JP4480407B2 - Light emitting element storage package and light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよびこれを用いた発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting element housing package for housing a light emitting element, and a light emitting device using the same.
従来の発光ダイオード(LED)等の発光素子14を収容するための発光装置を図2に示す。図2に示すように、発光装置は、上面の中央部に発光素子14を搭載し、発光素子14と発光素子収納用パッケージ(以下、単にパッケージともいう)の内外を電気的に導通接続するリード端子やメタライズ配線層等から成る配線導体(図示せず)が形成された絶縁体から成る基体11と、基体11の上面に接着固定され、中央部に発光素子14を収納するための貫通孔が形成された、金属、樹脂またはセラミックス等から成る枠体12とから主に構成される。
A light-emitting device for housing a light-emitting
基体11は酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂から成る。基体11がセラミックスから成る場合、その上面にメタライズ配線層がタングステン(W)、モリブデン(Mo)−マンガン(Mn)等から成る金属ペーストを高温で焼成して形成される。また、基体11が樹脂から成る場合、基体11をモールド成型する際に、銅(Cu)や鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金等から成るリード端子が基体11の内部に一端部が突出するように固定される。
The
また、枠体12は、アルミニウム(Al)やFe−Ni−コバルト(Co)合金等の金属、アルミナ質焼結体等のセラミックスまたはエポキシ樹脂等の樹脂から成り、切削加工や金型成形または押し出し成型等の成形技術により形成される。さらに、枠体12の中央部には上方に向かうに伴って外側に広がる貫通孔が形成されており、貫通孔の内周面の光の反射率を向上させる場合、この内周面にAl等の金属が蒸着法やメッキ法により被着される。そして、枠体12は、半田、銀ロウ等のロウ材または樹脂接着剤により、基体11の上面に接合される。
The
そして、基体11表面に形成した配線導体(図示せず)と発光素子14の電極とをボンディングワイヤ(図示せず)を介して電気的に接続し、しかる後、発光素子14の表面に蛍光体層16を形成した後に、枠体12の内側に透明樹脂15を充填し熱硬化させることで、発光素子14からの光を蛍光体層16により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置と成すことができる。
ところで近年、近紫外線を励起源として赤、青、緑の蛍光体を励起し発される蛍光を混合して白色を得る発光装置がその演色性の高さに対し注目を浴びているが、近紫外線を励起源として用いるため発光装置収納用パッケージおよび発光装置中の樹脂部材の劣化が問題視されている。そのため、すべての部材を無機物で構成する発光装置が望まれている。 In recent years, light emitting devices that obtain white by mixing red and blue and green phosphors with near ultraviolet light as an excitation source to obtain white color have attracted attention for their high color rendering properties. Since ultraviolet rays are used as an excitation source, deterioration of the light-emitting device housing package and the resin member in the light-emitting device is regarded as a problem. Therefore, a light emitting device in which all members are made of an inorganic material is desired.
そこで、可視光に対する反射効率のよいAl材などの金属を面精度よく機械加工することで可視光に対する反射効率のよい枠体12を得、その後枠体12を近紫外線で劣化しにくい半田などの金属接着剤やガラスなどの無機接着剤で基体11と接合することが試みられている。
Therefore, a
しかしながら、図2で示すような構造でセラミックスから成る基体11とAlから成る枠体12とを金属接着剤で接合しようとすると、枠体12であるAlは表面に強固な不動体を形成するため、金属接着剤との濡れが悪く、枠体12と基体11との接合不良が生じるという問題点があった。
However, when the
そこで枠体12であるAlの表面の不導体をフラックスなどで除去し接合することが提案されているが、この場合フラックス成分がAl表面を置換するので可視光に対するAl表面の反射率を低下させ、反射率のよい枠体12を得ることができないという問題点があった。
Therefore, it has been proposed to remove the non-conductor on the surface of Al, which is the
また、無機接着剤としてガラスを用いた場合、Alから成る枠体12、ガラスから成る無機接着剤およびセラミックスから成る基体11の熱膨張の差が原因で枠体12が基体11から容易に剥がれるという問題点があった。
Further, when glass is used as the inorganic adhesive, the
また、枠体12としてCuを用いた場合、基体11に無機接着剤により容易に接合することができる。また、Cuは硬度が低いため、機械加工やプレス加工することで容易かつ安価にRa0.01以下の光反射率の高い鏡面状態の表面を得ることができ、その表面上にAl蒸着膜を施すことで安価に光反射効率の高い枠体12を得ることができる。
In addition, when Cu is used as the
しかしながら、硬度の低い材料は一般的に熱膨張が大きく、セラミックスやガラスである基体11と熱膨張係数が大きく異なるため、セラミックスやガラスである基体11と接合する際、それぞれの熱膨張係数差による応力で枠体12の反射面が歪み、光反射効率が悪くなるという問題点があった。
However, a material with low hardness generally has a large thermal expansion, and the coefficient of thermal expansion is significantly different from that of the
また、枠体12としてFe−Ni−Co合金やFe−Ni合金に代表される低熱膨張金属を用いた場合、枠体12をセラミックスやガラスなどの基体11に無機接着剤で容易かつ強固に接合することが可能であるとともに、枠体12と基体11との熱膨張差を小さくすることができる。
Further, when a low thermal expansion metal typified by Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy is used as the
しかしながら、Fe−Ni−Co合金やFe−Ni合金に代表される低熱膨張金属は表面を鏡面状態に仕上げるには加工が困難であり、コストがかかるという問題点があった。 However, the low thermal expansion metal represented by Fe—Ni—Co alloy and Fe—Ni alloy has a problem that it is difficult to process to finish the surface in a mirror state, and costs are high.
また、光反射効率の高い金属として銀(Ag)を枠体12として用いることが可能であるが、Agは表面酸化により、光反射効率の経時変化を容易に生じるため、本用途の枠体12には適さない。またCuやFe、Niなどの金属およびそれらを用いた合金上にメッキ法、蒸着法などでAg膜を形成したものも枠体12として用いることが可能であるが、上記理由と同様、本用途に適さない。
Further, silver (Ag) can be used as the
また、枠体12をガラスで作製した場合、ガラス材はプレス加工することで安価に算術平均粗さRa0.01以下の光反射率の高い鏡面状態の表面を得ることができるので、その上にAl蒸着膜を施すことで安価に光反射効率のよい枠体12を得ることができる。
In addition, when the
しかしながら、ガラス材をプレス加工した表面にAl蒸着膜を施した枠体12を基体11と接合する際、半田などの金属接着剤を用いると、金属接着剤とガラス材にAl蒸着膜を施した枠体12との濡れ性が悪いため、接合不良が生じやすいという問題点があった。
However, when joining the
また、ガラスなどの無機接着剤で基体11と枠体12とを接合した場合、基体11と枠体12とを強固に接合することができるが、ガラスなどの無機接着剤での接合においては、ガラスから成る無機接着剤を溶融させるため、一般的に350℃以上の温度を加える必要が有り、350℃以上の雰囲気によってガラス材上に施したAl蒸着膜の反射率が劣化しやすくなるという問題点を有していた。
In addition, when the
また、金属アルコキシドの加水分解生成物(ゾルゲルガラス)、低融点ガラス、水ガラスなどの、接着作業温度が350℃以下の温度で接合できる接着剤を用いることにより、枠体12と基体11とを接合することができるが、接合強度が非常に弱く、実用に耐えうる耐衝撃性が無いという問題点を有していた。
In addition, by using an adhesive that can be bonded at a bonding operation temperature of 350 ° C. or lower, such as a hydrolysis product of metal alkoxide (sol-gel glass), low-melting glass, or water glass, the
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、発光素子が発する光を効率よく発光装置外に放射することができるとともに、耐衝撃性、耐紫外線性に優れる発光装置用パッケージおよび発光装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to efficiently emit light emitted from a light emitting element to the outside of the light emitting device, and to emit light excellent in impact resistance and ultraviolet resistance. An object is to provide a device package and a light emitting device.
本発明の一つの態様によれば、発光装置は、基体と、基体の上に設けられた枠体と、枠体の内側に設けられているとともに光反射面を有する反射部材と、反射部材の内側に設けられているとともに、前記基体に実装された発光素子とを含んでいる。発光素子は、300nmから400nmまでの範囲に含まれる波長を有する光を放射する。反射部材は、基体の上面に接合されているとともに、枠体の内周面に取着されている。基体は、セラミック材料またはガラス材料を含んでいる。枠体および反射部材は、ガラスから成る。 According to one aspect of the present invention, a light emitting device includes a base, a frame provided on the base, a reflection member provided on the inside of the frame and having a light reflection surface, and a reflection member. And a light emitting element mounted on the substrate. The light emitting element emits light having a wavelength included in a range from 300 nm to 400 nm. The reflecting member is bonded to the upper surface of the base and is attached to the inner peripheral surface of the frame. The substrate includes a ceramic material or a glass material. Frame and the reflecting member is made of glass.
本発明の他の態様によれば、発光素子収納用パッケージは、発光素子搭載用領域を有する基体と、基体の上に設けられているとともに発光素子搭載用領域を囲んでいる枠体と、枠体の内側に設けられた反射部材とを含んでいる。反射部材は、発光素子搭載用領域を囲む光反射面を有している。反射部材は、基体の上面に接合されているとともに、枠体の内周面に取着されている。基体は、セラミック材料またはガラス材料を含んでいる。枠体および反射部材は、ガラスから成る。 According to another aspect of the present invention, a light emitting element storage package includes a base having a light emitting element mounting area, a frame provided on the base and surrounding the light emitting element mounting area, and a frame. And a reflection member provided inside the body. The reflecting member has a light reflecting surface surrounding the light emitting element mounting region. The reflecting member is bonded to the upper surface of the base and is attached to the inner peripheral surface of the frame. The substrate includes a ceramic material or a glass material. Frame and the reflecting member is made of glass.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を載置する載置部を有する基体と、基体の上面に載置部を取り囲むように取着された、内周面が発光素子が発光する光を反射する反射面とされている枠状のガラスから成る反射部材と、基体の上面に反射部材を囲繞するように接合されるとともに内周面が反射部材の外周面に取着されている枠体とを具備していることから、基体に強固に接合された枠体の内側に反射部材をはめ込んだ後、枠体をかしめることによって、あるいは、反射部材を基体や枠体に350℃以下の融点を有する無機接着剤で接合することによって、非常に低温で反射部材を基体上に設けることができる。その結果、反射部材の反射面が熱で歪むのを有効に防止して、非常に効率よく光を反射させ、放射光強度の高い発光装置とすることができる。 The light emitting element storage package of the present invention has a base having a mounting portion for mounting the light emitting element on the upper surface, and an inner peripheral surface attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. A reflecting member made of frame-shaped glass that is a reflecting surface for reflecting light, and an inner peripheral surface attached to the outer peripheral surface of the reflecting member while being joined to the upper surface of the base so as to surround the reflecting member Since the reflective member is fitted inside the frame firmly bonded to the base, the frame is crimped, or the reflective member is attached to the base or the frame. By bonding with an inorganic adhesive having a melting point of not higher than ° C., the reflecting member can be provided on the substrate at a very low temperature. As a result, it is possible to effectively prevent the reflecting surface of the reflecting member from being distorted by heat, reflect light very efficiently, and obtain a light emitting device with high radiated light intensity.
また、反射部材と基体とを接合する接着剤として樹脂接着剤等の紫外線劣化しやすい材料を用いる必要がないので、発光素子から発せられる近紫外光などの光で接着剤が劣化して発光装置が故障するのを有効に防止でき、耐紫外線性に優れたものとすることができる。 In addition, since it is not necessary to use a material that easily deteriorates ultraviolet rays, such as a resin adhesive, as an adhesive for joining the reflecting member and the substrate, the adhesive is deteriorated by light such as near ultraviolet light emitted from the light emitting element. Can be effectively prevented from breaking down and can be made excellent in UV resistance.
さらに、非常に強固に基体に接合された枠体が枠体の内側の気密性を良好に維持するとともに、枠体の内側における基体の歪みや熱膨張を有効に抑制して反射部材に応力が加わるのを有効に防止できる。その結果、基体に比較的弱い接合力で接合した反射部材を良好に補強して固定し続けることができ、反射部材の光反射特性を良好に維持することができるとともに、発光素子を長期間にわたり良好に作動させることができる。 Furthermore, the frame body bonded to the base body very firmly maintains the airtightness inside the frame body, and effectively suppresses the distortion and thermal expansion of the base body inside the frame body, and stress is applied to the reflecting member. It can be effectively prevented from joining. As a result, the reflecting member bonded to the substrate with a relatively weak bonding force can be reinforced and fixed, the light reflecting characteristics of the reflecting member can be maintained well, and the light emitting element can be maintained over a long period of time. It can be operated well.
また、反射部材はガラスから成ることから、プレス成型した後、表面を電解研磨等の機械加工で反射面を形成する必要のある金属に比較して、ガラスはプレス成型だけでも容易に平坦な鏡面状の反射面を得ることができ、製造工程を短縮して製造コストを下げることができる。 In addition, since the reflecting member is made of glass, the glass is easily flattened by press molding alone, compared to metal whose surface needs to be formed by mechanical processing such as electrolytic polishing after press molding. The reflective surface can be obtained, the manufacturing process can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、反射部材はその内周面の算術平均粗さが0.01μm以下であるとともにその表面に金属膜が被着されていることから、反射部材の反射面の光反射率をより向上させることができ、発光素子が発する光を効率よく外部に放射することができる発光素子収納用パッケージとなる。 In the light emitting element storage package of the present invention, preferably, the reflective member has an arithmetic average roughness of the inner peripheral surface of 0.01 μm or less and a metal film is deposited on the surface thereof. The light reflectance of the surface can be further improved, and the light emitting element storage package capable of efficiently radiating the light emitted from the light emitting element to the outside.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、反射部材は、基体に金属アルコキシドの加水分解生成物または融点が350℃以下のガラスから成る接合材によって取着されていることから、発光素子から発せられる光によって劣化することなく、反射部材を基体により安定して固定することができ、光反射特性をより良好に維持できる。 In the light emitting element storage package of the present invention, preferably, the reflecting member is attached to the substrate by a metal alkoxide hydrolysis product or a bonding material made of glass having a melting point of 350 ° C. or lower. The reflecting member can be stably fixed to the base body without being deteriorated by emitted light, and the light reflection characteristics can be maintained better.
本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、載置部に載置された発光素子と、発光素子を覆う透明部材とを具備していることから、発光素子が発する光を効率よく発光装置外に放射することができるとともに、耐衝撃性、耐紫外線性に優れる発光装置を提供することができる。 Since the light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element storage package of the present invention, a light-emitting element mounted on the mounting portion, and a transparent member that covers the light-emitting element, light emitted from the light-emitting element. Can be efficiently radiated to the outside of the light emitting device, and a light emitting device excellent in impact resistance and ultraviolet resistance can be provided.
本発明の発光装置について以下に詳細に説明する。図1は、本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、1は基体、2は枠体、3は反射部材、4は発光素子、5はシリコーン樹脂やガラスなどの透明部材、6は蛍光体層、8は蓋体であり、主としてこれらで発光装置が構成されている。 The light emitting device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a light emitting device according to the present invention, wherein 1 is a base, 2 is a frame, 3 is a reflecting member, 4 is a light emitting element, and 5 is a transparent material such as silicone resin or glass. A member, 6 is a phosphor layer, and 8 is a lid, which mainly constitute a light emitting device.
本発明における基体1は、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス、またはシリカなどのガラス絶縁体であり、発光素子4を支持する支持部材である。
The
この基体1の表面にはW、Mo、Mn等の金属粉末から成るメタライズ配線層が形成されておりその上にガラスから成る枠体2が半田やロウ材,ガラス,樹脂接着剤等の接着剤で接合される。好ましくは、枠体2と基体1とを接合する接合材は、半田やロウ材、ガラス等の無機接着剤であるのがよい。これにより、発光素子4から発光された近紫外光等の光が、反射部材3や基体1を透過したり、反射部材3と基体1との界面を通過したりして漏れ出た場合でも、基体1と枠体2とを接合する接合材が劣化するのを有効に防止でき、基体1と枠体2との接合強度をきわめて強固に維持できる。
A metallized wiring layer made of a metal powder such as W, Mo, Mn or the like is formed on the surface of the
また、好ましくは反射部材3はその内周面の算術平均粗さが0.01μm以下であるとともにその表面は金属膜が被着されているのがよい。これにより、反射部材3の反射面の光反射率をより向上させることができ、発光素子4が発する光を効率よく外部に放射することができる発光素子収納用パッケージとなる。 Preferably, the reflecting member 3 has an arithmetic average roughness of the inner peripheral surface of 0.01 μm or less and a metal film on the surface. As a result, the light reflectance of the reflecting surface of the reflecting member 3 can be further improved, and a light emitting element storage package that can efficiently radiate light emitted from the light emitting element 4 to the outside is obtained.
反射部材3は、基体1に強固に接合された枠体2の内側にはめ込まれた後、枠体2をかしめることによって、あるいは、反射部材3を基体1や枠体2に350℃以下の融点を有する無機接着剤で接合することによって、非常に低温で反射部材3を基体1上に設けることができる。その結果、反射部材3の反射面が熱で歪むのを有効に防止して、非常に効率よく光を反射させ、放射光強度の高い発光装置とすることができる。
The reflective member 3 is inserted into the inside of the
好ましくは、反射部材3は、基体1に金属アルコキシドの加水分解生成物または融点が350℃以下のガラスから成る接合材によって取着されているのがよい。これにより、発光素子4から発せられる光によって劣化することなく、反射部材3を基体1により安定して固定することができ、光反射特性をより良好に維持できる。なお、金属アルコキシドの加水分解生成物または融点が350℃以下のガラスによる基体1と枠体2との接合強度は比較的弱いものであるが、基体1に強固に接合された枠体2の補強効果との相乗効果で反射部材3をより良好に固定し続けることができる。よって金属アルコキシドの加水分解生成物または融点が350℃以下のガラスの接合強度で十分実用に耐えうる耐衝撃性を持つことになる。
Preferably, the reflecting member 3 is attached to the
また、Cuなどの安価、かつ半田付けやロウ付けなどの無機接着剤での接合が容易な材料を枠体2として用いることもできる。枠体2がCuから成る場合、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス、またはシリカなどのガラス絶縁体から成る基体1と熱膨張係数が異なるため、枠体2と基体1との接合部に熱応力が発生しやすく、従来のような枠体2の内周面を反射面としていた構成では反射面が熱応力で歪み光反射率が低下していたのに対し、本発明の発光素子収納用パッケージでは、反射面を有する反射部材3と枠体2とが別体であるため、反射面が歪むのを有効に防止できる。
In addition, an inexpensive material such as Cu that can be easily joined with an inorganic adhesive such as soldering or brazing can be used as the
また基体1の表面や内部には、発光装置の内外を電気的に導通接続するためのW、Mo、Mn等の金属粉末から成るメタライズ配線層が形成されており、また、基体1の下面等の外部に露出した表面のメタライズ配線層にCu、Fe−Ni合金等の金属から成るリード端子が接合される。そして、基体1には発光素子4がAu−Sn共晶半田などの接合材で接合される。そして、基体1のメタライズ配線層に上記発光素子4の電極がボンディングワイヤ(図示せず)を介して電気的に接続される。
Further, a metallized wiring layer made of a metal powder such as W, Mo, or Mn is formed on the surface or inside of the
なお、メタライズ配線層の露出する表面にNiや金(Au)等の耐食性に優れる金属を1〜20μm程度の厚みで被着させておくのがよく、メタライズ配線層が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、メタライズ配線層と発光素子4との接続およびメタライズ配線層とボンディングワイヤとの接続を強固にすることができる。従って、メタライズ配線層の露出表面には、厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されていることがより好ましい。 It should be noted that a metal having excellent corrosion resistance, such as Ni or gold (Au), should be deposited on the exposed surface of the metallized wiring layer in a thickness of about 1 to 20 μm. In addition to preventing this, the connection between the metallized wiring layer and the light emitting element 4 and the connection between the metallized wiring layer and the bonding wire can be strengthened. Therefore, an Ni plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and an Au plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited on the exposed surface of the metallized wiring layer by an electrolytic plating method or an electroless plating method. Is more preferable.
また、基体1の上面には、基体1の下面側への光の透過を有効に抑制するとともに、基体1の上側に光を効率的に反射させるために、メタライズ配線層に電気的に短絡しないようにして、Al、Ag、Au、白金(Pt)、Cu等の金属を蒸着法やメッキ法により反射層として形成することが好ましい。また、メタライズ配線層の面積を大きくすることにより、反射層としてもよい。
Further, the upper surface of the
そして、本発明の発光素子収納用パッケージの載置部に発光素子4を載置し、発光素子4を透明部材5で覆うことにより本発明の発光装置となる。
And the light emitting element 4 is mounted on the mounting part of the light emitting element storage package of the present invention, and the light emitting element 4 is covered with the
透明部材5は、発光素子4の表面を覆うように設けられる透光性のゲル状物質の硬化物であってもよく、発光素子4を覆うように反射部材3の上面や枠体2の上面に接合される透光性の蓋体であってもよい。
The
好ましくは、発光素子4の表面にシリコーン樹脂やゾルゲルガラス、シリコーン変性ガラス、フッ素樹脂、低融点ガラスなどの透明部材5を被覆するのがよい。発光素子4の上面が空気に接していると、一般的に発光素子4の屈折率は空気より大きいので(空気1に対し窒化ガリウムでは2.7程度)、発光素子4内部と外部(この場合空気)の界面で生じる臨界反射角は小さくなる。その結果、全反射しやすくなって発光素子4中で生じた光が外部に出る確率(外部量子効率)は低くなる。よって、上記臨界反射角を大きくするためには発光素子4の屈折率と近似した屈折率を有するとともに、発光素子4の発する光に対し透明で、かつ発光素子4の発する光に対し透明性が劣化しない材料で発光素子4を被覆することが有効である。シリコーン樹脂やゾルゲルガラス、シリコーン変性ガラス、低融点ガラスなどの透明部材5の屈折率は空気より大きく発光素子4の屈折率と近い値を持つ。その結果、発光素子4の外部量子効率が高まり、発光効率のよい発光素子収納用パッケージおよび発光装置を得ることができる。
Preferably, the surface of the light-emitting element 4 is covered with a
また、透明部材5の上に透過光の一部もしくは全部を所望の波長の光(例えば、420〜780nmの可視光)に変換するための、蛍光体粒子を混入させた透明部材から成る蛍光体層6を塗布し形成してもよい。これにより、発光素子4の光を所望の色に変換することができる。
Further, a phosphor made of a transparent member mixed with phosphor particles for converting part or all of the transmitted light into light having a desired wavelength (for example, visible light of 420 to 780 nm) on the
蛍光体層6に含有させる蛍光体粒子は、周知の様々なものを用いることができる。たとえば、赤色(約580〜780nm)の蛍光を発生するLa2O2S:Eu、緑色(約450〜650nm)の蛍光を発生するZnS:Cu,Al、青色(420〜550nm)の蛍光を発生する(BaMgAl)10O12:Euなどが使用できる。 Various known phosphor particles can be used in the phosphor layer 6. For example, La 2 O 2 S: Eu that emits red (about 580 to 780 nm) fluorescence, ZnS: Cu, Al, blue (420 to 550 nm) that emits green (about 450 to 650 nm) fluorescence (BaMgAl) 10 O 12 : Eu or the like can be used.
蛍光体はその表面で発光素子4の光を蛍光に変換するため、蛍光体を構成する結晶の欠陥の存在確率が問題にならない程度の粒子径の粒子状の方が効率がよい。しかし粒子状では、蛍光体粒子のみを直接透明部材5の表面に実装することは困難なため、透明部材中に蛍光体粒子を混入して透明部材5の表面に塗布し蛍光体層6とする。このような蛍光体粒子を含有させるための透明部材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、もしくはガラス等が挙げられる。
Since the phosphor converts the light of the light emitting element 4 into fluorescence on the surface thereof, it is more efficient to use particles having a particle size that does not cause a problem of the existence of defects in crystals constituting the phosphor. However, since it is difficult to mount only phosphor particles directly on the surface of the
例えば、発光波長が300〜400nmである発光素子4は、紫外線領域を主に含む波長帯域の光を発生するものであり、上記の蛍光体粒子はこの波長帯域の光を効率的に蛍光に変換することができる。 For example, the light emitting element 4 having an emission wavelength of 300 to 400 nm generates light in a wavelength band mainly including an ultraviolet region, and the phosphor particles efficiently convert light in this wavelength band into fluorescence. can do.
また、図1に示すように枠体2の上面に蓋体8を接合材を用いて取り付けてもよい。蓋体8はガラス、サファイア、石英、またはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂(プラスチック)などの透明部材から成り、接合材はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂接着剤および半田、ロウ材、低融点ガラスなどの無機接着剤を用いることができる。これにより、枠体2内側に設置された、発光素子4、蛍光体層6、メタライズ配線層、ボンディングワイヤ、を良好に保護するとともに、発光素子収納用パッケージ内部を気密に封止して発光素子4を安定に作動させることができる。
Moreover, you may attach the cover body 8 to the upper surface of the
また、好ましくは蓋体8としてガラス、サファイアなどの気密性の高い材料を用い、接合材として半田、ロウ材、低融点ガラスなどの無機接着剤を用いるのがよい。これにより、枠体2の内部をヘリウムリーク量10−9Pa・m3/s未満の気密状態に封止することが可能となる。その結果、枠体2内側に設置された、発光素子4、蛍光体層6、メタライズ配線層、ボンディングワイヤ、を酸素や水蒸気による劣化から保護し発光装置の寿命を長寿命化することが可能となる。
Moreover, it is preferable to use a highly airtight material such as glass or sapphire as the lid 8 and an inorganic adhesive such as solder, brazing material or low melting point glass as the bonding material. As a result, the inside of the
また、蓋体8をレンズ状に形成して光学レンズの機能を付加することによって、発光装置から放射される光を集光または分散させて所望の放射角度、強度分布で光を外部に取り出すことができる。 Further, by forming the lid 8 in a lens shape and adding the function of an optical lens, the light emitted from the light emitting device is condensed or dispersed, and the light is extracted outside at a desired radiation angle and intensity distribution. Can do.
蓋体8と蛍光体層6の間にはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラスなどの透明部材7、または、窒素やアルゴン、ヘリウム、などの不活性透明気体7が設置される。
A
蛍光体層6の屈折率は、蛍光体粒子の屈折率と蛍光体粒子を覆う透明部材の屈折率との合成で表されるので空気の屈折率より大きくなる。よって、蛍光体層6と外部の界面で生じる臨界反射角は小さくなり、蛍光体層6で生じた光が蛍光体層6と外部の界面で全反射して外部に出る確率は低くなる。上記臨界反射角を大きくするためには蛍光体層6の屈折率と近似した屈折率を有するとともに、蛍光体層6の発する光に対し透明で、かつ蛍光体層6の発する光に対し透明性が劣化しない材料で蛍光体層6を被覆することが有効である。 Since the refractive index of the phosphor layer 6 is expressed by the combination of the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent member covering the phosphor particles, it is larger than the refractive index of air. Therefore, the critical reflection angle generated at the interface between the phosphor layer 6 and the outside becomes small, and the probability that the light generated at the phosphor layer 6 is totally reflected at the interface between the phosphor layer 6 and the outside and goes out is low. In order to increase the critical reflection angle, it has a refractive index approximate to that of the phosphor layer 6, is transparent to the light emitted from the phosphor layer 6, and is transparent to the light emitted from the phosphor layer 6. It is effective to coat the phosphor layer 6 with a material that does not deteriorate.
シリコーン樹脂やゾルゲルガラス、シリコーン変性ガラス、フッ素樹脂、低融点ガラスなどの透明部材7の屈折率は空気より大きく蛍光体層6の屈折率と近い値を持つ。その結果蛍光体層6と蓋体8の間にシリコーン樹脂やゾルゲルガラス、シリコーン変性ガラス、フッ素樹脂、低融点ガラスなどの透明部材7を設置すると、蛍光体層6で生じた光が外部に放出される確率が高まり、発光効率のよい発光素子収納用パッケージおよび発光装置を得ることができる。
The refractive index of the
また窒素やヘリウム、アルゴンなどの不活性透明気体7を蛍光体層6と蓋体8の間に設置すると、上記臨界反射角を大きくし蛍光体層6から生じる光を外部に取り出す確率は小さくなるものの、枠体2内側に設置された、発光素子4、蛍光体層6、メタライズ配線層、ボンディングワイヤ、を酸素や水蒸気による劣化から保護し発光装置の寿命を長寿命化することが可能となる。
If an inert
なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、透明部材5に蛍光体粒子を含有させて、透明部材5を蛍光体層としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the
1:基体
2:枠体
3:反射部材
4:発光素子
5:透明部材
1: Base body 2: Frame body 3: Reflecting member 4: Light emitting element 5: Transparent member
Claims (3)
前記基体の上に設けられた枠体と、
前記枠体の内側に設けられており、光反射面を有する反射部材と、
前記反射部材の内側に設けられているとともに、前記基体に実装されており、300nmから400nmまでの範囲に含まれる波長を有する光を放射する発光素子とを備えており、
前記反射部材が、前記基体の上面に接合されているとともに、前記枠体の内周面に取着されており、
前記基体がセラミック材料またはガラス材料を含んでいるとともに、前記枠体および前記反射部材がガラスから成ることを特徴とする発光装置。 A substrate;
A frame provided on the substrate;
A reflection member provided on the inner side of the frame, and having a light reflection surface;
A light emitting element that is provided on the inner side of the reflecting member and is mounted on the base, and that emits light having a wavelength included in a range from 300 nm to 400 nm;
The reflective member is bonded to the upper surface of the base body, and is attached to the inner peripheral surface of the frame,
Emitting device wherein the substrate together comprise a ceramic material or glass material, the frame body and the reflection member is characterized in that it consists of glass.
前記基体の上に設けられており、前記発光素子搭載用領域を囲んでいる枠体と、
前記枠体の内側に設けられており、前記発光素子搭載用領域を囲む光反射面を有している反射部材とを備えており、
前記反射部材が、前記基体の上面に接合されているとともに、前記枠体の内周面に取着されており、
前記基体がセラミック材料またはガラス材料を含んでいるとともに、前記枠体および前記反射部材がガラスから成ることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。 A substrate having a light emitting element mounting region;
A frame provided on the substrate and surrounding the light emitting element mounting region;
A reflection member that is provided inside the frame and has a light reflection surface that surrounds the light emitting element mounting region;
The reflective member is bonded to the upper surface of the base body, and is attached to the inner peripheral surface of the frame,
Together with the substrate contains a ceramic material or glass material, the light emitting device package for housing the frame body and the reflection member is characterized in that it consists of glass.
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