CN100576590C - 光半导体器件和光半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在光半导体器件(1A)中，包括：具有凹部(2a)的基体(2)；设置在凹部(2a)内、发射光的发光元件(3)；设置在基体(2)内并覆盖凹部(2a)的侧面、抑制由发光元件(3)发射的光向凹部(2a)的侧面入射的抑制构件(4)；设置在凹部(2a)内、密封发光元件(3)的透光性构件(5)。本发明提供能在抑制成本的同时，防止基体的光恶化引起的亮度下降的光半导体器件。

Description

光半导体器件和光半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及具有发光元件的光半导体器件以及该光半导体器件的制造方法。
背景技术
光半导体器件作为照明或显示装置等各种装置的光源在广泛的领域中使用。作为该光半导体器件，提出把由发光元件发射的光、和由该光激励的荧光体所发射的光合在一起，以取得白色光的光半导体器件(例如，参照专利文献1)。
该光半导体器件具有发光二极管(LED)等发光元件、以及容纳该发光元件的具有杯状的凹部的基体。在该凹部设置密封发光元件的透光性构件。须指出的是，基体由模塑树脂模塑成形。此外，透光性构件由混合有粒子状的荧光体的透光性树脂材料形成。
在这样的光半导体器件中，从发光元件发射的光的一部分通过透光性构件出射，另一部分由凹部的侧面(侧壁)反射并出射。这时，向凹部的侧面入射的光由基体反射或者吸收。须指出的是，光的反射率依存于入射的光的波长，一般波长短者反射率降低。
这里，为了提高反射率，在基体的模塑树脂中混入TiO2等反射填料。这时的紫外区域的反射率是10％以下。因此，为了使紫外区域的反射率也提高，提出只对基体的树脂的局部、即凹部的侧面镀银的光半导体器件。此外，为了防止基体的光恶化，作为基体，使用几乎不产生光恶化的陶瓷衬底。这时，考虑发光元件的散热，作为陶瓷衬底，使用氮化铝的衬底。
[专利文献1]日本专利公开特开2005-311136号公报
发明内容
可是，对基体的树脂局部镀银需要掩模等复杂的制造步骤，使成本上升。另外，因为陶瓷衬底价格高，所以使用氮化铝等的陶瓷衬底使成本上升。
此外，今后，如果发光元件的光能随发光元件的发光效率的提高或驱动电流的增加而增加，则基体的光恶化就加速。伴随着这种基体的光恶化，光反射率越来越低，所以取出的光量减少，亮度下降。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供能在抑制成本的同时，防止基体的光恶化引起的亮度下降的光半导体器件和光半导体器件的制造方法。
本发明的实施方式的第一特征在于，在光半导体器件中，包括：具有凹部的基体；设置在凹部内、发射光的发光元件；设置在基体中并覆盖凹部的侧面、抑制由发光元件发射的光向凹部的侧面入射的抑制构件；设置在凹部内、密封发光元件的透光性构件。
本发明的实施方式的第二特征在于，在光半导体器件的制造方法中，包括：形成抑制光向具有凹部的基体的所述凹部的侧面入射的抑制构件的步骤；以覆盖凹部的侧面的方式把形成的抑制构件定位、并形成基体的步骤；在形成的基体的凹部内设置发射光的发光元件的步骤；由透光性构件密封设置有发光元件的凹部内的步骤。
根据本发明，能在抑制成本的同时，防止基体的光恶化引起的亮度的下降。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的光半导体器件的概略结构的立体图。
图2是图1的S1-S1线剖视图。
图3是表示图1和图2所示的光半导体器件所具有的抑制构件的概略结构的立体图。
图4是表示图1和图2所示的光半导体器件所具有的一对引线部的概略结构的立体图。
图5是说明图1和图2所示的光半导体器件的制造方法的第一步骤剖视图。
图6是第二步骤剖视图。
图7是第三步骤剖视图。
图8是表示本发明第2实施方式的光半导体器件的概略结构的立体图。
具体实施方式
参照图1～图7，说明本发明的第1实施方式。
如图1和图2所示，本发明的第1实施方式的光半导体器件1A包括：具有凹部2a的基体2；设置在凹部2a内、并发射光的发光元件3；设置在基体2上并覆盖凹部2a的侧面(侧壁)、并抑制由发光元件3发射的光向凹部2a的侧面入射的抑制构件4；设置在凹部2a内、并密封发光元件3的透光性构件5；分别与发光元件3连接、并从凹部2a的底面延伸到外部的一对引线部6、7。
基体2具有大致定位设置在其中央的凹部2a。该凹部2a例如形成为杯状，即倒圆锥台形状，是在其内部容纳发光元件3的容纳部。该凹部2a的侧面从凹部2a的底面向外部扩展地倾斜。这样的基体2例如由白色的模塑树脂形成。作为模塑树脂，例如使用聚酰胺系树脂等热可塑性树脂。
发光元件3定位在凹部2a的底面的大致中央，搭载在引线部6上。发光元件3的底面电极(图2中的下表面)通过银膏等接合构件(未图示)与引线部6接合并电连接。此外，发光元件3的表面电极(图2中的上面)例如通过金线等的连接构件8与引线部7电连接。须指出的是，作为发光元件3，使用发光二极管(LED)等。
抑制构件4由覆盖凹部2a的侧面并且反射由发光元件3出射的光的反射构件4a、和固定在该反射构件4a上并且具有绝缘性的绝缘构件4b构成。
反射构件4a如图3所示，例如形成为漏斗形状。该反射构件4a具有以倒圆锥台形状形成为圆筒状的圆筒部B1、从该圆筒部B1延伸的边缘部B2、和从该边缘部B2向外部分别水平延伸的一对延伸部B3。这里，通过在反射构件4a上形成一对延伸部B3，在基体2上设置抑制构件4的情况下，可以把一对延伸部B3掩埋在基体2中来设置抑制构件4，所以能提高抑制构件4和基体2的结合力。
这样的反射构件4a例如由铜等金属材料形成。另外，例如，通过冲裁加工金属板构件，形成反射构件4a。例如，在该反射构件4a的表面进行镀银。须指出的是，银对于波长为350nm的光的反射率远高于白色的模塑树脂，约为80％。
绝缘构件4b设置在反射构件4a上，从而在抑制构件4设置在基体2中的状态下，防止抑制构件4的反射构件4a和一对引线部6、7接触(参见图2)。据此，能防止抑制构件4的反射构件4a和一对引线部6、7接触，所以能防止在对发光元件3施加电压时，电流流过反射构件4a。
这样的绝缘构件4b例如由白色的模塑树脂形成。作为模塑树脂，例如使用热可塑性树脂。须指出的是，绝缘构件4b和基体2可以由同一材料形成，也可以由其他材料形成。
透光性构件5是设置在凹部2a内并密封发光元件3的构件。该透光性构件5具有用于出射从发光元件3发射的光的出射面5a(参照图2)。该出射面5a是与外部气氛接触的露出面，作为出射从发光元件3发射的光的光取出面而工作。
这样的透光性构件5例如由混合了粒子状的荧光体的荧光体混合树脂等透光性树脂材料形成。作为透光性树脂材料，例如使用硅树脂等。这里，荧光体是把从发光元件3发射的光的波长进行变换的物质，例如出射具有比发光元件3的光波长还长的波长的光。作为该荧光体，例如在使用发射蓝色光的发光元件3时，使用出射黄色光的荧光体，或者使用出射黄色光的荧光体和出射红色光的荧光体的双方。
一对引线部6、7是用于从外部对发光元件3供给电力的引线框。如图4所示，引线部6具有安放发光元件3的平面部6a、和与该平面部6a连通并且弯曲为人字形状的弯曲部6b。此外，引线部7具有接合从发光元件3延伸的连接构件8的平面部7a、和与该平面部7a连通并且弯曲为山形状的弯曲部7b。
这样的一对引线部6、7分别从凹部2a的底面引出到外部。这些引线部6、7例如由铜等金属材料形成。另外，在一对引线部6、7的表面例如进行了镀银。
这里，在使用金属模具来模塑成形基体2的情况下，用于形成基体2的模塑树脂流入安放引线部6、7的金属模具的平面和各引线部6、7的弯曲部6b、7b之间的空间。据此，各弯曲部6b、7b由基体2包围，所以能提高各引线部6、7和基体2的结合力。
下面，说明这样的光半导体器件1A的发光动作。
如果向一对引线部6、7施加电压以对发光元件3供给电压，则发光元件3发射光。该光的一部分通过透光性构件5并原封不动地从出射面5a出射，另一部分由抑制构件4的反射构件4a反射并从出射面5a出射。此外，光的一部分向透光性构件5中所含有的荧光体入射。据此，激励荧光体并发射光。该光的一部分通过透光性构件5并从出射面5a出射，另一部分也由抑制构件4的反射构件4a反射并从出射面5a出射。这样，由发光元件3发射的光和由该光激励的荧光体发射的光混合，从透光性构件5的出射面5a出射。
在这样的发光动作中，由发光元件3以及荧光体发射的光的一部分由抑制构件4的反射构件4a向透光性构件5的出射面5a反射。据此，能抑制光向基体2入射，所以能防止基体2的光恶化。作为结果，能防止基体2的光恶化引起的亮度下降。
下面说明光半导体器件1A的制造步骤。
在光半导体器件1A的制造步骤中，如图5所示，形成抑制构件4；如图6所示，把形成的抑制构件4以覆盖凹部2a的侧面的方式定位，形成基体2；如图7所示，在形成的基体2的凹部2a内设置发光元件3；如图8所示，由透光性构件5密封设置有发光元件3的凹部2a内部。
如果详细描述，就如图5所示，最初从金属板构件，通过冲裁加工，形成反射构件4a。然后，在用于形成绝缘构件4b的金属模具中安装反射构件4a，例如使用注模法，利用白色的模塑树脂形成绝缘构件4b，同时固定在反射构件4a上。据此，抑制构件4完成。
接着如图6所示，在用于把抑制构件4定位在一对引线部6、7上的预定位置以形成基体2的金属模具中安装一对引线部6、7和抑制构件4，例如使用注模法，利用白色的模塑树脂，形成具有凹部2a的基体2。据此，基体2完成。这时，白色的模塑树脂流入安放引线部6、7的金属模的平面和各引线部6、7的弯曲部6b、7b之间的空间。据此，各弯曲部6b、7b由基体2包围。
然后，如图7所示，在位于凹部2a的底面的引线部6的平面部6a的表面涂敷银膏等接合构件，在其上安放发光元件3，将发光元件3和引线部6接合。接着，例如通过金线等的连接构件8，将发光元件3的上表面电极和引线部7的平面部7a电连接。据此，发光元件3被设置在基体2的凹部2a内。
最后，向基体2的凹部2a内填充硅树脂，以密封发光元件3。据此，硅树脂制的透光性构件5设置在基体2的凹部2a内，如图2所示，光半导体器件1A完成。
这里，作为一对引线部6、7，例如使用在表面进行了厚度为2μm的镀银的厚度为200μm的引线部。此外，作为发光元件3，例如使用尺寸为900×900×200μm3的蓝色的发光二极管。另外，作为荧光体，例如使用把蓝色光变换为黄色光的黄色的荧光体。此外，抑制构件4的反射构件4a的弯曲角度为45度，其在发光元件3一侧的开口部的直径为0.3mm。
如上所述，根据本发明的第1实施方式，通过在基体2上设置覆盖凹部2a的侧面、抑制从发光元件3发射的光向凹部2a的侧面入射的抑制构件4，从而不用对基体2的凹部2a局部镀银或者使用氮化铝等陶瓷衬底，就能抑制从发光元件3发射的光向基体2入射，防止基体2的光恶化。据此，能在降低成本的同时，防止基体2的光恶化引起的亮度下降。作为结果，能以低成本长时间维持高亮度。
另外，抑制构件4反射由发光元件3发射的光，所以来自透光性构件5的出射面5a的光取出效率提高，所以能提高发光元件3的亮度。
此外，抑制构件4的一部分掩埋在基体2中，所以抑制构件4和基体2的结合力提高，能防止抑制构件4从基体2中脱出，所以能提高光半导体器件1A的零件可靠性。
(第2实施方式)
参照图8说明本发明的第2实施方式。在本发明的第2实施方式中，说明与第1实施方式不同的部分。须指出的是，在第2实施方式中，对与第1实施方式中说明的部分相同的部分付与相同的附图标记，省略其说明。
如图8所示，在本发明第2实施方式的光半导体器件1B中，抑制构件4由反射构件4a构成。另外，在一对引线部6、7上设置具有绝缘性的绝缘层9。此外，在边缘部B2设置有台阶部B4。
绝缘层9设置在与反射构件4a相对置的位置。即，绝缘层9与反射构件4a的发光元件3一侧的顶端部相对，在一对引线部6、7上设置为圆环状。据此，在反射构件4a设置在基体2上的状态下，能防止反射构件4a和一对引线部6、7的接触，所以能防止在对发光元件3施加电压时，电流流过反射构件4a。
通过把边缘部B2向凹部2a的底面方向弯曲，把台阶部B4形成为圆环状。据此，可以在基体2上设置反射构件4a时，把台阶部B4掩埋在基体2中来设置反射构件4a，所以能提高反射构件4a和基体2的结合力。
如上所述，根据本发明的第2实施方式，能取得与第1实施方式同样的效果。另外，通过只用反射构件4a构成抑制构件4，能简化抑制构件4的制造。此外，台阶部B4被掩埋在基体2中，所以能进一步提高抑制构件4和基体2的结合力。
(其他实施方式)
须指出的是，本发明并不局限于所述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围中能进行各种变更。
例如，在所述的实施方式中，列举了各种数值，但是这些数值是举例，并不限于此。

Claims (3)

1.一种光半导体器件，其特征在于，包括：
具有凹部的基体；
设置在所述凹部内、发射光的发光元件；
设置在所述基体上并覆盖所述凹部的侧面、抑制由所述发光元件发射的所述光向所述凹部的侧面入射的抑制构件；和
设置在所述凹部内、密封所述发光元件的透光性构件，
其中，所述抑制构件反射由所述发光元件发射的所述光；
所述抑制构件的一部分掩埋在所述基体中。
2.一种包括具有凹部的基体的光半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
形成抑制光向所述凹部的侧面入射的抑制构件的步骤；
以覆盖所述凹部的侧面的方式把形成的所述抑制构件进行定位并形成所述基体的步骤；
在形成的所述基体的所述凹部内设置发射光的发光元件的步骤；
由透光性构件将设置有所述发光元件的所述凹部内进行密封的步骤。
3.根据权利要求2所述的光半导体器件的制造方法，其特征在于：
所述形成所述基体的步骤利用树脂模塑成形来形成所述基体。
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