

また、好ましくは、前記金属層は、前記穴部の前記開口部から前記底部に渡って設けられている。

また、好ましくは、全ての前記金属層は、前記周回方向に等間隔に設けられている。

また、好ましくは、前記金属層は、前記穴部の前記底部側から前記開口部側に向かって幅が広くなっている。

また、好ましくは、前記金属層は、前記内壁から前記穴部の内側へ突出しており、前記金属層の表面は、曲面状である。

また、好ましくは、前記金属層は、前記金属層の表面と前記穴部の内側に露出する前記内壁とが略同一面となるように、前記内壁に設けられている。

また、好ましくは、発光素子を収納する複数の穴部が設けられた基体と、前記複数の穴部の底部にそれぞれ設けられ、前記発光素子に電気的に接続される配線導体と、前記複数の穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、前記穴部の内壁にそれぞれ設けられた複数の金属層とを備えている。

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穴部に収納され、前記配線導体と電気的に接続されている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、発光素子を収納する穴部が設けられた基体と、穴部の底部に設けられ、発光素子に電気的に接続される配線導体と、穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、穴部の内壁に設けられた複数の金属層とを備えている。したがって、金属層同士は、電気的に独立しているため、複数の配線導体と金属層とが接触したとしても、金属層に接触した配線導体同士がこれらの金属層を介して短絡する可能性は低減される。

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、発光素子収納用パッケージの穴部に収納される発光素子とを具備している。したがって、上記の発光素子収納用パッケージの構成により、配線導体と金属層とが接触したとしても、配線導体同士が短絡する可能性が低減された発光装置とすることができる。

本発明の発光素子収納用パッケージ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である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図２は、図１における発光素子収納用パッケージの斜視図である。これらの図において、１は基体、２は穴部、３は配線導体、４は金属層、５は発光素子、６はボンディングワイヤである。また、図２においては、発光素子５およびボンディングワイヤ６を図示していない。

本実施の形態の発光素子収納用パッケージは、発光素子５を収納する穴部２が設けられた基体１と、穴部２の底部１ａに設けられ、発光素子５に電気的に接続される配線導体３と、穴部２の開口部１ｂの周回方向に互いに離間して、穴部２の内壁１ｃに設けられた複数の金属層４とを備えている。

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（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、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が施す。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、以下のようにして形成される。例えば、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、焼成することにより形成される。

図１（ｃ）に示すように、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、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。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。図１（ａ）に示すように、配線導体３は、底面１ａにおいてそれぞれ離間した、配線導体３ａ、配線導体３ｂ、および配線導体３ｃ、配線導体３ｄからなる。そして、配線導体３ａ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配線導体３ａ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、配線導体３ｂ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、配線導体３ａおよび配線導体３ｂは、それぞれ電気的に独立して、外部電気回路基板の別々の配線と電気的に接続される。なお、図１においては、他の発光素子５が、配線導体３ａ上に搭載され、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配線導体３ａ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、配線導体３ｃ，３ｄと発光素子５の他方の電極とがボンディングワイヤ６を介して電気的にそれぞれ接続される。なお、これらの発光素子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。

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、以下のようにして作製される。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は、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法により基体１に形成してもかまわない。

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が腐食することを有効に防止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、本実施の形態において、発光素子収納用パッケージは、穴部２の開口部１ｂの周回方向に互いに離間して、穴部２の内壁１ｃに設けられた複数の金属層４を備えている。なお、ここで、開口部１ｂの周回方向に互いに離間するとは、基体１の上面に平行な断面において、金属層４が、穴部２の内壁１ｃに沿って複数に分割されて形成されていることをいう。そして、金属層４同士が分割されているため、金属層４同士は電気的に独立している。これにより、複数の配線導体３と金属層４とが接触したとしても、同一の金属層４に複数の配線導体３が接触する可能性が低減されるため、金属層４に接触した配線導体３同士がこれらの金属層４を介して短絡する可能性は低減される。したがって、配線導体３同士が短絡することにより発光素子５に供給される電流が低下し、発光素子５が放出する光の輝度が低下する可能性を低減できる。なお、本明細書において、開口部とは、基体を平面視した時の、基体と穴部との境界部のことをいい、穴部の内壁の一部である。また、隣接する金属層４同士の間隔は、金属層４同士が接触する可能性を低減するために、５０〜１００μｍ程度となるようにしておくことが好ましい。

また、金属層４は、セラミックスもしくは樹脂等の絶縁材料からなる基体１より発光素子５の発光する光に対する反射率が高い。ここで、発光素子５が放出する光の輝度にムラがある場合、穴部２の内壁１ｃにおいて光の輝度の弱い領域に金属層４を配置すると、金属層４が基体１より光に対する反射率が高いため、発光装置が放出する光の輝度のムラを低減することができる。

なお、金属層４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。また、この金属層４の露出する表面には、必要に応じて、ニッケル、金、もしくは銀等のめっき層が被着される。これにより、穴部２の内壁１ｃにおける光の反射効率を向上させることができる。

また、金属層４は、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金属層４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金属層４用の導体ペーストとを同時に焼成することによって形成することができる。なお、金属層４は、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法により基体１の穴部２の内壁１ｃに形成してもかまわない。

なお、図１においては、金属層４は、穴部２の底部１ａから離間している。これにより、配線導体３と金属層４とが接触する可能性を低減できるため、配線導体３同士が短絡する可能性を低減できる。このような構成は、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複数枚積層する際、金属層４用の導体ペーストが塗布されていない第一セラミックグリーンシートが金属層４用の導体ペーストが塗布されている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の間に配置されるように積層することにより、形成することができる。

次に、図１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穴部２となる貫通孔を形成する。そして、スクリーン印刷法等の厚膜法により、周回方向に互いに離間するように、金属層４用の導体ペーストを貫通孔の内周面に塗布する。そして、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ことにより、図１に示すような発光素子収納用パッケージが形成される。

なお、以上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を形成するため、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、穴部２の底部１ａおよび基体１の下面に配線導体３を形成する場合には、スクリーン印刷法等の厚膜法により、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。また、基体１の内部に配線導体３を形成する場合には、配線導体用貫通孔に配線導体用金属ペーストを充填する。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、以上の発光素子収納用パッケージの製造方法においては、周回方向に互いに離間するように、金属層４用の導体ペーストを貫通孔の内周面に塗布するとしたが、導体ペーストを貫通孔の内周面全面に塗布した後、レーザーや回転鋸等を用いて導体ペーストを切断することにより、導体ペーストを周回方向に互いに離間させてもよい。

また、金属層４は、スクリーン印刷法等の厚膜法により形成するとしたが、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法により形成してもかまわない。

なお、基体１としては、白色系の基体１を用いることが好ましい。これにより、金属層４が形成されていない領域、すなわち、穴部２の内壁１ｃが露出する領域において、基体１の表面が白色系であるため、発光素子５の発する光を反射させやすくなり、発光装置が放出する光の輝度を高めることができる。なお、基体１として暗色系の基体１を用いる場合、金属層４が形成されていない領域に、光を十分に反射する程度の厚みの白色系の絶縁層を被着しておいてもよい。

また、１つの金属層４は、1つの配線導体３のみに近接しており、複数の配線導体３とは近接していないことが好ましい。これにより、１つの金属層４が異なる２つの配線導体３の両方に接触し、異なる２つの配線導体３同士が短絡する可能性を低減することができる。例えば、図１に示したように、平面視において、金属層４ａが穴部２内で配線導体３ａと重なる場合、金属層４ａを配線導体３ｂ，３ｃ，３ｄと重ならないように形成しておけばよい。

また、図１においては、穴部２の底部１ａに形成された1つの配線導体３に近接する金属層４は１つであるが、図３に示すように、１つの配線導体３に近接する金属層４は複数でも構わない。

また、任意の金属層４は、他の金属層４と対向していることが好ましい。たとえば、発光素子５が放出する光の輝度に強弱があり、光の輝度の弱い領域が対向している場合、光の輝度が弱い領域に金属層４を配置することにより、発光装置が放出する光の輝度のムラを低減することができる。

また、全ての金属層４は、周回方向に等間隔に設けられていることが好ましい。これにより、金属層４の配置がある領域に偏ることがないため、発光素子５が放出する光の反射ばらつきが大きくなることを抑制し、発光装置が放出する光の輝度のムラを低減することができる。

さらに、全ての金属層４は、同一形状としていることが好ましい。ここで、同一形状とは、金属層４の幅や長さ、穴部２の底部１ａからの高さが略同一に配設されていることをいう。これにより、金属層４それぞれの形状が異なることがないため、発光素子５が放出する光の反射ばらつきが大きくなることを抑制し、発光装置が放出する光の輝度のムラを低減することができる。

また、必要に応じて、この金属層４の形状を部分的に異ならせても構わない。この場合、穴部２に収納された発光素子５が放出する光に対する反射を部分的に変化させることで、外部に放射される光を意図的に変化させることができる。

また、図１においては、金属層４は、穴部２の底部１ａから離間しているが、金属層４は、穴部２の開口部１ｂから底部１ａに渡って設けても構わない。これにより、穴部２の開口部１ｂから底部１ａに渡って金属層４からなる反射層が形成されるので、発光素子５から穴部２の内壁１ｃ方向に放射された光を金属層４により良好に反射させることができ、発光装置が放出する光の輝度を向上させることができる。したがって、配線導体３同士が短絡する可能性を低減しつつ、発光装置が放出する光の輝度を向上させることができる。

また、図1においては、複数の発光素子５が穴部２に収納されている。この場合、それぞれの発光素子５の電極に電気的に接続される配線導体３に合わせて金属層４が分割され、複数の発光素子５の電極同士が短絡する可能性が低減される。したがって、複数の発光素子５が放出する光の輝度が低下する可能性を低減できる。また、これにより、各発光素子５が放出する光の輝度にばらつきが生じる可能性を低減できるため、発光装置が放出する光の輝度にムラが生じる可能性を低減できる。なお、穴部２に収納される複数の発光素子５は、同一の波長の発光素子５であっても構わないし、例えば、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤのように、異なる波長の発光素子５であっても構わない。ここで、穴部２に収納される複数の発光素子５が異なる波長の発光素子５である場合、各発光素子５が放出する光の輝度にばらつきが生じる可能性を低減することにより、発光装置が放出する光の色調にムラが生じる可能性を低減できる。なお、図１においては、複数の発光素子５が穴部２収納されているが、1つの発光素子５を穴部２に収納しても構わないし、図４に示すように、さらに多くの発光素子５を穴部２に収納しても構わない。

なお、波長の異なる複数の発光素子５を穴部２に収納する場合、離間した金属層４それぞれの光に対する反射率を変えても構わない。それぞれの発光素子５が放出する光が直近の金属層４によって反射された際、反射された光の輝度が同じとなるように金属層４それぞれの反射率を変えると、直近の金属層４によって反射された光の輝度のばらつきを低減することができるため、発光装置が放出する光の色調のムラを低減することができる。なお、金属層４それぞれの反射率を変える方法としては、例えば、金属層４それぞれの厚みを変える方法もしくは金属層４それぞれの材料を変える方法等がある。

また、図５に示すように、穴部２の内壁１ｃが底部１ａ側から基体１の上面側に向かって穴部２が広がるように傾斜させても構わない。これにより、発光素子５が放出する光を穴部２の内壁１ｃや金属層４で外部に向かって良好に反射させることができる。なお、穴部２は、好ましくは、内壁１ｃと基体１の上面とがなす角度が３５°〜９０°程度となるように形成されている。

なお、このような穴部２は、基体１用のセラミックグリーンシートに穴部２用の貫通孔を形成する際、穴部２用の貫通孔がセラミックグリーンシートの一方の主面側から他方の主面側に広がるように打ち抜いておくことによって形成することができる。

また、金属層４は、穴部２の底部１ａ側から開口部１ｂ側に向かって幅が広くなっていても構わない。金属層４の底部１ａ側の端部において、金属層４の幅が狭いため、金属層４と配線導体３とが接触することを低減できるとともに、穴部２の底部１ａ側から開口部１ｂ側に向かって幅が広くなるため、発光素子５が放出する光を効率よく反射し、発光装置が外部に放出する光の輝度を高めることができる。さらに、図６に示すように、穴部２の内壁１ｃが底部１ａ側から基体１の上面側に向かって穴部２が広がる場合、隣接する金属層４同士の間隔が、穴部２の底部１ａ側から穴部２の開口部１ｂ側に渡って、略一定となるようにしても構わない。この場合、穴部２の底部１ａ側から穴部２の開口部１b側に渡って、隣接する金属層４同士が接触する可能性を変化させることなく、穴部２の内壁１ｃにおける金属層４の占有率を広くして、発光素子５が放出する光を効率よく反射し、発光装置が外部に放出する光の輝度を高めることができる。

また、図７に示すように、基体１の上面に枠体７を積層しておいても構わない。枠体７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７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７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７を作製することができる。また、枠体７が金属材料からなる場合、枠体７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７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７が金属材料からなる場合には、基体１の上面に枠体７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７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７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７とを一体化させても構わない。

また、図８に示すように、枠体７が絶縁材料からなる場合、枠体７の内壁７aに枠体金属層８を形成しておいても構わない。このような枠体金属層８は、例えば、枠体７がセラミックスからなる場合、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。また、枠体金属層８の露出する表面には、金属層４と同様に、必要に応じて、ニッケル、金、もしくは銀等のめっき層が被着される。これにより、枠体７の反射率を高いものとすることができる。なお、このような枠体金属層８は、スクリーン印刷法等の厚膜法により、枠体用セラミックグリーンシートに形成された内壁７ａに枠体金属層用導体ペーストを塗布した後、枠体用セラミックグリーンシートと枠体金属層用導体ペーストとを同時に焼成することによって形成することができる。なお、枠体金属層８は、蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜法により枠体７の内壁７ａに形成してもかまわない。

また、図９に示すように、発光素子５の一方の電極が接続される配線導体３は、基体１の上面に形成されていてもよい。この場合には、例えば、穴部２に収納された発光素子５の電極と基体１の上面に形成された配線導体３とが、ボンディングワイヤ６により電気的に接続される。このように、配線導体３が基体１の上面に形成される場合には、ボンディングワイヤ６により接続される配線導体３を底部１ａに形成しないため、平面視において、発光素子５が収納される穴部２の径を小さくすることができる。これにより、穴部２の内壁１ｃと発光素子５との距離を短くすることができるため、穴部２において発光素子５が放出する光をより近い位置で反射させ、発光装置の輝度を部分的に強めることができる。また、発光装置全体の外形に対しては、あまり変化がない場合であっても、発光素子収納用パッケージの穴部２の壁幅を広くしやすくなるので、発光素子５が放出する光が穴部２の壁を透過する可能性を低減することができる。

また、枠体７の内壁７ａに枠体金属層８を形成する場合、金属層４と同様の理由により、枠体７の穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、枠体金属層８を枠体７の内壁７ａに設けても構わない。

また、枠体７においても、基体１の穴部２の内壁１ｃと同様に、枠体７の下面側から枠体７の上面側に向かって枠体７の貫通穴が広がるように傾斜させても構わない。これにより、基体１の内壁１ｃを傾斜させた場合と同様に、外部に良好に光を反射させることができる。また、必要に応じて、基体１の内壁１ｃの傾斜角度と枠体７の内壁７ａの傾斜角度とを異なるようにしても構わない。

また、図１０（a）に示すように、金属層４は、平面視した際、内壁１ｃから穴部２の内側へ突出しており、金属層４の表面は、曲面状であってもよい。この場合、金属層４は、穴部２に収納された発光素子５が放出する光を穴部２内で散乱させることができる。したがって、発光素子５が放出する光の輝度に強弱が発生した際、この光の輝度が強い部分に金属層４を形成して光を散乱させることで、発光装置が放出する光の輝度ムラの少なくすることができる。

また、図１０（ｃ）に示すように、金属層４は、穴部２の開口部１ｂから底部１ａの方向へ断面視した際、内壁１ｃから穴部２の内側へ突出しており、金属層４の表面は、曲面状であってもよい。これにより、穴部２内における光の散乱の効果を高めることができる。

また、図１１に示すように、基体１は、内壁１ｃに凹凸を有し、金属層４は、金属層４の表面と穴部２の内側に露出する内壁１ｃとが略同一面となるように、内壁１ｃに設けられていてもよい。ここで、穴部２の内壁１ｃは、金属層４によって覆われている凹部９を有し、凹部９以外の部位においては、内壁１ｃは露出している。これにより、金属層４が凹部９内に位置するので、隣接する金属層４同士が接触する可能性を低減することができ、金属層４同士の間隔を狭く形成しやすくなる。従って、発光装置の信頼性を高めるとともに、発光装置を小型化することができる。なお、図１１（ｄ）に示すように、凹部９は、内壁１ｃが基体１の方向へ窪んでなる形状をしている。したがって、基体１は、内壁１ｃに凹部９を有することにより、内壁１ｃに凹凸を有することとなる。なお、図１１（ｄ）は、図１１（ａ）の領域Ｘにおける部分拡大図であり、配線導体３、金属層４、発光素子５、およびボンディングワイヤ６を図示していない。

また、図１１において、金属層４は、金属層４の表面と穴部２の内側に露出する内壁１ｃとが略同一面となるように、内壁１ｃに設けられている。すなわち、金属層４は、基体１の凹部９に充填されている。これにより、発光素子５が放出する光を、穴部２内において均等に反射させ、外部に良好に放出することができる。ここで、略同一面とは、例えば、平面視もしくは基体の上面に平行な断面で切断する断面視をしたとき、穴部２が円形状である場合、穴部２の内側に露出する内壁１ｃと金属層４の表面とが穴部２の中心に対して、同一円周上に位置することをいう。また、例えば、平面視もしくは基体の上面に平行な断面で切断する断面視をしたとき、穴部２が四角形状である場合、各辺において、穴部２の内側に露出する内壁１ｃと金属層４の表面とが同一直線上に位置することをいう。なお、略同一面とは、作製時における１０μｍ程度の微小な凹凸や金属層４上に被着されるめっき層の厚み程度の誤差は含まれるものとする。

次に、図１１に示す発光素子収納用パッケージの製造方法について、図１２を基に説明する。まず、基体１用の第一セラミックグリーンシート１１および第二セラミックグリーンシート１２を準備する（図１２（ａ））。次に、第一セラミックグリーンシート１１に打抜き金型等の孔加工方法により凹部９となる複数の第１貫通孔１３を形成する（図１２（ｂ））。そして、スクリーン印刷法等の印刷手段により、金属層４用の導体ペースト１４を第１貫通孔１３内に充填する（図１２（ｃ））。そして、導体ペースト１４を分断するようにして、打抜き金型等の孔加工方法により、穴部２となる第２貫通孔１５を形成する（図１２（ｄ））。これにより、導体ペースト１４は、穴部２の内側に露出される。そして、第一セラミックグリーンシート１１と第二セラミックグリーンシート１２とを積層して焼成することにより、図１１に示すような発光素子収納用パッケージが形成される。

以上の発光素子収納用パッケージの製造方法によると、金属層４を内壁１ｃの凹部９内に埋没して形成するため、金属層４用の導体ペースト１４を印刷する際ににじみ等が発生しにくく、金属層４同士が接触する可能性を低減することができ、金属層４同士の間隔を狭く形成することができる。従って、発光装置の信頼性を高めるとともに、発光装置を小型化することができる。

なお、底部１ａ側から基体１の上面側に向かって穴部２が広がっている発光装置を作製する場合、第一セラミックグリーンシート１１に第２貫通孔１５を形成する際に、第二貫通孔１５の内周面が傾斜するように打ち抜いても構わない。これにより、穴部２の内側に露出する内壁１ｃおよび金属層４の表面は、発光素子５が放出する光を外部に向かって良好に反射させることができる。

また、図１３に示すように、基体１は、平面視した時、開口部１ｂに凹凸を有し、凹凸は、穴部２の開口部１ｂから底部１aに渡って設けられ、金属層４は、凹凸を構成する凹部９に設けられていても構わない。これにより、金属層４が凹部９内に位置するので、隣接する金属層４同士が接触する可能性を低減することができ、金属層４同士の間隔を狭く形成しやすくなる。従って、発光装置の信頼性を高めるとともに、発光装置を小型化することができる。

次に、図１３に示す発光素子収納用パッケージの製造方法について、図１４を基に説明する。まず、第一セラミックグリーンシート１１および第二セラミックグリーンシート１２を準備する（図１４（ａ））。次に、第一セラミックグリーンシート１１に打抜き金型等の孔加工方法により凹部９となる複数の第１貫通孔１３を形成する（図１４（ｂ））。そして、スクリーン印刷法等の厚膜法により、金属層４用の導体ペースト１４をそれぞれの第１貫通孔１３の内周面に塗布する（図１４（ｃ））。そして、第１貫通孔１３および導体ペースト１４を分断するようにして、打抜き金型等の孔加工方法により、穴部２となる第２貫通孔１５を形成する（図１４（ｄ））。これにより、第１貫通孔１３および導体ペースト１４は、第２貫通孔１５の内側に露出される。そして、第一セラミックグリーンシート１１と第二セラミックグリーンシート１２とを積層して焼成することにより、図１３に示すような発光素子収納用パッケージが形成される。

以上の発光素子収納用パッケージの製造方法によると、金属層４を内壁１ｃの凹部９内に形成するため、金属層４用の導体ペースト１４を印刷する際ににじみ等が発生しにくく、金属層４同士が接触する可能性を低減することができ、金属層４同士の間隔を狭く形成することができる。従って、発光装置の信頼性を高めるとともに、発光装置を小型化することができる。

なお、図１１および図１３において、基体１は、平面視した時、開口部１ｂに凹凸を有し、金属層４は、内壁１ｃの凹部９に設けられているが、開口部１ｂには凹凸を有していなくとも、内壁１ｃに凹凸を有し、金属層４が、内壁１ｃの凹部９に設けられていればよい。これにより、金属層４が凹部９に位置するので、隣接する金属層４同士が接触する可能性を低減することができ、金属層４同士の間隔を狭く形成しやすくなる。従って、発光装置の信頼性を高めるとともに、発光装置を小型化することができる。また、この場合、金属層４は、金属層４の表面と穴部２の内側に露出する内壁１ｃとが略同一面となるように、内壁１ｃに設けられていてもよい。

また、発光素子収納用パッケージは、発光素子５を収納する複数の穴部２が設けられた基体１と、複数の穴部２の底部１ａにそれぞれ設けられ、発光素子５に電気的に接続される配線導体３と、複数の穴部２の開口部１ｂの周回方向に互いに離間して、穴部２の内壁１ｃにそれぞれ設けられた複数の金属層４とを備えるものであっても構わない。例えば、図１５に示すように、複数の穴部２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。また、小型の発光素子収納用パッケージを簡便に作製するための複数個取り基板として用いても構わない。この場合、基体１を分割することで、複数の発光素子収納用パッケージを得ることができる。

次に本発明の発光装置の実施の形態について説明する。本実施の形態の発光装置は、図１に示す発光素子収納用パッケージと、こ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発光素子５とを備えている。このことから、上記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、配線導体３と金属層４とが接触したとしても、配線導体３同士の短絡する可能性が低減された発光装置とすることができる。

発光素子５は、上記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。また、穴部２に収納される発光素子５は、複数であっても構わない。この場合、複数の発光素子５の電極同士が短絡する可能性が低減され、複数の発光素子５が放出する光の輝度が低下する可能性を低減できる。これにより、各発光素子５が放出する光の輝度にばらつきが生じる可能性を低減できるため、発光装置が放出する光の輝度にムラが生じる可能性を低減できる。そして、穴部２に収納される複数の発光素子５は、発光波長が同一の発光素子５であっても構わないし、例えば、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤのように、発光波長が異なる発光素子５であっても構わない。ここで、発光波長が異なる発光素子５を収納する場合、各発光素子５が放出する光の輝度にばらつきが生じる可能性を低減することにより、発光装置が放出する光の色調にムラが生じる可能性を低減できる。

なお、発光素子５は、配線導体３ａ上に搭載され、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配線導体３ａ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、配線導体３ｂ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。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。また、配線導体３ａと発光素子５の少なくとも一方の電極とがワイヤボンディングにより電気的に接続されている場合、発光素子５から放出された光がボンディングワイヤ６により反射して輝度ムラが生じることがあるが、その場合に金属層４を輝度の弱い領域に配置することにより、発光装置が放出する光の輝度ムラを抑制することができる。

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、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。

なお、封止樹脂は、基体１の穴部２に充填されていてもよい。この場合、封止樹脂が基体１の穴部２の内壁１ｃにも被着される。そして、セラミックスもしくは樹脂等の絶縁材料からなる基体１の表面粗さが金属層４の表面粗さより粗い場合、封止樹脂が穴部２から剥離する可能性を抑制することができ、発光装置を長期間にわたって利用することができる。

また、透光性部材は、樹脂板もしくはガラス板等であってもよい。この場合、透光性部材は、基体１の上面もしくは内周面に基体１の穴部２を塞ぐように取着される。また、枠体７を具備する場合、枠体７の上面もしくは内周面に枠体７の貫通孔７ａを塞ぐように透光性部材を取着しても構わない。

また、封止樹脂中に蛍光体を含有させてもよい。蛍光体は、発光素子５が発する光の波長を、他の波長に変換して外部に放出することができるものであり、発光素子５と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の発する光が青色光であり、蛍光体の発する光が黄色光であれば、混色により発光装置は白色光を放出することができる。なお、蛍光体は、穴部２に充填された封止樹脂中に含有させてもよいし、発光素子５の周囲を覆う封止樹脂に含有させてもよい。また、蛍光体は、樹脂板もしくはガラス板に含有させてもよい。

また、枠体７を具備し、枠体７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、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１６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１７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。

（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Ａ−Ａ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’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の実施の形態の一例を示す斜視図である。 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他の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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＥ−Ｅ’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他の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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＧ−Ｇ’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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＨ−Ｈ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＩ−Ｉ’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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＪ−Ｊ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＫ−Ｋ’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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＬ−Ｌ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＭ−Ｍ’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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＮ−Ｎ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＯ−Ｏ’線における断面図、（ｄ）は、（ａ）の領域Ｘにおける部分拡大図である。 本発明の発光素子収納用パッケージの製造方法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他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｐ’線における断面図、（ｃ）は、（ａ）のＱ−Ｑ’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の製造方法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他の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他の例を示す断面図である。 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他の例を示す断面図である。

符号の説明

１：基体
１ａ：底部
１ｂ：開口部
１ｃ：内壁
２：穴部
３：配線導体
４：金属層
５：発光素子
７：枠体
８：枠体金属層

Claims (8)

1. 発光素子を収納する穴部が設けられた基体と、
   前記穴部の底部に設けられ、前記発光素子に電気的に接続される配線導体と、
   前記穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、前記穴部の内壁に設けられた複数の金属層とを備えており、
   前記内壁に複数の凹凸が設けられており、前記複数の金属層が前記複数の凹凸の凹部内のみに設けられてそれぞれ独立していることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
2. 前記金属層は、前記穴部の前記開口部から前記底部に渡って設けられている請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
3. 全ての前記金属層は、前記周回方向に等間隔に設けられている請求項１または請求項２に記載の発光素子収納用パッケージ。
4. 前記金属層は、前記穴部の前記底部側から前記開口部側に向かって幅が広くなっている請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージ。
5. 前記金属層は、前記内壁から前記穴部の内側へ突出しており、
   前記金属層の表面は、曲面状である請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージ。
6. 前記金属層は、前記金属層の表面と前記穴部の内側に露出する前記内壁とが略同一面となるように、前記内壁に設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージ。
7. 発光素子を収納する複数の穴部が設けられた基体と、
   前記複数の穴部の底部にそれぞれ設けられ、前記発光素子に電気的に接続される配線導体と、
   前記複数の穴部の開口部の周回方向に互いに離間して、前記穴部の内壁にそれぞれ設けられた複数の金属層とを備えた発光素子収納用パッケージ。
8. 請求項１から請求項７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穴部に収納され、前記配線導体と電気的に接続されている発光素子とを具備する発光装置。

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