CN103403892A - 半导体发光装置 - Google Patents

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吉田真治
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Abstract

本发明的半导体发光装置(1)，具备：封装体，由树脂构成，且具有凹部；引线框架(11)，在凹部的底面露出；半导体发光元件(14)，被设置在凹部内的引线框架(11)；以及荧光体层(15)，被形成为覆盖凹部内的底面；以及树脂层(17)，被形成在荧光体层(15)以及半导体发光元件(14)上，荧光体层(15)，包含按照粒子径而激励荧光谱变化的半导体微粒子，荧光体层(15)，由具有水溶性或水分散性的材料构成。

Description

半导体发光装置
技术领域
本发明涉及半导体发光装置，尤其涉及对荧光体层利用了量子点荧光体的半导体发光装置。
背景技术
作为照明用或液晶显示器背光用等的光源，利用高亮度白色LED(Light Emitting Diode)，进行光源的高效率化以及高显色性化的研究。白色LED是，适当地组合放出蓝光的半导体发光元件和绿色荧光体、黄色荧光体或红色荧光体来实现的。荧光体的种类有，无机荧光体、有机荧光体、或由半导体构成的量子点荧光体。利用了无机荧光体的白色LED的例子有，专利文献1。
图13是示出专利文献1所公开的以往的半导体发光装置的截面图。
如图13示出，对于以往的半导体发光装置，放出紫外光、蓝光或者绿光的半导体发光元件101，被配置在电端子102、103被埋入的容器108内，进一步，以填埋半导体发光元件101的方式，含有发光物质粒子106(无机的发光物质颜料)的材料105(注型环氧树脂层)覆盖容器108内。而且，半导体发光元件101的电极，通过金丝107与电端子103电连接。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特表平11－500584号公报
LED光源为小型且省电力，因此，用于显示器件以及照明装置的关键器件，进行高亮度白色LED的高效率化以及高显色性化的研究。对于白色LED光源，一般组合蓝色LED和绿色荧光体以及黄色荧光体，为了实现高效率以及高显色性，需要发光特性以及能量转换效率良好的荧光体。用于白色LED的一般的荧光体为，以稀土离子为活化剂的结晶微粒子，许多荧光体在化学上稳定。但是，这样的荧光体的光吸收效率与稀土族的浓度成比例，另一方面，若浓度太高，则因浓度猝灭而产生发光效率的降低，因此，难以实现80％以上的高量子效率。
于是，提出了直接利用带边的光吸收以及发光来实现高量子效率的许多半导体荧光微粒子，特别是称为量子点荧光体的直径为数nm至数十nm的微粒子，可以期待成为不包含稀土族的新的荧光体材料。对于量子点荧光体，根据量子尺寸效果，即使同一材料的微粒子，也通过控制粒子径，从而在可见光线区域中能够得到所希望的波长带的荧光谱。并且，由于是由带边的光吸收以及荧光，因此，示出90％左右的高的外部量子效率，据此能够提供具有高效率以及高显色性的白色LED。
但是，对于量子点荧光体，粒子径小，占有微粒子的表面的原子的比例多，因此，许多量子点荧光体的化学稳定性低，特别是，在高温环境下的激励荧光中存在的大问题是，量子点荧光体表面的光氧化反应进展，导致急剧的发光效率的降低。
并且，在利用该量子点荧光体构成白色LED的情况下，根据收容包含量子点荧光体的树脂层的容器为像专利文献1所记载的容器108那样的结构，存在的问题是，由于注型环氧树脂层的热导率小，因此，在距成为散热器的封装体以及框架树脂层远离的区域，根据因量子点荧光体的斯托克斯损失而引起的发热，导致树脂层的高温化、产生量子点荧光体的劣化、发光效率降低。
发明内容
为了解决这样的问题，本发明的目的在于，提供能够抑制量子点荧光体等的半导体微粒子的温度上升、抑制发光效率的降低的可靠性高的半导体发光装置。
为了解决所述的问题，本发明涉及的第一半导体发光装置，其中，封装体，由树脂构成，且具有凹部；引线框架，在凹部的底面露出；半导体发光元件，被设置在所述凹部内的引线框架；以及第一树脂层，被形成为覆盖凹部内的底面；以及第二树脂层，被形成在荧光体层以及半导体发光元件上，第一树脂层，包含按照粒子径而激励荧光谱变化的半导体微粒子，第一树脂层，由具有水溶性或水分散性的材料构成。
根据该结构，能够将半导体微粒子和第一树脂层乳化，能够高密度并高均匀地形成包含半导体微粒子的第一树脂层。进而，在露出的引线框架上能够形成第一树脂层，因此能够提高第一树脂层的散热性。据此，能够抑制半导体微粒子的温度上升，来抑制发光效率的降低，因此能够提供高效率、高显色性且高可靠性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，优选的是，还具备金属反射膜，该金属反射膜被形成在凹部的侧面和底面，第一树脂层被形成为覆盖金属反射膜。
根据该结构，能够更提高第一树脂层的散热性，能够提供可靠性更高的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，优选的是，半导体微粒子，具有两层以上的层构造，最外层为疏水性层。
根据该结构，通过疏水性相互作用，半导体微粒子由水溶性树脂的主链骨架容易捕捉，因此能够将半导体微粒子更高密度且高均匀地分散并保持在第一树脂层中。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，优选的是，第一树脂层是，丙烯树脂或环氧树脂或氟树脂的某个。
根据该结构，第一树脂层具有耐氧性以及耐湿性，因此能够提供高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，也可以构成为，第二树脂层包含使可见光线散射的光散射粒子。
根据该结构，半导体发光元件放射的光，由第二树脂层向后方也散射，向封装体内的第一树脂层更均匀照射。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，优选的是，光散射粒子是反射可见光线的白色微粒子，该白色微粒子的粒子径为100nm以上。
根据该结构，白色微粒子不吸收光而使光散射，因此能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中，优选的是，光散射粒子是粒子径为100nm以上的荧光体微粒子，该荧光体微粒子吸收半导体发光元件放射的光的一部分，并且具有包含半导体微粒子吸收的波长的发光谱。
根据该结构，光散射粒子将半导体发光元件的光的一部分波长转换为长波长侧，因此半导体微粒子的斯托克斯损失变小，能够抑制温度上升。据此，能够提供具有高可靠性的高效率且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置中可以构成为，半导体发光元件放射蓝色的光，半导体微粒子具有红色荧光，光散射粒子是具有绿色荧光的稀土荧光体。
根据该结构，能够实现显色性更高的白光，并且，半导体微粒子吸收稀土荧光体的绿色荧光来进行红光的荧光发光，因此半导体微粒子的斯托克斯损失变小，能够更抑制温度上升。据此，能够提供具有高可靠性的高效率且高显色性的半导体发光装置。
并且，本发明涉及的第二半导体发光装置，其中，具有在具有导电性区域的封装体安装的半导体发光元件以及被设置为与导电性区域接触的荧光体层，荧光体层由按照粒子径而激励荧光谱变化的半导体微粒子、和分散并保持该半导体微粒子的透明树脂构成，该透明树脂是水溶性或水分散性的材料，从半导体微粒子和透明树脂的混合溶液生成。
根据该结构，将半导体微粒子和水溶性树脂溶剂乳化，从而能够高密度并高均匀地形成荧光体层，并且，在成为散热器的导电性区域上设置荧光体层，从而提高荧光体层的散热性。据此，能够提供高效率、高显色性且高可靠性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，半导体微粒子具有两层以上的层构造，最外层为疏水性层。
根据该结构，通过疏水性相互作用，半导体微粒子由水溶性树脂的主链骨架容易捕捉，因此能够将半导体微粒子更高密度且高均匀地分散并保持在透明树脂中。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，通过电沉积工序形成荧光体层。
根据该结构，能够使在溶液中离子性树脂分散了的半导体微粒子电泳到基板上，能够高密度且高均匀地将半导体微粒子分散并保持在透明树脂中。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，含有半导体微粒子的透明树脂是丙烯树脂、环氧树脂或氟树脂的某个。
根据该结构，能够将半导体微粒子分散并包含在具有耐氧性以及耐湿性的透明树脂中。据此，能够提供高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，在荧光体层以及半导体发光元件的上部设置有光散射层，光散射层由散射可见光线的光散射粒子和分散并保持光散射粒子的透明树脂构成。
根据该结构，半导体发光元件放射的光，由光散射层向后方也散射，向封装体内设置的荧光体层均匀照射。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，光散射层中含有的光散射微粒子是反射可见光线的白色微粒子，粒子径为100nm以上。
根据该结构，白色微粒子不吸收光而使光散射，因此能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中，优选的是，光散射粒子是粒子径为100nm以上的荧光体微粒子，该荧光体微粒子吸收半导体发光元件放射的光的一部分，并且具有包含荧光体层中包含的半导体微粒子吸收的波长的发光谱。
根据该结构，散射微粒子将半导体发光元件的光的一部分波长转换为长波长侧，因此半导体微粒子的斯托克斯损失变小，能够抑制温度上升。据此，能够提供具有高可靠性的高效率且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置中可以构成为，半导体发光元件发出蓝色的光，荧光体层是具有红色荧光的半导体微粒子，光散射粒子是具有绿色荧光的稀土荧光体。
根据该结构，能够实现显色性更高的白光，并且，半导体微粒子吸收稀土荧光体的绿色荧光来进行红光发光，因此半导体微粒子的斯托克斯损失变小，能够抑制温度上升。据此，能够提供具有高可靠性的高效率且高显色性的半导体发光装置。
并且，本发明涉及的第二半导体发光装置的制造方法，其中，在具有导电性区域的封装体的内壁的至少除外半导体发光元件以及进行导线连接的部位形成金属反射膜，在保持半导体发光元件的电极间的电绝缘的状态下，通过电沉积工序在金属反射膜上形成荧光体层，在荧光体层上形成光散射层。
根据该结构，荧光体层与热导率良好的金属反射膜接触的面积大，因此能够抑制荧光体层的温度上升。据此，能够制造具有高可靠性、高效率且高显色性的半导体发光装置。
根据本发明，能够抑制半导体荧光微粒子(量子点荧光体)的温度上升，因此能够提供具有高可靠性、高效率以及高显色性的半导体发光装置。
附图说明
图1是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图2是示出本发明的实施例1涉及的半导体发光装置利用的环氧树脂的水溶性化过程的概略图。
图3是示出本发明涉及的量子点荧光体由树脂捕捉的状况的模式图。
图4是本发明的实施例2涉及的半导体发光装置的量子点荧光体的截面概略图。
图5是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图6是用于说明本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的电沉积工序的概略图。
图7A是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的制造方法中的光反射树脂层形成工序的截面图。
图7B是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的制造方法中的荧光体层形成工序的截面图。
图7C是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的制造方法中的半导体发光元件安装工序的截面图。
图7D是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的制造方法中的导线焊接工序的截面图。
图8A是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的制造方法中的半导体发光元件安装工序的截面图。
图8B是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的制造方法中的荧光体层形成工序的截面图。
图8C是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的制造方法中的绝缘保护膜除去工序工序的截面图。
图9是本发明的实施例5涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图10是本发明的实施例5的变形例涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图11是本发明的实施例8涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图12是本发明的实施例9涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图13是以往的半导体发光装置的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施例涉及的半导体发光装置，但是，本发明按照权利要求书的记载而被确定。因此，对于以下的实施例的构成要素中的、权利要求中没有记载的构成要素，为了实现本发明的问题而并不一定需要，但是，被说明为构成更优选的形态的要素。而且，在各图中，对于相同的构成要素附上相同的符号，省略或简化其详细说明。
(实施例1)
首先，对于本发明的实施例1涉及的半导体发光装置1，利用图1进行说明。图1是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的截面概略图。
在实施例1中，对于封装体，利用了引线框架型封装体。并且，实施例1涉及的半导体发光装置1是，放出白光的白色LED光源。
本发明的实施例1涉及的半导体发光装置1具备：封装体(容器)，具有由光反射树脂层12、13构成的凹部；引线框架11，在凹部的底面露出：半导体发光元件14，被设置在凹部内的引线框架11：荧光体层15(第一树脂层)，以覆盖凹部内的底面的方式而被形成：以及树脂层17(第二树脂层)，被形成在荧光体层15以及半导体发光元件14上。
本实施例的半导体发光元件14是，由裸芯片构成的LED，被安装在引线框架11上的规定区域。半导体发光元件14的P电极以及N电极，通过金丝16得到与引线框架11的电接点。
荧光体层15，在封装体内，被形成在露出的引线框架11上。也就是说，荧光体层15，以接触于成为引线框架11的散热器的导电性区域上的方式而被形成。据此，能够提高荧光体层15的散热性。而且，荧光体层15，被形成在金丝16的接点区域以及安装半导体发光元件14的区域以外。
并且，本实施例的荧光体层15，除了封装体的凹部的底面以外，还被形成在凹部的侧面(光反射树脂层13的内面)，以覆盖封装体的凹部的内面的方式，以大致同一膜厚而被形成。
而且，在本实施例中，杯状的封装体，由引线框架11和光反射树脂层13构成。树脂层17，由透明树脂构成，被填充在封装体的内部，以作为密封树脂。而且，本实施例的树脂层17，仅由透明树脂构成。
荧光体层15，由具有水溶性或水分散性的树脂材料和量子点荧光体构成。具体而言，荧光体层15的结构为，在具有阻氧性以及耐湿性的透明树脂中，均匀分散量子点荧光体。在本实施例中，对于荧光体层15的透明树脂，利用了环氧树脂。环氧树脂是，氧透过性比硅树脂低2位数至3位数左右的材料，是通过胺化而容易成为水溶性化或水分散性化的树脂之一。并且，对于荧光体层15的透明树脂，也可以利用环氧树脂以外的树脂。例如，由氟树脂以及丙烯树脂构成的透明树脂，也具有高阻氧性以及高耐湿性。如此，对于荧光体层15的透明树脂，利用具有阻氧性以及耐湿性的材料，从而能够有效地抑制量子点荧光体的光氧化反应。并且，对于荧光体层15中的量子点荧光体，能够利用因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子。量子点荧光体的激励荧光谱按照粒子径而变化，通过改变粒子径，从而能够调整量子点荧光体的发光波长。
本发明涉及的荧光体层15的制作，由将量子点荧光体(荧光体微粒子)分散在树脂溶液中的分散工序、以及树脂形成工序构成。以下，按每个工序进行说明。
首先，说明量子点荧光体的分散工序。如上所述，本发明涉及的荧光体层15的特征为，从水溶性或水分散性的树脂溶剂形成。对于水溶性树脂，在水溶液中树脂分子骨架的一部分成为离子化或具有电极性，树脂分子的极性部位以及离子化区域，通过水合而成为稳定化，因此，溶解或分散在水中，来能够成为乳化。
图2是示出本发明的实施例中利用的环氧树脂的水溶性化过程的图。如图2示出，将环氧树脂的末端胺化，以酸来中和，从而能够成为离子化。在本实施例中，对于用于中和的酸，利用了醋酸。
图3是示出量子点荧光体的由树脂捕捉的图。如图3示出，在以醋酸25而中和后的树脂溶液20中添加量子点荧光体21，具有胺化后的阳离子部22的环氧树脂溶剂分子的主链23捕捉量子点荧光体24。据此，能够将量子点荧光体21均匀分散在树脂溶液20中。
此时，若荧光体微粒子的粒径大，则荧光体微粒子不会由树脂溶剂分子的主链充分捕捉，而沉降、沉淀在树脂溶液20中。
在此，出售的稀土荧光体的粒子径为1μm至100μm，比树脂溶剂分子的大小非常大。因此，为了捕捉一个稀土荧光体的微粒子而需要多数树脂分子，分散浓度下降，或在水溶性树脂中发生沉降现象，导致发生亮度不均匀以及发光不均匀。
另一方面，量子点荧光体的粒子径为1nm至20nm左右的与水溶性树脂分子同等、或水溶性树脂分子以下的尺寸，因此，在树脂溶液中能够均匀且高浓度地分散。
本实施例中利用的半导体微粒子是，以InP为核心的直径1nm至10nm左右的量子点荧光体，但是，荧光体的材料不溶解在水中即可，除了InP以外，也可以是公知的镉系量子点荧光体以及硫化微粒子。
接着，说明荧光体层15的树脂形成工序。在实施例1中，在树脂的涂膜工序中利用了喷雾法(喷涂法)。喷雾法是，通过喷雾器，将捕捉了微粒子的树脂溶剂，以雾状来涂布到被涂物的方法，只要被涂物的润湿性良好，就在任何被涂物上能够形成树脂涂膜。
引线框架型封装体具有树脂区域和金属区域，为了更提高树脂水溶液的润湿性，通过由Ar和H2的混合气以及由Ar和O2的混合气的等离子处理，将封装体表面亲水化。
将含有量子点荧光体的树脂溶媒，以雾状喷涂到引线框架11上，进行加热，从而使树脂硬化。
而且，预先由保护膜保护引线框架11的安装半导体发光元件14的区域以及连接金丝16的区域，将荧光体喷涂后，除去保护膜，使树脂热硬化，从而能够仅在所希望的部位形成荧光体层15。
并且，在实施例1中，为了防止半导体发光元件14以及荧光体层15露出，将由透明的硅树脂构成的树脂层17填充在封装体内。而且，树脂层17的目的为半导体发光元件14以及荧光体层15的保护，但是，对于保护半导体发光元件14以及荧光体层15的结构，并不一定需要树脂层17。例如，也可以构成为，替代填充树脂层17，而由透明玻璃板密封。并且，在本实施例中，利用了引线框架型封装体，但是，在荧光体层15的形成方面，也可以是由陶瓷成形的陶瓷封装体以及金属封装体。
以上，根据本发明的实施例1，能够将荧光体层15中的量子点荧光体和树脂材料乳化，因此能够高密度以及高均匀地将量子点荧光体分散在荧光体层15中。进而，在露出的引线框架11上能够形成荧光体层15，因此能够提高荧光体层15的散热性。据此，能够抑制荧光体层15的温度上升来抑制发光效率的降低，因此能够提供高效率及高显色性、且高可靠性的半导体发光装置。
(实施例2)
接着，说明本发明的实施例2涉及的半导体发光装置。
许多量子点荧光体，具有以发光效率的提高以及可靠性提高为目的的所谓核壳构造的两层或三层构造，但是，为了高效率地分散在水溶性树脂溶剂中，量子点的最外层的化学特性是重要的。
如图3所示，对于水溶性树脂以及水分散性树脂，树脂骨架的末端被离子化或极性官能基化，但是，分子骨架由像烷基主链那样的烃构成，几乎没有极性。这意味着与水的相互作用小、作为疏水基来起作用，为了由水溶性树脂的主链捕捉量子点荧光体，量子点的最外层需要由无极性以及极性弱的配体以及层构成。根据该结构，通过疏水性相互作用，量子点荧光体由树脂主链容易捕捉，因此，在树脂水溶液中能够乳化并均匀分散。
图4是本发明的实施例2涉及的半导体发光装置的量子点荧光体的截面构成图。而且，对于量子点荧光体的结构以外的构成要素，由于与实施例1同样，因此省略或简化详细说明。
如图4示出，实施例2中利用的量子点荧光体为，三层构造，具有由InP构成的核心29、和以覆盖核心29的外侧的方式而被形成的由ZnS构成的外壳层30。并且，对于最外层，在外壳层30的外侧，设置有将辛烷系的烃作为配体来结合的配体层31。如此，在最外层设置有由烃构成的配体层31，以作为疏水性强的疏水性层，因此，在水溶液中，由树脂分子的主链高效率地捕捉量子点荧光体。其结果为，能够高浓度且高均匀地将量子点荧光体乳化。据此，能够更高密度且高均匀地将量子点荧光体分散在树脂溶液中，因此能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
而且，量子点荧光体的核心直径小，因此，即使具有核壳层－配体层的多层构造，也为大致10nm至100nm左右，量子点荧光体的大小不会给向树脂溶液的分散带来影响。因此，对于外壳层30以及配体层31，若是不会因水而被分解的材料结构，则没有特别的限制。对于配体层31，优选的是，与树脂溶液的疏水性相互作用大，因此，具有烷基主链的分子为好。另一方面，在向树脂溶液的分散性的提高方面，优选的是，分子量小。具体而言，需要在室温条件下能够作为液体来存在，因此，优选的是，碳数为15个以下。
并且，如上所述，量子点荧光体是，具有以粒子径而发生荧光波长的变化的特征的荧光体。因此，在半导体发光元件14发出蓝光的情况下，为了制造提供白色荧光的荧光体层15(荧光体薄膜)，制造含有具有提供红的荧光的粒子径的量子点荧光体以及具有提供绿的荧光的粒子径的量子点荧光体的双方的荧光体层即可。
对于本实施例涉及的InP系量子点荧光体的粒子径，在绿色荧光体的情况下，为大致5nm至8nm左右，在红色荧光的情况下，为粒子径最大的10nm至20nm左右。因此，若是量子点荧光体，则也是红色荧光体，也是绿色荧光体，也是比它小的蓝色荧光体，从粒子尺寸的观点而言，能够将向可见光线区域提供荧光的所有的量子点荧光体分散在树脂溶液中。因此，通过将具有多个粒子径(荧光波长不同)的量子点荧光体混合在树脂溶液中，从而能够得到所希望的发光颜色。
(实施例3)
接着，对于本发明的实施例3涉及的半导体发光装置3，利用图5进行说明。图5是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图5示出，实施例3涉及的半导体发光装置3，与实施例1同样，由引线框架11和光反射树脂层12、13构成。在引线框架11上安装半导体发光元件14，半导体发光元件14的P电极以及N电极，通过金丝16得到与引线框架11的电接点。
本实施例与实施例1不同之处是，荧光体层15的结构。本实施例的荧光体层15，仅被形成在封装体的凹部的底部。也就是说，荧光体层15，在成为封装体的散热器的导电性区域上，被形成在金丝16的接点区域以及安装半导体发光元件14的区域以外。因此，在光反射树脂层13的内侧面，仅在最下部形成荧光体层15，在倾斜面的大部分没有形成荧光体层15。而且，在由引线框架11和光反射树脂层13构成的杯状的封装体的内部，与实施例1同样，填充由透明树脂构成的树脂层17。
并且，本实施例涉及的半导体发光装置3是，利用作为从树脂溶液形成树脂层(荧光体层15)的方法的电沉积法来制造的。电沉积法是，向浸在树脂溶液中的被涂物施加电压，将捕捉了量子点荧光体的离子性树脂溶剂，通过电泳及电化学反应，在被涂物表面进行被膜形成的方法。根据电沉积法，通过电化学反应形成被膜，因此，能够进行均匀的膜厚的树脂层形成，即使被涂物具有复杂的表面形状，也能够进行均匀的涂膜。但是，以电化学反应为原理，因此，若不是导电性被涂物，则不能进行基于电沉积法的树脂层形成。
在本实施例中，利用阳离子电沉积法形成荧光体层15。图6是其电沉积工序的概略图。
如图6示出，将作为阴极电极42的作为被涂物的引线框架、和作为对电极的阳极电极43，浸在环氧系的树脂溶液中分散了量子点荧光体41的环氧树脂溶液40中。环氧树脂被胺化(阳离子化)，将引线框架设为阴极电极42，从而在引线框架的导电性区域上对电沉积膜进行成膜。另一方面，若树脂溶剂为酸系，则被涂物成为阳极，成为阴离子型电沉积法。通过这样的方法而得到的树脂涂膜，经过干燥工序以及硬化工序，最终被形成。
图7A至图7D是示出实施例3涉及的半导体发光装置的制造方法中的工序截面图的一部分的图。
首先，如图7A示出，在引线框架50形成光反射树脂层51、52。接着，在引线框架50上的半导体发光元件14的安装区域以及与金丝16的接点区域，预先涂布用于绝缘保护的保护膜，通过图6示出的电沉积工序，如图7B示出，在引线框架50的导电性区域上对含有量子点荧光体的荧光体层53进行成膜。此时，在光反射树脂层51、52，不电沉积荧光体层53。然后，除去保护膜后，进行干燥和热硬化。
接着，如图7C示出，在引线框架50上的规定区域安装半导体发光元件54，如图7D示出，通过金丝55，将半导体发光元件54的电极和引线框架50的电极端子(不图示)电连接(导线焊接)。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，通过电沉积工序形成荧光体层15，因此，能够使在溶液中离子性树脂分散了的量子点荧光体电泳到引线框架上，能够高密度且高均匀地将量子点荧光体分散并保持在透明树脂中。据此，能够提供没有光不均匀的高效率以及高显色性的半导体发光装置。
而且，实施例1以及3，也能够在安装半导体发光元件，并将导线连接后，在电镀槽中形成荧光体层。但是，在以发生P电极侧和N电极侧的电位差的状态浸在电镀槽中的情况下，因电极间彼此的电位差而发生电化学反应，发生电极物质的迁移以及溶解。因此，优选的是，以导电性区域全部成为同电位的方式，使半导体发光元件的P侧(P电极)和N侧(N电极)短路。
(实施例4)
接着，说明本发明的实施例4涉及的半导体发光装置4。对于本实施例涉及的半导体发光装置4的结构，由于与实施例1、3涉及的半导体发光装置同样，因此省略说明具体的结构。
对于引线框架型封装体，在安装半导体发光元件时，因焊料的回流工序等而暴露在高温下，因此会有以下问题的情况，即，分散并保持量子点荧光体的树脂层因热而劣化，并发生变色以及剥落等。因此，在实施例1以及3涉及的半导体发光装置的构造中，优选的是，在半导体发光元件14的安装后进行树脂层(荧光体层15)的形成。
于是，在实施例4中，如图8A至图8C示出，在预先由耐热性保护膜等的绝缘保护膜56覆盖的状态下，将半导体发光元件54安装在引线框架50上，以电沉积工序对含有量子点荧光体的树脂层(荧光体层53)进行成膜。以下，进行具体说明。
首先，针对将半导体发光元件54分离为芯片之前的晶片，以旋转涂布来涂布作为绝缘保护膜56的保护膜。在本实施例中，在半导体发光元件54的上部电极上形成绝缘保护膜56。然后，在以切割进行芯片分离后，如图8A示出，在光反射树脂层51、52被形成的引线框架50，安装绝缘保护膜56被形成的半导体发光元件54。
接着，通过利用与所述同样的电沉积法，将图8A示出的状态的引线框架50浸在电镀槽中，如图8B示出，在引线框架50的导电性区域上能够形成含有量子点荧光体的荧光体层53。此时，半导体发光元件54的上部电极由绝缘保护膜56绝缘，因此，荧光体层53不会被电沉积。
然后，如图8C示出，通过除去绝缘保护膜56(保护膜)，能够实现仅半导体发光元件54的上部不会由荧光体层53而电沉积形成的构造的半导体发光装置4。
根据该结构，能够将包含量子点荧光体的荧光体层，仅形成在封装体上，形成为与成为高温的半导体发光元件不接触。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。而且，根据本实施例的制造方法，能够制造与图5示出的实施例3涉及的半导体发光装置3同样的结构的半导体发光装置。
(实施例5)
接着，对于本发明的实施例5涉及的半导体发光装置5，利用图9进行说明。
在实施例5中，为了抑制发光不均匀，在实施例1至3中形成的分散了量子点荧光体的荧光体层的上部，设置以对荧光体层的均匀的光照射为目的的光散射层。图9示出本发明的实施例5涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图9示出，实施例5涉及的半导体发光装置5的构造为，在图1示出的实施例1涉及的半导体发光装置1的树脂层17中，分散了使可见光线散射的光散射粒子18。在本实施例中，对于光散射粒子18，利用由二氧化钛(TiO2)构成的反射可见光线的白色微粒子。本实施例的构造是，例如，预先将TiO2微粒子等的光散射粒子18混合在硅树脂等的透明树脂中，将荧光体层15喷雾涂布后，将该透明树脂注入到封装体内，从而能够制造的。
并且，图10示出通过电沉积法形成荧光体层15时的半导体发光装置5A的结构。图10是本发明的实施例5的变形例涉及的半导体发光装置的截面概略图。根据电沉积法，也与喷雾法同样，在形成荧光体层15后，将含有TiO2微粒子等的光散射粒子18的硅树脂注入到封装体内，从而能够制造的。而且，由于硅树脂的热硬化温度为150℃左右，因此，对于构成荧光体层15的树脂，优选的是，利用像环氧树脂以及氟树脂那样的耐热性高的树脂。
如此，根据本实施例涉及的半导体发光装置，由于树脂层17中分散了光散射粒子18，因此，从半导体发光元件14放出的光由树脂层17散射，更均匀地照射到荧光体层15。据此，能够提供没有光不均匀的高效率且高显色性的半导体发光装置。
而且，在本实施例中，利用作为树脂层17的硅树脂，但是，对于构成树脂层17的树脂，若是透明、且以比形成荧光体层15的树脂的溶融温度或分解温度低的温度来硬化的树脂，则没有特别的限制。
并且，在本实施例中，对于光散射粒子18，利用TiO2微粒子，但是，若是白色微粒子，则可以利用由其他的材料构成的微粒子。例如，可以将所谓铅白的铅的碱式碳酸盐(2PbCO3·Pb(OH)2)、所谓氧化锌的ZnO、碳酸钙(CaCO3)、或硫酸钙水合物(CaSO4·2H2O)等作为光散射粒子18来利用。
(实施例6)
接着，说明本发明的实施例6涉及的半导体发光装置。本实施例涉及的半导体发光装置的结构也可以是，例如，与图9或图10示出的实施例5同样的结构。
在实施例5中，前提是，光散射粒子18是，不吸收半导体发光元件14的发光波长以及量子点荧光体的荧光波长的材料。为了更高效率地反射来自半导体发光元件14的光，优选的是，光散射粒子18的粒子径为半导体发光元件14发出的光的波长左右的大小。
光散射粒子18的构成材料是，相对于半导体发光元件14发出的光而透明的，但是，若微粒子的尺寸(粒子径)成为半导体发光元件14的波长左右，则发生所谓米氏散射的光的散射现象，因此，即使由透明的材料构成的微粒子也发生白色的散射。
但是，若微粒子变得更小，则所谓瑞利散射的光散射占优势，散射强度与粒子径的6乘成比例，因此，若粒子太小，则微粒子相对于半导体发光元件14发出的光而再次成为透明。
因此，为了高效率地散射光，对于光散射粒子18的粒子径，需要半导体发光元件14发出的光的波长的4分之1左右至1波长左右的大小。因此，白色LED的可见光线区域为400nm至700nm，对于光散射粒子18，需要激烈反射最短波长的蓝色的光，因此，优选的是，光散射粒子18的粒子径为大致100nm以上。
如此，根据本实施例涉及的半导体发光装置，光散射粒子18是反射可见光线的白色微粒子，该白色微粒子的粒子径为100nm以上，因此，白色微粒子，不吸收光而使光散射。据此，能够提供没有光不均匀的高效率且高显色性的半导体发光装置。
(实施例7)
接着，说明本发明的实施例7涉及的半导体发光装置。本实施例涉及的半导体发光装置的结构也可以是，例如，与图9或图10示出的实施例5同样的结构。
在图9或图10示出的实施例5涉及的半导体发光装置中，树脂层17的光散射粒子18也可以是，由吸收来自半导体发光元件14的光、将量子点荧光体的激励光作为荧光来放射的稀土荧光体构成的光散射荧光体。也就是说，光散射粒子18也可以是，吸收半导体发光元件14放射的光的一部分，并且具有包含量子点荧光体吸收的波长的发光谱的荧光体。并且，在本实施例中，也优选的是，由荧光体构成的光散射粒子18的粒子径为100nm以上。
在实施例7中，对于作为光散射粒子18的光散射荧光体，利用作为稀土荧光体的YAG(钇·铝·石榴石)荧光体。并且，荧光体层15的树脂层，含有提供红色荧光的红色量子点荧光体。
如此，根据本实施例涉及的半导体发光装置的结构，由发出蓝光的半导体发光元件14发出的蓝光的一部分，由树脂层17的YAG荧光体吸收，提供黄绿色的荧光。并且，红色量子点荧光体，吸收该黄绿色发光的一部分，提供红色荧光。据此，能够实现高显色性。
而且，对于光散射粒子18，不仅限于YAG荧光体，而是能够将半导体发光元件14的蓝光吸收并进行波长转换的荧光体即可。YAG荧光体的荧光谱，涉及到可见度几乎没有的700nm以上的长波长区域，通过与红色量子点荧光体组合，显色性提高，但是，发光效率(lm／W)几乎没有变化。另一方面，对于像塞隆(SiAlON)荧光体等那样的、具有以可见度大的绿为中心的荧光谱的、荧光谱没有扩展到700nm以上的长波长侧的荧光体，发光效率(lm／W)比YAG荧光体高。因此，将SiAlON荧光体作为光散射粒子18来利用，与红色量子点荧光体组合，从而能够得到具有高显色性且发光效率(lm／W)高的白光。
并且，根据该结构，量子点荧光体，将波长从绿色转换为红色，因此，比从蓝色转换为红色时的斯托克斯损失小，量子点荧光体的发热量变小。也就是说，光散射粒子18将半导体发光元件14的光的一部分波长转换为长波长侧，因此，量子点荧光体的斯托克斯损失变小。据此，能够更抑制量子点的温度上升，因此能够提供具有高可靠性的高显色性的半导体发光装置。
(实施例8)
接着，对于本发明的实施例8涉及的半导体发光装置8，利用图11进行说明。图11是本发明的实施例8涉及的半导体发光装置的截面概略图。
在实施例8中，为了从半导体发光装置高效率地提取从荧光体层15得到的荧光，将荧光体层15形成在高反射金属膜上。
如图11示出，在本实施例中，在引线框架11和绝缘树脂层62上，通过无电镀法，对由光泽Ag构成的金属反射膜19进行成膜。金属反射膜19，被形成在具有引线框架11的导电性区域的封装体的内壁中的、除了半导体发光元件14以及进行导线连接的部位以外的部位。
此时，需要不使半导体发光元件14的P电极和N电极，因金属反射膜19而短路。在实施例8中，在进行喷镀处理之前，预先由保护膜等保护绝缘树脂层61上，形成Ag不会被喷镀的区域，据此，确保器件的绝缘性。在本实施例中，金属反射膜19，被形成在封装体的凹部的侧面和底面。
并且，通过将以该Ag喷镀而构成的金属反射膜19作为电极的电沉积，在金属反射膜19的表面形成荧光体层15。
如此，根据本实施例涉及的半导体发光装置，荧光体层15被形成在金属反射膜19上，因此能够更提高荧光体层15的散热性。因此，能够提供可靠性高的半导体发光装置。
进而，在本实施例中，由于利用无电镀法，因此，在绝缘树脂层62上也能够形成金属反射膜19。因此，通过利用将金属反射膜19作为电极的电沉积法，从而在封装体的内侧侧面也能够容易形成荧光体层15。并且，金属反射膜19的热导率比绝缘树脂层62高，因此，荧光体层15的散热性提高，能够抑制量子点荧光体的温度上升。
并且，根据本实施例涉及的半导体发光装置的制造方法，在被形成在封装体的内面的金属反射膜19的表面上，在保持半导体发光元件14的电极间的电绝缘的状态下，通过电沉积法形成荧光体层15，因此，荧光体层15与热导率良好的金属反射膜19接触的面积大。据此，能够有效地抑制荧光体层15的温度上升，能够制造具有高可靠性的、高效率且高显色性的半导体发光装置。
(实施例9)
接着，对于本发明的实施例9涉及的半导体发光装置9，利用图12进行说明。图12是本发明的实施例9涉及的半导体发光装置的截面概略图。
半导体发光元件14是，本发明的半导体发光装置中的成为最高温的区域之一。另一方面，若树脂层17含有陶瓷系的光散射粒子18，则树脂层17的热导率增大，半导体发光元件14的热经由树脂层17传递到荧光体层15，导致荧光体层15的温度上升。特别是，在使半导体发光元件14进行高输出工作的情况下，会有其接合温度超过150℃的情况，因此，导致使荧光体层15的劣化加快。
于是，在本实施例中，为了将波长转换时的荧光体层15的发热散热到引线框架11的导电性区域，并且使来自半导体发光元件14的热难以传递到荧光体层15，而构成为由不包含陶瓷微粒子的透明树脂层70覆盖半导体发光元件14。
在本实施例中，透明树脂层70，仅由硅树脂构成，以覆盖半导体发光元件14的方式而被形成为圆顶状。据此，透明树脂层70不包含陶瓷微粒子，因此，保持为透明树脂层70的热导率比树脂层17的热导率低，能够抑制半导体发光元件14的热传导到上方(树脂层17侧)。据此，半导体发光元件14的热的大部分经由引线框架11散热，因此，即使在半导体发光元件14进行高输出工作的情况下，也能够抑制荧光体层15的温度上升。
如此，根据本实施例涉及的半导体发光装置，能够兼顾波长转换时的荧光体层15的散热、和从半导体发光元件14向荧光体层15的热屏蔽，因此，即使在进行高输出工作的情况下，也能够抑制荧光体层15的温度上升。据此，能够提供具有高可靠性的半导体发光装置。
接着，对于本实施例涉及的制造方法的一个例子，利用图12进行说明。
首先，在由被形成在引线框架11的绝缘树脂层62围住的区域(凹部)的内壁蒸镀作为高反射金属膜的金属反射膜19，在该金属反射膜19上堆积包含量子点荧光体的荧光体层15。
接着，在引线框架11上的规定区域安装半导体发光元件14，通过导线焊接将半导体发光元件14和金丝16连接后，以覆盖半导体发光元件14的方式，涂布形成由硅树脂构成的透明树脂层70。在该状态下，一旦进行脱泡处理。而且，在150℃条件下，进行热硬化处理30分钟，从而进行硅树脂的整形。
接着，以填埋绝缘树脂层62的凹部内的方式，将含有光散射粒子18的硅树脂注入到荧光体层15以及透明树脂层70上，从而形成树脂层17。据此，能够制造图12所示的结构的半导体发光装置9。
而且，也可以是，与所述制造方法不同，在金属反射膜19上堆积荧光体层15之前，进行通过金丝16的半导体发光元件14和引线框架11的连接、以及透明树脂层70的形成，然后形成荧光体层15。
以上，根据实施例说明了本发明涉及的半导体发光装置，但是，本发明不仅限于所述的实施例。
例如，在所述的实施例中，对于半导体发光元件14，示出了LED的例子，但是，也可以利用半导体激光、有机EL(Electro Luminescence)或无机EL等的半导体发光元件。
并且，在所述的实施例中，对于半导体发光元件14，利用了蓝色LED，但是，不仅限于此。并且，半导体发光元件14的发光颜色和荧光体层15的量子点荧光体的荧光颜色的组合，不仅限于所述的实施例。例如，也可以构成为由放出蓝光的蓝色LED、和因蓝光而激励并放出黄光的黄色荧光体粒子来放出白光。或者，也可以构成为由放出作为比蓝色LED短波长的紫外光的紫外LED、和主要因紫外光而激励并放出蓝光、红光以及绿光的蓝色荧光体粒子、绿色荧光体粒子以及红色荧光体粒子来放出白光。据此，能够实现显色性高的半导体发光装置。
另外，进行了在不脱离本发明的宗旨的范围内本领域的技术人员想到的各种变形的形态也包含在本发明的范围内。并且，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够任意组合多个实施例中的各个构成要素。
根据本发明，能够实现高可靠性、高效率以及高显色性的半导体发光装置，因此，广泛地有用于显示器件以及照明装置等的白色LED光源等。
符号说明
1、3、4、5、5A、8、9、100  半导体发光装置
11、50  引线框架
12、13、51、52  光反射树脂层
14、54、101  半导体发光元件
15、53  荧光体层
16、55、107  金丝
17  树脂层
18  光散射粒子
19  金属反射膜
20  树脂溶液
21、41  量子点荧光体
22  阳离子部
23  环氧树脂溶剂分子的主链
24  量子点荧光体
25  醋酸
29  核心
30  外壳层
31  配体层
40  环氧树脂溶液
42  阴极电极
43  阳极电极
56  绝缘保护膜
61、62  绝缘树脂层
70  透明树脂层
102、103  电端子
105  材料
106  发光物质粒子
108  容器

Claims (8)

1.一种半导体发光装置，具备：
封装体，由树脂构成，且具有凹部；
引线框架，在所述凹部的底面露出；
半导体发光元件，被设置在所述凹部内的引线框架；以及
第一树脂层，被形成为覆盖所述凹部内的底面；以及
第二树脂层，被形成在所述第一树脂层以及所述半导体发光元件上，
所述第一树脂层，包含按照粒子径而激励荧光谱变化的半导体微粒子，
所述第一树脂层，由具有水溶性或水分散性的材料构成。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置，
所述半导体发光装置还具备金属反射膜，该金属反射膜被形成在所述凹部的侧面和底面，
所述第一树脂层被形成为覆盖所述金属反射膜。
3.如权利要求1或2所述的半导体发光装置，
所述半导体微粒子，具有两层以上的层构造，最外层为疏水性层。
4.如权利要求1至3的任一项所述的半导体发光装置，
所述第一树脂层是丙烯树脂、环氧树脂以及氟树脂的某一个。
5.如权利要求1至4的任一项所述的半导体发光装置，
所述第二树脂层包含使可见光线散射的光散射粒子。
6.如权利要求5所述的半导体发光装置，
所述光散射粒子是反射可见光线的白色微粒子，该白色微粒子的粒子径为100nm以上。
7.如权利要求5所述的半导体发光装置，
所述光散射粒子是粒子径为100nm以上的荧光体微粒子，该荧光体微粒子吸收所述半导体发光元件放射的光的一部分，并且具有包含所述半导体微粒子吸收的波长的发光谱。
8.如权利要求7所述的半导体发光装置，
所述半导体发光元件放射蓝色的光，
所述半导体微粒子具有红色荧光，
所述光散射粒子是具有绿色荧光的稀土荧光体。
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