表面安装型发光二极管及其制造方法
专利名称：表面安装型发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及表面安装型发光二极管，特别是涉及重视散热性、可靠性 和生产性的表面安装型发光二极管及其制造方法。
背景技术：
半导体发光元件在AlInGaP或GaN等化合物半导体晶片上形成PN 结，对它通以正向电流，取得可见光或者近红外光的发光，近年来，以显 示为代表，在通信、计测、控制等中广泛应用。特别是应用范围还扩大到 重视散热性和可靠性的车载领域中。在表面安装型发光二极管中也开发响 应这样的要求的产品。例如在特开2006-165138号公报、特开2005-183531 号公报和特开2003-197474号公报中提出以往的表面安装型发光二极管。如图19所示，以往的表面安装型发光二极管100由芯片衬底101、搭 载在芯片衬底101上的LED芯片102、包围LED芯片102地形成在芯片 衬底101上的框状部件103、填充在框状部件103的凹陷部内的模制树脂 104构成。芯片衬底101作为平坦的覆铜布线衬底，由耐热性树脂构成，在其表 面具有芯片安装盘105、连接盘107、从表面通过两端缘转入下面的表面 安装用端子部106。而且，在芯片衬底101的芯片安装盘105上接合LED 芯片102，并且对于相邻的连接盘107，通过引线接合而电连接。模制树脂104例如由环氧树脂等透明树脂构成，填充在框状部件103 的内侧的凹陷部，硬化。芯片衬底101例如为基于Any Layer AGSP (Advanced Grade Solid-bump Process)工法的二层构造，由上方衬底和下 方衬底构成。如图20所示，其他以往的表面安装型发光二极管200，具有引线框 201、半导体发光元件202、密封部件203和反射板205。引线框201，具有多个引线端子204a、 204b。半导体发光元件202芯片结合到引线框201 上。密封部件203，按照露出多个引线端子204a、 204b和半导体发光元件 202的方式，密封引线框201。反射板205安装到密封部件203上，把由 半导体发光元件202发出的光向一个方向出射。多个引线端子中与芯片结合半导体发光元件202的引线框201的部分 连接的规定的引线端子204a向着反射板205所在的一侧配置，并与反射 板205连接。根据该结构，与芯片结合半导体发光元件202的部分连接的 给定的引线端子204a与反射板205连接。据此，在半导体发光元件202 中产生的热通过给定的引线端子204a确切地向反射板205传导。结果， 能通过该反射板205高效地把向反射板205传导的热散热。此外，提出了一种把在发光元件中产生的热通过热传导性良好的陶瓷 衬底向反射板传导，进行散热的半导体发光装置。在图19所示的以往的表面安装型发光二极管100中，关于散热，仅 是在小的芯片安装盘105上配置芯片，以台阶状与下部的半导体图案连接。 芯片安装盘105小，通过导电图案108散热，所以在该构造中，存在无法 充分散热的问题。此外，表面安装型发光二极管100的框状部件103由耐 热性树脂形成，所以具有来自框状部件103的散热差的问题。此外，关于构造，芯片衬底101是由上方衬底和下方衬底构成的二层 构造，因为该构造，所以芯片衬底101使中间存在连接盘107、导电图案 108，在从上面转入下面的表面安装用端子部106进行电布线连接。因此， 芯片衬底101有必要依次贯通构成多层衬底的衬底，导通到下方衬底，成 为复杂的布线连接图案。此外，在图20所示的以往的表面安装型发光二极管200中，与芯片 结合(die bonding)半导体发光元件202的部分连接的引线端子204a与反 射板205连接。因为该接触面积小，所以产生在半导体发光元件202中产 生的热无法通过引线端子204a可靠地传导给反射板205的问题。此外， 考虑到树脂制的密封部件203上的反射板205是板状，无法充分地高效地 散热的问题。结果，具有传导到反射板205的热无法由该反射板205高效 地散热的问题。发明内容本发明的主要目的在于，提供散热性、可靠性和生产性优异的表面安 装型发光二极管及其制造方法。本发明的表面安装型发光二极管包括绝缘性的基底部件、背面接合固 定在基底部件上的半导体发光元件、以及按照包围半导体发光元件的方式 在基底部件上隔着具有绝缘性的接合片而接合的金属制的反射体。这时，从半导体发光元件产生的热，通过基底部件和接合片向反射体 传导，从反射体向外部散热。并且， 一部分的热通过基底部件向外部散热。 反射体是金属制，所以能高效把从半导体发光元件产生的热向外部散热， 此外，能把从半导体发光元件产生的光高效向外部放出。例如可以在金属 材料的表面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合多个金属，形成反射体， 但是如果作为一体物形成，制造就容易，能提高生产性，所以更理想。作 为一体物形成时，反射体的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。此外，优选在反射体的外周面形成具有比该外周面的宽度更小宽度的 凸部。反射体是金属制，所以，如果设置得厚，切割就变得困难。因此， 在由板材成形反射体的工序中，作为切削部，设置比板材的厚度更薄的区 域，如果沿着该切削部切割，就能更容易切割，所以表面安装型发光二极 管的成品率不会下降，能提高生产性。切割后的切削部的形状是所述凸部。 如果形成凸部，反射体的表面积就增大，所以能更高效地散热。此外，也可以在反射体的外周面形成多个凸部。这时，进一步促进从 反射体向外部的散热，所以能进一步提高散热性。此外，基底部件是由玻璃环氧树脂、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、A1N中的至少任意一个以上或者由它们的复合体构成。这些材料是廉价的， 加工容易，所以能容易地切割。此外，反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者由它 们的复合体构成。这些材料热传导率高，所以能成为从半导体发光元件产 生的热向外部的散热性更好的反射体。此外，这些材料的加工性也良好， 所以容易制作。此外，在基底部件上，按照覆盖半导体发光元件并且不与反射体接触 的方式设置透光性树脂。这时，覆盖半导体发光元件，与外气隔断以用于保护电路的透光性树脂不与反射体接触。因此，不会发生伴随着从半导体 发光元件向透光性树脂的热传导，产生透光性树脂的膨胀和收縮，透光性 树脂从反射体剥离的问题，所以能降低表面安装型发光二极管的故障率， 提高可靠性。此外，能用热膨胀系数不同的材料构成基底部件和反射体。此外，透光性树脂含有荧光体，该荧光体由半导体发光元件放出的光 激励，发出比半导体发光元件放出的光更长波长的光。例如，优选半导体 发光元件是由氮化镓类化合物构成的蓝色类半导体发光元件，透光性树脂 含有荧光体，该荧光体在由蓝色类半导体发光元件放出的光激励时，发出 黄色类的光，根据该结构，能取得白色光源。须指出的是，半导体发光元件可以是ZnO (氧化锌)类化合物，也可以是发出近紫外类颜色的光的半 导体发光元件。此外，在表面安装型发光二极管中设置多个半导体发光元件。这时， 能取得高输出光源。此外，例如如果分别安装一个蓝色、绿色、红色类 LED芯片等半导体发光元件，通过调整向各LED芯片的电流分配，就能 取得白色等可调色的光源。所述各色的LED芯片可以分别安装多个。此外，接合片是热传导性接合片。这时，接合片的表示一个物质内的 热传导容易程度的值即热传导率比较高(例如1.0W/m'K以上)。因此， 热容易从接合片传导到金属制的反射体，所以能把从半导体发光元件产生 的热高效散热到外部。此外，能把反射体通过热传导性接合片向基底部件 接合，所以表面安装型发光二极管的制作变得容易。此外，优选透光性树脂和热传导性接合片接触。这时，从半导体发光 元件产生，在透光性树脂中散热的热通过热传导性接合片向金属制的反射 体传导，所以能进一步高效散热。此外，优选热传导性接合片由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、 热传导性环氧树脂中的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。这些材 料热传导率高，所以能高效地把从半导体发光元件产生，在透光性树脂中 散热的热散热。这里，对热传导性接合片填充热传导性装填物，作为填充 材料，能使用热传导好的氧化硅、氧化铝、氧化镁、氢氧化率等。此外， 作为热传导性接合片，也考虑按顺序层叠热传导性粘合材料、铝箔和热传 导粘合材料的结构、按顺序层叠热传导粘合材料、热传导性化合物和热传导粘合材料的结构。此外，优选反射体的内周面按照成为圆锥面、球面、抛物面中的任意 一种的一部分的方式形成。这时，能高效地放出从半导体发光元件产生的 光。此外，优选基底部件至少在接合固定半导体发光元件的表面，进行镀 金或者镀银的表面处理。这时，把半导体发光元件接合固定在基底部件上 的结合变得良好。此外，对于镀银来说，光反射率高，从半导体发光元件 向基底部件放射的光的外部取出效率提高。此外，优选对基底部件的表面进行镀金或者镀银的表面处理，形成与 半导体发光元件电连接的导体层。这时，能抑制导体层的变质。此外，反射体的与基底部件之间的接合面具有凹凸，或者是锯齿状。 这时，从接合片向反射体的热传导提高。因此，能把半导体发光元件产生 的热更高效地向外部散热。此外，能提高反射体的接合强度。此外，延伸到比反射体的内周壁更内侧，形成接合片。这时，从半导 体发光元件产生的热通过接合片和导体层等2个部件传导到反射体，所以 能更高效地散热。本发明的表面安装型发光二极管的制造方法具有在金属制的反射体 原材上形成多个贯通孔部、和切断用的槽的工序。此外，具有在绝缘性的 基底部件集合体上隔着热传导性接合片接合反射体原材的工序。此外，具 有在多个贯通孔部的内部，把多个半导体发光元件接合固定在基底部件集 合体上的工序。此外，具有沿着槽切割反射体原材和基底部件集合体，分 割为具有单个的基底部件和反射体的表面安装型发光二极管的工序。这时，因为反射体是金属制，所以能高效把从半导体发光元件产生的 热高效散热到外部，此外，能把从半导体发光元件产生的光高效放出到外 部。如果金属制的反射体设定得厚，切割就变得困难，但是通过在反射体 原材上形成切断用的槽，切割就变得容易，所以表面安装型发光二极管的 成品率不会下降，能提高生产性。根据以下与附图结合的本发明的详细的描述，本发明的所述和其他目 的、特征、方面、优势将变得更明显。
图1是表示本发明第一实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造 的一部分的示意图。图2是表示半导体发光元件产生的热的传导的示意图。图3是表示表面安装型发光二极管的制造工序的流程图。图4是表示导体层形成工序的示意图。图5是表示接合片粘贴工序的示意图。图6是表示反射体原材接合工序的示意图。图7是表示半导体发光元件接合固定工序的示意图。图8是表示透光性树脂填充工序的示意图。图9A是板材的侧视图。图9B是压纹成形后的剖视图。图9C是反射体原材的剖视图。图10是表示第二实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图11是表示第三实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图12是表示第四实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图13是表示第五实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图14是表示图13所示的表面安装型发光二极管的俯视图。 图15是表示图13所示的XV-XV线的剖面的表面安装型发光二极管 的剖面示意图。图16是表示第六实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图17是表示第六实施方式的表面安装型发光二极管的变形例的剖面 构造的一部分的示意图。图18是表示反射体的形状的变形例的表面安装型发光二极管的变形 例的剖面构造的一部分的示意图。图19是表示以往的表面安装型发光二极管的结构的例子的剖面示意图。图20是表示以往的表面安装型发光二极管的结构的例子的立体图。
具体实施方式
以下，根据
本发明的实施例。须指出的是，在以下的附图中， 对同一或者相当的部分付与同一的参照符号，不重复其说明。 (第一实施方式)如图1所示，表面安装型发光二极管10由半导体发光元件1、基底部 件2、导体层3、热传导性接合片4、具有凸部9的反射体5、含有荧光体 的透光性树脂6、导线7构成。基底部件2由玻璃环氧树脂构成，形成板状。半导体发光元件1的背 面接合固定在基底部件2上。在基底部件2的接合固定半导体发光元件1 的表面即上面层叠成为金属布线图案导体的导体层3，在该导体层3的一 部分区域层叠具有绝缘性的热传导性接合片4，在热传导性接合片4上设 置反射体5。即反射体5在基底部件2的上面，按照包围半导体发光元件 l的方式，隔着热传导性接合片4接合反射体5。反射体5是铝制(Al)，例如形成最小内径2mm左右、最大内径3mm 左右的钵状。此外，反射体5在外周面具有为了使切割变得容易而使用的 切削部剩余凸部9。凸部9具有比反射体5的外周面的宽度更小的宽度。 所述宽度表示垂直于基底部件2的上面(接合固定半导体发光元件1的表 面)的方向的尺寸。即在反射体5的剖面中，如图l所示，反射体5的厚 度方向(图1的上下方向)的凸部9的尺寸比反射体5的厚度更小。此外， 将反射体5的内周壁进行镜面加工。反射体5是钵状，其内周壁被镜面加 工，所以从半导体发光元件1产生的光由反射体5反射，高效向外部放出。此外，在基底部件2的上面的比反射体5更内侧搭载半导体发光元件 1，半导体发光元件1由硅树脂构成的透光性树脂6覆盖。透光性树脂6 含有如果由来自半导体发光元件的光激励，就发出黄色类的光的荧光体， 且分散保持该荧光体。半导体发光元件1是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色类的半导体发光元件，形成在同一面(图1中，上面一侧)具有P、 N电极的芯片状。 如果半导体发光元件1发光，就发出蓝色类的光。这时，通过蓝色类的光 由透光性树脂6中分散保持的荧光体吸收而取得的黄色类的光、与未由荧光体吸收的蓝色类的光的混色，取得白色类的光。这里，透光性树脂6的 形状也可以形成向着远离基底部件2的表面的一侧隆起的凸透镜状。这里， 蓝色类的光是指发光的峰值波长为350nm以上490nm以下的光。此外， 黄色类的光是指发光的峰值波长为550nm以上650nm以下的比所述蓝色 类的光更长波长的光。这里，透光性树脂6和反射体5不接触。因此，不会发生由于从半导 体发光元件1产生的热，产生透光性树脂6的膨胀和收縮，透光性树脂6 从反射体5剥离的问题，能降低表面安装型发光二极管10的故障率，能 提高可靠性。此外，能用热膨胀系数不同的材料构成基底部件2和反射体在图2中，箭头a、 b、 c、 d表示热的传导。如图2所示，半导体发 光元件1产生的热如箭头a、 b那样向半导体发光元件1传导。向基底部 件2传导的热中， 一部分通过基底部件向外部散热，如箭头b、 c那样， 一部分通过热传导性接合片4向反射体5传导。向反射体5传导的热如箭 头d那样，向外部散热。反射体5是A1制，热传导率高，所以能变为高效把从半导体发光元 件1产生的热向外部散热的散热性好的反射体5。在反射体5形成凸部9, 反射体5的表面积增大，所以能更高效地散热。此外，反射体5隔着热传 导性接合片4与基底部件2接合，所以热容易传导给A1制的反射体5，能 高效地把从半导体发光元件1产生的热散热到外部。热传导性接合片4当 然使用热传导性好的材料，例如作为热传导性接合片4，能使用热传导性 硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性环氧树脂的至少任意一个或者把它 们层叠为层状而构成的复合体。能高效把从半导体发光元件1产生的热向外部散热，所以半导体发光 元件1的温度降低，覆盖半导体发光元件1的透光性树脂6的温度也保持 很低。因此，能抑制在透光性树脂6中分散保持的荧光体暴露在半导体发 光元件l的高温中引起的透光性树脂6的恶化。据此，能延长表面安装型发光二极管10的寿命。此外，能抑制从表面安装型发光二极管io产生的颜色的偏移。作为在透光性树脂6中分散保持的荧光体，包含添加钆和铈的YAG 类(钇铝石榴石)、BOS类(Barium Ortho-Silicate)、 TAG类(铽铝石榴石) 的至少一种。须指出的是，为了取得白色光，有必要在透光性树脂6中含 有荧光体，但是作为表面安装型发光二极管10，当然也可以是只用不含有 荧光体的透光性树脂6密封半导体发光元件1的结构。透光性树脂6是硅 树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、氟类树脂、聚酰亚胺树脂、硅变性环氧 树脂等至少1种以上或者其复合体。从半导体发光元件1产生的热的一部 分通过透光性树脂6向外部散热，所以更理想的是散热性好(例如热传导 率0.3W/m，K以上)的透光性树脂6。此外，从半导体发光元件1产生的光因为反射体5由金属(Al)形成， 所以高效向外部放射。反射体5由A1形成，在反射体5的内周面，作为 反射层，没必要用于提高反射率的Al蒸镀、金属镀层等，所以制作变得 容易。此外，只用热传导性接合片4接合基底部件2和反射体5，制作， 所以制作变得容易。下面，说明图1所示的表面安装型发光二极管10的制造工序。如图3 所示，首先，在工序(S10)中，作为基底部件集合体，准备厚度lmm的 板状的玻璃环氧树脂。这里，基底部件集合体是通过切割(切断)，成形 为基底部件2的原材，如后所述，经过半导体发光元件1的接合固定和引 线接合以及树脂密封的各工序后，切断、分离为各基底部件2。接着，在工序(S20)中，如图4所示，在基底部件集合体的表面层 叠导体层3，该导体层3，由作为金属布线导体的铜(厚度0.035mm)，进 而使用镀金法形成的金薄膜(厚度0.005mm)构成。导体层3的表面镀金， 由金薄膜覆盖，所以能抑制导体层3的变质。接着，在工序(S30)中， 如图5所示，在基底部件集合体的上面，在导体层3上粘贴作为热传导性 接合片4的热传导性丙烯酸系树脂(厚度0.1mm)。而在工序(S110) (S140)中，形成反射体原材。首先，在工序(SllO) 中，如图9A所示，准备作为板材ll的铝板(厚度0.8mm)。在图9A中， 图示板材ll的侧面，实际上，作为板材ll，准备在垂直于纸面的方向长的材料。接着在工序(S120)中，通过使用压纹模，从上方下压的方向进 行两面压纹成形的方法，在铝板形成贯通孔部13和切断用的槽12。这里， 贯通孔部13按照成为圆锥面的一部分的方式形成，在图9B所示的压纹成 形后的剖面，贯通孔部13的直径从图的上侧向下侧减小。接着，在工序(S130)中，沿着切断用的槽12进行切割。这样，在工序(S140)中， 完成板状的反射体原材。反射体原材是在垂直于图9C的纸面的方向长的 板材，沿着该方向，多个在以后的工序中切割从而形成反射体5的部件结 合一起。接着，在工序(S40)中，如图6所示，在热传导性接合片4上接合 反射体原材。在该时刻，反射体原材是在垂直于图6的纸面的方向长的板 材，具有在工序(S130)的切割中，沿着切断用的槽12截断之后的作为 切削部剩余的凸部9。接着，在工序(S50)中，如图7所示，在基底部件2的上面用透明 环氧树脂接合固定(装配)半导体发光元件l。半导体发光元件l接合固 定在按照成为反射体原材的圆锥面的一部分的方式形成的贯通孔部13的 内侧，所以该圆锥面的一部分成为反射体5的内周面，因此，能高效把从 半导体发光元件1产生的光向外部放出。接着，在工序(S60)中，通过 引线接合，使用导线7连接半导体发光元件1的各电极和对应的导体层3 的焊盘。然后，在工序(S70)中，如图8所示，使用分配器，在反射体5 的内部填充含有YAG类荧光体的透光性树脂6。接着在工序(S80)中，沿着反射体原材上形成的切断用的槽(在垂 直于图8的纸面的方向长的反射体原材中，在与图8的剖面不同的剖面上 形成切断用的槽，所以不图示该切断用的槽)，进行反射体原材和基底部 件集合体的切割。这样，在工序(S90)中，制作具有单个的基底部件2 和反射体5的图1所示的单个的表面安装型发光二极管10。须指出的是，在第一实施方式中，半导体发光元件1形成在同一面中 具有P、 N,电极的芯片状，但是并不局限于该构造，也可以是形成在两侧 具有P、 N电极的芯片上的构造。半导体发光元件1在与基底部件2接触 的一侧的背面一侧具有电极时，在基底部件2的接合固定该半导体发光元 件1的表面，如果进行镀金或合固定在基底部件2上的结合就变得良好。在镀银时，光反射率高，光的 外部取出效率提高。此外，半导体发光元件l的衬底可以是绝缘体、导体 中的任一种。半导体发光元件l并不局限于氮化镓类化合物半导体，当然可以使用ZnO (氧化锌)类化合物半导体、InGaAlP类、AlGaAs类化合 物半导体。用这些任意的构造，能把半导体发光元件1安装在基底部件2 上。能把多个半导体发光元件1安装在基底部件2上。如果安装多个同色 的半导体发光元件1，就能取得高输出光源。此外，例如如果分别安装一 个或者相同数量的蓝色 绿色 红色类LED芯片等半导体发光元件，通 过调整向各LED芯片的电流分配，当然能取得白色等的可调色的光源。 (第二实施方式)第二实施方式的表面安装型发光二极管20和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第二实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，半导体发光元件l的接合固定成为图 IO所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管20的基底部件2由厚度0.8mm 的氧化铝制作。在基底部件2的上面，通过例如厚度0.05mm的铜薄膜， 层叠成为金属布线图案导体的导体层3、8，半导体发光元件1接合固定(装 配)在导体层8上。厚度lnun的Al制的反射体5例如形成最小内径2mm 左右、最大内径2.4mm左右的钵状，隔着厚度0.05mm的热传导性硅薄板 与导体层3、 8接合。透光性树脂6含有B0S类黄色荧光体。关于表面安装型发光二极管20的制造方法，在图3所示的工序(S50) 中，半导体发光元件1接合固定在由厚度0.05mm的铜薄膜构成的导体层 8上。接着，在工序(S60)中，把半导体发光元件1的一个电极与对应的 导体层3的焊盘连接，把半导体发光元件1的其他电极与对应的导体层8 的焊盘连接。然后，在工序(S70)中，使用分配器涂敷含有BOS类黄色 荧光体的透光性树脂6。半导体发光元件1的衬底可以是绝缘体、导体中的任一种，但是半导 体发光元件1的衬底是导体时，在导体层8上接合固定半导体发光元件1， 通过引线接合，把半导体发光元件1的一个电极连接在对应的导体层3的焊盘上。须指出的是，关于表面安装型发光二极管20的其他结构和制造 工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第三实施方式)第三实施方式的表面安装型发光二极管30和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第三实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4成为图11所示的 结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管30的基底部件2由厚度0.8mm 的玻璃环氧树脂制作。在基底部件2的上面，层叠例如厚度0.04mm的铜 薄膜，以及使用镀银法形成的银薄膜(厚度0.005mm)从而形成成为金属 布线图案导体的导体层3。形成厚度lmm、最小内径2.2mm左右、最大 2.6mm左右的钵状的Al制的反射体5隔着厚度0.15mm的热传导性环氧 树脂薄板接合在导体层3上。透光性树脂6含有BOS类黄色荧光体。这里，作为热传导性接合片4的热传导性环氧树脂薄板在比反射体5 内周壁更内侧也形成。即热传导性接合片4和反射体5的与热传导性接合 片4接触的面没必要一定为相同的形状。热传导性接合片4也可以形成在 比反射体5内周壁更内侧。通过这样的热传导性接合片4的结构，从半导 体发光元件1产生的热通过热传导性接合片4和导体层3的2个部件传导 给反射体5，从反射体5散热到外部。关于表面安装型发光二极管30的制造方法，在图3所示的工序(S120) 中，通过使用模具在从上方下压的方向进行两面压纹成形的方法，在铝板 上形成贯通孔部和切断用的槽。此外，在工序(S70)中，使用分配器填 充含有BOS类黄色荧光体的透光性树脂6。须指出的是，关于表面安装型发光二极管30的其他结构和制造工序， 如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第四实施方式)第四实施方式的表面安装型发光二极管40和上述的第二实施方式的 表面安装型发光二极管20具有基本相同的结构。可是，在第四实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，半导体发光元件1成为图12所示的 结构。具体而言，半导体发光元件1是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色 类的半导体发光元件，在接合固定在导体层8上的面即上面具有P、 N电极的一方，在与下面相反一侧的面即上面具有另一方。使用导线7连接半 导体发光元件1的上面一侧的电极、对应的导体层3的焊盘。此外，构成表面安装型发光二极管40的基底部件2由厚度lmm的氧 化铝制作。在基底部件2的上面，通过例如厚度0.025mm的铜薄膜，再使 用镀金法形成的金薄膜(厚度0.008mm)层叠形成成为金属布线图案导体 的导体层3。厚度0.8mm的Al制的反射体5隔着厚度0.08mm的热传导 性丙烯酸系树脂与导体层3接合。透光性树脂6含有YAG类荧光体。关于表面安装型发光二极管40的制造方法，在图3所示的工序(S50) 中，半导体发光元件1由银膏接合固定在导体层8上。接着，在工序(S60) 中，把半导体发光元件1的上面一侧的电极与对应的导体层3的焊盘连接， 然后，在工序(S70)中，使用分配器填充含有YAG类荧光体的透光性树 脂6。须指出的是，关于表面安装型发光二极管40的其他结构和制造工序， 如第一和第二实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第五实施方式)第五实施方式的表面安装型发光二极管50和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第五实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4成为图13 图15 所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管50的热传导性接合片4在比 反射体5内周壁更内侧也形成。即如图14和图15所示，除了半导体发光 元件1与导体层3引线接合的区域，形成热传导性接合片4，热传导性接 合片4与透光性树脂6接触。根据该结构，从半导体发光元件1产生的热 如图2所示，通过基底部件2、导体层3和热传导性接合片4向反射体5 传导，如图13中的箭头所示，向透光性树脂6中散热的热能经由热传导 性接合片4向反射体5传导。因此，能把半导体发光元件1产生的热更高 效地向外部散热。须指出的是，关于表面安装型发光二极管50的其他结构和制造工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第六实施方式)第六实施方式的表面安装型发光二极管60和上述的第一实施方式的表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第六实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4和反射体5的构造 成为图16所示的结构。具体而言，厚度lmm的Cu制的反射体5在与热传导性接合片4的接 合部，成形为具有凹凸的形状。在反射体5的表面的至少与半导体发光元 件1相对的内周面层叠厚度0.008mm的银箔。从半导体发光元件1产生的 热如图2所示，通过基底部件2、导体层3和热传导性接合片4向反射体 5传导，但是根据第六实施方式的结构，热传导性接合片4和反射体5接 合的面积增大，所以从热传导性接合片4向反射体5的热传导提高。因此， 能把半导体发光元件1产生的热更高效地向外部散热。此外，能提高反射 体5的接合强度。在图17中，反射体5在与热传导性接合片4的接合部，成形为具有 锯齿状的细的刻纹的形状。根据该结构，与图16同样，热传导性接合片4 和反射体5接合的面积增大，所以从热传导性接合片4向反射体5的热传 导提高，能把半导体发光元件l产生的热更高效地向外部散热。此外，能 提高反射体5的接合强度。须指出的是，关于表面安装型发光二极管60、 70的其他结构和制造工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。须指出的是，在第一实施方式 第五实施方式的说明中，描述把一块 铝板材作为原材，生成反射体5的例子，但是也可以例如在金属材料的表 面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合形成多个金属。形成反射体5的 金属材料并不局限于A1，能使用散热性和加工性优异的Cu、 Fe、 Mg等， 或者为它们的复合体。可是，如果把反射体5作为金属的一体物形成，就 如图9所示，能容易制造，能提高生产性，所以更理想。作为一体物形成 时，反射体5的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。关于反射体5的形状，如图18所示，例如把反射体5的除去作为光 反射面的内周面以外的部分设置为凹凸形状如凸部9那样，也能成为散热 片那样的形状。如果这样，就能进一步促进从反射体5向外部的散热，所以能进一步提高散热性。此外，反射体5的光反射面并不局限于圆锥面，
也可以是按照成为球面或者抛物面的一部分的方式形成反射体5，这时，
能高效放出从半导体发光元件1产生的光。
此外，基底部件2的材料并不局限于第一实施方式所示的玻璃环氧或 者第二实施方式所示的氧化铝，也可以是其他A1N等陶瓷材料、环氧树脂、 聚酰亚胺等树脂材料、或者这些材料的复合体。
虽然已经详细描述和图解了本发明，但是很显然以上实施例只是本发 明的例示而己，并非对本发明的限定，本发明的范围由附加的权利要求书 来限定。
权利要求
1.一种表面安装型发光二极管，包括绝缘性的基底部件；背面接合固定在所述基底部件上的半导体发光元件；以及按照包围所述半导体发光元件的方式在所述基底部件上隔着具有绝缘性的接合片而接合的金属制的反射体。
2. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-在所述反射体的外周面形成具有比所述外周面的宽度更小宽度的凸部。
3. 根据权利要求2所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 形成多个所述凸部。
4. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述基底部件是由玻璃环氧树脂、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、A1N 中的至少任意一个以上或者由它们的复合体构成。
5. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者由它们 的复合体构成。
6. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂。
7. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述透光性树脂，含有荧光体，该荧光体在被所述半导体发光元件放 出的光激励时，发出比所述半导体发光元件放出的光更长波长的光。
8. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述半导体发光元件是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色类半导体发光元件；在所述基底部件上，按照覆盖所述蓝色类半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述透光性树脂含有荧光体，该荧光体在由所述蓝色类半导体发光元 件放出的光激励时，发出黄色类的光。
9. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于具有多个所述半导体发光元件。
10. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于.-所述接合片是热传导性接合片。
11. 根据权利要求10所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述热传导性接合片是由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性环氧树脂中的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。
12. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述接合片是热传导性接合片； 所述透光性树脂和所述热传导性接合片接触。
13. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体的内周面，按照成为圆锥面、球面、抛物面中的任意一种 的一部分的方式形成。
14. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述基底部件至少在接合固定所述半导体发光元件的表面，进行镀金或者镀银的表面处理。
15. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 对所述基底部件的表面进行镀金或者镀银的表面处理，形成与所述半导体发光元件电连接的导体层。
16. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述反射体的与所述基底部件之间的接合面具有凹凸。
17. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-所述反射体的与所述基底部件的接合面是锯齿状。
18. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于延伸到比反射体的内周壁更内侧，形成所述接合片。 19. 一种表面安装型发光二极管的制造方法，包括在金属制的反射体原材上形成多个贯通孔部、和切断用的槽的工序； 在绝缘性的基底部件集合体上隔着热传导性接合片接合所述反射体 原材的工序；在所述多个贯通孔部的内侧，把多个半导体发光元件接合固定在所述基底部件集合体上的工序；以及沿着所述槽切割所述反射体原材和所述基底部件集合体，分割为具有 单个的基底部件和反射体的表面安装型发光二极管的工序。
全文摘要
本发明提供一种散热性、可靠性和生产性优异的表面安装型发光二极管。该表面安装型发光二极管(10)具有绝缘性的基底部件(2)、背面接合固定在基底部件(2)上的半导体发光元件(1)、按照包围半导体发光元件(1)的方式在基底部件(2)上隔着热传导性接合片(4)而接合的金属制的反射体(5)。从半导体发光元件(1)产生的热通过基底部件(2)和热传导性接合片(4)向反射体(5)传导，从反射体(5)向外部散热。反射体(5)是金属制，所以能把从半导体发光元件(1)产生的热高效向外部散热。在反射体(5)设置切削部，如果沿着该切削部切割，就能容易切割，所以不会降低成品率，能提高生产性。
文档编号H01L33/32GK101252165SQ20081007407
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月21日 优先权日2007年2月22日
发明者小西正宏, 幡俊雄, 森本泰司 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及表面安装型发光二极管，特别是涉及重视散热性、可靠性 和生产性的表面安装型发光二极管及其制造方法。
背景技术：
半导体发光元件在AlInGaP或GaN等化合物半导体晶片上形成PN 结，对它通以正向电流，取得可见光或者近红外光的发光，近年来，以显 示为代表，在通信、计测、控制等中广泛应用。特别是应用范围还扩大到 重视散热性和可靠性的车载领域中。在表面安装型发光二极管中也开发响 应这样的要求的产品。例如在特开2006-165138号公报、特开2005-183531 号公报和特开2003-197474号公报中提出以往的表面安装型发光二极管。如图19所示，以往的表面安装型发光二极管100由芯片衬底101、搭 载在芯片衬底101上的LED芯片102、包围LED芯片102地形成在芯片 衬底101上的框状部件103、填充在框状部件103的凹陷部内的模制树脂 104构成。芯片衬底101作为平坦的覆铜布线衬底，由耐热性树脂构成，在其表 面具有芯片安装盘105、连接盘107、从表面通过两端缘转入下面的表面 安装用端子部106。而且，在芯片衬底101的芯片安装盘105上接合LED 芯片102，并且对于相邻的连接盘107，通过引线接合而电连接。模制树脂104例如由环氧树脂等透明树脂构成，填充在框状部件103 的内侧的凹陷部，硬化。芯片衬底101例如为基于Any Layer AGSP (Advanced Grade Solid-bump Process)工法的二层构造，由上方衬底和下 方衬底构成。如图20所示，其他以往的表面安装型发光二极管200，具有引线框 201、半导体发光元件202、密封部件203和反射板205。引线框201，具有多个引线端子204a、 204b。半导体发光元件202芯片结合到引线框201 上。密封部件203，按照露出多个引线端子204a、 204b和半导体发光元件 202的方式，密封引线框201。反射板205安装到密封部件203上，把由 半导体发光元件202发出的光向一个方向出射。多个引线端子中与芯片结合半导体发光元件202的引线框201的部分 连接的规定的引线端子204a向着反射板205所在的一侧配置，并与反射 板205连接。根据该结构，与芯片结合半导体发光元件202的部分连接的 给定的引线端子204a与反射板205连接。据此，在半导体发光元件202 中产生的热通过给定的引线端子204a确切地向反射板205传导。结果， 能通过该反射板205高效地把向反射板205传导的热散热。此外，提出了一种把在发光元件中产生的热通过热传导性良好的陶瓷 衬底向反射板传导，进行散热的半导体发光装置。在图19所示的以往的表面安装型发光二极管100中，关于散热，仅 是在小的芯片安装盘105上配置芯片，以台阶状与下部的半导体图案连接。 芯片安装盘105小，通过导电图案108散热，所以在该构造中，存在无法 充分散热的问题。此外，表面安装型发光二极管100的框状部件103由耐 热性树脂形成，所以具有来自框状部件103的散热差的问题。此外，关于构造，芯片衬底101是由上方衬底和下方衬底构成的二层 构造，因为该构造，所以芯片衬底101使中间存在连接盘107、导电图案 108，在从上面转入下面的表面安装用端子部106进行电布线连接。因此， 芯片衬底101有必要依次贯通构成多层衬底的衬底，导通到下方衬底，成 为复杂的布线连接图案。此外，在图20所示的以往的表面安装型发光二极管200中，与芯片 结合(die bonding)半导体发光元件202的部分连接的引线端子204a与反 射板205连接。因为该接触面积小，所以产生在半导体发光元件202中产 生的热无法通过引线端子204a可靠地传导给反射板205的问题。此外， 考虑到树脂制的密封部件203上的反射板205是板状，无法充分地高效地 散热的问题。结果，具有传导到反射板205的热无法由该反射板205高效 地散热的问题。发明内容本发明的主要目的在于，提供散热性、可靠性和生产性优异的表面安 装型发光二极管及其制造方法。本发明的表面安装型发光二极管包括绝缘性的基底部件、背面接合固 定在基底部件上的半导体发光元件、以及按照包围半导体发光元件的方式 在基底部件上隔着具有绝缘性的接合片而接合的金属制的反射体。这时，从半导体发光元件产生的热，通过基底部件和接合片向反射体 传导，从反射体向外部散热。并且， 一部分的热通过基底部件向外部散热。 反射体是金属制，所以能高效把从半导体发光元件产生的热向外部散热， 此外，能把从半导体发光元件产生的光高效向外部放出。例如可以在金属 材料的表面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合多个金属，形成反射体， 但是如果作为一体物形成，制造就容易，能提高生产性，所以更理想。作 为一体物形成时，反射体的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。此外，优选在反射体的外周面形成具有比该外周面的宽度更小宽度的 凸部。反射体是金属制，所以，如果设置得厚，切割就变得困难。因此， 在由板材成形反射体的工序中，作为切削部，设置比板材的厚度更薄的区 域，如果沿着该切削部切割，就能更容易切割，所以表面安装型发光二极 管的成品率不会下降，能提高生产性。切割后的切削部的形状是所述凸部。 如果形成凸部，反射体的表面积就增大，所以能更高效地散热。此外，也可以在反射体的外周面形成多个凸部。这时，进一步促进从 反射体向外部的散热，所以能进一步提高散热性。此外，基底部件是由玻璃环氧树脂、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、A1N中的至少任意一个以上或者由它们的复合体构成。这些材料是廉价的， 加工容易，所以能容易地切割。此外，反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者由它 们的复合体构成。这些材料热传导率高，所以能成为从半导体发光元件产 生的热向外部的散热性更好的反射体。此外，这些材料的加工性也良好， 所以容易制作。此外，在基底部件上，按照覆盖半导体发光元件并且不与反射体接触 的方式设置透光性树脂。这时，覆盖半导体发光元件，与外气隔断以用于保护电路的透光性树脂不与反射体接触。因此，不会发生伴随着从半导体 发光元件向透光性树脂的热传导，产生透光性树脂的膨胀和收縮，透光性 树脂从反射体剥离的问题，所以能降低表面安装型发光二极管的故障率， 提高可靠性。此外，能用热膨胀系数不同的材料构成基底部件和反射体。此外，透光性树脂含有荧光体，该荧光体由半导体发光元件放出的光 激励，发出比半导体发光元件放出的光更长波长的光。例如，优选半导体 发光元件是由氮化镓类化合物构成的蓝色类半导体发光元件，透光性树脂 含有荧光体，该荧光体在由蓝色类半导体发光元件放出的光激励时，发出 黄色类的光，根据该结构，能取得白色光源。须指出的是，半导体发光元件可以是ZnO (氧化锌)类化合物，也可以是发出近紫外类颜色的光的半 导体发光元件。此外，在表面安装型发光二极管中设置多个半导体发光元件。这时， 能取得高输出光源。此外，例如如果分别安装一个蓝色、绿色、红色类 LED芯片等半导体发光元件，通过调整向各LED芯片的电流分配，就能 取得白色等可调色的光源。所述各色的LED芯片可以分别安装多个。此外，接合片是热传导性接合片。这时，接合片的表示一个物质内的 热传导容易程度的值即热传导率比较高(例如1.0W/m'K以上)。因此， 热容易从接合片传导到金属制的反射体，所以能把从半导体发光元件产生 的热高效散热到外部。此外，能把反射体通过热传导性接合片向基底部件 接合，所以表面安装型发光二极管的制作变得容易。此外，优选透光性树脂和热传导性接合片接触。这时，从半导体发光 元件产生，在透光性树脂中散热的热通过热传导性接合片向金属制的反射 体传导，所以能进一步高效散热。此外，优选热传导性接合片由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、 热传导性环氧树脂中的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。这些材 料热传导率高，所以能高效地把从半导体发光元件产生，在透光性树脂中 散热的热散热。这里，对热传导性接合片填充热传导性装填物，作为填充 材料，能使用热传导好的氧化硅、氧化铝、氧化镁、氢氧化率等。此外， 作为热传导性接合片，也考虑按顺序层叠热传导性粘合材料、铝箔和热传 导粘合材料的结构、按顺序层叠热传导粘合材料、热传导性化合物和热传导粘合材料的结构。此外，优选反射体的内周面按照成为圆锥面、球面、抛物面中的任意 一种的一部分的方式形成。这时，能高效地放出从半导体发光元件产生的 光。此外，优选基底部件至少在接合固定半导体发光元件的表面，进行镀 金或者镀银的表面处理。这时，把半导体发光元件接合固定在基底部件上 的结合变得良好。此外，对于镀银来说，光反射率高，从半导体发光元件 向基底部件放射的光的外部取出效率提高。此外，优选对基底部件的表面进行镀金或者镀银的表面处理，形成与 半导体发光元件电连接的导体层。这时，能抑制导体层的变质。此外，反射体的与基底部件之间的接合面具有凹凸，或者是锯齿状。 这时，从接合片向反射体的热传导提高。因此，能把半导体发光元件产生 的热更高效地向外部散热。此外，能提高反射体的接合强度。此外，延伸到比反射体的内周壁更内侧，形成接合片。这时，从半导 体发光元件产生的热通过接合片和导体层等2个部件传导到反射体，所以 能更高效地散热。本发明的表面安装型发光二极管的制造方法具有在金属制的反射体 原材上形成多个贯通孔部、和切断用的槽的工序。此外，具有在绝缘性的 基底部件集合体上隔着热传导性接合片接合反射体原材的工序。此外，具 有在多个贯通孔部的内部，把多个半导体发光元件接合固定在基底部件集 合体上的工序。此外，具有沿着槽切割反射体原材和基底部件集合体，分 割为具有单个的基底部件和反射体的表面安装型发光二极管的工序。这时，因为反射体是金属制，所以能高效把从半导体发光元件产生的 热高效散热到外部，此外，能把从半导体发光元件产生的光高效放出到外 部。如果金属制的反射体设定得厚，切割就变得困难，但是通过在反射体 原材上形成切断用的槽，切割就变得容易，所以表面安装型发光二极管的 成品率不会下降，能提高生产性。根据以下与附图结合的本发明的详细的描述，本发明的所述和其他目 的、特征、方面、优势将变得更明显。
图1是表示本发明第一实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造 的一部分的示意图。图2是表示半导体发光元件产生的热的传导的示意图。图3是表示表面安装型发光二极管的制造工序的流程图。图4是表示导体层形成工序的示意图。图5是表示接合片粘贴工序的示意图。图6是表示反射体原材接合工序的示意图。图7是表示半导体发光元件接合固定工序的示意图。图8是表示透光性树脂填充工序的示意图。图9A是板材的侧视图。图9B是压纹成形后的剖视图。图9C是反射体原材的剖视图。图10是表示第二实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图11是表示第三实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图12是表示第四实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图13是表示第五实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图14是表示图13所示的表面安装型发光二极管的俯视图。 图15是表示图13所示的XV-XV线的剖面的表面安装型发光二极管 的剖面示意图。图16是表示第六实施方式的表面安装型发光二极管的剖面构造的一 部分的示意图。图17是表示第六实施方式的表面安装型发光二极管的变形例的剖面 构造的一部分的示意图。图18是表示反射体的形状的变形例的表面安装型发光二极管的变形 例的剖面构造的一部分的示意图。图19是表示以往的表面安装型发光二极管的结构的例子的剖面示意图。图20是表示以往的表面安装型发光二极管的结构的例子的立体图。
具体实施方式
以下，根据
本发明的实施例。须指出的是，在以下的附图中， 对同一或者相当的部分付与同一的参照符号，不重复其说明。 (第一实施方式)如图1所示，表面安装型发光二极管10由半导体发光元件1、基底部 件2、导体层3、热传导性接合片4、具有凸部9的反射体5、含有荧光体 的透光性树脂6、导线7构成。基底部件2由玻璃环氧树脂构成，形成板状。半导体发光元件1的背 面接合固定在基底部件2上。在基底部件2的接合固定半导体发光元件1 的表面即上面层叠成为金属布线图案导体的导体层3，在该导体层3的一 部分区域层叠具有绝缘性的热传导性接合片4，在热传导性接合片4上设 置反射体5。即反射体5在基底部件2的上面，按照包围半导体发光元件 l的方式，隔着热传导性接合片4接合反射体5。反射体5是铝制(Al)，例如形成最小内径2mm左右、最大内径3mm 左右的钵状。此外，反射体5在外周面具有为了使切割变得容易而使用的 切削部剩余凸部9。凸部9具有比反射体5的外周面的宽度更小的宽度。 所述宽度表示垂直于基底部件2的上面(接合固定半导体发光元件1的表 面)的方向的尺寸。即在反射体5的剖面中，如图l所示，反射体5的厚 度方向(图1的上下方向)的凸部9的尺寸比反射体5的厚度更小。此外， 将反射体5的内周壁进行镜面加工。反射体5是钵状，其内周壁被镜面加 工，所以从半导体发光元件1产生的光由反射体5反射，高效向外部放出。此外，在基底部件2的上面的比反射体5更内侧搭载半导体发光元件 1，半导体发光元件1由硅树脂构成的透光性树脂6覆盖。透光性树脂6 含有如果由来自半导体发光元件的光激励，就发出黄色类的光的荧光体， 且分散保持该荧光体。半导体发光元件1是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色类的半导体发光元件，形成在同一面(图1中，上面一侧)具有P、 N电极的芯片状。 如果半导体发光元件1发光，就发出蓝色类的光。这时，通过蓝色类的光 由透光性树脂6中分散保持的荧光体吸收而取得的黄色类的光、与未由荧光体吸收的蓝色类的光的混色，取得白色类的光。这里，透光性树脂6的 形状也可以形成向着远离基底部件2的表面的一侧隆起的凸透镜状。这里， 蓝色类的光是指发光的峰值波长为350nm以上490nm以下的光。此外， 黄色类的光是指发光的峰值波长为550nm以上650nm以下的比所述蓝色 类的光更长波长的光。这里，透光性树脂6和反射体5不接触。因此，不会发生由于从半导 体发光元件1产生的热，产生透光性树脂6的膨胀和收縮，透光性树脂6 从反射体5剥离的问题，能降低表面安装型发光二极管10的故障率，能 提高可靠性。此外，能用热膨胀系数不同的材料构成基底部件2和反射体在图2中，箭头a、 b、 c、 d表示热的传导。如图2所示，半导体发 光元件1产生的热如箭头a、 b那样向半导体发光元件1传导。向基底部 件2传导的热中， 一部分通过基底部件向外部散热，如箭头b、 c那样， 一部分通过热传导性接合片4向反射体5传导。向反射体5传导的热如箭 头d那样，向外部散热。反射体5是A1制，热传导率高，所以能变为高效把从半导体发光元 件1产生的热向外部散热的散热性好的反射体5。在反射体5形成凸部9, 反射体5的表面积增大，所以能更高效地散热。此外，反射体5隔着热传 导性接合片4与基底部件2接合，所以热容易传导给A1制的反射体5，能 高效地把从半导体发光元件1产生的热散热到外部。热传导性接合片4当 然使用热传导性好的材料，例如作为热传导性接合片4，能使用热传导性 硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性环氧树脂的至少任意一个或者把它 们层叠为层状而构成的复合体。能高效把从半导体发光元件1产生的热向外部散热，所以半导体发光 元件1的温度降低，覆盖半导体发光元件1的透光性树脂6的温度也保持 很低。因此，能抑制在透光性树脂6中分散保持的荧光体暴露在半导体发 光元件l的高温中引起的透光性树脂6的恶化。据此，能延长表面安装型发光二极管10的寿命。此外，能抑制从表面安装型发光二极管io产生的颜色的偏移。作为在透光性树脂6中分散保持的荧光体，包含添加钆和铈的YAG 类(钇铝石榴石)、BOS类(Barium Ortho-Silicate)、 TAG类(铽铝石榴石) 的至少一种。须指出的是，为了取得白色光，有必要在透光性树脂6中含 有荧光体，但是作为表面安装型发光二极管10，当然也可以是只用不含有 荧光体的透光性树脂6密封半导体发光元件1的结构。透光性树脂6是硅 树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、氟类树脂、聚酰亚胺树脂、硅变性环氧 树脂等至少1种以上或者其复合体。从半导体发光元件1产生的热的一部 分通过透光性树脂6向外部散热，所以更理想的是散热性好(例如热传导 率0.3W/m，K以上)的透光性树脂6。此外，从半导体发光元件1产生的光因为反射体5由金属(Al)形成， 所以高效向外部放射。反射体5由A1形成，在反射体5的内周面，作为 反射层，没必要用于提高反射率的Al蒸镀、金属镀层等，所以制作变得 容易。此外，只用热传导性接合片4接合基底部件2和反射体5，制作， 所以制作变得容易。下面，说明图1所示的表面安装型发光二极管10的制造工序。如图3 所示，首先，在工序(S10)中，作为基底部件集合体，准备厚度lmm的 板状的玻璃环氧树脂。这里，基底部件集合体是通过切割(切断)，成形 为基底部件2的原材，如后所述，经过半导体发光元件1的接合固定和引 线接合以及树脂密封的各工序后，切断、分离为各基底部件2。接着，在工序(S20)中，如图4所示，在基底部件集合体的表面层 叠导体层3，该导体层3，由作为金属布线导体的铜(厚度0.035mm)，进 而使用镀金法形成的金薄膜(厚度0.005mm)构成。导体层3的表面镀金， 由金薄膜覆盖，所以能抑制导体层3的变质。接着，在工序(S30)中， 如图5所示，在基底部件集合体的上面，在导体层3上粘贴作为热传导性 接合片4的热传导性丙烯酸系树脂(厚度0.1mm)。而在工序(S110) (S140)中，形成反射体原材。首先，在工序(SllO) 中，如图9A所示，准备作为板材ll的铝板(厚度0.8mm)。在图9A中， 图示板材ll的侧面，实际上，作为板材ll，准备在垂直于纸面的方向长的材料。接着在工序(S120)中，通过使用压纹模，从上方下压的方向进 行两面压纹成形的方法，在铝板形成贯通孔部13和切断用的槽12。这里， 贯通孔部13按照成为圆锥面的一部分的方式形成，在图9B所示的压纹成 形后的剖面，贯通孔部13的直径从图的上侧向下侧减小。接着，在工序(S130)中，沿着切断用的槽12进行切割。这样，在工序(S140)中， 完成板状的反射体原材。反射体原材是在垂直于图9C的纸面的方向长的 板材，沿着该方向，多个在以后的工序中切割从而形成反射体5的部件结 合一起。接着，在工序(S40)中，如图6所示，在热传导性接合片4上接合 反射体原材。在该时刻，反射体原材是在垂直于图6的纸面的方向长的板 材，具有在工序(S130)的切割中，沿着切断用的槽12截断之后的作为 切削部剩余的凸部9。接着，在工序(S50)中，如图7所示，在基底部件2的上面用透明 环氧树脂接合固定(装配)半导体发光元件l。半导体发光元件l接合固 定在按照成为反射体原材的圆锥面的一部分的方式形成的贯通孔部13的 内侧，所以该圆锥面的一部分成为反射体5的内周面，因此，能高效把从 半导体发光元件1产生的光向外部放出。接着，在工序(S60)中，通过 引线接合，使用导线7连接半导体发光元件1的各电极和对应的导体层3 的焊盘。然后，在工序(S70)中，如图8所示，使用分配器，在反射体5 的内部填充含有YAG类荧光体的透光性树脂6。接着在工序(S80)中，沿着反射体原材上形成的切断用的槽(在垂 直于图8的纸面的方向长的反射体原材中，在与图8的剖面不同的剖面上 形成切断用的槽，所以不图示该切断用的槽)，进行反射体原材和基底部 件集合体的切割。这样，在工序(S90)中，制作具有单个的基底部件2 和反射体5的图1所示的单个的表面安装型发光二极管10。须指出的是，在第一实施方式中，半导体发光元件1形成在同一面中 具有P、 N,电极的芯片状，但是并不局限于该构造，也可以是形成在两侧 具有P、 N电极的芯片上的构造。半导体发光元件1在与基底部件2接触 的一侧的背面一侧具有电极时，在基底部件2的接合固定该半导体发光元 件1的表面，如果进行镀金或合固定在基底部件2上的结合就变得良好。在镀银时，光反射率高，光的 外部取出效率提高。此外，半导体发光元件l的衬底可以是绝缘体、导体 中的任一种。半导体发光元件l并不局限于氮化镓类化合物半导体，当然可以使用ZnO (氧化锌)类化合物半导体、InGaAlP类、AlGaAs类化合 物半导体。用这些任意的构造，能把半导体发光元件1安装在基底部件2 上。能把多个半导体发光元件1安装在基底部件2上。如果安装多个同色 的半导体发光元件1，就能取得高输出光源。此外，例如如果分别安装一 个或者相同数量的蓝色 绿色 红色类LED芯片等半导体发光元件，通 过调整向各LED芯片的电流分配，当然能取得白色等的可调色的光源。 (第二实施方式)第二实施方式的表面安装型发光二极管20和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第二实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，半导体发光元件l的接合固定成为图 IO所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管20的基底部件2由厚度0.8mm 的氧化铝制作。在基底部件2的上面，通过例如厚度0.05mm的铜薄膜， 层叠成为金属布线图案导体的导体层3、8，半导体发光元件1接合固定(装 配)在导体层8上。厚度lnun的Al制的反射体5例如形成最小内径2mm 左右、最大内径2.4mm左右的钵状，隔着厚度0.05mm的热传导性硅薄板 与导体层3、 8接合。透光性树脂6含有B0S类黄色荧光体。关于表面安装型发光二极管20的制造方法，在图3所示的工序(S50) 中，半导体发光元件1接合固定在由厚度0.05mm的铜薄膜构成的导体层 8上。接着，在工序(S60)中，把半导体发光元件1的一个电极与对应的 导体层3的焊盘连接，把半导体发光元件1的其他电极与对应的导体层8 的焊盘连接。然后，在工序(S70)中，使用分配器涂敷含有BOS类黄色 荧光体的透光性树脂6。半导体发光元件1的衬底可以是绝缘体、导体中的任一种，但是半导 体发光元件1的衬底是导体时，在导体层8上接合固定半导体发光元件1， 通过引线接合，把半导体发光元件1的一个电极连接在对应的导体层3的焊盘上。须指出的是，关于表面安装型发光二极管20的其他结构和制造 工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第三实施方式)第三实施方式的表面安装型发光二极管30和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第三实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4成为图11所示的 结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管30的基底部件2由厚度0.8mm 的玻璃环氧树脂制作。在基底部件2的上面，层叠例如厚度0.04mm的铜 薄膜，以及使用镀银法形成的银薄膜(厚度0.005mm)从而形成成为金属 布线图案导体的导体层3。形成厚度lmm、最小内径2.2mm左右、最大 2.6mm左右的钵状的Al制的反射体5隔着厚度0.15mm的热传导性环氧 树脂薄板接合在导体层3上。透光性树脂6含有BOS类黄色荧光体。这里，作为热传导性接合片4的热传导性环氧树脂薄板在比反射体5 内周壁更内侧也形成。即热传导性接合片4和反射体5的与热传导性接合 片4接触的面没必要一定为相同的形状。热传导性接合片4也可以形成在 比反射体5内周壁更内侧。通过这样的热传导性接合片4的结构，从半导 体发光元件1产生的热通过热传导性接合片4和导体层3的2个部件传导 给反射体5，从反射体5散热到外部。关于表面安装型发光二极管30的制造方法，在图3所示的工序(S120) 中，通过使用模具在从上方下压的方向进行两面压纹成形的方法，在铝板 上形成贯通孔部和切断用的槽。此外，在工序(S70)中，使用分配器填 充含有BOS类黄色荧光体的透光性树脂6。须指出的是，关于表面安装型发光二极管30的其他结构和制造工序， 如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第四实施方式)第四实施方式的表面安装型发光二极管40和上述的第二实施方式的 表面安装型发光二极管20具有基本相同的结构。可是，在第四实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，半导体发光元件1成为图12所示的 结构。具体而言，半导体发光元件1是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色 类的半导体发光元件，在接合固定在导体层8上的面即上面具有P、 N电极的一方，在与下面相反一侧的面即上面具有另一方。使用导线7连接半 导体发光元件1的上面一侧的电极、对应的导体层3的焊盘。此外，构成表面安装型发光二极管40的基底部件2由厚度lmm的氧 化铝制作。在基底部件2的上面，通过例如厚度0.025mm的铜薄膜，再使 用镀金法形成的金薄膜(厚度0.008mm)层叠形成成为金属布线图案导体 的导体层3。厚度0.8mm的Al制的反射体5隔着厚度0.08mm的热传导 性丙烯酸系树脂与导体层3接合。透光性树脂6含有YAG类荧光体。关于表面安装型发光二极管40的制造方法，在图3所示的工序(S50) 中，半导体发光元件1由银膏接合固定在导体层8上。接着，在工序(S60) 中，把半导体发光元件1的上面一侧的电极与对应的导体层3的焊盘连接， 然后，在工序(S70)中，使用分配器填充含有YAG类荧光体的透光性树 脂6。须指出的是，关于表面安装型发光二极管40的其他结构和制造工序， 如第一和第二实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第五实施方式)第五实施方式的表面安装型发光二极管50和上述的第一实施方式的 表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第五实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4成为图13 图15 所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管50的热传导性接合片4在比 反射体5内周壁更内侧也形成。即如图14和图15所示，除了半导体发光 元件1与导体层3引线接合的区域，形成热传导性接合片4，热传导性接 合片4与透光性树脂6接触。根据该结构，从半导体发光元件1产生的热 如图2所示，通过基底部件2、导体层3和热传导性接合片4向反射体5 传导，如图13中的箭头所示，向透光性树脂6中散热的热能经由热传导 性接合片4向反射体5传导。因此，能把半导体发光元件1产生的热更高 效地向外部散热。须指出的是，关于表面安装型发光二极管50的其他结构和制造工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。 (第六实施方式)第六实施方式的表面安装型发光二极管60和上述的第一实施方式的表面安装型发光二极管10具有基本相同的结构。可是，在第六实施方式 中，与第一实施方式的不同点在于，热传导性接合片4和反射体5的构造 成为图16所示的结构。具体而言，厚度lmm的Cu制的反射体5在与热传导性接合片4的接 合部，成形为具有凹凸的形状。在反射体5的表面的至少与半导体发光元 件1相对的内周面层叠厚度0.008mm的银箔。从半导体发光元件1产生的 热如图2所示，通过基底部件2、导体层3和热传导性接合片4向反射体 5传导，但是根据第六实施方式的结构，热传导性接合片4和反射体5接 合的面积增大，所以从热传导性接合片4向反射体5的热传导提高。因此， 能把半导体发光元件1产生的热更高效地向外部散热。此外，能提高反射 体5的接合强度。在图17中，反射体5在与热传导性接合片4的接合部，成形为具有 锯齿状的细的刻纹的形状。根据该结构，与图16同样，热传导性接合片4 和反射体5接合的面积增大，所以从热传导性接合片4向反射体5的热传 导提高，能把半导体发光元件l产生的热更高效地向外部散热。此外，能 提高反射体5的接合强度。须指出的是，关于表面安装型发光二极管60、 70的其他结构和制造工序，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。须指出的是，在第一实施方式 第五实施方式的说明中，描述把一块 铝板材作为原材，生成反射体5的例子，但是也可以例如在金属材料的表 面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合形成多个金属。形成反射体5的 金属材料并不局限于A1，能使用散热性和加工性优异的Cu、 Fe、 Mg等， 或者为它们的复合体。可是，如果把反射体5作为金属的一体物形成，就 如图9所示，能容易制造，能提高生产性，所以更理想。作为一体物形成 时，反射体5的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。关于反射体5的形状，如图18所示，例如把反射体5的除去作为光 反射面的内周面以外的部分设置为凹凸形状如凸部9那样，也能成为散热 片那样的形状。如果这样，就能进一步促进从反射体5向外部的散热，所以能进一步提高散热性。此外，反射体5的光反射面并不局限于圆锥面，
也可以是按照成为球面或者抛物面的一部分的方式形成反射体5，这时，
能高效放出从半导体发光元件1产生的光。
此外，基底部件2的材料并不局限于第一实施方式所示的玻璃环氧或 者第二实施方式所示的氧化铝，也可以是其他A1N等陶瓷材料、环氧树脂、 聚酰亚胺等树脂材料、或者这些材料的复合体。
虽然已经详细描述和图解了本发明，但是很显然以上实施例只是本发 明的例示而己，并非对本发明的限定，本发明的范围由附加的权利要求书 来限定。
权利要求
1.一种表面安装型发光二极管，包括绝缘性的基底部件；背面接合固定在所述基底部件上的半导体发光元件；以及按照包围所述半导体发光元件的方式在所述基底部件上隔着具有绝缘性的接合片而接合的金属制的反射体。
2. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-在所述反射体的外周面形成具有比所述外周面的宽度更小宽度的凸部。
3. 根据权利要求2所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 形成多个所述凸部。
4. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述基底部件是由玻璃环氧树脂、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、A1N 中的至少任意一个以上或者由它们的复合体构成。
5. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者由它们 的复合体构成。
6. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂。
7. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述透光性树脂，含有荧光体，该荧光体在被所述半导体发光元件放 出的光激励时，发出比所述半导体发光元件放出的光更长波长的光。
8. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述半导体发光元件是由氮化镓类化合物半导体构成的蓝色类半导体发光元件；在所述基底部件上，按照覆盖所述蓝色类半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述透光性树脂含有荧光体，该荧光体在由所述蓝色类半导体发光元 件放出的光激励时，发出黄色类的光。
9. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于具有多个所述半导体发光元件。
10. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于.-所述接合片是热传导性接合片。
11. 根据权利要求10所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述热传导性接合片是由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性环氧树脂中的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。
12. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-在所述基底部件上，按照覆盖所述半导体发光元件并且不与所述反射体接触的方式设置透光性树脂；所述接合片是热传导性接合片； 所述透光性树脂和所述热传导性接合片接触。
13. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体的内周面，按照成为圆锥面、球面、抛物面中的任意一种 的一部分的方式形成。
14. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述基底部件至少在接合固定所述半导体发光元件的表面，进行镀金或者镀银的表面处理。
15. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 对所述基底部件的表面进行镀金或者镀银的表面处理，形成与所述半导体发光元件电连接的导体层。
16. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于 所述反射体的与所述基底部件之间的接合面具有凹凸。
17. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于-所述反射体的与所述基底部件的接合面是锯齿状。
18. 根据权利要求l所述的表面安装型发光二极管，其特征在于延伸到比反射体的内周壁更内侧，形成所述接合片。 19. 一种表面安装型发光二极管的制造方法，包括在金属制的反射体原材上形成多个贯通孔部、和切断用的槽的工序； 在绝缘性的基底部件集合体上隔着热传导性接合片接合所述反射体 原材的工序；在所述多个贯通孔部的内侧，把多个半导体发光元件接合固定在所述基底部件集合体上的工序；以及沿着所述槽切割所述反射体原材和所述基底部件集合体，分割为具有 单个的基底部件和反射体的表面安装型发光二极管的工序。
全文摘要
本发明提供一种散热性、可靠性和生产性优异的表面安装型发光二极管。该表面安装型发光二极管(10)具有绝缘性的基底部件(2)、背面接合固定在基底部件(2)上的半导体发光元件(1)、按照包围半导体发光元件(1)的方式在基底部件(2)上隔着热传导性接合片(4)而接合的金属制的反射体(5)。从半导体发光元件(1)产生的热通过基底部件(2)和热传导性接合片(4)向反射体(5)传导，从反射体(5)向外部散热。反射体(5)是金属制，所以能把从半导体发光元件(1)产生的热高效向外部散热。在反射体(5)设置切削部，如果沿着该切削部切割，就能容易切割，所以不会降低成品率，能提高生产性。
文档编号H01L33/32GK101252165SQ20081007407
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月21日 优先权日2007年2月22日
发明者小西正宏, 幡俊雄, 森本泰司 申请人:夏普株式会社
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