JP2007324204A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に発光素子が搭載される発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device in which a light emitting element is mounted on a substrate.
従来から、液晶表示装置のバックライト光源として、発光素子の電極と基板の配線部をワイヤにより直接接続するチップオンボード（ＣＯＢ）の発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置では、発光素子として複数のＬＥＤチップが基板上に配置され、複数のＬＥＤチップを封止するために封止樹脂層が形成される。この種の発光装置は、一般に、金の表層を有する配線部が基板の実装面に形成され、各ＬＥＤチップは配線部に搭載される。基板としては、ガラスエポキシ樹脂を基材とする汎用的なＦＲ−４基板が用いられ、基板表面にはソルダーレジスト層が配される。 Conventionally, as a backlight light source of a liquid crystal display device, a chip-on-board (COB) light-emitting device in which an electrode of a light-emitting element and a wiring portion of a substrate are directly connected by a wire is known (for example, see Patent Document 1). In the light emitting device described in Patent Document 1, a plurality of LED chips are arranged on a substrate as light emitting elements, and a sealing resin layer is formed to seal the plurality of LED chips. In this type of light emitting device, generally, a wiring part having a gold surface layer is formed on a mounting surface of a substrate, and each LED chip is mounted on the wiring part. As the substrate, a general-purpose FR-4 substrate having a glass epoxy resin as a base material is used, and a solder resist layer is arranged on the substrate surface.
ここで、ガラスエポキシ樹脂は白色に近いため、基板はソルダーレジストの色に染まることとなる。ソルダーレジストの色として緑色が一般的であるが、基板の反射率を高める場合にはソルダーレジストは、塗料の混入によって白色とされる。 Here, since the glass epoxy resin is nearly white, the substrate is dyed in the color of the solder resist. The color of the solder resist is generally green, but when increasing the reflectivity of the substrate, the solder resist is made white by mixing paint.
また、ＬＥＤチップをフリップチップ実装により基板に搭載するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発光装置においても、ＬＥＤチップは基板上の配線部に搭載されている。基板としてはセラミック基板が用いられる。
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、ＬＥＤの光の反射率が基板のソルダーレジスト層及び配線部の材質に依存している。これにより、ＬＥＤの光、熱等に起因してソルダーレジスト層が劣化すると基板側の光の反射特性が変化してしまう。従って、装置の使用に伴って明るさが経時的に変化することは避けられない。例えば、ソルダーレジスト層が白色の場合は、ＬＥＤから放射される光、熱等により黄色に変色して所期の光量が得られなくなる。 However, in the light emitting device described in Patent Document 1, the light reflectance of the LED depends on the material of the solder resist layer and the wiring portion of the substrate. Thereby, when the solder resist layer is deteriorated due to the light, heat, etc. of the LED, the light reflection characteristics on the substrate side change. Accordingly, it is inevitable that the brightness changes with time as the apparatus is used. For example, when the solder resist layer is white, the color is changed to yellow due to light emitted from the LED, heat, or the like, and the desired amount of light cannot be obtained.
また、特許文献１及び２に記載の発光装置では、基板の配線部に発光素子が搭載されているので、配線部における光の反射率の影響が大きい。この場合、配線に用いられる材質により反射率が決まってしまうことから、配線部の反射率を向上させることが困難である。従って、配線に用いられる材質に左右されずに発光素子近傍の反射率を向上させる構造がのぞまれている。 Further, in the light emitting devices described in Patent Documents 1 and 2, since the light emitting element is mounted on the wiring portion of the substrate, the influence of the light reflectance on the wiring portion is large. In this case, since the reflectance is determined by the material used for the wiring, it is difficult to improve the reflectance of the wiring portion. Therefore, a structure that improves the reflectance in the vicinity of the light emitting element without depending on the material used for the wiring is desired.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板側における光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、発光素子近傍の反射率を従来よりも向上させることのできる発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to suppress the temporal change in the reflectance of light on the substrate side and to improve the reflectance in the vicinity of the light emitting element as compared with the prior art. An object of the present invention is to provide a light emitting device that can be made to operate.
前記目的を達成するため、本発明では、
所定のパターンの基板配線部が形成された基板と、
前記基板上に配置される実装面を有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線部と接続手段を介して電気的に接続される電極を有する発光素子と、を備え、
前記サブマウントは、前記発光素子の出射光に対する反射率が前記配線部の前記出射光に対する反射率より大きい材質によって構成されることを特徴とする発光装置が提供される。
In order to achieve the above object, in the present invention,
A substrate on which a substrate wiring portion of a predetermined pattern is formed;
A submount having a mounting surface disposed on the substrate;
A light-emitting element that is mounted on the mounting surface of the submount and has an electrode that is electrically connected to the wiring portion via a connection unit;
The light emitting device is provided, wherein the submount is made of a material having a reflectance with respect to the emitted light of the light emitting element larger than a reflectance with respect to the emitted light of the wiring portion.
この発光装置によれば、サブマウントにより基板の実装面が覆われているので、発光素子から放射される光はサブマウントにて反射し基板の実装面に直接的に入射することはない。これにより、発光素子から放射される光、熱等による基板の実装面の劣化が抑制される。ここで、サブマウントは基板と独立しており、サブマウントの材質を任意に選択することができるので、サブマウントとして基板の実装面の材質よりも発光素子の光、熱等により変質し難い材質を選定することができる。
そして、サブマウントは基板配線部よりも光の反射率が高いので、発光素子が基板配線部に搭載されるものよりも発光素子近傍の反射率が高くなっており、従来よりも光の反射率が向上する。
さらに、発光素子が搭載された状態でサブマウントを基板に搭載することとなるため、発光素子を基板に直接搭載する場合よりも、搭載パッケージを大きくすることができ、搭載パッケージの取り扱いが容易である。
According to this light emitting device, since the mounting surface of the substrate is covered by the submount, the light emitted from the light emitting element is reflected by the submount and does not directly enter the mounting surface of the substrate. Thereby, deterioration of the mounting surface of the substrate due to light emitted from the light emitting element, heat, or the like is suppressed. Here, the submount is independent of the substrate, and the material of the submount can be arbitrarily selected. Therefore, the submount is less susceptible to alteration by light, heat, etc. of the light emitting element than the material of the mounting surface of the substrate. Can be selected.
And since the submount has a higher light reflectance than the substrate wiring part, the reflectance in the vicinity of the light emitting element is higher than that in which the light emitting element is mounted on the substrate wiring part. Will improve.
Furthermore, since the submount is mounted on the substrate with the light emitting element mounted, the mounting package can be made larger than the case where the light emitting element is directly mounted on the substrate, and the mounting package is easy to handle. is there.
また、上記発光装置において、
前記サブマウントはアルミナからなることが好ましい。
In the above light emitting device,
The submount is preferably made of alumina.
この発光装置によれば、サブマウントの実装面はアルミナであり、発光素子から放射される光の全波長領域にわたって比較的高い反射率を有している。アルミナは、基板の実装面をなすエポキシ樹脂等に比して耐熱性等が高く、発光素子から放射される光、熱により劣化することはない。 According to this light emitting device, the mounting surface of the submount is alumina, and has a relatively high reflectance over the entire wavelength region of the light emitted from the light emitting element. Alumina has higher heat resistance and the like than epoxy resin that forms the mounting surface of the substrate, and is not deteriorated by light or heat emitted from the light emitting element.
また、上記発光装置において、
前記サブマウントは、前記基板配線部と絶縁され前記発光素子の搭載部と離隔して形成されるサブマウント配線部を有し、
前記接続手段は、前記発光素子の前記電極と前記サブマウント配線部とを接続する第１接続手段と、前記サブマウント配線部と前記基板配線部とを接続する第２接続手段と、を有することが好ましい。
In the above light emitting device,
The submount includes a submount wiring portion that is insulated from the substrate wiring portion and is formed apart from the light emitting element mounting portion.
The connection means includes first connection means for connecting the electrode of the light emitting element and the submount wiring portion, and second connection means for connecting the submount wiring portion and the substrate wiring portion. Is preferred.
この発光装置によれば、発光素子の電極と基板配線部とは、第１接続手段、サブマウント配線部、第２接続手段を介して電気的に接続される。 According to this light emitting device, the electrode of the light emitting element and the substrate wiring portion are electrically connected via the first connecting means, the submount wiring portion, and the second connecting means.
また、上記発光装置において、
前記サブマウントの前記配線部は、該サブマウントの所定方向について両端側に対をなして形成される構成が好ましい。
In the above light emitting device,
It is preferable that the wiring portion of the submount is formed as a pair on both ends in a predetermined direction of the submount.
この発光装置によれば、発光素子はサブマウントの中央部に搭載され、発光素子の２つの電極と各配線部とが電気的に接続される。 According to this light emitting device, the light emitting element is mounted at the center of the submount, and the two electrodes of the light emitting element and each wiring part are electrically connected.
また、上記発光装置において、
前記第１接続手段は、前記発光素子の前記電極と前記サブマウント配線部とを直接接続するワイヤを含むことが好ましい。
In the above light emitting device,
Preferably, the first connection means includes a wire that directly connects the electrode of the light emitting element and the submount wiring portion.
この発光装置によれば、ワイヤにより発光素子の電極とサブマウント配線部とが直接接続されるチップオンボードの構成がとられる。 According to this light emitting device, a chip-on-board configuration in which the electrode of the light emitting element and the submount wiring part are directly connected by the wire is adopted.
また、上記発光装置において、
前記第２接続手段は、前記サブマウントを上下に貫通し導電性部材が充填されたビアであり、
前記第１接続手段の前記ワイヤが、前記サブマウント配線部における前記第２接続手段の前記ビアの真上に接続されることが好ましい。
In the above light emitting device,
The second connection means is a via that vertically penetrates the submount and is filled with a conductive member,
It is preferable that the wire of the first connection means is connected directly above the via of the second connection means in the submount wiring portion.
この発光装置によれば、ビアの真上にワイヤを接続することにより、サブマウント配線部の面積を小さくすることができ、サブマウントの反射率を効率良く大きくすることができる。 According to this light emitting device, by connecting the wire directly above the via, the area of the submount wiring portion can be reduced, and the reflectance of the submount can be increased efficiently.
また、上記発光装置において、
前記サブマウントにおける前記発光素子の搭載部分に、上下に貫通するサーマルビアが形成されることが好ましい。
In the above light emitting device,
It is preferable that a thermal via penetrating vertically is formed in a mounting portion of the light emitting element in the submount.
この発光装置によれば、発光素子の熱がサーマルビアを通じて放出されることから、発光素子の放熱性能が増して、発光素子の信頼性が向上する。 According to this light emitting device, the heat of the light emitting element is released through the thermal via, so that the heat dissipation performance of the light emitting element is increased and the reliability of the light emitting element is improved.
また、上記発光装置において、
前記基板は、ＦＲ−４基板であることが好ましい。
In the above light emitting device,
The substrate is preferably an FR-4 substrate.
この発光装置によれば、汎用的なＦＲ−４基板を用いることで、特殊な基板を用いることなく装置を構成することができ、実用に際して極めて有利である。 According to this light emitting device, by using a general-purpose FR-4 substrate, the device can be configured without using a special substrate, which is extremely advantageous in practical use.
本発明によれば、基板の実装面と発光素子との間にサブマウントを介在しているので、基板の実装面の劣化により発光素子から放射される光の反射率が変化することはない。また、サブマウントにおける発光素子の搭載部について所定の光の反射率を確保することができる。従って、基板側における発光素子の光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、発光素子近傍の反射率を従来よりも向上させることができる。 According to the present invention, since the submount is interposed between the mounting surface of the substrate and the light emitting element, the reflectance of light emitted from the light emitting element does not change due to deterioration of the mounting surface of the substrate. In addition, a predetermined light reflectance can be ensured for the mounting portion of the light emitting element in the submount. Accordingly, it is possible to suppress a change in light reflectance of the light emitting element on the substrate side with time, and to improve the reflectance in the vicinity of the light emitting element as compared with the related art.
図１から図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は発光装置の概略外観斜視図である。 1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic external perspective view of a light emitting device.
図１に示すように、発光装置１は、複数のＬＥＤチップ２と、各ＬＥＤチップ２を搭載するサブマウント３と、サブマウント３を搭載する樹脂製の基板４と、を備えている。各ＬＥＤチップ２はサブマウント３とともに基板４から突出するレンズ部５により覆われている。この発光装置１は、液晶表示装置のバックライト光源として用いられる。 As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 includes a plurality of LED chips 2, a submount 3 on which each LED chip 2 is mounted, and a resin substrate 4 on which the submount 3 is mounted. Each LED chip 2 is covered with a lens portion 5 protruding from the substrate 4 together with the submount 3. The light emitting device 1 is used as a backlight light source of a liquid crystal display device.
ＬＥＤチップ２は、例えば窒化ガリウム系の発光層を有し、青色に発光する。図２に示すように、ＬＥＤチップ２は、サブマウント３とともに黄色蛍光体が含まれるシリコン系、エポキシ系等の封止部材６により封止されている。黄色蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等の蛍光体が用いられる。黄色蛍光体によりＬＥＤチップ２から放射される光の一部が黄色に変換され、青色と黄色を組み合わせた結果、白色にて発光するようになっている。この封止部材６の表面が半球状のレンズ部５をなしている。 The LED chip 2 has, for example, a gallium nitride-based light emitting layer and emits blue light. As shown in FIG. 2, the LED chip 2 is sealed by a silicon-based or epoxy-based sealing member 6 including a yellow phosphor together with the submount 3. As the yellow phosphor, for example, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) -based or BOS (Barium ortho-Silicate) -based phosphor is used. A part of the light emitted from the LED chip 2 is converted to yellow by the yellow phosphor, and as a result of combining blue and yellow, light is emitted in white. The surface of the sealing member 6 forms a hemispherical lens portion 5.
図２は封止樹脂を省略して図示した発光装置の一部拡大斜視図である。
サブマウント３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなり、白色を呈するとともに多孔質で、略正方形の板状に形成されている。具体的に、サブマウント３の厚さ寸法は１００μｍ〜３００μｍであり、サブマウント３の一辺の寸法は５００μｍ〜１５００μｍである。サブマウント３の上面の中央にＬＥＤチップ２が搭載され、ＬＥＤチップ２の搭載部と離隔してサブマウント配線部３ａ，３ｂが形成されている。本実施形態においては、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂとサブマウント３のサブマウント配線部３ａ，３ｂとがワイヤ７により直接接続される構成をとっている。このワイヤ７がＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂとサブマウント配線部３ａ，３ｂとを接続する第１接続手段をなしている。この結果、ＬＥＤチップ２の真下にはアルミナが位置している。サブマウント配線部３ａ，３ｂの表層は金からなり、サブマウント３の上面の所定方向について両端側に対をなして形成される。
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of the light emitting device shown with the sealing resin omitted.
The submount 3 is made of alumina (Al 2 O 3 ), has a white color, is porous, and is formed in a substantially square plate shape. Specifically, the thickness of the submount 3 is 100 μm to 300 μm, and the dimension of one side of the submount 3 is 500 μm to 1500 μm. The LED chip 2 is mounted at the center of the upper surface of the submount 3, and the submount wiring portions 3a and 3b are formed apart from the mounting portion of the LED chip 2. In this embodiment, the electrodes 2 a and 2 b of the LED chip 2 and the submount wiring portions 3 a and 3 b of the submount 3 are directly connected by the wire 7. This wire 7 constitutes a first connecting means for connecting the electrodes 2a, 2b of the LED chip 2 and the submount wiring portions 3a, 3b. As a result, alumina is located directly under the LED chip 2. The surface layers of the submount wiring portions 3a and 3b are made of gold, and are formed in pairs on both end sides in a predetermined direction on the upper surface of the submount 3.
図３は発光装置の一部概略断面図である。
図３に示すように、サブマウント３は、上面のサブマウント配線部３ａ，３ｂから下面まで上下に貫通し導電性部材が充填されたビア３ｃ，３ｄを有する。このビア３ｃ，３ｄが、サブマウント配線部３ａ，３ｂと基板配線部４ｂ，４ｃとを接続する第２接続手段をなしている。すなわち、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板配線部４ｂ，４ｃとは、ワイヤ７、サブマウント配線部３ａ，３ｂ、ビア３ｃ，３ｄを介して電気的に接続される。ここで、ワイヤ７は、サブマウント配線部３ａ，３ｂにおけるビア３ｃ，３ｄの真上に接続されている。ビア３ｃ，３ｄは、例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ等が用いられる。ビア３ｃ，３ｄは直径１００μｍ〜３００μｍに形成され、好ましくは１５０μｍである。尚、ビア３ｃ，３ｄの直径が５０μｍ以上であれば、ワイヤ７による接続が可能である。さらに、サブマウント３は、下面の所定方向について両端側に対をなして形成される配線部３ｅ，３ｆを有する。この配線部３ｅ，３ｆがはんだにより基板４の基板配線部４ｂに接続される。
FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 3, the submount 3 has vias 3c and 3d penetrating vertically from the submount wiring portions 3a and 3b on the upper surface to the lower surface and filled with a conductive member. The vias 3c and 3d form second connection means for connecting the submount wiring portions 3a and 3b and the substrate wiring portions 4b and 4c. That is, the electrodes 2a and 2b of the LED chip 2 and the substrate wiring parts 4b and 4c are electrically connected via the wires 7, the submount wiring parts 3a and 3b, and the vias 3c and 3d. Here, the wire 7 is connected immediately above the vias 3c and 3d in the submount wiring portions 3a and 3b. For the vias 3c and 3d, for example, Ag-Pt, W / Ni / Au, Cu, or the like is used. The vias 3c and 3d are formed with a diameter of 100 μm to 300 μm, and preferably 150 μm. If the diameter of the vias 3c and 3d is 50 μm or more, the connection by the wire 7 is possible. Further, the submount 3 has wiring portions 3e and 3f formed in pairs on both end sides in a predetermined direction of the lower surface. The wiring portions 3e and 3f are connected to the substrate wiring portion 4b of the substrate 4 by solder.
基板４は、最外層にソルダーレジスト層４ａが配されたＦＲ−４基板である。本実施形態においては、ソルダーレジスト層４ａは白色に着色されている。基板４の実装面は、ソルダーレジスト層４ａの領域と、ＬＥＤチップ２に電力を供給するための基板配線部４ｂ，４ｃが形成される領域と、に大別される。 The substrate 4 is an FR-4 substrate in which a solder resist layer 4a is disposed on the outermost layer. In the present embodiment, the solder resist layer 4a is colored white. The mounting surface of the substrate 4 is roughly divided into a region of the solder resist layer 4a and a region in which substrate wiring portions 4b and 4c for supplying power to the LED chip 2 are formed.
基板４の基板配線部４ｂ，４ｃの表層は金からなり所定方向へ延びる。基板配線部４ｂ，４ｃは、サブマウント３の搭載部分における所定方向中央にて分断されており、この分断領域を跨ぐようにサブマウント３が基板４に実装される。サブマウント３のサブマウント配線部３ｅ，３ｆがそれぞれ基板配線部４ｂ，４ｃに接続され、基板４側の通電制御によりＬＥＤチップ２が発光する。 The surface layers of the substrate wiring portions 4b and 4c of the substrate 4 are made of gold and extend in a predetermined direction. The substrate wiring portions 4b and 4c are divided at the center in a predetermined direction in the mounting portion of the submount 3, and the submount 3 is mounted on the substrate 4 so as to straddle this divided region. The submount wiring portions 3e and 3f of the submount 3 are connected to the substrate wiring portions 4b and 4c, respectively, and the LED chip 2 emits light by energization control on the substrate 4 side.
サブマウント３と基板４は、接着剤８により接着される。接着剤８は、例えば、エポキシ系、シリコーン系の樹脂からなる。 The submount 3 and the substrate 4 are bonded by an adhesive 8. The adhesive 8 is made of, for example, an epoxy or silicone resin.
以上のように構成された発光装置１では、サブマウント３により基板４の実装面が覆われているので、ＬＥＤチップ２から放射される光はサブマウント３にて反射し、基板４の実装面に直接的に入射することはない。これにより、ＬＥＤチップ２から放射される光、熱等による基板４の実装面の劣化が抑制される。 In the light emitting device 1 configured as described above, since the mounting surface of the substrate 4 is covered by the submount 3, the light emitted from the LED chip 2 is reflected by the submount 3 and the mounting surface of the substrate 4. It is not directly incident on. Thereby, deterioration of the mounting surface of the board | substrate 4 by the light, heat, etc. which are radiated | emitted from LED chip 2 is suppressed.
また、サブマウント３の実装面がアルミナであり、基板４の実装面をなすエポキシ樹脂等に比して耐熱性等が高く、ＬＥＤチップ２から放射される光、熱により劣化することはない。そして、サブマウント３の配線部３ｂがＬＥＤチップ２の搭載部と離隔し、サブマウント３の搭載部は配線部３ｂ，３ｃよりも光の反射率が高いので、ＬＥＤチップ２が配線部３ｂ，３ｃに搭載されるものよりもＬＥＤチップ２近傍の反射率が高くなっており、従来よりも光の反射率が向上する。 Further, the mounting surface of the submount 3 is alumina, which has higher heat resistance and the like than the epoxy resin that forms the mounting surface of the substrate 4, and is not deteriorated by light or heat emitted from the LED chip 2. The wiring portion 3b of the submount 3 is separated from the mounting portion of the LED chip 2, and the mounting portion of the submount 3 has a higher light reflectance than the wiring portions 3b and 3c. The reflectance in the vicinity of the LED chip 2 is higher than that mounted on 3c, and the reflectance of light is improved as compared with the prior art.
さらに、ＬＥＤチップ２が搭載された状態でサブマウント３を基板４に搭載することとなるため、ＬＥＤチップ２を基板４に直接搭載する場合よりも、搭載パッケージを大きくすることができ、搭載パッケージの取り扱いが容易である。 Furthermore, since the submount 3 is mounted on the substrate 4 with the LED chip 2 mounted, the mounting package can be made larger than when the LED chip 2 is mounted directly on the substrate 4. Is easy to handle.
従って、本実施形態の発光装置１によれば、基板４の実装面とＬＥＤチップ２との間にサブマウント３を介在させているので、基板４の実装面の劣化によりＬＥＤチップ２から放射される光の反射率が変化することはない。また、サブマウント３の実装面がアルミニウムであることから、反射率が良好である。従って、基板４側におけるＬＥＤチップ２の光の反射率の経時的な変化を抑制するとともに、ＬＥＤチップ２近傍の反射率を従来よりも向上させることができる。 Therefore, according to the light emitting device 1 of the present embodiment, since the submount 3 is interposed between the mounting surface of the substrate 4 and the LED chip 2, the light is emitted from the LED chip 2 due to deterioration of the mounting surface of the substrate 4. The reflectivity of the light does not change. Moreover, since the mounting surface of the submount 3 is aluminum, the reflectance is good. Accordingly, it is possible to suppress the change in the light reflectance of the LED chip 2 on the substrate 4 side with time and improve the reflectance in the vicinity of the LED chip 2 as compared with the related art.
また、従来は基板４の配線パターン等により反射率が定まってしまい反射率の調整が困難であったが、本実施形態の発光装置１によれば、サブマウント３の実装面の面積を変更することにより反射率を調整することができる。 Conventionally, the reflectivity is determined by the wiring pattern of the substrate 4 and it is difficult to adjust the reflectivity. However, according to the light emitting device 1 of this embodiment, the area of the mounting surface of the submount 3 is changed. Thus, the reflectance can be adjusted.
さらに、ビア３ｃ，３ｄの真上にワイヤ７を接続することにより、サブマウント配線部３ａ，３ｂの面積を小さくすることができ、サブマウント３の反射率を効率良く大きくすることができる。 Furthermore, by connecting the wire 7 directly above the vias 3c and 3d, the area of the submount wiring portions 3a and 3b can be reduced, and the reflectance of the submount 3 can be increased efficiently.
また、サブマウント３の上面が白色を呈していることから、ＬＥＤチップ２から基板４側へ放射された光の反射率が良好である。これにより、ＬＥＤチップ２の光量を無駄なく利用することができる。 Further, since the upper surface of the submount 3 is white, the reflectance of light emitted from the LED chip 2 to the substrate 4 side is good. Thereby, the light quantity of the LED chip 2 can be utilized without waste.
また、サブマウント３を多孔質材とし、サブマウント３側における接着剤８との接触面積が比較的大きいことから、接着剤８の接着力を大きくすることができる。これにより、接着力や濡れ性が比較的小さい接着剤８を用いたとしても、サブマウント３と基板４とを強固に接着することができる。 Moreover, since the submount 3 is made of a porous material and the contact area with the adhesive 8 on the submount 3 side is relatively large, the adhesive force of the adhesive 8 can be increased. Thereby, even if the adhesive 8 with comparatively small adhesive force and wettability is used, the submount 3 and the board | substrate 4 can be adhere | attached firmly.
また、基板４として汎用的なＦＲ−４基板を用いることにより、セラミック基板のような特殊な基板を用いることなく装置を構成することができ、実用に際して極めて有利である。 In addition, by using a general-purpose FR-4 substrate as the substrate 4, the apparatus can be configured without using a special substrate such as a ceramic substrate, which is extremely advantageous in practical use.
また、発光素子として青色のＬＥＤチップ２を用いるとともにサブマウント３としてアルミナを用いたことから、光の反射率が良好である。ここで、図４は光の波長と反射率との関係を示すグラフである。図４には、金メッキとアルミナのグラフを図示している。図４に示すように、金は光の波長により反射率が変化するところ、アルミナでは波長によらず反射率が略一定である。具体的に、金は４８０ｎｍよりも低波長の光について反射率が４０％を下回っており、４６０ｎｍ付近の青色の発光波長では高い反射率を得ることはできない。これに対し、アルミニウムは波長によらず反射率が８０％超で一定である。 Further, since the blue LED chip 2 is used as the light emitting element and alumina is used as the submount 3, the light reflectance is good. Here, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the reflectance. FIG. 4 shows a graph of gold plating and alumina. As shown in FIG. 4, the reflectance of gold varies depending on the wavelength of light, whereas the reflectance of alumina is substantially constant regardless of the wavelength. Specifically, gold has a reflectance lower than 40% for light having a wavelength shorter than 480 nm, and a high reflectance cannot be obtained at a blue emission wavelength near 460 nm. On the other hand, the reflectance of aluminum is constant over 80% regardless of the wavelength.
このように、アルミナの反射率は、光の波長領域によらずほぼ一定であるので、特定の波長で反射率が悪化するようなことはない。さらに、アルミナは樹脂等に比して耐熱性等が高く、光の反射率が経時的に変化することはない。 Thus, since the reflectance of alumina is substantially constant regardless of the wavelength region of light, the reflectance does not deteriorate at a specific wavelength. Furthermore, alumina has higher heat resistance and the like than resins and the light reflectance does not change with time.
尚、前記実施形態においては、サブマウント３について上下を貫通するビア３ｃ，３ｄが各サブマウント配線部３ａ，３ｂ，３ｅ，３ｆを導通するもののみであるものを示したが、例えば、放熱用のサーマルビアを形成したものであってもよい。図５及び図６は本発明の変形例を示すもので、図５はサブマウントの外観斜視図、図６はサブマウントの断面図である。 In the above embodiment, the vias 3c and 3d penetrating the top and bottom of the submount 3 are only connected to the submount wiring portions 3a, 3b, 3e, and 3f. The thermal via may be formed. 5 and 6 show a modification of the present invention. FIG. 5 is an external perspective view of the submount, and FIG. 6 is a sectional view of the submount.
前記実施形態と同様に、このサブマウント１３は、アルミナからなり、白色を呈するとともに多孔質で、略正方形の板状に形成されている。図５に示すように、サブマウント１３のＬＥＤチップ２の搭載部分には放熱部１４が設けられる。図６に示すように、放熱部１４は、サブマウント１３の上面に略円形に形成される上面部１４ａと、下面に略円形に形成される下面部１４ｃと、上面部１４ａ及び下面部１４ｃと接続しサブマウント１３を上下に貫通するサーマルビア１４ｂと、を有している。ここで、具体的なサブマウント１３の外形形状及び寸法は前記実施形態と同様である。また、上面のサブマウント配線部３ａ，３ｂ、ビア３ｃ，３ｄ及び下面のサブマウント配線部３ｅ，３ｆの形成状態についても前記実施形態と同様である。 Similar to the above-described embodiment, the submount 13 is made of alumina, has a white color, is porous, and is formed in a substantially square plate shape. As shown in FIG. 5, a heat radiating portion 14 is provided on the portion of the submount 13 where the LED chip 2 is mounted. As shown in FIG. 6, the heat radiating portion 14 includes an upper surface portion 14a formed in a substantially circular shape on the upper surface of the submount 13, a lower surface portion 14c formed in a substantially circular shape on the lower surface, an upper surface portion 14a and a lower surface portion 14c. And a thermal via 14b that passes through the submount 13 up and down. Here, the specific outer shape and dimensions of the submount 13 are the same as those in the above embodiment. Further, the formation state of the submount wiring portions 3a and 3b, the vias 3c and 3d on the upper surface, and the submount wiring portions 3e and 3f on the lower surface is the same as that in the above embodiment.
放熱部１４の上面部１４ａ及び下面部１４ｃは、上面のサブマウント配線部３ａ，３ｂ及び下面のサブマウント配線部３ｅ，３ｆと同様に表層が金により構成され、各サブマウント配線部３ａ，３ｂ，３ｅ，３ｆと同じ工程で形成される。また、放熱部１４のサーマルビア１４ｂは、ビア３ｃ，３ｄと同様の部材により構成され、ビア３ｃ，３ｄと同じ工程で形成される。すなわち、サブマウント１３は、第１の実施形態のサブマウント３と同様の製造工程で製造される。ここで、サーマルビア１４ｂの直径は１００μｍである。 The upper surface portion 14a and the lower surface portion 14c of the heat dissipating portion 14 are composed of gold as the surface layer similarly to the submount wiring portions 3a and 3b on the upper surface and the submount wiring portions 3e and 3f on the lower surface, and each of the submount wiring portions 3a and 3b. , 3e, 3f are formed in the same process. Further, the thermal via 14b of the heat radiating portion 14 is formed of the same member as the vias 3c and 3d, and is formed in the same process as the vias 3c and 3d. That is, the submount 13 is manufactured in the same manufacturing process as the submount 3 of the first embodiment. Here, the diameter of the thermal via 14b is 100 μm.
このサブマウント１３を用いて発光装置１を構成した場合、発光時にＬＥＤチップ２にて生じた熱を放熱部１４から逃がすことができる。ここで、サブマウント１３の製造時に工程が増えるわけでないので、製造工数等が増大することはなく、サーマルビア１４ｂを設けることにより製造コストが過度に嵩むようなことはない。 When the light emitting device 1 is configured using the submount 13, heat generated in the LED chip 2 during light emission can be released from the heat radiating unit 14. Here, since the number of processes is not increased at the time of manufacturing the submount 13, the manufacturing man-hours and the like are not increased, and the manufacturing cost is not excessively increased by providing the thermal via 14b.
また、例えば、図７に示すように、サブマウント１３における放熱部１４の上面部１４ａに接着剤２５を印刷してもよい。この接着剤２５は、放熱部１４の上面部１４ａよりもＬＥＤチップ２の光の反射率が高い金属、セラミック等が含有されていることが好ましい。例えば、放熱部１４の上面部１４ａとして金を用いるのであれば、接着剤２５に二酸化チタンを含有させて白色に着色する構成が好ましい。これにより、放熱部１４を形成することによる反射率の低下を抑制することができる。 Further, for example, as shown in FIG. 7, an adhesive 25 may be printed on the upper surface portion 14 a of the heat radiating portion 14 in the submount 13. The adhesive 25 preferably contains a metal, ceramic, or the like having a higher light reflectance of the LED chip 2 than the upper surface portion 14a of the heat radiating portion 14. For example, if gold is used as the upper surface portion 14a of the heat radiating portion 14, a configuration in which titanium dioxide is contained in the adhesive 25 and colored white is preferable. Thereby, the fall of the reflectance by forming the thermal radiation part 14 can be suppressed.
また、この接着剤２５は、ガラス繊維を含有することが好ましい。この場合、ガラス繊維が補強材として作用する為に接着強度が向上する。また、ガラス繊維は熱伝導性に優れているので接着剤２５として樹脂を用いても放熱性能が損なわれることはない。 The adhesive 25 preferably contains glass fiber. In this case, since the glass fiber acts as a reinforcing material, the adhesive strength is improved. Moreover, since glass fiber is excellent in heat conductivity, even if it uses resin as the adhesive agent 25, heat dissipation performance is not impaired.
また、前記実施形態においては、フェイスアップの状態でＬＥＤチップ２がサブマウント３に搭載されるものを示したが、図８に示すように、フリップチップ搭載用アダプタ３９をサブマウント３とＬＥＤチップ３２の間に介在させることにより、ＬＥＤチップ３２をフリップチップ実装することも可能である。搭載用アダプタ３９の電極３９ａ，３９ｂとサブマウント配線部３ａ，３ｂとは前記実施形態と同様にワイヤ７により電気的に接続される。この場合、ＬＥＤチップ３２の光の主取出面が上面となることから、基板４の実装面の劣化を抑制することができる。 In the above embodiment, the LED chip 2 is mounted on the submount 3 in a face-up state. However, as shown in FIG. 8, the flip chip mounting adapter 39 is connected to the submount 3 and the LED chip. The LED chip 32 can be flip-chip mounted by being interposed between the two. The electrodes 39a and 39b of the mounting adapter 39 and the submount wiring portions 3a and 3b are electrically connected by the wire 7 as in the above embodiment. In this case, since the main light extraction surface of the LED chip 32 is the upper surface, deterioration of the mounting surface of the substrate 4 can be suppressed.
また、前記実施形態においては、サブマウント３がアルミナであるものを示したが、サブマウント３は、例えばジルコニウムのような他のセラミックであってもよい。この場合、白色のジルコニウムを用いることにより、前記実施形態と同様に光の反射率を高くすることができる。 In the above embodiment, the submount 3 is made of alumina. However, the submount 3 may be made of another ceramic such as zirconium. In this case, the reflectance of light can be increased by using white zirconium as in the above embodiment.
また、前記実施形態においては、基板２として難燃性がＦＲ−４のものを示したが、基板２は、例えばＦＲ−５であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the flame retardance of FR-4 was shown as the board | substrate 2, the board | substrate 2 may be FR-5, for example.
また、前記実施形態においては、発光素子として青色光のＬＥＤチップ２を用いたものを示したが、発光素子として例えば、赤色光、緑色光、紫外光等のＬＥＤチップを用いてもよい。また、封止部材６の材質についても任意であり、例えば、封止樹脂６を蛍光体を含まない透明樹脂とし、ＬＥＤチップ２の発光色で発光装置１が発光するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the blue light LED chip 2 is used as the light emitting element. However, for example, an LED chip such as red light, green light, and ultraviolet light may be used as the light emitting element. Moreover, the material of the sealing member 6 is also arbitrary. For example, the sealing resin 6 may be a transparent resin that does not include a phosphor, and the light emitting device 1 may emit light in the emission color of the LED chip 2.
また、前記実施形態においては、１つのサブマウント３に１つのＬＥＤチップ２が搭載されるものを示したが、１つのサブマウント３に複数のＬＥＤチップ２が搭載されるようにしてもよいことは勿論である。 In the above embodiment, one LED chip 2 is mounted on one submount 3, but a plurality of LED chips 2 may be mounted on one submount 3. Of course.
また、前記実施形態においては、サブマウント３にサブマウント配線部３ａ，３ｂを形成したものを示したが、例えば図９に示すように、サブマウント３に配線部３ａ，３ｂを形成することなく、ＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板４の基板配線部４ｂ，４ｃとを直接接続するようにしてもよい。図９では、ワイヤ１７によりＬＥＤチップ２の電極２ａ，２ｂと基板４の基板配線部４ｂ，４ｃとが直接接続され、ワイヤ１７が電極２ａ，２ｂと基板配線部４ｂ，４ｃを接続する接続手段をなしている。 In the embodiment, the submount 3 is formed with the submount wiring portions 3a and 3b. However, for example, as shown in FIG. 9, the submount 3 is not formed with the wiring portions 3a and 3b. The electrodes 2a and 2b of the LED chip 2 and the substrate wiring portions 4b and 4c of the substrate 4 may be directly connected. In FIG. 9, the electrodes 17a and 2b of the LED chip 2 and the substrate wiring portions 4b and 4c of the substrate 4 are directly connected by the wire 17, and the wire 17 connects the electrodes 2a and 2b and the substrate wiring portions 4b and 4c. I am doing.
また、発光素子としてＬＥＤでなく例えばＬＤを用いてもよく、発光素子の数、配置状態についても任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 Further, for example, an LD may be used instead of an LED as the light emitting element, and the number and arrangement of the light emitting elements are arbitrary, and it is needless to say that specific detailed structures can be appropriately changed. is there.
１ 発光装置
２ ＬＥＤチップ
２ａ 電極
３ サブマウント
３ａ サブマウント配線部
３ｂ サブマウント配線部
３ｃ ビア
３ｄ ビア
３ｅ サブマウント配線部
３ｆ サブマウント配線部
４ 基板
４ａ ソルダーレジスト層
４ｂ 配線部
４ｃ 配線部
５ レンズ部
６ 封止樹脂
７ ワイヤ
８ 接着剤
１１ 発光装置
１３ サブマウント
１４ 放熱部
１４ａ 上面部
１４ｂ サーマルビア
１４ｃ 下面部
２３ サブマウント
２５ 接着剤
３２ ＬＥＤチップ
３９ フリップチップ搭載用アダプタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting device 2 LED chip 2a Electrode 3 Submount 3a Submount wiring part 3b Submount wiring part 3c Via 3d Via 3e Submount wiring part 3f Submount wiring part 4 Substrate 4a Solder resist layer 4b Wiring part 4c Wiring part 5 Lens part 6 Sealing Resin 7 Wire 8 Adhesive 11 Light-Emitting Device 13 Submount 14 Heat Dissipation Part 14a Upper Surface Part 14b Thermal Via 14c Lower Side Part 23 Submount 25 Adhesive 32 LED Chip 39 Flip Chip Adapter
Claims (8)
前記基板上に配置される実装面を有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記実装面に実装され、前記配線部と接続手段を介して電気的に接続される電極を有する発光素子と、を備え、
前記サブマウントは、前記発光素子の出射光に対する反射率が前記配線部の前記出射光に対する反射率より大きい材質によって構成されることを特徴とする発光装置。 A substrate on which a substrate wiring portion of a predetermined pattern is formed;
A submount having a mounting surface disposed on the substrate;
A light-emitting element that is mounted on the mounting surface of the submount and has an electrode that is electrically connected to the wiring portion via a connection unit;
The light emitting device according to claim 1, wherein the submount is made of a material having a reflectance with respect to the emitted light of the light emitting element larger than a reflectance with respect to the emitted light of the wiring portion.
前記接続手段は、前記発光素子の前記電極と前記サブマウント配線部とを接続する第１接続手段と、前記サブマウント配線部と前記基板配線部とを接続する第２接続手段と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。 The submount includes a submount wiring portion that is insulated from the substrate wiring portion and is formed apart from the light emitting element mounting portion.
The connection means includes first connection means for connecting the electrode of the light emitting element and the submount wiring portion, and second connection means for connecting the submount wiring portion and the substrate wiring portion. The light-emitting device according to claim 1 or 2.
前記第１接続手段の前記ワイヤが、前記サブマウント配線部における前記第２接続手段の前記ビアの真上に接続されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。 The second connection means is a via that vertically penetrates the submount and is filled with a conductive member,
The light-emitting device according to claim 5, wherein the wire of the first connection unit is connected directly above the via of the second connection unit in the submount wiring portion.
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