CN1173417C - 半导体发光器件及面发光装置 - Google Patents

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Abstract

面发光装置20，包括：半导体发光器件10、安装基板21及导光板22。半导体发光器件10中，有：由其上形成了一对电极2、3的基部1a和其上放了发光元件4的安装部1b构成的倒T字形基板1。将半导体发光器件10的安装部1b插到形成在安装基板21上的开口21a里，就将半导体发光器件10安装到安装基板21上了。安装基板21上放了其中有一与发光元件4面对面的面的导光板22。在半导体发光器件10中的基板1上设了一对分别与发光元件4电气连接的电极2、3，每一个电极2、3与安装基板21的电路图案电气相连。

Description

半导体发光器件及面发光装置
技术领域
本发明涉及一种例如被用作通过导光板对液晶显示板进行光照射的背光光源的半导体发光器件及利用了它的面发光装置。
背景技术
目前，携带电话等电子产品一般都采用使用了液晶的图像显示部。该利用了液晶的图像显示部，是在液晶显示板中密封好液晶，以LED等发光元件作背光用光源，借助该背光显示图像的。例如，侧面(sideview)方式的半导体发光器件就属于用在该背光用光源上的发光元件。
图7(a)、图7(b)及图7(c)分别为侧面方式的面发光装置中所用的半导体发光器件的斜视图、面发光装置的侧视图及面发光装置的正视图。
如图7(a)所示，已往的半导体发光器件中，有：方块状的绝缘性基板50，一对设在基板50的两端且围起了它的正面(安装了发光元件的那个面)、侧面及背面(和安装了发光元件的那个面面对着面的面)的电极51a、51b；被用导电性粘接剂固定在一个电极51a上的发光元件52；将另一个电极51b和发光元件52电气连接起来的焊线53；以及在基板50的正面将发光元件52、焊线53等密封起来的由环氧树脂构成的树脂封装体54。
如图7(b)及图7(c)所示，已往的面发光装置是通过将半导体发光器件和由丙烯等合成树脂构成的导光板56安装在安装基板55上而构成的。半导体发光器件被安装到安装基板55上而被用作液晶显示板57的背光光源。安装基板55上有用以使半导体发光器件的电极51a、51b导通的布线图案(未图示)。导光板56将来自发光元件52的光引向液晶显示板57，且在导光板56的下面形成有微小的凹凸图案。换句话说，由该微小的凹凸图案让从侧面射入的光向液晶显示板57反射并照射它。具体而言，由半导体发光器件上的发光元件52产生的光从导光板56的侧面以侧面方式导入，导光板56借助该光扩散而起液晶显示板57的背光光源的作用。
在这样的表面安装的面发光装置中，半导体发光器件通过焊剂58a、58b被固定在安装基板55上，而让其上的电极51a、51b与布线图案电气连接起来。此时，半导体发光器件的高度方向上的尺寸由基板50的高度方向的尺寸(图7(a)中上、下方向的尺寸)决定，发光元件52的高度大致被设定为该高度尺寸的一半。
然而，为保证基板50的机械强度，而在通过切割形成基板50的时候，将它的高度尺寸或厚度搞得大一些。因此，在将它装到安装基板55上时，对发光元件52的高度位置就有一定的限制，而必须按照它来决定导光板56的厚度。也就是说，为了大致从导光板56的侧面中央将光导入，就必须加厚导光板56的厚度或者让导光板56相对安装基板55的上面有一定的间隙。这样，将面发光装置与液晶显示板57组合起来而形成的整个单元在厚度方向上的尺寸就变大，而不适合被装在急速地向小型、薄型化发展的携带电话等电子产品上。还有，对安装基板55来说，包括基板50的空间也占了它的面积，故不仅不得不加厚它的厚度，还得加大它的面积，这就成了电子产品走向小型化的障碍。
虽然图7(b)及图7(c)未示，但发光元件52的驱动电路、检波电路以及其它电路都形成在安装基板55的下面，故必须在安装基板55的下面对这些电路进行回流焊。然而，如图7(b)及图7(c)所示，若要将发光元件52放到安装基板55的上面并用焊剂58a、58b将它焊好，那么，也就必须在安装基板55的上面进行回流焊。结果，制造面发光装置时，就要在安装基板55的上、下两个面进行2次回流焊，而导致制造工艺数及管理检查项目增加，以致有制造成本增高、产品合格率下降的可能。
发明内容
本发明的目的，在于：使作液晶显示的背光用的构造小型、薄型化，同时提供制造工艺数等可简化的高生产性的半导体发光器件及面发光装置。
本发明的半导体发光器件，在面发光装置的安装基板上与导光板相对安装，其中：有：由沿横向延伸的基部和从上述基部的中间区域的一部分沿纵向延伸且在仅离上述基部超过上述安装基板的厚度距离的位置上有元件安装部的安装部构成的基板；一对分别形成在上述基板上从上述基部的每一端覆盖到上述安装部的电极；在上述安装基板的上面以与上述导光板相对的方式被装到上述安装部的上述元件安装部并与上述一对电极中的每一个电极电气连接的发光元件；及至少密封上述发光元件和上述一对电极中的每一个电极的一部分的透光性密封部件。
这样，将发光元件布置到基板的安装部且与基部有一定距离的部位，就可从该部位得到发光元件的光，故能得到适应各种用途的发光形态。亦即，对已往的半导体发光器件来说，在将它安装到安装基板上时，必须在用吸引工具等将半导体发光器件的上面吸住的状态下，才能将它安装到安装基板上。因此，安装会受到吸引喷嘴吸基板的位置的限制、基板最小尺寸的限制等，还会受到半导体发光器件中的基板厚度的限制，树脂封装体的尺寸、形状以及发光元件的位置等的限制。结果是，设计自由度变窄，而必须在某种程度上牺牲发光特性。与此相对，对本发明的半导体发光器件来说，在将它安装到安装基板上时，在用吸引工具吸起半导体发光器件的基部的状态下就可将该半导体发光器件安装到安装基板上，故这时的安装不会受到安装已往的半导体发光器件时所遇到的各种限制。结果，设计树脂封装体的形状、发光元件的高度等时的设计自由度提高，而可使发光特性趋于理想化。
还有，可使半导体发光器件的安装部比已往的半导体发光器件中的整个基板还小，因此，只要使用来安装半导体发光器件的安装基板有一个合适的结构，就能实现整个系统的小型化。
本发明的面发光装置中，在除上面之外的区域有电路图案的安装基板；形成在上述安装基板上除了形成有上述电路图案的那一区域上且上述安装基板的上面通到下面的开口；放在上述安装基板上上述开口以外的区域的上面的导光板；及半导体发光器件，它包括：由沿横向延伸的基部和从上述基部的中间区域的一部分沿纵向延伸且在仅离上述基部超过上述安装基板的厚度距离的位置上有元件安装部的安装部构成的基板；一对分别形成在上述基板上从上述基部的每一端覆盖到上述安装部的电极；被装到上述安装部的上述元件安装部上并与上述一对电极中的每一个电极电气连接的发光元件；及至少密封上述发光元件和上述一对电极中的每一个电极的一部分的透光性密封部件，且是通过将上述基板的安装部插到上述安装基板的开口里且让上述安装部的上述发光元件安装部比上述安装基板的上面更向上方突出来而将它装到面发光装置上的；被密封在上述密封部件中的发光元件和上述导光板中的一个面面对着面；上述半导体发光器件中的上述一对电极中的每一个电极都与上述安装基板的上述电路图案电气连接。
这样，可使从安装基板的上面到发光元件的高度比已往的低，而可减小导光板和安装基板在厚度方向上加起来的尺寸。也就可使面发光装置薄型化。还有，安装在安装基板的上面的半导体发光元件，不占有密封部件密封起来的安装部插进去的开口以外的部分，故半导体发光器件在安装基板上所占的面积变小，而可使整个面发光装置小型化了。
上述安装基板上的电路图案形成在上述安装基板的下面，而上述半导体发光器件的上述各电极形成在上述半导体发光器件中的基板的上面，上述半导体发光器件的上述各电极和上述安装基板下面所形成的电路图案的一部分相接触并和它们电气相连。这样，仅在安装基板的背面进行回流焊，就能将面发光装置组装好。因此，可实现由于制造工艺数的减少而带来的制造成本的下降和产品合格率的提高。
附图说明
图1为斜视图，示出的是本发明的实施例中的半导体发光器件的外观构造。
图2(a)到图2(c)，依序分别为本发明的实施例中的半导体发光器件的正视图、侧视图及俯视图。
图3(a)及图3(b)分别为侧视图及正视图，示出的是利用本发明的实施例中的半导体发光器件作液晶显示板的背光光源的面发光装置的构造。
图4为斜视图，示出的是本发明的实施例中的面发光装置的主要部位。
图5(a)及图5(b)皆为斜视图，示出了本发明的实施例中制造半导体发光器件的线焊(wire bonding)之前的步骤。
图6(a)及图6(b)皆为斜视图，示出了本发明的实施例中的半导体发光器件的制造步骤中从树脂密封到切下来的步骤。
图7(a)为斜视图，示出的是已往的作背光光源用的半导体发光器件的结构；图7(b)及图7(c)分别为利用半导体发光器件作液晶显示板的背光光源用的面发光装置的侧视图及正视图。
具体实施方式
图1为示出了本实施例中的半导体发光器件的外观的斜视图。图2(a)到图2(c)，依序分别为本实施例中的面发光装置上所用的半导体发光器件的正视图(安装了发光元件的那个面)、侧视图及俯视图。
如图1及图2(a)所示，本发明的半导体发光器件10，有：由朝着横向延伸的基部1a和从基部1a的中央朝着纵向延伸的安装部1b构成的平面形状大致为所谓的倒T字形的基板1。元件安装部(安装发光元件的那一部位)在安装部1b的正面，该元件安装部离基部1a有一定的距离(其值比图3(a)所示的安装基板21的厚度大)。基板1由绝缘性材料构成，且一对电极2、3形成在基板1的基部1a的两端，下面以外的另外4个面，亦即正面、侧面、上面、背面(与安装有发光元件的面面对着面的那个面)及安装部1b的正面上。每一个电极2、3都有从基部1a的两端延伸出来且在安装部1b有前端部(芯片垫)的引出配线部2a、3a。一个电极2的引出配线部2a延伸到安装部1b上的元件安装部，在位于引出配线部2a前端的芯片垫上，通过导电性粘接剂5将发光二极管、半导体激光等发光元件4的基板部分(成为发光元件的电极的部分)和一个电极2固定在一起而让它们保持电气连接。发光元件4的上面设有电极4a，通过焊线6将发光元件4的电极4a和另一个电极3的引出配线部3a的芯片垫(前端部)之间互相电气连接在一起。在基板1的基部1a及安装部1b的正面，电极2、3的引出配线部2a、3a、发光元件4以及焊线6由由环氧树脂构成的树脂封装体7密封了起来。
如图2(b)及图2(c)所示，树脂封装体7，包括：设在基部1a上的棱柱形基部7a与设在安装部1b上的大致半圆柱形的凸透镜部7b。
-面发光装置的构造-
图3(a)及图3(b)为用本实施例中的半导体发光器件10作液晶显示板的背光光源的面发光装置20的主要部分的侧视图及正视图。图4为表示本实施例中的面发光装置20的主要部位的斜视图。
如图3(a)、图3(b)及图4所示，本实施例中的面发光装置20，包括：安装基板21；被放在安装基板21上且已对其构造做了说明的半导体发光器件10；被放在安装基板21上并与半导体发光器件中的发光元件4面对着面且由丙烯构成的导光板22。液晶显示板23被放在导光板22的上方，连接在半导体发光器件10的电极2、3上的印刷配线图案(未图示)形成在安装基板21的下面，其大小可保证将半导体发光器件10的安装部1b及树脂封装体7插进去的开口21a设在安装基板21上放着导光板22的那一部位的旁边。将半导体发光器件10的安装部1b及树脂封装体7插到安装基板21的开口21a里，并让半导体发光器件10的基部1a面对着安装基板21的下面。此时，半导体发光器件10中的电极2、3中位于基部1a两端的上面的那一部分与安装基板21下面的印刷配线图案(电路图案)的端子相接触。通过焊剂24a、24b将半导体发光器件10固定在安装基板21的下面，半导体发光器件10的电极2、3和安装基板21的印刷配线图案的端子被相互电气连接在一起。
在上述的将半导体发光器件安装到安装基板21的状态下，仅有除了基板1的安装部1b及树脂封装体7下部以外的上部比安装基板21的上面更向上方突出。也就是说，在图7所示的已往的面发光装置中，基板50的横断面积和树脂封装体54的横断面积之和占有了安装基板55的上面，而在本实施例的面发光装置20中，不是半导体发光器件10的整个基板1占有了安装基板21的上面，而仅是用以让基板1的安装部1b及树脂封装体7插进来的开口占有了安装基板21的上面，故可减小半导体发光器件和导光板22在安装基板21内所占的面积，从而可谋求小型化。
具体而言，在将图7(a)到图7(c)所示的已往的半导体发光器件及面发光装置用作被装到携带电话等的液晶显示板的背光用的面发光装置的情况下，半导体发光器件的基板50的大小为：长2.5mm、宽1.0mm、高1.0mm；从安装基板55的上面算起的发光元件(中心部)的高度为0.5mm；树脂封装体54的半径约为0.6mm；导光板56的厚度约为1.0mm。而在本实施例的半导体发光器件10中，基板1的安装部1b的长、宽、高分别为1.6mm、0.5mm、1.6mm。树脂封装体7的半径约为0.6mm。在面发光装置20中，从安装基板21的上面算起的发光元件4(中心部)的高度为0.3mm，导光板22的厚度约为0.6mm，而已往的面发光装置和本发明的面发光装置中的安装基板的厚度都约为1.0mm。
已往的半导体发光器件在面发光装置中的安装基板55的上面所占的面积为：3.07mm2(＝2.5×1+0.5×3.14×0.62)，而在本实施例中，面发光装置20的安装基板21上面应留给半导体发光器件10的面积等于开口的面积，约为1.76mm2(＝1.6×(0.5+0.6))。由此可知：按照本发明，可减小安装基板中放置半导体发光器件所必需的那一区域的面积。
还有，因发光元件4比安装基板21的上面还向上方突出着，故光能从发光元件4照向导光板22。还有，因半导体发光器件10中的基板1的强度由基部1a来保证，故在将安装部1b插到安装基板21的开口里的时候，只要发光元件4比安装基板21的上面还向上方突出着，即使发光元件4离安装基板21的上面较近，亦即它的位置较低，光也能照向导光板22。因此，可缩小半导体发光器件10中的安装部1b从安装基板21的上面突出来的突出量。因可将发光元件4的位置设定在安装基板21的上面附近，故可使与发光元件4面对着面的导光板22薄一些。因此，可减小半导体发光器件10和导光板22从安装基板21的上面算起的高度。结果是，可减小将面发光装置20装到液晶显示板23上后所得到的整个器件的厚度尺寸。
已往的面发光装置中的安装基板55与导光板56在厚度方向上的尺寸之和为2mm，而在本实施例的面发光装置中，面发光装置20中的安装基板21与导光板22在厚度方向上的尺寸之和为1.6mm，由此可知：根据本发明，组装面发光装置与液晶显示板时，可减小厚度方向上的尺寸。
再就是，已往是将大致为四棱柱形的半导体发光器件放到安装基板上，而在本实施例中，是将半导体发光器件的安装部插到安装基板的开口里，故能将半导体发光器件更牢、更稳地安装到安装基板上。
还有，半导体发光器件10的基板1上的电极2、3，是通过焊剂24a、24b而被焊在形成有检波电路、其他电路(未图示)的安装基板21的下面的。故不用象图7所示的已往的面发光装置那样进行2次回流焊，即将半导体发光器件的电极51a、51b焊到安装基板55的上面，和将包括检波电路等其他电路的芯片焊接到安装基板55的下面。换句话说，只进行1次回流焊就行了，即一次就能将半导体发光器件10的电极2a、3a与包括检波电路等的芯片焊到安装基板21的下面。因此，根据本实施例，可以减少工艺步骤，还可提高生产性。
-半导体发光器件的制造步骤-
图5(a)到图6(b)为斜视图，示出的是本实施例中的半导体发光器件的制造步骤。
首先，图5(a)所示的步骤中，在事先已图案化为规定形状的基板基材31上，形成将成为电极2a、3a的电极基础图案32。每一个基板基材31由未图示的外框互相连结起来，且形状相同的多个基板基材31是同时被加工出来的。其次，图5(b)所示的步骤中，将发光元件4放在对应于成形后的电极2的引出配线部2a那一部分，并用导电性粘接剂将发光元件4电气连接在引出配线部2a上并加以固定。然后，通过焊线步骤，用焊线6把对应于发光元件4的电极4a和成形后的电极3的引出配线部3a的那一部分之间连接起来。
其次，在图6(a)所示的步骤中，用由环氧树脂构成的密封树脂层33将位于基板基材31上面的发光元件4、其上的电极4a、电极2、3的引出配线部2a、3a及焊线6密封起来并将密封树脂层33固化。然后，在图6(b)所示的步骤中，沿图中虚线所示方向进行切割，就可得到图1所示的半导体发光器件10。
根据本实施例中的制造方法，在简单的步骤下制造出的半导体发光器件10的基板1的平面形状近似为倒T字形，而不是已往的四棱柱形。
在上述实施例中，仅在半导体发光器件中设置了1个发光元件，不仅如此，也可设置多个发光元件。
但是，半导体发光器件10中的基板1上的安装部1b并非一定要为从基部1a中央附近延伸出去的形状，即其形状左右对称。就是在它的形状左右不对称的情况下，也是可在将安装部1b插到安装基板31上的开口里的状态下，将半导体发光元件10固定到安装基板21上。
在上述实施例中，采用的是将发光元件固定在电极2的引出配线部2a上并同时予以电气连接的构造，不仅如此，亦可采用从发光元件引出2个电极，并用焊线将这2个电极和电极2、3的引出配线部2a、3a分别连接起来的构造。
还有，在在发光元件的下面设有2个电极的情况下，亦可采用图1所示的倒装片(flip-chip)连接构造，即基板1上的电极2、3延伸到发光元件安装部，发光元件的2个电极与基板1上的电极2、3分别通过焊球(bumps)电气连接起来。尤其是，在基板为蓝宝石基板那样的透明体的情况下，由于可使所发出的光通过基板射向外部，故这样的连接构造最理想。
还有，在上述实施例中，使用了树脂封装体作为密封部件，本发明的密封部件并非限于该实施例中所叙述过的。例如，密封部件可由各种玻璃、氧化硅膜等无机材料构成。
本发明中的发光元件，例如可为：以AlGaAs层为活性区域的发光二极管、半导体激光、以GaN层为活性区域的发光二极管(绿色)等，使用哪一个都可以。例如，用半导体激光作发光元件，再配上棱镜作导光板。
本发明被用在作液晶显示板的背光光源用的面发光装置及装在面发光装置中的半导体发光器件上。

Claims (3)

1、一种半导体发光器件，在面发光装置的安装基板上与导光板相对安装，其中：
有：由沿横向延伸的基部和从上述基部的中间区域的一部分沿纵向延伸且在仅离上述基部超过上述安装基板的厚度距离的位置上有元件安装部的安装部构成的基板；
一对分别形成在上述基板上从上述基部的每一端覆盖到上述安装部的电极；
在上述安装基板的上面以与上述导光板相对的方式被装到上述安装部的上述元件安装部并与上述一对电极中的每一个电极电气连接的发光元件；及
至少密封上述发光元件和上述一对电极中的每一个电极的一部分的透光性密封部件。
2、一种面发光装置，其中：
有：
在除上面之外的区域有电路图案的安装基板；
形成在上述安装基板上除了形成有上述电路图案的那一区域上且上述安装基板的上面通到下面的开口；
放在上述安装基板上上述开口以外的区域的上面的导光板；及
半导体发光器件，它包括：由沿横向延伸的基部和从上述基部的中间区域的一部分沿纵向延伸且在仅离上述基部超过上述安装基板的厚度距离的位置上有元件安装部的安装部构成的基板；一对分别形成在上述基板上从上述基部的每一端覆盖到上述安装部的电极；被装到上述安装部的上述元件安装部上并与上述一对电极中的每一个电极电气连接的发光元件；及至少密封上述发光元件和上述一对电极中的每一个电极的一部分的透光性密封部件，且是通过将上述基板的安装部插到上述安装基板的开口里且让上述安装部的上述发光元件安装部比上述安装基板的上面更向上方突出来而将它装到面发光装置上的；
被密封在上述密封部件中的发光元件和上述导光板中的一个面面对着面；
上述半导体发光器件中的上述一对电极中的每一个电极都与上述安装基板的上述电路图案电气连接。
3、根据权利要求第2项所述的面发光装置，其中：
上述安装基板上的电路图案形成在上述安装基板的下面，上述半导体发光器件的上述各电极形成在上述半导体发光器件中的基板的上面，上述半导体发光器件的上述各电极和上述安装基板下面所形成的电路图案的一部分接触并与它们电气相连。
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