JP2008060589A - Substrate for mounting light-emitting element and method for manufacturing the same, light-emitting element module and method for manufacturing the same, display units, lighting units, and traffic signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(以下、LEDと記す。)などの発光素子を実装するための発光素子実装基板とその製造方法、該基板に発光素子を実装してパッケージした発光素子モジュールとその製造方法、この発光素子モジュールを用いた表示装置、照明装置及び交通信号機に関する。 The present invention relates to a light emitting element mounting substrate for mounting a light emitting element such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED), a manufacturing method thereof, a light emitting element module in which the light emitting element is mounted on the substrate, and a manufacturing method thereof. The present invention relates to a display device, a lighting device, and a traffic signal device using the light emitting element module.
従来、LEDなどの発光素子を実装してパッケージした発光素子モジュールにおいて、そのパッケージ構造を小型化しようとした場合、図10に示すような表面実装型のパッケージ構造が用いられる。この発光素子モジュールは、樹脂あるいはセラミックスからなる基板3に凹部を設け、その凹部の底面に正負の両電極4,4を配し、発光素子1をその一方の電極に導電ペーストなどを介して電気的に接続、固定される。発光素子1の上側と他方の電極4とは、金線などのワイヤボンド2によって電気的に接続されている。これらの電極4,4は基板の外部に延設される。発光素子1を実装した後、凹部にはエポキシ樹脂のような光透過性の高い封止樹脂5を充填、硬化させ、発光素子1を封止する。特に白色LEDの場合は、発光素子は青色LEDとし、封止樹脂中に青色励起黄色発光蛍光体を混ぜておき、同様に反射凹部に充填する。
Conventionally, in a light emitting element module in which a light emitting element such as an LED is mounted and packaged, in order to reduce the package structure, a surface mount type package structure as shown in FIG. 10 is used. In this light emitting element module, a concave portion is provided in a
また、多数の発光素子を同一基板に実装する用途としては、従来より照明装置、表示装置であるドット・マトリックス・ユニットが一般的である。これらの装置は、多数のLEDなどの発光素子を実装可能とするために、一般的にはガラス繊維強化エポキシ樹脂製基板などに多数の発光素子を実装し、一体型として製品化されている。この種のLEDユニット用の基板に関しては、例えば、特許文献1に開示されている。
Further, as a use for mounting a large number of light emitting elements on the same substrate, a dot matrix unit which is an illumination device and a display device has been generally used. In order to make it possible to mount a large number of light emitting elements such as LEDs, these devices are generally manufactured as a single product by mounting a large number of light emitting elements on a glass fiber reinforced epoxy resin substrate or the like. For example,
このLEDユニットの従来の構造としては、電子基板上に砲弾型のLEDを多数実装した構造、あるいは表面実装型のLEDを多数実装した形態をとる。このユニットを作製するためには、砲弾型あるいは表面実装型のLEDを作製し、それを必要に応じた電子回路パターンの作製された電子基板に半田等により電気的に接続するという工程が必要となる。従って、砲弾型あるいは表面実装型のLEDと、それを複合化させたLEDユニットの二段階の製品プロセスが必要となる。 As a conventional structure of this LED unit, a structure in which a large number of bullet-type LEDs are mounted on an electronic substrate or a form in which a large number of surface-mounted LEDs are mounted is taken. In order to manufacture this unit, a process of manufacturing a bullet-type or surface-mount type LED and electrically connecting it to an electronic board on which an electronic circuit pattern is manufactured by soldering is necessary. Become. Therefore, a two-stage product process of a bullet-type or surface-mount type LED and an LED unit in which it is combined is required.
近年、LEDユニットなど発光素子モジュールの製造においては、発光素子を電子基板に直接実装する、チップ・オン・ボード方式と呼ばれる製法が主流になりつつある。これは、電子基板に直接発光素子を実装することによって、前述したような半製品のプロセスが不要となり、構造も簡略化できる利点を持っている。 In recent years, in the manufacture of light-emitting element modules such as LED units, a manufacturing method called a chip-on-board method in which a light-emitting element is directly mounted on an electronic substrate is becoming mainstream. This has the advantage that the semi-finished product process as described above is not required and the structure can be simplified by mounting the light emitting element directly on the electronic substrate.
一方で、LEDなどの発光素子を基板上に実装する場合、その光の出射方向を前方向に向けさせるために、スロープ状の反射面を持つ凹部である反射カップ部を有するパッケージ構造が必要となる。この反射カップ部の形状は、その設計により、発光状態を制御すること、及び発光素子を封止する樹脂を保持する役割も持つ。さらに、近年の発光素子の高発光強度化に伴い、発光素子を実装する電子基板には放熱性の機能を持たせることが重要となる。 On the other hand, when a light-emitting element such as an LED is mounted on a substrate, a package structure having a reflective cup portion that is a concave portion having a slope-like reflective surface is required in order to direct the light emission direction forward. Become. The shape of the reflection cup part also has a role of controlling the light emission state and holding a resin for sealing the light emitting element according to the design. Furthermore, with the recent increase in light emission intensity of light-emitting elements, it is important that the electronic substrate on which the light-emitting elements are mounted has a heat dissipation function.
これらの要求に鑑みて、図11に示すように、アルミ板や銅板などの放熱金属板8上に絶縁層7を設けた基板を用いた構造が主流になっている。図11に示すLEDユニットは、放熱金属板8上に絶縁層7を設け、該絶縁層7上に複数の電極4を設け、これらの電極4上に発光素子1を設け、隣り合う電極と発光素子1の上側をワイヤボンド2で電気的に接続し、スロープ部6aを持つ複数の穴を有する反射板6をそれぞれの発光素子1が凹部の中央に位置するように載置し、かつそれぞれの穴に封止樹脂5を充填、硬化させて発光素子1を封止した構造になっている。また、図12は、基板に発光素子1を実装した状態の平面図である。この構造は、例えば、特許文献2に開示されている。
また、この場合の電極構造を図13に、電気回路構成を図14にそれぞれ示す。
In view of these requirements, as shown in FIG. 11, a structure using a substrate in which an
Further, FIG. 13 shows an electrode structure in this case, and FIG. 14 shows an electric circuit configuration.
なお、チップ・オン・ボード方式での発光素子モジュールは一般に、以下の工程を経て作製される。
1.発光素子を基板の反射カップ部内の電極上に銀ペーストを用い、あるいは発光素子の電極材料がAuSnなどで構成される場合は、加熱、振動を与えての接続、いわゆる共晶で装着し、電気的な導通をとる。さらに対極の電極にワイヤボンドで接続する。片面にのみ電極のある発光素子は、正負二つの電極に対して両方にワイヤボンドする。さらに、型面にのみ電極のある発光素子においては、フリップチップ実装により、電極上に配した金などからなるバンプを介して接続することもできる。
2.封止樹脂を反射カップ部内に充填し、熱硬化やUV硬化などの使用樹脂の硬化方法に併せて硬化処理し成型する。作製する発光素子モジュールが白色LEDモジュールのような場合、硬化前の封止樹脂に予め蛍光体を混入しておく。
3.封止樹脂の上方、発光素子モジュールの上方に、必要に応じて樹脂、ガラスなどによるレンズ体を組み合わせても良い。
Note that a light-emitting element module in a chip-on-board system is generally manufactured through the following steps.
1. When the light emitting element is made of silver paste on the electrode in the reflection cup portion of the substrate or the electrode material of the light emitting element is made of AuSn or the like, it is attached by connecting with heating and vibration, so-called eutectic. Continuity. Furthermore, it connects with the electrode of a counter electrode by a wire bond. A light-emitting element having electrodes only on one side is wire-bonded to both positive and negative electrodes. Furthermore, in a light emitting element having electrodes only on the mold surface, it can be connected via bumps made of gold or the like disposed on the electrodes by flip chip mounting.
2. The sealing resin is filled in the reflective cup portion, and is cured and molded in accordance with the curing method of the resin used, such as thermosetting or UV curing. When the light emitting element module to be produced is a white LED module, a phosphor is mixed in advance in the sealing resin before curing.
3. If necessary, a lens body made of resin, glass, or the like may be combined above the sealing resin and above the light emitting element module.
一方で、反射カップ部を設けずに、基板上に発光素子を直接実装しようとする場合、図15のように平坦な基板11上に電極12を設け、その電極12上に発光素子9及びワイヤボンド10を前記と同様の方法により実装し、トランスファー・モールドのような成型方法で封止樹脂13を成型し、発光素子9及びワイヤボンド10を樹脂封止する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、基板の寸法公差などの問題により正確な位置に封止樹脂13を施すことが難しく、さらに白色LEDの場合は、その封止樹脂13に蛍光体を混ぜるので、その樹脂の形状が不安定だと、発光素子9から発した光が蛍光体を含む樹脂中を通過する距離にばらつきが発生するため、必要な色度にコントロールするのが難しくなる。
前述した従来技術には、以下のような問題があった。
表面実装型のパッケージ構造において、電極を基材の内部に通す必要があり、部材を積層して組み立てる必要がある。
従来のアルミ積層基板や窒化アルミニウム基板は、その放熱性については十分と言えるが、反射カップ形状を作製するために、前記と同様に基板上にさらに反射カップ部形成用基材を積層させる必要がある。特に放熱性を重視した場合、熱伝導率の観点から基板を構成する材料として金属を使用するのが適当であるのは言うまでもないが、金属を基板に用いる場合には、導電性の性質も持つため、電極と基材は絶縁処理を施す必要があり、この絶縁板も積層構造中の一要素となり、構造がさらに複雑化する。
この反射カップ部形成用基材の組立は、通常、接着剤あるいは加熱プレスにより行われるが、その基板の平滑度が低い、あるいは組立に要する接着剤の塗布が均一でないなどの原因により、反射カップ部形成用基材と基板の間に空隙が生じ、その後封止樹脂をカップ部内に入れた場合に気泡の発生につながる。封止樹脂内に気泡が残ると、その気泡で発光素子からの光が大きく散乱してしまうため、発光素子からの光の取り出し効率が大きく低下してしまうという問題がある。
また、基板とは別に反射カップ部形成用基材を要し、さらに組立に余分な工程を要するために、コストの増加をまねく問題がある。
The prior art described above has the following problems.
In the surface mount type package structure, it is necessary to pass the electrode through the inside of the base material, and it is necessary to assemble the members by stacking them.
Conventional aluminum laminated substrates and aluminum nitride substrates can be said to have sufficient heat dissipation, but in order to produce a reflective cup shape, it is necessary to further laminate a base material for forming a reflective cup portion on the substrate in the same manner as described above. is there. In particular, when emphasizing heat dissipation, it is needless to say that it is appropriate to use metal as a material constituting the substrate from the viewpoint of thermal conductivity. However, when metal is used for the substrate, it also has conductive properties. Therefore, it is necessary to insulate the electrode and the base material, and this insulating plate also becomes an element in the laminated structure, which further complicates the structure.
Assembling of the base material for forming the reflective cup portion is usually performed by an adhesive or a hot press, but the reflective cup is not suitable for reasons such as low smoothness of the substrate or uneven application of the adhesive required for assembly. An air gap is generated between the part forming base material and the substrate, and then bubbles are generated when the sealing resin is put in the cup part. If bubbles remain in the sealing resin, light from the light emitting element is greatly scattered by the bubbles, and thus there is a problem in that the light extraction efficiency from the light emitting element is greatly reduced.
In addition, a substrate for forming the reflective cup portion is required separately from the substrate, and an extra process is required for assembly, which causes a problem of increasing costs.
本発明は前記事情に鑑みてなされ、発光素子からの光の取り出し効率に優れ、低コストで生産可能な発光素子実装用基板とその製造方法、該基板に発光素子を実装してパッケージした発光素子モジュールとその製造方法、この発光素子モジュールを用いた表示装置、照明装置及び交通信号機の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a light emitting element mounting substrate that is excellent in light extraction efficiency from a light emitting element and can be produced at low cost, a method for manufacturing the same, and a light emitting element packaged by mounting the light emitting element on the substrate An object is to provide a module, a manufacturing method thereof, a display device using the light emitting element module, a lighting device, and a traffic signal.
前記目的を達成するため、本発明は、実装した発光素子から発する光を所定方向に向けて反射する反射カップ部が設けられたコア金属の表面に、厚さが50μm〜200μmの範囲のホーロー層が設けられたことを特徴とする発光素子実装用基板を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hollow layer having a thickness of 50 μm to 200 μm on the surface of a core metal provided with a reflective cup portion that reflects light emitted from a mounted light emitting element in a predetermined direction. A light-emitting element mounting substrate is provided.
また本発明は、前述した本発明に係る発光素子実装用基板に発光素子が実装され、該発光素子が透明な封止樹脂により封止されていることを特徴とする発光素子モジュールを提供する。 The present invention also provides a light emitting element module, wherein the light emitting element is mounted on the light emitting element mounting substrate according to the present invention, and the light emitting element is sealed with a transparent sealing resin.
本発明の発光素子モジュールにおいて、発光素子は、封止樹脂内に蛍光体を混ぜて白色光を発する白色発光ダイオードであることが好ましい。 In the light emitting element module of the present invention, the light emitting element is preferably a white light emitting diode that emits white light by mixing a phosphor in a sealing resin.
また本発明は、コア金属の所望位置に、実装した発光素子から発する光を所定方向に向けて反射する反射カップ部を形成し、次いで該コア金属の表面にホーロー材を塗布し、焼き付けし、コア金属の表面に、厚さが50μm〜200μmの範囲のホーロー層が設けられた発光素子実装用基板を得ることを特徴とする発光素子実装用基板の製造方法を提供する。 Further, the present invention forms a reflective cup portion that reflects light emitted from the mounted light emitting element in a predetermined direction at a desired position of the core metal, and then applies a enamel material to the surface of the core metal and bakes it. Provided is a method for manufacturing a light emitting element mounting substrate, comprising: obtaining a light emitting element mounting substrate having a hollow metal layer having a thickness of 50 μm to 200 μm on a surface of a core metal.
本発明の発光素子実装用基板の製造方法において、ガラスを主体とするホーロー材をコア金属の表面に電着し、その後焼付けることが好ましい。 In the method for manufacturing a substrate for mounting a light-emitting element of the present invention, it is preferable that a hollow material mainly composed of glass is electrodeposited on the surface of the core metal and then baked.
また本発明は、コア金属の所望位置に、実装した発光素子から発する光を所定方向に向けて反射する反射カップ部を形成し、次いで該コア金属の表面にホーロー材を塗布し、焼き付けし、コア金属の表面に、厚さが50μm〜200μmの範囲のホーロー層が設けられた発光素子実装用基板を作製し、次いで該発光素子実装用基板の表面に電極を形成し、次いで反射カップ部中央部の電極上に発光素子を実装して各電極と発光素子とを電気的に接続し、次いで反射カップ部に樹脂を充填して硬化させ、発光素子を封止して発光素子モジュールを作製することを特徴とする発光素子モジュールの製造方法を提供する。 Further, the present invention forms a reflective cup portion that reflects light emitted from the mounted light emitting element in a predetermined direction at a desired position of the core metal, and then applies a enamel material to the surface of the core metal and bakes it. A light emitting device mounting substrate having a thickness of 50 μm to 200 μm provided on the surface of the core metal is manufactured, then electrodes are formed on the surface of the light emitting device mounting substrate, and then the center of the reflective cup portion A light emitting element is mounted on the electrode of each part, and each electrode and the light emitting element are electrically connected, and then the reflection cup part is filled with resin and cured, and the light emitting element is sealed to produce a light emitting element module. The manufacturing method of the light emitting element module characterized by the above-mentioned is provided.
本発明の発光素子モジュールの製造方法において、蛍光体を混ぜた樹脂によって発光素子を封止することが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting element module of the present invention, it is preferable to seal the light emitting element with a resin mixed with a phosphor.
本発明の発光素子モジュールの製造方法において、発光素子が青色発光ダイオードであり、蛍光体が青色励起黄色発光蛍光体であることが好ましい。 In the manufacturing method of the light emitting element module of this invention, it is preferable that a light emitting element is a blue light emitting diode and a fluorescent substance is a blue excitation yellow light emission fluorescent substance.
また本発明は、前述した本発明に係る発光素子モジュールを有する表示装置を提供する。 The present invention also provides a display device having the above-described light emitting element module according to the present invention.
また本発明は、前述した本発明に係る発光素子モジュールを有する照明装置を提供する。 Moreover, this invention provides the illuminating device which has the light emitting element module which concerns on this invention mentioned above.
また本発明は、前述した本発明に係る発光素子モジュールを有する交通信号機を提供する。 The present invention also provides a traffic signal device having the above-described light emitting device module according to the present invention.
本発明によれば、発光素子実装用基板に発光素子を実装する反射カップ部を設けているので、基板と別体の反射カップ部形成用基材を基板に重ねて作製する必要がなく、基板構造が単純となり、組立に係わるコストを抑制できる。
また、基板と別体の反射カップ用基材を用いないことで、封止樹脂への気泡の混入を防ぐことができ、発光素子からの光の取り出し効率の低下を防止できる。
また、反射カップ部の底部の周縁に溝を形成したので、ホーロー層を焼き付けるときにガラスが溶融して底部の周縁が丸くなることがなく、底部中央に発光素子を実装する部分が確保される。
コア金属の表面にホーロー層を設けた発光素子実装用基板を用いているので、放熱性に優れており、LEDなどの発光素子の発光強度を高くすることができる。
According to the present invention, since the reflective cup portion for mounting the light emitting element is provided on the light emitting element mounting substrate, there is no need to manufacture the substrate for forming the reflective cup portion separately from the substrate on the substrate. The structure becomes simple, and the cost for assembly can be suppressed.
Moreover, by not using a base material for the reflective cup that is separate from the substrate, it is possible to prevent air bubbles from being mixed into the sealing resin, and it is possible to prevent a reduction in light extraction efficiency from the light emitting element.
In addition, since the groove is formed in the peripheral edge of the bottom portion of the reflective cup portion, the glass does not melt when the enamel layer is baked, and the peripheral edge of the bottom portion is not rounded, and a portion for mounting the light emitting element is secured in the center of the bottom portion .
Since the light emitting element mounting substrate provided with the enamel layer on the surface of the core metal is used, the heat dissipation is excellent, and the light emission intensity of a light emitting element such as an LED can be increased.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1〜図3は、本発明の第1実施形態を示す図であり、図1は発光素子モジュールの断面図、図2は同じ発光素子モジュールに用いられている発光素子実装用基板(以下、ホーロー基板と記す。)の断面図、図3は同じホーロー基板の平面図である。これらの図中、符号20は発光素子モジュール、21はホーロー基板、22はコア金属、23はホーロー層、24はLEDなどの発光素子、25はワイヤボンド、26は封止樹脂、27は電極、28は反射カップ部、29aは底部、29bはスロープ部である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are views showing a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting element module, and FIG. 2 is a light emitting element mounting substrate (hereinafter, referred to as a light emitting element mounting substrate) used in the same light emitting element module. FIG. 3 is a plan view of the same enamel substrate. In these drawings,
本実施形態のホーロー基板21は、図2及び図3に示す通り、実装した発光素子24から発する光を所定方向に向けて反射する反射カップ部28が縦横に複数個設けられているコア金属22の表面に、厚さが50μm〜200μmの範囲のホーロー層23が設けられた構成になっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、本実施形態の発光素子モジュール20は、図1に示す通り、前記ホーロー基板21と、該ホーロー基板21の上面に複数に分割した状態で設けられた電極27と、各反射カップ部28の底部29a中央部の電極27上に実装された発光素子24と、それぞれの発光素子24の上側と隣接した電極27とを電気的に接続しているワイヤボンド25と、各反射カップ部28内に充填、硬化されて発光素子24を封止している透明な封止樹脂26とを備えて構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the light emitting
前記ホーロー基板21のコア金属22は各種の金属材料を用いて作製でき、その材料は限定されないが、安価で加工し易い金属材料、例えば、低炭素鋼、ステンレス鋼などが好ましい。なお、本例示では四角形板状のコア金属22を用いているが、コア金属22の形状はこれに限定されず、発光素子モジュール20の用途等に応じて適宜選択可能である。
The
このコア金属22に反射カップ部28を形成する方法としては、ドリルなどの切削工具を用いた切削加工や超硬砥石を用いた研磨加工などにより簡単に形成することができる。
形成される反射カップ部28の凹部形状は、平坦な底部29aとその周縁から上方に向けて漸次拡がる傾斜を持つスロープ部29bを有する形状とするのが好ましい。
As a method of forming the
The concave shape of the
このコア金属22の表面に設けられるホーロー層23の材料は、従来より金属表面にホーロー層を形成するために用いられるガラスを主体とした材料の中から選択して使用できる。本発明において、コア金属22の表面に設けられるホーロー層23は、厚さが50μm〜200μmの範囲としている。ホーロー層23の厚さが50μm未満であると、コア金属22表面に焼き付ける際にホーロー層に亀裂が発生し、内部の金属コアが外部に露出してしまう可能性があり、絶縁性能の低下、コア金属22の酸化などによる基板の長期信頼性の低下を生じる。また、ホーロー層23の厚さが200μmを超えると、やはりホーロー層に亀裂を生じる可能性があり、さらに焼き付け時にホーロー層が底部29a周縁に溜まり易く、実装スペースの減少によって底部29aに発光素子24を実装できなくなる問題がある。本発明においては、厚さが50μm〜200μmの範囲のホーロー層23をコア金属22の表面に形成することにより、優れた絶縁性能が得られ、亀裂のない、均一なホーロー層23が形成できる。またこのホーロー層23であれば、下地となるコア金属22の形状をそのまま再現することが可能になり、コア金属22に形成した反射カップ部28の形状もホーロー層23にそのまま再現できる。
The material of the
前記ホーロー基板21の上面に設けられる電極27は、厚膜銀ペーストにより反射カップ部28内部まで伸ばして形成することができる。また銅箔をプレス成形して反射カップ内に装着することも可能である。
The
前記発光素子24は特に限定されないが、LED、レーザダイオード(LD)などの半導体発光素子が好適に用いられる。また本発明において用いる発光素子24の発光色は、特に限定されず、青色、緑色、赤色あるいはそれ以外の発光色でも良く、さらに、窒化物系化合物半導体からなる青色発光の半導体素子と、該青色系の光の少なくとも一部を吸収して可視波長域の光に波長変換する蛍光体(例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体など)を組み合わせた白色LEDを用いても良い。また、ホーロー基板21に並べて実装される複数の発光素子24は、例えば交通信号機等の用途には、同じ発光色のLED等であっても良いし、異なる発光色のLED等を順次、又はランダムに配置して表示装置としても良い。さらに、大面積のホーロー基板21上に、多数の青色LED、緑色LED、赤色LEDを順次、又はランダムに配置することで、LEDを用いた表示装置を構成することができる。また、発光素子24として白色LEDを用い、多数の白色LEDを大型のホーロー基板21に縦横に実装することで、大面積の平面型照明装置を構成することもできる。
The
封止樹脂26としては、光透過率の高いエポキシ系の熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、熱硬化性のシリコン樹脂などが用いられる。
ワイヤボンド25としては、金線などが用いられる。このワイヤボンド25は、従来より発光素子24等の接続に用いるワイヤボンディング装置を用いてボンディングすることができる。
As the sealing
A gold wire or the like is used as the
前述した発光素子モジュール20は、ホーロー基板21に発光素子を実装する反射カップ部28を設けているので、基板と別体の反射カップ部形成用基材を基板に重ねて作製する必要がなく、基板構造が単純となり、組立に係わるコストを抑制できる。
また、基板と別体の反射カップ用基材を用いないことで、封止樹脂26への気泡の混入を防ぐことができ、発光素子24からの光の取り出し効率の低下を防止できる。
コア金属22の表面にホーロー層23を設けたホーロー基板21を用いているので、放熱性に優れており、LEDなどの発光素子24の発光強度を高くすることができる。
Since the light emitting
Moreover, by not using a base material for the reflective cup that is separate from the substrate, it is possible to prevent air bubbles from being mixed into the sealing
Since the
なお、前記ホーロー基板21の構造では、基板上面に電極24が露出する構造となるが、その露出した部分に電気絶縁をとるための樹脂などを配しても良い。
また、封止樹脂26の上方又は発光素子モジュール20の上方に、必要に応じて樹脂、ガラスなどによるレンズ体を組み合わせても良い。
In the structure of the
Further, a lens body made of resin, glass or the like may be combined above the sealing
図4は、本発明の第2実施形態を示す発光素子モジュールの断面図であり、図4中の符号30は発光素子モジュール、31はホーロー基板、32はコア金属、33はホーロー層、34はLEDなどの発光素子、35はワイヤボンド、36は封止樹脂、37は電極、38は反射カップ部、39aは底部、39bはスロープ部である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a light emitting device module according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4,
本実施形態の発光素子モジュール30は、発光素子34単体を実装するためのホーロー基板31を用いた構造を示し、ホーロー基板31の形状、発光素子34の実装個数が異なる以外は前記第1実施形態による発光素子モジュール20と同じであり、この発光素子モジュール30を構成するホーロー基板31、コア金属32、ホーロー層33、発光素子34、ワイヤボンド35、封止樹脂36、電極37及び反射カップ部38は、前記第1実施形態による発光素子モジュール20を構成するホーロー基板21、コア金属22、ホーロー層23、発光素子24、ワイヤボンド25、封止樹脂26、電極27及び反射カップ部28と同様にして構成することができる。
本実施形態の発光素子モジュール30は、前記第1実施形態による発光素子モジュール20と同様の効果を得ることができる。
The light emitting
The light emitting
図5は、本発明の第3実施形態を示す発光素子モジュールの断面図であり、図5中の符号40は発光素子モジュール、41はホーロー基板、42はコア金属、43はホーロー層、44はLEDなどの発光素子、45はワイヤボンド、46は封止樹脂、47は電極、48は反射カップ部、49aは底部、49bはスロープ部である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a light emitting element module according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5,
本実施形態の発光素子モジュール40は、反射カップ部48の底部49a周縁に溝50が設けられたホーロー基板41を用いている以外は、前記第1実施形態による発光素子モジュール20と同じであり、この発光素子モジュール40を構成するホーロー基板41、コア金属42、ホーロー層43、発光素子44、ワイヤボンド45、封止樹脂46、電極47及び反射カップ部48は、前記第1実施形態による発光素子モジュール20を構成するホーロー基板21、コア金属22、ホーロー層23、発光素子24、ワイヤボンド25、封止樹脂26、電極27及び反射カップ部28と同様にして構成することができる。
The light emitting
反射カップ部48を持つホーロー基板41を作製する場合、コア金属42にホーロー材を塗布、焼付けによりコア金属42表面にホーロー層43を固着することになるが、焼付けを行う際、ガラス体が焼付前、一時的に溶融し、それが流れるため、カップの底部周縁が丸くなってしまい、場合によっては発光素子44を実装する平滑な面が確保できない可能性がある。本実施形態では、底部49a周縁に溝50が設けられたホーロー基板41を用いたことにより、底部周縁の溝にガラス体が溜まり、それ以外の底部49aは平坦な状態を維持することができる。底部49aの溝50を設けた以外の部分が発光素子44を実装する部分であり、その面積を適正にすることにより、発光素子を実装する平坦な部分を確保することができる。
When the
本実施形態では、前述した第1実施形態と同様の効果が得られ、さらに反射カップ部48の底部49aの周縁に溝50を形成したので、ホーロー層43を焼き付けるときにガラスが溶融して底部49aの周縁が丸くなることがなく、底部中央に発光素子44を実装する部分が確保され、歩留まりを向上できる。
In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above is obtained, and the
図6は、溝付きの反射カップ部の一例を示す図であり、本例示において反射カップ部51は、底部52とスロープ部53との間に溝54を形成すると共に、底部52の周縁に凸部55を設けた構成になっている。この構造では、溝54を設けると共に、底部52周縁に凸部55を設けたことにより、溶融したガラスが溝54の中に流れ落ちるのを防ぐことができる。
FIG. 6 is a view showing an example of a reflective cup portion with a groove. In this example, the
図7は、溝付きの反射カップ部の別な例を示す図であり、本例示において反射カップ部56は、底部57とスロープ部58との間に、底部57の外方に向けて漸次深くなるような形状の溝59を設けた構成になっている。このような形状の溝59では、溶融したガラスが底部57から離間して溜まり易いので、底部57の周縁が丸くなるのを防ぐ効果を強化できる。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the grooved reflection cup portion. In this example, the
なお、反射カップ部の底部周縁に溝を形成する方法だと、ホーロー層の厚さを適正にしないと、焼付時にホーロー層が局部的に流れてホーロー層に凹みを生じ易くなるが、電極に関しては、銀ペーストで作製する場合は、塗布前は液状なので、この溝の部分でも連続して電気的な導通を確保することが可能である。 In addition, if it is a method of forming a groove in the bottom peripheral edge of the reflective cup part, if the thickness of the enamel layer is not appropriate, the enamel layer flows locally at the time of baking, and the enamel layer tends to be dented. In the case of producing with silver paste, since it is liquid before application, it is possible to continuously ensure electrical continuity even in the groove portion.
コア金属として、長さ50mm、幅50mm、厚さ1mmの低炭素鋼板を用いた。この鋼板の表面にドリル加工により、縦横に3個ずつ、合計9個の凹部を均等に配置するように形成した。これらの凹部底面の寸法は直径1mm、深さは0.5mmであり、また45°の角度で傾斜部が形成されていた。 As the core metal, a low carbon steel plate having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 1 mm was used. By drilling the surface of this steel plate, three recesses in the length and width direction were formed so that a total of nine recesses were evenly arranged. The dimensions of the bottom surfaces of these recesses were 1 mm in diameter, 0.5 mm in depth, and inclined portions were formed at an angle of 45 °.
ホーロー層形成用のガラス粉体を分散媒に分散させたものに、コア基板とそのコア金属の対極電極であるアルミ板の距離が15mmになるように配置し、金属板とアルミ板を前記分散媒中に浸漬した。さらに、これらコア金属とアルミ板の間に、金属板を陰極側にして直流電圧を印加してコア金属の表面にガラス粉体を電着した。その後、大気中で焼成し、コア金属の表面にガラスからなるホーロー層を形成することによりホーロー基板を作製した。電極はホーロー層上に銀ペーストを塗布して焼成することにより作製した。 A glass powder for forming an enamel layer is dispersed in a dispersion medium so that the distance between the core substrate and the aluminum plate as the counter electrode of the core metal is 15 mm, and the metal plate and the aluminum plate are dispersed. It was immersed in the medium. Further, a glass powder was electrodeposited on the surface of the core metal by applying a DC voltage between the core metal and the aluminum plate with the metal plate serving as a cathode side. Then, the enamel substrate was produced by baking in air | atmosphere and forming the enamel layer which consists of glass on the surface of a core metal. The electrode was produced by applying a silver paste on the enamel layer and firing it.
ホーロー層の厚みが変化するように、ガラス粉末の塗布を調整して、表1に示すホーロー基板を作製した。 The application of glass powder was adjusted so that the thickness of the enamel layer was changed to produce enamel substrates shown in Table 1.
表1の結果からわかるように、基板上のホーロー層の厚みが50μm以上ある場合には、基板上に亀裂は発生しない。一方、50μm以下の厚みであるとホーロー層の一部に亀裂が発生し、内部の金属コアが外部に露出してしまう。この場合、絶縁性能の低下、コア金属の酸化などによる基板の長期信頼性の低下が懸念される。亀裂が発生する箇所は、図8に示す反射カップ部60の肩61の部分に発生し易い。
As can be seen from the results in Table 1, when the thickness of the enamel layer on the substrate is 50 μm or more, no crack occurs on the substrate. On the other hand, if the thickness is 50 μm or less, a crack occurs in a part of the enamel layer, and the internal metal core is exposed to the outside. In this case, there is a concern about deterioration of long-term reliability of the substrate due to deterioration of insulating performance, oxidation of the core metal, or the like. A location where a crack occurs is likely to occur in the
次に、前述した実施例1〜3、比較例1〜2の各ホーロー基板に、LEDを実装した。
その結果を表2に示す。なお、LEDは縦300μm、幅300μm、厚さ200μmのInGaNで構成された青色LED(発光中心波長λ=460nm)を用いて評価した。
Next, LEDs were mounted on the enamel substrates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 described above.
The results are shown in Table 2. The LED was evaluated using a blue LED (emission center wavelength λ = 460 nm) made of InGaN having a length of 300 μm, a width of 300 μm, and a thickness of 200 μm.
表2の結果から、比較例2では、9箇所中2箇所で発光素子が実装できなかった。その理由は、断面を観察してみると、凹部の底面周縁62の基板形状が図9に示すように丸まった形をしていたため、発光素子が実装できる平坦部の領域が小さくなっていたためと考えられる。この形状となる理由は、ホーロー層を焼き付けるときにその原料のガラス粉体が溶融し、流動して溜まった結果と考えられる。200μm以下の厚みのホーロー層であれば、発光素子を実装するために十分な領域が確保されていると言える。
From the results of Table 2, in Comparative Example 2, the light emitting element could not be mounted at 2 out of 9 places. The reason for this is that, when the cross section is observed, the substrate shape of the bottom
20,30,40…発光素子モジュール、21,31,41…ホーロー基板(発光素子実装用基板)、22,32,42…コア金属、23,33,43…ホーロー層、24,34,44…発光素子、25,35,45…ワイヤボンド、26,36,46…封止樹脂、27,37,47…電極、28,38,48、51,56,60…反射カップ部、29a,39a,49a,52,57…底部、29b,39b,49b,53,58…スロープ部、50,54,59…溝。 20, 30, 40 ... light emitting element module, 21, 31, 41 ... enamel substrate (light emitting element mounting substrate), 22, 32, 42 ... core metal, 23, 33, 43 ... enamel layer, 24, 34, 44 ... Light emitting element, 25, 35, 45 ... wire bond, 26, 36, 46 ... sealing resin, 27, 37, 47 ... electrode, 28, 38, 48, 51, 56, 60 ... reflective cup part, 29a, 39a, 49a, 52, 57 ... bottom, 29b, 39b, 49b, 53, 58 ... slope, 50, 54, 59 ... groove.
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