JP2010034262A - 発光素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基体とヒートシンク体の当接部の信頼性を向上させることができると共に、発光素子からの発熱を効率的に放熱させることができる発光素子収納用パッケージを提供する。
【解決手段】絶縁基体１１と、反射体１２と、ヒートシンク体１３を有する発光素子収納用パッケージ１０において、絶縁基体１１の上面と反射体１２の傾斜内周壁面で形成される発光素子１４収納用のキャビティ部１６底面の絶縁基体１１の中央部に貫通孔１５と、この壁面に嵌合して接合させ一方の先端側端面を絶縁基体１１上面に対して同一面、又は突出する平行面にし絶縁基体１１下面から他方の先端側に雄ネジ２１を設けて絶縁基体１１の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体２０と、この雄ネジ２１に雌ネジ穴２３を介してネジ締めされネジ体２０の端面に載置される発光素子１４からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体１３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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に関し、より詳細には、発光素子からの発熱を効率的に放熱させるための発光素子収納用パッケージに関する。

発光素子は、従来から照度を向上させるための手段の一つとして入力電流を上げることで対応されている。しかしながら、発光素子は、入力電流を上げることで照度はあがるものの、高温となり大量の熱を発生させることとなっている。この発熱と共に、発光素子は、逆に照度の低下が発生するという問題を抱えている。

図３（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、従来の発光素子収納用パッケージを説明する。ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の発光素子収納用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来の発光素子収納用パッケージ５０は、発光素子５１を載置するための基体にセラミックや、樹脂等からなる平板状の絶縁基体５２が用いられてきた。この絶縁基体５２に載置される発光素子５１は、輝度を向上させるために電圧を上昇させることで対応させる方法がある。しかしながら、発光素子５１は、電圧の上昇で発熱も上昇し、温度上昇によって逆に輝度の低下が発生するという問題がある。そこで、絶縁基体５２には、絶縁基体５２からの放熱を向上させることが重要な課題となっている。この発光素子５１の輝度を向上させるために特段の放熱性を要求される場合の基体には、樹脂に比較して熱伝導率が高く放熱性に優れるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等からなるセラミックを用いることが好ましい。

また、発光素子収納用パッケージ５０は、発光素子５１からの発光を前方となる上方側に反射させて集中させることで輝度を向上させるために、絶縁基体５２の上面に上方側の開口径を下方側の開口径より大きくする傾斜内周壁面とする筒状の反射体５３を有している。この反射体５３は、特に、材料を限定するものではなく、金属製や、セラミック製等からなり、通常、絶縁基体５２に接合されて設けられている。
更に、発光素子収納用パッケージ５０は、発光素子５１からの発熱を絶縁基体５２を介して下方側に速やかに放熱させるために、絶縁基体５２の下面に熱伝導率の高い金属、例えば、アルミニウム等からなるヒートシンク体５４を有している。このヒートシンク体５４は、絶縁基体５２の下面に形成する高融点金属からなる導体パターン５５との間を半田５６で接合させて設けている。

なお、上記の絶縁基体５２は、例えば、アルミナのセラミックを用いる場合には、先ず、アルミナからなる複数枚のセラミックグリーンシートを作製している。そして、それぞれのセラミックグリーンシートには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷して導体印刷パターンを形成している。更に、それぞれのセラミックグリーンシートは、重ね合わせて積層した後、セラミックと、高融点金属を高温で同時焼成して導体パターン５５や、導体配線パターン５７等を設けた絶縁基体５２を形成している。この絶縁基体５２を用いた発光素子収納用パッケージ５０は、絶縁基体５２の上面と反射体５３の傾斜内周壁面で形成されるキャビティ部５８に搭載される発光素子５１と、ボンディングワイヤ５９や導体配線パターン５７等を介して電気的に導通状態とする外部接続端子６０を有している。この外部接続端子６０は、絶縁基体５２の上面、下面、又は端面に延設する導体配線パターン５７にろう付け接合されて設けられている。

しかしながら、この発光素子収納用パッケージ５０は、絶縁基体５２の下面に熱膨張係数の異なるヒートシンク体５４を半田５６で接合しているので、発光素子５１の発光時の温度上昇と、停止時の温度降下の繰り返し等で曲げ応力が接合部である半田５６に集中し、半田５６にクラックが発生するという問題が生じている。また、この発光素子収納用パッケージ５０は、絶縁基体５２にセラミックを用い、この下面にヒートシンク体５４を半田５６で接合させたとしても、発光素子５１の載置部がセラミックで熱伝導率に限界があり、発光素子５１からの発熱をヒートシンク体５４へ伝熱させヒートシンク体５４からの放熱が限界となっている。

発光素子収納用パッケージに用いることが可能な、従来のセラミックパッケージには、絶縁基体にボルト型の取付けねじの頭部をろう付け接合して、この取付けねじでヒートシンク体に相当する放熱フィンに設けた凹部にボルト型の頭部を嵌め込むようにしてヒートシンク体を締め付けて取り付け固定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このセラミックパッケージのような発光素子収納用パッケージは、絶縁基体とヒートシンク体との当接部に半田を用いることなく当接させることができ、発光素子の発光時の温度上昇と、停止時の温度降下の繰り返し等が発生したとしても、曲げ応力が集中して働く箇所が存在しないので、半田クラックの発生を防止して当接部の信頼性を向上させることができるように作用する。
また、従来の発光素子収納用パッケージには、上側主面の中央部に発光素子が搭載される搭載部を有する金属からなる基体と、基体の上側主面の外周部に搭載部を囲むように取着された、外形寸法が基体よりも大きい枠状の絶縁体からなると共に、搭載部の近傍から外側にかけて導出する配線導体が形成された第１枠体と、第１枠体の上面に搭載部を囲むように取着された、内周面が上方に向かって広がる傾斜面とされた金属からなる第２枠体とを具備しているものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発熱を金属からなる基体から速やかに下方に放熱させることができ、発光素子の輝度の低下を防止できるように作用する。

特開平６−２１２８８号公報 特開２００４−２２８２４０号公報

しかしながら、前述したような従来の発光素子収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）特開平６−２１２８８号公報で開示されるようなセラミックパッケージを用いることができる発光素子収納用パッケージは、ヒートシンク体に設ける凹部の壁面と、ボルト型の取付けねじの頭部の壁面との間に隙間ができるので、発光素子からの発熱を絶縁基体を介して放熱させるのに、ヒートシンク体や、取付けねじへの伝熱効率が低下し、放熱効果の低下となっている。また、この発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の下面にヒートシンク体を設けたとしても、発光素子の載置部が絶縁基体であり、例え、この絶縁基体に比較的熱伝導率の高いセラミックを用いたとしても熱伝導率に限界があり、発光素子からの発熱をヒートシンク体へ伝熱させる妨げとなって効率的な放熱ができなくなっている。
（２）特開２００４−２２８２４０号公報で開示されるような発光素子収納用パッケージは、発光素子の載置部が金属からなる基体であり、発光素子からの発熱をこの基体を介して放熱させることができるものの、この金属からなる基体の外形寸法が絶縁体からなる第１枠体の大きさより小さいので、発光素子からの放熱効果が制限されるものとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、絶縁基体と、ヒートシンク体の当接部の信頼性を向上させることができると共に、発光素子からの発熱を効率的に放熱させることができる発光素子収納用パッケージを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る発光素子収納用パッケージは、平板状の絶縁基体と、絶縁基体の上面に上方側の開口径を下方側より大きくする傾斜内周壁面を備える筒状の反射体と、絶縁基体の下面にヒートシンク体を有する発光素子収納用パッケージにおいて、絶縁基体の上面と反射体の傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の絶縁基体の中央部に貫通孔と、貫通孔の壁面に嵌合して接合させ一方の先端側の端面を絶縁基体の上面に対して同一面、又は突出する平行面にし絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、ネジ体の雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされネジ体の端面に載置される発光素子からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体を有する。

ここで、上記の発光素子収納用パッケージは、貫通孔の外径寸法、及び雄ネジの外径寸法が発光素子の大きさより大きいのがよい。

前記目的に沿う本発明に係る他の発光素子収納用パッケージは、平板状の絶縁基体と、絶縁基体の上面に上方側の開口径を下方側より大きくする傾斜内周壁面を備える筒状の反射体と、絶縁基体の下面にヒートシンク体を有する発光素子収納用パッケージにおいて、絶縁基体の上面と反射体の傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の絶縁基体の中央部に貫通孔と、貫通孔の壁面に嵌合及び周縁部に当接して接合させ一方の先端側の端部に設けるフランジ部を絶縁基体から突出させ、且つ上面を絶縁基体の上面に対して突出する平行面にし絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、ネジ体の雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされフランジ部の上面に載置される発光素子からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体を有する。

ここで、上記の他の発光素子収納用パッケージは、フランジ部の外径寸法が貫通孔の外径寸法より大きく、貫通孔の外径寸法が発光素子の大きさより大きいと共に、雄ネジの外径寸法より大きく、雄ネジの外径寸法が発光素子の大きさより大きいのがよい。

請求項１又はこれに従属する請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面と反射体の傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の絶縁基体の中央部に貫通孔と、貫通孔の壁面に嵌合して接合させ一方の先端側の端面を絶縁基体の上面に対して同一面、又は突出する平行面にし絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、ネジ体の雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされネジ体の端面に載置される発光素子からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体を有するので、絶縁基体に設ける貫通孔に取り付けたネジ体によって、ヒートシンク体を絶縁基体に密接させて取り付け固定できると共に、絶縁基体の貫通孔に露出するネジ体の一方の先端側の端面に発光素子を載置し、発光素子からの発熱を絶縁基体とヒートシンク体の当接部の信頼性を向上させながら金属製のネジ体を介して伝熱効率を向上させながらヒートシンク体に速やかに伝熱でき、ヒートシンク体から効率的に放熱させることができる。

特に、請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、貫通孔の外径寸法、及び雄ネジの外径寸法が発光素子の大きさより大きいので、全ての部分が発光素子の大きさより大きい外径寸法からなるネジ体を介して発光素子からの発熱を速やかにヒートシンク体に伝熱でき、放熱効率を向上させることができる。

請求項３又はこれに従属する請求項４記載の発光素子収納用パッケージは、絶縁基体の上面と反射体の傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の絶縁基体の中央部に貫通孔と、貫通孔の壁面に嵌合及び周縁部に当接して接合させ一方の先端側の端部に設けるフランジ部を絶縁基体から突出させ、且つ上面を絶縁基体の上面に対して突出する平行面にし絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、ネジ体の雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされフランジ部の上面に載置される発光素子からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体を有するので、絶縁基体に設ける貫通孔に取り付けたフランジ部を備えたネジ体によって、ヒートシンク体を絶縁基体に密接させて取り付け固定できると共に、絶縁基体の貫通孔に露出するフランジ部の上面に発光素子を載置し、発光素子からの発熱を絶縁基体とヒートシンク体の当接部の信頼性を向上させながら金属製のネジ体を介して伝熱効率を向上させながらヒートシンク体に速やかに伝熱でき、ヒートシンク体から効率的に放熱させることができる。

特に、請求項４記載の発光素子収納用パッケージは、フランジ部の外径寸法が貫通孔の外径寸法より大きく、貫通孔の外径寸法が発光素子の大きさより大きいと共に、雄ネジの外径寸法より大きく、雄ネジの外径寸法が発光素子の大きさより大きいので、フランジ部を備え、全ての部分が発光素子の大きさより大きい外径寸法からなるネジ体を介して発光素子からの発熱を速やかにヒートシンク体に伝熱でき、放熱効率を向上させることができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る他の発光素子収納用パッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０は、基体として、特に形状を限定するものではないが、例えば四角形からなる平板状の絶縁基体１１を有している。また、発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の上面に上方側の開口径を下方側の開口径より大きくし傾斜内周壁面を備える筒状の反射体１２を有している。更に、発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の下面に、特に形状を限定するものではないが、例えばブロック状や、外側方向に放熱フィンを設けるようなヒートシンク体１３を有している。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１にＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分とする樹脂）やポリイミド等の樹脂や、高温で焼成されるアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック等で作製されるものを用いることができる。しかしながら、この絶縁基体１１には、特に材料を限定するものではないが、発光素子収納用パッケージ１０に収納される発光素子１４からの発熱が高く、この熱を効率的に放熱させるために熱伝導率が樹脂より優れるセラミックを用いるものが好ましくなっている。

上記の絶縁基体１１は、例えば、セラミック製からなる場合には、先ず、アルミナや、窒化アルミニウム等のセラミック粉末に焼結助剤と、可塑剤と、バインダー、及び溶剤を加え、十分に混練し、脱泡してスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって、所望の厚みのシート状のセラミックグリーシートを作製している。次に、それぞれのセラミックグリーンシートには、タングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷して所望の導体印刷パターンを形成している。次に、それぞれのセラミックグリーンシートは、重ね合わせて積層する前、又は積層した後に絶縁基体１１の中央部となる所定位置に後述する貫通孔１５用の打ち抜き孔を形成し、更に打ち抜き孔の壁面、及び／又は上面外周部に導体印刷パターンを形成している。そして、それぞれのセラミックグリーンシートを積層した後の積層体は、セラミックと、高融点金属を非酸化性雰囲気中の高温で同時焼成して多層構造に形成している。この同時焼成は、例えば、セラミックがアルミナの場合には、タングステンや、モリブデン等の高融点金属と、１５５０℃程度の水素、窒素の還元性雰囲気中の高温で行われている。あるいは、この同時焼成は、例えば、セラミックが窒化アルミニウムの場合には、タングステンや、モリブデン等の高融点金属と、１７００℃程度の窒素雰囲気中の高温で行われている。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の上面と、反射体１２の傾斜内周壁面で形成されるＬＥＤ等の発光素子１４を収納するためのキャビティ部１６底面の絶縁基体１１の中央部に貫通孔１５を有している。また、発光素子収納用パッケージ１０の絶縁基体１１には、それぞれの部位に所望のパターンからなるワイヤボンドパッド１７や、外部接続端子パッド１８や、これらを電気的に接続するための導体配線パターン１９や、図示しないが貫通孔１５の壁面に導体膜が設けられることとなる。なお、上記の反射体１２は、セラミックや、金属や、樹脂等からなり、絶縁基体１１に通常、ガラスや、樹脂や、ろう材等の接合材を用いて接合されるようになっている。また、キャビティ部１６に搭載される発光素子１４からの発光は、発光素子１４を傾斜内周壁面で囲繞する反射体１２によって前方に集中でき、輝度を向上させることができるようになっている。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の貫通孔１５の壁面に嵌合して接合される金属製からなるネジ体２０を有している。このネジ体２０は、一方の先端側の端面を絶縁基体１１の上面に対して同一面、又は突出する平行面にして絶縁基体１１に接合されている。また、このネジ体２０は、他方の先端側を絶縁基体１１の下面に対して垂直に立設させ、絶縁基体１１の下面から他方の先端側に雄ネジ２１を設けている。この接合には、例えば、貫通孔１５の壁面に設けられた導体膜に更にＮｉめっき被膜を形成し、このＮｉめっき被膜とネジ体２０の間にＡｇろう等のろう材を介して加熱してろう付け接合することで絶縁基体１１の貫通孔１５の壁面にネジ体２０の一方の先端側を嵌合して強固に接合させる方法を用いることができる。なお、絶縁基体１１が樹脂からなる場合には、ネジ体２０を接着用樹脂を用いて接合させることができる。ネジ体２０は、特に金属材料を限定するものではないが、例えば、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）、あるいは、セラミックと熱膨張係数が近似すると共に、比較的熱伝導率が高いＣｕ−Ｗ（銅タングステン）等からなる金属を用いることができる。発光素子収納用パッケージ１０は、このネジ体２０の一方の先端側の端面に発光素子１４が載置できるようになっている。なお、発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１に、図示しないが、通常、外部に露出するワイヤボンドパッド１７や、外部接続端子パッド１８や、導体配線パターン１９の金属部分にＮｉめっき被膜が施されている。そして、外部接続端子パッド１８には、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶや、４２アロイ等の金属からなる外部接続端子２２がＡｇろう等のろう材でろう付け接合されている。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、ネジ体２０の雄ネジ２１に雌ネジ穴２３を介してネジ締めされてネジ体２０の一方の先端側の端面に載置される発光素子１４からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体１３を有している。このヒートシンク体１３は、絶縁基体１１に取り付けられたネジ体２０の雄ネジ２１と、ヒートシンク体１３に設けられた雌ネジ穴２３で締め付けることで絶縁基体１１の下面に当接するようになっている。ヒートシンク体１３は、特に材料を限定するものではないが、熱伝導率が良好であるアルミニウムや、銅等からなる金属を用いて形成されている。

発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１に設けられた貫通孔１５に取り付けられたネジ体２０の雄ネジ２１によってヒートシンク体１３を絶縁基体１１や、雄ネジ２１に歪みを発生させることなく密接させて取り付け固定できる。従って、絶縁基体１１と、ヒートシンク体１３の当接部は、破壊の発生を防止して、信頼性を向上させることができる。また、発光素子収納用パッケージ１０は、ネジ体２０の一方の先端側の端面に載置される発光素子１４からの発熱をネジ体２０を介して速やかにヒートシンク体１３に伝熱させ、熱伝導率の良好なヒートシンク体１３から外部に放熱させることができる。なお、発光素子収納用パッケージ１０は、セラミック製の絶縁基体１１と、ヒートシンク体１３の間にはアンダーフィル等の熱伝導性に優れる樹脂を挟み込んで密接させ、熱伝導率が比較的高いセラミックを介してヒートシンク体１３に伝熱させて外部に放熱させることもできる。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１に設ける貫通孔１５の外径寸法である直径の大きさが発光素子１４の大きさより大きいのがよい。また、これと併せて、発光素子収納用パッケージ１０は、ネジ体２０の雄ネジ２１の外径寸法である直径の大きさが発光素子１４の大きさより大きいのがよい。このような発光素子収納用パッケージ１０は、発光素子１４がネジ体２０の全ての外径寸法である直径の中に収まっているので、発光素子１４の全体からの発熱をネジ体２０を介して速やかにヒートシンク体１３に伝熱させ、熱伝導率の良好なヒートシンク体１３から外部に放熱させることができる。従って、発光素子収納用パッケージ１０に収納される発光素子１４は、放熱効果を向上させることができるので、発光素子１４の高輝度を維持させることができる。

なお、発光素子収納用パッケージ１０の外部接続端子パッド１８は、絶縁基体１１の下面側に設けて、ボード基板等に半田で直接接合させることもできる。また、発光素子収納用パッケージ１０のネジ体２０の雄ネジ２１は、ヒートシンク体１３を突き抜け、突き抜けた部分をナット等で締め付けることもできる。更に、発光素子収納用パッケージ１０のワイヤボンドパッド１７は、発光素子１４とボンディングワイヤ２４を介して電気的に導通状態するための接続用パッドとして設けている。

次いで、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る他の発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、基体として、特に形状を限定するものではないが、例えば四角形からなる平板状の絶縁基体１１を有している。また、発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、絶縁基体１１の上面に上方側の開口径を下方側の開口径より大きくし傾斜内周壁面を備える筒状の反射体１２を有している。更に、発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、絶縁基体１１の下面に、特に形状を限定するものではないが、例えばブロック状や、外側方向に放熱フィンを設けるようなヒートシンク体１３を有している。

上記の発光素子収納用パッケージ１０ａは、絶縁基体１１の上面と、反射体１２の傾斜内周壁面で形成されるＬＥＤ等の発光素子１４を収納するためのキャビティ部１６底面の絶縁基体１１の中央部に貫通孔１５ａを有している。また、発光素子収納用パッケージ１０ａの絶縁基体１１には、それぞれの部位に所望のパターンからなるワイヤボンドパッド１７や、外部接続端子パッド１８や、これらを電気的に接続するための導体配線パターン１９や、図示しないが貫通孔１５ａの壁面、及び上面周縁部に導体膜等が設けられることとなる。なお、上記の反射体１２は、セラミックや、金属や、樹脂等からなり、絶縁基体１１に通常、ガラスや、樹脂や、ろう材等の接合材を用いて接合されるようになっている。また、キャビティ部１６に搭載される発光素子１４からの発光は、発光素子１４を傾斜内周壁面で囲繞する反射体１２によって前方に集中でき、輝度を向上させることができるようになっている。

上記の発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の貫通孔１５ａの壁面に嵌合し、上面周縁部に当接して接合される金属製からなるネジ体２０ａを有している。このネジ体２０ａは、一方の先端側の端部にフランジ部２５を設け、このフランジ部２５を絶縁基体１１から突出させ、且つ上面を絶縁基体１１の上面に対して突出する平行面にして絶縁基体１１に接合されている。また、このネジ体２０ａは、他方の先端側を絶縁基体１１の下面に対して垂直に立設させ、絶縁基体１１の下面から他方の先端側に雄ネジ２１ａを設けている。この接合には、例えば、貫通孔１５ａの壁面、及び上面周縁部に設けられた導体膜に更にＮｉめっき被膜を形成し、このＮｉめっき被膜とネジ体２０ａの間にＡｇろう等のろう材を介して加熱してろう付け接合することで絶縁基体１１の貫通孔１５ａの壁面にネジ体２０ａの一方の先端側を嵌合、及びフランジ部２５を当接させて極めて強固に接合させる方法を用いることができる。ネジ体２０ａは、特に金属材料を限定するものではないが、例えば、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）、あるいは、セラミックと熱膨張係数が近似すると共に、比較的熱伝導率が高いＣｕ−Ｗ（銅タングステン）等からなる金属を用いることができる。発光素子収納用パッケージ１０ａは、このネジ体２０ａの一方の先端側のフランジ部２５の広い上面に発光素子１４が安定して載置できるようになっている。なお、発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、絶縁基体１１に、図示しないが、通常、外部に露出するワイヤボンドパッド１７や、外部接続端子パッド１８や、導体配線パターン１９の金属部分にＮｉめっき被膜が施されている。そして、外部接続端子パッド１８には、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶや、４２アロイ等の金属からなる外部接続端子２２がＡｇろう等のろう材でろう付け接合されている。

上記の発光素子収納用パッケージ１０ａは、ネジ体２０ａの雄ネジ２１ａに雌ネジ穴２３を介してネジ締めされてネジ体２０ａの一方の先端側の端面に載置される発光素子１４からの発熱を放熱させるためのヒートシンク体１３を有している。このヒートシンク体１３は、絶縁基体１１に取り付けられたネジ体２０ａの雄ネジ２１ａと、ヒートシンク体１３に設けられた雌ネジ穴２３で締め付けることで絶縁基体１１の下面に当接するようになっている。ヒートシンク体１３は、特に材料を限定するものではないが、熱伝導率が良好であるアルミニウムや、銅等からなる金属を用いて形成されている。

発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、絶縁基体１１に設けられた貫通孔１５ａに取り付けられたネジ体２０ａの雄ネジ２１ａによってヒートシンク体１３を絶縁基体１１や、雄ネジ２１ａに歪みを発生させることなく密接させて取り付け固定できる。従って、絶縁基体１１と、ヒートシンク体１３の当接部は、破壊の発生を防止して、信頼性を向上させることができる。また、発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、ネジ体２０ａの一方の先端側のフランジ部２５の上面に載置される発光素子１４からの発熱をネジ体２０ａを介して速やかにヒートシンク体１３に伝熱させ、熱伝導率の良好なヒートシンク体１３から外部に放熱させることができる。なお、発光素子収納用パッケージ１０ａは、上記の発光素子収納用パッケージ１０と同様に、セラミック製の絶縁基体１１と、ヒートシンク体１３の間にはアンダーフィル等の熱伝導性に優れる樹脂を挟み込んで密接させ、熱伝導率が比較的高いセラミックを介してヒートシンク体１３に伝熱させて外部に放熱させることもできる。

上記の発光素子収納用パッケージ１０ａは、フランジ部２５の外径寸法である直径の大きさが貫通孔１５ａの外径寸法である直径の大きさより大きいのがよい。また、これと併せて、発光素子収納用パッケージ１０ａは、貫通孔１５ａの外径寸法である直径の大きさが発光素子１４の大きさより大きいと共に、ネジ体２０ａの雄ネジ２１ａの外径寸法である直径の大きさより大きいのがよい。更に、発光素子収納用パッケージ１０ａは、雄ネジ２１ａの外径寸法である直径の大きさが発光素子１４の大きさより大きいのがよい。このような発光素子収納用パッケージ１０ａは、発光素子１４がネジ体２０ａの全ての外径寸法である直径の中に収まっているので、発光素子１４の全体からの発熱をネジ体２０ａを介して速やかにヒートシンク体１３に伝熱させ、熱伝導率の良好なヒートシンク体１３から外部に放熱させることができる。従って、発光素子収納用パッケージ１０ａに収納される発光素子１４は、放熱効果を向上させることができるので、発光素子１４の高輝度を維持させることができる。

なお、発光素子収納用パッケージ１０ａの外部接続端子パッド１８は、絶縁基体１１の下面側に設けて、ボード基板等に半田で直接接合させることもできる。また、発光素子収納用パッケージ１０ａのネジ体２０ａの雄ネジ２１ａは、ヒートシンク体１３を突き抜け、突き抜けた部分をナット等で締め付けることもできる。更に、発光素子収納用パッケージ１０ａのワイヤボンドパッド１７は、発光素子１４とボンディングワイヤ２４を介して電気的に導通状態するための接続用パッドとして設けている。

本発明の発光素子収納用パッケージ、他の発光素子収納用パッケージは、大きな発光効率と、高い接合信頼性が求められ、発熱量が大きい自動車用ヘッドランプや、街路灯等のランプとして用いることができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る他の発光素子収納用パッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の発光素子収納用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。

符号の説明

１０、１０ａ：発光素子収納用パッケージ、１１：絶縁基体、１２：反射体、１３：ヒートシンク体、１４：発光素子、１５、１５ａ：貫通孔、１６：キャビティ部、１７：ワイヤボンドパッド、１８：外部接続端子パッド、１９：導体配線パターン、２０、２０ａ：ネジ体、２１、２１ａ：雄ネジ、２２：外部接続端子、２３：雌ネジ穴、２４：ボンディングワイヤ、２５：フランジ部

Claims (4)

1. 平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の上面に上方側の開口径を下方側より大きくする傾斜内周壁面を備える筒状の反射体と、前記絶縁基体の下面にヒートシンク体を有する発光素子収納用パッケージにおいて、
   前記絶縁基体の上面と前記反射体の前記傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の前記絶縁基体の中央部に貫通孔と、該貫通孔の壁面に嵌合して接合させ一方の先端側の端面を前記絶縁基体の上面に対して同一面、又は突出する平行面にし前記絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて前記絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、該ネジ体の前記雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされ前記ネジ体の前記端面に載置される前記発光素子からの発熱を放熱させるための前記ヒートシンク体を有することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
2. 請求項１記載の発光素子収納用パッケージにおいて、前記貫通孔の外径寸法、及び前記雄ネジの外径寸法が前記発光素子の大きさより大きいことを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
3. 平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の上面に上方側の開口径を下方側より大きくする傾斜内周壁面を備える筒状の反射体と、前記絶縁基体の下面にヒートシンク体を有する発光素子収納用パッケージにおいて、
   前記絶縁基体の上面と前記反射体の前記傾斜内周壁面で形成される発光素子を収納するためのキャビティ部底面の前記絶縁基体の中央部に貫通孔と、該貫通孔の壁面に嵌合及び周縁部に当接して接合させ一方の先端側の端部に設けるフランジ部を前記絶縁基体から突出させ、且つ上面を前記絶縁基体の上面に対して突出する平行面にし前記絶縁基体の下面から他方の先端側に雄ネジを設けて前記絶縁基体の下面に対して垂直に立設する金属製のネジ体と、該ネジ体の前記雄ネジに雌ネジ穴を介してネジ締めされ前記フランジ部の上面に載置される前記発光素子からの発熱を放熱させるための前記ヒートシンク体を有することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
4. 請求項３記載の発光素子収納用パッケージにおいて、前記フランジ部の外径寸法が前記貫通孔の外径寸法より大きく、前記貫通孔の外径寸法が前記発光素子の大きさより大きいと共に、前記雄ネジの外径寸法より大きく、前記雄ネジの外径寸法が前記発光素子の大きさより大きいことを特徴とする発光素子収納用パッケージ。

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