TWI334655B - Light emitting device and production method of light emitting device - Google Patents

Description

1334655 Ο) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於發光裝置，特別是有關於：藉由使 得起因於在覆蓋發光元件之透鏡或者是以密封材料所構成 之光取出面的光之全反射所造成的發光元件之光自我吸收 降低，而將光之取出效率改良的發光裝置。 φ 【先前技術】 從先前起，作爲使用發光元件之發光裝置，舉例而言 ，係周知有如圖1所示一般，在導線框架上安裝發光元件 >< 並進行砲彈型之樹脂密封的發光裝置，或是如圖2所示， 在基板上具備有反射體，並在構成藉由基板以及反射體所 形成之凹部的底面的基板上，安裝發光元件，而後將此凹 部內或者是凹部全體以樹脂密封所成的發光裝置（於此些 圖中，2係爲發光元件，4係爲基板，5係爲反射體，6係 # 爲密封劑，7係爲安裝側導線框架，8係爲給電側導線框 架，9係爲焊接導線，10係爲p電極，Η係爲η電極） 。在此些之發光裝置中，作爲密封材料，藉由採用折射率 爲發光元件與空氣之中間的材料，雖能使發光元件內之全 反射減少’但是根據如圖中之Α所示的光線軌跡，亦會 引起發光元件的光自己吸收，而光取出效率大略係爲無密 封時之1.2〜1.5倍左右，其效率係低。 一般而發光兀件之折射率係具有2.4〜3.7的値 ’而空氣之折射率係顯示爲1 · 〇。在密封樹脂中，通常係 -4 - (2) · 1334655 採用折射率爲其中間之1 . 5左右的 '樹脂。從發光元件所發 出的光，爲了由密封樹脂射出至空氣中，射入密封樹脂與 空氣間之交界面的光與該交界面所成之角度（0)，係必 . 須要較於次式中所示的臨界角（0c)爲更大。 Θ c = cos'' ( n2/n 1 ) (於此，〜係爲射入側之折射率，而η2係爲射出側 之折射率） φ 若是從上述之密封樹脂的折射率而計算出臨界角（ Θ c)，則成爲約48°，如果從交界面（反射面）起在此交 界面之法線方向所測得之交界面與射入光的角度爲較此値 更小，則光係不會射出到密封樹脂之外。又，形成發光元 件之Ρ型層、η型層以及活性層，由於係呈現大約1x10〜 lxl 04/ cm左右的光吸收率，因此若是光之粒子在密封樹 脂內作多重反射，則會被發光元件吸收，而使光之取出被 妨害。 φ 在發光元件本身中，係周知有：藉由相對於活性層， 而調整上部覆蓋層之高度以及元件側面之角度等之幾何上 的尺寸，相較於先前之略成直方體的發光元件，能使光之 取出效率提高（例如，參考美國專利第6,229,160號、第 6，323,063號以及第6,570,190號說明書）。但是，在搭載 發光元件之發光裝置中，係尙未被得知有調整其幾何上的 尺寸而使光取出效率提高的方法。 【發明內容】 -5- (3) (3)1334655 〔發明所欲解決之課題〕 ’ 本發明之目的，係在於提供一種：能減低發光元件之 光自我吸收，而具備有優良之光取出效率的發光裝置。 〔用以解決課題之方法〕 本發明，係藉由將蓋體之上面與下面間之間隔設爲特 定之長度，並在發光元件與成爲光取出面之蓋體的上面設 置特定之距離，並且對蓋體之形狀下苦工，而減低發光元 件之光自己吸收，並使光之取出效率提高者。亦即是，本 發明係提供下述之發明。 (1) 一種發光裝置，其特徵爲：係由基板；和在該 基板上經由又或是不經由副安裝部而設置的半導體發光元 件；和將該半導體發光元件密封之蓋體；以及被設置於該 蓋體周圍之反射體所成，該蓋體，係具備有與該半導體發 光元件之上面平行的上面以及下面，該上面以及下面之間 隔’係爲該半導體發光元件之最長對角線又或是直徑的1 〜3倍。 (2) 如上述第1項所記載之發光裝置，其中，蓋體 之上面與下面的面積比（上面/下面），係爲4以上。 (3) 如上述第1項又或是第2項所記載之發光裝置 ’其中’蓋體之上面與下面的相對應之各邊的長度又或是 直徑之比（上面/下面），係爲2以上。 (4) 如上述第1〜3項中之任一項所記載之發光裝置 ，其中’蓋體之上面與側面所成之角度，係爲40度以內 -6 - (4) 1334655 (5) 如上述第1項所記載之發光裝置，其中，蓋體 之上面與下面的面積比（上面/下面），係爲1/4以下 〇 (6) 如上述第1項又或是第5項所記載之發光裝置 ，其中，蓋體之上面與下面的相對應之各邊的長度又或是 直徑之比（上面/下面），係爲1/2以下。 t ( 7 )如上述第1、5以及6項中之任一項所記載之發 光裝置，其中，蓋體之上面與側面所成之角度，係爲140 度以上。 (8) —種發光裝置之製造方法，其特徵爲，係具備 有以下之（1)〜（4)的工程：（1)在基板上，經由又 或是不經由副安裝部而安裝半導體發光元件的工程；（2 )在該基板上安裝反射體的工程；（3)形成如申請專利 範圍第1〜7項中之任一項所記載之蓋體的工程；以及（4 丨）將該蓋體，以具備有該蓋體的折射率以下之折射率的材 料，而締結於該半導體發光元件之上方的工程。 若藉由本發明之發光裝置，則藉由將蓋體之上面與下 面的間隔（高度）設爲發光元件之最長的對角線又或是直 徑以上，能將從發光元件所發出的光從密封構造有效地取 出，並藉由防止發光元件之光自己吸收，而提高光的取出 效率。更進一步，藉由在蓋體之側面與上面之間設置適當 的角度，能更加提升光的取出效率。 又，藉由對發光元件進行使光之取出效率提升的密封 (5) (5)1334655 ，並將此發光元件配置於拋物線形狀反射體之焦點，成爲 可提供正面光度高的發光裝置。 【實施方式】 圖1 4，係爲以本發明之實施例1所製作的發光裝置 111之剖面圖，而係爲展示本發明之發光裝置的其中一例 者。圖中，101係爲蓋體，102係爲半導體發光元件，103 係爲副安裝部，104係爲放熱性基板，105係爲反射體， 而106係爲密封劑。 圖3，係爲圖14之蓋體以及發光元件的部分之剖面 的模式圖。在上述（1)中所記載之發明，其特徵爲：爲 了提升從發光元件所取出之光，而如圖3所示一般，藉由 將蓋體（Ο之上面與下面的間隔（b)設爲發光元件（2 )之最長的對角線又或是直徑（a)以上，而使得從發光 元件端部而來之放射光（A)在蓋體上面，亦即是在構成 蓋體之樹脂與空氣之交界面產生全反射時，使光的粒子難 以回到發光元件（2 )處。 圖4以及圖5，係分別爲本發明中之蓋體（1)的其 中一例之平面圖。圖6，係爲此些之剖面圖。如上述之發 明（2)以及（3)所記載之發明一般，藉由將蓋體之上面 與下面的面積比上爲4: 1以上，或是將各邊之長度比設 爲2: 1以上，並配合著將蓋體之上面與下面之間隔設爲 發光元件之最長的對角線又或是直徑以上一事，而如圖6 所示，使得從發光元件所發出之光之中，在蓋體之上面作 -8- (6) · (6) ·1334655 全反射的光（A )，其在側面之入射角係成爲臨界角以上 ，而被取出至外部，故能防止蓋體內之光的吸收以及發光 元件之吸收，在光的取出上係爲有效。 但是，如同在圖6中以虛線所示，當蓋體之上面與下 面的面積比係爲1: 1或者是各邊之長度比係爲1: 1時， 從發光元件所發出的光之中，在蓋體之上面作全反射的光 (B)，其在側面之入射角成爲臨界角以下的部分係變多 ，而如圖中B的路徑所示，在蓋體之下面、上面接連重複 被反射，使得因多重反射所致之蓋體內以及發光元件的光 之吸收變多。 又，圖7係爲本發明之發光裝置的另外一例之蓋體（ 1)的剖面圖，圖8係爲其平面圖。上述（4)中所記載之 發明，係如圖7所示，從發光元件所發出的光之中，在包 圍發光元件（2)之蓋體（1)的上面作全反射的光（A) ，在蓋體（1 )之側面係成爲以臨界角以上之角度射入， 因此不會被發光元件吸收，而能有效率地被取出至外部。 又，發光元件之厚度，相較於其寬幅由於係爲較薄，因此 朝向蓋體之下面的光（B)，雖係在蓋體之下面與側面被 多重反射，但是係不會被發光元件再吸收，而會從蓋體之 上面被取出。故而，發光元件所致之光的吸收係被減低， 而成爲能有效果地將光取出。另外，在本例中，雖係以將 頂部切取後之倒圓錐形狀作說明，但是就算是倒角錐形狀 ，亦可得到相同之效果。 圖9以及圖10，係分別爲本發明中之蓋體（1)的另 -9- (7) (7)1334655 外一例之平面圖。圖11，係爲此些之剖面圖。如上述之 發明（5)以及（6)所記載之發明一般，藉由將蓋體之上 面與下面的面積比上爲1:4以下，或是將各邊之長度比 設爲1: 2以下，並配合著將蓋體之上面與下面之間隔設 爲發光元件之最長的對角線又或是直徑以上一事，而如圖 11所示，使得從發光元件所發出之光之中，朝向蓋體之 側面的光（A )，其在側面之入射角係成爲臨界角以上， 而被取出至外部，故能防止蓋體內之光的吸收以及發光元 件之吸收，在光的取出上係爲有效。 但是，如同在圖11中以虛線所示，當蓋體之上面與 下面的面積比係爲1: 1或者是各邊之長度比係爲1: 1時 ，從發光元件所發出之相同方向的光（B)，在蓋體之側 面以臨界角以下的入射角而射入之部分係變多，而如圖中 B的路徑所示，在蓋體之側面、下面、上面接連重複被反 射，使得因多重反射所致之蓋體內以及發光元件的光之吸 收變多。 又，圖12係爲本發明之發光裝置的另外一例之蓋體 (1 )的剖面圖，圖13係爲其平面圖。上述（7 )中所記 載之發明，係如圖12所示’從發光元件（2)朝向蓋體之 上面以及側面的光（A1以及A2)，在各面係成爲以臨界 角以上之角度射入，因此能有效率地被取出至外部。又’ 朝向蓋體之下面的光（A3) ’由於發光元件之厚度相較 於其寬幅係爲較薄’因此光（A3 )係以較少之反射次數 而到達側面。故而，全反射係較少’發光元件所致之光的 -10- (8) - (8) -1334655 吸收係被減低，而成爲能有效果地#光取出。另外，在本 例中，雖係以將頂部切取後之圓錐形狀作說明，但是就算 是角錐形狀，亦可得到相同之效果。 以下，針對構成本發明之發光裝置的各構件作說明。 安裝反射體以及副安裝部等之基板，係可使用導線框 架、印刷基板以及放熱性基板等。由於在發光元件係流動 有大電流，因此係以放熱性基板爲理想。 當使用放熱性基板時，係將作爲發光裝置而可適用之 合理尺寸的放熱性基板之複數個，從一枚之板中藉由衝壓 模具而經由壓製加工來成型。此放熱性基板，係可爲矩形 、圓形以及多邊形等的任何形狀。亦可以將個別之形狀完 全獨立的方式，藉由壓製加工來完全的衝壓》但是，係以 設爲被施加有使相鄰之鄰接基板彼此可以容易地被切離的 溝道（street )。而可搭載於安裝機上之複數個相連接的 矩形框架狀爲理想。衝壓方向，由於係爲放熱性基板，因 此係以不會使壓製加工後之邊緣部捲曲向上而造成與接合 對象的密著性不良之方式，來選擇衝壓之方向。又，係以 邊緣部之垂懸較少的精密衝壓、對向模具衝壓、以及上下 衝壓等爲理想。 放熱性基板，係代替先前之電性絕緣、低熱傳導率的 印刷電路基板，而由例如鐵、銅又或是鋁板所形成之熱傳 導性良好的金屬性基底基板，在其中一面，經由塗布被添 加有使熱傳導性變爲良好之氮化鋁塡充劑後的環氧樹脂（ 以下，稱爲良好熱傳導率樹脂層）而形成電性絕緣層，並 i -11 - (9) . (9) .1334655 在其上藉由蝕刻而形成銅製電極電扭，並因應於需要而作 爲電性絕緣保護層再度塗布良好熱傳導樹脂層，再進而藉 由鈾刻而形成安裝反射體用之銅製電路。 基板係具備有搭載半導體發光元件之發光元件安裝部 。在放熱性基板的情況，發光元件安裝部，係由在提昇放 熱性基板上之熱傳導率的樹脂部上，利用蝕刻技術等而形 成之電性電路所構成。從此電性電路，藉由導線接合而對 發光元件供電，或是在對發光元件之p' η電極部施加絕 緣性保護膜之後，藉由銲錫而可容易地對發光元件作電性 供電。 半導體發光元件，係可直接搭載於基板上，亦可經由 副安裝部來搭載。 副安裝部，係由電性絕緣性之材料，例如由陶瓷材料 、玻璃環氧樹脂基板又或是附加有絕緣保護膜之Si基板 等所形成，而在表面及背面具備有電性電路。從放熱性之 觀點來看，以陶瓷材料爲理想。 例如，可藉由將作爲具有良好熱傳導性而電性絕緣之 材料所被周知的陶瓷材料之氮化鋁的未加工片（green sheet )層積複數層而得到。在薄片表面係印刷有電路圖 案，在各層之電路間，係被貫通有被稱爲通孔之電性傳導 性的圓筒金屬構件，而貫通層積方向之電性電路。藉由此 ，能得到表面與背面之電性電路爲相異的副安裝部。此被 層積之薄片，由於係爲藉由隧道爐等而燒成，因此爲了防 止破裂，係將熱膨脹率與氮化鋁相近之鎢材料作爲電路而 -12- (10) (10)

1334655 作網版印刷。爲了從1枚的未加工A*而成型複數5 部，係以在各個的副安裝部間設置溝道（street ) 。又，作爲電路而使用之鎢部，係可在其表面施力丨 或是Au的電鍍，以進行良好的銲錫安裝。 反射體，係以使用放熱性以及加工性良好之和 如使用銅以及鋁等之金屬材料又或是放熱性良好；2 料來製作爲理想。此些材料之作爲反射體之加工， 舉出：將金屬或陶瓷作切削加工並硏磨反射面而虔 法、將金屬作壓製加工並硏磨反射面而處理的方沒 在放熱性上雖係爲較劣，但藉由將耐熱性樹脂作標 並在反射面施加鋁蒸鍍膜等的方法。各反射體，信 放熱性基板上作銲錫安裝的方式，而在接合面施力丨 即可。 蓋體，如上述所示，係爲將頂部切取後之逆圍 是逆角錐狀乃至將頂部切取後之圓錐狀又或是角錐 體之上面與下面的間隔，亦即是其高度，係如上进 以爲半導體發光元件之最長的對角線又或是直徑 想。又，由於高度若是過大則亦會增加光的吸收， 體之高度係以半導體發光元件之最長的對角線又彭 之3倍以下爲理想。 又’如上述所示，當逆圓錐形狀又或是逆角雜 ’係以蓋體之上面與下面的面積比爲4: 1以上每 之長又或是直徑之比爲2:1以上爲理想。關於苗 是各邊之長又或是直徑之比的上限，只要是在蓋售 副安裝 爲理想 Ni又 料，例 陶瓷材 係可列 理的方 、或是 具成型 以可在 銅電鍍 錐狀或 狀。蓋 所示， 上爲理 因此蓋 是直徑 形狀時 是各邊 積比或 與反射 -13- (11) .* (11) .*1334655 體不會碰觸的範圍內’則並未特別pk制。作爲面積比，通 常係以25: 1左右爲上限。當圓錐形狀又或是角錐形狀時 ’係以蓋體之上面與下面的面積比爲1: 4以下或是各邊 之長又或是直徑之比爲1 . 2以下爲理想。關於面積比或 是各邊之長又或是直徑之比的下限，只要是在蓋體與反射 體不會碰觸的範圍內，則並未特別限制。作爲面積比，通 常係以1 : 2 5左右爲下限。 又，如上述一般，蓋體之上面與側面所成之角度（α )’當逆圓錐形狀又或是逆角錐形狀時，係以40。以下爲 理想。關於此下限，只要是在蓋體與反射體不會碰觸的範 圍內，則並不特別限制。通常，係以30°左右爲下限。當 圓錐形狀又或是角錐形狀時，係以140°以上爲理想。關於 此上限’只要是在蓋體與反射體不會碰觸的範圍內，則並 不特別限制。通常，係以1 5 0 °左右爲上限。 在蓋體之下面，係被形成有用以安裝至發光裝置的凹 部，而以使發光元件進入此凹部的方式來安裝。在蓋體與 發光元件之間所產生的間隙，係以密封劑來密封，並兼作 蓋體之締結。作爲密封劑，爲了防止折射率之變化，係以 使用與蓋體相同之材質爲理想，但是，更以使用能緩和對 發光元件之衝擊的密封劑爲理想。形成蓋體之材料，係可 列舉有環氧系樹脂、矽膠系樹脂等。在此些之中，從成形 性之觀點來看，係以環氧系樹脂爲理想。 蓋體，係使用上述之材料，而以下述之製程來製作。 準備具備有前述尺寸之錐狀又或是逆錐狀的金屬模具 -14- (12) (12)1334655 。作爲金屬模具之材質，係以可作精密量產，且具備有高 鏡面性之性質的工具鋼爲理想。其內表面，係被施加有磨 光處理，而使其鏡面性能轉印至製品。金屬模具係具備有 進模口、流道以及澆道，被連接於射出成形機，而將樹脂 加熱加壓並導入金屬模具中。在將原料送入射出成形機之 漏斗部係被安裝有加熱器，而進行除濕預備乾燥。於金屬 模具中，係被設置有冷卻機構，而一面藉由調整金屬模具 冷卻溫度，一面調整製品的透明程度。被成形之構件，係 藉由樹脂流路而複數個連續相互連接，將其切斷而進行澆 口處理。 本發明中所使用之半導體發光元件，係可使用例如 AlGalnP系棕色（umber)發光元件、AlGaAs系紅色發光 元件、AlGalnP系紅色〜黃色發光元件、GaP系黃綠色發 光元件、GaN系綠色發光元件、GaN系藍色系發光元件等 之廣範圍的發光元件。平面形狀一般雖係爲四角形，但是 亦可爲五角形以上之多角形或是圓形，並未有任何限定。 其電極構成’係可在元件之上面與下面分別具有，或是在 同一面具有。 接下來，從上述之各構成構件，針對本發明之發光裝 置的組裝順序作說明。 首先’將發光元件安裝在基板又或是副安裝部上。作 爲將發光元件安裝在基板又或是副安裝部上的方法，例如 係可採用將AuSri共晶材料蒸鍍於發光元件電極部並將其 回銲至基板之發光元件安裝部又或是副安裝部上的方法、 -15- (13) (13)1334655 在基板之發光元件安裝部又或是副安裝部的電路部上形成 Au突塊，並於其上將發光元件藉由超音波而加壓加熱並 壓著的方法等。於此使用Αχι材料，係因爲意識到在基板 與反射體以及副安裝部以較Au系銲錫爲更低融點的鉛游 離銲料來安裝的兩段安裝之故。 接下來，將反射體以及（因應必要）副安裝部安裝於 基板。其順序例如係爲以下所述。 在放熱性基板之副安裝部安裝電極部以及反射體安裝 銲墊部，藉由網版印刷機等來印刷銲錫糊。印刷，係在卡 匣支持器中裝入複數枚的基板，並藉由自動機來進行。而 後，依照安裝有發光元件之副安裝部、反射體的順序，藉 由自動移載機來安裝至放熱基板上，並藉由回銲爐來加熱 ，使銲錫劑熔解，而後將溫度降下並安裝之。 最後，以包圍發光元件的方式，安裝蓋體。其順序例 如係爲以下所述。將被成形之蓋體，使用真空或是機械夾 具機構，以蓋體下面之凹部作爲上方，使與蓋體同種或是 較蓋體之折射率爲更小的樹脂流入，而在進行了位置對準 之安裝有反射體、副安裝部、發光元件的放熱性基板之特 定位置，將蓋體裝著。此時，係將足夠將副安裝部以及發 光元件與蓋體之間所產生的空隙塡滿之量的樹脂量流入並 將其密封。 作爲本發明之發光裝置的用途，藉由先前之藍色發光 元件的開發，而成爲可應用於在屋內外所使用之大型的彩 色顯示器以及訊號機等。又，亦可進而使用於使用白色 -16- (14) (14)1334655 LED的屋內外用照明或是汽車用之頭燈，其適用範圍係爲 廣泛。 〔實施例〕 以下，藉由實施例以及比較例，對本發明更進一步作 詳細說明，但是，本發明係不僅限定爲此些之實施例。 〔實施例1〕 以下，經由圖面，詳細說明本發明之發光裝置的第1 實施例。圖1 4，係爲在本實施例所製作之發光裝置的剖 面圖，圖15，係爲其平面圖。發光裝置111，係由放熱基 板104、反射體105、副安裝部103、半導體發光裝置102 以及蓋體101所成。106係爲密封劑。又，120係爲外部 電源連接用電極，121係爲散熱片安裝用加工部。 作爲半導體發光裝置102，係使用邊長爲 1 mm X 1 mm 之正方形而厚度約90/z的下述GaN系化合物半導體藍色 發光元件。 在由藍寶石所成之基板上，將經由以A1N所成之緩 衝層，而將厚度8ym之由未摻雜GaN所成的基底層、厚 度2//m之Ge摻雜n型GaN接觸層、厚度〇.〇3/zm之n 型Ino.iGao.gN覆蓋層、厚度16nm之Si摻雜GaN障壁層 、以及厚度3nm之lnQ.2Ga〇.8N井層作5次層積，最後設 置障壁層而形成多重量子井構造的發光層，與厚度0.01 μιη之Mg摻雜p型Al0.07Ga0.93N覆蓋層，厚度〇.15；um (15) (15)1334655 之Mg摻雜p型AlGaN接觸層依序層積，並分別在如此所 得之氮化鎵系化合物半導體的P型AlGaN接觸層上設置 正極，在η型GaN接觸層上設置負極，而得到發光元件 〇 放熱性基板104，係爲在直徑20mm之圓形狀的熱傳 導率大之1.5mm厚的鋁板上，將氮化鋁作爲塡充劑來配 合，而以35#的厚度來設置熱傳導性良好之環氧系樹脂 的電性絕緣層，並於其上藉由本業界所周知的蝕刻法來製 作Cu製電性電路，而後在反射體安裝部位等將前述之環 氧系樹脂的電性絕緣層作爲保護層來設置。 反射體105，係將厚度6mm之鋁板藉由衝壓而切斷 爲直徑15 mm之各個的片狀，並在切斷面設置Y = X2/ 4.8 (Υ :高度mm，X :半徑mm )之拋物線狀的凹坑，並以 硏磨劑來將其內表面硏磨處理，而使從發光元件而來之光 平行光化。安裝於基板1 04之下面，係以使直徑成爲 6mm的方式而將其下部的一部份硏磨削去。 副安裝部1 03，係由氮化鋁所製作，大小係爲剖面之 邊長爲1.2mmxl.2mm的正方形，高係爲1.3mm。以使半 導體發光元件102與放熱性基板104電性結合的方式，設 置電性電路。在副安裝部上，係以使其成爲幾乎在反射體 的光之焦點位置的方式，設置GaN系藍色發光元件102» 蓋體1 〇 1係由環氧樹脂所製作，大小係爲底面半徑 l.Ommx上面半徑2.0mmx高1.5mm之頂部被切除的逆圓錐 狀。故而，上下之面積比係成爲4: 1，高度係成爲發光 -18- (16) (16)1334655 元件之最長的對角線以上之長度。在底面之中央部，設置 有使發光元件剛好能進入的凹部。 使用此些之構成構件，以下述之順序來組裝發光裝置 111« 首先，將發光元件102安裝在副安裝部103上。其順 序係爲以下所述。藉由加熱器，將副安裝部昇溫並保持在 約200 °C，而藉由突塊接合器來鋪設金突塊。突塊配置， 係在2個的0.12 mm平方之η電極部位分別設置一處，並 在4個的長度0.7mmx寬幅0.14mm之短柵狀ρ電極部位 分別設置4個，而合計配置18個的金突塊。突塊直徑係 以不會因在壓著發光元件時之突塊的變形而造成電路之短 路的方式，而設爲直徑80/zm。發光元件之安裝，係藉由 真空夾具而吸引各發光元件，並在前述之附加有突塊的副 安裝部上，以保持於300g重，200°C，138KHz，10mS的 超音波壓著來接合。 接下來，將搭載了發光元件之副安裝部103與反射體 1 〇 5安裝於放熱性基板1 04上。其順序係爲以下所述。在 放熱性基板上，將副安裝部以及反射體，以Sn-Ag-Cu系 之銲錫糊來安裝。爲此，銲錫糊係被以網版印刷而塗布在 放熱性基板上。將金屬遮罩之厚度設爲1〇〇μ。作爲塗布 區域之大小，在安裝副安裝部之面上，係設置邊長爲 1.2mm之正方形而於中央具備有寬幅〇.2mm之分隔ρ、η 電極之絕緣部靜錫墊片（亦即是，將1.2mmx0.5mm之長 方形的銲錫墊片隔開〇.2mm之間隔而並排），而在安裝 19· (17) 1334655 反射體之面上，係設置有外形爲直徑6mm之圓 形爲邊長1.3 mm之正方形形狀的銲錫墊片。在 銲錫糊的放熱性基板上，係將搭載有發光元件之 以及反射體，藉由移載機器人而承載之。安裝了 以及反射體的放熱性基板，係藉由輸送帶而被供 爐並被焊接。在回銲爐中，係在氮氣氣體環境中 的加熱，亦即是在8 0秒之間昇溫至1 7.5 °C，並β ，而後在3 0秒之間昇溫至2 3 5 °C，並保持3 0秒 接下來，以包圍發光元件102的方式，安裝 。其順序係爲以下所述。在2液性之環氧樹脂中 與硬化劑以重量比1 : 1來混合。在混合後，充 脫氣，將樹脂中的氣泡去除，並藉由分配器而將 至蓋體的凹部中，以包圍發光元件的方式來安裝 以120°C 4小時來使其硬化》 在對如此所得到之發光裝置進行通電試驗後 裸晶片之發光元件的光取出量，本發明之發光裝 出量係爲1 . 8 6倍。 另外，上述之放熱性基板104，係代替先前 緣、低熱傳導率的印刷電路基板，而由例如鐵、 鋁板所形成之熱傳導性良好的金屬性基底基板， 面，經由塗布被添加有使熱傳導性變爲良好之氮 劑後的環氧樹脂（以下，稱爲良好熱傳導率樹脂 成電性絕緣層，並在其上藉由蝕刻而形成銅製電 並因應於需要而作爲電性絕緣保護層再度塗布良 形，而內 被塗布有 副安裝部 副安裝部 給至回銲 進行2段 I持60秒 I 蓋體101 ，將主劑 分的進行 樹脂注入 。樹脂係 ，相較於 置的光取 之電性絕 銅又或是 在其中一 化鋁塡充 層）而形 極電路， 好熱傳導 -20- (18) (18)1334655 ®脂層，再進而藉由蝕刻而形成安裝反射體用之銅製電路 〇 上述之反射體105係以由鐵、銅又或是鋁等之放熱性 胃的材料來製作爲理想，在其內面係藉由拋光而作鏡面加 工’並藉由在基體施加Ni電鍍而在其上施加銀電鑛或是 鋁蒸鍍來鏡面化。 將上述之發光元件作安裝的副安裝部103,係藉由將 放熱性良好之氮化鋁薄片作層積燒結所製作，在發光元件 以及放熱性基板之安裝面側，係被描繪有於鎢表面施加了 Ni與銀電鍍的電極圖案。其內部，係在層積時將表面電 極圖案彼此以被稱爲通孔之圓柱狀的銷來貫通，而藉由立 體配線來達成表面、背面之電性導通。 上述發光元件1 02，係經由被塡充在以樹脂單體所製 作的蓋體101之凹部內部的密封劑106，而將其上方密封 。蓋體101之上面’係成爲第1的光取出面，而其高度， 係爲較發光元件之最長的對角線之長度爲更高。藉由設爲 此種形狀，能減低從發光元件所發出之光的粒子回到元件 本身而被吸收的情況。所塡充之密封劑，係爲因應於發光 元件之用途，而將發光元件、導電性導線等從氣體環境作 隔離保護者。密封劑，係不僅限於樹脂，而可使用低融點 玻璃等。作爲密封劑之具體例子，主要係以環氧樹脂、尿 素樹脂、矽膠等之耐候性優良的樹脂、玻璃爲良好。又， 經由使密封劑包含有擴散劑，則亦可使元件之發光特性緩 和，而增加視野角。 -21 - (19) 1334655 在對前述之發光元件102投入大電流時，在發光元件 所產生之熱，會對其活性層造成損害。因此，若是爲了減 小熱電阻而省略副安裝部1 03並組裝，則從發光元件而來 之熱的流動，係經由構成放熱性基板1 04之加入有傳熱塡 充材之樹脂層而傳導至放熱性基板之基底金屬板以及金屬 製反射體1〇5，而能達成更加減小熱電阻，並提昇發光元 件之信賴性。 φ 又，放熱性基板之基底金屬板與副安裝部103之熱膨 脹率，由於一般係有3〜4倍左右的差異，因此若是發光 裝置受到多數次之從低溫（-4(TC )到高溫（250°C )的熱 争 循環，則在副安裝部103與放熱性基板104之銲錫接合部 會容易產生碎裂。前述之良好熱傳導率樹脂，係亦具備有 用以防止碎裂之發生的緩衝層之功能。 〔比較例1〕 # 於圖1 6，展示本比較例所製作之發光裝置的剖面圖 。除了將蓋體101之上面與下面的間隔設爲0.75mm，而 成爲較半導體發光元件102之最長的對角線之長度爲更小 以外，製作與實施例1相同的發光裝置。針對所得到之發 光裝置，進行了與實施例1相同的通電試驗，而光之取出 量係爲裸晶片的約1.6倍。 〔實施例2〕 於圖17’展示本實施例所製作之發光裝置的剖面圖 -22- (20) (20)1334655 。將蓋體101之形狀，以使上面以及下面之面積比成爲1 :4，上面與下面之間隔成爲發光元件之最長的對角線以 上之距離的方式，而設爲上面半徑 0.8mmx下面半徑 1.6mmx高度1.5 m m之頂部被切除的圓錐狀，除此之外， 製作與實施例1相同的發光裝置。針對所得到之發光裝置 ，進行了與實施例1相同的通電試驗，而光之取出量係爲 裸晶片的約1 . 8 7倍。 又，在對實施例1之發光裝置與實施例2之發光裝置 的正面之光度作比較後，若是實施例1之發光裝置爲1， 則實施例2之發光裝置係爲0.2。 〔比較例2〕 於圖1 8，展示本比較例所製作之發光裝置的剖面圖 。除了將蓋體101之上面與下面的間隔設爲0.75mm，而 成爲較半導體發光元件102之最長的對角線之長度爲更小 以外，製作與實施例2相同的發光裝置。針對所得到之發 光裝置，進行了與實施例1相同的通電試驗，而光之取出 量係爲裸晶片的約1.6倍。 〔比較例3〕 如圖19所示，除了將蓋體之形狀設爲半徑l.〇mm之 半球狀的蓋體之外，製作與實施例1相同的發光裝置。此 係相當於將正錐狀蓋體的側面角度作連續變化的情況。針 對所得到之發光裝置，進行了與實施例1相同的通電試驗 -23- (21) (21)1334655 ，而光之取出量係爲裸晶片的約1.82倍。 又，在對實施例1之發光裝置與比較例3之發光裝置 的正面之光度作比較後，若是實施例1之發光裝置爲1， 則比較例3之發光裝置係爲0.2。 〔產業上之利用可能性〕 本發明之發光裝置，由於係改良了光之取出效率，且 發光輸出高，因此，舉例而言’作爲屋內外用照明或是汽 車用之頭燈係爲非常有效’而在產業上之利用價値係爲極 大。 【圖式簡單說明】 圖 1， 係 爲 展 示 先 前 之 發 光 裝 置 的 其 中 -- 例 的 圖。 圖 2 > 係 爲 展 示 先 刖 之 發 光 裝 置 的 另 外 一 例 的 圖。 圖 3， 係 爲 本 發 明 中 之 蓋 體 的 其 中 一 例 之 剖 面 圖。 圖 4， 係 爲 本 發 明 中 之 蓋 體 的 其 中 — 例 之 平 面 圖。 圖 5， 係 爲 本 發 明 中 之 蓋 體 的 另 外 — 例 之 平 面 圖。 圖 6， 係 爲 圖 4 又 或 是 圖 5 所 示 之 蓋 體 的 剖 面 圖。 圖 7， 係 爲 本 發 明 中 之 蓋 體 的 另 外 — 例 之 剖 面 圖。 圖 8， 係 爲 圖 7 所 示 之 蓋 體 的 平 面 圖 〇 圖 9， 係 爲 本 發 明 中 之 蓋 體 的 另 外 — 例 之 平 面 圖。 圖10，係爲本發明中之蓋體的另外一例之平面圖。 圖11，係爲圖9又或是圖10所示之蓋體的剖面圖。 圖12，係爲本發明中之蓋體的另外一例之剖面圖。 -24- (22) 1334655 圖13，係爲圖12所示之蓋體的平面圖。 圖1 4，係爲在實施例1所製作之發光裝置的剖面圖 〇 圖15，係爲在實施例1所製作之發光裝置的平面圖 〇 圖1 6，係爲在比較例1所製作之發光裝置的剖面圖 〇 0 圖17，係爲在實施例2所製作之發光裝置的剖面圖 〇 圖1 8，係爲在比較例2所製作之發光裝置的剖面圖 〇 圖1 9，係爲在比較例3所製作之發光裝置的剖面圖 〇 【主要元件符號說明】 • 1 :蓋體 2 :發光元件 4 :基板 5 :反射體 6 :密封劑 7 :安裝側導電框架 8 :給電側導線框架 9:焊接導線 : p電極 -25- (23) 1334655 1 1 : η電極 101 :蓋體 102 :半導體發光元件 103 :副安裝部 104 :放熱性基板 105 :反射體 1 0 6 :密封劑 φ 1 1 1 :發光裝置 120:外部電源連接用電極 _ 121:散熱片安裝用加工部 A :光線軌跡 A 1 :朝向上面之光 A2 :朝向側面之光 A3:朝向下面之光 B:從發光元件所發出之相同方向的光 -26-

Claims (1)

1334655 Μ 日修正营換頁丨 十、申請專利範圍 第96 1 04309號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年6月3日修正 1· 一種發光裝置，其特徵爲，係由： 基板；和 φ 在該基板上經由又或是不經由副安裝部而設置的半導 體發光元件；和 將該半導體發光元件密封之蓋體；以及 並不與該蓋體相接觸地而被設置於該蓋體周圍之反射 ' 體所成， 該蓋體，係具備有與該半導體發光元件之上面平行的 上面以及下面，該上面以及下面之間隔，係爲該半導體發 光元件之最長對角線又或是直徑的1〜3倍。 φ 2.如申請專利範圍第1項所記載之發光裝置，其中， 蓋體之上面與下面的面積比（上面/下面），係爲4以上 〇 3 .如申請專利範圍第1項所記載之發光裝置，其中， 蓋體之上面與下面的相對應之各邊的長度又或是直徑之比 (上面/下面），係爲2以上。 4. 如申請專利範圍第丨項所記載之發光裝置，其中， 蓋體之上面與側面所成之角度，係爲4 〇度以內。 5. 如申請專利範圍第丨項所記載之發光裝置，其中， 1334655 日修暫換頁 .秦 蓋體之上面與下面的面積比（上面/下面），係爲1/4 以下。 6. 如申請專利範圍第1項所記載之發光裝置，其中， 蓋體之上面與下面的相對應之各邊的長度又或是直徑之比 (上面/下面），係爲1 / 2以下。 7. 如申請專利範圍第1項所記載之發光裝置，其中， 蓋體之上面與側面所成之角度，係爲1 4 0度以上。 8 -—種發光裝置之製造方法，其特徵爲，係具備有以 下之（1)〜（4)的工程： (1 )在基板上，經由又或是不經由副安裝部而安裝 半導體發光元件的工程； (2)在該基板上安裝反射體的工程； (3 )形成如申請專利範圍第1〜7項中之任一項所記 載之蓋體的工程；以及 (4)將該蓋體’以具備有該蓋體的折射率以下之折 射率的材料’而締結於該半導體發光元件之上方的工程。