专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由发光二极管(LED)和电力馈送构件形成的发光器件，其中所述电力馈送构件用作反光层并通过其向LED馈电，本发明特别地涉及一种发光器件，其在使用硅氧烷基材料密封电力馈送构件的情况下，可以防止反光层变色以增强发光器件的长期可靠性。
背景技术：
通常，由氮化镓(GaN)形成的发光元件被认为是第III族氮化物基化合物半导体发光元件的一种。因为GaN型发光元件具有从紫外区至可见区的发光性能，并可以通过使用波长转换装置例如无机发光材料的波长转换提供高亮度的白色光，所以已经提出多种使用GaN型发光元件作为白色光源的想法。
已知在馈送构件的表面例如引线部分上形成反光层，从而反射发射到不同于其规则发光方向(即LED的垂直方向)的背光，以有效地在外壳外部得到发射光，从而提高使用GaN型发光元件的发光器件的亮度。
例如，在使用铜(Cu)形成的引线部分的表面安装型发光器件中，由银(Ag)形成的反光层可以通过电镀暴露于安装LED元件的元件安装部分的引线部分表面而形成，以反射进入引线部分电镀表面的背光。
然而，由金属形成的反光层中，存在当由于热量或透过密封材料的气体使反光层变色时反射系数可能降低的缺点。使用LED元件的发光器件通常使用环氧树脂作为密封材料。然而，近年来经常使用硅氧烷基树脂材料作为密封材料，以解决LED元件的高亮度和高输出问题。虽然硅氧烷基树脂材料在耐热性和耐光性方面比环氧树脂优越，但它们与环氧树脂的不同还在于它们具有相对高的气体渗透特性，并且必须使用铂作为固化催化剂。基于上述差异，使用硅氧烷基树脂材料取代环氧树脂作为密封材料具有许多问题。在使用硅基树脂材料作为密封材料的情况下，近来已经指出由于反光层明显变色(即反射系数降低)而难以保持长期可靠性的问题。反光层可以至少由金、银、铜、钯、铝、铑、铬、镍和锡的至少一种形成。其中，银特别容易恶化。
为了克服上述缺点，已知在电极的镀银线端上涂覆薄膜作为防止银变色薄膜以防止变色的方法(例如JP-A-02-298084)。
然而，JP-A-02-298084中使用LED元件的发光器件仅具有使用环氧树脂作为密封材料的优点。近来，如上所述，为了解决LED元件的高亮度和高输出问题，经常使用硅氧烷基树脂材料作为密封材料。此外，在使用特别要求高亮度和高输出的GaN型LED元件的发光器件中，存在随着馈电电流量增加，产生的热量也增加的趋势，并且当选择具有防止变色作用的有机化合物时，必须充分考虑它是否与金属形成的反光层具有稳定的粘合和它是否具有良好的耐热性。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光器件，在使用硅氧烷基树脂材料作为具有LED元件的发光器件中密封材料的情况下，其可以防止由金属形成的反光层变色，从而提高长期使用可靠性。
根据本发明的一个方面，发光器件包含LED(发光二极管)元件；和电力馈送构件，通过其向LED元件馈送电能，该电力馈送构件包含导电材料，其中电力馈送构件包含在电力馈送构件表面上形成的反光层和在反光层表面上形成的保护层，其中反光层包含金属，保护层包含有机化合物。
上述发明中，可以做出下列改进和改变，(i)LED(发光二极管)元件包含第III族氮化物基化合物半导体。
(ii)LED(发光二极管)元件包含第III族氮化物基化合物半导体，和有机化合物包含三唑、咪唑、三嗪、噻唑、硫醇、硫氰酸、苯、硅酸酯、钛酸酯、胺、碳酰和四唑的至少一种。
(iii)发光器件进一步包含密封电力馈送构件的硅氧烷基树脂材料。
(iv)反光层包含银、金、铜、钯、铝、铑、铬、镍和锡的至少一种。这些金属中，最优选银，这是因为它具有高的蓝光反射系数。
(v)发光器件进一步包含密封电力馈送构件的硅氧烷基树脂材料，其中反光层包含银、金、铜、钯、铝、铑、铬、镍和锡的至少一种。
(vi)有机化合物包含苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物、硫醇化合物、四唑化合物、烷基氨基三唑化合物、高级烷基胺化合物、高级烷基胺化合物的环氧乙烷加合物，α-二羰基化合物，α-二羰基的胺加合物、β-二羰基化合物、和β-二羰基的胺加合物的至少一种。
(vii)有机化合物包含苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物和硫醇化合物的至少一种。
(viii)硅氧烷基树脂材料包含可以使器件发射白色光的无机发光材料。
本发明的优点通过本发明，保护层可以具有与反光层的稳定结合，并可以甚至在高热负荷下保持其防止反光层变色的作用，从而提高发光器件的长期可靠性。
在下文中将参考
本发明优选实施方式，其中图1A是纵向横剖面图，展示了本发明第一优选实施方案中的表面安装型发光器件；图1B是纵向横剖面图，展示了发光元件；图1C是放大横剖面图，展示了图1A中的引线部分；
图2是纵向横剖面图，展示了本发明第二优选实施方案中的表面安装型发光器件；和图3是纵向横剖面图，展示了本发明第三优选实施方案中的子弹形发光器件。
具体实施例方式
第一实施方案图1A是纵向横剖面图，展示了本发明第一优选实施方式中表面安装型发光器件，图1B是纵向横剖面图，展示了发光元件，图1C是放大横剖面图，展示了图1A中的引线部分。
发光器件1包含在蓝宝石衬底上通过GaN基半导体层的晶体生长形成的LED元件2，由反光性白色树脂或陶瓷形成的壳体部分3，密封安放LED元件2的壳体部分3的开口部分的树脂密封部分4，将电能馈送至壳体部分3中安放的LED元件2的引线部分5，所述引线部分5包含在其表面上形成的作为反光层的银镀层和在反光层的表面上由有机化合物形成的作为保护层的有机薄膜50，由金(Au)形成并电连接LED元件2的n侧和p侧电极的导线6，和作为馈送构件的引线部分。
如图1B所示，LED元件2是水平LED元件，其中在水平方向布置p侧和n侧电极，所述LED元件2由顺序的多层结构形成，其包含为在其上生长第III族氮化物基化合物的生长衬底的蓝宝石衬底201、在蓝宝石衬底201上形成的AlN缓冲层202、掺杂有Si的n型GaN:Si覆盖层203、具有InGaN/GaN多量子阱结构的MQW 204、掺杂有Mg的p型Al0.12Ga0.88N:Mg覆盖层205、掺杂有Mg的p型GaN:Mg接触层206，包含ITO(氧化锡铟)并扩散电流至p型GaN:Mg接触层206的透明电极207，并且从AlN缓冲层202到p型GaN:Mg接触层206的层是通过MOCVD(金属有机化学蒸气沉积)方法形成的。
此外，在透明电极207的表面上形成包含Au的衰减电极(padelectrode)208，在n型GaN:Si覆盖层203上形成的包含Al的n侧电极209，其中用蚀刻方法除去发光元件部分中的p型GaN:Mg接触层206到n型GaN；Si覆盖层203。
MQW 204具有4对InGaN阱层和GaN阻挡层，但是它可以具有3至6对。
当从外面馈送电能至衰减电极208和n侧电极209以在LED元件2的MQW 204的InGaN阱层中产生正电子空穴重组时，发光器件1发射峰值波长460～465纳米的蓝光。蓝光透过树脂密封部分4并发射出壳体部分3。
壳体3包含树脂材料例如尼龙、丙烯酸树脂或陶瓷材料例如氧化铝，并包含TiO2作为反光材料，以提高从在其中形成的开口部分安放的LED元件2发射的蓝光的反射效率。此外，除了TiO2之外可以混合Ba作为反光材料。
树脂密封部分4包含硅氧烷，并且起到密封安放在壳体部分3开口部分的LED元件2和暴露在开口部分的引线部分5的作用。
如图1C所示，引线部分5由顺序的多层结构形成，其包含铜引线构件51，和在铜引线构件51表面上的Ni镀层52、钯镀层53、Au薄镀层54和Ag镀层55，并在Ag镀层55的表面上形成有机化合物形成的有机薄膜50。该有机薄膜50通过形成Ag镀层55、将其浸在填充包含所选有机化合物液体的槽中并水洗涤和干燥得到。
有机薄膜50起作用从而用有机化合物表面处理Ag镀层表面，其中有机化合物包含三唑、咪唑、三嗪、噻唑、硫醇、硫氰酸、苯、硅酸酯、钛酸酯、胺、碳酰和四唑的至少一种。
特别地，有机化合物包含选自苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物、硫醇化合物、四唑化合物、烷基氨基三唑化合物、高级烷基胺化合物、高级烷基胺化合物的环氧乙烷加合物、α-二羰基化合物、α-二羰基的胺加合物、β-二羰基化合物、β-二羰基的胺加合物的至少一种化合物，其中有机化合物优选包含选自苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物和硫醇化合物的至少一种化合物，其中，有机化合物更优选包含选自苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物和硫醇化合物的至少一种化合物。
第一实施方案的优点根据如上所述本发明的第一优选实施方案，在引线部分5的表面上形成由有机化合物形成的有机薄膜50，从而实现与Ag镀层55的稳定连接并抑制Ag表面的化学变化，使得可以获得长时间具有良好反光性的发光器件。
此外，第一优选实施方案中，已经说明发光器件1从第III族氮化物基化合物形成的LED元件2发射蓝光，但是例如可以使用波长转换型发光器件1，该器件1包含由硅氧烷形成的树脂密封部分4，所述硅氧烷包含黄色无机发光材料例如YAG(钇铝石榴石)，以基于LED元件2发射的蓝光和通过用该蓝光激发无机发光材料得到的黄色光的混合体发射白色光。
第二实施方案图2是纵向横剖面图，展示了本发明第二优选实施方案中的表面安装型发光器件。
第二优选实施方案中发光器件1不同于第一优选实施方案器件之处在于器件1包含倾斜于壳体部分3内侧的反光表面30，从而通过反射从LED元件2发出的并以基于倾斜角的方向进入反光表面30的光线，提高向外输出效率。
此外，可以在反光表面30上形成包含反光材料例如铝(Al)的反光薄膜。
第二实施方案的优点根据如上所述本发明第二优选实施方式，除了第一优选实施方式的有利优点，在壳体部分3的反光表面30上反射从LED元件2发射的蓝光，从而有效地向外发光，使得可以得到高亮度的发光器件1。
第三实施方案图3是纵向横剖面图，展示了本发明第三优选实施方案中的子弹形发光器件。
第三优选实施方案中的发光器件1包含含有导热性优异铜合金的引线部分5A、5B，固定在用压印方法在引线部分5B上形成的杯状部分56的发射蓝光LED元件2，电连接LED元件2的电极和引线部分5A、5B的导线6，包括含有无机发光材料561的硅氧烷以在被蓝光激发时发射黄色光的涂覆树脂560，并且所述涂覆树脂560密封其中安放LED元件的杯状部分56，和包含透明和无色环氧树脂的树脂密封部分4，其整体地密封引线部分5A，5B和导线6。
杯状部分56包含倾斜形成的侧壁部分57，从而在光线输出方向反射从LED元件2发射的蓝光，以及安装LED元件2的底部58，其在挤压加工引线部分5B时通过压印方法形成。
在引线部分5A、5B的表面上形成为表面提供反光性的Ag镀层(没有展示)，并在引线部分5A、5B的表面上形成第一优选实施方案中说明的由有机化合物形成的有机薄膜50。
树脂密封部分4包含在顶部与光线输出方向相配的半球形光学形状表面40，其基于光学形状收集从LED元件2发射的光线，并按照该光学形状在发射覆盖范围发射光线。可以用铸模方法形成树脂密封部分4，其中在模组件中安放包含引线部分5A和引线部分5B的引线框架，安装LED元件2并连接导线，并在模中填充环氧树脂以进行热硬化。
第三实施方案的优点按照如上所述第三优选实施方式，除了第一优选实施方式的有利优点之外，在子弹形发光器件1中，有机薄膜50也长期抑制在引线部分5上形成的Ag镀层变色，使得可以防止亮度降低。
虽然已经根据用于完整清楚公开的具体实施方式
描述了该发明，但不应如此限定附加的权利要求，而是应解释为本领域技术人员可以进行的所有改变和结构替换都在本发明中所阐述的基本教导范围之内。
例如，对于在引线部分5上形成的有机薄膜50，在每个优选实施方式中已经说明了包含一种有机薄膜的有机薄膜50的情况，但是也可以使用包含不少于2种有机薄膜的多层有机薄膜50。此外，每个优选实施方式中已经说明了发光器件1包含一个LED元件2的情况，但是有机薄膜50也可以用于包含多个LED元件2的发光器件1，作为防止金属形成的反光层变色的措施。
此外，由金属形成的反光层厚度、衬底金属的种类、衬底和金属形成的反光层之间的层组成不局限于如上所述的优选实施方式。此外，形成有机薄膜(防止变色层)50的方法没有限制，只要可以将所选有机化合物加入电镀液，可以在形成由金属形成的反光层(例如Ag镀层55)后喷涂所选有机化合物，或可以将所选有机化合物加入密封材料、模连接材料、或壳体树脂中，以期望在金属形成的反光层和密封树脂之间的界面产生作用。没有必要在刚形成Ag镀层55后立即形成有机薄膜(防止变色层)50，并且可以仅在必需的部分上形成薄膜，而不是在整个表面上形成薄膜。
权利要求
1.一种发光器件，包含LED(发光二极管)元件；和通过其将电能馈送至LED元件的电力馈送构件，所述电力馈送构件包含导电材料，其中所述电力馈送构件包含在电力馈送构件表面上形成的反光层，和在反光层表面上形成的保护层，其中所述反光层包含金属，所述保护层包含有机化合物。
2.根据权利要求1的发光器件，其中所述LED(发光二极管)元件包含第III族氮化物基化合物半导体。
3.根据权利要求1的发光器件，其中所述LED(发光二极管)元件包含第III族氮化物基化合物半导体，并且所述有机化合物包含三唑、咪唑、三嗪、噻唑、硫醇、硫氰酸、苯、硅酸酯、钛酸酯、胺、碳酰和四唑的至少一种。
4.根据权利要求1的发光器件，其进一步包含密封所述电力馈送构件的硅氧烷基树脂材料。
5.根据权利要求1的发光器件，其中所述反光层包含银、金、铜、钯、铝、铑、铬、镍和锡的至少一种。
6.根据权利要求1的发光器件，其进一步包含密封所述电力馈送构件的硅氧烷基树脂材料，其中所述反光层包含银、金、铜、钯、铝、铑、铬、镍和锡的至少一种。
7.根据权利要求1的发光器件，其中所述有机化合物包含苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物、硫醇化合物、四唑化合物、烷基氨基三唑化合物、高级烷基胺化合物、高级烷基胺化合物的环氧乙烷加合物、α-二羰基化合物、α-二羰基的胺加合物、β-二羰基化合物和β-二羰基的胺加合物的至少一种。
8.根据权利要求1的发光器件，其中所述有机化合物包含苯并三唑化合物、三唑化合物、硫氰酸基化合物、硅烷化合物、钛化合物、三嗪化合物、苯并咪唑化合物、咪唑化合物、含巯基羧酸和/或其盐的化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、巯基乙酰萘胺、唑化合物和硫醇化合物的至少一种。
9.根据权利要求4的发光器件，其中所述硅氧烷基树脂材料包含可以使所述器件发射白色光的无机发光材料。
10.根据权利要求6的发光器件，其中所述硅氧烷基树脂材料包含可以使所述器件发射白色光的无机发光材料。
全文摘要
一种发光器件，其含有LED(发光二极管)元件和通过其向LED元件馈送电能的电力馈送构件，该电力馈送构件包含导电材料。该电力馈送构件含有在电力馈送构件表面上形成的反光层，和在该反光层表面上形成的保护层，其中反光层由金属形成，保护层由有机化合物形成。
文档编号H01L33/42GK101047220SQ20071008751
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月29日
发明者南侑村, 石田真 申请人:丰田合成株式会社