JP2008047712A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続された第1及び第2の金属部材と、少なくともこれら第1及び第2の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、前記第1の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第2の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記第2の金属部材に対向する側において第2の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となっている発光装置。
【選択図】 図1
Description
しかし、特許文献1では、リード、鍔部等の形状及び位置が、パッケージ等発光装置の他の構成部材に与える影響について、言及されていない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、保護素子を発光素子に併用することにより、より耐圧強度を確保しながら、クラックや構成部材同士の密着性の低下やワイヤの断線を防止して、その特性を向上させ、信頼性の高い発光装置を提供することを目的とする。
前記第1の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第2の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記凹部の外周から一定幅で形成された領域と、前記第2の金属部材に対向する側において第2の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となる領域とを有することを特徴とする。
さらに、第2の金属部材は、第1の金属部材に対向する領域の一部において、該第1の金属部材に向かって徐々に幅広となり、前記第2の金属部材が、平面視において線対称に形成されており、前記幅広領域に保護素子が載置されていることが好ましい。
前記第1の金属部材は、前記第2の金属部材に対向し、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、
該第2の金属部材は、前記第1の金属部材に対向する領域の一部において、該第1の金属部材に向かって幅広となり、前記幅広領域に保護素子が載置されていることを特徴とする。
上述したこれら発光装置においては、少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれていることが好ましく、透光性被覆材は、蛍光物質を含むことが好ましい。また、発光素子の光射出方向にさらにレンズを備えることが好ましい。
また、これら上述した発光装置においては、少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれていることが好ましく、透光性被覆材は、蛍光物質を含むことが好ましい。また、発光素子の光射出方向にさらにレンズを備えることが好ましい。
従って、発光装置自体の特性を向上させることができ、長寿命化を図ることが可能となる。
(発光素子)
発光素子は、半導体発光素子であればよく、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。例えば、基板上に、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。基板としては、C面、A面、R面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板、また炭化珪素(6H、4H、3C)、シリコン、ZnS、ZnO、GaAs、ダイヤモンド;ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板、窒化物半導体基板(GaN、AlN等)等が挙げられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合、PN接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Si、Ge等のドナー不純物及び/又はZn、Mg等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のInGaNのIn含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
本発明の発光装置では、発光素子は1つのみ搭載されていてもよいが、2つ以上搭載されていてもよい。
金属部材は、通常、発光素子及び保護素子等と電気的に接続され、一般にリード電極としての機能、ならびに/又は発光素子及び保護素子等とを載置する機能を果たす。金属部材は、通常、その一部がパッケージ内に埋設されているため、パッケージ内で、発光素子等の載置台及び/又はリード電極として機能する部分を内部端子、パッケージ外にまで延設され、外部端子との電気的な接続をとる機能を有する部分を外部端子ともいう。従って、これらの機能を果たすことができるものであれば、その材料は特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、200W/(m・K)程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの表面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等が挙げられる。金属部材の表面は反射率を向上させるために平滑であることが好ましい。金属部材は、通常、均一な膜厚で形成されているが、部分的に厚膜又は薄膜であってもよい。
パッケージは、上述した金属部材の一部を埋め込み、好ましくは一体的に又は塊状に封止し、発光素子、保護素子及び金属部材に対して、絶縁性を確保することができるものであれば、どのような材料によって形成されていてもよい。例えば、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。なかでも、透光性の樹脂であることが好ましい。これらの材料には、着色剤として、種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。例えば、Cr2O3、MnO2、Fe2O3、カーボンブラック等が挙げられる。なお、透光性とは、発光素子から出射された光を70%程度以上、80%程度以上、90%程度以上、95%程度以上透過させる性質を意味する。
本発明の発光装置は、通常、まず、第1の金属部材に発光素子及び保護素子を搭載した後、第1及び第2の金属部材を、パッケージ部材が充填された樹脂製のキャスティングケースに挿入し、硬化させることにより、それ自体を一体的に形成することができる。
透光性被覆材は、発光素子が第1の金属部材の凹部に載置され、上述したように、ワイヤ等によって発光素子又は保護素子と第1及び第2金属部材との電気的な接続を得た後、第1の金属部材の凹部内に任意に埋め込まれるものである。透光性被覆材は、外力、水分等から発光素子を保護することができるとともに、ワイヤを保護することもできる。また、第1の金属部材の凹部内に透光性被覆材が埋め込まれることにより、パッケージの光及び熱による劣化を防止することができるとともに、透光性被覆部材を利用することにより、高輝度かつ種々の色調の光の取り出しを実現することができる。透光性被覆材は、外力、水分等から発光素子を保護することができるとともに、ワイヤを保護することもできる。透光性被覆材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂またはこれらの組み合わせ等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。透光性被覆材は、パッケージ材料と同一のものでもよいが、異なる材料、異なる組成等であることが好ましい。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆材内に水分が含まれてしまった場合においても、100℃で14時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気爆発、発光素子と上述したパッケージ材料との剥がれを防止することができる。また、透光性被覆材は、発光素子等から生じた熱の影響を受けた場合のパッケージ材料と透光性被覆材との密着性等を考慮して、これらの熱膨張係数の差が小さくなるものを選択することが好ましい。
保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。例えば、発光素子に印加される逆方向の電圧を短絡したり、発光素子の動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧を短絡したりさせることができる素子、つまり、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。具体的には、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等が利用できる。
本発明の発光装置は、パッケージ内の一部として又はパッケージ表面に付属するように、例えば、発光素子の光の出射部(例えば、発光素子の上方のパッケージ部分)に、プラスチック又は硝子からなるレンズ等が備えられていてもよい。また、発光素子からの光の取り出しを効率的に行うために、反射部材、反射防止部材、光拡散部材等、種々の部品が備えられていてもよい。
実施例1
この実施例の発光装置10は、図1に示したように、ランプタイプの発光装置であって、発光素子11と、保護素子12と、第1の金属部材13及び第2の金属部材14の一部とが、エポキシ樹脂からなるパッケージ15に一体的に封止されて構成されている。
発光素子11のダイボンデイングは、例えば、銀ペースト又はエポキシ樹脂を用いて行われている。また、直径30μmの金線からなるワイヤによって、発光素子11に形成された電極(図示せず)と第1の金属部材13との接続が行われている。
パッケージ内で屈曲して、その端部が、パッケージ15の一面から突出し、外部端子として機能するように構成されている。これら第1及び第2の金属部材13、14は、例えば、0.4mm厚の銀メッキ銅板をプレスを用いた打ち抜き加工により形成されている。
また、第2の金属部材14は、第1の金属部材13の対称中心線の延長線に対して、平面視で、線対称に形成されている。
さらに、第1の金属部材13の凹部13aから鍔部13b及び幅広領域13cの一部にわたって、蛍光物質(例えば、YAG:Ce)及び拡散剤(例えば、酸化チタン)を含有するシリコーン樹脂による透光性被覆材がポッティングにより埋め込まれている。
また、パッケージ15上面の中央部であって、凹部13aの上方に、発光素子11からの光を集光するためのレンズ18が設けられている。
加えて、第1の金属部材の鍔部が、徐々に幅広となる領域を有していることにより、凹部内の発光素子上から鍔部にわたって、例えば、ポッティングにより透光性被覆材を被覆する際に、透光性被覆材の表面張力が適切に働き、透光性被覆材が第1の金属部材上から流れ出す現象を回避し、所望の部位を適切に被覆することができる。
さらに、第2の金属部材に近接している鍔部を、保護素子の載置またはワイヤボンディングに利用することで、ワイヤ長を短くすることができるため、ワイヤの断線を防止することができる。
従って、発光装置自体の特性を向上させることができ、信頼性の高い状態で、長寿命化を図ることが可能となる。
この実施例の発光装置は、図3に示したように、第2の金属部材24の第1の金属部材13に対向する領域の一部に、なだらかに幅広となる領域24cが形成されており(この場合の変化は、幅広部の外周1mmあたり0.25mm程度の幅の増大である)、その幅広領域24cの上に保護素子12が載置されている以外、実質的に実施例1の発光装置と同様の構成である。
この実施例の発光装置は、図4(a)に示したように、第2の金属部材34の第1の金属部材13に対向する領域の一部に、第1の金属部材13方向に向かって突出した幅広領域34cが形成されており(この場合の変化は、幅広部の外周1mmあたり0.5mm程度の幅の増大である)、その幅広領域14cの上に保護素子12が載置されている以外、実質的に実施例1の発光装置と同様の構成である。
この発光装置においても、実施例2と同様の効果を有することができる。
この実施例の発光装置は、図4(b)に示したように、第2の金属部材44の第1の金属部材13に対向する領域の一部に、徐々に幅広となる領域44cが形成されており(この場合の変化は、幅広部の外周1mmあたり0.29mm程度の幅の増大である)、その幅広領域44cの上に保護素子12が載置されている。また、第1の金属部材13は、略円形の凹部13a、それを取り囲み、幅広領域を有さない鍔部13bが形成されている以外、ほぼ実施例1の発光装置と同様の構成である。
この発光装置においても、実施例2と同様の効果を有することができる。
11 発光素子、
12 保護素子
13 第1の金属部材
13a 凹部
13b 鍔部
13c 幅広領域
14、24、34、44 第2の金属部材
14c、24c、34c、44c 幅広領域
15 パッケージ
16 ワイヤ
17 透光性被覆材
18 レンズ
Claims (12)
- 発光素子と、保護素子と、これら発光素子及び保護素子と電気的に接続された第1及び第2の金属部材と、少なくともこれら第1及び第2の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第1の金属部材は、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、これら凹部及び鍔部は、前記第2の金属部材に対向するとともに、前記鍔部は、前記凹部の外周から一定幅で形成された領域と、前記第2の金属部材に対向する側において第2の金属部材に近づくにつれて徐々に幅広となる領域とを有することを特徴とする発光装置。 - 第1の金属部材の鍔部に保護素子が載置されてなる請求項1に記載の発光装置。
- 第1の金属部材の鍔部の幅広領域に保護素子が載置されてなる請求項2に記載の発光装置。
- 第1の金属部材の凹部及び鍔部が、平面視において線対称に形成されてなる請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 第2の金属部材は、第1の金属部材に対向する領域の一部において、該第1の金属部材に向かって徐々に幅広となり、前記第2の金属部材が、平面視において線対称に形成されてなる請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光装置。
- 第2の金属部材の幅広領域に保護素子が載置されてなる請求項1に記載の発光装置。
- 第1の金属部材の平面視における対称中心線の延長線上に第2の金属部材の平面視における対称中心線が配置されて構成される請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光装置。
- 発光素子と、該発光素子及び保護素子と電気的に接続された第1及び第2の金属部材と、少なくともこれら第1及び第2の金属部材の一部を埋め込むパッケージとから構成された発光装置であって、
前記第1の金属部材は、前記第2の金属部材に対向し、前記発光素子を載置する凹部と、該凹部を取り囲む鍔部とを有し、
該第2の金属部材は、前記第1の金属部材に対向する領域の一部において、該第1の金属部材に向かって幅広領域を有し、前記幅広領域に保護素子が載置されてなることを特徴とする発光装置。 - 第2の金属部材における幅広領域は、徐々に幅広となる領域である請求項8に1つに記載の発光装置。
- 少なくとも該凹部内に透光性被覆材が埋め込まれてなる請求項1〜9のいずれか1つに記載の発光装置。
- 透光性被覆材は、蛍光物質を含む請求項1〜10のいずれか1つに記載の発光装置。
- 発光素子の光射出方向にさらにレンズを備える請求項1〜11のいずれか1つに記載の発光装置。
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