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了 响应这样的要求的产品。如图16所示，以往的表面安装型发光二极管100的结构为，在具有 电极102的基体101上安装半导体发光元件103，通过引线接合，用导电 性引线104把半导体发光元件103的各电极连接到基体101的各电极102 上，在基体101内设置模制部件105。搭载在表面安装型发光二极管中的半导体发光元件(LED芯片)发光 时产生热，但是流到LED芯片的电流越大，热的发生量就越大。此外， 一般，LED芯片的温度越高，LED芯片的发光效率越下降，此外光恶化 变得显著。即，即使流过大的电流，也不明显变亮，LED芯片的寿命縮短。 因此，通过使从LED芯片产生的热高效地释放到外部，降低其温度，从 而能提供即使是高电流，也能发光效率良好、寿命特性良好的LED芯片。关于所述的谋求散热效果的提高的以往的半导体发光装置，例如在特 开平11-46018号公报、特开2002-222998号公报、特开2000-58924号公 报、特开2000-77725号公报和特开2000-216443号公报中有记载。在特幵 平11-46018号公报和特开2002-222998号公报中，通过增大引线框的表面 积，或者在特开2000 — 58924号公报、特开2000-77725号公报和特开2000-216443号公报中，通过使衬底的材料用比树脂的热传导性大的金属， 从而提高散热性。可是，在图16所示的以往的表面安装型发光二极管100中，只由电 极102接受来自半导体发光元件103的散热，所以散热性不充分。此外， 在车载用途等耐环境性(温度或者振动等)严格的条件下，可靠性不够。 此外，在用于把半导体发光元件103产生的光反射的反射体内配置荧光体 (物质)，因此有必要使覆盖半导体发光元件103的模制部件105中含有 荧光体。可是，含有荧光体的树脂在半导体发光元件103附近，如果暴露 在尹半导体发光元件的发热引起的高温中，就会劣化，所以作为光源的寿 命縮短。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具有金属制的基底部件、背面接合固 定在基底部件上的半导体发光元件、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接合的金属制反射体。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。此外， 一部分的热通过基底部件向外部散热。 基底部件和反射体都是金属制，所以能把从半导体发光元件产生的热高效 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，从 而形成反射体，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，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，优选基底部件是由A1、 Cu、 Fe、 Mg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，所以能成为从半导体发光元 件产生的热向外部的散热性良好的基底部件。此外，这些材料的加工性好， 所以容易制作。此外，优选反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg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良好的反射体。此外，这些材料的加工性好，所 以容易制作。此外，优选在表面安装型发光二极管设置多个半导体发光元件。这时， 能取得高输出光源。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，则通过调整向各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，优选基底部件包含把在基底部件中接合固定半导体发光元件的 部分和在基底部件中接合反射体的部分电绝缘的绝缘部件。这时，由于半 导体发光元件和在基底部件中接合反射体的部分电绝缘，所以通过将半导 体发光元件的电极和金属制的基底部件的接合反射体的部分电连接，从而 能对半导体发光元件供给电流。即通过电连接半导体发光元件和基底部件 的接合反射体的部分，从而能形成用于使表面安装型发光二极管发光的电 路。此外，优选接合片由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性 环氧树脂的至少任意一个以上或者把它们层叠为层状的它们的复合体(多 层体)构成。这些材料热传导系数高(例如1.0W/m'K以上)，所以能高 效地把从半导体发光元件产生，在透光性树脂中散发的热散热。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、氢氧化铝等。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、或按 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是圆锥面、球面、抛物面中的任意一部分 地形成。这时，能以高效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 的焊接变得良好。此外，就镀银来说，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，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，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，用于与外气隔离 来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，产生透光性树脂膨胀和收縮，透光性 树脂从反射体剥离的问题，此外不会发生基底部件膨胀和收縮，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，能甩热膨胀系数不同的材料构成基底部件和反射体。此外，优选透光性树脂含有荧光体，该由荧光体被半导体发光元件放 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，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，反射体与基底部件的接合面可以具有凹凸，也可以是锯齿状。 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。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基底部 件集合体的表面的一部分按顺序层叠绝缘层和导体层的工序。此外，具有 在金属制的反射体原材上形成多个贯通孔部、切断用的槽的工序。此外， 具有在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侧，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，具有连接半导体发光元件和导体层的工序。 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，因为基底部件和反射体是金属制，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。以下与附图结合对本发明进行详细描述，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是表示本发明的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是板材的侧面图。图9B是压纹成形后的剖面图。图9C是反射体原材的剖面图。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是图IO所示的表面安装型发光二极管的立体图。图12是表示第二实施方式的表面安装型发光二极管的制造工序的流程图。图13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剖面构造的一部分的示意图。图14是表示反射体的形状的其他变形例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15是表示反射体的形状的其他变形例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16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。
具体实施方式
下面，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附加相同的参照符号，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l、基底 部件2、绝缘层3、导体层4、热传导性接合片5、具有凸部9的反射体6、 含有荧光体的透光性树脂7、和导线8构成。基底部件2由热传导良好的铝(Al)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的表面的一部分层叠 绝缘层3，在绝缘层3的表面层叠成为金属布线图案导体的导体层4。在 该导体层4的一部分区域层叠具有绝缘性的热传导性接合片5，在热传导 性接合片5上设置反射体6。即反射体6如图1所示，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，包围半导体发光元件1地隔着热 传导性接合片5接合反射体6。接合固定半导体发光元件1的基底部件2 和接合反射体6的导体层4，通过绝缘层3而电绝缘。半导体发光元件l 的电极通过导线8与导体层4电连接。如果导体层4例如在与所述上面相 反一侧的下面一侧，作为外部连接端子部，从外部向半导体发光元件1供 给电流地工作，就能形成用于使表面安装型发光二极管IO发光的电路。反射体6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6在外周面具有为了使切割变得容易而使用的 切削部残余即凸部9。凸部9具有比反射体6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6的剖面中，如图1所示，反射体6的厚 度方向(图1的上下方向)的凸部9的尺寸比反射体6的厚度更小。此外， 反射体6的内周壁被镜面加工。反射体6是钵状，其内周壁被镜面加工， 所以从半导体发光元件1产生的光被反射体6反射，高效向外部放出。从 半导体发光元件1产生的光的一部分朝向基底部件2发光，但是基底部件 2也是金属制，所以在基底部件2的上面光被反射，光高效地向外部放出。 即从基底部件2的下面一侧，光泄漏的量极小。此外，在基底部件2的上面的比反射体6更内侧搭载半导体发光元件 1，半导体发光元件l由硅树脂构成的透光性树脂7覆盖。透光性树脂7， 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， 并分散保持该荧光体。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 被透光性树脂7所分散保持的荧光体吸收而获得的黄色类的光、与未被荧 光体吸收的蓝色类的光之间的混色，取得白色类的光。如果搭载多个所述 半导体发光元件l，就能取得更高输出的光源。这里，透光性树脂7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7和反射体6不接触。因此，不会发生由于从半导 体发光元件1产生的热而导致产生透光性树脂7的膨胀和收縮，透光性树 脂7从反射体6剥离这样的问题，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6。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那样向基底部件2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5向反射体6传导。向反射体6传导的热如箭头d那 样，向外部散热。基底部件和反射体6是Al制，热传导率高，所以能构成高效把从半 导体发光元件1产生的热向外部散热的散热性好的表面安装型发光二极管 10。在反射体6形成凸部9，反射体6的表面积增大，所以能更高效地散 热。此外，反射体6隔着热传导性接合片5与基底部件2接合，所以热容 易传导给Al制的反射体6，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5当然使用热传导性好的，例如作为热传导性接 合片5，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 中的任意一个以上或者把它们层叠为层状而构成的复合体(多层体)。等能高效把从半导体发光元件1产生的热高效向外部散热，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7的温度也 保持很低。因此，能抑制在透光性树脂7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7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10产 生的颜色散差。作为在透光性树脂7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7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7密封半导体发光元件1的结构。优选透光性树脂7 是硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、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7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7。此外，从半导体发光元件1产生的光因为反射体6由金属(Al)形成， 所以高效向外部放射。反射体6由金属(Al)形成，在反射体6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5接合基底部件2和反射体6来制 作，所以制作变得容易。卜—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0.5mm 的板状的铝。这里，用使用压纹模在从上方下压的方向压花成形的方法， 使基底部件集合体在后面工序中接合固定半导体发光元件的表面即上面、 与上面相反一侧的下面形成凹部。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，按照覆盖板状的基底部件集 合体的侧面侧的表面和所述凹部的方式，通过CVD (Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法，层叠作为绝缘层3的二氧化硅层(厚度 O.lmm)。接着，在工序(S30)中，在绝缘层3的表面，使用电镀，形成 作为金属布线图案导体的铜薄膜(厚度0.035mm)，进而使用镀银法，层 叠由银薄膜(厚度0.005mm)构成的导体层4。导体层4的表面镀银，由 银薄膜覆盖，所以能抑制导体层4的变质。接着，在工序(S40)中，如 图5所示，在基底部件集合体的上面一侧，在导体层4粘贴作为热传导性 接合片5的片状热传导性丙烯酸系树脂(厚度0.05mm)。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lmm)。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，在从上方下压的方向 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是圆锥面的一部分地形成，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。切断用的槽12成为比 板材ll厚度更薄的区域。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，将沿着该方向在以后的工序 中切割而形成反射体6的多个部件接合一起形成该反射体原材。接着，在工序(S50)中，如图6所示，在热传导性接合片5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(S60)中，如图7所示，在基底部件2的上面用作为 透明树脂的环氧树脂接合固定(装配)半导体发光元件1。半导体发光元 件1被接合固定在按照形成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6的内周面，因此， 能高效地把从半导体发光元件1产生的光向外部放出。接着，在工序(S70) 中，通过引线接合，使用导电线(导线)8连接半导体发光元件1的各电 极和对应的导体层4的焊盘(bondingpad)。然后，在工序(S80)中，如 图8所示，使用分配器，在反射体6的内部填充含有BOS类黄色荧光体 的透光性树脂6 (例如硅树脂)。接着在工序(S90)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。在金属制的反射体原材上形成切断用的槽，沿着切断用 的槽进行切割，所以反射体原材的切断宽度减小，能容易切割。因此，能 抑制切割工序中的不良品的产生，所以表面安装型发光二极管10的成品 率不会降低，能提高生产性。这样，在工序(S100)中，制作具有单个的 基底部件2和反射体6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，在实施例1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，如果进行镀金或者镀银的表面处理，则把半导体发光元件1接合固定 在基底部件2上的焊接就变得良好。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。半导体发光 元件1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。进而，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，通过调整对各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，绝缘层3和导体层4的构造成为图11 所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管20的反射体6例如形成贯通 孔的形状为长径2mm、短径0.8mm的椭圆形。在反射体6的隔着热传导 性接合片5而与基底部件2接触的面以外的表面，隔着绝缘层3层叠导体 层4。半导体发光元件1和导体层4通过导线8而电连接。通过连接在导 体层4上的外部连接端子部81、 82，从外部把用于使半导体发光元件1 发光的电流提供给半导体发光元件1。关于表面安装型发光二极管20的其 他结构，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。下面，说明图10所示的表面安装型发光二极管20的制造工序。如图 12所示，首先在工序(S10)中，作为基底部件集合体，准备厚度0.5mm 的板状的铝。接着在工序(S20)中，在基底部件集合体的上面粘贴作为 热传导性接合片5的薄板状的热传导性硅(厚度0.05mm)。而在工序(S110) (S140)中，形成反射体原材。形成反射体原材的工序(S110) ~ (S140) 如实施例1中所述。接着在工序(S30)中，在热传导性接合片5上接合反射体原材。接 着在工序(S40)中，在反射体原材的上面，通过CVD (Chemical Vapor Deposition)法，层叠作为绝缘层3的二氧化硅层(厚度0.1mm)。接着， 在工序(S50)中，在绝缘层3的表面，使用电镀，形成作为金属布线图 案导体的铜薄膜(厚度0.035mm)，再使用镀银法，层叠由银薄膜(厚度 0.005mm)构成的导体层4。关于工序(S60)以后的工序，如实施例1中 所述，所以不重复该说明。须指出的是，在第一实施方式到第二实施方式的说明中，描述把一块 铝板材作为原材料制成基底部件2和反射体6的例子，但是，也可以在金属材料的表面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合多种金属而形成。形 成基底部件2和反射体6的金属材料并不局限于Al，还能使用散热性和加工性优异的Cu、 Fe、 Mg等，也可以为它们的复合体。可是，如果把基底 部件2和反射体6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，基底部件2和反射体6 的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。关于反射体6的形状，如图13所示，将反射体6的除去作为光反射 面的内周面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6向外部的散热，所以能进一 步提高散热性。此外，反射体6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6，这时，能高效放 出从半导体发光元件1产生的光。绝缘层3并不局限于二氧化硅，能通过热传导粘合材料把例如丙烯酸 系橡胶、环氧树脂、硅等与基底部件2和导体层4接合而构成绝缘层3。此外，也可以釆用热传导性接合片5与透光性树脂7接触的结构。例 如，在图1所示的表面安装型发光二极管10中，如果采用除了半导体发 光元件1与导体层4引线接合的区域，在比反射体6的内周壁更内侧也形 成热传导性接合片5的结构，就能使热传导性接合片5与透光性树脂7接 触。这时，透光性树脂7中散发的热通过热传导性接合片5向反射体6传 导。因此，能更高效地把半导体发光元件l产生的热向外部散热。也可以把反射体6形成为热传导性接合片5和反射体6接合的面积增 大的形状。例如，反射体6在与热传导性接合片5的接合部，能成形为图 14所示的具有凹凸的形状或者能成形为图15所示的具有锯齿状的细的刻 纹的形状。如果这样，从热传导性接合片5向反射体6的热传导提高。因 此，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6的接合强度。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 明的例示而已，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，包括金属制的基底部件；背面被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由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者它们的 复合体构成。
5. 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由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者它们的复 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 具备多个所述半导体发光元件。
7. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述基底部件，包含将在所述基底部件上接合固定所述半导体发光元 件的部分和在所述基底部件上接合所述反射体的部分电绝缘的绝缘部件。
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 树脂的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。
9. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体的内周面，按照成为圆锥面、球面、抛物面的任意一个的 一部分的方式形成。
10. 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。
11. 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。
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。
13. 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，所述透光性树脂含有荧光体，该荧光体被所述半导体发光元件放出的 光激励，且发出比所述半导体发光元件放出的光的波长更长的光。
14. 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，该荧光体在被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。
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.-所述反射体的与所述基底部件之间的接合面具有凹凸。
16. 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之间的接合面是锯齿状。
17. —种表面安装型发光二极管的制造方法，包括在金属制的基底部件集合体的表面的一部分按顺序层叠形成绝缘层和导体层的工序；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； 在所述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；将所述半导体发光元件和所述导体层电连接的工序；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)具有金属制的基底部件(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(5)接合的金属制的反射体(6)。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(5)向反射体(6)传导，并从反射体(6)向外部散热。反射体(6)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(6)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H01L23/367GK101252164SQ200810074060
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了 响应这样的要求的产品。如图16所示，以往的表面安装型发光二极管100的结构为，在具有 电极102的基体101上安装半导体发光元件103，通过引线接合，用导电 性引线104把半导体发光元件103的各电极连接到基体101的各电极102 上，在基体101内设置模制部件105。搭载在表面安装型发光二极管中的半导体发光元件(LED芯片)发光 时产生热，但是流到LED芯片的电流越大，热的发生量就越大。此外， 一般，LED芯片的温度越高，LED芯片的发光效率越下降，此外光恶化 变得显著。即，即使流过大的电流，也不明显变亮，LED芯片的寿命縮短。 因此，通过使从LED芯片产生的热高效地释放到外部，降低其温度，从 而能提供即使是高电流，也能发光效率良好、寿命特性良好的LED芯片。关于所述的谋求散热效果的提高的以往的半导体发光装置，例如在特 开平11-46018号公报、特开2002-222998号公报、特开2000-58924号公 报、特开2000-77725号公报和特开2000-216443号公报中有记载。在特幵 平11-46018号公报和特开2002-222998号公报中，通过增大引线框的表面 积，或者在特开2000 — 58924号公报、特开2000-77725号公报和特开2000-216443号公报中，通过使衬底的材料用比树脂的热传导性大的金属， 从而提高散热性。可是，在图16所示的以往的表面安装型发光二极管100中，只由电 极102接受来自半导体发光元件103的散热，所以散热性不充分。此外， 在车载用途等耐环境性(温度或者振动等)严格的条件下，可靠性不够。 此外，在用于把半导体发光元件103产生的光反射的反射体内配置荧光体 (物质)，因此有必要使覆盖半导体发光元件103的模制部件105中含有 荧光体。可是，含有荧光体的树脂在半导体发光元件103附近，如果暴露 在尹半导体发光元件的发热引起的高温中，就会劣化，所以作为光源的寿 命縮短。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具有金属制的基底部件、背面接合固 定在基底部件上的半导体发光元件、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接合的金属制反射体。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。此外， 一部分的热通过基底部件向外部散热。 基底部件和反射体都是金属制，所以能把从半导体发光元件产生的热高效 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，从 而形成反射体，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，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，优选基底部件是由A1、 Cu、 Fe、 Mg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，所以能成为从半导体发光元 件产生的热向外部的散热性良好的基底部件。此外，这些材料的加工性好， 所以容易制作。此外，优选反射体是由A1、 Cu、 Fe、 Mg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良好的反射体。此外，这些材料的加工性好，所 以容易制作。此外，优选在表面安装型发光二极管设置多个半导体发光元件。这时， 能取得高输出光源。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，则通过调整向各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，优选基底部件包含把在基底部件中接合固定半导体发光元件的 部分和在基底部件中接合反射体的部分电绝缘的绝缘部件。这时，由于半 导体发光元件和在基底部件中接合反射体的部分电绝缘，所以通过将半导 体发光元件的电极和金属制的基底部件的接合反射体的部分电连接，从而 能对半导体发光元件供给电流。即通过电连接半导体发光元件和基底部件 的接合反射体的部分，从而能形成用于使表面安装型发光二极管发光的电 路。此外，优选接合片由热传导性硅、热传导性丙烯酸系树脂、热传导性 环氧树脂的至少任意一个以上或者把它们层叠为层状的它们的复合体(多 层体)构成。这些材料热传导系数高(例如1.0W/m'K以上)，所以能高 效地把从半导体发光元件产生，在透光性树脂中散发的热散热。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、氢氧化铝等。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、或按 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是圆锥面、球面、抛物面中的任意一部分 地形成。这时，能以高效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 的焊接变得良好。此外，就镀银来说，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，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，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，用于与外气隔离 来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，产生透光性树脂膨胀和收縮，透光性 树脂从反射体剥离的问题，此外不会发生基底部件膨胀和收縮，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，能甩热膨胀系数不同的材料构成基底部件和反射体。此外，优选透光性树脂含有荧光体，该由荧光体被半导体发光元件放 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，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，反射体与基底部件的接合面可以具有凹凸，也可以是锯齿状。 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。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基底部 件集合体的表面的一部分按顺序层叠绝缘层和导体层的工序。此外，具有 在金属制的反射体原材上形成多个贯通孔部、切断用的槽的工序。此外， 具有在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侧，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，具有连接半导体发光元件和导体层的工序。 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，因为基底部件和反射体是金属制，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。以下与附图结合对本发明进行详细描述，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是表示本发明的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是板材的侧面图。图9B是压纹成形后的剖面图。图9C是反射体原材的剖面图。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是图IO所示的表面安装型发光二极管的立体图。图12是表示第二实施方式的表面安装型发光二极管的制造工序的流程图。图13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剖面构造的一部分的示意图。图14是表示反射体的形状的其他变形例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15是表示反射体的形状的其他变形例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16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。
具体实施方式
下面，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附加相同的参照符号，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l、基底 部件2、绝缘层3、导体层4、热传导性接合片5、具有凸部9的反射体6、 含有荧光体的透光性树脂7、和导线8构成。基底部件2由热传导良好的铝(Al)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的表面的一部分层叠 绝缘层3，在绝缘层3的表面层叠成为金属布线图案导体的导体层4。在 该导体层4的一部分区域层叠具有绝缘性的热传导性接合片5，在热传导 性接合片5上设置反射体6。即反射体6如图1所示，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，包围半导体发光元件1地隔着热 传导性接合片5接合反射体6。接合固定半导体发光元件1的基底部件2 和接合反射体6的导体层4，通过绝缘层3而电绝缘。半导体发光元件l 的电极通过导线8与导体层4电连接。如果导体层4例如在与所述上面相 反一侧的下面一侧，作为外部连接端子部，从外部向半导体发光元件1供 给电流地工作，就能形成用于使表面安装型发光二极管IO发光的电路。反射体6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6在外周面具有为了使切割变得容易而使用的 切削部残余即凸部9。凸部9具有比反射体6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6的剖面中，如图1所示，反射体6的厚 度方向(图1的上下方向)的凸部9的尺寸比反射体6的厚度更小。此外， 反射体6的内周壁被镜面加工。反射体6是钵状，其内周壁被镜面加工， 所以从半导体发光元件1产生的光被反射体6反射，高效向外部放出。从 半导体发光元件1产生的光的一部分朝向基底部件2发光，但是基底部件 2也是金属制，所以在基底部件2的上面光被反射，光高效地向外部放出。 即从基底部件2的下面一侧，光泄漏的量极小。此外，在基底部件2的上面的比反射体6更内侧搭载半导体发光元件 1，半导体发光元件l由硅树脂构成的透光性树脂7覆盖。透光性树脂7， 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， 并分散保持该荧光体。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 被透光性树脂7所分散保持的荧光体吸收而获得的黄色类的光、与未被荧 光体吸收的蓝色类的光之间的混色，取得白色类的光。如果搭载多个所述 半导体发光元件l，就能取得更高输出的光源。这里，透光性树脂7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7和反射体6不接触。因此，不会发生由于从半导 体发光元件1产生的热而导致产生透光性树脂7的膨胀和收縮，透光性树 脂7从反射体6剥离这样的问题，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6。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那样向基底部件2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5向反射体6传导。向反射体6传导的热如箭头d那 样，向外部散热。基底部件和反射体6是Al制，热传导率高，所以能构成高效把从半 导体发光元件1产生的热向外部散热的散热性好的表面安装型发光二极管 10。在反射体6形成凸部9，反射体6的表面积增大，所以能更高效地散 热。此外，反射体6隔着热传导性接合片5与基底部件2接合，所以热容 易传导给Al制的反射体6，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5当然使用热传导性好的，例如作为热传导性接 合片5，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 中的任意一个以上或者把它们层叠为层状而构成的复合体(多层体)。等能高效把从半导体发光元件1产生的热高效向外部散热，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7的温度也 保持很低。因此，能抑制在透光性树脂7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7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10产 生的颜色散差。作为在透光性树脂7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7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7密封半导体发光元件1的结构。优选透光性树脂7 是硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、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7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7。此外，从半导体发光元件1产生的光因为反射体6由金属(Al)形成， 所以高效向外部放射。反射体6由金属(Al)形成，在反射体6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5接合基底部件2和反射体6来制 作，所以制作变得容易。卜—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0.5mm 的板状的铝。这里，用使用压纹模在从上方下压的方向压花成形的方法， 使基底部件集合体在后面工序中接合固定半导体发光元件的表面即上面、 与上面相反一侧的下面形成凹部。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，按照覆盖板状的基底部件集 合体的侧面侧的表面和所述凹部的方式，通过CVD (Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法，层叠作为绝缘层3的二氧化硅层(厚度 O.lmm)。接着，在工序(S30)中，在绝缘层3的表面，使用电镀，形成 作为金属布线图案导体的铜薄膜(厚度0.035mm)，进而使用镀银法，层 叠由银薄膜(厚度0.005mm)构成的导体层4。导体层4的表面镀银，由 银薄膜覆盖，所以能抑制导体层4的变质。接着，在工序(S40)中，如 图5所示，在基底部件集合体的上面一侧，在导体层4粘贴作为热传导性 接合片5的片状热传导性丙烯酸系树脂(厚度0.05mm)。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lmm)。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，在从上方下压的方向 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是圆锥面的一部分地形成，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。切断用的槽12成为比 板材ll厚度更薄的区域。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，将沿着该方向在以后的工序 中切割而形成反射体6的多个部件接合一起形成该反射体原材。接着，在工序(S50)中，如图6所示，在热传导性接合片5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(S60)中，如图7所示，在基底部件2的上面用作为 透明树脂的环氧树脂接合固定(装配)半导体发光元件1。半导体发光元 件1被接合固定在按照形成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6的内周面，因此， 能高效地把从半导体发光元件1产生的光向外部放出。接着，在工序(S70) 中，通过引线接合，使用导电线(导线)8连接半导体发光元件1的各电 极和对应的导体层4的焊盘(bondingpad)。然后，在工序(S80)中，如 图8所示，使用分配器，在反射体6的内部填充含有BOS类黄色荧光体 的透光性树脂6 (例如硅树脂)。接着在工序(S90)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。在金属制的反射体原材上形成切断用的槽，沿着切断用 的槽进行切割，所以反射体原材的切断宽度减小，能容易切割。因此，能 抑制切割工序中的不良品的产生，所以表面安装型发光二极管10的成品 率不会降低，能提高生产性。这样，在工序(S100)中，制作具有单个的 基底部件2和反射体6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，在实施例1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，如果进行镀金或者镀银的表面处理，则把半导体发光元件1接合固定 在基底部件2上的焊接就变得良好。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。半导体发光 元件1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。进而，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，通过调整对各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，绝缘层3和导体层4的构造成为图11 所示的结构。具体而言，构成表面安装型发光二极管20的反射体6例如形成贯通 孔的形状为长径2mm、短径0.8mm的椭圆形。在反射体6的隔着热传导 性接合片5而与基底部件2接触的面以外的表面，隔着绝缘层3层叠导体 层4。半导体发光元件1和导体层4通过导线8而电连接。通过连接在导 体层4上的外部连接端子部81、 82，从外部把用于使半导体发光元件1 发光的电流提供给半导体发光元件1。关于表面安装型发光二极管20的其 他结构，如第一实施方式中所述，所以不重复该说明。下面，说明图10所示的表面安装型发光二极管20的制造工序。如图 12所示，首先在工序(S10)中，作为基底部件集合体，准备厚度0.5mm 的板状的铝。接着在工序(S20)中，在基底部件集合体的上面粘贴作为 热传导性接合片5的薄板状的热传导性硅(厚度0.05mm)。而在工序(S110) (S140)中，形成反射体原材。形成反射体原材的工序(S110) ~ (S140) 如实施例1中所述。接着在工序(S30)中，在热传导性接合片5上接合反射体原材。接 着在工序(S40)中，在反射体原材的上面，通过CVD (Chemical Vapor Deposition)法，层叠作为绝缘层3的二氧化硅层(厚度0.1mm)。接着， 在工序(S50)中，在绝缘层3的表面，使用电镀，形成作为金属布线图 案导体的铜薄膜(厚度0.035mm)，再使用镀银法，层叠由银薄膜(厚度 0.005mm)构成的导体层4。关于工序(S60)以后的工序，如实施例1中 所述，所以不重复该说明。须指出的是，在第一实施方式到第二实施方式的说明中，描述把一块 铝板材作为原材料制成基底部件2和反射体6的例子，但是，也可以在金属材料的表面，通过电镀加工，层叠其他金属，组合多种金属而形成。形 成基底部件2和反射体6的金属材料并不局限于Al，还能使用散热性和加工性优异的Cu、 Fe、 Mg等，也可以为它们的复合体。可是，如果把基底 部件2和反射体6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，基底部件2和反射体6 的材料并不局限于单质的金属，也可以是合金。关于反射体6的形状，如图13所示，将反射体6的除去作为光反射 面的内周面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6向外部的散热，所以能进一 步提高散热性。此外，反射体6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6，这时，能高效放 出从半导体发光元件1产生的光。绝缘层3并不局限于二氧化硅，能通过热传导粘合材料把例如丙烯酸 系橡胶、环氧树脂、硅等与基底部件2和导体层4接合而构成绝缘层3。此外，也可以釆用热传导性接合片5与透光性树脂7接触的结构。例 如，在图1所示的表面安装型发光二极管10中，如果采用除了半导体发 光元件1与导体层4引线接合的区域，在比反射体6的内周壁更内侧也形 成热传导性接合片5的结构，就能使热传导性接合片5与透光性树脂7接 触。这时，透光性树脂7中散发的热通过热传导性接合片5向反射体6传 导。因此，能更高效地把半导体发光元件l产生的热向外部散热。也可以把反射体6形成为热传导性接合片5和反射体6接合的面积增 大的形状。例如，反射体6在与热传导性接合片5的接合部，能成形为图 14所示的具有凹凸的形状或者能成形为图15所示的具有锯齿状的细的刻 纹的形状。如果这样，从热传导性接合片5向反射体6的热传导提高。因 此，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6的接合强度。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 明的例示而已，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，包括金属制的基底部件；背面被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由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者它们的 复合体构成。
5. 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由A1、 Cu、 Fe、 Mg中的至少任意一个以上或者它们的复 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 具备多个所述半导体发光元件。
7. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述基底部件，包含将在所述基底部件上接合固定所述半导体发光元 件的部分和在所述基底部件上接合所述反射体的部分电绝缘的绝缘部件。
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 树脂的至少任意一个以上或者它们的复合体构成。
9. 根据权利要求1所述的表面安装型发光二极管，其特征在于所述反射体的内周面，按照成为圆锥面、球面、抛物面的任意一个的 一部分的方式形成。
10. 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。
11. 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。
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。
13. 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，所述透光性树脂含有荧光体，该荧光体被所述半导体发光元件放出的 光激励，且发出比所述半导体发光元件放出的光的波长更长的光。
14. 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，该荧光体在被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。
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.-所述反射体的与所述基底部件之间的接合面具有凹凸。
16. 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之间的接合面是锯齿状。
17. —种表面安装型发光二极管的制造方法，包括在金属制的基底部件集合体的表面的一部分按顺序层叠形成绝缘层和导体层的工序；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； 在所述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；将所述半导体发光元件和所述导体层电连接的工序；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)具有金属制的基底部件(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(5)接合的金属制的反射体(6)。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(5)向反射体(6)传导，并从反射体(6)向外部散热。反射体(6)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(6)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H01L23/367GK101252164SQ200810074060
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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