JP2006080165A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放熱基部3上に無機材料として低融点ガラスからなる封止部を設け、給電部7を放熱基部3に対して絶縁するとともにLED素子2を封止するようにしたので、LED素子2およびワイヤ8を熱によって損傷することがなく、光劣化に対する耐久性と防湿性を付与でき、LED素子2の発光に伴って生じる熱を速やかに外部放散させることができる。
【選択図】 図1
Description
(発光装置1の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図であり、図2は、図1のA−A部における切断図である。この発光装置1は、発光部として発光に基づいて光を放射するLED素子2と、発光装置1の底部に放熱面が露出するように設けられてLED素子2を素子搭載部31に搭載する放熱基部3と、放熱基部3の凸状部30に嵌合するように設けられて光透過性の透明なガラス材料からなる下封止部4と、下封止部4の上部に熱圧着に基づいて一体化されてLED素子2から放射される光を光学形状面50から外部放射させる光透過性の透明なガラス材料からなる上封止部5と、LED素子2の近傍における下封止部4と上封止部5との間に形成される空間をシリコン樹脂で封止してなり、LED素子2へ付加される応力を緩衝する緩衝部6と、下封止部4と上封止部5との間に介在してLED素子2に電力を供給する薄膜状の給電部7と、給電部7とLED素子2の電極との間を電気的に接続するAuからなるワイヤ8とを有する。
LED素子2は、下地基板としてのサファイア基板上にIII族窒化物系化合物半導体層を結晶成長させることによって形成したGaN系LED素子であり、熱膨張率は4.5〜6×10-6/℃である。このLED素子2は、放熱基部3の素子搭載部31に図示しない接着剤によって固定されており、発光層から放射される光の発光波長は460nmである。
以下に、第1の実施の形態の発光装置1の製造方法について説明する。
以下に、第1の実施の形態の動作について説明する。
第1の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
(発光装置1の構成)
図6は、第2の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図である。この発光装置1は、第1の実施の形態で説明した発光装置1の下封止部4に設けられる凹部40に代えて溝44を有する波状凸部43を設けた構成において第1の実施の形態と相違している。以下の説明では、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分に共通の引用数字を付して説明する。
第2の実施の形態によると、加熱プレスによって給電部7の圧着と同時に下封止部4に波状凸部43を形成することにより、下封止部4に予め溝加工を施さなくてもシリコン樹脂の拡散防止構造を給電部7の熱圧着時に形成することが可能になり、第1の実施の形態の好ましい効果に加えて製造工程の簡略化が可能になる。
(発光装置1の構成)
図7は、第3の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図である。この発光装置1は、第1の実施の形態で説明した発光装置1の上封止部5に三角断面形状の溝52を有しており、更に、LED素子2がAlNからなるサブマウント20を介してフリップチップ実装されることにより発光部を構成している点において第1の実施の形態と相違している。
第3の実施の形態によると、上封止部5に三角断面形状の溝52を形成したので、第1の実施の形態の好ましい効果に加えてシリコン樹脂の拡散防止性をより向上させることができる。また、溝52に入射する光を全反射させて光学形状面50に至らせることから、外部放射効率の向上に有効である。
(発光装置1の構成)
図8は、第4の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図である。この発光装置1は、第1の実施の形態で説明した発光装置1の素子搭載部31にラージサイズのLED素子2をフリップチップ実装しており、フリップチップ実装に伴って素子搭載部31を含む凸状部30の上面全体にSiO2からなる絶縁層33を設けている構成において、第1の実施の形態と相違している。給電部7は、放熱基部3と下封止部4との熱圧着時に素子搭載部31に及ぶように配置されて圧着されている。なお、絶縁層33はSiO2に限定されず、耐熱性絶縁フィルム、シート、Alベースとアルマイトの組み合わせ等であっても良い。
第4の実施の形態によると、絶縁層33を設けられた素子搭載部31に給電部7を設け、ラージサイズのLED素子2をフリップチップ実装しているので、第1の実施の形態の好ましい効果に加えてワイヤボンディングが不要になり、製造工程の簡素化およびコストダウンを実現できる。
(LED素子2の構成)
図9は、第5の実施の形態に係るLED素子の構成を示す部分断面図である。このLED素子2は、GaN系半導体層200と、このGaN系半導体層200の光取り出し側に屈折率n=1.8の低融点ガラスからなるガラス層201を一体化して構成されており、Auバンプ13を介して給電部7にフリップチップ実装されている。また、GaN系半導体層200とガラス層201との界面にGaN系半導体層200からの光取り出し形状として凹凸形状面200Aが設けられている。その他、発光装置1の構成については第4の実施の形態と同一である。
第5の実施の形態によると、サファイア基板をリフトオフして露出したGaN系半導体層200に凹凸形状面200Aを設け、ガラス層201を一体化したので、GaN系半導体層200から外部放射されない層内閉込光を効率良く取り出すことが可能になり、そのことによって外部放射効率を向上させることができる。
(発光装置1の構成)
図10は、第6の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図である。この発光装置1は、第1の実施の形態で説明した発光装置1の素子搭載部31にサブマウント20を介して複数のLED素子2(2R、2G、2B)をフリップチップ実装した構成において第1の実施の形態と相違している。
第6の実施の形態によると、サブマウント20を介して複数のLED素子2を実装するようにしたので、光量の大なる発光装置1とすることができる。また、放熱基部3を介して発光に伴う熱を放散させることができ、複数のLED素子2を有していても大出力化に余裕を持って対応することができる。
(発光装置1の構成)
図11は、第7の実施の形態に係る発光装置の構成を示す縦断面図である。この発光装置1は、第1の実施の形態で説明した発光装置1の素子搭載部31にサブマウント20を介してLED素子2をフリップチップ実装しており、サブマウント20に形成される外部接続端子部と給電部7とが電気的に接続された構成において第1の実施の形態と相違している。なお、サブマウント20についての構成は第3の実施の形態で説明したものと同様である。
第7の実施の形態によると、LED素子2を搭載された放熱基部3に対して下封止部4と給電部7との一体化を行うことにより、LED素子2と給電部7との電気的接続も同時に行うことができるので、製造工程の簡素化およびコストダウンを実現できる。
(LED素子2およびサブマウント20の構成)
図12(a)および(b)は、第8の実施の形態に係る発光装置のLED素子およびサブマウントの実装を示す説明図であり、(a)は、LED素子を搭載したサブマウントの平面図、(b)は、(a)のLED素子およびサブマウントの実装状態を示す部分断面図である。この発光装置1では、平坦状に形成された放熱基部3の上部に複数のLED素子2を有するサブマウント20が搭載されている。
第8の実施の形態によると、サブマウント20を放熱基部3の上部に固定する際に給電部7に対する電気的接続も同時に行うことができ、より製造工程の簡略化を図ることができる。
(発光装置1の構成)
図13(a)および(b)は、第9の実施の形態に係る発光装置を示し、(a)は、縦断面図、(b)は、(a)のB−B部における切断図である。この発光装置1は、図3(a)に示すように第1の実施の形態から第8の実施の形態で給電部7として用いた薄膜状のCuに代えて、銅合金からなるリード状の給電部7を用いた構成と、上封止部5の圧着部51を省いた構成と、上封止部5に第3の実施の形態で説明した溝52を設けた構成において第1の実施の形態と相違している。
第9の実施の形態によると、銅合金からなるリードで給電部7を形成し、下封止部4の段部41に収容するようにしたので、製造時に素子搭載部31に対する位置決め精度が向上する。また、薄膜状のCuを用いる給電部7で行っていた下封止部4に対する熱圧着が不要となることにより、下封止部4と上封止部5との熱圧着を容易に行うことができる。
Claims (10)
- 発光素子を備える発光部と、
前記発光部を搭載するとともに前記発光部の発光に基づいて生じる熱を放熱する外部露出された放熱基部と、
前記発光部に電力を供給する給電部と、
前記放熱基部に対して前記給電部を絶縁するとともに前記放熱基部と一体化されるガラス材料からなる封止部とを有することを特徴とする発光装置。 - 前記封止部は、前記放熱基部と前記給電部とを絶縁するガラス材料からなる第1の封止部と、
前記第1の封止部との間に前記給電部を一体化されるとともに前記発光部から発せられる光を外部放射させる光透過性を有するガラス材料からなる第2の封止部と、
前記発光部およびその周囲を保護する応力緩衝部とを有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記発光部は、サブマウント上に搭載された発光素子であ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。
- 前記給電部は、導電性薄膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記封止部は、前記応力緩衝部から前記第1および前記第2の封止部の界面に流出した緩衝材の拡散を抑止する抑止部を有することを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記第1の封止部は、予め成形された前記ガラス材料を用いることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記放熱基部、前記給電部、および前記封止部は、略同等の熱膨張率を有して構成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記給電部は、軟金属からなることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記放熱基部は、熱伝導率が100W/(m・k)以上の材料からなることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記放熱基部は、銅合金からなることを特徴とする請求項9項に記載の発光装置。
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