專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，特別涉及發(fā)光特性優(yōu)良，而且兼?zhèn)淇煽啃愿叩陌l(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
搭載LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)等半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置，作為廉價(jià)、壽命長(zhǎng)的發(fā)光裝置廣為重視，廣泛用作各種指示器、光源、平面型顯示裝置、或液晶顯示屏的背照光等。
作為這種發(fā)光裝置的典型實(shí)例，有將半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在樹脂管座上的裝置。
圖37是以前發(fā)光裝置典型實(shí)例的概念圖。即，圖37(a)是主要部分構(gòu)成平面圖，(b)是其剖面圖。
該圖所示發(fā)光裝置是稱作「表面安裝型」的，具有外殼(樹脂管座)800、半導(dǎo)體發(fā)光元件802、和由樹脂形成的密封體804。
樹脂管座800的構(gòu)造，具有將由引線框架成形的一對(duì)引線805、806，由熱可塑性樹脂形成的樹脂部分803形成模的構(gòu)造。這樣，在樹脂部分803上形成開口部801，其中載置半導(dǎo)體發(fā)光元件802。同樣，包括半導(dǎo)體發(fā)光元件802在內(nèi)，用環(huán)氧樹脂804進(jìn)行密封。
半導(dǎo)體發(fā)光元件802安裝在引線806上。同樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件802的電極(未圖示)和引線805，用金屬線連接。通過2個(gè)引線805、806向半導(dǎo)體發(fā)光無件802供電，產(chǎn)生發(fā)光，該發(fā)光通過環(huán)氧樹脂804，從光射出面812射出。
發(fā)明解決的課題然而，根據(jù)本發(fā)明者的研究結(jié)果，清楚地知道，如圖37所示的以前發(fā)光裝置，就可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面大有改進(jìn)余地。
即，對(duì)于這種發(fā)光裝置，在-40～+110℃的范圍內(nèi)，實(shí)施700次溫度循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，如圖38所示，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂804產(chǎn)生裂痕C、或在與樹脂管座800的界面I處產(chǎn)生剝離的現(xiàn)象。在半導(dǎo)體發(fā)光元件802上產(chǎn)生「割裂」，半導(dǎo)體發(fā)光元件802由安裝面上剝離下來，或者，有時(shí)金屬導(dǎo)線形成斷線。
如圖37所示的發(fā)光裝置，通常作為民生用，要求溫度循環(huán)試驗(yàn)的水平是100次，而作為車輛用，則要求300次循環(huán)，雖然滿足了當(dāng)前的要求，若將提高可靠性作為目標(biāo)，今后還需要根本的對(duì)策。
同樣的事情，并不僅限于圖37所示的發(fā)光裝置，對(duì)于用環(huán)氧樹脂封閉半導(dǎo)體元件的構(gòu)造，都是共同存在的。
本發(fā)明者對(duì)問題的機(jī)理作了詳細(xì)的研究，結(jié)果得知各環(huán)氧樹脂804的物性是既硬又脆，硬化時(shí)的應(yīng)力很大，與外圍容器熱可塑性樹脂的樹脂部803的粘接性大有改進(jìn)的余地。
與其不同，在如圖37中所示的發(fā)光裝置中，開口部801中有時(shí)搭載2個(gè)以上基片。
例如，搭載發(fā)光波長(zhǎng)相同的2個(gè)以上的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可增強(qiáng)輸出。
若搭載發(fā)光波長(zhǎng)不相同的2個(gè)以上的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可得到它們的混合色，能呈現(xiàn)出多彩顏色。這時(shí)，例如，使用有色補(bǔ)關(guān)系的2種顏色，也可能是白色發(fā)光。
有時(shí)將半導(dǎo)體發(fā)光元件、和保護(hù)該發(fā)光元件的元件搭載在同一包裝體內(nèi)。具體講，使用氮化物半導(dǎo)體的發(fā)光元件時(shí)、為防靜電等(ESD)進(jìn)行保護(hù)，有時(shí)需要平行反向連接穩(wěn)壓二極管。
然而，圖37所示的發(fā)光裝置，沒有安裝芯片的充分空間，也沒有充分焊接金屬線的空間。進(jìn)而，在狹窄開口部硬行裝入2個(gè)芯片時(shí)，發(fā)光元件的光軸大幅度偏移了開口部的中心，導(dǎo)致發(fā)射光的強(qiáng)度分布，即配光特性形成非對(duì)稱狀。因此，例如，在液晶顯示屏的背照光等用途中，不可能滿足所要求的均勻發(fā)光圖形。
圖39是本發(fā)明者在發(fā)明過程中試作的發(fā)光裝置平面構(gòu)成的概念圖。
即，該圖所示的發(fā)光裝置，在樹脂部903處設(shè)有略長(zhǎng)方形狀開口901，在其底面相對(duì)的引線905、906中，分別裝有芯片902A、902B。從這些芯片902A、902B，用金屬線分別與相對(duì)的引線906、905。
然而，試作評(píng)價(jià)這種發(fā)光裝置，由結(jié)果可知存在以下問題。
第1個(gè)問題是在安裝芯片902A、902B時(shí)，由看到的粘接劑引起的、金屬線909A、909B的連接變得很不牢靠。即，在引線上固定芯片902A、902B時(shí)，多數(shù)情況是使用銀(Ag)糊等糊類、金錫(AuSn)和金鍺(AgGe)等軟焊料等。
然而，安裝時(shí)，這些粘接劑往往在引線905、906溢出。這種「溢出」到達(dá)金屬線焊接區(qū)域時(shí)，使金屬線909A、909B難以進(jìn)行熱焊合、或超聲波熱焊合。例如，當(dāng)附著銀糊時(shí)，產(chǎn)生所謂的「滲出」，金屬線難以焊接。即使能夠焊接，金屬線的焊接強(qiáng)度也大大降低。
為防此問題，使焊接金屬線處遠(yuǎn)離基片，必須加大開口部901，與尺寸限制剛好相背。
第2個(gè)問題是，如圖示，閉口部901略呈長(zhǎng)方形，樹脂部903的側(cè)壁厚度同樣很薄，機(jī)械強(qiáng)度不夠。該問題在各開口部中填充的封閉體為柔軟樹脂時(shí)，尤為突出。例如，作為填充的封閉體使用硅酮樹脂等時(shí)，與使用環(huán)氧樹脂時(shí)比較，降低了殘留應(yīng)力，可大幅度減少封閉體的裂痕和金屬線的斷線等現(xiàn)象。然而，由于硅酮樹脂比較柔軟，樹脂部903的側(cè)壁很薄時(shí)，來自橫向的外力有時(shí)會(huì)影響到芯片和金屬線。例如，為了組裝和檢測(cè)等，從側(cè)面夾持發(fā)光裝置進(jìn)行挑選時(shí)，該力觸及到芯片和金屬線，有時(shí)導(dǎo)致金屬線變形等。
第3個(gè)問題是，如圖所示，開口部901略呈長(zhǎng)方形時(shí)，向其中填充樹脂的量會(huì)增加，樹脂應(yīng)力也增大。即，向開口部901中填充的樹脂，硬化時(shí)，或之后升溫或冷卻等，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。
這種應(yīng)力隨填充樹脂量變化，當(dāng)填充量很多時(shí)，樹脂應(yīng)力也趨于增大，而且，關(guān)于圖38，如前述，環(huán)氧樹脂的應(yīng)力很大。
就其結(jié)果，可知向如圖所示略呈現(xiàn)長(zhǎng)方形開口部901中填充密封樹脂時(shí)，樹脂應(yīng)力增大，仍存在芯片902A、902B產(chǎn)生剝離，金屬線909A、909B容易產(chǎn)生變形或斷線的問題。
即，在發(fā)光裝置中搭載2個(gè)以上芯片時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與裝置外形尺寸要求相背的問題。
如以上說明，以前的發(fā)光裝置，不易搭載數(shù)個(gè)芯片，就其可靠性仍有改進(jìn)的余地。
本發(fā)明就是基于對(duì)該課題的認(rèn)識(shí)而形成的。即，其目的是提供能緊湊搭載數(shù)個(gè)芯片的發(fā)光裝置，對(duì)于用樹脂密封半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置，可大幅度提高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
解決課題的方法為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有有開口部的樹脂部、配置在上述開口部中的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、配置在上述開口部中的半導(dǎo)體元件，和設(shè)置在上述開口部中覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述開口部的開口形狀是略呈現(xiàn)橢圓形狀或略呈偏平圓形狀，上述硅酮樹脂的硬度，JIAS值在50以上。
通過采用這種獨(dú)特的開口形狀和硅酮樹脂顯著降低了樹脂應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了極大提高發(fā)光特性可靠性的發(fā)光裝置。
其中，還具有與上述半導(dǎo)體發(fā)光元件連接的金屬線，而上述硅酮樹脂的設(shè)置也覆蓋上述金屬線。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置具有引線、至少埋置上述引線一部分的樹脂部、在上述樹脂部設(shè)置的開口部中安裝在上述引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中安裝在上述引線上的半導(dǎo)體元件、連接上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述引線的金屬線、設(shè)在上述開口部中覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，在上述引線中，安裝上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分與連接上述金屬線部分之間，設(shè)有切口，上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、至少埋置上述第1和第2引線一部分的樹脂部、在上述樹脂部設(shè)置的開口部中安裝在第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、上述開口部中安裝在上述第2引線的半導(dǎo)體元件、連接第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和第2引線的第1金屬線、連接上述半導(dǎo)體元件和上述第1引線的第2金屬線、設(shè)在上述開口部中覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述第1引線中，在安裝上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件部與連接上述第2金屬線之間設(shè)置第1切口、在上述第2引線中，在安裝上述半導(dǎo)體元件部與連接上述第1金屬線部之間設(shè)置第2切口、上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
上述開口部的開口形狀略呈現(xiàn)橢圓形或略呈現(xiàn)偏平圓形。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、至少埋置上述第1和第2引線一部分的樹脂部、在上述樹脂部設(shè)置的開口部中安裝在上述第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、上述開口部中安裝在上述第1引線上的半導(dǎo)體元件，將上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述第2引線連接的第1金屬線、將上述半導(dǎo)體元件和上述第2引線連接的第2金屬線、在上述開口部中設(shè)置的覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂、其特征是，上述開口部的開口形狀略呈橢圓形或略呈偏平圓形、上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件，沿著上述略呈橢圓形或略呈偏平圓形的長(zhǎng)軸方向配置組成、上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、至少埋置上述第1和第2引線一部分的樹脂部、在上述樹脂部設(shè)置的開口部中安裝在上述第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中安裝在上述第1引線上的半導(dǎo)體元件、將上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述第2引線連接的第1金屬線、將上述半導(dǎo)體元件和上述第2引線連接的第2引線、和在上述開口部中設(shè)置的覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件4的硅酮樹脂，其特征是，上述開口部的開口形狀略呈現(xiàn)橢圓形或略呈偏平圓形、上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件，沿上述略呈橢圓形或略呈偏平圓形的短軸方向配置組成，上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
進(jìn)而還具有將上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述第1引線連接的第3金屬線，在上述第1引線中，安裝上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件部分與連接上述第3金屬線部分之間設(shè)有切口。
上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件，配置在上述開口部的中央處。
設(shè)置上述硅酮樹脂也覆蓋上述金屬線。
上述半導(dǎo)體元件，若是第2半導(dǎo)體發(fā)光元件，可由2個(gè)發(fā)光元件取出很強(qiáng)的光，并能得到不同波長(zhǎng)的混色光。
上述第1半導(dǎo)體元件和上述第2半導(dǎo)體元件，若發(fā)射出互不相同峰波長(zhǎng)的光，可得到混合色。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有半導(dǎo)體元件、由補(bǔ)片安裝在上述半導(dǎo)體元件上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、設(shè)置覆蓋上述半導(dǎo)體元件和上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的硅酮樹脂，其特征是，上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
這兒，還具有有開口部的樹脂部分、上述半導(dǎo)體元件和上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件配置在上述開口部的中央處。
還具有連接上述半導(dǎo)體元件的金屬線，設(shè)置上述硅酮樹脂也覆蓋上述金屬線。
上述半導(dǎo)體元件可以是與上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件并列連接的保護(hù)用二極管。
還具有吸收由上述硅酮樹脂包含的上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光、放射出與其不同波長(zhǎng)光的熒光體。
上述硅酮樹脂，硬化前的粘度為100～10000cp的范圍。
上述硅酮樹脂具有從上述開口部的開口端形成凹狀洼形表面。
或者，本發(fā)明的發(fā)光裝置，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件、設(shè)置覆蓋上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的硅酮樹脂、吸收由上述硅酮樹脂包含的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光并放射出與其不同波長(zhǎng)光的熒光體，其特征是，上述硅酮樹脂的硬度，JISA值在50以上。
這兒，上述硅酮樹脂的硬度，JISA值最好在90以上。
本申請(qǐng)中所說的「偏平圓形」是指一對(duì)曲線部由一對(duì)略呈線部連接的形狀，此處的曲線部可以是圓弧狀，也可以是不完全的圓弧狀。
本申請(qǐng)所說的「硅酮樹脂」是指具有將帶有烷基或芳基等有機(jī)基的硅原子與氧原子相互結(jié)合的構(gòu)造，作為骨架的樹脂。不用說，也包括在該骨架上付與其他添加元素的「硅酮樹脂」。
本申請(qǐng)中所說的「熒光體」，包括具有改變波長(zhǎng)作用的，例如，不僅包括無機(jī)熒光體、也包括有機(jī)熒光體、或具有改變波長(zhǎng)作用的有機(jī)色素。


圖1是本發(fā)明第1種實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式圖，即，圖1(a)是平面圖、圖1(b)是A-A線剖面圖。
圖2是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第2具體例的模式斷面圖。
圖3是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第3具體例的模式斷面圖。
圖4是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第4具體例的模式斷面圖。
圖5是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第5具體例的模式斷面圖。
圖6是在圖1或圖6所示構(gòu)成中可用半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)造的模式斷面圖。
圖7是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第6具體例的模式斷面圖。
圖8是半導(dǎo)體發(fā)光元件106D的一例構(gòu)造剖面圖。
圖9是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第7具體例的模式斷面圖。
圖10是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第8具體例的模式斷面圖。
圖11是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第9具體例的模式斷面圖。
圖12是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第10具體例的模式斷面圖。
圖13是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第11具體例的模式斷面圖。
圖14是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第12具體例的模式斷面圖。
圖15是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第13具體例的模式斷面圖。
圖16是關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第14具體例的模式斷面圖。
圖17是本發(fā)明第2種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式剖面圖。
圖18是第2種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的芯片部分放大的主要部分?jǐn)嗝鎴D。
圖19是關(guān)于第2種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第2具體例的模式斷面圖。
圖20是關(guān)于第2種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的第3具體例的模式斷面圖。
圖21是關(guān)于第2種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的第4具體例的模式斷面圖。
圖22是本發(fā)明第3種實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的主要部分構(gòu)成的模式斷面圖。
圖23是由于密封體表面形狀發(fā)出光強(qiáng)度分布的概念圖。即，圖23(a)表示密封體111表面為平坦時(shí)、圖23(b)表示密封體111表面為凹狀洼形時(shí)、圖23(c)表示密封體111表面為凸?fàn)罟男螘r(shí)，從發(fā)光裝置發(fā)出光的強(qiáng)度分布P。
圖24是相對(duì)于通電時(shí)間測(cè)定色度X變化結(jié)果的曲線圖。
圖25是圖2中表示中密封體111含有熒光體110的斷面圖。
圖26是圖3中表示中密封體111含有熒光體110的斷面圖。
圖27是圖4中表示中密封111含有熒光體110的斷面圖。
圖28是圖17中表示中密封體111含有熒光體110的斷面圖。
圖29是圖19中表示中密封體111含有熒光體110的斷面圖。
圖30是圖20中表示中密封體111含有熒光體110的斷面圖。
圖31是圖21中表示中，封閉體111含有熒光體110的斷面圖。
圖32是第3種實(shí)施形態(tài)的具體例發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式斷面圖。
圖33是密封體111略呈半球狀，在樹脂管座100中樹脂部分103埋沒引線101、102并在元件周圍有較低側(cè)壁的發(fā)光裝置的斷面圖。
圖34是第3種實(shí)施形態(tài)的具體例發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式斷面圖。
圖35是第3種實(shí)施形態(tài)的具體例發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式斷面圖。
圖36是將含有熒光體110的密封體111限定在盤部分601上的發(fā)光裝置的斷面圖。
圖37是以前的發(fā)光裝置典型實(shí)例的概念圖。即，圖37(a)是主要部分構(gòu)成的平面圖，圖37(b)是其剖面圖。
圖38是在環(huán)氧樹脂804上產(chǎn)生裂痕，在與樹脂管座800的界面I處產(chǎn)生剝離的樣式的概念圖。
圖39是本發(fā)明者在發(fā)明研制過程中試作的發(fā)光裝置平面結(jié)構(gòu)的概念圖。
發(fā)明實(shí)施形態(tài)以下參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(第1種實(shí)施形態(tài))首先，作為本發(fā)明的第1種實(shí)施形態(tài)，對(duì)使用硅酮樹脂作為封閉體材料，而且制作芯片配置圖形的發(fā)光裝置進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明第1種實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式圖。即，圖1(a)是平面圖、圖1(b)是其A-A線剖面圖。
本實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置1A具有樹脂管座100、固定其上的半導(dǎo)體發(fā)光元件106A、保護(hù)用穩(wěn)壓二極管106B、和設(shè)置覆蓋這些的密封體111。
密封樹脂管座100，具有由引線框架引成的引線101、102，與其形成一體的樹脂部103。
樹脂部分103主要由熱塑性樹脂形成，作為熱塑性樹脂，例如，耐綸系的，可使用具有惰性鍵基的。
作為熱塑性樹脂，例如，可使用液晶聚合物(LCP)、聚苯撐硫化物(PPS熱塑性塑料)、間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯(SPS；結(jié)晶性聚苯乙烯)等高耐熱性樹脂。樹脂部103的平面狀外形，例如，可為2.0mm×2.0mm～6.0mm×6.0mm的略呈正方形、或2.0mm×3.0mm～5.0mm×7.0mm的略呈長(zhǎng)方形等。
引線101、102，各自一端相對(duì)靠近配置。引線101、102的另一端，相互在相反方向延伸，從樹脂部103伸出到外部。
在樹脂部103上設(shè)有開口部105、半導(dǎo)體發(fā)光元件106A和二極管106B安裝在其底面上。開口部105的平面形狀，如圖所示，略呈橢圓形或略呈偏平圓形。圍繞元件106A、106B的樹脂部103的內(nèi)壁面，向光輸出方向傾斜，用作反射光的反射面104。
如圖1所示的本實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置，其特征是有(1)密封體111的材料、(2)開口部105的形狀、(3)配置在開口部105中的引線和基片。
首先對(duì)密封體111的材料進(jìn)行說明。
本發(fā)明中，作為填充到開口部105內(nèi)的密封體111，使用「硅酮樹脂」代替「環(huán)氧樹脂」。
即，硅酮樹脂與環(huán)氧樹脂比較，脆性低、難以產(chǎn)生裂痕。本發(fā)明中使用的硅酮樹脂，與由熱塑性樹脂等形成的樹脂部103的附著強(qiáng)度強(qiáng)、耐濕性高，由溫度引起的裂痕和剝離小。通過填充硅酮樹脂，周圍溫度變化對(duì)發(fā)光元件106A和Au金屬線109引起的樹脂應(yīng)力顯著減輕。進(jìn)而，硅酮樹脂與環(huán)氧樹脂比較，對(duì)于由發(fā)光元件106A等照射的光，耐光性也強(qiáng)。
本發(fā)明者從此觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在硅酮樹脂中使用硬度高的「橡膠狀」的硅酮樹脂時(shí)，會(huì)得到優(yōu)良的效果。即，作為硅酮樹脂，通常已知的，按JISA規(guī)定的硬度，JISA硬度值大約30～40間的。這具有近「凝膠狀」的物性，物理特性是柔軟的。以下將此種硅酮樹脂稱作「凝膠狀硅酮樹脂」。
與其相反，「橡膠狀硅酮樹脂」，JISA硬度大約在50～90間。作為以前的發(fā)光裝置封閉材料，廣泛使用的環(huán)氧樹脂，JISA硬度約95左右。
本發(fā)明者對(duì)「橡膠狀硅酮樹脂」和「凝膠狀硅酮樹脂」單獨(dú)比較研究，結(jié)果得到以下見解。
(1)如圖1所示的發(fā)光裝置，對(duì)在規(guī)定區(qū)域內(nèi)被復(fù)焊料的安裝基板，固定向引線101、102外部突出部分時(shí)(稱作「外引線」等)、大多經(jīng)過稱作「回流」等的焊料熔融工序。然而，凝膠狀硅酮樹脂，加熱時(shí)軟化，在與樹脂部103的界面處，有時(shí)產(chǎn)生剝離等。
與其相反，橡膠狀硅酮樹脂郵見不到這種現(xiàn)象，即使超過110℃的條件下，發(fā)光裝置仍呈現(xiàn)出穩(wěn)定的工作。
(2)凝膠狀硅酮樹脂由于柔軟，付與發(fā)光元件106A和金屬線109A、109B等的應(yīng)力很小，反之，對(duì)于外力，卻呈現(xiàn)出軟弱的缺點(diǎn)。即，如圖1所示的發(fā)光裝置，例如，用作「表面安裝型」的燈，大多利用組裝裝置安裝在安裝基板上。這時(shí)，多數(shù)是將組裝裝置的吸附夾套壓接在封閉體111的表面上。在使用JISA硬度為30～40的凝膠狀硅酮樹脂時(shí)，通過按壓吸附夾套，封閉體111產(chǎn)生變形，與此相伴，金屬線109A(109B)產(chǎn)生變形、斷線，有時(shí)對(duì)發(fā)光元件106A(二極管109B)付與應(yīng)力。
與其相反，使用JISA硬度為50～90的橡膠狀硅酮樹脂時(shí)，通過選擇發(fā)光裝置、組裝時(shí)的選擇裝置和組裝裝置，可防止硅酮樹脂變形。
正如以上(1)和(2)說明的那樣，通過在硅酮樹脂中使用橡膠狀硅酮樹脂可進(jìn)一步改進(jìn)發(fā)光特性、可靠性、機(jī)械強(qiáng)度等。
作為提高硅酮樹脂硬度的方法之一，有添加觸變性付與劑的方法。
在填充硅酮樹脂時(shí)，通過狹窄的開口噴咀，滴在樹脂管座100的開口部105中。而后硬化形成。這時(shí)，使用硬化前粘度為100～10000CP的硅酮樹脂時(shí)，可知不會(huì)對(duì)發(fā)光元件106A(二極管109B)和金屬線109A(109B)產(chǎn)生過度的應(yīng)力，能很順利地填充到狹窄的開口部，并能將硬化時(shí)殘留應(yīng)力控制在相當(dāng)?shù)偷姆秶鷥?nèi)。
根據(jù)本發(fā)明者基于上述見解進(jìn)行的一實(shí)施例，使用硬化前粘度1000CP、硬化后JISA硬度值70的橡膠狀硅酮樹脂，試作圖1的發(fā)光裝置，-40℃～110℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)施溫度循環(huán)試驗(yàn)，即使1500次循環(huán)，由硅酮樹脂形成的密封體111也不會(huì)產(chǎn)生裂痕、剝離、發(fā)光元件106A(二極管109A)分割和剝離，金屬線109A(109B)斷線等問題。該溫度循環(huán)試驗(yàn)，在申請(qǐng)本專利時(shí)仍在繼續(xù)進(jìn)行中。
與其相反，使用環(huán)氧樹脂試作的發(fā)光裝置進(jìn)行同樣的評(píng)價(jià)，結(jié)果可以確認(rèn)，在循環(huán)700次，環(huán)氧樹脂產(chǎn)生裂痕。即，使用硅酮樹脂的與使用環(huán)氧樹脂的比較，可大幅度提高可靠性。
本發(fā)明者對(duì)使用硅酮樹脂和環(huán)氧樹脂的情況，分別對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光元件負(fù)擔(dān)的應(yīng)力進(jìn)行了定量分析。
在該分析中，在包裝樹脂部分103中，設(shè)置0.9mm深、直徑2.4mm的圓形開口，在其底部安裝半導(dǎo)體發(fā)光元件106，將填充JISA硬度為70的硅酮樹脂的發(fā)光裝置作為研究對(duì)象。作為比較例，將同樣構(gòu)成的填充環(huán)氧樹脂的作為比較對(duì)象。任何一種發(fā)光裝置中，半導(dǎo)體發(fā)光元件的尺寸，都為200μm×200μm，厚度為150μm。
將該發(fā)光裝置處于升溫到240℃的狀態(tài)下、分析在半導(dǎo)體發(fā)光元件上面(光射出面)的四角端部(A點(diǎn))和下面(安裝面)的四角端部(B點(diǎn))處發(fā)光元件負(fù)擔(dān)的應(yīng)力，結(jié)果如下。
樹脂 彈性率(MPa)240℃下的應(yīng)力(MPa)A點(diǎn) B點(diǎn)環(huán)氧樹脂 23723.5×10-61.1×10-6硅酮樹脂 48 1.7×10-67.8×10-7此處所說的240℃的溫度，是利用焊料回流將發(fā)光裝置固定在安裝基板等上時(shí)形成負(fù)荷的溫度峰。這樣，當(dāng)使發(fā)光裝置升溫時(shí)，樹脂熱膨脹時(shí)相應(yīng)的應(yīng)力對(duì)發(fā)光元件形成負(fù)荷。
在環(huán)氧樹脂中產(chǎn)生的所謂3.5×10-6應(yīng)力水平是根據(jù)本發(fā)明者進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，在一40℃～+110℃溫度范圍內(nèi)實(shí)施溫度循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，是在不足1000次循環(huán)金屬線產(chǎn)生斷線的水平。
與其相反，硅酮樹脂的情況，對(duì)發(fā)光元件所負(fù)擔(dān)的應(yīng)力是環(huán)氧樹脂時(shí)應(yīng)力的一半。作為這種應(yīng)力很小的結(jié)果，認(rèn)為是在發(fā)光裝置中抑制住了樹脂裂痕、發(fā)光元件剝離、或金屬線變形或斷線等，即使在1500次溫度循環(huán)下，皆無故障，獲得了極高的可靠性。
如以上詳述，通過使用硅酮樹脂，特別是橡膠狀硅酮樹脂，可以確認(rèn)，以前環(huán)氧樹脂產(chǎn)生的、裂痕或剝離、或金屬線斷線等都能得到降低。
因此，使用硅酮樹脂時(shí)，也獲得了對(duì)由半導(dǎo)體發(fā)光元件106放射出的光或由發(fā)光裝置外部侵入的光，改進(jìn)耐久性的效果。即，環(huán)氧樹脂時(shí)存在的問題是由于光照射產(chǎn)生變色，即使當(dāng)初是透明的，由于長(zhǎng)期使用光透過率也會(huì)降低。
這種現(xiàn)象，光的波長(zhǎng)越短越顯著，例如，照射紫外線時(shí)，當(dāng)初透明的環(huán)氧樹脂發(fā)生變色，由黃色變成茶褐色，進(jìn)而變成黑色。作為其結(jié)果，有時(shí)產(chǎn)生光輸出效率大幅度降低的問題。這種紫外線有時(shí)會(huì)從外部侵入發(fā)光裝置。
與其相反，本發(fā)明者由獨(dú)自試作時(shí)的研究結(jié)果，得知使用硅酮樹脂獲得了極好的結(jié)果。即，使用硅酮樹脂時(shí)，即使長(zhǎng)時(shí)間照射紫外線等短波長(zhǎng)的光，也不會(huì)產(chǎn)生變色等劣化現(xiàn)象。作為結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)耐光性或耐候性優(yōu)良的發(fā)光裝置。
在圖1所示的發(fā)光裝置中，也可對(duì)樹脂部103付與光反射性。例如，利用65重量％以上的熱塑性對(duì)脂和填充量35重量％以下的填充劑形成樹脂部103。填充劑包括氧化鈦(TiO2)、氧化硅、氧化鋁、硅石、鋁石等高反射性材料，例如，含量取為10～15重量％的氧化鈦。通過利用添加了這種反射光的擴(kuò)散材料的樹脂部形成反射面104，將來自元件106的光向上方反射，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光裝置的高輝度。當(dāng)將反射面104的形狀形成旋轉(zhuǎn)放射線形狀時(shí)，可提供更高輸出、高質(zhì)量的發(fā)光裝置。
通過在由硅酮樹脂形成的密封體111中分散這種擴(kuò)散材料，也可將光的配光特性擴(kuò)展成寬頻帶。
以上對(duì)密封體111的材料作了講述。
以下對(duì)開口部105的形狀及其中引線和芯片配置作詳細(xì)講述。
在圖1所示的發(fā)光裝置中，開口部105形成略呈橢圓形狀。
當(dāng)向該開口部中看時(shí)，引線101和引線102呈分離狀，在分離的引線101端部附近設(shè)置切口101G，分割成區(qū)域101A和101B。同樣在分離的引線102端部附近設(shè)置切口102G，分割成區(qū)域102A和102B。
這樣，利用銀(Ag)糊等粘接劑107將發(fā)光元件106A固定在區(qū)域101A上，也利用銀(Ag)糊等粘劑107將二極管106B固定在區(qū)域102B上。
進(jìn)而，從發(fā)光元件106A上設(shè)置的電極(未圖示)向?qū)ο虻膮^(qū)域102A上連接金屬線109A，從設(shè)在二極管106B上的電極(未圖示)向?qū)ο虻膮^(qū)域101B上連接金屬線109B。
通過以上說明的構(gòu)成，獲得以下作用和效果。
首先，根據(jù)本發(fā)明，通過在引線101、102端部附近設(shè)置切口101G、102G，可以將固定芯片106A和106B的部分(101A、102B)與焊接金屬線109A和109B的部分(101B、102A)形成分離。通過這種構(gòu)成，在固定芯片時(shí)，即使溢出銀糊等，焊接金屬線的部分能保持干凈，從而消除了金屬線焊接不良的問題。
根據(jù)本發(fā)明，如圖1(a)虛線P所示，通過將以前略呈圓形的開口部形狀，形成使長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度比短軸方向的長(zhǎng)度的形狀，即略呈橢圓形或略呈偏平圓形，有效增加開口部105的面積，能夠固定2個(gè)以上的芯片，而且能確保與焊接金屬線的空間。
進(jìn)而根據(jù)本發(fā)明，通過使開口部形成略呈橢圓形或略呈偏平圓形，能夠很容易地將發(fā)光元件配置在開口部的中心附近。
進(jìn)而根據(jù)本發(fā)明，通過將開口部形成略呈橢圓形或略呈偏平圓形，在樹脂103的側(cè)壁中，能夠使角(角)部分103C形成厚的壁。其結(jié)果，保持了發(fā)光裝置的機(jī)械強(qiáng)度，在組裝和檢測(cè)時(shí)，即使施加來自橫向的力，也能控制金屬變形等造成損傷。
進(jìn)而根據(jù)本發(fā)明，通過將開口部形成這種略呈橢圓形或略稱偏平圓形，能抑制向內(nèi)部填充樹脂量的增大，并能抑制樹脂應(yīng)力。即，關(guān)于圖39，如上述，作為封閉體111，當(dāng)增加填充樹脂量時(shí)，會(huì)增大樹脂應(yīng)力。然而，根據(jù)本發(fā)明，既能將增大的樹脂量抑制到最低限，又能確保配置數(shù)個(gè)芯片的空間。其結(jié)果，能夠抑制因樹脂應(yīng)力增大而產(chǎn)生芯片剝離、金屬線變形或斷線的問題。特別是，作為密封體111，通過使用硅酮樹脂，可獲得幾倍的這種效果。
根據(jù)本發(fā)明，既能將發(fā)光裝置的外形尺寸維持小型化，又能搭載數(shù)個(gè)芯片，如圖所示，通過與發(fā)光元件106A并列反方向連接的保護(hù)用二極管106B，從而提高了可靠性。通過將不同發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光元件組合，實(shí)現(xiàn)了以前難以實(shí)現(xiàn)的白色發(fā)光和其他多樣色的發(fā)光。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，通過在引線101、102設(shè)置切口101G、102G，在芯片安裝工序和金屬線焊接工序中，很容易認(rèn)識(shí)開口部?jī)?nèi)部的引線圖形的角落部分。其結(jié)果，比以前提高了芯片的安裝位置精度，和金屬線焊接位置精度。
以下邊參照?qǐng)D1，邊對(duì)本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置中的密封體111的材料、開口部105的形狀，以及內(nèi)部的配置圖形進(jìn)行說明。
接著對(duì)這些要素的變形例進(jìn)行說明。
首先，邊參照?qǐng)D2～圖4，邊對(duì)密封體111的變形例進(jìn)行說明。
圖2是本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111的第2種具體例的模式斷面圖。關(guān)于該圖，與圖1所述相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置1B也具有樹脂管座100、其上固定的半導(dǎo)體發(fā)光元件106、設(shè)置覆蓋元件106的由硅酮樹脂形成的密封體111。
但是，在本具體例中，密封體111，只覆蓋發(fā)光元件106的周圍，在其外側(cè)設(shè)置由透光性樹脂形成的第2密封體213。
作為第密封體213的材料，可以使用環(huán)氧系樹脂和硅酮系樹脂等各種材料。也可對(duì)第2密封體213進(jìn)行著色。這時(shí)，可任意選擇對(duì)色素和著色劑適應(yīng)性好的材料。
還可將使光散射的擴(kuò)散材料分散在第2密封體213中。若這樣作，可使光擴(kuò)散，得到寬頻帶的配光特性。
作為第2密封體213，若使用硅酮樹脂，可增加與密封體111的粘著性，并提高耐濕性。
在本具體例中，由于由硅酮樹脂形成的密封體111包圍著整個(gè)Au金屬線109，所以不會(huì)因樹脂應(yīng)力引起斷線，實(shí)現(xiàn)了高可靠性的發(fā)光裝置。即，當(dāng)金屬線的一部分突出到第2密封體213時(shí)，很容易因在密封體111和213的界面產(chǎn)生應(yīng)力造成斷線。與其相反，在本具體例中，由于密封體111，包圍著整個(gè)金屬線109，所以不必?fù)?dān)心斷線。
圖3是本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體的第3個(gè)具體例模式斷面圖。關(guān)于該圖，與圖1～圖2相同的要素，付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置1C也具有樹脂管座100、其上固定的半導(dǎo)體發(fā)光元件106、設(shè)置覆蓋元件106的密封體111。
和第2具體例一樣，密封體111只覆蓋發(fā)光元件106的周圍。但是，在本具體例中，密封體111的外側(cè)，形成開放空間，不再設(shè)置另一密封體。
在本具體例中，只在固定發(fā)光元件106的開口部105底面附近，由密封體111包圍，可減小發(fā)光部分的尺寸，提高輝度，進(jìn)而能提高由反射面104引起的集光作用。
特別是，在本具體例中，略呈半球狀的密封體111形成發(fā)光點(diǎn)，其周圍由反射面104圍繞構(gòu)成，所以和以前的燈一樣，獲得光學(xué)的集光效果。
進(jìn)而，和第2具體例一樣，由于密封體111包圍著整個(gè)Au金屬線109，所以不會(huì)因樹脂應(yīng)力產(chǎn)生斷線，并能確保很高的可靠性。
圖4是本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的第4具體例模式斷面圖。該圖中與圖1～圖3相同的要素付與相同的符號(hào)、詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置1D和第1具體例一樣，具有樹脂管座100、其上固定的半導(dǎo)體發(fā)光元件106、設(shè)置覆蓋元件106的封閉體111。
在本具體例中，在封閉體111上設(shè)置凸?fàn)钔腹怏w413可獲得集光作用。作為透光體413的材料，例如可使用樹脂。特別是，使用硅酮樹脂時(shí)，可減小與密封體111的折射率差異，減少與密封體111界面處因反射造成的損失。
透光體413的凸形狀并不限于球面，可根據(jù)需要的集光率或光度分布適當(dāng)確定。
以下參照?qǐng)D5～圖15，對(duì)開口部105的形狀及其內(nèi)部配置圖形的變形例進(jìn)行說明。
圖5是本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的第5具體例平面圖。該圖中與圖1～圖4中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置，搭載了2個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件106A、106C。利用該圖的配置圖形，并列連接2個(gè)元件時(shí)，元件106A和106C可以使用反向?qū)щ娦偷摹＜?，將任何一個(gè)作為幾下側(cè)(Side-down)構(gòu)成，另一個(gè)可作為P下側(cè)構(gòu)成。
在本具體例中，作為2個(gè)發(fā)光元件106A、106C，使用相同發(fā)光波長(zhǎng)時(shí)，光輸出倍增。
作為互不相同的發(fā)光波長(zhǎng)時(shí)，得到混合色發(fā)光。這時(shí)，例如，將具有互補(bǔ)色關(guān)系的蘭色發(fā)光元件和黃色發(fā)光元件組合時(shí)，可得到白色發(fā)光。將紅色發(fā)光元件和蘭綠色發(fā)光元件組合時(shí)也得到白色發(fā)光。
圖6是在圖1或圖6中所示構(gòu)成中，可使用的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)造的模式剖面圖。對(duì)該結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)單說明時(shí)，該圖所示發(fā)光元件106A(或106C)是在導(dǎo)電性基板121上依次形成緩沖層122、n型接觸層123、發(fā)光層124、P型覆蓋層125、P型接觸層126。
發(fā)光層124，例如可以形成具有將屏障層和陷井層交替層疊的量子井(Quantum Well.Qw)構(gòu)造。
導(dǎo)電性基板121，例如，可以由n型半導(dǎo)體形成，各層材料可以使用例如III-V族系化合物半導(dǎo)體、II-IV族系化合物半導(dǎo)體、IV-VI族系化合物半導(dǎo)體等為主的各種材料。
在基板121的背面?zhèn)壬显O(shè)置n側(cè)電極127。另一方面，在P型接觸層126上，設(shè)置透光性的P側(cè)電極128、和與其連接由金(Au)形成的焊接座129。進(jìn)而，元件的表面覆蓋由SiO2形成的保護(hù)膜130。
對(duì)這樣的發(fā)光元件106A(106C)的n側(cè)電極127和P側(cè)電極128施加電壓時(shí)，發(fā)光層124中發(fā)生的光從表面131放射出。其發(fā)光波長(zhǎng)，通過調(diào)節(jié)發(fā)光層的材料和膜厚，可在很寬范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在本實(shí)施形態(tài)中，使用這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可實(shí)現(xiàn)各種發(fā)光色。
圖7是本實(shí)施形態(tài)的第6個(gè)具體例平面圖。該圖中與圖1～圖5中同樣的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本變形例的發(fā)光裝置具有保護(hù)用二極管106B和半導(dǎo)體發(fā)光元件106D。發(fā)光元件106D具有在絕緣性基板上形成的構(gòu)造，在其表面?zhèn)染哂蠵側(cè)和n側(cè)電極(未圖示)。從這些電極，由金屬線109B和109C分別與引線101B和102A連接。保護(hù)用二極管106B和發(fā)光元件106D反向并列連接。
圖8是半導(dǎo)體發(fā)光元件106D構(gòu)造的一例剖面圖。即，該圖所示的是在絕緣性基板133上將半導(dǎo)體層層疊的，在絕緣性基板133上依次形成緩沖層122、n型接觸層123、發(fā)光層124、P型覆蓋125、P型接觸層126。這時(shí)，發(fā)光層可形成具有將屏障層和陷井層交替層疊的量子井(Quantum WellQw)構(gòu)造。
從表面腐蝕去除該層疊構(gòu)造體，露出n型接觸層123，在其上設(shè)置n側(cè)電極127。另一方面，在P型接觸層126上，例如設(shè)置由厚度數(shù)10nm的Ni/Au薄膜形成的透光性P側(cè)電極128及與其連接的由金(Au)形成的焊接座129。進(jìn)而元件表面覆蓋由SiO2形成的保護(hù)膜130。
當(dāng)對(duì)這種發(fā)光元件106D的n側(cè)電極127和P側(cè)電極128施加電壓時(shí)，根據(jù)發(fā)光層124的組成和構(gòu)造，可得到紫外線至綠色范圍內(nèi)很強(qiáng)的發(fā)光。
根據(jù)圖7所示的具體例，將在這種絕緣性基板上形成的半導(dǎo)體發(fā)光元件106D和保護(hù)用二極管106B緊密地裝入有限的空間內(nèi)，并能準(zhǔn)確且容易地對(duì)規(guī)定的金屬線109A～109C進(jìn)行焊接。而且，這些芯片和金屬線的焊接部分，由切口101G、102G分離開，可以消除由粘接劑的「溢出」引起焊接不良的現(xiàn)象。
圖9是本實(shí)施形態(tài)的第7具體例平面圖。該圖中與圖1～圖7中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置具有保護(hù)用二極管106B和半導(dǎo)體發(fā)光元件106D。但是，在本變形例中，開口部105不是橢圓形，而是略呈偏平圓形。在本申請(qǐng)中，所說的「略呈偏平圓形」是如圖9所示開口部105的形狀，設(shè)置一對(duì)對(duì)向的略呈弧狀曲線部，該曲線部由略呈直線部連接形成的形狀。但是，這兒兩側(cè)的曲線部并不需要嚴(yán)格的圓弧狀。即，將一對(duì)曲線部由2個(gè)略呈直線部分連接的形狀稱之為「略呈偏平圓形」。
在樹脂部103上形成開口部105時(shí)，這種略呈偏平圓形，多數(shù)情況易于加工，這一點(diǎn)很有利。而且，四角的角部103C，由于壁厚，所以對(duì)來自橫向的應(yīng)力和沖擊，能確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
在本變形例中，一對(duì)引線101、102的端部形狀相互為非對(duì)稱的。即，形成固定發(fā)光元件106D的部分102B，使其向開口部105的中心突出，這樣，可將發(fā)光元件106D配置在開口部105的中央處，這樣可使發(fā)出光的強(qiáng)度分布，即配光特性更加均勻和對(duì)稱。也能提高輝度。此處所說的「中央處配置」是指使發(fā)光元件106D的某個(gè)部分位于開口部105的中心軸上。
不用說也可以使用圖6所示的使用導(dǎo)電性基板的發(fā)光元件106A(或106C)代替本變形例中的發(fā)光元件106D。
圖10是本實(shí)施形態(tài)的第8種具體例平面圖。該圖中與圖1～圖9中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置也具有保護(hù)用二極管106B和半導(dǎo)體發(fā)光元件106D。但是，本變形例中，一對(duì)引線101、102相對(duì)的端部不是「互不相同狀」，而是取齊成直線狀。這樣，二極管106B和發(fā)光元件106D分別固定在對(duì)角的位置上。
進(jìn)而形成時(shí)，使發(fā)光元件106D比二極管106B更接近于開口部105的中心處。即，通過使光軸接近于開口部105的中心處，可獲得更均勻的配光特性。
圖11是本實(shí)施形態(tài)的第9具體平面圖。該圖中與圖1～圖10中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本變形例的發(fā)光裝置也具有保護(hù)用二極管106B、和半導(dǎo)體發(fā)光元件106D。同樣，一對(duì)引線101、102相對(duì)的端部不是「互不相同狀」，而是取劑為直線狀，介，本變形例中，形成的切口101G和102G，以「互不相同狀」形成錯(cuò)位偏離。這樣也能使發(fā)光元件106D接近于開口部105的中心處。
圖12是本實(shí)施形態(tài)的第10個(gè)具體例平面圖。該圖中與圖1～圖12中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例中，在同一個(gè)引線中安裝2個(gè)芯片。這2個(gè)芯片在略呈橢圓形或略呈偏平圓形的開口部105中沿開口的縱向配置排列。
即，本具體例的情況是半導(dǎo)體發(fā)光元件106A和106C在引線101上橫向并列固定。同樣，與開口部105的短軸方向?qū)ο蚺渲玫囊€102上分別連接金屬線109A、109B。
在略呈橢圓形或呈偏平圓形的開口部105中，沿這種長(zhǎng)軸即縱向上配置數(shù)個(gè)芯片時(shí)，可以有效利用有限的空間。
圖13是本實(shí)施形態(tài)的第11具體例平面圖。該圖中與圖1～圖12中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的情況是需要將第2金屬線109C從絕緣性基板上形成的發(fā)光元件106D連接到引線線101上。在引線101上設(shè)置切口101G，跨越該切口101G連接金屬線109C。這樣，固定發(fā)光元件106D和二有管106B時(shí)，粘接劑的「溢出」，可與焊接區(qū)域分離開。
圖14是本實(shí)施形態(tài)的第12個(gè)具體例平面圖。該圖中與圖1～圖13中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本實(shí)施形態(tài)中，在同一個(gè)引線上安裝2個(gè)芯片。但是，這2個(gè)芯片在略呈橢圓形或略呈偏平圓形的開口部105中，沿著與開口的短軸方向排列配置。同樣，與開口部105的長(zhǎng)軸方向?qū)ο蚺渲玫囊€102上分別連接金屬線109A、109B。
在略呈橢圓形或略呈偏平圓形的開口部105中，沿著這種短軸方向也可配置數(shù)個(gè)芯片，并能有效利用有限的空間。
圖15是本實(shí)施形態(tài)的第13具體例平面圖。該圖中與圖1～圖14中相同的要素付與相同的符號(hào)、詳細(xì)說明省略。
該圖表示的具體例是必須將第2金屬線109C由發(fā)光元件106D連接在引線101上。在引線101上設(shè)有切口101G，金屬線109C跨越該切口101G連接。這樣，在固定二極管106B和發(fā)光元件106D時(shí)，粘接劑的「溢出」會(huì)遠(yuǎn)離焊接區(qū)域。
圖16是本實(shí)施形態(tài)的第14具體例平面圖。該圖中與圖1～圖15中相同的要素付與相同的符號(hào)、詳細(xì)說明省略。
該圖表示的具體例是在引線101上設(shè)有切口101G，分割成2部分101A和101B。引線102被分割成102A和102B，并在開口部105內(nèi)延伸出。
發(fā)光元件106D和保護(hù)用二極管106B，在引線101A上，沿著開口部105的長(zhǎng)軸配置。
金屬線109A由二極管106B連接到引線102B上。金屬線109B由發(fā)光元件106D連接到引線102A上，金屬線109C跨越切口101G連接到引線101B上。
根據(jù)本具體例的芯片配置，可將發(fā)光元件106D配置在開口部105的中央處。進(jìn)而，跨越切口101G連接金屬線109G，在固定二極管106B和發(fā)光元件106D時(shí)，粘接劑的「溢出」遠(yuǎn)離金屬線109C的焊接區(qū)域，起到了保護(hù)作用。
(第2種實(shí)施形態(tài))作為本發(fā)明的第2種實(shí)施形態(tài)，以下對(duì)將數(shù)個(gè)芯片進(jìn)行層疊并搭載的發(fā)光裝置進(jìn)行說明。
圖17是本發(fā)明第2種實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置主要構(gòu)成模式剖面圖。該圖中與圖1～圖16中相同要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本實(shí)施形態(tài)中，將半導(dǎo)體發(fā)光元件106F層疊在保護(hù)用穩(wěn)定二極管106E上。即，將二極管106E固定在引線101上，在其上以倒插片方式安裝發(fā)光元件106F。再用金屬線109從二極管106E連接到引線102上。
此處，作為密封體111，使用JISA硬度為50～90的硅酮樹脂，就可靠性等各方面獲得優(yōu)良結(jié)果，就此點(diǎn)與上述第1種實(shí)施形態(tài)相同。
圖18是將本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置的芯片部分放大的主要剖面圖。保護(hù)用二有管106E的構(gòu)造是在n型硅基板150的表面上形成P型區(qū)域152的平板。在P型區(qū)域152上形成P側(cè)電極154，在基板150的背里側(cè)上形成n側(cè)電極156。進(jìn)而在二極管的表面?zhèn)壬闲纬蒼側(cè)電極，沿著二極管的側(cè)面形成連接上下n側(cè)電極156和158的布線層。
進(jìn)而，在二極管表面上形成高反射膜162。高反射膜162是對(duì)于由發(fā)光元件106F發(fā)出的光，具有很高反射率的膜，例如，形成金屬膜，或者形成由折射率互不相同的2種以上薄膜交替層疊的布拉格(ブラッグ)反射膜。
另一方面，半導(dǎo)體發(fā)光元件106F的構(gòu)造是在透光性基板138上(附圖中向下方向)依次層疊緩沖層122、n型接觸層123、n型覆蓋132、活性層(發(fā)光層)124、P型覆蓋125、P型接觸層126，進(jìn)而分別設(shè)置n側(cè)電極127和P側(cè)電極128。由活性層124發(fā)出的光透過透光性基板138，從圖面上方射出。
這種構(gòu)造的發(fā)光元件106F，通過凸點(diǎn)(バンプ)142、144將各個(gè)電極與二極管106E的電極連接。凸點(diǎn)142、144，例如可用金(Au)或銦(In)等形成。
進(jìn)而在二極管的P側(cè)電極154上焊接金屬線109，并與引線102連接。
圖18(b)是該發(fā)光裝置的等效電路圖。將這種保護(hù)用二極管106E相對(duì)于發(fā)光元件106F反向并行連接，對(duì)電源或靜電等能保護(hù)發(fā)光元件106F。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，通過將保護(hù)用二極管106E和發(fā)光元件106F層疊，可以安裝在極小的空間內(nèi)。因此，發(fā)光裝置不需要很大的外形尺寸，也可照樣使用圖37所示以前的樹脂管座(包裝體)。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，通過在二極管106E表面上設(shè)置高反射膜162，也可以提高將發(fā)光元件106F發(fā)出的光向取出方向進(jìn)行反射的光取出效率。同時(shí)也能防止因發(fā)光元件106F的發(fā)出光對(duì)二極管106E的工作產(chǎn)生影響，或?qū)е铝踊膯栴}。進(jìn)而，通過設(shè)置高反射膜162也能防止涂布在二極管106E下面的糊狀物107受光產(chǎn)生劣化。
進(jìn)而根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，通過將透光性基板138折射率設(shè)定在活性層124的折射率和密封體111的折射率之間，可減小界面處的反射損失、并能提高光取出效率。
進(jìn)而根據(jù)本實(shí)施的形態(tài)，可以將由芯片連接引線的金屬線減小成1個(gè)。其結(jié)果，抑制住伴隨金屬線變形或斷線帶來的問題，并能進(jìn)一步提高可靠性。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，在靠近發(fā)光元件106F的發(fā)光層124處設(shè)置傳熱性良好的凸點(diǎn)142，可確保通過電極158、布線層160的放熱途徑。即，可提高發(fā)光元件106F的放熱性、擴(kuò)大了工作溫度范圍，從而能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠性良好的發(fā)光裝置。
本發(fā)明中，設(shè)置高反射膜162處，并不僅限于二極管106E的表面上，也可設(shè)在發(fā)光元件106F的背面?zhèn)?，或者插入到二極管106E和發(fā)光元件106F之間。
在開口部105中，當(dāng)將二極管106E和發(fā)光元件106F向堆積時(shí)，該部分密封體111的厚度會(huì)變薄。其結(jié)果，芯片上部密封體111的強(qiáng)度不足，有樹脂應(yīng)力變高的危險(xiǎn)。其結(jié)果，使用以前的環(huán)氧樹脂時(shí)，如圖38所示，在芯片之上的部分很容易產(chǎn)生裂痕，也存在著芯片剝離或割裂的危險(xiǎn)。
與其相反，根據(jù)本發(fā)明，作為密封體111，通過使用硅酮樹脂，可防止樹脂產(chǎn)生裂痕，并能降低樹脂應(yīng)力。以下對(duì)作為密封體使用硅酮樹脂構(gòu)造的變形例進(jìn)行說明。
圖19是關(guān)于本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體111第2具體例的模式斷面圖。該圖中與圖1～圖18中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例中，和圖2所示一樣，由JISA硬度為50～90的硅酮樹脂形成的密封體111，只覆蓋二極管106E和發(fā)光元件106F層疊體的周圍，在其外側(cè)設(shè)置由光透過性樹脂形成的第2密封體213。
這樣的構(gòu)造，如上面圖2所述，既保持了很高的可靠性，又增大了第2密封體213材料和混合物的自由度。
圖20是關(guān)于本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置密封體的第3具體例的模式剖面圖。該圖中與圖1～圖19中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例中，與圖3所示一樣，由JISA硬度為50～90的硅酮樹脂形成的密封體只覆蓋二極管106E和發(fā)光元件106F，其外側(cè)形成開放空間，不再設(shè)密封體。
這種結(jié)構(gòu)，如對(duì)圖3所述一樣，通過減小發(fā)光部分的尺寸，可提高輝度，進(jìn)而提高反射面104形成的集光作用，可獲得與以前的燈同樣的光學(xué)集光效果。
圖21是本實(shí)施形態(tài)發(fā)光裝置第4具體例的模式斷面圖。該圖中與圖1～圖20中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例中，和圖4所示一樣，在由JISA硬度為50～90的硅酮樹脂形成的密封體111上，設(shè)置凸?fàn)钔腹怏w413。利用這種凸?fàn)钔腹怏w413可獲得集光作用。作為透光體413的材料，例如可使用樹脂。特別是使用硅酮樹脂時(shí)，可減小與密封體的折射率差異，并能減少與密封體111界面處的反射造成的損失。
透光體413的凸?fàn)钚螤畈⒉幌抻谇蛎鏍睿筛鶕?jù)需要的集光率或光度分布適當(dāng)確定。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，可將發(fā)光元件106F配置在開口部105的中心處，所以利用這種凸?fàn)钔腹怏w413能進(jìn)一步有效地獲得集光效果。
(第3種實(shí)施形態(tài))作為本發(fā)明的第3種實(shí)施形態(tài)，對(duì)如下發(fā)光裝置進(jìn)行說明，即，在上述第1和第2種實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置中，在密封體111中含有熒光體，由熒光體將發(fā)光元件發(fā)出的光進(jìn)行波長(zhǎng)變換，并取出而形成的發(fā)光裝置。
圖22是本發(fā)明第3種實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置主要構(gòu)成的模式斷面圖。該圖中與圖1～圖21中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置具有類似于圖1所示的整體結(jié)構(gòu)。但是，本實(shí)施形態(tài)中，填充在開口部105內(nèi)的密封體111含有熒光體110。熒光體110吸收由發(fā)光元件106發(fā)出的1次光，進(jìn)行變換波長(zhǎng)后發(fā)射出2次光。熒光體110的材質(zhì)，可考慮發(fā)光元件106發(fā)出的1次光波長(zhǎng)和要求2次光的波長(zhǎng)等適當(dāng)確定。
本發(fā)明中，利用熒光體110只將發(fā)光元件106發(fā)出1次光的一部分變換波長(zhǎng)形成2次光，最好是與未變換的1次光形成混合光取出，或者，可以將發(fā)光元件106發(fā)出的1次光全部由熒光體110吸收，實(shí)際只以2次光取出。
利用前者方法時(shí)，例如，由發(fā)光元件106發(fā)出蘭色光，熒光本110將其一部分進(jìn)行波長(zhǎng)變換形成黃色光時(shí)，蘭色光和黃色光混合，可取出白色光。除此之外，同樣可使1次光和2次光形成多種組合。在得到白色光時(shí)，最好使1次光和2次光形成色互補(bǔ)的關(guān)系。
另一方面，利用后者的方法時(shí)，由于只取出2次光，有難以左右平衡1次光和2次光的優(yōu)點(diǎn)。即，可以消除發(fā)光元件106和熒光體110的發(fā)光特性的「偏移」和由「偏差」造成變色等問題。例如，即使發(fā)光元件106的波長(zhǎng)對(duì)于每個(gè)元件都偏差，或溫度條件和時(shí)間變化等因素使發(fā)光元件106的波長(zhǎng)偏移，這些對(duì)各熒光體的影響是很微小的，由熒光體得到的混合色平衡幾乎沒有變化。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)在很寬的溫度范圍內(nèi)和很寬的工作時(shí)間范圍內(nèi)獲得發(fā)光特性極穩(wěn)定的發(fā)光裝置。
另一方面，在任何方法中，熒光體110雖然只用1種，但例如，也可以將發(fā)紅色光的熒光體110A、發(fā)綠色光的熒光體110B、和發(fā)蘭色光的熒光體110C進(jìn)行組合。這時(shí)得到的是白光。正如以下詳述，除此之個(gè)，也可以進(jìn)行多種組合。
以下對(duì)本實(shí)施形態(tài)中可使用的熒光體110和密封體111作更詳細(xì)的說明。
(關(guān)于熒光體110)本發(fā)明中使用的熒光體110，是吸收由發(fā)光元件106發(fā)出的1次光進(jìn)行發(fā)光的熒光體，或者是吸收由其他熒光體發(fā)出的光進(jìn)行發(fā)光的材料，熒光體的變換效率最好在1流明/瓦以上。
白色發(fā)光，可將紅(R)、綠(G)、蘭(B)3種原色混合，或者將具有色互補(bǔ)關(guān)系的2色混合，即可實(shí)現(xiàn)。由3種原色形成的白色發(fā)光，可以通過使用吸收由發(fā)光元件106發(fā)出1次光而發(fā)出紅色光的第1熒光體、發(fā)綠色光的第2熒光體、和發(fā)出蘭色光的第3熒光體實(shí)現(xiàn)。
或者，使用發(fā)出蘭色光的發(fā)光元件106、吸收該蘭色光而發(fā)出紅色光的第1熒光體、和發(fā)出綠色光的第2熒光體，將1次光和2次光混合也可實(shí)現(xiàn)。
利用色補(bǔ)的白色光，除了上述具體例外，例如，使用吸收由發(fā)光元件106發(fā)出的1次光而發(fā)出蘭色光的第1熒光體和吸收該蘭色光而發(fā)出黃色光的第2熒光體，或吸收由發(fā)光元件106發(fā)出光而發(fā)綠色光的第1熒光體和吸收該綠色光而發(fā)出紅色光的第1熒光體，等等即可實(shí)現(xiàn)。
使用在-40℃～100℃溫度范圍內(nèi)發(fā)光波長(zhǎng)的變化在50nrn以下的熒光體，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光元件不依賴溫度特性的發(fā)光裝置。在發(fā)光元件106的實(shí)用驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)，使用具有50nm以下波長(zhǎng)變化的熒光體，可實(shí)現(xiàn)不依賴于發(fā)光光譜伴隨元件驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生變化的發(fā)光裝置。
作為發(fā)蘭色光的熒光體，例如可舉出如下。
ZnSAgZnSAg+顏料ZnSAg、AlZnSAg、Cu、Ga、ClZnSAg+In2O3ZnSZn+In2O3(Ba，Eu)MgAl10O17(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2EuSr10(PO4)6Cl2Eu(Ba，Sr，Eu，)(Mg，Mn)Al10O1710(Sr，Ca，Ba，Eu，)·6PO4·Cl2BaMg2Al16O25Eu作為發(fā)綠色光的熒光體，例如可以是以下的。
ZnSCu，AlZnSCu，Al+顏料(Zn，Cd)SCu，AlZnSCu，Au，Al，+顏料Y3Al5O12TbY3(Al，Ga)5O12TbY2SiO5TbZn2SiO4Mn(Zn，Cd)S)ZnSCuZn2SiO4MnZnSCu+Zn2SiO4MnGd2O2STb(Zn，Cd)SAgZnSCu，Al
Y2O2STbZnSCu，Al+In2O3(Zn，Cd)SAg+In2O3(Zn，Mn)2SiO4BaAl12O19Mn(Ba，Sr，Mg)O·aAl2O3MnLaPO4Ce，TbZn2SiO4MnZnSCu3(Ba，Mg，Eu，Mn)O·8Al2O3La2O3·0.2SiO2·0.9p2O5Ce，TbCeMgAl11O19Tb作為發(fā)紅色光的熒光體，例如可使用以下的。
Y2O2SEuY2O2SEu+顏料Y2O2EuZn3(PO4)2Mn(Zn，Cd)SAg+In2O3(Y，Gd，Eu)BO3(Y，Gd，Eu)2O3YVO4EuLa2O2SEu，Sm作為發(fā)黃色光的熒光體，例如可使如下的。
YAGCe關(guān)于上述的紅色熒光體、綠色熒光體和蘭色熒光體，通過調(diào)節(jié)這重量比R∶G∶B，可實(shí)現(xiàn)任意色調(diào)。例如，由白色電球色到白色熒光燈色的白色發(fā)光，R∶G∶B重量比，以1∶1∶1～7∶1∶1和1∶1∶1～1∶3∶1和1∶1∶1～1∶1∶3中任一種比率都可實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于含熒光體的密封體重量，混合熒光體的總重量比為1～50重量％，即實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的波長(zhǎng)變換，以10～30重量％，即可實(shí)現(xiàn)高輝光的發(fā)光裝置。
進(jìn)而適當(dāng)選擇這些RGB熒光體進(jìn)行配合時(shí)，可將密封體111的色調(diào)形成白色，即，發(fā)白色光的發(fā)光裝置，即使不點(diǎn)亮?xí)r，也能見到白色，就此點(diǎn)，即可提供「裝飾」好、視覺、圖案都很好的發(fā)光裝置。
本發(fā)明中使用的熒光體，并不限于上述的無機(jī)熒光體，使用以下所示有機(jī)色素體同樣能實(shí)現(xiàn)高輝度的發(fā)光裝置。
占噸系色素惡嗪系色素花青系色素羅丹明B(630nm)香豆靈153(535nm)聚對(duì)苯撐乙烯(510nm)香豆靈1(430nm)香豆靈120(450nm)三倍-(8-羥氧磷)鋁(Alg3或AlQ)(綠色發(fā)光)4-二氰基甲撐-2-甲基-6-(P-二甲氨基苯乙烯)-4H-吡喃(DCM)(桔色/紅色發(fā)光)即使使用數(shù)種色素體時(shí)，在密封體的硅酮樹脂中添加各種色素體，通過攪拌使各種色素均勻地分散在樹脂中，可提高色素的激勵(lì)效率。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)光裝置的發(fā)光色，和發(fā)光元件106的1次光，通過和密封體111中所含熒光體(也包括色素體)110進(jìn)行組合，可實(shí)現(xiàn)多種多樣的發(fā)光色。即，將紅色、綠色、蘭色和黃色系等熒光體(也包括色素體)進(jìn)行配合，可實(shí)現(xiàn)任意的色調(diào)。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，即使使用單一種熒光體時(shí)，可實(shí)現(xiàn)以前的半導(dǎo)體發(fā)光元件中不能實(shí)現(xiàn)的發(fā)光波長(zhǎng)的穩(wěn)定性。即，通常的半導(dǎo)體發(fā)光元件，受驅(qū)動(dòng)電流、周圍溫度和變調(diào)條件等的影響，發(fā)光波長(zhǎng)會(huì)趨于偏移。與其相反，根據(jù)本發(fā)明的裝置，實(shí)際只取出2次光，發(fā)光波長(zhǎng)就不會(huì)依驅(qū)動(dòng)電流和溫度等而變化，獲得極其穩(wěn)定的效果。
這時(shí)，發(fā)光特性不依賴于發(fā)光元件106的特性，而是取決于添加熒光體110的特性，所以生產(chǎn)出的發(fā)光裝置，特性都很穩(wěn)定，合格率也很高。
(關(guān)于密封體111的表面形狀)
本發(fā)明者對(duì)密封體111進(jìn)行了單獨(dú)的試作研究，結(jié)果對(duì)其表面形狀獲得新的見解。
圖23是密封體表面形狀引起發(fā)出光的強(qiáng)度分布的概念圖。即，圖23(a)是密封體111的表面大致呈平坦的情況、圖23(b)是密封體111的表面形成凹狀洼形的情況、圖23(c)是密封體111的表面形成凸?fàn)罟男蔚那闆r表示發(fā)光裝置發(fā)出光的強(qiáng)度P。
與圖23(a)所示平面形狀時(shí)比較，可知圖23(b)中所示凹狀時(shí)，發(fā)出光的強(qiáng)度分布，即配光特性，向垂直軸乙方向聚束。與其相反，圖23(c)中所示凸?fàn)顣r(shí)，發(fā)出光具有向XY平面方向擴(kuò)展的配光特性。認(rèn)為這是因?yàn)樵趯⒚芊怏w111形成凸?fàn)顣r(shí)，從凸部附近所含熒光體發(fā)出的光在XY平面方面上擴(kuò)展，與其相反，形成凹狀時(shí)，從密封體表面附近含有的熒光體發(fā)出的光受側(cè)壁反射面104反射，增加了進(jìn)入Z軸方向的比率。
將密封體111的表面形狀設(shè)成凸?fàn)睿€是設(shè)成凹狀，可利用填充量進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，通過調(diào)節(jié)密封體111的填充量，可得到所希望的發(fā)出光配光特性。
但是，通常多數(shù)情況是要求聚束性高的，在Z軸上輝度高的發(fā)不裝置。若將密封體111的表面形成凹狀，這種要求確實(shí)能很容易獲得。
像平面型圖像顯示裝置那樣，并列配置數(shù)個(gè)發(fā)光裝置時(shí)，密封體111的表面形成凸?fàn)顣r(shí)，凸部的熒光體會(huì)接收來自鄰接發(fā)光裝置發(fā)出的光，產(chǎn)生不必要的激勵(lì)發(fā)光。因此，在這樣的用途中，密封體111的表面最好形成凹狀。
根據(jù)本發(fā)明，即使對(duì)于這些要求，通過調(diào)節(jié)密封體111的填充量，也確實(shí)很容易獲得。
(關(guān)于密封體111的材質(zhì))密封體111是含有能將發(fā)光元件106發(fā)出的1次光進(jìn)行變換的熒光體110的構(gòu)件。為此，密封體111最好由具有比發(fā)光元件106發(fā)出的1次光能量更大結(jié)合能的材料形成，進(jìn)而最好是具有能透過發(fā)光元件106的1次光，也能透過由熒光體110變換波長(zhǎng)發(fā)出光的特性的材料形成。
然而，作為密封體111的材料，使用以前的環(huán)氧樹脂時(shí)，對(duì)于由發(fā)光元件106元件106發(fā)出的1次光，耐光性有時(shí)很不理想。具體是當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間接收發(fā)光元件的1次光時(shí)，當(dāng)初的透明環(huán)氧樹脂會(huì)發(fā)生變色，由黃色變成茶褐色，最后變成黑色。其結(jié)果，判明是產(chǎn)生光取出效率大幅度降低的問題。這種問題，1次光的波長(zhǎng)越短越顯著。
與其相反，本發(fā)明者由單獨(dú)試作研究的結(jié)果得知，有關(guān)第1種實(shí)施形態(tài)使用硅酮樹脂時(shí)，獲得了極好的結(jié)果。即，使用硅酮樹脂時(shí)，即使長(zhǎng)期照射波長(zhǎng)比較短的光時(shí)，幾乎不產(chǎn)生變色等劣化現(xiàn)象。其結(jié)果，使用以短波長(zhǎng)光為1次光的發(fā)光裝置，可實(shí)現(xiàn)很高的可靠性。
例如，硅酮樹脂對(duì)于從紫外線到可見光幾乎所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，都具有很高的透過率，然而，在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)，實(shí)際上照射1000小時(shí)的LED發(fā)光，仍具有將透過率保持在60％以上初期值的特性。
在制造圖22所示構(gòu)造時(shí)，將硅酮樹脂與規(guī)定(多數(shù))的熒光體110邊混合攪拌，邊通過開口的狹窄噴咀涂布在固定于開口部105處的發(fā)光元件106上。而后，硬化形成。
這時(shí)，使用硬化前粘度為100～10000CP的硅酮樹脂時(shí)，熒光體110均勻分散在樹脂內(nèi)后，不產(chǎn)生沉降和偏析。由此，由激勵(lì)熒光體發(fā)出的光，在其他熒光體內(nèi)不會(huì)過度散射、吸收，在折射率較大的熒光體內(nèi)形成適度均勻的散射，因產(chǎn)生均勻光混合也可以抑制色調(diào)的「偏差」。
進(jìn)而，本發(fā)明中使用的硅酮樹脂，如關(guān)于第1種實(shí)施形態(tài)的敘述那樣，與樹脂部分103的附著強(qiáng)度很強(qiáng)，耐濕性高，由溫度應(yīng)力引發(fā)的裂痕也很少。通過填充硅酮樹脂，因周圍溫度變化對(duì)發(fā)光元件106和Au金屬線產(chǎn)生的樹脂應(yīng)力，可顯著減輕。
進(jìn)而，本發(fā)明者對(duì)「橡膠狀硅酮樹脂」和「凝膠狀硅酮樹脂」作了單獨(dú)比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下見解。即，使用凝膠狀硅酮樹脂時(shí)，在通電過程中熒光體擴(kuò)散到樹脂中，見到色調(diào)發(fā)生變化，RGB3色混合型時(shí)，紅色(R)熒光體的比重很大、這種熒光體垂直向下遷移，在色度座標(biāo)上X值出現(xiàn)增大現(xiàn)象。
圖24是相對(duì)于通電時(shí)間測(cè)定色度X的變化結(jié)果的曲線圖。如該圖所示，作為密封閉體111的材料，使用凝膠狀硅酮樹脂時(shí)，在接近通電100小時(shí)時(shí)，色度X值開始上升，超過10000小時(shí)時(shí)，迅速上升。與其相反，使用橡膠狀硅酮樹脂時(shí)，由于通電工作，發(fā)光裝置溫度升高，在此狀態(tài)下工作近10000小時(shí)，也沒觀察到色調(diào)產(chǎn)生變化。認(rèn)為這是因?yàn)橄鹉z狀硅酮樹脂，由于硬度高，致密、熒光體難以產(chǎn)生擴(kuò)散的緣故。
即，通過使用橡膠狀硅酮樹脂代替凝膠狀硅酮樹脂，判明能夠解除發(fā)光特性的變動(dòng)。
在作為密封體111的硅酮樹脂中，與熒光體110一起添加散射劑時(shí)，可使發(fā)光元件106發(fā)出的1次光形成散射，對(duì)熒光體也一樣，使熒光體110發(fā)出的光也進(jìn)行散射，從而能實(shí)現(xiàn)均勻的混色狀態(tài)。其結(jié)果，使用很少量的熒光體110就能實(shí)現(xiàn)所要求的發(fā)光特性。
如以上詳述，根據(jù)本發(fā)明，通過在具有特定硬度的硅酮樹脂形成的密封體111中含有熒光體110，從而能大幅度提高發(fā)光特性和可靠性。
本實(shí)施形態(tài)適用于本發(fā)明的第1和第2實(shí)施形態(tài)的發(fā)光裝置中時(shí)，也能起到同樣的作用和效果。
以下是附圖中表示的這些具體例。
圖25～圖27分別是圖2～圖4中所表示的，密封體111中含有熒光體110的。這些圖中與圖1～圖24中相同的要素付與了相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。在圖示的具體例中，雖然表示的是熒光體110A、110B和110C混合的情況，但本發(fā)明并不僅限于此，其他無論怎樣混合也是一樣的。
作為本發(fā)明的第1種實(shí)施形態(tài)，通過在利用上述獨(dú)特的開口形狀和芯片配置圖案搭載數(shù)個(gè)芯片的發(fā)光裝置中組合熒光體，進(jìn)一步提高了發(fā)光特性，并能獲得任意的發(fā)光色。
圖28～圖31分別是圖17、圖19～圖21中表示的，密封體111中含有熒光體110的。這些圖中與圖1～圖27中相同的要素付與同一符號(hào)，詳細(xì)說明省略。雖然這些圖示具體例中表示將熒光體110A、110B和110C組合的情況，但本發(fā)明并不限于此，其他無論怎樣混合也是一樣。
作為本發(fā)明的第2種實(shí)施形態(tài)，通過在利用上述獨(dú)特的芯片層疊構(gòu)造搭載數(shù)個(gè)芯片的發(fā)光裝置中組合熒光體，確保了很高的可靠性，并能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高發(fā)光特性的小型化發(fā)光裝置。
進(jìn)而，本實(shí)施形態(tài)，并不僅限于在本發(fā)明的第1～第2實(shí)施形態(tài)中密封體111含有熒光體。以下對(duì)其他幾個(gè)具體例作一介紹。
圖32是本實(shí)施形態(tài)具體例的發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式剖面圖。該圖中與圖1～圖31中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體的發(fā)光裝置也具有樹脂管座110、固定其上的保護(hù)用二極管106E和半導(dǎo)體發(fā)光元件106F的層疊體、設(shè)置覆蓋這些的密封體111。密封體111是由JISA硬度為50～90的硅酮樹脂形成，其中含有熒光體110。
但是，本具體例中，在密封體111的周圍不設(shè)有樹脂部103的側(cè)壁。這種結(jié)構(gòu)，由熒光體110發(fā)出的2次光，不僅從上方也從橫向上放射出，實(shí)現(xiàn)了很廣的光度分布。因此，適用于要求很寬視野角度和很寬放射角度的用途。
本具體例中的密封體111和樹脂管座100的形狀，并不限于圖示的具體例。例如，圖33所示，密封體111略呈半球狀，在樹脂管座100中，樹脂部103也可以埋沒入引線101、102，在元件周圍具有很低的側(cè)壁。
圖34是本實(shí)施形態(tài)的具體例發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的剖面圖。該圖中與圖1～圖33中相同的要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體的發(fā)光裝置具有由引線框架形成的一對(duì)引線101、102。但在第1引線101的端部作為其一部分設(shè)有杯部601，將保護(hù)用二極管106E和發(fā)光元件106F的層疊體安裝在杯部601的底部。用金屬線109從二極管106E連接到引線102上。設(shè)置含有熒光體110的密封體111，將這些包圍住。作為密封體111，使用JISA硬度為50～90的硅酮樹脂。
杯部601的內(nèi)壁面起到反射面的作用，使由發(fā)光元件106發(fā)出的1次光向上方反射。接收該1次光的熒光體110發(fā)射出規(guī)定波長(zhǎng)的2次光。
本具體例的發(fā)光裝置，可以取代以前燈型半導(dǎo)體發(fā)光裝置，具有較寬的放射角度，得到通用性很高的發(fā)光裝置。
圖35是本實(shí)施形態(tài)的具體例發(fā)光裝置主要部分構(gòu)成的模式剖面圖。該圖中與圖1～圖34中相同要素付與相同的符號(hào)，詳細(xì)說明省略。
本具體例的發(fā)光裝置構(gòu)成類似于圖34所示的發(fā)光裝置。即，本具體例的發(fā)光裝置也在第1引線101的端部形成杯部601，在該底部安裝由保護(hù)用二有管106E和發(fā)光元件106F形成的層疊體。用金屬線109從二極管106E連接到引線102上。進(jìn)而設(shè)置含有熒光體110的密封體111將其包圍住。
但本實(shí)施形態(tài)中，由JISA硬度為50～90的硅酮樹脂形成的密封體111很小，設(shè)置透光體713將其圍住。
通過形成很小的含熒光體110的密封體111，可減小發(fā)光部分，提高輝度。同樣，透光體713的上部呈透鏡狀，具有集光作用，可發(fā)射出聚束光。
通過利用透光體713包圍住密封體111，可使熒光體110與外界環(huán)境隔離，提高了對(duì)濕氣和腐蝕性氣體的耐久性。作為透光體713的材料可使用樹脂。使用環(huán)氧樹脂和硅酮樹脂時(shí)，密封體111形成很好的粘接性，可獲得優(yōu)良的耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度。
本具體例也并不僅限于圖示的。例如，圖36所示，也可將含有熒光體110的密封體111只限定在杯部601上。這種結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步減小發(fā)光部分，提高輝度。這種情況，雖然金屬線109貫通密封體111和透光體713的界面，但使密封體111和透光體713的材料相類似，仍可抑制界面處的應(yīng)力，防止斷線。
以上參照具體例對(duì)本發(fā)明的第1～第3種實(shí)施形態(tài)作了說明。然而，本發(fā)明不限定于這些具體例。例如，關(guān)于熒光體的材質(zhì)、發(fā)光元件的發(fā)光波長(zhǎng)或具體構(gòu)造和材質(zhì)、引線和密封體111的形狀、各要素的尺寸關(guān)系等等，本領(lǐng)域者所作的適當(dāng)變更設(shè)計(jì)包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
發(fā)明的效果本發(fā)明用以上說明的形態(tài)進(jìn)行實(shí)施，可起到以下說明的效果。
首先，根據(jù)本發(fā)明，作為密封半導(dǎo)體發(fā)光元件的樹脂，通過使用硅酮樹脂代替以前的環(huán)氧樹脂，可降低以前環(huán)氧樹脂產(chǎn)生的裂痕、剝離、或斷線等發(fā)生的可能性，同時(shí)也改進(jìn)了耐氧候和耐光性。
根據(jù)本發(fā)明，通過在硅酮樹脂中使用橡膠狀硅酮樹脂，進(jìn)一步改善了發(fā)光特性、可靠性和機(jī)械強(qiáng)度等。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)包裝體的開口部付與獨(dú)特的形狀，而且也使其內(nèi)部的引線形狀和芯片的配置圖形形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可在有限的空間內(nèi)很好地配置數(shù)個(gè)芯片，而且也能遠(yuǎn)離金屬線焊接區(qū)域，能解決焊接不良現(xiàn)象。作為結(jié)果，通過組合數(shù)個(gè)發(fā)光元件、或者組合發(fā)光元件和其他元件，從而能實(shí)現(xiàn)具有高性能和高可靠性的發(fā)光裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過將保護(hù)用二極管和發(fā)元文件層疊，能使可靠性高的發(fā)光裝置小型化。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有發(fā)出1次光的發(fā)光元件、設(shè)置覆蓋該發(fā)光元件的硅酮樹脂、和硅酮樹脂中含有的吸收該1次光發(fā)射出可見光的熒光體，可消除了搭載發(fā)光元件的偏差、并能消除因驅(qū)動(dòng)電流變化、溫度變化、發(fā)光元件劣化等引起的配色平衡變化。
即，根據(jù)本發(fā)明，可獲得白色等各種色穩(wěn)定的發(fā)光，并能提供小型的，可靠性高的發(fā)光裝置，工業(yè)價(jià)值相當(dāng)大。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，具有設(shè)有開口部的樹脂部、配置在上述開口部中的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、配置在上述開口部中的半導(dǎo)體元件、設(shè)置在上述開口部中、覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述開口部的開口呈近似橢圓形或近似偏平圓形，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)光裝置，其特征是，還具有與上述半導(dǎo)體發(fā)光元件連接的金屬線，上述硅酮樹脂還覆蓋上述金屬線。
3.一種發(fā)光裝置，具有引線、將上述引線的至少一部分包埋的樹脂部、在設(shè)于上述樹脂部的開口部中固定在上述引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中固定在上述引線上的半導(dǎo)體元件、將上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述引線連接的金屬線、設(shè)在上述開口部中、覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述引線在其固定有上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分和與金屬線連接的部分之間有切口、上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
4.一種發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、將上述第1和第2引線的至少一部分包埋的樹脂部、在設(shè)于上述樹脂部的開口部中固定在上述第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中固定在上述第2引線上的半導(dǎo)體元件、連接上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和第2引線的第1金屬線、連接上述半導(dǎo)體元件和第1引線的第2金屬線、設(shè)在上述開口部中覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述第1引線在其固定有第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分和與第2金屬線連接的部分之間設(shè)有第1切口，上述第2引線在其固定有上述半導(dǎo)體元件的部分和與上述第1金屬線連接的部分之間設(shè)有第2切口，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述開口部的開口呈近似橢圓形或近似偏平圓形。
6.一種發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、將上述第1和第2引線的至少一部分包埋的樹脂部、在設(shè)于上述樹脂部的開口部中、固定在上述第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中固定在上述第1引線上的半導(dǎo)體元件、連接上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和第2引線的第1金屬線、連接上述半導(dǎo)體元件和第2引線的第2金屬線、設(shè)在上述開口部中、覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述開口部的開口呈近似橢圓形或近似偏平圓形，上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和半導(dǎo)體元件沿著上述近似橢圓形或近似偏平圓形的長(zhǎng)軸方向配置，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
7.一種發(fā)光裝置，具有第1引線、第2引線、將上述第1和第2引線的至少一部分包埋的樹脂部、在設(shè)于上述樹脂的開口部中、固定在上述第1引線上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、在上述開口部中固定在上述第1引線上的半導(dǎo)體元件、連接上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和第2引線的第1金屬線、連接上述半導(dǎo)體元件和第2引線的第2金屬線、設(shè)在上述開口部中、覆蓋上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和半導(dǎo)體元件的硅酮樹脂，其特征是，上述開口部的開口呈近似橢圓形或近似偏平圓形，上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和半導(dǎo)體元件沿著上述近似橢圓或近似偏平圓形的短軸方向配置，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7記載的發(fā)光裝置，其特征是，還具有連接上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件和第1引線的第3金屬線，上述第1引線在其固定有上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分和與上述第3金屬線連接的部分之間設(shè)有切口。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件配置在上述開口部的中央。
10.根據(jù)權(quán)利要求3-9中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述硅酮樹脂還覆蓋上述金屬線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述半導(dǎo)體元件是第2半導(dǎo)體發(fā)光元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述第1半導(dǎo)體元件和第2半導(dǎo)體元件發(fā)出峰值波長(zhǎng)互不相同的光。
13.一種發(fā)光裝置，具有半導(dǎo)體元件、通過凸點(diǎn)固定在上述半導(dǎo)體元件上的第1半導(dǎo)體發(fā)光元件、覆蓋上述半導(dǎo)體元件和第1半導(dǎo)體發(fā)光元件的硅酮樹脂，其特征是，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13記載的發(fā)光裝置，其特征是，還具有設(shè)有開口部的樹脂部，上述半導(dǎo)體元件和第1半導(dǎo)體發(fā)光元件配置在上述開口部的中央處。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14記載的發(fā)光裝置，其特征是，還具有與上述半導(dǎo)體元件連接的金屬線，上述硅酮樹脂還覆蓋上述金屬線。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述半導(dǎo)體元件是與上述第1半導(dǎo)體發(fā)光元件并聯(lián)的保護(hù)用二極管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述硅酮樹脂含有將由第1半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光吸收并發(fā)出與吸收光不同波長(zhǎng)的光的熒光體。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述硅酮樹脂的固化前的粘度為100-10000cp。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述硅酮樹脂具有從其開口部的開口端開始的凹狀表面。
20.一種發(fā)光裝置，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件、覆蓋上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的硅酮樹脂、在上述硅酮樹脂中的將由上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光吸收并發(fā)出與吸收光不同波長(zhǎng)的光的熒光體，其特征是，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在50以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)記載的發(fā)光裝置，其特征是，上述硅酮樹脂的硬度以JISA值表示，在90以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在用樹脂密封半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置中,提供一種使可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性提高,可搭載數(shù)個(gè)芯片的小型化發(fā)光裝置。通過將開口部形成略呈橢圓形狀或略呈偏平圓形狀,可在有限空間內(nèi)有效配置數(shù)個(gè)芯片。在焊接金屬線部位和固定基片部位之間設(shè)有切口,從而能防止粘接劑溢出,消除焊接不良現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01L33/38GK1381906SQ0211869
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者新田康一, 下村健二, 押尾博明, 小松健 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝