光学半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及光学半导体器件，其包含：其上安装有LED芯片的基材；包埋所述LED芯片的封装树脂层；无机高导热层；和含有无机磷光粉的波长转换层，其中所述封装树脂层、所述无机高导热层和所述波长转换层依次直接或间接层压在所述基材上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学半导体器件。特别地，本专利技术涉及一种包含LED(发光二极管)且具有优异散热性能的光学半导体器件和制造所述光学半导体器件的方法。
技术介绍
近来，白色发光二极管(LED)作为实现大量节能的新光源而成为关注的焦点。白色LED器件通过将发射蓝光的GaN基LED芯片与由LED光激发而发射波长与所述LED光不同的光的磷光体组合来制造。近来，正在开发高功率白色LED以用于一般照明或特殊照明如车辆用前灯。所述高功率白色LED在波长转换构件中具有局部受热问题，因此已经对LED的散热性能进行了各种研究。例如，在其中LED芯片的透镜盖由不具有有机材料的材料形成的专利文献1中，所述透镜盖的耐热性得到提高且热导率比较高，为0. 9ff/mK以上。在专利文献2中，光漫射材料布置在颜色转换构件(波长转换构件)的预定位置处，使得与其中光漫射材料贯穿整个波长转换构件分布的情况相比，可以减少光漫射材料的必需量。另外，减少了 LED的光通量的浓度，使得可以防止波长转换构件的局部受热。专利文献1 JP-A-2007-250817专利文献2 JP-A-2009-130299
技术实现思路
在专利文献1中，透镜盖具有0. 9ff/mK以上的热导率，但对于高功率LED仍然不能令人满意。在专利文献2中，因为颜色转换构件(波长转换构件)包含磷光体粒子和光漫射材料，所以热导率不够高。因此，需要具有更优异的散热性能的光学半导体器件。完成了本专利技术以提供一种具有高散热性能的光学半导体器件和制造所述光学半导体器件的方法。因此，本专利技术涉及以下项1 9。1. 一种光学半导体器件，其包含 其上安装有LED芯片的基材；包埋所述LED芯片的封装树脂层；无机高导热层；和含有无机磷光粉的波长转换层，其中所述封装树脂层、所述无机高导热层和所述波长转换层依次直接或间接层压在所述基材上。2.根据项1所述的光学半导体器件，其中所述无机高导热层包含铝酸钇(YAG)。3.根据项1所述的光学半导体器件，其中所述无机高导热层包含玻璃。4.根据项1 3中任一项所述的光学半导体器件，其中所述封装树脂层含有二氧化硅细粒。5.根据项1 4中任一项所述的光学半导体器件，其中所述无机高导热层具有 1. Off/mK以上的热导率。6.根据项1 5中任一项所述的光学半导体器件，其中所述封装树脂层包含硅树脂。7.根据项1 6中任一项所述的光学半导体器件，其中所述波长转换层包含硅树脂。8.根据项1 7中任一项所述的光学半导体器件，其中所述无机高导热层具有10 至1000 μ m的厚度。9. 一种制造光学半导体器件的方法，所述方法包括在凹形模具中依次形成波长转换层和无机高导热层；在所述无机高导热层上填充封装树脂；在所述封装树脂上布置其上安装有LED芯片的基材，从而将所述LED芯片包埋在所述封装树脂中；和封装所述LED芯片。因为本专利技术的光学半导体器件具有优异的散热性能，所以其适合作为高功率白色 LED器件。附图说明图1为示出根据本专利技术实施方式的光学半导体器件的图。图2为详细地示出制造根据本专利技术实施方式的光学半导体器件的方法的图。在图 2中，左侧显示其中包埋LED芯片的封装树脂层的组成树脂溶液、无机高导热层和含有无机磷光粉的波长转换层布置在凹形模具中的状态，中图显示其中LED芯片被封装的状态，且右侧显示其中除去凹形模具的状态。具体实施方式本专利技术的光学半导体器件包含其上安装有LED芯片的基材；包埋所述LED芯片的封装树脂层；无机高导热层；和含有无机磷光粉的波长转换层，其中所述封装树脂层、所述无机高导热层和所述波长转换层依次直接或间接层压在所述基材上。在本说明书中，其中封装树脂层、无机高导热层和波长转换层“直接层压”的状态表示其中无机高导热层和波长转换层依次直接层压或布置在封装树脂层上的状态。其中封装树脂层、无机高导热层和波长转换层“间接层压”的状态表示其中任何其他树脂层(例如，含有光漫射粒子的树脂层) 层压或布置在封装树脂层与无机高导热层之间和/或在无机高导热层与波长转换层之间的状态。无机磷光体由从LED芯片发射的光激发而发射波长转换的光。在这种情况下，无机磷光体的损失能量被吸收在波长转换层中，使得波长转换层的温度升高。然而，当波长转换层的周围存在低导热层时，波长转换层的热量未被扩散，使得光学半导体器件的温度升高，由此引起封装材料等的劣化。同时，为了提高器件的亮度，可将波长转换层布置在包含波长转换层、封装树脂层等的封装部件的最外层。结果，在本专利技术中，将包含具有高热导率的无机材料的导热层布置在波长转换层与包埋LED芯片的封装树脂层之间。即，由波长转换层产生的热从导热层依次传递到封装树脂层和基材以容易地消散，使得光学半导体器件的散热性能增强且防止封装部件的劣化，由此增加器件的耐久性。将参考图1描述根据本专利技术的光学半导体器件的构造。如下所述，存在其中将封装树脂层、无机高导热层和波长转换层的集成(integration)称作根据本专利技术的光学半导体器件中的封装部件的情况。在图1中，标号1表示其上安装有LED芯片的基材。在本专利技术中，LED芯片(光学半导体元件)没有特别限制，只要所述LED芯片通常用于光学半导体器件即可，且例如可以为氮化镓(GaN，折射率2. 5)、磷化镓(GaP，折射率 2. 9)、砷化镓(GaAs，折射率3. 5)等。其中，从可以发射紫外光至可见光中的蓝色区域且能够由磷光体制造白色LED的观点来看，优选feiN。其上安装有LED芯片的基材没有特别限制，但例如可以是金属基材、在玻璃-环氧树脂基材上层压铜线的刚性基材、在聚酰亚胺膜上层压铜线的柔性基材等，且甚至可以以诸如平板、凹凸板等的任何形式使用。用于在基材上安装LED芯片的方法可以为适合于安装LED芯片的面朝上安装方法，其中将电极布置在其发射表面上；或适合于安装LED芯片的倒装芯片安装方法，其中将电极布置在与发射表面相对的表面上。在图1中，标号2表示包埋LED芯片的封装树脂层。构成封装树脂层的树脂没有特别限制，只要所述树脂通常用于封装光学半导体即可，且可以是热固性透明树脂如硅树脂、环氧树脂等且可以单独或以其两种以上的组合使用。在这些树脂中，考虑到耐热性和耐光性，可以优选使用硅树脂。所述树脂可以是商品或根据已知方法合成的产品。在本专利技术中，为了提高光漫射，可以将光漫射粒子分散在封装树脂层中。所述光漫射粒子可以是例如透明无机细粒如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等。在这些粒子中，可以优选使用具有1.4以上的折射率的无机细粒，例如二氧化硅细粒，因为漫射效果随折射率增加而增加。所述光漫射粒子的平均粒径优选为0. 5 60 μ m且更优选为1. 0 50 μ m以防止后向光(rear light)散射损失。光漫射粒子的形状可以为球形以防止由于光漫射的光损失。在本说明书中，所述粒子的平均粒径可以根据下述实施例中公开的方法测量。光漫射粒子在封装树脂层中的含量优选为1重量％以上且更优选为10重量％以上以提高散热性能。因为封装树脂层的透明性变得优异，所以其含量优选为70重量％以下且更优选为60重量％以下。因此，光漫射粒子在封装树脂层中的含量优选为1 70重量％ 且更优选为10 60重量％。除了光漫射粒子以外，根据本专利技术的封装树脂层还可以包含添加剂如固化剂、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎孝志，近藤隆，赤泽光治，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：