专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置，其适用于例如作为辅助光源来帮助用移动电话捕捉运动图像，或者作为用于普通照明的光源。
背景技术：
近年来，已经使用了含有蓝色LED芯片或紫外线LED芯片的白色LED器件作为辅助光源来帮助用移动电话捕捉运动图像，作为用于普通照明的光源，以及作为机动车的前照灯中的光源等。
许多这样的白色LED器件包括用于密封LED芯片的树脂密封构件和设置在该密封构件上并配置为聚集从LED芯片发出的光的树脂透镜部分。在这样的白色LED器件中，主要使用环氧树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸脂树脂等作为透镜部分的材料，这是因为它们的透明性及良好的可成形性和可加工性质量。
同样，近来还使用高输出型白色LED器件作为辅助光源或用于普通照明的光源。为了提高输出，向LED芯片施加更高的电流，从而使得LED器件中产生更多的内部热量。随着时间的流逝，通过施加更高的电流和阳光而产生的热量可能使LED器件的特性恶化。
因此，使用对热或紫外线有耐受性的硅树脂来密封LED芯片。
另外，当对LED器件进行回流处理时，有些情况下，在密封LED芯片的树脂构件和透镜部分之间的界面上可能因为密封构件和透镜部分之间不同的热膨胀系数而出现裂纹或剥落。而且，裂纹可能导致击穿；具体说来，如果在密封构件中出现裂纹，则将LED芯片连接到电路板的Au(金)线可能断开连接。
所以，已经提出了一种高可靠性的发光器件，其中用软树脂构件密封LED芯片，用硬树脂构件密封软树脂构件，并在硬树脂构件中提供回流接纳(receiving)部分如凹形结构，以减轻硬树脂构件和软树脂构件之间密封状态下的任何应变(参见日本专利公开No.2004-363454，权利要求书及图1)。
还提出了一种LED灯封装，其中用树脂缓冲构件覆盖LED元件，该树脂缓冲构件由硅树脂构成，并且被半透明盒盖构件覆盖，该树脂缓冲构件具有配置为接纳由于热膨胀系数不同而导致的任何超额体积的回流接纳部分(参见日本专利公开No.2005-116817权利要求书和图1)。
在上述发光器件中，上述回流吸收部分的设置使得能够释放由于软树脂构件和硬树脂构件之间或树脂缓冲构件和半透明盒盖构件之间不同的热膨胀系数而产生的应力。
然而，上述每个传统发光器件都具有必须保证用于提供回流吸收部分的空间的问题，从而限制了发光器件形状设计的自由，使得难以使发光器件小型化。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光装置，其中可以在不需要限制密封构件、板等的造型自由的情况下，有效地避免由于热应力或出现裂纹而导致剥落。
为了实现上述目的，根据本发明一个实施例的发光装置包括板、安装在该板上的至少一个发光二极管元件、用于密封该发光二极管元件并具有线性膨胀系数的第一树脂密封构件、以及用于覆盖第一树脂密封构件并具有线性膨胀系数的第二树脂密封构件，第一树脂密封构件和第二树脂密封构件各自的线性膨胀系数设置为基本相同。
因为第一树脂密封构件和第二树脂密封构件具有基本相同的线性膨胀系数，所以在第一和第二树脂密封构件之间不会产生热膨胀差异，从而热膨胀相符(homologate)并且减小了因为热而导致的应力，因此，不论第一和第二树脂密封构件的形状如何，都可以防止剥落和破裂。
在一个实施例中，第一树脂密封构件含有功能添加剂，其包括例如荧光材料、无机填料、和漫射剂(diffusing agent)中的至少一种。通过在其中包括无机填料，可以实现对第一树脂密封构件的线性膨胀系数的微调。
此外，优选第一树脂密封构件由具有比第二树脂密封构件的硬度低的硬度的软树脂制成。
图1A是示出根据本发明第一实施例的发光装置的透视图。
图1B是沿图1A中的A1-A1线截取的横截面视图。
图1C是沿图1A中的B1-B1线截取的横截面视图。
图2A是示出根据本发明第二实施例的发光装置的透视图。
图2B是沿图2A中的A2-A2线截取的横截面视图。
图2C是沿图2A中的B2-B2线截取的横截面视图。
图3A是示出根据本发明第三实施例的发光装置的透视图。
图3B是沿图3A中的A3-A3线截取的横截面视图。
图3C是沿图3A中的B3-B3线截取的横截面视图。
具体实施例方式
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。
图1A、1B和1C示出了根据本发明的发光装置的第一实施例。
第一实施例的发光装置1应用于白色LED器件，该白色LED器件用于例如作为辅助光源来帮助用移动电话捕捉运动图像，或作为用于普通照明的光源。然而，根据本发明的发光装置可以应用于除了白色LED器件之外的其它器件。
发光装置1包括板或电路板2、安装在电路板2的一个表面例如上表面上的至少一个LED元件3、用于密封LED元件3的第一树脂密封构件4、以及用于覆盖第一树脂密封构件4的第二树脂密封构件5。
电路板2包括基本上为矩形固态形状的主体2a、以及以预定形状在主体2a的例如上表面上图案化的正极电极图案2b和负极电极图案2c。
正极电极图案2b设置在主体2a的一端，并且从主体的中间部分延伸绕过主体的一端到主体2a的下表面。负极电极2c设置在主体2a上的相反一端以面对正极电极图案2b，并且从接近主体2a的该相反一端的位置延伸绕过主体的该相反一端到主体2a的下表面。
主体2a由诸如玻璃环氧树脂板、双马来酰亚胺三嗪(BT，bismaleimide triazine)树脂板、陶瓷板、金属芯板等形成。
在这个实施例中，LED元件3由蓝色(波长λ470至490nm)LED或紫外线(波长λ小于470nm)制成，该蓝色LED由例如氮化镓型化合物半导体或碳化硅型化合物半导体形成。
LED元件3包括设置在其上表面上的主发射表面、以及设置在主发射表面上的(p)侧电极3a和(n)侧电极3b。LED元件3具有在例如绝缘板如蓝宝石板等上晶体生长了多个InGaN型化合物半导体层的结构。
LED元件3设置在电路板2的主体2a的上表面的基本上中心部分处的正极电极图案2b上，并且通过例如粘合剂(未示出)牢固地固定在正极电极图案2b上。例如，可以使用诸如环氧树脂或硅树脂的树脂绝缘粘合剂等、或诸如焊接剂或Ag糊剂等的导电粘合剂等作为粘合剂。
上述p侧电极3a通过Au线6与正极电极图案2b电连接，而n侧电极3b通过另一条Au线6与负极电极图案2c电连接。p和n侧电极3a和3b可以分别通过与上述不同的其它连接方法与正极和负极电极图案2b和2c电连接。
在这个实施例中，第一和第二树脂密封构件4和5一起由例如半透明硅树脂制成。
这里，应当注意，第一树脂密封构件4由具有比第二树脂密封构件5的硬度低的硬度的软硅树脂制成，而第二树脂密封构件5由具有高硬度的硬硅树脂制成。
利用这样的结构，可以用软的第一树脂密封构件4覆盖相对小尺寸的LED元件3，并且可以用硬的第二树脂密封构件5可靠地覆盖整个第一树脂密封构件4和LED元件3。
这里应当注意，第一树脂密封构件4的线性膨胀系数设置为与第二树脂密封构件5的线性膨胀系数基本相同。
利用这样的结构，第一和第二树脂密封构件4和5之间不会产生热膨胀差异，使得在第一和第二树脂密封构件4和5之间保持相同的热膨胀，从而有效地避免了第一和第二树脂密封构件4和5之间任何热应力的出现。
第一树脂密封构件4含有功能添加剂，其包括例如荧光材料、无机填料、和漫射剂中的至少一种，或者荧光材料、无机填料、和漫射剂中任何两种或三种的混合物。
荧光材料是例如将从LED元件3发出的蓝色光或紫外光转变为白色光的YAG(钇铝石榴石)荧光材料。无机填料包括例如二氧化硅(硅石)、氮化硼、磷酸钙、稀土金属化合物等中的至少一种或其混合物。通过在第一树脂密封构件4中混合无机填料，可以相时于第二树脂密封构件5的线性膨胀系数对第一树脂密封构件4的线性膨胀系数实现微调。此外，使用二氧化铝、二氧化钛、二氧化硅等作为漫射剂。通过在第一树脂密封构件4中混合漫射剂，可以从发光装置1发出更均匀的发射颜色。
应当注意，在上述实施例中，因为第一和第二树脂密封构件4和5一起由硅树脂制成，所以第一树脂密封构件4的线性膨胀系数与第二树脂密封构件5的线性膨胀系数近似相同。然而，如果第一树脂密封构件4的线性膨胀系数由于第一和第二树脂密封构件4和5之间的硬度差异而与第二树脂密封构件5的线性膨胀系数不同，那么可以通过调节所添加的上述无机填料等的量来控制第一和第二树脂密封构件4和5的线性膨胀系数，以使其彼此相似。
上述第二树脂密封构件5包括设置在其下表面内的凹进部分50，该凹进部分50配置为在其中容纳LED元件3和第一树脂密封构件4。因此，当将第二树脂密封构件5附接到电路板2上时在电路板2和第二树脂密封构件5之间形成容纳空间51，用于在其中容纳LED元件3和第一树脂密封构件4。第一树脂密封构件4可以通过将作为第一树脂密封构件4的材料的液态硅树脂注入容纳空间51中并使其硬化来形成。
更具体地说，可以在用例如粘合剂(未示出)将第二树脂密封构件5牢固地固定在电路板2上之后，通过将含有功能添加剂的液态硅树脂通过设置在电路板2等中且与容纳空间51连通的注入孔(未示出)注入到容纳空间51中，并使所注入的硅树脂通过热处理而硬化到比第二树脂密封构件5的硬度软的预定硬度，来形成第一树脂密封构件4。
此时，如果同时制造多个发光装置1，则在电路板2或第二树脂密封构件中对应于每个LED元件3设置至少一个注入孔。因此，由于第一树脂密封构件4完全被划分为用于每个LED元件3的小部分，所以具有可以减小第一树脂密封构件4中的荧光材料的分布变化的有利效果。
第二树脂密封构件5在其上表面上具有聚光透镜部分5a。聚光透镜部分5a形成为凸透镜，其设置为面对LED元件3，并配置为对从LED元件3发出的光进行聚焦。
在这个实施例中，因为第一和第二树脂密封构件4和5设置为具有基本相同的线性膨胀系数，所以在第一和第二树脂密封构件4和5不会产生热膨胀差异，使得热膨胀相符，并因而减少了整个第一和第二树脂密封构件4和5中热应力的产生。
因为第一树脂密封构件4含有功能添加剂，所以可以进一步抑制热应力的产生。因此，针对发光装置可以实现高度灵活的形状设计，并且不论第一和第二树脂密封构件4和5、电路板2等的形状如何，都防止了剥落或破裂的发生。
此外，因为第一树脂密封构件4是由比制作第二树脂密封构件5的树脂软的树脂制成的，所以向LED元件3、Au线6等施加较小的应力；相反，因为第二树脂密封构件5是由硬树脂制成的，所以相对于外力可以实现高强度，并因此获得高可靠性。
此外，因为聚光透镜部分5a形成于比第一树脂密封构件4硬的第二树脂密封构件5的上表面上，所以其具有高机械强度和高精度，这使得有可能获得好的聚焦效果。具体说来，因为第一树脂密封构件4中混合了荧光材料和漫射剂，所以由含有荧光材料和漫射剂的第一树脂密封构件4对从LED元件3发出的光进行波长转变，以产生发射颜色，并由聚光透镜部分5a使波长转变后的光变均匀并聚焦，从而可以实现高亮度发射。
在上述实施例中，因为第一和第二树脂密封构件4和5都由相同的硅树脂形成，所以容易将其线性膨胀系数设置为彼此相似，可以实现第一和第二树脂密封构件4和5改善的粘附，从而可以放置它们脱落。另外，因为第一和第二树脂密封构件4和5由对热或紫外线有耐受性的硅树脂形成，所以可以保证高耐热性和高耐光性。
接下来，分别参考图2A、2B、2C和3A、3B、3C说明根据本发明的发光装置的第二和第三实施例。
应当注意，在下面对第二和第三实施例的说明中，对与上述第一实施例中的部件相似的部件赋予相同的附图标记，并省略对其的描述。
第二实施例中示出的发光装置11与第一实施例中示出的发光装置1的区别在于第一树脂密封构件14未完全被第二树脂密封构件15覆盖。
更具体地说，在第一实施例中示出的发光装置1中，第一树脂密封构件4被第二树脂密封构件5完全覆盖，与此不同，在第二实施例中示出的发光装置11中，第一树脂密封构件14在第二树脂密封构件15的未设置正极电极图案2b和负极电极图案2c的两侧从第二树脂密封构件15中暴露出来(参见图1C和2C)。
换句话说，在第二实施例中示出的发光装置11中，第二树脂密封构件15包括设置在设置了正极电极图案2b和负极电极图案2c的两侧的一对支撑物15a，并粘附到电路板2上(参见图2B)。
因此，在这一对支撑物15a之间形成用于容纳第一树脂密封构件4的凹进部分61。这一对支撑物15a从第二树脂密封构件5的两侧延伸到电路板2的边缘。
第一树脂密封构件14在未设置这一对支撑物15a的侧面从第二树脂密封构件15中暴露出来。
在第二实施例中，当同时制造多个发光装置11时，因为彼此相邻的凹进部分在第二树脂密封构件15的未设置这一对支撑物15a的两侧相连通，所以在每个电路板2上以一维或二维方式安装至少一个LED元件3。当作为集合制造多个发光装置时，可以从凹进部分的一侧注入液态硅以填充连通的相邻凹进部分的每一个阵列上的多个凹进部分。
第三实施例中示出的发光装置21与第一实施例中示出的发光装置11的区别在于第一树脂密封构件24的暴露部分不同。
更具体地说，第一树脂密封构件24在未设置这一对支撑物15a的侧面暴露。在第三实施例中示出的发光装置21中，第一树脂密封构件24在未设置这一对支撑物15a的侧面的上部暴露(参见图3C)。
换句话说，在第三实施例中示出的发光装置21中，第二树脂密封构件25包括窗口25a，该窗口25a设置在第二树脂密封构件25的未设置正极电极图案2b和负极电极图案2c的两侧中的每一侧，并且配置为开放第二树脂密封构件25的厚度的一半，如图3C所示。
LED元件3是在将第一树脂密封构件24填入了由电路板2和第二树脂密封构件25包围的凹进部分71的状态下被密封的。
在第三实施例中，与第二实施例类似，当同时制造多个发光装置21时，包括多个电路板2的衬底组件以矩阵形式布置在每个电路板2上安装至少一个LED元件3的平面上。在这种情况下，因为彼此相邻的用于LED元件的凹进部分在未设置一对支撑物的两侧相连通，所以可以从为每一个阵列的连通的相邻容纳空间71提供的注入孔注入液态硅，因此，可以同时将液态硅树脂注入该阵列中的所有凹入部分以允许密封每个LED元件3。
同时，在第三实施例中，因为第二树脂密封构件25包括在其下端且在第二树脂密封构件25的未设置正极电极图案2b和负极电极图案2c的两侧中的每一侧设置的框架状的分隔壁70(参见图3C)，所以第一树脂密封构件24中所含有的荧光材料等在凹进部分中的沉积受到设置在第二树脂密封构件25下端的分隔壁的限制，从而与第二实施例相比，可以减小荧光材料分布的变化。
在上述第二和第三实施例中，如果提供一个连接多个阵列的容纳空间61和71的注射通路，则可以仅通过这一个注射通路将液态硅树脂同时全面地注入所有容纳空间61和71。可替换地，如果在每个LED元件3中提供注入孔，则可以减小每个发光装置11和21中荧光材料分布的变化。
应当注意，本发明不限于上述实施例。例如，在上述每个实施例中，本发明都适当地应用于在白色LED器件中，其中在每个第一树脂密封构件4、14、24中都含有有荧光材料，并且使用了发射蓝色光或紫外光以获得白色光的LED元件3，但是本发明也可以应用于配置为发射红外光、红色光或绿色光的LED器件，其中使用用于发射诸如红外光、红色光或绿色光等的其它波长范围中的光的LED元件。
此外，尽管如上所述优选使用各自具有聚光透镜部分5a的第二树脂密封构件5、15、25，但是也可以用具有平坦上表面而没有聚光透镜部分5a的第二树脂密封构件来替代它们。
此外，如上所述，优选第一树脂密封构件4、14、24和第二树脂密封构件5、15、25每个都由硅树脂制成，但是其也可以由其它类似的材料或不同的材料制成，只要设置了相同或相似的线性膨胀系数。例如，优选可以选择环氧树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸脂树脂等作为第一和第二树脂密封构件的材料。
根据本发明，因为第一树脂密封构件含有功能添加剂，并且具有与第二树脂密封构件相同或相似的线性膨胀系数，所以在第一和第二树脂密封构件之间不会出现热膨胀差异，并且减少了热应力的产生，因此不论第一和第二树脂密封构件等的形状如何，都可以防止第一和第二树脂密封构件中出现剥落和破裂。具体说来，因为第一和第二树脂密封构件由对热和紫外线有耐受性的硅树脂形成，所以可以实现具有该耐热性、高耐光性和高可靠性的发光装置。
另外，因为发光装置中的第一和第二树脂密封构件具有相同的线性膨胀系数，所以第一和第二树脂密封构件之间的热膨胀相符，从而减少了热应力的产生，因此防止了剥落和破裂。
此外，根据本发明的发光装置的特征在于功能添加剂是荧光材料、无机填料和漫射剂中的至少一种。换句话说，通过在但是发光装置的第一树脂密封构件中混合作为功能添加剂的荧光材料，可以将从LED元件发出的光的波长转变为另一个波长，以发射另一种发射颜色。
同样，通过在第一树脂密封构件中添加作为功能添加剂的无机填料，可以实现对线性膨胀系数的微调，因此使得能够更精确地均衡第一和第二树脂密封构件的线性膨胀系数。另外，因为漫射剂使得能够实现更均匀的发射颜色，所以在第一树脂密封构件中混合作为功能添加剂的漫射剂是有利的。
如上所述，因为即使在第一树脂密封构件含有荧光材料、无机填料和漫射剂中的任何物质的状态下都对第一和第二树脂保持了相同的线性膨胀系数，所以除了防止热应力，还可以实现上述有利效果。
在根据本发明的发光装置中，第一树脂密封构件是由比制作第二树脂密封构件的树脂软的树脂制成的。也就是说，在该发光装置中，因为第一树脂密封构件是由比制作第二树脂密封构件的树脂软的树脂制成的，所以向LED元件、Au线等施加较小的应力；相反，因为第二树脂密封构件是有硬树脂制成的，所以相对于外力可以实现高强度，并因此获得高可靠性。
此外，根据本发明的发光装置的特征在于在第二树脂密封构件的上表面上设置了聚光透镜部分。换句话说，因为发光装置的聚光透镜部分设置在比第一树脂密封构件硬的第二树脂密封构件的上表面上，所以其具有高机械强度和高精度，这使得有可能获得好的聚焦效果。具体说来，如果在第一树脂密封构件中混合了荧光材料和漫射剂，则波长转变后的发射颜色变得均匀并被聚焦，这允许实现高亮度发射。
根据本发明的发光装置的特征在于第一和第二树脂密封构件由硅树脂制成。换句话说，因为发光装置中的第一和第二树脂密封构件都由相同或相似的硅树脂制成，所以可以容易地使其线性膨胀系数相匹配，并且可以实现第一和第二树脂密封构件之间改善了的粘附，因此使得能够有效地防止第一和第二树脂密封构件等的剥落。另外，因为第一和第二树脂密封构件由对热和紫外线有耐受性的硅树脂制成，所以发光装置具有高耐热性和高耐光性。
此外，在根据本发明的发光装置中，LED元件发射蓝色光或紫外线，且功能添加剂是用于将蓝色光或紫外线转变为白色光的荧光材料。也就是说，该发光装置使得有可能形成相对于热应力具有高可靠性的LED器件。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但是应该注意到，本发明不限与这些实施例，并且可以对这些实施例进行各种修改、变更和改变。
权利要求
1.一种发光装置，包括板；安装在该板上的至少一个发光二极管元件；用于密封该发光二极管元件的第一树脂密封构件；以及用于覆盖第一树脂密封构件的第二树脂密封构件，第一树脂密封构件和第二树脂密封构件各自的线性膨胀系数被设置为基本相同。
2.根据权利要求1的发光装置，其中在第一树脂密封构件中含有至少一种功能添加剂。
3.根据权利要求2的发光装置，其中所述功能添加剂包括从至少一种荧光材料、至少一种无机填料、和至少一种漫射剂中选择出的至少一种。
4.根据权利要求2的发光装置，其中第一树脂密封构件含有至少一种无机填料，以使得能够对线性膨胀系数进行微调。
5.根据权利要求1的发光装置，其中第一树脂密封构件由具有比制作第二树脂密封构件的树脂软的树脂制成。
6.根据权利要求1的发光装置，其中作为液态树脂的第一树脂密封构件被填入由所述板和第二树脂密封构件形成的空间中。
7.根据权利要求1的发光装置，其中第二树脂密封构件包括设置为面对所述发光二极管元件的聚光透镜部分。
8.根据权利要求1的发光装置，其中第一树脂密封构件和第二树脂密封构件是由硅树脂制成的。
9.根据权利要求2的发光装置，其中所述发光二极管元件配置为发射蓝色光或紫外光，其中所述至少一种功能添加剂是荧光材料，用于将所述蓝色光或紫外光转变为白色光。
10.根据权利要求1的发光装置，其中在从第二树脂密封构件或所述板中选择的一个中设置至少一个用于模制第一树脂密封构件的注入孔。
全文摘要
一种发光装置，包括板(2)；安装在该板(2)上的至少一个LED元件(3)；用于密封该LED元件(3)并具有线性膨胀系数的第一树脂密封构件(4)；以及用于覆盖第一树脂密封构件(4)并具有线性膨胀系数的第二树脂密封构件(5)，第一树脂密封构件(4)含有功能添加剂，该功能添加剂包括荧光材料、无机填料和漫射剂中的至少一种，第一树脂密封构件(4)的线性膨胀系数被设置为与第二树脂密封构件(5)的线性膨胀系数基本相同。
文档编号H01L23/28GK101026216SQ200710084919
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月22日
发明者小平洋, 石坂光识, 今井贞人 申请人:西铁城电子股份有限公司