JP2005167136A - Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータ等の液晶表示画面のバックライトとして利用される、パッケージ型半導体発光装置(LED)の改良、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an improvement of a package type semiconductor light emitting device (LED) used as a backlight of a liquid crystal display screen of, for example, a mobile phone or a personal computer, and a manufacturing method thereof.
一般に、液晶表示装置におけるバックライトとして利用されるパッケージ型発光装置は多数知られている。そして、例えば図12、図13に示すごとき従来公知のパッケージ型発光装置は、特開2003−229603号公報の記載からも明らかなように、LEDチップの、すなわち発光素子の発光面を、導光板の端面に対して対向配置して用いられるごとく構成されている。 In general, many package type light emitting devices used as a backlight in a liquid crystal display device are known. For example, as shown in FIG. 12 and FIG. 13, the package-type light emitting device known in the art has a light guide plate for the light emitting surface of the LED chip, that is, the light emitting element, as is clear from the description of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-229603. It is comprised so that it may be opposed and used with respect to the end surface of this.
その他、米国意匠US D47887Sに記載された側面発光式の半導体発光装置にあっては、金属製リードフレームに予め反射機能を有するプラスチックケースを形成し、ケース内に確保された凹部に、該ケース開口部面に対して水平方向に発光素子を実装するため、発光素子の縦横方向の寸法よりも大きめに開口部を設ける必要があり、また、所定のプラスチックケースを形成する際、機械的強度を確保するためにケースの肉厚を一定以上に保たなければならず、超薄型のパッケージを実現することが困難であった。 In addition, in the side light emission type semiconductor light emitting device described in US design US D47887S, a plastic case having a reflection function is formed in advance on a metal lead frame, and the case opening is formed in a recess secured in the case. In order to mount the light emitting device in the horizontal direction with respect to the surface, it is necessary to provide an opening larger than the vertical and horizontal dimensions of the light emitting device, and ensure mechanical strength when forming the prescribed plastic case Therefore, the thickness of the case must be kept above a certain level, and it has been difficult to realize an ultra-thin package.
上記従来公知の形式の発光装置について、図12、図13に従って説明する。
図12は、上記先行技術の公報に示された両面発光LEDパッケージ1の断面を示しており、該両面発光LEDパッケージ1は一対のLEDチップ4,4を有する形式のものである。平面視略四角形状の、ガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性を有する回路基板2の表面と裏面の中央部に、LEDチップ4,4を収納する反射カップ5,5が形成されている。
The conventionally known light emitting device will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 shows a cross section of the double-sided light emitting
回路基板2の表面及び裏面に形成された反射カップ5,5は、その底面5a,5a及び斜面部5b,5bを含み、回路基板2の平面を2分するように電極パターン7a,7bを形成している。そして反射カップ5の底面5a,5aにおいて、前記電極パターン7a,7bを跨ぐようにLEDチップ4,4をフリップチップ実装され、その後反射カップ5,5の口部内にパッケージ体である透光性樹脂8,8を充填して発光面9を形成する。なお、反射カップ5の底面5a及び斜面5bには、電極形成時のAg又はAuメッキ部が設けられる。また、充填される投光性樹脂8内に蛍光剤等を混入することにより、色調変換の機能を実現することも可能である。
The
図13は、図12に示すような両面発光LEDパッケージ1を携帯電話のバックライトとして用いた場合の、ケース本体の一部断面を示している。ケース本体10の一部にはLCD11が配設され、該LCD11のための導光板14Bとキースイッチ部のための導光板14Aとの間に両面発光LEDパッケージが、そのLEDチップの発光面が該LCD導光板14B及びキースイッチ部導光板14Aの光導入面に対向して設けられている。
FIG. 13 shows a partial cross section of the case body when the double-sided light emitting
図14は、上記のごとき一般的なLEDパッケージを、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータの液晶表示面のためのバックライトとして使用する場合の、LEDと液晶表示部分との関係を説明する断面図である。図において、一般的な液晶表示部には導光板15を挟んで反射シート16及び拡散シート17が設けられ、該拡散シート17の上方に図示しない液晶板が設置される。そして、該拡散シート17と導光板15との間にはプリズムシート18が介装される。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the relationship between an LED and a liquid crystal display portion when a general LED package as described above is used as a backlight for a liquid crystal display surface of a mobile phone or a personal computer, for example. . In the figure, a general liquid crystal display unit is provided with a
パッケージ型半導体発光装置20は、遮光性合成樹脂製ケース21の底部に絶縁基板22及び発光素子24が設けられ、パッケージ体25によって封入されており、該発光装置の発光面26は、上記導光板15の導入面19に対向配置されている。従って、この様な従来公知のパッケージ型半導体発光装置20においては、発光素子24の発光表面とパッケージ体25の発光面26が平行しており、絶縁基板22も平行に導光板15の光導入面と対向して装着されているものである。
上記のごとき従来公知のパッケージ型半導体発光装置においては、パッケージ体の端面を構成する発光面と、液晶表示面のバックライトのための導光板の光導入面とを対向配置させるために、半導体発光装置を構成する絶縁基板及び発光素子の発光表面が該パッケージ体の発光面と平行に設置され、パッケージ体の発光面の幅と導光板の光導入面の厚さ、すなわちバックライトのための導光手段を構成する部分の厚さが、上記発光素子の幅(半導体チップの平面寸法)によって規定されることとなる。 In the conventionally known package type semiconductor light emitting device as described above, a semiconductor light emitting device is used to dispose the light emitting surface constituting the end face of the package body and the light introducing surface of the light guide plate for the backlight of the liquid crystal display surface. The light emitting surface of the insulating substrate and the light emitting element constituting the device is installed in parallel with the light emitting surface of the package body, and the width of the light emitting surface of the package body and the thickness of the light introduction surface of the light guide plate, that is, the light guide surface for the backlight. The thickness of the portion constituting the light means is defined by the width of the light emitting element (planar dimension of the semiconductor chip).
従って、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータのための液晶表示画面において、そのバックライト手段をより薄くすることが困難となっている。
本願発明の第1の課題は、このような従来技術の問題点を改良し、上記バックライト手段をより薄く構成できるパッケージ型半導体発光装置を提供することであり、パッケージの開口部面に対して鉛直方向に発光素子を実装し、かつ、パッケージ上面の反射壁部分を樹脂封止工程により製作できるパッケージ型半導体発光装置を提供するものである。
また第2の課題は、上記形式のパッケージ型半導体発光装置を大量かつ安価に製造する方法をも提供することである。
Therefore, for example, in a liquid crystal display screen for a mobile phone or a personal computer, it is difficult to make the backlight means thinner.
A first problem of the present invention is to provide a package type semiconductor light emitting device that can improve the above-mentioned problems of the prior art and can make the backlight means thinner. Provided is a package type semiconductor light emitting device in which a light emitting element is mounted in a vertical direction and a reflection wall portion on the upper surface of the package can be manufactured by a resin sealing process.
A second problem is to provide a method for manufacturing a package type semiconductor light emitting device of the above type in a large amount and at a low cost.
本発明に係る発光装置にあっては、プリント回路基板上に弧状反射面をもつ金属反射板が接合されており、該基板上に実装された発光素子は光変換機能材料を含む合成樹脂によってパッケージされ、その上面を反射機能材料混合樹脂製カバー体によって覆われており、発光素子の発光面から発射する光を変換し、上記金属反射板の弧状反射面とカバー体とによって反射された光が、発光素子の発光面と直角方向の発光面から放射されることを特徴とするパッケージ型半導体発光装置である。
また、上記金属反射板は2個の連続した弧状反射面を有することができ、その夫々に対応する位置に発光素子が実装されている。
更に上記金属反射板は、アルミニウム製のブロック状とすることができる。
本発明に係る製造方法にあっては、発光素子の発光表面と半導体発光装置の発光面とが直交する形式の半導体発光装置の製造方法であって、プリント回路基板上に多数の孔を穿設した金属反射盤体が接着され、該多数の孔は光反射面を構成するものであり、次に該多数の孔内に夫々複数の発光素子が実装され、その上に光変換機能材料を含む樹脂が充填され、更にその上に、反射機能材料を混合した樹脂によってカバー体を形成し、その後、少なくとも上記孔部分を2分割することによって多数の半導体発光装置に切断分割することを特徴とする製造方法である。そして、上記金属反射盤体に穿設された孔は、略瓢箪形に形成されていることを特徴とする製造方法を含んでいる。
In the light emitting device according to the present invention, a metal reflector having an arc-shaped reflecting surface is bonded on a printed circuit board, and the light emitting element mounted on the board is packaged by a synthetic resin containing a light conversion functional material. The upper surface thereof is covered with a cover material made of a reflection functional material mixed resin, converts light emitted from the light emitting surface of the light emitting element, and the light reflected by the arc-shaped reflective surface of the metal reflector and the cover body A package type semiconductor light emitting device which emits light from a light emitting surface perpendicular to the light emitting surface of the light emitting element.
In addition, the metal reflector can have two continuous arc-shaped reflective surfaces, and light emitting elements are mounted at positions corresponding to each of them.
Furthermore, the metal reflector can be made of aluminum blocks.
The manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device in which the light emitting surface of the light emitting element and the light emitting surface of the semiconductor light emitting device are orthogonal to each other, and a plurality of holes are formed on the printed circuit board. The plurality of holes constitute a light reflecting surface, and then a plurality of light emitting elements are mounted in the plurality of holes, and a light conversion function material is included thereon. A cover body is formed of a resin filled with a resin and further mixed with a reflective functional material, and then divided into a plurality of semiconductor light emitting devices by dividing at least the hole portion into two. It is a manufacturing method. And the hole drilled in the said metal reflecting disc body contains the manufacturing method characterized by being formed in the substantially bowl shape.
本発明の半導体発光装置は第1に、発光素子の発光面に対して側面方向に光を放射できる構造であるために、該光の放射面の厚さを小さくでき、従って、液晶表示面のバックライト構造を極薄に構成することが可能となる。
第2に、発光素子から放出される光を反射する反射板の材料に金属を使用するために、発光素子から発生する熱を効率良く外部に放熱することができる。そして、従来のプラスチック製反射板より反射効率が良く、熱伝導性も優れているため、発光素子が発する熱を効率良く外部へ放熱でき、従来より小型で薄型のパッケージ構造であっても高出力の半導体発光装置を得ることができる。
本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属製リフレクタとパッケージの上面を直接被覆する反射層を用いて、発光素子の発生面に対して側面方向に光の放射面を有する半導体発光装置を、極めて簡単な工程によって多量に製造できる効果がある。
First, since the semiconductor light emitting device of the present invention has a structure capable of emitting light in the lateral direction with respect to the light emitting surface of the light emitting element, the thickness of the light emitting surface can be reduced. The backlight structure can be configured to be extremely thin.
Second, since a metal is used as the material of the reflecting plate that reflects light emitted from the light emitting element, heat generated from the light emitting element can be efficiently radiated to the outside. And because it has better reflection efficiency and better thermal conductivity than conventional plastic reflectors, it can efficiently dissipate the heat generated by the light-emitting element to the outside, and even with a smaller and thinner package structure than the conventional high output The semiconductor light emitting device can be obtained.
According to the method for manufacturing a semiconductor light-emitting device of the present invention, a semiconductor light-emitting device having a light emitting surface in a lateral direction with respect to a light-emitting element generation surface using a metal reflector and a reflective layer that directly covers the upper surface of the package Can be produced in large quantities by an extremely simple process.
本発明のパッケージ型半導体発光装置に関する実施の形態を、図1〜図6により説明する。
図1は、本発明に係る半導体発光装置30の斜視図であり、図2〜図5は夫々、同半導体発光装置30の上面図、正面図、裏面図及び図3のA−A断面図を示している。上述のごとき従来公知のパッケージ型半導体発光装置と同様に、プリント回路基板32上には、例えば2個のLEDパッケージ31,31を連結した状態で、2個の発光素子である発光素子34,34が連設装着される。そして、該発光素子34,34には、夫々ワイヤ40を用いて金属電極35a〜35dが接続されている。
Embodiments relating to the package type semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor
本発明の1つの特徴的構造である金属リフレクタ36は、例えばアルミニウム等の金属反射板であり、この実施例においては、2個の弧状の反射面36a,36bを有するブロックに形成されている。該ブロック状のリフレクタ36は、プリント回路基板32の表面上に接着され、該一対の弧状の反射面の夫々略中心上に、上記各発光素子34,34が配置されている。
図2、図3において特に明らかなように、プリント回路基板32に予め形成された電極35a〜35dと、発光素子34,34の各電極とは、夫々ワイヤ40〜40によって接続されている。
The
2 and 3, the
これらの発光素子34,34が配置されたプリント回路基板32上面と、上記金属リフレクタ36の反射面36a,36bとで形成される空間には、配置された例えば2個の発光素子34,34を包含するように、光変換機能材料が混合された樹脂からなるパッケージ37が施されている。パッケージ37の上面を覆う反射層38は、反射機能を有する材料を混合した樹脂によって、上記パッケージ37の上面を被覆するように成形されるものである。
In the space formed by the upper surface of the printed
上記本発明において、発光素子としてInGaNなどの青色発光ダイオードを、光変換機能材料として黄色又は黄緑色+赤色に光変換する蛍光体材料を使用することができる。更に、反射機能材料として酸化チタンなどの高反射材料を使用することにより、後述するごとき側面方向に光を放出することができる半導体発光装置を得ることができる。 In the present invention, a blue light-emitting diode such as InGaN can be used as a light-emitting element, and a phosphor material that can convert yellow or yellow-green + red as a light-conversion functional material can be used. Furthermore, by using a highly reflective material such as titanium oxide as the reflective functional material, a semiconductor light emitting device capable of emitting light in the lateral direction as described later can be obtained.
図6は、本発明の半導体発光装置を例えば携帯電話等の液晶表示面のためのバックライトとして使用した場合における、該半導体発光装置とバックライト機構部との関係を、図14に示す従来例と対比させて説明する図である。図14と同様に、バックライト機構としては導光板15を挟んで反射シート16と拡散シート17が設けられ、該拡散シートと導光板15との間にはプリズムシート18が設けられる。そして、該導光板15の光導入部には同様に、光導入面19が形成されている。
FIG. 6 shows the relationship between the semiconductor light emitting device and the backlight mechanism when the semiconductor light emitting device of the present invention is used as a backlight for a liquid crystal display surface of a mobile phone or the like, for example, as shown in FIG. It is a figure demonstrated in contrast with. As in FIG. 14, as the backlight mechanism, a
半導体発光装置30は上述のごとく、LEDパッケージ31を構成する基本構成であるプリント回路基板32と、該基板上に実装される発光素子34とを有している。また、プリント回路基板32の後部には金属リフレクタ36が設けられ、パッケージ37の上面は反射機能材料混合樹脂38によって覆われている。従って、発光素子の上表面から発射された光は、パッケージ37を構成する光変換機能材料によって例えば白色光に変換されると同時に、金属リフレクタ36の例えば2個の弧状反射面36a,36bと反射機能材料混合樹脂38によって、そのほとんど全部の光がパッケージ37の図面右方向にある発光面39から、上記光導入面19に向けて発射される。
As described above, the semiconductor
本発明の上記半導体発光装置の構造から明らかなように、パッケージ37の発光面39の厚さ寸法は、従来形式の発光素子の幅寸法によって制限されるのではなく、その高さ寸法によって決定されることとなる。従って、該発光面に対向して配置されるところの導光板について、従来例と本発明との比較を図6と図14により検討すると、従来例の導光板15の厚さT1よりも、本発明の導光板15の厚さT2の方が遥かに薄く構成可能であることが判る。
As is apparent from the structure of the semiconductor light emitting device of the present invention, the thickness dimension of the
図7〜図11によって、本発明に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図7は、プリント回路基板上に形成された電極群と、該プリント回路基板上に固着される例えばアルミニウム製のリフレクタのための盤状体とを示している。すなわち、通常公知の方法によって発光素子を実装するための、多数の金属電極34a〜34cを有するプリント回路基板32上に、後述するアルミニウム製の盤状体41が接着される。
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 shows an electrode group formed on the printed circuit board and a plate-like body for a reflector made of, for example, aluminum fixed on the printed circuit board. That is, an aluminum plate 41 described later is bonded onto a printed
盤状体41は一般的に、プリント回路基板32の本来の大きさ(切断前の大きさ)と同じであって、多数の孔が穿設されており、後の工程により該孔が凹所としてパッケージ領域となると共に、反射面をも構成する。該凹所42〜42は、アルミニウム製盤状体41に多数の略瓢箪形の孔として形成し、これを上記プリント回路基板32に接着することによって形成される。また、該凹所42〜42の各1つには夫々4個の発光素子34〜34を実装するために、各該当位置に多数の金属電極34a〜34cがプリントされている。図における符号43で示す凹溝は、後の工程でこの位置により切断される。
The disc-like body 41 is generally the same as the original size (size before cutting) of the printed
図8は、上記図7に示す基盤状態に続いて、各凹所42〜42の該当位置に発光素子34〜34を実装し、各該当電極34a〜34cとワイヤ44〜44によって接続した状態を示している。
FIG. 8 shows a state in which the
図9は変換機能材料混合樹脂による封止完了状態を示しており、図8に示す発光素子34〜34の実装後、変換機能材料混合樹脂を用いて、上記発光素子を含む各凹所42〜42を封止している。変換機構材料混合樹脂は上述のごとく、例えば青色光を黄色又は黄緑色+赤色の光に変換する材料を混合したものであり、発光素子自体の種類に応じて、又は必要な光色を得るために任意に選択されるものである。
FIG. 9 shows a state where sealing with the conversion function material mixed resin is completed. After mounting the
図10は、図9に示すようなパッケージ状態の後に、変換機能材料混合樹脂によるパッケージの表面に対し、反射機能材料混合樹脂によって封止を完了した図である。すなわち、反射層38は例えば酸化チタンからなる反射機能材料を混合した樹脂よりなり、上述のパッケージ37の表面を被覆するものであって、これにより、上述のリフレクタ36と共働して、発光素子34からの光を略完全に側方に放射可能としている。
FIG. 10 is a view in which after the package state as shown in FIG. 9, the surface of the package made of the conversion functional material mixed resin is sealed with the reflective functional material mixed resin. In other words, the
図11は、完成した半導体発光装置30〜30を、図10に示す盤状体製品から切断分離した状態を示しており、図10に示す盤状体製品をX−X線及びY−Y線に沿って切断することにより完成する。
従って、図7〜図10に明らかなように、盤状体41に穿設された多数の凹所42〜42には同時に2個分の発光素子が実装されると同時に、該凹所42〜42の各壁面は、夫々反射面36a,36bを構成するものである。
11 shows a state in which the completed semiconductor
Therefore, as apparent from FIGS. 7 to 10, two light emitting elements are simultaneously mounted in the
この様にして切断分離された各発光装置30〜30は、上記図1の構造を有するものであるが、この様な新規な側面発光式の半導体発光装置を多量に、かつ、簡単な工程により製造することが出来た。
Each of the
15 導光板
16 反射シート
17 拡散シート
18 プリズムシート
19 光導入面
30 半導体発光装置
31 LEDパッケージ
32 プリント回路基板
34 発光素子
35a〜35d 金属電極
36 金属リフレクタ
36a,36b 反射面
37 パッケージ
38 反射層
39 発光面
40 ワイヤ
41 盤状体
42 凹所
DESCRIPTION OF
Claims (6)
5. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the hole formed in the metal reflector plate is formed in a substantially bowl shape.
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