專利名稱：表面安裝型led的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用透明樹脂塑封LED芯片周圍的LED。
背景技術：
以往，這種LED例如具有如圖9～圖11所示的結構。
即，首先在圖9中，LED1由以下部分構成硬質基板2；安裝在該硬質基板2上的LED芯片3；和形成在硬質基板2上并包圍該LED芯片3的樹脂塑封部4。
上述硬質基板2在其表面上具有構成規定電路的導電圖形(未圖示)，該導電圖形環繞到硬質基板2的背面，構成外部連接用電極部2a、2b(參照圖9(B))。
上述LED芯片3是公知結構的LED芯片，被焊接在上述硬質基板2的芯片安裝部上，對相鄰的連接焊盤(未圖示)進行引線焊接(未圖示)。并且，上述樹脂塑封部4例如由環氧樹脂等透明材料構成，例如采用連續自動成型等方法形成在硬質基板2上，并且包圍該LED芯片3。
根據這樣構成的LED1，從外部通過電極部2a、2b向LED芯片3施加驅動電壓，由此驅動LED芯片3發光。來自LED芯片3的光借助樹脂塑封部4的透鏡效應，以所謂完全散射分布的配光特性射出到外部。
并且，在圖10中，LED5包括嵌入成形有引線框6的殼體7，由設在該殼體7的表面中央的凹陷部構成燈室7a。
并且，在把LED芯片3安裝在露出于燈室7a內的一個引線框6a上之后，把LED芯片3導線焊接在其他引線框6上。
然后，在燈室7a內填充例如硅樹脂等透明材料，然后，采用所謂成形法將各引線框折彎形成環繞到殼體7背面的電極部，由此完成LED5的制造。
根據這樣構成的LED5，同樣從外部通過殼體7背面的電極部向LED芯片3施加驅動電壓，由此驅動LED芯片3發光。來自LED芯片3的光在殼體7a的表面反射，以規定的配光特性射出到外部。
另外，在圖11中，LED8同樣包括與引線框6為一體的利用MID(MoldedInterconnect Device內部連接塑封器件)形成的殼體7，由設在該殼體7的表面中央的凹陷部形成燈室7a。并且，在把LED芯片3安裝在露出于燈室7a內的一個引線框6a上之后，把LED芯片3導線焊接在其他引線框6上。然后，在燈室7a內填充例如硅樹脂等透明材料，由此完成LED8的制造。
根據這樣構成的LED8，從外部通過露出于殼體7背面的引線框6的一部分(電極部)部向LED芯片3施加驅動電壓，由此驅動LED芯片3發光。來自LED芯片3的光在殼體7a的表面反射，以規定的配光特性射出到外部。
但是，這樣構成的LED芯片1、5、8存在以下的問題。
即，在LED1中，由于沒有燈室，因此雖然能夠構成具有所謂完全散射分布的光源，但使用的LED芯片3變大時，并且將要安裝的LED芯片3為多個時，LED芯片3的占有面積增大，由于構成樹脂塑封部4的環氧樹脂等透明材料形成的應力，所以樹脂塑封部4會產生裂紋、翹曲等變形，難以保證質量。
并且，由于硬質基板2的熱傳導率比較低，因LED芯片3的驅動而產生的發熱不易被散熱到安裝基板，因此LED芯片3成為高溫，發光效率降低。
另外，在樹脂塑封部4由環氧樹脂構成的情況下，LED芯片3產生例如紫外線等短波長的光時，由于光子的吸收，會加快樹脂塑封部4的老化。
并且，在LED5中，雖然LED芯片3的發熱能夠通過引線框6向安裝基板有效散熱，但是，在制造工序中，由于存在引線框的嵌入成形、LED芯片的焊接、導線焊接等工序，作為殼體7的材料，需要能夠在高溫下使用的樹脂，雖然具有例如作為工程塑料的LCP和PPA等的耐熱性，但是不得不使用不透明的樹脂，所以很難獲得完全散射分布的配光特性，根據情況，有時不能適用于規定的光學系統。
另外，在LED8中，作為可以進行MID的樹脂，使用上述的LCP和PPA等，同樣根據情況，有時不能適用于規定的光學系統。
發明內容
本發明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種LED，能夠獲得完全散射分布的配光特性，并且即使LED芯片的占有面積變大時也不會在透鏡部產生因應力造成的裂紋、翹曲等變形。
上述目的是通過本發明的LED實現的，其特征在于，包括硅基板，其具有包括LED芯片安裝部、連接圖形和外部電極的導電圖形；玻璃框體，具有陽極接合在該硅基板上的形成燈室的貫通孔；LED芯片，被安裝在上述玻璃框體的貫通孔內的硅基板上；和塑封部，由填充在上述玻璃框體的貫通孔內的硅樹脂構成。
本發明的表面安裝型LED，優選上述硅基板在其背面上設有外部電極。
本發明的表面安裝型LED，優選上述硅基板在其側面或朝向側方的斜面上具有外部電極。
本發明的表面安裝型LED，優選上述硅基板具有梯形狀的隔板面，在該隔板面上具有外部電極。
本發明的表面安裝型LED，優選構成上述塑封部的硅樹脂具有接近玻璃框體的折射率的折射率。
本發明的表面安裝型LED，優選上述玻璃框體利用硼硅酸玻璃構成。
本發明的表面安裝型LED，優選形成于上述硅基板上的導電圖形還具有構成規定的電路的部分。
本發明的表面安裝型LED，優選在構成上述塑封部的硅樹脂中分散混入熒光體。
本發明的表面安裝型LED，優選在構成上述塑封部的硅樹脂中混入擴散劑。
根據上述結構，在LED芯片流過驅動電流，從LED芯片射出光。從LED芯片射出的光，通過填充在玻璃框體的貫通孔內的塑封部直接、或通過玻璃框體在硅基板的表面側的所有方向射出到外部。
在該情況下，燈室由光透射率高的玻璃、優選硼硅酸玻璃形成，所以不需要使用以往那樣的具有耐熱性且不透明的材料，由于從LED芯片射出的光，通過該玻璃框體也可以有效射出到側方，所以能夠獲得所謂完全散射分布的配光特性。
并且，由于上述塑封部由硅樹脂構成，所以因硅樹脂形成的應力比較小，因此能夠降低塑封部中的裂紋和翹曲等變形的產生，并且即使LED芯片產生例如紫外線等短波長的光時，也能夠消除塑封部的劣化。
另外，由于作為基板而使用熱傳導率較高的硅基板，所以通過LED芯片的驅動而產生的熱量，通過硅基板有效地散熱到例如安裝基板上，LED芯片不會形成高溫，發光效率不會降低。
上述硅基板在其背面具有外部電極時，該外部電極連接形成于安裝基板表面的連接焊盤，由此LED可以實現表面安裝。
上述硅基板在其側面或朝向側方的斜面具有外部電極時，由于該外部電極不是朝向上方而是朝向側方，所以即使硅基板、LED為小型結構，也能夠容易進行將外部電極通過錫焊等與外部的連接。
上述硅基板具有梯形狀的隔板面，在該隔板面具有外部電極時，該隔板面通過錫焊或根據硅基板自身的彎曲力被壓接在安裝基板的連接焊盤上，從而可以安裝在安裝基板上。
構成上述塑封部的硅樹脂具有接近玻璃框體的折射率的折射率時，從LED芯片射出的光通過塑封部入射到玻璃框體上時，由于在塑封部和玻璃框體的界面幾乎不產生反射和折射地透射到玻璃框體內，所以可提高朝向側方的光的射出效率。
在形成于上述硅基板上的導電圖形還具有構成規定電路的部分的情況下，通過在硅基板上擴散雜質，可以在硅基板上形成例如穩壓二極管等器件，特別是在形成穩壓二極管的情況下，來自外部的驅動電壓通過該穩壓二極管被施加給LED芯片，由此可以防止向LED芯片施加過大的電壓，以期保護LED芯片。
在構成上述塑封部的硅樹脂中分散混入熒光體的情況下，從LED芯片射出的光入射到在構成塑封部的硅樹脂中分散混入的熒光體中，由此熒光體被激勵，從熒光體射出激勵光。因此，來自LED芯片的光和來自熒光體的激勵光的混色光，從塑封部直接或通過玻璃框體射出到外部，從而射出與來自LED芯片的光不同波長的光，例如通過藍色光和黃色激勵光的混色，可以得到白色光。
在構成上述塑封部的硅樹脂中混入擴散劑的情況下，從LED芯片射出的光入射到在構成塑封部的硅樹脂中混入的擴散劑中并擴散。由此，LED芯片自身的配光特性整體上變均勻，特別在設有多個LED芯片時，來自各LED芯片的光通過上述擴散劑被擴散，由此可以得到整體上均勻的配光特性。
這樣，根據本發明，可以得到完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面積較大時，也可以構成透鏡部不會產生因應力形成的裂紋、翹曲等的變形的LED。
圖1是表示本發明的LED的第一實施方式的結構的、從斜上方觀看的概略立體圖。
圖2是從斜下方觀看的圖1所示LED的概略立體圖。
圖3是圖1所示LED中使用的硅基板的(A)從斜上方觀看的概略立體圖和(B)從斜下方觀看的概略立體圖。
圖4是圖1所示LED中使用的玻璃框體的概略立體圖。
圖5是表示本發明的LED的第二實施方式的結構的、從斜上方觀看的概略立體圖。
圖6是表示本發明的LED的第三實施方式的結構的、從斜上方觀看的概略立體圖。
圖7是圖6所示LED中使用的硅基板的(A)在接合前的分解立體圖和(B)在接合后的立體圖。
圖8是表示本發明的LED的第四實施方式的主要部分的(A)概略立體圖和(B)表示主要部分的等效電路圖。
圖9是表示使用以往的硬質基板的LED一例的結構的(A)俯視圖和(B)側視圖。
圖10是表示以往的嵌入成形引線框的LED一例的結構的(A)俯視圖和(B)側視圖。
圖11是表示以往的由MID形成的LED一例的結構的(A)俯視圖和(B)側視圖。
圖中10、20、30 LED；11、21、31硅基板；11a導電層；11b LED芯片安裝部；11c連接焊盤；11d、11e電極部；12玻璃框體；12a貫通孔；13LED芯片；13a金線；14塑封部；15穩壓二極管；21a、21b斜面；31a、31b隔板面；32下部；32a凹陷部；32b橋接部分；33上部；33a、33b貫通孔。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖8詳細說明本發明的優選實施方式。
另外，以下敘述的實施方式是本發明的優選實施例，所以在技術上附加了各種限定，但是，本發明的范圍只要在以下說明中沒有特別限定本發明的描述，則不限于這些方式。
(實施例1)圖1和圖2表示本發明的LED的第一實施方式的結構。在圖1和圖2中，LED10由以下部分構成硅基板11；安裝在硅基板11上的玻璃框體12；在玻璃框體12的貫通孔12a內，安裝在硅基板11上的LED芯片13；和填充在上述玻璃框體12的貫通孔內的塑封部14。
上述硅基板11由板狀的硅構成，并且在其表面和背面形成有具有圖3(A)和圖3(B)所示的規定圖形的導電層11a。
該導電層11a在硅基板11的中央附近，包括LED芯片安裝部11b、與其相鄰的連接焊盤11c、和從該硅基板11的兩端緣環繞到背面的電極部11d、11e。
該導電層11a例如是按以下所步驟述形成的。
即，首先，通過蝕刻去除硅基板11上應該形成導電層11a的區域，然后在硅基板11的整個表面形成氧化膜。然后，通過電鑄，在硅基板11的整個表面形成銅圖形。然后，例如利用光刻法等只保留該銅圖形中應該形成導電層11a的區域，而將其他部分去除，最后對剩余的銅圖形的整個表面，例如利用濺射法等形成Ag/Ni薄膜。由此，形成導電層11a。
上述玻璃框體12例如利用硼硅酸玻璃的板材構成，例如通過噴砂加工等在中央形成貫通孔12a。
并且，該玻璃框體12通過所謂陽極接合等，被保持在上述硅基板11上的規定位置并成為一體。
上述LED芯片13是公知結構的LED芯片，在上述玻璃框體12的貫通孔12a內，通過共晶接合被焊接在上述硅基板11上的LED芯片安裝部11b上，其上表面通過金線13a被導線焊接在硅基板11上的連接焊盤11c上。
上述塑封部14由透明材料構成，該材料具有例如接近硅樹脂等構成玻璃框體12的玻璃的折射率(硼硅酸玻璃為1.52)的折射率，被注入玻璃框體12的貫通孔12a內并使其固化，從而密封LED芯片13。
本發明的實施方式的LED10是如上所述構成的，在制造時按以下所述步驟進行制造。
即，首先在硅基板11上形成導電層11a。
另一方面，在玻璃框體12上加工貫通孔12a。
并且，在上述硅基板11上的規定位置上，通過所謂陽極接合固定玻璃框體12。
然后，在玻璃框體12的貫通孔12a內，在硅基板11的LED芯片安裝部11b上，通過共晶接合等焊接LED芯片13，LED芯片13的上表面通過金線13a被導線焊接在相鄰的連接焊盤11c上。
最后，在玻璃框體12的貫通孔12a內注入硅樹脂等透明材料并使其固化，從而利用塑封部14密封LED芯片13，并完成LED10的制造。
根據這樣構成的表面安裝型LED10，從硅基板11的雙方電極部11d、11e向LED芯片13施加驅動電壓時，LED芯片13發光，并射出光。
并且，從LED芯片13射出的光在塑封部14內行進，其一部分直接射出到外部，其他一部分通過玻璃框體12射出到側方。
這樣，根據本發明的實施方式的LED10，包圍LED13的玻璃框體12由能夠承受LED芯片13的接合等工序中的高溫、并且光透射率高的透明玻璃構成，從而和以往沒有燈室的LED相同，從LED芯片13射出的光也在側方射出到外部，產生所謂完全散射分布的配光特性。因此，能夠達到裝配本LED10的各種設備的光學系統的要求。
此時，構成塑封部14的硅樹脂等的透明材料，具有接近構成玻璃框體12的玻璃的折射率的折射率，由此在塑封部14和玻璃框體12的界面幾乎不會產生反射和折射。
并且，通過驅動而在LED芯片13產生的熱量，通過熱傳導率比較高的硅基板12有效地向LED10的安裝基板散熱，所以LED芯片13不會達到高溫，發光效率不會降低。
另外，填充在玻璃框體12的貫通孔12a內的透明材料例如是硅樹脂，所以即使LED芯片13變大或數量增加致使LED芯片13的占有面積增大，構成塑封部14的硅樹脂的應力比較小，在塑封部14不會產生裂紋、翹曲等變形，并且沒有像以往那樣，在利用環氧樹脂密封時因紫外線等短波長光而造成加速老化，所以容易保持LED10的質量。
在該情況下，LED10在其硅基板11的兩端緣的表面和背面露出電極部11d、11e，所以相對安裝基板能夠實現例如上面接合或下面接合的雙方安裝方法，并且也可以通過把背面的電極部11d、11e壓接固定在連接器等的接點部，來進行安裝。
(實施例2)圖5表示本發明的LED的第二實施方式的結構。
在圖5中，LED20的結構和圖1及圖2所示LED10大致相同，所以對相同構成要素賦予相同符號并省略說明。
上述LED20與圖1及圖2所示LED10相比，其不同之處是利用硅基板21代替硅基板11。
此處，上述硅基板21利用壁厚略厚的板狀硅構成，在兩端緣具有在表面朝向外側變低的斜面21a、21b。
這種斜面21a、21b例如通過刻劃切割加工形成，或者把硅基板21的表面作為(100面)，例如通過KOH系列的堿濕式蝕刻使(110面)成為斜面而形成。
并且，對這種硅基板21，按照前面所述形成導電層11b。另外，在該情況下，導電層11b中的電極部11d、11e僅形成于硅基板21的斜面21a、21b上。
根據這樣構成的LED20，從硅基板21的雙方電極部11d、11e向LED芯片13施加驅動電壓時，LED芯片13發光，并射出光。
并且，從LED芯片13射出的光在塑封部14內行進，其一部分直接射出到外部，其他一部分通過玻璃框體12射出到側方。由此，進行和LED10相同的動作。
在該情況下，LED20在其硅基板21的兩端緣的斜面21a、21b露出電極部11d、11e，所以相對安裝基板，通過錫焊或壓接等可以電連接在安裝基板側的接點部上。
(實施例3)圖6表示本發明的LED的第三實施方式的結構。
在圖6中，LED30的結構和圖1及圖2所示LED10大致相同，所以對相同構成要素賦予相同符號并省略說明。
上述LED30與圖1及圖2所示LED10相比，其不同之處是利用硅基板31代替硅基板11。
此處，上述硅基板31由硅構成，并且在背面側具有梯形狀的間隙，具有從背面中央朝向兩端緣擴寬的隔板面31a、31b。
這種硅基板31如圖7(A)所示，由將隔板面劃分成31a、31b的下部32、和板狀上部33構成，通過將上部33接合在下部32的上面而形成。
此處，上述下部32通過對壁厚的硅板設置梯形狀凹陷部32a而形成。該凹陷部32a例如通過刻劃切割加工形成，或者把硅板的表面作為(100面)，例如通過KOH系列的堿濕式蝕刻使(110面)成為斜面，并在該斜面的整個面上濺射金而形成得到隔板面31a、31b。
并且，上述上部33由在兩端緣附近具有貫通孔33a、33b的板狀硅構成，在通過Au-Si接合安裝在上述下部32上后，例如通過噴砂加工等去除連接下部32的雙方隔板面31a、31b的橋接部分32b，由此形成圖7(B)所示的硅基板31。
并且，對這種硅基板31，按照前面所述步驟形成導電層11b。另外，在該情況下，導電層11b中的電極部11d、11e僅形成于硅基板31的上部33的兩端緣表面，但是，此時電極部11d、11e也形成于貫通孔33a、33b內，從而與下部32的隔板面31a、31b電連接。
根據這樣構成的LED30，在從硅基板31的雙方電極部11d、11e向LED芯片13施加驅動電壓時，LED芯片13發光，并射出光。
并且，從LED芯片13射出的光在塑封部14內行進，其一部分直接射出到外部，其他一部分通過玻璃框體12射出到側方。由此，進行和LED10相同的動作。
在該情況下，LED30在其硅基板31的兩端緣表面露出電極部11d、11e，并且隔板面31a、31b與電極部11d、11e電連接，所以相對安裝基板，通過錫焊或硅基板31的彎曲并借助壓接等使隔板面31a、31b電連接在安裝基板側的接點部上。
(實施例4)圖8表示本發明的LED的第四實施方式的主要部分的結構。
在圖8(A)中，LED40的結構和圖1及圖2所示LED10大致相同，其不同之處是在硅基板11上具有穩壓二極管15。
在硅基板11的表面按照公知方式例如擴散雜質等制得p型和n型薄膜，利用該薄膜形成該穩壓二極管15，省略其詳細結構的說明。
并且，上述穩壓二極管15在把LED芯片13焊接在LED芯片安裝部11b上時，如圖8(B)所示，上述穩壓二極管15與LED芯片13并聯連接。
由此，施加給LED芯片13的驅動電壓借助穩壓二極管15的作用被保持為規定電壓，從而保護LED芯片13，所以不會向LED芯片13施加過大的電壓，LED芯片13不會損壞。
在上述實施方式中，單純地構成為從LED13射出的光通過塑封部14和玻璃框體12射出到外部，但不限于此，例如通過在構成塑封部14的硅樹脂中分散混入熒光體，借助來自LED芯片13的光激勵熒光體，利用來自LED芯片13的光和來自熒光體的激勵光的混色光，變換從LED13射出的光的波長，可以變更顏色溫度。例如，作為LED芯片13使用藍色LED芯片，作為熒光體使用借助藍色光產生黃色光的熒光體材料，從而可以向外部射出作為混色光的白色光。
并且，在上述實施方式中，塑封部14只由硅樹脂構成，但不限于此，也可以在構成塑封部14的硅樹脂中混入擴散劑。由此，來自LED芯片的光借助混入塑封部14內的擴散劑而擴散，并通過塑封部14和玻璃框體12射出到外部，由此從LED芯片射出的光成為均勻的配光分布。因此，例如在具有多個LED芯片時，從各LED芯片射出的光借助擴散劑充分擴散，從而可以獲得從一個光源射出的配光分布特性。
另外，在上述第四實施方式中，在硅基板11上形成穩壓二極管15，但不限于此，當然也可以形成例如電流電阻元件(CRD)等其他種類的器件和LED芯片13的驅動控制電路例如頻閃電路等。
這樣，根據本發明，可以提供一種極其良好的LED，能夠獲得完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面積較大也不會在透鏡部產生因應力造成的裂紋、翹曲等變形。
權利要求
1.一種LED，其特征在于，包括硅基板，其具有包括LED芯片安裝部、連接圖形、和外部電極的導電圖形；玻璃框體，陽極接合在該硅基板上，具有形成燈室的貫通孔；LED芯片，安裝在上述玻璃框體的貫通孔內的硅基板上；和塑封部，由填充在上述玻璃框體的貫通孔內的硅樹脂構成。
2.根據權利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板在其背面上設有外部電極。
3.根據權利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板在其側面或朝向側方的斜面上具有外部電極。
4.根據權利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板具有梯形狀的隔板面，在該隔板面上具有外部電極。
5.根據權利要求1～4中任意一項所述的LED，其特征在于，構成上述塑封部的硅樹脂具有接近玻璃框體的折射率的折射率。
6.根據權利要求1～5中任意一項所述的LED，其特征在于，上述玻璃框體由硼硅酸玻璃構成。
7.根據權利要求1～6中任意一項所述的LED，其特征在于，形成在上述硅基板上的導電圖形還具有構成規定的電路的部分。
8.根據權利要求1～7中任意一項所述的LED，其特征在于，在構成上述塑封部的硅樹脂中分散混入有熒光體。
9.根據權利要求1～7中任意一項所述的LED，其特征在于，在構成上述塑封部的硅樹脂中混入有擴散劑。
全文摘要
本發明的目的是提供一種LED，能夠獲得完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面積較大，也不會在透鏡部產生因應力造成的裂紋、翹曲等變形。LED(10)包括硅基板(11)，具有包括LED芯片安裝部(11b)、連接焊盤(11c)、和外部電極(11d、11e)的導電圖形(11a)；玻璃框體(12)，陽極接合在該硅基板上，具有形成燈室的貫通孔(12a)；LED芯片(3)，被安裝在上述玻璃框體的貫通孔內的硅基板上；和由填充在上述玻璃框體的貫通孔內的硅樹脂構成的塑封部(14)。
文檔編號H01L33/64GK1744335SQ20051009353
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月26日 優先權日2004年8月31日
發明者東海林巌 申請人:斯坦雷電氣株式會社