DE102013201363A1 - Lichtemittierendes Bauelement - Google Patents

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wire
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Morito Kanada
Kensaku Hamada
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Nichia Corp
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Nichia Corp
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Abstract

Ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement weist auf: mehrere lichtemittierende Elemente, mehrere Lead-Frames, die die lichtemittierenden Elemente halten, und ein aus einem Harzmaterial ausgebildetes Gehäuse mit einer Öffnung, wobei ein Teil des Lead-Frame im inneren Abschnitt der Öffnung eingebettet ist und ein anderer Teil des Lead-Frame auf einer Bodenfläche der Öffnung freiliegt, wobei eine Harzbodenfläche, auf der das Harzmaterial freiliegt, auf der Bodenfläche der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird, und wobei ein Wandabschnitt derart konfiguriert ist, dass er zwischen den lichtemittierenden Elementen in der Öffnung von der Bodenfläche der Öffnung hervorsteht, und wobei die lichtemittierenden Elemente durch einen Draht verbunden sind, der den Wandabschnitt überbrückt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement.
  • In den letzten Jahren sind lichtemittierende Elemente und miniaturisierte lichtemittierende Bauelemente, die eine hohe Intensität und eine hohe Ausgangsleistung erzeugen, entwickelt und in verschiedenen Bereichen eingesetzt worden. Diese lichtemittierenden Bauelemente haben charakteristische Eigenschaften, wie eine kleine Größe, einen niedrigen Energieverbrauch und ein geringes Gewicht, und sind beispielsweise als Lichtquelle für eine LCD-(Flüssigkristalldisplay)Hintergrundbeleuchtung und in Mobiltelefonen und als Lichtquelle für verschiedenartige Messgeräte und verschiedenartige Abtastsensoren verwendet worden. Es sind verschiedene Techniken entwickelt worden, um eine Beleuchtung mit höherer Intensität und eine Größenreduktion zu realisieren (vergl. z. B. JP 2011-249807 A und JP 2008-153610 A , usw.)
  • Beispielsweise sind ein als ein Lead-Frame verwendetes Metallelement oder ein zum Drahtbonden verwendeter Draht, die aus Silber oder aus einer Silberlegierung bestehen, als ein Metallelement oder Draht verwendet worden. Auf diese Weise ist ein Verfahren zum Unterdrücken einer Absorption von durch das lichtemittierende Element emittiertem Licht und zum effizienten Reflektieren und Extrahieren von Licht vorgeschlagen worden.
  • Um ein Anlaufen des Silbers oder der Silberlegierung zu verhindern, sind viele Vorschläge bezüglich eines Harzmaterials und eines Gehäusematerials zum Versiegeln des lichtemittierenden Elements gemacht worden (vergl. z. B. JP 2011-256326 A und JP 2011-178983 A , usw.).
  • Wenn Silber und eine Silberlegierung als ein Material für einen Lead-Frame und einen Draht oder dergleichen verwendet werden, laufen derartige Elemente jedoch im Allgemeinen an, so dass das vom lichtemittierenden Element emittierte Licht absorbiert wird, wodurch das Problem auftritt, dass eine effiziente Reflexion behindert wird.
  • Außerdem wird, auch wenn ein Harz mit einer Zusammensetzung verwendet wird, das ein Anlaufen des Silbers hochgradig effektiv unterdrücken kann, ein derartiges Anlaufen dadurch verursacht, dass Luft oder Feuchtigkeit oder dergleichen, die in winzige Zwischenräume zwischen Harzmaterial und Harzmaterial oder zwischen Harzmaterial und dem Lead-Frame eintritt und sich ausdehnt, mit dem Ergebnis, dass das Anlaufen nicht effizient unterdrückt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich der vorstehenden Probleme vorgeschlagen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein lichtemittierendes Bauelement bereitzustellen, in dem eine Struktur verwendet wird, die effektiv verhindert, dass zwischen einem Harzmaterial und einem Harzmaterial oder zwischen einem Harzmaterial und einem Lead-Frame, einem Draht oder dergleichen im lichtemittierenden Bauelement ein Zwischenraum entsteht, während gleichzeitig eine Größen- und Dickenreduktion des lichtemittierenden Bauelements realisiert werden, das ein Anlaufen eines im lichtemittierenden Bauelement verwendeten silberhaltigen Metallelements verhindert, und das aufgrund seiner Struktur eine effizientere Extraktion von vom lichtemittierenden Bauelement emittiertem Licht ermöglicht.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, mit:
    mehreren lichtemittierenden Elementen,
    mehreren Lead-Frames, die die lichtemittierenden Elemente halten, und
    einem aus einem Harzmaterial hergestellten Gehäuse mit einer Öffnung, wobei ein Teil des Lead-Frame in einem inneren Abschnitt der Öffnung eingebettet ist und ein anderer Teil des Lead-Frame auf einer Bodenfläche der Öffnung freiliegt,
    wobei eine Harzbodenfläche, auf der das Harzmaterial freiliegt, auf der Bodenfläche der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird,
    ein Wandabschnitt derart konfiguriert ist, dass er zwischen den lichtemittierenden Elementen in der Öffnung von der Bodenfläche der Öffnung nach oben hervorsteht, und
    die lichtemittierenden Elemente durch einen Draht verbunden sind, der den Wandabschnitt überbrückt.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelement kann ein qualitativ hochwertiges lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt werden, das eine höhere Intensität realisiert, während gleichzeitig die Größe und die Dicke des lichtemittierenden Bauelements reduziert werden, und das das Auftreten eines Zwischenraums zwischen einem Harzmaterial und einem Harzmaterial oder zwischen einem Harzmaterial und einem Lead-Frame, einem Draht oder dergleichen im lichtemittierenden Bauelement effektiv verhindert, und das ein Anlaufen oder eine Korrosion eines Metallelements verhindert, das das Gehäuse bildet oder im Gehäuse vorhanden ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A zeigt eine schematische Draufsicht, betrachtet von einer Lichtextraktionsfläche (Lichtemissionsfläche) zum Beschreiben des erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelements;
  • 1B zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' des in 1A dargestellten lichtemittierenden Bauelements;
  • 2A zeigt eine Seitenansicht, 2B eine Draufsicht, 2C eine Unteransicht und 2D eine Seitenansicht des in 1A dargestellten lichtemittierenden Bauelements;
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittansicht des lichtemittierenden Bauelements zum Beschreiben der Neigung der kurzen Seitenfläche einer Öffnung und des Wandabschnitts der vorliegenden Erfindung; und
  • 4A und 4B zeigen schematische Querschnittansichten lichtemittierender Bauelemente zum Beschreiben der Verbindungskonfiguration eines Drahts zwischen den lichtemittierenden Elementen in den erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelementen.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • Das beispielsweise in 1 dargestellte erfindungsgemäße lichtemittierende Bauelement ist im Wesentlichen durch mehrere lichtemittierende Elemente 11a, 11b, Lead-Frames 12a und 12b und ein Gehäuse 13 konfiguriert. Ein derartiges lichtemittierendes Bauelement ist vorzugsweise ein sogenanntes lichtemittierendes Bauelement des Side-View-Typs. D. h., es ist bevorzugt, wenn das Bauelement als ein lichtemittierendes Bauelement montiert werden kann, das eine Lichtemissionsfläche (Lichtextraktionsfläche, die nachstehend als ”obere Fläche” bezeichnet werden kann) aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Montagefläche ausgerichtet ist.
  • Lichtemittierendes Element
  • Das lichtemittierende Element ist typischerweise ein lichtemittierendes Halbleiterelement und kann insbesondere eine beliebige Konfiguration annehmen, so lange ein als eine Leuchtdiode bezeichnetes Element verwendet wird. Beispiele sind eine Laminatstruktur, die unter Verwendung verschiedenartiger Halbleiter auf einem Substrat ausgebildet ist, wie beispielsweise InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN oder dergleichen, ein Halbleiter der Gruppe III–V, ein Halbleiter der Gruppe II–VI oder dergleichen, und eine aktive Schicht enthalten ist. Die Struktur des Halbleiters weist eine Homostruktur mit einem MIS-Übergang, einem PIN-Übergang, einem PN-Übergang oder dergleichen oder eine Heterostruktur oder eine Doppelheterostruktur auf. Außerdem kann die aktive Halbleiterschicht als eine einzelne Quantentopfstruktur oder eine Multi-Quantentopfstruktur in einer Dünnschicht ausgebildet sein, die einen Quanteneffekt erzeugt. Die aktive Schicht kann mit einem Donator-Dotierstoff, wie Si, Ge oder dergleichen, und/oder mit einem Akzeptor-Dotierstoff, wie Zn, Mg oder dergleichen, dotiert sein. Die Emissionswellenlänge des erhaltenen lichtemittierenden Elements kann durch Ändern des Dotierstofftyps, mit dem die aktive Schicht dotiert ist, der im InGaN in der aktiven Schicht enthaltenen In-Menge, dem Mischkristallverhältnis und dem Halbleitermaterial von Ultraviolett bis Rot verändert werden.
  • Das lichtemittierende Element ist auf dem nachstehend beschriebenen Lead-Frame montiert, so dass ein Verbindungselement verwendet wird. Beispielsweise können Epoxidharz, Silikon oder dergleichen verwendet werden, wenn das lichtemittierende Element durch Aufwachsen eines Nitridhalbleiters auf einem Saphirsubstrat ausgebildet wird und blaues und grünes Licht emittiert. Außerdem kann hinsichtlich der Qualitätsabnahme, die aufgrund von vom lichtemittierenden Element emittiertem Licht oder abgestrahlter Wärme verursacht wird, eine Aluminiumplattierung auf der Rückseite des lichtemittierenden Elements aufgebracht werden, und als Ersatz für die Verwendung eines Harzmaterials kann Löten mit einem eutektischen Au-Sn-Kristall oder Hartlöten mit einem Füllmetall, wie beispielsweise einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, verwendet werden. Außerdem kann, wenn ein lichtemittierendes Element verwendet wird, auf dessen beiden Oberflächen Elektroden ausgebildet sind, wie beispielsweise ein lichtemittierendes Element, das rotes Licht emittiert und aus GaAs gebildet ist, Die-Bonden unter Verwendung einer leitfähigen Paste oder dergleichen, wie beispielsweise Silber, Gold oder Palladium, verwendet werden.
  • Auf dem erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelement können zwei oder mehr lichtemittierende Elemente montiert sein. In diesem Fall können mehrere lichtemittierende Elemente kombiniert werden, die Licht mit verschiedenen Farben emittieren, und können mehrere lichtemittierende Elemente kombiniert werden, die die gleiche Farbe emittieren. Beispielsweise kann durch Kombinieren mehrerer lichtemittierender Elemente mit verschiedenen Lichtemissionsfarben gemäß dem RGB-Schema das Farbwiedergabevermögen verbessert werden. Außerdem kann die Lichtstärke durch Kombinieren mehrerer lichtemittierender Elemente mit der gleichen Lichtemissionsfarbe erhöht werden.
  • Die lichtemittierenden Elemente sind durch Face-Up-Montage oder Flip-Chip-Montage oder dergleichen montiert. Eine Face-Up-Montage ist jedoch bevorzugt, d. h. eine Konfiguration, bei der ein Paar Elektroden auf der gleichen Oberfläche bezüglich des Substrats des lichtemittierenden Elements (oder der Halbleiterschicht) ausgebildet sind, und die Oberfläche, auf der die Elektroden ausgebildet sind, zur Lichtemissionsfläche hin angeordnet ist.
  • In diesem Fall sind typischerweise auf dem lichtemittierenden Element den Elektroden entsprechende Kontaktelektroden (Pad Electrodes) ausgebildet, um das Elektrodenpaar durch Drahtbonden zu verbinden. Es ist bevorzugt, wenn eine der Kontaktelektroden in der Nähe des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements und die andere zur Innenseite des lichtemittierenden Elements hin angeordnet ist. Durch die Anordnung derartiger Kontaktelektroden wird der Halbleiterschicht, die das lichtemittierende Element bildet, eine gleichmäßige elektrische Spannung zugeführt, während die Absorption des vom lichtemittierenden Element emittierten Lichts durch den Draht minimiert wird.
  • Hinsichtlich der Kontaktierungseigenschaften bezüglich des Drahts ist die Oberseite der Kontaktelektrode vorzugsweise aus Gold, Platin, Aluminium, Rhodium, Iridium, Ruthenium, Silber oder aus einer Legierung dieser Materialien ausgebildet und vorzugsweise aus Gold, Platin, Aluminium oder einer Legierung dieser Materialien ausgebildet.
  • Lead-Frame
  • Der Lead-Frame ist ein Bauteil, das dafür konfiguriert ist, die lichtemittierenden Elemente zu halten. Außerdem spielt der Lead-Frame die Rolle einer Anschlussklemme und einer Elektrode, die mit dem lichtemittierenden Element elektrisch verbunden ist. Zu diesem Zweck ist ein Teil des Lead-Frame in einem inneren Abschnitt des Gehäuses eingebettet und fixiert, wie nachstehend beschrieben wird, und liegt ein anderer Teil in der Öffnung (an der Bodenfläche) des Gehäuses frei, um eine elektrische Verbindung der lichtemittierenden Elemente zu ermöglichen, und ein weiterer Teil steht von der Innenseite des Gehäuses nach außen hervor. Indem ein Teil der Oberfläche des Lead-Frame auf der Bodenfläche der Öffnung freiliegt, kann Licht vom lichtemittierenden Element reflektiert und effizient in der Vorwärtsrichtung extrahiert werden,
  • Wie nachstehend beschrieben wird, kann der Lead-Frame, der auf der Bodenfläche der Öffnung freiliegt, entweder gemäß der Form der Öffnung oder ohne Bezug auf die Form der Öffnung mit einer variierenden Breite konfiguriert werden. In einer derartigen Konfiguration ist es bevorzugt, wenn die Breite am Ende der Öffnung klein ist und zum Mittenabschnitt hin zunimmt. Die Variation der Breite liegt innerhalb eines Bereichs, gemäß dem die Funktion als eine Elektrode und als eine Anschlussklemme aufrechterhalten wird, über die elektrische Spannung zugeführt wird, wie vorstehend beschrieben wurde, und beinhaltet beispielsweise eine Breitenvariation innerhalb von 30% und vorzugsweise innerhalb von 20% bezüglich der maximalen Breite.
  • Typischerweise werden mindestens zwei Lead-Frames für ein lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, und kann die Anzahl der Lead-Frames der Anzahl lichtemittierender Elemente +1 oder der doppelten Anzahl oder einer größeren Anzahl der lichtemittierenden Elemente gleichen. Wenn beispielsweise zwei lichtemittierende Elemente montiert sind, wird jeweils ein einzelnes lichtemittierendes Element auf jeweils zwei Lead-Frames montiert, wobei ein lichtemittierendes Element durch eine Elektrode mit dem Lead-Frame elektrisch verbunden ist, der dieses lichtemittierende Element hält, und wobei das andere lichtemittierende Element durch eine Elektrode mit dem anderen Lead-Frame elektrisch verbunden ist, der dieses andere lichtemittierende Element hält, und wobei die Elektroden der lichtemittierenden Elemente, die nicht mit dem Lead-Frame verbunden sind, miteinander elektrisch verbunden sind.
  • Die Lead-Frames, die nicht mit der Elektrode des lichtemittierenden Elements elektrisch verbunden sind, wie vorstehend beschrieben wurde, sind im Gehäuse im Wesentlichen elektrisch voneinander getrennt angeordnet.
  • Die Lead-Frames können im Wesentlichen die Form einer flachen Platte oder die Form einer gewellten oder unebenen Platte haben. Bezüglich des Materials besteht keine besondere Einschränkung, und es kann ein beliebiges Material verwendet werden, das die Zufuhr einer geeigneten elektrischen Spannung zum lichtemittierenden Element ermöglicht. Außerdem ist die Herstellung unter Verwendung eines Materials bevorzugt, das einen vergleichsweise großen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten besitzt. Die Herstellung unter Verwendung eines derartigen Materials ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung von durch die lichtemittierenden, Elemente erzeugter Wärme. Beispielsweise ist es bevorzugt, eine Konfiguration zu verwenden, die einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von etwa 200 W/(m·K) oder mehr hat, eine Konfiguration die eine vergleichsweise hohe mechanische Festigkeit besitzt, oder ein Material, das leicht einer Stanzverarbeitung, einer Ätzverarbeitung oder dergleichen unterzogen werden kann. Insbesondere weist das Material ein Metall auf, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Wolfram, Eisen, Nickel oder dergleichen, oder eine Legierung, wie beispielsweise eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Phosphor-Bronze-Legierung oder dergleichen, usw. Außerdem erhält die Oberfläche des Lead-Frame vorzugsweise eine reflektierende Plattierung (z. B. unter Verwendung von Silber oder einer Silberlegierung), um eine effiziente Extraktion von Licht zu ermöglichen, das von den darauf montierten lichtemittierenden Elementen emittiert wird. Die Größe, Dicke, Form oder dergleichen des Lead-Frame können unter Bezug auf die Größe, die Form oder dergleichen der entsprechenden lichtemittierenden Elemente geeignet eingestellt werden.
  • Die Form, die Größe oder dergleichen der Positionen der Lead-Frames, die sich über das Gehäuse hinaus erstrecken (d. h. der Anschlussklemmen), können bezüglich der Wärmestrahlungseigenschaften der im lichtemittierenden Bauelement montierten lichtemittierenden Elemente und der Gebrauchskonfiguration des lichtemittierenden Bauelements (des Installationsraums, der Installationsposition oder dergleichen) geeignet eingestellt werden. Außerdem können die Anschlussklemmen gemäß der Gebrauchskonfiguration, wie beispielsweise der Positionsbeziehung zu anderen elektronischen Geräten, geeignet verformt oder gekrümmt sein.
  • Der Lead-Frame kann dafür konfiguriert sein, nur die lichtemittierenden Elemente zu halten, ohne dass er mit den lichtemittierenden Elementen elektrisch verbunden ist, oder die lichtemittierenden Elemente nicht zu halten und nicht mit den lichtemittierenden Elementen verbunden zu sein. Es ist bevorzugt, wenn die Fläche eines Endes eines derartigen Lead-Frame größer ist als derjenige des Abschnitts, der als die Anschlussklemme dient. Auf diese Weise kann eine Funktion als ein Wärmestrahlungspfad zum Ableiten von durch die lichtemittierenden Elemente im Gehäuse erzeugter Wärme nach außen oder eine Funktion als ein Überspannungsschutz bereitgestellt werden.
  • Gehäuse
  • Das Gehäuse ist ein Bauteil, das am Lead-Frame integral fixiert ist, die lichtemittierenden Elemente schützt und isolierende Eigenschaften bezüglich des lichtemittierenden Elements und des Lead-Frame gewährleistet.
  • Zu diesem Zweck kann das Gehäuse aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das dazu geeignet ist, derartige Funktionen bereitzustellen. Beispielsweise ist das Material ein Harzmaterial, z. B. ein thermoplastisches Harz, ein in Wärme aushärtendes Harz oder dergleichen, oder ein Keramikmaterial. Beispiele von Harzmaterialien sind Polyimid (PI), Polyamid (PA), Polycarbonatharz, Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (LCP), ABS-Harz, Epoxidharz, Phenolharz, Acrylharz, PBT-Harz, Harze, die in diesem technischen Gebiet als Gehäusematerialien verwendet werden (vgl. z. B. die in den Patentdokumenten JP-2011-256326 A , JP-2011-178983 A , usw. dargestellten Harzmaterialien) und dergleichen. Außerdem können verschiedene Farbstoffe, Pigmente oder dergleichen gemischt werden und im Verhältnis zu diesen Materialien als Färbemittel oder Lichtmittel verwendet werden. Auf diese Weise kann ein weißes Gehäuse mit einem hohen Reflexionsgrad konfiguriert oder die Absorption des vom lichtemittierenden Element emittierten Lichts durch das Gehäuse minimiert werden. Farbstoffe sind beispielsweise Cr2O3, MnO2, Fe2O3, Carbon Black oder dergleichen. Lichtstreumittel sind beispielsweise Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Titanoxid oder dergleichen.
  • Weil typischerweise ein transparentes Harzmaterial in der Öffnung eingebettet ist, wie nachstehend beschrieben wird, wird dieses hinsichtlich der Versiegelungseigenschaften des lichtdurchlässigen Harzmaterials und des Gehäuses, wenn diese durch die durch die lichtemittierenden Elemente oder dergleichen erzeugte Wärme beeinflusst werden, vorzugsweise aus Substanzen ausgewählt, die sich hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten nur geringfügig unterscheiden.
  • Daher sind die Form und die Größe des Gehäuses nicht besonders eingeschränkt, und die Außenform (ebene Form) kann in Draufsicht betrachtet kreisförmig, oval, dreieckig, viereckig, mehreckig oder in einer Form ausgebildet sein, die diesen Formen näherungsweise entspricht. Unter diesen Formen ist eine sich in die Längsrichtung erstreckende (längliche) Form bevorzugt, und insbesondere eine sich in die Längsrichtung erstreckende Form, die in Draufsicht betrachtet viereckig oder näherungsweise viereckig ist.
  • Öffnung
  • Auf der Oberseite des Gehäuses ist eine Öffnung ausgebildet, wobei die Öffnung dafür ausgebildet ist, die lichtemittierenden Elemente zu montieren und Licht von den lichtemittierenden Elementen zu extrahieren. Die Form der Öffnung ist nicht besonders eingeschränkt und kann in der Form einer kreisförmigen, ovalen, dreieckigen, viereckigen, mehreckigen, kuppelförmigen oder schalenförmigen Säule oder einer diesen Formen näherungsweise entsprechenden Säule ausgebildet sein. Unter diesen Formen ist eine sich in die Längsrichtung erstreckende (längliche) Form bevorzugt, und insbesondere eine sich in die Längsrichtung erstreckende Form, die in Draufsicht betrachtet viereckig oder näherungsweise viereckig ist.
  • Wenn die Öffnung entlang der Längsrichtung ausgebildet ist, kann die Breite der Öffnung in der Längsrichtung variieren oder im Wesentlichen gleich sein.
  • Die Öffnung weist vorzugsweise eine oder ein Paar lange Seitenflächen auf, die sich entlang der Längsrichtung erstrecken. Außerdem weist die Öffnung eine oder ein Paar kurze Seitenflächen auf, die sich quer zur Längsrichtung erstrecken. Die Seitenflächen einer Öffnung, die lange Seitenflächen und/oder kurze Seitenflächen aufweist, wie vorstehend beschrieben wurde, können sich senkrecht erstrecken oder ein Teil der Seitenflächen oder alle Seitenflächen können geneigt sein, so dass die Breite der Öffnung zur Bodenfläche hin konstant abnimmt. Eine derartige Neigung ermöglicht eine effiziente Reflexion von Licht, das von den lichtemittierenden Elementen in Richtung der Extraktionsfläche (Aufwärtsrichtung) reflektiert wird. Eine derartige Seitenfläche kann in Abhängigkeit von der Position unter verschiedenen Neigungswinkeln geneigt sein. Beispielsweise ist es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Seitenfläche am Endabschnitt in der Längsrichtung minimal ist (z. B. an der kurzen Seitenfläche). Wenn der Neigungswinkel der kurzen Seitenfläche (der Neigungswinkel Alpha der kurzen Seitenfläche 13c) kleiner ist als der Neigungswinkel der langen Seitenfläche, kann die Höhe über dem montierten lichtemittierenden Bauelement auf einen Minimalwert eingestellt werden, und Licht kann an dem Endabschnitt in der Längsrichtung effektiv reflektiert werden, wodurch die Lichtemission erhöht wird. Beispielsweise ist es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel an der kurzen Seitenfläche (Alpha in 3) etwa 30 bis 70 Grad bezüglich der Bodenfläche der Öffnung beträgt, wobei 40 bis 60 Grad bevorzugter sind. Es ist bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der langen Seitenfläche größer ist als die vorstehend erwähnten Winkel. Dadurch kann die durch eine derartige Neigung erhaltene Vergrößerung des belegten Raums des lichtemittierenden Bauelements minimiert werden.
  • Die Größe und die Tiefe der Öffnung können in Abhängigkeit von der Anzahl der montierten lichtemittierenden Elemente, dem Verbindungsverfahren oder dergleichen geeignet eingestellt werden. Beispielsweise ist eine Tiefe, die etwa der 1,5- bis 10-fachen Dicke der lichtemittierenden Elemente entspricht, bevorzugt, und eine Tiefe, die etwa der 1,5- bis 5-fachen oder etwa der 2- bis 5-fachen Tiefe entspricht, ist bevorzugter. Spezifische Beispiele der Tiefe sind etwa 0,1 bis 1 mm, etwa 0,2 bis 0,6 mm und bevorzugter etwa 0,25 bis 0,35 mm. Die Bodenfläche und/oder die Seitenfläche der Öffnung sind vorzugsweise derart, dass ihr Kontaktierungsbereich durch eine Bossierverarbeitung, eine Plasmaverarbeitung oder dergleichen vergrößert wird, um die Verbindungs- und Versiegelungseigenschaften bezüglich des vorstehend beschriebenen lichtdurchlässigen Harzmaterials zu erhöhen.
  • Der Wandabschnitt hat vorzugsweise eine Höhe, die kleiner oder gleich derjenigen des montierten lichtemittierenden Elements ist. Dies ist der Fall, weil der Raum, der die Öffnung bildet, leicht geteilt wird und der Draht stabil ausgebildet werden kann, ohne die Öffnung zu vertiefen.
  • Innenwandabschnitt der Öffnung
  • Das Gehäuse weist einen Wandabschnitt auf, der in der Öffnung derart angeordnet ist, dass er von den Bodenflächen der Öffnung zwischen den montierten lichtemittierenden Elementen hervorsteht. In Abhängigkeit von der Anzahl der lichtemittierenden Elemente kann ein oder können mehrere Wandabschnitte bereitgestellt werden. Durch Bereitstellen des Wandabschnitts in der Öffnung wird eine Teilung des die Öffnung bildend Raums bereitgestellt, und die Größenreduktion in dem Raum ermöglicht typischerweise, wie nachstehend beschrieben wird, eine effektive Unterdrückung der Wärmedehnung oder -schrumpfung des in der Öffnung eingebetteten lichtdurchlässigen Harzmaterials.
  • Der Wandabschnitt ist vorzugsweise zwischen den Lead-Frames (vergl. Wandabschnitt 13b in 1B) angeordnet. D. h., durch die Verwendung des Wandabschnitts wird vorzugsweise eine wesentliche elektrische Trennung der Lead-Frames erzeugt. So lange der Wandabschnitt zwischen den Lead-Frames angeordnet ist, kann sich jedoch ein Teil davon auf den Lead-Frames erstrecken (vergl. Wandabschnitt 13b in 1B). Wenn ein Teil des Wandabschnitts sich auf den Lead-Frames erstreckt, werden die Versiegelungseigenschaften bezüglich des Harzmaterials, das das Gehäuse konfiguriert, und des Lead-Frames verbessert und wird eine robustere Fixierung des Lead-Frame am Gehäuse erzielt.
  • Der Wandabschnitt ist vorzugsweise mit beiden langen Seitenflächen des Paars langer Seitenflächen verbunden, die sich entlang der Längsrichtung der Öffnung erstrecken, die in dem sich in die Längsrichtung erstreckenden Gehäuse ausgebildet ist. Auf diese Weise ermöglicht die Verbindung des Wandabschnitts mit der langen Seitenfläche eine Teilung des Raums, der die Öffnung bildet, und typischerweise ermöglicht die Reduzierung des Raums eine effektive Unterdrückung der Wärmeausdehnung oder -schrumpfung des in die Öffnung eingebetteten lichtdurchlässigen Harzmaterials.
  • Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Breite des Wandabschnitts zur Bodenfläche hin zunimmt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Breitenzunahme bei dieser Konfiguration vorzugsweise in der Längsrichtung größer, wenn der Wandabschnitt mit den langen Seitenflächen verbunden ist. Obwohl es bevorzugt ist, wenn der gesamte Wandabschnitt in der Höhenrichtung mit den langen Seitenflächen verbunden ist, kann die Verbindung mit den langen Seitenflächen bezüglich der Bodenfläche der Öffnung und benachbart dazu oder mit einem Abschnitt unter der Wandabschnitthöhe hergestellt werden. In dieser Konfiguration kann die Breite des Wandabschnitts bezüglich der Richtung der Verbindung mit dem Paar langen Seitenflächen (der Querrichtung zu der Richtung, in die sich die lange(n) Seitenfläche(n) erstrecken) mit Annäherung an die Bodenfläche zunehmen.
  • Die Breitenzunahme des Wandabschnitts bezüglich der Längsrichtung ist beispielsweise vorzugsweise derart konfiguriert, dass der Neigungswinkel der Wandabschnittseitenfläche (der Neigungswinkel Beta des Wandabschnitts 13b in 3) etwa 40 bis 70 Grad, und vorzugsweise etwa 50 bis 60 Grad, bezüglich der Bodenfläche der Öffnung beträgt. Dieser Neigungswinkel ermöglicht eine effiziente Reflexion in die Extraktionsrichtung des von den lichtemittierenden Elementen emittierten Lichts auf den Wandabschnitt. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Wandabschnittseitenfläche (Beta in 3) größer ist als der Neigungswinkel (Alpha in 3) der Endabschnittseitenfläche in der Längsrichtung (kurzen Seitenfläche 13c).
  • Beispielsweise können, obwohl die Größe des Wandabschnitts bezüglich der Größe des lichtemittierenden Bauelements, in dem er verwendet wird, geeignet eingestellt werden kann, eine Breite von etwa 0,05 bis 0,2 mm auf dem oberen Flächenabschnitt, eine Breite von etwa 0,3 bis 0,5 mm auf dem Bodenflächenabschnitt und eine Höhe von etwa 0,1 bis 0,17 mm vorgesehen sein.
  • Bodenfläche der Öffnung
  • Die Bodenfläche der Öffnung ist eine Bodenfläche aus einem Harzmaterial, auf der außer einem Teil der Oberfläche des Lead-Frame auch Harzmaterial freiliegt. Es ist bevorzugt, wenn die Harzbodenfläche entlang der langen Seitenfläche oder benachbart zur langen Seitenfläche angeordnet ist. Die Harzbodenfläche kann mit einer Länge von etwa 30 bis 100%, vorzugsweise etwa 40 bis 90%, und noch bevorzugter 50 bis 80% der Länge der langen Seitenfläche konfiguriert sein. Durch Anordnen dieser Harzbodenfläche wird die feste Dichtung zwischen dem Harzmaterial des Gehäuses und dem lichtdurchlässigen Harzmaterial gefestigt, wie nachstehend beschrieben wird. Insbesondere ist, wenn das Harzmaterial an der Bodenfläche der Öffnung freiliegt, die Grenzfläche der drei Schichten, die durch das Harzmaterial, das das Gehäuse bildet, den Lead-Frame und das lichtdurchlässige Harzmaterial gebildet wird, wie nachstehend beschrieben wird, nicht an einem Randabschnitt angeordnet, so dass, auch wenn zwischen dem Harzmaterial, das das Gehäuse bildet, und dem lichtdurchlässigen Harz eine Abschälung oder ein winziger Zwischenraum (Zwischenräume) auftreten, ein Kontakt des Lead-Frame mit Feuchtigkeit, Gas oder Staub, der über den Zwischenraum (die Zwischenräume) eintritt, effektiv verhindert werden kann, wodurch das Problem des Anlaufens von Silber äußerst effektiv verhindert wird.
  • Beispielsweise beträgt die Breite der Harzbodenfläche geeignet etwa 1 bis 30% und etwa 2 bis 20% der maximalen Breite der Öffnung. Außerdem ist die Harzbodenfläche vorzugsweise derart konfiguriert, dass die Breite bezüglich der Längsrichtung variiert. Die Breite in der Längsrichtung variiert vorzugsweise innerhalb des vorstehenden Bereichs, und insbesondere beträgt die Breite der Harzbodenfläche an der kleinsten Breite vorzugsweise etwa 10 bis 50%, und bevorzugter etwa 20 bis 40% der größten Breite der Harzbodenfläche.
  • Insbesondere variiert die Breite der Harzbodenfläche vorzugsweise von der Position des Endes in der Längsrichtung zum Wandabschnitt hin, der von der Bodenfläche der Öffnung hervorsteht, wie nachstehend beschrieben wird, und vorzugsweise nimmt die Breite mit Annäherung an den Wandabschnitt ab.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, kann jedoch, wenn der von der Bodenfläche hervorstehende Wandabschnitt in der Öffnung des Gehäuses ausgebildet ist, die Harzbodenfläche nicht am Wandabschnitt oder an einer Bodenflächenposition in der Nähe des Wandabschnitts vorhanden sein, auch bezüglich einer Position entlang der langen Seitenfläche oder in der Nähe der langen Seitenfläche. D. h., die Position der Bodenfläche der Öffnung in der Nähe des Wandabschnitts nimmt vorzugsweise die freiliegende Oberfläche des Lead-Frame ein.
  • Die Harzbodenfläche entlang der langen Seitenfläche oder benachbart zur langen Seitenfläche kann in der Längsrichtung zwei- oder mehrfach unterteilt sein. Durch Bereitstellen des Wandabschnitts kann ein Abschälen des lichtdurchlässigen Harzmaterials und des das Gehäuse bildenden Harzmaterials in der Nähe des Wandabschnitts effektiv verhindert werden. D. h., wie nachstehend beschrieben wird, obwohl das lichtdurchlässige Harzmaterial im Vergleich zu dem das Gehäuse bildenden Harzmaterial allgemein leichter zu Wärmedehnung oder -schrumpfung neigt, kann, weil das lichtdurchlässige Harzmaterial in der Nähe des Wandabschnitts von drei Richtungen definiert sein kann, Wärmedehnung oder -schrumpfung in einem Maß, das zu Abschälung führt, unterdrückt werden.
  • Außenwand
  • Im Gehäuse ist vorzugsweise eine vertiefter Abschnitt auf einem Teil der Außenfläche ausgebildet. Der vertiefte Abschnitt kann derart ausgebildet sein, dass er sich zur Innenfläche (Öffnung) der Wand des Gehäuses erstreckt, und ein Vorsprung ist auf der Innenfläche (Öffnung) ausgebildet. Durch Ausbilden des vertieften Abschnitts kann der im lichtemittierenden Bauelement zur Verfügung stehende Raum (z. B. ungenutzter Raum) effektiver genutzt werden und wird die Miniaturisierung des lichtemittierenden Bauelements weiter vorangetrieben.
  • Obwohl die Größe oder Form des vertieften Abschnitts nicht besonders eingeschränkt sind, kann ein Raum bereitgestellt werden, in dem ein zur Außenseite des Gehäuses hervorstehender Abschnitt des Lead-Frame im vertieften Abschnitt aufgenommen werden kann. Außerdem ist es bevorzugt, wenn der Raum einen Abschnitt des Lead-Frame im vertieften Abschnitt aufnimmt und ermöglicht wird, dass ein Abschnitt der Oberfläche des Lead-Frame der Außenfläche der Wand des Gehäuses zugewandt ist. In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck ”zugewandt” eine ebene Konfiguration, die einen elektrischen Kontakt und eine stabile Befestigung einer Platine und der Anschlussklemme einfach durch eine Installation auf einer Montageplatte, wie beispielsweise der Platine oder dergleichen, ermöglicht. Wie in den 1A und 2 dargestellt ist, beinhaltet das Merkmal eines im vertieften Abschnitt aufgenommenen Abschnitts des Lead-Frames das Ausbilden des vertieften Abschnitts 13f durch Ausbilden einer Nut in einem sogenannten Eckenabschnitt des Gehäuses 13 und das Anordnen eines Abschnitts des Lead-Frame im vertieften Abschnitt 13f.
  • Außer den lichtemittierenden Elementen können Schutzelemente auf dem erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelement montiert werden. Es kann nur ein einzelnes Schutzelement bereitgestellt werden, oder es können zwei oder mehr Schutzelemente bereitgestellt werden. Es besteht keine besondere Einschränkung hinsichtlich des hierin verwendeten Schutzelements, sondern es kann jedes in einem lichtemittierenden Bauelement montierte bekannte Element verwendet werden. Insbesondere kann das Schutzelement ein Überhitzungsschutzelement, ein Überspannungsschutzelement und ein Überstromschutzelement, eine Schutzschaltung, ein Elektrostatikschutzelement oder dergleichen sein.
  • Lichtdurchlässiges Harzmaterial
  • Im erfindungsgemäßen lichtemittierenden Element ist vorzugsweise ein lichtdurchlässiges Harzmaterial in der Öffnung eingebettet, in der die lichtemittierenden Elemente montiert sind.
  • Das lichtdurchlässige Harzmaterial ist ein Element, das die lichtemittierenden Elemente, einen Draht und einen Teil des leitfähigen Elements versiegelt und somit einen Schutz vor Staub, Feuchtigkeit und äußeren Kräften bereitstellt. Das Basismaterial des lichtdurchlässigen Harzes ist vorzugsweise ein Material, des von den lichtemittierenden Elementen emittiertes Licht (vorzugsweise mit einem Lichtdurchlassgrad von mindestens 70%) durchlässt.
  • Das Harzmaterial weist insbesondere außer Kondensationssilikonharz ein Epoxidharz, ein Phenolharz, ein Polycarbonatharz, ein Acrylharz, ein ABS-Harz, ein Poly(butylenterephthalat)harz, ein Polyphthalamidharz, ein Polyphenylensulfidharz, ein Flüssigkristallpolymer oder ein Hybridharz auf, das eine oder mehrere dieser Harzarten enthält.
  • Das lichtdurchlässige Harzmaterial enthält vorzugsweise ein Metallsalz und/oder einen Metallkomplex mit Zink im vorstehend erwähnten Basismaterial. Durch Beimischen von Zink wird ermöglicht, dass Gas, das Schwefelatome enthält, effektiv eingefangen wird, wodurch das Anlaufen von Silber unterdrückt werden kann.
  • Beispiele sind Zinksalz eines Phosphatesters oder Phosphatsalzes, eine Säure eines Zinksalzes eines Phosphatesters oder Phosphatsalzes, oder ein Zinkkomplex, der ein Ester als Ligand aufweist.
  • Insbesondere ist bevorzugt, wenn Carboxylatsalze, wie beispielsweise Zink-bis-acetylacetonat, Zink-bis(2-ethylhexanoat), Zink(meth)acrylat, Zinkneodecanat, Zinkweiß oder Zinkstannat enthalten sind.
  • Durch die Verwendung des vorstehenden Typs von lichtdurchlässigem Harzmaterial kann zuverlässig verhindert werden, dass schwefelhaltiges Gas das Silber oder die Silberlegierung, das/die als ein Galvanisierungsmetall des Lead-Frame verwendet wird, die Oberfläche des Lead-Frame oder des Drahtes erreicht und ein Anlaufen verursacht.
  • Das lichtdurchlässige Harzmaterial weist die in den Patentdokumenten JP-2011-256326 A , JP-2011-137140 A , JP-2011-178983 A oder dergleichen dargestellten Harzmaterialien auf.
  • Das lichtdurchlässige Harzmaterial kann ein Dispergiermittel oder eine fluoreszierende Substanz aufweisen. Das Dispergiermittel kann Licht streuen, die Bündelungswirkung des vom lichtemittierenden Element emittierten Lichts abschwächen und das Sichtfeld erweitern. Die fluoreszierende Substanz wandelt das Licht vom lichtemittierenden Element um, um eine Umwandlung der Wellenlänge des vom lichtemittierenden Element vom Gehäuse nach außen emittierten Lichts zu ermöglichen. Wenn das Licht vom lichtemittierenden Element sichtbares Licht mit einer hochenergetischen kurzen Wellenlänge ist, werden geeignet verschiedenartige organische fluoreszierende Substanzen wie ein Perylenderivat, oder anorganische fluoreszierende Substanzen wie ZnCdS:Cu, YAG:Ce, durch Eu und/oder Cr aktiviertes stickstoffhaltiges CaO-Al2O3-SiO2 verwendet. In der vorliegenden Erfindung können, wenn weißes Licht erhalten werden soll, insbesondere wenn als eine fluoreszierende Substanz YAG:Ce verwendet wird, gemäß der Menge der fluoreszierenden Substanz Licht von einem blauen lichtemittierenden Element und gelbes Licht als die Komplementärfarbe emittiert werden, gefolgt von Absorption eines Teils des blauen Lichts, so dass weißes Licht auf eine vergleichsweise einfache Weise zuverlässig erzeugt werden kann. Auf die gleiche Weise kann, wenn durch Eu und/oder Cr aktiviertes stickstoffhaltiges CaO-Al2O3-SiO2 verwendet wird, gemäß der Menge der fluoreszierenden Substanz Licht von einem blauen lichtemittierenden Element und rotes Licht als die Komplementärfarbe emittiert werden, gefolgt von Absorption eines Teils des blauen Lichts, so dass weißes Licht auf eine vergleichsweise einfache Weise zuverlässig erzeugt werden kann. Außerdem kann eine Farbungleichmäßigkeit durch vollständiges Abscheiden der fluoreszierenden Substanz und Entfernen von Luftblasen reduziert werden.
  • Insbesondere ist der Elastizitätskoeffizient des lichtdurchlässigen Harzmaterials vorzugsweise nicht größer als 10 MPa (10 MPa oder kleiner) und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 MPa oder 0,2 bis 5 MPa. Der Elastizitätskoeffizient, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet einer Wert, der unter Bezug auf ein Verfahren gemäß dem Standard JIS K 6911 oder JIS K 6249 gemessen wird. Eine Konfiguration unter Bezug auf diesen Elastizitätskoeffizient ermöglicht es, ein Abschälen in der Öffnung, insbesondere am Endabschnitt der Öffnung in der Längsrichtung, zu verhindern, und ermöglicht eine Entspannung von Belastungen, die auf den Draht oder dergleichen ausgeübt werden.
  • Das erfindungsgemäße lichtemittierende Element kann mit einer Schutzschicht zum Abdecken der Oberfläche des Drahts, des lichtemittierenden Elements und des Lead-Frame vor der Versiegelung mit dem lichtdurchlässigen Harzmaterial konfiguriert werden. Die Schutzschicht wird vorzugsweise mit einer Schichtdicke und einem Material ausgebildet, das niedrige Absorptionskenngrößen für Licht mit der vom lichtemittierenden Element emittierten Wellenlänge hat, um die Absorption des vom lichtemittierenden Element emittierten Lichts zu minimieren. Beispiele einer Oxidschicht sind Al2O3, SiO2, HfO, TiO2, SiOxN oder dergleichen, und Beispiele einer Nitridschicht sind SiN, TiN oder dergleichen. Derartige Schichten können als einlagige Schicht oder als Laminatschicht bereitgestellt werden. Unter den vorstehenden Materialien sind ein Aluminiumoxid-, ein Siliziumdioxid- oder ein Oxidschichtmaterial bevorzugt, die diese Verbindungen enthalten. Außerdem beträgt die Schichtdicke mindestens 3 nm und nicht mehr als 1 μm. Die Schutzschicht kann unter Verwendung eines auf diesem Fachgebiet bekannten Verfahrens ausgebildet werden, und wird beispielsweise unter Verwendung eines Atomlagenabscheidungs (ALD) verfahrens ausgebildet.
  • Draht
  • Im erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelement wird das auf dem lichtemittierenden Element ausgebildete Elektrodenpaar durch einen Draht mit dem Lead-Frame und/oder den Elektroden des benachbarten lichtemittierenden Elements elektrisch verbunden, um dem lichtemittierenden Element elektrische Spannung zuzuführen.
  • Das Material oder der Durchmesser des Drahtes sind nicht besonders eingeschränkt, und es kann eine normalerweise auf diesem Fachgebiet verwendete Konfiguration verwendet werden. Insbesondere sind eine Konfiguration mit ausgezeichneten ohmschen Kenngrößen bezüglich der Elektrode des lichtemittierenden Elements, eine Konfiguration mit einer ausgezeichneten mechanischen Verbindungsfähigkeit und eine Konfiguration mit einer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit bevorzugt.
  • Der Draht kann beispielsweise aus einem Metall wie Gold, Kupfer, Platin, Aluminium, Silber oder dergleichen oder aus einer Legierung derartiger Metalle, einer Konfiguration, in der Silber oder eine Silberlegierung zum Abdecken der Drahtoberfläche verwendet wird, oder dergleichen ausgebildet sein. Unter den vorstehenden Materialien sind Silber, Kupfer, Blei, Aluminium, Platin oder eine Legierung derartiger Metalle als ein Material mit hohem Reflexionsgrad bevorzugt, und Silber oder eine Silberlegierung ist besonders bevorzugt. Ein Beispiel eines Drahtes ist ein kommerziell erhältlicher Draht (Produktbezeichnung: SEA, hergestellt von Tanaka Kikinzoku Kougyou Co., Ltd.), der einen Silberanteil von 87,7 Vol.-% einen Goldanteil von 8,7 Vol.-% und einen Palladiumanteil von 3,6 Vol.-% hat.
  • Der Drahtdurchmesser ist nicht besonders eingeschränkt und beträgt etwa 10 μm bis 70 μm, vorzugsweise etwa 15 μm bis 50 μm und noch bevorzugter etwa 18 μm bis 30 μm.
  • Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,01 cal/S·cm2·°C/cm, und bevorzugter mindestens 0,5 cal/S·cm2·°C/cm.
  • Typischerweise hat der Draht in Abhängigkeit von seinem Verbindungsverfahren verschiedene Konfigurationen im lichtemittierenden Bauelement. In der vorliegenden Erfindung ist ein Draht, der den Zwischenraum zwischen den lichtemittierenden Elementen verbindet, vorzugsweise dafür konfiguriert, eine Verbindung durch Überbrücken des in der Öffnung angeordneten Wandabschnitts herzustellen, wie vorstehend beschrieben wurde. Durch Überbrücken des Wandabschnitts an einer Position, wo angenommen wird, dass das vorstehend erwähnte lichtdurchlässige Versiegelungsharzmaterial in der Öffnung eine maximale Wärmeausdehnung oder -schrumpfung erfährt, kann die Wärmeausdehnung oder -schrumpfung durch Bereitstellen des Wandabschnitts unterdrückt werden, wodurch eine Entspannung der auf den Draht ausgeübten Belastung erzielt wird.
  • Die höchste Position des Drahtes ist vorzugsweise zu einem Kontaktierungspunkt in der Verbindung zwischen den Elektroden der lichtemittierenden Elemente oder zwischen der Elektrode des lichtemittierenden Elements und dem Lead-Frame hin angeordnet, d. h. in der Verbindung zwischen den Kontaktierungspunkten. An der Verbindung zwischen den Elektroden der lichtemittierenden Elemente ist die höchste Position des Drahtes bevorzugter zu einem lichtemittierenden Element hin angeordnet.
  • Beispielsweise sind, wie in 4A dargestellt ist, die n-seitigen Kontaktelektroden 2 in der Nähe des Außenumfangs der lichtemittierenden Elemente 11a bzw. 11b angeordnet, und sind die p-seitigen Kontaktelektroden 3 über dem Lichtemissionsbereich zur Innenseite der lichtemittierenden Elemente 11a bzw. 11b hin angeordnet. Die n-seitige Kontaktelektrode, die in der Nähe des Außenumfangs eines lichtemittierenden Elements 11b (d. h. an einem ersten Drahtkontaktierungspunkt) angeordnet ist, ist in der Nähe des in der Öffnung ausgebildeten Wandabschnitts angeordnet, überbrückt den Wandabschnitt 13b und ist mit der p-seitigen Kontaktelektrode 3 verbunden, die zur Innenseite eines anderen lichtemittierenden Elements 11a hin angeordnet ist (d. h. zu einem zweiten Drahtkontaktierungspunkt hin). Außerdem ist eine höchste Position des Drahtes 14 zur Seite des lichtemittierenden Elements 11b hin angeordnet, das mit der n-seitigen Kontaktelektrode in der Nähe des Außenumfangs verbunden ist. Durch eine derartige Drahtkonfiguration kann ein von der n-seitigen Kontaktelektrode 2 ansteigender Abschnitt des Drahts, d. h. ein sich nach oben erstreckender Abschnitt, stabil ausgebildet werden. Obwohl der ansteigende Abschnitt ein Abschnitt ist, der dazu neigt zu brechen, kann durch Ausrichten des ansteigenden Abschnitts in der Nähe des Wandabschnitts 13b (der Abstand m wird als kurzer Abstand eingestellt, wie in 4A dargestellt ist), die Wärmeausdehnung oder -schrumpfung des lichtdurchlässigen Harzmaterials am Umfang des Wandabschnitts unterdrückt werden, wodurch ein Brechen des ansteigenden Abschnitts des Drahtes effektiv verhindert wird.
  • Andererseits ist, wie in 4A dargestellt ist, die höchste Position des Drahtes 14, der zwischen den lichtemittierenden Elementen verbunden ist, zu einer Seite des lichtemittierenden Elements 11a hin angeordnet, das mit der p-seitigen Kontaktelektrode 3 verbunden ist, die auf der Innenseite eines Lichtemissionsbereichs auf der gleichen Konfiguration des lichtemittierenden Elements und des Wandabschnitts wie in 4A ausgebildet ist. Durch eine derartige Konfiguration des Drahtes wird, wenn als Draht ein reflektierender Draht verwendet wird, ein von der p-seitigen Kontaktelektrode ansteigender Abschnitt, d. h. der Draht, der über dem Lichtemissionsbereich angeordnet ist, eine Lichtabsorption durch den Draht verhindern, und die Lichtextraktion wird durch Reflexion durch den Draht effektiv verbessert (vergl. q in 4B). Obwohl die Kontaktelektrode allgemein nicht leicht Licht transmittiert, weil der reflektierende Draht, der sich von der Kontaktelektrode nach oben erstreckt (d. h. der ansteigende Abschnitt ist auf der Seite der p-seitigen Kontaktelektrode 3 angeordnet) den Anteil des Drahts auf der Kontaktelektrode erhöhen kann, wird die Verminderung des Lichtdurchlassgrades durch die Kontaktelektrode durch die Reflexion des Lichts an dem sich nach oben erstreckenden Draht kompensiert, wodurch eine im Wesentlichen gleichmäßige Lichtverteilung realisiert werden kann.
  • Nachstehend werden die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelements unter Bezug auf die Figuren ausführlich beschrieben.
  • Ausführungsform 1
  • Wie in den 1A, 1B und 2 dargestellt ist, ist die vorliegende Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 10 im Wesentlichen durch mehrere lichtemittierende Elemente 11a, 11b, Lead-Frames 12a, 12b und ein Gehäuse 13 konfiguriert und als Side-View-Typ ausgebildet.
  • Die lichtemittierenden Elemente 11a, 11b sind beispielsweise nacheinander als eine n-leitende Halbleiterschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine p-leitende Halbleiterschicht auf einem Substrat angeordnet. Die Oberfläche der n-leitenden Halbleiterschicht liegt teilweise frei, und eine n-leitende Elektrode ist auf der Oberfläche ausgebildet, auf der eine n-leitende Kontaktelektrode angeordnet ist. Eine p-leitende Elektrode ist im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche der p-leitenden Halbleiterschicht ausgebildet, und eine p-leitende Kontaktelektrode ist darauf angeordnet, wobei diese Elektroden auf den Lead-Frames 12a, 12b in einer Face-Up-Montagekonfiguration angeordnet sind.
  • Die Lead-Frames 12a, 12b halten die lichtemittierenden Elemente und weisen einen Bereich auf, der mit dem lichtemittierenden Element elektrisch verbunden ist, einen Bereich, der in das Gehäuse 13 eingebettet und darin fixiert ist, und einen Bereich, der als eine Anschlussklemme dient, die vom Fixierbereich vom Gehäuse nach außen hervorsteht. Die Lead-Frames 12a, 12b sind als ein Plattenkörper aus einer Kupfer-Eisen-Legierung ausgebildet, und darauf ist eine Silberplattierung ausgebildet, um eine effiziente Lichtextraktion von den montierten lichtemittierenden Elementen zu ermöglichen.
  • Die als Anschlussklemmen dienenden Lead-Frames 12a, 12b sind derart gekrümmt und verarbeitet, dass sie in einem vertieften Abschnitt 13f aufgenommen werden, der am Ende des Gehäuses in der Längsrichtung auf dem Außenabschnitt des Gehäuses bereitgestellt wird.
  • Die Lead-Frames 12a, 12b sind jeweils durch nachstehend beschriebene Wandabschnitte durch ein das Gehäuse bildendes Harzmaterial getrennt.
  • Das Gehäuse 13 erstreckt sich in die Längsrichtung und bildet im Wesentlichen einen rechteckigen massiven Körper und weist eine Öffnung 13a auf, die sich auf der Lichtextraktionsfläche (d. h. auf der oberen Fläche) in die Längsrichtung erstreckt, ein Paar lange Seitenflächen 13d, die sich in die Längsrichtung erstrecken, und ein Paar kurze Seitenflächen 13c, die sich in die Querrichtung erstrecken.
  • Die Öffnung 13c weist den von der Bodenfläche hervorstehenden Wandabschnitt 13b auf.
  • Die Tiefe der Öffnung 13c beträgt beispielsweise etwa 0,32 bis 0,35 mm, und die Höhe des Wandabschnitts 13b beträgt etwa 0,12 bis 0,15 mm.
  • Der Wandabschnitt 13b ist mit dem Paar langen Seitenflächen 13d an einer Position verbunden, die der Mitte der langen Seitenflächen 13d der Öffnung 13c im Wesentlichen benachbart ist. Die Breite des Wandabschnitts 13b nimmt in der Längsrichtung zur Bodenfläche (vergl. 13b in 1B und 3) hin zu. Beispielsweise wird der Wandabschnitt 13b derart eingestellt, dass er eine Breite von etwa 0,1 mm an der Oberseite und von etwa 0,4 mm an der Unterseite hat.
  • Auf der Bodenfläche der Öffnung 13c liegen die Lead-Frames 12a, 12b frei, und die Bodenfläche 13e des Harzmaterials, die sich in die Längsrichtung erstreckt, ist benachbart zur langen Seitenfläche 13d in der Längsrichtung der Öffnung 13c angeordnet.
  • Die Lead-Frames 12a, 12b liegen an einer Position in der Nähe des Wandabschnitts 13b in einer Breite frei, die der Breite der Bodenfläche der Öffnung 13a gleicht. Die Breite der Lead-Frames 12a, 12b variiert in zwei Stufen vom Wandabschnitt 13b zum Endabschnitt in Längsrichtung hin, d. h., die Breite nimmt zum Endabschnitt in der Längsrichtung ab. Beispielsweise nimmt die Breite von etwa 0,4 mm auf etwa 0,37 mm und weiter auf etwa 0,3 mm ab.
  • Andererseits variiert die Breite der Bodenfläche 13e des Harzmaterials vom Endabschnitt in der Längsrichtung zum Wandabschnitt 13b hin, d. h., die Breite nimmt zum Wandabschnitt 13b hin ab, und die Bodenfläche 13e des Harzmaterials wird auf der Bodenfläche der Öffnung 13c in der Nähe des Wandabschnitts 13b nicht bereitgestellt, nur die Lead-Frames 12a, 12b liegen frei. Beispielsweise nimmt die Breite von etwa 0,05 mm auf etwa 0,015 mm ab.
  • In der Öffnung sind jeweilige lichtemittierende Elemente 11a, 11b auf den Lead-Frames 12a, 12b montiert, die auf der Bodenfläche der Öffnung 13c freiliegen, und die Lead-Frames 12a, 12b sind durch einen Draht mit einer der Elektroden der lichtemittierenden Elemente verbunden, um als Elektrode zu dienen. Außerdem sind die lichtemittierenden Elemente 11a, 11b durch einen Draht 14 elektrisch verbunden, der die Wandabschnitte 13b überbrückt.
  • Der Draht 14 ist ein Draht aus einer Silberlegierung mit einem Durchmesser von etwa 18 bis 30 μm, und insbesondere ist die höchste Position des Drahtes 14 der die Elektroden der lichtemittierenden Elemente 11a, 11b verbindet, zu einem der lichtemittierenden Elemente hin angeordnet (vergl. 14 in 4A und 4B). Insbesondere sind die hierin verwendeten lichtemittierenden Elemente derart, dass eine der Kontaktelektroden, die als eine Kontaktstelle dient, in der Nähe des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements angeordnet ist und die andere Kontaktelektrode zur Innenseite des lichtemittierenden Elements hin angeordnet ist. Daher wird zwischen der Kontaktelektrode in der Nähe des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 11b und der zur Innenseite des lichtemittierenden Elements 11a hin angeordneten Kontaktelektrode eine Verbindung bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Draht 14 in einer Form drahtgebondet, die zwei Seiten eines Dreiecks entspricht, wobei die höchste Position des Drahtes 14 zur Seite des lichtemittierenden Elements 11b hin angeordnet ist, das mit der in der Nähe des Außenumfangs bereitgestellten Kontaktelektrode verbunden ist (vergl. 14 in 1B und 4A).
  • Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, weist das lichtemittierende Bauelement 10 ein Schutzelement auf, das mit den Lead-Frames 12a, 12b in einem inneren Abschnitt des Gehäuses 13 elektrisch verbunden ist. Das Schutzelement kann beispielsweise eine Zenerdiode sein und auf der Oberfläche angeordnet sein, die den Lead-Frames 12a, 12b gegenüberliegt, auf denen die lichtemittierenden Elemente montiert sind. Außerdem ist vorzugsweise ein mit dem Schutzelement verbundener Draht in einem Innenabschnitt des Gehäuses zwischen dem Lead-Frame 12a und dem Lead-Frame 12b angeordnet. Insbesondere ermöglicht, wenn der Wandabschnitt sich von einer Stelle zwischen den Lead-Frames auf die Lead-Frames erstreckt, diese Konfiguration, dass der mit der Zenerdiode verbundene Draht kürzer sein kann, wodurch die Wahrscheinlichkeit für eine Unterbrechung der Drahtverbindung vermindert wird. Außerdem ist diese Konfiguration weniger anfällig für den Einfluss der Wärmedehnung und -schrumpfung des lichtdurchlässigen Harzmaterials, und es ist möglich, ein Biegen oder Abschälen der Zenerdiode besser zu verhindern.
  • Das lichtemittierende Bauelement kann ein Anlaufen effektiv unterdrücken, weil die freiliegende Position des Lead-Frame und die freiliegende. Position des Harzmaterials mit einer spezifischen Breite an einer spezifischen Position angeordnet sind, so dass, wie vorstehend beschrieben wurde, auch wenn ein Zwischenraum oder ein Abschälen zwischen dem lichtdurchlässigen Harzmaterial und dem Harzmaterial des Gehäuses an der öffnungsseitigen Fläche auftritt, das Metallelement durch Außenluft, Feuchtigkeit oder dergleichen, die über den Zwischenraum eindringen, nicht beeinflusst wird, weil an der Grenzfläche zwischen den Harzmaterialien kein Silber enthaltendes Metallelement vorhanden ist. Daher kann die Absorption von vom lichtemittierenden Element emittiertem Licht, die durch Anlaufen des Metallelements erhalten wird, verhindert werden, und es kann ein lichtemittierendes Bauelement mit hoher Intensität bereitgestellt werden.
  • Außerdem ermöglicht die Bereitstellung des Wandabschnitts in der Öffnung eine Teilung des Raums in der Öffnung und somit eine effektive Unterdrückung der Belastung auf den Draht, das lichtemittierende Element oder dergleichen, die durch Wärmedehnung oder -schrumpfung des in die Öffnung eingebetteten lichtdurchlässigen Harzmaterials verursacht wird.
  • D. h., das erfindungsgemäße lichtemittierende Bauelement hat eine Struktur, die das Auftreten eines Zwischenraums zwischen Harzmaterial und Harzmaterial, Harzmaterial und dem Lead-Frame, dem Draht und dergleichen effektiv verhindert. Dadurch kann ein Anlaufen des im lichtemittierenden Bauelement verwendeten silberhaltigen Metallelements unterdrückt werden, wodurch ein lichtemittierendes Bauelement mit hoher Intensität bereitgestellt werden kann, das aufgrund seiner Struktur und Funktionsweise effizienter Licht extrahieren kann, das von den lichtemittierenden Elementen emittiert wird. Außerdem wird durch das lichtemittierende Bauelement eine Größen- und Dickenreduzierung ermöglicht, so dass die Freiheit für eine Kombination mit anderen elektronischen Geräten erhöht wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Im erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelement kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip als ein lichtemittierendes Element zur Verwendung als ein oberflächenmontiertes lichtemittierendes Bauelement montiert sein, das Licht von der Seitenfläche des Gehäuses zu einer Seitenrichtung hin emittiert, wobei das lichtemittierende Bauelement in Beleuchtungsvorrichtungen verwendbar ist, die außer als verschiedenartige Beleuchtungsvorrichtungen, wie beispielsweise Hintergrundbeleuchtungsquellen, Beleuchtungslichtquellen, LED-Displays, Mobiltelefone oder dergleichen, Anzeigegeräte, Lichtschalter, fahrzeugmontierte Bremsleuchten, verschiedenartige Sensoren und verschiedenartige Injektoren oder dergleichen, in Bildabtastgeräten, wie beispielsweise Faxgeräten, Kopiermaschinen, Handscannern oder dergleichen verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-249807 A [0002]
    • JP 2008-153610 A [0002]
    • JP 2011-256326 A [0004, 0030, 0059]
    • JP 2011-178983 A [0004, 0030, 0059]
    • JP 2011-137140 A [0059]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Standard JIS K 6911 [0061]
    • JIS K 6249 [0061]

Claims (13)

  1. Lichtemittierendes Bauelement, mit: mehreren lichtemittierenden Elementen; mehreren Lead-Frames, die die lichtemittierenden Elemente halten; und einem aus einem Harzmaterial ausgebildeten Gehäuse mit einer Öffnung, wobei ein Teil des Lead-Frame im inneren Abschnitt der Öffnung eingebettet ist und ein anderer Teil auf einer Bodenfläche der Öffnung freiliegt, wobei eine Harzbodenfläche, auf der das Harzmaterial freiliegt, auf der Bodenfläche der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird, und wobei ein Wandabschnitt derart konfiguriert ist, dass er zwischen den lichtemittierenden Elementen in der Öffnung von der Bodenfläche der Öffnung hervorsteht, und wobei die lichtemittierenden Elemente durch einen Draht verbunden sind, der den Wandabschnitt überbrückt.
  2. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse entlang einer Längsrichtung und einer Querrichtung bereitgestellt wird und die Harzbodenfläche in der Längsrichtung eine unterschiedliche Breite hat.
  3. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite der Harzbodenfläche mit Annäherung an den Wandabschnitt abnimmt.
  4. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wandabschnitt eine Höhe hat, die kleiner oder gleich derjenigen des montierten Lichtelements ist.
  5. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse eine Form hat, die sich in die Längsrichtung erstreckt, die Öffnung eine lange Seitenfläche hat, die sich entlang der Längsrichtung erstreckt, und die Harzbodenfläche benachbart zu der langen Seitenfläche angeordnet ist.
  6. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wandabschnitt mit einem Paar langen Seitenflächen verbunden ist, die entlang einer Längsrichtung an der Öffnung bereitgestellt werden, die im Gehäuse bereitgestellt wird, das sich in die Längsrichtung erstreckt, und wobei der Wandabschnitt eine Breite hat, die in der Längsrichtung mit Annäherung an die Bodenfläche zunimmt.
  7. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Position der Bodenfläche der Öffnung des Gehäuses benachbart zu dem Wandabschnitt durch die freiliegende Oberfläche des Lead-Frame eingenommen wird.
  8. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wandabschnitt zwischen den Lead-Frames angeordnet ist.
  9. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Wandabschnitt sich von einer Stelle zwischen den Lead-Frames bis auf die Lead-Frames erstreckt.
  10. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Öffnung ein darin eingebettetes lichtdurchlässiges Harz aufweist, und wobei ein Elastizitätskoeffizient des lichtdurchlässigen Harzes nicht größer ist als 10 MPa.
  11. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eines der lichtemittierenden Elemente eine erste Drahtkontaktierungsstelle benachbart zu einem Außenumfang aufweist, und ein anderes der lichtemittierenden Elemente eine zweite Drahtkontaktierungsstelle aufweist, die zur Innenseite eines Lichtemissionsbereichs hin angeordnet ist, die erste Drahtkontaktierungsstelle benachbart zu dem Wandabschnitt angeordnet ist und der Draht den Wandabschnitt überbrückt und mit der zweiten Drahtkontaktierungsstelle verbunden ist, und eine höchste Position des Drahtes zu einer Seite des lichtemittierenden Elements hin angeordnet ist, das die erste Drahtkontaktierungsstelle aufweist.
  12. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Bauelemente 1 bis 10, wobei eines der lichtemittierenden Elemente eine erste Drahtkontaktierungsstelle benachbart zu einem Außenumfang aufweist, und ein anderes der lichtemittierenden Elemente eine zweite Drahtkontaktierungsstelle aufweist, die zur Innenseite eines Lichtemissionsbereichs hin angeordnet ist, die erste Drahtkontaktierungsstelle benachbart zum Wandabschnitt angeordnet ist und der Draht den Wandabschnitt überbrückt und mit der zweiten Drahtkontaktierungsstelle verbunden ist, und eine höchste Position des Drahtes zu einer Seite des lichtemittierenden Elements hin angeordnet ist, das die zweite Drahtkontaktierungsstelle aufweist.
  13. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Draht aus Silber oder aus einer Silberlegierung hergestellt ist.
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