JP2008252129A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LCD)用バックライト光源や照明光源などの大電流で駆動される光源のための発光装置用パッケージ、およびそれを用いた発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device package for a light source driven by a large current, such as a backlight light source for a light emitting diode (LCD) or an illumination light source, and a light emitting device using the same.
従来の表面実装型発光装置は、図33および図34に示すように、電気的配線パターンが形成されたガラスファイバ添加エポキシ樹脂などの樹脂製の絶縁基板1にLED等の発光素子3を搭載し、Auワイヤー4を施した後に、透明樹脂5をトランスファー成型等により、上記発光素子3およびAuワイヤー4を封止してできている。ここで使用される絶縁基板1は平板状態のものである。
As shown in FIGS. 33 and 34, a conventional surface-mount light-emitting device has a light-emitting
または、従来の他の表面実装型発光装置は、図35および図36に示すように、樹脂基板7内にリードフレーム6をインサート成型したものに各発光素子3、8、9を搭載し、Auワイヤー4を施した後、カップ部をエポキシ樹脂等により封止を行っているものである。この場合のリードフレーム6を使用せずに樹脂基板7の表面に電気的配線を施したものもある。
Alternatively, as shown in FIGS. 35 and 36, another conventional surface-mount light-emitting device includes light-
それぞれの断面図と発光の際の光路を示したのが図37、図38である。図33の構造においてその絶縁基板1の上に中央が空いた反射ケースを取り付け、その中に発光素子を搭載し、樹脂封止した、結果的に図35と同様な構造になるものも考えられている。
しかしながら、上記従来では、LEDのような発光素子3は電流を流すことで発光し、その電流量を増加することで光度も上がるが、それに応じて発熱量も増大し発光素子3へストレスが加わることで光度が思うように上がらなかったり、信頼性の面で悪影響が出たりしてしまう。
However, conventionally, the light-emitting
よって、放熱を行う為に発光装置が搭載された配線基板に放熱装置を取り付けることになるが、図39においては発熱体である発光素子3から放熱装置33までの間に発光装置自体の熱伝導性の悪い樹脂製の絶縁基板1と同じく熱伝導性の悪い配線基板32が入ることになり、放熱効果は著しく低下してしまう。図40も同様なことが言える。また、発光装置が小型化することで発光素子を覆う部分の肉厚が薄くなり、材料によっては光が透過してしまうことがある為、正面への発光効率低下が発生してしまうという問題を生じている。
Therefore, in order to dissipate heat, the heat dissipating device is attached to the wiring board on which the light emitting device is mounted. In FIG. As with the
本発明の発光装置用パッケージは、以上の課題を解決するために、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板と、上記セラミック基板の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板の厚さ方向に形成された第1凹部と、上記第1凹部の中に、発光素子を搭載するための上記セラミック基板の厚さ方向にさらに形成された第2凹部と、上記発光素子に電力を供給するための、第1凹部および第2凹部の少なくとも一方の内に形成された配線パターンと、上記第2凹部内の発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置の前記セラミック基板に形成され、上記配線パターンとは電気的に絶縁されている、光反射性を備えたメタライズ層と、を有していることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the light emitting device package of the present invention forms a ceramic substrate having electrical insulation and good thermal conductivity, and forms a light emission port on the surface of the ceramic substrate. A first recess formed in the thickness direction of the ceramic substrate; a second recess further formed in the thickness direction of the ceramic substrate for mounting a light emitting element in the first recess; and the light emission A position opposite to the emission port across the wiring pattern formed in at least one of the first recess and the second recess and the light emitting element mounting position in the second recess for supplying power to the element And a metallized layer having light reflectivity, which is electrically insulated from the wiring pattern.
上記構成によれば、第1凹部および第2凹部を設けたので、発光素子、配線パターン、およびそれらの接続の各設置を上記第1凹部および第2凹部内にてできて小型化できると共に、上記接続を確実化できる。また、上記メタライズ層は、金属からなるので、セラミック基板と比べて良好な熱伝導性を備えている。 According to the above configuration, since the first concave portion and the second concave portion are provided, each installation of the light emitting element, the wiring pattern, and the connection thereof can be performed in the first concave portion and the second concave portion, and can be reduced in size. The above connection can be ensured. Moreover, since the metallized layer is made of metal, it has better thermal conductivity than the ceramic substrate.
また、上記構成は、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板における、発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置に、銀めっき層などからなるメタライズ層を設けたので、発光素子の発光時に発生する熱を、メタライズ層およびセラミック基板を介して外部に効率よく放熱できて、上記発光素子の発光動作を安定化できる。 In the above configuration, a metallized layer made of a silver plating layer or the like is provided on the opposite side of the emission port across the mounting position of the light emitting element in the ceramic substrate having electrical insulation and good thermal conductivity. Therefore, the heat generated when the light emitting element emits light can be efficiently radiated to the outside through the metallized layer and the ceramic substrate, and the light emitting operation of the light emitting element can be stabilized.
その上、上記構成では、光反射性を備えたメタライズ層を発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置に設けたことにより、発光素子からの光が上記出射口とは反対方向に迷光となっても、上記迷光をメタライズ層により上記出射口方向に反射できて出射口から出射できるから、発光素子からの光の利用効率も向上できる。 In addition, in the above configuration, a metallized layer having light reflectivity is provided at a position opposite to the emission port across the mounting position of the light emitting device, so that light from the light emitting element is in a direction opposite to the emission port. Even if it becomes stray light, since the stray light can be reflected in the direction of the emission port by the metallization layer and can be emitted from the emission port, the utilization efficiency of light from the light emitting element can be improved.
上記発光装置用パッケージでは、さらに、配線パターンの下に積層された絶縁層を有し、前記メタライズ層は、上記絶縁層を挟んで上記配線パターンと対面する位置まで伸びるように形成されていてもよい。 The light emitting device package may further include an insulating layer stacked under the wiring pattern, and the metallized layer may be formed to extend to a position facing the wiring pattern with the insulating layer interposed therebetween. Good.
上記構成によれば、絶縁層を挟んで上記配線パターンと対面する位置まで伸びるようにメタライズ層を設けることによって、前記迷光の反射効率を高めることが可能となり、光の利用効率をさらに改善できる。 According to the above configuration, by providing the metallized layer so as to extend to a position facing the wiring pattern with the insulating layer interposed therebetween, it is possible to increase the reflection efficiency of the stray light and further improve the light utilization efficiency.
上記発光装置用パッケージにおいては、前記メタライズ層は、第二凹部内にて露出していることが好ましい。上記構成によれば、メタライズ層を、第二凹部内にて露出させたので、発光素子とメタライズ層とを近づけることができて、熱の放熱性や光の反射性を向上できる。 In the light emitting device package, the metallized layer is preferably exposed in the second recess. According to the said structure, since the metallization layer was exposed in the 2nd recessed part, a light emitting element and a metallization layer can be brought close and heat dissipation and light reflectivity can be improved.
上記発光装置用パッケージでは、セラミック基板は、窒化アルミニウムを含むことが好ましい。上記構成によれば、熱伝導性に優れ、かつ成型性にも優れた窒化アルミニウムを含むことで、発光装置用パッケージをより確実に、かつ容易に製造できる。 In the light emitting device package, the ceramic substrate preferably includes aluminum nitride. According to the said structure, the package for light-emitting devices can be manufactured more reliably and easily by including the aluminum nitride excellent in heat conductivity and excellent in moldability.
上記発光装置用パッケージにおいては、前記メタライズ層は、配線パターンの一部を兼ねていてもよい。上記構成によれば、メタライズ層を配線パターンの一部として発光素子と電気的に接続することで、発光素子とメタライズ層とを近づけることができ、熱の放熱性や光の反射性をさらに向上できる。 In the light emitting device package, the metallized layer may also serve as a part of a wiring pattern. According to the above configuration, by electrically connecting the metallized layer to the light emitting element as a part of the wiring pattern, the light emitting element and the metallized layer can be brought closer to each other, further improving heat dissipation and light reflectivity. it can.
上記発光装置用パッケージでは、さらに、第1凹部および第二凹部内におけるメタライズ層および配線パターン以外の部分に、光を反射する印刷反射部を有していてもよい。 In the said package for light-emitting devices, you may have the printing reflection part which reflects light in parts other than the metallization layer and wiring pattern in a 1st recessed part and a 2nd recessed part further.
上記構成によれば、印刷反射部を設けたことにより、前記迷光の反射効率を高めることが可能となり、光の利用効率をさらに改善できる。 According to the above configuration, the provision of the print reflecting portion makes it possible to increase the reflection efficiency of the stray light and further improve the light use efficiency.
上記発光装置用パッケージにおいては、さらに、第2凹部の開口端部に沿って形成された樹脂用ダム部を有していてもよい。 The light emitting device package may further include a resin dam portion formed along the opening end of the second recess.
上記構成によれば、樹脂用ダム部を第2凹部の開口端部に沿って形成することで、第2凹部の開口端部と第1凹部の開口端部との間に、例えば白色樹脂といった光反射性を備えた樹脂膜を形成できて、前記迷光の反射効率を高めることが可能となり、光の利用効率をさらに改善できる。 According to the above configuration, by forming the resin dam portion along the opening end portion of the second recess, a white resin, for example, is provided between the opening end portion of the second recess and the opening end portion of the first recess. A resin film having light reflectivity can be formed, the reflection efficiency of the stray light can be increased, and the light use efficiency can be further improved.
上記発光装置用パッケージでは、さらに、発光素子の動作安定化のためのコンデンサ等のチップ部品が搭載可能に形成された第3凹部を第1凹部の開口部の面とは反対の面のセラミック基板に有していてもよい。 In the above package for a light emitting device, the third recess formed so that a chip component such as a capacitor for stabilizing the operation of the light emitting element can be mounted on the ceramic substrate on the surface opposite to the surface of the opening of the first recess. You may have.
上記構成によれば、第3凹部を設けたことにより、発光素子の動作安定化のためのコンデンサ等のチップ部品を上記第3凹部に搭載しても、全体の外形を維持できて、大型化を回避できる。 According to the above configuration, since the third recess is provided, the entire outer shape can be maintained and the size can be increased even when a chip component such as a capacitor for stabilizing the operation of the light emitting element is mounted on the third recess. Can be avoided.
本発明の発光装置は、前記の課題を解決するために、上記の何れかに記載の発光装置用パッケージの第2凹部内に搭載され、搭載使用面以外の面に各電極が形成された発光素子と、配線パターンと発光素子の各電極とを電気的に接続するワイヤーと、発光素子とワイヤーとを封止する、光透過性を備えた透明樹脂部とを有していることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light emitting device of the present invention is mounted in the second recess of the light emitting device package described above, and each electrode is formed on a surface other than the mounting use surface. It has a wire that electrically connects the element, the wiring pattern and each electrode of the light emitting element, and a transparent resin portion with light transmissivity that seals the light emitting element and the wire. Yes.
上記構成によれば、上記の何れかに記載の発光装置用パッケージを用いたことにより、発光素子の発光時に発生する熱をメタライズ層およびセラミック基板を介して外部に効率よく放熱できて、上記発光素子の発光動作を安定化できる。 According to the above configuration, by using any of the light emitting device packages described above, the heat generated when the light emitting element emits light can be efficiently radiated to the outside through the metallized layer and the ceramic substrate, and the light emitting device can emit light. The light emitting operation of the element can be stabilized.
その上、上記構成では、光反射性を備えたメタライズ層を発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置に設けたことにより、発光素子からの光が前記透明樹脂部の界面にて上記出射口とは反対方向の迷光となっても、上記迷光をメタライズ層により上記出射口方向に反射できて出射口から出射できるから、発光素子からの光の利用効率も向上できる。 In addition, in the above configuration, a light-reflecting metallization layer is provided at a position opposite to the emission port across the mounting position of the light-emitting element, so that light from the light-emitting element is incident on the interface of the transparent resin portion. Even if the stray light is in the direction opposite to the exit port, the stray light can be reflected by the metallization layer in the exit port direction and emitted from the exit port, so that the light use efficiency from the light emitting element can be improved.
上記発光装置においては、メタライズ層を配線パターンの一部として兼ねている発光装置用パッケージの第2凹部内に搭載され、搭載使用面とそれ以外の面とに各電極がそれぞれ形成された発光素子と、搭載使用面の電極とメタライズ層とを接続すると共に発光素子をメタライズ層上に固定するための導電性接着剤部と、配線パターンと発光素子の搭載使用面の以外の面の電極とを電気的に接続するワイヤーと、樹脂用ダム部と第1凹部の内壁面との間の、上記第1凹部の内面上に形成された、光反射性を備えた樹脂部と、発光素子とワイヤーとを封止する、光透過性を備えた透明樹脂部と、を有していてもよい。 In the light-emitting device, the light-emitting element is mounted in the second recess of the light-emitting device package that also serves as the metallization layer as a part of the wiring pattern, and each electrode is formed on the mounting use surface and the other surface. A conductive adhesive portion for connecting the electrode on the mounting use surface and the metallized layer and fixing the light emitting element on the metallized layer, and an electrode on the surface other than the mounting use surface of the wiring pattern and the light emitting element. An electrically connecting wire, a resin portion having light reflectivity formed on the inner surface of the first recess, between the resin dam portion and the inner wall surface of the first recess, a light emitting element, and a wire And a transparent resin portion having light transmissivity.
上記発光装置では、樹脂用ダム部を有する上記発光装置用パッケージの第2凹部内に搭載され、搭載使用面以外の面に各電極が形成された発光素子と、配線パターンと発光素子の各電極とを電気的に接続するワイヤーと、樹脂用ダム部と第1凹部の内壁面との間の、上記第1凹部の内面上に形成された、光反射性を備えた樹脂部と、発光素子とワイヤーとを封止する、光透過性を備えた透明樹脂部と、を有していていてもよい。 In the light-emitting device, the light-emitting element mounted in the second recess of the light-emitting device package having the resin dam portion, each electrode formed on a surface other than the mounting use surface, and the wiring pattern and each electrode of the light-emitting element A light-reflective resin portion formed on the inner surface of the first recess between the resin dam portion and the inner wall surface of the first recess, and a light emitting element And a transparent resin portion having light transmissivity for sealing the wire and the wire.
上記発光装置においては、第3凹部を有する上記発光装置用パッケージの第2凹部内に搭載され、搭載使用面以外の面に2つの各電極が形成された発光素子と、配線パターンと発光素子の各電極とを電気的に接続するワイヤーと、発光素子とワイヤーとを封止する、光透過性を備えた透明樹脂部と、第3凹部内に搭載されたチップ部品と、を有していてもよい。 In the light emitting device, the light emitting device is mounted in the second concave portion of the light emitting device package having the third concave portion, the two electrodes are formed on the surface other than the mounting use surface, the wiring pattern, and the light emitting device. A wire electrically connecting each electrode, a transparent resin portion having light transmissivity for sealing the light emitting element and the wire, and a chip component mounted in the third recess; Also good.
本発明の発光装置用パッケージは、以上のように、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板に第1凹部と、上記第1凹部の中に更に第2凹部と、上記第2凹部内の発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置の前記セラミック基板に形成され、光反射性を備えたメタライズ層とを有している構成である。 As described above, the light emitting device package of the present invention has a first recess in the ceramic substrate having electrical insulation and good thermal conductivity, a second recess in the first recess, and the second recess. The light emitting device has a metallized layer that is formed on the ceramic substrate at a position opposite to the emission port across the mounting position of the light emitting element in the recess, and has light reflectivity.
それゆえ、上記構成は、良好な熱伝導性を備えたメタライズ層を発光素子の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置に設けたので、発光素子の発光時に発生する熱をメタライズ層およびセラミック基板を介して外部に効率よく放熱できて、上記発光素子の発光動作を安定化できる。 Therefore, in the above configuration, since the metallized layer having good thermal conductivity is provided at a position opposite to the emission port across the mounting position of the light emitting element, heat generated during light emission of the light emitting element is Heat can be efficiently radiated to the outside through the ceramic substrate, and the light emitting operation of the light emitting element can be stabilized.
その上、上記構成では、光反射性を備えた上記メタライズ層を設けたことにより、発光素子からの光が上記出射口とは反対方向に迷光となっても、上記迷光をメタライズ層により上記出射口方向に反射できて出射口から出射できるから、発光素子からの光の利用効率も向上できるという効果を奏する。 In addition, in the above configuration, by providing the metallized layer having light reflectivity, even if light from a light emitting element becomes stray light in a direction opposite to the exit port, the stray light is emitted by the metallized layer. Since the light can be reflected in the direction of the mouth and can be emitted from the emission port, the light use efficiency from the light emitting element can be improved.
本発明の実施の各形態について図1ないし図32に基づいて説明すれば、以下の通りである。 Each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 32 as follows.
(実施の第一形態)
本発明に係わる発光装置は、図1および図2に示すように、本発明に係るセラミック基板型の発光装置用パッケージ内に、複数の、例えば3個の各発光素子3、8、9を有している。上記各発光素子3、8、9としては、略直方体形状に形成された、LEDや半導体レーザが挙げられる。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device according to the present invention includes a plurality of, for example, three
上記発光装置用パッケージは、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板10と、上記セラミック基板10の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板10の厚さ方向に穿設されて形成された第1凹部10eと、上記第1凹部10eの中に更に各発光素子3、8、9を搭載するための、上記セラミック基板10の厚さ方向に穿設されて形成された第2凹部10dと、上記各発光素子3、8、9に電力を供給するために、第1凹部10e内に形成された配線パターン11aとを有している。
The light emitting device package includes a
そして、上記発光装置用パッケージには、上記第2凹部10d内の各発光素子3、8、9の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置の前記セラミック基板10に形成され、上記配線パターン11aとは電気的に絶縁されている、光反射性を備えたメタライズ層12を有している。上記出射口は、セラミック基板10の表面に形成されている第1凹部10eの開口端である。
Then, the light emitting device package is formed on the
このような発光装置用パッケージについて、さらにその製造工程に沿って以下に説明する。セラミック基板10は、略長方形板上に成型され、図3および図4に示すように、互いに厚さ方向に密に積層された多層の、例えば3層の各セラミック基板10a、10b、10cを備えている。上記各セラミック基板10a、10b、10cには、電気的に絶縁体であり、かつ、良好な熱伝導性を備えた、例えば炭化珪素(SiC)や、アルミナ(Al2O3)や、窒化アルミニウム(AlN)が用いられ、より好ましくはAlNが成型性に優れるから用いられる。
Such a light emitting device package will be further described below along the manufacturing process. The
電気的には絶縁体とは、抵抗値(RT)が1010(Ω・cm)以上、より望ましくは1012(Ω・cm)以上のものをいう。良好な熱伝導性とは、熱伝導率(RT)が、18(W/m・k)以上、より効果的なのは60(W/m・k)以上、最も良いのは140(W/m・k)以上のものをいう。 Electrically, an insulator means a material having a resistance value (RT) of 10 10 (Ω · cm) or more, more preferably 10 12 (Ω · cm) or more. Good thermal conductivity means that the thermal conductivity (RT) is 18 (W / m · k) or more, more effective is 60 (W / m · k) or more, and the best is 140 (W / m · k). k) More than that.
上記各セラミック基板10a、10b、10cは、所定の金型内にセラミック原料末を充填し、ホットプレス成型により成型した後、焼結してそれぞれ得られる。以下に記述する他のセラミック基板についても、同様な素材と加工方法が用いられている。なお、上記では、セラミック基板10として多層構造のものを挙げたが、一体構造のものでも可能である。
Each of the
セラミック基板10bでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第一貫通孔を隣接しているセラミック基板10c側からセラミック基板10a側に向かって内径(セラミック基板10の表面方向に沿った幅)が順次小さくなるテーパー形状に形成して、その第一貫通孔の内壁面とセラミック基板10aの一表面を底面とする、前述した第2凹部10dが形成されている。第2凹部10dの内面形状は、その開口部方向に光を反射し易い円錐台形状(コニカルコーン形状、カップ状構造)が、製造の容易さや、後述する光反射性から望ましい。
In the
さらに、セラミック基板10cでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第二貫通孔を、隣接しているセラミック基板10b側からセラミック基板10cの厚さ方向に沿って順次広がっていくテーパー形状に形成して、その第二貫通孔の内壁面とセラミック基板10bの一表面を底面とする、前述した第1凹部10eが形成されている。よって、第1凹部10eの内底面に、第2凹部10dがさらに形成されていることになる。
Further, in the
第1凹部10eと、第2凹部10dとは、それらの形状の対称軸(各セラミック基板10b、10cの厚さ方向に沿った)が同軸状に形成されているのが好ましい。また、第1凹部10eの内面形状は、後述する各配線パターン11aの配置が容易で、かつ、ワイヤリングも容易化できることから、角錐台形状が望ましい。
The first
また、セラミック基板10cに隣接する側の、セラミック基板10bの周辺部上には、上記各発光素子3、8、9に電力を供給するための各配線パターン11aがそれぞれ形成されている。上記各配線パターン11aは、それぞれ、セラミック基板10bの周端から第1凹部10eの底面上にて露出する位置まで伸びるように形成されている。ただし、上記各配線パターン11aは、それぞれ、第2凹部10dの開口部には達しない位置(つまり、伸びても直前の位置)までとなっている。
In addition,
また、セラミック基板10cの最上面(光照射口面側)、それに続くセラミック基板10cの周端面上、およびそれに続くセラミック基板10bの周端面上には、外部との電気的接続用の各端子パターン11bが、それぞれ、対応する各配線パターン11aと電気的に接続されて形成されている。
Further, terminal patterns for electrical connection with the outside are provided on the uppermost surface (light irradiation port surface side) of the
これにより、上記各発光素子3、8、9に対して、各端子パターン11bおよび各配線パターン11aを介して電力を供給することができる。また、各端子パターン11bのセラミック基板10cの最上面にて外部との電気的な接続を行なえることから、放熱装置を上記照射口の背面側となるセラミック基板10a側に装着する場合でも、放熱装置とセラミック基板10aとの間に、図39および図40に示す従来のような配線基板を設ける必要がなく、上記放熱装置による放熱効率を向上できる。
Thereby, electric power can be supplied to each of the
そして、上記発光装置用パッケージにおいては、第2凹部10d上の少なくとも一部であり、各発光素子3、8、9の搭載位置上に、熱伝導性が各セラミック基板10a、10b、10cより良い(大きい)メタライズ(金属)層12が形成されている。上記メタライズ層12としては、優れた光反射性および良好な熱伝導性を備えているものであればよいが、例えば銀(Ag)めっきにより形成されたものが挙げられる。
And in the said package for light-emitting devices, thermal conductivity is better than each ceramic board |
上記メタライズ層12は、入射された光の50%以上、より好ましくは70%以上反射する光反射性を備えることが好ましく、本実施の各形態では、第2凹部10d上のできるだけ全面にわたって形成されていることが望ましい。
The metallized
また、メタライズ層12は、各配線パターン11aと離間して電気的な絶縁性を維持できるのであれば、第1凹部10eの内面上において外方に向かって伸びるヘム状またはフランジ状または放射状に形成されていてもよい。以下に示す他のメタライズ層についても、その素材や形成方法は特に指示が無い限り上記メタライズ層12と同様である。
Further, the metallized
このような発光装置用パッケージを用いた本発明の発光装置においては、図5および図6に示すように、第2凹部10d上のメタライズ層12上に各発光素子3、8、9が、熱伝導率および電気伝導性の良好な導電性接着剤(図示せず)にて固定されて搭載されている。
In the light emitting device of the present invention using such a package for a light emitting device, as shown in FIGS. 5 and 6, each
このとき、各発光素子3、8、9は、それらの光の照射方向がセラミック基板10aからセラミック基板10bに向かい、かつそれらの厚さ方向に沿った方向、つまり、第2凹部10dの開口方向で、本発明の発光装置用パッケージの光の照射口方向となるように搭載されている。
At this time, each of the
その上、本実施の形態では、各発光素子3、8、9における、電力供給用の各電極は、各発光素子3、8、9のメタライズ層12への固定(搭載)面以外の面、より望ましくは各発光素子3、8、9の光を照射している面である発光面の同一面上にそれぞれ形成されている。
In addition, in the present embodiment, each electrode for power supply in each light emitting
また、上記発光装置では、各発光素子8、9の各電極とそれらに対応する各配線パターン11aとを金(Au)ワイヤー4にてそれぞれ接続している。なお、上記Auワイヤー4に代えて、銀や銅やアルミニウムやそれらと金との合金のワイヤーを用いることもできる。
In the light emitting device, the electrodes of the
よって、各発光素子8、9の搭載面は、各配線パターン11aの形成面と異なる面に、すなわち各配線パターン11aの形成面より下の面となる、第2凹部10dの内底面上に形成されていることになる。
Therefore, the mounting surface of each light emitting
さらに、第2凹部10dおよび第1凹部10e内に、光透過性に優れた例えばアクリル樹脂等の透明樹脂部14がセラミック基板10cの表面と面一となるように充填されている。
Further, the
上記発光装置においては、熱伝導性が良好な、各セラミック基板10a、10b、10c、特にセラミック基板10a、10bと、メタライズ層12とを設けたことにより、各発光素子3、8、9を発光させて熱が発生しても、上記発生した熱を、熱伝導性が良好なメタライズ層12、およびセラミック基板10a、10bを介して外部に迅速に取り出すことができ、上記各発光素子3、8、9の温度上昇に起因する動作の不安定化を抑制できる。
In the above light emitting device, each of the
その上、メタライズ層12が光反射性を備えているから、各セラミック基板10a、10bが薄く形成されて光透過性を示し、上記各発光素子3、8、9からの照射光が透明樹脂部14の表面での反射により迷光としてセラミック基板10a、10bに向かっても、上記メタライズ層12によってさらに反射されて、上記各発光素子3、8、9からの光の照射方向に反射でき、光の利用効率を改善できる。
In addition, since the metallized
(実施の第二形態)
ただし、上記実施の第一形態の場合でも、図5に示すように、各発光素子3、8、9から発せられて光13が、各発光素子3、8、9およびAuワイヤー4を封止している透明樹脂部14の表面に反射して戻り、各発光素子3、8、9の発光正面以外の方向へ迷光として抜け出てしまうことがある。
(Second embodiment)
However, even in the case of the first embodiment, as shown in FIG. 5, the light 13 emitted from each light-emitting
上記迷光をさらに防ぐ為の手段として、本発明の実施の第二形態では、前記のメタライズ層12に加えて、図7および図8に示すように、Auワイヤー4が配線される各配線パターン11aの形成層の下、つまり上記各配線パターン11aとそれらの厚さ方向に対面する位置まで、さらに一体的に伸びるように光反射性および熱伝導性を備えたメタライズ層15が設けられている。
As a means for further preventing the stray light, in the second embodiment of the present invention, in addition to the metallized
上記メタライズ層15は、各配線パターン11aが露出しているセラミック基板10bの周端部以外の、セラミック基板10bの周端部に達して露出するように形成せてもよく、また、各配線パターン11aとの電気的な絶縁性を維持できる、各配線パターン11aとの当接点を有するセラミック基板10cの内壁面以外におけるセラミック基板10cの内壁面上にまで伸ばして形成されてもよい。
The metallized
このようなメタライズ層15を各配線パターン11aとの間での電気絶縁性を維持して設けるために、メタライズ層15と各配線パターン11aとの間にセラミック基板10fが絶縁層として設けられている。
In order to provide such a
なお、上記実施の第一形態および第二形態では、各端子パターン11bをセラミック基板10cからセラミック基板10bの端面にかけて形成したが、図9および図10に示すように、各端子パターン11bに代えて、各端子パターン11bとは逆方向に伸びる、各セラミック基板10f、10bの各端面からセラミック基板10aの周辺部上に伸びるように、各端子パターン16をそれぞれ形成してもよい。
In the first and second embodiments, each
本実施の第二形態では、図11および図12に示すように、封止するための透明樹脂部14の表面で反射してセラミック基板10a、10b側へ戻った光13が、再度、内部の反射層としても機能するメタライズ層15にて反射して正面側へと発せられることになり、さらに光の利用効率を向上できる。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the light 13 reflected from the surface of the
各配線パターン11aと対面する位置までメタライズ層を伸ばすことを特徴とする本実施の第二形態の一変形例としては、図13および図14に示すように、各発光素子3、8、9の搭載面と同一面となる各セラミック基板10a、10b間にも伸びるように形成されたメタライズ層17を光反射層および熱伝導層として設けた場合を挙げられる。
As a modified example of the second embodiment characterized in that the metallized layer extends to a position facing each
上記場合においては、図9の構造に比べセラミック基板内の光の透過距離が長くなりある程度の光減衰が考えられるが、セラミック基板の層数を増やさずに構成できる為、材料費の点で優位である。 In the above case, the light transmission distance in the ceramic substrate is longer than that in the structure of FIG. 9, and a certain amount of light attenuation can be considered. However, since it can be configured without increasing the number of layers of the ceramic substrate, it is advantageous in terms of material cost. It is.
(実施の第三形態)
本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第三形態では、図15および図16に示すように、前記の実施の第一形態に加えて、Auワイヤー配線面となる、第1凹部10eの内壁面上に、配線パターン11a以外の場所に光反射する反射部18が印刷により形成されている。
(Third embodiment)
In the third embodiment of the light emitting device package according to the present invention, as shown in FIGS. 15 and 16, in addition to the first embodiment, the inner portion of the
本実施の第三形態においては、配線パターン11a以外の場所に光反射する反射部18を設けることで、発光装置用パッケージの正面側以外への発光を抑えて、光の利用効率を改善できる。本実施の第三形態は、上記実施の第一形態以外に、上記実施の第二形態や、以下の実施の各形態ともどのように組み合わせてもよく、発光素子からの光の利用効率を改善できる。
In the third embodiment, by providing the
(実施の第四形態)
本発明の発光装置用パッケージに係る実施の第四形態では、図17および図18に示すように、前記の実施の第一形態に加えて、第2凹部10dの開口部の周辺に沿って囲むように、Auワイヤー配線面となる第1凹部10e上にダム部19が印刷によりセラミック基板10bの厚さ方向に沿って突出するように形成されている。上記ダム部19は平板状のところに樹脂を付ける場合に周囲の不都合な場所に流れ広がらないようダム(堤)状の抑え部として設けられており、シリコンダムと同等の効果を発揮できるものである。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment of the light emitting device package according to the present invention, as shown in FIGS. 17 and 18, in addition to the first embodiment, it is enclosed along the periphery of the opening of the
本実施の第四形態の発光装置用パッケージを用いた発光装置では、図19および図20に示すように、各発光素子3、8、9を搭載し、Auワイヤー4により各発光素子3、8、9の各電極と各配線パターン11aとの間を接続した後、ダム部19を境として各発光素子3、8、9がある領域より外側の部分に光反射用の、例えば白色樹脂20をモールドする。
In the light-emitting device using the light-emitting device package of the fourth embodiment, as shown in FIGS. 19 and 20, each light-emitting
この場合、配線パターン11a面とその側面にも、白色樹脂20が形成されるように設定されていることが好ましい。そして、以外の部分である各発光素子3、8、9の搭載部分には透明樹脂部14にて封止する。
In this case, it is preferable that the
これにより、本実施の第四形態では、光反射する白色樹脂20をダム部19により安定に確実に、正確に形成でき、発光装置用パッケージの正面側以外への発光を抑えて、光の利用効率を改善できる。本実施の第四形態は、前記実施の第一ないし第三形態や、以下の実施の各形態ともどのように組み合わせてよく、同様に、発光素子からの光の利用効率を改善できる。
As a result, in the fourth embodiment, the light-reflecting
(実施の第五形態)
次に、付加機能を備えた発光装置用パッケージを、本発明の実施の第五形態として示す。発光素子には静電耐圧が高くないものもあり、上記発光素子を使用する場合は、図21に示すように、発光素子の動作を安定化できる保護素子としてのセラミックコンデンサ等の容量素子22を、例えば各発光素子3、9に対して並列接続して付加することがある。このような発光装置用パッケージを用いた発光装置を図22ないし図24に示す。
(Fifth embodiment)
Next, a light emitting device package having an additional function will be described as a fifth embodiment of the present invention. Some light-emitting elements do not have high electrostatic withstand voltage. When the light-emitting elements are used, as shown in FIG. For example, the
上記発光装置用パッケージでは、セラミック基板としては図7に示す実施の第二形態のものを基準に、図25および図26に示すように、容量素子22を搭載する領域が発光する面とは逆の面となるセラミック基板10a側に設定されている。なお、本実施の第五形態では、上記の実施の第一ないし第四形態と同様な機能を有する部材については、同一の部材番号を付与してそれらの説明を省いた。
In the light emitting device package, the ceramic substrate is opposite to the surface on which the
すなわち、まず、セラミック基板10aとセラミック基板10bとの間に、電気絶縁体であるセラミック基板10gが、セラミック基板10aとセラミック基板10bより厚さを薄くして積層されている。また、セラミック基板10aには、付加する容量素子22の数に合わせた数の第三貫通孔がセラミック基板10aの表面からその厚さ方向に向かって形成されている。よって、上記発光装置用パッケージでは、第三貫通孔とセラミック基板10gとにより第3凹部21が、容量素子22を搭載する領域として形成されている。
That is, first, a
さらに、セラミック基板10gとセラミック基板10aとの間には、容量素子22と電気的な接続のための各配線パターン11cが形成されている。上記各配線パターン11cは、上記容量素子22に並列接続される発光素子3、9に対応した各端子パターン11bと接続されている。
Furthermore, each
このような発光装置用パッケージを用いた発光装置では、図22ないし図24に示すように、第3凹部21内に、導電性接着剤24を用いて容量素子22が各配線パターン11cと電気的に接続しながら固定されている。
In the light emitting device using such a package for the light emitting device, as shown in FIGS. 22 to 24, the
これにより、上記発光装置は、各配線パターン11cを内蔵し、第3凹部21内に容量素子22を搭載したから、上記発光装置の外形寸法を殆ど大きくしないで、上記容量素子22を搭載できて、発光素子の動作を安定化できる。
Thus, since the light emitting device incorporates each
もちろん、第3凹部21の領域さえ確保できるのであれば発光面と同一面に第3凹部21を形成して上記第3凹部21内に容量素子22を搭載することも問題ない。本実施の第五形態の場合は容量素子22を2個搭載した内容になっているが、1個もしくは3個の場合も当然同様の方法で実現出来る。
Of course, as long as even the area of the
(実施の第六形態)
また、上述した実施の各形態においては、各発光素子3、8、9は、2本の各Auワイヤー4を使用して電気的に接続され、同一面に2つの各電極がそれぞれ形成されたものを前提として記述していたが、当然、電極が対面に形成されたAuワイヤー1本で電気的に接続される発光素子を使用した場合でも、上記実施の各形態に記載発明と同様の発光装置を実現出来る。
(Sixth embodiment)
Moreover, in each embodiment mentioned above, each
このような発光装置の例を、本発明の実施の第六形態として以下に説明する。図27に示すように、上記発光装置の発光装置用パッケージは、各発光素子23の搭載面とAuワイヤー4との接続用の配線パターン11gが同一面上にある場合のものである。
An example of such a light emitting device will be described below as a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 27, the light emitting device package of the light emitting device is a case where the mounting surface of each light emitting
この場合は発光素子23が搭載された面の下に絶縁層であるセラミック基板10hを介して光反射用のメタライズ層26が形成されている。Auワイヤー4を1本用いて電気的接続を行う発光素子23の場合は、その搭載面が他の発光素子23との間で電気的に分離されている必要があるため、上記セラミック基板10hの下に光反射層としてのメタライズ層26を設けている。
In this case, a light reflecting metallized
上記セラミック基板10hは、電気絶縁性を確保できれば、薄い方がよく、これにより、上記メタライズ層26は発光素子23と近接して配置されるから、上記セラミック基板10hの良好な熱伝導性により、前記の実施の各形態と同様に優れた放熱性を発揮できるものとなる。
The
さらに、上記セラミック基板10h上には、各発光素子23の搭載面との当接面に形成された電極と導電性接着剤により導通しながら上記各発光素子23を固定するための各配線パターン11dと、各発光素子23からのAuワイヤー4と接続される各配線パターン11eとがそれぞれ形成されている。各配線パターン11d、11eは、それぞれ対応する各端子パターン11bと電気的に接続されている。
Further, on the
また、光の利用効率を高めるために、第2凹部10dの内壁面、並びに第1凹部10eの内壁面および内底面上に、前記メタライズ層12と同様な光反射性を備えたメタライズ層25を設けることが好ましい。
In order to increase the light utilization efficiency, a
上記メタライズ層25を設けた場合、上記メタライズ層25と、各配線パターン11d、11eとの間の電気絶縁性を確保するために、セラミック基板10bとセラミック基板10hおよび各配線パターン11d、11eとの間にセラミック基板10iを積層して設けることが望ましい。
When the metallized
上記セラミック基板10iは、上記電気絶縁性をより確実に確保するために、第2凹部10dの内底面上を、第2凹部10dの内壁面から内方に向かって突出するように形成されていることが好ましい。
The
本実施の第六形態の一変形例は、図28に示すように、Auワイヤー4の接続用配線パターン11fが発光素子23の搭載面と同一面ではない面に接続する場合のものである。光反射層としてのメタライズ層27は同様に発光素子23の搭載面の下に設けられているが、Auワイヤー4を発光素子23と異なる面に接続するため、第2凹部10dのカップ構造を小さくすることが可能で更なる発光効率の向上に繋がる。
As a modification of the sixth embodiment of the present embodiment, as shown in FIG. 28, the connection wiring pattern 11 f of the
発光素子の内部結線的には、上記実施の各形態は、発光素子が1個の場合は当然ながら複数の場合でも個々に独立したコモンを持たない内部結線のものであったが、図29に示すように、発光装置によっては複数の発光素子45を備えたもので、アノード側もしくはカソード側のいずれか一方をコモンとして接続するものがある。 As for the internal connection of the light emitting elements, each of the above embodiments is of an internal connection that does not have independent commons even when there are a plurality of light emitting elements. As shown, some light-emitting devices have a plurality of light-emitting elements 45 and connect either the anode side or the cathode side as a common.
このような各発光素子45を本発明に適用したのが図30および図31である。図ではアノード側をコモンにしているがカソード側をコモンにしても構わない。この場合はカップ状にある光反射用のメタライズ層30が配線パターン11eを介して端子パターン11bに接続されることで実現出来る。
FIGS. 30 and 31 show such light emitting elements 45 applied to the present invention. Although the anode side is common in the figure, the cathode side may be common. In this case, the
前記実施の各形態の発光素子を実装した電子装置の例を、前記実施の第二形態を用いて以下に説明する。上記電子装置では、図32に示すように、本実施の第二形態に記載の発光装置用パッケージに、各発光素子8、9を搭載し、各Auワイヤー4にて接続し、透明樹脂部14にて封入した発光装置を、その光の照射口を発光窓付き配線基板34の発光窓に合わせて導電性接着剤31により電気的な接続しながら取り付け、さらに上記発光装置の背面側(上記照射口の反対面)から放熱装置33が取り付けられている。
An example of an electronic device in which the light emitting element of each embodiment is mounted will be described below using the second embodiment. In the electronic device, as shown in FIG. 32, the
上記電子装置では、アルミ等で出来ている放熱装置33との電気的ショートを防ぐ為に放熱装置33と接触する面には電気的パターンを形成せず、電気的接続は発光面側で行っている。発光装置を装着する配線基板34は発光を遮らない為の発光窓を設けることで対応可能である。
In the above electronic device, in order to prevent an electrical short circuit with the
本発明により、発光素子8、9から発せられる熱を熱伝導性の高い、メタライズ層12および各セラミック基板10a、10bを介して、従来の樹脂製基板などを通さずに直接放熱装置33へ伝えることにより放熱性を向上できる。これにより、上記電子装置においては、大電流での駆動を可能にし光度アップを実現でき、さらにLEDチップ等の発光素子8、9への熱ストレスを低減することにより信頼性をも向上することが可能になった。
According to the present invention, heat generated from the
なお、上記の実施の各形態では、用いた発光素子3などは、その発光方向をセラミック基板の厚さ方向に沿った、つまりセラミック基板10の表面方向に対し垂直方向に設定されているが、上記発光方向をセラミック基板10の表面方向に対し平行とすることも可能である。
In each of the above embodiments, the
この場合は、前記の図3のように、第2凹部10dの上記表面方向に対して傾斜している内壁面にメタライズ層が光反射層としても形成されている、または、別に、光を照射口方向へ反射する反射突出部が設けられていればよい。
In this case, as shown in FIG. 3, the metallized layer is also formed as a light reflecting layer on the inner wall surface inclined with respect to the surface direction of the
さらに、上記光反射層としてメタライズ層を用いる際には、第2凹部10dの内壁面を発光素子3などからの発光の放射角に応じた凹面鏡形状に成形してもよい。これにより、照射口に向かう光の角度を制御して、透明樹脂部14などの界面での光の反射を抑制できて、さらに光の利用効率を改善できる。
Further, when a metallized layer is used as the light reflecting layer, the inner wall surface of the
本発明に係る発光装置は、発光ダイオード(LCD)用バックライト光源や照明光源などの光源として好適に利用することができる。 The light emitting device according to the present invention can be suitably used as a light source such as a backlight light source for an LED (LCD) or an illumination light source.
3、8、9 発光素子
4 Auワイヤー
10 セラミック基板
10d 第2凹部
10e 第1凹部
11a 配線パターン
11b 端子パターン
12 メタライズ層
14 透明樹脂部
3, 8, 9 Light-emitting
Claims (11)
前記セラミック基板の表面に搭載された発光素子と、
前記発光素子に電力を供給するための配線パターンと、
光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、
前記メタライズ層は、前記発光素子から出射された光を反射するように前記セラミック基板の内部に形成されていることを特徴とする発光装置。 A ceramic substrate having optical transparency;
A light emitting device mounted on the surface of the ceramic substrate;
A wiring pattern for supplying power to the light emitting element;
A metallized layer made of a metal having light reflectivity,
The light emitting device, wherein the metallized layer is formed inside the ceramic substrate so as to reflect light emitted from the light emitting element.
前記セラミック基板の前記凹部に搭載された発光素子と、
前記セラミック基板表面に形成された、アノードとして機能するパターン配線およびカソードとして機能するパターン配線と、
前記凹部の表面を被覆するように形成されており、かつ、前記セラミック基板の内部にまで延伸している、光反射性を有する金属からなるメタライズ層と、を備えており、
前記メタライズ層は、前記アノードとして機能するパターン配線および前記カソードとして機能するパターン配線のいずれかの一部を兼ねていることを特徴とする発光装置。 A ceramic substrate having light transparency and having a recess formed thereon;
A light emitting element mounted in the recess of the ceramic substrate;
A pattern wiring functioning as an anode and a pattern wiring functioning as a cathode formed on the ceramic substrate surface;
A metallized layer made of a light-reflective metal, which is formed so as to cover the surface of the recess, and extends to the inside of the ceramic substrate.
The light emitting device, wherein the metallized layer also serves as a part of either a pattern wiring functioning as the anode or a pattern wiring functioning as the cathode.
前記メタライズ層は、一部を兼ねている配線パターンとは異なる極として機能する配線パターンとは接触しないように前記セラミック基板の側面部にまで延伸していることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 The wiring pattern extends to the side surface of the ceramic substrate,
3. The metallized layer is extended to a side surface portion of the ceramic substrate so as not to contact a wiring pattern that functions as a pole different from a wiring pattern that also serves as a part. Light-emitting device.
前記メタライズ層は、積層した前記セラミック層の界面にまで延伸していることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の発光装置。 The ceramic substrate is formed by laminating a plurality of ceramic layers,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the metallized layer extends to an interface of the laminated ceramic layers.
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