半导体发光装置制造方法
【专利摘要】本发明提供半导体发光装置，其即使在基板搭载时的回流焊工序中的焊锡熔化热的高温环境中也不会产生损害可靠性的问题。向贴片到凹部（11）内的半导体发光元件（3）的上部电极连接接合线（4）的一端部，向凹部（11）内填充荧光体含有树脂（5）而对整个半导体发光元件（3）与接合线（4）的一部分进行树脂密封，并且在荧光体含有树脂（5）的上方以覆盖凹部11的方式具备密封树脂部（6）。此时，荧光体含有树脂（5）与密封树脂部（6）在各自与接合线（4）的交点处相互接触，在接触交点以外的部分中在荧光体含有树脂（5）与密封树脂部（6）之间形成间隙（13）。
【专利说明】半导体发光装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体发光装置，具体地讲，涉及做成在基板安装时的回流焊工序中在对半导体发光元件进行密封的密封树脂中不产生裂缝的结构的半导体发光装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为半导体发光装置，提出有图17 (a (俯视图)、b (a的A-A截面图))所示的结构。
[0003]其将具有贯通孔的上部基板80与下部基板81粘在一起而形成发光元件安装基板82，从(由贯通孔形成的)凹部83的(由下部基板的上表面形成的)底面经由凹部83的内侧面和上部基板80的上表面而绕到发光元件安装基板82的侧面和下部基板81的下表面的第I电极84、与经由上部基板80的上表面而绕到发光元件安装基板82的侧面和下部基板81的下表面的第2电极85相互分离而独立地形成。
[0004]并且，在位于凹部83底面的第I电极84上对发光元件86进行贴片而实现发光元件86的下部电极与第I电极84的电导通，并且利用接合线87对第2电极85与发光元件86的上部电极进行引线接合而实现发光元件86的上部电极与第2电极85的电导通。
[0005]而且，以掩埋凹部83内并且覆盖位于上部基板80的上表面的第I电极84和第2电极85各自的一部分的方式形成由环氧树脂等透光性树脂构成的封装88，利用该封装88对发光元件86和接合线87进行树脂密封(参照参考文献I)。
[0006]专利文献1:日本特开2001-127345号公报
[0007]但是，近年来半导体发光装置作为车辆用灯具、家庭用照明设备等光源而使用，在该情况下，需要射出白色光的白色半导体发光装置。
[0008]因此，为了将上述半导体发光装置作为基本结构来实现白色半导体发光装置，例如在发光元件中使用发出蓝色光的蓝色发光元件，向凹部83内填充在透光性树脂中加入荧光体而成的荧光体含有树脂89，从而利用荧光体含有树脂对该蓝色发光元件进行树脂密封。
[0009]在该情况下，例如，对于荧光体使用通过蓝色光来激励而波长变换为黄色光的黄色突光体、或者通过蓝色光来激励而波长变换为红色光的红色突光体与通过蓝色光来激励而波长变换为绿色光的绿色荧光体的混合荧光体。但是，荧光体的种类和混合数量不限于此，进行用于实现所需光色的最佳选择。
[0010]并且，以覆盖填充到凹部83内的荧光体含有树脂89和位于上部基板80的上表面的第I电极84及第2电极85各自的一部分的方式，形成由环氧树脂等透光性树脂构成的封装88。
[0011]但是，在含有荧光体的透光性树脂的热膨胀系数比形成封装的环氧树脂的热膨胀系数大的情况下，具体地讲，在硅树脂的情况下，热膨胀系数在硅树脂与环氧树脂中差别很大。
[0012]因此，当通过回流焊对半导体发光装置进行基板安装时，由于回流焊时的焊锡熔化热，凹部83内的荧光体含有树脂89进行热膨胀，对位于该荧光体含有树脂89之上的、由热膨胀系数比含有荧光体的透光性树脂小的环氧树脂构成的封装88施加向上的膨胀应力。
[0013]因此，封装88的、位于填充有荧光体含有树脂89的凹部83上的部分被推向上方，该推升力从凹部83的上部以放射状扩展而波及到其周边。其结果，在第I电极84的、以包围凹部83上缘的方式环状地形成的部分(环状部)84a中，在没有被荧光体含有树脂89覆盖的区域与封装88的界面发生剥离，该剥离沿着从第I电极84的环状部84a延长至封装88外的连接盘部84b而发展到封装88的外周。
[0014]于是，在经过回流焊工序而进行了基板安装的半导体发光装置中，在使用环境下存在的水分、盐分、尘埃等朝向封装88的中央部而进入到沿着第I电极84的连接盘部84b和环状部84a而形成的剥离空间内，最终到达发光元件86。
[0015]其结果，促进发光元件86的劣化而导致光强度降低或者不点灯等的光学性能的下降，并且还导致缩短元件寿命。换言之，损害半导体发光装置的可靠性。
[0016]特别是，相对于熔点为200°C附近的铅焊锡，这种问题在熔点为比其高的260°C附近的无铅焊锡中显著地显现而成为深刻的问题。
【发明内容】
[0017]因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种即使是基板搭载时的回流焊工序中的焊锡熔化热的高温环境中，也不会产生损害可靠性的问题的半导体发光
装置。
[0018]为了解决上述课题，本发明的第一方面的发明的特征在于，具备:贴片到凹部内的半导体发光元件；接合线，其一端部与所述半导体发光元件的上部电极接合，另一端部与形成在所述凹部外的引线接合焊盘接合；第I树脂，其填充在所述凹部内，对整个所述半导体发光元件和所述接合线的一部分进行密封；以及第2树脂，其以覆盖所述凹部的方式设置在所述第I树脂的上方，所述接合线从所述半导体发光元件的上部电极的接合部到所述第I树脂的上表面为止朝向该上表面而延伸设置，关于所述第I树脂的上表面，与所述接合线相接的部分沿着该接合线而向所述第2树脂的方向升起，形成为将与所述接合线的交点作为顶点的大致圆锥状，并且在所述交点处与所述第2树脂的下表面接触，所述交点位于所述凹部的中心或者在以该中心为中心的同一个圆上位于彼此相等角度间隔的位置上，并且，在所述交点以外，在所述第I树脂的上表面与所述第2树脂的下表面之间形成有间隙。
[0019]并且，本发明的第二方面的发明的特征在于，具备:贴片到凹部内的多个半导体发光元件；多个接合线，这些多个接合线的一端部与所述多个半导体发光元件各自的上部电极接合，另一端部与形成在所述凹部外的引线接合焊盘接合；第I树脂，其填充在所述凹部内，对整个所述多个半导体发光元件和所述多个接合线各自的一部分进行密封；以及第2树脂，其以覆盖所述凹部的方式设置在所述第I树脂的上方，所述多个接合线均从所述多个半导体发光元件各自的上部电极的接合部到所述第I树脂的上表面为止朝向该上表面而延伸设置，关于所述第I树脂的上表面，与所述多个接合线各自相接的部分沿着该接合线而向所述第2树脂的方向升起，形成为将与所述接合线各自的交点作为顶点的大致圆锥状，并且在所述交点处与所述第2树脂的下表面接触，所述交点在以所述凹部的中心为中心的同一个圆上位于彼此相等角度间隔的位置上，并且，在所述交点以外，在所述第I树脂的上表面与所述第2树脂的下表面之间形成有间隙。
[0020]另外，本发明的第三方面的发明的特征在于，在第一方面或第二方面的发明中，所述第I树脂的热膨胀系数比所述第2树脂的热膨胀系数大。
[0021]本发明的半导体发光装置向贴片到凹部内的半导体发光元件的上部电极连接接合线的一端部，向凹部内填充第I树脂而对整个半导体发光元件与接合线的一部分进行树脂密封，并且在第I树脂的上方以覆盖凹部的方式具备第2树脂。此时，第I树脂与第2树脂在与各个接合线的交点处相互接触，在接触交点以外的部分中在第I树脂与第2树脂之间形成间隙。
[0022]其结果，可实现如下的光学系统:即使第I树脂与第2树脂具有不同的热膨胀系数，在高温环境中的作业中也不会产生损害可靠性的问题，同时能够实现光利用效率的高效化和聚光性的提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是第I实施方式的俯视说明图。
[0024]图2是图1的A-A截面说明图。
[0025]图3是图2的A部放大说明图。
[0026]图4是实施例的光线追踪图。
[0027]图5是比较例的光线追踪图。
[0028]图6是将实施例与比较例的光线追踪图进行重叠而显示的图。
[0029]图7是制造工序的说明图。
[0030]图8同样是制造工序的说明图。
[0031]图9同样是制造工序的说明图。
[0032]图10同样是制造工序的说明图。
[0033]图11同样是制造工序的说明图。
[0034]图12同样是制造工序的说明图。
[0035]图13同样是制造工序的说明图。
[0036]图14同样是制造工序的说明图。
[0037]图15是第2实施方式的纵截面说明图。
[0038]图16是将实施例与比较例的光线追踪图重叠而显示的图。
[0039]图17是以往例的说明图。
[0040]标号说明
[0041]1:半导体发光装置；3:半导体发光元件；4:接合线；5:荧光体含有树脂；5a:上表面；5b:交点；6:密封树脂部；6a:透镜部；6b:下表面；10:上部基板；11:贯通孔(凹部)；12:表侧金属图案；12a:环状金属图案；12aa:上表面缘部；12b:表侧缘部金属图案；12c:表侧缘部金属图案；12d:引线接合焊盘；12e:凹面金属图案；13:间隙；14:交叉部；15:表侧金属层；16:贯通槽；17:中央金属图案；20:下部基板；21:表侧金属图案；22:背侧金属图案；22b:背侧缘部金属图案；22c:背侧缘部金属图案；25:表侧金属层；26:背侧金属层；27:贯通槽；30:基底基板；31b:侧面金属图案；31c:侧面金属图案；32:贯通槽；40:中间基板；41:表侧金属图案；45:凹部；45a:贯通部；45b:贯通部；50:基底基板；51b:侧面金属图案；51c:侧面金属图案。
【具体实施方式】
[0042]下面，一边参照图1?图16—边详细地说明本发明的优选实施方式(对于同一部分附上相同的标号)。另外，下面叙述的实施方式是本发明的优选具体例，因此附上了在技术上优选的各种限定，但关于本发明的范围，只要在下面的说明中不存在特别限定本发明的意思的记载，则不限于这些实施方式。
[0043]图1是本发明的半导体发光装置的第I实施方式的俯视说明图，图2是图1的A-A截面说明图，图3是图2的A部放大说明图。
[0044]半导体发光装置I由具有贯通孔11且在一侧的面(表侧面)形成有金属图案(表侧金属图案12)的大致长方形形状的上部基板10、和在两面(表侧面和背侧面)分别形成有金属图案(表侧金属图案21和背侧金属图案22)的大致长方形形状的下部基板20这两张基板构成，具有上部基板10的背侧面与下部基板20的表侧面通过绝缘粘接剂或者绝缘粘接片等绝缘粘接部件而相互粘贴的两层结构，由该两层结构来构成了基底基板30。
[0045]其中，上部基板10的表侧金属图案12由如下部件构成:以包围圆柱状的贯通孔(基底基板30中为圆柱状的凹部)11的上缘的方式形成为环状的环状金属图案12a ;从上部基板10的彼此相对的两缘朝向内侧而形成的一对表侧缘部金属图案12b、12c ;以及从表侧缘部金属图案12c向内侧突出而延长的引线接合焊盘12d。环状金属图案12a与表侧缘部金属图案12b、12c在上部基板10上分开而形成。
[0046]另外，下部基板20的表侧金属图案21位于夹在上部基板10与下部基板20之间的位置，以形成凹部11的底面的方式形成。
[0047]另一方面，下部基板20的背侧金属图案22与位于上方的上部基板10的表侧缘部金属图案12b、12c同样由从下部基板20的彼此相对的两缘朝向内侧而形成的一对背侧缘部金属图案22b、22c构成，表侧缘部金属图案12b与背侧缘部金属图案22b、以及表侧缘部金属图案12c与背侧缘部金属图案22c位于彼此在上下方向上相对的位置。
[0048]另外，在将半导体发光装置I安装到基板时，背侧缘部金属图案22b与背侧缘部金属图案22c起到与形成于基板上的电极图案接合而将该半导体发光装置I固定支承在基板上的固定支承部的作用和将来自外部的电力输入到半导体发光装置I的受电电极的作用。即，背侧缘部金属图案22b与背侧缘部金属图案22c通过回流焊工序等，隔着焊锡而接合到电路基板等的基板上。
[0049]凹部11在内侧面形成有金属图案(凹面金属图案12e)，包围凹部11的上缘的环状金属图案12a与成为凹部11的底面的表侧金属图案21通过凹面金属图案12e而连接。
[0050]而且，表侧缘部金属图案12b、表侧金属图案21以及背侧缘部金属图案22b通过形成在基底基板30的侧面的侧面金属图案31b而连接，表侧缘部金属图案12c与背侧缘部金属图案22c通过在与形成有侧面金属图案31b的侧面相对的侧面形成的侧面金属图案31c而连接。
[0051]S卩，在基底基板30中，环状金属图案12a、凹面金属图案12e、表侧金属图案21、表侧缘部金属图案12b、背侧缘部金属图案22b以及侧面金属图案31b处于连接状态，表侧缘部金属图案12c、背侧缘部金属图案22c以及侧面金属图案31c处于连接状态。
[0052]然后，在位于凹部11的底面的表侧金属图案21上贴片一个半导体发光元件3来实现半导体发光元件3的下部电极与表侧金属图案21的电导通，并且通过一条接合线4对从表侧缘部金属图案12c延长的引线接合焊盘12d与半导体发光元件3的上部电极进行引线接合，从而实现半导体发光元件3的上部电极与表侧缘部金属图案12c的电导通。
[0053]此时，半导体发光元件3优选被贴片到凹部11内的中央部(中心部)，但未必仅限于中央部(中心部)。在从半导体发光元件3的上表面的接合部到后述的第I树脂的上表面之间(B部)，朝向该上表面而延伸设置接合线4。在该情况下，接合线4的B部优选位于半导体发光元件3上表面的投影上，但未必仅限于投影上。
[0054]在凹部11内，填充有在透光性树脂中含有荧光体而成的第I树脂(以下，称为“荧光体含有树脂”)5，贴片到凹部11内的整个半导体发光元件3和从半导体发光元件3的接合部延伸设置的接合线4的一部份(B部)被树脂密封。
[0055]填充到凹部11内的荧光体含有树脂5呈现如下形状:其上表面5a在凹部11的周缘部侧以与环状金属图案12a的上表面缘部12aa大致成为同一面的方式设置且凹部11的中央部在后述的荧光体含有树脂5的填充工序中通过与接合线4相接的部分的表面张力向上方突起而形成的、以与接合线4之间的交点5b为顶点的大致圆锥状。
[0056]另外，上述的接合线4的从半导体发光元件3的上表面的接合部朝向荧光体含有树脂5的上表面而延伸设置的B部的长度被设定为从半导体发光元件3的上表面的接合部到与荧光体含有树脂5的大致圆锥状的顶点的交点5b的位置为止的长度。
[0057]因此，如果将上述半导体发光装置I设为照射白色光的白色半导体发光装置，则对于半导体发光元件3例如使用发出蓝色光的蓝色半导体发光元件，对于构成荧光体含有树脂5的荧光体例如使用通过从蓝色半导体发光元件发出的蓝色光激励而波长变换为黄色光的黄色荧光体、或者通过蓝色光激励而波长变换为红色光的红色荧光体与通过蓝色光激励而波长变换为绿色光的绿色荧光体的混合荧光体。但是，荧光体的种类和混合数量不限于此，为了实现半导体发光装置I所需的光色，可进行最佳的选择。
[0058]在上部基板10 (基底基板30)的表侧面上形成由透光性树脂而成的第2树脂(以下，称为“密封树脂部”)6，在中央部的半导体发光元件3上形成凸状的透镜部6a，并且在下表面6b的凹部11上方，在后述的树脂密封工序中，在以通过加热固化时的体积收缩向透镜部6a侧拉紧的方式变形的透镜部6a侧形成有凹状的弯曲面。
[0059]由此，密封树脂部6覆盖填充到凹部11内的荧光体含有树脂5的整个表面、整个环状金属图案12a、表侧缘部金属图案12b的一部分以及包括引线接合焊盘12d的一部分的表侧缘部金属图案12c的一部分。
[0060]另外，荧光体含有树脂5与密封树脂部6成为仅在荧光体含有树脂5的大致圆锥状的顶点与接合线4之间的交点5b的位置进行了接触的状态。换言之，关于密封树脂部6的下表面6b，荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b仅在彼此与接合线4交叉的部分(交叉部)14的部分进行接触。
[0061]该交叉部14位于凹部11的中心。在该实施方式中，半导体发光元件3被贴片到凹部11内的中央部，接合线4从半导体发光元件3的中心以沿着光轴(X)的形式延伸至交叉部14。这样，在交叉部14中，接合线4优选以沿着光轴(X)的形式延伸。接合线4的从交叉部14延长而位于密封树脂部6内的部分如图1~图3那样，以朝向引线接合焊盘12d的方式形成有环形部C。
[0062]除了上述荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b的一处接触部(交叉部14)以外，形成有由荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b包围的间隙13。间隙13的形状关于配置在光轴(X)上的交叉部14而大致对称。
[0063]另外，形成密封树脂部6的透光性树脂与构成荧光体含有树脂5的透光性树脂使用不同的原材料，构成荧光体含有树脂5的透光性树脂的一方使用比形成密封树脂部6的透光性树脂热膨胀系数大的原材料。具体地讲，例如，对于构成荧光体含有树脂5的透光性树脂的原材料使用硅树脂，对于形成密封树脂部6的透光性树脂的原材料使用环氧树脂。
[0064]在本实施方式中，硅树脂和环氧树脂的热膨胀系数分别是300ppm/°C和67ppm/°C ο
[0065]在为了安装基板将这种结构的半导体发光装置I投入到回流焊工序的高温环境(使用了无铅焊锡的情况是260°C附近的温度)中时，填充到凹部11内的荧光体含有树脂5与以覆盖该荧光体含有树脂5的方式形成于荧光体含有树脂5上方的密封树脂部6各自因由高温引起的热膨胀而体积增大，荧光体含有树脂5的上表面5a向密封树脂部6侧移动，并且密封树脂部6的下表面6b向突光体含有树脂5侧移动。
[0066]此时，在荧光体 含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b之间预先设置有间隙13。因此，即使荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b因热膨胀而向彼此相对的方向移动，在两面5a、6b的总计移动距离比间隙短的情况下，两面5a、6b也不会接触，在回流焊之后在荧光体含有树脂5与密封树脂部6的哪一个中都不会残留膨胀收缩应力。
[0067]即使荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b的总计移动距离比间隙13长，成为荧光体含有树脂5的上表面5a与热膨胀系数比该荧光体含有树脂5小的密封树脂部6的下表面6b接触的状态，由于荧光体含有树脂5而密封树脂部6受到的应力在突光体含有树脂5的上表面5a到达密封树脂部6的下表面6b之前其大部分通过间隙13而被缓和，相比于突光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b直接接触而形成了接触界面的情况，应力变得极其小。
[0068]换言之，在高温环境中，在具有彼此不同的热膨胀系数的两种树脂的情况下，与在直接接触而形成了接触界面时产生的热膨胀收缩应力相比，在其之间设置了间隙时的热膨胀收缩应力的一方变得极其小。
[0069]因此，在任意情况下，均通过在荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b之间预先设置间隙13，从而能够抑制针对密封树脂部6的、由热膨胀系数比该密封树脂部6大的荧光体含有树脂5的热膨胀引起的裂缝等问题的产生。
[0070]而且，通过使半导体发光装置I成为在荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b之间设置有间隙13的结构，从而间隙13对于半导体发光装置I的照射光的光学特性起到有效的作用。并且，间隙13关于配置在光轴(X)上的交叉部14大致对称，因此半导体发光装置能够得到关于光轴(X)对称的指向特性。
[0071]下面，关于半导体发光装置I的光学特性，一边与以往结构的半导体发光装置进行比较一边参照图4~图6的光线追踪图而进行说明。另外，在图中省略了接合线。[0072]图4是在实施例(第I实施方式)的半导体发光装置I中，从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线的光线追踪图，其中图4的(a)是从半导体发光元件3射出的光线在荧光体含有树脂5内导光而穿过间隙13为止的光线追踪图，图4的(b)是穿过了图4的(a)的间隙13之后的光线在密封树脂部6内导光而从透镜部6a朝向外部射出为止的光线追踪图。
[0073]图5是在比较例(以往结构)的半导体发光装置中，从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线的光线追踪图，其中图5的(a)是从半导体发光元件3射出的光线在荧光体含有树脂5内导光而穿过间隙13'为止的光线追踪图，图5的(b)是穿过了图5的(a)的间隙13'之后的光线在密封树脂部6内导光而从透镜部6a朝向外部射出为止的光线追踪图。
[0074]图6是将实施例的光线追踪图与比较例的光线追踪图重叠而显示的图，其中，图6的(a)是将实施例的图4的(a)与比较例的图5的(a)重叠而显示的图，图6的(b)是将实施例的图4的(b)与比较例的图5的(b)重叠而显示的图。在图6中，直线表示实施例的荧光体含有树脂5的上表面5a和光线,虚线表不比较例的突光体含有树脂5的上表面5a'和光线。
[0075]另外，在比较例的半导体发光装置中，密封树脂部6的下表面6b为与实施例的密封树脂部6的下表面6b相同的形状,但是突光体含有树脂5的上表面5a'具有与实施例的荧光体含有树脂5的上表面5a不同的形状，在上方的密封树脂部6侧呈现凸状的弯曲面。
[0076]在实施例和比较例的各自中，从半导体发光元件3的上表面中央部射出而到达荧光体含有树脂5的上表面5a、5a'为止的光线(因为相对于半导体发光兀件3的光轴(X),来自半导体发光元件3的射出角小)LI?L8沿同一光路前进。
[0077]由图4可知，在实施例中，在从半导体发光元件3的上表面中央部射出而到达荧光体含有树脂5的上表面5a的光线(LI?L8)当中，LI?L5以及L8这六条光线在荧光体含有树脂5的上表面5a和密封树脂部6的下表面6b上折射而穿过间隙13并入射到密封树脂部6内，光线L6和L7在荧光体含有树脂5的上表面5a内部反射(全反射)而返回到荧光体含有树脂5内(参照图4的(a))。然后，入射到密封树脂部6内的光线Lla?L5a以及LSa在密封树脂部6内导光，在透镜部6a向该透镜部的轴(X)方向折射而照射到密封树脂部6外(参照图4的(b))。
[0078]另外，由图5可知，在比较例中，在从半导体发光元件3的上表面中央部射出而到达荧光体含有树脂5的上表面5a'的光线(LI?L8)当中，LI?L4以及L8这五条光线在荧光体含有树脂5的上表面5a'和密封树脂部6的下表面6b折射而穿过间隙13'并入射到密封树脂部6内，光线L5?L7在荧光体含有树脂5的上表面5a'内部反射(全反射)而返回到荧光体含有树脂5内(参照图5的(a))。然后，入射到密封树脂部6内的光线Llb?L4b以及L8b在密封树脂部6内导光，在透镜部6a向该透镜部的轴(X)方向折射而照射到密封树脂部6外(参照图5的(b))。
[0079]但是，根据将实施例的图4的(a)与比较例的图5的(a)重叠而显示的图6的(a)可知，在将实施例与比较例进行了比较的情况下，关于从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线LI?L8，在实施例中光线Lla?L5a以及L8a这六条光线可作为半导体发光装置的照射光而使用，在比较例中光线Llb?L4b以及LSb这五条光线可作为半导体发光装置的照射光而使用。即，可知与比较例相比，实施例具有光的利用效率高的结构。
[0080]另外，根据将实施例的图4的(b)与比较例的图5的(b)重叠而显示的图6的(b)可知，在从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线LI?L4中，穿过实施例的间隙13而从密封树脂部6的透镜部6a照射到密封树脂部6外的光线Lla?L4a的各自朝向比穿过比较例的间隙13'而从密封树脂部6的透镜部6a照射到密封树脂部6外的光线Llb?L4b各自更靠近半导体发光元件3的光轴(X)的方向前进。即，可知与比较例相比，实施例具有聚光性更优异的结构。
[0081]使上述实施例提高光的利用效率的同时聚光性优异的结构涉及荧光体含有树脂5的上表面5a的形状，比较例的荧光体含有树脂5的上表面5a'的形状在上方的密封树脂部6侧呈现凹状的弯曲面，而实施例的荧光体含有树脂5的上表面5a的形状如上所述呈现如下形状:通过与接合线4相接的部分的表面张力，沿着接合线4升起而向上方突起形成的、以与接合线4的交点5b为顶点的大致圆锥状。
[0082]因此，当对实施例的荧光体含有树脂5的上表面5a的形状与比较例的荧光体含有树脂5的上表面5a'的形状进行光学比较时，如果对从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线到达实施例的荧光体含有树脂5的上表面5a的到达点处的法线与光线所成的角(入射角)、与从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线到达比较例的荧光体含有树脂5的上表面5a'的到达点处的法线与光线所成的角(入射角)进行比较，则实施例的入射角小。
[0083]S卩，从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线以临界角以内的角度到达荧光体含有树脂5的上表面时的、来自半导体发光元件3的射出光的射出角度的范围，与比较例相比，在实施例的情况下更宽。因此，实施例相对于比较例，能够将在宽范围射出的光线导光到上方的密封树脂部6,与突光体含有树脂5的上表面5a中的内部反射光降低量相应地提高光的利用效率。
[0084]另外，从半导体发光元件3的上表面中央部射出的光线到达了荧光体含有树脂5的上表面的到达点处的法线与光线所成的角度，与比较例相比，在实施例的情况下更小。因此，在荧光体含有树脂5的上表面折射的光线与比较例相比，在实施例的情况下更向靠近半导体发光元件3的光轴(X)的方向前进。其结果，实施例与比较例相比聚光性高。
[0085]接着，参照图7?图14，对上述结构的半导体发光装置I的制造方法进行说明。另夕卜，图7?图9示出俯视图，图10?图14示出截面图。
[0086]首先，在图7的上部基板10 (图7的(a))和下部基板20 (图7的(b))的准备工序中，在单侧的面(表侧面)的整个面形成有表侧金属层15的多空腔的上部基板10与两侧的面(表侧面与背侧面)各自的整个面上形成有表侧金属层25和背侧金属层26的多空腔的下部基板20的两基板的相同位置上，分别以规定的间隔平行地并列设置有规定宽度的多个贯通槽16、27。对于上部基板10和下部基板20，例如可以使用玻璃环氧基板等绝缘基板。
[0087]接着，在图8的上部基板10 (图8的(a))和下部基板20 (图8的(b))的金属图案形成工序中，通过蚀刻而去除上部基板10的表侧金属层15的不需要的部分而形成所希望的表侧金属图案12，同样地，通过蚀刻去除下部基板20的表侧金属层25和背侧金属层26各自的不需要的部分，形成所希望的表侧金属图案21和背侧金属图案22。[0088]此时，关于上部基板10的表侧金属图案12，在通过相邻的贯通槽16夹着的区域的中央部，以规定的间隔分离独立且直线状地形成之后成为环状金属图案12a的大致圆形状的多个中央金属图案17，在其两侧以分别连结的状态形成有之后的表侧缘部金属图案12b、12c。另外，从表侧缘部金属图案12c突出并延长有朝向各中央金属图案17的引线接合焊盘12d。
[0089]另外，大致圆形状的中央金属图案17的中心位于相对的贯通槽16间的中央位置。
[0090]另一方面，从一方的贯通槽27朝向相对的另一方的贯通孔27,以规定的宽度和规定的长度且具有规定的间隔而形成多个下部基板20的表侧金属图案21。另外，关于下部基板20的背侧金属图案22，后面的背侧缘部金属图案22b、22c以从相对的各个贯通槽27以规定的宽度沿着该贯通槽27连结的状态形成。
[0091]接着，在图9的上部基板的贯通孔形成工序中，在上部基板10的、相对的贯通槽16间的中间位置以各中央金属图案17以环状残留的方式形成有贯通该中央金属图案17和上部基板10的贯通孔11。
[0092]此时，中央金属图案17的中心与贯通孔11的中心位于相同位置，换言之，中央金属图案17与贯通孔11为同心圆形状。因此，以包围贯通孔11的上缘的方式残留为环状的环状金属图案12a成为其宽度在整个圆周均匀的形状。
[0093]接着，在图10的基板粘贴工序中，以贯通槽16、27彼此相互重叠的方式，通过绝缘粘接件或者绝缘粘接片等的绝缘粘接部件粘贴上部基板10与下部基板20，制作由两张基板10、20构成且具有贯通贯通槽16、27的贯通槽32的两层结构的基底基板30。
[0094]此时，下部基板20的表侧金属图案21位于由上部基板10与下部基板20夹着的位置，从设在位于上方的上部基板10的表侧缘部金属图案12b侧的贯通槽32朝向相对的另一个贯通孔32延长到比上部基板10的贯通孔11的下部位置更靠前方，由此，构成贯通孔11的底面。
[0095]接着，在图11的锻覆工序中，在粘贴上部基板10与下部基板20而成的基底基板30的各凹部(贯通孔)11的内侧面以及由上部基板10的贯通槽16和下部基板20的贯通槽27构成的、基底基板30的贯通槽32的内侧面形成基于无电解镀的金属图案，分别设置凹面金属图案12e和侧面金属图案31b、31c。
[0096]由此，在基底基板30中，环状金属图案12a、凹面金属图案12e、表侧金属图案21、表侧缘部金属图案12b、背侧缘部金属图案22b以及侧面金属图案31b成为连接状态，表侧缘部金属图案12c、背侧缘部金属图案22c以及侧面金属图案31c成为连接状态。
[0097]接着，在图12的焊接工序中，在位于凹部11的底面的表侧金属图案21上通过导电接合部件对半导体发光元件3进行贴片，实现半导体发光元件3的下部电极与表侧金属图案21的电导通。之后，通过接合线4对从表侧缘部金属图案12c延长的引线接合焊盘12d与半导体发光元件3的上部电极进行引线接合，实现半导体发光元件3的上部电极与表侧缘部金属图案12c的电导通。
[0098]接着，在图13的荧光体含有树脂的填充工序中，在凹部11内通过灌封填充在硅树脂等的透光性树脂中加入荧光体而成的荧光体含有树脂5，通过荧光体含有树脂5，对贴片到凹部11内的整个半导体发光元件3和从半导体发光元件3的接合部延伸设置的接合线4的一部分进行树脂密封。[0099]此时，填充到凹部11内的荧光体含有树脂5以上表面5a在凹部11的周缘部侧中与环状金属图案12a的上表面缘部12aa大致构成同一面的方式设置，凹部11的中心部形成为如下形状:与接合线4相接的部分由于表面张力沿着接合线4向上方升起而突起，以与接合线4的交点5b为顶点的大致圆锥状。
[0100]之后，对荧光体含有树脂5进行加热使其固化。
[0101]接着，在图14的树脂密封工序中，通过传递模塑等而在基底基板30的表侧面上形成由环氧树脂等透光性树脂构成的密封树脂部6，覆盖填充到凹部11内的荧光体含有树脂5的整个表面、整个环状金属图案12a、表侧缘部金属图案12b的一部分以及包括引线接合焊盘12d的一部分的表侧缘部金属图案12c的一部分。
[0102]此时，密封树脂部6在各凹部11的上方形成凸状的透镜部6a，由此进行从半导体发光元件3射出并通过了荧光体含有树脂5的光的光路控制，获得所希望的配光特性。
[0103]之后，对密封树脂部6进行加热使其固化。于是，形成与荧光体含有树脂5的上表面5a之间的界面的密封树脂部6的下表面6b通过密封树脂部6的加热固化时的体积收缩，以向上方的透镜部6a侧拉紧的方式变形，产生与荧光体含有树脂5的上表面5a之间的界面剥离，从而在与该荧光体含有树脂5的上表面5a之间形成间隙13。
[0104]与此同时，荧光体含有树脂5和密封树脂部6仅在荧光体含有树脂5的上表面5a的大致圆锥状的顶点和密封树脂部6的下表面6b彼此与接合线4交叉的部分(交叉部)14的一个部分进行接触。
[0105]关于在突光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b形成的间隙13，通过将填充到凹部11内的荧光体含有树脂5的填充量、密封树脂部6的传递模塑等的成型温度等制造条件管理成恒定，从而能够再现性良好地控制形状尺寸。
[0106]另外，关于荧光体含有树脂5与密封树脂部6，通过使用相互隔开性高的(粘接性和胶粘性低)树脂，能够良好地形成间隙13。
[0107]最后，虽然未图示，但是将基底基板30与密封树脂部6沿着规定间隔的切割线而一并切断，单片化为多个半导体发光装置I。由此，结束半导体发光装置的制造工序，完成所希望的半导体发光装置I。
[0108]图15是本发明的半导体发光装置的第2实施方式的纵截面说明图。
[0109]与上述的第I实施方式不同，第2实施方式使用了具有两个上部电极的半导体发光元件3，具备与贴片到凹部11内的半导体发光元件3的两个上部电极各自接合的两条接合线4，各个接合线4与上述第I实施方式同样地，在从半导体发光元件3的上表面的接合部到荧光体含有树脂5的大致圆锥状的上表面5a的顶点和密封树脂部6的下表面6b彼此与接合线4交叉的部分(交叉部)14之间(B部)，从半导体发光元件3的上表面的接合部朝向突光体含有树脂5的上表面延伸设置。
[0110]因此，荧光体含有树脂5与密封树脂部6成为仅在荧光体含有树脂5的大致圆锥状的上表面5a的顶点和密封树脂部6的下表面6b与接合线4的两2处交叉部14接触的状态。该交叉部14位于穿过凹部11的中心的线上的从该中心离开等距离的位置上。换言之，当在一个半导体发光元件3上接合有多个接合线4的情况下，交叉部14在以凹部的中心为中心的同心圆上位于彼此等角度间隔的位置上。在该情况下，各接合线4的、从交叉部14延长而位于密封树脂部6内的部分也与图1?图3同样地，以朝向引线接合焊盘12d的方式形成有环形部C。
[0111]然后，除了荧光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b的两处接触部(交叉部14)以外，形成有由荧光体含有树脂5的上表面5a和密封树脂部6的下表面6b包围的间隙13。
[0112]因此,与上述第I实施方式同样地，通过在突光体含有树脂5的上表面5a与密封树脂部6的下表面6b之间预先设置间隙13，从而能够抑制针对密封树脂部6的、由比该密封树脂部6热膨胀系数高的荧光体含有树脂5的热膨胀引起的裂缝等问题的产生。
[0113]下面，对于上述第2半导体发光装置的光学特性，一边与以往结构的半导体发光装置进行比较，一边参照图16的光线追踪图进行说明。另外，接合线在图中被省略。
[0114]图16的(a)是在实施例(第2实施方式)的半导体发光装置I与比较例(以往结构)的半导体发光装置中，将从两条接合线4各自接合的位置附近的半导体发光元件3的上表面端部射出的光线在荧光体含有树脂5内导光而穿过间隙(实施例的标号为13，比较例的标号为13')为止的光线追踪图重叠而显示的图，图16的(b)是将穿过图16的(a)的间隙(实施例的标号为13，比较例的标号为13')之后的光线在密封树脂部6内导光而从透镜部6a朝向外部射出为止的光线追踪图重叠而显示的图。
[0115]在图16的(a)中，从半导体发光元件3的上表面端部射出而到达荧光体含有树脂5的上表面(实施例的标号为5a,比较例的标号为5a')为止的六条光线(因为,相对于半导体发光元件3的光轴(X)，来自半导体发光元件3的射出角小)L9?L14沿同一光路前进，之后在实施例中，其中L9?L13这五条光线在荧光体含有树脂5的上表面5a和密封树脂部6的下表面6b折射而穿过间隙13，作为光线L9a?L13a入射到密封树脂部6内，光线L14这一条光线在荧光体含有树脂5的上表面5a内部反射(全反射)而返回到荧光体含有树脂5内。
[0116]另一方面，在比较例中，光线L9?L14中的L9?L12这四条光线在荧光体含有树脂5的上表面5a'和密封树脂部6的下表面6b折射而穿过间隙13'，作为光线L9b?L12b而入射到密封树脂部6内，光线L13和L14这两条光线在荧光体含有树脂5的上表面5af内部反射(全反射)而返回到荧光体含有树脂5内。
[0117]因此，对实施例与比较例进行比较可知，关于从半导体发光元件3的上表面端部射出的光线L9?L14，在实施例中能够将光线L9a?L13a这五条光线作为半导体发光装置的照射光而使用，在比较例中能够将光线L9b?L12b这四条光线作为半导体发光装置的照射光而使用。即，可知与比较例相比，实施例具有光的利用效率更高的结构。
[0118]另外,从图16的(b)可知,在从半导体发光兀件3的上表面端部射出的光线L9?L12中，穿过实施例的间隙13而从密封树脂部6的透镜部6a向密封树脂部6外照射的光线L9a?L12a的各自朝向与穿过比较例的间隙13'而从密封树脂部6的透镜部6a向密封树脂部6外照射的光线L9b?L12b的各自相比更靠近半导体发光元件3的光轴(X)的方向前进。即，可知与比较例相比，实施例具有聚光性更优异的结构。
[0119]如上所述，在第2实施方式中，与上述第I实施方式同样，关于光学系统中的光利用效率的高效化、聚光性的提高以及高温环境中的作业下的可靠性的确保，能够得到优异的结果。
[0120]另外，上述实施例1和实施例2均使用一个半导体发光元件，但半导体发光元件的数量并非限于一个。在使用多个半导体发光元件的情况下，优选在以凹部内的中央为中心的同一圆上的彼此等角度间隔的位置处对半导体发光元件进行贴片，但并非仅限于该配置。并且，到荧光体含有树脂的上表面的大致圆锥状的顶点和密封树脂部的下表面彼此与该接合线交叉的部分(交叉部)之间，朝向荧光体含有树脂的上表面而延伸设置与各个半导体发光元件的上部电极接合的接合线。在该情况下，从接合线的半导体发光元件的接合部到交叉部之间，优选位于半导体发光元件的上表面的投影上，但并非仅限于投影上。
[0121]另外，关于半导体发光元件的数量为多个时的交叉部，与各个半导体发光元件接合的接合线的数量不管是一个还是多个，均在以凹部的中心为中心的同心圆上位于彼此等角度间隔的位置。在该情况下，各接合线4的从交叉部14延长而位于密封树脂部6内的部分也与图1?图3同样，以朝向引线接合焊盘12d的方式形成有环形部C。
[0122]由此，荧光体含有树脂与密封树脂部仅在交叉部接触，此外的部分在荧光体含有树脂与密封树脂部之间形成间隙。这样，在荧光体含有树脂与密封树脂部之间设置间隙，在以凹部内的中央为中心的同一圆上彼此等角度间隔地配置交叉部，从而即使在使用了多个半导体发光元件的情况下，也能够与使用了一个半导体发光元件的情况相同，关于光学系统中的光利用效率的高效化和对称性、聚光性的提高以及高温环境中作业时的可靠性的确保，得到优异的结果。
【权利要求】
1.一种半导体发光装置，其特征在于，具备: 贴片到凹部内的半导体发光元件； 接合线，其一端部与所述半导体发光元件的上部电极接合，另一端部与形成在所述凹部外的引线接合焊盘接合； 第I树脂，其填充在所述凹部内，对整个所述半导体发光元件和所述接合线的一部分进行密封；以及 第2树脂，其以覆盖所述凹部的方式设置在所述第I树脂的上方， 所述接合线从所述半导体发光元件的上部电极的接合部到所述第I树脂的上表面为止朝向该上表面而延伸设置， 关于所述第I树脂的上表面，与所述接合线相接的部分沿着该接合线而向所述第2树脂的方向升起，形成为将与所述接合线的交点作为顶点的大致圆锥状，并且在所述交点处与所述第2树脂的下表面接触， 所述交点位于所述凹部的中心或者在以该中心为中心的同一个圆上位于彼此相等角度间隔的位置上，并且，在所述交点以外，在所述第I树脂的上表面与所述第2树脂的下表面之间形成有间隙。
2.—种半导体发光装置，其特征在于，具备: 贴片到凹部内的多个半导体发光元件； 多个接合线，这些多个接合线的一端部与所述多个半导体发光元件各自的上部电极接合，另一端部与形成在所述凹部外的引线接合焊盘接合； 第I树脂，其填充在所述凹部内，对整个所述多个半导体发光元件和所述多个接合线各自的一部分进行密封；以及 第2树脂，其以覆盖所述凹部的方式设置在所述第I树脂的上方， 所述多个接合线均从所述多个半导体发光元件各自的上部电极的接合部到所述第I树脂的上表面为止朝向该上表面而延伸设置， 关于所述第I树脂的上表面，与所述多个接合线各自相接的部分沿着该接合线而向所述第2树脂的方向升起，形成为将与所述接合线各自的交点作为顶点的大致圆锥状，并且在所述交点处与所述第2树脂的下表面接触， 所述交点在以所述凹部的中心为中心的同一个圆上位于彼此相等角度间隔的位置上，并且，在所述交点以外，在所述第I树脂的上表面与所述第2树脂的下表面之间形成有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其特征在于， 所述第I树脂的热膨胀系数比所述第2树脂的热膨胀系数大。
【文档编号】H01L33/62GK103545420SQ201310291015
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】盛本真代 申请人:斯坦雷电气株式会社