CN1855480A - 半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光器件，包括：设置在衬底(1)上的四个元件(2)，分别发射红、绿、蓝和白的不同颜色光；树脂，覆盖所述每个元件；以及反射器，被设置成环绕在树脂周围。采用这种结构，可以给出具有高亮度和极好显色性的半导体发光器件。

Description

半导体发光器件
本申请基于2005年4月28日向日本专利局申请的日本专利申请No.2005-132334，本文将全部内容引为参考。
技术领域
本发明涉及一种使用比如发光二极管(LED)类发光元件的半导体发光器件。
背景技术
例如，日本专利未审公开No.2000-269551中公开了一种这类半导体发光器件。
这种传统的器件通常具有表面安装LED的结构，如图12所示。在这种传统的结构中，用于固定引线框a的树脂b是由夹物模压成型或类似技术形成的。在引线框a上，利用Ag糊f和金线d以电的方式和机械方式连接LED片c。用环氧树脂e保护并密封LED片c的四周。
在这种传统的半导体发光器件中，形成引线框a，使其具有所需的图样形状，镀上Ag，然后再夹物模压成型到树脂b内。在引线框a上，利用Ag糊f和金线d以电的方式和机械方式连接LED片c。然后，利用环氧树脂e或硅树脂密封LED片c。在切割不必要的引线部分之后，将引线框a弯成U形，并因此而形成用于与安装板相接合的端子部分。
这种半导体发光器件的示例包括：具有发出比如红、蓝或黄色类的单色光的一个或多个LED的器件，或者发出通过用荧光物质激发蓝色LED而产生的白光的器件(比如具有两个LED的器件)；以及RGB(红、绿、蓝)发光类型的器件，其中将发出三基色中每一种颜色光的三个LED(红色LED、绿色LED和蓝色LED)安装在一个产品内(比如参见日本专利未审公开No.08-153895)。
在图12所示的传统器件中，具有多个发射白光型的LED的器件，各LED是通过用蓝色LED激发荧光物质形成的，并且还具有发出三基色中每种颜色光的三个LED(红色LED、绿色LED和蓝色LED)的所谓RGB发光类型的器件，这些器件通常主要被安装在用于补充CCD(电耦合器件)的光的光源中，或者被安装在用于从背后照亮液晶的光源中。因为这些传统的器件当中的每一种具有下面所述的优点和缺点，所以，难以生产具有较高亮度和极好显色性的LED。
(1)具有多个发射白光型的LED的器件，每个LED是通过用蓝LED激发荧光物质而形成：
这种器件具有良好的光发射和转换效率，并且可以比通过组合三基色(红、绿、蓝)产生白光的RGB发光型器件更容易地获得较高的亮度。同时，由于这种器件按与用蓝色LED激发荧光物质而产生的微黄成分相结合的伪方式产生白光，所以，几乎不包含红色成分。结果，具有发射白光型LED的器件的显色性较差，特别是不能够给出大红色。
尽管一些荧光物质使这种器件带有红色成分，但使用这种荧光物质实现以上效果涉及较差的效率。因此，对于实际应用，还需要进一步的改进。此外，由于具有发射白光型的LED的器件不能够显示比如蓝、绿之类的单独颜色，所以，它们的应用是有限的。
(2)具有发出三基色中每种颜色光的LED(红色LED、绿色LED和蓝色LED)的RGB发光型器件：
由于这种器件包含三基色成分，所以有极好的显色性。因此，特别是当用于发射CCD、从背后照亮液晶等时，它能给出大红色。此外，由于这种器件分别具有红色LED、绿色LED和蓝色LED，所以能够调节颜色的平衡。于是，这种器件可以再现单色，并产生各种颜色，因此，它被用作照明也是极好的。然而，与具有每一个利用荧光物质激发蓝色LED而形成的发射白光型的LED器件相比，由于单独的发光效率的问题，这种器件难以实现较高亮度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高亮度和极好显色性的半导体发光器件。
为了实现上述目的，本发明的半导体发光器件，包括：设置在衬底上的四个元件，分别发出红、绿、蓝和白色的不同颜色光；树脂，覆盖每个元件；以及反射器，它被设置成环绕于树脂的周围。
按照本发明，能够提供具有高亮度和极好显色性的半导体发光器件。
从以下结合附图对本发明的详细描述，将使本发明的上述及其它目的、特征、方案和优点愈为清晰。
附图说明
图1是表示本发明实施例半导体发光器件的横截面图；
图2是图1所示半导体发光器件的平面视图；
图3是表示本发明另一实施例半导体发光器件的横截面图；
图4是图3所示半导体发光器件的平面视图；
图5是表述本发明又一实施例半导体发光器件的横截面图；
图6是图5所示半导体发光器件的平面视图；
图7是表示本发明再一实施例半导体发光器件的横截面图；
图8是图7所示半导体发光器件的平面视图；
图9是表示本发明再一实施例半导体发光器件的平面视图；
图10是表示本发明再一实施例半导体发光器件的横截面图；
图11是表示本发明再一实施例半导体发光器件的横截面图；
图12是表示采用传统技术的半导体发光器件的横截面视图。
具体实施方式
参考附图描述本发明的实施例。
图1和2分别是表示本发明半导体发光器件实施例的表面安装LED的横截面视图和平面视图。
半导体发光器件具有衬底1，其上形成了用于使衬底1与外部配线电连接的端子(未示出)。衬底1上设置以发出四种不同颜色光的元件2。四种不同颜色包括红、绿、蓝和白色。由发光二极管元件组成所述元件2(下文也将元件2称为“LED片”)。
在衬底1的表面上，形成使每个元件2的电极与端子(未示出)电连接的图样配线，并在其上安装有LED片2。也就是使LED片2利用Ag糊5和金线6与衬底1以电的方式和机械方式连接。
在图2中，由i表示发白光部分，由j表示发蓝光部分，由k表示发红光部分，以及由1表示发绿光部分(以下全部附图中，这些参考字符i、j、k和l表示同样的元件)。
用树脂覆盖每个元件2。除发白光部分i之外的发光部分由透明或乳白色的环氧树脂或硅树脂7密封。在发白光部分i中，利用含有荧光物质的环氧或硅树脂8安装并密封蓝或紫外LED2。
尽管树脂7和8基本上具有实质上为平坦的表面，他们也可以具有凸透镜、凹透镜等形状。
此外，尤其是当金线6形成为逆向线(invers wire)时，可使含荧光物质的环氧或硅树脂8的高度受到抑制，并且可以减少和优化所使用的树脂的量和含荧光物质的量，获得高效的白光发射。应予说明的是，逆向线是指衬底和发光元件表面一侧上的电极之间的互连结构，比如日本专利未审公开No.2000-049384中的图1所示。具体地说，与图1所示的本发明实施例不同，在形成逆向线的技术中，在衬底上形成金球，金球和金线之间实行球形焊接，并在金线和发光元件表面一侧电极之间形成楔形焊接。
此外，当使用AuSn或Sn作为组成背部电极材料的LED元件作为LED片2时，还可以利用组成背部电极的金属和在衬底图样部分上形成的Au、Ag等的金属电镀之间的共晶接合，而不需要使用Ag糊5，使LED片2与衬底图样部分相接合。当希望保护接合强度或将LED片2产生的热量有效地释放到较低表面时，这种接合尤其有效。
在树脂7和8的周围设置反射器9。反射器9具有经过金属电镀或金属蒸汽沉积的反射表面10。
形成反射器9，使它环绕四个元件2中的每一个。具体地说，对发出每种颜色光的每个元件形成反射器9。通过给每个元件提供反射器9，可以最佳地设置四个元件2中每一个与反射表面10之间的距离，以使能够有效地将光发射到前面。此外，可以利用来自每个元件的光有效地照射离开预定距离处的表面，并且还可以容易地实现颜色混合。
尽管可以由具有高反射率的白树脂组成反射表面10，利用金属电镀或金属气相沉积，也可以获得更高的反射率，实现更高的亮度。此外，当希望进一步提高在除离开预定距离处的照射表面之外的位置处的颜色混合属性时，有效的是使发射各色光的元件之间的反射表面10a降到比环绕的反射表面10b还低。
图3和4示出本发明另一实施例的半导体发光器件。在本实施例中，反射器9被形成为环绕作为一组的分别发射红、绿和蓝光的元件2，并且环绕作为另一组的发射白光的元件2。
尽管本实施例中的器件具有与图1和2所示器件共同的基本技术概念，但它与图1和2所示实施例的器件的不同之处在于：反射器9分别环绕作为一组的发射白光的元件2以及环绕作为另一组的RGB发光元件2。
由于本实施例中RGB发光元件2形成一组，从每个RGB发光元件2至反射表面10的距离彼此不同。于是，当向前面发光时，光轴会有轻微地偏离，并且每一个RGB发光元件2的效率会降低。然而，显著地改善颜色混合属性，尤其是在直接或者甚至是在除离开预定距离处的照射表面之外的位置处看见LED时。此外，当与图1和2所的实施例的器件相比时，可以更容易地制造出更小尺寸的产品。
本实施例的半导体发光器件首先使白色LED片2发光，以获得预定亮度，并且调节红、绿和蓝LED片2的亮度，以获得预定色调。因此，这种半导体发光器件可以具有高亮度以及极好的显色性。
图5和6示出本发明另一实施例的半导体发光器件。在本实施例中，反射器9被形成为环绕作为一组的分别发射红、绿、蓝和白光的所有元件2。
本实施例的半导体发光器件是表面安装LED的示例，并且由一个反射表面10环绕分别发射红、绿、蓝和白光的所有元件2。
由于这种器件具有作为元件2形成为一组的特点，所以，从每个元件2至反射表面10的距离彼此不同。于是，当向前面发光时，光轴会有轻微地偏离，并且降低了每个元件2的效率。然而，显著地改善颜色混合属性，尤其是在直接或者甚至是在除离开预定距离处的照射表面之外的位置处看见LED时。
与图3所示的器件不同，在图5和6所示的本实施例器件中，包括发白光LED的所有元件2形成为一组。因此，本实施例的器件的效果是，当发出白光时，使来自红、绿和蓝光发射部分的不均匀发光变得模糊(较差的颜色混合属性)。此外，利用本实施例的器件，当与图3所示实施例的器件相比时，可以制造出更小尺寸的产品。
尽管在本实施例中还用环氧或硅树脂7覆盖含有荧光物质的环氧或硅树脂8，但也可以采用不使树脂8被树脂7覆盖并且利用反射器9内的树脂7或8分别覆盖各元件2的结构。
图7和8示出本发明另一个实施例的半导体发光器件，其中，衬底1具有放置表面11，其上放置有元件2并且具有两层的结构。发白光的元件2被放置在与放置RGB发光元件2的层不同的层上。在本实施例中，发白光的元件2被放置在较低层上，而RGB发光元件2被放置在上层上。
对于所有元件2形成为一组的这种器件，最好采用图7所示的结构。
具体地说，衬底1具有两层结构，把蓝或紫外LED片2安装在较低层上，并由含荧光物质的环氧或硅树脂8密封。其他的RGB发光元件2被安装在衬底1的上层上。
采用这种结构，通过浇罐(potting)，可以使含荧光物质的环氧或硅树脂8很容易地提供密封，并且可以获得稳定的形状。此外，可以容易地实行用透明或乳白色环氧或硅树脂7密封元件2。
此外，由于含荧光物质的环氧或硅树脂8隐藏在较低层中，当实行RGB发光时，它不会产生投影。因此，可以有效地发光。
还可以将发蓝和绿光的元件放置在与放置发红和白光的元件的层不同的层上。
图9表述本发明另一实施例的半导体发光器件，其中，将发白光的元件2放置在衬底1的中心处，并将发红、绿和蓝光的元件2被放置于环绕发白光元件2。
在本实施例中，如果主要是进一步考虑颜色混合属性，则最好将发白光的元件2放置在实质上为正三角形的中心处，而将发红、绿和蓝光的元件2放置在顶点位置处。
应予说明的是，采用本技术时，有效的是还将红LED片2放置在较低层。
尽管蓝和绿LED片2的高度大约为100μm，红LED片2则具有大约300μm的更高高度。因此，当将这些LED片2放置在相同层上时，当发射蓝光和绿光时，红LED 2会产生投影，导致光发射效率的降低。通过将红LED片2放置在较低层上，可以解决以上问题，并且可以提供高效的光发射器件。具体地说，通过将具有更高高度的LED片放置在较低层上，以避免它阻挡自具有较低高度的LED片发射的光路，可以获得更高的亮度。
最好是使较低层的高度是高到足以密封发白光部分i的元件2，并且低于红LED片2的发光层的高度。当利用荧光物质激发绿光时，本技术也是有效的。
对于上述所有实施例的器件，显然可以将衬底1制成为两层结构，并且将所有的片2放置在较低层上，如图10所示。尽管稍微增加了产品的尺寸，但可以容易地实行利用树脂密封，并使其稳固，而且是简化的制造工艺。
此外，通过将衬底1形成为三层结构，将元件2的所需组合放置在较低和中间层中的每一层上，并将第三层形成为密封树脂的坝(dam)，如图11所示，同时，可以容易地实现用树脂的密封并使其稳固，而且在图7所示实施例的半导体发光器件中，可以进一步简化制造工艺。
尽管已经详细描述并表述了本发明，但可以清楚地理解，这些仅是为了叙述和示例，而不应该理解为是对于所附各权利要求限定的本发明精神和范围的限制。

Claims (9)

1.一种半导体发光器件，包括：
衬底；
设置于所述衬底上的四个元件，分别发出红、绿、蓝和白色的不同颜色光；
树脂，覆盖所述每个元件；以及
反射器，被设置成环绕在所述树脂的周围。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述反射器的反射表面经受金属电镀或金属气相沉积。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述反射器被形成为环绕所述四个元件中的每一个。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述反射器被形成为环绕作为一组的发射红、蓝和绿色光的元件，并环绕作为另一组发射白光的元件。
5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述反射器被形成为环绕作为一组的分别发出红、绿、蓝和白光的所有元件。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中
所述衬底具有放置表面，其上放置有所述元件，所述放置表面具有两层结构，以及
所述发白光的元件被放置在与放置分别发红、蓝和绿光的元件的层不同的层上。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中
所述衬底具有放置表面，其上放置有所述元件，所述放置表面具有两层结构，以及
将分别发蓝和绿光的元件放置在与放置分别发红和白光的元件的层不同的层上。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，将发白光的元件放置在所述衬底的中心，并将分别发红、蓝和绿光的元件放置成环绕发白光的元件。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，将分别发红、蓝和绿光的所述元件放置在实质上为正三角形的顶点位置。
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