專利名稱：半導體發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體發光器件。
背景技術：
由于半導體發光器件要求高密度安裝和良好的導熱性，因此使用所謂的表面安裝型(SMDSurface Mount Device)半導體發光器件。在向安裝基板上安裝時，要用到使用無鉛焊料的回流工序。在現有的SMD半導體發光器件中，為了使LED發出的光具有更高的外部取出效率，用樹脂包圍LED的周圍，通過設置在樹脂內壁面上的反射膜，將從LED的側面發出的光反射到上方。即，在具有由注塑成型而形成的傾斜的樹脂表面上，設置鋁(Al)等具有高反射率(reflective index)的金屬蒸鍍膜(deposited layer)，由此形成反射面。
但是，無鉛焊料的熔點比過去使用的鉛焊料的熔點高，在很多情況下為250℃到260℃。因此，在進行完回流工序后，在蒸鍍膜的表面會產生細小的裂紋和凹凸。
發明內容
本發明的一個方案提供一種半導體發光器件，包括具有電極圖形的絕緣基板、設置在上述絕緣基板之上且具有貫通孔的金屬反射體、設置于上述絕緣基板和上述金屬反射體之間的接合層、在上述貫通孔中設置在上述絕緣基板之上的半導體發光元件、以及密封該半導體發光元件的樹脂，上述貫通孔的內壁具有傾斜的光反射面，從上述半導體發光元件發射出的光的至少一部分由上述反射面反射，并且從上述貫通孔射出。
此外，本發明的另一個方案提供一種半導體發光器件的制造方法，包括在具有電極圖形的絕緣基板之上粘貼半導體發光元件的步驟，用樹脂密封上述半導體發光元件的步驟，以及接合上述金屬反射體和上述絕緣基板，使得具有貫通孔的金屬反射體的上述貫通孔內含有上述樹脂的步驟。
圖1是本發明第一實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖2是示意地表示比較實施例的半導體發光器件的剖視圖。
圖3A是表示本發明具體實施例以及比較實施例的半導體發光器件的方向特性的曲線圖，該方向特性是沿圖3B所示的俯視圖中的A-A得到的。
圖4是用于說明組裝多個用絕緣基板401與組裝多個用Al金屬反射體405的組合的示意圖。
圖5是舉例示出本發明具體實施例的半導體發光器件組裝工序的流程圖。
圖6是表示劃片(dicing)工序的示意圖。
圖7是用于說明在集合體79上預先設置了槽時的劃片工序的示意圖。
圖8是用于說明在集合體79上預先設置了槽時的劃片工序的示意圖。
圖9是只組裝多個絕緣基板401時的組裝工序的流程圖。
圖10是使刀片80從金屬反射體90側進刀的劃片工序的示意圖。
圖11是使刀片80從絕緣基板401側進刀的劃片工序的示意圖。
圖12是在金屬反射體90上設置退刀槽88，從而防止接觸到刀片80的構造。
圖13是舉例示出通過擠壓成型形成金屬反射體15的工序的工序剖視圖。
圖14是舉例示出通過精密切削加工形成金屬反射體15的反射面的方法中的兩種車削加工的示意剖視圖。
圖15是表示用銑刀加工的具體實施例的示意剖視圖。
圖16是反射面截面具有非直線形狀的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖17是本發明第二實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖18是本發明第三實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖19是本發明第四實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖20是本發明第五實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖21是本發明第六實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
圖22是放大圖21中的F部分的剖視圖。
圖23是表示金屬反射體和發光層的間隙與相對發光強度之間的關系的曲線圖。
圖24是本發明第六實施例的組裝工序的流程圖。
圖25是在絕緣基板上粘貼了4個半導體發光元件并且與絕緣基板進行了引線接合的俯視圖。
圖26是本發明第六實施例的半導體發光器件的示意仰視圖。
圖27是本發明第六實施例的半導體發光器件的示意側視圖。
圖28是本發明第七實施例的半導體發光器件的金屬反射體的剖視圖。
圖29是圖28所示的金屬反射體的示意仰視圖。
圖30是在絕緣基板上粘貼4個半導體發光元件并且與絕緣基板進行了引線接合的俯視圖。
圖31是本發明第七實施例的半導體器件的剖視圖。
下面，參照
本發明的實施例。
(第一具體實施例)圖1是本發明第一實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
半導體發光元件(以下稱為LEDLight Emitting Diode)發射從紫外光到可見光的波長區域的光，通過例如金錫(AuSn)共晶焊料206(熔點約280℃)等粘貼在設置于絕緣基板11之上的第一電極圖形12之上。此外，設置在LED10的上表面的電極和設置在絕緣基板11上的第二電極圖形14通過接合線13連接起來。利用密封樹脂204將LED10和接合線13密封起來。其中，絕緣基板優選采用散熱性良好的氮化鋁(AlN)和氧化鋁等陶瓷和壓入了金屬散熱體的印制電路板。
此外，LED10也可以采用例如形成在蘭寶石等絕緣性基板之上的LED。在此情形下，在LED10的上表面形成兩個電極。然后，可以用金屬線等將LED10的2個電極分別與設置在絕緣基板11之上的第一電極圖形12和第二電極圖形14連接起來。
下面，參看圖1繼續進行說明，具有貫通孔403的金屬反射體15設置在絕緣基板11上，使得在貫通孔403的內部設置密封樹脂204。金屬反射體15和絕緣基板11經加壓加熱、固化工序通過粘接層207粘接起來，其中，粘接層207是在例如環氧類樹脂片的兩面涂敷粘接劑而形成的絕緣粘接片等。另外，也可以不用絕緣粘接片，而使用例如絕緣粘接劑，形成粘接層207。該粘接層207足以經受260℃的回流工序。在金屬反射體15的貫通孔403的內側面設置有傾斜部，并設置有反射面16，該反射面16使LED發出的發射光中的向橫向擴展的光17反射到上方。由該傾斜的反射面16反射的光18與LED發出的直接射向上方的光合在一起。另外，雖然圖1中的反射面16的截面形狀為直線狀，但本發明并不僅限于此，也可以設置例如下面將要詳述的曲面狀反射面。另外，反射面16的表面優選呈鏡面狀。
通過改變反射面16的截面形狀，可以控制方向特性(directivity)。另外，雖然金屬反射體15的材料可以是鋁(Al)、銀(Ag)、或鍍了金的銅(Cu)等，但就其耐久性、加工性、以及價格來講，優選采用鋁材料。
在本具體實施例中，通過吸收LED10發出的發射光，并與發射經波長變換后的光的熒光體相組合，能得到白色光。例如，LED10使用氮化鎵類藍色發光型LED，并在密封樹脂204中分散設置熒光體205(此時為黃色熒光體)。由此，作為由LED10發出的發射光、即藍色光與由熒光體205進行了波長變換的黃色光的混合色，得到適于閃光燈用的白色光。此外，將LED10發出的紫外光照射到RGB熒光體也可以得到白色光。
雖然密封樹脂204也可以使用環氧類樹脂，但更希望使用對紫外光～藍色光穩定性優良的硅樹脂(折射率約1.4)。
下面，發明人就在實現本發明的過程中研究過的比較例進行說明。
圖2是舉例示出比較實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。在該圖中，使用相同的附圖標記來表示與圖1相同的元件，在此省略對這些元件的詳細說明。
在本比較實施例中，用銀漿203將LED10安裝在設置于印制電路板2之上的第一電極圖形3上。通過接合線13使LED10的上表面的電極與印制電路板上的第二電極圖形5連接起來。通過密封樹脂204密封LED10和接合線13。
另外，設置樹脂成型部件6，使得其包圍密封樹脂204，在上述貫通孔403的內側面形成鋁蒸鍍膜而形成反射面7。作為該樹脂成型部件6的材料有例如聚鄰苯二酰胺(polyphthalamide)等白樹脂，但是其膨脹率為大約100ppm/℃。另一方面，鋁的熱膨脹率約為20ppm/℃。而安裝基板的回流溫度范圍，以往是230～240℃，但隨著無鉛焊料的采用，回流溫度上升到250～260℃。結果，有時在樹脂表面形成的鋁蒸鍍膜上會出現細微的裂紋和表面凹凸，從而反射率發生變化。
圖3A是表示本發明具體實施例與比較實施例的半導體發光器件的方向特性的曲線圖。該方向特性是沿圖3B所示的俯視圖中的A-A線得到的。
在比較實施例中，回流工序前的方向特性如附圖標記E所示，對于其半值全角而言，閃光燈光源所要求的方向特性的半值全角的初始值約為50°(θ1)。在比較實施例的半導體發光器件中，進行一次回流工序后，其方向特性如附圖標記C所示那樣進行變化，半值全角增大到約70°(θ2)。在此，半值全角θ1、θ2定義為發光強度變為軸上發光強度的50％的角度。另外，在比較實施例中，由于反射率也降低，因此軸上發光強度因回流工序而降低約30％。
而在本發明第一實施例的半導體發光器件中，該半導體發光器件使用了具有與比較實施例相同構造的LED10，即使在實施了回流工序后，方向特性也如圖3A的附圖標記E所示。即、半值全角在約為50°(θ1)的情況下，在進行250～260℃的回流工序前后不發生變化。其原因被認為是在本發明的具體實施例中，不會產生因不同材料的熱膨脹率差而導致的反射面的表面狀態變化。
雖然本比較實施例中使用的樹脂成型部件6是通過注塑成型形成的，但是為了制作制造樹脂成型部件6的模具需要幾個月的時間。在用于產品更新換代快的便攜電話的照相機用閃光燈時，這個時間過長。
另外，本比較實施例的印制電路板2的熱傳導率為1.5℃/mK，其熱阻很高。結果，當使驅動電流上升到20mA左右時，與10mA動作時相比，效率(發光強度/電流)下降約20％。而在本發明第一具體實施例中，在使用陶瓷基板的情況下，在驅動電流為20mA時效率不降低，而在驅動電流為30mA時效率下降小于等于5％。即、在本具體實施例中，由于熱阻低，因此改善了光輸出一驅動電流的直線性，使得可以進行大電流驅動。結果可以實現高輸出的半導體發光器件。
另外，在本比較實施例中，使用銀漿(熱傳導率2～40℃/mK)來粘貼LED10，而在第一具體實施例中使用能夠承受安裝工序溫度更高的AuSn共晶焊料(熱傳導率300℃/mK)來粘貼LED10。并且，由于AuSn焊料具有比銀漿高的熱傳導率，因此可以降低半導體發光器件的熱阻抗，增大半導體發光器件的動作溫度范圍。另外，在設置于絕緣基板上的電極圖形的材料使用金(Au)的情況下，為了得到AuSn共晶成分(錫20％)，可以使用AuSn焊料中的錫(Sn)的組成比為30％左右的AuSn焊料。
下面，說明圖1所示的具體實施例的半導體發光器件的組裝工序。
金屬反射體15可以通過擠壓成型、精密切削加工、以及金屬注塑成型等工序形成。在該情況下，在組裝工序中使用安裝多個用基板時，效率高。
圖4是用于說明安裝多個用絕緣基板401與安裝多個用Al金屬反射體405的組合的示意圖。
圖5是舉例示出本具體實施例的半導體發光器件的組裝工序的流程圖。
首先，在安裝多個用絕緣基板401上安裝LED10(步驟S10)，進行引線接合(步驟S12)，涂敷、固化密封樹脂204(步驟S14)。另一方面，在安裝多個用Al金屬反射體405上設置有多個具有傾斜內側面的貫通孔。另外，在金屬反射體405上粘貼有粘接片404，該粘接片404上具有與貫通孔403相配合的孔。Al金屬反射體的厚度為0.5～3mm左右，優選0.7～1.5mm。
絕緣基板401上設置有多個用于密封LED10的密封樹脂204，使該絕緣基板401與金屬反射體405的位置對好之后，夾著粘接片404粘接起來。粘接片可以使用例如環氧類粘接片。粘接之后，經過加壓加熱、固化工序，厚度變成0.05mm左右。固化條件例如可以是在150℃下固化30分鐘。然后，形成集合體79(步驟S16)。
圖6是表示劃片工序的示意圖。
即，集合體79固定在劃片機的板上，如圖6所示，使用劃片刀片80進行分割(步驟S18)。由于金屬反射體405和絕緣基板401被一起切斷，因此具有產品外形尺寸精度高這樣的優點。
圖7和圖8是用于說明在集合體79上預先設置了槽時的劃片工序的示意圖。
即，圖7表示在Al金屬反射體405上預先設置了槽81的情況。例如，當Al金屬反射體405的厚度約為1.2mm時，雖然劃片時間變長，但通過預先設置槽81可以縮短劃片時間，從而提高生產效率。
此外，對于圖8所示的絕緣基板劃片工序也一樣。即，通過在絕緣基板401上預先設置槽85，可以縮短劃片時間。
圖9是在只安裝多個絕緣基板401的情況下的組裝工序的流程圖。
到LED芯片粘貼(步驟S20)、引線接合(步驟S22)、涂敷及固化密封樹脂(步驟S24)為止與圖5所示的流程圖相同。在不安裝多個金屬反射體的情況下，通過生產效率良好的擠壓成型或高速精密切削加工工序個別制造金屬反射體。在安裝多個用絕緣基板401的預定位置粘接該金屬反射體90，然后進行粘接片的加壓加熱、固化工序(步驟S26)。由于可以實現位置對準自動化，因此個別粘接金屬反射體也不會降低生產率。
在劃片(步驟S28)工序中，如果使刀片80在沒有金屬反射體90的區域409進刀，那么由于不會發生Al切削替代，因此保證了高品質。
圖10是使刀片80從金屬反射體90側進刀的劃片工序的示意圖。
此外，圖11是使刀片80從絕緣基板401側進刀的劃片工序的示意圖。
不論哪種情況，都希望刀片不要接觸到金屬反射體90。
另外，圖12是舉例示出在金屬反射體90的背面側設置退刀槽，防止刀片與金屬反射體相接觸的構造的剖視圖。即，在金屬反射體90與絕緣基板401相對的面的周圍設置有與絕緣基板401分離的隔離部88。該隔離部88，例如可以通過使金屬反射體90的背面側，即與絕緣基板401相對的面的周圍傾斜地形成倒角，或加工成槽狀而形成。通過設置這樣的隔離部88，可以在從絕緣基板410的背面切斷時防止刀片80接觸金屬反射體90。
另外，特別是在使用大型陶瓷基板作為絕緣基板的情況下，必須考慮由于陶瓷燒結后的收縮而產生的尺寸誤差。如果采用圖9所示的工序，則即使產生陶瓷的尺寸誤差，也可以在粘接金屬反射體90時一個個地進行校正。
下面，詳細說明金屬反射體15的加工方法。
圖13A～圖13H是舉例示出通過擠壓成型形成金屬反射體15的工序的工序剖視圖。
首先，通過孔加工用沖模(die)20和孔加工用沖孔模板(stripper)21固定金屬板19(圖13A)。其次，孔加工用沖頭(punch)22下降，因剪切力而形成孔，通過沖頭22除去中央的一部分23(圖13B)。然后，孔加工用沖頭22上升(圖13C)，沖模20和沖孔模板21離開金屬板19(圖13D)。
通過反射面成型用沖模24和反射面成型用沖孔模板25固定金屬板19(圖13E)。反射面成型用沖頭26下降，使金屬板19塑彈性變形。此時，在金屬板19的反射面上復制預先加工成鏡面的孔形成用沖頭26的表面形狀。(圖13F)。然后，反射面成型用沖頭26(圖13G)上升，反射面成型用沖模24和反射面成型用沖孔模板25與金屬板19分離(圖13H)。
在此，孔加工用沖模20、孔加工用沖孔模板21、孔加工用沖頭、反射面成型用沖模24、反射面成型用沖孔模板25、反射面成型用沖頭26的材料主要采用超硬合金。
圖14A、圖14B是舉例示出通過精密切削加工形成金屬反射體15的反射面的方法中的兩種車削加工例子的示意剖視圖。
即，在圖14A所示的具體實施例中，裝卡在加工機主軸27上的金屬體28旋轉，固定在加工機臺面上的以單晶金鋼石等為刀刃的刀具29沿著反射面30的截面形狀移動，由此刀刃的形狀和軌跡就復制到反射面30上。
此外，在刀具32的刀刃形狀與反射面的截面形狀33相同的情況下，如圖14B所示，刀具32的運動軌跡不一定要沿著反射面的截面形狀，可以采用其它的軌跡。
圖15是表示銑刀(fraise)加工的具體實施例的剖視圖。
即，裝卡在加工機主軸36上的以單晶金剛石等為刀刃的立銑刀37旋轉，沿裝卡在加工機臺面38上的金屬板39的反射面40的中心移動，刀刃形狀的旋轉軌跡就復制到反射面40上。
除了在上述圖13A至圖15所涉及的前述方法之外，例如，即使通過金屬注塑成型，也可以形成表面精度良好的金屬反射體15。
一般情況下，當金屬反射體的反射面表面粗糙時，反射光散亂，方向特性不會像設計那樣。在采用LED的情況下，反射面的表面粗糙度RZ小于等于100nm，即使在半值全角為50度的情況下，傾斜角也相同，而當表面粗糙度RZ為300nm時，半值全角變成約65度，軸上發光強度降低約30％。與此相反，通過使用圖13至圖15涉及的上述加工方法，可以滿足對于表面反射率的要求。
下面，說明鋁金屬反射體的長期可靠性。
當在高溫高濕環境(85℃，85％RH)下長時間保存由鋁形成的反射面時，鋁的表面有時會出現細小的裂紋，并且會有白色濁點。這些現象將引起反射率降低和方向特性變化。當鋁的純度大于等于99.9時，可以改善這個問題。
具體來講，根據本發明人的試驗發現，當金屬反射體15的材料使用A5056合金(鋁94.6％，鎂4.7％，其它0.7％)時，經過168小時的高溫高濕環境試驗(85℃，85％RH)后，發光亮度比初始值下降了約20％。而在使用由純度為99.9％的鋁形成的金屬反射體15的情況下，經過同樣的高溫高濕試驗之后，發光亮度仍然是初始值而并沒有降低。
另外，作為耐濕性的改善對策，形成致密的鋁氧化膜，或者形成TiO2有機透明膜等方法是有效的方法。
(第一具體實施例的變形)下面，說明第一具體實施例的變形例的半導體發光器件。
圖16A、圖16B是反射面截面具有非直線形狀的半導體發光器件的示意剖視圖。
在圖16A、圖16B中，用相同的附圖標記來表示與圖1至圖15相同的元件，并省略對詳細說明。
在圖16A所示的變形例中，金屬反射體15的反射面41由截面為曲線的曲面構成。雖然曲線狀的反射面41，在下部(靠近LED10的區域)，其切線與LED粘貼面所成的角度小，但越靠近上部(光取出側)，該角度變得越大。作為這樣的曲線，可以列舉出例如拋物線等。適當地選擇該角度，可以使下部反射的光42和上部反射的光43接近從LED10直接射向上方的光的方向，可以使方向特性縮小到照相機閃光燈用所需的例如50度。
另外，也可以如圖16B所示，反射面50的截面形成為直線的集合。
在圖16A和圖16B的任一反射面的截面中，如果曲線或者集合直線群的包絡線形成為向上凹，則可以提高方向特性。
密封樹脂204比金屬反射體貫通孔403小，可以很容易地減小指向特性中的半值全角。但是，如果方向特性不滿足規格，那么也可以形成密封樹脂204，使得其填充貫通孔403的內部。另外，為了實現高亮度，也可以密封多個LED芯片。
該變形例與第一具體實施例一樣，使用氮化鎵類藍色LED作為LED10，在密封樹脂204中分散配置將藍色波長變換為黃色的熒光體205，由此得到適合閃光燈光源用的白色光。另外，下面所說明的各具體實施例及變形例也是同樣的。
(第二具體實施例)圖17是本發明第二具體實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
通過絕緣粘接片207粘接在絕緣基板11上的金屬反射體15在安裝工序中有時因靜電而帶電。一般情況下，LED的ESD(Electro StaticDischarge靜電放電)耐受量比硅半導體元件等小。而通過用金屬突起(bump)73使金屬反射體15和設置在基板上的電極圖形12或者14電連接起來而成為接地(GND)電位，可以降低由ESD引起的劣化。金屬突起73比較柔軟，因此希望采用容易形成突起的金(Au)球或者焊料突起。其它的材料可以采用錫(Sn)、銦(In)、銀(Ag)、鋁(Al)以及含有這些金屬的合金。
在使用突起的情況下，如本具體實施例所示，如果同時使用粘接片207，則通過壓接來維持導電。在突起73以外的部分使用粘接劑的情況下，與倒裝片接合(flip chip bonding)時的底部填充(underfill)一樣，突起與上下金屬之間不必進行金屬間的擴散結合也可以維持連接。在這種情況下，粘接片在金屬突起部分有孔，也不會妨礙導通。在第二具體實施例中，可以大幅度地降低由安裝工序中的靜電引起的不良，可以提供可靠性高的半導體發光器件。
(第三具體實施例)圖18是本發明第三具體實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
在該具體實施例中，絕緣基板不使用陶瓷基板，而是使用印制電路板2。在印制電路板的兩面設置有成為電極圖形3、5的導電膜。在中央部附近，壓入金屬散熱體64，然后在該金屬散熱體64的上方安裝LED10。金屬反射體15隔著粘接層207粘接在印制電路板2上。通過設置金屬散熱體64，可以改善散熱性，擴大動作電流的范圍，從而可以提供高亮度的半導體發光器件。
(第四具體實施例)圖19是本發明第四具體實施例的半導體發光器件的示意圖。
在本具體實施例中，金屬反射體93的材料采用容易加工的黃銅來替代鋁，。為了提高反射面94的反射率，雖然優選形成鋁層，但鋁的電鍍不容易進行。而通過離子鍍、蒸鍍、濺射等在黃銅的表面上可以形成具有光澤的鋁層。
(第五具體實施例)圖20是本發明第五具體實施例的半導體發光器件的示意圖。
本具體實施例使用Au突起72來替代AuSn和銀漿，對LED10進行倒裝片接合。通過倒裝片接合，也可以改善熱阻抗。
(第六具體實施例)圖21是本發明第六具體實施例的半導體發光器件的示意剖視圖。
在本具體實施例中，在金屬反射體15與由陶瓷等構成的絕緣基板11之間設置的粘接層是混合了絕緣間隔件526的絕緣粘接劑524。圖22是圖21中的F的部分放大剖視圖。金屬反射體15和絕緣基板11之間的距離T大致是由絕緣間隔件(spacer)526的高度確定的。絕緣間隔件526的材料可以使用例如塑料顆粒、硅顆粒、氧化鋁顆粒等。這些顆粒的形狀大致為球形，最好選用粒度分布小的顆粒。但是本發明人的研究結果是，顆粒并不限于球形，只要不是極端的縱橫比，就可以維持一定的距離T。另外，在粒度分布大的情況下，只要使它們通過篩網等，篩選出大粒度的顆粒，就可以保持預定的距離T。
圖23是能取出到外部的光的相對發光強度與間隙D的依賴關系。在此，間隙D表示將半導體發光元件10內的發光層540的厚度一分為二的水平面與金屬反射體15的下表面的垂直距離。設間隙D為零時的相對發光強度為100，當間隙D超過100微米時相對發光強度急劇下降。其原因是由于半導體發光元件10和熒光體205發射出的光的水平成分中的沒有入射到反射面16的光增加，從而不能有效地將光取出到外部。因此，在D≥0的情況下，間隙D越小越好。
另外，當設將發光層540的厚度一分為二的水平面與絕緣基板11的表面的距離為H時，金屬反射體15與絕緣基板11的垂直距離T表示為T＝D+H。如果半導體發光元件10的發光層540比金屬反射體15的底面更加靠近上方，則H＞T，D＜0。在此情況下，與圖23所示的曲線圖不同，半導體發光元件10和熒光體205發出的發射光可以更加有效地取出到外部。
另一方面，當金屬反射體15與絕緣基板11之間的距離T過小時，粘接劑表面的沿面距離變小，在高濕環境下，絕緣耐壓因產生漏電流等而降低。另外，當考慮到金屬反射體15的加工精度時，希望距離T大于等于50微米。本發明人研究發現，由于此時的絕緣電阻大于等于1兆歐，因此可以滿足大于等于18伏的用戶絕緣耐壓的要求。根據以上結果，金屬反射體15和絕緣基板11之間的垂直距離T(微米)的范圍最好為50≤T≤(100+H)。
下面，說明本具體實施例的半導體發光器件的組裝工序。
圖24是表示組裝工序的流程圖。
此外，圖25是表示半導體發光元件10安裝在絕緣基板11上后的俯視圖。
首先，將4個其上設置了發出藍色光的氮化鎵類發光層540的半導體發光元件10通過AuSb共晶焊料(圖中沒有示出)等分別安裝在形成于絕緣基板11上的第3金屬化(metalize)部540、第4金屬化部506、第7金屬化部512、第8金屬化部514上(步驟S20)。由此，當使用多個半導體發光元件10時，可以實現高亮度。特別是，通過對半導體發光元件10使用氮化鎵類材料，對熒光體205使用黃色熒光體，可以實現高亮度的白色半導體發光器件。其中，圖21是沿圖25中的A-A的剖視圖。
之后，用金屬線13將設置在各個半導體發光元件10上的上部電極(圖中未示出)與第1金屬化部500、第2金屬化502、第5金屬化部508、第6金屬化部510分別連接起來(步驟S22)。
接下來，覆蓋半導體發光元件10和接合線13地涂敷、固化包含熒光體205的例如環氧類樹脂類的液體狀密封樹脂204，(步驟S24)。之前的工序，與第一使用粘接片的第一具體實施例相同。并且，在液體狀的絕緣粘接劑524中混合絕緣間隔件526(步驟S34)。通過壓印(stamping)等，將該混合液涂敷在絕緣基板11上的要粘接金屬反射體15的部分(步驟S36)。
使金屬反射體15與絕緣基板11對準后，熱固化液體狀粘接劑524。固化條件可以采用例如在150℃下加熱30分鐘(步驟S38)。最后，使絕緣基板11分離成一個個的半導體發光器件(步驟S40)。分離方法可以列舉出例如使用劃片的方法，以及預先在基板上形成槽，沿該槽裂片(breaking)的方法。液體狀粘接劑的涂敷和熱固化采用簡單易行、生產性優良、適合于金屬反射體15與絕緣基板11粘接的方法。
圖26是分離后的半導體發光器件的仰視圖。
為了使對安裝基板的表面安裝容易進行，設置有連接在上面的各個金屬化部上的底面金屬化部。
此外，圖27是絕緣基板11的側視圖。
絕緣基板11的上表面金屬化部和底面金屬化部，通過圖中所示的側面金屬化部分別連接起來。本具體實施例的特征是使用涂敷混合了絕緣間隔件526的絕緣粘接劑524并進行熱固化這樣的簡易工序，能實現具有金屬反射體15、耐受無鉛焊料安裝工序的溫度的半導體發光器件。
(第七具體實施例)下面，說明本發明的第七具體實施例的半導體發光器件。
圖28是金屬反射體530的示意剖視圖，圖29是其示意仰視圖。
在金屬反射體530的底面上，設置有4個突起部532。突起部的高度TT和圖22所示的第六具體實施例中的距離T幾乎相等。
圖30是粘貼了4個半導體發光元件10并且進行了引線接合的絕緣基板11的示意俯視圖。
在絕緣基板11上沒有進行金屬化的表面上用虛線圓表示的接觸部534，表示設置在金屬反射體530上的突起部532在絕緣基板11上接觸的部位。
圖31是沿圖30中的A-A的本具體實施例的示意剖視圖。其中，在圖30和圖31中，使用相同的附圖標記表示與圖25和圖21相同的元件，在此省略詳細說明。
絕緣基板11和金屬反射體530由突起部532絕緣。而且，金屬反射體530和絕緣基板11之間的粘接層是絕緣粘接劑524。不需要在圖24的流程圖中所示的在絕緣粘接劑524中混合絕緣間隔件的工序(S34)以外，其它的組裝工序與圖24所示的工序相同。本具體實施例的特征是使用涂敷絕緣粘接劑524并進行熱固化這樣的簡易工序，能實現具有金屬反射體15、耐受無鉛焊料安裝工序的溫度的半導體發光器件。
以上，如用第一至第七具體實施例所進行的說明那樣，可以提供一種半導體發光器件，該半導體發光器件通過設置經沖壓成型、精密切削加工、金屬注塑成型等制造的具有高表面精度的金屬反射體，即使在250℃～260℃的回流工序溫度下也沒有表面劣化。結果是可以得到這樣一種半導體發光器件在無鉛焊料的回流安裝工序中不會產生劣化，能夠穩定地射出半值全角小的光。另外，通過調節反射面的形狀，可以控制方向特性。并且通過對絕緣基板使用陶瓷，或埋入金屬散熱體，可以降低熱阻，從而能進行大電流驅動。
以上，通過參照具體實施例對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明并不限于這些具體的實施例。
例如，作為LED芯片能使用的材料并不限于氮化鎵類，其它的包括InGaAlP類、GaAlAs類的各類III-V族化合物半導體和II-VI族化合物半導體等也是可以的。
另外，關于從LED射出的光，可以不只是紫外光和藍色光，也可以是可見光區域的光。關于熒光體，也可以是生成白色光以外的組成。
其它方面，關于構成半導體發光器件的LED、絕緣基板、密封樹脂、熒光體、金屬反射體等各元件的形狀、大小、材質、配置關系等，本領域技術人員可以進行各種設計變更，只要具有本發明的要點，均包含在本發明的范圍內。
此外，在本說明書中，“氮化鎵類”的半導體是包括在由InxAlyGal-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)構成的化學式中，組成比x及y在各自的范圍內變化的所有組成的半導體。而且，“氮化鎵系”半導體還包括在上述化學式中含有N(氮)以外的V族元素的半導體，或還含有為了控制導電類型等而添加的各種摻雜物中的任意一種的半導體。
權利要求
1.一種半導體發光器件，其特征在于，包括具有電極圖形的絕緣基板；設置于上述絕緣基板之上且具有貫通孔的金屬體；設置于上述絕緣基板和上述金屬體之間的粘接層；在上述貫通孔中，設置于上述絕緣基板之上的半導體發光元件；以及密封上述半導體發光元件的樹脂；上述貫通孔的內壁具有傾斜的斜面，從上述半導體發光元件射出的光的至少一部分由上述斜面反射。
2.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體，在其與上述絕緣基板相對的面的周圍具有與上述絕緣基板分離的隔離部。
3.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于上述粘接層使上述金屬體和上述絕緣基板電絕緣。
4.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體與上述電極圖形電連接。
5.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于上述粘接層具有絕緣間隔件。
6.根據權利要求1的上述半導體發光器件，其特征在于上述半導體發光元件的發光層位于上述金屬體和上述粘接層的界面的上方。
7.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于在上述金屬體的斜面上，設置有反射率比上述金屬膜的反射率高的金屬。
8.根據權利要求1的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體在其與上述絕緣基板相對的面具有凸部。
9.一種半導體發光器件，其特征在于，包括具有電極圖形的絕緣基板；設置于上述絕緣基板之上且具有貫通孔的金屬體；設置于上述絕緣基板和上述金屬體之間的粘接層；在上述貫通孔中，設置于上述絕緣基板之上的半導體發光元件；以及密封上述半導體發光元件的樹脂；上述貫通孔的內壁具有反射面，該反射面具有傾斜的帶有第一傾斜角的第一斜面、和帶有大于第一傾斜角的第二傾斜角的第二斜面，從上述半導體發光元件中射出的光的至少一部分由上述反射面反射，并從上述貫通孔射出。
10.根據權利要求9的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體，在其與上述絕緣基板相對的面的周圍具有與上述絕緣基板分離的隔離部。
11.根據權利要求9的半導體發光器件，其特征在于上述半導體元件的發光層位于上述金屬體和上述粘接層的界面的上方。
12.根據權利要求9的半導體發光器件，其特征在于上述粘接層具有絕緣間隔件。
13.根據權利要求9的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體的斜面上設置有反射率比上述金屬膜的反射率高的金屬。
14.根據權利要求9的半導體發光器件，其特征在于上述第二斜面設置在比上述第一斜面高的位置。
15.一種半導體發光器件，其特征在于，包括具有電極圖形的絕緣基板；設置于上述絕緣基板之上且具有貫通孔的金屬體；設置于上述絕緣基板和上述金屬體之間的粘接層；在上述貫通孔中，設置于上述絕緣基板之上的半導體發光元件；以及密封上述半導體發光元件的樹脂；上述貫通孔的內壁在剖視圖中具有向下凸出的包絡線，從上述半導體發光元件中射出的光的至少一部分由上述斜面反射，并從上述貫通孔射出。
16.根據權利要求15的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體，在其與上述絕緣基板相對的面的周圍具有與上述絕緣基板分離的隔離部。
17.根據權利要求15的半導體發光器件，其特征在于上述半導體發光元件的發光層位于上述金屬體和上述粘接層的界面的上方。
18.根據權利要求15的半導體發光器件，其特征在于上述粘接層具有絕緣間隔件。
19.根據權利要求15的半導體發光器件，其特征在于在上述金屬體的斜面上設置有反射率比上述金屬膜的反射率高的金屬。
20.根據權利要求15的半導體發光器件，其特征在于上述金屬體是鋁。
全文摘要
本發明提供一種半導體發光器件，包括具有電極圖形的絕緣基板；設置于上述絕緣基板之上且具有貫通孔的金屬體；設置于上述絕緣基板和上述金屬體之間的粘接層；在上述貫通孔中，設置于上述絕緣基板之上的半導體發光元件；以及密封上述半導體發光元件的樹脂；在上述貫通孔的內壁具有傾斜的斜面，從上述半導體發光元件中射出的光的至少一部分由上述斜面反射并從上述貫通孔射出。
文檔編號H01L33/00GK1815766SQ20051012166
公開日2006年8月9日 申請日期2005年12月5日 優先權日2004年12月3日
發明者武澤初男, 稻垣信一, 小松哲郎, 宮川毅, 井上篤郎, 日下翼, 高橋不二男 申請人:株式會社東芝