半导体发光装置及其制作方法、液晶显示装置用背光灯.pdf

本发明提供一种在以光轴为中心的角度θ方向上具有对象的指向特性的所谓侧光型的半导体发光装置及其制造方法、液晶显示装置用背光灯。该半导体发光装置是主要在与装置安装面大致平行的方向上放射光的半导体发光装置，包括：底基板，其在与装置安装面平行的主面上搭载半导体发光元件，在半导体发光元件的投光方向前方且在从半导体发光元件放射的光与主面交叉的位置上具有切口部；以及具有光透射性的第1密封树脂，其以埋设半导体发光元件并且填充切口部的方式设置在底基板上。从半导体发光元件放射的光经由切口部被放射。

1.  一种半导体发光装置，其在与装置安装面大致平行的方向上放射光，该半导体发光装置的特征在于包括：
底基板，其在与所述装置安装面平行的主面上搭载半导体发光元件，在所述半导体发光元件的投光方向前方且在从所述半导体发光元件放射的光与所述主面交叉的位置上具有切口部；以及
具有光透射性的第1密封树脂，其以埋设所述半导体发光元件并且填充所述切口部的方式设置在所述底基板上，
从所述半导体发光元件放射的光经由所述切口部被放射。

2.  根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，所述切口部贯穿所述底基板。

3.  根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，所述切口部比所述半导体发光元件的一边的长度长。

4.  根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，所述半导体发光元件配置在光放射面中的发光区域的中心。

5.  根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，所述第1密封树脂包含荧光体。

6.  根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，所述第1密封树脂包含光散射材料。

7.  根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体发光装置，其特征在于，该半导体发光装置还具有设置在所述第1密封树脂之上的第2密封树脂。

8.  根据权利要求7所述的半导体发光装置，其特征在于，所述第2密封树脂具有光反射性。

9.  一种半导体发光装置，其在与装置安装面大致平行的方向上放射光，该半导体发光装置的特征在于包括：
底基板，在该底基板的表面上安装半导体发光元件，并且将该底基板的背面作为所述装置安装面；
第1密封树脂，其密封所述半导体发光元件；
间隔部件，其部分地围住所述第1密封树脂的周围；
第2密封树脂，其覆盖所述半导体发光元件、所述第1密封树脂和所述间隔部件的上方；以及
光放射面，其由所述底基板、所述间隔部件和所述第2密封树脂划定，并朝向与所述装置安装面大致垂直的方向，
在所述底基板的划定所述光放射面的边缘的一部分上设置有切口。

10.  一种液晶显示装置用背光灯，其将权利要求1至9中的任意一项所述的半导体发光装置作为光源。

11.  一种半导体发光装置的制造方法，其特征在于包括以下工序，
准备下垫板和设置有切口部且与所述下垫板邻接的底基板的工序；
在所述下垫板上安装半导体发光元件的工序；
在所述底基板上，且在所述半导体发光元件的周边固定间隔件的工序；
在所述半导体发光元件的周边填充光透射性树脂的工序；
在所述间隔件上固定框架部件的工序；以及
在由所述框架部件、所述光透射性树脂和所述间隔件包围的部位填充密封树脂的工序。

半导体发光装置及其制作方法、液晶显示装置用背光灯
技术领域
本发明涉及半导体发光装置，尤其是涉及主要在与装置安装面大致平行的方向上放射光的所谓侧光(side view)型的半导体发光装置。
背景技术
在液晶显示装置中使用的背光灯中，具有边缘发光方式和直下型方式。一般而言，在搭载于便携电话终端或笔记本型个人计算机等中的薄型的液晶显示装置中，采用边缘发光方式。在边缘发光方式中，从具有光透射性的导光板的侧面使来自光源的光入射，利用设置在导光板的表面上的反射点等改变光的前进方向，从而使导光板整个面均匀发光，通过这样的面发光来构成液晶显示装置的背光灯。
作为在边缘发光方式中使用的光源，除了冷阴极管(CCFL)以外，在便携电话等小型液晶显示装置的情况下，使用了发光二极管(LED)。对于在边缘发光方式中使用的LED，使用了在与LED封装的安装面大致垂直的方向上具有光放射面的所谓的侧光型的LED。
图1示出以往的侧光型的半导体发光装置的结构例。以往的侧光型的半导体发光装置具有：第1基板100，其表面上具有电极；LED芯片110，其搭载在第1基板100上；间隔物120，其设置在第1基板100上；第2基板130，其设置成夹着间隔物120与第1基板100对置；以及光透射性树脂140，其填充在由第1基板100、第2基板130和间隔物120包围的空间内，并设置成埋设LED芯片110。
【专利文献1】日本特开2007-59612号
在上述的现有结构的半导体发光装置中，存在从光放射面300放射的光的指向特性倾斜的问题。图2是上述现有的侧光型LED的指向特性图，示出了在将轴上发光强度设为100％时，从相对光源倾斜角度θ的方向观察到的发光强度的比例。如该图所示，来自光源的光的传播相对水平方向不对称，而具有以下倾向：LED芯片110的搭载面的下方(装置安装面侧)的发光强度变低，芯片搭载面的上方的发光强度变得更高。这是因为，如图1所示，从LED芯片110朝向装置安装面200侧放射的光在第1基板100的表面上被反射。在这样的光的指向特性中，光向导光板入射的效率下降，从而成为在导光板的面内产生亮度不匀的原因。
发明内容
本发明正是鉴于上述方面而完成的，其目的在于提供一种相对于光轴具有对象的指向特性的所谓侧光型的半导体发光装置及其制作方法。
本发明的半导体发光装置是主要在与装置安装面大致平行的方向上放射光的半导体发光装置，其特征在于包括：底基板，其在与所述装置安装面平行的主面上搭载半导体发光元件，在所述半导体发光元件的投光方向前方且在从所述半导体发光元件放射的光与所述主面交叉的位置具有切口部；以及具有光透射性的第1密封树脂，其以埋设所述半导体发光元件并且填充所述切口部的方式设置在所述底基板上，其中，从所述半导体发光元件放射的光经由所述切口部而放射。
此外，本发明的半导体发光装置是在与装置安装面大致平行的方向上放射光的半导体发光装置，其特征在于包括：底基板，其在表面上安装半导体发光元件，并且将背面作为所述装置安装面；第1密封树脂，其密封所述半导体发光元件；间隔部件，其部分地围住所述第1密封树脂的周围的一部分；第2密封树脂，其覆盖所述半导体发光元件、所述第1密封树脂和所述间隔部件的上方；以及光放射面，其由所述底基板、所述间隔部件和所述第2密封树脂划定，朝向与所述装置安装面大致垂直的方向，其中，在所述底基板的划定所述光放射面的边缘的一部分上设置切口。
此外，本发明的半导体发光装置的制造方法的特征在于包括以下工序：准备下垫板和设置有切口部的底基板的工序；在所述下垫板上安装半导体发光元件的工序，其中该底基板与所述下垫板邻接；在所述底基板上，且在所述半导体发光元件的周边固定间隔件的工序；在所述半导体发光元件的周边填充光透射性树脂的工序；在所述间隔件上固定框架部件的工序；以及在通过所述框架部件、所述光透射性树脂和所述间隔件包围的部位填充密封树脂的工序。
根据本发明的半导体发光装置，能够适用于构成液晶显示装置的背光灯的导光板等，能够得到合适的、在以光轴为中心的角度θ方向上对称的指向特性。
附图说明
图1是示出以往的侧光型的半导体发光装置的结构的剖视图。
图2是示出以往的侧光型的半导体发光装置的指向特性的图。
图3是本发明实施例的半导体发光装置的俯视图。
图4是沿着图3中的4-4线的剖视图。
图5是沿着图3中的5-5线的剖视图。
图6是本发明另一实施例的半导体发光装置的剖视图。
图7是示出将本发明实施例的半导体发光装置用作光源的液晶显示装置用的背光灯的结构的立体图。
图8(a)～图8(d)是本发明实施例的半导体发光装置的每个制造工序的俯视图。
图9(e)～图9(g)是本发明实施例的半导体发光装置的每个制造工序的俯视图。
图10(a)是包括多个底基板20的第1树脂基板的俯视图，图10(b)是包括多个间隔部件的第2树脂基板的俯视图，图10(c)是包括多个框架部件40的第3树脂基板的俯视图。
标号说明：
10：LED芯片          11：焊线
20：底基板(基础基板) 21：下垫板(die pad)
22：焊盘             30：间隔部件(spacer)
40：框架部件         50：第1密封树脂
60：第2密封树脂      70：装置安装面
80：光放射面。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。图3～图5是示出本发明实施例的半导体发光装置1的结构的图，图3是俯视图，图4是沿着图3中的4-4线的剖视图，图5是沿着图3中的5-5线的剖视图。此外，在图3中，为了使从半导体发光装置1的上方观察到的结构清楚，而未示出第1密封树脂50和第2密封树脂60的结构。
本实施例所涉及的半导体发光装置1主要由以下部件构成：作为发光元件的LED芯片10；搭载有LED芯片10的底基板20；覆盖LED芯片10的上方来密封LED芯片10等的第2密封树脂60；划定(划分)第2密封树脂60的形成区域的框架部件40；用于在底基板20和第2密封树脂60之间形成空间的间隔部件30；以及填充所述空间的具有光透射性的第1密封树脂50。
作为发光元件的LED芯片10是由例如GaN系半导体构成的蓝色LED，具有由n层、发光层、p层(均未图示)构成的半导体膜的层叠结构。在LED芯片10的上表面形成有阳极电极和阴极电极(未图示)。LED芯片10的芯片大小为例如0.3mm×0.3mm，厚度为例如0.1mm。LED芯片10通过软钎焊或使用了粘接剂等的接合方法搭载在形成在底基板20上的下垫板21上。
底基板20是在例如由玻璃环氧树脂构成的基材的表面上形成由Cu箔等构成的导体图案而构成的。通过这样的导体图案，在底基板20的中央部形成下垫板21，在夹着该下垫板21的两侧形成焊盘22。LED芯片10的上表面的阳极电极和阴极电极经由焊线11与焊盘22电连接。底基板20的背面成为用于搭载在安装基板上的装置安装面。在装置安装面70上，形成有经由未图示的通孔与各焊盘22电连接的背面布线23。背面布线23构成用于搭载在安装基板上的接合部。
如图3所示，在底基板20上，在半导体发光装置1的发光面80侧、即相对于LED芯片10在投光方向前方具有切口部90。切口部90的伸长方向上的长度比LED芯片10的一边的长度长。
在底基板20上，设置有用于在底基板20和第2密封树脂60之间形成空间的间隔部件30。如图3所示，间隔部件30在俯视图中具有大致半圆状的切口部31。间隔部件30设置成使LED芯片10位于切口部31的中央。即，LED芯片10被在发光面80侧开口的间隔部件30包围。作为间隔部件30的基材，能使用与底基板20相同的玻璃环氧树脂，在间隔部件30与底基板20的接合中，能够使用例如市场出售的粘接片等。考虑到在焊线11的圈顶部和第2密封树脂60之间设置间隙，将间隔部件30的厚度设为例如0.2mm左右。此外，也可以在间隔部件30的半圆状的切口部31的内壁设置金属膜等光反射部件；或者，还可以使用铝等具有光反射性的材料作为间隔部件30的基材。
在由间隔部件30包围的底基板20上的空间中，填充有例如由硅树脂等构成的具有光透射性的第1密封树脂50，LED芯片10和焊线11埋设在该第1密封树脂50的内部。此外，如图5所示，切口部90也用第1密封树脂50填充。也可以在第1密封树脂50内分散荧光体。作为荧光体，能够使用在例如YAG中导入了作为添加剂的Ce(铈)而得到的YAG:Ce荧光体。荧光体吸收从LED芯片10放射的峰值波长大约为460nm的蓝色光并将其转换为在波长560nm左右具有发光峰值的黄色光。由此，通过混合从荧光体发出的黄色光、和不进行波长转换而透射了第1密封树脂50的蓝色光，能够从发光面80得到白色光。此外也可以为，在第1密封树脂50的内部还含有例如粒子直径为1～5μm的石英(硅石)或金刚石粒子等光散射材料。
在间隔部件30上设置有一对框架部件40，该一对框架部件40配置成沿着半导体发光装置1的侧端面互相对置。框架部件40能够使用例如玻璃环氧树脂，在框架部件40与底间隔部件30的接合中，能够使用市场出售的粘接片。在由设置为互相对置的一对框架部件40夹持的空间中，注入第2密封树脂60。第2密封树脂60作为密封LED芯片10和焊线11等的密封材料而发挥作用，并且防止光从除了光放射面80以外的面漏出。由此，作为第2密封树脂60的材料，优选使用光反射性优异的树脂材料，能够将例如在由硅树脂等构成的光透射性树脂中含有氧化钛粉末的树脂用作第2密封树脂60。由此，通过用高反射率部件包围LED芯片10，能够提高从光放射面80的光射出效率。
在这样的半导体发光装置1的结构中，如图5所示，通过在底基板20中设置切口部90，在LED10的投光方向前方，除掉将从LED芯片10放射的光遮断的区域，伴随于此，LED芯片10配置在光放射面80中的发光区域的中心。即，从LED芯片10放射的光经由切口部90从光放射面80射出而不会被底基板20遮挡，还能够从LED芯片10直接射出朝向装置安装面70侧的光。由此，能够使以LED芯片10为中心的角度θ方向上的发光强度分布均匀，通过将本发明的半导体发光装置用作液晶显示面板的背光灯的光源，能够从导光板主面放射均匀的光。此外，通过用含有光散射材料的第1密封树脂50填充切口部90，能够使通过此处的光散射，从而得到良好的指向特性。
此外，如图5所示，切口部90形成为贯穿底基板20，但也可以如图6所示，形成为保留底基板20的下表面侧。此外，切口部90的形状、尺寸和形成区域在能够得到期望的指向特性的范围中能够适当进行改变。
此外，也可以代替第2密封树脂60而使用以夹着间隔部件30与底基板20对置的方式设置的树脂基板或陶瓷基板等板材覆盖半导体发光装置1的上表面。此时，优选板材的至少与第1密封树脂50接触的面由高反射率部件构成。
此外，在本实施例中，光反射面仅为一个面，但是与装置安装面70交叉的两个以上的面也可以为光放射面。
图7是示出将本发明的半导体发光装置1用作光源的液晶显示装置用的背光灯的结构的立体图。多个半导体发光装置1安装在导光板500的单侧端面上。在导光板500的后方设置有反射片510，在导光板500的前方设置有漫反射片520和棱镜片530。来自半导体发光装置1的光在整个导光板上漫反射。反射片510朝向前方反射来自导光板的透射光。漫反射片520改善来自导光板500的光的强度不匀。棱镜片使来自漫反射片的入射光的强度变得均匀，并向设置在前方的液晶显示器上导光。
接着，参照图8～图10说明本实施例所涉及的半导体发光装置1的制造方法。图8(a)～图8(d)和图9(e)～图9((g)是半导体发光装置1的各制造工序中的俯视图。图10(a)～图10(c)分别是在半导体发光装置1的制造中使用的包括多个底基板20在内的第1树脂基板25、包括多个间隔部件30在内的第2树脂基板35以及包括多个框架部件40在内的第3树脂基板45的俯视图。在本实施例中，使用上述各树脂基板25、35和45统一制造多个半导体层体发光装置。此外，在图8和图9中，选出统一制造的多个半导体发光装置中的四个来示出。
首先，准备第1树脂基板25。在第1树脂基板25上沿着纵横方向排列多个底基板20的单片，将这些形成为一体(图8(a)、图10(a))。在第1树脂基板25内的各底基板20的单片中，在中央部设置有下垫板21，在夹着下垫板21的两侧具有焊盘22。焊盘22经由通孔24与背面布线23电连接。在下垫板21上，形成有构成切口部90的贯穿孔。在图10(a)中，省略了下垫板21、焊盘22和切口部90的结构，用虚线示出互相邻接的底基板20的单片之间的边界。
接着，在各底基板20的下垫板21上通过点胶法涂布粘接剂后，装上LED芯片10，使粘接剂固化。接着，用焊线11对设置在LED芯片10的表面上的阳极电极、阴极电极与焊盘22之间进行连接(图8(b))。此外，在使用LED芯片10的背面成为阳极电极或阴极电极的背面电极型的LED芯片的情况下，适当改变底基板20的导体图案，使得能够经由背面布线23和下垫板21向LED芯片10进行电源供给。此外，此时，使用Ag浆(paste)或软钎料等导电性接合材料进行LED芯片10和底基板20的接合，焊线的根数为一根。
接着，准备第2树脂基板35。如图10(b)所示，在第2树脂基板35上沿着纵横方向排列多个间隔部件30的单片，将这些形成为一体。在第2树脂基板35中，形成有构成间隔部件30的半圆形状的切口部31的多个贯穿孔31a。在图10(b)中，用虚线示出互相邻接的间隔部件30的单片之间的边界。
之后，使用粘接片等将搭载有LED芯片10的第1树脂基板25和第2树脂基板35贴合起来。第2树脂基板35以使搭载在底基板20上的彼此邻接的两个LED芯片10和焊线11从贯穿孔31a露出的方式与第1树脂基板25接合(图8(c))。
接着，通过点胶法等在贯穿孔31a的内部填充由硅树脂等构成的第一密封树脂50，使得埋设LED芯片10和焊线11。第一密封树脂50以其上表面与间隔部件30的上表面的高度大致处于相同位置的方式被涂敷。此外，通过使LED芯片10的上部中的第1密封树脂50的涂敷厚度比其他部分略厚来形成为凸状，由此扩大光轴附近的光放射面的面积，从而提高了光射出效率(图8(d))。
接着，如图10(c)所示，准备包括多个框架部件40的组在内的板厚为150μm左右的第3树脂基板45。在第3树脂基板45上形成有划定一对框架部件40的间隔距离的多个贯穿槽41。在图10(c)中，用虚线示出互相邻接的框架部件40的组之间的边界。接着，使用粘接片等贴合第2树脂基板35和第3树脂基板45。第3树脂基板45以在贯穿槽41内用第1密封树脂50填充的各个贯穿孔31a完全露出的方式被接合。由此，在相当于半导体发光装置1的两侧端部的位置上设置有一对框架部件40，形成有将间隔部件30和第1密封树脂50的表面作为底面的凹状空间(图9(e))。
接着，在形成在一对框架部件40之间的凹状空间中，通过点胶法等填充在硅树脂中含有氧化钛粉末的第2密封树脂60。第2密封树脂60以其上表面与框架部件40的上表面的高度大致处于相同位置的方式被涂敷，但是，此时从第1密封树脂50的表面突出的焊线11的圈顶部被埋设在第2密封树脂60内部(图9(f))。
接着，在使第2密封树脂60固化后，将经过了上述各工序的结构体切割，由此使半导体发光装置1单片化(图9(g))。通过经由以上各工序，由此制成了半导体发光装置1。