CN107534076B - Led封装体、发光装置以及led封装体的制造方法 - Google Patents

Led封装体、发光装置以及led封装体的制造方法 Download PDF

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Abstract

使在发光装置中使用的LED封装体具有基于自对准的安装时的位置校正的功能，并且使该LED封装体的安装密度提高。LED封装体具有：LED元件，其在下表面具有元件电极；荧光体层，其含有荧光体，并且包覆LED元件的上表面以及侧面；以及辅助电极，其上表面粘接于元件电极的下表面，辅助电极比元件电极大，具有下表面比上表面小的台阶，并且被配置成形成有台阶的一侧的端部位于荧光体层的外周面的内侧。

Description

LED封装体、发光装置以及LED封装体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种LED封装体、发光装置以及LED封装体的制造方法。
背景技术
作为半导体芯片的安装方法，例如已知了经由由金、软钎料构成的突起状的凸块电极将半导体芯片连接到基板的电极的方法。特别是通过钻研凸块电极和基板侧的电极的形状，提出了在安装时避免引起两者的位置偏移的半导体模块。
例如，在专利文献1中，记载了如下半导体安装模块，该半导体安装模块由将突起状的凸块设置于安装面侧的端子的半导体裸芯片以及设置有与该半导体裸芯片的凸块连接的连接用电极的安装基板构成，并且在该安装基板的连接用电极自身或者连接用电极的上部，设置有引导半导体裸芯片的突起状的凸块的凹部。
另外，在专利文献2中，记载了如下半导体芯片的电极连接构造，该半导体芯片的电极连接构造在半导体芯片侧形成突起状的电极，在基板侧形成有具有插入开口部的电极，半导体芯片侧的电极一边沿着基板侧电极的插入开口部的开口边缘在朝向基板侧电极的中心的方向上滑动，一边插入到插入开口部而与基板侧电极连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－273160号公报
专利文献2：日本特开2008－021751号公报
发明内容
在具有LED(发光二极管)封装体作为半导体芯片的发光装置中，为了实现高亮度化，要求将LED封装体高密度地安装到基板上。一般来说，即使安装构件从标准的位置偏移地安装到基板上，只要该偏移在容许范围内，则通过被称为自对准的现象，在回流时也能够自动地修复。然而，在经小型化的LED封装体的情况下，电极与封装体主体相比特别小，并且形成于封装体下表面的中心附近，所以难以引起自对准，难以修复安装时的位置偏移。因此，为了得到自对准的效果，考虑将更大的辅助电极设置于LED封装体。然而，如果设置辅助电极，则LED封装体的外形变大，难以高密度地安装LED封装体。
因此，本发明的目的在于，使在发光装置中使用的LED封装体具有基于自对准的安装时的位置校正的功能，并且使该LED封装体的安装密度提高。
提供一种LED封装体，其特征在于，具有：LED元件，其在下表面具有元件电极；荧光体层，其含有荧光体，并且包覆LED元件的上表面以及侧面；以及辅助电极，其上表面粘接于元件电极的下表面，辅助电极比元件电极大，具有下表面比上表面小的台阶，并且被配置成形成有台阶的一侧的端部位于荧光体层的外圆周面的内侧。
在上述LED封装体中，优选的是，LED元件具有箱型的形状，辅助电极的台阶在箱型的纵向和横向这两个方向上形成。
另外，提供一种发光装置，其特征在于，具有：LED元件，其在下表面具有元件电极；荧光体层，其含有荧光体，并且包覆LED元件的上表面以及侧面；辅助电极，其上表面粘接于元件电极的下表面；以及安装基板，其形成有连接辅助电极的布线图案，辅助电极比元件电极大，具有下表面比上表面小的台阶，并且被配置成形成有台阶的一侧的端部位于荧光体层的外圆周面的内侧。
在上述发光装置中，优选的是，LED元件在下表面具有两个元件电极，辅助电极与两个元件电极分别对应地设置，安装基板的布线图案被分成分别与两个元件电极连接的两个部分，元件电极彼此的间隔、辅助电极彼此的间隔以及布线图案彼此的间隔一致。
另外，提供一种LED封装体的制造方法，其特征在于，具有：将金属片配置于形成有形状与金属片相同的凹部的基板之上的工序，其中，金属片具有比形成于LED元件的下表面的元件电极大的上表面以及下表面比上表面小的台阶；使基板振动而使金属片收容到凹部的工序；以金属片作为辅助电极被连接到LED元件的元件电极的方式，将LED元件安装到被收容于凹部中的金属片之上的工序，其中，所述LED元件的上表面以及侧面被含有荧光体的荧光体层包覆，并且所述LED元件的包含荧光体层的宽度比金属片的宽度大；以及从基板拆卸连接有辅助电极的LED元件的工序。
优选的是，在上述配置的工序中，在形成有多个凹部的基板之上配置多个金属片，在安装的工序中，在收容于凹部的多个金属片之上安装多个LED元件。
根据本发明，能够对在发光装置中使用的LED封装体提供基于自对准的安装时的位置校正的功能，并且使该LED封装体的安装密度提高。
附图说明
图1是发光装置1的俯视图。
图2是沿着图1的II－II线的发光装置1的截面图。
图3是发光装置1的放大截面图。
图4的(A)～(G)是示出LED元件21的形状的图。
图5的(A)～(G)是示出附加有荧光体层23的LED元件21的形状的图。
图6的(A)～(G)是示出还附加有辅助电极24的LED封装体2的形状的图。
图7是示出辅助电极24’的形状的立体图。
图8的(A)～(G)是用于说明LED封装体2的制造工序的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明LED封装体、发光装置以及LED封装体的制造方法。但是，应当理解，本发明不限定于附图或者以下记载的实施方式。
图1是发光装置1的俯视图。发光装置1相当于例如照明用LED、LED电灯泡等各种照明装置中的发光部，具有多个LED封装体2和安装基板3作为主要的结构要素。多个LED封装体2被密集地(以窄间距)安装到安装基板3上。在图1中，示出3×3个格子状地安装有9个LED封装体2的情况的例子。
图2是沿着图1的II－II线的发光装置1的截面图。另外，图3是发光装置1的放大截面图。图2示出发光装置1中包括的9个当中的3个LED封装体2和安装基板3的截面。另外，图3是图2中的左端部分的放大图。
LED封装体2具有带元件电极22的LED元件21、荧光体层23和辅助电极24。LED封装体2是将作为倒装片式接合用的凸块的辅助电极24形成于处于LED元件21的下表面的元件电极22的凸块型的发光元件。下面，首先使用图4的(A)～图6的(G)来说明LED封装体2的结构要素。
图4的(A)～图4的(G)是示出LED元件21的形状的图。图4的(A)、图4的(B)以及图4的(C)分别是LED元件21的俯视图、侧视图以及仰视图。图4的(D)是使下表面213向上(即，使上下颠倒)的LED元件21的立体图，图4的(E)是使上表面211向上的LED元件21的立体图。另外，图4的(F)是沿着图4的(D)的IVF－IVF线的截面图，图4的(G)是沿着图4的(E)的IVG－IVG线的LED元件21的截面图。
LED元件21例如是发出发光波段为450～460nm左右的蓝色光的蓝色系的半导体发光元件(蓝色LED)。LED元件21在下表面213的夹着中央对称的位置，具有两个(一对)矩形的元件电极22。图示出的LED元件21具有长方体(箱型)的形状，但LED元件的形状也可以是圆柱或者八棱柱等其他形状。
图5的(A)～图5的(G)是示出附加有荧光体层23的LED元件21的形状的图。图5的(A)、图5的(B)以及图5的(C)分别是对应于图4的(A)、图4的(B)以及图4的(C)的俯视图、侧视图以及仰视图。图5的(D)以及图5的(E)分别是对应于图4的(D)以及图4的(E)的立体图。另外，图5的(F)是沿着图5的(D)的VF－VF线的截面图，图5的(G)是沿着图5的(E)的VG－VG线的截面图。
荧光体层23例如使荧光体的粒子(未图示)分散混入到环氧树脂或者硅树脂等无色且透明的树脂中而构成。荧光体层23均匀地包覆LED元件21的上表面211以及侧面212(参照图4的(A)～图4的(G))。即，荧光体层23包覆LED元件21的形成有元件电极22的下表面213以外的部分。在LED元件21的下表面213中，在各边的端部有荧光体层23的端部，在下表面213的中央，下表面213和元件电极22露出。荧光体层23优选均匀地含有荧光体的粒子，以均等的厚度覆盖除了下表面213的LED元件21的各表面。
荧光体层23例如含有黄色荧光体。黄色荧光体是吸收LED元件21射出的蓝色光并波长变换成黄色光的例如YAG(yttrium aluminum garnet，钇铝柘榴石)等粒子状的荧光体材料。LED封装体2射出通过使来自作为蓝色LED的LED元件21的蓝色光和由它激励黄色荧光体得到的黄色光混合而得到的白色光。
或者，荧光体层23也可以含有例如绿色荧光体和红色荧光体等多种荧光体。绿色荧光体是吸收LED元件21射出的蓝色光并波长变换成绿色光的例如(BaSr)2SiO4：Eu2+等粒子状的荧光体材料。红色荧光体是吸收LED元件21射出的蓝色光并波长变换成红色光的例如CaAlSiN3：Eu2+等粒子状的荧光体材料。在该情况下，LED封装体2射出通过使来自作为蓝色LED的LED元件21的蓝色光和由它激励绿色荧光体以及红色荧光体得到的绿色光以及红色光混合而所得到的白色光。
或者，也可以针对每个LED封装体2，改变荧光体层23含有的荧光体的种类。在该情况下，也可以通过使每个LED封装体2各不相同的颜色的出射光进行混色，从而作为发光装置1整体而生成与用途相应的颜色的光。
图6的(A)～图6的(G)是示出还附加有辅助电极24的LED封装体2的形状的图。图6的(A)、图6的(B)以及图6的(C)分别是对应于图4的(A)、图4的(B)以及图4的(C)的俯视图、侧视图以及仰视图。图6的(D)以及图6的(E)分别是对应于图4的(D)以及图4的(E)的立体图。另外，图6的(F)是沿着图6的(D)的VIF－VIF线的截面图，图6的(G)是沿着图6的(E)的VIG－VIG线的截面图。
辅助电极24由与两个元件电极22分别对应的两个(一对)金属片构成，作为将LED封装体2固定到安装基板3时的焊接电极而发挥功能。一对辅助电极24的上表面241夹着一对元件电极22之间的通过LED元件21的下表面213的中央的带状的区域(间隙部分240)，相互平行地安装于对应的元件电极22的下表面。在一对辅助电极24的间隙部分240，LED元件21的下表面213露出。各个辅助电极24比元件电极22大，在从下方观察LED封装体2时，被一对辅助电极24覆盖的面积小于LED封装体2的整个下表面的面积。进一步地，辅助电极24被配置成在侧边处于最外侧的端部位于荧光体层23的外周面的内侧。即，在从上方观察LED封装体2时，辅助电极24的端部不从荧光体层23超出，辅助电极24被配置成被荧光体层23遮挡而看不到。
各个辅助电极24具有下表面242比上表面241小的台阶243。台阶243与由一对辅助电极24夹着的间隙部分240平行地形成。即，辅助电极24具有与该金属片间的间隙部分平行地削掉而成的形状，以使得两个平行地并列的板状的金属片的相互位于外侧的端部分别比内侧的端部薄。由于存在台阶243，从而辅助电极24的面向间隙部分240的内侧比外侧厚出一级，并且接触到安装基板3的一侧的下表面242比LED元件21侧的上表面241小。
接下来，使用图1以及图2来说明安装基板3。安装基板3例如是玻璃环氧基板、BT树脂基板、陶瓷基板或者金属芯基板等绝缘性基板。在安装基板3的上表面，形成有连接多个LED封装体2的辅助电极24的布线图案31。在布线图案31中的不被LED封装体2覆盖的部分的上表面，除了图1中的安装基板3的左端和右端以外，形成有抗蚀剂32。
布线图案31与图1中的在横向上3个×3列地排列的LED封装体2对应地形成有3列。如图2所示，各列的布线图案31在LED封装体2的下方有裂缝，被分成连接各LED封装体2的一个辅助电极24的部分和连接另一个辅助电极24的部分。如图2所示，LED封装体2的元件电极22彼此的间隔d1、辅助电极24彼此的间隔d2以及安装基板3的布线图案31彼此的间隔d3分别一致。各列的3个LED封装体2串联连接，将图1中的安装基板3的左端和右端的布线图案31连接到外部电源并施加电压，从而发光装置1发光。
通过设置辅助电极24，从而在将LED封装体2安装到安装基板3时，得到自对准的效果。因此，即使LED封装体2从标准的位置稍微偏移地配置于安装基板3上，也能够自动地校正该位置偏移。
另外，通过在辅助电极24上形成有台阶243，如图3所示，用于将LED封装体2固定于安装基板3的软钎料40容纳于安装基板3的布线图案31与辅助电极24的台阶243之间。因此，软钎料40不溢出到处于一对辅助电极24的内侧的间隙部分240，所以，软钎料40不接触到LED元件21的元件电极22，元件电极22不被软钎料40侵蚀。另外，由于存在辅助电极24，从而，在回流时变成高温的焊剂从LED元件21与荧光体层23的界面侵入的情况变少，所以，还得到保护LED封装体2的效果。
进一步地，辅助电极24在不从荧光体层23超出的范围内向侧边扩展，所以，在使多个LED封装体2接近地安装到安装基板3上时，辅助电极24也不会成为阻碍。因此，在发光装置1中，还能够将凸块型的LED封装体2多个密集地安装。由此，基于多个LED封装体2的出射光的混色性提高。
图7是示出辅助电极24’的形状的立体图。在图7中，示出使下表面242’向上的状态的辅助电极24’。在至此说明的辅助电极24中，台阶243仅在与间隙部分240垂直的一个方向上形成，但该台阶也可以在箱型的LED元件21的纵向和横向这两个方向上形成。图7所示的辅助电极24’具有在与间隙部分240’垂直的X方向上形成的台阶243’以及在与间隙部分240’平行的Y方向上形成的台阶244’。在台阶以外的方面，辅助电极24’的形状以及大小的特征与辅助电极24相同。也可以这样在两个方向上形成台阶243’、244’，与LED元件21侧的上表面的面积相比，进一步地减小接触到安装基板3的一侧的下表面242’的面积。由此，进一步地提高上述自对准的效果、防止软钎料40溢出的效果等。
图8的(A)～图8的(G)是用于说明LED封装体2的制造工序的图。在制造LED封装体2时，首先，如图8的(A)所示，准备多个成为辅助电极24的小的金属片50。金属片50是例如由铜构成的、上表面为0.5×1mm左右的大小的板状部件。在图8的(A)～图8的(G)中虽然未详细示出，但金属片50不仅仅是长方体，具有下表面比上表面小的、形状与上述辅助电极24相同的台阶。如图8的(B)所示，对金属片50预先实施Sn镀敷(滚镀(バレルめっき))，变成金属片50’。
接下来，如图8的(C)所示，准备形成有多个形状与金属片50’相同的凹部61的基板60，在基板60之上配置多个金属片50’。然后，通过使基板60振动，使金属片50’容纳到凹部61中。在金属片50’形成有台阶，上下形状不同，所以如果使凹部61的形状与金属片50’的形状相匹配，则能够以使金属片50’的上表面向上的状态配置多个金属片50’，而不会使金属片50’颠倒地容纳于凹部61。
接下来，如图8的(D)所示，在已将金属片50’收容于凹部61的基板60之上印刷软钎料62。由此，如图8的(E)所示，在各金属片50’的上表面，为了使金属片50’粘接于LED元件的元件电极，形成有软钎料62。
进一步地，如图8的(F)所示，LED元件21被配置于金属片50’之上，该LED元件21的上表面以及侧面由含有荧光体的荧光体层23包覆，该LED元件21的包含荧光体层23的宽度比金属片50’的宽度大。LED元件21被配置成形成于下表面的元件电极22载置在金属片50’，并通过软钎料62被固定于金属片50’。此时，将两个金属片50’设为一对，在收容于凹部61的多个金属片50’之上安装多个LED元件21。
最后，如图8的(G)所示，从基板60拆卸连接有金属片50’的LED元件21。由此，得到将金属片50’作为辅助电极24连接到LED元件21的元件电极22的LED封装体2。
在以上的制造工序中，能够对大量的LED元件21一并安装辅助电极24，所以，存在大幅削减工时这样的优点。

Claims (6)

1.一种LED封装体，其特征在于，具有：
LED元件，其在下表面具有元件电极；
荧光体层，其含有荧光体，并且包覆所述LED元件的上表面以及侧面；以及
辅助电极，其上表面粘接于所述元件电极的下表面，
所述辅助电极比所述元件电极大，具有下表面比所述上表面小的台阶，并且被配置成形成有所述台阶的一侧的端部位于所述荧光体层的外周面的内侧，
所述辅助电极的侧面未被所述荧光体层包覆而露出，
所述LED元件在下表面具有两个元件电极，
所述辅助电极与所述两个元件电极分别相对应地设置，由于所述台阶，所述辅助电极彼此面对面的内侧比所述内侧的相反侧要厚一级。
2.根据权利要求1所述的LED封装体，其特征在于，
所述LED元件具有箱型的形状，
所述辅助电极的台阶在所述箱型的纵向和横向这两个方向上形成。
3.一种发光装置，其特征在于，具有：
LED元件，其在下表面具有元件电极；
荧光体层，其含有荧光体，并且包覆所述LED元件的上表面以及侧面；
辅助电极，其上表面粘接于所述元件电极的下表面；以及
安装基板，其形成有连接所述辅助电极的布线图案，
所述辅助电极比所述元件电极大，具有下表面比所述上表面小的台阶，并且被配置成形成有所述台阶的一侧的端部位于所述荧光体层的外周面的内侧，
所述辅助电极的侧面未被所述荧光体层包覆而露出，
所述LED元件在下表面具有两个元件电极，
所述辅助电极与所述两个元件电极分别相对应地设置，由于所述台阶，所述辅助电极彼此面对面的内侧比所述内侧的相反侧要厚一级。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，
所述安装基板的布线图案被分成分别连接到所述两个元件电极的两个部分，
所述元件电极彼此的间隔、所述辅助电极彼此的间隔以及所述布线图案彼此的间隔一致。
5.一种LED封装体的制造方法，其特征在于，具有：
将金属片配置于形成有形状与所述金属片相同的凹部的基板之上的工序，其中，所述金属片具有比形成于LED元件的下表面的元件电极大的上表面以及下表面比所述上表面小的台阶；
使所述基板振动而使所述金属片收容到所述凹部的工序；
以将所述金属片作为辅助电极连接到所述LED元件的元件电极的方式，将LED元件安装到收容于所述凹部的所述金属片之上的工序，其中，所述LED元件的上表面以及侧面被含有荧光体的荧光体层包覆，并且所述LED元件的包含所述荧光体层的宽度比所述金属片的宽度大；以及
从所述基板拆卸连接有所述辅助电极的所述LED元件的工序。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，
在所述配置的工序中，在已形成有多个所述凹部的基板之上配置多个所述金属片，
在所述安装的工序中，在收容于所述凹部的多个所述金属片之上安装多个所述LED元件。
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