CN103443941A - 半导体发光装置 - Google Patents

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吉田真治
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Abstract

具备：封装体，由树脂构成，且具有凹部；引线框架(11)，在凹部的底面露出；半导体发光元件(14)，被设置在凹部内的引线框架(11)；树脂层(17)，被形成为与凹部内的引线框架(11)接触且覆盖凹部的底面；以及量子点荧光体层(19)，被形成在树脂层(17)以及半导体发光元件(14)上，树脂层(17)具有陶瓷微粒子(15)，量子点荧光体层(19)包含因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子、以及分散并保持半导体微粒子的树脂。

Description

半导体发光装置
技术领域
本发明涉及半导体发光装置，尤其涉及利用了量子点荧光体的半导体发光装置。
背景技术
作为照明用、液晶显示器背光用等的光源，利用高亮度白色LED，进行光源的高效率化以及高显色性化的研究。白色LED是，组合放射蓝光的半导体发光元件和绿、黄、红色荧光体等来实现的。荧光体的种类有，无机荧光体、有机荧光体、由半导体构成的量子点荧光体。利用了无机荧光体的白色LED的例子有，专利文献1。
图9是示出专利文献1所公开的以往的半导体发光装置的截面图。
如图9示出，对于以往的半导体发光装置，放出紫外线、蓝光或者绿光的半导体发光元件1，被配置在电端子2、3被埋入的容器8内，进一步，以填埋半导体发光元件1的方式，含有发光物质粒子6(无机的发光物质颜料)的材料5覆盖容器8内。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特表平11-500584号公报
发明概要
发明要解决的问题
LED光源为小型且省电力，因此，用于显示器件以及照明装置的关键器件，进行高亮度白色LED的高效率化以及高显色性化的研究。对于白色LED，一般组合蓝色LED光源和绿色荧光体以及黄色荧光体，为了实现高效率、高显色性，需要发光特性以及能量转换效率良好的荧光体。用于白色LED的一般的荧光体为，以稀土离子为活化剂的结晶微粒子，许多荧光体在化学上稳定。但是，这样的荧光体的光吸收效率与稀土族的浓度成比例，另一方面，若浓度太高，则因浓度猝灭而产生发光效率的降低，因此，难以实现80％以上的高量子效率。
于是，提出了直接利用带边光吸收、发光来实现高量子效率的许多半导体荧光微粒子，特别是称为量子点荧光体的直径为数nm至数十nm的微粒子，可以期待成为不包含稀土族的新的荧光体材料。对于量子点荧光体，根据量子尺寸效果，即使同一材料的微粒子，也通过控制粒子径，从而在可见光线区域中能够得到所希望的波长带的荧光谱。并且，由于是由带边的光吸收、荧光，因此，示出90％左右的高的外部量子效率，据此能够提供具有高效率、高显色性的白色LED。
并且，在利用该量子点荧光体构成白色LED等的发光装置的情况下，根据像专利文献1所记载的容器8那样的结构，由于注型环氧树脂层的热导率小，因此，在距成为散热器的封装体以及框架树脂层远离的区域，根据因量子点荧光体的斯托克斯损失而引起的发热，导致树脂层的高温化。其结果为，存在的问题是，量子点荧光体的温度上升，产生量子点荧光体的劣化，发光效率降低。
发明内容
为了解决所述的问题，本发明的目的在于提供一种半导体发光装置，能够抑制量子点荧光体的温度上升，能够抑制发光效率的降低。
用于解决问题的手段
为了实现所述目的，本发明涉及的第一半导体发光装置的实施方案之一，其中，具备：封装体，由树脂构成，且具有凹部；引线框架，在所述凹部的底面露出；半导体发光元件，被设置在所述凹部内的引线框架；以及第一树脂层，被形成为与所述凹部内的引线框架接触且覆盖所述凹部的底面；以及第二树脂层，被形成在所述第一树脂层以及所述半导体发光元件上，所述第一树脂层具有陶瓷微粒子，所述第二树脂层包含，因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子、以及分散并保持所述半导体微粒子的树脂。
根据该结构，在第一树脂层中包含陶瓷微粒子，因此能够增大第一树脂层的有效的热导率。据此，能够提高包含半导体微粒子的第二树脂层的散热性，因此能够抑制半导体微粒子的温度上升。因此，能够抑制因温度上升而导致的半导体微粒子的劣化、以及发光效率降低。据此，能够提供高效率且高可靠性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置的实施方案之一中，优选的是，所述第二树脂层被封入在透明基板中，由所述透明基板和所述封装体围住的区域，由所述第一树脂层填充。
根据该结构，半导体微粒子(量子点荧光体)与氧不接触，因此能够抑制半导体微粒子的因氧而引起的劣化。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置的实施方案之一中，优选的是，在所述第一树脂层与所述半导体发光元件之间具有第三树脂层，该第三树脂层不包含陶瓷微粒子。
根据该结构，由不包含陶瓷微粒子的热导率小的第三树脂层，能够对半导体发光元件进行热遮蔽。据此，能够更抑制半导体微粒子(量子点荧光体)的温度上升，因此能够提供高亮度且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一半导体发光装置的实施方案之一中，优选的是，所述第二树脂层，通过电沉积法而被形成在具有导电性区域的透明基板表面，且以与所述半导体发光元件相对的方式而被配置在所述封装体上部，所述封装体的内侧，由所述第一树脂层填充。
根据该结构，能够在耐氧性树脂中均匀分散半导体微粒子(量子点荧光体)。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
并且，本发明涉及的第二半导体发光装置的实施方案之一，由被安装在封装体的半导体发光元件和转换波长的荧光体层和透明树脂层构成的半导体发光装置，所述透明树脂层与封装体的排热区域接触并封入有半导体发光元件，所述透明树脂层含有陶瓷微粒子，所述荧光体层由因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子和分散并保持所述半导体微粒子的树脂构成，被设置为与所述透明树脂层的上部接触。
根据该结构，在树脂中分散热导率良好的陶瓷微粒子，因此能够形成热电率良好的透明树脂层，即使在利用高输出激励光源的情况下，也能够从含有半导体微粒子(量子点荧光体)的荧光体层进行效率良好的散热。据此，能够提供高亮度且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置的实施方案之一中，优选的是，在含有所述陶瓷微粒子的透明树脂与半导体发光元件之间设置不包含陶瓷微粒子的第二透明树脂层。
根据该结构，由不包含陶瓷微粒子的热导率小的第二树脂层，能够对半导体发光元件进行热遮蔽。据此，能够抑制荧光体层的温度上升，因此能够提供高亮度且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置的实施方案之一中，优选的是，所述荧光体层被装入在透明基板中，由所述透明基板和封装体围住的区域，由所述透明树脂层填充。
根据该结构，半导体微粒子(量子点荧光体)与氧不接触，因此能够抑制半导体微粒子的因氧而引起的劣化。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第二半导体发光装置的实施方案之一中，也可以是，所述荧光体层，通过电沉积法而被形成在具有导电性区域的透明基板表面，且以与所述半导体发光元件相对的方式而被配置在封装体上部，所述封装体的内侧，由含有所述陶瓷微粒子的透明树脂层填充。
根据该结构，能够在耐氧性树脂中均匀分散半导体微粒子(量子点荧光体)，因此能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
进而，本发明涉及的第三半导体发光装置的实施方案之一，其中，具备：封装体，具有凹部；半导体发光元件，被安装在所述封装体：以及树脂层，被形成在所述封装体内，分散并保持对波长进行转换的荧光体和陶瓷微粒子，所述荧光体，由一个量子点荧光体或多个量子点荧光体会聚的集合体构成，所述集合体，由透明的丙烯树脂膜或硅氧化物覆盖，所述半导体发光元件，由所述树脂层覆盖。
根据该结构，在包含陶瓷微粒子的热导率良好的树脂层中分散并含有半导体微粒子(量子点荧光体)，因此能够使半导体微粒子的自己发热高效率地散逸。进而，量子点荧光体的表面由丙烯树脂膜或硅氧化物覆盖，因此能够抑制因量子点荧光体的光氧化而引起的劣化。如此，根据本实施方案，能够兼顾量子点荧光体的温度上升的抑制和量子点荧光体的光氧化的抑制，因此能够提供高效率、高亮度、高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一至第三半导体发光装置的实施方案之一中，也可以是，所述陶瓷微粒子是反射可见光线的白色微粒子。
根据该结构，从半导体发光元件出射的光均匀照射到荧光体层(或者，包含荧光体以及半导体微粒子的树脂层)，因此能够提供没有光不均匀的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一至第三半导体发光装置的实施方案之一中，也可以是，所述陶瓷微粒子是使可见光线透过的透明微粒子。
根据该结构，半导体发光元件的光，不损失而照射到荧光体层(或者，包含荧光体以及半导体微粒子的树脂层)，因此能够提供高效率的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一至第三半导体发光装置的实施方案之一中，也可以是，所述陶瓷微粒子是金刚石微粒子。
根据该结构，由热导率高的金刚石微粒子能够抑制荧光体层(或者，包含荧光体以及半导体微粒子的树脂层)的温度上升，因此能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
进而，在本发明涉及的第一至第三半导体发光装置的实施方案之一中，也可以是，所述陶瓷微粒子，吸收所述半导体发光元件的光，将所述荧光体的激励光作为荧光来放射。
根据该结构，通过陶瓷微粒子，对半导体发光元件的光进行波长转换，因此能够提供高显色性的半导体发光装置。进而，通过陶瓷微粒子，对半导体发光元件的光进行波长转换，从而半导体微粒子(荧光体)的斯托克斯损失变小，能够抑制自己发热，因此能够提供高可靠性的半导体发光装置。
进而，本发明的半导体发光装置，其中，所述陶瓷微粒子的粒子直径为100nm以上且700nm以下。
根据该结构，能够高效率地散射可见光线，照射到荧光体，因此能够提供高效率且高显色性的半导体发光装置。
发明效果
根据本发明，树脂层中包含陶瓷微粒子，因此能够增大树脂层的热导率。据此，能够抑制因荧光体以及半导体微粒子的自己发热而引起的温度上升。据此，能够提供高可靠性且高效率的半导体发光装置。
附图说明
图1是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图2是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的构成工序截面图。
图3是本发明的实施例2涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图4是用于说明本发明的实施例2涉及的半导体发光装置的电沉积工序的概念图。
图5是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图6是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图7是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的构成工序截面图。
图8是本发明的实施例5涉及的半导体发光装置的截面概略图。
图9是以往的半导体发光装置的截面图。
具体实施方式
以下，对于本发明涉及的半导体发光装置，参照附图进行说明，但是，本发明是，根据权利要求书的记载确定的。因此，对于以下的实施例的构成要素中的、权利要求中没有记载的构成要素，为了实现本发明的问题而并不一定需要，但是，被说明为构成更优选的形态的要素。并且，在各个图中，对于相同的构成要素，附上相同的符号。而且，各个图是模式图，并不一定是严密示出的图。
(实施例1)
首先，对于本发明的实施例1的半导体发光装置，利用图1进行说明。
图1是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的截面概略图。在本实施例中，对于封装体，利用引线框架封装体。并且，本实施例涉及的半导体发光装置是，放出白光的白色LED光源。
如图1示出，本发明的实施例1涉及的半导体发光装置，具有由具有凹部的树脂构成的封装体，具备引线框架11、绝缘树脂层12以及光反射树脂层13。引线框架11从封装体的凹部的底面露出，在凹部内的引线框架11上，安装作为半导体发光元件14的发光二极管(LED：Light EmittingDiode)。由LED构成的半导体发光元件14的P电极以及N电极，针对引线框架11，以金丝16得到电接点。
以封入半导体发光元件14的方式，在封装体内，填充由透明树脂构成的树脂层17(第一树脂层)。在本实施例中，由作为透明基板的玻璃板18和封装体围住的区域，由树脂层17填充。树脂层17被形成为，与封装体的凹部内的引线框架11接触，覆盖凹部的底面。在树脂层17中，陶瓷微粒子15分散。
量子点荧光体层19(第二树脂层)是，被形成在树脂层17以及半导体发光元件14上的荧光体层。在本实施例中，量子点荧光体层19，在由玻璃板18密封的状态下，被配置为与封装体内填充的树脂层17接触。量子点荧光体层19包含，因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子(量子点荧光体)、以及分散并保持半导体微粒子的树脂。
如此，在本实施例中，将作为荧光体层的量子点荧光体层19封入在玻璃板18中来利用。具体而言，成为将量子点荧光体层19分散在丙烯树脂中，由两张玻璃夹起的构造。对于玻璃板18的外周，以不使丙烯树脂与空气直接接触的方式，由环氧树脂密封。
在本实施例中，对于树脂层17的树脂材料，利用了硅树脂。硅树脂的热导率为0.3W／mK左右的小的值，按照这样，不能充分进行量子点荧光体层19的散热，因此，根据因斯托克斯损失而引起的自己发热，量子点荧光体成为高温化，导致发光效率降低。于是，在本实施例中，硅树脂中含有热导率良好的陶瓷微粒子15，从而使树脂层17的有效的热导率大，抑制量子点荧光体层19的温度上升。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，树脂层17(第一树脂层)中包含陶瓷微粒子，因此能够使树脂层17的有效的热导率增大。据此，能够提高量子点荧光体层19(第二树脂层)的散热性，因此能够抑制量子点荧光体层19的温度上升。因此，能够抑制因温度上升而导致的量子点荧光体层19内的量子点荧光体(半导体微粒子)的劣化、以及发光效率的降低。据此，能够提供高效率且高可靠性的半导体发光装置。
并且，在本实施例中，量子点荧光体层19被封入在玻璃板18中。根据该结构，量子点荧光体层19内的量子点荧光体与氧不接触，因此能够抑制量子点荧光体的因氧而引起的劣化。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
而且，在本实施例中，对于陶瓷微粒子15，利用了氮化铝(AlN)。对于AlN，热导率为200W／mK左右，与硅树脂相比，热导率大3位数左右。并且，对于AlN，带隙为6eV以上，因此，相对于可见光线区域的光而透明。因此，优选的是，对于陶瓷微粒子15，利用AlN微粒子。在利用作为陶瓷微粒子15的AlN的情况下，例如，将AlN粉碎成微粒子，混合在硅树脂中后，注入填充在封装体内，以150℃来加热并硬化即可。并且，在本实施例中，在硅树脂中以体积比率10vol％含有AlN微粒子。在此情况下，硅树脂的有效的热导率为14.3W／mK。
并且，在本实施例中，对于陶瓷微粒子15，利用了AlN微粒子，但是，对于树脂层17中分散的材料，利用不吸收半导体发光元件14的发光的材料即可，也可以是例如SiO2、SiN、GaN、Al2O3、TiO2、ZrO2、或ZnO2等。特别是，对于AlN以及GaN，热导率高，因此，即使在以低浓度分散的情况下，也能够使硅树脂的有效的热导率增大。
并且，在本实施例中，在树脂层17的上部，设置具有量子点荧光体层19的玻璃板18。此时，优选的是，为了使散热断面积变大，使树脂层17和玻璃板18贴紧。
接着，对于本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的制造方法(构成方法)，利用图2进行说明。图2是本发明的实施例1涉及的半导体发光装置的构成工序图。
首先，如图2(a)示出，在由引线框架11构成的引线框架封装体上，安装作为半导体发光元件14的LED。
然后，如图2(b)示出，进行导线焊接工序，使半导体发光元件14与金丝16连接。
然后，如图2(c)示出，注入含有陶瓷微粒子15的硅树脂，形成树脂层17。此时，以从凹型封装体的凹部稍微凸起的方式，注入硅树脂。
接着，不图示，但是，进行除去硅树脂中残存的气体的脱泡处理。在本实施例中，在与油旋转泵连接的真空室内，放入注入了硅树脂的LED，放置30分钟。
接着，如图2(d)示出，以通过保持了量子点荧光体层19的玻璃板18(玻璃片)压住凸起的树脂层17(硅树脂)的方式，使玻璃板18和树脂层17粘接。据此，对于树脂层17，由玻璃板18压住，横向扩大，并且，能够与玻璃板18均匀接触。
最后，不图示，但是，进行加热，使硅树脂热硬化，从而能够制造图1示出的半导体发光装置。
(实施例2)
接着，说明本发明的实施例2涉及的半导体发光装置。
在实施例1中，对于荧光体层，利用了将量子点荧光体层封入在玻璃板中的荧光体层，但是，根据由两张玻璃板夹起的构造，量子点荧光体层由玻璃板热屏蔽，因此，不能充分进行由含有陶瓷的树脂层的散热。
并且，在将量子点荧光体层封入在玻璃板中的构造的情况下，存在其他的问题，即，难以充分确保玻璃密封的机密性，以及难以实现量子点荧光体层内的量子点荧光体的均匀分散等。
于是，优选的结构是，使量子点荧光体均匀分散在层内、且使量子点荧光体层与含有陶瓷的树脂层接触。
图3是本发明的实施例2涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图3示出，根据本发明的实施例2涉及的半导体发光装置，量子点荧光体树脂层22(第二树脂层)，通过电沉积法而被形成在具有导电性区域的透明基板的表面，并且，以与半导体发光元件14相对的方式，被配置在封装体上部。并且，封装体的内侧由树脂层17(第一树脂层)填充，树脂层17，由包含量子点荧光体树脂层22的密封部件密封。
在本实施例中，在透明的玻璃板20(透明基板)的表面上形成作为透明电极膜21(导电性区域)的ITO薄膜，在其上部，利用电沉积法对量子点荧光体树脂层22(第二树脂层)进行成膜，以作为密封树脂层17的密封部件来利用。ITO薄膜是，能够利用溅射法来制造的。如此构成的密封部件被配置为，量子点荧光体树脂层22与含有陶瓷微粒子15的树脂层17接触。
在此，说明作为荧光体层来发挥功能的量子点荧光体树脂层22的制造方法。量子点荧光体，与水溶性或水分散性树脂溶剂成为乳化，从而实现均匀分散。在本实施例中，对于电沉积树脂，利用了环氧树脂。环氧树脂是，与硅树脂相比，氧透过性低2位数至3位数左右的材料，通过成为胺化，从而容易成为水溶性化或水分散性化的树脂之一。并且，除了环氧树脂以外，氟树脂也具有高阻氧性以及高耐湿性，通过使量子点荧光体分散在这样的树脂中，从而能够抑制光氧化反应。对于水溶性树脂，在水溶液中树脂分子骨架的一部分成为离子化或具有电极性，树脂分子的极性部位以及离子化区域，通过水合而成为稳定化，因此，溶解或分散在水中，来能够成为乳化。此时，若荧光体微粒子的尺寸大，则不能充分进行由树脂分子的捕捉，产生沉降、沉淀。另一方面，量子点荧光体为1nm至20nm左右的与水溶性树脂分子同等、或水溶性树脂分子以下的尺寸，因此，在树脂溶液中能够均匀且高浓度地分散。
本发明涉及的半导体微粒子是，以InP为核心的直径1nm至10nm左右的量子点荧光体，但是，荧光体的材料不溶解在水中即可，除了InP以外，也可以是镉系量子点荧光体以及硫化微粒子等。
许多量子点荧光体，具有以发光效率的提高以及可靠性提高为目的称为核壳构造的两层或三层构造，但是，为了高效率地分散在水溶性树脂溶剂中，量子点荧光体的最外层的化学特性是重要的。量子点荧光体的乳化是与烷基主链的相互作用的结果，荧光体微粒子的最外层需要由无极性以及极性弱的配体以及层构成。根据该结构，通过疏水性相互作用，量子点荧光体由树脂主链捕捉。
而且，本实施例中利用的量子点荧光体为，三层构造，核心为InP，在其外侧具有由ZnS构成的外壳层。在最外层，设置将辛烷系的烃作为配体来结合的配体层。在最外层设置由疏水性强的烃构成的配体层，从而在水溶液中量子点荧光体由树脂分子的主链高效率地捕捉。其结果为，能够使量子点高浓度且高均匀地成为乳化。在与树脂溶剂的分散性的提高方面，优选的是，分子量小。具体而言，由于需要在室温条件下能够作为液体来存在，因此需要将碳数设为15个以下。
在本实施例中，利用阳离子电沉积法形成量子点荧光体树脂层22。图4是用于说明该电沉积工序的概念图。
如图4示出，将阴极电极26和作为对电极的阳极电极25浸在分散了量子点荧光体24的环氧系的树脂溶液23中。环氧树脂成为胺化(阳离子化)，通过对阴极电极26利用被涂物，从而在被涂物上对电沉积膜27进行成膜。另一方面，若树脂溶剂为酸系，则将被涂物作为阳极电极，从而成为阴离子型电沉积法。通过这样的方法得到的电沉积膜27(树脂涂膜)，经过干燥工序以及硬化工序，最后被形成，得到量子点荧光体树脂层22。在电沉积法中，仅在通电的区域形成树脂层，因此，通过以绝缘性保护膜来保护ITO膜上的所希望的位置，从而能够进行由电沉积的树脂形成的图案化。
而且，在本实施例中，在封装体的外周部分与玻璃板接触的区域，以不形成电沉积层的方式，由保护膜保护来进行电沉积。并且，在本实施例中，对于树脂溶液23，利用了环氧树脂，但是，也可以利用氟树脂。这样的树脂是，耐氧性以及耐湿性良好的树脂，因此能够有效地抑制量子点荧光体的劣化。并且，将制造的量子点荧光体树脂层22，配置为与含有陶瓷微粒子15的树脂层17接触，通过与实施例1同样的方法进行热硬化。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，与实施例1同样，通过含有陶瓷微粒子，从而能够使树脂层17(第一树脂层)的有效的热导率增大。据此，能够提高量子点荧光体树脂层22(第二树脂层)的散热性，能够抑制量子点荧光体树脂层22的温度上升。因此，能够抑制因温度上升而导致的量子点荧光体层22内的量子点荧光体(半导体微粒子)的劣化、以及发光效率的降低。
而且，在本实施例中，量子点荧光体树脂层22被配置为与树脂层17接触，因此，与实施例1相比，能够更提高量子点荧光体树脂层22的散热性。
并且，在本实施例中，通过电沉积法，在具有导电性区域的透明基板的表面形成量子点荧光体树脂层22，因此，能够使量子点荧光体均匀分散在耐氧性树脂中。据此，能够提供高可靠性且高显色性的半导体发光装置。
(实施例3)
接着，说明本发明的实施例3涉及的半导体发光装置。
在实施例1、2中，以与含有陶瓷微粒子15的树脂层17接触的方式而被设置的荧光体层(量子点荧光体层19，量子点荧光体树脂层22)，被构成为具有玻璃基板，但是，并不一定需要玻璃基板。
于是，在实施例3中，不利用玻璃基板，利用含有量子点荧光体的树脂薄膜，以作为荧光体层。
图5是本发明的实施例3涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图5示出，在本实施例涉及的半导体发光装置中，在树脂层17(第一树脂层)上形成的由硅树脂构成的透明的树脂层30内，设置量子点荧光体薄膜31(第二树脂层)。在可挠性透明导电性基板上，通过电沉积法来形成含有量子点荧光体的树脂层，从而制造量子点荧光体薄膜31。
也可以在放在由硅树脂构成的树脂层17的上部的状态下进行硅树脂的热硬化来安装量子点荧光体薄膜31，但是，为了更提高量子点荧光体薄膜31与硅树脂的贴紧性，优选的是，将量子点荧光体薄膜31埋入在树脂层的内部。
于是，在本实施例中，在树脂层17上配置量子点荧光体薄膜31，从量子点荧光体薄膜31的上部，再次将由硅树脂构成的树脂层30注入并热硬化。根据该结构，量子点荧光体薄膜(树脂薄膜)不会剥落，能够提供具有高可靠性的半导体发光装置。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，与实施例1同样，树脂层17(第一树脂层)中包含陶瓷微粒子，因此，能够使树脂层17的有效的热导率增大。据此，能够提高量子点荧光体薄膜31(第二树脂层)的散热性，因此能够抑制量子点荧光体薄膜31的温度上升。因此，能够抑制因温度上升而导致的量子点荧光体薄膜31内的量子点荧光体(半导体微粒子)的劣化、以及发光效率的降低。
(实施例4)
接着，说明本发明的实施例4涉及的半导体发光装置。
对于含有陶瓷微粒子的树脂，由于热导率增大，因此能够使因斯托克斯损失而引起的荧光体层的发热散热，另一方面，由于容易进行传导热，因此，荧光体层容易受到因LED的工作而引起的自己发热的影响。特别是，在使LED进行高输出工作的情况下，会有其接合温度超过100的情况，因此，会有使荧光体层的劣化加快的可能性。
于是，在实施例4中，使荧光体层的发热散热到引线框架的导电性区域中，并且，为了使LED的发热不传导到荧光体层，由不包含陶瓷微粒子的树脂层封入LED。
图6是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图6示出，在本实施例涉及的半导体发光装置中，在实施例1的半导体发光装置中，进一步，在树脂层17(第一树脂层)与半导体发光元件14之间形成树脂层40(第三树脂层)。树脂层40是，不包含陶瓷微粒子的、仅由硅树脂等所构成的透明树脂构成的透明树脂层。在本实施例中，半导体发光元件14被封入在树脂层40中。
对于树脂层40，不包含陶瓷微粒子，热导率比树脂层17低。其结果为，半导体发光元件14的热由树脂层40屏蔽，因此，即使在使半导体发光元件14进行高输出工作的情况下，也能够抑制半导体发光元件14的热传导到量子点荧光体层19。据此，通过树脂层17能够有效地抑制量子点荧光体层19的温度上升。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，通过包含陶瓷微粒子的树脂层17(第一树脂层)能够提高量子点荧光体层19(第二树脂层)的散热性，并且，通过不包含陶瓷微粒子的树脂层40(第三树脂层)能够屏蔽半导体发光元件14的热。据此，能够更抑制量子点荧光体层19的温度上升，因此，能够更抑制因温度上升而引起的量子点荧光体层19内的量子点荧光体(半导体微粒子)的劣化、发光效率的降低。因此，能提供高效率、高亮度、高可靠性以及高显色性的半导体发光装置。
而且，在本实施例中，为了确保使因量子点荧光体层19的斯托克斯损失而引起的发热散热的路径，优选的是，含有陶瓷微粒子15的树脂层17，与引线框架的导电性区域接触。根据该结构，更能够兼顾量子点荧光体层19的散热和半导体发光元件14的热屏蔽，因此，在半导体发光元件14的高输出工作时，也能够有效地抑制量子点荧光体层19的温度上升，能够提供具有更高的可靠性的半导体发光装置。
接着，对于本实施例涉及的半导体发光装置的制造方法(构成方法)，利用图7进行说明。图7是本发明的实施例4涉及的半导体发光装置的构成工序图。
首先，在引线框架11上安装半导体发光元件14(LED)，并执行导线焊接的状态下(图7(a))，以仅封入半导体发光元件14的方式来局部注入由硅树脂构成的透明的树脂层40(图7(b))。
接着，在该图7(b)的状态下，进行硅树脂的脱泡处理。例如，在150℃条件下，进行热硬化处理30分钟，进行硅树脂(树脂层40)的整形。
接着，注入由含有陶瓷微粒子15的硅树脂构成的树脂层17(图7(c))，在与实施例1同样进行脱泡处理后，从上部按压量子点荧光体层19被封入的玻璃板18，并使树脂层17热硬化。
(实施例5)
接着，说明本发明的实施例5涉及的半导体发光装置。
对于量子点荧光体，也可以混合在含有陶瓷微粒子的高热导性的硅树脂中。据此，因斯托克斯损失而引起的量子点荧光体的发热散热到相邻的陶瓷微粒子，因此能够抑制量子点荧光体的温度上升。
但是，硅树脂的氧透过性高，因此，担忧量子点荧光体的基于光氧化的劣化。对于量子点荧光体，粒子径小且占有该表面的原子的比例多，因此，许多量子点荧光体的化学稳定性低，特别是，在高温环境下的激励荧光中，量子点荧光体表面的光氧化反应进展，会有导致急剧的发光效率的降低的情况。
于是，在实施例5中，由具有阻氧性以及耐湿性的透明树脂以及无机被膜覆盖，一个量子点荧光体或多个量子点荧光体会聚的集合体的表面，从而构成量子点集合微粒子，将该量子点集合微粒子和陶瓷微粒子混合在硅树脂中。据此，能够提供具有高可靠性的高散热LED。
图8是本发明的实施例5涉及的半导体发光装置的截面概略图。
如图8示出，本实施例涉及的半导体发光装置具备，由具有凹部的树脂构成的封装体、安装在封装体内的半导体发光元件14、以及形成在封装体内的树脂层17。树脂层17的结构为，在硅树脂等的透明树脂中分散并保持作为对波长进行转换的荧光体的量子点集合微粒子60、和陶瓷微粒子15。
量子点集合微粒子60，如上所述，由一个量子点荧光体或多个量子点荧光体会聚的集合体构成。该集合体的表面，由具有阻氧性以及耐湿性的材料覆盖，在本实施例中，由透明的丙烯树脂膜覆盖。并且，半导体发光元件14，由树脂层17贴紧覆盖。
而且，在本实施例中，对于量子点集合微粒子60的被膜，利用了丙烯树脂膜，但是，也可以利用透明的硅氧化物(SiO2)等的透明的无机被膜。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，通过包含陶瓷微粒子15的树脂层17(第一树脂层)能够提高量子点荧光体层19(第二树脂层)的散热性，并且，通过覆盖量子点荧光体的表面的丙烯树脂膜等能够抑制因量子点荧光体的光氧化而引起的劣化。如此，在本实施例中，能够兼顾量子点荧光体的温度上升的抑制和量子点荧光体的光氧化的抑制，因此能够提供高效率、高亮度、高显色性的半导体发光装置。
(实施例6)
接着，说明本发明的实施例6涉及的半导体发光装置。
从LED放射的光，具有LED正上方的亮度最高、LED周边的亮度降低的倾向，因此，不均匀照射到荧光体层，成为发光不均匀的原因。
于是，在实施例6中，在所述的实施例1至5的半导体发光装置中，对于陶瓷微粒子15，利用反射可见光线的白色微粒子。据此，通过白色微粒子能够使来自LED的光扩散，因此，能够实现向荧光体层均匀的光照射。对于白色微粒子，可以利用例如氧化钛(TiO2)。
陶瓷微粒子15，必须不吸收LED的发光波长以及量子点荧光体的荧光波长，但是，根据微粒子的尺寸，会有强烈反射LED的光的情况。为了高效率地反射来自LED的光，优选的是，光散射微粒子的粒子径为光的波长左右的大小。陶瓷微粒子15的构成材料是，相对于LED的光而透明的，但是，若微粒子的尺寸成为波长左右，则产生称为米氏散射的光的散射现象。因此，即使由透明的材料构成的微粒子，也产生白色的散射。
但是，若微粒子变得更小，则由称为瑞利散射的光散射占优势，散射强度与粒子径的6乘成比例，因此，若粒子太小，微粒子再次成为相对于LED的光而透明。为了高效率地散射光，而需要波长的4分之1左右至一个波长左右的大小，在白色LED中，可见光线区域为400nm至700nm，因此，优选的是，陶瓷微粒子15的粒径为，100nm至700nm。特别是，为了强烈反射蓝色LED的光(450nm)，优选的是，100nm至450nm的粒径。
而且，在本实施例中，对于白色微粒子，利用了TiO2，但是，除此以外，也可以利用称为铅白的铅的碱式碳酸盐(2PbCO3·Pb(OH)2)、称为氧化锌的ZnO、碳酸钙(CaCO3)、硫酸钙水合物(CaSO4·2H2O)等。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，陶瓷微粒子15由白色微粒子构成，因此，半导体发光元件14(LED)的光由白色微粒子散射，向荧光体层内均匀照射。因此，能够提供没有光不均匀的半导体发光装置。并且，在本实施例中，与实施例1至5同样，也能够使荧光体层的发热散热。因此，在本实施例中，能够提供能够兼顾均匀发光和高散热的半导体发光装置。
(实施例7)
接着，说明本发明的实施例7涉及的半导体发光装置。
在本实施例中，对于所述实施例1至6的半导体发光装置的陶瓷微粒子15，利用金刚石微粒子。金刚石是，相对于可见光线而透明的，并且，具有非常高的热导率。因此，只要使少量的金刚石微粒子分散在硅树脂中，树脂层17的热导率就大幅度增加，荧光体层(量子点荧光体层等)的散热提高。
在本实施例中，通过化学气相沉积法形成金刚石微粒子。在此情况下，金刚石微粒子单体的热导率为1200W／mK左右。只要将其以体积比率为0.1vol％包含在硅树脂中，就得到与含有10vol％的AlN微粒子的硅树脂相同程度的15W／mK左右的热导率。这是，不包含陶瓷微粒子的硅树脂的100倍左右的热导率。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，通过利用金刚石微粒子，从而能够高效率地进行荧光体层的散热，能够有效地抑制量子点荧光体的温度上升，因此，能够提供高效率、高可靠性以及高显色性的半导体发光装置。而且，在本实施例中，也能够得到各个实施例的效果。
(实施例8)
接着，说明本发明的实施例8涉及的半导体发光装置。
陶瓷微粒子15也可以是，吸收从半导体发光元件14(LED)放射的光、将量子点荧光体的激励光作为荧光来放射的稀土荧光体。
于是，在实施例8中，对于所述的实施例1至6的半导体发光装置的陶瓷微粒子15，利用添加了作为稀土荧光体的铕离子的硅铝氧氮化物(SiAlON：Eu)荧光体。并且，荧光体层(量子点荧光体层19等)含有提供红色荧光的粒子径的红色量子点荧光体。
根据该结构，在半导体发光元件14为发出蓝光的LED的情况下，由半导体发光元件14发光的蓝光的一部分，由SiAlON(Eu荧光体)吸收，提供绿色的荧光。并且，红色量子点荧光体，吸收该绿色发光的一部分，提供红色荧光。据此，能够实现具有高显色性的半导体发光装置。
并且，根据该结构，量子点荧光体，将波长从绿色转换为红色。在进行从绿色向红色的波长转换的情况下，与从蓝色向红色的波长转换的情况相比，斯托克斯损失小，量子点荧光体的发热量小。因而，够提更抑制量子点的温度上升，因此，能够提供具有高可靠性的半导体发光装置。
以上，根据本实施例涉及的半导体发光装置，通过陶瓷微粒子，对半导体发光元件的光进行波长转换，因此，能够提供高显色性且高可靠性的半导体发光装置。而且，在本实施例中，也能够得到各个实施例的效果。
以上，根据实施例说明了本发明涉及的半导体发光装置，但是，本发明不仅限于所述的实施例。
例如，陶瓷微粒子15也可以是，使可见光线透过的透明微粒子。据此，半导体发光元件14的光，不损失而照射到荧光体层，因此能够提供高效率的半导体发光装置。
而且，另外，对各个实施例实施从业者想到的各种变形而得到的形态，以及在不脱离本发明的宗旨的范围内任意组合各个实施例的构成要素以及功能来实现的形态，也包含在本发明中。
工业实用性
本发明，能够实现高可靠性且高效率、进一步高显色性的半导体发光装置，因此，广泛地有用于显示器件以及照明装置等的白色LED光源等。
符号说明
1、14  半导体发光元件
2、3  电端子
5   材料
6   发光物质粒子
8   容器
11  引线框架
12  绝缘树脂层
13  光反射树脂层
15  陶瓷微粒子
16  金丝
17、30、40  树脂层
18、20  玻璃板
19  量子点荧光体层
21  透明电极膜
22  量子点荧光体树脂层
23  树脂溶液
24  量子点荧光体
25  阳极电极
26  阴极电极
27  电沉积膜
31  量子点荧光体薄膜
60  量子点集合微粒子

Claims (10)

1.一种半导体发光装置，具备：
封装体，由树脂构成，且具有凹部；
引线框架，在所述凹部的底面露出；
半导体发光元件，被设置在所述凹部内的引线框架；
第一树脂层，被形成为与所述凹部内的引线框架接触且覆盖所述凹部的底面；以及
第二树脂层，被形成在所述第一树脂层以及所述半导体发光元件上，
所述第一树脂层具有陶瓷微粒子，
所述第二树脂层包含，因粒子径不同而激励荧光谱不同的半导体微粒子、以及分散并保持所述半导体微粒子的树脂。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置，
所述第二树脂层被封入在透明基板中，
由所述透明基板和所述封装体围住的区域，由所述第一树脂层填充。
3.如权利要求1或2所述的半导体发光装置，
在所述第一树脂层与所述半导体发光元件之间具有第三树脂层，该第三树脂层不包含陶瓷微粒子。
4.如权利要求1所述的半导体发光装置，
所述第二树脂层，通过电沉积法而被形成在具有导电性区域的透明基板表面，且以与所述半导体发光元件相对的方式而被配置在所述封装体上部，
所述封装体的内侧，由所述第一树脂层填充。
5.一种半导体发光装置，具备：
封装体，具有凹部；
半导体发光元件，被安装在所述封装体：以及
树脂层，被形成在所述封装体内，分散并保持对波长进行转换的荧光体和陶瓷微粒子，
所述荧光体，由一个量子点荧光体或多个量子点荧光体会聚的集合体构成，
所述集合体，由透明的丙烯树脂膜或硅氧化物覆盖，
所述半导体发光元件，由所述树脂层覆盖。
6.如权利要求1至5的任一项所述的半导体发光装置，
所述陶瓷微粒子是反射可见光线的白色微粒子。
7.如权利要求1至5的任一项所述的半导体发光装置，
所述陶瓷微粒子是使可见光线透过的透明微粒子。
8.如权利要求1至5的任一项所述的半导体发光装置，
所述陶瓷微粒子是金刚石微粒子。
9.如权利要求1至5的任一项所述的半导体发光装置，
所述陶瓷微粒子，吸收从所述半导体发光元件放射的光，将所述半导体微粒子的激励光作为荧光来放射。
10.如权利要求1至9的任一项所述的半导体发光装置，
所述陶瓷微粒子的粒子直径为100nm以上且700nm以下。
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