CN102473813B - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种发光装置的制造方法，其在对封装与顶盖的接合中使用导电性的黏接剂的发光装置中，可稳定地制造非气密的发光装置，从而可提高良率。所述发光装置的制造方法包含以覆盖凹部的开口部的方式将包含框架部(4)的顶盖(3)黏接于在凹部内安装有发光元件(2)的封装(1)的黏接步骤，在所述黏接步骤中，在所述封装(1)或所述框架部(4)局部地形成对于所述框架部(4)的润湿性大于对于所述封装(1)的润湿性的金属黏接剂(31)，通过使所述金属黏接剂(31)沿着所述框架部(4)延伸而接合，在接合有所述金属黏接剂(31)的接合部(30)形成空隙而将所述封装(1)与所述框架部(4)黏接。

Description

发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种将封装与顶盖黏接的发光装置及其制造方法。
背景技术
目前，高亮度、高输出的半导体发光元件或小型且高灵敏度的发光装置被开发出来并在多种领域中利用。如所述般的发光装置发挥低消耗电力、小型及轻量等特征而利用于例如光学打印头的光源、液晶背光光源、各种仪表的光源或各种读取传感器等。
作为如所述般的发光装置的一例，提出图6(a)所示般的在设置在封装41的一表面的凹部的底面安装有发光元件42的发光装置(例如参照专利文献1)。使荧光体分散于透光性的树脂中的板状的光色转换部件43以黏接剂等在封闭凹部的开口的状态下固定在封装41的表面。作为黏接剂，通常使用透光性的树脂。
作为设置有封闭封装的凹部开口的透光性部件的发光装置的其他例，提出图6(b)所示般的发光装置(例如参照专利文献2)。图6(b)所示的发光装置使用具有凹部的封装44，将半导体发光元件45芯片焊接在凹部的底面，并且使用导电性导线47将半导体发光元件45的电极与设置在封装44的导电性部件46电性连接。嵌入有透光性部件48的金属顶盖49黏接在如所述般的封装44的凹部的开口侧而气密性地密封。作为黏接方法，使用例如焊接，将形成在陶瓷的封装44表面的镀层50与金属顶盖49焊接而接合。此外，也提出将金属封装与盖的金属部焊接而气密密封的封装(例如参照专利文献3)。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2003-46133
专利文献2：日本专利特开2007-305703
专利文献3：WO2002/89219
发明内容
[发明所欲解决的问题]
然而，如先前的发光装置般，如果在与覆盖封装的开口的顶盖的接合部的下方存在封装的设置有电极的面，则有时接合中使用的接合部件沿着封装的壁面到达电极。此时，如果接合部件为如树脂般绝缘性者则发光装置的驱动不存在问题，但在使用导电性的部件进行黏接的情况下，有可能导致封装的正负电极通过黏接剂电性连接而发生短路。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本发明的发光装置的制造方法包含以覆盖凹部的开口部的方式将包含框架部的顶盖黏接于在凹部内安装有发光元件的封装的黏接步骤，在所述黏接步骤中，在所述封装或所述框架部局部地形成对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂，通过使所述金属黏接剂沿着所述框架部延伸而接合，在接合有所述金属黏接剂的接合部形成空隙而将所述封装与所述框架部黏接。
可对所述发光装置组合以下构成。
所述框架部从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧，所述封装在其凹部内包含连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间设置有阶差。
所述框架部的俯视形状为矩形，在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述周缘部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
所述框架部是金属部件。
所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
所述框架部为沿着所述阶差突出的形状。
所述框架部在所述阶差之上具有所述凹部侧的面。
此外，本发明的发光装置的制造方法包含将覆盖所述凹部的开口部的顶盖黏接于在凹部内安装有发光元件的封装的黏接步骤，所述顶盖在其周边部包含与所述封装黏接、且从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧的框架部，所述封装在其凹部内包含连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间设置有阶差，在所述黏接步骤中，在所述封装或所述框架部局部地形成对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂，使所述金属黏接剂沿着所述框架部延伸而将所述封装与所述框架部黏接。
可对所述的发光装置的制造方法组合以下构成。
在所述黏接步骤中，使所述金属黏接剂延伸而接合，在接合有所述金属黏接剂的接合部具有空隙。
所述框架部的俯视形状为矩形，在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述周缘部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
所述框架部是金属部件。
此外，本发明的发光装置包含具有凹部的封装、安装在所述凹部内的发光元件、及覆盖所述凹部的开口部而黏接的顶盖，所述顶盖在其周边部包含与所述封装黏接、且从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧的框架部，所述框架部与所述封装经由对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂而黏接，所述封装在其凹部内包含电性连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间具有阶差。
可对所述发光装置组合以下构成。
所述框架部为沿着所述阶差突出的形状。
所述框架部在所述阶差的上方具有所述凹部侧的面。
所述框架部是金属部件。
所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
[发明的效果]
根据本发明的发光装置的制造方法，可在对封装与顶盖的接合中使用有导电性的黏接剂的发光装置中，稳定地制造非气密的发光装置，从而可提高良率。
此外，根据本发明的发光装置，使顶盖的框架部在封装的凹部内延伸，并使用对于框架部的润湿性大的金属黏接剂，由此可向封装凹部内方向导入金属黏接剂，并且可通过凹部内的阶差而使金属黏接剂在封装的电极的近前方停止。由此，可防止短路。此外，由于将金属黏接剂导入至封装的凹部内，所以可抑制金属黏接剂向封装外漏出。
附图说明
图1a是表示本发明的实施方式的发光装置的剖面示意图。
图1b是将图1a的一部分放大的示意性的放大图。
图2是表示本发明的实施方式的发光装置的前视示意图。
图3是说明本发明的实施方式的发光装置的制造方法的前视示意图。
图4a是说明本发明的实施方式的发光装置的制造方法的前视示意图。
图4b是从图中的右方向观察图4a中的接合部30b的示意性的放大图。
图5是表示本发明的实施方式的其他发光装置的剖面示意图。
图6(a)及图6(b)是表示先前的发光装置的剖面示意图。
[符号的说明]
1、41、44封装
2、42    发光元件
3        顶盖
4        框架部
5、48    透光性部件
6        阶差
7        凹部的侧壁
8a、8b   封装的电极
9、47    导电性导线
10       保护元件
20       黏接用的金属部件
30a、30b 接合部
31       金属黏接剂
32       空隙
43       光色转换部件
45       半导体发光元件
46       导电性部件
49       金属顶盖
50       镀层
具体实施方式
<发光装置>
图1a中表示本发明的实施方式的发光装置。发光装置包含封装1、安装在封装1的凹部内的发光元件2、及封闭封装的凹部的开口的顶盖3。在封装1的内部形成有可载置发光元件2的凹部，发光元件2使用接合部件而分别固定在凹部底面。发光元件的电极与设置在封装1的电极8a、8b使用导电性导线9而电性连接。
封装1的凹部的上部由包含框架部4与透光性部件5的顶盖3封闭，如图1b所示，框架部4与封装1经由金属黏接剂31而黏接。另外，图1b是将图1a的一部分放大的示意性的放大图。金属黏接剂31对于框架部4的润湿性大于对于封装1的润湿性，如图1b所示，金属黏接剂31具有沿着框架部4扩散的倾向。框架部4是从框架部4与封装1的黏接部延伸至封装1的凹部内的形状，在封装1的凹部内，在黏接部与封装1的电极8a之间设置有阶差6。由此，可防止导入至凹部内的金属黏接剂31到达电极8a，从而可抑制发光装置短路。此情况时的阶差既可为1段，也可是2段以上。此外，由于可使多余的黏接剂滞留在阶差，所以可使用具有裕量的黏接剂，从而可制造良率佳地获得封装与顶盖被牢固地黏接的发光装置。
顶盖3的框架部4较佳为如图1a所示沿着阶差6突出的形状。通过形成如所述般的形状，可效率佳地向阶差6导入金属黏接剂31。此外，通过调整框架部4与凹部的侧壁7的间隔，可使从黏接部向凹部内的路径变窄，从而可效率佳地向凹部内导入金属黏接剂31。框架部4与凹部的侧壁7也可通过金属黏接剂31而黏接，通过形成如所述般的构成可增大顶盖3与封装1的黏接面积，从而可提高密接力。另外，在本实施方式中，阶差6是指如图1a所示从黏接部连续地向较凹部的侧壁7更靠凹部的中心侧突出者。
通过使阶差6的上表面为与封装1的背面大致平行或者较之更向凹部的侧壁7侧倾斜的面，从而可抑制金属黏接剂31的流出。当如图1a所示的发光装置般顶盖3的凹部侧的面为大致平坦的面时，较佳为将与该面大致平行的面设为阶差6的上表面。此外，如果以顶盖3接触的程度将阶差6的上表面设置在较高的位置，则有当顶盖3或封装1的厚度等产生偏差时无法嵌合顶盖3的情况，因此为了提高制造良率较佳为使阶差6的上表面与顶盖3分开。因同样的理由，在顶盖3为向凹部内突出的形状的情况下，较佳为使顶盖3的突出部的外径小于凹部的侧壁7的内径。
此外，框架部4较佳为沿着阶差6弯曲，并将沿着凹部的侧壁7的面配置在阶差6上。在沿着顶盖3的突出部设置框架部4的情况下，较佳为将框架部4的凹部侧的面设置在阶差6的上方。根据该等构成，可利用阶差6容易地阻止通过润湿性大的框架部4导入至凹部内的金属黏接剂31。另外，框架部4也可未延伸至顶盖3的沿着阶差6的上表面的面，而将框架部4的终端配置在沿着所述角部或凹部的侧壁7的面。为了保持透光性部件5，较佳为形成使框架部4延伸至沿着阶差6的上表面的面的形状。
将本实施方式的发光装置的前视示意图的一例示于图2。图2所示的发光装置中，在封装1的凹部的底面安装4个发光元件3，连接有各元件的封装1的电极8b相互分离。另外，图2中为了说明而省略透光性部件5。此处所示的发光元件3是对向电极结构的元件，上表面为n电极，下表面为p电极。发光元件3的p电极经由导电性黏接剂电性连接于设置在凹部的底面的电极8b，如图1a所示，发光元件3的n电极经由导电性导线9电性连接于设置在凹部底面的一段上的电极8a。虽未图示，但封装1的电极8a、8b经由封装内部或外壁而与设置在封装背面的背面电极连接，以与电路基板电性连接的方式使用焊锡等固定背面电极。在本实施方式中，4个发光元件串联连接。此外，如图2所示，也可对电极8a、8b设置保护元件10。
<发光装置的制造方法>
本发明的发光装置的制造方法包含通过金属黏接剂31将封装1与框架部4黏接的步骤。
作为黏接框架部4与封装1的金属黏接剂31的材料的一例，可列举AuSn合金、高熔点焊锡、Ag焊料。如果考虑黏接时的温度，则较佳为使用可在相对较低的温度下熔融而黏接的AuSn合金。金属黏接剂31可使用例如糊状者或预先形成在框架部4的固体状者。作为透光性部件5可列举透光性玻璃。
作为黏接方法，可采用通过局部地设置金属黏接剂31并使其沿着框架部4延伸而黏接的方法。如果使用如所述般使金属黏接剂31沿着框架部4延伸而黏接的方法，则金属黏接剂31容易流至框架部4的外部或凹部的内侧，通过设为本实施方式的具有阶差6的封装1，可使金属黏接剂31在封装1的电极8a的近前方停止。
使用图3说明黏接框架部4与封装1的方法的一例。图3是用以说明本实施方式的发光装置的制造方法的前视示意图。如图3所示，金属黏接剂形成黏接用的金属部件20。另外，黏接用的金属部件20是形成在框架部4与封装1之间的部件，因此无法从上方确认，在图3中为了说明而示意性地表示黏接用的金属部件20的形成位置。黏接用的金属部件20较佳为形成在润湿性大的框架部4。通过利用热量使如所述般形成的黏接用的金属部件20熔融，可作为金属黏接剂沿着框架部4延伸，从而可将框架部4与封装1黏接。为了使金属黏接剂容易延伸也可对框架部4施加负荷。此情况时的负荷也可从框架部的一端施加至另一端，但较佳为对框架部均等地施加。黏接用的金属部件20较佳为形成在框架部4的对向的位置上，当如图3所示框架部4的俯视形状为矩形时，较佳为形成在对向的2边。尤其，通过形成至邻接的边的角部，可形成容易向邻接边延伸的形状。为了使金属黏接剂均等地延伸，较佳为使框架部4的俯视形状为正方形。
黏接后的金属黏接剂31较佳为局部地设置在框架部4，即，较佳为设为在金属黏接剂31与金属黏接剂31之间具有成为通气孔的空隙的发光装置。其原因在于：如果欲为了设为气密而在框架部4的整个周围形成金属黏接剂31进行黏接，则有时因封装1表面的凹凸而导致未充分黏接从而产生非气密者，从而制造良率变差。通过局部地设置金属黏接剂31，可稳定地制造非气密性的发光装置，从而可提高良率。另外，熔融而黏接的金属黏接剂31的膜厚可设为数μm～数十μm左右，因此可形成杂质不易侵入的空隙。此外，在使用发出紫外线光的发光元件的发光装置中，有因紫外线的影响而导致封装凹部内的气体等变质或被分解的情况，通过设置如所述般的空隙可将气体等释放至发光装置外，从而可形成可靠性高的发光装置。
如图4a所示，空隙较佳为设置在使金属黏接剂31的端部与端部接合的接合部30a、30b。例如，通过使图3所示的金属部件20熔融而使框架部4与封装1黏接，形成图4a所示的金属黏接剂31。图4a是用以说明本实施方式的发光装置的制造方法的前视示意图。另外，金属黏接剂31是形成在框架部4与封装1之间的部件，因此无法从上方确认，在图4a中为了说明而示意性地表示金属黏接剂31的形成位置。如图4a所示将空隙设置在接合部30a、30b，由此在框架部4的大致整个周围形成金属黏接剂31，因此可设为封装1与顶盖3被牢固地黏接的发光装置，此外，由于可使空隙的宽度为数μm～数十μm左右，所以可进一步抑制杂质的侵入。金属部件较佳为由金属材料构成，由此，可形成较混合有金属与焊剂的黏接剂更难延伸的黏接剂，因此容易形成空隙。此外，当使金属部件熔融并使其延伸时，其表面暴露在大气中而温度相对降低，因此即便金属部件彼此接触也不会完全熔接，如图4b所示，即便使金属部件20彼此接合，也可在黏接后使空隙32存在于接合部30a、30b。另外，图4b是从图中的右方向观察图4a中的接合部30b的示意性的放大图。
如所述般的空隙可通过使成为金属黏接剂的金属部件在沿着框架部4延伸的温度且金属黏接剂31彼此不接合的程度的温度熔融，并使其沿着框架部4延伸进行黏接而形成。例如，当金属黏接剂31为AuSn合金时，较佳为设为200～330℃左右。此外，如果为如所述般的温度范围，则由于温度低于构成发光元件2的半导体层的成长温度，所以可抑制对发光元件2的不良影响。
另外，形成在金属黏接剂31彼此的接合部30a、30b的空隙较佳为在金属黏接剂31的厚度方向(封装与框架部的隔着金属黏接剂31的距离)上，设为小于金属黏接剂31的厚度的高度。此外，空隙较佳为例如在框架部侧或封装侧(较佳为封装侧)，最大宽度设为如所述般的数μm～数十μm左右。
以下，对本申请发明的各构成进行说明。
(封装1)
封装1自金属黏接剂31的润湿性小于框架部4的材料中选择。可采用例如陶瓷，具体而言，可列举AlN、Al2O3等。陶瓷对紫外线的耐受性优异，在作为发光元件2使用紫外发光的元件的情况下较佳。封装1也可在形成有金属黏接剂31的位置实施Au等金属镀敷以促进金属黏接剂31的延伸。在此情况下，为了抑制金属黏接剂31向封装外漏出，较佳为在由顶盖3完全覆盖的位置形成金属镀敷层。封装1的凹部能够确保可载置发光元件2的区域即可。此外，当设置曾纳二极管等保护元件10时，也能够确保其等的载置区域。
而且，并不限定于图1a所示般的将连接导电性导线9的电极8a设置在发光元件2的安装面的上方的封装1，如图5所示，也可设为将电极8a、8b设置在与发光元件2的安装面相同的面的封装1。图5是表示本实施方式的发光装置的其他例的剖面示意图，在配置在发光元件2的一主面的n电极与p电极分别连接有导电性导线9，导电性导线9的另一端连接于封装的电极8a、8b。
(发光元件2)
发光元件2是可用作发光二极管(LED，light emitting diode)或激光二极管(LD，laser diode)的半导体发光元件。也可使用发出紫外线光的发光元件。当使用发出紫外光的发光元件时，如果使用含有树脂等有机物的部件作为黏接剂，则会因紫外线而导致有机物分解并附着在发光元件，在本实施方式中，由于使用金属黏接剂，所以可防止所述情况。
(顶盖3)
顶盖3至少包含框架部4，更包含嵌入框架部4中的透光性部件5。
框架部4的俯视形状可选择矩形、圆形、椭圆形，较佳为如所述般设为正方形。作为框架部4的材料，自金属黏接剂对于框架部4的润湿性大于金属黏接剂对于封装1的润湿性者中选择，较佳为至少表面含有金属者。具体而言，可采用科伐合金，为了提高与金属黏接剂的密接性也可在表面镀铜。

Claims (19)

1.一种发光装置的制造方法，其特征在于：其包含以覆盖凹部的开口部的方式将包含框架部的顶盖黏接于在凹部内安装有发光元件的封装的黏接步骤，
在所述黏接步骤中，在所述封装或所述框架部局部地配置对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂，通过使所述金属黏接剂沿着所述框架部延伸而接合，在接合有所述金属黏接剂的接合部形成空隙而将所述封装与所述框架部黏接，
所述框架部从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧，
所述封装在其凹部内包含连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间设置有较所述电极更向黏接部侧突出的阶差。
2.根据权利要求1所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部的俯视形状为矩形，且
在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述框架部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
3.根据权利要求1所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部的俯视形状为矩形，且
在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述框架部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部是金属部件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
6.根据权利要求4所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
7.根据权利要求1所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部为沿着所述阶差突出的形状。
8.根据权利要求7所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部在所述阶差之上具有所述凹部侧的面。
9.一种发光装置的制造方法，其特征在于：其包含将覆盖凹部的开口部的顶盖黏接于在凹部内安装有发光元件的封装的黏接步骤，且
所述顶盖在其周边部包含与所述封装黏接、且从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧的框架部，
所述封装在其凹部内包含连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间设置有较所述电极更向黏接部侧突出的阶差，
在所述黏接步骤中，在所述封装或所述框架部局部地形成对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂，使所述金属黏接剂沿着所述框架部延伸而将所述封装与所述框架部黏接。
10.根据权利要求9所述的发光装置的制造方法，其特征在于：在所述黏接步骤中，使所述金属黏接剂延伸而接合，在接合有所述金属黏接剂的接合部具有空隙。
11.根据权利要求9所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部的俯视形状为矩形，且
在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述框架部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
12.根据权利要求10所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部的俯视形状为矩形，且
在所述黏接步骤中，在所述框架部的对向的2边形成所述金属黏接剂，使所述金属黏接剂从所述框架部的对向边向与该对向边邻接的边延伸而黏接。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述框架部是金属部件。
14.一种发光装置，其特征在于：其包含具有凹部的封装、安装在所述凹部内的发光元件、及覆盖所述凹部的开口部而黏接的顶盖，且
所述顶盖在其周边部包含与所述封装黏接、且从与所述封装的黏接部延伸至所述封装的凹部的内侧的框架部，
所述框架部与所述封装经由对于所述框架部的润湿性大于对于所述封装的润湿性的金属黏接剂而黏接，
所述封装在其凹部内包含电性连接有所述发光元件的电极，在黏接有所述顶盖的黏接部与所述电极之间，具有较所述电极更向黏接部侧突出的阶差。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于：所述框架部为沿着所述阶差突出的形状。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其特征在于：所述框架部在所述阶差的上方具有所述凹部侧的面。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的发光装置，其特征在于：所述框架部是金属部件。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的发光装置，其特征在于：所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
19.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于：所述发光元件是发出紫外线光的发光元件。
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