CN101536198A

CN101536198A - 发光装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101536198A
Application number: CNA2007800413939A
Authority: CN
Inventors: 伏见宏司; 西山研吾; 工藤幸二; 山本济宫; 光山和磨
Original assignee: CI Kasei Co Ltd
Current assignee: CI Kasei Co Ltd
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明提供一种以上下电极型发光二极管为光源的发光装置及其制造方法，其可在上下电极型发光二极管中流动较大电流、考虑了通电时产生的热扩散或因热引起的金属材料的热应力导致的伸缩等，发光装置至少由具有相互分离的多个封装电极的封装，具有位于p型半导体层和n型半导体层之间的发光层、最上层的上部部分电极、最下层的下部电极、其前述下部电极接合于前述封装电极的一方的上下电极型发光二极管，及连接前述上下电极型发光二极管的上部电极与前述封装电极的另一方的导电性连接部件构成，前述封装电极的一方与前述下部电极的接合、前述上部电极与前述导电性连接部件的接合、及前述导电性连接部件与前述封装电极的另一方的接合，通过焊锡进行。

Description

发光装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及以具有上部电极和下部电极的上下电极型发光二极管为光源的发光装置及其制造方法。本发明尤其涉及在上下电极型发光二极管中可流动较大电流、考虑到通电时产生的热扩散或由该热引起的金属部件的热应力导致的伸缩等的发光装置及其制造方法。本发明还涉及通过使用焊锡接合的导电性连接部件取代为给发光二极管供电而通过引线键合将金线连接于发光二极管上的方式，可以防止因振动或者热而导致的发光层损伤的发光装置及其制造方法。

背景技术

图18A和18B是对以发光二极管为光源的历来技术的发光装置、即发光二极管组装体进行说明的示意图和平面图。在图18A和图18B中，发光二极管组装体由印刷线路板61、设于印刷线路板61上的次黏着基台(Submount)62、包围次黏着基台62周围的塑料制中空体63、发光二极管65、覆盖发光二极管65的透明封止树脂66构成。

塑料制中空体63，例如，用主要成分为环氧树脂的热硬化性树脂与导线架64一起一体成形。印刷线路板61的与启动发光二极管65的未图示的控制电路相连接的印刷线路611，通过蚀刻法等形成所需图形。次黏着基台62上面通过使用蚀刻法或掩膜法形成蒸镀图形等形成一对线路622。

在塑料制中空体63中，导线架64贯通侧壁。塑料制中空体63成形时，让导线架64的一部分埋设于内部，通过所谓的嵌件成形或基体上注塑成形(注射成形)制成一体。塑料制中空体63通过内壁面反射发光二极管65发出的光。

发光二极管65的下部有两个电极623，通过模切从半导体晶片切出的电极623与次黏着基台62的线路622相连接。

透明封止树脂66，具有耐热性，填充于塑料制中空体63的内部，构成平板状或凸状的透镜。

图19A和19B是对以上下电极型发光二极管为光源的历来的发光装置的进行示意性说明的截面图和平面图。图19C是上下电极型发光二极管的示意图。图19A、19B所示的历来的发光装置51，由金属基板53、54，设于金属基板53、54之间的缝隙55(根据情况不同，有时也会有绝缘材料填充于此)，安装在一方的金属基板53上的上下电极型发光二极管52、连接另一方金属基板54和上下电极型发光二极管52的上部电极523的金线511、512，反射体56，填充在反射体56的环绕上下电极型发光二极管52的开口部的透明封止材料57和设在反射体开口部上部的荧光材料含有膜58构成，金线511、512与金属基板54和上下电极型发光二极管52的上部电极523的连接通过引线键合进行。反射体56，如图19A所示，由一个具有构成向上部呈展开状倾斜的反射部分的开口部的大致筒状体构成。

上下电极型发光二极管52，如图19C所示，至少由下部电极521，形成于下部电极521上部的发光层52′，形成于发光层52′上部的透明导电膜522和形成于透明导电膜522上的上部电极523构成。

日本特开2001-244508号公报公开的发光二极管用封装，在金属基板的一方安装上下电极型发光二极管的下部电极，将上下电极型发光二极管的上部电极用键合线连接到另一方的被绝缘的金属基板上。

此外，在历来的发光二极管用封装中，有在金属芯的绝缘部插入树脂的。这种发光二极管用封装的制造方法，例如，在日本特开2005-116579号公报中已公开。

作为使用表面安装型发光二极管的发光装置，用绝缘性粘结剂将用封止树脂将发光二极管封止的次黏着基台载置在分开的金属芯基板上的发光装置也广为人知。例如，这种以表面安装型发光二极管为光源的发光装置在日本特开2003-303999号公报中已公开。

由于次黏着基台式覆晶型发光二极管上部没有电极，因此，具有发出的光全部照射到外部的优点。

另一方面，近年来正在开发性能比覆晶型发光二极管更为优异的上下电极型发光二极管。上下电极型发光二极管，可流动较多的电流，可提高照度，而次黏着基台式的结构中，由于热传导性较差，从发光二极管中发出的热很难扩散，因此，具有封装温度容易变高，长年使用时线路断线、发光二极管自身毁坏等缺点。另外，粘着基台式有批量生产性较差的问题。

现已可以制造出大型、发光效率较好、照度较高的上下电极型发光二极管。

在以上下电极型发光二极管为光源的历来的发光装置中，如上所述，发光二极管的上部电极和金属基板之间是由引线键合进行连接的。用于引线键合中的金线，例如，是由机器人(自动专用机)通过热压及超声波振动的方式，连接在上下电极型发光二极管的上部电极上的。因此，通过引线键合的方式进行的连接，在连接金线时的振动和压力通过上部电极给上下电极型发光二极管上部的半导体层、发光层等造成刺激，有可能使它们损伤。因此，为了防止振动和压力所导致的半导体层、发光层等的损伤，在上下电极型发光二极管中，需要微调引线键合机的压力和超声波振动，可能会增强金线的连接电阻。

但是，为提高发光二极管的亮度，需要流动更多的电流。在这种情况下，由于金线的直径加粗是有限度的，所以要使用数根金线来获得电流容量。即使使用数根金线，在电流容量增加时金线也会发出很多的热，经过长年变化也会出现连接部分不良的情况。另外，连接安装在一方基板上的上下电极型发光二极管的上部电极和另一方基板的金线，如果流动大量电流，也会出现因发热引起的热应力导致的断线，或者由其与上部电极或基板的连接部位的连接电阻导致的上下电极型发光二极管烧毁等的问题。

还有，以上下电极型发光二极管为光源的历来的发光装置，如果设置数根金线，则不仅容易发生由长年变化造成的连接状态不佳，而且还存在增加制造工序数、需要微调引线键合装置的压力和超声波振动、生产性较差等问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种以上下电极型发光二极管为光源的发光装置极其制造方法，其有较好的批量生产性、可以经受大电流和热应力，同时其构成部件能够保持高强度和一体化，且其一体化不会因经时变化而受损。

根据本发明的发光装置至少由

具有相互分离的多个封装电极的封装，

具有位于p型半导体层和n型半导体层之间的发光层、最上层的上部部分电极、最下层的下部电极、其前述下部电极接合于前述封装电极的一方的上下电极型发光二极管，

连接前述上下电极型发光二极管的上部电极和前述封装电极的另一方的导电性连接部件构成，

其特征在于，前述封装电极的一方与前述下部电极的接合，前述上部电极与前述导电性连接部件的接合，以及前述导电性连接部件与前述封装电极的另一方的接合，都使用焊锡进行。

封装可以由具有形成多个封装电极的相互分离的基板部分的金属基板，及接合在前述金属基板上的反射体构成。多个基板部分一起保持在反射体上，从而保持发光装置的一体性。

封装也可以由陶瓷基板，呈相互分离状形成于陶瓷基板上的多个封装电极与接合在陶瓷基板上的反射体构成。

反射体具有包围下部电极接合在一方的封装电极上的上下电极型发光二极管的开口部。在反射体的开口部，也可以填充透明封止材料。

反射体为氧化铝类，氧化铝及玻璃的复合陶瓷类部件，常可通过树脂类、玻璃类或者蜡材类粘结剂接合于金属基板或者陶瓷基板。

填充在反射体开口部的透明封止材料，可用邵氏A度(橡胶的硬度)为到15到85，最好为20到80的树脂或弹性体。更为理想的透明封止材料为，1液型或者2液型的热硬化硅酮类树脂或弹性体。

反射体的开口部的上部也可设荧光材料含有膜。

对于使用于本发明的发光装置的上下电极型发光二极管，没有特别的限定，但是最好，例如，使用氮化镓类上下电极型发光二极管。

导电性连接部件，其材质可以是金、银或铜，或表面镀有金、银及镍中至少一种的铜的、具有带状的臂部的金属部件，或也可以是整体呈带状的金属部件。导电性连接部件最好是带状的金质部件。

本发明的发光装置，可以通过将发光二极管接合于具有相互分离的多个封装电极的封装的发光装置的制造方法来制造，该方法的特征在于，包含

将具有位于p型半导体层n型半导体层之间的发光层、最上层的上部部分电极和最下层的下部电极的上下电极型发光二极管，通过接合下部电极于一个封装电极上的方法，安装于封装上的工序、以及

通过导电性连接部件连接前述上下电极型发光二极管的上部部分电极和另一个封装电极的工序，

用焊锡分别接合前述一个封装电极与前述下部电极、前述上部电极与前述导电性连接部件、以及前述导电性连接部件与前述另一个封装电极。

附图说明

图1A～1C是对使用金属基板的封装的本发明的发光装置的一例进行说明的示意图。

图2A～2C是对使用金属基板的封装的本发明的发光装置的另一例进行说明的示意图。

图3A～3C是对使用陶瓷基板的封装的本发明的发光装置的一例进行说明的示意图。

图4是对用于本发明的发光装置上的、设有可收纳发光二极管的凹部的陶瓷基板进行说明的示意图。

图5A及5B是对用于本发明的发光装置上的上下电极型发光二极管进行说明的示意图。

图6A～6F是对导电性连接部件的各种例子进行说明的附图。

图7A和7B是对带状的连接部件进行说明的附图。

图8是对上下电极型发光二极管的上部部分电极进行说明的附图。

图9是对反射体开口部填充有封止材料的发光装置进行说明的附图。

图10A和图10B是对用于本发明的发光装置的制造的封装集合体进行示意性说明的附图。

图11A和11B是对用与本发明的发光装置的制造的封装集合体的周围的缝隙进行说明的示意图。

图12A是对分离作为封装电极的金属基板的缝隙中的绝缘材料填充进行说明的附图，图12B是对反射体开口部中的封止材料填充进行说明的附图。

图13是对本发明的发光装置的制造方法的一例进行说明的流程图。

图14A和14B是对可用于本发明的发光装置的制造中的封装集合体的另一例进行说明的示意图。

图15是显示根据本发明的发光装置的集合体的一例的附图。

图16A～16D是对安装有2个发光二极管的本发明的发光装置进行说明的示意图。

图17A～17D是对安装有3个发光二极管的本发明的发光装置进行说明的示意图。

图18A和18B是对使用次黏着基台式覆晶型发光二极管的历来的发光装置进行说明的附图。

图19A和19B是对用金线连接上下电极型二极管的历来的发光装置进行说明的附图，图19C是对被用于此的上下电极型发光二极管进行示意性说明的附图。

具体实施方式

在以上下电极型发光二极管为光源的本发明的发光装置中，上下电极型发光二极管为，将其下部电极接合于封装电极之一并安装于封装上，发光二极管的上部电极通过导电性的连接材料连接于另一个封装电极上。

构成封装的基板为金属制时，可将构成封装的相互分离的两个基板部分各自作为相互分离的两个封装电极来利用。

本发明装置中的封装的基板，也可为陶瓷制的。此时，封装电极由在陶瓷基板上使用导体材料并相互分离形成。

也可使用具有三个以上封装电极的封装。

参照图1A～1C，对使用具有两个作为封装电极的金属基板部分的封装的本发明的发光装置进行说明。图1A是发光装置的平面图，图1B是截面图，图1C是底面图。

图1A～1C所示例中，封装具有作为封装电极的一对基板部分12、14。基板部分12和14中间设有缝隙13，相互绝缘。上下电极型发光二极管11，下部电极(未图示)接合安装于一方的基板部分12，上部电极111通过导电性连接部件接合于另一方的基板部分14。

具有设有包围上下电极型发光二极管11的安装领域、向上方扩开的倾斜的反射面161的贯通开口部的中空的反射体16，通过粘结剂18接合于基板部分12、14上(以下的参照图中，为了简单化，未图示相当于图1B的粘结剂18)。基板部分12、14虽通过缝隙13相分离，但是通过反射体16及粘结剂18牢固地保持在一起。通过缝隙13分离(绝缘)的基板部分12、14，通过分别连接于电源(未图示)，可作为发光二极管的供电用的封装电极来使用。

分离基板部分12、14的缝隙13的形状，可以是图示的直线状，也可以变形为曲线状、十字状、T字状、H字状等任意形状。缝隙13中也可以填充绝缘材料(未图示)。

在基板部分12、14的表面，在反射体16的开口部的内侧领域(发光二极管的安装领域)，例如施加镀金或者镀银层162、163，让其高效反射上下电极型发光二极管11发出的光。

参照图2A～2C，对使用具有两个基板部分的金属基板的本发明的发光装置的另一例进行说明。图2A是发光装置的截面图，图2B是图2A的部分放大图，图2C是发光装置的平面图。

图2A～2C所示的发光装置中，缝隙13中填充有绝缘材料17。另外，上下电极型发光二极管11，收纳于设在一方的基板部分12上的收纳凹部中。凹部121的深度最好为使收纳于此的发光二极管11的上部电极111的上面与另一方的基板部分14的上面为相同高度的深度。

图2B中，还显示有接合作为一方的封装电极的基板部分12与下部电极112的焊锡61a，接合上部电极111与导电性连接部件15的焊锡61b、及接合导电性连接部件15和作为另一方的封装电极的基板部分14的焊锡61c。

在图1A～1C和图2A～C中所示的发光装置中，上下电极型发光二极管11设有上部电极111和下部电极112(下部电极112仅由图2B显示)。上下电极型发光二极管11，其下部电极112接合安装于基板部分12，上部电极111通过导电性连接部件15，连接于另一方的基板部分14。

参照图3A～3C，说明使用陶瓷基板的封装的本发明的发光装置。图3A是发光装置的截面图，图3B是图3A的部分放大图，图3C是发光装置的平面图。

图3A～3C所示例中，封装具有单一的陶瓷基板22。在陶瓷基板22上，通过金属或合金等的导电性材料，设有通过绝缘部19分离而相对向的一对封装电极122、123(图3B、3C)。封装电极122、123，例如，可使用掩模事先将导电性材料的焊锡膏涂布于陶瓷基板22上形成。封装电极也可以用镀层形成。导电性材料最好为金或银。封装电极122、123，为了与为发光二极管11供电的电源(未图示)相连接，可以夹着绝缘部19，形成于大致陶瓷基板22的整面，一直到达封装的端部。根据情况不同，也可以使用按特定的形状和尺寸图案化的封装电极(例如，形成与相连接的上下电极型发光二极管11的下部电极的宽度及导电性连接部件的宽度约为同样宽度的、延伸至封装的端部的带状的封装电极)。

在陶瓷基板22上，如对使用金属基板的发光装置进行的说明所述，可安装反射体16。

如图4所示，在陶瓷基板22上，如对使用金属基板的发光装置进行的说明所述，也可以设可收纳发光二极管11的凹部121。凹部121的深度，最好为使收纳于此的发光二极管11的上部电极111的上面，与同接合有发光二极管11的封装电极122相分离的另一方的封装电极123的上面为相同高度的深度。

本发明中的发光装置中的光源即发光二极管，可以使用任意的上下电极型发光二极管。上下电极型发光二极管，一般具有位于p型半导体层和n型半导体层之间的发光层、最上层的上部部分电极、最下层的下部电极。

举例说明可使用于本发明的发光装置中的上下电极型发光二极管，可举出

(1)铝镓砷(AlGaAs)类二极管(红外线、红色发光用)

(2)镓砷磷(GaAsP)类二极管(红、橙、黄色发光用)

(3)氮化镓(GaN)类二极管(绿、蓝、紫、紫外线发光用)

(4)磷化镓(GaP)类二极管(红、黄、绿色发光用)

(5)硒化锌(ZnSe)类二极管(绿、蓝色发光用)

(6)铝铟镓磷(AlGaInP)类二极管(橙、橙黄、黄、绿色发光用)

(7)金刚石(C)类二极管(紫外线发光用)

(8)氧化锌(ZnO)类二极管(近紫外线发光用)

此类发光二极管，由以CREE公司、SemiLEDs公司、丰田合成公司、信越半导体公司、日亚化学工业公司、OSRAM公司、Philips Lumileds公司为首的众多制造商供货。

在上下电极型发光二极管的制造方法中，有使用导电性基板来制造的方法与使用让半导体成长的临时基板来制造的方法。

按照使用导电性基板的方法，上下电极型发光二极管的制造为，在导电性基板上层积n型半导体层、发光层、p型半导体层，在p型半导体层的上面形成上部电极，在最下层的导电性基板的下面形成下部电极。

图5A的示意图显示的是，作为使用导电性基板方法制造的有代表性的上下电极型发光二极管的，氮化镓类上下电极型发光二极管81。上下电极型发光二极管81，至少由下部电极812、位于下部电极812的上面的基板813-4、形成于基板813-4的上面的n型氮化镓类半导体层813-3、形成于n型氮化镓类半导体813-3的上面的量子阱结构型活性层(发光层)813-2、形成于量子阱构造型活性层813-2的上面的p型氮化镓类半导体层813-1、形成于p型氮化镓类半导体层813-1的上面的上部部分电极811几部分构成。

按照使用临时基板的方法，上下电极型发光二极管的制造为，例如在蓝宝石基板等临时基板上，层积n型半导体层、发光层、p型半导体层，在该p型半导体层的上面，例如，接合别的导电性基板或以镀层等形成导电性的金属基板之后，除去临时基板，在因此裸露出的n型半导体层的上面形成上部部分电极，在最下层的导电性基板或者金属基板的裸露面上形成下部电极。

图5B的示意图显示的是，使用临时基板制造的、另一例氮化镓类上下电极型发光二极管。本图中的上下电极型发光二极管91，至少由下部电极912，位于下部电极912的上面的基板913-4，形成于基板913-4上面的p型氮化镓类半导体层913-3，形成于p型氮化镓类半导体层913-3的上面的量子阱构造型活性层(发光层)913-2，形成于量子阱构造型活性层913-2的上面的n型氮化镓类半导体层913-1，形成于n型氮化镓类半导体层913-1的上面的上部部分电极911构成。

图5A和图5B中所说明的氮化镓类上下电极型发光二极管，例如，可从CREE公司购得商品名为EZ1000(蓝色)、或从SemiLEDs公司中购得商品名为SL-V-B40AC(蓝色)、SL-V-G40AC(绿色)、SL-V-U40AC(紫外线、近紫外线)的商品。

连接于上部部分电极811(图5A)、911(图5B)的导电性连接部件(未图示)，通过配置在上部电极和导电性连接部件之间的焊锡材料(未图示)(更具体地说，是对配置的焊锡材料进行加热处理(回流焊处理))，接合上部部分电极811、911。因此，在本发明的发光装置中，与通过利用热压接和超声波振动进行引线键合制造出的发光装置相同，不会因振动和压力而造成发光层813-2、913-2的损伤，因此，不需要进行在历来的发光装置的上下电极型发光二极管所必要的、制造时对引线键合仪器的压力、超音波振动等进行的微调。

使用于本发明装置中的金属的基板部分12、14，可以用铜或铜合金、铝或铝合金、或铁或铁合金制造。陶瓷基板22可使用氧化铝、氮化硅等制造。

作为封装电极的金属的基板部分12、14，可通过电路与电源相连接，给上下电极型发光二极管11直接供电。在基板部分12、14的表面上，可以形成银、金及镍中的至少一种的镀层(未图示)，这样，可将发光二极管发出的光高效放射至外部。金属的基板部分12、14，又是良好的热传导体，因此可有效扩散给发光二极管供电时产生的热。这样，以金属的基板部分12、14为封装电极时，可以同时实现三项效果，即让电流流通的导电体、上下电极型发光二极管所发出的光的反射(在反射体的开口部的内侧领域的反射)、二极管所发出的热的扩散。作为导电体的基板部分12、14，因其整体活用于电传导，所以对流动大容量电流特别有效。

使用陶瓷基板22时，为给发光二极管供电，需要将由绝缘部分离的、相对向的一对封装电极形成于表面(有关使用陶瓷基板时的封装电极，参照已说明的部分)。若将封装电极形成于以金或银为主体材料的、至少裸露于反射体的开口部的基板表面，则可用于发光二极管所发出的放射光的反射。

反射体16，例如，可以用氧化铝类、氧化铝及玻璃的复合类的陶瓷制造。反射体16也可使用合成树脂制品。在反射体16的开口部的反射面161上，为提高反射效率，可加金、银或铝等的涂膜。

金属的基板部分12、14或陶瓷基板22与反射体的接合，例如可使用以2液型的环氧类树脂为主要成分的热硬化性粘结剂或由硅酮类树脂构成的粘结剂来进行。此外，也可以使用例如聚酰亚胺树脂类、玻璃类或蜡材类粘结剂。粘结剂可以，例如通过自动机等，方便地涂布到尺寸小的部分。

在本发明的发光装置中，封装的金属基板(在以上说明的例中，由两个基板部分12、14构成)、陶瓷基板22和反射体16的俯视形状(图1A、2C、3C的平面图中的形状)，可以为圆形、正方形、长方形、椭圆形等。

导电性连接部件15，在与上下电极型发光二极管11的上部电极相连接的一侧，具有例如，两个臂部151(图1A、2C、3C)。臂部151，可改变其粗细、形状、或个数。在导电性连接部件15的形状、尤其是臂部151的形状上下工夫，可提高二极管的发光效率、或缓和发热时生成的热应力。例如，可让两个臂部151，不按图示平行，而是让其中央部位在水平方向向外侧弯曲、或垂直方向弯曲。另外，臂部151也可成形为棒状或带状。臂部151也可成形为与上部电极相连接的顶端部分面积放大的形状。

臂部151为多个时，可以在相邻的臂部之间有开口部，从上下电极型发光二极管11的侧部114(图2B、3B、4)放射出的光通过这个开口部被导向外部。

导电性连接部件15的材料，最好是导电性佳的金、银、铜或这些金属的合金。除金、银或这些金属的合金以外，最好在导电性连接部件15的表面镀金或镀银，这样可提高与用于接合的焊锡的紧贴性，另外还可以流动更大的电流。与用于历来技术中的、直径为25～30μm左右的金线等的电路相比，通过臂部151与发光二极管11的上部电极111进行电连接的连接部件15，不仅可以流动大容量的电流，而且根据截面及表面的形状的不同还可以提高强度和散热性。

参照图6A～6F，对导电性连接部件的变形例进行说明。

图6A所示的导电性连接部件25在通过其相互连接的、安装于作为一方的封装电极的金属基板部分12上的上下电极型发光二极管11的上部电极111与作为另一方的封装电极的基板部分14的接合部141为相同高度时使用。该连接部件25制成平板状，其与发光二极管11的上部电极111相连接的一侧，具有例如在图1A中可见的两个臂部151的形状。在这种情况下，基板部分14的接合部141可通过平板状金属材料模压成形而容易地形成，让该部分呈凸状突出。

图6B显示的是形成于金属的基板部分14上的凸状接合部141的另一种形态。该图中的接合部141，也可通过平板状金属材料模压成形而容易地形成。

图6C所示的导电性连接部件26在安装于作为一方的封装电极的基板部分12上的上下电极型发光二极管11的上部电极111与作为另一方封装电极的基板部分14的接合部141为不同高度时使用。该连接部件26，例如，可通过平板状金属板模压成形来制造，其与发光二极管11相连接的一侧，也具有两个臂部151。

图6D显示的是用于上下电极型发光二极管11的上部电极111和基板部分14的接合部141高度不同的情况下的连接部件26的另一例。

图6E显示的是使用陶瓷基板22时，通过导电性连接部件27进行的发光二极管11的上部电极111和封装电极123的连接的示例。使用于该例中的导电性连接部件27，与图6D中所示的相同。

图6F显示的是使用陶瓷基板22时，通过导电性连接部件28进行的发光二极管11的上部电极111和封装电极123的连接的示例。使用于该例中的导电性连接部件28，与图6A所示的连接部件25相同，制成平板状，具有两个臂部151。为在陶瓷基板22上能够使用平板状的连接部件27，设置突起状连接部142，让其与发光二极管11的上部电极111高度相同。

图6A～6F所示的导电性连接部件上，也可让臂部呈水平或垂直方向的弯曲。

导电性连接部件，可使用金属材料容易地制造。因此，使用导电性连接部件的本发明的发光装置，与通过一根或两根金线相连接的发光装置相比，不仅可以流动大容量的电流(例如，350mA以上)，而且因此产生的热也可以通过导电性连接部件扩散。

也可不使用具有臂部151的导电性连接部件15、25、26、27、28，而使用带状连接部件。带状连接部件，可以用金属材料容易地制造，另外其与其他部件的连接也易进行，是本发明的较好的连接部件。

使用带状连接部件时，如图7A(上面图)和7B(侧面图)示意性所示，安装于一方的封装电极(图中为金属的基板部分12)上的上下电极型发光二极管11的上部电极111，与另一方的封装电极(图中为另一方的基板部分14)，仅用带状连接部件15单纯连接即可。带状连接部件最好为金制。

另外，使用于本发明的发明装置上的导电性连接部件，还可以是，例如，模压直径50～100μm的金线致其两端变平的类型。

导电性连接部件最好为，其电流流动的截面积至少为1500～10000μm²。更好的状态为，导电性连接部件的电流流动的截面积至少为2000～6000μm²。该截面积，在导电性部件具有图1A、2C、3C中可见的典型的两个以上的臂部时，为与各臂的长度方向垂直的截面的面积。例如，导电性连接部件为金质带状时，以其带宽为100～200μm，厚度为20～50μm为宜。

图8是导电性连接部件所连接的上下电极型发光二极管的典型的上部电极111的平面图。在图中的上部电极111的左侧(与连接部件相连接的一侧)，设有面积较大的连接部36。上部电极111的连接部36，例如与图7A所示的连接部件15的顶端部分大小相同或者大致相同，这样在进一步提高相互的电连接的同时，限制流动大电流时的热的产生。

作为仅覆盖安装的发光二极管的上面的一部分的部分电极制造的图8的上部电极111，具有3个平行的矩形的开口部113。发光二极管(未图示)将光从这部分电极以外的部分高效照射到外部。根据情况不同，也可以将上部电极111形成为近似U字或C字的形状。

在本发明的发光装置中，封装电极的一方与上下电极型发光二极管的下部电极的接合、上下电极型发光二极管的上部电极与导电性连接部件的接合、及导电性连接部件与封装电极的另一方的接合，通过焊锡方式进行。焊锡材料最好为共晶焊锡。共晶焊锡可以使用金-锡类、锡-银-铜类、锡-银类、铟类的共晶焊锡或金-锡类焊锡膏等众所周知的焊锡材料。另外，也可以使用此处例举的以外的焊锡材料。通过焊锡材料进行的接合，可通过给相互接合的部件镀金，来提高接合强度。

在本发明的发光装置中，根据需要，可通过在反射体的开口部填充透明封止材料，封止上下电极型发光二极管。图9显示的是使用具有金属的基板部分12、14的封装来制造的、反射体16的开口部填充有封止材料41的发光装置。

封止材料41可使用1液型或2液型的热硬化性硅酮类树脂或弹性体。为吸收在上下电极型发光二极管11中流动大量电流时产生的热应力、减少给导电性连接部件15与发光二极管11的上部电极(未图示)的接合部及与基板部分14的接合部所施加的应力，最好使用硬度为邵氏A度(橡胶的硬度)15至85的硅酮封止材料。

在本发明的发光装置的上下电极型发光二极管中流动的电流可为350mA以上。在反射体的开口部填充透明封止材料时，若发光二极管的定格电流未满350mA，则产生的热较少，无需考虑封止树脂的硬度。

在反射体16的开口部的上部，可设可将从上下电极型发光二极管11中照射出的光的颜色变为所需颜色的含有荧光体的膜42。在反射体16的开口部填充有封止材料41时，含有荧光体的膜42一般如图9所示，位于封止材料41的表面。不使用封止材料时，发光二极管11与含有荧光体的膜42由空间相隔。

也可使封止材料中预先含有荧光体。含有荧光体的封止材料，无需在表面设置含有荧光体的膜，即可从上下电极型发光二极管的前面及侧面放射出的光的颜色变为所需颜色。

本发明的发光装置，可通过将发光二极管接合于具有相互分离的多个封装电极的封装的方法来制造。封装可使用单一的发光装置制造用的单一的封装，或也可使用由多个发光装置构成的集合体制造用的封装集合体。

根据本方法制造发光装置时，首先，在准备好的封装的一个封装电极上，接合上下电极型发光二极管的下部电极，将上下电极型发光二极管安装于封装上。其次，使用导电性连接部件连接发光二极管的上部部分电极和另一个封装电极。

按照本发明的方法，使用焊锡材料进行一方封装电极与下部电极的接合、上部电极与导电性连接部件的接合及导电性连接部件与另一方封装电极的接合。通过焊锡材料进行的接合，可按对配置于要接合的两个部件之间的焊锡材料进行回流焊的方式进行。这样，按照本发明的方法，在一方的封装电极与下部电极之间、上部电极与导电性连接部件之间及导电性连接部件与另一方的封装电极之间的三个位置上配置焊锡材料。通过焊锡材料的回流焊进行的接合可按以下方式进行，先对一方的封装电极与下部电极之间的焊锡材料进行回流焊，将发光二极管固定安装于封装上，再在导电性连接部件的各端部与上部电极及另一方的封装电极之间插入焊锡材料、将导电性连接部件配置于所定位置，其后对这两处的焊锡材料进行回流焊，将导电性连接部件接合于上部电极与另一方的封装电极上。或在将焊锡材料配置在三处之后，一起对其进行回流焊。从可简化制造工艺的角度来看，最好对三处的焊锡材料一起进行回流焊。

图10A显示的是可用于本发明的发光装置的封装集合体制造用的金属基板的例子。在该图的金属基板31上，制造有由两列的封装构成的封装集合体。一方的封装是由作为封装电极的基板部分12、14构成的。基板部分12、14由缝隙(内部缝隙)13所分离。另一方面，由基板部分12、14构成的封装的周围，被周围缝隙311-1、311-2、311-3、311-4包围。内部缝隙13连通周围缝隙311-2和311-4。

如图11A(图10A的S部的放大图)及11B所示，周围缝隙311-1、311-2、311-3、311-4因相邻的周围缝隙的端部间的细小的连接部(脆弱部)315而呈不连续状。这样，在金属基板31(图10A)中，可保持由被内部缝隙13分离的基板部分12、14构成的、被周围缝隙311-1、311-2、311-3、311-4包围的一方的封装体的一体性。

在内部缝隙13中，也可预先填充绝缘材料17(图2A～C)。绝缘材料17最好是象环氧类树脂那样的弹性及粘结性较高的材料。填充于内部缝隙13中的绝缘材料，在使基板部分12、14电绝缘的同时，还有保持由基板部分12、14构成的封装的一体性的作用。

如图10B所示，可在反射体16上，接合安装各封装。为使从发光二极管(未图示)中发出的光更有效地反射到反射体16上，发光二极管最好位于反射体的开口部的中心。因此，在封装中分离封装电极的缝隙(内部缝隙)13的位置偏离反射体16的开口部的中心。图10B示意性地以313表示发光二极管在一方的基板部分12上的安装位置、以314表示连接于发光二极管的上部电极上的导电性连接部件在另一方的基板部分14上的接合位置，在该图中可见，为使313所示的发光二极管的安装位置位于反射体16的开口部的中心，缝隙(内部缝隙)13偏离反射体16的开口部的中心。

反射体16的外围，既可以与由基板部分12、14构成的封装的外围相一致，也可以位于封装的外围的内侧。根据情况，反射体16的外围也可以一部分与封装的外围相一致，剩余部分位于封装外围的内侧。图10B显示的是外围与封装的外围相一致的反射体16。通过粘结剂接合基板部分12、14的反射体16，通过反射从发光二极管中放射出的光来提高发光装置的发光效率，同时也有助于保持封装的一体性。

通过将反射体16接合于封装进行的安装，可在接下来要说明的发光二极管及导电性连接部件安装于封装之前进行，也可在其后进行。

在图10B所示的作为一方的封装电极的基板部分12上的发光二极管安装位置313，接合下部电极安装发光二极管(未图示)，其后通过接合于作为另一方的封装电极的基板14上的导电性连接部件接合位置314的导电性连接部件(未图示)，将发光二极管的上部电极连接于另一方的基板部分14，完成发光装置。发光二极管的下部电极与基板部分12的接合、及导电性连接部件与发光二极管的上部电极及基板部分14的接合，通过焊锡材料的回流焊来进行。发光二极管的下部电极与基板部分12的接合与导电性连接部件与发光二极管的上部电极及基板部分14的接合，可同时进行，也可先进行前者的接合，再进行后者的接合。

利用封装集合体完成的发光装置，仅通过以周围缝隙间的脆弱部的形式形成的细小的连接部315连接于金属基板31，仅施加微弱的按压力就能使其与金属基板31分离。根据情况，也可以使用形成有一起包围多个封装的周围缝隙的金属基板制造多个发光装置的集合体。另外，也可以在安装反射体16的基础上，在与金属基板分开的单一的封装或多个封装的集合体上安装发光二极管的顺序，制造单一的发光装置或多个发光装置的集合体。

参照图12A和12B，对分离金属的基板部分的缝隙中的绝缘材料的填充和反射体开口部的封止材料的填充的例子进行说明。

向缝隙中填充绝缘材料时，如图12A所示，在将反射体连接于基板部分12、14的封装的内侧，粘接事后可剥离的薄膜。接着，在分离基板部分12、14的缝隙13中，填充绝缘材料17(环氧类树脂等)，继而剥离薄膜45。向缝隙13中填充绝缘材料17，可在安装反射体16之前进行。

向反射体开口部中填充封止材料时，如图12B所示，在安装有反射体16及发光二极管11的封装的内侧，粘接事后可剥离的薄膜。接着，在分离基板部分12、14的缝隙13和反射体16的的开口部中，填充封止材料41，继而剥离薄膜45。缝隙13中事先填充有绝缘材料17时，无需在封装内侧粘接薄膜45，即可向反射体16的开口部填充封止材料19。

需要含有荧光体的膜时，可将其覆盖于填充于反射体16的开口部的封止材料的表面。

图13所示的是对使用制成金属基板的封装、根据本发明来制造发光装置的方法的一例进行说明的流程图。首先，以可连续加工的形式，例如通过在移动基台上，供给金属基板(工序511)。对应安装上下电极型发光二极管的位置，形成缝隙等(工序512)。在基板部分领域的内侧，形成反射用的金或银的镀层(工序513)。将反射体接合安装于所定位置(工序514)。在一方的基板部分的所定位置配置焊锡材料，使下部电极与其相接触配置上下电极型发光二极管，其后在上下电极型发光二极管的上部电极与另一方的基板部分的所定位置配置焊锡材料，继而配置导电性连接部件使其两个顶端与这些焊锡材料相接触(工序515)。在这种状态下通过使金属基板通过回流焊炉的方式对金属基板进行加热处理，通过焊锡接合各部件(工序516)。其后，从金属基板中分离单一的发光装置或多个发光装置的集合体(工序517)。这样，根据本发明的发光装置的制造方法，在以模压机及电子部件安装机器人为主体的流水线上实施。另外，既可单个制造发光装置，又可按所定数目的发光装置的集合体单位来制造。

用使用陶瓷基板的封装制造发光装置时，可通过例如，在陶瓷基板上的所定位置使用导体材料、通过焊锡膏的印刷或电镀法形成封装电极的方式取代使用金属基板时的、形成由缝隙所分离的基板部分即封装电极的步骤，来实施发光装置的制造，当封装电极的导体材料为或银，且封装电极也形成于部件之间的电连接所必需的位置以外的基板表面时，除去形成反射用金或银的镀层以外的镀层，基本可按照与使用金属基板的封装时相同的工艺来实施发光装置的制造。

图14A及14B分别是对可用于本发明的发光装置的制造中的封装集合体的另一个例子进行说明的平面图和侧面图。

图14A及图14B所示的在呈矩阵状配置于一片金属板21上的封装集合体中，个别的封装缝隙13的位置偏离反射体16的开口部的中心。图14A示意性地显示各封装的一方的基板部分的上下电极型发光二极管安装位置214与另一方基板上的导电性连接部件的接合位置215。

图14A及14B的封装集合体，在各封装上安装上下电极型发光二极管与导电性连接部件之后，通过沿切断线212切断金属板21、分离各个封装。为使两个金属部分因金属板21的切断封装而相互分离，缝隙13的形成状态为延伸到切断线212或其外侧的位置。切断，例如，可用刀具或模具模压来进行，而且，例如，可单个、按列、或全部同时进行切断。

用陶瓷基板的封装集合体时，封装的分离也可通过在其周围设切断线来进行，仍可通过刀具或利用模具模压来进行。或者也可以使用烧结成设有多个裂缝、多个点状或线状的缝隙、或凹部的生片而得的陶瓷基板，使封装的分离更容易进行。还有，用于上下电极型发光二极管的安装或与导电性连接部件的接合的陶瓷基板的凹部、凸部等，也可以从生片的阶段开始进行预先设置。

如前所述，本发明的发光装置的形式，可以为对应单一的封装的单一的发光装置，也可以是对应多个封装的集合体的多个发光装置的集合体。单一的发光装置的例子，如图1A～1C、2A～2C、3A～3C所示。

发光装置的集合体的例子，如图15所示。在使用陶瓷基板42制造的该图的发光装置集合体中，4个发光装置43呈直列连接。该集合体，例如大小为纵3mm、宽20mm左右的，可作为线状光源，作为液晶显示屏的导光板用或广告显示屏等的背光用的长方形发光装置来使用。

或者，可将发光装置配置为矩阵状，例如可得到大小为10mm×10mm左右的发光装置集合体，作为面状的发光源，用于广告显示屏等的背光。

在本发明中，发光装置的封装电极数可不限于2个，封装电极为3个以上的发光装置也可。根据封装电极的数目，本发明的发光装置可含有所定数目的上下电极型发光二极管。具体来说，含有n个封装电极的发光装置，可以含有n-1个上下电极型发光二极管(在此，n＝1、2、3...)。发光电极中的封装电极的数目n较大时，上下电极型发光二极管的数目可以少于n-1个。

图16A～16D显示的是封装电极数为3、发光二极管数为2的发光装置的例子，图16A是发光装置的平面图，图16B及16C是截面图，图15D是底面图。使用于该发光装置中的封装，是用金属基板制造的(由缝隙相分离的基板部分相当于封装电极)，由大致长方形的基板部分31、两个大致正方形的基板部分32-1、32-2构成，相邻的基板部分通过设于它们之间的缝隙13-1、13-2相互绝缘。

基板部分31上用焊锡连接了1个上下电极型发光二极管33-1的下部电极(未图示)。上下电极型发光二极管33-1的上部电极，通过导电性连接部件34-1，接合于基板部分32-1。此外，基板部分32-2上接合着另一个上下电极型发光二极管33-2的下部电极。上下电极型发光二极管33-2的上部电极，通过导电性连接部件34-2，接合于基板部分31。这样，可以串联或并联地连接上下电极型发光二极管33-1和33-2。

图16A～16D所示的发光装置中，2个上下电极型发光二极管设置成其中心达到由3个基板部分31、32-1、32-2构成的四边形对角线的任意一方线上。通过该构成，发光装置将2个上下电极型发光二极管33-1、33-2发出的光，通过反射体36的反射面361及基板部分31、32-1、32-2的表面高效照射至前方。

图17A～17D显示的是封装电极数为4、发光二极管数为3的发光装置的例子，图17A是发光装置的平面图，图17B及17C是截面图，图17D是底面图。使用于该发光装置中的封装，也是用金属基板制造的，由四个大小各异的方形的基板部分51-1、51-2、51-3、51-4构成，相邻的基板部分通过设于它们之间的缝隙13-1、13-2、13-3、13-4相互绝缘。

基板部分51-4上接合着一个上下电极型发光二极管53-1的下部电极(未图示)。上下电极型发光二极管53-1的上部部分电极，通过导电性连接部件54-1接合于基板部分51-1。同样，基板部分51-2上，接合着另一上下电极型发光二极管53-2的下部电极。上下电极型发光二极管53-2的上部部分电极，通过导电性连接部件54-2连接于基板部分51-3。此外，基板部分51-3上接合着另一上下电极型发光二极管53-3的下部电极。上下电极型发光二极管53-3的上部部分电极，通过导电性连接部件连接于基板部分51-4。这样，上下电极型发光二极管53-2、53-3、53-1被串联。

图17A～17D所示的发光装置中，3个上下电极型发光二极管53-1、53-2、53-3的中心位于以4个基板部分构成的四边形的中心为中心的圆周上，并且等间隔地设置。通过该构成，发光装置将3个上下电极型发光二极管53-1、53-2、53-3发出的光，通过反射体56的反射面561及基板部分51-1、51-2、51-3、51-4的表面高效照射至前方。

本发明装置中的反射体，在发光装置中的上下电极型发光二极管的数目为1或2时，其开口部最好为圆形(例如图16A所示)，该数目为3个以上时，最好为大致方形(例如图17A所示)。一个发光装置的发光二极管的数变多时，反射体的反射部(开口部)为占空间系数较高的方形比圆形更为有利。

如图16A～16D、17A～17D所示的含有3个以上的封装电极(2个以上的发光二极管)的发光装置，除去使用含有3个以上的必要数目的封装电极的封装一点外，也可以通过之前说明的方法进行制造。

在图16A～16D、17A～17D所示的发光装置中，发光二极管被串联。尽管如此，在将多个发光二极管安装于封装上的本发明的发光装置中，可以并联发光二极管。根据情况，在一个发光装置中，也可并用串联的发光二极管和并联的发光二极管。例如，在组装有4个发光二极管的发光装置中，可将串联了两个的两组并联。

将用焊锡链接LED(SemiLEDs公司制、发出波长450μm的蓝色光的氮化镓类上下电极型发光二极管)与导电性连接部件(宽200μm、厚度25μm的金带)的、根据本发明制造的发光装置和用已有技术制造的、用超声波引线键合连接相同LED与金线的发光装置进行比较。

根据本发明制造时，在封装的中央部，通过金-锡(22％)焊锡膏将LED设置于一方的基板部分。接下来，在LED的上部电极的所定位置和另一方的基板部分(封装电极)的接合用位置涂布前述焊锡膏，将金带顶端置于此处，设置金带。将封装集合体放入约300℃的加热装置，溶融焊锡之后，通过冷却连接各部件，制造发出蓝色光的发光装置。(可在已制好的发光装置的反射体开口部的上部安装含有荧光体的膜，使其成为白色光的封装，或通过各种荧光体的组合，获得各种颜色的发光。)制造过程中的接合工序中和已完成发光装置的350mA至500mA的通电实验中，均未发生次品。

根据历来技术制造的比较例中，用超音波引线键合连接线径为30μm的2根金线和LED的上部电极。此时，因引线键合机的超声波振动，产生了约10％的发光不良的次品。并且，在制造出的发光装置中通350mA的电时，因通电异常产生了约4％的烧毁。

此外，在长期的开-关通电实验(开-关的周期为30秒，共1000小时)中，根据历来技术制造的发光装置因微小裂纹的成长产生比例为10～15％的次品，而根据本发明制造的发光装置未产生次品。

对使用的金线(历来技术时)和金带(本发明时)的拉伸强度进行了比较。拉伸接合上下电极型发光二极管上部电极和基板部分的金线及金带的中央，逐渐增加力度。在1根直径为30μm的金线的拉伸实验中，在11克力时，金线在连接部附近断线了。此时，可知道接合部近旁具有弱点。金线的直径减少至25μm时，拉伸实验中7克力时，金线还是在连接部近旁断线了。金带(宽200μm、厚25μm)的拉伸实验中，100～150克力时，金带的拉伸部分被切断。

由此可知，根据本发明制造的发光装置具有以下特点。

(1)由于连接于发光二极管的导电性部件不使用引线键合而用焊锡材料接合，因此，可使用截面积较大的导电性部件。

(2)由于通过焊锡连接导电性连接部件，因此，连接强度的不均匀较少。(例如，连接部件使用金带时，拉伸实验中金带自身被切断，连接部近旁不被切断)

(3)由于使用较大截面积的连接部件，因此，发光装置耐振动，无需增强的封止材。

(4)与通过超声波引线键合的连接不同，连接导电性部件时没有超声波和压力，制造时几乎无次品产生，生产性好。

以上对本发明的各种例子进行了详细的说明，但是，本发明并不局限于这些例子。在不超出权利要求书中记载的事项的前提下，可对本发明进行各种改变。例如，本发明的反射体及设于其上的反射膜材料，可使用公知的材料。在金属板上安装反射体的粘结剂，也可以使用公知的粘结剂。

Claims

1.一种发光装置，至少由

具有相互分离的多个封装电极的封装，

具有位于p型半导体层和n型半导体层之间的发光层、最上层的上部部分电极、最下层的下部电极、其前述下部电极接合于前述封装电极的一方的上下电极型发光二极管，以及

连接前述上下电极型发光二极管的上部电极与前述封装电极的另一方的导电性连接部件构成，

其特征在于，前述封装电极的一方与前述下部电极的接合，前述上部电极与前述导电性连接部件的接合，及前述导电性连接部件与前述封装电极的另一方的接合，通过焊锡来进行。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，前述封装由具有形成多个封装电极的相互分离的基板部分的金属基板及接合于前述金属基板上的反射体构成，前述多个基板部分一起保持在前述反射体上。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，前述封装由陶瓷基板，形成于陶瓷基板上的相互分离的多个封装电极，以及接合于前述陶瓷基板上的反射体构成。

4.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于，前述反射体具有包围前述下部电极接合于一方的封装电极上的上下电极型发光二极管的开口部，在前述开口部中填充着透明封止材料。

5.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于，前述反射体由氧化铝类、氧化铝及玻璃的复合类的陶瓷部件构成，通过树脂类、玻璃类或蜡材类的粘结剂接合于前述电极部分。

6.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，前述透明封止材料由邵氏A度(橡胶的硬度)为到15到85，最好为20到80的树脂或弹性体构成。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，前述透明封止材料为1液型或2液型的热硬化性硅酮类树脂或弹性体。

8.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，前述反射体的开口部的上部设有含有荧光体的膜。

9.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，前述反射体的开口部的上部设有含有荧光体的膜。

10.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，前述上下电极型发光二极管为氮化镓类的上下电极型发光二极管。

11.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，前述导电性连接部件为金、银或铜、或表面镀有金、银及镍中的至少一种的铜的、具有带状臂部的金属部件或整体呈带状的金属部件。

12.一种发光装置的制造方法，其为将具有相互分离的多个封装电极的封装接合于发光二极管上的发光装置的制造方法，其特征在于，包含

以焊锡方式分别接合前述一个封装电极与前述下部电极、前述上部电极与前述导电性连接部件、以及前述导电性连接部件与前述另一个封装电极。