JP2009158506A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用した発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an LED chip (light emitting diode chip).
従来から、LEDチップと、LEDチップを駆動する駆動回路部と、LEDチップの光出力を検出する光検出素子と、光検出素子の出力が予め設定された目標値に保たれるように駆動回路部からLEDチップへ流れる電流をフィードバック制御する制御回路部とを備えた照明装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an LED chip, a drive circuit unit that drives the LED chip, a light detection element that detects the light output of the LED chip, and a drive circuit so that the output of the light detection element is maintained at a preset target value. There has been proposed an illumination device including a control circuit unit that feedback-controls the current flowing from the unit to the LED chip (see, for example, Patent Document 1).
ここにおいて、上記特許文献1には、図11に示すように、発光色の異なる複数種のLEDチップ101a,101b,101cを実装基板102の一表面に形成した収納凹所102aの内底面に実装するとともに、実装基板102の上記一表面側に各LEDチップ101a,101b,101cを覆う形で各LEDチップ101a,101b,101cを封止する透明樹脂層103を設け、透明樹脂層103の側方に各LEDチップ101a,101b,101cから放射された光を検出するフォトダイオードからなる光検出素子104a,104b,104cが形成された光検出素子形成基板106を配置した発光装置が開示されている。
Here, in Patent Document 1, as shown in FIG. 11, a plurality of types of
図11に示した構成の発光装置では、透明樹脂層103が、各LEDチップ101a,101b,101cから放射された光の一部を光検出素子104a,104b,104c側へ導光する機能を有するように透明樹脂層103の厚さ寸法を設定してある。また、図11に示した構成の発光装置では、各LEDチップ101a,101b,101cそれぞれの発光色の波長域の光を選択的に透過させる3つの分光フィルタ105a,105b,105cを各光検出素子104a,104b,104cの受光面側に択一的に設けてあり、各LEDチップ101a,101b,101cそれぞれの発光色の波長域の光を3つの光検出素子104a,104b,104cで同時かつ各別に検出することができるようになっている。したがって、図11に示した構成の発光装置を備えた照明装置では、制御回路部によって駆動回路部から各LEDチップ101a,101b,101cへ流れる電流それぞれをフィードバック制御することにより、各発光色ごとのLEDチップ101a,101b,101cの光出力の経時変化の違いなどによらず所望の光色や色温度の混色光(例えば、LEDチップ101aの発光色が赤色、LEDチップ101bの発光色が緑色、LEDチップ101cの発光色が青色であれば、白色光)を得ることができる。
In the light emitting device having the configuration shown in FIG. 11, the
また、上記特許文献1には、LEDチップ101aが発光する期間とLEDチップ101bが発光する期間とLEDチップ101cが発光する期間とが時系列的に現れるように、制御回路部によって駆動回路部を制御することにより、発光色の異なる複数種のLEDチップ101a,101b,101cの光出力を1つの光検出素子により各別に検出する技術も開示されている。
Further, in the above-mentioned Patent Document 1, the drive circuit unit is arranged by the control circuit unit so that the period in which the
また、上記特許文献1には、図12に示すように、実装基板102の一表面に形成された各収納凹所102aの内底面に発光色が同じLEDチップ101を実装するとともに、実装基板102の上記一表面に光検出素子104を実装し、透明樹脂層103によって各LEDチップ101および光検出素子104を覆った構成の発光装置も提案されている。
しかしながら、図12のように、一表面にLEDチップ101を収納する収納凹所102aが形成された実装基板102の上記一表面上に光検出素子104を実装し、透明樹脂層103によってLEDチップ101および光検出素子104を覆うようにした構成の発光装置では、実装基板102の上記一表面に光検出素子104を配置するためのスペースを別途に確保する必要があり、実装基板102の平面サイズが大きくなってしまい、プリント基板などの回路基板への実装面積が大きくなってしまう。
However, as shown in FIG. 12, the
また、上記特許文献1には、実装基板102としてシリコン基板を用い、実装基板102に光検出素子104を形成することが記載されているが、実装基板102としてシリコン基板を用いた場合には、金属製基板を用いた場合に比べて放熱性が低下し、LEDチップ101のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないようにLEDチップ101への入力電力を制限する必要があり、光出力の高出力化が難しかった。
Further, Patent Document 1 describes that a silicon substrate is used as the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光検出素子を実装基板に設けながらも小型化が可能で且つ光出力の高出力化が可能な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 reasons, and an object of the present invention is to provide a light emitting device that can be downsized and can have a high optical output while providing a light detection element on a mounting substrate. It is in.
請求項1の発明は、厚み方向の両面に電極が形成されたLEDチップと、当該LEDチップが実装される実装基板とを備え、実装基板は、金属材料を用いて形成されLEDチップを搭載するマウント部が一表面側に突設された下部基板と、半導体材料を用いて形成されマウント部が内側に配置される窓孔が厚み方向に貫設されてなり下部基板の前記一表面側に配置された上部基板とを有し、上部基板は、窓孔が形成されたベース基板部からLEDチップを囲む形で突設された壁部を有し、壁部の先端側から内方へ張り出した張出部に、LEDチップから放射された光を検出する光検出素子が設けられてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 includes an LED chip having electrodes formed on both surfaces in the thickness direction and a mounting substrate on which the LED chip is mounted, and the mounting substrate is formed using a metal material and mounts the LED chip. A lower substrate with a mounting portion projecting on one surface side, and a window hole formed using a semiconductor material and disposed with the mounting portion on the inner side are arranged in the thickness direction and arranged on the one surface side of the lower substrate. The upper substrate has a wall portion protruding from the base substrate portion in which the window hole is formed so as to surround the LED chip, and protrudes inward from the front end side of the wall portion. A light detection element for detecting light emitted from the LED chip is provided on the overhanging portion.
この発明によれば、実装基板が、金属材料を用いて形成されLEDチップを搭載するマウント部が一表面側に突設された下部基板と、半導体材料を用いて形成されマウント部が内側に配置される窓孔が厚み方向に貫設されてなり下部基板の前記一表面側に配置された上部基板とを有し、上部基板が、窓孔が形成されたベース基板部からLEDチップを囲む形で突設された壁部を有し、壁部の先端側から内方へ張り出した張出部に、LEDチップから放射された光を検出する光検出素子が設けられているので、光検出素子を実装基板に設けながらも小型化が可能で、しかも、LEDチップで発生した熱を金属材料により形成された下部基板を通して外部へ効率良く放熱させることができ、光出力の高出力化が可能になる。 According to the present invention, the mounting substrate is formed using a metal material, the lower substrate on which the mounting portion for mounting the LED chip is protruded on the one surface side, and the mounting portion is formed on the inner side formed using the semiconductor material. And an upper substrate disposed on the one surface side of the lower substrate, and the upper substrate surrounds the LED chip from the base substrate portion in which the window holes are formed. Since the light detection element for detecting the light emitted from the LED chip is provided on the overhanging portion that protrudes inward from the front end side of the wall portion, the light detection element Can be miniaturized while mounting on the mounting substrate, and the heat generated by the LED chip can be efficiently dissipated to the outside through the lower substrate made of a metal material, enabling high light output. Become.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記下部基板は、前記金属材料により形成され前記上部基板よりも平面視における外形サイズが大きく設定された金属板と、前記金属材料により形成され金属板の一表面側に突設された前記マウント部と、金属板の前記一表面上に形成された絶縁層と、絶縁層に形成されたコンタクトホールを通して金属板に電気的に接続されたパッドと、絶縁層上に形成され前記LEDチップおよび前記光検出素子それぞれと電気的に接続された配線パターンとを有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the lower substrate is formed of the metal material, the metal plate having an outer size set larger in plan view than the upper substrate, and the metal material. The mount projecting on one surface of the metal plate, an insulating layer formed on the one surface of the metal plate, and a pad electrically connected to the metal plate through a contact hole formed in the insulating layer And a wiring pattern formed on an insulating layer and electrically connected to each of the LED chip and the light detection element.
この発明によれば、前記下部基板を配線基板として利用することが可能となる。 According to the present invention, the lower substrate can be used as a wiring substrate.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記金属材料はCuであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal material is Cu.
この発明によれば、前記金属材料として金属材料の中でも熱伝導率の高いCuを採用していることにより、前記LEDチップで発生した熱をより効率良く外部へ放熱させることが可能となる。 According to this invention, it is possible to dissipate the heat generated in the LED chip to the outside more efficiently by adopting Cu having a high thermal conductivity among the metal materials as the metal material.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記上部基板は、前記ベース基板部が前記半導体材料からなる第1の半導体基板を用いて形成されるとともに、前記壁部が前記半導体材料からなる第2の半導体基板と前記半導体材料からなる前記第3の半導体基板とを用いて形成され、第2の半導体基板に、前記LEDチップから放射される光の一部を反射するミラーが形成され、第3の半導体基板において前記張出部となる部分に前記光検出素子が形成されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the upper substrate is formed by using the first semiconductor substrate in which the base substrate portion is made of the semiconductor material, and the wall portion is A second semiconductor substrate made of the semiconductor material and the third semiconductor substrate made of the semiconductor material are formed, and a part of light emitted from the LED chip is reflected on the second semiconductor substrate. A mirror is formed, and the light detection element is formed in a portion of the third semiconductor substrate which becomes the overhanging portion.
この発明によれば、前記壁部が前記半導体材料からなる第2の半導体基板と前記半導体材料からなる前記第3の半導体基板とを用いて形成され、第2の半導体基板に、前記LEDチップから放射される光の一部を反射するミラーが形成され、第3の半導体基板において前記張出部となる部分に前記光検出素子が形成されているので、前記LEDチップから放射される光の外部への光取り出し効率を高めることができるとともに、前記光検出素子への集光効率を高めることができる。 According to the present invention, the wall portion is formed using the second semiconductor substrate made of the semiconductor material and the third semiconductor substrate made of the semiconductor material, and the second semiconductor substrate is formed from the LED chip. Since a mirror that reflects a part of the emitted light is formed and the photodetecting element is formed in a portion that becomes the overhanging portion in the third semiconductor substrate, the outside of the light emitted from the LED chip The light extraction efficiency to the light detector can be increased, and the light collection efficiency to the light detection element can be increased.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記上部基板は、前記下部基板側に前記下部基板の配線パターンとの接合用の裏面側接合用金属層が形成され、前記LEDチップおよび前記光検出素子それぞれと裏面側接合用金属層とを電気的に接続する貫通孔配線が形成されてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, the upper substrate has a back-side bonding metal layer for bonding to the wiring pattern of the lower substrate formed on the lower substrate side, A through-hole wiring for electrically connecting the LED chip and each of the light detection elements and the back surface-side bonding metal layer is formed.
この発明によれば、前記上部基板において前記LEDチップおよび前記光検出素子それぞれと裏面側接合用金属層とを電気的に接続する配線を前記上部基板の表面に沿って引き回す場合に比べて、前記上部基板の小型化を図れる。 According to the present invention, compared to the case where the wiring for electrically connecting the LED chip and each of the photodetecting elements and the backside bonding metal layer in the upper substrate is routed along the surface of the upper substrate, The size of the upper substrate can be reduced.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5の発明において、前記LEDチップを駆動する駆動回路部と、前記光検出素子により検出された光強度が予め設定された目標値に保たれるように駆動回路部から前記LEDチップへ供給される電流を制御する制御回路部とが前記上部基板に集積化されてなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the present invention, the light intensity detected by the drive circuit unit for driving the LED chip and the light detection element is maintained at a preset target value. As described above, the control circuit unit for controlling the current supplied from the drive circuit unit to the LED chip is integrated on the upper substrate.
この発明によれば、前記実装基板とは別の基板に駆動回路部および制御回路部を設ける場合に比べて、駆動回路部および制御回路部を含めた発光装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the light emitting device including the drive circuit unit and the control circuit unit can be downsized as compared with the case where the drive circuit unit and the control circuit unit are provided on a substrate different from the mounting substrate.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6の発明において、前記LEDチップとして発光色の異なる複数のLEDチップを備え、前記上部基板には、前記光検出素子として各発光色の前記LEDチップそれぞれから放射された光を各別に検出する複数の光検出素子を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the invention, the LED chip includes a plurality of LED chips having different emission colors, and the LED of each emission color is used as the light detection element on the upper substrate. It is characterized by comprising a plurality of photodetecting elements that individually detect light emitted from each chip.
この発明によれば、各光検出素子それぞれの出力に基づいて各発光色の前記LEDチップの光出力を各別に制御することが可能となり、所望の混色光を安定して得ることが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to individually control the light output of the LED chip of each emission color based on the output of each light detection element, and it becomes possible to stably obtain desired mixed color light. .
請求項1の発明では、光検出素子を実装基板に設けながらも小型化が可能で且つ光出力の高出力化が可能になるという効果がある。 According to the first aspect of the invention, it is possible to reduce the size while providing the light detection element on the mounting substrate, and to increase the light output.
(実施形態1)
以下、本実施形態の発光装置について図1〜図3に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the light-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の発光装置は、可視光(例えば、赤色光、緑色光、青色光など)を放射する1つのLEDチップ1と、LEDチップ1を収納する収納凹所2aが一表面に形成され収納凹所2aの内底面にLEDチップ1が実装された実装基板2と、実装基板2の上記一表面側において収納凹所2aを閉塞する形で実装基板2に固着された透光性部材3と、実装基板2に設けられLEDチップ1から放射された光を検出する光検出素子4と、実装基板2の収納凹所2aに充填された透光性の封止材(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど)からなりLEDチップ1および当該LEDチップ1に接続されたボンディングワイヤ14を封止した封止部5と備えている。なお、本実施形態では、実装基板2と透光性部材3とでパッケージを構成しているが、透光性部材3は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて適宜設ければよい。
The light emitting device according to the present embodiment stores one LED chip 1 that emits visible light (for example, red light, green light, blue light, and the like) and a
ところで、本実施形態の発光装置は、LEDチップ1として厚み方向の両面に電極11,12が形成されたものを用いており、実装基板2は、金属材料(例えば、Cu)を用いて形成されLEDチップ1を搭載するマウント部21が一表面側に突設された下部基板20と、半導体材料(例えば、Si)を用いて形成されマウント部21が内側に配置される窓孔31が厚み方向に貫設されてなり下部基板20の上記一表面側に配置された上部基板30とを有している。
By the way, the light-emitting device of this embodiment uses what the
上部基板30は、上述の窓孔31が形成されたベース基板320と、ベース基板320の一表面側に対向配置され円形状の光取出窓341が形成されるとともに光検出素子4が形成された光検出素子形成基板340と、ベース基板320と光検出素子形成基板340との間に介在し光取出窓341に連通する矩形状の開口窓331が形成された中間層基板330とで構成されており、ベース基板320とマウント部21と中間層基板330と光検出素子形成基板340とで囲まれた空間が上記収納凹所2aを構成している。ここにおいて、ベース基板320および中間層基板330および光検出素子形成基板340の外周形状は矩形状であり、中間層基板330および光検出素子形成基板340はベース基板320と同じ外形寸法に形成されている。また、光検出素子形成基板340の厚み寸法はベース基板320および中間層基板330の厚み寸法に比べて小さく設定されている。
The
本実施形態では、ベース基板320が、窓孔31が形成されたベース基板部を構成し、中間層基板330と光検出素子形成基板340とが、ベース基板部からLEDチップ1を囲む形で突設された壁部2bを構成し、光検出素子形成基板340において中間層基板330の開口窓331上に張り出した部位が、壁部2bの先端側から内方へ張り出した張出部2cを構成している。
In the present embodiment, the
上述のベース基板320、中間層基板330、および光検出素子形成基板340は、それぞれ、導電形がn形で主表面が(100)面のシリコン基板320a,330a,340aを用いて形成してあり、中間層基板330の内側面が、アルカリ系溶液(例えば、TMAH溶液、KOH溶液など)を用いた異方性エッチングにより形成された(111)面により構成されており(つまり、中間層基板330は、開口窓331の開口面積がベース基板320から離れるにつれて徐々に大きくなっており)、LEDチップ1から放射された光を前方へ反射するミラー2dを構成している。要するに、本実施形態では、中間層基板330がLEDチップ1から側方へ放射された光を前方へ反射させる枠状のリフレクタを兼ねている。なお、中間層基板330の内側面に、LEDチップ1から放射される光に対する反射率の高い金属材料(例えば、Al,Agなど)からなる金属膜を設ければ、LEDチップ1からの光を高効率で反射することができ、この場合には、当該金属膜の表面がミラー2dを構成することとなる。
The
ベース基板320は、シリコン基板320a(以下、第1のシリコン基板320aと称す)の一表面(主表面)側に、LEDチップ1の表面(図1における上面)側の電極11と電気的に接続される導体パターン325aが形成されるとともに、中間層基板330に形成された後述の2つの貫通孔配線334,334を介して光検出素子4と電気的に接続される2つの導体パターン325b,325bが形成されており、各導体パターン325a,325b,325bと第1のシリコン基板320aの他表面側に形成された3つの裏面側接合用金属層327a,327b,327bとがそれぞれ貫通孔配線324を介して電気的に接続されている。また、ベース基板320は、第1のシリコン基板320aの上記一表面側に、中間層基板330と接合するための接合用金属層329も形成されている。
The
ところで、ベース基板320は、第1のシリコン基板320aに、上述の3つの貫通孔配線324それぞれが内側に形成される3つの貫通孔322と、上述の窓孔31とが厚み方向に貫設され、第1のシリコン基板20aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔322の内面と窓孔31の内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜323(以下、第1の絶縁膜323と称す)が形成されており、各導体パターン325a,325b,325b、接合用金属層329、各裏面側接合用金属層327a,327b,327b、各貫通孔配線324およびマウント部21が第1のシリコン基板320aと電気的に絶縁されている。なお、第1の絶縁膜323は、熱酸化膜に限らず、例えば、スパッタ法やCVD法などにより形成したシリコン酸化膜などでもよい。
By the way, in the
ここにおいて、各導体パターン325a,325b,325b、接合用金属層329、および各裏面側接合用金属層327a,327b,327bは、第1の絶縁膜323上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。また、Ti膜とAu膜とは同一装置内で連続的に形成している。なお、本実施形態では、第1の絶縁膜323上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と第1の絶縁膜323との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線324の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Niなどを採用してもよい。
Here, each
中間層基板330は、シリコン基板330a(以下、第2のシリコン基板330aと称す)の一表面側(図1における下面側)に、ベース基板320の2つの導体パターン327b,327bと接合されて電気的に接続される2つの導体パターン335,335が形成されるとともに、ベース基板320の接合用金属層329と接合される接合用金属層336が形成されている。また、中間層基板330は、第2のシリコン基板330aの他表面側(図1における上面側)に、貫通孔配線334,334を介して導体パターン335,335と電気的に接続される導体パターン337,337が形成されるとともに、光検出素子形成基板340と接合するための接合用金属層338が形成されている。
The
また、中間層基板330は、上述の2つの貫通孔配線334それぞれが内側に形成される2つの貫通孔332が第2のシリコン基板330aの厚み方向に貫設され、第2のシリコン基板30aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔332の内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜333(以下、第2の絶縁膜333と称す)が形成されており、各導体パターン335,335,337,337および各接合用金属層336,338が第2のシリコン基板330aと電気的に絶縁されている。ここにおいて、各導体パターン335,335,337,337および各接合用金属層336,338は、第2の絶縁膜333上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。また、Ti膜とAu膜とは同一装置内で連続的に形成している。なお、本実施形態では、第2の絶縁膜333上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と第2の絶縁膜333との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線334の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Niなどを採用してもよい。
Further, in the
光検出素子形成基板340は、シリコン基板340a(以下、第3のシリコン基板340aと称す)の一表面側(図1における下面側)に、中間層基板330の2つの導体パターン337,337と接合されて電気的に接続される2つの導体パターン347a,347bが形成されるとともに、中間層基板330の接合用金属層338と接合される接合用金属層348が形成されている。ここにおいて、上述の光検出素子4は、フォトダイオードにより構成されており、光検出素子形成基板340に形成された2つの導体パターン347a,347bの一方の導体パターン347aは、光検出素子4を構成するフォトダイオードのp形領域4aに電気的に接続され、他方の導体パターン347bは、上記フォトダイオードのn形領域4bを構成する第3のシリコン基板340aに電気的に接続されている。
The light detection
また、光検出素子形成基板340は、第3のシリコン基板340aの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜343(以下、第3の絶縁膜343と称す)が形成されており、当該第3の絶縁膜343がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板340は、上記一方の導体パターン347aが、第3の絶縁膜343に形成したコンタクトホール343aを通してp形領域4aと電気的に接続され、上記他方の導体パターン347bが第3の絶縁膜343に形成したコンタクトホール343bを通してn形領域4bと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターン347a,347bおよび接合用金属層348は、第3の絶縁膜343上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。また、Ti膜とAu膜とは同一装置内で連続的に形成している。なお、本実施形態では、第3の絶縁膜343上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と第3の絶縁膜343との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。
The photodetecting
一方、上述の下部基板20は、上記半導体材料(Si)よりも熱伝導率の高い上記金属材料(Cuなど)により形成され上部基板30よりも平面視における外形サイズが大きく設定された矩形板状の金属板20aと、上記金属材料により形成され金属板20aの一表面側(図1における上面側)に突設された上述のマウント部21と、金属板20aの上記一表面上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁層22(以下、第1の絶縁層22と称す)と、金属板20aの他表面(図1における下面)上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁層23(以下、第2の絶縁層23と称す)と、第1の絶縁層22に形成されたコンタクトホール22aを通して金属板20aに電気的に接続されたパッド24と、第1の絶縁層22上に形成されベース基板320の裏面側接合用金属層327aと接合されてLEDチップ1と電気的に接続された配線パターン25と、第1の絶縁層22上に形成されベース基板320の裏面側接合用金属層327b,327bと接合されて光検出素子4と電気的に接続された配線パターン26,26とを有している。ここにおいて、マウント部21は角錐台状の形状に形成されており、上部基板30の窓孔31は、金属板20aから離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなっている。また、各配線パターン25,26,26およびパッド24は、第1の絶縁層22上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。また、Ti膜とAu膜とは同一装置内で連続的に形成している。なお、本実施形態では、第1の絶縁層21上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と第1の絶縁層22との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。
On the other hand, the above-described
本実施形態におけるLEDチップ1は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極11,12が形成された可視光LEDチップであり、裏面側の電極12を下部基板20のマウント部21に例えばAuSnなどの導電性接合材料を用いて接合して電気的に接続し、表面側の電極11をベース基板320の導体パターン325aとボンディングワイヤ14を介して電気的に接続してある。したがって、LEDチップ1は、表面側の電極11が下部基板20の配線パターン25と電気的に接続され、裏面側の電極12が下部基板20のパッド24と電気的に接続されることとなる。なお、下部基板20の配線パターン25は、上部基板30とは重ならない領域まで延長されている。
The LED chip 1 in this embodiment is a visible light LED chip in which
また、上述の透光性部材3は、透光性材料(例えば、シリコーン、アクリル樹脂、ガラスなど)からなる透光性基板を用いて形成してある。ここで、透光性部材3は、実装基板2における上部基板30と同じ外周形状の矩形板状に形成されており、実装基板2側とは反対の光取り出し面に、LEDチップ1から放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されている。ここにおいて、透光性部材3の光取り出し面に形成する微細凹凸構造は、多数の微細な凹部が2次元周期構造を有するように形成されている。なお、上述の微細凹凸構造は、例えば、レーザ加工技術やエッチング技術やインプリントリソグラフィ技術などを利用して形成すればよい。また、微細凹凸構造の周期は、LEDチップ1の発光ピーク波長の1/4〜100倍程度の範囲で適宜設定すればよい。
Moreover, the above-mentioned
以下、上述の発光装置の製造方法について、図4〜図6を参照しながら説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the above-described light emitting device will be described with reference to FIGS.
まず、下部基板20の基礎となる図4(a)の金属板(Cu板)20aの上記各表面にスパッタ法やCVD法などにより各絶縁層22,23を形成する絶縁層形成工程を行うことによって、図4(b)に示す構造を得る。
First, an insulating layer forming step is performed in which the insulating
その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属板21の上記一表面側の第1の絶縁層22のうちマウント部21、パッド24それぞれの形成予定領域に対応する部分を除去する絶縁層パターニング工程を行うことによって、図4(c)に示す構造を得る。なお、絶縁層パターニング工程でのエッチングはウェットエッチングでもよいし、ドライエッチングでもよい。
Thereafter, by using a photolithography technique and an etching technique, an insulating layer patterning that removes portions corresponding to the formation planned regions of the
絶縁層パターニング工程の後、薄膜形成技術とリソグラフィ技術およびエッチング技術とを利用して金属板20aの上記一表面側にパッド24および各配線パターン25,26,26を形成する配線パターン形成工程を行うことによって、図4(d)に示す構造を得る。
After the insulating layer patterning step, a wiring pattern forming step for forming the
次に、ベース基板320の基礎となる図5(a)の第1のシリコン基板320aに各貫通孔322をドライエッチングにより形成する貫通孔形成工程を行うことによって、図5(b)に示す構造を得る。なお、貫通孔形成工程では、誘導結合プラズマ(ICP)型のドライエッチング装置などを用いて各貫通孔322を同時に形成している。
Next, a structure shown in FIG. 5B is obtained by performing a through hole forming process in which each through
貫通孔形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して第1のシリコン基板320aに窓孔31を形成する窓孔形成工程を行うことによって、図5(c)に示す構造を得る。本実施形態では、マウント部21を角錐台状の形状に設定してあるので、窓孔形成工程においてアルカリ系溶液(例えば、TMAH溶液、KOH溶液など)を用いた異方性エッチングにより窓孔31を形成しているが、マウント部21の形状を円錐台状の形状に設定してある場合には、窓孔形成工程においてサンドブラスト法により窓孔31を形成するようにしてもよい。
After the through hole forming step, the structure shown in FIG. 5C is obtained by performing the window hole forming step of forming the
窓孔形成工程の後、例えば熱酸化法により第1のシリコン基板320aの上記一表面側、上記他表面側、各貫通孔322の内周面および窓孔31の内周面にシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜323を形成する絶縁膜形成工程を行うことによって、図5(d)に示す構造を得る。
After the window hole forming step, a silicon oxide film is formed on the one surface side of the
その後、めっき法などを利用して第1のシリコン基板320aの各貫通孔322の内側に貫通孔配線324を形成する貫通孔配線形成工程を行うことによって、図5(e)に示す構造を得る。
Thereafter, a through-hole wiring forming process for forming the through-
次に、薄膜形成技術とリソグラフィ技術およびエッチング技術とを利用して第1のシリコン基板320aの上記他表面側に裏面側接合用金属層327a,327b,327bを形成する裏面側接合用金属層形成工程を行うことによって、図5(f)に示す構造を得る。
Next, using the thin film forming technique, the lithography technique, and the etching technique, the back-side
ここで、裏面側接合用金属層形成工程までの工程が終了した第1のシリコン基板320aの上記他表面側の裏面側接合用金属層327a,327b,327bと、上述の配線パターン形成工程までの工程が終了した金属板20aの上記一表面側の配線パターン25,26,26とを接合する異種基板間接合工程を行うことによって、図6(a)に示す構造を得る。異種基板間接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、AuSnや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。なお、異種基板間接合工程を行うことにより、第1のシリコン基板320aの上記他表面側の裏面側接合用金属層327a,327b,327bと、金属板20aの上記一表面側の配線パターン25,26,26とが電気的に接続される。なお、図4(a)〜(d)の工程と、図5(a)〜(f)の工程とは並行して行うようにしてもよい。
Here, the steps up to the back surface-side bonding metal layer forming step are completed until the back surface-side
上述の異種基板間接合工程の後、例えばめっき法により第1のシリコン基板320aの窓孔31の内側が埋め込まれるようにマウント部21を形成し、当該マウント部21の露出表面をCMP法などにより研磨して平滑な表面とするマウント部形成工程を行うことによってことによって、図6(b)に示す構造を得る。
After the dissimilar substrate bonding step described above, the
上述のマウント部形成工程の後、第1のシリコン基板320aの上記一表面側に各導体パターン325a,325b,325b、および接合用金属層329を形成する金属層形成工程を行うことによって、図6(c)に示す構造を得る。
After the mounting portion forming step described above, a metal layer forming step for forming the
上述のマウント部形成工程の後、LEDチップ1をマウント部21に接合して電気的に接続するダイボンド工程を行うことによって、図6(d)に示す構造を得る。なお、本実施形態では、上述のようにマウント部21をめっき法により形成しているが、平板状の金属板20aに機械的加工を行うことでマウント部21を形成するようにしてもよく、この場合には、マウント部21が形成された下部基板20とベース基板320とを接合する異種基板間接合工程を行った後、ダイボンド工程を行えばよい。
After the above-described mount formation process, a die bonding process is performed in which the LED chip 1 is bonded to and electrically connected to the
ダイボンド工程の後、LEDチップ1の電極12とベース基板320の導体パターン325aとをボンディングワイヤ14により結線するワイヤボンディング工程を行い、続いて、光検出素子4、第3の絶縁膜343、各導体パターン347a,347b、および接合用金属層348が形成された第3のシリコン基板340aと中間層基板330とを接合する第1の半導体基板間接合工程を行った後、第3のシリコン基板340aを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、ICP型のドライエッチング装置などを用いて第3のシリコン基板340aに光取出窓341を形成する光取出窓形成工程を行うことで光検出素子形成基板340を完成させてから、ベース基板320と中間層基板330とを接合する第2の半導体基板間接合工程を行うことにより実装基板2を完成させ、続いて、実装基板2の収納凹所2aに封止材を充填して封止部5を形成する封止部形成工程、封止部形成工程の後で実装基板2と透光性部材3とを接合する第3の接合工程を行うことによって、図6(e)に示す構造の発光装置が得られる。第1の半導体基板間接合工程、第2の半導体基板間接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、AuSnや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。なお、第1の半導体基板間接合工程では、第3のシリコン基板340aの接合用金属層348と中間層基板330の接合用金属層338とが接合されるとともに、第3のシリコン基板340aの導体パターン347a,347bと中間層基板330の導体パターン337,337とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン347a,347bと導体パターン337,337との接合部位を、貫通孔配線334に重なる領域からずらすようにすれば、導体パターン347a,347bと導体パターン337,337との互いの接合表面の平坦度を高めることができ、接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。また、第2の半導体基板間接合工程では、ベース基板320の接合用金属層329と中間層基板330の接合用金属層336とが接合されるとともに、ベース基板320の導体パターン325b,325bと中間層基板330の導体パターン335,335とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン325b,325bと導体パターン335,335との接合部位を、貫通孔配線324に重なる領域および貫通孔配線334に重なる領域からずらすようにすれば、導体パターン325b,325bと導体パターン335,335との互いの接合表面の平坦度を高めることができ、接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。
After the die-bonding process, a wire bonding process is performed in which the
本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述の金属板20aとして下部基板20を多数形成可能なウェハ状のものを用い、上述の各シリコン基板320a,330a,340aとして、それぞれベース基板320、中間層基板330、光検出素子形成基板340を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材3を多数形成可能なウェハ状のもの(透光性ウェハ)を用い、図4(a)〜(d)までの工程、図5(a)〜(f)までの工程、第1の半導体基板間接合工程などの各工程をウェハレベルで行うようにしている。
In manufacturing the light emitting device according to the present embodiment, a wafer-shaped substrate on which a large number of
以上説明した本実施形態の発光装置では、実装基板2が、金属材料を用いて形成されLEDチップ1を搭載するマウント部21が上記一表面側に突設された下部基板20と、半導体材料を用いて形成されマウント部21が内側に配置される窓孔31が厚み方向に貫設されてなり下部基板20の上記一表面側に配置された上部基板30とを有し、上部基板30が、窓孔31が形成されたベース基板(ベース基板部)320からLEDチップ1を囲む形で突設された壁部2bを有し、壁部2bの先端側から内方へ張り出した張出部2cに、LEDチップ1から放射された光を検出する光検出素子4が設けられているので、実装基板2の一表面側において収納凹所2aの周囲に光検出素子4を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出素子4を実装基板2に設けながらも小型化が可能で、しかも、LEDチップ1で発生した熱を上記金属材料により形成された下部基板20を通して外部へ効率良く放熱させることができ、光出力の高出力化が可能になる。また、本実施形態の発光装置では、上記金属材料として金属材料の中でも熱伝導率の高いCuを採用していることにより、LEDチップ1で発生した熱をより効率良く外部へ放熱させることが可能となる。なお、上記金属材料としては、Cuに限らず、Alなどを採用してもよい。
In the light emitting device of the present embodiment described above, the mounting
また、本実施形態の発光装置では、LEDチップ1への通電時にLEDチップ1で発生した熱がマウント部21を通して放熱されるので、LEDチップ1への入力電力を大きくして光出力の高出力化を図った場合に、下部基板20のマウント部21が熱膨張してベース基板320が破損することも考えられる。そこで、窓孔31の内側において第1の絶縁膜323とマウント部21との間に、下部基板20のマウント部21からベース基板320に作用する応力を緩和するために、樹脂などからなる応力緩和層(緩衝層)を設けることが好ましく、この応力緩和層を設けることにより、LEDチップ1の温度上昇に起因したベース基板320の破損を防止することができる。なお、この場合には、上述の図4〜図6を参照しながら説明した製造方法において、マウント部21の形成前(つまり、図6(b)の構造を得る以前)に下部電極20の窓孔31の内側の第1の絶縁膜323に上記樹脂を塗布して応力緩和層を形成すればよい。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, since heat generated in the LED chip 1 when the LED chip 1 is energized is dissipated through the
また、本実施形態の発光装置では、下部基板20が、上記金属材料により形成され上部基板30よりも平面視における外形サイズが大きく設定された金属板20aと、上記金属材料により形成され金属板20aの上記一表面側に突設されたマウント部21と、金属板20aの上記一表面上に形成された第1の絶縁層22と、第1の絶縁層22に形成されたコンタクトホール22aを通して金属板20aに電気的に接続されたパッド24と、第1の絶縁層22上に形成されLEDチップ1と電気的に接続された配線パターン25と、第1の絶縁層22上に形成され光検出素子4と電気的に接続された配線パターン26,26とを有しているので、下部基板20を配線基板として利用することが可能となる。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, the
また、本実施形態の発光装置は、上述の壁部2bが第2のシリコン基板(第2の半導体基板)330と第3のシリコン基板(第3の半導体基板)340とを用いて形成され、第2のシリコン基板330に、LEDチップ1から放射される光の一部を反射するミラー2dが形成され、第3のシリコン基板340において張出部2cとなる部分に光検出素子4が形成されているので、LEDチップ1から放射される光の外部への光取り出し効率を高めることができるとともに、光検出素子4への集光効率を高めることができる。
In the light emitting device of the present embodiment, the above-described
また、本実施形態の発光装置では、上部基板30は、下部基板20側に下部基板20の配線パターン25,26,26との接合用の裏面側接合用金属層327a,327b,327bが形成され、LEDチップ1および光検出素子4それぞれと裏面側接合用金属層327a,327b,327bとを電気的に接続する貫通孔配線324,324,324が形成されているので、上部基板20においてLEDチップ1および光検出素子4それぞれと裏面側接合用金属層327a,327b,327bとを電気的に接続する配線を上部基板30の表面に沿って引き回す場合(上部電極30の一表面側において引き回す場合)に比べて、上部基板30の小型化を図れる。また、本実施形態では、上部基板30を複数のシリコン基板320a,330a,340aを用いて形成しているので、フォトダイオードのような光検出素子4を上部基板30中に容易に形成することが可能となり、低コスト化を図れる。
Further, in the light emitting device of this embodiment, the
また、本実施形態の発光装置は、実装基板2に光検出素子4が設けられているので、例えば、LEDチップ1として赤色LEDチップを採用した発光装置と、LEDチップ1として緑色LEDチップを採用した発光装置と、LEDチップ1として青色LEDチップを採用した発光装置とを同一の回路基板上に近接して配置して、当該回路基板に各発光装置のLEDチップ1を駆動する駆動回路部と、各光検出素子4により検出される光強度がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のLEDチップ1に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子4それぞれの出力に基づいて各発光色のLEDチップ1の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのLEDチップ1の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光(ここでは、白色光)の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。
In the light emitting device of the present embodiment, since the
また、本実施形態の発光装置では、光検出素子4の受光面へ外乱光が入射するのを防止することができ、光検出素子4の出力のS/N比をより高めることが可能になる。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, disturbance light can be prevented from entering the light receiving surface of the
また、図12に示した従来構成では、透明樹脂層103と空気との界面でLEDチップ101からの光の一部を全反射させる必要があるのに対して、本実施形態の発光装置では、透光性部材3の光取り出し面に、LEDチップ1から放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されているので、透光性部材3における実装基板2側とは反対に存在する媒質(空気)と透光性部材3との屈折率差に起因した光の全反射を抑制することができ、光取り出し効率を高めることができる。
Further, in the conventional configuration shown in FIG. 12, it is necessary to totally reflect a part of the light from the
また、本実施形態では、実装基板2の形成にあたって上述の各半導体基板間接合工程において、低温での直接接合が可能な常温接合法や低融点共晶材料を採用しているので、各半導体基板間接合工程でLEDチップ1などにかかる熱ストレスを低減することができる。
Further, in the present embodiment, in forming the mounting
なお、本実施形態では、実装基板2の収納凹所2aの内底面に1つのLEDチップ1を実装してあるが、LEDチップ1の数は特に限定するものではなく、発光色が同じ複数のLEDチップ1を収納凹所2aの内底面に実装するようにしてもよい。
In the present embodiment, one LED chip 1 is mounted on the inner bottom surface of the
(実施形態2)
以下、本実施形態の発光装置について図7〜図9に基づいて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the light-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、実装基板2の収納凹所2aの内底面に互いに発光色の異なる複数(図示例では、4つ)のLEDチップ1a,1b,1c,1dが実装され、光検出素子形成基板340に、各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光を各別に検出する複数の光検出素子4(図示例では、4つ)が設けられている点などが相違する。ここにおいて、本実施形態では、LEDチップ1a,1b,1c,1dとして、それぞれ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップ、黄色LEDチップを採用しており、赤色光と緑色光と青色光と黄色光の混色光として白色光を得ることができる。ただし、各LEDチップ1a〜1dの発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図示されていないが、図1〜3を参照しながら説明した実施形態1と同様に貫通孔配線322,334、パッド24、配線パターン25,26なども備えている。
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and a plurality of (four in the illustrated example)
本実施形態の発光装置は、各光検出素子4において対応するLEDチップ1a〜1dから放射された光のみを選択的に検出可能とするために、各LEDチップ1a〜1dそれぞれから放射される光の放射範囲を制限する十字状の遮光壁339を中間層基板330に連続一体に形成してある。要するに、本実施形態の発光装置では、中間層基板330の開口窓331が遮光壁339によって4つの小空間331aに分けられている。ここにおいて、本実施形態では、中間層基板330における遮光壁339がアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより開口窓331と同時に形成されており、遮光壁339の各側面が開口窓331の内側面と同様に(111)面となっているので、遮光壁339の各側面がLEDチップ1a〜1dから放射された光を前方へ反射するミラーとして機能する。
In the light emitting device of this embodiment, in order to selectively detect only the light emitted from the corresponding
しかして、本実施形態の発光装置では、各発光色のLEDチップ1a〜1dから同時に放射された光を各光検出素子4にて各別に精度良く検出することができ、各光検出素子4それぞれの出力に基づいて各発光色のLEDチップ1a〜1dの光出力を各別に制御することが可能となり、所望の混色光を安定して得ることが可能となる。すなわち、本実施形態の発光装置を実装する回路基板などに、各LEDチップ1a〜1dを駆動する駆動回路部、各光検出素子4により検出される光強度がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各LEDチップ1a〜1dに流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子4それぞれの出力に基づいて各発光色のLEDチップ1a〜1dの光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのLEDチップ1a,1b,1c,1dの光出力の経時変化の違いなどによらず混色光(ここでは、白色光)の光色や色温度の精度を向上することができる。
Thus, in the light emitting device according to the present embodiment, the light emitted from the
(実施形態3)
図10に示す本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態2と略同じであり、実施形態2にて説明した遮光壁339を設けていない点などが相違する。なお、実施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment shown in FIG. 10 is substantially the same as that of
本実施形態の発光装置は、光検出素子形成基板40に、各LEDチップ1a〜1d(図7参照)それぞれの発光色の波長域の光を選択的に透過させる分光フィルタ(図示せず)を各光検出素子4の受光面側に択一的に設けてあり、各LEDチップ1a〜1dそれぞれの発光色の波長域の光を各光検出素子4で同時かつ各別に精度良く検出することができるようになっている。
In the light emitting device of the present embodiment, a spectral filter (not shown) that selectively transmits light in the wavelength region of each emission color of each
しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態2で説明した遮光壁339を設けていないので、実装基板2のより一層の小型化が可能となる。
Therefore, in the light emitting device of this embodiment, since the
ところで、本実施形態の発光装置において、上部基板30に、各LEDチップ1a〜1dを駆動する駆動回路部(図示せず)と、各光検出素子4の出力が目標値に保たれるように駆動回路部から各LEDチップ1a〜1dそれぞれへ流す電流を制御する集積回路からなる制御回路部(図示せず)とを集積化すれば、実装基板2とは別の基板に駆動回路部および制御回路部を設ける場合に比べて、駆動回路部および制御回路部を含めた発光装置の小型化を図ることができる。
By the way, in the light emitting device of the present embodiment, the
なお、上述の制御回路部は、例えば、目標の混色光に対応した赤色光、緑色光、青色光それぞれの光出力の目標値(例えば、基準値±10%の規定範囲)を記憶するメモリからなる記憶部と、各光検出素子4の出力を記憶部に記憶されている目標値と比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて各光検出素子4の出力を各別の目標値に保つための各発光色ごとの調整信号を駆動回路部へ出力する調整部(図示せず)とを備えている。これに対して、駆動回路部は、各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれへ供給する電流をPWM変調して供給するように構成されており、制御回路部の調整部から光強度の増加を指示する調整信号が入力された場合には、パルス幅を広くし、調整部から光強度の減少を指示する調整信号が入力された場合には、パルス幅を狭くする。したがって、駆動回路部から各LEDチップ1a〜1dへ供給する電流の大きさを変化させることなくパルス幅の変更のみで各LEDチップ1a〜1dの光出力を調整することができるので、各LEDチップ1a〜1dでの電流負荷が大きくなるのを防止することができ、各LEDチップ1a〜1dの長寿命化を図れる。
Note that the control circuit unit described above includes, for example, a memory that stores target values (for example, a specified range of reference value ± 10%) of light outputs of red light, green light, and blue light corresponding to target mixed color light. And a comparison unit that compares the output of each
なお、本実施形態では、各LEDチップ1a〜1dの発光色が異なっているが、各LEDチップ1a〜1dの発光色を同じとして(例えば、各LEDチップ1a〜1dの発光色を赤色、青色、緑色のいずれか1色にして)、光検出素子4を1つだけ設けるようにしてもよい(この場合、光検出素子4の受光面側のフィルタが不要となることは勿論である)。
In this embodiment, the light emission colors of the
(実施形態4)
本実施形態の発光装置の基本構成は図10に示した実施形態3と略同じなので図示を省略する。
(Embodiment 4)
Since the basic configuration of the light emitting device of this embodiment is substantially the same as that of the third embodiment shown in FIG.
本実施形態の発光装置は、各LEDチップ1a〜1dとして青色LEDチップを採用するとともに、透光性部材3に、LEDチップ1a〜1dから放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を添加してあり、光検出素子4を1つだけ設けて青色光を検出するようにしている点などが実施形態3と相違する。なお、黄色蛍光体としては、例えば、YAG系の蛍光体、Ba2SiO4などのアルカリ土類珪酸塩系の蛍光体、Y3Al5O12などのアルミネート系の蛍光体、Ca2BO3Cl2などのファロボレート系の蛍光体などを採用すればよい。
The light emitting device of the present embodiment employs a blue LED chip as each of the
しかして、本実施形態の発光装置では、各LEDチップ1a〜1dから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された黄色光との混色光からなる白色光を得ることができる。なお、透光性部材3に添加する蛍光体は黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを添加しても、白色光を得ることができる。
Therefore, in the light emitting device of the present embodiment, white light composed of mixed light of blue light emitted from the
なお、上記各実施形態におけるLEDチップ1としては、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する導電性基板(例えば、Si基板など)を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。 In addition, as LED chip 1 in each said embodiment, the electroconductive board | substrate (for example, Si substrate etc.) which supports a light emission part after carrying out the epitaxial growth of the light emission part etc. on the main surface side of the board | substrate for crystal growth is used as a light emission part, for example. After fixing, a substrate obtained by removing the crystal growth substrate or the like may be used.
1 LEDチップ
1a〜1d LEDチップ
2 実装基板
2a 収納凹所
2b 壁部
2c 張出部
2d ミラー
4 光検出素子
5 封止部
11 電極
12 電極
20 下部基板
20a 金属板
21 マウント部
22 絶縁層
22a コンタクトホール
24 パッド
25 配線パターン
26 配線パターン
30 上部基板
31 窓孔
320 ベース基板(ベース基板部)
320a シリコン基板(第1の半導体基板)
324 貫通孔配線
327a 裏面側接合用金属層
327b 裏面側接合用金属層
330 中間層基板
330a シリコン基板(第2の半導体基板)
334 貫通孔配線
340 光検出素子形成基板
340a シリコン基板(第3の半導体基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
320a Silicon substrate (first semiconductor substrate)
324 Through-
334 Through-
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007331449A JP2009158506A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009158506A true JP2009158506A (en) | 2009-07-16 |
Family
ID=40962248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007331449A Withdrawn JP2009158506A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Light-emitting device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009158506A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9392672B2 (en) | 2014-06-05 | 2016-07-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and display apparatus |
CN107068844A (en) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 上海温良昌平电器科技股份有限公司 | A kind of LED modules and its preparation technology for automobile front |
-
2007
- 2007-12-25 JP JP2007331449A patent/JP2009158506A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
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US9392672B2 (en) | 2014-06-05 | 2016-07-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and display apparatus |
CN107068844A (en) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 上海温良昌平电器科技股份有限公司 | A kind of LED modules and its preparation technology for automobile front |
CN107068844B (en) * | 2017-04-10 | 2024-01-30 | 上海温良昌平电器科技股份有限公司 | LED module for automobile front headlight and preparation process thereof |
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