专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件，具体地说，涉及一种能够使其中使用的接 合线(bonding wire)引起提高的光反射的发光器件。
背景技术：
LED朝向更高输出和更高效率的趋势已扩大了对于LED ^L良现的应 用的范围。除了在彩色指示器和室外大显示器方面的常规应用之外，LED 已快速增加了在用于移动式电话的显示的背光源、头灯和用于照明的光源 方面的使用量。为了响应对于LED的这些需要，对于LED实现输出和效 率的进一步提高变得有必要。公知有两种由氮化物化合物半导体形成的绿色至紫外发光二极管2, 也就是使得氮化物化合物半导体层叠在蓝宝石衬底的正面上、在氮化物化 合物半导体的正面侧形成p电极和n电极，并且用两根Aii线1将电极连 接到封装引线5 (参考图1)的类型，以及使得氮化物化合物半导体层叠在 SiC衬底上、在村底的背面侧形成n电极且在氮化物化合物半导体的正面 侧形成p电极，并且通过一根Au线1将衬底的背面侧连接到封装引线的 类型。在附图中，参考标号3表示密封树脂，而标号4表示模塑体。在这些结构中，Au线构成这样的部件，由于它们吸收绿色至紫外区域的光，因 此引M光输出的损失。关于由Au线引起的吸收的问题，已公开了一种 方法，该方法通过使树脂塑模完全包围发光元件，以包含荧光材料，该荧 光材料能够将所发射的光转换成波长比所发射的光的波长长的可见光，从 而能够使光在冲击Au线之前转换成较长波长的光，在该较长波长下Au 线呈现低的光吸收率，因此减少损失(参见日本专利No.2卯0928)。作为用于涂覆用于线接合(wire bonding)中的金属细线的技术，已 公开了例如为了降低生长成本而用锡对金线的涂覆(参见JP-A SHO 62-227592)。为了调和成本的降低和粘着(adhesive)特性的提高，已公 开了用于连接半导体元件的接合线，该线由铜、铝或金的金属细线形成， 并使细线的表面被金属涂覆，该金属具有比该线的金属更高的纯度，但与 该线的种类相同(参见JP-A SHO 62-287633 )。然而，这些方法不能在接 合线的部分提高光反射系数。本发明旨在提供一种应付由Au或Cii的接合线引起的光吸收，即金属 导致的对绿色至紫外范围的光的吸收的损失，还提供一种发光器件，该发 光器件由于减少了损失而呈现高输出和高效率。本发明还旨在促进提高不 仅绿色至紫外单色短波长发光元件而且白色LED或任何颜色LED的输出 和效率，该白色LED或任何颜色LED中包括利用绿色至紫外短波长发光 元件作为激励源的波长转换物质。本发明在于通过用这样的物质涂覆用作掩^线的Aii线或Cu线的表面 来实现上述目的，该物质能够提高从LED发射的光的反射系数，从而为接 合线提供提高的光反射系数。发明内容本发明的第一方面提供一种发光器件，所述发光器件在发光元件中设 置有接合线，所述接合线为主要由金或铜形成且至少部分地涂覆有这样的 物质的金属细线，所述物质能够提高从所述发光元件发射的光的波长的反 射系数。本发明的第二方面提供在第一方面中所述的发光器件，其中所述物质为包含选自Ag、 Al和Rh的至少一者的金属。本发明的第三方面提供在第一或第二方面中所述的发光器件，其中所 述金属细线具有范围在10nm至1000jim的厚度。本发明的第四方面提供在第一至第三方面中任何一方面的发光器件， 其中通过选自电解镀敷方法、无电镀敷方法、真空沉积方法、化学气相沉 积(CVD)方法、濺射方法、溶解方法、等离子体喷雾方法、超声方法、 包含金属粉末的树脂涂覆方法、还原方法和离子镀敷方法的任何方法涂覆 所述金属细线。本发明的第五方面提供在第一至第四方面中所述的发光器件，其中所 述物质具有范围在lnm至所述金属细线的直径的10%的厚度。本发明的第六方面提供在第一至第五方面中所述的发光器件，其中用 选自Ag、 Al、 Rh以及包含Ag、 Al和Rh的至少一者的金属中的至少一者 涂覆用于在其上安装所述发光元件的引线面的一部分或大部分。本发明的第七方面提供在第一至第六方面中所述的发光器件，其包含 能够将由所述发光元件发射的光的部分或全部转换成长波长光的荧光材 料。通过使得可以基本上完全抑制Au或Cu线对光的吸收，本发明已实现 了对半导体发光器件的输出和效率的进一步提高。本发明还实现了对不仅 绿色至紫外单色短波长发光器件而且对白色LED和有色LED的输出和效 率的提高的促进，该白色LED和有色LED中包含利用绿色至紫外短波长 发光元件作为激励源的波长转换物质。由于金较少与其它材料反应，在金线与树脂之间容易出现孔隙。通过 用其它金属涂覆金线，可以减少孔隙。
图l是示意性截面图，示例了常规表面安装LED的结构。图2是示意性截面图，示例了本发明所预期的表面安装LED的结构。图3是示意性截面图，示例了包含荧光材料的本发明的表面安装LED 的结构。
具体实施方式
在图2中，以截面图示例了本发明的发光器件的一个实例。 在图中，参考标号6表示用具有高的光反射系数的物质涂覆的Au或 Cu线。至少部分地进行的涂覆就足够。虽然仅要求涂覆物质具有比Au和 Cu高的光反射系数，但从反射特性的观点，优选其为选自Ag、 Al、 Rh 以及包含Ag、 Al和Rh的至少一者的金属中的至少一者。当涂覆物质包含 这样的金属时，金属的含量优选为大于等于50质量％。Au或Cu线的厚度优选在10jim至lOOOfim的范围内。该范围的原因 在于，因为其中使用的芯片具有0.3mm见方的大致尺寸且其中使用的用于 连#^属细线的衬垫具有lOOfim见方的大致尺寸，管壳型(shell-type) LED使用具有几十nm厚度的金属细线。因为其中使用的芯片具有几mm 的尺寸，功率模块使用具有几百nm厚度的金属细线。涂覆层的厚度优选 在lnm至金属细线的直径的10%的范围内。该范围的原因在于，不足lnm 的厚度太小，不能提高反射系数，而超过金属细线的直径的10%的厚度导 致在线接合的过程期间削弱粘着性。在此可使用的涂覆方法包括例如电解 方法、无电4^lt方法、真空沉积方法、化学气相沉积(CVD)方法、 濺射方法、溶解方法、等离子体喷雾方法、超声方法、包含金属粉末的树 脂涂覆方法、还原方法和离子镀敷方法，并且还包括在粗线上厚涂覆之后 的g线方法。参考附图，参考标号2表示发光元件，标号3表示密封树脂，标号4 表示树脂模塑体，标号5表示引线，以及标号6表示用Ag涂覆的An线。本发明可以应用到所有发光器件，从总是经历线接合的发光二极管 (LED)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)开始。本发明优选应用到这样的发光器件，该发光器件包括总;l^射其中An 或Cu线显著发生吸收的紫外至绿色短波长范围的光的AlGalnN基和其它氮化物化合物半导体基、ZnO基和其它氧化物化合物半导体基、CdZnSSe 基和其它硒化物基、以及硫化物化合物半导体基发光器件。本发明亳不引 起适于总是发射绿色至红色光的包括AlGalnP基和其它磷化物基以及 AlGaAs基和其它砷化物基发光元件的发光元件的任何种类的问题，可以 优选应用到用于邻接蓝色或绿色发光元件配置的所谓的3合1封装(具有 置于一个封装中的三种颜色的芯片的LED封装)中的红色发光元件。本发明有效地用于这种类型的发光元件，该类型的发光元件层叠在导 电衬底上，在衬底的外延面侧和背面侧上设置有电极，并且适于通过一根 或多根接合线将外延面侧连接到封装的外部引线5，且通过导电粘合剂将 衬底侧连接到封装的外部引线5。在本发明的发光器件中，优选用选自Ag、 Al、 Rh以及包含Ag、 Al 和Rh的至少一者的金属中的至少一者涂覆引线的将要在其上安装发光元 件的一部分或大部分。当包含这样的金属时，其含量优选为大于等于50 质量％。因此，提高了光反射系数，且增大了发光输出。本发明还有效地用于其中发光元件安装在子装配台(sub-mount)上 且子装配台通过一才艮或多才艮线连接到封装的外部引线的情况。本发明在所有可想到的尺寸和形状，包括小于0.2mm见方至超过lmm 见方的芯片尺寸以及方形、矩形、圓形和椭圆形的形状的发光元件中呈现 其效果。本发明可以与荧光材料结合。当将其应用于由用黄色发光的荧光材料 涂覆蓝色发光元件所产生的白色发光元件或者由用红色、绿色和蓝色荧光 材料涂覆紫外发光元件所产生的白色发光元件时，其充分呈现其效果。替 代涂覆，还可以通过*在密封树脂中来沉积荧光材料。在图3中示出了 该沉积的实例。在该图中，参考标号7表示包含荧光材料的密封树脂。本发明可应用于利用线接合的所有封装和模块，例如，管壳型封装 (DOME )、利用PCB (印刷电路板)基底的表面安装二极管(SMD )封 装、利用顶视型和侧视型以及其它水平型引线框架的SMD、包括功率LED 封装的单封装、罐型封装和其它定制封装、板上尖头(TOB)和膜上尖头(TOF)。下面将基于实例具体说明本发明。本发明不限于该实例。在图2中示例了为了对表面安装LED提高反射系数的目的而用Ag涂 覆的Au线的应用的实例。LED芯片以使n电极和p电极形成在外延膜表面侧上的结构由层叠在 蓝宝石衬底上的AlGalnN基化合物半导体晶体构成。所测得的边为 0.35mm见方，高度为O.lmm。 p型透明电极由ITO (氧化铟钬)形成， 且用于线接合的不透明衬垫在电极的一部分中形成。在通过蚀刻露出的n 型接触层上形成n电极，在n电极中同样地形成用于线接合的衬垫。在p 电极和n电极中的衬垫的最外表面由Au形成。表面安装LED的封装的测得的面积为3.5mm x2.8mm，高度为 1.8mm。在引线框架上，以这样的结构由具有高反射系数的白色树脂形成 杯状物，在该结构中，在杯状物的底面中露出一对内引线。用Ag涂覆这 些内引线的最外表面，并且最小化引线对之间的间隙，以便杯状物的几乎 整个底面构成Ag表面。内引线对的形状不对称，且内引线中的一条伸出， 以便占据封装轴线附近。在轴线附近伸出的一条内引线上使用热固性树脂设置LED芯片。在炉 子中使热固性树脂硬化后，使用 一对接合线利用线接合器连接LED芯片和 表面安装LED封装的内引线。用于该情况中的*线通过用具有4N纯度 的Ag涂覆具有4N纯度的Au线的表面而产生。Au线的直径测得为25nm， Ag涂层的厚度测得为约0.5nm。通过电镀实现在Au线上的Ag涂覆。由于与Au的量相比，Ag的量可忽略，已经过^l掩^的芯片上的球切 变强度未呈现出与在没有Ag涂覆的Au线上的球切变强度的显著差异。与 封装的内引线的接合也未呈现出与没有Ag涂覆的Au线的显著差异。然后，用热固性透明硅树脂密封杯状物的内部。通过在炉子中硬化树 脂，完成表面安装LED的样品。比较二十(20)个没有Ag涂覆的样品和同样多的经过Ag涂覆的样品 在20mA的电流流动期间的光输出。前者的样品呈现15.3mW的平均光输出，而后者的样品呈现16.0mW的平均光输出，表明在输出方面后者的样 品超出前者的样品约4.6% 。所发射的光的波长的平均值分别为460.1nm和 459.9nm,上述差异对波长没有影响。由没有Ag涂覆的样品和经过Ag涂覆的样品，分别制备用硅树脂混合 黄色荧光材料而产生的样品。所产生的样品的数量各为20个。发现不包括 Ag涂覆的样品的色度坐标的平均值(x， y) = (0.320， 0.326)且光通量 的平均值为4.121m，而发现包括Ag涂覆的样品的色度坐标的平均值(x， y) - (0.321， 0.327)且光通量的平均值为4.28 lm，确定总光通量增加了 3.9%。另外，发光效率的值分别为58.9 lm/W和61.1 lm/W，确定通过Ag 涂覆减少了效率损失。工业适用性本发明能够提供这样的光源，其抑制了包括用An或Cii线*的发光 元件的输出损失且提高了元件的发光效率。本发明所预期的发光元件对于 能源的节省作出贡献，且真正地富有工业实用性。
权利要求
1.一种发光器件，其在发光元件中设置有接合线，所述接合线为主要由金或铜形成且至少部分地涂覆有这样的物质的金属细线，所述物质能够提高从所述发光元件发射的光的波长的反射系数。
2. 根据权利要求l的发光器件，其中所述物质为包含选自Ag、 Al和 Rh的至少一者的金属。
3. 根据权利要求1或2的发光器件，其中所述金属细线具有范围在 lOjim至1000nm的厚度。
4. 根据权利要求1至3中任何一项的发光器件，其中通过选自电解镀 敷方法、无电镀敷方法、真空沉积方法、化学气相沉积方法、溅射方法、 溶解方法、等离子体喷雾方法、超声方法、包^^金属粉末的树脂涂覆方法、 还原方法和离子 方法的任何方法涂覆所述金属细线。
5. 根据权利要求1至4中任何一项的发光器件，其中所述物质具有范 围在lnm至所述金属细线的直径的10%的厚度。
6. 根据权利要求1至5中任何一项的发光器件，其中用选自Ag、 Al、 Rh以及包含Ag、 Al和Rh的至少一者的金属中的至少一者涂覆用于在其 上安装所述发光元件的引线面的一部分或大部分。
7. 根据权利要求1至6中任何一项的发光器件，其包含能够将由所述 发光元件发射的光的部分或全部转换成长波长光的荧光材料。
全文摘要
一种发光器件，其在发光元件中设置有接合线，所述接合线为主要由金或铜形成且至少部分地涂覆有这样的物质的金属细线，所述物质能够提高从所述发光元件发射的光的波长的反射系数。
文档编号H01L33/44GK101263612SQ20068003340
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年9月13日
发明者安田刚规 申请人:昭和电工株式会社