CN101604722B - 半导体发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体发光装置，所述半导体发光装置通过半导体发光元件和荧光体的组合来放射出与该半导体发光元件波长不同的光，能够可靠地发现存在于半导体发光元件的密封树脂内的气泡，并通过将内部存在有气泡的不合格产品去除来可靠地阻止其流出到市场中。设有贯通孔的下部基板和设有比所述贯通孔大的贯通孔的上部基板通过绝缘性粘接层贴合在一起，在由两个贯通孔所形成的凹部内的下部基板的贯通孔区域中配置半导体发光元件；以一体地覆盖上部基板的内周面和下部基板的上表面的方式配置透光性树脂部(15)；在凹部内的除了配置有所述透光性树脂部的区域以外的区域中，以覆盖半导体发光元件的方式配置含有荧光体(19)的透光性树脂(18)。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置，具体来说，涉及一种具有转换半导体发光元件的发光波长的荧光体并层积多个基板而构成的半导体发光装置。
背景技术
以往，在安装有半导体发光元件的半导体发光装置中，为了实现该半导体发光装置的高亮度化(增大照射光量)而追求作为发光源的半导体发光元件的高输出，由此，能够实现半导体发光元件的光转换效率的高效化以及半导体发光元件的驱动功率的大功率化。
然而，以较大的功率驱动半导体发光元件的话，由于发光时的自身发热，会使半导体发光元件自身的温度上升，从而产生光转换效率降低以及发光寿命缩短等性能劣化的问题。因而，为了抑制由于发光时的自身发热而引起半导体发光元件自身温度上升，采用了如下等散热结构：将半导体发光元件安装在热传导率高的基板上，或者将安装有半导体发光元件的基板再搭载于散热器等金属散热部件上。
然而，为了驱动半导体发光元件(发光)，由布线图案和电路部件(例如阻抗、二极管、连接器等)构成的驱动控制电路是必须的，然而采用了散热结构的上述半导体发光装置不具有这样的驱动电路，因而不能应用在广泛的用途中。
为此，提出了具有良好的散热性能并且能够搭载驱动控制电路的半导体发光装置。其如图8所示，是在半导体发光装置50中从下侧开始依次设置散热用支撑薄膜51、底部基板52、绝缘性中间层53以及上部基板54的多层结构。
绝缘性中间层53由绝缘层55和设于该绝缘层55的两个面上的绝缘性粘接层56构成，上部基板54隔着一侧的绝缘性粘接层56位于绝缘性中间层53的上侧，底部基板52隔着另一侧的绝缘性粘接层56位于绝缘性中间层53的下侧，由铜箔等构成的散热用支撑薄膜51位于底部基板52的下侧。
在上部基板54和底部基板52上分别设有导体层57，各导体层57被绝缘性中间层53电绝缘。
在底部基板52、绝缘性中间层53和上部基板54中分别设有第一贯通孔58、第二贯通孔59和第三贯通孔60，第二贯通孔59和第三贯通孔60具有大致相同的大小，第一贯通孔58形成得比第二贯通孔59和第三贯通孔60小。
在散热用支撑薄膜51上以夹设有粘合层61的方式载置有半导体发光元件62，位于底部基板52的第一贯通孔58内的半导体发光元件62的电极与底部基板52的导体层57通过接合线(bonding wire)63电连接。
在第一贯通孔58、第二贯通孔59和第三贯通孔60内部填充有密封树脂67，从而将半导体发光元件62和接合线63树脂密封，所述密封树脂67通过向透光性树脂64中混入荧光体65和透光性粒子66而形成。
由此，通过以散热用支撑薄膜51散发半导体发光元件62发光时的自身发热，且通过含有石英玻璃粒子等比热容较大的透光性粒子66的密封树脂67进行树脂密封，从而抑制半导体发光元件62的温度上升，并且由于能够在上部基板54上配设驱动控制电路，因此能够紧密地配置半导体发光元件62。此外，通过以向透光性树脂64中混入有荧光体65而形成的密封树脂67对半导体发光元件62进行树脂密封，从而能够实现可以放射出与半导体发光元件62的光源光的色调不同的光的半导体发光装置50(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-150228号公报
然而，对于像上述结构的半导体发光装置那样，由多个基板层叠构成的半导体发光装置，大多采用经由绝缘性粘接层进行贴合的结构，由于该绝缘性粘接层会露出来，因而会产生将接合线焊接区域或接合线焊接区域的上方污染以及紫外线使绝缘性粘接层劣化的问题。
其中，为了防止绝缘性粘接层露出来，可以考虑如下方法：使在基板的贯通孔所形成的凹部中露出来的绝缘性粘接层的端部形成为比贯通孔的内周面更向外侧凹陷的形状。例如图9示出了应用上述现有结构的情况。
然而，在向绝缘性粘接层56的凹陷部分填充密封树脂67的时候，有时密封树脂67并未流入而形成有空气层。该空气层在热固化时被低粘度化了的密封树脂67挤出，从而在密封树脂67内形成气泡70。此时，由于密封树脂67的热固化是逐渐进行的，因此密封树脂67会在气泡70被排出到密封树脂67外之前被固化，所以有时气泡70会滞留在密封树脂67内。
该气泡70是干扰半导体发光元件62发出的光的配光特性，以及与接合线63接触并切断接合线63等不良情况的原因。因此，需要通过目视检查来发现存在于半导体发光装置50内部的气泡70，从而去除该半导体发光装置50以阻止光学或者电学上的不合格产品流出到市场中。
然而，在密封树脂67中分散有荧光体65、透光性粒子66的情况下，荧光体65具有使光扩散的性质，因而透过密封树脂67无法发现气泡70，难以判定半导体发光装置50的好坏。由此，有着内部存在有气泡70的不合格半导体发光装置50流出到市场中的问题。
发明内容
因此，本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置通过半导体发光元件和荧光体的组合来放射出与该半导体发光元件波长不同的光，能够防止绝缘性粘接层露出，可靠地发现存在于半导体发光元件的密封树脂内的气泡，并且通过将内部存在有气泡的不合格产品去除，能够可靠地阻止该不合格产品流出到市场中。
为了解决上述课题，本发明的第一方面为一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括半导体发光元件和荧光体，并且该半导体发光装置放射出与该半导体发光元件波长不同的光，其特征在于，该半导体发光装置包括：第一基板，其设有第一贯通孔；以及第二基板，其经由绝缘性粘接层贴合在所述第一基板上，并且设有比所述第一贯通孔大的第二贯通孔，在由所述第一贯通孔和所述第二贯通孔所形成的凹部内配置有波长转换部，该波长转换部由所述半导体发光元件和含有荧光体的树脂构成，所述绝缘性粘接层在所述凹部内配置成：使该绝缘性粘接层的在所述凹部内露出来的端部位于比所述第二贯通孔的内周面退后的位置，在所述凹部内，所述绝缘性粘接层的在所述凹部内露出来的端部以及所述第二贯通孔的内周面被不含有荧光体的透光性树脂部所包覆。
此外，在本发明的第一方面所述的半导体发光装置的基础上，本发明的第二方面所述的半导体发光装置的特征在于，所述透光性树脂部在所述第二贯通孔的内周面和所述第一基板的上表面之间形成为树脂肩角。
此外，在本发明的第一或第二方面所述的半导体发光装置的基础上，本发明的第三方面所述的半导体发光装置的特征在于，所述波长转换部至少配置于所述凹部内的由第二贯通孔所形成的区域中。
此外，在本发明的第一方面所述的半导体发光装置的基础上，本发明的第四方面所述的半导体发光装置的特征在于，所述波长转换部以覆盖所述半导体发光元件的方式配置于所述第一贯通孔内，所述透光性树脂部配置于所述凹部内的含有所述荧光体的透光性树脂之上。
在本发明的半导体发光装置中，绝缘性粘接层的端部在凹部内配置于较第二贯通孔的内周面退后的位置，并且在凹部内露出来的绝缘性粘接层端部以及第二贯通孔的内周面被不含有荧光体的透光性树脂所包覆。
其结果是，能够实现如下的放射出与半导体发光元件波长不同的光的半导体发光装置：能够防止绝缘性粘接层露出，可靠地发现存在于密封树脂内的气泡，并通过将内部存在有气泡的不合格产品去除来可靠地阻止该不合格产品流出到市场中。
附图说明
图1是示出本发明所述的实施例1的制造工序的说明图。
图2是图1(d)的局部放大图。
图3是图1(d)的俯视图。
图4是基于本发明所述的实施例1的应用例的说明图。
图5是本发明所述的实施例2的说明图。
图6是图5的局部放大图。
图7是图5的俯视图。
图8是现有例的说明图。
图9是说明本发明要解决的课题的说明图。
标号说明
1：封装体；2：下部基板；3：上部基板；4：绝缘性粘接层；5：支撑部件；6：贯通孔；7：贯通孔；8：端部；9：内周面；10：上表面；11：电路图案；12：端部；13：半导体发光元件；14：接合线；15：透光性树脂部；16：树脂肩角(fillet)；17：凹部；18：透光性树脂；19：荧光体；20：密封树脂；21：半导体发光装置；22：气泡；23：第一密封树脂；24：第二密封树脂；25：内周面；26：中央部。
具体实施方式
下面，参照图1～图7，对本发明的优选实施方式进行详细说明(对相同部分标以相同符号)。另外，下述的实施方式为本发明的优选的具体例，虽然其中加入了各种技术性的优选限定，然而本发明的范围并不限定于下述说明中记载的对本发明进行限定的内容，也并不限于下述的实施方式。
本发明为通过绝缘性粘接层贴合多个基板而构成的半导体发光装置，且为通过半导体发光元件与荧光体的组合来放射出与该半导体发光元件波长不同的光的半导体发光装置，其中，采用了通过目视检查容易发现在填充密封树脂及热固化时产生的气泡的结构，能够通过将内部存在有作为光学或电学的不合格因素的气泡的不合格产品去除来可靠地阻止该不合格产品流出到市场中。
【实施例1】
图1(a)～图1(d)为示出本发明的实施例1的制造工序的说明图，图2为图1(d)的局部放大图，图3为图1(d)的俯视图。
在图1(a)的工序中，准备好半导体发光元件安装用的封装体1。在封装体1中，分别由绝缘材料构成的下部基板2和上部基板3通过绝缘性粘接层4贴合在一起，并且在下部基板2的与上部基板3相反侧(下表面侧)配设有由例如铜等金属箔构成的支撑部件5。
在下部基板2和上部基板3上分别设有贯通孔6、7，且上部基板3的贯通孔7形成得比下部基板2的贯通孔6大。绝缘性粘接层4的端部8形成为比上部基板3的贯通孔7的内周面9向外侧凹陷的凹形。在下部基板2的与上部基板3成阶梯状的阶梯面，即下部基板2的上部基板3侧的表面(上表面)10上形成有电路图案11，并且该电路图案11延长至下部基板2的端部12。支撑部件5以堵塞贯通孔6、7的底部的方式形成。在本实施例中，上部基板和下部基板采用玻璃环氧基板，绝缘性粘接层采用将未固化的环氧树脂浸入到玻璃纤维中而形成的半固化浸胶物(pre-preg)。此外，大约0.1mm的绝缘性粘接层的贯通孔侧端部配置成比上述基板的内周面后退0.1mm。
接着，在图1(b)工序中，通过软钎料或者银焊剂等导电部件(未图示)将半导体发光元件13管芯焊接到位于贯通孔6、7底部的支撑部件5上，从而半导体发光元件13被配置在由贯通孔6、7所形成的凹部17内。此外，接合线14的一端部与半导体发光元件13的电极连接，接合线14的另一端部被引线接合到下部基板2的电路图案11上，使得半导体发光元件13的电极和电路图案11经由接合线14电连接。
然后，在图1(c)工序中，形成有将上述基板3的贯通孔7的内周面和绝缘性粘接层4的在凹部17内露出来的端部8覆盖起来的透光性树脂部15。透光性树脂呈环状地包覆在从上部基板3的贯通孔7的内周面9至下部基板2的上表面10的范围内，在被加热固化后形成透光性树脂部15。固化后的透光性树脂部15覆盖上部基板3的贯通孔7的内周面9和下部基板2的上表面10，并且形成树脂肩角16。在透光性树脂部15中未分散有荧光体或散射剂等透光性粒子。
最后，在图1(d)工序中，在由下部基板2的贯通孔6、上部基板3的贯通孔7以及支撑部件5构成的凹部17内部的除了配置有所述透光性树脂部15的区域以外的区域中，填充密封树脂20而形成波长转换部，该密封树脂20是在透光性树脂18中混入荧光体19而形成的，同时对半导体发光元件13和接合线14进行了树脂密封，并且加热固化，从而制作完成半导体发光装置21。
另外，对于呈环状地一体覆盖上部基板3的贯通孔7的内周面9和下部基板2的上表面10的透光性树脂部15、和构成被填充在凹部17内的密封树脂20的透光性树脂18，为了不在相互的交界面而产生界面剥离则优选使用相同材料，例如可以列举环氧树脂、硅酮树脂等。
如图2所示，在经过上述一连串的制造工序而完成的半导体发光装置21中，在绝缘性粘接层4的端部8附近存在有气泡22的情况下，气泡上方是透光性树脂部15的树脂肩角16，在从上方(照射方向)观察半导体发光装置21时，能够如图3所示那样透过透光性树脂部15的树脂肩角16确认气泡22的存在。
由此，能够可靠地从已完成的半导体发光装置21中发现气泡的存在，从而通过去除该半导体发光装置21能够以较高的可靠性阻止内部存在有气泡的不合格产品流入到市场中。另外，在本实施例中，含有荧光体的透光性树脂18配置于凹部内的除透光性树脂部15以外的所有区域中，并形成了用于密封半导体发光元件的密封树脂部20，然而该配置能够根据用途进行适当变更。例如，也可以是如图4(a)所示，在凹部内的与贯通孔6对应的区域中配置不含有荧光体的透光性树脂部15，并且在透光性树脂部15之上配置含有荧光体19的密封树脂20。
另外，分散到密封树脂20中的荧光体19比构成密封树脂20的透光性树脂18的比重大，因此利用透光性树脂18在加热固化时粘度降低的特性，使荧光体19向下方沉淀，从而能够在密封树脂20中形成越向上方荧光体19的分散浓度越低的浓度分配。(参照图4(b))。
由此，能够更容易地确认存在于密封树脂中的气泡，能够更可靠地阻止半导体发光装置的不合格产品流出到市场中。
【实施例2】
如图5的剖视图所示，本发明的实施例2的封装体1的结构与上述实施例1相同，而填充到由下部基板2的贯通孔6、上部基板3的贯通孔7以及支撑部件5所构成的凹部17内部的密封树脂的结构不同。
具体来说，在下部基板2的贯通孔6内填充第一密封树脂23以形成波长转换部，该第一密封树脂23通过在透光性树脂18中混入荧光体19而形成，接着，在上部基板3的贯通孔7内填充由不含有荧光体的透光性树脂构成的第二密封树脂24以形成透光性树脂部15。此时，第一密封树脂23覆盖半导体发光元件13的整个表面，但不覆盖下部基板2的上表面10。另外，第一密封树脂23在表面张力的作用下成为其中央部26从下部基板2的贯通孔6的内周面25向上部基板3的贯通孔7内鼓出的状态也不要紧。
如图6(图5的局部放大图)所示，根据这样的密封树脂的结构，与上述实施例1相同，在绝缘性粘接层4的端部8附近存在有气泡22的情况下，气泡上方是仅由透光性树脂构成的第二密封树脂24，在从上方(照射方向)观察半导体发光装置21时，能够如图7所示那样透过第二密封树脂24明确地确认气泡22的存在。
因此，能够可靠地从已完成的半导体发光装置21中发现气泡的存在，从而通过去除该半导体发光装置21能够以较高的可靠性阻止内部存在有气泡的不合格产品流入到市场内。
另外，对于填充于上部基板3的贯通孔7内的第二密封树脂(透光性树脂)24和构成被填充到下部基板2的贯通孔6内的第一密封树脂23的透光性树脂18，为了不在相互的交界面产生界面剥离而优选使用相同材料，例如可以列举环氧树脂、硅酮树脂等。
然而，基于上述的结构，实施例2在第一密封树脂23中需要配置必要量的荧光体，此外，必须使下部基板2的厚度比半导体发光元件13的厚度厚。因此，从半导体发光装置21的薄型化方面来说，实施例1的结构比实施例2的结构更有效。另外，在上述实施例1和实施例2的说明中，绝缘性粘接层4采用了将未固化的环氧树脂浸入到玻璃纤维中而形成的半固化浸胶物，然而也可以根据用途和规格等进行变更，例如可以采用由环氧树脂等构成的粘接片、或者在玻璃环氧基板的两个面上配置粘接片的多层结构等。此外，在采用多层结构的绝缘性粘接层的情况下，可以仅以如图9所示那样以有可能露出的层的一部分作为比上部基板内周面退后的层，也可以以整个绝缘性粘接层作为比上部基板内周面退后的层。
另外，在上述实施例1和实施例2中，半导体发光元件和荧光体的组合如下所述。例如，在利用半导体发光装置得到白色光或者色调接近白色光的光情况下，使用发出蓝色光(在光谱分布中在蓝色波长区域具有峰值的光)的蓝色半导体发光元件作为发光源，采用黄色荧光体作为荧光体，所述黄色荧光体被蓝色光激励而波长转换成作为蓝色光的互补色的黄色光，从而能够将由蓝色半导体发光元件发出的蓝色光的一部分激励黄色荧光体而被波长转换成的黄色光与由蓝色半导体发光元件发出的蓝色光的一部分通过加色混合而产生色调接近白色光的光。
同样地，以蓝色半导体发光元件为发光源，并采用被蓝色光激励而分别波长转换成绿色光和红色光的绿色荧光体和红色荧光体这两种荧光体的混合物，从而能够将由蓝色半导体发光元件发出的蓝色光的一部分激励绿色荧光体和红色荧光体而被波长转换成的绿色光和红色光与由蓝色半导体发光元件发出的蓝色光的一部分通过加色混合而生成白色光。
此外，以发出紫外光(在光谱分布中在紫外光的波长区域中达到峰值的光)的紫外光半导体发光元件为发光源，并采用被紫外光激励而分别波长转换成蓝色光、绿色光和红色光的蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体这三种荧光体的混合物，从而能够将由紫外光半导体发光元件发出的紫外光与激励蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体而被波长转换成的蓝色光、绿色光和红色光通过加色混合而生成白色光。
另外，通过对由半导体发光元件放射出的光的光谱与荧光体的种类进行适当组合，能够实现放射出包括上述的白色光或者色调接近白色光的光的、与半导体发光元件的光源光不同的各种色调的光的半导体发光装置。
如上述所详细说明的那样，本发明为将多个基板通过绝缘性粘接层贴合而构成的半导体发光装置，该半导体发光装置通过半导体发光元件和荧光体的组合而放射出与半导体发光元件波长不同的光，其中，使填充在收纳半导体发光元件和接合线的凹部内的密封树脂形成为透光性树脂和含有荧光体的透光性树脂的双重结构，并且在容易产生气泡的区域及其附近配置仅由透光性树脂构成的透光性树脂部。
其结果是，能够防止绝缘性粘接层露出，并且能够以目视检查的方式透过透光性树脂容易地确认存在于密封树脂内的气泡，并且通过将内部存在有作为光学或电学的不合格因素的气泡的半导体发光装置去除，能够可靠地阻止该半导体发光装置流出到市场中。
上面通过实施例对本发明进行了说明，然而本发明并不限定于这些实施例。能够进行各种变更、改良和组合，例如半导体发光元件可以是多个，可以将半导体发光元件配置于下部基板上、也可以通过不同的制造方法从而不采用由金属箔构成的支撑部件。
Claims (3)
1.一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括半导体发光元件和荧光体，并放射出与该半导体发光元件波长不同的光，其特征在于，
该半导体发光装置包括：
第一基板，其设有第一贯通孔；以及
第二基板，其经由绝缘性粘接层贴合在所述第一基板上，并且设有比所述第一贯通孔大的第二贯通孔，
在由所述第一贯通孔和所述第二贯通孔所形成的凹部内配置有波长转换部，所述波长转换部由所述半导体发光元件和含有荧光体的树脂构成，
所述绝缘性粘接层在所述凹部内配置成：使该绝缘性粘接层的在所述凹部内露出来的端部位于比所述第二贯通孔的内周面退后的位置，
在所述凹部内，所述绝缘性粘接层的在所述凹部内露出来的端部以及所述第二贯通孔的内周面被不含有荧光体的透光性树脂部所包覆，
所述透光性树脂部在所述第二贯通孔的内周面和所述第一基板的上表面之间形成为树脂肩角。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述波长转换部至少配置于所述凹部内的由第二贯通孔所形成的区域中。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述波长转换部以覆盖所述半导体发光元件的方式配置于所述第一贯通孔内，所述透光性树脂部配置于所述凹部内的含有所述荧光体的透光性树脂之上。
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