JP4611937B2 - Surface mount type light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型発光装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface-mounted light-emitting device used for a lighting fixture, a display, a backlight of a mobile phone, a moving image illumination auxiliary light source, other general consumer light sources, and a manufacturing method thereof.
発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。 A surface-mounted light-emitting device using a light-emitting element emits light of a bright color that is small and power efficient. In addition, since this light emitting element is a semiconductor element, there is no fear of a broken ball. Further, it has excellent initial driving characteristics and is strong against vibration and repeated on / off lighting. Because of such excellent characteristics, light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) are used as various light sources.
図7に従来の表面実装型発光装置の概略断面図を示す。この表面実装型発光装置は、LED素子501と、LED素子501を搭載する基板502と、LED素子501の周囲に設けられる反射枠503と、LED素子501を覆う透光性樹脂504と、を有する(例えば、特許文献1の従来技術参照)。この基板502上にLED素子501を実装した表面実装型発光装置は、その量産性を優先するあまり、反射枠503に、液晶ポリマー、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ナイロン等の熱可塑性樹脂を用いる場合が多い。また、反射枠503に用いられる熱可塑性樹脂はリフロー半田熱に耐えうる耐熱性が必要である。また、基板502に形成される反射枠503は、接着剤505を用いて貼り合わされている。反射枠503に使用される熱可塑性樹脂は一般に難接着性であることから接着性が必要とされる。そのため反射枠503を基板502へ接着させるため接着剤505が使用されている。これらの熱可塑性樹脂を用いる反射枠503は、一般に、射出成形により生産されている。この射出成形する手法は生産性の良さから、安価に高出力の表面実装型発光装置を提供するための主流となっている。しかし、通常、反射枠503は射出成形時に反りが発生するためこれを是正する必要から一定の厚みを有した接着剤505を要する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional surface mount light emitting device. The surface-mount light-emitting device includes an LED element 501, a
また、従来の異なる発光ダイオードの製造方法として、LED素子を多数実装した基板上のLED素子を透光性樹脂で覆う第1の工程と、透光性樹脂の硬化後にLED素子の中間部の透光性樹脂を除去する第2の工程と、第2の工程によって形成された溝部に光反射性樹脂を充填する第3の工程と、光反射性樹脂の硬化後に光反射性樹脂をLED素子の周囲に残すように基板を切断して個々の発光ダイオードに分離する第4の工程と、を含む発光ダイオードの製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、第2の工程、第4の工程はダイシング装置を使用して行うことが開示されている。 In addition, as a different conventional method for manufacturing a light emitting diode, a first step of covering a LED element on a substrate on which a large number of LED elements are mounted with a translucent resin, and a transparent part of the LED element after the translucent resin is cured. A second step of removing the light-sensitive resin, a third step of filling the groove formed by the second step with the light-reflective resin, and the light-reflective resin after the curing of the light-reflective resin. A method of manufacturing a light emitting diode is disclosed, which includes a fourth step of cutting the substrate so as to leave it around and separating it into individual light emitting diodes (see, for example, Patent Document 1). Further, it is disclosed that the second step and the fourth step are performed using a dicing apparatus.
従来の表面実装型発光装置の反射枠503に用いられる前記熱可塑性樹脂は、分子内に芳香族成分を有するため耐光性に乏しい。また、透光性樹脂504に使用される熱硬化性樹脂は、分子末端に接着性を向上させる水酸基等を有しないため、基板502との接着に使用される接着剤505との密着性が得られない問題を抱えている。また、接着剤505による貼り合わせ工法では、基板502の反りと、反射枠503との反りとの工法精度や、貼り合わせ時の位置決め精度等により、精密且つ複雑形状の表面実装型発光装置の提供が困難である。また、透光性樹脂504は熱硬化性樹脂が使用され、反射枠503は熱可塑性樹脂が使用されるため、熱膨張係数を合わせることが困難であり、リフロー工程等加熱される工程において、LED素子501の剥がれ、ボンディングワイヤの断線、反射枠の剥がれ等の不具合が起こることがあり、製造上の歩留まりと製品の信頼性向上に限界があった。さらに、近年のLED素子の出力向上はめざましく、LED素子501の高出力化が図られるにつれ、反射枠503の光劣化が顕著となってきている。特に透光性樹脂504と反射枠503との接着界面は、密着性に乏しいことも伴い容易に破壊され剥離に至る。さらに、剥離に至らずとも光劣化による変色が進行し、発光装置の寿命が大幅に短縮化される。
The thermoplastic resin used in the
また、従来の発光ダイオードの製造方法において、透光性樹脂をダイシングにより除去して、その溝部に光反射性樹脂を充填する方法では、ダイシング時に透光性樹脂が除去されず、または、基板と一緒に除去されるなど、基板面が綺麗に露出せず、光反射性樹脂の形成が難しいという問題がある。また、前方への光出力を高めるため、反射枠をテーパーに形成したい場合であっても、ダイシングにより透光性樹脂を除去する構成であるため、テーパーを形成できないという問題もある。特に透光性樹脂を直方体以外に成形できないという問題もある。 Further, in the conventional method of manufacturing a light emitting diode, in the method of removing the light transmitting resin by dicing and filling the groove with the light reflecting resin, the light transmitting resin is not removed at the time of dicing, or There is a problem that it is difficult to form a light-reflective resin because the substrate surface is not exposed cleanly, such as being removed together. In addition, even if it is desired to form the reflecting frame in a taper in order to increase the forward light output, there is a problem that the taper cannot be formed because the translucent resin is removed by dicing. In particular, there is also a problem that the translucent resin cannot be molded other than a rectangular parallelepiped.
また回路基板は容易に両面実装や多層化が可能であるが、熱可塑性樹脂による射出成形では成形時の樹脂圧によりワイヤー断線や半導体チップの剥離が生じる。回路基板と熱可塑性樹脂との密着性が悪いためリフローはんだ熱等の熱衝撃により剥離が発生し信頼性を得ることができないという問題ある。 The circuit board can be easily mounted on both sides or in multiple layers. However, in the injection molding using a thermoplastic resin, wire breakage or peeling of the semiconductor chip occurs due to the resin pressure during molding. Since the adhesion between the circuit board and the thermoplastic resin is poor, there is a problem in that peeling occurs due to thermal shock such as reflow soldering heat and reliability cannot be obtained.
以上のことから、本発明は、耐光性に富み、かつ、量産性に優れた表面実装型発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 In light of the above, an object of the present invention is to provide a surface-mounted light-emitting device that is rich in light resistance and excellent in mass productivity, and a method for manufacturing the same.
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied, and as a result, the present invention has been completed.
本発明は、発光素子と、前記発光素子が載置される回路基板と、前記回路基板に形成され、前記発光素子からの光を反射させる壁部と、前記発光素子が被覆される透光性封止部材と、を有する表面実装型発光装置であって、前記壁部は熱硬化性樹脂により成形されており、前記壁部は前記回路基板に密着されている表面実装型発光装置に関する。壁部を熱硬化性樹脂とすることにより耐光性、耐熱性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。回路基板と壁部とは反応硬化しているため密着性が高い。 The present invention provides a light-emitting element, a circuit board on which the light-emitting element is mounted, a wall portion that is formed on the circuit board and reflects light from the light-emitting element, and a light-transmitting property that covers the light-emitting element And a sealing member, wherein the wall portion is formed of a thermosetting resin and the wall portion is in close contact with the circuit board. By using a thermosetting resin for the wall portion, it is possible to provide a surface mount light emitting device having excellent light resistance, heat resistance, and the like. Since the circuit board and the wall are reactively cured, the adhesion is high.
この熱硬化性樹脂と透光性封止樹脂は可能な限り分子内に芳香族成分を有しないものが好ましい。さらに耐光性の向上を図ることができるからである。 The thermosetting resin and the translucent sealing resin are preferably those having no aromatic component in the molecule as much as possible. This is because the light resistance can be further improved.
前記壁部は、前記発光素子から出射された光の反射率が70%以上であることが好ましい。発光素子から出射された光を前方へ出射させる構成を採るときは、反射率が高い方が好ましい。しかし、発光素子から出射される光の波長により少なくとも一部が反射されていれば十分のものもある。 The wall part preferably has a reflectance of 70% or more of light emitted from the light emitting element. When adopting a configuration in which the light emitted from the light emitting element is emitted forward, it is preferable that the reflectance is higher. However, it is sufficient that at least a part is reflected by the wavelength of light emitted from the light emitting element.
前記壁部は、光反射部材がほぼ均一に分散されていることが好ましい。従来のような、光反射部材を含有させた熱硬化性樹脂を滴下することにより、反射枠を形成する手法であれば、硬化までに光反射部材が沈降することとの差異を設けるために設けたものである。よって、厳密な均一性を要求するものではない。 It is preferable that the light reflecting member is dispersed substantially uniformly on the wall portion. Provided to provide a difference from the fact that the light reflecting member settles before curing if it is a technique for forming a reflecting frame by dropping a thermosetting resin containing a light reflecting member as in the prior art. It is a thing. Therefore, it does not require strict uniformity.
前記壁部は、前記回路基板の上面及び/又は側面に形成されていることが好ましい。これにより位置精度の高い壁部を形成することができる。 The wall portion is preferably formed on an upper surface and / or a side surface of the circuit board. Thereby, a wall part with high position accuracy can be formed.
前記壁部は、テーパー形状を成していることが好ましい。これにより前方への光取り出しの向上を図ることができる。 The wall portion preferably has a tapered shape. As a result, forward light extraction can be improved.
前記回路基板は、上面若しくは下面に電子素子を実装することもできる。複雑な回路形成を可能にすることができる。また、電子素子や発光素子の剥離や、ボンディングワイヤの断線を生じることがない。 The circuit board may have an electronic element mounted on the upper surface or the lower surface. A complicated circuit can be formed. Further, peeling of the electronic element and the light emitting element and disconnection of the bonding wire do not occur.
前記回路基板は、さらに下面側にも前記熱硬化性樹脂を成形することができる。これにより外的障害物や水分等から電子素子を保護することができるからである。 The circuit board can be further molded with the thermosetting resin on the lower surface side. This is because the electronic device can be protected from external obstacles and moisture.
前記壁部は、トランスファーモールドにより成形されていることが好ましい。射出成形では複雑な形状を形成することができないのに対し、トランスファーモールドでは複雑な形状の成形体を成形することができる。特に凹部を持つ壁部と電子素子実装部の封止を容易に成形することができる。つまり、従来の熱可塑性樹脂を用いる射出成形では、射出時の樹脂の圧力によりボンディングワイヤの断線や発光素子の剥離が生じていたが、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドでは、樹脂の圧力が極めて低く、ボンディングワイヤの断線や発光素子の剥離が極めて生じにくくなっている。 The wall is preferably formed by transfer molding. A complicated shape cannot be formed by injection molding, whereas a molded body having a complicated shape can be formed by transfer molding. In particular, it is possible to easily form a seal between the wall portion having the recess and the electronic element mounting portion. In other words, in the conventional injection molding using a thermoplastic resin, the bonding wire was disconnected or the light emitting element was peeled off due to the pressure of the resin at the time of injection. However, in the transfer mold using a thermosetting resin, the resin pressure is extremely high. It is low, and the disconnection of the bonding wire and the peeling of the light emitting element are extremely difficult to occur.
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成されてなることが好ましい。このうちエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。これにより耐熱性、耐光性、密着性、量産性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。 The thermosetting resin is preferably formed of at least one selected from the group consisting of epoxy resins, modified epoxy resins, silicone resins, modified silicone resins, acrylate resins, urethane resins, and polyimide resins. Among these, an epoxy resin, a silicone resin, and a modified silicone resin are preferable, and an epoxy resin is particularly preferable. As a result, it is possible to provide a surface-mounted light-emitting device that is excellent in heat resistance, light resistance, adhesion, and mass productivity.
前記熱硬化性樹脂は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が混合されていてもよい。熱硬化性樹脂は要求に応じて種々の物質を添加する。例えば、透光性の高い樹脂原料を用いた熱硬化性樹脂に蛍光物質を混合する場合である。これにより発光素子の側面若しくは底面側に出射された光を蛍光物質が吸収して波長変換して出射するため、表面実装型発光装置全体として所望の発光色を実現することができる。例えば、出射された光を均一に分散するために、発光素子の側面若しくは底面側にフィラーや拡散剤、反射性物質等を添加しておいてもよい。例えば、表面実装型発光装置の裏面側から出力される光を低減するために、遮光性樹脂を混合しておいてもよい。特に、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂中に酸化チタン及びシリカ、アルミナを混合しているものが好ましい。これにより耐熱性に優れ発光素子からの放射効率の高い表面実装型発光装置を提供することができる。フィラーの混入により、線膨張係数の調整が容易となり、透光性封止部材と壁部との線膨張係数を近似したものとすることもできる。フィラーを多く含有させると、熱時の膨張による変形が小さくなるため、リフローなど熱処理を含む過程に適した信頼性が得られやすい。 The thermosetting resin may be mixed with at least one selected from the group consisting of a filler, a diffusing agent, a pigment, a fluorescent material, a reflective material, a light shielding material, an ultraviolet absorber, and an antioxidant. Various materials are added to the thermosetting resin as required. For example, this is a case where a fluorescent material is mixed with a thermosetting resin using a resin material having high translucency. As a result, the light emitted to the side surface or the bottom surface side of the light emitting element is absorbed by the fluorescent material, and the light is converted and emitted, so that a desired emission color can be realized as the entire surface mount type light emitting device. For example, in order to uniformly disperse the emitted light, a filler, a diffusing agent, a reflective substance, or the like may be added to the side surface or the bottom surface side of the light emitting element. For example, a light shielding resin may be mixed in order to reduce the light output from the back side of the surface mount type light emitting device. In particular, a thermosetting resin in which an epoxy resin is mixed with titanium oxide, silica, and alumina is preferable. As a result, it is possible to provide a surface-mounted light emitting device that has excellent heat resistance and high radiation efficiency from the light emitting element. By mixing the filler, adjustment of the linear expansion coefficient is facilitated, and the linear expansion coefficient between the translucent sealing member and the wall portion can be approximated. When a large amount of filler is contained, deformation due to expansion during heating is reduced, and thus reliability suitable for a process including heat treatment such as reflow is easily obtained.
前記透光性封止樹脂は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が混合されていてもよい。透光性封止樹脂は要求に応じて種々の物質を添加する。例えば、透光性封止樹脂に蛍光物質を混合することにより、発光素子から射出される発光色と異なる発光色を実現することができる。例えば、青色に発光する発光素子と、黄色に発光する蛍光物質とを用いることにより、白色光を実現することができる。また、光を均一に出射するために、フィラーや拡散剤などを混合しておくこともできる。 The translucent sealing resin may be mixed with at least one selected from the group consisting of a filler, a diffusing agent, a pigment, a fluorescent material, a reflective material, an ultraviolet absorber, and an antioxidant. Various substances are added to the translucent sealing resin as required. For example, by mixing a fluorescent material with a light-transmitting sealing resin, a light emission color different from the light emission color emitted from the light emitting element can be realized. For example, white light can be realized by using a light emitting element that emits blue light and a fluorescent material that emits yellow light. In addition, a filler, a diffusing agent, or the like can be mixed in order to emit light uniformly.
前記回路基板は、ヒートシンクが設けられていることが好ましい。例えば、発光装置の上面と底面とを貫通した熱伝導率良好な材料をヒートシンクとし、その上に発光素子を実装する。発光素子は消費される電力で発光に用いられない部分は全て熱となる。回路基板の発光素子を載置する部分から底面へスルーホールを設け、熱伝導率良好な材料を該スルーホールに流し込んだり、嵌入させたりする。このようにして設けたヒートシンクは、発光装置の底面から露出するように形成させる。これにより発光装置内から効率よく放熱が可能となるため、発光装置内の温度を低下させることができる。これにより放熱性能に優れた発光装置を提供できる。 The circuit board is preferably provided with a heat sink. For example, a material having good thermal conductivity penetrating the top and bottom surfaces of the light emitting device is used as a heat sink, and the light emitting element is mounted thereon. In the light emitting element, all the portions that are not used for light emission by the consumed power become heat. A through hole is provided from the portion of the circuit board on which the light emitting element is placed to the bottom surface, and a material having good thermal conductivity is poured into or inserted into the through hole. The heat sink thus provided is formed so as to be exposed from the bottom surface of the light emitting device. As a result, heat can be efficiently radiated from within the light emitting device, so that the temperature inside the light emitting device can be lowered. Thereby, a light emitting device having excellent heat dissipation performance can be provided.
前記回路基板は、2層以上の多層構造になっており、前記多層構造の少なくとも1層に電子素子を実装することもできる。これにより複雑な配線パターンを持つ回路基板を用いることもできる。 The circuit board has a multilayer structure of two or more layers, and an electronic element can be mounted on at least one layer of the multilayer structure. Thereby, a circuit board having a complicated wiring pattern can also be used.
本発明は、回路基板と、前記回路基板に形成される壁部と、を有するパッケージであって、前記壁部は熱硬化性樹脂により成形されており、前記壁部は、460nmの反射率が50%以上であり、前記壁部は前記回路基板に密着されているパッケージに関する。表面実装型発光装置に用いるパッケージであって、可視光領域の光を効率良く反射する壁部が熱硬化性樹脂により成形されているため、耐光性に富むパッケージを提供することができる。可視光領域の光のうち、比較的短波長側の光である460nmの反射率が50%以上であることが好ましいが、70%以上が更に好ましい。 The present invention is a package having a circuit board and a wall formed on the circuit board, wherein the wall is formed of a thermosetting resin, and the wall has a reflectance of 460 nm. 50% or more, and the wall portion relates to a package that is in close contact with the circuit board. It is a package used for a surface-mount light-emitting device, and since a wall portion that efficiently reflects light in the visible light region is formed of a thermosetting resin, a package with high light resistance can be provided. Of the light in the visible light region, the reflectance at 460 nm, which is light on the relatively short wavelength side, is preferably 50% or more, more preferably 70% or more.
本発明は、壁部が形成されている回路基板を持つパッケージの製造方法であって、上金型は前記壁部に相当する凹みを形成しており、前記上金型と下金型とで前記回路基板を挟み込む第1の工程と、前記上金型と前記回路基板とで挟み込まれた凹み部分に熱硬化性樹脂をトランスファーモールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、前記壁部を成形する第3の工程と、を有するパッケージの製造方法に関する。これにより量産性に優れたパッケージの製造方法を提供することができる。 The present invention is a method of manufacturing a package having a circuit board on which a wall is formed, wherein the upper mold has a recess corresponding to the wall, and the upper mold and the lower mold A first step of sandwiching the circuit board, a second step of pouring a thermosetting resin into a recessed portion sandwiched between the upper mold and the circuit board by transfer molding, and the poured thermosetting resin And a third step of forming the wall by heating and curing the package. As a result, it is possible to provide a method for manufacturing a package with excellent mass productivity.
本発明は、壁部が形成されている回路基板に発光素子が載置されており、前記発光素子が透光性封止部材により被覆されている表面実装型発光装置の製造方法であって、上金型は前記壁部に相当する凹みを形成しており、前記上金型と下金型とで前記回路基板を挟み込む第1の工程と、前記上金型と前記回路基板とで挟み込まれた凹み部分に熱硬化性樹脂をトランスファーモールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、前記壁部を成形する第3の工程と、前記回路基板に前記発光素子を載置する第4の工程と、前記発光素子を透光性封止部材により被覆する第5の工程と、を有する表面実装型発光装置の製造方法に関する。これにより量産性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。 The present invention is a method for manufacturing a surface-mounted light-emitting device in which a light-emitting element is placed on a circuit board on which a wall is formed, and the light-emitting element is covered with a light-transmitting sealing member, The upper mold has a recess corresponding to the wall, and is sandwiched between the upper mold and the circuit board in the first step of sandwiching the circuit board between the upper mold and the lower mold. A second step of pouring a thermosetting resin into the recessed portion by transfer molding, a third step of heating and curing the poured thermosetting resin, and molding the wall, and the circuit board. The present invention relates to a method for manufacturing a surface-mounted light-emitting device, which includes a fourth step of placing the light-emitting element and a fifth step of covering the light-emitting element with a light-transmitting sealing member. As a result, it is possible to provide a surface mount light emitting device with excellent mass productivity.
前記第5の工程は、トランスファーモールドにより透光性封止部材を成形することもできる。凸レンズ形状や、フレネルレンズ形状など、所定の形状を有する透光性封止部材を成形することができるからである。 In the fifth step, the translucent sealing member can be formed by transfer molding. This is because a translucent sealing member having a predetermined shape such as a convex lens shape or a Fresnel lens shape can be formed.
本発明は、以上説明したように構成されており、耐光性に富み、量産性に優れたパッケージ、表面実装型発光装置及びそれらの製造方法を提供することができるという効果を奏する。 The present invention is configured as described above, and has an effect that it is possible to provide a package, a surface-mounted light-emitting device, and a manufacturing method thereof, which are excellent in light resistance and excellent in mass productivity.
以下、本発明に係る表面実装型発光装置の実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。 Hereinafter, embodiments and examples of the surface-mounted light emitting device according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to this embodiment and example.
<第1の実施の形態>
<表面実装型発光装置>
第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置について図面を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図2は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。
<First Embodiment>
<Surface mount type light emitting device>
A surface-mounted light-emitting device according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the surface-mounted light emitting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view showing the surface mounted light emitting device according to the first embodiment.
第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置は、発光素子10と、発光素子10を載置する回路基板20と、発光素子10の周囲に成形する壁部50と、発光素子10を被覆する透光性封止樹脂70と、を有する。回路基板20は、発光素子10と電気的接続を得るため第1のプリント配線部30と第2のプリント配線部40が形成されている。パッケージ100は、壁部50が形成された回路基板20を指す。
The surface-mount light-emitting device according to the first embodiment covers the light-emitting element 10, the
発光素子10は、同一面側に正負一対の第1の電極11と第2の電極12とを有している。本明細書においては、同一面側に正負一対の電極を有するものについて説明するが、発光素子の上面と下面とから正負一対の電極を有するものを用いることもできる。この場合、発光素子の下面の電極はワイヤーを用いずに、電気伝導性のあるダイボンド部材を用いて第1のプリント配線部30と電気的に接続する。
The light emitting element 10 has a pair of positive and negative
第1のプリント配線部30は第1の外部端子部31を有している。発光素子10は、第1のプリント配線部30にダイボンド部材を介して載置されている。第1のプリント配線部30は、発光素子10が持つ第1の電極11とワイヤー60を介して電気的に接続されている。第1の外部端子部31は回路基板20から露出している。第2のプリント配線部40は第2の外部端子部41を有している。第2のプリント配線部40は、発光素子10が持つ第2の電極12とワイヤー60を介して電気的に接続されている。第2の外部端子部41は回路基板20から露出している。発光素子10は第1のプリント配線部30に必ずしも載置されている必要はなく、回路基板20上に載置されていればよい。
The first printed
発光素子10が載置される部分は、壁部50と回路基板20とにより凹部が形成されている。凹部は底面(回路基板20の上面)と側面(壁部50の側面)とを有している。第1のプリント配線部30は、凹部の底面から露出している。この露出部分にダイボンド部材を介して発光素子10を載置している。壁部50は、トランスファーモールドにより成形される。壁部50は、熱硬化性樹脂を用いている。凹部の開口部は、底面よりも広口になっており、側面にはテーパーを設けることもできる。
In the portion where the light emitting element 10 is placed, a recess is formed by the
透光性封止樹脂70は、発光素子10を被覆するように凹部内に配置している。透光性封止樹脂70は、熱硬化性樹脂を用いている。透光性封止樹脂70は蛍光物質80を含有する。やや粘度の高い透光性封止部材70を用いることにより、蛍光物質80を均一に分散させることもできる。また、透光性封止部材70をポッティングしてから硬化までに要する時間を短縮することにより、蛍光物質80を均一に分散させることもできる。
The
本明細書において、発光素子10が載置されている側を回路基板上側と呼び、その反対側を回路基板下側と呼ぶ。 In the present specification, the side on which the light emitting element 10 is mounted is referred to as an upper circuit board, and the opposite side is referred to as a lower circuit board.
壁部50と透光性封止樹脂70とは熱硬化性樹脂を用いており、膨張係数などの物理的性質が近似していることから密着性が極めて良い。また、上記構成にすることにより、耐熱性、耐光性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
The
以下、各構成部材について詳述していく。 Hereinafter, each component will be described in detail.
(発光素子)
発光素子10は、基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、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紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
(Light emitting element)
The light emitting element 10 is formed by forming a semiconductor such as GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, or AlInGaN on a substrate as a light emitting layer. Examples of the semiconductor structure include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a hetero structure, and a double hetero structure. Various emission wavelengths can be selected from ultraviolet light to infrared light depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. The light emitting layer may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure which is a thin film in which a quantum effect is generated.
屋外などでの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。 When considering use outdoors, it is preferable to use a gallium nitride-based compound semiconductor as a semiconductor material capable of forming a high-luminance light-emitting element. In red, gallium-aluminum-arsenic-based semiconductors and aluminum-indium- Although it is preferable to use a gallium / phosphorus-based semiconductor, various semiconductors can be used depending on the application.
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnOやGaN単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良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。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子10例を示す。サファイヤ基板上にGaN、AlN等のバッファー層を形成する。その上にN或いはP型のGaNである第1のコンタクト層、量子効果を有するInGaN薄膜である活性層、P或いはN型のAlGaNであるクラッド層、P或いはN型のGaNである第2のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のN型窒化ガリウム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。 When a gallium nitride compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, or GaN single crystal is used for the semiconductor substrate. A sapphire substrate is preferably used to form gallium nitride with good crystallinity with high productivity. 10 examples of light-emitting elements using nitride-based compound semiconductors are shown. A buffer layer such as GaN or AlN is formed on the sapphire substrate. A first contact layer made of N or P-type GaN, an active layer made of an InGaN thin film having a quantum effect, a clad layer made of P or N-type AlGaN, and a second contact made of P or N-type GaN. It can be set as the structure which formed the contact layer in order. Gallium nitride-based compound semiconductors exhibit N-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired N-type gallium nitride semiconductor such as improving luminous efficiency, Si, Ge, Se, Te, C, etc. are preferably introduced as appropriate as N-type dopants.
一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、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、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成させることができる。 On the other hand, when a P-type gallium nitride semiconductor is formed, a P-type dopant such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, or Ba is doped. Since a gallium nitride based semiconductor is difficult to be converted into a P-type simply by doping with a P-type dopant, it is necessary to make it P-type by annealing it by heating in a furnace, low electron beam irradiation, plasma irradiation or the like after introducing the P-type dopant. The semiconductor wafer thus formed is partially etched to form positive and negative electrodes. After that, the light emitting element can be formed by cutting the semiconductor wafer into a desired size.
こうした発光素子10は、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能な発光素子10を2個、青色系及び赤色色系が発光可能な発光素子10をそれぞれ1個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色系の発光波長が495nmから565nm、青色系の発光波長が430nmから490nmであることが好ましい。本発明の表面実装型発光装置において白色系の混色光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。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより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もできる。 A plurality of such light emitting elements 10 can be used as appropriate, and the color mixing property in white display can be improved by a combination thereof. For example, two light emitting elements 10 capable of emitting green light and one light emitting element 10 capable of emitting blue and red light can be provided. In order to use as a full color light emitting device for a display device, it is preferable that a red light emission wavelength is 610 nm to 700 nm, a green light emission wavelength is 495 nm to 565 nm, and a blue light emission wavelength is 430 nm to 490 nm. In the surface-mounted light emitting device of the present invention, when emitting white mixed color light, the emission wavelength of the light emitting element is 400 nm or more in consideration of the complementary color relationship with the emission wavelength from the fluorescent material, deterioration of the translucent resin, and the like. 530 nm or less is preferable, and 420 nm or more and 490 nm or less is more preferable. 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. Note that 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 can be used in combination with a member that is relatively difficult to be deteriorated by ultraviolet rays.
発光素子10の大きさは□1mmサイズが実装可能で、□600μm、□320μmサイズ等のものも実装可能である。 The size of the light emitting element 10 can be □ 1 mm size, and □ 600 μm, □ 320 μm size, etc. can also be mounted.
個片化された発光素子10は、フェイスアップ実装だけでなく、フェイスダウン実装であってもよい。特にフェイスダウン実装では、ワイヤーを不要とするため、表面実装型発光装置を薄型にすることができる。 The separated light emitting element 10 may be face-down mounted as well as face-up mounted. In particular, the face-down mounting eliminates the need for a wire, so that the surface-mounted light-emitting device can be made thin.
(回路基板)
回路基板20は第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40を有する。第1のプリント配線部30は第1の外部端子部31と電気的に接続されており第1の外部端子部31は回路基板20より露出している。第2のプリント配線部40は第2の外部端子部41と電気的に接続されており第2の外部端子部41は回路基板20より露出している。第1の外部端子31と第2の外部端子41はそれぞれ外部電極と電気的に接続可能である。第1のプリント配線部30と第2のプリント配線部40は所定の距離を持って電気的に絶縁されている。
(Circuit board)
The
回路基板20の材質は、リフローはんだ熱で変形し難い基板状の硬質材料である。基板状の硬質材料のうち絶縁性のガラスエポキシ基板、PBT基板、ポリイミド基板、窒化アルミ基板、窒化ホウ素基板、窒化ケイ素基板、アルミナセラミックス基板、ガラス基板、フレキシブルガラス基板、導電性であるが樹脂コートにより絶縁性を付与したアルミ基板、銅基板、複合基板などのハイブリッド基板、からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にガラスエポキシ基板、アルミ基板が好ましい。その他に、プリント配線したシリコン基板、炭化ケイ素基板、サファイア基板などを用いることもできる。
The material of the
第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40は、鉄、リン青銅、銅合金等の電気良導体を用いて構成することができる。また、発光素子10からの光の反射率を向上させるため、第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともできる。また、第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40の表面の反射率を向上させるため、平滑にすることが好ましい。また、放熱性を向上させるため第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40の面積は大きくすることができる。これにより発光素子10の温度上昇を効果的に抑えることができ、発光素子10に比較的多くの電気を流すことができる。また、第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40を肉厚にすることにより放熱性を向上することができる。
The 1st printed
第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40は、一対の正負の電極である。第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40は、少なくとも1つずつあれば良いが、複数設けることもできる。また、第1のプリント配線部30に複数の発光素子10を載置する場合は、複数の第2のプリント配線部40を設ける必要もある。プリント配線部のパターンは必要に応じて任意の形状を選択することができる。
The first printed
(壁部)
壁部50は、熱硬化性樹脂を用いる。耐光性については3次元架橋している熱硬化性樹脂が耐熱性を損なうことなく容易に組成を変更できるため耐光性の劣悪な芳香族成分を簡単に排除できる。一方、壁部を熱可塑性樹脂で成形した場合、耐熱性と芳香族成分は事実上同義語であり、芳香族成分なくしてリフロー半田熱に耐えうる壁部を得ることができない。
(Wall)
The
また熱硬化性樹脂は回路基板20との接着性に優れているため、回路基板20へ直接トランスファーモールドで壁部50を成形することができる。そのため従来のように熱可塑性樹脂により壁部を一旦成形した後、接着剤で回路基板へ接着させる工程を省くことができる。透光性封止樹脂70と壁部50との密着性は極めて良い。透光性封止樹脂70は透明性を重視するため、熱的に等方性の熱硬化性樹脂に代表されるアモルファス樹脂を使用する。また壁部50も熱的に等方性の熱硬化性樹脂に代表されるアモルファス樹脂を使用する。これにより、透光性封止樹脂70と壁部50との熱応力が低減され、剥離防止効果が得られる。透光性封止樹脂70と壁部50に使用される熱硬化性樹脂が同様な化学種よりなる場合、界面での化学結合も期待できるため著しい剥離防止効果が達成可能である。これに対し、壁部に熱可塑性樹脂を用いた場合、密着性は低下する。熱可塑性樹脂は一般に異方性であるため、等方性の熱硬化性樹脂との密着性が低く、剥離し易い。
Further, since the thermosetting resin has excellent adhesion to the
更に壁部50に使用される熱硬化性樹脂は成形時の溶融粘度が非常に低く、酸化チタン等の白色顔料を高充填可能である。壁部50は発光素子10からの光を反射して前方に放出するため、発光素子10からの光を反射することが好ましい。例えば、約460nmに発光ピーク波長を持つ発光素子10を用いる場合、その反射率は50%以上あればよく、特に70%以上が好ましい。よって、430nm以上での可視光線反射率を70%以上とすることが容易である。可視光線反射率を70%以上とすることにより可視光線を発する発光素子からの放射効率の高い発光装置を提供することができる。また、熱硬化性樹脂は無色透明な樹脂原料を使用することにより酸化チタン等の白色顔料充填量が僅かでも430nm以上での可視光線反射率を70%以上とすることができる。この場合はアルミナ、シリカ等の熱膨張係数の小さなフィラーをその分高充填可能となるため回路基板の物性に応じた熱膨張係数の調整が期待できる。しかし、透光性封止部材70を設けるために壁部50を成形する場合は、低反射率であっても構わない。
Furthermore, the thermosetting resin used for the
壁部50のテーパーは発光素子10からの放射効率の向上を図るだけでなく、発光装置からの光を集光する効果も期待できるため、光学設計を容易となる。また、壁部50に熱硬化性樹脂を用いてトランスファーモールドする場合、金型離型性が改善されるため、成形不良の抑制や成形サイクル時間の短縮が可能となり、量産性に優れた発光装置を提供することができる。
The taper of the
壁部50と回路基板20の密着性を向上させるため、回路基板20側へ座繰りを入れたりスルーホールを持たせたりすることによりアンカー効果を得ることもできる。発光素子10の実装は壁部50成形前後のどちらでもよい。表面実装型発光装置は、壁部50を成型後、壁部50及び回路基板20を切断等して個片化することにより得ることができる。また、予め回路基板20を個片化して、その後、発光素子10の載置や壁部50の成形などを行うことにより表面実装型発光装置を得る方法でも製造することができる。
In order to improve the adhesion between the
壁部50を形成することにより、パッケージは、底面(回路基板20の上面)と側面(壁部50の側面)を持つ凹部を形成している。壁部50は、凹部の底面から外側に延びる第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40を有する回路基板20の上に成形している。凹部の底面に相当する第1のプリント配線部30に発光素子10を載置する。
By forming the
凹部は、開口方向に広口となるようにテーパー(傾斜)を設ける。これにより前方方向への光の取り出しの向上とトランスファーモールド成形時の金型離型性を改善することができる。また、テーパーは滑らかな方が好ましいが凹凸を設けることもできる。凹凸を設けることにより壁部50と透光性封止樹脂70との界面の密着性を向上することができるからである。凹部の傾斜角度は、底面から測定して95°以上150°以下が好ましいが、100°以上120°以下が特に好ましい。
The concave portion is tapered (inclined) so as to have a wide opening in the opening direction. As a result, it is possible to improve the light extraction in the forward direction and the mold releasability at the time of transfer molding. Further, although the taper is preferably smooth, irregularities can be provided. This is because the unevenness of the interface between the
壁部50の回路基板20上側の形状は矩形であるが、楕円、円形、五角形、六角形等とすることもできる。凹部の回路基板上側の形状は、楕円であるが、略円形、矩形、五角形、六角形等とすることも可能である。壁部50の所定の位置に、カソードマークを付けることもできる。
The shape of the
壁部50の材質は熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート(化1)、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(化2)他よりなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸(化3)、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(化4)、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(化5)他よりなる酸無水物とを、エポキシ樹脂へ当量となるよう溶解混合した無色透明な混合物100重量部へ、硬化促進剤としてDBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0) undecene-7)(化6)を0.5重量部、助触媒としてエチレングリコール(化7)を1重量部、酸化チタン顔料を10重量部、ガラス繊維を50重量部添加し、加熱により部分的に硬化反応させBステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができる。
The material of the
(透光性封止樹脂)
透光性封止樹脂70は、外部環境からの外力や埃、水分などから発光素子10を保護するために設ける。また、発光素子10から出射される光を効率よく外部に放出することができる。透光性封止樹脂70は、壁部50の凹部内に配置している。また、透光性封止樹脂70は、所定のレンズ形状とすることもできる。
(Translucent sealing resin)
The
透光性封止樹脂70の材質は熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。透光性封止樹脂70は、発光素子10を保護するため硬質のものが好ましい。また、透光性封止樹脂70は、耐熱性、耐候性、耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。透光性封止樹脂70は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を混合することもできる。透光性封止樹脂70中には拡散剤を含有させても良く、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、酸化珪素等を好適に用いることができる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、透光性封止樹脂70は、発光素子10からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質80を含有させることもできる。
The material of the
(蛍光物質)
蛍光物質80は、発光素子10からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
(Fluorescent substance)
The
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、M2Si5N8:Eu、MAlSiN3:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Bが含有されていてもよい。)などがある。また、M2Si5N8:EuのほかMSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などもある。 Nitride phosphors mainly activated with lanthanoid elements such as Eu and Ce are M 2 Si 5 N 8 : Eu, MAlSiN 3 : Eu (M is selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn) At least one type, and B may be contained). In addition to M 2 Si 5 N 8 : Eu, MSi 7 N 10 : Eu, M 1.8 Si 5 O 0.2 N 8 : Eu, M 0.9 Si 7 O 0.1 N 10 : Eu (M Is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, and Zn.
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi2O2N2:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。 An oxynitride phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce is MSi 2 O 2 N 2 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn) Etc.).
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活されるサイアロン系蛍光体は、Mp/2Si12−p−qAlp+qOqN16−p:Ce、M−Al−Si−O−N(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。qは0〜2.5、pは1.5〜3である。)などがある。 Eu, sialon phosphors activated mainly with lanthanoid elements such as Ce is, M p / 2 Si 12- p-q Al p + q O q N 16-p: Ce, M-Al-Si-O-N (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, and Zn. Q is 0 to 2.5, and p is 1.5 to 3).
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M5(PO4)3X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。 Alkaline earth halogen apatite phosphors mainly activated by lanthanoid compounds such as Eu and transition metal elements such as Mn include M 5 (PO 4 ) 3 X: R (M is Sr, Ca, Ba). X is at least one selected from F, Cl, Br and I. R is any one of Eu, Mn, Eu and Mn. Etc.).
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、M2B5O9X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。 The alkaline earth metal borate phosphor has M 2 B 5 O 9 X: R (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn. X is F, Cl , Br, or I. R is Eu, Mn, or any one of Eu and Mn.).
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。 Alkaline earth metal aluminate phosphors include SrAl 2 O 4 : R, Sr 4 Al 14 O 25 : R, CaAl 2 O 4 : R, BaMg 2 Al 16 O 27 : R, BaMg 2 Al 16 O 12 : R, BaMgAl 10 O 17 : R (R is Eu, Mn, or any one of Eu and Mn).
アルカリ土類硫化物蛍光体には、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Euなどがある。 Examples of the alkaline earth sulfide phosphor include La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, and Gd 2 O 2 S: Eu.
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12の組成式で表されるYAG系蛍光体などがある。また、Yの一部若しくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。 Examples of rare earth aluminate phosphors mainly activated with lanthanoid elements such as Ce include Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2) 5 O 12: Ce, and the like (Y, Gd) 3 (Al , Ga) YAG -based phosphor represented by the composition formula of 5 O 12. Further, there are Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, etc. in which a part or all of Y is substituted with Tb, Lu or the like.
その他の蛍光体には、ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。 Other phosphors include ZnS: Eu, Zn 2 GeO 4 : Mn, MGa 2 S 4 : Eu (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn. X is At least one selected from F, Cl, Br, and I).
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。 The phosphor described above contains at least one selected from Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, and Ti instead of Eu or in addition to Eu as desired. You can also
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。 Moreover, it is fluorescent substance other than the said fluorescent substance, Comprising: The fluorescent substance which has the same performance and effect can also be used.
これらの蛍光体は、発光素子10の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する表面実装型発光装置を製造することができる。 These phosphors can use phosphors having emission spectra in yellow, red, green, and blue by the excitation light of the light emitting element 10, and emit light in yellow, blue-green, orange, etc., which are intermediate colors thereof. A phosphor having a spectrum can also be used. By using these phosphors in various combinations, it is possible to manufacture surface-mounted light-emitting devices having various emission colors.
例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、Y3Al5O12:Ce若しくは(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ceの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子10からの光と、蛍光体60からの光との混合色により白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。
For example, using a GaN-based compound semiconductor that emits blue light, a Y 3 Al 5 O 12 : Ce or (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce fluorescent material is irradiated to convert the wavelength. Do. A surface-mounted light-emitting device that emits white light by a mixed color of light from the light-emitting element 10 and light from the
例えば、緑色から黄色に発光するCaSi2O2N2:Eu、又はSrSi2O2N2:Euと、蛍光体である青色に発光する(Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu、赤色に発光する(Ca,Sr)2Si5N8:Euと、からなる蛍光体60を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第1の蛍光体及び第2の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
For example, CaSi 2 O 2 N 2 : Eu, which emits light from green to yellow, or SrSi 2 O 2 N 2 : Eu, and (Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, which emits blue light as a phosphor. By using a
(その他)
表面実装型発光装置には、さらに保護素子としてツェナーダイオードを設けることもできる。ツェナーダイオードは、発光素子10と離れて凹部の底面の第1のプリント配線部30に載置することができる。また、ツェナーダイオードは、凹部の底面の第1のプリント配線部30に載置され、その上に発光素子10を載置する構成を採ることもできる。また、保護素子を回路基板20の表面若しくは裏面に配置することもできる。さらに、保護素子を壁部50内部に配置することもできる。□280μmサイズの他、□300μmサイズ等も使用することができる。
(Other)
In the surface-mounted light-emitting device, a Zener diode can be further provided as a protective element. The Zener diode can be placed on the first printed
ワイヤー60は、発光素子10の第2の電極12と第2のプリント配線部40、発光素子10の第1の電極11と第1のプリント配線部30を電気的に接続するものである。ワイヤー60は、発光素子10の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率として0.01cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上である。発光素子10の直上から、メッキを施した配線パターンのワイヤボンディングエリアまで、ワイヤーを張り、導通を取っている。
The
以上の構成を採ることにより、本発明に係る表面実装型発光装置を提供することができる。 By adopting the above configuration, the surface-mounted light-emitting device according to the present invention can be provided.
<表面実装型発光装置の実装状態>
上記表面実装型発光装置を用いて、外部電極と電気的に接続した実装状態を示す。図3は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置の実装状態を示す概略断面図である。
<Mounting state of surface mount type light emitting device>
A mounting state in which the surface mounted light emitting device is electrically connected to an external electrode is shown. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a mounted state of the surface-mounted light emitting device according to the first embodiment.
回路基板20における、第1のプリント配線部30の第1の外部端子部31と、第2のプリント配線部40の第2の外部端子部41と、は、外部電極と電気的に接続される。
The first external terminal portion 31 of the first printed
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図4は、第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
<Second Embodiment>
A surface-mount light-emitting device according to a second embodiment will be described. The description of the parts having the same configuration as that of the surface-mounted light emitting device according to the first embodiment will be omitted. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a surface-mounted light-emitting device according to the second embodiment.
この表面実装型発光装置は、回路基板20の回路基板下側へ新たなプリント配線部を設け電子素子90を実装している。プリント配線のパターンについては必要に応じて任意の形状を選択することができる。電子素子90はツェナーダイオード、電流制限抵抗等の保護素子、コンデンサー、各種ICからなる群から選択される少なくとも1種より選択されることが好ましい。パッケージ100は壁部50をトランスファーモールドにて成形する際に同時に成形封止することもできる。これにより量産性を確保し発光装置の信頼性を向上させることができる。
In the surface mount light emitting device, a new printed wiring portion is provided below the
回路基板20下側に電子素子90を実装し、回路基板20の上面の壁部50と同じ熱硬化性樹脂で被覆している。回路基板20は、上面だけでなく下面にも実装できる両面実装が容易であるため、耐電圧保護素子、電流制限抵抗素子といった電子素子を実装することができる。これにより表面実装型発光装置に組み込む電気製品の回路設計負担を軽減でき、電気製品の回路部スペース削減が可能となる。回路基板20の上面に保護素子を組み込むことも可能である。また、回路基板20の上面に保護素子を載置し、壁部50内部に保護素子を組み込むことも可能である。
An electronic element 90 is mounted on the lower side of the
また熱硬化性樹脂を使用し回路封止することにより、回路基板20下側の電子素子の信頼性を確保することができる。熱可塑性樹脂の通常の射出成形圧力は非常に大きく、かつ樹脂粘度も高いため、電子素子を成形封止する際に実装ワイヤーやダイボンディング部が破壊され、正常品の歩留まりが非常に低い。また、一般に密着性に劣る熱可塑性樹脂を使用すると、回路基板と熱可塑性樹脂とがリフローはんだ熱などの熱衝撃により剥離を生じたり、吸湿による経時剥離が発生しワイヤーオープンや水分侵入が起こり不灯が生じたりする。それに対し、熱硬化性樹脂ではトランスファーモールド時の成形圧力が非常に小さく、溶融粘度も低く、かつ、流動性が高いため、正常品の歩留まりが良好である。また、回路基板20と壁部50との密着性に優れているため剥離が発生し難い。
Moreover, the reliability of the electronic element under the
回路基板20下側の封止は、回路基板20上側の壁部50成形と同時に成形封止できる。よって、量産性に優れ、簡便に信頼性の高い表面実装型発光装置を提供することができる。また回路基板20へスルーホールを設けるなどすれば、回路基板20上下の熱硬化性樹脂を一体化することも可能である。これにより、密着性を向上することもできる。
The sealing on the lower side of the
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図5は、第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
<Third Embodiment>
A surface-mount light-emitting device according to a third embodiment will be described. The description of the portion having the same configuration as that of the surface-mounted light emitting device according to the second embodiment is omitted. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a surface-mounted light emitting device according to the third embodiment.
この表面実装型発光装置は、第1の回路基板21の下側に、第1の回路基板21と異なる第2の回路基板110を設ける。第1の回路基板21と第2の回路基板110とは、スルーホール22を介して金属ジョイント120で電気的に接続をとり、立体的な回路を形成している。第2の回路基板110には電子素子130を実装できる。第1の回路基板21下側に第1の電子素子91を設け、第2の回路基板110の底部には発光素子等を含む第2の電子素子130を実装し、必要に応じて外部端子140はスルーホール111を通じて配することができる。第2の電子素子130は発光素子の他、ツェナーダイオード、電流制限抵抗等の保護素子、コンデンサー、各種ICなどを用いることもできる。プリント配線のパターンについては必要に応じて任意の形状を選択することができる。外部端子140の数、構造、位置についても必要に応じて任意に選択することができる。また立体的な回路構造についても必要に応じて任意に選択することができる。パッケージ101は壁部51をトランスファーモールドにて成形する際にほぼ同時に成形封止することもできる。これにより量産性を確保し発光装置の信頼性を向上させ、かつ新たな機能を複数付与することができる。
In the surface-mount light-emitting device, a
蛍光物質81は、透光性封止樹脂71よりも比重の大きいものを使用しているため、凹部の底面側に沈降している。これにより点光源に近づけることができる。
Since the fluorescent material 81 has a specific gravity greater than that of the
図示しないが、第2の回路基板110の下方向にはんだボール他の導通手段を用いて新たな回路基板を取り付け、これを繰り返すことにより立体的な回路形成ができる。各回路基板には電子素子を実装することができる。回路基板は基板間をはんだボール他の導通手段で上下方向に接続することができるため両面実装に加え立体的に回路形成することができ単機能な電子素子のみならずドライバー回路等の複雑な機能も搭載することができる。これにより発光装置を組み込む電気製品の回路設計負担を大幅に軽減でき電気製品の回路部スペースの大幅削減が可能となる。
Although not shown, a three-dimensional circuit can be formed by attaching a new circuit board below the
<第4の実施の形態>
第4の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図6は、第4の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
<Fourth embodiment>
A surface-mount light-emitting device according to a fourth embodiment will be described. The description of the parts having the same configuration as that of the surface-mounted light emitting device according to the first embodiment will be omitted. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a surface-mounted light-emitting device according to the fourth embodiment.
この表面実装型発光装置は、発光素子13が熱伝導率の良好な材料よりなり回路基板23を貫通し発光装置の底部へ露出し達するヒートシンク150の上にマウントされる。ヒートシンク150は回路基板23に予めスルーホールを発光素子13の真下となるよう形成し熱伝導率の良好な材料を挿入することにより得ることができる。この構造は第1〜3の実施の形態の全てに適用可能である。ヒートシンク150の形状は任意に選択できるが発光装置底部へ最短距離となるよう選択されることが好ましい。ヒートシンクの材質としては、銅、アルミ等の金属、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミナ等のセラミックス、銀ペースト、金ペースト等の導電性有機接着剤のからなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特に銅、アルミが好ましい。これにより発光装置内から効率よく放熱が可能となるため発光装置内の温度を低下させることができる。多くの樹脂材料は熱により経時劣化を起こすうえ光劣化も促進される発光装置内の温度が低いほど高寿命であるため発光装置の信頼性を向上させることができる。
This surface-mounted light-emitting device is mounted on a
実施例1に係る表面実装型発光装置は図1及び図2に示す。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様の構成を採るところは説明を省略する。 A surface-mounted light-emitting device according to Example 1 is shown in FIGS. A description of the same configuration as that of the surface-mounted light-emitting device according to the first embodiment will be omitted.
実施例1に係る表面実装型発光装置は、発光素子10と、発光素子10を載置する回路基板20と壁部50と、発光素子10を被覆する透光性封止樹脂70とを有する。回路基板20は、発光素子10を載置するための第1のプリント配線部30と、発光素子10と電気的に接続される第2のプリント配線部40と、を有している。壁部50は底面と側面とを持つ凹部を有しており、凹部の開口部は底面よりも広口になっており、側面には傾斜が設けられている。
The surface-mount light-emitting device according to Example 1 includes a light-emitting element 10, a
発光素子10は青色に発光するGaN系のものを使用する。発光素子10は同一面側に第1の電極11と第2の電極12とを有しており、ダイボンド樹脂(銀入りのエポキシ樹脂)を用いてフェイスアップで第1のプリント配線部30に接着されている。第1の電極11は金ワイヤー60を用いて第1のプリント配線部30と電気的に接続されている。第2の電極12も金ワイヤー60を用いて第2のプリント配線部40と電気的に接続されている。第1のプリント配線部30及び第2のプリント配線部40は、所定の位置に配線パターンを施している。壁部50はトリグリシジルイソシアヌレートよりなるエポキシ樹脂とヘキサヒドロ無水フタル酸よりなる酸無水物とを当量比用いてなる混合物100重量部と、DBU0.5重量部、エチレングリコール1重量部、酸化チタン顔料10重量部、ガラス繊維50重量部を添加したものを用いる。透光性封止樹脂70はシリコーン樹脂を用いる。透光性封止樹脂70には(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ceの組成を有するYAG系蛍光体80を均一に混合している。底面と側面とを持つ凹部に透光性封止樹脂70を配置しており、透光性封止樹脂70の表面は凹部の上面と一致する。これにより製品毎のYAG系蛍光体80の量を均一にしている。
The light emitting element 10 is a GaN-based one that emits blue light. The light emitting element 10 has a
本発明の表面実装型発光装置は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに利用することができる。 The surface-mounted light-emitting device of the present invention can be used for lighting fixtures, displays, mobile phone backlights, camera flashlights, moving image illumination auxiliary light sources, and the like.
10 発光素子
11 第1の電極
12 第2の電極
20 回路基板
21 第1の回路基板
22 スルーホール
30 第1のプリント配線部
31 外部端子部
40 第2のプリント配線部
41 外部端子部
50、51 壁部
60 ワイヤー
70、71 透光性封止樹脂
80、81 蛍光物質
90 電子素子
91 第1の電子素子
100、101 パッケージ
110 第2の回路基板
111 スルーホール
120 金属ジョイント
130 電子素子
140 外部端子
150 ヒートシンク
501 LED素子
502 基板
503 反射枠
504 透光性樹脂
505 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (13)
前記回路基板は前記壁部を形成位置に座繰りが入れられて、若しくは、スルーホールが形成されており、
前記壁部はトランスファーモールドにより前記回路基板に密着されて形成されており、
前記回路基板はガラスエポキシ基板であり、
前記壁部は前記発光素子から出射された光の反射率が70%以上となる白色顔料が含有された熱的に等方性となるエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂により成形されており、
前記透光性封止部材は熱的に等方性となるエポキシ樹脂からなることを特徴とする表面実装型発光装置。 A light emitting element having an emission wavelength of not less than 430 nm and not more than 490 nm; a circuit board on which the light emitting element is placed; a wall portion formed on the circuit board for reflecting light from the light emitting element; A light-transmitting sealing member, a surface-mounted light-emitting device comprising:
The circuit board has a countersink in the position where the wall portion is formed, or a through hole is formed,
The wall is formed in close contact with the circuit board by transfer molding,
The circuit board is a glass epoxy board;
The wall portion is formed of a thermosetting resin made of a thermally isotropic epoxy resin containing a white pigment having a reflectance of 70% or more of light emitted from the light emitting element,
The light-transmitting sealing member is made of an epoxy resin that is thermally isotropic .
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