WO2012029684A1 - 発光装置、発光装置用パッケージ及び発光装置用パッケージの製造方法 - Google Patents

発光装置、発光装置用パッケージ及び発光装置用パッケージの製造方法 Download PDF

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卓磨 人見
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    • H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device in which a light emitting element is housed in a package.
  • the present invention also relates to a light emitting device package that houses a light emitting element, and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 1 A conventional light emitting device is disclosed in Patent Document 1.
  • This light-emitting device includes a package formed of a sintered body mainly composed of ceramics such as alumina ceramics and glass ceramics.
  • the package is formed into a porous material having pores by gaps formed between the ceramic raw material particles after the ceramic raw material is formed into a predetermined shape and fired.
  • the package has a base on which a wiring conductor is formed and an annular reflecting portion that is bonded and fixed on the base.
  • a light emitting element such as an LED is housed inside the reflecting portion, and the light emitting element is connected to the wiring conductor by wire bonding or the like. Then, the light emitting element is sealed by filling the inside of the reflection portion with a sealing material made of a transparent resin.
  • the light emitted from the light emitting element is guided through the sealing material, reflected by the substrate surface and the inner wall of the reflecting portion, and guided upward. Thereby, light is emitted in a predetermined range from the upper surface of the light emitting device.
  • the sealing material penetrates into the pores on the surface of the base and the reflection part. Thereby, the adhering strength between the sealing material and the package can be improved. Also, the amount of reflected light at the interface between the ceramic particles and the pores increases due to the difference in refractive index between the ceramic particles and the pores. Thereby, the reflectance of a package can improve and the light emission efficiency of a light-emitting device can be improved.
  • the pore content varies depending on the processing conditions such as pressure and temperature during molding and firing. To do. For this reason, in order to obtain a package having pores with a desired content, it is necessary to control the processing conditions during molding and firing with high accuracy. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the package and the light emitting device is increased.
  • the present invention provides a method for manufacturing a package for a light-emitting device that contains ceramics as a main component, houses a light-emitting element, and reflects light emitted from the light-emitting element in a predetermined direction.
  • the light emitting device package mixes the ceramic raw material and the spacers in the mixing step to generate a mixture.
  • the mixture is formed into a predetermined shape and fired in a firing step, thereby forming a sintered body mainly composed of ceramics.
  • the spacer made of resin burns and disappears by heating during firing, and pores are formed between the ceramic particles due to the disappearance of the spacer.
  • the present invention is characterized in that, in the method for manufacturing a package for a light emitting device having the above-described structure, the spacer is formed into a polyhedron having a spherical shape or a polygon having an obtuse internal angle. According to this configuration, formation of pores having a sharp shape such as a star shape is prevented.
  • the present invention is characterized in that, in the method for manufacturing a package for a light emitting device having the above-described structure, the spacer has a particle size larger than 190 nm. According to this configuration, visible light can be reflected at the interface of the pores.
  • the present invention provides the light emitting device package manufacturing method having the above-described structure, wherein the mixture includes a raw material of a high refractive index material having a higher refractive index than the ceramic, and the average diameter of the pores of the sintered body is D1,
  • the volume content is V1
  • the average diameter of the high refractive index material is D2
  • the volume content is V2
  • the relationship is V1 / D1> V2 / D2.
  • a high refractive index material, a ceramic material, and a spacer are mixed in the mixing step to produce a mixture, and the sintered body is formed by firing in the firing step.
  • the light incident on the light emitting device package is reflected at the interface between the ceramic particles and the pores and at the interface between the ceramic particles and the high refractive index material particles.
  • the surface area of the pores in the sintered body is larger than the surface area of the high refractive index material, even if the difference in refractive index between the ceramic and the high refractive index material is small, it is possible to suppress a decrease in luminous efficiency.
  • a difference in refractive index between the ceramic and the pore is larger than a difference in refractive index between the ceramic and the high refractive index material.
  • the present invention is characterized in that, in the method of manufacturing a light emitting device package having the above-described structure, the ceramic is made of glass ceramics including glass.
  • the present invention also provides a light emitting device package that contains ceramics as a main component, houses a light emitting element, and reflects light emitted from the light emitting element in a predetermined direction, and mixes and fires a ceramic material and a spacer made of granular resin. And having pores formed by the combustion of the spacer.
  • the present invention is characterized in that, in the light emitting device package having the above-described configuration, the spacer is formed in a polyhedron having a spherical shape or a polygon having an obtuse internal angle.
  • the present invention is also characterized in that, in the light emitting device package having the above-described configuration, the spacer has a particle size larger than 190 nm.
  • the light emitting device package of the present invention includes a high refractive index material having a refractive index higher than that of the ceramic, wherein the pores have an average diameter of D1, a volume content of V1, and the high refractive index material. It is characterized by having a relationship of V1 / D1> V2 / D2, where the average diameter is D2 and the volume content is V2.
  • the present invention is also characterized in that, in the light emitting device package configured as described above, a difference in refractive index between the ceramic and the pore is larger than a difference in refractive index between the ceramic and the high refractive index material.
  • the present invention is characterized in that, in the light emitting device package configured as described above, the ceramic is made of glass ceramics including glass.
  • the light-emitting device of the present invention is characterized in that the light-emitting element is housed in the light-emitting device package having the above-described configuration.
  • the light emitting device package has the pores formed by the combustion of the spacers by mixing and firing the ceramic raw material and the spacer made of the granular resin.
  • the package can be easily formed. Therefore, the manufacturing cost of the light emitting device package and the light emitting device can be reduced.
  • FIG. 1 The perspective view which shows the light-emitting device of embodiment of this invention.
  • Front sectional drawing which shows the light-emitting device of embodiment of this invention
  • the conceptual diagram which shows the internal cross section of the package of the light-emitting device of embodiment of this invention.
  • Process drawing which shows the manufacturing process of the package of the light-emitting device of embodiment of this invention
  • FIG. 1 is a perspective view showing a light emitting device according to an embodiment.
  • the light-emitting device 1 includes a sintered package 10 whose main component is ceramics 21 (see FIG. 3). As will be described in detail later, the ceramic 21 may or may not contain a glass component.
  • a hole 10a for accommodating the light emitting element 2 made of LED is recessed. Light emitted from the light emitting element 2 is reflected by the peripheral wall and the bottom wall of the hole 10a and guided in a predetermined direction.
  • the hole 10 a is filled with a sealing material 3 for sealing the light emitting element 2.
  • the sealing material 3 is made of a transparent resin containing dispersed phosphor particles for wavelength conversion of light.
  • the light emitting element 2 emits blue light, and the phosphor converts the wavelength of the blue light into yellow light.
  • FIG. 2 shows a front sectional view of the light emitting device 1.
  • the package 10 is formed by laminating a plurality of ceramic sheets 12.
  • the ceramic sheet 12 at the top of the package 10 is formed with a through hole that forms a hole 10a.
  • the heat dissipation via 18 and the electrode via 19 penetrate the ceramic sheet 12 at the bottom of the package 10.
  • the heat radiating via 18 and the electrode via 19 are filled with a conductive material.
  • a heat transfer portion 14 is formed on the upper surface of the heat dissipation via 18, and a heat dissipation portion 16 is formed on the lower surface.
  • the light emitting element 2 is fixed on the heat transfer section 14 by adhesion or the like and is installed on the bottom surface of the hole 10a.
  • the heat generated by the light emitting element 2 is transmitted from the heat transfer section 14 to the heat radiating section 16 through the heat radiating via 18 and radiated.
  • a terminal 13 is formed on the upper surface of the electrode via 19, and an electrode 17 is formed on the lower surface.
  • the terminal 13 and the electrode 17 are electrically connected by the electrode via 19.
  • the light emitting element 2 is connected to the terminal 13 by wire bonding of the wire 4.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing an internal cross section of the package 10.
  • the package 10 mainly composed of the ceramic 21 contains particles of the high refractive index material 23 and pores 22.
  • the ceramic 21 for example, glass ceramics containing borosilicate glass and alumina, glass ceramics containing soda lime glass and alumina, aluminum nitride, alumina, or the like can be used.
  • the high refractive index material 23 is made of a material having a higher refractive index than the ceramic 21.
  • the high refractive index material 23 for example, tantalum pentoxide, niobium pentoxide, titanium oxide, barium oxide, barium sulfate, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, or the like can be used.
  • the pores 22 are formed by burning spacers mixed before firing.
  • the diameter of the pores 22 is formed larger than 190 nm.
  • FIG. 4 is a process diagram showing the manufacturing process of the package 10.
  • a raw material of ceramic 21 (ceramic raw material), a raw material of high refractive index material 23, and a spacer made of granular resin are mixed to generate a mixture.
  • the raw material of the ceramic raw material and the high refractive index material 23 is formed of, for example, powder pulverized to a predetermined particle size.
  • the spacer is made of a resin, polyethylene, polypropylene, nylon, acrylic, or the like that can be burned in a baking process described later to form pores 22 and burnable at the baking temperature is used.
  • the spacer is formed in a size and shape corresponding to the pores 22 having a desired size and shape.
  • the spacer is formed in a shape having a sharp portion such as a star shape, cracks may be generated from the pores 22 in the package 10 due to heating or the like during wire bonding when the content rate of the pores 22 is large.
  • the spacer is formed in a polyhedron having a spherical shape without a sharp portion or a polygon having an obtuse internal angle.
  • the spacer is formed to have a particle size larger than 190 nm, which is a half wavelength of the lower limit wavelength of visible light.
  • the pores 22 can be formed with a diameter larger than 190 nm. Therefore, when visible light enters the package 10, the light does not pass through the pores 22, and the light can be reflected at the interfaces of the pores 22.
  • the mixture generated in the mixing step is pressurized and formed into a sheet having a thickness of 0.1 mm, for example, to form the material of the ceramic sheet 12.
  • the material of the ceramic sheet 12 is punched to form through holes that serve as the hole 10a, the heat dissipation via 18, and the electrode via 19.
  • conductors to be terminals 13, electrodes 17, heat transfer portions 14, and heat dissipation portions 16 are formed on the material of the ceramic sheet 12 by printing.
  • the materials of the ceramic sheets 12 are temporarily pressed and laminated by low-temperature heating. Thereby, the material of the housing 10 is formed.
  • the material of the housing 10 is fired at about 900 ° C. in a firing furnace, and a sintered body of the housing 10 is formed. At this time, since the spacer is made of resin, it burns to form pores 22.
  • the terminal 13, the electrode 17, the heat transfer part 14, and the heat dissipation part 16 are plated. Thereby, the housing 10 is obtained.
  • the blue light emitted from the light emitting element 2 is guided through the sealing material 3 and is converted into yellow light when reaching the phosphor. Then, the wavelength-converted yellow light and the blue light that does not reach the phosphor are mixed, and white light is emitted from the upper surface of the hole 10a.
  • the light guided through the sealing material 3 is reflected by the bottom wall and the peripheral wall of the hole 10a of the housing 10 and is emitted from the upper surface of the hole 10a. Thereby, the light-emitting device 1 emits light in a range corresponding to the size of the hole 10a.
  • the package 10 At this time, light incident on the package 10 is reflected at the interface between the particles of the ceramics 21 and the pores 22 due to the difference in refractive index, and is also reflected at the interface between the particles of the ceramics 21 and the particles of the high refractive index material 23. For this reason, by containing the high refractive index material 23 in the package 10, the content of the pores 22 can be reduced and the strength of the package 10 can be improved without reducing the amount of reflected light. Since the refractive index of the medium varies depending on the wavelength, the ceramic 21 and the high refractive index material 23 are selected according to the wavelength of light used.
  • the refractive index of the pores 22 is about 1.0.
  • the ceramic 21 for example, when glass ceramics mainly composed of zinc borosilicate glass and alumina are used, the refractive index of zinc borosilicate glass is about 1.4, and the refractive index of alumina is about 1.5.
  • the high refractive index material 23 the refractive index of zirconium oxide is about 2.0.
  • the difference in refractive index between the ceramic 21 and the pores 22 is 0.4 to 0.5, and the difference in refractive index between the ceramic 21 and the high refractive index material 23 is 0.5 to 0.6. For this reason, the same amount of light is reflected at the interface between the pores 22 and the high refractive index material 23.
  • the higher refractive index material 23 is desirable because the reflected light increases when the refractive index difference with the ceramic 21 is larger.
  • the high refractive index material 23 such as zirconium oxide having a large refractive index difference from the ceramic 21 is very expensive.
  • the difference in refractive index with the ceramic 21 is reduced.
  • the refractive index is about 1.7, so the difference in refractive index from the ceramic 21 is 0.2 to 0.3.
  • the high refractive index material 23 having a small difference in refractive index with the ceramic 21 is included, the amount of reflected light of the package 10 is reduced. For this reason, it is more desirable to form the package 10 so that the total surface area of the pores 22 is larger than the total surface area of the high refractive index material 23.
  • the mixing step when the average diameter of the spacer is D1, the volume content is V1, the average diameter of the raw material of the high refractive index material 23 is D2, and the volume content is V2, V1 / D1> V2 / D2.
  • the mixture is formed so as to have the following relationship.
  • the average diameter of the pores 22 of the sintered body of the housing 10 is D1
  • the volume content is V1
  • the average diameter of the high refractive index material 23 is D2
  • the volume content is V2.
  • the sintered body of the housing 10 has a relationship of V1 / D1> V2 / D2, and the total surface area of the pores 22 can be made larger than the total surface area of the high refractive index material 23.
  • the strength of the housing 10 can be maintained at an appropriate volume content V1 of the pores 22 and the total surface area of the pores 22 can be increased.
  • the glass ceramics are produced, for example, by adding an additive to a borosilicate glass system to produce a glass, then pulverizing it to form a powder, and mixing with a ceramic powder such as alumina.
  • the refractive index can be changed by adding barium oxide, zinc oxide, titanium oxide or the like as an additive in the borosilicate glass system.
  • the average refractive index of the ceramics 21 made of glass ceramics can be made larger than 1.5, for example.
  • the difference in refractive index between the ceramic 21 and the pores 22 can be increased, and the light reflected at the interface of the pores 22 can be increased.
  • the difference in refractive index between the ceramic 21 and the high refractive index material 23 is smaller than the difference in refractive index between the ceramic 21 and the pores 22, but the surface area of the pores 22 is larger than the surface area of the high refractive index material 23.
  • the luminous efficiency can be improved.
  • the package 10 has the pores 22 formed by burning the spacers made by mixing the ceramic raw material and the granular resin and burning the spacers. Therefore, the package 10 having pores having a desired content rate. Can be easily formed. Therefore, the manufacturing cost of the package 10 and the light emitting device 1 can be reduced.
  • the spacer is formed in a polyhedron having a spherical shape or a polygon having an obtuse angle, the formation of sharp pores 22 such as a star shape can be prevented, and the strength of the package 10 can be improved.
  • the spacer has a particle diameter larger than 190 nm, the pores 22 are formed with a diameter larger than 190 nm. Therefore, visible light incident on the package 10 can be reflected at the interface of the pores 22 without being transmitted.
  • the package 10 contains the high refractive index material 23, the content of the pores 22 can be reduced and the strength of the package 10 can be maintained without reducing the amount of reflected light of the package 10.
  • the average diameter of the pores 22 is D1
  • the volume content is V1
  • the average diameter of the high refractive index material 23 is D2
  • the volume content is V2, V1 / D1> V2 / D2. Therefore, even if the difference in refractive index between the ceramic 21 and the high refractive index material 23 is small, a decrease in light emission efficiency can be suppressed.
  • the difference in refractive index between the ceramic 21 and the pores 22 is larger than the difference in refractive index between the ceramic 21 and the high refractive index material 23, the inexpensive high refractive index material 23 with a small difference in refractive index from the ceramic 21. Can be used.
  • the high refractive index material 23 is contained in the package 10, but the high refractive index material 23 may be omitted.
  • the present invention can be used for an edge light type backlight, a light source for a scanner, an LED illumination, etc., in which a light emitting device in which a light emitting element is housed in a light emitting device package is mounted.

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Abstract

【課題】製造コストを削減できる発光装置用パッケージ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】セラミックスを主成分とし、発光素子２を収納するとともに発光素子２の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージ１０の製造方法において、セラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して混合物を生成する混合工程と、該混合物を焼成してスペーサの燃焼により形成される気孔２２を有した焼結体を形成する焼成工程とを備えた。

Description

発光装置、発光装置用パッケージ及び発光装置用パッケージの製造方法
　本発明は、パッケージ内に発光素子を収納した発光装置に関する。また本発明は、発光素子を収納する発光装置用パッケージ及びその製造方法に関する。
　従来の発光装置は特許文献１に開示されている。この発光装置はアルミナセラミックスやガラスセラミックス等のセラミックスを主成分とする焼結体により形成されたパッケージを備えている。パッケージはセラミックス原料を所定形状に成形した後に焼成され、セラミックス原料の粒子間に生じる隙間によって気孔を有した多孔質に形成される。
　パッケージは配線導体を形成した基体と基体上に接着固定される環状の反射部とを有している。反射部の内部にはＬＥＤ等の発光素子が収納され、発光素子はワイヤーボンディング等により配線導体に接続される。そして、反射部の内部に透明樹脂から成る封止材を充填して発光素子が封止される。
　発光素子の発光は封止材を導光し、基体表面及び反射部の内壁で反射して上方に導かれる。これにより、発光装置の上面から所定の範囲に光が出射される。
　パッケージは気孔を有するため、封止材が基体及び反射部の表面の気孔内に浸透する。これにより、封止材とパッケージとの固着強度を向上させることができる。また、セラミックスの粒子と気孔との屈折率の差によって両者の界面での反射光量が増加する。これにより、パッケージの反射率が向上して発光装置の発光効率を向上させることができる。
特開２００７－２２７８６８号公報（第５頁－第１４頁、第１図）
　しかしながら、上記従来の発光装置によると、パッケージの気孔が成形時にセラミックス原料の粒子間に生じる隙間によって形成されるため、成形時や焼成時の圧力や温度等の加工条件によって気孔の含有率が変動する。このため、所望の含有率の気孔を有するパッケージを得るために成形時や焼成時の加工条件を高精度に制御する必要がある。従って、パッケージ及び発光装置の製造コストが大きくなる問題があった。
　本発明は、製造コストを削減できる発光装置用パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、製造コストを削減できる発光装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、セラミックスを主成分とし、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージの製造方法において、セラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して混合物を生成する混合工程と、前記混合物を焼成して前記スペーサの燃焼により形成される気孔を有した焼結体を形成する焼成工程とを備えたことを特徴としている。
　この構成によると、発光装置用パッケージは混合工程でセラミックス原料とスペーサとを混合して混合物が生成される。混合物は所定の形状に成形して焼成工程で焼成され、セラミックスを主成分とした焼結体が形成される。この時、樹脂から成るスペーサが焼成時の加熱によって燃焼して消滅し、セラミックスの粒子間にはスペーサの消滅による気孔が形成される。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージの製造方法において、前記スペーサが球状または内角が鈍角の多角形による多面体に形成されることを特徴としている。この構成によると、星形等の尖鋭な形状の気孔の形成が防止される。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージの製造方法において、前記スペーサの粒径が１９０ｎｍよりも大きいことを特徴としている。この構成によると、気孔の界面で可視光を反射させることができる。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージの製造方法において、前記混合物が前記セラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材の原料を含み、前記焼結体の前記気孔の平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、前記高屈折率材の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有することを特徴としている。
　この構成によると、混合工程で高屈折率材の原料、セラミックス原料及びスペーサを混合して混合物が生成され、焼成工程で焼成して焼結体が形成される。発光装置用パッケージに入射する光はセラミックスの粒子と気孔との界面で反射するとともに、セラミックスの粒子と高屈折率材の粒子との界面で反射する。これにより、発光効率を低下させずに発光装置用パッケージの気孔の含有率を低くして発光装置用パッケージの強度を向上することができる。この時、焼結体内の気孔の表面積が高屈折率材の表面積よりも大きいため、セラミックスと高屈折率材との屈折率の差が小さくても発光効率の低下を抑制することができる。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージの製造方法において、前記セラミックスと前記気孔との屈折率の差が前記セラミックスと前記高屈折率材との屈折率の差よりも大きいことを特徴としている。この構成によると、セラミックスとの屈折率の差が小さい安価な高屈折率材を用いることができる。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージの製造方法において、前記セラミックスがガラスを含むガラスセラミックスから成ることを特徴としている。
　また本発明は、セラミックスを主成分とし、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージにおいて、セラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して焼成し、前記スペーサの燃焼により形成された気孔を有することを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記スペーサが球状または内角が鈍角の多角形による多面体に形成されることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記スペーサの粒径が１９０ｎｍよりも大きいことを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記セラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材を含み、前記気孔の平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、前記高屈折率材の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有することを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記セラミックスと前記気孔との屈折率の差が前記セラミックスと前記高屈折率材との屈折率の差よりも大きいことを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の発光装置用パッケージにおいて、前記セラミックスがガラスを含むガラスセラミックスから成ることを特徴としている。
　また本発明の発光装置は、上記各構成の発光装置用パッケージ内に発光素子を収納したことを特徴としている。
　本発明によると、発光装置用パッケージがセラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して焼成し、スペーサの燃焼により形成された気孔を有するので、所望の含有率の気孔を有した発光装置用パッケージを容易に形成することができる。従って、発光装置用パッケージ及び発光装置の製造コストを削減することができる。
本発明の実施形態の発光装置を示す斜視図 本発明の実施形態の発光装置を示す正面断面図 本発明の実施形態の発光装置のパッケージの内部断面を示す概念図 本発明の実施形態の発光装置のパッケージの製造工程を示す工程図
　以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の発光装置を示す斜視図ある。発光装置１はセラミックス２１（図３参照）を主成分とした焼結体のパッケージ１０を備えている。詳細を後述するように、セラミックス２１はガラス成分を含んでもよく、含まなくてもよい。パッケージ１０の上面にはＬＥＤから成る発光素子２を収納する孔部１０ａが凹設される。発光素子２の発光は孔部１０ａの周壁及び底壁で反射して所定方向に導かれる。
　孔部１０ａには発光素子２を封止する封止材３が充填される。封止材３は光を波長変換する蛍光体の粒子を分散して含有した透明樹脂から成る。本実施形態では発光素子２は青色光を発光し、蛍光体は青色光を黄色光に波長変換する。
　図２は発光装置１の正面断面図を示している。パッケージ１０は複数のセラミックシート１２を積層して形成される。パッケージ１０の上部のセラミックシート１２には孔部１０ａを形成する貫通孔が形成される。パッケージ１０の下部のセラミックシート１２には放熱ビア１８及び電極ビア１９が貫通する。放熱ビア１８及び電極ビア１９には導電性材料が充填される。放熱ビア１８の上面には伝熱部１４が形成され、下面には放熱部１６が形成される。
　発光素子２は接着等により伝熱部１４上に固着して孔部１０ａの底面に設置される。発光素子２の発熱は伝熱部１４から放熱ビア１８を介して放熱部１６に伝えられて放熱する。電極ビア１９の上面には端子１３が形成され、下面には電極１７が形成される。電極ビア１９によって端子１３と電極１７とが導通する。発光素子２はワイヤー４をワイヤーボンディングして端子１３に接続される。
　図３はパッケージ１０の内部断面を示す概念図である。セラミックス２１を主成分とするパッケージ１０内には高屈折率材２３の粒子及び気孔２２が含有される。セラミックス２１として、例えば、ホウ珪酸ガラス及びアルミナを含むガラスセラミックス、ソーダ石灰ガラス及びアルミナを含むガラスセラミックス、窒化アルミニウム、アルミナ等を用いることができる。
　高屈折率材２３はセラミックス２１よりも屈折率の高い材料により形成される。高屈折率材２３として、例えば、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化チタン、酸化バリウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等を用いることができる。
　気孔２２は後述するように焼成前に混合されるスペーサの燃焼によって形成される。気孔２２の径は１９０ｎｍよりも大きく形成される。
　図４はパッケージ１０の製造工程を示す工程図である。混合工程ではセラミックス２１の原料（セラミックス原料）、高屈折率材２３の原料、及び粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して混合物を生成する。セラミックス原料及び高屈折率材２３の原料は例えば、所定の粒径に粉砕された粉体により形成される。
　スペーサは樹脂から成るため後述する焼成工程で燃焼して気孔２２を形成し、焼成温度で燃焼可能なポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル等が用いられる。スペーサは所望の大きさや形状の気孔２２に応じた大きさや形状に形成される。この時、スペーサを星形等の尖鋭部分を有する形状に形成すると、気孔２２の含有率が多いときにワイヤーボンディング時の加熱等によってパッケージ１０に気孔２２からヒビが発生する場合がある。このため、スペーサは尖鋭部分を持たない球状や内角が鈍角の多角形による多面体等に形成される。
　また、スペーサは可視光の下限波長の半波長である１９０ｎｍよりも大きい粒径に形成される。これにより、気孔２２を１９０ｎｍよりも大きい径に形成することができる。従って、パッケージ１０に可視光が入射した際に光が気孔２２を透過せず、気孔２２の界面で光を反射させることができる。　
　シート形成工程では混合工程で生成した混合物を加圧して例えば、厚さ０．１ｍｍのシート状に成形し、セラミックシート１２の素材を形成する。打ち抜き工程ではセラミックシート１２の素材を打ち抜き、孔部１０ａ、放熱ビア１８及び電極ビア１９となる貫通孔を形成する。電極形成工程では印刷によってセラミックシート１２の素材上に端子１３、電極１７、伝熱部１４及び放熱部１６となる導体を形成する。
　積層工程では各セラミックシート１２の素材が低温加熱により仮圧着して積層される。これにより、ハウジング１０の素材が形成される。焼成工程ではハウジング１０の素材が焼成炉により約９００℃で焼成され、ハウジング１０の焼結体が形成される。この時、スペーサが樹脂から成るため燃焼して気孔２２が形成される。
　メッキ工程では端子１３、電極１７、伝熱部１４及び放熱部１６にメッキが施される。これにより、ハウジング１０が得られる。
　上記構成の発光装置１において、発光素子２により発光した青色光は封止材３を導光し、蛍光体に到達すると黄色光に波長変換される。そして、波長変換された黄色光と蛍光体に到達しない青色光とが混合して白色光が孔部１０ａの上面から出射される。また、封止材３を導光した光はハウジング１０の孔部１０ａの底壁及び周壁で反射して孔部１０ａの上面から出射される。これにより、発光装置１は孔部１０ａの大きさに応じた範囲に光を出射する。
　この時、パッケージ１０に入射する光は屈折率の差によってセラミックス２１の粒子と気孔２２との界面で反射するとともに、セラミックス２１の粒子と高屈折率材２３の粒子との界面で反射する。このため、パッケージ１０に高屈折率材２３を含有することにより、反射光量を低下させずに気孔２２の含有量を減らしてパッケージ１０の強度を向上させることができる。尚、媒質の屈折率は波長によって変動するため、使用される光の波長に応じてセラミックス２１及び高屈折率材２３が選定される。
　気孔２２の屈折率は約１．０である。セラミックス２１の一例として例えば、ホウ珪酸亜鉛ガラスとアルミナとを主成分とするガラスセラミックスを用いると、ホウ珪酸亜鉛ガラスの屈折率は約１．４、アルミナの屈折率は約１．５である。また、高屈折率材２３の一例として酸化ジルコニウムの屈折率は約２．０である。この時、セラミックス２１と気孔２２との屈折率の差は０．４～０．５であり、セラミックス２１と高屈折率材２３との屈折率の差は０．５～０．６である。このため、気孔２２及び高屈折率材２３の界面で同程度の量の光が反射する。
　高屈折率材２３はセラミックス２１との屈折率の差が大きい方が反射する光が増加するため望ましい。しかしながら、セラミックス２１との屈折率の差が大きい酸化ジルコニウム等の高屈折率材２３は非常に高価である。
　このため、安価な高屈折率材２３を用いると、セラミックス２１との屈折率の差が小さくなる。例えば、高屈折率材２３として酸化マグネシウムを用いると、屈折率が約１．７であるためセラミックス２１との屈折率の差が０．２～０．３となる。この時、セラミックス２１との屈折率の差が小さい高屈折率材２３が多く含まれるとパッケージ１０の反射光量が少なくなる。このため、気孔２２の総表面積が高屈折率材２３の総表面積よりも大きくなるようにパッケージ１０を形成するとより望ましい。
　即ち、混合工程において、スペーサの平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、高屈折率材２３の原料の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有するように混合物を生成する。これにより、ハウジング１０の焼結体の気孔２２の平均径がＤ１、体積含有率がＶ１となり、高屈折率材２３の平均径がＤ２、体積含有率がＶ２となる。この時、ハウジング１０の焼結体はＶ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有し、気孔２２の総表面積を高屈折率材２３の総表面積よりも大きくすることができる。また、スペーサの平均径Ｄ１を小さくすることで、適正な気孔２２の体積含有率Ｖ１でハウジング１０の強度を維持して気孔２２の総表面積を増加させることができる。
　尚、ガラスセラミックスは例えば、ホウ珪酸ガラス系に添加物を添加してガラスを作製した後粉砕して粉体に形成し、アルミナ等のセラミックスの粉体と混合して作製される。ホウ珪酸ガラス系の中で添加物として酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン等を添加することによって屈折率を変更することができる。
　これにより、ガラスセラミックスから成るセラミックス２１の平均の屈折率を例えば、１．５よりも大きくすることができる。その結果、セラミックス２１と気孔２２との屈折率の差を大きくすることができ、気孔２２の界面で反射する光を増加させることができる。この時、セラミックス２１と気孔２２との屈折率の差よりもセラミックス２１と高屈折率材２３との屈折率の差が小さくなるが、気孔２２の表面積を高屈折率材２３の表面積よりも大きくして発光効率を向上させることができる。
　本実施形態によると、パッケージ１０がセラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して焼成し、スペーサの燃焼により形成された気孔２２を有するので、所望の含有率の気孔を有したパッケージ１０を容易に形成することができる。従って、パッケージ１０及び発光装置１の製造コストを削減することができる。
　また、スペーサが球状または内角が鈍角の多角形による多面体に形成されるので、星形等の尖鋭な形状の気孔２２の形成を防止し、パッケージ１０の強度を向上することができる。
　また、スペーサの粒径が１９０ｎｍよりも大きいので、気孔２２が１９０ｎｍよりも大きい径に形成される。従って、パッケージ１０に入射した可視光を透過させずに気孔２２の界面で反射させることができる。
　また、パッケージ１０が高屈折率材２３を含有するので、パッケージ１０の反射光量を低下させずに気孔２２の含有量を減らしてパッケージ１０の強度を維持することができる。この時、気孔２２の平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、高屈折率材２３の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有するので、セラミックス２１と高屈折率材２３との屈折率の差が小さくても発光効率の低下を抑制することができる。
　また、セラミックス２１と気孔２２との屈折率の差がセラミックス２１と高屈折率材２３との屈折率の差よりも大きいので、セラミックス２１との屈折率の差が小さい安価な高屈折率材２３を用いることができる。
　本実施形態において、パッケージ１０内に高屈折率材２３を含有しているが、高屈折率材２３を省いてもよい。
　本発明によると、発光装置用パッケージ内に発光素子を収納した発光装置を搭載するエッジライト型バックライト、スキャナ用光源、ＬＥＤ照明等に利用することができる。
　　　１　　発光装置
　　　２　　発光素子
　　　３　　封止材
　　　４　　ワイヤー
　　１０　　パッケージ
　　１０ａ　孔部
　　１２　　セラミックシート
　　１３　　端子
　　１４　　伝熱部
　　１６　　放熱部
　　１７　　電極
　　１８　　放熱ビア
　　１９　　電極ビア
　　２１　　セラミックス
　　２２　　気孔
　　２３　　高屈折率材

Claims (13)

  1. 　セラミックスを主成分とし、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージの製造方法において、セラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して混合物を生成する混合工程と、前記混合物を焼成して前記スペーサの燃焼により形成される気孔を有した焼結体を形成する焼成工程とを備えたことを特徴とする発光装置用パッケージの製造方法。
  2. 　前記スペーサは球状または内角が鈍角の多角形による多面体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置用パッケージの製造方法。
  3. 　前記スペーサの粒径が１９０ｎｍよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置用パッケージの製造方法。
  4. 　前記混合物が前記セラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材の原料を含み、前記焼結体の前記気孔の平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、前記高屈折率材の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置用パッケージの製造方法。
  5. 　前記セラミックスと前記気孔との屈折率の差が前記セラミックスと前記高屈折率材との屈折率の差よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の発光装置用パッケージの製造方法。
  6. 　前記セラミックスがガラスを含むガラスセラミックスから成ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置用パッケージの製造方法。
  7. 　セラミックスを主成分とし、発光素子を収納するとともに前記発光素子の出射光を所定方向に反射させる発光装置用パッケージにおいて、セラミックス原料と粒状の樹脂から成るスペーサとを混合して焼成し、前記スペーサの燃焼により形成された気孔を有することを特徴とする発光装置用パッケージ。
  8. 　前記スペーサが球状または内角が鈍角の多角形による多面体に形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置用パッケージ。
  9. 　前記スペーサの粒径が１９０ｎｍよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の発光装置用パッケージ。
  10. 　前記セラミックスよりも屈折率の高い高屈折率材を含み、前記気孔の平均径をＤ１、体積含有率をＶ１とし、前記高屈折率材の平均径をＤ２、体積含有率をＶ２としたときに、Ｖ１／Ｄ１＞Ｖ２／Ｄ２の関係を有することを特徴とする請求項７に記載の発光装置用パッケージ。
  11. 　前記セラミックスと前記気孔との屈折率の差が前記セラミックスと前記高屈折率材との屈折率の差よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置用パッケージ。
  12. 　前記セラミックスがガラスを含むガラスセラミックスから成ることを特徴とする請求項７に記載の発光装置用パッケージ。
  13. 　請求項７に記載の発光装置用パッケージ内に発光素子を収納したことを特徴とする発光装置。
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