TW201405883A - 光半導體裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光半導體裝置，其具有：基板，其表面形成有鍍銀層；發光二極體，其接合在前述鍍銀層；光反射部，其包圍前述發光二極體；透明密封部，其是填充在前述光反射部中來將前述發光二極體予以密封；以及黏土膜，其被覆前述鍍銀層；並且，前述透明密封部與前述光反射部相接合。

Description

光半導體裝置

本發明是有關一種光半導體裝置，其接合(bond)有發光二極體。

作為承載有LED(發光二極體：Light Emitting Diode)之光半導體裝置，已知有專利文獻1所揭示之光半導體裝置。專利文獻1中所記載之光半導體裝置，是將藍色LED接合在成型體，並以包圍藍色LED之方式使成型體立起來作為用以將從藍色LED發出之光予以反射之反射板後，在其中填充含有螢光體之透明密封部來將藍色LED予以密封而成。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：國際公開第2007/015426號小冊

近年來，逐漸採用像上述這樣的光半導體裝置，作為照明和路燈等LED照明。然而，若實際嘗試使用，則LED照明的照度會在較LED之保證時間更短時間內降低。此問題是起因於：於光半導體裝置的電極形成有鍍銀層，而此鍍銀 層變色。換言之，透明密封部，由於一般是使用氣體或水分之穿透性高的樹脂，故鍍銀層會受到穿透透明密封部後之氣體或水分所腐蝕而變色。特別是，若鍍銀層經硫化氫氣體所硫化，則電極會變成黑色，故照度會顯著降低。

此外，以往是採用熱塑性樹脂來作為反射板，由於反射板之黃變速度較鍍銀層之硫化速度更快，故照度因鍍銀層硫化而降低之情形不明顯。然而，最近是採用熱硬化性樹脂作為反射板，由於反射板之黃變速度較鍍銀層之硫化速度更慢，故照度因鍍銀層硫化而降低之情形逐漸變明顯。而且，若使LED照明高功率化，則藍色LED之發熱溫度會升高，而鍍銀層之溫度會上升，故會促進鍍銀層硫化。

並且，鑒於這樣的伴隨鍍銀層硫化而產生之問題，亦有使LED照明所採用之光半導體裝置之耐硫化氫氣體的評估標準化之傾向。

於是，本發明人致力進行研究後，結果獲得下述技術思想：不是改良透明密封部之透氣性，而是以黏土膜來被覆鍍銀層，即能夠有效抑制鍍銀層硫化。

並且，本發明人依據這樣的技術思想來製造光半導體裝置後，結果發現下述問題：由於黏土膜介於鍍銀層與透明密封部之間，故從對光半導體裝置抑制透明密封部剝離之觀點來看，尚有使光半導體裝置的構成最佳化之空間。

於是，本發明之目的在於提供一種光半導體裝置，其能夠一面抑制鍍銀層硫化，一面抑制透明密封部剝離。

本發明之一態樣之光半導體裝置具有：基板，其表面形成有鍍銀層；發光二極體，其接合在鍍銀層；光反射部，其包圍發光二極體；透明密封部，其是填充在光反射部中來將發光二極體予以密封；以及黏土膜，其被覆鍍銀層；並且，透明密封部與光反射部相接合。

根據本發明之一態樣之光半導體裝置，鍍銀層經黏土膜所被覆，故能夠抑制鍍銀層硫化。藉此，能夠大幅抑制光半導體裝置的照度因鍍銀層變黑而降低。而且，以黏土膜來被覆鍍銀層，即會使黏土膜介於透明密封部與鍍銀層間，但由於透明密封部與光反射部相接合，故能夠抑制透明密封部剝離。

此外，本發明之一態樣能夠設為：光反射部具備內周面，該內周面是以包圍發光二極體之方式從基板上立起而形成收容發光二極體之內側空間，黏土膜被覆內周面的一部分，透明密封部是與內周面之未經黏土膜所被覆之未被覆部相接合。

能夠藉由下述方式來將黏土膜被覆在鍍銀層，例如：以溶劑來將黏土稀釋而生成黏土稀釋液，並將此黏土稀釋液滴在或散佈在光反射部的內側空間，然後，使溶劑乾燥。然而，由於光反射部的內側空間小，故難以調節黏土稀釋液之滴入量或散佈量來將黏土稀釋液僅滴在或散佈在鍍銀層。於是，容許黏土膜被覆光反射部的內周面，即能夠容易將黏土膜被覆在鍍銀層。而且，即使是此時，透明密封部與光反射部的內周面之未被覆部仍相接合，故能夠抑制透明密封部 剝離。

此外，本發明之一態樣能夠設為：發光二極體為發出藍色光之藍色發光二極體。

光反射部的內周面，是將從發光二極體發出之光予以反射而從光半導體裝置輸出，但由於黏土膜具有使藍色光之頻率帶增幅之作用，故於光反射部的內周面形成黏土膜，即能夠增加從藍色發光二極體發出之藍色光之反射效率。

此外，本發明之一態樣能夠設為：未被覆部的面積為內周面的面積的1%以上。這樣將未被覆部的面積設為內周面的面積的1%以上，即能夠確保透光性樹脂部與光反射部之接合強度。

此外，本發明之一態樣能夠設為：未被覆部的面積為內周面的面積的99%以下。這樣將未被覆部的面積設為內周面的面積的99%以下，即能夠更容易將黏土膜被覆在鍍銀層。

此外，本發明之一態樣能夠設為：光反射部具備內周面與頂面，該內周面是以包圍發光二極體之方式從基板上立起而形成收容發光二極體之內側空間，該頂面是與內周面相鄰接且位於內側空間之外側，黏土膜被覆內周面，透明密封部是與頂面相接合。

能夠藉由下述方式來將黏土膜被覆在鍍銀層，例如：以溶劑來將黏土稀釋而生成黏土稀釋液，並將此黏土稀釋液滴在或散佈在光反射部的內側空間，然後，使溶劑乾燥。然而，由於光反射部的內側空間小，故難以調節黏土稀釋液 之滴入量或散佈量來將黏土稀釋液僅滴在或散佈在鍍銀層。於是，容許黏土膜被覆光反射部的內周面整體，即能夠更容易將黏土膜被覆在鍍銀層。而且，即使是此時，透明密封部與光反射部的頂面仍相接合，故能夠抑制透明密封部剝離。再者，能夠藉由下述方式來將透明密封部與光反射部的頂面接合，例如：以使黏土稀釋液從光反射部的內側空間溢出之方式將黏土稀釋液滴在或散佈在光反射部之內側空間，然後，使溶劑乾燥。

根據本發明，能夠提供一種光半導體裝置，其能夠一面抑制鍍銀層硫化，一面抑制透明密封部剝離。

1‧‧‧光半導體裝置

10‧‧‧基板

10a‧‧‧基板的表面

12‧‧‧基體

14‧‧‧鍍銅板

16‧‧‧鍍銀層

20‧‧‧反射器(光反射部)

20a‧‧‧內周面

20b‧‧‧頂面

20c‧‧‧外周面

22‧‧‧內側空間

30‧‧‧藍色LED(藍色發光二極體)

32‧‧‧晶粒接合材料

34‧‧‧接合線

40‧‧‧透明密封樹脂(透明密封部)

42‧‧‧螢光體

50‧‧‧黏土膜

L‧‧‧黏土稀釋液

U‧‧‧未被覆部

第1圖是實施形態之光半導體裝置之剖面圖。

第2圖是第1圖所示之光半導體裝置之平面圖。

第3圖是用以說明黏土膜之被覆方法之圖。

第4圖是用以說明黏土膜之被覆方法之圖。

第5圖是用以說明黏土膜之被覆方法之圖。

第6圖是用以說明黏土膜之被覆方法之圖。

第7圖是在第3圖之情形中填充有透明密封樹脂之光半導體裝置之剖面圖。

第8圖是在第4圖之情形中填充有透明密封樹脂之光半導體裝置之剖面圖。

第9圖是在第5圖之情形中填充有透明密封樹脂之光半 導體裝置之剖面圖。

第10圖是在第6圖之情形中填充有透明密封樹脂之光半導體裝置之剖面圖。

第11圖是用以說明使用蒙脫石而得之黏土膜的構成之概念圖。

[實施發明的較佳形態]

以下，參照圖式，詳細說明本發明之一態樣之光半導體裝置之較佳實施形態。再者，在所有圖中，對相同或相當的部分標示相同的符號。

第1圖是實施形態之光半導體裝置之剖面圖。第2圖是第1圖所示之光半導體裝置之平面圖。如第1圖及第2圖所示，實施形態之光半導體裝置1，一般是分類為「表面構裝型」。此光半導體裝置1，具備：基板10；藍色LED 30，其接合在基板10的表面；反射器20，其以包圍藍色LED 30之方式設置於基板10的表面；以及透明密封樹脂40，其填充在反射器20中來將藍色LED 30予以密封。再者，第2圖中，省略透明密封樹脂40之圖示。

基板10，於絕緣性的基體12的表面佈線有鍍銅板14，且於鍍銅板14的表面形成有鍍銀層16。鍍銀層16，是配置於基板10的表面而成為與藍色LED 30導通之電極。再者，鍍銀層16，只要為包含銀之鍍覆層，則可為任何組成。例如：可藉由僅鍍銀來形成鍍銀層16，亦可藉由依序鍍鎳及鍍銀來形成鍍銀層16。鍍銅板14及鍍銀層16，經在陽極側 及陰極側進行絕緣。陽極側之鍍銅板14及鍍銀層16與陰極側之鍍銅板14及鍍銀層16間之絕緣，能夠藉由下述方式來進行，例如：使陽極側之鍍銅板14及鍍銀層16與陰極側之鍍銅板14及鍍銀層16隔開，並適當在該等之間插入樹脂及陶瓷等之絕緣層。

藍色LED 30，是在陽極側及陰極側中之任一側的鍍銀層16進行晶粒接合(die bonding)，並透過晶粒接合材料32來與該鍍銀層16導通。此外，藍色LED 30，是與陽極側及陰極側中之另一側的鍍銀層16進行引線接合(wire bonding)，並透過接合線(bonding wire)34來與該鍍銀層16導通。

反射器20，是用以填充透明密封樹脂40並且使從藍色LED 30發出之光反射至光半導體裝置1的表面側，該透明密封樹脂40是用以將藍色LED 30予以密封。反射器20，是以包圍藍色LED 30之方式從基板10的表面立起來設置。換言之，反射器20具備：內周面20a，其以包圍藍色LED 30之方式從基板10的表面10a立起而於內側形成收容藍色LED 30之內側空間22，並在俯視圖(參照第2圖)中形成為圓形；頂面20b，其與內周面20a相鄰接而位於內側空間22之外側，從內周面20a的表側端緣朝向內側空間22之相反側擴大；以及外周面20c，其在從基板10的表面10a至頂面20b之外側端緣立起，且在俯視圖(參照第2圖)中形成為矩形。內周面20a及外周面20c的形狀，並無特別限定，從提高光半導體裝置1之照度之觀點來看，內周面20a較佳是形成為圓錐台形狀(漏斗狀)，其直徑隨著從基板10遠離而擴大，從提高光半 導體裝置1之積體度之觀點來看，外周面20c較佳是形成為與基板10垂直的四邊形狀。再者，在圖式中，作為內周面20a之形成例，是圖示為：位於基板10側之下部分與基板10垂直且位於基板10之相反側之上部分的直徑隨著從基板10遠離而擴大。

反射器20，是由含有白色顏料之熱硬化性樹脂組成物之硬化物所構成。從反射器20之形成容易性之觀點來看，熱硬化性樹脂組成物，以在熱硬化前能夠在室溫(25℃)進行加壓成型為佳。

熱硬化性樹脂組成物中所含之熱硬化性樹脂，能夠使用：環氧樹脂、矽氧樹脂、胺酯(urethane)樹脂、氰酸酯樹脂等各種樹脂。特別是，由於對各種材料之黏著性優異，故以環氧樹脂為佳。

白色顏料能夠使用：氧化鋁、氧化鎂、氧化銻、氧化鈦或氧化鋯等。從光反射性之觀點來看，此等中，以氧化鈦為佳。亦可使用無機中空粒子作為白色顏料。無機中空粒子之具體例可舉例如：矽酸鈉玻璃、鋁矽酸玻璃、硼矽酸鈉玻璃、白砂等。

透明密封樹脂40，是填充在由反射器20的內周面20a所形成之內側空間22中來將藍色LED 30予以密封。此透明密封樹脂40，是由具有透光性之透明密封樹脂所構成。透明密封樹脂中，除了完全透明的樹脂以外，亦包含半透明的樹脂。透明密封樹脂，以室溫(25℃)時彈性率為1MPa以下為佳。特別是，從透明性之觀點來看，以採用矽氧樹脂或丙烯 酸系樹脂為佳。透明密封樹脂可進而含有：將光擴散之無機填充材料；或以從藍色LED 30發出之藍色光作為激發源而發出白色光之螢光體42。

而且，本實施形態之光半導體裝置1，其鍍銀層16是經黏土膜50所被覆，且透明密封樹脂40與反射器20相接合。

黏土膜50，是用以被覆鍍銀層16藉此抑制鍍銀層16硫化。構成黏土膜50之黏土，能夠使用天然黏土及合成黏土中之任一者，能夠使用例如：矽鎂石(stevensite)、水輝石、皂石、蒙脫石(montmorillonite)、貝德石(beidellite)中之任一種以上。特別是，天然黏土的蒙脫石，由於像第11圖所示這樣厚度H為1nm以下、長度L為10nm以上且400nm以下而長寬比高，而氣體之路徑變長，故阻氣性優異。

黏土膜50的膜厚，以0.01μm以上且1000μm以下為佳，以0.03μm以上且500μm以下較佳，以0.05μm以上且100μm以下進而較佳，以0.05μm以上且10μm以下更佳，以0.05μm以上且1μm以下進而更佳。將黏土膜50的膜厚設為0.01μm以上且1000μm以下，即能夠使對鍍銀層16之阻氣性與黏土膜50之透明性並存。此時，將黏土膜50的膜厚設為0.03μm以上且500μm以下、0.05μm以上且100μm以下、0.05μm以上且10μm以下、0.05μm以上且1μm以下，即能夠使此效果更加提高。

此處，參照第3~6圖來說明黏土膜50之被覆方法，並參照第7~10圖來說明透明密封樹脂40之填充方法。第3 ~6圖是用以說明黏土膜之被覆方法之圖。第7~10圖是填充有透明密封樹脂之光半導體裝置之剖面圖。

首先，以溶劑來將黏土稀釋而生成黏土稀釋液。其次，像第3圖之(a)所示這樣，將此黏土稀釋液L滴在或散佈在反射器20的內側空間22。此時，以至少鍍銀層16全部經黏土稀釋液L所覆蓋之方式，調節黏土稀釋液L之滴入量或散佈量。然後，使黏土稀釋液L之溶劑乾燥。於是，像第3圖之(b)所示這樣，於經黏土稀釋液L所覆蓋之整個範圍內均形成積層有乾燥之黏土之黏土膜50。

然而，由於如上所述，黏土膜50會形成於滴有或散佈有黏土稀釋液L的整個範圍內，故為了以黏土膜50來僅被覆鍍銀層16，而必須將黏土稀釋液L僅滴在或散佈在鍍銀層16。然而，由於內側空間22微小，故難以調節黏土稀釋液L之滴入量或散佈量來將黏土稀釋液L僅滴在或散佈在鍍銀層16。

另一方面，由於使用上述黏土來形成為0.01μm以上且1000μm以下的膜厚而得之黏土膜50具有充分的透光性，故即使於反射器20的內周面20a形成黏土膜50，亦不會對反射器20之反射特性造成大幅影響。而且，由於天然黏土亦即蒙脫石之薄膜具有使藍色光之頻率帶增幅之作用，故於反射器20使用天然黏土亦即蒙脫石來形成黏土膜50，即能夠謀求從藍色LED 30發出之藍色光之反射效率增加。

於是，像第4圖之(a)所示這樣，以反射器20的內周面20a的一部分經黏土稀釋液所覆蓋之方式，將黏土稀釋 液L滴在或散佈在內側空間22。而且，像第4圖之(b)所示這樣，使黏土稀釋液L之溶劑乾燥，於反射器20的內周面20a的一部分形成黏土膜50。

此外，亦可像第5圖之(a)所示這樣，以反射器20的內周面20a整體經黏土稀釋液所覆蓋之方式，將黏土稀釋液L滴在或散佈在內側空間22。此時，若像第5圖之(b)所示這樣，使黏土稀釋液L之溶劑乾燥，則會於反射器20的內周面20a整體形成黏土膜50。

此外，亦可像第6圖之(a)所示這樣，以超出反射器20的內周面20a至直到頂面20b為止經黏土稀釋液所覆蓋之方式，將黏土稀釋液L滴在或散佈在內側空間22。此時，若像第6圖之(a)所示這樣，使黏土稀釋液L之溶劑乾燥，則會於直到反射器20的頂面20b為止形成黏土膜50。

而且，形成黏土膜50後，在由反射器20的內周面20a所形成的內側空間22填充含有螢光體42之透明密封樹脂40，而以此填充之透明密封樹脂40來將藍色LED 30予以密封。

此時，當像第3圖之(b)所示這樣，於反射器20的內周面20a未形成黏土膜50時，是像第7圖所示這樣，在內側空間22填充含有螢光體42之透明密封樹脂40，並使填充之透明密封樹脂40密著在反射器20的內周面20a整體。藉此，獲得一種光半導體裝置1，其反射器20的內周面20a整體與透明密封樹脂40相接合。

此外，當像第4圖之(b)所示這樣，於反射器20的 內周面20a的一部分形成有黏土膜50時，是像第8圖所示這樣，在內側空間22填充含有螢光體42之透明密封樹脂40，並使填充之透明密封樹脂40密著在反射器20的內周面20a中之未被覆黏土膜50之未被覆部U。藉此，獲得一種光半導體裝置1，其反射器20的內周面20a的一部分亦即未被覆部U與透明密封樹脂40相接合。

此時，未被覆部U的面積，以設為內周面20a的面積的1%以上為佳，以設為5%以上較佳，以設為10%以上更佳。將未被覆部U的面積設為內周面20a的面積的1%以上，即能夠確保反射器20的內周面20a與透明密封樹脂40間之接合強度。並且，將未被覆部U之比例設為5%以上，進而設為10%以上，即能夠使此效果更加提高。

另一方面，未被覆部U的面積，以設為內周面20a的面積的99%以下為佳，以設為95%以下較佳，以設為90%以下更佳。將未被覆部U的面積設為內周面20a的面積的99%以下，即能夠更容易進行黏土膜50之被覆。並且，將未被覆部U之比例設為95%以下，進而設為90%以下，即能夠使此效果更加提高。

此外，當像第5圖之(b)所示這樣，於反射器20的內周面20a整體形成有黏土膜50時，是像第9圖所示這樣，在內側空間22填充含有螢光體42之透明密封樹脂40直到透明密封樹脂40從內側空間22溢出至頂面20b為止，並使填充之透明密封樹脂40密著在反射器20的頂面20b。藉此，獲得一種光半導體裝置1，其反射器20的頂面20b與透明密封 樹脂40相接合。

此外，當像第6圖之(b)所示這樣，於反射器20的頂面20b為止形成有黏土膜50時，是像第10圖所示這樣，首先，將形成於頂面20b之黏土膜50去除。然後，在內側空間22填充含有螢光體42之透明密封樹脂40直到透明密封樹脂40從內側空間22溢出至頂面20b為止，並使填充之透明密封樹脂40密著在反射器20的頂面20b。藉此，獲得一種光半導體裝置1，其反射器20的頂面20b與透明密封樹脂40相接合。

如上所述，本實施形態之光半導體裝置，由於鍍銀層16經黏土膜50所被覆，故能夠抑制鍍銀層硫化。藉此，能夠大幅抑制光半導體裝置1之照度因鍍銀層16變黑而降低。而且，由於透明密封樹脂40與反射器20相接合，故能夠抑制透明密封樹脂40從光半導體裝置1剝離。

此外，容許黏土膜50被覆光反射器20的內周面20a，即能夠容易將黏土膜50被覆在鍍銀層16。而且，由於黏土膜50具有使藍色光之頻率帶增幅之作用，故於反射器20的內周面20a形成黏土膜50，即能夠增加從藍色LED 30發出之藍色光之反射效率。

以上，說明本發明之一態樣之較佳的實施形態，但本發明並不受上述實施形態所限定。

例如：上述實施形態中是以反射器20是僅由樹脂所形成之形式來說明，但亦可於反射器20的內周面20a形成銀等光反射層。此時，能夠使透明密封樹脂40接合在未形成光 反射層之反射器20的內周面20a或頂面20b。

此外，上述實施形態中是以基體12與反射器20為不同構件之形式來說明，但亦可形成為一體。

此外，上述實施形態中是以採用發出藍色的光之藍色LED 30作為接合在光半導體裝置1之發光二極體之形式來說明，但亦可採用發出藍色以外的光之發光二極體。

[實施例]

其次，說明本發明之一態樣之實施例。惟，本發明並不受下述實施例所限定。

在實施例中，於成為光反射部之樹脂板上形成一邊為2mm的正方形的鍍銀層，在此鍍銀層與樹脂全部，於5處形成直徑為1mm的圓狀的透明密封部。樹脂板之材料是使用聚鄰苯二甲醯胺(市售物之AMODEL A4122，Solvay Advanced Polymers(股)製)，透明密封部之材料是使用甲基矽氧(市售物之信越化學工業(股)製KER-2600A/B)。

在比較例中，於成為光反射部之樹脂上形成一邊為2mm的正方形的鍍銀層，僅在此鍍銀層上，於5處形成直徑為1mm的圓狀的透明密封部。樹脂板及透明密封部之材料，是使用與實施例相同的材料。

而且，在使黏著帶黏著在實施例及比較例後，將黏著帶從實施例及比較例剝下。結果，比較例之透明密封部剝離，但實施例之透明密封部未剝離。由此即可推知，在光半導體裝置中，使透明密封部與光反射部接合，亦能夠防止透明密封部剝離。

1‧‧‧光半導體裝置

10‧‧‧基板

10a‧‧‧基板的表面

12‧‧‧基體

14‧‧‧鍍銅板

16‧‧‧鍍銀層

20‧‧‧反射器(光反射部)

20a‧‧‧內周面

20b‧‧‧頂面

20c‧‧‧外周面

22‧‧‧內側空間

30‧‧‧藍色LED(藍色發光二極體)

32‧‧‧晶粒接合材料

34‧‧‧接合線

40‧‧‧透明密封樹脂(透明密封部)

42‧‧‧螢光體

50‧‧‧黏土膜

Claims (6)

1. 一種光半導體裝置，其具有：基板，其表面形成有鍍銀層；發光二極體，其接合在前述鍍銀層；光反射部，其包圍前述發光二極體；透明密封部，其是填充在前述光反射部中來將前述發光二極體予以密封；以及黏土膜，其被覆前述鍍銀層；並且，前述透明密封部與前述光反射部相接合。
2. 如請求項1所述之光半導體裝置，其中，前述光反射部具備內周面，該內周面是以包圍前述發光二極體之方式從前述基板上立起而形成收容前述發光二極體之內側空間，前述黏土膜被覆前述內周面的一部分，前述透明密封部是與前述內周面之未經黏土膜所被覆之未被覆部相接合。
3. 如請求項2所述之光半導體裝置，其中，前述發光二極體，為發出藍色光之藍色發光二極體。
4. 如請求項2或3所述之光半導體裝置，其中，前述未被覆部的面積，為前述內周面的面積的1%以上。
5. 如請求項2至4中的任一項所述之光半導體裝置，其中，前述未被覆部的面積，為前述內周面的面積的99%以下。
6. 如請求項1所述之光半導體裝置，其中， 前述光反射部具備內周面與頂面，該內周面是以包圍前述發光二極體之方式從前述基板上立起而形成收容前述發光二極體之內側空間，該頂面是與前述內周面相鄰接且位於前述內側空間之外側，前述黏土膜被覆前述內周面，前述透明密封部是與前述頂面相接合。