CN1925179B - 半导体发光装置 - Google Patents

Abstract

半导体发光装置。以往，以密封树脂将在形成于基板上的凹部的金属内底面上通过导电性粘结剂等粘结剂安装的半导体发光元件树脂密封的半导体发光装置，因半导体发光装置安装时的高温环境及安装后的亮灭引起的温度变化导致的密封树脂的热应力，凹部金属内底面与粘结剂间产生界面剥离，发生光学特性恶化、电特性差等问题。部分去除形成凹部内周面的金属图形，使底部的绝缘体露出于密封树脂，由绝缘体、密封树脂形成结合力强的界面。结果，抑制在半导体发光装置安装时的高温环境及安装后的亮灭引起的温度变化导致的密封树脂的热应力引起的、凹部金属内底面与粘结剂间产生的界面剥离，不发生光学特性恶化和电特性不良，可实现可靠性高的半导体发光装置。

Description

半导体发光装置

技术领域

本发明涉及一种半导体发光装置，具体涉及一种在设置于基板上的凹部的内部安装半导体发光元件、将该半导体发光元件进行树脂密封的半导体发光装置。

背景技术

对于半导体发光装置，例如有如图7和图8所示结构的装置。图7是俯视图，图8是图7的A-A剖面图。在绝缘体50的表面侧的对置的两端部形成一对电路图形51a、51b，各电路图形51a、51b形成为从缘部开始经侧面侧向背面侧绕入的状态。并且，在绝缘体50的表面侧的大致中央部设有凹部52，在凹部52的内底面53的整个面以及整个内周面54上形成电路图形，该电路图形与形成于绝缘体50的表面侧的一对电路图形51a、51b中的一方电路图形51a连接，另一方电路图形51b向绝缘体50的大致中央部延伸。

并且，在凹部52的内底面53上通过导电性粘结剂55装配半导体发光元件56，该半导体发光元件56的下侧电极与在凹部52的内底面53上形成的电路图形51a连接，实现电导通。半导体发光元件56的上侧电极经由接合线57与向基板的大致中央部延伸的电路图形51b连接，实现电导通。

并且，半导体发光元件56以及接合线57以被透光性树脂58覆盖的方式被树脂密封，保护半导体发光元件56免受水分、尘埃以及气体等的外部环境的影响，并且保护接合线57免受振动以及冲击等的机械应力的影响(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开平7-202271号公报

但是，上述表面安装型的半导体发光装置大多被与其它的表面安装型电路部件混合使用，一般利用焊锡回流方法在电子设备的部件安装基板上进行表面安装。该情况下，因为表面安装型的半导体发光装置普遍极小，所以半导体发光装置整体的温度上升至与焊锡回流所引起的加热温度几乎相同的温度。

此时，由于将半导体发光元件以及接合线密封的透光性树脂与在凹部的内底面上形成的电路图形之间的热膨胀系数的差异等而引起的应力，在两者的接触界面上产生剥离。于是，由于剥离的透光性树脂，产生将导电性粘结剂以及半导体发光元件向电路图形的上方抬起的力的作用，导电性粘结剂从电路图形剥离，从而有产生光学特性恶化以及电特性不良的可能性。

并且，即使在把半导体发光装置安装在部件安装基板上之后，由于半导体发光装置的反复亮灭而引起的温度变化，使得透光性树脂反复膨胀收缩，此时的树脂应力也达到与上述同样的作用，存在产生光学特性恶化以及电特性不良的可能性。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供可靠性高的半导体发光装置，通过降低在高温的安装环境下以及温度变化大的使用环境下的密封树脂的热应力的影响、抑制电路图形、与将该电路图形和半导体发光元件电连接的导电性粘结剂之间的界面剥离，从而不会发生光学特性恶化以及电特性不良。

为了解决上述问题，本发明的第一方面的发明是一种半导体发光装置，具有：至少一个半导体发光元件；半导体发光元件安装基板，其形成凹部的内底部，用于安装所述半导体发光元件；绝缘基板，其具有构成所述凹部的内周部的第一通孔；粘结片，其具有构成所述凹部的内周部的第二通孔，配置在所述半导体发光元件基板与所述绝缘基板之间并将所述两张基板粘合，以使连接所述第一通孔与所述第二通孔各自的中心的线与所述半导体发光元件安装基板垂直；金属反射面，其覆盖由所述第一通孔和所述第二通孔构成的所述凹部的内周部的一部分；金属图形，其形成于所述凹部的内底部，用于安装所述半导体发光元件；以及密封树脂部，其将安装在所述凹部内的所述半导体发光元件密封，其特征在于，至少所述第二通孔的内周面的一部分露出于密封树脂部。

并且，本发明的第二方面的发明的特征在于，在第一方面的发明中，所述第二通孔的内周面的最大的部分小于或等于所述第一通孔的最小部分的大小。

并且，本发明的第三方面的发明的特征在于，在第一方面或第二方面的发明中，露出于所述密封树脂部的所述第二通孔的内周部，以所述半导体发光元件为中心对称地分别设置在所述第二通孔的内周面的两个位置。

本发明的半导体发光装置采用在构成半导体发光装置的基板上，通过粘结片粘合将至少一方基板设为绝缘基板的两张基板的装置，设置贯通于绝缘基板和粘结片的凹部，并在凹部的内底部和内周部形成金属图形。然后，除去形成凹部的内周面的金属图形的一部分，使得粘结片的一部分或者粘结片和绝缘基板的各一部分在凹部内露出，将安装在凹部内的半导体发光元件密封的密封树脂、与在凹部内露出的粘结片的一部分或粘结片和绝缘基板的各一部分紧密结合，形成界面。

其结果，与密封树脂和金属图形之间的接触界面相比，密封树脂和露出的粘结片的一部分或粘结片和绝缘基板的各一部分之间的接触界面的紧密结合力强，即使在高温的安装环境下以及温度变化大的使用环境下受到密封树脂的热应力的影响，也能够抑制在凹部的内底面所形成的金属图形与在该金属图形上固定半导体发光元件的粘结剂或导电性粘结剂之间的界面剥离。

因此，由于抑制了在凹部的内底面所形成的金属图形与在该金属图形上固定半导体发光元件的粘结剂或导电性粘结剂之间的界面剥离，所以能够实现不产生光学特性恶化以及电特性不良的可靠性高的半导体发光装置。

附图说明

图1是表示本发明的半导体发光装置的实施方式的立体图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是表示本发明的半导体发光装置的其它实施方式的立体图。

图4是图3的A-A剖面图。

图5是表示本发明的半导体发光装置的其它实施方式的局部剖面图。

图6是表示本发明的半导体发光装置的其它实施方式的剖面图。

图7是表示现有的半导体发光装置的俯视图。

图8是图7的A-A剖面图。

符号说明：

1、1a、1b绝缘基板；2粘结片；3基板；4a、4b通孔；5内底部；6a、6b内周面；7开口；8凹部；9a、9b、9c金属图形；10内周部；11内周面；12内底面；13导电性粘结剂；14半导体发光元件；15接合线；16透光性树脂；17粘结剂；18a、18b金属板。

具体实施方式

以下，参照图1至图6详细说明本发明的优选实施方式(对相同部分赋予相同符号)。另外，以下所述的实施方式是本发明的优选具体例，所以附加了技术上的各种优选限定，但只要在以下的说明中没有特别限定本发明的意思的描述，本发明的范围并不限于这些实施方式。

图1是表示本发明的半导体发光装置的实施方式的立体图，图2是图1的A-A剖面图。

通过将两张绝缘基板1a、1b夹着粘结片2粘合在一起来形成基板3。在粘结片2的中央部设有大致圆形的通孔4a，在与粘结片接触的一方绝缘基板1a上也设有大致圆形的通孔4b。粘结片2的通孔4a与绝缘基板1a的通孔4b各自的中心位于与绝缘基板1a垂直的大致同一直线上。即，基板3的中央部与粘结片2接触，形成以不具有通孔的绝缘基板1b为内底部5，以粘结片2的通孔4a以及绝缘基板1a的通孔4b各自的内周面6a、6b为内周部，以绝缘基板1a的通孔4b的一方为开口7的凹部8。

该情况下，粘结片2的通孔4a以及绝缘基板1a的通孔4b各自的内周面6a、6b由下述这样的面构成，该面从粘结片2的通孔4a朝向绝缘基板1a的通孔4b的开口7，相对于通孔4a以及通孔4b的中心轴X以大致相同的角度向外侧倾斜，并且两内周面6a、6b形成为连续的面。

在上述结构的基板3上，在表面侧的对置的两缘部上形成一对金属图形9a、9b，各金属图形9a、9b形成为从基板3的缘部开始经过侧面侧向背面侧绕入的状态。并且，在基板3的两缘部上所形成的金属图形9a、9b相互对置地分别朝向内侧延伸，其中的一方金属图形9a经过在基板3上形成的凹部8的内周部10延伸至内底部5，形成凹部8的内周面11和内底面12。并且，另一方金属图形9b延伸至凹部8跟前。

而且，在形成凹部8的内底面12的金属图形9a上，通过导电性粘结剂13装配半导体发光元件14，半导体发光元件14的下侧电极与金属图形9a实现电导通。另一方面，半导体发光元件14的上侧电极经由接合线15与金属图形9b连接，实现半导体发光元件14的上侧电极与金属图形9b之间的电导通。

并且，半导体发光元件14以及接合线15以被透光性树脂16覆盖的方式被密封，透光性树脂16保护半导体发光元件14免受水分、尘埃以及气体等的外部环境的影响，并且保护接合线15免受振动以及冲击等的机械应力的影响。并且，透光性树脂16还具有以下功能：与半导体发光元件14的光出射面形成界面，使得半导体发光元件14发出的光从半导体发光元件14的光出射面向透光性树脂16内高效地射出。

但是，在凹部8的内周部10，以覆盖该内周部10的方式，从基板3的缘部开始延伸的金属图形9a形成内周面11，但不是内周部10的整个面，在绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b以及粘结片2的通孔4a的内周面6a分别设置有未形成金属图形9a的部分。作为具体方法，在凹部8的内周部10的整个面形成金属图形9a之后，通过蚀刻来部分地去除金属图形9a。

该情况下，在粘结片2的通孔4a的内周面6a，金属图形9a被去除的部分，不是从所述内周面6a的上端部直至下端部，而是从上端部到下端部的中途。即，在内周面6a的下方，金属图形9a残留而未被去除。

如上述这样，在具有内底面和内周面的凹部内所填充的透光性树脂，与构成内底面以及内周面的一部分的金属图形、以及内周面的金属图形被去除而露出的粘结片2的通孔4a以及绝缘基板1a的通孔4b各自的内周面6a、6b紧密结合，形成界面。

此时，相比金属图形与透光性树脂的紧密结合力，露出的粘结片以及绝缘基板与透光性树脂的紧密结合力更强。因此，在高温的安装环境下和实际使用状态中即使被施加透光性树脂引起的热应力，与由金属图形覆盖安装有半导体发光元件的凹部的内周面的整个面的情况相比，粘结片以及绝缘基板露出的情况下的抑制剥离的作用非常强。

其结果，能够实现可靠性高的半导体发光装置，不会因透光性树脂而被施加将导电性粘结剂以及半导体发光元件向凹部内底面的金属图形上方抬起的力，抑制在凹部内底面的金属图形上所涂敷的导电性粘结剂从金属图形剥离，对于安装时以及长期使用不会产生光学特性恶化以及电特性不良。

并且，优选的是凹部内周面的金属图形9a被去除、粘结片2的通孔4a的内周面6a以及绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b露出的部分在至少一个位置以任意形状设置，但更优选的是夹着位于凹部的中央部的半导体发光元件、在对称的位置上以大致相同的形状设置在两个位置上，以该配置要领在两个以上位置配置。这是为了使透光性树脂与露出部的紧密结合分布不发生不均，从而更加可靠地抑制剥离。在本实施方式中在夹着半导体发光元件的四个位置上设置露出部。

在本实施方式中，由粘结片2的通孔4a以及绝缘基板1a的通孔4b各自的内周面6a、6b所形成的凹部内周部由下述面构成，该面从粘结片2的通孔4a朝向绝缘基板1a的通孔4b的开口7，相对于通孔4a以及通孔4b的中心轴X以大致相同的角度向外侧倾斜，并且两内周面6a、6b形成连续的面。

由此，发挥双重效果：从半导体发光元件向大致横向射出的光由凹部内周面的金属图形朝向上方反射，使尽量多的光向外部放出的光学效果；和利用露出的粘结片以及绝缘基板与透光性树脂之间的紧密结合力来抑制剥离的机械效果。

因此，考虑对半导体发光装置所要求的上述光学、机械特征，来决定去除之后残留的金属图形的面积、露出部的形状、面积、配置数目等。

至此，对于在凹部内安装的半导体发光元件，以把用于驱动该半导体发光元件的电极配置在半导体发光元件的上侧和下侧两面上的结构为对象进行了说明，但也有电极仅配置在半导体发光元件的一侧的结构。但是，通常在与电极对置的一面侧也形成有粘结/固定用的金属膜。

安装了这样结构的半导体发光元件的半导体发光装置的结构如图3和图4所示。图3是立体图，图4是图3的A-A剖面图。

除在基板上所形成的金属图形的结构不同以外，本结构的半导体发光装置与上述图1和图2的半导体发光装置均相同。

与上述图1和图2的金属图形结构的具体的不同之处如下。即，在基板3的表面侧的对置的两缘部上所形成的一对金属图形9a、9b分别向内侧延伸，直至凹部8跟前。并且，形成凹部8的内周面11和内底面12的金属图形9c被一体化。即，金属图形由从基板3的缘部向内侧延伸的各个金属图形9a、9b以及一体地形成凹部8的内周面11和内底面12的金属图形9c这分别分离/独立的三个位置的金属图形构成。

于是，在分离/独立地形成的凹部8的内底面12的金属图形9c上通过粘结剂17装配半导体发光元件14，在半导体发光元件14的上表面配置的2个电极分别经由接合线15与分离/独立地向内侧延伸的两个金属图形9a、9b连接。

并且，在绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b以及粘结片2的通孔4a的内周面6a上分别有通过蚀刻去除了金属图形9a的部分，特别是在粘结片2的通孔4a的内周面6a，去除了金属图形9a的部分从所述内周面6a的上端部开始直至下端部。即，从内周面6a的上端部至下端部金属图形9a被去除。

并且，上述实施方式的凹部8的内周部10由以下所述的面构成，该面从粘结片2的通孔4a朝向绝缘基板1a的通孔4b的开口7，相对于通孔4a以及通孔4b的中心轴X以大致相同的角度向外侧倾斜，但不限于此，例如，内周面也可以由相对于通孔的中心轴X平行的面构成。

该情况下，去除凹部8的内周面11的金属图形9c、使粘结片2的通孔4a的内周面6a以及绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b露出的部分，优选在至少一个以上位置以任意形状设置，但更优选夹着位于凹部8的中央部的半导体发光元件14、在对称的位置上以大致相同的形状设置在两个位置的配置方法来设置一个以上位置，这是不用说的。

以上，使形成凹部8的内周部10的粘结片2的通孔4a的内周面6a以及绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b各自一部分从金属图形露出，但也可以仅使粘结片2的通孔4a的内周面6a的一部分从金属图形露出，以整个面的金属图形覆盖绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b。该情况下，通过在透光性树脂与粘结片2的通孔4a的内周面6a的露出部之间的界面处确保紧密结合力、发挥抑制剥离的机械效果的同时，也带来利用覆盖绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b的整个面的金属反射面，使得从半导体发光元件向大致横向射出的光有效地向外部放出的光学效果。

并且，如图5所示，也可以使粘结片2向凹部8内突出。该情况下，增大了凹部8内所填充的透光性树脂16与粘结片2之间的接触面积，从而两部件之间的紧密结合力增加，抑制形成凹部8的内底面12的金属图形9c与将半导体发光元件14固定在该金属图形9c上的导电性粘结剂13之间的剥离的作用非常强。该情况下也与上述相同，也可以用整个面的金属图形覆盖绝缘基板1a的通孔4b的内周面6b作为反射面。

并且，也可以将安装半导体发光元件的基板(构成凹部的内底部的基板)从绝缘基板替换为金属基板。该情况下，至少在形成金属图形的部分，需要在金属基板与金属图形之间设置绝缘层。通过使基板为金属基板，来自半导体发光元件的发热的散热性变好，抑制因半导体发光元件的发热而引起的发光效率的降低、确保亮度，并且能够抑制因发热而引起的密封树脂的应力从而阻止剥离。

图6是表示其它的实施方式的剖面图。将绝缘基板1与分离/独立的金属板18a、18b夹着粘结片2粘合，形成基板3。分别在粘结片2和绝缘基板1的中央部设有大致圆形的通孔4a、4b。粘结片2的通孔4a与绝缘基板1的通孔4b各自的中心位于与金属板18a垂直的大致同一直线上。即，基板3的中央部与粘结片2接触，形成以不具有通孔的金属板18a为内底部，以粘结片2的通孔4a以及绝缘基板1的通孔4b各自的内周面6a、6b为内周部，以绝缘基板1的通孔4b的一方为开口7的凹部8。

在上述结构的基板3上，在表面侧的对置的两缘部上形成一对金属图形9a、9b，其中的一方金属图形9b从绝缘基板1以及粘结片2各自的缘部开始经过侧面侧与金属板18b连接，另一方金属图形9a的一个端部延伸至绝缘基板1的内周面6b的一部分，另一个端部从绝缘基板1以及粘结片2各自的缘部开始经过侧面侧与金属板18a连接。

于是，在形成凹部8的内底面12的金属板18a上通过导电性粘结剂13装配半导体发光元件14，半导体发光元件14的下侧电极与金属板18a实现电导通。另一方面，半导体发光元件14的上侧电极经接合线15与金属图形9b连接，实现半导体发光元件14的上侧电极与金属图形9b之间的电导通。

并且，半导体发光元件14和接合线15以被透光性树脂16覆盖的方式被树脂密封。

本实施方式中，也通过使在凹部8内露出的绝缘基板1以及粘结片2与透光性树脂16紧密结合来形成界面，由于形成界面的两部件之间的强的紧密结合力，使得即使在高温的安装环境下和实际使用状态下被施加了透光性树脂16引起的热应力，抑制剥离的作用也非常强。

其结果，能够实现可靠性高的半导体发光装置，不会因透光性树脂16而施加将导电性粘结剂13以及半导体发光元件14向凹部8的内底面12的金属板18a上方抬起的力，抑制涂敷在凹部8的内底面12的金属板18a上的导电性粘结剂13从金属板18a剥离，对于安装时以及长期使用不会产生光学特性恶化以及电特性不良。

并且，通过在半导体发光元件14的下方设置金属板18a，能够提高安装半导体发光装置时的散热性，提高半导体发光元件14的发光效率、实现长寿命化。

但是，在上述任意一个实施方式中，关于粘结片，可以将树脂制粘结剂制成片状，也可以用树脂制粘结剂覆盖绝缘体。树脂制粘结剂优选与半导体发光元件的密封树脂相同种类的材质，例如，当密封树脂为环氧树脂时，使用环氧树脂类粘结剂是恰当的。此外，关于半导体发光元件，从发出紫外线～可见光～红外线的区域的光的发光二极管(LED)元件中适当选择使用发出所期望波长的光的LED元件。

并且，密封树脂除上述的环氧树脂之外，还可以使用硅树脂。并且，可以是在密封树脂中混入扩散剂，使向外部发出的光成为扩散光的材质，可以是混入作为波长转换部件的荧光体，使得发出与从半导体发光元件射出的光不同色调的光的材质，还可以是混入所述扩散剂和荧光体双方，使得同时具有双方的效果的材质。

Claims (3)

1.一种半导体发光装置，具有：

至少一个半导体发光元件；

半导体发光元件安装基板，其形成用于安装所述半导体发光元件的凹部的内底部；

绝缘基板，其具有构成所述凹部的内周部的第一通孔；

粘结片，其具有构成所述凹部的内周部的第二通孔，该粘结片配置在所述半导体发光元件安装基板与所述绝缘基板之间并将所述两张基板粘合，以使连接所述第一通孔与所述第二通孔各自的中心的线与所述半导体发光元件安装基板垂直；

金属反射面，其覆盖由所述第一通孔和所述第二通孔构成的所述凹部的内周部的一部分；

金属图形，其形成于所述凹部的内底部，用于安装所述半导体发光元件；

密封树脂部，其将安装在所述凹部内的所述半导体发光元件密封，

其特征在于，

至少所述第二通孔的内周面的一部分露出于密封树脂部。

2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，所述第二通孔的内周面的最大的部分小于或等于所述第一通孔的最小部分的大小。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，露出于所述密封树脂部的所述第二通孔的内周部以所述半导体发光元件为中心，对称地设置在所述第二通孔的内周面的每两个位置上。

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