专利名称：表面安装型led的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用透明树脂塑封LED芯片周围的LED。
背景技术：
以往，这种LED例如具有如图9～图11所示的结构。
即，首先在图9中，LED1由以下部分构成硬质基板2；安装在该硬质基板2上的LED芯片3；和形成在硬质基板2上并包围该LED芯片3的树脂塑封部4。
上述硬质基板2在其表面上具有构成规定电路的导电图形(未图示)，该导电图形环绕到硬质基板2的背面，构成外部连接用电极部2a、2b(参照图9(B))。
上述LED芯片3是公知结构的LED芯片，被焊接在上述硬质基板2的芯片安装部上，对相邻的连接焊盘(未图示)进行引线焊接(未图示)。并且，上述树脂塑封部4例如由环氧树脂等透明材料构成，例如采用连续自动成型等方法形成在硬质基板2上，并且包围该LED芯片3。
根据这样构成的LED1，从外部通过电极部2a、2b向LED芯片3施加驱动电压，由此驱动LED芯片3发光。来自LED芯片3的光借助树脂塑封部4的透镜效应，以所谓完全散射分布的配光特性射出到外部。
并且，在图10中，LED5包括嵌入成形有引线框6的壳体7，由设在该壳体7的表面中央的凹陷部构成灯室7a。
并且，在把LED芯片3安装在露出于灯室7a内的一个引线框6a上之后，把LED芯片3导线焊接在其他引线框6上。
然后，在灯室7a内填充例如硅树脂等透明材料，然后，采用所谓成形法将各引线框折弯形成环绕到壳体7背面的电极部，由此完成LED5的制造。
根据这样构成的LED5，同样从外部通过壳体7背面的电极部向LED芯片3施加驱动电压，由此驱动LED芯片3发光。来自LED芯片3的光在壳体7a的表面反射，以规定的配光特性射出到外部。
另外，在图11中，LED8同样包括与引线框6为一体的利用MID(MoldedInterconnect Device内部连接塑封器件)形成的壳体7，由设在该壳体7的表面中央的凹陷部形成灯室7a。并且，在把LED芯片3安装在露出于灯室7a内的一个引线框6a上之后，把LED芯片3导线焊接在其他引线框6上。然后，在灯室7a内填充例如硅树脂等透明材料，由此完成LED8的制造。
根据这样构成的LED8，从外部通过露出于壳体7背面的引线框6的一部分(电极部)部向LED芯片3施加驱动电压，由此驱动LED芯片3发光。来自LED芯片3的光在壳体7a的表面反射，以规定的配光特性射出到外部。
但是，这样构成的LED芯片1、5、8存在以下的问题。
即，在LED1中，由于没有灯室，因此虽然能够构成具有所谓完全散射分布的光源，但使用的LED芯片3变大时，并且将要安装的LED芯片3为多个时，LED芯片3的占有面积增大，由于构成树脂塑封部4的环氧树脂等透明材料形成的应力，所以树脂塑封部4会产生裂纹、翘曲等变形，难以保证质量。
并且，由于硬质基板2的热传导率比较低，因LED芯片3的驱动而产生的发热不易被散热到安装基板，因此LED芯片3成为高温，发光效率降低。
另外，在树脂塑封部4由环氧树脂构成的情况下，LED芯片3产生例如紫外线等短波长的光时，由于光子的吸收，会加快树脂塑封部4的老化。
并且，在LED5中，虽然LED芯片3的发热能够通过引线框6向安装基板有效散热，但是，在制造工序中，由于存在引线框的嵌入成形、LED芯片的焊接、导线焊接等工序，作为壳体7的材料，需要能够在高温下使用的树脂，虽然具有例如作为工程塑料的LCP和PPA等的耐热性，但是不得不使用不透明的树脂，所以很难获得完全散射分布的配光特性，根据情况，有时不能适用于规定的光学系统。
另外，在LED8中，作为可以进行MID的树脂，使用上述的LCP和PPA等，同样根据情况，有时不能适用于规定的光学系统。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种LED，能够获得完全散射分布的配光特性，并且即使LED芯片的占有面积变大时也不会在透镜部产生因应力造成的裂纹、翘曲等变形。
上述目的是通过本发明的LED实现的，其特征在于，包括硅基板，其具有包括LED芯片安装部、连接图形和外部电极的导电图形；玻璃框体，具有阳极接合在该硅基板上的形成灯室的贯通孔；LED芯片，被安装在上述玻璃框体的贯通孔内的硅基板上；和塑封部，由填充在上述玻璃框体的贯通孔内的硅树脂构成。
本发明的表面安装型LED，优选上述硅基板在其背面上设有外部电极。
本发明的表面安装型LED，优选上述硅基板在其侧面或朝向侧方的斜面上具有外部电极。
本发明的表面安装型LED，优选上述硅基板具有梯形状的隔板面，在该隔板面上具有外部电极。
本发明的表面安装型LED，优选构成上述塑封部的硅树脂具有接近玻璃框体的折射率的折射率。
本发明的表面安装型LED，优选上述玻璃框体利用硼硅酸玻璃构成。
本发明的表面安装型LED，优选形成于上述硅基板上的导电图形还具有构成规定的电路的部分。
本发明的表面安装型LED，优选在构成上述塑封部的硅树脂中分散混入荧光体。
本发明的表面安装型LED，优选在构成上述塑封部的硅树脂中混入扩散剂。
根据上述结构，在LED芯片流过驱动电流，从LED芯片射出光。从LED芯片射出的光，通过填充在玻璃框体的贯通孔内的塑封部直接、或通过玻璃框体在硅基板的表面侧的所有方向射出到外部。
在该情况下，灯室由光透射率高的玻璃、优选硼硅酸玻璃形成，所以不需要使用以往那样的具有耐热性且不透明的材料，由于从LED芯片射出的光，通过该玻璃框体也可以有效射出到侧方，所以能够获得所谓完全散射分布的配光特性。
并且，由于上述塑封部由硅树脂构成，所以因硅树脂形成的应力比较小，因此能够降低塑封部中的裂纹和翘曲等变形的产生，并且即使LED芯片产生例如紫外线等短波长的光时，也能够消除塑封部的劣化。
另外，由于作为基板而使用热传导率较高的硅基板，所以通过LED芯片的驱动而产生的热量，通过硅基板有效地散热到例如安装基板上，LED芯片不会形成高温，发光效率不会降低。
上述硅基板在其背面具有外部电极时，该外部电极连接形成于安装基板表面的连接焊盘，由此LED可以实现表面安装。
上述硅基板在其侧面或朝向侧方的斜面具有外部电极时，由于该外部电极不是朝向上方而是朝向侧方，所以即使硅基板、LED为小型结构，也能够容易进行将外部电极通过锡焊等与外部的连接。
上述硅基板具有梯形状的隔板面，在该隔板面具有外部电极时，该隔板面通过锡焊或根据硅基板自身的弯曲力被压接在安装基板的连接焊盘上，从而可以安装在安装基板上。
构成上述塑封部的硅树脂具有接近玻璃框体的折射率的折射率时，从LED芯片射出的光通过塑封部入射到玻璃框体上时，由于在塑封部和玻璃框体的界面几乎不产生反射和折射地透射到玻璃框体内，所以可提高朝向侧方的光的射出效率。
在形成于上述硅基板上的导电图形还具有构成规定电路的部分的情况下，通过在硅基板上扩散杂质，可以在硅基板上形成例如稳压二极管等器件，特别是在形成稳压二极管的情况下，来自外部的驱动电压通过该稳压二极管被施加给LED芯片，由此可以防止向LED芯片施加过大的电压，以期保护LED芯片。
在构成上述塑封部的硅树脂中分散混入荧光体的情况下，从LED芯片射出的光入射到在构成塑封部的硅树脂中分散混入的荧光体中，由此荧光体被激励，从荧光体射出激励光。因此，来自LED芯片的光和来自荧光体的激励光的混色光，从塑封部直接或通过玻璃框体射出到外部，从而射出与来自LED芯片的光不同波长的光，例如通过蓝色光和黄色激励光的混色，可以得到白色光。
在构成上述塑封部的硅树脂中混入扩散剂的情况下，从LED芯片射出的光入射到在构成塑封部的硅树脂中混入的扩散剂中并扩散。由此，LED芯片自身的配光特性整体上变均匀，特别在设有多个LED芯片时，来自各LED芯片的光通过上述扩散剂被扩散，由此可以得到整体上均匀的配光特性。
这样，根据本发明，可以得到完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面积较大时，也可以构成透镜部不会产生因应力形成的裂纹、翘曲等的变形的LED。
图1是表示本发明的LED的第一实施方式的结构的、从斜上方观看的概略立体图。
图2是从斜下方观看的图1所示LED的概略立体图。
图3是图1所示LED中使用的硅基板的(A)从斜上方观看的概略立体图和(B)从斜下方观看的概略立体图。
图4是图1所示LED中使用的玻璃框体的概略立体图。
图5是表示本发明的LED的第二实施方式的结构的、从斜上方观看的概略立体图。
图6是表示本发明的LED的第三实施方式的结构的、从斜上方观看的概略立体图。
图7是图6所示LED中使用的硅基板的(A)在接合前的分解立体图和(B)在接合后的立体图。
图8是表示本发明的LED的第四实施方式的主要部分的(A)概略立体图和(B)表示主要部分的等效电路图。
图9是表示使用以往的硬质基板的LED一例的结构的(A)俯视图和(B)侧视图。
图10是表示以往的嵌入成形引线框的LED一例的结构的(A)俯视图和(B)侧视图。
图11是表示以往的由MID形成的LED一例的结构的(A)俯视图和(B)侧视图。
图中10、20、30 LED；11、21、31硅基板；11a导电层；11b LED芯片安装部；11c连接焊盘；11d、11e电极部；12玻璃框体；12a贯通孔；13LED芯片；13a金线；14塑封部；15稳压二极管；21a、21b斜面；31a、31b隔板面；32下部；32a凹陷部；32b桥接部分；33上部；33a、33b贯通孔。
具体实施例方式
以下，参照图1～图8详细说明本发明的优选实施方式。
另外，以下叙述的实施方式是本发明的优选实施例，所以在技术上附加了各种限定，但是，本发明的范围只要在以下说明中没有特别限定本发明的描述，则不限于这些方式。
(实施例1)图1和图2表示本发明的LED的第一实施方式的结构。在图1和图2中，LED10由以下部分构成硅基板11；安装在硅基板11上的玻璃框体12；在玻璃框体12的贯通孔12a内，安装在硅基板11上的LED芯片13；和填充在上述玻璃框体12的贯通孔内的塑封部14。
上述硅基板11由板状的硅构成，并且在其表面和背面形成有具有图3(A)和图3(B)所示的规定图形的导电层11a。
该导电层11a在硅基板11的中央附近，包括LED芯片安装部11b、与其相邻的连接焊盘11c、和从该硅基板11的两端缘环绕到背面的电极部11d、11e。
该导电层11a例如是按以下所步骤述形成的。
即，首先，通过蚀刻去除硅基板11上应该形成导电层11a的区域，然后在硅基板11的整个表面形成氧化膜。然后，通过电铸，在硅基板11的整个表面形成铜图形。然后，例如利用光刻法等只保留该铜图形中应该形成导电层11a的区域，而将其他部分去除，最后对剩余的铜图形的整个表面，例如利用溅射法等形成Ag/Ni薄膜。由此，形成导电层11a。
上述玻璃框体12例如利用硼硅酸玻璃的板材构成，例如通过喷砂加工等在中央形成贯通孔12a。
并且，该玻璃框体12通过所谓阳极接合等，被保持在上述硅基板11上的规定位置并成为一体。
上述LED芯片13是公知结构的LED芯片，在上述玻璃框体12的贯通孔12a内，通过共晶接合被焊接在上述硅基板11上的LED芯片安装部11b上，其上表面通过金线13a被导线焊接在硅基板11上的连接焊盘11c上。
上述塑封部14由透明材料构成，该材料具有例如接近硅树脂等构成玻璃框体12的玻璃的折射率(硼硅酸玻璃为1.52)的折射率，被注入玻璃框体12的贯通孔12a内并使其固化，从而密封LED芯片13。
本发明的实施方式的LED10是如上所述构成的，在制造时按以下所述步骤进行制造。
即，首先在硅基板11上形成导电层11a。
另一方面，在玻璃框体12上加工贯通孔12a。
并且，在上述硅基板11上的规定位置上，通过所谓阳极接合固定玻璃框体12。
然后，在玻璃框体12的贯通孔12a内，在硅基板11的LED芯片安装部11b上，通过共晶接合等焊接LED芯片13，LED芯片13的上表面通过金线13a被导线焊接在相邻的连接焊盘11c上。
最后，在玻璃框体12的贯通孔12a内注入硅树脂等透明材料并使其固化，从而利用塑封部14密封LED芯片13，并完成LED10的制造。
根据这样构成的表面安装型LED10，从硅基板11的双方电极部11d、11e向LED芯片13施加驱动电压时，LED芯片13发光，并射出光。
并且，从LED芯片13射出的光在塑封部14内行进，其一部分直接射出到外部，其他一部分通过玻璃框体12射出到侧方。
这样，根据本发明的实施方式的LED10，包围LED13的玻璃框体12由能够承受LED芯片13的接合等工序中的高温、并且光透射率高的透明玻璃构成，从而和以往没有灯室的LED相同，从LED芯片13射出的光也在侧方射出到外部，产生所谓完全散射分布的配光特性。因此，能够达到装配本LED10的各种设备的光学系统的要求。
此时，构成塑封部14的硅树脂等的透明材料，具有接近构成玻璃框体12的玻璃的折射率的折射率，由此在塑封部14和玻璃框体12的界面几乎不会产生反射和折射。
并且，通过驱动而在LED芯片13产生的热量，通过热传导率比较高的硅基板12有效地向LED10的安装基板散热，所以LED芯片13不会达到高温，发光效率不会降低。
另外，填充在玻璃框体12的贯通孔12a内的透明材料例如是硅树脂，所以即使LED芯片13变大或数量增加致使LED芯片13的占有面积增大，构成塑封部14的硅树脂的应力比较小，在塑封部14不会产生裂纹、翘曲等变形，并且没有像以往那样，在利用环氧树脂密封时因紫外线等短波长光而造成加速老化，所以容易保持LED10的质量。
在该情况下，LED10在其硅基板11的两端缘的表面和背面露出电极部11d、11e，所以相对安装基板能够实现例如上面接合或下面接合的双方安装方法，并且也可以通过把背面的电极部11d、11e压接固定在连接器等的接点部，来进行安装。
(实施例2)图5表示本发明的LED的第二实施方式的结构。
在图5中，LED20的结构和图1及图2所示LED10大致相同，所以对相同构成要素赋予相同符号并省略说明。
上述LED20与图1及图2所示LED10相比，其不同之处是利用硅基板21代替硅基板11。
此处，上述硅基板21利用壁厚略厚的板状硅构成，在两端缘具有在表面朝向外侧变低的斜面21a、21b。
这种斜面21a、21b例如通过刻划切割加工形成，或者把硅基板21的表面作为(100面)，例如通过KOH系列的碱湿式蚀刻使(110面)成为斜面而形成。
并且，对这种硅基板21，按照前面所述形成导电层11b。另外，在该情况下，导电层11b中的电极部11d、11e仅形成于硅基板21的斜面21a、21b上。
根据这样构成的LED20，从硅基板21的双方电极部11d、11e向LED芯片13施加驱动电压时，LED芯片13发光，并射出光。
并且，从LED芯片13射出的光在塑封部14内行进，其一部分直接射出到外部，其他一部分通过玻璃框体12射出到侧方。由此，进行和LED10相同的动作。
在该情况下，LED20在其硅基板21的两端缘的斜面21a、21b露出电极部11d、11e，所以相对安装基板，通过锡焊或压接等可以电连接在安装基板侧的接点部上。
(实施例3)图6表示本发明的LED的第三实施方式的结构。
在图6中，LED30的结构和图1及图2所示LED10大致相同，所以对相同构成要素赋予相同符号并省略说明。
上述LED30与图1及图2所示LED10相比，其不同之处是利用硅基板31代替硅基板11。
此处，上述硅基板31由硅构成，并且在背面侧具有梯形状的间隙，具有从背面中央朝向两端缘扩宽的隔板面31a、31b。
这种硅基板31如图7(A)所示，由将隔板面划分成31a、31b的下部32、和板状上部33构成，通过将上部33接合在下部32的上面而形成。
此处，上述下部32通过对壁厚的硅板设置梯形状凹陷部32a而形成。该凹陷部32a例如通过刻划切割加工形成，或者把硅板的表面作为(100面)，例如通过KOH系列的碱湿式蚀刻使(110面)成为斜面，并在该斜面的整个面上溅射金而形成得到隔板面31a、31b。
并且，上述上部33由在两端缘附近具有贯通孔33a、33b的板状硅构成，在通过Au-Si接合安装在上述下部32上后，例如通过喷砂加工等去除连接下部32的双方隔板面31a、31b的桥接部分32b，由此形成图7(B)所示的硅基板31。
并且，对这种硅基板31，按照前面所述步骤形成导电层11b。另外，在该情况下，导电层11b中的电极部11d、11e仅形成于硅基板31的上部33的两端缘表面，但是，此时电极部11d、11e也形成于贯通孔33a、33b内，从而与下部32的隔板面31a、31b电连接。
根据这样构成的LED30，在从硅基板31的双方电极部11d、11e向LED芯片13施加驱动电压时，LED芯片13发光，并射出光。
并且，从LED芯片13射出的光在塑封部14内行进，其一部分直接射出到外部，其他一部分通过玻璃框体12射出到侧方。由此，进行和LED10相同的动作。
在该情况下，LED30在其硅基板31的两端缘表面露出电极部11d、11e，并且隔板面31a、31b与电极部11d、11e电连接，所以相对安装基板，通过锡焊或硅基板31的弯曲并借助压接等使隔板面31a、31b电连接在安装基板侧的接点部上。
(实施例4)图8表示本发明的LED的第四实施方式的主要部分的结构。
在图8(A)中，LED40的结构和图1及图2所示LED10大致相同，其不同之处是在硅基板11上具有稳压二极管15。
在硅基板11的表面按照公知方式例如扩散杂质等制得p型和n型薄膜，利用该薄膜形成该稳压二极管15，省略其详细结构的说明。
并且，上述稳压二极管15在把LED芯片13焊接在LED芯片安装部11b上时，如图8(B)所示，上述稳压二极管15与LED芯片13并联连接。
由此，施加给LED芯片13的驱动电压借助稳压二极管15的作用被保持为规定电压，从而保护LED芯片13，所以不会向LED芯片13施加过大的电压，LED芯片13不会损坏。
在上述实施方式中，单纯地构成为从LED13射出的光通过塑封部14和玻璃框体12射出到外部，但不限于此，例如通过在构成塑封部14的硅树脂中分散混入荧光体，借助来自LED芯片13的光激励荧光体，利用来自LED芯片13的光和来自荧光体的激励光的混色光，变换从LED13射出的光的波长，可以变更颜色温度。例如，作为LED芯片13使用蓝色LED芯片，作为荧光体使用借助蓝色光产生黄色光的荧光体材料，从而可以向外部射出作为混色光的白色光。
并且，在上述实施方式中，塑封部14只由硅树脂构成，但不限于此，也可以在构成塑封部14的硅树脂中混入扩散剂。由此，来自LED芯片的光借助混入塑封部14内的扩散剂而扩散，并通过塑封部14和玻璃框体12射出到外部，由此从LED芯片射出的光成为均匀的配光分布。因此，例如在具有多个LED芯片时，从各LED芯片射出的光借助扩散剂充分扩散，从而可以获得从一个光源射出的配光分布特性。
另外，在上述第四实施方式中，在硅基板11上形成稳压二极管15，但不限于此，当然也可以形成例如电流电阻元件(CRD)等其他种类的器件和LED芯片13的驱动控制电路例如频闪电路等。
这样，根据本发明，可以提供一种极其良好的LED，能够获得完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面积较大也不会在透镜部产生因应力造成的裂纹、翘曲等变形。
权利要求
1.一种LED，其特征在于，包括硅基板，其具有包括LED芯片安装部、连接图形、和外部电极的导电图形；玻璃框体，阳极接合在该硅基板上，具有形成灯室的贯通孔；LED芯片，安装在上述玻璃框体的贯通孔内的硅基板上；和塑封部，由填充在上述玻璃框体的贯通孔内的硅树脂构成。
2.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板在其背面上设有外部电极。
3.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板在其侧面或朝向侧方的斜面上具有外部电极。
4.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，上述硅基板具有梯形状的隔板面，在该隔板面上具有外部电极。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的LED，其特征在于，构成上述塑封部的硅树脂具有接近玻璃框体的折射率的折射率。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的LED，其特征在于，上述玻璃框体由硼硅酸玻璃构成。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的LED，其特征在于，形成在上述硅基板上的导电图形还具有构成规定的电路的部分。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的LED，其特征在于，在构成上述塑封部的硅树脂中分散混入有荧光体。
9.根据权利要求1～7中任意一项所述的LED，其特征在于，在构成上述塑封部的硅树脂中混入有扩散剂。
全文摘要
本发明的目的是提供一种LED，能够获得完全散射分布的配光特性，即使LED芯片的占有面积较大，也不会在透镜部产生因应力造成的裂纹、翘曲等变形。LED(10)包括硅基板(11)，具有包括LED芯片安装部(11b)、连接焊盘(11c)、和外部电极(11d、11e)的导电图形(11a)；玻璃框体(12)，阳极接合在该硅基板上，具有形成灯室的贯通孔(12a)；LED芯片(3)，被安装在上述玻璃框体的贯通孔内的硅基板上；和由填充在上述玻璃框体的贯通孔内的硅树脂构成的塑封部(14)。
文档编号H01L33/64GK1744335SQ20051009353
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月31日
发明者东海林巌 申请人:斯坦雷电气株式会社