KR20100086443A - 발광소자용 패키지 및 발광 디바이스 - Google Patents

발광소자용 패키지 및 발광 디바이스 Download PDF

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KR20100086443A
KR20100086443A KR1020100006059A KR20100006059A KR20100086443A KR 20100086443 A KR20100086443 A KR 20100086443A KR 1020100006059 A KR1020100006059 A KR 1020100006059A KR 20100006059 A KR20100006059 A KR 20100006059A KR 20100086443 A KR20100086443 A KR 20100086443A
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cavity
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다쿠마 히토미
마사노리 혼고
히데키 이토
기요시 야마코시
마사미 후쿠야마
히데키 다카기
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산요덴키가부시키가이샤
산요 덴빠 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 관한 발광소자용 패키지는 세라믹제의 기체와, 이 기체 상면에 설치되어, 발광소자를 수용하기 위한 캐비티가 내측에 형성되어 있는 세라믹제의 프레임체를 구비하고, 상기 기체에는 상기 캐비티의 아래쪽 위치에 광반사판이 그 광반사면을 위쪽으로 향한 자세로 매설되어 있으며, 상기 광반사판의 광반사면과 기체의 상면과의 사이에는 이 기체를 형성하는 세라믹의 일부가 개재하고, 적어도 이 일부는 광투과성을 가지고 있다. 본 발명에 관한 발광 디바이스는 상기 발광소자용 패키지와, 이 발광소자용 패키지의 캐비티 내에 수용된 발광소자를 구비하고 있다. 본 발명에 관한 다른 발광 디바이스는 세라믹 재료로 이루어진 기체와, 동일하게 세라믹 재료로 이루어지고, 상기 기체의 상면에 설치된 프레임체와, 상기 프레임체의 내주면과 상기 기체의 상면으로 구성되는 캐비티 내에 배치된 발광소자를 구비하며, 상기 프레임체의 내부에는 금속재료로 이루어지고, 상기 발광소자가 발하는 광을 반사하는 제1 리플렉터가 매설되어 있다.

Description

발광소자용 패키지 및 발광 디바이스{PACKAGE FOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND LIGHT EMITTING DEVICE}
본 특허출원은 우선권주장을 기초로 하는 일본 특허출원 제2009-011581호 및 일본 특허출원 2009-085761호는 이 인용에 의해서 개시 중에 포함된다.
본 발명은 발광소자를 탑재하기 위한 발광소자용 패키지 및 이 발광소자용 패키지를 구비한 발광 디바이스에 관한 것이다.
종래부터, 도 17에 나타내는 바와 같이 발광 디바이스에는 발광소자(101)를 탑재하기 위한 발광소자용 패키지(102)가 이용되고 있다. 발광소자용 패키지(102)는 세라믹제의 기체(基體)(103)와 프레임체(104)를 접합해 일체화하여 구성되어 있고, 프레임체(104)의 내측에는 발광소자(101)를 수용하기 위한 캐비티(104a)가 형성되어 있다. 또, 기체(103)의 상면 내에서 캐비티(104a)의 바닥면이 되는 영역에는 은(Ag)이나 알루미늄(Al) 등으로 이루어지는 금속층(105)이 형성되어 있다. 그리고 발광소자(101)는 캐비티(104a) 내에서 금속층(105)상에 설치되어 있다.
상기 발광 디바이스에서는 발광소자(101)로부터 전방위(全方位)로 광이 출사되고, 위쪽을 향하여 출사된 광은 그대로 위쪽으로 진행하며, 아래쪽을 향하여 출사된 광은 금속층(105)의 표면에서 반사되어 진로가 변경되어 위쪽으로 진행하게 된다.
그렇지만, 도 17에 나타내는 발광 디바이스에서는 금속층(105)이 기체(103)의 상면에 노출하고 있기 때문에, 금속층(105)의 표면이 산화에 의해서 열화하여, 금속층(105)의 광반사율이 저하할 우려가 있다. 또, 발광 디바이스의 발광 강도를 높일 수 있도록, 도 18에 나타내는 바와 같이 형광체를 포함한 수지(106)를 캐비티(104a)에 충전한 발광 디바이스에서는 금속층(105)과 수지(106)와의 화학반응에 의해서 금속층(105)의 표면이 열화하여, 금속층(105)의 광반사율이 저하할 우려가 있다. 이 때문에, 종래의 발광 디바이스에서는 충분히 높은 발광 강도를 얻을 수 없게 되는 문제가 있었다.
또, 종래부터, 도 19에 나타내는 바와 같이 발광 디바이스에는 발광소자(1122)를 탑재하기 위한 발광소자용 패키지(1100)가 이용되고 있다. 발광소자용 패키지(1100)는 세라믹제 기체(1100)와 프레임체(1120)를 접합해 일체화하여 구성되어 있고, 프레임체(1120)의 내측에는 발광소자(1122)를 수용하기 위한 캐비티(1130)가 형성되어 있다. 또, 캐비티(1130)의 내측 측면이 되는 영역에는 은(Ag)이나 알루미늄(A1) 등으로 이루어지는 금속층(1140)이 형성되어 있다. 그리고, 발광소자(1122)는 세라믹제 기체(1100)의 상면에 설치되어 있다. 또, 캐비티(1130) 내에는 형광체를 포함한 수지(1150)가 충전되어 있다.
상기 발광 디바이스에서는 발광소자(1122)로부터 전방위로 광이 출사되고, 위쪽을 향하여 출사된 광은 그대로 위쪽으로 진행하며, 측방을 향하여 출사된 광은 금속층(1140)의 표면에서 반사되어 진로가 변경되어 위쪽으로 진행하게 된다.
그렇지만, 도 19에 나타내는 발광 디바이스에서는 금속층(1140)이 프레임체(1120)의 표면에 노출되어 있기 때문에, 금속층(1140)과 형광체를 포함한 수지(1150)와의 반응에 의해 금속층(1140)의 표면은 산화에 의해서 열화하여, 금속층(1140)의 광반사율이 저하한다.
또, 금속층(1140)의 표면은 캐비티(1130)에 형광체를 포함한 수지(1150)가 충전되어 있지 않아도 경시(經時) 변화 또는 발광 디바이스의 열에 의해 금속층(1140)의 표면이 산화 등에 의해 열화하여, 금속층(1140)의 광반사율이 저하한다. 이 때문에, 종래의 발광 디바이스에서는 충분히 높은 발광 강도를 얻지 못하고, 또한, 유지할 수 없게 되는 문제가 있었다.
그래서 본 발명의 목적은 발광 강도를 충분히 높은 상태로 유지하는 것이 가능한 발광소자용 패키지 및 발광소자용 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 제1 발광소자용 패키지는 세라믹제의 기체와, 이 기체의 상면에 설치되어, 발광소자를 수용하기 위한 캐비티가 내측에 형성되어 있는 세라믹제의 프레임체를 구비하고, 상기 기체에는 상기 캐비티의 아래쪽 위치에 광반사판이 그 광반사면을 위쪽으로 향한 자세로 매설되어 있으며, 상기 광반사판의 광반사면과 상기 기체의 상면과의 사이에는 이 기체를 형성하는 세라믹의 일부가 개재하고, 적어도 이 일부는 광투과성을 가지고 있다.
상기 발광소자용 패키지에서는 광반사판의 광반사면이 기체를 형성하는 세라믹의 일부에 의해서 피복되게 되므로, 광반사판의 광반사면에는 산화나 화학반응에 의한 열화가 발생하기 어렵다.
또, 상기 발광소자용 패키지에서는, 광반사판의 광반사면과 기체의 상면과의 사이에는 광투과성을 가지는 세라믹이 개재하고 있으므로, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 경우, 이 발광소자로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 세라믹을 투과하여 광반사판의 광반사면에서 반사되어 위쪽으로 진행하게 되며, 그 결과, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 발광소자용 패키지에서 충분한 발광 강도를 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 관한 제2 발광소자용 패키지는 상기 제1 발광소자용 패키지로서, 상기 광반사판은 금속으로 형성되고, 상기 기체는 상기 광반사판을 형성하는 금속과의 동시(同時)소성이 가능한 저온동시소성 세라믹으로 형성되어 있다.
상기 제2 발광소자용 패키지에 의하면, 저온동시소성 세라믹은 광투과성을 가지기 때문에, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 경우, 이 발광소자로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 광반사판의 광반사면까지 도달할 수 있다. 따라서, 상기 광은 광반사면에서 반사되어 위쪽으로 진행하게 된다.
본 발명에 관한 제3 발광소자용 패키지는 상기 제1 또는 제2 발광소자용 패키지로서, 상기 기체와 광반사판은 복수의 세라믹 시트가 적층됨과 동시에 인접하는 한 쌍의 세라믹 시트 사이에 광반사판이 되는 금속층이 개재한 적층체를 소성하는 것에 의해 제작되어 있다.
본 발명에 관한 제4 발광소자용 패키지는 상기 제1 내지 제3 발광소자용 패키지 중 어느 하나로서, 상기 기체의 상면 내에서 상기 캐비티의 바닥면이 되는 영역의 적어도 일부의 영역에 이 기체를 형성하는 세라믹의 노출면으로 이루어진 제2 광반사면이 형성되어 있다.
상기 제4 발광소자용 패키지에 의하면, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 경우, 이 발광소자로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 그 일부가 제2 광반사면에서 반사되고, 제2 광반사면을 통과한 광은 광반사판의 광반사면에서 반사되게 된다. 따라서, 발광소자로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 효율 좋게 위쪽으로 유도되게 되며, 그 결과, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 발광소자용 패키지에서 보다 높은 발광 강도를 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 관한 제1 발광 디바이스는 상기 제1 내지 제4 발광소자용 패키지 중 어느 하나의 발광소자용 패키지와, 이 발광소자용 패키지에 탑재된 발광소자를 구비하고, 이 발광소자는 상기 발광소자용 패키지의 프레임체의 내측에 형성되어 있는 캐비티 내에 수용되어 있다.
본 발명에 관한 제2 발광 디바이스는 세라믹 재료로 이루어진 기체와, 동일하게 세라믹 재료로 이루어지고, 상기 기체의 상면에 설치된 프레임체와, 상기 프레임체의 내주면과 상기 기체의 상면으로 구성되는 캐비티 내에 배치된 발광소자를 구비하며, 상기 프레임체의 내부에는 금속재료로 이루어지고, 상기 발광소자가 발하는 광을 반사하는 제1 리플렉터가 매설되어 있다.
본 발명에 관한 제3 발광 디바이스는 상기 제2 발광 디바이스로서, 상기 제1 리플렉터는 상기 기체의 상면에 대략 수직이고, 상기 발광소자가 발하는 광을 상기 캐비티 내로 향하여 반사하는 제1 반사면을 가지고 있다.
본 발명에 관한 제4 발광 디바이스는 상기 제3 발광 디바이스로서, 상기 제1 반사면은 상기 캐비티를 단속적으로 포위하도록 늘어선 복수의 제1 부분반사면을 구비하고 있다.
본 발명에 관한 제5 발광 디바이스는 상기 제4 발광 디바이스로서, 상기 제1 반사면은 상기 제1 부분반사면보다도 외측의 위치에서 상기 캐비티를 단속적으로 포위하도록 늘어선 복수의 제2 부분반사면을 구비하고, 상기 제1 부분반사면과 제2 부분반사면은 서로 분단 개소를 보완하여 상기 캐비티를 포위하고 있다.
본 발명에 관한 제6 발광 디바이스는 상기 제2 내지 제5 발광 디바이스 중 어느 하나로서, 상기 기체의 내부에는 금속재료로 이루어지고, 상기 발광소자가 발하는 광을 반사하는 제2 리플렉터가 매설되어 있다.
본 발명에 관한 제7 발광 디바이스는 상기 제6 발광 디바이스로서, 상기 제2 리플렉터는 상기 기체의 상면과 대략 평행하고, 상기 발광소자가 발하는 광을 상기 캐비티 내로 향하여 반사하는 제2 반사면을 가지고 있다.
본 발명에 관한 제8 발광 디바이스는 상기 제6 또는 제7 발광 디바이스로서, 상기 제1 리플렉터는 상기 기체의 내부까지 연장하여 상기 제2 리플렉터와 접속되어 있다.
본 발명에 의하면, 발광소자용 패키지에서는 광반사판의 광반사면이 기체를 형성하는 세라믹의 일부에 의해서 피복되게 되므로, 광반사판의 광반사면에는 산화나 화학반응에 의한 열화가 발생하기 어렵다.
또, 상기 발광소자용 패키지에서는, 광반사판의 광반사면과 기체의 상면과의 사이에는 광투과성을 가지는 세라믹이 개재하고 있으므로, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 경우, 이 발광소자로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 세라믹을 투과하여 광반사판의 광반사면에서 반사되어 위쪽으로 진행하게 되며, 그 결과, 캐비티 내에 발광소자를 수용한 발광소자용 패키지에서 충분한 발광 강도를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발광 디바이스의 제조에 이용되는 세라믹체를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 세라믹체를 소성하여 제작된 발광소자용 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3는 도 1의 발광소자용 패키지에 발광소자를 설치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 제작된 발광 디바이스를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 발광 디바이스 소자용 패키지를 상면에서 본 상면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 발광 디바이스 소자용 패키지의 적층공정을 나타내며, 도 5의 A-A'선에서 절단한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 발광 디바이스 소자용 패키지의 소성 후의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 발광 디바이스 소자용 패키지에 발광 디바이스 소자를 배치하는 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 발광 디바이스 소자용 패키지에 수지를 충전하는 공정도 및 완성한 발광 디바이스의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 다른 예에서의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 다른 예에서의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스의 다른 예에서의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 발광 디바이스를 상면에서 본 상면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 발광 디바이스를 B-B'선에서 절단 한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 발광 디바이스의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 발광 디바이스의 단면도이다.
도 17은 종래의 발광 디바이스의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 18은 종래의 발광 디바이스의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 19는 종래의 발광 디바이스의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 따라 구체적으로 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1 ~ 도 4는 본 발명의 일실시형태에 관한 발광 디바이스에 대해서 그 제조방법을 공정순으로 나타낸 단면도이다.
우선, 세라믹체 형성공정에서 세라믹으로 제작된 복수의 세라믹 시트(21)를 도 1에 나타내는 바와 같이 적층함으로써, 세라믹 시트(21)의 적층체(711)를 형성한다. 이 때, 인접하는 한 쌍의 세라믹 시트(21, 21) 사이에 금속층(41)을 개재시킨다. 이것에 의해, 금속층(41)은 세라믹 시트(21)의 적층방향에 직교하는 평면을 따라 펼쳐지게 된다.
그리고, 금속층(41)의 상층에는 적층체(711)의 상면으로부터 금속층(41)의 상면까지의 거리가 소정의 치수가 되도록, 하나 또는 복수의 세라믹 시트(21)가 적층된다. 여기서, 소정의 치수란, 소성 후의 적층체(711)의 상면(도 2에 나타내는 기체(2)의 상면(2a))과 소성 후의 금속층(41)의 상면(도 2에 나타내는 광반사판(4)의 광반사부(42))과의 거리가 0.1㎜ ~ 0.4㎜정도가 되는 크기이다.
금속층(41)에는 높은 광반사율을 얻는 것이 가능한 은(Ag)이나 알루미늄(Al) 등의 금속이 이용된다. 또, 세라믹 시트(21)를 형성하는 세라믹에는 금속층(41)과의 동시소성이 가능한 저온동시소성 세라믹(LTCC)이 이용된다.
적층체(711)의 형성 후, 적층체(711)의 상면에 세라믹으로 제작된 프레임 형성체(30)를 적층한다. 이 때, 프레임 형성체(30)의 내측에 형성되어 있는 공간(30a)이 금속층(41)의 위쪽에 위치하도록 프레임 형성체(30)가 배치된다. 이것에 의해, 적층체(711)와 프레임 형성체(30)로 구성된 세라믹체(71)가 형성된다.
또, 프레임 형성체(30)를 형성하는 세라믹에는 금속층(41)과의 동시소성이 가능한 저온동시소성 세라믹(LTCC)이 이용된다. 프레임 형성체(30)를 형성하는 세라믹에는 세라믹 시트(21)를 형성하는 세라믹과 동일한 세라믹을 이용해도 되고, 다른 세라믹을 이용해도 된다.
다음으로, 소성공정에서 세라믹체 형성공정에서 형성한 세라믹체(71)를 소성하는 것에 의해, 도 2에 나타내는 발광소자용 패키지(72)를 제작한다. 세라믹체(71)의 소성에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 적층체(711)와 프레임 형성체(30)가 각각 소결하여 기체(2)와 프레임체(3)가 형성됨과 동시에, 기체(2)와 프레임체(3)가 접합해 일체화된다.
그리고, 프레임 형성체(30)의 소결에 의해, 프레임 형성체(30)의 내측에 형성되어 있던 공간(30a)이 발광소자(1)를 수용하기 위한 캐비티(3a)가 된다.
또한, 세라믹체(71)의 소성에 의해 금속층(41)이 소결하여, 캐비티(3a)의 아래쪽 위치에서 기체(2)에 매설된 광반사판(4)이 된다. 또, 상술한 것과 같이 금속층(41)은 적층방향에 직교하는 평면을 따라서 펼쳐져 있으므로, 금속층(41)의 소결에 의해서 얻어진 광반사판(4)에 대해서, 그 상면을 광반사면(42)으로서 기능시킬 수 있다. 이것에 의해, 광반사판(4)은 그 광반사면(42)을 위쪽으로 향한 자세를 가지게 된다.
본 실시형태에서는 세라믹체(71)를 형성하는 세라믹으로서 저온동시소성 세라믹(LTCC)이 이용되고 있으므로, 800℃ ~ 950℃의 온도에서 이 세라믹을 소결시킬 수 있다. 따라서, 금속층(41)에 이용한 금속의 이상수축 등을 억제하면서, 금속층(41)을 소결시킬 수 있다. 또, 저온동시소성 세라믹은 소결하는 것에 의해 결정화하여 광투과성을 가지게 된다.
세라믹체(71)에서는 금속층(41)의 상층에 하나 또는 복수의 세라믹 시트(21)가 적층되어 있으므로, 세라믹체(71)의 소성에 의해 제작된 발광소자용 패키지(72)에서는 광반사판(4)의 광반사면(42)과 기체(2)의 상면(2a)과의 사이에 기체(2)를 형성하는 세라믹의 일부가 개재하게 된다.
따라서, 발광소자용 패키지(72)에서는 광반사판(4)의 광반사면(42)이 기체(2)를 형성하는 세라믹의 일부에 의해서 피복되게 되어, 광반사판(4)의 광반사면(42)에는 산화나 화학반응에 의한 열화가 발생하기 어려워진다.
또, 발광소자용 패키지(72)의 기체(2)를 형성하는 세라믹에는 저온동시소성 세라믹이 이용되고 있고, 상술한 것과 같이 결정화한 저온동시소성 세라믹(LTCC)은 광투과성을 가지므로, 캐비티(3a)로부터 아래쪽을 향하여 입사된 광은 광반사판(4)의 광반사면(42)까지 도달할 수 있고, 광반사면(42)에서 반사되어 위쪽으로 진행하게 된다.
다음으로, 발광소자 설치공정에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 소성공정으로 제작한 발광소자용 패키지(72)에 발광소자(1)를 설치한다. 구체적으로는, 발광소자(1)는 캐비티(3a) 내에서 광반사판(4)의 위쪽 위치에서 기체(2)의 상면(2a)에 다이 어탯치 패드(die attach pad)(10)를 통하여 설치된다.
그리고 수지충전공정에서, 도 4에 나타내는 바와 같이 캐비티(3a)의 내부에 형광체를 포함하는 수지(6)를 충전하고, 이 수지(6)를 경화시킨다. 이것에 의해, 본 발명의 일실시형태에 관한 발광 디바이스가 제작된다.
상기 발광 디바이스에서는 발광소자(1)로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 발광소자용 패키지(72)에 매설되어 있는 광반사판(4)의 광반사면(42)에서 반사되어 위쪽으로 진행하게 되고, 그 결과, 발광 디바이스에서 충분한 발광 강도를 얻을 수 있게 된다.
따라서, 발광 디바이스의 발광 강도는 충분히 높은 상태로 유지되게 된다.
또, 상술한 발광소자용 패키지(72)에서 기체(2)의 상면(2a)으로부터 광반사판(4)의 광반사면(42)까지의 거리는 상술한 것과 같이 0.1㎜ ~ 0.4㎜인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 거리가 0.1㎜보다 작은 경우, 광반사판(4)에서 마이그레이션(migration)이 발생하기 쉬워지고, 상기 거리가 0.4㎜보다 큰 경우, 세라믹에 의한 광의 흡수량이 증대하여 발광소자(1)로부터 아래쪽으로 출사된 광의 반사율이 저하하기 때문이다.
단, 광반사판(4)을 형성하는 금속으로서, 마이그레이션이 발생하기 어려운 금속을 이용함으로써, 기체(2)의 상면(2a)으로부터 광반사판(4)의 광반사면(42)까지의 거리를 0.1㎜보다 작게 하는 것이 가능하다.
혹은, 광반사판(4)의 광반사면(42)과 기체(2)의 상면(2a)과의 사이에 개재하는 세라믹으로서, 광반사판(4)에서의 마이그레이션의 발생을 억제하는 것이 가능한 세라믹을 이용함으로써, 기체(2)의 상면(2a)으로부터 광반사판(4)의 광반사면(42)까지의 거리를 0.1㎜보다 작게 하는 것이 가능하다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 상술한 발광소자용 패키지(72)에서는 기체(2)의 상면(2a)에서 이 기체(2)를 형성하는 세라믹의 일부가 캐비티(3a) 내에 노출하고 있으므로, 이 세라믹의 노출면(22a)을 광반사판(4)의 광반사면(42)과는 다른 제2 광반사면으로서 기능시킬 수 있다. 예를 들면, 세라믹체 형성공정에서 표면 거칠기가 충분히 작은 세라믹 시트(21)를 이용함으로써, 상기 노출면(22a)의 표면 거칠기가 작아지고, 따라서 노출면(22a)은 제2 광반사면으로서 기능하게 된다.
상기 노출면(22a)을 제2 광반사면으로서 기능시킨 경우, 캐비티(3a) 내에 수용한 발광소자(1)로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광은 그 일부가 제2 광반사면에서 반사되고, 제2 광반사면을 통과한 광은 광반사판의 광반사면(42)에서 반사되게 된다. 따라서, 발광소자(1)로부터 아래쪽을 향하여 출사된 광이 효율 좋게 위쪽으로 유도되게 되어, 발광 디바이스의 발광 강도는 보다 높은 상태로 유지되게 된다.
또, 본 발명의 각부 구성은 상기 제1 실시형태에 한정하지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 광반사판(4)을 형성하는 금속은 은(Ag)이나 알루미늄(Al)에 한정되지 않고, 높은 광반사율을 가지는 여러 가지의 금속을 이용하는 것이 가능하다.
(제2 실시형태)
도 5 ~ 도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광소자 디바이스에 대해서, 그 제조방법을 공정순으로 나타낸 단면도이다. 도 5는 제2 실시형태에 의한 발광소자용 패키지를 상면으로부터 본 도면이다. 또한, 도 6 이후는 도 5의 A-A'선에서 절단한 단면도이다.
우선, 세라믹체 형성공정에서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 세라믹 재료로 이루어진 기체(11)(세라믹 시트) 및 프레임체(12)를 적층함으로써, 적층체(111)를 형성한다. 기체(11) 및 프레임체(12)의 내부에는 기체(11)의 상면에 대략 수직이고, 발광소자(22)의 광을 반사하는 제1 리플렉터(31)와, 기체(11)의 상면과 대략 평행하고, 발광소자(22)의 광을 반사하는 제2 리플렉터(32)가 매설되어 있다. 여기서, 제1 리플렉터(31)는 제1 반사면(36), 제2 리플렉터(32)는 제2 반사면(37)을 형성하게 된다. 또한, 리플렉터는 광반사율이 좋은 금속재료인 은 등으로 구성되어 있다.
제1 리플렉터(31)의 형성에는 기체(11) 및 프레임체(12)에 충전구멍이 되는 비아(via)를 형성하고, 은페이스트(paste) 등을 충전한다.(여기서, 비아는 프레임체(12)만 이라도 됨) 제2 리플렉터(32)의 경우는 기체(11)의 표면에 은페이스트를 닥터 블레이드법(doctor blade method) 등에 의해 도포한다.
또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 리플렉터(31)의 층은 캐비티(13)를 단속적으로 포위하고, 분단 개소(33a)를 가지고 있지만, 분단 개소(33a)는 없어도 된다. 여기서, 발광소자(22)의 광을 반사하기 위해서는 분단 개소(33a)가 없는 것이 좋지만, 분단 개소(33a)가 없으면 프레임체(12) 및 기체(11)가 제1 리플렉터(31)에 의해서 2분되어 취급이 어려워진다.
또, 기체(11) 및 프레임체(12)를 형성하는 세라믹에는 은페이스트와의 동시소성이 가능한 저온동시소성 세라믹(LTCC)이 이용된다. 단, 고융점 금속을 선택하여 고온소성용 세라믹재로도 사용 가능하다.
다음으로, 소성공정에서 세라믹체 형성공정에서 형성한 적층체(111)를 소성하는 것에 의해, 도 7에 나타내는 발광소자용 패키지(14)를 제작한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 기체(11) 및 프레임체(12)가 접합해 일체화된다.
이 때, 기체(11) 및 프레임체(12)의 충전구멍에 충전되어 있던 제1 리플렉터(31)와, 기체(11)에 도포되어 있던 제2 리플렉터(32)에는 각각에 제1 반사면(36)(여기서, 캐비티(13)를 포위하도록 늘어선 복수의 제1 부분반사면(36a)이라도 됨), 제2 반사면(37)이 형성됨과 동시에, 서로 접해 접합된다. 이것에 의해, 제1 리플렉터(31)와 제2 리플렉터(32)와의 사이의 틈새가 없어져, 발광소자(22)의 광이 새지 않고 반사하게 된다.
또, 기체(11) 및 프레임체(12)의 소결에 의해, 기체(11)의 상면과 프레임체(12)의 내주면으로 구성되는 공간이 캐비티(13)가 된다.
본 실시형태에서는 세라믹으로서 저온동시소성 세라믹(LTCC)이 이용되고 있으므로, 800℃ ~ 1000℃의 온도에서 이 세라믹을 소결시킬 수 있어, 리플렉터(31, 32)에 이용한 금속의 이상수축 등을 억제하여 소결시킬 수 있다.
다음으로, 발광소자(22)의 설치공정에서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 소성공정에서 제작한 발광소자용 패키지(14)에 발광소자(22)를 설치한다. 구체적으로는 발광소자(22)는 캐비티(13) 내에서 기체의 평면부분(112)의 상면 영역에 다이 어탯치 패드 등이 설치되고, 그 위에 발광소자(22)를 설치하며, 전원 등 공급하는 배선 등이 시행된다. 여기서는, 발광소자(22)의 설치는 종래와 동일한 방법으로 LTCC 내에 배선되기 때문에 도면에서는 생략했다. 예를 들어 도 19와 같이 할 수 있다.
그리고, 수지충전공정에서 도 9에 나타내는 바와 같이 캐비티(13)의 내부에 형광체를 포함한 수지(113)를 충전하고, 이 수지(113)를 경화시킨다. 이것에 의해, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발광 디바이스(15)가 제작된다. 또한, 캐비티(13)의 내부에 형광체를 포함한 수지(113)를 반드시 충전하지 않아도 된다.
종래예의 도 19에 나타내는 바와 같이, 리플렉터(1140)가 캐비티(1130)의 내주면에 노출한 발광 디바이스에서는 리플렉터(1140)와 형광체를 포함한 수지(1130)가 직접 접촉되므로 은이 산화하여 부식하기 때문에, 반사율이 저하한다.
제2 실시형태에서 제작된 광을 반사하는 제1 리플렉터(31) 및 제2 리플렉터(32)는 기체(11) 및 프레임체(12)의 내부에 매설 형성되기 때문에, 형광체를 포함하는 수지(113)와 직접 접촉하지 않고, 그 때문에 은의 부식이 일어나지 않아, 반사율도 유지된다. 또한, 경시(經時) 변화에 의한 열화도 일어나기 어려워져 신뢰성이 향상한다. 그 결과, 고발광 강도로, 또한 고발광 강도를 유지한 발광 디바이스(15)가 가능하다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 캐비티(13)의 내주면이 기체(2)의 상면에 수직인 면이라도 동일한 효과가 된다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 리플렉터(31)를 계단모양으로 하여도 동일한 효과가 된다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제1 리플렉터(31)가 프레임체(12)에만 형성되어 있어도 동일한 효과가 된다.
(제3 실시형태)
제3 실시형태에 대해서, 도 13 ~ 도 15에 의해서 설명한다. 여기서, 발광소자(22)에 전원 등 공급하는 배선 등은 종래와 같은 방법으로 LTCC 내에 배선되기 때문에 도면에서는 생략했다.
도 13은 발광 디바이스(16)를 상면으로부터 본 도면이다. 이 경우, 중앙부에 발광소자(22)를 설치하고 있다. 도 14, 도 15는 도 13의 B-B'선에서 절단한 단면도이다.
최초로 적층공정에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 기체(11)와 프레임체(12a)의 내부에 제1 리플렉터(31)가 복수 배치된다. 도 15는 완성품의 단면도이다.
이 때, 도 13, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 제1 리플렉터(31)는 캐비티(13)를 단속적으로 포위하도록 늘어선 복수의 제1 부분반사면(36a)과, 제1 부분반사면(36a)보다도 외측의 위치에서 제2 부분반사면(36b)을 구비한다.
또한, 제1 부분반사면(36a)과 제2 부분반사면(36b)은 분단 개소(33a)를 보완하여 캐비티(13)를 포위하고 있다. 그 결과, 발광소자(22)의 광의 누설을 보완할 수 있다.
그 후에는 제2 실시형태와 마찬가지로 소성, 발광소자(22)를 배치, 형광체를 포함한 수지(113)를 충전하여, 발광 디바이스를 제작한다.
상기 구성에 의해, 제2 실시형태에서는 제1 리플렉터(31)의 분단 개소(33a)에서 새고 있던 광이 있지만, 제3 실시형태에서는 제1 부분반사면(36a)에서 새는 광을 제2 부분반사면(36b)에서 반사할 수 있도록 보완하고 있기 때문에, 보다 발광 강도가 향상한다.
(제4 실시형태)
제4 실시형태에 대해서, 도 16에 의해서 설명한다. 도 16은 제3 실시형태에서의 발광 디바이스(16)의 제2 리플렉터(32)를 단속적으로 한 제2 리플렉터(35)로 하여, 한층 더 증가시킨 것이다. 그 이외는 제3 실시형태와 동일하게 제조했다.
제2 리플렉터(35)에도 분단 개소를 형성함으로써, 기체(11)와 제2 리플렉터(35)와의 열팽창을 완화할 수 있고, 소성 후의 휘어짐을 감소할 수 있으며, 제2 실시형태 및 제3 실시형태보다 휘어짐을 없게 할 수 있다.
또, 본 발명의 각부 구성은 상기 제2 내지 제4 실시형태에 한정하지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하다.

Claims (12)

  1. 세라믹제의 기체(基體)와, 이 기체의 상면에 설치되어, 발광소자를 수용하기 위한 캐비티가 내측에 형성되어 있는 세라믹제의 프레임체를 구비하고, 상기 기체에는 상기 캐비티의 아래쪽 위치에 광반사판이 그 광반사면을 위쪽으로 향한 자세로 매설되어 있으며, 상기 광반사판의 광반사면과 상기 기체의 상면과의 사이에는 이 기체를 형성하는 세라믹의 일부가 개재하고, 적어도 이 일부는 광투과성을 가지고 있는 발광소자용 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광반사판은 금속으로 형성되고, 상기 기체는 상기 광반사판을 형성하는 금속과의 동시(同時)소성이 가능한 저온동시소성 세라믹으로 형성되어 있는 발광소자용 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체와 광반사판은 복수의 세라믹 시트가 적층됨과 동시에 인접하는 한 쌍의 세라믹 시트 사이에 광반사판이 되는 금속층을 개재한 적층체를 소성하는 것에 의해 제작되어 있는 발광소자용 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체의 상면 내에서 상기 캐비티의 바닥면이 되는 영역의 적어도 일부의 영역에 이 기체를 형성하는 세라믹의 노출면으로 이루어진 제2 광반사면이 형성되어 있는 발광소자용 패키지.
  5. 청구항 1에 기재한 발광소자용 패키지와, 이 발광소자용 패키지에 탑재된 발광소자를 구비하고, 이 발광소자는 상기 발광소자용 패키지의 프레임체의 내측에 형성되어 있는 캐비티 내에 수용되어 있는 발광 디바이스.
  6. 세라믹 재료로 이루어진 기체와, 동일하게 세라믹 재료로 이루어지고, 상기 기체의 상면에 설치된 프레임체와, 상기 프레임체의 내주면과 상기 기체의 상면으로 구성되는 캐비티 내에 배치된 발광소자를 구비하며, 상기 프레임체의 내부에는 금속재료로 이루어지고, 상기 발광소자가 발하는 광을 반사하는 제1 리플렉터가 매설되어 있는 발광 디바이스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 리플렉터는 상기 기체의 상면에 대략 수직이고, 상기 발광소자가 발하는 광을 상기 캐비티 내로 향하여 반사하는 제1 반사면을 가지고 있는 발광 디바이스.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 반사면은 상기 캐비티를 단속적으로 포위하도록 늘어선 복수의 제1 부분반사면을 구비하고 있는 발광 디바이스.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 반사면은 상기 제1 부분반사면보다도 외측의 위치에서 상기 캐비티를 단속적으로 포위하도록 늘어선 복수의 제2 부분반사면을 구비하고, 상기 제1 부분반사면과 제2 부분반사면은 서로의 분단 개소를 보완하여 상기 캐비티를 포위하고 있는 발광 디바이스.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 기체의 내부에는 금속재료로 이루어지고, 상기 발광소자가 발하는 광을 반사하는 제2 리플렉터가 매설되어 있는 발광 디바이스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 리플렉터는 상기 기체의 상면과 대략 평행하고, 상기 발광소자가 발하는 광을 상기 캐비티 내로 향하여 반사하는 제2 반사면을 가지고 있는 발광 디바이스.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 리플렉터는 상기 기체의 내부까지 연장하여 상기 제2 리플렉터와 접속되어 있는 발광 디바이스.
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