JP5010198B2 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光色の異なる複数種のLEDチップおよび各発光色のLEDチップから放射される光を各別に検出する複数の光検出素子を備えた発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device including a plurality of types of LED chips having different emission colors and a plurality of light detection elements that individually detect light emitted from the LED chips of each emission color.
従来から、発光色の異なる複数種のLEDチップ(例えば、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップ)と、各LEDチップへ各別に駆動電流を供給する複数の駆動回路と、各LEDチップから放射される光の一部を光電変換する光電変換素子からなる光検出素子(光センサ)と、光検出素子の出力が基準値に保たれるように各駆動回路から各LEDチップへ供給する駆動電流をフィードバック制御する制御回路とを備え、各発光色ごとのLEDチップの温度特性や寿命特性の違いによらず所望の光色や色温度の混色光(例えば、白色光)が得られるようにした表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a plurality of types of LED chips having different emission colors (for example, a red LED chip, a green LED chip, and a blue LED chip), a plurality of drive circuits for supplying a drive current to each LED chip, and each LED chip Photodetection element (photosensor) composed of a photoelectric conversion element that photoelectrically converts a part of the emitted light, and a drive that is supplied from each drive circuit to each LED chip so that the output of the photodetection element is maintained at a reference value And a control circuit that feedback-controls the current so that mixed light (for example, white light) having a desired light color and color temperature can be obtained regardless of differences in temperature characteristics and lifetime characteristics of the LED chips for each emission color. A display device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ここにおいて、上記特許文献1には、図6に示すように、互いに発光色の異なる複数個のLEDチップ100と、当該複数個のLEDチップ100が一表面側に搭載されるベース基板部であるベース基板221と、ベース基板221の上記一表面側において各LEDチップ100を囲む壁部を構成し各LEDチップ100から側方へ放射された光をベース基板221に対向配置された光拡散板230側へ反射させる反射枠222とを備え、反射枠222の内側面にフォトダイオードからなる光検出素子400を配設した発光装置が開示されている。
ところで、図6に示した構成の発光装置は、光検出素子400をベース基板221の上記一表面上においてLEDチップ100と並設した構成に比べて小型化でき、回路基板などへの実装面積を小さくすることができるが、光検出素子400の受光面に各LEDチップ100から放射された光が入射するので、各発光色のLEDチップ100それぞれから放射された光を各別に且つ同時に精度良く検出することができなかった。なお、光検出素子400の受光面側に各LEDチップ100の発光色を選択的に透過させるフィルタを設けることも考えられるが、各LEDチップ100の発光色に応じてフィルタを形成ないし用意する必要があり、製造コストや管理コストなどのコストが高くなってしまい、特に、LEDチップ100の発光色の組み合わせが異なる複数品種の発光装置を製造するような場合に、各品種の発光装置のコストアップの原因となってしまう。
By the way, the light emitting device having the configuration shown in FIG. 6 can be downsized as compared with the configuration in which the
また、図6に示した構成の発光装置は、光検出素子400の受光面へ光拡散板230を通して外乱光が入射してしまい、S/N比が低くなってしまう。
In the light emitting device having the configuration shown in FIG. 6, disturbance light is incident on the light receiving surface of the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化を図りつつ、発光色の異なる複数種のLEDチップそれぞれから放射された光を各別に且つ同時に精度良く検出することができ、しかも、低コスト化が可能な発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its object is to detect light emitted from each of a plurality of types of LED chips having different emission colors with high accuracy while simultaneously reducing the size. It is another object of the present invention to provide a light emitting device that can reduce the cost.
請求項1の発明は、発光色が互いに異なる複数種のLEDチップと、各LEDチップが搭載されるベース基板部および各LEDチップを囲む形でベース基板部から突設された壁部を有する実装基板とを備え、実装基板は、壁部の先端部から内方へ張り出した張出部を有するとともに、当該張出部に各発光色のLEDチップそれぞれから放射された光を各別に検出する複数の光検出素子が設けられ、ベース基板部と壁部とで囲まれた内部空間を各発光色のLEDチップそれぞれの収納空間に区画し各LEDチップそれぞれから放射された光が2つ以上の光検出素子の受光面へ入射するのを阻止する遮光部が設けられてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 is a mounting having a plurality of types of LED chips having different emission colors, a base substrate portion on which each LED chip is mounted, and a wall portion protruding from the base substrate portion so as to surround each LED chip. A mounting board having a projecting portion projecting inwardly from the tip of the wall portion, and a plurality of each detecting light emitted from each LED chip of each emission color in the projecting portion. The light detection element is provided, and the internal space surrounded by the base substrate portion and the wall portion is divided into storage spaces for the respective LED chips of the respective emission colors, and light emitted from each of the LED chips is two or more lights. It is characterized in that a light-shielding portion for preventing the light from entering the light-receiving surface of the detection element is provided.
この発明によれば、実装基板が壁部の先端部から内方へ張り出した張出部を有するとともに、当該張出部に各発光色のLEDチップそれぞれから放射された光を各別に検出する複数の光検出素子が設けられているので、複数種のLEDチップと複数の光検出素子とを同一平面上に配置する場合に比べて小型化を図れ、また、ベース基板部と壁部とで囲まれた内部空間を各発光色のLEDチップそれぞれの収納空間に区画し各LEDチップそれぞれから放射された光が2つ以上の光検出素子の受光面へ入射するのを阻止する遮光部が設けられているので、各発光色のLEDチップと各光検出素子とを1対1で対応させることができ、各発光色のLEDチップから放射された光を対応する光検出素子で精度良く検出することができ、しかも、各光検出素子それぞれに透過特性の異なるフィルタを設ける必要がないから、低コスト化が可能となる。 According to the present invention, the mounting substrate has the protruding portion that protrudes inward from the tip portion of the wall portion, and a plurality of light beams that are detected individually from the LED chips of the respective emission colors in the protruding portion. Therefore, it is possible to reduce the size compared to the case where a plurality of types of LED chips and a plurality of light detection elements are arranged on the same plane, and the base substrate portion and the wall portion surround the light detection device. The internal space is divided into storage spaces for the respective LED chips of the respective emission colors, and a light shielding portion is provided for preventing light emitted from each of the LED chips from entering the light receiving surfaces of two or more light detection elements. Therefore, the LED chips of the respective emission colors and the respective light detection elements can be made to correspond one-to-one, and the light emitted from the LED chips of the respective emission colors can be accurately detected by the corresponding light detection elements. And each light No need to leave providing different filter transmittance characteristics to each element, thus making it possible to lower costs.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記遮光部は、前記ベース基板部から突設され前記内部空間を前記各収納空間に区画する仕切壁からなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light shielding portion includes a partition wall that protrudes from the base substrate portion and divides the internal space into the storage spaces.
この発明によれば、前記各LEDチップそれぞれから放射される光の放射範囲を遮光部により制限することができる。 According to this invention, the radiation range of the light radiated | emitted from each said LED chip can be restrict | limited by the light-shielding part.
請求項1の発明では、小型化を図りつつ、発光色の異なる複数種のLEDチップそれぞれから放射された光を各別に且つ同時に精度良く検出することができ、しかも、低コスト化が可能となるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, the light emitted from each of a plurality of types of LED chips having different emission colors can be detected separately and accurately with a reduction in size, and the cost can be reduced. There is an effect.
(実施形態1)
以下、本実施形態の発光装置について図1〜図3に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the light emitting device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の発光装置は、発光色が互いに異なる複数種のLEDチップ1a,1b,1c,1dと、各LEDチップ1a〜1dを収納する収納凹所2aが一表面に形成され収納凹所2aの内底面に各LEDチップ1a〜1dが実装された実装基板2と、実装基板2の上記一表面側において収納凹所2aを閉塞する形で実装基板2に固着された透光性部材3と、実装基板2に設けられ各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光を各別に検出する複数(ここでは、4つ)の光検出素子4と、実装基板2の収納凹所2aに充填された透光性の封止樹脂(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂など)からなり各LEDチップ1a〜1dおよび各LEDチップ1a〜1dそれぞれに接続されたボンディングワイヤ14を封止した封止部5と備えている。ここで、実装基板2は、上記一表面側において収納凹所2aの周部から内方へ突出した庇状の張出部2cを有しており、当該張出部2cに各光検出素子4が設けられている。なお、本実施形態では、実装基板2と透光性部材3とでパッケージを構成しているが、透光性部材3は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて適宜設ければよい。
In the light emitting device of this embodiment, a plurality of types of
ここにおいて、本実施形態では、LEDチップ1a,1b,1c,1dとして、それぞれ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップ、黄色LEDチップを採用しており、赤色光と緑色光と青色光と黄色光の混色光として白色光を得ることができる。ただし、各LEDチップ1a〜1dの発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。
Here, in this embodiment, red LED chips, green LED chips, blue LED chips, and yellow LED chips are employed as the
実装基板2は、各LEDチップ1a〜1dが一表面側に搭載される矩形板状のLED搭載用基板20と、LED搭載用基板20の上記一表面側に対向配置され円形状の光取出窓41が形成されるとともに各光検出素子4が形成された光検出素子形成基板40と、LED搭載用基板20と光検出素子形成基板40との間に介在し光取出窓41に連通する矩形状の開口窓31が形成された中間層基板30とで構成されており、LED搭載用基板20と中間層基板30と光検出素子形成基板40とで囲まれた空間が上記収納凹所2aを構成している。ここにおいて、LED搭載用基板20および中間層基板30および光検出素子形成基板40の外周形状は矩形状であり、中間層基板30および光検出素子形成基板40はLED搭載用基板20と同じ外形寸法に形成されている。また、光検出素子形成基板40の厚み寸法はLED搭載用基板20および中間層基板30の厚み寸法に比べて小さく設定されている。なお、本実施形態では、LED実装用基板20が、各LEDチップ1a〜1dが搭載されるベース基板部を構成し、中間層基板30と光検出素子形成基板40とで、各LEDチップ1a〜1dを囲む形でベース基板部から突設された壁部2bを構成し、光検出素子形成基板40において中間層基板30の開口窓31上に張り出した部位が、壁部2bの先端部から内方へ突出する張出部2cを構成している。
The
上述のLED搭載用基板20、中間層基板30、光検出素子形成基板40は、それぞれ、導電形がn形で主表面が(100)面のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成してあり、中間層基板30の内側面が、アルカリ系溶液(例えば、TMAH溶液、KOH溶液など)を用いた異方性エッチングにより形成された(111)面により構成されており(つまり、中間層基板30は、開口窓31の開口面積がLED搭載用基板20から離れるにつれて徐々に大きくなっており)、LEDチップ1a〜1dから側方(壁部2b側)へ放射された光を前方(張出部2c側)へ反射するミラー2dを構成している。要するに、本実施形態では、中間層基板30が各LEDチップ1a〜1dから側方へ放射された光を前方へ反射させる枠状のリフレクタを兼ねている。
The
LED搭載用基板20は、シリコン基板20aの一表面側(図1(a)における上面側)に、LEDチップ1a〜1dの両電極それぞれと電気的に接続される2つ1組の導体パターン25a,25aが4組形成されるとともに、中間層基板30に形成された2つの貫通孔配線34,34を介して光検出素子4と電気的に接続される2つ1組の導体パターン25b,25bが4組形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25bとシリコン基板20aの他表面側(図1(a)における下面側)に形成された各外部接続用電極27a,27a,27b,27bとがそれぞれ貫通孔配線24を介して電気的に接続されている。また、LED搭載用基板20は、シリコン基板20aの上記一表面側に、中間層基板30と接合するための接合用金属層29も形成されている。
The
本実施形態におけるLEDチップ1a〜1dは、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極(図示せず)が形成された可視光LEDチップである。そこで、LED搭載用基板20は、各LEDチップ1a〜1dが電気的に接続される2つの導体パターン25a,25aのうちの一方の導体パターン25aを、LEDチップ1a〜1dがダイボンディングされる矩形状のダイパッド部25aaと、ダイパッド部25aaに連続一体に形成され貫通孔配線24との接続部位となる引き出し配線部25abとで構成してある。要するに、LEDチップ1a〜1dは、上記一方の導体パターン25aのダイパッド部25aaにダイボンディングされており、ダイパッド部25aa側の電極がダイパッド部25aaに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極がボンディングワイヤ14を介して他方の導体パターン25aと電気的に接続されている。
The
また、LED搭載用基板20は、シリコン基板20aの上記他表面側における各ダイパッド部25aaそれぞれの投影領域に、シリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部28が形成されており、シリコン基板20aの厚み方向において重なるダイパッド部25aaと放熱用パッド部28とがシリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料(例えば、Cuなど)からなる複数の円柱状のサーマルビア26を介して熱的に結合されており、LEDチップ1a〜1dで発生した熱が各サーマルビア26および放熱用パッド部28を介して放熱されるようになっている。
Further, the
ところで、LED搭載用基板20は、シリコン基板20aに、上述の各貫通孔配線24それぞれが内側に形成される複数の貫通孔22aと、上述の各サーマルビア26それぞれが内側に形成される複数の貫通孔22bとが厚み方向に貫設され、シリコン基板20aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔22a,22bの内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜23が形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、各放熱用パッド部28、各貫通孔配線24および各サーマルビア26がシリコン基板20aと電気的に絶縁されている。
By the way, the
ここにおいて、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、各放熱用パッド部28は、絶縁膜23上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜23上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜23との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線24およびサーマルビア26の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Niなどを採用してもよい。
Here, each
中間層基板30は、シリコン基板30aの一表面側(図1(a)における下面側)に、LED搭載用基板20の2つの導体パターン25b,25bと接合されて電気的に接続される2つ1組の導体パターン(図示せず)が4組形成されるとともに、LED搭載用基板20の接合用金属層29と接合される接合用金属層36が形成されている。また、中間層基板30は、シリコン基板30aの他表面側(図1(a)における上面側)に、貫通孔配線34,34を介して上記一表面側の2つ1組の導体パターンと電気的に接続される2つ1組の導体パターン37,37が4組形成されるとともに、光検出素子形成基板40と接合するための接合用金属層38が形成されている。
Two
また、中間層基板30は、上述の複数の貫通孔配線34それぞれが内側に形成される複数の貫通孔32がシリコン基板30aの厚み方向に貫設され、シリコン基板30aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔32の内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜33が形成されており、上記一表面側の各導体パターンおよび上記他表面側の各導体パターン37,37および各接合用金属層36,38がシリコン基板30aと電気的に絶縁されている。ここにおいて、上記一表面側の各導体パターンおよび上記他表面側の各導体パターン37,37および各接合用金属層36,38は、絶縁膜33上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜33上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜33との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線34の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Niなどを採用してもよい。
In addition, the
光検出素子形成基板40は、シリコン基板40aの一表面側(図1(a)における下面側)に、中間層基板30の2つの導体パターン37,37と接合されて電気的に接続される2つ1組の導体パターン47a,47b(図3参照)が4組形成されるとともに、中間層基板30の接合用金属層38と接合される接合用金属層48が形成されている。ここにおいて、各光検出素子4は、フォトダイオードにより構成されており、光検出素子形成基板40に形成された2つ1組の導体パターン47a,47bの一方の導体パターン47aは、光検出素子4を構成するフォトダイオードのp形領域4aに電気的に接続され、他方の導体パターン47bは、上記フォトダイオードのn形領域4bを構成するシリコン基板40aに電気的に接続されている。
The photodetecting
また、光検出素子形成基板40は、シリコン基板40aの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜43が形成されており、当該絶縁膜43がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板40は、上記一方の導体パターン47aが、絶縁膜43に形成した第1のコンタクトホール(図示せず)を通してp形領域43aと電気的に接続され、上記他方の導体パターン47bが絶縁膜43に形成した第2のコンタクトホール(図示せず)を通してn形領域4bと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターン47a,47bおよび接合用金属層48は、絶縁膜43上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜43上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜43との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。
Further, in the photodetecting
上述の実装基板2の形成にあたっては、各光検出素子4、絶縁膜43、各導体パターン47a,47b、および接合用金属層48が形成されたシリコン基板40aと中間層基板30とを低温での直接接合が可能な常温接合法などにより接合する第1の接合工程を行った後、シリコン基板40aを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、誘導結合プラズマ(ICP)型のドライエッチング装置などを用いてシリコン基板40aに光取出窓41を形成する光取出窓形成工程を行うことで光検出素子形成基板40を完成させてから、LEDチップ1a〜1dが実装され各ボンディングワイヤ14の結線が行われたLED搭載用基板20と中間層基板30とを常温接合法などにより接合する第2の接合工程を行うようにすればよい。なお、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する。
In forming the mounting
上述の第1の接合工程では、シリコン基板40aの接合用金属層48と中間層基板30の接合用金属層38とが接合されるとともに、シリコン基板40aの導体パターン47a,47bと中間層基板30の導体パターン37,37とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との接合部位は、貫通孔配線34に重なる領域からずらしてあるので、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との互いの接合面の平坦度を高めることができ、接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。また、第2の接合工程では、LED搭載用基板20の接合用金属層29と中間層基板30の接合用金属層36とが接合されるとともに、LED搭載用基板20の導体パターン25b,25bと中間層基板30の導体パターン35,35とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との接合部位は、貫通孔配線24に重なる領域および貫通孔配線34に重なる領域からずらしてあるので、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との互いの接合面の平坦度を高めることができ、接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。
In the first bonding step, the
また、上述の透光性部材3は、透光性材料(例えば、シリコーン、アクリル樹脂、ガラスなど)からなる透光性基板を用いて形成してある。ここで、透光性部材3は、実装基板2と同じ外周形状の矩形板状に形成されており、実装基板2側とは反対の光取り出し面に、LEDチップ1a〜1dから放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されている。ここにおいて、透光性部材3の光取り出し面に形成する微細凹凸構造は、多数の微細な凹部が2次元周期構造を有するように形成されている。なお、上述の微細凹凸構造は、例えば、レーザ加工技術やエッチング技術やインプリントリソグラフィ技術などを利用して形成すればよい。
Moreover, the above-mentioned
本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述の各シリコン基板20a,30a,40aとして、それぞれLED搭載用基板20、中間層基板30、光検出素子形成基板40を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材3を多数形成可能なウェハ状のもの(透光性ウェハ)を用い、上述の第1の接合工程、研磨工程、第2の接合工程、光取出窓形成工程、第2の接合工程、実装基板2の収納凹所2aに封止樹脂を充填して封止部5を形成する封止部形成工程、封止部形成工程の後で実装基板2と透光性部材3とを接合する第3の接合工程などの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により実装基板2のサイズに分割されている。したがって、LED搭載用基板20と中間層基板30と光検出素子形成基板40と透光性部材3とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。また、中間層基板30におけるミラー2dと光検出素子形成基板40における光検出素子4との相対的な位置精度を高めることができ、LEDチップ1a〜1dから側方へ放射された光がミラー2dにより反射されて各LEDチップ1a〜1dに対応する光検出素子4へ導かれる。
In manufacturing the light emitting device of this embodiment, a silicon wafer capable of forming a large number of
ところで、本実施形態の発光装置は、上述のように、光検出素子形成基板40に各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光を各別に検出する4つの光検出素子4が設けられており、4つの光検出素子4と互いに発光色の異なる4つのLEDチップ1a〜1dとを1対1で対応させるために、ベース基板部であるLED搭載用基板20と壁部2bとで囲まれた内部空間(つまり、実装基板2における収納凹所2aの内部空間)を各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれの収納空間に区画し各LEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光が2つ以上の光検出素子4の受光面へ入射するのを阻止する十字状の遮光部39が、中間層基板30に連続一体に形成されている。見方を変えれば、本実施形態の発光装置では、遮光部39が、ベース基板部であるLED搭載用基板20から突設され上記内部空間を上記各収納空間に区画する十字状の仕切壁により構成されている。ここで、本実施形態の発光装置では、中間層基板30の開口窓31が遮光部39によって4つの小空間31aに区画されており、各LEDチップ1a〜1dそれぞれから放射される光の放射範囲が遮光部39により制限される。ここにおいて、本実施形態では、中間層基板30における遮光部39がアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより開口窓31と同時に形成されており、遮光部39の各側面が開口窓31の内側面と同様に(111)面となっているので、遮光部39の各側面がLEDチップ1a〜1dから放射された光を前方へ反射するミラーとして機能する。なお、本実施形態の発光装置では、ベース基板部たるLED搭載用基板20からの遮光部39の突出高さが壁部2bの突出高さよりも低くなっており、遮光部39の先端面と透光性部材3とが離間しているので、遮光部39に起因して影(暗部)が生じるのを防止することができる。
By the way, as described above, the light emitting device according to the present embodiment is provided with the four
以上説明した本実施形態の発光装置では、実装基板2が壁部2bの先端部から内方へ張り出した張出部2cを有するとともに、当該張出部2cに互いに発光色の異なる4つのLEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光を各別に検出する4つ光検出素子4が設けられているので、4つのLEDチップ1a〜1dと4つの光検出素子4とを同一平面上に配置する場合に比べて小型化を図れる。また、本実施形態の発光装置では、張出部2cにおけるLED搭載用基板20側に各光検出素子4の受光面があるので、各光検出素子4の受光面へ外乱光が入射するのを防止することができ、各光検出素子4の出力のS/N比をより高めることが可能になる。
In the light emitting device of the present embodiment described above, the mounting
さらに、本実施形態の発光装置では、ベース基板部たるLED搭載用基板20と壁部2bとで囲まれた内部空間を各発光色のLEDチップ1a〜1dそれぞれの収納空間に区画し各LEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光が2つ以上の光検出素子4の受光面へ入射するのを阻止する遮光部39が設けられているので、各発光色のLEDチップ1a〜1dと各光検出素子4とを1対1で対応させることができ、各光検出素子4において対応するLEDチップ1a〜1dから放射された光のみを選択的に検出可能となり、各発光色のLEDチップ1a〜1dから放射された光を対応する光検出素子4で精度良く検出することができ、しかも、各光検出素子4それぞれに透過特性の異なるフィルタを設ける必要がないから、低コスト化が可能となる。また、本実施形態では、実装基板2を複数のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成しているので、フォトダイオードのような光電変換素子からなる光検出素子4を一般的な半導体製造プロセスによって実装基板2中に容易に形成することが可能となり、低コスト化を図れる。また、本実施形態では、実装基板2の形成にあたって上述の各接合工程において、低温での直接接合が可能な常温接合法を採用しているので、各接合工程でLEDチップ1a〜1dのジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えるのを防止することができる。
Furthermore, in the light emitting device according to the present embodiment, the internal space surrounded by the
また、本実施形態の発光装置では、実装基板2のLED搭載用基板20においてLEDチップ1a〜1dがダイボンディングされるダイパッド部25aaごとに複数のサーマルビア26を設けてあるので、LEDチップ1a〜1dで発生した熱を効率よく外部へ逃がすことができ、LEDチップ1a〜1dのジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、各LEDチップ1a〜1dへの入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, since a plurality of
また、本実施形態の発光装置では、LED搭載用基板20の上記一表面側に搭載されたLEDチップ1a〜1dが、LED搭載用基板20の厚み方向に貫設された貫通孔配線24を介して、上記他表面側に形成された外部接続用電極27aと電気的に接続され、光検出素子形成基板40に形成された各光検出素子4が、中間層基板30の厚み方向に貫設された貫通孔配線34およびLED搭載用基板20の厚み方向に貫設された貫通孔配線24を介して、LED搭載用基板20の上記他表面側に形成された外部接続用電極27bと電気的に接続されているので、プリント基板などの回路基板へ表面実装することができ、しかも、実装基板2の一表面側においてLEDチップ1a〜1dや各光検出素子4それぞれと電気的に接続される配線を引き回す場合に比べて、実装基板2の小型化を図れる。
Further, in the light emitting device of the present embodiment, the
また、本実施形態の発光装置を例えば回路基板などに実装して照明装置を構成する場合、当該回路基板に各LEDチップ1a〜1dを駆動する駆動回路部と、各光検出素子4により検出される光強度がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のLEDチップ1a〜1dに流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子4それぞれの出力に基づいて各発光色のLEDチップ1a〜1dの光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのLEDチップ1a〜1dの光出力の経時変化の違いなどによらず混色光(ここでは、白色光)の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。
Further, when the lighting device is configured by mounting the light emitting device of the present embodiment on a circuit board or the like, for example, it is detected by the drive circuit unit that drives the
(実施形態2)
以下、本実施形態の発光装置について図4および図5に基づいて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the light-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、遮光部39が中間層基板30のシリコン基板30aとは別材料により形成されている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, except that the
本実施形態における遮光部39は、感光性樹脂(例えば、SU8など)からなる感光性樹脂層を中間層基板30の開口窓31内に形成した後で、当該感光性樹脂層をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、当該パターニングされた感光性樹脂層の露出表面を覆う金属膜を例えばスパッタ法などにより被着することにより形成されている。
In the present embodiment, the
しかして、本実施形態の発光装置においても、実施形態1と同様に、小型化を図りつつ、発光色の異なる複数種のLEDチップ1a〜1dそれぞれから放射された光を各別に且つ同時に精度良く検出することができ、しかも、低コスト化が可能となる。
Thus, in the light emitting device according to the present embodiment, as in the first embodiment, the light emitted from each of the plurality of types of
1a〜1d LEDチップ
2 実装基板
2b 壁部
2c 張出部
4 光検出素子
20 LED搭載用基板(ベース基板部)
39 遮光部(仕切壁)
DESCRIPTION OF
39 Shading part (partition wall)
Claims (2)
The light-emitting device according to claim 1, wherein the light shielding portion includes a partition wall that protrudes from the base substrate portion and divides the internal space into the storage spaces.
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