JP6935251B2 - Package for mounting light emitting element - Google Patents
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Description
本発明は、レーザーダイオードなどの発光素子を搭載するための発光素子搭載用パッケージに関する。 The present invention relates to a light emitting element mounting package for mounting a light emitting element such as a laser diode.
例えば、金属製のベースプレートと、その表面上に接合され金属製で且つ平面視が矩形枠状のフレームと、該フレームの一側壁に形成され、且つ光ファイバーの一端に装着されたホルダーを貫通させるホルダー挿入部と、前記フレームの前記一側壁に隣接し且つ対向する一対の側壁に配置され、該一対の側壁を個別に貫通する一対のセラミック基板と、該セラミック基板ごとの内部を貫通して形成され、且つ上記フレームの内外方向に沿ったタングステンやモリブデンからなる複数の導体部と、該複数の導体部の外端側に個別に接合される複数のリードと、を備えた光通信用パッケージが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a metal base plate, a metal frame joined on the surface thereof and having a rectangular frame shape in a plan view, and a holder formed on one side wall of the frame and attached to one end of an optical fiber to penetrate the holder. A pair of ceramic substrates arranged on an insertion portion and a pair of side walls adjacent to and facing the one side wall of the frame and individually penetrating the pair of side walls, and a pair of ceramic substrates penetrating the inside of each ceramic substrate are formed. Also disclosed is an optical communication package including a plurality of conductor portions made of tungsten or molybdenum along the inner and outer directions of the frame, and a plurality of leads individually bonded to the outer end side of the plurality of conductor portions. (See, for example, Patent Document 1).
しかし、前記光通信用パッケージのように、前記導体部を介して発光素子に電力を投入する場合、タングステンなどからなる前記導体部の電気抵抗が高いため、前記発光素子に投入すべき電力を十分に増加させることができなかった。
更に、前記導体部を有するセラミック基板を、前記フレームの側壁に空けた矩形状の貫通孔に挿入して固着するため、該貫通孔の内寸法と上記セラミック基板の外寸法との寸法公差を厳しく管理しないと、該セラミック基板の挿入が困難となったり、あるいは、該セラミック基板と上記貫通孔との間に隙間が過度に形成され、パッケージ内部の気密性が維持できなくなる、という問題があった。
However, when power is applied to the light emitting element via the conductor portion as in the optical communication package, the electric resistance of the conductor portion made of tungsten or the like is high, so that the electric power to be input to the light emitting element is sufficient. Could not be increased to.
Further, since the ceramic substrate having the conductor portion is inserted into the rectangular through hole formed in the side wall of the frame and fixed, the dimensional tolerance between the inner dimension of the through hole and the outer dimension of the ceramic substrate is strict. If not managed, there is a problem that it becomes difficult to insert the ceramic substrate, or an excessive gap is formed between the ceramic substrate and the through hole, and the airtightness inside the package cannot be maintained. ..
一方、金属製のアイレット(基板)に設けた複数の貫通穴の内側に、リード端子(リードピン)を個別に貫通させ、前記貫通穴内の空間をガラスにより封止してなる半導体装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、前記半導体装置のように、前記リード端子と貫通穴の内壁面との隙間をガラスで塞ぐ封止構造では、前記アイレットやリード端子に対し熱応力が加えられた場合、上記ガラスにクラックなどの損傷や、甚だしくは破損などを生じ易いため、前記半導体装置の内部おける気密性が確保し難い、という問題があった。
On the other hand, a semiconductor device has also been proposed in which lead terminals (lead pins) are individually penetrated inside a plurality of through holes provided in a metal eyelet (board), and the space inside the through holes is sealed with glass. (See, for example, Patent Document 2).
However, in a sealing structure such as the semiconductor device in which the gap between the lead terminal and the inner wall surface of the through hole is closed with glass, when thermal stress is applied to the eyelet or the lead terminal, the glass cracks or the like. There is a problem that it is difficult to secure the airtightness inside the semiconductor device because the semiconductor device is liable to be damaged or severely damaged.
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、追って搭載される発光素子に投入する電力を容易に増大できると共に、パッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを提供する、ことを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a package for mounting a light emitting element, which can solve the problems described in the background technology, can easily increase the power input to the light emitting element to be mounted later, and can surely maintain the airtightness inside the package. , Is the subject.
本発明は、前記課題を解決するため、表面側に発光素子の搭載部を有する基板と、該基板の表面または裏面側に接合されるセラミック部材とに、リードピンが連続して貫通する貫通穴を個別に形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の発光素子搭載用パッケージ(請求項1)は、表面および裏面を有し、且つ前記表面に発光素子の搭載部を含むか、あるいは、前記表面側に別体の前記搭載部を配置可能とした基板と、該基板に支持されるリードピンと、前記基板の表面または裏面の何れか一方と対向する対向表面および該対向表面と対向する対向裏面を有するセラミック部材と、を備えた発光素子搭載用パッケージであって、上記基板の表面と裏面との間には、上記リードピンを貫通させる第1貫通穴が形成されており、上記セラミック部材は、上記対向表面と対向裏面との間を貫通する第2貫通穴を有し、前記対向表面には、前記第2貫通穴の開口部を囲んで形成されたメタライズ層を有し、上記リードピンは、上記第1貫通穴および上記第2貫通穴を貫通し、且つ該リードピンの軸部から径方向に延びた鍔部が、ロウ材層を介して、上記セラミック部材の対向裏面側における第2貫通穴の開口部の周辺部に固定されていると共に、上記リードピンの軸部と上記セラミック部材の第2貫通穴の内周面とは、上記ロウ材層を介さずに対向しており、上記セラミック部材は、上記メタライズ層を介して、上記基板の第1貫通穴における表面側または裏面側の開口部の周辺に固定されている、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a through hole through which a lead pin continuously penetrates a substrate having a mounting portion of a light emitting element on the front surface side and a ceramic member joined to the front surface or the back surface side of the substrate. It was created with the idea of forming it individually.
That is, the light emitting element mounting package (claim 1) of the present invention has a front surface and a back surface, and the front surface includes a mounting portion of the light emitting element, or the front surface side has a separate mounting portion. Light emitting with a substrate that can be arranged, a lead pin supported by the substrate, a facing surface facing either the front surface or the back surface of the substrate, and a ceramic member having a facing back surface facing the facing surface. In the device mounting package, a first through hole is formed between the front surface and the back surface of the substrate to allow the lead pin to pass through, and the ceramic member is formed between the facing surface and the facing back surface. has a second through hole penetrating to the said opposite surface has a metallization layer openings formed enclose the second through-hole, the lead pin, said first through hole and the second through the wells were penetrations, and a flange portion extending radially from the shaft portion of the Ridopi down, via a brazing material layer, fixed to the periphery of the opening of the second through-hole of the opposite rear side of the ceramic member The shaft portion of the lead pin and the inner peripheral surface of the second through hole of the ceramic member face each other without passing through the brazing material layer, and the ceramic member passes through the metallized layer. , The first through hole of the substrate is fixed around the opening on the front surface side or the back surface side.
前記パッケージは、以下の効果(1)と(2)を奏することが可能となる。
(1)前記リードピンは、前記基板に設けた第1貫通穴と、前記セラミック部材に設けた第2貫通穴とを連続して貫通しているので、前記基板の表面側の前記搭載部に追って搭載される発光素子との電気的接続を、ボンディングワイヤーなどを介して直接得ることができる。従って、上記発光素子に投入すべき電力の増加に伴った十分な電流を給電することが可能となる。
(2)前記リードピンは、その径方向に延びた前記鍔部を介して、前記セラミック部材の第2貫通穴における対向裏面側の開口部の周辺に固定され、且つ該セラミック部材は、前記メタライズ層を介して、前記基板に設けた第1貫通穴の周辺に固定されている。そのため、上記リードピンは、上記鍔部とセラミック部材の対向裏面との接合面、および、該セラミック部材の対向表面と前記基板の表面または裏面との接合面、という2つの接合面(平面)を介して前記基板に支持されるので、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、パッケージ内部の気密性を確実且つ容易に維持できる。
The package can exert the following effects (1) and (2).
(1) Since the lead pin continuously penetrates the first through hole provided in the substrate and the second through hole provided in the ceramic member, the lead pin follows the mounting portion on the surface side of the substrate. An electrical connection with the mounted light emitting element can be directly obtained via a bonding wire or the like. Therefore, it is possible to supply a sufficient current as the electric power to be input to the light emitting element increases.
(2) The lead pin is fixed around the opening on the opposite back surface side in the second through hole of the ceramic member via the flange portion extending in the radial direction thereof, and the ceramic member is the metallized layer. Is fixed around the first through hole provided in the substrate. Therefore, the lead pin is provided through two joint surfaces (plane surfaces), that is, a joint surface between the flange portion and the facing back surface of the ceramic member, and a joint surface between the facing surface of the ceramic member and the front surface or the back surface of the substrate. Since it is supported by the substrate, the airtightness inside the package can be reliably and easily maintained without the conventional strict control of dimensional intersection.
尚、前記基板は、追ってその表面側に発光素子を搭載した後に、例えば、金属板をプレス加工などにより、底面側が開口した円柱形状に成形した箱状体(キャップ)をロウ付けや溶接などで接合して、外部から封止する形態としても良い。
また、上記箱状体は、外形が円柱形状あるいは多角柱形状を呈し、追って前記搭載部に発光素子が搭載された後、該発光素子を外部から封止する。
更に、前記発光素子は、例えば、レーザーダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)などである。
また、前記基板、リードピン、および箱状体は、例えば、コバール(Fe−29%Ni−17%Co)、42アロイ(Fe−42%Ni)、194合金(Cu−2.3%Fe−0.03%P)などからなる。
After the light emitting element is mounted on the surface side of the substrate, for example, a box-shaped body (cap) formed into a cylindrical shape having an open bottom surface by pressing a metal plate is brazed or welded. It may be joined and sealed from the outside.
Further, the box-shaped body has a cylindrical shape or a polygonal pillar shape in outer shape, and after the light emitting element is mounted on the mounting portion, the light emitting element is sealed from the outside.
Further, the light emitting element is, for example, a laser diode (LD) or a light emitting diode (LED).
The substrate, lead pin, and box-shaped body are, for example, Kovar (Fe-29% Ni-17% Co), 42 alloy (Fe-42% Ni), 194 alloy (Cu-2.3% Fe-0). It consists of .03% P) and so on.
更に、前記基板、リードピン、および箱状体の表面には、例えば、所要の厚みのニッケル膜を介して、所要の厚みの金膜が順次被覆されている。
また、前記第1貫通穴は、前記基板の互いに離れた位置に、一対が円形状などにして形成されている。
更に、前記セラミック部材は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどからなる。
また、前記第2貫通穴は、上記セラミック部材に複数個(2個以上)が並列且つ直線状に形成されている。
加えて、前記メタライズ層は、タングステン(以下、単にWと記載する)やモリブデン(以下、単にMoと記載する)などからなる。
Further, the surfaces of the substrate, the lead pin, and the box-shaped body are sequentially coated with a gold film having a required thickness, for example, via a nickel film having a required thickness.
Further, the first through holes are formed in a pair of circular shapes or the like at positions separated from each other on the substrate.
Further, the ceramic member is made of alumina, aluminum nitride, mullite and the like.
Further, a plurality (two or more) of the second through holes are formed in parallel and linearly on the ceramic member.
In addition, the metallized layer is made of tungsten (hereinafter, simply referred to as W), molybdenum (hereinafter, simply referred to as Mo), or the like.
また、本発明には、前記メタライズ層は、前記第2貫通穴の対向表面側における開口部から離間して形成されている、発光素子搭載用パッケージ(請求項2)も含まれる。
これによれば、以下の効果(3)を得ることができる。
(3)前記セラミック部材の対向表面の周辺側に形成されたメタライズ層は、該対向表面に開口する第2貫通穴の開口部から離間しているので、上記セラミック部材を前記基板の表面または裏面における第1貫通穴の周辺に固定する際に、上記メタライズ層の上に沿って配設されるロウ材などが前記リードピンに不用意に接触して、短絡などの不具合を生じ難くしている。
The present invention also includes a light emitting element mounting package (claim 2) in which the metallized layer is formed so as to be separated from an opening on the facing surface side of the second through hole.
According to this, the following effect (3) can be obtained.
(3) Since the metallized layer formed on the peripheral side of the facing surface of the ceramic member is separated from the opening of the second through hole that opens in the facing surface, the ceramic member is placed on the front surface or the back surface of the substrate. When fixing around the first through hole in the above, the brazing material or the like arranged along the metallized layer inadvertently comes into contact with the lead pin, making it difficult for problems such as a short circuit to occur.
更に、本発明には、前記基板と前記セラミック部材との接合は、前記メタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って配設されたロウ材層と、を介して成されている、発光素子搭載用パッケージ(請求項3)も含まれる。
これによれば、上記メタライズ層およびロウ材層を介して、前記基板とセラミック部材とが強固に接合されているので、前記効果(2),(3)を更に確実に得ることができる。
尚、前記ロウ材層には、銀ロウ(例えば、Ag−Cu合金)が例示される。
Further, in the present invention, the light emitting device is formed by joining the substrate and the ceramic member via the metallized layer and a brazing material layer arranged along the metallized layer. A mounting package (claim 3) is also included.
According to this, since the substrate and the ceramic member are firmly bonded to each other via the metallized layer and the brazing material layer, the effects (2) and (3) can be obtained more reliably.
In the brazing material layer, silver brazing (for example, Ag—Cu alloy) is exemplified.
更に、本発明には、前記基板と前記発光素子の搭載部とは、別体であり、該発光素子の搭載部は、基板よりも熱伝導率が大きい放熱体に含まれ、上記基板は、その表面と裏面との間を貫通する第3貫通穴を有し、且つ上記放熱体は、前記第3貫通穴に挿入された姿勢で上記基板に固定されている、発光素子搭載用パッケージ(請求項4)も含まれる。
これによれば、発光素子の搭載部を有する前記放熱体は、前記基板よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第3貫通穴に挿入されて固定されているので、追って上記搭載部に搭載された発光素子が発する熱を、上記放熱体を介して、本パッケージの外部に効果的に放熱することが可能となる(以下、効果(4)という)。
尚、上記放熱体は、例えば、銅、銀、またはアルミニウム合金、あるいは、これらの何れか1つをベースとする合金からなる。
Further, in the present invention, the substrate and the mounting portion of the light emitting element are separate bodies, and the mounting portion of the light emitting element is included in a radiator having a higher thermal conductivity than the substrate. A package for mounting a light emitting element (claimed) having a third through hole penetrating between the front surface and the back surface, and the radiator is fixed to the substrate in a posture of being inserted into the third through hole. Item 4) is also included.
According to this, the heat radiating body having the mounting portion of the light emitting element has a higher thermal conductivity than the substrate and is inserted and fixed in the third through hole, so that the heat radiating body is mounted on the mounting portion later. The heat generated by the light emitting element can be effectively dissipated to the outside of the package via the heat radiating body (hereinafter referred to as effect (4)).
The heat radiating body is made of, for example, a copper, silver, or aluminum alloy, or an alloy based on any one of these.
また、本発明には、前記第3貫通穴は、平面視で円弧形状、長方形状、正方形状、あるいは円形状であり、前記放熱体は、熱良導性の金属からなる円弧柱体形状、直方体形状、立方体形状、あるいは円柱体形状を呈し、その底面の周辺に沿って、前記基板の裏面における第3貫通穴の開口部の周辺との接合を可能とするフランジを有している、発光素子搭載用パッケージ(請求項5)も含まれる。
これによれば、前記放熱体は、本体の底面の周辺に沿って一体に有するフランジと、前記基板の裏面における第3貫通穴の開口部の周辺とを、ロウ材などを介して接合されるので、前記効果(2),(4)を確実に奏することができる。
Further, in the present invention, the third through hole has an arc shape, a rectangular shape, a square shape, or a circular shape in a plan view, and the radiator has an arc pillar shape made of a thermally conductive metal. It has a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, or a cylindrical shape, and has a flange that enables joining with the periphery of the opening of the third through hole on the back surface of the substrate along the periphery of the bottom surface thereof. An element mounting package (claim 5) is also included.
According to this, the heat radiating body is joined to the flange integrally held along the periphery of the bottom surface of the main body and the periphery of the opening of the third through hole on the back surface of the substrate via a brazing material or the like. Therefore, the above-mentioned effects (2) and (4) can be surely achieved.
加えて、本発明には、前記基板と、前記セラミック部材との線膨張係数の差が、5ppm(K-1)以下である、発光素子搭載用パッケージ(請求項6)も含まれる。
これによれば、前記セラミック部材と、前記基板との線熱膨張係数の差が、5ppm(K-1)以下と比較的小さいため、前記セラミック部材と基板との接合部に対して加えられる熱応力が緩和されるので、前記効果(2)を一層確実に得ることができる。
In addition, the present invention also includes a light emitting device mounting package (claim 6) in which the difference in linear expansion coefficient between the substrate and the ceramic member is 5 ppm (K -1) or less.
According to this, since the difference in the coefficient of linear thermal expansion between the ceramic member and the substrate is relatively small, 5 ppm (K -1 ) or less, the heat applied to the joint portion between the ceramic member and the substrate is applied. Since the stress is relaxed, the effect (2) can be obtained more reliably.
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図1(A)、(B)は、一形態の発光素子搭載用パッケージ(以下、単にパッケージと称する)1aを、斜め上方または斜め下方からの視覚で示した斜視図、図2(A)は、図1(A)中のX−X線の矢視に沿った垂直断面図である。
上記パッケージ1aは、図1(A)、(B)、図2(A)に示すように、対向する表面3および裏面4を有する基板2と、該基板2の表面3側から上方に突出した放熱体6の上面である発光素子の搭載部7aと、上記基板2の表面3側に配設されたセラミック板(セラミック部材)9と、該セラミック板9および前記基板2を個別に貫通し、且つ該基板2に支持される一対のリードピン20と、を備えている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described.
1 (A) and 1 (B) are perspective views showing one form of a light emitting element mounting package (hereinafter, simply referred to as a package) 1a visually from diagonally above or diagonally below, and FIG. 2 (A) is a perspective view. , FIG. 1 (A) is a vertical cross-sectional view taken along the line of arrow XX.
As shown in FIGS. 1 (A), 1 (B), and 2 (A), the package 1a has a
前記基板2は、例えば、コバールからなり、平面視が円形状の表面3および裏面4と、これらの間に位置する円周形の側面5とを有する。図1(B)、図2(A)に示すように、該基板2の表面3と裏面4との間には、一対の丸い第1貫通穴11が隣接して貫通している。また、該基板2の異なる位置の表面3と裏面4との間には、平面視が円弧形状を呈する1つの第3貫通穴13が貫通している。
また、前記放熱体6は、銅からなり、図2(B)、(C)に示すように、前記発光素子の搭載部7aを上面に含む円弧柱体形状の本体7と、該本体7の底面から周辺側に一定の幅ずつ張り出したフランジ8と、を一体に有する。該放熱体6は、その本体7を前記基板2の第3貫通穴13内に裏面4側から挿入した姿勢で、上記フランジ8と裏面4との間で後述するロウ材層により接合されている。
尚、上記放熱体6と第3貫通穴13とを省略し、発光素子の搭載部を前記基板2の表面3上の何れかに設定した形態としても良い。
The
Further, the
The
更に、前記セラミック板9は、例えば、アルミナからなり、図3(A)、(B)に示すように、前記基板2の表面3に対向する長方形状の対向表面10と、該対向表面10と対向する相似形状の対向裏面15とを有し、該対向表面10と対向裏面15と間には、一対の丸い第2貫通穴12が並列に貫通している。
尚、上記セラミック板9を構成するアルミナと、上記基板2を構成するコバールとの線膨張係数の差は、5ppm(K-1)以下である。
上記対向表面10において、上記一対の第2貫通穴12の開口部ごとから離間し、且つ該一対の第2貫通穴12を個別に囲むように、該対向表面10のほぼ全面に亘りメタライズ層14が形成されている。一方、上記対向裏面15における上記第2貫通穴12の開口部ごとの周辺には、幅の狭い円環形状のセラミック部17を介して、それらの周りにリング形状の導体部16が個別に形成されている。
尚、上記メタライズ層14と導体部16とは、WあるいはMoからなる。
Further, the
The difference in linear expansion coefficient between the alumina constituting the
In the facing
The metallized
加えて、前記リードピン20も、コバールからなり、図2(A)と、これと直交する視覚の図4とに示すように、垂直方向に細長い軸部21と、該軸部21から径方向に延びた円板形状の鍔部22と、を一体に有している。
図2(A)、図4に示すように、上記リードピン20と前記セラミック板9とは、該セラミック板9の対向裏面15における前記導体部16と、該導体部16ごとの上に配置されたロウ材層18とを介して、上記リードピン20の鍔部22ごとの下面における周辺側と上記対向裏面15とが接合されている。
尚、上記ロウ材層18は、例えば、銀ロウからなる。
In addition, the
As shown in FIGS. 2A and 4, the
The
更に、前記セラミック板9の対向表面10側に形成された前記メタライズ層14と、その上に沿って配置された前ロウ材層18とを介して、前記基板2の表面3側と上記セラミック板9とが接合されている。即ち、前記リードピン20は、上記セラミック板9を介して上記基板2に支持されていると共に、その軸部21は、上記基板2の前記第1貫通穴11の中心付近と、上記セラミック板9の前記第2貫通穴12の中心付近とを、連続して貫通している。
そして、図4に示すように、追って前記放熱体6の搭載部7aには、例えば、レーザーダイオードなどの発光素子19が搭載され、該発光素子19と前記一対のリードピン20の上端部ごととの間は、一対のボンディングワイヤー23を介して、個別に導通可能とされる。
Further, the metallized
Then, as shown in FIG. 4, a
加えて、図4に示すように、前記基板2の表面3における上方には、該表面3の周辺側に、全体が円筒形状を呈し、底面が開口している金属(例えば、コバール)製のキャップ24のフランジ25がロウ付けなどにより接合される。その結果、該キャップ24によって、前記セラミック板9、発光素子19、鍔部22を含むリードピン20ごとの上端側部分を外部から確実に封止することができる。
尚、上記キャップ24の天井板には、上記発光素子19が発光した光を外部に発射するため、図示しないレンズ付きの透孔26が形成されている。また、前記リードピン20は、その軸部21を図示しないプリント基板などのマザーボード側の外部接続端子に挿入することで、外部との電気的な接続を可能とする。
In addition, as shown in FIG. 4, above the
The ceiling plate of the
図5(A)、(B)は、前記パッケージ1aとは異なる形態のパッケージ1bを示す前記同様の斜視図、図6は、その使用状態を示す垂直断面図である。
上記パッケージ1bは、図5(A)、(B)に示すように、前記同様の基板2、放熱体6、セラミック板9、および一対のリードピン20を備えている。
該パッケージ1bでは、図5(B)、図6に示すように、基板2の裏面4側に対して、セラミック板9が前記同様にして接合されると共に、該セラミック板9における第2貫通穴12付近ごとに、前記鍔部22を介して、一対のリードピン20が個別に接合されている。
5 (A) and 5 (B) are the same perspective views showing the
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
In the
そのため、図6に示すように、前記リードピン20の軸部21は、前記基板2の第1貫通穴11の中心付近と、その下方に同軸心状に位置する前記セラミック板9の第2貫通穴12の中心付近とを、連続して貫通している。
更に、図6に示すように、追って前記放熱体6の搭載部7aに、発光素子19が搭載され、該発光素子19と前記一対のリードピン20の上端部ごととの間は、一対のボンディングワイヤー23を介して、個別に導通可能とされる。
そして、前記基板2の表面3における上方には、前記同様の金属製のキャップ24が配設されることにより、上記発光素子19を外部から封止できる、
Therefore, as shown in FIG. 6, the
Further, as shown in FIG. 6, a
Then, by disposing the
前記パッケージ1a,1bによれば、前記リードピン20が、前記基板2に設けた第1貫通穴11と、前記セラミック板9に設けた第2貫通穴12とを連続して貫通しているので、前記基板2の表面3側の前記搭載部7aに追って搭載される発光素子19との電気的接続を、ボンディングワイヤー23を介して直接得ることができる。従って、上記発光素子19に投入すべき電力の増加に伴った十分な電流を給電することが可能となる。
また、前記リードピン20は、その径方向に延びた前記鍔部22を介して、前記セラミック板9の第2貫通穴12における対向裏面15側の開口部の周辺に接合(固定)され、且つ該セラミック板9は、前記メタライズ層14およびロウ材層18を介して、前記基板2に設けた第1貫通穴11の周辺に固定されている。
According to the
Further, the
そのため、前記リードピン20は、前記鍔部22とセラミック板9の対向裏面15との接合面、および、該セラミック板9の対向表面10と前記基板2の表面3あるいは裏面4との接合面、という2つの接合面(平面)を介して、前記基板2に支持されるので、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、パッケージ1a,1b内部の気密性を確実且つ容易に維持することができる。
更に、前記セラミック板9の対向表面10に形成されたメタライズ層14は、該対向表面10に開口する第2貫通穴12の開口部から離間しているので、上記セラミック板9を前記基板2の表面3または裏面4における第1貫通穴11の周辺に固定する際、上記メタライズ層14の上に沿って配設されるロウ材18が前記リードピン20に不用意に接触して、短絡などの不具合を生じ難くされている。
Therefore, the
Further, since the metallized
しかも、前記発光素子19の搭載部7aを有する前記放熱体6は、前記基板2よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第3貫通穴13に挿入されて固定されているので、追って上記搭載部7aに搭載された発光素子19が発する熱を、上記放熱体6を介して、外部に効果的に放熱することが可能となる。
加えて、前記セラミック板9と基板3との線膨張係数の差は、5ppm(K-1)以下であるため、該セラミック板9と基板3との接合部に対して加わる熱応力が緩和されている。
従って、前記パッケージ1a,1bによれば、前記効果(1)〜(4)を確実に奏することができる。
Moreover, since the
In addition, since the difference in linear expansion coefficient between the
Therefore, according to the
また、前記発光素子搭載用パッケージ1aによれば、セラミック板9が基板2の表面3側に配置されているため、該セラミック板9と基板2とを面で接合して気密性を確保する本形態においても、本パッケージ1a全体の低背化が可能となる。更に、前記発光素子搭載用パッケージ1bにおいて、セラミック板9の厚み以上に深い凹部を基板2の裏面4側に形成し、該凹部内にセラミック板9を接合することで、該基板2とセラミック板9とを面で接合して気密性を確保する本形態においても、本パッケージ1b全体の低背化が可能となる。加えて、セラミック板9と基板2とを面で接合するため、上記凹部の開口幅をセラミック板9の幅よりも十分に大きく形成することで、前記凹部の寸法精度を厳しく管理する必要がなくなる。
Further, according to the light emitting element mounting package 1a, since the
本発明は、前述した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板2、リードピン20、およびキャップ24は、42アロイ、あるいは194合金からなるものとしても良い。
また、前記基板は、その表面および裏面が平面視で矩形(正方形または長方形)を呈する形態であっても良い。
更に、前記セラミック板9は、窒化アルミニウム、ムライト、あるいはガラス−セラミックの何れか1つからなるものとしても良い。
The present invention is not limited to the above-mentioned forms.
For example, the
Further, the substrate may have a shape in which the front surface and the back surface thereof are rectangular (square or rectangular) in a plan view.
Further, the
また、前記第1貫通穴11と第2貫通穴12とは、それぞれ4個、6個、8個、10個、あるいは12個以上の偶数個としても良いし、これら対応して前記セラミック板9を2個以上併用する形態としても良い。
更に、前記リードピン20の鍔部22は、平面視で矩形状を含む正多角形を呈する形態としても良い。
また、前記発光素子は、発光ダイオードなどとしても良い。
加えて、前記ロウ材(接合材)層には、アルミナ、ケイ酸、酸化ボロン、酸化亜鉛、酸化鉛、カルシア、パラジウム、白金、銅、金、または炭素の何れかを用いても良い。
Further, the first through
Further, the
Further, the light emitting element may be a light emitting diode or the like.
In addition, any of alumina, silicic acid, boron oxide, zinc oxide, lead oxide, calcia, palladium, platinum, copper, gold, or carbon may be used for the brazing material (bonding material) layer.
また、前記実施の形態において、セラミック部材は、板状のセラミック板9としたが、該セラミック部材は、少なくとも前記基板2と面で接合できる板状部を有する構成であれば良い。例えば、セラミック板9の対向表面10から個別に立設し、該対向表面10側における第2貫通穴12ごとの開口部を囲むように形成された筒状部を有するセラミック部材としても良い。かかる形態によれば、前記筒状部が基板2に形成された第1貫通穴11内ごとに挿入されると共に、該セラミック部材の板状部により基板2と面で接合することで、本パッケージ内部の気密性を確保でき、且つ、第1貫通穴11を構成する内壁面と、該第1貫通穴11を貫通するリードピン20との接触による不用意な短絡を防ぐこともできる。
Further, in the above-described embodiment, the ceramic member is a plate-shaped
また、前記実施の形態では、セラミック部材と基板2との線膨張係数の差を5ppm(K-1)以下としたが、セラミック部材と基板2との接合箇所において、気密性が確保される限りにおいては、これに限るものではない。例えば、セラミック部材と基板2との面での接合における最大直線長さが5mm以下である場合には、上記線膨張係数の差が5ppm(K-1)よりも大きくても、気密性を確保した接合が可能となる。
更に、セラミック部材と基板2との面での接合を行う際に、両物の間に応力を緩和する部材を介在させることによって、上記線膨張係数の差を5ppm(K-1)よりも大きくしても、気密性を確保した接合が可能となる。
Further, in the above-described embodiment, the difference in the coefficient of linear expansion between the ceramic member and the
Further, when the ceramic member and the
本発明によれば、追って基板の表面側に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、且つパッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを確実に提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably provide a light emitting element mounting package capable of easily increasing the input power to the light emitting element mounted on the surface side of the substrate and reliably maintaining the airtightness inside the package. ..
1a,1b…発光素子搭載用パッケージ
2……………基板
3……………表面
4……………裏面
6……………放熱体
7a…………搭載部
8……………フランジ
9……………セラミック板(セラミック部材)
10…………対向表面
11…………第1貫通穴
12…………第2貫通穴
13…………第3貫通穴
14…………メタライズ層
15…………対向裏面
18…………ロウ材層
19…………発光素子
20…………リードピン
21…………軸部
22…………鍔部
1a, 1b ... Package for mounting a
10 ………… Facing
Claims (6)
上記基板の表面と裏面との間には、上記リードピンを貫通させる第1貫通穴が形成されており、
上記セラミック部材は、上記対向表面と対向裏面との間を貫通する第2貫通穴を有し、前記対向表面には、前記第2貫通穴の開口部を囲んで形成されたメタライズ層を有し、
上記リードピンは、上記第1貫通穴および上記第2貫通穴を貫通し、且つ該リードピンの軸部から径方向に延びた鍔部が、ロウ材層を介して、上記セラミック部材の対向裏面側における第2貫通穴の開口部の周辺部に固定されていると共に、
上記リードピンの軸部と上記セラミック部材の第2貫通穴の内周面とは、上記ロウ材層を介さずに対向しており、
上記セラミック部材は、上記メタライズ層を介して、上記基板の第1貫通穴における表面側または裏面側の開口部の周辺に固定されている、
ことを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。 A substrate having a front surface and a back surface and having a mounting portion of a light emitting element on the front surface or having a separate mounting portion arranged on the front surface side, a lead pin supported by the substrate, and the above. A package for mounting a light emitting element, comprising a facing surface facing either the front surface or the back surface of a substrate and a ceramic member having a facing back surface facing the facing surface.
A first through hole is formed between the front surface and the back surface of the substrate to allow the lead pin to pass through.
The ceramic member has a second through hole penetrating between said opposed surfaces and opposed rear surface, the opposite surface has a metallization layer openings formed enclose the second through hole ,
The lead pin, said first through-hole and the second through hole and penetrations, and a flange portion extending radially from the shaft portion of the Ridopi down, via a brazing material layer, opposite the back surface of the ceramic member It is fixed around the opening of the second through hole on the side and
The shaft portion of the lead pin and the inner peripheral surface of the second through hole of the ceramic member face each other without the brazing material layer.
The ceramic member is fixed to the periphery of the opening on the front surface side or the back surface side in the first through hole of the substrate via the metallize layer.
A package for mounting a light emitting element.
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子搭載用パッケージ。 The metallized layer is formed so as to be separated from an opening on the opposite surface side of the second through hole.
The package for mounting a light emitting element according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の発光素子搭載用パッケージ。 The bonding between the substrate and the ceramic member is formed via the metallized layer and a brazing material layer arranged along the metallized layer.
The package for mounting a light emitting element according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。 The substrate and the mounting portion of the light emitting element are separate bodies, the mounting portion of the light emitting element is included in a radiator having a higher thermal conductivity than the substrate, and the substrate is located between the front surface and the back surface thereof. The radiator has a third through hole that penetrates the third through hole, and the radiator is fixed to the substrate in a posture of being inserted into the third through hole.
The package for mounting a light emitting element according to any one of claims 1 to 3, wherein the package for mounting a light emitting element.
ことを特徴とする請求項4に記載の発光素子搭載用パッケージ。 The third through hole has an arc shape, a rectangular shape, a square shape, or a circular shape in a plan view, and the radiator has an arc pillar shape, a rectangular parallelepiped shape, a cube shape, or a thermally conductive metal. It has a cylindrical shape and has a flange along the periphery of the bottom surface thereof, which enables joining with the periphery of the opening of the third through hole on the back surface of the substrate.
The package for mounting a light emitting element according to claim 4.
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。 The difference in coefficient of linear expansion between the substrate and the ceramic member is 5 ppm (K -1 ) or less.
The package for mounting a light emitting element according to any one of claims 1 to 5, wherein the package for mounting a light emitting element.
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