專利名稱：半導體發(fā)光組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光組件及其制造方法，更具體而言，涉及一種能高亮度 發(fā)光的半導體發(fā)光組件及其制造方法。
背景技術：
近年來，人們在各種領域使用發(fā)光功率較高的發(fā)光二極管(LED)等半導體發(fā)光元 件，開發(fā)出利用半導體發(fā)光元件的各種裝置。特別是作為通過使用大電流、或利用反射板等 高效率地進行照射來取代現(xiàn)有技術中的熒光燈、白熾燈的照明用的利用很受關注，人們提 出消除伴隨發(fā)光而產(chǎn)生的發(fā)熱問題的技術。例如，提出一種發(fā)光裝置，其特征為在由鋁形成的金屬板上設有向前方突出的突 出部，該突出部的前表面上形成有收納凹部，該收納凹部的底面上安裝有半導體發(fā)光元件， LED元件與金屬板熱耦合，金屬板的前表面上結合有由玻璃環(huán)氧基板形成的印刷電路板，與 現(xiàn)有技術相比能提高散熱性且能將半導體發(fā)光元件發(fā)出的光高效地提取到外部(例如，參 照專利文獻1)。另外還提出一種LED安裝用印刷電路板，在用于安裝LED的LED安裝用印 刷電路板中，與LED電連接的布線圖案設于絕緣層的一側上，用于散去由LED產(chǎn)生的熱量的 散熱用金屬層設于絕緣層的另一側上，通過形成由布線圖案側貫穿絕緣層并到達散熱用金 屬層內部的LED安裝用凹部，從而能制造出即使提高發(fā)光度也難以引起熱劣化的散熱性好 的照明光源(例如，參照專利文獻2)。此外，還提出一種發(fā)光裝置，包括基體，其具有在上表面上載置有發(fā)光元件的載 置部；反射構件，其呈框狀，以圍繞載置部的方式接合于基體上表面的外周部，且內周面為 反射由發(fā)光元件發(fā)出的光的反射面；發(fā)光元件，其載置于載置部上；透光性構件，其含有使 發(fā)光元件所發(fā)出的光的波長變換且密度為3. 8g/cm3 7. 3g/cm3的熒光體且由固化前的粘 度為0. 4Pa · s 50Pa · s的樹脂構成，該發(fā)光裝置的光提取效率、色溫、顯色屬性優(yōu)良且所 發(fā)出的光的發(fā)光強度良好(例如，參照專利文獻3)。但是，在采用專利文獻1的發(fā)明的發(fā)光二極管組件中，因為表面的前表面上粘貼 有印刷電路板，所以由元件所產(chǎn)生的熱量傳到金屬板上，再經(jīng)由熱傳導率較低的印刷電路 板由前表面進行散熱，而存在由前表面所進行的散熱無法高效進行的缺點。另外，雖然還提出有為了有效使用像專利文獻2或3的發(fā)明那樣的發(fā)光二極管芯 片所發(fā)出的光而形成凹部，并在其中接合發(fā)光二極管芯片的發(fā)明，但是在這些方法中，在其 構造上或制法上，成為基礎的金屬板等有必要具有作為發(fā)光組件的凹部的凹陷深度以上的 厚度，而無法成為輕量的半導體發(fā)光組件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導體發(fā)光組件及其制造方法，該半導體發(fā)光組件能 維持相對較高的反射率，得到均勻的白色光，以及提高光提取效率，能高亮度發(fā)光并能實現(xiàn)
輕量薄型化。
專利文獻1 日本特開2003-152225號公報專利文獻2 日本特開2005-243744號公報專利文獻3 日本特開2005-277331號公報為了達成這樣的目的，第1技術方案提供一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包 括半導體發(fā)光元件；板件，各半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；電路板，其 覆蓋板件表面的除了各半導體發(fā)光元件及各半導體發(fā)光元件附近之外的任意部分，且與各 半導體發(fā)光元件電連接并成為提供電力的電極，該電路板覆蓋板件的部分的面積比板件的 除了各半導體發(fā)光元件及各半導體發(fā)光元件附近之外的部分的面積小，以便使板件的一部 分暴露。在第1技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第2技術方案的特征在于，通過 在板件的表面形成有高反射膜來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。第3技術方案提供一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括多個半導體發(fā)光元 件；多塊板件，各半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；一塊電路板，其覆蓋多塊 板件的各表面的除了各半導體發(fā)光元件及各半導體發(fā)光元件附近之外的任意部分，且與各 半導體發(fā)光元件電連接并成為提供電力的電極，該電路板分別連接多塊板件，且覆蓋板件 的部分的面積比板件的除了各半導體發(fā)光元件及各半導體發(fā)光元件附近之外的部分的面 積小，以便使各板件的一部分暴露。在第3技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第4技術方案的特征在于，多塊 板件呈陣列狀配置，呈陣列狀沿縱向配置的多塊板件的寬度比一塊電路板的寬度寬。在第3技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第5技術方案的特征在于，通過 在板件的表面形成有高反射膜來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。第6技術方案提供一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括半導體發(fā)光元件；板 件，在由形成為傾斜面與表面所形成的角為鈍角且比半導體發(fā)光元件高的凸部所圍繞的區(qū) 域內，各半導體發(fā)光元件與該板件的表面接觸并配置在該板件的表面上；電路板，其覆蓋板 件表面的除了由凸部所圍繞的區(qū)域之外的任意部分，且與各半導體發(fā)光元件電連接并成為 提供電力的電極。在第6技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第7技術方案的特征在于，通過 在板件的表面形成有高反射膜來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。在第6技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第8技術方案的特征在于，還包 括形成為在凸部與電路板的接觸位置上配置有高反射性涂料來反射由半導體發(fā)光元件發(fā) 出的光的高反射涂料部。在第6技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第9技術方案的特征在于，還包 括在由凸部所圍繞的區(qū)域的外側的電路板上，以圍繞該區(qū)域狀由反射材料呈凸狀形成的凸 狀反射部。第10技術方案提供一種制造半導體發(fā)光組件的半導體發(fā)光組件制造方法，該半 導體發(fā)光組件一體地組裝有半導體發(fā)光元件，其特征在于，包括在板件上形成凸部，使傾 斜面與表面所形成的角為鈍角且使該凸部比半導體發(fā)光元件高的步驟；在由凸部所圍繞的 區(qū)域內，以半導體發(fā)光元件與板件表面接觸狀配置半導體發(fā)光元件的步驟；配置電路板的 步驟，該電路板覆蓋板件表面的除了由凸部所圍繞的區(qū)域之外的任意部分，且與半導體發(fā)光元件電連接而成為提供電力的電極。在第10技術方案所述的半導體發(fā)光組件的制造方法的基礎上，第11技術方案的 特征在于，形成凸部的步驟通過將金屬板沖壓加工成反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光并使 之聚光的形狀來形成凸部。在第10技術方案所述的半導體發(fā)光組件的制造方法的基礎上，第12技術方案的 特征在于，通過在板件的表面形成有高反射膜來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。在第10技術方案所述的半導體發(fā)光組件的制造方法的基礎上，第13技術方案的 特征在于，還包括配置高反射涂料的步驟，在該步驟中，在凸部與電路板的接觸位置上配置 有高反射性涂料，來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。第14技術方案提供一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括半導體發(fā)光元件；板 件，半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；電路板，其覆蓋板件表面的除了包括各 半導體發(fā)光元件的配置位置的一定區(qū)域之外的任意部分，且與各半導體發(fā)光元件電連接而 成為提供電力的電極；高反射涂料部，其是配置高反射性涂料，以覆蓋上述一定區(qū)域的周緣 的電路板與板件的接觸間隙而成的，用來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。在第14技術方案所述的半導體發(fā)光組件的基礎上，第15技術方案的特征在于，通 過在板件的表面形成有高反射膜來反射由半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的陣列狀的半導體發(fā)光組件的俯視圖。圖2是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體發(fā)光組件的構造的主視圖。圖3是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體發(fā)光組件的構造的側視圖。圖4是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體發(fā)光組件的各尺寸的側視圖。圖5A是用于說明利用本實施方式的金屬薄板的優(yōu)點的圖。圖5B是用于說明利用本實施方式的金屬薄板的優(yōu)點的圖。圖6是表示本發(fā)明的一實施方式的平面狀的半導體發(fā)光組件的俯視圖。圖7A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例構造的主視圖。圖7B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例構造的側視圖。圖8是對采用了本實施方式的一例的方法時的現(xiàn)有技術所沒有的效果進行說明 時的現(xiàn)有技術的結構的圖。圖9是表示為了確認本發(fā)明的效果而使用3種反射板的原材料測定亮度的結果的 圖。圖10是說明本實施方式的反射板的反射率越高就越能抑制反復進行反射后的反 射光量的衰減的圖。圖11是表示本實施方式同各種鍍層的發(fā)光效率的差值的結果的圖。圖12是表示本實施方式與其經(jīng)年變化時的發(fā)光效率的差值的結果的圖。圖13是表示現(xiàn)有技術與其經(jīng)年變化時的發(fā)光效率的差值的結果的圖。圖14A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例的構造的主視圖。圖14B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例的構造的側視圖。圖15A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的主視圖。
圖15B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖16A是表示用切割豎起加工部固定本實施方式的半導體發(fā)光組件的散熱板的 主視圖。圖16B是表示用切割豎起加工部固定本實施方式的半導體發(fā)光組件的散熱板的 側視圖。圖16C是將用切割豎起加工部固定本實施方式的半導體發(fā)光組件的散熱板的側 視圖的一部分放大的圖。圖17是表示在本實施方式中使用的PHOTO FINER PSR-4000LEW1/CA-40LEW1 (太 陽油墨公司的顯像型阻焊油墨系列)的每一個波長的反射率的測定值的圖。圖18A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的主視圖。圖18B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖19A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的主視圖。圖19B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖20A是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的主視圖。圖20B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖21是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖22是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。圖23是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的又一例的構造的側視圖。
具體實施例方式(第1實施方式)(半導體發(fā)光組件的構造)圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體發(fā)光組件的構造的俯視圖。本實施方 式的半導體發(fā)光組件101包括金屬薄板102，其進行散熱并具有光反射功能；印刷電路板 103，其覆蓋金屬薄板102并向配置于金屬薄板上的半導體發(fā)光元件104供給電力。實際上 被通電而發(fā)光的發(fā)光二極管等的半導體發(fā)光元件104電連接到印刷電路板103上。如圖1 所示，印刷電路板103在該實施方式中為縱長形狀，在其上呈陣列狀粘接有金屬薄板102， 如參照圖1所能理解的那樣，該結構上金屬薄板102呈表面暴露于作為絕緣體的印刷電路 板103之外的形狀。即，采用這樣結構的結果為相對于金屬薄板102需要一定的面積而 言，只要印刷電路板103能使金屬薄板102絕緣并能連接多個金屬薄板102就不需要與金 屬薄板102同樣的面積。但是，在安裝布線圖案及電路結構上必要的元件、零件時需要與其 相應的面積。金屬薄板102能使用只要具有作為散熱介質的一定散熱特性并具有光反射功能 的任意材料，還能為任意形狀，在本實施方式中由以下材料經(jīng)各種方法加工而做成，例如 鐵、銀、銅、或鋁等的金屬、及它們的合金，此外為了提高熱導率還采用同碳基材料復合化的 這些金屬、合金的復合材料。由此，在本實施方式的半導體發(fā)光組件中，由發(fā)光產(chǎn)生的熱量 主要從半導體發(fā)光組件的下表面?zhèn)葋砀咝幔粌H如此，沒有被印刷電路板覆蓋的部分 因為金屬部分直接暴露，所以從上表面也能散熱，從而使半導體發(fā)光組件能夠非常高效地 散熱。此外，如下文所述，金屬薄板能利用擠壓模具加工成型，也能通過彎曲金屬板來制成，但不限于此，只要能達成本發(fā)明的目的，能使用本技術領域中已知的任意方法。在此，還作為高反射板的金屬薄板102具有較強的光反射能力，雖然只要全反射 率在95%以上就能取得足夠量的光，但是優(yōu)選全反射率在98%以上。金屬薄板102能通過 如下方式來安裝，例如在鋁基材上形成粘接層，形成純鋁、純銀層，再通過蒸鍍氧化鈦、氧化 硅來形成高反射膜。另外，通過該高反射膜而能減輕由內層的純鋁、純銀的氧化而引起的劣 化，從而能相對長時間維持初始反射率，使產(chǎn)品質量穩(wěn)定。金屬薄板102能在例如由沖壓加工等精加工成所需形狀的金屬的如上述的粘接 層及純鋁、純銀層上蒸鍍氧化鈦、氧化硅而形成高反射膜來制造，還能在板狀或螺旋狀的金 屬上形成這樣的高反射膜之后由沖壓加工等精加工成所需形狀。在本實施方式的一例中， 使用德國Alanod公司制造的MIR02-SILVER及MIR02，這些產(chǎn)品分別具有98%及95%的全 反射率。作為本申請的發(fā)明中所使用的金屬薄板，即使是德國Alanod公司制造產(chǎn)品以外的 產(chǎn)品，只要是能達到本申請的發(fā)明目的，本技術領域中已知的任意產(chǎn)品都能使用。通過將導 電性的線201連接到金屬薄板102上，能將金屬薄板102本身作為一方電極。印刷電路板103能使用本技術領域中已知的任意產(chǎn)品，只要至少能使金屬薄板 102電絕緣，及至少是具有用于使半導體發(fā)光元件104所發(fā)出的光透射到外部去的孔的那 樣的形狀。例如，能制成如圖1所示形狀的FR4、聚酰亞胺等的電路板并配置于金屬薄板102 上，從而形成印刷電路板103，或使用具有絕緣功能的粘接劑將配電膜和金屬薄板102粘接 在一起并形成絕緣的絕緣層，從而形成印刷電路板103的一部分。當然，也能使用一般的印刷電路板來形成印刷電路板103，不管怎樣，印刷電路板 的形成和金屬薄板102、半導體發(fā)光元件104的連接能使用本技術領域中已知的任意方法。以上參照圖1對本實施方式的半導體發(fā)光組件101的基本構造進行了說明，實際 上，如圖2所示，在半導體發(fā)光組件101中，金屬薄板102上呈圍繞半導體發(fā)光元件104狀 形成有成為反射構件的凸部202，半導體發(fā)光元件104和印刷電路板103例如用線201等連 接。這樣的半導體發(fā)光組件在這種狀態(tài)下基本上已經(jīng)滿足功能要求，但是參照圖3，為了如 下文所述那樣對半導體發(fā)光元件和引線接合部進行保護等，也可以在呈被暴露在外部上的 狀態(tài)的透射孔的部分封入樹脂等本技術領域中已知的材料301。在此，作為用于封入的材料 301，可使用硅樹脂、環(huán)氧樹脂等。另外，如圖1所示，在本實施方式中，半導體發(fā)光組件101為具有6個光源的半導 體發(fā)光組件，由6塊金屬薄板102、開設有半導體發(fā)光元件104的光通過的孔的一塊印刷電 路板103、及6個半導體發(fā)光元件104構成，但不限于此，可以使用包括1個在內的任意個半 導體發(fā)光元件。另外，如圖7A所示，也可以在一塊金屬薄板102上安裝多個例如3個不同 顏色的半導體發(fā)光元件，用1塊金屬薄板102使其以全色彩發(fā)光。(半導體發(fā)光組件的制造方法)如圖4所示，在本實施方式中接合有半導體發(fā)光元件104的金屬薄板102的部分 成為平坦部，首先在半導體發(fā)光元件104的周圍形成凸部202。該凸部202以從金屬薄板 102的背面壓彎而呈圍繞半導體發(fā)光元件的周圍且高于半導體發(fā)光元件104的狀態(tài)形成。 參照圖3、圖4所示接合半導體發(fā)光元件104的平坦部，可知金屬薄板的背面在接合半導體 發(fā)光元件104的平坦部和凸部周圍外側的部位在同一平面上，由此在接合半導體發(fā)光元件 104時的超音波接合機中，不必準備復雜的夾具就能完成半導體發(fā)光元件104的接合。像這樣，在本實施方式中通過從金屬薄板102的安裝半導體發(fā)光元件104側的背面壓彎，平坦部 的表面和由凸部202而生成的傾斜面401所形成的角為鈍角，擔負有將從半導體發(fā)光元件 104發(fā)出的光向正面(圖4中為上方)高效地反射的反射板的作用。在此基礎上，若采用該接合半導體發(fā)光元件104的平坦部周圍的凸部的形成法， 則與現(xiàn)有技術相比能使用薄板，從而成為較輕的組件。例如圖5A中表示了現(xiàn)有技術中的 組件，為了形成兼具反射構件的凹陷502，組件的基體501有必要采用具有一定厚度的塊 狀體，而在本實施方式例的圖5B所示的組件形狀中能使用金屬薄板102，所以明顯能制成 較輕且緊湊的組件。這是在表面上實施了在后文講述的形成高反射膜的處理的金屬薄板 102能夠作為用于接合半導體發(fā)光元件104的基材使用的基礎上也必要的技術。雖然如果 對預先形成了高反射膜的金屬薄板進行彎曲加工則其表面上的高反射膜會出現(xiàn)裂紋，而使 作為半導體發(fā)光組件不能確保足夠的亮度，但是管芯接合(die bonding)半導體發(fā)光元件 104的表面與初始平面是同一個平面或大致平面的面，所以能將裂紋等的劣化限制在最小 限度，除此之外，將散熱用外殼等接合到金屬薄板102上，在散熱之際也能保持是平面，所 以能提高接合性、散熱性。例如，如圖16A所示，通過在散熱板1602上制成切割豎起加工部 1601，使半導體發(fā)光組件101緊貼在散熱板1602上，用切割豎起加工部1601夾持，容易固 定且能得到良好的散熱特性的構造。即，如側視圖16B的放大圖16C所示，利用切割豎起加 工部1601夾持半導體發(fā)光組件101而將之固定。這種情況，本實施方式的半導體發(fā)光組件 101的背面保持為平面所以能對這樣的散熱起到有效的作用。因此通過使用這樣的制成法、 構造，能使用預先形成了高反射膜的比較便宜的材料。像上述那樣，作為由半導體發(fā)光元件104產(chǎn)生的熱量的散熱路徑，有將熱量傳到 背面進行散熱的路徑和由表面進行散熱的路徑，例如該使組件與發(fā)揮散熱片、散熱面作用 的外殼貼緊來使用的情況，為了從背面散熱，發(fā)揮散熱片、散熱面作用的外殼與半導體發(fā)光 組件的接觸面積越大越好，凸部所圍繞的部分的寬度(b)有必要根據(jù)安裝的芯片(半導體 發(fā)光元件104)的大小、數(shù)目來進行優(yōu)化。例如，安裝3個(a)約為0.3mm的芯片時優(yōu)選寬 度(b)約為3mm，安裝6個時優(yōu)選寬度(b)約為5mm。另外，在本實施方式的形成方法中，凸 部202的高度在某種程度上受到限制，所以即使考慮傾斜面401的光反射功能，也不優(yōu)選載 置半導體發(fā)光元件104的平坦部占有過大的區(qū)域。但是，優(yōu)選凸部的寬度(圖4中的(j) 的長度)盡可能地小些?？紤]到以上所述，在本實施方式中使用如圖4所示尺寸的組件，但不限于此，只要 凸部的高度(在圖4的例子中(g)為0. 3mm)比半導體發(fā)光元件104(在圖4的例子中(c) 為0. Imm)高，以便能由傾斜面401充分反射光，在能形成凸部的范圍內能采用任意尺寸。但 是在本實施方式中如在后文所述，在這樣的由形成為圍繞半導體發(fā)光元件104的凸部規(guī)定 的區(qū)域上涂敷有包含有熒光體或擴散劑的樹脂，不是將由半導體發(fā)光元件104射出的光直 接提取到外部，而是能像這樣經(jīng)由熒光體或擴散劑相對高效地進行光提取，采用這樣的方 法，本實施方式的凸部202也能得到有效的光。即，就本實施方式的凸部202自身的形狀、 高度等而言，可知在光的直接反射方面比通常的拋物線型、倒穹頂型的反射構件反射的光 少。但是，經(jīng)由上述那樣的熒光體、擴散劑間接地得到光的情況下，因為在熒光體、擴散劑的 存在位置發(fā)出大量的光，所以即使不具有較大的反射構件，只要金屬薄板102自身的反射 率夠高，半導體發(fā)光組件就能得到足夠的發(fā)光效率。
另外，如圖2所示，在本實施方式中凸部202呈圓形，這是從容易壓彎的程度、組件 整體的形狀的角度考慮而選擇出的形狀，但是只要是圍繞半導體發(fā)光元件104的形狀、能 反射被發(fā)出的光的形狀，能采用例如橢圓、四方形等任意形狀。另外，如圖1所示，金屬薄板102為相對于印刷電路板103暴露的構造，而如以上 所述那樣金屬薄板在表面上暴露能進行有效地散熱，還能使暴露的部分具有作為制造組件 時的安裝部的功能。這樣，由于印刷電路板103上不承受負荷所以能避免引線接合部出現(xiàn) 斷線等的風險，并且在安裝于例如金屬的框體等上時能得到更好的散熱效果。之后，用聚酰亞胺等的材料制成電路板來作為印刷電路板，并層疊到金屬薄板的 上表面上。圖7A和圖7B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例的構造的主視圖和側 視圖。在圖7A和圖7B所示的例子中，在由形成為圍繞半導體發(fā)光元件104的凸部規(guī)定的 區(qū)域上涂敷包含有熒光體或擴散劑的樹脂，利用表面張力，在金屬薄板102上形成具有穩(wěn) 定的尺寸精度的圓頂罩701。由于利用這種方法形成圓頂罩701，與現(xiàn)有技術相比損耗掉 的光變少，從而提高了光提取效率，能高亮度地發(fā)光。在此，一般采用1個半導體發(fā)光元件 104時優(yōu)選圓頂罩701為半球狀。另一方面，圖7A、圖7B所示半導體發(fā)光組件101安裝有 多個半導體發(fā)光元件104，但如參照附圖能理解的那樣，熒光體的圓頂罩701不是半球。這 是因為與使用1個的情況相比，在使用多個發(fā)光元件時，不將熒光體層制成完全的半球也 很少出現(xiàn)光的損耗。使用紫外線的發(fā)光元件時也一樣不需要取得發(fā)光元件與熒光體的色彩 平衡，所以能將圓頂罩701的高度壓得相對較低。這樣，結合裝置的設計將圓頂罩701設計 成適當?shù)男螤?，從而能得到最佳的發(fā)光組件。參照表示現(xiàn)有技術的一般熒光體或擴散劑的形成構造的圖8，可知與現(xiàn)有技術相 比，圖7A和圖7B所示本例的構造能以熒光體或擴散劑的分布均勻的構造方式來形成，所以 能相對防止光的損耗。詳細而言，如果是圖8所示現(xiàn)有技術的一般熒光體或擴散劑的形成 構造的情況，則根據(jù)從半導體發(fā)光元件所發(fā)出的光的方向的不同，熒光體或擴散劑的含有 量不同，而難以得到均勻的白色光、擴散光。其結果為向熒光體或擴散劑的含有量多的方向 發(fā)出的光相應地損耗變大，而作為整體而言提取效率變低。這個參照圖8中用虛線所示的 光的路徑能夠理解，如果是現(xiàn)有技術的構造的情況，則有的方向的光必須通過長距離的熒 光體或擴散劑。即，對于從半導體發(fā)光元件向正上方發(fā)出的光和向傾斜方向發(fā)出的光而言， 很明顯穿過含有熒光體的樹脂801的距離不同，所以可認為會產(chǎn)生損耗。為了解決這樣的現(xiàn)有技術的不均勻的熒光體或擴散劑引起的問題，在本實施方式 中，如圖7B所示，用熒光體或擴散劑的樹脂形成以半導體發(fā)光元件104為中心的圓頂罩 701,以便光能與光的被發(fā)出的方向無關地穿過均勻的量的熒光體或擴散劑。然而，一般熒 光體或擴散劑是混入硅樹脂、環(huán)氧樹脂中而形成的，以半導體發(fā)光元件104為中心在平面 上以均勻的量形成樹脂的圓頂罩701相當困難。因此，在本實施方式中，通過金屬薄板102上的以半導體發(fā)光元件104為中心的圓 形凸部202，利用樹脂的表面張力在該金屬薄板102上形成圓頂罩701，從而以半導體發(fā)光 元件104為中心形成樹脂的均勻層，使能光以相同的距離穿過樹脂內部。只要能利用樹脂 的表面張力，該凸部202的尺寸、位置、形狀不限，例如能利用沖壓加工形成，除此之外還能 利用本技術領域中已知的任意方法。圖3中的結構也能實現(xiàn)同樣的效果。這種情況，在形
10成圖2所示的絲印部(雙環(huán)部)之際，因為使墨中含有二氧化硅等的粘合劑，所以能實現(xiàn)同 樣的利用表面張力來形成的圓頂罩。(本發(fā)明的半導體發(fā)光組件的效果)為了確認本發(fā)明的效果，使用作為反射板的原材料的全反射率為75%的鋁軋制而 成的鏡面加工品、上述的德國Alanod公司制造的MIR02和MIR02-SILVER進行了亮度的測 定。圖9是表示該測定的結果的圖。在此，使用具有同一特性的半導體發(fā)光元件104作為 LED，用含有熒光體的硅樹脂按同一條件形成圓頂罩，并用積分球對全光束進行了測定。參 照圖9可知與現(xiàn)有技術的鋁的軋制品相比，用MIR02-SILVER能提高到兩倍以上的發(fā)光效 率。使用MIR02-SILVER時每瓦特的流明值為114流明/W，這是現(xiàn)在的市場平均發(fā)光效率的 大約1.5倍。這是因為反射板的反射率影響到發(fā)光效率。S卩，從半導體發(fā)光元件發(fā)出的光照射到樹脂中所含有的熒光體上，原來的光和激 發(fā)的光在樹脂中多次反復反射，所以對反射面的反射率的差異產(chǎn)生極大的影響。參照圖10 能夠理解反射板的反射率越高越能抑制反復反射之后的反射光量的衰減。因此可認為反射 光的衰減少能提高發(fā)光效率。圖11 圖13是表示本實施方式的發(fā)光效率的測試結果的圖。接下來，圖11 圖13所示結果表示由于經(jīng)年老化發(fā)光效率如何進行變化。參照圖 11 圖13，利用高溫高濕度試驗模擬經(jīng)年老化時，相對于本實施方式的使用MIR02-SILVER 的半導體組件維持90%的發(fā)光效率而言，現(xiàn)有技術的鍍銀產(chǎn)品低于80 %，可知本實施方式 的半導體組件能維持初始的發(fā)光效率。本發(fā)明涉及大功率的能高亮度發(fā)光的半導體發(fā)光組件、裝置、及其制造方法，采用 本發(fā)明能提供一種半導體發(fā)光組件、裝置、及其制造方法，能夠在發(fā)光元件中使產(chǎn)生的熱量 進行高效散熱來抑制溫度上升，從而即使流有大電流也能防止亮度特性的變差而得到高亮度。(第2實施方式)圖14A和圖14B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的一例的構造的主視圖和側 視圖。本實施方式的半導體組件與上述第1實施方式的相同之處為同樣地在金屬薄板102 上以圍繞半導體發(fā)光元件104狀形成有成為反射構件的凸部202，半導體發(fā)光元件104與印 刷電路板103例如利用線201等來連接；不同之處為如圖14B所示，覆蓋金屬薄板102的 印刷電路板103和凸部202的間隙部分上設有高反射涂料部1401。S卩，在第1實施方式中在空出凸部202位置的狀態(tài)的印刷電路板103形成為層疊 在金屬薄板102上，而如參照圖14B所示側視圖能夠理解那樣，這樣的構造上，凸部202比 印刷電路板103低一些，凸部202與印刷電路板103之間還產(chǎn)生有一些間隙。對于在從半 導體發(fā)光元件104發(fā)出的光中來到該間隙部分的光而言，如果在該部分不做任何處理，則 最差的情況為有可能來到這的光完全利用不上，或只能利用僅僅一小部分。在本實施方式中，在這樣的間隙部分中配置高反射涂料而形成高反射涂料部 1401，能使來到該高反射涂料部1401的光沒有浪費地全部反射而提高反射效率。作為 在本實施方式中所使用的涂料，例如能使用太陽油墨制造株式會社制造的PHOTO FINER PSR-4000LEW1/CA-40LEW1，但不限于此，能使用本技術領域中已知的任意具有高反射特性 的涂料。圖17表示PHOTO FINER PSR-4000LEW1/CA-40LEW1的各波長的反射率的測定值。是條件為在銅板上直接涂敷成膜厚23 μ m時的測定值。參照圖17可知，在本實施方式中相 對于假定的波長范圍的光而言的大部分反射率在82%以上，具有良好的反射特性。如上述 那樣，在間隙部分中，除了能使用特定的市場販賣的涂料之外，還能使用在雜化樹脂中配合 適當份量的白色氧化鈦來作為高反射涂料。像這樣的高反射材料例如與上述的第1實施方式的一樣，在形成凸部202并層疊 了印刷電路板103之后，能使用利用沖壓(轉印)、分配器進行涂敷等本技術領域中已知的 方法，但考慮到成本優(yōu)選沖壓。還能利用噴墨進行涂敷，能利用各種結合了成本、使用環(huán)境 的適當?shù)姆椒▉磉M行涂敷。像這樣在沖壓或涂敷了高反射涂料之后配置半導體發(fā)光元件 104并連接線201。此后的制造工序與第1實施方式的相同。另外，如參照圖14B所示側視 圖能理解的那樣，由于表面張力等，完成后的高反射涂料部形成適度的凹陷，成為容易將光 向上方反射的形狀。實際上對有高反射涂料1401的情況與沒有高反射涂料1401的情況進 行亮度測試，相對于沒有高反射涂料部1401的半導體發(fā)光組件為5. 3流明而言，具有高反 射涂料部1401的半導體組件為7. 3流明。接下來，對高反射涂料的涂敷方法的其他例進行說明。圖18A和圖18B是表示本 實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例的構造的主視圖和側視圖。在本實施例中也在間隙部 分中配置高反射涂料這點與上一實施例相同。如圖18B的高反射涂料部1801那樣通過形 成凸狀的涂料部，能得到與圖14B所示那樣的凹狀的高反射涂料部1401相比同等的反射效率。如以上說明的那樣，通過在凸部202與印刷電路板103的接觸部分上使用高反射 涂料，能不浪費來到該部分的光地利用高反射率取得高的照明度。(第3實施方式)圖15A和圖15B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的一例的構造的主視圖和側 視圖。本實施方式的半導體發(fā)光組件與上述第2實施方式的相同點為在覆蓋金屬薄板102 的印刷電路板103的開口部的端部上設有高反射涂料1501 ；與第2實施方式的不同點為在 金屬薄板102上沒有呈圍繞半導體發(fā)光元件104而成為反射構件的凸部202。即，在第2實施方式中將空出凸部202位置的狀態(tài)的印刷電路板103層疊形成在 金屬薄板102上，凸部202的傾斜面發(fā)揮反射板的作用來提高反射率，另一方面參照圖14B 所示的側視圖可知，高反射涂料部1401頂多不過是擔當這樣的反射板構造的輔助作用。在 本實施方式中，不是在凸部上而是在金屬薄板102的平面部分上形成高反射涂料部1501， 所以成為相對近似于反射板的形狀。在本實施方式中能提供利用這個而即使沒有凸部也能得到高反射率的半導體發(fā) 光組件。作為在本實施方式中使用的涂料例如能使用太陽油墨制造株式會社制造的PHOTO FINER PSR-4000LEW1/CA-40LEW1，但不限于此，能使用本技術領域中已知的任意具有高反 射特性的涂料。如在上述第1實施方式中所說明的那樣，在本實施方式中最終能使用熒光 體等作為封入材料，所以沒有像第1和第2實施方式那樣的凸部202也能取得一定的發(fā)光 效果。如上述那樣也能在間隙部分中，除了可使用特定的市場販賣的涂料之外，還可以使用 在雜化樹脂中配合適當分量的白色氧化鈦來作為高反射涂料。像這樣的高反射材料例如與上述的第2實施方式的不同，在沒有形成凸部202地 層疊了印刷電路板103之后，能使用利用沖壓(轉印)、分配器進行涂敷等本技術領域中已知的方法，但考慮到成本優(yōu)選沖壓。還能利用噴墨進行涂敷，能利用各種結合了成本、使用 環(huán)境的適當?shù)姆椒▉磉M行涂敷。像這樣在沖壓或涂敷了高反射涂料之后配置半導體發(fā)光元 件104并連接線201。此后的制造工序與第1實施方式的相同。接下來，與第2實施方式相同，對高反射涂料的涂敷方法的其他例進行說明。圖 19A和圖19B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的另一例的構造的主視圖和側視圖。在 本實施例中也在間隙部分中配置高反射涂料這點與上一實施例相同。如圖19B的高反射涂 料部1901那樣通過形成凸狀的涂料部，能得到與圖15B所示那樣的凹狀的高反射涂料部 1501相比同等的反射效率。如以上說明的那樣，通過在印刷電路板103的開口部的端部上使用高反射涂料， 能以不設凸部的方式不浪費來到該部分的光地以更低的成本以高反射率取得高的照明度。 實際上利用第2實施方式的半導體發(fā)光組件和本實施方式的發(fā)光組件進行亮度的比較時 得知兩者幾乎完全沒有差別。(第4實施方式)圖6是本實施方式的半導體發(fā)光組件的俯視圖。本實施方式的半導體發(fā)光組件不 是像上述第1實施方式那樣的陣列狀的一列，而是如圖6所示那樣形成多列的面狀的發(fā)光 二極管組件的模式。即，用一塊印刷電路板103將6塊金屬薄板102連接成一列的組件列， 通過用連接部601將并排排列的多個該組件列連接從而形成平面形狀。通過這樣形成半導體組件，不僅能作為平面的高亮度組件，還能通過使橫向連接 金屬薄板102的連接部601部分彎曲而制成仿曲面的光源組件。另外，通過將像這樣用連接部601連接了的多塊金屬薄板和多塊印刷電路板粘貼 成點陣狀，例如能防止由采用熱固化性的粘接劑接合的情況的熱膨脹率的不同而引起的彎 曲。在制成本實施方式那樣的點陣狀的組件之后，還能在連接部601處切割開還原成第1 實施方式的陣列狀的組件。采用這樣的制法、構造，能提供更低成本的半導體發(fā)光組件。(第5實施方式)圖20A和圖20B是表示本實施方式的半導體發(fā)光組件的一例的構造的主視圖和側 視圖。本實施方式的半導體組件與上述第2和第3實施方式在覆蓋金屬薄板102的印刷電 路板103的開口部的端部上設有高反射涂料部1501等方面的基本構造相同，不同點為又設 有圍繞包括半導體發(fā)光元件在內的發(fā)光部整體的壩2001。S卩，因為通過第2和第3實施方式的高反射涂料部1401等能利用從間隙漏掉的 光，所以能得到較高的反射率，在本實施方式中通過在此基礎上在圓頂罩701的周圍設有 高反射涂料的壩2001，能進一步活用在圓頂罩701的周緣部漏掉的光。壩2001能使用上述 的高反射涂料，采用高反射涂料部1401等同樣的方法形成，或能使用本技術領域中已知的 任意方法來形成。像這樣，在形成了壩2001之后，能與上述的任意一種實施方式同樣地封入樹脂而 制成組件。另外，雖然在圖20B中僅形成與第1實施方式同樣的較低的圓頂罩，但是在使用透 明樹脂的單色發(fā)光產(chǎn)品的情況，如圖21所示，如果形成有壩2001則其后封入樹脂時通過表 面張力能形成圖21所示的圓頂罩2101那樣的相對較高的圓頂罩。通過像這樣形成較高的 圓頂罩能操作光的指向性。在此，作為樹脂使用環(huán)氧樹脂、硅樹脂等，但使用環(huán)氧樹脂、硅樹
13脂、或透光性的粘接劑來固定樹脂成形品也能取得同樣的效果。但是，只用含有熒光體的樹 脂形成圓頂罩時，只是擴散光，光的指向特性的操作的效果小，但像這樣的白色發(fā)光時，可 以利用含有熒光體的樹脂封閉到現(xiàn)有技術中的高度為止，在其上表面再使用透明樹脂形成 圓頂罩，從而進行指向特性的操作。另外，使用鑄造外殼等也能形成圓頂罩。此外，還能用圖22所示的導光板2201來取代高圓頂罩2101。即，如圖22所示，利 用高反射涂料(樹脂)形成凸狀的壩2001之后進行樹脂封閉(含有熒光體)301，從而能使 射向相對于現(xiàn)有技術的電路板而言的水平方向的光朝向垂直方向。由此，能減少例如光入 射到導光板等上情況的損耗光。另外，還能使用圖23所示的蒸鍍銀的反射鏡2301來代替導光板2201。S卩，如圖 23所示，在利用高反射涂料(樹脂)形成了凸狀壩之后，進行樹脂封閉(含有熒光體)，如 果與例如蒸鍍銀的反射鏡2301等組合來聚光，則因為能縮小發(fā)光點所以與現(xiàn)有技術的樹 脂圓頂罩相比能縮小反射鏡2301的內徑，由此易于聚光設計。另外，在與現(xiàn)有技術的蒸鍍 銀的反射鏡2301等的導電性的零件組合使用時，為達到與印刷電路板上的電路圖案絕緣 的目的，粘貼絕緣片狀體，或使現(xiàn)有技術的蒸鍍銀的反射鏡等與印刷電路板之間保持足夠 的間隙，所以存在工時、材料費的增加、損耗光的發(fā)生等問題。但是，像本實施方式那樣，凸 狀壩2001為絕緣材料，所以沒有必要留過大的間隙，能不花費不必要的成本就實現(xiàn)高效的 光提取。如以上那樣，采用本實施方式能夠期待取得比上述實施方式的反射率更高的反射 率，而實際中的測試結果如下，相對于采用圖14B的形狀的組件的亮度為如上述的7. 3流明 而言，采用圖20B的例子取得了 8. 0流明的亮度。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能提供一種半導體發(fā)光組件及其制造方法，包括高反射板，各半導體發(fā)光 元件與其表面接觸并配置在其表面；電路板，其覆蓋反射板表面的除了各半導體發(fā)光元件 及各半導體發(fā)光元件附近之外的任意部分，且與各半導體發(fā)光元件電連接并成為提供電力 的電極，其面積比高反射板的面積小，以便使高反射板的一部分暴露，該半導體發(fā)光組件能 維持較高的反射率、提高光提取效率、高亮度發(fā)光并能實現(xiàn)輕量薄型化。
權利要求
一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括半導體發(fā)光元件；板件，上述各半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；電路板，其覆蓋上述板件表面的除了上述各半導體發(fā)光元件及上述各半導體發(fā)光元件附近之外的任意部分，且與上述各半導體發(fā)光元件電連接并成為提供上述電力的電極，該電路板覆蓋上述板件的部分的面積比上述板件的除了上述各半導體發(fā)光元件及上述各半導體發(fā)光元件附近之外的部分的面積小，以便使上述板件的一部分暴露。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，通過在上述板件的表面形成有高反射膜來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
3.一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括多個半導體發(fā)光元件；多塊板件，上述各半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；一塊電路板，其覆蓋上述多塊板件的各表面的除了上述各半導體發(fā)光元件及上述各半 導體發(fā)光元件附近之外的任意部分，且與上述各半導體發(fā)光元件電連接并成為提供上述電 力的電極，該電路板分別連接上述多塊板件，且覆蓋上述板件的部分的面積比上述板件的 除了上述各半導體發(fā)光元件及上述各半導體發(fā)光元件附近之外的部分的面積小，以便使上 述各板件的一部分暴露。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，上述多塊板件呈陣列狀配置，該呈陣列狀沿縱向配置的多塊板件的寬度比上述一塊電 路板的寬度寬。
5.根據(jù)權利要求3所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，通過在上述板件的表面形成有高反射膜來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
6.一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括半導體發(fā)光元件；板件，在由形成為傾斜面與表面所形成的角為鈍角且比上述半導體發(fā)光元件高的凸部 所圍繞的區(qū)域內，上述半導體發(fā)光元件與該板件的表面接觸并配置在該板件的表面；電路板，其覆蓋上述板件表面的除了由上述凸部所圍繞的區(qū)域之外的任意部分，且與 上述各半導體發(fā)光元件電連接并成為提供上述電力的電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，通過在上述板件的表面形成有高反射膜來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
8.根據(jù)權利要求6所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，還包括形成為在上述凸部與上述電路板的接觸位置上配置有高反射性涂料來反射由 上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光的高反射涂料部。
9.根據(jù)權利要求6所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，還包括在由上述凸部所圍繞的區(qū)域的外側的所述電路板上，以圍繞該領域狀由反射材 料呈凸狀形成的凸狀反射部。
10.一種半導體發(fā)光組件制造方法，用于制造一體地組裝半導體發(fā)光元件的半導體發(fā) 光組件，其特征在于，包括在板件上形成凸部使傾斜面與表面所形成的角為鈍角且使該凸部比上述半導體發(fā)光元件高的步驟；在由上述凸部所圍繞的區(qū)域內，以上述半導體發(fā)光元件與上述板件表面接觸狀配置上 述半導體發(fā)光元件的步驟；配置電路板的步驟，該電路板覆蓋上述板件表面的除了由上述凸部所圍繞的區(qū)域之外 的任意部分，且與上述半導體發(fā)光元件電連接而成為提供電力的電極。
11.根據(jù)權利要求10所述的半導體發(fā)光組件制造方法，其特征在于，上述形成凸部的步驟通過將金屬板沖壓加工成反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光 并使之聚光的形狀來形成凸部。
12.根據(jù)權利要求10所述的半導體發(fā)光組件制造方法，其特征在于，上述板件通過蒸鍍高反射膜來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
13.根據(jù)權利要求10所述的半導體發(fā)光組件制造方法，其特征在于，還包括配置高反射涂料的步驟，在該步驟中，在上述凸部與上述電路板的接觸位置上 配置有高反射性涂料，來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
14.一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包括半導體發(fā)光元件；板件，上述半導體發(fā)光元件與其表面接觸并配置在其表面；電路板，其覆蓋上述板件表面的除了包括上述半導體發(fā)光元件的配置部分在內的一定 區(qū)域之外的任意部分，且與上述各半導體發(fā)光元件電連接而成為提供上述電力的電極；高反射涂料部，其是配置高反射性涂料，以覆蓋上述一定區(qū)域的周緣的上述電路板與 上述板件的接觸間隙而成的，用來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
15.根據(jù)權利要求14所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于，通過在上述板件的表面形成有高反射膜來反射由上述半導體發(fā)光元件發(fā)出的光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能高亮度發(fā)光并輕量緊湊的半導體發(fā)光組件及其制造方法。在半導體發(fā)光組件(101)中，在金屬薄板(102)上以圍繞半導體發(fā)光元件(104)狀形成成為反射構件的凸部(202)，半導體發(fā)光元件(104)和印刷電路板(103)例如用線201等連接。凸部(202)例如以從金屬薄板(102)的背面壓彎而形成圍繞半導體發(fā)光元件(104)的周圍且高于半導體發(fā)光元件(104)。
文檔編號H01L33/60GK101978513SQ20098010963
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2008年3月26日
發(fā)明者古田亨, 大峠忍, 小松原聰, 福田健一 申請人:島根縣;株式會社島根電子今福制作所