JP4348684B2 - 発光デバイス及び発光デバイスの製造方法 - Google Patents
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- Led Device Packages (AREA)
Description
セラミック材料 AlN 4.5×10-6
Al2O3 6.7×10-6
金属材料 CuW 6.5×10-6(W−10:89W,11Cu)
CuMo 7.0×10-6(CM−15:85Mo,15Cu)
CuMoCu 8.9×10-6(CMC111)
なお、前記のCuMoCu(CMC111)は、Mo板を2枚のCu板で挟持して圧着したものであって、3層比Cu:Mo:Cu=1:1:1としたものである。
放熱用の金属部材と、パッケージ用のセラミック部材とを備え、前記金属部材と前記セラミック部材とが第1ホットメルトにて接着された発光デバイスであって、
ガラスからなる光学部材をさらに備えており、前記セラミック部材と前記光学部材とが第2ホットメルトにて接着され、
前記第1及び第2ホットメルトは、所定の温度より高い溶融温度で加熱溶融するとともに固化接着状態において弾性係数が0.2×10 8 Pa〜13.0×10 8 Paとなる柔軟性を示すように構成され、
前記セラミック部材は、少なくとも所定の接着領域の表面部分に気孔を有しているとともに、該気孔に前記ホットメルトが含浸され、
さらに、前記第1ホットメルトの溶融温度aと前記第2ホットメルトの溶融温度bとの関係が、a>bであることを特徴とする発光デバイス。
放熱用の金属部材と、パッケージ用のセラミック部材と、ガラスからなる光学部材とを備え、前記金属部材と前記セラミック部材とが第1ホットメルトにて接着されると共に、前記セラミック部材と前記光学部材とが第2ホットメルトにて接着された発光デバイスの製造方法であって、
水又は水溶性有機溶剤に第1及び第2の樹脂材料を溶解することにより、第1及び第2の溶融温度a,b(a>b)で加熱溶融するとともに固化接着状態において弾性係数が0.2×10 8 Pa〜13.0×10 8 Paとなる柔軟性を示す第1及び第2ホットメルトを作成する接着剤作成工程と、
前記セラミック部材として、前記接着領域表面部分が第1及び第2の接着領域表面部分を含むものを採用し、前記セラミック部材の前記第1及び第2の接着領域表面部分に、前記接着剤作成工程にて作成された前記第1及び第2ホットメルトをそれぞれ塗布するとともに、1kPa以下の真空状態にて、前記セラミック部材の前記第1及び第2の接着領域表面部分における気孔に該第1及び第2ホットメルトをそれぞれ含浸させる接着剤塗布含浸工程と、
前記セラミック部材と前記金属部材との間で前記第1ホットメルトを前記第1の溶融温度a以上の第1の接着温度下で溶着させて前記セラミック部材と前記金属部材とを相互に接着するセラミック−金属接着工程と、
前記セラミック−金属接着工程にて前記セラミック部材と前記金属部材とを接着した後、前記セラミック部材と前記光学部材との間で第2ホットメルトを前記第2の溶融温度b以上前記第1の溶融温度a未満の第2の接着温度下で溶着させて前記セラミック部材と前記光学部材とを相互に接着するセラミック−ガラス接着工程と、
を含むことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
ここでいう気孔率とは、JIS R1634(ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法、セラミックスの開気孔率の算出方法)による開気孔率として、
Pb=((W3−Wl)/(W3−W2))×100
Pb:開気孔率(%)
[ここで、W1:乾燥質量(g)(110±5℃の恒温器で乾燥した後、デシケータ中で放冷し、質量を測定した値)
W2:水中質量(g)(飽水試料を針金で水中に懸垂したまま質量を測定し、治具の質量を補正した値)
W3:飽水質量(g)(飽水試料を水中から取り出し、湿ったガーゼで表面の水滴を除去し質量を測定した値)とする。]
の計算式により算出される値であり、アルキメデス法という算出方法に基づくものである。
また、気孔の孔径は、試料中にある微細な気孔に水銀を圧入し、圧入圧力と圧入された水銀の体積から、気孔の容積を算出するという水銀圧入法により算出された値で、具体的には水銀ポロシメータ(例えば島津製作所製オートポア9200型など)を用いて算出される。
弾性係数Pa
Ag 827.7×108
Au 780.6×108
Cu 1274.9×108
Zn 760.0×108
Cd 489.4×108
に比べ、明らかに柔軟性に優れる。
熱可塑性エラストマー :20重量%〜80重量%程度
エチレン・酢酸ビニル及びアクリル酸
又はメタクリル酸の共重合体 :10重量%〜60重量%程度
ポリエチレン : 0重量%〜40重量%程度
を挙げることができる。これらのうち、少なくとも熱可塑性エラストマーの成分割合を適宜調製することで、固化接着状態における前記ホットメルトの弾性係数を調整することができる。例えば、熱可塑性エラストマーを少なくすると弾性係数が大きくなり、熱可塑性エラストマーを多くすると弾性係数が小さくなる。
熱可塑性エラストマー :約24.9重量%(極限粘度:1.2dl/g)
エチレン酢酸ビニル共重合体 :約24.9重量%
エチレンアクリル酸共重合体 :約24.9重量%
ポリエチレン :約24.9重量%
ポリイミド :約0.3重量%
である。
前記の第2樹脂組成物の各成分の割合は、ここでは、
熱可塑性エラストマー :約24.9重量%(極限粘度:0.6dl/g)
エチレン酢酸ビニル共重合体 :約24.9重量%
エチレンアクリル酸共重合体 :約24.9重量%
ポリエチレン :約24.9重量%
ポリイミド :約0.3重量%
である。
次に、図1から図3に示すLED10を用い、該LED10におけるサブマウント1cについて、スラント角度に対するLED10の温度上昇及びサブマウント1cの底面1c”とCu部材5の面5aとの接触面積の関係を調べたので、以下に説明する。なお、サブマウント1cのスラント角度は、図4(A)に示すように、サブマウント1cの頂面1c’の各辺に沿って該頂面1c’に対して垂直に延びる面Rと斜面Sとのなす角度(図中θ)である。
次に、図1から図3に示すLED10を用い、該LED10におけるCu部材5のサイズc×d(換言すればパッケージ面積)に対するLED10の発光素子2とCu部材5との温度差[(発光素子2の温度Tj)−(Cu部材5の温度TCu-Plate)]の関係を調べたので、以下に説明する。
1c…素子配置部材の一例のサブマウント 1c’…サブマウント1cの頂面
4…光学部材 5…放熱用金属部材 5a…金属部材5の面 6…ホットメルト
10…発光デバイスの一例の発光ダイオード A…セラミック部材1の周縁部頂部
h…気孔
Claims (10)
- 放熱用の金属部材と、パッケージ用のセラミック部材とを備え、前記金属部材と前記セラミック部材とが第1ホットメルトにて接着された発光デバイスであって、
ガラスからなる光学部材をさらに備えており、前記セラミック部材と前記光学部材とが第2ホットメルトにて接着され、
前記第1及び第2ホットメルトは、所定の温度より高い溶融温度で加熱溶融するとともに固化接着状態において弾性係数が0.2×10 8 Pa〜13.0×10 8 Paとなる柔軟性を示すように構成され、
前記セラミック部材は、少なくとも所定の接着領域の表面部分に気孔を有しているとともに、該気孔に前記ホットメルトが含浸され、
さらに、前記第1ホットメルトの溶融温度aと前記第2ホットメルトの溶融温度bとの関係が、a>bであることを特徴とする発光デバイス。 - 前記金属部材又は前記セラミック部材に発光素子が設けられた発光ダイオードとして構成されている請求項1記載発光デバイス。
- 前記発光素子は、前記金属部材又は前記セラミック部材の周縁部頂部から0.5mm〜2mm浮かすように設けられている請求項2に記載の発光デバイス。
- 前記発光素子は、該発光素子が配置される素子配置部材を介して前記金属部材又は前記セラミック部材に設けられている請求項2又は3に記載の発光デバイス。
- 前記素子配置部材は、前記発光素子の配置側に向かうに従って先細のテーパー状に形成されている請求項4記載の発光デバイス。
- 前記素子配置部材は、前記発光素子を配置したときに該発光素子の周縁部より周方向に沿って0.1mm〜0.5mm大きい面を有しており、該面に前記発光素子が配置されている請求項4又は5記載の発光デバイス。
- 前記発光素子は、面積が1mm2〜9mm2の正方形状又は長方形状の発光面を有する立方体形状のものである請求項2から6のいずれかに記載の発光デバイス。
- 前記金属部材又は前記セラミック部材は、面積が81mm2〜144mm2の面であって前記発光素子の前記発光面の形状を含むような正方形状又は長方形状の面を有しており、該面に前記発光素子が設けられている請求項7記載の発光デバイス。
- 放熱用の金属部材と、パッケージ用のセラミック部材と、ガラスからなる光学部材とを備え、前記金属部材と前記セラミック部材とが第1ホットメルトにて接着されると共に、前記セラミック部材と前記光学部材とが第2ホットメルトにて接着された発光デバイスの製造方法であって、
水又は水溶性有機溶剤に第1及び第2の樹脂材料を溶解することにより、第1及び第2の溶融温度a,b(a>b)で加熱溶融するとともに固化接着状態において弾性係数が0.2×10 8 Pa〜13.0×10 8 Paとなる柔軟性を示す第1及び第2ホットメルトを作成する接着剤作成工程と、
前記セラミック部材として、前記接着領域表面部分が第1及び第2の接着領域表面部分を含むものを採用し、前記セラミック部材の前記第1及び第2の接着領域表面部分に、前記接着剤作成工程にて作成された前記第1及び第2ホットメルトをそれぞれ塗布するとともに、1kPa以下の真空状態にて、前記セラミック部材の前記第1及び第2の接着領域表面部分における気孔に該第1及び第2ホットメルトをそれぞれ含浸させる接着剤塗布含浸工程と、
前記セラミック部材と前記金属部材との間で前記第1ホットメルトを前記第1の溶融温度a以上の第1の接着温度下で溶着させて前記セラミック部材と前記金属部材とを相互に接着するセラミック−金属接着工程と、
前記セラミック−金属接着工程にて前記セラミック部材と前記金属部材とを接着した後、前記セラミック部材と前記光学部材との間で第2ホットメルトを前記第2の溶融温度b以上前記第1の溶融温度a未満の第2の接着温度下で溶着させて前記セラミック部材と前記光学部材とを相互に接着するセラミック−ガラス接着工程と、
を含むことを特徴とする発光デバイスの製造方法。 - 前記金属部材又は前記セラミック部材に発光素子を設ける工程をさらに含み、発光ダイオードとして構成される発光デバイスを製造する請求項9記載の発光デバイスの製造方法。
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