CN101432899A - 半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。使发光元件中产生的热高效率地散热，抑制温度上升，即使流过大电流也能防止亮度特性变差而得到高亮度。本发明的半导体发光组件(101)包括：进行散热并作为电极的散热块(102)、覆盖散热块(102)并进行绝缘的绝缘膜(103)、隔着绝缘膜(103)层叠并作为另一方电极的配电膜(104)。实际通电后发光的半导体元件(111)直接与散热块(102)电连接，且另一方端子通过导电性线(112)与配电膜(104)相连接。

Description

半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置
技术领域
本发明涉及半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。具体地说，涉及可用大电力进行高亮度发光的半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。
背景技术
近年来，发光的能量转换效率较高的发光二极管(LED)等半导体发光元件，在各个领域被广泛使用，开发出了利用半导体发光元件的各种装置。尤其是使用大电流来代替以往的荧光灯、白炽灯作为照明用的半导体发光元件，更加受到注目，提出了要解决由大电流所产生的发热的问题的技术。
例如，提出一种将与发热的半导体发光元件直接连接的电极本体作为散热块，高效率地进行散热的技术(例如参照专利文献1)。
另一方面，提出一种通过将多个半导体发光元件作为光源使用，获得高光量并且不是点光源而是接近于面光源的具有一定面积的照明器具用的半导体发光单元的技术(例如参照专利文献2)。
另外，提出一种对安装着LED的模板(pattern)进行反射效率较高的镀银的这样的技术。特别提出一种在要求白色光的情况下，在蓝色、近紫外的LED上组合荧光体而提高光的取出率的技术(例如参照专利文献3)。
但是，在排列多个半导体发光元件作为光源的情况下，根据以往的技术，由于基板等夹在散热块与元件之间，因此存在不能高效率地散热这样的问题。另外，在以往的制造方法中，将元件配置到基板上之后再结合散热块等构件，因此存在制造成本高这样的问题。
另外，通常镀银是在形成了模板后实施，因此反射率的提高有限，由于形成模板而产生的非反射面也很多，再加上镀银面容易氧化，存在因时效变化而难以维持初始的反射率这样的问题。另外，由于荧光体、扩散剂的含有量不均匀，因此，根据LED发出的光的方向不同，沿荧光体、扩散剂含有量较多的方向发出的光的损失增大，存在不能提高光的取出率这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供通过将发光元件产生的热高效率地散去而抑制温度上升，从而即使流过大电流也能防止亮度特性恶化而得到高亮度的半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。
本发明的目的还在于可以维持更高的反射率、得到均匀的白色光、提高光的取出率、实现高亮度发光。
专利文献1：日本特开2002—223007号公报
专利文献2：日本特开2002—93206号公报
专利文献3：日本特开平10—242513号公报
为了达到上述目的，技术方案1所述的半导体发光组件的特征在于，该半导体发光组件包括：半导体发光元件；散热块，将各半导体发光元件与散热块的表面相接触地配置，且该散热块作为向各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极；绝缘膜，其覆盖散热块表面的、除了各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；配电膜(a power distribution film)，其与绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与各半导体发光元件电连接，作为用于供给电力的另一方电极。
技术方案2所述的发明，以技术方案1所述的半导体发光组件为基础，其特征在于，在各半导体发光元件的附近具有反射从各半导体发光元件发出的光并将其会聚那样的反射板的形状。
技术方案3所述的发明，以技术方案1或2所述的半导体发光组件为基础，其特征在于，散热块具有不妨碍促进散热的空气对流的切口结构。
技术方案4所述的发明，以技术方案1～3中任一项所述的半导体发光组件为基础，其特征在于，散热块具有用于生成促进散热块散热的气流的孔。
技术方案5所述的发明，以技术方案1～4中任一项所述的半导体发光组件为基础，其特征在于，绝缘膜和配电膜具有用于生成促进散热块散热的气流的孔。
技术方案6所述的发明，以技术方案1～5中任一项所述的半导体发光组件为基础，其特征在于，在作为用于向半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极的散热块和作为用于供给电力的电极中的另一方电极的配电膜的任意位置的、双方或一方上具有1组以上的电源供给用端子。
技术方案7所述的半导体发光装置的特征在于，该半导体发光装置包括半导体发光组件和外壳，该半导体发光组件包括：半导体发光元件；散热块，将各半导体发光元件与散热块的表面相接触地配置，且该散热块作为用于向各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极；绝缘膜，其覆盖散热块表面的、除了各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；配电膜，其与绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与各半导体发光元件电连接，作为用于供给电力的电极中的另一方电极；上述外壳包括用于向各半导体发光元件供给电力的电源和用于支承半导体发光组件的支承部件。
技术方案8所述的发明，以技术方案7所述的半导体发光装置为基础，其特征在于，该半导体发光装置还包括照明罩，该照明罩与散热块相连接且具有散热部。
技术方案9所述的半导体发光组件的制造方法的特征在于，该制造方法包括以下步骤：将各半导体发光元件与作为用于向各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极的散热块表面相接触地配置上述各半导体发光元件；用绝缘膜覆盖散热块表面的、除了各半导体发光元件及其附近之外的任意部分的步骤；将与各半导体发光元件电连接且作为用于供给上述电力的电极中的另一方电极的配电膜与绝缘膜的任意表面相接触地配置上述配电膜的步骤。
技术方案10所述的发明，以技术方案9所述的半导体发光组件的制造方法为基础，其特征在于，该制造方法还包括将金属板冲压加工成波浪形状而制造散热块的步骤。
技术方案11所述的发明，以技术方案9所述的半导体发光组件的制造方法为基础，其特征在于，该制造方法还包括朝着配置半导体发光元件的面的法线方向进行挤压，利用挤压型材来加工成型散热块的步骤。
技术方案12所述的发明，以技术方案9所述的半导体发光组件的制造方法为基础，其特征在于，该制造方法还包括通过切割并竖起金属板的一部分来制造散热块的步骤。
技术方案13所述的发明是一种半导体发光组件，其特征在于，该半导体发光组件包括：半导体发光元件；高反射板，其是通过蒸镀高反射膜(High Reflection Coating)而形成的，用于反射来自半导体发光元件的光，将各半导体发光元件与该高反射板的表面相接触地配置上述各半导体发光元件。绝缘膜，其覆盖高反射板表面的、除了各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；配电膜，其与绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与各半导体发光元件电连接，作为用于供给电力的电极。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。
图2是表示本发明一实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。
图3A是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图3B是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图3C是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图4A是用于说明使用本实施方式的通过金属板弯折或挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图4B是用于说明使用本实施方式的通过金属板弯折或挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图4C是用于说明使用本实施方式的通过金属板弯折或挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图5A是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图5B是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图5C是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图6是表示本发明一实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。
图7是表示本发明一实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。
图8A是表示用本发明其他实施例制造的半导体发光组件的示意图。
图8B是表示用本发明其他实施例制造的半导体发光组件的示意图。
图8C是表示用本发明其他实施例制造的半导体发光组件的示意图。
图8D是表示用本发明其他实施例制造的半导体发光组件的示意图。
图9是表示组装了本实施方式的半导体发光组件的照明装置的示意图。
图10是表示采用以往的半导体发光组件时的散热状况的图。
图11是表示采用本发明一实施例时的半导体发光组件的散热状况的图。
图12是表示使以往的半导体发光元件发光作为顶棚用照明时与使本发明一实施例的半导体发光组件发光作为顶棚用照明时的热特性的图。
图13是表示使以往的半导体发光元件发光作为墙壁用照明时与使本发明一实施例的半导体发光组件发光作为墙壁用照明时的热特性的图。
图14是表示使第1实施方式的半导体发光元件发光作为顶棚用照明时的热特性的图。
图15是表示使第1实施方式的半导体发光元件发光作为墙壁用照明时的热特性的图。
图16A是用于说明使用本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图16B是用于说明使用本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图16C是用于说明使用本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图16D是用于说明使用本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。
图17A是表示本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块的朝向各方向的散热片的例子的图。
图17B是表示本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块的朝向各方向的散热片的例子的图。
图17C是表示本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块的朝向各方向的散热片的例子的图。
图17D是表示本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分而制成的散热块的朝向各方向的散热片的例子的图。
图18是表示本实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。
图19是将本发明一实施方式的半导体发光组件的局部结构放大了的主视图和剖视图。
图20是表示本实施方式的半导体发光组件的其他例结构的主视图和横侧视图。
图21是表示本实施方式的半导体发光组件的其他例结构的主视图和横侧视图。
图22是表示本实施方式的半导体发光组件的其他例结构的主视图和横侧视图。
图23是表示本实施方式的半导体发光组件的其他例结构的主视图和横侧视图。
图24是表示本发明一实施方式中的半导体发光组件的壳体的一例的图。
图25A是表示以往结构的图，其用于说明采用本实施方式的一例方法时得到的以往技术所没有的效果。
图25B是表示本实施方式结构的图，其用于说明采用本实施方式的一例方法时得到的以往技术所没有的效果。
图26是表示为了确认本发明的效果，使用3种反射板的材料测定亮度得到的结果的图。
图27是用于说明本实施方式的反射板的反射率越高、反复反射后的反射光量的衰减越被抑制的图。
图28是表示本实施方式的反射结构展开状态的图。
图29A是表示本实施方式的发光效率的时效变化的测试结果的图。
图29B是表示本实施方式的发光效率的时效变化的测试结果的图。
图29C是表示本实施方式的发光效率的时效变化的测试结果的图。
具体实施方式
第1实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
半导体发光组件的结构
图1是表示本发明一实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。本实施方式的半导体发光组件101包括：进行散热并作为电极的散热块102、覆盖散热块102并进行绝缘的绝缘膜103、隔着绝缘膜103再层叠并作为另一方电极的配电膜104。实际通电后进行发光的半导体发光元件111直接与散热块102电连接，且另一方端子通过导电性线112与配电膜104相连接。
散热块102可以采用具有作为散热介质的一定散热特性和具有作为电极的电气特性的任何材料，也可以是任何形状，在本实施方式中，散热块102是用各种方法加工例如铁、银、铜或铝等金属及它们的合金、导热系数比金属高的碳系材料或上述材料的复合材料而制成的。散热块102的形状例如可以做成为图3A～3C所示那样的散热片突出的形状，或做成为不妨碍促进散热的空气对流的切口状的形状，也可以做成为图4A～4C所示那样的从侧面看为波形的形状。另外，如后所述，散热块可以通过挤压型材加工成形，也可以通过金属板弯折来制成，但并不限定于此，只要能实现本发明的目的，可采用本技术领域公知的任一种方法。
另外，为了使气流流动以更加有效地进行散热，散热块102可以具有图3A～3C所示那样的通气孔、图4A～4C所示那样的波浪形，在这种情况下，与该结构相配合地在绝缘膜103和配电膜104上设置通气孔。
另外，散热块102做成为其本身具有散热片113的功能，但并不限定于此，由于制造上的原因等，也可以单独制作散热片113，再将其组合为一体地制作散热块102。另外，优选在散热块102上的、与半导体发光元件111相连接的部位实施本技术领域公知的表面电镀。另外，单独制作的散热片113的材质，并不一定具有前述的作为电极的电气特性，例如也可采用陶瓷原料、塑料原料。
绝缘膜103只要为至少将散热块102与配电膜104电绝缘以及至少具有用于使半导体发光元件111发出的光透过到外部的孔的形状即可，可采用本技术领域公知的任一种。例如，可以制作图3B所示形状的FR4、聚酰亚胺等基板，将其夹在配电膜104和散热块102之间而形成绝缘膜103，或者用具有绝缘功能的粘接剂将配电膜104和散热块102粘接起来并形成用于绝缘的绝缘层而作为绝缘膜103。
配电膜104只要形成为提供与半导体发光元件111的散热块102不同极的电极即可，例如，可以使用加工如图3A所示那样的金属板而形成的配电膜104，或者也可以对形成或粘贴在散热块102上的绝缘膜103进行电镀而形成金属膜，将该金属膜作为配电膜104。在用金属板制作配电膜104时，为了至少不遮挡从半导体发光元件111发出的光，必须在位于半导体发光元件111上部的部分设置透过孔，透过孔的形状和大小用本技术领域公知的方法决定。另外，通过电镀形成配电膜104时，用本技术领域中既覆盖绝缘膜103又形成有透过孔的适当方法形成金属膜。
当然，也可以使用一般的印刷电路板来形成绝缘膜103和配电膜104。
形成了配电膜104之后，利用导电性线112将半导体发光元件111和配电膜104电连接，从电源供给来的电力经由设在配电膜104的任意部分上的端子114，通过导电性线112供给到半导体发光元件111的一方电极上。在本实施方式中，是使用导电性线112连接半导体发光元件111和配电膜104的，但并不限定于此，也可以不使用导电性线112，而采用在形成配电膜104的同时与半导体发光元件111进行电连接的各种方法。例如，可以使用适当形状的绝缘膜进行电镀，从而沿其形状形成金属膜而与半导体发光元件111相连接。端子114的形状、结构可采用本技术领域中公知的任一种，也可以作为别的零件安装在配电膜104上。
另外，优选在配电膜104的与导电性线112相连接的部位实施本技术领域公知的表面电镀。
设在配电膜104上的透过孔，只要不妨碍半导体发光元件111发出的光，可以为任何形状。例如，参照图7所示的剖视图便可以理解，通过做成为反射板那样的形状可以会聚光。这样，在为了保护半导体发光元件111而在透过孔部内封入树脂等时，可以期待容易封入这样的效果。
另外，为了将设在上述配电膜104上的透过孔的形状做成为反射板那样的形状来会聚光，也可以单独制作具有反射板功能的零件，再将其与配电膜104合成为一体。这时，具有反射板功能的零件具有导电性，从而也可与上述导电性线112相连接。
上面，参照图1说明了本实施方式的半导体发光组件101的基本结构。实际上，通过如图2所示地在半导体发光组件101上覆盖壳体202，也可以将由半导体发光元件111发出的光会聚。该壳体202可以用聚碳酸酯、丙烯酸或玻璃等原料制成，但并不限定于此，也可以使用本技术领域公知的任一种构件，可以为任意形状。另外，在使用壳体202的情况下，在利用该壳体202能充分保护半导体时，也可以不进行上述的封入树脂等。
半导体发光组件的制造方法
主要参照图3～图5，说明具有上述那样结构的半导体发光组件的制造方法。图3～图5所示的组件都分别示出了配电膜、绝缘膜和散热块，例如，图3A表示配电膜的俯视图和主视图，图3B表示绝缘膜的俯视图和主视图，图3C表示散热块的俯视图和主视图。
制造法例1
首先，参照图3A～图3C，说明本实施方式的制造方法例1。图3A～图3C是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。图3C是进行了挤压成型之后通过开孔加工设置了通气孔的散热块，散热片113为将板平行地排列的形状。由于散热片113为这样的形状，因此，当使散热片113朝上下方向地设置半导体发光组件时，被散热加热了的空气沿散热片的槽上升，因此，自然地产生从下方部供给温度更低的空气的对流，可促进散热。
另外，在像例如设置在顶棚等上的照明器具等那样朝下地设置半导体发光元件的情况下，被散热片113加热了的空气上升，这时，由于具有上述的通气孔，因此，产生重新供给温度更低的空气那样的对流，还是会促进散热。
接着，制作使用图3B所示形状的FR4或聚酰亚胺等材料的基板作为绝缘膜。在制作基板时，如图3B所示，预先在半导体发光元件111的部分以及散热块的通气孔部分开孔。将这样制成的基板层叠在上述散热块上。可采用本技术领域中公知的粘接方法、层叠方法的任一种进行层叠。
另外，将金属板冲压加工成图3A所示那样的形状作为配电膜，与上述绝缘膜同样地预先开设规定的孔，并且也预先形成与电源相连接的端子。在这种情况下，位于半导体发光元件上部的透过孔，可以做成图7所示那样的凹面镜的形状，由此，可以会聚光而增强亮度。
将半导体发光元件111穿过这样制成的配电膜的透过孔直接放置在散热块上，并与导电性线112的一端相连接，使导电性线112的另一端连接在配电膜的透过孔周边部的适当部位上。在本实施方式中，是在层叠了配电膜之后再配置半导体发光元件，但也可以最先将半导体发光元件配置在散热块上。
这样制成的半导体发光组件，在该状态下虽然可满足基本功能，但为了保护元件，如图7所示，要在暴露在外部状态下的透过孔的部分封入树脂等本技术领域公知的材料701。在此，封入所用的材料701，可以采用硅树脂、环氧树脂等。
这样，用制造方法例1制造半导体发光组件，通过在该组件上设置图6所示那样的将组件相互间连接起来的连接部601，可以构成使用了多个半导体发光组件的连接单元。在本实施方式中，通过用与连接部601不同的电极端子604进行连接而形成连接单元，从而只要与电源相连接就可以发光。另外，用下面说明的各制造方法例制造的组件也可以同样地连接并使用。
制造法例2
下面，参照图4A～图4C，说明本实施方式的制造方法例2。图4A～图4C是用于说明使用本实施方式的通过将金属板弯折或挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。图4C是通过弯折或挤压成型而做成的波浪形状的散热块。这样形成的散热片113是将板平行地排列的形状，因此，使散热片113朝上下方向地设置半导体发光组件时，被散热加热了的空气沿着散热片的槽上升，因此，自然地产生从下方部供给温度更低的空气的对流，可促进散热。另外，朝下设置时的效果也与前述同样。
接着，如图4B所示，用本技术领域公知的方法在散热块上表面的除去半导体发光元件111的部分涂敷具有绝缘特性的粘接剂或者涂敷类似的材料而作为绝缘膜。这样，在散热块上的有透过孔和空气孔的部分不会形成绝缘膜。
另外，作为绝缘膜，也可以实施具有绝缘特性的印刷来形成，可以使该印刷具有粘接剂的功能地形成。
另外，作为配电膜，可以用锻造、冲压、切削加工等形成图4A所示那样形状的金属板，透过孔、空气孔的部位和形状与上述制造法例1相同，与上述绝缘膜同样地层叠，然后载置半导体发光元件111，将导电性线112连接在透过孔周边部的适当部位。另外，树脂等构件701的封入也相同。
制造法例3
下面，参照图5A～5C，说明本实施方式的制造方法例3。图5A～5C是用于说明使用本实施方式的通过挤压成型制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。图5C是通过挤压成型朝半导体载置面的法线方向挤压而形成的散热块，做成为这种形状的好处是，可以省掉成型了块之后开设空气孔的制造工序。另外，朝下设置时的效果也与前述同样。
接着，如图5B所示，用本技术领域公知的方法通过注射模塑成形、薄板成形来制作基板，作为绝缘膜，与制造方法例1同样地层叠在散热块的上表面。另外，在通过注射模塑成形制作绝缘膜时，在绝缘膜的适当部位形成凸起，且在配电膜和散热块的适当位置设置贯通孔，从而可以热铆接进行层叠，另外，也可以并用粘接，可以使用在配电膜和散热块上镶嵌成形绝缘膜等本技术领域公知的粘接方法、层叠方法的任一种。
另外，如图7所示地粘合多片金属板而形成配电膜，透过孔、空气孔的部位和形状与上述制造方法例1相同，与上述绝缘膜同样地层叠，然后载置半导体发光元件111，将导电性线112结合在透过孔周边的适当部位。另外，树脂等构件701的封入也相同。
制造法例4
下面，参照图16A～16D，说明本实施方式的制造法例4。图16A～16D是用于说明使用本实施方式的通过切割并竖起金属板的一部分制成的散热块制造半导体发光组件的方法的图。图16C是切割并竖起金属板的一部分而形成的散热块，使形成的散热片113朝上下方向地设置半导体发光组件时，被散热加热了的空气沿散热片上升，因此，自然地产生从下方部供给温度更低的空气的对流，可促进散热。另外，朝下设置时的效果也与前述同样。
该切割并竖起可用冲压加工法形成。另外，也可以通过激光划片、蚀刻等切割作为散热片部分的部分使其立起而形成，也可以采用本技术领域中公知的任一种方法。
另外，切割并竖起的角度并不限定于90度，例如可以朝半导体发光元件的发光面方向突起。另外，该切割并竖起不一定要在工序的初期阶段进行，也可以在组入半导体发光元件的工序中或最终工序中进行切割并竖起。另外，通过切割并竖起而形成的散热片并不一定要朝向相同方向，例如，如图17C～图17D所示的圆形模型那样，在圆形产品时，散热片也可以形成为同心圆状。
另外，根据产品的规格，尤其是根据配有一个或一排半导体发光组件的产品、安装部位、使用环境等，不一定要像前述图示那样地设置用于生成气流的孔，断面形状为コ字形或L字形的散热块也能得到好的效果。另外，虽然未图示，但也可以如形成在上述配电膜上那样地形成与电源相连接的端子。
接着，用图16B所示形状的聚酰亚胺等材料制成基板，作为绝缘膜，与制造法例1同样地层叠在散热块的上表面。
这样层叠后，用金属板形成图16A所示形状的配电膜，在此，起到上述反射板功能的图16D所示的部分，通过个别制作反射零件而形成。该反射零件的原料可以使用金属、树脂等，可用本技术领域中公知的方法制造。在本制造法例中，反射零件是用金属制成的，将其压入到用金属板形成的配电膜内，可同时起到保持和导电的作用。然后，使用导电性线与半导体发光元件相连接。当然，也可以使用树脂作为材料，可以使用在表面实施导电性电镀等本技术领域公知的方法。另外，配电膜与反射零件的固定也可采用导电性粘接剂。
另外，上面说明了用壳体202覆盖半导体发光组件101可会聚由半导体发光元件111发出的光。但是本制造法例中，并不一定要用一体化了的壳体覆盖，也可以在各个半导体发光元件111上覆盖壳体。透过孔、空气孔的部位和形状与上述制造法例1相同，同样地与绝缘膜层叠。另外，树脂等构件701的封入也相同。另外，通过在配电膜侧也实施切割并竖起，可进一步提高散热效果。
在此，在制造法例4中，在使用蚀刻法进行制造时，通过预先将上述金属板、绝缘膜、金属板层叠起来再进行加工，也可制成尺寸精度较高的半导体发光组件。
上面，例举4种制造法例进行了说明，无论哪种制造法例都优选用电沉积涂敷或其它本技术领域中公知的方法在半导体发光元件的除了连接部位、电源供给部的导电部之外的适当部位上形成绝缘膜，根据产品的使用目的、封装方法来选择。另外，此时，绝缘膜优选使用导热系数、放射率较高的原料。
其它的半导体发光组件的例子
图8A～8D是表示用本发明另一实施例制造的半导体发光组件的示意图。如图8A所示，将半导体发光元件111层叠在中空圆筒形的散热块的上表面，与上述各制造方法同样地制造半导体发光组件。在图8A～图8D中，在圆筒上部的环形部分层叠半导体发光元件，但在圆筒有足够壁厚的情况下，也可以不形成该环形部而直接层叠在圆筒上。
这样制造出的半导体发光组件，若在图8B所示的方向使用，则被散热加热了的空气穿过圆筒形散热块的中空部，因此，自然地产生对流而促进散热。另外，如图8C所示，通过在散热块上设置多个供空气流入那样的孔或者用网状材料做成，从而即使在半导体发光组件横向放置时，也可引起自然对流而促进散热。另外，通过将散热块连接到图8D所示的伞部801上，由于在伞部801周边产生自然对流，因此，即使在圆筒内部不穿过空气也能有效地散热。在该情况下，由于上部未开孔，因此，在作为照明使用时，也可解决灰尘进入这样的问题。
上面说明了各种形状、材质的半导体发光组件的结构及制造方法，这些组件中采用的形状材质的散热块、绝缘膜、配电膜等部件可以相互与别的部件组合而形成其它种类的组件。因此，采用本发明，可以提供活用了各种元件特性的多种多样的半导体发光组件。这些半导体发光组件可以作为照明用，当然也可作为信号等各种发光元件使用。
本发明的半导体发光组件的效果
图10是表示采用以往的半导体发光组件时的散热状况的图，图11是表示采用本发明的半导体发光组件时的散热状况的图。在此，测定所使用的本发明的半导体发光组件是用第1实施方式的制造法例1制造的发光组件。图10、图11中都是考虑顶棚用照明并朝下设置地进行了测定。
将图10与图11比较可知，与采用以往的半导体发光组件时相比，在本发明的半导体发光组件中，在散热块周边产生气流，从元件发出的热不会积存在组件上而高效率地散热。
另外，图12和图13是表示分别使以往的半导体发光组件及用第1实施方式的制造法例1制造的半导体发光组件发光时的热特性的图，分别表示假设用以往技术制造时计算的特性、本发明的理论上的特性及本发明的实际实验得到的特性。图12表示使用半导体发光组件作为顶棚用照明时的特性，图13表示使用半导体发光组件作为墙壁用照明时的特性。参照图12和图13可知，无论是作为顶棚用照明还是作为墙壁用照明，与使用以往的半导体发光组件的情况相比，在使用本发明的半导体发光组件的情况下，即使增大电输入(投入的电力)，也都能抑制温度的上升。
另外，图14和图15是表示像第1实施方式那样利用一定的电力发光时的温度的图。在图14中，使用以往的半导体发光组件和本发明各实施方式的半导体发光组件作为顶棚用照明，通过流过规定的电流而使其发光，模拟此时的元件温度。在图15中，使用以往的半导体发光组件和本发明各实施方式的半导体发光组件作为墙壁用照明，通过流过规定的电流而使其发光，模拟此时的元件温度。参照图14和图15可知，与使用以往的半导体发光组件时相比，使用本发明各实施方式的半导体发光组件都能降低温度。
这样，本发明的半导体发光组件，由于将组件直接形成在散热块上，因此不仅制造容易且成本减少，而且通过高效率地散热可实现大电流的高亮度发光。
第2实施方式
上述第1实施方式能高效率地进行发光组件的散热，使用大电流可得到高照度，在本实施方式中，通过组合反射板、荧光体而整体上获得高亮度的照明或提高光的取出率。本实施方式的技术如在第1实施方式的发光组件中说明地那样，不仅能用于照明，而且也能用于信号机等，可以单独使用，也可以用在上述第1实施方式中，借助相互的作用可得到更好的效果。例如，即使在第1实施方式的发光组件上仅设置反射板等，其散热特性也相应地变差，反而难以得到高亮度，但若采用本实施方式提高反射率，则即使热效率稍有降低，也能进一步提高亮度。
但是，在本实施方式中，由于通过电镀等形成增反射层，因此，第1实施方式的发光组件中的能采用本实施方式的发光组件，只限于冲压金属板等使用平板加工而成的发光组件。另外，由于本实施方式的增反射层本身为绝缘层，因此，在用于第1实施方式组件中的、背面电极式的发光组件时，除了需要除去上述绝缘膜的适当部位之外，不需要使用在第1实施方式中说明的绝缘收纳壳体。
图18是表示本实施方式的半导体发光组件的结构的主视图。图19是将其一部分放大了的主视图及剖视图。本实施方式的半导体发光组件2501包括：进行散热并具有光反射功能的高反射板2502、覆盖高反射板2502并进行绝缘的绝缘膜2503、隔着绝缘膜2503层叠并作为另一电极的配电膜2504。实际通电后会发光的1个或多个半导体发光元件2511，通过导电性线2512与配电膜2504相连接。采用该结构，可以将半导体发光元件2511的整个安装面作为高反射面。另外，为了清楚起见，图18的主视图中未示出配电膜2504，如图19所示，形成有正极和负极。
若高反射板2502的全反射率为95％以上，则可取出足够量的光，但优选全反射率为98％以上。高反射板2502可以通过如下形成：例如在铝基材上形成粘接层、形成纯铝层、纯银层，再蒸镀氧化钛、氧化硅而形成高反射膜。借助该高反射膜，可以减轻因内层的纯铝、纯银的氧化引起的老化，可以更长期地维持初始的反射率，可以使产品质量稳定。
高反射板2502也可以这样制造：例如在通过冲压加工等加工成所需形状的金属上，形成上述那样的粘接层和纯铝层、纯银层，再蒸镀氧化钛、氧化硅而形成高反射膜，或者也可以在板状或螺旋状的金属上形成这样的高反射膜后，再通过冲压加工等加工成所需的形状。在本实施方式的一个例子中，使用了德国安铝公司(ALANOD)制的MIRO2—SILVER和MIRO2，这些产品分别具有98％和95％的全反射率。作为本发明使用的高反射板，除了德国安铝公司制的产品以外，只要能实现本发明目的，可以使用本技术领域中公知的任一种。另外，通过在高反射板2502上连接导电性线2512，也可以将高反射板2502自身作为一方电极。
绝缘膜2503只要为至少将高反射板2502与配电膜2504电绝缘以及至少具有用于使半导体发光元件2511发出的光透过到外部的孔那样的形状，可使用本技术领域中公知的任一种形状。例如，制作FR4、聚酰亚胺等的基板，将其夹在配电膜2504与高反射板2502之间而形成为绝缘膜2503，或者也可以使用具有绝缘功能的粘接剂将配电膜2504和高反射板2502粘接起来而形成绝缘层，作为绝缘层2503。
配电膜2504只要形成为对半导体发光元件2511提供电极即可，例如可以采用加工金属板的方法形成该配电膜2504，或者也可以对形成或粘贴在高反射板2502上的绝缘膜2503进行电镀、蒸镀而形成金属膜。在用金属板制成配电膜2504时，为了至少不遮挡从半导体发光元件2511发出的光，必须在半导体发光元件2511的上部设置透过孔等，透过孔的形状和大小用本技术领域中公知的任一种方法决定，在此省略其说明。另外，在通过电镀、蒸镀形成配电膜2504时，可用本技术领域中公知的既可覆盖绝缘膜2503又可形成透过孔的适当方法形成金属膜。当然，也可以用通常使用的印刷电路板形成绝缘膜2503和配电膜2504。借助它们，也可提供串联、并联或组合它们而成的自由电源。
在形成了配电膜2504之后，用导电性线2512将半导体发光元件2511与配电膜2504电连接。由此，从电源通过设在配电膜2504的任意部分上的端子2514供给来的电力通过导电性线2512供给到半导体发光元件2511的电极上。另外，端子2514的形状、结构可以使用本技术领域中公知的任一种，例如可以锡焊导线等，也可以作为别的零件安装在配电膜2504上。另外，优选预先在配电膜2504的与导电性线2512相连接的部分实施本技术领域中公知的表面电镀，有时也优选预先在半导体发光元件2511、导电性线2512和表面电镀部分封入树脂等加以保护。
图20是表示本实施方式的半导体发光组件其他例结构的主视图和横侧视图。在本例中，在一个接合区域安装多个同色的半导体发光元件2511，从而可以增加光量。采用这种结构，通过将例如红、绿、蓝的半导体发光元件安装在一个接合区域，可以进行全色显示。
图21～图23是表示本实施方式的半导体发光组件的其他例结构的主视图和横侧视图。在图21～图23所示的例子中，通过在高反射板2502上形成包围半导体发光元件2511的凹状槽2801，从而在涂敷了含有荧光体或扩散剂的树脂的情况下，可利用表面张力形成尺寸精度稳定的圆顶2802。用该方法形成圆顶2802，如图25B所示，与以往相比，可减少光的损失，提高光的取出率，实现高亮度发光。
在图22所示的例子中，参照横侧视图可知，通过将高反射板2502的一部分做成为反射板那样的形状，可以会聚光。该形状例如可通过冲压加工等得到，也可以通过金属板弯折加工制作反射结构。图28是表示本实施方式的反射结构展开状态的图。同样，图23所示的半导体发光组件2501中安装了多个图22所示的半导体发光组件2501的半导体发光元件2511，参照图可知，荧光体层的圆顶2802并不是半球状。这是因为在使用多个发光元件时，与使用一个发光元件时相比，即使荧光体层不做成完全的半球状也会减少光的损失。在使用紫外线发光元件时，同样地也由于不需要取得发光元件和荧光体的色平衡，因此，可以将圆顶2802的高度抑制得更低。
通过在图22所示的半导体发光组件2501上进一步覆盖着图24所示那样的壳体3002，从而可以进一步会聚半导体发光元件2511发出的光。壳体3002可用聚碳酸酯、丙烯酸或玻璃等原料制成，也可使用本技术领域中公知的任一种构件。另外，在用壳体3002能充分保护半导体时，也可以不需要封入上述的树脂等。
图25B是用于说明采用本例方法时的、以往技术中所没有的效果的图。图25A表示以往一般的荧光体或扩散剂的形成结构，与图25A所示的以往技术相比，图25B所示的本例结构可以用均匀的结构形成荧光体或扩散剂，因此可以进一步防止光的损失。具体地说明该点，在图25A所示的以往一般的荧光体或扩散剂的形成结构中，荧光体或扩散剂的含有量由于与从半导体发光元件2511发出的光的方向不同而很难得到均匀的白色光、扩散光。结果，沿荧光体或扩散剂的含有量较多的方向发出的光的损失增大，整体的光取出率降低。参照图25A中虚线所示的光的路径可知，在以往的结构中，根据方向必须通过较多的荧光体或扩散剂。即，从半导体发光元件2511朝正上方发出的光和朝斜方向发出的光，通过含荧光体树脂3101的距离不同，因此产生了损失。
为了解决由该以往技术中的不均匀荧光体或扩散剂导致的问题，在本实施方式中，如图25B所示，为了与光的发出方向无关地、使光通过均匀量的荧光体或扩散剂，用荧光体或扩散剂的树脂形成以半导体发光元件2511为中心的圆顶2802。但是，通常荧光体或扩散剂是混入硅树脂、环氧树脂这样的树脂而形成的，在以半导体发光元件2511为中心的平面上用均匀的量形成树脂的圆顶2802是极其困难的。
因此，在本实施方式中，在高反射板2502上形成以半导体发光元件2511为中心的圆形凹状槽2801，在其上表面利用树脂的表面张力形成圆顶2802，从而以半导体发光元件2511为中心形成了使光在树脂内通过相同距离的树脂的均匀层。该凹状槽2801的尺寸、位置、形状只要能利用树脂的表面张力即可，可以是任意的，例如可以通过冲压加工形成，除此之外也可以用本技术领域公知的方法形成。
本发明的半导体发光组件的效果
为了确认本发明的效果，用轧制全反射率为75％的铝得到的镜面加工品、上述德国安铝公司制的MIRO2和MIRO2—Silver，作为反射板的原料，进行了亮度测定。图26是表示该亮度测定结果的图。在此，使用具有相同特性的半导体发光元件2511作为LED，在相同条件下将含有荧光体的硅树脂形成圆顶，用积分球测定全光束。参照图26可知，与以往的铝轧制品相比，用MIRO2-Silver可提高至2倍以上的发光效率。使用MIRO2-Silver时的每瓦特的流明值是114流明/W，这个发光效率是目前市场平均值的约1.5倍。这是因为反射板的反射率影响发光效率。
即，从半导体发光元件发出的光照射到树脂中含有的荧光体上，原来的光和激励光在树脂中多次反复反射，因此，反射面的反射率的差异产生极大影响。参照图27可知，反射板的反射率越高，越能抑制反复反射后的反射光量的衰减。因此可知，反射光的衰减减少与发光效率的提高有关。
图29A～图29C是表示本实施方式的发光效率测试结果的图。
图29A～图29C所示的结果显示出发光效率是如何因时效变化而变化的。参照29A～图29C可知，用高温高湿试验模拟时效变化时，使用本实施方式的MIRO2—Svilver的半导体组件维持在90％。而以往的镀银件低于80％，因此，本实施方式的半导体组件可维持初始的发光效率。
如上所述，采用本发明，由于半导体发光组件包括：散热块，将各半导体发光元件与该散热块的表面相接触地配置，且该散热块作为向各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极；绝缘膜，其覆盖散热块表面的、除了各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；配电膜，其与绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与各半导体发光元件电连接，作为用于供给电力的电极中的另一方电极，因此，可以提供使发光元件中产生的热高效率地散热、抑制温度上升，从而即使流过大电流也能防止亮度特性变差而得到高亮度的半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。另外，可以保持更高的反射率，得到均匀的白色光以及提高光的取出率，实现高亮度发光。
工业实用性
本发明涉及可用大电力进行高亮度发光的半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。采用本发明，可提供使发光元件中产生的热高效率地散热、抑制温度上升，从而即使流过大电流也能防止亮度特性变差而得到高亮度的半导体发光组件及其制造方法、半导体发光装置。

Claims (13)

1.一种半导体发光组件，其特征在于，该半导体发光组件包括：
半导体发光元件；
散热块，将各上述半导体发光元件与该散热块的表面相接触地配置各上述半导体发光元件，且该散热块作为用于向该各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极；
绝缘膜，其覆盖上述散热块表面的、除了上述各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；
配电膜，其与上述绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与上述各半导体发光元件电连接，作为用于供给上述电力的电极中的另一方电极。
2.根据权利要求1所述的半导体发光组件，其特征在于，各上述半导体发光元件的附近具有反射从各上述半导体发光元件发出的光并将其会聚的反射板的形状。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光组件，其特征在于，上述散热块具有不妨碍促进散热的空气对流的切口结构。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体发光组件，其特征在于，上述散热块具有用于生成促进上述散热块散热的气流的孔。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体发光组件，其特征在于，上述绝缘膜和配电膜具有用于生成促进上述散热块散热的气流的孔。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体发光组件，其特征在于，在作为用于向上述半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极的散热块和作为用于供给上述电力的电极中的另一方电极的配电膜的任意位置的、双方或一方上具有1组以上的电源供给用端子。
7.一种半导体发光装置，其特征在于，该半导体发光装置包括半导体发光组件和外壳，该半导体发光组件包括：
半导体发光元件；
散热块，将各上述半导体发光元件与散热块的表面相接触地配置各上述半导体发光元件，且该散热块作为用于向该各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极；
绝缘膜，其覆盖上述散热块表面的、除了上述各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；
配电膜，其与上述绝缘膜的任意表面相接触地配置，且与上述各半导体发光元件电连接，作为用于供给上述电力的电极中的另一方电极；
上述外壳包括用于向上述各半导体发光元件供给电力的电源和用于支承上述半导体发光组件的支承部件。
8.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其特征在于，该半导体发光装置还包括照明罩，该照明罩与上述散热块相连接且具有散热部。
9.一种半导体发光组件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
将各半导体发光元件与作为用于向该各半导体发光元件供给电力的电极中的一方电极的散热块表面相接触地配置该各半导体发光元件的步骤；
用绝缘膜覆盖上述散热块表面的、除了上述各半导体发光元件及其附近之外的任意部分的步骤；
将与上述各半导体发光元件电连接且作为用于供给上述电力的电极中的另一方电极的配电膜与上述绝缘膜的任意表面相接触地配置的步骤。
10.根据权利要求9所述的半导体发光组件的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括将金属板冲压加工成波浪形状而制造上述散热块的步骤。
11.根据权利要求9所述的半导体发光组件的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括朝着配置上述半导体发光元件的面的法线方向进行挤压，通过挤压型材来加工成型上述散热块的步骤。
12.根据权利要求9所述的半导体发光组件的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括通过切割并竖起金属板的一部分来制造上述散热块的步骤。
13.一种半导体发光组件，其特征在于，该半导体发光组件包括：
半导体发光元件；
高反射板，其是通过蒸镀高反射膜而形成的，用于反射来自上述半导体发光元件的光，将该各半导体发光元件与该高反射板的表面相接触地配置在该各半导体发光元件；
绝缘膜，其覆盖上述高反射板表面的、除了上述各半导体发光元件及其附近之外的任意部分；
配电膜，其与上述绝缘膜的任意表面相接触地配置在绝缘膜上，且与上述各半导体发光元件电连接，作为用于供给上述电力的电极。
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