JP4192742B2 - Light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関し、特に、発光素子の高出力化に対して、耐熱性、及び放熱性の向上を可能にした発光装置に関する。   The present invention relates to a light-emitting device, and more particularly to a light-emitting device that can improve heat resistance and heat dissipation for higher output of a light-emitting element.
近年、高出力のLED(Light-Emitting Diode:発光ダイオード)の開発が進められており、すでに数ワットの大出力タイプも製品化されている。LEDは発熱の少ないことが特徴であるが、高出力(高輝度)タイプのLED素子は大電流が流れるため、無視できないレベルの発熱が生じる。   In recent years, high-power LEDs (light-emitting diodes) have been developed, and a high-power type of several watts has already been commercialized. LEDs are characterized by low heat generation, but high power (high brightness) type LED elements generate a large amount of current, and therefore generate heat that cannot be ignored.
従来、LED素子には高出力型がなく、従って特に放熱対策はとられておらず、リード部分から放熱させることで済んでいた。そして、発熱が問題になる場合には、LED素子を搭載している部材の下面に銅製の放熱板を取り付けるなどの対策が取られていた(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, the LED element does not have a high output type, and therefore, no special heat dissipation measures are taken, and it is only necessary to dissipate heat from the lead portion. And when heat_generation | fever becomes a problem, measures, such as attaching a copper heat sink to the lower surface of the member which mounts the LED element, were taken (for example, refer patent document 1).
特許文献1のLEDパッケージでは、ヒートシンクとなるスラグがインサートモールドされると共に成形された埋め込みプラスチック材料を有するリードフレームに挿入される。スラグには、熱伝導性に優れる副基台を介して発光ダイオードダイ(LEDダイ)が直接的又は間接的に取り付けられ、LEDダイにはLEDが実装される。LED及び発光ダイオードダイとリードフレームとの間は、ワイヤによって接続される。   In the LED package of Patent Document 1, a slag to be a heat sink is insert-molded and inserted into a lead frame having a molded plastic material. A light emitting diode die (LED die) is directly or indirectly attached to the slag via a sub-base having excellent thermal conductivity, and the LED is mounted on the LED die. The LED and light emitting diode die and the lead frame are connected by wires.
このような構成にすることで、LEDダイはスラグに熱的に結合されているため、LEDダイは従来のパッケージよりも低い接合温度に維持される。温度が低くなることで、初期特性としての発光出力低下を抑えることができ、また、大電力動作における信頼性及び良好な特性を維持することができる。
特開2000−150967号([0008]、図2)
With this configuration, the LED die is thermally bonded to the slug, so that the LED die is maintained at a lower junction temperature than the conventional package. By reducing the temperature, it is possible to suppress a decrease in light emission output as an initial characteristic, and it is possible to maintain reliability and good characteristics in high power operation.
JP 2000-150967 A ([0008], FIG. 2)
しかし、従来の発光装置によると、LEDダイ封止は、プラスチック材料であり、光や熱によって劣化が生じる。また、点灯時の熱影響により断線が生じる。さらに、リードやスラグ等は、インサートモールドされたプラスチック材料で保持されており、レンズもプラスチック材料である。これらは、鉛フリー半田対応のリフロー炉に対する耐熱はない。即ち、シリコーンは、エポキシ樹脂より光や熱により劣化は生じにくいが、シリコーンの硬化材は劣化要因となる。尚、屈折率がやや低くLEDダイからの光取り出し効率がやや劣るという問題もある。また、プラスチック材料は、スラグ材である金属やLEDダイに対し、はるかに大きな熱膨張率である。LEDダイの封止材料は柔らかい材料であるもののLEDダイの発熱により電極接点へのストレスを生じさせるものとなる。   However, according to the conventional light emitting device, the LED die seal is a plastic material, and is deteriorated by light or heat. Also, disconnection occurs due to the heat effect during lighting. Furthermore, the lead, slag, and the like are held by an insert-molded plastic material, and the lens is also a plastic material. These are not heat resistant to reflow furnaces that support lead-free solder. That is, silicone is less likely to be deteriorated by light or heat than an epoxy resin, but a cured material of silicone is a deterioration factor. In addition, there is a problem that the refractive index is slightly low and the light extraction efficiency from the LED die is slightly inferior. Also, the plastic material has a much larger coefficient of thermal expansion than the metal and LED die that are slag materials. Although the LED die sealing material is a soft material, the heat generated by the LED die causes stress to the electrode contacts.
さらに、およそ300℃での熱処理に対し、インサートモールドされたプラスチック材料では、軟化して変形が生じる。   Furthermore, in the case of a heat treatment at approximately 300 ° C., the insert-molded plastic material is softened and deformed.
従って、本発明の目的は、発光素子の高出力化に対して、耐熱性、耐久性を向上し、かつ、高放熱性を可能にした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 device that has improved heat resistance and durability and enables high heat dissipation with respect to higher output of a light-emitting element.
本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子と、前記発光素子が搭載されると共に前記発光素子と給電側との接続を電極又は配線層を介して行うサブマウントと、前記サブマウントが搭載されると共に前記サブマウントを通して伝熱される前記発光素子の熱を放熱する金属ベース部と、先端部が前記サブマウントの両端の平面上に載置及び接続されることにより前記発光素子に電気的に接続されると共に、先端部以外の部分が前記金属ベース部に絶縁状態にして配設される一対のリード部と、前記発光素子及び前記サブマウントを覆うようにして前記金属ベースに接着されるとともに所定の形状に形成されるガラス封止部とを備え、前記サブマウントは段差部を有し、前記リードは前記段差部に固定されていることを特徴とする発光装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light-emitting element, a submount on which the light-emitting element is mounted and the light-emitting element and the power feeding side are connected via an electrode or a wiring layer, and the submount includes A metal base portion that dissipates heat of the light emitting element that is mounted and is transmitted through the submount, and a tip end portion that is mounted and connected on the planes at both ends of the submount to electrically connect the light emitting element. And a pair of lead portions that are disposed in an insulated state on the metal base portion, and are bonded to the metal base so as to cover the light emitting element and the submount. and a predetermined formed in a shape Ruga Las sealing portion together with the sub-mount has a stepped portion, the lead emission device characterized that you have been fixed to the step portion To provide.
前記リード部は、前記先端部以外の前記金属ベース部上に介在する部分が前記ガラス封止部によって絶縁されていることが好ましい。   In the lead portion, it is preferable that a portion interposed on the metal base portion other than the tip portion is insulated by the glass sealing portion.
前記発光素子は、複数からなり、同一発光色による複数のグループ、又は複数の発光色のグループに別けて給電が行われるようにしても良い。   The light-emitting elements may be plural, and power may be supplied separately for a plurality of groups with the same emission color or a plurality of emission color groups.
前記サブマウントは、前記一対のリード部の前記先端部を埋設できる深さの溝が形成されていることが好ましい。   The submount is preferably formed with a groove having a depth capable of embedding the tip portions of the pair of lead portions.
また、本発明は、上記の目的を達成するため、フェイスダウン型の発光素子と、前記発光素子が搭載されると共に前記発光素子と給電側との接続を電極又は配線層を介して行うサブマウントと、前記サブマウントが搭載されると共に前記サブマウントを通して伝熱される前記発光素子の熱を放熱する金属ベース部と、先端部が前記サブマウントの両端の平面上に載置及び接続されることにより前記発光素子に電気的に接続されると共に、先端部以外の部分が前記金属ベース部に絶縁状態にして配設される一対のリード部と、前記一対のリード部に非接触にして前記金属ベース部に重ね合わされると共に、中心部にすり鉢形の反射面が形成された金属反射鏡と、一部又は全部がレンズを成すようにして前記すり鉢形の反射面内に配設されるガラス部材とを備え、前記サブマウントは段差部を有し、前記リードは前記段差部に固定されていることを特徴とする発光装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a face-down type light emitting element and a submount in which the light emitting element is mounted and the light emitting element and a power feeding side are connected via an electrode or a wiring layer. And a metal base portion that dissipates heat of the light emitting element that is transferred through the submount and the tip portions are mounted and connected on the flat surfaces at both ends of the submount. A pair of lead portions that are electrically connected to the light emitting element and are disposed in an insulated state on the metal base portion except for the tip portion, and the metal base without contact with the pair of lead portions with superimposed on the parts, and metal reflecting mirror reflecting surface of the bowl-shaped is formed in the center, Ruga partially or entirely disposed to the internal reflection surface of the bowl-shaped to form a lens La And a member, the submount has a stepped portion, the lead to provide a light emitting device which is characterized that you have been fixed to the step portion.
前記ガラス部材は、前記発光素子からの光を前方及び側面方向に集光させる構造のレンズ、又は、前記発光素子の同軸上にレンズ部が形成され且つ前記すり鉢形の反射面内を満たす状態に封止されたガラス封止部であっても良い。   The glass member is a lens having a structure for condensing light from the light emitting element in the front and side directions, or a state where a lens portion is formed on the same axis of the light emitting element and fills the inside of the mortar-shaped reflection surface. It may be a sealed glass sealing part.
前記一対のリード部は、前記金属ベース部と前記反射鏡部とに挟まれる部分の周囲が前記ガラス封止部とは異なるガラス材によって絶縁されていることが好ましい。   In the pair of lead portions, it is preferable that the periphery of the portion sandwiched between the metal base portion and the reflecting mirror portion is insulated by a glass material different from the glass sealing portion.
前記金属ベース部及び前記反射鏡部は、前記一対のリード部が配設される部分に、前記一対のリード部に接触しない幅を有する切り通し部が形成され、前記一対のリード部と前記金属ベース部との間に前記ガラス封止部とは異なるガラス材が配設されていることが好ましい。   The metal base portion and the reflecting mirror portion are formed with a cut-out portion having a width that does not contact the pair of lead portions at a portion where the pair of lead portions are disposed, and the pair of lead portions and the metal base It is preferable that the glass material different from the said glass sealing part is arrange | positioned between these parts.
また、本発明は、上記の目的を達成するため、フェイスアップ型の発光素子と、前記発光素子が搭載される凸部を有すると共に前記発光素子からの熱を放熱する金属ベース部と、前記金属ベース部に絶縁させた状態で前記金属ベース部の上部に配設され、先端部が前記発光素子の給電部分にワイヤを介して接続される一対のリード部と、前記発光素子及び前記一対のリード部の先端部を覆うようにして前記金属ベースに接着されるとともに所定の形状に形成されるガラス封止部とを備えることを特徴とする発光装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a face-up type light emitting device, a metal base portion that has a convex portion on which the light emitting device is mounted, and that dissipates heat from the light emitting device, and the metal A pair of lead portions disposed at an upper portion of the metal base portion in a state of being insulated from the base portion and having a tip portion connected to a power feeding portion of the light emitting element via a wire; the light emitting element and the pair of leads manner to cover the tip of the part to provide a light emitting device, characterized in that it comprises a Ruga lath sealing portion is formed in a predetermined shape while being bonded to the metal base.
本発明の発光装置によれば、発光素子の熱はサブマウントを介して或いは直接的に金属ベース部に伝熱され、金属ベース部によって放熱が行われるため、発光素子の温度上昇を抑え発光素子の電気・光学的特性を安定させるとともに、信頼性の高いものとできる。また、ガラス材料によって発光素子を封止するとともに、金属ベース部との接着を行っているのでクラックや剥離が生じにくくなる。更に、耐熱性部材によって構成されているので、耐熱性が向上し、鉛フリー半田対応のリフロー炉での熱処理にも耐えることができる。   According to the light emitting device of the present invention, heat of the light emitting element is transferred to the metal base portion through the submount or directly, and heat is radiated by the metal base portion. It is possible to stabilize the electrical and optical characteristics of the and make it highly reliable. Further, since the light emitting element is sealed with a glass material and is adhered to the metal base portion, cracks and peeling are less likely to occur. Furthermore, since it is composed of a heat-resistant member, the heat resistance is improved and it can withstand heat treatment in a reflow furnace compatible with lead-free solder.
また、本発明の他の発光装置によれば、発光素子の熱がサブマウントを介して金属ベース部に伝熱され、更に金属反射鏡に伝熱されるため、発光素子の熱は金属ベース部と金属反射鏡によって効果的に放熱され、発光素子の温度上昇を抑え発光素子の電気・光学的特性を安定させるとともに、信頼性の高いものとできる。   According to another light emitting device of the present invention, the heat of the light emitting element is transferred to the metal base portion through the submount and further transferred to the metal reflecting mirror. Heat is effectively dissipated by the metal reflecting mirror, the temperature rise of the light emitting element is suppressed, the electrical and optical characteristics of the light emitting element are stabilized, and the reliability is high.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はA−A断面図、(c)はB−B断面図である。以下に示すリード部は、リードフレームの一部として形成されている。通常、リードフレームには両側に各リード部のアウター側を連結している帯状部が設けられているが、ここでは図示を省略している。また、リードフレーム上には、通常、複数のLED素子(発光素子)が実装されるが、ここでは1個のみを図示している。   1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view along AA, and FIG. FIG. The following lead portion is formed as a part of the lead frame. Usually, the lead frame is provided with a belt-like portion connecting the outer side of each lead portion on both sides, but the illustration is omitted here. In addition, a plurality of LED elements (light emitting elements) are usually mounted on the lead frame, but only one is shown here.
発光装置1は、放熱器としての銅材(熱伝導率:400W・m-1・k-1、熱膨張率:17×10-6/℃)からなる金属ベース部11と、この金属ベース部11の上面の中央部に搭載されるサブマウント12と、このサブマウント12上に搭載されるLED素子13と、サブマウント12の両側の段差面上に先端部が突き合わせられるリード部14a,14bと、金属ベース部11、サブマウント12、及びLED素子13の露出面のほかリード部14a,14bの先端部を覆うように透光性のガラス(熱膨張率:11.4×10-6/℃で封止されたガラス封止部15とを備えて構成されている。発光装置1は、全体として短い砲弾型の外形を有している。 The light-emitting device 1 includes a metal base portion 11 made of a copper material (thermal conductivity: 400 W · m −1 · k −1 , thermal expansion coefficient: 17 × 10 −6 / ° C.) as a radiator, and the metal base portion A submount 12 mounted at the center of the upper surface of the LED 11, an LED element 13 mounted on the submount 12, and lead portions 14a and 14b whose tips are abutted on step surfaces on both sides of the submount 12. , A transparent glass (thermal expansion coefficient: 11.4 × 10 −6 / ° C.) so as to cover the exposed surfaces of the metal base portion 11, the submount 12, and the LED element 13 as well as the tip portions of the lead portions 14 a and 14 b. The light emitting device 1 has a short shell-shaped outer shape as a whole.
金属ベース部11は、銅、アルミニウム等の熱伝導性に優れる金属が用いられ、LED素子13の消費電力等に応じて十分な放熱効果が得られるだけの厚さ及びサイズを有している。   The metal base portion 11 is made of a metal having excellent thermal conductivity, such as copper or aluminum, and has a thickness and a size sufficient to obtain a sufficient heat dissipation effect according to the power consumption of the LED element 13.
サブマウント12は、例えば高熱伝導のAlN(窒化アルミニウム(熱伝導率:180W・m-1・k-1))が用いられ、内部には必要に応じて素子破壊防止用のツェナーダイオード等が設けられている。サブマウント12は四角形で段差を有する外形を有し、その最上面にはLED素子13が搭載され、下段の両側の上面にリード部14a,14bの先端部が載置及び固定される。サブマウント12は、上面及び側面に電極(いずれも図示せず)を有し、両者は配線パターンや内部に形成されたスルーホールを介して接続されているが、ここでは、その図示を省略している。 The submount 12 is made of, for example, high thermal conductivity AlN (aluminum nitride (thermal conductivity: 180 W · m −1 · k −1 )), and a Zener diode or the like for preventing element destruction is provided inside the submount 12 as necessary. It has been. The submount 12 has a quadrangular outer shape having a step, the LED element 13 is mounted on the uppermost surface, and the tip portions of the lead portions 14a and 14b are placed and fixed on the upper surfaces on both sides of the lower stage. The submount 12 has electrodes (both not shown) on the upper surface and side surfaces, and both are connected via a wiring pattern or a through hole formed inside, but the illustration thereof is omitted here. ing.
LED素子13は、GaN、AlInGaP等の材料を用いて作られた高出力型であり、下面にはサブマウント12の導電部との接続に用いられる半田バンプ又は電極が設けられている。LED素子13のチップサイズは、0.3×0.3mm(標準サイズ)、1×1mm(ラージサイズ)等である。そして、LED素子13は、電極又はバンプを接続要素とするフリップチップ(FC)型(ここでは、素子下面の接続部の図示は省略している。)である。   The LED element 13 is a high output type made of a material such as GaN or AlInGaP, and solder bumps or electrodes used for connection with the conductive portion of the submount 12 are provided on the lower surface. The chip size of the LED element 13 is 0.3 × 0.3 mm (standard size), 1 × 1 mm (large size), or the like. The LED element 13 is of a flip chip (FC) type (here, the connection portion on the lower surface of the element is not shown) having electrodes or bumps as connection elements.
リード部14a,14bは、リードフレームの一部として加工されており、ガラス封止部15の封止が終了した後にリードフレームの帯部から分離切断される。ガラス封止部15には、透光性及び低融点を有するガラス材を用いられるが、リード部14a,14b及び金属ベース部11の熱膨張率と同等の熱膨張率特性を有するものを用いる。例えば、金属ベース部11及びサブマウント12は、100W・m-1・k-1以上の熱伝導率である。金属ベース部11とガラス封止部15の熱膨張率を同等にすることで、ガラス封止部15にクラックが発生するのを防止することができる。 The lead portions 14a and 14b are processed as a part of the lead frame, and are separated and cut from the strip portion of the lead frame after the sealing of the glass sealing portion 15 is completed. A glass material having translucency and a low melting point is used for the glass sealing portion 15, but a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the lead portions 14 a and 14 b and the metal base portion 11 is used. For example, the metal base 11 and the submount 12 have a thermal conductivity of 100 W · m −1 · k −1 or more. By making the thermal expansion coefficient of the metal base part 11 and the glass sealing part 15 equal, it can prevent that the glass sealing part 15 generate | occur | produces a crack.
尚、同等の熱膨張率では、金属の塑性によりセラミックスとの接合と比較すれば、熱膨張率差が大きくても接合を行うことができ、その範囲は軟金属の方が広くなるが、その比が0.57〜1.75程度を意味する。   It should be noted that with the same coefficient of thermal expansion, compared to bonding with ceramics due to the plasticity of the metal, bonding can be performed even if the difference in coefficient of thermal expansion is large, and the range is wider for soft metals. The ratio means about 0.57 to 1.75.
図2は、サブマウント12の詳細構造を示す斜視図である。サブマウント12は、LED素子13が搭載される中心部に対して、両側がカットされ、段差面12a,12bが形成されている。この段差面12a,12bにはリード部14a,14bの先端部が埋まる深さ及び幅の溝が形成されている。そして、溝の底面又は側面には、リード部14a,14bに接触する電極又は配線パターンが形成されている。このように、サブマウント12に溝が形成されていることにより、リード部14a,14bの位置決めが正確に行われ、金属ベース部11の上面に対する高さが規定されるため、金属ベース部11との接触を防止することができる。   FIG. 2 is a perspective view showing a detailed structure of the submount 12. The submount 12 is cut on both sides with respect to the central portion on which the LED element 13 is mounted, and step surfaces 12a and 12b are formed. The stepped surfaces 12a and 12b are formed with grooves having a depth and a width in which the tip portions of the lead portions 14a and 14b are filled. And the electrode or wiring pattern which contacts lead part 14a, 14b is formed in the bottom face or side surface of a groove | channel. Thus, since the groove | channel is formed in the submount 12, lead part 14a, 14b is positioned correctly, and since the height with respect to the upper surface of the metal base part 11 is prescribed | regulated, the metal base part 11 and Can be prevented.
次に、発光装置1の組み立てについて説明する。   Next, assembly of the light emitting device 1 will be described.
まず、金属ベース部11の中心部にサブマウント12を搭載し、接着剤等により固定する。次に、リード部14a,14bの幅及び金属ベース部11に対面する部分の長さ相当のガラス片を金属ベース部11のリード部14a,14bの敷設位置に載置する。次に、ガラス片上にリード部14a,14bを載置し、かつ先端部がサブマウント12の段差面12a,12b上に載るようにし、熱雰囲気に晒して相互の接触面を熱融着する。   First, the submount 12 is mounted at the center of the metal base 11 and fixed with an adhesive or the like. Next, a glass piece corresponding to the width of the lead portions 14 a and 14 b and the length of the portion facing the metal base portion 11 is placed at the laying position of the lead portions 14 a and 14 b of the metal base portion 11. Next, the lead portions 14a and 14b are placed on the glass pieces, and the tip portions are placed on the stepped surfaces 12a and 12b of the submount 12, and the contact surfaces are heat-sealed by exposure to a thermal atmosphere.
次に、サブマウント12の最上面にLED素子13を搭載し、リフローを行うことにより、サブマウント12の電極又は配線層と、LED素子13のバンプ又は電極との半田接続及び固定を行う。最後に、金属ベース部11の上面全ての露出面を覆うように、かつガラス片と融合するようにガラス封止部15が封止される。ガラス封止部15は、上部が凸レンズを形成するように砲弾型に形成される。以上により、発光装置1が完成する。   Next, the LED element 13 is mounted on the uppermost surface of the submount 12, and reflow is performed to perform solder connection and fixing between the electrode or wiring layer of the submount 12 and the bump or electrode of the LED element 13. Finally, the glass sealing portion 15 is sealed so as to cover the entire exposed surface of the upper surface of the metal base portion 11 and to fuse with the glass piece. The glass sealing part 15 is formed in a shell shape so that the upper part forms a convex lens. Thus, the light emitting device 1 is completed.
例えば、リード部14aがLED素子13のアノード側に接続されているとすると、リード部14aに直流電源(図示せず)のプラス側が接続され、リード部14bにはマイナス側が接続される。電源供給に伴い、電流は、リード部14a→サブマウント12→LED素子14→サブマウント12→リード部14bの経路で流れることにより、LED素子13が発光する。LED素子13の上面から出た光はガラス封止部15内を通過して外部へ出光する。   For example, assuming that the lead portion 14a is connected to the anode side of the LED element 13, the plus side of a DC power source (not shown) is connected to the lead portion 14a, and the minus side is connected to the lead portion 14b. Along with the power supply, the current flows through the path of the lead part 14a → the submount 12 → the LED element 14 → the submount 12 → the lead part 14b, whereby the LED element 13 emits light. Light emitted from the upper surface of the LED element 13 passes through the glass sealing portion 15 and exits to the outside.
図3は、サブマウントの他の構成例を示す図である。(ここでは、LED素子搭載面のみを示し、リード部の搭載面は図示を省略している。)。図3において、(a)はサブマウントの平面図、(b)は回路図である。図1においては、搭載されるLED素子が1個である構成としたが、複数個にすることもできる。   FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration example of the submount. (Here, only the LED element mounting surface is shown, and the mounting surface of the lead portion is not shown). 3A is a plan view of the submount, and FIG. 3B is a circuit diagram. Although FIG. 1 shows a configuration in which one LED element is mounted, a plurality of LED elements may be used.
図3においては、9個のLED素子(D1〜D9)を搭載した状態を示している。なお、LED素子の搭載個数が多くなるにつれて、サブマウント最上面の搭載部面積は大きくする必要がある。   FIG. 3 shows a state in which nine LED elements (D1 to D9) are mounted. As the number of LED elements mounted increases, the area of the mounting portion on the top surface of the submount needs to be increased.
図3に示すサブマウント30は、LED素子D1〜D9が同一平面上に等間隔に配設されている。ここではLED素子を9個搭載するものとしたが、任意の数にすることができる。LED素子D1〜D9は、全てが同一発光色であっても、3色(R、G、B)に応じて3個づつに別けて搭載されていてもよいが、ここでは、3個毎に直列接続し、この3回路の夫々に抵抗(R1〜R3)を接続したものを並列接続して給電を行っている。LED素子D1〜D9は、従って、給電端は2つでもよいことになるが、ここでは、大電流を供給できるように、アノードは1ヵ所(電極31)、カソードは3ヵ所(電極32,33,34)から供給を行っている。   In the submount 30 shown in FIG. 3, the LED elements D1 to D9 are arranged on the same plane at equal intervals. Here, nine LED elements are mounted, but any number can be used. Even if all the LED elements D1 to D9 have the same emission color, they may be mounted separately in three according to three colors (R, G, B), but here, every three Power is supplied by connecting them in series and connecting the resistors (R1 to R3) to the three circuits in parallel. Therefore, the LED elements D1 to D9 may have two feeding ends. Here, the anode is provided at one place (electrode 31) and the cathode is provided at three places (electrodes 32 and 33) so that a large current can be supplied. , 34).
電極31、32は一端の上面端に形成され、電極33、34は他端の上面端に形成されている。電極32,33,34のそれぞれには、抵抗R1,R2,R3が接続されているが、これは電流制限用であり、通電によって発熱が生じるほか、LED素子内に搭載するスペースの確保が難しいことから外付けとしている。抵抗R1,R2,R3の電源側は共通接続され、電源供給端子35に接続されている。   The electrodes 31 and 32 are formed at the upper end of one end, and the electrodes 33 and 34 are formed at the upper end of the other end. Resistors R1, R2, and R3 are connected to the electrodes 32, 33, and 34, respectively. However, this is for current limiting, and heat is generated by energization, and it is difficult to secure a space for mounting in the LED element. Therefore, it is externally attached. The power sources of the resistors R1, R2, and R3 are connected in common and connected to the power supply terminal 35.
上記した第1の実施の形態によると、リード部14a,14bのサブマウント12に接触していない部分は、ガラス封止部15(製造工程中は、ガラス小片)によって絶縁されているため、リード部14a,14bと金属ベース部11との接触が防止される。そして、LED素子13からサブマウント12に伝導した熱は、その殆どが金属ベース部11に伝熱されることにより放熱され、他の一部はリード部14a,14bを通して放熱される。従って、LED素子13が高出力型であっても、LED素子13の温度上昇を抑え、LED素子13の電気・光学的特性を安定させるとともに、信頼性の高いものとできる。これに加え、LED素子13の封止がガラスであることにより、光や熱によって劣化が生じない。なお、ガラス材料によれば、エポキシ樹脂同等、あるいは、それ以上の屈折率材料を選択することができ、LED素子13からの光取り出し効率を向上することができる。また、ガラス材料の熱膨張率は、金属やLED素子に対し、樹脂のように大きな差がなく、また、ガラスは金属と酸化物を介して接合される。このため、熱ストレスが生じにくく、かつ、接合強度が大きくクラックや剥離が生じにくいという意味での信頼性も向上させることができる。さらに、発光装置は、金属ベース11とガラス封止部とによって全体が保持されるため、鉛フリー半田対応のリフロー炉処理にも十分耐える。   According to the first embodiment described above, the portions of the lead portions 14a and 14b that are not in contact with the submount 12 are insulated by the glass sealing portion 15 (small glass pieces during the manufacturing process). Contact between the portions 14a and 14b and the metal base portion 11 is prevented. And most of the heat conducted from the LED element 13 to the submount 12 is dissipated by being transferred to the metal base part 11, and the other part is dissipated through the lead parts 14a and 14b. Therefore, even if the LED element 13 is a high output type, the temperature rise of the LED element 13 can be suppressed, the electrical / optical characteristics of the LED element 13 can be stabilized, and the reliability can be improved. In addition, since the LED element 13 is sealed by glass, it does not deteriorate due to light or heat. In addition, according to the glass material, an epoxy resin equivalent or higher refractive index material can be selected, and the light extraction efficiency from the LED element 13 can be improved. Further, the thermal expansion coefficient of the glass material is not so different from that of the resin as compared with the metal and the LED element, and the glass is bonded via the metal and the oxide. For this reason, it is also possible to improve reliability in the sense that thermal stress is less likely to occur, and the bonding strength is large and cracks and peeling are unlikely to occur. Furthermore, since the whole light-emitting device is held by the metal base 11 and the glass sealing portion, the light-emitting device can sufficiently withstand a reflow furnace process compatible with lead-free solder.
図4は、第2の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。第2の実施の形態の発光装置40が第1の実施の形態の発光装置1と異なるところは、給電側との接続がワイヤにより行われるフェイスアップ型のLED素子を用い、さらに、LED素子を封止するガラス材料としてSiO2にフェニル基やアルキル基を含んだ低融点ハイブリッドガラスを用いた発光装置としたところに特徴がある。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device according to the second embodiment. The light emitting device 40 according to the second embodiment is different from the light emitting device 1 according to the first embodiment in that a face-up type LED element that is connected to the power feeding side by a wire is used, and further, the LED element is The light emitting device is characterized by using a low melting point hybrid glass containing a phenyl group or an alkyl group in SiO 2 as a glass material to be sealed.
発光装置40は、放熱器として機能する金属ベース部41と、フェイスアップのLED素子42と、金属ベース部41に絶縁して金属ベース部41の上部に配置されたリード部43a,43bと、リード部43a,43bの端部とLED素子42上の電極とを接続するワイヤ44a,44bと、金属ベース部41の上面の露出部を封止するガラス封止部45とを備えて構成されている。   The light emitting device 40 includes a metal base portion 41 that functions as a heat radiator, a face-up LED element 42, lead portions 43 a and 43 b that are insulated from the metal base portion 41 and disposed on the metal base portion 41, and leads Wires 44a and 44b that connect the end portions of the portions 43a and 43b and the electrodes on the LED element 42, and a glass sealing portion 45 that seals the exposed portion of the upper surface of the metal base portion 41. .
金属ベース部41は、第1の実施の形態における金属ベース部11と同じ材料が用いられ、その上面の中心部にはLED素子42を搭載するための凸部41aが形成されている。また、ガラス封止部45は、第1の実施の形態におけるガラス封止部15より低融点で囲う地の粘度を低くすることができる材料が用いられる。   The metal base portion 41 is made of the same material as that of the metal base portion 11 in the first embodiment, and a convex portion 41a for mounting the LED element 42 is formed at the center of the upper surface. Moreover, the glass sealing part 45 uses the material which can make the viscosity of the ground enclosed with a low melting point lower than the glass sealing part 15 in 1st Embodiment.
次に、図4の発光装置40の製造手順について説明する。   Next, a manufacturing procedure of the light emitting device 40 of FIG. 4 will be described.
まず、金属ベース部41上の中心部にLED素子42が搭載され、熱伝導性の接着剤、半田溶着等により固定される。次に、リード部43a,43bの先端部を金属ベース部41から浮かせた状態に配置する。それには、リード部43a,43bと金属ベース部11の間に細長いガラス小片を置き、このガラス小片の上にリード部43a,43bを載置すればよい。この状態のまま、リード部43a,43bの先端部とLED素子42の電極(図示せず)とを、ワイヤ44a,44bによって接続する。次に、LED素子42及びワイヤ44a,44bを含む金属ベース部41の上面をガラス封止部45により封止する。なお、ガラス小片は、ガラス封止部45と同一の材料を用いる。   First, the LED element 42 is mounted on the central portion on the metal base 41 and fixed by a heat conductive adhesive, solder welding or the like. Next, the tip portions of the lead portions 43 a and 43 b are arranged in a state of being lifted from the metal base portion 41. For this purpose, an elongated glass piece is placed between the lead parts 43a and 43b and the metal base part 11, and the lead parts 43a and 43b are placed on the glass piece. In this state, the tip portions of the lead portions 43a and 43b and the electrodes (not shown) of the LED elements 42 are connected by wires 44a and 44b. Next, the upper surface of the metal base part 41 including the LED element 42 and the wires 44 a and 44 b is sealed with a glass sealing part 45. Note that the glass piece uses the same material as the glass sealing portion 45.
例えば、リード部43aがLED素子42のアノード側に接続されているとすると、リード部43aに直流電源(図示せず)のプラス側が接続され、リード部43bにはマイナス側が接続される。電源供給に伴い、電流は、リード部43a→ワイヤ44a→LED素子42→ワイヤ44b→リード部43bの経路で流れることにより、LED素子42が発光する。LED素子42の上面から出た光はガラス封止部45内を通過して外部へ出光する。なお、ワイヤ接続を要するLED素子の封止では、封止材料の粘度が高いとワイヤを潰すことから、何らかの対策が必要であるが、ここでは無機材料と誘起材料との組み合わせによるハイブリッドガラスにて加工時の低粘度を図っている。   For example, if the lead portion 43a is connected to the anode side of the LED element 42, the plus side of a DC power supply (not shown) is connected to the lead portion 43a, and the minus side is connected to the lead portion 43b. Along with the power supply, the current flows through the path of the lead part 43a → the wire 44a → the LED element 42 → the wire 44b → the lead part 43b, whereby the LED element 42 emits light. Light emitted from the upper surface of the LED element 42 passes through the glass sealing portion 45 and exits to the outside. In sealing LED elements that require wire connection, some measures are required because the wire is crushed when the viscosity of the sealing material is high. Here, hybrid glass using a combination of an inorganic material and an inductive material is used. Low viscosity during processing.
上記した第2の実施の形態によると、LED素子42の動作に伴って生じた熱は、LED素子42から金属ベース部41に伝導し、この金属ベース部41によって放熱される。LED素子42と金属ベース部41は直に接しており、サブマウントを用いないために第1の実施の形態に比べて放熱効果を高めることができる。   According to the second embodiment described above, the heat generated by the operation of the LED element 42 is conducted from the LED element 42 to the metal base portion 41 and is radiated by the metal base portion 41. The LED element 42 and the metal base 41 are in direct contact with each other, and since a submount is not used, the heat dissipation effect can be enhanced as compared with the first embodiment.
図5は、第3の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はC−C断面図、(c)はD−D断面図である。第3の実施の形態の発光装置50は、金属ベース部の上部に反射鏡と放熱器を兼ねる金属反射鏡を配設すると共に金属反射鏡の凹部内にレンズを配設し、前記各実施の形態に設けられていたガラス封止部は設けていないところに特徴がある。   5A and 5B are diagrams showing a configuration of a light emitting device according to the third embodiment, where FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a CC cross-sectional view, and FIG. 5C is a DD cross-sectional view. . In the light emitting device 50 according to the third embodiment, a metal reflecting mirror serving as a reflecting mirror and a heat radiator is disposed on the upper portion of the metal base portion, and a lens is disposed in a concave portion of the metal reflecting mirror. It is characterized in that the glass sealing portion provided in the form is not provided.
発光装置50は、金属ベース部51と、金属ベース部51上に搭載されるサブマウント52と、このサブマウント52の最上面に搭載されるLED素子53と、金属ベース部51に積層した状態に配設されるリング状の金属反射鏡54と、この金属反射鏡54の凹部内のLED素子53上に配設されるレンズ55(ガラス部材)と、サブマウント52の両側の段差面上に先端部が接続されるリード部56a,56bと、このリード部56a,56bの下面に配設される絶縁封着ガラス57a,57bと、リード部56a,56bの上面に配設される絶縁封着ガラス58a,58bとを備えて構成されている。   The light emitting device 50 includes a metal base portion 51, a submount 52 mounted on the metal base portion 51, an LED element 53 mounted on the uppermost surface of the submount 52, and a state laminated on the metal base portion 51. A ring-shaped metal reflecting mirror 54 disposed, a lens 55 (glass member) disposed on the LED element 53 in the recess of the metal reflecting mirror 54, and a tip on the step surfaces on both sides of the submount 52 Lead portions 56a, 56b to which the portions are connected, insulating sealing glasses 57a, 57b disposed on the lower surfaces of the lead portions 56a, 56b, and insulating sealing glasses disposed on the upper surfaces of the lead portions 56a, 56b. 58a, 58b.
金属ベース部51は、銅、アルミニウム、AlN(窒化アルミ)等の熱伝導性に優れる材料が用いられ、LED素子53の消費電力等に応じて十分な放熱効果が得られる厚み及び大きさを有している。   The metal base 51 is made of a material having excellent thermal conductivity such as copper, aluminum, or AlN (aluminum nitride), and has a thickness and a size that can provide a sufficient heat dissipation effect according to the power consumption of the LED element 53. is doing.
更に、金属ベース部51は、LED素子53を中心にして一直線上に溝(図示せず)が形成されている。この溝は、絶縁封着ガラス57a,57b、リード部56a,56b、及び絶縁封着ガラス58a,58bを埋設できるだけの深さを有している。リード部56a,56bは、絶縁封着ガラス57a,57bと58a,58bで挟持された状態で溝内に配設されるため、リード部56a,56bは金属ベース部51と絶縁され、電気的に接続されることはない。なお、金属ベース部51は、金属反射鏡54と同一サイズにしているが、金属反射鏡54より大きくすることも、四角形等の他の形状にすることもできる。   Further, the metal base portion 51 has a groove (not shown) formed in a straight line with the LED element 53 as the center. The groove has a depth that allows the insulating sealing glasses 57a and 57b, the lead portions 56a and 56b, and the insulating sealing glasses 58a and 58b to be embedded. Since the lead portions 56a and 56b are disposed in the groove while being sandwiched between the insulating sealing glasses 57a and 57b and 58a and 58b, the lead portions 56a and 56b are insulated from the metal base portion 51 and electrically Never connected. The metal base 51 is the same size as the metal reflecting mirror 54, but may be larger than the metal reflecting mirror 54 or may have another shape such as a quadrangle.
サブマウント52は、例えば高熱伝導のAlN(窒化アルミニウム)が用いられ、内部には必要に応じて素子破壊防止用のツェナーダイオード等が設けられている。サブマウント52は四角形で段差を有する外形を有し、その最上面にはLED素子53が搭載され、下段の両側の上面にリード部56a,56bの先端部が載置される。サブマウント52は図1のサブマウント12と同様に、上面及び側面に電極(いずれも図示せず)を有している。上面の電極と側面の電極との接続は、配線層によることもスルーホールによることも可能であるが、ここでは、その図示を省略している。   The submount 52 is made of, for example, highly heat-conductive AlN (aluminum nitride), and is provided with a Zener diode for preventing element destruction or the like as needed. The submount 52 has a quadrangular outer shape having a step, the LED element 53 is mounted on the uppermost surface, and the tip portions of the lead portions 56a and 56b are mounted on the upper surfaces on both sides of the lower stage. Similar to the submount 12 of FIG. 1, the submount 52 has electrodes (both not shown) on the upper surface and side surfaces. The connection between the electrode on the upper surface and the electrode on the side surface can be made by a wiring layer or a through hole, but the illustration thereof is omitted here.
LED素子53は、第1の実施の形態で説明したLED素子13と同じものが用いられる。金属反射鏡54は、熱伝導性に優れるCuによって形成されており、中心部にはすり鉢形の凹部が形成され、その内表面には銀蒸着、クロームや銀のメッキ、銀色又は白色の表面処理等によって鏡面状態に仕上げられていることにより、反射面54aが形成されている。これにより、金属反射鏡54の横方向から出射した光を前面へ効果的に導くことができる。また、金属反射鏡54は、熱伝導性の良いCuを用いているため、反射鏡としての機能のほかに放熱器としても機能する。   The LED element 53 is the same as the LED element 13 described in the first embodiment. The metal reflecting mirror 54 is formed of Cu having excellent thermal conductivity, and a mortar-shaped concave portion is formed at the center, and the inner surface thereof is silver-deposited, chrome or silver-plated, silver or white surface treatment The reflecting surface 54a is formed by finishing in a mirror surface state or the like. Thereby, the light emitted from the lateral direction of the metal reflecting mirror 54 can be effectively guided to the front surface. Moreover, since the metal reflecting mirror 54 uses Cu with good thermal conductivity, it functions as a radiator in addition to the function as a reflecting mirror.
レンズ55には、透明で低融点のガラスを用いる。このレンズ55及び絶縁封着ガラス57a,57b,58a,58bは、金属ベース部51やリード部56a,56bと同等の熱膨張率を有するガラス材を用いる。   The lens 55 is made of transparent and low melting glass. The lens 55 and the insulating sealing glasses 57a, 57b, 58a, and 58b are made of a glass material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the metal base portion 51 and the lead portions 56a and 56b.
次に、発光装置50の組み立てについて説明する。   Next, assembly of the light emitting device 50 will be described.
まず、金属ベース部51の中心部にサブマウント52を搭載し、接着剤、半田融着等により固定する。次に、金属ベース部51上の溝に、長板状に加工された絶縁封着ガラス57a,57bを載置し、この絶縁封着ガラス57a,57b上にリード部56a,56b及び絶縁封着ガラス58a,58bを重ねて載置する。更に、絶縁封着ガラス58a,58b及び金属ベース部51の露出面に金属反射鏡54を載置する。この状態のまま高温雰囲気下で加圧プレスを行い、絶縁封着ガラス57a,57b,58a,58b、リード部56a,56bのそれぞれと、金属反射鏡54を固定する。   First, the submount 52 is mounted at the center of the metal base 51 and fixed by an adhesive, solder fusion, or the like. Next, the insulating sealing glasses 57a and 57b processed into a long plate shape are placed in the grooves on the metal base 51, and the lead portions 56a and 56b and the insulating sealing are placed on the insulating sealing glasses 57a and 57b. Glasses 58a and 58b are stacked and placed. Further, the metal reflecting mirror 54 is placed on the exposed surfaces of the insulating sealing glasses 58 a and 58 b and the metal base portion 51. In this state, pressure pressing is performed in a high-temperature atmosphere to fix the insulating sealing glasses 57a, 57b, 58a, 58b, the lead portions 56a, 56b, and the metal reflecting mirror 54.
リード部56a,56bの先端部以外の側面及び上下面は、絶縁封着ガラス57a,57b,58a,58bにより絶縁されるので、金属ベース部51及び金属反射鏡54に接触することはない。次に、サブマウント52の最上面にLED素子53を搭載し、その電極又はバンプをサブマウント52の導体部に半田接続する。最後に、ガラス材を封止してレンズ55を形成する。   Since the side surfaces and the upper and lower surfaces other than the tip portions of the lead portions 56a and 56b are insulated by the insulating sealing glasses 57a, 57b, 58a, and 58b, they do not contact the metal base portion 51 and the metal reflector 54. Next, the LED element 53 is mounted on the uppermost surface of the submount 52, and the electrodes or bumps are soldered to the conductor portions of the submount 52. Finally, the lens 55 is formed by sealing the glass material.
例えば、リード部56aがLED素子53のアノード側に接続されているとすると、リード部56aに直流電源(図示せず)のプラス側が接続され、リード部56bにはマイナス側が接続される。電源供給に伴い、電流は、リード部56a→サブマウント52→LED素子53→サブマウント52→リード部56bの経路で流れることにより、LED素子53が発光する。LED素子53の上面から出た光はレンズ55内を通過して外部へ出光し、レンズ55の側面部から出た光は金属反射鏡54の反射面54aで反射した後、金属反射鏡54の外へ出光する。   For example, assuming that the lead portion 56a is connected to the anode side of the LED element 53, the plus side of a DC power source (not shown) is connected to the lead portion 56a, and the minus side is connected to the lead portion 56b. Along with the power supply, the current flows through the path of the lead part 56a → the submount 52 → the LED element 53 → the submount 52 → the lead part 56b, whereby the LED element 53 emits light. The light emitted from the upper surface of the LED element 53 passes through the lens 55 and is emitted to the outside. The light emitted from the side surface of the lens 55 is reflected by the reflecting surface 54a of the metal reflecting mirror 54, and then is reflected by the metal reflecting mirror 54. I go out.
上記した第3の実施の形態によると、第の実施の形態による効果に加え、以下の効果が得られる。
(1)ガラス材による絶縁封着ガラス57a,57b,58a,58bによりリード部56a,56bが絶縁されていることにより、リード部56a,56bと金属ベース部51及び金属反射鏡54との接触を防止することができる。
(2)リード部56a,56bの敷設部を除いた他の部分は、金属ベース部51と金属反射鏡54とが直接に接合するため、LED素子53からサブマウント52及びリード部56a,56bに伝導した熱は、金属ベース部51及び金属反射鏡54に効果的に伝熱され、金属ベース部51及び金属反射鏡54により放熱される。従って、LED素子53が高出力型であっても、熱効率が高められる。この効果は、特にラージサイズの発光装置において顕著になる。
According to the third embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the lead portions 56a, 56b are insulated by the insulating sealing glass 57a, 57b, 58a, 58b made of a glass material, the lead portions 56a, 56b are brought into contact with the metal base portion 51 and the metal reflecting mirror 54. Can be prevented.
(2) Since the metal base part 51 and the metal reflecting mirror 54 are directly joined to the other parts except the laying parts of the lead parts 56a and 56b, the LED element 53 is connected to the submount 52 and the lead parts 56a and 56b. The conducted heat is effectively transferred to the metal base portion 51 and the metal reflector 54 and is radiated by the metal base portion 51 and the metal reflector 54. Therefore, even if the LED element 53 is a high output type, the thermal efficiency is increased. This effect is particularly remarkable in a large-sized light emitting device.
なお、金属反射鏡54は、熱伝導性の良い他の金属としてアルミニウム等の金属を用いて形成することも可能である。   The metal reflecting mirror 54 can also be formed using a metal such as aluminum as another metal having good thermal conductivity.
図6は、第4の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。第4の実施の形態の発光装置60は、第3の実施の形態の変形例に相当し、発光装置50との違いは、レンズの形状にある。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to the fourth embodiment. The light emitting device 60 of the fourth embodiment corresponds to a modification of the third embodiment, and the difference from the light emitting device 50 is the shape of the lens.
すなわち、発光装置60は、第3の実施の形態の発光装置50において、レンズ55に代えて、凸レンズ61aを有する透光性のガラス封止部61(ガラス部材)を金属反射鏡54の凹部内に設けたところに特徴がある。   That is, in the light emitting device 50 of the third embodiment, the light emitting device 60 replaces the lens 55 with a translucent glass sealing portion 61 (glass member) having a convex lens 61 a in the concave portion of the metal reflecting mirror 54. There is a feature in the place.
発光装置60における放熱効果は発光装置50と同じである。しかし、LED素子53からの光の出光経路に違いがある。発光装置50が凸レンズが中心部の第1の凸レンズと、その周囲に形成されたリング状の第2の凸レンズとによる二段構成になっているのに対し、発光装置60は中心部に1つの凸レンズが設けられた構成である。このため、出射光の照射分布、出射角度等に相違が出るので、用途等に応じて使い分けることができる。また、ガラス封止部61と金属ベース部51及び金属反射鏡54との熱膨張率を同等にすることで、相互間に熱応力が生じにくくなり、クラック等が発生するのを防止することができる。   The heat dissipation effect in the light emitting device 60 is the same as that of the light emitting device 50. However, there is a difference in the light output path of light from the LED element 53. The light-emitting device 50 has a two-stage configuration including a first convex lens having a convex lens in the center and a ring-shaped second convex lens formed around the convex lens, whereas the light-emitting device 60 has one light-emitting device 60 in the center. In this configuration, a convex lens is provided. For this reason, since a difference appears in the irradiation distribution of the emitted light, the emission angle, and the like, it can be used properly according to the application. In addition, by making the thermal expansion coefficients of the glass sealing portion 61, the metal base portion 51, and the metal reflecting mirror 54 equal, it is difficult for thermal stress to occur between them, thereby preventing cracks and the like from occurring. it can.
図7は、第5の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はE−E断面図、(c)はF−F断面図である。第5の実施の形態に係る発光装置70の基本的な構成及び作用効果は、第3の実施の形態の発光装置50と同じである。第5の実施の形態の発光装置70が第3の実施の形態の発光装置50と異なるところは、リード部の敷設構造にある。   7A and 7B are diagrams illustrating a configuration of a light emitting device according to a fifth embodiment, in which FIG. 7A is a plan view, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line EE, and FIG. . The basic configuration and operational effects of the light emitting device 70 according to the fifth embodiment are the same as those of the light emitting device 50 according to the third embodiment. The light emitting device 70 of the fifth embodiment is different from the light emitting device 50 of the third embodiment in the laying structure of the lead portion.
発光装置70は、金属ベース部71と、この金属ベース部71上に搭載されるサブマウント72と、このサブマウント72の最上面に搭載されるLED素子53と、金属ベース部71に積層した状態に配設されるリング状の金属反射鏡73と、この金属反射鏡73の凹部内のLED素子53上に配設されるレンズ55と、サブマウント52の両側の段差面上に先端部が接続されるリード部56a,56bと、このリード部56a,56bの下面に配設される絶縁封着ガラス57a,57bと、リード部56a,56bの上面に配設される絶縁封着ガラス58a,58bとを備えて構成されている。   The light emitting device 70 includes a metal base 71, a submount 72 mounted on the metal base 71, an LED element 53 mounted on the uppermost surface of the submount 72, and a stacked state on the metal base 71. A ring-shaped metal reflecting mirror 73 disposed on the lens, a lens 55 disposed on the LED element 53 in the recess of the metal reflecting mirror 73, and a tip portion connected to the step surfaces on both sides of the submount 52. Lead portions 56a and 56b, insulating sealing glasses 57a and 57b disposed on the lower surfaces of the lead portions 56a and 56b, and insulating sealing glasses 58a and 58b disposed on the upper surfaces of the lead portions 56a and 56b. And is configured.
金属ベース部71は、前記各実施の形態における金属ベース部11,41,51と同一の材料を用いて作られており、金属反射鏡73と前記各実施の形態における金属反射鏡54と同一の材料を用いて作られている。   The metal base portion 71 is made of the same material as the metal base portions 11, 41, 51 in each of the above embodiments, and is the same as the metal reflector 73 and the metal reflector 54 in each of the above embodiments. Made using materials.
金属反射鏡73は金属反射鏡54と同様に中心部にはすり鉢型の反射面73aが形成されている。絶縁封着ガラス57aとリード部56a、及び絶縁封着ガラス57bとリード部56bを埋設する幅及び長さの溝が上面に形成されている。   Similar to the metal reflector 54, the metal reflector 73 has a mortar-shaped reflection surface 73a at the center. A groove having a width and a length for embedding the insulating sealing glass 57a and the lead portion 56a and the insulating sealing glass 57b and the lead portion 56b is formed on the upper surface.
更に、金属反射鏡73には、リード部56a,56b及び絶縁封着ガラス57a,57bを上方から挿入できるように切り通し部73bが形成されている。この切り通し部73bは、図7の(c)に示すように、リード部56a,56bに接触しない幅を有しているため、リード部56a,56bと金属反射鏡73との接触を防止することができる。   Further, the metal reflecting mirror 73 is formed with a cut-out portion 73b so that the lead portions 56a and 56b and the insulating sealing glasses 57a and 57b can be inserted from above. As shown in FIG. 7C, the cut-through portion 73b has a width that does not contact the lead portions 56a and 56b, and therefore prevents the lead portions 56a and 56b from contacting the metal reflecting mirror 73. Can do.
上記した第5の実施の形態によると、リード部56a,56bが金属反射鏡73に接触しないように切り通し部73bが形成されているため、図5及び図6に示す発光装置50,60が必要とした絶縁封着ガラス58a,58bを不要にすることができる。このため、発光装置50,60に比べ、部品数の低減及び製造工程の簡略化が可能になる。   According to the fifth embodiment described above, since the cut-out portion 73b is formed so that the lead portions 56a and 56b do not contact the metal reflecting mirror 73, the light emitting devices 50 and 60 shown in FIGS. 5 and 6 are necessary. The insulating sealing glasses 58a and 58b can be eliminated. For this reason, compared with the light-emitting devices 50 and 60, the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
上記した発光装置1,40,60においては、波長変換のための蛍光体層をガラス封止部15,45,61に配設することができる。蛍光体層は、例えば、LED素子が青色発光である場合、この青色光によって励起されることにより黄色光を放射する特性を有するCe(セリウム):YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)等の蛍光体を用いることができる。   In the above-described light emitting devices 1, 40, 60, a phosphor layer for wavelength conversion can be disposed on the glass sealing portions 15, 45, 61. The phosphor layer is, for example, a phosphor such as Ce (cerium): YAG (yttrium, aluminum, garnet) having a characteristic of emitting yellow light when excited by the blue light when the LED element emits blue light. Can be used.
また、上記した各実施の形態においては、金属ベース部11,41,絶縁封着ガラス57a,57b,58a,58bの表面に銀やアルミニウムによるメッキ又は蒸着等による反射面を形成し、光の出射効率を高めるようにしてもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the metal base portions 11 and 41 and the insulating sealing glasses 57a, 57b, 58a, and 58b are formed with reflective surfaces by plating or vapor deposition with silver or aluminum to emit light. Efficiency may be increased.
また、各実施の形態において、金属ベース部11,41,51,71、及び金属反射鏡54,73に放熱フィンを形成し、或いは取り付けることが可能である。これにより、放熱効果を更に高めることができる。   Moreover, in each embodiment, it is possible to form or attach a radiation fin to the metal base parts 11, 41, 51, 71 and the metal reflecting mirrors 54, 73. Thereby, the heat dissipation effect can be further enhanced.
また、第2〜第5の実施の形態においても、図3に示したように複数のLED素子を搭載することが可能である。   Also in the second to fifth embodiments, it is possible to mount a plurality of LED elements as shown in FIG.
更に、図1、図4の発光装置においては、ガラス封止部15,45を砲弾型にしたが、他の形状、例えば、円柱型であってもよい。   Furthermore, in the light emitting device of FIGS. 1 and 4, the glass sealing portions 15 and 45 are bullet-shaped, but other shapes such as a cylindrical shape may be used.
本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はA−A断面図、(c)はB−B断面図である。It is a figure which shows the structure of the light-emitting device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing, (c) is BB sectional drawing. 第1の実施の形態に係るサブマウントの詳細構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of the submount which concerns on 1st Embodiment. サブマウントの他の構成を示し、(a)は平面図、(b)は回路図である。The other structure of a submount is shown, (a) is a top view, (b) is a circuit diagram. 第2の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はC−C断面図、(c)はD−D断面図である。It is a figure which shows the structure of the light-emitting device which concerns on 3rd Embodiment, (a) is a top view, (b) is CC sectional drawing, (c) is DD sectional drawing. 第4の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はE−E断面図、(c)はF−F断面図である。It is a figure which shows the structure of the light-emitting device which concerns on 5th Embodiment, (a) is a top view, (b) is EE sectional drawing, (c) is FF sectional drawing.
符号の説明Explanation of symbols
1 発光装置
11 金属ベース部
12 サブマウント
12a,12b 段差面
13 LED素子
14a,14b リード部
15 ガラス封止部
30 サブマウント
31,32,33,34 電極
35 電源供給端子
40 発光装置
41 金属ベース部
41a 凸部
42 LED素子
43a,43b リード部
44a,44b ワイヤ
45 ガラス封止部
50 発光装置
51 金属ベース部
52 サブマウント
53 LED素子
54 金属反射鏡
55 レンズ
56a,56b リード部
57a,57b,58a,58b 絶縁封着ガラス
60 発光装置
61 ガラス封止部
61a 凸レンズ
D1〜D9 LED素子
R1〜R3 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting device 11 Metal base part 12 Submount 12a, 12b Stepped surface 13 LED element 14a, 14b Lead part 15 Glass sealing part 30 Submount 31, 32, 33, 34 Electrode 35 Power supply terminal 40 Light-emitting device 41 Metal base part 41a convex part 42 LED element 43a, 43b lead part 44a, 44b wire 45 glass sealing part 50 light emitting device 51 metal base part 52 submount 53 LED element 54 metal reflecting mirror 55 lens 56a, 56b lead part 57a, 57b, 58a, 58b Insulating sealing glass 60 Light emitting device 61 Glass sealing part 61a Convex lens D1-D9 LED element R1-R3 Resistance

Claims (9)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子が搭載されると共に前記発光素子と給電側との接続を電極又は配線層を介して行うサブマウントと、
    前記サブマウントが搭載されると共に前記サブマウントを通して伝熱される前記発光素子の熱を放熱する金属ベース部と、
    先端部が前記サブマウントの両端の平面上に載置及び接続されることにより前記発光素子に電気的に接続されると共に、先端部以外の部分が前記金属ベース部に絶縁状態にして配設される一対のリード部と、
    前記発光素子及び前記サブマウントを覆うようにして前記金属ベースに接着されるとともに所定の形状に形成されるガラス封止部とを備え
    前記サブマウントは段差部を有し、前記リードは前記段差部に固定されていることを特徴とする発光装置。
    A light emitting element;
    A submount on which the light emitting element is mounted and the light emitting element is connected to the power feeding side via an electrode or a wiring layer;
    A metal base portion for dissipating heat of the light emitting element mounted with the submount and transferred through the submount;
    The tip portion is placed on and connected to the flat surfaces at both ends of the submount to be electrically connected to the light emitting element, and the portions other than the tip portion are disposed in an insulated state on the metal base portion. A pair of lead portions,
    The light emitting element and so as to cover the submount is formed in a predetermined shape while being bonded to the metal base and a Ruga Las sealing portion,
    The submount has a stepped portion, the lead emission device characterized that you have been fixed to the step portion.
  2. 前記リード部は、前記先端部以外の前記金属ベース部上に介在する部分が前記ガラス封止部によって絶縁されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein a portion of the lead portion that is interposed on the metal base portion other than the tip portion is insulated by the glass sealing portion.
  3. 前記発光素子は、複数からなり、同一発光色による複数のグループ、又は複数の発光色のグループに別けて給電が行われることを特徴とする請求項1記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting element includes a plurality of light-emitting elements, and power is supplied separately for a plurality of groups having the same light emission color or a group of light emission colors.
  4. 前記サブマウントは、前記一対のリード部の前記先端部を埋設できる深さの溝が形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the submount includes a groove having a depth capable of embedding the tip portion of the pair of lead portions.
  5. フェイスダウン型の発光素子と、
    前記発光素子が搭載されると共に前記発光素子と給電側との接続を電極又は配線層を介して行うサブマウントと、
    前記サブマウントが搭載されると共に前記サブマウントを通して伝熱される前記発光素子の熱を放熱する金属ベース部と、
    先端部が前記サブマウントの両端の平面上に載置及び接続されることにより前記発光素子に電気的に接続されると共に、先端部以外の部分が前記金属ベース部に絶縁状態にして配設される一対のリード部と、
    前記一対のリード部に非接触にして前記金属ベース部に重ね合わされると共に、中心部にすり鉢形の反射面が形成された金属反射鏡と、
    一部又は全部がレンズを成すようにして前記すり鉢形の反射面内に配設されるガラス部材とを備え
    前記サブマウントは段差部を有し、前記リードは前記段差部に固定されていることを特徴とする発光装置。
    A face-down light emitting device,
    A submount on which the light emitting element is mounted and the light emitting element is connected to the power feeding side via an electrode or a wiring layer;
    A metal base portion for dissipating heat of the light emitting element mounted with the submount and transferred through the submount;
    The tip portion is placed on and connected to the flat surfaces at both ends of the submount to be electrically connected to the light emitting element, and the portions other than the tip portion are disposed in an insulated state on the metal base portion. A pair of lead portions,
    A metal reflector in which the mortar-shaped reflecting surface is formed in the center portion, and is superimposed on the metal base portion in a non-contact manner with the pair of lead portions;
    Some or all in the form an lens disposed within the reflecting surface of the bowl-shaped and a Ruga lath member,
    The submount has a stepped portion, the lead emission device characterized that you have been fixed to the step portion.
  6. 前記ガラス部材は、前記発光素子からの光を前方及び側面方向に集光させる構造のレンズ、又は、前記発光素子の同軸上にレンズ部が形成され且つ前記すり鉢形の反射面内を満たす状態に封止されたガラス封止部であることを特徴とする請求項5記載の発光装置。   The glass member is a lens having a structure for condensing light from the light emitting element in the front and side directions, or a state where a lens portion is formed on the same axis of the light emitting element and fills the inside of the mortar-shaped reflection surface. The light emitting device according to claim 5, wherein the light emitting device is a sealed glass sealing portion.
  7. 前記一対のリード部は、前記金属ベース部と前記反射鏡部とに挟まれる部分の周囲が前記ガラス封止部とは異なるガラス材によって絶縁されていることを特徴とする請求項5記載の発光装置。   6. The light emitting device according to claim 5, wherein the pair of lead portions are insulated by a glass material different from the glass sealing portion around a portion sandwiched between the metal base portion and the reflecting mirror portion. apparatus.
  8. 前記金属ベース部及び前記反射鏡部は、前記一対のリード部が配設される部分に、前記一対のリード部に接触しない幅を有する切り通し部が形成され、前記一対のリード部と前記金属ベース部との間に前記ガラス封止部とは異なるガラス材が配設されていることを特徴とする請求項5記載の発光装置。   The metal base portion and the reflecting mirror portion are formed with a cut-out portion having a width that does not contact the pair of lead portions at a portion where the pair of lead portions are disposed, and the pair of lead portions and the metal base The light emitting device according to claim 5, wherein a glass material different from the glass sealing portion is disposed between the two portions.
  9. フェイスアップ型の発光素子と、
    前記発光素子が搭載される凸部を有すると共に前記発光素子からの熱を放熱する金属ベース部と、
    前記金属ベース部に絶縁させた状態で前記金属ベース部の上部に配設され、先端部が前記発光素子の給電部分にワイヤを介して接続される一対のリード部と、
    前記発光素子及び前記一対のリード部の先端部を覆うようにして前記金属ベースに接着されるとともに所定の形状に形成されるガラス封止部とを備えることを特徴とする発光装置。
    A face-up light-emitting element;
    A metal base portion having a convex portion on which the light emitting element is mounted and dissipating heat from the light emitting element;
    A pair of lead portions disposed on an upper portion of the metal base portion in a state of being insulated from the metal base portion, and having a tip portion connected to a power feeding portion of the light emitting element via a wire;
    The light emitting device characterized by comprising a light emitting element and said pair of so as to cover the distal end of the lead portion is formed in a predetermined shape while being bonded to the metal base Ruga Las sealing portion.
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