專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光裝置，具體涉及通過加法混色來發(fā)出任意色調(diào)的光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該加法混色是指將從半導(dǎo)體發(fā)光元件(發(fā)光二極管芯片)射出的光與從發(fā)光二極管芯片射出并被熒光體變換了波長(zhǎng)的光進(jìn)行組合。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1特許第3065544號(hào)公報(bào)(第2頁、圖1)為了實(shí)現(xiàn)把發(fā)出具有陡峭光譜分布特性的光的發(fā)光二極管(LED)芯片作為光源來發(fā)出白色光的LED，可以對(duì)以下兩種光進(jìn)行加法混色來得到白色光，該兩種光是從LED芯片射出的光、和從LED芯片射出的光通過激勵(lì)熒光體而變換波長(zhǎng)后的光。例如，當(dāng)從LED芯片射出的光是藍(lán)色光時(shí)，可以使用通過由藍(lán)色光激勵(lì)而變換波長(zhǎng)得到作為藍(lán)色的互補(bǔ)色的黃色光的熒光體，通過對(duì)以下兩種光進(jìn)行加法混色，得到白色光。該兩種光是從LED芯片射出的藍(lán)色光通過激勵(lì)熒光體而變換波長(zhǎng)所得到的黃色光、和從LED芯片射出的藍(lán)色光。此外，即使從LED芯片射出的光是藍(lán)色光，也可以使用混合了通過由藍(lán)色光激勵(lì)而分別變換波長(zhǎng)得到綠色光和紅色光的2種熒光體的熒光體，通過對(duì)以下三種光進(jìn)行加法混色，得到白色光。該三種光是從LED芯片射出的藍(lán)色光通過激勵(lì)熒光體而變換波長(zhǎng)所得到的綠色光和紅色光、以及從LED芯片射出的藍(lán)色光。此外，當(dāng)從LED芯片射出的光是紫外光時(shí)，可以使用混合了通過由紫外光激勵(lì)而分別變換波長(zhǎng)得到藍(lán)色光、綠色光和紅色光的3種熒光體的熒光體，通過對(duì)以下三種光進(jìn)行加法混色，得到白色光。該三種光是從LED芯片射出的紫外光通過激勵(lì)熒光體而變換波長(zhǎng)所得到的藍(lán)色光、綠色光和紅色光。而且，通過把從LED芯片射出的光的發(fā)光色和熒光體進(jìn)行適當(dāng)組合，可以得到白色光以外的各種發(fā)光色。
這樣，在用從光源射出的光激勵(lì)熒光體進(jìn)行波長(zhǎng)變換，發(fā)出與從光源射出的光色調(diào)不同的光的LED中，一般把熒光體混入透光性樹脂中來進(jìn)行使用，然而有時(shí)也與熒光體一起混入擴(kuò)散劑。例如，該LED是如下結(jié)構(gòu)的LED燈用在透光性樹脂中混入了熒光體和5～20wt％的擴(kuò)散劑的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封安置(載設(shè)する)在一對(duì)引線架的一個(gè)端部的LED芯片。
用在透光性樹脂中混入了熒光體的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封LED芯片的結(jié)構(gòu)的LED中，當(dāng)熒光體是有機(jī)熒光體時(shí)，產(chǎn)生以下的問題熒光體接受從LED芯片射出的光以及太陽光等外部光中包含的紫外光或可見光，隨著時(shí)間經(jīng)過而發(fā)生劣化，從LED發(fā)出的光的色調(diào)發(fā)生偏移、光量降低等。
為了消除這種問題，通過用在透光性樹脂中一起混入擴(kuò)散劑和熒光體的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封LED芯片，使入射到波長(zhǎng)變換構(gòu)件的光分支為朝向熒光體的光和朝向擴(kuò)散劑的光，使朝向熒光體的光的比例減少，同時(shí)，使由擴(kuò)散劑散射的光度低的光朝向熒光體。結(jié)果，通過減緩熒光體的劣化進(jìn)展，改善從LED發(fā)出的光的色調(diào)偏移和光度維持率(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
然而，由于上述的現(xiàn)有LED的主要目的是減少熒光體的劣化，減緩從LED發(fā)出的光的色調(diào)和光量的時(shí)效變化，因而針對(duì)確保光量(高亮度化)和減少色調(diào)偏差的措施不夠充分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其提供可作為高亮度、色度偏差少、高可靠性光源的發(fā)光二極管。
為了解決上述課題，發(fā)明1是用在透光性樹脂中混入了至少1種熒光體和擴(kuò)散劑的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封至少一個(gè)發(fā)光二極管芯片的發(fā)光二極管，其特征在于，上述波長(zhǎng)變換構(gòu)件中混入了20～80wt％的上述擴(kuò)散劑。
此外，發(fā)明2的特征在于，在發(fā)明1中，上述發(fā)光二極管芯片發(fā)出紫外光。
此外，發(fā)明3的特征在于，在發(fā)明1中，上述發(fā)光二極管芯片發(fā)出藍(lán)色光或綠色光。
此外，發(fā)明4的特征在于，在發(fā)明1中，上述發(fā)光二極管芯片由發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光二極管芯片和發(fā)出綠色光的發(fā)光二極管芯片構(gòu)成。
此外，發(fā)明5的特征在于，在發(fā)明1至4中的任何一項(xiàng)中，上述熒光體是由從活化了稀土族的鋁酸鹽、活化了稀土族的硫代沒食子酸鹽以及活化了稀土族的原硅酸鹽中選擇的一種構(gòu)成的。
此外，發(fā)明6的特征在于，在發(fā)明1至5中的任何一項(xiàng)中，上述透光性樹脂是由從環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、丙烯類樹脂以及環(huán)烯烴類樹脂中選擇的一種構(gòu)成的。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的斷面圖。
圖2是用于說明本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的光路的示意圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的斷面圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例3涉及的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的斷面圖。
符號(hào)說明1基板；2反射框；3第一電路圖形；4LED芯片；5接合線；6第二電路圖形；7熒光體；8擴(kuò)散劑；9波長(zhǎng)變換構(gòu)件；10內(nèi)側(cè)面；11第一引線架；12第二引線架；13樹脂透鏡；p1～p7熒光體；d1～d3擴(kuò)散劑。
具體實(shí)施例方式
通過采用如下結(jié)構(gòu)用在透光性樹脂中混入了熒光體和20～80wt％的擴(kuò)散劑的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封發(fā)光二極管芯片，可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)作為高亮度、色度偏差少的光源的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的目的。
以下，參照?qǐng)D1至圖4，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明(相同部分標(biāo)注相同符號(hào))。另外，由于下述實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選具體例，因而在技術(shù)上附加了優(yōu)選的各種限定，但是，只要在以下說明中沒有對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定的記載，本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的斷面圖。本實(shí)施例是被稱為表面安裝型的LED，在基板1的表面上形成的電路圖形的上方設(shè)置具有研缽狀凹部的反射框2，在凹部底面的第一電路圖形3上安置有LED芯片4。而且，設(shè)置在LED芯片4的上面上的2個(gè)電極中的一個(gè)電極通過接合線5與第一電路圖形3連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通，另一電極通過接合線5與同第一電路圖形3分離的第二電路圖形6連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。而且，在反射框2上設(shè)置的凹部中，充填在透光性樹脂中混入了熒光體7和20～80wt％的擴(kuò)散劑8的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9，密封LED芯片4。另外，反射框2由高反射構(gòu)件構(gòu)成，凹部的內(nèi)側(cè)面10不施加特別反射處理而形成反射面，但也可通過對(duì)凹部的內(nèi)側(cè)面10蒸鍍或涂刷反射率高的鋁、銀等之類的方法來形成反射面。
在圖2中示意性地示出了在這種構(gòu)成的LED中，從LED芯片4射出并入射到波長(zhǎng)變換構(gòu)件9的光通過熒光體7和擴(kuò)散劑8受到怎樣的作用、熒光體7和擴(kuò)散劑8的光學(xué)關(guān)系是怎樣的。直接接受從LED芯片4射出并入射到波長(zhǎng)變換構(gòu)件9的光的熒光體p1、p2和p3分別被所接受的光激勵(lì)，發(fā)出波長(zhǎng)變換成比接受的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)的光。此外，分別被熒光體p1、p2和p3遮擋而不能直接接受從LED芯片4射出的光(用虛線箭頭顯示)的熒光體p4、p6和p7、以及被擴(kuò)散劑d1遮擋而不能直接接受從LED芯片4射出的光(用虛線箭頭顯示)的熒光體p5，分別接受擴(kuò)散劑d1的散射光、擴(kuò)散劑d2和d3的散射光、擴(kuò)散劑d3的散射光、擴(kuò)散劑d2的散射光，被接受的光激勵(lì)，發(fā)出波長(zhǎng)變換成比接受的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)的光。
這樣，構(gòu)成波長(zhǎng)變換構(gòu)件的熒光體接受從LED芯片射出的光、由1個(gè)擴(kuò)散劑散射的散射光、和由多個(gè)擴(kuò)散劑散射的多個(gè)散射光組合而成的光，被接受的光激勵(lì)，發(fā)出波長(zhǎng)變換成比接受的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)的光。
并且，雖然圖2中未示出，但構(gòu)成波長(zhǎng)變換構(gòu)件的熒光體大于等于2種時(shí)，會(huì)產(chǎn)生波長(zhǎng)變換連鎖反應(yīng)，即，被熒光體變換了波長(zhǎng)的光激勵(lì)其它種類的熒光體而又被變換波長(zhǎng)。此時(shí)，在連鎖的波長(zhǎng)變換的各個(gè)過程中，變換了波長(zhǎng)的光的一部分直接被發(fā)出到外部。并且，在各個(gè)過程中，熒光體也受到由1個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散劑散射的多個(gè)散射光的影響。而且，熒光體也接受多個(gè)波長(zhǎng)混合的光并被其激勵(lì)。
這樣，在LED芯片射出的光的基礎(chǔ)上，構(gòu)成了熒光體和擴(kuò)散劑復(fù)雜關(guān)連的光流，在波長(zhǎng)變換構(gòu)件的內(nèi)部存在的多種波長(zhǎng)的光被混合、分散，把色調(diào)偏差少的光發(fā)出到外部。
并且，在波長(zhǎng)變換構(gòu)件中與熒光體一起混入有20～80wt％的較高濃度的擴(kuò)散劑，即使是從LED芯片射出的光不直接到達(dá)的熒光體，也能接受由多個(gè)擴(kuò)散劑散射的光，因而可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換效率良好的高亮度的LED。
圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)的斷面圖。本實(shí)施例是被稱為炮彈型的LED，在2個(gè)引線架11、12中的一個(gè)引線架的頂端部形成把內(nèi)側(cè)面作為反射面的研缽狀凹部，在凹部的底面上安置有LED芯片4。而且，設(shè)置在LED芯片4的上面上的2個(gè)電極中的一個(gè)電極通過接合線5與引線架11連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通，另一電極通過接合線5與引線架12連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。然后，在安置有LED芯片4的凹部中，充填在透光性樹脂中混入了熒光體7和20～80wt％的擴(kuò)散劑8的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9，密封LED芯片4。進(jìn)而，用透明樹脂透鏡13覆蓋安置有LED芯片4的引線架11的頂端部。
在本實(shí)施例中，在安置有LED芯片4的凹部中充填的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9的作用與在上述實(shí)施例1中參照?qǐng)D2說明的內(nèi)容相同。在本實(shí)施例中，通過把安置有LED芯片4的引線架11的頂端部用凸?fàn)钔该鳂渲哥R13覆蓋，具有以下的透鏡效果保護(hù)接合線5免受振動(dòng)或沖擊等外部應(yīng)力，保護(hù)混入波長(zhǎng)變換構(gòu)件9中的熒光體7和擴(kuò)散劑8免受濕氣等周圍環(huán)境或機(jī)械摩擦的影響，在把從LED芯片4射出并被導(dǎo)入波長(zhǎng)變換構(gòu)件9內(nèi)而被變換了波長(zhǎng)的光發(fā)出到外部時(shí)，使光聚光。

圖4是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)的斷面圖。本實(shí)施例與上述實(shí)施例2同樣是炮彈型LED。在2個(gè)引線架11、12中的一個(gè)引線架的頂端部上形成把內(nèi)側(cè)面作為反射面的研缽狀凹部，在凹部的底面上安置有LED芯片4。而且，設(shè)置在LED芯片4的上面上的2個(gè)電極中的一個(gè)電極通過接合線5與引線架11連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通，另一電極通過接合線5與引線架12連接以實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。然后，用在透光性樹脂中混入了熒光體7和20～80wt％的擴(kuò)散劑8的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9覆蓋安置有LED芯片4的引線架11的頂端部，形成凸?fàn)钔哥R。
本實(shí)施例用混入了熒光體7和20～80wt％的擴(kuò)散劑8的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9覆蓋安置有LED芯片4的引線架11的頂端部，形成凸?fàn)钔哥R，波長(zhǎng)變換構(gòu)件9的作用與在上述實(shí)施例1中參照?qǐng)D2說明的內(nèi)容相同。其中，由于能用波長(zhǎng)變換構(gòu)件9來統(tǒng)一密封安置了LED芯片4的引線架11的頂端部，因而作業(yè)工數(shù)變少，有助于通過減少工數(shù)來降低制造成本。
另外，在上述實(shí)施例1～實(shí)施例3中使用的透光性樹脂是從環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、丙烯類樹脂以及環(huán)烯烴類樹脂中選擇的，熒光體是從活化了稀土族的鋁酸鹽、活化了稀土族的硫代沒食子酸鹽以及活化了稀土族的原硅酸鹽中選擇的，擴(kuò)散劑是從氧化鈦、氧化鋁以及二氧化硅中選擇的。
此外，把與熒光體一起混入透光性樹脂中的擴(kuò)散劑設(shè)定為20～80wt％是因?yàn)楫?dāng)比20wt％少時(shí)，通過混入擴(kuò)散劑來進(jìn)行高亮度化的效果不充分，如果比80wt％多，則透光性樹脂的粘度變高，成為非常硬的膏體狀態(tài)，處理變得困難，粘著性也降低，不能實(shí)現(xiàn)作為密封樹脂的功能。
本發(fā)明的實(shí)施例中使用的LED芯片是從發(fā)出紫外光、藍(lán)色光和綠色光的3種LED芯片中選擇的，通過與各種熒光體的組合，實(shí)現(xiàn)LED所要求的色調(diào)。此時(shí)，既可以單獨(dú)使用LED芯片，也可以把發(fā)光色不同的LED芯片組合起來進(jìn)行使用，雖然可以單獨(dú)使用紫外LED芯片，但也可以單獨(dú)使用發(fā)出可見光的藍(lán)色LED芯片和綠色LED，也可以將它們組合起來進(jìn)行使用。
如上所述，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置用在透光性樹脂中混入了熒光體和擴(kuò)散劑的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封，其中熒光體接受光并將波長(zhǎng)變換成比接受的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，擴(kuò)散劑接受光并散射接受的光，因此，熒光體接受的光中有從LED芯片射出的光、從LED芯片射出并由擴(kuò)散劑散射的光、被種類不同的熒光體變換了波長(zhǎng)的光、被種類不同的熒光體變換了波長(zhǎng)的光被擴(kuò)散劑散射的光等。特別是，在本發(fā)明的情況下，由于把混入透光性樹脂中的擴(kuò)散劑設(shè)定成濃度比較高的20～80wt％，因而熒光體接受被擴(kuò)散劑散射的光的比例大。結(jié)果，被熒光體變換了波長(zhǎng)的光的光量增加，可實(shí)現(xiàn)高亮度的LED。
并且，經(jīng)過多種光路并混合有多種波長(zhǎng)的光從各種方向入射到熒光體上，被變換波長(zhǎng)而向各種方向放射。因此，在波長(zhǎng)變換構(gòu)件內(nèi)被變換波長(zhǎng)并混合的光被分散，可實(shí)現(xiàn)發(fā)出色調(diào)偏差少的光的LED。
而且，通過提高熱膨脹系數(shù)比透光性樹脂小的擴(kuò)散劑的濃度，使波長(zhǎng)變換構(gòu)件內(nèi)的透光性樹脂的占有比例減少，透光性樹脂的絕對(duì)膨脹體積減少，波長(zhǎng)變換構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)變小。結(jié)果，可獲得以下等優(yōu)良效果可減少發(fā)生以下不利情況的要素，提高LED的可靠性。該不利情況為由于在回流焊接等的LED安裝時(shí)從外部加給LED的熱，或者在LED點(diǎn)亮?xí)r從LED芯片產(chǎn)生的熱，密封樹脂發(fā)生膨脹，受到該應(yīng)力而發(fā)生LED芯片破損和接合線斷開等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，是用在透光性樹脂中混入了至少1種熒光體和擴(kuò)散劑的波長(zhǎng)變換構(gòu)件來密封至少一個(gè)發(fā)光二極管芯片的發(fā)光二極管，其特征在于，上述波長(zhǎng)變換構(gòu)件中混入了20～80wt％的上述擴(kuò)散劑。
2.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光二極管芯片發(fā)出紫外光。
3.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光二極管芯片發(fā)出藍(lán)色光或綠色光。
4.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光二極管芯片由發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光二極管芯片和發(fā)出綠色光的發(fā)光二極管芯片構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，上述熒光體是由從活化了稀土族的鋁酸鹽、活化了稀土族的硫代沒食子酸鹽以及活化了稀土族的原硅酸鹽中選擇的一種構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，上述透光性樹脂是由從環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、丙烯類樹脂以及環(huán)烯烴類樹脂中選擇的一種構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種作為色調(diào)偏差少的高亮度光源的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。在基板1的上部設(shè)置的具有研缽狀凹部的反射框2的底面上安置LED芯片4，將在透光性樹脂中混入了熒光體7和20～80wt％的擴(kuò)散劑8的波長(zhǎng)變換構(gòu)件9充填到凹部?jī)?nèi)，密封LED芯片4。
文檔編號(hào)H01L33/56GK1599087SQ20041004659
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者森田康正, 大場(chǎng)勇人, 藤澤茂夫, 田中稔 申請(qǐng)人:斯坦雷電氣株式會(huì)社