JP5558665B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子からの光を波長変換する波長変換層を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting device including a wavelength conversion layer that converts the wavelength of light from a light-emitting element.
従来の発光装置には、発光素子からの光を波長変換する波長変換層として、蛍光体を含有した樹脂層を備えたものがある。例えば、特許文献1には、サブマウント素子の上にフリップチップ型の発光素子を導通搭載すると共に、この発光素子を波長変換用の蛍光物質を含有した樹脂のパッケージによって封止し、発光素子の外郭面からのパッケージの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくすることで、発光素子の発光方向の全方位に対して蛍光物質による波長変換度を均一化した半導体発光装置が記載されている。
特許文献1に記載の半導体発光装置は、波長変換層であるパッケージの厚さを発光素子の全方位について一様な厚さとすることで波長変換度を均一化しているが、発光素子の天面からパッケージの天面までの厚みは、複数個の発光装置を並べた上方からパッケージの天面を研磨装置などにより研磨することで、一度に大量の発光装置についての調整が可能である。しかし、発光素子の側面からパッケージの側面までの厚みを調整するには、個々に研磨していくことになるので、コントロールしにくい面がある。
In the semiconductor light emitting device described in
この波長変換層の厚み調整について、図9(A)から同図(D)に基づいて説明する。図9(A)に示すように、従来の発光装置は、基板100x上に、発光素子20xを覆うようにして、波長変換層である平均厚みが500μm程度の蛍光体層102xを形成する。蛍光体層102xは、蛍光体ペーストをスクリーン印刷法により形成される。そして、図9(B)に示すように、蛍光体層102xの上面102xaを、回転式研磨機X等によって研磨する。例えば、蛍光体層102xの厚みが200〜300μm程度になるまで研磨する。
The thickness adjustment of the wavelength conversion layer will be described with reference to FIGS. 9A to 9D. As shown in FIG. 9A, in the conventional light emitting device, a
そして、図9(C)に示すように、蛍光体層102xと基板100xとを、例えば回転式ブレード90等によって同時に切り抜いて個片化することにより、図9(D)に示すように、蛍光体層102xが波長変換層40xとなった従来の発光装置10xを得ることができる。
Then, as shown in FIG. 9C, the
このように従来の発光装置は、蛍光体を含有することで光の波長を変換する波長変換層を天面側から研磨して厚みを調整するのみで、側面からの研磨は行われないため、天面からの光と側面からの光とで蛍光体の波長変換の度合いが異なってしまう。従って、複数個の発光装置を並べた上から波長変換層の天面を研磨装置などにより一律に研磨して色度を調整しようとしても、色むらが発生してしまう。 As described above, the conventional light-emitting device only contains the phosphor, and the wavelength conversion layer that converts the wavelength of light is polished from the top surface side to adjust the thickness, and polishing from the side surface is not performed. The degree of wavelength conversion of the phosphor differs between the light from the top surface and the light from the side surface. Therefore, even when a plurality of light emitting devices are arranged and the top surface of the wavelength conversion layer is uniformly polished by a polishing device or the like to adjust the chromaticity, color unevenness occurs.
また、発光素子は、天面からの光と側面からの光とでは、発光強度や発光比率が異なるため、1個の発光装置の場合であっても、波長変換層での波長変換の度合いが天面側と側面側とで異なるので、装置全体としての光に色むらがあるように見える。特に、発光装置にレンズや反射板などで配光を絞っていくと色むらの傾向は顕著となるので問題である。従って、発光装置は、装置全体の光に対する色むらの抑制が必要である。 In addition, since the light emitting element has different light emission intensity and light emission ratio between light from the top surface and light from the side surface, the degree of wavelength conversion in the wavelength conversion layer is even in the case of a single light emitting device. Since the top surface side and the side surface side are different, the light as the whole device seems to have uneven color. In particular, when the light distribution is narrowed down with a lens or a reflector on the light emitting device, the tendency of uneven color becomes significant, which is a problem. Therefore, the light emitting device needs to suppress color unevenness with respect to the light of the entire device.
そこで本発明は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能な発光装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of suppressing color unevenness with respect to light from the entire device.
本発明の発光装置は、電源が供給されることで発光する発光素子と、前記発光素子の天面を除く周囲に形成された光遮蔽部と、前記発光素子の天面に設けられ、調整された厚みに形成された波長変換層とを備えたことを特徴とする。 The light-emitting device of the present invention is provided and adjusted by a light-emitting element that emits light when power is supplied, a light shielding portion formed around the top surface of the light-emitting element, and a top surface of the light-emitting element. And a wavelength conversion layer formed in a different thickness.
本発明の発光装置は、厚みが調整された波長変換層を通過した光のみが出射されることになるので、均一な波長変換度を確保することが可能である。よって、本発明の発光装置は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能である。 Since the light emitting device of the present invention emits only the light that has passed through the wavelength conversion layer whose thickness is adjusted, it is possible to ensure a uniform degree of wavelength conversion. Therefore, the light emitting device of the present invention can suppress uneven color with respect to light from the entire device.
本願の第1の発明は、電源が供給されることで発光する発光素子と、発光素子の天面を除く周囲に形成された光遮蔽部と、発光素子の天面に設けられ、調整された厚みに形成された波長変換層とを備えたことを特徴としたものである。 1st invention of this application was provided and adjusted in the light emitting element which light-emits by supplying power, the light shielding part formed in the circumference | surroundings except the top surface of the light emitting element, and the top surface of the light emitting element And a wavelength conversion layer formed to have a thickness.
本発明の発光装置は、天面を除く周囲に光遮蔽部が設けられている。従って、発光素子から側面方向へ出射される光は、この光遮蔽部によって遮られるので外部へは出射されない。発光素子から天面方向へ出射される光は、この天面に設けられ、調整された厚みに形成された波長変換層を通過して出射される。従って、本発明の発光装置は、厚みが調整された波長変換層を通過した光のみが出射されることになるので、均一な波長変換度を確保することが可能である。 In the light emitting device of the present invention, a light shielding portion is provided around the top surface. Accordingly, the light emitted from the light emitting element in the side surface direction is blocked by the light shielding portion and is not emitted to the outside. The light emitted from the light emitting element toward the top surface is emitted through the wavelength conversion layer provided on the top surface and formed with the adjusted thickness. Therefore, since the light emitting device of the present invention emits only the light that has passed through the wavelength conversion layer whose thickness has been adjusted, it is possible to ensure a uniform degree of wavelength conversion.
本願の第2の発明は、光遮蔽部は、反射機能を備えた光反射部であることを特徴としたものである。 The second invention of the present application is characterized in that the light shielding portion is a light reflecting portion having a reflecting function.
本願の第2の発明においては、光遮蔽部を、反射機能を備えた光反射部とすることで、発光素子から側面方向へ出射される光が光反射部で反射して、発光素子から天面方向へ出射される光と合わさって天面に設けられた波長変換層を通過して外部へ出射させることができる。従って、光遮蔽部を光反射部とすることで、発光効率を向上させることができる。 In the second invention of the present application, the light shielding portion is a light reflecting portion having a reflecting function, so that light emitted from the light emitting element in the side surface direction is reflected by the light reflecting portion, and the light is emitted from the light emitting element to the ceiling. Together with the light emitted in the surface direction, the light can be emitted to the outside through the wavelength conversion layer provided on the top surface. Therefore, the light emission efficiency can be improved by using the light shielding portion as the light reflecting portion.
本願の第3の発明は、光反射部は、金属酸化物の粉体を液状樹脂に分散させ、硬化させたものであることを特徴としたものである。 The third invention of the present application is characterized in that the light reflecting portion is obtained by dispersing and curing a metal oxide powder in a liquid resin.
本願の第3の発明においては、光反射部を、金属酸化物の粉体を液状樹脂に分散させ、硬化させることで形成すると、絶縁性を保ちつつ、反射機能を備えたものとすることができる。 In the third invention of the present application, when the light reflecting portion is formed by dispersing and curing the metal oxide powder in the liquid resin, the light reflecting portion may be provided with a reflecting function while maintaining insulation. it can.
本願の第4の発明は、波長変換層は、発光素子および光遮蔽部の全体を覆うように形成されていることを特徴としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the wavelength conversion layer is formed so as to cover the entire light emitting element and the light shielding portion.
本願の第4の発明においては、波長変換層を、発光素子および光遮蔽部の全体を覆うように形成することで、スクリーン印刷法などを用いて容易に波長変換層を形成することができる。 In 4th invention of this application, a wavelength conversion layer can be easily formed using a screen printing method etc. by forming a wavelength conversion layer so that the whole light emitting element and the light-shielding part may be covered.
本願の第5の発明は、光遮蔽部は、発光素子と同じ高さに形成されていることを特徴としたものである。 The fifth invention of the present application is characterized in that the light shielding portion is formed at the same height as the light emitting element.
本願の第5の発明においては、光遮蔽部が発光素子と同じ高さに形成されることで、発光素子の側面からの光を、側面方向へ出射することを抑止することができる。 In the fifth invention of the present application, the light shielding portion is formed at the same height as the light emitting element, so that it is possible to prevent the light from the side surface of the light emitting element from being emitted in the side surface direction.
本願の第6の発明は、発光素子は、フリップチップ実装されていることを特徴としたものである。 The sixth invention of the present application is characterized in that the light emitting element is flip-chip mounted.
本願の第6の発明においては、発光素子がフリップチップ実装されていることで、ワイヤボンドが不要なので、接続信頼性が向上する。 In the sixth invention of the present application, since the light emitting element is flip-chip mounted, wire bonding is unnecessary, so that connection reliability is improved.
本願の第7の発明は、発光素子は、430nmを超え500nm以下の波長領域に主発光ピークを有する青色光を放つ青色発光ダイオードであり、波長変換層は、青色発光ダイオードが放つ青色光を吸収して黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体を含み、黄色系蛍光体は、(Sr1−al−b2−XBaalCab2EuX)2SiO4の化学式(但し、この式において、a1、b2、xは、各々、0≦a1≦0.3、0≦b2≦0.8、0<x<1を満足する数値である。)で表される化合物を主体にした珪酸塩蛍光体であることを特徴としたものである。 In a seventh invention of the present application, the light emitting element is a blue light emitting diode that emits blue light having a main light emission peak in a wavelength region of more than 430 nm and not more than 500 nm, and the wavelength conversion layer absorbs blue light emitted by the blue light emitting diode. and includes a yellow phosphor that emits yellow fluorescence system, yellow phosphor, in (Sr 1-al-b2- X Ba al Ca b2 Eu X) 2 SiO 4 of the formula (where this expression, a1 , B2, and x are numerical values satisfying 0 ≦ a1 ≦ 0.3, 0 ≦ b2 ≦ 0.8, and 0 <x <1, respectively.) It is characterized by being.
本願の第7の発明においては、発光素子の主光ピークを上記範囲とし、黄色系蛍光体を上記化学式で表される珪酸塩蛍光体とすることで、蛍光体の熱に対する結晶の安定性、発光特性の耐熱性、黄色系発光の発光強度、および光色を図ることができる。 In the seventh invention of the present application, the main light peak of the light emitting element is in the above range, and the yellow phosphor is a silicate phosphor represented by the above chemical formula, whereby the stability of the crystal with respect to the heat of the phosphor, The heat resistance of the light emission characteristics, the light emission intensity of yellow light emission, and the light color can be achieved.
本願の第8の発明は、発光素子は、400nmを超え530nm以下の波長領域に主発光ピークを有する青色光を放つ青色発光ダイオードであり、波長変換層は、青色発光ダイオードが放つ青色光を吸収して黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体を含み、黄色系蛍光体は、(RE1−XSmX)3(Al1−yGay)5O12:Ceの化学式(但し、この式において、x、yは、0≦x<1、0≦y≦1を満足する数値であり、REは、Y,Gd,Laから選択される少なくとも一種の元素である。)で表されるYAG系蛍光体であることを特徴としたものである。 In an eighth invention of the present application, the light emitting element is a blue light emitting diode that emits blue light having a main light emission peak in a wavelength region of more than 400 nm and not more than 530 nm, and the wavelength conversion layer absorbs blue light emitted by the blue light emitting diode. and it includes a yellow phosphor that emits yellow fluorescence system, the yellow phosphor is, (RE 1-X Sm X ) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce of formula (however, this formula X and y are numerical values satisfying 0 ≦ x <1 and 0 ≦ y ≦ 1, and RE is at least one element selected from Y, Gd, and La). It is characterized by the fact that it is a system phosphor.
本願の第9の発明は、発光素子と波長変換層との混色光は、CIE色度図における発光色度点(x,y)が、0.21≦x≦0.48、0.19≦y≦0.45の範囲であることを特徴としたものである。 In the ninth invention of the present application, the mixed color light of the light emitting element and the wavelength conversion layer has an emission chromaticity point (x, y) in the CIE chromaticity diagram of 0.21 ≦ x ≦ 0.48, 0.19 ≦ The range is y ≦ 0.45.
本願の第9の発明においては、発光素子と前記波長変換層との混色光を、CIE色度図における発光色度点(x,y)が、0.21≦x≦0.48、0.19≦y≦0.45の範囲とすることで、需要の多い白色の発光装置とすることができる。 In the ninth invention of the present application, the mixed color light of the light emitting element and the wavelength conversion layer has a light emission chromaticity point (x, y) in the CIE chromaticity diagram of 0.21 ≦ x ≦ 0.48,. By setting it as the range of 19 <= y <= 0.45, it can be set as a white light-emitting device with much demand.
本願の第10の発明は、発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体、セレン化亜鉛半導体、酸化亜鉛半導体のいずれかであることを特徴としたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, the light-emitting element is any one of a gallium nitride-based compound semiconductor, a zinc selenide semiconductor, and a zinc oxide semiconductor.
本願の第11の発明は、発光素子を導通搭載したサブマウント素子を備えたことを特徴としたものである。 The eleventh invention of the present application is characterized by including a submount element on which a light emitting element is conductively mounted.
本願の第11の発明においては、サブマウント素子を備えることで、サブマウント素子を目的に応じた回路構成や、プリント配線基板とすることで、発光素子を過電圧から保護したり、量産性を図ったりすることができる。 In the eleventh invention of the present application, by providing the submount element, the light emitting element can be protected from overvoltage or mass productivity can be achieved by using the submount element as a circuit configuration or a printed wiring board according to the purpose. Can be.
本願の第12の発明は、発光素子と、発光素子を導通搭載したサブマウント素子とを封止する樹脂パッケージを備えたことを特徴としたものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a resin package for sealing a light emitting element and a submount element on which the light emitting element is conductively mounted.
本願の第12の発明においては、発光素子と、発光素子を導通搭載したサブマウント素子とを封止する樹脂パッケージを備えることで、色むらのない照明装置や表示装置を形成することができる。 In the twelfth invention of the present application, an illumination device and a display device having no color unevenness can be formed by providing a resin package for sealing a light emitting element and a submount element on which the light emitting element is conductively mounted.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る発光装置を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発光装置を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)におけるA−A線断面図である。図2は、図1に示す発光装置の発光素子の断面図である。図3は、図1に示す発光装置の回路構成を示す回路図である。図4は、サブマウント素子をプリント配線基板とした発光装置を示す断面図である。
(Embodiment 1)
A light emitting device according to
図1(A)および同図(B)に示すように、発光装置10は、発光素子20と、光反射部30と、波長変換層40と、サブマウント素子50とを備えている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
発光素子20は、図2に示すように、フリップチップタイプの青色LEDであり、基板21に、n層22と、発光層23と、p層24とが順次積層されている。そして、n層22上にn側電極25が形成され、p層24上にp側電極26が形成されている。
As illustrated in FIG. 2, the
基板21は、窒化ガリウム系半導体であるn型GaNで形成され、一辺が約1mm、厚みが200μmの平面視してほぼ正方形状の直方体状に形成されている。
The
n層22は、基板21にGaNやAlGaN等を積層して形成され、層厚が0.5μm〜5μmとしたn型半導体層である。n層22と基板21の間にGaNやInGaN等で形成したバッファ層を設けることも可能である。
The
発光層23は、n層22に、井戸層となるInGaN等を0.001μm〜0.005μmの層厚とし、障壁層となるGaN等を0.005μm〜0.02μmの層厚とし、これらを交互に積層した多重量子井戸構造で積層したものである。 The light emitting layer 23 has a thickness of 0.001 μm to 0.005 μm for InGaN or the like as a well layer and a thickness of 0.005 μm to 0.02 μm for a GaN or the like as a barrier layer. They are stacked with multiple quantum well structures stacked alternately.
また、p層24は、発光層23にAlGaNを積層して形成され、層厚が0.05μm〜0.5μmとしたp型半導体層である。 The p layer 24 is a p-type semiconductor layer formed by stacking AlGaN on the light emitting layer 23 and having a layer thickness of 0.05 μm to 0.5 μm.
n側電極25は、n層22に、発光層23とp層24とを積層した後に、ドライエッチングにより発光層23とp層24とn層22の一部とを除去して、n側電極25を形成する領域を露出させたn層22上に形成されている。p側電極26は、p層24上に形成されている。
The n-
なお、本実施の形態1では、発光素子20として青色LEDとしたが、レーザーダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子または有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。また、発光素子20は、窒化ガリウム系化合物半導体の他に、セレン化亜鉛半導体、または酸化亜鉛半導体の発光素子とすることができる。
In the first embodiment, a blue LED is used as the
光反射部30は、発光素子20の天面を除く周囲に、平面視して矩形状に形成されている。この光反射部30は、反射材として粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させることで形成することができる。光反射部30を、粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させて形成することで、絶縁性を保ちつつ、反射機能を備えたものとすることができる。また、光反射部30を形成する際に、流動性を高めることを目的として、液状樹脂にチキソトロピー付与剤を添加してもよい。チキソトロピー付与剤としては、例えば、微粉末シリカ等が使用できる。光反射部30は、その高さが発光素子20と同じ高さに形成されている。光反射部30を発光素子20と同じ高さとすることで、発光素子20の側面からの光を、側面方向へ出射することを抑止し、天面の方向へ反射させることができる。なお、本実施の形態1では、反射材として酸化チタンを使用しているが、酸化アルミや二酸化ケイ素なども反射材として使用することが可能である。つまり、反射材は、絶縁性を有すると共に、反射機能を有する金属酸化物であれば、使用することが可能である。
The
本実施の形態1では、酸化チタンを含有させることで、光を遮蔽性と、反射性とを兼ね備える光反射部30としているが、樹脂にSiO2を添加したり、他の金属酸化物を樹脂に混ぜたりして反射部としたり、発光素子20の周囲を囲うように発光素子20と同じ高さの反射性の周壁部を設けることで反射部としたりすることができる。光反射部30を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂や、ガラスを用いることができるが、高い耐熱性を有し、かつ作業性に優れているという点で、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂とするのが望ましい。
In the first embodiment, by including titanium oxide, the
波長変換層40は、光透過性樹脂で発光素子20および光反射部30の全体を覆うように形成され、図示しない蛍光体を内部に含有することで発光素子20からの光の波長を変換するものである。蛍光体は、発光素子20からの光に励起され、波長変換して補色となる色を発光するものである。本実施の形態1では、発光素子20が青色に発光するものなので、蛍光体として黄色に波長変換する黄色系蛍光体を採用することによって、波長変換層40の表面を、発光素子20からの青色と波長変換されたと黄色とが混色して白色に発光させることができる。
The
ここで黄色系蛍光体について、詳細に説明する。黄色系蛍光体は、(Sr1−al−b2−XBaalCab2EuX)2SiO4の化学式で表される化合物を主体にした珪酸塩蛍光体とすることができる。 Here, the yellow phosphor will be described in detail. Yellow phosphor may be a silicate phosphor was mainly a compound represented by the chemical formula (Sr 1-al-b2- X Ba al Ca b2 Eu X) 2 SiO 4.
この化学式におけるa1、b2、xの数値は、蛍光体の熱に対する結晶の安定性、発光特性の耐熱性、黄色系発光の発光強度、および光色の観点から望ましくは、各々、0≦a1≦0.3、0≦b2≦0.8、0<x<1であり、さらに望ましくは、各々、0<a1≦0.15、0<b2≦0.3、0.01<x<0.05であり、最も望ましくは、各々、0.01≦a1≦0.1、0.001≦b2≦0.05、0.01<x≦0.02である。本実施の形態1に係る黄色系蛍光体を珪酸塩蛍光体とする場合には、(Sr、Ba)2SiO4:Eu2+とすることができる。 The numerical values of a1, b2, and x in this chemical formula are preferably 0 ≦ a1 ≦, respectively, from the viewpoints of the stability of the crystal with respect to the heat of the phosphor, the heat resistance of the light emission characteristics, the light emission intensity of yellow light emission, and the light color. 0.3, 0 ≦ b2 ≦ 0.8, 0 <x <1, and more preferably 0 <a1 ≦ 0.15, 0 <b2 ≦ 0.3, 0.01 <x <0. 05, and most preferably 0.01 ≦ a1 ≦ 0.1, 0.001 ≦ b2 ≦ 0.05, and 0.01 <x ≦ 0.02, respectively. When the yellow phosphor according to the first embodiment is a silicate phosphor, it can be (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu 2+ .
黄色系蛍光体が珪酸塩蛍光体である場合には、発光素子20として、良好な白色光を放つ発光装置を得ることができる観点から、430nmを超え500nm以下、望ましくは440nm以上490nm以下、さらに望ましくは450nm以上480nm以下の波長領域に主発光ピークを有する発光を放つ青色発光素子とする。また、珪酸塩蛍光体は、550nm以上600nm以下、望ましくは560nm以上590nm以下、さらに望ましくは565nm以上585nm以下の波長領域に主発光ピークを有する蛍光を放つのがよい。
When the yellow phosphor is a silicate phosphor, from the viewpoint of obtaining a light emitting device that emits good white light as the
また、黄色系蛍光体は、(RE1−XSmX)3(Al1−yGay)5O12:Ceの化学式)で表されるYAG系蛍光体とすることができる。この化学式におけるxおよびyは、0≦x<1、0≦y≦1を満足する数値であり、REは、Y,Gd,Laから選択される少なくとも一種の元素である。なお、本実施の形態1においては、黄色系蛍光体をYAG系蛍光体とする場合には、(Y、Gd)3Al5O12:Ce3+とすることができる。 Furthermore, the yellow phosphor is, (RE 1-X Sm X ) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: may be a YAG-based phosphor represented by Ce formula). In this chemical formula, x and y are numerical values satisfying 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, and RE is at least one element selected from Y, Gd, and La. In the first embodiment, when the yellow phosphor is a YAG phosphor, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ can be used.
また、黄色系蛍光体をYAG系蛍光体とした場合には、発光素子20として、400nmを超え530nm以下の波長領域に主発光ピークを有する青色光を放つ青色発光素子とするのが、蛍光体を効率よく発光させることができるので望ましい。
When the yellow phosphor is a YAG phosphor, the phosphor is a
このような蛍光体を含有した波長変換層40について、発光素子20の天面から波長変換層40の天面まで厚みを、50μm以上、200μm以下としている。厚みが50μm未満であれば青みがかった白色となり、200μmより厚くなれば透過率が低下するので、50μm以上、200μm以下とするのが望ましい。
The
波長変換層40に、発光素子20からの光と、波長変換層40に含有された黄色系蛍光体により波長変換された光とに、赤色成分を補う目的で、発光素子20の青色系光や黄色系蛍光体が放つ黄色系光を吸収して、波長600nmを超え660nm以下の赤色領域に主発光ピークを有する赤色系蛍光体を、更に添加してもよい。赤色系蛍光体としては、CaS:Eu2+蛍光体やSrS:Eu2+蛍光体や窒化物蛍光体などが使用できる。
For the purpose of supplementing the
波長変換層40を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂や、ガラスを用いることができるが、高い耐熱性を有し、かつ作業性に優れているという点で、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂とするのが望ましい。
As a resin for forming the
発光素子20と波長変換層40との混色光は、CIE色度図における発光色度点(x,y)が、0.21≦x≦0.48、0.19≦y≦0.45の範囲である。この色度範囲は白色を広く含むので、発光素子20の光と波長変換層40に含有される黄色系蛍光体の光とが混色した光色をこの色度範囲にすることで、需要の多い白色の発光装置10が得られる。
The mixed color light of the
サブマウント素子50は、発光素子20を、金バンプBを介在させて、表面電極51に導通搭載しているので、過度な電圧が発光素子20に印加しないよう、n型のシリコン基板52の一部にp型の半導体領域53を設けたツェナーダイオードである。表面電極51は、スルーホール電極54を介在させて底面電極55と導通接続されている。
In the
発光素子20をサブマウント素子50に搭載した場合の回路図を図3に示す。本実施の形態1では、サブマウント素子50を、ツェナーダイオードZとしているが、ダイオード、コンデンサ、抵抗、またはバリスタとすることも可能である。また、サブマウント素子として絶縁基板とすることも可能である。サブマウント素子を絶縁基板に配線パターンを形成したプリント配線基板とした場合の発光装置を、図4に示す。なお、図4においては、図1(B)と同じ構成のものは同符号を付している。
A circuit diagram when the
図4に示すように、サブマウント素子60は、絶縁基板61に、配線パターンである表面電極51と底面電極55とがスルーホール電極54によって接続されているプリント配線基板である。絶縁基板61は、ガラスエポキシ樹脂、BTレジン(ビスマレイミドトリアジン樹脂系の熱硬化樹脂)、またはセラミック(アルミナ、窒化アルミ)基板とすることができる。
As shown in FIG. 4, the
以上のように構成される本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造方法について、図5および図6に基づいて説明する。図5(A)から同図(D)および図6(A)から同図(C)は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造工程を説明する図である。
A method for manufacturing the light emitting device according to
図5(A)に示すように、まず、n型のシリコン基板52の所定位置に、p型の半導体領域53(図示せず)と、表面電極51を形成した半導体基板材100を準備し、金バンプBを形成する。この半導体基板材100は、ダイシングすることでサブマウント素子50となる。
As shown in FIG. 5A, first, a
図5(B)に示すように、半導体基板材100に形成された表面電極51に発光素子20をフリップチップ実装する。発光素子20を、表面電極51にフリップチップ実装する場合には、Agペーストなどの導電性接着剤を介在させて加熱することで接合したり、錫めっきが施された表面電極51と、金めっきが施された発光素子20の電極(n側電極25、p側電極26)とを当接させて加熱することで金錫共晶により接合したりすることができる。
As shown in FIG. 5B, the
図5(C)に示すように、半導体基板材100に搭載した発光素子20に、光反射部30を形成する樹脂で、発光素子20全体を覆う第1樹脂部101を、スクリーン印刷法により形成する。この樹脂は、前述したように、粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状樹脂に含有したもので、印刷版で成型した後に、液状樹脂が熱硬化性であれば熱硬化炉により硬化する。スクリーン印刷法により光反射部30を形成することで、発光素子20全体に隙間無く第1樹脂部101を形成することができるので、発光素子20からの光が、発光素子20と光反射部30となる第1樹脂部101との隙間から漏れ出ることを防止することができる。
As shown in FIG. 5C, a
本実施の形態1では、光反射部30の外側周囲面がサブマウント素子50となる半導体基板材100の表面に対して垂直となるように設けられているが、光反射部30の外側周囲面を発光素子20の天面方向に向かって徐々に広がる傾斜面となるように形成してもよい。
In the first embodiment, the outer peripheral surface of the
図5(D)に示すように、この第1樹脂部101の天面を研磨装置により、発光素子20の天面、つまり基板21(図2参照)が露出するまで研磨する。第1樹脂部101の天面を発光素子20の天面が露出するまで研磨することで、第1樹脂部101が光反射部30となる。第1樹脂部101の天面を研磨することで、第1樹脂部101を光反射部30としているので、第1樹脂部101を、スクリーン印刷法により形成する以外に、ディスペンサーによるポッティング、フォトリソグラフィ法、転写法、インクジェットを用いても形成することができる。
As shown in FIG. 5D, the top surface of the
光反射部30となる第1樹脂部101を研磨する際に、半導体基板材100の裏面を基準面とするために研磨する。第1樹脂部101を研磨する際に、発光素子20の基板も研磨することにより、研磨後、発光素子20の天面が半導体基板材100の裏面と平行になる。これは、スクリーン印刷法で第1樹脂部101を形成する場合、樹脂の外郭面のエッジ部に角がたちやすく、これをなくすためにも研磨が有効である。
When the
図6(A)に示すように、半導体基板材100上の光反射部30が周囲に形成された発光素子20を覆うように、波長変換層40を形成する蛍光体を含有した樹脂で、第2樹脂部102を、スクリーン印刷法により形成する。この第2樹脂部102は、厚みが約200μmから400μm程度に形成される。なお、本実施の形態1では、第2樹脂部102を半導体基板材100上の発光素子20全部を覆うように形成しているが、それぞれの発光素子20を覆うように形成してもよい。また、第2樹脂部102を、スクリーン印刷法により形成する以外に、ディスペンサーによるポッティング、フォトリソグラフィ法、転写法、インクジェットを用いても形成することができる。
As shown in FIG. 6 (A), a resin containing a phosphor that forms the
図6(B)に示すように、発光素子20に電源を供給して発光させ、第2樹脂部102の表面にて波長変換度を確認しながら研磨する。この研磨は、半導体基板材100の裏面を基準面とすることで、第2樹脂部102(波長変換層40)の表面が、半導体基板材100の裏面と平行になるので、発光素子20の天面部分の第2樹脂部102の厚みが均一になり色むらのない発光が得られる。また、スクリーン印刷法で第2樹脂部102を形成する場合、樹脂の外郭面のエッジ部に角がたちやすく、これをなくすためにも研磨が有効である。
As shown in FIG. 6B, power is supplied to the
この第2樹脂部102の表面を研磨する厚みは、波長変換度の度合いに応じて変わるが、第2樹脂部102が含有する黄色系蛍光体が珪酸塩蛍光体であれば、発光素子20の天面(主光取り出し面)上に位置する第2樹脂部102(波長変換層)の厚みは、50μm〜200μmに形成される。また、黄色系蛍光体がYAG系蛍光体であれば、発光素子20の天面(主光取り出し面)上に位置する第2樹脂部102(波長変換層)の厚みは、10μm〜100μmに形成される。
The thickness of polishing the surface of the
図6(C)に示すように、第2樹脂部102の厚み調整が終了すると、第2樹脂部102と半導体基板材100とを切断して個片とすることで、第2樹脂部102が波長変換層40となり、半導体基板材100がサブマウント素子50となることで、発光装置10を得ることができる。
As shown in FIG. 6C, when the thickness adjustment of the
このように形成された発光装置10は、発光素子20から側面方向へ出射される光が、この光遮蔽部として機能する光反射部30によって遮られるので、厚み調整がされていない波長変換層40の側面からは出射されない。従って、厚みが調整された波長変換層40の天面側を通過した光のみが出射されることになるので、均一な波長変換度を確保することが可能である。よって、発光装置10は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能である。
In the
また、光反射部30が発光素子20の側面方向への光を遮蔽するので、発光素子20および光反射部30の全体を覆うように波長変換層40を、スクリーン印刷法などを用いて容易に形成することができる。
Moreover, since the
なお、本実施の形態1では、波長変換層40を発光素子20および光反射部30の全体を覆うように形成しているが、光反射部30が発光素子20の側面方向への光を遮蔽しているので、発光素子20の天面側のみ形成するようにしてもよい。
In the first embodiment, the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る発光装置を、図7に基づいて説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る発光装置を示す図である。なお、図7においては、図1と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a light-emitting device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing a light-emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG.
図7に示す本発明の実施の形態2に係る発光装置70は、図2に示す発光素子20が搭載されたサブマウント素子71を搭載した砲弾型LEDである。サブマウント素子71は、n型のシリコン基板71aの一部にp型の半導体領域71bを設けたツェナーダイオードである。発光素子20は、このサブマウント素子71上に、光反射部30が形成されると共に、波長変換層40が形成された状態で配置されている。
A
発光素子20は、一方のカップ部72xaを有する一方の導電リード72xに搭載されることで導通接続すると共に、p型の半導体領域71b上に形成されたワイヤボンドパッド電極71cと他方の導電リード72yとがワイヤ73により導通接続されている。そして、全体を、光透過性を有する樹脂により砲弾型に形成された樹脂パッケージ74で封止している。
The
このように形成された砲弾型LEDである発光装置70は、発光素子20が、発光素子20の天面を除く周囲に形成された光反射部30と、光反射部30と発光素子20とを覆うように、調整された厚みに形成された波長変換層40とを備えているので、実施の形態1と同様に、均一な波長変換度を確保することが可能である。よって、発光装置70は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能である。
In the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る発光装置を、図8に基づいて説明する。図8は、本発明の実施の形態3に係る発光装置を示す図である。なお、図8においては、図1と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next, a light-emitting device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing a light-emitting device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
図8に示す本発明の実施の形態3に係る発光装置80は、図1に示す発光装置10がプリント配線基板81に搭載された表面実装型LEDである。プリント配線基板81は、例えば、絶縁基板81aの両端部に、配線パターンである接続電極81x,81yが形成され、サブマウント素子50の底面電極55をそれぞれ接続電極81x,81yに接続した状態で発光装置10を搭載している。絶縁基板81aは、ガラスエポキシ樹脂、BTレジン、またはセラミック基板とすることができる。そして、全体を光透過性を有する樹脂によりキャラメル型に形成された樹脂パッケージ82にて封止している。
A light-emitting
このように形成された表面実装型LEDである発光装置80は、発光素子20が、発光素子20の天面を除く周囲に形成された光反射部30と、光反射部30と発光素子20とを覆うように、調整された厚みに形成された波長変換層40とを備えているので、実施の形態1および2と同様に、均一な波長変換度を確保することが可能である。よって、発光装置80は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能である。
In the light-emitting
本発明は、装置全体からの光に対する色むらの抑制が可能なので、発光素子からの光を波長変換する波長変換層を備えた発光装置に好適である。 The present invention is suitable for a light-emitting device including a wavelength conversion layer that converts the wavelength of light from a light-emitting element because color unevenness with respect to light from the entire device can be suppressed.
10 発光装置
20 発光素子
21 基板
22 n層
23 発光層
24 p層
25 n側電極
26 p側電極
30 光反射部
40 波長変換層
50 サブマウント素子
51 表面電極
52 n型のシリコン基板
53 p型の半導体領域
54 スルーホール電極
55 底面電極
60 サブマウント素子
61 絶縁基板
70 発光装置
71 サブマウント素子
71a n型のシリコン基板
71b p型の半導体領域
71c ワイヤボンドパッド電極
72x,72y 導電リード
73 ワイヤ
74 樹脂パッケージ
80 発光装置
81 プリント配線基板
81a 絶縁基板
81x,81y 接続電極
82 樹脂パッケージ
100 半導体基板材
101 第1樹脂部
102 第2樹脂部
B 金バンプ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記発光素子の天面を除く周囲に形成され、前記発光素子の側面および裏面を覆う光遮蔽部と、
前記発光素子の天面に設けられ、調整された厚みに形成された波長変換層と、を備え、
前記光遮蔽部は、反射機能を備えた光反射部であり、
前記光反射部は、金属酸化物の粉体を液状樹脂またはガラスに分散させ、硬化させたものであることを特徴とする発光装置。 A light emitting element that emits light when power is supplied;
A light shielding part that is formed around the top surface of the light emitting element, and covers a side surface and a back surface of the light emitting element ;
A wavelength conversion layer provided on the top surface of the light-emitting element and formed to an adjusted thickness; and
The light shielding part is a light reflecting part having a reflecting function,
The light reflecting portion is a light emitting device in which a metal oxide powder is dispersed in a liquid resin or glass and cured.
前記光遮光部は前記複数のバンプの間を埋めるように形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the light shielding portion is formed so as to fill a space between the plurality of bumps.
請求項1または2のいずれかの項に記載の発光装置。 Wherein the wavelength conversion layer, the light emitting device according to any one of claims 1 or 2 is formed so as to cover the entirety of the light emitting element and the light-shielding portion.
前記波長変換層は、前記青色発光ダイオードが放つ青色光を吸収して黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体を含み、
前記黄色系蛍光体は、(Sr1−al−b2−XBaalCab2EuX)2SiO4の化学式(但し、この式において、a1、b2、xは、各々、0≦a1≦0.3、0≦b2≦0.8、0<x<1を満足する数値である。)で表される化合物を主体にした珪酸塩蛍光体である請求項1から5のいずれかの項に記載の発光装置。 The light emitting element is a blue light emitting diode that emits blue light having a main emission peak in a wavelength region of more than 430 nm and not more than 500 nm,
The wavelength conversion layer includes a yellow phosphor that absorbs blue light emitted by the blue light emitting diode and emits yellow fluorescence,
The yellow phosphor has a chemical formula of (Sr1-al-b2-XBaalCab2EuX) 2SiO4 (where a1, b2, and x are 0 ≦ a1 ≦ 0.3 and 0 ≦ b2 ≦ 0.8, respectively). , 0 <x <is a numerical value satisfying 1.) the light emitting device as claimed in any one of Items 5 is a silicate phosphor compounds were mainly represented by.
前記波長変換層は、前記青色発光ダイオードが放つ青色光を吸収して黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体を含み、
前記黄色系蛍光体は、(RE1−XSmX)3(Al1−yGay)5O12:Ceの化学式(但し、この式において、x、yは、0≦x<1、0≦y≦1を満足する数値であり、REは、Y,Gd,Laから選択される少なくとも一種の元素である。)で表されるYAG系蛍光体である請求項1から5のいずれかの項に記載の発光装置。 The light emitting element is a blue light emitting diode that emits blue light having a main light emission peak in a wavelength region of more than 400 nm and not more than 530 nm,
The wavelength conversion layer includes a yellow phosphor that absorbs blue light emitted by the blue light emitting diode and emits yellow fluorescence,
The yellow phosphor is a chemical formula of (RE1-XSmX) 3 (Al1-yGay) 5O12: Ce (where x and y are numerical values satisfying 0 ≦ x <1 and 0 ≦ y ≦ 1). in it, RE is, Y, Gd, at least one element selected from La.) in the light-emitting device according to claim 1 is a YAG-based phosphor to any one of Items 5 represented.
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