JP2006352167A - Package for housing light-emitting element and light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a light emitting element housing package and a light emitting device for housing a light emitting element such as a light emitting diode (LED).
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。従来の例えば赤色から可視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。 Conventionally, light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) are attracting attention as they are expected to further reduce power consumption and extend their lives in the future, and have been used in various fields in recent years. I'm starting. FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional light emitting element storage package (hereinafter also simply referred to as a package) on which a conventional light emitting element that emits visible light from red, for example, is mounted.
図2に示すように、従来のパッケージ11は、各種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できるようにされている。
As shown in FIG. 2, the conventional package 11 has a
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にエポキシ系樹脂接着剤16により接着される。
The
発光素子15は、基体12の上面の中央部に樹脂接着剤やAgペースト(Ag粒子を含有する樹脂)によってダイボンドされており、発光素子15の電極は基体12に設けられた配線導体13とAu製のボンディングワイヤにより電気的に接続される。
The light emitting element 15 is die-bonded to the central portion of the upper surface of the
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。
Further, a transparent member 18 is provided inside the frame body 14 in order 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 heat curing. Further, the transparent member 18 also has a function of firmly fixing the light emitting element 15 in the package 11 by being in close contact with the light emitting element 15, the
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。
Further, a translucent plate-
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19が、発光素子15を封止するように設けられている。これにより、発光素子15の光を可視光に変換することができる。
Around the light emitting element 15 and its surroundings, a
この発光装置は、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。 This light-emitting device is used to emit visible light by driving the light-emitting element 15 by a drive current supplied from an external electric circuit. The applications are various indicators, optical sensors, displays, photocouplers, backlights, optical printer heads, and the like.
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。 In recent years, this light-emitting device has been used for illumination, and a light-emitting device with higher characteristics in terms of high luminance and heat dissipation is required. Further, when used for illumination, extending the life of the light emitting device is a particularly important problem.
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。
しかしながら、上記従来のパッケージ11では、発光素子15の光が紫外光を含む短波長の光(波長350〜400nm程度の青色から紫外の光)である場合、エポキシ系樹脂接着剤16の組織が紫外光によって劣化するという問題点があった。そして、時間が経つにつれ組織の劣化が進行し、基体12から枠体14が剥がれ、その隙間から液状の蛍光体19が漏れ出してしまい、発光素子15の光を可視光に変換できなくなるという問題点があった。
However, in the conventional package 11, when the light of the light emitting element 15 is short wavelength light including ultraviolet light (blue to ultraviolet light having a wavelength of about 350 to 400 nm), the structure of the
したがって、紫外光を含む短波長の光を発光する発光素子15を用いて液状の蛍光体19により短波長の光を可視光に変換する構成の従来のパッケージ11では、紫外光によるエポキシ系樹脂接着剤16の劣化が生じて発光の信頼性が低下するといった問題点があった。今後、照明等の用途に使用される場合、発光の信頼性は重要な問題である。このような紫外光を可視光に変換するタイプの発光装置に対しても、十分な発光の信頼性および安定した発光特性が求められている。
Therefore, in the conventional package 11 configured to convert short-wavelength light into visible light by the
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、紫外光を含む短波長の光を可視光に変換するタイプの発光装置において、基体と枠体とを接着する樹脂接着材の劣化を抑えて液状の蛍光体が漏れ出るのを長期にわたって防ぐことができる、信頼性に優れかつ発光特性が安定したパッケージおよび発光装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been completed in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a substrate and a frame body in a light emitting device of a type that converts short-wavelength light including ultraviolet light into visible light. It is an object of the present invention to provide a package and a light emitting device with excellent reliability and stable light emitting characteristics, which can prevent deterioration of a resin adhesive to be bonded and prevent a liquid phosphor from leaking over a long period of time.
本発明は、基体と、アクリル系樹脂接着剤によって基体上に接合された枠体とを備えている。アクリル系樹脂接着剤は、枠体の下面の外周部に配置されている。 The present invention includes a base and a frame bonded onto the base by an acrylic resin adhesive. The acrylic resin adhesive is disposed on the outer peripheral portion of the lower surface of the frame.
本発明は、上記構成により、樹脂接着剤の劣化による発光装置の光学特性の低下を低減させることができる。 According to the above configuration, the present invention can reduce a decrease in optical characteristics of the light emitting device due to deterioration of the resin adhesive.
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1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。
The light emitting element storage 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 a
本発明のパッケージは、上面の中央部に紫外光を含む光を発光する発光素子5を搭載する搭載部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を取り囲むように下面がアクリル系樹脂接着剤6により接着され、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した金属製の枠体4と、発光素子5を覆う液状の蛍光体9とを具備している。
The package of the present invention surrounds the mounting portion 2a at the outer peripheral portion of the upper surface of the
本発明における基体2は、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス),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の平板であり、発光素子5を支持するための支持部材であり、その上面の中央部に発光素子5を搭載するための搭載部2aを有している。
The
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Au−Si(シリコン)合金やAg−エポキシ樹脂等の導電性接合材で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。
The
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することができるとともに、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。
It should be noted that a metal having excellent corrosion resistance, such as Ni or Au, should be deposited on the exposed surface of the
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未満では、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の寿命を短くするばかりではなく、発光素子5の光出力を上げるのが難しくなる。
Furthermore, the thermal conductivity of the
金属から成る枠体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等から成るのがよく、これらの金属は、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がFe−Ni合金やFe−Ni−Co合金等から成り、その表面に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。
The
本発明において、アクリル系樹脂接着剤6は、Ag,Pt等の金属粒子を含んでいることがよく、この場合、アクリル系樹脂接着剤6の放熱性が良好になり、発光素子5の熱を効率よく外部に放散でき、発光素子5の温度上昇を防止して発光素子5を常に正常かつ安定に作動させることができる。アクリル系樹脂接着剤6に含まれる金属粒子の含有率は85〜93重量%がよく、これにより放熱性がより大きくなる。85重量%未満では、アクリル系樹脂接着剤6の放熱性が低下しやすくなり、93重量%を超えると、接着強度が低下し易くなる。
In the present invention, the acrylic resin adhesive 6 preferably contains metal particles such as Ag and Pt. In this case, the heat dissipation of the acrylic resin adhesive 6 is improved, and the heat of the
また本発明において、枠体4は下面の外周部のみが全周にわたって基体2に接着されていることが好ましい。これにより、発光素子5の紫外光を含む光がアクリル系樹脂接着剤6に直接照射されるのを防いで、紫外光によるアクリル系樹脂接着剤6の劣化をより効果的に防ぐことができる。
In the present invention, it is preferable that only the outer peripheral portion of the lower surface of the
また枠体4は、下面の内周部が全周にわたって突出部とされているとともに外周部が全周にわたって段差部とされており、その段差部にアクリル系樹脂接着剤6が溜まるようにして基体2に接着されていてもよい。また、枠体4の下面と側面との間が全周にわたって平面状,曲面状等の面取り部とされており、その面取り部にアクリル系樹脂接着剤6が溜まるようにして基体2に接着されていてもよい。
In addition, the
また枠体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(枠体4)の内周面は、算術平均粗さRaが0.004〜4μmであることがよく、これにより、貫通穴4aの内周面で発光素子5の光を良好に反射させることができる。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。
The
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。
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 4a by an electrolytic plating method or an electroless plating method. Well, the corrosion resistance of the
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内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。
Further, the through hole 4a preferably has a circular cross-sectional shape, and the light emitted from the
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を覆うように液状の蛍光体9が設けられ、その上から透明樹脂等の透明部材8を設置することによって発光装置となる。透明部材8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。
Thus, in the
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うことは何等支障ない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に紫外光を含む光を発光する発光素子を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むように下面がアクリル系樹脂接着剤により接着され、内周面が上側に向かって外側に広がるように傾斜した金属製の枠体と、発光素子を覆う液状の蛍光体とを具備していることから、基体と枠体とが紫外光によって劣化しにくいアクリル系樹脂接着剤を介して接合されていることにより、枠体の内側に設けられた液状の蛍光体が外部に漏れ出るのを防ぐことができる。その結果、発光の信頼性が高く安定した発光特性の発光装置を作製することができる。 The light emitting element storage package of the present invention has a base made of ceramics having a mounting portion on which a light emitting element that emits light including ultraviolet light is mounted at the center of the upper surface, and an outer peripheral portion of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. The lower surface is bonded with an acrylic resin adhesive, the inner peripheral surface is inclined so that the outer surface spreads outward, and the liquid phosphor covering the light emitting element is provided. The base and the frame are joined together via an acrylic resin adhesive that is not easily deteriorated by ultraviolet light, thereby preventing the liquid phosphor provided inside the frame from leaking to the outside. it can. As a result, a light-emitting device with high emission reliability and stable emission characteristics can be manufactured.
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくはアクリル系樹脂接着剤は金属粒子を含んでいることから、アクリル系樹脂接着剤の放熱性が良好になり、発光素子が発熱しても熱を効率よく外部に放散でき、発光素子の温度上昇を防止して発光素子を常に正常かつ安定に作動させることができる。 In the light emitting element storage package of the present invention, preferably, the acrylic resin adhesive contains metal particles, so that the heat dissipation of the acrylic resin adhesive is good, and heat is efficiently generated even if the light emitting element generates heat. The light emitting element can be diffused to the outside well, and the temperature of the light emitting element can be prevented from rising, so that the light emitting element can always operate normally and stably.
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは枠体は下面の外周部のみが全周にわたって基体に接着されていることから、発光素子の紫外光を含む光がアクリル系樹脂接着剤に直接照射されるのを防いで、紫外光によるアクリル系樹脂接着剤の劣化をより効果的に防ぐことができる。 In the light emitting element storage package according to the present invention, preferably, only the outer peripheral portion of the lower surface of the frame body is bonded to the substrate over the entire periphery, so that light including ultraviolet light of the light emitting element is directly irradiated to the acrylic resin adhesive. This can prevent the deterioration of the acrylic resin adhesive due to ultraviolet light more effectively.
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、紫外光を含む短波長の光を可視光に変換するタイプの発光装置において、発光の信頼性が高く安定した発光特性の発光装置となる。 The light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element storage package of the present invention, a light-emitting element mounted on a mounting portion, and a transparent member that covers the light-emitting element, so that light having a short wavelength including ultraviolet light can be obtained. In the type of light-emitting device that converts light into visible light, the light-emitting device has high light-emission reliability and stable light-emitting characteristics.
1:発光素子収納用パッケージ
2:基体
2a:搭載部
4:枠体
5:発光素子
6:アクリル系樹脂接着剤
8:透明部材
9:蛍光体
1: Light-emitting element storage package 2: Base 2a: Mounting portion 4: Frame 5: Light-emitting element 6: Acrylic resin adhesive 8: Transparent member 9: Phosphor
Claims (6)
前記基体の前記発光素子が搭載される領域を囲んでおり、アクリル系樹脂接着剤によって前記基体上に接合された枠体とを備えており、
前記アクリル系樹脂接着剤は、前記枠体の下面の外周部に配置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。 A substrate on which the light emitting element is mounted;
Surrounding a region of the substrate on which the light emitting element is mounted, and comprising a frame bonded onto the substrate by an acrylic resin adhesive;
The light-emitting element storage package, wherein the acrylic resin adhesive is disposed on an outer peripheral portion of a lower surface of the frame body.
前記基体の前記発光素子が搭載される領域を囲んでおり、アクリル系樹脂接着剤によって前記基体上に接合された枠体とを備えており、
前記アクリル系樹脂接着剤の内側端部が、前記枠体の下面の内側端部より外側に位置することを特徴とする発光素子収納用パッケージ。 A substrate on which the light emitting element is mounted;
Surrounding a region of the substrate on which the light emitting element is mounted, and comprising a frame bonded onto the substrate by an acrylic resin adhesive;
The light emitting element storage package, wherein an inner end portion of the acrylic resin adhesive is positioned outside an inner end portion of a lower surface of the frame body.
前記発光素子収納用パッケージの前記基体上に搭載された発光素子と、を備えた発光装置。 The light emitting element storage package according to claim 1 or 2,
And a light emitting element mounted on the base of the light emitting element storage package.
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