TW490864B - Light-emitting semiconductor device and surface-emitting device - Google Patents

Description

490864 五、發明說明（1) 七明所屬之技術領域 /本發明係關於一種利用例如經由導光板對液晶顯示板進 行光R?、射之背光（B a c k 1 i g h t )光源之半導體發光裝置及利 用該半導體發光裝置之面發光裝置。 背景技術 曰以往’例如行動電話等之電子機器，一般採用使用液晶 顯不之圖像顯示部。利用該液晶顯示之圖像顯示部，係在 液晶顯示板中密封有液晶，並以L E D等發光裝置作為背光 用光源加以利用，而藉由該背光光源形成使圖像顯示之構 成。該背光用光源所使用之發光裝置，例如周知有側面形 式（sideview)方式冬半導體發光裝置。 圖7 ( a)至（c )，依序分別為侧面形式方式之面發光裝置 所使用的半導體發光裝置之斜視圖、面發光裝置之侧視圖 及面發光裝置之俯視圖。 如圖7(a)所示，習知之半導體裝置係具備有：方塊狀之 ’、、巴""彖性基板5 0 ;於基板5 0之兩端部正面（安裝有發光元件 之面）、側面及背面全面所設置之一對電極5 1 a，5 1 b ;介 由導電性接著劑固著於一側之電極5 1 a上之發光元件5 2 ; 電性連接另一側之電極5 1 b與發光元件5 2之電線5 3 ;以及 在基板50之正面侧上，由密封發光元件52、電線53等之環 氧樹脂所構成之樹脂包封體5 4。 而且，如圖7 ( b)及（c )所示，於習知之面發光裝置中， 於安裝基板55上構成配置由半導體發光裝置與丙烯等合成 樹脂構成之導光板5 6。半導體發光裝置，係安裝於安裝基

490864 五、發明說明（2) 板5上且被使用作為液晶顯示板5 7之背来# % j 基板Μ，係具有用以估* m&之月先先源者。安襄 導 件 基板55，係具有用以使半導體發光裝置之帝極二者。g 通之配線圖案（未圖式）。導 包極513、51 52所發h 土 Λ _夺先板56 ’係用以引導發光元 52所發出的光朝向液晶顯示板57側者===光元 侧形成有微細之凹凸圖案。換言之，藉由反56之下务 案，可使側方所入射之光線向液^示板^二凹^ 亦即，以半導體發光裝置之發光元件52所生：射文 、尿，係可以侧面形式方式自導光板56 生^之先 板56藉由其光擴散作為對 能。 敗3 (之用先先源的工力 這種安裝於表面的-面發光裝置中，其半 係於安裝基板55上藉由銲劑58a、58b加以固^俾使，， 5 1 a、5 1 b與配線圖案電性連接。此時， 纥轾 而發光元件52係設定於該高度: 角午決課題 然而，基板50之高度尺寸或厚度，係為了保持其機 度，而被切割形成具有某種程度之尺寸。因此，搭栽於j 裝基板55上時，由於發光元件52之高度有限制，因此必= 配合於此而設定導光板5 6之厚度。換言之，為了從導把、 56之側面約中央處導入光，導光板5 6之厚度是否增大，必 須仗安裝基板5 5上面以些微浮起之狀態組裝導光板5 6。 此，組合面發光奴置與液晶顯示板5 7之裝置全體的厚度方

490864 五、發明說明（3) 向尺寸變大，而欠缺對於目前急速小型薄型化之行動電話 等之電子機器組裝之對應性。而且，由於安裝基板5 5加上 包含基板5 0之空間所佔有的面積，故不僅是厚度連面積亦 增大，而成為小型化之障礙。 又，於圖7(b)及（c)雖未圖示，但由於安裝基板55下面 形成有發光元件5 2之驅動電路或檢波電路以及其他電路， 因此必須於安裝基板5 5之下面侧，對上述電路施加回流銲 之製造步驟。然而，如圖7 ( b )及（c )之例子所示，將發光 元件5 2搭載於安裝基板5 5上面，即使藉由銲劑5 8 a、5 8 b加 以安裝之構造，亦需要於安裝基板5 5之上面侧進行回流銲 (Solder-reflow)之#驟。結果，於面發光裝置製造之 際，在安裝基板5 5之上下兩面形成包括有2次回流銲之步 驟，而有招致製造步驟增加及管理檢查項目增加，且製造 成本增大與製造產率惡化之虞。 發明之概述 ： 本發明之目的係在於使液晶顯示用之背光板所使用之構 造小型薄型化，同時提供一種可簡化製造步驟等生產性高 之半導體發光裝置以及面發光裝置。 本發明之半導體發光裝置，係具備有：基板，藉由往橫 方向延伸之基部，與從上述基部之中間區域一部份往縱方 向延伸，並由上述基部離開之位置上具有元件安裝部之安 裝部所構成；一對電極，從上述基板之上述基部兩端部至 安裝部全面分別形成；發光元件，安裝於上述安裝部之上 述元件安裝部，且分別電性連接於上述一對電極之各電

490864 五、發明說明（4) 極；以及光透過性密封構件，至少密封上述發光元件與上 述一對電極之各一部。

藉此，在基板之安裝部上從基部離開之部位配置有發光 元件，由於從該部位可獲得發光元件之光，因此可獲得應 用於發光用途之發光形態。亦即，習知之半導體發光裝 置，由於在對安裝基板進行安裝時，必須於藉由吸著挾具 等吸著半導體安裝裝置上面之狀態搭載於安裝基板上，因 此受到因吸著噴嘴而限制基板吸著位置或基板之最小尺寸 等。而且，從半導體基板之基板厚度限制，而影響樹脂包 封體之尺寸、形狀或發光元件之位置等。結果，使設計上 之自由度狹隘，而必.須犧牲某程度之發光特性。相對於 此，本發明之半導體發光裝置，於對安裝基板進行安裝 時，由於可以藉由吸著挾具，以從基板下面將半導體發光 裝置吸著之狀態搭載於基板上，因此不會受到如習知半導 體發光裝置般之限制。結果，樹脂包封體之形狀或發。光元 件之高度等之設計自由度擴大，而可更接近理想之發光特 性。

而且，半導體發光裝置之安裝部，係可較習知之半導體 發光裝置之基板全體更加縮小。從而，藉由用以安裝半導 體發光裝置之安裝基板之構造的功夫，可謀求系統全體之 小型化。 本發明之面發光裝置，係具備有：具有電路圖案之安裝 基板；形成於除上述安裝基板之上述電路圖案所形成之區 域以外之區域上，且使上述安裝基板從其上面貫通於下面

第7頁 490864 五、發明說明（5) 之開口；搭載於除上述安裝基板之上述開口區域上面以外 之區域之導光板；及具備有：藉由往橫方向延伸之基部， 與從上述基部之中間區域一部份往縱方向延伸，從上述基 部離開之位置上具有元件安裝部之安裝部所構成之基板； 從上述基板之上述基部兩端部至安裝部全面分別形成之一 對電極；安裝於上述安裝部之上述元件安裝部，且分別電 性連接於上述一對電極之各電極之發光元件；以及至少密 封上述發光元件與上述一對電極之各一部之光透過性密封 構件，而上述基板之安裝部插通上述安裝基板之開口並加 以安裝，俾使上述安裝部之上部較上述安裝基板之上面突 出於上方之半導體發.光裝置，而上述密封構件中所密封之 發光元件，係與上述導光板之一面相對向，且上述半導體 發光裝置之上述一對電極之各電極係電性連接於上述安裝 基板之上述電路圖案。 藉此，由於可使從安裝基板上面到發光元件之高度:比習 知之高度低，因此可降低導光板與安裝基板相對向之厚度 方向尺寸，而可使面發光裝置薄型化。再者，於安裝基板 之上面，由於半導體發光裝置不需佔有以半導體發光裝置 之密封構件密封之安裝部所插通之開口以外的部分，因此 安裝基板上面之半導體發光裝置之佔有面積變小，而可使 面發光裝置全體小型化。 上述安裝基板之電路圖案’係形成於上述安裝基板之下 面，而上述半導體發光裝置之上述各電極，係形成於上述 半導體發光裝置之安裝基板上面全面，且上述半導體發光

第8頁 490864 五、發明說明（6) 裝置之上述各電極，藉由與於上述安裝基板下面所形成之 電路圖案之一部份接觸之狀態電性連接，而僅對安裝基板 之背面側施加回流銲，成為可組裝面發光裝置，且可謀求 因製造步驟減少以致製造成品之削減與製造產率之提昇。 圖式之簡要說明 圖1係顯示本發明實施形態之半導體發光裝置之外觀構 造斜視圖。 圖2 ( a )至（c )，依序分別為本發明實施形態之半導體發 光裝置之俯視圖、侧視圖以及上視圖。 圖3(a)及（b)，依序分別顯示利用本發明實施形態之半 導體發光裝置作為液.晶顯示板之背光光源用之面發光裝置 構造的侧視圖以及俯視圖。 圖4係表示本發明實施形態之面發光裝置主要部位斜視 圖。 圖5 ( a )及（b )，係表示本發明實施形態之半導體發光裝 置製造步驟中的銲線作業步驟之斜視圖。 圖6 ( a )及（b )，係表示於本發明實施形態之半導體發光 裝置製造步驟中，從樹脂切出之步驟斜視圖。 圖7 ( a )至（c )，依序分別表示習知之背光光源用的半導 體發光裝置之構成斜視圖、利用半導體發光裝置作為液晶 顯示板之背光光源用之面發光裝置之側視圖及俯視圖。 元件符號說明 1基板 1 a基部1 b 安裝部 2、3電極 2 a、3 a引出配線 部 4發光元件4a電極6銲線7樹脂包封體7a基部

490864 五、發明說明（7) 7b凸透鏡部10半導體發光裝置20面發光裝置 2 1安裝基板 2 1 a開口 2 2導光板2 3液晶顯示板 3 1.基板基材 5 0基板 5 1 a，5 1 b電極 5 2發光元件 5 2發光元件 5 3電線 5 4樹脂包封體 發明之最佳實施形態 半導體發光裝置之構造

圖1係顯示本發明實施形態之半導體發光裝置之外觀構 造斜視圖。圖2 ( a )至（c )，依序分別為本發明實施形態所 使用之半導體發光裝置之俯視圖（安裝有發光元件之面）、 側視圖以及上視圖。 如圖1及圖2 (a )所示，本發明之半導體發光裝置1 0，係 具備有：由向橫方向延伸之基部1 a，與從基部1 a之中央部 向縱方向延伸之安裝部1 b構成之所謂約逆T字狀之平面形 狀之基板1。安裝部1 b之正面有元件安裝部（安裝有發光元 件之部位），該元件安裝部係從基部1 a僅離開固定之距離 (比圖3(a)所示之安裝基板21之厚度大之值）。基板1係具 備有：以絕緣材料構成，且基板1之基部1 a之兩端部上，

除了下面之外的4個面，亦即正面、側面、上面及背面（與 安裝有發光元件之面相對向的面）；以及於安裝部1 b之正 面全面形成之一對電極2、3。各電極2、3，係具有從基部 1 a之兩端部延伸，且於安裝部1 b具有前端部（襯墊部）之引 出配線部2 a、3 a。繼而，一側之電極2之引出配線部2 a， 係延伸至安裝部1 b之元件安裝部為止，於位在引出配線部 2a前端之襯墊部上，藉由導電性接著劑5以與一侧之電極2

第10頁 490864 五、發明說明（8) 電性連接之狀態而固著有發光二極體或半導體雷射等之發 光元件4之基板部（形成發光元件之電極部分）。又，發光 元件4之上面設有電極4a，在發光元件4之電極4a與另一側 之電極3之引出配線部3 a之襯墊部（先端部）之間，藉由銲 線6互相電性連接。又，於基板1之基部1 a及安裝部1 b之正 面側上，電極2、3、2 a、3 a與發光元件4以及銲線6，係藉 由環氧樹脂所構成之樹脂包封體7加以密封。 如圖2 ( b)及（c )所示，樹脂包封體7係具有：基部1 a上所 設計之角柱形的基部7a與安裝部1 b上所設計大致為半圓柱 形之凸透鏡部7 b。 面發光裝置之構造/ 圖3 ( a )及（b )，係利用本實施形態之半導體發光裝置1 0 作為液晶顯示板之背光光源用之面發光裝置2 0主要部位構 造之側視圖及俯視圖。圖4係表示本發明實施形態之面發 光裝置20主要部位斜視圖。 ： 如圖3乂 a)及（b )以及圖4所示，本實施形態之面發光裝置 2 0具備有··搭載於安裝基板2 1之半導體發光裝置1 0之安裝 基板2 1 ;搭載於安裝基板2 1上並與半導體發光裝置的發光 元件4相對向之由丙烯所構成之導光板22 ;以及具有全部 說明之構造之半導體發光裝置10。然後，於導光板22上方 配置有液晶顯示板23。於安裝基板2 1下面形成連接於半導 體發光裝置1 0之電極2、3之印刷配線圖案（未圖示）。在載 置有安裝基板2 1之導光板2 2部位之近處，設置具有可插通 半導體發光裝置1 0之安裝部1 b以及樹脂包封體7之尺寸的

第11頁 490864 五、發明說明（9) 開口 2 1 a。繼而，使半導體發光裝置1 0之安裝部1 b以及樹 脂包封體7插通安裝基板21之開口 21 a，並於安裝基板2 1之 下面以半導體發光裝置1 0之基部1 a相對向之狀態，將半導 體發光裝置1 0安裝於安裝基板2 1上。此時，位於半導體發 光裝置1 0之電極2、3中之基部1 a兩端部上面位置的部分與 安裝基板2 1下面之印刷配線圖案（電路圖案）的端子互相接 觸。然後，藉由銲劑24a、24b，將半導體發光裝置10固定 於安裝基板21之下面，且，半導體發光裝置10之電極2、3 與安裝基板2 1之印刷配線圖案的端子相互電性連接。 如上所述，於將半導體發光裝置安裝於安裝基板2 1之狀 態中，除了基板1之安裝部1 b以及樹脂包封體7之下部以 外，僅有上部比安裝基板2 1之上面突出於上方。然而，於 圖7所示之習知面發光裝置中，與組合基板5 0之橫切面積 與樹脂包封體5 4之橫切面積的面積佔有安裝基板5 5之上面 相對，於本實施形態之面發光裝置2 0中，並非半導體=發光 裝置1 0之基板1全體而是僅以插通基板1之安裝部1 b以及樹 脂包封體7之開口佔有安裝基板2 1之上面。從而，在組合 半導體發光裝置與導光板2 2時，安裝基板2 1内所佔有的面 積可以縮小，而可謀求小型化。 具體而言，作為行動電話等所組裝之液晶面板之背光板 使用之面發光裝置的種類，於圖7 ( a )至（c )所示習知之半 導體發光裝置以及面發光裝置中，半導體發光裝置之基板 50的大小為高1.0 mm、寬1.0 mm、長度2.5 mm，而發光元 件（中心部）從安裝基板5 5上面之高度為0 . 5 m m。樹脂包封

第12頁 490864 五、發明說明（ίο) 體54之半徑約為0.6 mm。而導光板56之厚度約為1.0 mm。 相對於此，本實施形態中，半導體發光裝置1 0之基板1的 安裝部lb之厚度為0.5 mm、寬為1.6 mm、高度方向尺寸為 1. 6 mm。而樹脂包封體7之半徑約為0. 6 mm。面發光裝置 2 0之發光元件4 (中心部）從安裝基板2 1上面之高度為0 · 3 mm，而導光板22之厚度約為0.6 mm。安裝基板之厚度，則 習知之面發光裝置以及本發明之面發光裝置皆為約1. 0 mm °

相對於習知面發光裝置之安裝基板5 5上面之半導體發光 裝置之佔有面積為 3.07 mm2( = 2.5xl + (l/2)x3.14x0.62)， 本實施形態之面發光裝置2 0之安裝基板2 1上面，為了確保 半導體發光裝置1 0而應該確保的面積係與開口的面積相 等，約為1.7 6 mm2( = l. 6x(0. 5 + 0. 6¾。亦即，根據本發 明，可知安裝基板中用以搭載半導體/發光裝置所需之區域 面積可予以降減。

而且，藉由發光元件4比安裝基板21之上面突出於上 方，可從發光元件4對導光板22進行光之照射。繼而，由 於半導體發光裝置1 0之基板1的強度可藉由基部1 a予以確 保，因此當安裝部1 b***安裝部1 b開口時，發光元件4只 要比安裝基板2 1之上面突出於上方，則發光元件4即使在 接近安裝基板2 1上面之位置，亦即存在於較低之位置，亦 可對導光板進行光之照射。從而，半導體發光裝置1 〇之安 裝部1 b突出於安裝基板2 1上面之突出量可縮小。然後，因 為可將發光元件4之位置設定在接近安裝基板21之上面，

第13頁 490864 五、發明說明（11) 故可使與發光元件4相對向之導光板2 2厚度變薄。從而， 由於半導體發光裝置1 0之安裝部1 b突出於安裝基板2 1上面 之高度可縮小，因此在組裝面發光裝置2 0與液晶顯示板2 3 時，亦可降低裝置全體之厚度尺寸。 相對於組合習知面發光裝置之安裝基板5 5與導光板5 6之 厚度方向尺寸為2 mm，於本實施形態之面發光裝置中，組 合面發光裝置中20之安裝基板21與導光板22之厚度方向尺 寸為1. 6 mm，根據本發明，可知在組裝面發光裝置與液晶 顯示板時，可降低其厚度方向尺寸。 再者，與習知將約四角柱形狀之半導體發光裝置載置於 安裝基板上的情況相比，本實施形態藉由使半導體發光裝 置之安裝部插通於安裝基板之開口，對於將半導體發光裝 置安裝於安裝基板上，亦有所謂堅固且穩定之功效。 而且，半導體發光裝置1 0之基板1上的電極2、3，係藉 由銲劑24a、24b安裝於形成有檢波電路或其他電路（未圖 不）之安_裝基板2 1下面。從而’不需要如圖7所不之習知面 發光裝置，於安裝基板5 5之上面對半導體發光裝置之電極 5 1 a、5 1 b進行焊接之步驟，以及在安裝基板5 5之下面對包 括檢波電路等其他電路之晶片進行焊接之步驟之所謂2個 回流銲步驟。亦即，於安裝基板2 1之下面，只需進行一次 對半導體發光裝置10之電極2a、3a與包括檢波電路之晶片 進行焊接之步驟即可。因此，根據本實施形態，可以削減 步驟數且可提升生產性。 半導體發光裝置之製造步驟

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圖5(a)至圖6(b)，係表示本 裝置之製造步驟之斜視圖。 之ϊί基=ai所t之步驟中’於事先圖案化為規定形狀 幵乂成由電極2a、3a之曹^柱岡安π 久其；其士 士 q 1 2么心 兒極基礎圖案d 2。 谷暴板基材3 1，係藉由未圖式外框 各具有相同之形狀之複數個基板基材二：連:吉，且同時對 以圖5⑻所示之㈣，在與成形後電^仃加工。其次， 相當之部分搭載發光元件4，藉由導以出配線部2a 件4電性連接於引出配料2a並加以以接=將發光元 線作業步驟，纟相當於發光元件4之電極4a盘^精由銲 極3繼之之引，出配線部3a之部分之間’藉由鐸線力:i: ϊ之電 ' - 以圖6 (a)所不之步驟，以由環氧樹p M 4 :脂層，基板基材31之上面密封某發 Γ二二極2、3之各引出配線部2a、3a以及鮮後6電 '山、封祕月曰層33硬化。然後，以圖6(b)所示之牛^6，並使 圖中虛線所示之方向進行切割， 二藉由於 發光裝置1 〇。 X仵固丄所不之半導體 ，並非如習知 面形狀具有約 之四角桎 呈逆T字 /根據本發明實施形態之製造方法 幵(狀 而可以簡單之步驟製造出平 狀之基板1之半導體發光裝置1 〇。 工迷之實 置中僅配置有一個，惟亦可設置複數個之發今發光 但是，半導體發光裝置1〇之基板1，其安X 1件/ 具有從基部1 a之約中央部延伸之形狀，亦即係不； 鬲具有左

第15頁 490864 五 發明說明（13) _〜 對 之 21 稱之形狀。在此情況下，安裝部丨b以插通於安 上 0 ，、乂又丞 在上述實施形態中，雖採用將發光元件固著於兩 二：配線部2a ’同時予以電性連接之構造，惟亦；採之 X “元件引出2個電極，並藉由銲線分別連接發- 自 個電極，鱼夂+ 士 〇 ^ 9 x光凡件之2 兵各電極2、3之引出配線部2a、3a之構造。乙 又，於發光元件下面設有2個電極時，亦可 J板1上之電極2、3延伸至發光元件安裝部，並：圖1八所示 塊包性連接發光元件之2個電極與基板1上之電極2 ;、丨由 所謂倒t片連接構造。尤其是，當基板為如藍寶石 3之 t明體暗，山 >人/七Μ政山 >、丨，滿某；A人，， ^ ^ ^ 開口之狀態，可以將半導體發光元件1〇固定於^ : =21 上。 、文衣基板 :謂倒裝片連接構造。尤其是，〜 .现貝七基 A明體時’由於可使所發出之光通過基板而向外 此以令谣、生^ 丨対出’因 Μ構造表為理想。 此外’於上述實施形態中雖使用樹脂包封體作為贫、 件’惟本發明之密封構件並非限定於上述實施形態^封構 如亦可使用由各種玻璃或矽氧化膜等無機材料槿 例 構件。 丹战之密封 本發明之發光元件，例如有使用A 1 G a A s層作為活 a先二極體、半導體雷射；使用G a ν層作為活忡 一 ^ 4： - 1土今貝域之 x九二極體（青色）等，使用其中任一種即可。例如， ffl ^ 'S- ’亦可 平$體雷射作為發光元件，而配置棱鏡作為暮也 M L· Τ疋板。 座業上之可利用性 、曾j發明係一種利用面發光裝置及面發光裝置所組裳之… ^収發光裝置作為液晶顯示板之背光光源。 半

第16頁 490864 圖式簡單說明 第17頁

Claims (1)

1. 490864 六、申請專利範圍 1. 一種半導體發光裝置，其係具備：由往橫方向延伸之 基部，及從上述基部之中間區域一部份往縱方向延伸，從 上述基部離開之位置上具有元件安裝部之安裝部所構成之 基板； 從上述基板之上述基部兩端部至安裝部分別全面形成 之一對電極； 安裝於上述安裝部之上述元件安裝部，且分別電性連 接於上述一對電極之各電極之發光元件；以及 至少密封上述發光元件與上述一對電極之各一部份之 光透過性密封構件。 2. —種面發光裝置，其係具備：具有電路圖案之安裝基 板； 形成於除上述安裝基板之上述電路圖案所形成之區域 以外之區域上，且貫通上述安裝基板上面至下面之開口； 搭載於上述安裝基板之除上述開口區域的上面以外之 導光板； 具備有：由往橫方向延伸之基部，及從上述基部之中 間區域一部份往縱方向延伸，從上述基部離開之位置上具 有元件安裝部之安裝部所構成之基板；從上述基板之上述 基部兩端部至安裝部分別全面形成之一對電極；安裝於上 述安裝部之上述元件安裝部，且分別電性連接於上述一對 電極之各電極之發光元件；以及至少密封上述發光元件與 上述一對電極之各一部份之光透過性密封構件，而上述半 導體發光元件之安裝部係插通於上述安裝基板之開口，以

   第18頁 490864 六、申請專利範圍 上述安裝部之上部較上述安裝基板之上面突出於上方之方 式安裝的半導體發光元件；而 上述密封構件中所密封之發光元件，係與上述導光板 之一面相對向； 上述半導體發光裝置之上述一對電極之各電極係電性 連接於上述安裝基板之上述電路圖案。 3.如申請專利範圍第2項之面發光裝置，其中，上述安 裝基板之電路圖案，係形成於上述安裝基板之下面，

   上述半導體發光裝置之上述各電極，係遍及上述半導 體發光裝置之安裝基板上面形式，而 上述半導體發光裝置之上述各電極，係以與形成於上 述安裝基板下面之電路圖案一部份接觸之狀態電性連接。

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