TW201351720A

TW201351720A - 發光裝置及其製造方法

Info

Publication number: TW201351720A
Application number: TW102112396A
Authority: TW
Inventors: Takanobu Matsuo; Ippei Yamaguchi
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-12-16
Also published as: WO2013153945A1; JP2015118951A

Abstract

本發明之發光裝置係具備：基體(1)；搭載於該基體(1)上之半導體發光元件(2)；覆蓋半導體發光元件(2)，且包含螢光體(5)並具有圓頂狀之外形之透光性樹脂(3)；及利用雷射照射而形成於該透光性樹脂(3)之內部之孔洞(4)。

Description

發光裝置及其製造方法

本發明係關於一種發光裝置及其製造方法。

先前，作為發光裝置，有日本特開2008-187212號公報(專利文獻1)中所揭示者。於該發光裝置中，由基體與形成於該基體上之光反射構件構成凹部。又，在上述凹部內配置半導體發光元件，且在半導體發光元件周圍形成透光性樹脂。又，以含螢光材料之樹脂覆蓋上述透光性樹脂之上表面。

如此之發光裝置，由於以光反射構件將半導體發光元件之出射光反射至上方，故配光角較窄。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-187212號公報

圖8係廣配光角型之發光裝置之模式剖面圖。

於上述發光裝置中，在基體801上，不形成上述光發射構件，而形成具有漏斗狀之外形之透光性樹脂803。該透光性樹脂803，係包含螢光體805，且覆蓋半導體發光元件802。藉此，上述半導體發光元件802之出射光係在透光性樹脂803之上表面之凹面上反射並擴散。

如此之透光性樹脂803，由於無法僅以使成為透光性樹脂803之材料之液狀樹脂滴下至基體801上後，進行液狀樹脂之硬化處理之方式形成，故以專用模具來形成。

然而，以專用模具形成上述透光性樹脂803之情形，需要更改專用模具，才能更改透光性樹脂803之形狀。

即，有若不使用與上述專用模具形狀不同之其他專用模具，則無法改變配光特性之問題。

因此，本發明之課題在於提供一種可不需要專用模具，而可增加決定配光特性之加工之自由度之發光裝置及其製造方法。

另外，圖8之發光裝置係為使本發明之課題明確，因方便起見而提示者，而非眾所周知之技術。

為解決上述課題，本發明之發光裝置之特徵為具備：基體；搭載於上述基體上之半導體發光元件；覆蓋上述半導體發光元件，且包含螢光體並具有圓頂狀之外形之透光性樹脂；及利用雷射照射而形成於上述透光性樹脂之表面或內部之孔洞。

根據上述構成，由於係藉由在上述透光性樹脂之表面或內部形成孔洞，而可在劃定出孔洞之表面反射並擴散半導體發光元件之出射光，故可使配光角變廣。

又，由於上述孔洞以雷射照射形成，故可不使用專用模具，只要改變雷射之焦點距離，便可形成於透光性樹脂之表面及內部之任意位置。因此，可不需要上述專用模具，而可增加決定配光特性之加工之自由度。

又，由於上述透光性樹脂包含螢光體，故可以螢光體將半導體發光元件之出射光之波長轉換成其他波長。因此，可控制上述發光裝置之色度。

圖4係用於說明本發明之作用效果之發光裝置之模式剖面圖。又，圖5係上述發光裝置之色度圖。

如圖4所示，上述發光裝置係具備：基體401；搭載於該基體401上之半導體發光元件402；及覆蓋半導體發光元件402，且包含螢光體405而表面為半球面之透光性樹脂403。

圖6係用於說明本發明之作用效果之另一發光裝置之模式剖面圖。又，圖7係上述另一發光裝置之色度圖。另外，於圖6中，對與圖4所示之構成部為相同之構成部，附加與圖4所示之構成部之參照編號相同之參照編號。

如圖6所示，上述另一發光裝置之透光性樹脂603以外之構成，係與圖4之發光裝置之構成相同。該透光性樹脂603係呈將透光性樹脂403壓扁後之形狀。

從圖5、圖7之比較便可明白，藉由更改透光性樹脂之形狀，可更改色度。

因此，本發明之發光裝置由於可在透光性樹脂之表面及內部之任意位置上形成孔洞，故可增加色度之控制之自由度。

於一實施形態之發光裝置中，上述孔洞係形成於上述透光性樹脂之內部。

根據上述實施形態，藉由在上述透光性樹脂之內部形成孔洞，而可防止劃定出孔洞之表面(反射並擴散半導體發光元件之出射光之表面)例如在製造步驟中受到損傷及污染，從而提高良率。

於一實施形態之發光裝置中，上述孔洞之剖面形狀為橢圓形。

根據上述實施形態，由於上述孔洞之剖面形狀為橢圓形，故可確實地進一步使配光角變廣。

於一實施形態之發光裝置中，上述孔洞係形成於上述半導體發光元件上。

根據上述實施形態，由於在上述半導體發光元件上形成孔洞，故可確實地使配光角變廣。

本發明之發光裝置之製造方法之特徵為具備：將半導體發光元件搭載於基體上之步驟；在上述基體上，以具有圓頂狀之外形之方式，形成包含螢光體之透光性樹脂，且以上述透光性樹脂覆蓋上述半導體發光元件之步驟；及對覆蓋上述半導體發光元件之上述透光性樹脂進行雷射照射，在上述透光性樹脂之表面或內部形成孔洞之步驟。

根據上述構成，由於在上述透光性樹脂之表面或內部形成孔洞，可在劃定出孔洞之表面反射並擴散半導體發光元件之出射光，故可使配光角變廣。

又，由於上述孔洞係以雷射照射形成，故可不使用專用模具，只要改變雷射之焦點距離，便可形成於透光性樹脂之表面及內部之任意位置。因此，可不需要上述專用模具，而可增加決定配光特性之加工之自由度。

又，由於可在上述透光性樹脂之表面及內部之任意位置形成孔洞，故可增加色度之控制之自由度。

根據本發明之發光裝置，由於藉由具備：基體；搭載於該基體上之半導體發光元件；覆蓋該半導體發光元件，且包含螢光體並具有圓頂狀之外形之透光性樹脂；及利用雷射照射而形成於該透光性樹脂之表面或內部之孔洞，而可在劃定出孔洞之表面反射並擴散半導體發光元件之出射光，故可使配光角變廣。

又，由於上述孔洞可形成於上述透光性樹脂之表面及內部之任意位置，故可增加色度之控制之自由度。

本發明之發光裝置之製造方法，由於藉由具備：將半導體發光元件搭載於基體上之步驟；在該基體上，以具有圓頂狀之外形之方式，形成包含螢光體之透光性樹脂，且以透光性樹脂覆蓋半導體發光元件之步驟；及對覆蓋該半導體發光元件之上述透光性樹脂進行雷射照射，在上述透光性樹脂之表面或內部形成孔洞之步驟，而可在劃定出孔洞之表面反射並擴散半導體發光元件之出射光，故可使配光角變廣。

1‧‧‧印刷配線基板

2‧‧‧LED晶片

3‧‧‧透光性樹脂

4‧‧‧孔洞

5‧‧‧螢光體

11‧‧‧基板主體

12‧‧‧第1電極圖案

13‧‧‧第2電極圖案

20‧‧‧發光區域

21‧‧‧藍寶石基板

22‧‧‧N型氮化鎵系化合物半導體層

23‧‧‧P型氮化鎵系化合物半導體層

24‧‧‧P型層用電極

25‧‧‧N型用焊墊電極

26‧‧‧P型用焊墊電極

31‧‧‧透光性樹脂

401‧‧‧基體

402‧‧‧半導體發光元件

403‧‧‧透光性樹脂

405‧‧‧螢光體

603‧‧‧透光性樹脂

801‧‧‧基體

802‧‧‧半導體發光元件

803‧‧‧透光性樹脂

805‧‧‧螢光體

圖1係本發明之一實施形態之發光裝置之模式剖面圖。

圖2係上述發光裝置之LED晶片之概略剖面圖。

圖3A係上述發光裝置之製造方法之步驟圖。

圖3B係接著圖3A之上述發光裝置之製造方法之步驟圖。

圖3C係接著圖3B之上述發光裝置之製造方法之步驟圖。

圖4係用於說明本發明之作用效果之發光裝置之模式剖面圖。

圖5係圖4之發光裝置之色度圖。

圖6係用於說明本發明之作用效果之另一發光裝置之模式剖面圖。

圖7係圖6之發光裝置之色度圖。

圖8係用於說明本發明之課題之發光裝置之模式剖面圖。

以下，根據圖示之實施形態進一步詳細說明本發明之發光裝置。

圖1係本發明之一實施形態之發光裝置之模式剖面圖。

上述發光裝置係具備：印刷配線基板1；搭載於該印刷配線基板1上之LED(發光二極體)晶片2；覆蓋密封該LED晶片2之透光性樹脂3；及利用雷射照射而形成於該透光性樹脂3之內部之孔洞4。另外，印刷配線基板1為基體之一例，LED晶片2為半導體發光元件之一例。

上述印刷配線基板1係具有：由絕緣材料所構成之基板主體11；設置於該基板主體11之左側部分之第1電極圖案12；及設置於基板主體11之右側部分之第2電極圖案13。第1電極圖案12係遍及基板主體11之上表面之左側部分、基板主體11之左側之側面、及基板主體11之下表面之左側部分而設置，且經由金屬凸塊(未圖示)連接於LED晶片2之下部之P型用焊墊電極26(參照圖2)。另一方面，上述第2電極圖案13係遍及基板主體11之上表面之右側部分、基板主體11之右側之側面、及基板主體11之下表面之右側部分而設置，且經由金屬凸塊(未圖示) 連接於LED晶片2之下部之N型用焊墊電極25(參照圖2)。

上述透光性樹脂3主要包含例如矽等透明之樹脂。透光性樹脂3係以覆蓋LED晶片2、第1電極圖案12及第2電極圖案13各者之一部分，且以具有圓頂狀之外形之方式而形成。又，上述透光性樹脂3係包含將LED晶片2之出射光之波長轉換為其他波長之螢光體5。作為該螢光體5，自紅色螢光體(例如La₂O₂S：Eu、0.5MgF₂‧3.5MgO‧GeO₂：Mn、CaS：Eu，Tm)、綠色螢光體(例如SrAl₂O₄：Eu)、藍色螢光體(例如(Sr,Ca,Ba,Ce)₁₀(PO₄)₆Cl₂：Eu、BaMg₂Al₁₆O₂₇：Eu)、藍綠色螢光體(例如Sr₄Al₁₄O₂₅：Eu、Sr₄Al₁₄O₂₅：Eu，Dy)等之中可使用至少1個。

上述孔洞4係形成於LED晶片2上。換言之，在上下方向上孔洞4係重疊於LED晶片2上。又，上述孔洞4之左右方向(相對於印刷配線基板1之上表面為平行之方向)之長度，係與LED晶片2之左右方向之長度大致相同。又，上述孔洞4之剖面形狀為橢圓形。

圖2係上述LED晶片2之概略剖面圖。

上述LED晶片2為透過基板取光之類型之LED晶片2之一例。更詳細地說，上述LED晶片2係在絕緣性之藍寶石基板21上(於圖2中為藍寶石基板21之下方)，依序積層N型氮化鎵系化合物半導體層22、P型氮化鎵系化合物半導體層23、包含金屬薄膜或透明導電膜之P型層用電極24，在N型氮化鎵系化合物半導體層22之露出面上形成N型用焊墊電極25，且在P型層用電極24之表面上形成P型用焊墊電極26。若在該N型用焊墊電極25與P型用焊墊電極26之間賦與電位差(電流流動，發光)的話，則光自發光區域20射出，該光透過藍寶石基板21放射至上方(與N型氮化鎵系化合物半導體層22側為相反側之方向)。

以下，使用圖3A~圖3C，就上述發光裝置之製造方法進行說明。

首先，將上述LED晶片2之P型用焊墊電極26經由金屬凸塊(例如 Au凸塊)連接於第1電極圖案12，且將LED晶片2之N型用焊墊電極25經由金屬凸塊(例如Au凸塊)連接於第2電極圖案13，並如圖3A所示，將LED晶片2搭載於印刷配線基板1上。

接著，使混入有螢光體5之作為上述透光性樹脂3之材料之液狀樹脂滴下至LED晶片2上後，進行硬化處理，如圖3B所示，形成具有圓頂狀之外形之透光性樹脂31，以該透光性樹脂31覆蓋LED晶片2。此時，上述硬化處理係若液狀樹脂為熱硬化性樹脂，則為加熱處理；若液狀樹脂為紫外線硬化樹脂，則為紫外線照射處理。即，上述硬化處理為配合上述液狀樹脂之性質之處理。

接著，對覆蓋上述LED晶片2之透光性樹脂31進行雷射照射，如圖3C所示，在透光性樹脂3之內部，形成位於LED晶片2上之孔洞4。劃定出該孔洞4之表面因雷射照射之熱而熔化，成為光滑的面。

如此，藉由在上述透光性樹脂3之內部形成孔洞4，如圖1之箭頭符號所示，在劃定出孔洞4之表面可反射並擴散LED晶片2之出射光。因此，可使上述發光裝置之配光角變廣。

又，由於上述孔洞4係以雷射照射形成，故可不使用專用模具，只要改變雷射之焦點距離，便可形成於透光性樹脂3之內部之任意位置。因此，可不需要上述專用模具，且決定配光特性之加工之自由度較大。

又，由於上述透光性樹脂3包含螢光體5，故可以螢光體5將LED晶片2之出射光之波長轉換成其他波長。因此，可控制上述發光裝置之色度。

又，由於可在上述透光性樹脂3之內部之任意位置形成孔洞4，故可增加色度之控制之自由度。

又，藉由在上述透光性樹脂3之內部形成孔洞4，防止劃定出孔洞4之表面(反射並擴散LED晶片2之出射光之表面)在製造步驟中受到損傷及污染，從而提高良率。

又，上述孔洞4之剖面形狀為橢圓形，故可確實地使配光角變廣。

又，由於在上述LED晶片2上形成孔洞4，故可確實地使配光角變廣。

上述實施形態中，雖在透光性樹脂3之內部形成1個孔洞4，但亦可在透光性樹脂3之內部形成2個以上之孔洞4。

上述實施形態中，雖在透光性樹脂3之內部，形成剖面形狀為橢圓形之孔洞4，但亦可形成剖面形狀為其他形狀(例如圓形或四角等)之孔洞。於該情形，上述孔洞之數量既可為單數亦可為複數。

於上述實施形態中，雖使用利用雷射照射於內部形成有孔洞4之透光性樹脂3，但亦可使用以雷射照射於表面形成有單數或複數個孔洞之透光性樹脂。即，可在上述透光性樹脂之表面以雷射照射形成單數或複數個凹部。

上述實施形態中，雖將LED晶片2之P型用焊墊電極26及N型用焊墊電極25朝向印刷配線基板1側，但亦可將LED晶片2之P型用焊墊電極26及N型用焊墊電極25朝向印刷配線基板1側之相反側。於如此之情形，亦可將上述LED晶片2之P型用焊墊電極26，經由金屬線連接於第1電極圖案12，且將LED晶片2之N型用焊墊電極25，經由金屬線連接於第2電極圖案13。

於上述實施形態中，LED晶片2雖具有藍寶石基板21，但亦可具有包含ZnO、GaN、SiC、ZnSe等其他材料之基板。

上述實施形態中，作為LED晶片2之半導體層之材料，雖然可較佳地利用氮化物系化合物半導體(InxGayAlzN(x+y+z=1，0≦x≦1，0≦y≦1，0≦z≦1))，但除此之外亦可使用SiC或ZnSe等半導體。

於上述實施形態中，亦可將LED晶片2射出之光設為波長在390 nm~420nm之範圍內。

於上述實施形態中，只要在LED晶片2射出之光中為透明，且在以螢光體5進行波長轉換後之光中為透明之樹脂的話，就可作為透光性樹脂3來使用。