JP5200471B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置およびその製造方法に係り、特に半導体発光素子の発光出力を色変換層により波長変換する構造を有する発光装置および色変換層の形成方法に関するもので、例えば白色発光装置に使用されるものである。 The present invention relates to a light-emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light-emitting device having a structure in which a light-emitting output of a semiconductor light-emitting element is wavelength-converted by a color conversion layer and a method for forming a color conversion layer. It is what is done.
半導体発光素子を用いた発光装置の一例として、発光ダイオード(LED)チップをパッケージの凹状のカップ部の内部に収容し、LEDチップの発光出力を波長変換するための蛍光物質を含む透光性部材をカップ部内に充填した構造を有するものがある。 As an example of a light-emitting device using a semiconductor light-emitting element, a light-emitting diode (LED) chip is accommodated inside a concave cup portion of a package, and a translucent member containing a fluorescent material for wavelength-converting the light emission output of the LED chip Some have a structure in which a cup portion is filled.
このような発光装置を製造する際、カップ部の底面部にLEDチップを実装した後、蛍光物質を含む透光性部材をカップ部内に充填し、蛍光物質をLEDチップ上およびカップ部底面上に沈降させている(例えば特許文献1中の図1参照)。あるいは、LEDチップ上に蛍光物質をスプレーコーティングにより堆積させる方法が特許文献2(図5)に開示されている。なお、特許文献1中の図1に示すように、LEDチップの周囲のカップ部底面におけるカップ内壁までの距離は、カップ部底面でLEDチップ固定部の周辺領域に形成されている配線パターンとLEDチップとの間を電気的に接続するための金属細線をボンディング接続するので、長く確保されている。 When manufacturing such a light-emitting device, after mounting the LED chip on the bottom surface of the cup portion, a translucent member containing a fluorescent material is filled in the cup portion, and the fluorescent material is placed on the LED chip and the bottom surface of the cup portion. It is allowed to settle (see, for example, FIG. 1 in Patent Document 1). Alternatively, Patent Document 2 (FIG. 5) discloses a method of depositing a fluorescent material on an LED chip by spray coating. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the distance to the cup inner wall on the bottom surface of the cup portion around the LED chip is the same as the wiring pattern and the LED formed in the peripheral region of the LED chip fixing portion on the bottom surface of the cup portion. Since a thin metal wire for electrical connection with the chip is connected by bonding, it is ensured for a long time.
このような発光装置において、青色LEDチップの発光出力がLEDチップ上およびカップ部底面上の蛍光物質(例えばYAG)によって黄色光に変換され、青色光と黄色光との混色である白色光が出力する。ここで、LEDチップの発光出力の光変換量は、LEDチップの一端部からカップ内壁までの間におけるカップ部底面上の距離に依存する。 In such a light emitting device, the light emission output of the blue LED chip is converted into yellow light by the fluorescent material (for example, YAG) on the LED chip and the bottom of the cup portion, and white light that is a mixture of blue light and yellow light is output. To do. Here, the light conversion amount of the light emission output of the LED chip depends on the distance on the bottom surface of the cup part between the one end part of the LED chip and the inner wall of the cup.
しかし、前記したようにLEDチップの周囲のカップ部底面におけるカップ部内壁までの距離が長いと、光の取り出し効率が低下するという問題がある。すなわち、発光素子の発光出力は、色変換層に追随するように進行し、一部はカップ部底面で反射・吸収されるので、光の取り出し効率が低下する。 However, as described above, when the distance to the inner wall of the cup portion on the bottom surface of the cup portion around the LED chip is long, there is a problem that the light extraction efficiency is lowered. That is, the light emission output of the light emitting element proceeds so as to follow the color conversion layer, and part of the light output is reflected and absorbed by the bottom surface of the cup portion, so that the light extraction efficiency decreases.
また、LEDチップの周囲のカップ部底面におけるカップ部内壁までの距離が長いと、LEDチップの実装に際して実装ずれが生じた場合に配光色度での色むらに及ぼす影響が大きいという問題がある。すなわち、LEDチップの実装位置にずれが生じた場合にLEDチップの周囲における蛍光物質存在領域のアンバランス量が大きくなり、LEDチップの周囲でLEDチップの発光出力の光変換量が大きく異なり、配光色度での色むらに及ぼす影響が大きくなる。 In addition, if the distance to the inner wall of the cup portion on the bottom surface of the cup portion around the LED chip is long, there is a problem that the effect on the color unevenness in the light distribution chromaticity is large when mounting deviation occurs during mounting of the LED chip. . That is, when a deviation occurs in the mounting position of the LED chip, the amount of unbalance of the fluorescent substance existing area around the LED chip increases, and the light conversion amount of the light emission output of the LED chip greatly differs around the LED chip. The effect on the color unevenness at the light chromaticity is increased.
また、LEDチップの周囲のカップ部底面におけるカップ部内壁までの距離が長い程、つまり、LEDチップの一端部からカップ内壁までの間におけるカップ底面上のYAG量が多い程、LEDチップの青色発光出力光が黄色味に変換され、YAG量が少ない他の部分(例えば、LEDチップの上面など)から出る光との色むらが生じることになる。 Also, the longer the distance from the bottom of the cup around the LED chip to the inner wall of the cup, that is, the greater the amount of YAG on the bottom of the cup from one end of the LED chip to the inner wall of the cup, the more blue the LED chip emits light. The output light is converted to yellow, and color unevenness with light emitted from other parts (for example, the upper surface of the LED chip) with a small amount of YAG occurs.
一方、発光装置を単に回路基板等に高密度に実装すると、LEDチップの発光時の発熱により発光装置の各部材の特性が劣化したり故障したりする。そこで、より放熱性に優れ、かつ、高密度実装に適した発光装置が望まれている。
本発明は前記した従来の問題点を解決し、光の取り出し効率が向上し、発光素子の実装位置に多少のずれが生じても配光色度での色むらに及ぼす影響が少なく、かつ、優れた放熱性を持たせることが可能な発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, improves the light extraction efficiency, has little effect on color unevenness in the light distribution chromaticity even if a slight deviation occurs in the mounting position of the light emitting element, and An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of providing excellent heat dissipation and a method for manufacturing the same.
本発明の発光装置は、パッケージの中央領域に周辺領域よりも上方へ突出して設けられた発光素子載置用の金属部材からなる上面が平坦な台座と、前記台座の上面に固着された発光素子と、前記パッケージの周辺領域に形成され、前記発光素子の電極と電気的に接続された導電性部材と、前記発光素子を覆う色変換層と、少なくとも前記発光素子および前記色変換層を封止するように前記パッケージに形成された透光性部材と、を具備し、前記色変換層は、前記台座の上面で前記発光素子およびその外周部に略均一に堆積しており、前記台座の側面は、前記色変換層から露出していることを特徴とする。 The light-emitting device of the present invention includes a base having a flat upper surface made of a metal member for mounting a light-emitting element provided in a central region of the package so as to protrude upward from the peripheral region, and a light-emitting element fixed to the upper surface of the base A conductive member formed in a peripheral region of the package and electrically connected to an electrode of the light emitting element, a color conversion layer covering the light emitting element, and sealing at least the light emitting element and the color conversion layer A transparent member formed on the package, and the color conversion layer is substantially uniformly deposited on the light emitting element and the outer periphery thereof on the upper surface of the pedestal , and the side surface of the pedestal Is exposed from the color conversion layer.
上記発光装置において、色変換層は、台座の上面で発光素子上およびその外周部に略均一に堆積していることことが望ましい。色変換層は、予め透光性部材に含まれていた蛍光物質の一部が沈降して堆積した蛍光物質を含むものであってもよく、台座上に局部的に形成されたものであってもよい。 In the above light-emitting device, it is desirable that the color conversion layer is deposited substantially uniformly on the light-emitting element and on the outer periphery thereof on the upper surface of the pedestal. The color conversion layer may include a fluorescent material in which a part of the fluorescent material previously contained in the translucent member is deposited and deposited locally on the pedestal. Also good.
また、色変換層は、波長変換用の蛍光部材および光拡散用の拡散部材が混合されたものであってもよい。この場合、蛍光部材および拡散部材がほぼ均等に混合されていることが望ましい。また、色変換層は、拡散材の層と蛍光部材の層とが重なっているものであってもよい。この場合、拡散部材の層、蛍光部材の層の順に重なっていることが望ましい。 The color conversion layer may be a mixture of a wavelength converting fluorescent member and a light diffusing member. In this case, it is desirable that the fluorescent member and the diffusing member are mixed almost uniformly. Further, the color conversion layer may be a layer in which the diffusion material layer and the fluorescent member layer overlap. In this case, it is desirable that the diffusion member layer and the fluorescent member layer overlap in this order.
台座の上面に発光素子を固着するためにダイボンド部材が用いられている場合、このダイボンド部材は、台座上から発光素子の側面にかけて、発光素子の発光層が露出する位置より低い部分を覆っていることが好ましい。これにより、ダイボンド部材が発光素子側面を覆っている部分の上部に色変換層が堆積されると、色変換層は、発光素子の発光層の側面にも配置されるようになる。 When a die bond member is used to fix the light emitting element to the upper surface of the pedestal, the die bond member covers a portion lower than the position where the light emitting layer of the light emitting element is exposed from the pedestal to the side surface of the light emitting element. It is preferable. Accordingly, when the color conversion layer is deposited on the portion where the die bonding member covers the side surface of the light emitting element, the color conversion layer is also disposed on the side surface of the light emitting layer of the light emitting element.
台座の上面の中央部は、その外周部よりも凹没し、凹没した中央部に発光素子が載置されており、色変換層は発光素子の上面部よりも側面部の方が分厚く堆積されていてもよい。ここで、凹没は、発光素子の発光層が台座の上面の最高位置より上方に突出する深さを有することが望ましい。 The central part of the upper surface of the pedestal is recessed more than the outer peripheral part, and the light emitting element is placed in the recessed central part, and the color conversion layer is deposited thicker on the side part than the upper surface part of the light emitting element. May be. Here, it is desirable that the depression has a depth such that the light emitting layer of the light emitting element protrudes upward from the highest position of the upper surface of the pedestal.
透光性部材は、台座の上面で発光素子を覆う蛍光物質を含む第1の透光性部材と、第1の透光性部材を覆うように設けられた第2の透光性部材と、を有するものであってもよい。 The translucent member includes a first translucent member containing a fluorescent material that covers the light emitting element on the upper surface of the pedestal, a second translucent member provided to cover the first translucent member, It may have.
パッケージは、略中央領域に貫通孔を有する絶縁性基板と、絶縁性基板の貫通孔に挿入され、上面が絶縁性基板の上面より突出した金属部材とを具備し、金属部材が台座となるものであってもよい。 The package includes an insulating substrate having a through hole in a substantially central region, and a metal member inserted into the through hole of the insulating substrate and having an upper surface protruding from the upper surface of the insulating substrate, and the metal member serves as a pedestal. It may be.
本発明の発光装置の製造方法は、パッケージの中央領域に周辺領域よりも上方へ突出して設けられた発光素子載置用の金属部材からなる上面が平坦な台座と、前記台座の上面に固着された発光素子と、前記パッケージの周辺領域に形成され、前記発光素子の電極と電気的に接続された導電性部材と、前記台座の上面で前記発光素子およびその外周部に略均一に堆積して前記発光素子を覆う色変換層と、前記発光素子および前記色変換層を少なくとも封止するように前記パッケージに形成された透光性部材と、を具備したことを特徴とする発光装置を製造する際、前記透光性部材に予め含ませた蛍光物質を沈降させて前記台座上に堆積させるとともに前記台座の側面で前記蛍光物質を途切れさせることによって、前記台座の側面を前記色変換層から露出させることを特徴とする。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes a pedestal having a flat upper surface made of a metal member for mounting a light emitting element provided in a central region of the package so as to protrude above the peripheral region, and is fixed to the upper surface of the pedestal. A light-emitting element, a conductive member formed in a peripheral region of the package and electrically connected to the electrode of the light-emitting element, and deposited substantially uniformly on the light-emitting element and its outer periphery on the upper surface of the pedestal. A light-emitting device comprising: a color conversion layer covering the light-emitting element; and a translucent member formed in the package so as to seal at least the light-emitting element and the color conversion layer. In this case, the side surface of the pedestal is separated from the color conversion layer by precipitating the fluorescent material previously contained in the translucent member and depositing the fluorescent material on the pedestal and cutting off the fluorescent material on the side surface of the pedestal. Characterized in that to al exposed.
本発明の発光装置によれば、発光素子の発光出力は色変換層に追随するように進行するが、台座上の色分離層は台座上の外周部と周辺領域との間で分離しているので、周辺領域で反射・吸収される光をなくすることができ、光の取り出し効率が向上する。 According to the light emitting device of the present invention, the light emission output of the light emitting element proceeds so as to follow the color conversion layer, but the color separation layer on the pedestal is separated between the outer peripheral portion on the pedestal and the peripheral region. As a result, light reflected and absorbed in the peripheral region can be eliminated, and the light extraction efficiency is improved.
また、発光素子の発光出力に対する色変換層による光変換量は、台座上に存在する色変換層の量に依存する。この場合、発光素子の実装に際して実装位置に多少のずれが生じても、発光素子の周囲の色変換層の量のアンバランスが少なく、配光色度での色むらに及ぼす影響が少なくて済むので、高品質の発光装置を実現することができる。発光素子が青色発光素子であり、蛍光物質がYAGである場合には、白色発光装置を実現することができる。 Further, the amount of light conversion by the color conversion layer with respect to the light emission output of the light emitting element depends on the amount of the color conversion layer present on the pedestal. In this case, even if a slight shift occurs in the mounting position when mounting the light emitting element, the amount of the color conversion layer around the light emitting element is less unbalanced, and the influence on the color unevenness in the light distribution chromaticity can be reduced. Therefore, a high quality light emitting device can be realized. When the light emitting element is a blue light emitting element and the fluorescent material is YAG, a white light emitting device can be realized.
発光素子を覆う色変換層が、台座上で発光素子上およびその周辺部上に略均一に堆積していると、ブルーミング等の色むらを改善することができる。色変換層は、予め透光性部材に含まれていた蛍光物質の一部が沈降して堆積した蛍光物質を含むものであってもよく、台座上に局部的に形成された蛍光物質を含むものであってもよい。後者の場合、例えばスプレーコーティングを用いて、発光素子を覆う蛍光物質が一粒子層からなるように形成すれば、光の取り出し効率が向上する。 When the color conversion layer covering the light emitting element is deposited substantially uniformly on the light emitting element and its peripheral portion on the pedestal, color unevenness such as blooming can be improved. The color conversion layer may include a fluorescent material in which a part of the fluorescent material previously contained in the translucent member is deposited and includes a fluorescent material locally formed on the pedestal. It may be a thing. In the latter case, for example, by using spray coating so that the fluorescent material covering the light emitting element is formed of a single particle layer, the light extraction efficiency is improved.
発光素子を覆う色変換層が、波長変換用の蛍光部材および光拡散用の拡散部材がほぼ均等に混合されている場合には、発光素子の発光出力が拡散部材によりほぼ均等に拡散し、発光出力の視野角をさらに増やすことが可能になる。この場合、蛍光部材および拡散部材としてそれぞれの粒径と比重がほぼ等しいものを用いると、蛍光部材および拡散部材を予め透光性部材に含ませておくことにより、透光性部材中の蛍光部材および拡散部材をほぼ同時に沈降させて堆積させることによって形成することが可能になる。 When the color conversion layer covering the light-emitting element has a fluorescent member for wavelength conversion and a diffusion member for light diffusion mixed almost evenly, the light emission output of the light-emitting element is diffused almost evenly by the diffusion member, and light emission The output viewing angle can be further increased. In this case, when the fluorescent member and the diffusing member having the same particle size and specific gravity are used, the fluorescent member and the diffusing member are included in the translucent member in advance, so that the fluorescent member in the translucent member is obtained. And it becomes possible to form by diffusing and depositing the diffusion member almost simultaneously.
発光素子を載置する台座は、上面が平坦であってもよいが、上面の中央部が周辺部よりも凹没した中央部上に発光素子を載置し、蛍光物質を発光素子の上面部よりも側面部の方が分厚くなるように堆積してもよい。この場合、台座の上面の中央部の凹没は、発光素子の発光層が台座の上面の最高位置より上方に突出する深さ(例えば発光素子の厚さの約半分)を有すると、フェイスアップ実装された発光素子の発光層が凹没部より上方になるので、配光範囲が広がる。 The pedestal on which the light emitting element is placed may have a flat upper surface, but the light emitting element is placed on the central part where the central part of the upper surface is recessed relative to the peripheral part, and the fluorescent material is placed on the upper part of the light emitting element. Alternatively, the side portions may be deposited so as to be thicker. In this case, the depression at the center of the upper surface of the pedestal is face-up when the light emitting layer of the light emitting element has a depth that protrudes upward from the highest position of the upper surface of the pedestal (for example, about half the thickness of the light emitting element). Since the light emitting layer of the mounted light emitting element is located above the recessed portion, the light distribution range is widened.
さらに、台座上に発光素子を固着するためにダイボンド部材が用いられ、このダイボンド部材が、台座上から発光素子の側面にかけて、発光素子の発光層が露出するように覆い、その上部に色変換層が堆積されていると、色むらが少なく、均一な出力光が得られるようになる。 Further, a die bond member is used to fix the light emitting element on the pedestal. The die bond member covers the light emitting layer of the light emitting element from the pedestal to the side surface of the light emitting element, and a color conversion layer is formed on the upper part. Is deposited, there is little color unevenness and uniform output light can be obtained.
台座に金属部材を用いることにより、外部へ効率よく熱引きすることが可能で、放熱性に優れ、信頼性が高い発光装置を容易に実現することができる。 By using a metal member for the pedestal, it is possible to efficiently heat the outside, and it is possible to easily realize a light emitting device with excellent heat dissipation and high reliability.
本発明の発光装置の製造方法によれば、本発明の発光装置を製造する際、透光性部材に予め含ませた色変換物質を沈降させて台座上に堆積させるとともに台座の側面で色変換物質を途切れさせ、台座の側面を色変換層から露出させることが可能になる。これにより、台座の周辺領域で反射・吸収される光をなくすることができ、光の取り出し効率が向上する。また、発光素子の実装に際して実装位置に多少のずれが生じても、発光素子の周囲の色変換層の量のアンバランスが少なく、配光色度での色むらに及ぼす影響が少なくて済むので、高品質の発光装置を実現することができる。 According to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, when the light emitting device of the present invention is manufactured, the color conversion material previously contained in the translucent member is allowed to settle and deposited on the pedestal, and color conversion is performed on the side surface of the pedestal. It becomes possible to interrupt the substance and expose the side surface of the pedestal from the color conversion layer. Thereby, the light reflected and absorbed in the peripheral region of the pedestal can be eliminated, and the light extraction efficiency is improved. In addition, even if a slight shift occurs in the mounting position when mounting the light emitting element, the amount of the color conversion layer around the light emitting element is less unbalanced, and the influence on the color unevenness in the light distribution chromaticity can be reduced. A high-quality light-emitting device can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、以下の説明において、同―の名称、符号については同―もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同―の部材で構成して1つの部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に1つの部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the light emitting device as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims as the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in the following description, the same name and reference sign indicate the same or the same members, and detailed description will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are configured by the same member and a plurality of elements are shared by one member. Conversely, the function of one member is a plurality of members. It can also be realized by sharing.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る発光装置を概略的に示す側断面図である。図2は、図1中のパッケージのカップ部、色変換層および透光性封止部材を省略した状態で外観を概略的に示す斜視図である。図3は、図1の発光装置の底面を概略的に示す平面図である。図4は、図1中の台座上およびカップ部底面上における色変換層の分布状態を概略的に示す拡大図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view schematically showing an appearance in a state where the cup portion, the color conversion layer, and the translucent sealing member of the package in FIG. 1 are omitted. FIG. 3 is a plan view schematically showing the bottom surface of the light emitting device of FIG. FIG. 4 is an enlarged view schematically showing a distribution state of the color conversion layer on the pedestal and the cup bottom surface in FIG.
図1乃至図4に示す発光装置において、パッケージ20は、発光素子収容用のカップ部を有し、カップ部底面の中央領域が発光素子搭載用の台座30としてカップ部底面の周辺領域よりも上方へ突出している。発光素子10は、台座30上(台座30の上面)の中央部に載置され、例えばダイボンド部材(図示せず)を介して固着されている。台座30上で発光素子10を覆うように色変換層90が形成されている。カップ部底面の周辺領域上に導電性部材61,62 が形成され、導電性部材61,62 は発光素子10の電極と電気的に接続されている。本例では、発光素子10の電極と導電性部材61,62 とは金属細線(ボンディングワイヤ)70により接続されている。カップ部内部には、台座上の発光素子10、金属細線70の少なくとも一部およびカップ部底面を封止するように透光性部材50が充填されている。
In the light-emitting device shown in FIGS. 1 to 4, the
発光素子10は例えば青色LEDのチップ(ダイス)が用いられており、色変換層90は例えば蛍光物質であるYAG90a が用いられている。YAG90a は、本例では、カップ部内部への透光性部材50の充填前に予め透光性部材に含まれていたYAGの一部が透光性部材の充填後に沈降して堆積したものである。ここで、YAG90a は、台座30 上の外周部とカップ部底面の周辺領域との間で途切れている。つまり、台座は、その上面の外周部とパッケージの周辺領域との間にYAG90a (色変換層)から露出した部分を有している。また、YAG90a は、台座30上では青色LEDチップ10上およびその周辺部上に略均一に堆積している。
For example, a blue LED chip (die) is used as the
パッケージ20は、本例では、台座30用の金属部材(ヒートシンク、以下、台座と同じ符号30を付す。)と、平面が略矩形形状を有し、略中央領域に金属部材貫通用の貫通孔を有する絶縁性基板40とを具備する。そして、金属部材30の上面が絶縁性基板40の上面より突出して前記台座部となるように、貫通孔に金属部材30が挿入され、金属部材30と絶縁性基板40の貫通孔の内壁とは接着部材80を用いて接合されている。貫通孔内面と金属部材側面との間隙にも、YAG90a が沈降して堆積している。
In this example, the
絶縁性基板40は、本例では、一対の対向する側面に上下方向に貫通する溝部42を有し、表面には導電性部材61,62 がパターン形成されており、絶縁性基板40の下面側において導電性部材61,62 の下面は金属部材30の下面と略水平である。
In this example, the insulating
上記第1の実施形態に係る発光装置においては、青色LEDチップ10の発光出力が台座30 上のYAG90a によって黄色光に変換され、青色光と黄色光との混色である白色光が出力する。ここで、青色LEDチップ10の発光出力に対するYAG90a による光変換量は、LEDチップ1 0 の周囲におけるLEDチップ10の一端部から台座30 上の外周部までの短距離の区間に存在するYAG量に依存する。
In the light emitting device according to the first embodiment, the light emission output of the
この場合、YAG90a は、台座30 上とカップ部底面の周辺領域上とが分離しているので、カップ部底面の周辺領域で反射・吸収される光をなくすることができ、光の取り出し効率が向上する。
In this case, since the
また、LEDチップ10の実装に際して実装位置に多少のずれが生じても、LEDチップ10の周囲の区間のYAG量のアンバランスが少なく、LEDチップ10の周辺でYAG90による光変換量のアンバランスが少なくなるため、配光色度での色むらに及ぼす影響が少なくて済み、高品質の発光装置を実現することができる。
Further, even when the mounting position of the
また、LEDチップ10の一端部から台座30 上の外周部までの間におけるYAG量が少ないので、LEDチップ10の青色発光出力光が黄色味に変換されるおそれがなくなり、均一な混色光(白色光)を得ることができる。
Further, since the amount of YAG between the one end portion of the
しかも、台座30 に金属部材30を用いることにより、外部へ効率よく熱引きすることが可能で、放熱性に優れ、信頼性および光取り出し効率が優れた高品質の発光装置を容易に実現することができる。
Moreover, by using the
また、上記第1の実施形態に係る発光装置を製造する際、透光性部材50に予め含ませたYAG90a を沈降させて台座上に堆積させるとともに台座30の側面でYAG90a を途切れさせ、台座30の側面をYAG(色変換層)90a から露出させることが可能になる。これにより、台座30の周辺領域で反射・吸収される光をなくすることができ、光の取り出し効率が向上する。また、LEDチップ10の実装に際して実装位置に多少のずれが生じても、LEDチップ10の周囲の色変換層の量のアンバランスが少なく、配光色度での色むらに及ぼす影響が少なくて済むので、高品質の発光装置を実現することができる。
Further, when manufacturing the light emitting device according to the first embodiment, the
以下、本実施形態の各構成について詳述する。 Hereafter, each structure of this embodiment is explained in full detail.
(絶縁性基板40) 絶縁性基板40は、平面が略正方形である薄型直方体であり、厚さ方向においてほぼ中央に貫通孔が形成されており、貫通孔の平面は略正方形で角部に丸みを帯びた形状をしており、貫通孔の縦断面は略凸形状をしている。ただし、貫通孔の平面は、円形状、楕円形状、多角形状でも用いることができ、特に、台座30の平面(上面)の形状と略同一の形状である方が好ましい。また、絶縁性基板40の対向する―対の側面には、平面形状が略矩形で内側角部に丸みを帯びた溝部42が形成されている。
(Insulating substrate 40) The insulating
絶縁性基板40の貫通孔には、貫通孔を塞ぐように金属部材30が挿入されており、金属部材30の上面には発光素子10が載置されている。また、絶縁性基板40の上面には、貫通孔を囲むように複数の導電性部材61,62 が形成されており、導電性部材61,62 は、絶縁性基板40の溝部42および下面に連続的に形成されている。ここで、絶縁性基板40、貫通孔および溝部42の形状や個数は、目的に合わせて種々選択することができる。
A
絶縁性基板40の材料として、樹脂基板や、有機物に無機物が含有されてなるガラスエポキシ基板などのハイブリッド基板、セラミック基板などの無機物基板などを用いることができる。特に、高耐熱性、高耐候性が望まれる場合、ハイブリッド基板や無機物基板を用いることが好ましい。
As a material for the insulating
本実施形態の発光装置は、絶縁性基板に他の部材を複数組み立て加工し、発光装置の集合体を形成した後で個々に分割することにより、複数の発光装置を低コストで得ることができる。また、高いコントラストが要求される発光装置を形成する場合は、絶縁性基板の母材自体にCr2 O3 、MnO2 、TiO2 、Fe2 O3 などを含有させることにより、暗色系の絶縁性基板とすることが好ましい。 In the light-emitting device of this embodiment, a plurality of light-emitting devices can be obtained at low cost by assembling and processing a plurality of other members on an insulating substrate, and dividing each member after forming an assembly of light-emitting devices. . When a light emitting device requiring high contrast is formed, dark-colored insulation can be obtained by including Cr 2 O 3 , MnO 2 , TiO 2 , Fe 2 O 3, etc. in the base material itself of the insulating substrate. It is preferable to use a conductive substrate.
セラミック基板の主材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。これらの主材料に焼結助剤などが加え、焼結することでセラミック基板が得られる。例えば、原料粉末の90〜96重量%がアルミナであり、焼結助剤として、粘度、タルク、マグネ、シア,カルシア及びシリカ等が4 〜10重量%添加され、1500℃から1700℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや、原料粉末の40〜60重量%がアルミナで、焼結助剤として60〜40重量%の硼珪酸ガラス、コ―ジュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され、800 ℃〜l200℃での温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。 The main material of the ceramic substrate is preferably alumina, aluminum nitride, mullite or the like. A ceramic substrate is obtained by adding a sintering aid to these main materials and sintering. For example, 90 to 96% by weight of the raw material powder is alumina, and 4 to 10% by weight of viscosity, talc, magne, shea, calcia, silica, etc. are added as a sintering aid, and a temperature range of 1500 ° C. to 1700 ° C. 40-60% by weight of the ceramics sintered in the material and alumina, and 60-40% by weight of borosilicate glass, cordierite, forsterite, mullite, etc. are added as a sintering aid at 800 ° C. Examples thereof include ceramics sintered in a temperature range of ˜l200 ° C.
このようなセラミック基板は、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。まず、焼成前の母材であるグリーンシートに所望とする貫通孔や溝部42が得られるように加工を施し、場合によっては多層に張り合わせる。次に、スクリーン印刷などの方法により所望とする場所にタングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダ―に含有させたペースト状の材料を用いて、導電性部材60を所望とする場所にパターン形成する。このように加工された母材を焼結することにより、貫通孔、溝部42および導電性部材61,62 が形成された絶縁性基板とすることができる。
Such a ceramic substrate can take various shapes at the green sheet stage before firing. First, the green sheet, which is a base material before firing, is processed so that desired through holes and
絶縁性基板40に形成されている貫通孔は、内面が階段状であるが、発光正面側から見て孔の大きさが異なる絶縁性基板を積層接合することで形成することができる。貫通孔の中間平面41で金属部材30と位置決めされ、接合されている。ここで、積層接合される絶縁性基板のうち、上方の絶縁性基板の貫通孔は上方に開口幅が大きくなるように形成し、下方の絶縁性基板の貫通孔は下方に開口幅が大きくなるように形成すると、金属部材30との位置決めや接合面となる中間平面41を保持しつつ、絶縁性基板40の上面および下面に形成される導電性部材61,62 と金属部材30の側面との距離を大きくすることができるので、さらに小型な発光装置を歩留まり良く得ることができる。―定の方向に開口幅が大きくなる貫通孔は、同様の形状に―定の方向に体積幅が大きくなった形状の刃を有する切削具を使用して切削加工により形成することができる。あるいは、通常の貫通孔を形成する際に使用する切削具の絶縁性基板表面に対する当接角度を変化させることにより形成することが可能である。さらには、それぞれに貫通孔が形成された複数の絶縁性基板を積層して階段状の内壁面を形成し、該階段状の内壁面に成型金型を押し当て平滑面とすることにより、ある―定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有する絶縁性基板も可能である。
The through hole formed in the insulating
溝部42は、絶縁性基板40の上面から下面まで貫通し、平面形状が略矩形で内側角部に丸みを帯びた溝部42が2つずつ形成されている。各溝部42の内壁には、絶縁性基板40の上面に形成された導電性部材61,62 が延在形成されている。このように構成された発光装置は、溝部42の内壁にて外部と導通を取ることができ、発光装置の実装性を高めることができる。
The
(金属部材30) 金属部材30は、絶縁性基板40に設けられた貫通孔に挿入固定されており、上面には発光素子10が載置されている。金属部材30の上面は、絶縁性基板40の上面より突出しており、0.05mm以上の高低差を有するほうが好ましく、さらに好ましくは0.1mm以上である。また、発光素子10が載置される上面側において、金属部材30と絶縁性基板40との間に凹部(離間部)を有するほうが好ましい。これにより、金属部材30の上面に配置された色変換層90を絶縁性基板40の上面から分離することができる。また、絶縁性基板40の下面側において、金属部材30の下面が絶縁性基板40の下面に形成された導電性部材60,61 の下面と略水平であると、発光装置に蓄積された熱を発光装置の表面にて空気中に放熱するのではなく、発光装置を実装する配線板に効率よく熱を引き放つことにより、発光装置の温度上昇を抑制することが可能となる。また、絶縁性基板40は、その下面側において、金属部材30との間に第2の凹部(離間部)を有するほうが好ましい。これにより、発光装置をハンダ付け実装する際に、ハンダ(図示しない)を凹部へ逃がすことができるため、導電性部材61,62 間でショートすることを防止することができる。
(Metal member 30) The
金属部材30は、絶縁性基板40の貫通孔と部分的に接合されていることが好ましく、これにより各部材が熱ストレスにより―体性を損なうことを抑制することができる。金属部材30の形状は、載置される発光素子10の消費電力等に応じて十分な熱引き効果が得られる厚みおよび大きさを有していれば特に限定されないが、上面より下面の面積が大きい金属部材30が好ましく、これにより上面側で発光素子10から伝達された熱を効率よく下面へ伝導することができる。特に、金属部材30の形状を上面に対して垂直に切断した際の断面形状が略凸形状とした場合、貫通孔の内壁の形状も略凸形状とし、金属部材30の第2の上面と貫通孔内の平面とで接合を行うことが好ましく、これにより精度良く信頼性の高い発光装置を得ることができる。ここで、金属部材30に用いられる材料は、熱伝導性に優れた金属を主原料とする金属材であれば特に限定されず、銅やアルミニウム、マグネシウムなどを好適に用いることができる。なお、金属部材30の上面には、ダイス接着剤(ダイボンド部材)との接触面積を増大させるための多数のアンカー(図示せず)を形成しておくことが望ましい。
The
(接着部材80) 金属部材30と絶縁性基板40の貫通孔の内壁との接合に用いられる接着部材80の材料は、固着可能であれば特に限定されないが、金属部材30の主成分が含有された接着部材80を用いると、固着強度を高めることができる。特にセラミック基板を用いる場合、耐熱性に優れているので、高強度の接着が可能な硬ロウ接合や共晶接合により金属部材30を固着することができる。例えば、銀と銅の合金を主原料とする銀ロウや、銅と亜鉛の合金が主材料である真鍮ロウ、アルミニウムが主原料であるアルミニウムロウ、ニッケルロウなどを用いることができる。特に、金属部材30と絶縁性基板40の貫通孔の内壁との接合には、金属部材30の主成分が含有された接着部材により部分的に接合することが好ましく、これにより金属部材30と絶縁性基板40との熱膨張係数差による残留応力を緩和することができる。
(Adhesive member 80) The material of the
(導電性部材61,62 ) 絶縁性基板40に形成された導電部材61,62 は、カソード電極61とアノ―ド電極62とされ、絶縁性基板40の上面から下面まで連続的に形成されている。この導電性部材61,62 の配線パターンは、発光素子の個数、種類,大きさなどにより、適宜変更することができる。導電性部材61,62 の材料は、導電性を有していれば特に限定されず、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、タングステン、クロム、チタン,コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。また、導電性部材の最表面は、搭載する発光素子からの光に対して高い反射率を有する部材にて被覆されていることが好ましい。絶縁性基板40の上面に形成された導電性部材61,62 の大部分は、透光性部材50にて被覆されていることが好ましく、これにより発光装置の劣化を抑制することができる。また、表面に露出している導電性部材61,62 には、酸化防止膜が形成されていることが好ましい。
(
絶縁性基板40の上面から溝部42へ連続的に形成されたカソード電極61とアノ―ド電極62は、絶縁性基板40の下面まで延在形成されている。絶縁性基板40の下面に形成されたカソード電極61とアノ―ド電極62は、絶縁性基板40の側面に形成された溝部42から絶縁性基板40の角部側へ面積が広くなるように形成されている。
The
これにより、本実施形態の発光装置を実装配線板(図示せず)の表面に半田実装した際、半田が金属部材30側へ流動してショ―トすることを防き、信頼性高く実装することができる。また、本実施の形態の発光装置では、カソード電極61およびアノ―ド電極62がそれぞれ2つずつ設けられているが、配線板の回路部形状にあわせて、カソード電極61同士およびアノ―ド電極62電極同士を絶縁性基板40の下両側にて連結させ、1つずつにすることも可能である。
As a result, when the light emitting device of this embodiment is solder-mounted on the surface of a mounting wiring board (not shown), the solder is prevented from flowing and starting to the
発光素子10を載置する金属部材30の上面が絶縁性基板40の上面から突出していることにより、発光素子10からの光を効率よく外部へ取り出すことができる。しかし、これらの発光素子10、金属部材30等を透光性部材50により封止すると、製造時や発光時に透光性部材50にかかる熱ストレスは、発光素子10に集中する傾向にあり、発光素子10と他部材との接合が破壊される恐れがある。したがって、金属部材30の上面と透光性部材50の外周面との成す角度は、90度以下であることが好ましい。これにより、熱ストレスが周囲より突出して配置された発光素子10に集中することを抑制することができる。また、このように形成された透光性部材50から外部への光の半値角は、90度より大きいことが好ましく、これにより、均―な光が広範囲で得られるとともに、光の取り出し効率も高いので、発光装置の温度上昇を抑制することができる。
Since the upper surface of the
(発光素子10) 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(図示しない)として形成し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造が挙げられる。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 10) The light-emitting
発光装置を屋外などで使用する場合、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い。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。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。 When the light-emitting device is used outdoors, a gallium nitride-based compound semiconductor is preferably used as a semiconductor material capable of forming a high-luminance light-emitting element. In red, a gallium / aluminum / arsenic semiconductor or an aluminum / indium / gallium / phosphorous semiconductor is preferably used, but various semiconductors may be used depending on the application. 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.
発光素子10は、所望に応じて適宜複数個用いることができ、その色の組み合わせや配列状態によっては種々の形態の発光装置を実現することができる。例えば、ドットマトリクスや直線状など種々選択することができ、これにより、実装密度が極めて高く、熱引きに優れた発光装置が得られる。また、表示装置用のフルカラ―発光装置として利用するためには、発光波長が610nm から700nm である赤色系発光素子と、発光波長が495nm から565nm である緑色系発光素子と、発光波長が430nm から490nm である青色系発光素子とを組み合わせることが好ましい。
A plurality of light-emitting
また、本実施形態の発光装置において、蛍光物質を用いて白色系などの混色光を発光させるためには、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10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10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難い部材との組み合わせにより、400nm より短い紫外線領域、あるいは可視光の短波長領域を主発光波長とするLEDを用いることもできる。また、発光素子10は、表面に導電性部材が配線された支持体やサブマウントと呼ばれる補助部材を介して金属部材30の上面に固定することも可能である。
In addition, in the light emitting device of the present embodiment, in order to emit a mixed color light such as a white type using a fluorescent material, considering the complementary color relationship with the emission wavelength from the fluorescent material, deterioration of the translucent resin, etc. The emission wavelength of the
(ダイボンド部材 図示せず)
ダイボンド部材は、発光素子10と金属部材30とを固定させるための部材であり、これらを接着可能な部材であれば特に限定されない。特に、熱引きを考慮すると、発光素子10と金属部材30との固定は、Agぺ―スト、カ―ボンペ―スト、ITO ぺ―ストあるいは金属バンプ等を用いることが好ましい。特に、発熱量の多いパワ―系発光装置の場合、融点が高いことから高温下にて組織的構造が変化することが少なく、力学特性の低下が少ないAu-Sn系の共晶半田を用いることが好ましく、さらに、発光素子10の下面と金属部材30の上面が部分的に接合されていることが好ましい。これにより、ダイボンド部材により発光素子10の下面から発光される光が全反射されることによる発光素子10内部の光閉じ込めを抑制することができる。この光閉じこめの抑制は、発光素子10の光取り出し効率を向上させることができるだけでなく、発光装置の温度上昇をも抑制することができる。
(Die bond member not shown)
The die bond member is a member for fixing the
(透光性部材50) 透光性部材50は、発光素子10および絶縁性基板40の上面を被覆しており、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。このような透光性部材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―ン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコ―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、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコ―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、透光性部材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。
(Translucent member 50) The
透光性部材50は、蛍光物質を含有させるためには、耐熱性および耐光性に優れ、紫外線を含む短波長の高エネルギー光に曝されても着色劣化し難いシリコ―ン樹脂や変性シリコ―ン樹脂であることが好ましく、これにより色ズレや色ムラの発生が抑制される。
The
(色変換層90、蛍光物質) 色変換層90は、発光素子10の光を変換させるものであり、発光素子10からの光をより長波長に変換させるものの方が効率がよい。色変換層90として蛍光体を用いる場合には、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発光装置を製造することができる。
(
発光素子10からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、色変換層90として、アルミニウム酸化物系蛍光物質の―種であるY3 Al5 O12:Ce、(Y0.8 Gd0.2 )3 Al5 O12:Ce、Y3 (Al0.8 Ga0.2 )5 O12:Ce、(Y,Gd)3 (Al,Ga)5 O12の組成式で表されるYAG蛍光体や、CA2 Si5 N8 蛍光体が好適に用いられる。特に、YAG:Ce蛍光体は、その含有量によってLEDチップからの青色系の光を―部吸収して補色となる黄色系の光を発するので、白色系の混色光を発する高出力な発光装置を比較的簡単に形成することができる。例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、Y3 Al5 O12:Ce若しくは(Y0.8 Gd0.2 )3 Al5 O12: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、蛍光体からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
When the light from the light-emitting
(その他) 本実施の形態の発光装置は、さらにLEDチップの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。この場合、発光素子10と同様に導電性部材61,62 の表面にツェナーダイオードを載置したり、導電性部材の表面に載置されたツェナーダイオードの上面に発光素子10を載置する構成することもできる。また、絶縁性基板40の上面側に凹部を形成し、ツェナ―ダイオードを収納実装するスペ―スを設けることもできる。
(Others) The light-emitting device of the present embodiment can further include a Zener diode as a protection element of the LED chip. In this case, like the
(金属細線70) 金属細線70は、発光素子10と導電性部材61,62 とを電気的に接続するものである。金属細線70は、発光素子10の電極とのオ―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)(℃/cm2)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/(S)(cm2) (℃/cm2)である。
(Metal Fine Wire 70) The metal
<第2の実施形態>
図5(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に係る発光装置における台座の断面形状、台座上およびカップ部底面上での色変換層の分布状態を概略的に示す側断面図および拡大図である。前述した第1の実施形態では金属部材30の上面は平坦である場合を示したが、第2の実施形態では、図5に示すように、金属部材30aの上面の中央部が周辺部よりも凹没しており、この凹没した中央部上に発光素子10を載置している点が異なる。この場合、蛍光物質90aを発光素子10の上面部よりも側面部の方が分厚くなるように堆積させることができる。つまり、凹没部内の発光素子10の周囲において、少なくとも発光素子10の発光層の側面を覆うように蛍光物質90aを堆積させることができる。これにより、従来の発光装置において色むらの原因の1つでもあった、発光素子10の発光層の側面からの光が波長変換されることなく外部へ放出されることを抑制することができる。
<Second Embodiment>
FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the cross-sectional shape of the pedestal in the light emitting device according to the second embodiment of the present invention, and the distribution state of the color conversion layer on the pedestal and on the bottom of the cup part. It is sectional drawing and an enlarged view. In the first embodiment described above, the upper surface of the
また、金属部材30の凹没部の側面は、凹没部の開口面に対して逆凸形状の曲面(すり鉢形状)であることが好ましい。これにより、発光素子10の発光層の角部(発光素子10の上面と側面とが接する部分)まで蛍光物質90aで覆うように堆積させることができる。
Further, the side surface of the recessed portion of the
金属部材30の上面の中央部の凹没は、発光素子10の発光層が金属部材30の上面の最高位置より上方に突出する深さ(例えば発光素子10の厚さの約半分)を有すると、フェイスアップ実装された発光素子10の発光層が凹没部より上方になるので、配光範囲が広がる。
The depression at the center of the upper surface of the
<第3の実施形態>
図6は、本発明の第3の実施形態に係る発光装置における台座上のダイボンド部材、台座上およびカップ部底面上での色変換層の分布状態を概略的に示す側断面図である。第3の実施形態は、前述した第1の実施形態と比べて、金属部材上にLEDチップ10を固着するためのダイボンド部材100 が、ダイス側面でダイス高さの(1/2)以上1未満の範囲を覆うように形成(例えば、ダイス側面に樹脂フィレット面が形成)されている点が異なる。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a side cross-sectional view schematically showing a distribution state of the color conversion layer on the die bond member on the pedestal, on the pedestal, and on the bottom of the cup portion in the light emitting device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the
上記LEDチップ10の発光層の位置はダイスの種類に依存しているが、通常の発光素子10は、ダイス側面においてダイス高さの1/2以上の位置に発光層が露出している。本例では、ダイボンド部材100 は、ダイス側面においてダイス側面の下部からダイス高さの(1/2)以上、かつダイス上面よりも低い部分まで這い上がるように延在している。
The position of the light emitting layer of the
換言すれば、台座の上面にLEDチップ10を固着するために用いられているダイボンド部材100 は、ダイス側面の下部からダイス高さ方向へ延在し、ダイス側面で発光層が露出する位置より低い部分を覆っていることが好ましい。このようにLEDチップ10の側面を覆っている部分の上部にもYAG90a が堆積されることにより、YAG90a は、発光素子の発光層の側面にも配置されていることになる。
In other words, the
このようにすれば、YAG量を少なくする必要がある場合であっても、YAG90a をLEDチップ10の上面外周部付近で途切れることなく台座上の周辺まで連続的に十分に堆積させる(例えば沈降させる)ことが可能になる。結果として、連続的に堆積させたYAG90a によって色変換を連続的に行わせることが可能になり、色むらが少なく、均一な出力光が得られるようになる。また、ダイボンド部材100 は、透光性である方が好ましく、LEDチップ10の発光層の側面からでる光を遮ることを抑制できるため、発光効率が向上する。
In this way, even when it is necessary to reduce the YAG amount, the
<第4の実施形態>
第4の実施形態では、前述した第1の実施形態と比べて、YAG90a は発光素子載置用の台座30 上にのみ形成されており、カップ部底面の周辺領域上には形成されていない点が異なる。このようにYAG90a を台座30上に局部的に形成する方法は、例えば前述した特許文献2(図5)中に開示されているように蛍光物質90a をスプレーコーティングにより堆積させる方法を採用することができる。
<Fourth Embodiment>
In the fourth embodiment, the
また、蛍光物質90a を含む第1の透光性部材が、発光素子10を覆うように台座上に配置(滴下)された後、さらに、その第1の透光性部材上を覆うように第2の透光性部材が充填される方法も採用することができる。ただし、本実施形態において、第1の透光性部材と第2の透光性部材との間には界面が無いものとする。例えば、滴下した第1の透光性部材を半硬化させた後(または半硬化させずに)、第2の透光性部材を滴下し、第1及び2の透光性部材を硬化することで可能となる。
In addition, after the first translucent member including the
また、蛍光物質90a を含む第1の透光性部材は、例えば特開2000−223750号公報中(図3)に開示されているように孔版印刷あるいはスクリーン印刷などにより配置することもできる。このような印刷法を、発光素子載置部の周辺にリフレクタ部を有するパッケージに対して適用する場合には、印刷の際に用いるマスクがリフレクタに干渉することを防止するために、リフレクタ部の上面と発光素子載置部の載置面とがほぼ同じ高さであることが好ましい。
Further, the first translucent member containing the
<第5の実施形態>
図7に示すように、第5の実施形態では、前述した第1の実施形態と比べて、カップ部を有さない絶縁性基板40aを用い、透光性部材50が、発光素子10、色変換層90、金属細線70を覆うように絶縁性基板40aの上面に形成されている点が異なる。これにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、発光装置の配広範囲をさらに広げることができる。
<Fifth Embodiment>
As shown in FIG. 7, in the fifth embodiment, an insulating substrate 40a having no cup portion is used as compared with the first embodiment described above, and the
<第6の実施形態>
第6の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と比べて、金属部材30と絶縁性基板40とを同一の部材により設けている点が異なる(図示しない)。このような部材の材料として、酸化アルミニウム(アルミナ)、窒化アルミニウム(AlN)、ガラスエポキシ樹脂等が挙げられる。
<Sixth Embodiment>
The sixth embodiment is different from the first embodiment described above in that the
これにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、発光装置の製造工程を簡略化することができる。 As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the manufacturing process of the light emitting device can be simplified.
<第7の実施形態>
図8は、本発明の第7の実施形態に係る発光装置における透光性部材中に含まれる拡散部材の分布状態を概略的に示す側断面図である。第7の実施形態では、前述した第1の実施形態または他の実施形態において透光性部材50中に拡散部剤を含有させる場合に、蛍光部材よりも粒径が大きくて比重が小さい透光性の拡散部剤(アルミナあるいはシリカなど)を予め透光性部材50中にほぼ均等に混合させておく。これにより、透光性部材50中の蛍光部材(本例ではYAG90a )は沈降し、拡散部剤は透光性部材50中でほぼ均一に分散した状態となる。さらに、透光性部材50の硬化時間を通常よりも短くすることにより、拡散部剤が完全に沈降する前に透光性部材50が硬化するので、透光性部材50の硬化状態において内部に拡散部剤91がほぼ均等に分散した状態となる。したがって、発光素子10の発光出力が拡散部材91により拡散し、発光出力の視野角をさらに増やすことが可能になる。
<Seventh Embodiment>
FIG. 8 is a side sectional view schematically showing a distribution state of the diffusing member included in the light transmissive member in the light emitting device according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, when the diffusing member is contained in the
<第8の実施形態>
図9は、本発明の第8の実施形態に係る発光装置における発光素子部周辺に着目して台座上の色変換層に含まれる蛍光部材と拡散部材の分布状態を概略的に示す側断面図である。第8の実施形態では、前述した第1の実施形態または他の実施形態において予め透光性部材50中に蛍光部材とともに透光性の拡散剤(アルミナあるいはシリカなど)を含有させ、撹拌などによりほぼ均等に混合しておくように実施する。この場合、蛍光部材および拡散部材としてそれぞれの粒径と比重がほぼ等しいものを用いると、透光性部材を充填した時に透光性部材中の蛍光部材および拡散部材がほぼ同時に沈降してほぼ均等に堆積する。これにより、蛍光部材(本例ではYAG90a )および拡散部材91がほぼ均等に混合された色変換層が台座30の平坦面上で発光素子(本例では青色LEDのチップ)10を覆うように形成される。したがって、発光素子10の発光出力が拡散部材により拡散し、発光出力の視野角をさらに増やすことが可能になる。
<Eighth Embodiment>
FIG. 9 is a side sectional view schematically showing the distribution state of the fluorescent member and the diffusing member included in the color conversion layer on the pedestal, focusing on the periphery of the light emitting element portion in the light emitting device according to the eighth embodiment of the present invention. It is. In the eighth embodiment, a translucent diffusing agent (such as alumina or silica) is previously contained in the
なお、拡散部材91は、透光性部材50に対して濡れ性の良い材料および形状のものを選択することが望まし。これにより、拡散部材91は沈降し易くなり、拡散部材91が蛍光部材90a とより均一に混合した状態を得ることが可能になる。
Desirably, the diffusing
<第9の実施形態>
図10は、本発明の第9の実施形態に係る発光装置における発光素子部周辺に着目して台座上の蛍光部材層と拡散部材層の分布状態を概略的に示す側断面図である。第9の実施形態では、前述した第1の実施形態または他の実施形態において予め透光性部材50中に蛍光部材とともに透光性の拡散剤(アルミナあるいはシリカなど)を含有させておくように実施する。この場合、拡散部材として蛍光部材よりも比重が大きいものを用いると、透光性部材を充填した時に透光性部材中の拡散部材が蛍光部材よりも下方に沈降して堆積する。これにより、拡散部材91の層、蛍光部材(本例ではYAG90)の層の順に重なった状態で台座30の平坦面上で発光素子(本例では青色LEDのチップ)10を覆うように形成される。したがって、拡散部材91により覆われた発光素子10が近似的に点光源になり、発光出力の輝度および視野角をさらに増やすことが可能になる。
<Ninth Embodiment>
FIG. 10 is a side sectional view schematically showing a distribution state of the fluorescent member layer and the diffusing member layer on the pedestal, focusing on the periphery of the light emitting element portion in the light emitting device according to the ninth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment, a translucent diffusing agent (such as alumina or silica) is previously contained in the
なお、図10に示した構造は、上記したプロセスな限らず、前述した第4の実施形態において台座上にYAG90a を局部的に形成する場合と同様に、まず、拡散部材91の層を堆積した後(または、半硬化させずに)、次いで蛍光部材(本例ではYAG90)の層を堆積することによっても実現可能である。
Note that the structure shown in FIG. 10 is not limited to the above-described process. First, a layer of the
<第10の実施形態>
図11は、本発明の第10の実施形態に係る発光装置における発光素子部周辺に着目して台座上の蛍光部材層と拡散部材層の分布状態を概略的に示す側断面図である。第9の実施形態では、前述した第1の実施形態または他の実施形態において予め透光性部材50中にYAG90a とともに透光性の拡散剤(アルミナあるいはシリカなど)を含有させておくように実施する。この場合、拡散部材として蛍光部材よりも比重が小さいものを用いると、透光性部材を充填した時に透光性部材中の拡散部材が蛍光部材よりも上方に沈降して堆積する。これにより、蛍光部材(本例ではYAG90)の層、拡散部材91の層の順に重なった状態で台座30の平坦面上で発光素子(本例では青色LEDのチップ)10を覆うように形成される。したがって、発光出力の視野角をさらに増やすことが可能になる。
<Tenth Embodiment>
FIG. 11 is a side sectional view schematically showing the distribution state of the fluorescent member layer and the diffusing member layer on the pedestal, focusing on the periphery of the light emitting element portion in the light emitting device according to the tenth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment, a translucent diffusing agent (such as alumina or silica) is previously contained in the
なお、図11に示した構造は、上記したプロセスな限らず、前述した第4の実施形態において台座上にYAG90a を局部的に形成する場合と同様に、まず、蛍光部材(本例ではYAG90)の層を堆積して半硬化させた後(または、半硬化させずに)、次いで拡散部材91の層を堆積することによっても実現可能である。
The structure shown in FIG. 11 is not limited to the above-described process. First, in the fourth embodiment, as in the case where the
以下、本発明に係る発光装置の一実施例について図1乃至4を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, an embodiment of a light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.
発光素子10は、青色系に発光する窒化物系半導体からなり、上面に正および負の電極をそれぞれ二対有し、平面形状が略正方形である直方体ダイスを用い、下面には予めAu-Zn からなる共晶材料が部分的に塗布されている。このように処理された発光素子10を、カップ型パッケージ20の金属部材30の銀メッキ上に共晶接合した後、発光素子10の各電極と絶縁性基板40の上面に形成された導電性部材61,62 とを金属細線70により電気的に接合する。そして、YAGを混入させた透光性部材50をカップ部内に充填し、YAG90a を沈降させる。
The light-emitting
本発明は前述した各実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
本発明の発光装置は、照明器具、携帯電話器の液晶表示画面のバックライト、フルカラ―大型映像装置など屋内外で使用される文字表示板、ラインセンサ―などの各種センサー、インジケータ等の光源などに使用可能である。 The light emitting device of the present invention includes a lighting device, a backlight of a liquid crystal display screen of a mobile phone, a character display board used indoors and outdoors such as a full color large video device, various sensors such as a line sensor, a light source such as an indicator, etc. Can be used.
10…発光素子(LEDのチップ)、20…パッケージ、30…発光素子載置用の台座、金属部材(ヒートシンク)、40…絶縁性基板、42…溝部、50…透光性部材、61…導電性部材(カソード電極)、62…導電性部材(アノ―ド電極)、70…金属細線、80…接着部材、90…色変換層(蛍光物質)、90a …YAG。 10 ... Light emitting element (LED chip), 20 ... Package, 30 ... Base for mounting light emitting element, metal member (heat sink), 40 ... Insulating substrate, 42 ... Groove, 50 ... Translucent member, 61 ... Conductive Conductive member (cathode electrode), 62 ... conductive member (anod electrode), 70 ... fine metal wire, 80 ... adhesive member, 90 ... color conversion layer (fluorescent substance), 90a ... YAG.
Claims (11)
前記台座の上面に固着された発光素子と、
前記パッケージの周辺領域に形成され、前記発光素子の電極と電気的に接続された導電性部材と、
前記発光素子を覆う色変換層と、
少なくとも前記発光素子および前記色変換層を封止するように前記パッケージに形成された透光性部材と、を具備し、
前記色変換層は、前記台座の上面で前記発光素子およびその外周部に略均一に堆積しており、
前記台座の側面は、前記色変換層から露出していることを特徴とする発光装置。 A pedestal with a flat upper surface made of a metal member for mounting a light emitting element provided in the central region of the package so as to protrude above the peripheral region;
A light emitting element fixed to the upper surface of the pedestal;
A conductive member formed in a peripheral region of the package and electrically connected to an electrode of the light emitting element;
A color conversion layer covering the light emitting element;
A translucent member formed in the package so as to seal at least the light emitting element and the color conversion layer,
The color conversion layer is deposited substantially uniformly on the light emitting element and its outer periphery on the upper surface of the pedestal,
A side surface of the pedestal is exposed from the color conversion layer.
前記ダイボンド部材は、前記台座上から前記発光素子の側面にかけて、前記発光素子の発光層が露出する位置より低い部分を覆っており、
前記色変換層は、前記ダイボンド部材が前記発光素子側面を覆っている部分の上部にも堆積され、前記発光素子の発光層の側面にも配置されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。 A die bond member is used to fix the light emitting element on the upper surface of the pedestal,
The die bond member covers a portion lower than the position where the light emitting layer of the light emitting element is exposed from the pedestal to the side surface of the light emitting element,
The color conversion layer, the die bonding member is also deposited on top of the portion covering the light emitting element side, according to claim 1 or 2, characterized in that it is arranged to the side surface of the light emitting layer of the light emitting element The light emitting device according to 1.
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