CN100401540C - 光半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光半导体装置(A1)，包括反射体(5)和光半导体芯片(3)。反射体(5)包括沿着x方向分开的两个第一反射面(50a)和沿着y方向分开的两个第二反射面(50b)。芯片(3)包括沿着与x方向及y方向两者垂直相交的z方向分开的矩形上面及矩形下面。芯片(3)还包括在这些上面及下面之间延伸的至少一个光发射侧面(31)。光发射侧面(31)与对应的一个第二反射面(50b)相对。此外，从与z方向平行的角度观察该光发射侧面(31)时，它与该第二反射面(50b)不平行。
Description
技术领域
本发明涉及使用LED芯片等的光半导体芯片所构成的光半导体装置。本发明特别涉及设置有用于提高照明效率的反射体的光半导体装置。
背景技术
在下述专利文献1中公开了一例现有技术的光半导体装置。该光半导体装置的构造如本发明的图7～图9所示。图中所示的光半导体装置B包括：基板101、装载在该基板上的LED芯片103、和包围LED芯片103周围的反射体105。如图8所示，反射体105是矩形的框状。如图9所示，在由反射体105划分的空间内，填充有覆盖LED芯片103和与其连接的电线104的透明保护树脂106(在图7及图8中，省略保护树脂106)。反射体105具有反射光线的两对内壁面(反射面)150a、150b。两个反射面150a沿着x方向相互分开，各个反射面150a与垂直于x方向的y方向平行。其它两个反射面150b沿着y方向相互分开，各个反射面150b与x方向平行。这些四个反射面150a、150b均相对于z方向(与x方向及y方向两者垂直)倾斜。倾斜角度例如为45度。LED芯片103是长方体形状，具有四个侧面103a。各个侧面103a与四个反射面150a、150b中的对应的一个反射面相对，同时与x方向及y方向两者都平行。
专利文献1：日本专利特开2000-183407号公报
如果在LED芯片103上施加规定的驱动电压，则光从该芯片的上面及上述四个侧面103a发出。从上面发出的光直接照射设置在芯片103的正面(在图9中，芯片103的上方)的照明区域。另一方面，如图9所示，从各个侧面103a发出的光被反射体的反射面150a或者150b向上反射之后，照射在照明区域。与仅使从芯片103的上面发出的光照射在照明区域的方式相比，如果采用这种构造，则能够有效地使光照射在照明区域。
图10是作为液晶显示器的背景光光源而使用光半导体装置B的状态示意图。具体地说，液晶显示器包括液：晶面板160、和配置在该面板背面(图10中的下方)的导光板161。光半导体装置B与导光板161的一个侧面相对设置。在这种情况下，为了使从光半导体装置B发射的光能够适当地导向导光板161的内部，需要使光半导体装置B的宽度Dw(参照图8)与导光板161的厚度大致相同(或者在其厚度之下)。因此，当导光板161的厚度较小时，光半导体装置B的幅度，甚至反射体105的宽度也如图11所示，需要相应地设定为较小的尺寸。但是，采用这种构造，会产生下述问题。
即，如果反射体105的宽度较小，则无法增大反射面150b的倾斜角度。因此，如图12所示，从LED芯片103向侧方发出的光，不是只被反射面150b反射一次而朝着上方垂直射出，而是反复被两个反射面150b反射并同时渐渐地向上方移动。从技术角度来讲，很难使反射面150b的光反射率达到100％，因此，光线通过反复反射就会衰减。其结果是，光半导体装置的发光亮度降低。
发明内容
本发明是基于上述情况而发明出来的。因此，本发明的目的在于提供一种能够通过降低上述光衰减的方式而获得适当发光亮度的光半导体装置。
本发明所提供的光半导体装置，其特征在于，包括：光反射体，具有沿着x方向分开的两个第一反射面、以及沿着与上述x方向垂直相交的y方向分开的两个第二反射面；至少一个光半导体芯片，配置在上述两个第一反射面之间、并且配置在上述两个第二反射面之间。上述光半导体芯片包括沿着与上述x方向以及上述y方向两者垂直相交的z方向而相互分开的矩形上面以及矩形下面，而且，上述光半导体芯片还包括在上面以及下面之间延伸的至少一个光发射侧面。为使上述光半导体芯片发出的光向上述z方向反射，上述第一反射面以规定的第一倾斜角度而相对于上述z方向倾斜，上述第二反射面以比上述第一倾斜角度小的第二倾斜角度而相对于上述z方向倾斜。上述光半导体芯片的上述光发射侧面与上述两个第二反射面中的一个反射面相对，并且，从平行于上述z方向的观察时，其不与该一个反射面平行。
如果采用上述这种构造，则能够使从上述光半导体装置的上述光发射侧面发出并到达上述第二反射面的光，朝着上述第一反射面反射。因此，不仅能够防止光在两个第二反射面之间反复进行反射，还能够抑制光的衰减。
上述光半导体芯片的上述光发射侧面优选都不与上述x方向及上述y方向平行。
上述光半导体芯片的上述光发射侧面优选以45度的倾斜角度相对于上述x方向倾斜。
上述两个第二反射面中的上述一个反射面优选都不与上述x方向及上述y方向平行。
上述反射体是在上述x方向上的长度比上述y方向的长度相对较长的矩形框架部件。
本发明的光半导体装置还包括配置在上述两个第一反射面之间、并且配置在上述两个第二反射面之间的第二光半导体芯片。上述一个光半导体芯片以及上述第二光半导体芯片沿着上述x方向相互分开设置。
本发明的光半导体装置最好还包括装载上述光半导体芯片以及上述反射体的基板。在上述基板上，形成与上述光半导体芯片电气连接的布线图形。
上述光半导体芯片的上述上面以及上述下面优选都是正方形。此外，上述芯片包括在这些上面以及下面之间延伸的四个矩形的光发射侧面。在上述芯片的上述上面，可以画两条对角线。其中的一条对角线与上述x方向平行，另一条对角线与上述y方向平行。
在从上述四个光发射侧面发出的光中，一部分被上述第二反射面反射之后而射向上述第一反射面。而上述光中的其它部分则直接射向上述第一反射面。
上述第二反射面的上述第二倾斜角是0度。据此，上述第一反射面形成矩形。
下面将参照附图对本发明的其它特征以及优点进行的详细说明，这样就会更加清楚明白。
附图说明
图1是基于本发明第一实施例的光半导体装置的立体图。
图2是上述光半导体装置的平面图。
图3是沿着图2中的III-III线的截面图。
图4是沿着图2中的III-III线的截面图。
图5是基于本发明第二实施例的光半导体装置的平面图。
图6图6A是基于本发明第三实施例的光半导体装置的截面平面图，图6B是图6A中所示的光半导体装置的变形例中的主要部分的截面平面图。
图7是现有技术的光半导体装置的立体图。
图8是上述现有技术的光半导体装置的平面图。
图9是沿着图8中的IX-IX线的截面图。
图10是使用一例现有技术的光半导体装置的立体图。
图11是说明本发明的相关技术的平面图。
图12是沿着图11中的XII-XII线的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明进行具体的说明。
图1～图4是基于本发明第一实施例的光半导体装置A1的示意图。在图1中，除了光半导体装置A1之外，还附带设置表示x方向、y方向以及z方向的坐标系。该三个方向的各个方向都与其它的两个方向垂直，z方向表示垂直方向(该方式也同样适用于其它实施例)。图2是从光半导体装置A1的上方沿着z方向(与z方向平行)观看装置A1状态下的示意图。图3是沿着图2中的III-III线的截面图，图4是沿着图2中的IV-IV线的截面图。
光半导体装置A1包括：矩形的绝缘基板1、LED芯片3、反射体5、和透光部件6。在图1以及图2中，透光部件6被省略。
基板1例如由玻璃环氧树脂制成。在基板1的上面装载有LED芯片3、反射体5、和透光部件6。
LED芯片3具有正方形的上面30以及下面、和四个矩形侧面31。上面30以及下面沿着z方向相互分开。四个侧面31在上述上面以及下面之间延伸。如果向LED芯片3施加规定的驱动电压，则光从上面30以及各个侧面31射出。在上面30以及下面上形成有电极(图中未示)。将LED芯片3粘合在设置于基板1上的第一导体部2a上，通过这样，使得形成于芯片3下面的电极与第一导体部2a电气连接。第二导体部2b与形成于上面30上的电极通过电线W而电气连接。第一导体部2a以及第二导体部2b，从基板1的上面绕至下面，于是，位于该基板1下面的部分成为表面封装用的端子部2a′、2b′。
在图8所示的现有技术的实施例中，以半导体芯片103的各个侧面103a与x方向或者y方向平行的方式来配置芯片103。与此相反，在本实施例中，如图2所示，LED芯片3的上面的一个对角线32a与x方向平行，其它的对角线32b与y方向平行，以此方式来配置芯片。这样，LED芯片的各个侧面31与x方向以及y方向的任何一个都不平行(与x方向以及y方向的倾斜角为45度)。各个侧面31与z方向平行。
反射体5划分收容LED芯片3与透光部件6的空间部51，并呈沿着x方向延伸的细长矩形的框架形状。反射体5具有一对内壁面(第一反射面)50a以及另一对内壁面(第二反射面)50b。第一反射面50a之间夹着LED芯片3，并沿着x方向相互分开，各个第一反射面50a与y方向平行。第二反射面50b之间夹着LED芯片3，并沿着y方向相互分开，各个第二反射面50b与x方向平行。反射体5例如是由在聚碳酸酯中包含氧化钛的白色类的树脂制成。这样就能够使第一反射面50a和第二反射面50b成为反光率高的白色表面。反射体5例如也可以由液晶聚合物或者聚酰胺树脂形成。
第一反射面50a和第二反射面50b都是朝着上方倾斜的平面。但是，如图3及图4所示，它们的倾斜角(相对于z方向的倾斜角)互不相同。将第一反射面50a的倾斜角设定为45度，而将第二反射面50b的倾斜角设定为小于45度。如图2所示，第二反射面50b的最大长度L1比第一反射面50a的最大长度L2大。在平视、即从与z方向平行的角度观看LED芯片3的各个侧面31时，它仅与邻接的一个第二反射面50b倾斜成45度(非平行状态)。
透光部件6例如由透明的环氧树脂构成，它以覆盖LED芯片3和电线W的方式而收容在反射体5的空间部51内。透光部件6可以采用例如在空间部51内填充具有流动性的环氧树脂之后使其硬化的方式而形成。
下面，对光半导体装置A1的作用进行说明。
如果使LED芯片3发光，则光从四个侧面31发出。如上所述，各个侧面31按照以下方式构成，从平行于z方向观看时，它与对应的一个第二反射面50b不平行。因此，如图2所示，从各个侧面31发出的光，一部分被第二反射面50b反射之后而射向第一反射面50a，另一部分光直接射向第一反射面50a。到达第一反射面50a的光被该反射面向上反射，从而照射在设定于光半导体装置A1上方的照明区域。
根据上述构造，从各个侧面31发出的光直接或者间接地射向第一反射面50a。因此，与图12所示的情况不同，光不会在一对第二反射面50b之间反复反射。因此，在光半导体芯片A1中，不仅能够抑制从LED芯片射出的光发生衰减，还能够增加到达照明区域的光的数量。
LED芯片3的四个侧面31相对于邻接的第二反射面50b以相同的角度倾斜(45度)。因此，对于从任一侧面31射出的光，都可以通过第二反射面50b而在相同的条件下导向第一反射面50a。此外，从图2可知，LED芯片3被配置在距离两个第一反射面50a相等距离的位置。因此，这样就可以使到达两个第一反射面50a的光的数量均等。此外，如上所述，从LED芯片3的各个侧面31发出的光，一部分直接朝着第一反射面50a射出。该直接射出的光不会因第二反射面50b而衰减，而是被第一反射面50a有效地反射至其上方的照明区域。此外，从LED芯片3的上面30朝着上方发出的光直接射向照明区域。
图5以及图6是基于本发明其它实施例的光半导体装置的示意图。在这些图中，与上述第一实施例相同或者类似的构件，标注相同的符号。
图5是基于本发明第二实施例的光半导体装置A2的示意图。光半导体装置A2具有在反射体5内部配置三个LED芯片3的构造。这些若干个LED芯片3，沿着x方向隔开间隔地排成一列，它们都按照与图2所示的LED芯片相同的方式配置(即各个侧面31与x轴和y轴倾斜成45度)。
在这种构造中，不仅可以将从各个LED芯片3的侧面31朝着第二反射面50b发出的光导向第一反射面50a，还可以通过第一反射面50a，使光反射至光半导体装置A2的上方。若干个LED芯片3不仅可以发出相同颜色的光线，还可以发出不同颜色(红R、绿G、蓝B)的光线。此外，若干个LED芯片3不仅可以按照同时驱动的方式构成，还可以只驱动选择的一个或者两个芯片。
图6A是基于本发明第三实施例的光半导体装置A3的示意图。在光半导体装置A3中，LED芯片3的各个侧面31与x方向或者y方向中的任何一个平行(各个侧面31与z方向平行)。在反射体5的各个第二反射面50b上形成朝着LED芯片3突出的凸部53。凸部53与芯片3的一个侧面(沿着y方向分开的两个侧面31a中的一个)相对。凸部53的截面为三角形，具有反射光线的一对壁面(反射面)53a。各个反射面53a与z方向平行，但是，不与x方向以及y方向中的任何个平行。各个反射面53a与x方向的倾斜角例如为45度。因此，各个反射面53a不和与x方向以及z方向平行的侧面31a平行。
根据上述这种构造，从LED芯片3的侧面31a沿着y方向射出的光，被倾斜面53a沿着x方向反射并导向第一反射面50a。因此，在本实施例中，通过在第二反射面50b之间的反复反射，也能够有效地抑制光发生衰减。
图6B是图6A所示构造的变形例。在该例子中，并非在第二反射面50b上设置凸状部，而是设置阶段差等，从而形成与x方向以及y方向倾斜的一对倾斜面53b(各个倾斜面53b与z方向平行)。倾斜面53b与x方向的倾斜角例如为45度。倾斜面53b不与芯片3的相对侧面31a平行。在这种构造中，也能够使从LED芯片3的侧面31a射出的光，通过倾斜面53b而朝着第一反射面50a反射。对于一对倾斜面53b的各个面，它们使从芯片3发出的光的反射方向互相相反。在图6B中可以看出，上方的倾斜面53b使光向右反射，下方的倾斜面53b使光向左反射。
从图6A以及图6B可知，在本发明中，也可以取代使光半导体芯片与x方向或者y方向倾斜的构造，而采用在反射体的第二反射面的一部分上设置用于将光向第一反射面50a反射的倾斜面的构造。即，在本发明中，平视半导体芯片的光发射侧面和与该侧面相对的第二反射面(或者其一部分)，只要两者相对而非平行即可。此外，不仅可以只把第二反射面的一部分作为倾斜面，还可以把整个第二反射面作为倾斜面。
在本发明中，并不是必须用白色的合成树脂形成反射体。在这种情况下，反射体的第一反射面以及第二反射面，例如只要在反射体的内壁面通过溅射或蒸镀形成反光率高的金属膜即可。第一反射面及第二反射面除了形成平坦的表面之外，还可以形成曲面形状。
在本发明中，为了使被第二反射面50b反射的光沿着z方向反射，第一反射面50a需要与z方向保持一定程度的倾斜角度。与此相反，第二反射面50b也可以采用使从光半导体芯片发出的光朝着第一反射面50a反射的构造。因此，第二反射面50b可以与z方向平行(倾斜角为0度)。在这种情况下，由于各个第一反射面50a的上边以及下边的长度相等，因此，第一反射面50a为矩形(长方形或者正方形)而非梯形。
光半导体芯片并非局限于LED芯片，也可以使用其它的部件。本发明所涉及的光半导体装置也可以取代可视光而发出红外光等。此外，在本发明中，作为光半导体芯片，它的上面以及下面的形状也可以不是正方形，而是长矩形状。当使光半导体芯片的各个侧面与x方向以及y方向倾斜时，倾斜角优选为45度，也可以是其它角度。
Claims (8)
1.一种光半导体装置，其特征在于，包括：
光反射体，具有沿着x方向分开的两个第一反射面、以及沿着与所述x方向垂直相交的y方向分开的两个第二反射面，
至少一个光半导体芯片，配置在所述两个第一反射面之间、并且配置在所述两个第二反射面之间，其中，
所述光半导体芯片包括沿着与所述x方向以及所述y方向两者垂直相交的z方向而相互分开的矩形上面以及矩形下面，而且，所述光半导体芯片还包括在上面以及下面之间延伸的至少一个光发射侧面，
为使所述光半导体芯片发出的光向所述z方向反射，所述第一反射面以规定的第一倾斜角度而相对于所述z方向倾斜，所述第二反射面以比所述第一倾斜角度小的第二倾斜角度而相对于所述z方向倾斜，以使从所述半导体芯片射向所述第二反射面的光的一部分，向所述第一反射面反射，
所述光半导体芯片的所述光发射侧面与所述两个第二反射面中的一个反射面相对，并且，从平行于所述z方向的角度观察时，其不与该一个反射面平行，
所述两个第二反射面中的所述一个反射面不与所述x方向以及所述y方向的任何一个平行。
2.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
所述光半导体芯片的所述光发射侧面不与所述x方向以及所述y方向的任何一个平行。
3.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
所述光半导体芯片的所述光发射侧面以45度的倾斜角度与所述x方向倾斜。
4.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
所述反射体是在所述x方向上的长度比所述y方向的长度相对较长的矩形框架部件。
5.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
还包括配置在所述两个第一反射面之间、并且配置在所述两个第二反射面之间的第二光半导体芯片，所述一个光半导体芯片以及所述第二光半导体芯片沿着所述x方向相互分开设置。
6.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
还包括装载所述光半导体芯片以及所述反射体的基板，在所述基板上，形成与所述光半导体芯片电气连接的布线图形。
7.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
所述光半导体芯片的所述上面以及所述下面都是正方形，所述芯片包括在这些上面以及下面之间延伸的四个矩形的光发射侧面，所述芯片的所述上面中的两条对角线中的一条对角线与所述x方向平行，另一条对角线与所述y方向平行。
8.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于：
所述第二反射面的所述第二倾斜角是0度，所述第一反射面形成矩形。
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