JP5224802B2 - 発光素子収納用パッケージ、発光装置ならびに発光素子収納用パッケージおよび発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：LED）チップや半導体レーザー（Laser Diode：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ならびに発光素子収納用パッケージおよび発光装置の製造方法に関する。

従来、発光素子を収納するためのパッケージとして、例えばセラミックスからなる発光素子収納用パッケージが知られている。図１２は従来の発光素子収納用パッケージ１０２を用いた発光装置１０１を示す。図１２(a)は発光装置１０１の平面図を示し、図１２(b)は図１２(a)の点線Ｄ−Ｄにおける断面図を示す。図１２(a)および図１２(b)において、発光素子収納用パッケージ１０２は、セラミックスからなる基体１０３を備え、基体１０３には、発光素子１０４が収納される穴部１０５が設けられている。穴部１０５の形状は平面視において円形状が一般的である。穴部１０５の底部１０９には、発光素子１０４に電気的に接続される配線導体１１０が形成されている。そして、発光装置１０１は、上記発光素子収納用パッケージ１０２の基体１０３の穴部１０５にＬＥＤ等の発光素子１０４を収納することによって作製される。発光装置１０１において、配線導体１１０を介して発光素子１０４に電圧をかけることにより、発光素子１０４はＬＥＤのｐｎ接合領域等において光を放出する。発光素子１０４から放出された光の一部は、直接穴部１０５の外部へと放出され、また、発光素子１０４から放出された光の残りは、内壁１１１又は底部１０９において反射された後に、穴部１０５の外部へと放出される。以上のようにして、発光装置１０１は光を放出する。

このような発光装置の発光素子収納用パッケージとして、例えば、特許文献１に記載の発光素子収納用パッケージが提案されている。
特開２００６−５０９１号公報

しかしながら、発光素子の形状や配置、また発光素子と配線導体との接続領域の位置等によって、発光素子から放出される光には、輝度ムラが生じる場合があった。このような場合、従来の発光装置は、穴部の形状が平面視において円形状であったため、発光素子から放出された光が穴部の内壁において均一に反射されてしまい、輝度ムラの生じた光をそのまま放出していた。

従って本発明は、上記問題に鑑み、輝度ムラの少ない光を放出する発光装置、その発光装置の製造方法、ならびにその発光装置に用いられる発光素子収納用パッケージ、およびその発光素子収納用パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

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を備え、該基体が、平面視した時、前記穴部の開口部に沿って交互に配列する凹部および凸部を有しており、前記穴部の底部が平坦で、前記凹部および前記凸部が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、前記凹部が曲線からなり、前記穴部が、前記発光素子を搭載する発光素子搭載部を有しており、前記凸部が、平面視した時、前記発光素子搭載部と対向する面を有しており、該面が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、前記穴部の内面のうち前記凹部の内面のみに金属から成る反射層が設けられていることを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、全ての前記凹部が、同一形状である。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、全ての前記凹部が、前記開口部に沿って等間隔に設けられている。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、任意の前記凹部が、他の前記凹部と対向する。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、平面視において、前記凹部の幅が前記凹部の深さより長い。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、前記穴部の内壁に、複数の反射層が互いに分離して設けられている。

本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは、前記基体が複数の前記穴部を有する。

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、前記発光素子収納用パッケージの前記穴部に収納される発光素子とを具備することを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージの製造方法は、前記基体となる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形成するグリーンシート形成工程と、前記第二セラミックグリーンシートに前記穴部の内壁の前記凹部に対応する領域を構成する数の第一貫通孔をそれぞれ形成する第一貫通孔形成工程と、前記第二セラミックグリーンシートに、前記各第一貫通孔を分断し、前記穴部の内壁の前記凸部に対応する領域を構成する第二貫通孔を形成する第二貫通孔形成工程と、前記第一セラミックグリーンシート上に前記第二セラミックグリーンシートを積層する積層工程と、積層した前記第一セラミックグリーンシートおよび前記第二セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と、前記第一貫通孔形成工程の後に、前記複数の第一貫通孔の内壁に反射層を構成する導体ペーストをそれぞれ塗布する塗布工程とを有することを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージの製造方法は、好ましくは、前記第二セラミックグリーンシートが複数枚からなり、前記積層工程において、前記各第二セラミックグリーンシートに形成した第一貫通孔および第二貫通孔が、他の前記第二セラミックグリーンシートに形成した第一貫通孔および第二貫通孔に対応するようにして、前記第一セラミックグリーンシート上に複数の前記第二セラミックグリーンシートを積層する。

本発明の発光素子収納用パッケージの製造方法は、好ましくは、前記第一貫通孔形成工程において、前記複数の第一貫通孔を前記第二貫通孔の周囲に沿うように形成する。

本発明の発光装置の製造方法は、本発明の発光素子収納用パッケージの製造方法によって得られる発光素子収納用パッケージを準備する発光素子収納用パッケージ準備工程と、前記発光素子収納用パッケージの前記穴部に、前記発光素子を収納する発光素子収納工程とを有することを特徴とする。

本発明の発光素子収納用パッケージにおける基体は、平面視において、穴部の開口部に沿って交互に配列する凹部および凸部を有する。これにより、本発明の発光素子収納用パッケージは、凹部において光を散乱させるので、本発明の発光素子収納用パッケージに発光素子を収納してなる発光装置は、輝度ムラの少ない光を放出することができる。

本発明の発光素子収納用パッケージおよびその発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の実施の形態について以下に詳細に説明する。

(第一の実施の形態)
図１は本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置を示す。図１(a)は本実施の形態の発光装置１の平面図であり、図１(b)は図１(a)の点線A−Aにおける断面図である。また、図１(c)は図１(a)の領域Ｘの部分拡大図である。図１において、発光素子収納用パッケージ２は、基体３を備えている。基体３は、発光素子４を収納する穴部５を備えており、平面視したとき、穴部５の開口部６には凹部７および凸部８が設けられている。また、穴部５の底部９には、発光素子４の電極と電気的に接続される配線導体１０が形成されている。発光装置１は、上記発光素子収納用パッケージ２の穴部５に発光素子４が収納されてなる。

図１(a)に示すように、基体３には、平面視した時、穴部５の開口部６に沿って交互に配列する凹部７および凸部８が設けられている。凹部７および凸部８が、穴部５の内壁１１に沿って、穴部５の開口部６から所定の深さだけ、穴部５の深さ方向に設けられている。凹部７において、穴部５の内壁１１は発光素子４から放出された光を反射する際に、光を散乱させる。従って、例えば、発光素子４から放出される光に輝度の強い部位がある場合、その部位に凹部７を配置すると、凹部７において輝度の強い光は散乱するので、輝度の強弱の差を解消し、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出することができる。また、発光素子４から放出される光の輝度の強弱の差が小さい場合は、開口部６に沿って等間隔に凹部７を配置することで、光を穴部５の凹部７により全面的に散乱させ、より輝度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、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う。また、穴部と接する基体の表面は、穴部の内壁と底部とを構成する。また、凹部と凸部との境界部は、凹部の最深部と凸部の先端部とを結んだ直線の中点に最も近い部位とする。

ここで、凹部７は、開口部６において、基体３が穴部５の外側に窪んでなる部位のことをいい、平面視したとき、曲線状である。また、穴部５の内壁１１において一つの凹部７に対応する領域（以下、「切欠き部」ともいう。）は、曲面状であり、平面方向における任意の断面において曲線状である。このように、凹部７が曲線状であり、また切欠き部が曲面状であることにより、角部を有する場合と比較して、発光素子４から放出された光を均一に散乱させることができる。なお、本明細書において、曲線状とは、角部を持たず、一つの曲線からなり、線上の任意の点における接線の傾きが連続して変化する形状をいう。また、曲面状とは、角部を持たず、一つの曲面からなる形状をいう。

また、凸部８は、開口部６において、基体３が穴部５の内側に突出してなる部位のことをいい、略四角形状である。なお、本明細書において、略四角形状とは、図２に示すように、各辺が直線１２または曲線１３からなり、２つの異なる直線１２と直線１２、直線１２と曲線１３、または２つの異なる曲線１３と曲線１３とが交わってなる角部１４を２つ持つ略四角形の外周の一部のことをいい、その設計上、角部１４の内角１５は４５°以上１８０°未満である。ここで、２つの異なる直線１２と直線１２とが交わって角部１４が形成されている場合、角部１４の内角１５は、直線１２と直線１２とがなす角度のことをいう。また、直線１２と曲線１３とが交わって角部１４が形成されている場合、角部１４の内角１５は、角部１４を接点としたときの曲線１３の接線１６と直線１２とがなす角度のことをいう。また、２つの異なる曲線１３と曲線１３とが交わって角部１４が形成されている場合、角部１４の内角１５は、角部１４を接点としたときのそれぞれの曲線１３の接線１６と接線１６とがなす角度のことをいう。なお、好ましくは、上記３つの場合において、角部１４の内角１５が、９０°以上１８０°未満である。

なお、第一の実施の形態においては、図１(c)に示すように、略四角形状の凸部８における、両端に角部１４を有する辺１７は曲線状である。辺１７は、辺１７全てを結ぶと略円形となるよう形成されているので、穴部５の内壁１１の辺１７に対応する領域において、発光素子４から放出された光を一定の反射角で反射することができ、この領域においては光の散乱を低減させる。従って、発光装置１は、内壁１１の凹部７に対応する領域においてより光を散乱させ、輝度ムラの少ない光を効率よく放出することができる。

そして、凸部８の辺１７と、この凸部８に隣接する凹部７の境界部２０同士を結んだ直線とが重ならないようにすることが好ましい。これらの場合、凸部８の角部１４における光の不均一な散乱を低減し、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出できる。なお、図１(c)に示すように、凸部８が略四角形形状である場合、凸部８の２つの角部１４のうち、凸部８に隣接する凹部７側の角部１４を、凸部８の先端部とする。そして、凸部８に隣接する凹部７側の角部１４と凹部７の最深部１８とを結んだ直線の中点１９に最も近い部位を、凹部７と凸部８との境界部２０とする。

また、凹部７および凸部８は、穴部５の開口部６から底部９に渡って設けられていることが好ましい。この場合、凹部７は、開口部６から底部９に渡る表面において、光を散乱させることができる。また、図１(b)に示すように、凹部７における内壁１１は、底部９に対して垂直であり、穴部５の開口部６から底部９に渡って直線状である。内壁１１が直線状であることにより、発光素子４から穴部５の内壁１１方向に放出された光のうち、発光素子４の発光面よりも基体１の上面側に放出された光を、底部９側に向かって反射することを抑制し、基体３の上面側に向かって反射することができるので、発光装置１から放出される光の輝度の低減を抑制することができる。なお、内壁１１が直線状とは、内壁１１の表面が微小な凹凸を有していてもよい。例えば、内壁１１の表面が微小な凹凸を有する場合、発光素子４から放出された光を底部９に向かって反射することを抑制できればよく、凹凸の段差が１０μｍ以下程度にしておくことが好ましい。

また、穴部５の底部９は平坦であり、例えば、複数の発光素子４が収納される場合は、発光素子４間にしきりがない。底部９が平坦であると、それぞれの発光素子４から放出された光は穴部５全体に分散し、穴部５の内壁１１において反射するので、良好に光を散乱させ、発光装置１は、輝度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、底部が平坦であるとは、それぞれの発光素子から放出された光を遮るしきりが底部にないことを示し、底部が曲面であったり、屈曲していたり、光を遮らない程度の微小な凹凸を有してもよい。

なお、本実施の形態による発光装置１においては、発光素子４から放出される光の輝度にばらつきがある場合、凹部７は、光の輝度が強い領域と一致するように設けられている。例えば、発光素子４と配線導体１０との接続領域に大きな電流が流れると、その領域の光の輝度は他の領域の光の輝度と比べて高くなる場合がある。また、発光素子４の形状により、発光素子４から放出される光に輝度の差が生じる場合もある。これらの場合、凹部７を光の輝度が強い領域と一致するように配置すると、凹部７において輝度の強い部位の光が散乱する。従って、光の輝度の強弱の差が減り、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出させることができる。

穴部５の内壁１１において、光の輝度ムラが生じる場合として、例えば、光の輝度ムラが対称的に生じる場合がある。この場合、凹部７が他の凹部７と対向していると、輝度が強い領域に凹部７を配置させることができるので、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出することができる。

また、穴部５の内壁１１において、光の輝度の強弱の差が同程度である場合もある。この場合、全ての凹部７は、平面視において、同一形状であると、各領域における光の輝度の強弱の差を同程度に緩和させることができるので、発光装置１はムラの少ない光を放出することができる。

また、穴部５の内壁１１において、光の輝度ムラが等間隔に生じる場合もある。この場合、全ての凹部７が、平面視において、穴部５の開口部６に沿って等間隔に設けられていると、輝度が強い領域に凹部７を配置させることができるので、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出することができる。

なお、穴部５の内壁１１において、光の輝度の強弱の差が少ない場合には、全ての凹部７は、平面視において、同一形状であるとよい。各領域における光の輝度の強弱の差を同程度に緩和させることができるので、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出することができる。また、全ての凹部７が、平面視において、穴部５の開口部６に沿って等間隔に設けられていてもよい。穴部５の内壁１１の特定の偏った領域の凹部７において、光が散乱することはないので、発光装置１は輝度ムラの少ない光を放出することができる。

また、図１(c)に示すように、平面視における凹部７の形状は、凹部７の幅２１が凹部７の深さ２２より長い。凹部７の幅２１を凹部７の深さ２２より長くすることにより、輝度ムラの少ない光を放出しつつ、発光素子収納用パッケージ２を小型化することができる。なお、本明細書において、凹部の幅とは、凹部の両端の境界部間の距離のことをいい、凹部の深さとは凹部の幅となる直線と凹部の最深部との最短距離のことをいう。

基体３は、例えばセラミックスや樹脂などの絶縁材料からなる。なお、発光素子４から放出された光を効率良く反射することができるので、絶縁材料は白色であるとよい。セラミックスからなる場合、基体３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、またはガラスセラミックス等からなるセラミック層が複数層積層してなる。このように積層することにより、配線導体１０を基体３の内部に３次元的に配線できるので、配線の高密度化および発光素子収納用パッケージ２の小型化が可能となる。

基体３の穴部５の底部９には、発光素子４の電極が電気的に接続される配線導体１０が形成されている。発光素子４の電極は、配線導体１０に、例えば、ワイヤボンディング方式またはフリップチップ方式で電気的に接続されている。配線導体１０は、タングステン、モリブデン、銅、または銀等の金属粉末を焼成して得られたメタライズにより形成される。なお、配線導体１０の露出する表面には、電解めっき法または無電解めっき法により、ニッケル、金、銀、白金、またはパラジウム等のめっき金属層を被着することが好ましい。

穴部５に収納される発光素子４は、１つであっても複数であってもよい。特に、異なる波長の光を放出する複数の発光素子４を用いる場合、凹部７において光が散乱することにより、発光装置１から放出される光の色調ムラを低減させることができる。例えば、発光素子４として赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを用いた場合、本実施の形態の発光装置１は、色調ムラの少ない白色光を放出することができる。なお、配線導体１０は、複数の発光素子４に合わせてそれぞれ形成される。

なお、第一の実施の形態において、平面視における穴部５の形状は、開口部６に沿って交互に配列する凹部７および凸部８を有する円形状であるとしたが、開口部６に沿って交互に配列する凹部７および凸部８を有していればよく、楕円形状、長円形状、略多角形状等でもよい。

また、凹部７は曲線状であるとしたが、曲線状とは限らず、略四角形状または略四角形状以外の略多角形状等でもよい。例えば、発光素子収納用パッケージに小型化が求められる場合、凹部を、両端に角部を有する辺が直線である略四角形状とすると、凹部の深さを小さくすることができるので、発光素子収納用パッケージを小型化できる。なお、本明細書において、略四角形状以外の略多角形状とは、各辺が直線または曲線からなり、２つの異なる直線と直線、直線と曲線、または２つの異なる曲線と曲線とが交わってなる角部を３つ以上持つ略多角形の外周の一部のことをいい、その設計上、角部の内角は４５°以上１８０°未満である。なお、略四角形状以外の略多角形状の角部の内角は、略四角形状の角部の内角と同様の部位の角度のことをいう。

図３は本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージ２を用いた発光装置１の変形例を示す部分拡大図である。図１において、凸部８は、曲線状である辺１７を有する略四角形状であるとしたが、図３に示すように、凸部８は、曲線状でもよい。また、凸部８は、略四角形以外の略多角形状等でもよい。このように凸部８が略四角形以外の略多角形状または曲線状であることにより、凸部８において光は均一に散乱し、発光装置１から放出される光の輝度ムラを低減できる。

なお、凹部７および凸部８は、穴部５の開口部６から底部９に渡って設けられているとは限らず、断面視において、穴部５の内壁１１の一部に設けられていてもよい。

また、図１(b)において、断面視における穴部５の内壁１１は、底部９に対して垂直であるが、傾斜していてもよい。図４は本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージ２を用いた発光装置１の変形例を示す断面図である。この発光素子収納用パッケージ２の基体３の穴部５は、底部９側から基体３の上面側に向かって広がっている。これにより、発光素子４から放出される光を外部に均一かつ効率良く放出することができ、発光装置１の発光効率を高めることができる。なお、本変形例において、底部９側から基体３の上面側に向かって穴部５全体が広がっていてもよいし、穴部５のうち凹部に対応する領域のみが広がっているか、または、凸部に対応する領域のみが広がっていてもよい。

また、発光素子収納用パッケージ２の基体３の穴部５は、発光装置１の用途により、底部９側から基体３の上面側に向かって狭くなっていてもよく、放出される光の正面方向への指向性を高め、正面からの視認性を高めることができる。また、異なる波長の光を放出するために複数の発光素子４を用いる場合、穴部５内における光の反射回数が増えるため、発光装置１から放出される光の色調ムラを低減できる。

また、図１(b)において、配線導体１０は、穴部５の底部９に形成されているが、配線導体１０は、基体３の上面に形成されていてもよい。また、一方の配線導体１０を穴部５の底部９に形成し、他方の配線導体１０を基体３の上面に形成しても構わない。これらの場合には、例えば、穴部に収容された発光素子の電極と基体の上面に形成された配線導体とが、ワイヤボンディング方式等により電気的に接続される。このように、配線導体が基体の上面に形成される場合には、配線導体を底部に形成しないため、平面視において穴部の径を小さくすることができる。これにより、穴部の内壁と発光素子の距離を短くすることができるため、穴部において発光素子から放出される光の輝度の低減を抑制でき、発光装置から放出される光の輝度を向上させることができる。

さらに、枠体が基体の上面に配置されていると、枠体の開口に封止部材を充填することができるため、基体の上面に形成された配線導体が枠体の開口に充填された封止部材により保護され、発光装置の信頼性をより向上させることができる。ここで、枠体が基体の上面に配置されている発光素子収納用パッケージを用いた発光装置を図５に示す。図５(a)は発光装置１の平面図であり、図５(b)は図５(a)の点線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図５に示す発光装置１は、開口２３を有する枠体２４が基体３の上面に配置されている。そして、配線導体１０は基体３の上面に形成されており、穴部５に収容された発光素子４の電極と配線導体１０とがワイヤ線２５により電気的に接続されている。なお、枠体２４は、枠体２４の下方側から上方側に向かって広がるように、枠体２４の内壁を傾斜させておいても構わない。これにより、発光素子４から放出される光を外部に効率良く放出することができ、発光装置１の発光効率を高めることができる。

なお、枠体２４は、例えば、セラミックス、樹脂、もしくは金属材料からなる。枠体２４が絶縁材料からなる場合、基体３の場合と同様な理由により、白色であるとよい。また、枠体２４が金属材料からなる場合、枠体２４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Ｃｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ｆｅ−Ｎｉ，もしくはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等の金属材料等を好適に使用することができる。これにより、発光素子４から放出される光を枠体２４においても良好に反射させることができる。なお、枠体２４がセラミックスからなる場合、後述する基体３の製造方法と同様の方法を用いることにより製作することができる。なお、基体３と枠体２４とは接合材により接合される。例えば、基体３がセラミックス材料からなり、枠体２４が金属材料からなる場合には、基体３の上面に接合用金属層を形成しておき、この接合用金属層と枠体２４とをＡｇ−Ｃｕろう材等のろう材を用いて接合させればよい。また、基体３と枠体２４とがともにセラミックス材料からなる場合、焼結することにより基体３と枠体２４とを一体化させても構わない。また、基体３と同様に、平面視した時、枠体２４の内壁に交互に配列する凹部および凸部を形成しておいても構わない。

また、これまで説明した図１(b)、図４、および図５(b)において、配線導体１０は、基体３の下面に引き出されて外部電気回路基板の配線に接続されているが、基体３の側面あるいは上面に引き出されて外部電気回路基板の配線に接続されていてもよい。配線導体１０の配置は、発光素子４の電極との接続や外部電気回路基板の配線との接続等を考慮して決定される。

また、図１において、発光素子収納用パッケージ２には、穴部５が一つ設けられているが、複数設けられていてもよい。図６は本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置１の変形例を示す平面図である。輝度の高い光が求められる場合、図１に示す発光装置１が複数用いられてもよいが、図６に示す発光装置１は、一つの基体３に穴部５が複数設けられているので、発光装置１一つで、図１の発光装置１を複数用いた場合と同程度の輝度の光を放出できる。

また、発光素子４は、好ましくは、封止部材により封止されている。封止部材は、例えば、発光素子４を包囲したり、発光素子４の上方を覆ったり、又は穴部５に充填されたりすることにより、発光素子４を封止する。また、発光素子４の電極をワイヤボンディング方式により配線導体１０に接続する場合、ワイヤ線も封止部材により同様に封止される。なお、封止部材が穴部５に充填されている場合、発光素子収納用パッケージ２の基体３は、平面視した時、穴部５の開口部６に沿って交互に配列する凹部７および凸部８が設けられているので、封止部材と穴部５の内壁１１との接触面積が増え、接合強度が大きくなるので、発光素子４の発熱による封止部材の剥離を抑制できる。なお、封止部材は、例えばシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の光透過性の透明樹脂、又はガラス等の光透過性の無機材料等からなる。

次に、本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージの製造方法について、図７に基づいて説明する。図７は図１に示した発光素子収納用パッケージ２を製造する製造工程を示す。

まず、基体となる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形成する。なお、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は一枚でも複数枚でもよい。このようなセラミックグリーンシートは、例えばセラミックスが酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、または酸化マグネシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤、可塑剤、および分散剤等を添加混合して泥漿とし、これを公知のドクターブレード法等のシート成形技術により所定厚みのシート状とすることによって作製される。

次に、図７(a)に示すように、第二セラミックグリーンシート２６に、打ち抜き金型を用いて、穴部の内壁の凹部に対応する領域を構成する複数の第一貫通孔２７を打ち抜く。このように打ち抜き金型で打ち抜くことにより、凹部を容易に形成することができる。

なお、後に形成される第二貫通孔２８の周囲に沿うようにして、例えば、円形状に並ぶように各第一貫通孔２７を形成すると、基体において所望の凹部を正確に形成することができる。

次に、図７(b)に示すように、第二セラミックグリーンシート２６に、穴部の内壁の凹部に対応する領域を構成する第二貫通孔２８を、全ての第一貫通孔２７を分断するように、打ち抜き金型を用いて打ち抜く。

次に、図７(c)に示すように、第一セラミックグリーンシート２９上に、第二セラミックグリーンシート２６を積層する。ここでは、第二セラミックグリーンシート２６に形成された第一貫通孔２７および第二貫通孔２８が、他の第二セラミックグリーンシート２６の第一貫通孔２７および第二貫通孔２８に連通するように、第二セラミックグリーンシート２６を積層するとよい。これにより、凹部を穴部の開口部から底部に渡って形成することができる。

なお、凹部が穴部の開口部から底部に渡って設けられているのではなく、断面視において、穴部の内壁の一部に設けられている場合は、第一貫通孔２７および第二貫通孔２８が形成された第二セラミックグリーンシート２６と、第二貫通孔２８のみが形成された第二セラミックグリーンシート２６とを、第一貫通孔２７が凹部の位置に配置されるように、適宜積層すればよい。

最後に、積層されたセラミックグリーンシートの積層体を焼成することによって、セラミックスの焼結体からなる基体を得る。以上より図１に示した発光素子収納用パッケージ２が完成する。

なお、図示していないが、配線導体を形成するため、第一貫通孔または第二貫通孔とは別に、配線導体用貫通孔を第一セラミックグリーンシート２９に打ち抜き金型を用いて打ち抜く。そして、穴部の底部および基体の下面に配線導体を形成する場合には、スクリーン印刷法等の厚膜形成法により、第一セラミックグリーンシート２９の主面に配線導体用金属ペーストを塗布する。また、基体の内部に配線導体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、焼成工程において、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２９および第二セラミックグリーンシート２６と同時焼成することにより、配線導体１０を形成する。なお、配線導体用金属ペーストは、発光素子収納用パッケージに形成される配線導体の位置に合わせて、塗布または充填されていればよい。例えば、基体の上面に配線導体を形成する場合、または配線導体の一部が穴部の内壁に露出するように配線導体を形成する場合、第二セラミックグリーンシート２６の主面に配線導体用金属ペーストを塗布すればよい。

そして、上記の発光素子収納用パッケージの穴部に発光素子を収納し、発光素子の電極と配線導体とを電気的に接続する。そして、好ましくは、封止部材によって発光素子を封止する。以上より図１に示した発光装置１が完成する。

上記の発光素子収納用パッケージの製造方法によれば、輝度ムラの少ない光を放出する発光素子収納用パッケージを容易に作製できる。また、本実施の形態の製造方法においては、穴部の形成において、第一貫通孔２７と第二貫通孔２８とを別々の打ち抜き金型により形成する。このように単純な形状の打ち抜き金型を複数組み合わせることで、複雑な形状の穴部を形成することができるため、容易に打ち抜き金型を作製できるとともに、複雑な形状の穴部を簡便に形成することができる。

なお、各貫通孔は打ち抜き金型により形成するとしたが、例えばレーザー加工等の貫通孔形成手段を用いて形成してもよい。

また、配線導体用貫通孔を第一セラミックグリーンシート２９に打ち抜くとしたが、第二セラミックグリーンシート２６に打ち抜いてもよい。これにより、例えば、基体の上面に配線導体を引き出すことができる。

(第二の実施の形態)
図８は本発明の第二の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置を示す。図８(a)は本実施の形態の発光装置の平面図であり、図８(b)は図８(a)の点線Ｃ−Ｃにおける断面図である。この発光素子収納用パッケージの基体３の表面には、凹部７に対応する領域と凸部８に対応する一部の領域において反射層３０が設けられている。

その他の構成については、第一の実施の形態と同様の構成であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

反射層３０は、メタライズ金属層３１にめっき金属層３２が被着されてなる。メタライズ金属層３１は、例えばタングステン、モリブデン、銅、または銀等の金属粉末を焼成して得られたメタライズからなる。また、めっき金属層３２は、ニッケル、金、銀、白金、またはパラジウム等からなる。めっき金属層３２は、発光素子収納用パッケージの内壁１１における光の反射効率を上昇させることができるとともに、メタライズ金属層３１が酸化して反射効率が低下することを抑制できる。従って、発光装置から放出される光の輝度を向上させることができる。

反射層３０を形成する場合、穴部５の内壁１１に複数の反射層３０を互いに分離して形成するとよい。このような構成にすると、複数の配線導体１０がそれぞれ異なる反射層３０に接触したとしても、各反射層３０が電気的に接続されないので、配線導体１０間の短絡を抑制することができる。従って、信頼性が向上するとともに、配線導体１０を反射層３０に近づけて設置できるので、発光素子収納用パッケージを小型化できる。さらに、配線導体１０は光を効率よく反射するので、配線導体１０を反射層３０に近づけて設置すると、底部９における配線導体１０の占める割合が増え、光の反射効率が向上する。

また、図８(a)に示すように、穴部５の内壁１１の凹部７に対応する領域において、反射層３０を形成すると、反射層３０が穴部５の内側にせり出さないので、発光素子収納用パッケージを小型化できる。さらに、反射層３０と配線導体１０とが接触しにくくなるため、発光装置の信頼性を向上させることができる。なお、反射層３０は凹部７と凸部８との境界部をこえて設けられてもよく、反射層３０が凸部８の角部または先端部より穴部５の内側にせり出さないように設けられればよい。この場合、発光素子収納用パッケージを小型化できる。

また、第二の実施の形態において、反射層３０はメタライズ金属層３１にめっき金属層３２を被着してなるとしたが、反射層３０はメタライズ金属層３１のみから形成されていてもよい。

次に、本発明の第二の実施の形態による発光素子収納用パッケージの製造方法について、図９に基づいて説明する。図９は図８に示した発光素子収納用パッケージを製造する製造工程を示す。

まず、図９(a)に示すように、図７に示した発光素子収納用パッケージの製造工程と同様に、グリーンシート形成工程、および第二セラミックグリーンシート２６への第一貫通孔形成工程を行なう。

次に、図９(b)に示すように、各第一貫通孔２７の内壁に、メタライズ金属層３１を形成する導体ペースト３３を、スクリーン印刷法等の厚膜法により塗布する。なお、印刷塗布の際には、印刷面の反対側から導体ペースト３３を吸引しながら印刷する。この製造方法によると、厚膜法により導体ペースト３３を各第一貫通孔２７の内壁に塗布する際に、貫通方向に均一に塗布できるので、凹部において、メタライズ金属層３１が基体の表面に、穴部の底部から開口部に渡って均一に形成された発光素子収納用パッケージを作製することができる。

そして、図示していないが、図７に示した発光素子収納用パッケージの製造方法と同様に、図９(c)に示す第二貫通孔形成工程の後、積層工程、焼成工程を順に行ない、メタライズ金属層３１が形成されたセラミックスの焼結体からなる基体を得る。

なお、図示していないが、配線導体を形成するため、本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージの製造工程と同様に、配線導体用貫通孔を形成し、第一セラミックグリーンシート２９の主面に配線導体用金属ペーストを塗布するとともに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、焼成工程において、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２９および第二セラミックグリーンシート２６と同時焼成する。

また、めっき金属層３２が形成される場合、図９(d)に示すように、基体３のメタライズ金属層３１の露出する表面に電解めっき法や無電解めっき法により、ニッケル、金、銀、白金、またはパラジウム等のめっき金属層３２を被着させる。

以上の製造方法により、発光素子収納用パッケージの穴部５の内壁の凹部７に対応する領域において、反射層３０を容易に形成することができる。

なお、本実施の形態の発光素子収納用パッケージの製造方法においては、凹部に対応する領域と凸部に対応する一部の領域において反射層３０を形成したが、穴部５の内壁１１において、全面的に反射層３０を形成しても構わない。すなわち、凹部７に対応する領域とともに、凸部８に対応する領域において、反射層３０を形成しても構わない。この場合、第一貫通孔２７の内壁に反射層３０を形成し、第二貫通孔２８を形成した後、第一貫通孔２７の内壁に反射層３０を形成する場合と同様な方法を用いて、第二貫通孔２８の内壁に反射層３０を形成すればよい。

また、本発明の第二の実施の形態による発光素子収納用パッケージの製造方法において、反射層３０は厚膜法およびめっき法により形成するとしたが、薄膜法により形成してもよい。薄膜法により形成する場合、例えば、図７に示した発光素子収納用パッケージの製造方法と同様に、グリーンシート形成工程、第一貫通孔形成工程、第二貫通孔形成工程、積層工程、および焼成工程を行なった後、蒸着またはスパッタリング等の薄膜法によって薄膜からなる金属層を形成する。めっき金属層を形成する場合は、薄膜からなる金属層を形成した後、図９(d)に示した発光素子収納用パッケージの製造方法と同様に形成する。

図１０は本発明の第二の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の変形例を示す平面図である。図８に示す発光装置においては、反射層３０が、凹部７に対応する領域と凸部８に対応する一部の領域とに形成されているが、図１０に示す発光装置においては、反射層３０が、穴部５の内壁の凹部７に対応する領域のみに設けられている。

次に、本発明の第二の実施の形態の変形例による発光素子収納用パッケージの製造方法について、図１１に基づいて説明する。図１１は図１０に示した発光素子収納用パッケージを製造する製造工程を示す。

まず、図１１(a)に示すように、第一の実施の形態で説明した発光素子収納用パッケージの製造工程と同様にグリーンシート形成工程を行なった後、第二セラミックグリーンシート２６に打ち抜き金型を用いて、反射層を構成する複数の第三貫通孔３４を打ち抜く。

次に、図１１(b)に示すように、各第三貫通孔３４に、メタライズ金属層を形成する導体ペースト３３を、スクリーン印刷法等の厚膜法により充填する。導体ペースト３３の充填によりメタライズ金属層を形成するため、第三貫通孔３４は小さく形成することができる。

次に、図１１(c)に示すように、第二セラミックグリーンシート２６に、打ち抜き金型を用いて、第三貫通孔３４を分断するように、各第一貫通孔２７を打ち抜く。

次に、図１１(d)に示すように、図７に示した発光素子収納用パッケージの製造工程と同様に、全ての第一貫通孔２７を分断するように第二貫通孔形成工程行なう。

そして、図示していないが、図７に示した発光素子収納用パッケージの製造方法と同様に、図１１(d)に示す第二貫通孔形成工程の後、積層工程、焼成工程を順に行ない、メタライズ金属層が形成されたセラミックスの焼結体からなる基体を得る。

なお、図示していないが、配線導体を形成するため、本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージの製造工程と同様に、第一貫通孔形成工程または第二貫通孔形成工程において、配線導体用貫通孔を形成し、第一セラミックグリーンシート２９の主面に配線導体用金属ペーストを塗布するとともに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、焼成工程において、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２９および第二セラミックグリーンシート２６と同時焼成する。

また、めっき金属層が形成される場合、図９(d)に示した発光素子収納用パッケージの製造方法と同様に、基体のメタライズ金属層の露出する表面にめっき金属層を被着させる。

以上の製造方法により、発光素子収納用パッケージの内壁の凹部に対応する領域において、反射層を容易に形成することができる。また、第三貫通孔３４に導体ペースト３３を充填するため、小型の凹部に反射層を形成しやすい。したがって、反射層が設けられた小型の凹部を多数形成して、輝度ムラを低減した光を放出可能な発光装置を作製する場合に、この製造方法は特に有効である。

なお、本発明は上記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行ってもよい。例えば、基体３の一部に金属部材を用いたものであっても構わない。例えば、基体３の底部９よりも上面側の部材、すなわち穴部５の凸部７と凹部８の領域を形成する部材を金属材料から形成しても構わない。この場合、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Ｃｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ｆｅ−Ｎｉ，もしくはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等の金属材料等を好適に使用することができる。なお、基体３の底部９側の部材と上面側の部材とを接合材を用いて接合させればよい。例えば、基体３の底部９側の部材がセラミックスからなる場合、基体３の底部９側の部材上に接合用金属層を形成しておき、この接合用金属層と上面側の部材とをＡｇ−Ｃｕろう材等のろう材を用いて接合させればよい。また、基体３の底部９側の一部に金属部材を使用しても構わない。また、本発明の図面において、便宜上、図面の縮尺は変更して記載している。

本発明の第一の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の (a)平面図、(b)断面図、(c)部分拡大図である。 略四角形状およびその内角を説明する略図である。 図１の発光装置において、凸部が曲線状である場合の部分拡大図である。 図１の発光装置において、穴部が底部から開口部に向かって広がっている場合の断面図である。 図１の発光装置において、枠体が基体の上面に形成されている場合の(a)平面図、(b)断面図である。 図１の発光装置において、穴部が複数設けられた場合の平面図である。 図１の発光素子収納用パッケージの製造工程を示す図である。 本発明の第二の実施の形態による発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の (a)平面図、(b)断面図である。 図８の発光素子収納用パッケージの製造工程を示す図である。 図８の発光装置において、反射層の形状が異なる場合の平面図である。 図１０の発光素子収納用パッケージの製造工程を示す図である。 従来の発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の(a)平面図、(b)断面図である。

符号の説明

１ 発光装置
２ 発光素子収納用パッケージ
３ 基体
４ 発光素子
５ 穴部
６ 開口部
７ 凹部
８ 凸部
９ 底部
１０ 配線導体
１１ 内壁
２６ 第二セラミックグリーンシート
２７ 第一貫通孔
２８ 第二貫通孔
２９ 第一セラミックグリーンシート
３０ 反射層
３１ メタライズ金属層
３２ めっき金属層
３３ 導体ペースト

Claims (12)

1. 発光素子を収納する穴部が設けられた基体を備え、
   該基体が、平面視した時、前記穴部の開口部に沿って交互に配列する凹部および凸部を有しており、
   前記穴部の底部が平坦で、前記凹部および前記凸部が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、前記凹部が曲線からなり、
   前記穴部が、前記発光素子を搭載する発光素子搭載部を有しており、
   前記凸部が、平面視した時、前記発光素子搭載部と対向する面を有しており、該面が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、
   前記穴部の内面のうち前記凹部の内面のみに金属から成る反射層が設けられていることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
2. 全ての前記凹部が、同一形状である請求項１記載の発光素子収納用パッケージ。
3. 全ての前記凹部が、前記開口部に沿って等間隔に設けられている請求項１または請求項２記載の発光素子収納用パッケージ。
4. 任意の前記凹部が、他の前記凹部と対向する請求項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. 平面視において、前記凹部の幅が前記凹部の深さより長い請求項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. 前記穴部の内壁に、複数の反射層が互いに分離して設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージ。
7. 前記基体が複数の前記穴部を有する請求項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。
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、
   前記発光素子収納用パッケージの前記穴部に収納される発光素子とを具備する発光装置。
9. 発光素子を収納する穴部が設けられた基体を備え、該基体が、平面視した時、前記穴部
   の開口部に沿って交互に配列する凹部および凸部を有しており、前記穴部の底部が平坦で、前記凹部および前記凸部が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、前記凹部が曲線からなり、前記穴部が、前記発光素子を搭載する発光素子搭載部を有しており、前記凸部が、平面視した時、前記発光素子搭載部と対向する面を有しており、該面が前記穴部の開口部から底部に渡って設けられ、前記穴部の内面のうち前記凹部の内面のみに金属から成る反射層が設けられている発光素子収納用パッケージの製造方法であって、
   前記基体となる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形成するグリーンシート形成工程と、
   前記第二セラミックグリーンシートに、前記穴部の内壁の前記凹部に対応する領域を構成する複数の第一貫通孔をそれぞれ形成する第一貫通孔形成工程と、
   前記第二セラミックグリーンシートに、前記各第一貫通孔を分断し、前記穴部の内壁の前記凸部に対応する領域を構成する第二貫通孔を形成する第二貫通孔形成工程と、
   前記第一セラミックグリーンシート上に前記第二セラミックグリーンシートを積層する積層工程と、
   積層した前記第一セラミックグリーンシートおよび前記第二セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と、
   前記第一貫通孔形成工程の後に、前記複数の第一貫通孔の内壁に反射層を構成する導体ペーストをそれぞれ塗布する塗布工程とを有する発光素子収納用パッケージの製造方法。
10. 前記第二セラミックグリーンシートが複数枚からなり、前記積層工程において、前記各第二セラミックグリーンシートに形成した第一貫通孔および第二貫通孔が、他の前記第二セラミックグリーンシートに形成した第一貫通孔および第二貫通孔に対応するようにして、前記第一セラミックグリーンシート上に前記複数の第二セラミックグリーンシートを積層する請求項９に記載の発光素子収納用パッケージの製造方法。
11. 前記第一貫通孔形成工程において、前記複数の第一貫通孔を前記第二貫通孔の周囲に沿うように形成する請求項９または請求項１０記載の発光素子収納用パッケージの製造方法。
12. 請求項９から請求項１１のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージの製造方法によって得られる発光素子収納用パッケージを準備する発光素子収納用パッケージ準備工程と、
    前記発光素子収納用パッケージの前記穴部に、前記発光素子を収納する発光素子収納工程とを有する発光装置の製造方法。

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