CN1929159A - 半导体发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供半导体发光装置。以往,就半导体发光元件体与光学透镜一体化的半导体发光装置而言,由于暴于外部温度变化,在各部件间的接触界面产生界面剥离,导致光学特性的恶化及可靠性降低。在电路基板(1)上配置具有凹部(5)的反射体(2),利用含荧光体透光性树脂(9)将安装于凹部(5)内的半导体发光元件(7)进行树脂密封,形成半导体发光元件体(17),夹着软质树脂间隔物(16)将所述半导体发光元件体(17)与光学透镜(14)一体化。因此,在一体化的半导体发光元件体(17)与光学透镜(14)之间,具备软质树脂间隔物(16)构成的热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置,尤其涉及一种将半导体发光元件作为发光源、并且具备光的波长转换部的半导体发光装置。
背景技术
根据外观形状和安装方法不同,把半导体发光元件作为发光源的发光装置,例如将半导体发光元件作为LED的LED发光装置(下面简称为LED)大致分为两种。
一种例如在平行配置的一对引线框(lead frame)的一方的端部上装配LED芯片,LED芯片的上侧电极经接合线连接于另一方引线框上,以覆盖LED芯片和引线框的方式,利用透光性树脂将引线框的一方的端部树脂密封。
这种结构的LED在形成于安装基板中的通孔中插入引线框,通过从部件面的相反侧进行焊接来固定、安装,是被称为纵型LED的类型的LED。
另一种例如在绝缘基板的表面侧的对置的两缘部形成一对电路图案,一对电路图案从两缘部分别彼此相对地向内侧延伸。在向内侧延伸的电路图案的一方的前端部装配LED芯片,LED芯片的上侧电极经接合线连接于另一方电极图案上,以覆盖LED芯片与接合线的方式,利用透光性树脂进行树脂密封。
或者,对板状的一对引线框进行利用树脂的插入成形,形成具有凹部的封装件,在露出于凹部底面的一对引线框的一方上装配LED芯片,LED芯片的上侧电极经接合线连接于另一方引线框上,以在凹部内填充透光性树脂,覆盖LED芯片与接合线的方式进行树脂密封。
这种结构的LED在形成于安装基板上的电路图案上,从部件面侧,通过焊接,固定、安装从LED的密封树脂导出到外部的电路图案、或从LED的封装件导出到外部的引线框,是被称为表面安装型LED的类型的LED。
但是,在上述纵型LED和表面安装型LED中,LED芯片和接合线被利用透光性树脂进行树脂密封,这是为了保护LED芯片不受水分、尘埃和气体等外部环境影响,并且,保护接合线不受振动和冲击等机械应力影响。另外,透光性树脂与LED芯片的光射出面形成界面,利用形成LED芯片的光射出面的半导体材料与透光性树脂的折射率差,可使LED芯片发出的光从LED芯片的光射出面高效地射出到透光性树脂内。
另外,LED芯片形成为例如一边长度为0.5mm左右的6面体(骰子状)的形状,小,发光光量少,具有接近点光源的光学特性。因此,就将这种特性的LED芯片作为光源的LED而言,一般构成为利用作为密封树脂的透光性树脂在LED芯片的上方形成球面或非球面的凸透镜,将从LED芯片发出后在透光性树脂内被导光并到达透光性树脂的透镜面的光高效地放出到外部,并且,放出的光汇聚到一个方向上,提高LED的轴上发光强度。
此时,就纵型LED而言,通过将透光性树脂形成的密封树脂成形为炮弹型,可确保光取出效率和聚光性良好的透镜形状。但是,另一方面,就表面安装型LED而言,制约了作为表面安装型LED的重要要件之一的小型、薄型化,即便由密封树脂形成透镜,也无法确保从炮弹型LED这样的LED芯片至透镜的距离和透镜的口径。因此,无法获得炮弹型LED程度的光的聚光效率,难以实现可与炮弹型LED匹敌的程度的轴上发光强度。
因此,提出一种LED,该LED作为表面安装型LED,同时通过形成可与纵型LED匹敌的口径的透镜,使光取出效率和聚光效率提高。
这如图13所示,对于预先在树脂芯柱(stem)52的凹部内装配LED芯片、利用透光性树脂进行了树脂密封的表面安装型LED 53,使该表面安装型LED 53的上表面朝下,将其浸渍在充满于内底面形状为球面或非球面的密封用壳体模50的流动树脂51中,在使作为止动件的引线54与密封用壳体模50抵接的状态下,加热流动树脂51使其固化。之后,在加热流动树脂51使其固化之后,从密封用壳体模50中切出引线框54,进行成形,完成图14所示的LED。
如此制作的LED可从部件面侧焊接到安装基板上,同时,在LED芯片55的上方利用流动树脂51形成口径比树脂芯柱52的尺寸大的球面或非球面的凹透镜56(例如参照专利文献1。)。
专利文献1:日本特许第3492178号公报
但是,在LED中,利用从LED芯片射出的光激励荧光体,进行波长转换,放出色调与LED芯片的射出光不同的光的LED被实用化。
例如,在从LED芯片射出的光为蓝色光的情况下,通过使用被蓝色光激励、波长转换为作为蓝色的互补色的黄色光的荧光体,可通过利用从LED芯片射出的蓝色光激励荧光体进行波长转换后得到的黄色光、与从LED芯片射出的蓝色光的加法混色,制作出白色光。
同样,在从LED芯片射出的光为蓝色光的情况下,也可通过使用混合了被蓝色光激励、分别波长转换为绿色光和红色光的两种荧光体而得到的荧光体,通过利用从LED芯片射出的蓝色光激励荧光体、进行波长转换得到的绿色光和红色光、和从LED芯片射出的蓝色光的加法混色,来制作出白色光。
另外,在从LED芯片射出的光为紫外线的情况下,也可通过使用混合了被紫外线激励、分别波长转换为蓝色光、绿色光和红色光的三种荧光体而得到的荧光体,通过利用从LED芯片射出的紫外线激励荧光体、进行波长转换得到的蓝色光、绿色光和红色光的加法混色,来制作出白色光。
并且,通过适当组合从LED芯片射出的光的波长与荧光体,可制作出白色光以外的各种色调的光。
因此,在树脂芯柱的凹部内装配了LED芯片、并利用在透光性树脂中混入1种以上的荧光体的含荧光体透光性树脂进行了树脂密封的表面安装型LED中,在直接将形成球面或非球面的凸透镜的透光性树脂一体化的情况下,在填充于树脂芯柱的凹部内的含荧光体透光性树脂与形成透镜的透光性树脂之间,以及树脂芯柱与形成透镜的透光性树脂之间,存在未形成化学键的界面。
通常,LED的工作环境温度有可能达到-20~+80°以上,尤其在车载用途中,要求更宽范围的工作温度,例如,要求在-40~100°的温度范围下确保稳定的动作。
但是,在上述结构的LED的情况下,形成各个界面的部件针对外部温度变化反复进行热膨胀、收缩,因形成界面的部件间的热膨胀系数的差而产生的应力,使得在未形成化学键的界面产生界面剥离的频度变高。尤其是,在由高硬度的原料之间形成界面的情况下,倾向于容易产生界面剥离。
结果,因界面剥离而产生的空气层成为光的导光损失的要因,导致LED的发光强度降低等光学特性恶化,损害产品的可靠性。
发明内容
因此,本发明鉴于上述问题而提出,其目的在于提供一种半导体发光装置,将半导体发光元件安装体与光学透镜一体化,其中该半导体发光元件安装体在表面形成有电路图案的基板上装配半导体发光元件,该半导体发光元件被含有荧光体的透光性树脂进行树脂密封,即便暴于外部温度变化,在因一体化而形成的接触界面也不产生界面剥离,光学特性好,可靠性高。
为了解决上述问题,本发明的第一方面的发明的特征在于:在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部内底面的至少一个半导体发光元件,被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的光学透镜夹着透光性软质树脂间隔物而被一体化。
本发明第二方面的发明就本发明第一方面而言,其特征在于:所述反射体具有朝着该反射体的凹部上方的开口、向外侧打开的外周面。
本发明第三方面的发明就本发明第二方面而言,其特征在于:所述外周面在相对于所述半导体发光元件的光轴为2~30°的范围内倾斜。
本发明第四方面的发明就本发明第二或第三方面而言,其特征在于:位于所述光学透镜的最下表面与所述反射体的上端面之间的所述透光性软质树脂间隔物的厚度为从所述电路基板面至反射体上端面的距离的30%以上。
本发明第五方面的发明就本发明第一方面而言,其特征在于:所述反射体具有直径各不相同的两段外周面,所述电路基板侧的下段的直径比所述反射体的开口侧的上段的直径小。
本发明第六方面的发明就本发明第五方面而言,其特征在于:所述反射体的外周面的所述上段与所述下段的直径差在0.1~2.0mm的范围内。
本发明第七方面的发明就本发明第五方面或第六方面而言,其特征在于:所述光学透镜的最下表面与所述反射体的外周面的阶梯差部的距离在0.1~1.0mm的范围内。
本发明第八方面的发明就本发明第一方面至第七方面中的任一个而言,其特征在于:所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部。
本发明第九方面的发明就本发明第八方面而言,其特征在于:所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面的距离在0.1~1.0mm的范围内。
本发明第十方面的发明就本发明第八方面或第九方面而言,其特征在于:在所述光学透镜的凹部内配置透光性软质树脂间隔物之后,使所述反射体部埋没于所述透光性软质树脂间隔物中,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述透光性软质树脂间隔物使其固化。
本发明第十一方面的发明是一种半导体发光装置,在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部的内底面的至少一个半导体发光元件被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的具备凸缘的光学透镜,夹着第二透光性软质树脂间隔物而被一体化,其特征在于:在所述凸缘与所述电路基板之间配置有第五透光性软质树脂间隔物。
本发明第十二方面的发明就本发明第十一方面而言,其特征在于:所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部。
本发明第十三方面的发明就本发明第十二方面而言,其特征在于:所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面的距离在0.1~1.0mm的范围内。
本发明第十四方面的发明就本发明第十一方面至第十三方面中的任一个而言,其特征在于:在所述第二透光性软质树脂间隔物中混入有光散射颗粒和/或色素。
本发明第十五方面的发明就本发明第十二方面至第十四方面中的任一个而言,其特征在于:在所述反射体部的上部配置第二透光性软质树脂间隔物之后,在所述透镜的凹部底面将所述第二透光性软质树脂间隔物压溃,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述第二透光性软质树脂间隔物使其固化。
本发明第十六方面的发明是一种半导体发光装置,在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部内底面的至少一个半导体发光元件被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的光学透镜夹着第二透光性软质树脂间隔物而被一体化,其特征在于:所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部,该凹部具有直径不同的两段结构的内周面,所述两段结构的内周面的在凹部的开口侧的内周面的直径比透镜面侧的内周面的直径大。
本发明第十七方面的发明就本发明第十六方面而言,其特征在于:所述两段结构的内周面中,所述直径小的内周面的直径比所述反射体的上端面的外径大。
本发明第十八方面的发明就本发明第十六方面或第十七方面而言,其特征在于:在具有所述直径小的内周面的凹部内,配置有透光性软质树脂间隔物。
本发明第十九方面的发明就本发明第十六或第十七方面而言,其特征在于:在具有所述直径小的内周面的凹部内,配置有兼作为波长转换层的透光性软质树脂间隔物。
本发明第二十方面的发明就本发明第十六方面至第十九方面中的任一个而言,其特征在于:在所述反射体部的上部配置透光性软质树脂间隔物之后,在所述透镜的凹部底面将所述透光性软质树脂间隔物压溃,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述透光性软质树脂间隔物使其固化。
本发明第二十一方面的发明就本发明第一至第九方面、第十一至第十四方面、第十六至第十九方面中的任一个而言,其特征在于:所述透光性软质树脂间隔物的材质是软质硅树脂。
本发明第二十二方面的发明就本发明第一至第九方面、第十一至第十四方面、第十六至第十九方面、第二十一方面中的任一个而言,其特征在于:所述光学透镜的材质是硬质硅树脂。
本发明第二十三方面的发明就本发明第一至第九方面、第十一至第十四方面、第十六至第十九方面、第二十一方面中的任一个而言,其特征在于:所述光学透镜的材质是软质硅树脂。
本发明的半导体发光装置在电路基板上配置具有凹部的反射体,利用含荧光体透光性树脂将安装于凹部内的半导体发光元件树脂密封,形成半导体发光元件体,夹着软质树脂间隔物将所述半导体发光元件体与光学透镜一体化。
因此,在一体化的半导体发光元件体与光学透镜之间具备软质树脂间隔物构成的热应力缓和层,达到下述良好效果:对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
附图说明
图1是构成本发明的半导体发光装置各实施例的半导体发光元件安装体的制造工序图。
图2是本发明的半导体发光装置的实施例1和实施例2共同的制造工序图。
图3是表示本发明的半导体发光装置的实施例1的剖面图。
图4是表示本发明的半导体发光装置的实施例2的剖面图。
图5是本发明的半导体发光装置的实施例3的制造工序图。
图6是表示本发明的半导体发光装置的实施例3的剖面图。
图7是本发明的半导体发光装置的实施例4的制造工序图。
图8是表示本发明的半导体发光装置的实施例4的剖面图。
图9是本发明的半导体发光装置的实施例5的制造工序图。
图10是表示本发明的半导体发光装置的实施例5的剖面图。
图11是本发明的半导体发光装置的实施例6的制造工序图。
图12是表示本发明的半导体发光装置的实施例6的剖面图。
图13是表示现有的半导体发光装置的制造方法的概要图。
图14是现有的半导体发光装置的剖面图。
符号说明
1电路基板;2反射体;3内底面;4内周面;5凹部;6导电部件;7半导体发光元件;8接合线;9含荧光体透光性树脂;10上表面;11上端面;12透镜面;13凹部;14光学透镜;15反转固化夹具;16透光性软质树脂间隔物;17半导体发光元件安装体;18上端面;19内底面;20外周面;21内周面;23最下表面;24阶梯差;25阶梯差;26上表面;27第一透光性软质树脂间隔物;28第二透光性软质树脂间隔物;29表面;30第三透光性软质树脂间隔物;31第四透光性软质树脂间隔物;32凸缘;33第五透光性软质树脂间隔物;34软质光学透镜;35底面;36透镜侧面。
具体实施方式
参照附图1~10来详细说明本发明的实施方式。另外,下述的实施方式由于是本发明的优选具体例,附加了技术上的优选的各种限定,但下面的说明中只要没有特别限定本发明的宗旨的记载,本发明的范围就不限于这些实施方式。
本发明的半导体发光装置由半导体发光元件安装体、光学透镜和透光性软质树脂间隔物构成。
首先,图1中示出作为半导体发光装置的构成要素之一的半导体发光元件安装体的制造工序。(a)准备预先实施了电极布线的电路基板1。电路基板1优选使用把由氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅或氧化锆等构成的陶瓷、玻璃环氧或聚酰亚胺等树脂、铁或铝等金属、纸酚等作为基底的基板,更优选使用以导热性好的陶瓷为基底的基板。电极布线(未图示)仅形成于基底基板的表面,以及表面与内部双方中的任一方,在基底基板的任一个面上设置将从外部提供的电导入到半导体发光元件安装体的电极。
(b)在电路基板1的一个面上设置反射体2。反射体2具有研钵形状的凹部5,该凹部5将电路基板1的一个面作为内底面3,具有从该内底面3升高、朝向上方开口并向外侧打开的内周面4。另外,至少凹部5的内周面4被实施用于形成反射面的手段,例如,采用如下等手法,即由反射性树脂或金属等形成反射体,或对由非反射性树脂或金属或陶瓷等形成的反射体实施电镀、蒸镀等反射处理来形成反射面。其中,在由金属形成反射体的情况下,经银焊料或高导热性粘接剂固定在电路基板上。
(c)在位于反射体2的内底面3的一对分离、独立的电极布线的一方上,通过Au-Sn合金、无Pb焊锡、银膏等导电部件6装配半导体发光元件7,实现半导体发光元件7的下侧电极与电极布线的电导通。
(d)半导体发光元件7的上侧电极经由Au、Al或Cu等构成的接合线8与位于反射体2的内底面3的一个电极布线连接,实现半导体发光元件7的上侧电极与电极布线的电导通。
(e)使用分配器等液体定量喷出单元,向反射体2的凹部5内,定量注入在透光性树脂中混入了1种以上荧光体的含荧光体透光性树脂9,将半导体发光元件7和接合线8树脂密封。
控制含荧光体透光性树脂9的注入量,使得如(f)所示,含荧光体透光性树脂9的上表面10为与反射体2的上端面11大致共面的状态,或如(g)所示,含荧光体透光性树脂9的上表面10为相对于反射体2的上端面11膨胀的状态。
此时,将(f)所示的半导体发光元件安装体在加热含荧光体透光性树脂9使其固化后,发送给后工序,而将(g)所示的半导体发光元件安装体在含荧光体透光性树脂9仍为液状的状态下,发送给后工序。
下面,说明由经过上述制造工序完成的半导体发光元件安装体、作为其它构成部件的光学透镜、以及透光性软质树脂间隔物构成的半导体发光装置的实施例及其制造方法。
图2表示实施例1和实施例2的半导体发光装置共同的制造方法。(a)使在与透镜面12相反的一侧形成有凹部13的光学透镜14的透镜面12朝下,将光学透镜14设置在反转固化夹具15上。之后,向光学透镜14的凹部13中注入液状的透光性软质树脂间隔物16。
(b)使反射体2朝下,将经过图1的工序完成的图1(f)的半导体发光元件安装体17向光学透镜14的凹部13方向下降,直到电路基板1与反转固化夹具15的上端面18抵接为止。
(c)反射体2部埋入液状的透光性软质树脂间隔物16内。于是,反射体2的上端面11与光学透镜14的凹部13的内底面19的间隙、以及反射体2的外周面20与光学透镜14的凹部13的内周面21的间隙被透光性软质树脂间隔物16填埋。另外,从光学透镜14的凹部13溢出的透光性软质树脂间隔物16因树脂的表面张力,沿位于光学透镜14的最下表面23的上方的反射体2的外周面20向上蔓延,外周面20被透光性软质树脂间隔物16覆盖。之后,在维持该状态的同时加热反转固化夹具15整体,在使透光性软质树脂间隔物16固化之后,将其从反转固化夹具15中取出。
此时,注入光学透镜14的凹部13中的透光性软质树脂间隔物16被调整到必要的充足的量,以使得当将半导体发光元件安装体17的反射体2埋设在透光性软质树脂间隔物16中时、从凹部13溢出的透光性软质树脂间隔物16覆盖反射体2的外周面20整个面。
[实施例1]
图3示出上述制造方法制作的半导体发光装置的实施例1。设置在半导体发光元件安装体17的电路基板1上的反射体2与光学透镜14夹着透光性软质树脂间隔物16被一体化。
反射体2具有朝向该反射体2的凹部5的上方开口向外侧打开的内周面4和外周面20,尤其优选外周面20相对于半导体发光元件7的光轴X的倾斜角θ在2~30°的范围内,更优选在5~15°的范围内。利用该外周面20的倾斜,可将沿外周面20向上蔓延的透光性软质树脂间隔物16的锚(anchor)效应发挥到最大限度。
关于填埋在光学透镜14的凹部13的内底面19与反射体2的上端面11之间的透光性软质树脂间隔物16的厚度t1,若根据包括透光性软质树脂间隔物16在内、与透光性软质树脂间隔物16形成界面的部件的线性膨胀系数、厚度和外部环境温度差来计算,则优选在0.1~1.0mm的范围内,更优选是在0.2~0.5mm的范围内。另外,光学透镜14的最下表面23与反射体2的上端面11的距离t2优选为从电路基板1表面至反射体2的上端面11的距离的30%以上,更优选是50%以上,发挥大的锚效应。
[实施例2]
图4示出利用与上述实施例1相同的制造方法制作的半导体发光装置的实施例2。实施例2除了反射体2的外周面20为直径各不相同的两段结构外,其它与实施例1相同。
反射体2的两段结构的外周面20中,电路基板1侧的下段的直径T1比反射体2的开口侧的上段的直径T2小。具体而言,T1与T2的差(T1-T2)优选在1.0~2.0mm的范围内,更优选在0.3~0.8mm的范围内。利用该外周面20的两段结构,可将沿外周面20向上蔓延的透光性软质树脂间隔物16的锚效应发挥到最大限度。另外,光学透镜14的最下表面23与反射体2的外周面20的阶梯差24部的距离t3优选在0.1~1.0mm的范围内,更优选在0.2~0.5mm的范围内。
如上所述,就实施例1和实施例2的半导体发光装置而言,光学透镜与半导体发光元件安装体的反射体部夹着透光性软质树脂间隔物一体化。因此,具有锚效应和应力缓和功能的透光性软质树脂间隔物对于外部温度变化时的热应力,可阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
图5示出实施例3的半导体发光装置的制造方法。(a)对于形成有具有直径各不相同的两段结构的内周面21的凹部13的光学透镜14,使透镜面12朝下,设置在与透镜面12对置的一侧(设置夹具未图示)。两段结构的内周面21中,透镜面12侧的上段的直径比光学透镜14的最下表面23侧的下段的直径小。之后,向上段的凹部13中注入液状的第一透光性软质树脂间隔物27。
控制第一透光性软质树脂间隔物27的注入量,以使得如(b)所示,第一透光性软质树脂间隔物27的上表面26为与内周面21的阶梯差25大致共面的状态。之后,在维持该状态的同时加热,使第一透光性软质树脂间隔物27固化。
(c)第二透光性软质树脂间隔物28垂落在经过图1的工序完成的图1(f)的半导体发光元件安装体17的反射体2的上部,隆起成凸状。之后,对于在上段的凹部13中配置了第一透光性软质树脂间隔物27的光学透镜14,使该光学透镜14的凹部13朝向在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28侧,使光学透镜14下降,直到第一透光性软质树脂间隔物27的表面29抵接反射体2的上端面11。
(d)当第一透光性软质树脂间隔物27的表面29抵接反射体2的上端面11时,第二透光性软质树脂间隔物28因第一透光性软质树脂间隔物27的表面29而分散,反射体2的外周面20与光学透镜14的下段侧内周面21的间隙被第二透光性软质树脂间隔物28填埋。另外,第二透光性软质树脂间隔物28因树脂的表面张力,而沿与光学透镜14的最下表面23相比更靠近电路基板1侧的反射体2的外周面20流动,外周面20被第二透光性软质树脂间隔物28覆盖。之后,在维持该状态的同时加热,使第二透光性软质树脂间隔物28固化。
此时,将在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28调整为必要的充足的量,使得当第一透光性软质树脂间隔物27的表面29抵接反射体2的上端面11时,被第一透光性软质树脂间隔物27的表面29分散的第二透光性软质树脂间隔物28覆盖反射体2的外周面20整个面。
另外,优选配置第一透光性软质树脂间隔物27的上段侧的凹部13的内周面21的直径比反射体2的上端面11的外径小。
[实施例3]
图6示出由上述制造方法制作的半导体发光装置的实施例3。设置在半导体发光元件安装体17的电路基板1上的反射体2与光学透镜14夹着第二透光性软质树脂间隔物28一体化。
特别是,在本实施例中,夹着填埋在反射体2的外周面20与光学透镜14的下段侧的内周面21的间隙中的第二透光性软质树脂间隔物28一体化。从而,可以使第一透光性软质树脂间隔物27与第二透光性软质树脂间隔物28为不同种类的树脂。由此,可对应于要求的功能、特性等来使用适当的透光性软质树脂间隔物。
如上所述,本实施例也与实施例1和实施例2一样,具有锚效应和应力缓和功能的透光性软质树脂间隔物对于外部温度变化时的热应力,可阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
图7示出实施例4的半导体发光装置的制造方法。(a)对于形成有具有直径各不相同的两段结构的内周面21的凹部13的光学透镜14,使透镜面12朝下,设置在与透镜面12对置的一侧(设置夹具未图示)。两段结构的内周面21,透镜面12侧的上段的直径比光学透镜14的最下表面23侧的下段的直径小。之后,向上段的凹部13中注入液状的第三透光性软质树脂间隔物30。第三透光性软质树脂间隔物30由混入了荧光体的透光性软质树脂构成。
控制第三透光性软质树脂间隔物30的注入量,以使得如(b)所示,第三透光性软质树脂间隔物30的上表面26为与内周面21的阶梯差25大致共面的状态。之后,在维持该状态的同时加热,使第三透光性软质树脂间隔物30固化。
(c)准备经过图1的工序完成的图1(g)的半导体发光元件安装体17。但是,在本实施例中,注入到半导体发光元件安装体17的反射体2的凹部5内的树脂不是混入了荧光体的含荧光体透光性树脂,而是第四透光性软质树脂间隔物31。之后,对于在上段的凹部13中配置了第三透光性软质树脂间隔物30的光学透镜14,使该光学透镜14的凹部13朝向在反射体2的上部隆起成凸状的第四透光性软质树脂间隔物31侧,使光学透镜14下降,直至第三透光性软质树脂间隔物30的表面29抵接反射体2的上端面11。
(d)当第三透光性软质树脂间隔物30的表面29抵接反射体2的上端面11时,第四透光性软质树脂间隔物31被第三透光性软质树脂间隔物30的表面29分散,反射体2的外周面20与光学透镜14的下段侧内周面21的间隙被第四透光性软质树脂间隔物31填埋。另外,第四透光性软质树脂间隔物31因树脂的表面张力,而沿与光学透镜14的最下面23相比更靠近电路基板1侧的反射体2的外周面20流动,外周面20被第四透光性软质树脂间隔物31覆盖。之后,在维持该状态的同时加热,使第四透光性软质树脂间隔物31固化。
此时,将在反射体2的上部隆起成凸状的第四透光性软质树脂间隔物31调整为必要的充足的量,使得当第三透光性软质树脂间隔物30的表面29抵接反射体2的上端面11时,被第三透光性软质树脂间隔物30的表面29分散的第四透光性软质树脂间隔物31覆盖反射体2的外周面20整个面。
优选配置第三透光性软质树脂间隔物30的上段侧的凹部13的内周面21的直径比反射体2的上端面11的外径小。
该制造方法就图1所示的半导体发光元件安装体的制造工序而言,可省略第四透光性软质树脂间隔物31的加热固化工序,可提高生产效率。
[实施例4]
图8示出由上述制造方法制作的半导体发光装置的实施例4。设置在半导体发光元件安装体17的电路基板1上的反射体2与光学透镜14夹着第四透光性软质树脂间隔物31一体化。
在本实施例中,由于兼作为波长转换层的第三透光性软质树脂间隔物被配置在光学透镜侧,所以确保了从作为发光源的半导体发光元件至第三透光性软质树脂间隔物的距离。因此,从半导体发光元件发出的光在宽范围内均匀照射第三透光性软质树脂间隔物,在第三透光性软质树脂间隔物内和光学透镜内导光且无色差的光从透镜面射出到外部。即,可实现光学特性好的半导体发光装置。
如上所述,本实施例也与实施例1、实施例2和实施例3一样,具有锚效应和应力缓和功能的透光性软质树脂间隔物对于外部温度变化时的热应力,可阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
图9示出实施例5的半导体发光装置的制造方法。(a)对于形成有具有内周面21的凹部13和凸缘23的光学透镜14,使透镜面12朝下,设置在与透镜面12对置的一侧(设置夹具未图示)。之后,利用分配、印刷、浸渍等方法,在凸缘23的底面配置第五透光性软质树脂间隔物33,并进行加热固化。
设定第五透光性软质树脂间隔物33的厚度,使得当将光学透镜14装配于后述的半导体发光元件安装体17的电路基板1上时,光学透镜14的凹部13的内底面19与半导体发光元件安装体17的反射体2的上端面11的间隙为期望的距离。
(b)第二透光性软质树脂间隔物28垂落在经过图1的工序完成的图1(f)的半导体发光元件安装体17的反射体2的上部,隆起成凸状。之后,使光学透镜14的凹部13朝向在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28侧,使该光学透镜14下降,直到配置在光学透镜14的凸缘23上的第五透光性软质树脂间隔物33抵接半导体发光元件安装体17的电路基板1。
(c)当第五透光性软质树脂间隔物33抵接电路基板1时,第二透光性软质树脂间隔物28被光学透镜14的凹部13的内底面19分散,反射体2的上端面11及含荧光体透光性树脂9的上表面10与光学透镜14的凹部13的内底面19、反射体2的外周面20与光学透镜14的内周面21及第五透光性软质树脂间隔物33的各间隙被第二透光性软质树脂间隔物28填埋。之后,在维持该状态的同时加热,使第二透光性软质树脂间隔物28固化。
此时,把在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28调整成必要的充足的量,使得当第五透光性软质树脂间隔物33抵接电路基板1时被光学透镜14的凹部13的内底面19分散的第二透光性软质树脂间隔物28覆盖反射体2的外周面20整个面。
[实施例5]
图10示出由上述制造方法制作的半导体发光装置的实施例5。设置在半导体发光元件安装体17的电路基板1上的反射体2与光学透镜14夹着第二透光性软质树脂间隔物28一体化。
在本实施例中,在半导体发光元件安装体17的反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28被光学透镜14的凹部13的内底面19分散,使第二透光性软质树脂间隔物28固化,从而可将半导体发光元件安装体17的反射体2与光学透镜14一体化。由此,可削减固化次数,故可削减制造工时,提高生产效率。
如上所述,本实施例也与实施例1~实施例4一样,具有锚效应和应力缓和功能的透光性软质树脂间隔物对于外部温度变化时的热应力,可阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
图11示出实施例6的半导体发光装置的制造方法。(a)在与透镜面12对置的一侧,使用成形模具,通过喷出成形等成形方法来制作形成有具有内周面21的凹部13和凸缘23的软质光学透镜34。
凸缘23的高度被设定为当将软质光学透镜34装配于后述的半导体发光元件安装体17的电路基板1上时,软质光学透镜34的凹部13的内底面19与半导体发光元件安装体17的反射体2的上端面11的间隙为期望的距离。
(b)第二透光性软质树脂间隔物28垂落在经过图1的工序完成的图1(f)的半导体发光元件安装体17的反射体2的上部,隆起成凸状。之后,使软质光学透镜34的凹部13朝向在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28侧,使该软质光学透镜34下降,直至软质光学透镜34的凸缘23的底面35抵接半导体发光元件安装体17的电路基板1。
(c)当软质光学透镜34的凸缘23的底面35抵接于电路基板1时,第二透光性软质树脂间隔物28被软质光学透镜34的凹部13的内底面19分散,反射体2的上端面11及含荧光体透光性树脂9的上表面10与软质光学透镜34的凹部13的内底面19、反射体2的外周面20与软质光学透镜34的内周面21的各间隙被第二透光性软质树脂间隔物28填埋。之后,在维持该状态的同时加热,使第二透光性软质树脂间隔物28固化。
此时,把在反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28调整成必要的充足的量,使得当软质光学透镜34的凸缘23的底面35抵接电路基板1时、被软质光学透镜34的凹部13的内底面19分散的第二透光性软质树脂间隔物28覆盖反射体2的外周面20整个面。
[实施例6]
图12示出由上述制造方法制作的半导体发光装置的实施例6。设置在半导体发光元件安装体17的电路基板1上的反射体2与光学透镜14夹着第二透光性软质树脂间隔物28一体化。
在本实施例中,在半导体发光元件安装体17的反射体2的上部隆起成凸状的第二透光性软质树脂间隔物28被软质光学透镜34的凹部13的内底面19分散,使第二透光性软质树脂间隔物28固化,从而可将半导体发光元件安装体17的反射体2与软质光学透镜34一体化。由此,可削减固化次数,故可削减制造工时,提高生产效率。
并且,虽然软质光学透镜34的凸缘23的底面35紧密结合在电路基板1上,但在第二透光性软质树脂间隔物28因温度变化而膨胀、收缩的情况下,与之相伴,软质光学透镜34的侧面36也伸缩。结果,缓和了第二透光性软质树脂间隔物28的热应力,阻止第二透光性软质树脂间隔物28与形成界面的部件之间的界面剥离。
如上所述,本实施例也与实施例1~实施例5一样,具有锚效应和应力缓和功能的透光性软质树脂间隔物对于外部温度变化时的热应力,可阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
另外,就上述各透光性软质树脂间隔物而言,通过适当混入光散射颗粒和/或色素,可得到期望的光学特性。
另外,上述半导体发光元件从发出紫外线~可视光~红外线区域的光的LED元件中适当选择发出期望波长的光的LED元件来使用。
另外,实施例1~实施例6中,光学透镜从硬质光学透镜和软质光学透镜中任选一种,在硬质光学透镜的情况下,采用例如硬质硅树脂作为材料,在软质光学透镜的情况下,采用例如软质硅树脂作为材料。
另外,在实施例1~实施例6中,通过适当选择一种或多种荧光体,可实现放出期望色调的光的半导体发光装置。
这里,说明本发明实施例的效果。
(1)就实施例1而言,夹着透光性软质树脂间隔物将具有相对于半导体发光元件的光轴倾斜的外周面的反射体、与光学透镜一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
(2)就实施例2而言,夹着透光性软质树脂间隔物将具有两段结构的外周面的反射体与光学透镜一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
(3)就实施例3而言,夹着第二透光性软质树脂间隔物,将具有相对于半导体发光元件的光轴倾斜的外周面或具有两段结构的外周面的反射体、与在凹部内配置有第一透光性软质树脂间隔物的光学透镜一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
(4)就实施例4而言,夹着第四透光性软质树脂间隔物,将具有相对于半导体发光元件的光轴倾斜的外周面或具有两段结构的外周面的反射体、与在凹部内配置有混入了荧光体的第三透光性软质树脂间隔物的光学透镜一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
(5)就实施例5而言,将具有相对于半导体发光元件的光轴倾斜的外周面或具有两段结构的外周面的反射体、与具有配置了第五透光性软质树脂间隔物的凸缘的光学透镜,夹着配置于所述凸缘的第五透光性软质树脂间隔物、与填埋在光学透镜的凹部内底面与反射体的上端面之间的间隙中的第二透光性软质树脂间隔物一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
(6)就实施例6而言,将具有相对于半导体发光元件的光轴倾斜的外周面或具有两段结构的外周面的反射体、与具有凸缘的软质光学透镜,夹着填埋在软质光学透镜的凹部内底面与反射体的上端面之间的间隙中的第二透光性软质树脂间隔物一体化,从而在一体化的光学透镜与反射体之间具有锚效应和热应力缓和层,对于外部温度变化时的热应力,阻止各部件间的界面剥离,可实现光取出效率高、可靠性高的半导体发光装置。
Claims (23)
1、一种半导体发光装置,其特征在于:
在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部的内底面上的至少一个半导体发光元件,被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的光学透镜夹着透光性软质树脂间隔物而被一体化。
2、根据权利要求1所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述反射体具有朝着该反射体的凹部上方的开口、向外侧打开的外周面。
3、根据权利要求2所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述外周面在相对于所述半导体发光元件的光轴为2~30°的范围内倾斜。
4、根据权利要求2或3所述的半导体发光装置,其特征在于:
位于所述光学透镜的最下表面与所述反射体的上端面之间的所述透光性软质树脂间隔物的厚度为从所述电路基板面至反射体上端面的距离的30%以上。
5、根据权利要求1所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述反射体具有直径各不相同的两段外周面,所述电路基板侧的下段的直径比所述反射体的开口侧的上段的直径小。
6、根据权利要求5所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述反射体的外周面的所述上段与所述下段的直径差在0.1~2.0mm的范围内。
7、根据权利要求5或6所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜的最下表面、与所述反射体的外周面的阶梯差部的距离在0.1~1.0mm的范围内。
8、根据权利要求1~7中任一项所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部。
9、根据权利要求8所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面的距离在0.1~1.0mm的范围内。
10、一种权利要求8或9所述的半导体发光装置的制造方法,其特征在于:
在所述光学透镜的凹部内配置透光性软质树脂间隔物之后,使所述反射体部埋没于所述透光性软质树脂间隔物中,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述透光性软质树脂间隔物使其固化。
11、一种半导体发光装置,在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部的内底面上的至少一个半导体发光元件,被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的具备凸缘的光学透镜,夹着第二透光性软质树脂间隔物而被一体化,其特征在于:
在所述凸缘与所述电路基板之间配置有第五透光性软质树脂间隔物。
12、根据权利要求11所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部。
13、根据权利要求12所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面的距离在0.1~1.0mm的范围内。
14、根据权利要求11~13中任一项所述的半导体发光装置,其特征在于:
在所述第二透光性软质树脂间隔物中混入有光散射颗粒和/或色素。
15、一种权利要求12~14中任一项所述的半导体发光装置的制造方法,其特征在于:
在所述反射体部的上部配置第二透光性软质树脂间隔物之后,在所述透镜的凹部底面将所述第二透光性软质树脂间隔物压溃,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述第二透光性软质树脂间隔物使其固化。
16、一种半导体发光装置,在对至少一个表面实施了电极布线的电路基板上,形成具有以该电路基板面为内底面的凹部的反射体,装配于所述凹部的内底面上的至少一个半导体发光元件,被填充于所述凹部内的含有荧光体的光透光性树脂进行树脂密封,所述反射体与配置于该反射体上方的光学透镜夹着第二透光性软质树脂间隔物而被一体化,其特征在于:
所述光学透镜在与透镜面对置的位置处具有凹部,该凹部具有直径不同的两段结构的内周面,所述两段结构的内周面在凹部的开口侧的内周面的直径比透镜面侧的内周面的直径大。
17、根据权利要求16所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述两段结构的内周面中,所述直径小的内周面的直径比所述反射体的上端面的外径大。
18、根据权利要求16或17所述的半导体发光装置,其特征在于:
在具有所述直径小的内周面的凹部内,配置有透光性软质树脂间隔物。
19、根据权利要求16或17所述的半导体发光装置,其特征在于:
在具有所述直径小的内周面的凹部内,配置有兼作为波长转换层的透光性软质树脂间隔物。
20、一种权利要求16~19中任一项所述的半导体发光装置的制造方法,其特征在于:
在所述反射体部的上部配置透光性软质树脂间隔物之后,在所述透镜的凹部底面将所述透光性软质树脂间隔物压溃,在将所述光学透镜的凹部内底面与所述反射体的上端面保持在规定距离的状态下,加热所述透光性软质树脂间隔物使其固化。
21、根据权利要求1~9、11~14、16~19中任一项所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述透光性软质树脂间隔物的材质是软质硅树脂。
22、根据权利要求1~9、11~14、16~19、21中任一项所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜的材质是硬质硅树脂。
23、根据权利要求1~9、11~14、16~19、21中任一项所述的半导体发光装置,其特征在于:
所述光学透镜的材质是软质硅树脂。
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