JP2008042160A - Sealing structure of side-emission light-emitting diode - Google Patents
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本発明は発光ダイオード(light emittingdiode;LED)に関し、特に側面出射型発光ダイオードの封止構造に関する。 The present invention relates to a light emitting diode (LED), and more particularly to a side emission type light emitting diode sealing structure.
発光ダイオードは接合ダイオードであり、主に半導体基板上のp型エピタキシャル層とn型エピタキシャル層とからなる。エピタキシャル構造を形成した後、チップをカッティングし、続いてパネル上に固定した後、ボンディングして、最終的に封止して、発光ダイオードの発光素子を形成する。一般的には、発光ダイオードに用いられる封止材料はエポキシ樹脂(Epoxy)である。 A light-emitting diode is a junction diode, and mainly includes a p-type epitaxial layer and an n-type epitaxial layer on a semiconductor substrate. After the epitaxial structure is formed, the chip is cut, subsequently fixed on the panel, bonded, and finally sealed to form a light emitting element of a light emitting diode. Generally, the sealing material used for a light emitting diode is an epoxy resin (Epoxy).
発光ダイオードの種類は多く、用途も広汎にわたり、現代の生活に欠かせない重要なツールとなっている。一般的な発光ダイオードは、例えば家電製品、音響および計器類のインジケータランプや、ファクシミリ、バーコードリーダおよび光学マウスの光源に応用されたり、携帯電話機、PDA(personal digitalassistant)、液晶ディスプレイにおけるバックライトモジュールおよびその他電子製品内に応用されたりと、主に照明やインジケータに用いられる。 There are many types of light-emitting diodes, and their applications are wide-ranging, making them an important tool indispensable for modern life. Typical light emitting diodes are applied to, for example, indicator lamps for home appliances, acoustics and instruments, light sources for facsimiles, barcode readers and optical mice, and backlight modules in mobile phones, PDAs (personal digital assistants), and liquid crystal displays. When used in electronic products, it is mainly used for lighting and indicators.
携帯電話機、PDA、バックライトモジュールなどの電子製品の発展に伴い、発光ダイオードの発光効率への要求もますます高くなっている。したがって、LEDが出射する光をいかに十分に利用できるようにするか、ということは現在、考慮すべき重要課題の一つである。従来、LEDの輝度を向上させる方法はLEDの封止構造を変更するか、またはLEDチップの構造を変更する以外になかった。しかしながら、LEDの封止構造を変更する場合、例えば屈折率の大きな封止材料でチップを覆うなど、これで向上される全体的な輝度には限りがあった。光が伝達される過程において、光が、例えばLEDチップ中における半導体エピタキシャル構造または電極などのLEDチップの一部構造または本体に使用される一部材料で吸収されて光の使用率が低下してしまう。よって、屈折率の大きな封止材料を使用したとしても、全体的な輝度を大幅に向上させることはできない。しかし、例えばLEDチップの表面を粗面化、異なるエピタキシャル材料を用いる、またはLEDチップの底部に反射構造を形成するなどのLEDチップの構造を変更したとしても、後工程のLEDチップを封止する際に、LEDチップの発光位置、またはLEDチップが出射する光の形状(light pattern)などの要因により、封止済みのLEDの全体的な輝度に影響を及ぼしてしまう。このように、発光ダイオードの封止構造の全体的な輝度を更に向上させることはできなかった。したがって、高輝度の発光ダイオードの封止構造を製造したいということになれば、極めて困難な技術的挑戦であることは間違いない。 With the development of electronic products such as mobile phones, PDAs, and backlight modules, the demand for light emitting efficiency of light emitting diodes is increasing. Therefore, how to fully utilize the light emitted from the LED is one of the important issues to be considered at present. Conventionally, there has been no method for improving the luminance of the LED other than changing the sealing structure of the LED or changing the structure of the LED chip. However, when the LED sealing structure is changed, for example, the whole brightness is limited by covering the chip with a sealing material having a large refractive index. In the process of transmitting light, for example, the light is absorbed by a partial structure of the LED chip such as a semiconductor epitaxial structure or an electrode in the LED chip or a partial material used for the main body, and the usage rate of the light decreases. End up. Therefore, even if a sealing material having a large refractive index is used, the overall luminance cannot be significantly improved. However, even if the structure of the LED chip is changed, for example, the surface of the LED chip is roughened, a different epitaxial material is used, or a reflective structure is formed on the bottom of the LED chip, the LED chip in the subsequent process is sealed. At this time, factors such as the light emission position of the LED chip or the shape of the light emitted from the LED chip (light pattern) affect the overall luminance of the sealed LED. Thus, the overall luminance of the light emitting diode sealing structure could not be further improved. Therefore, there is no doubt that it is an extremely difficult technical challenge if it is desired to manufacture a sealing structure for a high-intensity light emitting diode.
よって、改良された発光ダイオードの封止構造を提供して、上記の問題を解決する必要がある。 Therefore, there is a need to provide an improved light emitting diode sealing structure to solve the above problems.
本発明の一実施例によれば、側面出射型ダイオードの封止構造を提供するものである。この側面出射型発光ダイオードの封止構造は、ベース部と、二つの電極と、発光ダイオードチップと、封止材料と、リードフレームとを備えている。このうち、ベース部は凹部を備えている。二つの電極は凹部の底部に設けられている。発光ダイオードチップは凹部の底部に設けられるとともに、二つの電極に電気的に接続されている。このうち、発光ダイオードチップの基板の厚みは140μmよりも厚い。本発明の一実施例においては、基板の厚みは140μmから400μmである。上記の封止材料を凹部内に充填することで、発光ダイオードチップを封止する。リードフレームはベース部の両側に設けられて、かつ二つの電極に電気的に接続されている。 According to one embodiment of the present invention, a side emission type diode sealing structure is provided. This side emission type light emitting diode sealing structure includes a base portion, two electrodes, a light emitting diode chip, a sealing material, and a lead frame. Of these, the base portion has a recess. The two electrodes are provided at the bottom of the recess. The light emitting diode chip is provided at the bottom of the recess and is electrically connected to the two electrodes. Among these, the thickness of the substrate of the light emitting diode chip is thicker than 140 μm. In one embodiment of the present invention, the thickness of the substrate is 140 μm to 400 μm. The light emitting diode chip is sealed by filling the recess with the above-described sealing material. The lead frame is provided on both sides of the base portion and is electrically connected to the two electrodes.
本発明の一実施例において、輝度をより一層高めるために、ニーズに応じてベース部の凹部の内壁に反射層を設けることもできる。 In one embodiment of the present invention, a reflection layer may be provided on the inner wall of the recess of the base portion according to needs in order to further increase the luminance.
したがって、上記した発明の実施例から理解できるように、本発明における側面出射型発光ダイオードの封止構造は高い発光効率を備え、その輝度を約30%向上させることができる。しかも、本発明では厚い基板を用いてLEDチップ側面の光出射量を高めているので、高い発光効率を備えるのみならず、体積の小さな発光ダイオードの封止構造を更に得ることができる。 Therefore, as can be understood from the embodiments of the present invention described above, the sealing structure of the side emission type light emitting diode according to the present invention has high luminous efficiency and can improve the luminance by about 30%. In addition, in the present invention, since the light emission amount on the side surface of the LED chip is increased using a thick substrate, not only high light emission efficiency but also a light emitting diode sealing structure with a small volume can be obtained.
本発明では、輝度を高めるために、改良された発光ダイオードの封止構造を提供するものである。図1を参照されたい。これでは発光ダイオードの封止構造の断面構造の概略図を示している。同時に図2を参照されたい。これでは図1における線I−I’に沿った断面概略図を示している。図1中において、発光ダイオードの封止構造100はベース部102と、二つの電極104aおよび104bと、リードフレーム106と、発光ダイオードチップ108と、二本のリード線110aおよび110bと、封止材料112とを備えている。このうちベース部102は凹部114を有している。前記ベース部102の材質は例えばエポキシ樹脂、グラスファイバ、酸化チタン、酸化カルシウム、液晶高分子またはセラミックスとすることができる。
The present invention provides an improved sealing structure for a light emitting diode in order to increase luminance. Please refer to FIG. Here, a schematic view of a cross-sectional structure of a light-emitting diode sealing structure is shown. Please refer to FIG. 2 at the same time. This shows a schematic cross-sectional view along line I-I 'in FIG. In FIG. 1, a light emitting
前記二つの電極104は凹部114の底部に設けられている。本発明の一実施例において、二つの電極104は第1の電極104aおよび第2の電極104bに分けることができ、しかも第1の電極104aと第2の電極104bとの間は互いに絶縁されている。リードフレーム106はベース部102の両側に設けられ、かつ二つの電極104に電気的に接続されている。このうち二つの電極104の材質は例えば金、銀、銅、白金、アルミニウム、スズまたはマグネシウムとすることができる。
The two
発光ダイオードチップ108は凹部114の底部に設けられるとともに、リード線110a、110bにより第1の電極104aおよび第2の電極104bにそれぞれ電気的に接続されている。本発明の一実施例において、発光ダイオードチップ108は第1の電極104aの上に設けられている。本発明の一実施例において、更に輝度を高めるために、ベース部102の凹部114の内壁に反射層(図示しない)を設けることもできる。
The light
前記封止材料112はベース部102の凹部114内に充填されて、発光ダイオードチップ108を封止している。このうち、前記封止材料112の材質は例えばエポキシ樹脂(Epoxy)、アクリルまたはシリコンとすることができる。
The sealing
続いて、図3を参照されたい。これでは図1における発光ダイオードチップの断面拡大概略図を示している。図3において、発光ダイオードチップ108の基板108aの厚みは140μm以上である。本発明の一実施例において、基板108aの厚みは140μmから400μmである。他の実施例においては、190μmから240μmがより好ましい。前記基板108aの材質は例えばサファイヤ(sapphire)または炭化ケイ素とすることができる。
Next, please refer to FIG. Here, the cross-sectional enlarged schematic diagram of the light-emitting diode chip in FIG. 1 is shown. In FIG. 3, the thickness of the
引き続き図3を参照されたい。基板108aの厚みが140μm、つまり発光ダイオードチップ108の側面光出射口の高さが140μmよりも高いので、発光ダイオードチップ108の活性層(active layer)108bで光109が発生したとき、基板108aの側面の光出射口を通過した光出射量が増加する。したがって、LED封止構造を完成した後、発光ダイオードチップ108自身の光出射量が大幅に向上するので、高い発光効率を備えた発光ダイオードの封止構造を得ることができる。
Still referring to FIG. Since the thickness of the
そして、本発明の発光ダイオードチップ108における光出射量が大幅に向上されるので、ニーズに応じて前記発光ダイオードチップ108を小幅の凹部を有するベース部上に封止することにより、封止構造を小型化することができる。これにより、全体的な発光効率に影響がないだけでなく、薄くて軽い発光ダイオードの封止構造を得ることが可能となる。本発明の他の実施例において、図2に示すように、凹部114の上部幅114aは1.2cm以下とすることができ、0.3cmから0.8cmがより好ましい。
Since the light emission amount in the light
その後、発光ダイオードの封止構造100の輝度試験を行った。表1の結果から理解できるように、発光ダイオードチップ108中における基板108aの厚みが140μmから400μmまで厚くしたとき、発光ダイオードの封止構造の輝度は約10%から30%向上させることができる。
Thereafter, a luminance test of the light emitting
したがって、上記の分析から理解できるように、本発明の発光ダイオードの封止構造は高い発光効率を備え、その輝度は約10%から30%向上させることができる。そして、本発明では厚みの厚い基板を用いて発光ダイオードチップの側面の光出射量を向上させているので、高い発光効率を得られるばかりでなく、体積の小さな発光ダイオードの封止構造を更に得ることができる。 Therefore, as can be understood from the above analysis, the light emitting diode sealing structure of the present invention has high luminous efficiency, and its luminance can be improved by about 10% to 30%. In the present invention, since the light emission amount on the side surface of the light emitting diode chip is improved by using a thick substrate, not only high light emission efficiency but also a light emitting diode sealing structure with a small volume is obtained. be able to.
確かに本発明では好ましい一実施例を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、各種の変更および修正を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。 Certainly, the preferred embodiment of the present invention has been disclosed as described above. However, this is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art will recognize various embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the scope of protection of the present invention shall be regarded as limited by the scope of the appended claims.
本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施例をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
100 発光ダイオードの封止構造、102 ベース部、104 二つの電極、104a 第1の電極、104b 第2の電極104b、106 リードフレーム、108 発光ダイオードチップ、108a 基板、108b 活性層、109 光、110aおよび110b リード線、112 封止材料、114 凹部、114a 上部幅
100 light-emitting diode sealing structure, 102 base portion, 104 two electrodes, 104a first electrode, 104b
Claims (10)
凹部を有するベース部と、
前記凹部の底部内に設けられている二つの電極と、
前記凹部の底部上に設けられるとともに、前記複数の電極の二つの電極に電気的に接続されており、基板の厚みが140μm以上である発光ダイオードチップと、
前記凹部内に充填されて、前記発光ダイオードチップを封止する封止材料と、を備えた、ことを特徴とする側面出射型発光ダイオードの封止構造。 A side emission type light emitting diode sealing structure, wherein the side emission type light emitting diode sealing structure is:
A base portion having a recess;
Two electrodes provided in the bottom of the recess;
A light-emitting diode chip provided on the bottom of the recess and electrically connected to the two electrodes of the plurality of electrodes, the thickness of the substrate being 140 μm or more;
A sealing structure for a side emission type light emitting diode, comprising: a sealing material that fills the recess and seals the light emitting diode chip.
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