TWI401828B - 半導體發光裝置及平面光源 - Google Patents
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Description
本申請案根據及主張2007年11月2日所提出之日本新型申請案第2007-008501號之優先權，在此以提及方式併入該日本新型申請案之整個內容。
本發明係有關於一種半導體發光裝置，以及一種包括該半導體發光裝置之平面光源。
圖4顯示一表面安裝半導體發光裝置100。如圖4所示，該表面安裝半導體發光裝置100包括：一基部102；一發光二極體晶片105；以及一樹脂部103。在該基部102之上表面中形成一凹部。該發光二極體晶片105做為一由焊接來固定在該凹部之底面上的發光元件。該樹脂部103覆蓋該發光二極體晶片105。該基部102包括一含金屬之散熱板106(在該散熱板106上由焊接來固定該發光二極體晶片105)及一包圍該散熱板106之外圍本體104。在此情況中，該外圍本體104包括該基部102之側壁部109。從彼此相對之該外圍本體104的一對側面引出導線端107及使該等導線端107經由個別導線108電性連接至該發光二極體晶片105。該半導體發光裝置100與一導光板之組合配置成一用於例如液晶顯示器之背光的平面光源。在該平面光源中，該基部102之側壁部109的上表面109a係配置成相對於該導光板之光入射面，使得自該發光二極體105所發射之光經由該樹脂部103進入該導光板之光入射面。進入該導光板之光從該導光板之主面輸出至該導光板之外部。為了獲得自該半導體發光裝置100所發射之光的敏銳方向性(directivity)，以改善從該導光板之主面發射至外部的光之亮度(luminance)，覆蓋該發光二極體晶片105之該樹脂部103的上表面103a係定位成與該側壁部109之上表面109a實質上齊平，或者該樹脂部103從該側壁部109之上表面109a突出，使得該上表面103a係定位在(高於)該側壁部109之上表面109a的上側。JP-A-2007-041471描述這樣的平面光源。
在該平面光源中，該半導體發光裝置根據下述理由配置在該導光板之附近中：
(1)當在該半導體發光裝置與該導光板問提供一間隙或一空腔(以下稱為「空腔部」)時，由於在該空腔部中所存在之空氣層的折射率與該樹脂部之折射率間之差異而使光折射，以致於減少進入該導光板之光的數量。結果，很難獲得從該導光板之主面至外部所輸出之光的期望亮度。
(2)當在該半導體發光裝置與該導光板間提供該空腔部時，該平面光源之表面尺寸變大了。
然而，當在該導光板之附近配置該半導體發光裝置時，可能降低該發光二極體晶片之發光效能。該發光效能之降低的理由在於：在該半導體發光裝置中，由該發光二極體晶片所產生之熱加熱該半導體發光裝置之樹脂部，以致於可能輕易使該樹脂部熱膨脹。當使該半導體發光裝置之樹脂部熱膨脹及然後使該膨脹樹脂部與該導光板之光入射面接觸時，因為該導光板比該半導體發光裝置之樹脂部硬，所以經由該半導體發光裝置之膨脹樹脂部施加下壓力至該發光二極體晶片。結果，可能在該發光二極體晶片中產生會降低發光效能之機械應力，另外，可能使接合線從電極切割或脫離。
並且，在以與該導光板之光入射面平行方式來配置複數個半導體發光裝置之情況中，如果該複數個半導體發光裝置之樹脂部的上表面之突出程度在製造步驟中係為變動的，則當使該等半導體發光裝置之樹脂部熱膨脹時，某些相對小的突出程度之半導體發光裝置沒有與該導光板之光入射面接觸，然而另外相對大的突出程度的半導體發光裝置可能與該導光板之光入射面接觸。結果，在該等半導體發光裝置與該導光板之光入射面接觸的部分方面，該空腔部消失了，以致於由該導光板從該等半導體發光裝置所接收之光增加了。因而，該平面光源之亮度根據該等半導體發光裝置之位置而變動。於是，可以降低該平面光源之顯示度。
本發明之一目的提供能解決上述技術問題之一種半導體發光裝置及一種平面光源。
依據本發明之一態樣，提供一種半導體發光裝置，包括：一基部，具有一在該基部之主面之一中所形成之凹部；以及一發光元件，安裝在該基部之該凹部的底面上，其中該基部包括一包圍該發光元件之側壁部，其中以一在該凹部中所填充之樹脂部覆蓋該發光元件，以及該樹脂部之上表面的至少一部分係定位成比該側壁部之上表面更靠近該凹部之底面。
依據本發明之另一態樣，提供一種平面光源，包括：一半導體發光裝置，包括：一基部，具有一在該基部之主面之一中所形成之凹部；以及一發光元件，安裝在該基部之該凹部的底面上，其中該基部包括一包圍該發光元件之側壁部，其中以一在該凹部中所填充之樹脂部覆蓋該發光元件，以及其中該樹脂部之上表面的至少一部分係定位成比該側壁部之上表面更靠近該凹部之底面；以及一導光板，從該發光元件所發射之光被引入該導光板，其中該基部之側壁部的上表面係配置成相對於該導光板之一側面。
接下來，描述依據本發明之一具體例的一半導體發光裝置。
如圖1所示，本發明之一具體例的一半導體發光裝置1包括一含金屬材料之支撐板6、一發光二極體晶片5、導線端7、導線8及一外圍本體4。該發光二極體5做為一在該支撐板6之上表面上所固定之發光元件。該等導線端7係配置成相鄰於該支撐板6之側面及從該支撐板6之側面延伸至外側。該導線8電性連接該發光二極體晶片5之上表面電極至該等導線端7。該外圍本體4覆蓋該等導線端7之一部分及該支撐板6之側面。
圖2顯示所完成之一半導體發光裝置1。在此圖式中所示之半導體發光裝置中，在該支撐板6之上表面上固定8片發光二極體5，提供16片電性連接至該等發光二極體晶片5之導線端7。該支撐板6及該外部外圍本體4界定一基部2。並且，在該半導體發光裝置1中，如圖2所示，例如，可以配置複數組藍光發光二極體成為該等發光二極體晶片5。在另一情況中，可以配置一單發光二極體成為該發光二極體晶片5，或者可以配置由一藍光發光二極體及其它發射具有不同於該藍光發光二極體之波長的其它波長之光的發光二極體(像紅光發光二極體)。
該支撐板6及該等導線端7包含具有高導熱率之金屬(例如，銅、鋁、銅合金、鋁合金之類)。如圖2所示，該基部2具有彼此相對之一對第一側面10及一對第二側面11。該等第二側面11係形成於該對第一側面10之間，其中該等第二側面11之長度比該等第一側面10短。該支撐板6在平面圖中具有一實質上矩形形狀。
在該支撐板6之上表面中具有一溝形凹部12a。該凹部12a穿過該支撐板6之上表面的中心側及到達位在彼此相對之該等第二側面11。該發光二極體晶片5係固定在該支撐板6之凹部12a的底面6b上。該支撐板6之該對第一側面10從該凹部12a之底面6b向上延伸，以界定一側壁部9之一部分(包括該外圍本體4之一部分)。該側壁部9具有斜面，使得相對面間之距離朝遠離該底面之方向(上方向)增加。該側壁部9做為一能改善該發光二極體晶片5之光方向性等之反射鏡。使該支撐板6之下表面從該外圍本體4之下表面暴露至外部，使得在較好狀況下可將該發光二極體晶片5所產生之熱輻射至外部。使該等導線端7之每一導線端的一端經由該等導線8電性連接至該發光二極體晶片5之上電極或下電極，然而將每一導線端之另一端從該外圍本體4引出至外部。
該外圍本體4包括一樹脂，其中例如二氧化矽與氧化鈦之混合物(填充物材料)的含量比係相對大的。例如，該外圍本體4包括一包含尼龍樹脂或液晶聚合物之白色樹脂。該外圍本體4之四個側面延伸於該支撐板6之上表面上方，其中該四個側面界定用以包圍該發光二極體晶片5之該側壁部9。在由該側壁部9所界定之凹部中提供具有光傳輸特性之樹脂部3。
該樹脂部3覆蓋該支撐板6之上表面、該發光二極體晶片5、及該等導線8與該等導線端7之上表面。當由一像包含尼龍樹脂或液晶聚合物之白色樹脂的具有光反射特性之材料來形成該外部外圍本體4時，相似於該支撐板6之凹部，該外圍本體4可以做為一能改善該發光二極體晶片5之光方向性的反射鏡。該外圍本體4之凹部與該支撐板6之凹部係連續的，其界定該基部2之凹部12。具有光傳輸特性之該樹脂部3係形成於此凹部12中。
換句話說，該基部2之凹部12包括：該凹部12a，由在該支撐板6之上表面中所形成之溝部所界定；以及一空間，由該外圍本體4之從該支撐板6的上表面向上所延伸之內面所包圍。該第一側面10係由該外圍本體4之內側面4a與在該凹部12a上之該支撐板6的內側面6a所界定，以及該第二側面11係由該外圍本體4之內側面4b所界定。
在圖1所示之剖面圖中，該內側面6a從該凹部12a之底面6b向外傾斜。因此，該內側面6a可向上反射自該發光二極體晶片5所發射之光。該內側面6a與該底面6b間所界定之角度θ較佳地係30至60°，最好是約52°。此外，該第二側面11與該底面6b間所界定之角度最好是約45°。該內側面6a包含例如銀(或銀合金)，以具有高反射係數。因為由包含該白色樹脂之該外圍本體4的內側面4b來界定該第二側面11，所以該內側面6a(該第一側面10之一部分)具有高於該第二側面11之反射係數。
該樹脂部3包括一具有高折射率和高光傳輸特性之樹脂及覆蓋該發光二極體晶片5及該等導線8。在本具體例之半導體發光裝置1中，該樹脂部3包含一抗熱性矽樹脂。因而，該側壁部9與該樹脂部3間之黏著特性係為高的。該樹脂部3包含磷光體，以便轉換自該發光二極體晶片5所發射之光的波長。結果，自該發光二極體晶片5所發射之光與具有該磷光體所轉換之波長的光混合，以及可經由該樹脂部3發射該混合光(例如，白光)。
在本具體例之半導體發光裝置1中，該樹脂部3之上表面3a係位在比該側壁部9之上表面9a更靠近該支撐板6中所形成之凹部的底面(亦即，該樹脂部3之上表面3a係位在比該側壁部9之上表面9a低)。更特別地，在本具體例之半導體發光裝置1中，該樹脂部3之上表面3a係以下面形狀所形成：使該上表面3a朝下側彎曲，使得該樹脂部3之上表面3a的中心部比它的周圍部更靠近該發光二極體晶片5之上表面。換句話說，在該樹脂部3之上表面3a中，在朝該發光二極體晶片5之四個邊緣突出的區域之內部係定位成比該突出區域之外部低。
本具體例之半導體發光裝置1的尺寸之一實施例如下：
該樹脂部3之上表面3a的寬度(W1)=4.23[mm]；
該支撐板6之寬度(W2)=2.4[mm]；
該基部2之高度(H1)=2.5[mm]；
該支撐板6之高度(H2)=1.5[mm]；以及
該支撐板6在該凹部12a之底面6b處的高度(H3)=1.0[mm]。
該樹脂部3之線性膨脹係數的一實施例不低於200ppm/℃，然而不高於350ppm/℃，以及該支撐板6及該外圍本體4之線性膨脹係數的一實施例不低於20ppm/℃，然而不高於60ppm/℃。亦即，相較於該支撐板6及該外圍本體4，該樹脂部3具有充分大之線性膨脹係數。
圖3顯示一包括該半導體發光裝置1之平面光源50。該平面光源50包括該半導體發光裝置1及一包含具有光傳輸特性之樹脂的平面導光板51。關於該半導體發光裝置1及該導光板51，該半導體發光裝置1之基部2的側壁部9之上表面9a係配置成相對於該導光板51之一側面(亦即，光入射面)51a。在該導光板51之下表面上配置一反射板52。因而，由該反射板52反射該導光板51從該半導體發光裝置1所接收之光，以及然後，從該導光板51之上表面(一主面)輸出該反射光至該導光板51之外部。
在該具體例之半導體發光裝置1中，因為樹脂部3之上表面3a係形成於比該側壁部9之上表面低的側上，所以在該樹脂部3之上表面3a與該導光板51之一側面51a間形成一空腔部53。結果，甚至當使該樹脂部3熱膨脹時，使該膨脹樹脂部3沒有與該導光板51之該側面51a接觸。因此，沒有經由該樹脂部3施加下壓力至該發光二極體晶片5。結果，沒有施加會造成該發光效能降低之機械應力至該發光二極體晶片5。
並且，在該半導體發光裝置1之樹脂部3的上表面3a具有凸形形狀之情況中，一凸形上表面可能與該導光板51接觸，以及另一凸形上表面可能沒有與該導光板51接觸。結果，可能發生該平面光源之亮度變動。然而，依據此具體例，該樹脂部3之上表面3a具有該凹形形狀，以及然後此凹形上表面3a沒有與該導光板51接觸，以致於沒有發生亮度的變動。
特別地，需要使導光板薄化，以便達成製造成本之降低及小型產品。關於此需求，必需使平面發光源之寬度變窄。因而，需要使該支撐板6之寬度變窄，以致於特別難將該發光二極體晶片5所產生之熱從該半導體發光裝置1適當地輻射至外部。結果，當將該樹脂部3之上表面3a與該側壁部9接觸的點界定為一起始點時，可能在靠近該發光二極體晶片5之中心側上使該樹脂部3之上表面3a輕易隆起。甚至當使位於該發光二極體晶片5上方之樹脂部3的上表面3a隆起時，該側壁部9之位置係位在比該樹脂部3之上表面3a的更高側上，以致於可避免該樹脂部3之上表面3a的位置變成最高位置。於是，可使該平面光源之寬度變窄，以及可提供適用於該薄導光板之平面發光源。
本發明並非只侷限於上述具體例，而是可以修改該具體例。例如，在上述具體例中，使該半導體發光裝置1之側壁部9的上表面9a與該導光板51之該側面51a稍微分離。在另一情況中，該上表面9a與該側面51a兩者可以彼此接觸。在此替代情況中，當使該樹脂部3熱膨脹時，會有下面一些可能性：此樹脂部3之上表面3a可能與該導光板51之該側面51a接觸。然而，因為該樹脂部3之上表面3a係形成於比該側壁部9之上表面9a低的側上，所以可避免施加大量下壓力至該發光二極體晶片5。並且，為了增加該半導體發光裝置1之熱輻射特性，可以選擇地在該支撐板6之下表面側上配置一含一金屬之散熱板。
依據本發明之具體例，甚至當因該發光元件所產生之熱而使該樹脂部膨脹時，該樹脂部之上表面會很難從該側壁部之上表面向上突出。因此，當一半導體發光裝置與一導光板組合以便配置成一平面光源時，縱使使該樹脂部熱膨脹，該樹脂部沒有與該導光板之光入射面接觸，以及沒有經由該樹脂部施加大的下壓力至該發光元件。結果，在該發光元件中沒有產生會造成該發光元件之發光效能下降的機械應力。
在依據本發明之具體例的平面光源中，可長期獲得該半導體發光裝置之穩定發光效能。結果，可實現具有高可靠性之平面光源。此外，可抑制該平面光源之亮度依該平面光源之位置而變動，以致於可改善該平面光源之顯示度。
1．．．半導體發光裝置
2．．．基部
3．．．樹脂部
3a．．．上表面
4．．．外圍本體
4a．．．內側面
4b．．．內側面
5．．．發光二極體晶片
6．．．支撐板
6a．．．內側面
6b．．．底面
7．．．導線端
8．．．導線
9．．．側壁部
9a．．．上表面
10．．．第一側面
11．．．第二側面
12．．．凹部
12a．．．溝形凹部
50．．．平面光源
51．．．平面導光板
51a．．．側面
52．．．反射板
53．．．空腔部
100．．．表面安裝半導體發光裝置
102．．．基部
103．．．樹脂部
103a．．．上表面
104．．．外圍本體
105．．．發光二極體晶片
106．．．散熱板
107．．．導線端
108．．．導線
109．．．側壁部
109a．．．上表面
θ．．．角度
H1．．．高度
H2．．．高度
H3．．．高度
W1．．．寬度
W2．．．寬度
圖1係顯示依據本發明之一具體例的一半導體發光裝置之剖面圖；
圖2係圖1之半導體發光裝置的立體圖；
圖3顯示依據一具體例之一平面光源；以及
圖4顯示一相關技藝表面安裝半導體發光裝置。
1．．．半導體發光裝置
2．．．基部
3．．．樹脂部
3a．．．上表面
4．．．外圍本體
4a．．．內側面
5．．．發光二極體晶片
6．．．支撐板
6a．．．內側面
6b．．．底面
7．．．導線端
8．．．導線
9．．．側壁部
9a．．．上表面
10．．．第一側面
12．．．凹部
12a．．．溝形凹部
θ．．．角度
H1．．．高度
H2．．．高度
H3．．．高度
W1．．．寬度
W2．．．寬度
Claims (6)
- 一種半導體發光裝置，包括：一基部，具有一在該基部之主面之一中所形成之凹部；以及一發光元件，安裝在該基部之該凹部的底面上，其中該基部包括：彼此相對之一對第一側面，其中該一對第一側面界定出一包圍該發光元件之側壁部；以及一對第二側面，其中該等第二側面係形成於該一對第一側面之間，且其長度係比該等第一側面短，其中該凹部到達該等第二側面，其中以一在該凹部中所填充之樹脂部覆蓋該發光元件，其中該樹脂部之上表面的至少一部分係定位成比該側壁部之上表面更靠近該凹部之底面，其中該基部具有一實質上矩形形狀，其中該發光裝置包含一藍光發光二極體，以及其中該樹脂部含有磷光體，以便轉換自該發光裝置所發射之光的波長，使得自該發光裝置所發射之光與波長已經被該磷光體轉換之光混合，並經由該樹脂部發射該混合光。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中，該樹脂部之上表面的整個部分沒有定位成比該側壁部之上表面更遠離該凹部之底面。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中，該樹脂部之上表面與一包含該凹部之底面的平面間所界定之高度在剖面圖中係朝該樹脂部之中心減少。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中該基部包括：一含金屬之支撐板；以及一包圍該支撐板且包括一從該支撐板之上表面向上延伸之延伸部的外圍部，以及其中該發光元件係配置在該支撐板上。
- 如申請專利範圍第4項之半導體發光裝置，其中該支撐板具有一在其上面所形成之溝部，以及其中該發光元件係配置在該溝部之底面上。
- 一種平面光源，包括：一半導體發光裝置，包括：一基部，具有一在該基部之主面之一中所形成之凹部；以及一發光元件，安裝在該基部之該凹部的底面上，其中該基部包括：彼此相對之一對第一側面，其中該一對第一側面界定出一包圍該發光元件之側壁部；以及一對第二側面，其中該等第二側面係形成於該一對第一側面之間，且其長度係比該等第一側面短，其中該凹部到達該等第二側面， 其中以一在該凹部中所填充之樹脂部覆蓋該發光元件，其中該樹脂部之上表面的至少一部分係定位成比該側壁部之上表面更靠近該凹部之底面，其中該基部具有一實質上矩形形狀，其中該發光裝置包含一藍光發光二極體，以及其中該樹脂部含有磷光體，以便轉換自該發光裝置所發射之光的波長，使得自該發光裝置所發射之光與波長已經被該磷光體轉換之光混合，並經由該樹脂部發射該混合光；以及一導光板，從該發光元件所發射之光被引入該導光板，其中該基部之側壁部的上表面係配置成相對於該導光板之一側面。
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