專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用比如發(fā)光二極管(LED)類發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
例如，日本專利未審公開No.2000-269551中公開了一種這類半導(dǎo)體發(fā)光器件。
這種傳統(tǒng)的器件通常具有表面安裝LED的結(jié)構(gòu)，如圖12所示。在這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，用于固定引線框a的樹脂b是由夾物模壓成型或類似技術(shù)形成的。在引線框a上，利用Ag糊f和金線d以電的方式和機(jī)械方式連接LED片c。用環(huán)氧樹脂e保護(hù)并密封LED片c的四周。
在這種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，形成引線框a，使其具有所需的圖樣形狀，鍍上Ag，然后再夾物模壓成型到樹脂b內(nèi)。在引線框a上，利用Ag糊f和金線d以電的方式和機(jī)械方式連接LED片c。然后，利用環(huán)氧樹脂e或硅樹脂密封LED片c。在切割不必要的引線部分之后，將引線框a彎成U形，并因此而形成用于與安裝板相接合的端子部分。
這種半導(dǎo)體發(fā)光器件的示例包括具有發(fā)出比如紅、藍(lán)或黃色類的單色光的一個(gè)或多個(gè)LED的器件，或者發(fā)出通過用熒光物質(zhì)激發(fā)藍(lán)色LED而產(chǎn)生的白光的器件(比如具有兩個(gè)LED的器件)；以及RGB(紅、綠、藍(lán))發(fā)光類型的器件，其中將發(fā)出三基色中每一種顏色光的三個(gè)LED(紅色LED、綠色LED和藍(lán)色LED)安裝在一個(gè)產(chǎn)品內(nèi)(比如參見日本專利未審公開No.08-153895)。
在圖12所示的傳統(tǒng)器件中，具有多個(gè)發(fā)射白光型的LED的器件，各LED是通過用藍(lán)色LED激發(fā)熒光物質(zhì)形成的，并且還具有發(fā)出三基色中每種顏色光的三個(gè)LED(紅色LED、綠色LED和藍(lán)色LED)的所謂RGB發(fā)光類型的器件，這些器件通常主要被安裝在用于補(bǔ)充CCD(電耦合器件)的光的光源中，或者被安裝在用于從背后照亮液晶的光源中。因?yàn)檫@些傳統(tǒng)的器件當(dāng)中的每一種具有下面所述的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以，難以生產(chǎn)具有較高亮度和極好顯色性的LED。
(1)具有多個(gè)發(fā)射白光型的LED的器件，每個(gè)LED是通過用藍(lán)LED激發(fā)熒光物質(zhì)而形成這種器件具有良好的光發(fā)射和轉(zhuǎn)換效率，并且可以比通過組合三基色(紅、綠、藍(lán))產(chǎn)生白光的RGB發(fā)光型器件更容易地獲得較高的亮度。同時(shí)，由于這種器件按與用藍(lán)色LED激發(fā)熒光物質(zhì)而產(chǎn)生的微黃成分相結(jié)合的偽方式產(chǎn)生白光，所以，幾乎不包含紅色成分。結(jié)果，具有發(fā)射白光型LED的器件的顯色性較差，特別是不能夠給出大紅色。
盡管一些熒光物質(zhì)使這種器件帶有紅色成分，但使用這種熒光物質(zhì)實(shí)現(xiàn)以上效果涉及較差的效率。因此，對于實(shí)際應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。此外，由于具有發(fā)射白光型的LED的器件不能夠顯示比如藍(lán)、綠之類的單獨(dú)顏色，所以，它們的應(yīng)用是有限的。
(2)具有發(fā)出三基色中每種顏色光的LED(紅色LED、綠色LED和藍(lán)色LED)的RGB發(fā)光型器件由于這種器件包含三基色成分，所以有極好的顯色性。因此，特別是當(dāng)用于發(fā)射CCD、從背后照亮液晶等時(shí)，它能給出大紅色。此外，由于這種器件分別具有紅色LED、綠色LED和藍(lán)色LED，所以能夠調(diào)節(jié)顏色的平衡。于是，這種器件可以再現(xiàn)單色，并產(chǎn)生各種顏色，因此，它被用作照明也是極好的。然而，與具有每一個(gè)利用熒光物質(zhì)激發(fā)藍(lán)色LED而形成的發(fā)射白光型的LED器件相比，由于單獨(dú)的發(fā)光效率的問題，這種器件難以實(shí)現(xiàn)較高亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高亮度和極好顯色性的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括設(shè)置在襯底上的四個(gè)元件，分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)和白色的不同顏色光；樹脂，覆蓋每個(gè)元件；以及反射器，它被設(shè)置成環(huán)繞于樹脂的周圍。
按照本發(fā)明，能夠提供具有高亮度和極好顯色性的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特征、方案和優(yōu)點(diǎn)愈為清晰。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖2是圖1所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面視圖；圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖4是圖3所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面視圖；圖5是表述本發(fā)明又一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖6是圖5所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面視圖；圖7是表示本發(fā)明再一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖8是圖7所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面視圖；圖9是表示本發(fā)明再一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面視圖；圖10是表示本發(fā)明再一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖11是表示本發(fā)明再一實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面圖；圖12是表示采用傳統(tǒng)技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1和2分別是表示本發(fā)明半導(dǎo)體發(fā)光器件實(shí)施例的表面安裝LED的橫截面視圖和平面視圖。
半導(dǎo)體發(fā)光器件具有襯底1，其上形成了用于使襯底1與外部配線電連接的端子(未示出)。襯底1上設(shè)置以發(fā)出四種不同顏色光的元件2。四種不同顏色包括紅、綠、藍(lán)和白色。由發(fā)光二極管元件組成所述元件2(下文也將元件2稱為“LED片”)。
在襯底1的表面上，形成使每個(gè)元件2的電極與端子(未示出)電連接的圖樣配線，并在其上安裝有LED片2。也就是使LED片2利用Ag糊5和金線6與襯底1以電的方式和機(jī)械方式連接。
在圖2中，由i表示發(fā)白光部分，由j表示發(fā)藍(lán)光部分，由k表示發(fā)紅光部分，以及由1表示發(fā)綠光部分(以下全部附圖中，這些參考字符i、j、k和l表示同樣的元件)。
用樹脂覆蓋每個(gè)元件2。除發(fā)白光部分i之外的發(fā)光部分由透明或乳白色的環(huán)氧樹脂或硅樹脂7密封。在發(fā)白光部分i中，利用含有熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8安裝并密封藍(lán)或紫外LED2。
盡管樹脂7和8基本上具有實(shí)質(zhì)上為平坦的表面，他們也可以具有凸透鏡、凹透鏡等形狀。
此外，尤其是當(dāng)金線6形成為逆向線(invers wire)時(shí)，可使含熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8的高度受到抑制，并且可以減少和優(yōu)化所使用的樹脂的量和含熒光物質(zhì)的量，獲得高效的白光發(fā)射。應(yīng)予說明的是，逆向線是指襯底和發(fā)光元件表面一側(cè)上的電極之間的互連結(jié)構(gòu)，比如日本專利未審公開No.2000-049384中的圖1所示。具體地說，與圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例不同，在形成逆向線的技術(shù)中，在襯底上形成金球，金球和金線之間實(shí)行球形焊接，并在金線和發(fā)光元件表面一側(cè)電極之間形成楔形焊接。
此外，當(dāng)使用AuSn或Sn作為組成背部電極材料的LED元件作為LED片2時(shí)，還可以利用組成背部電極的金屬和在襯底圖樣部分上形成的Au、Ag等的金屬電鍍之間的共晶接合，而不需要使用Ag糊5，使LED片2與襯底圖樣部分相接合。當(dāng)希望保護(hù)接合強(qiáng)度或?qū)ED片2產(chǎn)生的熱量有效地釋放到較低表面時(shí)，這種接合尤其有效。
在樹脂7和8的周圍設(shè)置反射器9。反射器9具有經(jīng)過金屬電鍍或金屬蒸汽沉積的反射表面10。
形成反射器9，使它環(huán)繞四個(gè)元件2中的每一個(gè)。具體地說，對發(fā)出每種顏色光的每個(gè)元件形成反射器9。通過給每個(gè)元件提供反射器9，可以最佳地設(shè)置四個(gè)元件2中每一個(gè)與反射表面10之間的距離，以使能夠有效地將光發(fā)射到前面。此外，可以利用來自每個(gè)元件的光有效地照射離開預(yù)定距離處的表面，并且還可以容易地實(shí)現(xiàn)顏色混合。
盡管可以由具有高反射率的白樹脂組成反射表面10，利用金屬電鍍或金屬氣相沉積，也可以獲得更高的反射率，實(shí)現(xiàn)更高的亮度。此外，當(dāng)希望進(jìn)一步提高在除離開預(yù)定距離處的照射表面之外的位置處的顏色混合屬性時(shí)，有效的是使發(fā)射各色光的元件之間的反射表面10a降到比環(huán)繞的反射表面10b還低。
圖3和4示出本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在本實(shí)施例中，反射器9被形成為環(huán)繞作為一組的分別發(fā)射紅、綠和藍(lán)光的元件2，并且環(huán)繞作為另一組的發(fā)射白光的元件2。
盡管本實(shí)施例中的器件具有與圖1和2所示器件共同的基本技術(shù)概念，但它與圖1和2所示實(shí)施例的器件的不同之處在于反射器9分別環(huán)繞作為一組的發(fā)射白光的元件2以及環(huán)繞作為另一組的RGB發(fā)光元件2。
由于本實(shí)施例中RGB發(fā)光元件2形成一組，從每個(gè)RGB發(fā)光元件2至反射表面10的距離彼此不同。于是，當(dāng)向前面發(fā)光時(shí)，光軸會(huì)有輕微地偏離，并且每一個(gè)RGB發(fā)光元件2的效率會(huì)降低。然而，顯著地改善顏色混合屬性，尤其是在直接或者甚至是在除離開預(yù)定距離處的照射表面之外的位置處看見LED時(shí)。此外，當(dāng)與圖1和2所的實(shí)施例的器件相比時(shí)，可以更容易地制造出更小尺寸的產(chǎn)品。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件首先使白色LED片2發(fā)光，以獲得預(yù)定亮度，并且調(diào)節(jié)紅、綠和藍(lán)LED片2的亮度，以獲得預(yù)定色調(diào)。因此，這種半導(dǎo)體發(fā)光器件可以具有高亮度以及極好的顯色性。
圖5和6示出本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在本實(shí)施例中，反射器9被形成為環(huán)繞作為一組的分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)和白光的所有元件2。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件是表面安裝LED的示例，并且由一個(gè)反射表面10環(huán)繞分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)和白光的所有元件2。
由于這種器件具有作為元件2形成為一組的特點(diǎn)，所以，從每個(gè)元件2至反射表面10的距離彼此不同。于是，當(dāng)向前面發(fā)光時(shí)，光軸會(huì)有輕微地偏離，并且降低了每個(gè)元件2的效率。然而，顯著地改善顏色混合屬性，尤其是在直接或者甚至是在除離開預(yù)定距離處的照射表面之外的位置處看見LED時(shí)。
與圖3所示的器件不同，在圖5和6所示的本實(shí)施例器件中，包括發(fā)白光LED的所有元件2形成為一組。因此，本實(shí)施例的器件的效果是，當(dāng)發(fā)出白光時(shí)，使來自紅、綠和藍(lán)光發(fā)射部分的不均勻發(fā)光變得模糊(較差的顏色混合屬性)。此外，利用本實(shí)施例的器件，當(dāng)與圖3所示實(shí)施例的器件相比時(shí)，可以制造出更小尺寸的產(chǎn)品。
盡管在本實(shí)施例中還用環(huán)氧或硅樹脂7覆蓋含有熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8，但也可以采用不使樹脂8被樹脂7覆蓋并且利用反射器9內(nèi)的樹脂7或8分別覆蓋各元件2的結(jié)構(gòu)。
圖7和8示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，襯底1具有放置表面11，其上放置有元件2并且具有兩層的結(jié)構(gòu)。發(fā)白光的元件2被放置在與放置RGB發(fā)光元件2的層不同的層上。在本實(shí)施例中，發(fā)白光的元件2被放置在較低層上，而RGB發(fā)光元件2被放置在上層上。
對于所有元件2形成為一組的這種器件，最好采用圖7所示的結(jié)構(gòu)。
具體地說，襯底1具有兩層結(jié)構(gòu)，把藍(lán)或紫外LED片2安裝在較低層上，并由含熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8密封。其他的RGB發(fā)光元件2被安裝在襯底1的上層上。
采用這種結(jié)構(gòu)，通過澆罐(potting)，可以使含熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8很容易地提供密封，并且可以獲得穩(wěn)定的形狀。此外，可以容易地實(shí)行用透明或乳白色環(huán)氧或硅樹脂7密封元件2。
此外，由于含熒光物質(zhì)的環(huán)氧或硅樹脂8隱藏在較低層中，當(dāng)實(shí)行RGB發(fā)光時(shí)，它不會(huì)產(chǎn)生投影。因此，可以有效地發(fā)光。
還可以將發(fā)藍(lán)和綠光的元件放置在與放置發(fā)紅和白光的元件的層不同的層上。
圖9表述本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，將發(fā)白光的元件2放置在襯底1的中心處，并將發(fā)紅、綠和藍(lán)光的元件2被放置于環(huán)繞發(fā)白光元件2。
在本實(shí)施例中，如果主要是進(jìn)一步考慮顏色混合屬性，則最好將發(fā)白光的元件2放置在實(shí)質(zhì)上為正三角形的中心處，而將發(fā)紅、綠和藍(lán)光的元件2放置在頂點(diǎn)位置處。
應(yīng)予說明的是，采用本技術(shù)時(shí)，有效的是還將紅LED片2放置在較低層。
盡管藍(lán)和綠LED片2的高度大約為100μm，紅LED片2則具有大約300μm的更高高度。因此，當(dāng)將這些LED片2放置在相同層上時(shí)，當(dāng)發(fā)射藍(lán)光和綠光時(shí)，紅LED 2會(huì)產(chǎn)生投影，導(dǎo)致光發(fā)射效率的降低。通過將紅LED片2放置在較低層上，可以解決以上問題，并且可以提供高效的光發(fā)射器件。具體地說，通過將具有更高高度的LED片放置在較低層上，以避免它阻擋自具有較低高度的LED片發(fā)射的光路，可以獲得更高的亮度。
最好是使較低層的高度是高到足以密封發(fā)白光部分i的元件2，并且低于紅LED片2的發(fā)光層的高度。當(dāng)利用熒光物質(zhì)激發(fā)綠光時(shí)，本技術(shù)也是有效的。
對于上述所有實(shí)施例的器件，顯然可以將襯底1制成為兩層結(jié)構(gòu)，并且將所有的片2放置在較低層上，如圖10所示。盡管稍微增加了產(chǎn)品的尺寸，但可以容易地實(shí)行利用樹脂密封，并使其穩(wěn)固，而且是簡化的制造工藝。
此外，通過將襯底1形成為三層結(jié)構(gòu)，將元件2的所需組合放置在較低和中間層中的每一層上，并將第三層形成為密封樹脂的壩(dam)，如圖11所示，同時(shí)，可以容易地實(shí)現(xiàn)用樹脂的密封并使其穩(wěn)固，而且在圖7所示實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，可以進(jìn)一步簡化制造工藝。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述并表述了本發(fā)明，但可以清楚地理解，這些僅是為了敘述和示例，而不應(yīng)該理解為是對于所附各權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括襯底；設(shè)置于所述襯底上的四個(gè)元件，分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)和白色的不同顏色光；樹脂，覆蓋所述每個(gè)元件；以及反射器，被設(shè)置成環(huán)繞在所述樹脂的周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述反射器的反射表面經(jīng)受金屬電鍍或金屬氣相沉積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述反射器被形成為環(huán)繞所述四個(gè)元件中的每一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述反射器被形成為環(huán)繞作為一組的發(fā)射紅、藍(lán)和綠色光的元件，并環(huán)繞作為另一組發(fā)射白光的元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述反射器被形成為環(huán)繞作為一組的分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)和白光的所有元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述襯底具有放置表面，其上放置有所述元件，所述放置表面具有兩層結(jié)構(gòu)，以及所述發(fā)白光的元件被放置在與放置分別發(fā)紅、藍(lán)和綠光的元件的層不同的層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述襯底具有放置表面，其上放置有所述元件，所述放置表面具有兩層結(jié)構(gòu)，以及將分別發(fā)藍(lán)和綠光的元件放置在與放置分別發(fā)紅和白光的元件的層不同的層上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，將發(fā)白光的元件放置在所述襯底的中心，并將分別發(fā)紅、藍(lán)和綠光的元件放置成環(huán)繞發(fā)白光的元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，將分別發(fā)紅、藍(lán)和綠光的所述元件放置在實(shí)質(zhì)上為正三角形的頂點(diǎn)位置。
全文摘要
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括設(shè)置在襯底(1)上的四個(gè)元件(2)，分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)和白的不同顏色光；樹脂，覆蓋所述每個(gè)元件；以及反射器，被設(shè)置成環(huán)繞在樹脂周圍。采用這種結(jié)構(gòu)，可以給出具有高亮度和極好顯色性的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
文檔編號H01L25/075GK1855480SQ20061007460
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者竹中靖二 申請人:夏普株式會(huì)社