CN100448037C - 半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光器件，包括一面设有连接电极、另一面设有与上述连接电极导通的端子电极的基板和搭载在该基板上的发光元件，其特征在于：上述发光元件的上面上具有发光面，侧面被具有漫反射效果的树脂覆盖，在上述发光元件的上面上以及覆盖发光元件的侧面的上述具有漫反射效果的树脂的上端设有含荧光体树脂层。

Description

半导体发光器件
技术领域
本发明涉及半导体发光器件。
背景技术
作为半导体发光器件的一种的发光二极管(LED)是在InGaALP(铟镓铝)、GaN(氮化镓)等化合物半导体的晶片上形成PN结，通过流经这个PN结的正向电流，可以发出可视光或近红外光。因此PN结就意味着LED元件的发光面。近几年，LED广泛应用在显示装置、通信、计量、控制方面的设备上。而且，近几年的电子设备在追求高性能化、多功能化的同时，还向小型化和轻型化发展。尤其在注重散热性、信赖性的领域扩大了适用范围。因此电子设备中使用的电子零件，大多数是能在印刷布线的基板上进行表面安装的零件(SMD(表面安装器件))。而且这类电子零件一般大致为长方体形状，以回流焊等固定方法安装在基板上的布线图形上。
应以上要求的LED已开发。特开2001-210872号公报(图1，段落号为0023～0027)中，公开了这样一例。图21所表示的是SMD型LED的第1往例。此LED100大致为长方体，在两面进行了印刷布线的基板101上，配置了发蓝光的LED元件104。基板101上设有一对布线图形102、103。布线图形102、103通过侧面电极分别与上面(上表面)的连接电极102a、103a和下面(下表面)的端子电极102b、103b连接。
上述LED元件104连接在基板101上面。LED元件104的上面电极通过金线等引线105与上述连接电极102a、103a连接。LED元件104的表面(上面及侧面)涂抹了透光的含荧光体树脂106，而且在其上方利用密封树脂107来保护上述LED元件104及引线105。这种密封树脂107由具有透光性的环氧树脂等制成，能使上述LED元件104的发光有效进行。另外符号108是使LED元件104连结在基板101上的粘合剂。
图22所表示的是SMD型LED的第2往例。与上述图21中的往例不同，在该LED110中，形成在基板111上的一个连接电极103a延伸到基板111上面的中间部分，并且在该连接电极103a上焊接了LED元件104。其他构成与图21所示的LED100一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。另外LED110与上述LED100相比，散热性得到提高。
图23所表示的是SMD型LED的第3往例。与上述图22中的往例不同，在该LED120中，由含荧光体树脂106取代密封树脂107密封LED元件104。其他构成与图22所示的LED110一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图24所表示的是SMD型LED的第4往例。与上述图21中的往例不同，在该LED130中，基板131中央形成凹部131a，在该凹部131a内配置了LED元件104，且LED元件104的上面及侧面覆盖了含荧光体树脂106。另外基板131上设置了反射杯109。该反射杯109是有倾斜内壁的、由白色树脂模制成形的框状树脂成形品，而且内壁上还进行了镀银等加工，使其有光泽。其他构成与上述往例一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
但是在上述LED100、110中，很难在LED元件104的周围均匀地，薄薄地涂抹含荧光体树脂106，因此会出现亮度偏差。尤其侧面的树脂会向下流，使侧面上下荧光体分布不均，也会导致亮度偏差。
另外，在LED120中，有荧光体树脂106中含有的荧光体分散的偏差和荧光体的沉淀的现象，而且在LED130中有分散在荧光体树脂106中的荧光体的沉淀的现象，这也是导致亮度偏差的原因。在LED100、110、120、130中，LED元件104的周围都被含荧光体树脂106覆盖，因此从LED元件104的PN结中发出的光碰到荧光体后被激发，其中射向元件内部方向的激发光会再次碰到另一面的荧光体。大多数碰到荧光体的激发光不再被激发，荧光体会遮蔽激发光，因此光的变换效率降底。
发明内容
本发明的目的，就是提供亮度偏差小且亮度高的半导体发光器件。
为了达到上述目的，本发明提供一种半导体发光器件，包括一面设有连接电极、另一面设有与上述连接电极导通的端子电极的基板和搭载在该基板上的发光元件，其特征在于：上述发光元件的上面上具有发光面，侧面被具有漫反射效果的树脂覆盖，在上述发光元件的上面上以及覆盖发光元件的侧面的上述具有漫反射效果的树脂的上端设有含荧光体树脂层。
在本发明的其他实施例中，上述发光面以外的所有表面都是被有漫反射效果的树脂覆盖，发光元件中只有发光面能发光。
附图说明
图1为涉及本发明的半导体发光器件的第1实施例的纵剖面图。
图2为涉及本发明的半导体发光器件的第1实施例的立体图。
图3为涉及本发明的半导体发光器件的第2实施例的纵剖面图。
图4为涉及本发明的半导体发光器件的第2实施例的立体图。
图5为涉及本发明的半导体发光器件的第3实施例的纵剖面图。
图6为涉及本发明的半导体发光器件的第3实施例的立体图。
图7为涉及本发明的半导体发光器件的第4实施例的纵剖面图。
图8为涉及本发明的半导体发光器件的第4实施例的立体图。
图9为涉及本发明的半导体发光器件的第5实施例的纵剖面图。
图10为涉及本发明的半导体发光器件的第5实施例的立体图。
图11为涉及本发明的半导体发光器件的第6实施例的纵剖面图。
图12为涉及本发明的半导体发光器件的第6实施例的立体图。
图13为涉及本发明的半导体发光器件的第7实施例的纵剖面图。
图14为涉及本发明的半导体发光器件的第7实施例的立体图。
图15为涉及本发明的半导体发光器件的第8实施例的纵剖面图。
图16为涉及本发明的半导体发光器件的第8实施例的立体图。
图17为涉及本发明的半导体发光器件的第9实施例的纵剖面图。
图18为涉及本发明的半导体发光器件的第9实施例的立体图。
图19为涉及本发明的半导体发光器件的其他实施例的立体图。
图20为涉及本发明的半导体发光器件的其他实施例的立体图。
图21为第1往例的半导体发光器件的纵剖面图。
图22为第2往例的半导体发光器件的纵剖面图。
图23为第3往例的半导体发光器件的纵剖面图。
图24为第4往例的半导体发光器件的纵剖面图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的优选的几个实施例。
图1和图2所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第1实施例。涉及此实施例的LED15外形大致为长方体，两面被印刷布线的平板状的基板11中央设有剖面为四边形的通孔11a。基板11中夹着通孔11a形成有一对布线图形2、3。在布线图形2、3中，基板11上面的连接电极2a、3a和下面的端子电极2b、3b分别通过通孔相连。
上述基板11的通孔11a内配置了发蓝光的LED元件4。在LED元件4中，与LED元件4的PN结13平行的发光面14(本实施例中与电极面4a为同一个面)朝上(面向上)配置，并用后述的白色系列树脂7固定。另外LED元件4的电极面4a通过金线等连接导线5分别与连接电极2a、3a连接。YAG(钇铝石榴石)系之类的荧光体均匀分散的、有透光性的含荧光体树脂6以一定的厚度，覆盖在上述LED元件4的发光面14上。当含荧光体树脂6有厚度时，荧光体可以以接近LED元件4的发光面14的状态淀积。当含荧光体树脂6为薄膜状时，树脂内的荧光体可以均匀分散。如果只考虑荧光体的光的变换效率，荧光体分散层最好很薄。
另外LED元件4除了发光面14，其余侧面都被白色系列树脂7覆盖。这种白色系列树脂7由具有漫反射效果的白色系列树脂或混合了氧化钛等白色的、漫反射效果好的树脂制成。这里所说的漫反射就是光源的光射到光泽度小的粗糙面时，向所有方向均匀地不规则反射的现象。在此实施例中，连接导线5由设置在基板11上的有透光性的长方体密封树脂9保护。当含荧光体树脂6以一定的厚度使用时，荧光体以接近LED元件4的发光面14的状态淀积。而且因为树脂有厚度，所以含荧光体树脂6也可以同时被当作连接导线5的保护材料使用。这时就没有必要另外再使用密封树脂9。
图3和图4所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第2实施例。涉及此实施例的LED20中的基板21由具有漫反射效果的材料构成。例如：白色系列的树脂基板、白色系列的陶瓷基板、表面粗糙化铝板或银板等金属基板或表面粗糙化的有镀层的基板等。另外，基板21的中央有四边形的凹部21a。而LED元件4设置在上述凹部21a内，电极面4a与发光面14是同一面，与它相反一侧的面4b由粘合剂8连接在凹部21a的底面。除了发光面14及与其相反一侧的面4b，其余所有侧面都被白色系列树脂7覆盖。而且，上述粘合剂8最好为具有漫反射效果的白色系列的物质。
上述基板21可以是作为LED元件4的粘合面的凹部21a的底面镀了镜面或者被加工成镜面而成为有镜面反射效果的金属基板。而这时，粘合剂最好为有透光性的粘合剂。这里的镜面反射就是指光源的光照射到有光泽的面上时，向与入射角相反的反射角方向强烈反射的现象。有镜面反射效果的材料除了上述的，还有如有光泽的铝、银等金属或有光泽的镀银材料。此实施例的LED20的其他构成与上述实施例1中LED15一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图5及图6所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第3实施例。涉及此实施例的LED30使用的基板31，中心和下面分别形成了通孔31a和台阶部31b。布线图形2、3由形成在上述台阶部31b的顶面的连接电极2a、3a，下面的端子电极2b、3b以及从基板31侧面绕到上面的上部电极2c、3c构成。LED元件4设置在通孔31a内，朝下的LED元件4的电极面4a与连接电极2a、3a通过连接导线5连接。由LED元件4的侧面和通孔31a的间隙以及台阶部31b形成的空间内，填充了白色系列树脂7。此实施例中，与LED元件4的PN结13平行的电极面4a的相反一侧的面4b为发光面14，覆盖了发光面14及LED元件4所有侧面的白色系列树脂7的上端被具有透光性的含荧光体树脂6以一定的厚度覆盖。其他构成与上述实施例1的LED15一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图7和图8所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第4实施例。涉及此实施例的LED40的基板31上设置了反射杯10。反射杯10是内壁上有倾斜反射面的框状部件，而且此反射面将LED元件4的周围包围。反射杯10例如是由白色系列树脂、陶瓷的成形品或内面经过镜面加工的金属框等构成。由上所述，此实施例的LED40与上述实施例3的LED30的不同之处只在于，反射杯10代替密封树脂9连接在基板31上，其他构成与上述实施例LED30一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图9及图10所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第5实施例。涉及此实施例的LED50使用的是两面进行了印刷布线的基板41，此基板41的上面用粘合剂8与LED元件4连接。基板41有漫反射效果的时候，粘合剂8使用的是透明的连接用粘合剂。除了作为LED元件4的发光面14的电极面4a及LED元件4的相反一侧的4b，其他所有的侧面被白色系列树脂7覆盖。发光面14及白色系列树脂7上覆盖着一定厚度的含荧光体树脂6。其他构成与上述实施例2的LED20一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图11及图12所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第6实施例。涉及此实施例的LED60与上述实施例5一样，使用了两面进行了印刷布线的基板51。通过形成在LED元件4的电极面4a上的凸起12，LED元件4面朝下地连接在连接电极2a、3a上。此实施例中，LED元件4的电极面4a的相反一侧的4b为发光面14。除了此发光面14，其他所有侧面及与基板51的间隙里填充了白色系列树脂7。上述发光面14及同一水平面上的白色系列树脂7的上面被有透光性的含荧光体树脂6覆盖。其他构成与上述实施例5的LED50一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图13及图14所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第7实施例。在涉及此实施例的LED70中，内壁有倾斜的反射面的反射杯10将LED元件4包围。与上述实施例6的LED60的不同之处在于，使用反射杯10代替密封树脂9。除此之外其他构成是一样的，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图15及图16所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第8实施例。在涉及此实施例的LED80中，两面进行了印刷布线的基板61的中央形成有凹部61a。设在凹部61a底面的一对连接电极2a、3a和设在基板61的下面、环绕基板61侧面的端子电极2b、3b构成布线图形2、3。通过凸起12，LED元件4面朝下地连结在凹部61a内的连接电极2a、3a上。LED元件4与凹部61a的间隙里填充了白色系列树脂7。其他构成与上述实施例6的LED60一样，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
图17及图18所表示的是涉及本发明的SMD型LED的第9实施例。在涉及此实施例的LED90中，内壁具有倾斜的反射面的反射杯10将LED元件4包围。与上述实施例8的LED80的不同之处在于，使用了反射杯10代替密封树脂9。除此之外其他构成是一样的，所以相同的构成部件用相同的符号表示，且省略说明。
下面将说明上述各实施例的作用效果。从LED元件4的PN结13中发出的光中，直接到达被含荧光体树脂6覆盖的发光面14的光立即被激发。而且，射向没有荧光体的方向的光被LED元件4的下面和侧面反射，回到发光面14时被激发，因此，只有在发光面14高效地变换成白色光。另外，上述含荧光体树脂6以平面状态只在LED元件4的发光面14涂抹，所以能够涂抹高粘度的含荧光体树脂6，因此能够抑制荧光体的分散偏差和沉淀，因而能够避免发射光亮度的偏差。而且因为发光部分为平面，所以像LED40、70、90这样设有反射杯10时，能够大幅度提高正面亮度。
另外，本发明并不只限于上述实施例。例如：保护LED元件4的具有透光性的密封树脂9的外形也可以是图19及图20中所示的形状。即LED15、20、30、50、60、80中，密封树脂9如图19所示，可以制成比基板小的长方体。还可以如图20所示，制成圆顶形。另外，不一定必须在基板上配置密封树脂9和反射杯10等。可以作成没有密封树脂9和反射杯10的LED。而且设在LED40、70、90上的反射杯10的外形可以比基板的外形小。而且，反射杯10的内壁可以制成近似于多棱锥、圆锥、球面、或抛物面等形状。可以通过采用这些形状来提高SMD型LED发射光的正面亮度及调整定向性。
本发明的半导体发光器件广泛应用于各种显示装置、通信、计量、控制等设备中。

Claims (11)

1.一种半导体发光器件，包括一面设有连接电极、另一面设有与上述连接电极导通的端子电极的基板和搭载在该基板上的发光元件，其特征在于：
上述发光元件的上面上具有发光面，侧面被具有漫反射效果的树脂覆盖，
在上述发光元件的上面上以及覆盖发光元件的侧面的上述具有漫反射效果的树脂的上端设有含荧光体树脂层。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述发光元件的侧面以及与上述发光面相反一侧的下面都被有漫反射效果的树脂覆盖。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述发光元件的下面被粘接在上述基板上，上述基板的粘接面是具有漫反射效果的基板面，上述发光元件通过有透光性的粘合剂粘接在上述粘接面上。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述发光元件的下面被粘接在上述基板上，上述基板的粘接面是具有镜面反射效果的基板面，上述发光元件通过有透光性的粘合剂粘接在上述粘接面上。
5.如权利要求3所述的半导体发光器件，其中，上述有漫反射效果的基板面是从白色系列的树脂基板、白色系列的陶瓷基板、表面粗糙化的铝或银的金属基板、或者表面粗糙化的镀面中选择的任意一种。
6.如权利要求4中所述的半导体发光器件，其中，上述具有镜面反射效果的基板面是经过镜面镀的基板或经过镜面加工的金属基板。
7.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述具有漫反射效果的树脂是白色系列的树脂或混合有氧化钛的添加剂的树脂中的任一种。
8.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述发光元件的发光面被具有反射面的框状部件包围。
9.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述含荧光体树脂的上面由具有透光性的密封树脂保护。
10.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，上述发光面是与发光元件的PN结平行的面。
11.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，在上述发光元件的上面上以及覆盖发光元件的侧面的上述具有漫反射效果的树脂的上端设置的含荧光体树脂层是膜状的薄树脂层。
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