JP2019117850A - Light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same.
従来より、照明や自動車のヘッドライト用等に、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）が使用されている（例えば特許文献１、２）。 2. Description of the Related Art Conventionally, light emitting diodes (LEDs) have been used for lighting and headlights of automobiles (for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献１に開示される発光装置の断面図を図８に示す。この図に示す発光装置１０００は、キャビティ１１８を有するベースケーシング１１２と、キャビティ１１８内に配置された半導体チップ１２０と、この半導体チップ１２０と外部電気端子１１４とを電気的に接続するワイヤ１２２と、キャビティ１１８内の半導体チップ１２０とキャビティ側壁との間に充填される充填物質１２８と、半導体チップ１２０をカプセル化するカプセル化物質１３２とを備えている。このようなカプセル化物質１３２には、エポキシド樹脂等が使用されている。 A cross-sectional view of the light emitting device disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. The light emitting device 1000 shown in this figure includes a base casing 112 having a cavity 118, a semiconductor chip 120 disposed in the cavity 118, and a wire 122 for electrically connecting the semiconductor chip 120 to an external electrical terminal 114. A filling material 128 filled between the semiconductor chip 120 and the cavity sidewall in the cavity 118 and an encapsulating material 132 for encapsulating the semiconductor chip 120 are provided. An epoxide resin or the like is used as such an encapsulating substance 132.
このように、カプセル化物質１３２で封止された発光装置１０００において、カプセル化物質１３２を構成する樹脂の熱膨張に起因するワイヤ１２２の断線が問題となっている。例えばカプセル化物質１３２にシリコーン樹脂を用いる場合、線膨張係数が大きく、高温になると膨張する。この結果、ワイヤ１２２を押し上げて断線するおそれがあり、改善の余地があった。 As described above, in the light emitting device 1000 sealed with the encapsulating material 132, the disconnection of the wire 122 caused by the thermal expansion of the resin constituting the encapsulating material 132 is a problem. For example, in the case of using a silicone resin as the encapsulating material 132, the linear expansion coefficient is large, and it expands when the temperature is high. As a result, the wire 122 may be pushed up and disconnected, and there is room for improvement.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、ワイヤの断線を抑制した発光装置及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a background, and one object of the present invention is to provide a light emitting device in which wire breakage is suppressed and a method of manufacturing the same.
本発明の一形態によれば、基体と、前記基体上に離間して配置されたサブマウント及び回路基板と、前記サブマウント上に配置された発光素子と、前記回路基板に形成された、前記発光素子と接続するための複数の配線部と、前記発光素子を、いずれかの前記配線部と接続するためのワイヤと、前記ワイヤと前記配線部との接続部分を覆うように形成され、側面を表出させた樹脂製の枠体と、前記ワイヤの下方で、前記サブマウントと前記回路基板の間に形成された溝部に配置された溝用樹脂部と、前記枠体で囲まれた領域に配置された封止樹脂部と、を備え、前記枠体と、前記溝用樹脂部とは連続するように形成されており、前記枠体と前記溝用樹脂部とを構成する樹脂材の線膨張係数を、前記封止樹脂部を構成する樹脂材の線膨張係数よりも大きくすることができる。 According to one aspect of the present invention, there is provided a base, a submount and a circuit board spaced apart on the base, a light emitting element disposed on the submount, and the circuit board. A plurality of wiring portions for connecting to the light emitting element, a wire for connecting the light emitting element to any of the wiring portions, and a connection portion between the wire and the wiring portion are formed to cover A resinous frame which is exposed, a groove resin portion disposed under the wire and in a groove formed between the submount and the circuit board, and a region surrounded by the frame A sealing resin portion disposed in the frame, and the frame and the groove resin portion are formed to be continuous, and the resin material constituting the frame and the groove resin portion The linear expansion coefficient is equal to the linear expansion coefficient of the resin material constituting the sealing resin portion. It can also be increased.
また他の形態によれば、内部に凹部を形成し、側面を表出させた樹脂製の枠体と、前記凹部内に配置されたサブマウントと、前記サブマウント上に実装された発光素子と、前記発光素子を被覆する封止樹脂部と、各発光素子を、回路基板と接続するためのワイヤと、を備える発光装置の製造方法であって、前記回路基板の間に、前記発光素子を前記サブマウント上に、溝部を隔てて配置する工程と、前記回路基板と発光素子を、前記ワイヤでワイヤボンディングにより接続する工程と、前記回路基板の上面に、前記枠体を形成する工程と、前記溝部に溝用樹脂を充填して、前記枠体と連続するように前記溝用樹脂部を形成する工程とを含み、前記枠体と前記溝用樹脂部を構成する樹脂材の線膨張係数を、前記封止樹脂部を構成する樹脂材の線膨張係数よりも大きくすることができる。 According to another aspect, a resin frame having a recess formed inside and having a side surface exposed, a submount disposed in the recess, and a light emitting element mounted on the submount A method of manufacturing a light emitting device, comprising: a sealing resin portion covering the light emitting element; and a wire for connecting each light emitting element to a circuit board, wherein the light emitting element is interposed between the circuit boards. Forming a frame on the upper surface of the circuit board, forming the frame on the upper surface of the circuit board, connecting the circuit board and the light emitting element by wire bonding with the wire. Filling the groove portion with a groove resin, and forming the groove resin portion so as to be continuous with the frame, and the linear expansion coefficient of the resin material constituting the frame and the groove resin portion A line of resin material constituting the sealing resin portion It can be greater than the expansion coefficient.
本発明に係る実施形態は、ワイヤの断線を抑制した発光装置及びその製造方法を提供することが可能となる。 Embodiments according to the present invention can provide a light emitting device in which wire breakage is suppressed and a method of manufacturing the same.
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する発光装置及びその製造方法は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the light emitting device and the manufacturing method thereof to be described below are for embodying the technical concept of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless specific description is given. The contents described in one embodiment and example are also applicable to the other embodiment and examples. Note that the sizes and positional relationships of members shown in each drawing may be exaggerated in order to clarify the explanation.
なお以下、図中に示す「ｘ」方向を「横」方向、「ｙ」方向を「縦」方向、「ｚ」方向を「上下」方向又は「厚さ」方向と呼ぶことがある。なお、以下に示す実施の形態及び実施例の発光装置は、上面視において、横方向が長手方向となるものであるが、この限りではない。
［実施形態１］
Hereinafter, the “x” direction shown in the drawings may be referred to as “horizontal” direction, the “y” direction as “longitudinal” direction, and the “z” direction as “upper and lower” direction or “thickness” direction. In the light emitting devices of the embodiments and examples described below, the horizontal direction is the longitudinal direction in top view, but this is not a limitation.
Embodiment 1
本発明の実施形態１に係る発光装置を図１〜図３に示す。これらの図において、図１は本発明の実施形態１に係る発光装置１００を示す斜視図、図２は図１の発光装置１００の分解斜視図、図３は図１の発光装置１００のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図を、それぞれ示している。 The light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention is shown in FIGS. 1 to 3. In these figures, FIG. 1 is a perspective view showing a light emitting device 100 according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the light emitting device 100 of FIG. 1, and FIG. The cross section in the III line is shown, respectively.
発光装置１００は、図１及び図２に示すように、筐体側凹部３を備える筐体２と、この筐体２の筐体側凹部３に嵌合される基体４と、この基体４上に設けられたサブマウント５と、このサブマウント５上に設けられた発光素子６と、この発光素子６からワイヤ１（図３参照）を介して接続されサブマウント５の周囲で基体４上に設置された回路基板７を備える。そして、発光装置１００は、一例として、回路基板７に形成された開口部７ａの周縁に枠体９が設けられ、その枠体９の内側に形成された凹部を、封止樹脂部８（図３参照）で封止している。
（筐体２）
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device 100 is provided on a casing 2 having a casing side recess 3, a base 4 fitted in the casing side recess 3 of the casing 2, and the base 4. The submount 5 is connected to the light emitting element 6 provided on the submount 5 via the wire 1 (see FIG. 3) from the light emitting element 6 and mounted on the base 4 around the submount 5 The circuit board 7 is provided. In the light emitting device 100, as an example, the frame 9 is provided on the periphery of the opening 7a formed in the circuit board 7, and the recess formed in the inside of the frame 9 is a sealing resin portion 8 (see FIG. Sealed with 3).
(Case 2)
筐体２は、絶縁性部材で構成される。この筐体２は、発光装置１００を搭載する部材から、発光素子６及び回路基板７までの沿面距離を確保すると共に、装置のケースの役割をするものである。この筐体２としては、絶縁耐圧性が確保でき、熱伝導率が絶縁物質のなかでも比較的高い材料が必要であり、さらには、耐熱性が高く熱膨張率の低い材料が好ましい。好適にはセラミックスを使用することが望ましい。筐体２を構成する材料として、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などが挙げられる。 The housing 2 is made of an insulating member. The housing 2 secures a creeping distance from the member for mounting the light emitting device 100 to the light emitting element 6 and the circuit board 7 and also serves as a case of the device. As the housing 2, a material that can ensure insulation withstand voltage and has a relatively high thermal conductivity among insulating materials is required, and further, a material having high heat resistance and a low coefficient of thermal expansion is preferable. Preferably, ceramics are used. As a material which comprises the housing | casing 2, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide etc. are mentioned, for example.
筐体２は、図１〜図３に示すように、平面視において一方向に延長した六角形状としている。また六角形状の中央に、筐体側凹部３を形成している。筐体側凹部３は、側壁３ａと底壁３ｂで囲まれた直方体状に形成される。また筐体側凹部３は、基体４を収納して接合するとき、基体４の底面が筐体側凹部３の底壁３ｂの表面に当接するように形成されている。さらに筐体側凹部３の側壁３ａは、基体４の上面までの範囲で形成されており、ここでは、側壁３ａの上面が基体４の上面と同一平面になるように形成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the housing 2 has a hexagonal shape extending in one direction in plan view. Moreover, the housing side recessed part 3 is formed in the center of hexagonal shape. The housing-side concave portion 3 is formed in a rectangular shape surrounded by the side wall 3 a and the bottom wall 3 b. The housing-side recess 3 is formed such that the bottom surface of the base 4 abuts on the surface of the bottom wall 3 b of the housing-side recess 3 when the base 4 is housed and joined. Furthermore, the side wall 3 a of the housing side recess 3 is formed in the range up to the upper surface of the base 4, and here, the upper surface of the side wall 3 a is formed to be flush with the upper surface of the base 4.
また筐体側凹部３の長手方向において、筐体２の頂部をそれぞれＵ字状に窪ませ、さらに取付部２ｂを形成している。取付部２ｂは取付溝や取付穴等として、発光装置１００を照明器具等の所定位置に固定ボルトＢｔ等で固定できるようにしている。 Further, in the longitudinal direction of the housing-side concave portion 3, the top of the housing 2 is recessed in a U-shape, and the mounting portion 2b is further formed. The mounting portion 2 b is a mounting groove, a mounting hole or the like so that the light emitting device 100 can be fixed to a predetermined position of a lighting fixture or the like by a fixing bolt Bt or the like.
筐体側凹部３は、基体４を嵌合するためのものである。この筐体側凹部３は、底壁３ｂの厚みとして、例えば、照明器具として屋外灯具で使う際に要求されるＡＣ５ｋＶ程度の絶縁耐圧性が確保でき、かつ熱伝導をできるだけ妨げないような厚みにすることが望ましい。底壁３ｂは、アルミナを筐体２として用いた場合は、一例として、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の厚みが望ましい。このとき、筐体２は、板状のアルミナに比べ、箱型ケース状に成形されていることから、底壁３ｂの厚みを薄くしても強度が確保しやすく、割れ、反り、ゆがみ等の発生を抑制することができる。 The housing-side recess 3 is for fitting the base 4. The housing-side concave portion 3 has, for example, a thickness that can ensure insulation withstand voltage of about 5 kV AC required when used as an illumination device as an illumination device, and has a thickness that does not disturb heat conduction as much as the thickness of the bottom wall 3b. Is desirable. When alumina is used as the housing 2, the bottom wall 3 b desirably has a thickness of 0.3 mm or more and 1 mm or less, as an example. At this time, since the case 2 is formed in a box-like case like plate-like alumina, the strength can be easily ensured even if the thickness of the bottom wall 3 b is reduced, such as cracking, warpage, and distortion. Occurrence can be suppressed.
筐体側凹部３は、図３に示すように、底壁３ｂの厚みよりも、側壁３ａの厚みが大きくなるように構成されている。側壁３ａは、厚みをもたせることで、空気中への放熱が効率よく行われる。具体的には、基体４から熱を受け取り、一時的に蓄熱し、側壁内で拡散し、効率的に外側へ熱を放射することができる。また、側壁３ａは、後記する照明器具３０の金属筐体３０ａ側の広い範囲に熱を伝達して拡散放熱の効率を上げると共に、沿面距離を大きく取ることが可能となる。また、底壁３ｂは、側壁３ａより薄くすることで、照明器具等に組み込んだ際に、ヒートシンク等に早く熱を伝達して拡散放熱の効率を上げることができる。
（基体４）
As shown in FIG. 3, the housing-side concave portion 3 is configured such that the thickness of the side wall 3a is larger than the thickness of the bottom wall 3b. By making the side wall 3a thick, heat dissipation to the air is efficiently performed. Specifically, heat can be received from the substrate 4, temporarily stored, diffused in the side wall, and the heat can be efficiently radiated outward. Further, the side wall 3a transmits heat to a wide range on the side of the metal housing 30a of the luminaire 30 to be described later to increase the efficiency of diffusion and heat radiation, and it is possible to take a large creepage distance. Further, by making the bottom wall 3b thinner than the side wall 3a, heat can be rapidly transmitted to a heat sink or the like when incorporated in a lighting apparatus or the like, and the efficiency of diffusion and heat radiation can be increased.
(Substrate 4)
図２及び図３に示すように、基体４は、ここでは、上面と下面とが同一形状となる立体形状に、具体的には直方体形状に形成されている。そして、基体４の側面及び底面は、筐体２の筐体側凹部３に嵌合して筐体側凹部３の側壁３ａの内面及び筐体側凹部３の底壁３ｂにそれぞれ接触するように平坦面に形成されている。基体４は、筐体２の筐体側凹部３の深さと同等かそれ以上の厚みとなるように形成されている。このような構成により、基体４から筐体２へ効率よく放熱される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the base 4 is formed in a three-dimensional shape in which the upper surface and the lower surface have the same shape, specifically, a rectangular parallelepiped shape. The side surface and the bottom surface of the base 4 are fitted in the housing-side recess 3 of the housing 2 to be in contact with the inner surface of the side wall 3 a of the housing-side recess 3 and the bottom wall 3 b of the housing-side recess 3 respectively. It is formed. The base 4 is formed to have a thickness equal to or greater than the depth of the case-side recess 3 of the case 2. With such a configuration, heat is efficiently dissipated from the base 4 to the housing 2.
基体４としては、熱伝導率の高い材料が好ましく、例えばＡｌ、Ｃｕ又はそれらの合金材料などが望ましい。さらに、筐体２やサブマウント５との接合信頼性を考慮すると、熱伝導率が高く、かつ熱膨張率の小さいものが望ましく、例えば、Ｃｕ−Ｍｏ積層材料やＡｌ−Ｃ複合材料、Ａｌ−ＳｉＣ複合材料などを使用することがより好ましい。特に、基体４としてＡｌ−Ｃ複合材料を使用すると、熱伝導率に異方性があるので、熱伝導率の高い方向を厚み方向に用いることにより、底面における熱密度低下を促進することが可能であり、放熱性をさらに高くすることができるために好ましい。 As the substrate 4, a material having high thermal conductivity is preferable, and, for example, Al, Cu or an alloy material thereof is preferable. Further, in view of the bonding reliability with the housing 2 and the submount 5, it is desirable that the thermal conductivity is high and the thermal expansion coefficient is small. For example, a Cu—Mo laminated material, an Al—C composite material, Al— It is more preferable to use a SiC composite material or the like. In particular, when the Al-C composite material is used as the substrate 4, the thermal conductivity has anisotropy, and therefore, the heat density decrease at the bottom can be promoted by using the direction of high thermal conductivity in the thickness direction It is preferable because heat dissipation can be further enhanced.
そして基体４は、複数の発光素子６を集中して実装し、高電力（１０Ｗ以上）を印加した場合においても、基体４の上面から底面への熱拡散移動によって、底面における熱密度を十分に低くすることが可能となる。そのため、基体４の熱伝導特性により、接触している次段の筐体２による熱抵抗が増加する影響を最小限に抑えることが可能となる。従って、発光装置１００として、発光面積が小さいまま高出力化することが可能となるため、配光制御性も高めることができることになる。 Then, even when a plurality of light emitting elements 6 are mounted in a concentrated manner and high power (10 W or more) is applied, the substrate 4 has sufficient heat density on the bottom surface by thermal diffusion movement from the top surface to the bottom surface of the substrate 4 It can be lowered. Therefore, the thermal conductivity of the base 4 makes it possible to minimize the influence of the increase in thermal resistance due to the next stage housing 2 in contact. Therefore, as the light emitting device 100 can be provided with high output while the light emitting area is small, light distribution controllability can also be enhanced.
基体４は、少なくとも熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を用いることが望ましい。さらに、基体４は、上面に実装された発光素子６の熱が底面において均一に拡散可能な厚み、例えば３ｍｍ以上であることが望ましい。 It is desirable for the substrate 4 to use a material having a thermal conductivity of at least 100 W / (m · K). Furthermore, it is desirable that the substrate 4 has a thickness, for example, 3 mm or more, which allows the heat of the light emitting element 6 mounted on the upper surface to be diffused uniformly on the bottom surface.
筐体２と基体４とは、筐体側凹部３の底壁３ｂの表面及び基体４の底面において接合され接触面積が大きいことが望まれる。したがって、接触を確実にするためには、例えば、熱硬化高熱伝導性シリコーン、ＳｎＡｇ（Ｃｕ）ハンダ、ＡｕＳｎ共晶、ＡｌＣｕ共晶などの接合材料を使用することが好ましい。また、接合材料の粘度及び使用量を適時調整することにより、底面のみならず、筐体側凹部３に基体４を嵌合したときに這い上がり効果にて、側面部分まで接合材料による密着を促すことも可能である。また、接合材料が側面部分まで這い上がることで、その領域において、筐体２と基体４とが実質的に当接することになる。 It is desirable that the housing 2 and the base 4 be joined on the surface of the bottom wall 3 b of the housing-side recess 3 and the bottom of the base 4 so that the contact area is large. Therefore, in order to ensure the contact, it is preferable to use a bonding material such as, for example, a thermosetting high thermal conductivity silicone, a SnAg (Cu) solder, an AuSn eutectic, an AlCu eutectic or the like. Further, by adjusting the viscosity and amount of the bonding material appropriately, the adhesion by the bonding material is promoted to the side portion by the creeping effect when the base 4 is fitted not only to the bottom surface but also to the housing side recess 3. Is also possible. In addition, when the bonding material creeps up to the side surface portion, the housing 2 and the base 4 substantially abut in that region.
基体４は、その上面が筐体２の筐体側凹部３の深さと同等かそれ以上の高さとなるため、筐体２との接合時の加圧が容易になるばかりでなく、基体４の上面に実装される発光素子６の光を筐体２で遮ることもなくなるため、光の取り出し効率を高めることができる。また基体４は、その上面にサブマウント５及び回路基板７を、熱結合状態で配置している。
（サブマウント５）
Since the upper surface of the base 4 has a height equal to or greater than the depth of the housing-side concave portion 3 of the housing 2, not only the pressurization at the time of bonding with the housing 2 is facilitated but also the upper surface of the base 4 Since the light of the light emitting element 6 mounted on the light emitting element 6 is not blocked by the housing 2, the light extraction efficiency can be enhanced. In the base 4, the submount 5 and the circuit board 7 are disposed in a thermally coupled state on the upper surface thereof.
(Submount 5)
図１〜図３に示すように、サブマウント５は、基体４の上面に接合され、複数の発光素子６を実装するために用いられる。このサブマウント５は、ここでは、矩形板状に形成され、熱伝導性の高い材料で形成されることが好ましい。サブマウント５は、熱伝導率が高く、熱膨張率が低く、面精度の出しやすい部材が好ましい。例えば、サブマウント５は、シリコン、窒化アルミ、窒化ケイ素、炭化ケイ素などの素材が挙げられる。そして、サブマウント５は、次段の基体４に素早く熱を伝えるために、厚みは十分薄くすることが望ましい。サブマウント５は、例えば、０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度が望ましい。 As shown in FIGS. 1 to 3, the submount 5 is bonded to the upper surface of the base 4 and used to mount a plurality of light emitting elements 6. Here, preferably, the submount 5 is formed in a rectangular plate shape and made of a material having high thermal conductivity. The submount 5 is preferably a member having a high thermal conductivity, a low thermal expansion coefficient, and easy to obtain surface accuracy. For example, the submount 5 may be made of a material such as silicon, aluminum nitride, silicon nitride or silicon carbide. Then, it is desirable that the thickness of the submount 5 be sufficiently thin in order to quickly transfer heat to the next stage substrate 4. The submount 5 is preferably, for example, about 0.2 mm to 1 mm.
サブマウント５は、基体４の上面の平面度が十分でない場合、基体４に接合部材を介して接合されることで、基体４の上面の凹凸をキャンセルすることができる。発光素子実装面については、例えば、白色樹脂などの、光反射膜が設けられていることが望ましい。サブマウント５と、基体４の接合においては、Ａｇペースト、ＳｎＡｇ（Ｃｕ）半田、ＡｎＳｎ共晶、Ａｇ焼結材料などの接合部材が使用される。また、それぞれの接合部材・方式に応じて適時、接合面に鍍金等の表面処理が施されることが好ましい。
（発光素子６）
When the submount 5 is not sufficiently flat on the upper surface of the base 4, the unevenness on the upper surface of the base 4 can be canceled by being bonded to the base 4 via a bonding member. For the light emitting element mounting surface, for example, it is desirable that a light reflecting film such as a white resin be provided. In bonding the submount 5 and the base 4, a bonding member such as Ag paste, SnAg (Cu) solder, AnSn eutectic, Ag sintered material or the like is used. In addition, it is preferable that surface treatment such as plating be applied to the bonding surface as appropriate according to each bonding member and method.
(Light-emitting element 6)
発光素子６としては、発光ダイオードを用いるのが好ましく、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。発光素子６は、ここでは、複数がサブマウント５に縦横に２次元配列で設けられる。マトリックス状に配置された各発光素子６は、ワイヤ１により電気的に配線されて回路基板７に接続されている（図３参照）。この発光素子６は、例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）の発光素子６としては、窒化物系半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることができる。また、発光素子６は、その上面の一側にｐ電極が、他側にｎ電極が設けられた構造の素子であっても、フリップチップ実装される構造の素子であっても、対向電極構造の発光素子であってもよい。発光素子の組成や発光色、サイズ等は上記に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。 It is preferable to use a light emitting diode as the light emitting element 6, and one having an arbitrary wavelength can be selected according to the application. Here, a plurality of light emitting elements 6 are provided on the submount 5 in a vertical and horizontal two-dimensional array. The light emitting elements 6 arranged in a matrix are electrically wired by the wires 1 and connected to the circuit board 7 (see FIG. 3). The light-emitting element 6 is, for example, a nitride-based semiconductor (In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) as the blue (light of wavelength 430 nm to 490 nm) light emitting element 6. Can be used. In addition, the light emitting element 6 has an opposing electrode structure whether it is an element having a p electrode on one side of the upper surface and an n electrode on the other side or an element having a flip chip mounting structure. It may be a light emitting element of The composition, emission color, size, and the like of the light emitting element are not limited to the above, and can be appropriately selected according to the purpose.
回路基板７は、図示しない外部の電源からの給電を発光素子６に行うためのものである。この回路基板７は、中央に矩形状に貫通された開口部７ａが形成されている。この開口部７ａは、サブマウント５の外形よりも一回り大きく形成されている。これにより図３の断面図に示すように、基体４上に、サブマウント５と回路基板７とを離間させて配置する。 The circuit board 7 is for supplying power from an external power source (not shown) to the light emitting element 6. The circuit board 7 is formed with an opening 7a which is penetrated in a rectangular shape at the center. The opening 7 a is formed one size larger than the outer shape of the submount 5. As a result, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the submount 5 and the circuit board 7 are disposed on the base 4 so as to be separated from each other.
複数の発光素子６同士は、中間ワイヤ１’で電気的に接続されている。回路基板７は、各発光素子６の外部に接続されるワイヤ１を複数接続して、ワイヤ１、１’を介して全ての発光素子６に給電できるように配線が形成されている。回路基板７は、基体４上で基体４に接合材を介して当接するように設置されている。回路基板７は、基体４に当接する面が通電しないように構成され、板厚がほぼサブマウント５と同等に形成されている。また、ここで使用される接合材は、サブマウント５を接合する接合部材であってもよく、一般的なものであってもよい。
（波長変換部１０）
The plurality of light emitting elements 6 are electrically connected by the intermediate wire 1 ′. In the circuit board 7, a plurality of wires 1 connected to the outside of each light emitting element 6 are connected, and wirings are formed so that power can be supplied to all the light emitting elements 6 through the wires 1 and 1 ′. The circuit board 7 is disposed on the base 4 so as to abut on the base 4 via a bonding material. The circuit board 7 is configured such that the surface in contact with the base 4 is not energized, and the plate thickness is approximately equal to that of the submount 5. Further, the bonding material used here may be a bonding member for bonding the submount 5 or may be a general one.
(Wavelength converter 10)
図３に示すように、サブマウント５及び発光素子６の上面を、波長変換部１０で層状に被覆している。波長変換部１０は、発光素子６が発する光の波長を、異なる波長の光に変換する部材である。このような波長変換部１０は、蛍光物質が好適に利用できる。発光素子６を波長変換部１０で被覆した状態で、封止樹脂部８に封止されている。この波長変換部１０は、単層とする他、複数層とすることもできる。また波長変換部１０を構成する蛍光物質の種類を、１種とすることもできるし、複数種とすることもできる。蛍光物質としては、用いる発光素子６の出射光の波長、得ようとする光の色などを考慮して、公知のもののいずれをも用いることができる。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4）、βサイアロン蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体としては、青色で励起されて黄色のブロードな発光を示す蛍光体を用いることが望ましい。 As shown in FIG. 3, the top surfaces of the submount 5 and the light emitting element 6 are covered in layers by the wavelength conversion unit 10. The wavelength conversion unit 10 is a member that converts the wavelength of light emitted by the light emitting element 6 into light of a different wavelength. A fluorescent substance can be suitably used for such a wavelength conversion unit 10. In a state where the light emitting element 6 is covered with the wavelength conversion unit 10, the light emitting element 6 is sealed in the sealing resin unit 8. The wavelength conversion unit 10 may be a single layer or a plurality of layers. Moreover, the kind of fluorescent substance which comprises the wavelength conversion part 10 can also be made into one type, and can also be made into multiple types. Any of known fluorescent substances can be used in consideration of the wavelength of the light emitted from the light emitting element 6 used, the color of light to be obtained, and the like. Specifically, cerium-activated yttrium aluminum garnet (YAG), cerium-activated lutetium aluminum garnet (LAG), europium and / or chromium-activated nitrogen-containing calcium aluminosilicate (CaO- Al 2 O 3 —SiO 2 ), europium-activated silicate ((Sr, Ba) 2 SiO 4 ), β-sialon phosphor, KSF-based phosphor (K 2 SiF 6 : Mn), etc. may be mentioned. Thus, a light emitting device for emitting mixed color light (for example, white light) of primary light and secondary light of visible wavelength, and a light emitting device for emitting secondary light of visible wavelength by being excited by primary light of ultraviolet light it can. In particular, as a phosphor that emits white light in combination with a blue light-emitting element, it is desirable to use a phosphor that is excited in blue and exhibits broad yellow light emission.
波長変換部１０は、複数の種類の蛍光体を組み合わせて用いてもよい。例えば、Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Z：Ｅｕ、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｚｎ：Ｃｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＢxＮ3+x：Ｅｕ、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ及びＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕなどの蛍光体を所望の色調に適した組み合わせや配合比で用いて、演色性や色再現性を調整することもできる。 The wavelength conversion unit 10 may use a combination of multiple types of phosphors. For example, Si 6 -Z Al Z O Z N 8-Z : Eu, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Zn, Cd) Zn: Cu , (Sr, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, Mn, (Sr, Ca) 2 Si 5 N 8 : Eu, CaAlSiB x N 3+ x : Eu, K 2 SiF 6 : Mn and CaAlSiN 3 Color rendering and color reproducibility can also be adjusted by using a phosphor such as Eu in a combination or blending ratio suitable for the desired color tone.
発光素子６を被覆する封止樹脂部８中に波長変換部１０を含める構成において、波長変換部１０は層状に単層又は複数層を設けてもよいし、あるいは封止樹脂部に分散させてもよい。この場合、発光素子周囲の波長変換部は、封止樹脂部中に蛍光物質を混合して封止と同時に沈降／分散状態として実現させてもよいし、透光性材料に蛍光物質をあらかじめ混合し成形された板材料などを封止樹脂部上面に接合させて使用してもよい。また、樹脂封止前にスプレー塗布等で散在させてもよい。
（封止樹脂部８）
In the configuration in which the wavelength conversion portion 10 is included in the sealing resin portion 8 covering the light emitting element 6, the wavelength conversion portion 10 may be provided with a single layer or a plurality of layers in layers, or dispersed in the sealing resin portion It is also good. In this case, the wavelength conversion portion around the light emitting element may be realized by mixing the fluorescent material in the sealing resin portion and simultaneously achieving the sealing / sedimentation / dispersion state, or the fluorescent material may be mixed in advance with the translucent material. A plate material or the like formed by molding may be used by bonding to the upper surface of the sealing resin portion. Moreover, you may make it scatter by spray application etc. before resin sealing.
(Sealing resin part 8)
図３に示すように、封止樹脂部８は、発光素子６を保護するものである。この封止樹脂部８は、発光素子６で発光された光及び波長変換部１０で波長変換された光を透過することができる樹脂で形成されている。この樹脂を、第三線膨張係数を有する第三樹脂材製とする。第三樹脂材としては、例えばシリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、発光素子６からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。さらにシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも、１種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。さらにまた、これらの有機物に限られず、ガラス、シリカゲル等の無機物も用いることができる。このような材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散剤、フィラー、波長変換部材（蛍光部材）等を含有させることもできる。封止部材の充填量は、発光素子６が被覆される量であればよい。この封止樹脂部８は、その周りに形成された枠体９の内側に充填されて設けられている。
（枠体９）
As shown in FIG. 3, the sealing resin portion 8 protects the light emitting element 6. The sealing resin portion 8 is formed of a resin that can transmit the light emitted by the light emitting element 6 and the light wavelength-converted by the wavelength conversion portion 10. This resin is made of a third resin material having a third linear expansion coefficient. As the third resin material, for example, a silicone resin composition, a modified silicone resin composition, an epoxy resin composition, a modified epoxy resin composition, an acrylic resin composition, etc. The insulating resin composition which it has can be mentioned. Furthermore, a silicone resin, an epoxy resin, a urea resin, a fluorine resin, and a hybrid resin containing at least one or more of these resins can also be used. Furthermore, not limited to these organic substances, inorganic substances such as glass and silica gel can also be used. In addition to such materials, a colorant, a light diffusing agent, a filler, a wavelength conversion member (fluorescent member), and the like can also be contained as desired. The filling amount of the sealing member may be an amount by which the light emitting element 6 is covered. The sealing resin portion 8 is provided so as to be filled inside the frame 9 formed around the sealing resin portion 8.
(Frame 9)
枠体９は、第一樹脂材製とする。第一樹脂材としては、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡ等が好適に利用できる。これら母体となる樹脂に、発光素子６からの光を吸収し難く、かつ母体となる樹脂に対して屈折率差の大きい光反射性部材の粉末を分散することで、効率よく光を反射させることができる。光反射性部材としては、例えばＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＭｇＯ等が利用できる。このように枠体９に光反射性樹脂を用いることで、発光素子６からの光の外部取り出し効率を高めることができる。 The frame 9 is made of a first resin material. As a 1st resin material, a silicone resin, a phenol resin, an epoxy resin, BT resin, PPA etc. can be utilized suitably. It is possible to efficiently reflect light by dispersing the powder of a light reflective member which is difficult to absorb light from the light emitting element 6 and which has a large difference in refractive index with respect to the resin which becomes the matrix in the resin which becomes the matrix. Can. The light reflective member, for example TiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, MgO , or the like can be used. As described above, by using the light reflective resin for the frame body 9, the external extraction efficiency of light from the light emitting element 6 can be enhanced.
発光装置１００は、波長変換部１０を設けている場合、発光素子６からの光が波長変換部１０で変換されて外部に放出される。また、回路基板７が筐体側凹部３の側壁３ａの内側である基体４の上面に設けられていることから、沿面距離を大きく取ることができ、高い電圧が必要な場合でも短絡することがない。
［実施形態２］
When the light emitting device 100 is provided with the wavelength conversion unit 10, the light from the light emitting element 6 is converted by the wavelength conversion unit 10 and emitted to the outside. Further, since the circuit board 7 is provided on the upper surface of the base 4 which is the inner side of the side wall 3a of the housing side recess 3, the creeping distance can be increased, and short circuit does not occur even when high voltage is required. .
Second Embodiment
サブマウント５は、一又は複数設けることができる。図１、図２の例では、サブマウント５を１つ用いる構成を説明したが、本発明はこの構成に限らず、サブマウントを２以上としてもよい。またサブマウントの数に応じて、回路基板７には開口部７ａが形成される。実施形態２として、サブマウントを３つ設けた発光装置２００の例を、図４及び図５に示す。これらの図に示す発光装置２００は、回路基板７に３つの開口部７ａが、所定間隔で矩形状に貫通して形成されている。開口部７ａは、サブマウント５の数に対応して形成される。
（溝部１５）
One or more submounts 5 can be provided. Although the configuration in which one submount 5 is used has been described in the examples of FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited to this configuration, and the number of submounts may be two or more. Further, the opening 7 a is formed in the circuit board 7 according to the number of submounts. As a second embodiment, an example of a light emitting device 200 provided with three submounts is shown in FIG. 4 and FIG. In the light emitting device 200 shown in these figures, three openings 7a are formed in the circuit board 7 in a rectangular shape at predetermined intervals. The openings 7 a are formed corresponding to the number of submounts 5.
(Groove 15)
サブマウント５と回路基板７の間には、溝部１５が形成される。図１、図２に示す例では、回路基板７の開口部７ａの内面と、サブマウント５の外面との間に、基体４を底面とする溝部１５が形成されている。溝部１５には、図３の断面図に示すように、ワイヤ１の下方で、溝用樹脂部１１が充填される。
（ワイヤ１）
A groove 15 is formed between the submount 5 and the circuit board 7. In the example shown in FIGS. 1 and 2, a groove 15 having the base 4 as a bottom surface is formed between the inner surface of the opening 7 a of the circuit board 7 and the outer surface of the submount 5. As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the groove resin portion 11 is filled in the groove portion 15 below the wire 1.
(Wire 1)
ワイヤ１は、発光素子６の電極と回路基板７上の接続箇所である配線部とを電気的に接続する部材である。ワイヤ１は、発光素子６と接続される第一端縁と、回路基板７と接続される第二端縁とを備える。またワイヤ１の第二端縁は、枠体９に被覆されている。このワイヤ１の第一端縁及び第二端縁は、発光素子６、及び回路基板７の接続箇所に対し、上面から接続されている。具体的には、図３の断面図に示すように、回路基板７から斜め上方向にワイヤ１が延び、溝部１５を越えた後、下向きに折曲されて発光素子６の電極に向かって下り勾配に傾斜されている。このようにワイヤ１の形状は、中間部の折曲位置である第一位置で湾曲された山形に形成されている。ワイヤ１として、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に封止部材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗等に優れるＡｕが好ましい。あるいは、ワイヤは、光の取り出し効率を高めるために、少なくとも表面がＡｇ又はその合金で構成されてもよい。 The wire 1 is a member for electrically connecting an electrode of the light emitting element 6 and a wiring portion which is a connection portion on the circuit board 7. The wire 1 has a first end connected to the light emitting element 6 and a second end connected to the circuit board 7. The second end of the wire 1 is covered with a frame 9. The first end edge and the second end edge of the wire 1 are connected from the top to connection points of the light emitting element 6 and the circuit board 7. Specifically, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the wire 1 extends obliquely upward from the circuit board 7, passes over the groove 15, is bent downward, and descends toward the electrode of the light emitting element 6. The slope is sloped. Thus, the shape of the wire 1 is formed in a bent chevron at the first position, which is the bending position of the middle portion. As the wire 1, a metal wire of Au, Cu, Ag, Pt, Al or an alloy of these can be used. In particular, Au that is resistant to breakage due to stress from the sealing member and is excellent in thermal resistance and the like is preferable. Alternatively, the wire may be composed of at least the surface of Ag or an alloy thereof in order to enhance the light extraction efficiency.
なお、波長変換部１０として蛍光体をスプレー塗布により形成すると、溝部１５にも蛍光体が散在することがある。そこで、この溝部１５に光反射性を備える溝用樹脂部１１を充填する。蛍光体のスプレー塗布後に、溝用樹脂部１１を溝部１５に充填することで、溝部１５での不要な蛍光体の励起を抑えることができると共に、溝部１５に向かう光を溝用樹脂部１１で反射させて、光の外部取り出し効率を高めることができる。
（溝用樹脂部１１）
In addition, when fluorescent substance is formed by spray coating as the wavelength conversion part 10, fluorescent substance may be scattered also to the groove part 15. As shown in FIG. Therefore, the groove resin portion 11 having light reflectivity is filled in the groove portion 15. By filling the groove resin portion 11 into the groove portion 15 after spray coating of the phosphor, unnecessary excitation of the phosphor in the groove portion 15 can be suppressed, and light directed to the groove portion 15 can be reduced by the groove resin portion 11 The light can be reflected to enhance the light extraction efficiency.
(Resin part 11 for groove)
溝用樹脂部１１は、第二線膨張係数を有する第二樹脂材製とする。第二樹脂材としては、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡ等が挙げられる。これら母体となる樹脂に、発光素子６からの光を吸収し難く、かつ母体となる樹脂に対して屈折率差の大きい光反射性部材の粉末を分散することで、効率よく光を反射させることができる。光反射性部材としては、例えばＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＭｇＯ等が利用できる。このように溝用樹脂部１１に光反射性樹脂を用いることで、発光素子６からの光の外部取り出し効率を高めることができる。また溝用樹脂部１１を構成する第二樹脂材を、枠体９を構成する第一樹脂材と同じ樹脂としてもよい。
（第三線膨張係数）
The groove resin portion 11 is made of a second resin material having a second linear expansion coefficient. As a 2nd resin material, a silicone resin, a phenol resin, an epoxy resin, BT resin, PPA etc. are mentioned. It is possible to efficiently reflect light by dispersing the powder of a light reflective member which is difficult to absorb light from the light emitting element 6 and which has a large difference in refractive index with respect to the resin which becomes the matrix in the resin which becomes the matrix. Can. The light reflective member, for example TiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, MgO , or the like can be used. By using a light reflective resin for the groove resin portion 11 as described above, the external extraction efficiency of light from the light emitting element 6 can be enhanced. Further, the second resin material constituting the groove resin portion 11 may be the same resin as the first resin material constituting the frame 9.
(Third linear expansion coefficient)
一方、図３の断面図に示すように回路基板７の上面には、第一樹脂製の枠体９が形成される。枠体９は、ワイヤ１と回路基板７との接続箇所を覆うように形成される。ただし回路基板７の側面は、枠体９で被覆されずに表出されている。ここで枠体９と溝用樹脂部１１とは、連続するように形成されている。さらに、枠体９と溝用樹脂部１１をそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材の第一線膨張係数及び第二線膨張係数を、封止樹脂部８を構成する第三樹脂材の第三線膨張係数よりもそれぞれ大きくしている。これにより、熱により封止樹脂部８の変形が生じても、枠体９及び溝用樹脂部１１の変形量がこれよりも大きいので、枠体９の上面側や側面側に膨張して、封止樹脂の変形量を吸収することができる。 On the other hand, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, a frame 9 made of a first resin is formed on the upper surface of the circuit board 7. The frame 9 is formed to cover the connection point between the wire 1 and the circuit board 7. However, the side surface of the circuit board 7 is exposed without being covered by the frame 9. Here, the frame 9 and the groove resin portion 11 are formed to be continuous. Further, the first linear expansion coefficient and the second linear expansion coefficient of the first resin material and the second resin material respectively constituting the frame body 9 and the resin portion 11 for groove are made of the third resin material constituting the sealing resin portion 8 The third linear expansion coefficients of As a result, even if deformation of the sealing resin portion 8 occurs due to heat, the amount of deformation of the frame 9 and the resin portion 11 for grooves is larger than this, and therefore it expands on the upper surface side or the side surface of the frame 9 The deformation amount of the sealing resin can be absorbed.
また溝用樹脂部１１は、一層とする他、複数層で構成することもできる。溝用樹脂部１１を２層以上の積層構造とすることで、一度で溝部１５を埋めずに複数回に分けて溝部１５に充填して、充填する樹脂量の調整を容易にして、溝部１５から樹脂材を溢れ難くできる。また溝用樹脂部１１の形状が、枠体９と一体となるように調整し易くなる。例えば、１層目の樹脂に粘度の低いものを使用することで溝内を埋めつつ、２層目は粘度の高い樹脂を使用することでリフレクタ形状を形成することができる。（補充層１２） Further, the groove resin portion 11 may be formed of a plurality of layers in addition to a single layer. By forming the groove resin portion 11 in a laminated structure of two or more layers, it is possible to divide the groove portion 15 a plurality of times without filling the groove portion 15 at one time, and to easily adjust the amount of resin to be filled. Can make it difficult to overflow the resin material. Further, the shape of the groove resin portion 11 can be easily adjusted so as to be integrated with the frame 9. For example, it is possible to form a reflector shape by using a resin of high viscosity while filling the inside of the groove by using a resin of low viscosity for the first layer of resin. (Refill layer 12)
さらに複数層の溝用樹脂部１１は、その上面であって封止樹脂部８との界面に補充層１２を含めることができる。この様子を、図６の要部拡大断面図に基づいて説明する。この図に示す例では、溝用樹脂部１１を、下地層１３と補充層１２の二層で構成している。このように溝部１５に配置された下地層１３の上面と、封止樹脂部８との間に、補充層１２を介在させ、補充層１２を構成する第四樹脂材の第四線膨張係数を封止樹脂部８の第三線膨張係数よりも小さくすることで、封止樹脂部８の変形を補充層１２で吸収することができる。下地層１３と補充層１２は、好ましくは同じ樹脂材とすることが好ましい。このように第四樹脂材を第二樹脂材と同じとすることで、下地層１３と補充層１２とを一体的に構成できる。また第四線膨張係数と第二線膨張係数も等しくなる。さらに上述の通り、枠体９を構成する第一樹脂材と第四樹脂材を、同じ樹脂製とすることもできる。 Furthermore, the replenishment resin layer 12 can be included on the upper surface of the plurality of groove resin portions 11 and on the interface with the sealing resin portion 8. This situation will be described based on the enlarged cross-sectional view of FIG. In the example shown in this figure, the groove resin portion 11 is formed of two layers of the base layer 13 and the replenishment layer 12. Thus, the fourth linear expansion coefficient of the fourth resin material constituting the replenishment layer 12 is obtained by interposing the replenishment layer 12 between the sealing resin portion 8 and the upper surface of the foundation layer 13 disposed in the groove portion 15. The deformation of the sealing resin portion 8 can be absorbed by the replenishment layer 12 by making the third linear expansion coefficient of the sealing resin portion 8 smaller. The underlayer 13 and the replenishment layer 12 are preferably made of the same resin material. By making the fourth resin material the same as the second resin material as described above, the underlayer 13 and the replenishment layer 12 can be integrally configured. The fourth linear expansion coefficient and the second linear expansion coefficient are also equal. Furthermore, as described above, the first resin material and the fourth resin material that constitute the frame 9 can be made of the same resin.
なお、図６の例では、溝用樹脂部１１を構成する下地層１３と補充層１２とを境界部分が明確になるよう区別して図示しているが、下地層１３と補充層１２を同じ樹脂材で構成し、また枠体９も同じ樹脂材で構成する場合は、これらの樹脂部の境界は必ずしも明確にならないことがある。 In the example of FIG. 6, the underlayer 13 and the replenishment layer 12 constituting the groove resin portion 11 are illustrated as being distinguished so that the boundary portion becomes clear. However, the underlayer 13 and the replenishment layer 12 are the same resin In the case where the frame 9 is also made of the same resin material, the boundaries between these resin parts may not always be clear.
ここで、図８に示すように、カプセル化物質１３２で封止された発光装置１０００において、カプセル化物質１３２を構成する樹脂の熱膨張によってワイヤ１２２が断線することがあった。例えばカプセル化物質１３２の線膨張係数が大きく、高温になると膨張する場合は、ワイヤ１２２を押し上げて断線することがあった。 Here, as shown in FIG. 8, in the light emitting device 1000 sealed with the encapsulating material 132, the wire 122 may be broken due to the thermal expansion of the resin constituting the encapsulating material 132. For example, when the linear expansion coefficient of the encapsulating material 132 is large and expands when the temperature becomes high, the wire 122 may be pushed up and broken.
これに対して、実施形態１に係る発光装置１００においては、補充層１２の第四線膨張係数を、封止樹脂部８の第三線膨張係数よりも高くすることで、封止樹脂部８が熱膨張しても、補充層１２が変形することで吸収できる。いいかえると、補充層１２及び封止樹脂部８を貫通して埋設されるワイヤ１に対して、樹脂の熱膨張時にワイヤ１の剪断方向すなわち断面方向に働く応力を抑制し、ワイヤ１の延長方向に沿った方向に変形するように誘導して、ワイヤ１の断線等の可能性を低減できる。また補充層１２を下地層１３や枠体９と同じ樹脂材、又は近い特性の樹脂材とすることで、補充層１２はこれら下地層１３や枠体９と一体的に変形でき、さらにワイヤ１に印加される応力を緩和することができる。特にワイヤ１は、その断面方向すなわち剪断方向に働く応力よりも、延長方向に沿った応力に対しては耐性が強い傾向にあるため、ワイヤ１を埋設した樹脂材の線膨張係数を異ならせることで、熱膨張時に働く応力の方向を調整して、ワイヤ１の断線等の可能性を低減することができる。 On the other hand, in the light emitting device 100 according to the first embodiment, the sealing resin portion 8 is formed by setting the fourth linear expansion coefficient of the replenishment layer 12 higher than the third linear expansion coefficient of the sealing resin portion 8. Even if it thermally expands, it can absorb by deforming the replenishment layer 12. In other words, with respect to the wire 1 embedded through the replenishment layer 12 and the sealing resin portion 8, the stress acting in the shear direction of the wire 1, ie, the cross-sectional direction at the time of thermal expansion of the resin is suppressed. It is possible to reduce the possibility of wire breakage or the like by inducing the deformation in the direction along the Further, by making the replenishment layer 12 of the same resin material as the foundation layer 13 and the frame 9 or a resin material having similar characteristics, the replenishment layer 12 can be deformed integrally with the foundation layer 13 and the frame 9. Can relieve the stress applied to the In particular, since the wire 1 tends to be more resistant to the stress along the extension direction than the stress acting in the cross direction, ie, the shear direction, the linear expansion coefficient of the resin material in which the wire 1 is embedded is made different. Then, the direction of the stress acting at the time of thermal expansion can be adjusted to reduce the possibility of disconnection of the wire 1 or the like.
このように、枠体９を構成する第一樹脂材と、溝用樹脂部１１を構成する第二樹脂材の、熱に対する膨張量を、上方向よりも横方向に大きくすることで、樹脂材の膨張時にワイヤ１の上下方向に印加される応力を軽減し、ワイヤ１の破断や接続箇所の剥離を抑制できる。例えば、枠体９と溝用樹脂部１１をそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材を、３００℃で１時間加熱した際の膨張量を測定したとき、上方向よりも横方向の方が大きくなるように設計する。このようにすることで、回路基板７と発光素子６の間で水平方向に渡したワイヤ１に対して、樹脂の熱膨張により剪断応力が働く状態を緩和でき、ワイヤ１の信頼性を改善できる。 Thus, the resin material is formed by increasing the amount of thermal expansion of the first resin material forming the frame 9 and the second resin material forming the groove resin portion 11 in the lateral direction more than the upper direction The stress applied in the vertical direction of the wire 1 at the time of expansion can be reduced, and breakage of the wire 1 and peeling of the connection portion can be suppressed. For example, when the amount of expansion at the time of heating the first resin material and the second resin material respectively constituting the frame 9 and the groove resin portion 11 at 300 ° C. for 1 hour is measured, the lateral direction is higher than the upper direction. Design to be large. In this way, with respect to the wire 1 horizontally transferred between the circuit board 7 and the light emitting element 6, it is possible to alleviate the condition in which the shear stress is exerted by the thermal expansion of the resin and improve the reliability of the wire 1 .
実施例に係る発光装置１００の断面写真を図７に示す。この写真に示すとおり、枠体９から溝用樹脂部１１に向かってなだらかな曲面が連続するように形成する。これにより、回路基板７の隅部を枠体９や溝用樹脂部１１で厚く覆うことができる。いいかえると、回路基板の右上の隅部のように光反射性部材を含む樹脂部が薄くなる領域を低減して、この部分で光が透過して吸収され、外部取り出し効率が低下する事態を回避できる。また、これら枠体９や溝用樹脂部１１の占有する体積を増やし、相対的に封止樹脂部８の量を低減することで、封止樹脂部８の膨張によるワイヤ１への応力を低減する効果も期待できる。
（リフレクタ効果）
A cross-sectional photograph of the light emitting device 100 according to the example is shown in FIG. As shown in this photograph, the smooth curved surface is formed continuously from the frame 9 toward the groove resin portion 11. Thus, the corners of the circuit board 7 can be thickly covered with the frame 9 and the groove resin portion 11. In other words, by reducing the area where the resin part including the light reflective member becomes thin, as in the upper right corner of the circuit board, light is transmitted and absorbed in this part, and the external extraction efficiency is reduced. it can. In addition, the volume occupied by the frame 9 and the groove resin portion 11 is increased, and the amount of the sealing resin portion 8 is relatively reduced, thereby reducing the stress on the wire 1 due to the expansion of the sealing resin portion 8. Can also be expected.
(Reflector effect)
さらに、このように溝用樹脂部１１の形状を調整することで、枠体９が発光素子６からの光を効率的に集光するリフレクタ効果を発揮させることもできる。具体的には、枠体９を、断面視において凸状に形成し、一方溝用樹脂部１１を、断面視において凹状に形成する。これら枠体９と溝用樹脂部１１との界面を、断面視において連続する曲線状に接続する。これにより、発光素子６から放出される光が枠体９と溝用樹脂部１１との界面で遮られる事態を回避できる。すなわち、溝部の内部に入り込んだ光が外部に取り出されずに吸収される事態を回避して、光の取り出し効率を改善できる。 Furthermore, by adjusting the shape of the groove resin portion 11 in this manner, the frame 9 can also exhibit a reflector effect of efficiently condensing the light from the light emitting element 6. Specifically, the frame 9 is formed in a convex shape in a cross-sectional view, and the one-side groove resin portion 11 is formed in a concave shape in a cross-sectional view. The interface between the frame 9 and the groove resin portion 11 is connected in a continuous curved shape in a cross sectional view. Thus, it is possible to avoid the situation in which the light emitted from the light emitting element 6 is blocked at the interface between the frame 9 and the groove resin portion 11. That is, it is possible to improve the light extraction efficiency by avoiding the situation where light entering the inside of the groove is absorbed without being extracted to the outside.
このような例を図６に基づいて説明する。仮に、枠体９から溝用樹脂部１１を充填することで、枠体９の頂部から溝部１５まで、比較的急峻な形状を呈している場合、枠体９は回路基板７を被覆しつつも、厚さの薄い部位が発生する。このような薄い部位では、発光素子６からの光が透過され易くなって、反射率が落ちる。さらに溝部１５が窪み状となっていることから、光が凹部に入り込むと外部に取り出されずに損失となってしまう。 Such an example will be described based on FIG. Assuming that the frame 9 has a relatively sharp shape from the top of the frame 9 to the groove 15 by filling the groove resin portion 11 from the frame 9, the frame 9 covers the circuit board 7. , A thin portion occurs. In such a thin portion, light from the light emitting element 6 is easily transmitted, and the reflectance is lowered. Furthermore, since the groove portion 15 is in the form of a recess, when light enters the recess, it is lost without being extracted to the outside.
これに対して実施形態１に係る発光装置１００では、図６に示すように枠体９の頂部から溝部１５に向かってなだらかな傾斜面に形成されている。これにより、光が溝部１５に入り込んで取り出しにくくなる事態を低減している。また、回路基板７を覆う枠体９の厚さが厚いため、光の透過成分を抑制して、反射に有利となる。このように、枠体９と溝用樹脂部１１とでリフレクタを構成し、光の取り出し効率を改善することが可能となる。 On the other hand, in the light emitting device 100 according to the first embodiment, as shown in FIG. 6, the light emitting device 100 is formed in a gentle slope toward the groove 15 from the top of the frame 9. As a result, it is possible to reduce the situation in which light enters the groove 15 and is difficult to extract. In addition, since the thickness of the frame 9 covering the circuit board 7 is large, the light transmission component is suppressed, which is advantageous for reflection. As described above, it is possible to configure the reflector with the frame 9 and the groove resin portion 11 and to improve the light extraction efficiency.
さらに、断面視が半円形状の枠体を採用した構成と比べても、溝用樹脂部１１を凹面状に形成することで、より優れたリフレクタ効果を発揮できる。断面視が半円形状の枠体を採用した発光装置では、基板上に枠体で形成された凹部に、発光素子を実装し、封止樹脂部で封止している。この構成では、光反射性部材を含む枠体９Ｂの形状が上に凸状の曲面であるため、下に凹状とした曲面と比べ、リフレクタ効果が劣る。
（ツェナーダイオード）
Furthermore, compared with the structure which employ | adopted the frame of semi-circle-shaped sectional view, the more outstanding reflector effect can be exhibited by forming resin part 11 for grooves in concave shape. In a light emitting device employing a frame having a semicircular cross section, a light emitting element is mounted in a recess formed by a frame on a substrate and sealed with a sealing resin portion. In this configuration, since the shape of the frame 9B including the light reflective member is a curved surface that is convex upward, the reflector effect is inferior to the curved surface that is concave downward.
(Zener diode)
さらに発光装置１００は、保護素子２０を備えることができる。保護素子２０は、静電気や高電圧サージ等、過電流による破壊から発光素子６を保護する。保護素子２０としては、例えば、ツェナーダイオードやコンデンサなどを用いることができる。片面電極のものであれば、ワイヤレスでフェイスダウン実装できるため好ましい。
（発光装置１００の製造方法）
The light emitting device 100 can further include a protective element 20. The protection element 20 protects the light emitting element 6 from breakdown due to overcurrent, such as static electricity or high voltage surge. For example, a zener diode or a capacitor can be used as the protective element 20. If it is a single-sided electrode type, it is preferable because it can be mounted face-down wirelessly.
(Method of manufacturing light emitting device 100)
最後に、発光装置１００の製造方法を説明する。まず、回路基板７やサブマウント５を基体４上に固定する。例えば基板接着シートを用いて回路基板７を基体４に接着する。このとき回路基板７の開口部７ａの内面と、サブマウント５との間に、溝部１５が形成されるように配置する。 Finally, a method of manufacturing the light emitting device 100 will be described. First, the circuit board 7 and the submount 5 are fixed on the base 4. For example, the circuit board 7 is adhered to the base 4 using a board adhesive sheet. At this time, the groove 15 is formed so as to be formed between the inner surface of the opening 7 a of the circuit board 7 and the submount 5.
次に保護素子２０や発光素子６を実装する。保護素子２０は回路基板７上に、発光素子６はサブマウント５上に、それぞれ実装される。保護素子２０にツェナーダイオードを用いる場合は、Ａｇペースト等で回路基板７に接着する。また発光素子６にＬＥＤを用いる場合は、樹脂や金属を含有するダイボンド材等でサブマウント５に接着する。 Next, the protective element 20 and the light emitting element 6 are mounted. The protective element 20 is mounted on the circuit board 7, and the light emitting element 6 is mounted on the submount 5. When a Zener diode is used as the protective element 20, it is bonded to the circuit board 7 with Ag paste or the like. Moreover, when using LED for the light emitting element 6, it adheres to the submount 5 with the die-bonding material etc. which contain resin and a metal.
次に、回路基板７と発光素子６を、ワイヤ１で接続する。ワイヤにはＡｕ線等を用いてワイヤボンダを用いてワイヤボンディングを行う。 Next, the circuit board 7 and the light emitting element 6 are connected by the wire 1. Wire bonding is performed using a wire bonder using an Au wire or the like for the wire.
さらに、波長変換部１０を塗布により形成する。例えば蛍光体をバインダ樹脂に溶剤と共に混合して、スプレーにより塗布する。 Furthermore, the wavelength conversion unit 10 is formed by application. For example, a phosphor is mixed with a solvent in a solvent and applied by spraying.
次に、回路基板７の上面に枠体９を形成する。ここでは第一樹脂材に光反射性部材を混合して、溝部１５を囲む枠状の内部に凹部を形成する。続いて溝部１５に溝用樹脂部１１を充填する。ここでは第二樹脂材に光反射性部材を混合して形成し、溝用樹脂部１１と枠体９とが連続するように形成する。 Next, the frame 9 is formed on the top surface of the circuit board 7. Here, the light reflective member is mixed with the first resin material to form a recess in the frame-like interior surrounding the groove portion 15. Subsequently, the groove resin portion 11 is filled in the groove portion 15. Here, the light reflecting member is mixed with the second resin material to form the groove resin portion 11 and the frame 9 so as to be continuous.
さらに、封止樹脂部８を枠体９で囲まれた凹部に充填する。このようにして、溝用樹脂部１１と枠体９とが一体となり、高温時には、上面の封止樹脂部８の膨張による変化を吸収しつつ、枠体９の側面側に膨らむことで、ワイヤ１にかかる負担を軽減して、断線する事態を抑制することが可能となる。 Furthermore, the sealing resin portion 8 is filled in the concave portion surrounded by the frame 9. In this manner, the groove resin portion 11 and the frame 9 are integrated, and when the temperature is high, the wire is expanded to the side of the frame 9 while absorbing the change due to the expansion of the sealing resin portion 8 on the upper surface. It becomes possible to reduce the burden of 1 and to suppress the occurrence of disconnection.
本発明に係る発光装置及びその製造方法によれば、照明、舞台等のスポット照明、橋等の構造物や建築物を照らす景観照明、投光器等に好適に利用可能な発光装置が得られる。またベースライト、スポットライト、ダウンライトなどの一般照明用の照明器具や、街路灯、道路灯、駐車場灯、投光器、看板照明、高天井灯等の種々の商業照明用の照明器具などにも好適に利用できる。 According to the light emitting device and the method of manufacturing the same according to the present invention, it is possible to obtain a light emitting device that can be suitably used for illumination, spot illumination such as a stage, landscape illumination for illuminating a structure such as a bridge or a building, and a projector. In addition, lighting fixtures for general lighting such as base lights, spotlights and downlights, and lighting fixtures for various commercial lightings such as street lights, street lights, parking lot lights, floodlights, billboard lights, high ceiling lights, etc. It can be suitably used.
１００、２００、１０００…発光装置
１…ワイヤ；１’…中間ワイヤ
２…筐体；２ｂ…取付部
３…筐体側凹部；３ａ…側壁；３ｂ…底壁
４…基体
５…サブマウント
６、６Ｂ…発光素子
７…回路基板；７ａ…開口部；７Ｂ…基板
８、８Ｂ…封止樹脂部
９…枠体
１０…波長変換部
１１…溝用樹脂部
１２…補充層
１３…下地層
１５…溝部
２０…保護素子
１１２…ベースケーシング
１１４…外部電気端子
１１８…キャビティ
１２０…半導体チップ
１２２…ワイヤ
１２８…充填物質
１３２…カプセル化物質
Ｂｔ…固定ボルト
100, 200, 1000 ... light emitting device 1 ... wire 1 '... intermediate wire 2 ... housing 2b ... mounting portion 3 ... housing side recess 3A ... side wall 3b ... bottom wall 4 ... base 5 ... submount 6, 6B ... Light emitting element 7: Circuit board; 7a ... Opening portion; 7B ... Substrate 8, 8B ... Sealing resin portion 9 ... Frame body 10 ... Wavelength conversion portion 11 ... Grooved resin portion 12 ... Replenishing layer 13 ... Base layer 15 ... Grooved portion DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Protection element 112 ... Base casing 114 ... External electric terminal 118 ... Cavity 120 ... Semiconductor chip 122 ... Wire 128 ... Filled substance 132 ... Encapsulated substance Bt ... Fixed bolt
Claims (12)
前記基体上に離間して配置されたサブマウント及び回路基板と、
前記サブマウント上に配置された発光素子と、
前記発光素子を、前記回路基板と接続するためのワイヤと、
前記ワイヤと前記回路基板との接続箇所を覆うように形成され、側面を表出させた第一樹脂材製の枠体と、
前記ワイヤの下方で、前記サブマウントと前記回路基板の間に形成された溝部に配置された第二樹脂材製の溝用樹脂部と、
前記枠体で囲まれた領域に配置された第三樹脂材製の封止樹脂部と、を備え、
前記枠体と、前記溝用樹脂部とは連続するように形成されており、
前記枠体と前記溝用樹脂部とをそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材の線膨張係数である第一線膨張係数及び第二線膨張係数を、前記封止樹脂部を構成する第三樹脂材の線膨張係数である第三線膨張係数よりもそれぞれ大きくしてなる発光装置。 A substrate,
A submount and a circuit board spaced apart on the substrate;
A light emitting element disposed on the submount;
A wire for connecting the light emitting element to the circuit board;
A frame made of a first resin material which is formed so as to cover the connection portion between the wire and the circuit board and which exposes the side surface;
A groove resin portion made of a second resin material disposed in a groove portion formed between the submount and the circuit board below the wire;
And a sealing resin portion made of a third resin material disposed in the area surrounded by the frame body,
The frame and the groove resin portion are formed to be continuous,
A first linear expansion coefficient and a second linear expansion coefficient, which are linear expansion coefficients of the first resin material and the second resin material respectively constituting the frame and the resin portion for groove, constitute the sealing resin portion. The light-emitting device made to make each larger than the 3rd linear expansion coefficient which is a linear expansion coefficient of 3rd resin material.
前記ワイヤが、前記発光素子、及び前記ワイヤと回路基板の接続箇所に対し、上面から接続されてなる発光装置。 A light emitting device according to claim 1, wherein
A light emitting device in which the wire is connected from the upper surface to the light emitting element and a connection point between the wire and a circuit board.
前記ワイヤが、前記発光素子、及び前記ワイヤと回路基板の接続箇所との間で山形に形成されてなる発光装置。 A light emitting device according to claim 1 or 2, wherein
A light emitting device, wherein the wire is formed in a mountain shape between the light emitting element and a connection point between the wire and a circuit board.
前記枠体と前記溝用樹脂部をそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材の、熱に対する膨張量を、上方向よりも横方向に大きくしてなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein
A light emitting device in which an expansion amount with respect to heat of a first resin material and a second resin material respectively constituting the frame and the resin part for groove is made larger in a lateral direction than an upper direction.
前記枠体と前記溝用樹脂部をそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材を、３００℃で１時間加熱した際の膨張量が、上方向よりも横方向が大きい発光装置。 A light emitting device according to claim 4, wherein
The light-emitting device, wherein the amount of expansion when the first resin material and the second resin material respectively constituting the frame and the resin part for groove are heated at 300 ° C. for 1 hour is larger in the lateral direction than upward.
前記枠体が、光反射性部材を含んでおり、
前記枠体が、断面視において凸状に形成され、
前記溝用樹脂部が、断面視において凹状に形成され、
前記枠体と前記溝用樹脂部との界面を、断面視において連続する曲線状に接続してなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein
The frame includes a light reflective member,
The frame is formed in a convex shape in a cross sectional view;
The groove resin portion is formed in a concave shape in a cross sectional view,
The light-emitting device formed by connecting the interface of the said frame and the resin part for groove | channels in curvilinear form continuous in a cross sectional view.
前記枠体と溝用樹脂部をそれぞれ構成する第一樹脂材及び第二樹脂材が、同じ樹脂材である発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein
The light emitting device, wherein the first resin material and the second resin material respectively constituting the frame and the groove resin part are the same resin material.
前記溝部において、前記溝用樹脂部が２層以上の積層構造とされてなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein
The light emitting device, wherein the groove resin portion has a laminated structure of two or more layers in the groove portion.
前記溝用樹脂部は、その上面であって前記封止樹脂部との界面に補充層を含んでなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 8, wherein
The light emitting device, wherein the groove resin portion includes a replenishment layer on an upper surface thereof and at an interface with the sealing resin portion.
前記発光素子の隅部を、前記枠体及び前記溝用樹脂部で連続して被覆してなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 9, wherein
The light-emitting device formed by covering the corner part of the said light emitting element continuously with the said frame and the resin part for said groove | channels.
前記発光素子が複数、前記サブマウント上に実装されており、
前記複数の発光素子同士が中間ワイヤで電気的に接続されてなる発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein
A plurality of the light emitting elements are mounted on the submount;
A light emitting device in which the plurality of light emitting elements are electrically connected by an intermediate wire.
前記凹部内に配置されたサブマウントと、
前記サブマウント上に実装された発光素子と、
前記発光素子を被覆する封止樹脂部と、
各発光素子を、回路基板と接続するためのワイヤと、
を備える発光装置の製造方法であって、
前記回路基板の間に、前記発光素子を前記サブマウント上に、溝部を隔てて配置する工程と、
前記回路基板と発光素子を、前記ワイヤでワイヤボンディングにより接続する工程と、
前記回路基板の上面に、前記枠体を形成する工程と、
前記溝部に溝用樹脂を充填して、前記枠体と連続するように溝用樹脂部を形成する工程と、
を含み、
前記枠体と前記溝用樹脂部を構成する樹脂材の線膨張係数を、前記封止樹脂部を構成する樹脂材の線膨張係数よりも大きくしてなる発光装置の製造方法。 The resin frame which formed the crevice inside and exposed the side,
A submount disposed in the recess;
A light emitting element mounted on the submount;
A sealing resin portion covering the light emitting element;
Wires for connecting each light emitting element to the circuit board;
A method of manufacturing a light emitting device comprising
Placing the light emitting element on the submount with a groove between the circuit boards;
Connecting the circuit board and the light emitting element by wire bonding with the wire;
Forming the frame on the top surface of the circuit board;
Filling the groove resin with groove resin and forming the groove resin portion so as to be continuous with the frame;
Including
The manufacturing method of the light-emitting device formed by making the linear expansion coefficient of the resin material which comprises the said frame and the resin part for said groove | channels larger than the linear expansion coefficient of the resin material which comprises the said sealing resin part.
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