JP4670251B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図1乃至図3は、実施の形態1に係る発光装置を示す概略図である。図1は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図2は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略断面図を示す。図3は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の底面側から見た概略斜視図を示す。以下、図面を用いて説明する。
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。
セラミックパッケージ20は、外部環境などから発光素子10を保護するためにセラミックス材料で形成されたものである。上述のように、セラミックスパッケージ20は、発光素子10を載置するための載置部24と、載置部24の上に設ける発光素子10の周囲を囲むように形成する内側に側壁23aを有する凹部形成部23と、凹部形成部23の上に設ける内側に側壁22a、22bを有する窓部固定部22と、窓部固定部22の上に設ける内側に側壁21a、21bを有する窓部係止部21と、を少なくとも含むように形成する。これらの各部材の間に他の部材、セラミックスだけに限らずセラミックス以外の金属部材、無機部材などを用いてもよい。
セラミックスパッケージ20の外側の底面及び側面に電極30を設ける。この電極30は外部電極と電気的接続を取るためのものである。また電極30は、セラミックスパッケージ20の凹部内の配線パターンと電気的に接続されている。この接続は、グリーンシートを積層、焼成した後、載置部24に貫通孔を設け、該貫通孔を導電性部材で埋めるなどして載置部24の上面24aとセラミックスパッケージ20の底面との電気的接続を取っている。
窓40は、透光性の部材を用いる。紫外線を放出する発光素子10を用いる場合は、耐光性に富み、紫外線劣化の少ない部材を用いることが好ましい。
封止樹脂50は、セラミックパッケージ20の底面24a及び側壁23aの凹部内に配されるものであり外部環境からの外力や水分などから発光素子10を保護するものである。また、発光素子10からの光を効率よく外部に放出させるためのものである。このような、封止樹脂50を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂やガラスなどが好適に用いられる。高密度に発光素子10を配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤー70の断線などを考慮してエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、封止樹脂50中には、視野角をさらに増やすために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。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、発光素子10からの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質60を含有させることもできる。
蛍光物質60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、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、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、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、希土類ケイ酸塩又は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。
発光装置100には、さらに保護素子としてツェナーダイオード11を設けることもできる。ツェナーダイオード11は、発光素子10と離れて載置部24の上面24aに載置することができる。また、ツェナーダイオード11は、載置部24の上面24a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。載置部24と凹部形成部23にツェナーダイオード11を載置するスペースを設けることもできる。□280μmサイズの他、□300μmサイズ等も使用することができる。セラミックスパッケージ20の載置部24の配線パターンとツェナーダイオード11とは銀ペーストで接着させている。
実施の形態1に係る発光装置100の製造方法を示す。図6は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。図8は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の製造工程を示す概略工程図である。ここでは図4の発光装置をB−Bで切断した断面図である。図9は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。
実施の形態2に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図10は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図11は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図10の発光装置をg−gで切断した断面図である。図12は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図10の発光装置をh−hで切断した断面図である。
実施の形態3に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図13は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略平面図を示す。図14は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図13の発光装置をj−jで切断した断面図である。図15は、本発明に係るセラミックスパッケージを用いた発光装置の平面側から見た一の概略断面図を示す。ここでは図13の発光装置をl−lで切断した断面図である。
図16は、窓の概略断面形状を示す図である。図17は、窓の概略断面形状を示す図である。図18は、本発明に係るセラミックスパッケージの電極と、外部電極との接合を示す概略断面図を示す。
実施の形態4に係る発光装置は以下に示すような構造を有する。図19は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。図20は、本発明に係る樹脂パッケージを用いた発光装置の平面側から見た概略斜視図を示す。このパッケージは、樹脂であることが好ましいが、セラミックスなどの他の部材を使用することもできる。樹脂を用いることによりパッケージの成型をし易くし、安価なパッケージを製造することができる。また、セラミックスを用いる場合は、パッケージの強度を高くすることができ、耐熱性、耐候性等に優れたパッケージを製造することができる。以下、樹脂パッケージについて説明するが、これに限定することなく、セラミックスパッケージ等にも応用可能である。
実施例1として、図1乃至図3に示す発光装置を製造する。
11 ツェナーダイオード
20 セラミックスパッケージ
21 窓部係止部
21a、21b 窓部係止部の側壁
22 窓部固定部
22a、22b 窓部固定部の側壁
23 凹部形成部
23a 凹部形成部の側壁
24 載置部
24a 載置部の上面
30 電極
31 カソード電極
32 アノード電極
40 窓
50 封止樹脂
60 蛍光体
70 ワイヤー
80 空気層
90 プローブ
100 発光装置
510 発光素子
520 樹脂パッケージ
520a 樹脂パッケージの底面
520b 樹脂パッケージの側壁
522 切り欠き部
530 リード電極
540 窓
550 封止樹脂
560 蛍光体
570 ワイヤー
580 空気層
Claims (10)
- 発光素子と、
該発光素子を載置するパッケージと、
該発光素子からの光を透過する窓と、
を有する発光装置であって、
前記パッケージは
前記発光素子を載置するための載置部と、
該載置部の上に設けられる該発光素子の周囲を囲むように形成される内側に側壁を有する凹部形成部と、
該凹部形成部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部固定部と、
該窓部固定部の上に設けられる内側に側壁を有する窓部係止部と、
を少なくとも含むように形成されるパッケージであって、
該パッケージの外側底面及び外側側面のいずれかには一対の電極が設けられており、
該電極は該載置部と電気的に接続されており、
該載置部に対して垂直方向の断面形状において、1の断面形状は該窓部係止部の側壁間の距離が該窓部固定部の側壁間の距離よりも短く、
他の断面形状は前記窓部係止部の側壁間の距離が前記窓部固定部の側壁間の距離よりも長く、
前記窓部係止部は、前記凹部形成部の側壁に沿って上方に延びる直線よりも外側に側壁を備えており、
前記凹部形成部の開口部分は円形であり、
前記窓部固定部の開口部分は矩形であり、
前記窓は、前記窓部固定部に嵌合する形状で、前記窓部固定部にはめ込んでいる
ことを特徴とする発光装置。 - 前記1の断面形状は、略多角形の窓部係止部の頂点付近についてであることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は平坦部分を持つC型を成していることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の発光装置。
- 前記載置部に対して平行方向の断面形状において、前記電極の断面形状は前記電極と電通を取る外部電極部分の形状に略符合する形状を成していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記パッケージは、外側底面から外側側面さらに外側平面にかけて前記電極が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記パッケージの外側底面は、全底面積の約70%以上が前記電極で被覆されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記窓は、集光させるレンズ構造を有していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記パッケージはセラミックス材料からなり、前記窓は、前記パッケージよりも軟質の透光性部材であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記パッケージは、前記発光素子が載置された前記載置部と前記凹部形成部とで囲まれた部分に封止樹脂が固設されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つ記載の発光装置。
- 前記窓部係止部の開口部が矩形であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載の発光装置。
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