JP2009164648A - Package for mounting light-emitting element and light-emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-reliability package for mounting a light-emitting element. <P>SOLUTION: In the package for mounting a light-emitting element, a wiring layer to which an electrode of the light-emitting element is electrically connected is formed in an insulating base material having a concave portion wherein the light emitting element is mounted and stored, in a top surface thereof from a bottom of the concave portion to a lower surface of the insulating base material, and a metal reflecting layer is stuck to an inner peripheral surface of the concave portion apart from the bottom of the concave portion. The inner peripheral surface of the concave portion comprises a vertical surface formed on the bottom of the recessed portion and a slope widening outward toward the top surface of the insulating base material above the vertical surface, and the metal reflecting layer is stuck to the slope, and the inner peripheral surface of the recessed portion has a step formed by exposing the insulating base material, between the top surface of the insulating base material and the slope. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本願発明は、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用される半導体装置に関し、特に高放熱性且つ発光光率に優れ、信頼性の高い発光素子搭載用パッケージおよび発光装置に関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used for a light source or an indicator of various sensors such as a display or a line sensor capable of displaying various data, and particularly a light emitting element with high heat dissipation and excellent luminous efficiency and high reliability. The present invention relates to a mounting package and a light emitting device.

今日、RGB(赤色系、緑色系、青色系)において1000mcd以上にも及ぶ超高輝度に発光可能なLEDチップがそれぞれ開発された。これに伴い、RGB(赤色系、緑色系、青色系)がそれぞれ発光可能なLEDチップを用い混色発光させることでフルカラー表示可能なLED表示器とすることができる。具体的には、フルカラー大型映像装置や屋内外で使用される文字表示板等に利用されつつある。JIS第2水準漢字のような複雑な文字を表示するためには、特に高精細な表示器が求められる。また、屋内外ともに行き先表示板等の用途では、かなり広い角度から視認可能な表示器であることも求められる。   Today, LED chips capable of emitting light with ultra-brightness exceeding 1000 mcd in RGB (red, green, and blue) have been developed. Accordingly, an LED display capable of full-color display can be obtained by emitting mixed colors using LED chips capable of emitting RGB (red, green, and blue). Specifically, it is being used for full-color large-sized video devices and character display boards used indoors and outdoors. In order to display complex characters such as JIS Level 2 Kanji characters, particularly high-definition displays are required. In addition, for applications such as destination display boards both indoors and outdoors, it is also required that the display is visible from a fairly wide angle.

高精細、高視野角及び小形薄型化可能な発光装置として、LEDチップをセラミックのパッケージ内に配置した発光装置が考えられる。このようなセラミックのパッケージを用いた従来の発光装置の模式的な断面図を図3に示す。LEDチップ301は、セラミック基板の上に設けられた導体配線302の上に載置され、モールド部材303により封止されている。このようなセラミックをベースとしたパッケージは、グリーンシートと呼ばれる原材料を多層に積層したものを焼成することによって比較的簡単に形成することができる。   As a light emitting device capable of high definition, a high viewing angle, and a small and thin shape, a light emitting device in which an LED chip is arranged in a ceramic package can be considered. FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a conventional light emitting device using such a ceramic package. The LED chip 301 is placed on a conductor wiring 302 provided on a ceramic substrate and sealed with a mold member 303. Such a ceramic-based package can be relatively easily formed by firing a multi-layered raw material called a green sheet.

また、LEDを高輝度に発光させようとするとLEDチップからの発熱量が大きくなるが、セラミックの放熱性が良好なためLEDチップの信頼性を確保することもできる。さらに、セラミックを利用したセラミックパッケージは、グリーンシート上にタングステンペーストなどを印刷することによってパッケージ形成と同時に配線を簡単に形成させることもできる。セラミックパッケージでは凹状の開口部の形成が容易であるため、LEDチップ搭載箇所の保護を目的とした樹脂封止が容易に行えるという利点を有する。LEDベアチップを直接搭載することで砲弾型LEDランプと比較して、LEDチップの全方位の発光が利用できるために、高視野角のディスプレイの作製も可能である(例えば、特許文献1参照。)。   Further, when the LED is made to emit light with high luminance, the amount of heat generated from the LED chip increases, but the reliability of the LED chip can be ensured because the heat dissipation of the ceramic is good. Furthermore, in a ceramic package using ceramic, wiring can be easily formed simultaneously with package formation by printing tungsten paste or the like on a green sheet. Since the ceramic package can easily form the concave opening, it has an advantage that the resin sealing for the purpose of protecting the LED chip mounting portion can be easily performed. By directly mounting the LED bare chip, it is possible to use light emission in all directions of the LED chip as compared with a bullet-type LED lamp, so that a display with a high viewing angle can be manufactured (see, for example, Patent Document 1). .

特開平5−335627号公報。JP-A-5-335627.

特開平10−190065号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 10-190065.

特開平5−335627号公報。JP-A-5-335627.

セラミック組成や焼結体の緻密性などから、セラミックは、ある程度の光を透過する。そのため、図3中に矢印で示されるように、LEDチップの側面方向に放出された光は、セラミックの内壁部304に一部進入する。セラミックパッケージの凹部の内壁部304に進入した光は、散乱されながら表面層を透過してくる。そのため、発光装置を正面から観測したときに凹部の外周に弱いリング状の発光が見られる。同様に、セラミックパッケージ内での光の損失が多くなることも考えられる。これが、セラミックパッケージを利用した発光装置において発光輝度を低下させる原因となる。そこで、上記特開平5−335627号公報に開示されるように、凹部の内壁に入射する光を発光観測面方向に反射させるため、セラミックの内壁に金属材料にて光反射部を設けることがある。このように、光反射部を設けることにより、上述したような発光輝度の低下を抑制することができる。   Ceramics transmit a certain amount of light due to the ceramic composition and the compactness of the sintered body. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 3, the light emitted in the side surface direction of the LED chip partially enters the ceramic inner wall 304. Light that has entered the inner wall 304 of the recess of the ceramic package passes through the surface layer while being scattered. Therefore, when the light emitting device is observed from the front, weak ring-like light emission is seen on the outer periphery of the recess. Similarly, it is conceivable that light loss in the ceramic package increases. This causes a decrease in light emission luminance in a light emitting device using a ceramic package. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-335627, in order to reflect light incident on the inner wall of the recess in the direction of the light emission observation surface, a light reflecting portion may be provided with a metal material on the inner wall of the ceramic. . As described above, by providing the light reflecting portion, it is possible to suppress the decrease in the light emission luminance as described above.

しかしながら、セラミックパッケージの凹部において、光反射部と、モールド部材である有機樹脂などとは、密着性が悪い。さらに、光反射部に使用される金属は、モールド部材との熱膨張係数が大きく異なる。そのため温度サイクル時の熱ストレスにより、モールド部材が光反射部の部分から剥離するという問題を有する。さらに、凹部の内壁を開口方向が広くなるテーパー形状とすると、開口方向に応力を受けたモールド部材は、セラミックパッケージ本体からより一層脱落しやすくなる。   However, in the concave portion of the ceramic package, the light reflecting portion and the organic resin that is the mold member have poor adhesion. Furthermore, the metal used for the light reflecting portion is greatly different in thermal expansion coefficient from the mold member. Therefore, there is a problem that the mold member is peeled off from the light reflecting portion due to thermal stress during the temperature cycle. Furthermore, if the inner wall of the recess is tapered so that the opening direction is widened, the mold member that has received stress in the opening direction is more easily removed from the ceramic package body.

したがって、本願発明の目的は、セラミックパッケージを用いた半導体装置における上記問題点を解決し、高放熱性且つ発光光率に優れ、信頼性の高い発光素子搭載用パッケージおよび発光装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light-emitting element mounting package and a light-emitting device that solve the above problems in a semiconductor device using a ceramic package, have high heat dissipation, excellent light emission rate, and high reliability. is there.

以上の目的を達成するために本発明に係る発光素子搭載用パッケージは、発光素子を搭載する凹部を上面に有する絶縁基体に、上記凹部の底面から絶縁基体の下面にかけて上記発光素子の電極が電気的に接続される配線層を形成するとともに、上記凹部の内周面に金属反射層を上記凹部の底面から離間して被着させて成る発光素子搭載用パッケージであって、上記凹部の内周面は、上記凹部の底面上に形成された垂直面と、該垂直面の上側で上記絶縁基体の上面にかけて外側に広がる傾斜面とから成り、上記金属反射層は、上記傾斜面に被着されており、上記凹部の内周面は、上記絶縁基体の上面と上記傾斜面との間に、上記絶縁基体の一部が露出されてなる段差を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a light emitting element mounting package according to the present invention is configured such that an electrode of the light emitting element is electrically connected to an insulating base having a concave portion for mounting the light emitting element on an upper surface from a bottom surface of the concave portion to a lower surface of the insulating base. A light emitting element mounting package comprising: a wiring layer connected to the recess; and a metal reflective layer deposited on the inner peripheral surface of the recess so as to be spaced apart from the bottom surface of the recess. The surface is composed of a vertical surface formed on the bottom surface of the concave portion and an inclined surface extending outwardly from the upper surface of the insulating base to the upper surface of the insulating base, and the metal reflective layer is attached to the inclined surface. and, the inner circumferential surface of the recess, between the upper surface and the inclined surface of the insulating substrate, and wherein the Rukoto that having a stepped portion of the insulating substrate is exposed.

上記絶縁基体は、セラミックスであることが好ましい。上記垂直面は、上記発光素子の厚みより低いことが好ましい。   The insulating base is preferably a ceramic. The vertical plane is preferably lower than the thickness of the light emitting element.

本発明に係る発光装置は、上記発光素子搭載用パッケージと、上記凹部に収容され搭載されるとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、該発光素子を覆う透明樹脂と、を具備したことを特徴とする。   A light-emitting device according to the present invention includes the light-emitting element mounting package, a light-emitting element that is housed and mounted in the recess, and an electrode is electrically connected to the wiring layer, a transparent resin that covers the light-emitting element, It is characterized by comprising.

本願発明は、高視野角、高精細、小型薄型化、高信頼性を有する発光装置とすることができる。特に、請求項1の構成とすることによって、LEDチップからの光を効率よく反射させると共にモールド部材などとの密着性とが両立可能な発光装置とすることができる。したがって、コーティング樹脂とセラミックパッケージの密着性の向上による耐水性、温度サイクル時のストレス緩和等の効果を有する。   The invention of the present application can be a light-emitting device having a high viewing angle, high definition, small size, thinness, and high reliability. In particular, by adopting the configuration of claim 1, it is possible to provide a light-emitting device that can efficiently reflect light from the LED chip and achieve both compatibility with a mold member and the like. Therefore, it has effects such as water resistance due to improved adhesion between the coating resin and the ceramic package and stress relaxation during temperature cycling.

また、本願発明は、LEDチップからの光を反射する金属層をセラミックスなどとの密着性と反射性とに機能分離したものである。具体的には、金属粒子を第一の金属層とすることにより密着性を向上させることができる。また、凹部の内壁に設けられた第二の金属層は、光の反射効率を向上することができる。即ち、第一及び第二の金属層を設けることで、セラミックパッケージ内に進入していた光損失を低減できる。また、凹部内以外の発光が防止されるため、本発明にかかる発光装置をディスプレイとしたとき、ディスプレイなどのコントラストの向上が可能となった。   In the present invention, the metal layer that reflects light from the LED chip is functionally separated into adhesiveness and reflectivity with ceramics and the like. Specifically, adhesion can be improved by using metal particles as the first metal layer. In addition, the second metal layer provided on the inner wall of the recess can improve the light reflection efficiency. That is, by providing the first and second metal layers, the optical loss that has entered the ceramic package can be reduced. Further, since light emission other than in the concave portion is prevented, when the light emitting device according to the present invention is used as a display, it is possible to improve the contrast of the display or the like.

また、表面に金属材料を有する光反射部の部分とモールド部材である有機樹脂とは本来、密着性が悪いが、本願発明の内壁部の一部にセラミック素地部を設けることで、密着性を向上させ、熱応力を緩和させることが可能となる。これにより発光装置の封止気密性が向上し、温度サイクル時の熱ストレスによるモールド材の剥離が防止され、セラミックパッケージを使用した発光装置の信頼性の向上が期待できる。   In addition, the light reflecting portion having a metal material on the surface and the organic resin as the mold member are inherently poor in adhesion, but by providing a ceramic base portion on a part of the inner wall portion of the present invention, the adhesion can be improved. It is possible to improve and relieve thermal stress. Thereby, the sealing hermeticity of the light emitting device is improved, peeling of the mold material due to thermal stress during the temperature cycle is prevented, and improvement in reliability of the light emitting device using the ceramic package can be expected.

図1は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な上面図である。FIG. 1 is a schematic top view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device in one embodiment of the present invention. 図3は、本発明と比較のために示す従来の発光装置の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional light emitting device shown for comparison with the present invention. 図4は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing a light emitting device in one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the form shown below illustrates the light-emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not limit the light-emitting device to the following. Further, the size and positional relationship of the members shown in the drawings are exaggerated for clarity of explanation.

実施の形態1.
本願発明者は、種々の実験の結果、セラミックパッケージにおける凹部内の壁面の一部に光反射部を設け、該光反射部の周辺にセラミック素地部を光反射部から露出させることによって、モールド部材のセラミックパッケージからの剥離を抑制し、発光特性及び信頼性が飛躍的に向上しうることを見出し、本願発明を成すに至った。
Embodiment 1 FIG.
As a result of various experiments, the inventor of the present application has provided a light reflecting portion on a part of the wall surface in the concave portion of the ceramic package, and the ceramic base portion is exposed from the light reflecting portion around the light reflecting portion. It has been found that the peeling from the ceramic package can be suppressed and the light emission characteristics and the reliability can be dramatically improved, and the present invention has been achieved.

即ち、セラミック材料をパッケージに利用した発光装置において、その凹部を開口方向に内径が広くなるテーパー形状に加工し、入射される光を発光観測面方向に反射させる光反射部を、凹部を形成する内壁面の一部に設ける。このようにすることによって、セラミックを透過し発光観測面側に生じていたリング状の発光を抑制することができ、光反射部が入射する光を発光観測面方向に反射させるため、高放熱及び高輝度発光可能な発光装置を形成することができる。さらに、発光装置の主面方向から見て光反射部の周辺、例えば凹部の開口部付近にセラミック素地部を露出させ、あるいは該セラミック素地部を階段状の構造とする。また、セラミックパッケージの凹部内をモールド部材で封止し、モールド部材が少なくとも光反射部と露出させたセラミック素地部とを被覆するようにする。このような構造とすることにより、熱膨張によってモールド部材にかかる応力が光反射部の周囲に露出しているセラミック素地部にて打ち消し合って緩和されるため、モールド部材の剥離を防ぐことが可能である。   That is, in a light emitting device using a ceramic material for a package, the concave portion is processed into a tapered shape whose inner diameter is widened in the opening direction, and the concave portion is formed as a light reflecting portion that reflects incident light toward the light emission observation surface. Provided on a part of the inner wall. By doing so, it is possible to suppress ring-shaped light emission that has been transmitted through the ceramic and generated on the light emission observation surface side, and the light reflecting portion reflects light incident on the light emission observation surface side. A light-emitting device capable of emitting light with high luminance can be formed. Further, the ceramic base portion is exposed in the vicinity of the light reflecting portion, for example, in the vicinity of the opening of the concave portion as viewed from the main surface direction of the light emitting device, or the ceramic base portion has a stepped structure. Further, the concave portion of the ceramic package is sealed with a mold member so that the mold member covers at least the light reflecting portion and the exposed ceramic base portion. By adopting such a structure, the stress applied to the mold member due to thermal expansion is canceled by the ceramic base exposed at the periphery of the light reflecting portion, so that the mold member can be prevented from peeling off. It is.

ところで、セラミックと一体的に光反射部を形成させる場合は、高融点金属を用いることが好ましい。しかしながら、高融点金属は、LEDチップからの光を必ずしも効率よく反射するとは限らない。本願発明は、セラミックとの密着性と反射性とを機能分離させることにより効率よい発光と信頼性を達成することができる。また、開口部内壁表面の凹凸を選択することによりモールド部材との密着性をも制御することができ、樹脂の熱膨張時においてもモールド部材の剥離が少なく信頼性が高くなる。   By the way, when forming a light reflection part integrally with a ceramic, it is preferable to use a refractory metal. However, the refractory metal does not always reflect light from the LED chip efficiently. The present invention can achieve efficient light emission and reliability by functionally separating the adhesiveness and reflectivity with ceramics. Further, by selecting the unevenness on the surface of the inner wall of the opening, it is possible to control the adhesion with the mold member, and the reliability of the mold member is reduced even when the resin is thermally expanded.

実施の形態2.
さらに本願発明者らは、光反射部の周囲に露出させた第一のセラミック素地部とともに、発光装置の主面方向から見て光反射部の内側に、発光素子を包囲するように第二のセラミック素地部を設け、第一および第二のセラミック素地部が互いにほぼ平行な面を凹部内に少なくとも一対備えるように構成する。また、モールド部材は、少なくとも光反射部と第一および第二のセラミック素地部とを被覆するようにする。互いにほぼ平行な面をセラミック素地部に設けることにより、例えば傾斜させた光反射部等、光反射部の形状に関係なく、モールド部材にかかる種々の方向からの応力を緩和することができる。従って、このように構成することによって、モールド部材のセラミックパッケージからの剥離を抑制し、発光特性及び信頼性が飛躍的に向上しうることを見出し、本願発明を成すに至った。以下、本願発明の構成要件について種々詳述する。
Embodiment 2. FIG.
Furthermore, the inventors of the present application together with the first ceramic base exposed to the periphery of the light reflecting portion, the second light emitting element is enclosed inside the light reflecting portion as viewed from the main surface direction of the light emitting device. A ceramic base portion is provided, and the first and second ceramic base portions are configured to have at least one pair of substantially parallel surfaces in the recess. Further, the mold member covers at least the light reflecting portion and the first and second ceramic base portions. By providing surfaces substantially parallel to each other on the ceramic base portion, it is possible to relieve stress from various directions on the mold member regardless of the shape of the light reflecting portion such as an inclined light reflecting portion. Therefore, it has been found that such a configuration can suppress the peeling of the mold member from the ceramic package and dramatically improve the light emission characteristics and the reliability, and has led to the present invention. Hereinafter, various constituent requirements of the present invention will be described in detail.

[セラミックパッケージ]
本願発明に用いられるセラミックパッケージとは、外部環境などからLEDチップを保護するためにセラミック材料で形成されたものであり、凹部内にLEDチップが配置されると共にLEDチップと外部とを電気的に接続する部材が設けられたものである。具体的に、セラミック材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。特に、原料粉末の90〜96重量%がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が4〜10重量%添加され1500から1700℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の40〜60重量%がアルミナで焼結助剤として60〜40重量%の硼珪酸硝子、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され800〜1200℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。
[Ceramic package]
The ceramic package used in the present invention is formed of a ceramic material to protect the LED chip from the external environment or the like. The LED chip is disposed in the recess and the LED chip and the outside are electrically connected. A member to be connected is provided. Specifically, the ceramic material is preferably alumina, aluminum nitride, mullite or the like. In particular, 90 to 96% by weight of the raw material powder is alumina, and 4 to 10% by weight of viscosity, talc, magnesia, calcia, silica and the like are added as sintering aids and sintered in a temperature range of 1500 to 1700 ° C. 40-60% by weight of ceramics and raw material powder is alumina, and 60-40% by weight of borosilicate glass, cordierite, forsterite, mullite, etc. are added as sintering aids and sintered in the temperature range of 800-1200 ° C. And ceramics.

このようなパッケージは、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。パッケージ内の導体配線は、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミック焼成によって導体配線となる。貫通孔を有するグリーンシートを多層に張り合わせることなどによりLEDチップを載置する凹部を形成する。したがって、発光観測面側から見て円状、楕円状や孔径の異なるグリーンシートを積層することで階段状の開口部内壁などを形成することも可能である。さらに、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートと、種々の形状および大きさの貫通孔を有するグリーンシートを組み合わせることにより、開口方向に向かって内径が広くなる形状を有する凹部とすることができる。ここで、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートは、グリーンシートへの当接方向に狭くなる形状の刃を有する切削具を使用して切削加工により形成することが可能である。あるいは、通常の貫通孔を形成する際に使用する切削具のグリーンシート表面に対する当接角度を変化させることにより形成することが可能である。さらには、内径を段階的に変化させた貫通孔を有する複数枚のグリーンシートを重ね合わせ、取り敢えず階段状の内壁面を形成し、該階段状の内壁面に成型用金型を押し当て平滑面とすることにより、ある一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートを形成することが可能である。   Such a package can take various shapes at the green sheet stage before firing. The conductor wiring in the package is formed from a paste-like material in which a refractory metal such as tungsten or molybdenum is contained in a resin binder. By a method such as screen printing, a desired shape is obtained through a through hole provided in the paste-like material green sheet, and a conductor wiring is formed by ceramic firing. A recess for mounting the LED chip is formed by, for example, laminating green sheets having through holes in multiple layers. Therefore, it is possible to form a stepped inner wall of a stepped portion by stacking green sheets having different circular, elliptical, or hole diameters when viewed from the light emission observation surface side. Furthermore, by combining a green sheet having a through-hole whose inner diameter increases in a certain direction and a green sheet having a through-hole of various shapes and sizes, a concave portion having a shape whose inner diameter increases toward the opening direction; can do. Here, a green sheet having a through-hole whose inner diameter increases in a certain direction can be formed by cutting using a cutting tool having a blade having a shape that narrows in a contact direction with the green sheet. . Or it is possible to form by changing the contact angle with respect to the green sheet surface of the cutting tool used when forming a normal through-hole. Furthermore, a plurality of green sheets having through-holes whose inner diameters are changed in stages are overlapped to form a staircase inner wall for the time being, and a molding die is pressed against the staircase inner wall. By doing so, it is possible to form a green sheet having a through-hole whose inner diameter increases in a certain direction.

このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスパッケージとすることができる。また、Cr、MnO、TiO、Feなどをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。 After laminating such green sheets, a ceramic package can be obtained by sintering. Further, Cr 2 O 3, MnO 2 , etc. TiO 2, Fe 2 O 3 can also be a dark color by incorporating in the green sheet itself.

パッケージの凹部は、LEDチップや導電性ワイヤなどを内部に配置させるものである。したがって、LEDチップをダイボンド機器などで直接積載などすると共にLEDチップとの電気的接続をワイヤボンディングなどで採れるだけの十分な大きさがあれば良い。凹部は、所望に応じて2以上の複数設けることができる。具体的には、16×16や24×24のドットマトリックスや直線状など種々選択させることもできる。凹部のドットピッチが4mm以下の高細密の場合には、砲弾型LEDランプを搭載する場合と比較して大幅にドットピッチが縮小したものとすることができる。また、本願発明の構成では、このような高細密においてもLEDチップからの放熱性に関連する種々の問題を解決できる。LEDチップとパッケージ底部との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンLEDチップなど配線と電気的に接続させるためにはAgペースト、ITOペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。また、発光素子は、露出しているセラミック素地部に絶縁性接着剤を介して直接固定されてもよい。このように構成することによって、発光素子は、導体配線に絶縁性接着剤を介して固定する場合と比較してセラミックパッケージに対し強固に固定される。   The concave portion of the package is for placing an LED chip, a conductive wire, or the like inside. Therefore, it is sufficient that the LED chip is large enough to be directly mounted on a die-bonding device or the like and to be electrically connected to the LED chip by wire bonding or the like. Two or more recesses can be provided as desired. Specifically, various selections such as a 16 × 16 or 24 × 24 dot matrix or a linear shape can be made. When the dot pitch of the recesses is high and fine with 4 mm or less, the dot pitch can be greatly reduced as compared with the case where a bullet-type LED lamp is mounted. Further, with the configuration of the present invention, various problems related to heat dissipation from the LED chip can be solved even in such a high density. Adhesion between the LED chip and the bottom of the package can be performed with a thermosetting resin or the like. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, etc. are mentioned. In addition, Ag paste, ITO paste, carbon paste, metal bump, or the like can be used for electrical connection with wiring such as a face-down LED chip. Further, the light emitting element may be directly fixed to the exposed ceramic base portion via an insulating adhesive. By comprising in this way, a light emitting element is firmly fixed with respect to a ceramic package compared with the case where it fixes to a conductor wiring via an insulating adhesive agent.

[光反射部102]
光反射部102は、セラミックパッケージの主面側(発光観測面側)において、凹部を形成する内壁面の一部に対して設けられ、セラミックパッケージのセラミック素地部と直接接し第二の金属層の下地となる第一の金属層と、LEDチップから放出された光を反射させ効率よく外部に取り出すための反射機能を有する第二の金属層とを含む。以下、第一の金属層と第二の金属層について詳述する。
[Light Reflector 102]
The light reflecting portion 102 is provided on a part of the inner wall surface forming the recess on the main surface side (light emission observation surface side) of the ceramic package, and is in direct contact with the ceramic base portion of the ceramic package. A first metal layer serving as a base and a second metal layer having a reflection function for reflecting light emitted from the LED chip and efficiently extracting the light to the outside are included. Hereinafter, the first metal layer and the second metal layer will be described in detail.

(第一の金属層)
第一の金属層は、セラミックパッケージに直接接して形成されると共に第二の金属層を形成させる下地となるものである。したがって、セラミック焼成と同時に形成される第一の金属層は、セラミック形成時に溶融しないことが必要となる。このような第一の金属層に用いられる高融点金属としては、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。これらの金属粒子を樹脂ペーストに混合させグリーンシートの凹部内壁に塗布或いは印刷などし、グリーンシートと共に焼成することによって第一の金属層を形成することができる。金属粒子の粒径を制御することによってセラミックや第一の金属層上に形成される第二の金属層さらには、その上に形成されるモールド部材との密着性をも制御することができる。第一の金属層に用いられる金属粒径によって、その上に形成される第二の金属層の表面粗さも制御することができる。そのため、第一の金属層に含有される金属粒子の粒径としては、0.3から100μmであることが好ましく、1から20μmがより好ましい。
(First metal layer)
The first metal layer is formed in direct contact with the ceramic package and serves as a base on which the second metal layer is formed. Therefore, it is necessary that the first metal layer formed simultaneously with the ceramic firing does not melt when the ceramic is formed. Examples of the refractory metal used for the first metal layer include tungsten, chromium, titanium, cobalt, molybdenum, and alloys thereof. The first metal layer can be formed by mixing these metal particles with a resin paste, coating or printing on the inner wall of the concave portion of the green sheet, and firing together with the green sheet. By controlling the particle size of the metal particles, the adhesion between the ceramic and the second metal layer formed on the first metal layer, and the mold member formed thereon can be controlled. The surface roughness of the second metal layer formed thereon can be controlled by the metal particle size used in the first metal layer. Therefore, the particle size of the metal particles contained in the first metal layer is preferably 0.3 to 100 μm, and more preferably 1 to 20 μm.

また、内壁面をスクリーン印刷する以外の反射導体層形成の方法としては、グリーンシートの開口部に完全に導体ペーストを流入し埋め込んだ後、内壁に導体層を残す範囲で開口部中心をレーザで穴開けする方法を用いても良い。この場合、レーザ光源としては、炭酸ガスレーザー及びYAGレーザ、エキシマレーザなどが好適に挙げられる。さらに、第一の金属層は、必ずしも内壁の全面に形成させる必要はない。部分的に第一の金属層及び第二の金属層を形成させないことにより所望方向のみ光の反射をさせる。金属層が形成されていない部位は、セラミックを透過して光が広がったように見える。このように内壁に形成させる金属層を部分的に形成させることによって視野角を所望方向に広げることもできる。また、導体配線を構成する高融点金属含有の樹脂ペーストを内壁に塗布などすることにより光反射部を構成する第一の金属層として形成することもできる。   As a method of forming a reflective conductor layer other than screen printing the inner wall surface, the center of the opening is laser-exposed within a range in which the conductor layer is left on the inner wall after the conductor paste is completely poured and embedded in the opening of the green sheet. You may use the method of drilling. In this case, preferred examples of the laser light source include a carbon dioxide laser, a YAG laser, and an excimer laser. Furthermore, the first metal layer is not necessarily formed on the entire inner wall. By partially not forming the first metal layer and the second metal layer, light is reflected only in a desired direction. The part where the metal layer is not formed seems to transmit light through the ceramic. Thus, by partially forming the metal layer to be formed on the inner wall, the viewing angle can be expanded in a desired direction. Moreover, it can also form as a 1st metal layer which comprises a light reflection part by apply | coating the high melting point metal containing resin paste which comprises conductor wiring to an inner wall.

(第二の金属層)
本願発明の第二の金属層は、第一の金属層上に形成させるものであって、LEDチップから放出された光を効率よく外部に取り出すための反射機能を有するものである。このような第二の金属層は、第一の金属層上にメッキや蒸着などを利用して比較的簡単に形成させることができる。第二の金属層として具体的には、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウムやそれらの合金、それらの多層膜などLEDチップから放出された光に対して90%以上の反射率を有する金属が好適に挙げられる。
(Second metal layer)
The second metal layer of the present invention is formed on the first metal layer and has a reflection function for efficiently taking out the light emitted from the LED chip to the outside. Such a second metal layer can be formed relatively easily on the first metal layer using plating, vapor deposition, or the like. Specifically, the second metal layer has a reflectance of 90% or more with respect to the light emitted from the LED chip, such as gold, silver, platinum, copper, aluminum, nickel, palladium and alloys thereof, and multilayer films thereof. The metal which has is mentioned suitably.

第二の金属層は、セラミックパッケージ内に配線された導体配線パターンの表面処理と同時に形成させることもできる。即ち、セラミック パッケージに設けられた導体配線に半田接続性などを考慮してNi/Ag又はNi/Auを第二の金属層形成と同時にメッキさせる場合もある。また、第二の金属層の形成と導電配線の表面とを別々に電気メッキを行っても良い。凹部の底面に配されている導電配線の表面を第二の金属層にて被覆することによって、LEDチップの下方における光の損失を抑制することができる。   The second metal layer can be formed simultaneously with the surface treatment of the conductor wiring pattern wired in the ceramic package. That is, there are cases where Ni / Ag or Ni / Au is plated simultaneously with the formation of the second metal layer in consideration of solder connectivity etc. on the conductor wiring provided in the ceramic package. Alternatively, the formation of the second metal layer and the surface of the conductive wiring may be separately electroplated. By covering the surface of the conductive wiring disposed on the bottom surface of the concave portion with the second metal layer, it is possible to suppress light loss below the LED chip.

[LEDチップ103]
本願発明に用いられるLEDチップ103は、基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
[LED chip 103]
As the LED chip 103 used in the present invention, a substrate in which a semiconductor such as GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, and AlInGaN is formed as a light emitting layer on a substrate is used. . Examples of the semiconductor structure include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a hetero structure, and a double hetero structure. Various emission wavelengths can be selected from ultraviolet light to infrared light depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. The light emitting layer may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure which is a thin film in which a quantum effect is generated.

野外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用できることは言うまでもない。   When considering use in the outdoors, it is preferable to use a gallium nitride compound semiconductor as a semiconductor material capable of forming a high-luminance light-emitting element. In red, gallium / aluminum / arsenic semiconductors and aluminum / indium / gallium are used. -Although it is preferable to use a phosphorus-type semiconductor, it cannot be overemphasized that it can utilize variously according to a use.

窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnOやGaN単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いたLEDチップ例を示す。サファイヤ基板上にGaN、AlN等のバッファー層を形成する。その上にN或いはP型のGaNである第1のコンタクト層、量子効果を有するInGaN薄膜である活性層、P或いはN型のAlGaNであるクラッド層、P或いはN型のGaNである第2のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。   When a gallium nitride compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, or GaN single crystal is used for the semiconductor substrate. A sapphire substrate is preferably used to form gallium nitride with good crystallinity with high productivity. An example of an LED chip using a nitride compound semiconductor is shown. A buffer layer such as GaN or AlN is formed on the sapphire substrate. A first contact layer made of N or P-type GaN, an active layer made of an InGaN thin film having a quantum effect, a clad layer made of P or N-type AlGaN, and a second contact made of P or N-type GaN. It can be set as the structure which formed the contact layer in order. Gallium nitride-based compound semiconductors exhibit N-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired N-type gallium nitride semiconductor such as improving luminous efficiency, Si, Ge, Se, Te, C, etc. are preferably introduced as appropriate as N-type dopants.

一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、P型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいためP型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハを所望の大きさに切断することによってLEDチップを形成させることができる。   On the other hand, when a P-type gallium nitride semiconductor is formed, a P-type dopant such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, or Ba is doped. Since a gallium nitride based semiconductor is difficult to be converted into a P-type simply by doping with a P-type dopant, it is necessary to make it P-type by annealing it by heating in a furnace, low electron beam irradiation, plasma irradiation or the like after introducing the P-type dopant. The semiconductor wafer thus formed is partially etched to form positive and negative electrodes. Thereafter, the LED chip can be formed by cutting the semiconductor wafer into a desired size.

こうしたLEDチップは、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能なLEDチップを2個、青色系及び赤色色系が発光可能なLEDチップをそれぞれ1個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色系の発光波長が495nmから565nm、青色系の発光波長が430nmから490nmであることが好ましい。本発明の発光装置において白色系の混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は400nm以上530nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、450nm以上475nm以下がさらに好ましい。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより400nmより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることもできる。   A plurality of such LED chips can be used as appropriate, and the color mixing property in white display can be improved by the combination thereof. For example, two LED chips that can emit green light and one LED chip that can emit blue and red light can be used. In order to use as a full color light emitting device for a display device, it is preferable that a red light emission wavelength is 610 nm to 700 nm, a green light emission wavelength is 495 nm to 565 nm, and a blue light emission wavelength is 430 nm to 490 nm. In the light emitting device of the present invention, in the case where white mixed color light is emitted, the emission wavelength of the light emitting element should be 400 nm or more and 530 nm or less in consideration of the complementary color relationship with the emission wavelength from the fluorescent material, deterioration of the translucent resin, and the like. Preferably, it is 420 nm or more and 490 nm or less. In order to further improve the excitation and emission efficiency of the light emitting element and the fluorescent material, 450 nm or more and 475 nm or less are more preferable. Note that a light-emitting element having a main light emission wavelength in an ultraviolet region shorter than 400 nm or a short wavelength region of visible light can be used in combination with a member that is relatively difficult to be deteriorated by ultraviolet rays.

[モールド部材107]
モールド部材とは、セラミックパッケージの開口部内に配されるものであり外部環境からの外力や水分などからLEDチップを保護すると共にLEDチップからの光を効率よく外部に放出させるためのものである。このような、モールド部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。高密度にLEDチップを配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤの断線などを考慮しエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらの組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、モールド部材中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、LEDチップからの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質を含有させることもできる。
[Mold member 107]
The mold member is disposed in the opening of the ceramic package, and protects the LED chip from external force and moisture from the external environment and efficiently emits light from the LED chip to the outside. As a specific material constituting such a mold member, a transparent resin or glass having excellent weather resistance such as epoxy resin, urea resin, silicone, or the like is preferably used. When the LED chips are arranged at a high density, it is more preferable to use an epoxy resin, a silicone resin, or a combination thereof in consideration of disconnection of the conductive wire due to thermal shock. Further, a diffusing agent may be contained in the mold member in order to further increase the viewing angle. As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like is preferably used. Moreover, an organic or inorganic coloring dye or coloring pigment can be contained for the purpose of cutting an undesired wavelength. Furthermore, a fluorescent material that converts the wavelength of at least part of the light from the LED chip can also be included.

[蛍光物質]
本願発明に用いられる蛍光物質は、発光素子から放出された可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。本実施の形態における蛍光物質は、上述したモールド部材中に含有される他、モールド部材とは別にLEDチップを覆うように設けられるコーティング部材の中や、LEDチップをパッケージに固定するための絶縁性接着剤(例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、硝子のような透光性無機部材)の中に含有される。また、本実施の形態における蛍光物質は、モールド部材の表面を被覆するように設けられる他、モールド部材の表面および発光素子から間隔を設けた位置に、蛍光体を含む層としてモールド部材中に設けることもできる。
[Fluorescent substance]
The fluorescent material used in the present invention absorbs part of visible light and ultraviolet light emitted from the light emitting element, and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. In addition to being contained in the above-described mold member, the fluorescent material in the present embodiment is in a coating member provided so as to cover the LED chip separately from the mold member, or an insulating property for fixing the LED chip to the package It is contained in an adhesive (for example, a translucent inorganic member such as epoxy resin, silicone resin, glass). In addition to being provided so as to cover the surface of the mold member, the fluorescent substance in the present embodiment is provided in the mold member as a layer containing a phosphor at a position spaced from the surface of the mold member and the light emitting element. You can also

本実施の形態に用いられる蛍光体としては、少なくともLEDチップの半導体発光層から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体をいい、該蛍光体を固着させる結着剤とともに波長変換部材とされる。   The phosphor used in the present embodiment is a phosphor that emits light that has been wavelength-converted and excited by light emitted from at least the semiconductor light emitting layer of the LED chip, together with a binder that fixes the phosphor. The wavelength conversion member is used.

LEDチップが発光した光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、LEDチップからの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の3原色(赤色系、緑色系、青色系)に相当する場合やLEDチップが発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。   When the light emitted from the LED chip and the light emitted from the phosphor are in a complementary color relationship, white mixed color light can be emitted by mixing each light. Specifically, the light emitted from the LED chip and the phosphor light excited and emitted thereby correspond to the three primary colors of light (red, green, and blue), or the blue light emitted from the LED chip. And yellow light of a phosphor that is excited to emit light.

発光装置の発光色は、蛍光体と蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、蛍光体の沈降時間、蛍光体の形状などを種々調整すること及びLEDチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光装置の発光観測面側からは、LEDチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。   The emission color of the light emitting device can be adjusted by variously adjusting the ratio of the phosphor and various members such as glass and inorganic members such as glass, the settling time of the phosphor, the shape of the phosphor, and the LED chip. By selecting the emission wavelength, it is possible to provide an arbitrary white color tone such as a light bulb color. From the light emission observation surface side of the light emitting device, it is preferable that the light from the LED chip and the light from the phosphor are efficiently transmitted through the mold member.

具体的な蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」と呼ぶことがある。)が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)などが好ましい。 Specific phosphors include cadmium zinc sulfide activated with copper and yttrium / aluminum / garnet phosphor (hereinafter sometimes referred to as “YAG phosphor”) activated with cerium. It is done. In particular, at the time of high luminance and long-term use (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1, where, Re Is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La).

(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm付近などにさせることができる。また、発光ピークも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。 (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce phosphor, for garnet structure, heat, resistant to light and moisture, the peak of the excitation spectrum can be like in the vicinity of 470nm Can do. In addition, the emission peak is in the vicinity of 530 nm, and a broad emission spectrum that extends to 720 nm can be provided.

本実施の形態における発光装置における蛍光物質として、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Al、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。 Two or more kinds of phosphors may be mixed as the phosphor in the light emitting device in this embodiment. That, Al, Ga, Y, the content of La and Gd and Sm are two or more kinds of (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: by mixing Ce phosphor RGB wavelength components can be increased. At present, there are variations in the emission wavelength of the semiconductor light emitting device, so that two or more kinds of phosphors can be mixed and adjusted to obtain a desired white mixed color light or the like. Specifically, by adjusting the amount of phosphors having different chromaticity points in accordance with the emission wavelength of the light emitting element, the arbitrary points on the chromaticity diagram connected between the phosphors and the light emitting element are caused to emit light. be able to.

このような蛍光体は、気相や液相中に分散させ均一に放出させることができる。気相や液相中での蛍光体は、自重によって沈降する。特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。   Such a phosphor can be dispersed in a gas phase or a liquid phase and released uniformly. The phosphor in the gas phase or liquid phase is precipitated by its own weight. In particular, in a liquid phase, a layer having a phosphor with higher uniformity can be formed by allowing the suspension to stand. A desired amount of phosphor can be formed by repeating a plurality of times as desired.

以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。ここで本発明において、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定し得られるものである。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定し得られたものである。   Two or more kinds of phosphors formed as described above may be present in a single-layer wavelength conversion member on the surface of the light-emitting device, or one or two of each of the two-layer wavelength conversion member. There may be more than one type. In this way, white light can be obtained by mixing colors from different types of phosphors. In this case, it is preferable that the average particle diameters and shapes of the phosphors are similar in order to better mix the light emitted from the phosphors and reduce color unevenness. Here, in the present invention, the particle size of the phosphor is a value obtained by a volume-based particle size distribution curve, and the volume-based particle size distribution curve can be obtained by measuring the particle size distribution of the phosphor by a laser diffraction / scattering method. It is. Specifically, in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 70%, the phosphor is dispersed in a sodium hexametaphosphate aqueous solution having a concentration of 0.05%, and a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) It was obtained by measuring in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm.

本実施の形態において使用される蛍光体は、YAG系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。   The phosphor used in the present embodiment is a combination of an aluminum garnet phosphor typified by a YAG phosphor and a phosphor capable of emitting red light, particularly a nitride phosphor. Can also be used. Hereinafter, each phosphor will be described in detail.

(アルミニウム・ガーネット系蛍光体)
本実施の形態に用いられるアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Alを含み、かつY、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、LEDチップから発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。例えば、上述したYAG系蛍光体の他、Tb2.95Ce0.05Al12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al12等が挙げられる。これらのうち、本実施の形態において、特にYを含み、かつCeあるいはPrで付活され組成の異なる2種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が利用される。
(Aluminum / garnet phosphor)
The aluminum garnet phosphor used in the present embodiment includes Al and at least one element selected from Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm, and Ga and In. It is a phosphor that contains one selected element and is activated by at least one element selected from rare earth elements, and is a phosphor that emits light when excited by visible light or ultraviolet light emitted from an LED chip. . For example, in addition to the YAG phosphor described above, Tb 2.95 Ce 0.05 Al 5 O 12 , Y 2.90 Ce 0.05 Tb 0.05 Al 5 O 12 , Y 2.94 Ce 0.05 Pr 0.01 Al 5 O 12, Y 2.90 Ce 0.05 Pr 0.05 Al 5 O 12 and the like. Among these, in the present embodiment, two or more yttrium / aluminum oxide phosphors containing Y and activated by Ce or Pr and having different compositions are used.

発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系及び赤色系の光と、或いは、黄色系の光であってより緑色系及びより赤色系の光を混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。   Blue light emitted from a light emitting element using a nitride compound semiconductor in the light emitting layer and green light and red light emitted from a phosphor whose body color is yellow to absorb blue light, or When yellow light and green light and red light are mixedly displayed, a desired white light emission color display can be performed.

本実施の形態に用いられるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である緑色系が発光可能なYAG系蛍光体では、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpも510nm付近にあり700nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なYAG系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpが600nm付近にあり750nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。   The cerium-activated yttrium / aluminum oxide phosphor used in the present embodiment, which is a green-based YAG phosphor capable of emitting light, has a garnet structure and is resistant to heat, light and moisture, and is excited and absorbed. The peak wavelength of the spectrum can be in the vicinity of 420 nm to 470 nm. Also, the emission peak wavelength λp is near 510 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 700 nm. On the other hand, the YAG phosphor that emits red light, which is an yttrium-aluminum oxide phosphor activated by cerium, has a garnet structure, is resistant to heat, light and moisture, and has a peak wavelength of 420 nm in the excitation absorption spectrum. To about 470 nm. Further, the emission peak wavelength λp is in the vicinity of 600 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 750 nm.

(窒化物系蛍光体)
本実施の形態における蛍光物質は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体とすることができる。また、本実施の形態に用いられる窒化物系蛍光体としては、LEDチップから発光された可視光、紫外線、及びYAG系蛍光体からの発光を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。
(Nitride phosphor)
The fluorescent material in the present embodiment contains N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf And a nitride-based phosphor activated with at least one element selected from rare earth elements. The nitride-based phosphor used in the present embodiment refers to a phosphor that emits light when excited by absorbing visible light, ultraviolet light, and light emitted from the YAG-based phosphor emitted from the LED chip.

以上のようにして形成されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体および窒化物系蛍光体に代表される赤色系の光を発光可能な蛍光体は、発光素子の周辺において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。この場合、窒化物系蛍光体は、YAG系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収してしまうことを考慮して、窒化系蛍光体がYAG系蛍光体より発光素子に近い位置に配置されるように波長変換部材を形成することが好ましい。このように構成することによって、YAG蛍光体により波長変換された光の一部が窒化物系蛍光体に吸収されてしまうことがなくなり、YAG系蛍光体と窒化物系蛍光体とを混合して含有させた場合と比較して、混色光の演色性を向上させることができる。   The phosphors capable of emitting red light typified by aluminum / garnet phosphors and nitride phosphors formed as described above are two layers in the wavelength conversion member composed of one layer around the light emitting element. One or more types may be present, or one type or two or more types may be present in the two-layer wavelength conversion member. In this case, considering that the nitride-based phosphor absorbs part of the light whose wavelength has been converted by the YAG-based phosphor, the nitride-based phosphor is closer to the light emitting element than the YAG-based phosphor. It is preferable to form the wavelength conversion member so as to be disposed. With this configuration, a part of the light wavelength-converted by the YAG phosphor is not absorbed by the nitride phosphor, and the YAG phosphor and the nitride phosphor are mixed. Compared with the case where it contains, the color rendering property of mixed-color light can be improved.

(アルカリ土類金属塩)
本実施の形態における発光装置は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。
(Alkaline earth metal salt)
The light-emitting device in this embodiment mode uses alkaline earth activated by europium as a phosphor that absorbs part of light emitted from a light-emitting element and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. It can also have a metal silicate.

[導電性ワイヤ104]
パッケージ凹部内に形成された導体配線105とLEDチップ103の電極との接続は、導電性ワイヤや、導電性部材を介してLEDチップ103の電極を導体配線105に対向させることにより行うことができる。導電性ワイヤ104としては、LEDチップ103の電極とセラミックパッケージ内に設けられた導体配線105とを接続させる電気的接続部材の1種であり、オーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては0.01cal/cm/cm/℃以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/cm/cm/℃以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤの直径は、好ましくは、Φ10μm以上、Φ45μm以下である。このような導電性ワイヤとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、各LEDチップの電極と、基板に設けられた導電性パターンなどと、をワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。
[Conductive wire 104]
Connection between the conductor wiring 105 formed in the package recess and the electrode of the LED chip 103 can be performed by making the electrode of the LED chip 103 face the conductor wiring 105 through a conductive wire or a conductive member. . The conductive wire 104 is a kind of electrical connection member that connects the electrode of the LED chip 103 and the conductor wiring 105 provided in the ceramic package, and has ohmic properties, mechanical connectivity, electrical conductivity, and heat. What has good conductivity is required. The thermal conductivity is preferably 0.01 cal / cm 2 / cm / ° C. or higher, more preferably 0.5 cal / cm 2 / cm / ° C. or higher. In consideration of workability and the like, the diameter of the conductive wire is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less. Specific examples of such conductive wires include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum, and alloys thereof. Such a conductive wire can easily connect an electrode of each LED chip and a conductive pattern provided on the substrate by a wire bonding apparatus.

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。   Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.

本発明の実施例1を、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な上面図である。また、図2は、図1のC−C‘における断面図である。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic top view of a light emitting device using a ceramic package according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.

本実施例におけるセラミックパッケージは、基板となるセラミック素地部202と、開口方向に向かって広くなる形状を有するセラミック素地部204と、セラミック素地部202とセラミック素地部204との間に設けられるセラミック素地部203と、パッケージの開口部を階段状の形状とするセラミック素地部205とを有する。基板となるセラミック素地部202は、スルーホールを有し、LEDチップ103に電力を供給するための導体配線105がパッケージの凹部底面からスルーロールを介して発光装置の実装面側に延在している。さらに、発光装置の実装面側に延在した導体配線は外部電極と接続する。セラミック素地部204は、開口方向に向かって広くなる形状となっており、パッケージの凹部を形成する内壁を有し、内壁に対して光反射部102が設けられている。セラミック素地部203は、該光反射部102を導体配線105から絶縁分離するとともに、露出された内壁面がパッケージ凹部底面に隣接している。セラミック素地部205は、開口部の内径がセラミック素地部204の内径より大きくされ、セラミック素地部204の一部が露出するような段差をセラミックパッケージの開口部に形成する。また、本実施例における発光装置は、発光装置の主面方向から見ると、光反射部102の周囲に露出している第一のセラミック素地部106aを有する。第一のセラミック素地部106aは、セラミック素地部204の上面およびセラミック素地部205の壁面によって形成されている。さらに、図2に示されるように、凹部内を封止するモールド部材が、光反射部102と第一のセラミック素地部106aとを被覆している。   The ceramic package according to the present embodiment includes a ceramic base portion 202 serving as a substrate, a ceramic base portion 204 having a shape that widens in the opening direction, and a ceramic base provided between the ceramic base portion 202 and the ceramic base portion 204. Part 203 and a ceramic base part 205 having a stepped shape in the opening of the package. The ceramic base portion 202 serving as a substrate has a through hole, and a conductor wiring 105 for supplying power to the LED chip 103 extends from the bottom surface of the concave portion of the package to the mounting surface side of the light emitting device via the through roll. Yes. Further, the conductor wiring extending to the mounting surface side of the light emitting device is connected to the external electrode. The ceramic base portion 204 has a shape that becomes wider toward the opening direction, has an inner wall that forms a recess of the package, and the light reflecting portion 102 is provided on the inner wall. The ceramic base portion 203 insulates and separates the light reflecting portion 102 from the conductor wiring 105, and the exposed inner wall surface is adjacent to the bottom surface of the package recess. The ceramic base portion 205 has an opening having an inner diameter larger than the inner diameter of the ceramic base portion 204 and forms a step in the opening portion of the ceramic package such that a part of the ceramic base portion 204 is exposed. In addition, the light emitting device according to the present embodiment includes the first ceramic base portion 106a exposed around the light reflecting portion 102 when viewed from the main surface direction of the light emitting device. The first ceramic base portion 106 a is formed by the upper surface of the ceramic base portion 204 and the wall surface of the ceramic base portion 205. Further, as shown in FIG. 2, a mold member for sealing the inside of the recess covers the light reflecting portion 102 and the first ceramic base portion 106a.

導体配線105は、まず、タングステン(平均粒径約1μm)含有の樹脂ペースト(粘度約30000ps)をスクリーン印刷させることにより形成され、さらに表面がAgにより被覆されている。また、導体配線105は、セラミック基板202のスルーホール201を介してセラミックパッケージの実装面側の導体配線105と接続されている。このようにすることにより、LEDチップ103からの光が導体配線105の表面にて反射されパッケージの開口方向に進行するため、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。   The conductor wiring 105 is first formed by screen-printing a resin paste (viscosity of about 30000 ps) containing tungsten (average particle diameter of about 1 μm), and the surface is further covered with Ag. The conductor wiring 105 is connected to the conductor wiring 105 on the mounting surface side of the ceramic package through the through hole 201 of the ceramic substrate 202. By doing so, light from the LED chip 103 is reflected on the surface of the conductor wiring 105 and travels in the opening direction of the package, so that the light extraction efficiency of the light emitting device can be improved.

LEDチップ103は、パッケージの凹部底面に設けられる導体配線105の表面に絶縁性接着剤を介して固着される。さらに、第一のセラミック素地部106a、光反射部102、導体配線105、導電性ワイヤ104、及びLEDチップ103は、モールド部材107にて封止されている。   The LED chip 103 is fixed to the surface of the conductor wiring 105 provided on the bottom of the recess of the package via an insulating adhesive. Further, the first ceramic base portion 106 a, the light reflecting portion 102, the conductor wiring 105, the conductive wire 104, and the LED chip 103 are sealed with a mold member 107.

以下、本実施例にかかるセラミックスパッケージの形成について説明する。アルミナを主成分としたグリーンシートを所定のサイズで切り出し、パンチングマシーンを使用して通常の方法で0.3mφのスルーホール201を形成する。次に、発光装置の実装面側からスクリーン印刷法によりタングステン導体ペーストでスルーホール201の孔を埋め、導体配線105の部分の印刷を行う。最後に、LEDチップ103を載置する側の導体配線105の表面をAgにて被覆し、セラミック基板202として焼成されるグリーンシートを形成する。   Hereinafter, formation of the ceramic package according to the present example will be described. A green sheet mainly composed of alumina is cut out to a predetermined size, and a 0.3 mφ through hole 201 is formed by a normal method using a punching machine. Next, the hole of the through hole 201 is filled with a tungsten conductor paste by screen printing from the mounting surface side of the light emitting device, and the portion of the conductor wiring 105 is printed. Finally, the surface of the conductor wiring 105 on the side where the LED chip 103 is placed is covered with Ag, and a green sheet to be fired as the ceramic substrate 202 is formed.

次に、導体配線、LEDチップを収めることが可能な大きさの貫通孔をパンチングマシーンにより設けたグリーンシートを形成する。形成されたグリーンシートは、発光観測面方向から見て、光反射部の内側に形成されるセラミック素地部となるものである。また、該グリーンシートは、第一の金属層と導体配線パターンの電気的絶縁のためにも設けられる。   Next, a green sheet in which a through hole having a size capable of accommodating the conductor wiring and the LED chip is provided by a punching machine is formed. The formed green sheet becomes a ceramic base portion formed inside the light reflecting portion when viewed from the light emission observation surface direction. The green sheet is also provided for electrical insulation between the first metal layer and the conductor wiring pattern.

次に、一方の開口方向に内径が広くなる貫通孔を有するグリーンシートを切削加工により形成する。形成されたグリーンシートは、光反射部102を有するセラミック素地部204となる。また、セラミック素地部204の内径の最大値より大きい内径の貫通孔を有するグリーンシートを形成する。形成されたグリーンシートは、光反射部102の外側に形成されるセラミック素地部205となるものである。セラミック素地部205の内壁面は、セラミック素地部204の上面とともに凹部の開口部において階段状の第一のセラミック素地部106aを形成する。   Next, a green sheet having a through hole whose inner diameter is widened in one opening direction is formed by cutting. The formed green sheet becomes a ceramic base portion 204 having the light reflecting portion 102. Further, a green sheet having a through hole having an inner diameter larger than the maximum inner diameter of the ceramic base portion 204 is formed. The formed green sheet becomes the ceramic base portion 205 formed outside the light reflecting portion 102. The inner wall surface of the ceramic base portion 205 forms a step-like first ceramic base portion 106 a at the opening of the recess together with the upper surface of the ceramic base portion 204.

以上のように形成された複数枚のグリーンシートを、該貫通孔の中心を揃えた状態で重ね合わせ、真空中で加熱プレスしパッケージの開口部を仮形成する。開口部が形成された後、開口部の内壁の一部に第一の金属層を構成させるタングステン樹脂ペーストを塗布する。第一の金属層には、配線層に用いるものと同様のタングステン粒子を用いる。なお、第一の金属層と導体配線パターンの電気的絶縁のため、グリーンシートは厚さ150μm程度で反射率が低下しないように構成する。   A plurality of green sheets formed as described above are stacked in a state where the centers of the through holes are aligned, and heated and pressed in a vacuum to temporarily form an opening of the package. After the opening is formed, a tungsten resin paste that constitutes the first metal layer is applied to a part of the inner wall of the opening. For the first metal layer, tungsten particles similar to those used for the wiring layer are used. In order to electrically insulate the first metal layer from the conductor wiring pattern, the green sheet is configured to have a thickness of about 150 μm so that the reflectance does not decrease.

これを焼結させることによって第一の金属層を有するセラミックス パッケージを構成する。次に第二の金属層として第一の金属層及び導体配線パターンの露出表面にそれぞれNi/Ag多層膜を電気メッキする。これにより開口部径2.0mmφ、開口部深さ0.8mm、のセラミック パッケージを形成する。セラミックパッケージから外部電極との電気的取り出しは、金属コバールによる接続ピンを銀ロウ接続により形成する。   By sintering this, a ceramic package having a first metal layer is formed. Next, a Ni / Ag multilayer film is electroplated on the exposed surfaces of the first metal layer and the conductor wiring pattern as the second metal layer, respectively. As a result, a ceramic package having an opening diameter of 2.0 mmφ and an opening depth of 0.8 mm is formed. For electrical extraction from the ceramic package with the external electrode, a connection pin made of metal Kovar is formed by silver solder connection.

一方、半導体発光素子であるLEDは、主発光ピークが450nmのInGaN半導体とする。LEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成する。ドーパントガスとしてSiHとCpMgと、を切り替えることによってN型導電性を有する窒化ガリウム半導体とP型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成しPN接合を形成する。(なお、P型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。)
エッチングによりPN各半導体表面を露出させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形成する。こうして出来上がった半導体ウエハに対してスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてLEDチップとする。この青色系が発光可能なLEDチップ103をエポキシ樹脂でセラミック パッケージ開口部内の所定底辺にダイボンディング後、熱硬化により固定させる。その後、金線を導電性ワイヤ104として用い、LEDチップの各電極と、セラミック素地部202上の導体配線105とにワイヤ−ボンディングさせることにより電気的接続をとる。モールド部材107の形成材料としてシリコーン樹脂をLEDチップが配置された凹部内に注入する。このとき、シリコーン樹脂が、第一のセラミック素地部106aおよび光反射部102の上にあるように注入する。注入後、シリコーン樹脂を150℃1.5時間で硬化させ、第一のセラミック素地部106aおよび光反射部102の上にモールド部材107を形成する。
On the other hand, an LED which is a semiconductor light emitting element is an InGaN semiconductor having a main light emission peak of 450 nm. For LED chips, a TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas, and a dopant gas are allowed to flow along with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a gallium nitride compound semiconductor film is formed by MOCVD. To form. By switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as dopant gases, a gallium nitride semiconductor having N-type conductivity and a gallium nitride semiconductor having P-type conductivity are formed to form a PN junction. (The P-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.)
After exposing the surface of each PN semiconductor by etching, each electrode is formed by sputtering. After a scribe line is drawn on the semiconductor wafer thus completed, it is divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element. The LED chip 103 capable of emitting blue light is die-bonded to a predetermined bottom in the ceramic package opening with an epoxy resin, and then fixed by thermosetting. Thereafter, using a gold wire as the conductive wire 104, electrical connection is established by wire-bonding each electrode of the LED chip to the conductor wiring 105 on the ceramic base portion 202. Silicone resin is injected into the recess in which the LED chip is disposed as a forming material of the mold member 107. At this time, the silicone resin is injected so as to be on the first ceramic base portion 106 a and the light reflecting portion 102. After the injection, the silicone resin is cured at 150 ° C. for 1.5 hours, and the mold member 107 is formed on the first ceramic base portion 106 a and the light reflecting portion 102.

本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材と第一のセラミック素地部との間に働く応力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく、高輝度かつ信頼性の高い発光装置とすることができる。   With the light emitting device of the present embodiment, the stress acting between the mold member and the light reflecting portion is relieved by the stress acting between the mold member and the first ceramic base portion. Thus, a light emitting device with high luminance and high reliability can be obtained without dropping from the case.

本発明の実施例2を、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な上面図である。また、図2は、図1のC−C‘における断面図である。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic top view of a light emitting device using a ceramic package according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.

本実施例におけるセラミックパッケージは、発光装置の主面方向から見て、光反射部102の周囲に露出している第一のセラミック素地部106aと、光反射部102の内側に露出されLEDチップ103を包囲するように設けられる第二のセラミック素地部106bとを有する。第二のセラミック素地部106bは、セラミック素地部202および203の露出面によって形成される。さらに、図2に示されるように、第一のセラミック素地部106aと第二のセラミック素地部106bとが少なくとも一対の互いにほぼ平行な面を備えるように構成される。なお、本実施例における互いにほぼ平行な面は、基板となるセラミック素地部202の平面に平行な方向に一対と、同じ平面に垂直な方向に一対設けられている。このような互いにほぼ平行な面は、セラミックパッケージがセラミックグリーンシートの積層体を焼成してなるものであることから、セラミックグリーンシート積層体内壁面の形状の一部として容易に形成可能である。また、図2に示されるように、セラミックパッケージの凹部内を封止するモールド部材が、第一のセラミック素地部106aと第二のセラミック素地部106bの互いにほぼ平行な面を被覆するように設けられている。ここで、モールド部材と第一及び第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面との間に働く応力は、モールド部材と光反射部との間に働く応力を打ち消すように構成される。また、上述したような方向に二対の平行な面を設けることにより、種々の方向からの応力を緩和することができる。以上のように構成する他は、実施例1と同様な発光装置とする。本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材と第一及び第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面との間に働く応力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。   The ceramic package in the present embodiment is seen from the main surface direction of the light emitting device, the first ceramic base portion 106a exposed around the light reflecting portion 102, and the LED chip 103 exposed inside the light reflecting portion 102. And a second ceramic base portion 106b provided so as to surround. The second ceramic base portion 106 b is formed by the exposed surfaces of the ceramic base portions 202 and 203. Further, as shown in FIG. 2, the first ceramic base portion 106a and the second ceramic base portion 106b are configured to have at least a pair of substantially parallel surfaces. In the present embodiment, a pair of substantially parallel surfaces is provided in a direction parallel to the plane of the ceramic substrate 202 serving as a substrate and a pair in a direction perpendicular to the same plane. Such substantially parallel surfaces can be easily formed as a part of the shape of the wall surface of the ceramic green sheet laminated body because the ceramic package is formed by firing a laminated body of ceramic green sheets. Further, as shown in FIG. 2, a mold member for sealing the inside of the concave portion of the ceramic package is provided so as to cover substantially parallel surfaces of the first ceramic base portion 106a and the second ceramic base portion 106b. It has been. Here, the stress acting between the mold member and the substantially parallel surfaces of the first and second ceramic substrate parts is configured to cancel the stress acting between the mold member and the light reflecting part. Further, by providing two pairs of parallel surfaces in the above-described direction, stress from various directions can be relieved. The light emitting device is the same as that of Example 1 except for the configuration described above. By using the light emitting device of this embodiment, the stress acting between the mold member and the light reflecting portion is relieved by the stress acting between the mold member and the substantially parallel surfaces of the first and second ceramic base portions. Therefore, the light emitting device with high reliability can be obtained without dropping the mold member from the ceramic package.

本発明の実施例3を、図面を参照しながら説明する。図4は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な斜視図である。また、図5は、図4に示されるX−Xにおける断面図である。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic perspective view of a light emitting device using a ceramic package according to the present embodiment. 5 is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG.

本実施例におけるセラミックパッケージ凹部の開口部付近は、セラミック素地部205によって内径が階段状に狭くなるような形状とされ、セラミック素地部205の端部が第二の光反射部102bの上方に位置するようにされ、第一のセラミック素地部106aが形成される。また、凹部の底面の中央に基板となるセラミック素地部202が露出され、露出されたセラミック素地部202に直接LEDチップが絶縁性接着剤を介して固定されている。従って、LEDチップが絶縁性接着剤を介して導体配線に固定されている上記実施例とは異なる構成である。このようにセラミック素地部に直接固定することにより、導体配線に絶縁性接着剤を介して固定するときと比較して、発光素子のパッケージに対する固着力を向上させることができる。凹部の底面において露出されたセラミック素地部202のうち、絶縁性接着剤が配される部分の他は、第一の光反射部102aの内側に設けられる第二のセラミック素地部106bとされ、発光素子を包囲する。さらに、本実施例における光反射部は、発光素子の周囲に設けられる第一の光反射部102aの他、凹部を形成するセラミック素地部204の内壁に設けられる第二の光反射部102bとからなる。ここで、第二のセラミック素地部106bは、第二の光反射部102bの内側に設けられることにもなる。また、本実施例における第二の光反射部102bは、導体配線をも兼ねており、LEDチップ103を過電圧による破壊から守る保護素子401がその裏面電極を対向させて載置される。また、発光装置の主面側から見て、第一の光反射部102aと、凹部底面において凹部側壁の近傍に設けられる導体配線との間にはセラミック素地部202の一部が露出されている。このように露出されたセラミック素地部は、モールド部材とセラミックパッケージとの密着性を向上させ、モールド部材がパッケージから剥離することを防ぐことができる。なお、上記凹部側壁の近傍に設けられる導体配線は、正負一対設けられ、LEDチップ103の電極と導電性ワイヤ104を介して接続される。   In the present embodiment, the vicinity of the opening of the ceramic package recess is shaped so that the inner diameter is narrowed stepwise by the ceramic substrate 205, and the end of the ceramic substrate 205 is positioned above the second light reflecting portion 102b. Thus, the first ceramic base portion 106a is formed. Further, a ceramic base portion 202 serving as a substrate is exposed at the center of the bottom surface of the recess, and the LED chip is directly fixed to the exposed ceramic base portion 202 via an insulating adhesive. Therefore, the configuration is different from the above-described embodiment in which the LED chip is fixed to the conductor wiring via the insulating adhesive. By directly fixing to the ceramic substrate in this manner, the fixing strength of the light emitting element to the package can be improved as compared with the case of fixing to the conductor wiring via the insulating adhesive. Of the ceramic base portion 202 exposed on the bottom surface of the recess, the portion other than the portion where the insulating adhesive is disposed is the second ceramic base portion 106b provided inside the first light reflecting portion 102a, and emits light. Surround the element. Further, the light reflecting portion in the present embodiment includes the first light reflecting portion 102a provided around the light emitting element and the second light reflecting portion 102b provided on the inner wall of the ceramic base portion 204 forming the recess. Become. Here, the second ceramic base portion 106b is also provided inside the second light reflecting portion 102b. In addition, the second light reflecting portion 102b in this embodiment also serves as a conductor wiring, and a protective element 401 that protects the LED chip 103 from destruction due to overvoltage is placed with its back electrode opposed. Further, as viewed from the main surface side of the light emitting device, a part of the ceramic base portion 202 is exposed between the first light reflecting portion 102a and the conductor wiring provided in the vicinity of the recess side wall on the bottom surface of the recess. . The exposed ceramic base portion can improve the adhesion between the mold member and the ceramic package, and can prevent the mold member from peeling off the package. The conductor wiring provided in the vicinity of the side wall of the recess is provided as a pair of positive and negative, and is connected to the electrode of the LED chip 103 via the conductive wire 104.

また、導体配線が内壁に形成された複数のスルーホールを有するセラミックグリーンシートの焼成体を切断し、個々のセラミックパッケージとする際、スルーホールの中心を結ぶ位置で切断する。これにより、凹部内からセラミック素地部202とセラミック素地部203との間を通過しセラミックパッケージの側面に露出する導体配線が得られる。このように構成することにより、本実施例にかかる発光装置は、セラミックパッケージの側面が外部の配線基板に対向するように導電性部材を介して実装されると、実装面に平行な方向に出光することもできる。   In addition, when a sintered body of a ceramic green sheet having a plurality of through holes in which conductor wiring is formed on the inner wall is cut into individual ceramic packages, cutting is performed at a position connecting the centers of the through holes. Thereby, the conductor wiring which passes between the ceramic base part 202 and the ceramic base part 203 from the inside of the recess and is exposed to the side surface of the ceramic package is obtained. With this configuration, the light emitting device according to the present embodiment emits light in a direction parallel to the mounting surface when mounted through a conductive member so that the side surface of the ceramic package faces the external wiring board. You can also

本実施例におけるモールド部材107は、第一のセラミック素地部106aのうち凹部内に突出しているセラミック素地部205の端部の下面と、第一、第二の光反射部102a、102bと、第二のセラミック素地部106bを少なくとも被覆する。以上のように構成する他は上述した実施例と同様の構成とする。   The mold member 107 in this embodiment includes a lower surface of the end portion of the ceramic base portion 205 protruding into the recess of the first ceramic base portion 106a, the first and second light reflecting portions 102a and 102b, The second ceramic base portion 106b is covered at least. Other than the above configuration, the configuration is the same as that of the above-described embodiment.

本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材107と光反射部との間に働く応力がモールド部材と階段状のセラミック素地部を形成する面との間に働く接着力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから剥離することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。   By using the light emitting device of this embodiment, the stress acting between the mold member 107 and the light reflecting portion is relieved by the adhesive force acting between the mold member and the surface on which the stepped ceramic base portion is formed. The light emitting device with high reliability can be obtained without peeling the mold member from the ceramic package.

本発明の実施例4を、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な斜視図である。また、図7は、図6に示されるX−Xにおけるセラミックパッケージの断面図である。   A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic perspective view of a light emitting device using a ceramic package according to the present embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view of the ceramic package taken along the line XX shown in FIG.

本実施例におけるセラミックパッケージは、第一の光反射部102aを凹部底面に有し、第一の光反射部102aの周囲に第一のセラミック素地部106aを有する。特に、本実施例における第一のセラミック素地部106aは、露出されたセラミック素地部203の壁面を含む。なお、第一の光反射部102aは、発光素子の側面方向からの出光を発光観測面方向に反射させる他、発光素子に接続して電力を供給する正負一対の導体配線をも兼ねる。また、第一のセラミック素地部106aは、開口方向に広くなる凹部内壁面に設けられた第二の光反射部102bと、凹部底面に設けられた第一の光反射部102aとの間に設けられており、両者を絶縁分離する。モールド部材107は、第一のセラミック素地部106aと、正負一対の導体配線を絶縁分離するとともにLEDチップ103を少なくとも部分的に包囲する第二のセラミック素地部106bと、第一の光反射部102aにより周囲を包囲された第三のセラミック素地部106cと、第一、第二の光反射部102a、102bと、を少なくとも被覆する。なお、本実施例におけるモールド部材107は、第二の光反射部102bを被覆する形状としている。しかし、モールド部材107と光反射部との間に働く応力の影響を考慮して、モールド部材107を第二の光反射部102bから離間させて配置し、第二の光反射部102bを被覆しない形状とすることもできる。   The ceramic package in the present embodiment has the first light reflecting portion 102a on the bottom surface of the recess, and the first ceramic base portion 106a around the first light reflecting portion 102a. In particular, the first ceramic base portion 106 a in the present embodiment includes the exposed wall surface of the ceramic base portion 203. The first light reflecting portion 102a reflects light emitted from the side surface direction of the light emitting element toward the light emission observation surface, and also serves as a pair of positive and negative conductor wirings connected to the light emitting element to supply electric power. The first ceramic base portion 106a is provided between the second light reflecting portion 102b provided on the inner wall surface of the recess that becomes wider in the opening direction and the first light reflecting portion 102a provided on the bottom surface of the recess. The two are insulated and separated. The mold member 107 includes a first ceramic base portion 106a, a second ceramic base portion 106b that insulates and separates the pair of positive and negative conductor wires and at least partially surrounds the LED chip 103, and a first light reflecting portion 102a. At least the third ceramic base portion 106c surrounded by the first and second light reflecting portions 102a and 102b. In addition, the mold member 107 in a present Example is made into the shape which coat | covers the 2nd light reflection part 102b. However, in consideration of the effect of the stress acting between the mold member 107 and the light reflecting portion, the mold member 107 is disposed apart from the second light reflecting portion 102b and does not cover the second light reflecting portion 102b. It can also be a shape.

また、本実施例におけるセラミックパッケージは、セラミック素地部205を有する実施例3のパッケージと異なり、第二の光反射部102bがセラミック素地部204の内壁面から上面にかけて連続して形成されている。従って、発光観測面方向から見て第二の光反射部102bの外側には、凹部内においてモールド部材によって被覆されるようなセラミック素地部が露出されていない。即ち、開口方向に広くなる内壁に設けられた光反射部の外側に、モールド部材と光反射部との間に働く応力の緩和に寄与する第一のセラミック素地部を有する上記実施例3と異なる構成である。しかし、本実施例におけるセラミックパッケージは、凹部底面にて露出されたセラミック素地部とモールド部材との密着力により、モールド部材と光反射部との間に働く応力が緩和される。   Further, unlike the package of the third embodiment having the ceramic base portion 205, the ceramic package in the present embodiment has the second light reflecting portion 102b formed continuously from the inner wall surface to the upper surface of the ceramic base portion 204. Therefore, the ceramic base portion that is covered with the mold member in the recess is not exposed outside the second light reflecting portion 102b when viewed from the light emission observation surface direction. That is, it is different from the third embodiment in which the first ceramic base portion contributing to the relaxation of the stress acting between the mold member and the light reflecting portion is provided outside the light reflecting portion provided on the inner wall widened in the opening direction. It is a configuration. However, in the ceramic package according to the present embodiment, the stress acting between the mold member and the light reflecting portion is relieved by the adhesive force between the ceramic base portion exposed at the bottom of the recess and the mold member.

即ち、本実施例におけるセラミックパッケージは、凹部底面にて、正負一対の導体配線を絶縁分離するとともにLEDチップ103を少なくとも部分的に包囲する第二のセラミック素地部106bと、第一の光反射部102aにより周囲を包囲されLEDチップ103を少なくとも部分的に包囲する第三のセラミック素地部106cとを有する。ここで、第二のセラミック素地部106bと第三のセラミック素地部106cの形状は、少なくとも一部が発光観測面方向から見て発光素子に対し互いに対称となるような形状とされる。例えば、図6に示されるように、凹部中央に載置されるLEDチップ103の外縁にほぼ平行な辺を有する多角形の形状として、光反射部が形成されない領域をセラミック素地部202に設け、第三のセラミック素地部106cを形成する。さらに、該多角形の形状に対称な形状を含む第二のセラミック素地部106bをLEDチップ103の向こう側に形成する。一般に、モールド部材とセラミック素地部との接着性は、モールド部材と光反射部との界面における密着性より強い。一方、本実施例のごとく第二、第三のセラミック素地部の形状とされることにより、LEDチップ103の各方位でモールド部材とセラミック素地部との密着が均等に行われ、両者の接着力が各方位において均等に働く。従って、モールド部材がセラミックパッケージから剥離することがなくなるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。   That is, the ceramic package in the present embodiment includes a second ceramic base portion 106b that insulates and separates the pair of positive and negative conductor wirings and at least partially surrounds the LED chip 103 at the bottom of the recess, and a first light reflecting portion. And a third ceramic base portion 106c that is surrounded by 102a and at least partially surrounds the LED chip 103. Here, the shape of the second ceramic base portion 106b and the third ceramic base portion 106c is such that at least a part thereof is symmetrical with respect to the light emitting element when viewed from the light emission observation plane direction. For example, as shown in FIG. 6, as a polygonal shape having sides substantially parallel to the outer edge of the LED chip 103 placed in the center of the recess, a region where no light reflecting portion is formed is provided in the ceramic base portion 202. A third ceramic base portion 106c is formed. Further, a second ceramic base portion 106 b including a shape symmetrical to the polygonal shape is formed on the other side of the LED chip 103. In general, the adhesion between the mold member and the ceramic substrate is stronger than the adhesion at the interface between the mold member and the light reflecting portion. On the other hand, the shape of the second and third ceramic base parts as in the present embodiment allows the mold member and the ceramic base part to be evenly contacted in each orientation of the LED chip 103, and the adhesive force between them. Works equally in each direction. Accordingly, the mold member is not peeled off from the ceramic package, so that a highly reliable light-emitting device can be obtained.

LEDチップ103は、導体配線を兼ねる第一の光反射部102aに絶縁性接着剤402で固定される。一方、LEDチップ103を過電圧による破壊から守る保護素子401は、裏面電極が導電性部材を介して第一の光反射部102aに接続するように固定される。以上のように構成する他は上述した実施例4と同様の構成とする。   The LED chip 103 is fixed to the first light reflecting portion 102 a that also serves as a conductor wiring by an insulating adhesive 402. On the other hand, the protective element 401 that protects the LED chip 103 from destruction due to overvoltage is fixed so that the back electrode is connected to the first light reflecting portion 102a via a conductive member. Other than the above configuration, the configuration is the same as that of the fourth embodiment described above.

本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材とセラミック素地部との密着力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。   By adopting the light emitting device of the present embodiment, the stress acting between the mold member and the light reflecting portion is relieved by the adhesion between the mold member and the ceramic base portion, so that the mold member does not fall out of the ceramic package. A light-emitting device with high reliability can be obtained.

本実施における発光装置は、上述した実施例において、モールド部材中に蛍光物質を含有させる以外は、同様にして発光装置を形成する。   The light emitting device according to this embodiment is formed in the same manner as in the above-described embodiment except that a fluorescent material is contained in the mold member.

蛍光物質は、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させ、これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。さらにフラックスとしてフッ化バリウムを混合した後坩堝に詰め、空気中1400℃の温度で3時間焼成することにより焼成品が得られる。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して中心粒径が8μmである(Y0.995Gd0.0052.750Al12:Ce0.250蛍光物質を形成する。 The fluorescent material is prepared by co-precipitation with oxalic acid of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, and Ce in an acid at a stoichiometric ratio with oxalic acid, and calcining the mixture, and then mixing aluminum oxide. To obtain a mixed raw material. Further, barium fluoride is mixed as a flux, then packed in a crucible, and fired in air at a temperature of 1400 ° C. for 3 hours to obtain a fired product. The fired product is ball milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to have a center particle size of 8 μm (Y 0.995 Gd 0.005 ) 2.750 Al 5 O 12 : Ce 0.250 phosphor Form.

シリコーン樹脂組成物(屈折率1.53)に、上記蛍光物質(屈折率1.84)5.5wt%含有させ、自転公転ミキサーにて5分間攪拌を行う。こうして得られた硬化性組成物をセラミックパッケージの凹部内に充填させる。最後に、70℃×2時間、及び150℃×1時間熱処理を施す。   The silicone resin composition (refractive index: 1.53) contains 5.5 wt% of the fluorescent material (refractive index: 1.84), and is stirred for 5 minutes with a rotation and revolution mixer. The curable composition thus obtained is filled into the recesses of the ceramic package. Finally, heat treatment is performed at 70 ° C. × 2 hours and 150 ° C. × 1 hour.

これにより、発光素子からの発光と、該発光を吸収し異なる波長を有する光を出光する蛍光物質による蛍光との混色光が発光可能な発光装置とすることができる。   Accordingly, a light-emitting device capable of emitting mixed-color light of light emitted from the light-emitting element and fluorescence of a fluorescent material that absorbs the light and emits light having different wavelengths can be obtained.

本願発明にかかる発光装置は、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用することができる。   The light emitting device according to the present invention can be used as a light source or an indicator of various sensors such as a display or a line sensor capable of displaying various data.

100・・・発光装置、102・・・光反射部、102a・・・第一の光反射部、102b・・・第二の光反射部、103、301・・・LEDチップ、104・・・導電性ワイヤ、105、302・・・導体配線、106、202、203、204、205、304・・・セラミック素地部、106a・・・第一のセラミック素地部、106b・・・第二のセラミック素地部、107、303・・・モールド部材、201・・・スルーホール、401・・・保護素子、402・・・絶縁性接着剤。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Light-emitting device, 102 ... Light reflection part, 102a ... First light reflection part, 102b ... Second light reflection part, 103, 301 ... LED chip, 104 ... Conductive wire, 105, 302 ... conductor wiring, 106, 202, 203, 204, 205, 304 ... ceramic substrate, 106a ... first ceramic substrate, 106b ... second ceramic Base part 107, 303 ... Mold member, 201 ... Through hole, 401 ... Protection element, 402 ... Insulating adhesive.

Claims (4)

発光素子を搭載する凹部を上面に有する絶縁基体に、前記凹部の底面から絶縁基体の下面にかけて前記発光素子の電極が電気的に接続される配線層を形成するとともに、前記凹部の内周面に金属反射層を前記凹部の底面から離間して被着させてなる発光素子搭載用パッケージであって、
前記凹部の内周面は、前記凹部の底面上に形成された垂直面と、その垂直面の上側で前記絶縁基体の上面にかけて外側に広がる傾斜面とからなり、前記金属反射層は、前記傾斜面に被着されており、さらに、
前記凹部の内周面は、前記絶縁基体の上面と前記傾斜面との間に、前記絶縁基体の一部が露出されてなる段差を有することを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
A wiring layer for electrically connecting the electrodes of the light emitting element is formed on an insulating base having a concave portion for mounting the light emitting element on the upper surface from the bottom surface of the concave portion to the lower surface of the insulating base, and on the inner peripheral surface of the concave portion. A light emitting element mounting package formed by depositing a metal reflective layer away from the bottom surface of the recess,
The inner peripheral surface of the concave portion includes a vertical surface formed on the bottom surface of the concave portion and an inclined surface that extends outwardly from the upper surface of the insulating base toward the upper surface of the insulating base, and the metal reflective layer includes the inclined surface. Is attached to the surface, and
The inner peripheral surface of the recess, between the upper surface and the inclined surface of the insulating substrate, the light emitting element mounting package according to claim Rukoto that having a stepped portion is formed by exposing the insulating substrate.
前記絶縁基体は、セラミックスである請求項1に記載の発光素子搭載用パッケージ。   The light emitting element mounting package according to claim 1, wherein the insulating base is ceramic. 前記垂直面は、前記発光素子の厚みより低い請求項1または2に記載の発光素子搭載用パッケージ。   The light emitting element mounting package according to claim 1, wherein the vertical surface is lower than a thickness of the light emitting element. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の発光素子搭載用パッケージと、前記凹部に搭載されるとともに前記配線層に電極が電気的に接続された発光素子と、その発光素子を覆うモールド部材と、を具備したことを特徴とする発光装置。   The light emitting element mounting package according to any one of claims 1 to 3, a light emitting element mounted in the recess and having an electrode electrically connected to the wiring layer, and a mold member covering the light emitting element And a light-emitting device.
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