专利名称：半导体发光元件组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光元件组件，更具体地，涉及能够一种 有效散热的半导体发光元件组件。
背景技术：
首先参照图6，描述表面安装型发光二极管，作为常规半导体发 光元件的示例(例如，见日本待审专利公开No.Hll-46018)。
该发光二极管具有绝缘基板51、从绝缘基板51的上表面经由侧 面延伸到绝缘基板51的下表面的晶元焊接电极图案53和第二电极图 案55、通过导电粘合剂57固定在晶元焊接电极图案53上的发光二极 管元件59、用于连接发光二极管元件59和第二电极图案55的焊接线 61、以及用于密封发光二极管元件59和焊接线61的半透明树脂组件 63。通过将电极图案53和55的下表面焊接到配线板(未示出)的焊 盘上，将该发光二极管安装在配线板上。
由发光二极管元件59产生的热主要通过绝缘基板51和电极图案 53和55散逸至配线板。
随着发光二极管元件59的温度升高，发光效率降低，发光二极 管元件59的使用寿命也縮短。因此，希望有效地去除来自发光二极管 元件59的热， 一般而言，对于半导体发光元件都是如此。
发明内容
考虑到上述情况，提出了本发明，本发明的目的是提供一种散热 性能得到改善的半导体发光元件组件。
根据本发明的半导体发光元件组件包括半导体发光元件，具有: 第一和第二引线；半导体发光元件芯片，晶元焊接至第一引线并且配
线焊接至第二引线；金属体，用于散热，并通过绝缘粘合层固定到第 一和第二引线；以及反射器，固定到第一和第二引线，用于反射来自 芯片的光；配线板，具有开口，用于容纳所述反射器，第一和第二 引线固定到配线板，以便将反射器容纳在所述开口中；散热器，放置 在用于散热的所述金属体上；紧固部分，用于将所述散热器和所述配 线板紧固在一起；以及间隔保持部分，设置在所述散热器和所述配线 板之间，间隔保持部分保持所述散热器和所述配线板之间的间隔，以 使该间隔等于或大于预定距离。
根据本发明，所述用于散热的金属体通过绝缘粘合层固定到第一 和第二引线。因为用于散热的金属体的导热性通常较高，所以从半导 体发光元件芯片传导至第一引线的热通过绝缘粘合层传递至用于散热 的金属体。热立即扩散遍及整个用于散热的金属体，并释放到外部。 如上所述，根据本发明，通过新设置用于散热的金属体，从半导体发 光元件芯片传导至第一引线的热不会累积在第一引线中。因此，可以 改善散热性能。
此外，根据本发明，所述散热器放置在用于散热的金属体上，并 且所述散热器与所述配线板由紧固部分紧固在一起。因为散热器与配 线板紧固在一起，所以即使在散热器的尺寸增大的情况下，散热器也 是可靠地固定到配线板。通过增大散热器的尺寸，可以改善散热性能。
当散热器和配线板紧固得过于紧时，配线板可能变形。当配线板 变形时，可以出现固定到配线板的第一和第二引线变形或从配线板脱 离的问题。因此，在本发明中，设置间隔保持部分，用于保持散热器 与配线板之间的间隔，以使间隔等于或大于预定距离，从而防止由于 螺钉等的过度紧固而引起的配线板变形。
图1A示出了本发明第一实施例的半导体发光元件组件的平面 图，图1B示出了沿图1A的线I-I截取的横截面图，图1C示出了沿 图1A的线II-II截取的横截面图2A示出了本发明第二实施例的半导体发光元件组件的平面
图，图2B示出了沿图2A的线I-I截取的横截面图，图2C示出了沿 图2A的线II-II截取的横截面图3A示出了本发明第三实施例的半导体发光元件组件的平面 图，图3B示出了沿图3A的线I-I截取的横截面图，图3C示出了沿 图3A的线II-II截取的横截面图4A示出了本发明第四实施例的半导体发光元件组件的平面 图，图4B示出了沿图4A的线I-I截取的横截面图，图4C示出了沿 图4A的线II-II截取的横截面图5A到5E示出了与图1B相对应的横截面图，并示出了本发明 第一实施例的半导体发光元件组件的制造过程；以及
图6示出了常规半导体发光元件的示例的横截面图。
具体实施例方式
以下参照附图，描述本发明的实施例。附图用于说明目的，本发 明的范围不限于以下描述和图中所示的实施例。 1.第一实施例
参照图1A到1C，描述本发明第一实施例的半导体发光元件组件 (以下也称作"组件")。图1示出了第一实施例组件的平面图，图1B 示出了沿图1A的线I-I截取的横截面图，图1C示出了沿图1A的线 II-II截取的横截面图。
根据本实施例的组件具有半导体发光元件l、配线板19、散热器 23、紧固部分31和间隔保持部分。以下对组件进行描述。 (1)半导体发光元件
半导体发光元件1具有第一和第二引线2和5、晶元焊接至第一 引线2并配线焊接至第二引线5的半导体发光元件芯片3、通过绝缘 粘合层7固定至第一和第二引线2和5的散热金属体9、以及固定在 第一和第二引线2和5上并反射来自芯片3的光的反射器15。
芯片3通过导电粘合层11晶元焊接至第一引线2。芯片3通过焊 接线13配线焊接至第二引线5。
用于反射来自芯片3的光的反射器15固定在第一和第二引线2 和5上。反射器15通过其反射表面15a反射来自芯片3的光。反射器 15的反射表面15a内部的空间填充有用于保护芯片3和焊接线13的 透明树脂。第一和第二引线2和5与芯片3的光出射方向(箭头A) 垂直地延伸至它们的末端2a和5a。第一和第二引线2和5在相同直 线上沿相反方向延伸。除非第一和第二引线5与散热金属体9等接触 而形成短路，否则可以将它们弯折或弯曲。
芯片3是发光二极管(LED)芯片等。绝缘粘合层7的厚度优选 为大约20到100pm。只要确保绝缘属性，绝缘粘合层7可以比上述 厚度薄。绝缘粘合层7是绝缘粘合片等。散热金属体是诸如铝等具有 高导热性的金属板。
在本实施例中，散热金属体9固定通过绝缘粘合层7固定至第一 和第二引线2。因为散热金属体9的导热性通常较高，所以从芯片3 传导至第一引线2的热通过绝缘粘合层7传递至散热金属体9。热立 即扩散遍及整个散热金属体9，并释放到外部。因为绝缘粘合层7 — 般较薄，所以即使存在绝缘粘合房7，芯片3中产生的热也流畅地传 导至散热金属体9。当采用绝缘粘'合片时，可以容易地使绝缘粘合层7 较薄。这是因为如果采用绝缘粘合片，即使在通过施加压力而使引线 2和5与散热金属体9彼此接合时，也不会发生短路。当引线2和5 与散热金属体9仅通过粘合剂彼此接合时，有可能施压不均匀而在特 定区域中发生短路。在本实施例中，设置散热金属体9，以使从芯片3 传递至第一引线2的热不会累积在第一引线2中。因此，散热性能较 高。
(2)配线板和散热器
配线板19具有用于容纳反射器15的开口 25。散热器23放置在 散热金属体9上。第一和第二引线2和5固定到配线板19，以便将反 射器15容纳在开口25中。第一和第二引线2和5通过焊锡层21固 定到配线板19。在配线板19中用于固定第一和第二引线2和5的部 分处，形成用于固定第一和第二引线2和5的焊盘。
附着至配线板19的半导体发光元件1的数目可以是一个或多个。
例如，两个或多个半导体发光元件可以排列成矩形形式。当半导体发 光元件1的数目是两个或多个时，可以针对每一个半导体发光元件1，
设置稍后将述的散热器23、紧固部分和间隔保持部分。
散热器23可以由多个半导体发光元件1共享。在这种情况下， 优选地，针对每一个半导体发光元件1，设置紧固部分和间隔保持部 分。
散热器23是冷却散热片、水冷却器等。散热器23可以通过由焊 锡、粘合剂等制成的接合层与散热金属体9间接接触。对于散热器23 和散热金属体9的相对表面，因为散热器23越大，散热性能改善得越 多，所以优选的是散热器23的表面面积比散热金属体9的表面面积大。
通过预先在配线板19中形成开口 25，并在将反射器15装配在开 口 25中的状态下将第一和第二引线2和5焊接至配线板19，可以制 造根据本实施例的组件。在根据本实施例的组件中，芯片3中产生的 热通过第一引线2散逸至配线板19，并且还从散热金属体9散逸。因 此，散热性能较高。通过在散热金属体9上放置散热器23，进一步改 善了散热器23的散热性能。
此外，因为第一和第二引线2和5沿垂直于箭头A的方向延伸， 所以在面向配线板19的整个表面上将第一和第二引线2和5固定至配 线板19。采用这种配置，增大了第一引线2和配线板19的接触面积， 散热性能更高。
(3)紧固部分和间隔保持部分
散热器23和配线板19由紧固部分31紧固在一起。在散热器23 与配线板19之间设置间隔保持部分，用于保持散热器23与配线板19 之间的间隔，以使间隔等于或大于预定距离。在本实施例中，通过沿 与第一和第二引线2和5延伸方向(图1A中直线I-I的方向)正交的 方向(图1A中直线II-II的方向)延伸散热金属体9，由散热金属体9 的延伸部分9a形成间隔保持部分。
只要紧固部分可以将散热器23和配线板19紧固在一起，则紧固 部分31的配置是没有特别限制的。例如，在散热器23中形成有螺纹 的情况下，紧固部分31是由螺栓和散热器的螺纹的组合形成的。在散
热器23中未形成有螺纹的情况下，紧固部分31由螺栓和螺帽的组合
形成。图1C示出了在散热器23中形成有螺纹、紧固部分31是由螺 栓(圆柱头内六角螺钉)和散热器的螺纹的组合形成的情况。
紧固部分31的数目和安装位置没有特别限制。优选地，设置两 个或更多紧固部分31，以可靠地固定散热器23。在紧固部分31的数 目是两个的情况下，优选地，将两个紧固部分31放置在关于半导体发 光元件1成点对称的位置处。这样，根据可靠地固定散热器23。此外， 为了减少第一和第二引线2和5的形变，更优选地，将两个紧固部分 31放置为关于半导体发光元件1成点对称并且关于直线成线对称，所 述直线与第一和第二引线2和5延伸的方向平行，并穿过半导体发光 元件1的中心。
当紧固部分31将散热器23和配线板19紧固地过于紧时，可能 出现问题，从而使配线板19沿图1C中箭头B的方向发生形变，并且 固定到配线板19的第一和第二引线2和5发生形变或脱离配线板。但 是，在本实施例中，当配线板19的形变达到一定程度时，配线板19 与散热金属体9的延伸部分9a接触，而不会进一步形变。因此，抑止 了由配线板19的形变引起的第一和第二引线2和5的形变，从而抑止 了问题的发生。
2.第二实施例
参照图2A到2C，描述根据本发明第二实施例的半导体发光元件 组件。图2A示出了根据第二实施例的组件平面图，图2B示出了沿图 2A的线I-I截取的横截面图，图2C示出了沿图2A的线II-II截取的 横截面图。
除了间隔保持部分的配置，根据第二实施例的组件与第一实施例 的组件相似。在第二实施例中，间隔保持部分是隔板33。
在本实施例中，由隔板33保持散热器23与配线板19之间的间 隔。因此，即使在紧固部分31将散热器23与配线板19紧固得太紧的 情况下，也可以抑止第一和第二引线2和5的形变。
隔板33的放置位置没有特别限制。例如，如图2A所示，隔板
33放置在紧固部分31与散热金属体9之间。当隔板33放置在这种位 置时，由紧固部分31的紧固引起的配线板19的形变不容易扩散至第 一和第二引线2和5，从而可以进一步抑止第一和第二引线2和5的 形变。
隔板33的数目没有特别限制，可以是一个或多个。如图2A和 2C所示，在由两个紧固部分31将散热器23与配线板19紧固在一起 的情况下，隔板33的数目优选的是两个或更多。每个隔板优选地放置 在每个紧固部分31与散热金属体9之间。
3. 第三实施例
参照图3A到3C，描述根据本发明第三实施例的半导体发光元件 组件。图3A示出了根据第三实施例的组件平面图，图3B示出了沿图 3A的线I-I截取的横截面图，图3C示出了沿图3A的线II-II截取的
横截面图。
除了隔板33的放置位置，根据第三实施例的组件与第二实施例 的组件相似。在第三实施例中，隔板33的数目是两个。两个隔板33 放置在沿第一和第二引线2和5的延伸方向的延长线上。同样，在隔 板33放置在这种位置的情况下，可以抑止第一和第二引线2和5的形 变。
4. 第四实施例
参照图4A到4C，描述根据本发明第四实施例的半导体发光元件 组件。图4A示出了根据第四实施例的组件平面图，图4B示出了沿图 4A的线I-I截取的横截面图，图4C示出了沿图4A的线II-II截取的
横截面图。
除了半导体发光元件1的配置，根据第四实施例的组件与第一实 施例的组件相似。在第四实施例中，半导体发光元件1具有多个发光 模块35。每个发光模块35由第一和第二引线2和5、以及晶元焊接至 第一引线2并配线焊接至第二引线5的半导体发光元件芯片3。沿着 与第一和第二引线2和5延伸方向正交的方向排列多个发光模块35。
当半导体发光元件1具有多个发光模块35时，半导体发光元件1 的总发热量较大。因此，散热是非常重要的。在第四实施例中，使用
相对较大的散热器23，并由紧固部分31将散热器23与配线板19紧 固在一起，从而实现较高的散热性能。
5.半导体发光元件组件的制造方法
参照图5A到5E，描述图1A到1C所示的半导体发光元件组件 的制造方法。图5A到5E示出了与图1B相对应的横截面图，并示出 了根据本实施例的半导体发光元件组件的制造过程D
5-1.半导体发光元件的制造过程
首先，制造包括在半导体发光元件组件中的半导体发光元件。以 下描述半导体发光元件的各个制造过程。 (1)反射器形成过程
首先，在具有针对半导体发光元件芯片的第一和第二引线部分2b 和5b的引线框27上形成具有发射表面15a的反射器15，从而获得如 图5A所示的结构。通过采用传递成型(transfermolding)形成具有开 口的锥形树脂层，并在开口的内表面上沉积诸如铝或银等具有针对可 见光的高反射系数的金属以形成反射表面15a，来获得发射器15。树
脂层的材料没有特别限制。例如，可以使用通过混合环氧树脂和填充 物(例如二氧化硅)而得到的材料。当使用包含氧化钛的白色树脂作 为树脂层的材料时，锥形表面自身就可以用作反射表面。因此，可以 省去沉积铝等的过程。
在采用传递成型来形成反射层的情况下，为了将引线与反射层彼 此牢牢地固定，例如，优选地在引线中形成通孔，并将用于形成反射 器的树脂延伸至引线背侧。可以在引线下面没有散热层(即，散热金 属体9)的部分中形成通孔。
也可以预先形成反射器，并用绝缘粘合片将反射器与引线压住并 固定(press-fix )。
引线框27具有框部分29，在后处理过程中，从点划线的位置处 切除框部分29。在切除框部分29之后，第一和第二引线部分2b和5b
分别成为第一和第二引线2和5。
在设置用于检测从半导体发光元件芯片发出的光的光电二极管
芯片的情况下，可以在形成反射器15之前，将光电二极管晶元焊接和 配线焊接至引线框27。可以将光电二极管芯片晶元焊接在将其埋入反 射器15的位置。来自半导体发光元件芯片的光的一部分不受到反射表 面15a的反射，而通过反射表面15a。因此，即使在将光电二极管埋 入反射器15中时，也可以检测从半导体发光元件芯片发出的光。
(2) 固定散热金属体的过程
接着，经由绝缘粘合层7将散热金属体9固定到引线框27，从而 获得图5B所示的结构。
散热金属体9是由具有高导热系数的金属(例如，铝等)制成的 金属板。可以通过采用由介于散热金属体9与引线框27之间的绝缘粘 合片制成的绝缘粘合层7来进行的热压接合，将散热金属体9与引线 框27彼此固定。当采用粘合剂对散热金属体9与引线框27进行热压 并接合时，可能挤出熔融树脂等、粘性的熔融树脂等。但是，当使用 绝缘粘合片时，几乎不会发生这种挤出现象。例如，可以使用通过在 由聚酯、聚氯乙烯等制成的绝缘支持层的每一侧上形成由丙烯聚合物 等制成的粘合层而获得的片，作为绝缘粘合片。当使用具有绝缘制成 层的绝缘粘合片时，可以使散热金属体9和引线框27彼此可靠地绝缘， 并可以防止它们之间发生短路。在两侧的粘合层可以彼此相同或不同。 这种绝缘粘合片可以是购得的。例如，可以使用由Lintec Corporation 制造的Model No. LE5004或由Hitachi Chemical Co. Ltd.制造的Model No. GF-3600。
(3) 晶元焊接、配线焊接和透明树脂填充过程 将半导体发光元件芯片3晶元焊接至第一引线部分2b，并将芯片
3配线焊接至第二引线部分5b。分别使用导电粘合层11和焊接线13， 执行晶元焊接和配线焊接。
接下来，用透明树脂16填充反射器15的反射表面15a的内侧上 的空间，从而获得如图5C所示的结构。透明树脂16是环氧树脂等。
(4) 切割第一和第二引线部分的过程
接着，从引线框27切除框部分29，以切割出第一和第二引线部 分2b和5b，从而获得图5D所示的具有第一和第二引线2和5的半导 体发光元件1。
5-2.半导体发光元件组件的制造过程
接下来，描述通过将配线板和散热器连接到半导体发光元件1上 来制造半导体发光元件组件的过程。
(1) 连接配线板的过程
首先，如图5E所示，准备具有开口 25的配线板19。放置半导体 发光元件l，以将反射器15容纳在开口25中，并经由焊锡层21将半 导体发光元件1的第一和第二引线2和5固定至配线板19。在第一和 第二引线2和5要在配线板19上固定的部分处，预先形成用于固定第 一和第二引线2的焊盘。
(2) 连接并紧固散热器的过程
接着，如图1A到1C所示，在散热金属体9上放置散热器23， 并由紧固部分31将散热器23与配线板19紧固在一起，由此完成半导 体发光元件组件的制造过程。根据本实施例，即使当紧固部分31的紧 固过于紧时，由于存在由散热金属体的延伸部分9a形成的间隔保持部 分，所以抑制了第一和第二引线2和5的形变。
可以将多个半导体发光元件1连接到配线板19。在这种情况下， 采用与上述方法相似的方法，在多个半导体发光元件1的每一个中， 将第一和第二引线2和5固定至配线板19，在散热金属体9上放置散 热器23，并由紧固部分31将散热器23与配线板19紧固在一起。可 选地，散热器23可以由多个半导体发光元件1共享。在这种情况下， 在多个半导体发光元件1的每一个中，将第一和第二引线2和5固定 至配线板19，在每个半导体发光元件1中的散热金属体9上放置共享 散热器23，并由紧固部分31将散热器23与配线板19紧固在一起。 优选地，针对每个半导体发光元件l，设置紧固部分31。
上述实施例的各种特征可以彼此组合。当一个实施例中包括多个 特征时，可以适当地单独或组合地使用多个特征中的一个或更多特征， 并将其用于本发明。
权利要求
1.一种半导体发光元件组件，包括半导体发光元件，具有第一和第二引线；半导体发光元件芯片，晶元焊接至第一引线并且配线焊接至第二引线；散热金属体，通过绝缘粘合层固定到第一和第二引线；以及反射器，固定到第一和第二引线，用于反射来自所述芯片的光；配线板，具有开口，用于容纳所述反射器，第一和第二引线固定到配线板，以便将反射器容纳在所述开口中；散热器，放置在所述散热金属体上；紧固部分，用于将所述散热器和所述配线板紧固在一起；以及间隔保持部分，设置在所述散热器和所述配线板之间，间隔保持部分保持所述散热器和所述配线板之间的间隔，以使该间隔等于或大于预定距离。
2. 如权利要求1所述的组件，其中所述间隔保持部分由所述散 热金属体的延伸部分形成，所述延伸部分是通过沿与第一和第二引线 延伸方向正交的方向上延伸所述散热金属体而得到的。
3. 如权利要求1所述的组件，其中所述间隔保持部分由隔板形成。
4. 如权利要求3所述的组件，其中所述隔板放置在所述紧固部 分与所述散热金属体之间。
5. 如权利要求1所述的组件，其中所述半导体发光元件具有多 个发光模块，每个发光模块均具有第一和第二引线，将半导体发光元 件芯片晶元焊接至第一引线并且配线焊接至第二引线；以及所述多个发光模块是沿着与第一和第二引线延伸方向正交的方 向上而排列的。
6. 如权利要求1所述的组件，其中所述绝缘粘合层由绝缘粘合 片形成。
7. 如权利要求6所述的组件，其中所述绝缘粘合片包括绝缘支 持层、以及在绝缘支持层每一侧的粘合层。
全文摘要
一种半导体发光元件组件，包括半导体发光元件，具有第一和第二引线；半导体发光元件芯片，晶元焊接至第一引线并且配线焊接至第二引线；散热金属体，通过绝缘粘合层固定到第一和第二引线；以及反射器，固定到第一和第二引线，用于反射来自所述芯片的光；配线板，具有开口，用于容纳所述反射器；散热器，放置在所述散热金属体上；紧固部分，用于将所述散热器和所述配线板紧固在一起，其中第一和第二引线固定到配线板，以便将反射器容纳在所述开口中；以及间隔保持部分，用于保持所述散热器和所述配线板之间的间隔。
文档编号H01L33/64GK101114686SQ20071013864
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年7月28日
发明者伊藤富博, 石仓卓郎 申请人:夏普株式会社