CN104364922A - 光半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光半导体装置，其具有表面形成有镀银层的基板、键合在所述镀银层上的发光二极管、围住所述发光二极管的光反射部、填充于所述光反射部而将所述发光二极管密封的透明密封部、以及被覆所述镀银层的粘土膜，所述透明密封部与所述光反射部接合在一起。

Description

光半导体装置
技术领域
本发明涉及一种键合(bonding)有发光二极管的光半导体装置。
背景技术
作为搭载有LED(发光二极管：Light Emitting Diode)的光半导体装置，已知有专利文献1中公开的光半导体装置。专利文献1所述的光半导体装置是：将蓝色LED键合在成型体上，以围住蓝色LED的方式使成型体立起而作为反射从蓝色LED发出的光的反射板，通过在其中填充含有荧光体的透明密封部来密封蓝色LED。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2007/015426号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，这样的光半导体装置已经开始用作照明及路灯等的LED照明。但是，如果尝试实际使用，则LED照明的照度在比LED的保证时间更短的时间内下降。这起因于在光半导体装置的电极上形成有镀银层，而该镀银层发生了变色。也就是说，由于在透明密封部一般使用气体或水分的透过性高的树脂，所以在透过透明密封部的气体或水分的作用下，镀银层发生腐蚀而变色。特别是，如果通过硫化氢气体而使镀银层硫化，则电极变成黒色，由此使照度的下降显著地表现出来。
此外，以往使用热塑性树脂作为反射板，与镀银层的硫化速度相比，反射板的黄变速度更快，所以镀银层的硫化导致的照度下降并不显眼。但是，最近，由于使用热固性树脂作为反射板，与镀银层的硫化速度相比，反射板的黄变速度减慢，所以镀银层的硫化导致的照度下降引人注目。而且如果使LED照明大功率化，则蓝色LED的发热温度提高，从而使镀银层的温度上升，因此促进镀银层的硫化。
另外，鉴于这样的与镀银层的硫化相伴的问题，还有使LED照明中使用的光半导体装置的耐硫化氢气体的评价标准化的动向。
于是，本发明人进行了潜心的研究，结果得到了以下的见解：不改进透明密封部的气体透过性而用粘土膜被覆镀银层，由此能够有效地抑制镀银层的硫化。
另外，本发明人基于这样的见解而制造了光半导体装置，结果发现了以下的课题：由于在镀银层与透明密封部之间夹着粘土膜，所以从抑制透明密封部从光半导体装置上剥离的观点出发，有使光半导体装置的构成最优化的余地。
于是，本发明的目的是提供一种能够在抑制镀银层的硫化的同时，还抑制透明密封部的剥离的光半导体装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方案涉及一种光半导体装置，其具有：表面形成有镀银层的基板、键合在镀银层上的发光二极管、围住发光二极管的光反射部、填充于光反射部而将发光二极管密封的透明密封部、以及被覆镀银层的粘土膜，其中，透明密封部与光反射部接合在一起。
根据本发明的一个方案所涉及的光半导体装置，由于用粘土膜被覆镀银层，因而能够抑制镀银层的硫化。由此，能够大幅度地抑制由镀银层的黒色化造成的光半导体装置的照度下降。而且通过用粘土膜被覆镀银层，尽管在透明密封部与镀银层之间夹着粘土膜，但透明密封部与光反射部接合在一起，因而能够抑制透明密封部的剥离。
此外，本发明的一个方案可以设计为：光反射部具备内周面，所述内周面以围住发光二极管的方式从基板上立起，从而形成收容发光二极管的内侧空间；粘土膜被覆内周面的一部分；透明密封部与内周面的没有被粘土膜被覆的非被覆部接合在一起。
粘土膜对镀银层的被覆例如可采用如下的方法来进行：用溶剂稀释粘土而生成粘土稀释液，将该粘土稀释液滴加在或散布在光反射部的内侧空间，然后使溶剂干燥。但是，由于光反射部的内侧空间小，所以困难的是通过调节粘土稀释液的滴加量或散布量而将粘土稀释液只滴加在或散布在镀银层上。于是，通过容许粘土膜被覆光反射部的内周面，便能够容易进行粘土膜对镀银层的被覆。而且即使在此情况下，由于透明密封部与光反射部的内周面的非被覆部接合在一起，因而能够抑制透明密封部的剥离。
此外，本发明的一个方案可以设计为：发光二极管为发出蓝色光的蓝色发光二极管。
光反射部的内周面反射从发光二极管发出的光而从光半导体装置输出，但粘土膜具有使蓝色光的频带增幅的作用，因此通过将粘土膜形成在光反射部的内周面，能够增大从蓝色发光二极管发出的蓝色光的反射效率。
此外，本发明的一个方案可以设计为：非被覆部的面积为内周面的面积的1％以上。这样，通过将非被覆部的面积规定为光反射部的内周面的1％以上，能够确保透光性树脂部和光反射部的接合强度。
此外，本发明的一个方案可以设计为：非被覆部的面积为内周面的面积的99％以下。这样，通过将非被覆部的面积规定为光反射部的内周面的99％以下，能够更加容易进行粘土膜对镀银层的被覆。
此外，本发明的一个方案可以设计为：光反射部具有内周面和顶面，内周面以围住发光二极管的方式从基板上立起，从而形成收容发光二极管的内侧空间，顶面与内周面邻接，且位于内侧空间的外侧；粘土膜被覆内周面；透明密封部与顶面接合在一起。
粘土膜对镀银层的被覆例如可采用如下的方法来进行：用溶剂稀释粘土而生成粘土稀释液，将该粘土稀释液滴加在或散布在光反射部的内侧空间，然后使溶剂干燥。但是，由于光反射部的内侧空间较小，所以困难的是通过调节粘土稀释液的滴加量或散布量而使粘土稀释液只滴加在或散布在镀银层上。于是，通过容许粘土膜被覆光反射部的整个内周面，便能够更容易进行粘土膜对镀银层的被覆。而且即使在此情况下，由于透明密封部与光反射部的顶面接合在一起，因而能够抑制透明密封部的剥离。再者，透明密封部和光反射部的顶面的接合例如可采用如下的方法来进行：以粘土稀释液从光反射部的内侧空间溢出的方式将粘土稀释液滴加在或散布在光反射部的内侧空间，然后使溶剂干燥。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种可抑制镀银层的硫化，同时还抑制透明密封部的剥离的光半导体装置。
附图说明
图1是实施方式所涉及的光半导体装置的剖视图。
图2是图1所示的光半导体装置的俯视图。
图3是用于说明粘土膜的被覆方法的图示。
图4是用于说明粘土膜的被覆方法的图示。
图5是用于说明粘土膜的被覆方法的图示。
图6是用于说明粘土膜的被覆方法的图示。
图7是在图3的情况下填充了透明密封树脂的光半导体装置的剖视图。
图8是在图4的情况下填充了透明密封树脂的光半导体装置的剖视图。
图9是在图5的情况下填充了透明密封树脂的光半导体装置的剖视图。
图10是在图6的情况下填充了透明密封树脂的光半导体装置的剖视图。
图11是用于对使用蒙脱石的粘土膜的构成进行说明的概念图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的一个方案所涉及的光半导体装置的适合的实施方式进行详细的说明。再者，在所有图中，对于相同或相当的部分标注同一符号。
图1是实施方式所涉及的光半导体装置的剖视图。图2是图1所示的光半导体装置的俯视图。如图1及图2所示，实施方式所涉及的光半导体装置1一般被分类为“表面贴装型”。该光半导体装置1具备基板10、键合在基板10的表面上的蓝色LED30、以围住蓝色LED30的方式设在基板10的表面上的反射器20、以及填充于反射器20中而使蓝色LED30密封的透明密封树脂40。再者，图2中将透明密封树脂40的图示予以省略。
基板10在绝缘性基体12的表面上布置有镀铜板14，在镀铜板14的表面上形成有镀银层16。镀银层16被配置在基板10的表面上而成为与蓝色LED30导通的电极。再者，镀银层16只要是含有银的镀层，可以是任何的组成。例如，可以通过只镀银来形成镀银层16，也可以通过按镍及银的顺序进行镀覆来形成镀银层16。镀铜板14及镀银层16在阳极侧和阴极侧被绝缘。关于阳极侧的镀铜板14及镀银层16与阴极侧的镀铜板14及镀银层16之间的绝缘，例如可通过将阳极侧的镀铜板14及镀银层16与阴极侧的镀铜板14及镀银层16分开，并适当地在它们之间插入树脂及陶瓷等绝缘层来进行。
蓝色LED30被芯片键合(die bonding)在阳极侧及阴极侧中的任一方的镀银层16上，经由芯片键合材料32与该镀银层16导通。此外，蓝色LED30被引线接合在阳极侧及阴极侧中的另一方的镀银层16上，经由键合引线(bonding wire)34与该镀银层16导通。
关于反射器20，其中填充用于密封蓝色LED30的透明密封树脂40，而且将从蓝色LED30发出的光反射至光半导体装置1的表面侧。反射器20以围住蓝色LED30的方式从基板10的表面竖立地设置。也就是说，反射器20中具备：内周面20a，其以围住蓝色LED30的方式从基板10的表面10a立起而在内侧形成收容蓝色LED30的内侧空间22，并在俯视图(参照图2)中形成圆形；顶面20b，其与内周面20a邻接，位于内侧空间22的外侧，从内周面20a的表面侧端缘朝内侧空间22的相反侧扩展；以及外周面20c，其从基板10的表面10a立起至顶面20b的外侧端缘，在俯视图(参照图2)中形成矩形。内周面20a及外周面20c的形状没有特别的限定，但从提高光半导体装置1的照度的观点出发，内周面20a优选形成为随着与基板10的远离而直径扩大的圆锥台形状(漏斗状)，从提高光半导体装置1的集成度的观点出发，外周面20c优选形成为与基板10垂直的四方形状。再者，在图面中，作为内周面20a的形成例，图示了位于基板10侧的下部部分与基板10垂直，位于基板10的相反侧的上部部分随着与基板10的远离而直径扩大。
反射器20由含有白色颜料的热固性树脂组合物的固化物形成。作为热固性树脂组合物，从容易形成反射器20的观点出发，优选在热固化前可在室温(25℃)下加压成型的组合物。
作为热固性树脂组合物中所含的热固性树脂，能够使用环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、氰酸酯树脂等各种树脂。特别是，环氧树脂由于与各种材料的粘接性优良，因而是优选的。
作为白色颜料，能够使用氧化铝、氧化镁、氧化锑、氧化钛或氧化锆等。其中从光反射性方面考虑，优选氧化钛。作为白色颜料也可以使用无机中空粒子。作为无机中空粒子的具体例子，可列举出硅酸钠玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸钠玻璃、白砂等。
透明密封树脂40被填充在由反射器20的内周面20a形成的内侧空间22中，以密封蓝色LED30。该透明密封树脂40由具有透光性的透明密封树脂构成。在透明密封树脂中除了完全透明的树脂以外，还可含有半透明的树脂。作为透明密封树脂，优选弹性模量在室温(25℃)下为1MPa以下的树脂。特别是，从透明性方面考虑，优选使用有机硅树脂或丙烯酸树脂。透明密封树脂也可以进一步含有使光扩散的无机填充材料及将从蓝色LED30发出的蓝色光作为激发源而成为白色光的荧光体42。
而且在本实施方式所涉及的光半导体装置1中，用粘土膜50被覆镀银层16，透明密封树脂40与反射器20接合在一起。
粘土膜50通过被覆镀银层16而抑制镀银层16的硫化。作为构成粘土膜50的粘土，天然粘土及合成粘土都可使用，例如，能够使用硅镁石(stevensite)、锂蒙脱石(或水辉石：hectorite)、皂石、蒙脱石及贝得石(beidellite)中的任1种以上。特别是，天然粘土的蒙脱石如图11所示，由于厚度H为1nm以下、长度L为10nm～400nm，从而纵横尺寸比高，气体的通过路线长，因而使气体阻挡性优良。
粘土膜50的膜厚优选为0.01μm～1000μm，更优选为0.03μm～500μm，进一步优选为0.05μm～100μm，再优选为0.05μm～10μm，再进一步优选为0.05μm～1μm。通过将粘土膜50的膜厚规定为0.01μm～1000μm，能够使对于镀银层16的气体阻挡性和粘土膜50的透明性得以兼顾。在此情况下，通过使粘土膜50的膜厚在0.03μm～500μm、0.05μm～100μm、0.05μm～10μm、0.05μm～1μm，能够进一步提高此效果。
这里，参照图3～6，对粘土膜50的被覆方法进行说明，参照图7～10，对透明密封树脂40的填充方法进行说明。图3～图6是用于对粘土膜的被覆方法进行说明的图示。图7～10是填充了透明密封树脂的光半导体装置的剖视图。
首先，用溶剂稀释粘土而生成粘土稀释液。接着，如图3(a)所示，将该粘土稀释液L滴加在或散布在反射器20的内侧空间22中。此时，以用粘土稀释液L至少覆盖整个镀银层16的方式，调节粘土稀释液L的滴加量或散布量。然后，使粘土稀释液L的溶剂干燥。于是，如图3(b)所示，在被粘土稀释液L覆盖的整个范围上形成由干燥的粘土层叠而成的粘土膜50。
可这样一来，由于粘土膜50形成于滴加或散布有粘土稀释液L的整个范围上，所以为了用粘土膜50只被覆镀银层16，需要将粘土稀释液L只滴加在或散布在镀银层16上。但是，由于内侧空间22微小，所以通过调节粘土稀释液L的滴加量或散布量而将粘土稀释液L只滴加在或散布在镀银层16上是困难的。
另一方面，上述的使用粘土以0.01μm～1000μm的膜厚形成的粘土膜50具有充分的透光性，因此即使将粘土膜50形成在反射器20的内周面20a上，对反射器20的反射特性也没有大的影响。而且作为天然粘土的蒙脱石的薄膜具有使蓝色光的频带增幅的作用，因此通过将使用了作为天然粘土的蒙脱石的粘土膜50形成于反射器20上，能够谋求从蓝色LED30发出的蓝色光的反射效率的增大。
于是，如图4(a)所示，以粘土稀释液覆盖反射器20的内周面20a的一部分的方式，将粘土稀释液L滴加在或散布在内侧空间22中。然后，如图4(b)所示，在使粘土稀释液L的溶剂干燥后，在反射器20的内周面20a的一部分上形成粘土膜50。
此外，也能够如图5(a)所示，以粘土稀释液覆盖反射器20的整个内周面20a的方式，将粘土稀释液L滴加在或散布在内侧空间22中。在此情况下，如图5(b)所示，在使粘土稀释液L的溶剂干燥后，可在反射器20的整个内周面20a上形成粘土膜50。
此外，也能够如图6(a)所示，以粘土稀释液一直覆盖到超过反射器20的内周面20a的顶面20b的方式，将粘土稀释液L滴加在或散布在内侧空间22中。在此情况下，如图6(b)所示，在使粘土稀释液L的溶剂干燥后，直到反射器20的顶面20b都形成粘土膜50。
然后，在形成粘土膜50后，向由反射器20的内周面20a形成的内侧空间22中填充含有荧光体42的透明密封树脂40，用该填充的透明密封树脂40密封蓝色LED30。
此时，如图3(b)所示，在粘土膜50未形成于反射器20的内周面20a上时，如图7所示，向内侧空间22中填充含有荧光体42的透明密封树脂40，使填充的透明密封树脂40与反射器20的整个内周面20a密合在一起。由此，可得到反射器20的整个内周面20a与透明密封树脂40接合在一起的光半导体装置1。
此外，如图4(b)所示，在将粘土膜50形成于反射器20的内周面20a的一部分上时，如图8所示，向内侧空间22中填充含有荧光体42的透明密封树脂40，使填充的透明密封树脂40与反射器20的内周面20a中的没有被覆粘土膜50的非被覆部U密合在一起。由此，可得到作为反射器20内周面20a的一部分的非被覆部U与透明密封树脂40接合在一起的光半导体装置1。
此时，非被覆部U的面积优选规定为内周面20a的面积的1％以上，更优选规定为5％以上，进一步优选规定为10％以上。通过将非被覆部U的面积规定为内周面20a的面积的1％以上，能够确保反射器20的内周面20a与透明密封树脂40的接合强度。另外，通过将非被覆部U的比例规定为5％以上，进一步规定为10％以上，能够进一步提高此效果。
另一方面，非被覆部U的面积优选规定为内周面20a的面积的99％以下，更优选规定为95％以下，进一步优选规定为90％以下。通过将非被覆部U的面积规定为内周面20a的面积的99％以下，能够容易进行粘土膜50的被覆。另外，通过将非被覆部U的比例规定为95％以下，进一步规定为90％以下，能够进一步提高此效果。
此外，如图5(b)所示，在将粘土膜50形成在反射器20的整个内周面20a上时，如图9所示，向内侧空间22中填充含有荧光体42的透明密封树脂40，直至透明密封树脂40从内侧空间22溢出而达到顶面20b，使填充的透明密封树脂40与反射器20的顶面20b密合在一起。由此，可得到反射器20的顶面20b与透明密封树脂40接合在一起的光半导体装置1。
此外，如图6(b)所示，在将粘土膜50形成到反射器20的顶面20b时，如图10所示，首先，将形成在顶面20b上的粘土膜50除去。然后，向内侧空间22中填充含有荧光体42的透明密封树脂40，直至透明密封树脂40从内侧空间22溢出而达到顶面20b，使填充的透明密封树脂40与反射器20的顶面20b密合在一起。由此，可得到反射器20的顶面20b与透明密封树脂40接合在一起的光半导体装置1。
这样，根据本实施方式所涉及的光半导体装置，由于用粘土膜50被覆镀银层16，因而能够抑制镀银层16的硫化。由此，能够大幅度抑制由镀银层16的黒色化造成的光半导体装置1的照度下降。而且由于透明密封树脂40与反射器20接合在一起，因而能够抑制透明密封树脂40从光半导体装置1上的剥离。
此外，通过容许粘土膜50被覆反射器20的内周面20a，能够容易进行粘土膜50对镀银层16的被覆。而且粘土膜50具有使蓝色光的频带增幅的作用，因此通过将粘土膜50形成在反射器20的内周面20a上，能够使从蓝色LED30发出的蓝色光的反射效率得以增大。
以上对本发明的一个方案的适合的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，以只由树脂形成反射器20为例进行了说明，但在反射器20的内周面20a上也可以形成银等光反射层。在此情况下，能够将透明密封树脂40与没有形成光反射层的反射器20的内周面20a或顶面20b接合在一起。
此外，在上述实施方式中，以基体12和反射器20为分立构件进行了说明，但也可以是一体形成的。
此外，在上述实施方式中，作为键合在光半导体装置1上的发光二极管，使用发蓝色光的蓝色LED30进行了说明，但也可以使用发蓝色以外的光的发光二极管。
实施例
接着，对本发明的一个方案的实施例进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施例。
在实施例中，在成为光反射部的树脂板上形成一边为2mm的正方形的镀银层，在遍及该镀银层和树脂的范围内，在5处形成直径为1mm的圆状的透明密封部。作为树脂板的原材料，使用聚邻苯二甲酰胺(作为市售品为アモデルA4122，ソルベイアドバンストポリマーズ(株)制造)，作为透明密封部的原材料，使用聚甲基硅氧烷(作为市售品为信越化学工业株式会社制造的KER-2600A/B)。
在比较例中，在成为光反射部的树脂上形成一边为2mm的正方形的镀银层，只在该镀银层上，在5处形成直径为1mm的圆状的透明密封部。作为树脂板及透明密封部的原材料，使用与实施例相同的材料。
然后，在将粘接胶带粘接在实施例及比较例的样品上后，从实施例及比较例的样品上揭下粘接胶带。其结果是，比较例的透明密封部剥离，而实施例的透明密封部没有剥离。由此，确认即使在光半导装置中，通过使透明密封部与光反射部接合，能够防止透明密封部的剥离。
符号说明：
1    光半导体装置         10   基板
10a  基板的表面           12   基体
14   镀铜板               16   镀银层
20   反射器(光反射部)     20a  内周面
20b  顶面                 20c  外周面
22   内侧空间             30   蓝色LED(蓝色发光二极管)
32   芯片键合材料         34   键合引线
40   透明密封树脂(透明密封部)
42   荧光体               50   粘土膜
L    粘土稀释液           U    非被覆部

Claims (6)

1.一种光半导体装置，其中，具有：
表面形成有镀银层的基板，
键合在所述镀银层上的发光二极管，
围住所述发光二极管的光反射部，
填充于所述光反射部而将所述发光二极管密封的透明密封部，以及
被覆所述镀银层的粘土膜；
所述透明密封部和所述光反射部接合在一起。
2.根据权利要求1所述的光半导体装置，其中，
所述光反射部具备内周面，所述内周面以围住所述发光二极管的方式从所述基板上立起，从而形成收容所述发光二极管的内侧空间；
所述粘土膜被覆所述内周面的一部分；
所述透明密封部与所述内周面的没有被粘土膜被覆的非被覆部接合在一起。
3.根据权利要求2所述的光半导体装置，其中，
所述发光二极管是发出蓝色光的蓝色发光二极管。
4.根据权利要求2或3所述的光半导体装置，其中，
所述非被覆部的面积为所述内周面的面积的1％以上。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的光半导体装置，其中，
所述非被覆部的面积为所述内周面的面积的99％以下。
6.根据权利要求1所述的光半导体装置，其中，
所述光反射部具有内周面和顶面，所述内周面以围住所述发光二极管的方式从所述基板上立起，从而形成收容所述发光二极管的内侧空间，所述顶面与所述内周面邻接，且位于所述内侧空间的外侧；
所述粘土膜被覆所述内周面；
所述透明密封部与所述顶面接合在一起。
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