СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD TO MANUFACTURE LIGHT-EMITTING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая группа изобретений относится к светоизлучающему устройству, применимому для таких целей, как индикатор, осветительный прибор, дисплей, источник света для подсветки жидкокристаллического дисплея, и способу изготовления светоизлучающего устройства.
Уровень техники
В последние годы предложены и находят практическое применение различные полупроводниковые устройства, и все время возрастает спрос на высокие рабочие характеристики. В частности, от электрических компонентов требуется высокая надежность, позволяющая поддерживать рабочие характеристики в течение долгого периода времени, другими словами, обеспечивать стабильную работу в течение долгого периода времени, даже в неблагоприятных условиях эксплуатации. То же самое относится к светоизлучающим диодам (СИД) (LED) и другим светоизлучающим устройствам. Требования высоких рабочих характеристик в области общего освещения, освещения в машине и т.п. растут с каждым днем и, далее, требуются более высокая выходная мощность (более высокая яркость) и более высокая надежность. Далее необходимо, чтобы такое устройство, отвечая этим требованиям, поставлялось по низкой цене.
Для достижения более высокой выходной мощности эффективным является улучшение оптической выходной эффективности светоизлучающего элемента (полупроводникового светоизлучающего элемента), который подлежит использованию. В качестве способа улучшения оптической выходной мощности светоизлучающего элемента применяется, например, способ, использующий малые кристаллы из полупроводниковой пластины (светоизлучающий элемент) (см., например, Патентная литература 1). В частности, в случае, когда в качестве светоизлучающего элемента используется СИД на основе нитрида галлия, излучаемый светоизлучающим элементом, свет распространяется в полупроводниковом слое и, следовательно, поглощается, когда отражается от электрода или т.п. (см., например, Патентная литература 2). По этой причине полупроводниковая пластина изготавливается в виде мелкого кристалла, чтобы позволить излучаемому свету выходить наружу. Таким образом, потеря света за счет поглощения может быть снижена. В случае, когда используются мелкие кристаллы из полупроводниковой пластины, разрешается пропускать ограниченное количество электрического тока. Таким образом, применение многокристальной структуры, имеющей множество мелких кристаллов, позволяет получить желаемую оптическую выходную эффективность.
Помимо этого, в качестве структуры светоизлучающего элемента может применяться тип перевернутого кристалла, в котором поверхность электрода, подлежащая электрическому связыванию с внешним электродом, расположена с нижней стороны (далее здесь может называться элементом «лицом вниз» или элемент ЛВн). (См. Патентная литература 1, 3). В этой структуре нет электрода и (или) провода и т.п. на основной испускающей свет поверхности для света, излучаемого светоизлучающим элементом. Таким образом, говорится, что она способна далее улучшить оптическую выходную эффективность (эффективность выведения).
Кроме того, чтобы улучшить оптическую выходную мощность светоизлучающего элемента, на электропроводящем элементе, используемом в качестве основания, обычно применяется серебряное покрытие, имеющее высокий коэффициент отражения. С другой стороны, в качестве материала основания в областях общего освещения, освещения в машине и источников света для подсветки жидкокристаллического дисплея обычно используются керамические материалы, устойчивые к износу при высоких температурах и высокой оптической плотности (см., например, Патентная литература 1).
Далее, для токопроводящего провода, используемого в качестве защитного элемента или элемента «лицом вверх» (далее здесь может называться элементом ЛВв), у которого поверхность электрода расположена над светоизлучающим элементом, обычно применяется золото (Аu). Золотая проволока очень мягка, и можно использовать метод термокомпрессионной сварки «шариком», так что могут использоваться очень тонкие проволоки ϕ100 мкм или менее, например, диаметром в несколько десятков микрометров. Таким образом, в случае, когда закреплено множество светоизлучающих элементов, можно использовать множество токопроводящих проводов.
Обычно светоизлучающее устройство имеет основание (корпус, т.е. подложку для монтажа, имеющую рисунок межсхемных соединений), на которое крепятся электрические составляющие, такие как светоизлучающий элемент и защитный элемент, и электропроводящие компоненты, которые подают электрический ток (электроэнергию) на эти электрические составляющие. Светоизлучающее устройство далее имеет герметизирующий компонент, защищающий электрические составляющие от внешней среды. Однако в зависимости от материалов основания, электропроводящих компонентов, герметизирующего компонента и т.д. возникают потери из-за поглощения света (потери света на поглощение). В частности, если площадь поверхности электропроводящих компонентов относительно велика, потери света на поглощение электропроводящими компонентами могут снижать эффективность выведения света. Для более высокой выходной мощности требуется улучшить эффективность выведения света, а для этого результативны улучшение оптической выходной эффективности светоизлучающего элемента (полупроводникового светоизлучающего элемента), а также снижение потерь света на поглощение материалами основания (включая корпус), электропроводящих компонентов и герметизирующего компонента.
Чтобы улучшить эффективность выведения света, предлагается, например, применять покрытие из металла с высоким коэффициентом отражения на внутренней поверхности корпуса для уменьшения поглощения света основанием и для эффективного выведения света вовне.
В качестве способа уменьшения оптического поглощения компонентами, использованными в светоизлучающем устройстве, рассматривается размещение компонента с высоким коэффициентом отражения в светоизлучающем устройстве, но среди материалов с высоким коэффициентом отражения (таких как серебро) некоторые материалы подвержены сульфированию или галогенизации, и их долгосрочная надежность вызывает сомнения. То есть проблема заключается в том, что обесцвечивание из-за сульфирования или галогенизации материала сернистым соединением и т.п., содержащимся в атмосфере, вызывает снижение коэффициента отражения материала, что приводит к снижению эффективность выведения света.
2
Для решения этой проблемы Патентная литература 5 раскрывает нанесение двуокиси титана (ТiO) в качестве защитной пленки на поверхность металлической отражающей пленки с помощью напыления или вакуумной металлизации, чтобы улучшить ее газонепроницаемость. Кроме того, Патентная литература 6 раскрывает снижение проблем, вызванных нагревом, с помощью не подверженного обесцвечиванию отражателя, образованного путем покрытия отражающей поверхности отражателя слоем высокоотражающей смолы, сделанным из порошкообразного материала, смешанного со смолой, и за счет использования материала с высокой теплоотводящей способностью для отражателя.
Кроме того, известно светоизлучающее устройство, в котором, в отличие от описанного выше, светоизлучающий элемент закреплен способом перевернутого кристалла, как описано в Патентной литературе 7. Светоизлучающий элемент включает в себя прозрачную подложку, например сапфир, и уложенный на нее полупроводниковый слой. В этом светоизлучающем элементе каждый электрод приварен к рисунку расположения проводников через соответственный проводящий контактный вывод. При таком устройстве сторона прозрачной подложки светоизлучающего элемента может использоваться в качестве выводящей свет стороны. Далее, известны светоизлучающее устройство, нижняя часть и боковая поверхность которого покрыты смолой, содержащей заполнитель (Патентная литература 8-11), и технология электроосаждения двуокиси титана на светоизлучающий элемент (Патентная литература 12).
Патентная литература 1: JP 2009-135485А
Патентная литература 2: JP 2008-112959А
Патентная литература 3: JP 2005-150484А
Патентная литература 4: JP 2006-156603А
Патентная литература 5: JP 2006-351964А
Патентная литература 6: JP 2007-281260А
Патентная литература 7: JP 2005-210051А
Патентная литература 8: JP 2004-172160А
Патентная литература 9: JP 2007-109948А
Патентная литература 10: JP 2007-19096А
Патентная литература 11: JP 2009-130237А
Патентная литература 12: JP 2004-158843А
Раскрытие изобретения
Техническая задача
2
Однако эти традиционные технологии имеют проблемы в отношении выведения света в светоизлучающих устройствах, как описано ниже. Даже если поверхность металлической отражающей пленки покрыта двуокисью титана (ТiO) и т.п., возникают потери света на поглощение, например, основанием и проводящей частью, в зависимости от расположения покрытия, и существенного улучшения эффективности извлечения света не удается достичь.
Чтобы обеспечить изоляцию между положительным и отрицательным электродами, на монтажной поверхности светоизлучающего элемента в основании, а также на нижней поверхности и прилегающей к ней части кристаллов элемента ЛВн, необходимо поместить изолирующий участок (далее может называться прорезью (бороздкой) в токопроводящей части) размером, например, в несколько сотен микрометров, что приводит к тому, что основание в области изолирующего участка не защищено. На незащищенной части (необработанной части) возникает утечка света, и направление этой утечки противоположно направлению выведения света, что приводит к оптическим потерям.
В случае, когда для проводов, электрически связывающих защитный элемент и светоизлучающий элемент, используется такой материал, как золото (Аu), обладающий высокой поглощающей способностью в синей части спектра, проблему может также вызвать близость проводов к светоизлучающему элементу, и возникнут потери света на поглощение, которые приведут к снижению эффективности извлечения света. Кроме того, в Патентной литературе 4-6 не приводится описание решения этих задач. Также описано, что слой высокоотражающей смолы, предложенный в Патентной литературе 6, является смесью смолы и порошкообразного материала, так что существует проблема пластичности, а также существует тенденция к снижению пластичности, в особенности в случае, когда велико содержание высокоотражающего порошкообразного материала (абзац 0022 и т.д.).
В Патентной литературе 7 свет, испускаемый светоизлучающим элементом, поглощается проводящими контактными выводами и проводами. Соответственно, для улучшения эффективности выведения света требуется снизить поглощение света контактными выводами и проводами. В области осветительных приборов растет потребность в единообразном цветовом распределении света.
2
В случае нанесения отражающего компонента на светоизлучающий элемент в прозрачной подложке и полупроводниковом слое, которые составляют светоизлучающий элемент, если все боковые и верхняя поверхности прозрачной подложки покрыты светоотражающим компонентом, например ТiO, эффективность выведения света снижается из-за поглощения света отражающим компонентом. Кроме того, если для покрытия электропроводящего компонента и т.п. применяется смола, эта смола поднимается по боковым поверхностям прозрачной подложки, и со временем все боковые поверхности прозрачной подложки покрываются смолой. Когда вязкость смолы регулируется, чтобы она не поднималась, для более высокой вязкости необходимо повышать содержание светоотражающего материала, так что становится трудно целиком покрыть поверхности электропроводящих компонентов. Далее, в случае, когда отражающий компонент наносится так, чтобы не покрывать боковые поверхности полупроводникового слоя, и в случае, когда светопропускающий компонент включает в себя флуоресцентный материал, этот флуоресцентный материал оседает, и полупроводник оказывается утоплен во флуоресцентном материале. Соответственно, возрастает соотношение возбуждения к излучению в нижней части флуоресцентного материала, так что свет, проходя сквозь толстый слой флуоресцентного материала, поглощается флуоресцентным материалом, что приводит к снижению эффективности выведения света.
Настоящее изобретение сделано для решения описанных выше задач и нацелено на получение светоизлучающего устройства, способного эффективно выводить свет из светоизлучающего элемента вовне, и способа производства такого устройства. Кроме того, настоящее изобретение нацелено на получение светоизлучающего устройства высокой надежности и способа производства такого устройства, в котором электропроводящие компоненты и т.п., размещенные поверх основания, покрыты отражающим компонентом, например изолирующим заполнителем, что позволяет уменьшить износ компонентов, составляющих светоизлучающее устройство, и поглощение света такими компонентами, а часть боковых поверхностей и верхняя поверхность прозрачной подложки светоизлучающего элемента открыты. Таким образом, свет от светоизлучающего элемента может эффективно выводиться вовне.
Средства решения задачи
Для решения поставленной выше задачи светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению включает в себя: светоизлучающий элемент, имеющий полупроводниковый слой и прозрачную подложку; отражающий компонент, открывающий по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхнюю поверхность прозрачной подложки и покрывающий боковые поверхности полупроводникового слоя; и светопропускающий компонент, покрывающий часть прозрачной подложки, не покрытую отражающим компонентом.
При такой конструкции по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность прозрачной подложки открыты, что позволяет уменьшить поглощение света отражающим компонентом и тем самым позволяет предотвратить снижение эффективности выведения света.
Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению может далее иметь основание и электропроводящие компоненты, размещенные на этом основании. Светоизлучающий элемент крепится на электропроводящие компоненты, и на поверхности электропроводящих компонентов по меньшей мере часть, на которой не закреплен светоизлучающий элемент, покрыта изолирующим заполнителем, являющимся отражающим компонентом, а светопропускающий компонент покрывает светоизлучающий элемент. В описании выражение «часть, на которой не закреплен светоизлучающий элемент» относится к части снаружи контура светоизлучающего элемента, если смотреть со стороны верхней поверхности светоизлучающего устройства. То есть, если смотреть со стороны верхней поверхности, часть за светоизлучающим элементом не обязательно покрыта изолирующим заполнителем. Но эта часть за светоизлучающим элементом может быть покрыта изолирующим заполнителем.
Согласно описанной выше конструкции поверхность электропроводящих компонентов, сформированных на основании, покрыта изолирующим заполнителем. Таким образом, улучшается эффективность отражения света от электропроводящего компонента. Кроме того, поверхность электропроводящих компонентов покрыта изолирующим заполнителем. Следовательно, для электропроводящего компонента не обязательно использовать особый компонент с высоким коэффициентом отражения, и может быть применен стабильный компонент, устойчивый к износу и коррозии. Дополнительно, поверхность электропроводящих компонентов покрыта заполнителем, так что даже если часть электропроводящих компонентов изнашивается или корродирует, можно предотвратить снижение эффективности выведения света.
Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению может иметь конструкцию, в которой основание имеет углубление, электропроводящие компоненты размещены на нижней поверхности и боковой поверхности углубления, а светоизлучающий элемент закреплен на нижней поверхности углубления. Дополнительно, боковые поверхности углубления на участке, примыкающем к поверхности верхнего края углубления, предпочтительно имеют область, где не сформирован электропроводящий компонент, и боковые поверхности углубления на участке, примыкающем к нижней поверхности углубления, предпочтительно имеют область, где не сформирован электропроводящий компонент.
Помимо этого, предпочтительно, чтобы на стороне поверхности верхнего края углубления боковые поверхности углубления имели ступеньку, и боковая поверхность этой ступеньки имела область, где не сформирован электропроводящий компонент. Далее, кратчайшее расстояние между самой верхней поверхностью из нижних поверхностей ступеньки и поверхностью светопропуекающего компонента предпочтительно равно 1/5 или менее высоты углубления, и поверхность светопропускающего компонента предпочтительно имеет углубленную форму. Дополнительно, заполнитель предпочтительно наносится до толщины в 5 мкм или больше.
В светоизлучающем устройстве коэффициент отражения заполнителя предпочтительно составляет 50% или более в отношении света излучаемой длины волны. При описанной выше конструкции эффективность выведения света светоизлучающего устройства улучшается.
Предпочтительно, чтобы в светоизлучающем устройстве заполнитель покрывал поверхность светоизлучающего элемента, а площадь поверхности одного светоизлучающего элемента, покрытая заполнителем, составляла меньше 50% всей площади поверхности одного светоизлучающего элемента.
При описанной выше конструкции доля излучения от светоизлучающего элемента, которое блокируется заполнителем, низка, так что может быть предотвращено снижение оптической выходной мощности светоизлучающего элемента.
Далее, в светоизлучающем устройстве предпочтительно электропроводящие компоненты имеют, соответственно, положительный электрод и отрицательный электрод, эти электроды размещены на основании на расстоянии друг от друга, а заполнитель нанесен так, чтобы покрывать по меньшей мере участок между этими электродами.
При описанной выше конструкции заполнитель наносится на прорезь (бороздку) в проводящей части, созданную между электродами, так что можно предотвратить утечку света снизу основания через прорезь (бороздку) в проводящей части. В таком устройстве эффективность выведения света может быть далее улучшена.
Расстояние между электродами, то есть ширина прорези (бороздки) в электропроводящей части, предпочтительно составляет 200 мкм или меньше. Ширина прорези (бороздки) в проводящей части, составляющая 200 мкм или меньше, облегчает покрытие участка бороздки заполнителем.
В светоизлучающем устройстве светоизлучающий элемент предпочтительно закреплен способом перевернутого кристалла. При описанной выше конструкции может быть применен беспроводной светоизлучающий элемент, так что можно избежать поглощения света проводами, и излучение может эффективно выводиться со стороны световыделяющей поверхности. Кроме того, края и нижняя сторона светоизлучающего элемента, который закреплен способом перевернутого кристалла, покрыты заполнителем, так что свет со стороны светоизлучающей поверхности светоизлучающего элемента может эффективно выводиться наружу.
Предпочтительно, чтобы в светоизлучающем устройстве был закреплен защитный элемент, и 50% или более площади поверхности защитного элемента были покрыты заполнителем. При описанной выше конструкции может быть предотвращено поглощение света защитным элементом.
По меньшей мере часть заполнителя предпочтительно покрыта светонепроницаемым компонентом. В таком устройстве свет от светоизлучающего элемента отражается заполнителем и светонепроницаемым компонентом, так что эффективность выведения света может быть улучшена.
Светонепроницаемый компонент предпочтительно покрывает боковые стенки основания. При описанной выше конструкции свет от светоизлучающего элемента отражается заполнителем и светонепроницаемым компонентом, и эффективность выведения света может быть улучшена.
Светопропускающий компонент предпочтительно покрывает заполнитель дополнительно к светоизлучающему элементу. При описанной выше конструкции поверхность заполнителя может быть защищена.
Светоизлучающее устройство согласно объекту настоящего изобретения включает в себя основание, электропроводящие компоненты, размещенные на основании, светоизлучающий элемент, закрепленный на электропроводящих компонентах, провод, электрически связывающий каждый электродный участок электропроводящих компонентов с соответствующими электродными выводами светоизлучающего элемента, изолирующий заполнитель, покрывающий электропроводящую часть, на которой не закреплен светоизлучающий элемент, и нижнюю поверхность проводов, и светопропускающий компонент, покрывающий светоизлучающий элемент и заполнитель.
Согласно описанной выше конструкции нижняя поверхность проводов покрыта заполнителем, так что количество света, излучаемого светоизлучающим элементом непосредственно на провода и поглощаемого проводами, может быть уменьшено. В частности, нижние поверхности проводов расположены так, что прямо облучаются светом от светоизлучающего элемента, так что формирование заполнителя на нижних поверхностях проводов позволяет эффективно предотвратить поглощение света проводами.
Промежутки в заполнителе предпочтительно пропитываются светопропускающим компонентом. При описанной выше конструкции может быть улучшено сцепление между заполнителем и светопропускающим компонентом. Светопропускающий компонент выполнен так, что свет от светоизлучающего элемента проходит сквозь него и выводится наружу, а кроме того, так, что герметизирует светоизлучающий элемент, таким образом, его можно назвать герметизирующим компонентом. В случае, когда светоизлучающее устройство имеет светонепроницаемый компонент, промежутки в заполнителе пропитываются светонепроницаемым компонентом, так что можно улучшить сцепление между заполнителем и светонепроницаемым компонентом.
Далее, в области, покрытой заполнителем, объемное содержание заполнителя предпочтительно составляет более 50% от объема пропитывающего светопропускающего компонента.
Светоизлучающее устройство согласно объекту настоящего изобретения включает в себя светоизлучающий элемент, который имеет полупроводниковый слой и положительный электрод и отрицательный электрод, соответственно, размещенные на соответствующих поверхностях полупроводникового слоя, электропроводящие компоненты, каждый из которых прикреплен к положительному электроду и к отрицательному электроду, соответственно, отражающий компонент, покрывающий боковые поверхности положительного электрода и отрицательного электрода и боковые поверхности электропроводящих компонентов, и светопропускающий компонент, покрывающий верхнюю поверхность, противоположную соответствующим поверхностям, на которых размещены электроды, и боковые поверхности светоизлучающего элемента.
При описанной выше конструкции отражательный компонент формируется вокруг электродов светоизлучающего элемента, так что можно получить структуру, обеспечивающую небольшую утечку света в направлении вниз. Таким образом, можно снизить потери света из-за света, падающего под светоизлучающий элемент. Кроме того, отражающий компонент отражает свет, падающий под светоизлучающий элемент, так что можно улучшить эффективность выведения света.
В светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению отражающий компонент предпочтительно открыт на боковых поверхностях светоизлучающего элемента. При описанной выше структуре можно предотвратить поглощение света под светоизлучающим элементом.
В светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению граница между светопропускающим компонентом и отражающим компонентом расположена на стороне боковой поверхности светоизлучающего элемента. При описанной выше конструкции свет может выводиться с верхней поверхности и боковых поверхностей светоизлучающего элемента.
Предпочтительно, чтобы в светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению толщина слоя от верхней поверхности светоизлучающего элемента до верхней поверхности светопропускающего компонента была приблизительно равна толщине слоя от боковой поверхности светоизлучающего элемента до боковой поверхности светопропускающего компонента. При описанной выше конструкции предпочтительное распространение света может быть достигнуто в ближней зоне. С другой стороны, при формировании толщины слоя от боковой поверхности светоизлучающего элемента до боковой поверхности светопропускающего компонента меньше толщины слоя от верхней поверхности светоизлучающего элемента до верхней поверхности светопропускающего компонента предпочтительное распространение света может быть достигнуто в дальней зоне. Таким образом, может применяться и такая конструкция.
В светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению светопропускающий компонент предпочтительно содержит компонент, преобразующий длину волны. Согласно описанной выше конструкции может быть получено светоизлучающее устройство, способное излучать свет с желаемой длиной волны. Кроме того, описанная выше структура позволяет выбирать цвет до размещения на монтажной подложке, так что после закрепления выход возрастает.
Способ изготовления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых закрепляют электроды множества светоизлучающих элементов на несущую подложку, и формируют отражающий компонент по меньшей мере вокруг электродов светоизлучающих элементов способом электролитического покрытия, способом покрытия электроосаждением или способом электростатического покрытия.
Согласно описанной выше процедуре отражающий компонент формируется вокруг электродов светоизлучающих элементов, так что могут быть предотвращены потери света из-за распространения света вниз от светоизлучающих элементов. Дополнительно, отражающий компонент легко формируется на электропроводящих частях, которые открыты непосредственно перед этапом формирования отражающего компонента.
Способ изготовления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых: формируют электропроводящие компоненты на основании, являющемся несущей подложкой, устанавливают светоизлучающий элемент на электропроводящие компоненты путем крепления кристалла, наносят изолирующий заполнитель, являющийся отражающим компонентом, для покрытия участка поверхности электропроводящих компонентов, на котором не размещен светоизлучающий элемент, способом электролитического покрытия, способом электроосаждения или способом электростатического покрытия, и покрывают светоизлучающий элемент светопропускающим компонентом.
Согласно способу изготовления светоизлучающего устройства может быть получено светоизлучающее устройство, способное производить заранее заданный эффект, как описано выше.
Предпочтительно, чтобы основание имело углубление, электропроводящие компоненты формировались на нижней поверхности и боковой поверхности этого углубления, а светоизлучающий элемент крепился на нижней поверхности углубления. Дополнительно, заполнитель предпочтительно наносится до толщины в 5 мкм или более.
Предпочтительно, чтобы после крепления кристалла способ далее включал этап, на котором осуществляют проводное соединение, электрически связывающее участок проводящего компонента, который служит электродом, и электродный вывод светоизлучающего элемента, а на этапе нанесения заполнителя заполнитель наносят так, чтобы он покрывал нижнюю часть проводов. Кроме того, предпочтительно включен этап, на котором покрывают заполнитель светонепроницаемым компонентом.
Способ изготовления светоизлучающего устройства согласно другому объекту настоящего изобретения может включать в себя этапы, на которых: размещают светопропускающий компонент на отражающем компоненте для покрытия боковой поверхности и верхней поверхности светоизлучающего элемента; и разделяют светоизлучающий элемент на отдельные блоки, что включает в себя удаление несущей подложки и разделение отражающего компонента и светопропускающего компонента.
Кроме того, в способе изготовления светоизлучающего устройства согласно объекту настоящего изобретения предпочтительно, чтобы на этапе размещения светопропускающего компонента светопропускающий компонент пропитал отражающий компонент. При описанном выше устройстве отражающий компонент может быть эффективно зафиксирован.
В способе изготовления светоизлучающего устройства согласно объекту настоящего изобретения светопропускающий компонент предпочтительно содержит компонент, преобразующий длину волны. При описанном выше устройстве в момент разделения на отдельные светоизлучающие элементы толщина светопропускающего компонента, содержащего компонент преобразования длины волны, может регулироваться, так что можно получить светоизлучающее устройство с меньшей неравномерностью цвета.
Эффекты изобретения
В светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению может быть уменьшено поглощение света проводящими частями, такими как электропроводящий компонент, так что свет от светоизлучающего элемента может выводиться эффективно, что позволяет получить более высокую выходную мощность. Далее, согласно светоизлучающему устройству по настоящему изобретению утечка света с нижней поверхности основания может быть предотвращена с помощью покрытия заполнителем прорези в проводящей части, так что свет от светоизлучающего элемента может выводиться более эффективно и тем самым может быть получена более высокая оптическая выходная мощность.
В описанном выше светоизлучающем устройстве наносится изолирующий заполнитель, способный отражать свет, так что эффективность выведения света может быть улучшена без использования особого материала с высоким коэффициентом отражения для электропроводящего компонента. Далее, изолирующий заполнитель формируется с большей толщиной, так что могут быть уменьшены обесцвечивание и коррозия электропроводящего компонента. С таким устройством, как описано выше, может быть улучшена надежность.
Далее, в светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению отражающий компонент формируется вокруг электродов светоизлучающего элемента, так что может быть получена структура, обеспечивающая небольшую утечку света в направлении вниз. Тем самым могут быть снижены потери света из-за попадания света под светоизлучающий элемент. Кроме того, отражающий компонент отражает свет, попадающий под светоизлучающий элемент, так что может быть улучшена эффективность выведения света.
Согласно способу изготовления светоизлучающего устройства по настоящему изобретению может быть изготовлено светоизлучающее устройство с высокой оптической выходной мощностью и высокой надежностью. Согласно способу изготовления светоизлучающего устройства по настоящему изобретению отражающий компонент формируют вокруг электродов светоизлучающих элементов, так что можно снизить потери света из-за света, распространяющегося вниз от светоизлучающих элементов. Кроме того, отражающий компонент отражает свет, попадающий под светоизлучающий элемент, так что можно улучшить эффективность выведения света.
Краткое описание чертежей
Фиг.1(a) является частично прозрачным видом в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг.1(b) является частично прозрачным видом сверху со стороны светоизлучающей поверхности светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.1(a).
Фиг.2(a) является видом в разрезе светоизлучающего устройства, взятым по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b), а Фиг.2(b) является схемой светоизлучающего элемента светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.1.
Фиг.3(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг.3(a) и (b) соответствуют каждая виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b).
Фиг.4(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.4(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b), а Фиг.4(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок XI-XI на Фиг.1(b).
Фиг.5(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.5(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b), а Фиг.5(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х3-Х3 на Фиг.1(b).
Фиг.6(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.6(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок X1-X1 на Фиг.1(b), а Фиг.6(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b).
Фиг.7(a) является частично прозрачным видом в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг.7(b) является частично прозрачным видом сверху со стороны светоизлучающей поверхности светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.7(a).
Фиг.8(a) является видом в разрезе светоизлучающего устройства, взятым по линии стрелок Y-Y на Фиг.1(b), а Фиг.8(b) является схемой светоизлучающего элемента светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.7.
Фиг.9(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг.9(a) и (b) соответствуют каждая виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Y-Y на Фиг.7(b).
Фиг.10(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг.10(a) и (b) соответствуют каждая виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Y-Y на Фиг.7(b).
Фиг.11(a) и (b) являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг.11(a) и (b) соответствуют каждая виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Y-Y на Фиг.7(b).
Фиг.12 является видом в разрезе, иллюстрирующим этап изготовления светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Y-Y на Фиг.7(b).
Фиг.13 является условным видом в перспективе устройства источника света согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14(a) является частично прозрачным видом в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг.14(b) является частично прозрачным видом сверху со стороны светоизлучающей поверхности светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.14(a).
Фиг.15(a) является видом в разрезе светоизлучающего устройства, взятым по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.14(b), а Фиг.15(b) является схемой светоизлучающего элемента светоизлучающего устройства, взятой по линии стрелок Х1-Х1 на Фиг.14(b).
Фиг.16 является условным видом в перспективе другого примера светоизлучающего устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17(a) и (b) являются видами в разрезе еще одного примера светоизлучающего устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.18(a) является частично прозрачным видом в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг.18(b) является частично прозрачным видом сверху со стороны светоизлучающей поверхности светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.18(a).
Фиг.19 является видом в разрезе, показывающим полупроводниковое устройство согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20 является условным видом в разрезе, показывающим полупроводниковое устройство согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.21 является схемой, иллюстрирующей этап изготовления светоизлучающего устройства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.22(a) и (b) являются схемами, иллюстрирующими этап изготовления светоизлучающего устройства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.23(a) и (b) являются схемами, иллюстрирующими этап изготовления светоизлучающего устройства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.24(a) и (b) являются схемами, иллюстрирующими этап изготовления светоизлучающего устройства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.25(a) и (b) являются схемами вида в разрезе, показывающими полупроводниковое устройство согласно шестому варианту настоящего изобретения.
Фиг.26 является условным видом в разрезе, показывающей пример модификации полупроводникового устройства согласно пятому и шестому вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.27(a) и (b) являются условными видами в разрезе, показывающими каждая другой пример модификации полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг.28(a) и (b) являются условными видами в разрезе, показывающими каждая другой пример модификации полупроводникового устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг.29(a) и (b) являются снимками РЭМ (растрового электронного микроскопа), каждый показывает пример нанесения заполнителя, Фиг.29(b) является увеличенной частью снимка возле нижней поверхности углубления светоизлучающего устройства.
Фиг.30 является снимком РЭМ согласно третьему варианту осуществления.
Фиг.31(a) и (b) являются каждая увеличенной частью снимка возле боковой поверхности светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.30.
Фиг.32(a) и (b) являются снимками РЭМ согласно примерам других модификаций.
Подробное описание вариантов осуществления
Предпочтительные варианты осуществления опорного компонента светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению будут описаны ниже со ссылкой на чертежи. Размеры и соотношения расположения компонентов на каждом чертеже иногда показаны преувеличенными для простоты объяснения. В приведенном ниже описании одинаковые наименования или одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые или сходные компоненты, и повторяющиеся описания будут по возможности опущены. В пятом и шестом вариантах осуществления и в примерах их модификаций ради целесообразности могут быть использованы различные ссылочные позиции.
Сначала в вариантах осуществления с первого по четвертый будут описаны конструкции, включающие в себя основание.
В вариантах осуществления с первого по четвертый светоизлучающее устройство, имеющее элемент ЛВн, обозначено ссылочной позицией 100 (первый и третий варианты осуществления), а светоизлучающее устройство, имеющее элемент ЛВв, обозначено ссылочной позицией 200 (второй и четвертый варианты осуществления).
Первый вариант осуществления
В первом варианте осуществления будет описано светоизлучающее устройство, использующее элемент ЛВн. Сначала будет описана общая конструкция светоизлучающего устройства с описанием каждого компонента, затем будет описан материал или т.п. каждого компонента.
<Общая конструкция>
Как показано на Фиг.1 и 2, светоизлучающее устройство 100 включает в себя светоизлучающий элемент 104, имеющий полупроводниковый слой 11 и прозрачную подложку (далее может называться подложкой) 10, отражающий компонент 114, нанесенный так, чтобы по меньшей мере часть боковой и верхней поверхностей прозрачной подложки 10 была открыта, а боковая поверхность полупроводникового слоя 11 была покрыта им, и светопропускающий компонент 108, который покрывает части, не покрытые отражающим компонентом 114.
В настоящем варианте осуществления, как показано на Фиг.1 и 2, светоизлучающее устройство 100 является светоизлучающим устройством 100, имеющим по меньшей мере один закрепленный на нем светоизлучающий элемент 104 (на чертежах показаны два), и, прежде всего, имеет основание 101, электропроводящие компоненты 102а, 102b, расположенные на основании 101, светоизлучающий элемент 104, закрепленный на электропроводящих компонентах 102а, 102b, отражающий компонент (в варианте осуществления использован изолирующий заполнитель 114), который покрывает по меньшей мере часть поверхностей электропроводящих компонентов 102а, 102b, на которой не закреплен светоизлучающий элемент, и светопропускающий компонент 108, который покрывает светоизлучающий элемент 104. Далее в этом варианте осуществления размещены металлический компонент 103, расположенный на электропроводящих деталях 102а и 102b на основании 101, защитный компонент 105 и провода 106.
(Основание)
Основание 101 должно вмещать и защищать электрические компоненты, такие как светоизлучающий элемент 104 и защитный элемент 105.
Как показано на Фиг.2(a), основание 101 имеет открытое вверх углубление 109, и с углублением 209а образованы нижняя поверхность 220а и боковая поверхность 230а. Электропроводящие компоненты 102а, 102b расположены на нижней поверхности 120 углубления 109.
2
3
2
2
2
3
В качестве материала основания 101 предпочтителен изолирующий компонент, а также предпочтителен компонент, пропускающий немного света, излучаемого светоизлучающим элементом 104, и поступающего снаружи. Конкретные примеры включают в себя керамические материалы (AlO, AlN и т.д.) и смолу, например фенольную смолу, эпоксидную смолу, полиимидную смолу, смолу БТ (бисмалеимидную триазиновую смолу) и полифталамид (ПФА). В случае, когда в качестве материала основания 101 используется смола, для повышения механической прочности, снижения коэффициента термического расширения и улучшения оптического коэффициента отражения в смолу может быть добавлен неорганический заполнитель, такой как стекловолокно, SiO, ТiO, AlO.
(Электропроводящий компонент)
Электропроводящие компоненты 102а, 102b должны электрически связывать внешние устройства и электронные компоненты, такие как светоизлучающий элемент 104 и защитный элемент 105, и подавать питание (ток) с внешнего источника на эти электронные компоненты, а кроме того, их поверхности должны быть покрыты изолирующим заполнителем. То есть, электропроводящие компоненты служат в качестве электродов или их части для подачи электричества извне.
Как показано на Фиг.2(a), электропроводящие компоненты 102а, 102b расположены также на задней поверхности 140 основания 101 так, что они, соответственно, электрически связаны с электропроводящими компонентами 102а, 102b (соответственно, чтобы быть электрически единым компонентом) в основании 101. При описанной выше структуре электропроводящие компоненты 102а, 102b используются в качестве электродного материала для подачи электричества, и также должны служить теплоотводящими компонентами. Электропроводящие компоненты 102а, 102b могут также быть, соответственно, расположены так, чтобы распространиться на боковую поверхность (боковую стенку) 130 в углублении 109 основания 101.
Далее в настоящем изобретении электропроводящие компоненты 102а, 102b имеют положительный и отрицательный электроды, соответственно, расположенные на основании 101 на расстоянии друг от друга, и по меньшей мере часть промежутка между электродами покрыта заполнителем 114. То есть электропроводящие компоненты 102а, 102b расположены на основании 101 порознь горизонтально (по сторонам) по отношению к основанию 101, так что электропроводящий компонент 102а служит в качестве положительного электрода (анода), а электропроводящий компонент 102b служит в качестве отрицательного электрода (катода). При описанной выше конструкции между электродами (между электропроводящими компонентами 102а и 102b) образуется прорезь (бороздка) G. Затем светоизлучающий элемент 104 располагается так, чтобы накрывать электропроводящие компоненты 102а и 102b.
По меньшей мере участок между электродами (электропроводящими компонентами 102а, 102b), т.е. прорезь (бороздка) G в проводящей части предпочтительно покрыта заполнителем 114, что будет описано позже (см. Фиг.5(b)). При такой конструкции может быть предотвращена утечка света через бороздку G. В случае, когда бороздка G полностью покрыта заполнителем 114, утечка света вниз через бороздку G может быть предотвращена более эффективно. Далее предпочтительно, чтобы бороздка G была полностью покрыта заполнителем, и 80% большей части области светоизлучающего устройства, облучаемой светом и отличной от светоизлучающего элемента, были покрыты заполнителем. Ширина бороздки G предпочтительно равна или менее 200 мкм. Ширина бороздки G, составляющая 200 мкм или менее, облегчает покрытие участка с бороздкой заполнителем 114. Более предпочтительно, чтобы ширина бороздки G составляла 100 мкм или менее, что еще более облегчает покрытие участка с бороздкой заполнителем. Далее предпочтительно, чтобы бороздка G была полностью покрыта заполнителем.
Нижний предел не установлен, но в целях предотвращения контакта между электродами предпочтительно 30 мкм или более. Заполнитель 114 может расшириться и покрыть бороздку G, расположенную под (снизу) светоизлучающим элементом 104. Часть бороздки G, расположенная под (снизу) светоизлучающим элементом 104 и область между частями связующего компонента 111 покрыты светопропускающим компонентом 108 дополнительно к заполнителю 114. Бороздка G может не быть покрыта заполнителем 114 и не быть заполнена светопропускающим компонентом 108. Кроме того, в случае, когда бороздка G не покрыта заполнителем 114, бороздка G может быть покрыта путем нанесения покрытия из светонепроницаемой смолы.
Материалы для электропроводящих компонентов 102а, 102b могут быть соответствующим образом выбраны на основе материала, использованного для основания 101, и на основе способа изготовления светоизлучающего устройства 100. Например, в случае, если в качестве материала основания 101 использована керамика, предпочтительно, чтобы материалы электропроводящих компонентов 102а, 102b имели высокую температуру плавления, чтобы они могли выдержать температуру обжига керамического листа, например, предпочтительно использовать металл с высокой температурой плавления, такой как вольфрам или молибден.
В случае, когда в качестве материала основания 101 использован стеклопластик на основе эпоксидной смолы или т.п., предпочтительно, чтобы электропроводящие элементы 102а, 102b были сделаны из легкого в обработке материала. В случае, когда в качестве материала основания 101 использована литая эпоксидная смола, электропроводящие компоненты 102а, 102b, соответственно, изготавливаются из материала, который легко поддается такой обработке, как штамповка, травление, сгибание или т.п., а также имеет относительно высокую механическую мощность. Примеры таких материалов включают такие металлы, как медь, алюминий, золото, серебро, вольфрам, железо и никель или железоникелевый сплав, фосфористая бронза, железо с примесью меди и молибдена.
(Металлический компонент)
Металлический компонент может быть расположен так, чтобы покрывать поверхность электропроводящего компонента. В настоящем описании выражение «заполнитель, покрывающий поверхность электропроводящих компонентов» включает в себя состояние, в котором электропроводящие компоненты покрыты материалом заполнителя, который расположен на металлическом компоненте, расположенном на соответствующих электропроводящих компонентах. Металлический компонент может быть опущен.
Металлический компонент 103 используется для покрытия поверхностей электропроводящих компонентов 102а, 102b для улучшения эффективности отражения электропроводящими компонентами 102а, 102b. Металлический компонент 103 может быть опущен. Металлический компонент 103 не обязательно сделан из материала с высоким коэффициентом отражения и может быть размещен как единое целое с соответствующими электропроводящими компонентами 102а, 102b.
Как показано на Фиг.2(a), металлический компонент 103 расположен выше основания 101, то есть на соответствующих электропроводящих компонентах 102а, 102b на нижней поверхности 120 углубления 109. Кроме того, как показано на Фиг.2(a), поверхности электропроводящих компонентов 102а, 102b, открытые на задней поверхности 140 основания 101, могут быть соответственно покрыты металлическим компонентом 103. Металлический компонент 103 не обязательно размещен на электропроводящих компонентах 102а, 102b, которые заглублены в основание 101.
Материал металлического компонента 103 конкретно не ограничен, поскольку материал можно покрыть металлом, и могут быть использованы, например, только серебро или сплав серебра с металлом с высоким коэффициентом отражения, таким как медь, золото, алюминий или родий, или многослойная пленка, сделанная из серебра и описанных выше сплавов. Предпочтительно самостоятельно использовать золото, обладающее превосходной теплопроводностью. Металлический компонент 103 предпочтительно является тонкой металлической фольгой толщиной около 0,05-50 мкм, и в случае, когда металлический компонент 103 изготовлен из многослойного материала, предпочтительно, чтобы общая толщина находилась в этих рамках. В качестве способа изготовления металлического компонента 103 могут применяться напыление, вакуумная металлизация или т.п., как и электроосаждение. Даже если для металлического компонента 103 не используется серебро, имеющее превосходный коэффициент отражения, для покрытия используется изолирующий заполнитель 114 с высоким коэффициентом отражения света, так что может быть предотвращено ухудшение эффективности выведения света.
(Светоизлучающий элемент)
Светоизлучающий элемент 104 является элементом ЛВн, имеющим на основной поверхности структурированные электроды, и связан связующим компонентом 111, закреплен (способом перевернутого кристалла) на нижней поверхности 120 углубления 109 и связан с электропроводящими компонентам 102а, 102b посредством связующего компонента 111 и металлического компонента 103.
Светоизлучающий элемент 104 имеет, как показано на Фиг.2(b), основание 10 и полупроводниковый слой 11, размещенный поверх основания 10. Полупроводниковый слой 11 включает в себя полупроводниковый слой n-типа, активный слой и полупроводниковый слой р-типа, наложенные один на другой в указанном порядке. Электрод 16 n-типа сформирован на полупроводниковом слое n-типа, а электрод 14 р-типа сформирован на полупроводниковом слое р-типа. В случае, если элемент ЛВн закреплен способом крепления лицом вниз, электроды, сформированные на полупроводниковом слое 11, закреплены на электропроводящих компонентах 102а, 102b. В качестве способа крепления светоизлучающего элемента 104 применяется крепление с помощью припойной пасты в качестве связующего компонента 111, как показано на Фиг.4(a), или с помощью контактного вывода, выполненного из припоя или т.п. Полупроводниковый слой 11 светоизлучающего элемента 104, как показано на Фиг.2(b), предпочтительно покрыт изолирующей защитной пленкой 13. Светоизлучающий элемент 104, являющийся элементом ЛВн, показанным на Фиг.2(b), объяснен более понятно далее на других чертежах.
X
Y
1-X-Y
Для светоизлучающего элемента 104 предпочтительно используется светоизлучающий диод, и может быть выбрана подходящая длина волны. Например, для светоизлучающего элемента 104 синего цвета (с длиной волны в диапазоне 430-490 нм) или зеленого цвета (с длиной волны в диапазоне 490-570 нм) могут быть использованы ZnSe, полупроводник на основе нитрида (InAlGaN, 0≤Х, 0≤Y, X+Y≤1), GaP или т.п. Для светоизлучающего элемента 104 красного цвета (с длиной волны в диапазоне 620-750 нм) могут быть использованы GaAlAs, AlInGaP или т.п. Далее, также может быть использован полупроводниковый светоизлучающий элемент, сделанный из материала, отличного от описанного выше.
В случае, когда в светоизлучающем устройстве 100 применяется флуоресцентный материал, соответственно, используется нитридный полупроводник, способный излучать коротковолновый свет, который может эффективно облучать флуоресцентный материал. Может выбираться различная длина волны излучения светоизлучающего элемента путем коррекции материалов и их смешанных кристаллов полупроводникового слоя 11. Может выбираться структура светоизлучающего элемента 104, в которой электроды размещены на полупроводниковом слое 11, который размещен на основании 10, или структура, в которой электроды размещены в направлении вверх и вниз, на верхней поверхности полупроводникового слоя 11 и на поверхности основания 10, соответственно. Может также использоваться светоизлучающий элемент 104, сделанный из материала, отличного от описанных выше. Состав, цвет излучения, размер, количество или т.п. светоизлучающего элемента 104 могут выбираться соответственно согласно цели. Кроме того, наряду со светоизлучающим устройством 104, способным излучать видимый свет, может также применяться светоизлучающее устройство 104, способное испускать ультрафиолетовое излучение.
(Заполнитель (отражающий компонент))
Заполнитель 114 изолирует и используется для покрытия проводящих частей светоизлучающего устройства 100, и служит для предотвращения ухудшения эффективности выведения света.
Отражающий компонент 114 предпочтительно является белым заполнителем и предпочтительно прежде всего сделан из неорганического вещества.
Как показано на Фиг.2(a), те участки поверхностей металлического компонента 103 на электропроводящих компонентах 102а, 102b, сформированных на нижней поверхности 120 углубления 109, на которых не закреплены светоизлучающий элемент 104 и защитный компонент 106, покрыты заполнителем 114. Область вокруг светоизлучающего элемента 104, боковые поверхности связующего элемента 111 и открытая часть в прорези в электропроводящей части покрыты заполнителем 114.
Как описано выше, покрытие электропроводящих компонентов заполнителем 114 позволяет уменьшить поглощение света. Области, покрытые заполнителем 114, на стороне световыделяющей поверхности светоизлучающего устройства 100 в основном являются областями, где открыт электропроводящий участок (проводящее тело). Предпочтительно покрыть по меньшей мере 50% открытого участка проводящего тела. Далее, предпочтительно, чтобы была покрыта почти вся площадь открытой поверхности проводящего тела. Участки, покрытые изолирующим компонентом, не позволяют проводить такую обработку, как покрытие методом электроосаждения, которое будет описано позже, так что заполнитель 114 не следует на них наносить.
Кроме того, предпочтительно покрыть заполнителем 114 защитный элемент 105 и электропроводящие провода 105. Электропроводящие компоненты 102а, 102b, открытые на задней поверхности основания 101, не покрыты заполнителем 114.
В светоизлучающем элементе 104 полупроводниковый слой 11 покрыт защитной пленкой (изолирующей пленкой) 13. В настоящем изобретении открыты по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность прозрачной подложки 10, а боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрыты заполнителем 114. То есть, в этом описании все боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрыты заполнителем 114, и часть боковых поверхностей основания 10 покрыта заполнителем 114, а другая часть боковых поверхностей и верхняя поверхность основания 10 не покрыты заполнителем 114.
По меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность основания 10 открыты, так что поглощение света заполнителем (отражающим компонентом) 114 может быть уменьшено, и, соответственно, может быть предотвращено снижение эффективности выведения света. То есть, по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность не покрыты заполнителем 114, так что излучение светоизлучающего элемента 104 не блокируется заполнителем 114, и тем самым может быть предотвращено снижение выходной мощности света со светоизлучающего элемента 104.
Кроме того, если для покрытия электропроводящих компонентов 102а, 102b и т.д. применяется смола, эта смола поднимается по боковым поверхностям основания 10 и со временем все боковые поверхности основания покрываются смолой. В случае, когда вязкость смолы регулируется, чтобы воспрепятствовать поднятию смолы, для повышения вязкости повышается содержание светоотражающего материала, из-за чего становится трудно целиком покрыть поверхности электропроводящих компонентов тонким слоем. В настоящем изобретении такая смола не применяется. Таким образом, заполнитель 114 может наноситься на электропроводящие компоненты 102а, 102b или т.п., не покрывая все части боковых поверхностей основания 10. Боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрыты заполнителем 114, и тем самым может быть улучшена эффективность выведения света. Кроме того, в случае, когда светопропускающий компонент 108 содержит флуоресцентный материал, можно предотвратить погружение полупроводникового слоя 11 в осевший флуоресцентный материал. Кроме того, может быть предотвращено поглощение света флуоресцентным материалом, и может быть предотвращено снижение эффективности выведения света. Преобразование света флуоресцентным материалом может быть по мере возможности выполнено на выделяющей свет стороне, и это также может способствовать уменьшению ухудшения эффективности выведения света.
Покрытие методом электроосаждения и т.п., которое будет описано позже, неприменимо к изолирующей подложке, такой как сапфировая подложка. Следовательно, основание 10 обычно не покрывается заполнителем 114 методом электроосаждения и т.п., но в соответствии с количеством покрытия или толщиной заполнителя 114 поверхности (часть боковых поверхностей основания 10 (нижняя часть основания 10)) могут быть покрыты заполнителем 114. Полупроводниковый слой 11, не покрытый защитной пленкой 13, покрыт заполнителем 114. Как показано на Фиг.8(b), в случае, когда в качестве светоизлучающего элемента 204 использован элемент ЛВв, и когда соединительный слой 123, являющийся проводником, расположен в нижней части (на задней поверхности) основания 20, часть заполнителя 114 налипает на соединительный слой 123 на задней поверхности основания 20.
Заполнитель белого цвета, использованный в качестве заполнителя 114, далее облегчает отражение света, так что эффективность выведения света может быть улучшена. Кроме того, для заполнителя 114 предпочтительно использовать неорганическое соединение. Использованное здесь выражение «белый цвет» относится к тому, что сам заполнитель должен быть белого цвета, или даже в случае, если заполнитель прозрачный, заполнитель выглядит белым, когда отличаются показатели преломления заполнителя и материалов вокруг заполнителя.
Здесь предпочтительно, чтобы коэффициент отражения заполнителя 114 составлял 50% или более, более предпочтительно 70% или более в отношении света длины волны излучения. При описанной выше конструкции эффективность выведения света светоизлучающего устройства 100 может быть улучшена.
Кроме того, площадь поверхности одного светоизлучающего элемента, покрытая заполнителем 114, предпочтительно меньше 50% общей площади поверхности одного светоизлучающего элемента 104. При таком устройстве отношение излучения светоизлучающего элемента 104, который блокирован заполнителем 114, может быть низким, так что может быть предотвращено ухудшение оптической выходной мощности света со светоизлучающего элемента 104. В случае, когда закреплено множество светоизлучающих элементов 104, у каждого из светоизлучающих элементов есть участок поверхности, покрытый заполнителем 114, площадью менее 50% от общей площади поверхности одного светоизлучающего элемента 104. Кроме того, заполнитель 114 предпочтительно покрывает 50% или более поверхности (открытой части) защитного элемента 105. В таком устройстве могут быть предотвращены потери света на поглощение защитным элементом 105.
2
2
3
3
3
2
2
2
2
5
2
2
3
2
3
2
Примеры материалов, содержащихся в заполнителе 114, изготовленном из неорганического вещества, включают оксиды, например SiO, AlO, Аl(ОН), MgCO, ТiO, ZrO, ZnO, NbO, MgO, Mg(OH), SrO, InO, TaO, HfO, SeO и YnO, нитриды, например SiN, AlN и AlON, и фториды, например MgF. Они могут быть использованы самостоятельно или в смеси. Они могут быть использованы в виде послойной конфигурации.
Диаметр частиц заполнителя 114 предпочтительно составляет примерно 1 нм - 10 мкм. Приведение диаметра частиц заполнителя 114 к этому диапазону, являющемуся удобным диаметром частиц для покрытия, облегчает нанесение заполнителя 114. Диаметр частиц заполнителя 114 предпочтительно составляет 100 нм - 5 мкм, далее предпочтительно составляет 200 нм - 2 мкм. Форма частиц заполнителя 114 может быть сферической или чешуевидной.
Здесь на Фиг.29(a), (b) в качестве примера состояния, когда заполнитель нанесен, показан частично увеличенный снимок РЭМ разреза возле нижней поверхности 120 углубления 109 светоизлучающего устройства 100. На Фиг.29(a) размер одной чешуйки составляет 2 мкм, на Фиг.29(b) размер одной чешуйки составляет 0,2 мкм.
На снимках заполнитель 114 (включающий в себя сферические и чешуевидные формы) с диаметром частиц примерно 250 нм нанесен на электропроводящий компонент 102а (здесь на металлический компонент 103, поскольку металлический компонент 103 сформирован) с помощью электрофореза, и светопропускающий компонент 108 пропитывает заполнитель 114. В этот момент содержание заполнителя 114 предпочтительно больше 50% объема, далее предпочтительно больше 65% объема относительно светопропускающего компонента 108, который пропитывает заполнитель 114. С другой точки зрения, наблюдая разрез на участке, где заполнитель 114 пропитан светопропускающим компонентом 108, заполнитель 114 предпочтительно открыт на участке разреза на 50% или более, более предпочтительно на 65% или более.
Здесь в случае, когда заполнитель 114 содержится в смоле и применяется для покрытия, если содержится более 65% объема заполнителя 114 относительно смолы, пластичность снижается. Даже в случае 65% или менее количество смолы сложно контролировать, и далее также трудно становится наносить заранее заданное количество смолы на заранее заданное место. Однако согласно способу изготовления по настоящему варианту осуществления, который будет описан позже, заполнитель 114 можно нанести с высокой плотностью, в то же время снижая толщину.
(Светопропускающий компонент)
Светопропускающий компонент 108 нужен для защиты светоизлучающего элемента 104, защитного элемента 105, провода 106, заполнителя 114 и т.п. от пыли, влаги, внешних воздействий или т.п. Как показано на Фиг.2(a), внутренняя часть углубления 109 основания 101 покрыта светопропускающим компонентом (заключена в светопропускающий компонент) 108. Кроме того, для улучшения сцепления между заполнителем 114 и светопропускающим компонентом 108 светопропускающий компонент 108 предпочтительно внедрен между частицей 114 заполнителя и частицей 114 заполнителя, то есть в промежутки заполнителя 114. В случае, когда светоизлучающий элемент 104 является элементом ЛВн, и край светоизлучающего элемента 104 покрыт светонепроницаемым компонентом, светопропускающий компонент 108 может быть опущен.
Материал светопропускающего компонента 108 предпочтительно обладает прозрачностью, позволяющей свету со светоизлучающего элемента 104 проходить сквозь него. Примеры такого материала включают кремнийорганическую смолу, эпоксидную смолу и карбамидную смолу. Дополнительно к этим материалам при необходимости могут содержаться краситель, рассеиватель света, заполнитель, флуоресцентный материал или т.п. Светопропускающий компонент 108 может быть изготовлен из одиночного компонента или сделан из двух или более из множества слоев. Заполняющее количество светопропускающего элемента 108 достаточно для покрытия светоизлучающего элемента 104, защитного элемента 105, проводов 106 или т.п. В случае, когда светопропускающий компонент 108 выполняет функцию линзы, поверхность светопропускающего элемента 108 может иметь выступ, чтобы образовать форму раковины, форму выпуклой линзы или т.п.
(Провод)
Провода 106, 206 (см. Фиг.8) используются, чтобы электрически связывать электродные выводы элементов ЛВв или защитного элемента 105 с соответствующими частями, служащими в качестве электродов электропроводящих компонентов 102а, 102b, размещенных в углублении 109 основания 101. Примеры материалов проводов 106, 206 включают металл, например золото, медь, платину и алюминий, и их сплав, но, в частности, предпочтительно использовать золото, имеющее превосходную теплопроводность.
(Защитный элемент)
Защитный элемент 105 служит в качестве, например, опорного диода и размещается при необходимости. Как показано на Фиг.4(b), защитный элемент 105 закреплен на нижней поверхности 120 углубления 109 посредством связующего компонента 110, например, серебряной пасты, и подключен к электропроводящему компоненту 102а посредством металлического слоя (не показан) и металлического компонента 103, которые размещены на нижней поверхности защитного элемента 105. Дополнительно, провод 106 подключен к верхней поверхности защитного элемента 105. Провод 106 подключен к электропроводящему компоненту 102b посредством металлического компонента 103 и тем самым защитный элемент 105 и электропроводящий компонент 102b электрически связаны.
(Связующий компонент)
Связующий компонент (компонент крепления кристалла) нужен, чтобы электрически связывать электроды светоизлучающего элемента 104 и электропроводящие компоненты 102а, 102b, соответственно, а также для присоединения светоизлучающего элемента 104 к основанию 101. Для связующего компонента 111 используется электропроводящий компонент. Примеры материала включают сплав, содержащий Аu, сплав, содержащий Ag, сплав, содержащий Pd, сплав, содержащий In, сплав, содержащий Pb-Pb, сплав, содержащий Au-Ga, сплав, содержащий Au-Sn, сплав, содержащий Sn, сплав, содержащий Au-Ge, сплав, содержащий Au-Sr, сплав, содержащий Аl, сплав, содержащий Cu-In и смесь металла и флюса.
В случае, когда светоизлучающее устройство смонтировано способом «лицом вверх», для связующего компонента 111 не обязательно использовать электропроводящий компонент, и может быть использована изолирующая смола (смоляная композиция, например, эпоксидная смола, кремнийорганическая смола или т.п.).
Кроме того, может быть использован связующий компонент 111 в жидкой, пастообразной или твердой (в виде листов, брусков или порошка) форме, которая может быть соответствующим образом выбрана в соответствии с композицией, формой основания 101 или т.п. Описанный выше связующий компонент 111 может быть изготовлен из одиночного компонента или комбинации нескольких видов компонентов. Далее, в случае, когда используется, в частности, светопропускающий связующий компонент, в связующем компоненте может содержаться флуоресцирующий компонент, способный поглощать свет от полупроводникового светоизлучающего элемента и излучать свет другой длины волны.
(Компонент, преобразующий длину волны)
Светопропускающий компонент 108 и (или) светонепроницаемый компонент 207 (см. Фиг.8(a)) могут включать в себя флуоресцентный компонент в качестве компонента, преобразующего длину волны, который поглощает по меньшей мере часть света, излучаемого светоизлучающим элементом 104, и излучает свет другой длины волны.
Флуоресцентный компонент, способный преобразовывать свет от светоизлучающего элемента 104 в свет с большей длиной волны имеет более высокую эффективность. Флуоресцентный компонент может состоять из одиночного слоя флуоресцентного материала одного вида и т.д. или одиночного слоя смеси двух или более видов флуоресцентных материалов и т.д. Либо может применяться составной слой из двух или более одиночных слоев, каждый из которых содержит смесь двух или более видов флуоресцентных материалов и т.д.
Достаточно, чтобы флуоресцентный компонент был способен поглощать свет от полупроводникового светоизлучающего элемента, имеющего в качестве полупроводникового слоя полупроводник на основе нитрида, и излучать свет с другой длиной волны. Например, может быть использован флуоресцентный материал на основе нитрида или оксинитрида, активируемый в основном лантаноидным элементом, например Еu, Се. Конкретнее, флуоресцентный материал предпочтительно является по меньшей мере одним из описанных ниже, ориентировочно объединенных в группы (1)-(3).
(1) Такие флуоресцентные материалы, как щелочноземельный галоген-апатитовый флуоресцентный материал, щелочноземельный металлический борнокислый галогеновый флуоресцентный материал, щелочноземельный металлический алюминатный флуоресцентный материал, щелочноземельный сульфидный флуоресцентный материал, щелочноземельный серногаллиевокислый флуоресцентный материал, щелочноземельный азотистокремниевый флуоресцентный материал и герминат, каждый из которых активируется в основном лантаноидным элементом, таким как Еu, и (или) переходным металлом, например Мn;
(2) Такие флуоресцентные материалы, как редкоземельный алюминат, редкоземельный силикат, щелочноземельный металлический редкоземельный силикат, каждый из который активируется в основном лантаноидным элементом, таким как Се; и
(3) Такие флуоресцентные материалы, как органическое соединение или органическая смесь, каждый из который активируется в основном лантаноидным элементом, таким как Еu.
Среди них, как, например, (2), предпочтителен флуоресцентный материал на основе ИАГ (иттриево-алюминиевого граната), являющийся редкоземельно-алюминатным флуоресцентный материалом, активируемым лантаноидным элементом, таким как Се. Флуоресцентные материалы на основе ИАГ представляют собой сложные композиции, такие как показаны ниже в пп.(21)-(24).
3
5
12
(21) YAlO:Ce
0,8
0,2
3
5
12
(22) (YGd)AlO:Ce
3
0,8
0,2
5
5
12
(23) Y(AlGa)AlO:Ce
3
5
12
(24) (Y, Gd)(Al, Ga)O:Ce
3
5
12
3
5
12
Кроме того, например, часть или весь Y можно заменить Tb, Lu или т.п. В частности, можно использовать TbAlO:Ce, LuAlO:Ce или т.п. Далее, также можно использовать флуоресцентный материал, отличный от описанных выше, обладающий аналогичными качествами, характеристиками и эффектами.
[Способ изготовления светоизлучающего устройства]
Ниже будет описан способ изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления проиллюстрировано одиночное светоизлучающее устройство, но основание обрабатывается в виде единого блока и разделяется на сборочные единицы на последнем этапе, и тем самым внешние боковые поверхности основания создаются путем разделения.
Фиг.3-6 являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг.3(a) и (b) соответствуют каждая виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b). Фиг.4(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b), а Фиг.4(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок XI-XI на Фиг.1(b). Фиг.5(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b), а Фиг.5(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х3-Х3 на Фиг.1(b). Фиг.6(a) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок XI-XI на Фиг.1(b), а Фиг.6(b) соответствует виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Х2-Х2 на Фиг.1(b). Фиг.3-6 показывают последовательность этапов изготовления светоизлучающего устройства 100, которые, по существу, выполняются от Фиг.3(a) до Фиг.6(b). Здесь Фиг.5(a), (b) и Фиг.6(a) иллюстрируют этап нанесения заполнителя и выполняются приблизительно одновременно.
Один способ изготовления светоизлучающего устройства 100 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этап формирования электропроводящих компонентов, этап крепления кристалла, этап нанесения заполнителя и этап формирования светопропускающего компонента. В первом варианте осуществления размещаются металлический компонент 103 и защитный элемент 105, так что включены этап формирования металлического компонента, этап крепления защитного элемента и этап монтажа проводных соединений. Далее, каждый этап будет описан ниже.
<Этап формирования электропроводящего компонента>
Как показано на Фиг.3(a), этап формирования электропроводящего компонента является этапом формирования электропроводящих компонентов 102а, 102b на основании 101. В случае, когда электропроводящие компоненты 102а, 102b формируются на задней поверхности 140 основания 101, они формируются на этом этапе. То есть этот этап является этапом размещения электропроводящих компонентов 102а, 102b на основании 101.
Электропроводящие компоненты 102а, 102b могут быть получены, например, в случае, когда основание 101 сделано из керамики, путем нанесения проводящей пасты, содержащей мелкие частицы тугоплавкого металла, такого как вольфрам или молибден, заранее заданным рисунком на стадии сырой керамической пленки перед обжигом, и затем обжига. Или же электропроводящие компоненты 102а, 102b могут быть сформированы на уже обожженной керамической пластине с помощью такой техники как, например, вакуумная металлизация, напыление или электроосаждение.
Углубление 109 основания может быть образовано, например, путем формирования сквозного отверстия различного размера в каждой соответствующей сырой керамической пленке и затем составления их в одна на другую. В случае боковых поверхностей 130 углубления электропроводящие компоненты 102а, 102b могут быть сформированы на боковых поверхностях 130 таким же образом, как на нижней поверхности 120.
В случае, когда используется основание 101, изготовленное из стеклопластика на основе эпоксидной смолы, электропроводящие компоненты 102а, 102b могут быть сформированы путем прикрепления медной пластины к промежуточному изоляционному слою, полученному путем полуотверждения стеклоткани, содержащей эпоксидную смолу, или эпоксидной смолы, и затем придания металлическому компоненту, такому как медь, заранее заданной формы методом фотолитографии.
<Этап формирования металлического компонента>
Как показано на Фиг.3(a), этап формирования металлического компонента является этапом формирования металлического компонента 103, допускающего пайку, на электропроводящих компонентах 102а, 102b, сформированных на основании 101. В случае, когда металлический компонент 103 также формируется на электропроводящих компонентах 102а, 102b, которые находятся на задней поверхности 140 основания 101, они формируются на этом этапе. То есть на этом этапе металлический компонент 103 размещается на электропроводящих компонентах 102а, 102b.
Для размещения металлического компонента 103 может быть использована такая техника, как электроосаждение, напыление, вакуумная металлизация или припаивание тонкой пленки. Когда применяется техника электроосаждения, можно использовать технику электролитического покрытия или неэлектролитического покрытия. Например, простейшая техника состоит в том, что после того, как соответствующие части, находящиеся на электропроводящих компонентах 102а, 102b, электрически связаны, выполняется электролитическое покрытие. В случае, когда применяется техника неэлектролитического покрытия, техника напыления или техника вакуумной металлизации, размещение металлического компонента 103 только на электропроводящих компонентах 102а, 102b может быть достигнуто путем использования метода фотолитографии. Кроме того, после размещения металлического компонента 103 на электропроводящих компонентах 102а, 102b, которые не образуют рисунок, формирование рисунка может быть выполнено на электропроводящих компонентах 102а, 102b и металлическом компоненте 103 для придания заранее заданной формы. В случае, когда на металлическом компоненте 103 выполняется монтаж проводных соединений, или когда электроды светоизлучающего элемента 104 соединены напрямую, требуется такой металлический материал, чтобы вслед за этим могли быть применены монтаж проводных соединений или крепление методом перевернутого кристалла. Но если эти операции не выполняются на электропроводящих компонентах 102а, 102b, нет необходимости ограничивать виды металла.
<Этап крепления кристалла>
Как показано на Фиг.4(a), этап крепления кристалла является этапом, на котором светоизлучающий элемент 104 закрепляется и припаивается на основании 101 (на электропроводящих компонентах 102а, 102b в случае, когда металлический компонент 103 не формируется) после формирования металлического компонента 103.
Этап крепления кристалла включает в себя этап крепления светоизлучающего элемента, на котором светоизлучающий элемент 104 крепится на основании 101, и этап нагревания, на котором после крепления светоизлучающего элемента 104 светоизлучающий элемент 104 крепится путем нагревания.
(Этап крепления светоизлучающего элемента)
Этап крепления светоизлучающего элемента является этапом, на котором на основании 101 посредством связующего компонента 111 крепится светоизлучающий элемент 104. Связующий компонент 111 содержит, например, канифоль (сосновую смолу) или термоактивную смолу и далее, когда необходимо, в нем могут содержаться растворитель для управления вязкостью, различные добавки, активирующая добавка, например органическая кислота. Кроме того, может содержаться металл (например, в форме порошка).
Светоизлучающий элемент 104 скрепляется с электропроводящими элементами 102а, 102b (металлическим компонентом 103) на основании 101 посредством связующего компонента 111. Флюс может быть нанесен заранее на заднюю поверхность светоизлучающего элемента 104.
Здесь достаточно, чтобы связующий компонент 111 был размещен между электропроводящими компонентами 102а, 102b и светоизлучающим элементом 104 поверх металлического компонента 103. Следовательно, связующий компонент 111 может быть размещен на том участке электропроводящих компонентов 102а, 102b, где должен быть закреплен светоизлучающий элемент 104, или связующий компонент 111 может быть размещен на стороне светоизлучающего элемента 104. Или же связующий компонент 111 может быть размещен на обоих этих участках. Теперь ниже будет описан способ крепления светоизлучающего элемента 104.
Фиг.4(a) иллюстрирует состояние, в котором смоляная композиция (связующий компонент) 111 в жидкой или пастообразной форме размещается на электропроводящих компонентах 102а, 102b. В случае, когда связующий компонент 111 в жидкой или пастообразной форме размещается на электропроводящих компонентах 102а, 102b, в качестве техники можно соответствующим образом выбрать способ заливки, способ печатания, способ переноса или т.п. в соответствии с вязкостью. Затем на тот участок, где размещен связующий компонент 111, крепится светоизлучающий элемент 104. Электроды формируются на соединительной поверхности светоизлучающего элемента 104, и электроды и электропроводящие компоненты 102а, 102b соответственно электрически связываются. В случае, когда используется связующий компонент 111 в твердой форме, после размещения связующего компонента 111 в твердой форме светоизлучающий элемент 104 может быть закреплен на электропроводящих компонентах 102а, 102b таким же образом, что и в случае, когда используется связующий компонент 111 в жидкой или пастообразной форме. Может случиться так, что связующий компонент 111 в твердой или пастообразной форме временно расплавится при нагревании и т.д., так что светоизлучающий элемент 104 зафиксируется в желаемом положении на электропроводящих компонентах 102а, 102b.
Количество смоляной композиции предпочтительно регулируется так, что после крепления светоизлучающего элемента 104 площадь крепления смоляной композиции приблизительно та же или более, нежели площадь крепления светоизлучающего элемента 104. В случае, когда множество светоизлучающих элементов закрепляется с помощью смоляной композиции в жидкой или пастообразной форме, чтобы предотвратить сдвигание светоизлучающих элементов со своих позиций из-за поверхностного натяжения, каждый из светоизлучающих элементов 104 предпочтительно крепится посредством индивидуально распределенного связующего компонента 111. Толщина связующего компонента регулируется, поскольку подходящая толщина связующего компонента разнится в зависимости от видов связующих компонентов, или с учетом случая, когда связующий компонент расширяется в стороны из-за нажатия в момент крепления светоизлучающего элемента, или случая, когда связующий компонент следует неровному контуру основания.
(Этап нагревания)
Этап нагревания является этапом, на котором после того, как светоизлучающий элемент 104 сформирован, связующий компонент 111 нагревается, и светоизлучающий элемент 104 крепится на основании 101.
Как показано на Фиг.10(a), в случае, когда в качестве светоизлучающего элемента используется элемент ЛВв, связующий компонент 111 может являться изолирующим компонентом, и нагревание на этапе нагревания выполняется при температуре выше температуры, при которой по меньшей мере часть связующего компонента 111 испаряется. В случае, когда связующий компонент 111 содержит термоактивную смолу, предпочтительно нагревание до температуры выше, чем температура отвердевания. При этом светоизлучающий элемент 104 может быть прикреплен и зафиксирован термоактивной смолой.
Кроме того, например, в случае, когда в качестве связующего компонента 111 используется смоляная композиция, содержащая канифоль и легкоплавкий металл, и когда легкоплавкий металл помещен на электропроводящие компоненты 102а, 102b (на металлический компонент 103), предпочтительно нагревание до температуры выше температуры плавления легкоплавкого металла.
Здесь, в частности, в случае, когда связующий элемент 111, содержащий канифоль и металл, размещается на стороне светоизлучающего элемента, например, в случае, когда металлическая пленка формируется на сапфировой поверхности полупроводникового элемента на основе нитрида галлия, в котором использована сапфировая подложка, или в случае, когда металлическая пленка формируется на кремниевой поверхности полупроводникового элемента на основе нитрида галлия, в котором использована кремниевая подложка, из-за действия смоляной композиции в связующем компоненте при нагревании и явления взаимной диффузии металлов, металлическое крепление между электропроводящими компонентами и металлической пленкой может быть сформировано при удалении изолирующего компонента. При этом светоизлучающий элемент может быть зафиксирован более прочно, а, кроме того, может быть достигнута электрическая непрерывность.
На этапе нагревания следом за нагреванием далее может быть выполнен этап промывки. Например, в случае, когда в качестве связующего компонента 111 использована смоляная композиция, после устранения части смоляной композиции при испарении во время нагревания, остаток смоляной композиции может быть удален путем дальнейшего выполнения промывки или т.п. (этап промывки остатка связующего компонента). В частности, в случае, когда смоляная композиция содержит канифоль, после нагревания предпочтительно выполнить промывку. В качестве промывочного раствора предпочтительно использовать органический растворитель на основе гликоль-эфирной системы или т.п.
<Этап крепления защитного элемента>
Как показано на Фиг.4(a), на этапе крепления защитного элемента, после формирования металлического компонента 103 (после формирования электропроводящих компонентов 102а, 102b в случае, когда металлический компонент 103 не формируется) на основании 101, на основании 101 помещается и крепится защитный элемент 105. То есть на этапе крепления защитного элемента защитный элемент 105 размещается на электропроводящем компоненте 102а посредством металлического компонента 103 и прикрепляется.
<Этап монтажа проводных соединений>
Как показано на Фиг.4(b), на этапе монтажа проводных соединений электродный вывод в верхней части защитного элемента 105 и участок электропроводящего компонента 102b, который служит электродом, соединяются проводом 106. Метод соединения проводов 106 не ограничен специально, и могут быть использованы любые методы, известные в данной области.
<Этап нанесения заполнителя>
Как показано на Фиг.5(a), на этапе нанесения заполнителя те участки поверхностей металлического компонента 103 на электропроводящих компонентах 102а, 102b, на которых не размещен светоизлучающий элемент 104, покрываются заполнителем 114 с помощью метода электролитического покрытия, гальванического покрытия или электростатического покрытия. На этом этапе после крепления светоизлучающего элемента 104 с помощью связующего компонента 111 открытые поверхности металлического компонента 103 на основании 101 (на электропроводящих компонентах 102а, 102b в случае, когда металлический компонент 103 не формируется) покрываются заполнителем 114. В этот момент прозрачная подложка 10 открыта, а боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрываются заполнителем 114.
Кроме того, как показано на Фиг.5(b), на этапе нанесения заполнителя предпочтительно также покрыть бороздку G между электродами (между электропроводящими компонентами 102а, 102b), и далее, как показано на Фиг.6(a), предпочтительно также покрыть защитный элемент 105 и провода 106. Для нанесения заполнителя 114 могут быть использованы такие методы покрытия, как электролитическое покрытие, электростатическое покрытие или покрытие электроосаждением.
Этап нанесения заполнителя включает в себя, например, этап помещения светоизлучающего устройства 100 в раствор, содержащий заполнитель, и этап нанесения заполнителя на светоизлучающее устройство 100 с помощь электрофореза в растворе. При таком способе нанесения заполнителя в раствор напротив светоизлучающего устройства 100 помещается электрод, и на электрод подается напряжение. Таким образом, с помощью электрофореза электрически заряженные частицы заполнителя перемещаются в растворе так, что заполнитель 114 наносится на участки электропроводящих компонентов 102а, 102b, где открыт металлический компонент 103. Толщина нанесенного заполнителя 114 может быть соответствующим образом отрегулирована условиями и временем нанесения и предпочтительно составляет 5 мкм. Далее предпочтительна толщина в 10 мкм или более. При использовании материала с высоким коэффициентом отражения нанесенный заполнитель 114 образует светоотражающий слой. После этапа нанесения заполнителя 114 путем электроосаждения, как описано выше, с помощью электроосаждения можно сформировать компонент, отличный от заполнителя 114.
2+
В качестве электролитического раствора для электроосаждения используется жидкая смесь, в которой диффузно рассеян заполнитель. Материал электролитического раствора не ограничен специально, постольку поскольку он позволяет электрически заряженному заполнителю перемещаться в растворе под действием электростатической силы. Например, в электролитическом растворе может содержаться кислота или щелочь, способная растворить заполнитель, например, азотная кислота, содержащая ионы щелочноземельного металла (такие как Mg). В электролитическом растворе может содержаться алкоксид металла, конкретнее, органический материал, содержащий элемент, выбранный из Al, Sn, Si, Ti, Y, Pb, или щелочноземельный металл, как составляющий элемент. В качестве материала, содержащегося в электролитическом растворе, отличного от описанных выше, может быть использован смешанный раствор, в котором заполнитель распределен в растворе, сделанном из алкоголята металла или металлического алкоксида, и органического раствора, смешанных в заранее заданной пропорции. Или же электролитический раствор может являться смешанным раствором, в котором на основе изопропилового спирта содержатся ацетон в качестве органического растворителя и коллоидный раствор алюминия и заполнитель в качестве органического металла. В настоящем варианте осуществления основание представляет собой единый блок до разделения на последнем этапе, и покрытие заполнителем 114 может быть нанесено сразу на множество светоизлучающих устройств, что приводит к превосходной массовой продуктивности.
<Этап размещения светопропускающего компонента>
Как показано на Фиг.6(b), на этапе размещения светопропускающего компонента светопропускающий компонент 108 размещается на основании 101 для покрытия светоизлучающего элемента 104 светопропускающим компонентом 108. То есть на этапе нанесения светопропускающего компонента 108 для покрытия светоизлучающего элемента 104, защитного элемента 105, проводов 106 и т.п. расплавленная смола вводится в углубление 109 основания 101 и затем отверждается с помощью нагревания или оптического облучения.
Выше описан вариант осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничено им, и могут быть внесены различные изменения, не отходящие от объема изобретения. То есть описанные выше светоизлучающее устройство и способ изготовления светоизлучающего устройства предназначены в качестве иллюстрации светоизлучающего устройства и способа изготовления светоизлучающего устройства, чтобы придать конкретную форму техническим идеям настоящего изобретения, и объем настоящего изобретения на ограничен описанными выше светоизлучающим устройством и способом изготовления светоизлучающего устройства. Кроме того, следует принять во внимание, что компоненты, показанные в приложенной здесь формуле изобретения, не ограничены конкретно компонентами в вариантах осуществления. В частности, размеры, материалы, формы и соотношения в расположении компонентов, описанные в предпочтительных вариантах осуществления, даны в качестве примера, а не в качестве ограничения объема изобретения.
Например, в приведенном выше описании в основном иллюстрировано светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВн, но в настоящем изобретении может также быть изготовлено светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВв. Число светоизлучающих элементов, закрепленных на светоизлучающем устройстве, соответствующим образом регулируется, и светоизлучающее устройство может включать в себя множество из трех или более светоизлучающих элементов. Далее в качестве типичного примера модификации светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВв, и способ изготовления светоизлучающего устройства будут описаны как второй вариант осуществления.
Второй вариант осуществления
Во втором варианте осуществления будет описано светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВв. Фиг.13 показывает вид в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно настоящему варианту осуществления. Сначала будет описана общая конструкция светоизлучающего устройства с описанием каждого компонента, затем будет описан материал или т.п. каждого компонента. В нижеследующем описании будут описаны в основном пункты, отличающиеся от приведенного выше варианта осуществления светоизлучающего устройства 100.
(Общая конструкция)
Как показано на Фиг.7 и 8, светоизлучающее устройство 200 является устройством, на котором закреплен по меньшей мере один светоизлучающий элемент 204 (на чертежах показаны два), и, прежде всего, включает в себя основание 201, электропроводящие компоненты 202а, 202b, 202с, размещенные на основании 201, светоизлучающий элемент 204, закрепленный на соответствующих участках электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с, провод 206, соединяющий участок электропроводящего элемента 202b, который служит электродом, с электродным выводом светоизлучающего элемента 204, изолирующий заполнитель 114, который покрывает металлический элемент 103, на котором не закреплен светоизлучающий элемент 204, и нижнюю поверхность провода 206, и светопропускающий компонент 108, который покрывает светоизлучающий элемент 204 и заполнитель 114. Далее в этом случае размещен светонепроницаемый компонент 207.
(Основание)
Как показано на Фиг.8(a), основание 201 имеет открытое сверху углубление 209а и далее имеет углубления 209b, 209с в углублении 209а, и этим углублением 209а образованы нижняя поверхность 220а и боковая поверхность 230а. Далее углублениями 209b, 209с образованы, соответственно, нижние поверхности 220b, 220с и боковые поверхности 230b, 230с, и между нижними поверхностями 220b и 220с сформирована ступенька. Затем, соответственно, на нижней поверхности 220а углубления 209а размещен электропроводящий компонент 202а, на нижней поверхности 220b углубления 209b размещен электропроводящий компонент 202b, на нижней поверхности 220с углубления 209с размещен электропроводящий компонент 202с.
(Электропроводящий компонент)
Как показано на Фиг.8(a), электропроводящие компоненты 202b, 202с расположены также на задней поверхности 240 основания 201 так, что в основании они, соответственно, электрически связаны с электропроводящими компонентами 202b, 202с (соответственно, чтобы быть электрически единым компонентом) нижних поверхностей 220b, 220с углублений 209b, 209с.
(Металлический компонент)
Как показано на Фиг.8(a), на основании 201, то есть на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202с нижних поверхностей 220а, 220b, 220с углублений 209а, 209b, 209с, соответственно, расположен металлический компонент 103. Кроме того, как показано на Фиг.8(a), поверхность электропроводящих компонентов 202а, 202b, открытая на задней поверхности 240 основания 201, также может быть покрыта металлическим компонентом 103. Металлический компонент 103 не размещен на электропроводящих компонентах 202b, 102 с, которые заглублены в основание 201. Металлический компонент 103 может быть размещен как единое целое с электропроводящими компонентами 202b, 202 с, или металлический компонент 103 может быть опущен.
(Светоизлучающий элемент)
Светоизлучающий элемент 204 является, как показано на Фиг.8(a), (b), элементом ЛВн, имеющим электроды на верхней поверхности, а на нижней поверхности светоизлучающего элемента 204 сформирован соединительный слой 123. Соединительный слой 123, сформированный на светоизлучающем элементе 204, соединен со связующим элементом 111, который находится на поверхности электропроводящего компонента 202а, металлического компонента 103 и связующего компонента 111, размещенных в этом порядке на нижней поверхности 220а углубления 209а. Однако связующий компонент 111 не показан на чертежах, иллюстрирующих светоизлучающее устройство 200 по второму варианту осуществления.
Как показано на Фиг.8(b), светоизлучающий элемент 204 имеет основание 20 и полупроводниковый слой 21, размещенный поверх основания 20. Далее на задней поверхности основания 20 может быть размещена пленка с рисунком, состоящая из Ag/Pt/AuSn (элементы расположены один поверх другого в указанном порядке, начиная слева). Кроме того, с одной стороны полупроводникового слоя 21 размещен катод (катодная площадка) 25b, являющаяся электродным выводом, а с другой стороны сквозь электрод 24 размещена анодная площадка 25а, являющаяся электродным выводом. Электродные площадки 25а, 25b размещены на одной стороне полупроводникового слоя 21 и электрически связаны с соответствующими участками электропроводящих компонентов 202b, 202с, которые служат электродами, посредством проводов 206 (см. Фиг.7(b)). Затем участки полупроводникового слоя 21 светоизлучающего элемента 204 покрываются изолирующей защитной пленкой (изолирующей пленкой) 23, за исключением участков для соединения с каждой из электродных площадок 25а, 25b соответствующими проводами 206. Светоизлучающий элемент 204, являющийся элементом ЛВн, показанный на Фиг.8(b), объяснен более понятно далее на других фигурах.
В данном варианте осуществления ширина соединительного слоя (отражающий слой 22а, барьерный слой 22b и связующий слой 22 с) меньше ширины светоизлучающего элемента 204, то есть ширины подложки 20. Как описано выше, когда ширина соединительного слоя меньше ширины подложки 20, соединительный слой не разрезается на этапе разделения полупроводниковой пластины на отдельные светоизлучающие элементы, и, следовательно, можно избежать отслоения соединительного слоя на этапе разделения. Соединительный слой 123 в случае, когда в качестве светоизлучающего элемента используется элемент ЛВв, может быть образован многослойной структурой, включающей в себя отражающий слой 22а и барьерный слой 22b в дополнение к связующему слою 22 с, которые прикрепляет светоизлучающий элемент 204 к основанию 201.
Отражающий слой 22а является слоем для отражения света, излучаемого светоизлучающим элементом 204 в подложку 20, и полупроводниковый слой 21. В таком устройстве свет может выводиться наружу с торцевых поверхностей светоизлучающего элемента 204, отличных от той, на которой размещен отражающий слой 22а. В частности, предпочтительно использовать такой материал, как Ag, Al, Rh, Pt или Pd. Например, при использовании Ag или сплава Ag можно получить элемент с высоким коэффициентом отражения и хорошим выводом света.
Барьерный слой 22b является слоем для предотвращения диффузии других материалов, особенно материала связующего слоя 22 с. В частности, предпочтительно использовать материал с высокой температурой плавления, такой как W, Мо или такой как Pt, Ni, Rh, Au.
Связующий слой 22 с нужен для сцепления светоизлучающего элемента с основанием 201. Примеры его материала включают сплав In, систему Pb-Pd, систему Аu-Ga, систему сплавов Au с Ge, Si, In, Zn или Sn, систему сплавов Al с Zn, Ge, Mg, Si или In, систему сплавов Cu с Ge или In, систему Ag-Ge или систему Cu-In. Предпочтительные примеры материала включают пленку из эвтектического сплава, такого как сплав, основными компонентами которого являются Au и Sn, сплав, основными компонентами которого являются Au и Si, и сплав, основными компонентами которого являются Au и Ge. Среди них особо предпочтителен AuSn.
(Заполнитель)
Как показано на Фиг.8(a), те участки поверхностей металлического компонента 103 на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202 с, сформированных, соответственно, на соответственных нижних поверхностях 220а, 220b, 220 с углублений 209a, 209b, 209с, где не закреплен светоизлучающий элемент 204, покрыты заполнителем 114. Далее заполнитель покрывает всю поверхность, например области, краевые по отношению к светоизлучающим элементам, и боковые поверхности соединительного слоя 123 под светоизлучающими элементами, так же как нижнюю поверхность проводов 206. То есть участки электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202 с, отличные от участков, на которых закреплены светоизлучающие элементы 204, покрыты заполнителем 114.
(Светопропускающий компонент)
Как показано на Фиг.8(a), внутренняя часть углубления 209а основания 201 заключена в светопропускающий компонент 108. Хотя светопропускающий компонент 108 не размещен на участках, куда заглублен светонепроницаемый компонент 207, в случае, когда светонепроницаемый компонент не размещен, светопропускающий компонент 108 размещен на этих участках (в углублениях 209b, 209 с). Светопропускающий компонент 108 может быть размещен по необходимости.
(Светонепроницаемый компонент)
Светонепроницаемый компонент 207 предпочтительно является компонентом, способным отражать свет, и заглублен в углубления 209b, 209 с основания 201 для покрытия открытых участков основания 201, которые открыты на боковых поверхностях 230а, 230b, 230 с углублений 209b, 209 с. Открытые участки (боковые поверхности 230а, 230b, 230 с) основания 201 могут стать источником потерь при светопропускании, вызывая потери света при прохождении света сквозь них. Следовательно, размещение светонепроницаемого компонента 207, обладающего светоотражательной функцией, на этих участках позволяет предотвратить потери из-за пропускания и поглощения света. Как описано выше, боковые стенки основания 201 и по меньшей мере часть заполнителя 114 предпочтительно покрываются светонепроницаемым компонентом 207. С таким устройством свет со светоизлучающих элементов 204 отражается светонепроницаемым элементом 207, и тем самым может быть улучшена эффективность выведения света. Светонепроницаемый компонент 207 не ограничен тем, который описан в настоящем варианте осуществления, и может использоваться в светоизлучающих устройствах согласно первому варианту осуществления.
Как показано на Фиг.8(a), светонепроницаемый компонент 207 заглубляется во внутренние части углублений 209b и 209 с. Светонепроницаемый компонент 207 предпочтительно размещен так, что углубления 209b, 209с заделаны полностью, и далее предпочтительно размещен так, что открытые участки боковых поверхностей 230а полностью покрыты.
Светонепроницаемый компонент 207 является компонентом, способным эффективно отражать свет, излучаемый светоизлучающим элементом 204, и предпочтительно изготовлен из изолирующего материала, который поглощает немного света и обладает высокой тепло- и светоустойчивостью. Примеры такого материала включают кремнийорганическую смолу, эпоксидную смолу и карбамидную смолу. Помимо этих материалов при необходимости могут содержаться краситель, рассеиватель света, светоотражающий материал, заполнитель, флуоресцентный материал или т.п. Светонепроницаемый компонент 207 может быть выполнен из одного компонента или состоять из двух или более из множества слоев.
При описанном выше светоизлучающем устройстве, когда светоизлучающее устройство 200 находится в действии, из света, распространяющегося от светоизлучающего элемента 204 во всех направлениях, свет, распространяющийся вверх, выделяется вовне над светоизлучающим устройством 200. Свет, распространяющийся вниз и в стороны, отражается от нижних поверхностей 220а, 220b, 220с или от боковых поверхностей 230а, 230b, 230с углублений 209а, 209b, 209с основания 201, или от светонепроницаемых компонентов 207 и испускается вовне над светоизлучающим устройством 200. В этот момент, так как заполнитель 114 нанесен на металлические компоненты 103 на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202 с и проводящую часть (проводящее тело) проводов 206 и т.п., может быть уменьшено поглощение света этими частями, а также свет может отражаться от заполнителя 114. Таким образом, свет от светоизлучающего элемента 204 может выводиться эффективно.
[Способ изготовления светоизлучающего устройства]
Далее способ изготовления светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. В настоящем варианте осуществления иллюстрировано одиночное светоизлучающее устройство, но основание обрабатывается в виде единого блока и разделяется на сборочные единицы на последнем этапе, и тем самым внешние боковые поверхности основания создаются путем разделения.
Фиг.9-12 являются видами в разрезе, иллюстрирующими этапы изготовления светоизлучающего устройства 200, и соответствуют виду в разрезе светоизлучающего устройства, взятому по линии стрелок Y-Y на Фиг.7(b). Фиг.9-12 иллюстрируют последовательность этапов изготовления светоизлучающего устройства 200, и, по существу, производство выполняется последовательно от Фиг.9(a) до Фиг.12.
Один способ изготовления светоизлучающего устройства 200 согласно настоящему изобретению включает в себя этап формирования электропроводящих компонентов, этап крепления кристалла, этап нанесения заполнителя и этап формирования светопропускающего компонента. Во втором варианте осуществления используется элемент ЛВв, так что включен этап монтажа проводных соединений. Кроме того, во втором варианте осуществления размещается светонепроницаемый компонент 207, так что включен этап формирования светонепроницаемого компонента. Далее каждый этап будет описан ниже.
<Этап формирования электропроводящего компонента>
Как показано на Фиг.9(a), этап формирования электропроводящего компонента является этапом формирования электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с на основании 201. В случае, когда электропроводящие компоненты 202b, 202 с формируются на задней поверхности 240 основания 201, они формируются на этом этапе. То есть, на этом этапе электропроводящие компоненты 202а, 202b, 202с размещаются на основании 201. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления.
<Этап формирования металлического компонента>
Как показано на Фиг.9(a), этап формирования металлического компонента является этапом формирования металлического компонента 103, допускающего пайку, на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202 с, сформированных на основании 201. В случае, когда электропроводящие компоненты 202b, 202 с формируются на задней поверхности 240 основания 201, они формируются на этом этапе. То есть на этом этапе металлический компонент 103 размещается на поверхностях электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления.
<Этап крепления кристалла>
Как показано на Фиг.10(a), этап крепления кристалла является этапом крепления светоизлучающего элемента 204, на этапе крепления кристалла светоизлучающий элемент 204 монтируется и крепится на основании 201 (на электропроводящие компоненты 202а), на котором сформирован металлический компонент 103. То есть, на этом этапе светоизлучающий элемент 204 монтируется и крепится посредством связующего компонента 111 на нижнюю поверхность 220а углубления 209а основания 201. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления.
<Этап монтажа проводных соединений>
Как показано на Фиг.10(b), этап монтажа проводных соединений включает в себя электрическое связывание участка электропроводящего компонента 202b, служащего электродом, с электродным выводом (электродом с плоским контактом) в верхней части светоизлучающего элемента 204 с помощью проводов 206. Таким же образом этап включает в себя электрическое связывание электродной выводы (электрода с плоским контактом) в верхней части светоизлучающего элемента 204 с участком электропроводящего компонента 202 с, служащего электродом (не показан), с помощью проводов 206. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления.
<Этап нанесения заполнителя>
Как показано на Фиг.11(a), этап нанесения заполнителя включает в себя покрытие тех участков поверхностей металлического компонента 103 на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202с, на которых не размещен светоизлучающий элемент 204, заполнителем 114 с помощью техники электролитического покрытия, гальванического покрытия или электростатического покрытия. На этом этапе после того, как закреплены светоизлучающие элементы 204, поверхности металлического компонента 103 образованные, соответственно, на электропроводящих компонентах 202а, 202b, 202с, и электропроводящие части других компонентов покрываются заполнителем 114. Кроме того, такие поверхности, как электропроводящие части светоизлучающих элементов 204 и нижняя поверхность проводов 206 предпочтительно покрываются заполнителем 114.
В этот момент прозрачная подложка 10 открыта, а боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрываются заполнителем 114. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления.
Этап размещения светонепроницаемого компонента
Как показано на Фиг.11(b), этап размещения светонепроницаемого компонента включает в себя размещение светонепроницаемого компонента 207 в углублениях 209b, 209 с основания 201 для покрытия заполнителя 114. Этот этап необходим для покрытия открытых участков основания 201, которые открыты на боковых поверхностях 230а, 230b, 230 с углублений 209b, 209с, светонепроницаемым компонентом 207. Кроме того, светонепроницаемый компонент может быть размещен для покрытия всех открытых участков боковой поверхности 230а углубления 209. Покрытие этих областей светонепроницаемым компонентом 207 позволяет, как описано выше, предотвратить потери света, обусловленные прохождением света через открытые участки основания 201. Светонепроницаемый компонент 207 может быть опущен в соответствии с конфигурацией или комбинацией других компонентов. Для такого светонепроницаемого компонента 207 предпочтительно используется смола, которая может размещаться способом заливки, способом печати или т.п.
<Этап размещения светопропускающего компонента>
Как показано на Фиг.12, этап размещения светопропускающего компонента включает в себя размещение светопропускающего компонента 108 на основании 201 и покрытие светоизлучающих элементов 204 светопропускающим компонентом 108. То есть, на этом этапе светопропускающий компонент 108 для покрытия светоизлучающих элементов 204, проводов 206 или т.п. размещается в углублении 209а основания 201 и отверждается. Этап размещения светопропускающего компонента выполняется тем же способом, что описан в первом варианте осуществления настоящего изобретения, за исключением того, что в случае, когда размещается светонепроницаемый компонент (например, смола, способная отражать свет длины волны излучения) 207, светопропускающий компонент 108 размещается в углублении 209а основания 201 после размещения светонепроницаемого компонента 207.
Третий вариант осуществления
В третьем варианте осуществления будет описано светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВн. Сначала будет описана общая конструкция светоизлучающего устройства с описанием каждого компонента, затем будет описан материал или т.п. каждого компонента. В нижеследующем описании будут описаны в основном пункты, отличающиеся от приведенного выше варианта осуществления светоизлучающего устройства 100.
<Общая конструкция>
Как показано на Фиг.14 и 15, светоизлучающее устройство 100 включает в себя светоизлучающий элемент 104, имеющий полупроводниковый слой 11 и прозрачную подложку 10, отражающий компонент 114, нанесенный таким образом, что по меньшей мере часть боковой поверхности и верхняя поверхность прозрачной подложки 10 открыты, а боковая поверхность полупроводникового слоя 11 покрыта им, и светопропускающий компонент 108, который покрывает участки прозрачной подложки 10, не покрытые отражающим компонентом 114.
В настоящем варианте осуществления, как показано на Фиг.14 и 15, светоизлучающее устройство 100 имеет по меньшей мере один светоизлучающий элемент 104 (на чертежах показан один) и, прежде всего, снабжено основанием 101, имеющим углубление 109, электропроводящими компонентами 102а, 102b, размещенными на нижней поверхности углубления 109, электропроводящим компонентом 102b, расположенным на боковых поверхностях углубления 109, светоизлучающим элементом 104, закрепленным на нижней поверхности углубления 109, отражающим компонентом (в данном варианте осуществления использован изолирующий заполнитель 114), покрывающим по меньшей мере часть поверхностей электропроводящих компонентов 102а, 102b, на которой не закреплен светоизлучающий элемент, и светопропускающим компонентом 108, покрывающим светоизлучающий элемент 104. Далее в этом случае размещены защитный элемент 105 и провод 106.
(Основание)
Как показано на Фиг.15(a), основание 101 имеет открытое сверху углубление 109, и нижняя поверхность 120 и боковая поверхность 130 образованы этим углублением 109. Электропроводящие компоненты 102а, 102b размещены на нижней поверхности 120 углубления 109, а электропроводящий компонент 102b размещен на боковых поверхностях углубления 109.
Кроме того, в углублении 109 размещены светоизлучающий элемент 104, проводящий провод 106 и т.п. Соответственно, необходимо, чтобы размер углубления 109 позволял напрямую закрепить светоизлучающий элемент с помощью оборудования для крепления кристалла или т.п. и позволял установить электрическое соединение со светоизлучающим элементом с помощью монтажа проводных соединений, но форма углубления 109 специально не ограничена. Примеры формы отверстия углубления включают в себя, если смотреть со стороны отверстия, приблизительно четырехугольную форму и круглую форму. Кроме того, угол боковых поверхностей 130 специально не ограничен. Например, боковые поверхности могут быть скошены так, чтобы расширяться к отверстию, могут иметь параболоидную поверхность или могут быть выполнены приблизительно перпендикулярно нижней поверхности 120.
(Электропроводящий компонент)
Как показано на Фиг.15(a), электропроводящий компонент, расположенный на боковых поверхностях (боковых стенках) 130 углубления 109, может быть таков, что один из электропроводящих компонентов 102а, 102b расширяется на боковые поверхности (боковые стенки) в углублении 109, или размещается другой электропроводящий компонент. То есть, электропроводящие компоненты 102а и 102b, размещенные на нижней поверхности 120, обычно функционируют как электроды, но электропроводящий компонент, расположенный на боковой поверхности 130, не обязательно служит электродом.
Электропроводящий компонент 102а размещен в форме площадки на нижней поверхности 120 основания 101, а электропроводящий компонент 102b размещен так, что краевой участок электропроводящего компонента 102а и боковые поверхности 130 покрыты непрерывным образом. То есть, в светоизлучающем устройстве согласно настоящему варианту осуществления электропроводящий компонент 102b, размещенный на боковых поверхностях 130, имеет отрицательную полярность.
Согласно светоизлучающему устройству по настоящему изобретению, электропроводящий компонент размещен на боковых поверхностях 130 углубления 109, так что с помощью такой техники, как покрытие электроосаждением, заполнитель 114 может быть размещен на боковых поверхностях углубления 109 равномерно и с высокой плотностью. Кроме того, размещение электропроводящего компонента на боковых поверхностях позволяет предотвратить утечку света с боковых поверхностей углубления.
(Заполнитель)
Кроме того, заполнитель 114 также размещается на поверхности электропроводящих компонентов 102b, размещенных на боковых поверхностях 130 углубления 109. Открытые участки полупроводникового слоя 11 светоизлучающего элемента 104 и боковые поверхности связующего компонента 111, а также бороздка (G) прорези в проводящей части покрыты заполнителем 114.
Как показано на Фиг.15(a), в случае, когда электропроводящий компонент 102b размещен на участке верхнего края боковых поверхностей 130 углубления 109, при помощи техники покрытия электроосаждением, которая будет описана позже, заполнитель 114 может быть размещен так, чтобы покрывать электропроводящие компоненты 102b, которые открыты на верхней поверхности основания. Кроме того, когда заливается светопропускающий компонент 108, этот светопропускающий компонент пропитывает заполнитель 114, расположенный у верхней поверхности материала основания. Заполнитель 114 и светопропускающий компонент 108, выступающие на верхней поверхности, как описано, могут быть оставлены в таком виде, или верхняя поверхность основания 101 может быть зашлифована так, чтобы светопропускающий компонент 108 и заполнитель 114 не выступали над верхней поверхностью основания 101. Кроме того, как показано на Фиг.15(b), как описано в первом варианте осуществления, защитный элемент 105 также покрывается заполнителем 114.
[Способ изготовления светоизлучающего устройства]
Далее будет описан способ изготовления светоизлучающего устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Один способ изготовления светоизлучающего устройства 100 согласно настоящему изобретению включает в себя этап формирования электропроводящего компонента, этап крепления кристалла, этап нанесения заполнителя и этап формирования светопропускающего компонента. В первом варианте осуществления размещаются металлический компонент 103 и защитный элемент 105, так что включены этап формирования металлического компонента, этап крепления защитного элемента и этап монтажа проводных соединений. В нижеследующем описании будут описаны в основном пункты, отличающиеся от способа производства по первому варианту осуществления.
В этом варианте осуществления электропроводящий компонент размещен на нижней поверхности и боковых поверхностях углубления, а светоизлучающий элемент 104 закреплен на нижней поверхности углубления. На этапе формирования металлического компонента может быть использована такой метод как электроосаждение, напыление, вакуумная металлизация или припаивание тонкой пленки. Кроме того, на этапе нанесения заполнителя те участки поверхностей электропроводящих компонентов 102а, 102b, на которых не закреплен светоизлучающий элемент 104, включая боковые поверхности 130 углубления 109, покрыты заполнителем 114. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления, его описание ниже будет опущено.
Далее на Фиг.30, 31 будут показаны снимки РЭМ светоизлучающего устройства 100 по третьему варианту осуществления. Фиг.31(a), 31(b) являются частично увеличенными видами участков, обозначенных как a1, а2 на Фиг.30, соответственно. Здесь Фиг.30 является вторичным электронным изображением, а Фиг.31 является отражательным электронным изображением. Как показано на Фиг.30, 31, по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность прозрачной подложки 10 открыты, а боковые поверхности полупроводникового слоя 11 покрыты отражающим компонентом (заполнителем) 114. На снимке буквами КТ обозначен флуоресцентный материал.
Четвертый вариант осуществления
В четвертом варианте осуществления будет описано светоизлучающее устройство, в котором использован элемент ЛВв. Фиг.18(a) показывает вид в перспективе примера светоизлучающего устройства согласно настоящему варианту осуществления. Сначала будет описана общая конструкция светоизлучающего устройства с описанием каждого компонента, затем будет описан материал или т.п.каждого компонента. В нижеследующем описании в основном будут описаны пункты, отличающиеся от приведенного выше описания светоизлучающего устройства 200. Однако металлический компонент 103 и связующий компонент 111 на показаны на чертежах, иллюстрирующих светоизлучающее устройство 200 по четвертому варианту осуществления.
<Общая конструкция>
Как показано на Фиг.18 и 19, светоизлучающее устройство 200 является устройством, на котором закреплен по меньшей мере один светоизлучающий элемент 204 (на чертежах показаны два) и включает в себя, в основном, основание 201, электропроводящие компоненты 202а, 202b, 202с, размещенные на основании 201, светоизлучающие элементы 204, закрепленные на соответствующих участках электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с, провод 206, соединяющий участок электропроводящего компонента 202, служащего электродом, с электродным выводом светоизлучающего элемента 204, изолирующий заполнитель 114, покрывающий электропроводящие компоненты, на которых не закреплен светоизлучающий элемент 204, и нижнюю поверхность провода 206, и светопропускающий компонент 108, покрывающий светоизлучающий элемент 204 и заполнитель 114.
(Основание)
Как показано на Фиг.19, основание 201 имеет открытое сверху углубление 209, и углублением 209 образованы нижняя поверхность 220 и боковая поверхность 230. Электропроводящий компонент 202а, электропроводящий компонент 202b и электропроводящий компонент 202 с размещены на нижней поверхности 220 углубления 209. Кроме того, электропроводящий компонент 202d размещен на боковых поверхностях 230 углубления 209.
(Электропроводящий компонент)
Как показано на Фиг.19, электропроводящие компоненты 202а, 202b также расположены на задней поверхности основания 201 так, что они, соответственно, электрически связаны с электропроводящими компонентами 202а, 202b (соответственно, чтобы быть электрически единым компонентом) в основании 201. Кроме того, электропроводящий компонент 202 с не служит электродом, отнесен от нижней поверхности 220 и покрывает боковые поверхности углубления 209.
(Заполнитель)
Как показано на Фиг.19, те участки поверхностей металлического компонента электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202 с, расположенных на нижней поверхности 220 углубления 209, на которых не закреплен светоизлучающий элемент 204, покрыты заполнителем 114. Кроме того, электропроводящий компонент 202d, размещенный на боковых поверхностях 230 углубления 209, также покрыт заполнителем 114. Далее заполнитель 114 покрывает всю поверхность провода 206, а также покрывает краевой участок светоизлучающего элемента 204, а также боковые поверхности соединительного слоя 123 под светоизлучающим элементом 204. То есть те участки электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202 с, на которых не закреплены светоизлучающие элементы 204, покрыты заполнителем 114.
[Способ изготовления светоизлучающего устройства]
Далее будет описан способ изготовления светоизлучающего устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Один способ изготовления светоизлучающего устройства 200 согласно настоящему изобретению включает в себя этап формирования электропроводящего компонента, этап крепления кристалла, этап нанесения слоя заполнителя и этап формирования светопропускающего компонента. В четвертом варианте осуществления используется элемент ЛВв, так что включен этап монтажа проводных соединений. В нижеследующем описании в основном будут описаны пункты, отличающиеся от способа производства по второму варианту осуществления.
На этапе формирования электропроводящего компонента электропроводящие компоненты 202а, 202b, 202с и 202d формируются на основании 201. На этапе формирования металлического компонента этот металлический компонент формируется на электропроводящих компонентах 202а, 202b и 202 с на основании 201. В случае, когда металлический компонент также формируется на электропроводящих компонентах 202а, 202b, находящиеся на задней поверхности 240 основания 201, они формируются на этом этапе. На этапе крепления кристалла светоизлучающий элемент 204 крепится посредством связующего компонента 111 на металлический компонент на нижней поверхности 220 углубления 209 основания 201. На этапе монтажа проводных соединений участок электропроводящего компонента 202а, служащий электродом, и электродная площадка в верхней части светоизлучающего элемента 204 электрически связываются проводом 206. Тем же способом на этом этапе электродная площадка на светоизлучающем элементе 204 и участки электропроводящих компонентов 202b, 202с, служащие электродами, соответственно, электрически связываются проводами 206.
На этапе нанесения слоя заполнителя те участки поверхностей электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с, 202d, на которых не закреплен светоизлучающий элемент 204, покрыты заполнителем 114. Согласно этому этапу после закрепления светоизлучающего элемента 204 поверхности электропроводящих компонентов 202а, 202b, 202с, 202d и проводящие части других компонентов покрываются заполнителем 114. Кроме того, такие поверхности, как проводящие части светоизлучающих элементов 204 и поверхность провода 206, предпочтительно покрываются заполнителем 114. Кроме того, может быть так, что поверхности электропроводящих компонентов покрываются металлическим компонентом, и заполнитель 114 наносится на него. То, что не описано выше, выполняется таким же способом, как в первом варианте осуществления, его описание ниже будет опущено.
[Примеры других модификаций третьего и второго вариантов осуществления]
В качестве примера других примерных модификаций третьего и четвертого вариантов осуществления ниже будет описана конструкция, в которой участок верхнего края углубления основания имеет область, где не размещен электропроводящий компонент. Например, в третьем варианте осуществления и четвертом варианте осуществления описаны примеры, в которых электропроводящий компонент размещен на всех боковых поверхностях углублений 109, 209, но электропроводящий компонент может не быть размещен на участке боковых поверхностей 130, 230 углублений.
В частности, на боковых поверхностях углубления участок, прилегающий к поверхности верхнего края углублений 109, 209, предпочтительно имеет область, где не размещен электропроводящий компонент. В таком устройстве в момент нанесения покрытия электроосаждением можно предотвратить осаждение заполнителя на верхнюю поверхность оснований 101, 201, так что оно не становится причиной неравномерности высоты. В случае, когда заполнитель размещается на верхней поверхности основания 101, 201, в момент заливания светопропускающего компонента 108 в углубление светопропускающий компонент может пропитать заполнитель, что может привести к тому, что смола выступит над верхней поверхностью основания. В частности, смола, обладающая клейкостью, например, кремнийорганическая смола, может вызвать проблемы, например, слипание светоизлучающих устройств между собой, либо на смолу, выступающую на верхней поверхности основания, во время этапов производства могут налипнуть посторонние вещества. Следовательно, предпочтительно не размещать смолу на верхней поверхности основания.
Далее, предпочтительно, чтобы на стороне поверхности верхнего края углубления, на боковой поверхности 130, 230 углубления была сформирована ступенька, и боковая поверхность этой ступеньки имела область, где не сформирован электропроводящий компонент. Далее будет описан пример, в котором ступенька располагается в третьем варианте осуществления.
В светоизлучающем устройстве 100 по Фиг.16 на стороне поверхности верхнего края углубления 109 ступенька 150 формируется на боковых поверхностях 130 углубления 109, и боковые поверхности 160 ступеньки 150 имеют область, где не сформирован электропроводящий компонент. Как описано выше, электропроводящий компонент формируется на нижней поверхности 170 ступенек, тогда как область, где не сформирован электропроводящий компонент, формируется у верхнего края углубления 109. Заполнитель для покрытия электропроводящего компонента размещается на ступеньке 150, и тем самым можно предотвратить выступание заполнителя 114 и светопропускающего компонента 108 над верхней поверхностью основания 101.
В этот момент кратчайшее расстояние между нижней поверхностью 170 ступеньки и поверхностью светопропускающего компонента 108 предпочтительно составляет 1/5 или менее от высоты углубления 109. Если расстояние между нижней поверхностью 170 ступеньки и поверхностью верхнего края углубления 109 велико, область, где не сформирован электропроводящий компонент, увеличивается. Здесь заполнитель 114 не формируется в области, где не сформирован электропроводящий компонент, так что свет, падающий на боковую поверхность 160 ступеньки, поглощается основанием 101. В частности, электропроводящий компонент с низким коэффициентом отражения, например вольфрам, обычно используется на границе между электропроводящим компонентом и основанием в отношении сцепления, так что свет, ушедший в основание, диффузно отражается в основании и поглощается в электропроводящем компоненте с низким коэффициентом отражения.
По этой причине принимаются меры, чтобы на боковую поверхность 160 ступеньки падало мало света. Свет распространяется в светопропускающем компоненте 108, так что в углублении 109 от участка, где закреплен светоизлучающий элемент 104, до участка на боковой поверхности 160 ступеньки формируется сужение, чтобы сузить путь света. При таком устройстве, даже если увеличивается количество залитого светопропускающего компонента, утечку света можно свести к минимуму. Здесь, как показано на Фиг.16, кратчайшее расстояние К1 между нижней поверхностью 170 ступеньки и поверхностью светопропускающего компонента 108 составляет 1/5 или менее от высоты К3 углубления 109. В таком устройстве малому количеству света позволяется распространяться вовне. Здесь, над нижней поверхностью 170 ступеньки задается расстояние К2, равное сумме толщины электропроводящего компонента 102b (в некоторых случаях вместе с металлическим компонентом) и толщины покрытия заполнителя 114. Чем меньше К1-К2, тем меньше света проникает вовне, так что это предпочтительно, а еще более предпочтительно К1=К2. Далее, К2 предпочтительно задается так, чтобы быть не выше верхней поверхности. Кроме того, поверхность светопропускающего компонента 108 предпочтительно имеет углубленную форму. Верхняя поверхность смолы, имеющая углубленную форму, не станет выше верхней поверхности основания 101 или 201, так что можно избежать таких проблем, как склеивание светоизлучающих устройств между собой.
На Фиг.17(a) изменена форма электропроводящего компонента светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.16, а другие части аналогичны Фиг.16. В светоизлучающем устройстве 100 электропроводящий компонент расположен на участке нижней поверхности ступеньки 150. Другими словами, нижняя поверхность ступеньки имеет область, где открыта верхняя поверхность электропроводящего компонента, и область, где электропроводящий компонент не открыт. Дополнительно, посредством связующего элемента 111 светоизлучающий элемент 104 закреплен в виде моста на электропроводящих компонентах 102а и 102b, сформированных на нижней поверхности углубления. Далее, на боковых поверхностях углубления сформирован электропроводящий компонент 102 с, так, что он разнесен с электропроводящими компонентами 102а, 102b на нижней поверхности. Электропроводящий компонент на боковых поверхностях может быть сформирован любым способом, например, с помощью техники металлизации.
Кроме того, на Фиг.17(a) изменена форма электропроводящих компонентов светоизлучающего устройства, показанного на Фиг.16, а другие части аналогичны Фиг.16.
В светоизлучающем устройстве 100 электропроводящий компонент не формируется под электропроводящим компонентом 102d, сформированным на боковых поверхностях, так что может быть сохранена электрическая изоляция по отношению к электропроводящим компонентам, сформированным на нижней поверхности углубления. Например, может быть использован материал основания, сделанный из совместно обожженной керамики.
[Примеры других модификаций]
Например, показаны основания 101, 201, имеющие углубление 109 или углубления 209, 209а, 209b, 209 с, но в примерах других модификаций может быть использовано плоское основание, не имеющее углубления 109 или углублений 209, 209а, 209b, 209с. В таком случае достаточно нанести светопропускающий компонент 108 на верхнюю поверхность плоского основания. Далее в этом случае может применяться конфигурация, при которой светопропускающий компонент 108 не размещается.
В первом и третьем вариантах осуществления имеется защитный элемент 105, но во втором и четвертом вариантах осуществления может применяться конструкция, имеющая защитный элемент, и, далее, в вариантах осуществления с первого по четвертый может размещаться такой защитный элемент, как опорный диод. Далее в вариантах осуществления с первого по четвертый размещены конструкции, имеющие один или два светоизлучающих элемента 104, 104 (204, 204), но, соответственно, могут быть размещены три или более светоизлучающих элемента. Кроме того, в случае, когда одиночное светоизлучающее устройство снабжено двумя или более из множества светоизлучающих элементов, каждый из светоизлучающих элементов может иметь разную длину волны излучения. Например, светоизлучающее устройство может иметь три светоизлучающих элемента, соответственно излучающих три основных цвета «красный-зеленый-синий».
В светоизлучающем устройстве 200 ширина соединительного слоя 123 (отражающий слой 22а, барьерный слой 22b и связующий слой 22с), размещенного на стороне нижней поверхности светоизлучающего элемента 204, меньше ширины светоизлучающего элемента 204, однако настоящее изобретение этим не ограничено. Например, ширина соединительного слоя 123, размещенного на стороне нижней поверхности светоизлучающего элемента 204, и ширина светоизлучающего элемента 204 могут быть модифицированы до одинаковой величины. Это облегчает покрытие боковых поверхностей соединительного слоя 123 заполнителем 114.
Дополнительно, светоизлучающее устройство 100 (200) согласно описанным выше вариантам осуществления имеет светоизлучающий элемент 104 (204), способный излучать свет видимого спектра, но может применяться конструкция, имеющая светоизлучающий элемент, способный излучать ультрафиолетовое или инфракрасное излучение. Далее в настоящем варианте осуществления заливается светопропускающий компонент 108, чтобы покрыть (герметизировать) все углубление, но светопропускающий компонент 108 может наноситься так, чтобы покрывать каждый отдельный светоизлучающий элемент 104 (204), или так, чтобы покрывать множество светоизлучающих элементов одновременно.
В способ изготовления светоизлучающего устройства для выполнения настоящего изобретения между, до или после каждого из этапов может быть включен этап, отличный от описанных выше, таким образом, чтобы это не сказывалось негативно на каждом из этапов. Например, такие этапы, как этап промывки основания, на котором промывается основание 101 или 201, этап удаления нежелательный веществ, например, пыли, и этап коррекции позиции крепления, на котором корректируется позиция крепления светоизлучающего элемента 104, 204 или защитного элемента 105. Описанные выше примеры модификаций могут быть соответствующим образом использованы согласно пятому и шестому вариантам осуществления, которые будут описаны ниже, и примерам их модификаций.
Далее в качестве вариантов осуществления, в которых не использовано основание, будут описаны пятый и шестой варианты осуществления, а затем будут описаны примеры модификаций согласно пятому и шестому вариантам осуществления. Светоизлучающее устройство согласно этим вариантам осуществления будет обозначено ссылочными позициями 100А-300А. В нижеследующем описании в основном будут описаны пункты, отличающиеся от вариантов осуществления с первого по четвертый.
Пятый вариант осуществления
Фиг.20 является условным видом в разрезе, показывающим полупроводниковое устройство согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
<Структура изготовления светоизлучающего устройства>
В настоящем изобретении светоизлучающее устройство 100А включает в себя светоизлучающий элемент 104А, имеющий электроды 104 с, размещенные на поверхности полупроводникового слоя 104b, электропроводящие компоненты 102, соответственно подключенные к соответствующим электродам 104 с светоизлучающего элемента 104А, отражающий компонент 114, покрывающий краевые участки электродов 104 с светоизлучающего элемента 104А и электропроводящих компонентов 102, и светопропускающий компонент 108, покрывающий верхнюю поверхность, противоположную поверхность, где размещены электроды 104с, и боковые поверхности светоизлучающего элемента 104А.
Светоизлучающий элемент 104А включает в себя полупроводниковый слой 104b, сформированный на одной основной поверхности прозрачной подложки 104а, имеющей пару основных поверхностей на противоположных сторонах. Кроме того, положительный и отрицательный электроды (далее могут называться электродами) формируются на поверхности полупроводникового слоя 104b. В светоизлучающем устройстве 100А по настоящему изобретению светоизлучающий элемент 104А размещен так, что сторона прозрачной подложки 104а противоположна поверхности, на которой сформированы электроды. Конкретнее, в светоизлучающем устройстве 100А, показанном на Фиг.20, верхняя поверхность прозрачной подложки 104а служит верхней поверхностью светоизлучающего элемента 104А. На нижней поверхности прозрачной подложки 104а расположен полупроводниковый слой 104b, включающий в себя расположенные один поверх другого в указанном порядке первый полупроводниковый слой, активный слой и второй полупроводниковый слой. Отрицательный электрод или положительный электрод размещен на первом полупроводниковом слое или втором полупроводниковом слое, соответственно. Электроды 104 с светоизлучающего элемента 100А предпочтительно формируются из металла с высоким коэффициентом отражения, например, подходят электроды, содержащие Ag или А1. При таком устройстве свет от светоизлучающего элемента 104А может отражаться от электродов 104с и выводиться со стороны прозрачной подложки 104а.
Электропроводящие компоненты 102 формируются, например, с помощью электроосаждения и прикрепляются, соответственно, к положительному электроду или отрицательному электроду светоизлучающего элемента 104 А посредством электропроводящего компонента 111 крепления кристалла. Электропроводящие компоненты 102 соответственно соединены со светоизлучающим элементом 104А и служат электродными выводами светоизлучающего устройства 100А. Нижняя поверхность электропроводящих компонентов 102 открыта снаружи и является участком внешней поверхности светоизлучающего устройства 100А.
Отражающий компонент 114 обладает изолирующими свойствами и покрывает по меньшей мере боковые поверхности проводящих частей, таких как электропроводящие компоненты 102 и компоненты 111 крепления кристалла. В настоящем варианте осуществления отражающий компонент 114 далее покрывает боковые поверхности электродов 104с светоизлучающего элемента 104А. Далее отражающий компонент 114 расширенно размещен на нижней части, чтобы быть открытым на боковых поверхностях светоизлучающего устройства 100А.
Светопропускающий компонент 108 размещен на светоизлучающем элементе 104А и отражающем компоненте 114, размещенном на краевой области светоизлучающего элемента 104А. Светопропускающий компонент 108 может содержать флуоресцентный материал или т.п. В настоящем варианте осуществления светопропускающий компонент 108 покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности прозрачной подложки 104а и боковые поверхности полупроводникового слоя 104b светоизлучающего элемента 104А. Граница между светопропускающим компонентом 108 и отражающим компонентом 114 размещена приблизительно на той же высоте или выше, чем граница между электродами 104 с и полупроводниковым слоем 104b.
Как описано выше, в светоизлучающем устройстве 100А согласно настоящему варианту осуществления боковые поверхности электропроводящих компонентов 102 и компонентов 111 крепления кристалла покрыты отражающим компонентом 114. В таком устройстве можно снизить потери света из-за попадания света от светоизлучающего элемента 104А в электропроводящие компоненты 102 и компоненты 111 крепления кристалла. Как показано на Фиг.20, предпочтительно, чтобы приблизительно вся поверхность нижней поверхности светопропускающего компонента 108 была покрыта отражающим компонентом 114. Свет, распространяющийся вниз от светоизлучающего элемента 104А, отражается отражающими компонентами 114 с высоким коэффициентом отражения или электродами 104с, таким образом, свет может эффективно выводиться. Кроме того, обычно в источнике света, использующем светоизлучающий элемент и компонент, преобразующий длину волны, светоизлучающий элемент закрепляется в корпусе, изготовленном из керамики или смолы, а затем размещается компонент, преобразующий длину волны. Но размещение светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению в различных корпусах позволяет выбирать цвет до закрепления в таких корпусах, так что после закрепления выход возрастает.
[Способ изготовления светоизлучающего устройства]
Ниже будет описан способ изготовления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению. Фиг.21-24 являются условными видами в разрезе, показывающими этапы изготовления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению. Способ изготовления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению включает в себя, главным образом, этап (первый этап) крепления электродов 104 с множества светоизлучающих элементов 104А на несущей подложке 101 и этап (второй этап) размещения отражающего компонента 114 на несущей подложке 101 до такой высоты, чтобы были покрыты по меньшей мере краевые участки электродов 104 с светоизлучающих элементов 104а, с помощью метода покрытия электроосаждением или электростатического покрытия. Далее настоящий вариант осуществления включает в себя этап (третий этап) формирования светопропускающего компонента 108 на отражающем компоненте 114 для покрытия верхней поверхности и боковых поверхностей светоизлучающих элементов 104А и этап (четвертый этап) удаления несущей подложки 101 и разделения отражающего компонента 114 и светопропускающего компонента 108, чтобы разделить отдельные светоизлучающие элемента 104А.
<Первый этап>
Сначала подготавливается несущая подложка 101. Несущая подложка 101 является компонентом в форме пластины или листа и служит для удержания светоизлучающего устройства на этапах изготовления светоизлучающего устройства по настоящему изобретению. Несущая подложка 101 удаляется перед разделением на отдельные светоизлучающие устройства, так что она не включена в светоизлучающее устройство.
Несущая подложка 101 предпочтительно является подложкой, обладающей электропроводностью. В качестве несущей подложки 101 может быть использован одинарный слой или несколько слоев металла или сплава. Несущая подложка 101 может быть сформирована наложенными один на другой слоями смолы и металла. Примеры металла, используемого для несущей подложки 101, включают в себя нержавеющую сталь и Сu.
К несущей подложке 101 в качестве защитной пленки прикрепляется светочувствительный фоторезист. Поверх него явным или неявным способом располагается фотошаблон, имеющий заранее заданный рисунок, и ультрафиолетовое излучение используется для облучения. Затем выполняется фотообработка для формирования фоторезиста, имеющего множество расположенных на расстоянии друг от друга отверстий. В случае, когда защитная пленка (фоторезист) сформирована с помощью фотолитографии, защитная пленка (фоторезист) может быть либо позитивного, либо негативного типа.
Затем в отверстиях фоторезиста избирательно размещаются электропроводящие компоненты 102. Электропроводящие компоненты 102 предпочтительно формируются толщиной в 0,1-500 мкм. Электропроводящие компоненты 102 предпочтительно формируются электролитическим способом. Материалы, слоистая структура условия или т.п.покрытия могут соответствующим образом регулироваться способом, известным в данной области. После формирования электропроводящих компонентов 102 фоторезист, являющийся защитной пленкой, удаляется. Таким способом формируются электропроводящие компоненты 102, расположенные на расстоянии друг от друга.
Далее на соответствующих электропроводящих компонентах 102 с помощью компонента 111 крепления кристалла крепятся светоизлучающие элементы 104А. Примеры компонента 111 крепления кристалла включают в себя припойный материал, такой как Au-Sn, металлический контактный вывод, такой как Au. Компонент 111 крепления кристалла может быть сформирован как вставка между электропроводящими компонентами 102 и соответствующим светоизлучающим элементом 104А. Для этого компонент 111 крепления кристалла может быть размещен: (А) на стороне электропроводящего компонента; (В) на стороне электрода 104 с светоизлучающего элемента 104А; или (С) и на электропроводящих компонентах 102, и на электроде 104 с светоизлучающего элемента 104А.
Компонент 111 крепления кристалла может использоваться в форме пасты или твердого тела (листа, бруска или порошка), и форма может быть соответствующим образом выбрана в соответствии с составом компонента 111 крепления кристалла, формой электропроводящих компонентов 102 или т.п.
Здесь будет описан способ крепления в случае, если участок, где должен быть сформирован компонент 111 крепления кристалла, является стороной электропроводящего компонента 102, как описано выше в (А), а в качестве компонента 111 крепления кристалла используется пастообразный припойный материал. Сначала пастообразный припойный материал 111 размещается на электропроводящих компонентах 102. Технику размещения припойного материала 111 можно соответствующим образом выбрать из следующих вариантов: распыление, печать, электроосаждение, электропокрытие, электростатическое покрытие и т.д. Затем электроды 104 с светоизлучающего элемента 104А присоединяют к участкам, на которых размещен припойный материал 111. Затем температура поднимается до точки плавления припойного материала 111 и поддерживается в течение заданного периода времени, затем снижается до комнатной температуры. Затем путем промывки удаляется флюс или т.п., остающийся вокруг припойного материала 111.
<Второй этап>
Далее изолирующий отражающий слой 114 размещается так, чтобы покрыть электропроводящие компоненты 102, оставшиеся открытыми на первом этапе, проводящую часть компонента 111 крепления кристалла и т.д. Фиг.22(b) показывает состояние завершенного второго этапа.
С помощью покрытия открытых участков электропроводящих компонентов 102, проводящей части компонента 111 крепления кристалла и т.д. Отражающим компонентом 114 могут быть снижены оптические потери, вызванные попаданием света на эти участки. Следовательно, на втором этапе отражающий компонент 114 предпочтительно формируется так, чтобы покрыть по меньшей мере 40% всей открытой площади электропроводящих компонентов. Далее, предпочтительно приблизительно вся площадь открытых областей проводящих частей на этом этапе покрывается отражающим компонентом 114. Здесь выражение «открытая область» относится к области, видимой извне, за исключением области на поверхности светоизлучающего элемента 104А, где нанесена изолирующая защитная пленка. Отражающий компонент 114 предпочтительно формируется но несущей подложке 101 до высоты, которая покрывает края электродов 104 с светоизлучающего элемента 104А. В настоящем варианте осуществления отражающий компонент 114 формируется до высоты, которая покрывает боковые поверхности полупроводникового слоя 104b светоизлучающего элемента 104А.
В качестве метода формирования заполнителя 114 можно использовать метод электролитического осаждения, электростатического покрытия или покрытия электроосаждением. С помощью этих методов, например, отражающий компонент 114 может быть осажден эффективно и избирательно с учетом проводящих частей, таких как электропроводящие компоненты 102 и компоненты 111 крепления кристалла. Дополнительно чтобы удержать отражающий компонент 114, к размещаемому отражающему компоненту 114 может быть добавлено или он может быть пропитан связующим веществом, таким как смола или неорганический материал. Кроме того, светопропускающим компонентом 108, используемым на третьем этапе, который будет описан ниже, может быть пропитан отражающий компонент 114.
<Третий этап>
Далее формируется и отверждается светопропускающий компонент 108 для покрытия светоизлучающего элемента 104А. Фиг.23(a) является схемой, иллюстрирующей то, как светопропускающий компонент 108 формируется на отражающем компоненте 114 и покрывает светоизлучающий элемент 104А. Светопропускающий компонент 108 предпочтительно формируется до высоты, покрывающей верхнюю поверхность и боковые поверхности светоизлучающего элемента 104А, не покрытые отражающим компонентом 114. В качестве метода формирования светопропускающего компонента 108 могут быть использованы заливка, печать, прямое формование, трансферное формование, термическое напыление, электропокрытие, отливка, покрытие методом центрифугирования и т.д. Сформированный таким образом светопропускающий компонент 108 может быть отвержден нагреванием или оптическим облучением. Светопропускающий компонент 108 может состоять из одиночного компонента или из двух или более из множества слоев.
В случае, когда светопропускающий компонент 108 отверждается нагреванием, время повышения или снижения температуры, техническая атмосфера и т.д. могут быть выбраны надлежащим образом. В случае, когда светопропускающий компонент 108 отверждается оптическим облучением, время облучения и длина волны облучающего света могут быть надлежащим образом выбраны в соответствии с используемыми материалами. Светопропускающий компонент 108 может отверждаться с помощью и нагревания, и оптического облучения.
Кроме того, в светопропускающем компоненте 108 могут содержаться краситель, рассеиватель света, заполнитель, компонент преобразования длины волны (флуоресцентный компонент) или т.п.Толщина светопропускающего компонента 108 может регулироваться шлифовкой и т.д., или формой линзы, включающей группу микролинз, или формированием неправильной поверхности и т.д., для светопропускающего компонента 108 может быть обеспечена оптическая функция управления оптическим совмещением.
<Четвертый этап>
После третьего этапа несущая подложка 101 удаляется. При этом открывается нижняя поверхность электропроводящих компонентов 102. Фиг.23(b) является схемой, иллюстрирующей состояние, в котором удаляется несущая подложка 101. В качестве способа удаления несущей подложки 101 могут быть использованы физическое удаление или избирательное удаление несущей подложки 101 с помощью травления и т.д.
Лист 112, разделяющий полупроводниковую пластину на кристаллы, присоединяется к полученной совокупности светоизлучающих устройств (Фиг.24(a)). Затем выполняются разрезы на разделительных участках 118, как показано на Фиг.24(b), то есть разрезы выполняются в таких местах, чтобы разделить отражающий компонент 114 и светопропускающий компонент 108 между светоизлучающими элементами 104А, чтобы получить отдельные светоизлучающие элементы 104А, и тем самым получить светоизлучающие устройства 100А, как показано на Фиг.20. Для разделения отдельных устройств могут применяться различные известные способы, такие как способ разделения полупроводниковой пластины на кристаллы с помощью лезвия и способ разделения полупроводниковой пластины на кристаллы с помощью лазерного луча. Фиг.24(b) иллюстрирует состояние, когда светоизлучающие элементы 104А разделены по одному, но в согласно поставленной цели может быть получена группа или совокупность из двух или четырех светоизлучающих элементов 104А.
Далее каждый компонент конструкции светоизлучающего устройства будет описан подробно. Кроме того, описания частей, сходных с таковыми в вариантах осуществления с первого по четвертый, будут, при необходимости, опущены.
(Светоизлучающий элемент)
Светоизлучающие элементы, использованные в настоящем варианте осуществления, предпочтительно изготовлены путем наслоения полупроводниковых материалов на прозрачную подложку и разделены на отдельные кристаллы. В качестве материалов подложки для наслоения предпочтительно могут использоваться нитридные полупроводники, например, изолирующая подложка, такая как сапфир или шпинель, или электропроводящая подложка, такая как GaN, SiC, Si, ZnO или т.п.
2
2
2
3
В качестве материала, подходящего для положительного электрода и отрицательного электрода, может быть использован любой материал, обладающий электропроводностью, например, один из следующих металлов: Au, Pt, Pd, Rh, Ni, W, Mo, Cr, Ti, Ag и Al, или же может быть использован их сплав или их сочетание. В особенности предпочтительно присутствие Ag или Аl, обладающих высоким коэффициентом отражения. Формирование электродов с помощью металла, обладающего высоким коэффициентом отражения, позволяет отражать и выводить со стороны подложки свет, падающий на электроды, так что может быть улучшен эффективность выведения света, и, таким образом, является предпочтительным. Кроме того, изолирующая защитная пленка может быть сформирована на практически всех поверхностях электродов, которые служат участками соединения с электропроводящими компонентами или компонентами крепления кристалла. В качестве защитной пленки могут быть использованы SiO, ТiO, AlO, полиимид.
X
Y
1-X-Y
Длина волны излучения светоизлучающего элемента может различным образом выбираться в соответствии с материалами и относительным содержанием смешанного кристалла полупроводникового слоя. В случае, когда светоизлучающее устройство включает в себя светопропускающий компонент, содержащий флуоресцентный материал, для светоизлучающего слоя предпочтительно используется нитридный полупроводник (InAlGaN, 0≤Х, 0≤Y, X+Y≤1), способный излучать коротковолновой свет.
Наряду со светоизлучающим устройством, способным излучать видимый свет, может также применяться светоизлучающее устройство, способное излучать ультрафиолетовые или инфракрасные волны. Далее, со светоизлучающим элементом может быть закреплен защитный элемент, такой как опорный диод, фото детектор или т.п.
(Электропроводящий компонент)
Электропроводящий компонент присоединяется к положительному электроду и отрицательному электроду светоизлучающего элемента и служит электродами светоизлучающего элемента, которые электрически связаны с соответствующими внешними электродами. На по меньшей мере одном из электропроводящих компонентов напрямую или посредством компонента крепления кристалла и т.д. размещается положительный электрод светоизлучающего элемента. Кроме того, на по меньшей мере одном из электропроводящих компонентов напрямую или посредством компонента крепления кристалла и т.д. размещается отрицательный электрод светоизлучающего элемента.
В случае, когда материал легко отделяется от несущей подложки, или когда несущая подложка удаляется травлением, необходимо изготавливать электропроводящие компоненты из материала, обладающего избирательностью к раствору, и размещать их на участке, соприкасающемся с несущей подложкой. Конкретнее, предпочтителен благородный металл, например Au, Pt, Rh, Ir и Pd, или их сплав. Кроме того, поверх него может быть сформирована пленка из другого металла. Конкретнее, могут быть использованы Ni, Сu, Ag, Cr, W и т.д. Толщина электропроводящих компонентов предпочтительно составляет примерно 0,1-500 мкм.
Каждый из электропроводящих компонентов имеет, например, верхнюю поверхность, на которой размещен электрод светоизлучающего элемента, и нижнюю поверхность, которая образует внешнюю поверхность светоизлучающего устройства. Размер верхней поверхности электропроводящих компонентов больше площади, способной разместить электрод светоизлучающего элемента. Нижняя поверхность электропроводящих компонентов открыта вовне без покрытия отражающим компонентом и т.д. Боковые поверхности электропроводящих компонентов могут быть плоскими или иметь мелкие неровности. Кроме того, боковые поверхности электропроводящих компонентов могут иметь скос или изгиб на стороне нижней поверхности. С таким устройством может быть предотвращено отделение отражающего компонента от электропроводящих компонентов.
(Компонент крепления кристалла)
Компонент крепления кристалла предпочтительно используется для прикрепления электропроводящих компонентов к электродам светоизлучающего элемента.
Использование компонента крепления кристалла, обладающей электропроводностью, позволяет электрически связать электропроводящие компоненты и светоизлучающий элемент. Примеры компонента крепления кристалла включают припойный материал, такой как Au-Sn, металлический контактный вывод, такой как Аu. В частности, предпочтительно использовать тугоплавкий материал, такой как Au-Sn. Толщина компонента крепления кристалла предпочтительно составляет примерно 0,5-500 мкм.
(Отражающий компонент)
Отражающий компонент обладает изолирующими свойствами и размещается так, чтобы покрывать в основном боковые поверхности электропроводящих компонентов. В случае, когда электропроводящие компоненты прикрепляются к электродам светоизлучающего элемента посредством компонента крепления кристалла, отражающий компонент предпочтительно размещается так, чтобы также покрывать боковые поверхности компонента крепления кристалла. Отражающий компонент служит для отражения света, излучаемого светоизлучающим элементом, или света, длина волны которого преобразована компонентом, преобразующим длину волны. Таким образом, оптические потери из-за попадания света на электропроводящие компоненты могут быть снижены. Отражающий компонент предпочтительно размещается так, чтобы покрывать окрестность электродов светоизлучающего компонента. Кроме того, на нижней поверхности светоизлучающего устройства отражающий компонент размещается на участке, где не размещен электропроводящий компонент. Размещение такого отражающего компонента позволяет предотвратить утечку света от светоизлучающего элемента с нижней поверхности светоизлучающего устройства, так что может быть улучшена эффективность выведения света в направлении верхней поверхности. Отражающий компонент предпочтительно обладает коэффициентом отражения 50% или более относительно света с длиной волны в диапазоне 430-490 нм (синий свет). Предпочтительно использовать заполнитель с размером частиц в диапазоне 10 нм - 10 мкм. Далее предпочтительна толщина в диапазоне 100 нм - 5 мкм. В таком устройстве может быть достигнуто хорошее рассеивание света.
(Светопропускающий компонент)
Светопропускающий компонент покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности светоизлучающего элемента. Граница между светопропускающим компонентом и отражающим компонентом помещается на стороне светоизлучающего элемента. Толщина слоя от верхней поверхности светоизлучающего элемента до верхней поверхности светопропускающего компонента предпочтительно приблизительно равна толщине слоя от боковых поверхностей светоизлучающего элемента до боковых поверхностей светопропускающего компонента. Таким образом, можно достичь хорошего распространения света в ближней зоне и равномерного излучения в различных направлениях на светоизлучающей поверхности светоизлучающего элемента. Или же толщина слоя от боковых поверхностей светоизлучающего элемента до боковых поверхностей светопропускающего компонента может быть меньше толщины слоя от верхней поверхности светоизлучающего элемента до верхней поверхности светопропускающего компонента. Таким образом, можно достичь хорошего распространения света в дальней зоне и равномерного излучения в различных направлениях на светоизлучающей поверхности светоизлучающего элемента. Толщина светопропускающего компонента предпочтительно составляет по меньшей мере 10 мкм. Далее предпочтительная толщина находится в диапазоне 30-300 мкм.
Шестой вариант осуществления
Фиг.25(a) является условным видом в разрезе, показывающим светоизлучающее устройство согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения. Описания, повторяющие описания в пятом варианте осуществления, могут быть опущены.
В настоящем варианте осуществления светоизлучающее устройство 200А включает в себя светоизлучающий элемент 204А, имеющий электроды, размещенные на полупроводниковом слое 204b, электропроводящие компоненты 102, соответственно соединенные напрямую или посредством компонента крепления кристалла 111 с соответствующими электродами 204 с светоизлучающего элемента 204А, отражающий компонент 114, покрывающий краевые участки электродов 204 с светоизлучающего элемента 204А и электропроводящих компонентов 102, и светопропускающий компонент 108, покрывающий верхнюю поверхность, противоположную поверхности, на которой размещены электроды 204 с, и боковые поверхности светоизлучающего элемента 204А. то есть, конструкция также включает в себя светоизлучающий элемент 204А, имеющий полупроводниковый слой 204b и прозрачную подложку 204а. Отражающий компонент 114, нанесенный так, что по меньшей мере часть боковой поверхности и верхняя поверхность прозрачной подложки 204а открыты, а боковая поверхность полупроводникового слоя 204b им покрыты, и светопропускающий компонент 108, покрывающий участки, не покрытые отражающим компонентом 114.
Отражающий компонент 114 покрывает по меньшей мере боковые поверхности проводящих частей, таких как электропроводящие компоненты 102 и компоненты 111 крепления кристалла. В настоящем варианте осуществления отражающий компонент 114 далее покрывает боковые поверхности электродов 204 с и боковые поверхности полупроводникового слоя 204b светоизлучающего элемента 204А. Светопропускающий компонент 108 покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности прозрачной подложки 204а светоизлучающего элемента 204А. Граница между светопропускающим компонентом 108 и отражающим компонентом 114 размещена приблизительно на той же высоте или выше, чем граница между полупроводниковым слоем 204b прозрачной подложкой 204а. Свет, распространяющийся в полупроводниковом слое 204b, излучается сквозь прозрачную подложку 204а, не покрытую отражающим компонентом 114.
Как описано выше, в светоизлучающем устройстве 200А согласно настоящему варианту осуществления боковые поверхности электропроводящих компонентов 102 и компонентов 111 крепления кристалла покрыты отражающим компонентом 114, так что могут быть снижены потери света из-за попадания света от светоизлучающего элемента 204А в электропроводящие компоненты 102 и компоненты 111 крепления кристалла. Свет, распространяющийся вниз от светоизлучающего элемента 204А, отражается отражающими компонентами 114 с высоким коэффициентом отражения или электродом 204 с, таким образом, свет может эффективно выводиться. Кроме того, в настоящем варианте осуществления отражающий компонент 114 формируется до высоты, покрывающей боковые поверхности полупроводникового слоя 204b, так что может быть уменьшено количество света, распространяющегося вниз от светоизлучающего элемента 204А, и тем самым может быть усилен эффективность выведения света.
Выше описаны пятый и шестой варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено ими, но может быть осуществлено на практике различным образом в объеме настоящего изобретения. Например, отражающий компонент может напрямую покрывать боковые поверхности светоизлучающего элемента, но в случае, когда на боковые поверхности электродов и полупроводникового слоя светоизлучающего элемента нанесена изолирующая защитная пленка, отражающий компонент может опосредованно покрывать светоизлучающий элемент поверх защитной пленки.
Кроме того, как показано на Фиг.25(b), верхняя поверхность отражающего компонента 114, размещенного вокруг светоизлучающего элемента 304А, может быть сформирована в виде понижающегося кнаружи скоса или кривой поверхности. Светоизлучающее устройство 300А согласно настоящему примеру модификации имеет отражающий компонент 114, покрывающий по меньшей мере боковые поверхности электропроводящих компонентов 102 и компонентов 111 крепления кристалла. Отражающий компонент 114 может далее покрывать боковые поверхности электродов 304 с и полупроводникового слоя 304b светоизлучающего элемента. Светопропускающий компонент 108 покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности прозрачной подложки 304а светоизлучающего элемента 304А. Граница между светопропускающим компонентом 108 и отражающим компонентом 114 формируется со скосом или кривой поверхностью, понижающимися по мере удаления от светоизлучающего элемента 304А. Как в светоизлучающем устройстве 300А, показанном в описанном выше примере модификации, придание верхней поверхности отражающего компонента 114 формы, скошенной или изогнутой кнаружи от светоизлучающего устройства позволяет облегчить вывод света, который отражается на светопропускающем компоненте 108 и компоненте, преобразующем длину волны, а затем идет наружу в направлении стороны отражающего компонента 114.
Кроме того, в светоизлучающем элементе на стороне поверхности, где сформированы электроды, поверхности полупроводникового слоя, не покрытые электродами, предпочтительно покрыты отражающим компонентом, но, как показано на Фиг.26, по меньшей мере часть поверхностей полупроводникового слоя 404b, не покрытая электродами 404с, может быть не покрыта отражающим компонентом 114. В светоизлучающем устройстве 400А по примеру модификации, отражающий компонент 114 формируется в виде тонкой пленки, покрывающей боковые поверхности проводящей части, такой как электропроводные компоненты 102, компонент 111 крепления кристалла и электроды 404 с. Сформировав отражающий компонент 114 в виде тонкой пленки, как описано выше, можно предотвратить попадание света в электропроводящие компоненты 102 и компонент 111 крепления кристалла с помощью очень малого количества отражающего компонента 114. На нижней поверхности светоизлучающего устройства 400А тонкая пленка отражающего компонента 114 предпочтительно размещается на участке, где нет электропроводящих компонентов 102. Этим можно предотвратить утечку света из светоизлучающего элемента 404А со стороны нижней поверхности, так что может быть улучшена эффективность выведения света в направлении верхней поверхности.
Далее в описании компоненты, показанные в пунктах приложенной формулы изобретения, специально не ограничены компонентами в вариантах осуществления. Если не указано обратное, размеры, материалы, формы и отношения расположения компонентов, описанные в вариантах осуществления, даны в качестве примеров, а не в качестве ограничения объема изобретения. Размеры и соотношения расположения компонентов на каждом из чертежей иногда показаны преувеличенными для простоты объяснения.
Как описано выше, настоящее изобретение включает в себя вариант осуществления, в котором применяется основание, и вариант осуществления, в котором основание не применяется. Кроме того, например, в светоизлучающем устройстве по пятому и шестому вариантам осуществления, в которых основание удаляется, основание может быть вместо удаления разделено. Например, как показано на Фиг.27(a), 27(b), светоизлучающее устройство 300В или 300С может быть сформировано подложкой 101а, являющейся основанием, или кремниевая подложка 101b, служащая защитным элементом, может быть применена дополнительно к конструкции светоизлучающего устройства 300А (см. Фиг.25(b)). Примеры материала, используемого для основания (подложка 101а, кремниевая подложка 101b), включают, кроме стеклопластика на основе эпоксидной смолы, фенольный гетинакс, жидкокристаллический полимер, полиимидную смолу, ВТ (бисмалеин триазин) смолу, Тефлон (зарегистрированный товарный знак), кремний, окись алюминия, нитрид алюминия, нитрид кремния и НТСОК (Low Temperature Cofired Ceramic, низкотемпературная совместно обожженная керамика). Дополнительно, что касается кремния, основание может обладать функцией активного элемента или пассивного элемента. Далее, как показано на Фиг.28(a), 28(b), кремниевая подложка 101b применяется в качестве основания, превращенного в трапециевидную подложку с помощью анизотропного травления кремния. Если подложка имеет трапециевидную форму, как показано на Фиг.28(a), можно расширить угол распределения силы света, излучаемого светоизлучающим устройством 300D. Кроме того, применяя форму отражателя, как показано на Фиг.28(b), сужает угол распределения силы света, излучаемого светоизлучающим устройством 300Е, и тем самым может быть усилена фронтальная световая эффективность и увеличено количество света, передаваемого на вторичную оптическую систему.
Далее, на Фиг.32 показаны снимки РЭМ светоизлучающего устройства 300В. Фиг.32(b) является частично увеличенным видом областей, обозначенных «аз» на Фиг.32(a). Как показано на Фиг.32(a), 32(b), по меньшей мере часть боковых поверхностей и верхняя поверхность прозрачной подложки 304а открыты, а боковые поверхности полупроводникового слоя 304b покрыты отражающим компонентом (заполнителем) 114. Здесь показанные выше снимки иллюстрируют состояния, в которых отражающий компонент 114 не соприкасается с электродом 304 с, и отражающий компонент 114 формируется вокруг электрода 304 с, но может также применяться состояние, в котором отражающий компонент 114 соприкасается с электродом 304с. На снимке «КТ» обозначает флуоресцентный материал.
Промышленная применимость
Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению способно эффективно отражать свет светоизлучающего элемента без использования отражающего материала, который может быть подвержен коррозии, и тем самым обладает превосходной эффективностью выведения света. Кроме того, даже в случае, когда применяется корродирующий отражающий материал, такой как серебро, износ отражающего материала можно предотвратить, так что может быть достигнута превосходная эффективность выведения света. Светоизлучающие устройства согласно настоящему изобретению могут использоваться в таких областях применения, как различные индикаторы, осветительные приборы, дисплеи, источники света для подсветки жидкокристаллического дисплея и, далее, системы считывания изображений в факсимильных аппаратах, копирах, сканерах или т.п., и в проекционных устройствах.
Список ссылочных позиций
10, 20, 104а, 204а, 304а, 404а - Прозрачная подложка
11, 21, 104b, 204b, 304b, 404b - Полупроводниковый слой
13, 23 - Защитная пленка
14 - Электрод р-типа
16 - Электрод n-типа
22а - Отражающий слой
22b - Барьерный слой
22с - Связующий слой
24 - Электрод
25а, 25b - Электродная площадка
100, 200, 100А, 200А, 300А, 400А - Светоизлучающее устройство
101, 201 - Основание (несущая подложка)
101а - Подложка (основание)
101b - Кремниевая подложка (основание)
102, 102а, 102b, 202а, 202b, 202с, 202d, 302, 402 - Электропроводящий компонент
103 - Металлический компонент
104, 104А, 204А, 304А, 404А - Светоизлучающий элемент
104с, 204с, 304с, 404с - Электрод
105 - Защитный элемент
106, 206 - Провод (Проводящая проволока)
108 - Светопропускающий элемент
118 - Разделительный участок
109, 209, 209а, 209b, 209с - Углубление
110 - Связующий компонент для защитного элемента
111, 203, 303, 403 - Связующий компонент (компонент крепления кристалла (припойный материал))
112 - Лист, разделяющий полупроводниковую пластину на кристаллы
114 - Отражающий компонент (заполнитель)
120, 220, 220а, 220b, 220с - Нижняя поверхность углубления
123 - Соединительный слой
130, 230, 230а, 230b, 230с - Боковая поверхность углубления
140, 240 - Задняя поверхность основания
207 - Светонепроницаемый компонент
G - Бороздка
КТ - Флуоресцентный материал.