CN1691361A - 半导体发光器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光器件，包括：LED元件(2)，其上安装了LED元件(2)的引线框(10A)，通过布线(3)与LED元件(2)电连接的引线框(10B)，形成在LED元件(2)和引线框(10A，10B)上的透明树脂(4)，以及围绕LED(2)的周边且具有反射率高于透明树脂(4)的反射率的光屏蔽树脂(7)。透明树脂(4)包括在LED(2)上构成了透镜的透镜部分(4A)和保持引线框(1)的保持部分(4B)。

Description

半导体发光器件及其制作方法
这是一份非临时申请，基于2004年4月27日向日本专利局提交的日本专利申请No.2004-131774，其内容作为参考在此被整体合并。
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件，以及一种制作这种半导体发光器件的方法。具体地，本发明涉及一种使用例如LED(发光二极管)的发光元件的半导体发光器件，以及一种制作这种半导体发光器件的方法。
背景技术
通常使用例如LED的发光元件的半导体发光器件是公知的。
例如，日本专利公开No.11-087789(第一传统实例)公开了一种发光器件，包括：发光元件，其上安装了该发光元件的引线框(leadframe)、用于通过布线电连接到发光元件的引线框和覆盖大部分引线框的塑模(molding)。各个引线框被设置成彼此相对，透过塑模向外凸出。
日本专利公开No.2001-185763(第二传统实例)公开了一种光半导体组件，包括：光半导体元件；在其上的主表面上安装了光半导体元件的引线框；为了覆盖光半导体元件而设置的由光屏蔽树脂构成的第一树脂塑模(透镜)；以及由光透射树脂构成的第二树脂塑模(外壳)，具有支撑引线框的内部引线的底部和支撑第一树脂塑模的侧部。形成引线框的方式是，使得在与其中安装了光半导体元件的区域相对应的引线框的背面处的区域穿透第二树脂塑模的底部，从而向外部暴露，形成第一热消散(heat dissipation)区域，并且外部引线部分构成了第二热消散区域。
日本专利公开No.06-334224(第三传统实例)公开了一种制作LED发光器件的方法，包括步骤：将LED芯片贴附在印刷板上；针对印刷板设置一对塑模；以及从从一个预先设定的置引入用于塑模的合成树脂，该位置对处于LED芯片安装面的塑模中的透镜特性没有副作用。印刷板在LED芯片附近具有通孔。
下面将说明这种半导体发光器件的问题。
如果第一传统实例中的半导体发光元件变薄，会减小通过塑模形成的碗形凹面的深度，这导致输出光线的放射角度更宽。当减小发光元件的尺寸时，存在部分地减小了定向性的调整的可能性。
第二和第三传统实例的发光器件具有在印刷板或引线框上由透明树脂形成的透镜。因此，能够减小输出光的放射角度以改进轴向光强度。
当如第二和第三传统实例形成透镜时，必须保证透镜的高度，以便覆盖发光元件(LED芯片)和布线。结果，存在限制了发光元件的尺寸减小的情况。
在第二传统实例中，通过第二树脂塑模来固定引线框。为了保证固定的强度，第二树脂塑模被制得相对较大。结果，存在限制了发光元件的尺寸减小的情况。注意，第三传统实例没有记载有关使用引线框的概念。
发明内容
为了减小其尺寸，同时能够调整输出光线的定向性，或保证引线框的强度，本发明的目的是提供一种具有安装在引线框上的发光元件的半导体发光器件，以及一种这种半导体发光器件的制作方法。
根据本发明的一方面，一种半导体发光器件包括：半导体发光元件；其上安装了半导体发光元件的第一引线框；通过布线与半导体发光元件电连接的第二引线框；以及形成在半导体发光元件和第一、第二引线框上的光透射树脂。光透射树脂包括：在半导体发光元件上构成了透镜的透镜部分，以及保持第一和第二引线框的保持部分。
由于半导体发光器件具有由还构成了透镜的光透射树脂保持的第一和第二引线框，能够减小器件的尺寸，同时保证引线框的强度。
优选地，透镜部分的宽度小于保持部分的宽度。
因此，透镜部分展示了改进轴向光强度的能力，而保持部分展示了固定地保持引线框的能力。通过使透镜部分相对较小，能够减小发光器件的尺寸。
优选地，第一引线框的前端和第二引线框的前端构成了凹面。将半导体发光元件设置在凹面的底面上。保持部分至少容纳部分凹面。优选地，半导体发光元件位于第一引线框的凹面处，而在半导体发光元件和第二引线框之间建立连接的布线位于第二引线框的凹面处。
因此，能够减小发光元件的高度，能够进一步减小尺寸。
优选地，将半导体发光元件设置在透镜部分的光轴上。
因此，能够容易地调整定向性。
优选地，与其中安装了半导体发光元件的区域相对应的第一引线框的背面暴露于光透射树脂的外部。
因此，能够改进发光器件的热消散。
优选地，在半导体发光元件的周边周围形成具有大于光透射树脂的反射率的光屏蔽树脂。
通过使输出光从光屏蔽树脂反射，能够更容易地调整输出光的定向性。
将用于散射光的材料混合到光透射树脂中。
因此，能够减小输出光的光强度的不均匀度。
本发明的半导体发光器件的制作方法包括步骤：通过插入塑模形成光透射树脂，其中光透射树脂保持第一和第二引线框，并在安装在第一引线框上的半导体发光元件上构成透镜；以及利用设置在半导体发光元件和透镜周围的塑模，围绕半导体发光元件的周边形成光屏蔽树脂。
因此，能够获得针对减小其尺寸并同时改进轴向光强度或保证引线框的强度的半导体发光元件。
能够减小本发明的半导体发光器件的尺寸，并同时能够调整输出光的定向性或保证引线框的强度。
附图说明
当结合附图时，通过本发明的以下详细说明，本发明的上述和其它目的、特点、方案和优点将更加显而易见。
图1是在制作根据本发明实施例的半导体发光器件中使用的金属板的顶视图。
图2是安装在从图1的金属板形成的引线框上的LED元件的顶视图。
图3是LED元件附近区域沿图2在的线III-III的的放大截面图。
图4是塑模的截面图，该塑模用来在引线框处形成光屏蔽树脂，LED元件安装于引线框上。形成。
图5是根据本发明实施例的半导体发光器件的截面图。
图6是根据本发明实施例的半导体发光器件的修改的截面图。
具体实施方式
以下将参考图1-6来说明根据本发明的半导体发光器件及其制作方法的实施例。
参考图5，根据本发明实施例的半导体发光器件包括：LED元件2(半导体发光元件)；其上安装了LED元件2的引线框10A(第一引线框)；通过布线3与LED元件2电连接的引线框10B(第二引线框)；形成在LED元件2和引线框1(10A，10B)上的透明树脂4(光透射树脂)；以及具有大于透明树脂4的反射率的光屏蔽树脂7(阻挡光的树脂)，并且围绕在LED元件2的周边。透明树脂4包括透镜部分4和保持引线框1的保持部分4B，其中的透镜部分4A构成了LED2上的透镜。
引线框1的前端插入到透明树脂4。因此，透明树脂4固定地保持了引线框1的前端，从而即使在相对较小地形成光屏蔽树脂的情况下，也能够保证引线框1的前端附近的强度。结果，能够减小半导体发光器件的尺寸，同时保证引线框1的前端附近的强度。
形成透镜部分4A以具有凸透镜的形状。在透镜部分4A的光轴40上形成LED元件2。因此，在半导体发光器件能够容易地调整输出光的定向性。具体地，透镜部分4A能够改进输出光的轴向光强度。
保持部分4B具有倒置梯形的截面形状，由光屏蔽树脂7的碗形凹面7A容纳。为了防止布线3和引线框10B之间的断开，希望通过布线3和引线框10B之间连接处的另一个布线(未示出)能够从上方下压布线3，并且将另一个布线的另一端固定地贴附到引线框10B的另一个位置。该未示出的另一个布线通常被称作“缝合(stitch)布线”。
为了减少输出光光强度的不均匀性，将用于发散光的滤波器(散光材料)混合到透明树脂4中。
从保护透镜部分4A的角度出发，优选地，光屏蔽树脂7的顶部高度高于透镜部分4A的顶部高度(例如，大约高0.2mm)。透镜部分4A具有预定厚度，以便覆盖LED元件2和布线3。
在本实施例中，如图5所示，引线框10A和10B的前端构成了凹面1C。将LED元件2设置在凹面1C的底部表面上。布线3和引线框10B的结点位于凹面1C处。此外，上述缝合布线位于凹面1C处。透镜树脂4的保持部分4B至少容纳部分凹面1C。
因此，透镜部分4A的顶部高度与光屏蔽树脂7一起都减小了，同时保证了透镜部分4A的预定厚度和用于透镜效果的高度(从LED元件到透镜顶部表面的距离)。结果，能够减小半导体发光器件的尺寸。
LED元件2通常从侧面提供比从顶部表面更多的光。在凹面1C的侧壁处反射从LED元件2的侧面输出的光，以便有效地用作定向角内的光。在保持部分4B和光屏蔽树脂7之间的接口处反射从引线框10A和10B之间的间隙到达保持部分4B的光，反射到透镜部分4A，这些光最终有效地用作定向角内的光。
透镜部分4A的宽度(图5中的L1)小于保持部分4B的宽度(图5中的L2)。
当透镜部分4A的宽度变大时，趋向于增大其厚度。保持部分4B必须具有预定宽度，以便保证引线框1的强度。
通过如上所述设置L1＜L2，能够保证引线框1的前端周围的强度，同时允许更小的半导体发光器件。
下面将说明图1的半导体发光器件的制作方法。参考图1，在半导体发光器件的制作中使用的金属板1A是由具有优异热传导性的铜合金制成的薄金属板。在金属板1A上，按照垂直和水平对齐的方式来形成多个元件的引线框。通过分离这些引线框，能够获得每一个独立的元件。通过模具切割(die-cutting)来形成分离引线框10A和10B的槽。
图2是安装在从图1的金属板形成的引线框上的LED元件的顶视图。为了方便和简化的原因，在图2中用阴影线来来表示引线框形成区域。
参考图2，LED元件2具有平面四边形设置，其中一个侧边至少0.2mm并且不超过1.0mm。LED元件2位于由槽分割的引线框之一上。布线3建立了LED元件2和其它引线框之间的连接。两个引线框之间的间隙等于或略小于引线框的厚度。由于引线框具有至少0.3mm且不超过05mm的厚度，上述间隙是近似0.25mm。LED元件2和布线3位于设置在引线框上的凹面1C的底部表面1D上。在凹面1C的外围设置了孔1B。孔1B使后来形成的光屏蔽树脂7能够穿透其中，抑制了引线框与光屏蔽树脂7分离。
图3是从图2的LED元件附近区域沿线III-III的放大截面图。
参考图3，利用其下的Ag糊料将LED元件2形成在引线框10上。形成透明树脂4，使得透镜部分4A覆盖LED元件2和布线3，同时在保持部分4B容纳引线框10A和10B。通过传递模塑(插入塑模)来形成透明树脂4。通过使用传递模塑，能够精确地进行透镜部分4A的设置。例如，可以使用环氧树脂、硅树脂等用于透明树脂4。
图4是设置的塑模5的截面图，用于在安装了LED元件2的引线框1(10A，10B)处形成光屏蔽树脂7。
参考图4，在光屏蔽树脂7的形成期间，用塑模5来保护透镜部分4A。典型地，用模塑注入方式来涂敷光屏蔽树脂7。模塑注入法的优点在于由于利用了树脂的较低流动性，可以容易地抑制透镜部分4A和塑模5之间的树脂的引入。因此，能够抑制由与高温的树脂接触所引起的透镜部分4A的损坏。
形成光屏蔽树脂7，以便覆盖透明树脂4的底部表面和侧表面。优选地，将相对于可见光具有高反射率的树脂用于光屏蔽树脂7。例如，可以使用液晶聚合物、聚亚苯基硫化物、polypthalamide树脂(产品名：Amodel(R))或尼龙。从增大反射率的角度出发，优选使用白树脂用于光屏蔽树脂7。因此，从引线框的间隙到达透明树脂4和光屏蔽树脂7之间的接口处的光被反射，最终在半导体发光器件的定向角度之内将其输出。因此，改进了半导体发光器件的发光效率。
概括起来，根据本实施例的半导体发光器件的制作方法包括步骤(图3)：通过传递模塑(插入塑模)来设置透明树脂4(光透射树脂)，以保持引线框1(第一和第二引线框)，并在安装在引线框10A上的LED元件2(半导体发光元件)上构成透镜部分4A，以及步骤(图4和5)：利用设置在LED元件2和透镜部分4A周围的塑模5，在LED元件2的周边周围设置光屏蔽树脂7(具有光阻挡效应的树脂)。
下面将参考图6说明上述半导体发光器件的修改。
在图6的修改中，在树脂4B和7中、与安装了LED元件2的区域相对应的引线框10A的侧边相对的侧边处，形成凹面8。该引线框10A的相关部分暴露于透明树脂4的外部。
因此，由LED元件2产生的热能够容易地向外部散出(改进了热消散)并且改进了发光效率。能够抑制发光元件的能量消耗。
此外，通过在引线框10A和散热器(未示出)之间填充例如硅油脂的高热传导性材料，能够进一步改进热消散特性。
尽管如图5和6所述的说明基于只设置了一个LED元件2的结构，可以在一个半导体发光器件上安装多个LED元件。此外，透镜部分4A的配置并不局限于凸透镜，可以是凹透镜。在凹透镜的情况下，输出光的定向角变大，而增大了发光能量。
由光屏蔽树脂7形成的反射器可以采用椭圆锥平截面体的配置，来代替碗形配置(锥形的平截面)。这提供了各向异性的反射率。
尽管已经详细说明并演示了本发明，显然可以理解这些只是作为显示和实例，而不是作为限制，本发明的精神和范围只由所附权利要求的术语来限制。

Claims (9)

1.一种半导体发光器件，包括：
半导体发光元件，
其上安装了所述半导体发光元件的第一引线框，
通过布线与所述半导体发光元件电连接的第二引线框，以及
形成在所述半导体发光元件和所述第一、第二引线框上的光透射树脂，
其中，所述光透射树脂包括：在所述半导体发光元件上构成了透镜的透镜部分，以及保持所述第一和第二引线框的保持部分。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述透镜部分的宽度小于所述保持部分的宽度。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：
所述第一引线框的前端和所述第二引线框的前端构成了凹面，
所述半导体发光元件设置在所述凹面的底面上，以及
所述保持部分至少容纳部分所述凹面。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：
所述第一引线框的前端和所述第二引线框的前端构成了凹面，
所述半导体发光元件位于所述第一引线框的凹面处，以及
连接所述半导体发光元件和所述第二引线框的所述布线位于所述第二引线框的所述凹面处。
5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述半导体发光元件设置在所述透镜部分的光轴上。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，与安装了所述半导体发光元件的区域相对应的所述第一引线框的背面部分暴露于所述光透射树脂的外部。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，光反射率大于所述光透射树脂的反射率的光屏蔽树脂形成于所述半导体发光元件的周边周围。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，用于散射光的材料被混合到所述光透射树脂中。
9.一种半导体发光器件的制作方法，其特征在于，它包括以下步骤：
通过插入塑模形成光透射树脂，所述光透射树脂保持第一和第二引线框，并在安装于所述第一引线框上的半导体发光元件上构成透镜，以及
利用设置在所述半导体发光元件和所述透镜周围的塑模，围绕所述半导体发光元件的周边设置光屏蔽树脂。
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