专利名称：：发光二极管芯片和透镜的整体结构物及其制造方法
技术领域：
：;^发明是关于^it^管(LED)芯片和透镜的，结构物及其制it^r法。
背景技术：
：;0t/斤周知，在将LED芯片发出的方幼iti^f愤小或者制作成侧面方说图案中，在LED芯片上使用了透镜，作为用于表面安装型LED的透镜形成方法，公开在特开2006-148147号公报(特许文献1)中。该方法，如图2所示，在形成有形成凸状透镜部分的凹状模穴2的模具1上，以沿着凹^^莫穴2配置剥离片3,同时在上ii^莫穴2内填充液态的固化'^i且，4,将安絲支撑结构体5上的LED芯片6插AJ'J上雄穴2内的固化性组*4中，；f^亥固化'l^且^M固4^F，进行^t，将成型物^M^PU的模穴2中取出，再剥离掉剥离片3，如图2(C)所示，得到安絲支撑结构体5上的LED芯片6埋置在凸状透镜部分4a中的成型体(即LED芯片和it镜的M结构物)7。然而，如jtM寻到的如图2(C)所示的LED芯片和透镜的M结构物存在如下问题，即在车载等用途中，对耐热、耐光的可靠性要拟艮高时，在可靠性中，发JJiLit^t料和LED芯片的支撑结构体界面处受应力作用^^生it镜材fl^皮裂，或透4Wfl^支撑结构朱t间M生剥离的问题，LED的长期可靠性会斷氐。特开2006-l額7号公报
发明内容发明^"解决的i^t鉴于上述事项，本发明的目的是提f种能确保高可靠性的、表面安装型LED的LED芯片和透镜的,结构物及其制造方法。解决i^H的方法
技术领域：
：本发明人为了解决上述课题，经过i^A研究，结果发现，在支撑结构体上以安装状态的LED芯片上形成透镜时，通it^劾0.01~2咖的中间层，在LED芯片的支撑结构体上形成凸;Rif镜部分，使安絲支撑结构体上的LED芯片埋置在上述中间层或埋置在从中间层至凸状透镜部分，从而得到能确保高可靠性的表面安装型LED,并至此形成本发明。因此，本发明提供了一种下述LED芯片和透镜的M结构物及其制造方法。[1]^^l管(LED)芯片和透镜的糾结构物，特征是通it^度0.012mm的中间层，在^it^l管芯片的支撑结构体上形成凸^if镜部分，安絲上述支撑结构体上的LED芯片，在和上迷凸;Rit镜部^目对的位置上，埋置在上述中间层或埋置在从中间层至凸状透镜部分，而且，上述中间层和凸^it镜部分是由同一种材tt^成一个糾。[2]^jt^L管芯片和透镜的糾结构物的制紗法，特征是在发it^l管芯片上形成透镜的方法中，向具有形成凸^if^;部分的凹批漠穴^i5^该凹状模穴上、形成中间层的厚度为0.01~2mrn的板糊莫穴的才缺的上述两个模穴内，填充液态的固化'魁且^，同时，将安絲支撑结构体上的LED芯片配置在与上i^M^莫穴的上述凹状模W目对的位置上，并^Ji述液态固化'^i且絲固化。[3]才娥上述[2]记载的制妙法，上述固化'^且讀是热固化型或紫外线固化型的组合物。[4]才條上述[2]或[3]记载的制妙法，上述固化'1^且杨是固化性硅酮组^、固化性环^M脂组^，或者是固化4纽酮/环W^旨的混发明^与过去的在热冲击试验、耐热，中J^树脂裂化、剥离等不良现象，长期可靠性低下的LED糾相反，才NI本发明，可得到能确保长期可靠性的带有二次成型(overmould)透镜的LED插件。图1是本发明一实施形态的示意性剖面图，(A)示出了成型前的状态，(B)示出了成型中的状态，(C)示出了所得LED芯片和透镜的糾结构物。图2是以前二次成型的透镜的一种实施形态的示意性剖面图，(A)示出了成型前的状态，(B)示出了成型中的状态，(C)示出了所得LED芯片和it镜的，结构物。图3是本发明实施例(实施例1~4，比较例1)中的树脂填充量与中间层的^t脂厚;l之间关系的示图。符号说明1、鹏2、凹状才莫穴3、板糊穴4、液态固化'^i且^4a、凸状透镜部分4b、中间层5、支撑结构体6、LED芯片10、LED芯片和透镜的M结构物M实施方式本发明的LED芯片和透镜的M结构物，如图1(C)所示，由如下固化物形成，即通it^度为0.01~2咖的中间层4b，在^it^l管(LED)芯片6的支撑结构体5上，形成半的凸^镜部分4a，使安#上述支撑结构体5上的LED芯片6，在与上述凸状透镜部分4a相对的位置上，埋置在上述中间层4b或埋置在W中间层仆至凸状透镜部分4a，而且，m述中间层4b和凸^Ut镜部分4a为同一种液态的固化'^l且，固化，得到一种透明的，或含有荧ife^等的固化物。这才羊的LED芯片和透镜的胁结构物IO，制作如下，即在具有形成半棘的凸^it镜部分4a的半乘R的凹状模穴2，和i^该凹状模穴2上、形成中间层4b的厚度为0.01~2mm的板^f莫穴2'的才錄1上，以沿着上C个模穴2、2'配置剥离片3，同时向上t个模穴2、2'内填充液态固化l^且杨4，^H吏安^支撑结构体5上的LED芯片6，配置在与上述板M穴2'的上述凹状模穴2相对的位置上，使该LED芯片6埋置^M^f莫穴2'内或通过该板状模穴2'埋置在凹機穴2中，^Ji舰态固化魁且^固化，进而从得到的成型物上剥离除去剥离片，得到图1(c)所示的，结构物。这时，该糾结构物中，中间层厚度(因》b^l^莫穴的厚度)为0.01~2mm。厚度小于O.Olmm时，得不到充分的树脂强度，在LED芯片为单片时或在耐热性，等可靠性试验中，常常n树脂裂化等不良现象。厚度大于2mm时，会增加作为透4^#料的液态固化#_1且絲的^^量，导狄本增高，不经济。为此，在支撑结构体上以安装状态的LED芯片上形Ait镜时，使中间层与透4^#料为同一种材料，形^Jvl^0.01~2咖，最好为0.05~0.5mm,可获得良好的可靠性。如上述图2(C)中示出的^的LED芯片和透镜的M结构物，其结构是透镜部分直接连接形M支撑结构体上，所以透镜部分与支撑结构体的接触面积很小，从而得不到足够的M力，在耐热性，等可靠性试验中多发剥离等不良现象。与其相反，透镜部糾过中间层与支撑结构体连接形成的本发明糾结构物，这种不良的现象得以消除。在图l所示例中，虽然在支撑结构体上安装了4个LED芯片，但是，LED芯片的数量、位置等没有特殊限定。i^E，支撑结构体可以是陶g板、>^1、金属架或其它种类的支撑结构体，LED芯片与支撑结构体上的金属基片形成电连接。支撑结构体可作为安^W^t内电路l^散热^Ji的i^(SubiountX才娥情况，上述支撑结构体如果是陶资或金属等能切割的材质，通过将支撑结构体切割或断开，就育M寻到单个的LED芯片。另外，上述制妙法中^^]的才錄，其材质是金属的。向上i^錄中填充作为透^N"料的液态的固化'l^i且絲，为了防止填充的透#^料附着^)=錄上，本发明中，^J^錄和透^^料之间iO:形状和才M^t相同、非常薄的剥离膜(防附着薄膜)，即该薄膜能使得到的固^it衞^易地与才M^离。在此，作为防附着薄膜的材质，只要是能^it镜与才錄容易分离的就可以，氟系树脂制薄膜等。薄膜的厚錄好为0.05咖~0.2咖左右。作为本发明中使用的透##料，最好是食腿过热固化或紫外线固化、固化后形成固化透镜的液体透明材料，作为il才羊的糸f料，示例有硅酮组合物、环氧树脂组合物、或硅酮/环li^脂的混^a^^等。这些中，最好^口成固化型硅酮组^^。作为加成固化型硅酮组^;，例如有将W链两末端和/或衬链中具有乙烯基等烯基的直链状4机聚^IU^有机ll^^l^柏族系催化剂的存在下进行纽(氩化甲硅烷^^。^Ji)的生成物。更详细地讲，作为加成固化型硅酮组，，M可举出包含以下的加成固化型硅酮^l且，(a)—个^f中具有2个以上与硅原子结合的烯基的有机^IA烷，(b)—个分子中具有2个以上与珪原子结合的氬原子(即SiH基)的有机lL^ft^，相对于(a)成分中与硅原子结合的烯基，与硅原子结合的氢原子是以摩尔比计为0.1~5.0的量。(c)催化量的柏族系催化剂。加成固化型硅酮^i且^中^^的(a)成分，即l个衬中含有2个以上与珪原子结合的烯基的有机聚^^lL作为加成固化型硅酮橡^i且合物的緒聚絲使用的公知有机^lL烷，重均分子量通常为3000-300000左右，最好是常温(25匸)下具有100~1000000mPa.s粘度的，更好是200~100000mPa.s左右粘度的，使用下述平均纟JL^式(1)所示的。R'aSi(Va)/2(1)(式中，^是^^目同或不同种类的碳数110，最好18的棘代或取代的,烃基，a是1.5~2.8，最好是1.8~2.5，更好是1.95~2.05范围内的正数)。作为上述R7斤示的与硅原子结合的未取^^取代的一价烃基，例如有曱基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新M、己基、环己基、辛基、壬基、癸基等g,^>基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳基，节基、苯乙基、苯丙基等芳g、乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基、辛烯基等烯基，和这些基的部分或4^iL^"^皮氟、溴、氯等卤原子、^J^等取代的基团，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基、氰乙基等。这时，R冲至少2个必须;lj^基(^^是m28的，更^A碳数2~6)。烯基的含有量，在与^^子结合的总省才膝中(即作为上述平均《M式(1)中的R1,它的未取^Wl代的"H/hJg^中)为0.01~20摩尔％，最圩为0.1~10摩尔％，该烯基可以与^"^L端的珪原子结合，或者与M链中间的^^子结合，或者与两处的^^^子结合，AM且，的固化逸变、固化物的物性等方面考虑，本发明中使用的有才;i^氧烷，伏i^:含有与至少^^M^硅原子结合了的烯基的有机^^坑。Jiii有才;i^^的结构，通常主缺由4te^^元((r1)2Si02,2单元)重复形成，^^链的两个絲由^H^机甲^1^((R1)3Si01/2单元)封闭，差本上是具有直链结构的4机聚⑩院，也可以是部分含有R1SiOw单元、SiOw单元的分支状结构、环状结构等。>^^子的取^^，基^^上可以;Ui述中的^^可一种，作为烯基，最好是乙烯基，作为，的^^m，希K曱基、苯基。作为(a)成分的实例，列举下面通錄示的^R^等。[化l]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>上述逸式中的R与W相同，M含有烯基。m、m'、n是m^1、m'》2、n^0的整数，m+n、m'+n是将该有机聚>^|^的衬量或粘度作为上述值的数。(b)成分的有机Il^^1^1个分子中具有2个以上与硅原子结合的氢原子(SiH基)的有机l^^錄烷。这里，(b)成分与(a)成分反应，M交联剂作用的物质，它的分子结构没有特殊限制，如过去制造的例如线状、环状、分支状、三维网状结构(树脂状)等各种结构的，均可使月，但必须在1个分子中具有2个以上与硅原子结合的氢原子(SiH基)，最好是具有2200个，更好是具有3~100个。作为有机H^⑩院，^^]下述平均组成式(2)所示的。RbHcSiO"-b~c)/2(2)上式(2)中，R2是碳数1~10的未取^Usl取代的一价烃基，作为该R2，可以列举与上述式(1)中W相同的基，b是0.7~2.1，c是0.001~1.0，而_@_是b+c满足0.8~3.0的正数，最好是b为1.0~2.0，c为0.01~1.0，b+c为l.5~2.5。l个分子中至少含有2个，最好含有3个以上的SiH基，可以在^^*端、M链中间的^f可位置上，也可以位于上i^处。这种有机氢聚^^的衬结构，可以U链状、环状、分支状、三维网状结构的^^种，M常是1个分子中的硅原子数(或聚合度)为2~300个、最好是4~150个左右的室温(25°C)下为液态的。作为式(2)的有机lL^I^的M实例，有1，1,3，3-四甲^=^|1^,1，3，5,7-四甲1J^四^^1^、三(&甲基曱硅烷氧)曱lJ^、三(il^曱基甲城氧)苯JJ^、甲基狄聚硅lu院、甲基ll^^院.二曱^J^院的环状共聚物、二个末端由三曱基甲舰lL4封闭的甲基lL^1^、二个末端由三曱基甲城lL4封闭的二甲^lL^.甲基IU^U^聚物、二个末端由二曱基氢曱^!U4封闭的二甲基聚^院、二个末端由二甲基氢甲鞋^^4封闭的二曱lJ^1^甲基IU^I^聚物、二个末端由三甲基甲敏HJ^封闭的甲基iUiA^'二苯^l^聚物、二个末端由三甲基甲^HJ^封闭的甲基t/^lu院二笨^j^Iu院二甲1j^^共聚物、二个末端由三甲基甲城ll^封闭的甲基i^1^.甲1^:絲絲.二甲^lt^聚物、二个末端由二甲基氢曱舰lt^封闭的曱基IUil^.二甲lJ^^.二苯lJ^^聚物、二个末端由二曱基氩甲^m^j^封闭的曱基iu^^.二曱fe^^.甲差n^fe^聚物、由(CH3)那101/2单元和(CH3)&01/2单元和SiO^单元组成的共聚物、由(CH3)2HSi(X,2单元和Si04/2单元构成的共聚物、由(CH3)2HSi(X,2单元和Si(V2单元和(C6H5)3SiO单动成的共聚物等。该(b)成分的添加量，相对于(a)成分中1个与^^、子结合的烯基，与珪原子结合的氬原子是以摩尔比计为0.1~5.0当量的量，最好为0.5~3.0当量，更好为0.8~2.0当量。小于0.1当量时，交联密度会过低，^f^对固^^酮舰的耐热性产生恶劣影响。当大于5.0当量时，会产生因脱li^而发泡的问题，进而对耐热性产生不良的影响。(c)成分的铂族系催化剂，作为佑近(a)成#(b)成分固化加(硅氢化作用)的催化剂而^^作用，釉族系催化刑可^^]^^p的，最好佳冗铂或柏^^物，柏4^物示例有铂黑、氯化柏、氯柏酸、氯钼酸的醇改性物、氯柏酸和烯烃、醛、乙烯^^或炔醇类等的另夕卜，该柏族系催化剂的配混量，可才^t要求的固^i4JL适当增减，通常是相对于(a)成分，铂量为0.1~1000ppm，最好为1~200ppm。还有，本组合物中，除了上iiA分外，在不损害本发明所J^t^的P艮度内，可才緣需要配^^成分。例如加成型的纽抑制剂、赋予津磁的^^p成分，例如可配^诚I^J^i^、>^^^'等。加成固化型硅酮^i且合物，可通过将上述各成分^^获得。该组，最好是透明液态的，4娥需狄可酉給iU^真充剂、荧胁等，其粘度M来i^Ht常室温下(25。C)为0.1~200Pa.s，更好为0.5~30Pas左右的液态。该组合物通it^口热固化，作为它的固化条件，通常A^MH^口成固化型珪酮^^且合物固化时一般使用的条件，例如在50200"C，最好100150X:下进行0.560^4中，最好1~30^4中左右。才Mt需要可在150~200C下进行0.5~4小时左右的二次固化(后固化)。10作为环氧树脂组合物、硅酮/环氧树脂混合组合物，可^J)公知的。实施例以下用实施例和比较例更详细地说明本发明，但L^发明不受下述实施例所限定。下述实例中的份表示质量份。实施例1~4紛口下步骤调制液态硅酮^I^且^K25。C时，粘^10Pa's):向由下i^(i)[化2]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(其中，L=450)表示的二个末端由乙烯！^L甲基甲aft4封闭的二曱基聚^^i100份中，加入由下赵(ii)[化3]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(其中,L=10，M=8)表示的有机H^lL烷，以使得相对于上述含有乙烯基的二曱基^IU^(i)中的乙烯基，SiH基的摩尔比iiJiJ1.5的量，再加入0.05份氯鉑酸的辛醇改'^i^液，充分。接着，准备氧化铅^KJi装有24个LED芯片的支撑结构体。另一方面，沿着图1所示的凹状模穴和其上具有厚度为0.01~2咖板:l^莫穴的才M的两个模^Ji配置日东电工(林)制的HM脂剥离薄膜，向上述两个模穴内分别填充1.8g、2.0g、5.0g、10g的上i^S同^l^且合物，在配置在板批漠穴内或配置在^^^莫穴至凹状模穴的状态下载置上述支撑结构体，使它的*LED芯片与补凹^^莫W目对，以才錄温度150'C，固化时间5^4中，使硅S同^i且^^固化，将形成了透镜的支撑结构体^^^P!r和薄l^取出，得到成型物。另夕卜，支撑结构体上中间层的树脂(硅酮舰)厚度分别为0.05mm(实施例1)、0.08mm(实施例2)、0.64mm(实施例3)、1.54ram(实施例4)。硅酮mi且杨的填充量与中间层的树脂(硅酮,)厚度之间的关系示于图3。比较例1除了将硅酮^且*的填充量取为1.5g夕卜，^^实施例一样，得到成型物，支撑结构体上中间层的树脂厚v1^0.005mrn。比较例2在与图2所示LED芯片相对应的位置上，只具有凹部模穴，使用无^M^^莫穴的形状的才莫具，将硅酮^且*的填充量取为l.Og,除jtb^外，和实施例一样，得到成型物，支撑结构体上中间层的树脂厚JL^Omm，即支撑结构体上只形成it镜。在150°Cx4小时的务降下，将上述实施例和比较例的成型物进行全固^^,4t^切割装置将LED芯片切割成单片。^J^I得到的表面安装型LED,按下述*方法进行-40°。/120。(:的热沖击微和18(TC下的耐热，热冲击结果示于表1,耐热^^果示于表2。《热冲击M〉〉^JU工;;《少夕社制的热冲击^^机，从-40"C到120。C进行冷热循环的热沖击，，分别完定的循环次数后，进行显微4^见察，确认有iU^、剥离。《耐热微》^JD工》《少夕社制的加热炉，在180C下加热，分别方tJi^时间后，进行显微^;见察，确i/才无石^，剥离。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1、^t^L管芯片和透镜的糾结构物，^#征是，在J^it^管芯片的支撑结构体上，通ii^度0.01~2咖的中间层，形成凸^it镜部分，安装在上述支撑结构体上的LED芯片在和凸状透镜部^目对的位置上，埋置在上述中间层内或埋置^Mw该中间层至凸M镜部分，而且上述中间层和凸^it4fe部分由同一种材料形成一个M。2、；^*管芯片和透镜的娜结构物的制妙法，其特征是，在^J^管芯片上形威透镜的方法中，向具有形成凸^it镜部分的凹状模穴^i综该凹^^莫穴上的、形成中间层的厚度0.01~2mm的板^=莫穴的模具的上t个模穴内，填充液态的固化'^且^，同时将安絲支撑结构体上的LED芯片配置在与上述板;J^莫穴的凹状模^目对的位置上，使上述液态固化，魁且*固化。3、才M居权利要求2记载的制造方法，其特征是，上述固化'J^M^;是热固化型或紫外线固化型的组#。4、##权利要求2或3记载的制造方法，其特征是，上述固化'^ia^4勿是固化'1"纽酮组綠、固化性环糾脂组^、或固化'I"纽酮/环氧树脂龄的组^;。全文摘要本发明提供能确保高可靠性的表面安装型LED的LED芯片和透镜的整体结构物及其制造方法，其特征如下通过厚度0.01～2mm的中间层，在发光二极管(LED)芯片的支撑结构体上形成凸状透镜部分，安装在上述支撑结构体上的LED芯片，在与上述凸状透镜部分相对的位置上，埋置在上述中间层内或埋置在从该中间层到凸状透镜部分，而且，上述中间层和凸状透镜部分由同一种材料形成一个整体。文档编号H01L21/02GK101312184SQ20081014281公开日2008年11月26日申请日期2008年3月13日优先权日2007年3月13日发明者今泽克之,儿玉欣也,柏木努申请人:信越化学工业株式会社