CN1319259A - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
发光二极管21在玻璃环氧基板22上设置从上面26a到达下面26b的贯通孔25,在该贯通孔25内充填透明树脂部27,在透明树脂部27上通过透明粘结剂37固定由元件基板是透明的蓝宝石玻璃30的氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件29,同时在发光二极管元件29的上面设置遮光电极33、34,从发光二极管29出来的光透过透明树脂部27导向玻璃环氧基板22的下面26b侧。在把该发光二极管21安装到主印刷线路板41上时,由于把发光二极管21的树脂封装体38落入在主印刷电路板41开设的插入孔42内,可以减少安装在主印刷电路板41上的发光二极管21的高度尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及表面安装型的发光二极管。
背景技术
作为现有的这种发光二极管,例如,如第11图所示的已为众所周知,该发光二极管1的构造是,在玻璃环氧基板(以下称为玻璃环氧基板)2的上面,用模型形成一对外部连接用电极(阴极电极3和阳极电极4),在阴极电极3上由导电性粘结剂5固定发光二极管元件6,发光二极管元件6的上面电极和阳极电极4用搭接导线7连接,该搭接导线7和发光二极管元件6由树脂封装体8封装。使用时在主印刷电路板11上面载置上述发光二极管1,用焊锡14把作为外部连接用电极的一部分的下面电极9、10固定在主印刷电路板11上的印刷配线12、13上,以此实现表面安装。
然而,在上述现有的发光二极管1中,安装在主印刷电路板11上时的整体的高度尺寸h1,是在主印刷电路板11的板厚上加上发光二极管1的玻璃环氧基板2的厚度和树脂封装体8的厚度,不能完全满足薄型化的要求。
另外,在上述现有的发光二极管1中,把发光二极管1向上地安装在主印刷电路板11上,由于通过树脂封装体8发光,由于紫外线使树脂封装体8老化等原因,在长时间使用时,存在发光辉度下降等问题。
因此,本发明的目的在于提供一种表面安装型的发光二极管,该发光二极管在把发光二极管安装在主印刷电路板上时,能降低包含主印刷电路板的整体的高度尺寸,实现薄型化。
另外,本发明的目的也在于提供一种即使长时间连续使用时也不会使发光辉度下降的可靠性高的发光二极管。
发明的概述
本发明的发光二极管,把发光二极管元件搭载在基材上面,同时,用树脂封装体保护该发光二极管元件,其特征在于,在上述基材上设置从上面到下面的透明体部,在该透明体部上通过透明粘结剂固定由基板是透明的氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件,同时,在发光二极管元件的上方侧设置非透过部,从发光二极管元件发出的光透过透明体部导向基材的下面侧。
根据本发明,由于从发光二极管元件发出的光透过透明体部后导向基材的下面侧,又由于在主印刷电路板上上下倒置地安装发光二极管,所以可以向主印刷电路板的上方照射,同时,因为把发光二极管的树脂封装体落入开设在主印刷电路板上的孔内,所以具有所谓可以使包含主印刷电路板的发光二极管整体的高度尺寸比现有的表面安装类型的高度尺寸小的效果。
另外,本发明的另一个样式的发光二极管,其特征在于,在上述基材上设置从上面到下面的贯通孔,通过在该贯通孔内填充透明树脂形成上述透明体部。
根据该发明,由于从发光二极管元件发出的光通过填充在基材的贯通孔内的透明树脂部后导向基材的下面侧,所以发光不扩散且指向性能良好。
另外,本发明的另一个样式的发光二极管,其特征在于,在上述透明体部及透明粘结剂的至少一方分散混入由钇化合物构成的荧光材料。
根据该发明,由于在用于固定构成基材的一部分或全部的透明体部或者发光二极管元件的透明粘结剂内含有由钇化合物构成的荧光材料而得到白色发光,所以可以使表面安装型的白色发光二极管更进一步地薄型化。
另外,本发明的另一个样式的发光二极管,其特征在于,在上述基材的下面侧在透明部的下方设置聚光透镜部。
根据该发明,由于设置聚光透镜部,透过基材的下面侧的光被聚光,从而发光辉度更加提高。
另外,本发明的另外一个样式的发光二极管,其特征在于,上述基材是玻璃环氧基板、透明树脂基板或者透明玻璃基板三者中的任何一种。
根据本发明,由于从发光二极管元件发出的光从紫外线难以老化的透明玻璃基板侧发出,所以即使长时间使用也能得到高辉度的光。
另外,本发明的另外一个样式的发光二极管,其特征在于,设置在上述发光二极管元件的上方侧的非透过部是设置在上述发光二极管元件上面的一对遮光电极,或者是覆盖在透明的树脂封装体的外周面上的反射膜。
根据本发明,从发光二极管元件发出的光可以高效率地导向基材的下面侧。
另外,本发明的另一个样式的发光二极管,其特征在于,在将发光二极管安装在主印刷电路板上时,把上下倒置的发光二极管的树脂封装体落入开设在主印刷电路板上的孔内,在该孔的周缘部把发光二极管的外部连接用电极连接到主印刷电路板的配线图案上。
根据该发明,在将发光二极管上下倒置地安装在主印刷电路板上时,由于把上述外部连接用电极锡焊在主印刷电路板上的配线图案(パタ-ン)上,所以,能向发光二极管元件通电,安装作业非常简单,另外,从主印刷电路板突出的发光二极管的高度尺寸变得非常小。
附图的简单说明
图1是表示本发明的发光二极管的第1实施例的立体图。
图2是把上述发光二极管安装在主印刷电路板上时的剖面图。
图3是表示本发明的发光二极管的第2实施例的与图2同样的剖面图。
图4是表示本发明的发光二极管的第3实施例的与图2同样的剖面图。
图5是表示本发明的发光二极管的第4实施例的与图2同样的剖面图。
图6是表示本发明的发光二极管的第5实施例的与图2同样的剖面图。
图7是表示本发明的发光二极管的第6实施例的立体图。
图8是把上述图7中的发光二极管安装在主印刷电路板上时的剖面图。
图9是表示本发明的发光二极管的第7实施例的与图8同样的剖面图。
图10是表示本发明的发光二极管的第8实施例的与图8同样的剖面图。
图11是把现有的发光二极管安装在主印刷电路板上时的剖面图。
实施本发明的最佳实施例
为了更详细地叙述本发明的发光二极管,根据附图对其进行说明。
图1和图2,是表示表面安装型发光二极管的第1实施例的图。该实施例的表面安装型的发光二极管21,在作为基材的矩形玻璃环氧基板(以下称为玻璃环氧基板)22的上面用圆形(パタ-ン)形成一对外部连接用电极(阴极电极23和阳极电极24),同时,在玻璃环氧基板22的中央部设置从上面26a到下面26b断面为四角形状的贯通孔25。在该贯通孔25内填充透明树脂,形成与玻璃环氧基板22的上面26a及下面26b大致同一平面的透明树脂部27。在该实施例中,在透明树脂部27中分散着由钇化合物等构成的荧光材料28,如后述那样把蓝色光波长变换成白色光波长。
另外,在上述玻璃环氧基板22的上面26a上,在上述透明树脂部27的大致的正上方搭载发光二极管元件29,该发光二极管元件29是由氮化钾系化合物半导体构成的发蓝光的元件,其构造是在作为透明玻璃的蓝宝石基板30的上面生长成n型半导体31和p型半导体32。在n型半导体31及p型半导体32的各自上面备有电极,在本实施例中,在n型半导体31及p型半导体32的各整个面上形成非透过性的遮光电极33、34,由此,向上方去的发光几乎全被遮蔽。这些遮光电极33、34和设置在上述玻璃环氧基板22上的阴极电极23及阳极电极24由搭接导线35、36连接。
上述发光二极管元件29通过涂在其下面的透明粘结剂37固定在透明树脂部27的上面。另外,发光二极管元件29及搭接导线35、36由在玻璃环氧基板22的上面形成正方体形状的透明的树脂封装体38进行保护。
在上述那样构成的发光二极管21中,从发光二极管元件29的n型半导体31和p型半导体32的分界面上向上下方向发出蓝色光,向上发出的蓝色光由于被设置在发光二极管元件29的整个上面的遮光电极33、34遮光,所以在几乎不向树脂封装体38内透过的状态下被遮光电极33、34反射,这些反射光及最初透过蓝宝石基板30向下方发出的蓝色的光通过透明粘结剂37透过填充在玻璃环氧基板22的贯通孔25内的透明树脂部27,照射在玻璃环氧基板22的下面26b侧。这时,分散在透明树脂部27内的荧光材料28由发蓝色光的短波长激励,使发蓝色光的波长变换成有黄色成分的波长。而且,由于原始的蓝色光和波长变换后的光相互混色,在玻璃环氧基板22的下面26b侧就得到了接近白色的发光。
下面,对上述那样构成的发光二极管21的表面安装方法进行说明。图2是表示把发光二极管21表面安装在主印刷电路板41上时的状态的图。在本实施例中,预先在主印刷电路板41上开设落入发光二极管21的树脂封装体38的四角形状的插入孔42,安装时,把上述发光二极管21上下倒置地载置在主印刷电路板41上,把树脂封装体38整体落入插入孔42内。玻璃环氧基板22的外周缘载置在上述插入孔42的周围,用焊锡把设置在玻璃环氧基板22上的阴极电极23及阳极电极24固定在印刷于插入孔42的周围的主印刷电路板41的配线图案43、44上。
在上述的安装方法中,由于发光二极管21上下倒置地被安装,主印刷电路板41的上方被发光二极管21照射。这时由于从蓝色向白色的波长变换在含有荧光材料28的玻璃环氧基板22的透明树脂部27内进行,所以得到了指向性优良的辉度高的白色发光。另外,分散着荧光材料28的透明树脂部27内,由于其高度尺寸大,所以在其中波长变换充分,同时色度的调整也容易进行。再有,由于把插入孔42的内周壁做成反射面,所以可以更进一步地提高向上方的指向性。
包含上述主印刷电路板41的整体的高度尺寸h2,由于是在主印刷电路板41的厚度上只加上发光二极管21的玻璃环氧基板22的厚度,所以与现有的相比,以不增加树脂封装体38的厚度程度地、可以降低整体的高度尺寸。
图3是表示本发明的第2实施例的图。在该实施例中,除了在玻璃环氧基板22的下面26b侧在透明树脂部27的正上方设置半球状的透镜部46以外,其它与上述实施例大致相同,故省略详细说明。上述透镜部46也是由树脂形成。在该实施例中,透过分散着荧光材料28的透明的树脂部27的光在玻璃氧化基板22的下面26b侧由透镜部46折射时,由于提高了聚光性,所以白色发光的辉度也提高了。
再有,上面,上述任何一个实施例对填充玻璃环氧基板22内的透明树脂部27中分散荧光材料的情况进行了说明,也可以把荧光材料28分散在透明粘结剂37中。
图4是表示本发明的第3实施例的图。该实施例的基材由透明树脂基板47构成,在其中分散了荧光材料28。与上述实施例一样,由氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件29,由透明粘结剂37固定在透明树脂基板47上,同时其上方由透明的树脂封装体38保护。相对于主印刷电路板41上下倒置地进行安装,与上述实施例相同,照射主印刷电路板41的上方。在该实施例中,由于用透明树脂基板47整体构成透明体部,所以适合于宽范围的照射,为了得到光的指向性和聚光性,与先前的实施例一样,可以边在透明树脂基板47的下面26b侧设置半球状的透明体部并在透明粘结剂中分散荧光材料。
图5是表示本发明的第4实施例的图。该实施例的发光二极管21,用透明玻璃基板50构成基材,在该透明基板50上用蒸镀或蚀刻等方法用图形形成阴极电极23和阳极电极24。与上述实施例相同,由氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件29,用透明粘结剂37固定在作为透明体部的透明玻璃基板50上,其上方由透明的树脂封装体38保护,在本实施例中,在透明粘结剂37中也分散了荧光材料28。在安装于主印刷电路板41上时,与上述实施例一样,由于把树脂封装体38落入开设在主印刷电路板41上的插入孔42内并上下倒置地进行固定,所以照射主印刷电路板41的上方侧,而且,由于在分散着荧光材料28的透明粘结剂37中进行波长变换并原样地透过透明玻璃基板50,所以能长时间地连续地得到可靠性优秀的高辉度的白色发光。
图6是表示本发明的第5实施例的图,在该实施例中,在由氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件29的上面局部地设置一对电极33a、34a,同时把封装发光二极管元件29的树脂封装体38a做成圆顶状,在该树脂封装体38a的外周面上镀反射膜48。与先前的第3实施例一样,基材由透明树脂基板47形成,其中分散荧光材料28。另外,一对电极33a、34a没有必要是非透过性的。树脂封装体38a用透明树脂作为材料形成,反射膜48由银或铝等的蒸镀形成。
因此,在本实施例中,从发光二极管元件29发出树脂封装体38a侧出来的光,由于只在局部形成电极33a、34a,所以进入树脂封装体38a内后由反射膜48进行反射。这时由于反射膜48起到凹透镜的作用,由反射膜48反射的光成为平行光49并透过透明树脂基板47,此时激励分散在透明树脂基板47中荧光材料28并变换波长。
再有,即使在上述第1实施例至第4实施例中,设置在发光二极管元件29的上面的遮光电极33、34也可以是局部的电极,此时,用不透明树脂形成树脂封装体38来妨碍光的透过,如先前的第5实施例那样,通过在树脂封装体38的外周面设置反射膜可以把发光导向玻璃环氧基板22的下面26b侧。设置反射膜时的树脂封装体的形状,不管是长方体还是圆顶状都可以。
图7及图8是表示本发明的第6实施例的图。该实施例的发光二极管21备有四角形状的透明玻璃基板50,形成设置在左右两侧的外部连接用电极53、54的框体51及搭载在透明玻璃基板50的上面中央部的发光二极管元件29。作为透明体部的透明玻璃基板50使用一般的无色透明的玻璃。
发光二极管元件29,同上述实施例一样,是由在蓝宝石基板30的上面上生长n型半导体31和P型半导体32构造的氮化钾系化合物半导体构成的蓝色发光元件。在发光二极管元件29的上面形成非透光性的遮光电极33、34。
上述发光二极管元件29由厚厚地塗布在透明玻璃基板50的上面的透明粘结剂37固定。在该透明粘结剂37中分散着由钇化合物等构成的荧光材料28,可以把从发光二极管21出来的蓝色发光变成可见光的长波长。
外部连接用电极53、54形成在四角包围透明玻璃基板50的上部外周的塑料制的框体51上。框体51是由与透明玻璃基板50在不同的工序制做的,框体51用粘结剂等固定在搭载了发光二极管元件29的基板上面。外部连接用电极53、54是在框体成型时由蒸镀等方法用图案形成的,含有通过搭接导线35、36与上述发光二极管元件29的各遮光电极33、34连接的阴极电极53a及阳极电极54a和主印刷电路板连接用电极53b、54b。阴极电极53a及阳极电极54a以规定的宽度设置在框体51的一对内侧底面部51a上,主印刷电路板连接用电极53b、54b设置在与其同一侧的纵壁51b的整个外周面上,两者由印刷电极53c、54c连接。
在上述框体51的内部大致全部由树脂封装体38充填。由于该充填,搭载在透明玻璃基板50的上面的发光二极管元件29及搭接导线35、36被封装。树脂封装体38不必是无色透明的。
下面,对上述构成的发光二极管21的表面安装方法进行说明。图8是表示在主印刷电路板41上表面安装发光二极管21时的状态的图。在该实施例中,把上述发光二极管21上下倒置地载置在主印刷电路板41上,用焊锡45把在框体51的外周面上形成的主印刷电路板连接用电极53b、54b固定在主印刷电路板41上的配线图案43、44上。主印刷电路板连接用电极53b、54b,由于形成在外周面的整体上,所以安装位置容易调整,同时可以用焊锡45可靠地固定。
在上述的安装方法中,由于上下倒置地安装发光二极管21,所以,主印刷电路板41的上面侧由发光二极管21照射。其时,在分散着荧光材料28的透明粘结剂37中进行波长变换,由于原样地透过透明玻璃基板50,所以可以长时间地连续地得到可靠性优良的高辉度的白色发光。
图9是表示本发明的第7实施例的图。该实施例的发光二极管21,除了在透明玻璃基板50的下面侧一体地设置半球状的聚光透镜部46以外,在由与上述第6实施例大致相同构造构成,故省略详细的说明。聚光透镜部46也由透明玻璃形成,在成形透明玻璃基板50时一体地形成。由于设置了这样的聚光透镜部46,所以从透明玻璃基板50出来的透射光由聚光透镜部46向内方折射,由于提高了聚光性,所以能提高白色发光的辉度。
图10是表示本发明的第9实施例的图。该实施例的发光二极管21,除了用L字形状的金属板形成外部连接用电极55、56以外,在构成上与先前的第6实施例的大致相同,故省略详细地说明。外部连接用电极55、56粘接固定在透明玻璃基板50的上面,内侧底面55a、55a由搭接导线35、36与发光二极管元件29的各遮光电极33、34连接,同时,外周面55b、55b用焊锡45与主印刷电路板41的配线图案43、44固定。
在上述的所有的实施例中,说明了波长变换型的发光二极管,本发明也适用于不进行波长变换的发光二极管,当然也可适用于蓝宝石基板等透明基板并使用光向下面侧照射的发光二极管元件的发光二极管,那时也能得到可靠性优良的高辉度的发光。
另外,上述任何一个实施例都对用搭接导线连接发光二极管元件和外部连接用电极的情况进行了说明,但本发明也不局限于此,例如,也包含使用焊锡补片的倒装片式安装等的连接方法。
再有,在上述的实施例中,对在发光二极管元件的上面形成遮光电极的情况进行了说明,但是如果用黑色树脂形成树脂封装体可以遮挡发光二极管元件的上面侧的话,当然也不限于上述实施例。
产业上的可利用性
如上所述,本发明的发光二极管,由于把发光二极管上下倒置地安装在主印刷电路板上,所以可以向主印刷电路板的上方照射,同时,由于把发光二极管的树脂封装体落入开设在主印刷电路板上的孔内,所以与现有的表面安装形式相比可以减小包含主印刷电路板在内的发光二极管整体的高度尺寸,可以实现装置的薄型化。
另外,本发明的发光二极管,由于做成通过基材侧进行发光,所以树脂封装体不会因紫外线而老化。即使是长时间连续使用,发光辉度也不会降低,可靠性高。
Claims (8)
1.一种发光二级管,该发光二极管把发光二极管元件搭载在基材的上面,用树脂封装体保护该发光二极管元件,其特征在于,在上述基材上设置从上面到达下面的透明体部,在该透明体部上通过透明粘结剂固定由元件基板是透明的氮化钾系化合物半导体构成的发光二极管元件,同时,在发光二极管元件的上方侧设置非透过部,从发光二极管发出的光透过透明体部被导向基材的下面侧。
2.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,在上述基材上设置从上面到达下面的贯通孔,通过在该贯通孔内充填透明树脂来形成上述的透明体部。
3.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,至少在上述透明体部及透明粘结剂一方中分散混入钇化合物构成的荧光材料。
4.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,在上述基材的下面侧,在透明体部的下方设置聚光透镜部。
5.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,上述基材是玻璃基板、透明树脂基板或者透明玻璃基板的任何一种。
6.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,设置在上述发光二极管元件的上方侧的非透过部是设置在上述发光二极管元件的上面的一对遮光电极。
7.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,设置在上述发光二极管元件的上方侧的非透过部是覆盖透明的树脂封装体的外周面的反射膜。
8.一种发光二极管,其特征在于,在把权利要求1所述的发光二极管安装在主印刷电路板上时,把上下倒置的发光二极管的树脂封装体侧落入开设在主印刷电路板上的孔内,在该孔的周缘部把发光二极管的外部连接用电极连接到主印刷电路板的配线图案上。
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