TWI463691B

TWI463691B - Light emitting device

Info

Publication number: TWI463691B
Application number: TW097110854A
Authority: TW
Inventors: 朝川英夫
Original assignee: 日亞化學工業股份有限公司
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-12-01
Also published as: TW200901516A; CN101641803A; US20100109042A1; EP2136414B1; JP5233992B2; WO2008117737A1; JPWO2008117737A1; KR101455431B1; EP2136414A4; KR20090127294A; US8251530B2; CN101641803B; EP2136414A1

Description

發光裝置

本發明係關於一種使用半導體發光元件之發光裝置，尤其係關於一種液晶顯示器之背光源等中使用的薄型發光裝置。

近年來，開發出高亮度、高輸出之發光元件以及小型且高靈敏度之發光裝置，且利用於各種領域。此類發光裝置具有小型、低消耗電力以及輕量等特徵，可用於例如行動電話以及液晶背光源之光源、各種儀錶(meter)之光源中。

例如，關於背光源中使用之光源，為了使採用其之機器實現小型化以及輕量化，而尋求薄型化。因此，用作光源之發光裝置自身亦須要小型化，故而，開發出例如稱作邊視型(side view type)之形態的多種發光裝置。

一般而言，邊視型發光裝置之構成係，於封裝之正面形成用於放出光之開口部，該開口之底面載置有發光元件，引線電極(lead electrode)之一部分作為外部端子而自封裝內部引導至外部。如此之構成，通常係利用夾持有引線電極之模具實施射出成形而形成。

然而，如此之邊視型封裝，伴隨著進一步之小型化，其壁變得極其薄，故而，當欲使射出成形後所得之封裝自模具脫離時，可能會無法抵抗模具之脫模阻力，使封裝受損，從而無法保持其形狀。而且，當脫模阻力變大，而難以自模具中取出製品時，必須使裝置停止運行而取出製品，從而導致生產性明顯降低。

因此，例如圖6A、圖6B所示，於封裝之側面設有傾斜面(所謂之抽取梯度)，以便自模具中取出成形品。該傾斜面係例如以如下方式而形成，即，使鄰接於背面之側面以向正面方向變寬之方式而傾斜，從而形成傾斜面(例如，專利文獻1)。

[專利文獻1]日本專利特開2003-168824號公報

然而，若使引線電極沿底面折曲，進而使引線電極之端部以配置於封裝之側面的方式而折曲，則例如圖6B所示，沿電極而設之封裝側面的部位與端子之間形成間隙612。如此之情形時，當操作發光裝置時，若向間隙之方向施加力(亦即，間隙變窄之方向上的力)，則可能會產生端子彎曲之不良狀況。如此之端子彎曲，係於例如發光裝置之選別工程、捆包工程、發光檢查等時固定發光裝置，或使端子接觸於測定用電極時而產生。

因此，本發明之目的在於提供一種製造時之脫模性不會惡化而可量產性良好地進行製造，且可防止加工時之端子彎曲的薄型發光裝置。

為了達成以上目的，本發明之發光裝置之特徵在於包括：發光元件；及封裝，該封裝係具有連接於上述發光元件之引線電極及於正面用以取出來自上述發光元件之光的開口部，且使上述引線電極之一部分突出於外部；上述引線電極彎曲且其端部配置於上述封裝之側面；上述側面具有：鄰接於上述封裝之背面且配置有上述引線電極之端部的第一面、面方向不同於該第一面之第二面、以及鄰接於上述封裝之正面且面方向不同於上述第二面之第三面。

而且，本發明之發光裝置中，較好的是，上述第一面相對於上述引線電極之主面大致垂直。

再者，本發明之發光裝置中，較好的是，上述第二面以向正面方向變寬之方式傾斜，藉此於成型時能使脫模性良好。

此外，本發明之發光裝置中，較好的是，上述第三面以向正面方向變窄之方式傾斜，藉此於成型時能使脫模性良好。

另外，本發明之發光裝置中，較好的是，上述引線電極彎曲之上述封裝的角部被切除。

如以上構成之本發明之發光裝置係封裝之側面包含於鄰接間面方向不同之第一面、第二面以及第三面而構成，且將上述引線電極之端部配置的第一面形成於與鄰接之第二面以及第三面不同之面方位。藉此，能夠使上述第一面成為適合配置上述引線電極之端部的面方位，且能夠將第二面以及第三面設定於考慮到例如製造時(成型時)之脫模性之面方位。

因此，根據本發明之發光裝置，可於側面之適當位置上設置傾斜面，且不會使量產性惡化而可實現發光裝置之薄型化。而且，根據本發明之發光裝置，藉由改變沿配置於封裝側面的引線電極之第一面的傾斜角度，可實現防止各種加工時之端子彎曲的構造。

以下，說明實施本發明之最佳形態。但是，以下所示之形態中係以使本發明之技術思想具體化之發光裝置為示例，本發明並非將發光裝置限定為如下類型。

而且，當然，本說明書並未將專利申請範圍中所示之部件規定為實施形態中之部件。關於實施形態中所揭示之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等，只要無特別說明，均不表示對本發明之範圍作出限定，而僅是單純的說明例。另外，各圖式中所示之部件的大小及位置關係等，有時為了明確說明而有所誇大。進而，於以下之說明中，同一名稱、符號表示同一或者同等之部件，適當地省略詳細說明。

本發明之實施形態之發光裝置，係藉由發光元件以及封裝102而構成。該封裝102中具有連接有發光元件之引線電極101以及成形部，上述引線電極101之一部分自成形部突出於外部。具體而言，引線電極101中，突出之端部101a沿上述封裝102之側面而折曲。而且，封裝102之正面具有用於獲取來自發光元件的光之開口部。

此處，尤其是於本實施形態之發光裝置中，封裝之兩側面分別由配置有上述引線電極之端部之第一面103以及面方向不同於第一面103之第二面104及第三面105構成，且將第一面103設於適合配置引線電極之端部的面方位，並且，考慮到製造時(成型時)之脫模性而設定第二面104以及第三面105之面方位。

本實施形態之封裝中，一方之側面之第一面103與另一方之側面之第一面103相向，一方之側面之第二面104與另一方之側面之第二面104相向，一方之側面之第三面105與另一方之側面之第三面105相向。

更詳細而言，實施形態之封裝中，第一面103係鄰接於封裝之背面的面，且設於適合配置引線電極101之端部的面方位上，較好的是大致垂直於引線電極之主面。此處，本說明書中，所謂引線電極101之主面係指，自形成於封裝102上之開口部的底面露出之側的面，通常而言，該引線電極101之主面係平行於封裝102之正面的面。因此，大致垂直於引線電極101之主面而設的第一面103，成為大致垂直於封裝之正面的面。

而且，第二面104係夾於第一面103與第三面105之間的面，以成型時形成有抽取梯度之方式而設定於不同於第一面103之面方向上。例如，當成型時使背面側之模具向後移動而自模具中拔出封裝102時，以第二面104間之距離於背面側變窄(向正面方向變寬)之方式，而分別設定第二面104之面方位。

另外，第三面105係鄰接於封裝102之正面的面，以成型時形成有抽取梯度之方式而設定於不同於第二面104之面方向上。例如，當成型時使正面側之模具向前移動而自模具中拔出封裝時，以第三面105間之距離於正面側變窄之方式，而分別設定第三面105之面方位。

以上述方式構成之實施形態中之發光裝置中，於封裝102之側面不僅形成有沿引線電極101之突出的端部101a之第一面103，而且形成有考慮到成型時之抽取梯度而傾斜的第二面104及第三面105。藉此，不僅可減小成型時之脫模阻力，而且亦可使引線電極101之端部101a沿封裝彎曲。因此，當操作發光裝置時，可防止端子彎曲。

而且，較好的是，引線電極101彎曲之封裝的角部凹口。例如，如本實施形態中所示，自封裝102之底面伸出引線電極101，且使其沿底面彎曲，進而使其按照底面與第一面103所成之角彎曲而使端部101a沿著第一面103而形成，此時，按照封裝之底面與第一面103所成之角，形成R面或者C面等之凹口(圖5B)。

如上所述，若將引線電極101彎曲之部分的角部設為R面或者C面而形成凹口，則因引線電極之彎曲故可無損於封裝角部之形狀而自如地對引線電極進行加工。

另外，如圖2B所示，本實施形態中，於第三面105形成凹部106。此係指，自引線電極101之切割工程直至成型工程結束為止用於支撐封裝的引線電極(以下稱作衣架型引線電極)所嵌入之部分。衣架型引線電極，通常係藉由與引線電極101相同之金屬板而形成，當引線電極101之切割成型工程結束後取出，其痕跡形成為凹部106。

以下，參照圖3A至圖3D說明本實施形態之發光裝置之製造方法。

首先，如圖3A所示，引線電極101以及衣架型引線電極309配置於上下分割之模具307、308之間，且被上下之模具307、308夾入。製造方法之說明中，所謂"上"係指封裝之正面側，"下"係指封裝之背面側。

此後，如圖3B所示，藉由下側之模具308之材料注入閘，將成形材料注入至模具307、308之空洞內。

當模具307、308內之成形材料硬化之後，如圖3D所示，於上下方向(圖中箭頭所指之方向)取下模具。本發明之發光裝置中，因側面設有傾斜面(第二面以及第三面)，故而，可減小脫模阻力，且可無損於封裝而進行取出。

以下之本說明書中，例如，如圖2A以及圖3C中之例示，將於引線電極之上下相對應的封裝部位稱作正面側封裝102a以及背面側封裝102b。亦即，相對於引線電極101而言，正面側封裝102a係光之獲取側(主面側)之封裝部位，而背面側封裝102b係其相反側之封裝部位。

於正面側封裝102a之表面，形成有用於載置發光元件之開口部。該開口，可根據發光裝置之安裝類型而形成於正面側封裝102a之任一位置上，但較好的是形成於正面側封裝102a之正面。藉此，可使邊視型之發光裝置成為極小且薄型之形狀。

開口之形狀並無特別限制，只要可於開口內、較好的是於開口之底面載置發光元件，且使形成電連接之引線電極的一部分表面露出，則可形成為圓柱、楕圓柱、四方柱等中之任一形狀。藉此，可由封裝內壁反射來自發光元件之光，而高效地將光取至正面方向。而且，開口之大小以及深度等，可根據所載置之發光元件的數量、接合方法等而適當調整。較好的是，封裝內壁係藉由反射率較高之材料而形成。當越進行全反射、反射率越低之情形時，來自發光元件之光大多係由封裝內壁吸收。此時，若使開口之深度變淺，則光無法到達封裝內壁，而使直接獲取之光變多，因此，可提高光之獲取效率。而且，若使開口形狀保持相同而使開口之深度變淺，從而，開口之深度越淺則封裝內壁之梯度角度越大，且可提高成形時對模具之脫模性。

另外，對於開口之底面及/或側面而言，較好的是，藉由壓印(emboss)加工或者電漿處理等而增加接著面積，提高其與後述之透光性披覆部件之密著性。

本發明中，第一面103以及第二面104係形成於上述背面側封裝之側面，第三面105係形成於正面側封裝之側面。而且，正面側封裝上，亦可進而於正面側具有複數個面。

另外，本發明之發光裝置之第三面105，為了減小脫模阻力，較好的是以向正面方向變窄之方式而傾斜。此時，第三面105與引線電極101之主面所成之角度，較好的是80°以上且不足90°，更好的是85°以上89°以下。

本說明書中，因成型時引線電極101係垂直於模具之移動方向而配置，故以引線電極101之主面作為基準來說明面之角度。而且，一般而言，正面側封裝與背面側封裝中，內部尺寸(圖1A之X方向)較大之側的脫模阻力較大，因此，可於內部尺寸較大之側設置與引線電極之主面所成之角度較小的傾斜面。

本實施形態中，使引線電極101自底面突出於封裝外部，且將其沿底面向背面方向彎曲而配置於背面側封裝之側面，因而使第一面103及第二面104設於背面側封裝上。然而，本發明並不限於此，當使引線電極101向正面方向彎曲時，同樣地，於正面側封裝之側面形成兩個面，使配置有引線電極之端部之側的面與引線電極之主面所成之角度，大於另一面與引線電極之主面所成之角度。

以下，對於本實施形態中之發光裝置之各構成部件進行詳細說明。

(封裝)

本發明之封裝102包括引線電極101以及成形部，且載置有發光元件。成形部作為對於載置有發光元件之引線電極101進行固定保持的支撐體而發揮作用，且亦具有保護發光元件不受外部環境影響之功能。

本發明中所使用之封裝之成形材料並無特別限制，可使用液晶聚合物、聚鄰苯二甲醯胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT，polybutylene terephthalate)等先前以來眾所周知之所有熱可塑性樹脂。尤其是，若使用如聚鄰苯二甲醯胺樹脂般含有高熔點結晶而成之半結晶性聚合物樹脂，則表面能量變大，且能夠獲得與可設於開口內部之密封樹脂、或可後設之導光板等之密著性良好的封裝。藉此，於填充密封樹脂且使其硬化之工程中，可抑制冷卻過程中封裝與密封樹脂之界面產生剝離。而且，為了能夠高效地反射來自發光元件芯片(chip)之光，可於封裝成形部件中混合氧化鈦等白色顏料等。

(發光元件)

通常，發光元件係指半導體發光元件，尤其是，只要為稱作所謂發光二極體之元件，則可為任一種類型。可列舉例如，於基板上，藉由InN(氮化銦)、AlN(氮化鋁)、GaN(氮化鎵)、InGaN(氮化銦鎵)、AlGaN(氮化鋁鎵)、InGaAlN(氮化鎵銦鎵)等氮化物半導體、Ⅲ-V族化合物半導體、II-VI族化合物半導體等多種半導體而形成包含活性層之積層構造者。對於所得之發光元件之發光波長而言，可藉由改變半導體之材料、混晶比、活性層之InGaN中In之含量、活性層中摻雜之雜質的種類等，而自紫外區域變為紅色區域。

本發明之發光裝置中，發光元件可搭載一個，亦可搭載複數個。此時，為了提高光度，亦可組合使用複數個發出相同之發光色的光之發光元件。而且，例如，藉由對應於RBG而組合使用複數個發光色不同之發光元件，從而可提高色再現性。

該等發光元件係藉由接合部件而固定於封裝表面或者引線電極表面。例如當發光元件具有藍色以及綠色之發光、且係藉由於藍寶石基板上成長氮化物半導體而形成時，如此之接合部件可使用環氧樹脂、聚矽氧等。而且，考慮到會因來自發光元件之光或熱而導致惡化，亦可於發光元件背面鍍敷Al，使用Au-Sn共晶等之焊料、低熔點金屬等原材料、導電性漿料等作為接合材料。進而，對於如含有GaAs等發出紅色光之發光元件般、於兩面形成有電極之發光元件而言，亦可藉由銀、金、鈀等導電性漿料等進行芯片結合(die bonding)。

(引線電極101)

引線電極101係用於與發光元件電連接之電極，只要大致為板狀即可，亦可為波形板狀、具有凹凸之板狀。其膜厚可為均勻，亦可為局部較厚或者較薄。材料並無特別限制，較好的是由熱導率較大之材料形成。因藉由如此之材料形成，可使發光元件產生之熱能夠高效地散發。例如，較好的是，具有200W/(m．K)左右以上之熱導率、具有較大的機械強度、或者衝壓壓製加工或者蝕刻加工等較容易之材料。具體而言，可列舉：銅、鋁、金、銀、鎢、鐵、鎳等金屬或者鐵-鎳合金、磷青銅等合金等。而且，較好的是，於引線電極框架之表面進行反射鍍敷，以高效地獲取來自所搭載之發光元件的光。

而且，就極薄之邊視型之發光裝置而言，封裝開口部較窄，發光元件之安裝空間變窄，因此須要高精度地安裝發光元件。故而，藉由於引線電極上設置缺口，而於引線電極的一部分上形成標記，作為載置發光元件時進行定位之目標，上述引線電極係以自封裝開口部之底面露出之方式而設置。

本發明之發光裝置中，除了搭載發光元件以外，亦可搭載保護元件。保護元件可搭載於載置有發光元件之開口部內，亦可搭載於封裝內之其他開口部內。亦可搭載於搭載有發光元件之引線電極之內面，且由封裝成形材料披覆，從而與封裝形成為一體。另外，保護元件可為一個，亦可為兩個以上之複數個。此處，保護元件並無特別限制，可為搭載於發光裝置上之眾所周知類型中之任一種。例如，可列舉過熱、過電壓、過電流、保護電路、靜電保護元件等。具體而言，可採用曾納二極體、電晶體之二極體等。

而且，本發明之發光裝置中，較好的是，於載置有發光元件之開口內埋入透光性披覆材。該透光性披覆材可保護發光元件不受外力、水分等之影響，而且亦可保護導線(wire)。作為透光性披覆材，可列舉：環氧樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸樹脂、脲樹脂等耐候性優異之透明樹脂或者玻璃等。尤其是，關於透明樹脂，即便於使用過程中或者保管過程中透光性披覆材內含有水分時，亦可以100℃烘烤14小時以上，藉此使樹脂內所含之水分散發至外部。因此，可防止出現水蒸氣爆炸、發光元件與透光性披覆材之剝離之現象。

透光性披覆材中亦可含有擴散劑或者螢光物質。擴散劑具有擴散光之作用，可緩和發光元件之指向性，且可擴大視角。螢光物質具有轉換發光元件發出之光的作用，可轉換自發光元件射出至封裝外部之光的波長。當欲使發光元件發出之光為能量較高之短波長的可見光時，可較好地使用作為有機螢光體之苝系衍生物，ZnCdS：Cu、YAG：Ce、由Eu及/或Cr活化之含氮之CaO-Al₂ O₃ -SiO₂ 等無機螢光體等多種。本發明中，當欲獲得白色光時，尤其是利用YAG：Ce螢光體時，根據其含量，可發出來自藍色發光元件之藍光、以及吸收該藍光之一部分而成為補色之黃色系光，從而可較簡單且以良好的可靠性而形成白色系光。同樣，當使用由Eu及/或Cr活化之含有氮之CaO-Al₂ O₃ -SiO₂ 螢光體時，根據其含量，可發出來自藍色發光元件之藍光、以及吸收該藍光之一部分而成為補色之紅色系光，從而可簡單且以良好的可靠性而形成白色系光。另外，可使螢光體完全沈澱，除去氣泡，藉此可減少色差。

以下，參照圖式對本發明之實施例進行詳細說明。再者，本發明當然並不限於以下所示之實施例。

[實施例]

該實施例中，發光裝置400係厚度為0.4mm左右之極薄之側面發光型發光裝置。圖4A係實施例中之發光裝置之平面圖，圖4B係圖4A之局部放大圖，圖4C係立體圖，圖4D係圖4C之局部放大圖。

該實施例中，發光裝置400係由一個發光元件(未圖示)、與上述發光元件電連接之引線電極401、以及與該等引線電極401固定為一體之封裝402而構成。

引線電極框架係由含銅鐵合金(copper-iron alloys)之板狀體而形成，且具有自封裝底面突出於封裝外部而作為引線電極端子發揮作用的部分。為了能夠高效地獲取自所搭載之發光元件發出的光，而於引線電極401之表面實施鍍銀。

本實施例之發光裝置中，於背面側封裝之側面具有鄰接於封裝之背面之第一面403、以及鄰接於第一面403之第二面404，而於正面側封裝具有鄰接於封裝之正面之第三面405、以及鄰接於第二面404及第三面405之第四面413。

本實施例中，第一面403與引線電極401之主面所成之角度(圖4B中之α)約為87°，第二面404與引線電極401之主面所成之角度(圖4B中之β)約為82°。於形成正面側封裝之側面的第三面405上亦形成梯度，第三面405與引線電極401之主面所成之角度(圖4B中之γ)約為80°。藉由該等傾斜面，可以良好的量產性實現發光裝置之薄型化，且可使引線電極端子之端部沿封裝而彎曲，因此可防止各種操作時端子之彎曲。

另外，第四面413與引線電極之主面所成之角度大致為90°，藉此可使第四面413上形成之凹部較大(深)，且可更加切實地固定上述衣架型引線電極。

而且，如圖5B所示，本實施例中之發光裝置中，引線電極401彎曲之封裝之角部產生凹口，從而具有凹口部411。藉此，可避免引線電極401彎曲之內側彎曲R部與封裝接觸，因此，可無損於封裝之形狀而自如地對引線電極進行加工。

另外，本實施例之發光裝置中，進而於正面側封裝之外表面之一部分形成抽取梯度410，藉此，可容易地形成極薄之開口側壁。

[產業上之可利用性]

本發明之半導體裝置，可適用於液晶之背光源用光源、各種指示器(indicator)用光源、配電板式儀錶(panel meter)、顯示燈或面發光開關以及光學感測器等中。

101,401,601‧‧‧引線電極

101a,401a‧‧‧引線電極之端部

102,402,602‧‧‧封裝

102a‧‧‧正面側封裝

102b‧‧‧背面側封裝

103,403‧‧‧第一面

104,404‧‧‧第二面

105,405‧‧‧第三面

106‧‧‧凹部

307,308‧‧‧模具

309‧‧‧衣架型引線電極

400‧‧‧發光裝置

410‧‧‧抽取梯度

411‧‧‧凹口部

413‧‧‧第四面

612‧‧‧間隙

圖1A係表示本發明之實施形態中的發光裝置之平面圖。

圖1B係圖1A之局部放大圖。

圖1C係實施形態之發光裝置之正視圖。

圖2A係實施形態中之發光裝置之立體圖。

圖2B係圖2A之局部放大圖。

圖3A係實施形態中之發光裝置的製造方法之第一工程之剖面圖。

圖3B係實施形態中之發光裝置的製造方法之第二工程之剖面圖。

圖3C係實施形態中之發光裝置的製造方法之第三工程之剖面圖。

圖3D係實施形態中之發光裝置的製造方法之第四工程之剖面圖。

圖4A係表示本發明之實施例中之發光裝置之平面圖。

圖4B係圖4A之局部放大圖。

圖4C係實施例中之發光裝置之立體圖。

圖4D係圖4C之局部放大圖。

圖5A係實施例中之發光裝置之背面圖。

圖5B係圖5A之局部放大圖。

圖5C係實施例中之發光裝置之底視圖。

圖5D係圖5C之局部放大圖。

圖6A係先前之發光裝置之平面圖。

圖6B係圖6A之局部放大圖。

101a‧‧‧引線電極之端部

102a‧‧‧正面側封裝

102b‧‧‧背面側封裝

103‧‧‧第一面

104‧‧‧第二面

105‧‧‧第三面

106‧‧‧凹部

Claims

一種發光裝置，其特徵在於包括：發光元件；及封裝，其係具有與上述發光元件連接之引線電極及於正面用以取出來自上述發光元件之光的開口部；其中上述封裝係包含封裝底面及與上述封裝底面鄰接之四個側面，上述側面之一側面為上述正面、與上述正面對向之一側面為背面、剩餘之兩個相對向之側面為封裝側面；上述封裝側面之各者具有：第一面，其係鄰接於上述封裝之上述背面且配置有上述引線電極的端部；第二面，其係位於相較於上述第一面更靠上述正面側之位置，且面方向不同於該第一面；及第三面，其係位於相較於上述第二面更靠上述正面側之位置，且具有與上述第二面不同之面方向；且上述引線電極係自上述封裝底面突出至外部，而沿著上述封裝底面及上述第一面彎曲。
如請求項1之發光裝置，其中上述第一面相對於上述引線電極之主面大致垂直。
如請求項1之發光裝置，其中上述第二面係以向正面方向變寬之方式傾斜。
如請求項2之發光裝置，其中上述第二面係以向正面方向變寬之方式傾斜。
如請求項1之發光裝置，其中上述第三面係以向正面方向變窄之方式傾斜。
如請求項2之發光裝置，其中上述第三面係以向正面方向變窄之方式傾斜。
如請求項3之發光裝置，其中上述第三面係以向正面方向變窄之方式傾斜。
如請求項4之發光裝置，其中上述第三面係以向正面方向變窄之方式傾斜。
如請求項1~8中任一項之發光裝置，其中上述引線電極彎曲之上述封裝的角部被切除。