TWI440229B

TWI440229B - 半導體發光裝置

Info

Publication number: TWI440229B
Application number: TW098140780A
Authority: TW
Inventors: Takuya Noichi; Yuichi Okada; Takahito Miki
Original assignee: Nichia Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2014-06-01
Also published as: EP2398072A1; US20110291154A1; CA2751818A1; RU2473152C1; JP2010186814A; US8759867B2; JP4780203B2; CA2751818C; CN102308395A; TW201031031A; WO2010092707A1; CN102308395B; EP2398072B1; EP2398072A4

Description

半導體發光裝置

本發明係有關一種搭載有半導體發光元件的半導體發光裝置，更詳細而言係有關一種提升光引出效率之半導體發光裝置。

近年來，隨著發光二極體(LED)的高輸出化，以支撐基板而言係宜利用將耐熱性及耐光性佳的陶瓷作為主原料之封裝件(參照例如WO2006/046655號公報)。

此種封裝件的導電配線由於通常係連接含有發光元件的載置部之表面的導電配線以及施予至安裝封裝件之基板的導電配線，因此係由封裝件背面的導電配線以及埋設於陶瓷內部且連結表面的導電配線與背面的導電配線之內層配線所構成。

一般而言，由於該等配線的原材料為黑色或接近於黑色的顏色，因此會有自發光元件所發出的光被配線吸收之情形。因此，為了抑制光的吸收而藉由金或銀等金屬對露出於封裝件的配線施予電解鍍覆，然而埋設於封裝件的內層配線無法施予電解鍍覆，仍然還是黑色。此外，由於陶瓷一般係為多孔質且為具有光穿透性的材料，因此會有自發光二極體所射出的光的一部分穿透陶瓷而被埋設於陶瓷的內層配線所吸收之情形。結果，存在發光裝置的光引出效率低落之課題。

本發明乃有鑒於上述課題而研創者，其目的係提供一種能實現高發光效率化之半導體發光裝置。

本發明的半導體發光裝置係具備有：封裝件，係層疊有其上表面形成有正負的一對導電配線之第一絕緣層、該第一絕緣層下方的內層配線、及該內層配線下方的第二絕緣層而構成；半導體發光元件，係於同一面側具有正負的一對電極，且將這些電極與前述導電配線相對向配置；以及密封構件，係被覆前述半導體發光元件；其中，前述導電配線的一部分係在前述第一絕緣層的上表面中從前述半導體發光元件的正下方延伸至前述密封構件的外緣而形成，且經由配置於前述封裝件的厚度方向的導電配線而連接至前述內層配線；從前述第一絕緣層的上表面側透視觀看前述封裝件時，前述內層配線係從前述半導體發光元件的外周隔著間隔配置。

在此種半導體發光裝置中，較佳為前述內層配線係配置於前述密封構件的外緣的外側。

此外，較佳為於前述第一絕緣層的上表面形成有標記，該標記係從前述半導體發光元件的外周隔著間隔配置。

較佳為前述封裝件係於前述半導體發光元件的正下方具備有熱傳導性構件。

較佳為前述熱傳導性構件係具有從前述半導體發光元件的正下方朝前述封裝件的背面擴展的形狀。

較佳為前述熱傳導性構件係由前述半導體發光元件的正下方的第一熱傳導層、該第一熱傳導層下方的絕緣層、以及該絕緣層下方的第二熱傳導層所構成。

較佳為前述絕緣層係由陶瓷所構成之層。

較佳為前述熱傳導性構件或熱傳導層係以CuW或CuMo作為材料。

依據本發明，由於能抑制自半導體發光元件所射出的光被內層配線吸收，而能實現半導體發光裝置的高發光效率化。

以下參照附圖說明用以實施本發明的最佳形態。惟，以下所示的形態僅為例示用以將本發明的技術思想予以具體化之半導體發光裝置者，本發明並未限定於以下所述的半導體發光裝置。

此外，本說明書並非將申請專利範圍所記載的構件限定於實施形態的構件。實施形態所記載的構成構件的尺寸、材質、形狀、以及其相對配置等，只要無特定的記載，則僅為單純的舉例，並非用以將本發明的申請專利範圍限定於實施形態的例示。此外，各圖式所示的構件的大小和位置關係等係為了明確地說明而有誇大描繪之情形。此外，在以下的說明中，相同的名稱、符號係表示相同或同質的構件，並適當地省略詳細的說明。此外，構成本發明的半導體發光裝置之各要素係可為以相同構件構成複數個要素而以一個構件兼用複數個要素之態樣，反之，亦可為以複數個構件來分擔實現一個構件的功能之態樣。

為了抑制內層配線吸收光線之情形，本發明者們係對一種半導體發光裝置進行各種檢討，該半導體發光裝置係具備有：封裝件，係層疊有其上表面形成有正負的一對導電配線之第一絕緣層、該第一絕緣層下方的內層配線、及該內層配線下方的第二絕緣層而構成；半導體發光元件，係於同一面側具有正負的一對電極，且將這些電極與導電配線相對向配置；以及密封構件，係被覆半導體發光元件。

檢討的結果，係將上述導電配線的一部分在上述第一絕緣層的上表面從上述半導體發光元件的正下方延伸形成至上述密封構件的外緣方向，並經由配置在上述封裝件的厚度方向的導電配線連接至上述內層配線。並且，從上述第一絕緣層的上表面側透視觀看上述封裝件時，使上述內層配線從上述半導體發光元件的外周隔著間隔配置，藉此解決上述課題。以下，詳細說明本發明的半導體發光裝置的一形態。

本發明的半導體發光裝置主要係具備有封裝件、半導體發光元件、以及密封構件。封裝件只要為用以製造此種半導體發光裝置一般所使用的形態即可，並無特別限定，但至少包含有第一絕緣層與第二絕緣層這兩層絕緣層、形成於第一絕緣層上表面的導電配線、以及配置於第一絕緣層與第二絕緣層之間的內層配線。

第一絕緣層與第二絕緣層只要為具有耐熱性及適當的強度之絕緣體即可，可使用任何材料予以形成，但較佳為由陶瓷所構成。

以陶瓷而言，係例如為氧化鋁(alumina)、富鋁紅柱石(mullite)、矽酸鎂石(forsterite)、玻璃陶瓷、氮化物系(例如AlN)、碳化物系(例如SiC)等。其中，較佳為由氧化鋁所構成的陶瓷或者以氧化鋁為主成分的陶瓷。

第一絕緣層與第二絕緣層的厚度係無特別限定，第一絕緣層的厚度係例如為0.05mm以上，以0.1mm以上為宜，較佳為0.175mm以上，更佳為0.225mm以上，再更佳為0.275mm以上，最佳為0.35mm以上。此外，以1mm以下為宜，較佳為0.8mm以下。亦即，配置於第一絕緣層與第二絕緣層之間的內層配線的深度係指令從第一絕緣層的上表面(封裝件的上表面)起的深度為上述範圍。因此，藉由將第一絕緣層作成此種厚度，能將形成於第一絕緣層上表面的導電配線與形成於第一絕緣層下方的內層配線確實地絕緣。此外，第一絕緣層的厚度與後述的內層配線的配線圖案，能防止自半導體發光元件所射出的光或者傳遞至後述之密封構件內部的光被內層配線吸收，而能進一步地提升光引出效率。

構成封裝件的絕緣層並不限定於例如由第一絕緣層與第二絕緣層所構成的雙層構造，亦可層疊兩層以上。在封裝件由多層所構成的情形中，能提升配線的配繞自由度、減少翹曲、確保平坦度，而能實現耐銲錫龜裂性。

亦可於封裝件的一部分具有由陶瓷以外的絕緣性材料所構成的絕緣層。以此種材料而言，係例如為BT樹脂(Bismaleimide-Triazine Resin；雙馬來亞醯胺-三樹脂)、玻璃環氧、環氧系樹脂等。

第一絕緣層與第二絕緣層的上表面為大致平坦，尤其構成封裝件的上表面之第一絕緣層的上表面為大致平坦為佳。如此，如後所述不會遮斷自半導體發光元件所射出的光，而能引出至外部。其中，於各絕緣層亦可形成用以搭載保護元件之凹部。

於第一絕緣層的上表面形成有導電配線。導電配線係在具有半導體發光元件的載置部之封裝件上表面發揮作為與半導體發光元件的正負各電極連接之正負的一對電極之功能。

此外，於第一絕緣層與第二絕緣層之間配置有內層配線。內層配線係埋設於第一絕緣層與第二絕緣層之間，並與從封裝件的上表面側貫穿至背面側而形成的導電配線予以連接，藉此發揮作為連接至封裝件上表面中的導體配線以及封裝件背面中的背面配線之配線之功能。

該等導電配線通常係由將Ni、Au、Cu、Ag、Mo、W等作為主成分之金屬或合金層的單層或複數層等所形成。此外，內層配線係由將Mo、W等作為主成分之金屬或合金層的單層或複數層等所形成。該導電配線及內層配線的形成方法並無特別限定，能採用該領域公知的方法。例如，導電配線係在封裝件表面，能藉由蒸鍍或濺鍍法與光微影製程，以印刷法、電解鍍覆等或者是該等的組合予以形成。在進行鍍覆的情形中，較佳為使用反射率高的材料，例如使用金、銀等。

此外，內層配線係能藉由將含有例如W、Mo等之導電糊劑印刷至用以形成第一絕緣層與第二絕緣層之陶瓷的生胚薄片(Green Sheet)的表面後，層疊各生胚薄片而予以形成。

導電配線及內層配線的厚度與寬度等並無特別限定，能以能有效地發揮期待的功能之方式適當地調整。

內層配線係從後述的半導體發光元件的外周隔著間隔配置於後述的密封構件的外緣的外側。亦即，該內層配線係在第一絕緣層與第二絕緣層之間實質上未配置於與半導體發光元件的外周區域對應的區域的正下方為宜。尤其，雖然在半導體發光元件的外周區域中，發光元件的最大亮度的5%至20%或20%以上的光亦照射至封裝件表面，但藉由作成此種配線圖案，即使第一絕緣層為具有透光性的材料，亦能在從半導體發光元件的外周保有一定距離的範圍(在本說明書中稱為「外周區域」)中避免自半導體發光元件所射出的光和傳遞至後述的密封構件內部的光被內層配線吸收，而能防止光損失，並進一步提升光引出效率。

參照第1A圖進行說明，所謂半導體發光元件12的外周區域12b係指從半導體發光元件12的外緣12a具有預定寬度A之區域。因此，在含有第一絕緣層與第二絕緣層之封裝件11中，從第一絕緣層的上表面側透視觀看封裝件時，於外周區域12b內且於位於外周區域的正下方的區域(且存在於第一絕緣層與第二絕緣層之間的區域)實質上未存在內層配線。此種外周區域係例如從半導體發光元件12的外緣12a至少具有0.2mm左右的寬度A為宜，較佳為至少具有0.3mm左右，更佳為至少具有0.4mm左右。此外，外周區域較佳為後述的密封構件13的外緣13a的內側的區域。亦即，較佳為於密封構件的外緣13a的外側配置有內層配線。

通常於封裝件的背面(例如於第二絕緣層的背面)係形成有與上述導電配線或內層配線電性連接的背面配線。如此，能藉由背面的導電配線作為外部端子而實現電性連接至安裝基板或電路基板。

在含有三層以上的絕緣層之情形中，亦可於任意的絕緣層之間配置內層配線。第一絕緣層與第二絕緣層之間以外的內層配線亦可配線在封裝件的任何區域。

此外，封裝件較佳為在半導體發光元件的載置區域的下方具備有熱傳導性構件。在此，所謂載置區域的下方係指第1A圖中的半導體發光元件12的外緣12a的大致內側，且為半導體發光元件的下方的區域。在此情形中，通常熱傳導性構件的表面係被絕緣層被覆，並於該絕緣層的上表面配置有與半導體發光元件的電極連接之導電配線。絕緣層亦可為第一絕緣層本身(參照第1B圖中的符號21)，且第一絕緣層的一部分被覆熱導電性構件的表面為宜(參照第1C圖)。

例如，第一絕緣層係如第1C圖的剖面圖所示，為了於第一絕緣層21的內側具備有熱導電性構件收容用的凹部21c，係將層21a、層21b形成為一體，且其中一者的層21a係被覆熱導電性構件的表面。熱導電性構件較佳為以埋設於封裝件的內部之方式配置。在此，所謂埋設係指熱傳導性構件整體大致完全地被絕緣層被覆之狀態。

具體而言，熱傳導性構件係隔著形成半導體發光元件的載置面之絕緣層(亦可為第一絕緣層)而配置於導電配線的下方。此情形中的絕緣層的厚度係0.1mm以下，較佳為0.09mm以下，更佳為0.08mm以下，最佳為0.05mm左右。藉由作成此種薄膜，可以相當於將半導體發光元件直接載置於熱傳導性構件之程度充分確保熱傳導性構件的散熱性，並確實地具有絕緣性，且藉由將成為用以與半導體發光元件的電極連接之電極的導電配線與熱傳導性構件予以重疊(overlap)而能實現半導體發光裝置的小型化。

熱傳導性構件係在封裝件的背面(亦即朝向安裝基板或電路基板的安裝面)中，隔著絕緣層配置於導電配線的下方。此情形中的絕緣層係例如上述說明者，厚度係0.1mm以下，較佳為0.09mm以下，更佳為0.08mm以下，最佳為0.05mm左右。藉由作成此種薄膜，可充分確保熱傳導性構件所行之自背面的散熱性。此外，能確實地具有絕緣性，並能使成為外部端子之背面側的背面配線與熱傳導性構件重疊。如此，可實現半導體發光裝置的小型化、獲取外部端子的表面積、增加與電路基板的接觸面積、將銲錫龜裂等所造成的影響抑制在最低限度、以及提升密著性。

以熱傳導性構件而言，例如為熱傳導率比構成封裝件之第一絕緣層與第二絕緣層的熱傳導率還大者，例如為具有100W/(m‧K)左右以上、較佳為200W/(m‧K)左右以上的熱傳導率者。能藉由例如氮化鋁此類的陶瓷、銅、鋁、金、銀、鎢、鐵、鎳等金屬或鐵-鎳合金、磷青銅、含鐵的銅、CuW或者於該等的表面施予銀、鋁、銅、金等金屬鍍覆膜者等而形成，其中，較佳為CuW。如此，能藉由封裝件的生胚薄片的形成、層疊、煅燒等而與封裝件同時形成。

考慮到散熱性及封裝件的小型化，熱傳導性構件的厚度例如為0.05mm以上為宜，較佳為0.175mm以上。此外，厚度為0.5mm以下為宜。熱傳導性構件的形狀雖無特別限定，但較佳為從半導體發光元件的正下方朝封裝件的背面擴展的形狀，亦即具有平面形狀變大的形狀。如此，能提升散熱性。

熱傳導性構件較佳為由例如配置於半導體發光元件的正下方的第一熱傳導層、配置於第一熱傳導層下方的絕緣層、以及配置於該絕緣層下方的第二熱傳導層所構成。如此，由於能藉由絕緣層避免內層配線與熱傳導層的接觸，因此能防止短路，而能作成可靠性高的半導體發光裝置。

此處的絕緣層的膜厚並未特別限定，能藉由第一及第二熱傳導層的材料、膜厚、發光元件的種類、封裝件的大小以及厚度等適宜地調整。該絕緣層較佳為上述由陶瓷所構成之層。

封裝係在第一絕緣層的表面除了導電配線以外，亦可另外設置以與導電配線相同或不同的材料所形成的標記。該標記係從半導體發光元件的外周隔著間隔予以配置。亦即，設置於比半導體發光元件的外緣還外側為宜。以此種標記而言，例如以與絕緣層相同的材料所形成的凹凸等而成之標記、以與導電配線同程度的膜厚及相同的材料所形成的對準(alignment)標記等識別/辨識標記等。在標記以與內層配線相同的材料所形成且未與導電性圖案電性連接之情形中，由於標記的表面未鍍覆有銀之類的光反射率高的金屬，因此標記仍為黑色系。如此，藉由於外周區域外形成標記，能防止光被標記吸收。

雖然封裝件的形狀及大小並未特別限定，但考慮到例如上述熱傳導性構件的埋設和將半導體發光裝置安裝於配線基板後之熱循環所影響的可靠性等，例如為0.5mm左右以上5mm左右以下，較佳為1mm左右3.5mm左右以下的立方體或近似於立方體的形狀。此外，例如考慮到上述熱傳導性構件的埋設、與熱傳導性構件的絕緣性等，合計為0.05mm以上的厚度為宜，較佳為0.175mm以上，以1mm以下的厚度為宜，較佳為0.5mm以下。

半導體發光元件較佳為一般被稱為發光二極體之元件。例如藉由InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等氮化物半導體、III-V族化合物半導體、II-IV族化合物半導體等各種半導體，於基板上形成含有活性層之層疊構造者。其中，較佳為具有由氮化物半導體所構成之發出藍色系的光之活性層者。所獲得的發光元件的發光波長係能藉由變化半導體的材料、混晶比、活性層的InGaN的In含量、摻雜至活性層的雜質的種類等，而於紫外區域至紅色範圍中予以變化。

本形態的半導體發光元件係於與活性層相同側具有正負的一對電極。

半導體發光元件係配置於封裝件的導電配線。例如能使用Au-Sn共晶等銲錫、低熔點金屬等硬銲填料、銀、金、鈀等導電性糊劑等，將半導體發光元件晶粒接著(die bonding)於封裝件的預定區域。

此外，形成於半導體發光元件的電極係與封裝件中的導電配線連接。以銲錫或凸塊(bump)將於同一面側具有正電極及負電極之半導體發光元件的正電極與封裝件的正電極(導電配線)予以連接，將半導體發光元件的負電極與封裝件的負電極(導電配線)予以連接。

亦可於半導體發光裝置搭載複數個半導體發光元件，而非僅搭載一個半導體發光元件。在此情形中，係可組合複數個發出相同發光顏色的光之半導體發光元件，亦可以對應R(紅色系的光)、G(綠色系的光)、B(藍色系的光)之方式組合複數個發光顏色不同的半導體發光元件。在搭載複數個半導體發光元件的情形中，半導體發光元件亦可以成為並聯及串聯等任一種連接關係之方式與封裝件的電極電性連接。

此外，在本發明的半導體發光裝置中，搭載於封裝件的半導體發光元件通常係被密封構件所被覆。該密封構件係用以被覆搭載於封裝件的半導體發光元件的正電極與負電極及其整體俾使半導體發光元件不會暴露於外氣之構件。密封構件係能考量到光學特性的各種形狀而作成用以使自發光元件所發出的光朝正面方向聚光之凸透鏡形狀等。

以密封構件的材料而言，只要為具有透光性之材料即可，並無特別限定，例如能從環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸系樹脂(PMMA(poly(methyl methacrylate)；聚甲基丙烯酸甲酯)等)、氟樹脂、聚矽氧樹脂(silicone resin)、改質聚矽氧樹脂、改質環氧樹脂等之一種或兩種以上等之樹脂、液晶聚合物等該領域通常所使用的材料中予以選擇。其中，以環氧樹脂、聚矽氧樹脂、改質聚矽氧樹脂為宜，尤其以耐光性高的聚矽氧樹脂為宜。密封構件係能使用該等材料，並藉由壓縮成形、轉移模製法(transfer mold)、或者射出成形對封裝件或者單片化成為封裝件之前的集合基板予以形成。

在此，所謂具有透光性，只要為在能透過密封構件觀察到自半導體發光元件所發出的光之程度使光穿透者即可。

於此種材料中亦可含有例如螢光體或顏料、填料(filler)或擴散材料等追加的成分。該等追加的成分並未特別限定，例如可為WO2006/038502號公報、日本特開2006-229055號公報所記載的螢光體或顏料、填料或擴散材料等。

此外，亦可於本發明的半導體發光裝置搭載保護元件。保護元件係可為一個，亦可為複數個。此外，係可以保護元件不會遮住自半導體發光元件所發出的光之方式形成於封裝件的內部，亦可作成設置有收容保護元件之凹部的封裝件。考慮到避免遮住自半導體發光元件所發出的光，設置凹部之位置例如為密封構件的外緣的外側或其附近為宜。

保護元件係未特別限定，可為搭載於光半導體裝置之所有公知的保護元件。例如可為針對過熱、過電壓、過電流等之保護電路用的元件(例如靜電保護元件)等。具體而言，能利用曾納二極體(Zener diode)和電晶體。

以下依據圖式具體說明本發明的半導體發光裝置。

(實施例1)

如第2圖所示，本實施例的半導體發光裝置10係具備有封裝件11、配置於該封裝件11的半導體發光元件12(LED晶片)、以及被覆該半導體發光元件12的密封構件13之半導體發光裝置。

如第3B圖及第3C圖的剖面圖所示，封裝件11係層疊有其上表面形成有正負的一對導電配線之第一絕緣層21、該第一絕緣層21下方的內層配線23、以及該內層配線23下方的第二絕緣層22而構成。

半導體發光元件12係於同一面側具有正負的一對電極，且將這些電極朝向正負的一對導電配線14a、14b予以配置。

如第3A圖及第3C圖所示，正負的一對導電配線14a、14b的一部分係在構成封裝件11之第一絕緣層21的上表面以從半導體發光元件12的正下方延伸形成至密封構件13的外周方向，且經由配置於封裝件11的厚度方向的另一個導電配線連接至內層配線23。

如第3A圖及第4圖所示，從第一絕緣層21的上表面側透視觀看封裝件11時，該內層配線23係從半導體發光元件12a的外周隔著間隔配置。此外，同樣從第一絕緣層21的上表面側透視觀看封裝件11時，於密封構件13的外緣13a的外周配置有內層配線23。以下，詳述本實施例的半導體裝置。

半導體發光裝置10係於絕緣性的封裝件11的上表面形成有導電配線14a、14b，並於該導電配線14a、14b的一部分上搭載有作為半導體發光元件12之LED晶片，其中，該絕緣性的封裝件11係由將外形為大致立方體形狀(平面形狀的一邊約3.5mm×3.5mm)的氧化鋁作為材料之陶瓷所構成。

如第3A圖至第3C圖所示，封裝件11係層疊有：其上表面形成有正負的一對導電配線14a、14b之第一絕緣層21；該第一絕緣層21下方的內層配線23；以及該內層配線23下方的第二絕緣層22。此外，於第二絕緣層22下方層疊有第三絕緣層25。

如第3A圖所示，第一絕緣層21係具備有：形成於第一絕緣層21(厚度0.175mm)上表面的導電配線14a、14b及對準標記18、在導電配線14a、14b的正下方且以貫穿第一絕緣層21內之方式所埋設的導電配線(參照第3C圖)。

導電配線14a、14b的一部分係於構成封裝件11之第一絕緣層21的上表面從半導體發光元件12的正下方延伸形成至密封構件13的外緣13a的方向(x-x方向)，且如第3C圖所示，經由配置於封裝件11的厚度方向的另一個導電配線連接至內層配線23。

如第4圖所示，第二絕緣層22(厚度0.175mm)係具備有形成於其上表面之內層配線23、以及連接至內層配線23並以朝厚度方向貫穿第二絕緣層22的內部之方式所埋設的導電配線(未圖示)。

從第一絕緣層21的上表面側透視觀看封裝件11時，內層配線23係隔著間隔配置於半導體發光元件12的外周。換言之，該內層配線23係在第一絕緣層21與第二絕緣層22之間實質上未配置於與半導體發光元件12的外周區域對應的區域的正下方。

在該實施例中，配置於第一絕緣層21及第二絕緣層22之間的內層配線23係從LED晶片的外緣12a隔著0.7mm左右的最短距離a。

如第5圖所示，導電配線26係以貫穿第三絕緣層(厚度0.05mm)的內部之方式埋設於第三絕緣層，該導電配線26係連接至埋入於第二絕緣層22的導電配線。如第6圖所示，於背面形成有背面配線圖案24。

該等第一絕緣層21、第二絕緣層22、第三絕緣層25、導電配線、內層配線23、以及背面配線圖案24係藉由煅燒陶瓷生胚薄片而形成為一體。

導電配線14a、14b及內層配線23係同時煅燒導電性糊劑與構成封裝件之陶瓷而形成者，該導電性糊劑係混合有銅、鉬、鎢粉末。此外，於導電配線14a、14b的表面使用Au施予電解鍍覆。

此外，為了容易理解，係於第3A圖及第4圖一併顯示屬於半導體發光元件12之LED晶片的外緣12a以及密封構件13的外緣13a。

半導體發光元件12係於同一面側具有正負的一對電極，使這些電極與導電配線14a、14b相對向配置。

於封裝件11上以大致對應封裝件11的上表面的形狀之方式形成有用以覆蓋至少導電配線14a、14b以及半導體發光元件12的整面之構件。該構件係藉由聚矽氧樹脂的壓縮成型所形成，並由凸透鏡形狀的密封構件13與周緣部15所構成，該密封構件13係位於半導體發光元件12的上方，該周緣部15係連接形成於該密封構件13的外緣並被覆封裝件11上表面的對準標記18。周緣部15的上表面係為與封裝件11的上表面平行之大致平坦的面，且周緣部15的大小(體積)係遠小於密封構件13整體的大小。例如，本實施例的密封構件13係半徑為1.20mm至1.50mm左右的大致半球狀的凸透鏡，而周緣部15係厚度為50μm至100μm左右的薄膜。因此，傳遞經過周緣部15之光量非常的少。此外，從封裝件的上表面側透視觀看第一絕緣層時，係於密封構件13的外緣(亦即密封構件13與周緣部15的交界線)的外側配置有內層配線23。因此，能使本實施例的半導體發光裝置被內層配線23吸收的光非常少。

於封裝件11的上表面，在密封構件13的外緣外側形成有對準標記18。該對準標記18係用以判斷密封構件13的成型位置偏移、或從集合體將封裝件11予以各片化時的印號者。

此外，如第3B圖及第3C圖所示，在該半導體發光裝置10中，熱傳導性構件55係以朝厚度方向貫穿第二絕緣層22之方式，以比半導體發光元件12還稍微大的形狀予以配置，熱傳導性構件55的上表面及背面係被第一絕緣層21及第三絕緣層25被覆。

為了進行比較，如第7A圖及第7B圖所示，使用相同的材料形成封裝件，並與上述半導體發光裝置10同樣地進行組裝，其中，封裝件係由配置於第一絕緣層31的上表面之導電配線34a、34b及於第一絕緣層31的上表面從半導體發光元件12的外緣12a隔著15mm左右的距離b而配置的對準標記28、於第二絕緣層32的表面從半導體發光元件12隔著0.15mm左右的距離b而配置的內層配線33所構成。

針對所獲得的兩個半導體發光裝置，分別測量光束。結果，相較於比較例，確認到實施例1的半導體發光裝置10提升了6%的光束。亦即，確認到當從半導體發光元件的外周至內層配線的距離越大時，從半導體發光裝置所引出的光量越大。

依據本實施例的半導體發光裝置，藉由於封裝件的內部且於LED晶片的下方埋設熱傳導性構件，能以相當於將半導體發光元件直接載置於熱傳導性構件之程度充分確保熱傳導性構件的散熱性，而能有效率地逸散發光元件所散發出的熱。此外，由於在導電配線與熱傳導性構件之間隔著絕緣層，因此可確實具有絕緣性，而可確實地防止導電配線、電路基板等中的配線或電極等的短路，並可重疊導電配線與熱傳導性構件，而能實現半導體發光裝置的小型化與薄膜化。此外，可將電極加工等構造上的限制抑制在最低限度，而可確保發光元件的設計自由度。

(實施例2)

如第8圖所示，本實施例的半導體發光裝置40係實質上與實施例1的半導體發光裝置10同樣地形成有導電配線14a、14b、以及對準標記18等，並搭載有半導體發光元件12，不同處在於：於封裝件41表面的密封構件13的外緣附近設置凹部42，並於該凹部42內搭載有保護元件43；以及於LED晶片12的正下方埋設有兩段構造的熱傳導性構件。

亦即，封裝件41係層疊有第9A圖所示的第一絕緣層51(厚度0.05mm)、第10圖所示的第二絕緣層52(厚度0.175mm)、第11圖所示的第三絕緣層53(厚度0.175mm)、以及第12圖所示的第四絕緣層54(厚度0.05mm)，並予以煅燒而形成。該等絕緣層係由將氧化鋁作為材料之陶瓷生胚薄片所形成。

如第9A圖所示，與實施例1同樣，構成此種半導體發光裝置40之封裝件41係於第一絕緣層51的上表面形成有導電配線14a、14b、以及對準標記18。於相當於密封構件13的外緣13a之位置形成有開口42a。

此外，如第9C圖所示，於導電配線14a、14b的正下方形成有以貫穿第一絕緣層51內部之方式所埋入的導電配線(未圖示)。

如第10圖所示，於第二絕緣層52的表面形成有內層配線23、以及於內層配線23的正下方以朝厚度方向貫穿第二絕緣層52的內部之方式所埋入的導體配線(未圖示)。此外，於相當於密封構件13的外緣13a之位置形成有開口42b。此外，如第9B圖及第9C圖所示，在第二絕緣層52的中央設置有貫穿孔，於該貫穿孔之相當於LED晶片12的正下方的位置嵌入有由直徑1.2mm左右的圓盤狀的CuW所構成的熱傳導性構件55a(厚度約0.175mm)。

如第11圖所示，於第三絕緣層53的表面形成有保護元件43用的配線圖案56，該配線圖案56係以其一部分會從第一絕緣層51的開口42a(參照第9A圖)及第二絕緣層52的開口42b(參照第10圖)露出，而其餘的部分配置在第二絕緣層52與第三絕緣層53之間之方式所形成。此外，如第9B圖及第9C圖所示，於第三絕緣層53的中央設置有貫穿孔，於該貫穿孔之相當於LED晶片12的正下方的位置嵌入有直徑1.6mm左右的圓盤狀的由CuW所構成的熱傳導性構件55b(厚度約0.175mm)。

如第12圖所示，未於第四絕緣層54的上表面形成配線圖案，而是與第6圖同樣，於背面形成背面配線圖案。藉由該第四絕緣層54，能完全地被覆熱傳導性構件55b的背面側。

依據本實施例的半導體發光裝置，除了實施例1的效果之外，嵌入於第三絕緣層53的熱傳導性構件55b的直徑係比嵌入於第二絕緣層52的熱傳導性構件55a的直徑還大。如此，於藉由熱傳導性構件55a與熱傳導性構件55b所形成的熱傳導性構件整體的形狀的側面形成段差。亦即，熱傳導性構件係作成從半導體發光元件的正下方朝封裝件的背面擴展的形狀。藉由作成此種形狀，能將在LED晶片正下方的熱傳導性構件的光吸收抑制在最低限度。

此外，為了提升該效果，較佳為將嵌入於LED晶片正下方的第二絕緣層之熱傳導性構件的水平方向的面積作成與LED晶片的水平方向的面積大致相同的大小。

由於在封裝件的背面側形成寬廣的熱傳導性構件，因此亦能良好地進行從半導體發光元件朝封裝件背面的散熱。

此外，在本實施例中，雖未圖示，但較佳為於嵌入於第二絕緣層52與第三絕緣層53之各熱傳導性構件之間配置絕緣層。亦即，較佳為熱傳導性構件係由半導體發光元件正下方的第一熱傳導層、該第一熱傳導層下方的絕緣層、以及該絕緣層下方的第二熱傳導層所構成。此外，較佳為該絕緣層的面積大於配置在該絕緣層下方的第二熱傳導層上表面的面積。例如，關於配置在嵌入於上述第二絕緣層之圓盤狀的第一熱傳導層與嵌入於第二絕緣層之圓盤狀的第二熱傳導層之間的絕緣層，係具有面積比嵌入於第二絕緣層之圓盤狀的第一熱傳導層的面積還大、且比嵌入於第三絕緣層之圓盤狀的第二熱傳導層的面積還大之面積。配置於第一熱傳導層與第二熱傳導層之間的絕緣層的厚度係作成不會降低熱傳導性構件的散熱性且能確保絕緣性之程度的厚度。

藉由配置此種絕緣層，能防止封裝件的內層配線與絕緣層下方的熱傳導構件的接觸而能防止短路，故能作成可靠性高的發光裝置。

(產業上的可利用性)

本發明的半導體發光裝置係在製造搭載有半導體發光元件之各種裝置時，具體而言不僅是製造能利用於傳真機、影印機、手握式掃描器等中的影像讀取裝置的照明裝置之半導體發光裝置，亦包含在製造能利用於手電筒、照明用光源、LED顯示器、行動電話等背光光源、信號機、照明式開關、車用停車燈、各種感測器、以及各種指示器(indicator)等各種照明裝置之半導體發光裝置時，能更高精密度、簡單、容易地利用。

10、40．．．半導體發光裝置

11、41．．．封裝件

12．．．半導體發光元件/LED晶片

12a．．．半導體發光元件的外緣

12b．．．半導體發光元件的外周區域

13．．．密封構件

13a．．．密封構件的外緣

14a、14b、26、34a、34b．．．導電配線

15．．．周緣部

18、28．．．對準標記

21、31、51．．．第一絕緣層

21a、21b．．．層

21c、42．．．凹部

22、32、52．．．第二絕緣層

23、33．．．內層配線

24．．．背面配線圖案

25、53．．．第三絕緣層

42a、42b．．．開口

43．．．保護元件

54．．．第四絕緣層

55、55a、55b．．．熱傳導性構件

56．．．配線圖案

A．．．寬度

a．．．最短距離

b．．．距離

第1A圖係顯示本發明一形態的半導體發光裝置中的第一絕緣層的上表面之概略平面圖。

第1B圖係顯示本發明的半導體發光裝置的第一絕緣層的x-x方向的剖面之剖面圖。

第1C圖係顯示本發明的半導體發光裝置的另一第一絕緣層的x-x方向的剖面之剖面圖。

第2圖係顯示本發明一形態的半導體發光裝置之斜視圖。

第3A圖係顯示構成第2圖的半導體發光裝置之封裝件的第一絕緣層的上表面之平面圖。

第3B圖係第3A圖的y-y線方向的剖面圖(其中，一半顯示局部側面圖)。

第3C圖係第3A圖的x-x線方向的剖面圖。

第4圖係顯示構成第2圖的半導體發光裝置之封裝件的第二絕緣層的上表面之平面圖。

第5圖係顯示構成第2圖的半導體發光裝置之封裝件的第三絕緣層的上表面之平面圖。

第6圖係顯示構成第2圖的半導體發光裝置之封裝件的第三絕緣層的背面之背面圖。

第7A圖係顯示用以與本發明的半導體發光裝置進行比較之半導體發光裝置的第一絕緣層的上表面之平面圖。

第7B圖係顯示用以與本發明的半導體發光裝置進行比較之半導體發光裝置的第二絕緣層的上表面之平面圖。

第8圖係顯示本發明的另一形態的半導體發光裝置之斜視圖。

第9A圖係顯示構成第8圖所示的半導體發光裝置之封裝件的第一絕緣層的上表面之平面圖。

第9B圖係第9A圖的y-y線方向的剖面圖(其中，左半邊顯示局部側面圖)。

第9C圖係第9A圖的x-x線方向的剖面圖。

第10圖係顯示構成第8圖所示的半導體發光裝置之封裝件的第二絕緣層的上表面之平面圖。

第11圖係顯示構成第8圖所示的半導體發光裝置之封裝件的第三絕緣層的上表面之平面圖。

第12圖係顯示構成第8圖所示的半導體發光裝置之封裝件的第四絕緣層的上表面之平面圖。

10．．．半導體發光裝置

12．．．半導體發光元件/LED晶片

13．．．密封構件

14a、14b．．．導電配線

15．．．周緣部

18．．．對準標記

21．．．第一絕緣層

22．．．第二絕緣層

23．．．內層配線

24．．．背面配線圖案

25．．．第三絕緣層

55．．．熱傳導性構件

Claims

一種半導體發光裝置，係具備有：封裝件，係層疊有其上表面形成有正負的一對導電配線之第一絕緣層、該第一絕緣層下方的內層配線、以及該內層配線下方的第二絕緣層而構成；半導體發光元件，係於同一面側具有正負的一對電極，且將這些電極與前述導電配線相對向配置；以及密封構件，係被覆前述半導體發光元件；其中，前述導電配線的一部分係在前述第一絕緣層的上表面中從前述半導體發光元件的正下方延伸於前述密封構件的外緣方向而形成，且經由配置於前述封裝件的厚度方向的導電配線而連接至前述內層配線；從前述第一絕緣層的上表面側透視觀看前述封裝件時，前述內層配線係從前述半導體發光元件的外周隔著間隔而配置於前述密封構件的外緣的外側。
如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中，於前述第一絕緣層的上表面形成有標記，該標記係從前述半導體發光元件的外周隔著間隔配置。
如申請專利範圍第1項或第2項之半導體發光裝置，其中，前述封裝件係於前述半導體發光元件的正下方具備有熱傳導性構件。
如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中，前述熱傳導性構件係具有從前述半導體發光元件的下方朝前述封裝件的背面擴展的形狀。
如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中，前述熱傳導性構件係由前述半導體發光元件的下方的第一熱傳導層、該第一熱傳導層下方的絕緣層、以及該絕緣層下方的第二熱傳導層所構成。
如申請專利範圍第1項或第2項之半導體發光裝置，其中，前述封裝件係具有於前述第一絕緣層的上表面予以開口之凹部，前述凹部係配置於前述密封構件的外緣外側。
如申請專利範圍第1項或第2項之半導體發光裝置，其中，前述第一絕緣層及前述第二絕緣層係由陶瓷所構成之層。
如申請專利範圍第3項之半導體發光裝置，其中，前述熱傳導性構件係以CuW或CuMo作為材料。
如申請專利範圍第5項之半導體發光裝置，其中，前述第一熱傳導層及前述第二熱傳導層係以CuW或CuMo作為材料。
如申請專利範圍第1項或第2項之半導體發光裝置，其中，前述內層配線係從前述半導體發光元件的外周隔著0.2mm以上的間隔予以配置。