CN102473828A - 半导体发光元件装载用基板、背光源底座、显示装置及电视接收装置 - Google Patents

半导体发光元件装载用基板、背光源底座、显示装置及电视接收装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体发光元件装载基板、包含该基板的背光源底座、显示装置、及电视接收装置，其中，该半导体发光元件装载基板不会增加制造工序，用简单的结构使来自半导体发光元件的发热很好地散热，在安装了倒装芯片型的半导体发光元件时能抑制温度上升。半导体发光元件装载用基板(1)包括在绝缘基板(3)上分别与LED芯片(2)的正电极和负电极相连接的一对电极图案(4、5)、及从该一对电极图案(4、5)分别引出的布线图案(6)，一对电极图案(4、5)各自具有比布线图案(6)要大的面积。由此，来自LED芯片(2)的热量通过较宽的电极图案(4、5)很好地传递至绝缘基板(3)。该半导体发光元件装载用基板(1)安装于未图示的背光源底座。

Description

半导体发光元件装载用基板、背光源底座、显示装置及电视接收装置
技术领域
本发明涉及半导体发光元件装载用基板、背光源底座、显示装置及电视接收装置，更详细而言，涉及在将倒装芯片型的半导体发光元件用作为液晶显示装置的背光源时优选的半导体发光元件装载用基板、背光源底座、显示装置及电视接收装置。
背景技术
近年来，电视机逐渐薄型化，作为其方法之一，是在液晶电视机中，也开始普及将作为半导体发光元件的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)用作为背光源。
在LED背光源的光照射方式中，存在侧边方式和直下方式这两种。侧边方式是在视频显示装置的画面的侧面配置LED并使光入射至导光板的方式。另一方面，直下方式是在画面正下方将LED配置成矩阵(二维)状并直接利用出射光的方式。由于直下方式比侧边方式要易于提高亮度，因此，在利用了大型液晶显示元件的视频显示装置中，主要采用直下方式的LED背光源。
此外，存在通过焊料凸点或焊球来与基板上的布线图案进行连接的倒装芯片型的结构。倒装芯片型的结构与面朝上型的结构相比，由于无需用于进行布线的导线，因此，无需导线接合工序，能以较简单的工序来将小型的电子元器件装载于基板上。此外，由于倒装芯片型的结构也能实现薄型化，因此，也正在探讨将其应用于LED背光源。
但是，由于LED是点光源，因此，需要在整个表面配置光源。而且，虽然LED是效率较高的光源，但为了用于液晶显示装置的背光源，需要使其以高亮度进行发光。因此，利用了LED的光源需要有应对大电流所引起的发热的措施。
通常，LED的发热传递至装载有LED芯片的基板而散热。例如，专利文献1中揭示了如下结构：在装载有LED芯片的基板上设置热过孔，通过该热过孔使LED的发热流向设置于基板背面的散热用焊盘。此外，专利文献2中揭示了如下内容：虽然是集成电路装载基板，但在未形成布线图案的区域另外设置有散热图案，通过将接地布线用凸点、虚拟凸点与该散热图案进行连接，从而将集成电路的热量传递至散热图案。
此处，在图22中示出现有的倒装芯片型LED芯片的结构。LED芯片200包括蓝宝石基板201、N型层202、活性层203、P型层204、正电极(阳极电极)205、及负电极(阴极电极)206。
此外，作为现有的其他倒装芯片型LED芯片的结构，在图23中示出封装型的芯片结构。LED封装300包括LED芯片301、荧光体层302、保护层303、底部电极(正电极和负电极)304、过孔305、接触焊盘305a、305b、及硅副底座(siliconsub-mount)306。
在图22或图23所示那样的LED的芯片结构中，由于通常只要能充分满足焊接性即可，因此，考虑电流路径、电流值等而决定LED的正电极和负电极的大小、形状，而与LED发热量的大小无关。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-34748号公报
专利文献2：日本专利特开2005-109254号公报
专利文献3：日本专利特开2009-111006号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1所记载的技术中，由于需要在基板上设置过孔，并在基板背面设置散热用焊盘，因此，其制造工序增加，存在生产成本升高的问题。此外，在专利文献2所记载的技术中，虽然对于能设置接地布线用凸点、虚拟凸点的集成电路是可行的，但难以适用于LED之类的二极元件。
此外，在倒装芯片型LED芯片中，由于正电极、负电极与安装基板相接触，因此，从LED芯片到安装基板的散热量取决于各电极的电极面积。特别是，由于构成LED芯片的活性层中的发热量较多，因此，可考虑通过增大配置在该活性层附近的正电极的电极面积，从而能更高效地将LED芯片冷却。
虽然作为显示装置的液晶显示装置能适用于各种产品，但包含光源的背光源部分的散热相对于整个产品的散热成为主要的部分。因此，装载光源的基板部分的散热单元是很重要的。然而，如图22或图23所示，在现有的LED芯片中，由于LED的正电极和负电极的大小、形状由电路路径和电流值等来决定，因此，对于提高从LED芯片侧到安装基板的散热效果，未作任何考虑。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种半导体发光元件装载用基板，并提供一种包括该基板的背光源底座、显示装置、及电视接收装置，其中，该半导体发光元件装载用基板作为用于安装倒装芯片型的半导体发光元件的基板，不会增加制造工序，用简单的结构使来自半导体发光元件的热量很好地散热，在安装了半导体发光元件时抑制温度上升，并且，提高了制造时的可靠性。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明的第1技术手段为用于装载在同一平面侧具有正电极和负电极的半导体发光元件的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，包括：绝缘基板；在该绝缘基板上分别与所述正电极和负电极相连接的一对电极图案；及从该一对电极图案分别引出的布线图案，所述一对电极图案各自具有比所述布线图案要大的面积。
第2技术手段的特征在于，在第1技术手段中，所述一对电极图案具有间隔规定间隙而大体平行地相对的相对部分，在该相对部分与所述半导体发光元件的正电极和负电极相连接。
第3技术手段的特征在于，在第2技术手段中，所述绝缘基板具有长条的长方形状，所述一对电极图案在所述绝缘基板上沿长边方向延伸且宽度不同，在装载有所述半导体发光元件的正电极和负电极的所述一对电极图案部分，至少在宽度较窄的电极图案和宽度较宽的电极图案的任一方形成有向另一电极图案侧突出的突出部。
第4技术手段的特征在于，在第1至第3技术手段的任一项技术手段中，所述半导体发光元件的正电极和负电极中，离活性层较远一侧的电极与所述宽度较窄的电极图案相连接。
第5技术手段的特征在于，在第3或第4技术手段中，在所述另一电极图案侧形成有间隔规定间隙与所述突出部相对的凹部。
第6技术手段的特征在于，在第5技术手段中，所述突出部与所述凹部之间的间隙位于所述一对电极图案的宽度方向的大体中央。
第7技术手段的特征在于，在第5或第6技术手段中，在所述凹部的长边方向两侧形成有缺口。
第8技术手段的特征在于，在第3至第7技术手段中，所述突出部呈阶梯状。
第9技术手段的特征在于，在第3至第8技术手段的任一项技术手段中，所述半导体发光元件的正电极和负电极形成在同一面侧，且一个电极的电极面积形成为大于另一电极的电极面积，电极面积较大的电极与所述宽度较宽的电极图案侧相连接。
第10技术手段的特征在于，在第9技术手段中，所述半导体发光元件的电极面积较大的电极比电极面积较小的电极要靠近活性层。
第11技术手段的特征在于，在第1或第2技术手段中，从所述一对电极图案分别引出的布线图案的引出方向成为互不相同的方向。
第12技术手段的特征在于，在第1至第3技术手段的任一项技术手段中，所述绝缘基板具有长条的长方形状，所述一对电极图案的间隙形成为与所述长方形状的长边方向平行。
第13技术手段的特征在于，在第1至第12技术手段的任一项技术手段中，所述绝缘基板具有长条的长方形状，沿该长方形状的长边方向形成有多个所述一对电极图案，从而能排列多个所述半导体发光元件。
第14技术手段的特征在于，在第1至第13技术手段中，在设所述半导体发光元件的功率为W(w)、所述一对电极图案的面积为S(m2)、所述绝缘基板的厚度为L(m)、所述绝缘基板的热传导率为ρ(W/(m/K))的情况下，由ΔT＝W·L/S/ρ计算出的所述绝缘基板的一面与另一面之间的平均温度差ΔT为12℃以下。
第15技术手段为包括作为第1至第14技术手段的任一项技术手段的半导体发光元件装载用基板的背光源底座。
第16技术手段为包括作为第1至第14技术手段的任一项技术手段的半导体发光元件装载用基板的显示装置。
第17技术手段为包括作为第16技术手段的显示装置的电视接收装置。
发明的技术效果
根据本发明，与半导体发光元件的电极相连接的部分的电极图案具有比布线图案要大的面积。因此，从半导体发光元件通过电极传递到电极图案的热量从较宽的电极图案散热，并且，通过较宽的电极图案很好地传递至绝缘基板，进而通过绝缘基板散热。因而，本发明的半导体发光元件装载用基板能抑制半导体发光元件的温度上升。
此外，根据本发明，由于能在形成于宽度较窄的电极图案侧的突出部与离活性层较远侧的半导体发光元件的电极相连接，在间隔间隙与该突出部相对的宽度较宽的电极图案部分与离活性层较近侧的半导体发光元件的电极相连接，因此，来自半导体发光元件的热量能高效地从两电极通过各电极图案传递至绝缘基板。因而，本发明的半导体发光元件装载用基板能高效地抑制半导体发光元件的温度上升。
此外，由于在电极图案上形成有突出部，因此，在利用焊料糊料将半导体发光元件的各电极与电极图案进行连接时，能提高回流的可靠性。
此外，根据本发明，通过增大构成半导体发光元件的正电极或负电极的任一电极的电极面积，从而能利用简单的结构来将发热很好地散热至基板侧，在安装于基板时能抑制温度上升。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电视接收装置的简要结构的分解立体图。
图2是表示电视接收装置具备的液晶显示装置的简要结构的分解立体图。
图3是表示将本发明所涉及的半导体发光元件装载用基板使用于液晶显示装置的背光源的示例的图。
图4是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图5是在图4所示的半导体发光元件装载用基板上装载有LED芯片时的剖视图。
图6是表示用于求出LED温度的变化和电极图案的热流速的变化的模型的图。
图7是表示作为热回路网而进行热传导、热对流、热辐射的仿真时的示意图的图。
图8是表示仿真结果的曲线图。
图9是将LED芯片的W数除以电极图案的面积后得到的值作为热流速值来推定的曲线图。
图10是用于示意性说明在绝缘基板中移动的热量的图。
图11是推定绝缘基板的一面与另一面之间的温度差、和电极图案面积的关系的曲线图。
图12是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图13是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图14是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图15是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图16是表示在图15所示的半导体发光元件装载用基板上装载有LED芯片时的、沿X-X的剖面的图。
图17是沿Y方向观察图16所示的LED芯片的图。
图18是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图19是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图20是表示具有LED封装结构的半导体发光元件的剖面的图。
图21是表示半导体发光元件装载用基板的一个示例的图。
图22是表示现有的倒装芯片型LED芯片的结构的图。
图23是表示现有的LED芯片结构的其他示例的图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明的优选实施方式。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电视接收装置的简要结构的分解立体图，图2是表示电视接收装置具备的液晶显示装置的简要结构的分解立体图。
如图1所示，电视接收装置100包括液晶显示装置110、夹住该液晶显示装置110而将其容纳在内的正反面两外壳111、112、电源113、调谐器114、及机架115而构成。
液晶显示装置(显示装置)110整体形成为横向较长的长方形(矩形形状)，以立式状态容纳放置。如图2所示，该液晶显示装置110包括作为显示面板的液晶面板120、及作为外部光源的背光源装置(照明装置)130，它们由框状的外框140等保持为一体。图2中，举例示出画面尺寸为42英寸、横纵比为16∶9的液晶显示装置。
液晶面板120具有将一对玻璃基板以隔开规定间隙的状态进行粘贴、并在两玻璃基板之间封入有液晶的结构。在一个玻璃基板上，设置有与彼此正交的源极布线、栅极布线相连接的开关元件(例如TFT)、与该开关元件相连接的像素电极、及取向膜等。此外，在另一个玻璃基板上，设置有将R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等各着色部以规定排列而配置的滤色片、相对电极、及取向膜等。
如图2所示，背光源装置130具有形成为在光出射面侧(液晶面板120一侧)开口的大体箱型的背光源底座150、以覆盖背光源底座150的开口部的方式安装的扩散板161、及由配置在比扩散板161要靠近光出射面侧的光学片材组162构成的光学构件160。而且，光学构件160由背光源底座150、及沿背光源底座150的周围配置的框架170进行保持。
图3是表示将本发明所涉及的半导体发光元件装载用基板使用于液晶显示装置的背光源装置的示例的图。
背光源装置130在背光源底座150上配置有多个本发明所涉及的半导体发光元件装载用基板(以下称为LED基板)1。各LED基板1以直线状(阵列状)装载有多个LED芯片2，并且，具有长条的长方形状，配置成长边方向与液晶显示装置的画面的水平方向一致。
图3中，举例示出在42英寸宽屏型的画面(横930mm×纵523mm)的视频显示装置中适用的阵列型的LED背光源装置130。一般而言，LED基板1中，存在制造时的纵横的最大外形尺寸、即标准尺寸。标准尺寸因LED基板1的材料和制造装置而异，例如纵为510mm、横为340mm等。
因此，在LED基板1的纵横的任一尺寸超过标准尺寸的情况下，将该安装基板1分割成几个来制作。图3的情况下，由于超过了该标准尺寸，因此，将安装基板沿横向一分为二，横向2块，纵向各10块，从而配置总计20块的LED基板1。此外，在各LED基板1上，例如将8个LED2排列而配置成同一直线状。
即，图3的背光源装置130在整个画面使用总计160个LED芯片2。另外，图3中，相邻LED芯片2之间的间隔设为60mm，作为整体，LED芯片2配置成六方格子状。六方格子状的配置中，在以某一LED芯片2为中心而形成的虚拟正六边形的顶点配置有其他LED芯片2。由此，LED背光源装置130能对液晶面板照射均匀的背光。
此外，为了将沿横向一分为二的LED基板1之间进行电连接，设置有10根导线束102。此外，为了将LED基板1的一方与未图示的外部的驱动器基板进行电连接，设置有10根导线束103。这些导线束102、103与设置于各LED基板1的连接器104相连接。
此处，作为设置于液晶面板120的背面的背光源装置130，有一种在面积与画面尺寸大体相同的基板上将多个LED芯片铺满成矩阵状而构成的矩阵型的LED背光源装置。但是，矩阵型的LED背光源装置中，由于需要面积与画面尺寸大体相同的基板，因此，构件价格变得非常高。与此不同的是，在阵列型的LED背光源装置中，虽然需要多个LED基板1，但由于彼此隔开间隔而配置，因此，越是大画面的液晶显示装置，与矩阵型的LED背光源装置相比，越是能廉价制造。此外，阵列型的LED背光源装置通过根据画面尺寸来增减LED基板1的数量，从而能适用于各种画面尺寸。
图4是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
LED基板1在具有长条的长方形状且由环氧树脂等构成的绝缘基板3上，具有用于连接后述的LED芯片的电极的一对矩形形状的电极图案4、5及从该一对电极图案4、5分别引出的布线图案6。此外，虽然一对电极图案4、5和布线图案6形成为大体相同的厚度，但一对电极图案4、5形成为面积比布线图案6要大。
此外，一对电极图案4、5具有间隔规定间隙而大体平行地相对的相对部分A，在该相对部分A上利用焊料等安装有LED芯片2。另外，LED芯片2装载于长方形状的LED基板的宽度方向的大体中央。在图4所示的LED基板1中，相对部分A沿LED基板1的长边方向(图4中为左右的方向)形成。此外，从一对电极图案4、5分别引出的布线图案6的引出方向成为互不相同的方向。
这样，在相对部分A沿LED基板1的长边方向形成的情况下，对于安装于该相对部分A的LED芯片2的正负电极，能延长沿LED基板1的长边方向的装载长度。因此，在操作LED基板1时，即使在沿长边方向弯曲的情况下，对所安装的LED芯片2的电极和LED基板1的电极图案4、5的连接部施加的压力变小，能减少LED芯片的连接不良的情况。
此处，虽然布线图案6的宽度由流过LED芯片2的电流的最大值来确定，但电极图案4、5的面积如后所述由LED中流过最大值的电流时的温度上升来确定。此外，对于电极图案4、5和布线图案6的区别，可如下区别：与电流的流动方向正交且宽度较窄的部分是布线图案6；在将装载LED芯片2的相对部分A短路的情况下，与电流的流动方向正交且宽度较宽的部分为电极图案4、5。
在图4所示的LED基板中，电极图案4、5和布线图案6由铜(Cu)形成。对于电极图案4、5和布线图案6的形成方法，除利用刻蚀由设置于绝缘基板3上的铜箔来形成两者之外，还可利用一般的各种方法。此外，也可以由铜以外的其他材质的金属箔、例如金(Au)、银(Ag)或铝(Al)等来形成。
图5是表示在图4所示的半导体发光元件装载用基板上装载有LED芯片时的、沿X-X的剖面的图。
作为一个示例，LED芯片2具有在绝缘性的透明的蓝宝石基板21上层叠有AlInGa类的N型层22、活性层23、P型AlInGaN层24的结构。此外，将设置于P型层24的阳极侧的正电极25和设置于N型层22的阴极侧的负电极26分别与一对电极图案4、5进行连接，通过从正电极25向负电极26流过正向电流，使活性层23发光，通过蓝宝石基板21将光引导至外部。
这样，倒装芯片型LED芯片2采用如下结构：不使用接合线或引线，使形成于LED芯片2的正电极25和负电极26分别与LED基板1的电极图案4、5直接相对而紧贴、接合。另外，只要LED芯片2的结构为倒装芯片型，就不限于该示例，也可以是任何结构。
在LED芯片2中流过正向电流以使其发光时，来自LED芯片2的发热从正电极25和负电极26分别传递至电极图案4、5，通过电极图案4、5再传递至绝缘基板3。此外，由于绝缘基板3安装于未图示的背光源底座(图3中示出的背光源底座150)，因此，热量通过绝缘基板3再传递至背光源底座。在本发明中，由于使装载有LED芯片2的部分的电极图案4、5的面积较大，因此，来自LED芯片2的热量从电极图案4、5本身散热到外部，并且，由于以大面积传导至绝缘基板3，因此，也能很好地传递至背光源底座，从而能抑制LED芯片2的温度上升。
一般而言，已知来自发热源的热量的散热效率因基板的大小、厚度而改变，但在LED之类的点光源元件中流过大电流的情况下，LED芯片的电极部分的温度变得极高，电极附近的温度分布受到电极图案和布线图案的大小和形状的较大影响。附带说一下，在用环氧树脂来制作绝缘基板、用铜(Cu)来制作电极图案4、5的情况下，由于环氧树脂的热传导率约为1W/(m·K)，铜的热传导率为400W/(m·K)，因此，从LED芯片2传递至绝缘基板3的热流束的分布因电极图案4、5的大小和形状而发生较大的变化，从而电极图案越宽，能流向绝缘基板3的热量变大。
例如，在图21所示的LED基板1中，由于电极图案54、55的宽度与布线图案6的宽度相同，因此，来自LED芯片2的热量经由电极图案54、55传递至绝缘基板3的部分并不很多。因而，LED芯片2的温度分布在LED芯片2附近变得极端地高，LED芯片2的发光效率恶化。此外，不得不将流过LED芯片2的电流值抑制得较小。
此处，对于在绝缘基板上形成电极图案、在该电极图案上装载有LED芯片的模型，将LED芯片作为热源，利用热回路网来求出在改变电极图案的尺寸的情况下的LED温度的变化和电极图案的热流速的变化。
图6是表示用于求出LED温度的变化和电极图案的热流速的变化的模型的图。
模型60是将背光源底座65、背面图案64、绝缘基板63、电极图案62、LED芯片61依次堆叠后得到的模型。
此处，构成模型60的各构件的各种参数如下。
LED芯片61：假设是边长为2.8mm的正方形，功率为0.68W。
电极图案62：假设是厚度为35μm的铜箔，热传导率为390W/(m·K)。
绝缘基板63：假设是高热传导类型，厚度为1mm，面积为50mm×30mm，热传导率为1W/(m·K)。
背面图案64：假设是厚度为35μm的铜箔，热传导率为390W/(m·K)，面积与绝缘基板63相同，在绝缘基板63的整个背面设置有背面图案64。
背光源底座65：假设是铁制的，厚度为0.8mm，热传导率为50W/(m·K)，具有足够的面积。
此外，使电极图案62的面积以边长1mm为单位从边长为6mm的正方形变化至边长为15mm的正方形，利用仿真来求出此情况下的LED温度的变化和电极图案的热流速的变化。
图7是表示作为热回路网而进行热传导、热对流、热辐射的仿真时的示意图的图。如图7所示，对热传导、热对流、热辐射进行仿真。热传导主要是物质内的热移动，热对流主要是物质的表面上的热移动。此外，热辐射是作为热线的热移动。该仿真中，求出空气66的温度为25℃时的LED芯片61的温度和电极图案62的热流速。其中，设LED芯片61的温度与电极图案62的平均温度相等。
图8是表示仿真结果的曲线图，是在X轴上取电极图案62的面积、在Y轴上取LED芯片61的温度(电极图案62的平均温度)和电极图案62的平均热流速的图。
此处的热流速是指单位面积的热量的移动量。热流速越大，每单位面积的温度变化量也相应地越大。因而，若能降低电极图案62上的热流速值，则温度变化量下降，结果是LED芯片61的温度下降。
图8中，背面电极64的平均温度约为42.3℃，各电极图案都大体相同。图8中，从左侧的标记起，依次绘制电极图案62为边长6mm的正方形、边长7mm的正方形、......、边长15mm的正方形的情况。
电极图案62为边长6mm的正方形时，则LED芯片温度为60℃左右，热流速为18000W/m2左右，若电极图案62的面积增大，则LED芯片的温度、电极图案的热流速都下降。可知，电极图案为边长11mm的正方形左右以后，温度变化也变小，处于饱和状态。
另外，在该仿真中，LED芯片温度(电极图案温度)、背面图案温度、热流速都绘制平均值，通过基于平均值来推定温度等，可力图简化计算。
首先，若考虑LED芯片61和电极图案62的热移动，则热传导是决定性的，热对流、热辐射的比例大多也限于百分之几。因而，可认为即使仅考虑热传导，结果也不会有太大差异。
接下来，若仅考虑热传导，则来自LED芯片61的热量会扩散至绝缘基板63的表面侧的设置有电极图案62的整个部分。这是由于电极图案62的热传导率比绝缘基板63的热传导率要高得多。
图9是将LED芯片的W数除以电极图案的面积后得到的值作为热流速值来推定的曲线图。
可知，图8和图9中的热流速值成为大体相同的值。
接下来，考虑在LED芯片的热量0.68W扩散至绝缘基板63的设置有电极图案的整个部分之后、热量移动至热传送率较低的绝缘基板63一侧。
图10是用于示意性说明在绝缘基板中移动的热量的图。
即使是高热传导类型，绝缘基板63的热传导率也为极低的1W/(m·K)。与此不同的是，绝缘基板63的背面侧的背面图案64为390W/(m·K)，因此，可认为绝缘基板63上的热量在绝缘基板63的背面侧移动的量远大于沿绝缘基板63的长边方向(平面方向)移动的量。因而，可推定大部分的热量像图10所示的那样移动。即，可推定，绝缘基板63的未设置有电极图案62的部分对从LED芯片61到背光源底座65的热传导所引起的散热没有贡献。
因而，可以换言之，改变电极图案62的面积就改变了热量传递的绝缘基板63的面积。此时，绝缘基板63的热阻值可通过电极图案62的面积、绝缘基板63的厚度、及绝缘基板63的热传送率来计算出。这是由于假定了LED芯片61的热量利用电极图案62而均匀化的情况。
此处，若推定绝缘基板63的一面与另一面间的温度差ΔT，则由下式来表示。
温度差ΔT＝W·R(式1)
R为热阻值(长度/截面积/热传导率)。
图11是推定绝缘基板的一面与另一面之间的温度差、和电极图案面积的关系的曲线图，在设LED芯片61的功率W为0.68W时，使电极图案62的面积以边长1mm为单位从边长6mm的正方形变化至边长15mm的正方形，并绘制其温度差。可知，图8所示的LED芯片温度的变化、及图11所示的绝缘基板的一面与另一面之间的温度差的变化量大体相同。
若用发热源的功率W(w)、电极图案的面积S(m2)、绝缘基板的厚度L(m)、热传导率ρ(W/(m/K))来表示温度差ΔT，则如下式那样。
ΔT＝W·L/S/ρ(式2)
作为示例，观察发热源的功率W为0.68W、绝缘基板63的厚度为1mm、绝缘基板63的热传导率ρ为1W/(m·K)时的电极图案面积S与ΔT的关系。
首先，作为通常使用的电极图案，考虑6mm见方的情况。
电极图案的面积S为36mm2
此时的温度差ΔT
ΔT＝0.68×0.001/0.000036/1.0
＝18.8℃
电极图案6mm见方与通常的电极图案的面积大体相等。因此，可考虑该温度差18.8℃为未使用本发明时的温度差。
接下来，由于根据图8的温度仿真，温度饱和时的电极图案的大小为11mm见方左右，因此，计算出此时的ΔT。电极图案的面积S为121mm2。
ΔT＝0.68×0.001/0.000121/1.0
＝5.6℃
可认为该温度差5.6℃为有效地利用电极图案与绝缘基板的关系进行散热的状态。因而，可认为，若平均温度差为6℃以下，则最有效地进行了散热。
此外，通常的电极图案的情况与意识到散热的电极图案的情况的划分可考虑两者的中间程度。若中间温度差ΔT1取18.8℃和5.6℃的中间，则ΔT1＝12.2℃，约为12℃。
因此，可认为，若由式2求出的ΔT大于12℃，则为通常的电极图案的范围，若为12℃以下，则为意识到散热的电极图案。
接下来，作为示例，在通电时的背光源底座65的温度为60℃之际，计算出用于将电极图案62的温度抑制为+5℃后的65℃的电极图案62的面积。
设发热源的功率W为0.68W，绝缘基板63的厚度为1mm，绝缘基板63的热传导率ρ为1W/(m·K)，绝缘基板的一面与另一面之间的温度差为5℃以下，此时的电极图案面积S可将式2进行变形，通过下式来计算出。
S＝W·L/ρ/ΔT(式3)
若代入各个值，则
S＝0.68·0.001/1/5
＝136mm2(边长11.6mm的正方形)
电极图案只要为边长11.6mm以上的正方形即可。
另外，为了使式2成立，则需要满足如下必要条件。
(1)基板为高热传导构件。
这是由于，若基板的热传导率极低，则来自电极图案的热量不会流入基板，从而无法顺畅地进行散热。
(2)在基板的背面粘贴散热构件。或者，背面与背光源底座等散热部相接触。
这是由于，若基板的热量无法顺场地从背面排出，则电极图案的温度与基板背面的温度之差变大，与推定值之差变大。
通常，液晶显示装置中，具有如下结构：背光源底座由后盖覆盖，利用后盖与背光源底座之间的对流，来散热到外部。若考虑对设置于液晶显示装置的电源和控制电路等的电子元器件的影响，则优选背光源底座的温度为60℃左右以下。而且，优选LED基板的正反面的温度差限于5℃以内。
图12是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图12所示的LED基板1是将图4所示的LED基板1的布线图案6变更为布线图案36的LED基板。由于该布线图案36连接相邻的电极图案4、5在宽度方向上的同一侧，即，连接上侧和上侧，连接下侧和下侧，因此，装载于电极图案4、5的LED芯片2配置成相邻的LED芯片彼此的正电极和负电极是交替的。
图13是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图13所示的LED基板1在具有长条的长方形状且由环氧树脂等构成的绝缘基板3上，具有用于连接LED芯片2的电极的一对矩形形状的电极图案34、35及从该一对电极图案34、35分别引出的布线图案46。此外，虽然一对电极图案34、35和布线图案46形成为大体相同的厚度，但一对电极图案34、35形成为面积比布线图案46要大。
此外，一对电极图案34、35具有间隔规定间隙而大体平行地相对的相对部分A，在该相对部分A安装有LED芯片2。另外，LED芯片2装载在长方形状的LED基板的宽度方向的大体中央，LED芯片2的电极沿LED基板1的长边方向排列。虽然图13所示的LED基板1与图4所示的LED基板1相比，具体的电极图案和布线图案的形状是不同的，但由于来自LED芯片2的散热机理和其他结构是相同的，因此，省略其详细说明。
图14是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图。
图14所示的LED基板1与图13所示的LED基板1相比，其结构的不同点在于一对电极图案44、45为半圆状，但其他结构是相同的。
LED芯片2装载于一对电极图案44、45的大体平行的相对部分A上，但来自LED芯片2的热量以LED芯片2的电极部分为中心呈放射状地传递，因此，通过使电极图案44、45为圆弧状，可防止LED芯片2附近的温度升高。
图15是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图，图15(A)是半导体发光元件装载用基板的局部示意图，图15(B)是将图15(A)的一部分放大后的图。
LED基板1在具有长条的长方形状且由环氧树脂等构成的绝缘基板3上，具有用于连接后述的LED芯片的电极的一对电极图案14、15，该电极图案14、15分别沿长边方向延伸。而且，一个电极图案14的宽度W1形成得较宽，为另一个电极图案15的宽度W2的例如2倍左右。
此外，一对电极图案14、15具有间隔规定的间隙而大体平行地相对的相对部分A，并且，在该相对部分A上形成有从宽度较窄的电极图案15向宽度较宽的电极图案14一侧突出的突出部15a，在宽度较宽的电极图案14一侧形成有间隔规定的间隙B与突出部15a相对的凹部14a。
而且，利用焊料等将倒装芯片型LED芯片2的电极与电极图案15的突出部15a、及形成有间隔间隙B与该突出部15a相对的电极图案的凹部14a的部分相连接。此处，由于电极图案15的突出部15a、及与该突出部15a相对的电极图案的凹部14a之间的间隙B位于一对电极图案的宽度方向的大体中央，因此，LED芯片2也装载于一对电极图案的宽度方向的大体中央。
此处，之所以使电极图案14的宽度W1和电极图案15的宽度W2不同，是为了像后述那样将来自LED芯片2的热量通过电极图案14、15高效地传递至绝缘基板3，此外，之所以设置突出部15a，是为了在利用焊料糊料将LED芯片2与电极图案14、15相连接时，提高回流工序的可靠性。
在图15所示的LED基板1中，沿绝缘基板3的长边方向形成多个一对电极图案14、15，从而能装载多个LED芯片2。此外，宽度较宽的电极14和宽度较窄的电极15分别形成在绝缘基板3的宽度方向上的同一侧，并利用布线图案16将宽度较宽的电极14和在长边方向上相邻的宽度较窄的电极15进行连接，以使得所装载的LED芯片2串联连接。此外，布线图案的宽度16比电极图案14、15的宽度要窄，布线图案16的面积比电极图案14、15的面积要小。
由于LED芯片2的电极分别间隔间隙B在LED基板1的宽度方向上相对配置，因此，对于LED芯片2的正负电极，能延长沿LED基板1的长边方向的装载长度，在操作LED基板1时，即使在沿长边方向弯曲的情况下，对所安装的LED芯片2的电极和LED基板1的电极图案14、15的连接部施加的压力变小，能减少LED芯片2的连接不良的情况。
图16是表示在图15(A)所示的半导体发光元件装载用基板上装载有LED芯片时的、沿X-X的剖面的图。此外，图17是沿Y方向观察图16所示的LED芯片的图。
由于LED芯片2的结构基本上与图5所示的LED芯片2的结构相同，因此，省略其详细说明，但在本实施方式中，基于后述的理由，使设置于P型层24的正电极25’的面积比设置于N型层22的负电极的面积要大。
正电极25’和负电极26虽然都被称为凸点电极，但分别由与LED芯片2的P型层、N型层形成很好的欧姆接触的材料构成，在LED芯片2由化合物半导体材料构成的情况下，可采用多层电极结构。而且，通过从正电极25’向负电极26流过正向电流，使活性层23发光，通过蓝宝石基板21将光引导至外部。
此外，为了使LED芯片2的正电极25’、负电极26与电极图案14、15紧贴、接合，进行回流方式的焊接。
该方法中，首先，在分别紧贴有正电极25’和负电极26的图案电极14、15的部位，预先印刷焊料糊料，以分别将正电极25’和负电极26定位在所印刷的焊料糊料上的状态将LED芯片2装载在LED基板1上。之后，在回流炉中，将LED基板1和LED芯片2进行预热(预加热)。该预热温度一般在150℃到170℃左右进行。接下来，作为正式加热，将焊料在短时间升温至熔化的温度，将图案电极4、5和LED芯片2的各电极进行焊接。正式加热中，熔融温度因焊料的成分组成而异，但一般而言，在220℃至260℃下进行。
此处，为了减小热量对LED元件2、LED基板1的影响，需要在短时间内进行正式加热，在图15所示的LED基板1中，为了将印刷有焊料糊料的部分迅速达到高温，设置有突出部5a。
另外，虽然在回流时必须使电极图案中的LED芯片2的电极装载部分的温度快速上升的要求、与在驱动LED芯片2时有效地将来自LED芯片2的热量散热的要求相反，但由于回流下的高温状态的时间极短(10秒左右)，此外，驱动LED芯片2时的温度比回流时的温度要低，因此，在驱动LED芯片2时，电极图案15的突出部15a对散热的影响不大。
此外，在考虑LED芯片2中的发热的情况下，电流在电极图案14、正电极25’、P型层24、活性层23、N型层22、负电极26、及电极图案5的路径中流过，各部分中都会发热，但可认为主要是活性层23中的发热较大。此外，对于图16所示的倒装芯片型LED芯片2的情况，可将正电极25’设置在P型层24的整个表面，但负电极26因要考虑绝缘而只能设置在N型层22的露出面的一部分。
因而，来自LED芯片2的热量在从靠近活性层23的电极侧、即图16所示的LED芯片2中的正电极25’流向外部的情况下，与从负电极26流向外部的情况相比，能更有效地散热。由此，在图5或图16所示的LED芯片2中，可以说，正电极25、25’是散热效果比负电极26要大的电极。
因此，在该实施方式中，通过使连接靠近活性层23的正电极25’的电极图案14的宽度比连接负电极26的电极图案15的宽度要大，从而可有效地将来自LED2的发热通过电极图案14、15传递给绝缘基板3。即，LED芯片2的电极中，将散热效果更大的电极与宽度较宽的电极图案一侧相连接。
另外，对于利用GaN的蓝色LED的情况，在N型层22和P型层24中，由于P型层24的导电率较低，因此，可认为电阻较大，发热量较多。因而，需要将P型层24中的发热进行散热，但如上所述，通过增大与P型层24相接合的正电极25’的电极面积，能有效地散热到绝缘基板3。
此外，在图15所示的LED基板1中，在宽度较宽的电极图案14一侧形成凹部14a，使其与来自宽度较窄的电极图案15的突出部15a间隔规定的间隙B相对，但在电极图案14的面积足够的情况下，无需形成凹部14a。此外，也可以在电极图案14一侧形成与来自电极图案15的突出部15a相对的突出部，以提高回流工序中的可靠性。
图18是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图，图18(A)是半导体发光元件装载用基板的局部简图，图18(B)是将图18(A)的一部分放大后的图。
在一对电极图案14、15中，在形成于宽度较宽的电极图案15的凹部14a的长边方向两侧还形成有缺口14b。因此，与图16所示的LED基板1相比，图18所示的LED基板1的不同点在于，在装载LED芯片2的正电极25’的部分形成有突出部14c。由此，回流时与电极图案15的突出部15a相同，电极图案14的突出部14c也能快速地使所印刷的焊料糊料达到高温，能进一步增加回流的可靠性。
图19是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的半导体发光元件装载用基板的图，图19(A)是半导体发光元件装载用基板的局部简图，图19(B)是将图19(A)的一部分放大后的图。
与图18所示的LED基板1相比，图19所示的LED基板1的不同点在于，在一对电极图案14、15中，使形成于宽度较窄的电极图案15的突出部15a呈阶梯状突出，设置有台阶15b。此外，在与台阶15b相对的电极图案14一侧设置有凹陷14d。
由于设置于电极图案15的突出部15a的台阶15b的部分、与突出部15a的前端部相比，能增大长边方向的宽度，因此，来自与电极图案15的突出部15a焊接的负电极26的热量更易于通过宽度较宽的台阶15b和电极图案15传递至绝缘基板3。此外，虽然对设置有台阶的突出部进行了说明，但只要是可使来自电极的热量通过电极图案高效地传热至绝缘基板的形状即可。即，形成为随着从突出部的前端部朝向电极图案一侧、突出部的面积变大即可。例如，也可以是使前端部为短边的梯形形状、半圆形状等。
以上，在本发明的实施方式的一个示例中，虽然将倒装芯片型LED芯片2的正电极与宽度较宽的图案电极进行焊接，并将负电极与宽度较窄的电极图案进行焊接，但也可以根据电极芯片的结构，将靠近活性层一侧的电极与宽度较宽的电极图案进行焊接。
例如，也可以采用将N型层22和P型层24的顺序颠倒后的芯片结构，以取代图16所示的LED芯片。即，在采用从蓝宝石基板起依次为P型层、活性层、N型层的芯片结构的情况下，将负电极配置得比正电极要靠近活性层。在此情况下，使负电极的电极面积大于正电极的电极面积即可。
此外，作为装载于本发明的半导体发光元件装载用基板的半导体发光元件，也可以是具有封装结构的元件。
图20是表示具有LED封装结构的半导体发光元件的剖面的图。
LED封装70包括LED芯片71、荧光体层72、保护层73、正电极74a、负电极74b、过孔75、接触焊盘75a、75b、及硅副底座76。
此处，对LED封装70的制造方法进行简单说明。首先，利用湿法刻蚀来形成具有至少一个槽的硅副底座76。而且，在硅副底座76的槽底部设置2个过孔75。在各过孔75的上部设置有接触焊盘75a、75b，在下部设置有正电极74a、负电极74b。在本例的情况下，正电极74a和负电极74b通过过孔75分别与LED芯片71的P型层、N型层相连接。
接下来，在硅副底座76的槽中安装LED芯片71。此时，LED芯片71的电极与接触焊盘75a、75b相接合，从而进行电连接。此外，在硅副底座76的槽中填充荧光体层72以形成上表面，并在其上表面通过印刷来形成保护层73。
对于图20所示的LED封装的情况，正电极74a和负电极74b与LED封装70的安装基板上的电极图案14、15相连接。而且，与图16所示的LED芯片相同，使正电极74a(阳极)的电极面积大于负电极74b(阴极)的电极面积。由此，与图16所示的LED芯片的情况相同，能使LED封装7中的发热有效地散热到基板侧。
此处，装载于本发明所涉及的半导体发光元件装载用基板的半导体发光元件的结构可以是上述倒装芯片型LED芯片2或具有封装结构的LED封装70中的任一种。但本发明并不限于该倒装芯片型，例如，也可以适用导线接合型的芯片结构。
以上，虽然作为包括本发明的半导体发光元件装载用基板的显示装置，对液晶显示装置进行了说明，但这种液晶显示装置可适用于各种用途，例如电视接收装置。此外，作为其他方式，可适用于作为个人计算机等信息设备的显示部分。此时，可以通过DSUB(D-subminiature：D-超小型)等缆线与信息设备相连接，以显示信息设备的视频数据，也可以与信息设备形成作为一体。此外，作为其他方式，也可以用作为信息显示器或数字招牌(电子广告牌)。在此情况下，也可以在竖立位置使用显示部。
标号说明
1...LED基板，2、200...LED芯片，3...绝缘基板，4、5、14、15、34、35、45、44、45、54、55...电极图案，6、16、36、46...布线图案，15a...突出部，21、201...蓝宝石基板，22、202...N型层，23、203...活性层，24、204...P型层，25、25’、205...正电极，26、206...负电极，60...模型，61...LED芯片，62...电极图案，63...绝缘基板，64...背面图案，65...背光源底座，66...空气，70、300...LED封装，71、301...LED芯片，72、302...荧光体层，73、303...保护层，74a...正电极，74b...负电极，75、305...过孔，75a、75b、305a、305b...接触焊盘，76、306...硅副底座，100...电视接收装置，102、103...导线束，104...连接器，110...液晶显示装置，111、112...外壳，113...电源，114...调谐器，115...机架，120...液晶面板，130...背光源装置，140...外框，150...背光源底座，160...光学构件，161...扩散板，162...光学片材组，170...框架，304...底部电极。

Claims (17)

1.一种半导体发光元件装载用基板，该半导体发光元件装载用基板用于装载在同一平面侧具有正电极和负电极的半导体发光元件，其特征在于，包括：绝缘基板；在该绝缘基板上分别与所述正电极和负电极相连接的一对电极图案；及从该一对电极图案分别引出的布线图案，所述一对电极图案各自具有比所述布线图案要大的面积。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述一对电极图案具有间隔规定间隙而大体平行地相对的相对部分，在该相对部分与所述半导体发光元件的正电极和负电极相连接。
3.如权利要求2所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述绝缘基板具有长条的长方形状，所述一对电极图案在所述绝缘基板上沿长边方向延伸且宽度不同，在装载有所述半导体发光元件的正电极和负电极的所述一对电极图案部分，至少在宽度较窄的电极图案和宽度较宽的电极图案的任一方形成有向另一电极图案侧突出的突出部。
4.如权利要求1至3的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述半导体发光元件的正电极和负电极中，离活性层较远一侧的电极与所述宽度较窄的电极图案相连接。
5.如权利要求3或4所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，在所述另一电极图案侧形成有间隔规定间隙与所述突出部相对的凹部。
6.如权利要求5所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述突出部与所述凹部之间的间隙位于所述一对电极图案的宽度方向的大体中央。
7.如权利要求5或6所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，在所述凹部的长边方向两侧形成有缺口。
8.如权利要求3至7的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述突出部呈阶梯状。
9.如权利要求3至8的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述半导体发光元件的正电极和负电极形成在同一面侧，且一个电极的电极面积形成为大于另一电极的电极面积，电极面积较大的电极与所述宽度较宽的电极图案侧相连接。
10.如权利要求9所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述半导体发光元件的电极面积较大的电极比电极面积较小的电极要靠近活性层。
11.如权利要求1或2所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，从所述一对电极图案分别引出的布线图案的引出方向成为互不相同的方向。
12.如权利要求1至3的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述绝缘基板具有长条的长方形状，所述一对电极图案的间隙形成为与所述长方形状的长边方向平行。
13.如权利要求1至12的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，所述绝缘基板具有长条的长方形状，沿该长方形状的长边方向形成有多个所述一对电极图案，从而能排列多个所述半导体发光元件。
14.如权利要求1至13的任一项所述的半导体发光元件装载用基板，其特征在于，在设所述半导体发光元件的功率为W(w)、所述一对电极图案的面积为S(m2)、所述绝缘基板的厚度为L(m)、所述绝缘基板的热传导率为ρ(W/(m/K))的情况下，
由ΔT＝W·L/S/ρ计算出的所述绝缘基板的一面与另一面之间的平均温度差ΔT为12℃以下。
15.一种背光源底座，其特征在于，包括权利要求1至14的任一项所述的半导体发光元件装载用基板。
16.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至14的任一项所述的半导体发光元件装载用基板。
17.一种电视接收装置，其特征在于，包括权利要求16所述的显示装置。
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