TWI481077B - Semiconductor light emitting device and manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本發明係有關於可用於顯示裝置、照明器具、顯示器、液晶顯示器的背光光源等的發光裝置及其製造方法,特別是,有關於光的萃取效率優秀、而且可靠性高的發光裝置及其製造方法。
近年來,作為採用高輸出功率的半導體發光元件(以下也簡稱為發光元件)的發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)等發光裝置進行了種種的開發。
近年來,提出了各式各樣的電子零件,並且實用化,其所要求的性能也提高了。特別是要求即使在嚴酷的使用環境下也能長時間發揮穩定的性能。以發光二極體為首的發光裝置也是同樣,在一般照明領域、車載照明領域等所要求的性能日益提高,特別是要求高輸出功率化、高可靠性。而且,要求在滿足這些特性的同時以低價格來供給。
一般,發光裝置具有:搭載有半導體發光元件(以下也稱為發光元件)或保護元件等電子零件的基體、和用於向這些電子零件供給電力的導電零件。另外,還具有用於保護電子零件不受外部環境影響的透光性密封零件。
為了高輸出功率化,除了提高所採用的發光元件本身的輸出功率以外,有效的方法是利用基體或導電構件、密封構件等的材料或形狀等來提高光的萃取效率。
例如,作為導電構件,採用導電性佳的金屬構件,以在其表面上鍍銀的方式能夠高效率地反射來自發光元件的光。此外,作為密封構件,適合採用容易透射來自發光元件的光的樹脂,其中藉由採用耐候性、耐熱性優秀的聚矽氧樹脂(silicone resin)的方式能夠謀求長壽命化。
但是,銀係因為大氣中的硫成分等而具有容易劣化的傾向。因此,例如在日本特開2004-207258號公報中,揭示了採用有機系的銀變色防止劑。除此以外,揭示了在銀的上面實施鍍覆貴金屬(日本特開2006-303069號公報)、或用溶膠凝膠玻璃(sol-gel glass)覆蓋(日本特開2007-324256號公報)等技術。
此外,還開發了不僅搭載發光元件而且還搭載齊納二極體或輔助固定架(submounts)等電子零件的發光裝置,由此能夠形成可靠性高、長壽命的發光裝置。由於這些電子零件容易吸收來自發光元件的光,因此以設置覆蓋它們的反射層的方式可以減少光損失(例如日本特開2005-26401號公報)。
但是,在用有機物覆蓋銀的情況下,因耐候性方面有問題而容易發生時效變化。此外,在鍍覆貴金屬時,儘管耐候性沒有問題,但是不能避免反射率的降低,因此在初期階段與銀相比不能避免輸出功率的降低。
此外,在用溶膠凝膠玻璃時存在難以控制膜厚的問題,批量生產性也存在問題,而且成本上也有問題。
本發明是鑒於以往的上述問題而完成的,其主要目的在於提供一種可抑制作為電極的金屬構件等中使用的銀的劣化、高輸出功率且高可靠性的發光裝置及其製造方法。
為了達到上述目的,根據有關於本發明的第1側面的發光裝置,具有支撐體、設置在前述支撐體的表面且具有含銀金屬的金屬構件、載置在前述支撐體上的發光元件、使前述金屬構件與前述發光元件導通的導電性細線、設置在前述支撐體上且反射來自前述發光元件的光的光反射樹脂、和覆蓋前述金屬構件的表面的至少一部分的絕緣構件,其特徵在於,前述絕緣構件能夠被設置成與前述發光元件的側面相接。
此外,根據有關於其他側面的發光裝置的製造方法,能夠包含有下列工程:設置支撐體的工程,該支撐體具有第1凹部和第2凹部,該第2凹部在該第1凹部內且在比前述第1凹部低的位置具有底面;將金屬構件設置在前述支撐體的上表面的工程;將發光元件設置在前述金屬構件的上表面,用導電性細線連接前述金屬構件和前述發光元件的工程;從覆蓋前述第2凹部內的底面的前述金屬構件的表面開始到與前述第1凹部相連的側面、前述第1凹部中的前述金屬構件的表面、前述發光元件的表面和前述導電性細線,用絕緣構件相連地進行覆蓋的工程;和在前述第2凹部設置用於使來自前述發光元件的光反射的光反射樹脂的工程。
由此,能夠抑制來自發光元件的光被洩漏自支撐體,形成光萃取效率高的發光裝置。特別是,由於能夠防止來自發光元件的光被漏出自支撐體,且能夠將高效率反射光的光反射樹脂設置在發光元件的近旁,此外能夠高效率地抑制銀的劣化,因而能夠得到提高了光萃取效率的發光裝置。此外,在使用導電性細線或保護元件時,能夠抑制這些元件對光的吸收,能夠容易得到光損失小的發光裝置。
本發明的上述目的及進一步的目的以及特徵,透過以下的詳細說明及圖式將會更清楚。
在發光裝置中,前述支撐體具有帶有底面和側面的凹部,該凹部具有第1凹部和第2凹部,該第1凹部用於載置前述發光元件,該第2凹部在該第1凹部內,在比前述第1凹部低的位置具有底面,能夠將前述光反射樹脂設置在前述第2凹部內的金屬構件上。
此外,能夠用前述絕緣構件覆蓋前述第2凹部之與前述第1凹部相連的側面。
進而,能夠使前述光反射樹脂從前述第2凹部向上方延伸,一直延長到比前述第1凹部高的位置。
此外,能夠具有:支撐體、設置在前述支撐體的表面且具有含銀金屬的金屬構件、載置在前述支撐體上的發光元件、使前述金屬構件與前述發光元件導通的導電性細線、設置在前述支撐體上且反射來自前述發光元件的光的光反射樹脂、和覆蓋前述金屬構件的表面的至少一部分的絕緣構件;能夠以在前述金屬構件的表面和前述發光元件的上表面連續的方式設置前述絕緣構件。由此,能夠抑制來自發光元件的光被洩漏自支撐體洩漏,形成光萃取效率高的發光裝置。特別是,由於能夠防止來自發光元件的光被漏出自支撐體,並且能夠將高效率反射光的光反射樹脂設置在發光元件近旁,此外能夠高效率地抑制銀的劣化,因而能夠得到提高了光萃取效率的發光裝置。此外,在使用導電性細線或保護元件時,能夠抑制這些元件對光的吸收,能夠容易得到光損失小的發光裝置。
更進一步,能夠以夾在前述金屬構件與前述光反射樹脂之間的方式設置前述絕緣構件,且能夠使該絕緣構件連續到前述發光元件的上表面。
更進一步,能夠將前述絕緣構件設置在前述光反射樹脂的表面,且能夠使該絕緣構件連續到前述發光元件的上表面。
更進一步,能夠以從前述發光元件的上表面開始相連地覆蓋前述導電性細線表面的方式設置前述絕緣構件。
更進一步,能夠用前述絕緣構件覆蓋前述支撐體的大致整個上表面。
更進一步,更在前述支撐體的上表面具備密封構件,密封前述發光元件、導電性細線的大致整面、及前述絕緣構件的至少一部分。
更進一步,前述絕緣構件能夠具有透光性。
更進一步,能夠將前述絕緣構件規定為無機化合物。
更進一步,能夠將前述絕緣構件規定為SiO2
。
更進一步,能夠將前述發光元件載置在前述金屬構件上,前述金屬構件作為電極而發揮功能。
下面,根據圖式對本發明的實施方式進行說明。首先,於圖1A、圖1B表示出了有關實施方式1的發光裝置100。圖1A為發光裝置100的立體圖,圖1B為表示在圖1A之發光裝置100的IB-IB’斷面的剖視圖。在本實施方式中,發光裝置100具有大致為矩形的支撐體101和多個發光元件104,支撐體101的上表面配置有金屬構件103A、103B、103C,發光元件104被載置在設於支撐體101上的金屬構件103A上。作為電極使用的金屬構件103A、103B介由導電性細線105與發光元件104直接或間接地導通(電性連接)。金屬構件103C由與作為電極而發揮功能的金屬構件103A、103B相同的材料形成,但不是進行電性連接之構件,是被設置來作為表示發光裝置極性的標記(陰極標記/陽極標記)。
另外,在本實施方式中,在發光元件104的周圍設有使來自發光元件的光反射的光反射樹脂102,在金屬構件103A、103B與光反射樹脂102之間具有絕緣構件107,並且以連續到發光元件104上的方式設置該絕緣構件107。更進一步,在以光反射樹脂102為側壁而形成的凹部內填充透光性的密封構件106,以從外部保護發光元件104等。以這樣的構成方式,能夠用絕緣構件抑制金屬構件的鍍銀的劣化,而且能夠利用光反射樹脂將從在結構上不能設置銀的正負極之間所露出的支撐體中洩漏的漏光高效率地反射。
光反射樹脂是可以高效率反射來自於發光元件的光之構件,在本實施方式中,如圖1A及圖1B所示,以圍住發光元件104周圍的方式來做設置。這些光反射樹脂是以覆蓋金屬構件103A、103B的一部分的方式來做設置;設置設在光反射樹脂與金屬構件之間的絕緣構件107,是以連續到發光元件104上的方式來做設置。如此之構成,係為在將發光元件載置在金屬構件上後,將絕緣構件107設置在支撐體101上整個面,然後形成光反射樹脂102,可以容易地設置。以這樣的方式,能夠在被埋在光反射樹脂內的金屬構件上也設置絕緣構件,因而能夠更有效地抑制銀的變色。此外,絕緣構件107作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,能夠藉由構成構件來提高與光反射樹脂102等樹脂部的黏結力。
作為構成光反射樹脂的具體材料,以絕緣性構件者為佳,此外不易透過或吸收來自發光元件的光、或外部光線等的構件者為佳。此外,可以採用具有某種程度的強度的熱固性樹脂、熱塑性樹脂等,更具體地說,列舉有酚樹脂、環氧樹脂、BT樹脂、PPA或聚矽氧樹脂等。以把不易吸收來自發光元件的光、且相對於成為母體的樹脂的折射率差大的反射構件(例如TiO2
、Al2
O3
、ZrO2
、MgO)等的粉末分散在這些成為母體的樹脂中的方式,能夠高效率地反射光。
這樣的光反射樹脂是能夠採用封裝(potting)法、印刷法、描繪法等來形成。例如,如圖1A所示,在以圍住發光元件的框狀來設置在大致平坦的支撐體上時,為了在硬化後形成水平面高度比發光元件高的光反射樹脂而採用黏度為某種程度高的樹脂,一邊使其從噴嘴頂端噴出一邊直線狀地形成光反射樹脂,然後噴出與該直線相交的方向的光反射樹脂,透過如此描繪能夠形成多個發光裝置。
絕緣構件,係被設置在光反射樹脂與金屬構件之間,而且以連續到發光元件上的方式來做設置者。另外,這裡所謂“以連續的方式設置”,如圖1B等所示,包括粉末狀或針狀的絕緣構件雖然局部具有空隙但大致整體地設置的狀態,例如包括透過濺射或蒸鍍等方式之由無機粉體所形成的膜(層)。然後,藉由這些絕緣構件設置在金屬構件表面能夠遮斷對銀具有變質作用的氣體或水分等。為此,在藉由光反射樹脂來提高輸出效率的發光裝置中,能夠高效率地抑制有可能使該優良效果降低的銀劣化。此外,以把導電性細線連接到金屬構件後設置絕緣構件的方式,如圖1B所示,能夠在導電性細線105上也形成連續的絕緣構件。由此,能夠提高導電性細線與密封構件、光反射樹脂等的密合性。
作為絕緣構件的材料,透光性的材料者為佳,此外,主要採用無機化合物者為佳。具體地說,可以列舉出:SiO2
、Al2
O3
、TiO2
、ZrO2
、ZnO2
、Nb2
O5
、MgO、SrO、In2
O3
、TaO2
、HfO、SeO、Y2
O3
等氧化物、或SiN、AlN、AlON等氮化物、MgF2
等氟化物。它們可以單獨使用,也可以混合使用。或者,也可以使它們層積。
關於絕緣構件的膜厚,以在密封構件、絕緣構件、金屬構件等的各介面的多重反射中不產生光損失來減薄者為佳,但另一方面,不使含硫成分的氣體等通過的厚度是有必要的。這樣,根據所用的材料不同,較佳的膜厚多少有些變化,大致為1nm~100nm者為佳。在形成多層的情況下,層整體的厚度在此範圍內者為佳。此外,為了使含硫等的氣體難以通過,形成緻密的膜者為佳。
支撐體,係為在上表面具有凹部的開口部者,絕緣性的大致板狀的零件,其,是為配有作為導體佈線的金屬構件,而且可載置發光元件或保護元件等之大致為板狀的構件。作為具體的材料,可列舉出陶瓷、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等。特別是,採用陶瓷作為主要材料,能夠形成耐候性、耐熱性優良的支撐體。
作為陶瓷,可以使用氧化鋁、氮化鋁、莫來石、碳化矽、氮化矽等。在以這些為主成分進行製造時,例如,在採用氧化鋁時,能夠採用按以下方法製成的陶瓷,即採用90~96重量%左右的氧化鋁作為原料粉末,在其中添加4~10%左右的黏土、滑石、氧化鎂、氧化鈣、氧化矽等作為燒結助劑,將該混合物在1500℃~1700℃左右的溫度範圍進行燒結而製成陶瓷。或者,也能夠採用按以下方法製成的陶瓷等,即將40~60重量%左右的氧化鋁作為原料粉末,添加作為燒結助劑的60~40重量%左右的硼矽酸玻璃、堇青石、鎂橄欖石、莫來石等,將該混合物在800℃~1200℃左右的溫度範圍進行燒結而製成陶瓷。
此外,可以將陶瓷粉體與黏合劑樹脂混合而得到的材料,並成型成片狀得到陶瓷生片,透過層疊該陶瓷生片並燒成也能夠形成所希望形狀的支撐體。或者,透過在陶瓷生片上形成各種大小的通孔然後層疊的方式,能夠形成具有凹部的支撐體。配置在這樣的支撐體上的金屬構件,係可以藉由在未燒成的陶瓷生片的階段按規定的圖案塗布含有鎢、鉬等高熔點金屬的微粒的導體漿料,然後對其進行燒成來得到。而且,也能夠在對陶瓷生片進行了燒成後,在預先形成的金屬構件上鍍覆鎳、金、銀等。
另外,作為以陶瓷為材料的支撐體,除了如上前述一體地形成金屬構件(導體佈線)和絕緣構件(陶瓷)以外,也能夠在預先燒成的陶瓷的板材上形成金屬構件。
在採用玻璃環氧樹脂作為支撐體時,可以在使混有玻璃纖維布的環氧樹脂或環氧樹脂半硬化而成的預成型料上張貼銅板來使其熱硬化。然後透過採用光刻蝕法將銅圖案加工成所希望的形狀,來進行成型。
在本實施方式中,金屬構件係具有含銀金屬者,乃形成於支撐體的上表面,以介由支撐體的內部或表面等連續到背面的方式進行設置,具有與外部進行電性連接的功能者。金屬構件的大小或形狀能夠有多種選擇,也能夠以將端部埋設在光反射樹脂102中的方式而較大地形成。較好的方式,係以在被光反射樹脂圍住的區域不露出支撐體的方式,也就是說以在光反射樹脂內側整面地形成金屬構件的方式進行設置者為佳。由此,能夠抑制光從陶瓷等支撐體向背面側漏出。此外,還包含不與外部電性連接、作為光反射材料而發揮功能者。具體地說,除了含銀金屬以外,還可列舉出銅、鋁、金、鉑、鎢、鐵、鎳等金屬或鐵-鎳合金、磷青銅、含鐵銅等,能夠使它們單獨地形成或形成為多層狀。特別是在表面形成含銀金屬者為佳,將銀鍍覆在表面者為更佳。
密封構件,係被填充在凹部(被光反射樹脂圍住的區域)內者,是保護發光元件或保護元件、導電性細線等電子零件不受塵埃、水分或外力等的構件。此外,具有可透射來自發光元件的光的透光性,且具有難以因它們而劣化的耐光性者為佳。作為具體的材料,可列舉出聚矽氧樹脂組成物、改性聚矽氧樹脂組成物、環氧樹脂組成物、改性環氧樹脂組成物、丙烯酸樹脂組成物等具有可透射來自發光元件的光的透光性的絕緣樹脂組成物。更進一步,也可以採用聚矽氧樹脂、環氧樹脂、尿素樹脂、氟樹脂及含有這些樹脂中的至少1種以上的混合樹脂等。還有,也不局限於這些有機物,也可以採用玻璃、矽膠等無機物。除了這些材料以外,也能夠含有因應需要的著色劑、光擴散劑、填充劑、波長轉換構件(螢光構件)等。關於密封構件的填充量,只要是能夠覆蓋上述電子構件的量就可以。
此外,關於密封樹脂的表面的形狀,能夠根據配光特性等進行多種選擇。例如,能夠通過形成凸狀透鏡形狀、凹狀透鏡形狀、菲涅耳透鏡形狀等來調整指向特性。此外,也可以與密封構件分開地設置透鏡構件。
粒接(die bonding)構件,乃是用於將發光元件或保護元件等載置在支撐體或金屬構件上的接合構件,能夠根據載置元件的基板來選擇導電性粒接構件或絕緣性粒接構件中的任一種。例如,在是將氮化物半導體層層積在是為絕緣性基板之藍寶石上的半導體發光元件的情況下,無論粒接構件是絕緣性的還是導電性的都能採用,在採用SiC基板等導電性基板時,以採用導電性粒接構件的方式能夠謀求導通。作為絕緣性粒接構件,能夠採用環氧樹脂、聚矽氧樹脂等。在採用這些樹脂時,考慮到來自半導體發光元件的光或熱所造成的劣化,可以在半導體發光元件背面設置Al膜等反射率高的金屬層。在這種情況下,能夠採用蒸鍍或濺射或者薄膜接合等方法。此外,作為導電性粒接構件,能夠採用銀、金、鈀等的導電性漿料、或Au-Sn共晶等銲錫、低熔點金屬等銲料。更進一步,在這些粒接構件中,特別是在採用透光性的粒接構件時,其中也能夠含有吸收來自半導體發光元件的光後發出不同波長的光的螢光構件。
作為用於連接發光元件的電極和設置在支撐體上的金屬構件(導電構件)的導電性細線,是可列舉出採用金、銅、鉑、鋁等金屬及其合金的導電性細線。特別是,採用熱電阻等優秀的金者為佳。尚且,如圖1B等所示,能夠以在發光元件104間連續的方式設置導電性細線105,也能夠以每個發光元件與支撐體的導電構件連接的方式設置導電性細線105。
在上述密封構件/透鏡構件中,也能夠含有吸收至少一部份來自半導體發光元件的光而發出不同波長的光的螢光構件作為波長轉換構件。
作為螢光構件,將來自半導體發光元件的光轉換成更長波長的螢光構件的效率更高。關於螢光構件,可以將1種螢光物質等形成為單層,也可以形成為混合有2種以上的螢光物質等的單層,也可以將含有1種螢光物質等的單層層積為2層以上,也可以將分別混合有2種以上的螢光物質等的單層層積為2層以上。
作為螢光構件,例如,只要是能夠吸收來自以氮化物系半導體作為發光層的半導體發光元件的光並轉換波長成不同波長的光者是可以的。例如,選自下述物質之中的至少任1種以上者為佳:主要由Eu、Ce等鑭系元素活性化的氮化物系螢光體及氧氮化物系螢光體;主要由Eu等鑭系、Mn等過渡金屬系的元素活性化的鹼土類鹵磷灰石螢光體;鹼土類金屬鹵硼酸螢光體、鹼土類金屬鋁酸鹽螢光體;鹼土類矽酸鹽、鹼土類硫化物、鹼土類硫代鎵酸鹽、鹼土類氮化矽、鍺酸鹽;或主要由Ce等鑭系元素活性化的稀土族鋁酸鹽、稀土族矽酸鹽;或主要由Eu等鑭系元素活性化的有機及有機錯合物等。較佳的是,作為主要由Ce等鑭系元素活性化的稀土族鋁酸鹽螢光體的、由Y3
Al5
O12
: Ce、(Y0.8
Gd0.2
)3
Al5
O12
: Ce、Y3
(Al0.8
Gd0.2
)5
O12
: Ce、(Y,Gd)3
(Al,Ga)5
O12
的組成式表示的YAG系螢光體。此外,還有用Tb、Lu等置換Y的一部分或全部而得到的Tb3
Al5
O12
: Ce、Lu3
Al5
O12
: Ce等。更進一步,也能夠使用上述螢光體以外的、具有同樣的性能、作用、效果的螢光體。
在本發明中,作為半導體發光元件,採用發光二極體者為佳。
半導體發光元件,係能夠選擇任意波長者。例如,作為藍色、綠色的發光元件,能夠使用採用了ZnSe或氮化物系半導體(InX
AlY
Ga1-X-Y
N,0X,0Y,X+Y1)、GaP的發光元件。此外,作為紅色的發光元件,能夠使用GaAlAs、AlInGaP等。更進一步,也能夠使用由這些以外的材料形成的半導體發光元件。能夠根據目的來適宜地選擇所用的發光元件的組成或發光色、大小及個數等。
在形成具有螢光物質的發光裝置的情況下,適合列舉出可發出能夠高效率地激發該螢光物質的短波長光的氮化物半導體(InX
AlY
Ga1-X-Y
N,0X,0Y,X+Y1)。能夠根據半導體層的材料或其混晶度來選擇各種發光波長。
此外,能夠形成不僅是可見光範圍的光、也是能夠輸出紫外線或紅外線的發光元件。更進一步,能夠與半導體發光元件一同搭載受光元件等。
圖2A、圖2B、圖2C中示出實施方式2的發光裝置200。在這些圖中,圖2A是發光裝置200的立體圖;圖2B為表示圖2A中所示的發光裝置200的密封構件206為透明時的狀態的俯視圖;圖2C是圖2A中所示的發光裝置200的IIC-IIC’斷面的剖視圖。在實施方式2中,發光裝置200具有:設置有具有底面和側面的凹部的支撐體201;被載置在設於凹部底面的金屬構件203A上的多個發光元件204;用於電性連接金屬構件203B與發光元件204的導電性細線205;覆蓋發光元件204及導電性細線等的密封構件206。凹部具有:載置發光元件204的第1凹部208、和在該第1凹部208內且具有在比該第1凹部的底面還要低的位置具有底面的第2凹部209。而且,以覆蓋設於第2凹部209的底面的金屬構件203B的方式設置有光反射樹脂202,設於該金屬構件203B與光反射樹脂202之間的絕緣構件207以連續到發光元件204上的方式來做設置。由此,絕緣構件207作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,藉由構成構件能夠提高與光反射樹脂202等樹脂部的黏結力。
在實施方式2中,在支撐體上形成凹部這點與實施方式1不同,對於所用的構件等可採用與實施方式1相同的構件。以下對與實施方式1的不同之處進行詳細說明。
在實施方式2的發光裝置200中,凹部係具有載置發光元件的第1凹部208、和在該第1凹部內且在比第1凹部的底面還要低的位置具有底面的第2凹部209。以下對各個凹部進行詳細說明。
第1凹部,係在底面設有金屬構件,在其上載置發光元件。而且,具有在比第1凹部的底面還要低的位置具有底面的第2凹部。換句話講,本形態的凹部係形成為2階段的凹部,具有在開口徑大的第1凹部中,形成有開口徑比其小的第2凹部。
第1凹部的底面,只要具有能夠確保使發光元件載置在除第2凹部以外的區域所需要的面積的大小就可以,且只要具有面積大於發光元件的底面積的連續區域以使發光元件不與第2凹部重疊(不堵塞第2凹部的開口部)就可以。例如如圖2B等所示,發光裝置200係載置有9個發光元件204,其底面具有可載置全部這些發光元件204的面積。這樣在載置多個發光元件時,使全部發光元件載置在連續的金屬構件上者為佳。此外,在使發光元件載置在輔助固定架等其它構件上時,只要具有面積為可載置該輔助固定架的區域就可以。另外,也可以設置多個第1凹部,例如,可以使發光元件分別載置在兩個第1凹部,同時分別形成有第2凹部。
能夠採用設於第1凹部的底面的金屬構件作為向發光元件供電的引線電極。此外,在不通電的情況下,也可以採用其作為具有提高光反射率、或提高散熱性的功能的構件。
特別是在採用陶瓷作為支撐體時,將金屬構件設置在第1凹部的底面的整面(除了第2凹部之整個面)者為佳。由此,能夠使支撐體不露出,可以減少漏光。例如,如圖2B等所示,金屬構件203A被設置在第1凹部208的底面的大致整個面上。而且,在第2凹部的底面的金屬構件203B上,連接有導電性細線205,在此,採用該金屬構件203B作為電極(導電構件)。設於第1凹部的底面上的金屬構件203A是不為有助於通電的構件,主要用作使光高效率反射的反射構件。
第1凹部的底面的形狀不只局限於圖2B等所示的略四方形,也能夠形成圓形、橢圓形等任意的形狀,同樣地關於視為凹部的上部的開口部,也能形成任意的形狀。另外,這裡所說的第1凹部的底面的形狀和開口部的形狀為相似的形狀,但也不一定局限於此,例如也能夠將底面形成為略四方形、將開口部的形狀形成為略圓形等,形成為不同的形狀。
能夠將第1凹部的側面形成為與底面垂直或傾斜的面,也能夠設置為與第2凹部的側面的一部分連續。或者,如圖2C所示,也可以將第2凹部設置在與第1凹部的側面相接的位置。此外,第1凹部的側面還可以具有階段差。更進一步,也能夠在第1凹部208的側面設置金屬構件。
第2凹部,係更進一步設於第1凹部中的凹部,在比第1凹部的底面更低的位置具有底面。而且,在實施方式2中,在第2凹部的底面設有金屬構件,並且在第2凹部內填充有光反射樹脂。而且,在該金屬構件與光反射樹脂之間具有絕緣構件,且絕緣構件被設置成連續到發光元件上。
設於第2凹部的底面的金屬構件具有作為向發光元件供電的電極的功能,與導電性細線的一部分一同被光反射樹脂埋設。可以在1個第2凹部內、或在多個第2凹部內分別設置金屬構件作為圖2B所示的正負一對的電極,也可以設置作為正負中的任一電極的金屬構件。此外,在第2凹部內設置金屬構件作為正負任一電極時,作為另一方的電極,能夠採用設於第1凹部的底面的金屬構件、或設於其它的第2凹部的底面的金屬構件。或者是,以使來自發光元件的導電性細線的一端與設於第1凹部的底面的金屬構件(正極)連接、另一端與設於第2凹部內的金屬構件(負極)連接的方式,來謀求導通者亦可。
可在第1凹部的底面設置1個或2個以上第2凹部,將其開口部的大小形成為不妨礙發光元件的載置那樣的大小(開口徑)。關於設置位置可任意選擇,例如如圖2B等所示,能夠在略四方形的第1凹部208的底面的兩邊分別設置1個開口部形狀為略跑道狀(橢圓形狀)的第2凹部209,合計設置2個第2凹部209。在此,將2個第2凹部形成為相同大小及相同形狀,如圖2B所示設置在對稱位置,但也不局限於此,也可以形成開口部面積不同的、大小等不同的第2凹部。此外,在所有的第2凹部209中,都同樣地設置金屬構件203B,但也可以不將它們全部用來導通。
此外,當在圖2B所示的第2凹部209內載置保護元件210時,需要形成底面積比保護元件210的底面積還要大的第2凹部及金屬構件,在接合導電性細線205等情況下,需要將開口部形成為可將打線裝置進入凹部內的寬廣程度。
在實施方式2中,將金屬構件設置在第1凹部的底面及第2凹部的底面。特別是,設置在第1凹部的底面的大致整面者為佳,藉此能夠防止光向支撐體的入射,減少光損失。在這種情況下,以採用第2凹部的底面的金屬構件來作為一對電極的方式,不需要使設於第1凹部的底面的金屬構件作為電極而發揮功能,能夠用作僅作為高反射率構件、或高散熱構件而發揮功能的構件。經由以用難以透過氣體的絕緣構件來覆蓋在設置於如此寬闊的面積的金屬構件的方式,能夠抑制劣化。作為較佳的材料,可列舉出與實施方式1相同的材料。作為設於第1凹部的金屬構件203A和設於第2凹部的底面的金屬構件203B可以採用相同的材料,或者採用不同的材料者亦可。作為設於被來自發光元件的大部分光所照射的位置、亦即設於第1凹部的金屬構件203A,以表面為銀或含銀金屬者為佳,特別是銀者為更佳。
在實施方式2中,如圖2C所示般地將光反射樹脂填充在第2凹部209的內部。在此,以在剖視中具有凹狀曲面的方式填充在第2凹部209內,而且以達到第1凹部的側面上部即支撐體201的上表面的方式進行設置,由此,能夠防止從支撐體201的漏光。如此形狀的光反射樹脂可以以按規定量滴下已調整好黏度的液狀樹脂的方式,使其沿著支撐體側面攀爬上升來形成,能夠用比較容易的方法形成。
關於光反射樹脂,以不僅覆蓋第2凹部的底面、而且也覆蓋側面的大致整面的方式進行設置者為佳,以覆蓋第1凹部的大部分側面的方式進行設置者更佳。更進一步,在具有多個第2凹部時,例如,如圖2B所示,在具有相互分離的第2凹部的情況下,填充在其中的光反射樹脂在第1凹部的底面連續地形成者為佳。更進一步,該連續形成的光反射樹脂也以從第1凹部的底面達到支撐體的上表面的方式來形成者為佳。此時,關於第2凹部的側面上的光反射樹脂的膜厚,只要形成為可反射(難透射)來自發光元件的光的膜厚就可以,能夠根據光反射樹脂本身的透射率等規定最低的膜厚。此外,也可以形成在第2凹部的整個側面上膜厚不整體相同,例如也可以形成為膜厚朝向第2凹部的上方緩慢減薄的膜厚。作為構成光反射樹脂的具體材料,能夠列舉出與實施方式1中記載的材料相同的材料。
也在實施方式2中,與實施方式1同樣,絕緣構件被設置在光反射樹脂和金屬構件之間,而且以連續到發光元件上的方式來做設置。該絕緣構件如圖2C所示也形成於第1凹部的側面或第2凹部的側面,而且也設置在支撐體201的上表面。以是為氣體難以透過的緻密的膜之絕緣構件來覆蓋空隙比較多的材料、例如陶瓷等構成的支撐體的表面的方式,除了能夠抑制透過密封構件206的氣體以外,還能夠抑制來自支撐體側面或上表面等的氣體的透過。尚且,在很多情況下,在第2凹部的底面或側面,來均勻地形成與第1凹部的底面相同的厚度之絕緣構件是困難的。例如在濺射或蒸鍍等乾式方法中,第2凹部內部成為陰影而容易變薄,在採用液狀塗層劑的濕式方法中,相反地,在因液體滯留而過度加厚的部位有時發生龜裂或剝離。可是由於用光反射樹脂填充第2凹部,因此不需要一定在第2凹部的整個內部形成絕緣構件,即使在第2凹部內發生含銀金屬(鍍銀)的變色也沒有影響。因而,對於形成絕緣構件,可以從多種方法中選擇最簡便的方法。
於圖3表示實施方式3的發光裝置300的剖視圖。在實施方式3中,發光裝置300的外觀具有與圖1A中所示的發光裝置100相同的形狀,不同之處在於絕緣構件307的形成位置。也就是說,在實施方式3中,具有:在表面配置有具有含銀金屬的金屬構件303(303A、303B、303C)的支撐體301;被載置在支撐體上的發光元件304;用於使金屬構件303B上與發光元件304導通的導電性細線305;被填充在由光反射樹脂302圍住的凹部區域內的密封構件306;設置在支撐體301上且使來自發光元件304的光反射的光反射樹脂302;位於該光反射樹脂302的表面的絕緣構件307。該絕緣構件307以連續到發光元件304上的方式進行設置。以形成如此的構成,能夠抑制金屬構件的鍍銀的劣化,同時絕緣構件307作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,藉由構成構件能夠提高與光反射樹脂302等樹脂部的黏結力。此外,特別是即使採用容易因氧化而劣化及著色的樹脂作為光反射樹脂302的母體樹脂,因絕緣構件307遮斷了氧,因而能夠抑制光反射樹脂302的劣化及著色。
於圖4表示實施方式4的發光裝置400的剖視圖。在實施方式4中,發光裝置400的外觀或內部結構形成為與圖2A、圖2B中所示的發光裝置200相同的形狀,不同之處在於絕緣構件407的形成位置。也就是說,在實施方式4中具有:在表面配置有具有含銀金屬的金屬構件403(403A、403B)的支撐體401;被載置在支撐體上的發光元件404;用於使金屬構件403B上與發光元件404導通的導電性細線405;被填充在由光反射樹脂402圍住的凹部區域內的密封構件406。凹部係具有用於載置發光元件404的第1凹部408、和在該第1凹部408內且在比第1凹部的底面還要低的位置具有底面的第2凹部409。而且,以覆蓋設於第2凹部409的底面的金屬構件403B的方式設有光反射樹脂402,在該光反射樹脂402的表面具有絕緣構件407,絕緣構件407以連續到發光元件404上的方式進行設置。以形成如此的構成的方式,能夠抑制金屬構件的鍍銀的劣化,同時絕緣構件407作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,藉由構成構件能夠提高與光反射樹脂402等樹脂部的黏結力。此外,特別是即使採用容易因氧化而劣化及著色的樹脂作為光反射樹脂402的母體樹脂,因絕緣構件407遮斷了氧,因而能夠抑制光反射樹脂402的劣化及著色。
於圖5表示實施方式5的發光裝置500的剖視圖。在實施方式5中,發光裝置500的外觀具有與圖1A中所示的發光裝置100相同的形狀,不同之處在於絕緣構件507的形成位置。也就是說,在實施方式5中,具有:在表面配置有具有含銀金屬的金屬構件503(503A、503B、503C)的支撐體501;被載置在支撐體上的發光元件504;用於使金屬構件503B上與發光元件504導通的導電性細線505;被填充在由光反射樹脂502圍住的凹部區域內的密封構件506;設置在支撐體501上且使來自發光元件504的光反射的光反射樹脂502;設於金屬構件503和光反射樹脂502之間的絕緣構件507。該絕緣構件507以與發光元件504相接地連續的方式進行設置。在實施方式5中,不將絕緣構件設置在發光元件之上,而是以與發光元件的側面相接的方式進行設置。以形成如此的構成的方式,能夠抑制金屬構件的鍍銀的劣化,同時絕緣構件507作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,藉由構成構件能夠提高與光反射樹脂502等樹脂部的黏結力。
於圖6表示實施方式6的發光裝置600的剖視圖。在實施方式6中,發光裝置600的外觀或內部結構形成為與圖2A、圖2B中所示的發光裝置200相同的形狀,不同之處在於絕緣構件607的形成位置。也就是說,在實施方式6中,具有:在表面配置有具有含銀金屬的金屬構件603(603A、603B)的支撐體601;被載置在支撐體上的發光元件604;用於使金屬構件603B上與發光元件604導通的導電性細線605;被填充在由光反射樹脂602圍住的凹部區域內的密封構件606。凹部係具有用於載置發光元件604的第1凹部608、和在該第1凹部608內且在比第1凹部的底面還要低的位置具有底面的第2凹部609。而且,以覆蓋設於第2凹部609的底面的金屬構件603B的方式設有光反射樹脂602,在該金屬構件603B的表面具有絕緣構件607,絕緣構件607以與發光元件604相接地連續的方式進行設置。在實施方式6中,不將絕緣構件設置在發光元件之上,而是以與發光元件的側面相接的方式進行設置。以形成如此的構成的方式,能夠抑制金屬構件的鍍銀的劣化,同時絕緣構件607作為鈍化膜而發揮功能,能夠抑制Ag的遷移。此外,藉由構成構件能夠提高與光反射樹脂602等樹脂部的黏結力。
有關本發明的發光裝置及其製造方法,係具有來自發光元件的光不易從支撐體洩漏的結構,由此能夠降低光損失,得到可高輸出功率化的發光裝置。這些發光裝置還能夠用於各種顯示裝置、照明器具、顯示器、液晶顯示器的背光光源、甚至於傳真機、影印機、掃描器等中的圖像讀取裝置、投影裝置等。
雖然對本發明的各種較佳方式進行了說明,但應該理解,對於本領域的技術人員來說,本發明並不限於上述公開的具體實施方式,其僅是對發明思想的說明,不應認為是對發明範圍的限制,在發明範圍內進行的所有適宜的修改及改變都包含在本發明的專利權利範圍中。
本發明申請係根據2009年1月30日在日本提出的申請案號No.2009-019412、及於2009年11月26日在日本提出的申請案號No.2009-268587,於這裡參照並援引其內容。
100、200、300、400、500、600...發光裝置
101、201、301、401、501、601...支撐體
102、202、302、402、502、602...光反射樹脂
103、103A、103B、103C、203、203A、203B、303、303A、303B、303C、403、403A、403B、503、503A、503B、503C、603、603A、603B...金屬構件
104、204、304、404、504、604...發光元件
105、205、305、405、505、605...導電細線
106、206、306、406、506、606...密封構件
107、207、307、407、507、607...絕緣構件
208、408、608...第1凹部
209、409、609...第2凹部
210...保護元件
圖1A係表示實施方式1的發光裝置的立體圖。
圖1B係圖1A中的發光裝置的IB-IB’斷面的剖視圖。
圖2A係表示實施方式2的發光裝置的立體圖。
圖2B係表示圖2A中的發光裝置的內部的俯視圖。
圖2C係圖2A中的發光裝置的IIC-IIC’斷面的剖視圖。
圖3係表示實施方式3的發光裝置的剖視圖。
圖4係表示實施方式4的發光裝置的剖視圖。
圖5係表示實施方式5的發光裝置的剖視圖。
圖6係表示實施方式6的發光裝置的剖視圖。
200...發光裝置
201...支撐體
202...光反射樹脂
203、203A、203B...金屬構件
204...發光元件
205...導電細線
206...密封構件
207...絕緣構件
208...第1凹部
209...第2凹部
Claims (13)
- 一種發光裝置,其包括:支撐體、設置在前述支撐體的表面且具有含銀金屬的金屬構件、載置在前述支撐體上的發光元件、使前述金屬構件與前述發光元件導通的導電性細線、設置在前述支撐體上且反射來自前述發光元件的光的光反射樹脂、和覆蓋前述金屬構件的表面的至少一部分的絕緣構件;其特徵為:前述絕緣構件被設置為與前述發光元件的側面相接;前述光反射樹脂,為圍住前述發光元件的周圍之框狀,且配置成水平面高度比該發光元件的還高;更進一步,前述絕緣構件被設置為夾在前述金屬構件與前述光反射樹脂之間,且該絕緣構件連續到前述發光元件的上表面。
- 如申請專利範圍第1項所記載之發光裝置,其中:前述支撐體具有凹部,該凹部具有底面和側面;前述凹部具有:載置前述發光元件的第1凹部、在該第1凹部內、且在比前述第1凹部還要低的位置具有底面的第2凹部;前述光反射樹脂被設置在前述第2凹部內的金屬構件 上;用前述絕緣構件覆蓋前述第2凹部之與前述第1凹部相連的側面。
- 一種發光裝置,其包括:支撐體、設置在前述支撐體的表面且具有含銀金屬的金屬構件、載置在前述支撐體上的發光元件、使前述金屬構件與前述發光元件導通的導電性細線、設置在前述支撐體上且反射來自前述發光元件的光的光反射樹脂、和覆蓋前述金屬構件的表面的至少一部分的絕緣構件;其特徵為:前述絕緣構件連續地設置到前述金屬構件的表面和前述發光元件的上表面;前述絕緣構件被設置在前述光反射樹脂的表面,且該絕緣構件連續到前述發光元件的上表面。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述支撐體具有凹部,該凹部具有底面和側面;前述凹部具有:載置前述發光元件的第1凹部、在該第1凹部內、且在比前述第1凹部還要低的位置具有底面的第2凹部;前述光反射樹脂被設置在前述第2凹部內的金屬構件 上。
- 如申請專利範圍第4項所記載之發光裝置,其中:前述光反射樹脂從前述第2凹部向上方延伸,一直延長到比前述第1凹部還要高的位置。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述絕緣構件被設置為從前述發光元件的上表面開始相連地覆蓋前述導電性細線的表面。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述絕緣構件覆蓋前述支撐體之大致整個上表面。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:更進一步在前述支撐體的上表面具備密封構件,用以密封前述發光元件、導電性細線之大致整面、及前述絕緣構件的至少一部分。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述絕緣構件具有透光性。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述絕緣構件是無機化合物。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述絕緣構件是SiO2 。
- 如申請專利範圍第3項所記載之發光裝置,其中:前述發光元件被載置在前述金屬構件上; 前述金屬構件作為電極而發揮功能。
- 一種如申請專利範圍第2項所記載之發光裝置的製造方法,其特徵為包括以下工程:設置支撐體的工程,該支撐體具有第1凹部和第2凹部,該第2凹部在該第1凹部內且在比前述第1凹部還要低的位置具有底面;將金屬構件設置在前述支撐體的上表面的工程;將發光元件設置在前述金屬構件的上表面,用導電性細線連接前述金屬構件和前述發光元件的工程;從覆蓋前述第2凹部內的底面的前述金屬構件的表面開始到與和前述第1凹部相連的側面、前述第1凹部中的前述金屬構件的表面、前述發光元件的表面和前述導電性細線,用絕緣構件相連地進行覆蓋的工程;和在前述第2凹部設置用於使來自前述發光元件的光反射的光反射樹脂的工程。
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