JP4238058B2

JP4238058B2 - Light emitting element storage package and light emitting device

Info

Publication number: JP4238058B2
Application number: JP2003117698A
Authority: JP
Inventors: 美津夫柳沢
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP2004327564A

Description

【０００１】
【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】
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、単にパッケージともいう）の断面図を図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、従来のパッケージ11は、上面の中央部に発光素子14を搭載するための搭載部12ａを有する各種の樹脂やセラミックス等から成る基体12を有する。そして、基体12がセラミックスから成る場合、その表面や内部にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等を含む導電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12ｃが形成されている。また、基体12が樹脂から成る場合、銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等から成るリード端子等の配線導体12ｃが、モールド成型等によって形成された基体12の内部にその一部が埋設されて固定されている。そして、パッケージ11は、これらの配線導体12ｂを介して、外部からパッケージ11内部に搭載された発光素子14に電力や駆動電流が供給される。
【０００４】
また基体12は、その上面の外周部に搭載部12ａを取り囲むように、各種樹脂やセラミックスから成る平面視形状が円形または四角形の枠体13が設けられている。このような枠体13は、基体12上面の外周部に700〜900℃の融点を有する銀（Ａｇ）−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14は、基体12の搭載部12ａに銀（Ａｇ）ペーストや樹脂接着剤から成る接着剤で取着され、発光素子14の電極が基体12に設けられた配線導体12ｂにボンディングワイヤ16により電気的に接合される。しかる後、発光素子14の周囲や表面を蛍光体を混入した樹脂またはガラスから成る波長変換部材（図示せず）で被覆した後に、枠体13の内側にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂（図示せず）を発光素子14やボンディングワイヤ16を覆うように充填し熱硬化させる。これにより、発光素子14からの光を蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる。そして、枠体13の上面に光学レンズの機能を有するホウ硅酸ガラス、石英ガラス、サファイアまたは透明性樹脂等から成る透光性蓋体17を半田や樹脂接着剤等で取着して発光装置となる。
【０００６】
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14が起動されて発光し、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の用途に用いられる。
【０００７】
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。
【０００８】
【特許文献１】
特開2002−344029号公報
【０００９】
【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11において、基体12と枠体13とを接着剤15を用いて接着すると、発光素子14より出射される光が、接着剤15に吸収されたり、接着剤15を透過してパッケージ11の外部に漏れ出たりするため、パッケージ11の上側に効率よく反射されずに、発光装置の輝度や光度が著しく低下するという問題があった。
【００１０】
また、接着剤15がパッケージ11の内側にはみ出した部位で光が乱反射するため、発光装置から放射される光が均一な強度とならず斑を生じるという問題点も有していた。
【００１１】
さらに、発光素子14より出射される光の波長帯域が400ｎｍ以下の紫外光領域となると、基体12と枠体13とを接合するエポキシ樹脂等の樹脂から成る接着剤15が、発光素子14の紫外光によって接着剤15が劣化し、接着強度が著しく低下するとともに耐湿性も低下するという問題があった。その結果、照明用の光源として一般的に要求される発光装置の寿命である4万時間以上の長期的な信頼性の確保が困難であった。
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、発光素子が出射する光を発光素子収納用パッケージの枠体の内面や基体の上面で良好に反射させて外部に均一に効率よく放出させるとともに、紫外光による接着剤の接着強度や耐湿性の劣化を抑制することにより、長期間にわたり正常かつ安定して発光させることができる、発光効率の極めて高い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にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様によれば、発光素子収納用パッケージは、基体および枠体を備えている。基体は、紫外光を含む波長領域の光を放射する発光素子の搭載部と搭載部を囲んでいる突条部とを含む上面を有している。枠体は、搭載部および突条部を囲んでおり、樹脂接着剤によって基体の側面に接合された下端部を有している。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、発光装置は、上記発光素子収納用パッケージと、発光素子収納用パッケージの搭載部に搭載された発光素子と、発光素子収納用パッケージの枠体の上面に取着された透光性蓋体とを備えている。
【００２２】
【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，図３，図４，図５は、本発明のパッケージの実施形態の各種例を示す断面図であり、図２は図１の下面図である。そして、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。
【００２３】
本発明における基体２は、可視光領域において反射率が高い、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム（Ａｌ），表面にＡｕやＡｇ等のメッキ膜が形成されたＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属、もしくは、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成る。また、基体２は発光素子４を支持する支持部材として機能し、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。
【００２４】
また、基体２は、その上面に搭載部２ａを取り囲むように突条部２ｂが形成されている。さらに、基体２の側面には、枠体３が搭載部２ａおよび突条部２ｂを取り囲むようにして接着剤５により接合されている。
【００２５】
これにより、発光素子４から接着剤５に直接照射される光を突条部２ｂによって有効に遮断でき、発光素子４の光が接着剤５に吸収されたり、接着剤５を透過してパッケージ１の外部へ漏れ出したりして生じる光損失を有効に抑制することができる。その結果、パッケージ１の上側に発光素子４の光を効率よく放射することができる。
【００２６】
また、突条部２ｂによって接着剤５に入射される光を遮断することにより、接着剤５における光の乱反射を有効に抑制して基体２の上面や枠体３の内面で反射される光を斑のない均一なものとすることができる。
【００２７】
さらに、突条部２ｂが発光素子４に接近しているため、発光素子４から出射された光が短い距離で短時間のうちに突条部２ｂに到達し、この突条部２ｂで反射してパッケージ１の上側に放射されるため、パッケージ１の内部を光が進む間に生じる光損失を非常に小さくすることができ、発光効率を極めて高くすることができる。
【００２８】
また、従来は枠体３の下面を基体２の上面に取着しており、接着剤５層が基体２の主面に平行に設けられていたため、発光素子４から出射された光が直接接着剤５に入り込み外部に漏れ易かったのに対し、基体２の側面に枠体３の内周面を取着しているので、接着剤５層が基体２の主面に直交する方向に形成され、発光素子４から出射された光が直接接着剤５層に入射され難くなり、接着剤５によって生じる光損失を有効に抑制することができる。
【００２９】
上記構成のパッケージ１において、発光素子４は紫外光を含む波長領域の光を発光するもの、例えば蛍光体によってカラー表示することが可能なものであり、接着剤５は樹脂接着剤から成る場合、発光素子４から出射される光が樹脂を劣化させ易い400ｎｍ以下の波長の紫外光を含んだものであっても、接着剤５へ直接入射する光を有効に遮断するとともに、たとえ接着剤５の上端に光が入射しても接着剤５の内部へは入り込み難くなる。これにより、紫外光によって樹脂から成る接着剤５が劣化するのを有効に抑制することができる。その結果、接着剤５の接着強度が低下するのを効果的に抑制し、照明用の光源としての発光装置に対して一般的に要求される４万時間以上もの寿命を有するものとでき、長期的な発光の信頼性を確保できる。
【００３０】
なお、突条部２ｂは、その内周面を図３に示すように突条部２ｂの内側から外側にかけて厚みが大きくなるように傾斜させることが好ましい。これにより、突条部２ｂの内側に収容された発光素子４の光を傾斜した突条部２ｂの内周面で上側に反射させることにより、パッケージ１外部へ発光素子４の光軸に対して20度以内の範囲で良好に放射することができる。その結果、本発明のパッケージ１を使用した発光装置の輝度を極めて高いものとすることができる。
【００３１】
また突条部２ｂは、基体２の上面の外周部に設けられているとともに突条部２ｂの上端部が外側、即ち搭載部２ａに対して反対側に延出しているのがよい。これにより、枠体３を接着剤５で基体２の側面に取着した際、接着剤５に対して載置部２ａ側および上側を突条部２ｂで覆うことができ、発光素子４から出射される光が接着剤５に入るのをより有効に遮断することができる。
【００３２】
このような枠体３は、基体２と同様に可視光領域において反射率が高い、Ａｕ，Ａｇ，アルミニウム（Ａｌ），表面にＡｕやＡｇ等のメッキ膜が形成されたＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属、もしくは、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成る。
【００３３】
例えば、基体２および枠体３が金属から成る場合、接着剤５をガラスや樹脂等の電気絶縁性のもので形成して基体２と枠体３とを電気的に絶縁し、図１に示すように、発光素子４の電極と基体２および枠体３とをボンディングワイヤ６で電気的に接続し、そして、基体２および枠体３を外部電気回路基板の電気回路にそれぞれ接続することにより、基体２および枠体３を配線導体として機能させて発光素子４と外部電気回路基板とを電気的に接続することができる。これにより、配線導体として機能する基体２および枠体３を外部電気回路基板に大きな面積で接続することができ、これらの接続部を、接続強度の大きなものとすることができるとともに抵抗を非常に小さくすることができる。
【００３４】
なお、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の寿命が劣化し易くなるとともに、発光素子４の光出力を上げるのが困難になる。
【００３５】
また、基体２がセラミックスから成り、枠体３が金属から成る場合、図４に示すように、基体２の表面や内部にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等から成るメタライズ層等の配線導体２ｃを形成し、発光素子４の電極と配線導体２ｃ、および発光素子４の電極と枠体３とをボンディングワイヤ６でそれぞれ接続することにより、発光素子４と外部電気回路基板との電気的な接続を行なうことができる。なお、配線導体２ｃの外表面に耐蝕性に優れかつロウ材に対して濡れ性が良好な金属層、例えば、厚さ1.5〜６μｍのＮｉメッキ層と厚さ0.2〜５μｍのＡｕメッキ層を順次被着させておくと、配線導体２ｃが酸化腐食するのを有効に防止できる。
【００３６】
また、枠体３がセラミックスから成る場合、図５に示すように、枠体３の表面や内部にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等から成るメタライズ層等の配線導体３ａを形成し、発光素子４の電極と枠体３の配線導体３ａ、および発光素子４の電極と基体２（あるいは発光素子４の電極と基体２に形成した配線導体２ｃ）とをボンディングワイヤ６で接続することにより、発光素子４と外部電気回路基板との電気的な接続を行なうことができる。なお、配線導体３ａの外表面に耐蝕性に優れかつロウ材に対して濡れ性が良好な金属層、例えば、厚さ1.5〜６μｍのＮｉメッキ層と厚さ0.2〜５μｍのＡｕメッキ層を順次被着させておくと、配線導体３ａが酸化腐食するのを有効に防止できる。
【００３７】
基体２や枠体３がセラミックスから成る場合、その原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成すとともに、このペーストをドクターブレード法やカレンダロール法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し約１６００℃の高温度で焼成することによって作製される。
【００３８】
また、基体２や枠体３が金属から成る場合、金属のインゴットに切削加工、圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工を施すことによって所望の形状が形成される。
【００３９】
枠体３の内周部は、その平面視形状が円形状や四角形状等の種々の形状とすることができ、特にその平面視形状を円形とすることが好ましい。これにより、発光素子４の光エネルギーを枠体３の内周面で満遍なく反射させ、パッケージ１の外部へ極めて均一に光エネルギーを放出することができる。
【００４０】
また、枠体３の内周面の算術平均粗さＲａは0.004〜４μｍが好ましい。４μｍを超えると、枠体３に収容された発光素子４の光を均一に反射することが困難になり、反射する光の強さに偏りが発生しやすくなる。0.004μｍ未満であると、そのような平滑な面を安定かつ効率よく形成することが困難となる。枠体３の内周面のＲａを上記の範囲とするには、枠体３が金属から成る場合、従来周知の化学エッチング法や切削加工方法により加工することができる。また、金型の面精度を利用した転写加工による方法を用いてもよい。
【００４１】
さらに枠体３は、円筒状あるいは図１〜５に示すように下端の内周面が内側に突出した円筒状である。特に接着剤５を搭載部２ａにより近づけて接着剤５を突状部２ｂでより有効に遮光するという観点からは、下端の内周面が内側に突出した円筒状であるのがよい。
【００４２】
そして、枠体３は、250℃以上の高融点で溶融するガラス、熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂接着剤、セラミックス粉末が混入された樹脂接着剤等の接着剤５で基体２の側面に搭載部２ａを取り囲むように取着される。
【００４３】
また、透光性蓋体７はガラス、サファイア、石英、または、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂（プラスチック）などの透光性材料から成り、枠体３内側に設置された、発光素子４、ボンディングワイヤ６、発光素子４を保護するとともに、パッケージ１内部を気密に封止する。また、透光性蓋体７をレンズ状にして光学レンズの機能を付加することによって、発光素子４の光を集光または分散させて所望の放射角度、強度分布で発光素子４の光をパッケージ１外部に取り出すことができる。
【００４４】
なお、光の放射角度とは、発光素子４から出射される光ビームの光軸方向への広がりを示す角度であり、光ビームの光軸方向に垂直な断面が円形状であれば放射角度は一定であり、光ビームの光軸方向に垂直な断面が楕円形状等の偏りがある場合は放射角度はその最大の角度である。
【００４５】
このようなパッケージ１の基体２の搭載部２ａ上に、発光素子４をＡｇペースト等の導電ペーストやセラミックス粉末が混入された樹脂接着剤、エポキシ樹脂等から成る樹脂接着剤等を介して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６を介して電気的に接続し、他方の発光素子４の電極を枠体３にボンディングワイヤ６を介して接続し、しかる後、発光素子４が収納された枠体３内部に透明な封止樹脂を充填して発光素子４を被覆し、発光素子４から出射される光ビームの光軸上に位置するように透光性蓋体７を枠体３の上面に接着剤等で取着することによって発光装置となる。
【００４６】
なお、本発明は、上記の実施の形態例に限定されるものではなく、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。例えば、突条部２ｂは、基体２と一体に形成されていてもよく、図６に示すように基体２の上面に突条部２ｂを接着剤等で取着してもよい。このように突条部２ｂを基体２に取着する場合、突条部２ｂとして可視光領域における反射率が高い環状の金属や、金属層を被着した環状のセラミックス、金属層を被着した環状の樹脂等を用いることで、本発明のパッケージと同等の効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に発光素子を搭載する搭載部を有するとともにこの搭載部を取り囲むように形成された突条部を有する基体と、この基体の側面に搭載部および突条部を取り囲むようにして内周面の下端部が全周にわたって接着剤により接合された枠体とを具備していることにより、発光素子から接着剤に直接照射される光を突条部によって有効に遮断でき、発光素子の光が接着剤に吸収されたり、接着剤を透過して発光素子収納用パッケージの外部へ漏れ出したりして生じる光損失を有効に抑制することができる。その結果、発光素子収納用パッケージの上側に発光素子の光を効率よく放射することができる。
【００４８】
また、突条部によって接着剤に入射される光を遮断することにより、接着剤における光の乱反射を有効に抑制して基体の上面や枠体の内面で反射される光を斑のない均一なものとすることができる。
【００４９】
さらに、突条部が発光素子に接近しているため、発光素子から出射された光が短い距離で短時間のうちに突条部に到達し、この突条部で反射して発光素子収納用パッケージの上側に放射されるため、発光素子収納用パッケージの内部を光が進む間に生じる光損失を非常に小さくすることができ、発光効率を極めて高くすることができる。
【００５０】
また、従来は枠体の下面を基体の上面に取着しており、接着剤層が基体の主面に平行に設けられていたため、発光素子から出射された光が直接接着剤に入り込み外部に漏れ易かったのに対し、基体の側面に枠体の内周面を取着しているので、接着剤層が基体の主面に直交する方向に形成され、発光素子から出射された光が直接接着剤層に入射され難くなり、接着剤によって生じる光損失を有効に抑制することができる。
【００５１】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成のパッケージにおいて、発光素子は紫外光を含む波長領域の光を発光するもの、例えば蛍光体によってカラー表示することが可能なものであり、接着剤は樹脂接着剤から成る場合、発光素子から出射される光が樹脂を劣化させ易い400ｎｍ以下の波長の紫外光を含んだものであっても、接着剤へ直接入射する光を有効に遮断するとともに、たとえ接着剤の上端に光が入射しても接着剤の内部へは入り込み難くなる。これにより、紫外光によって樹脂から成る接着剤が劣化するのを有効に抑制することができる。その結果、接着剤の接着強度が低下するのを効果的に抑制し、照明用の光源としての発光装置に対して一般的に要求される４万時間以上もの寿命を有するものとでき、長期的な発光の信頼性を確保できる。
【００５２】
本発明の発光装置は、上記構成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、枠体の上面に取着された透光性蓋体とを具備したことにより、発光素子から出射された光エネルギーを発光素子収納用パッケージの枠体の内周面や基体の上面で効率よく反射させ、発光素子収納用パッケージの上側へ極めて効率よく光エネルギーを放出することができるとともに透光性蓋体に光学レンズ機能を付加することにより、発光素子収納用パッケージの外部に任意の角度で光を放射することができる。さらに、上記本発明の発光素子収納用パッケージを用いた長期間にわたり正常かつ安定して発光することのできる発光効率の極めて高い発光装置を提供できる。
【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】図１の発光素子収納用パッケージの下面図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】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
４：発光素子
５：接着剤
６：ボンディングワイヤ
７：透光性蓋体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting element housing package and a light emitting device for housing a light emitting element.
[0002]
[Prior art]
Light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) are attracting attention as they are expected to achieve further lower power consumption and longer life, and have recently begun to be used in various fields. . FIG. 7 shows a cross-sectional view of a light emitting element storage package (hereinafter also simply referred to as a package) on which a conventional light emitting element is mounted.
[0003]
As shown in FIG. 7, the conventional package 11 has a base 12 made of various resins, ceramics, or the like having a mounting portion 12a for mounting the light emitting element 14 at the center of the upper surface. When the substrate 12 is made of ceramics, a conductive paste containing tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like on its surface or inside is sintered at a high temperature, and nickel (Ni) is plated on its upper surface by plating. ) A wiring conductor 12c formed by depositing a plating layer or a gold (Au) plating layer is formed. When the base 12 is made of resin, a wiring conductor 12c such as a lead terminal made of copper (Cu) or iron (Fe) -nickel (Ni) alloy is formed inside the base 12 formed by molding or the like. Part of it is buried and fixed. The package 11 is supplied with electric power and driving current from the outside to the light emitting element 14 mounted inside the package 11 through these wiring conductors 12b.
[0004]
The base 12 is provided with a frame 13 having a circular or square shape in plan view made of various resins and ceramics so as to surround the mounting portion 12a on the outer peripheral portion of the upper surface thereof. Such a frame 13 is fixed to the outer peripheral portion of the upper surface of the base 12 with a brazing material such as silver (Ag) -Cu having a melting point of 700 to 900 ° C., various resin adhesives, low melting point glass (glass frit), and the like. The
[0005]
The light emitting element 14 is attached to the mounting portion 12a of the base 12 with an adhesive made of a silver (Ag) paste or a resin adhesive, and the electrode of the light emitting element 14 is attached to the wiring conductor 12b provided on the base 12 by a bonding wire 16. Electrically joined. Thereafter, the periphery and the surface of the light-emitting element 14 are covered with a wavelength conversion member (not shown) made of a resin mixed with phosphor or glass, and a transparent resin (such as an epoxy resin or a silicone resin) is placed inside the frame 13 ( (Not shown) is filled so as to cover the light-emitting element 14 and the bonding wire 16, and is thermally cured. As a result, light having a desired wavelength spectrum can be extracted by converting the wavelength of the light from the light emitting element 14 using the phosphor. Then, a light-transmitting cover 17 made of borosilicate glass, quartz glass, sapphire, or a transparent resin having a function of an optical lens is attached to the upper surface of the frame 13 with solder, a resin adhesive, or the like. It becomes.
[0006]
In this light emitting device, the light emitting element 14 is activated by a drive current supplied from an external electric circuit to emit light, and is used for applications such as various indicators, optical sensors, displays, photocouplers, backlights, and optical printer heads.
[0007]
In recent years, this light-emitting device has been used for illumination, and a light-emitting device with higher characteristics in terms of high luminance and heat dissipation is required. Further, when used for illumination, extending the life of the light emitting device is a particularly important problem.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-344029 A [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional package 11, when the base 12 and the frame 13 are bonded using the adhesive 15, the light emitted from the light emitting element 14 is absorbed by the adhesive 15 or transmitted through the adhesive 15. As a result, the light is leaked out of the package 11, so that it is not efficiently reflected on the upper side of the package 11, and the luminance and luminous intensity of the light emitting device are remarkably lowered.
[0010]
Further, since the light is irregularly reflected at the part where the adhesive 15 protrudes inside the package 11, the light emitted from the light emitting device does not have a uniform intensity but also has spots.
[0011]
Furthermore, when the wavelength band of the light emitted from the light emitting element 14 is in the ultraviolet light region of 400 nm or less, the adhesive 15 made of a resin such as an epoxy resin that joins the base body 12 and the frame 13 is changed to the ultraviolet light of the light emitting element 14. There is a problem that the adhesive 15 is deteriorated by light, the adhesive strength is remarkably lowered, and the moisture resistance is also lowered. As a result, it has been difficult to ensure long-term reliability of 40,000 hours or more, which is the life of a light emitting device generally required as a light source for illumination.
[0012]
The present invention has been completed in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to reflect light emitted from the light emitting element well on the inner surface of the frame body of the light emitting element storage package or the upper surface of the substrate and to the outside. For storing light-emitting elements with extremely high light emission efficiency that can emit light normally and stably over a long period of time by releasing uniformly and efficiently and suppressing deterioration of adhesive strength and moisture resistance of the adhesive due to ultraviolet light It is to provide a package and a light emitting device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, the light emitting element storage package includes a base and a frame. The base has an upper surface including a mounting portion of a light emitting element that emits light in a wavelength region including ultraviolet light, and a protrusion that surrounds the mounting portion. The frame body surrounds the mounting portion and the ridge portion, and has a lower end portion joined to the side surface of the base by a resin adhesive.
[0014]
According to another aspect of the present invention, a light emitting device is mounted on the upper surface of the light emitting element housing package, the light emitting element mounted on the light emitting element housing package mounting portion, and the frame of the light emitting element housing package. And a light-transmitting lid.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light emitting element storage package of the present invention will be described in detail below. 1, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 are sectional views showing various examples of embodiments of the package of the present invention, and FIG. 2 is a bottom view of FIG. Reference numeral 2 denotes a base body, and reference numeral 3 denotes a frame body. A package 1 for housing the light emitting element 4 is mainly constituted by these.
[0023]
The substrate 2 in the present invention has high reflectivity in the visible light region, such as Au, Ag, aluminum (Al), a Fe—Ni-cobalt (Co) alloy in which a plating film such as Au or Ag is formed on the surface, Fe— It consists of a metal such as a Ni alloy, or ceramics such as an aluminum oxide sintered body (alumina ceramic), an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, and a glass ceramic. The base 2 functions as a support member for supporting the light emitting element 4 and has a mounting portion 2a for mounting the light emitting element 4 on the upper surface thereof.
[0024]
Further, the base 2 has a ridge 2b formed on its upper surface so as to surround the mounting portion 2a. Furthermore, the frame 3 is joined to the side surface of the base body 2 with an adhesive 5 so as to surround the mounting portion 2a and the protruding portion 2b.
[0025]
As a result, the light directly radiated from the light emitting element 4 to the adhesive 5 can be effectively blocked by the protrusion 2b, and the light from the light emitting element 4 is absorbed by the adhesive 5 or transmitted through the adhesive 5 so that the package 1 It is possible to effectively suppress light loss caused by leakage to the outside. As a result, the light of the light emitting element 4 can be efficiently emitted to the upper side of the package 1.
[0026]
Further, by blocking the light incident on the adhesive 5 by the ridge 2b, the irregular reflection of light in the adhesive 5 is effectively suppressed, and the light reflected on the upper surface of the base 2 or the inner surface of the frame 3 is reflected. It can be uniform without spots.
[0027]
Furthermore, since the protrusion 2b is close to the light emitting element 4, the light emitted from the light emitting element 4 reaches the protrusion 2b in a short time at a short distance, and is reflected by the protrusion 2b. Since the light is emitted to the upper side of the package 1, the light loss generated while the light travels inside the package 1 can be made extremely small, and the light emission efficiency can be made extremely high.
[0028]
Conventionally, the lower surface of the frame 3 is attached to the upper surface of the substrate 2, and the five layers of adhesive are provided in parallel to the main surface of the substrate 2, so that the light emitted from the light emitting element 4 is directly bonded. Although it entered the agent 5 and easily leaked to the outside, the inner peripheral surface of the frame 3 is attached to the side surface of the base 2, so that the five layers of adhesive are formed in a direction perpendicular to the main surface of the base 2. The light emitted from the light emitting element 4 is less likely to be directly incident on the adhesive 5 layer, and light loss caused by the adhesive 5 can be effectively suppressed.
[0029]
In the package 1 having the above configuration, the light emitting element 4 emits light in a wavelength region including ultraviolet light, for example, can be color-displayed by a phosphor, and the adhesive 5 is made of a resin adhesive. Even if the light emitted from the light emitting element 4 includes ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less that easily deteriorates the resin, it effectively blocks light directly incident on the adhesive 5, and even if the adhesive 5 Even if light is incident on the upper end, it is difficult to enter the adhesive 5. Thereby, it can suppress effectively that the adhesive agent 5 which consists of resin by ultraviolet light deteriorates. As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in the adhesive strength of the adhesive 5 and to have a life of 40,000 hours or more generally required for a light emitting device as a light source for illumination. Reliable light emission.
[0030]
In addition, as for the protrusion part 2b, it is preferable to incline the inner peripheral surface so that thickness may become large from the inner side to the outer side of the protrusion part 2b, as shown in FIG. Thereby, the light of the light emitting element 4 accommodated inside the protruding portion 2b is reflected upward by the inner peripheral surface of the inclined protruding portion 2b, so that the outside of the package 1 with respect to the optical axis of the light emitting element 4 It can radiate well within the range of 20 degrees. As a result, the luminance of the light emitting device using the package 1 of the present invention can be made extremely high.
[0031]
Further, it is preferable that the ridge portion 2b is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the base 2, and the upper end portion of the ridge portion 2b extends outward, that is, on the opposite side to the mounting portion 2a. Thus, when the frame 3 is attached to the side surface of the base 2 with the adhesive 5, the mounting portion 2 a side and the upper side can be covered with the protruding portion 2 b with respect to the adhesive 5, and the light is emitted from the light emitting element 4. It is possible to more effectively block the light to enter the adhesive 5.
[0032]
Such a frame 3 has a high reflectivity in the visible light region as in the case of the base 2, and is Fe, Ni, cobalt (Au—Ag), aluminum (Al), and a plating film such as Au or Ag formed on the surface. Co) alloy, Fe-Ni alloy or other metals, or ceramics such as aluminum oxide sintered body (alumina ceramics), aluminum nitride sintered body, mullite sintered body, and glass ceramics.
[0033]
For example, when the base 2 and the frame 3 are made of metal, the adhesive 5 is formed of an electrically insulating material such as glass or resin to electrically insulate the base 2 and the frame 3 and are shown in FIG. Thus, by electrically connecting the electrode of the light emitting element 4 to the base body 2 and the frame body 3 by the bonding wire 6, and connecting the base body 2 and the frame body 3 to the electric circuit of the external electric circuit board, respectively. The light emitting element 4 and the external electric circuit board can be electrically connected by causing the base 2 and the frame 3 to function as wiring conductors. As a result, the base body 2 and the frame body 3 that function as wiring conductors can be connected to the external electric circuit board in a large area, and these connection portions can have a high connection strength and have a very high resistance. Can be small.
[0034]
Note that the thermal conductivity of the base 2 made of metal is preferably 120 W / m · K or more, and if it is less than 120 W / m · K, the surface temperature of the light emitting element 4 becomes 100 ° C. or more when a driving current of 100 mA or more is input. Thus, the lifetime of the light emitting element 4 is likely to deteriorate, and it becomes difficult to increase the light output of the light emitting element 4.
[0035]
When the substrate 2 is made of ceramics and the frame 3 is made of metal, as shown in FIG. 4, the surface or inside of the substrate 2 is made of metallization made of tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like. A wiring conductor 2c such as a layer is formed, and the electrode of the light emitting element 4 and the wiring conductor 2c, and the electrode of the light emitting element 4 and the frame body 3 are connected by bonding wires 6, respectively. Can be electrically connected. In addition, a metal layer having excellent corrosion resistance and good wettability with respect to the brazing material, for example, a Ni plating layer having a thickness of 1.5 to 6 μm and an Au plating layer having a thickness of 0.2 to 5 μm are sequentially formed on the outer surface of the wiring conductor 2c. If it is made to adhere, it can prevent effectively that the wiring conductor 2c corrodes by oxidation.
[0036]
When the frame 3 is made of ceramics, as shown in FIG. 5, a wiring conductor 3a such as a metallized layer made of tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like on the surface or inside of the frame 3 is used. The electrode of the light-emitting element 4 and the wiring conductor 3a of the frame 3 and the electrode of the light-emitting element 4 and the base 2 (or the electrode of the light-emitting element 4 and the wiring conductor 2c formed on the base 2) are bonded with bonding wires 6. By connecting, the light emitting element 4 and the external electric circuit board can be electrically connected. In addition, a metal layer having excellent corrosion resistance and good wettability to the brazing material, for example, a Ni plating layer having a thickness of 1.5 to 6 μm and an Au plating layer having a thickness of 0.2 to 5 μm are sequentially formed on the outer surface of the wiring conductor 3a. If it is made to adhere, it can prevent effectively that the wiring conductor 3a is oxidatively corroded.
[0037]
When the substrate 2 or the frame 3 is made of ceramic, an appropriate organic binder or solvent is added to the raw material powder to form a paste, and this paste is formed into a ceramic green sheet by a doctor blade method or a calender roll method. Thereafter, an appropriate punching process is performed on the ceramic green sheet, and a plurality of these are laminated and fired at a high temperature of about 1600 ° C.
[0038]
Further, when the base 2 or the frame 3 is made of metal, a desired shape is formed by subjecting a metal ingot to conventionally known metal processing such as cutting, rolling, and punching.
[0039]
The inner peripheral portion of the frame 3 can have various shapes such as a circular shape and a quadrangular shape in plan view, and the shape in plan view is particularly preferably circular. Thereby, the light energy of the light emitting element 4 can be uniformly reflected by the inner peripheral surface of the frame 3, and the light energy can be emitted extremely uniformly to the outside of the package 1.
[0040]
The arithmetic average roughness Ra of the inner peripheral surface of the frame 3 is preferably 0.004 to 4 μm. When the thickness exceeds 4 μm, it becomes difficult to uniformly reflect the light of the light emitting element 4 accommodated in the frame 3, and the intensity of the reflected light tends to be biased. If it is less than 0.004 μm, it becomes difficult to form such a smooth surface stably and efficiently. In order to make Ra of the inner peripheral surface of the frame 3 within the above range, when the frame 3 is made of metal, it can be processed by a conventionally known chemical etching method or cutting method. Alternatively, a transfer processing method using the surface accuracy of the mold may be used.
[0041]
Furthermore, the frame 3 is cylindrical or cylindrical with the inner peripheral surface at the lower end protruding inward as shown in FIGS. In particular, from the viewpoint of bringing the adhesive 5 closer to the mounting portion 2a and shielding the adhesive 5 more effectively by the protruding portion 2b, it is preferable that the inner peripheral surface of the lower end protrudes inward.
[0042]
The frame 3 is attached to the side surface of the substrate 2 with an adhesive 5 such as a glass adhesive that melts at a high melting point of 250 ° C. or higher, a resin adhesive such as a thermosetting epoxy resin, or a resin adhesive mixed with ceramic powder. It is attached so as to surround the mounting portion 2a.
[0043]
The translucent lid 7 is made of a translucent material such as glass, sapphire, quartz, or a resin (plastic) such as an epoxy resin or an acrylic resin, and is disposed inside the frame 3. The bonding wire 6 and the light emitting element 4 are protected and the inside of the package 1 is hermetically sealed. Further, by adding the function of an optical lens by forming the translucent lid 7 into a lens shape, the light of the light emitting element 4 is condensed or dispersed to package the light of the light emitting element 4 with a desired radiation angle and intensity distribution. 1 Can be taken out.
[0044]
The light emission angle is an angle indicating the spread of the light beam emitted from the light emitting element 4 in the optical axis direction. If the cross section perpendicular to the optical axis direction of the light beam is circular, the emission angle is If the cross section is constant and the cross section perpendicular to the optical axis direction of the light beam has a bias such as an elliptical shape, the radiation angle is the maximum angle.
[0045]
The light emitting element 4 is mounted on the mounting portion 2a of the base 2 of the package 1 through a conductive adhesive such as Ag paste, a resin adhesive mixed with ceramic powder, a resin adhesive made of epoxy resin, or the like. At the same time, the electrode of the light emitting element 4 and the substrate 2 are electrically connected via the bonding wire 6, and the electrode of the other light emitting element 4 is connected to the frame body 3 via the bonding wire 6. Is filled with a transparent sealing resin so as to cover the light emitting element 4, and the translucent lid 7 is placed on the optical axis of the light beam emitted from the light emitting element 4. A light emitting device is obtained by attaching to the upper surface of the frame 3 with an adhesive or the like.
[0046]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are not hindered without departing from the gist of the present invention. For example, the protrusion 2b may be formed integrally with the base 2 and the protrusion 2b may be attached to the upper surface of the base 2 with an adhesive or the like as shown in FIG. Thus, when attaching the protrusion part 2b to the base | substrate 2, the cyclic | annular metal with a high reflectance in visible region, the cyclic | annular ceramics which adhered the metal layer, and the metal layer were attached as the protrusion part 2b. By using a cyclic resin or the like, an effect equivalent to that of the package of the present invention can be obtained.
[0047]
【The invention's effect】
The light emitting element storage package of the present invention has a base having a mounting portion for mounting the light emitting element at the center of the upper surface and a protrusion formed so as to surround the mounting portion, and a mounting portion on the side surface of the base And a frame in which the lower end portion of the inner peripheral surface is joined to the entire periphery by an adhesive so as to surround the protrusion, and thereby the light directly irradiated from the light emitting element to the adhesive is protruded. Thus, light loss caused by light from the light emitting element being absorbed by the adhesive or leaking out of the light emitting element storage package through the adhesive can be effectively suppressed. As a result, the light of the light emitting element can be efficiently emitted to the upper side of the light emitting element storage package.
[0048]
In addition, by blocking the light incident on the adhesive by the ridges, the irregular reflection of the light in the adhesive is effectively suppressed, and the light reflected on the upper surface of the substrate or the inner surface of the frame is uniform and free from spots. Can be.
[0049]
Further, since the protrusion is close to the light emitting element, the light emitted from the light emitting element reaches the protrusion in a short time at a short distance, and is reflected by the protrusion to store the light emitting element. Since the light is emitted to the upper side of the package, the light loss generated while the light travels inside the light emitting element housing package can be extremely reduced, and the light emission efficiency can be extremely increased.
[0050]
Conventionally, the lower surface of the frame is attached to the upper surface of the base, and the adhesive layer is provided in parallel to the main surface of the base, so that the light emitted from the light emitting element directly enters the adhesive and enters the outside. Although it was easy to leak, since the inner peripheral surface of the frame was attached to the side surface of the base, the adhesive layer was formed in a direction perpendicular to the main surface of the base, and the light emitted from the light emitting element was directly It becomes difficult to enter the adhesive layer, and light loss caused by the adhesive can be effectively suppressed.
[0051]
The light emitting element storage package according to the present invention is a package having the above-described structure, wherein the light emitting element emits light in a wavelength region including ultraviolet light, for example, can be color-displayed by a phosphor, When composed of a resin adhesive, even if the light emitted from the light-emitting element contains ultraviolet light with a wavelength of 400 nm or less that easily deteriorates the resin, it effectively blocks the light directly incident on the adhesive, Even if light enters the upper end of the adhesive, it becomes difficult to enter the adhesive. Thereby, it can suppress effectively that the adhesive agent which consists of resin by ultraviolet light deteriorates. As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in the adhesive strength of the adhesive, and to have a life of 40,000 hours or more generally required for a light emitting device as a light source for illumination. Reliable light emission.
[0052]
The light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element storage package having the above-described configuration, the light-emitting element mounted on the mounting portion, and the light-transmitting lid attached to the upper surface of the frame. The light energy emitted from the light-emitting element storage package can be efficiently reflected on the inner peripheral surface of the frame of the light-emitting element storage package and the upper surface of the base, and the light energy can be emitted extremely efficiently to the upper side of the light-emitting element storage package. By adding an optical lens function to the optical lid, light can be emitted at an arbitrary angle to the outside of the light emitting element storage package. Furthermore, it is possible to provide a light emitting device with extremely high light emission efficiency that can emit light normally and stably over a long period of time using the light emitting element storage package of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a light-emitting element storage package according to the present invention.
2 is a bottom view of the light emitting element storage package of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting element storage package of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional light emitting element storage package.
[Explanation of symbols]
1: Light-emitting element storage package 2: Base 2a: Mounting portion 3: Frame body 4: Light-emitting element 5: Adhesive 6: Bonding wire 7: Translucent lid

Claims

A substrate having an upper surface including a mounting portion of a light emitting element that emits light in a wavelength region including ultraviolet light, and a protrusion that surrounds the mounting portion;
A frame that surrounds the mounting portion and the protrusion, and has a lower end portion joined to a side surface of the base by a resin adhesive;
A package for storing light emitting elements.

  The light emitting element storage package according to claim 1;
  A light emitting element mounted on the mounting portion of the light emitting element storage package;
  A translucent lid attached to the upper surface of the frame of the light emitting element storage package;
A light emitting device comprising: