JP2011071407A - Light-emitting element and illumination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子および当該発光素子を備えた照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element and a lighting device including the light emitting element.
発光ダイオード(以下、「LED」または「発光素子」ともいう)は、GaAs(ガリウムヒ素)またはGaN(窒化ガリウム)などの化合物半導体膜によってPN接合を作製し、この半導体膜に順方向電流を印加して可視光、近紫外光または紫外光を得る。 A light emitting diode (hereinafter also referred to as “LED” or “light emitting element”) is a PN junction made of a compound semiconductor film such as GaAs (gallium arsenide) or GaN (gallium nitride), and forward current is applied to the semiconductor film. Thus, visible light, near ultraviolet light, or ultraviolet light is obtained.
このLEDは、液晶などの表示パネルを照射するためのバックライト光源等に広く用いられており、近年では、たとえば屋外用または屋内用照明灯などの照明装置の光源として用いられている。これらの用途では低消費電力および長寿命のLEDが求められており、高効率且つ信頼性の高さが重視されている。 This LED is widely used as a backlight light source for illuminating a display panel such as a liquid crystal. In recent years, the LED is used as a light source of an illumination device such as an outdoor or indoor illumination lamp. For these applications, low power consumption and long-life LEDs are required, and high efficiency and high reliability are emphasized.
発光素子は、内部において発生した熱を効率よく外部へ逃がすことが可能であれば、発光素子内の各構成部材が熱によるダメージを受け難くなり、熱による発光効率の低下または発光素子自体の損傷を防ぎ、長期の信頼性を確保し易い。また、LEDから出射された光を反射板によって反射させて外部へ導く場合、当該反射板の表面に金属メッキを施すことによって、効率よく発光させることができる。 If the light-emitting element can efficiently release the heat generated inside to the outside, each component in the light-emitting element is not easily damaged by heat, and the light-emitting efficiency decreases or the light-emitting element itself is damaged by heat. It is easy to prevent long-term reliability. Further, when the light emitted from the LED is reflected by the reflecting plate and guided to the outside, the surface of the reflecting plate can be subjected to metal plating to efficiently emit light.
このとき、金属の中でも銀は熱伝導率および可視光域の反射率が高いという特徴を有している。特に、銀はGaN等の化合物半導体膜を用いたLED素子からの発光波長である短波長域の反射率が高いため、反射板の表面に銀メッキを施すことによってLED素子の発光効率を上げることができる。このような事情を鑑み、たとえば特許文献1および2に開示されているように、これまでに様々な発光素子が開発されている。図5は、特許文献1の発光素子50の構成を示す斜視図であり、図6は発光素子50の構成を示す断面図であり、図7は特許文献2の発光素子60の構成を示す断面図である。
At this time, among metals, silver has a characteristic of high thermal conductivity and high reflectance in the visible light region. In particular, since silver has a high reflectance in the short wavelength region, which is the emission wavelength from an LED element using a compound semiconductor film such as GaN, the luminous efficiency of the LED element is increased by applying silver plating to the surface of the reflector. Can do. In view of such circumstances, for example, as disclosed in
特許文献1の発光素子50は、図5および6に示すように、LEDチップ51のダイボンドエリア・電極共通部52を反射板53と一体的に形成している。また、LEDチップ51のダイボンドエリア・電極共通部52を裏面電極54と金属接続することによって、裏面電極54を伝ってLEDチップ51において発生した熱を外部へ逃がす。また、発光素子50では、反射板53の上面および内周側の表面55に銀メッキ56が施されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the light-emitting
また、特許文献2の発光素子60は、図7に示すように、メタル基板61に縦に形成されたスリット62に絶縁材料63が充填され、LEDチップ64に供給されるアノード電位およびカソード電位を分離する電極構造を有する。また、バンプ付きのLEDチップ64がメタル基板61とフリップチップ接続され、アンダーフィル樹脂65がLEDチップ64およびメタル基板61の間に充填されている。これらの構成のため、LEDチップ64において発生した熱はメタル基板61の下面を通って外部へ逃げる。また、発光素子60では、メタル基板61上に接着シート66を介して樹脂基板67が接合され、さらに樹脂基板67の上面に接着シート69を介して透光性ガラスまたは樹脂からなるカバー板70が接合され、空気を光の媒質とする貫通穴71の内部を封止している。この樹脂基板67の側面68は反射面として機能しており、LEDチップ64から出射された光および側面68を反射した光は、カバー板70によって封止された貫通穴71の内部において屈折率の影響を受けずに進む。
Further, as shown in FIG. 7, the
ところで、反射部材の表面に銀メッキ処理を施すことによって効率よく発光させることができると述べたが、一般的に銀は反応性が高く、たとえば塩素系ガス、硫化系ガス、臭素系ガスまたは窒素酸化系ガス等の腐食性ガスによる変色および変質などの劣化が激しい。よって、反射部材の表面に銀メッキ処理を施すと、初期の発光効率は高いが腐食性ガスによって表面劣化が生じてしまう。特に、屋外用照明灯など過酷な環境下において長期に亘って用いる場合、信頼性を維持することが困難である。そこで、特許文献1の発光素子50では、銀メッキ56が施されている領域、すなわち反射板53が形成された領域に透光性封止体57を充填することによって銀メッキ56を保護している。
By the way, it has been described that light can be efficiently emitted by performing silver plating on the surface of the reflecting member. However, silver is generally highly reactive, for example, chlorine-based gas, sulfide-based gas, bromine-based gas, or nitrogen Deterioration such as discoloration and alteration due to corrosive gas such as oxidizing gas is severe. Therefore, when the surface of the reflecting member is subjected to silver plating, the initial luminous efficiency is high, but the surface deterioration is caused by the corrosive gas. In particular, it is difficult to maintain reliability when used over a long period of time in harsh environments such as outdoor lighting. Therefore, in the
しかしながら、上述した従来の方法では、LEDチップおよび反射板が設けられた領域の封止が十分ではなく、反射板の側面に設けられた金属メッキが雰囲気ガスに含まれる腐食性ガスによって劣化してしまう。 However, in the conventional method described above, the region where the LED chip and the reflector are provided is not sufficiently sealed, and the metal plating provided on the side surface of the reflector is deteriorated by the corrosive gas contained in the atmospheric gas. End up.
つまり、GaN等の化合物半導体膜を用いたLEDは一般的に発光波長が短く、LEDチップからの放射エネルギーが高い。そのため、従来のLEDの劣化要因とされた熱的な劣化だけでなく、LEDチップからの放射エネルギーによって発光素子内の各部材が劣化する虞がある。 That is, an LED using a compound semiconductor film such as GaN generally has a short emission wavelength and high radiation energy from the LED chip. For this reason, not only thermal degradation, which is a cause of degradation of conventional LEDs, but also each member in the light emitting element may be degraded by radiant energy from the LED chip.
特許文献1の透光性封止体に用いられる変性シリコーン樹脂は、耐熱性および放射エネルギー耐久性が十分ではない。そのため、透光性封止体がLEDチップからの熱および放射エネルギーによって徐々に収縮し、銀メッキから剥離してしまう。その結果、銀メッキ表面が雰囲気ガスと反応して変質することにより反射率が徐々に低下し、長期に亘る信頼性が得られない。
The modified silicone resin used for the translucent sealing body of
また、GaN等の化合物半導体膜を用いたLEDの透光性封止体として、変性シリコーン樹脂よりも耐熱性および放射エネルギー耐性を有するジメチルシリコーン樹脂を用いることもあるが、ジメチルシリコーン樹脂の分子構造はらせん系であるため、ガス封止性が悪い。 In addition, as a translucent sealing body of an LED using a compound semiconductor film such as GaN, a dimethyl silicone resin having heat resistance and radiant energy resistance rather than a modified silicone resin may be used. Since it is a helical system, gas sealing performance is poor.
一方、特許文献2の発光素子ではLEDチップが反射部材として機能する樹脂基板によって囲われた貫通穴の内部を封止するために、当該樹脂基板の上に貫通穴を塞ぐカバー板を設置している。しかし、屋外用照明灯などの雰囲気下では、カバー板と樹脂基板とを接合する接着シートがLEDチップからの光および熱により劣化し、剥離し易い。その結果、樹脂基板の側面に施された銀メッキが腐食性ガスを含んだ雰囲気ガスと反応して変性し、反射率が低下してしまう。
On the other hand, in the light emitting element of
また、特許文献2の発光素子は封止された貫通孔の内部に空気が満たされている。そのため、発光素子を実装する際に用いられるリフローにおいて、貫通穴内に封止された空気が一気に熱膨張する。これにより、カバー板と樹脂基板上面とを接合する接着シートが剥離し、貫通穴内の封止性が破れてしまう。この場合、長期の信頼性が得られないため、リフロー実装を行なうことができない。
Further, in the light emitting element of
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光効率が高く、長期の信頼性に優れた発光素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting element having high luminous efficiency and excellent long-term reliability.
本発明に係る発光素子は、上記の課題を解決するために、LEDチップおよび電極端子が設けられた基板と、上記基板と対向する透光性基板と、上記基板および上記透光性基板の間に、上記LEDチップおよび上記電極端子が形成された領域を取り囲むように設けられ、表面が金属によって被覆された反射部材とを備え、上記基板、上記反射部材および上記透光性基板によって囲まれた封止領域に、透光性封止体が充填されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light-emitting element according to the present invention includes a substrate provided with an LED chip and an electrode terminal, a light-transmitting substrate facing the substrate, and a space between the substrate and the light-transmitting substrate. And a reflective member having a surface covered with metal, and surrounded by the substrate, the reflective member, and the translucent substrate. The sealing region is filled with a light-transmitting sealing body.
上記の構成によれば、LEDチップから出射された光は直接、または反射部材もしくは基板の表面において反射され、発光素子の光出射面へ集光される。また、封止領域において、基板および反射部材の表面に金属メッキが施されているため、LEDチップからの熱を分散させ、効率よく外部へ逃がすことができるとともに、反射率を向上させることができる。 According to said structure, the light radiate | emitted from LED chip is reflected in the reflection member or the surface of a board | substrate directly, and is condensed on the light-projection surface of a light emitting element. In addition, since metal plating is applied to the surface of the substrate and the reflecting member in the sealing region, heat from the LED chip can be dispersed and efficiently released to the outside, and the reflectance can be improved. .
また、LEDチップおよび電極端子が、上記基板、上記反射部材および上記透光性基板によって封止されている。よって、透光性基板が雰囲気ガスを遮断し、基板および反射部材の表面の金属メッキが当該ガス等により劣化するのを防ぐことができる。 Further, the LED chip and the electrode terminal are sealed by the substrate, the reflecting member, and the light transmitting substrate. Therefore, the translucent substrate can block the atmospheric gas, and the metal plating on the surface of the substrate and the reflecting member can be prevented from being deteriorated by the gas or the like.
さらに、封止領域に透光性封止体が充填されていることにより、封止領域内に空気が混入することを防ぐことができるので、発光素子を実装するときにリフローを行なっても空気の熱膨張による透光性基板の剥離は起こり難い。よって、封止領域内の封止性が保たれ、長期に亘る信頼性が得られる。 Further, since the sealing region is filled with a light-transmitting sealing body, air can be prevented from being mixed into the sealing region. The translucent substrate is unlikely to peel off due to thermal expansion. Therefore, the sealing performance in the sealing region is maintained, and long-term reliability is obtained.
また、本発明に係る発光素子では、上記反射部材と上記透光性基板とに接触する領域であって、且つ上記反射部材を介して上記封止領域とは反対側の領域に樹脂が設けられていることが好ましい。 In the light-emitting element according to the present invention, a resin is provided in a region that is in contact with the reflective member and the translucent substrate and that is opposite to the sealing region through the reflective member. It is preferable.
上記の構成によれば、反射部材によって囲まれた封止領域は透光性基板および樹脂によって二重に雰囲気ガスが遮断される。よって、封止領域内にあるLEDチップ、反射部材の表面の金属メッキ、電極端子、およびLEDチップと電極端子とを接続しているワイヤボンドの劣化をより効率よく防ぐことができる。 According to said structure, atmosphere gas is interrupted | blocked doubly by the translucent board | substrate and resin by the sealing area | region enclosed by the reflection member. Therefore, deterioration of the LED chip in the sealing region, the metal plating on the surface of the reflecting member, the electrode terminal, and the wire bond connecting the LED chip and the electrode terminal can be prevented more efficiently.
また、本発明に係る発光素子では、上記透光性基板の上記封止領域に接していない面に上記樹脂が設けられていることが好ましい。 Moreover, in the light emitting element which concerns on this invention, it is preferable that the said resin is provided in the surface which is not in contact with the said sealing area | region of the said translucent board | substrate.
上記の構成によれば、反射部材によって囲まれた封止領域は透光性基板および樹脂によって二重に雰囲気ガスが遮断される。さらに、透光性基板の封止領域に接していない側の面にも樹脂を設けることにより、雰囲気ガスの遮断性を増している。よって、封止領域内にあるLEDチップ、反射部材の表面の金属メッキ、電極端子、およびLEDチップと電極端子とを接続しているワイヤボンドの劣化をより効率よく防ぐことができる。 According to said structure, atmosphere gas is interrupted | blocked doubly by the translucent board | substrate and resin by the sealing area | region enclosed by the reflection member. Furthermore, by providing a resin on the surface of the translucent substrate that is not in contact with the sealing region, the shielding property of the atmospheric gas is increased. Therefore, deterioration of the LED chip in the sealing region, the metal plating on the surface of the reflecting member, the electrode terminal, and the wire bond connecting the LED chip and the electrode terminal can be prevented more efficiently.
また、本発明に係る発光素子において、上記透光性封止体の材料は、ジメチルシリコーン樹脂を含むことが好ましい。 Moreover, in the light-emitting element according to the present invention, it is preferable that the material of the light-transmitting encapsulant includes a dimethyl silicone resin.
上記の構成によれば、ジメチルシリコーン樹脂は耐熱性および放射エネルギー耐性に優れているため、LEDチップからの熱および放射エネルギーによる樹脂の変色または変質などの劣化を防ぐことができる。よって、長期信頼性に優れた発光素子を得ることができる。 According to said structure, since dimethyl silicone resin is excellent in heat resistance and radiation energy tolerance, it can prevent deterioration, such as discoloration or quality change of the resin by the heat | fever from a LED chip, and radiation energy. Therefore, a light-emitting element with excellent long-term reliability can be obtained.
また、本発明に係る発光素子において、上記透光性封止体は、蛍光物質を含むことが好ましい。 In the light emitting device according to the present invention, it is preferable that the translucent sealing body includes a fluorescent material.
たとえば、LEDチップが青色光を出射する場合、透光性封止体に黄色蛍光体を含有させておけば、この黄色蛍光体は青色光を黄色光に変換する。このとき、LEDチップが出射した青色光と黄色蛍光体が発した黄色光とが組み合わされると、白色光が合成される。その結果、発光素子の光出射面からは白色光が出射される。このように、透光性封止体に蛍光体を含有させることにより、所望の色の光を得ることができる。 For example, when the LED chip emits blue light, if the light-transmitting sealing body contains a yellow phosphor, the yellow phosphor converts the blue light into yellow light. At this time, when the blue light emitted from the LED chip and the yellow light emitted from the yellow phosphor are combined, white light is synthesized. As a result, white light is emitted from the light emitting surface of the light emitting element. Thus, the light of a desired color can be obtained by containing a fluorescent substance in the translucent sealing body.
また、本発明に係る発光素子において、上記反射部材の上記基板と水平な方向における断面積は、上記透光性基板側から上記基板側に向かうにつれ大きくなることが好ましい。 In the light-emitting element according to the present invention, it is preferable that a cross-sectional area of the reflecting member in a direction horizontal to the substrate increases from the translucent substrate side toward the substrate side.
上記の構成によれば、反射部材を反射した光が光出射面の方向に効率よく出射されるので、光出射面からの出射光の強度を高めることができる。よって、発光効率を向上させることができる。 According to said structure, since the light which reflected the reflection member is radiate | emitted efficiently in the direction of a light-projection surface, the intensity | strength of the emitted light from a light-projection surface can be raised. Therefore, light emission efficiency can be improved.
また、本発明に係る発光素子において、上記反射部材は、銀、パラジウムまたは白金によりメッキ処理が施されていることが好ましい。これにより、LEDチップからの熱を分散させ、効率よく外部へ逃がすことができるとともに、反射率を向上させることができる。 In the light emitting device according to the present invention, the reflecting member is preferably plated with silver, palladium, or platinum. Thereby, the heat from the LED chip can be dispersed and efficiently released to the outside, and the reflectance can be improved.
また、本発明に係る発光素子において、上記樹脂は、エポキシ樹脂または変性シリコーン樹脂を含むことが好ましい。これにより、雰囲気ガスを好適に遮断することができる。 In the light emitting device according to the present invention, the resin preferably includes an epoxy resin or a modified silicone resin. Thereby, atmospheric gas can be interrupted | blocked suitably.
また、本発明に係る発光素子では、上記透光性基板の上記基板と対向する面および上記基板と対向する面と反対側の面のうち少なくとも一方に、蛍光物質を含む膜を設けることが好ましい。 In the light-emitting element according to the present invention, it is preferable to provide a film containing a fluorescent material on at least one of the surface facing the substrate of the light-transmitting substrate and the surface opposite to the surface facing the substrate. .
たとえば、LEDチップが青色光を出射する場合、基板と対向する面および基板と対向する面と反対側の面のうち少なくとも一方に、黄色蛍光体を含む膜を設けておけば、この黄色蛍光体は青色光を黄色光に変換する。このとき、LEDチップが出射した青色光と黄色蛍光体が発した黄色光とが組み合わされると、白色光が合成される。その結果、発光素子の光出射面からは白色光が出射される。このように、蛍光物質を含む膜を設けることにより、所望の色の光を得ることができる。 For example, when the LED chip emits blue light, if a film containing a yellow phosphor is provided on at least one of the surface facing the substrate and the surface opposite to the surface facing the substrate, the yellow phosphor Converts blue light to yellow light. At this time, when the blue light emitted from the LED chip and the yellow light emitted from the yellow phosphor are combined, white light is synthesized. As a result, white light is emitted from the light emitting surface of the light emitting element. Thus, by providing a film containing a fluorescent material, light of a desired color can be obtained.
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、本発明に係る発光素子を備えていることを特徴としている。上記の構成によれば、基板、反射部材および透光性基板によって囲まれた封止領域の封止性が高いため、基板および反射部材の表面の金属が腐食性ガスによって劣化しない。よって発光効率が高く、長期の信頼性に優れた照明装置を提供することができる。 In order to solve the above-described problems, an illumination device according to the present invention includes a light emitting element according to the present invention. According to said structure, since the sealing performance of the sealing area | region enclosed by the board | substrate, the reflection member, and the translucent board | substrate is high, the metal of the surface of a board | substrate and a reflection member does not deteriorate with corrosive gas. Therefore, a lighting device with high emission efficiency and excellent long-term reliability can be provided.
本発明に係る発光素子は、LEDチップおよび電極端子が設けられた基板と、上記基板と対向する透光性基板と、上記基板および上記透光性基板の間に、上記LEDチップおよび上記電極端子が形成された領域を取り囲むように設けられ、表面が金属によって被覆された反射部材とを備え、上記基板、上記反射部材および上記透光性基板によって囲まれた封止領域に、透光性封止体が充填されている。よって、発光効率が高く、長期の信頼性に優れた発光素子を提供することができる。 A light emitting device according to the present invention includes a substrate provided with an LED chip and an electrode terminal, a light transmitting substrate facing the substrate, and the LED chip and the electrode terminal between the substrate and the light transmitting substrate. And a reflective member whose surface is covered with a metal, and in the sealing region surrounded by the substrate, the reflective member and the translucent substrate, The stop is filled. Therefore, a light-emitting element with high emission efficiency and excellent long-term reliability can be provided.
本発明に係る発光素子の一実施形態について、図1〜4を参照して以下に説明する。 One embodiment of a light emitting device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
〔1.発光素子の構成〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子の概略構成を示す断面図であり、図2は、図1に示す発光素子の構成を示す斜視図である。
[1. (Configuration of light emitting element)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the light emitting device shown in FIG.
図1に示すように、本実施形態に係る発光素子1は、主に基板2、反射板(反射部材)3および透光性ガラス基板(透光性基板)4を備えている。
As shown in FIG. 1, the
発光素子1は、LEDチップ10を備えたLED素子である。具体的には、LEDチップ10が実装された基板2の上に、LEDチップ10を取り囲むように反射板3が設けられており、反射板3の上に基板2と対向する透光性ガラス基板4が設けられている。反射板3と透光性ガラス基板4との間は隙間なく接着されているため、反射板3および透光性ガラス基板4によってLEDチップ10が実装された領域が封止されている。
The
また、基板2および反射板3の表面に金属メッキが施されており、基板2、反射板3および透光性ガラス基板4によって囲まれた封止領域には、透光性封止樹脂(透光性封止体)5が隙間なく充填されている。このように、発光素子1では、封止領域が透光性ガラス基板4によって封止されているために外部の雰囲気ガスを遮断し、金属メッキの劣化を防ぐことができる。また、封止領域に透光性封止樹脂5が満たされているため、リフロー時に空気が熱膨張して透光性ガラス基板4の封止が破られることがない。
In addition, the surfaces of the
本実施形態において、基板2は基板全体の表面領域を指しており、図示しないが基板2よりも下部の領域には積層構造が形成されている。なお、本明細書ではこの積層構造および積層方法の説明は省略する。
In the present embodiment, the
基板2は、絶縁部8a,8bによって電極6a,6bと金属ベース部7とに分離されている。具体的には、絶縁部8aによって囲まれた領域は金属ベース部7と電位が分離され、アノード電極6aとして機能する。同様に、絶縁部8bによって囲まれた領域は金属ベース部7と電位が分離され、カソード電極6bとして機能する。
The
また、基板2の上面に金属メッキが施された金属メッキ部9を有しており、金属ベース部7のダイボンドエリアにはLEDチップ10が実装されている。LEDチップ10は上面(基板2にダイボンドされた面と反対側の面)にアノード電極およびカソード電極からなる電極端子(図示せず)を備えている。このLEDチップ10のアノード電極はワイヤボンド11によって基板2のアノード電極6aと接続され、LEDチップ10のカソード電極はワイヤボンド11によって基板2のカソード電極6bと接続されている。
In addition, the upper surface of the
反射板3は、LEDチップ10から出射された光を反射し、発光素子1の光出射面13に集光させる。図2に示すように、反射板3は電極6a,6bおよびLEDチップ10を取り囲むように設置されている。また、LEDチップ10からの出射光の反射率を高めるため、反射板3の表面に金属メッキを施した金属メッキ部9を有している。
The reflecting
透光性ガラス基板4は、発光素子1の光出射面13と平行に反射板3の上に設けられ、反射板3によって囲まれた領域を封止している。反射板3と透光性ガラス基板4との接合面は隙間なく接着され、雰囲気ガスの侵入を防いでいる。さらに、基板2、反射板3および透光性ガラス基板4によって囲まれた封止領域には透光性封止樹脂5が充填されているため、当該領域内部の空気が熱膨張することがないので、リフロー実装が問題なく行なえる。
The
次に、本実施形態に係る発光素子1の封止領域の構成についてさらに詳細に説明する。
Next, the configuration of the sealing region of the
(発光素子1の封止領域)
本実施形態の発光素子1は、上述したように基板2、反射板3および透光性ガラス基板4によって囲まれた封止領域を有する。この封止領域内にはLEDチップ10が実装されており、LEDチップ10から出射された光は直接、または反射板3もしくは基板2の表面において反射され、発光素子1の光出射面13へ集光される。
(Sealing region of light-emitting element 1)
The
また、当該封止領域において、基板2および反射板3の表面には金属メッキが施されているため、LEDチップ10からの熱を分散させ、効率よく外部へ逃がすことができる。また、LEDチップ10から出射された光を金属メッキ部9において反射させて、光出射面13に集光させることができる。LEDチップ10に用いる材料は特に限定されないが、本実施形態のLEDチップ10はGaN系半導体材料を含んでおり、青色光を出射する。そのため、金属メッキには青色光の反射率が高く、熱伝導性が高い金属を用いることが好ましい。そのような金属として、たとえばパラジウムまたは白金が挙げられるが、青色域の光の反射率が高く、熱伝導率の高い銀を用いることが特に好ましい。金属メッキ部9に銀メッキが施されていれば、金属メッキ部9における反射時の光の損失が少なく、LEDチップ10からの熱を効率よく拡散することができるので、高効率な発光素子1を実現することができる。
In the sealing area, the surfaces of the
反射板3の材料は特に限定されず、たとえば発光素子1内部の放熱性を高めるために金属を用いてもよいし、樹脂材を用いてもよい。また、基板2に反射板3を接続するとき、反射板3の材料によって接着剤を用いてもよい。つまり、反射板3が金属により形成されている場合、より放熱性を高めるために基板2と反射板3とを直接接続して金属同士を結合させてもよいし、基板2と反射板3との間に接着剤として接着樹脂12を用いてもよい。また、反射板3が樹脂材により形成されている場合、基板2と反射板3との接着性を高めるために接着樹脂12を用いればよい。接着樹脂12としては、たとえばエポキシ系接着フィルムが挙げられる。
The material of the reflecting
反射板3の形状は特に限定されないが、反射板3の基板2と水平な方向における断面積が、透光性ガラス基板4側から基板2側に向かうにつれ大きくなることがより好ましい。たとえば、図1に示すように光出射面13に垂直な断面の形状が基板2に近づくにつれ、LEDチップ10に接近する裾引き形状となるようにしてもよい。これにより、反射板3を反射した光が光出射面13の方向に効率よく出射されるので、光出射面13からの出射光の強度を高めることができる。よって、発光効率を向上させることができる。
Although the shape of the reflecting
また、反射板3の上には透光性ガラス基板4が反射板3との間に隙間がないよう接着固定されている。この接着には、封止領域に充填された透光性封止樹脂5を利用する。たとえば、基板2と反射板3とに囲まれた部分に透光性封止樹脂5を満たし、減圧下で透光性ガラス基板4を反射板3にプレスしながら加熱することにより、透光性封止樹脂5を硬化する。これにより、封止領域には空気が含まれずに透光性封止樹脂5が満たされ、反射板3の上面の高さと同じ位置まで充填されているため、透光性ガラス基板4は透光性封止樹脂5と隙間なく接着される。よって、透光性ガラス基板4が雰囲気ガスを遮断し、基板2および反射板3の表面の金属メッキが腐食性ガス等により劣化するのを防ぐことができる。
A
さらに、封止領域に空気が含まれずに透光性封止樹脂5が充填されていることにより、発光素子1を実装するときにリフローを行なっても空気の熱膨張による透光性ガラス基板4の剥離が起こり難い。よって、封止領域内の封止性が保たれ、長期に亘る信頼性が得られる。
Furthermore, since the sealing region is filled with the light-transmitting
透光性ガラス基板4の材料としては、たとえば石英ソーダ、ソーダガラスまたは耐熱ガラスが挙げられるが、無色透明であり、リフロー等の耐プロセス性を備えていれば特に限定されない。
Examples of the material of the light-transmitting
透光性封止樹脂5としては、たとえばジメチルシリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂(ジメチルシリコーン樹脂のガス封止性を改善した樹脂)またはエポキシ樹脂等を用いればよいが、特に限定されない。
The
これら樹脂のうち、本実施形態に係る発光素子1の透光性封止樹脂5にはジメチルシリコーン樹脂を含むことが好ましい。上述したように、発光素子1では透光性ガラス基板4によって雰囲気ガスを遮断することができるので、透光性封止樹脂5自体に雰囲気ガスの遮断性は必須ではない。そのため、耐熱性および放射エネルギー耐性に優れたジメチルシリコーン樹脂を用いることにより、LEDチップ10からの熱および放射エネルギーによる樹脂の変色または変質などの劣化を防ぐことができる。よって、長期信頼性に優れた発光素子を得ることができる。なお、一般的にガス封止性の優位性は、エポキシ樹脂>変性シリコーン樹脂>ジメチルシリコーン樹脂であり、耐熱性および放射エネルギー耐性の優位性は、ジメチルシリコーン樹脂>変性シリコーン樹脂>エポキシ樹脂である。
Among these resins, it is preferable that the
また、透光性封止樹脂5は蛍光体を含んでいてもよい。たとえば、LEDチップ10が青色光を出射する場合、透光性封止樹脂5に黄色蛍光体を含有させておけば、この黄色蛍光体は青色光を黄色光に変換する。このとき、LEDチップ10が出射した青色光と黄色蛍光体が発した黄色光とが組み合わされると、白色光が合成される。その結果、発光素子1の光出射面13からは白色光が出射される。このように、透光性封止樹脂5に蛍光体を含有させることにより、所望の色の光を得ることができる。
Further, the
蛍光体としては黄色蛍光体に限定されるものではなく、たとえば青色光と組み合わせて白色光を合成する場合は緑色蛍光体および赤色蛍光体を組み合わせて用いてもよい。これにより、LEDチップ10が出射した青色光を緑色蛍光体および赤色蛍光体がそれぞれ緑色光および赤色光に変換し、これらの光が組み合わされると、白色光が合成される。
The phosphor is not limited to a yellow phosphor. For example, when white light is synthesized in combination with blue light, a green phosphor and a red phosphor may be used in combination. Thus, the blue light emitted from the
また、透光性ガラス基板4の封止領域と接している側の面、および当該面と反対側の面のうち少なくとも一方に、蛍光物質を含む膜を設けていてもよい。たとえば透光性ガラス基板4の封止領域と接している側の面に黄色蛍光体を練りこんだ蛍光シート(図示せず)を設けることにより、LEDチップ10が出射した青色光を黄色光に変換することができる。よって、青色光および黄色光から白色光を合成できる。
Moreover, you may provide the film | membrane containing a fluorescent substance in at least one among the surface of the side in contact with the sealing area | region of the
〔2.本発明に係る発光素子の第2の実施形態〕
次に、本発明に係る発光素子の第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態では第1の実施形態と同じ部材には同一の番号を付している。
[2. Second embodiment of light emitting device according to the present invention]
Next, a second embodiment of the light emitting device according to the present invention will be described. In the present embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図3は、本発明の第2の実施形態に係る発光素子の概略構成を示す断面図である。本実施形態の発光素子1は、透光性ガラス基板4の大きさおよび接着樹脂13が設けられている点が第1の実施形態と異なるだけで、その他は第1の実施形態に示す発光素子1と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. The light-emitting
図3に示すように、本実施形態の発光素子1は透光性ガラス基板4が反射板3との接触位置よりも外周側にはみ出すように大きく設けられている。また、このはみ出した部分には、反射板3と透光性ガラス基板4とに接触する領域であって、且つ反射板3を介して封止領域とは反対側の領域、すなわち反射板3の外周側に沿って接着樹脂13が設けられている。言い換えれば、反射板3と透光性ガラス基板4とが接触する点であって、反射板3の一番外側に位置する点を含む領域に接着樹脂13が設けられている。
As shown in FIG. 3, the light-emitting
このように、本実施形態の発光素子1では、反射板3と透光性ガラス基板4との接触領域を外側から封止している。これにより、反射板3によって囲まれた封止領域は透光性ガラス基板4および接着樹脂13によって二重に雰囲気ガスが遮断される。よって、封止領域内にあるLEDチップ10、反射板3の表面の金属メッキ部9、電極端子、およびLEDチップ10と電極端子とを接続しているワイヤボンド11の劣化をより効率よく防ぐことができる。
Thus, in the
接着樹脂13としては、たとえば変性シリコーン樹脂またはジメチルシリコーン樹脂を用いることができるが、ガス封止性に優れたエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。接着樹脂13は封止領域の外に設けられているため、LEDチップ10からの放射エネルギーを直接受けず、発熱源であるLEDチップ10からの距離が離れている。そのため、接着樹脂13に耐熱性または放射エネルギー耐性は要求されず、より雰囲気ガスを遮断できるガス封止性に優れた樹脂を用いることができる。
As the
接着樹脂13の形成方法は、特に限定されないが、発光素子1の上に接着樹脂13をコートする方法が好ましく、たとえばディスペンスが挙げられる。ただし、接着樹脂13をコートするとき、透光性ガラス基板4の上面(封止領域と接していない面)に接着樹脂13がコートされないようにディスペンス時の塗布量を管理する必要があり、反射板3の構造のバラつきに応じて塗布量を制御する。
Although the formation method of the
〔3.本発明に係る発光素子の第3の実施形態〕
次に、本発明に係る発光素子の第3の実施形態について説明する。なお、本実施形態では第1の実施形態と同じ部材には同一の番号を付している。
[3. Third Embodiment of Light Emitting Element According to the Present Invention]
Next, a third embodiment of the light emitting device according to the present invention will be described. In the present embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図4は、本発明の第3の実施形態に係る発光素子の概略構成を示す断面図である。本実施形態の発光素子1は、接着樹脂14が設けられている点が第1の実施形態と異なるだけで、その他は第1の実施形態に示す発光素子1と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light emitting device according to the third embodiment of the present invention. The
図4に示すように、本実施形態の発光素子1は反射板3と透光性ガラス基板4とに接触する領域であって、且つ反射板3を介して封止領域とは反対側の領域、すなわち反射板3の外周側に沿って接着樹脂14が設けられている。さらに、透光性ガラス基板4の封止領域に接していない面にも接着樹脂14が設けられている。
As shown in FIG. 4, the light-emitting
このように、本実施形態の発光素子1においても、第2の実施形態と同様に反射板3と透光性ガラス基板4との接触領域を外側から封止している。これにより、反射板3によって囲まれた封止領域は透光性ガラス基板4および接着樹脂14によって二重に雰囲気ガスが遮断される。さらに、透光性ガラス基板4の封止領域に接していない側の面にも接着樹脂14を設けることにより、雰囲気ガスの遮断性を増している。よって、封止領域内にあるLEDチップ10、反射板3の表面の金属メッキ部9、電極端子、およびLEDチップ10と電極端子とを接続しているワイヤボンド11の劣化をより効率よく防ぐことができる。
Thus, also in the
接着樹脂14は、たとえば変性シリコーン樹脂またはジメチルシリコーン樹脂を用いることができるが、ガス封止性に優れたエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。接着樹脂14は封止領域の外に設けられているため、LEDチップ10からの放射エネルギーを直接受けず、発熱源であるLEDチップ10からの距離が離れている。そのため、接着樹脂14に耐熱性または放射エネルギー耐性は要求されず、より雰囲気ガスを遮断できるガス封止性に優れた樹脂を用いることができる。
For example, a modified silicone resin or a dimethyl silicone resin can be used as the
接着樹脂14の形成方法は、特に限定されないが、発光素子1の上に接着樹脂14をコートする方法がより好ましく、たとえばディスペンスまたはディピングが挙げられる。本実施形態では、接着樹脂14をコートするとき、透光性ガラス基板4の上面(封止領域と接していない面)に接着樹脂13がコートされないようにディスペンス時の塗布量を管理する必要はない。また、ディピングを用いて接着樹脂14をコートすれば、生産性が向上するためにより好ましい。
A method for forming the
本発明は、本発明に係る発光素子を備えた照明装置としてもよい。これにより、発光効率が高く、長期の信頼性に優れた照明装置を提供することができる。 The present invention may be an illumination device including the light emitting element according to the present invention. Accordingly, it is possible to provide a lighting device that has high luminous efficiency and excellent long-term reliability.
また、上述した各実施形態では、図1〜4に示すように一つの発光素子1につきLEDチップを一つ搭載した例を示したが、本発明はこれに限定されず、一つの発光素子につきLEDチップを二つ以上搭載することもできる。この場合、アノード電極6a、カソード電極6bおよび絶縁部8a,8bは複数存在することもある。
Moreover, in each embodiment mentioned above, as shown in FIGS. 1-4, although the example which mounted one LED chip per one
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、液晶表示装置または表示パネル等のバックライト光源、および屋内用照明等または屋外用照明灯などの照明装置の光源等に利用することができる。 The present invention can be used for backlight light sources such as liquid crystal display devices or display panels, and light sources for illumination devices such as indoor lighting or outdoor lighting.
1 発光素子
2 基板
3 反射板(反射部材)
4 透光性ガラス基板(透光性基板)
5 透光性封止樹脂(透光性封止体)
6a アノード電極
6b カソード電極
7 金属ベース部
8a,8b 絶縁部
9 金属メッキ部
10 LEDチップ
DESCRIPTION OF
4 Translucent glass substrate (translucent substrate)
5 Translucent sealing resin (translucent sealing body)
Claims (10)
上記基板と対向する透光性基板と、
上記基板および上記透光性基板の間に、上記LEDチップおよび上記電極端子が形成された領域を取り囲むように設けられ、表面が金属によって被覆された反射部材とを備え、
上記基板、上記反射部材および上記透光性基板によって囲まれた封止領域に、透光性封止体が充填されていることを特徴とする発光素子。 A substrate provided with LED chips and electrode terminals;
A translucent substrate facing the substrate;
A reflection member provided between the substrate and the translucent substrate so as to surround a region where the LED chip and the electrode terminal are formed, and having a surface covered with a metal;
A light-emitting element, wherein a sealing region surrounded by the substrate, the reflection member, and the light-transmitting substrate is filled with a light-transmitting sealing body.
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