发光装置及其制造方法
【专利摘要】发光装置(100)具备：基体(50)；安装在基体(50)上的半导体发光元件(10)；在基体(50)上包围半导体发光元件(10)的周围的框体(20)；填充在框体(20)内的树脂制的树脂模制层(30)。框体(20)包括：第一框(21)；形成在第一框(21)的上表面的第二框(22)。树脂模制层(30)包括：形成为与第一框(21)的顶部大致相等的高度、并埋设半导体发光元件(10)的第一树脂模制层(31)；层叠在第一树脂模制层(31)的上表面、形成为与第二框(22)的顶部大致相等的高度的第二树脂模制层(32)，在第一树脂模制层(31)或者第二树脂模制层(32)中的至少任一者中含有用于对半导体发光元件(10)发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件。
【专利说明】发光装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备发光二极管等半导体发光元件的发光装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年以来，在普通照明用的灯具等中，取代现有的白炽灯而利用电能消耗更低的发光二极管(Light Emitting Diode:以下也称作“LED”。)的状况正在进展,其应用领域也正在扩大。其中，在聚光灯、探照灯等中，为了提高二次光学系统的光取出效率，期望有发光部尽可能小、发光面内的亮度不均、色相不均少的高输出且高光质的LED。
[0003]作为减少这样的发光不均的方法，有向发光元件的密封材料调配填料而使光漫射的方法。例如为了实现白色LED，想到将蓝色LED和由该蓝色LED的射出光激励而发出黄色荧光的YAG荧光体组合而成的发光装置的例子。在该发光装置中，在用于对安装在罩内的蓝色LED进行密封的树脂等密封材料中调配有YAG荧光体。进而，通过向相同的密封材料内不仅调配荧光体还调配漫射材料，从而在密封树脂内使荧光体更加分散。
[0004]但是，在这样的结构中，往往产生色相不均。具体而言，对于从LED元件射出的射出光而言，当着眼于发光装置的到从发光面离开为止的之间的光路长时，在从LED元件的正上方射出的光和从LED元件向斜向射出而在密封材料内通过的光中会产生光路长之差。其结果是，光路长越长，对向密封树脂内分散的荧光体进行激励的成分越增加，故产生色调的偏差。因此，在俯视观察发光装置的发光面的情况下，在发光面的周围会产生环状的色相不均。
[0005]参考:
[0006]日本特开2008-041290号公报:
[0007]日本特开2008-282754号公报；
[0008]日本特开2011-159970号公报
【发明内容】
[0009]本发明就是为了解决现有这样的问题而作出的。本发明的主要目的在于提供一种抑制色相不均而提高输出光的品质的发光装置及其制造方法。
[0010]为了实现以上的目的，根据本发明的一方面所涉及的发光装置，可以提供一种发光装置，其具备:基体；安装在所述基体上的半导体发光元件；在所述基体上包围所述半导体发光元件的周围的框体；填充在所述框体内的树脂模制层，所述框体包括:第一框；形成在所述第一框的上表面的第二框，所述树脂模制层包括:第一树脂模制层，其形成为与所述第一框的顶部大致相等的高度，并埋设所述半导体发光元件；第二树脂模制层，其层叠在所述第一树脂模制层的上表面，并形成为与所述第二框的顶部大致相等的高度，在所述第一树脂模制层或者第二树脂模制层中的至少任一者中含有用于对所述半导体发光元件发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件。根据上述结构，使第一树脂模制层的厚度大致均匀化，从而能够获得抑制了输出光的色相不均的高品质的发光。[0011]另外，根据本发明的另一方面所涉及的发光装置的制造方法，可以提供一种发光装置的制造方法，该发光装置具备:基体；安装在所述基体上的半导体发光元件；在所述基体上包围所述半导体发光元件的周围的框体；填充在由所述框体划定出的密封区域内的树脂模制层，所述发光装置的制造方法包括:在所述基体上形成第一框的工序；在所述第一框的内侧的密封区域，以对安装在该密封区域内的半导体发光元件进行密封的方式将第一模制树脂填充为该第一模制树脂的高度与该第一框的顶部大致一致的工序；使所述第一模制树脂硬化而形成第一树脂模制层之后，以覆盖所述第一框的至少一部分的方式形成第二框的工序；在所述第二框的内部，将第二模制树脂填充为使该第二模制树脂的高度与第二框的顶部大致一致的工序；使所述第二模制树脂硬化而形成第二树脂模制层(32)的工序。根据上述结构，容易以大致均匀的厚度来层叠第一模制树脂，从而能够获得抑制了输出光的色相不均的闻品质的发光。
[0012]进而，根据本发明的另一方面所涉及的发光装置的制造方法，可以提供一种发光装置的制造方法，包括:准备在绝缘性平面上配置了导电性构件的基体的工序；在所述基体上以与所述导电性构件电连接的方式安装半导体发光元件，并且在所述半导体发光元件的周围形成第一框的工序；在由所述第一框划定出的区域形成第一树脂模制层的工序；在所述第一框的上表面形成第二框的工序；在由所述第二框划定出的区域形成第二树脂模制层的工序。根据上述结构，容易以大致均匀的厚度来层叠第一模制树脂，从而能够获得抑制了输出光的色相不均的高品质的发光。
[0013]本发明的上述和其它目的以及本发明的特征会从以下结合附图的详细描述中变得更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的实施例1所涉及的发光装置的俯视图。
[0015]图2是图1的I1-1I线的剖视图。
[0016]图3是图1的II1-1II线的剖视立体图。
[0017]图4A?图4D是表示图1的发光装置的制造工序的示意剖视图。
[0018]图5是表示变形例所涉及的发光装置的示意剖视图。
[0019]图6是另一变形例所涉及的发光装置的剖视图。
[0020]图7是另一变形例所涉及的发光装置的剖视图。
[0021]图8是表示另一变形例所涉及的发光装置的示意剖视图。
[0022]图9是图2所示的发光装置的主要部分放大剖视图。
[0023]图10是变形例所涉及的发光装置的主要部分放大剖视图。
[0024]图11是表示由粘度高的树脂埋设保护元件的状况的示意剖视图。
[0025]图12是另一变形例所涉及的发光装置的俯视图。
[0026]图13是表示实施例2所涉及的发光装置的示意剖视图。
[0027]图14是表示现有的发光装置的剖视图。
[0028]图15是表示图14的发光装置的、框体和树脂模制层的界面部分的放大剖视图。【具体实施方式】[0029]以下，根据附图对于本发明的实施方式进行说明。不过，以下表示的实施方式为例示出用于对本发明的技术思想进行具体化的发光装置及其制造方法的方式，本发明并未将发光装置及其制造方法局限于以下的内容。另外，本说明书并不是将权利要求书所示的构件限定于实施方式的构件。实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特定性的记载，就没有将本发明的范围仅限定于此，而只不过是说明例。需要说明的是，各附图所示的构件的大小、位置关系等为了使说明明确而进行夸大。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号表示相同或者同质的构件，适当省略详细的说明。再而，构成本发明的各要素既可以设为由相同的构件构成多个要素而由一个构件兼作多个要素的方式，反之也可以由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可以利用在其他的实施例、实施方式等中。
[0030]根据本发明的一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述基体具有绝缘性平面，在所述绝缘性平面上形成有导电性构件，并且所述导电性构件与所述半导体发光元件电连接。
[0031]另外，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第一树脂模制层含有用于对所述半导体发光元件发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件。
[0032]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第二树脂模制层包含用于使所述半导体发光元件发出的射出光漫射的漫射材料。根据上述结构，通过将密封树脂分离为调配荧光体等波长变换构件而进行波长变换的第一树脂模制层和调配漫射剂而用于减少发光不均的第二树脂模制层，从而能够获得更高光质的发光装置。
[0033]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第一框的内表面的下端与所述基体的交界位置与所述第二框的内表面的下端相比配置在所述框体的内侦U。根据上述结构，框体的内表面侧形成为作为整体倾斜的形状，能够改善光的取出效率。另外，还能够避免第二框局部地覆盖第一树脂模制层31的上方而阻碍光取出的事态。
[0034]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第二框被覆所述第一框的上表面及外表面。根据上述结构，能够由第二框覆盖第一框地形成框体，从而能够增大框体并提高向基体上固定之际的接合强度而使可靠性提高。
[0035]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第二框形成得在俯视观察下比所述第一框粗。根据上述结构，能够由第二框覆盖第一框的上表面及外表面地形成框体，从而能够增大框体并提高向基体上固定时的接合强度而使可靠性提高。
[0036]另外，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，形成所述第一框的第一框体用树脂的粘度比形成所述第二框的第二框体用树脂的粘度高。根据上述结构，能够容易将第一框形成得又窄又高。
[0037]再而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，还具备与所述半导体发光元件反并联连接的保护元件，并由所述第二框埋设所述保护元件。根据上述结构，能够降低埋设保护元件的第二框体用树脂的粘度，避免在第二框体用树脂的埋设后在保护元件表面与第二框体用树脂的界面产生间隙的事态，从而提高发光装置的可靠性。
[0038]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第二树脂模制层的中央区域的高度形成为与所述第二框的顶部大致相同的高度。根据上述结构，即便在框体的附近处也能够将第一树脂模制层与第二树脂模制层的厚度维持为大致恒定，从而获得能够抑制以往容易产生色相不均的框体附近的发光色的色相不均的效果。
[0039]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第二树脂模制层的中央区域的高度形成得比所述第二框的顶部高。根据上述结构，获得利用第二树脂模制层来提高光通量的效果。
[0040]另外，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述波长变换构件为能够由所述半导体发光元件发出的光激励的荧光体。
[0041]进而，根据本发明的另一实施方式所涉及的发光装置可以为，所述第一树脂模制层中包括荧光体层和形成在该荧光体层的上部的透光性树脂层。根据上述结构，能够使荧光体在第一树脂模制层内沉淀并有效地捕捉来自半导体发光元件的光而容易变换波长。
[0042](实施例1)
[0043]本发明的实施例1所涉及的发光装置100的俯视图示于图1，其I1-1I线的剖视图示于图2，II1-1II线的剖视立体图示于图3，另外，该发光装置100的制造工序分别示于图4A~图4D的示意剖视图。这些附图所示的发光装置100具备:基体50 ;安装在基体50上的半导体发光元件10 ;以包围半导体发光元件10的周围的方式配置在基体50上的树脂制的框体20 ;填充在 由该框体20划定出的密封区域SA中的树脂制的树脂模制层30。
[0044]该基体具有绝缘性平面，在绝缘性平面上形成有导电性构件。通过使该导电性构件与半导体发光元件电连接而进行配线。
[0045]在此，将基体50形成为矩形状，且将框体20也形成为矩形状。在由框体20围绕而成的密封区域SA内安装有一个以上的半导体发光元件10。在此，在矩形状的密封区域SA内，将多个半导体发光元件10配置成矩阵状。在该例中安装有纵6个X横6个=计36个半导体发光元件。不过，半导体发光元件的个数、配置图案可以为任意。例如，也可以配置为使纵横的个数变化的长方形状、或者配置为圆形状、多边形状。进而，也可以如图5的变形例所示的发光装置100B那样将半导体发光元件10设为一个。(半导体发光元件10)
[0046]半导体发光元件10可以利用发光二极管或半导体激光器等。这样的半导体发光元件10适宜采用利用液相成长法、HDVPE法、MOCVD法在基板上将ZnS、SiC、GaN、GaP、InN、AIN、ZnSe, GaAsP, GaAlAs, InGaN, GaAIN、AlInGaP, AlInGaN 等的半导体作为发光层而形成的结构。通过半导体层的材料、其混晶度的选择，能够从紫外光到红外光选择各种半导体发光元件的发光波长。尤其是，当形成在野外也能够适于利用的显示装置时，要求有能够高亮度发光的发光元件。对此，作为进行绿色系及蓝色系的高亮度发光的发光元件的材料，优选氮化物半导体。例如，作为发光层的材料，可以利用InxAlyGa1^yN(O≤X≤1、0≤Y≤1、X+Y ^ D等。另外，也可以设为将这样的发光元件和由该发光激励而发出具有与发光元件的发光波长不同的波长的光的各种突光体36 (详细情况在后叙述)组合而成的发光兀件。作为进行红色系发光的发光元件的材料，优选镓.铝.砷系的半导体或铝?铟?镓?燐系的半导体。需要说明的是，为了形成为彩色显示装置，优选组合红色系的发光波长为610nm到700nm、绿色系的发光波长为495nm到565nm、蓝色系的发光波长为430nm到490nm的LED
芯片、
[0047]另外，该半导体发光元件10以使电极形成面面向基体50的方式进行配置，利用凸起、焊球等进行安装，并形成为将电极形成面的背面侧作为主光取出面的倒安装(所谓的倒装芯片安装)。不过，也可以不局限于该结构，而形成为将与向基体进行安装的安装面侧相反侧的电极形成面侧作为主光取出面的正安装型。
[0048](保护元件12)
[0049]另外，优选的是，在半导体发光元件10连接有保护元件12。保护元件12避免在施加反向电压时半导体发光元件10发生破损的事态。这样的保护元件12可以适宜利用以与发光元件的导通方向呈相反方向地并联连接的稳压二极管等。或者是，保护元件12也可以使用可变电阻等。保护元件12和在基体50上施加的配线图案由后述的框体20埋设。由此，无需另行利用保护膜等来被覆保护元件12、配线图案，而能够利用框体20来进行保护。即，能够将框体20兼作保护元件12、配线图案的保护膜。(基体50)
[0050]基体50可以适宜利用散热性优越的绝缘性的基板。例如可以利用陶瓷基板，在本例中利用氧化铝陶瓷基板。另外，也可以适当利用玻璃环氧树脂基板、氮化铝基板等。如图1的俯视图所示，在基体50的大致中央形成有对密封区域SA进行划定的框体20，并且在框体20的外侧形成有与外部电连接用的外部连接端子14。外部连接端子14形成有正极用、负极用的一对，各个外部连接端子14通过配线图案而与安装在密封区域SA的半导体发光元件10(及保护元件12)电连接。在图1的例子中，在矩形状的框体20的对角线上分别通过印刷而形成有正极侧外部连接端子和负极侧外部连接端子。此处将外部连接端子设为一对，但外部连接端子不局限于一对，也可以设为两对以上。
[0051](树脂模制层30)
[0052]树脂模制层30包括:第一树脂模制层31 ;层叠在该第一树脂模制层31的上表面的第二树脂模制层32。第一树脂模制层31以埋设半导体发光元件10的方式含有波长变换构件。另外，第二树脂模制层32含有漫射材料，使半导体发光元件10的发光和由波长变换构件变换了波长的光漫射而混色，从而获得均匀的输出光。
[0053](框体20)
[0054]进而，框体20包括:由第一框体用树脂构成的第一框21 ;由第二框体用树脂构成的第二框22。如此的话，容易以大致均匀的厚度来层叠第一树脂模制层31和第二树脂模制层32，从而能够获得抑制了输出光的色相不均的高品质的发光(详细情况在后叙述)。
[0055](第一树脂模制层31)
[0056]如图2的剖视图所示，第一树脂模制层31包括:波长变换层34 ;形成在该波长变换层34的上部的透光性树脂层35。因此，在第一树脂模制层31的形成时，第一树脂模制层31用的第一模制树脂在透光性树脂中含有波长变换构件。当将该第一模制树脂向第一框21填充时,在透光性树脂中含有的波长变换构件由于其自重而沉淀,借助偏靠于第一树脂模制层31的下方的波长变换构件而形成有波长变换层34，另外在第一树脂模制层31的上方形成有波长变换构件较少的透光性树脂层35。通过设为如此的结构，能够在半导体发光元件10的周围及上表面有效地配置波长变换构件，从而能够有效地对该半导体发光元件10发出的光进行波长变换。构成这样的第一模制树脂的透光性树脂可以适宜利用硅酮树脂等。
[0057](荧光体36)
[0058]这样的波长变换构件可以适宜利用能够由半导体发光元件10发出的光激励的荧光体36。荧光体36可以适宜利用YAG、CASN、SCASN等。例如，通过半导体发光元件10利用InGaN的LED且荧光体36利用由稀土族元素活化了的YAG，从而可获得LED的蓝色光和由该蓝色光对荧光体进行激励而波长变换后的黄色的荧光，通过这些光的混色来获得白色光。由此，能够获得白色的发光装置。另外，也可以根据需要而混入多种荧光体。例如附加红色系的荧光体而能够获得添加了红色成分的暖色系的发光色。另外，也能够获得除白色光以外的发光色。在此，将发光二极管的峰值波长设为445?455nm的蓝色，向荧光体组合由该蓝色光激励而发出黄色荧光的YAG、发出黄绿荧光的LAG、发出红色荧光的SCASN，从而获得借助这些光的混色而生成白炽灯颜色的白色光来作为输出光的发光装置。
[0059]突光体36可以在第一树脂模制层31内偏向下方地分布。由此,通过将突光体36配置在半导体发光元件10的附近，能够将从半导体发光元件10射出的射出光有效地向荧光体36照射而进行波长变换。为了使突光体36如上述那样偏靠,例如在向第一树脂模制层31中混入了荧光体36的状态下进行填充，在使第一树脂模制层31硬化的阶段中，使荧光体36借助其自重而自然沉淀。其结果是，在硬化后的第一树脂模制层31的下方形成有含有大量突光体36的区域。
[0060]在图2所示的发光装置100的例子中，为了进行说明而图示为将第一树脂模制层31区分为含有荧光体的波长变换层34和不含有荧光体36的透光性树脂层35的状态，但实际上波长变换层34与透光性树脂层35的交界是模糊的。荧光体的沉淀状态也因使用的第一模制树脂的粘度或荧光体的粒径、比重等而变化。因而，本发明也包括下述状态，即例如图8中作为变形例而示出的发光装置100E那样，越向第一树脂模制层31的下方，荧光体36的密度越高，反之，越向上方，荧光体36的密度越低的状态。该第一树脂模制层31由荧光体36沉淀而成的波长变换层34和实质上不含有荧光体36的透光性树脂层35构成。在本说明书中，对于“实质上不含有荧光体”而言，自然包括完全不含有荧光体粒子的情况，也包括即便微量地含有荧光体粒子但也未确认到由半导体发光元件射出的光的吸收的情况。
[0061](第二树脂模制层32)
[0062]在第一树脂模制层31的上表面形成有第二树脂模制层32。第二树脂模制层32中含有漫射材料。由此，能够利用第二树脂模制层32使来自LED的射出光、及使该射出光由荧光体36波长变换后的荧光漫射从而获得均匀的光。这样的第二模制树脂可以适宜利用硅酮树脂等。另外，作为漫射材料可以利用填料。在实施例1中，作为第二模制树脂使用二甲基硅酮树脂，在该树脂中作为填料混入有TiO2的粉体。
[0063]如此，使第一树脂模制层31的一部分作为对半导体发光元件10的射出光的波长进行变换的波长变换层34发挥功能，另一方面，使第二树脂模制层32作为使半导体发光元件10的射出光和波长变换光漫射而均匀地混色的漫射层发挥功能。如此，通过将树脂模制层30分为二层，对各层分别分配波长变换功能和漫射功能，有效地利用各层来分别发挥独立的功能，从而能够获得均匀的发光。
[0064]在此，优选的是，第一树脂模制层31的上表面形成为与第一框21的顶部大致相同的平面。其如图4A、图4B所示，通过在形成第一框21后，在形成第一树脂模制层31且将第一模制树脂向第一框21填充之际，以使第一模制树脂成为与第一框21的顶部大致相同面的方式进行填充来实现。即，在现有的方法中，如果以二阶段向框体20填充模制树脂，则如图14所示，需要在框体920的高度的中间处停止第一模制树脂的注入。其结果是，由于表面张力，在框体920的附近处产生了第一模制树脂上延的状态。当在如此的第一模制树脂硬化之后填充第二模制树脂时，如图15所示，在框体920的附近处，第二树脂模制层932必然相对地变薄了相当于第一树脂模制层931变厚的量，结果是基于第二树脂模制层932的光的漫射效果较弱，尤其是在树脂模制层的周围的部分处呈环状地产生了输出光的色相不均。
[0065]对此，在实施例1所涉及的发光装置100中，通过以二阶段层叠框体20，减少了上述的表面张力的影响，避免了第一模制树脂的上延。即，首先如图4A所示，形成高度与第一树脂模制层31的厚度相对应的第一框21。由此，在如图4B所示那样将第一树脂模制层31向密封区域SA填充之际，可以将第一树脂模制层31填充至第一框21的上端，因此，能够在包括第一框21的附近在内的、密封区域SA的整个区域形成为大致均匀的厚度。并且，如图4C所示，通过在第一树脂模制层31的硬化后形成第二框22，可获得所期望的高度的框体20，并且能够如图4D所示那样形成第二树脂模制层32，从而能够使多个树脂模制层的膜厚均匀化而抑制色相不均。
[0066]如此，在框体20的附近处也能够将第一树脂模制层31和第二树脂模制层32的厚度维持为大致恒定，从而能够抑制以往易产生色相不均的框体20附近的发光色的色相不均。
[0067]在本说明书中，所谓“顶部”并不是框体的最高位置的含义，而是指在向由框体划定出的密封区域填充模制树脂之际，通过与模制树脂的液面高度大致一致而实质上不产生上延的部位。换而言之，是指对填充模制树脂的区域进行划定的部位的高度，在与这样的模制树脂的填充没有关系的位置、例如框体的外表面的从密封区域离开的位置处向上方突出那样的方式也包含在本申请发明之中。
[0068]需要说明的是，第二树脂模制层32的上表面在图2等的例子中设为平面状。换而言之，第二树脂模制层32的高度从其端缘到中央区域为止形成为与第二框22的顶部大致相同的高度。不过，本发明并不局限于该构成，例如也可以使第二树脂模制层32的上表面形成为其中央区域的高度比第二框22的顶部高。这样的例子作为变形例示于图7的剖视图。该发光装置100D形成为使第二树脂模制层32D的上表面在中央区域处呈凸状突出地弯曲的形状。这样，能够降低输出光在与空气的界面处的全反射引起的损失，使光通量(光束)提高。
[0069](框体20)
[0070]下面对于框体20进行说明。框体20为了提高反射率，优选由白色系的树脂形成。另外，为了便于在基体50上形成而形成为剖面观察呈穹顶状。尤其是，优选的是，在密封区域SA的内表面侧处以使输出光反射而向上取出的方式,形成以向上扩宽开口面积的方式扩展的倾斜面。
[0071]另外，框体20由第一框21和第二框22形成。第一框21形成在基体50上，用于对围绕半导体发光元件10的周围的密封区域SA进行划定。在由第一框21划定出的密封区域SA中安装有第一模制树脂。这样，第一框21作为填充第一模制树脂的堤堰来利用。构成这样的第一框21的第一框体用树脂可利用与基体50的粘合性优越且与第一模制树脂的粘合性也优越的树脂。这样的第一框体用树脂可以适宜利用硅酮树脂、环氧树脂等。(第二框22)
[0072]第二框22形成在第一框21的上表面，成为用于向使第一模制树脂硬化而成的第一树脂模制层31的上表面填充第二模制树脂的堤堰。因此，形成第二框22的第二框体用树脂可选择与第一框21的粘合性优越且与第二模制树脂的粘合性也优越的树脂。优选的是，采用与第一框体用树脂同种的树脂。其中，优选使粘度比第一框体用树脂低(详细情况在后叙述)。这样的第二框体用树脂可以适宜利用硅酮树脂、环氧树脂等。另外，第二框22形成得在俯视观察下比第一框21粗，如图4B、图4C等所示那样以覆盖第一框21的上表面及外表面所表现出的区域的方式进行层叠。
[0073]如上所述，由于第二框22从上表面层叠到外表面，故与图8所示的变形例所涉及的发光装置100E那样仅仅层叠在第一框21的上表面相比，能够在框体20内的开口部分容易形成适度的倾斜面。通过使开口部分倾斜，使来自半导体发光元件10的射出光由倾斜面反射而变得容易向外部取出，从而使光的取出效率提闻。
[0074]另外，优选的是，第一框21与第二框22的界面连续性地形成。如此的话，能够抑制第一框21与第二框22的界面处的、第一树脂模制层31与第二树脂模制层32的膜厚的变化，从而获得闻品质的输出光。
[0075]此时，优选的是，如图9的放大剖视图所示，第二框22的交界部分同第一框21与第一模制层的界面连续。即，优选的是，第二框22的端面的位置X2以比第一框21的端面的位置X1向框体20的外侧稍微偏移的方式形成。由此，能够避免第二框22的端面的位置X2覆盖第一树脂模制层31的情况，从而避免光的损失。另外，使框体20的内表面侧倾斜，能够容易使输出光由该部分向光的取出方向反射。
[0076]此时,若如图8所不仅仅在第一框21的上表面层叠第二框22、换而言之与基体50非接触，则第一框21变得窄幅而与第二框22的接触面积受到限制，接合强度变弱。对此，如图2及图4C等所示那样使第一框21与第二框22相比成为宽幅，以由第二框22被覆第一框21的露出部分的方式进行层叠。由此，能够以更为宽广的面积将第二框22固定在基体50上，从而使粘结强度得以提闻，可罪性也提闻。
[0077]另外此时，优选的是，由构成第二框22的第二框体用树脂来埋设保护元件12。在此，通过使第二框体用树脂的粘度比第一框体用树脂的粘度低，能够将保护元件12可靠地埋设在框体20内而进行保护。换而言之，通过使第一框体用树脂的粘度比第二框体用树脂的粘度高，使构成第二框22的第二框体用树脂的粘度相对柔软，由此利用第二框体用树脂可获得容易使第二框体用树脂追随保护元件12的表面形状而使埋设的可靠性提高的优点(详细情况在后叙述)。
[0078]需要说明的是，本发明如图10的放大剖视图所示的变形例所涉及的发光装置那样，也可以形成为第二框22不仅仅被覆第一框21而且还局部地被覆第一树脂模制层31的端缘的结构。换而言之，也可以形成为使第二框22的端缘的位置X2比第一框21的开口端处的、与第一树脂模制层31的交界部分的位置X3更向密封区域SA的内表面侧偏移的结构。如此的话，虽然产生了与第二框22被覆第一树脂模制层31的端缘的区域的量相应的输出光的损失，但能够抑制框体的宽度而实现尺寸的小型化，另外能够稍微减小密封区域SA的开口面积，从而可获得能够使二次光学系统的聚光容易度提高的优点。
[0079](树脂的粘度)
[0080]各框体用树脂的粘度可以通过使构成树脂的材质的调配比变化而调整为适当的值。此处，第一框体用树脂及第二框体用树脂均采用二甲基硅酮，使粘度高的树脂和低的树脂的调配比率变化来对粘度进行调整。[0081]在此，第一框体用树脂由于粘度高，从而可以形成为需要的高度且形成为窄幅。框体20由于是对发光没有贡献的区域，从装置的小型化的观点考虑可以说期望其尽可能变窄。但是，如果由粘度高的树脂来埋设保护元件的话，由于流动性低故难以向保护元件周围的细微间隙中完全填充树脂。例如，如图11所示，在向安装在基体750上的保护元件12的上表面填充树脂720之际，在保护元件12的周围存在在基体750与树脂720之间产生间隙GP的可能性。若产生这样的间隙GP，则外部空气容易进入，担心产生外部空气包含的水分、腐蚀性气体的进入所引起的不良状况。
[0082]对此，通过使保护元件12由第二框体用树脂埋设且使该第二框体用树脂的粘度比第一框体用树脂低，由此由第二框体用树脂可靠地被覆保护元件12的周围，从而能够实现在第二框22中埋设保护元件12的结构。如果是该结构，则能够提高第一框21的粘度并将第一框21形成为窄幅，另一方面，能够利用第二框22以减少了间隙的状态埋设保护元件
12。另外，通过将第一框21形成为窄幅，容易由第二框22覆盖第一框21的露出部分，还可获得能够抑制框体20整体的宽度的效果。
[0083]需要说明的是，本发明不局限于图2的结构，也可以如图6、图8所示的另一变形例所涉及的发光装置100CU00E那样，在第一框21C、21E的上表面层叠第二框22C、22E而构成框体20C、20E。尤其是，在使框体的宽度进一步地狭窄而实现小型化的用途等中，可以适宜利用图8、图6的结构。
[0084]另外，在以上的例子中将框体20如图1所示那样形成为俯视观察下为正方形状，但本发明并不局限于该结构，例如也可以设为长方形状、或者不局限于矩形状，也可以设为六边形、八边形等多边形状、或将角部倒角、或者设为轨道形状、或设为圆形、椭圆形等任意的闭曲面的形状。可以根据框体的形状、要求的光量或取向图案、需要的半导体发光元件10的个数、配置图案等而设计。图12中作为一例示出了将框体20F形成为圆形状的发光装置100F的例子。通过如此设为圆形状，也容易采用将上述的第二树脂模制层变形为透镜状的结构。
[0085]另外，在以上的例子中，对于在基体50上安装了半导体发光元件10的、所谓COB (Chip On Board)型的发光装置的例子进行了说明。不过本发明不局限于上述结构，也可以适用于芯片型的发光装置等中。
[0086](发光装置100的制造方法)
[0087]接着，根据图4A?图4D说明实施例1所涉及的发光装置100的制造方法。首先，如图4A所示，在预先利用印刷等形成有配线图案的基体50上，通过形成配线图案而安装半导体发光元件10、保护元件12，并且以包围该半导体发光元件10的周围的方式由第一框体用树脂形成第一框21。需要说明的是，半导体发光元件10的安装和第一框21的形成中的任一者在前进行均可以。例如在回流等高温环境下进行半导体发光元件等的安装的情况下，先安装半导体发光元件，之后再形成第一框21，从而能够避免第一框体用树脂在半导体发光元件的安装时熔融、破损的事态。
[0088]接着，在第一框21硬化了的状态下，如图4B所示，向第一框21的内侧的密封区域SA中填充第一模制树脂而形成第一树脂模制层31。此时，将第一模制树脂填充至与第一框21的高度大致一致的高度。由此，能够避免表面张力的影响引起的、第一模制树脂在第一框21的内表面上延所产生的问题，并且能够将第一树脂模制层31的厚度和在其上之后形成的第二树脂模制层32的厚度形成为均匀，从而避免色相不均的发生。需要说明的是，第一模制树脂中混入有波长变换构件。当填充第一模制树脂时，混入内部的波长变换构件因自重而沉淀，从而将波长变换层34和透光性树脂层35形成在第一树脂模制层31。
[0089]进而，使第一模制树脂硬化而形成第一树脂模制层31之后，如图4C所示那样形成第二框22。第二框22以覆盖第一框21的从上表面到外表面在基体50上露出的区域、且第二框22的内表面的下端同第一框21的内表面的下端与基体50的交界的位置相比成为框体20的外侧的方式进行层叠。由此，能够使第二模制树脂在第一框21与第二框22的界面处也大致连续地层叠在第一树脂模制层31的上表面上，并且能够使由第二模制树脂构成的第二树脂模制层32的厚度在整面上成为大致均匀。另外，在由第二框22覆盖第一框21之际，一并使保护元件12埋设在第二框22中而对该保护元件12进行保护。
[0090]最后，在第二框体用树脂硬化了的状态下，向第二框22的内部的密封区域SA中填充第二模制树脂而形成第二树脂模制层32。第二模制树脂填充至与第二框22的高度大致相等的高度，由此同样地实现了避免表面张力的均匀的膜厚。另外，第二模制树脂中混入有漫射材料，使从第一树脂模制层31射出的半导体发光元件10的射出光和由波长变换构件变换波长后的波长变换光由漫射材料漫反射并漫射，在均匀地混色的状态下，从密封区域SA呈面状地发光。在这种状态下使模制树脂硬化而形成第二树脂模制层32时，可获得半导体发光元件10由密封区域SA密封的发光装置100。另外，将第一树脂模制层31和第二树脂模制层32的厚度在整面上形成为大致均匀，尤其能够获得抑制了框体20的附近处的输出光的色相不均的、高品质的发光。
[0091]如上所述，根据本实施例，通过将密封树脂分离为调配荧光体36等波长变换构件而进行波长变换的第一树脂模制层和调配漫射材料而用于减少发光不均的第二树脂模制层，能够获得更高光质的发光装置。
[0092]采用了 LED的发光装置可以采用图14的剖视图所示那样的、在封装件950内安装了 LED元件910的结构。在这样的结构中，为了将模制树脂930设为二层，最先对包含荧光体36的第一树脂模制层931进行模制。由此，在第一树脂模制层931内能够生成从LED元件910射出的光、及将该射出光作为激励光而由荧光体36波长变换后的荧光。接着向该第一树脂模制层931的上表面填充含有漫射材料的第二树脂模制层932。由此，能够在第二树脂模制层932漫射来自LED元件910的射出光、及使该射出光由荧光体36波长变换后的荧光，从而获得均匀的光。
[0093]但是，在将这样的模制树脂930形成为二阶段的结构中，存在有尤其在框体920的附近处产生色相不均这样的问题。即，如将图14中由虚线所示的区域放大的图15的放大剖视图所示那样，构成第一树脂模制层931的模制树脂成为因表面张力而在树脂制框体920的附近CP处上延的状态。当在此之上模制第二树脂模制层932时，必然地成为在框体920的部分第一树脂模制层931较厚而第二树脂模制层932较薄的状态。即，密封区域SA的中央部分处的第一树脂模制层931的厚度Cl1与第二树脂模制层932的厚度d2的比率R(=Cl1 / d2)、密封区域SA周边处的第一树脂模制层931的厚度d/与第二树脂模制层932的厚度d2’的比率R’发生变化。其结果是，在从密封区域SA的中央部分发出的光和从端缘部分发出的光中产生了色相不均。
[0094]与其相对，在本实施例所涉及的发光装置中，如上所述，在形成调配荧光体36等波长变换构件而进行波长变换的第一树脂模制层之后形成第二框，并形成调配漫射材料而用于减少发光不均的第二树脂模制层，由此能够获得更高光质的发光装置。
[0095]另外，当由树脂成形封装件、层叠陶瓷封装件等以两层设置密封材料时，为了避免上述的表面张力，第一层和第二层的端部的位置在结构上必须分离一定距离以上。在这种情况下，与仅仅由第一层进行密封时相比发光直径扩大，故从发光兀件射出的光分散，引起光度降低。
[0096]与其相对，在本实施例中，由于在第一框及第一模制树脂的硬化后形成第二框，故能够使第一层和第二层的框的端部对合，能够在不扩大发光部尺寸的情况下以两层分离的方式形成密封材料。
[0097]另外，荧光体等波长变换构件未必局限于仅仅配置在第一树脂模制层的结构。例如作为第一树脂模制层，由调配了白色填料的第一模制树脂的密封材料密封，第二树脂模制层采用例如调配了 YAG等荧光体的第二模制树脂的密封材料，由此能够获得高亮度的白色光源。该结构对于主要使用发光装置的正面光的灯具格外有效。
[0098](实施例2)
[0099]在以上的例子中对于设为二层结构的例子进行了说明，但本发明不局限于二层，也可采用三层以上的多层结构。以这样的例子作为实施例2所涉及的发光装置200示于图
13。在该图所示的发光装置200的例子中，示出了将形成在基体250上的树脂模制层230设为第一树脂模制层231、第二树脂模制层232、第三树脂模制层233这三层结构的例子。即框体220除了第一框221和第二框222以外，还由第三框223构成。另外，在模制各模制树脂之前，以将框体220提高加固至各模制树脂的填充位置的方式进行预先层叠，由此在各树脂模制层的形成时能够将模制树脂填充至与框体220的上端大致相同的高度，能够利用各树脂模制层抑制因表面张力引起的模制树脂的在框体220内表面上的上延，从而可获得高品质的发光装置。作为这样的多层结构的例子，例如可以适用于将荧光体层设为多层结构的结构。即，并不是将荧光体浑然一体地混入同一层内，而是按照各层进行分离并层叠，由此能够期待利用了荧光体的吸收光谱、反射光谱特性的激励效率的改善等。
[0100]进而，也能够减少树脂模制层间的折射率差。例如，在对半导体发光元件进行了倒装芯片安装时，射出光通过制造半导体发光元件时使半导体层生成的生成基板(例如蓝宝石基板)而输出，但该蓝宝石基板和发光装置外、即周围的大气存在折射率差。在光通过折射率不同的介质之际，在界面处产生全反射，故会使从发光装置取出的光的效率降低。对此，通过在从蓝宝石基板通过树脂模制层到达发光装置外(大气)为止，使光通过的路径的折射率差在树脂模制层中阶段性地变化，能够抑制各界面处的全反射，从而能够期待光取出效率的提高。例如在从蓝宝石基板的折射率1.75到大气的折射率I之间，利用三层树脂模制层如1.6 — 1.5 — 1.4那样逐渐地使折射率降低，由此抑制各界面处的全反射，最终能够期待使可从发光装置取出的光量提高的效果。
[0101]进而，也可以在树脂模制层中含有对输出光中的特定波长成分进行截断或使其通过的作为带阻/带通滤波器的波长域遮断/透过层。例如，在作为为了看到洁净的肌色而截断特定波长的光的照明光源来利用发光装置的用途中，可以使树脂模制层具备这样的波长域遮断功能、或者追加这样的层。
[0102]如此在使树脂模制层不局限于二层而设为具备各种功能的多层结构的情况下，为了在各层的端缘处也分别形成为均匀的膜厚，可以有效利用本发明。除此之外，在如上所述形成为多层结构的树脂模制层中，上表面不仅可以被设为平坦面，也可以变形为凸状、凹状
坐寸O
[0103]本发明所涉及的发光装置及其制造方法不仅可利用在用于照明用光源、LED显示器、背光光源、信号机、照明式开关、各种传感器及各种指示器等的LED、激光元件等半导体发光元件之中，也可以广泛地应用于半导体发光元件的制造中。
[0104]本领域技术人员应该明白的是虽然已经图示和描述了本发明的各种优选实施例，但是可以想到的是本发明不限于所公开的具体实施例，这些所公开的具体实施例被认为是仅图示了创造性概念并且不应该被解读成限制本发明的范围，并且这些所公开的具体实施例适用于落入在所附权利要求中所限定的本发明的范围内的所有修改和变化。本申请基于2013年I月18日在日本递交的第2012-160043号申请案，其内容以参考的方式在此并入。
[0105]附图符号说明
[0106]100、100B、100C、100D、100E、100F、200 …发光装置
[0107]10…半导体发光兀件
[0108]12…保护元件
[0109]14…外部连接端子 [0110]20、20C、20E、220…框体；21、21C、21E、221 …第一框
[0111]22、22C、22E、20F、222…第二框；223…第三框
[0112]30、230…树脂模制层
[0113]31、31C、231…第一树脂模制层
[0114]32、32D、232…第二树脂模制层
[0115]233…第三树脂模制层
[0116]34、34C…波长变换层
[0117]35、350..透光性树脂层
[0118]36…突光体
[0119]50、250 …基体
[0120]720…树脂
[0121]750…基体
[0122]910 …LED 元件
[0123]920…框体
[0124]930…模制树脂
[0125]931…第一树脂模制层
[0126]932…第二树脂模制层
[0127]950…基体
[0128]SA…密封区域
[0129]GP…间隙
[0130]CP…框体的附近
【权利要求】
1.一种发光装置(100)，具备: 基体(50)； 安装在所述基体(50)上的半导体发光元件(10)； 在所述基体(50)上包围所述半导体发光元件(10)的周围的框体(20)； 填充在所述框体(20)内的树脂模制层(30)， 所述发光装置(100)的特征在于， 所述框体(20)包括:第一框(21);形成在所述第一框(21)的上表面的第二框(22)， 所述树脂模制层(30)包括: 第一树脂模制层(31)，其形成为与所述第一框(21)的顶部大致相等的高度，并埋设所述半导体发光元件(10)； 第二树脂模制层(32)，其层叠在所述第一树脂模制层(31)的上表面，并形成为与所述第二框(22)的顶部大致相等的高度， 在所述第一树脂模制层(31)或者第二树脂模制层(32)中的至少任一者中含有用于对所述半导体发光元件(10)发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件(36)。
2.如权利要求1所述 的发光装置(100)，其特征在于， 所述基体(50)具有绝缘性平面， 在所述绝缘性平面上形成有导电性构件， 并且所述导电性构件与所述半导体发光元件(10)电连接。
3.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第一树脂模制层(31)含有用于对所述半导体发光元件(10)发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件(36)。
4.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二树脂模制层(32)包含用于使所述半导体发光元件(10)发出的射出光漫射的漫射材料。
5.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第一框(21)的内表面的下端与所述基体(50)的交界位置与所述第二框(22)的内表面的下端相比配置在所述框体(20)的内侧。
6.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二框(22)局部地被覆所述第一框(21)及第一树脂模制层(31)的端缘。
7.如权利要求6所述的发光装置(100)，其特征在于， 将所述第二框(22)的内表面的下端位置(X2)配置在比所述第一框(21)的开口端处的、与所述第一树脂模制层(31)的交界部分的位置(X3)靠所述框体(20)的内侧的位置。
8.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二框(22)被覆所述第一框(21)的上表面及外表面。
9.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二框(22)形成得在俯视观察下比所述第一框(21)粗。
10.如权利要求9所述的发光装置(100)，其特征在于， 还具备与所述半导体发光元件(10)反并联连接的保护元件(12)， 由所述第二框(22)埋设所述保护元件(12)。
11.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二树脂模制层(32)的中央区域的高度形成为与所述第二框(22)的顶部大致相同的高度。
12.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述第二树脂模制层(32)的中央区域的高度形成得比所述第二框(22)的顶部高。
13.如权利要求1所述的发光装置(100)，其特征在于， 所述波长变换构件(36)为能够由所述半导体发光元件(10)发出的光激励的荧光体(36)， 所述第一树脂模制层(31)包括:荧光体层(34);形成在该荧光体层(34)的上部的透光性树脂层(35)。
14.一种发光装置(100)，具备: 基体(50)； 安装在所述基体(50)上的半导体发光元件(10)； 在所述基体(50)上包围所述半导体发光元件(10)的周围的框体(20)； 填充在所述框体(20)内的树脂模制层(30)， 所述发光装置(100)的特征在于， 所述框体(20)包括:第一框(21);形成在所述第一框(21)的上表面的第二框(22)，所述树脂模制层(30)填充在由所述第一框(21)及第二框(22)形成的框体(20)内，在所述树脂模制层(30)中含有用于对所述半导体发光元件(10)发出的射出光的波长进行变换的波长变换构件(36)。
15.一种发光装置(100)的制造方法，该发光装置(100)具备: 基体(50)； 安装在所述基体(50)上的半导体发光元件(10)； 在所述基体(50)上包围所述半导体发光元件(10)的周围的框体(20)； 填充在由所述框体(20)划定出的密封区域内的树脂模制层(30)， 所述发光装置(100)的制造方法的特征在于，包括: 在所述基体(50)上形成第一框(21)的工序； 在所述第一框(21)的内侧的密封区域，以对安装在该密封区域内的半导体发光元件(10)进行密封的方式将第一模制树脂填充为该第一模制树脂的高度与该第一框(21)的顶部大致一致的工序； 使所述第一模制树脂硬化而形成第一树脂模制层(31)之后，以覆盖所述第一框(21)的至少一部分的方式形成第二框(22)的工序； 在所述第二框(22)的内部，将第二模制树脂填充为使该第二模制树脂的高度与第二框(22)的顶部大致一致的工序； 使所述第二模制树脂硬化而形成第二树脂模制层(32)的工序。
16.一种发光装置(100)的制造方法，其特征在于，包括: 准备在绝缘性平面上配置了导电性构件的基体(50)的工序； 在所述基体(50)上以与所述导电性构件电连接的方式安装半导体发光元件(10)，并在所述半导体发光元件(10)的周围形成第一框(21)的工序；在由所述第一框(21)划定出的区域形成第一树脂模制层(31)的工序； 在所述第一框(21)的上表面形成第二框(22)的工序； 在由所述第二框(22)划定出的区域形成第二树脂模制层(32)的工序。
17.如权利要求15所述的发光装置(100)的制造方法，其特征在于， 形成所述第一框(21)的第一框体用树脂的粘度比形成所述第二框(22)的第二框体用树脂的粘度高
【文档编号】H01L33/50GK103943617SQ201410022820
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】川野雄祐, 冈田聪 申请人:日亚化学工业株式会社