JP2007142044A - 半導体発光装置及びそれを用いた面光源 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性が良好で実装の自由度が高く、導光板と組合わせて構成した面光源を組込んだ各種照明装置の薄型化、及び構成部品点数の少数化による製造コストの低減が可能な半導体発光装置及びそれを用いた面光源を提供することにある。
【解決手段】本発明は、リードフレーム6a、6bを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子7を実装し、夫々の端部が前記半導体発光素子7の電極に接続されたリードフレー6a、6bムの他方の端部側をパッケージの樹脂成形部1から外部に突出させると共に、半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aのブロック体11を樹脂成形部1から該樹脂成形部1の近傍まで突出させるようにした。そして、上記構造の半導体発光装置を回路基板と共に金属基体に実装して面光源を構成する際に、樹脂成形部から突出した半導体発光素子が載置されたブロック体11と金属基体とが直接接触するか、あるいは熱伝導シートを挟んで位置するようにした。
【選択図】図5
【解決手段】本発明は、リードフレーム6a、6bを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子7を実装し、夫々の端部が前記半導体発光素子7の電極に接続されたリードフレー6a、6bムの他方の端部側をパッケージの樹脂成形部1から外部に突出させると共に、半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aのブロック体11を樹脂成形部1から該樹脂成形部1の近傍まで突出させるようにした。そして、上記構造の半導体発光装置を回路基板と共に金属基体に実装して面光源を構成する際に、樹脂成形部から突出した半導体発光素子が載置されたブロック体11と金属基体とが直接接触するか、あるいは熱伝導シートを挟んで位置するようにした。
【選択図】図5
Description
本発明は半導体発光装置及びそれを用いた面光源に関するものであり、詳しくは、液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等に用いられる半導体発光装置及び面光源に関する。
半導体発光装置は現在、様々な分野において様々な方法で活用されているが、活用方法の一つとして、導光板と組み合わせて面光源を構成し、液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等に組み込まれて面状照明光源として機能するものがある。
例えば、図31に示すように、リード電極50を樹脂によってインサート成形して作成されたパッケージ成型体51に開口を有する凹部が設けられ、凹部の内底面には分離された一対のリード電極50の夫々の一方の端部が互いに対向するように露出しており、他方の端部は夫々パッケージ成型体51の短手方向の側壁から突出して該側壁に沿って折り曲げられ、長手方向の側壁側に回り込ませてある。そして、凹部内底面に露出したリード電極50の一方に半導体発光素子52が載置され、半導体発光素子52の上側に形成された一対の電極と凹部内底面に露出した一対のリード電極50とが夫々ボンディングワイヤ53を介して接続されている。また、凹部内には透光性を有する封止樹脂が充填され、半導体発光素子52とボンディングワイヤ53とが樹脂封止されている。この種の半導体発光装置54はサイドビュータイプ(側面発光型)と称されるものである(例えば、特許文献1参照。)。
このような構造の半導体発光装置を導光板と組み合わせて面光源を構成する一般的な方法は、図32に示すように、半導体発光装置54を駆動させるための回路部品が実装された回路基板55上に、出射方向が回路基板55面と平行となるように半導体発光装置54を配置し、半導体発光装置54の長手方向の側壁側に回り込んだリード電極50を回路基板55に形成された回路パターンに導電性部材を介して接続する。そして、半導体発光装置54の光出射面(開口面)56と導光板57の光入射面58となる側面とが対向するように半導体発光装置54と導光板57とを適当な間隔を保って配置する。
また、半導体発光素子の他の例として、図33に示すように、断面略コの字形状に折り曲げられた一対の薄板金属板60a、60bが所定の間隔を保って対向するように配置されており、夫々の薄板金属板60a、60bは外部から駆動電力を導入する電極の役割を担っている。そして、一方の薄板金属板60aには開口を有する擂鉢状の凹部61が設けられており、凹部61の内底面62には半導体発光素子63が導電性接着剤64を介して載置され、半導体発光素子63の下側電極と薄板金属板60aとの電気的導通が図られている。一方、半導体発光素子63の上側電極はボンディングワイヤ65を介して他方の薄板金属板60bに接続され、半導体発光素子63の上側電極と薄板金属板60bとの電気的導通が図られている。また、凹部61内には第一の樹脂66が充填されて半導体発光素子63とボンディングワイヤ65とが樹脂封止され、更にこれらを覆うように第二の樹脂67によって集光レンズ部68を設けた樹脂封止が施されている。この種の半導体発光装置69はトップビュータイプ(正面発光型)と称されるものである(例えば、特許文献2参照。)。
このような構造の半導体発光装置を導光板と組み合わせて面光源を構成する一般的な方法は、例えば図34に示すように、半導体発光装置69の下方の内側に折り曲げられた薄板金属板60a、60bを金属基体70上に形成された回路パターン71に導電性部材を介して実装接続する。そして、半導体発光装置69の光出射面(集光レンズ部)68と導光板72の光入射面73となる側面とが対向するように半導体発光装置69と導光板72とを所望の間隔を保って配置する。また、金属基体70の底面には放熱板やヒートシンク等の放熱部材74を、背面には半導体発光装置を駆動制御させるための回路部品が実装された回路基板75を配置する。
この場合、上記のように半導体発光装置を直接金属基体に実装するのではなく、一旦半導体発光装置を回路パターンが形成された半導体発光装置実装基板に導電性部材を介して実装接続し、それを金属基体に取り付けることも可能である。
また、金属基体の形状は図34に示すような三角柱に限られるものではなく、四角柱、平板、アングル等の種々の形状が考えられ、配置スペース、放熱効果等の種々の条件を考慮して最適な形状に設定されるものである。
特開2004−193537号公報
特開2002−314148号公報
ところで、半導体発光素子は点灯時(駆動時)に自己発熱し、その熱によって発光効率が低下するという特性を有している。そこで、半導体発光素子の点灯時に発生する熱を放熱して温度上昇を抑え、発光効率の低下を抑制することが半導体発光装置にとって重要な要件となる。その場合、半導体発光装置の構造上、半導体発光素子で発生した熱は半導体発光素子を載置した熱伝導体に接続された放熱体を介して半導体発光装置の外部に放熱されるものであり、熱伝導体が半導体発光素子の温度上昇の抑制に直接的及び間接的に大いに寄与するものである。つまり、半導体発光素子を載置した熱伝導体の熱の良導性が温度上昇を抑制する重要な要素となる。
そこで、上記サイドビュータイプの半導体発光装置において、半導体発光素子を載置したリード電極は半導体発光素子が載置された位置から半導体発光装置が実装された回路基板の回路パターンの接続位置までの距離が長く、その間のリード電極の熱抵抗が高くなるために熱伝導性は良くない。
また、導光板と組み合わせて面光源を構成する場合、図32に示すように半導体発光装置は回路基板上に実装されるために面光源としての厚みが厚くなり、それを組み込んだ液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等の薄型化が困難なものとなる。
一方、トップビュータイプの半導体発光装置におい、半導体発光素子を実装した薄板金属板は半導体発光素子が載置された位置の直下部分が直接金属基体に接触しているために放熱体となる金属基体までの熱抵抗が低く、熱伝導性が良好である。
しかしながらこの場合、半導体発光装置を実装接続するためには金属基体上に絶縁層や回路パターンを形成しなければならず、そのための複雑でコストのかかる製造工程を設ける必要がある。また、液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等を構成する場合、金属基体等の放熱部材による構成部材が増えると共に、構造も複雑なものとなってしまい、設計の自由度が制約されると同時に製造コストの上昇を生じさせる要因となる。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、放熱性が良好で実装の設計自由度が高く、導光板と組み合わせて構成した面光源を組み込んだ液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等の薄型化、及び構成部品点数の少数化による製造コストの低減が可能な半導体発光装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装した半導体発光装置であって、前記パッケージの樹脂成形体に設けられた開口を有する凹部内底面には独立した一対のリードフレームの夫々の端部が露出し、前記凹部内底面に露出した第一のリードフレームには前記半導体発光素子が載置され、第二のリードフレームには一方の端部を前記半導体発光素子の電極に接続されたボンディングワイヤの他方の端部が接続され、前記第一のリードフレーム及び前記第二のリードフレームは夫々前記樹脂成形体の側面から外部に突出して前記半導体発光素子の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられていると共に、前記第一のリードフレームの一部が前記樹脂成形体の少なくとも1つの側面から外部に突出していることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記樹脂成形体の側面から突出した第一のリードフレームの一部は、前記樹脂成形体の側面近傍まで突出し、該突出部の端面が前記側面と略平行であることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は2のいずれか1項において、前記凹部の内周面は光反射性を有する面であることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項において、前記凹部内には前記半導体発光素子、前記ボンディングワイヤ及び前記リードフレームの少なくとも一部を封止するように透光性樹脂及び少なくとも1種類以上の蛍光物資を含有した透光性樹脂のうちの1つの樹脂が充填されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項5に記載された発明は、リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装した半導体発光装置であって、前記パッケージの樹脂成形体に設けられた開口を有する凹部内底面には独立した3つのリードフレームの夫々の端部が露出し、前記凹部内底面に露出した第一のリードフレームには前記半導体発光素子が載置され、2つの第二のリードフレームには夫々の一方の端部を前記半導体発光素子の電極に接続されたボンディングワイヤの他方の端部が接続され、前記2つの第二のリードフレームは夫々前記樹脂成形体の側面から外部に突出して前記半導体発光素子の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられていると共に、前記第一のリードフレームの一部が前記樹脂成形体の少なくとも1つの側面から外部に突出していることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項5において、前記樹脂成形体の側面から突出した第一のリードフレームの一部は、前記樹脂成形体の側面近傍まで突出し、該突出部の端面が前記側面と略平行であることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項7に記載された発明は、請求項5又は6のいずれか1項において、前記凹部の内周面は光反射性を有する面であることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項8に記載された発明は、請求項5〜7のいずれか1項において、前記凹部内には前記半導体発光素子、前記ボンディングワイヤ及び前記リードフレームの少なくとも一部を封止するように透光性樹脂及び少なくとも1種類以上の蛍光物質を含有した透光性樹脂のうちの1つの樹脂が充填されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項9に記載された発明は、金属基体上に請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置を実装し、導光板の光入射面が前記半導体発光装置の開口と対向するように前記導光板を配置した構成の面光源であって、前記半導体発光装置から突出した第一のリードフレーム及び第二のリードフレームまたは2つの第二のリードフレームが夫々回路基板に接続され、前記金属基体と前記半導体発光装置の樹脂成形部から突出した前記第一のリードフレームの一部の端面とが直接接触していることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項10に記載された発明は、金属基体上に請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置を実装し、導光板の光入射面が前記半導体発光装置の開口と対向するように前記導光板を配置した構成の面光源であって、前記半導体発光装置から突出した第一のリードフレーム及び第二のリードフレームまたは2つの第二のリードフレームが夫々回路基板に接続され、前記金属基体と前記半導体発光装置の樹脂成形部から突出した前記第一のリードフレームの一部の端面とが熱伝導シートを挟んで配置されていることを特徴とするものである。
本発明の半導体発光装置は、リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装し、夫々の端部が前記半導体発光素子の電極に接続されたリードフレームの他方の端部側をパッケージの樹脂成形部から外部に突出させると共に、半導体発光素子が載置されたリードフレームの一部を樹脂成形部から該樹脂成形部の近傍まで突出させるようにした。
そして、導光体と対向するように上記構造の半導体発光装置を回路基板と共に金属基体に実装した面光源を構成する際に、樹脂成形部から突出した半導体発光素子が載置されたリードフレームの一部と金属基体とが直接接触するか、あるいは熱伝導シートを挟んで位置するようにした。
その結果、半導体発光素子の点灯時に半導体発光素子から発せられた熱が金属基体を介して放熱され、半導体発光素子の温度上昇が抑えられて発光効率の低下が抑制されることになる。
放熱性が良好で実装の設計自由度が高く、導光板と組み合わせて構成した面光源を組み込んだ液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等の薄型化、及び構成部品点数の少数化による製造コストの低減が可能な半導体発光装置を提供するという目的を、リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装し、夫々の端部が前記半導体発光素子の電極に接続されたリードフレームの他方の端部側をパッケージの樹脂成形体から外部に突出させると共に、半導体発光素子が載置されたリードフレームの一部を樹脂成形体から樹脂成形体の近傍まで突出させるようにした。そして、導光体と対向するように上記構造の半導体発光装置を金属基体に実装して面光源を構成する際に、樹脂成形体から突出した半導体発光素子が載置されたリードフレームの一部と金属基体とが直接接触するか、あるいは熱伝導シートを挟んで位置するようにして達成した。
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図30を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図1〜図5は本発明の半導体発光装置に係わる実施例1を示す図であり、図1は平面図、図2は正面図、図3は側面図、図4は背面図、図5は図1のA−A断面図である。本発明の半導体発光装置に係わる実施例は全て、リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージを有している。
そこで、実施例1の場合、パッケージの樹脂成形部1には開口2を有する凹部3が設けられており、凹部3は該凹部3の内底面4から立ち上がって外側に傾斜する内周面5を有していると共に、該内周面5は光反射面を形成している。
また、凹部3内底面4には分離・独立した一対のリードフレーム6a、6bの夫々の端部が互いに対向するように露出しており、露出した一方のリードフレーム6a上に半導体発光素子7が載置されている。
そして、半導体発光素子7の上面にはアノード及びカソードの2つの電極が形成されており、該電極の一方はボンディングワイヤ8aを介して半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aに接続されて電気的導通が図られている。一方、半導体発光素子7に形成された他方の電極はボンディングワイヤ8bを介して半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aとは分離・独立した他方のリードフレーム6bに接続されて電気的導通が図られている。
更に、凹部3内には封止樹脂9が充填され、半導体発光素子7及びボンディングワイヤ8a、8bが樹脂封止されている。半導体発光素子7及びボンディングワイヤ8a、8bを封止した封止樹脂9は半導体発光素子7を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護し、且つボンディングワイヤ8a、8bを振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、封止樹脂9は半導体発光素子7の光出射面とで界面を形成しており、半導体発光素子7の発光光を半導体発光素子7の光出射面から封止樹脂9内に効率良く出射させる機能も有している。
凹部3内底面4に露出した一対のリードフレーム6a、6bのうち、半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aはパッケージの樹脂成形部1の対向する長手方向の両側面10a、10b及び対向する短手方向の一方の側面10cの3つの側面から外部に突出しており、半導体発光素子7が載置されていないリードフレーム6bは樹脂成形部1の短手方向の他方の側面10dから外部に突出している。
半導体発光素子7が搭載された側のリードフレーム6aの端部は断面略矩形のブロック体11をなしており、その側面12a、12bがそのまま樹脂成形部1の長手方向の夫々の側面10a、10bから外部に突出している。そして、外部に突出したブロック体11の側面12a、12bと樹脂成形部1の長手方向の側面10a、10bとは略平行をなしている。
また、半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6aと半導体発光素子7が載置されないリードフレーム6bは夫々樹脂成形部1の短手方向の側面10c、10dから外部に突出して断面略平板状の延長リード13a、13bを形成しており、前記延長リード13a、13bは樹脂成形部1の突出部近傍で樹脂成形部1の開口2に略垂直に半導体発光素子7の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられ、夫々の延長リード13a、13bの端部14a、14bは延長リード13a、13bの樹脂成形部1側面10b側の縁部を折り目として樹脂成形部1の内側に向かって樹脂成形部1側面10bに略平行になるように折り曲げられている。
図6〜図10は本発明の半導体発光装置に係わる実施例2を示す図であり、図6は平面図、図7は正面図、図8は側面図、図9は背面図、図10は図6のA−A断面図である。
本実施例は、樹脂成形部1の形状、及び樹脂成形部1の夫々の側面10a、10b、10c、10dから突出したブロック体11及び延長リード13a、13bの形状等の外観は上記実施例1と同様である。
実施例1と異なる点は、樹脂成形部1の内底面4には断面略矩形のブロック体11の一部と、前記ブロック体11を挟んだ2つのリードフレーム6a、6bの夫々の端部とからなる分離・独立した3つの部分が露出している。
そして、凹部3内底面4に露出したブロック体11上に半導体発光素子7が載置され、半導体発光素子7の上面に形成されたアノード及びカソードの2つの電極は夫々ボンディングワイヤ8a、8bを介して半導体発光素子7が載置されたブロック体11を挟んで配置された2つのリードフレーム6a、6bの夫々に接続されて電気的導通が図られている。
また、半導体発光素子7が載置された断面略矩形のブロック体11は、その側面12a、12bがそのまま樹脂成形部1の長手方向の夫々の側面10a、10bから外部に突出している。そして、外部に突出したブロック体11の側面12a、12bと樹脂成形部1の長手方向の側面10a、10bとは略平行をなしている。夫々の一方の端部が半導体発光素子7の上面の電極の夫々に接続されたボンディングワイヤ8a、8bの他方の端部が接続されたリードフレーム6a、6bは夫々樹脂成形部1の短手方向の側面10c、10bから突出して延長リード13a、13bを形成している。
図11〜図17は本発明の半導体発光装置に係わる実施例3を示す図であり、図11は平面図、図12は正面図、図13は側面図、図14は背面図、図15は図13の一部を変更した側面図、図16は図15の背面図、図17は図11のA−A断面図である。
本実施例は、樹脂成形部1の短手方向の側面から突出した延長リードの形状が異なる以外は実施例1と同様である。
半導体発光素子7が載置された断面略矩形のブロック体11は、その側面12a、12bがそのまま樹脂成形部1の長手方向の夫々の側面10a、10bから外部に突出している。そして、外部に突出したブロック体11の側面12a、12bと樹脂成形部1の長手方向の側面10a、10bとは略平行をなしている。
半導体発光素子7が載置されたリードフレーム6a及び半導体発光素子7が載置されていないリードフレーム6bの夫々は延長リード13a、13bとして樹脂成形部1の短手方向の側面10a、10bから外部に突出している。
外部に突出した断面略平板状の延長リード13a、13bは樹脂成形部1の突出部近傍で延長リード13a、13bの樹脂成形部1側面10b側の縁部を折り目として延長リード13a、13bの平板に略垂直に半導体発光素子7の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられており、夫々の延長リード13a、13bの端部14a、14bは図13に示すように略直線状に形成されている場合と、図15に示すように樹脂成形部1の長手方向の側面10b側に折り曲げられて樹脂成形部1の長手方向と略平行になるようにフォーミングされている場合とがある。
図18〜図24は本発明の半導体発光装置に係わる実施例4を示す図であり、図18は平面図、図19は正面図、図20は側面図、図21は背面図、図22は図20の一部を変更した側面図、図23は図22の背面図、図24は図18のA−A断面図である。
本実施例は、樹脂成形部1の形状、及び樹脂成形部1の夫々の側面10a、10b、10c、10dから突出したブロック体11及び延長リード13a、13bの形状等の外観は上記実施例3と同様である。
実施例3と異なる点は、樹脂成形部1の内底面4には断面略矩形のブロック体11の一部と、前記ブロック体11を挟んだ2つのリードフレーム6a、6bの夫々の端部とからなる分離・独立した3つの部分が露出している。
そして、凹部3内底面4に露出したブロック体11上に半導体発光素子7が載置され、半導体発光素子7の上面に形成されたアノード及びカソードの2つの電極は夫々ボンディングワイヤ8a、8bを介して半導体発光素子7が載置されたブロック体11を挟んで配置された2つのリードフレーム6a、6bの夫々に接続されて電気的導通が図られている。
また、半導体発光素子7が載置された断面略矩形のブロック体11は、その側面12a、12bがそのまま樹脂成形部1の長手方向の夫々の側面10a、10bから外部に突出している。そして、外部に突出したブロック体11の側面12a、12bと樹脂成形部1の長手方向の側面10a、10bとは略平行をなしている。夫々の一方の端部が半導体発光素子7の上面の電極の夫々に接続されたボンディングワイヤ8a、8bの他方の端部が接続されたリードフレーム6a、6bは夫々樹脂成形部1の短手方向の側面10c、10bから延長リード13a、13bとして突出している。
上記実施例1〜実施例4のいずれにおいても、樹脂成形部1に設けられた凹部3内底面4に露出し、少なくとも半導体発光素子7が載置されるブロック体11は、その側面12a、12bがそのまま樹脂成形部1の長手方向の夫々の側面10a、10bから外部に突出していると共に、外部に突出したブロック体11の側面12a、12bは樹脂成形部1の長手方向の側面10a、10bと略平行をなしている。
更に、樹脂成形部に設けられた凹部底面に露出し、少なくとも一方の端部が半導体発光素子の上面に形成された電極に接続されたボンディングワイヤの他方の端部が接続されたリードフレームは、樹脂成形部の短手方向の夫々の側面から外部に突出していると共に、樹脂成形部の突出部近傍で半導体発光素子の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられた延長リードを形成している。
同様に、上記実施例1〜実施例4のいずれにおいても、半導体発光素子に、底面側が絶縁性基板で形成され上面側に2つの電極が形成されたダブルワイヤタイプのものを用いた例を示したが、ダブルワイヤタイプの半導体発光素子の替わりに上面側と底面側の夫々に電極を形成したシングルワイヤタイプの半導体発光素子を用いることもできる。その場合、シングルワイヤタイプの半導体発光素子を底面側の電極を介してブロック体にダイボンディングして半導体発光素子の上面側の電極をボンディングワイヤを介してリードフレームにワイヤボンディングしたり、また例えばシリコンサブマウントのような、表面に導体パターンが形成された絶縁基体をブロック体上に配設し、前記導体パターン上にシングルワイヤタイプの半導体発光素子を底面側の電極を介してダイボンディングして、半導体発光素子の上面側の電極及び半導体発光素子がダイボンディングされて該半導体発光素子の底面側の電極と電気的に接続された導体パターンを夫々ボンディングワイヤを介してリードフレームにワイヤボンディングしてもよい。
また、上記半導体発光装置18の半導体発光素子7を封止する封止樹脂9は透光性樹脂からなっており、半導体発光素子7の発光光がそのまま外部に放出される。ところが、半導体発光素子7を蛍光物質を含有した透光性樹脂で封止すると、半導体発光素子7から出射された光が蛍光物質を励起して波長変換し、半導体発光素子7から出射された光とは異なる色の光を放出するような半導体発光装置18を実現することができる。
例えば、半導体発光素子から出射される光が青色光の場合には、青色光に励起されて青色の補色となる黄色光に波長変換する蛍光物質を用いることにより、半導体発光素子から出射された青色光が蛍光物質を励起することによって波長変換された黄色光と、半導体発光素子から放射された青色光との加法混色によって白色光を作り出すことができる。同様に、半導体発光素子から出射される光が青色光であっても、青色光に励起されて緑色光及び赤色光にそれぞれ波長変換する2種類の蛍光体物質を混合したものを用いることにより、半導体発光素子から出射された青色光が蛍光物質を励起することによって波長変換された緑色光及び赤色光と、半導体発光素子から出射された青色光との加法混色によって白色光を作り出すこともできる。また、半導体発光素子から出射される光が紫外光の場合には、紫外光に励起されて青色光、緑色光及び赤色光にそれぞれ波長変換する3種類の蛍光物質を混合したものを用いることにより、半導体発光素子から出射された紫外光が蛍光物質を励起することによって波長変換された青色光、緑色光及び赤色光の加法混色によって白色光を作り出すこともできる。更に、半導体発光素子から出射される光の波長と蛍光物質とを適宜に組み合わせることによって白色光以外の種々な発光色を作り出すことができる。
以上、本発明の半導体発光装置の実施例について図を参照しながら詳細に説明したが、次に、これらを導光板と組み合わせて面光源を構成する場合の例を図25〜図30を参照しながら説明する。
図25は実施例1あるいは実施例2の半導体発光装置を使用した場合を示している。放熱性が良好な金属基体15上に回路部品が実装された回路基板16が取り付けられ、同一金属基体15上に半導体発光素子の出射方向が金属基体15の半導体発光装置実装面17と略平行となるように半導体発光装置18が実装される。そして、一方の端部が夫々半導体発光素子のアノード及びカソード電極に接続され、樹脂成形部1の短手方向の側面から突出して半導体発光素子の出射方向とは反対方向に折り曲げられた延長リード13a、13bの他方の端部14a、14bが回路基板16に接続され、外部から回路基板16に供給された電力を回路基板16を介して半導体発光素子に印加することによって半導体発光素子を点灯するようにしている。
また、樹脂成形部1の長手方向の側面から外部に突出した少なくとも半導体発光素子が載置されたブロック体11の側面12bと金属基体15とが直接接触しており、半導体発光素子の点灯時に半導体発光素子から発せられた熱を金属基体15を介して放熱することによって半導体発光素子の温度上昇を抑えて発光効率の低下を抑制するようにしている。
そして、半導体発光装置18の開口と導光板19の光入射面20とが対向するように、半導体発光装置18が実装された金属基体15と導光板19とを所定の位置関係を保って配置している。この状態で半導体発光素子に電圧を印加して点灯させると、半導体発光素子から発せられた光の直接光と、半導体発光素子から発せられて半導体発光素子が載置された凹部の反射性を有する内周面で反射された反射光とが半導体発光素子の開口2から対向する導光板19の光入射面20に到達し、光入射面20から導光板19内に導入される。
図26、図27は共に、夫々実施例3あるいは実施例4の半導体発光装置18を使用した場合を示している。これらの構成の面光源は、金属基体15に取り付けられた回路基板16に接続する延長リード13a、13b及び該延長リード13a、13bの端部14a、14bの様態が異なる以外は図25と同様であるので説明は省略する。
図28で示した構成の面光源は、図25で示した構成の面光源に対して、少なくとも半導体発光素子が載置されたブロック体11の側面12bと金属基体15との間に熱伝導シート21を設けたものである。それ以外は図25で示した構成と同様である。よって、その他の説明は省略する。
同じように、図29で示した構成の面光源は図26で示した構成の面光源に対して、また図30で示した構成の面光源は図27で示した構成の面光源に対して、夫々少なくとも半導体発光素子が載置されたブロック体11の側面12bと金属基体15との間に熱伝導シート21を設けており、それ以外は夫々図26及び図27で示した構成と同様である。よって、その他の説明は省略する。
図28〜図30で示した構成の面光源は、少なくとも半導体発光素子が載置されたブロック体11の側面12bと金属基体15との間に絶縁性の熱伝導シート21を設けており、ブロック体11と金属基体15との間の電気的導通を阻止すると共に、熱伝導性を確保するようにしている。
以上説明したように、本発明の半導体発光装置は、該半導体発光装置を用いて面光源を構成する際に、少なくとも半導体発光装置に内蔵された半導体発光素子を載置したブロック体が金属基体に直接あるいは熱伝導シートを介して接触するような構造にした。そのため、半導体発光素子の点灯時に半導体発光素子から発せられた熱が金属基体を介して放熱され、半導体発光素子の温度上昇が抑えられて発光効率の低下が抑制されることになる。
また、一方の端部が半導体発光装置内で半導体発光素子の電極に接続され、他方の端部が樹脂成形体から突出して回路部品を実装した回路基板に接続される延長リードを、適宜適当な形状に設定することによって半導体発光装置を所望する位置に実装することが可能となる。そのため、半導体発光装置の実装に対する制約が削減され、設計の自由度が増すことになる。
また、半導体発光装置は回路部品が実装された回路基板上に実装されるわけではないために、回路基板の厚みに無関係に面光源を薄く構成することができ、面光源を組み込んだ液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等の薄型化が可能となる。
更に、絶縁処理、回路形成等を施さない無垢の金属基体上に半導体発光素子を実装することができるために、面光源の製造工数及び構成部品点数の低減による液晶バックライト、パネル照明装置、一般照明装置等の製造コストの底廉化を図ることができる。
1 樹脂成形部
2 開口
3 凹部
4 内底面
5 内周面
6a、6b リードフレーム
7 半導体発光素子
8a、8b ボンディングワイヤ
9 封止樹脂
10a、10b、10c、10d 側面
11 ブロック体
12 12a、12b 側面
13a、13b 延長リード
14a、14b 端部
15 金属基体
16 回路基板
17 半導体発光装置実装面
18 半導体発光装置
19 導光板
20 光入射面
21 熱伝導シート
2 開口
3 凹部
4 内底面
5 内周面
6a、6b リードフレーム
7 半導体発光素子
8a、8b ボンディングワイヤ
9 封止樹脂
10a、10b、10c、10d 側面
11 ブロック体
12 12a、12b 側面
13a、13b 延長リード
14a、14b 端部
15 金属基体
16 回路基板
17 半導体発光装置実装面
18 半導体発光装置
19 導光板
20 光入射面
21 熱伝導シート
Claims (10)
- リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装した半導体発光装置であって、前記パッケージの樹脂成形体に設けられた開口を有する凹部内底面には独立した一対のリードフレームの夫々の端部が露出し、前記凹部内底面に露出した第一のリードフレームには前記半導体発光素子が載置され、第二のリードフレームには一方の端部を前記半導体発光素子の電極に接続されたボンディングワイヤの他方の端部が接続され、前記第一のリードフレーム及び前記第二のリードフレームは夫々前記樹脂成形体の側面から外部に突出して前記半導体発光素子の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられていると共に、前記第一のリードフレームの一部が前記樹脂成形体の少なくとも1つの側面から外部に突出していることを特徴とする半導体発光装置。
- 前記樹脂成形体の側面から突出した第一のリードフレームの一部は、前記樹脂成形体の側面近傍まで突出し、該突出部の端面が前記側面と略平行であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
- 前記凹部の内周面は光反射性を有する面であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 前記凹部内には前記半導体発光素子、前記ボンディングワイヤ及び前記リードフレームの少なくとも一部を封止するように透光性樹脂及び少なくとも1種類以上の蛍光物資を含有した透光性樹脂のうちの1つの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装した半導体発光装置であって、前記パッケージの樹脂成形体に設けられた開口を有する凹部内底面には独立した3つのリードフレームの夫々の端部が露出し、前記凹部内底面に露出した第一のリードフレームには前記半導体発光素子が載置され、2つの第二のリードフレームには夫々の一方の端部を前記半導体発光素子の電極に接続されたボンディングワイヤの他方の端部が接続され、前記2つの第二のリードフレームは夫々前記樹脂成形体の側面から外部に突出して前記半導体発光素子の光出射方向に対して反対方向に折り曲げられていると共に、前記第一のリードフレームの一部が前記樹脂成形体の少なくとも1つの側面から外部に突出していることを特徴とする半導体発光装置。
- 前記樹脂成形体の側面から突出した第一のリードフレームの一部は、前記樹脂成形体の側面近傍まで突出し、該突出部の端面が前記側面と略平行であることを特徴とする請求項5に記載の半導体発光装置。
- 前記凹部の内周面は光反射性を有する面であることを特徴とする請求項5又は6のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 前記凹部内には前記半導体発光素子、前記ボンディングワイヤ及び前記リードフレームの少なくとも一部を封止するように透光性樹脂及び少なくとも1種類以上の蛍光物質を含有した透光性樹脂のうちの1つの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 金属基体上に請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置を実装し、導光板の光入射面が前記半導体発光装置の開口と対向するように前記導光板を配置した構成の面光源であって、前記半導体発光装置から突出した第一のリードフレーム及び第二のリードフレームまたは2つの第二のリードフレームが夫々回路基板に接続され、前記金属基体と前記半導体発光装置の樹脂成形部から突出した前記第一のリードフレームの一部の端面とが直接接触していることを特徴とする面光源。
- 金属基体上に請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置を実装し、導光板の光入射面が前記半導体発光装置の開口と対向するように前記導光板を配置した構成の面光源であって、前記半導体発光装置から突出した第一のリードフレーム及び第二のリードフレームまたは2つの第二のリードフレームが夫々回路基板に接続され、前記金属基体と前記半導体発光装置の樹脂成形部から突出した前記第一のリードフレームの一部の端面とが熱伝導シートを挟んで配置されていることを特徴とする面光源。
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