专利名称：半导体器件和一种使用该半导体器件的光学器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在液晶显示的背光源发光器件，仪表盘，指示灯，表面发射光学开关，或者其他类似物中使用的。本发明同时涉及一个种在用于光学传感器的光学接收器或其类似物中使用的光接收器件，以及使用该发光器件或光接收器件的光学器件。
背景技术：
半导体元件可以被用作发光元件或者光接收元件。同时，半导体器件包括一个用于保护发光元件和/或免受外部环境侵害的接收元件支持部分，和与它们相连接的引线电极。
当被用作一个发光器件时，发光二极管能够通过把来自发光元件向光和来自吸收光并发射不同波光的光的荧光剂向光相结合来发射在白光的范围内的高强度的混合光。一个包括形成阵列的发光二极管组的光源已经在各种领域得到应用。在这种发光二极管中，发光元件可以被固定在一个被称为外壳的支持部件上以便于构成发光器件。例如，一个表面安装的发光器件具有一个发光器件的发光表面，垂直面对发光器件的安装表面的该器件能够发出大致平行于外壳的表面的光，就像在日本未审查的专利号为2000-196153中所公开的一样。
同时，已知一种光源，从发光二极管中发出的光通过一个光入口表面被引入一个半透明的部件。发光二极管被固定在光入口表面。接着，光被引导通过半透明部件并且从半透明部件的输出表面透出。这种光源包括一个平面光源例如一种用于液晶显示的背光源。
发明内容
外壳的外形包括在绝缘基体材料上的薄膜电极。该绝缘基体材料在高温下会大幅收缩，并且它难于在基体材料上保持均匀的形状。更进一步的是，因为该种外壳使用薄膜电极，当外壳的尺寸减小时，散热率就下降了。因此，该外壳包括一个由树脂注塑所形成的制模体，以便于试图使发光器件更薄更小巧，并且提高器件的散热率。该种外壳是由注塑所形成的因此引线电极可以被插入该外壳中。
在形成外壳之后，从外壳的侧表面凸起的引线电极的部分被弯曲的以便于使得外壳可以被容易地设置安装到基座上。
在设置有半导体元件之处的引线电极可以很容易地被制造出来并且和外壳的尺寸相比可以造得相对大一点。这就提高了半导体元件的热转移能力。但是，当外壳是由注塑形成的时候，当弯曲成型的时候就形成公差，而这样就导致在大数量中很难得到统均匀的形状。相应地，当在外部支持部件或光学部件上设置多个发光器件需要精度的时候，就需要为每个外部支持部件或者光学部件提供不同的外部形状，以便于与不同形状的外壳相适配合。
所以，本发明就是为解决上述的问题而设计出来的。因此，本发明的一个目的是提供一种半导体器件和一种使用这种具有优良的大批量生产的安装效率的半导体器件的光学器件。
根据本发明的半导体器件有一个半导体元件和一个有用于容纳半导体元件的凹区的支持部件。引线电极的顶端部分的主表面被暴露在凹区的底部表面中。支持部件的主表面有至少一个与凹区相分离设置的第一主表面和第二主表面。根据这样一种结构，半导体器件在其主表面侧具有一个定位的形状，使得器件能够适配别的光学部件或外部支持部件以实现较高的可靠性和高精度定位。
同时，支持部件的第二主表面最好有一个凹区和/或一个凸起。具有这种结构，就能用黏合剂来把别的部件安装在光发射侧。该黏合剂可以被涂抹于第二主表面以便于防止黏合剂流入容纳半导体元件的凹区中。有了这样的结构就可以得到紧密的附接而不影响器件的光学性能。
在第二主表面上的凹区和凸起的形状最好是由围绕一个凹陷的外壁所形成。这种壁能够防止黏合剂流出并且使发光器件不与支持部件的别的部件或元件相粘合。
第一主表面最好是形成有凹口的形状使得器件可以更加精确地定位。另外一个具有能够与凹口相适配的形状的部件允许这种精确的相对定位。
半导体元件可以是一种具有荧光材料的发光元件，荧光材料包括Al和至少一种从Y，Lu，Sc，La，Gd，Tb，Eu，Ga，In，和Sm中选出的元素，并且用至少一种从地稀土元素中选出的元素激活。根据这样一种结构，就可以通过组合从发光元件中发出的光和从荧光剂中发出的经波长的转换光来得到混合色光。
此外，半导体元件可以是一种包括一种荧光剂的发光元件，该种荧光剂包括N，至少一种从Be，Mg，Ca，Sr，Ba和Zn中选出的元素，和至少一种从C，Si，Ge，Sn，Ti，Zr和Hf中选出的元素，并且用至少一种从稀土元素中选出的元素激活。根据这种结构，就可以通过组合从发光元件中发出的光和从荧光剂中发出的经波长转换的光来得到混合色光。同时，也可以提高混合色光的颜色透再现性能。
在本发明中，半导体元件可以是一个半导体器件可以配备有一个发光元件由一个分层结构的半导体构成的发光元件。这种结构具有一个氮化物半导体活性层，该层设置在具有一个N侧电极的氮化物半导体的N型接触层和具有P侧电极的氮化物半导体的P型接触层之间。该N型接触层在电极的形成侧包括一个具有带有P侧电极的半导体分层结构的第一区域，和一个与第一区域不同的第二区域。第二区域具有多个凸起，当看发光元件的截面图时，可见其中对于P型接触层和活性层，凸起的顶部设置得更接近P型接触层。
一种更薄的发光器件可以通过使得发光元件的纵向方向设置成与外壳的凹区的底表面的纵向方向平行来得到。更进一步的是，光的提取的效率也可以提高，因此，就可以得到高可靠度的发光器件。此外，更好的是，当从截面图中看时，所述突出减小了从N型接触层到P型接触层的尺寸。
根据本发明，光学器件包括半导体器件和一个引导从半导体器件中来的光或引导光进入半导体器件的半透明部件。该半透明部件包括一个与半导体器件的主表面相配合的光入口部分。
具有这种结构，多个发光器件可以以高精度安装到半透明部件上，并且可以防止光从发光器件和半透明部件之间的相交点中泄漏出去。因此，就可以大批量生产具有良好可靠性和卓越光学性能的平面光源。
本发明的上述和另外的目标和特性将通过以下结合附图对最佳实施例进行的详细介绍，而得到更清楚的理解。
图1A是根据本发明的一个实施例的发光器件的一个示意透视图，图1B是其示意截面图。
图2A是根据本发明的另一个实施例的发光器件的一个示意透视图，图2B是其示意截面图。
图3A是根据本发明的另一个实施例的发光器件的一个示意透视图，图3B是其示意截面图。
图4A是根据本发明的另一个实施例的发光器件的一个示意透视图，图4B是其示意截面图。
图5是根据本发明的另一个实施例的发光器件的示意透视图。
图6是根据本发明的另一个实施例的发光器件的示意透视图。
图7是根据本发明的另一个实施例的发光器件的示意透视图。
图8是根据本发明的一个实施例的半导体发光元件的示意俯视图。
图9是如图8所示的本发明的实施例的半导体发光元件的示意截面图。
图10是显示设置在根据本发明的一个实施例的光引导板上的两个光源的示意透视图。
图11是根据如图10所示的实施例的发光器件的示意截面图。
图12是根据本发明的一个实施例的半导体发光元件的示意平面图。
图13是根据本发明的另一个实施例的半导体发光元件的示意截面图。
图14是根据本发明的另一个实施例的半导体发光元件的示意平面图。
图15是根据本发明的另一个实施例的半导体发光元件的示意平面图。
图16A，16B，16C，16D是显示制作本发明的一个实施例的工艺步骤的示意截面图。
图17到图26是根据本发明发光装置的一个实施例的示意性截面图(图17B到图26B)和示意性立体图(图17A到图26A)。
具体实施例方式
在完成不同的实验之后，发明者发现了一种使用一个嵌入式外壳改进半导体器件的安装的方法。该外壳包括一个具有抗热变形的特性的部分，使得外壳可以与其它的部件一起定位。
也即，在本发明中，支持部件具有至少一个设置在用于容纳半导体元件的凹槽的附近的第一主表面和一个与第一主表面邻近并偏置的第二主表面。这样的至少两个主表面的出现便于外壳与其它元件之间相互定位。
本发明将参考通过实例的方式显示本发明的最佳实施例的附图加以叙述，特别是通过用发光器件的实施例来介绍。图1-5显示的是根据本发明的发光器件的示意图和截面示意图。此外，图16A-图16D显示的是本发明的外壳的模制工艺的示意图截面。
本发明的发光器件具有几个实施例。例如，如图1A所示，外壳1是由整体注塑形成的，因此电极2的正极和负极的末端可以被插入外壳1。在外壳1的第一主表面1a上形成一个凹区用于容纳发光元件4。正电极和负电极的末端部分被设置在凹区的底部表面上并且是相互分离，同时当暴露它们各自的主表面。在正电极和负电极之间的间隙充满了一种绝缘的注塑材料。
在此，在本说明书中的术语“主表面”涉及发光器件的一个表面，该表面在与从发光元件中发光的侧面是同一个的侧面上。更进一步的是，形成在发光器件的主表面上的发光表面的结构并不局限于如图1A所示的矩形，也可以是如图6所示的椭圆形。具有这种结构，发光表面区域可以被最大化，可以保持形成凹区的边壁的机械强度。这种结构也可以使得发光器件能向更加宽广的区域发光。
本发明的发光器件的正电极和负电极是被嵌入的，因此它们从外壳的侧端凸起。引线电极的凸起部分向后弯离外壳的主表面，或者它们向垂直于主表面的安装表面弯曲。在此，安装表面是垂直于外壳主表面的表面，并且与凹区的较长的一边相平行。在这种设置中，本发明的发光器件是一种发光的类型，该发光器件发出与安装表面大致平行的光。
本发明中使用的外壳1包括一个形成在主表面中并由外壳的内壁8限定的凹区。可以通过在外壳的主表面中的设置成离开凹区的侧壁来形成一个台阶。更具体的是，侧壁可以被设置在至少一个与凹区相邻近的第一主表面1a和一个比第一主表面低一个台阶或从第一主表面1a缩进的第二主表面1b之间。也即，在第一主表面和第二主表面之间形成有一个台阶。这个台阶级差面不必和第一主表面或第二主表面相垂直。该台阶级差面也可以有一个确定的角度，以便于一个外部支持部件或一个光学部件与本发明的半导体元件装置相适配。此外，台阶的形状并不局限于位于第一主表面1a和第二主表面1b之间的单壁，因为台阶也可以具有多于两个或三个的台阶，该台阶也就可以包括第三主表面，第四主表面等等，以及在它们之间的几个边壁。由于这样的结构，器件相对于其它光学元件的定位，可以通过使用至少第一主表面1a和第二主表面1b而达到一致。
将一个光学部件例如一个具有特殊形状的透镜附接到该器件，或者通过把本发明的发光器件和一个光学引导板相结合来组装一个表面发光源可以提高和促进根据本发明的发光器件的光的强度和得到理想的光学特性。此时，通过提供一个在光学部件上的形状，该形状能够适合或匹配发光器件的第一主表面1a和第二主表面1b具有至少并且两个主表面之间没有间隔的主表面侧的形状，就可以容易和有精度地组装一个光源。因此，就可以得到具有良好的大批量生产率和卓越的光学性能的光源。
此外，虽然在本实施例中，主表面具有一个介于第一主表面1a和第二主表面1b之间的台阶，本发明并不局限于具有台阶的结构。也可以具有这样的主表面，其中，第二主表面1b与第一主表面1a相连续，如图17所示。通过构成其它光学元件的安装表面以便于适配在其间没有间隔的连续的第一主表面1a和第二主表面1b，本发明提供一种具有优良的和其它光学部件一起安装的性能的发光器件。
在图18-26中显示的是本发明的不同的实施例。根据如图17所示的实施例，第二主表面通过支持单元的两端的凸起而形成。所述凸起不必一定要形成在支持单元的两端上，可以形成在半导体装置的方便于定位的部分。同样地，所述凸起也不必垂直于支持单元的长边，而是可以倾斜的，例如在图21中所示的槽形的凹槽。并且，凸起与第一主表面之间的连接线也不必是直线，也可以是曲线。
图19和图20显示的是第二主表面是一个圆盘状凹槽或凸起的实施例。该圆盘状凹槽或凸起也不必是圆形的，也可以是多边形的。此外，凹槽或凸起也可以是槽形或壁形(没有显示)。更进一步的是，凹槽或凸起可以是一个圆形槽或一个冠状的壁，如图22和图23所示。毫无疑问，第一主表面和第二主表面并不限于是冠状的。
图24到图26显示的是凹槽或凸起是设置在第二主表面上的实施例。
从上述的实施例中可以看到，本发明的由第一主表面和第二主表面形成的形状可以根据本发明的半导体的定位，粘性物质的流动性和其他的因素来任意设定。
图16A-图16D显示的是显示根据本发明的一个实施例的外壳1的注塑工艺的示意截面图。下面将要通过步骤(a)到(d)介绍本发明的外壳的注塑过程。(a)首先，通过冲压金属板而形成的引线框24被夹在具有一个凸起的模具27和具有一个腔室的模具28之间。该引线框24被放置在由具有一个凸起的模具27所形成的树脂密封空间中。模具28具有一个腔室，这样引线框24的顶部部分被设置成相互相对，并且分隔一个预先确定的间隔(b)下一步，如外壳注塑材料26的注入方向29所示，外壳注塑材料26被注入在树脂密封空间的方向中形成的通孔内，并且树脂密封空间中充满了外壳注塑材料26。(c)然后外壳注塑材料26被加热固化树脂。(d)首先，具有腔室的模具28被移走并将推动部件25在推动方向30上向第二主表面1b移动，而该第二主表面是一个销钉碰撞表面。接着，外壳1可以从具有凸起的模具27上移走。
如上所述，根据本发明的使用的发光器件中的注塑所形成的外壳1，首先形成在模具中。接着，外壳1通过把它推出用推动部件25来使得它从模具分离，该推动部件诸如一个销钉或类似物，被设置在模具里。
但是，当分离外壳时，外壳的注塑材料仍然很热并且对外力引起的变形很敏感。例如，在位于凹区中的引线电极2的主表面被用于销钉碰撞表面的情况中，注塑材料的微弱的机械力就可以引起引线电极2的错位或变形。这可以导致发光元件4安装倾斜，因此，发光器件就不可能全部取向成以相同的方向发光。所以，就必须在外壳1的表面上设置一个销钉碰撞表面。
在发光器件减小尺寸的情况下，外壳的末端部分就必须被设置成销钉碰撞表面。但是，当从注塑模具分离外壳1时，外壳1还可能是软的。如果是这样，当用销钉碰撞的时候，注塑材料的一部分就可以被推入。在销钉碰撞表面被设置在邻近凹区的第一主表面的上表面上的情况下，被推回来的注塑材料可能向光反射表面移动。这个过程导致光反射表面的变形，并且这会对发光器件的光学性能产生毁坏性的影响。
作为对比的是，根据本发明的发光器件具有第一主表面1a和第二主表面1b，这两个主表面被按照顺序从包括发光表面的凹区向外排列。因此，就可以通过把第二主表面设置成销钉碰撞表面来把外壳从模具上分离。这样就可以防止凹区的变形，并且可以进行大批量生产而不会对发光特性产生毁坏性的影响。
对根据本发明的第二主表面1b的结构并没有特殊的限制。最好在第二主表面1b上设置一个升高部分1c，并且最好把高部分1c的高度设置成比第一主表面的高度低。根据这种结构，当把根据本发明的发光器件固定到其它部件上时，在第二主表面1b和黏结材料或类似物之间的接触区域，，就可以被增加，因此就可以提高它们的黏结强度。更进一步的是，如图2-4所示，最好为升高部分1c形成一个外壁以便于可以围绕一个凹陷处。当该凹陷处充满黏结剂并且被固定在光学部件或类似物上时，外壁可以防止黏结剂流向引线电极或者第一主表面1a。这样就可以形成具有良好可靠性和卓越光学性能的发光器件。此外，在第二主表面上1b具有凸起1c的结构也可以通过用于移走外壳1的工艺步骤(d)来同时形成，通过把推动部件25压靠向第二主表面1b压来实现。
根据本发明的一个实施例的外壳1具有一个能够容纳发光元件4的凹区。对凹区的内壁的形状没有特殊的限制。在安装发光元件4的情况下，最好把内壁作成锥形的壁，该锥形壁的内部直径向着开口越来越宽。这样的结构使得从发光元件4的端面中发出的光能够通过光观察表面。此外，通过在凹区的内表面上提供一个银或相类似的金属镀层，能够添加光反射功能以便于提高光反射率。
在根据本发明的该实施例的发光器件中，发光元件4被置于如前所述形成的外壳1的凹区中。接着，在凹区中充满半透明的树脂以便于用一个密封部分3来覆盖发光元件4。
在以下的叙述中，将更详细地介绍本发明的实施例的生产过程和个体部件。
过程1引线电极的形成在本实施例中，第一过程包括拉制一个金属片来形成一个具有多个正负引线电极对的引线结构。接着，在引线框的表面上进行的操作。此外，一个在从引导电极的形成步骤到发光器件分隔步骤的生产过程中支撑外壳的挂钩引线，可以被设置在引线框的一个部分上。
引线电极2
在本实施例中的引线电极2是电导体，该电极为发光元件提供电能，并且能够让发光元件安装在它们之上。具体地说，该引线电极2是通过整体模塑而形成的因此引线电极的一个末端被插入外壳并且另外一个末端从外壳的表面凸起。此外，插入的电极2的末端的主表面被暴露在外壳的凹区的底面上。
虽然用于引线电极2的材料除了涉及电导率外并没有特殊的限制，但是和与半导体元件和传导凸起6形成电连接的导线5的优良的黏结特性以及好的电导率还是需要的。作为一个电阻值的实例，最好的是300μO-cm或更小，而且3μO-cm或更小则更好。关于能满足这些条件的材料，最好使用铁、铜、含铁铜、含锡铜，以及铝、铁、或镀金或银的铜。
在与外壳的一个部分相应的经冲压的金属长片的每一个部分中，设置了正电极的末端面使其与负电极分离，并且与负电极的一个末端面相对。在本实施例中，在引线电极2上没有执行一个特殊的过程，该电极2的末端部分的表面被暴露在凹区的底面中。但是，和注塑树脂的连接强度可以通过在凹区的纵向方向上的轴线的任一侧上设置至少一对通孔来得到增强。
过程2外壳的形成在本实施例中，外壳1能够安装一个发光元件4。外壳1被作一个支持部件用来紧固安装发光元件4的引线电极2。同时，外壳1也保护发光元件4和导线5免受外部环境的影响。
下一步，上述的金属长片被置于在具有凹区的模具28和具有凸起的模具27之间，接着，模具被合模。通过一个设置在具有凹区的模具的背面上的浇口，塑模材料被注入由合模产生的腔室内。上述的腔室与外壳的外部形状一致。在本实施例中，用于注塑树脂部分成型的模具在外壳的主表面上设置有台阶。这样的结构得到一个具有第一主表面1a和第二主表面1b的外壳1，该第二主表面1b被置于一个低于第一主表面1a的台阶上，并且比第一主表面1a离凹区更远。此外，最好以这样的方式把经压制的金属长片插入具有凹区的模具28和具有凸起的模具27之间使冲制的方向与树脂注入模具的方向相一致。根据这种金属长片的定位，树脂可以充满由正负电极所构成的空间内而没有留下间隙。这样的安排也可以防止注塑树脂流出，流到任一主表面上。
更进一步的是，当挂钩引线被设置在引线框上时，如图3A所示，所形成的外壳1在它的侧面具有一个相应于挂钩引线末端部的形状的凹区。该挂钩引线也能够在整个生产过程中支撑外壳。
注塑材料对在本发明中使用的用于外壳的注塑材料没有特殊的限制。液晶聚合体、聚邻苯二酰胺，聚丁烯对苯二酸盐(PBT)，或其类似物，以及任何其他已知的热塑性树脂都可以应用。当使用一种含有高熔点晶体的半晶体聚合物树脂例如聚邻苯二酰胺树脂时，就可以得到一种具有大的表面能和与凹区中的密封树脂或光学引导板的有良好的黏结性能的外壳。相应地，当它们冷却的时候，可以防止介于外壳凹区和密封树脂之间的界面分离。此外，一种白色颜料例如氧钛化或类似物，可以被混合入外壳的注塑材料以便增强从发光芯片上发出的光的反射效率。
以这种方式形成的注塑成品将如下所示从模具上分离。首先，打开模具，设置在具有凸起的模具中的销钉被推向外壳的第二主表面。与此同时，就形成一个具有与销钉头的尺寸一样内径的圆柱形壁。当通过使用一种黏结材料或类似物来把发光器件固定到其它部件上时这种圆柱形壁可以防止黏结材料的流动，并且可以得到更强的黏结力。
过程3半导体元件的安装下一步，半导体元件被固定到暴露在外壳1内形成的凹区的底面上的引线电极2上。在本实施例中，将一个半导体元件阐述为一个发光元件的实例。但是，在本发明中使用的半导体元件并不限于这种发光元件，也可以是光电探测器，静电保护元件(齐纳二极管)，或者由至少两个这样的元件的组合所构成的一个元件。
发光元件4作为一个本发明的半导体元件的实例，可以使用诸如发光元件，光接收元件或者类似物的半导体元件。在本实施例中的半导体元件也可以是被用作发光元件的一个LED芯片。
在本发明中对发光元件4没有特殊的限制。在荧光材料被同时使用的情况下，最好使用一种具有活性层的半导体发光元件，该活性层能够发射一种具有能够激励荧光材料的波长的光。作为一种这样的半导体发光元件的实例，可以使用不同的半导体例如ZnSe或GaN。但是，氮化能够发射一种具有能够充分激励荧光材料的短波长的光的物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0＜＝X，0＜＝Y，X+Y＜＝1)。如果需要，该氮化物半导体也可以含有硼或磷元素。
作为一种半导体结构的实例，可以使用具有MIS结，PIN结或一个P-N结的同结构，异结构或者双异结构，。可以基于材料或在半导体层中混合的晶体的程度来选择不同的发光波长。此外，活性层可以形成为薄膜的是单阱结构或多阱结构，量子效应就发生在这些结构中。
在使用氮化物半导体的场合，最好使用例如兰宝石、尖晶石、SiC，Si，ZnO，GaN或类似物的材料来作为半导体衬底的材料。为了形成具有良好的结晶度的氮化物半导体最好是使用兰宝石衬底，这样可以有利于大批量的高效率生产。可以根据MOCVD或类似工艺在兰宝石衬底上形成氮化物半导体。例如，诸如GaN，AlN，GaAlN，或类似物的一个缓冲层，可以被形成在兰宝石衬底上，然后可以在其上形成具有P-N结的氮化物半导体。并且，可以在半导体层形成以后移去衬底。
应用氮化物半导体的具有P-N结的发光元件的实例包括，例如，一种双异结构，其中，一个N型镓氮化物的第一接触层、一个N型铝镓氮化物的第一覆盖层、一个铟镓氮化物的活性层，一个P型铝镓氮化物第二覆盖层，和一个P型镓氮化物的第二接触层，被按顺序分层形成在缓冲层上。氮化物半导体在其中没有掺杂质的条件下显示N型导电性。为了形成具有理想特性例如提高发光效率的N型氮化物半导体，最好随机地引入N型掺杂杂质例如Si，Ge，Se，Te，C或类似物。在另外一方面，为了形成一种P型氮化物半导体，最好是引入P型掺杂杂质例如Zn，Mg，Be，Ca，Sr，Ba或类似物。
因为氮化物半导体仅仅通过引入P型掺杂杂质并不容易转化为P型的事实，最好在引入掺杂杂质之后对这种半导体例如在炉内加热或等离子照射的处理。在形成电极之后，半导体晶片被切成芯片而得到氮化物半导体的发光元件。此外，一种由例如SiO2材料构成的绝缘保护膜可以通过图形转移的方法形成并且可以覆盖除了暴露在外的每个电极的键合部分之外的整个元件。有了这种结构，就可以得到具有较高可靠性的减小尺寸的发光器件。
为了通过使用本发明的发光二极管来发出白光，从发光元件中发出的光的波长最好大于等于400nm并小于等于530nm，并且大于等于420nm并且小于等于490nm是最好的。这些范围考虑到和荧光材料的互补色关系和半透明树脂的退化，或者其它的方面等等。更进一步的是，为了提高发光元件和荧光材料的激励和发光效率，最好是波长大于等于450nm并且小于等于475nm。此外，可以应用具有一个小于400nm的已进入紫外线的波长范围，或者可见光范围中的短波长的主发光波长的发光元件，并且与相对能够抵抗由紫外线引起的退化的材料相结合。
凸起6在本实施例中的发光元件4当通过倒装片的方法安置时能够得到光的均匀发射，因为在发光面侧没有阻挡发光的障碍。这种方法包括一对电极或设置于同一面侧上的并被设置成面对暴露在外壳的凹区中的一对引线电极的凸起6。凸起6的材料除了它的传导性之外没有特别的限制。凸起6最好含有包括在发光元件的正负电极中或正负引线电极材料中的至少一种材料。在本实施例中，在每个引线电极2上形成了一个Au的凸起，并且每个凸起6和每个引线电极2被互相相对地设置。接着这些元件通过超声波焊接而键合。
作为一种不同的凸起的形成工艺的实例，可以通过切割导线来得到一个柱形凸起以便于在键合导线的边缘部分之后留下导线的边缘部分。在另外一个过程中，可以在形成理想的掩模图形之后通过金属淀积或类似工艺来得到一个凸起。此外，凸起首先设置到发光元件的电极侧上，或者它可以被各自同时设置到引线电极一侧和发光元件一侧。
此外，当通过倒装片法来安装时最好通过一个亚安装方法来安装。图7显示的是通过根据本发明的一个实施例的亚安装方法来安装发光二极管4的示意透视图。在倒装片法中，介于发光元件和通过凸起6连接的引线电极2之间的界面易受由于热应力引起的引线电极2的滑动而导致分离的影响。此外，要减小介于引线电极的正负极的相对的末端之间的间隔，使其与介于发光元件的正负电极之间的间隔相似是非常困难的。因此，很难得到发光元件与引线电极之间的稳定的连接。通过选择最合适的外壳材料，在一定的程度上可以解决大部分的这些问题，但是，通过应用通过亚安装方法的倒装片安装工艺可以容易地达到发光器件的可靠性的进一步提高。
一个配备传导部件口的传导模型被置于在亚安装衬底11的表面以便于从面对发光元件4的侧面扩展到面对引线电极2的侧面。介于每个传导模型之间的间隔可以通过使用刻蚀方法达到与发光元件4的正负电极之间的间隔一样狭窄。用于亚安装衬底11的材料最好具有大致与发光元件4一样的热膨胀系数，比如在氮化物半导体元件中的铝氮化物。存在于亚安装衬底11和发光元件4之间的热应力的影响可以通过使用这种材料得到减小。或者，能够用作静电保护元件并且价格适中的硅被用作亚安装衬底11的材料是较为理想的。此外，银或金，它们具有高的反射率，这对传导部件12是最理想的。更进一步的是，除了对发光元件4的安装有负面影响的部分之外，最好在亚安装衬底中设置孔或在亚安装衬底的表面上设置凹进或凸起的模式。这种结构可以使得由发光元件4所产生的热量从亚安装层有效地散发出去。最好在亚安装衬底11中在其厚度的方向上形成不止一个的通孔，并且把上述的传导部件12扩展到通孔的内壁以便于更快地散热。此外，在本实施例中的亚安装衬底是直接连接到传导模型和引线电极，由此，传导模型就可以通过导线与引线电极相连。
为了提高发光器件的可靠性，可以在发光元件的正负电极和亚安装衬底之间应用下填充。在存于与发光元件的正负电极和暴露于外壳的凹区中的底部中的引线电极2之间的空隙中也可以应用下填充。
热固性树脂例如环氧树脂可以被用作下填充的材料。为了减小在下填充中的热应力，铝氮化物，铝氧化物和它们混合物可以被混合入环氧树脂。下填充所需的量要能够足够充填位于介于发光元件的正负电极和亚安装衬底之间的间隙。
形成在亚安装衬底上的传导模型与发光元件4的电极之间的连接应用超声波键合方法进行，该方法包括诸如金，底共熔的焊接材料(Au-Sn，Pb-Sn)，无铅的焊接材料或类似物得粘结材料。同样，形成在亚安装衬底上的传导模型和引线电极之间的连接可以通过使用例如一种金浆，银浆或其类似物的粘结材料10进行。
导线5在使用芯片粘合把发光元件4固定到引线电极中的一个上后，发光元件的每一个电极可以由导线5来连接。在这里，对用于芯片粘合的胶结材料没有特别的限制，绝缘粘结剂例如环氧树脂，Au-Sn合金，包含传导性材料的树脂或玻璃或类似物，都可以被使用。最好是使用银作为传导材料。一个具有良好的热辐射和在胶结之后具有低应力的发光器件可以通过使用含银80％-90％的银浆来获得。
对于导线5，要求具有良好的电阻接触和机械连接特性以及导电导热性。导热性大于等于0.01 cal/(s)(cm2)(℃/cm)最好，大于等于0.5 cal/(s)(cm2)(℃/cm)更佳。此外，考虑到效率，导线的直径大于等于10μm小于等于45μm最好。
导线易于在含有荧光物质的涂覆部分与不含荧光物质的注塑部件的分界处分离。即使涂覆部分和注塑部分使用相同的材料，荧光物质也因为热膨胀差异而被认为是产生分离的原因。为此，导线的直径最好大于等于25μm。为了扩大发光区域及便于操作，导线的直径最好小于等于35μm。导线可以是由例如金、铜、铂、铝或类似的金属，或是这些金属的合金制成的丝。
过程4密封接着，提供一个密封部件3用来保护发光元件4免受外部环境的影响。密封步骤的实现是通过向外壳1的凹区填充密封部件3，使其覆盖发光元件4和导线5。一旦密封部件3被填入凹区，密封部件3就会开始硬化。
密封部件3密封部件3的材料特性除了半透明之外没有特殊限制。且有良好的抗气候特性的半透明树脂，例如硅树脂、环氧树脂、尿素树脂、碳氟树脂、或是含有至少一种上述树脂的混合树脂或者其他类似的树脂都可以用来作为密封部件3。此外，密封部件3不限于有机材料。也可以使用具有良好耐光性的无机材料，例如玻璃或者硅胶。此外，密封部件3可以由许多其他的材料制成，例如增稠剂、光扩散剂、钛酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化硅、二氧化硅、碳酸氢钙、碳酸钙或是含有至少一种上述材料的混合物。
而且，通过将密封部件的出光面侧制成希望的形状，密封部件可以获得透镜的性质。密封部件3起到会聚发光芯片发出的光线的作用。此外，在用半导体元件作为光接收元件的情况下，通过安排密封部件将光线引导聚集到光接收元件的方向上，使光接收器件的灵敏度得以提高。例如，密封部件被制成凸透镜或凹透镜的形状。此外密封部件也可以是椭圆形或者这些形状的组合。
荧光材料在本发明中当半导体元件被用作为光接收元件时，可以使用由无机或有机材料制成的多种荧光材料。这些材料可以用于各个部分中或其周围，例如发光元件、密封部件、芯片粘合材料、下填充料或者外壳。例如，荧光材料可以含有作为无机荧光物质的稀土元素。
对于含有稀土元素的荧光材料，可以使用含有从钇、镥、钪、镧、钆、铽和钐组成的集合中选择的至少一种元素以及从铝、镓和铟组成的集合中选择的至少一种元素的石榴石型类的荧光材料。尤其是，本发明使用的铝石榴石荧光剂可以是含有铝以及从钇、镥、钪、镧、钆、铽、铕、镓、铟和钐中选择的至少一种元素的荧光剂，由从稀土元素中选出的至少一种元素加以活化。荧光剂被发光元件发出的可见光或紫外线激发，荧光剂因此而发光。例如，除下面描述的氧化钇铝(YAG)荧光剂之外，也可以使用Tb2.95Ce0.05Al5O12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al5O12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al5O12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al5O12等等。其中，可以使用超过两种有不同成分、分别含有钇并用铈或镨活化的钇铝荧光剂。
此外，本发明使用的氮化物荧光剂是含有氮，从铍、镁、钙、锶、钡和锌中选择的至少一种元素，以及从碳、硅、锗、锡、钛、锆和铪中选择的至少一种元素，并由从稀土元素中选出的至少一种元素加以活化的荧光剂。而且，本实施例使用的氮化物荧光剂是吸收发光元件或YAG荧光剂发出的可见光或紫外线的荧光剂，因此使荧光剂发出光线。氮化物荧光剂的实例包括(Sr0.97Eu0.03)2Si5N8、(Ca0.985Eu0.015)2Si5N8、(Sr0.679Ca0.291Eu0.03)2Si5N8等等。
下面详细描述各种荧光剂。
氧化钇铝荧光剂本实施例中发光器件使用的荧光材料采用铈活化的氧化钇铝荧光剂，由具有半导体活性层的半导体发光元件发出的光激发，具有发出不同波长的光线的能力。尤其是，可以使用YAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)或Y4Al2O9:Ce以及这些化合物的混合物作为氧化钇铝荧光剂。氧化钇铝荧光剂中可以包含钡、锶、镁、钙和锌中的至少一种元素。此外为了抑制晶体生长反应，荧光材料的颗粒尺寸可以通过添加硅加以控制。本说明书中，由铈活化的氧化钇铝荧光剂应当被宽泛地理解为包括部分或全部钇元素被从包括镥、钪、镧、钆和钐的集合中选择的一种元素所替换，或者部分或全部铝元素被钡、铊、镓和铟中的一种或两种元素所替换的具有荧光特性的荧光材料。
更详细地说，所述荧光材料是以通式(YzGd1-z)3Al5O12:Ce为代表(其中0＜z≤1)的光致发光的荧光材料，或是以通式(Re1-aSma)3Re′5O12:Ce为代表(其中0≤a＜1，0≤b＝1，Re是从Y、Gd、La和Sc中选择的至少一种元素，Re′是从Al、Ga和In中选择的至少一种元素)的光致发光的荧光材料。上述的荧光材料具有石榴石结构，因此具有耐热、耐光、耐湿的特性，并且具有调节能力使其激发光谱的峰值波长大约为450nm。此外，荧光材料射出的光具有大约580nm的峰值发射波长和向700nm范围逐渐减小的宽频发射光谱。
在大于等于460nm的长波范围中的受激发光效率可以通过向光致发光的荧光材料晶体添加Gd元素加以改进。通过提高Gd元素的含量，峰值发射波长向较长波长的方向移动，而整个发射光谱的波长也向较长波长的方向移动。也就是，当需要发射更红的光线时，可以通过增加Gd元素置换的程度加以获得。另一方面，当提高Gd元素的含量时，光致发光的光线中蓝光部分趋于减少。如果需要，除Ce外还可以含有Tb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Eu、Pr等元素。
此外，通过用Ga元素置换钇铝石榴石荧光材料成份中的一部分Al元素，发射波长会向较短波长方向移动。另一方面，通过用Gd元素置换一部分Y元素，发射波长会向较长波长方向移动。当用Gd元素置换一部分Y元素时，最好是将置换的Gd元素限制到低于10％，同时将Ce元素的置换程度调节在摩尔比0.03到1.0之间。当置换的Gd元素到含量低于20％时，会发射更多的绿光成分，更少的红光成分。然而，通过增加Ce元素的含量，可以补偿红光成分的发射，从而在不降低亮度的情况下获得期望的颜色色调。依照这样的配置，可以获得合乎要求的荧光材料的温度特性，这样改善了发光二极管的可靠性。同样的，当使用被调节成含有更多红光成分的光致发光荧光材料时，可以发射混合色例如粉红色，从而使发光器件能具有良好的色彩呈现性。
用来制造所述受光致发光荧光材料的原料采用如下方法制作，依照化学计量比充分混合作为Y、Ga、Gd、Al和Ce元素原料的Y、Ga、Gd、Al和Ce元素的氧化物或者在高温下易于转化成这些氧化物的化合物。混合的材料也可以通过以下方法获得，依照化学计量比用酸溶解稀土元素Y、Gd和Ce，用草酸使溶液共同沉淀，将沉淀加热获得沉淀的氧化物，最后将其与氧化铝混合。
将获得的原料与适量例如作为助熔剂的氟化钡或氟化铵的氟化物混合，而后注入坩埚，并在1350～1450℃暴露在空气中加热2至5小时，得到煅烧产物。而后在水中球磨煅烧产物，冲洗，分离，干燥，最后9细筛从而获得预期的产物。
此外，上述加热操作最好分两步执行。第一步包括在空气或略减压的空气中加热荧光材料原料助熔剂的混合物和。第二步包括在减压空气中加热产物。略减压的空气是指，至少含有反应过程所需的必要量的氧气的空气，能从混合原料中形成预期的荧光材料。通过在略减压空气中执行第一步加热步骤直到荧光材料预期的结构完全形成，可以防止荧光材料的暗化及其光吸收效率的退化。
同样的，第二步加热步骤中的减压空气是指减压程度比上述略减压空气剧烈的减压空气。因此，应用如上所述生产的荧光材料的发光器件可以达到获得预期色调的光所必需的荧光剂数量的减少。并且可以获得具有良好光提取效率的发光器件。
氮化硅荧光材料同样的，也可以使用通过吸收光线，例如从发光元件发出的可见光、其他荧光材料发出的紫外线或光线，从而激发而发光的荧光材料。尤其是，添加了锰的氮化硅荧光材料，例如Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu和Sr-Si-O-N:Eu可以作为组分使用。上述荧光材料用通式LxSiyN(2x/3+4y/3):Eu或LxSiyOzN(2x/3+4y/3-2z/3):Eu表示(其中L是Sr，Ca、Sr或Ca之一)。在通式中，虽然可以随意选取数字，但最好是x＝2、y＝5或是x＝1、y＝7。
更具体地说，最好是使用添加了锰的用通式为(SrxCa1-x)2Si5N6:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrxCa1-xSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu或CaSi7N10:Eu表示的荧光材料。然而，所述荧光材料也可以含有至少一种从包括Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr和Ni的集合中选出的元素。根据需要也可以改变Sr和Ca的比例。进一步，通过通式中含有Si，可以以低廉的价格提供具有良好结晶度的荧光材料。
当Eu2+被用作为含有碱土金属的氮化硅主晶体的活化剂时，最好是使用从Eu2O3中除去了O的材料，例如元素Eu或氮化铕。然而，这也不限于添加Mn的情况。添加Mn会促进Eu2+的扩散，从而提高例如亮度的发光效率，能量效率和量子效率。Mn在原料中就有，或是在生产过程中以元素或化合物的形式被引入。而后与原料一同加热。然而，加热后，基本组成成分中不再含有Mn，或者仅残留相对其初始量很少的比例。这被认为是由于加热过程中Mn的消散。
同样的，通过使荧光材料含有从包括Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O和Ni的集合中选出的至少一种元素，可以容易地得到亮度增强颗粒尺寸较大的荧光材料。此外，B、Al、Mg、Cr和Ni具有抑制余辉的特性。
上述的氮化物荧光材料吸收部分蓝光并发射从黄色区域到红色区域的光线。将这样的氮化物荧光材料与发射黄光的荧光材料例如YAG荧光材料，以及发射蓝光的发光元件组合，通过将黄色到红色区域的光线与蓝光混合，可以得到一种发射暖色调白光的发光器件。在白色区域发射混合光的发光器件在色温约为Tcp＝4600K时可以使特别显色指数R9增加到接近40。
接着，介绍依据本发明的荧光材料((SrxCa1-x)2Si5N6:Eu)的制造方法。制造的方法不限于下面描述的方法。上述的荧光材料含有Mn和O。
Sr和Ca的原料是泥土。使用Sr和Ca元素作为原料更佳，然而，也可以使用例如酰亚胺或酰胺的化合物。此外，Sr和Ca的原料中也可以含有B、Al、Cu、Mn、Al2O3等。Sr和Ca的原料被放在氩气氛的手套式操作箱中研磨。平均颗粒直径在0.1μm到15μm间最好，然而，并不限于这一范围。Sr和Ca的纯度最好是2N或更高，然而，不限于这一级别。为了改善原料的混合状态，可以使用通过制成金属Ca、金属Sr、金属Eu中的至少一种合金，而后形成氮化物并将形成的氮化物研磨从而制备的原料。
Si的原料是泥土。使用元素Si更好，但也可以使用氮化物、酰亚胺、酰胺等。例如，可以使用Si3N4、Si(NH2)2、Mg2Si等。Si的纯度最好是3N或更高，然而，也可以含有例如Al2O3、Mg、金属硼烷(Co3B、Ni3B、CrB)、氧化锰、H3BO3、B2O3、Cu2O、CuO等化合物。Si也被放在氩或氮气氛的手套式操作箱中研磨。这是与Sr和Ca的原料相同的过程。Si化合物的平均颗粒直径最好在0.1μm到15μm间。
接着，Sr和Ca的氮化合物可以在氮气氛形成。反应方程分别表示如下(式1)(式2)Sr和Ca的氮化合物是在600℃到900℃的氮气氛中经过5小时形成的。Sr和Ca的氮化合物可以混合或者分别形成。Sr和Ca的氮化合物最好具有高纯度，然而，也可以使用市场上购买的材料。
接着，在进行氮气氛中形成Si的氮化合物。反应方程如下面的式3所示(式3)Si的氮化合物是在800℃到1200℃的氮气氛中经过约5小时制成的。本发明采用的氮化硅最好具有高纯度，然而，也可以使用市场上购买的材料。
Sr、Ca、或Sr-Ca的氮化合物被加以研磨。Sr、Ca或是Sr-Ca的氮化合物被放在氩或氮气氛的手套式操作箱中研磨。
相似地，Si的氮化合物也被加以研磨。此外，一种Eu的化合物，Eu2O3也同样被研磨。对于Eu的化合物，可以使用氧化铕，也可以使用金属铕、氮化铕等。最好使用高纯度氧化铕，然而，也可以使用市售等级的产品。研磨后，碱土金属氮化物、氮化硅和氧化铕的平均直径最好在0.1μm到15μm间。
上述原料可以含有从包括Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O和Ni的集合中选择的至少一种元素。同样，上述元素例如Mg、Zn和B，可以按照预定配比，将在下述的混合过程中混合。上述的元素也可以分别添加到原料中，然而，通常他们是以化合物的形式添加的。这类化合物包括H3BO3、Cu2O3、MgCl2、MgO·CaO、Al2O3、金属硼化物(CrB、Mg3B2、AlB2、MnB)、B2O3、Cu2O、CuO等。
研磨后，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、氮化硅、作为Eu化合物的Eu2O3混合，并添加Mn。由于这些材料的混合物易于被氧化，混合过程在氩或氮气氛的手套式操作箱中进行。
最后，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、氮化硅、作为Eu化合物的Eu2O3的混合物在氮气氛中加热。通过与附加的Mn一起加热，可以获得以通式(SrxCa1-x)2Si5N8:Eu表示的荧光材料。通过改变各种稀土材料的配比(混合比)，目标的荧光材料的构成可以加以改变。
可以用管式炉、致密炉、高频炉、金属炉等进行加热。进行加热的温度范围可以在1200℃到1700℃，然而，1400℃到1700℃更好。
对于加热，最好采用一种一步加热法，该方法中逐渐增加加热炉温度，在1200℃到1500℃中进行数小时的加热。然而，也可以使用一种两步加热法(多级加热法)，其中的第一加热步骤是在800℃到1000℃中进行，加热炉温度逐渐升高，第二加热步骤在1200℃到1500℃中进行。荧光材料的原料最好使用氮化硼(BN)制成的坩锅或器皿进行加热。除了氮化硼材料的坩锅，也可以使用氧化铝(Al2O3)坩锅。
使用上述的生产过程，就能获得预期的荧光材料。
此外，能够发射红光的以及能在本实施例中使用的荧光材料不特别限制但能包括例如Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、CaS:Eu、SrS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Ag、Al、ZnCdS:Cu、Al等。
能够发射红光的荧光剂的典型代表是采用上述方法制造的铝石榴石荧光剂和氮化物荧光剂。这些荧光剂可以包含在围绕发光元件形成的单一荧光剂层中，其中含有两种以上的荧光剂，也可以包含在双荧光剂层中，每层含有一种或一种以上的荧光剂。所述含荧光剂层使用例如半透明树脂或玻璃的无机半透明材料作为粘合剂，通过罐装或蜡板印刷方法形成。
此外，可以采用将半导体发光元件固定到支撑部件后再形成荧光剂层的方法。也可以采用将荧光剂层形成在半导体晶片上，而后切割成芯片的方法。也可以采用这两种方法的组合。根据这样的构造，可以获得由不同种类荧光剂发出的光线形成的混合光。为了改进各种荧光材料发出的光的混合，并且降低光的不均匀，最好是各种荧光剂具有相似的平均直径和形状。还有，最好是将氮化物荧光剂排列到比YAG荧光剂更靠近发光元件的位置。这样做是因为要考虑氮化物荧光剂会吸收一部分经过YAG荧光剂改变波长后的光。根据这样的构造，可以消除氮化物荧光剂对一部分经过YAG荧光剂改变波长后的光的吸收。这样，混合光的色彩呈现性比起采用YAG荧光剂与氮化物荧光剂的混合的情况得以提高。
碱土金属卤素磷灰石荧光材料也可以使用由Eu活化的碱土金属卤素磷灰石荧光材料，它含有至少一种用M表示的从Mg、Ca、Ba、Sr和Zn中选出的元素，以及至少一种用M′表示的从Mn、Fe、Cr和Sn中选出的元素。这种构成能够制造一种具有良好的批量生产性，能发射高亮度白光的发光器件。尤其是，由Eu活化的含有Mn和Cl中至少一种元素的碱土金属卤素磷灰石荧光材料，具有良好的发光特性和耐气候性。此外，所述荧光材料可以有效吸收氮化物半导体发出的发射光谱中的光。更进一步，所述荧光材料能够发射白光，能够根据其组分调整白光范围的区域。此外，所述荧光材料吸收紫外线，发出高强度的黄光或红光。此外，可以包括碱土金属氯磷灰石荧光材料，作为碱土金属卤素磷灰石荧光材料的一个实例。
在使用由通式(M1-x-yEuxM′y)10(PO4)6Q2(其中，M是至少一种从Mg、a、Ba、Sr和Zn中选出的元素，M′是至少一种从Mn、Fe、Cr和Sn中选出的元素，Q是至少一种从F、Cl、Br和I中选出的元素，0.001≤x≤0.5，0.01≤y≤0.5)表示的碱土金属卤素磷灰石荧光材料的情况下，发光器件能够发出混合光，并且具有良好的批量生产效率。
进一步，除了碱土金属卤素磷灰石荧光材料之外，当含有至少一种从BaMg2Al16O27:Eu、(Sr，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu、SrAl2O4:Eu、ZnS:Cu、Zn2GeO4:Mn、BaMg2Al16O27:Eu，Mn、Zn2GeO4:Mn、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu和Gd2O2S:Eu中选出的荧光材料时，可以进行光线色调的精密调整。进一步，通过相对简单的设置，能够得到具有良好色彩呈现性的白光。此外，所述荧光物质除Eu外，还可以包括Tb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti和Pr等。
同样的，本发明使用的荧光材料的颗粒直径最好在1μm到10μm范围内，在15μm到30μm范围内更好。颗粒直径小于15μm的荧光材料容易发生聚集，在液体树脂中密集地沉淀，从而会降低光的发射效率。
本发明中，通过使用没有阻挡光趋势的荧光材料防止荧光材料造成的光线阻碍，从而改进发光元件的输出。而且，具有本发明范围内颗粒直径的荧光物质具有良好的光吸收和光转换效率的特性，并具有较宽的激发波长。这样，通过含有具有良好光学特性的大颗粒直径的荧光材料，也可以有效率地转换由发光元件发出光线的峰值波长附近的波长。
这里，本发明的颗粒尺寸指出的值是从大量基础颗粒尺寸的分布获得的。大量基础颗粒尺寸分布通过用激光衍射散射方法测量颗粒的分布获得。尤其是，当环境温度25℃、湿度70％时，使各种材料分散到浓度为30％的六偏磷酸中。颗粒尺寸分布就能用激光衍射散射型设备(SALD-2000A，Shimadzu Corp.)在0.03μm到700μm的颗粒尺寸范围中测量。本说明书的中值直径是指大量基础颗粒尺寸分布中的50％累积尺寸分布值上的颗粒尺寸。本发明中使用的荧光材料的中值直径最好在15μm到50μm之间。还有，最好含有有上述范围的中值直径的带有一定高频比率的荧光材料最好含有20％至50％。通过使用这样的上述颗粒直径在小范围波动的荧光材料，可以防止在光线色彩的分布缺乏均匀性，并且能够获得能发出令人满意的色调光线的发光器件。此外，所述荧光材料最好具有与本发明使用的分散剂相似的形状。本说明书使用的术语相似的形状是指，所有颗粒中圆形偏离差(圆形偏离＝与颗粒投影面积具有相同面积的圆形周长/颗粒投影的周长)的差异小于20％。圆形偏离表示与完美圆形的近似的偏差程度。相应地，由分散剂散射的光线和受激发的荧光材料发出的光以理想状态混合，从而获得更均匀的发射。
过程5分离各发光器件接着，连接到各个电极引线框的连接部分被切断以形成分离的单独的发光器件。进一步，在如图3A或6所示的外壳1，通过使用在外壳的先期形成的侧凹部分9外支撑外壳的挂钩引线而形成的地方，外壳形成后去掉该引线框的支架。使用挂钩引线能在各对电极上同时进行形成过程，从而减少形成发光器件所需步骤的数目并提高生产率。
过程6形成引线电极2接着，从外壳1的端面突出的正负电极沿外壳的侧面弯曲，形成J-形弯曲的接触端点。此处，引线电极2的接触端点是引线电极与安装基座的导电模型接触的部分，允许进行电连接。
在本实施例中正引线电极和负引线电极的场合从外壳的主表面的副轴侧的端面突出的，最好是将突出部分弯向外壳后侧，与主表面相对(见图1A的例子)。这避免了成型焊接在发光侧的有害影响，可以实现将发光器件装配到配线基座上。同样，插入一对正负引线电极2，使其从外壳的主表面的长轴侧的端面凸起。通过向垂直发光面的表面弯曲引线电极的凸起部分(见图4A的例子)，增加了连接端点和安装基座上导电模型接触表面区域。这样的安排能实现安全的电连接和精确的装配。
此外，通过弯曲引线电极的凸起部分，当执行重融化过程使发光器件临时装配到安装基座时，可以防止发光器件从临时装配面抬高。当用这种方法弯曲引线框形成连接端点部分时，最好是将装配面侧的模塑部件的壁面和引线电极的外露面安排成使其近似位于同一平面。采用这样的设置，发光器件可以被稳固地装配到安装基部件上。
同样，接触端点部分的结构不限于J-形弯曲，也可以制成其他结构，例如鸥翼形。
本实施例中，环绕引线电极暴露在外的侧面的区域，最好是形成以预定角度缩小的锥形，如图3和图6所示。这样，因为引线电极2的弹性，通过将引线电极弯曲到接近侧面的程度，连接端点部分能容易地形成任何设计来稳固装配发光器件的预期的角度。
本实施例的发光器件可以依照上述过程制造。
这样制成的发光器件放置在带预定间隔的安装基座上建立电传导。最好是配线基座的基座部件具有良好的导热性的铝基底板、陶瓷底板等。此外，底板的表面具有较低导热性的地方，例如玻璃环氧底板或酚醛纸底板，最好提供散热，使用散热垫、散热孔等。同样，使用导电材料如焊料在发光二极管和配线基座间建立电传导。考虑到散热，最好是使用银浆。
半透明部件本发明中，能够精确适配半透明部件例如由硬半透明树脂或玻璃等制成的透镜或导光板的入光部分的结构，可以造在发光器件的发光侧或光接收侧。这里，本说明书中的“光线进出部分”形成在沿要求的方向引导来自半导体器件的光线或者引导射向半导体器件的光的半透明部件上，是来自半导体器件的光射入的部分。在某些情况下，该部分也叫“入光部分”。其也是光射向半导体器件的部分(在某些情况下，叫“出光部分”)。
本实施例中的半透明部件是利用光的反射和折射，沿预定方向引导从发光器件发出并进入部件的入射光的部件。当向光添加预定的亮度分布时，半透明部件也放出进入半透明部件的光。同样在另一个实施例中，半透明部件是会聚来自光接收器件外部，沿光检测器方向进入半透明部件的光的部件。
尤其，在本实施例中，发光器件用的半透明部件具有分别引入发光器件发出的入射光的多个部分。引入光线的部分的内壁具有至少一个接近第一主表面的按装配面，以及一个接近本模式的发光器件的第二主表面的第二安装配面。此外，引入入射光的部分可以构造成适配形成在图5所示的发光器件主表面上的槽口部分13，如图5。
如上所述，根据本发明，通过使成型部件能够随时制造成基本一致的形状，并在成型部件表面提供允许能和其他半透明部件一起定位的结构，可以以良好的产量生产出具有预期光学特性的光源。
平面光源包括导光板和发光器件的光源可以是一种平面光源。在此平面光源中，光线从导光板侧面的入光部分进入，并从另一侧离开。
本实施例的导光板是一个平坦的半透明部件，导光板使用部件内壁上的光反射，沿预定方向引导来自发光器件的光，并从预定表面将光放出到平坦的半透明部件的外部。具体地说，本实施例的导光板是一个具有光出射面的平坦导光体，可以用作液晶器显示的背光的平面光源等。
关于导光板的材料，最好具有良好的透光性和模制成型性。可以使用例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、无定形聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂等有机材料，或玻璃等无机材料。此外，最好是导光板表面的外形不平整不超过25μm(参看日本工业标准)。
安装这样的导光板并安排安装面使入光部分设置成正对发光器件的主表面。关于导光板的安装方法，可以使用例如螺丝固定、粘、焊等能够容易定位可靠连接的方法。可以根据预期的规格或要求选择具体方法。
本实施例中，外壳的第二主表面和导光板的端面可以用粘合剂固定在一起。还有，在本发明的平面光源上可以配备散射片。这样，本发明可以用作照亮其他部件如散射片等的直接型背光光源。散射膜的选择对导光板的厚度和性能具有决定影响。因此，散射膜的选择和评价最好依据预期的规格要求分别进行。
本实施例中，大约100μm厚度、朦胧度88％至90％的散射片，用在20mm厚具有极佳抗热性的聚碳酸酯导光板上。这样，可以减小各个光源间光线分布的不均匀，做到均匀发射。这样的散射片可以直接装在导光板上，或是通过焊接。同样，当覆盖镜头放在光源上时，可以将散射片放置在覆盖镜头和导光板之间而将其固定。散射膜与导光板之间的距离最好在0mm到10mm之间。PET最通常被用作散射片的材料。然而，散射片除了要求具有抵抗发光二极管产生的热造成的变形或老化的性能外，并不限于这种材料。
这样获得的平面光源具有在整个区域发射均匀且高亮度光线的能力。
实例下面的实例进一步详细阐明本发明，但并非意味限制其范围。
例1表面安装型发光器件如图1A、1B所示。发光元件4是具有In0.2Ga0.8N半导体活性层的氮化物半导体元件，有一个475nm可见光的单色发射峰。更详细的，制造LED芯片的发光元件4是通过将TMG(三甲基镓)气体、TMI(三甲基铟)气体、氮气和掺杂气体一起混合，用MOCVD工艺中形成氮化镓半导体层。N-型氮化物半导体层或是P-型半导体层通过切换作为掺杂气体的SiH4和Cp2Mg形成。
图8为本实施例的LED芯片的平面图，图9是LED芯片沿图8中虚线AA’截取的示意性截面图。
本例中LED芯片的基本结构依次形成在蓝宝石衬底14上。其层结构包括不掺杂的氮化物半导体GaN缓冲层；在其上提供了N-型电极的掺Si的N-型GaN接触层16；不掺杂的氮化物半导体GaN层；以及具有多重量子势阱结构的活性层17，该结构包括5重连续形成的GaN势垒层和一层InGaN势阱层，以及该5重层结构顶层的GaN势垒层。同样，一层作为掺Mg的P-型覆盖层的AlGaN层18，以及一层作为掺Mg的P-型接触层的P型GaN层19，连续形成在活性层17上。进一步，GaN缓冲层15用低温形成在蓝宝石衬底14上。同样，形成上述各层后，所述P-型半导体在高于或等于400℃下退火。
在蓝宝石衬底上的氮化物半导体的P-型接触层19和N-型接触层16的表面通过在同一表面侧的蚀刻而暴露。接着，在P-型接触层19上用Rh和Zr进行溅射。这样就形成了具有如图8所示图形的扩散电极20。扩散电极20包括两种不同类型的条纹。一种条纹自P侧中心电极21形成的部分朝向LED芯片的外边缘向外伸展。另一种条纹朝向LED芯片的外边缘伸展，并沿第一种条纹分叉出分路。
更详细地是，根据本实施例的扩散电极20包括两组条纹。第一组包括许多平行延伸向芯片的两个外边缘的条纹，它们在P型中心电极21附近彼此连接。第二组包括自中心电极21沿对角线A-A’延伸的对角部分，两组条纹从上述对角部分分叉。两组条纹分别平行延伸向上述两个外边缘。以这样的方式制造扩散电极20，在扩散电极20中流动的电子遍布于P-型接触层19上的宽广区域传播。这样，可以增强LED芯片的发光效率。
进一步，用W、Pt和Au在扩散电极20和N型中心电极22的一部分上进行溅射处理，依次形成以该次序的W/Pt/Au层。这可以同时形成P型中心电极21和N型中心电极22。此处，通过同时形成P型中心电极21和N型中心电极22，可以减少形成电极的工艺步骤。
此外，P型平面电极21也可以形成在半透明电极的一部分上，形成ITO铟和锡的化合物以后、Ni/Al的金属薄膜等作为在P型氮化物半导体的全部表面上的半透明电极。
划线后，完成了根据上述制造的半导体晶片，各个半导体发光元件的LED芯片(折射率2.5)通过外部力量分割晶片后制得。
0.15mm厚的含铁的长金属铜框通过冲压制成。所述框被制作成包括具有许多对正负电极的引线框。每个外壳分别插入一对正负电极。此外，Ag被镀在引线框的表面用来增强光反射。
接着，一对正负电极2被预先放置在模具中，而后注入熔化的聚邻苯二甲酰胺树脂。树脂经过朝向外壳1底部设置的浇口。而后，树脂硬化形成图1A所示的外壳。
外壳被整体模制成具有能够放置发光元件的凹区，并在凹区的底部暴露正电极或负电极的表面。进一步，外壳主表面侧有在侧壁的主表面中形成的台阶。第一主表面1a邻近凹区，第二主表面1b邻近并偏离第一主表面1a。此外，引线电极2分别沿副轴方向自外壳侧面凸起，围绕发光二极管的后侧向内弯折。后侧是外壳1的主表面的相反面。
LED芯片通过环氧树脂固定到引线电极2的主表面。外壳1被制成使得引线电极2的主表面在凹区的底部暴露。而后，固定的LED芯片的电极以及暴露在外壳1凹区底部的各自的电极通过主要由Au制成的导电丝5接。
而后，准备密封部件3。首先，3％重量的碳酸镁(折射率1.62，平均颗粒尺寸1.0μm，吸油量70ml/100g作为散射剂(折射率1.62))被混入100％重量含量的苯甲基硅树脂(折射率1.53)。所述材料由自转-公转混合器混合5分钟后混合。接着，将树脂材料在室温下放置30分钟，释放搅拌产生的热量并稳定该树脂材料。
通过上述方法获得的固化材料填入外壳1的凹区直到和凹区的顶部表面齐平的水平。最后，在70℃对所述固化材料进行热处理3小时，而后在150℃下处理1小时。通过热处理，发射表面形成沿顶部表面向中心看近似对称的抛物线形的凹面。此外，密封部件3包括分成两层的变硬的固化材料。第一层富含散射剂，第二层含较低或不含散射剂。
LED芯片的表面由上述第一层覆盖。第一层最好由凹区底部向LED芯片表面连续形成。这样的安排达到了LED芯片射出的光的高提取效率及良好的光线均匀性。
这样获得的发光器件能够在其主表面精确装载所有种类的光学部件。
例2图2A和2B，图3A和3B以及图4A和4B显示了本例的发光器件。除了在外壳1的第二主表面1b上有一个外部圆壁面1c外，所述发光器件以与例1相同的方式制造，。
本例的发光器件具有用粘合剂将LED粘结到其他部件上形成的良好可靠性以及高品质的连接，粘合剂涂在外壁面1c内部，同时防止粘合剂从外壁面流出进入到凹区内。
例3图2A和2B，图3A和3B以及图4A和4B显示了本例的发光器件。除了在LED芯片的电极上形成一个Au凸起，并且使用倒装芯片法外，所述发光器件以与其他例子相同的方式制造，倒装片法中进行超声焊接实现和暴露在外壳凹区底部的各个引线电极的电连接。
本例的发光器件可以达到上述例子中叙述的相似效果，并且进一步，增强了散热及光提取的特性。
例4图2A和2B，图3A和3B以及图4A和4B显示了本发明的发光器件。例4中，除了在模制部件中增加了荧花材料7外，所述发光器件以与例3相同的方式制造。
所述荧光材料是依照化学计量比用酸溶解稀土元素Y、Gd和Ce，而后用草酸使溶液共同沉淀的方法制得。将加热沉淀获得的沉淀的氧化物与氧化铝混合获得原料混合物。将混合物与作为助熔剂的氟化钡混合，并在空气中1400℃条件下在坩埚中加热3小时得到煅烧产物。而后在水中球磨煅烧产物，冲洗，分离，干燥，并最后细筛，从而获得主直径8μm、可以通式(Y0.995Gd0.005)2.750Al5O12:Ce0.250表示的荧光材料。
添加5.5％重量的荧光材料(折射率1.84)到硅酮树脂组合物(折射率1.53)后，用自传—公转混合机混合组合物5分钟。将该方法获得的固化材料充填入凹区和直至达到凹区的顶部表面齐平的水平。最后，对组合物在70℃热处理2小时，而后在150℃处理1小时。
这样制造的发光器件能够发出发光元件发出的光线和荧光材料发出的应光的混合光，荧光材料吸收发光元件发出的光并发出不同波长的光。通过上述方法，就能获得有沿顶部表面向其中心看为近似对称的抛物线形的下凹面的发射表面。当该器件与导光板组合使用时，改进了将入射光引入导光板的效率。
例5本实施例的发光器件除了在外壳长轴侧的侧表面暴露正负电极，并将暴露的表面弯曲或弯折成垂直于发射表面(见例子，图4A)以外以与其他例子相同的方式制造。
本实施例的发光器件能以良好的稳定性安装到安装基座上。
例6如图5所示，除了沿第一主表面的边缘形成一个槽口13外本例的发光器件以与其他例子相同的方式制造。
本例的发光器件能改进将LED附接安装到其他部件的精确度。
例7图10是本例中的平面光源的示意性透视图，图11是示意性的截面图。
本例中的平面光源包括照其他例子中所述的相似方式制造的发光器件32按；以及由丙烯酸树脂制造的半透明部件的导光板31。
本例中的导光板31在其一个侧面有一个接收入射光的部分34。该侧面引入多个发光器件32发出的光，并通过导光板31内部的反射照亮另一侧面上的平面光发射部分35。引入入射光的壁面34包括邻近第一主表面1a的第一安装面33a；以及邻近发光器件32的第二主表面1b的第二装配面33b。此外，引入入射光的壁面34可能含有棱柱形(未画)，更广泛地将来自发光器件的光引入导光板31。
本例的平面光源具有良好的稳定性，并且通过采用保持有规则形状的LED和导光板一起定位的摸制部件表现出安装上的灵活性。
例8本例中的半导体元件根据图12-13描述。图12是从形成电极的侧面看的本例中的半导体元件的平面图。图13是平面电极21附近区域沿图12中点划线X-X’的截面图。图13显示了放置P侧平面电极21的第一区域的半导体分层结构与形成在第二区域的凸起23之间的实体关系。
本例中的半导体元件在同一表面侧具有P侧平面电极和N侧平面电极，光从放置电极的同一表面侧提取。半导体元件的半导体分层结构具有与其他例子相似的多层结构。所述分层结构依次包括蓝宝石衬底14上的GaN缓冲层15；不掺杂的GaN层；作为N-型接触层16的掺Si的GaN层；作为N-型覆盖层的掺Si的GaN层；作为活性层17的InGaN层；作为P-型覆盖层18的掺Mg的AlGaN层；以及作为P-型接触层19的掺Mg的GaN层。
此外，掺Mg的GaN层、掺Mg的AlGaN层、InGaN层、掺Si的GaN层，另一层掺Si的GaN层被通过蚀刻等方法部分去除。N-侧平面电极22位于掺Si的GaN层16暴露出的表面上，P-侧平面电极21位于掺Mg的GaN层上。
N-侧平面电极22包括从N-型接触层侧依次形成的多层W、Pt、Au。扩散电极20具有放置其上的P-侧平面电极21，并且形成在P-型接触层19的大致整个表面上。Ni和Au层(或是Ni和Au的合金)从P型接触层侧依次形成。P-侧平面电极21以与N-侧电极相同的方式包括W、Pt、Au层。此外，为了保护发光区域，扩散电极20部分围绕N-侧平面电极22。
N-型接触层16包括具有半导体多层结构的第一区域，P-侧平面电极21位于其上；以及与第一区域不同的第二区域。第二区域包括N-侧平面电极22以及许多凸起23。如图13的半导体发光元件的截面图所示，形成在第二区域的各个凸起23的顶部部分设置在P-型接触层19中，使其和活性层17。即，凸起23的顶部部分形成得高于活性层17。
本例中半导体发光元件是DH结构，因此凸起23的顶部部分高于活性层17及其与邻近的N型半导体层的分界面。然而，最好是凸起23的顶部部分高于活性层17及其与邻近的P型半导体层的分界面。
根据这样的结构，从活性层17沿端面(或侧面)方向射出的光遇到凸起23，凸起使其方向改变到朝向例如电极形成面侧的观测表面。此外，端面射出的光通过大量凸起23从侧表面散射，因此能达到有效的光提取和光的方向控制。
此外，通过N-型接触层16引导的光从凸起23的底部(N-型接触层16和凸起23之间的结合处)扩散性地反射，因此能够获得充分的光提取。此外，从N-型接触层16引入到凸起23内部的光可以从凸起23的顶部或中部发射。尤其是，本例中的半导体发光元件具有这样的特性，允许从活性层17发出的光通过凸起23向端面(侧面)改变方向，因此可以充分达到对光的方向控制。
进一步，可以通过沿半导体多层结构的方向，即N-型接触层16侧朝向P-型接触层19侧的方向减小凸起32的宽度增强上述效果。即，通过故意倾斜凸起23的侧表面，活性层17射出的光完全被凸起23的侧面反射，通过N-型接触层16引导的光被散射，从而实现朝向发射观测表面一侧的有效光提取。凸起23倾斜在40至80℃较好，50℃至70℃更好，60℃至65℃最好。当凸起的截面图是梯形时也能达到相同的效果。
此外，凸起23最好在靠近第一区域的一侧以及远离第一区域的一侧具有大致相同的角度。这一条件的原因尚不清楚，然而，考虑到通过具有相同的倾斜度，可以做到均匀的光提取和光的方向控制。最好是按照上述的范围形成倾斜。
此外，凸起的截面图的轮廓最好是梯形。即，凸起自身的形状是平截圆锥体。通过这样的结构，可以容易地达到光的方向控制以及均匀的光提取。考虑到在光从P-型接触层侧19提取并且P-侧接触层19是观测面的情况中，可以通过使凸起的观测面侧有面而没有点来达到上述效果。
此外，在凸起的截面图的轮廓是梯形的情况中，梯形(P侧)的顶部部分可以有一个凹区。这样会更好，因为在凸起顶部形成的凹区，允许通过N型接触层引导的光，经过凸起在观测面侧的方向上发射。
此外，对于本例中的半导体元件，最好沿垂直于在N型接触层16的第一区域上形成的半导体多层结构的光发射端面的方向，至少部分重叠的两个、更好是超过三个凸起。通过这样的结构，第一区域发出的光有很高概率被引导通过凸起23，这样可以容易地达到上述效果。
本实施例中的凸起23最好是与形成N侧平面电极22时暴露N型接触层16的过程同时形成。即，当P侧N侧电极在同一表面侧时，在衬底形成直到P型接触层的多层结构后，必须从半导体多层结构的P侧向下去除至少一个区域到N侧电极，从而暴露N型接触层。例如，形成P型接触层19的多层结构后，通过涂覆制作一层抗蚀膜，而后将其曝光，在其上形成预期的图形。将留下的抗蚀膜作为淹摸，通过蚀刻等方法将P侧电极部分(第一区域)和凸起23(第二区域)以外的部分去除。通过这样做，可以在形成N型电极的暴露部分的同时形成凸起23，从而减少制造过程步骤的数目。
这种方法制造的凸起23具有和第一区域的半导体多层结构同样的多层结构。然而，尽管第一区域包括的活性层17起着发光层的作用，第二区域中的凸起中包括的活性层17并不起着发光层的作用。这是因为第一区域配备P侧电极。另一方面，第二区域不形成P侧电极。即，可以通过电场向第一区域中的活性层17提供载流子(空穴和电子)，然而，不可能通过电场向设置在第二区域中的凸起23提供载流子。这样，本发明的凸起23不可能自己发光。如果在凸起23上形成P侧电极，并向凸起输入电流，从凸起中包括的活性层含产生发射，然而，因为狭窄的电流通路引起过高的驱动电压而并不可取。此外，活性层区域太小难以参与光发射。最好是通过将区域划分为直接承担发射的第一区域和不发生直接参与发射的第二区域来形成凸起。
如上所述，本实施例的半导体发光元件被设计成减少侧向]发光的量(在LED的侧面方向)并且有选择性地向上发光(在观察表面的方向)，相应地，在半导体元件被置于有机的支持部件的情况下，就可以延长支持部件的寿命。也即，通过使用本实施例的半导体发光元件，就可以大幅度地减小由从半导体发光元件的侧面发出的光所引起的支持部件的退化。在支持体的表面形成得接近于半导体发光元件的场合就可以清楚地看到这种效果。
此外，凸起23没有形成在本实例的半导体发光元件中的N侧平面电极22与扩散电极20之间的区域。但是，凸起23可以形成在这个区域。因为从N侧平面电极zz的附近发出的光相对较强，可以通过在N侧平面电极22与扩散电极20之间形成凸起23来加强这种效果。
如上所述，具有一个长边和一个短边的形状的半导体发光元件被安装在其它实例中所述的外壳的凹区的底部。此时，将半导体发光元件按值得将定位凹区底部的长边和半导体发光元件的长边定位成相互之间大致平行。同时，凹区底部的短边和半导体发光元件的短边也定位成相互之间大致平行。也即，发光器件包括一个具有一长边与一短边的半导体发光元件，和一个具有其形状与半导体发光元件的尺寸与形状相适应的凹区的外壳。因此，如果外壳很薄并且使凹区的底部形状具有一长边与一短边，凹区的整个底部表面就可以安全地安装半导体发光元件。更进一步的是，就可以提高发光器件的光提取效率。并且，在半导体的尺寸占据了凹区底部的整个表面的情况下，半导体发光元件的侧面和凹区的内壁相互靠近，并且相互相对设置。但是，半导体多层结构的端面的光发射可以由上述形成在半导体发光元件中的凹区来导向观察平面。因此，根据本发明的发光元件可以大幅度地减少由从半导体发光元件的侧面发出的光所引起的含有有机材料的支持部件的退化。
实例9根据本实例的半导体发光元件将通过结合图14来进行介绍。除了在第1区域中的半导体分层结构的构造，扩散电极20的相应的形状，和形成凸起23的区域之外，本实例的半导体发光元件具有与例子8中叙述的半导体发光元件相类似的结构。
也即，本实例的半导体发光元件包括从P-N电极的定位侧看时介于N侧平面电极22与P侧平面电极21之间的第一区域中的缩小部分。此外，在该缩小部分中形成多个凸起23。因此，就可以得到朝向观察面侧的有效的光发射和光的提取。
详细地来说，在本实例的半导体发光元件中，P侧平面电极21和N侧平面电极22被设置在如图14所示的点划线X-X上。当从电极形成一面侧看去，P侧扩散电极20具有一个沿着点划线X-X设置的长边，并且相应地，半导体发光元件的形状也同样具有一个沿着点划线X-X设置的长边。此外，从P侧平面电极21到N侧平面电极22的电流主要是沿着点划线X-X的方向流过的，以便于流过的距离最短。但是，对于形成在介于P侧平面电极21与N侧平面电极22间的扩散电极20来说，相对于距离以下三个区域较远的区域的电流供给是比较困难的沿着点划线X-X，P侧平面电极21，和N侧平面电极22。因此，相对于上述三个区域来说，从其它区域中发出的光要弱一些。由于这种情况，在本实例的半导体发光元件中，缩小部分被设置在位于N侧平面电极22和P侧平面电极21之间的第1区域中。在相应于该缩小部分的区域中半导体分层结构的发光能力消失，并且在缩小部分中形成多个凸起23，因此实现理想的光的提取。有意识地移去相应于缩小部分的弱光发射区域，并且在其上形成凸起的原因是使强烈的光不直接发射到侧面的外边。这些强烈的光发射因为凸起而将它们的方向改变到观察表面一侧，从而改进了光的提取并能够到达光的方向控制。
实施例10本实施例的半导体发光元件将根据图15进行介绍。除了第1区域中的半导体多层结构的形状，相应的扩散电极20的形状和形成凸起23的区域之外，本实施例中的半导体发光元件具有与前述的实例中所述的结构。
也即，本实施例中的半导体发光元件可以通过用第1区域包围形成凸起23的第2区域来改进光的提取和光的方向控制。并且，最好第2区域具有用第1区域围绕的凸起23，因此至少其一部分覆盖点划线X-X的附近重叠。如上所述，电流主要沿着点划线X-X方向流动。但是，通过有意识地移去在第1区域中的点划线X-X的附近部分，并且在其上形成多个凸起23，就可以有效地改进光的提取效率和光的方向控制。
这样做的原因被认为是因为通过有意识地移去一个沿着点划线X-X的部分，就可能把电流发散到半导体多层结构的一个更加广阔的区域中，并且与此同时，就可以从半导体多层结构的端面发出一个相对强的光。这包括在点划线X-X区域中被移去的活性层，并且通过多个凸起23将其方向改变至观察表面，因此改进了光提取效率和光的方向控制。
此外，根据本实例的半导体发光元件的结构，最好使用和实例9中所述的结构的组合。也即，通过在本实例中的半导体发光元件中设置实例9中所述的缩小部分，就可以进一步地增强上述的效果。
此外，上述每一个实例中的半导体发光元件的半导体多层结构没有受到限制。混合晶体的材料，它的比率，在多层结构中的层次的数量，和它们的顺序，或其它的等等，可以是不同种类的材料，不同数值的比率和不同数目的层数。此外，上述的这些也可以被应用于P侧平面电极和N侧平面电极，因此层次的顺序，材料，层次的厚度，或其它的等等，都可以任意设置。
实施例11根据本实施例的光电接收器或接收器件是一种光传感器光电器件，它包括以实例1中所述的相同方式形成的一个外壳。半导体元件被用作光电探测器，并且包括一个透镜状的半透明部件，该部件将进入器件的外部的光会聚到光电探测器。
本实施例中的半透明部件的安装强度可以通过在光引入部分的外壳的主表面上形成第一主表面与第二主表面来得到提高。
如上详尽所述，通过在发光侧的外壳的主表面中形成第一主表面和第二主表面，本发明的发光器件可以提供高精度的安装，以及和其他部件的良好的连接强度。
通过形成包括根据本发明的具有一个长边一个短边的半导体发光元件和外壳的发光器件，甚至当发光器件做得是非常薄时，凹区的底面的整个部分也可以被用于在其上安装半导体发光元件，因此，就可以提高发光器件的光提取效率。
可以理解的是，虽然根据其实施例介绍了本发明，在本技术领域中的有经验的人士可以实施不同的其他实施例并做出各种变化，但这些其他的实施例和各种变化仍应在本发明的范围和精神中，并且包括在以下的权利要求中。
在2002年9月5日申请的日本优先权申请号2002-259482和在2003年5月13日申请的日本优先权申请号2003-133874的正文通过引用结合在本文中。
权利要求
1.一种半导体器件，其特征在于，该器件包括一个半导体元件；一个具有用于容纳该半导体元件的凹区的支持部件，所述支持部件包括引线电极与一个用以支承引线电极使得每一个引线电极的一个表面被暴露在该凹区底部中的支持部分；其中支持部件具有至少一个设置成邻近凹区的第一表面和一个设置成临近第一表面并从第一表面偏离的第二表面。
2.一种半导体器件，其特征在于，该器件中包括一个半导体元件；一个具有用于容纳该半导体元件的凹区的支持部件，所述支持部件包括引线电极和一个用于支承引线电极使得每一个引线电极的一个表面被暴露在该凹区底部中的支持部分；其中支持部件具有至少一个设置成邻近凹区的第一表面和一个设置成邻近第一表面并从第一表面偏离的第二表面，第二表面具有至少一个突起和一个设置于其上的进一步的凹区。
3.如权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，其中进一步的凹区是一个凹陷，并且突起形成该凹陷的一个外壁。
4.一种半导体器件，其特征在于，该器件包括一个半导体元件；一个具有用于容纳该半导体元件的凹区的支持部件，所述支持部件包括引线电极和一个支承引线电极使得每一个引线电极的一个表面被暴露在该凹区底部中的支持部分；其中支持部件具有至少一个设置成邻近于凹区的第一表面和一个设置成邻近于支持部件的第一表面并从其偏离的第二表面；和所述半导体元件包括一个具有至少由一个N型接触层和一个P型接触层构成的分层结构的半导体，所述N型接触层是有一个N侧电极的氮化物半导体层，所述P型接触层是有一个P侧电极的氮化物半导体层，当从电极形成面侧看时N型接触层包括一个具有一个有一个P侧电极的半导体分层结构的第一区域，和一个具有多个突起的第二区域；并且其中当沿着半导体元件的截面图看时，对于P型接触层和活性层的水平高度，突起的顶部部分更接近于P型接触层的水平。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于其中第二表面具有一个表面突起和一个设置在其上的进一步的凹区，所述的进一步的凹区是一个凹陷，并且所述表面突起形成该凹陷的一个外壁。
6.一种光学器件，其特征在于，该光学器件包括一个半导体器件，该半导体器件包括一个半导体元件；一个具有用于容纳所述半导体元件的凹区的支持部件，所述支持部件包括引线电极和一个用于支承引线电极使得每一个引线电极的一个表面都被暴露在该凹区的底部中的支持部分，所述支持部件具有至少一个设置成邻近所述凹区的第一表面和一个设置成邻近该第一表面并从第一表面偏离的第二表面；用于允许光从所述半导体器件中发出，或者用于允许光被所述半导体器件接收的一个半透明部件，该半透明部件具有一个光进入部分和一个光发出部分。
7.一种光学器件，其特征在于，该光学器件包括一个半导体器件，该半导体器件包括一个半导体元件；一个具有用于容纳所述半导体元件的凹区的支持部件，所述支持部件包括引线电极和一个用于支承引线电极使得每一个引线电极的一个表面都被暴露在该凹区的底部中的支持部分，支持部件具有至少一个设置成邻近凹区的第一表面和一个设置成邻近第一表面并从第一表面偏离的第二表面，第二表面具有至少一个突起和设置于其上的进一步的凹区，和一个用于允许光从半导体器件中发出，或允许光被半导体器件接收的半透明部件，所述半透明部件具有一个光进入部分和一个光发出部分。
8.如权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，其中进一步的凹区是一个凹陷并且突起形成该凹陷的一个外壁。
9.一种光学器件，其特征在于，该光学器件包括一个半导体元件，所述半导体元件至少包括一个下述的元件一种荧光材料，该材料包括Al和至少一种从Y，Lu，Sc，La，Gd，Tb，Eu，Ga，In，和Sm中选出的元素；并且用至少一种从稀土元素中选出的元素激活，和一种荧光材料，该材料包括N，至少一种从Be，Mg，Ca，Sr，Ba，和Zn中选出的元素；和至少一种从C，Si，Ge，Sn，Ti，Zr和Hf中选出的元素；并且用至少一种从稀土元素中选出的元素激活。
10.一种半导体器件，其特征在于，该器件包括一个半导体元件；一个具有用于容纳所述半导体元件的凹区的支持部件，支持部件包括通过导电元件与所述半导体元件相连接的引线电极，其中支持部件具有至少一个设置成邻近凹区的第一表面和一个设置成邻近第一表面并从第一表面偏离的第二表面；和一个设置在凹区中的亚安装衬底所述半导体元件被设置在该亚安装衬底上。
11.一种半导体器件，其特征在于，该器件包括一个半导体元件；一个具有一个用于容纳所述半导体元件的凹区的支持部件，该支持部件包括引线电极和一个用于支承该引线电极使得每一个引线电极的一个表面都被暴露于该凹区的底部中的支持部分；和其中支持部件具有至少一个设置成邻近凹区的第一表面，所述第一表面具有至少一个突起和设置于其上的一个进一步的凹区。
12.一种用于制造半导体器件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤提供一个注塑模具；将至少二个引线电极部分置于注塑模具中；向注塑模具提供注塑材料，使注塑材料与至少两个引线电极部分的部分接触；加热在注塑模具中的注塑材料以便于将注塑材料和至少两个引线电极部分的一部分一起固化成外壳；和通过一个推动部件将外壳从注塑模具中移出，这样至少一个突起和一个凹区被形成在外壳的一个表面中。
13.如权利要求12所述的制造半导体器件的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下的步骤先于所述将至少两个引线电极部分置于注塑模具中的步骤形成一个具有多个引线电极部分的引线框。
14.如权利要求12所述的制造半导体器件的方法，其特征在于，其中提供一个注塑模具的步骤包括提供具有至少两个偏离的表面的注塑模具，这样在所述的加热步骤的过程中在外壳中形成一个第一主表面和一个第二主表面，并且其中所述通过一个推动部件来从注塑模具中移出外壳的步骤在外壳的第二主表面中形成至少一个突起和一个凹区。
全文摘要
本发明揭示的一种半导体器件包括一个半导体元件和一个具有用于容纳半导体元件的凹区的支持部件。支持部件包括引线电极和一个用于支承引线电极使得引线电板的尖端部分的一个表面被暴露在凹区的底部中的支持部分。支持部件的主表面具有至少一个设置成邻近凹区的第一主表面和一个设置成邻近第一主表面的第二主表面。第二主表面最好具有一个突起和一个进一步的凹区。突起最好围绕一个凹陷形成一个外壁。具有这种结构的半导体器件拥有良好和精确的定位并且可以与其它的部件牢固地连接。所述半导体器件装置也可以获得高产量。
文档编号H01L31/0203GK1492521SQ0315799
公开日2004年4月28日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月5日
发明者朝川英夫 申请人:日亚化学工业株式会社