(19)EI2!:EH%‘=€EFI?
`
`(JP)
`
`(12) fl fi-fi 2% Eff {1.} $3 (A)
`
`(11)fi§$fljfifififi§%
`46562002—232017
`
`( P2002 — 232017250
`(cm/305 El $521403 8 H16 El (2002. 8. 16)
`
`
`
`(51)Int.Cl.7
`
`350626
`
`H01L 33/00
`
`ll H0 1 L 23/02
`
`F I
`
`H01L 33/00
`
`23/02
`
`Maul“ @fi)
`
`5F041
`
`N
`
`F
`
`
`
`Efififl? iléfifl? fiiklfimfitz OL (i 7 E)
`
`(21) 51E$%
`
`fiEZOOI — 22246( P2001 — 22246)
`
`(22) [TIE El
`
`$521363 1 F] 30 El (2001. 1.30)
`
`(71) Hifik 000006633
`
`fit fifififiéfi
`
`fiflfifififififil‘ifi Hflfiiflflm 6 fiflfl
`
`(72) fiflfifi EPE: 20$
`
`Ebflfifimwffifitfimsmfifl mafia
`
`fiéfifififi/IIWI%W
`
`(72) fill/3% @110 gm
`
`EEEEJIIWfiEfiMIBIOfifl Etfifie
`
`fiéfififiE/IIWfifiW
`
`F§~A(§§‘)
`
`5F041 AA03 DAUZ DA20 DA36
`
`
`
`(54)
`
`[fiIfiODfi-fifi]
`
`fiifii?flfifilflv2—V$3¢Zfi%®fififiii
`
`(57)【要約】
`【課題】 発光素子が発光する光を外部に均一かつ効率
`良く放出するとこが可能な発光素子収納用パッケージお
`よびその製造方法を提供すること。
`【解決手段】 上面に発光素子３を搭載するための搭載
`部１ａを有する略平板状のセラミック基体１の上面に、
`発光素子３を収容するための貫通穴２ａを有するセラミ
`ック窓枠２を積層して成る発光素子収納用パッケージで
`あって、セラミック窓枠２の貫通穴２ａ内壁は、セラミ
`ック基体１上面に対して55〜70度の角度で外側に広がっ
`ているとともにその表面に中心線平均粗さＲａが１〜３
`μｍでかつ発光素子が発光する光に対する反射率が80％
`以上の金属層が被着されている。
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 1
`
`

`

`1
`
`【特許請求の範囲】
`【請求項１】 上面に発光素子を搭載するための搭載部
`を有する略平板状のセラミック基体の上面に、前記発光
`素子を収容するための貫通穴を有するセラミック窓枠を
`積層して成る発光素子収納用パッケージであって、前記
`貫通穴内壁は、前記セラミック基体上面に対して５５〜
`７０度の角度で外側に広がっているとともにその表面に
`中心線平均粗さＲａが１〜３μｍでかつ前記発光素子が
`発光する光に対する反射率が８０％以上の金属層が被着
`されていることを特徴とする発光素子収納用パッケー
`ジ。
`【請求項２】 セラミック基体用のセラミックグリーン
`シートと、セラミック窓枠用のセラミックグリーンシー
`トとを準備する工程と、次に前記セラミック窓枠用のセ
`ラミックグリーンシートに発光素子収納用の貫通穴を該
`貫通穴の内壁が５５〜７０度の傾斜面となるように穿孔
`する工程と、次に前記貫通穴内壁にメタライズペースト
`を塗布する工程と、次に前記セラミック基体用のセラミ
`ックグリーンシートと前記セラミック窓枠用のセラミッ
`クグリーンシートとを前記貫通穴の内壁が外側に広がる
`向きに接着するとともにこれらを焼成してセラミック基
`体上に発光素子収納用の貫通穴を有するセラミック窓枠
`が積層一体化されるとともに前記貫通穴内壁にメタライ
`ズ金属層が被着された焼結体を得る工程と、次に前記メ
`タライズ金属層表面に中心線平均粗さＲａが１〜３μｍ
`でかつ発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以
`上のめっき金属層を被着させる工程とを具備することを
`特徴とする発光素子収納用パッケージの製造方法。
`【発明の詳細な説明】
`【０００１】
`【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード等
`の発光素子を収容するための発光素子収納用パッケージ
`に関するものである。
`【０００２】
`【従来の技術】従来、発光ダイオード等の発光素子を収
`容するための発光素子収納用パッケージとしてセラミッ
`ク製の発光素子収納用パッケージが用いられている。
`【０００３】従来のセラミック製の発光素子収納用パッ
`ケージは、図４に断面図で示すように、上面中央部に発
`光素子35を搭載するための搭載部31ａを有し、この搭載
`部31ａおよびその周辺から下面に導出する一対のメタラ
`イズ配線導体32を有する略四角平板状のセラミック基体
`31と、このセラミック基体31上面に積層され、中央部に
`発光素子35を収容するための貫通穴33ａを有する略四角
`枠状のセラミック窓枠33とから構成されており、セラミ
`ック基体31の搭載部31ａ上に導出したメタライズ配線導
`体32の一方に発光素子35を導電性接合材を介して固着す
`るとともに発光素子35の電極と他方のメタライズ配線導
`体32とをボンディングワイヤ36を介して電気的に接続
`し、しかる後、セラミック窓枠33の貫通穴33ａ内に図示
`
`(2)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開２００２−２３２０１７
`2
`しない透明な封止樹脂を充填して発光素子を封止するこ
`とによって発光装置となる。
`【０００４】なお、このようなセラミック製の発光素子
`収納用パッケージにおいては、内部に収容する発光素子
`が発光する光を貫通穴33ａ内で反射させて発光装置の発
`光効率を良好なものとするために、貫通穴33ａの内壁に
`ニッケルめっき層や金めっき層を表面に有するメタライ
`ズ金属層34を被着させている。
`【０００５】また、このような発光素子収納用パッケー
`ジは、セラミックグリーンシート積層法により製作され
`ており、具体的には、セラミック基体31用のセラミック
`グリーンシートとセラミック窓枠33用のセラミックグリ
`ーンシートとを準備するとともに、これらのセラミック
`グリーンシートに配線導体32を導出させるための貫通孔
`や発光素子35を収容するための貫通穴を略垂直に打ち抜
`き、次にセラミック基体31用のセラミックグリーンシー
`トの上面から下面にかけてメタライズ配線導体32用のメ
`タライズペーストを、セラミック窓枠33用のセラミック
`グリーンシートの貫通穴内壁にメタライズ金属層34用の
`メタライズペーストをそれぞれ従来周知のスクリーン印
`刷法等を採用して塗布するとともにセラミック基体31用
`のセラミックグリーンシートとセラミック窓枠用のセラ
`ミックグリーンシートとを上下に重ねて接着し、次にこ
`れらを高温で焼成して焼結体となした後、メタライズ配
`線導体32およびメタライズ金属層34の露出表面にニッケ
`ルや金・パラジウム・白金等の金属から成るめっき金属
`層を無電解めっき法や電解めっき法により被着させるこ
`とにより製作されている。
`【０００６】
`【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
`来の発光素子収納用パッケージによると、貫通穴33ａの
`内壁がセラミック基体31の上面に対して略垂直になって
`おり、そのため、貫通穴33ａの内壁で反射した光が外部
`に均一かつ良好に放出されず、このパッケージを用いた
`発光装置の発光効率がそれ程高くならないという問題点
`を有していた。
`【０００７】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
`されたものであり、その目的は、発光素子が発光する光
`を、この発光素子を収容するための貫通穴の内壁で良好
`に反射分散させて外部に均一かつ効率良く放出し、それ
`により発光装置の発光効率を極めて高いものとすること
`が可能な発光素子収納用パッケージを提供することにあ
`る。
`【０００８】
`【課題を解決するための手段】本発明の発光素子収納用
`パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部
`を有する略平板状のセラミック基体の上面に、発光素子
`を収容するための貫通穴を有するセラミック窓枠を積層
`して成る発光素子収納用パッケージであって、セラミッ
`ク窓枠の貫通穴内壁は、セラミック基体上面に対して55
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 2
`
`

`

`3
`〜70度の角度で外側に広がっているとともにその表面に
`中心線平均粗さＲａが１〜３μｍでかつ発光素子が発光
`する光に対する反射率が80％以上の金属層が被着されて
`いることを特徴とするものである。
`【０００９】また、本発明の発光素子収納用パッケージ
`の製造方法は、セラミック基体用のセラミックグリーン
`シートと、セラミック窓枠用のセラミックグリーンシー
`トとを準備する工程と、次にセラミック窓枠用のセラミ
`ックグリーンシートに発光素子収納用の貫通穴をその内
`壁が55〜70度の傾斜面となるように穿孔する工程と、次
`にセラミック窓枠用の貫通穴内壁にメタライズペースト
`を塗布する工程と、次にセラミック基体用のセラミック
`グリーンシートとセラミック窓枠用のセラミックグリー
`ンシートとをセラミック窓枠用のセラミックグリーンシ
`ートの貫通穴の内壁が外側に広がる向きに接着するとと
`もにこれらを焼成してセラミック基体上に発光素子収納
`用の貫通穴を有するセラミック窓枠が積層一体化される
`とともに発光素子収納用の貫通穴内壁にメタライズ金属
`層が被着された焼結体を得る工程と、次に発光素子収納
`用の貫通穴内壁のメタライズ金属層表面に中心線平均粗
`さＲａが１〜３μｍでかつ発光素子が発光する光に対す
`る反射率が80％以上のめっき金属層を被着させる工程と
`を具備することを特徴とするものである。
`【００１０】本発明の発光素子収納用パッケージによれ
`ば、発光素子を収容するための貫通穴の内壁がセラミッ
`ク基体の上面に対して55〜70度の角度で外側に広がって
`いるとともに、この内壁の表面に中心線平均粗さＲａが
`１〜３μｍでかつ発光素子が発光する光に対する反射率
`が80％以上の金属層が被着されていることから、貫通穴
`内に収容する発光素子が発光する光を傾斜した貫通穴内
`壁の金属層により良好に反射分散させて外部に向かって
`均一かつ効率良く放出することができる。
`【００１１】また、本発明の発光素子収納用パッケージ
`の製造方法によれば、セラミック窓枠用のセラミックグ
`リーンシートに発光素子収納用の貫通穴をその内壁が55
`〜70度の傾斜面となるように穿孔し、次にこのセラミッ
`ク窓枠用の貫通穴内壁にメタライズペーストを塗布し、
`次にこのセラミック窓枠用のセラミックグリーンシート
`とセラミック基体用のセラミックグリーンシートとをセ
`ラミック窓枠用のセラミックグリーンシートの貫通穴の
`内壁が外側に広がる向きに接着するとともにこれらを焼
`成してセラミック基体上に発光素子収納用の貫通穴を有
`するセラミック窓枠が積層一体化されるとともに発光素
`子収納用の貫通穴内壁にメタライズ金属層が被着された
`焼結体を得、次に発光素子収納用の貫通穴内壁のメタラ
`イズ金属層表面に中心線平均粗さＲａが1〜３μｍでか
`つ発光素子が発光する光に対する反射率が80％以上のめ
`っき金属層を被着させることから、貫通穴内に収容する
`発光素子が発光する光を傾斜した貫通穴内壁のめっき金
`属層により良好に反射分散させて外部に向かって均一か
`
`(3)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開２００２−２３２０１７
`4
`つ効率良く放出することが可能な発光素子収納用パッケ
`ージを提供することができる。
`【００１２】
`【発明の実施の形態】次に、本発明の発光素子収納用パ
`ッケージを添付の図面を基に詳細に説明する。図１は、
`本発明の発光素子収納用パッケージの実施形態の一例を
`示す断面図であり、１はセラミック基体、２はセラミッ
`ク窓枠であり、主としてこれらで発光素子３を収容する
`ための本発明の発光素子収納用パッケージが構成されて
`いる。
`【００１３】セラミック基体１は、例えば酸化アルミニ
`ウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質
`焼結体・ガラス−セラミックス等のセラミック材料から
`成る略四角平板であり、発光素子３を支持するための支
`持体として機能し、その上面に発光素子３を搭載するた
`めの搭載部１ａを有している。
`【００１４】また、セラミック基体１は、その搭載部１
`ａから下面にかけて導出するメタライズ配線導体４ａお
`よび搭載部１ａの周辺から下面にかけて導出するメタラ
`イズ配線導体４ｂが被着形成されている。メタライズ配
`線導体４ａ・４ｂはタングステンやモリブデン・銅・銀
`等の金属粉末メタライズから成り、パッケージ内部に収
`容する発光素子３を外部に電気的に接続するための導電
`路として機能する。そして、メタライズ配線導体４ａの
`搭載部１ａ部位には発光ダイオード等の発光素子３が金
`−シリコン合金や銀−エポキシ樹脂等の導電性接合材に
`より固着されるとともにメタライズ配線導体４ｂの搭載
`部１ａ周辺部位には発光素子３の電極がボンディングワ
`イヤ５を介して電気的に接続される。
`【００１５】なお、メタライズ配線導体４ａ・４ｂの露
`出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を１
`〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、メタライズ配
`線導体４ａ・４ｂが酸化腐蝕するのを有効に防止するこ
`とができるとともに、メタライズ配線導体４ａと発光素
`子３との接合およびメタライズ配線導体４ｂとボンディ
`ングワイヤ５との接合を強固なものとすることができ
`る。したがって、メタライズ配線導体４ａ・４ｂの露出
`表面には、通常であれば、１〜10μｍ程度のニッケルめ
`っき層と0.1〜３μｍ程度の金メッキ層とが電解めっき
`法や無電解めっき法により順次被着されている。
`【００１６】他方、セラミック窓枠２は、セラミック基
`体１と実質的に同一組成のセラミック材料から成り、セ
`ラミック基体１上面に積層されて焼結一体化されてい
`る。セラミック窓枠２は、その中央部に発光素子３を収
`容するための略円形や略四角形の貫通穴２ａを有してお
`り、この貫通穴２ａ内に搭載部１ａに搭載された発光素
`子３が収容される。
`【００１７】また、セラミック窓枠２の貫通穴２ａの内
`壁にはタングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末
`メタライズから成るメタライズ金属層上にニッケルや金
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 3
`
`

`

`5
`等のめっき金属層を被覆させて成る金属層６が略全面に
`被着されている。そして、この金属層６におけるめっき
`金属層が貫通穴２ａ内部に収容する発光素子３の発光す
`る光を反射分散させる反射材として機能する。
`【００１８】なお、本発明の発光素子収納用パッケージ
`においては、セラミック窓枠２の貫通穴２ａ内壁がセラ
`ミック基体１の上面に対して55〜70度の角度θで外側に
`広がるように形成されており、この貫通穴２ａの内壁に
`被着された金属層６表面のめっき金属層はその中心線平
`均粗さＲａが１〜３μｍであり、さらに貫通穴２ａ内に
`収容される発光素子３が発光する光に対する反射率が80
`％以上となっている。このように、セラミック窓枠２の
`貫通穴２ａ内壁がセラミック基体１の上面に対して55〜
`70度の角度θで外側に広がるように形成されており、こ
`の貫通穴２ａの内壁に被着された金属層６表面のめっき
`金属層の中心線平均粗さが１〜３μｍであり、かつ貫通
`穴２ａ内に収容される発光素子３が発光する光に対する
`反射率が80％以上となっていることにより、貫通穴２ａ
`内に収容された発光素子３が発光する光を傾斜した貫通
`穴２ａ内壁の金属層６表面で良好に反射分散させて外部
`に対して均一かつ良好に放出することができ、このパッ
`ケージを使用した発光装置の発光効率を極めて高いもの
`とすることができる。
`【００１９】なお、セラミック窓枠２の貫通孔２ａの内
`壁がセラミック基体１の上面となす角度θが70度を越え
`ると貫通穴２ａ内に収容する発光素子３が発光する光を
`外部に対して良好に反射することが困難となる傾向にあ
`り、他方角度θが55度未満であると、貫通穴２ａの内壁
`をそのような角度で安定かつ効率良く形成することが困
`難となる傾向にある。したがって、セラミック窓枠２の
`貫通孔２ａ内壁がセラミック基体１の上面となす角度θ
`は、55〜70度の範囲に特定される。
`【００２０】また、貫通穴２ａの内壁に被着された金属
`層６表面のめっき金属層は、その中心線平均粗さＲａが
`１μｍ未満であると、貫通穴２ａ内に収容される発光素
`子３が発光する光を均一に反射分散させることができず
`に、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる傾向に
`あり、他方３μｍを超えると、そのような粗い面を安定
`かつ効率良く形成することが困難となる傾向にある。し
`たがって、貫通穴２ａの内壁に被着された金属層６表面
`のめっき金属層の中心線平均粗さＲａは、１〜３μｍの
`範囲に特定される。
`【００２１】さらに、貫通穴２ａの内壁に被着された金
`属層６表面のめっき金属層は、貫通穴２ａ内に収容され
`る発光素子３が発光する光に対する反射率が80％未満で
`あると、貫通穴２ａ内に収容する発光素子３が発光する
`光を良好に反射することが困難となる傾向にある。した
`がって、貫通穴２ａの内壁に被着された金属層６表面の
`めっき金属層は、貫通穴２ａ内に収容される発光素子３
`が発光する光に対する反射率が80％以上に特定される。
`
`(4)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開２００２−２３２０１７
`6
`【００２２】また、貫通穴２ａはその形状を略円形とし
`ておくと、貫通穴２ａ内に収容される発光素子３が発光
`する光を略円形の貫通穴２ａ内壁で全方向に満遍なく反
`射させて外部に極めて均一に放出することができる。し
`たがって、貫通穴２ａは、その形状を略円形としておく
`ことが好ましい。
`【００２３】かくして、本発明の発光素子収納用パッケ
`ージによれば、セラミック基体１の搭載部１ａ上のメタ
`ライズ配線導体４ａに発光素子３を搭載するとともに発
`光素子の電極とメタライズ配線導体４ｂとをボンディン
`グワイヤー５を介して電気的に接続し、しかる後、発光
`素子３が収容された貫通穴２ａ内に透明な封止樹脂を充
`填して発光素子３を封止することによって発光装置とな
`る。
`【００２４】次に、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、添付の図面を基に説明する。図２
`（ａ）〜（ｄ）は図１に示した発光素子収納用パッケー
`ジを製造する製造方法を示す工程毎の断面図である。
`【００２５】まず、図２（ａ）に示すように、セラミッ
`ク基体１用のセラミックグリーンシート11とセラミック
`窓枠２用のセラミックグリーンシート12とを準備する。
`【００２６】このようなセラミックグリーンシート11・
`12は、例えばセラミック基体１およびセラミック窓枠２
`が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸
`化アルミニウム・酸化珪素・酸化カルシウム・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
`ーおよび溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿状
`となすとともにこれを公知のドクターブレード法等のシ
`ート成形技術を採用して所定厚みのシート状とすること
`により製作される。
`【００２７】次に、図２（ｂ）に示すように、セラミッ
`ク基体１用のセラミックグリーンシート11にメタライズ
`配線導体４ａ・４ｂをセラミック基体１の上面から下面
`に導出させるための導出路となる貫通孔11ａを打ち抜き
`金型を用いて打ち抜くとともに、セラミック窓枠２用の
`セラミックグリーンシート12に貫通穴２ａ用の貫通穴12
`ａを打ち抜き金型を用いて打ち抜く。
`【００２８】このとき、セラミック窓枠２用のセラミッ
`クグリーンシート12に形成される貫通穴12ａの内壁がセ
`ラミックグリーンシート12の一方の主面から他方の主面
`に向けて55〜70度の角度θで広がるように形成する。こ
`のように貫通穴12ａの内壁がセラミックグリーンシート
`12の一方の主面から他方の主面に向けて55〜70度の角度
`θで広がるように形成することにより、セラミック窓枠
`２の貫通穴２ａ内壁がセラミック基体１の上面に対して
`55〜70度の角度θで外側に広がるように形成することが
`できる。
`【００２９】このように貫通穴12ａの内壁がセラミック
`グリーンシート12の一方の主面から他方の主面に向けて
`55〜70度の角度θで広がるように形成するには、図３に
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 4
`
`

`

`7
`貫通穴12の打ち抜き方法を説明するための断面図で示す
`ように、打ち抜き金型のパンチ21とダイス22との間のク
`リアランスＣを広く設定すればよい。例えばセラミック
`グリーンシート12の厚みが0.5ｍｍ程度の場合であれ
`ば、金型のクリアランスＣを0.2〜0.5ｍｍ程度とすれば
`よい。そうすることにより角度θを55〜70度とすること
`ができる。なお、角度θが55度未満であると、貫通穴12
`ａの内壁をそのような角度θで安定かつ効率良く形成す
`ることが困難となる傾向にある。
`【００３０】また、このように打ち抜き金型のクリアラ
`ンスＣを広く設定してセラミックグリーンシート12を打
`ち抜くことにより貫通穴12ａの内壁の粗度が極めて大き
`なものとなる。そして、これにより得られる発光素子収
`納用パッケージの貫通穴２ａ内壁の中心線平均粗さＲａ
`が４〜10μｍ程度の極めて粗いものとなり、それにより
`この貫通穴２ａ内壁に被着された金属層６の中心線平均
`粗さＲａを１〜３μｍ程度の粗いものとすることが可能
`となる。
`【００３１】次に、図２（ｃ）に示すように、セラミッ
`ク基体１用のセラミックグリーンシート11の上下面およ
`び貫通孔11ａ内にメタライズ配線導体４ａ・４ｂ用のメ
`タライズペースト14ａ・14ｂをスクリーン印刷法を採用
`して所定のパターンに印刷塗布するとともに、セラミッ
`ク窓枠２用のセラミックグリーンシート12の貫通穴12ａ
`内壁に金属層６用のメタライズペースト16を同じくスク
`リーン印刷法を採用して印刷塗布する。なお、貫通孔11
`ａ内や貫通穴12ａの内壁にメタライズペースト14ａ・14
`ｂや16を塗布する際は、印刷面の反対側からメタライズ
`ペースト14ａ・14ｂや16を吸引しながら印刷する方法が
`採用される。このとき、メタライズペースト16の粘度を
`30〜200Ｐａ・Ｓ程度としておくとともに厚みが10〜25
`μｍ程度となるように印刷することにより、発光素子収
`納用パッケージの金属層６表面の中心線平均粗さＲａを
`１〜３μｍ程度とすることが可能となる。
`【００３２】次に、図２（ｄ）に示すように、セラミッ
`ク基体１用のセラミックグリーンシート11の上面にセラ
`ミック窓枠２用のセラミックグリーンシート12を貫通穴
`12ａの内壁がセラミックグリーンシート11の上面に対し
`て外側に広がる向きに接着する。このような接着はセラ
`ミックグリーンシート12の下面に有機バインダーおよび
`溶剤を含む接着剤を塗布するとともにこのセラミックグ
`リーンシート12をセラミックグリーンシート11の上面に
`重ねてこれらを約40〜60℃の温度で加熱しながら２〜６
`ＭＰａの圧力で圧着する方法が採用される。
`【００３３】そして最後に、積層されたセラミックグリ
`ーンシート11・12およびこれらに塗布されたメタライズ
`ペースト14・16を高温で焼成することによってセラミッ
`ク基体１とセラミック窓枠２とが焼結一体化された焼結
`体を得るとともに、この焼結体の導電部の露出面に電解
`めっき法や無電解めっき法によりニッケルや金・白金・
`
`(5)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開２００２−２３２０１７
`8
`パラジウム等のめっき金属層を被着させることにより図
`１に示した発光素子収納用パッケージが完成する。
`【００３４】なお、このとき、金属層６は、その表面の
`めっき金属層上における中心線平均粗さＲａを１〜３μ
`ｍとしておくとともに発光素子３が発光する光に対する
`めっき金属層の反射率を80％以上としておく。金属層６
`表面のめっき金属層の中心線平均粗さＲａを１〜３μｍ
`とするとともに発光素子３が発光する光に対するめっき
`金属層の反射率を80％以上とするには、金属層６におけ
`るメタライズ金属層の中心線平均粗さＲａを３〜６μｍ
`としておくとともにこのメタライズ金属層の表面に１〜
`13μｍの厚みのめっき金属層を被着させればよい。
`【００３５】かくして本発明の発光素子収納用パッケー
`ジによれば、発光素子３を収容するための貫通穴２ａの
`内壁がセラミック基体１の上面に対して55〜70度の角度
`で外側に広がっているとともにこの内壁の表面に中心線
`平均粗さＲａが１〜３μｍでかつ発光素子３が発光する
`光に対する反射率が80％以上の金属層が被着された本発
`明の発光素子収納用パッケージを得ることができる。
`【００３６】なお、本発明は、上述の実施の形態例に限
`定されるものではなく、種々の変更が可能であることは
`言うまでもない。
`【００３７】
`【発明の効果】本発明の発光素子収納用パッケージによ
`れば、発光素子を収容するための貫通穴の内壁がセラミ
`ック基体の上面に対して55〜70度の角度で外側に広がっ
`ているとともに、この内壁の表面に中心線平均粗さＲａ
`が１〜３μｍでかつ発光素子が発光する光に対する反射
`率が80％以上の金属層が被覆されていることから、貫通
`穴内に収容する発光素子が発光する光を傾斜した貫通穴
`内壁の金属層により良好に反射分散させて外部に向かっ
`て均一かつ効率良く放出することができる。したがっ
`て、この発光素子収納用パッケージを用いた発光装置の
`発光効率を極めて高いものとすることができる。
`【００３８】また、本発明の発光素子収納用パッケージ
`の製造方法によれば、セラミック窓枠用のセラミックグ
`リーンシートに発光素子収納用の貫通穴をその内壁が55
`〜70度の傾斜面となるように穿孔し、次にこのセラミッ
`ク窓枠用の貫通穴内壁にメタライズペーストを塗布し、
`次にこのセラミック窓枠用のセラミックグリーンシート
`とセラミック基体用のセラミックグリーンシートとをセ
`ラミック窓枠用のセラミックグリーンシートの貫通穴の
`内壁が外側に広がる向きに接着するとともにこれらを焼
`成してセラミック基体上に発光素子収納用の貫通穴を有
`するセラミック窓枠が積層一体化されるとともに発光素
`子収納用の貫通穴内壁にメタライズ金属層が被着された
`焼結体を得、次に発光素子収納用の貫通穴内壁のメタラ
`イズ金属層表面に中心線平均粗さＲａが１〜３μｍでか
`つ発光素子が発光する光に対する反射率が80％以上のめ
`っき金属層を被着させることから、貫通穴内に収容する
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 5
`
`

`

`(6)
`
`＊
`
`9
`発光素子が発光する光を傾斜した貫通穴内壁のめっき金
`属層により良好に反射分散させて外部に向かって均一か
`つ効率良く放出することが可能な発光素子収納用パッケ
`ージを提供することができる。
`【図面の簡単な説明】
`【図１】本発明の発光素子収納用パッケージの実施の形
`態の一例を示す断面図である。
`【図２】図１に示す発光素子収納用パッケージを製造す
`るための本発明の製造方法を説明するための工程毎の断
`面図である。
`【図３】本発明の製造方法におけるセラミックグリーン
`シートの打ち抜き方法を示す断面図である。
`【図４】従来の発光素子収納用パッケージの断面図であ
`＊
`る。
`
`1010
`
` 特開２００２−２３２０１７
`10
`
`【符号の説明】
`１・・・・セラミック基体
`１ａ・・・搭載部
`２・・・・セラミック窓枠
`２ａ・・・発光素子３を収容するための貫通穴
`３・・・・発光素子
`６・・・・金属層
`11・・・・セラミック基体１用のセラミックグリーンシ
`ート
`12・・・・セラミック窓枠２用のセラミックグリーンシ
`ート
`12ａ・・・貫通穴２ａ用の貫通穴
`16・・・・メタライズペースト
`
`【図１】
`
`【図２】
`
`【図４】
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 6
`
`

`

`(7)
`
` 特開２００２−２３２０１７
`
`【図３】
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 7
`
`

`

`
`
`(19) Japanese Patent Office (JP)
`
`
`
`
`(51) Int. Cl.7
` H01L 33/00
`//H01L 23/02
`
`(21) Application No.:
`
`(22) Application Date:
`
`
`
`
`(12) Unexamined Patent
`Application Bulletin (A)
`
`(11) Laid Open Patent Application No.
`2002-232017
`
`
`
`
`
`
`
`(43) Publication Date: August 16, 2002
`
`Identification Code
`
`
`2001-22246
`
`January 30, 2001
`
`
`Theme Code (Ref.)
`N 5F041
`F
`
`FI
`H01L 33/00
` 23/02
`
`Examination Request: not yet made Number of Claims: 2 OL (Total 7 pages)
`(71) Applicant:
`000006633
`KYOCERA Corporation
`6 Takedatobadonocho, Fushimi-ku, Kyoto-shi,
`Kyoto-fu
`
`(72) Inventor:
`
`(72) Inventor:
`
`F Term (Ref.):
`
`
`NAKAJIMA, Morizo
`KYOCERA Corporation Kagoshima Sendai
`Plant
`1810 Takicho, Sendai-shi, Kagoshima-ken
`ATSUJI, Takao
`KYOCERA Corporation Kagoshima Sendai
`Plant
`1810 Takicho, Sendai-shi, Kagoshima-ken
`5F041 AA03 DA02 DA20 DA36
`
`
`
`(54) [Title of the Invention] Package for Housing Light Emitting Elements and Manufacturing Method for Same
`
`(57) [Abstract]
`[Problem to Be Solved] To provide a package for housing
`light emitting elements that can uniformly and efficiently
`discharge light emitted from a light emitting element to the
`outside, and a manufacturing method for the same.
`[Means for Solving the Problems] A package for housing
`light emitting elements formed by layering a ceramic window
`frame 2 having a through-hole 2a for housing a light emitting
`element 3 onto the top face of a substantially flat ceramic base
`1 having a mounting unit 1a for mounting the light emitting
`element 3 on the top face thereof, wherein the inner wall of the
`through-hole 2a of the ceramic window frame 2 widens to the
`outside at an angle of 55 to 70 degrees with respect to the top
`face of the ceramic base 1, and a metal layer with a center line
`average roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and a reflectance of 80%
`or greater with respect to light emitted from the light emitting
`element is deposited on the surface thereof.
`
`
`
`
`Translation by Patent Translations Inc. 206-684-9312 mail@PatentTranslations.com
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 8
`
`

`

`(2) JP-2002-232017-A
`deposited on the inner wall of the through-hole 33a in order for
`the light emitting device to have satisfactory luminous efficacy
`by causing the light emitted by the light emitting element
`housed therein to reflect in the through-hole 33a.
`[0005] In addition, such a package for housing light
`emitting elements is manufactured by a ceramic green sheet
`lamination method, specifically, this is manufactured by way of:
`preparing a ceramic green sheet for the ceramic base 31 and
`a ceramic green sheet for the ceramic window frame 33;
`punching a through-hole for leading the wiring conductors 32
`and a through-hole for accommodating the light emitting
`element 35 in these ceramic green sheets to be substantially
`vertical; next applying a metallized paste for the metallized
`wiring conductor 32 from the top face to the bottom face of the
`ceramic green sheet for the ceramic base 31 and applying a
`metallized paste for a metallized metal layer 34 to the inner
`wall of the through-hole in the ceramic green sheet for the
`ceramic window frame 33 using a conventional well-known
`screen printing method or the like; vertically layering and
`bonding the ceramic green sheet for the ceramic base 31 and
`the ceramic green sheet for the ceramic window frame; and
`then after firing these at a high temperature to form a sintered
`body, depositing a plating metal layer comprising a metal such
`as nickel, gold, palladium, platinum, or the like onto the
`exposed surfaces of the metallized wiring conductor 32 and the
`metallized metal layer 34 by an electroless plating method or
`an electrolytic plating method.
`[0006]
`[Problems to Be Solved by the Invention] However,
`according to this conventional package for housing light
`emitting elements, the inner wall of the through-hole 33a is
`substantially vertical with respect to the top face of the ceramic
`base 31, and for that reason, there are problems of the light
`reflected by the inner wall of the through-hole 33a not being
`uniformly nor favorably discharged to the outside and the
`luminous efficacy from a light emitting device using this
`package not being very high.
`[0007] The present invention was devised as a reflection of
`such conventional problems, and an object thereof is to
`provide a package for housing light emitting elements that can
`discharge light emitted by a light emitting element uniformly
`and efficiently to the outside by favorably reflecting and
`scattering the same off the inner wall of a through-hole for
`accommodating the light emitting element, and thereby cause
`the luminous efficacy of the light emitting device to be
`extremely high.
`[0008]
`[Means for Solving the Problems] A package for housing
`light emitting elements according to the present invention
`formed by layering a ceramic window frame having a through-
`hole for accommodating a light emitting element onto the top
`face of a substantially flat ceramic base having a mounting unit
`for mounting the light emitting element on the top face thereof
`is characterized in that the inner wall of the through-hole of the
`ceramic window frame widens to the outside at an angle of 55
`
`
`
`[Claims]
`[Claim 1] A package for housing light emitting elements
`formed by layering a ceramic window frame having a through-
`hole for accommodating a light emitting element onto the top
`face of a substantially flat ceramic base having a mounting unit
`for mounting the light emitting element on the top face thereof,
`wherein the package for housing light emitting elements is
`characterized in that the inner wall of the through-hole widens
`to the outside at an angle of 55 to 70 degrees with respect to
`the top face of the ceramic base, and a metal layer with a
`center line average roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and a
`reflectance of 80% or greater with respect to light emitted from
`the light emitting element is deposited on the surface thereof.
`[Claim 2] A manufacturing method for a package for
`housing light emitting elements characterized by comprising: a
`step of preparing a ceramic green sheet for a ceramic base
`and a ceramic green sheet for a ceramic window frame; a step
`of next punching a through-hole for housing a light emitting
`element in the ceramic green sheet for a ceramic window
`frame so that the inner wall of the through-hole is an inclined
`face at an angle of 55 to 70 degrees; a step of next applying a
`metallized paste to the inner wall of the through-hole; a step of
`next bonding the ceramic green sheet for the ceramic base and
`the ceramic green sheet for the ceramic window frame such
`that the inner wall of the through-hole is oriented to widen to
`the outside, layering and integrating a ceramic window frame
`having a through-hole for accommodating the light emitting
`element on the ceramic base by firing the same, and obtaining
`a sintered body, wherein a metallized metal layer is deposited
`on the inner wall of the through-hole; and a step of next
`depositing a plating metal layer with a center line average
`roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and a reflectance of 80% or greater
`with respect to light emitted from the light emitting element onto
`the surface of the metallized metal layer.
`[Detailed Description of the Invention]
`[0001]
`[Technical Field of the Invention] The present invention
`relates to a package for housing light emitting elements for
`accommodating a light emitting element such as a light
`emitting diode or the like.
`[0002]
`[Prior Art] Conventionally, a ceramic package for housing
`light emitting elements was used as a package for housing light
`emitting elements in order to accommodate light emitting
`elements such as light emitting diodes or the like.
`[0003] A conventional ceramic package for housing light
`emitting elements, as shown in the cross-sectional view in FIG.
`4, comprises: a substantially quadrilateral, flat ceramic base 31
`that has a mounting unit 31a for mounting a light emitting
`element 35 in the center portion of the top face and that has a
`pair of metallized wiring conductors 32 that lead from the
`mounting unit 31a and the periphery thereof to the bottom face;
`frame-shaped ceramic
`and a substantially quadrilateral,
`window frame 33 that is layered on the top face of the ceramic
`base 31 and that has a through-hole 33a for accommodating
`the light emitting element 35 in the center portion thereof;
`wherein a light emitting device is formed by way of fixing the
`light emitting element 35 to one of the metallized wiring
`conductors 32 that leads to the top of the mounting unit 31a of
`the ceramic base 31 with a conductive bonding material and
`electrically connecting an electrode of the light emitting
`element 35 to the other metallized wiring conductor 32 with
`bonding wire 36, and then sealing the light emitting element in
`the through-hole 33a of the ceramic window frame 33 with
`transparent sealing resin that is not shown.
`[0004] Note that in such a ceramic package for housing
`light emitting elements, a metallized metal layer 34 having a
`nickel plating layer or a gold plating layer on the surface is
`Translation by Patent Translations Inc. 206-684-9312 mail@PatentTranslations.com
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 9
`
`

`

`to 70 degrees with respect to the top face of the ceramic base,
`and a metal layer with a center line average roughness Ra of
`1 to 3 (cid:541)m and a reflectance of 80% or greater with respect to
`light emitted from the light emitting element is deposited on the
`surface thereof.
`[0009] In addition, a manufacturing method for a package
`for housing light emitting elements of the present invention is
`characterized by comprising: a step of preparing a ceramic
`green sheet for a ceramic base and a ceramic green sheet for
`a ceramic window frame; a step of next punching a through-
`hole for housing a light emitting element in the ceramic green
`sheet for the ceramic window frame so that the inner wall
`thereof is an inclined face at an angle of 55 to 70 degrees; a
`step of next applying a metallized paste to the inner wall of the
`through-hole for the ceramic window frame; a step of next
`bonding the ceramic green sheet for the ceramic base and the
`ceramic green sheet for the ceramic window frame such that
`the inner wall of the through-hole in the ceramic green sheet
`for the ceramic window frame is oriented to widen to the
`outside, layering and integrating a ceramic window frame
`having a through-hole for accommodating the light emitting
`element on the ceramic base by firing the same, and obtaining
`a sintered body, wherein a metallized metal layer is deposited
`on the inner wall of the through-hole for housing the light
`emitting element; and a step of next depositing a plating metal
`layer with a center line average roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and
`a reflectance of 80% or greater with respect to light emitted
`from the light emitting element on the surface of the metallized
`metal layer of the inner wall of the through-hole for housing the
`light emitting element.
`[0010] According to the package for housing light emitting
`elements of the present invention, the inner wall of the through-
`hole for accommodating the light emitting element widens to
`the outside at an angle of 55 to 70 degrees with respect to the
`top face of the ceramic base and a metal layer with a center
`line average roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and a reflectance of
`80% or greater with respect to light emitted from the light
`emitting element is deposited on the surface of this inner wall,
`so light emitted by a light emitting element accommodated in
`the through-hole can be uniformly and efficiently discharged to
`the outside by being favorably reflected and scattered by the
`metal layer on the inclined inner wall of the through-hole.
`[0011] In addition, according to the manufacturing method
`for a package for housing light emitting elements of the present
`invention, a package for housing light emitting elements that
`can discharge light emitted by a light emitting element
`accommodated in the through-hole uniformly and efficiently to
`the outside by favorably reflecting and scattering the same by
`way of a plating metal layer on an inclined inner wall of a
`through-hole is provided by way of: punching a through-hole
`for housing a light emitting element in a ceramic green sheet
`for a ceramic window frame so that the inner wall thereof is an
`inclined face at an angle of 55 to 70 degrees; next, applying a
`metallized paste to the inner wall of the through-hole for the
`ceramic window frame; next, bonding the ceramic green sheet
`for this ceramic window frame and the ceramic green sheet for
`the ceramic base such that the inner wall of the through-hole
`in the ceramic green sheet for the ceramic window frame is
`oriented widen to the outside, layering and integrating a
`frame having a
`through-hole
`for
`ceramic window
`accommodating the light emitting element on the ceramic base
`by firing the same, and obtaining a sintered body, wherein a
`metallized metal layer is deposited on the inner wall of the
`through-hole for housing the light emitting element; and next,
`depositing a plating metal layer with a center line average
`roughness Ra of 1 to 3 (cid:541)m and a reflectance of 80% or greater
`with respect to light emitted from the light emitting element on
`the surface of the metallized metal layer of the inner wall of the
`Translation by Patent Translations Inc. 206-684-9312 mail@PatentTranslations.com
`
`(3) JP-2002-232017-A
`through-hole for accommodating the light emitting element.
`[0012]
`[Modes of Embodiment of the Invention] Next, a
`package for housing light emitting elements of the present
`invention is described in detail based on the attached drawings.
`FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an
`embodiment of the package for housing light emitting elements
`of the present invention, wherein 1 is a ceramic base, 2 is a
`ceramic window frame, and these primarily constitute the
`package for housing light emitting elements of the present
`invention that is for accommodating a light emitting element 3.
`[0013] The ceramic base 1 has a substantially quadrilateral
`flat shape formed from a ceramic material such as an
`aluminum oxide-based sintered body, an aluminum nitride-
`based sintered body, a mullite-based sintered body, or a glass-
`ceramic, for example, and has a mounting unit 1a that
`functions a support body for supporting the light emitting
`element 3 and on the top face of which the light emitting
`element 3 is mounted.
`[0014] In addition, the ceramic base 1 is formed by the
`deposition of a metallized wiring conductor 4a leading from the
`mounting unit 1a thereof to the bottom face and a metallized
`wiring conductor 4b leading from the periphery of the mounting
`unit 1a to the bottom face. The metallized wiring conductors 4a
`and 4b comprise a metallized metal powder such as tungsten,
`molybdenum, copper, or silver and function as conductive
`paths for electrically connecting the light emitting element 3
`accommodated in the package to the outside. In addition, the
`light emitting element 3, such as a light emitting diode or the
`like, is fixed to a site on the mounting unit 1a of the metallized
`wiring conductor 4a with a conductive bonding material, such
`as a gold-silicon alloy, a silver-epoxy resin, or the like, and an
`electrode of the light emitting element 3 is electrically
`connected to a peripheral location of the mounting unit 1a of
`the metallized wiring conductor 4b with a bonding wire 5.
`[0015] Note that when a metal with excellent corrosion
`resistance, such as nickel, gold, or the like, is deposited on the
`exposed surface of the metallized wiring conductors 4a and 4b
`in a thickness of approximately 1 to 20 (cid:541)m, oxidation corrosion
`of the metallized wiring conductors 4a and 4b can be effectively
`prevented and the bond between the metallized wiring
`conductor 4a and the light emitting element 3 and the bond
`between the metallized wiring conductor 4b and the bonding
`wire 5 can be strengthened. Therefore, an approximately 1 to
`10 (cid:541)m nickel plating layer and an approximately 0.1 to 3 (cid:541)m
`gold plating layer are normally sequentially deposited on the
`exposed surface of the metallized wiring conductors 4a and 4b
`by an electrolytic plating method or an electroless plating
`method.
`[0016] Meanwhile, the ceramic window frame 2 comprises
`a ceramic material that has substantially the same composition
`as the ceramic base 1 and is integrated and sintered by being
`layered on the top face of the ceramic base 1. The ceramic
`window frame 2 has a substantially circular or a substantially
`quadrilateral through-hole 2a for accommodating the light
`emitting element 3 in the center portion thereof, and the light
`emitting element 3 mounted on the mounting unit 1a is
`accommodated in the through-hole 2a.
`[0017] In addition, a metal layer 6 that is formed by coating
`the top of a metalized metal layer resulting from metalizing with
`metal powder, such as tungsten, molybdenum, copper, or silver,
`with a plating metal layer of a nickel, gold, or the like is
`
`
`
`Nichia Exhibit 1004
`Page 10
`
`

`

`(4) JP-2002-232017-A
`emitting element 3 accommodated inside the through-hole 2a
`is evenly reflected in all directions by the inner wall of the
`substantially circular through-hole 2a and can be very
`uniformly discharged to the outside. Therefore, it is preferable
`for the shape of the through-hole 2a to be substantially circular.
`[0023] Thus, according to the package for housing light
`emitting elements of the present invention, a light emitting
`device is provided by mounting the light emitting element 3 to
`the metallized wiring conductor 4a on the mounting unit 1a of
`the ceramic base 1, electrically connecting the electrode of the
`light emitting element and the metallized wiring conductor 4b
`with a bonding wire 5, and then sealing the light emitting
`element 3 by filling the through-hole 2a in which the light
`emitting element 3 is accommodated with a transparent
`sealing resin.
`[0024] Next, a manufacturing method for a package for
`housing light emitting elements of the present invention is
`described based on the attached drawings. FIGS. 2 (a) to (d)
`are cross-sectional views for each step representing a
`manufacturing method for manufacturing the package for
`housing light emitting elements shown in FIG. 1.
`[0025] First, as shown in FIG. 2(a), a ceramic green sheet
`11 for a ceramic base 1 and a ceramic green sheet 12 for a
`ceramic window frame 2 are prepared.
`[0026] For example, if the ceramic base 1 and the ceramic
`window frame 2 are formed from an aluminum oxide-based
`sintered body, such ceramic green sheets 11 and 12 are
`manufactured by way of forming a slurry by adding and mixing
`a suitable organic binder and a solvent, a plasticizer, a
`dispersant, or the like to a ceramic raw material powder, such
`as aluminum oxide, silicon oxide, calcium oxide, magnesium
`the
`like, and forming this
`into a sheet of
`oxide, or
`predetermined thickness by using a sheet forming technology
`such as the well-known doctor blade method.
`[0027] Next, as shown in FIG. 2(b), a through-hole 11a that
`the metallized wiring
`is a conducting path for leading
`conductors 4a and 4b from the top face of the ceramic base 1
`to the bottom face is punched into the ceramic green sheet 11
`for the ceramic base 1 using a punching mold, and a through-
`hole 12a for a through-hole 2a is punched into the ceramic
`green sheet 12 for the ceramic window frame 2 using a
`punching mold.
`[0028] At this time, the inner wall of the through-hole 12a
`formed in the ceramic green sheet 12 for the ceramic window
`frame 2 is formed so as to widen by an angle (cid:537) of 55 to 70
`degrees from one main face of the ceramic green sheet 12 to
`the other main face. By way of the inner wall of the through-
`hole 12a being formed so as to widen by the angle (cid:537) of 55 to
`70 degrees from the one main face of the ceramic green sheet
`12 to the other main face in this manner, the inner wall of the
`through-hole 2a of the ceramic window frame 2 can be formed
`so as to widen to the outside by the angle (cid:537) of 55 to 70 degrees
`with respect to