JP5924947B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光デバイスに関し、特に光取出し効率および放熱特性の向上を図った発光デバイス関する。 The present invention relates to a light-emitting device, and more particularly to a light-emitting device that improves light extraction efficiency and heat dissipation characteristics.
近年、照明装置等様々な分野で発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いた発光デバイスが使用されるにつれ、LEDの発光層で発光した光をLED外部に取り出す際の光取出し効率の向上が重要な課題となってきている。また、LED素子自体も高出力化の傾向にあり、その放熱が問題となってきている。 In recent years, as light emitting devices using light emitting diodes (LEDs) are used in various fields such as lighting devices, the light extraction efficiency when light emitted from the light emitting layer of the LED is extracted to the outside of the LED has been improved. It has become an important issue. Moreover, the LED element itself is also in the tendency of high output, and the heat dissipation has become a problem.
図11に、特許文献1に開示された、従来技術として一般的な発光デバイス900の構成を示す。
FIG. 11 shows a configuration of a general light-
図11を参照して、発光素子910は、基板912を上方に電極920を下方にしていわゆるフェースダウンで接続端子930上にフリップチップ実装されており、接続端子930と半導体層914上の電極920とは、はんだバンプ940で接続されている。このとき、発光素子910の両端部は、接続端子930の外縁部の位置とほぼ同じとなっている。そして、発光素子910および接続端子930の一部は、保護部材としての透明封止樹脂950で覆われており、発光素子910で発光した光は、発光素子910から図中白抜き矢印で示すように上方に向けて出射される。
Referring to FIG. 11, the
しかしながら、発光素子910から発光した光は、基板912側のみならず、半導体層914の側方および下方(実装面側)からも取り出すのが光取出し効率の観点から望ましいところ、従来の発光デバイス900は基本的に上方に向けて光を取り出す構成であるため、接続端子930の形状はかかる点についての考慮がなされていない。透明封止樹脂950もいわゆる砲弾型であり、発光素子910から下方に向かった光の光路に対する配慮はなされていないから、透明封止樹脂950と空気層との界面での全反射により反射され、透明封止樹脂950内で反射を繰り返して、あるいは発光素子910に吸収されて損失になる可能性が大きい。
However, it is desirable from the viewpoint of light extraction efficiency that the light emitted from the
また、従来の発光デバイス900においては、接続端子930が発光素子910の電極920から下方に一定断面積で延伸する柱状であるため、放熱経路の熱抵抗を下げることが困難であるという問題があった。
Further, the conventional
本発明は、以上のような背景技術に鑑み、発光素子を接続端子にフリップチップ実装する場合において、発光素子の基板側からのみならず実装面側からも光を取り出して光の取出し効率の向上を図り、同時に効率的な放熱も実現することを目的としている。 In view of the background art as described above, the present invention improves light extraction efficiency by extracting light not only from the substrate side but also from the mounting surface side when the light emitting element is flip-chip mounted on the connection terminal. At the same time, it aims to realize efficient heat dissipation.
上述した課題を解決するために、本発明による発光デバイスは、正極と負極を備える発光素子と、発光素子とフリップチップで接続する配線層を具備し、発光素子を載置する接続部材と、発光素子および接続部材の一部を封止し、発光素子を中心とする球形の形状を有する透光性部材と、を有する発光デバイスにおいて、接続部材は、発光素子を載置する上面及び、該上面より大きい面積の下面を有し、前記上面に平行な面で切断した断面の面積が前記上面から下面に向けて漸増する側面を有し、上面の面積は、発光素子の、接続部材へ載置される面の面積以下であり、接続部材は、配線層と基台を兼ねる2つの金属電極と、その間に配置された絶縁体とから形成され、上面には、発光素子の正極と負極が絶縁体を挟んで前記2つの金属電極とそれぞれ直接フリップチップ実装され、透光性部材は、発光素子および接続部材の側面の一部を封止していることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a light-emitting device according to the present invention includes a light-emitting element including a positive electrode and a negative electrode, a wiring layer connected to the light-emitting element by a flip chip, a connection member on which the light-emitting element is placed, and light emission A light-emitting device having a light-transmitting member that seals a part of the element and the connection member and has a spherical shape centering on the light-emitting element , the connection member includes an upper surface on which the light-emitting element is placed, and the upper surface has a lower surface of the larger area, has a side surface which area of the cross section taken along a plane parallel to said upper surface gradually increases toward the lower surface from the upper surface, the area of the upper surface, of the light emitting element, placed to the connection member or less area of the surface to be, the connecting member, and two metal electrodes also serving as a wiring layer and the base, it is formed from the arranged insulation therebetween, on the upper surface, the positive electrode and the negative electrode of the light emitting element is insulated The two metal electrodes across the body Are each directly flip-chip mounting, the translucent member is characterized by sealing the part of the side surface of the light emitting element and the connecting member.
本発明によれば、発光素子を載置する接続端子の上面の面積が発光素子の面積以下であるため、発光素子の実装面側より発光した光を、発光素子と接続端子が重ならない空間から取り出せるので、光の取出し効率を向上させることができる。また、透光性部材の形状が発光素子を中心とする球形状であるため、発光素子から出射した光は透光性部材と空気層との界面に略垂直に入射するので全反射が起こりにくく、その結果光の損失を低減して光の取出し効率を向上させることができる。さらに、接続端子は発光素子の載置面から末広がりに広がる形状をなしているので、発光素子から発光デバイスの実装面までの熱抵抗を減少させ、発光素子からの熱を効率的に放熱することが可能となる。 According to the present invention, since the area of the upper surface of the connection terminal on which the light emitting element is placed is equal to or smaller than the area of the light emitting element, the light emitted from the mounting surface side of the light emitting element is transmitted from the space where the light emitting element and the connection terminal do not overlap. Since the light can be extracted, the light extraction efficiency can be improved. In addition, since the shape of the translucent member is a sphere centered on the light emitting element, the light emitted from the light emitting element is incident almost perpendicularly to the interface between the translucent member and the air layer, so that total reflection hardly occurs. As a result, light loss can be reduced and light extraction efficiency can be improved. In addition, since the connection terminal has a shape that spreads from the mounting surface of the light emitting element, the thermal resistance from the light emitting element to the mounting surface of the light emitting device is reduced, and heat from the light emitting element is efficiently radiated. Is possible.
また、好ましくは、接続部材は錐台形状又は側面の傾斜が上から下に行くに従って緩やかになる形状を備え、上面および下面は矩形であり、上面を下面へ投影した場合、対向する1対の辺が重なり、他の1対の辺は重ならないで、かつ下面は投影された上面を包含する。
Preferably, the connecting member has a frustum shape or a shape in which the inclination of the side surface becomes gentler from the top to the bottom, the upper surface and the lower surface are rectangular, and when the upper surface is projected onto the lower surface, The sides overlap, the other pair of sides do not overlap, and the bottom surface includes the projected top surface .
また、好ましくは、接続部材における、上面を下面へ投影した場合に重なる辺を含む側面をそれぞれ向い合せる方向に複数個を基板の同一平面上に並べて実装配置されている。
Preferably , a plurality of connection members are mounted and arranged on the same plane of the substrate in a direction in which the side surfaces including the overlapping sides when the upper surface is projected onto the lower surface face each other.
また、好ましくは、透光性部材は一部に蛍光体粒子を備え、蛍光体粒子は発光素子の各面に沿って一様な厚さで配置されている。
Preferably, the translucent member partially includes phosphor particles, and the phosphor particles are arranged with a uniform thickness along each surface of the light emitting element.
また、好ましくは、前記接続部材は、配線層と基台を兼ねる2つの電極と、その間に配置された絶縁体とから形成される。この場合、接続端子の熱抵抗、配線抵抗をさらに下げることができる。 Preferably, the connecting member is formed of two electrodes serving both as a wiring layer and a base, and an insulator disposed therebetween. In this case, the thermal resistance and wiring resistance of the connection terminal can be further reduced.
また、好ましくは、接続部材の側面の少なくとも一部を被覆する絶縁性の反射部材をさらに有する。この場合、発光素子から下方に向けて出射した光を効率よく反射させて発光素子の外側に向かわせることができるので、光の取出し効率がさらに向上する。 In addition, it preferably further includes an insulating reflecting member that covers at least a part of the side surface of the connecting member. In this case, since the light emitted downward from the light emitting element can be efficiently reflected and directed to the outside of the light emitting element, the light extraction efficiency is further improved.
本発明によれば、発光素子を接続端子にフリップチップ実装する場合において、発光素子の基板側からのみならず実装面側からも光を取り出して光の取出し効率の向上を図り、同時に効率的な放熱も実現することが可能となる。 According to the present invention, when the light emitting element is flip-chip mounted on the connection terminal, light is extracted not only from the substrate side but also from the mounting surface side to improve the light extraction efficiency, and at the same time, efficient. Heat dissipation can also be realized.
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。したがって、それらの名称および機能も同じであるので、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Therefore, since their names and functions are also the same, detailed description thereof will not be repeated.
また、以下の図面においては、各部構成の寸法比率は説明に応じて適宜誇張して描かれており、必ずしも実際の寸法比率を示すものではない。 Moreover, in the following drawings, the dimensional ratio of each component is exaggerated as appropriate according to the description, and does not necessarily indicate the actual dimensional ratio.
(第1の実施形態)
図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態にかかる発光デバイスの構成について説明する。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the light-emitting device concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
図1を参照して、本実施形態の発光デバイス100は、接続部材としての基台120の上面に発光素子110が載置され、その発光素子110を中心として略球形状の透光性部材としての透明封止樹脂140が発光素子110および基台120の一部を覆っている。配線層130は、発光素子110の電極と接続され、発光素子110に電源を供給するために外部へと引き出された導体層であり、基台120上に形成されている。
With reference to FIG. 1, in the
図2を参照して、発光素子110は図11同様基板を上方に半導体層を下方に向け、いわゆるフェースダウンで、基台120上にフリップチップ実装されており、はんだバンプ150によって、配線層130と発光素子110の正極・負極の電極との間が接続されている。
Referring to FIG. 2, the
発光素子110は表面および裏面の両面から出射するタイプの発光ダイオード(LED)であり、たとえば、サファイア等の透明基板上にN型層、発光層、P型層をこの順に積層し、正極・負極の電極を形成したものを用いることができる。
The
基台120は、たとえば、アルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(SiN)、窒化アルミ(AlN)などのセラミックを切削加工して製造することができる。基台120の形状は、後述するように熱の伝導を考慮して、上面が小さく下面が大きい略錐台形状をなしている。つまり、基台120は上面に平行な面で切断した断面の面積が上面から下面に向けて漸増する形状をなしている。また、発光素子110の下面からの光の取出しを考慮して、基台120上面の面積は発光素子110の面積より小さくされており、発光素子110の実装面側(はんだバンプ150と接続された側)の周辺部が基台120の上面からはみ出すようにされている。
The
配線層130は、たとえば銅配線にNiメッキ、その上にAgメッキを施して反射率を高くしたものを好適に用いることができ、発光素子110の正極・負極に接続すべく2本帯状に基台120上に形成されている。配線層130は、たとえばガラスエポキシ基板などにはんだ付けなどで表面実装可能なように基台120の下面裏へ折り返されている。そ
して、両配線層130に所定の電源を接続することにより、発光デバイス100は光を出射する。
As the
なお、本実施形態では、2本の配線層130を相対する2つの側面に形成しているが、これらはいずれの側面に形成してもよい。また、2本の配線層130を帯状に形成しているが、これを側面全体にわたって形成してもよい。このようにすれば、熱の伝導率を上げる上で、また配線層の抵抗を下げる上で好ましい。
In the present embodiment, the two
発光素子110と、はんだバンプ150を含む発光素子110と配線層130との接続部、および基台120の一部は、透明封止樹脂140によって覆われている。透明封止樹脂140は、後述するように光の取出し効率を考慮し、発光素子110を中心とする球形状をなしている。球形状の透明封止樹脂140は、たとえば、基台120上に発光素子110を実装後、基台120の上方から透明封止樹脂材料を滴下し固化させて得ることができる。滴下直後の透明封止樹脂材料は表面張力により球形状となるからである。ここで言う「球形状」とは、球、または球に類似した形状を有し、透明封止樹脂の中心にある発光素子110から発される光が、透明封止樹脂140と空気層との境界を垂直に近い状態で透過する形状を指す。また透明封止樹脂140と基台120との接続部の一部もしくは全部の樹脂が垂れ下がることがあるが、これによって透明封止樹脂140が球形状であることを否定されることはない。
A connection portion between the light emitting
発光素子110および透明封止樹脂140の大きさは特に限定されるものではないが、一例として、発光素子110の縦×横×厚さを0.5mm×0.5mm×100μm、透明封止樹脂140の直径を1.5mm程度とすることができる。
The sizes of the
また、透明封止樹脂140の材料としては、透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いることができる。
Moreover, as a material of the
つづけて、図3を参照して本実施形態の発光デバイスの作用について説明する。 Next, the operation of the light emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG.
図3は、図2において発光素子110から出射した光の光線を点線矢印で、発光素子110から発生した熱の伝導経路を白抜き矢印で示している。
FIG. 3 shows a light ray emitted from the
本実施形態の発光デバイス100の発光素子110は、先述したように、光の取出し効率向上のため上方のみならず側方および下方に向かって、すなわち全周方向に光を放射するようにされている。そして、基台120上面の面積は発光素子110の面積より小さくなっており、かつ透明封止樹脂140を球形状とし、透明封止樹脂140の略中央に埋設された発光素子110から出射した光の光軸と、透明封止樹脂140とその周囲の空気層との界面とを互いに垂直に近い状態で均質化させることにより、全反射を低減させてさらに光取出し効率の向上を図っている。
As described above, the light-emitting
図3に示すように、発光素子110の実装面側の周辺部から出射した光の一部は透明封止樹脂140を通過して直接外部へ出射し、また一部は配線層130で反射して外部へ取り出される。
As shown in FIG. 3, a part of the light emitted from the peripheral part on the mounting surface side of the
以上のように本実施形態の発光デバイス100によれば、発光素子110を基台120にフリップチップ実装する場合において、極力光取出し効率の向上を図ることができる。
As described above, according to the
一方、発光素子110から発生した熱は、はんだバンプ150を介し、図3の白抜き矢印で示すように基台120を下方に向かって伝導していく。このとき、発光素子110が載置される基台120の上面の面積は上述のように発光素子110の面積より小さく構成
されているので、発光素子110で発生した熱を効率よく基台に伝達するという点では不利になる。
On the other hand, the heat generated from the
そこで本実施形態では、先述したように基台120を上面より下面が大きい略錐台形状に形成し、上面に平行な面で切断した断面の面積が上面から下面に向けて漸増する形状としている。基台120の形状としてこのような形状を採用することにより基台120全体の熱抵抗を下げることができるので、上面で受けた発光素子110からの熱を基台120を介して迅速に下方に伝達させ、発光デバイス100を実装する基板などに速やかに放散させることができる。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the
以上のように本実施形態によれば、発光素子を載置する基台の上面の面積が発光素子の面積より小さいので、発光素子の実装面側より発光した光を、発光素子と基台が重ならない空間から取り出せるので、光の取出し効率を向上させることができる。また、透明封止樹脂の形状が発光素子を中心とする球形状であるため、発光素子から出射した光は透明封止樹脂と空気層との界面に略垂直に入射するので全反射が起こりにくく、その結果光の損失を低減して光の取出し効率を向上させることができる。さらに、基台は発光素子の載置面から末広がりに広がる錐台形状をなしているので、発光素子から発光デバイスの実装面までの熱抵抗を減少させ、発光素子からの熱を効率的に放熱することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the area of the upper surface of the base on which the light emitting element is placed is smaller than the area of the light emitting element, the light emitted from the mounting surface side of the light emitting element is transmitted to the light emitting element and the base. Since it can be extracted from a space that does not overlap, the light extraction efficiency can be improved. In addition, since the shape of the transparent sealing resin is a sphere centered on the light emitting element, the light emitted from the light emitting element is incident almost perpendicularly to the interface between the transparent sealing resin and the air layer, so that total reflection hardly occurs. As a result, light loss can be reduced and light extraction efficiency can be improved. In addition, the base has a frustum shape that spreads from the mounting surface of the light emitting element, reducing the thermal resistance from the light emitting element to the mounting surface of the light emitting device, and efficiently dissipating heat from the light emitting element. It becomes possible to do.
(第2の実施形態)
図4および図5を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
With reference to FIGS. 4 and 5, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の発光デバイス200は、第1の実施形態における基台120の形状を変更して、さらに放熱性を向上させたものである。
The
図4において基台220は、熱の流れをさらに円滑すべく、側面の傾斜が上面から下面に向けて緩やかになるようにされている。すなわち、基台220を上面に垂直な面で切断した断面における側面に相当する曲線は、その接線の傾きが上面から下面にむけて漸減するようにされている。このような加工は、アルミナなどのセラミックで作製された基台を切削あるいはブラスト加工などして行うことができる。
In FIG. 4, the
配線層230は、熱の伝導も考慮して、基台220の側面全体にわたって形成している。
The
図5は、図3と同様に発光素子110から放射された光線、および熱の伝導経路を図示したものである。
FIG. 5 illustrates light rays radiated from the
図5において、基台220の側面の傾斜が上面から下面に向けて緩やかになるようにされている。基台220をこのように加工することにより、従来技術に比べ上面からの熱を効率よく円滑に下方かつ側方に逃がすことができる。
In FIG. 5, the inclination of the side surface of the
また、発光素子110の実装面側から下方に向けて出射した光を配線層230で反射させて外部に取り出す場合において、基台220の側面が上にいくに従って発光素子110の実装面と垂直に近づいていくことから、第一の実施形態に比べて基台220の上部が細い形状となっている為に放熱性は劣るが、発光素子110の近くで反射し発光素子に戻る光が更に減るために、光の取り出し効率をさらに上げることが出来る。
Further, when light emitted downward from the mounting surface side of the
(第3の実施形態)
図6を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。
本実施形態の発光デバイス300の基台320は、第2の実施形態における基台220の
相対する2つの側面を垂直に切り取った形状とされており、電極330は、テーパー形状となっている側面全面にわたって形成されている。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
本実施形態は、発光デバイスの光取出し効率の向上、効率的な放熱に加えて、実装密度の向上を図ったものである。 In the present embodiment, in addition to improving the light extraction efficiency and efficient heat dissipation of the light emitting device, the mounting density is improved.
すなわち、照明用途等においては、ガラスエポキシ等の基板に多数の発光デバイスを並べて実装する必要があるが、本実施形態の発光デバイス300は2つの側面が垂直にされているので、これらの面を向い合せる方向に並べることにより発光デバイス300間の間隔を狭めることができる。したがって、実装密度を向上させることができ、高輝度が要求される用途において適したものとすることができる。
That is, in lighting applications, etc., it is necessary to mount a large number of light emitting devices side by side on a substrate such as glass epoxy. However, since the
また、発光素子110の実装面側の周辺部発光面のうち、基台320の垂直な側面に対峙する発光面から出射した光は基台320の側面に遮られることなく下方に放射する。したがって、たとえば発光デバイス300を実装する基板においてその放射光を反射させて光の取出し効率を図るようなことも可能となる。
In addition, light emitted from the light emitting surface facing the vertical side surface of the
なお、本実施形態では、2つの側面の傾斜が、第2の実施形態同様上面から下面に向けて緩やかになるようにされているが、これに限られず、第1の実施形態同様直線状としてもよい。 In the present embodiment, the inclination of the two side surfaces is made gentler from the upper surface to the lower surface as in the second embodiment, but is not limited thereto, and is linear as in the first embodiment. Also good.
(第4の実施形態)
図7および図8を参照して本発明の第4の実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の発光デバイス400は、第2の実施形態における配線層、および基台をまとめて金属電極としたものである。
In the
図7、図8において、基台420は、発光素子110の正極・負極に接続される2つの金属電極430が絶縁層450を介して一体的に形成された構成となっている。発光素子110は、はんだバンプ150を介して金属電極430上に直接実装される。
7 and 8, the
基台420は、絶縁材料を金属板で挟み一体的に貼り合わせた後、切削等で加工して形成することができる。 The base 420 can be formed by sandwiching an insulating material between metal plates and bonding them together, and then processing them by cutting or the like.
金属電極430の材料としては、たとえば、熱伝導性、電気伝導性に優れた銅、銅合金、アルミニウムなどを用いることができ、絶縁層450としては、たとえばエポキシ、ポリイミド等の絶縁材料や、部分的に空気を用いることができる。
As the material of the
本実施形態によれば、基台420の台座部分全体が、発光素子110の正極・負極に接続される金属電極430として形成されているため、さらに熱抵抗、配線抵抗を下げることができる。その結果、特に高出力発光デバイスとしてより適したものとすることができる。
According to the present embodiment, since the entire pedestal portion of the
基台420の形状を、側面の傾斜が上面から下面に向けて緩やかになるような形状にして、第2の実施形態と同様最適な放熱設計とすることができ、また上面からの熱を効率よく円滑に下方かつ側方に逃がすことができる。しかしながら、基台420の形状はこれに限られず、第1の実施形態同様直線状としてもよい。
The shape of the base 420 can be made such that the inclination of the side surface becomes gentler from the upper surface to the lower surface, so that the optimum heat radiation design can be achieved as in the second embodiment, and the heat from the upper surface can be efficiently used. It can escape smoothly and smoothly downward and to the side. However, the shape of the
(第5の実施形態)
図9を用いて、本発明の第5の実施形態について説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の発光デバイス500は、第2の実施形態における基台220の側面全体を反射部材としての反射層560でコーティングしたものである。反射層560は、白色インクなどの高反射材料を基台220の側面全体に塗布して形成することができる。
The
図9を参照して、反射層560は、はんだバンプ150と配線層230の接続領域を除く基台220の全側面を覆ってコーティングされている。本実施形態では発光素子110下部の基台220表面にも反射層560を形成している。したがって、同図における点線矢印で示すように、発光素子110の実装面側の周辺部から出射した光、および発光素子110下面から周辺部に導出した光は、基台220の側面の反射層560で反射され外側に向けて放射されるので、発光デバイス500の光取出し効率を向上させることができる。特に、反射層に近い発光素子110の直下あるいはその近傍における光の損失を低減させることができる。
Referring to FIG. 9, the
なお、反射層560は必ずしも基台220の側面全体に設ける必要はなく、必要に応じて側面の一部に形成してもよいし、また配線層230を除いてコーティングするようにしてもよい。
Note that the
(第6の実施形態)
図10を用いて、本発明の第6の実施形態について説明する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の発光デバイス600は、第2の実施形態において、略球形状の透明封止樹脂内に波長変換部材としての蛍光体粒子670を略均一に含有させ、蛍光体層640を形成したものである。蛍光体層640は、たとえば基台220上に発光素子110を実装後、基台220の上方から蛍光体粒子670を含有させた透明封止樹脂材料を滴下し、略球形状に固化させて得ることができる。
In the
発光デバイスにおいては、発光素子から出射した光を蛍光体により波長変換し、白色光等のさまざまな色を得るということが一般的に行われている。このような発光デバイスでは、発光素子を埋設する透明封止樹脂に蛍光体を一様に含有させることにより、発光素子の周囲に配された蛍光体が、発光素子から出射された光の一部を吸収して他の色の光を発光し波長変換する。発光デバイスは、波長変換された光と発光素子から直接出射された光との混合等により所望の色の光を放射する。 In a light emitting device, it is a common practice to change the wavelength of light emitted from a light emitting element with a phosphor to obtain various colors such as white light. In such a light-emitting device, the phosphor disposed in the periphery of the light-emitting element is part of the light emitted from the light-emitting element by uniformly including the phosphor in the transparent sealing resin in which the light-emitting element is embedded. Is absorbed, emits light of other colors, and converts the wavelength. The light emitting device emits light of a desired color by mixing the wavelength-converted light and the light directly emitted from the light emitting element.
本実施形態は、本発明をこのような波長変換型発光デバイスに適用したものである。 In the present embodiment, the present invention is applied to such a wavelength conversion type light emitting device.
発光素子110、蛍光体粒子670の材料等は特に限定されないが、一例として、発光素子110を波長450nm程度(青色)のInGaN等の窒化物系化合物半導体とし、蛍光体粒子670を青色光を吸収して黄色光を発光するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体とし、発光デバイス600の発光色を疑似白色とすることができる。
The materials of the
本実施形態で例示するように、本発明は、波長変換型発光デバイスに適用した場合においても、発光素子の基板側からのみならず実装面側からも光を取り出して光の取出し効率の向上を図り、同時に効率的な放熱も実現することが可能となる。したがって、本実施形態は、蛍光体材料が熱の影響で変質することを防止する観点からも有用である。 As exemplified in this embodiment, the present invention improves the light extraction efficiency by extracting light not only from the substrate side of the light emitting element but also from the mounting surface side even when applied to a wavelength conversion type light emitting device. At the same time, efficient heat dissipation can be realized. Therefore, this embodiment is also useful from the viewpoint of preventing the phosphor material from being deteriorated by the influence of heat.
なお、本実施形態では、蛍光体粒子670を透明封止樹脂内に略均一に含有させているが、これに限られず、たとえば蛍光体粒子670を発光素子110の各面に沿って一様な厚さだけ配すなどして、透明封止樹脂内の一部にのみ蛍光体粒子670を設けることもで
きる。
In the present embodiment, the
この場合、発光素子110を覆い、発光素子から出射された光の波長を変換する蛍光体層が、発光素子110と透明封止樹脂との間に設けたられることになり、蛍光体層で波長変換された光束を、透明封止樹脂と空気層との界面に対して点光源に近い状態とすることができる。そのため、発光素子110から放射された光が、蛍光体層をとりまく透明封止樹脂から空気層へと入射する場合において、臨界角以下の光線が増え、透明封止樹脂と空気層との界面での全反射が低減されて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
In this case, a phosphor layer that covers the
(そのほかの実施形態)
なお、上記各実施形態は適宜に組み合わせることができる。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate.
たとえば、第1から第5の実施形態において第6の実施形態を採用し、透明封止樹脂内に蛍光体粒子を含有させ、波長変換型発光デバイスとすることが可能である。また、第4の実施形態において第5の実施形態を適用し、金属電極に反射層を形成してもよい。また、第1から第3の実施形態では対向する側面に配線層を形成していたが、隣り合う面に形成してもよい。 For example, in the first to fifth embodiments, the sixth embodiment can be adopted, and phosphor particles can be contained in the transparent sealing resin to obtain a wavelength conversion type light emitting device. Further, in the fourth embodiment, the fifth embodiment may be applied to form a reflective layer on the metal electrode. In the first to third embodiments, the wiring layers are formed on the opposite side surfaces, but may be formed on adjacent surfaces.
上記各実施形態においては、発光素子と基台の配線層との間の接続方法として、はんだバンプを用いた構成を例示して説明したが、必要に応じ通常のはんだ接続を採用してもよい。 In each of the above embodiments, the configuration using solder bumps has been described as a connection method between the light emitting element and the wiring layer of the base, but normal solder connection may be employed as necessary. .
上記実施形態において、基台の上面および下面を矩形形状とし、全体の形状を四角錐台形状としているが、これに限られず、たとえば上面、下面を円、楕円、三角形、その他の多角形でもよいし、円錐台形状や四角錐台形状以外の多角錐台形状としてもよい。また、上面、下面を同じ形状とする必要もなく、基台への発光素子の搭載および発光デバイスの基板等への実装を勘案して最適な形状を選択し、異なる形状としてもよい。さらに、上面は下面に対して傾いていても良い。 In the above embodiment, the upper surface and the lower surface of the base are rectangular, and the overall shape is a quadrangular pyramid shape. However, the present invention is not limited to this. For example, the upper and lower surfaces may be circles, ellipses, triangles, or other polygons. However, a polygonal frustum shape other than a truncated cone shape or a quadrangular frustum shape may be used. Moreover, it is not necessary to make the upper surface and the lower surface have the same shape, and an optimal shape may be selected in consideration of mounting of the light-emitting element on the base and mounting of the light-emitting device on the substrate or the like, and different shapes may be used. Furthermore, the upper surface may be inclined with respect to the lower surface.
第1から第3および第5、第6実施形態における配線層は、基台上面から側面を経由して下面まで配置されているが、上面と側面のみでもよい。 The wiring layers in the first to third, fifth, and sixth embodiments are arranged from the upper surface of the base to the lower surface via the side surface, but may be only the upper surface and the side surface.
上記各実施形態では傾斜する側面は2面又は4面に設けているが、1面のみでもよい。また、図6の例では、垂直面を対抗する2面としたが、1面のみでもよいし、対向しない2面でもよい。 In the above embodiments, the inclined side surfaces are provided on two or four surfaces, but only one surface may be provided. In the example of FIG. 6, the two vertical surfaces are opposed to each other, but only one surface may be used, or two surfaces that are not opposed to each other may be used.
100 発光デバイス
110 発光素子
120 基台
130 配線層
140 透明封止樹脂
150 はんだバンプ
200 発光デバイス
220 基台
230 配線層
300 発光デバイス
320 基台
330 配線層
400 発光デバイス
420 基台
430 金属電極
450 絶縁層
500 発光デバイス
560 反射層
600 発光デバイス
640 蛍光体層
670 蛍光体粒子
900 発光デバイス
910 発光素子
912 基板
914 半導体層
920 電極
930 接続端子
940 はんだバンプ
950 透明封止樹脂
100 light emitting
Claims (4)
該発光素子とフリップチップで接続する配線層を具備し、該発光素子を載置する接続部材と、
前記発光素子および前記接続部材の一部を封止し、前記発光素子を中心とする球形の形状を有する透光性部材と、を有する発光デバイスにおいて、
前記接続部材は、前記発光素子を載置する上面及び、該上面より大きい面積の下面を有し、前記上面に平行な面で切断した断面の面積が前記上面から前記下面に向けて漸増する側面を有し、
前記上面の面積は、前記発光素子の、前記接続部材へ載置される面の面積以下であり、
前記接続部材は、前記配線層と基台を兼ねる2つの金属電極と、その間に配置された絶縁体とから形成され、
前記上面には、前記発光素子の前記正極と前記負極が前記絶縁体を挟んで前記2つの金属電極とそれぞれ直接フリップチップ実装されていることを特徴とする発光デバイス。 A light emitting device comprising a positive electrode and a negative electrode ;
A wiring layer connected to the light emitting element by flip chip, and a connecting member for mounting the light emitting element;
In the light-emitting device having a light-transmitting member having a sealed portion of the light emitting element and the connecting member, a spherical shape centered on the light emitting element,
It said connecting member has an upper surface mounting the light emitting element and has a lower surface of the larger area than the upper surface, side surface area of the cross section taken along a plane parallel to said upper surface gradually increases toward the bottom surface from the top surface Have
The area of the upper surface is equal to or less than the area of the surface of the light emitting element placed on the connection member ,
The connection member is formed of two metal electrodes serving as the wiring layer and a base, and an insulator disposed between the metal electrodes,
The light emitting device, wherein the positive electrode and the negative electrode of the light emitting element are directly flip-chip mounted on the upper surface with the two metal electrodes sandwiching the insulator .
前記上面および前記下面は矩形であり、
前記上面を前記下面へ投影した場合、対向する1対の辺が重なり、他の1対の辺は重ならならないで、かつ前記下面は該投影された前記上面を包含することを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。 The connecting member has a frustum shape or a shape in which the inclination of the side surface becomes gentler from the top to the bottom,
The upper surface and the lower surface are rectangular,
When the upper surface is projected onto the lower surface, a pair of opposite sides overlap, the other pair of sides do not overlap, and the lower surface includes the projected upper surface. Item 2. A light emitting device according to Item 1.
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