TWI513047B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

發光裝置及其製造方法

本發明係關於黏著有封裝與蓋之發光裝置及其製造方法。

目前，已開發出高亮度、高輸出之半導體發光元件或小型且高感光度之發光裝置，並利用於各種領域。如此之發光裝置發揮了低消耗電力、小型且輕量等特徵，例如利用於光學印表機頭之光源、液晶背光光源、各種計量器之光源或各種讀取感應器等。

作為如此發光裝置之一例，提案有如圖6(a)所示之在設於封裝41之一表面之凹部之底面安裝有發光元件42之發光裝置(例如參照專利文獻1)。於封裝41之表面，以閉塞凹部之開口之狀態，以黏著劑等固定有使螢光體分散於透光性樹脂之板狀光色轉換構件43。作為黏著劑，通常使用透光性樹脂。

作為設有閉塞封裝之凹部開口之透光性構件之發光裝置之另一例，提案有如圖6(b)所示之發光裝置(例如參照專利文獻2)。圖6(b)所示之發光裝置係使用具有凹部之封裝44，對凹部之底面晶粒黏合半導體發光元件45，同時將半導體發光元件45之電極與設於封裝44之導電性構件46使用導電性線材47電性連接。於如此封裝44之凹部之開口側，黏著有嵌入透光性構件48之金屬蓋49，並被氣密密封。作為黏著方法，例如使用熔接，將形成於陶瓷之封裝44表面之鍍敷50與金屬蓋49熔接接合。另，亦提案有將金屬封裝與蓋之金屬部熔接並氣密密封之封裝(例如參照專利文獻3)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-46133

[專利文獻2]日本特開2007-305703

[專利文獻3]WO2002/89219

但，如先前之發光裝置，若在與覆蓋封裝之開口之蓋之接合部之下存在設有封裝之電極之面，則用於接合之接合構件會通過封裝之壁面而到達電極。此時，若接合構件係如樹脂般絕緣性者則對於發光裝置之驅動無問題，但使用導電性構件予以黏著時，有封裝之正負電極因黏著劑而產生電性連接短路之虞。

為解決上述問題，該發光裝置之製造方法係具有於凹部內安裝有發光元件之封裝上，以覆蓋前述凹部之開口部之方式黏著具備框部之蓋之黏著步驟，前述黏著步驟中，於前述封裝或前述框部，部份地形成對前述框部之濕潤性比對前述封裝之濕潤性大之金屬黏著劑，使前述金屬黏著劑沿著前述框部延伸而接合，因而在接合有前述金屬黏著劑之接合部形成空隙，而黏著前述封裝與前述框部。

上述發光裝置可組合以下構成。

前述框部從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部內側，前述封裝於其凹部內具有連接前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間設有段差。

前述框部其上面觀察形狀為矩形，前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑形成於前述框部之對向2邊，使前述金屬黏著劑從前述周緣部之對向邊向與該對向邊鄰接之邊延伸並黏著。

前述框部為金屬構件。

前述發光元件為發出紫外線之發光元件。

前述框部為沿著前述段差突出之形狀。

前述框部於前述段差上具有前述凹部側之面。

另，發光裝置之製造方法係具有於凹部內安裝有發光元件之封裝上覆蓋前述凹部之開口部而黏著蓋之黏著步驟，前述蓋在其周邊部具備與前述封裝黏著且從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部內側之框部，前述封裝於其凹部內具有連接有前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間設有段差，前述黏著步驟中，於前述封裝或前述框部，部份地形成對前述框部之濕潤性比對前述封裝之濕潤性大之金屬黏著劑，使前述金屬黏著劑沿著前述框部延伸而黏著前述封裝與前述框部。

上述發光裝置之製造方法可組合以下構成。

前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑延伸而接合，於接合有前述金屬黏著劑之接合部具有空隙。

前述框部其上面觀察形狀為矩形，前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑形成於前述框部之對向2邊，使前述金屬黏著劑從前述周緣部之對向邊向與該對向邊鄰接之邊延伸並黏著。

前述框部係金屬構件。

另，發光裝置具備：具有凹部之封裝、安裝於前述凹部內之發光元件、及覆蓋前述凹部之開口部而黏著之蓋，前述蓋於其周邊部具備與前述封裝連接且從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部內側之框部，前述框部與前述封裝經由對前述框部之濕潤性大於對前述封裝之濕潤性之金屬黏著劑而黏著，前述封裝於其凹部內具有電性連接前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間具有段差。

上述發光裝置可組合以下構成。

前述框部為沿著段差突出之形狀。

前述框部於前述段差上具有前述凹部側之面。

前述框部係金屬構件。

前述發光元件係發出紫外線之發光元件。

根據本發明之發光裝置之製造方法，使用導電性黏著劑黏著封裝與蓋之發光裝置中，可製造穩定且非氣密之發光裝置，可提高良品率。

另，根據本發明之發光裝置，使蓋之框部延伸於封裝之凹部內，且使用對框部之濕潤性大之金屬黏著劑，因而可使金屬黏著劑向封裝凹部內方向導入，且利用凹部內之段差而使金屬黏著劑滯留於封裝之電極前面。藉此可防止短路。另，由於使金屬黏著劑導入於封裝之凹部內，因此可抑制金屬黏著劑向封裝外漏出。

<發光裝置>

圖1a係顯示本發明實施形態之發光裝置。發光裝置具有封裝1、安裝於封裝1之凹部內之發光元件2、及閉塞封裝之凹部之開口之蓋3。於封裝1之內部形成有可載置發光元件2之凹部，發光元件2使用接合構件分別固定於凹部底面。發光元件之電極與設於封裝1之電極8a、8b係使用導電性線材9而電性連接。

封裝1之凹部上部利用具有框部4與透光性構件5之蓋3而閉塞，如圖1b所示，框部4與封裝1經由金屬黏著劑31而黏著。再者，圖1b係將圖1a之一部份放大之模式放大圖，金屬黏著劑31對框部4之濕潤性大於對封裝1之濕潤性，如圖1b所示，金屬黏著劑31有沿著框部4擴展之傾向。框部4為從框部4與封裝1之黏著部延伸至封裝1之凹部內之形狀，封裝1之凹部內，於黏著部與封裝1之電極8a間設有段差6。藉此，可防止導入於凹部內之金屬黏著劑31到達電極8a，可抑制發光裝置之短路。此時之段差可為1段亦可為2段以上。另，由於可使剩餘之黏著劑滯留於段差上，因此可使用有餘裕量之黏著劑，以製造良品率佳地獲得強固黏著封裝與蓋之發光裝置。

蓋3之框部4較佳為如圖1a所示沿著段差6突出之形狀。藉由如此形狀可使金屬黏著劑31效率良好地向段差6導入。另，調整框部4與凹部之側壁7之間隔可使從黏著部向凹部內之路徑縮窄，使金屬黏著劑31效率良好地向凹部內導入。框部4與凹部之側壁7亦可利用金屬黏著劑31黏著，藉如此構成而可增大蓋3與封裝1之黏著面積，可提高密著力。再者，根據本實施形態，如圖1a所示，段差6是指從黏著部比連續之凹部之側壁7更向凹部中心側突出者。

段差6之上面較佳為成為與封裝1之背面大致平行但更傾斜於凹部之側壁7側之面，從而可抑制金屬黏著劑31之流出。如圖1a所示之發光裝置，蓋3之凹部側之面為大致平坦之面之情形下，使與此面大致平行之面成為段差6之上面較佳。另，蓋3相接程度地使段差6之上面設於較高位置時，若蓋3或封裝1之厚度等產生偏差則有無法嵌合蓋3之情形，因此為提高製造良品率而使段差6之上面與蓋3分離較佳。由同樣理由，蓋3為向凹部內突出之形狀時，使蓋3之突出部之外徑比凹部之側壁7之內徑小較佳。

另，使框部4沿著段差6彎曲，將沿著凹部之側壁7之面配置於段差6上較佳。沿著蓋3之突出部設有框部4之情形時，使框部4之凹部側之面比段差6更上地設置較佳。根據該等構成，可容易地以段差6而使金屬黏合劑31由濕潤性大之框部4導入於凹部內而滯留。再者，框部4亦可不延伸至沿著蓋3之段差6之上面之面，而使框部4之終端配置於沿著上述角部或凹部之側壁7之面。為保持透光性構件5，使框部4成為延伸至沿著段差6之上面之面之形狀較佳。

將本實施形態之發光裝置之正視模式圖之一例顯示於圖2。圖2所示之發光裝置係於封裝1之凹部之底面安裝有4個發光元件3，連接各元件之封裝1之電極8b互相分離。再者，圖2中為說明而省略透光性構件5。此處所示之發光元件3為對向電極構造之元件，上面為n電極、下面為p電極。發光元件3之p電極經由導電性黏著劑而與設於凹部底面之電極8b電性連接，發光元件3之n電極如圖1a所示，經由導電性線材9與設於凹部底面之一段上之電極8a電性連接。封裝1之電極8a、8b雖未圖示，但經由封裝內部或外壁而與設於封裝背面之背面電極連接，背面電極係使用焊錫等固定，以與電路基板電性連接。本實施形態中，4個發光元件係並列連接。另，如圖2所示，亦可於電極8a、8b設置保護元件10。

<發光裝置之製造方法>

本發明之發光裝置之製造方法包含利用金屬黏著劑31而將封裝1與框部4黏著之步驟。

作為黏著框部4與封裝1之金屬黏著劑31之材料之一例，可舉出AuSn合金、高熔點焊錫、Ag膏。考慮黏著時之溫度，使用可以比較低溫熔融黏著之AuSn合金較佳。金屬黏著劑31例如可使用膏狀者，或預先形成框部4之固體狀者。作為透光性構件5，可舉出透光性玻璃。

作為黏著方法，可採用沿框部4延伸而部份地設置金屬黏著劑31藉此黏著之方法。使用如此使金屬黏著劑31沿著框部4延伸而黏著之方法時，雖金屬黏著劑31易流動於框部4之外或凹部之內側，但藉由本實施形態之具有段差6之封裝1，可使金屬黏著劑31滯留於封裝1之電極8a之前面。

使用圖3說明黏著框部4與封裝1之方法之一例。圖3係用以說明本實施形態之發光裝置之製造方法之正視模式圖。如圖3所示，形成黏著用金屬構件20作為金屬黏著劑。再者，由於黏著用金屬構件20係形成於框部4與封裝1間之構件，因此雖從上面無法確認，但圖3中為了說明而模式顯示黏著用金屬構件20之形成位置。黏著用金屬構件20較佳為形成於濕潤性大之框部4。將如此形成之黏著用金屬構件20利用熱而熔融，可使之作為金屬黏著劑而沿著框部4延伸，可黏著框部4與封裝1。金屬黏著劑可以易延伸之方式對框部4施加負荷。此時之負荷可從框部之一端至另一端，但相對框部均等施加較佳。黏著用金屬構件20形成於框部4之對向位置較佳，如圖3所示框部4之平面觀察形狀為矩形時，形成於對向2邊較佳。尤其係形成至與鄰接之邊之角部，從而可成為易向鄰接邊延伸之形狀。為使金屬黏著劑均等延伸，使框部4之平面觀察形狀為正方形較佳。

黏著後之金屬黏著劑31部份地設於框部4較佳，即，成為在金屬黏著劑31與金屬黏著劑31間具有成通氣孔之空隙之發光裝置較佳。此理由係為了氣密而欲在框部4之全周形成金屬黏著劑31並黏著時，因封裝1表面之凹凸而無法充分黏著，會成為無氣密者，製造良品率惡化。部份地設置金屬黏著劑31，從而可製造穩定且非氣密之發光裝置，可提高良品率。再者，由於可使熔融黏著之金屬黏著劑31之膜厚成為數μm~數十μm左右，因此可形成異物不易侵入之空隙。另，使用發出紫外線之發光元件之發光裝置中，由於紫外線之影響而有封裝凹部內之氣體等變質或分解之情形，但設置如此空隙而可使氣體等向發光裝置外放出，可成為可靠性高之發光裝置。

如圖4a所示，空隙設於使金屬黏著劑31之端部與端部接合之接合部30a、30b較佳。例如使圖3所示之金屬構件20熔融而黏著框部4與封裝1，形成圖4a所示之金屬黏著劑31。圖4a係用以說明本實施形態之發光裝置之製造方法之正視模式圖。再者，由於金屬黏著劑31係形成於框部4與封裝1間之構件，因此從上面無法確認，但圖4a中為說明而模式化顯示金屬黏著劑31之形成位置。如圖4a所示使空隙設於接合部30a、30b，藉此於框部4之大致全周形成金屬黏著劑31，因此可成為強固黏著封裝1與蓋3之發光裝置，又，由於可使空隙之寬度為數μm~數十μm左右，因而可進而抑制異物之侵入。金屬構件由金屬材料構成較佳，藉此，可成為比混合金屬與助焊劑之黏著劑不易延伸之黏著劑，因此易形成空隙。另，使金屬構件熔融延伸時，其表面暴露於大氣中，溫度相對下降，藉此，即使金屬構件彼此接觸亦不會完全融著，如圖4b所示，即使使金屬構件20彼此接合，亦可於黏著後使空隙32存在於接合部30a、30b。再者，圖4b係從圖中之右方向觀察圖4a之接合部30b之模式化放大圖。

該等空隙可藉由使金屬黏合劑之金屬構件在可沿著框部4延伸之溫度且金屬黏著劑31彼此不接合程度之溫度熔融並沿著框部4延伸黏著而形成。例如，金屬黏著劑31為AuSn合金時較好為200~330℃左右。另，若在如此溫度範圍內，由於比構成發光元件2之半導體層之成長溫度更低溫，因此可抑制對發光元件2之不良影響。

再者，形成於金屬黏著劑31彼此之接合部30a、30b之空隙在金屬黏著劑31之厚度方向(介隔金屬黏著劑31之封裝與框部之距離)，成為比金屬黏著劑31之厚度小之高度較佳。另，空隙例如於框部側或封裝側(較佳為封裝側)，最大寬度成為如上述之數μm~數十μm左右較佳。

以下，針對本申請之各構成進行說明。

(封裝1)

封裝1係選自金屬黏著劑31之濕潤性比框部4小之材料。例如可採用陶瓷，具體可舉出AlN、Al₂ O₃ 等。陶瓷相對紫外線之耐性優良，使用紫外發光之元件作為發光元件2之情形中較佳。封裝1亦可在形成金屬黏著劑31之位置實施Au等金屬鍍敷，促進金屬黏著劑31之延伸。此時，為抑制金屬黏著劑31向封裝外漏出，金屬鍍敷形成於由蓋3完全被覆之位置較佳。封裝1之凹部可確保發光元件2可載置之區域即可。另，設置齊納二極體等之保護元件10時，該等載置區域亦可確保。

另，不限於將連接如圖1a所示之導電性線材9之電極8a設於比發光元件2之安裝面上之封裝1，如圖5所示，亦可為在與發光元件2之安裝面之相同面上設有電極8a、8b之封裝1。圖5係顯示本實施形態之發光裝置之另一例之剖面模式圖，在配置於發光元件2之一主面之n電極與p電極上分別連接有導電性線材9，導電性線材9之另一端連接於封裝之電極8a、8b。

(發光元件2)

發光元件2係可作為發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)使用之半導體發光元件。亦可使用發出紫外線之發光元件。使用紫外發光之發光元件時，若使用含有樹脂等之有機物作為黏合劑之構件，則有機物因紫外線分解而附著於發光元件，但本實施形態中由於使用金屬黏著劑，因此可防止該現象。

(蓋3)

蓋3至少具有框部4，進而具有嵌入於框部4之透光性構件5。

框部4之平面觀察形狀可選擇矩形、圓形、橢圓形，較佳為如上述之正方形。作為框部4之材料，選擇金屬黏著劑對框部4之濕潤性比金屬黏著合劑對封裝1之濕潤性大者，且至少表面包含金屬者較佳。具體可採用科閥(kovar)合金，為提高與金屬黏著劑之密著性，亦可使表面電鍍Au。

1．．．封裝

2．．．發光元件

3．．．蓋

4．．．框部

5．．．透光性構件

6．．．段差

7．．．凹部之側壁

8a、8b．．．封裝之電極

9．．．導電性線材

10．．．保護元件

20．．．黏著用金屬構件

30a、30b．．．接合部

31．．．金屬黏著劑

32．．．空隙

41．．．封裝

42．．．發光元件

43．．．光色轉換構件

44．．．封裝

45．．．半導體發光元件

46．．．導電性構件

47．．．導電性線材

48．．．透光性構件

49．．．金屬蓋

50．．．鍍敷

圖1a係顯示本發明實施形態之發光裝置之剖面模式圖。

圖1b係將圖1a之一部份放大之模式化放大圖。

圖2係顯示本發明實施形態之發光裝置之正視模式圖。

圖3係說明本發明實施形態之發光裝置之製造方法之正視模式圖。

圖4a係說明本發明實施形態之發光裝置之製造方法之正視模式圖。

圖4b係從圖中之右方向觀察圖4a之接合部30b之模式化放大圖。

圖5係顯示本發明實施形態之另一發光裝置之剖面模式圖。

圖6(a)、(b)係顯示先前之發光裝置之剖面模式圖。

1．．．封裝

2．．．發光元件

3．．．蓋

4．．．框部

30a、30b．．．接合部

31．．．金屬黏著劑

Claims (16)

1. 一種發光裝置之製造方法，其具有於凹部內安裝有發光元件之封裝上，以覆蓋前述凹部之開口部之方式黏著具備有框部之蓋之黏著步驟，前述黏著步驟中，於前述封裝或前述框部，部份地形成對前述框部之濕潤性比對前述封裝之濕潤性大之金屬黏著劑，使前述金屬黏著劑沿著前述框部延伸而接合，因而在接合有前述金屬黏著劑之接合部形成空隙，而黏著前述封裝與前述框部。
2. 如請求項1之發光裝置之製造方法，其中前述框部從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部之內側，前述封裝於其凹部內具有連接有前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間設有段差。
3. 如請求項1之發光裝置之製造方法，其中前述框部其上面觀察形狀為矩形，前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑形成於前述框部之對向2邊，使前述金屬黏著劑從前述周緣部之對向邊延伸至與該對向邊鄰接之邊而黏著。
4. 如請求項1之發光裝置之製造方法，其中前述框部為金屬構件。
5. 如請求項1之發光裝置之製造方法，其中前述發光元件係發出紫外線之發光元件。
6. 如請求項2之發光裝置之製造方法，其中前述框部為沿著前述段差而突出之形狀。
7. 如請求項6之發光裝置之製造方法，其中前述框部於前述段差上具有前述凹部側之面。
8. 一種發光裝置之製造方法，其具有於凹部內安裝有發光元件之封裝上覆蓋前述凹部之開口部而黏著蓋之黏著步驟，前述蓋在其周邊部具備與前述封裝黏著且從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部內側之框部，前述封裝於其凹部內具有連接前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間設有段差，前述黏著步驟中，於前述封裝或前述框部，部份地形成對前述框部之濕潤性比對前述封裝之濕潤性大之金屬黏著劑，使前述金屬黏著劑沿著前述框部延伸而黏著前述封裝與前述框部。
9. 如請求項8之發光裝置之製造方法，其中前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑延伸而接合，於接合有前述金屬黏著劑之接合部具有空隙。
10. 如請求項8之發光裝置之製造方法，其中前述框部其上面觀察形狀為矩形，前述黏著步驟中，使前述金屬黏著劑形成於前述框部之對向2邊，使前述金屬黏著劑從前述周緣部之對向邊向與該對向邊鄰接之邊延伸而黏著。
11. 如請求項8之發光裝置之製造方法，其中前述框部為金屬構件。
12. 一種發光裝置，其具備：具有凹部之封裝、安裝於前述 凹部內之發光元件、及覆蓋前述凹部之開口部而黏著之蓋，前述蓋於其周邊部具備與前述封裝黏著且從與前述封裝之黏著部延伸至前述封裝之凹部內側之框部，前述框部與前述封裝經由對前述框部之濕潤性大於對前述封裝之濕潤性之金屬黏著劑而黏著，前述封裝於其凹部內具有電性連接前述發光元件之電極，於黏著有前述蓋之黏著部與前述電極間具有較前述電極向前述黏著部側突出之段差。
13. 如請求項12之發光裝置，其中前述框部為沿著前述段差而突出之形狀。
14. 如請求項13之發光裝置，其中前述框部於前述段差上具有前述凹部側之面。
15. 如請求項12之發光裝置，其中前述框部為金屬構件。
16. 如請求項12之發光裝置，其中前述發光元件係發出紫外線之發光元件。