JP2004319598A - Package for housing light emitting element and light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード(LED)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および発光装置に関する。
【従来の技術】
従来、発光ダイオード(LED),半導体レーザ(LD)等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化がすすむものとして注目されており、近年種々の分野で使用され始めている。従来の赤色から可視光の波長の光を発光する発光素子を搭載する発光素子収納用パッケージ(以下、単にパッケージともいう)の断面図を図2に示す。
図2に示すように、従来のパッケージ11は、樹脂やセラミックス等から成る基体12を有する。基体12には、タングステン(W)やモリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等を含む導体ペーストを高温で焼結し、その上面にメッキ法によりニッケル(Ni)メッキ層や金(Au)メッキ層を被着して成る配線導体13が形成されている。この配線導体13を介して、外部電気回路からパッケージ内部に搭載された発光素子15に電力や駆動電流が供給される。
また基体12は、その上面に、上下面を貫通する貫通孔を有する平面視形状が正方形状等で樹脂やセラミックス等から成る枠体14が設けられている。この枠体14は、基体12に、700〜900℃の融点を有する銀(Ag)−銅(Cu)合金等のロウ材、エポキシ系樹脂接着剤、250〜450℃の融点を有する低融点ガラス等により固定される。または、枠体14が基体12と同一の材質から成る場合は、枠体14が基体12と一体に成型される。
発光素子15は基体12の導体層から成る搭載部にAuバンプ16等を介して接合されており、発光素子15の電極は基体12上面の搭載部の周囲に設けられた配線導体13にAu製のボンディングワイヤを介して電気的に接続される。
また、発光素子15を保護するために枠体14の内側に透明部材18が設けられる。この透明部材18は、枠体14の内側に発光素子15を覆うように熱硬化性のエポキシ樹脂などを充填し、加熱硬化させることにより設けられる。また、透明部材18は、発光素子15や基体12、枠体14と強固に密着して発光素子15をパッケージ11内に強固に固定する働きも有する。
さらに、枠体14の上面にガラス,サファイア等から成る透光性で板状の蓋体17が樹脂接着剤等で接着される。これにより、発光素子15を有する発光装置となる。
また、発光素子15が紫外光を含む短波長の光を発光するものの場合、例えば発光素子15およびその周囲には、発光素子15から発光する青色から紫外の光(波長350〜400nm程度)を白色等の可視光(400〜800nm)に変換するための液状の蛍光体が、発光素子15を封止するように設けられている場合もあり、この場合、発光素子15の光を可視光に変換することができる。
このような発光装置は、外部電気回路から供給される駆動電流によって発光素子15が駆動され、可視光を発光するものとして使用される。その用途は、各種インジケーター,光センサー,ディスプレイ,ホトカプラ,バックライト,光プリンタヘッド等である。
近年、この発光装置を照明用として使用するようになってきており、高輝度および放熱性の点でより高特性の発光装置が要求されている。また、照明用に使用される場合、発光装置の長寿命化が特に重要な問題である。
そこで、最近は発光装置の発光輝度を向上させる構成が考えられており、枠体14をより反射率の高い材料で構成することが多い。例えば、枠体14をAgやアルミニウム(Al)からなる反射率の高い金属で形成したり、それらの金属を枠体14の表面に被着させて、発光素子15から発光する光を効率よくパッケージ11の外部へ放射させることが提案されている。
【特許文献1】
特開2002−344029号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージ11では、発光素子15の側面の下端や下面の外周縁に、0.04mm程度の高さを有するAuバンプ16の影響によって影(暗部)が全周にわたって発生するという問題点があった。したがって、従来のパッケージ11では、高輝度の発光装置と成した際に上記の影が際立つこととなり、照射面に影が薄く投影される場合があり、この場合照明用として使用しにくいといった問題点があった。
したがって、本発明はかかる従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影(暗部)が生じないものとすることにある。
【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、上面の中央部に発光素子を該発光素子の発光する光に対する反射率が40%以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の上面の外周部に前記搭載部を取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、前記半田は、その外周端が前記発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出し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、上面の中央部に発光素子を発光素子の発光する光に対する反射率が40%以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に搭載部を取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、半田は、その外周端が発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出していることから、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記半田が金−錫合金半田から成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、好ましくは半田が金−錫合金半田から成ることから、発光素子の側面の下端に全周にわたって光の反射率の高い金−錫合金半田が存在することとなり、発光素子の側面の下端に影が発生しないものとなる。
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、前記搭載部に前記半田を介して搭載された発光素子と、前記発光素子を覆う透明部材とを具備していることを特徴とする。
本発明の発光装置は、上記の構成により、高輝度の発光装置を作製した際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
【発明の実施の形態】
本発明の発光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図1は、本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図であり、2は基体、4は枠体であり、主としてこれらで発光素子5を収容するためのパッケージ1が構成されている。
本発明のパッケージは、上面の中央部に発光素子5を発光素子5の発光する光に対する反射率が40%以上の半田6を介して搭載する搭載部2aを有するセラミックスから成る基体2と、基体2の上面の外周部に搭載部2aを取り囲んで設けられ、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体4とを具備し、半田6は、その外周端が発光素子5の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出している。
本発明において、発光素子5は搭載部2aに発光素子5の発光する光に対する反射率が40%以上の半田6を介して接合されるが、半田6としては金(Au)−錫(Sn)合金半田が良好な反射率を有しており好ましい。これにより、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子5の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
半田6は、発光素子5の発光する光に対する反射率が40%未満では、発光素子5の側面の下端に影が発生し易くなる。
また半田6は、その外周端が発光素子5の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出しているが、その延出幅は0.3mm程度以下がよい。0.3mmを超えると、
ロウ材が接合面から流れ出してしまい接合強度が低下し易くなる。
本発明における基体2は、例えば酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)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スから成る四角形状等の平板であり、発光素子5を支持するための支持部材として機能し、その上面に発光素子5を搭載するための搭載部2aを有している。
また、基体2は、搭載部2aおよびその周囲から下面にかけて導出されるメタライズ層から成る配線導体3が被着されている。配線導体3はW,Mo,Cu,Ag等の金属粉末のメタライズ層から成り、パッケージ1内部に収容された発光素子5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、搭載部2aにはLED,LD等の発光素子5が半田6によって固着されるとともに、搭載部2a周囲の配線導体3には発光素子5の電極がボンディングワイヤを介して電気的に接続される。
なお、配線導体3の露出する表面にNiやAu等の耐食性に優れる金属を1〜20μm程度の厚みに被着させておくのがよく、配線導体3が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、配線導体3と発光素子5との接続および配線導体3とボンディングワイヤとの接続を強固にすることができる。したがって、配線導体3の露出表面には、厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されていることがより好ましい。
さらに、基体2の熱伝導率は10W/m・K以上が好ましく、10W/m・K以下では、50mA以上の駆動電流を発光素子5に入力した際に発光素子5の表面温度が100℃以上に達し、発光素子5の寿命を劣化させるばかりではなく、発光素子5の光出力を上げられなくなる。
枠体4はAl,Ag,Au,Pt,Ti,Cr,Cu等の金属、これらの1種以上を含む合金、ステンレススチール,真鍮等の合金、樹脂、セラミックス等から成るのがよく、金属からなる場合、発光素子5の光を高い反射率で反射させることができ、高輝度の発光装置を作製することができる。また、枠体4の表面にAl,Ag,Au,Pt,Ti,Cr,Cu等の高い反射率の金属層を形成してもよい。さらに、枠体4がAg,Cu等の酸化により変色し易い金属から成る場合やAg,Cu等の酸化により変色し易い金属層を形成したものである場合、その表面に透明樹脂層や透明樹脂シートを被着してもよい。
この枠体4は、その中央部に発光素子5を収容するための横断面形状が円形状や四角形状の貫通穴4aを有しており、貫通穴4aに発光素子5が収容されるとともに搭載部2aに搭載される。この貫通穴4aの内周面は、その算術平均粗さRaが0.004〜4μmであることがよく、これにより、枠体4の内周面が発光素子5の光を良好に反射させることとなる。Raが4μmを超えると、貫通穴4aに収容された発光素子5が発光する光を均一に反射させるのが困難となり、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる。0.004μm未満では、そのような面を安定かつ効率よく形成することが困難となる傾向にある。
さらに、貫通穴4aの内周面に厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されていることがよく、枠体4の耐腐食性が向上する。
また、貫通穴4aはその横断面形状が円形状であるのがよく、貫通穴4aに収容された発光素子5が発光する光を貫通穴4aの内周面で万遍なく反射させて外部に極めて均一に放射することができる。
かくして、本発明のパッケージ1は、基体2の搭載部2aに発光素子5を搭載するとともに発光素子5の電極と基体2の配線導体3とをボンディングワイヤを介して電気的に接続し、しかる後、発光素子5を覆う透明樹脂等から成る透明部材を設けることによって発光装置となる。透明部材は、発光素子5を覆うシリコーン樹脂等の透明樹脂であってもよく、枠体4の上面に樹脂接着剤等で接着された、ガラス,サファイア等から成る平板状,レンズ状の透光性の蓋体7であってもよい。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等支障ない。
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に発光素子を発光素子の発光する光に対する反射率が40%以上の半田を介して搭載する搭載部を有するセラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に搭載部を取り囲んで接合され、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した枠体とを具備しており、半田は、その外周端が発光素子の側面の下端よりも外側に全周にわたって延出していることから、高輝度の発光装置を作製する際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは半田が金−錫合金半田から成ることから、発光素子の側面の下端に全周にわたって光の反射率の高い金−錫合金半田が存在することとなり、発光素子の側面の下端に影が発生しないものとなる。
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、搭載部に半田を介して搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明部材とを具備していることにより、高輝度の発光装置を作製した際に発光素子の側面の下端に影が生じないものとなり、発光装置を照明用として使用した際に照射面に影が薄く投影されるのを解消することができる。
【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について実施の形態の例を示す断面図である。
【図2】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
1:発光素子収納用パッケージ
2:基体
2a:搭載部
3:配線導体
4:枠体
5:発光素子
6:半田TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting element housing package for housing a light emitting element such as a light emitting diode (LED) and a light emitting device.
[Prior art]
Conventionally, light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) have been attracting attention in the future as having lower power consumption and longer life, and have recently been used in various fields. Has begun. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional light emitting element housing package (hereinafter, also simply referred to as a package) on which a light emitting element that emits light having a wavelength from red to visible light is mounted.
As shown in FIG. 2, a conventional package 11 has a base 12 made of resin, ceramics, or the like. A conductive paste containing tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), or the like is sintered at a high temperature on the base 12, and a nickel (Ni) plating layer or a gold (Au) plating layer is formed on the upper surface thereof by a plating method. Is formed on the wiring conductor 13. Power and drive current are supplied from the external electric circuit to the light emitting element 15 mounted inside the package via the wiring conductor 13.
The base body 12 is provided on its upper surface with a frame 14 made of resin, ceramics, or the like having a square shape or the like in plan view having through holes penetrating the upper and lower surfaces. The frame body 14 is formed on a substrate 12 by using a brazing material such as a silver (Ag) -copper (Cu) alloy having a melting point of 700 to 900 ° C., an epoxy resin adhesive, and a low-melting glass having a melting point of 250 to 450 ° C. It is fixed by the like. Alternatively, when the frame 14 is made of the same material as the base 12, the frame 14 is molded integrally with the base 12.
The light emitting element 15 is bonded to a mounting portion formed of a conductor layer of the base 12 via an Au bump 16 or the like. The electrodes of the light emitting element 15 are made of Au on a wiring conductor 13 provided around the mounting portion on the upper surface of the base 12. Are electrically connected through the bonding wires of
Further, a transparent member 18 is provided inside the frame 14 to protect the light emitting element 15. The transparent member 18 is provided by filling the inside of the frame body 14 with a thermosetting epoxy resin or the like so as to cover the light emitting element 15 and heating and curing the same. In addition, the transparent member 18 has a function of firmly adhering to the light emitting element 15, the base 12, and the frame body 14 to firmly fix the light emitting element 15 in the package 11.
Further, a transparent and plate-
In the case where the light emitting element 15 emits light of a short wavelength including ultraviolet light, for example, blue to ultraviolet light (wavelength of about 350 to 400 nm) emitted from the light emitting element 15 is white-colored around the light emitting element 15. In some cases, a liquid phosphor for converting the light into visible light (400 to 800 nm) is provided so as to seal the light emitting element 15, and in this case, the light from the light emitting element 15 is converted into visible light. can do.
In such a light emitting device, the light emitting element 15 is driven by a drive current supplied from an external electric circuit, and is used as one that emits visible light. Its applications are various indicators, optical sensors, displays, photocouplers, backlights, optical printer heads, and the like.
In recent years, this light-emitting device has been used for lighting, and a light-emitting device having higher characteristics in terms of high luminance and heat dissipation has been demanded. In addition, when used for lighting, extending the life of the light emitting device is a particularly important problem.
Therefore, recently, a configuration for improving the light emission luminance of the light emitting device has been considered, and the frame 14 is often made of a material having higher reflectance. For example, the frame body 14 is formed of a metal having a high reflectance such as Ag or aluminum (Al), or the metal is adhered to the surface of the frame body 14 to efficiently package light emitted from the light emitting element 15. It has been proposed to radiate to the outside of 11.
[Patent Document 1]
JP 2002-344029 A [Problems to be Solved by the Invention]
However, in the above-described conventional package 11, a shadow (dark portion) is generated over the entire circumference due to the influence of the Au bump 16 having a height of about 0.04 mm on the lower end of the side surface and the outer peripheral edge of the lower surface of the light emitting element 15. There was a point. Therefore, in the conventional package 11, when the light emitting device has a high brightness, the above-mentioned shadow becomes conspicuous, and the shadow may be projected thinly on the irradiation surface, and in this case, it is difficult to use it for illumination. was there.
Therefore, the present invention has been completed in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to produce a high-luminance light-emitting device without producing a shadow (dark portion) at a lower end of a side surface of a light-emitting element. Is to do.
[Means for Solving the Problems]
A light emitting element housing package according to the present invention includes a base body made of ceramics having a mounting portion in which a light emitting element is mounted via a solder having a reflectance of 40% or more with respect to light emitted from the light emitting element at a central portion of an upper surface; A frame provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and having an inner peripheral surface inclined so as to expand outward toward the upper side; It is characterized in that it extends over the entire periphery outside the lower end of the side surface of the element.
The package for housing a light emitting element according to the present invention includes a base made of ceramics having a mounting portion for mounting the light emitting element via a solder having a reflectance to light emitted from the light emitting element of 40% or more at the center of the upper surface; A frame provided on the outer peripheral portion of the upper surface so as to surround the mounting portion, the inner peripheral surface being inclined so as to expand outward toward the upper side, and the outer peripheral end of the solder is provided at the lower end of the side surface of the light emitting element. Since the light emitting device extends over the entire circumference, no shadow is formed at the lower end of the side surface of the light emitting element when manufacturing a high-luminance light emitting device. Can be prevented from being shadowed thinly.
In the light emitting element housing package according to the present invention, preferably, the solder is made of a gold-tin alloy solder.
In the light emitting element housing package of the present invention, since the solder is preferably made of gold-tin alloy solder, there is a gold-tin alloy solder having a high light reflectance over the entire periphery at the lower end of the side surface of the light emitting element. Thus, no shadow is generated at the lower end of the side surface of the light emitting element.
The light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element housing package of the present invention, a light-emitting element mounted on the mounting portion via the solder, and a transparent member that covers the light-emitting element. I do.
With the above structure, the light emitting device of the present invention does not produce a shadow at the lower end of the side surface of the light emitting element when a light emitting device with high luminance is manufactured, and has a shadow on an irradiation surface when the light emitting device is used for illumination. Can be prevented from being projected thinly.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The light emitting element housing package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the package of the present invention.
The package according to the present invention includes a
In the present invention, the
When the reflectance of the
Further, the
The brazing material flows out from the joining surface, and the joining strength tends to decrease.
The
The
It is preferable that a metal having excellent corrosion resistance, such as Ni or Au, is applied to the exposed surface of the
Further, the thermal conductivity of the
The
The
Further, a Ni plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and an Au plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited on the inner peripheral surface of the through hole 4 a by an electrolytic plating method or an electroless plating method. Therefore, the corrosion resistance of the
The through-hole 4a preferably has a circular cross-sectional shape, and the light emitted by the light-emitting
Thus, in the
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
【The invention's effect】
The package for housing a light emitting element according to the present invention includes a base made of ceramics having a mounting portion for mounting the light emitting element via a solder having a reflectance to light emitted from the light emitting element of 40% or more at the center of the upper surface; A frame body which is joined to the outer peripheral portion of the upper surface so as to surround the mounting portion, and whose inner peripheral surface is inclined so as to expand outward toward the upper side; Since the light emitting device extends over the entire circumference, no shadow is formed at the lower end of the side surface of the light emitting element when manufacturing a high-luminance light emitting device. Can be prevented from being shadowed thinly.
In the light emitting element housing package of the present invention, since the solder is preferably made of gold-tin alloy solder, there is a gold-tin alloy solder having a high light reflectance over the entire periphery at the lower end of the side surface of the light emitting element. Thus, no shadow is generated at the lower end of the side surface of the light emitting element.
The light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element housing package of the present invention, a light-emitting element mounted on a mounting portion via solder, and a transparent member that covers the light-emitting element, so that high-luminance light is emitted. When the device is manufactured, no shadow is generated at the lower end of the side surface of the light emitting element, and when the light emitting device is used for illumination, it is possible to prevent the shadow from being thinly projected on the irradiation surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a light emitting element housing package of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional light emitting element storage package.
[Explanation of symbols]
1: Package for housing light emitting element 2: Base 2a: Mounting portion 3: Wiring conductor 4: Frame 5: Light emitting element 6: Solder
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- 2003-04-11 JP JP2003108254A patent/JP2004319598A/en active Pending
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