[發(fā)明專利]樹脂封裝的發(fā)光二極管以及封裝發(fā)光二極管的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580026620.1
• 申請日: 2005-07-28
• 公開（公告）號: CN101432894A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 村上徹也;格哈德·施泰格
• 申請（專利權(quán)）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括封裝在聚硅氧烷中的發(fā)光二極管元件(下文中稱作LED元件)的發(fā)光二極管器件，其由發(fā)光二極管芯片、引線框以及連接該芯片和該引線框的焊線組成。本發(fā)明還涉及用于將LED元件封裝在聚硅氧烷中的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及包括封裝在聚硅氧烷中的發(fā)射藍光至紫外光的LED元件的LED器件，以及用于將該LED元件封裝在聚硅氧烷中的方法。

背景技術(shù)

一般而言，LED元件被封裝在透明的樹脂中，以制造發(fā)光器件。雖然環(huán)氧樹脂由于它們的高透明度、足夠的強度及剛度已經(jīng)廣泛地用作透明的封裝樹脂，但是作為近年來需求在增長的用于封裝發(fā)射藍光至紫外光的LED元件的材料或者通過添加磷封裝發(fā)射藍光至紫外光的LED元件的發(fā)射白光的器件，聚硅氧烷樹脂被廣泛地關(guān)注。環(huán)氧樹脂不太適合于封裝具有高亮度及更短波長的發(fā)射藍光至紫外光的LED元件，因為它們?nèi)狈κ褂迷揕ED時所需的耐熱性及耐光性。具體而言，作為封裝LED芯片的環(huán)氧樹脂暴露在從該芯片發(fā)射的紫外線中，有機聚合物中的鍵合發(fā)生斷裂，導致該樹脂的光學或化學特性惡化。因此，環(huán)氧樹脂從LED芯片的鄰近區(qū)域逐漸變黃。這導致光線的著色，因此限制了LED器件的壽命。另一方面，聚硅氧烷樹脂高度透明并且不易被紫外線惡化，所以被當作適合于封裝發(fā)射藍光至紫外光的LED元件的材料。

例如JP?06-314816A描述了硅氧烷化合物作為封裝LED元件的樹脂的用途。該硅氧烷化合物含有可與該化合物半導體上的羥基反應(yīng)的烷氧基，從而可以通過加成反應(yīng)產(chǎn)生聚硅氧烷樹脂。在此情況下使用的化合物是具有有機基硅氧烷單元的聚合物化合物。硬質(zhì)聚硅氧烷樹脂可以提高耐光性，而在對LED元件實施迅速的溫度變化時，聚硅氧烷樹脂的膨脹系數(shù)大，或者聚硅氧烷樹脂與LED元件的金屬部件的膨脹之間的差異大，會導致LED元件產(chǎn)生大的變形。因為高能LED元件會在施加電流時被加熱至高溫，在開/關(guān)操作該器件期間對它們施加迅速的溫度變化，因此容易由于重復(fù)的溫度變化導致的變形而引起斷裂或其他損害。

彈性體或凝膠狀聚硅氧烷也用于封裝LED元件。例如，JP?2002-314142A描述了分散有磷的液體聚硅氧烷在封裝LED元件中的用途。根據(jù)JP?2002-314142A，將在熱固化時形成凝膠的聚硅氧烷與聚硅氧烷橡膠相比較，結(jié)果在保護LED元件方面聚硅氧烷橡膠優(yōu)于聚硅氧烷凝膠。盡管如此，在用于封裝LED元件時，具有彈性的聚硅氧烷彈性體容易通過外部機械力產(chǎn)生變形，可能取決于變形程度而導致LED元件的焊線被擊穿。此外，彈性體本身的機械強度不夠高。

除了將LED元件封裝在單獨的硬樹脂或單獨的軟材料中，如彈性體，建議首先用軟材料覆蓋LED元件，然后封裝在硬樹脂中，以形成雙層結(jié)構(gòu)。例如JP?54-019660A建議在內(nèi)層中的彈性聚硅氧烷以及在外層中的環(huán)氧樹脂的用途。內(nèi)部聚硅氧烷具有可與彈性體相比較的橡膠彈性。JP?2004-140220A建議一種技術(shù)，其中首先用凝膠狀或彈性聚硅氧烷涂覆LED元件，然后封裝在硬的聚硅氧烷樹脂中。

具有兩層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管器件消除了一些關(guān)于單獨封裝在兩種材料的任一種中的發(fā)光二極管器件的問題，但是內(nèi)部的軟的聚硅氧烷與LED元件的金屬部件之間的熱膨脹差異大的問題仍然存在。具體而言，用于內(nèi)層中的軟的聚硅氧烷的線性膨脹系數(shù)大導致引線框與樹脂之間的熱膨脹的顯著差異，這在對LED元件實施迅速溫度變化時導致LED元件的金屬部件及相鄰的聚硅氧烷中的變形。在對LED元件重復(fù)地實施迅速溫度變化時，該變形可能會導致材料界面處的剝落現(xiàn)象。

如上所述，雖然提供了一種解決關(guān)于封裝在單獨的聚硅氧烷組合物中的LED元件的問題的方案，具有軟的聚硅氧烷內(nèi)層及硬的聚硅氧烷外層的兩層封裝結(jié)構(gòu)仍然無法提供完整的方案，而且存在最佳的內(nèi)層聚硅氧烷組合物的需求。還存在與軟的聚硅氧烷內(nèi)層形成最佳組合的硬的聚硅氧烷外層的組合物的需求。

考慮到上述與傳統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于封裝LED元件的組合物，其具有良好地平衡的強度和硬度，同時保持聚硅氧烷材料的透明度、耐光性及耐熱性，而且明顯不易在對LED元件實施迅速溫度變化時導致變形而引起斷裂。本發(fā)明的另一個目的是提供封裝在上述組合物中的發(fā)光二極管器件。