專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以具有上部電極和下部電極的上下電極型發(fā)光二極管為 光源的發(fā)光裝置及其制造方法。本發(fā)明尤其涉及在上下電極型發(fā)光二極管 中可流動較大電流、考慮到通電時產(chǎn)生的熱擴散或由該熱引起的金屬部件 的熱應(yīng)力導(dǎo)致的伸縮等的發(fā)光裝置及其制造方法。本發(fā)明還涉及通過使用 焊錫接合的導(dǎo)電性連接部件取代為給發(fā)光二極管供電而通過引線鍵合將 金線連接于發(fā)光二極管上的方式，可以防止因振動或者熱而導(dǎo)致的發(fā)光層 損傷的發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖18A和18B是對以發(fā)光二極管為光源的歷來技術(shù)的發(fā)光裝置、即 發(fā)光二極管組裝體進行說明的示意圖和平面圖。在圖18A和圖18B中， 發(fā)光二極管組裝體由印刷線路板61、設(shè)于印刷線路板61上的次黏著基臺 (Siibmoimt) 62、包圍次黏著基臺62周圍的塑料制中空體63、發(fā)光二極管 65、覆蓋發(fā)光二極管65的透明封止樹脂66構(gòu)成。
塑料制中空體63，例如，用主要成分為環(huán)氧樹脂的熱硬化性樹脂與導(dǎo) 線架64 —起一體成形。印刷線路板61的與啟動發(fā)光二極管65的未圖示 的控制電路相連接的印刷線路611，通過蝕刻法等形成所需圖形。次黏著 基臺62上面通過使用蝕刻法或掩膜法形成蒸鍍圖形等形成一對線路622。
在塑料制中空體63中，導(dǎo)線架64貫通側(cè)壁。塑料制中空體63成形 時，讓導(dǎo)線架64的一部分埋設(shè)于內(nèi)部，通過所謂的嵌件成形或基體上注 塑成形(注射成形)制成一體。塑料制中空體63通過內(nèi)壁面反射發(fā)光二 極管65發(fā)出的光。發(fā)光二極管65的下部有兩個電極623，通過模切從半導(dǎo)體晶片切出的 電極623與次黏著基臺62的線路622相連接。
透明封止樹脂66，具有耐熱性，填充于塑料制中空體63的內(nèi)部，構(gòu) 成平板狀或凸?fàn)畹耐哥R。
圖19A和19B是對以上下電極型發(fā)光二極管為光源的歷來的發(fā)光裝 置的進行示意性說明的截面圖和平面圖。圖19C是上下電極型發(fā)光二極管 的示意圖。圖19A、 19B所示的歷來的發(fā)光裝置51,由金屬基板53、 54， 設(shè)于金屬基板53、 54之間的縫隙55 (根據(jù)情況不同，有時也會有絕緣材 料填充于此)，安裝在一方的金屬基板53上的上下電極型發(fā)光二極管52、 連接另一方金屬基板54和上下電極型發(fā)光二極管52的上部電極523的金 線511、 512，反射體56，填充在反射體56的環(huán)繞上下電極型發(fā)光二極管 52的開口部的透明封止材料57和設(shè)在反射體開口部上部的熒光材料含有 膜58構(gòu)成，金線511、 512與金屬基板54和上下電極型發(fā)光二極管52的 上部電極523的連接通過引線鍵合進行。反射體56，如圖19A所示，由 一個具有構(gòu)成向上部呈展開狀傾斜的反射部分的開口部的大致筒狀體構(gòu) 成。
上下電極型發(fā)光二極管52，如圖19C所示，至少由下部電極521，形 成于下部電極521上部的發(fā)光層52'，形成于發(fā)光層52'上部的透明導(dǎo)電膜 522和形成于透明導(dǎo)電膜522上的上部電極523構(gòu)成。
日本特開2001-244508號公報公開的發(fā)光二極管用封裝，在金屬基板 的一方安裝上下電極型發(fā)光二極管的下部電極，將上下電極型發(fā)光二極管 的上部電極用鍵合線連接到另一方的被絕緣的金屬基板上。
此外，在歷來的發(fā)光二極管用封裝中，有在金屬芯的絕緣部插入樹脂 的。這種發(fā)光二極管用封裝的制造方法，例如，在日本特開2005-116579 號公報中已公開。
作為使用表面安裝型發(fā)光二極管的發(fā)光裝置，用絕緣性粘結(jié)劑將用封 止樹脂將發(fā)光二極管封止的次黏著基臺載置在分開的金屬芯基板上的發(fā) 光裝置也廣為人知。例如，這種以表面安裝型發(fā)光二極管為光源的發(fā)光裝置在日本特開2003-303999號公報中已公開。
由于次黏著基臺式覆晶型發(fā)光二極管上部沒有電極，因此，具有發(fā)出 的光全部照射到外部的優(yōu)點。
另一方面，近年來正在開發(fā)性能比覆晶型發(fā)光二極管更為優(yōu)異的上下 電極型發(fā)光二極管。上下電極型發(fā)光二極管，可流動較多的電流，可提高 照度，而次黏著基臺式的結(jié)構(gòu)中，由于熱傳導(dǎo)性較差，從發(fā)光二極管中發(fā) 出的熱很難擴散，因此，具有封裝溫度容易變高，長年使用時線路斷線、 發(fā)光二極管自身毀壞等缺點。另外，粘著基臺式有批量生產(chǎn)性較差的問題。
現(xiàn)已可以制造出大型、發(fā)光效率較好、照度較高的上下電極型發(fā)光二 極管。
在以上下電極型發(fā)光二極管為光源的歷來的發(fā)光裝置中，如上所述， 發(fā)光二極管的上部電極和金屬基板之間是由引線鍵合進行連接的。用于引 線鍵合中的金線，例如，是由機器人(自動專用機)通過熱壓及超聲波振 動的方式，連接在上下電極型發(fā)光二極管的上部電極上的。因此，通過引 線鍵合的方式進行的連接，在連接金線時的振動和壓力通過上部電極給上 下電極型發(fā)光二極管上部的半導(dǎo)體層、發(fā)光層等造成刺激，有可能使它們 損傷。因此，為了防止振動和壓力所導(dǎo)致的半導(dǎo)體層、發(fā)光層等的損傷， 在上下電極型發(fā)光二極管中，需要微調(diào)引線鍵合機的壓力和超聲波振動， 可能會增強金線的連接屯阻。
但是，為提高發(fā)光二極管的亮度，需要流動更多的電流。在這種情況 下，由于金線的直徑加粗是有限度的，所以要使用數(shù)根金線來獲得電流容 量。即使使用數(shù)根金線，在電流容量增加時金線也會發(fā)出很多的熱，經(jīng)過 長年變化也會出現(xiàn)連接部分不良的情況。另外，連接安裝在一方基板上的 上下電極型發(fā)光二極管的上部電極和另一方基板的金線，如果流動大量電 流，也會出現(xiàn)因發(fā)熱引起的熱應(yīng)力導(dǎo)致的斷線，或者由其與上部電極或基 板的連接部位的連接電阻導(dǎo)致的上下電極型發(fā)光二極管燒毀等的問題。
還有，以上下電極型發(fā)光二極管為光源的歷來的發(fā)光裝置，如果設(shè)置 數(shù)根金線，則不僅容易發(fā)生由長年變化造成的連接狀態(tài)不佳，而且還存在
6增加制造工序數(shù)、需要微調(diào)引線鍵合裝置的壓力和超聲波振動、生產(chǎn)性較 差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種以上下電極型發(fā)光二極管 為光源的發(fā)光裝置極其制造方法，其有較好的批量生產(chǎn)性、可以經(jīng)受大電 流和熱應(yīng)力，同時其構(gòu)成部件能夠保持高強度和一體化，且其一體化不會 因經(jīng)時變化而受損。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置至少由
具有相互分離的多個封裝電極的封裝，
具有位于P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部 部分電極、最下層的下部電極、其前述下部電極接合于前述封裝電極的一 方的上下電極型發(fā)光二極管，
連接前述上下電極型發(fā)光二極管的上部電極和前述封裝電極的另一 方的導(dǎo)電性連接部件構(gòu)成，
其特征在于，前述封裝電極的一方與前述下部電極的接合，前述上部 電極與前述導(dǎo)電性連接部件的接合，以及前述導(dǎo)電性連接部件與前述封裝 電極的另一方的接合，都使用焊錫進行。
封裝可以由具有形成多個封裝電極的相互分離的基板部分的金屬基 板，及接合在前述金屬基板上的反射體構(gòu)成。多個基板部分一起保持在反 射體上，從而保持發(fā)光裝置的一體性。
封裝也可以由陶瓷基板，呈相互分離狀形成于陶瓷基板上的多個封裝 電極與接合在陶瓷基板上的反射體構(gòu)成。
反射體具有包圍下部電極接合在一方的封裝電極上的上下電極型發(fā) 光二極管的開口部。在反射體的開口部，也可以填充透明封止材料。
反射體為氧化鋁類，氧化鋁及玻璃的復(fù)合陶瓷類部件，?？赏ㄟ^樹脂 類、玻璃類或者蠟材類粘結(jié)劑接合于金屬基板或者陶瓷基板。填充在反射體開口部的透明封止材料，可用邵氏A度(橡膠的硬度) 為到15到85，最好為20到80的樹脂或彈性體。更為理想的透明封止材 料為，1液型或者2液型的熱硬化硅酮類樹脂或彈性體。
反射體的開口部的上部也可設(shè)熒光材料含有膜。
對于使用于本發(fā)明的發(fā)光裝置的上下電極型發(fā)光二極管，沒有特別的 限定，但是最好，例如，使用氮化鎵類上下電極型發(fā)光二極管。
導(dǎo)電性連接部件，其材質(zhì)可以是金、銀或銅，或表面鍍有金、銀及鎳 中至少一種的銅的、具有帶狀的臂部的金屬部件，或也可以是整體呈帶狀 的金屬部件。導(dǎo)電性連接部件最好是帶狀的金質(zhì)部件。
本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以通過將發(fā)光二極管接合于具有相互分離的多 個封裝電極的封裝的發(fā)光裝置的制造方法來制造，該方法的特征在于，包 含
將具有位于P型半導(dǎo)體層n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部 部分電極和最下層的下部電極的上下電極型發(fā)光二極管，通過接合下部電 極于一個封裝電極上的方法，安裝于封裝上的工序、以及
通過導(dǎo)電性連接部件連接前述上下電極型發(fā)光二極管的上部部分電 極和另一個封裝電極的工序，
用焊錫分別接合前述一個封裝電極與前述下部電極、前述上部電極與 前述導(dǎo)電性連接部件、以及前述導(dǎo)電性連接部件與前述另一個封裝電極。


圖1A 1C是對使用金屬基板的封裝的本發(fā)明的發(fā)光裝置的一例進行 說明的示意圖。
圖2A 2C是對使用金屬基板的封裝的本發(fā)明的發(fā)光裝置的另一例進 行說明的示意圖。
圖3A 3C是對使用陶瓷基板的封裝的本發(fā)明的發(fā)光裝置的一例進行 說明的示意圖。
8圖4是對用于本發(fā)明的發(fā)光裝置上的、設(shè)有可收納發(fā)光二極管的凹部 的陶瓷基板進行說明的示意圖。
圖5A及5B是對用于本發(fā)明的發(fā)光裝置上的上下電極型發(fā)光二極管 進行說明的示意圖。
圖6A 6F是對導(dǎo)電性連接部件的各種例子進行說明的附圖。
圖7A和7B是對帶狀的連接部件進行說明的附圖。
圖8是對上下電極型發(fā)光二極管的上部部分電極進行說明的附圖。
圖9是對反射體開口部填充有封止材料的發(fā)光裝置進行說明的附圖。
圖10A和圖10B是對用于本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造的封裝集合體進 行示意性說明的附圖。
圖IIA和11B是對用與本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造的封裝集合體的周 圍的縫隙進行說明的示意圖。
圖12A是對分離作為封裝電極的金屬基板的縫隙中的絕緣材料填充 進行說明的附圖，圖12B是對反射體開口部中的封止材料填充進行說明的 附圖。
圖13是對本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法的一例進行說明的流程圖。
圖14A和14B是對可用于本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造中的封裝集合體 的另一例進行說明的示意圖。
圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的集合體的一例的附圖。
圖16A-16D是對安裝有2個發(fā)光二極管的本發(fā)明的發(fā)光裝置進行說 明的示意圖。
圖17A-17D是對安裝有3個發(fā)光二極管的本發(fā)明的發(fā)光裝置進行說 明的示意圖。
圖18A和18B是對使用次黏著基臺式覆晶型發(fā)光二極管的歷來的發(fā) 光裝置進行說明的附圖。
圖19A和19B是對用金線連接上下電極型二極管的歷來的發(fā)光進行說明的附圖，圖19C是對被用于此的上下電極型發(fā)光二極管進行示意 性說明的附圖。
具體實施例方式
在以上下電極型發(fā)光二極管為光源的本發(fā)明的發(fā)光裝置中，上下電極 型發(fā)光二極管為，將其下部電極接合于封裝電極之一并安裝于封裝上，發(fā) 光二極管的上部電極通過導(dǎo)電性的連接材料連接于另 一個封裝電極上。
構(gòu)成封裝的基板為金屬制時，可將構(gòu)成封裝的相互分離的兩個基板部 分各自作為相互分離的兩個封裝電極來利用。
本發(fā)明裝置中的封裝的基板，也可為陶瓷制的。此時，封裝電極由在 陶瓷基板上使用導(dǎo)體材料并相互分離形成。
也可使用具有三個以上封裝電極的封裝。
參照圖1A 1C，對使用具有兩個作為封裝電極的金屬基板部分的封裝 的本發(fā)明的發(fā)光裝置進行說明。圖1A是發(fā)光裝置的平面圖，圖1B是截 面圖，圖1C是底面圖。
圖1A 1C所示例中，封裝具有作為封裝電極的一對基板部分12、 14。 基板部分12和14中間設(shè)有縫隙13，相互絕緣。上下電極型發(fā)光二極管 11，下部電極(未圖示)接合安裝于一方的基板部分12,上部電極111通 過導(dǎo)電性連接部件接合于另一方的基板部分14。
具有設(shè)有包圍上下電極型發(fā)光二極管11的安裝領(lǐng)域、向上方擴開的 傾斜的反射面161的貫通開口部的中空的反射體16，通過粘結(jié)劑18接合 于基板部分12、 14上(以下的參照圖中，為了簡單化，未圖示相當(dāng)于圖 1B的粘結(jié)劑18)。基板部分12、 14雖通過縫隙13相分離，但是通過反射 體16及粘結(jié)劑18牢固地保持在一起。通過縫隙13分離(絕緣)的基板 部分12、 14，通過分別連接于電源(未圖示)，可作為發(fā)光二極管的供電 用的封裝電極來使用。
分離基板部分12、 14的縫隙13的形狀，可以是圖示的直線狀，也可 以變形為曲線狀、十字狀、T字狀、H字狀等任意形狀?？p隙13中也可以填充絕緣材料(未圖示)。
在基板部分12、 14的表面，在反射體16的開口部的內(nèi)側(cè)領(lǐng)域(發(fā)光 二極管的安裝領(lǐng)域)，例如施加鍍金或者鍍銀層162、 163，讓其高效反射 上下電極型發(fā)光二極管11發(fā)出的光。
參照圖2A 2C，對使用具有兩個基板部分的金屬基板的本發(fā)明的發(fā)光 裝置的另一例進行說明。圖2A是發(fā)光裝置的截面圖，圖2B是圖2A的部 分放大圖，圖2C是發(fā)光裝置的平面圖。
圖2A 2C所示的發(fā)光裝置中，縫隙13中填充有絕緣材料17。另外， 上下電極型發(fā)光二極管11，收納于設(shè)在一方的基板部分12上的收納凹部 中。凹部121的深度最好為使收納于此的發(fā)光二極管11的上部電極111 的上面與另一方的基板部分14的上面為相同高度的深度。
圖2B中，還顯示有接合作為一方的封裝電極的基板部分12與下部電 極112的焊錫61a，接合上部電極111與導(dǎo)電性連接部件15的焊錫61b、 及接合導(dǎo)電性連接部件15和作為另一方的封裝電極的基板部分14的焊錫 61c。
在圖1A 1C和圖2A C中所示的發(fā)光裝置中，上下電極型發(fā)光二極 管11設(shè)有上部電極111和下部電極112 (下部電極112僅由圖2B顯示)。 上下電極型發(fā)光二極管11，其下部電極112接合安裝于基板部分12，上 部電極111通過導(dǎo)電性連接部件15，連接于另一方的基板部分14。
參照圖3A 3C，說明使用陶瓷基板的封裝的本發(fā)明的發(fā)光裝置。圖 3A是發(fā)光裝置的截面圖，圖3B是圖3A的部分放大圖，圖3C是發(fā)光裝 置的平面圖。
圖3A 3C所示例中，封裝具有單一的陶瓷基板22。在陶瓷基板22 上，通過金屬或合金等的導(dǎo)電性材料，設(shè)有通過絕緣部19分離而相對向 的一對封裝電極122、 123 (圖3B、 3C)。封裝電極122、 123，例如，可 使用掩模事先將導(dǎo)電性材料的焊錫膏涂布于陶瓷基板22上形成。封裝電 極也可以用鍍層形成。導(dǎo)電性材料最好為金或銀。封裝電極122、 123，為 了與為發(fā)光二極管11供電的電源(未圖示)相連接，可以夾著絕緣部19，形成于大致陶瓷基板22的整面， 一直到達封裝的端部。根據(jù)情況不同， 也可以使用按特定的形狀和尺寸圖案化的封裝電極(例如，形成與相連接 的上下電極型發(fā)光二極管11的下部電極的寬度及導(dǎo)電性連接部件的寬度 約為同樣寬度的、延伸至封裝的端部的帶狀的封裝電極)。
在陶瓷基板22上，如對使用金屬基板的發(fā)光裝置進行的說明所述， 可安裝反射體16。
如圖4所示，在陶瓷基板22上，如對使用金屬基板的發(fā)光裝置進行 的說明所述，也可以設(shè)可收納發(fā)光二極管11的凹部121。凹部121的深度， 最好為使收納于此的發(fā)光二極管11的上部電極111的上面，與同接合有 發(fā)光二極管11的封裝電極122相分離的另一方的封裝電極123的上面為 相同高度的深度。
本發(fā)明中的發(fā)光裝置中的光源即發(fā)光二極管，可以使用任意的上下電 極型發(fā)光二極管。上下電極型發(fā)光二極管， 一般具有位于p型半導(dǎo)體層和 n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部部分電極、最下層的下部電極。
舉例說明可使用于本發(fā)明的發(fā)光裝置中的上下電極型發(fā)光二極管，可
舉出
(1) 鋁鎵砷(AlGaAs)類二極管(紅外線、紅色發(fā)光用)
(2) 鎵砷磷(GaAsP)類二極管(紅、橙、黃色發(fā)光用)
(3) 氮化鎵(GaN)類二極管(綠、藍、紫、紫外線發(fā)光用)
(4) 磷化鎵(GaP)類二極管(紅、黃、綠色發(fā)光用)
(5) 硒化鋅(ZnSe)類二極管(綠、藍色發(fā)光用)
(6) 鋁銦鎵磷(AlGalnP)類二極管(橙、橙黃、黃、綠色發(fā)光用)
(7) 金剛石(C)類二極管(紫外線發(fā)光用)
(8) 氧化鋅(ZnO)類二極管(近紫外線發(fā)光用)
此類發(fā)光二極管，由以CREE公司、SemiLEDs公司、豐田合成公司、 信越半導(dǎo)體公司、日亞化學(xué)工業(yè)公司、OSRAM公司、Philips Lumileds公
司為首的眾多制造商供貨。在上下電極型發(fā)光二極管的制造方法中，有使用導(dǎo)電性基板來制造的 方法與使用讓半導(dǎo)體成長的臨時基板來制造的方法。
按照使用導(dǎo)電性基板的方法，上下電極型發(fā)光二極管的制造為，在導(dǎo)
電性基板上層積n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層，在p型半導(dǎo)體層 的上面形成上部電極，在最下層的導(dǎo)電性基板的下面形成下部電極。
圖5A的示意圖顯示的是，作為使用導(dǎo)電性基板方法制造的有代表性 的上下電極型發(fā)光二極管的，氮化鎵類上下電極型發(fā)光二極管81。上下電 極型發(fā)光二極管81，至少由下部電極812、位于下部電極812的上面的基 板813-4、形成于基板813-4的上面的n型氮化鎵類半導(dǎo)體層813-3、形成 于n型氮化鎵類半導(dǎo)體813-3的上面的量子阱結(jié)構(gòu)型活性層(發(fā)光層) 813-2、形成于量子阱構(gòu)造型活性層813-2的上面的p型氮化鎵類半導(dǎo)體層 813-1、形成于p型氮化鎵類半導(dǎo)體層813-1的上面的上部部分電極811幾 部分構(gòu)成。
按照使用臨時基板的方法，上下電極型發(fā)光二極管的制造為，例如在 藍寶石基板等臨時基板上，層積n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層， 在該p型半導(dǎo)體層的上面，例如，接合別的導(dǎo)電性基板或以鍍層等形成導(dǎo) 電性的金屬基板之后，除去臨時基板，在因此裸露出的n型半導(dǎo)體層的上 面形成上部部分電極，在最下層的導(dǎo)電性基板或者金屬基板的裸露面上形 成下部電極。
圖5B的示意圖顯示的是，使用臨時基板制造的、另一例氮化鎵類上 下電極型發(fā)光二極管。本圖中的上下電極型發(fā)光二極管91，至少由下部電 極912，位于下部電極912的上面的基板913-4，形成于基板913-4上面的 p型氮化鎵類半導(dǎo)體層913-3，形成于p型氮化鎵類半導(dǎo)體層913-3的上面 的量子阱構(gòu)造型活性層(發(fā)光層)913-2，形成于量子阱構(gòu)造型活性層913-2 的上面的n型氮化鎵類半導(dǎo)體層913-1，形成于n型氮化鎵類半導(dǎo)體層 913-1的上面的上部部分電極911構(gòu)成。
圖5A和圖5B中所說明的氮化鎵類上下電極型發(fā)光二極管，例如， 可從CREE公司購得商品名為EZIOOO (藍色)、或從SemiLEDs公司中購得商品名為SL-V-B40AC (藍色)、SL-V-G40AC (綠色)、SL-V-U40AC (紫
外線、近紫外線)的商品。
連接于上部部分電極811 (圖5A)、 911 (圖5B)的導(dǎo)電性連接部件 (未圖示)，通過配置在上部電極和導(dǎo)電性連接部件之間的焊錫材料(未 圖示)(更具體地說，是對配置的焊錫材料進行加熱處理(回流焊處理)), 接合上部部分電極811、 911。因此，在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，與通過利用 熱壓接和超聲波振動進行引線鍵合制造出的發(fā)光裝置相同，不會因振動和 壓力而造成發(fā)光層813-2、 913-2的損傷，因此，不需要進行在歷來的發(fā)光 裝置的上下電極型發(fā)光二極管所必要的、制造時對引線鍵合儀器的壓力、 超音波振動等進行的微調(diào)。
使用于本發(fā)明裝置中的金屬的基板部分12、 14,可以用銅或銅合金、 鋁或鋁合金、或鐵或鐵合金制造。陶瓷基板22可使用氧化鋁、氮化硅等 制造。
作為封裝電極的金屬的基板部分12、 14，可通過電路與電源相連接， 給上下電極型發(fā)光二極管ll直接供電。在基板部分12、 14的表面上，可 以形成銀、金及鎳中的至少一種的鍍層(未圖示)，這樣，可將發(fā)光二極 管發(fā)出的光高效放射至外部。金屬的基板部分12、 14，又是良好的熱傳導(dǎo) 體，因此可有效擴散給發(fā)光二極管供電時產(chǎn)生的熱。這樣，以金屬的基板 部分12、 14為封裝電極時，可以同時實現(xiàn)三項效果，即讓電流流通的導(dǎo) 電體、上下電極型發(fā)光二極管所發(fā)出的光的反射(在反射體的開口部的內(nèi) 側(cè)領(lǐng)域的反射)、二極管所發(fā)出的熱的擴散。作為導(dǎo)電體的基板部分12、 14,因其整體活用于電傳導(dǎo)，所以對流動大容量電流特別有效。
使用陶瓷基板22時，為給發(fā)光二極管供電，需要將由絕緣部分離的、 相對向的一對封裝電極形成于表面(有關(guān)使用陶瓷基板時的封裝電極，參 照已說明的部分)。若將封裝電極形成于以金或銀為主體材料的、至少裸 露于反射體的開口部的基板表面，則可用于發(fā)光二極管所發(fā)出的放射光的 反射。
反射體16，例如，可以用氧化鋁類、氧化鋁及玻璃的復(fù)合類的陶瓷制造。反射體16也可使用合成樹脂制品。在反射體16的開口部的反射面161 上，為提高反射效率，可加金、銀或鋁等的涂膜。
金屬的基板部分12、 14或陶瓷基板22與反射體的接合，例如可使用 以2液型的環(huán)氧類樹脂為主要成分的熱硬化性粘結(jié)劑或由硅酮類樹脂構(gòu)成 的粘結(jié)劑來進行。此外，也可以使用例如聚酰亞胺樹脂類、玻璃類或蠟材 類粘結(jié)劑。粘結(jié)劑可以，例如通過自動機等，方便地涂布到尺寸小的部分。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，封裝的金屬基板(在以上說明的例中，由兩 個基板部分12、 14構(gòu)成)、陶瓷基板22和反射體16的俯視形狀(圖1A、 2C、 3C的平面圖中的形狀)，可以為圓形、正方形、長方形、橢圓形等。
導(dǎo)電性連接部件15，在與上下電極型發(fā)光二極管11的上部電極相連 接的一側(cè)，具有例如，兩個臂部151 (圖1A、 2C、 3C)。臂部151，可改 變其粗細、形狀、或個數(shù)。在導(dǎo)電性連接部件15的形狀、尤其是臂部151 的形狀上下工夫，可提高二極管的發(fā)光效率、或緩和發(fā)熱時生成的熱應(yīng)力。 例如，可讓兩個臂部151，不按圖示平行，而是讓其中央部位在水平方向 向外側(cè)彎曲、或垂直方向彎曲。另外，臂部151也可成形為棒狀或帶狀。 臂部151也可成形為與上部電極相連接的頂端部分面積放大的形狀。
臂部151為多個時，可以在相鄰的臂部之間有開口部，從上下電極型 發(fā)光二極管11的側(cè)部114 (圖2B、 3B、 4)放射出的光通過這個開口部被 導(dǎo)向外部。
導(dǎo)電性連接部件15的材料，最好是導(dǎo)電性佳的金、銀、銅或這些金 屬的合金。除金、銀或這些金屬的合金以外，最好在導(dǎo)電性連接部件15 的表面鍍金或鍍銀，這樣可提高與用于接合的焊錫的緊貼性，另外還可以 流動更大的電流。與用于歷來技術(shù)中的、直徑為25 30um左右的金線等 的電路相比，通過臂部151與發(fā)光二極管11的上部電極111進行電連接 的連接部件15，不僅可以流動大容量的電流，而且根據(jù)截面及表面的形狀 的不同還可以提高強度和散熱性。
參照圖6A 6F，對導(dǎo)電性連接部件的變形例進行說明。
圖6A所示的導(dǎo)電性連接部件25在通過其相互連接的、安裝于作為一方的封裝電極的金屬基板部分12上的上下電極型發(fā)光二極管11的上部電 極111與作為另一方的封裝電極的基板部分14的接合部141為相同高度 時使用。該連接部件25制成平板狀，其與發(fā)光二極管11的上部電極111 相連接的一側(cè)，具有例如在圖1A中可見的兩個臂部151的形狀。在這種 情況F，基板部分14的接合部141可通過平板狀金屬材料模壓成形而容 易地形成，讓該部分呈凸?fàn)钔怀觥?br> 圖6B顯示的是形成于金屬的基板部分14上的凸?fàn)罱雍喜?41的另一 種形態(tài)。該圖中的接合部141，也可通過平板狀金屬材料模壓成形而容易 地形成。
圖6C所示的導(dǎo)電性連接部件26在安裝于作為一方的封裝電極的基板 部分12上的上下電極型發(fā)光二極管11的上部電極111與作為另一方封裝 電極的基板部分14的接合部141為不同高度時使用。該連接部件26，例 如，可通過平板狀金屬板模壓成形來制造，其與發(fā)光二極管11相連接的 一側(cè)，也具有兩個臂部151。
圖6D顯示的是用于上下電極型發(fā)光二極管11的上部電極111和基板 部分14的接合部141高度不同的情況下的連接部件26的另一例。
圖6E顯示的是使用陶瓷基板22時，通過導(dǎo)電性連接部件27進行的 發(fā)光二極管11的上部電極111和封裝電極123的連接的示例。使用于該 例中的導(dǎo)電性連接部件27，與圖6D中所示的相同。
圖6F顯示的是使用陶瓷基板22時，通過導(dǎo)電性連接部件28進行的 發(fā)光二極管11的上部電極111和封裝電極123的連接的示例。使用于該 例中的導(dǎo)電性連接部件28，與圖6A所示的連接部件25相同，制成平板 狀，具有兩個臂部151。為在陶瓷基板22上能夠使用平板狀的連接部件 27，設(shè)置突起狀連接部142，讓其與發(fā)光二極管11的上部電極111高度相 同。
圖6A 6F所示的導(dǎo)電性連接部件上，也可讓臂部呈水平或垂直方向 的彎曲。
導(dǎo)電性連接部件，可使用金屬材料容易地制造。因此，使用導(dǎo)電性連接部件的本發(fā)明的發(fā)光裝置，與通過一根或兩根金線相連接的發(fā)光裝置相
比，不僅可以流動大容量的電流(例如，350mA以上)，而且因此產(chǎn)生的 熱也可以通過導(dǎo)電性連接部件擴散。
也可不使用具有臂部151的導(dǎo)電性連接部件15、 25、 26、 27、 28，而 使用帶狀連接部件。帶狀連接部件，可以用金屬材料容易地制造，另外其 與其他部件的連接也易進行，是本發(fā)明的較好的連接部件。
使用帶狀連接部件時，如圖7A (上面圖)和7B (側(cè)面圖)示意性所 示，安裝于一方的封裝電極(圖中為金屬的基板部分12)上的上下電極型 發(fā)光二極管11的上部電極111，與另一方的封裝電極(圖中為另一方的基 板部分14)，僅用帶狀連接部件15單純連接即可。帶狀連接部件最好為金 制。
另外，使用于本發(fā)明的發(fā)明裝置上的導(dǎo)電性連接部件，還可以是，例 如，模壓直徑50 100ixm的金線致其兩端變平的類型。
導(dǎo)電性連接部件最好為，其電流流動的截面積至少為1500 10000u itf。更好的狀態(tài)為，導(dǎo)電性連接部件的電流流動的截面積至少為2000~6000 wm2。該截面積，在導(dǎo)電性部件具有圖1A、 2C、 3C中可見的典型的兩個 以上的臂部時，為與各臂的長度方向垂直的截面的面積。例如，導(dǎo)電性連 接部件為金質(zhì)帶狀時，以其帶寬為100-200um，厚度為20 50um為宜。
圖8是導(dǎo)電性連接部件所連接的上下電極型發(fā)光二極管的典型的上部 電極111的平面圖。在圖中的上部電極111的左側(cè)(與連接部件相連接的 一側(cè))，設(shè)有面積較大的連接部36。上部電極lll的連接部36，例如與圖 7A所示的連接部件15的頂端部分大小相同或者大致相同，這樣在進一步 提高相互的電連接的同時，限制流動大電流時的熱的產(chǎn)生。
作為僅覆蓋安裝的發(fā)光二極管的上面的一部分的部分電極制造的圖8 的上部電極111,具有3個平行的矩形的開口部113。發(fā)光二極管(未圖 示)將光從這部分電極以外的部分高效照射到外部。根據(jù)情況不同，也可 以將上部電極111形成為近似U字或C字的形狀。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，封裝電極的一方與上下電極型發(fā)光二極管的下部電極的接合、上下電極型發(fā)光二極管的上部電極與導(dǎo)電性連接部件的 接合、及導(dǎo)電性連接部件與封裝電極的另一方的接合，通過焊錫方式進行。 焊錫材料最好為共晶焊錫。共晶焊錫可以使用金-錫類、錫-銀-銅類、錫_ 銀類、銦類的共晶焊錫或金-錫類焊錫膏等眾所周知的焊錫材料。另外， 也可以使用此處例舉的以外的焊錫材料。通過焊錫材料進行的接合，可通 過給相互接合的部件鍍金，來提高接合強度。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，根據(jù)需要，可通過在反射體的開口部填充透
明封止材料，封止上下電極型發(fā)光二極管。圖9顯示的是使用具有金屬的 基板部分12、 14的封裝來制造的、反射體16的開口部填充有封止材料41
的發(fā)光裝置。
封止材料41可使用1液型或2液型的熱硬化性硅酮類樹脂或彈性體。 為吸收在上下電極型發(fā)光二極管11中流動大量電流時產(chǎn)生的熱應(yīng)力、減 少給導(dǎo)電性連接部件15與發(fā)光二極管11的上部電極(未圖示)的接合部 及與基板部分14的接合部所施加的應(yīng)力，最好使用硬度為邵氏A度(橡 膠的硬度)15至85的硅酮封止材料。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置的上下電極型發(fā)光二極管中流動的電流可為 350mA以上。在反射體的開口部填充透明封止材料時，若發(fā)光二極管的定 格電流未滿350mA，則產(chǎn)生的熱較少，無需考慮封止樹脂的硬度。
在反射體16的開口部的上部，可設(shè)可將從上下電極型發(fā)光二極管11 中照射出的光的顏色變?yōu)樗桀伾暮袩晒怏w的膜42。在反射體16的 開口部填充有封止材料41時，含有熒光體的膜42—般如圖9所示，位于 封止材料41的表面。不使用封止材料時，發(fā)光二極管ll與含有熒光體的 膜42由空間相隔。
也可使封止材料中預(yù)先含有熒光體。含有熒光體的封止材料，無需在 表面設(shè)置含有熒光體的膜，即可從上下電極型發(fā)光二極管的前面及側(cè)面放 射出的光的顏色變?yōu)樗桀伾?br> 本發(fā)明的發(fā)光裝置，可通過將發(fā)光二極管接合于具有相互分離的多個 封裝電極的封裝的方法來制造。封裝可使用單一的發(fā)光裝置制造用的單一的封裝，或也可使用由多個發(fā)光裝置構(gòu)成的集合體制造用的封裝集合體。
根據(jù)本方法制造發(fā)光裝置時，首先，在準(zhǔn)備好的封裝的一個封裝電極 上，接合上下電極型發(fā)光二極管的下部電極，將上下電極型發(fā)光二極管安 裝于封裝上。其次，使用導(dǎo)電性連接部件連接發(fā)光二極管的上部部分電極 和另一個封裝電極。
按照本發(fā)明的方法，使用焊錫材料進行一方封裝電極與下部電極的接 合、上部電極與導(dǎo)電性連接部件的接合及導(dǎo)電性連接部件與另一方封裝電 極的接合。通過焊錫材料進行的接合，可按對配置于要接合的兩個部件之 間的焊錫材料進行回流焊的方式進行。這樣，按照本發(fā)明的方法，在一方 的封裝電極與下部電極之間、上部電極與導(dǎo)電性連接部件之間及導(dǎo)電性連 接部件與另一方的封裝電極之間的三個位置上配置焊錫材料。通過焊錫材 料的回流焊進行的接合可按以下方式進行，先對一方的封裝電極與下部電 極之間的焊錫材料進行回流焊，將發(fā)光二極管固定安裝于封裝上，再在導(dǎo) 電性連接部件的各端部與上部電極及另一方的封裝電極之間插入焊錫材 料、將導(dǎo)電性連接部件配置于所定位置，其后對這兩處的焊錫材料進行回 流焊，將導(dǎo)電性連接部件接合于上部電極與另一方的封裝電極上?；蛟趯?焊錫材料配置在三處之后， 一起對其進行回流焊。從可簡化制造工藝的角 度來看，最好對三處的焊錫材料一起進行回流焊。
圖10A顯示的是可用于本發(fā)明的發(fā)光裝置的封裝集合體制造用的金 屬基板的例子。在該圖的金屬基板31上，制造有由兩列的封裝構(gòu)成的封 裝集合體。 一方的封裝是由作為封裝電極的基板部分12、 14構(gòu)成的?；?板部分12、 14由縫隙(內(nèi)部縫隙)13所分離。另一方面，由基板部分12、 14構(gòu)成的封裝的周圍，被周圍縫隙311-1、 311-2、 311-3、 311-4包圍。內(nèi) 部縫隙13連通周圍縫隙311-2和311-4。
如圖11A (圖IOA的S部的放大圖)及11B所示，周圍縫隙311-1、 311-2、 311-3、 311-4因相鄰的周圍縫隙的端部間的細小的連接部(脆弱部) 315而呈不連續(xù)狀。這樣，在金屬基板31 (圖10A)中，可保持由被內(nèi)部 縫隙13分離的基板部分12、 14構(gòu)成的、被周圍縫隙311-1、 311-2、 311~3、311-4包圍的一方的封裝體的一體性。
在內(nèi)部縫隙13中，也可預(yù)先填充絕緣材料17 (圖2A C)。絕緣材料 17最好是象環(huán)氧類樹脂那樣的彈性及粘結(jié)性較高的材料。填充于內(nèi)部縫隙 13中的絕緣材料，在使基板部分12、 14電絕緣的同時，還有保持由基板 部分12、 14構(gòu)成的封裝的一體性的作用。
如圖10B所示，可在反射體16上，接合安裝各封裝。為使從發(fā)光二 極管(未圖示)中發(fā)出的光更有效地反射到反射體16上，發(fā)光二極管最 好位于反射體的開口部的中心。因此，在封裝中分離封裝電極的縫隙(內(nèi) 部縫隙)13的位置偏離反射體16的開口部的中心。圖10B示意性地以313 表示發(fā)光二極管在一方的基板部分12上的安裝位置、以314表示連接于 發(fā)光二極管的上部電極上的導(dǎo)電性連接部件在另一方的基板部分14上的 接合位置，在該圖中可見，為使313所示的發(fā)光二極管的安裝位置位于反 射體16的開口部的中心，縫隙(內(nèi)部縫隙)13偏離反射體16的開口部的 中心。
反射體16的外圍，既可以與由基板部分12、 14構(gòu)成的封裝的外圍相
一致，也可以位于封裝的外圍的內(nèi)側(cè)。根據(jù)情況，反射體16的外圍也可 以一部分與封裝的外圍相一致，剩余部分位于封裝外圍的內(nèi)側(cè)。圖IOB顯
示的是外圍與封裝的外圍相一致的反射體16。通過粘結(jié)劑接合基板部分 12、 14的反射體16，通過反射從發(fā)光二極管中放射出的光來提高發(fā)光裝 置的發(fā)光效率，同時也有助于保持封裝的一體性。
通過將反射體16接合于封裝進行的安裝，可在接下來要說明的發(fā)光 二極管及導(dǎo)電性連接部件安裝于封裝之前進行，也可在其后進行。
在圖10B所示的作為一方的封裝電極的基板部分12上的發(fā)光二極管 安裝位置313，接合下部電極安裝發(fā)光二極管(未圖示)，其后通過接合于 作為另一方的封裝電極的基板14上的導(dǎo)電性連接部件接合位置314的導(dǎo) 電性連接部件(未圖示)，將發(fā)光二極管的上部電極連接于另一方的基板 部分14，完成發(fā)光裝置。發(fā)光二極管的下部電極與基板部分12的接合、 及導(dǎo)電性連接部件與發(fā)光二極管的上部電極及基板部分14的接合，通過焊錫材料的回流焊來進行。發(fā)光二極管的下部電極與基板部分12的接合 與導(dǎo)電性連接部件與發(fā)光二極管的上部電極及基板部分14的接合，可同 時進行，也可先進行前者的接合，再進行后者的接合。
利用封裝集合體完成的發(fā)光裝置，僅通過以周圍縫隙間的脆弱部的形 式形成的細小的連接部315連接于金屬基板31，僅施加微弱的按壓力就能 使其與金屬基板31分離。根據(jù)情況，也可以使用形成有一起包圍多個封 裝的周圍縫隙的金屬基板制造多個發(fā)光裝置的集合體。另外，也可以在安 裝反射體16的基礎(chǔ)上，在與金屬基板分開的單一的封裝或多個封裝的集 合體上安裝發(fā)光二極管的順序，制造單一的發(fā)光裝置或多個發(fā)光裝置的集 合體。
參照圖12A和12B,對分離金屬的基板部分的縫隙中的絕緣材料的填 充和反射體開口部的封止材料的填充的例子進行說明。
向縫隙中填充絕緣材料時，如圖12A所示，在將反射體連接于基板部 分12、 14的封裝的內(nèi)側(cè)，粘接事后可剝離的薄膜。接著，在分離基板部 分12、 14的縫隙13中，填充絕緣材料17 (環(huán)氧類樹脂等)，繼而剝離薄 膜45。向縫隙13中填充絕緣材料17，可在安裝反射體16之前進行。
向反射體開口部中填充封止材料時，如圖12B所示，在安裝有反射體 16及發(fā)光二極管11的封裝的內(nèi)側(cè)，粘接事后可剝離的薄膜。接著，在分 離基板部分12、 14的縫隙13和反射體16的的開口部中，填充封止材料 41，繼而剝離薄膜45?？p隙13中事先填充有絕緣材料17時，無需在封裝 內(nèi)側(cè)粘接薄膜45，即可向反射體16的開口部填充封止材料19。
需要含有熒光體的膜時，可將其覆蓋于填充于反射體16的開口部的 封止材料的表面。
圖13所示的是對使用制成金屬基板的封裝、根據(jù)本發(fā)明來制造發(fā)光 裝置的方法的一例進行說明的流程圖。首先，以可連續(xù)加工的形式，例如 通過在移動基臺上，供給金屬基板(工序511)。對應(yīng)安裝上下電極型發(fā)光 二極管的位置，形成縫隙等(工序512)。在基板部分領(lǐng)域的內(nèi)側(cè)，形成反 射用的金或銀的鍍層(工序513)。將反射體接合安裝于所定位置(工序514)。在一方的基板部分的所定位置配置焊錫材料，使下部電極與其相接 觸配置上下電極型發(fā)光二極管，其后在上下電極型發(fā)光二極管的上部電極 與另一方的基板部分的所定位置配置焊錫材料，繼而配置導(dǎo)電性連接部件 使其兩個頂端與這些焊錫材料相接觸(工序515)。在這種狀態(tài)下通過使金 屬基板通過回流焊爐的方式對金屬基板進行加熱處理，通過焊錫接合各部 件(工序516)。其后，從金屬基板中分離單一的發(fā)光裝置或多個發(fā)光裝置 的集合體(工序517)。這樣，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法，在以模 壓機及電子部件安裝機器人為主體的流水線上實施。另外，既可單個制造 發(fā)光裝置，又可按所定數(shù)目的發(fā)光裝置的集合體單位來制造。
用使用陶瓷基板的封裝制造發(fā)光裝置時，可通過例如，在陶瓷基板上 的所定位置使用導(dǎo)體材料、通過焊錫膏的印刷或電鍍法形成封裝電極的方 式取代使用金屬基板時的、形成由縫隙所分離的基板部分即封裝電極的步 驟，來實施發(fā)光裝置的制造，當(dāng)封裝電極的導(dǎo)體材料為或銀，且封裝電極 也形成于部件之間的電連接所必需的位置以外的基板表面時，除去形成反 射用金或銀的鍍層以外的鍍層，基本可按照與使用金屬基板的封裝時相同 的工藝來實施發(fā)光裝置的制造。
圖14A及14B分別是對可用于本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造中的封裝集 合體的另一個例子進行說明的平面圖和側(cè)面圖。
圖14A及圖14B所示的在呈矩陣狀配置于一片金屬板21上的封裝集 合體中，個別的封裝縫隙13的位置偏離反射體16的開口部的中心。圖14A 示意性地顯示各封裝的一方的基板部分的上下電極型發(fā)光二極管安裝位 置214與另一方基板上的導(dǎo)電性連接部件的接合位置215。
圖14A及14B的封裝集合體，在各封裝上安裝上下電極型發(fā)光二極 管與導(dǎo)電性連接部件之后，通過沿切斷線212切斷金屬板21、分離各個封 裝。為使兩個金屬部分因金屬板21的切斷封裝而相互分離，縫隙13的形 成狀態(tài)為延伸到切斷線212或其外側(cè)的位置。切斷，例如，可用刀具或模 具模壓來進行，而且，例如，可單個、按列、或全部同時進行切斷。
用陶瓷基板的封裝集合體時，封裝的分離也可通過在其周圍設(shè)切斷線來進行，仍可通過刀具或利用模具模壓來進行?；蛘咭部梢允褂脽Y(jié)成設(shè) 有多個裂縫、多個點狀或線狀的縫隙、或凹部的生片而得的陶瓷基板，使 封裝的分離更容易進行。還有，用于上下電極型發(fā)光二極管的安裝或與導(dǎo) 電性連接部件的接合的陶瓷基板的凹部、凸部等，也可以從生片的階段開 始進行預(yù)先設(shè)置。
如前所述，本發(fā)明的發(fā)光裝置的形式，可以為對應(yīng)單一的封裝的單一 的發(fā)光裝置，也可以是對應(yīng)多個封裝的集合體的多個發(fā)光裝置的集合體。
單一的發(fā)光裝置的例子，如圖1A 1C、 2A 2C、 3A 3C所示。
發(fā)光裝置的集合體的例子，如圖15所示。在使用陶瓷基板42制造的 該圖的發(fā)光裝置集合體中，4個發(fā)光裝置43呈直列連接。該集合體，例如 大小為縱3mm、寬20mm左右的，可作為線狀光源，作為液晶顯示屏的 導(dǎo)光板用或廣告顯示屏等的背光用的長方形發(fā)光裝置來使用。
或者，可將發(fā)光裝置配置為矩陣狀，例如可得到大小為10mmxlOmm 左右的發(fā)光裝置集合體，作為面狀的發(fā)光源，用于廣告顯示屏等的背光。
在本發(fā)明中，發(fā)光裝置的封裝電極數(shù)可不限于2個，封裝電極為3個 以上的發(fā)光裝置也可。根據(jù)封裝電極的數(shù)目，本發(fā)明的發(fā)光裝置可含有所 定數(shù)目的上下電極型發(fā)光二極管。具體來說，含有n個封裝電極的發(fā)光裝 置，可以含有n-l個上下電極型發(fā)光二極管(在此，n=l、 2、 3...)。發(fā)光 電極中的封裝電極的數(shù)目n較大時，上下電極型發(fā)光二極管的數(shù)目可以少 于n-l個。
圖16A-16D顯示的是封裝電極數(shù)為3、發(fā)光二極管數(shù)為2的發(fā)光裝置 的例子，圖16A是發(fā)光裝置的平面圖，圖16B及16C是截面圖，圖15D 是底面圖。使用于該發(fā)光裝置中的封裝，是用金屬基板制造的(由縫隙相 分離的基板部分相當(dāng)于封裝電極)，由大致長方形的基板部分31、兩個大 致正方形的基板部分32-l、 32-2構(gòu)成，相鄰的基板部分通過設(shè)于它們之間 的縫隙13-1、 13-2相互絕緣。
基板部分31上用焊錫連接了 1個上下電極型發(fā)光二極管33-1的下部 電極(未圖示)。上下電極型發(fā)光二極管33-l的上部電極，通過導(dǎo)電性連接部件34-l，接合于基板部分32-l。此外，基板部分32-2上接合著另一 個上下電極型發(fā)光二極管33-2的下部電極。上下電極型發(fā)光二極管33-2 的上部電極，通過導(dǎo)電性連接部件34-2，接合于基板部分31。這樣，可 以串聯(lián)或并聯(lián)地連接上下電極型發(fā)光二極管33-1和33-2。
圖16A 16D所示的發(fā)光裝置中，2個上下電極型發(fā)光二極管設(shè)置成其 中心達到由3個基板部分31、 32-1、 32-2構(gòu)成的四邊形對角線的任意一方 線上。通過該構(gòu)成，發(fā)光裝置將2個上下電極型發(fā)光二極管33-1、 33-2 發(fā)出的光，通過反射體36的反射面361及基板部分31、 32-1、 32-2的表
面高效照射至前方。
圖17A 17D顯示的是封裝電極數(shù)為4、發(fā)光二極管數(shù)為3的發(fā)光裝置 的例子，圖17A是發(fā)光裝置的平面圖，圖17B及17C是截面圖，圖17D 是底面圖。使用于該發(fā)光裝置中的封裝，也是用金屬基板制造的，由四個 大小各異的方形的基板部分51-1、 51-2、 51-3、 51-4構(gòu)成，相鄰的基板部 分通過設(shè)于它們之間的縫隙13-1、 13-2、 13-3、 13-4相互絕緣。
基板部分51-4上接合著一個上下電極型發(fā)光二極管53-1的下部電極 (未圖示)。上下電極型發(fā)光二極管53-l的上部部分電極，通過導(dǎo)電性連 接部件54-1接合于基板部分51-1。同樣，基板部分51-2上，接合著另一 上下電極型發(fā)光二極管53-2的下部電極。上下電極型發(fā)光二極管53-2的 上部部分電極，通過導(dǎo)電性連接部件54-2連接于基板部分51-3。此外， 基板部分51-3上接合著另一上下電極型發(fā)光二極管53-3的下部電極。上 下電極型發(fā)光二極管53-3的上部部分電極，通過導(dǎo)電性連接部件連接于 基板部分51-4。這樣，上下電極型發(fā)光二極管53-2、 53-3、 53-1被串聯(lián)。
圖17A 17D所示的發(fā)光裝置中，3個上下電極型發(fā)光二極管53-1、 53-2、 53-3的中心位于以4個基板部分構(gòu)成的四邊形的中心為中心的圓周 上，并且等間隔地設(shè)置。通過該構(gòu)成，發(fā)光裝置將3個上下電極型發(fā)光二 極管53-1、 53-2、 53-3發(fā)出的光，通過反射體56的反射面561及基板部 分51-1、 51-2、 51-3、 51-4的表面高效照射至前方。
本發(fā)明裝置中的反射體，在發(fā)光裝置中的上下電極型發(fā)光二極管的數(shù)目為1或2時，其開口部最好為圓形(例如圖16A所示)，該數(shù)目為3個 以上時，最好為大致方形(例如圖17A所示)。 一個發(fā)光裝置的發(fā)光二極 管的數(shù)變多時，反射體的反射部(開口部)為占空間系數(shù)較高的方形比圓 形更為有利。
如圖16A 16D、 17A 17D所示的含有3個以上的封裝電極(2個以上 的發(fā)光二極管)的發(fā)光裝置，除去使用含有3個以上的必要數(shù)目的封裝電 極的封裝一點外，也可以通過之前說明的方法進行制造。
在圖16A 16D、 17A 17D所示的發(fā)光裝置中，發(fā)光二極管被串聯(lián)。 盡管如此，在將多個發(fā)光二極管安裝于封裝上的本發(fā)明的發(fā)光裝置中，可 以并聯(lián)發(fā)光二極管。根據(jù)情況，在一個發(fā)光裝置中，也可并用串聯(lián)的發(fā)光 二極管和并聯(lián)的發(fā)光二極管。例如，在組裝有4個發(fā)光二極管的發(fā)光裝置 中，可將串聯(lián)了兩個的兩組并聯(lián)。
將用焊錫鏈接LED (SemiLEDs公司制、發(fā)出波長450u m的藍色光 的氮化鎵類上下電極型發(fā)光二極管)與導(dǎo)電性連接部件(寬200Pm、厚 度25ym的金帶)的、根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光裝置和用已有技術(shù)制造的、 用超聲波引線鍵合連接相同LED與金線的發(fā)光裝置進行比較。
根據(jù)本發(fā)明制造時，在封裝的中央部，通過金-錫(22%)焊錫膏將 LED設(shè)置于一方的基板部分。接下來，在LED的上部電極的所定位置和 另一方的基板部分(封裝電極)的接合用位置涂布前述焊錫膏，將金帶頂 端置于此處，設(shè)置金帶。將封裝集合體放入約30(TC的加熱裝置，溶融焊 錫之后，通過冷卻連接各部件，制造發(fā)出藍色光的發(fā)光裝置。(可在己制 好的發(fā)光裝置的反射體開口部的上部安裝含有熒光體的膜，使其成為白色 光的封裝，或通過各種熒光體的組合，獲得各種顏色的發(fā)光。)制造過程 中的接合工序中和已完成發(fā)光裝置的350mA至500mA的通電實驗中，均 未發(fā)生次品。
根據(jù)歷來技術(shù)制造的比較例中，用超音波引線鍵合連接線徑為30um 的2根金線和LED的上部電極。此時，因引線鍵合機的超聲波振動，產(chǎn) 生了約10°/。的發(fā)光不良的次品。并且，在制造出的發(fā)光裝置中通350mA的電時，因通電異常產(chǎn)生了約4%的燒毀。
此外，在長期的開-關(guān)通電實驗(開-關(guān)的周期為30秒，共1000小時) 中，根據(jù)歷來技術(shù)制造的發(fā)光裝置因微小裂紋的成長產(chǎn)生比例為10~15% 的次品，而根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光裝置未產(chǎn)生次品。
對使用的金線(歷來技術(shù)時)和金帶(本發(fā)明時)的拉伸強度進行了 比較。拉伸接合上下電極型發(fā)光二極管上部電極和基板部分的金線及金帶 的中央，逐漸增加力度。在1根直徑為30um的金線的拉伸實驗中，在 11克力時，金線在連接部附近斷線了。此時，可知道接合部近旁具有弱點。 金線的直徑減少至25 li m時，拉伸實驗中7克力時，金線還是在連接部近 旁斷線了。金帶(寬200um、厚25um)的拉伸實驗中，100-150克力 時，金帶的拉伸部分被切斷。
由此可知，根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光裝置具有以下特點。
(1) 由于連接于發(fā)光二極管的導(dǎo)電性部件不使用引線鍵合而用焊錫 材料接合，因此，可使用截面積較大的導(dǎo)電性部件。
(2) 由于通過焊錫連接導(dǎo)電性連接部件，因此，連接強度的不均勻 較少。(例如，連接部件使用金帶時，拉伸實驗中金帶自身被切斷，連接 部近旁不被切斷)
(3) 由于使用較大截面積的連接部件，因此，發(fā)光裝置耐振動，無 需增強的封止材。
(4) 與通過超聲波引線鍵合的連接不同，連接導(dǎo)電性部件時沒有超 聲波和壓力，制造時幾乎無次品產(chǎn)生，生產(chǎn)性好。
以上對本發(fā)明的各種例子進行了詳細的說明，但是，本發(fā)明并不局限 于這些例子。在不超出權(quán)利要求書中記載的事項的前提下，可對本發(fā)明進 行各種改變。例如，本發(fā)明的反射體及設(shè)于其上的反射膜材料，可使用公 知的材料。在金屬板上安裝反射體的粘結(jié)劑，也可以使用公知的粘結(jié)劑。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光裝置，至少由具有相互分離的多個封裝電極的封裝，具有位于p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部部分電極、最下層的下部電極、其前述下部電極接合于前述封裝電極的一方的上下電極型發(fā)光二極管，以及連接前述上下電極型發(fā)光二極管的上部電極與前述封裝電極的另一方的導(dǎo)電性連接部件構(gòu)成，其特征在于，前述封裝電極的一方與前述下部電極的接合，前述上部電極與前述導(dǎo)電性連接部件的接合，及前述導(dǎo)電性連接部件與前述封裝電極的另一方的接合，通過焊錫來進行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述封裝由具有 形成多個封裝電極的相互分離的基板部分的金屬基板及接合于前述金屬 基板上的反射體構(gòu)成，前述多個基板部分一起保持在前述反射體上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述封裝由陶瓷 基板，形成于陶瓷基板上的相互分離的多個封裝電極，以及接合于前述陶 瓷基板上的反射體構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述反射體 具有包圍前述下部電極接合于一方的封裝電極上的上下電極型發(fā)光二極 管的開口部，在前述開口部中填充著透明封止材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述反射體由 氧化鋁類、氧化鋁及玻璃的復(fù)合類的陶瓷部件構(gòu)成，通過樹脂類、玻璃類 或蠟材類的粘結(jié)劑接合于前述電極部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述透明封止材料 由邵氏A度(橡膠的硬度)為到15到85，最好為20到80的樹脂或彈性 體構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述透明封止材料 為1液型或2液型的熱硬化性硅酮類樹脂或彈性體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述反射體的開口 部的上部設(shè)有含有熒光體的膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述反射體的開口 部的上部設(shè)有含有熒光體的膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述上下電極型 發(fā)光二極管為氮化鎵類的上下電極型發(fā)光二極管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，前述導(dǎo)電性連接 部件為金、銀或銅、或表面鍍有金、銀及鎳中的至少一種的銅的、具有帶 狀臂部的金屬部件或整體呈帶狀的金屬部件。
12. —種發(fā)光裝置的制造方法，其為將具有相互分離的多個封裝電極 的封裝接合于發(fā)光二極管上的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，包含將具有位于p型半導(dǎo)體層n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部 部分電極和最下層的下部電極的上下電極型發(fā)光二極管，通過接合下部電 極于一個封裝電極上的方法，安裝于封裝上的工序、以及通過導(dǎo)電性連接部件連接前述上下電極型發(fā)光二極管的上部部分電 極和另一個封裝電極的工序，以焊錫方式分別接合前述一個封裝電極與前述下部電極、前述上部電 極與前述導(dǎo)電性連接部件、以及前述導(dǎo)電性連接部件與前述另一個封裝電 極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以上下電極型發(fā)光二極管為光源的發(fā)光裝置及其制造方法，其可在上下電極型發(fā)光二極管中流動較大電流、考慮了通電時產(chǎn)生的熱擴散或因熱引起的金屬材料的熱應(yīng)力導(dǎo)致的伸縮等，發(fā)光裝置至少由具有相互分離的多個封裝電極的封裝，具有位于p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層、最上層的上部部分電極、最下層的下部電極、其前述下部電極接合于前述封裝電極的一方的上下電極型發(fā)光二極管，及連接前述上下電極型發(fā)光二極管的上部電極與前述封裝電極的另一方的導(dǎo)電性連接部件構(gòu)成，前述封裝電極的一方與前述下部電極的接合、前述上部電極與前述導(dǎo)電性連接部件的接合、及前述導(dǎo)電性連接部件與前述封裝電極的另一方的接合，通過焊錫進行。
文檔編號H01L33/00GK101536198SQ20078004139
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者伏見宏司, 光山和磨, 山本濟宮, 工藤幸二, 西山研吾 申請人:希愛化成株式會社