CN102637812B - 发光装置封装件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种发光装置封装件及其制造方法。该发光装置封装件包括：第一引线框架，包括安装区域和围绕安装区域的散热区域，安装区域向上凸出以定位为比散热区域高；第二引线框架，设置成与第一引线框架分隔开；至少一个发光装置，设置在第一引线框架的安装区域上；成型部件，形成为将第一引线框架和第二引线框架固定到成型部件；以及透镜部件，设置在至少一个发光装置和成型部件上方，并提供了制造该发光装置封装件的方法。

Description

发光装置封装件及其制造方法
本申请要求于2011年2月15日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0013385号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及发光装置封装件及其制造方法。
背景技术
通常，发光元件是用来传输通过将电能转换成红外线或可见光线而产生的信号的元件。发光二极管(LED)是一种电致发光(EL)装置，目前，使用III-V族化合物半导体的发光二极管已投入实际应用。III族氮化物半导体是直接跃迁半导体，并且与其他半导体相比可以在高温下稳定地运行，因此，III族氮化物半导体已被广泛地应用到诸如发光二极管或激光二极管的发光元件。
通常，发光装置可以构成发光装置封装件，发光装置封装件可以安装在基底上。发光装置封装件可以包括具有暴露发光装置的形状并由树脂制成的封装件主体。因此，通过使具有优异的耐光性和透射率的树脂复合物成型来形成封装件主体，在这种情况下，树脂因发光装置运行过程中产生的高温而导致的变色会是亮度劣化的主要原因。此外，由于发光装置封装件会需要附着到其的单独散热构件来解决该缺陷，所以在制造发光装置封装件的成本和方法方面存在困难。
发明内容
本发明的方面提供了一种半导体发光装置，该半导体发光装置通过应用粘性高、可靠性高、耐热性高、阻燃性高且机械性能优异的高功能成型材料而具有改善的可靠性。
本发明的方面还提供了一种通过简单工艺制造具有优异的散热功能的半导体发光装置的方法，从而允许可靠性改善。
根据本发明的一方面，提供了一种发光装置封装件，发光装置封装件包括：第一引线框架，包括安装区域和围绕安装区域的散热区域，安装区域向上凸出以定位为比散热区域高；第二引线框架，设置成与第一引线框架分隔开；至少一个发光装置，设置在第一引线框架的安装区域上；成型部件，形成为将第一引线框架和第二引线框架固定到成型部件；以及透镜部件，设置在至少一个发光装置和成型部件上方。
成型部件可以形成在的第一引线框架和第二引线框架的上表面上，使得成型部件的上表面定位为比至少一个发光装置的上表面低。
成型部件可以形成为覆盖第一引线框架的与安装区域对应的下表面的区域。
成型部件可以由与透镜部件的材料不同的材料制成。
成型部件可以由有色树脂制成。
第一引线框架可以包括向上凸出并具有四边形形状的安装区域，第一引线框架的散热区域与第二引线框架可以共面设置。
第一引线框架和第二引线框架中的至少一个的下表面的至少一部分可以暴露到外部。
成型部件可以形成为使得第一引线框架和第二引线框架的上表面的至少一部分暴露，并且第一引线框架和第二引线框架可以通过它们的暴露的表面引线键合到至少一个发光装置。
第一引线框架和第二引线框架中的至少一个可以包括形成在其中的通孔。
发光装置封装件还可以包括通过沿一个方向从第一引线框架的侧面向安装区域将第一引线框架的部分除去而形成的凹槽。
凹槽可以形成在第一引线框架与第二引线框架相对的侧面中。
发光装置封装件还可以包括形成在至少一个发光装置封装件的发光表面的至少一部分中的荧光层。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造发光装置封装件的方法，该方法包括以下步骤：按压处理第一引线框架和第二引线框架中的至少一个使得第一引线框架和第二引线框架中的所述至少一个具有安装区域和围绕安装区域的散热区域，安装区域向上凸出以定位为比散热区域高；在彼此分隔开的第一引线框架和第二引线框架之间的空间中形成成型部件，从而将第一引线框架和第二引线框架固定到成型部件；在安装区域上设置至少一个发光装置；以及在至少一个发光装置上方设置透镜部件。
第一引线框架和第二引线框架中的所述至少一个的下表面的至少一部分可以暴露到外部。
可以在第一引线框架和第二引线框架的上表面上形成成型部件，使得成型部件的上表面定位为比至少一个发光装置的上表面低。
可以将成型部件形成为覆盖第一引线框架的与安装区域对应的下表面的区域。
成型部件可以由有色树脂制成。
该方法还可以包括将至少一个发光装置引线键合到第一引线框架和第二引线框架中所述至少一个的步骤。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其他方面、特征和其他优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是根据本发明实施例的发光装置封装件的示意性剖视图；
图2A和图2B是根据图1中示出的实施例的当从上面观察时的第一引线框架和第二引线框架的示意图；
图3是根据本发明另一实施例的当从上面观察时的发光装置封装件的示意图；以及
图4至图8是示意性地示出根据本发明实施例的制造发光装置封装件的方法的视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应该解释为局限于这里提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完全的，这些实施例将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了组件的形状和尺寸。在整个说明书中，相同或等同的元件将由相同的标号表示。
图1是根据本发明实施例的发光装置封装件的示意性剖视图。图2A和图2B是根据图1中示出的实施例的当从上面观察时的第一引线框架和第二引线框架的示意图。参照图1，根据本发明实施例的发光装置封装件100可以包括：第一引线框架20a，包括安装区域20a′和围绕安装区域20a′的散热区域20a″，安装区域20a′向上凸出以定位为比散热区域20a″高；第二引线框架20b，设置成与第一引线框架20a分隔开；至少一个发光装置10，设置在第一引线框架20a的安装区域20a′上；成型部件30，形成在第一引线框架20a和第二引线框架20b之间的空间中以将第一引线框架20a和第二引线框架20b固定到成型部件30；以及透镜部件40，设置在发光装置10和成型部件30上方。
可以将在施加电信号时能够发光的任何光电装置用作发光装置10。代表性地，可以使用其中半导体层在生长基底上外延生长的半导体发光装置。生长基底可以由蓝宝石制成，然而，不限于此。生长基底可以由本领域公知的基底材料制成，诸如尖晶石、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)等。具体地讲，发光装置10可以由BN、SiC、ZnSe、GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等制成，并可以用Si、Zn等进行掺杂。此外，发光装置10的发光层可以由InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)形成的氮化物半导体制成，并可以具有单量子阱结构或多量子阱结构，从而可以改善发光装置10的发光层的输出。
如图1中所示，形成在发光装置10的上表面上的电极(未示出)可以引线键合到第一引线框架20a和第二引线框架20b，以将施加到第一引线框架20a和第二引线框架20b的外部电信号提供给电极。本发明的实施例示出了发光装置10可以通过形成在其上的电极引线键合到第一引线框架20a和第二引线框架20b中的每个引线框架；然而，如果需要，则可以对发光装置10的具体连接方法做各种修改，诸如直接无线电连接到设置为发光装置10的安装区域的第一引线框架20a同时通过导线连接到第二引线框架20b等。此外，本发明的实施例示出了一个发光装置10在发光装置封装件100内；然而，两个或更多的发光装置10可以设置在第一引线框架20a上。
第一引线框架20a和第二引线框架20b可以设置为发光装置10的安装区域，同时可以用作将由外部提供的电信号施加到发光装置10的端子。为了用作该端子，一对引线框架20a和20b可以由具有优异的导电率的金属材料制成。具体地讲，参照图2A，第一引线框架20a可以包括安装区域20a′和围绕安装区域20a′的散热区域20a″，这里，安装区域20a′可以向上凸出以定位为比散热区域20a″高并且可以具有至少一个设置在其上的发光装置10。第一引线框架20a的安装区域20a′可以形成为使除其外部之外的在第一引线框架20a内的仅部分区域可以向上凸出，从而围绕安装区域20a′的散热区域20a″可以设置为在与发光装置10的安装区域的侧面相对的侧面上暴露到外部。
根据实施例，第一引线框架20a和第二引线框架20b的大部分下表面可以暴露到外部，从而直接接触用于安装发光装置封装件100的基底，从而可以解决由发光装置10的安装区域20a′向上凸出导致的对散热的限制。具体地讲，第一引线框架20a可以包括向上凸出并具有四边形形状的安装区域20a′。第一引线框架20a的围绕安装区域20a′的散热区域20a″与第二引线框架20b共面设置，第一引线框架20a和第二引线框架20b的下表面的至少一部分可以暴露到外部。第一引线框架20a和第二引线框架20b的暴露表面可以设置为与基底直接接触，例如，与印刷电路板(PCB)直接接触，其中，印刷电路板(PCB)由包含环氧树脂、三嗪、硅、聚酰亚胺的有机树脂材料和其他有机树脂材料制成或者由诸如AIN、Al2O3等的陶瓷材料或金属材料和金属化合物材料制成，第一引线框架20a和第二引线框架20b的暴露表面可以将由发光装置10发射的热有效地传输到外部。
图2B是根据本发明实施例的可应用到发光装置封装件的引线框架的变型示例。参照图2B，不同于图2A中示出的实施例，引线框架还可以包括通过沿一个方向从第一引线框架20a的侧面向安装区域20a′将第一引线框架20a的部分除去而形成的凹槽A。凹槽A可以形成在第一引线框架与第二引线框架相对的侧面中。在用于第一引线框架20a和第二引线框架20b的固定的成型工艺中，凹槽A可以允许成型材料容易地填充在第一引线框架20a的安装区域20a′的下部中，并使第一引线框架20a与成型部件30之间的结合区域加大，从而提高粘合强度。同时，第一引线框架20a和第二引线框架20b可以包括多个通孔H，从而允许成型材料在第一引线框架20a和第二引线框架20b的上表面和下表面上的分布。
形成在第一引线框架20a和第二引线框架20b之间以固定一对引线框架的成型材料可以形成在第一引线框架20a和第二引线框架20b上，使得成型部件的上表面比至少一个发光装置10的上表面低。参照图1，成型部件30可以形成为使得第一引线框架20a和第二引线框架20b的上表面的部分暴露。成型部件30也可以形成为覆盖第一引线框架20a的下表面与安装区域20a′对应的区域。此外，成型部件30可以形成为使得第一引线框架20a和第二引线框架20b的上表面的至少一部分暴露，并且第一引线框架20a和第二引线框架20b通过暴露的表面引线键合到发光装置10。
由于成型部件30可以形成为比发光装置10的上表面低并且可以不需要向上反射由发光装置10发射的光，所以可以不需要将通常用在发光装置封装件中的白色或透明成型材料应用到成型部件30。即，根据现有技术，由于成型部件可以形成为围住发光装置的侧表面，所以会需要使用具有光反射功能的白色成型材料，以反射由发光装置的侧表面和下表面发射的光并沿向上方向引导发射的光。然而，根据本发明，由于成型部件30可以形成为比发光装置10的上表面低并且可以不需要具有光反射功能，所以可以防止白色成型材料因高温的变色导致的亮度的劣化。可以使用粘性高、可靠性高、耐热性高、阻燃性高且机械性能优异的有色成型材料，例如，具有环氧成型化合物(EMC)和添加到其中的各种颜料的成型材料。
同时，虽然未具体地示出，但包括用于波长转换的荧光物质的荧光层(未示出)可以形成在发光装置10的发光表面的至少一部分上。荧光层可以包括用于波长转换的荧光体颗粒，转换由发光装置10的有源层发射的光的波长。荧光物质可以由将光的波长转换成黄光、红光和绿光中任何一种的波长的材料制成，荧光物质的类型可以通过由发光装置10的有源层发射的光的波长确定。具体地讲，荧光层可以包括基于YAG、基于TAG、基于硅酸盐、基于硫化物和基于氮化物的荧光材料中的任何一种。例如，当将使光的波长转换成黄光的波长的荧光物质应用到发蓝光的LED芯片时，可以得到发射白颜色的半导体发光装置。
透镜部件40可以设置在发光装置10上。具体地讲，可以通过将发光装置10设置在第一引线框架20a上，然后将树脂分散到发光装置10的上表面或用树脂使发光装置10的上表面成形来使例如半球状的透明透镜的各种形状的透镜成形，从而改善光提取率。透镜部件40可以通过整体地覆盖发光装置10来保护发光装置10，并可以通过减少因其半球形状在空气和透镜部件之间的界面处发生的菲涅尔反射来使光提取增加。在这种情况下，透镜部件可以由树脂制成，树脂可以包括环氧树脂、硅树脂、应变硅、氨基甲酸乙酯树脂、氧杂环丁烷树脂、压克力、聚碳酸酯和聚酰亚胺中的任何一种。此外，凸起和凹进可以形成在透镜部件的上表面上，从而允许光提取率的增加和发射的光的方向的调整。透镜部件40可以由与成型部件30的材料不同的材料制成，例如，透镜部件40可以由透明树脂制成以允许光的有效透射，成型部件30可以由高功能性有色树脂制成；然而，本发明不限于此。
图3是根据本发明另一实施例的当从上面观察时的发光装置封装件的示意图。根据本发明另一实施例的发光装置封装件101可以包括：第一引线框架21a，包括安装区域21a′和围绕安装区域21a′的散热区域21a″，安装区域21a′向上凸出以定位为比散热区域21a″高；第二引线框架21b，设置成与第一引线框架21a分隔开；多个发光装置11，设置在第一引线框架21a的安装区域21a′上。在图3中，省略了成型部件和设置在发光装置的上表面上的透镜部件(未示出)，并且图3的实施例与图1的前述实施例的不同之处可以在于：多个发光装置11设置在第一引线框架21a的安装区域21a′上。
参照图3，四个发光装置11可以设置在第一引线框架21a的安装区域21a′上，发光装置11可以串联和并联连接。第一引线框架21a和第二引线框架21b可以分隔开预定距离以彼此电独立，并且可以具有形成在它们之间和它们的上表面上的成型部件31。成型部件31可以形成为使第一引线框架21a和第二引线框架21b的至少一部分暴露，第一引线框架21a和第二引线框架21b可以通过它们的暴露表面单独地引线键合到发光装置11。然而，如上所提到的，如果需要，则可对发光装置11的电连接形式进行各种改变，诸如直接电连接到其上安装有发光装置11的第一引线框架21a同时引线键合到第二引线框架21b等。
图4至图8是示意性地示出根据本发明实施例的制造发光装置封装件的方法的视图，图4至图8是用于制造根据图1中示出的实施例的发光装置封装件100的工艺的剖视图。参照图4，可以对第一引线框架20a和第二引线框架20b中的至少一个进行按压处理，使得其可以具有安装区域20a′和围绕安装区域20a′的散热区域20a″，安装区域20a′向上凸出以定位为比散热区域20a″高。在本发明的实施例中，可以将具有安装区域20a′和围绕安装区域20a′的散热区域20a″的引线框架布置为多个。也可以将具有其中安装区域20a′向上凸出以定位为比散热区域20a″高的形状的第一引线框架20a和具有平板的第二引线框架20b设置为多个，并可以将第一引线框架20a和第二引线框架20b交替地设置同时彼此分隔开。
图4示意性地示出引线框架20的形成为向上凸出的安装区域20a′的剖视图。当从上面观察时，引线框架20可以具有如下形状：仅由散热区域20a″围绕的安装区域20a′可以向上凸出，而不是整个引线框架20被弯曲并向上凸出。即，除发光装置的安装区域之外的散热区域20a″可以比安装区域20′低并可以相对第二引线框架20b共面设置。可以通过按压处理具有平板的第二引线框架20b的中心区域来形成引线框架20的形状。
接下来，参照图5，用于制造根据本发明的发光装置封装件的设备可以包括下模具50a和上模具50b，下模具50a和上模具50b包括具有与成型部件30的形状对应的形状的腔。将用于制造成型部件30的树脂复合物熔化并提供到形成在下模具50a与上模具50b之间的腔，从而允许制造具有期望形状的发光装置封装件结构。具体地讲，可以将引线框架20设置在下模具50a和上模具50b之间，在上模具50b的下表面压力粘附(pressure-adhered)到下模具50a的上表面的状态下在高温下进行加热，将熔化成凝胶相的具有特定粘度的成型材料注入下模具50a和上模具50b之间。可以将成型部件30形成为具有与安装区域20a′的高度相同的高度，并可以用成型材料填充形成在引线框架20的与安装区域20a′对应的下表面中的空间，从而允许引线框架20的引线框架20的坚固结合；然而，本发明不限于此。可以使用粘性高、可靠性高、耐热性高、阻燃性高且机械性能优异的有色成型材料作为形成成型部件30的成型材料，例如，可以使用具有环氧成型化合物(EMC)和添加到其中的各种颜料的成型材料作为形成成型部件30的成型材料。
接下来，如图6中所示，在完成粘附有引线框架20的成型部件30的成型之后，将上模具50b和下模具50a分离成顶部和底部。可以将发光装置10设置在从由成型部件30固定的引线框架20的相邻的周围区域凸出的安装区域20a′上，并可以将发光装置10引线键合到引线框架20的由成型部件30暴露的表面。如上所提到的，引线框架20与发光装置10之间的电连接不限于此，并可以进行各种修改。
接下来，如图7中所示，可以将透镜部件40设置在发光装置10的上表面上。透镜部件40可以具有各种形状，例如，可以通过将树脂分散到发光装置10的上表面或用树脂使发光装置10的上表面成型来使半球状的透明透镜成型。在这种情况下，可以在透镜部件的上表面上形成凸起和凹进，从而允许光提取率的增加和发射的光的方向的调整。透镜部件40可以由树脂制成，树脂可以包括环氧树脂、硅树脂、应变硅、氨基甲酸乙酯树脂、氧杂环丁烷树脂、压克力、聚碳酸酯和聚酰亚胺中的任何一种。透镜部件40可以由与成型部件30的材料不同的材料制成，例如，透镜部件40可以由透明树脂制成以允许光的有效透射，成型部件30可以由高功能性有色树脂制成；然而，本发明不限于此。
接下来，如图8中所示，可以通过引线框架20的分离来制造和提供多个发光装置封装件100，用于每个封装件单元。可以使用物理工艺、化学切割工艺、蚀刻工艺等作为分离工艺。不同于该实施例，在一对引线框架20a和20b交替地设置同时彼此分隔开，因此成型部件30存在于多个发光装置封装件100之间的情况下，可以不需要切割构成引线框架20的金属材料的工艺，从而可以使得用于每个封装件单元的分离工艺容易。此外，如在本发明的实施例中，可以以单独的工艺制造并分离多个发光装置封装件，也可以将多个发光装置封装件制造成分开的发光装置封装件单元。
如上所述，根据本发明的实施例，提供了一种半导体发光装置，该半导体发光装置通过应用粘性高、可靠性高、耐热性高、阻燃性高且机械性能优异的高功能成型材料而具有改善的可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了一种通过简单工艺制造具有优异的散热功能的半导体发光装置的方法，从而允许可靠性改善。
虽然已结合实施例示出和描述了本发明，对本领域技术人员明显的将是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和改变。

Claims (12)

1.一种发光装置封装件，所述发光装置封装件包括：
第一引线框架，包括安装区域和围绕安装区域的散热区域，安装区域向上凸出以定位为比散热区域高；
第二引线框架，设置成与第一引线框架分隔开；
至少一个发光装置，设置在第一引线框架的安装区域上；
成型部件，形成为将第一引线框架和第二引线框架固定到成型部件，其中，成型部件形成在第一引线框架和第二引线框架的上表面的部分上，使得成型部件的上表面定位为比所述至少一个发光装置的上表面低，第一引线框架和第二引线框架的上表面的至少一部分暴露，并且第一引线框架和第二引线框架通过它们的暴露的表面引线键合到所述至少一个发光装置；以及
透镜部件，设置在所述至少一个发光装置和成型部件上方，
其中，第一引线框架和第二引线框架中的至少一个包括形成在其中的通孔。
2.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，成型部件形成为覆盖第一引线框架的与安装区域对应的下表面的区域。
3.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，成型部件由与透镜部件的材料不同的材料制成。
4.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，成型部件由有色树脂制成。
5.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，第一引线框架包括向上凸出并具有四边形形状的安装区域，第一引线框架的散热区域与第二引线框架共面设置。
6.如权利要求1所述的发光装置封装件，其中，第一引线框架和第二引线框架中的至少一个的下表面的至少一部分暴露到外部。
7.如权利要求1所述的发光装置封装件，所述发光装置封装件还包括通过沿一个方向从第一引线框架的侧面向安装区域将第一引线框架的部分除去而形成的凹槽。
8.如权利要求7所述的发光装置封装件，其中，凹槽形成在第一引线框架与第二引线框架相对的侧面中。
9.如权利要求1所述的发光装置封装件，所述发光装置封装件还包括形成在所述至少一个发光装置封装件的发光表面的至少一部分中的荧光层。
10.一种制造发光装置封装件的方法，所述方法包括以下步骤：
按压处理第一引线框架和第二引线框架中的至少一个使得第一引线框架和第二引线框架中的所述至少一个具有安装区域和围绕安装区域的散热区域，安装区域向上凸出以定位为比散热区域高；
在第一引线框架和第二引线框架的至少一个中形成通孔；
在彼此分隔开的第一引线框架和第二引线框架之间的空间中形成成型部件，从而将第一引线框架和第二引线框架固定到成型部件，其中，第一引线框架和第二引线框架中的至少一个的下表面的至少一部分暴露到外部，成型部件形成在第一引线框架和第二引线框架的上表面的部分上，使得成型部件的上表面定位为比至少一个发光装置的上表面低；
在安装区域上设置所述至少一个发光装置；
在所述至少一个发光装置上方设置透镜部件；以及
将所述至少一个发光装置引线键合到第一引线框架和第二引线框架中的至少一个。
11.如权利要求10所述的方法，其中，将成型部件形成为覆盖第一引线框架的与安装区域对应的下表面的区域。
12.如权利要求10所述的方法，其中，成型部件由有色树脂制成。
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