JP2007059781A - サブマウント付発光素子および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サブマウントに光が吸収されることによって生じる光損失を低減し、光取り出し効率を高めたサブマウントを含むサブマウント付発光素子および発光装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ素子２０と透明サブマウント２１とＡｕバンプ２２を含むサブマウント付発光素子２と、表裏に配置された回路パターン３１および回路パターン３２とビアホール３３に配置されたビアパターン３４を含む基板３と、光反射面４０を有するリフレクタ４と、基板３とリフレクタ４とで囲まれた空間にサブマウント付発光素子２を封止し、光透過性を有する封止樹脂５により構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フリップチップ型の半導体発光素子とこれを導通搭載するサブマウントとで構成される、サブマウント付発光素子に関する。

従来の技術として、フリップチップ型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を白色のアルミナセラミックからなるサブマウントの電極にフリップ実装した複合発光素子がある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献の複合発光素子によると、ＬＥＤ素子からサブマウント側へ向かう光を発光素子搭載面の白色のアルミナセラミックにより正光取り出し面側へ反射することにより、効率良く放射させることができる。
特開２００３−６０２４３

しかし、特許文献１に記載された複合発光素子によると、アルミナセラミック等の白色絶縁体の表面で光の反射と同時に吸収が生じるため、外部への光取り出し効率が低下するという問題がある。また、サブマウントにＬＥＤ素子を搭載するものでは、工法上予め多数のサブマウントを平面に取り付け面出しした後、ダイシング等により分離する方法をとるため、サブマウントの側面が粗面となり、必ずしも反射に適したものとはいえず、反射と同時に吸収される光が大になる。

従って、本発明の目的は、サブマウントに光が吸収されることによって生じる光損失を低減し、光取り出し効率を高めたサブマウントを含むサブマウント付発光素子および発光装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、光透過性の材質からなるサブマウントと、サブマウント上に導通搭載した発光素子を含むサブマウント付発光素子を提供する。

前記サブマウントはシリカガラス、石英ガラス等、光透過性を有した加工が容易なものであればよい。

前記発光素子はフリップチップ型およびフェイスアップ型の半導体ＬＥＤを、単体もしくは複数個用いてもよい。

また、本発明は上記目的を達成するため、光透過性の材質からなるサブマウントと、前記サブマウント上に導通搭載される発光素子を含むサブマウント付発光素子を光源とする発光装置を提供する。

また、本発明は上記目的を達成するため、光透過性の材質からなるサブマウントと、前記サブマウント上に導通搭載した発光素子を含むサブマウント付発光素子と、前記サブマウント付発光素子を実装される実装基板と、前記サブマウント付発光素子から放射される光を反射する反射面を有するリフレクタと、前記サブマウント付発光素子を封止する光透過性の封止樹脂からなる発光装置を提供する。

前記サブマウントおよび前記封止樹脂の少なくとも一方に蛍光体を含んだものを使用して発光装置を構成してもよい。

前記サブマウントおよび前記封止樹脂の屈折率が同等であるものを使用して発光装置を構成してもよい。

本発明によれば、サブマウントに光が吸収されることによって生じる光損失を低減でき、光取り出し効率を高めることができる。

〔第１の実施の形態〕
以下に、本発明のサブマウント付発光素子の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

（発光装置１の構成）
図１は、ＬＥＤ素子とこれを導通搭載する透明サブマウントによるサブマウント付発光素子を含む発光装置の断面図である。

この発光装置１は、ＬＥＤ素子２０と透明サブマウント２１とＡｕバンプ２２を含むサブマウント付発光素子２と、表裏に配置された回路パターン３１とビアホール３３に配置されたビアパターン３４を含む基板３と、光反射面４０を有するリフレクタ４と、基板３とリフレクタ４とで囲まれた空間にサブマウント付発光素子２を封止し、光透過性を有する封止樹脂５により構成されている。

（サブマウント付発光素子２の構成）
図２は、図１におけるサブマウント付発光素子の詳細図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。

ＬＥＤ素子２０は、サファイア基板上にＧａＮ系半導体化合物を結晶成長させることにより形成された青色ＬＥＤ素子である。

透明サブマウント２１は、シリカガラスを用いて形成されており、表面に電極パターン２１０を有し、Ａｕバンプ２２を介してフリップチップ型ＬＥＤ素子２０と導通接続される。

（第１の実施の形態の動作）
ＬＥＤ素子２０は、図示しない電源部から回路パターン３２、ビアパターン３４、回路パターン３１、Ａｕワイヤ３４、電極パターン２１０、およびＡｕバンプ２２を介し、電力が供給されることにより発光する。ＬＥＤ素子２０から発せられる光は主に正光取り出し方向へ放射されるが、一部の光はＬＥＤ素子２０の側面方向や透明サブマウント２１側へ放射される。

ＬＥＤ素子２０の側面方向に発せられた光で、光反射面４０において散乱された光のうち透明サブマウント２１に入射した光は、透明サブマウント２１と封止樹脂５との界面において、その入射角が臨界角の範囲であれば透明サブマウント２１外へ放射される。ＬＥＤ素子２０より直接透明サブマウント２１側へ発せられ、透明サブマウント２１内に入射した光についても同様であり、臨界角範囲にある光は透明サブマウント２１外へ放射される。

（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、透明サブマウント２１に透光性を有するシリカガラスを用いることにより、ＬＥＤ素子２０から発せられた光のうち、透明サブマウント２１内に入射した光のほとんどを再び透明サブマウント２１外に取り出すことができるようになる。その結果、発光装置１全体での発光効率が向上する。

なお、透明サブマウント２１に使用する材料は、ＬＥＤ素子２０が放射する光に対し、光透過性を有する樹脂であれば石英ガラスなどでもよい。また、ＬＥＤ素子２０はフリップチップ型のものに限定されず、フェイスアップ型のものを搭載してもよい。また、サブマウント付発光素子２は、ＬＥＤ素子２０を複数用いたものでもよい。

また、封止樹脂５は、透明サブマウント２１との屈折率差が小なる材料からなるものを選択することにより、界面反射を低減でき、透明サブマウント２１内に入射した光をより外へ取り出しやすくすることができる。また、封止樹脂５と透明サブマウント２１に蛍光体を含有したもの、あるいは蛍光体含有ガラス材料を用いることにより、光取り出し性および波長変換性に優れる発光装置１が得られる。発光体としては、ＬＥＤ素子２０から発せられる光で励起されて黄色光を生じるＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ,Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ, Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体を用いることで青色光と黄色光の混合に基づく白色光を発することができる。

〔第２の実施の形態〕
（サブマウント付発光素子２の構成）
図３は、第２の実施の形態におけるサブマウント付発光素子を示す図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は透明サブマウント側からの平面図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

電極パターン２１０は、透明サブマウント２１に開穴されたビアホール２１２に作成されたビアパターン２１３を介して、透明サブマウント２１の裏面に形成された電極パターン２１１と電気的に接続されている。

第２の実施の形態におけるサブマウント付発光素子２は、透明サブマウント２１の裏側に作成された電極パターン２１１により基板３上の回路パターン３１に導通搭載される。

（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、透明サブマウント２１の裏面に形成された電極パターン２１１により基板３上の回路パターン３１に導通搭載されるので、Ａｕワイヤを用いずに基板への電気的接続が可能になる。その結果、Ａｕワイヤのボンディング工程を省略でき、生産性向上に貢献できる。またＡｕワイヤを省いたことで電気的な不具合も生じにくくなる。

〔第３の実施の形態〕
（第３の実施の形態の構成）
図４は、第３の実施の形態におけるサブマウント付発光素子を示す図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は透明サブマウント側からの平面図である。

電極パターン２１０は、透明サブマウント２１の側面から裏面にかけて連続的に形成されており、透明サブマウント２１の底面には外部接続用パターン２１０Ａが設けられている。

第３の実施の形態におけるサブマウント付発光素子２は、透明サブマウント２１の裏側に作成された外部接続用パターン２１０Ａにより基板３上の回路パターン３１に導通搭載される。

（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、透明サブマウント２１の表面から連続的に形成された外部接続用パターン２１０Ａにより基板３上の回路パターン３１に導通搭載されるので、Ａｕワイヤを用いずに基板への電気的接続が可能になる。その結果、Ａｕワイヤのボンディング工程を省略でき、生産性向上に貢献できる。またＡｕワイヤを省いたことで電気的な不具合も生じにくくなる。

また、第２の実施の形態における透明サブマウント２１に比べ精密な加工が少なく、容易に作成することが可能である。

本発明のサブマウント付発光装置の第１の実施の形態において、ＬＥＤ素子とこれを導通搭載する透明サブマウントによるサブマウント付発光素子を含む発光装置の断面図である。 本発明のサブマウント付発光素子の第１の実施の形態において、図１におけるサブマウント付発光素子の詳細図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるサブマウント付発光素子を示す図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は透明サブマウント側からの平面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるサブマウント付発光素子を示す図であり、（ａ）はＬＥＤ素子側からの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は透明サブマウント側からの平面図である。

符号の説明

１、発光装置
２、サブマウント付発光素子
３、基板
４、リフレクタ
５、封止樹脂
２０、ＬＥＤ素子
２１、透明サブマウント
２２、Ａｕバンプ
３１、回路パターン
３２、回路パターン
３３、ビアホール
３４、ビアパターン
３４、Ａｕワイヤ
４０、光反射面
２１０、電極パターン
２１０Ａ、外部接続用パターン
２１１、電極パターン
２１２、ビアホール
２１３、ビアパターン

Claims (7)

1. 光透過性の材質からなるサブマウントと、
   前記サブマウント上に導通搭載した発光素子を含むことを特徴とするサブマウント付発光素子。
2. 前記サブマウントは、シリカガラス、石英ガラス等の光透過性材料からなることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント付発光素子。
3. 前記発光素子は、フリップチップ型およびフェイスアップ型の半導体ＬＥＤを、単体もしくは複数個用いることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント付発光素子。
4. 光透過性の材質からなるサブマウントと、前記サブマウント上に導通搭載される発光素子を含むサブマウント付発光素子を光源とすることを特徴とする発光装置。
5. 光透過性の材質からなるサブマウントと、前記サブマウント上に導通搭載した発光素子を含むサブマウント付発光素子と、
   前記サブマウント付発光素子が実装される実装基板と、
   前記サブマウント付発光素子から発せられる光を反射する反射面を有するリフレクタと、
   前記サブマウント付発光素子を封止する光透過性の封止樹脂からなることを特徴とする発光装置。
6. 前記サブマウントおよび前記封止樹脂の少なくとも一方に蛍光体を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の発光装置。
7. 前記サブマウントおよび前記封止樹脂の屈折率が同等であることを特徴とする請求項４または５に記載の発光装置。