专利名称：表面装配型发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种可表面装配在母板上的表面装配型发光二极管及其制造方法，特别是，关于通过变换发光二极管器件的波长而改变发光颜色类型的发光二极管。
以往，作为这种波长变换型的发光二极管，例如，
图1所示的发光二极管是众所周知的(特开平9-99345号)。它是引线框架型的发光二极管1，就是在框架一侧的金属柱2上设置凹部3，并在该凹部3内装上并固定发光二极管器件4，同时用焊线6连接该发光二极管器件4与框架的另一侧金属管座5，上述凹部3内填充混入了波长变换用荧光物质等的树脂材料7，进而用炮弹形的透明还氧树脂8密封全体的构造。在以这种构造构成的发光二极管1，因发光二极管器件4的发光波长，用填充于凹部3内的树脂材料7进行波长变换，所以能照射跟发光二极管器件4原来发光颜色不同的发光颜色。
但是，上述树脂材料7里混入了波长变换用荧光物质等，由于外部来的紫外线等有易老化的性质，所以仅用透明还氧树脂8密封上述这样全体的发光二极管1，就存在上述荧光物质易受外来紫外线影响的问题。
本发明的第1目的在于，把发光二极管的构造制成表面装配型，并且使上述荧光物质等的波长变换用材料通过难以受到外来紫外线等的影响，以抑制波长变换用材料的老化。
本发明的第2目的在于要制成难以受到紫外线等影响的构造，在原因上变成不随发光二极管辉度下降。
为了解决上述问题，本发明的表面装配型发光二极管，是在玻璃还氧树脂基板的上面配置发光二极管器件，分别连接该发光二极管器件的电极和形成于玻璃还氧树脂基板上的一对电极之后，以树脂体密封玻璃还氧树脂基板的上部而构成的表面装配型发光二极管中，其特征是上述发光二极管器件的周围配置有反射框，该反射框内填充有混入波长变换用材料的第1树脂体并密封发光二极管器件，同时在含有反射框的玻璃还氧树脂基板上部层状重叠第2树脂体和作为表面层的第3树脂体来密封全体，且至少第3树脂体中混入紫外线吸收剂。
并且，本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述填充的第1树脂体上表面的位置比反射框的上边缘要低。
本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述第1树脂体中混入波长变换用材料是由荧光染料或荧光颜料组成的荧光物质。
本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述第2树脂体中混入漫射波长变换的光的漫射剂。
本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述第3树脂体被覆上述第2树脂体的全体，且外周部为粘合固定于玻璃还氧树脂基板上面的帽形。
本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述第3树脂体的上面形成聚光镜部。
本发明的另一个方案的表面装配型发光二极管，其特征是上述发光二极管是由氮化镓系化合物半导体或碳化硅系化合物半导体组成的发兰色光器件。
进而，本发明的表面装配型发光二极管的制造方法，其特征在于具备在形成一对电极的玻璃还氧树脂组合基板上面粘合固定反射框组合体的步骤；在反射框内部分别配置发光二极管器件，并把该发光二极管器件的电极和形成于玻璃还氧树脂基板上的一对电极分别连接起来的步骤；向上述反射框内填充混入波长变换用材料的第1树脂体并密封发光二极管器件的步骤；用混入漫射剂的第2树脂体密封含有反射框的玻璃还氧树脂基板的上部的步骤；以混入紫外线吸收剂的第3树脂体密封上述第2树脂体上面的步骤；以及沿设定于玻璃还氧树脂组合基板上的切断线，分别切断成每个构成发光二极管基板的大小，分割为一个一个发光二极管的步骤。
若制成这样的结构，由于树脂密封体的表层部分混入紫外线吸收剂，因而在发光二极管器件附近的波长变换用材料难以接受外来紫外线等的影响，就能抑制波长变换用材料的老化。
并且，因为只在树脂密封体的表层部分混入紫外线吸收剂，所以其原因上就没有发光二极管辉度显著降低的情况。
由于反射框内填充的第1树脂体上表面的位置，处于比该反射框的上端缘位置低，即使靠近配置多个表面装配型发光二极管时，也可以用一方发光二极管的反射框上端缘遮断另一方发光二极管来的发光，就不会有两方发光二极管的发光颜色混合的问题。
通过把漫射剂混入第2树脂体中，使波长变换的光漫射而获得具有均匀性的发光颜色。
由于以作成帽形的第3树脂体，覆盖全体第2树脂体，所以位于内部的波长变换用材料就更进一步难以受到外来紫外线等的影响。
由于第3树脂体上面形成了聚光镜部，所以发光二极管器件来的光通过聚光镜部聚集而获得高辉度发光。
倘采用本发明的制造方法，因为能在玻璃还氧树脂组合基板上同时制作多个表面装配型发光二极管，所以能够大幅度降低成本，经济效果大。进而，聚光镜部除与密封树脂整体形成外，也能自动安装到母板上等，也可以达到减少步骤数、提高成品率，及进一步提高可靠性等。
下面参照附图，进一步说明上述这种本发明的特征和优点。
图1是现有的波长变换型发光二极管一例的剖面图。
图2显示本发明表面装配型发光二极管的第1实施例的立体图。
图3是把上述表面装配型发光二极管装配到母板上时沿上述图2的A-A线剖面图。
图4显示在组合基板上制造上述表面装配型发光二极管之际的电极图形形成步骤的立体图。
图5显示在上述组合基板上安置反射框组合体步骤的立体图。
图6显示上述组合基板上安装发光二极管器件，进行焊线的步骤剖面图。
图7显示以第1树脂体密封上述组合基板上的发光二极管器件的步骤剖面图。
图8显示以第2树脂体密封上述组合基板上部的步骤剖面图。
图9显示以第3树脂体密封上述第2树脂体上部的步骤剖面图。
图10是沿X、Y方向的切断线分割上述组合基板场合的剖面说明图。
图11显示本发明表面装配型发光二极管的第2实施例的立体图。
图12是把上述表面装配型发光二极管装配到母板上时沿上述图11的B-B线的剖面图。
图13显示在组合基板上制造上述表面装配型发光二极管之际的电极图形步骤和安置反射框组合体步骤的立体图。
图14显示以第2树脂体密封上述组合基板上部的步骤剖面图。
图15显示以第3树脂体密封上述第2树脂体上部的步骤剖面图。
图16是沿X方向切断线分割第2实施例的组合基板场合的剖面说明图。
图17显示本发明表面装配型发光二极管的第3实施例立体图。
图18是把上述表面装配型发光二极管装配到母板上时沿图17的C-C线的剖面图。
图19是沿上述图17的D-D线的剖面图。
图20是用另外步骤制成的第3树脂密封体覆盖到第2树脂密封体上时的剖面图。
图21显示在用组合基板制造之际以第3树脂密封体密封上述第2树脂密封体的步骤立体图。
图22是沿上述图21中的E-E线的剖面图。
图23是沿X、Y方向的切断线分割第3实施例的组合基板场合的剖面说明图。
以下，按照附图，详细说明本发明的表面装配型发光二极管及其制造方法的实施方案。图2和3示出了本发明表面装配型发光二极管11的第1实施例的图。本实施例的表面装配型发光二极管11，是在矩形玻璃还氧树脂基板12上面形成一对电极(例如阴极电极13和阳极电极14)图形，并在一个阴极电极13上装配发光二极管器件15以后，以树脂体密封其上部的构造。这些电极13、14通过设于玻璃还氧树脂基板12两端部的通孔电极16a、16b绕入里面一侧，如图3所示，该里面电极17a、17b与设于母板18上的印刷布线19a、19b导通。还有，通孔电极16a、16b上面贴有掩蔽带34。
阴极电极13，也如图2和图3所示，延伸到玻璃还氧树脂基板12的上面中央部分，并在该中央电极部分20上边粘合固定发光二极管器件15。并且，应包围该中央电极部分20，在中央电极部分20上配置圆筒状的反射框21。该反射框21的内周面呈研钵状倾斜着，由内周面反射发光二极管器件15的发光，保持向上方聚光作用。为了提高对来自发光二极管器件15的光的反射率，内周面为精加工镜面。
配置在上述反射框21内的发光二极管器件15略呈立方体形状的微小帽，上下两面各有电极。而且，下面电极用导电性粘合剂22粘合固定于反射框21内的阴极电极13上，另一方面，上面电极则用焊线23连接到阳极电极14。就本实施例的发光二极管器件15来说，虽然是由碳化硅系化合物半导体构成的发兰光器件，但是也可以使用氮化镓系化合物半导体的发兰光器件。但是，由于发光器件下面没有电极，所以需要用焊线23把P电极和N电极分别与阴极电极13和阳极电极14连接起来。
在本实施例中，用于密封上述发光二极管器件15的第1树脂体25填充到上述反射框21内。在第1树脂体25之中混有以兰光激发发射长波长的可见光的波长变换用材料，例如可以把发兰光变换为发白光的材料。就该波长变换用材料而言，可以用荧光染料或荧光颜料组成的荧光物质，作为荧光染料，例如可用荧光黄素(fluorescein)、若丹明等有机荧光体，并且作为荧光颜料，可用钨酸钙等无机荧光体。另外，提高改变这些荧光物质的混入量，还可以调整变换的波长区域。并且，在本实施例中，也如图2和图3所示，要这样填充第1树脂体25的填充量，使其上表面的位置比反射框21的上端缘26低是所希望的。这样以来，即使将多个表面装配型发光二极管11靠近进行配置，由于能以一个发光二极管的上端缘26遮断从另一个发光二极管来的发光，所以可以防止两个发光二极管的发光颜色混合。另外，就混入这些荧光物质的树脂材料而言，一般使用还氧树脂系的透明树脂。
包括上述反射框21的玻璃还氧树脂基板12上部，用第2树脂体27密封。该第2树脂体27也是以环氧树脂系的透明树脂作为主成分，由具有某种程度的厚度并与玻璃还氧树脂基板12相同平面形状而构成。此第2树脂体27是照样透过用上述第1树脂体25波长变换后的发光颜色的树脂，可以单独使用环氧树脂系的透明树脂，然而通过使其中混入氧化铝、氧化硅等漫射剂，就可获得具有更均一性的发光颜色。
进而，在本实施例中，在上述第2树脂体27的上部，层状重叠第3树脂体28。此第3树脂体28内混入水杨酸电介质、2-羟苯酮电介质等紫外线吸收剂，在这里遮断外来光的紫外线，减少紫外线对第1树脂体25的影响，抑制混入荧光物质的老化。第3树脂体28虽然制成了与上述第2树脂体27同样的平面形状，但是其厚度比第2树脂体27薄。因为第3树脂体28的目的在于防止因上述紫外线而引起荧光物质老化，要是它有效地遮断紫外线的话，即使很薄也足够，另外若过厚就会降低发光辉度。
在本实施例中，在上述第3树脂体28的上面中央部分整体突出形成了半球状聚光镜部29。该聚光镜部29位于反射框21的上方，并具有在反射框21的内周面朝着上方方向，聚集反射发光二极管器件15的光的凸透镜作用。即，由发光二极管器件15发出的光，分成照样向上方直进的光和在反射框21的内周面上反射后向上方的光，无论是哪个光也都通过第1树脂体25变换波长，再在第2树脂体27使发光颜色均匀后在聚光镜部29聚光，因而应该得到高辉度的白色发光。该聚光镜部29的曲率半径、形状和折射率并不特别限定于得到聚光的范围。另外，也有不在第3树脂体28上设置聚光镜部29的情况。
如图3所示，由上述结构组成的表面装配型发光二极管11，可以直接装配到母板18的上面。即，在母板18上面所形成的印刷布线19a、19b上朝上安置表面装配型发光二极管11，并通过焊接玻璃还氧树脂基板12左右两侧的里面电极17a、17b，就完成了抑制高度尺寸的发光二极管装配。这样以来，装配于母板18上的表面装配型发光二极管11发出后，不仅从发兰光变换成发白光的光变色，而且还具有向上方的指向性。
图4到图10示出了由上述结构组成的表面装配型发光二极管11的制造方法。本制造方法是用组合基板同时制造多个发光二极管时的方法。图4示出了在玻璃还氧树脂组合基板31上形成，在上述的每个玻璃还氧树脂基板12上构成阴极电极和阳极电极的电极图形32和通孔电极的圆孔通孔部33，进而直到用掩蔽带34闭塞圆孔通孔部33的步骤。
图5示出了在玻璃还氧树脂组合基板31的上面定位反射框组合体35，把反射框21安装到电极图形32的规定位置上进行粘合固定的步骤。
在下一步骤中，如图6所示，把发光二极管器件15安装到上述玻璃还氧树脂组合基板31的各个反射框21内，用导电性粘合剂22使其下面附着于中央电极部分20上。送入固化炉固定发光二极管器件15之后，用焊线23连接发光二极管器件15的上面电极和玻璃还氧树脂基板12的阳极电极14。
图7示出了第1树脂体25的密封步骤。在此密封步骤中，把混入了荧光物质的第1树脂体25，分别流入各个反射框21内，一直填充到隐没发光二极管器件15上面的位置。另外，在填充之际，要注意，不让第1树脂体25的上面抵达反射框21的上端缘26。填充后送入固化炉使第1树脂体25热硬化。
图8示出了第2树脂体27的密封步骤。在此密封步骤中，在玻璃还氧树脂组合基板31的上面周围设置金属模36，并向该金属模36内流入第2树脂体27，同时密封玻璃还氧树脂组合基板31的整个上面。圆孔通孔部33，其上面用掩蔽带34闭塞，因而不会有第2树脂体27流入其中。在这种状态下，把玻璃还氧树脂组合基板31送入固化炉中，使第2树脂体27热硬化。
图9示出了第3树脂体28的密封步骤，在此密封步骤中，准备形成用于一体成型聚光镜部29的半球形的凹部38的另外金属模37，让第3树脂体28填充其中。而且，从其上倒装玻璃还氧树脂组合基板31使之面朝下，在使第3树脂体28与第2树脂体27接触的状态下，把玻璃还氧树脂组合基板31送入固化炉中，将第3树脂体28热硬化。
图10示出了从固化炉取出后的步骤，沿X、Y方向的切断线39、40对用第2树脂体27和第3树脂体28密封的玻璃还氧树脂组合基板31进行格子状划片和切片。如图4和图10所示，X方向的切断线39为沿电极图形32长度方向上的线，而Y方向切断线40为形成于圆孔通孔部33上的线。这样，分割后的一个个表面装配型发光二极管11，用自动安装机(图未示出)真空吸附移送到母板18上。
图11和图12示出了本发明的表面装配型发光二极管11的第2实施例。本实施例的表面装配型发光二极管11与前面的实施例不同，在侧面整个宽度上设有在玻璃还氧树脂基板12的侧面构成阴极电极13和阳极电极14的侧面电极41a、41b，并照样延伸到背面电极42a、42b。并且，随之在露出了玻璃还氧树脂基板12的上面两侧一部分的状态下，设置第2树脂体27和第3树脂体28。还有，其它各方面由与前面实施例的表面装配型发光二极管同样的结构组成，并且具有同样的作用效果，因而给予同一标号，详细说明则省略。
图13到图16示出了第2实施例的表面装配型发光二极管11的制造方法。这时的制造方法也基本上与前面的实施例的场合同样，如图13所示，在玻璃还氧树脂组合基板31上同样形成电极图形32，但是与前面实施例不同而形成长孔通孔43。这时就不需要掩蔽带。并且，在玻璃还氧树脂组合基板31的上面定位了反射框组合体35以后，把各个反射框21粘合固定于电极图形32上。
反射框21内装上发光二极管器件15并进行焊线步骤和密封第1树脂体25的步骤，由于跟图6和图7所示的第1实施例同样，所以省略说明。
图14示出了在玻璃还氧树脂组合基板31上面设置金属模44，并在其内部填充第2树脂体27的步骤，但此金属模44的形状却与前面的实施例不同。即，本金属模44不仅包围玻璃还氧树脂组合基板31的外围，而且分别对应于长孔通孔43的位置具有金属掩蔽部45，以此金属掩蔽部45闭塞长孔通孔43上面。金属掩蔽部45的横宽比长孔通孔43的宽度要大，因此，在填充第2树脂体27时，第2树脂体27不会流入长孔通孔43中，同时就是在距长孔通孔43边缘少许距离的位置形成第2树脂体27。
图15示出了第3树脂体28的密封步骤，与前面的实施例同样，为了一体形成聚光镜部29的凹部38使用所形成的金属模46，而且与前面的金属模44同样，在此金属模46上也形成用以闭塞长孔通孔43的金属掩蔽部47，但防止第3树脂体28流向长孔通孔43这一点不同。
图16示出了玻璃还氧树脂组合基板31的切断步骤，但与前面的实施例不同，沿X方向的切断线39只是划片和切片并可以分割成一个个表面装配型发光二极管11。即，Y方向为长孔通孔43，从一开始分割起就不需要切断。
图17和图18示出了本发明的表面装配型发光二极管11的第3实施例。本实施例的表面装配型发光二极管11，在上述第2实施例中，变成了以第3树脂体28被覆全体第2树脂体27的构造。也就是，在露出了玻璃还氧树脂基板12上面外周部12a的状态下，形成第2树脂体27。另一方面，第3树脂体28，如图20所示，用另外的步骤形成，制成覆盖于上述第2树脂体27的上面27a和周围侧面27b的凹部30所形成的帽状。该凹部30的上壁面30a和侧壁面30b上，形成跟第2树脂体27形状对应的空间，在盖到第2树脂体27上时，同其外周表面紧贴。并且，在第3树脂体28的下壁面30c上整个四周连续涂布粘合剂24，在盖到第2树脂体27上时，跟玻璃还氧树脂基板12的上面外周部12a粘合固定。另外，其它各点由与前面实施例的表面装配型发光二极管同样的结构构成，并且具有同样的作用效果，所以给予同一标号而详细说明则省略。
图21到图23示出了上述第3实施例的表面装配型发光二极管11的制造方法，另外，该制造方法直到第2树脂体27的密封步骤前都与上述第2实施例同样，因此省去详细说明，而从第3树脂体28的密封步骤说起。
图21和图22示出了取出用于形成第2树脂体27的金属模44(参照图14)后的状态，并在玻璃还氧树脂组合基板31上，在相邻的第2树脂体27之间形成空隙39。因此，各个玻璃还氧树脂基板12的上面外周部12a露出来。另一方面，可用别的步骤形成第3树脂体28，作为组合体40，把它盖到玻璃还氧树脂组合基板31上面。将切断线40的各个凹部30嵌入第2树脂体27之中，介以预先涂布于组合体40下壁面30c的粘合剂24并与上面外周部粘合。而后，把它送入固化炉固化粘合剂24。
图23示出了装到玻璃还氧树脂组合基板31上的发光二极管器件15，用第1树脂体25、第2树脂体27和第3树脂体28的三层构造来密封的状态。如图21和图23所示，预先沿基板上假定X、Y方向的切断线41、42，把这样的玻璃还氧树脂组合基板31进行网格状划片和切片，并分割成示于图17的那样的每个表面装配型发光二极管11。将分割后的一个一个表面装配型发光二极管11，用自动安装机(图未示出)真空吸附移送到母板18上。
另外，上述无论哪个实施例也都以采用焊线23连接的方法来说明，但是本发明并不限于此，例如也包括用焊料凸台的倒装片组装等的连接方法。
权利要求
1.一种表面装配型发光二极管，包括在玻璃还氧树脂基板的上面配置发光二极管器件，并分别连接该发光二极管器件的电极和形成于玻璃还氧树脂基板上的一对电极之后，以树脂体密封玻璃还氧树脂基板的上部，其特征是上述发光二极管器件的周围配置有反射框，该反射框内填充有混入波长变换用材料的第1树脂体并密封发光二极管器件，同时在含有反射框的玻璃还氧树脂基板的上部，层状重叠第2树脂体和作为表面层的第3树脂体来密封全体，且至少在第3树脂体中混有紫外线吸收剂。
2.按照权利要求1所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述填充的第1树脂体的上表面的位置比反射框的上边缘要低。
3.按照权利要求1所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述第1树脂体中混入波长变换用材料是由荧光染料或荧光颜料组成的荧光物质。
4.按照权利要求1所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述第2树脂体中混有对波长变换的光进行漫射的漫射剂。
5.按照权利要求1所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述第3树脂体被覆上述第2树脂体的全体，且外周部为粘合固定于玻璃还氧树脂基板上面的帽形。
6.按照权利要求1或5所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述第3树脂体的上面形成聚光镜部分。
7.按照权利要求1所述的表面装配型发光二极管，其特征是上述发光二极管元件是由氮化镓系化合物半导体或碳化硅系化合物半导体组成的发兰光元件。
8.一种表面装配型发光二极管的制造方法，其特征在于包括在形成一对电极的玻璃还氧树脂组合基板的上面粘合固定反射框组合体的步骤；在反射框内部分别配置发光二极管器件，并把该发光二极管器件的电极和形成于玻璃还氧树脂基板上的一对电极分别连接起来的步骤；向上述反射框内填充混入波长变换用材料的第1树脂体并密封发光二极管器件的步骤；用混入漫射剂的第2树脂体密封含有反射框的玻璃还氧树脂基板的上部的步骤；以混入紫外线吸收剂的第3树脂体密封上述第2树脂体的上面的步骤；以及沿设定于玻璃还氧树脂组合基板上的切断线，分别切断成每个构成发光二极管基板的大小，并分割为一个一个发光二极管的步骤。
全文摘要
本发明的表面装配型发光二极管是在玻璃还氧树脂基板的上面安装发光二极管器件的周围配置反射框,该反射框内填充混入波长变换用材料的第1树脂体并密封发光二极管器件,同时在含有反射框的玻璃还氧树脂基板的上部层状重叠第2树脂体和作为表面层的第3树脂体来密封全体,且至少在第3树脂体中由混入紫外线吸收剂构成。荧光物质等波长变换用材料由于成为难以受外部来的紫外线等的影响,而能抑制波长变换用材料的老化。
文档编号H01L33/00GK1340864SQ0012646
公开日2002年3月20日 申请日期2000年9月1日 优先权日2000年9月1日
发明者小池晃, 村野由夫, 深泽孝一 申请人:西铁城电子股份有限公司