JP4430264B2 - Surface mount light emitting device - Google Patents

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Description

【発明の属する技術分野】
【0001】
本発明はバックライト光源、ディスプレイ、照明など各種光源や光センサに利用される発光装置に係わり、特に、信頼性に優れた発光装置に関するものである。
【従来技術】
【0002】
今日、高輝度、高出力な半導体発光素子や小型且つ高感度な発光装置が開発され種々の分野に利用されている。このような発光装置は小型、低消費電力や軽量などの特徴を生かして、例えば、光プリンターヘッドの光源、液晶バックライト光源、各種メータの光源や各種読み取りセンサーなどに利用されている。
【0003】
このような発光装置の一例として、図14に示す如き発光装置が挙げられる。リード電極2が挿入されて一体成形されたプラスチック・パッケージ5を用いる。前記パッケージは、発光素子を収納するための凹部を有する。前記凹部底面から露出されたリード電極2上に発光素子としてLEDチップ1をダイボンドすると共にLEDチップの各電極とパッケージに設けられたリード電極2とを金線4等により電気的に接続させる。凹部内に配置されたLEDチップは透光性のモールド樹脂9等によって封止されている。これにより、パッケージ内部に配置されたLEDチップやワイヤなどは水分、外力などの外部環境から保護され、極めて信頼性の高い発光装置が得られる。
【0004】
しかしながら、このような発光装置は、利用分野の広がりにより、より厳しい環境条件下で使用され始めている。航空機や車載用に利用される発光装置では、例えば外気温により−20以下+80℃以上にまで変化する場合もある。また、外気圧、熱衝撃などと同時に振動もある。このような場合、モールド樹脂等の膨張や収縮によりLEDチップがダイボンド樹脂から剥離し、放出される光の強度や指向特性が変化する。ひどい場合にはワイヤの断線などを生じ全く発光しない場合がある。
【0005】
また、発光素子は、電力消費により熱を発する。上記の構成を有する発光装置は、発光素子から発生する熱をリード電極を介して基板側に逃すことができる。しかしながらその放熱効果は十分に満足できるものではなく、発光素子の出力を向上させようと高電流を流すと、パッケージによる放熱が不十分なため発光素子の温度は上昇し、素子の動作速度や周囲に存在する樹脂の劣化等を引き起こしてしまう。
【0006】
これに対して、従来、高い信頼性を有するパッケージとしてキャンタイプ・パッケージが用いられている。例えば、図13に示すような、凸形状の金属ベース10と、該金属ベース10の厚さ方向に形成された貫通孔にガラス等の絶縁体3を介して気密絶縁的に封着されたリード電極2とを有する半導体装置用ステムが用いられる。このようなステムの上面に発光素子を電気的に接続させる。これに底部に鍔部を有する窓付き缶11をシールにて気密封止する。
【0007】
このような構成を有する発光装置は、パッケージが金属にて構成され且つ内部が中空であるため、構成材料に樹脂を用いた場合と比べ非常に高い信頼性を有し、ワイヤ断熱防止、耐湿性、耐熱性、及び放熱性に優れている。このため、発光装置に流す電流量を増加させ出力向上を図ることが可能である。
【0008】
しかしながら、近年、高密度実装に対応するために発光装置の小型化・薄型化が望まれており、これに応じて表面実装タイプの発光装置がリードタイプの発光装置に代えて要求されている。そこで、単に上記の構成のままリード電極の部分を短くした表面実装型発光装置を形成したところ、実装工程後に信頼性が急激に低下する傾向にあった。
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで本発明は、上記のような問題を解決し、高い信頼性を有し且つ高輝度に発光することが可能で、量産性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
【発明を解決するための手段】
【0010】
そこで本発明は、発光素子と、発光素子が収納される凹部を有する金属パッケージと、金属パッケージを封止し、透光性の窓部を有するリッドと、を有する表面実装型発光装置であって、金属パッケージは、凹部の外側方向に鍔部を有し、リッドは、鍔部の上面と対向する平面と、パッケージの凹部に対応した凸部を有する中央部とを有し、中央部の窓部は、凸部の厚み以下の厚みを有する色変換部材を含有することを特徴とする。これにより、信頼性が高く高輝度に発光し、量産性の優れた発光装置が得られる。
【0011】
また、前記リッドの中央部に配置された窓部には、色変換部材が含有されていてもよく、リッドの窓部の内側に、色変換部材を設けてもよい。
【0012】
また、前記リッドの外側上面に、色変換部材を含有させたガラスを設けてもよい。
【0013】
また、前記発光素子は、LEDまたはLDであってもよい。
【0014】
また、前記リッドの窓部に設けられた前記色変換部材の上面側に、誘電体多層薄膜が設けられていてもよい。
【発明の実施の形態】
【0015】
以下、図面を参照にして、本発明に係る実施の形態について説明する。本発明の発光装置として、図5に、白色が発光可能な発光装置を示す。
【0016】
パッケージ5は金属からなり凹部形状を有する。また、前記凹部底面には厚さ方向に貫通した貫通孔を2カ所有し前記貫通孔に絶縁体3を介して正及び負のリード電極2がそれぞれ挿入されている。このように構成されたパッケージの凹部底面に発光素子であるLEDチップ1が配置され前記LEDチップの各電極はワイヤ4にて各リード電極2と電気的に接続されている。尚、本実施の形態において、前記凹部の上面は外部方向に鍔部12を有している。
【0017】
以上のようにLEDチップが電気的に接続された金属パッケージ5は、前記パッケージの凹部を塞ぐように透光性窓部7を有するリッド6にて気密封止されている。ここで、前記透光性窓部7には、前記LEDチップからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を発光することが可能な蛍光物質8が含有されている。以下、本発明の実施の形態の各構成について詳述する。
【0018】
(発光素子1)本発明において発光素子1は、特に限定されないが、蛍光物質を用いた場合、該蛍光物質を励起可能な波長を発光できる発光層を有する半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子としてZnSeやGaNなど種々の半導体を挙げることができるが、蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InAlGa1−X−YN、0<X、0<Y、X+Y=1)が好適に挙げられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【0019】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnO等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にMOCVD法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAIN等のバッファー層を形成しその上にpn接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【0020】
窒化物半導体を使用したpn接合を有する発光素子例として、バッファ層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【0021】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のn型窒化物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させることができる。
【0022】
本発明の発光ダイオードにおいて白色系を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は400nm以上530nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、450nm以上475nm以下がさらに好ましい。
【0023】
なお、本発明のパッケージ本体は無機物である金属のみにて構成されているため、紫外線により劣化される恐れがない。よって本発明の発光装置は、400nmより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることができる。また、前記発光素子と、その波長の一部を吸収して他の波長を発光することが可能な蛍光物質とを組み合わせることで、色ムラの少ない色変換型発光装置が得られる。このような色変換型発光装置は、蛍光物質から放出された光のみを基本的に利用するため、比較的簡単に色調整を行うことができる。特に、紫外領域の波長を有する発光素子を利用する場合、可視光を発光する半導体発光素子を用いた場合に比較して、半導体発光素子の波長などのバラツキを吸収し蛍光物質の発光色のみによって色度を決定できるため、量産性を向上させることができる。ここで、前記蛍光物質を発光装置にバインダーする際には、比較的紫外線に強い樹脂や無機物であるガラス等を用いることが好ましい。
【0024】
(金属パッケージ5)本実施の形態の発光装置に用いられる金属パッケージ5は、凹部形状を有し前記凹部底面には厚さ方向に貫通した貫通孔を2カ所有し前記貫通孔に絶縁体3を介して正及び負のリード電極2がそれぞれ挿入されている。前記リード電極は、少なくとも一方が前記金属パッケージと絶縁体に挿入されていれば良く、図2の如く他方のリード電極は金属パッケージと導電するように固着されていてもよい。このように構成すると、前記パッケージのうち発光素子から一方の凹部上面までは絶縁体を介さないため、放熱性が向上され好ましい。
【0025】
また、金属パッケージとリード電極は同じ材料にて構成されることが好ましく、これにより、これらを絶縁部材を介して固着させる場合、前記絶縁部材を破壊することなく良好に気密封止することができる。また、リード電極と金属パッケージとを導電性部材にて固着させる場合、メタライズ界面での密着性が向上される。
【0026】
パッケージ凹部底面から露出されるリード電極2の主面の面積は、発光装置の小型化及びワイヤボンディングの精度を考慮して、0.02mm2〜0.2mm2が好ましく、より好ましくは0.05mm2〜0.15mm2である。また、リード電極の主面と対向している実装面は、前記主面より面積が広いことを特徴とする。これにより前記リード電極が発光装置の脚的役割を果たし、安定して表面実装することが可能となる。また、実装基板との接触面積が広くなるため放熱性が向上される。このような形状のリード電極は、例えば柱状に形成されたリード電極を実装面側からプレス加工することにより得られ、逆T字型、末広がり型、逆テーパ型等に形成することができる。
【0027】
また、金属パッケージの凹部の側面はテーパ形状であることが好ましい。このように側面に傾斜を設けることにより、底面に配置された発光素子の光取り出し効率が向上される。また、成形金型から成形パッケージを離型させる際に前記成形パッケージに余分な応力をかけず歩留まり良くパッケージを生産することができる。
【0028】
特に、本発明の発光装置に用いられる金属パッケージは、前記凹部の最上面が外側方向に延びた鍔部となっていることを特徴とする。前記鍔部は、前記凹部をリッドにより気密封止する際の溶接部となる。つまり、本発明の発光装置で用いられる金属パッケージは、リッドとの溶接部がパッケージ上面から外部に向かって鍔形状で一体成形されている。このようにパッケージ本体と溶接部を同一材料にて一体成形することにより、シーム溶接により発生するジュール熱を良好に放熱することができる。これにより、他の構成部品に悪影響を与えることなく気密封止することができ好ましい。
【0029】
また前記鍔部は、凹部の上面に位置している。前記鍔部は溶接時の熱により下方にだれる恐れがあるが、本発明の如く実装面から離れたパッケージ最上部に鍔部を位置決めすることにより、問題なく良好に実装することができる。これと比較して、溶接部である鍔部がパッケージ底面と平行ライン上であると、溶接により鍔部が実装面ラインにまでだれてしまう恐れがあり、だれた鍔部が妨げとなって発光装置を安定に実装することが困難となる。また、パッケージ基材の融点とメッキ層の融点とに大きく温度差がある場合、前記鍔部とリッドをシーム溶接する際に融点の低い物質が周囲に飛び散り、リード電極とパッケージとの絶縁部に付着して絶縁不良を生じさせ動作特性に悪影響を及ぼすと考えられる。これに対して、本発明の発光装置は前記絶縁部と前記鍔部が離れているため上記のような問題は回避できる。
【0030】
また、パッケージの材質は、強度の強いコバール若しくは鉄を好ましく用いることができる。これにより薄型のパッケージを形成することができる。コバールとは、Fe−Ni−Co合金であり、絶縁部材に用いられる低融点ガラスと近似の熱膨張率を有する。これにより、精度良く気密封止された発光装置が得られる。また、パッケージの材質の表面には、反射層を設けることが好ましい。反射層の材料は、パッケージに配置される発光素子や共に用いられる蛍光物質等からの光を良好に反射するものであれば特に限定されない。Agメッキを前記反射層としてパッケージ表面に設けると、パッケージの光の反射散乱率が向上される他、Ag層が溶接用ろう材となり、発光素子、ワイヤ、及びリッドとパッケージ本体との密着性が向上され好ましい。更に、Ag層を無光沢にメッキするとこれらの効果は向上される。
【0031】
また、前記パッケージの厚みは0.3mm〜1.0mmが好ましく、より好ましくは0.5mm〜0.7mmである。0.3mmより薄い場合、リッドとのシーム溶接時に溶接界面にクラックが生じたりパッケージ全体の強度が低下してしまう。このように気密性が不完全になると、水分が内部に侵入しワイヤや発光素子が腐食され信頼性が低下してしまう。また1.0mm以上の膜厚にすると、前記溶接界面にパルス電流が伝わりにくくなり、シールが不完全になる恐れがある。また発光装置が大型化するとともにコストが高くなる。 本発明で用いられる金属パッケージは、上記のように構成することにより、高い信頼性を有する発光装置を安価に得ることができる。
【0032】
(リッド6) 本実施の形態で用いられるリッド6は、発光面として中央部に透光性部材からなる窓部7を有する。前記リッドは、中央部に光を取り出す為の開口部を有するリッド本体に、カーボン製の封着治具を用いて、前記開口部内に窓部となるタブレット状のガラスを配置し、通炉させることによりガラスとリッド本体とを気密絶縁的に封着させ形成される。
【0033】
前記リッドの材質は、パッケージ本体及び窓部の透光性部材と熱膨張係数が近似していることが好ましい。また、リッドの材質の表面はNiメッキ層を有するとリッドの材質を保護でき好ましい。
【0034】
リッドの形状は、図3の如く、パッケージの鍔部と対応した平面を有し、且つパッケージ凹部に対応した凸部を有することで、パッケージとリッドとの位置決めが容易となり量産性が向上される。
【0035】
一方、図2の如く、パッケージの鍔部と対応した平面を有し、且つ縁部である前記平面からパッケージ凹部と対称的に中央部が凸部となるように構成されたリッドを用いると、前記リッドの窓部の内側に色変換部材を設ける際、例えば、蛍光物質含有の液状樹脂を塗布する場合、前記リッドのシーム溶接部である鍔部接合面にまで前記蛍光物質含有の液状樹脂が流れ込むことを防止することができる。また、前記色変換部材の厚みを前記凸部の厚み以下とすることにより、必然的に前記色変換部材が他の構成のものと接触することを防止することができ、歩留まり良く発光装置が得られる。更に、窓部を図8の如く曲線を帯びたレンズ形状とすると、光の収束が良好となり、指向特性の優れた発光装置が得られる。
【0036】
(蛍光物質8)本実施の形態の発光装置は、リッドの窓部に蛍光物質8が含有されている。ここで、本発明で用いられる蛍光物質について詳述する。
【0037】
本実施の形態の発光装置に用いられる蛍光物質は、窒化物系半導体からを発光層とする半導体発光素子から発光された光を、励起させて異なる波長の光を発光できるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとしたものである。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質としては、YAlO:Ce、YAl12Y:Ce(YAG:Ce)やYAl:Ce、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にBa、Sr、Mg、Ca、Znの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Siを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。
【0038】
本明細書において、Ceで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Lu、Sc、La、Gd及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をBa、Tl、Ga、Inの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広い意味に使用する。
【0039】
更に詳しくは、一般式(YGd1−zAl12:Ce(但し、0<z<1)で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式(Re1−aSmRe'12:Ce(但し、0<a<1、0<b<1、Reは、Y、Gd、La、Scから選択される少なくとも一種、Re'は、Al、Ga、Inから選択される少なくとも一種である。)で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【0040】
この蛍光物質は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを450nm付近にさせることができる。また、発光ピークも、580nm付近にあり700nmまですそを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【0041】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にGd(ガドリニウム)を含有することにより、460nm以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Gdの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Gdの置換量を多くすることで達成できる。一方、Gdが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてCeに加えTb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Euらを含有させることもできる。
【0042】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Alの一部をGaで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のYの一部をGdで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。Yの一部をGdで置換する場合、Gdへの置換を1割未満にし、且つCeの含有(置換)を0.03から1.0にすることが好ましい。Gdへの置換が2割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ceの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能となり、演色性に優れた発光装置を形成することができる。
【0043】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は、Y、Gd、Al、及びCeの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【0044】
本願発明の発光装置において、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、2種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
【0045】
一方、発光素子から放出される発光スペクトルが紫外領域や視感度が極めて低い可視光(例えば420nm以下)である場合、前記発光スペクトルの少なくとも一部を吸収し、2以上の発光ピークを持った発光スペクトルを発し、前記発光スペクトルは少なくとも一部が互いに補色となる蛍光である蛍光物質を用いることが好ましい。上記蛍光物質は、補色領域を含む2以上の発光スペクトルのピークを有しているため、蛍光物質自体の色調ズレが極めて小さく発光素子のバラツキを吸収し、発光装置の色調ズレを抑制することができる。上記2以上のピークを持った発光スペクトルは、短波長側の発光ピークの半値幅がそれよりも長波長側の発光ピークの半値幅よりも狭いことが好ましく、これにより、長波長の成分を比較的容易に取り出すことができると共に演色性の優れた発光装置とすることができる。また、前記蛍光物質と共に、上記2以上の発光ピーク間に発光ピークをもった別の蛍光物質を用いると、白色を発光可能であると共に所望の中間色が高輝度に発光可能な発光装置が得られる。更に、組成によって少なくとも一部が補色となる2以上の発光スペクトルの強度比が調整されていると、白色領域は少しのずれでも人間の目が敏感に感ずることができるものの、これによって、微調整が可能となる。
【0046】
具体的な蛍光物質として、例えば、少なくともMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される1種を含むMで代表される元素と、少なくともMn、Fe、Cr、Snから選択される1種を含むM'で代表される元素とを有するEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体を用いることができ、量産性良い白色系が高輝度に発光可能な発光装置が得られる。特に、少なくともMn及び/又はClを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体は、耐光性や、耐環境性に優れている。また、窒化物半導体から放出された発光スペクトルを効率よく吸収することができる。さらに、白色領域を発光可能であると共に組成によってその領域を調整することができる。また、長波長の紫外領域を吸収して黄色や赤色を高輝度に発光可能である。そのため、演色性に優れた発光装置とすることができる。なお、アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体例としてアルカリ土類金属クロルアパタイト蛍光体が含まれることは言うまでもない。
【0047】
前記アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体において、一般式が(M1−x−yEuM')10(POl2などで表される場合(ただし、MはMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、M'はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001<x<0.5、0.0001<y<0.5である。)、量産性よく混色光が発光可能な発光装置が得られる。
【0048】
また、前記アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体に加えて、BaMgAl1627:Eu、(Sr,Ca,Ba)(POCl:Eu、SrAl:Eu、ZnS:Cu、ZnGeO:Mn、BaMgAl1627:Eu,Mn、ZnGeO:Mn、YS:Eu、LaS:Eu、GdS:Euから選択される少なくとも1種の蛍光体を含有させると、より詳細な色調を調整可能であると共に比較的簡単な構成で演色性の高い白色光を得ることができる。
【0049】
上記蛍光体は、次に示す方法で得ることができる。構成元素のリン酸塩酸化物もしくは熱分解によって酸化物などになり得る各種化合物と塩化アンモニウムを所定量秤量し、ボールミル等で混合した後、坩堝に入れ、N,Hの還元雰囲気において、800℃から1200℃の温度で3〜7時間焼成する。得られた焼成品を湿式で粉砕、篩後、脱水、乾燥してアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体を得ることができる。
【0050】
アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体として(M1−x−yEuM'10(POClで表される場合(ただし、MはMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、M'はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001<x<0.5、0.0001<y<0.5である。)xは第一附活剤Eu元素の組成比を示すもので0.0001<x<0.5が好ましく、xが0.0001未満では発光輝度が低下し、xが0.5を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にある。より好ましくは、0.005<x<0.4、さらに好ましくは、0.01<x<0.2である。
【0051】
また、yはMn、Fe、Cr、Snのうちの少なくとも1種の元素の組成比を示すもので、0.0001<y<0.5が好ましく、より好ましくは0.005<y<0.4であり、さらに好ましくは0.01<y<0.3である。yが0.5を越えると濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にある。
【0052】
この蛍光体は紫外線から比較的短波長の可視光(たとえば、主波長が440nm以下)の励起により可視光である青色から白色系(たとえば、JIS Z8110の慣用色における白色、或いは系統色名図の基本色となる白色)から赤色の発光色を示す。
【0053】
特に、365nm程度の比較的長波長の紫外線によっても効率よく高輝度に発光可能であると共に赤色成分をも十分含むことから、平均演色性指数Raが80以上の良好な演色性を得ることもできる。
【0054】
また、上記蛍光体は、その組成比を変えることで、青色系〜白色系〜赤色系に種々変化させ色調を調整することができることが分かる。即ち、MがSrの場合、450nm付近にピークを持つEu2+の発光により発光色は青色を発光するが、MのMnでyの値を大きくするとMnの発光により蛍光体の発光色は青色〜白色系〜赤色系の発光色を示す。MがCaの場合もEu、Mn量に同様な変化を示すが、MがBaの場合は発光色の変化は少ない。また、本発明に用いられるこの蛍光体は長波長紫外線から比較的短波長可視光(例えば、230乃至300nmから400nm乃至425nm)で効率よく励起され、発光色はJIS Z8110でいうところの基本色名白色の領域に含まれる。なお、この蛍光体は紫外線全域で効率よく励起されることから、短波長紫外線用としようも有効に利用されうるものとして期待することができる。
【0055】
このような蛍光体を用いた発光装置からは紫外線LEDや紫外線LDで励起された上述の蛍光体のうち、約460nm付近のピークと約580nm付近のピークの2つのピークを持った発光スペクトルを発光することが可能となる。この発光スペクトルは少なくともほぼ460nm付近のスペクトル成分と580nm付近のスペクトル成分を有し互いに補色となる蛍光を発している。この少なくともMn及び/又はClを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体に緑色を発光する蛍光体としてSrAl:Euを加えることによって更に演色性を高めることができる。
【0056】
さらに、上述の蛍光体は所望に応じてEuに加えTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種を含有させることもできる。
【0057】
また、本発明で用いられる蛍光物質の粒径は1μm〜100μmの範囲が好ましく、より好ましくは10μm〜50μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは15μm〜30μmである。15μmより小さい粒径を有する蛍光物質は、比較的凝集体を形成しやすく、液状樹脂中において密になって沈降されるため、光の透過効率を減少させてしまう。本発明では、このような蛍光物質を有しない蛍光物質を用いることにより蛍光物質による光の隠蔽を抑制し発光装置の出力を向上させる。また本発明の粒径範囲である蛍光物質は光の吸収率及び変換効率が高く且つ励起波長の幅が広い。このように、光学的に優れた特徴を有する大粒径蛍光物質を含有させることにより、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することができ、発光装置の量産性が向上される。
【0058】
ここで本発明において、粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に各物質を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定し得られたものである。本明細書において、この体積基準粒度分布曲線において積算値が50%のときの粒径値を中心粒径といい、本発明で用いられる蛍光物質の中心粒径は15μm〜50μmの範囲であることが好ましい。また、この中心粒径値を有する蛍光物質が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は20%〜50%が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光物質を用いることにより色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【0059】
蛍光物質の配置場所は特に限定されず、リッドの窓部の発光素子側にバインダーにて固定させても良いし、リッドの窓部の材料に含有させても良い。また、発光素子をダイボンドするダイボンド材料中に含有させることもできる。また、図12の如く、ガラス中に蛍光物質を含有させたものをリッドの外側上面に固定してもよい。また、比較的熱による劣化の少ない樹脂に含有させ発光素子を覆うようにパッケージ凹部内に充填させてもよい。本発明のパッケージは金属からなり放熱性に優れているため、凹部内部に樹脂を充填させても前記樹脂はほとんど熱に劣化されることなる樹脂及び蛍光物質の本来の作用を最大限に生かすことができる。
【0060】
リッドの窓部に直接蛍光物質を含有させるには、例えば、リッド本体の開口部にガラスのパウダー状若しくはペレット状のものと粉末の蛍光物質との混合物を配置させ、プレス加工により一括成型させると、前記ガラス中に蛍光物質が含有させた形で窓部が形成される。
【0061】
また、リッドの窓部に蛍光物質をバインダーを用いて塗布する場合、バインダーの材質は特に限定されず、有機物及ぶ無機物のいずれも使用することができる。
【0062】
有機物をバインダーとして使用する場合、パッケージの鍔部と対応した平面を有し、且つ縁部である前記平面からパッケージ凹部と対称に中央部が凸部となるように構成されたリッドを用いると、溶接面となる鍔部に樹脂が漏れることなく前記凸部内に良好に色変換部材を配置させることができる。樹脂の具体的材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂が好適に用いられる。特にシリコーンを用いると信頼性に優れ且つ蛍光物質の分散性を向上させることができ好ましい。
【0063】
また、無機物をバインダーとして使用すると、窓部の熱膨張率と近似であるため良好に密着させることができ好ましい。具体的方法として、ゾル−ゲル法を用いることができる。例えば、蛍光物質、シラノール(Si(OEt)OH)、及びエタノールを混合してスラリーを形成し、該スラリーをノズルからリッドの窓部に吐出させた後、300℃にて3時間加熱してシラノールをSiOとし、蛍光物質をリッド窓部に固着させることができる。
【0064】
また、沈殿法により得られた細かい粒子であるアルカリ土類のほう酸塩等の結着剤をバインダーとして用いることもできる。結着剤とは、いわゆる低融点ガラスである。ニトロセルロース又は酢酸ブチル85wt%と前記ほう酸塩15wt%からなるスラリーに蛍光物質を含有させ窓部に塗布し、加熱硬化させることにより色変換部材が構成される。特に、大きい粒径を有する蛍光物質を付着させる場合、融点が高くても井粒子が超微粉体である結着剤、例えば、デグサ製のシリカ、アルミナ、あるいは沈殿法で作る細かい粒度のアルカリ土類金属のピロりん酸塩、正りん酸塩などを使用することが好ましく、これらの結着剤は、単独、若しくは互いに混合して用いることができる。このような結着剤は、微細な粒子であり、紫外から可視領域のふく射線に対して吸収が少なくバインダー中にて極めて安定であり好ましい。
【0065】
ここで、結着剤の塗布方法について述べる。結着剤は、結着効果を十分に高めるため、ビヒクル中に湿式粉砕してスラリー状にして結着剤スラリーとして用いることが好ましい。ビヒクルとは、有機溶媒あるいは脱イオン水に少量の粘結剤を溶解して得られる高粘度溶液である。例えば、有機溶媒である酢酸ブチルに対して粘結剤であるニトロセルロースを1wt%含有させることにより、有機系ビヒクルが得られる。
【0066】
このようにして得られた結着剤スラリーに蛍光物質を含有させて塗布液を作製する。塗布液中のスラリーの添加量は、塗布液中の蛍光物質量に対してスラリー中の結着剤の総量が1〜3%wt程度とすることができる。光束維持率の低下を抑制するため、結着剤の添加量が少ない方が好ましい。このような塗布液を前記窓部の背面に塗布する。その後、温風あるいは熱風を吹き込み乾燥させる。最後に400℃〜700℃の温度でベーキングを行い、ビヒクルを飛散させることにより所望の場所に蛍光体層が結着剤にて付着される。
【0067】
(拡散剤)更に、本発明において、上記の色変換部材中に蛍光物質に加えて拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。
【0068】
ここで本明細書において拡散剤とは、中心粒径が1nm以上5μm未満のものをいう。1μm以上5μm未満の拡散剤は、発光素子及び蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色ムラを抑制することができ好ましい。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、1nm以上1μm未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低い反面、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、ポッティング等により色変換部材を配置させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光物質をほぼ均一に分散させその状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光物質を用いた場合でも歩留まり良く生産することが可能となる。このように本発明における拡散剤は粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。
【0069】
(フィラー)更に、本発明において、色変換部材中に蛍光物質に加えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が5μm以上100μm以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や前記発光素子底面とパッケージの凹部底面との剥離等を防止することができる信頼性の高い発光装置が得られる。更には樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
【0070】
また、フィラーは蛍光物質と類似の粒径及び/又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書では、類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が20%未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度(円形度=粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ/粒子の投影の周囲長さ)の値の差が20%未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光物質及びフィラーは、共に中心粒径が15μm〜50μmであることが好ましく、より好ましくは20μm〜50μmである。このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。
【実施例】
【0071】
(参考例1)図1に示すような表面実装型の発光装置を形成する。LEDチップは、発光層として単色性発光ピークが可視光である475nmのIn0.2Ga0.8N半導体を有する窒化物半導体素子を用いる。より具体的にはLEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化物半導体を成膜させることにより形成させることができる。ドーパントガスとしてSiHとCpMgを切り替えることによってn型窒化物半導体やp型窒化物半導体となる層を形成させる。
【0072】
LEDチップの素子構造としてはサファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、Siドープのn型電極が形成されn型コンタクト層となるGaN層、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、次に発光層を構成するバリア層となるGaN層、井戸層を構成するInGaN層、バリア層となるGaN層を1セットとしGaN層に挟まれたInGaN層を5層積層させた多重量子井戸構造としてある。発光層上にはMgがドープされたp型クラッド層としてAlGaN層、Mgがドープされたp型コンタクト層であるGaN層を順次積層させた構成としてある。(なお、サファイヤ基板上には低温でGaN層を形成させバッファ層とさせてある。また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。)エッチングによりサファイア基板上の窒化物半導体に同一面側で、pn各コンタクト層表面を露出させる。各コンタクト層上に、スパッタリング法を用いて正負各台座電極をそれぞれ形成させた。なお、p型窒化物半導体上の全面には金属薄膜を透光性電極として形成させた後に、透光性電極の一部に台座電極を形成させてある。出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ半導体発光素子であるLEDチップを形成させる。
【0073】
一方、凹部有し且つ凹部の最上面から外側方向に鍔部を有するコバール製パッケージを用い、前記パッケージ凹部底面に形成された貫通孔にガラスにてコバール製リード電極の先端が凹部内部から露出されるように気密絶縁的に封着する。次いでパッケージ表面及びリード電極の表面にAgメッキ被膜を形成する。
【0074】
このようにして構成されたパッケージ本体の凹部底面に、導電性エポキシ樹脂にてLEDチップをダイボンドする。ここでダイボンドに用いられる接合部材は特に限定されず、Au−Sn合金や導電性材料が含有された樹脂又はガラス等を用いることができる。含有される導電性材料はAgが好ましく、含有量が80%〜90%であるAgペーストを用いると放熱性に優れて且つ接合後の応力が小さい発光装置が得られる。また、構成部材を全て金属とし信頼性を向上させるにAu−Sn合金を接合部材として用いることが好ましい。次に、ダイボンドされたLEDチップの各電極と、パッケージ凹部底面から露出された各リード電極とをそれぞれAuワイヤにて電気的導通を取る。ここで、本実施例では構成部材に樹脂を用いないため、Alワイヤを用いることも可能である。
【0075】
次に、パッケージの凹部内の水分を十分に排除した後、中央部にガラス窓部を有するコバール製リッドにて前記凹部を封止しシーム溶接を行う。
【0076】
このようにして得られた発光措置に対して信頼性試験を行うと、If=500mA下において500時間経過した後に発光出力を測定すると、相対出力とほとんど差が見られず、多くの電流を印可しても長時間高い出力を維持できる発光装置が得られる。(参考例2)図9の参考例の如く、リッドを用いずパッケージ凹部内をシリコーンにて封止する以外は参考例1と同様にして発光装置を形成すると、長時間高出力を維持できる発光装置が得られる。これは、本来劣化すると思われるシリコーンが、本発明のパッケージを使用することにより発光素子の発熱を良好に放熱することができ、シリコーンによる光散乱作用が十二分に発揮された結果だと思われる。
【0077】
(参考例3)図2の如く、パッケージの鍔部と対応した平面を有し、且つ縁部である前記平面からパッケージ凹部と対称に中央部が凸部となるように構成されたリッドを用いる以外は参考例1と同様にして発光装置を形成すると、量産性の良好な発光装置とできる。
【0078】
(参考例4)図4の如く、パッケージ凹部の側面がテーパー形状であり、パッケージの鍔部の上面と対向する平面と、前記パッケージの凹部の方向と対称的に凸である中央部とを有するリッドを用いる以外は参考例1と同様にして発光装置を形成すると、参考例1より出力が15%向上される。
【0079】
(参考例5)図5の如く、参考例1の発光装置に、パッケージの鍔部の上面と対向する平面と、前記パッケージの凹部の方向と対称的に凸である中央部とを有するリッドを用い、リッドの窓部に蛍光物質を含有させることで、量産性の良好な発光装置とできる。
【0080】
ここで蛍光物質は、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させる。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムを混合して坩堝に詰め、空気中1400℃の温度で3時間焼成して焼成品を得られる。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して中心粒径が22μmである(Y0.995Gd0.0052.750Al12:Ce0.250蛍光物質を形成する。
【0081】
ニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに対して上記蛍光物質を50wt%含有させ、リッドの発光素子側窓部に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を構成する。
【0082】
このようにして得られた色変換型発光装置は、参考例1と同様な効果が得られ、信頼性が高く且つ高出力で白色光を発光することができる。
【0083】
(実施例1)窓部に蛍光物質を含有させるかわりに、リッドの発光素子側窓部に、蛍光物質が50wt%含有されたシリコーンを充填させる以外は参考例3と同様にして発光装置を形成したところ、信頼性が高く且つ高出力で白色光を発光することができる。
【0084】
(実施例2)窓部に蛍光物質を含有させるかわりに、リッドの発光素子側窓部に、蛍光物質が50wt%含有されたシリカ−ゲルを塗布して色変換部材を形成する以外は実施例3と同様にして発光装置を形成したところ、実施例1と同様の効果が得られる。
【0085】
(参考例6)LEDチップは、発光層として発光ピークが紫外領域にある375nmのGaN半導体を有する窒化物半導体素子を用い、実施例3と同様の金属パッケージの凹部内に、Au−Sn合金にて前記LEDチップをダイボンドする。次に、ダイボンドされたLEDチップの各電極と、パッケージ凹部底面から露出された各リード電極とをそれぞれAuワイヤにて電気的導通を取る。
【0086】
次に、蛍光物質は原料としてSrHPO、SrCO、Eu、MnCO、NHClを用い(Sr0.96,Eu0.01,Mn0.0310(POClの組成比となるように調整、混合する。(SrHPO:1000g、SrCO:482.4g、Eu:16.0g、MnCO:35.2g、NHCl:116.5g)原料を秤量しボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。この混合原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N,Hの還元雰囲気中にて960℃/hrで1200℃まで昇温し、恒温部1200℃で3時間焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得る。
【0087】
次に、参考例3と同様のリッドを用い、前記リッドの透光性窓部の発光素子と対向した面側である背面TiO/SiOからなる誘電体多層薄膜を形成する。本実施例では、前記誘電体多層薄膜の配置場所は上記に限定されず、リッドの透光性窓部の主面又は/及び背面に設けることができる。
【0088】
ここで、前記誘電体多層薄膜とは、紫外領域の光を略反射し且つ可視光を略透過するものである。本実施例では、紫外領域の光を発光するLEDチップを用いているが、前記誘電体多層薄膜をリッドの透光性窓部背面に形成し、前記誘電体多層薄膜の背面に蛍光物質を塗布することにより、前記蛍光物質に吸収された紫外線は、波長変換され可視光となり外部に取り出される。一方、蛍光物質に吸収されず波長変換されなかった紫外線は、前記誘電体多層薄膜により略完全に反射され、蛍光物質により可視光に波長変換されるまで前記誘電体多層薄膜により反射される。これにより、紫外線である励起光を効率よく蛍光物質に吸収させることができ、高輝度に発光することが可能な発光装置が得られる。前記誘電体多層薄膜は、高屈折率層と低屈折率層の誘電体薄膜を交互に層状に数層から数十層重ねることで、吸収が少なく、また、任意の分光反射率を選定することができ、特定の波長に対して100%に近い反射率を得ることができる。具体的には、TiO、Ta及びZnSからなる群より選ばれた少なくとも1つの物質からなる高屈折率層と、SiO及びMgFからなる群より選ばれた少なくとも1つの物質からなる低屈折率層とを交互に層状として形成すると好ましい。
【0089】
次に、得られた蛍光体とSiOのフィラー或いは拡散剤をニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに含有させ、リッドの透光性窓部の背面に形成された前記誘電体多層薄膜の背面に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を構成する。パッケージの凹部内の水分を十分に排除した後、中央部にガラス窓部を有するコバール製リッドにて前記凹部を封止しシーム溶接を行い発光装置を形成させることができる。このようにして得られた発光装置は、信頼性が高く且つ高出力でもって発光することができ、色度座標(x,y)=(0.384、0.332)の白色光が得られる。
【0090】
(参考例7)誘電体多層薄膜のかわりに、紫外領域の光を略吸収し且つ可視光を略透過することが可能なPbからなるガラス層を形成する以外は実施例6と同様にして発光装置を形成すると、参考例6より輝度は低下するものの信頼性が向上される。ここで、前記ガラス層の材質は、紫外領域の光を略吸収し且つ可視光を略透過することが可能なものであれば特に限定されない。
【0091】
(参考例8)LEDチップとして、375nmのGaN半導体を有する窒化物半導体素子を金属パッケージと電気的に接続する以外は実施例3と同様にして発光装置を形成する。こうして得られた発光装置のリッドの透光性窓部の主面側である上面方向に、図12の参考例の如く、参考例6と同様の蛍光物質を含有し且つ上面側にTiO/SiOからなる誘電体多層薄膜を有する色変換部材を低融点ガラスにて固着させる。
【0092】
ここで、前記色変換部材の形成方法を述べる。まず、ガラスと蛍光物質とを混合したものを棒状に硬化する。前記棒を所望とする光の色調に合わせて好ましい膜厚に切断し、真空蒸着装置に並べ、上面側となる切断面に誘電体多層薄膜を形成する。一方、前記上面以外の面、つまり底面及び側面に、紫外線及び可視光のどちらをも良好に反射することが可能な反射薄膜を設けても良く、これにより更に高い出力の向上が図れる。ただし、前記底面に反射薄膜を設ける場合、全面に形成されるのではなく、発光素子からの励起光を導入する部分を開口部として形成される。
【0093】
このようにして得られた発光装置は、参考例6と同様の効果が得られると共に、量産性に優れた発光装置が得られる。
【発明の効果】
本発明の発光装置は、高い信頼性を有する金属製パッケージを用いることにより、多くの電流を印可しても劣化することなく信頼性を維持することができ、量産性に優れる。これにより、信頼性が高く且つ照明と同等の明るさを発光することが可能で、量産性に優れた発光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の発光装置の参考例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図2】 図2は本発明の参考例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図3】 図3は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図4】 図4は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図5】 図5は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図6】 図6は本発明の発光装置を示す模式的断面図である。
【図7】 図7は本発明の他の発光装置を示す模式的断面図である。
【図8】 図8は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図9】 図9は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図10】 図10は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図11】 図11は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図12】 図12は本発明の参考例を示す模式的断面図である。
【図13】 図13は本発明と比較のために示す発光装置の模式的断面図である。
【図14】 図14は本発明と比較のために示す発光装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
1・・・発光素子
2・・・リード電極
3・・・絶縁性部材
4・・・ワイヤ
5・・・パッケージ
6・・・リッド
7・・・窓部
8・・・蛍光物質
9・・・モールド樹脂
10・・・金属ベース
11・・・窓付き缶
12・・・鍔部
13・・・色変換部材
14・・・誘電体多層薄膜
15・・・接着部材
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
  The present invention relates to a light emitting device used for various light sources such as a backlight light source, a display, and an illumination, and an optical sensor, and particularly relates to a light emitting device having excellent reliability.
[Prior art]
[0002]
  Today, high-luminance and high-power semiconductor light-emitting elements and small and highly sensitive light-emitting devices have been developed and used in various fields. Such a light emitting device is utilized for, for example, a light source of an optical printer head, a light source of a liquid crystal backlight, a light source of various meters, various reading sensors and the like by taking advantage of features such as small size, low power consumption and light weight.
[0003]
  As an example of such a light emitting device,FIG.And a light emitting device as shown in FIG. A plastic package 5 in which the lead electrode 2 is inserted and formed integrally is used. The package has a recess for accommodating the light emitting element. The LED chip 1 as a light emitting element is die-bonded on the lead electrode 2 exposed from the bottom surface of the recess, and each electrode of the LED chip and the lead electrode 2 provided in the package are electrically connected by a gold wire 4 or the like. The LED chip disposed in the recess is sealed with a translucent mold resin 9 or the like. As a result, LED chips, wires, and the like disposed inside the package are protected from the external environment such as moisture and external force, and a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0004]
  However, such light-emitting devices have begun to be used under more severe environmental conditions due to the expansion of application fields. In a light emitting device used for an aircraft or a vehicle, for example, the temperature may change to −20 or lower and + 80 ° C. or higher depending on the outside temperature. There is also vibration at the same time as external pressure, thermal shock, and the like. In such a case, the LED chip peels off from the die bond resin due to expansion or contraction of the mold resin or the like, and the intensity and directivity of the emitted light change. In severe cases, wire breakage may occur and no light may be emitted.
[0005]
  The light emitting element generates heat due to power consumption. The light emitting device having the above configuration can release heat generated from the light emitting element to the substrate side through the lead electrode. However, the heat dissipation effect is not fully satisfactory. If a high current is applied to improve the output of the light emitting device, the temperature of the light emitting device rises due to insufficient heat dissipation by the package, and the operating speed of the device and the surroundings Cause deterioration of the resin present in the substrate.
[0006]
  On the other hand, a can-type package is conventionally used as a highly reliable package. For example,FIG.And a lead electrode 2 hermetically insulated and sealed through an insulator 3 such as glass in a through-hole formed in the thickness direction of the metal base 10 as shown in FIG. A stem for a semiconductor device is used. A light emitting element is electrically connected to the upper surface of such a stem. The can 11 with a window which has a collar part in the bottom part is airtightly sealed with a seal.
[0007]
  The light emitting device having such a configuration has a very high reliability as compared with the case where a resin is used as a constituent material because the package is made of metal and the inside is hollow. Excellent heat resistance and heat dissipation. For this reason, it is possible to increase the amount of current flowing through the light emitting device and improve the output.
[0008]
  However, in recent years, it has been desired to reduce the size and thickness of light-emitting devices in order to support high-density mounting, and accordingly, surface-mounted light-emitting devices are required instead of lead-type light-emitting devices. Therefore, when a surface-mount light-emitting device in which the lead electrode portion is simply shortened with the above-described configuration is formed, the reliability tends to drop sharply after the mounting process.
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
  Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a light-emitting device that can emit light with high reliability and high luminance and is excellent in mass productivity.
[Means for Solving the Invention]
[0010]
  Therefore, the present invention includes a light emitting element, a metal package having a recess in which the light emitting element is accommodated, and a lid that seals the metal package and has a light-transmitting window.Surface mount typeIn the light emitting device, the metal package has a flange portion in the outer side direction of the recess, the lid has a flat surface facing the upper surface of the flange portion, and the package recess.Has a convex part corresponding toHaving a central portion,The central window portion contains a color conversion member having a thickness equal to or less than the thickness of the convex portion.It is characterized by that. As a result, a light emitting device that emits light with high reliability and high brightness and excellent mass productivity can be obtained.
[0011]
  Moreover, the window part arrange | positioned at the center part of the said lid may contain the color conversion member, and you may provide a color conversion member inside the window part of a lid.
[0012]
  Moreover, you may provide the glass which contained the color conversion member in the outer upper surface of the said lid.
[0013]
  The light emitting element may be an LED or an LD.
[0014]
  A dielectric multilayer thin film may be provided on the upper surface side of the color conversion member provided in the window portion of the lid.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0015]
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As a light emitting device of the present invention, FIG. 5 shows a light emitting device capable of emitting white light.
[0016]
  The package 5 is made of metal and has a concave shape. The bottom surface of the recess has two through-holes penetrating in the thickness direction, and positive and negative lead electrodes 2 are inserted into the through-holes with an insulator 3 interposed therebetween. The LED chip 1 which is a light emitting element is disposed on the bottom surface of the concave portion of the package configured as described above, and each electrode of the LED chip is electrically connected to each lead electrode 2 by a wire 4. In the present embodiment, the upper surface of the recess has a flange 12 in the external direction.
[0017]
  As described above, the metal package 5 to which the LED chips are electrically connected is hermetically sealed with the lid 6 having the translucent window portion 7 so as to close the concave portion of the package. Here, the translucent window portion 7 contains a fluorescent material 8 capable of absorbing at least a part of the light from the LED chip and emitting different wavelengths. Hereafter, each structure of embodiment of this invention is explained in full detail.
[0018]
  (Light-Emitting Element 1) In the present invention, the light-emitting element 1 is not particularly limited, but when a fluorescent substance is used, a semiconductor light-emitting element having a light-emitting layer capable of emitting a wavelength capable of exciting the fluorescent substance is preferable. Examples of such semiconductor light emitting devices include various semiconductors such as ZnSe and GaN, but nitride semiconductors (InXAlYGa1-XYN, 0 <X, 0 <Y, X + Y = 1) are preferred. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a pn junction, a heterostructure, and a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.
[0019]
  When a nitride semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer made of GaN, AlN, GaAIN or the like is formed on the sapphire substrate, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.
[0020]
  As an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride, a first cladding layer formed of n-type aluminum nitride / gallium, and a nitride layer on a buffer layer Examples include a double hetero structure in which an active layer formed of indium gallium, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked.
[0021]
  Nitride semiconductors exhibit n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, the p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since nitride semiconductors are not easily converted to p-type by simply doping with a p-type dopant, it is preferable to reduce resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant. After the electrodes are formed, a light emitting element made of a nitride semiconductor can be formed by cutting the semiconductor wafer into chips.
[0022]
  When white light is emitted in the light emitting diode of the present invention, the emission wavelength of the light emitting element is preferably 400 nm or more and 530 nm or less, taking into consideration the complementary color relationship with the emission wavelength from the fluorescent material, deterioration of the translucent resin, and the like. More preferably, it is 490 nm or less. In order to further improve the excitation and emission efficiency of the light emitting element and the fluorescent material, 450 nm or more and 475 nm or less are more preferable.
[0023]
  In addition, since the package main body of this invention is comprised only with the metal which is an inorganic substance, there is no possibility that it may deteriorate with an ultraviolet-ray. Therefore, the light-emitting device of the present invention can use a light-emitting element having a main light emission wavelength in an ultraviolet region shorter than 400 nm or a short wavelength region of visible light. In addition, by combining the light-emitting element and a fluorescent material that can absorb a part of the wavelength and emit other wavelengths, a color conversion light-emitting device with less color unevenness can be obtained. Since such a color conversion type light emitting device basically uses only light emitted from the fluorescent material, color adjustment can be performed relatively easily. In particular, when using a light-emitting element having a wavelength in the ultraviolet region, compared to the case of using a semiconductor light-emitting element that emits visible light, it absorbs variations such as the wavelength of the semiconductor light-emitting element and depends only on the emission color of the fluorescent material. Since chromaticity can be determined, mass productivity can be improved. Here, when the fluorescent substance is bound to a light emitting device, it is preferable to use a resin that is relatively resistant to ultraviolet rays, glass that is an inorganic substance, or the like.
[0024]
  (Metal Package 5) The metal package 5 used in the light emitting device of the present embodiment has a concave shape, and has two through holes penetrating in the thickness direction on the bottom surface of the concave portion. The positive and negative lead electrodes 2 are respectively inserted through the. As long as at least one of the lead electrodes is inserted into the metal package and the insulator, the other lead electrode may be fixed so as to be conductive with the metal package as shown in FIG. If comprised in this way, since an insulator is not interposed from a light emitting element to one recessed part upper surface among the said packages, heat dissipation is improved and it is preferable.
[0025]
  Moreover, it is preferable that the metal package and the lead electrode are made of the same material, so that when these are fixed via an insulating member, the insulating member can be satisfactorily sealed without breaking the insulating member. . Further, when the lead electrode and the metal package are fixed with a conductive member, the adhesion at the metallized interface is improved.
[0026]
  The area of the main surface of the lead electrode 2 exposed from the bottom of the package recess is preferably 0.02 mm 2 to 0.2 mm 2, more preferably 0.05 mm 2 to 0 in consideration of miniaturization of the light emitting device and the accuracy of wire bonding. .15 mm2. The mounting surface facing the main surface of the lead electrode has a larger area than the main surface. As a result, the lead electrode serves as a leg of the light-emitting device and can be stably surface-mounted. Further, since the contact area with the mounting substrate is widened, the heat dissipation is improved. The lead electrode having such a shape can be obtained by, for example, pressing a columnar lead electrode from the mounting surface side, and can be formed into an inverted T shape, a divergent type, an inverted taper type, or the like.
[0027]
  Moreover, it is preferable that the side surface of the recessed part of a metal package is a taper shape. Thus, by providing the side surface with an inclination, the light extraction efficiency of the light emitting element disposed on the bottom surface is improved. Further, when the molded package is released from the molding die, it is possible to produce the package with high yield without applying excessive stress to the molded package.
[0028]
  In particular, the metal package used in the light emitting device of the present invention is characterized in that the uppermost surface of the recess is a flange extending outward. The flange portion serves as a welded portion when the concave portion is hermetically sealed with a lid. That is, the metal package used in the light emitting device of the present invention has a welded portion with the lid integrally formed in a bowl shape from the upper surface of the package toward the outside. Thus, by integrally molding the package body and the welded portion with the same material, Joule heat generated by seam welding can be radiated well. Thereby, it is possible to hermetically seal without adversely affecting other components, which is preferable.
[0029]
  Moreover, the said collar part is located in the upper surface of a recessed part. There is a possibility that the flange portion may be sunk downward due to heat during welding. However, by positioning the flange portion on the uppermost portion of the package that is away from the mounting surface as in the present invention, it is possible to mount it satisfactorily without problems. Compared with this, if the flange part which is a welded part is on a line parallel to the bottom surface of the package, there is a possibility that the flange part may be slid to the mounting surface line by welding, and the cracked part becomes an obstacle and emits light. It becomes difficult to mount the apparatus stably. In addition, when there is a large temperature difference between the melting point of the package base material and the melting point of the plating layer, a material having a low melting point scatters around the seam when the flange part and the lid are seam welded, and the insulating part between the lead electrode and the package is scattered. Adhesion may cause poor insulation and adversely affect operating characteristics. On the other hand, the above-described problem can be avoided in the light emitting device of the present invention because the insulating portion and the flange portion are separated from each other.
[0030]
  Further, as the material of the package, strong Kovar or iron can be preferably used. Thereby, a thin package can be formed. Kovar is an Fe—Ni—Co alloy, and has a thermal expansion coefficient close to that of low-melting glass used for an insulating member. Thereby, a light emitting device hermetically sealed with high accuracy can be obtained. Moreover, it is preferable to provide a reflective layer on the surface of the package material. The material of the reflective layer is not particularly limited as long as it reflects light from a light emitting element arranged in a package, a fluorescent material used together, or the like. When the Ag plating is provided on the surface of the package as the reflective layer, the reflection / scattering rate of the light of the package is improved, and the Ag layer becomes a brazing material for welding, and the adhesion between the light emitting element, the wire, and the lid and the package body is improved. Improved and preferred. Furthermore, when the Ag layer is plated matte, these effects are improved.
[0031]
  The thickness of the package is preferably 0.3 mm to 1.0 mm, more preferably 0.5 mm to 0.7 mm. If it is thinner than 0.3 mm, cracks will occur at the weld interface during seam welding with the lid, or the strength of the entire package will be reduced. When the airtightness becomes incomplete in this way, moisture penetrates into the inside, and the wires and the light emitting elements are corroded to reduce the reliability. On the other hand, when the film thickness is 1.0 mm or more, it is difficult for a pulse current to be transmitted to the welding interface, which may result in incomplete sealing. In addition, the light emitting device is increased in size and cost is increased. By configuring the metal package used in the present invention as described above, a highly reliable light emitting device can be obtained at low cost.
[0032]
  (Lid 6) The lid 6 used in the present embodiment has a window portion 7 made of a translucent member at the center as a light emitting surface. The lid uses a carbon sealing jig in a lid body having an opening for extracting light at the center, and a tablet-like glass serving as a window is placed in the opening and passed through the furnace. As a result, the glass and the lid main body are hermetically sealed and formed.
[0033]
  The material of the lid is preferably similar in thermal expansion coefficient to the translucent member of the package body and window portion. Further, it is preferable that the surface of the lid material has a Ni plating layer because the lid material can be protected.
[0034]
  As shown in FIG. 3, the lid has a flat surface corresponding to the flange portion of the package and a convex portion corresponding to the concave portion of the package, thereby facilitating positioning of the package and the lid and improving mass productivity. .
[0035]
  On the other hand, as shown in FIG. 2, when using a lid that has a plane corresponding to the flange of the package and is configured so that the central part is a convex part symmetrically with the package concave part from the plane that is the edge part, When providing a color conversion member inside the window portion of the lid, for example, when applying a liquid resin containing a fluorescent material, the liquid resin containing the fluorescent material is applied to the flange joint surface which is a seam welded portion of the lid. Inflow can be prevented. Further, by setting the thickness of the color conversion member to be equal to or less than the thickness of the convex portion, the color conversion member can inevitably be prevented from coming into contact with other components, and a light emitting device with a high yield can be obtained. It is done. Furthermore, if the window is formed in a lens shape having a curve as shown in FIG. 8, light convergence is good, and a light emitting device with excellent directivity is obtained.
[0036]
  (Fluorescent substance 8) In the light emitting device of the present embodiment, the fluorescent substance 8 is contained in the lid window. Here, the fluorescent substance used in the present invention will be described in detail.
[0037]
  The fluorescent material used in the light emitting device of this embodiment is activated by cerium that can emit light of different wavelengths by exciting light emitted from a semiconductor light emitting element having a light emitting layer made of a nitride semiconductor. It is based on a yttrium / aluminum oxide fluorescent material. As a specific yttrium / aluminum oxide fluorescent material, YAlO3: Ce, Y3Al5O12Y: Ce (YAG: Ce) or Y4Al2O9: Ce, and also a mixture thereof. The yttrium / aluminum oxide phosphor may contain at least one of Ba, Sr, Mg, Ca, and Zn. Moreover, by containing Si, the reaction of crystal growth can be suppressed and the particles of the fluorescent material can be aligned.
[0038]
  In this specification, the yttrium / aluminum oxide phosphor activated by Ce is to be interpreted in a broad sense, and a part or all of yttrium is selected from the group consisting of Lu, Sc, La, Gd and Sm. Or a part or all of aluminum is used in a broad sense including a phosphor having a fluorescent action in which any one or both of Ba, Tl, Ga, and In are substituted.
[0039]
  More specifically, the general formula (YzGd1-z)3Al5O12: Photoluminescence phosphor represented by Ce (where 0 <z <1) or the general formula (Re1-aSma)3Re '5O12: Ce (where 0 <a <1, 0 <b <1, Re is at least one selected from Y, Gd, La, Sc, and Re ′ is at least one selected from Al, Ga, In) The photoluminescence phosphor shown in FIG.
[0040]
  Since this fluorescent material has a garnet structure, it is resistant to heat, light and moisture, and the peak of the excitation spectrum can be made around 450 nm. In addition, the emission peak is in the vicinity of 580 nm and has a broad emission spectrum that extends to 700 nm.
[0041]
  Further, the photoluminescence phosphor can increase the excitation light emission efficiency in a long wavelength region of 460 nm or more by containing Gd (gadolinium) in the crystal. As the Gd content increases, the emission peak wavelength shifts to a longer wavelength, and the entire emission wavelength also shifts to the longer wavelength side. That is, when a strong reddish emission color is required, it can be achieved by increasing the amount of Gd substitution. On the other hand, as Gd increases, the emission luminance of photoluminescence by blue light tends to decrease. Furthermore, in addition to Ce, Tb, Cu, Ag, Au, Fe, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti, Eu, and the like can be contained as desired.
[0042]
  Moreover, in the composition of the yttrium / aluminum / garnet phosphor having a garnet structure, the emission wavelength is shifted to the short wavelength side by replacing a part of Al with Ga. Further, by substituting part of Y in the composition with Gd, the emission wavelength is shifted to the longer wavelength side. When substituting a part of Y with Gd, it is preferable that the substitution with Gd is less than 10%, and the Ce content (substitution) is 0.03 to 1.0. If the substitution with Gd is less than 20%, the green component is large and the red component is small. However, by increasing the Ce content, the red component can be supplemented and a desired color tone can be obtained without lowering the luminance. With such a composition, the temperature characteristics are good and the reliability of the light emitting diode can be improved. In addition, when a photoluminescent phosphor adjusted so as to have a large amount of red component is used, it becomes possible to emit an intermediate color such as pink, and a light emitting device having excellent color rendering properties can be formed.
[0043]
  Such photoluminescent phosphors use oxides or compounds that easily become oxides at high temperatures as raw materials for Y, Gd, Al, and Ce, and mix them well in a stoichiometric ratio. Get raw materials. Alternatively, a mixed raw material obtained by mixing a coprecipitation oxide obtained by firing a solution obtained by coprecipitation of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, and Ce in an acid in a stoichiometric ratio with oxalic acid and aluminum oxide. Get. An appropriate amount of fluoride such as barium fluoride or ammonium fluoride is mixed as a flux and packed in a crucible, and baked in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a baked product. Can be obtained by ball milling in water, washing, separating, drying and finally passing through a sieve.
[0044]
  In the light emitting device of the present invention, such a photoluminescent phosphor may be a mixture of yttrium / aluminum / garnet phosphor activated by two or more kinds of cerium and other phosphors.
[0045]
  On the other hand, when the emission spectrum emitted from the light-emitting element is in the ultraviolet region or visible light with extremely low visibility (for example, 420 nm or less), it absorbs at least a part of the emission spectrum and emits light having two or more emission peaks. It is preferable to use a fluorescent material that emits a spectrum and whose emission spectrum is fluorescence that is at least partially complementary to each other. Since the fluorescent material has two or more emission spectrum peaks including a complementary color region, the color tone of the fluorescent material itself is extremely small and absorbs the variation of the light emitting element, thereby suppressing the color tone shift of the light emitting device. it can. In the emission spectrum having two or more peaks, it is preferable that the half-value width of the emission peak on the short wavelength side is narrower than the half-value width of the emission peak on the longer wavelength side. Therefore, the light emitting device can be easily taken out and has excellent color rendering properties. Further, when another fluorescent material having an emission peak between the two or more emission peaks is used together with the fluorescent material, a light emitting device capable of emitting white light and emitting a desired intermediate color with high luminance can be obtained. . Furthermore, if the intensity ratio of two or more emission spectra, at least part of which are complementary colors, is adjusted depending on the composition, the white area can be sensitive to the human eye even with a slight shift, but this allows fine adjustment. Is possible.
[0046]
  As specific fluorescent materials, for example, an element represented by M including at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn are used. An alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu having an element represented by M ′ can be used, and a light emitting device capable of emitting white light with high luminance with high luminance can be obtained. In particular, an alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu containing at least Mn and / or Cl is excellent in light resistance and environmental resistance. In addition, the emission spectrum emitted from the nitride semiconductor can be efficiently absorbed. Further, the white region can emit light, and the region can be adjusted by the composition. Further, it can emit yellow and red light with high brightness by absorbing the ultraviolet region of a long wavelength. Therefore, a light emitting device with excellent color rendering can be obtained. Needless to say, alkaline earth metal chloroapatite phosphors are included as examples of alkaline earth metal halogen apatite phosphors.
[0047]
  In the alkaline earth metal halogen apatite phosphor, the general formula is (M1-xyEuxM 'y) 10 (PO4)6Cl2(Wherein M includes at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and M ′ includes at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn). 0.0001 <x <0.5 and 0.0001 <y <0.5.), A light emitting device capable of emitting mixed color light with high productivity is obtained.
[0048]
  In addition to the alkaline earth metal halogen apatite phosphor, BaMg2Al16O27: Eu, (Sr, Ca, Ba)5(PO4)3Cl: Eu, SrAl2O4: Eu, ZnS: Cu, Zn2GeO4: Mn, BaMg2Al16O27: Eu, Mn, Zn2GeO4: Mn, Y2O2S: Eu, La2O2S: Eu, Gd2O2When at least one phosphor selected from S: Eu is contained, more detailed color tone can be adjusted, and white light with high color rendering can be obtained with a relatively simple configuration.
[0049]
  The phosphor can be obtained by the following method. A predetermined amount of ammonium chloride and various compounds that can be converted into phosphate oxide or pyrolysis of the constituent elements and ammonium chloride are weighed and mixed with a ball mill or the like, and then placed in a crucible.2, H2In a reducing atmosphere, baking is performed at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for 3 to 7 hours. The obtained fired product is wet pulverized, sieved, dehydrated and dried to obtain an alkaline earth metal halogen apatite phosphor.
[0050]
  As an alkaline earth metal halogen apatite phosphor (M1-xyEuxM 'y)10(PO4)6Cl2(Where M is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and M ′ is at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn.) .0001 <x <0.5, 0.0001 <y <0.5.) X represents the composition ratio of the first activator Eu element, and 0.0001 <x <0.5 is preferable. When x is less than 0.0001, the light emission luminance decreases, and even when x exceeds 0.5, the light emission luminance tends to decrease due to concentration quenching. More preferably, 0.005 <x <0.4, and still more preferably 0.01 <x <0.2.
[0051]
  Y represents the composition ratio of at least one element of Mn, Fe, Cr, and Sn, preferably 0.0001 <y <0.5, and more preferably 0.005 <y <0. 4, more preferably 0.01 <y <0.3. If y exceeds 0.5, the emission luminance tends to decrease due to concentration quenching.
[0052]
  This phosphor can be obtained by exciting visible light having a relatively short wavelength from ultraviolet rays (for example, the main wavelength is 440 nm or less) from blue to white (for example, white in a conventional color of JIS Z8110, or The light emission color from white (the basic color) to red is shown.
[0053]
  In particular, since it can emit light efficiently and with high brightness even with ultraviolet rays having a relatively long wavelength of about 365 nm and sufficiently contains a red component, a good color rendering property with an average color rendering index Ra of 80 or more can be obtained. .
[0054]
  Moreover, it turns out that the said fluorescent substance can be variously changed into blue type-white type-red type by changing the composition ratio, and can adjust a color tone. That is, when M is Sr, the emission color is blue due to the emission of Eu2 + having a peak near 450 nm, but when the value of y is increased with Mn of M, the emission color of the phosphor is blue to white due to the emission of Mn. The light emission color of the system to red is shown. When M is Ca, the same amount of Eu and Mn is shown, but when M is Ba, the emission color changes little. Further, this phosphor used in the present invention is efficiently excited by long-wavelength ultraviolet light to relatively short-wavelength visible light (for example, 230 to 300 nm to 400 nm to 425 nm), and the emission color is the basic color name as defined in JIS Z8110. Included in the white area. Since this phosphor is efficiently excited in the entire ultraviolet region, it can be expected that it can be effectively used even for short wavelength ultraviolet rays.
[0055]
  A light emitting device using such a phosphor emits an emission spectrum having two peaks, a peak around 460 nm and a peak around 580 nm, among the above-described phosphors excited by ultraviolet LEDs or ultraviolet LDs. It becomes possible to do. The emission spectrum has at least a spectral component near 460 nm and a spectral component near 580 nm and emits fluorescence that is complementary to each other. As the phosphor emitting green light, the alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu containing at least Mn and / or Cl is used.2O4: By adding Eu, color rendering can be further improved.
[0056]
  Furthermore, the above-mentioned phosphor can contain one kind selected from Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, and Ti in addition to Eu as desired.
[0057]
  The particle size of the fluorescent material used in the present invention is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 10 μm to 50 μm, and even more preferably in the range of 15 μm to 30 μm. A fluorescent material having a particle size of less than 15 μm is relatively easy to form an aggregate, and is densely settled in a liquid resin, thus reducing the light transmission efficiency. In the present invention, by using such a fluorescent material that does not have a fluorescent material, concealment of light by the fluorescent material is suppressed and the output of the light emitting device is improved. In addition, the fluorescent material having a particle size range of the present invention has high light absorption and conversion efficiency and a wide excitation wavelength range. Thus, by including a large particle size fluorescent material having optically excellent characteristics, light around the dominant wavelength of the light emitting element can be converted and emitted well, and the mass productivity of the light emitting device is improved. Is done.
[0058]
  Here, in the present invention, the particle size is a value obtained from a volume-based particle size distribution curve. The volume-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method. Specifically, in an environment of an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%, hexametalin having a concentration of 0.05%. Each substance was dispersed in an aqueous sodium acid solution and measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm. In the present specification, the particle size value when the integrated value is 50% in this volume-based particle size distribution curve is referred to as the center particle size, and the center particle size of the fluorescent material used in the present invention is in the range of 15 μm to 50 μm. Is preferred. Moreover, it is preferable that the fluorescent substance which has this center particle size value is contained frequently, and the frequency value is preferably 20% to 50%. In this way, by using a fluorescent material with small variation in particle size, a light emitting device having a favorable color tone with suppressed color unevenness can be obtained.
[0059]
  The location of the fluorescent material is not particularly limited, and may be fixed to the light emitting element side of the lid window portion with a binder, or may be included in the material of the lid window portion. Moreover, it can also be contained in the die-bonding material which die-bonds a light emitting element. Further, as shown in FIG. 12, a glass containing a fluorescent substance may be fixed to the outer upper surface of the lid. Further, it may be contained in a resin that is relatively less deteriorated by heat and filled in the package recess so as to cover the light emitting element. Since the package of the present invention is made of metal and has excellent heat dissipation, even when the resin is filled in the recess, the resin is almost deteriorated by heat, and the original function of the resin and the fluorescent material is maximized. Can do.
[0060]
  In order to contain the fluorescent substance directly in the window portion of the lid, for example, when a mixture of glass powder or pellets and powder fluorescent substance is placed in the opening of the lid main body, The window is formed in such a manner that a fluorescent material is contained in the glass.
[0061]
  Moreover, when apply | coating a fluorescent substance to the window part of a lid using a binder, the material of a binder is not specifically limited, Both organic substance and inorganic substance can be used.
[0062]
  When using an organic substance as a binder, using a lid that has a flat surface corresponding to the flange portion of the package and is configured so that the central portion becomes a convex portion symmetrically with the package concave portion from the flat surface that is an edge portion, The color conversion member can be satisfactorily disposed in the convex portion without the resin leaking into the flange portion serving as the welding surface. As a specific material of the resin, a transparent resin excellent in weather resistance such as an epoxy resin, an acrylic resin, or silicone is preferably used. In particular, silicone is preferable because it is excellent in reliability and can improve the dispersibility of the fluorescent material.
[0063]
  In addition, it is preferable to use an inorganic substance as a binder because it is close to the thermal expansion coefficient of the window portion, and can be brought into close contact. As a specific method, a sol-gel method can be used. For example, fluorescent material, silanol (Si (OEt)3OH) and ethanol are mixed to form a slurry. After the slurry is discharged from the nozzle to the window portion of the lid, the slurry is heated at 300 ° C. for 3 hours to convert silanol into SiO 2.2The fluorescent material can be fixed to the lid window.
[0064]
  In addition, a binder such as an alkaline earth borate which is fine particles obtained by a precipitation method can also be used as a binder. The binder is so-called low melting glass. A color conversion member is constituted by adding a fluorescent substance to a slurry composed of 85 wt% of nitrocellulose or butyl acetate and 15 wt% of the borate, applying it to the window, and curing it by heating. In particular, when attaching a fluorescent substance having a large particle size, a binder in which the well particle is an ultrafine powder even if the melting point is high, such as silica, alumina made by Degussa, or a fine particle size alkali made by a precipitation method. It is preferable to use earth metal pyrophosphates, orthophosphates, etc., and these binders can be used alone or mixed with each other. Such a binder is preferably a fine particle, has little absorption with respect to radiation in the ultraviolet to visible region, and is extremely stable in the binder.
[0065]
  Here, a method of applying the binder will be described. In order to sufficiently enhance the binding effect, the binder is preferably used in the form of a slurry by wet pulverization in a vehicle and used as a binder slurry. A vehicle is a high viscosity solution obtained by dissolving a small amount of a binder in an organic solvent or deionized water. For example, an organic vehicle can be obtained by adding 1 wt% of nitrocellulose as a binder to butyl acetate as an organic solvent.
[0066]
  A fluorescent substance is contained in the binder slurry thus obtained to prepare a coating solution. The added amount of the slurry in the coating solution can be such that the total amount of the binder in the slurry is about 1 to 3% by weight with respect to the amount of the fluorescent substance in the coating solution. In order to suppress a decrease in the luminous flux maintenance factor, it is preferable that the amount of the binder added is small. Such a coating solution is applied to the back surface of the window portion. After that, hot air or hot air is blown to dry. Finally, baking is performed at a temperature of 400 ° C. to 700 ° C., and the vehicle is scattered to adhere the phosphor layer to a desired place with a binder.
[0067]
  (Diffusion Agent) Further, in the present invention, the color conversion member may contain a diffusion agent in addition to the fluorescent substance. As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like is preferably used. As a result, a light emitting device having good directivity can be obtained.
[0068]
  Here, in this specification, the diffusing agent refers to those having a center particle diameter of 1 nm or more and less than 5 μm. A diffusing agent having a size of 1 μm or more and less than 5 μm is preferable because it diffuses light from the light-emitting element and the fluorescent material well and can suppress color unevenness that tends to occur when a fluorescent material having a large particle size is used. In addition, the half width of the emission spectrum can be narrowed, and a light emitting device with high color purity can be obtained. On the other hand, a diffusing agent of 1 nm or more and less than 1 μm has a low interference effect with respect to the light wavelength from the light emitting element, but can increase the resin viscosity without lowering the luminous intensity. As a result, when the color conversion member is arranged by potting or the like, it becomes possible to disperse the fluorescent substance in the resin almost uniformly in the syringe and maintain the state, and the fluorescent substance having a large particle size that is relatively difficult to handle. Even when a substance is used, it is possible to produce with good yield. Thus, the action of the diffusing agent in the present invention varies depending on the particle size range, and can be selected or combined according to the method of use.
[0069]
  (Filler) Furthermore, in the present invention, the color conversion member may contain a filler in addition to the fluorescent substance. The specific material is the same as that of the diffusing agent, but the diffusing agent has a central particle size different from that of the diffusing agent. When the filler having such a particle size is contained in the translucent resin, the chromaticity variation of the light emitting device is improved by the light scattering action, and the thermal shock resistance of the translucent resin can be enhanced. Thereby, even when used at high temperatures, it is possible to prevent disconnection of the wire electrically connecting the light emitting element and the external electrode, peeling between the bottom face of the light emitting element and the bottom face of the recess of the package, etc. A high light emitting device can be obtained. Furthermore, the fluidity of the resin can be adjusted to be constant for a long time, and a sealing member can be formed in a desired place, and mass production can be performed with a high yield.
[0070]
  The filler preferably has a particle size and / or shape similar to that of the fluorescent material. Here, in this specification, the similar particle diameter means a case where the difference in the central particle diameter of each particle is less than 20%, and the similar shape means an approximate degree of each particle diameter with a perfect circle. This represents a case where the difference in the value of the degree of circularity (circularity = perimeter length of a perfect circle equal to the projected area of the particle / perimeter length of the projected particle) is less than 20%. By using such a filler, the fluorescent material and the filler interact with each other, and the fluorescent material can be favorably dispersed in the resin, thereby suppressing color unevenness. Furthermore, it is preferable that both the fluorescent substance and the filler have a center particle diameter of 15 μm to 50 μm, and more preferably 20 μm to 50 μm. By adjusting the particle size in this way, it is possible to arrange the particles with a preferable interval. As a result, a light extraction path is ensured, and the directivity can be improved while suppressing a decrease in luminous intensity due to filler mixing.
【Example】
[0071]
  Reference Example 1 A surface mount type light emitting device as shown in FIG. 1 is formed. The LED chip has a 475 nm In as a light emitting layer with a monochromatic emission peak of visible light.0.2Ga0.8A nitride semiconductor element having an N semiconductor is used. More specifically, in the LED chip, TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and dopant gas are flowed together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a nitride semiconductor is formed by MOCVD. Can be formed. SiH as dopant gas4And Cp2A layer to be an n-type nitride semiconductor or a p-type nitride semiconductor is formed by switching Mg.
[0072]
  As an element structure of the LED chip, an n-type GaN layer which is an undoped nitride semiconductor on a sapphire substrate, a GaN layer where an Si-doped n-type electrode is formed to become an n-type contact layer, and an n-type nitride semiconductor which is an undoped nitride semiconductor 5 layers of InGaN layers sandwiched between GaN layers, each comprising a type GaN layer, a GaN layer that constitutes a light emitting layer, a InGaN layer that constitutes a well layer, and a GaN layer that constitutes a barrier layer It is a multiple quantum well structure. On the light emitting layer, an AlGaN layer as a p-type cladding layer doped with Mg and a GaN layer as a p-type contact layer doped with Mg are sequentially laminated. (Note that a GaN layer is formed on the sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.) Nitride on the sapphire substrate by etching The surface of each pn contact layer is exposed on the same side of the semiconductor. Positive and negative pedestal electrodes were formed on each contact layer by sputtering. A metal thin film is formed on the entire surface of the p-type nitride semiconductor as a translucent electrode, and then a pedestal electrode is formed on a part of the translucent electrode. After drawing the scribe line on the completed semiconductor wafer, it is divided by an external force to form LED chips that are semiconductor light emitting elements.
[0073]
  On the other hand, recessTheAnd using a Kovar package having a flange on the outer side from the uppermost surface of the recess, so that the tip of the Kovar lead electrode is exposed from the inside of the recess in the through hole formed in the bottom of the package recess. Seal in an airtight manner. Next, an Ag plating film is formed on the package surface and the surface of the lead electrode.
[0074]
  The LED chip is die-bonded with a conductive epoxy resin on the bottom surface of the recess of the package body thus configured. Here, the bonding member used for die bonding is not particularly limited, and a resin or glass containing an Au—Sn alloy or a conductive material can be used. The conductive material contained is preferably Ag. When an Ag paste having a content of 80% to 90% is used, a light emitting device having excellent heat dissipation and low stress after bonding can be obtained. Moreover, it is preferable to use an Au—Sn alloy as a joining member in order to improve the reliability by using all the constituent members as metals. Next, each electrode of the die-bonded LED chip and each lead electrode exposed from the bottom surface of the package recess are electrically connected by an Au wire. Here, since resin is not used for the constituent members in this embodiment, Al wires can also be used.
[0075]
  Next, after sufficiently removing moisture in the recesses of the package, the recesses are sealed with a Kovar lid having a glass window at the center, and seam welding is performed.
[0076]
  When a reliability test is performed on the light emission measure obtained in this way, when the light emission output is measured after 500 hours have passed under If = 500 mA, there is almost no difference from the relative output, and a large amount of current can be applied. Even so, a light emitting device capable of maintaining a high output for a long time can be obtained. Reference Example 2 As in the reference example of FIG. 9, when a light emitting device is formed in the same manner as in Reference Example 1 except that the inside of the package recess is sealed with silicone without using a lid, light emission capable of maintaining high output for a long time. A device is obtained. This is considered to be the result of silicone that was originally deteriorated being able to dissipate the heat generated by the light emitting element satisfactorily by using the package of the present invention, and that the light scattering effect of silicone was fully exhibited. It is.
[0077]
  (Reference Example 3) As shown in FIG. 2, a lid having a flat surface corresponding to the flange portion of the package and having a central portion which is a convex portion symmetrical to the package concave portion from the flat surface which is an edge portion is used. Except for the above, when a light emitting device is formed in the same manner as in Reference Example 1, a light emitting device with good mass productivity can be obtained.
[0078]
  (Reference Example 4) As shown in FIG. 4, the side surface of the package recess has a tapered shape, the plane facing the upper surface of the flange portion of the package, and the direction of the recess of the packageSymmetricallyWhen a light emitting device is formed in the same manner as in Reference Example 1 except that a lid having a convex center part is used, the output is improved by 15% compared to Reference Example 1.
[0079]
  (Reference Example 5) As shown in FIG. 5, in the light emitting device of Reference Example 1, the plane facing the upper surface of the flange portion of the package and the direction of the concave portion of the packageAnd symmetricalBy using a lid having a convex central part and containing a fluorescent substance in the window part of the lid, a light emitting device with good mass productivity can be obtained.
[0080]
  Here, as the fluorescent material, a solution obtained by dissolving rare earth elements of Y, Gd, and Ce in acid at a stoichiometric ratio is coprecipitated with oxalic acid. A co-precipitated oxide obtained by firing this and aluminum oxide are mixed to obtain a mixed raw material. This is mixed with barium fluoride as a flux, packed in a crucible, and fired in air at a temperature of 1400 ° C. for 3 hours to obtain a fired product. The fired product is ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to have a center particle size of 22 μm (Y0.995Gd0.005)2.750Al5O12: Ce0.250Form a fluorescent material.
[0081]
  A color conversion member is prepared by containing 50 wt% of the above-mentioned fluorescent substance in a slurry composed of 90 wt% of nitrocellulose and 10 wt% of γ-alumina, coating the light emitting element side window of the lid, and heating and curing at 220 ° C. for 30 minutes. Configure.
[0082]
  The color conversion type light-emitting device obtained in this way can obtain the same effects as those of Reference Example 1, and can emit white light with high reliability and high output.
[0083]
  Example 1 A light emitting device was formed in the same manner as in Reference Example 3 except that the light emitting element side window of the lid was filled with silicone containing 50 wt% of the fluorescent material instead of containing the fluorescent material in the window. When I didWhite light can be emitted with high reliability and high output.
[0084]
  (Embodiment 2) An embodiment except that, instead of containing a fluorescent material in the window portion, a silica gel containing 50 wt% of the fluorescent material is applied to the light emitting element side window portion of the lid to form a color conversion member. When the light emitting device was formed in the same manner as in No. 3,Example 1The same effect can be obtained.
[0085]
  (Reference Example 6) The LED chip uses a nitride semiconductor element having a 375-nm GaN semiconductor having an emission peak in the ultraviolet region as the light-emitting layer, and the Au-Sn alloy is formed in the recess of the same metal package as in Example 3. Then, the LED chip is die-bonded. Next, each electrode of the die-bonded LED chip and each lead electrode exposed from the bottom surface of the package recess are electrically connected by an Au wire.
[0086]
  Next, the fluorescent material is SrHPO as a raw material.4, SrCO3, Eu2O3, MnCO3, NH4Cl (Sr0.96, Eu0.01, Mn0.03)10(PO4)6Cl2The composition ratio is adjusted and mixed. (SrHPO4: 1000g, SrCO3: 482.4 g, Eu2O3: 16.0 g, MnCO3: 35.2 g, NH4Cl: 116.5 g) The raw materials are weighed and mixed thoroughly by a dry method using a mixer such as a ball mill. This mixed raw material is packed in a crucible such as SiC, quartz, or alumina, and N2, H2In a reducing atmosphere, the temperature is raised to 1200 ° C. at 960 ° C./hr, and firing is performed at a constant temperature portion of 1200 ° C. for 3 hours. The obtained fired product is pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water and dried in water to obtain the desired phosphor powder.
[0087]
  Next, using the same lid as in Reference Example 3, a back surface TiO that is the surface facing the light emitting element of the light-transmitting window portion of the lid is used.2/ SiO2A dielectric multilayer thin film is formed. In the present embodiment, the arrangement position of the dielectric multilayer thin film is not limited to the above, and can be provided on the main surface and / or the back surface of the light-transmitting window portion of the lid.
[0088]
  Here, the dielectric multilayer thin film substantially reflects light in the ultraviolet region and substantially transmits visible light. In this embodiment, an LED chip that emits light in the ultraviolet region is used, but the dielectric multilayer thin film is formed on the rear surface of the transparent window portion of the lid, and a fluorescent material is applied to the rear surface of the dielectric multilayer thin film. As a result, the ultraviolet light absorbed by the fluorescent material is converted into wavelength and becomes visible light, which is extracted outside. On the other hand, the ultraviolet light that has not been absorbed by the fluorescent material and has not been wavelength-converted is almost completely reflected by the dielectric multilayer thin film, and is reflected by the dielectric multilayer thin film until the wavelength is converted to visible light by the fluorescent material. Thereby, the excitation light which is ultraviolet rays can be efficiently absorbed by the fluorescent material, and a light emitting device capable of emitting light with high luminance can be obtained. The dielectric multilayer thin film has a low absorption by selecting several to tens of layers of dielectric thin films of a high refractive index layer and a low refractive index layer alternately, and an arbitrary spectral reflectance is selected. And a reflectance close to 100% can be obtained for a specific wavelength. Specifically, TiO2, Ta2O5And a high refractive index layer made of at least one substance selected from the group consisting of ZnS, and SiO.2And MgF2Preferably, the low refractive index layers made of at least one substance selected from the group consisting of are formed in layers.
[0089]
  Next, the obtained phosphor and SiO2The filler or the diffusing agent is contained in a slurry composed of 90 wt% nitrocellulose and 10 wt% γ-alumina, and is applied to the back surface of the dielectric multilayer thin film formed on the back surface of the light-transmitting window of the lid. The color conversion member is constituted by heating and curing for 30 minutes. After sufficiently removing moisture in the recess of the package, the recess is sealed with a Kovar lid having a glass window at the center, and seam welding is performed to form a light emitting device. The light emitting device thus obtained is highly reliable and can emit light with high output, and white light with chromaticity coordinates (x, y) = (0.384, 0.332) can be obtained. .
[0090]
  (Reference Example 7) Instead of the dielectric multilayer thin film, light was emitted in the same manner as in Example 6 except that a glass layer made of Pb capable of substantially absorbing ultraviolet light and substantially transmitting visible light was formed. When the device is formed, although the luminance is lower than that of Reference Example 6, the reliability is improved. Here, the material of the glass layer is not particularly limited as long as it can substantially absorb light in the ultraviolet region and substantially transmit visible light.
[0091]
  Reference Example 8 A light emitting device is formed in the same manner as in Example 3 except that a nitride semiconductor element having a 375 nm GaN semiconductor is electrically connected to a metal package as an LED chip. In the upper surface direction, which is the main surface side of the transparent window portion of the lid of the light emitting device thus obtained, contains the same fluorescent material as in Reference Example 6 and has TiO on the upper surface side as shown in the reference example of FIG.2/ SiO2A color conversion member having a dielectric multilayer thin film made of is fixed with low melting point glass.
[0092]
  Here, a method of forming the color conversion member will be described. First, a mixture of glass and a fluorescent material is cured into a rod shape. The rod is cut into a preferable film thickness according to the desired color tone of the light, arranged in a vacuum vapor deposition apparatus, and a dielectric multilayer thin film is formed on the cut surface on the upper surface side. On the other hand, a reflective thin film capable of satisfactorily reflecting both ultraviolet rays and visible light may be provided on the surfaces other than the upper surface, that is, the bottom surface and the side surface, thereby further improving the output. However, when the reflective thin film is provided on the bottom surface, it is not formed on the entire surface, but is formed with an opening for introducing the excitation light from the light emitting element.
[0093]
  The light-emitting device thus obtained provides the same effects as in Reference Example 6 and a light-emitting device with excellent mass productivity.
【The invention's effect】
The light emitting device of the present invention can maintain reliability without deterioration even when a large current is applied by using a highly reliable metal package, and is excellent in mass productivity. Thereby, it is possible to realize a light-emitting device that is highly reliable and can emit light having the same brightness as that of illumination and has excellent mass productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing a reference example of a light emitting device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another light emitting device of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device shown for comparison with the present invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device shown for comparison with the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Light emitting element
2 ... Lead electrode
3. Insulating member
4 ... Wire
5 ...package
6 ... Lid
7 ... Window
8 ... Fluorescent substance
9 ... Mold resin
10 ... Metal base
11 ... Can with window
12 ... Buttocks
13. Color conversion member
14 ... Dielectric multilayer thin film
15 ... Adhesive member

Claims (1)

発光素子と、
該発光素子が収納される凹部を有する金属パッケージと、
前記金属パッケージを封止し、透光性の窓部を有するリッドと、
を有する表面実装型発光装置であって、
前記金属パッケージは、前記凹部の外側方向に鍔部を有し、
前記リッドは、前記鍔部の上面と対向する平面と、前記パッケージの凹部と対称的に凸部を有する中央部とを有し、該中央部の窓部はガラスであり、その内側に前記凸部の厚み以下の厚みを有する色変換部材を有することを特徴とする表面実装型発光装置。
A light emitting element;
A metal package having a recess for accommodating the light emitting element;
A lid that seals the metal package and has a light-transmitting window;
A surface-mounted light emitting device having:
The metal package has a flange on the outer side of the recess,
The lid has a plane upper surface facing said flange portion, and a central portion having a recess and symmetrically convex portion of the package, a window portion of the central portion is glass, the convex on its inside A surface-mounted light-emitting device having a color conversion member having a thickness equal to or less than a thickness of a portion .
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