CN100338786C - 半导体发光装置及其制法和半导体发光装置用反射器 - Google Patents
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Abstract
一种半导体发光装置,具有:金属制的支承板(1),固定于支承板(1)的光反射性的反射器(3),在反射器(3)的内部空洞(3a)内被固定在支承板(1)上的发光二极管(2),和将反射器(3)的外周部及支承板(1)的上面(1c)密封的树脂密封体(6)。反射器(3),由于与配线导体(5)电连接、或由细导线(8)通过形成于半导体发光元件(2)与配线导体(5)之间的缺口部(3k)而使半导体发光元件(2)与配线导体(5)连接,所以,可将连接于半导体发光元件的细导线(8)的配线距离缩短而防止变形,同时,可减小反射器(3)的反射面(3c)的直径且增加距支承板(1)的高度而提高半导体发光装置的光指向性及正面辉度。另外,由于可在反射器(3)上形成内部空洞(3a),从而可由耐热性树脂形成树脂密封体(6)而避免树脂的热劣化。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光装置及半导体发光装置用反射器,特别涉及防止因以大电流动作时的发热而产生不良影响或与半导体发光元件连接的细导线变形的半导体发光装置、及其制法和半导体发光装置用反射器。
背景技术
例如,由例如日本特开平11-340517号公报所公知半导体发光装置,在形成有配线导体的绝缘性基板的一个主面上固定有半导体发光元件和包围该半导体发光元件的反射器(光反射板),将半导体元件及反射器埋设于由透光性树脂构成的树脂密封体内。
如图36所示,公知的半导体发光装置,由在一个主面101上分别形成有岛配线导体(晶粒座)120与终端配线导体(焊片)130的绝缘性的基板100,固定在岛配线导体120上的半导体发光元件(发光二极管片)140,连接形成于半导体发光元件140的上面的电极与终端配线导体130的细导线150,和将基板100的一个主面101的岛配线导体120及终端配线导体130的一部分、半导体发光元件140以及细导线150覆盖的透光性的树脂密封体160构成。
在基板100的一个主面101上形成的岛配线导体120及终端配线导体130,沿基板100的端面103、104向下方延伸,岛配线导体120及终端配线导体130的前端侧,延伸到基板100的另一个主面102地构成连接用电极。从半导体发光元件140的上面放出的光通过树脂密封体160被放出到外部。图示的发光二极管装置,能够将基板100的底面表面安装在电路基板等上。
发光二极管装置,在绝缘性的基板100的一个主面101上形成包围半导体发光元件140的反射器110。具有长方形截面形状的基板100,使树脂浸渍于玻璃布地构成,为两主面平坦的板材。岛配线导体120及终端配线导体130,由印制技术在母材的铜上顺次电镀镍和金地形成。岛配线导体120,由形成于基板100的一个主面(上面)101的岛121,从基板100的一个主面101的一端通过一侧面103到基板100的另一个主面(下面)102的一端形成的岛电极部122,和形成于基板100的一个主面101、且连接岛121与岛电极部122的宽度窄的岛配线部123构成。
终端配线导体130,由形成于基板100的一个主面101的终端131,从基板100的一个主面101的另一端通过另一侧面104到基板100的另一个主面(下面)102的另一端形成的终端电极部132,形成于基板100的一个主面101、且连接终端131与终端电极部132的终端配线部133构成。由于终端131从中心轴108偏离地配置、且环形部111形成为环形,所以基板100的长度方向的长度比较小,能够小型地制造发光二极管装置。
半导体发光元件140为砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、砷化镓铝(GaAlAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)等镓类化合物半导体元件。图未示的形成于半导体发光元件140的底面的底部电极,由导电性粘结剂固定于岛121的大致中央处。另外,图未示的形成于半导体发光元件140的上面的上部电极,通过由电线焊接方法而形成的细导线150与终端131连接。细导线150跨反射器110的上方地形成。
反射器110,具有环形部111、和设置在环形部111的外周面的两端上的凸缘部112,由混合有白色粉末的液晶聚合物或ABS树脂等构成。设置于环形部111的内周面的、且向上方扩大口径的圆锥面、球面、抛物面、或与它们近似的面、或由它们的组合构成的面的反射面113的下缘部,配置于岛121的内侧。配置于反射面113的内侧的半导体发光元件140被由环形部111包围。环形部111的高度比半导体发光元件140的高度高。另外,环形部111具有与岛121的外周侧和岛配线部123及终端131的一部分重合的直径。反射器110的凸缘部112从环形部111的两端直至侧面105、106、在基板100的宽度方向延伸。
树脂密封体160,具有:相对基板100的一对侧面103、104倾斜一定角度且配置于靠电极部124、134内侧的一对倾斜面161、162,与基板100的一对侧面105、106大致形成为同一平面的一对直立面163、164,和在该一对直立面163、164之间形成为相对直立面163、164大致呈直角的平面的上面165。如图36所示,树脂密封体160,覆盖岛121、终端131、岛配线部123与终端配线部133的内侧部分、反射器110、半导体发光元件140及细导线150,但一对电极部124、134及配线导体123和终端配线部133的外侧部分从树脂密封体160露出。反射器110的一对凸缘部112的外端面114,从位于基板100的一对侧面105、106的延长线上的树脂密封体160的直立面163、164露出。
近年,尽管有将该种半导体发光装置使用于信号机及汽车用尾灯等发光源的尝试,但使用于上述用途的半导体发光装置,为了从远处目视确认点灯及熄灯,必须以更加提高了的光输出程度进行点灯。对于该目的,已经开发出了使例如350mA以上的比较大的电流流通在半导体发光元件的厚度方向而产生很强的发光的高光输出半导体发光元件,但该种高光输出半导体发光元件却存在各种问题。
即,当超过350mA的大电流流过半导体发光元件时,动作时的发热量增大,半导体发光元件的表面温度有时超过150℃,覆盖半导体发光元件的树脂密封体被由来自半导体发光元件的放热强烈地加热。
如上所述,为了将半导体发光元件的发光放出到组件的外部,覆盖半导体发光元件的树脂密封体由透光性的树脂形成。该种透光性树脂,与使用于电力用晶体管等组件的树脂密封体相比,由于化合物的含量少等原因,容易由热量引起劣化。因此,当来自半导体发光元件的热量连续地加到由透光性树脂构成的树脂密封体上时,对管脚的树脂密封体的密封性下降、或损害树脂密封体的耐环境性能。因此,在树脂密封体和管脚之间产生间隙等,来自树脂密封体外部的异物通过间隙而侵入半导体发光元件,装置的可靠性下降。另外,在管脚与树脂密封体的密封性下降显著时,管脚从树脂密封体上脱落,管脚与半导体发光元件的电连接变为切断状态。
另外,在现有技术中,如图36所示,向上方超越反射器110的环形部111地由细导线150将半导体发光元件140与终端131连接,但为了提高以反射器110进行反射的光的指向性或半导体发光元件140的光轴方向的辉度(正面辉度),当减小反射器110的内径、同时使距基板100的反射器110的高度增加时,必须将一端连接在半导体发光元件140上的细导线150拉高绕过反射器110的上方、再将细导线150的另一端连接到终端131。因此,存在细导线150变形、垂下或倾斜而成为电短路事故或短线事故的原因的危险。另外,在使距基板100的高度增加了的反射器110中,不能将树脂良好地填充到反射器110内。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种即使以大电流动作也不会发生由发热引起的不良影响的半导体发光装置及其制法和半导体发光装置用反射器。
另外,本发明的目的在于提供一种能够防止与半导体发光元件连接的细导线的变形的半导体发光装置及其制法和半导体发光装置用反射器。
本发明的目的在于提供一种增加反射器距支承板的高度,从而实现光指向性及正面辉度的提高的半导体发光装置及其制法和半导体发光装置用反射器。
本发明的目的在于提供一种能够由树脂对反射器内进行良好地填充的半导体发光装置的制法。
本发明的半导体发光装置,具有:金属制的支承板1,载置在支承板1上且具有向上方扩大口径的内部空洞3a的光反射性的反射器3,具有与支承板电连接的一个电极且在反射器3的内部空洞3a内被固定在支承板1上、不直接接触热劣化的树脂的半导体发光元件2,与支承板1电连接的第一配线导体4,与半导体发光元件2的另一个电极电连接的第二配线导体5,和密封除去反射器3的内部空洞3a及上面之外的至少反射器3的外周部、支承板1的上面、第一配线导体4及第二配线导体5的端部密封的树脂密封体6,树脂密封体6由具有耐热性的不透明树脂形成。
本发明的半导体发光装置的制法,包括:准备在金属制的支承板1上设置了具有向上方扩大口径的内部空洞3a的光反射性的反射器3的组装体10的工序,将半导体发光元件固定在支承板1上的工序,将配线导体4、5与半导体发光元件2电连接的工序,将支承板1与反射器3配置于成形模20的内腔23内、由成形模20的上模21与下模22夹持支承板1及反射器3,由上模将所述反射器的内部空洞的上部的开口密封的工序,和将流动性的树脂注入成形模20的内腔23内而形成树脂密封体6的工序。由于由成形模20的上模21与下模22夹持支承板1与反射器3,所以流动性的树脂不侵入反射器3的内部,可容易进行模型成形。
本发明的半导体发光装置,具有:支承板1,固定于支承板1且具有向上方扩大口径的内部空洞3a的光反射性的反射器3,和在反射器3的内部空洞3a内被固定在支承板1上的半导体发光元件2。反射器3,具有从该反射器的边缘向外侧突出并与配线导体5连接的凸缘部3d,半导体发光元件2与配线导体5之间通过凸缘部3d被电连接着。由于通过形成于反射器3的凸缘部3d将半导体发光元件2与第二配线导体5进行电连接,所以配线容易,可缩短配线距离,提高半导体发光装置的可靠性。另外,由于在树脂密封体6内模型成形凸缘部3d,所以能够将反射器3确实地埋设于树脂密封体6内。另外,由反射面3c直径小且增大了距支承板1的高度的反射器3,可得到光指向性及正面辉度提高了的半导体发光装置。
本发明的半导体发光装置用反射器,包围装置在支承板1上的半导体发光元件2地固定在支承板1上,向上方反射从半导体发光元件2放出的光。该半导体发光装置用反射器,具有本体3b和缺口部3k。所述本体3b形成具有向上方扩大口径的反射面3c的内部空洞3a;所述缺口部3k从内部空洞3a到外侧面3m贯通本体3b地形成于半导体发光元件2与配线导体5之间。当由通过缺口部3k的细导线8连接半导体发光元件2与配线导体5时,可将细导线8设短、对配线导体5与半导体发光元件2进行直线形地连接,能防止细导线8的变形。另外,能够容易进行由细导线8对配线导体5与半导体发光元件2的连接。由于细导线8不通过反射器3的上面所以不容易断线,可提高半导体发光装置的可靠性。另外,由于可得到反射面3c的直径小的、距支承板1的高度增加了的反射器3,所以可实现光指向性及正面辉度增加了的反射器3。另外,可将反射器3的反射面3c的直径设小、使反射器3小型化。
本发明的半导体发光装置,具有:支承板1,具有载置于支承板1上或与支承板1一体形成且形成有向上方扩大口径的内部空洞3a的本体3b的光反射性的反射器3,在反射器3的内部空洞3a内被固定于支承板1上的半导体发光元件2,与半导体发光元件2的一个电极电连接的第一配线导体4,和通过细导线8而电连接在半导体发光元件2的另一个电极上的第二配线导体5。反射器3,具有从内部空洞3a到外侧面3m贯通本体3b地形成于半导体发光元件2和第二配线导体5之间的缺口部3k。细导线8,通过缺口部3k地和半导体发光元件2与第二配线导体5连接。当通过反射器3的缺口部3k地配置细导线8时,能够将细导线8设短、对第二配线导体5与半导体发光元件2进行直线形地连接,可防止细导线8的变形。另外,能够容易地进行由细导线8对第二配线导体5与半导体发光元件2的连接。由于细导线8不通过反射器3的上面,所以不容易断线、可提高半导体发光装置的可靠性。另外,由于能将反射器3的反射面3c的直径设小、增大反射器3的高度,所以可提高反射器3的指向性及正面辉度。另外,由于反射器3的缺口部3k成为树脂的流通路,所以能够将树脂良好地填充在反射器3的内部空洞3a内。
本发明的半导体发光装置的制法,包括:形成具备支承板1、光反射性的反射体3的组装体10的工序,其中,所述光反射性的反射体3具有形成有载置在支承板1上或与支承板1一体形成的且向上方扩大口径的内部空洞3a及缺口部3k的本体3b;在反射器3的内部空洞3a内、将半导体发光元件2固定在支承板1上的工序;由通过反射器3的缺口部3k的细导线8对半导体发光元件2的电极与配线导体5进行电连接的工序;和通过反射器3的缺口部3k、将树脂压入反射器3的内部空洞3a、形成密封树脂6的工序。
附图说明
参照以下附图,对适用于高光输出型的发光二极管(LED)的本发明的半导体发光装置及其制法和半导体发光装置用反射器的实施形态进行说明。
图1是本发明半导体发光装置的断面图;
图2是引线框组装体的平面图;
图3是表示图1的半导体发光装置的支承板及反射器的立体图;
图4是图3的反射器的断面图;
图5是图3的反射器的平面图;
图6是表示在图3的反射器的上面贴合盖的状态的断面图;
图7是表示将图6的引线框组装体安装在成形模内的状态的断面图;
图8是表示在图6的引线框组装体上形成树脂密封体的状态的断面图;
图9是图8的引线框组装体的平面图;
图10是在反射器的上部具有盖的本发明的半导体发光装置的断面图;
图11是表示在支承板与反射器之间夹装片层(シ一ト)的状态的断面图;
图12是在支承板与下模之间夹装片层的状态的断面图;
图13是将配线导体插通在反射器的贯通孔中地形成的本发明的半导体发光装置的断面图;
图14是在上模具有环形凸起的成形模的断面图;
图15是形成为碰片型(バンプチツプ型)的本发明的半导体发光装置的断面图;
图16是具有多个发光二极管的本发明的半导体发光装置的平面图;
图17是在支承板的单侧配置了配线导体的本发明半导体发光装置的平面图;
图18是本发明的其他半导体发光装置的断面图;
图19是表示图18的半导体发光装置的支承板及反射器的立体图;
图20是图19的反射体的断面图;
图21是图19的反射体的平面图;
图22是表示在图19的反射器的上面贴合盖的状态的断面图;
图23是填充件的立体图;
图24是形成有与填充件形状互补的缺口部的反射器的平面图;
图25是表示将图22的引线框组装体的安装在成形模内的状态的断面图;
图26是表示在图22的引线框组装体上形成树脂密封体的状态的断面图;
图27是图26的引线框组装体的平面图;
图28是本发明的又一其他半导体发光装置的断面图;
图29是在反射器的上面与上模之间具有间隙的成形模的断面图;
图30是表示将树脂注入图29的成形模内的状态的断面图;
图31是表示使树脂流入图22的引线框组装体的反射器的内部空洞内而形成树脂密封体的状态的断面图;
图32是具有多个发光二极管的本发明的其他半导体发光装置的平面图;
图33是在支承板的单侧配置有配线导体的本发明的其他半导体发光装置的平面图;
图34是图33的半导体发光装置的断面图;
图35是使树脂流入反射器的内部空洞内的图33的半导体发光装置的断面图;
图36是现有技术中的半导体发光装置的立体图。
具体实施方式
图1所示的半导体发光装置,具有:形成有凹部1a的金属制的支承板1,在未与支承板1电连接的状态下固定在支承板1的凹部1a内的、且具有向上方扩大口径的内部空洞3a的光反射性的反射器3,具有与支承板1电连接的一个的电极(下面电极)且在反射器3的内部空洞3a内被固定在支承板1的凹部1a上的发光二极管2,与支承板1电连接的第一配线导体4,与发光二极管2的另一个电极(上面电极)电连接的第二配线导体5,对发光二极管2与反射器3进行电连接的细导线8,将反射器3的外周部、支承板1的上面1c及侧面1d和第一配线导体4及第二配线导体5的端部密封的耐热性的树脂密封体6,和覆盖反射器3的内部空洞3a地覆盖树脂密封体6的上面6a的透镜部7。
支承板1,由导热率大于或等于190kcal/mh℃的铜或铝或它们的合金等金属形成,反射器3,可由与构成支承板1的金属相同的导电性金属形成。反射器3在凹部1a内被定位,由例如热硬化性环氧树脂等绝缘性粘结剂粘结于支承板1,在反射器3的内部空洞3a内,支承板1的上面露出。反射器3的内部空洞3a的最小内径,比发光二极管2的宽度(边长)大,当将发光二极管2固定于在反射器3的内部空洞3a内露出的支承板1的主面时,可由反射器3包围发光二极管2。
树脂密封体6,二氧化硅等化合物(填充材料)的含有率相对较大,具有高软化点,由不透明或半透明的树脂形成。另一个面,由化合物的含有率相对较小的透光性或透明的树脂构成的透镜部7,与树脂密封体6相比软化点低,但由于从发光二极管2离开地配置而不容易直接受到热的影响,所以可由与树脂密封体6不同的耐热性低的树脂形成。但是,如果向外部放出的光通过反射器3具有足够的指向性的话,也可以省略透镜部7。
当制造图1所示的半导体发光装置时,准备对由铜或铝或由它们的合金形成的带形金属加压成形的图2所示的引线框组装体10等组装体。引线框组装体10,具有以一定间隔形成的开口部10a,在开口部10a内向宽度方向内侧突出的多个配线导体4、5,和在开口部10a内向长度方向内侧突出的多个支承引线10b及与一对支承引线10b连接的安装板10c。如图3所示,在开口部10a配置形成有凹部1a的支承板1,如图1所示,将从支承板1突出的销1b***形成于安装板10c的贯通孔10d,可通过铆接销1b的端部将支承板1安装在引线框组装体10上。
接着,如图3所示,通过绝缘性粘结剂11将反射器3粘结在支承板1的凹部1a内。与此同时,通过导电性糊剂(银糊剂)17将反射器3的凸缘部3d固定于配线导体5的端部。反射器3,如图3到图5所示,具有:在中央部具有圆锥形的内部空洞3a的且整体形成为矩形的本体3b,和从本体3b的一边向外侧突出的凸缘部3d。接着,如图6所示,将由PET树脂构成的盖12贴合在反射器3的上部而将反射器3的内部空洞3a密闭,如图7所示,将引线框组装体10安装于成形模20内。
成形模20,具有形成内腔23的上模21与下模22,将支承板1、反射器3及盖12所加起来的高度L2,比内腔23内的上模21与下模22的间隔、即内腔23的高度H大。将支承板1与反射器3所加起来的高度L1,比内腔23的高度H要小一些。其结果是,当将固定有反射器3的引线框组装体10配置在成形模20内而将上模21与下模22闭合时,由成形模20的上模21与下模22夹持支承板1及反射器3,以将盖12稍微压坏的状态、使盖12的上面紧贴在内腔23的上面。
在此状态下,通过流道及浇口将流动化的树脂挤压注入内腔23内,但此时,树脂并不侵入由盖12覆盖的内部空洞3a内。另外,以PET树脂作为基材的盖12,通过压入耐热性良好的树脂的工序时的加热,不与反射器3热结合。从成形模20卸下引线框组装体10,将贴合于反射器3的上面的盖12从反射器3除去,这样,如图8及图9所示,形成将配置于反射器3的外侧的支承板1的一个主面1c、侧面1d及配线导体4、5的内端部侧覆盖的树脂密封体6。树脂不会注入到被由盖12密闭的反射器3的内部空洞3a内。另外,如图1所示,为了将与反射器3一体形成的凸缘部3d在树脂密封体6内模型成形,将反射器3确实地保持在树脂密封体6内。
之后,如图9所示,使用周知的小片结法,通过焊锡或导电性糊剂等导电性粘结剂2a将发光二极管2固定于在反射器3的内部空洞3a内露出的支承板1的一个主面1c。在本实施例的形态中,虽然是在树脂密封工序(传递模塑工序)之后对发光二极管2进行固定,但制造工序的顺序可以进行各种变更。图未示,发光二极管2,具有半导体基板、和在半导体基板的一个主面和另一个主面分别形成的正电极与负电极,负电极电连接于支承板1。如图9所示,根据周知的电线焊接方法,通过细导线8将正电极连接于反射器3的平坦部3e,反射器3的凸缘部3d,由于在平面观看为延伸到配线导体5的上面、通过导电性糊剂17固定于配线导体5的端部地电连接着,所以,发光二极管2的正电极电连接于配线导体5。
接着,使用周知的分配器,将透光性的耐热性硅树脂填充于反射器3的内部空洞3a,由硅树脂将发光二极管2与细导线8覆盖而进行保护。与构成透镜7的透光性树脂比较,硅树脂耐热性优良,但不能由具有流动性的硅树脂形成透镜部7。接着,如图1所示,将由透光性树脂构成的透镜部7贴合在反射器3的上面,能够得到从图9所示的引线框组装体10上除去不需要的部分而完成的半导体发光装置。
在图1所示的半导体发光装置中,在发光二极管2的正电极与负电极之间、在半导体基板的厚度方向上流通有比较大的电流而进行发光。另外,可得到下述作用效果。
[1]配置有发光二极管2的反射器3的内部空洞3a,由于形成空心部,所以能避免与发光二极管2直接接触的树脂的热劣化。
[2]当有大电流通过第一配线导体4及第二配线导体5并流过发光二极管2而进行点灯时所产生的热量,可通过导热率高的金属制的支承板1而良好地放出到外部。
[3]通过使用耐热性的树脂密封体6可防止热劣化。
[4]由反射器3的内面反射可将从发光二极管2产生的光有效地且具有指向性地放出到外部。
[5]由于通过支承板1及反射器3将发光二极管2包围的结构,可防止水分等来自外部的异物的侵入,抑制发光二极管2的劣化,能够实现可靠性高的组件结构。
[6]反射器3的反射面3c,使从发光二极管2放出的光向透镜部7侧良好地反射。在本实施形态中,为使从发光二极管2被放出的光通过透镜部7以高指向性进行聚集,将相对圆锥面底面的倾斜角度设定为30度以上。反射面3c,可形成为圆锥面、回转抛物面、回转双曲面等将发光二极管2的光向上方反射的各种形状。
[7]由于通过形成于反射器3的凸缘部3d将半导体发光元件2与第二配线导体5进行电连接,所以,能容易进行配线,缩短配线距离,提高半导体发光装置的可靠性。
[8]另外,由于在树脂密封体6内模型成形凸缘部3d,所以可将反射器3确实地埋设在树脂密封体6内。
[9]由反射面3c的直径小且增大了距支承板1的高度的反射器3,提高光指向性及正面辉度。
图1的半导体发光装置能够进行各种变更。如图6所示,在将由透明的PET树脂构成的盖12贴合在反射器3的上部而将反射器3的内部空洞3a密闭、形成树脂密封体6后,如图10所示,可保持盖12贴合反射器3地在反射器3与树脂密封体6的上面形成透镜部7。另外,如图10所示,也可在反射器3的内面形成平坦部3e。如图11所示,可将由弹性树脂构成的片层13配置于支承板1与反射器3之间,将支承板1、片层13及反射器3的高度形成为比内腔23的高度H稍大。如图12所示,可将片层13铺在内腔23的底面上而使片层13夹持于支承板1与下模22之间。这时,能够在树脂密封体6形成后将片层13除去。
如图13所示,可将配线导体5插通于在反射器3上径向形成的贯通孔14,由细导线8将发光二极管2与配线导体5进行连接。可不在反射器3上形成凸缘部3d地由细导线8对配线导体5与发光二极管2的电极之间进行电连接。也可不在支承板1上形成凹部1a地将反射器3固定在平坦的支承板1的主面1c上。在将反射器3固定到支承板1之前,可预先将发光二极管2固定在支承板1的一个主面1c上。
如图14所示,可在上模21的内腔23内形成环形凸起15,不使用盖12地对反射器3的内部空洞3a进行覆盖。由于通过成形模20的上模21与下模22来夹持支承板1与反射器3,所以,可阻止流动化的树脂向反射器3的内部空洞3a内的流入,能够容易进行模型成形。可不使用盖12或片层13,而使上模21直接接触反射器3来阻止流动化的树脂向内部空洞3a内的流入。可选择地以软质性金属构成反射器3的整体或上面侧,将支承板1与反射器3所加起来的高度L1设定为比内腔23的高度H大一些。这时,以上模21将反射器3压紧,能够使反射器3的上面密接于内腔23而进行树脂成型。也可在以橡胶等弹性部件形成的反射器3的内面上形成金属反射膜地构成。
图15,示出了通过绝缘覆盖层16将碰片型的发光二极管2连接于设置在支承板1上的配线导体5与支承板1之间的结构。图16,示出了在平面观看为形成椭圆形的反射器3的内部、在支承板1上固定3个或多个发光二极管2的结构。图17,示出了在支承板1的单侧配置了配线导体4、5的结构。
在图18所示的半导体发光装置中,反射器3,具有从内部空洞3a到外侧面3m贯通本体3b地在发光二极管2与配线导体5之间形成为直线形的缺口部3k。细导线8,通过缺口部3k与发光二极管2和配线导体5连接。
在制造图18所示的半导体发光装置时,与图1所示的半导体发光装置同样地,准备图2所示的引线框组装体10等组装体。接着,如图19所示,通过绝缘性粘结剂11将反射器3连接在支承板1的凹部1a内。反射器3,如图19~21所示,具有:在中央部具有圆锥形的内部空洞3a且整体形成为矩形的本体3b,和从本体3b的内部空洞3a到外侧面3m贯通本体3b地在发光二极管2与配线导体5之间形成为直线形的缺口部3k。接着,如图22所示,使用周知的小片结法,通过焊锡或导电性糊剂等导电性粘结剂2a将发光二极管2固定于在反射器3的内部空洞3a露出的支承板1的凹部1a内。图未示,发光二极管2,具有半导体基板,和分别形成于半导体基板的一个主面与另一个主面的正电极与负电极,负电极电连接于支承板1。另外,通过周知的电线焊接方法,将发光二极管2的另一个的电极与配线导体5由细导线8连接后,将填充件3f配置在配设有细导线8的缺口部3k内。
填充件3f,可形成为各种形状,例如,如图23所示,具有:具有形成反射器3的内部空洞3a的一部分的倾斜面3g的三角部3j,形成于三角部3j的外侧的背部3i,和形成于三角部3j与背部3i之间的一对肋3h。如图24所示,与填充件3f嵌合的缺口部3k,以与填充件3f形状互补的断面形成,当将填充件3f从上方配置到缺口部3k内时,填充件3f可通过肋3h仅向上方移动,但不能横向移动。之后,填充件3f由焊料或粘结剂连接在缺口部3k内。也可不使用图23所示的填充件3f,而向缺口部3k内填充导电性糊剂(银糊剂)等焊料或粘结性树脂地构成填充件3f。图22、图25~图27,示出了将焊料或粘结性树脂适用于填充件3f的实施例。
接着,如图22所示,将由PET树脂构成的盖12贴合在反射器3的上部而将反射器3的内部空洞3a密封,如图25所示,将引线框组装体10安装在成形模20内。与图1所示的半导体发光装置同样地,图18所示的半导体发光装置,如图25所示,以稍微压坏盖12的状态使盖12的上面紧贴在内腔23的上面,将固定有反射器3的引线框组装体10配置在成形模20内。
在此状态下,通过流道及浇口将流动化的树脂挤压注入内腔23内,但此时,填充件3f被配置于缺口部3k,树脂不会侵入有盖12贴装于反射器3的上部的内部空洞3a内。当将引线框组装体10从成形模20上卸下,将贴合在反射器3的上面的盖12从反射器3上除去时,如图26所示,形成将配置在反射器3的外侧的支承板1的一个主面1c、侧面1d及配线导体4、5的内端部侧覆盖的树脂密封体6。接着,如图18所示,将由透光性树脂构成的透镜部7贴合于反射器3的上面,可得到如图27所示的从引线框组装体10上除去不需要的部分而完成的半导体发光装置。也可在形成树脂密封体6之后除去填充件3f。如图1所示,能够形成不具有填充件3f的半导体发光装置。
在上述实施形态中,也可不使用填充缺口部3k的填充件3f地制造发光二极管。图28,示出了使用周知的传递模塑法、通过缺口部3k将透光性的环氧树脂填充到反射器3的内部空洞3a、在引线框组装体10上形成树脂密封体6的例子。在制造图28所示的半导体发光装置时,成形模20,如图29所示,具有形成内腔23的上模21与下模22,支承板1与反射器3所加起来的高度L,比内腔23内的上模21与下模22之间的间隔、即内腔23的高度H小。其结果是,当将固定了反射器3的引线框组装体10配置在成形模20内并将上模21与下模22闭合时,形成作为树脂流通路的反射器3的上面与上模21之间的间隙。在此状态下,当通过流道及浇口、向内腔23内挤压注入流动化的树脂时,如图30所示,有充足量的树脂通过反射器3的上面侧与缺口部3k流入内部空洞3a。
当从成形模20上卸下引线框组装体10时,如图31所示,形成将配置于反射器3外侧的支承板1的一个主面1c、侧面1d及配线导体4、5的内端部侧覆盖的、填充反射器3的内部空洞3a的树脂密封体6。由此,可防止在树脂密封体6内产生空隙或未填充部,得到可靠性高的半导体发光装置。最后,如图28所示,可得到将由透光性树脂构成的透镜部7贴合在反射器3的上面、从引线框组装体10除去不必要的部分而完成的半导体发光装置。如图28所示的半导体发光装置,其树脂密封体6由具有高软化点的透明树脂形成。透镜部7也由同种或其他种透明树脂形成。图18及图28所示的半导体发光装置,与图1所示的半导体发光装置同样地,若向外部放出的光由反射器3而具有足够的指向性的话,则可省略透镜部7。另外,反射器3可由与构成支承板1的金属相同的导电性金属或树脂形成。
在如图18或图28所示的半导体发光装置中,由于在发光二极管2的正电极与负电极之间、在半导体基板的厚度方向流有电流而发光,所以可在半导体基板的厚度方向流通比较大的电流。另外,可得到下述作用效果。
[1]当通过反射器3的缺口部3k对细导线8进行配置时,细导线8变短,可对配线导体5与发光二极管2进行直线形连接,能防止细导线8的变形。
[2]由于可将反射器3的反射面3c的直径设小且增大高度,所以能够提高光指向性及正面辉度。
[3]另外,容易进行由细导线8对配线导体5与发光二极管2的连接。
[4]由于细导线8不通过反射器3的上面所以不易断线,从而能够提高半导体发光装置的可靠性。
[5]另外,可将反射器3的反射面3c的直径设小而实现发光装置的小型化。
[6]由于配置有发光二极管2的反射器3的内部空洞3a形成无低耐热性树脂的空心部,所以可避免由与发光二极管2直接接触而产生的热劣化。
[7]可将在使大电流通过第一配线导体4及第二配线导体5流通于发光二极管2而进行点灯时所产生的热量、通过高导热率的金属制的支承板1而良好地放出到外部。
[8]由使用耐热性的树脂密封体6,可防止热劣化。
[9]由反射器3的内面反射,可将从发光二极管2产生的光有效地且具有指向性地放出到外部。
[10]通过由支承板1及反射器3将发光二极管2包围的结构,能够防止水分等来自外部的异物侵入,抑制发光二极管2的劣化,实现可靠性高的组件结构。
[11]反射器3的圆锥面,使从发光二极管2放出的光向透镜部7侧良好地反射。在本实施形态中,由于从发光二极管2放出的光通过透镜部7而以高指向性进行聚集,所以相对圆锥面底面的倾斜角度设定为30度或其以上。
[12]可在配置有发光二极管2的反射器3的内部空洞3a不产生空隙地良好地填充树脂。
图18或图28所示的半导体发光装置可进行各种变更。图32,示出了在形成为平面观看为椭圆形的反射器3的内部、将三个或多个发光二极管2固定在支承板1上的结构。图33~图35,示出了在支承板1的一侧配置有配线导体4、5的结构。可不在支承板1上形成凹部1a地将反射器3固定于平坦的支承板1的主面1c。在将反射器3固定于支承板1之前,可预先将发光二极管2固定于支承板1的一个主面1c。可将反射器3由相同的铜或铝等金属与支承板1一体地形成。另外,可将透镜部7由传递模塑法与树脂密封体6一体地形成。
与由黑色树脂构成的树脂密封体6及硅树脂相比,形成透镜部7的透光性树脂容易热劣化。然而,在本实施形态中,由于配置有作为发热源的发光二极管2、传递来自发光二极管2的热量的配线导体4、5及从支承板1离开且容易热劣化的透镜部7,所以透镜部7不会由发光二极管2的热量而劣化。另外,由于透镜部7的中心轴与发光二极管2的中心轴整合地配置,所以可通过透镜部7对由发光二极管2向垂直上方射出的光、和由发光二极管2向侧方放出而在反射器3的反射面3c上被向上方反射的光进行聚光。
另外,图1及图18的半导体发光装置中,由于使用与透光性树脂相比化合物的含量较多、耐热性好且被用于电力用晶体管等组件的热硬化型的环氧系黑色树脂来形成树脂密封体6,所以即使来自发光二极管2的热量连续地加在树脂密封体6上,树脂密封体6的密封性也不怎么降低。因此,可在树脂密封体6与配线导体4、5之间不产生间隙等地、获得长时间良好的树脂密封体6的耐环境性能,从而能够得到可靠性高的高光输出半导体发光元件。
工业实用性
综上所述,在本发明中,由于通过耐热性树脂形成树脂密封体,所以可避免树脂的热劣化。另外,能够得到可防止缩短配线距离地与半导体发光元件连接的引线细线的变形的、可靠性高的半导体发光装置,同时,通过将反射面的直径设小且增大距支承板的高度的反射器,可提高半导体发光装置的光指向性及正面辉度。
Claims (19)
1.一种半导体发光装置,其特征在于,具有:金属制的支承板;载置在所述支承板上,且具有向上方扩大口径的内部空洞的光反射性的反射器;具有与所述支承板电连接的一个电极,且在所述反射器的内部空洞内被固定在所述支承板上的半导体发光元件;与所述支承板电连接的第一配线导体;与所述半导体发光元件的另一个电极电连接的第二配线导体;和树脂密封体,所述树脂密封体密封除去所述反射器的内部空洞及上面之外的至少所述反射器的外周部、所述支承板的上面、所述第一配线导体及所述第二配线导体的端部;
所述树脂密封体由具有耐热性的不透明的树脂形成。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置,其特征在于,具有覆盖所述反射器及所述树脂密封体的上面的、由透光性或透明的树脂构成的透镜部。
3.如权利要求1所述的半导体发光装置,其特征在于,所述树脂密封体由黑色树脂形成。
4.如权利要求1所述的半导体发光装置,其特征在于,所述支承板由导热率大于或等于190kcal/mh℃的金属材料形成。
5.如权利要求2所述的半导体发光装置,其特征在于,所述透镜部由软化点比所述树脂密封体低的树脂形成。
6.一种半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:
准备组装体的工序,所述组装体在金属制的支承板上设置了具有向上方扩大口径的内部空洞的光反射性的反射器;
将半导体发光元件固定在所述支承板上的工序;
将配线导体与半导体发光元件电连接的工序;
将所述支承板与反射器配置在成形模的内腔内,由成形模的上模与下模夹持所述支承板及反射器,由上模将所述反射器的内部空洞的上部的开口密封的工序;
和将流动性的树脂注入所述成形模的内腔内,形成树脂密封体的工序。
7.如权利要求6所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:覆盖所述反射器的上面、在所述树脂密封体的上面形成由透光性或透明的树脂构成的透镜部的工序。
8.如权利要求6所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:在所述反射器的上部配置盖、通过该盖将所述反射器与支承板夹持在所述上模与下模之间的工序。
9.如权利要求6所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:在所述内腔的底面配置片层,在该片层上配置所述支承板和反射器,由所述成形模的上模与下模夹持所述片层、支承板及反射器的工序。
10.如权利要求8或9所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,所述盖、支承板及反射器的合计高度或所述片层、支承板及反射器的合计高度比所述内腔的高度大。
11.如权利要求6所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:在所述反射器上形成的缺口部内配置细导线,由所述细导线将所述配线导体与所述半导体发光元件电连接的工序。
12.如权利要求6所述的半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:在所述半导体发光元件与形成于所述反射器的平坦部之间连接所述细导线,将所述反射器电连接于所述配线导体的工序。
13.一种半导体发光装置,其特征在于,具有:支承板、固定于该支承板且具有向上方扩大口径的内部空洞的光反射性的反射器,和在该反射器的内部被固定在所述支承板上的半导体发光元件;
所述反射器具有从该反射器的边缘向外侧突出并与配线导体连接的凸缘部,所述半导体发光元件与所述配线导体之间通过所述凸缘部被电连接着。
14.如权利要求13所述的半导体发光装置,其特征在于,将所述细导线连接于所述半导体发光元件与形成于所述反射器的平坦部之间。
15.一种半导体发光装置用反射器,所述半导体发光装置用反射器将固定在支承板上的半导体发光元件包围地载置在所述支承板上,向上方反射从所述半导体发光元件放出的光,其特征在于:
具有本体和缺口部,所述本体形成具有向上方扩大口径的反射面的内部空洞,所述缺口部从所述内部空洞到外侧面贯通所述本体地形成于所述半导体发光元件与配线导体之间;
可由通过所述缺口部的细导线将所述半导体发光元件与配线导体连接。
16.如权利要求15所述的半导体发光装置用反射器,其特征在于,在配置所述细导线的所述缺口部内配置有填充件。
17.如权利要求16所述的半导体发光装置用反射器,其特征在于,所述填充件形成所述反射器的一部分。
18.一种半导体发光装置,其特征在于,设有:支承板;具有本体的光反射性的反射器,所述本体载置在支承板上或与支承板一体形成、且形成有向上方扩大口径的内部空洞;在该反射器的内部被固定于所述支承板上的半导体发光元件;与该半导体发光元件的一个电极电连接的第一配线导体;和通过细导线与所述半导体发光元件的另一个电极电连接的第二配线导体;
所述反射器,具有从所述内部空洞到外侧面贯通本体地形成于所述半导体发光元件和所述第二配线导体之间的缺口部;
所述细导线,通过所述缺口部连接到所述半导体发光元件与所述第二配线导体。
19.一种半导体发光装置的制法,其特征在于,包括:
形成设有支承板和光反射性的反射器的组装体的工序,所述光反射性的反射器具有载置在该支承板上或与所述支承板一体形成、且形成具有向上方扩大口径的内部空洞及缺口部的本体;
在所述反射器的内部空洞内、将所述半导体发光元件固定在所述支承板上的工序;
由通过所述反射器的缺口部的细导线将所述半导体发光元件的电极与配线导体电连接的工序;
和通过所述反射器的缺口部将树脂压入所述内部空洞、形成密封树脂的工序。
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