CN102282688A - Led模块的制造方法和led模块 - Google Patents

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Abstract

一种LED模块的制造方法，包括：在引导件(1A’)、(1B’)的表面装载LED芯片(2)的工序；和在装载LED芯片(2)的工序之后，形成覆盖引导件(1A’)、(1B’)的一部分且具有在引导件(1A’)、(1B’)的面内方向上包围LED芯片(2)的反射面(61)的鞘(6)的工序。通过这种结构，没有例如搬运LED芯片(2)的臂与鞘(6)干扰的风险。由此，能够缩小反射面(61)与LED芯片(2)的间隔，能够实现LED模块的小型化。

Description

LED模块的制造方法和LED模块
技术领域
本发明涉及LED模块的制造方法和LED模块。
背景技术
具有LED芯片的LED模块，被用作各种电子装置的光源。特别是具有通过反射来自LED芯片的光而发挥聚光效果的反射镜(Reflector)的LED模块，被用作高亮度型。
图29和图30表示现有的LED模块的制造方法的一个例子。在该制造方法中，首先，如图29所示准备一对引导件(Lead)91A、91B。然后，通过使用模具的所谓嵌件成型(Insert Molding)的方法，形成分别覆盖引导件91A、91B的一部分的树脂制的鞘93。鞘93具有反射镜93a。接着，如图30所示，将LED芯片92与引导件91A接合。然后，通过金属丝92a将设置于LED芯片92的上表面的两个电极(图示省略)与引导件91A、91B连接。之后，将引导件91A、91B留下必要的长度后切断，经由将从鞘93突出的部分折弯等工序，完成LED模块。
然而，在装载LED芯片92的工序中，存在将LED芯片92和金属丝92a丝焊(Wire Bonding，引线接合)的毛细管与鞘93干扰的问题。因此，需要决定鞘93的性质和尺寸，以使在反射镜93a与LED芯片92之间能够确保充分的间隙。这成为阻碍LED模块小型化的主要原因。另外，在装载LED芯片92的工序中，当鞘93被过度加热时，存在鞘93变形或变色的风险。因此，作为装载LED芯片92的方法，存在不得不选择难以产生热的方法的限制。由此，LED芯片92的接合变得不充分，存在上述LED模块的长寿命化困难的情况。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-10591号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是基于上述情况而考虑出来的，其课题为：提供一种能够实现LED模块的小型化和长寿命化的LED模块的制造方法以及LED模块。
用于解决课题的方法
由本发明的第一方面提供的LED模块的制造方法，其特征在于，包括：在引导件的表面装载LED芯片的工序；和在上述装载LED芯片的工序之后，形成覆盖上述引导件的一部分且具有在上述引导件的面内方向上包围上述LED芯片的反射面的鞘的工序。
在本发明的优选实施方式中，还具有在上述装载LED芯片的工序之后，在上述形成鞘的工序之前，形成直接覆盖上述LED芯片的保护树脂的工序。
在本发明的优选实施方式中，在上述保护树脂混入有通过被来自上述LED芯片的光激励而发出与来自上述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
在本发明的优选实施方式中，还具有在上述装载LED芯片的工序之后，在上述形成鞘的工序之前，形成覆盖上述LED芯片中的从上述引导件露出的部分和上述引导件的端面的辅助树脂的工序。
在本发明的优选实施方式中，在上述形成保护树脂的工序中，形成上述保护树脂以使之具有覆盖上述引导件中的与装载有上述LED芯片的上述表面相反的一侧的背面的一部分的背面部，在上述形成鞘的工序中，用上述鞘覆盖上述保护树脂的上述背面部。
在本发明的优选实施方式中，还具有在上述形成鞘的工序之后，形成充填由上述反射面包围的空间的密封树脂的工序。
在本发明的优选实施方式中，在上述密封树脂混入有通过被来自上述LED芯片的光激励而发出与来自上述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
在本发明的优选实施方式中，上述LED芯片是倒装芯片型。
在本发明的优选实施方式中，在上述装载LED芯片的工序中，通过共晶接合(Eutectic Bonding)的方法装载上述LED芯片。
由本发明的第二方面提供的LED模块的制造方法，其特征在于，包括：引导件；装载于上述引导件的表面的LED芯片；直接覆盖上述LED芯片的保护树脂；和覆盖上述引导件的一部分且具有在上述引导件的面内方向上包围上述LED芯片的反射面的鞘，其中上述保护树脂具有覆盖上述引导件中的与装载有上述LED芯片的表面相反的一侧的背面的一部分的背面部，上述鞘覆盖上述保护树脂的上述背面部。
在本发明的优选实施方式中，在上述保护树脂混入有通过被来自上述LED芯片的光激励而发出与来自上述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
在本发明的优选实施方式中，还具有密封树脂，其充填由上述反射面包围的空间，并且混入有通过被来自上述LED芯片的光激励而发出与来自上述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
本发明的其他的特征和优点，通过以下参照附图进行详细的说明，变得更加明确。
附图说明
图1是表示基于本发明的第一实施方式的LED模块的制造方法的焊接(Bonding，接合，粘接)工序的主要部分截面图。
图2是表示图1所示的LED模块的主要部分放大截面图。
图3是表示基于本发明的第一实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的主要部分截面图。
图4是表示基于本发明的第一实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图5是表示本发明的LED模块的一个例子的截面图。
图6是表示基于本发明的第二实施方式的LED模块的制造方法的形成辅助树脂的工序的主要部分截面图。
图7是表示基于本发明的第二实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图8是表示基于本发明的第三实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图9是表示基于本发明的第三实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图10是表示基于本发明的第四实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图11是表示基于本发明的第四实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图12是表示基于本发明的第五实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图13是表示基于本发明的第五实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图14是表示基于本发明的第五实施方式的LED模块的制造方法的形成密封树脂的工序的主要部分截面图。
图15是表示基于本发明的第六实施方式的LED模块的制造方法的形成密封树脂的工序的主要部分截面图。
图16是表示基于本发明的第七实施方式的LED模块的制造方法的形成辅助树脂的工序的主要部分截面图。
图17是表示基于本发明的第七实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂和鞘的工序的主要部分截面图。
图18是表示基于本发明的第七实施方式的LED模块的制造方法的形成密封树脂的工序的主要部分截面图。
图19是表示基于本发明的第八实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图20是表示基于本发明的第八实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘和密封树脂的工序的主要部分截面图。
图21是表示基于本发明的第九实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图22是表示基于本发明的第九实施方式的LED模块的制造方法的形成密封树脂的工序的主要部分截面图。
图23是表示基于本发明的第十实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的工序的主要部分截面图。
图24是表示基于本发明的第十实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图25是表示本发明的LED模块的其他例子的截面图。
图26是表示基于本发明的第十一实施方式的LED模块的制造方法的焊接工序的主要部分截面图。
图27是表示基于本发明的第十一实施方式的LED模块的制造方法的形成保护树脂的主要部分截面图。
图28是表示基于本发明的第十一实施方式的LED模块的制造方法的形成鞘的主要部分截面图。
图29是表示现有的LED模块的制造方法的一个例子的形成鞘的工序的主要部分截面图。
图30是表示现有的LED模块的制造方法的一个例子的焊接工序的主要部分截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的最佳实施方式具体地进行说明。
图1～图5表示基于本发明的第一实施方式的LED模块的制造方法和通过该方法制造的LED模块。
在本实施方式中，首先，如图1所示，准备一对引导件1A’、1B’。一对引导件1A’、1B’是例如由Cu、Ni等的合金构成的板状部件。或者，也可以是对这些合金施行过镀Ag的材料。在本实施方式中，以一对引导件1A’、1B’与未图示的框连结，即所谓的引线框(Lead Frame)的一部分的形态进行准备。
接着，将LED芯片2焊接到一对引导件1A’、1B’。如图2所示，LED芯片2是所谓倒装芯片型(Flip Chip Type)的LED芯片，包括：基板21、缓冲层22、n型半导体层23、活性层24、p型半导体层25、n侧电极26、p侧电极27和绝缘层28。基板21例如由蓝宝石构成，成为LED芯片2的基台。缓冲层21为了缓和基板21和n型半导体层23的晶格歪曲而设置，例如由GaN类半导体构成。n型半导体层23隔着缓冲层22与基板21接合，例如由n-GaN类半导体构成。活性层24是采用所谓的MQW(多量子阱：multiple-quantum well)结构的层，是用于通过从n侧电极26供给的电子和从p侧电极27供给的正孔再结合而使发出的光增幅的层。活性层24例如交替地层叠有多个InGaN层和多个GaN层。p型半导体层25夹着活性层24形成于n型半导体层23的相反侧，例如由p-GaN类半导体构成。n侧电极26与n型半导体层23导通，p侧电极27与p型半导体层25导通。n侧电极26和p侧电极27是层叠例如Al、Ni等结构或由含有W、Zr、Pt的金属层构成。绝缘层28使n侧电极26和p侧电极27露出，并覆盖n型半导体层23和p型半导体层25，例如由SiO2构成。这种LED芯片2从活性层24发出例如蓝色光。
作为将这种LED芯片2焊接于一对引导件1A’、1B’的方法，例如使用共晶接合。在分别将p侧电极27按压到引导件1A’的表面11’，将n侧电极26按压到引导件1B’的表面13’的状态下，将一对引导件1A’、1B’和LED芯片2例如加热到300℃左右。通过由此发生的共晶反应，将LED芯片2接合到一对引导件1A’、1B’。
接着，如图3所示，形成保护树脂4。保护树脂4的形成通过在用例如模具将LED芯片2和一对引导件1A’、1B’的各自一部分包围的状态下，在上述模具的腔室注入树脂材料，使其硬化来进行。该树脂材料，例如在使来自LED芯片2的光透过的透明的例如硅树脂材料，混入有通过被来自LED芯片2的光激励而发出不同波长的光的荧光物质。作为这种荧光物质，采用将通过被蓝色光激励而发出黄色光的物质，或通过被蓝色光激励而发出红色光的物质，和发出绿色光的物质混合而成的物质。保护树脂4具有覆盖引导件1A’、1B’的背面12’、14’的背面部41。背面部41从一对引导件1A’、1B’向下方突出。
接着，如图4所示，形成鞘6。鞘6的形成通过设置模具以在避开保护树脂4的位置夹持一对引导件1A’、1B’，在向该腔室注入树脂材料之后，使其硬化来进行，即通过所谓嵌件成型的方法进行。该树脂材料使用白色的环氧树脂或硬质硅树脂等。鞘6覆盖一对引导件1A’、1B’的各自一部分，形成具有反射面61的形状。反射面61形成将LED芯片2和保护树脂4在从它们四周相对它们隔开的位置包围的形状，使来自LED芯片2的光向上方反射。
接着，将一对引导件1A’、1B’切断，对适当的位置进行折弯加工。由此，得到呈沿鞘6折弯的形状的一对引导件1A、1B。通过经由以上的工序，得到如图5所示的LED模块A1。在一对引导件1A、1B的表面11、13焊接有LED芯片2。一对引导件1A、1B的背面12、14被保护树脂4和鞘6覆盖。一对引导件1A、1B中的在鞘6的下方露出的部分，被作为用于面安装LED模块A1的安装端子15、16使用。
接着，对于本实施方式的LED模块制造方法和LED模块A1的作用进行说明。
根据本实施方式，在对LED芯片2进行芯片焊接(Die Bonding)时，鞘6尚未形成。因此，没有例如搬运LED芯片2的臂与鞘6干扰的风险。由此，能够缩小反射面61与LED芯片2的间隔，能够实现LED模块A1的小型化。
即使在例如通过共晶接合的方法对LED芯片2进行芯片焊接的情况下，鞘6也不会由于芯片焊接作业而被加热。因此，鞘6不恰当地变形或变色的风险较小。由此，适用于使LED模块A1为所期望的形状。另外，通过抑制鞘6的变色，能够避免LED模块A1的亮度降低。
在对焊接LED芯片2的方法进行的选定中，不需要考虑例如在焊接工序中产生的热对鞘6的影响。因此，作为焊接方法，能够采用将LED芯片2适当且确实地可焊接到一对引导件1A’、1B’的方法，例如共晶接合的方法。这些适用于防止LED芯片2的不恰当的接合不足，适于实现LED模块A1的长寿命化。
保护树脂4的背面部41呈陷入鞘6的形态。因此，能够提高保护树脂4和鞘6的接合强度。特别是，在保护树脂4的主要成分为硅树脂，鞘6的主要成分为硬质硅树脂的情况下，由于相互的接触部分很好地融合，所以有利于提高接合强度。
图6～图28表示本发明的其他的实施方式。其中，在这些图中，对与上述实施方式相同或类似的要素，附加与上述实施方式相同的符号。
图6和图7表示基于本发明的第二实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，首先，如图6所示将LED芯片2芯片焊接到一对引导件1A’、1B’之后，形成辅助树脂3。辅助树脂3覆盖LED芯片2的下表面中的位于一对引导件1A’、1B’之间的部分和一对引导件1A’、1B’的端面。辅助树脂3的材质是在透明的例如硅树脂材料混入有被来自LED芯片2的光激励而发出不同波长的光的荧光物质而成的材料，使用与上述实施方式的保护树脂4的相同的材料即可，但并不限定于此。
接着，如图7所示形成保护树脂4。保护树脂4的形成，与参照图3说明过的方法相同，但除了LED芯片2和一对引导件1A’、1B’之外，还在将辅助树脂3收纳于未图示的模具的腔室的状态下，进行铸模成型。由此，保护树脂4作为覆盖LED芯片2、一对引导件1A’、1B’的各自一部分和辅助树脂3的构件形成。之后，通过经由与上述的制造方法相同的形成鞘6的工序和形成的一对引导件1A、1B的工序，得到LED模块。
根据这样的实施方式，辅助树脂3成为辅助LED芯片2和一对引导件1A’、1B’接合的样子。由此，能够抑制LED芯片2从一对引导件1A、1B剥落的问题。
图8和图9表示基于本发明的第三实施方式的LED模块的制造方法。本实施方式的LED模块的制造方法中，保护树脂4的制造方法与上述的实施方式不同。在本实施方式中，如图8所示，通过焊接的方法形成保护树脂4。更加详细而言，将液状的树脂材料从上方滴下，以覆盖焊接于一对引导件1A’、1B’的LED芯片2。滴下的树脂材料由于表面张力呈圆顶(dome)状，覆盖LED模块2。通过在该状态下使树脂材料硬化，得到保护树脂4。然后，如图9所示，通过嵌件成型形成鞘6。
根据本实施方式，在LED芯片2的焊接工序中产生的热不辐射到鞘6，能够实现LED模块的高亮度化、长寿命化。
图10和图11表示基于本发明的第四实施方式的LED模块的制造方法。本实施方式的LED模块的制造方法，如图6所示，在形成辅助树脂3之后，如图10所示通过焊接的方法形成保护树脂4。然后，如图11所示，通过嵌件成型形成鞘6。
图12～图14表示基于本发明的第五实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，首先，如图12所示，形成透明的保护树脂4。作为保护树脂4的材质，与上述实施方式不同，使用不含荧光物质的透明的例如硅树脂。接着，如图13所示，通过嵌件成型的方法形成鞘6。然后，如图14所示，在由反射面61包围的空间注入液状的树脂材料，使其硬化，由此形成密封树脂5。作为用于形成密封树脂5的树脂材料，例如使用在透明的硅树脂混入有荧光物质的材料。根据这样的实施方式，能够通过保护树脂4和密封树脂5的两者保护LED芯片2，对于实现LED模块的长寿命化是有利的。
图15表示基于本发明的第六实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，保护树脂4的形成方法与上述的第四实施方式不同，使用焊接的方法。通过这样的实施方式，能够实现LED模块的长寿命化。
图16～图18表示基于本发明的第七实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，如图16所示，在将LED芯片2芯片焊接到一对引导件1A’、1B’之后，例如使用透明的硅树脂来形成辅助树脂3。接着，如图17所示，在例如使用透明的硅树脂，将保护树脂4模具成型之后，通过嵌件成型形成鞘6。然后，如图18所示，使用例如在透明的硅树脂混入有荧光物质的树脂材料，形成密封树脂5。
图19和图20表示基于本发明的第八实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，如图16所示，在形成辅助树脂3之后，如图19所示，通过焊接的方法形成保护树脂4。辅助树脂3和保护树脂4任一个都例如由透明的硅树脂构成。然后，如图20所示，使用例如在透明的硅树脂混入有荧光物质的树脂材料，形成密封树脂5。
图21和图22表示基于本发明的第九实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，在基于上述第二实施方式的制造方法的图6所示的辅助树脂3的形成之后，如图21所示，进行鞘6的形成。然后，之后，如图15所示，进行密封树脂5的形成。
图23和图24表示基于本发明的第十实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，如图23所示，通过铸模成型制造保护树脂4。此时，不形成在参照图3说明过的制造方法中形成的背面部41。因此，引导件1A’、1B’的背面12’、14’从保护树脂4露出。然后，如图24所示，通过嵌件成型形成鞘6。对于鞘6，也形成使引导件1A’、1B’的背面12’、14’露出的形状。
如果切断一对引导件1A’、1B’以将一对引导件1A’、1B’中的从鞘6突出的部分除去，则得到如图25所示的LED模块A2。一对引导件1A、1B中的从鞘6露出的背面12、14作为用于面安装LED模块A2的安装端子使用。
根据本实施方式，也能够实现LED模块A2的高亮度化和长寿命化。另外，能够实现LED模块A2的薄型化。
图26～图28表示基于本发明的第十一实施方式的LED模块的制造方法。在本实施方式中，如图26所示，使用金属丝29将LED芯片2与引导件1B’接合。更加详细而言，LED芯片2是在其上表面和下表面各具有一个电极的类型的LED芯片。例如通过使用导电性膏的方法或共晶接合的方法，将LED芯片2焊接到引导件1A’的表面11’。另一方面，通过丝焊或焊接的方法，将LED芯片2的上表面的电极与引导件1B’的表面13’焊接。
之后，如图27所示，形成保护树脂4以覆盖LED芯片2和金属丝29。然后，如图28所示形成鞘6。如本实施方式所示，作为LED芯片2并不限定于所谓的倒装芯片的LED芯片，还能够使用：用一个金属丝29焊接而成的LED芯片；进一步在上表面具有两个电极，用两个金属丝29焊接而成的LED芯片等各种类型的LED芯片。
本发明的LED模块的制造方法和LED模块并不限定于上述的实施方式。本发明的LED模块的制造方法和LED模块的具体结构，可以自由地进行各种设计变更。

Claims (12)

1.一种LED模块的制造方法，其特征在于，包括：
在引导件的表面装载LED芯片的工序；和
在所述装载LED芯片的工序之后，形成覆盖所述引导件的一部分且具有在所述引导件的面内方向上包围所述LED芯片的反射面的鞘的工序。
2.如权利要求1所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
还具有在所述装载LED芯片的工序之后，在所述形成鞘的工序之前，形成直接覆盖所述LED芯片的保护树脂的工序。
3.如权利要求2所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
在所述保护树脂混入有通过被来自所述LED芯片的光激励而发出与来自所述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
4.如权利要求2所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
还具有在所述装载LED芯片的工序之后，在所述形成鞘的工序之前，形成覆盖所述LED芯片中的从所述引导件露出的部分和所述引导件的端面的辅助树脂的工序。
5.如权利要求2所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
在所述形成保护树脂的工序中，形成所述保护树脂以使之具有覆盖所述引导件中的与装载有所述LED芯片的所述表面相反的一侧的背面的一部分的背面部，
在所述形成鞘的工序中，用所述鞘覆盖所述保护树脂的所述背面部。
6.如权利要求2所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
还具有在所述形成鞘的工序之后，形成充填由所述反射面包围的空间的密封树脂的工序。
7.如权利要求6所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
在所述密封树脂混入有通过被来自所述LED芯片的光激励而发出与来自所述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
8.如权利要求1所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
所述LED芯片是倒装芯片型。
9.如权利要求8所述的LED模块的制造方法，其特征在于：
在所述装载LED芯片的工序中，通过共晶接合的方法装载所述LED芯片。
10.一种LED模块，其特征在于，包括：
引导件；
装载于所述引导件的表面的LED芯片；
直接覆盖所述LED芯片的保护树脂；和
覆盖所述引导件的一部分且具有在所述引导件的面内方向上包围所述LED芯片的反射面的鞘，其中
所述保护树脂具有覆盖所述引导件中的与装载有所述LED芯片的表面相反的一侧的背面的一部分的背面部，
所述鞘覆盖所述保护树脂的所述背面部。
11.如权利要求10所述的LED模块，其特征在于：
在所述保护树脂混入有通过被来自所述LED芯片的光激励而发出与来自所述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
12.如权利要求10所述的LED模块，其特征在于：
还具有密封树脂，其充填由所述反射面包围的空间，并且混入有通过被来自所述LED芯片的光激励而发出与来自所述LED芯片的光不同波长的光的荧光体。
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