JP3911483B2 - 発光装置 - Google Patents
発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3911483B2 JP3911483B2 JP2003018653A JP2003018653A JP3911483B2 JP 3911483 B2 JP3911483 B2 JP 3911483B2 JP 2003018653 A JP2003018653 A JP 2003018653A JP 2003018653 A JP2003018653 A JP 2003018653A JP 3911483 B2 JP3911483 B2 JP 3911483B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting element
- light
- frame
- package
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を収容するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード(LED),半導体レーザ(LD)等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化がすすむものとして注目されており、近年種々の分野で使用され始めている。従来の発光素子を搭載する発光素子収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)の断面図を図3に示す。
【0003】
図3に示すように、従来のパッケージ21は、各種樹脂やセラミックス等から成る基体22を有する。基体22には、タングステン(W)やモリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等を含む導体ペーストを高温で焼結し、その上面にメッキ法によりニッケル(Ni)メッキ層や金(Au)メッキ層を被着して成る配線導体27が形成されている。この配線導体27を介して、外部からパッケージ内部に搭載された発光素子24に電力や駆動電流が供給できるように接続されている。
【0004】
また基体22は、パッケージ21内部側の一方の主面に、各種樹脂やセラミックスから成る、上下面を貫通する貫通孔を有する平面視形状が正方形状の枠体23が設けられており、基体22に700〜900℃の融点を有する銀(Ag)−銅(Cu)等のロウ材、各種樹脂接着剤、低融点ガラス(ガラスフリット)等により固定される。
【0005】
発光素子24は基体22にAgペーストや樹脂接着剤から成る接着剤でダイボンドされており、発光素子24の電極は基体22に設けられた配線導体27とAu製のボンディングワイヤによりワイヤボンディングされる。
【0006】
また、発光素子24を保護するために枠体23の内側に透明部材が設けられる。透明部材は、枠体23の内側に発光素子24を覆うように熱硬化性のエポキシ樹脂などを充填し加熱硬化させることにより設けることができる。また透明部材は、発光素子24や基体22、枠体23と強固に密着して発光素子24をパッケージ21内に強固に固定する働きも有する。さらに、枠体23の上面にガラス,サファイア等から成る透光性で板状の蓋体が樹脂接着剤等で接着される。これにより、発光素子24を有する発光装置となる。
【0007】
この発光装置は、外部電気回路から供給される駆動電流によって発光素子24が起動され、可視光を発光するものとして使用される。その用途は、各種インジケーター,光センサー,ディスプレイ,ホトカプラ,バックライト,光プリンタヘッド等である。
【0008】
近年、この発光装置を照明用として使用するようになってきており、高輝度および放熱性の点でより高特性の発光装置が要求されている。また、照明用に使用される場合、発光装置の長寿命化が特に重要な問題である。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−344029号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージ21では、枠体23が各種樹脂やセラミックスから成るため、発光素子24が発光する光に対する枠体23での反射率が20%以下となり、発光素子24の光を効率よく反射するのが困難なものとなっている。
【0011】
そこで、発光素子24の光出力を上げるために発光素子24に入力する駆動電流を増大させると、発光素子24の温度(チップジャンクション温度;所定の駆動電流を入力した際に達する発光素子24の最高温度で、なるべく低い方がよい)が上昇し、発光素子24の寿命を低下させる原因となる。
【0012】
また、発光素子24の光(可視光)がパッケージ21を構成する基体22と枠体23の接着部から漏れ出し、パッケージ21の上方より出力される光の効率が低下するといった問題点があった。また、十分な広がりおよび均一な強度を有する出射光を得るには、上記従来のパッケージ21を用いた発光装置では十分ではなく、より高特性および高信頼性のものが求められている。
【0013】
従って、本発明は上記従来の問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、発光素子が発光する光を枠体の内面で良好に反射させて外部に均一に効率よく放射し、発光装置の発光効率を極めて高いものとすることである。また、発光素子の光出力を上げるために入力する駆動電流を上げた場合でも、発光素子の温度が上がるのを抑えて発光素子の寿命を維持できるとともに、熱による光出力の低下を有効に抑制できるパッケージおよび発光装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光素子が搭載された金属基体の側面が、発光素子が搭載された金属基体の上面に向かって外側に広がるように傾斜していることを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明は、上記構成において、前記枠体が金属からなることを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明は、上記構成において、前記金属基体が、ガラス材料により前記枠体に接合されていることを特徴とするものである。
【0017】
前記金属基体が、樹脂接着剤により前記枠体に接合されていることを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明は、上記構成において、前記発光素子の第1の電極が前記金属基体に電気的に接続されており、前記発光素子の第2の電極が前記枠体に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【0019】
また、本発明は、上記構成において、前記発光素子を覆っている透明樹脂をさらに備えていることを特徴とするものである。また、本発明は、上記構成において、前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とするものである。また、本発明は、上記構成において、前記枠体の上面に接合された透光性部材をさらに備えていることを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の発光素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図1は、本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図であり、2は基体、3は枠体であり、主としてこれらで発光素子4を収容するためのパッケージ1が構成されている。
【0021】
本発明のパッケージは、上面の中央部に発光素子4が搭載される搭載部2aを有する金属からなる基体2と、基体2の側面に搭載部2aを取り囲むようにして、内周面が全周にわたってガラス材料または樹脂接着剤で接着された金属から成る枠体3とを具備している。
【0022】
本発明における基体2は、銀(Ag),アルミニウム(Al),鉄(Fe),銅(Cu)等の金属やステンレススチール,真鍮(Cu−Zn合金),Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金,Cu−W合金などの合金からなる円柱状、多角柱状または円板状、多角板状等の平板状のものであり、発光素子4を支持する支持台であり、その上面に発光素子4を搭載するための搭載部2aを有している。また、基体2は、金属から成ることから基体2自体がパッケージ1内部に収容される発光素子4を外部に電気的に接続するための導電路として機能する。
【0023】
そして、搭載部2aには発光素子4がAg−エポキシ樹脂(Ag含有エポキシ樹脂)等の接合材により固着されるとともに、発光素子4の電極がボンディングワイヤ5を介して金属から成る枠体3に電気的に接続される。
【0024】
本発明においては、金属から成る基体2および枠体3は、例えば基体2が負極側、枠体3が正極側として機能するか、または基体2が正極側、枠体3が負極側として機能することとなる。
【0025】
また、金属から成る枠体3は、例えば基体2と実質的に同じ金属から成り、基体2に250℃以上の融点で溶融するガラス材料(低融点ガラス:ガラスフリット)で接合されるか、熱硬化性のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂接着剤で接合される。このように、基体2と枠体3とは、それらが正極または負極として機能するため、絶縁性の接合材で接合される必要がある。
【0026】
この枠体3は、図1に示すように、例えば上端が開かれ下端が閉じた有底筒状の形状であり下端面の中央部に基体2を嵌着するための円形状や四角形状の貫通穴3aを有している。
【0027】
また、枠体3の内面(貫通穴3aの内周面ではない)は、算術平均粗さRaが0.004〜4μmであることがよい。Raが0.004μm未満であると、そのような面を安定かつ効率よく形成することが困難となり、歩留まりの低下や製造コストが増加することとなる。Raが4μmを超えると、貫通穴3aに収容された発光素子4が発光する光を効率良く均一に反射することが難しくなり、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる。
【0028】
また、枠体3の内面に、パッケージ1の酸化腐食を防止するために、厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とを電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着するのがよい。これにより、枠体3の内面が発光素子4の光を効果的に反射する反射面として機能する。
【0029】
また、枠体3の内面(内側面)は、基体2の上面(枠体2の底面)に対して35〜60度の角度で上方に向かって外側に広がるように形成されているのがよい。これにより、発光素子4が発光する光を枠体3の内面で良好に反射させて、パッケージ1の外部へ効率よく出射させることができ、発光装置の発光効率を極めて高いものとすることができる。上記角度が35度未満の場合、出射光の放射角度が20度以上となって光が分散し、高出力、高輝度の光が得られ難い。60度を超える場合、パッケージ1外部に反射される光束が平行光よりも収束して遠方にいくにつれて逆に拡散してしまったり、パッケージ1の外部に放射されずにパッケージ1内で再度反射される光の成分が多くなる。
【0030】
さらに、金属から成る基体2の熱伝導率は120W/m・K以上が好ましく、120W/m・K未満では、100mA以上の駆動電流を入力した場合に発光素子4の表面温度が100℃以上になり、発光素子4の寿命を劣化させるばかりでなく、発光素子4の光出力を上げるのが困難になる。
【0031】
本発明において、図2に示すように、基体12の側面および枠体13の内周面が、上方に向かって外側に広がるように傾斜していることが好ましい。これにより、基体12と枠体13とをガラス材料で接合した場合、その接合部分において発光素子14から出る光がパッケージ11の外へ漏れることが無くなり、発光素子14から放射される光を効率よくパッケージ11の外部に出射することできる。また、基体12と枠体13とを樹脂接着剤で接合した場合、発光素子14の光が樹脂接着剤に直接照射されないことから、樹脂接着剤の分子間結合が光によって破壊されにくくなり、2万時間以上の寿命が得られ高い信頼性を確保できる。その結果、高い信頼性を有するとともに高効率に光を放射できるパッケージおよび発光装置とすることができる。
【0032】
基体12の側面および枠体13の内周面の傾斜角度は、基体12の上面に対して85度以下であることが好ましい。85度を超えると、ガラス接合の場合であれば発光素子14の光がパッケージ11の外部に20%程度漏れる。また、樹脂接着剤による接合の場合、分子間結合の破壊が発生し易くなり、1万時間以下で発光装置としての機能が停止する。
【0033】
かくして、本発明のパッケージ1によれば、基体2の搭載部2a上に発光素子4を搭載するとともに発光素子4の電極と基体2とをボンディングワイヤ5を介して電気的に接続し、発光素子4の他の電極は枠体3にボンディングワイヤ5を介して接続し、しかる後、発光素子4が収容された枠体3の内側に、発光素子4を覆うようにシリコーン樹脂,エポキシ樹脂等から成る透明樹脂を充填し、枠体3の上面にガラス,サファイア等から成る透光性部材6を樹脂接着剤等で接合して、パッケージ1を気密に封止することによって発光装置となる。
【0034】
発光素子4を覆う透明樹脂は、発光素子4およびその周囲を覆っていてもよく、枠体3の内側に充填されて発光素子4を覆っていてもよい。
【0035】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等支障ない。
【0036】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、発光素子を搭載する基体と発光素子を囲う枠体が金属から成ることから、発光素子が発光する光を発光素子収納用パッケージの外部に80%以上の反射率で反射させることができる。また、発光素子を搭載する基体が金属から成ることから、例えば100mA程度の駆動電流を入力した場合でも発光素子の温度は100℃以下となり、従来の樹脂やセラミックスから成る発光素子収納用パッケージの約1/2の温度であり、その分大きな駆動電流を入力することができ、高出力の光を放射することができる。
【0037】
本発明の発光素子収納用パッケージは、好ましくは基体の側面および枠体の内周面が上方に向かって外側に広がるように傾斜していることから、基体と枠体とをガラス材料で接合した場合、その接合部分で発光素子の光が発光素子収納用パッケージの外へ漏れることが無く、効率良く上方へ光を反射させることができる。また、基体と枠体とを樹脂接着剤で接合した場合、発光素子の光が樹脂接着剤に直接照射されないことから、樹脂接着剤の分子間結合が光によって破壊されにくくなり、2万時間以上の寿命が得られ高い信頼性を確保できる。その結果、高い信頼性を有するとともに高効率に光を放射できる発光素子収納用パッケージおよび発光装置を提供することができる。
【0038】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子収納用パッケージと、搭載部に搭載された発光素子と、枠体の内側または枠体の上方の発光素子の光軸上に設置された透光性部材とを具備していることにより、発光効率が高く高い信頼性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の発光素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図3】従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
1:発光素子収納用パッケージ
2:基体
2a:搭載部
3:枠体
3a:貫通穴
4:発光素子
Claims (8)
- 発光素子と、
前記発光素子が搭載された上面を有する金属基体、および、前記発光素子から放射された光を反射する枠体を有するパッケージと、を備え、
前記金属基体の側面が、前記発光素子が搭載された前記金属基体の前記上面に向かって外側に広がるように傾斜しているとともに前記枠体に接合されていることを特徴とする発光装置。 - 前記枠体が金属からなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記金属基体が、ガラス材料により前記枠体に接合されていることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
- 前記金属基体が、樹脂接着剤により前記枠体に接合されていることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
- 前記発光素子の第1の電極が前記金属基体に電気的に接続されており、前記発光素子の第2の電極が前記枠体に電気的に接続されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の発光装置。
- 前記発光素子を覆っている透明樹脂をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発光装置。
- 前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の発光装置。
- 前記枠体の上面に接合された透光性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003018653A JP3911483B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003018653A JP3911483B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004235203A JP2004235203A (ja) | 2004-08-19 |
JP3911483B2 true JP3911483B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=32948722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003018653A Expired - Fee Related JP3911483B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3911483B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510103C2 (ru) * | 2009-07-30 | 2014-03-20 | Нитиа Корпорейшн | Светоизлучающее устройство и способ его изготовления |
JP6121099B2 (ja) * | 2011-05-11 | 2017-04-26 | 株式会社ダイワ工業 | 発光素子搭載用基板およびその製造方法 |
JP6477734B2 (ja) * | 2016-06-30 | 2019-03-06 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
CN107565002B (zh) | 2016-06-30 | 2022-03-25 | 日亚化学工业株式会社 | 发光装置及其制造方法 |
-
2003
- 2003-01-28 JP JP2003018653A patent/JP3911483B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004235203A (ja) | 2004-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3872490B2 (ja) | 発光素子収納パッケージ、発光装置および照明装置 | |
JP4606302B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2007250979A (ja) | 半導体パッケージ | |
JP2008071955A (ja) | 発光装置 | |
JP2004228240A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
JP2014093148A (ja) | 車両用灯具の半導体型光源、車両用灯具 | |
JP4606382B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2005079167A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
KR100665182B1 (ko) | 고출력 led 패키지 및 그 제조방법 | |
JP4261925B2 (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
JP3914887B2 (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
JP3911483B2 (ja) | 発光装置 | |
JP4557613B2 (ja) | 発光素子収納用パッケージ、発光装置および照明装置 | |
JP4264119B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2007317956A (ja) | 発光装置 | |
JP3941826B2 (ja) | Led照明器具の製造方法 | |
JP2005183897A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置ならびに照明装置 | |
JP4238058B2 (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
JP2009049172A (ja) | 発光装置 | |
JP4177874B2 (ja) | 発光装置 | |
JPWO2008139981A1 (ja) | 発光装置および発光装置用パッケージ集合体 | |
JP5030009B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2006013237A (ja) | 発光装置 | |
JP4797621B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2004319598A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060525 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060606 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070129 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |