JP4576276B2 - Light emitting diode package and light emitting diode - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード用パッケージ及び発光ダイオードに関するものであり、特にアルミナセラミックスを用いた発光ダイオード用パッケージ及び発光ダイオードに関するものである。   The present invention relates to a light emitting diode package and a light emitting diode, and more particularly to a light emitting diode package and a light emitting diode using alumina ceramics.

従来より大量生産ができ、しかも、高輝度で低消費電力の発光体として、発光ダイオードが広く利用されてきている。特に、近年では、放熱特性を向上することによって長寿命化を図った発光ダイオードとして、パッケージに２枚の板状のアルミナセラミックスを用いたものが利用されてきている。この発光ダイオードとしては、板状のセラミックスからなるベース体とカバー体とを貼着し、ベース体の表面に発光ダイオード素子を実装する一方、カバー体の略中央部にテーパー状の反射面を有する開口を形成したものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。   Light emitting diodes have been widely used as light emitting bodies that can be mass-produced and have high luminance and low power consumption. In particular, in recent years, as a light emitting diode having a long life by improving heat dissipation characteristics, a package using two plate-like alumina ceramics for a package has been used. As this light emitting diode, a base body made of plate-shaped ceramics and a cover body are attached, and a light emitting diode element is mounted on the surface of the base body, while a tapered reflecting surface is provided at a substantially central portion of the cover body. What formed the opening is known (for example, refer patent document 1).

さらに、近年では、青色の発光ダイオードの開発が進むとともに、半導体基板の製造に紫外線領域で発光する発光ダイオードの利用も考えられてきている。   Furthermore, in recent years, blue light-emitting diodes have been developed, and the use of light-emitting diodes that emit light in the ultraviolet region has been considered for the production of semiconductor substrates.

そのような状況の中で、アルミナセラミックスを素材として用いた発光ダイオードにあっては、さらなる高輝度化が要求されるようになっている。   Under such circumstances, light emitting diodes using alumina ceramics as a material are required to have higher luminance.

発光ダイオードの高輝度化を図る上では、発光ダイオード素子そのものの高輝度化に加えて、発光ダイオード用パッケージに形成した反射面の反射率の向上を図る必要が不可欠なものとなる。
特開２００３−３７２９８号公報 In order to increase the brightness of the light emitting diode, it is essential to improve the reflectance of the reflecting surface formed in the light emitting diode package in addition to increasing the brightness of the light emitting diode element itself.
JP 2003-37298 A

ところが、上記従来のアルミナセラミックスを用いた発光ダイオードでは、アルミナセラミックス自体の反射率が低いために、反射面に反射率の高い反射板を別途接着するなどしなければ発光ダイオードの高輝度化を図ることができず、そのために発光ダイオードの製造に多大な労力や時間やコストを要してしまうおそれがあった。   However, in the conventional light emitting diode using alumina ceramics, since the reflectance of the alumina ceramics itself is low, the brightness of the light emitting diode is increased unless a reflector having a high reflectance is separately adhered to the reflecting surface. For this reason, there is a possibility that a great amount of labor, time and cost are required for manufacturing the light emitting diode.

そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、従来の発光ダイオードのパッケージに使用していたアルミナセラミックスは所定の焼結温度で焼成した広く普及した通常のセラミックスであるが、このアルミナセラミックスの焼結温度や原料形態を変化させることによって気孔直径や気孔率を変化させると、反射率が大幅に変化し、所定の範囲の気孔直径や気孔率を有するアルミナセラミックスにおいては、既存のアルミナセラミックスと比較して実用上十分な反射率を有することが確認され、本発明を成すに至ったのである。   Therefore, as a result of extensive research by the present inventors, alumina ceramics used in conventional light emitting diode packages are widely used ordinary ceramics fired at a predetermined sintering temperature. When the pore diameter and porosity are changed by changing the sintering temperature and raw material form, the reflectivity changes drastically. In alumina ceramics having a predetermined range of pore diameters and porosity, existing alumina ceramics and In comparison, it was confirmed to have a practically sufficient reflectance, and the present invention was achieved.

請求項１に係る本発明では、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオード用パッケージにおいて、前記ベース体及びカバー体を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成することにした。
According to the first aspect of the present invention, in a light emitting diode package in which a cover body in which an opening having a reflective surface is formed is attached to an upper part of a base body for mounting a light emitting diode element, the base body and the cover body are It is formed using alumina ceramics having a pore diameter of 0.17 to 1.20 μm, a porosity of 20 to 52.94%, and a reflectivity with respect to a wavelength of 350 nm which is an ultraviolet region of 90% or more. I made it.

また、請求項２に係る本発明では、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオード用パッケージにおいて、前記ベース体の上部に発光ダイオード素子を載置台を介して実装し、前記カバー体及び載置台を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成することにした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode package in which a cover body having an opening having a reflection surface is attached to an upper portion of a base body for mounting a light emitting diode element. A light emitting diode element is mounted on a mounting table, the cover body and the mounting table have a pore diameter of 0.17-1.20 μm, a porosity of 20-52.94%, and are in the ultraviolet region. It was decided to use alumina ceramics having a reflectance of 90% or more for a wavelength of 350 nm .

また、請求項３に係る本発明では、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオードにおいて、前記ベース体及びカバー体を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成することにした。
Further, in the present invention according to claim 3 , in the light emitting diode in which a cover body in which an opening having a reflecting surface is formed is attached to the upper part of the base body for mounting the light emitting diode element, the base body and the cover body are provided. It is formed using alumina ceramics having a pore diameter of 0.17 to 1.20 μm, a porosity of 20 to 52.94%, and a reflectivity with respect to a wavelength of 350 nm which is an ultraviolet region of 90% or more. I made it.

また、請求項４に係る本発明では、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオードにおいて、前記ベース体の上部に発光ダイオード素子を載置台を介して実装し、前記カバー体及び載置台を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成することにした。
Further, in the present invention according to claim 4 , in a light emitting diode in which a cover body in which an opening having a reflection surface is formed is attached to an upper part of a base body for mounting a light emitting diode element, light is emitted to the upper part of the base body. A diode element is mounted through a mounting table, and the cover body and the mounting table have a pore diameter of 0.17 to 1.20 μm, a porosity of 20 to 52.94%, and an ultraviolet region of 350 nm. It was decided to use alumina ceramics having a reflectance with respect to the wavelength of 90% or more .

従来のアルミナセラミックスでは、気孔直径が0.10μｍ未満で気孔率が10％未満であるために、各波長に対する反射率が８５％以下であるが、本発明では、従来のアルミナセラミックスよりも気孔直径や気孔率を１桁増大させてアルミナセラミックスの気孔直径を０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率を２０〜５２．９４％とすることで、アルミナセラミックス自体の反射率を向上させることができる。
In the conventional alumina ceramics, since the pore diameter is less than 0.10 μm and the porosity is less than 10%, the reflectance with respect to each wavelength is 85% or less. However, in the present invention, the pore diameter or By increasing the porosity by one digit to make the pore diameter of the alumina ceramic 0.17-1.20 μm and the porosity 20-52.94% , the reflectance of the alumina ceramic itself can be improved. .

したがって、これを発光ダイオードのパッケージの反射板として利用した場合には、発光ダイオードの輝度を向上させることができる。   Therefore, when this is used as a reflector of a light emitting diode package, the luminance of the light emitting diode can be improved.

さらに、反射率を向上させたアルミナセラミックスの上部に発光ダイオード素子を実装することによって、発光ダイオード素子から下方へ向かう光も良好に反射させることができるので、発光ダイオードの輝度をより一層向上させることができる。   Furthermore, by mounting the light emitting diode element on the upper part of the alumina ceramic with improved reflectivity, the light going downward from the light emitting diode element can be reflected well, so that the brightness of the light emitting diode is further improved. Can do.

以下に、本発明に係る発光ダイオード用パッケージ及びこのパッケージを用いた発光ダイオードの具体的な構造について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a specific structure of a light emitting diode package according to the present invention and a light emitting diode using the package will be described with reference to the drawings.

本発明に係る発光ダイオード１は、図１及び図２に示すように、２枚の矩形板状のアルミナセラミックスからなるベース体２とカバー体３とを貼り合わせた発光ダイオード用パッケージ４と、この発光ダイオード用パッケージ４のベース体２の上面に実装した発光ダイオード素子５とで構成している。   As shown in FIGS. 1 and 2, a light emitting diode 1 according to the present invention includes a light emitting diode package 4 in which a base body 2 made of two rectangular plate-like alumina ceramics and a cover body 3 are bonded together. A light emitting diode element 5 mounted on the upper surface of the base body 2 of the light emitting diode package 4 is configured.

ベース体２には、表面の略中央部に発光ダイオード素子５を直接にダイボンディングするとともに、表面に形成した電極と発光ダイオード素子５の電極とを金線８でワイヤーボンディングしている。   The light emitting diode element 5 is directly die-bonded to the base body 2 at the substantially central portion of the surface, and the electrode formed on the surface and the electrode of the light emitting diode element 5 are wire-bonded with a gold wire 8.

このカバー体３には、略中央部に裏面から表面に向けて漸次拡径させた傾斜状の周面（テーパー面）を有するテーパー孔からなる開口６を形成し、この開口６の表面に反射面７を形成している。   The cover body 3 is formed with an opening 6 formed of a tapered hole having an inclined peripheral surface (tapered surface) gradually increased in diameter from the back surface toward the surface at a substantially central portion, and is reflected on the surface of the opening 6. Surface 7 is formed.

そして、発光ダイオード１は、発光ダイオード素子５から放射された光をカバー体３の開口６から外部へ放出する。その際に、発光ダイオード素子５から側方へ向けて放射された光は、カバー体３の反射面７で反射し、カバー体３の開口６から外部へ放出され、また、発光ダイオード素子５から下方へ向けて放射された光は、ベース体２の表面で反射し、カバー体３の開口６から外部へ放出される。   The light emitting diode 1 emits the light emitted from the light emitting diode element 5 to the outside through the opening 6 of the cover body 3. At that time, the light emitted from the light emitting diode element 5 to the side is reflected by the reflecting surface 7 of the cover body 3 and emitted to the outside from the opening 6 of the cover body 3, and from the light emitting diode element 5. The light emitted downward is reflected by the surface of the base body 2 and is emitted to the outside from the opening 6 of the cover body 3.

したがって、発光ダイオード１は、カバー体３の反射面７のみならず、ベース体２の表面も反射板としての機能を有していることになる。   Accordingly, in the light emitting diode 1, not only the reflecting surface 7 of the cover body 3 but also the surface of the base body 2 has a function as a reflecting plate.

この反射板として機能するベース体２及びカバー体３は、気孔直径を０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率を１０％以上としたアルミナセラミックスを用いて形成している。   The base body 2 and the cover body 3 functioning as the reflecting plate are formed using alumina ceramics having a pore diameter of 0.10 to 1.25 μm or a porosity of 10% or more.

これにより、ベース体２及びカバー体３は、所定の焼成温度で焼成した既存のアルミナセラミックスを用いた場合よりもアルミナセラミックス自体の反射率が向上し、発光ダイオード１の輝度が向上する。   As a result, the base body 2 and the cover body 3 have a higher reflectance of the alumina ceramics than the case of using existing alumina ceramics fired at a predetermined firing temperature, and the brightness of the light emitting diode 1 is improved.

すなわち、アルミナセラミックスは、焼成前の原料形態や焼成時の焼成温度を変化させたり、或いは原料に有機物を混入させておくことによって、焼成後の気孔直径や気孔率が変化し、この気孔直径や気孔率が変化すると、それに応じて反射率が変化し、所定の範囲の気孔直径や気孔率を有するアルミナセラミックスにおいては、既存のアルミナセラミックスと比較して反射率が大幅に向上するのである。   That is, the alumina ceramic changes the pore diameter and porosity after firing by changing the raw material form before firing and the firing temperature during firing, or by mixing organic materials into the raw material. When the porosity changes, the reflectivity changes accordingly, and the alumina ceramic having a predetermined range of pore diameters and porosity significantly improves the reflectivity compared to existing alumina ceramics.

以下にアルミナセラミックスの気孔直径や気孔率と反射率との関係について説明する。ここで、アルミナセラミックスとは、アルミナ（Al2O3）の含有量が30重量％以上のものをいう。 The relationship between the pore diameter of alumina ceramics and the porosity and reflectance will be described below. Here, the alumina ceramic refers to a material having an alumina (Al 2 O 3 ) content of 30% by weight or more.

まず、アルミナセラミックスの焼成前の原料形態や焼成時の焼成温度を変化させることによって気孔直径や気孔率の異なる２１種類のサンプルを製造し、各サンプルごとに気孔直径、気孔率、及び各波長ごとの反射率を計測した。なお、反射率としては、いわゆる鏡面反射ではなく拡散反射の反射率を計測した。   First, 21 types of samples having different pore diameters and porosities are produced by changing the raw material form before firing of alumina ceramics and the firing temperature during firing, and for each sample, the pore diameter, the porosity, and each wavelength. The reflectance of was measured. In addition, as a reflectance, the reflectance of diffuse reflection was measured instead of so-called specular reflection.

ここで、たとえばサンプル番号No.1は10μｍの球状アルミナを1200℃で焼成し、サンプル番号No.2は同じく10μｍの球状アルミナを1380℃で焼成し、サンプル番号No.3は同じく10μｍの球状アルミナを1492℃で焼成したものであり、また、サンプル番号No.4は40μｍの球状アルミナを1200℃で焼成し、サンプル番号No.5は同じく40μｍの球状アルミナを1380℃で焼成し、サンプル番号No.6は同じく40μｍの球状アルミナを1492℃で焼成したものであり、さらに、サンプル番号No.7〜No.9はアルミナの重量比率を96％としてそれぞれ1200℃、1380℃、1492℃で焼成し、サンプル番号No.10〜No.12はアルミナの重量比率を99.7％としてそれぞれ1200℃、1380℃、1492℃で焼成したものであり、それぞれアルミナセラミックスの焼成前の原料形態や焼成時の焼成温度を変化させて焼成した。なお、サンプル番号No.9のアルミナセラミックスは広く一般に普及しているアルミナセラミックスである。   Here, for example, sample number No.1 fires 10 μm spherical alumina at 1200 ° C., sample number No. 2 fires 10 μm spherical alumina at 1380 ° C., and sample number No. 3 also fires 10 μm spherical alumina. Sample No. 4 was calcined 40 μm spherical alumina at 1200 ° C., and Sample No. 5 was calcined 40 μm spherical alumina at 1380 ° C. .6 is the same 40 μm spherical alumina fired at 1492 ° C., and sample numbers No. 7 to No. 9 were fired at 1200 ° C., 1380 ° C., and 1492 ° C., respectively, with the alumina weight ratio set to 96%. Sample Nos. 10 to 12 were fired at 1200 ° C, 1380 ° C, and 1492 ° C, respectively, with an alumina weight ratio of 99.7%. The raw material form before firing of the alumina ceramics and the firing temperature during firing, respectively. The baked material was changed. Note that the alumina ceramic of sample number No. 9 is an alumina ceramic that is widely spread.

また、反射率は、拡散反射測定方法を用い、島津製作所製の分光光度計UV-3150,MPC-3100を用いて計測した。   Further, the reflectance was measured using a spectrophotometer UV-3150 and MPC-3100 manufactured by Shimadzu Corporation using a diffuse reflection measurement method.

各サンプルの計測結果を表１に示す。ここで、表１のサンプル番号No.9についてみると、通常のアルミナセラミックスでは、気孔直径が0.02μｍ、気孔率が3.92％、反射率が300nmでは60％で350nmでは85％以下であることがわかる。
Table 1 shows the measurement results of each sample. Here, with regard to sample number No. 9 in Table 1, with a normal alumina ceramic, the pore diameter is 0.02 μm, the porosity is 3.92%, the reflectance is 60% at 300 nm, and 85% or less at 350 nm. Recognize.

表１に示した計測結果に基づいて各波長に対する気孔直径と反射率との関係をグラフ化したものを図３〜図７に示し、また、表１に示した計測結果に基づいて各波長に対する気孔率と反射率との関係をグラフ化したものを図８〜図12に示す。さらに、代表例としてサンプル番号No.7〜NO.9のサンプルについて波長と反射率との関係をグラフ化したものを図13に、サンプル番号No.9とNo.12のサンプルについての波長と反射率との関係をグラフ化したものを図14に示す。なお、反射率は硫酸バリウムの反射率を100％としたときの数値で表されるため、反射率として100％を超える値を示すものが存在している。   FIG. 3 to FIG. 7 are graphs showing the relationship between the pore diameter and the reflectance for each wavelength based on the measurement results shown in Table 1, and for each wavelength based on the measurement results shown in Table 1. A graph of the relationship between porosity and reflectance is shown in FIGS. Further, as a representative example, a graph of the relationship between the wavelength and the reflectance for the samples No. 7 to No. 9 is shown in FIG. 13, and the wavelength and reflection for the samples No. 9 and No. 12 are plotted. FIG. 14 shows a graph of the relationship with the rate. In addition, since the reflectance is represented by a numerical value when the reflectance of barium sulfate is 100%, there is one showing a value exceeding 100% as the reflectance.

まず、図３〜図７に示した各波長に対する気孔直径と反射率との関係についてみると、全波長において気孔直径が約0.7μｍ付近で反射率がピークとなっており、紫外線領域である350nmの波長に対する気孔直径と反射率の関係を示す図４からアルミナセラミックスの気孔直径が０．１０〜１．２５μｍの場合には、通常のアルミナセラミックスの反射率である85％を超える反射率が得られ、気孔直径が０．１７〜１．２０μｍでは90％を超える反射率が得られ、特に気孔直径が０．３４〜１．０８μｍでは95％を超える反射率が得られ、０．６０〜０．８０μｍではほぼピーク値に近い反射率が得られることがわかる。そして、アルミナセラミックスの気孔直径が０．１０〜１．２５μｍの場合には、350nm以上の波長においても85％以上の反射率となり、また、300nmにおいても反射率が65％を超えていることがわかる。   First, regarding the relationship between the pore diameter and the reflectivity for each wavelength shown in FIGS. 3 to 7, the reflectivity has a peak at around 0.7 μm at all wavelengths, and 350 nm, which is the ultraviolet region. FIG. 4 showing the relationship between the pore diameter and the reflectance with respect to the wavelength of when the pore diameter of the alumina ceramic is 0.10 to 1.25 μm, the reflectance exceeding 85% which is the reflectance of the ordinary alumina ceramic is obtained. When the pore diameter is 0.17-1.20 μm, a reflectivity exceeding 90% is obtained, and when the pore diameter is 0.34-1.08 μm, a reflectivity exceeding 95% is obtained, and 0.60-0. It can be seen that a reflectance close to the peak value can be obtained at .80 μm. When the pore diameter of the alumina ceramic is 0.10 to 1.25 μm, the reflectance is 85% or more even at a wavelength of 350 nm or more, and the reflectance exceeds 65% even at 300 nm. Recognize.

すなわち、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍとした場合には、可視領域では非常に高い反射率を示すとともに、紫外線領域でも高い反射率を示している。   That is, when the pore diameter of the alumina ceramic is set to 0.10 to 1.25 μm, the reflectance is very high in the visible region and also high in the ultraviolet region.

これにより、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍとすることで、アルミナセラミックスの反射率を大幅に向上できることがわかる。なお、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１７〜１．２０μｍ、０．３４〜１．０８μｍ、０．６０〜０．８０μｍとすることによってより一層反射率を向上できることがわかる。   Thereby, it turns out that the reflectance of an alumina ceramic can be improved significantly by making the pore diameter of an alumina ceramic into 0.10-1.25 micrometer. It can be seen that the reflectance can be further improved by setting the pore diameter of the alumina ceramic to 0.17 to 1.20 μm, 0.34 to 1.08 μm, and 0.60 to 0.80 μm.

次に、図８〜図12に示した各波長に対する気孔率と反射率との関係についてみると、全波長において気孔率が約40〜50％付近で反射率がピークとなっており、紫外線領域である350nmの波長に対する気孔率と反射率の関係を示す図９からアルミナセラミックスの気孔率１０％以上の場合には、通常のアルミナセラミックスの反射率である85％を超える反射率が得られ、気孔率が２０％以上では90％を超える反射率が得られ、特に３５％以上では95％を超える反射率が得られ、４０％以上ではほぼピーク値に近い反射率が得られることがわかる。そして、アルミナセラミックスの気孔率が１０％以上の場合には、350nm以上の波長においても85％以上の反射率となり、また、300nmにおいても反射率が65％を超えていることがわかる。   Next, regarding the relationship between the porosity and the reflectivity for each wavelength shown in FIGS. 8 to 12, the reflectivity has a peak at around 40 to 50% at all wavelengths, and the ultraviolet region. FIG. 9 showing the relationship between the porosity and the reflectance with respect to a wavelength of 350 nm is a reflectance exceeding 85% which is the reflectance of ordinary alumina ceramics when the porosity of alumina ceramics is 10% or more. It can be seen that when the porosity is 20% or more, a reflectance exceeding 90% is obtained, particularly when the porosity is 35% or more, a reflectance exceeding 95% is obtained, and when the porosity is 40% or more, a reflectance close to the peak value is obtained. It can be seen that when the porosity of the alumina ceramic is 10% or more, the reflectance is 85% or more even at a wavelength of 350 nm or more, and the reflectance exceeds 65% even at 300 nm.

すなわち、アルミナセラミックスの気孔率を１０％以上とした場合には、可視領域では非常に高い反射率を示すとともに、紫外線領域でも高い反射率を示している。   That is, when the porosity of the alumina ceramic is set to 10% or more, it exhibits a very high reflectance in the visible region and also exhibits a high reflectance in the ultraviolet region.

これにより、アルミナセラミックスの気孔率を１０％以上とすることで、アルミナセラミックスの反射率を大幅に向上できることがわかる。なお、アルミナセラミックスの気孔率を２０％以上、３５％以上、４０％以上とすることによってより一層反射率を向上できることがわかる。   Thereby, it turns out that the reflectance of an alumina ceramic can be improved significantly by making the porosity of an alumina ceramic into 10% or more. It can be seen that the reflectance can be further improved by setting the porosity of the alumina ceramic to 20% or more, 35% or more, or 40% or more.

ここで、アルミナセラミックスの気孔率を６０％以上とすることで反射率が低減することが予想されるが、あまりにも気孔率を高めるとアルミナセラミックスの強度が低減してしまい、実用上の問題が生じるおそれがある。したがって、実用上の強度を確保した場合には、気孔率を１０％以上とすることで十分に高い反射率が得られることになる。   Here, it is expected that the reflectance is reduced by setting the porosity of the alumina ceramic to 60% or more. However, if the porosity is increased too much, the strength of the alumina ceramic is reduced, which causes a practical problem. May occur. Therefore, when practical strength is secured, a sufficiently high reflectance can be obtained by setting the porosity to 10% or more.

次に、図13に示した波長と反射率との関係についてみると、サンプル番号No.9のように気孔直径が0.02μｍと０．１０〜１．２５μｍの範囲になく、また、気孔率が3.92％と１０％以上の範囲にないものでは、いずれの波長においても反射率が９０％以下であり、しかも、紫外線領域の上限である400nm近辺よりも短い波長では反射率が低減してしまい、300nmでは反射率が６０％にまで低減しているが、これに対して、サンプル番号No.7及びNo.8のように気孔直径が０．１０〜１．２５μｍの範囲で気孔率が１０％以上の範囲のものでは、紫外線領域である325nm以上の波長において反射率が９０％以上と極めて高く、しかも、300nmにおいても反射率が依然として７０％を超えた高い値となっている。   Next, regarding the relationship between the wavelength and the reflectance shown in FIG. 13, the pore diameter is not in the range of 0.02 μm and 0.10 to 1.25 μm as in sample number No. 9, and the porosity is 3.92% and those not in the range of 10% or more, the reflectance is 90% or less at any wavelength, and the reflectance is reduced at wavelengths shorter than around 400 nm which is the upper limit of the ultraviolet region, At 300 nm, the reflectance is reduced to 60%. On the other hand, the porosity is 10% in the range of the pore diameter of 0.10 to 1.25 μm as in sample numbers No. 7 and No. 8. In the above range, the reflectance is extremely high at 90% or more at a wavelength of 325 nm or more in the ultraviolet region, and the reflectance is still a high value exceeding 70% even at 300 nm.

このことからも、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍとすることで、或いは、アルミナセラミックスの気孔率を１０％以上とすることで、アルミナセラミックスの反射率を大幅に向上できることがわかる。   Also from this, the reflectance of alumina ceramics can be greatly improved by setting the pore diameter of alumina ceramics to 0.10 to 1.25 μm, or by setting the porosity of alumina ceramics to 10% or more. Recognize.

また、サンプル番号No.７〜No.9は、原料中のアルミナの重量比率を96％として焼成温度をそれぞれ1200℃、1380℃、1492℃（焼結温度）と異ならせただけのものであり、通常の焼結温度よりも低い温度で焼成するだけで、なんら原料の組成や添加物を変化させることなく通常の焼成炉を用いて製造したものであるため、製造コストの増大を招くことなくアルミナセラミックスの反射率を向上させることができる。   Sample numbers No. 7 to No. 9 were obtained by setting the weight ratio of alumina in the raw material to 96% and varying the firing temperature to 1200 ° C, 1380 ° C and 1492 ° C (sintering temperature), respectively. Since it is manufactured using a normal baking furnace without changing the composition and additives of the raw materials, it is possible to increase the manufacturing cost by simply baking at a temperature lower than the normal sintering temperature. The reflectance of alumina ceramics can be improved.

次に、図14に示した波長と反射率との関係についてみると、アルミナセラミックスの純度が96％のサンプル番号No.9では、気孔直径が0.02μｍと０．１０〜１．２５μｍの範囲になく、また、気孔率が3.92％と１０％以上の範囲にないために、いずれの波長においても反射率が９０％以下であり、しかも、紫外線領域の上限である400nm近辺よりも短い波長では反射率が低減してしまい、300nmでは反射率が６０％にまで低減しているが、これに対して、アルミナセラミックスの純度が99.7％のサンプル番号No.12では、気孔直径が０．１０〜１．２５μｍの範囲で気孔率が１０％以上の範囲になり、紫外線領域である325nm以上の波長において反射率が９０％以上と極めて高く、しかも、300nmにおいても反射率が依然として７０％を超えた高い値となっている。   Next, regarding the relationship between the wavelength and the reflectance shown in FIG. 14, in the sample number No. 9 where the purity of the alumina ceramics is 96%, the pore diameter is in the range of 0.02 μm and 0.10 to 1.25 μm. Moreover, since the porosity is not in the range of 3.92% and 10% or more, the reflectance is 90% or less at any wavelength, and it is reflected at a wavelength shorter than around 400 nm which is the upper limit of the ultraviolet region. The reflectance is reduced to 60% at 300 nm, whereas the sample diameter No. 12 with 99.7% alumina ceramics has a pore diameter of 0.10 to 1 The porosity is in the range of 10% or more in the range of .25 μm, the reflectivity is extremely high at 90% or more at the wavelength of 325 nm or more in the ultraviolet region, and the reflectivity is still over 70% even at 300 nm. It is a value.

これらのサンプル番号No.9とサンプル番号No.12とを比較すると、原料中のアルミナの重量比率が96％と99.7％と異なるだけであり、アルミナセラミックスの純度を増大させただけで、なんら原料に添加物を添加することなく通常の焼成炉を用いて製造したものであるため、アルミナセラミックスの純度を増大させるだけで反射率を容易に向上させることができる。   When these sample numbers No. 9 and No. 12 are compared, the weight ratio of alumina in the raw material is only 96% and 99.7%, and only the purity of the alumina ceramics is increased. Therefore, the reflectance can be easily improved only by increasing the purity of the alumina ceramics.

以上に説明したように、通常のアルミナセラミックスでは、気孔直径が0.10μｍ以下で気孔率が10％以下であるために、各波長に対する反射率が９０％以下であるのに対して、アルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率を１０％以上とすることによって、アルミナセラミックス自体の反射率を一般的に普及しているアルミナセラミックスよりも大幅に向上させることができる。   As explained above, ordinary alumina ceramics have a pore diameter of 0.10 μm or less and a porosity of 10% or less, so that the reflectance for each wavelength is 90% or less, whereas alumina ceramics By setting the pore diameter to 0.10 to 1.25 μm or the porosity to 10% or more, the reflectance of the alumina ceramic itself can be significantly improved as compared with the alumina ceramic that is generally popular.

したがって、気孔直径が０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率が１０％以上のアルミナセラミックスを各種光源の反射板として用いた場合には、反射効率を向上させることができ、また、発光ダイオードのパッケージの反射板として用いた場合には、発光ダイオードの輝度を向上させることができる。特に、波長の短い青色の発光ダイオードや紫外線領域の光を放射する発光ダイオードではその効果が顕著に現れる。   Therefore, when an alumina ceramic having a pore diameter of 0.10 to 1.25 μm or a porosity of 10% or more is used as a reflector for various light sources, the reflection efficiency can be improved, and a light emitting diode package can be obtained. When used as a reflector, the luminance of the light emitting diode can be improved. In particular, the effect is remarkable in a blue light-emitting diode having a short wavelength or a light-emitting diode that emits light in the ultraviolet region.

しかも、焼成温度を変化させるだけでアルミナセラミックスの気孔直径を０．１０〜１．２５μｍ又は気孔率を１０％以上とすることができるので、反射率向上のためにアルミナセラミックスの製造コストの増大を招くこともない。   Moreover, the pore diameter of the alumina ceramic can be set to 0.10 to 1.25 μm or the porosity can be set to 10% or more simply by changing the firing temperature, so that the production cost of the alumina ceramic can be increased to improve the reflectance. There is no invitation.

このように、本発明に係る発光ダイオード１又はそのパッケージ４は、発光ダイオード素子５から放射された光を反射する反射板として機能する部材（上記発光ダイオード１では、ベース体２及びカバー体３）に反射率を向上させたアルミナセラミックスを用いることで、発光ダイオード１の輝度を向上させるものである。   Thus, the light-emitting diode 1 or the package 4 according to the present invention is a member that functions as a reflector that reflects the light emitted from the light-emitting diode element 5 (in the light-emitting diode 1, the base body 2 and the cover body 3). The brightness of the light emitting diode 1 is improved by using alumina ceramics with improved reflectivity.

そして、反射板として機能する部材としては、上記発光ダイオード１のベース体２及びカバー体３に限られず、次のような場合も考えられる。   And as a member which functions as a reflecting plate, it is not restricted to the base body 2 and the cover body 3 of the said light emitting diode 1, The following cases are also considered.

すなわち、図15及び図16に示す発光ダイオード11では、ベース体12の表面に矩形板状のアルミナセラミックスからなる載置台19を貼着し、この載置台19に発光ダイオード素子15をダイボンディングしており、ベース体12に発光ダイオード素子15を載置台19を介して実装している。   That is, in the light emitting diode 11 shown in FIG. 15 and FIG. 16, a mounting table 19 made of rectangular plate-like alumina ceramics is attached to the surface of the base body 12, and the light emitting diode element 15 is die-bonded to the mounting table 19. The light emitting diode element 15 is mounted on the base body 12 via the mounting table 19.

この発光ダイオード11では、ベース体12とカバー体13と載置台19とで発光ダイオード用パッケージ14を構成している。   In the light emitting diode 11, the base body 12, the cover body 13, and the mounting table 19 constitute a light emitting diode package 14.

ここで、発光ダイオード11は、上記発光ダイオード１と同様に、ベース体12の表面に形成した電極と発光ダイオード素子15の電極とを金線18でワイヤーボンディングし、また、カバー体13の略中央部に裏面から表面に向けて漸次拡径させた傾斜状の周面（テーパー面）を有するテーパー孔からなる開口16を形成し、この開口16の表面に反射面17を形成している。   Here, the light emitting diode 11 is wire-bonded to the electrode formed on the surface of the base body 12 and the electrode of the light emitting diode element 15 with a gold wire 18 in the same manner as the light emitting diode 1 described above. An opening 16 composed of a tapered hole having an inclined peripheral surface (tapered surface) gradually increased in diameter from the back surface to the surface is formed in the part, and a reflecting surface 17 is formed on the surface of the opening 16.

そして、この発光ダイオード11では、発光ダイオード素子15から放射された光をカバー体13の開口16から外部へ放出する際に、発光ダイオード素子15から側方へ向けて放射された光は、カバー体13の反射面17で反射し、カバー体13の開口16から外部へ放出されるが、発光ダイオード素子15から下方へ向けて放射された光は、載置台19の表面又はベース体12の表面で反射し、カバー体13の開口16から外部へ放出される。   In the light emitting diode 11, when the light emitted from the light emitting diode element 15 is emitted from the opening 16 of the cover body 13 to the outside, the light emitted from the light emitting diode element 15 toward the side is The light reflected from the reflective surface 17 of 13 and emitted from the opening 16 of the cover body 13 to the outside is emitted from the light emitting diode element 15 downward on the surface of the mounting table 19 or the surface of the base body 12. The light is reflected and emitted from the opening 16 of the cover body 13 to the outside.

したがって、この発光ダイオード11では、カバー体13の反射面17のみならず、ベース体12及び載置台19の表面も反射板としての機能を有していることになる。   Therefore, in the light emitting diode 11, not only the reflection surface 17 of the cover body 13 but also the surfaces of the base body 12 and the mounting table 19 have a function as a reflection plate.

そこで、この発光ダイオード11では、ベース体12とカバー体13と載置台19を上述した反射率を向上させたアルミナセラミックスで形成している。   Therefore, in the light emitting diode 11, the base body 12, the cover body 13, and the mounting table 19 are formed of the above-described alumina ceramic with improved reflectivity.

この図15及び図16に示した発光ダイオード11では、ベース体12の表面に載置台19を載設しているために、載置台19の面積分だけベース体12の表面の露出面積が狭くなっている。   In the light emitting diode 11 shown in FIGS. 15 and 16, since the mounting table 19 is mounted on the surface of the base body 12, the exposed area of the surface of the base body 12 is reduced by the area of the mounting table 19. ing.

そのため、ベース体12の表面で反射される光の量は少なくなるので、図17に示すように、ベース体12'を通常のアルミナセラミックスで形成しても大幅に輝度が低下することはない。このように、ベース体12'として通常のアルミナセラミックスを使用した場合には、発光ダイオード11'のパッケージ14'の強度を向上させることができる。   For this reason, the amount of light reflected on the surface of the base body 12 is reduced, so that the luminance is not significantly reduced even when the base body 12 ′ is formed of ordinary alumina ceramics as shown in FIG. Thus, when ordinary alumina ceramics are used as the base body 12 ′, the strength of the package 14 ′ of the light emitting diode 11 ′ can be improved.

また、この発光ダイオード11(11')では、載置台19を介してベース体12(12')に発光ダイオード素子15を実装しているために、上記発光ダイオード１のようにベース体２に直接実装した場合と比べて、発光ダイオード素子15をベース体12(12')の表面よりも上方に位置させることができ、より一層輝度を向上させることができる。   In the light emitting diode 11 (11 ′), since the light emitting diode element 15 is mounted on the base body 12 (12 ′) via the mounting table 19, the light emitting diode 11 (11 ′) is directly attached to the base body 2 like the light emitting diode 1. Compared with the case of mounting, the light emitting diode element 15 can be positioned above the surface of the base body 12 (12 ′), and the luminance can be further improved.

また、上記発光ダイオード１(11,11')では、発光ダイオード素子15をダイボンディングした基板となるベース体２(12)又は載置台19を高反射率のアルミナセラミックスで形成しているために、発光ダイオード素子15から下方へ向かう光を良好に反射させることができるので、発光ダイオード１(11,11')の輝度を向上させることができる。   Further, in the light emitting diode 1 (11, 11 ′), the base body 2 (12) or the mounting table 19 which is a substrate on which the light emitting diode element 15 is die-bonded is formed of alumina ceramics having high reflectivity. Since the light traveling downward from the light emitting diode element 15 can be favorably reflected, the luminance of the light emitting diode 1 (11, 11 ′) can be improved.

本発明に係る発光ダイオードを示す斜視図。The perspective view which shows the light emitting diode which concerns on this invention. 同断面図。FIG. 波長300nmに対する気孔直径と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a pore diameter and a reflectance with respect to wavelength 300nm. 波長350nmに対する気孔直径と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a pore diameter with respect to wavelength 350nm, and a reflectance. 波長400nmに対する気孔直径と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a pore diameter with respect to wavelength 400nm, and a reflectance. 波長500nmに対する気孔直径と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a pore diameter with respect to wavelength 500nm, and a reflectance. 波長600nmに対する気孔直径と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a pore diameter and a reflectance with respect to wavelength 600nm. 波長300nmに対する気孔率と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the porosity and reflectance with respect to wavelength 300nm. 波長350nmに対する気孔率と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the porosity and reflectance with respect to wavelength 350nm. 波長400nmに対する気孔率と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the porosity and reflectance with respect to wavelength 400nm. 波長500nmに対する気孔率と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the porosity and reflectance with respect to wavelength 500nm. 波長600nmに対する気孔率と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the porosity and reflectance with respect to wavelength 600nm. 波長と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a wavelength and a reflectance. 波長と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a wavelength and a reflectance. 他実施例としての発光ダイオードを示す斜視図。The perspective view which shows the light emitting diode as another Example. 同断面図。FIG. 他実施例としての発光ダイオードを示す断面図。Sectional drawing which shows the light emitting diode as another Example.

符号の説明Explanation of symbols

１,11,11' 発光ダイオード
２,12,12' ベース体
３,13 カバー体
４,14,14' 発光ダイオード用パッケージ
５,15 発光ダイオード素子
６,16 開口
７,17 反射面
８,18 金線
19 載置台 1,11,11 'Light emitting diode 2,12,12' Base body 3,13 Cover body 4,14,14 'Light emitting diode package 5,15 Light emitting diode element 6,16 Opening 7,17 Reflecting surface 8,18 Gold line
19 Mounting table

Claims (4)

発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオード用パッケージにおいて、
前記ベース体及びカバー体を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成したことを特徴とする発光ダイオード用パッケージ。 In a light emitting diode package in which a cover body in which an opening having a reflective surface is formed is attached to an upper portion of a base body for mounting a light emitting diode element.
Alumina in which the base body and the cover body have a pore diameter of 0.17-1.20 μm, a porosity of 20-52.94%, and a reflectivity for a wavelength of 350 nm in the ultraviolet region of 90% or more. A package for light emitting diodes, characterized by being formed using ceramics. 発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオード用パッケージにおいて、
前記ベース体の上部に発光ダイオード素子を載置台を介して実装し、前記カバー体及び載置台を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成したことを特徴とする発光ダイオード用パッケージ。 In a light emitting diode package in which a cover body in which an opening having a reflective surface is formed is attached to an upper portion of a base body for mounting a light emitting diode element.
A light emitting diode element is mounted on the base body through a mounting table, and the cover body and the mounting table have a pore diameter of 0.17-1.20 μm and a porosity of 20-52.94%. A package for a light emitting diode, characterized in that it is formed using alumina ceramics having a reflectance of 90% or more with respect to a wavelength of 350 nm in the ultraviolet region . 発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオードにおいて、
前記ベース体及びカバー体を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成したことを特徴とする発光ダイオード。 In a light emitting diode in which a cover body in which an opening having a reflecting surface is formed is attached to the upper part of a base body for mounting a light emitting diode element,
Alumina in which the base body and the cover body have a pore diameter of 0.17-1.20 μm, a porosity of 20-52.94%, and a reflectivity for a wavelength of 350 nm in the ultraviolet region of 90% or more. A light-emitting diode formed using ceramics. 発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着した発光ダイオードにおいて、
前記ベース体の上部に発光ダイオード素子を載置台を介して実装し、前記カバー体及び載置台を気孔直径が０．１７〜１．２０μｍ、かつ、気孔率が２０〜５２．９４％であって、紫外線領域である350nmの波長に対する反射率が９０％以上となるアルミナセラミックスを用いて形成したことを特徴とする発光ダイオード。
In a light emitting diode in which a cover body in which an opening having a reflecting surface is formed is attached to the upper part of a base body for mounting a light emitting diode element,
A light emitting diode element is mounted on the base body through a mounting table, and the cover body and the mounting table have a pore diameter of 0.17-1.20 μm and a porosity of 20-52.94%. A light-emitting diode formed by using alumina ceramics having a reflectance of 90% or more with respect to a wavelength of 350 nm which is an ultraviolet region .
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