(57)【要約】【課題】  液晶表示画面のためのバックライト手段をより薄く構成できるパッケージ型半導体発光装置を提供する。【解決手段】  プリント回路基板上に弧状反射面をもつ金属反射板が接合されており、該基板上に実装された発光素子は光変換機能材料を含む合成樹脂によってパッケージされ、その上面を反射機能材料混合樹脂製カバー体によって覆われており、発光素子の発光面から発射する光を変換し、上記金属反射板の弧状反射面とカバー体とによって反射された光が、発光素子の発光面と直角方向の発光面から放射されることを特徴とするパッケージ型半導体発光装置である。【選択図】      図１
2005167136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板上に弧状反射面をもつ金属反射板が接合されており、該基板上に実装された発光素子は光変換機能材料を含む合成樹脂によってパッケージされ、その上面を反射機能材料混合樹脂製カバー体によって覆われており、発光素子の発光面から発射する光を変換し、上記金属反射板の弧状反射面とカバー体とによって反射された光が、発光素子の発光面と直角方向の発光面から放射されることを特徴とするパッケージ型半導体発光装置。
【請求項２】
上記金属反射板は、２個の連続した弧状反射面を有することを特徴とする請求項１記載のパッケージ型半導体発光装置。
【請求項３】
上記２個の連続した弧状反射面の夫々に対応する位置に、発光素子が実装されていることを特徴とする請求項２記載のパッケージ型半導体発光装置。
【請求項４】
上記金属反射板は、アルミニウム製のブロック状であることを特徴とする請求項１又は２記載のパッケージ型半導体発光装置。
【請求項５】
発光素子の発光表面と半導体発光装置の発光面とが直交する形式の半導体発光装置の製造方法であって、プリント回路基板上に多数の孔を穿設した金属反射盤体が接着され、該多数の孔は光反射面を構成するものであり、次に該多数の孔内に夫々複数の発光素子が実装され、その上に光変換機能材料を含む樹脂が充填され、更にその上に、反射機能材料を混合した樹脂によってカバー体を形成し、その後、少なくとも上記孔部分を２分割することによって多数の半導体発光装置に切断分割することを特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の半導体発光装置の製造方法において、上記金属反射盤体に穿設された孔は、略瓢箪形に形成されていることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータ等の液晶表示画面のバックライトとして利用される、パッケージ型半導体発光装置（ＬＥＤ）の改良、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置におけるバックライトとして利用されるパッケージ型発光装置は多数知られている。そして、例えば図１２、図１３に示すごとき従来公知のパッケージ型発光装置は、特開２００３−２２９６０３号公報の記載からも明らかなように、ＬＥＤチップの、すなわち発光素子の発光面を、導光板の端面に対して対向配置して用いられるごとく構成されている。
【０００３】
その他、米国意匠ＵＳ  Ｄ４７８８７Ｓに記載された側面発光式の半導体発光装置にあっては、金属製リードフレームに予め反射機能を有するプラスチックケースを形成し、ケース内に確保された凹部に、該ケース開口部面に対して水平方向に発光素子を実装するため、発光素子の縦横方向の寸法よりも大きめに開口部を設ける必要があり、また、所定のプラスチックケースを形成する際、機械的強度を確保するためにケースの肉厚を一定以上に保たなければならず、超薄型のパッケージを実現することが困難であった。
【０００４】
上記従来公知の形式の発光装置について、図１２、図１３に従って説明する。
図１２は、上記先行技術の公報に示された両面発光ＬＥＤパッケージ１の断面を示しており、該両面発光ＬＥＤパッケージ１は一対のＬＥＤチップ４，４を有する形式のものである。平面視略四角形状の、ガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性を有する回路基板２の表面と裏面の中央部に、ＬＥＤチップ４，４を収納する反射カップ５，５が形成されている。
【０００５】
回路基板２の表面及び裏面に形成された反射カップ５，５は、その底面５ａ，５ａ及び斜面部５ｂ，５ｂを含み、回路基板２の平面を２分するように電極パターン７ａ，７ｂを形成している。そして反射カップ５の底面５ａ，５ａにおいて、前記電極パターン７ａ，７ｂを跨ぐようにＬＥＤチップ４，４をフリップチップ実装され、その後反射カップ５，５の口部内にパッケージ体である透光性樹脂８，８を充填して発光面９を形成する。なお、反射カップ５の底面５ａ及び斜面５ｂには、電極形成時のＡｇ又はＡｕメッキ部が設けられる。また、充填される投光性樹脂８内に蛍光剤等を混入することにより、色調変換の機能を実現することも可能である。
【０００６】
図１３は、図１２に示すような両面発光ＬＥＤパッケージ１を携帯電話のバックライトとして用いた場合の、ケース本体の一部断面を示している。ケース本体１０の一部にはＬＣＤ１１が配設され、該ＬＣＤ１１のための導光板１４Ｂとキースイッチ部のための導光板１４Ａとの間に両面発光ＬＥＤパッケージが、そのＬＥＤチップの発光面が該ＬＣＤ導光板１４Ｂ及びキースイッチ部導光板１４Ａの光導入面に対向して設けられている。
【０００７】
図１４は、上記のごとき一般的なＬＥＤパッケージを、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータの液晶表示面のためのバックライトとして使用する場合の、ＬＥＤと液晶表示部分との関係を説明する断面図である。図において、一般的な液晶表示部には導光板１５を挟んで反射シート１６及び拡散シート１７が設けられ、該拡散シート１７の上方に図示しない液晶板が設置される。そして、該拡散シート１７と導光板１５との間にはプリズムシート１８が介装される。
【０００８】
パッケージ型半導体発光装置２０は、遮光性合成樹脂製ケース２１の底部に絶縁基板２２及び発光素子２４が設けられ、パッケージ体２５によって封入されており、該発光装置の発光面２６は、上記導光板１５の導入面１９に対向配置されている。従って、この様な従来公知のパッケージ型半導体発光装置２０においては、発光素子２４の発光表面とパッケージ体２５の発光面２６が平行しており、絶縁基板２２も平行に導光板１５の光導入面と対向して装着されているものである。
【特許文献１】特開２００３−２２９６０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のごとき従来公知のパッケージ型半導体発光装置においては、パッケージ体の端面を構成する発光面と、液晶表示面のバックライトのための導光板の光導入面とを対向配置させるために、半導体発光装置を構成する絶縁基板及び発光素子の発光表面が該パッケージ体の発光面と平行に設置され、パッケージ体の発光面の幅と導光板の光導入面の厚さ、すなわちバックライトのための導光手段を構成する部分の厚さが、上記発光素子の幅（半導体チップの平面寸法）によって規定されることとなる。
【００１０】
従って、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータのための液晶表示画面において、そのバックライト手段をより薄くすることが困難となっている。
本願発明の第１の課題は、このような従来技術の問題点を改良し、上記バックライト手段をより薄く構成できるパッケージ型半導体発光装置を提供することであり、パッケージの開口部面に対して鉛直方向に発光素子を実装し、かつ、パッケージ上面の反射壁部分を樹脂封止工程により製作できるパッケージ型半導体発光装置を提供するものである。
また第２の課題は、上記形式のパッケージ型半導体発光装置を大量かつ安価に製造する方法をも提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る発光装置にあっては、プリント回路基板上に弧状反射面をもつ金属反射板が接合されており、該基板上に実装された発光素子は光変換機能材料を含む合成樹脂によってパッケージされ、その上面を反射機能材料混合樹脂製カバー体によって覆われており、発光素子の発光面から発射する光を変換し、上記金属反射板の弧状反射面とカバー体とによって反射された光が、発光素子の発光面と直角方向の発光面から放射されることを特徴とするパッケージ型半導体発光装置である。
また、上記金属反射板は２個の連続した弧状反射面を有することができ、その夫々に対応する位置に発光素子が実装されている。
更に上記金属反射板は、アルミニウム製のブロック状とすることができる。
本発明に係る製造方法にあっては、発光素子の発光表面と半導体発光装置の発光面とが直交する形式の半導体発光装置の製造方法であって、プリント回路基板上に多数の孔を穿設した金属反射盤体が接着され、該多数の孔は光反射面を構成するものであり、次に該多数の孔内に夫々複数の発光素子が実装され、その上に光変換機能材料を含む樹脂が充填され、更にその上に、反射機能材料を混合した樹脂によってカバー体を形成し、その後、少なくとも上記孔部分を２分割することによって多数の半導体発光装置に切断分割することを特徴とする製造方法である。そして、上記金属反射盤体に穿設された孔は、略瓢箪形に形成されていることを特徴とする製造方法を含んでいる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体発光装置は第１に、発光素子の発光面に対して側面方向に光を放射できる構造であるために、該光の放射面の厚さを小さくでき、従って、液晶表示面のバックライト構造を極薄に構成することが可能となる。
第２に、発光素子から放出される光を反射する反射板の材料に金属を使用するために、発光素子から発生する熱を効率良く外部に放熱することができる。そして、従来のプラスチック製反射板より反射効率が良く、熱伝導性も優れているため、発光素子が発する熱を効率良く外部へ放熱でき、従来より小型で薄型のパッケージ構造であっても高出力の半導体発光装置を得ることができる。
本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属製リフレクタとパッケージの上面を直接被覆する反射層を用いて、発光素子の発生面に対して側面方向に光の放射面を有する半導体発光装置を、極めて簡単な工程によって多量に製造できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のパッケージ型半導体発光装置に関する実施の形態を、図１〜図６により説明する。
図１は、本発明に係る半導体発光装置３０の斜視図であり、図２〜図５は夫々、同半導体発光装置３０の上面図、正面図、裏面図及び図３のＡ−Ａ断面図を示している。上述のごとき従来公知のパッケージ型半導体発光装置と同様に、プリント回路基板３２上には、例えば２個のＬＥＤパッケージ３１，３１を連結した状態で、２個の発光素子である発光素子３４，３４が連設装着される。そして、該発光素子３４，３４には、夫々ワイヤ４０を用いて金属電極３５ａ〜３５ｄが接続されている。
【００１４】
本発明の１つの特徴的構造である金属リフレクタ３６は、例えばアルミニウム等の金属反射板であり、この実施例においては、２個の弧状の反射面３６ａ，３６ｂを有するブロックに形成されている。該ブロック状のリフレクタ３６は、プリント回路基板３２の表面上に接着され、該一対の弧状の反射面の夫々略中心上に、上記各発光素子３４，３４が配置されている。
図２、図３において特に明らかなように、プリント回路基板３２に予め形成された電極３５ａ〜３５ｄと、発光素子３４，３４の各電極とは、夫々ワイヤ４０〜４０によって接続されている。
【００１５】
これらの発光素子３４，３４が配置されたプリント回路基板３２上面と、上記金属リフレクタ３６の反射面３６ａ，３６ｂとで形成される空間には、配置された例えば２個の発光素子３４，３４を包含するように、光変換機能材料が混合された樹脂からなるパッケージ３７が施されている。パッケージ３７の上面を覆う反射層３８は、反射機能を有する材料を混合した樹脂によって、上記パッケージ３７の上面を被覆するように成形されるものである。
【００１６】
上記本発明において、発光素子としてＩｎＧａＮなどの青色発光ダイオードを、光変換機能材料として黄色又は黄緑色＋赤色に光変換する蛍光体材料を使用することができる。更に、反射機能材料として酸化チタンなどの高反射材料を使用することにより、後述するごとき側面方向に光を放出することができる半導体発光装置を得ることができる。
【００１７】
図６は、本発明の半導体発光装置を例えば携帯電話等の液晶表示面のためのバックライトとして使用した場合における、該半導体発光装置とバックライト機構部との関係を、図１４に示す従来例と対比させて説明する図である。図１４と同様に、バックライト機構としては導光板１５を挟んで反射シート１６と拡散シート１７が設けられ、該拡散シートと導光板１５との間にはプリズムシート１８が設けられる。そして、該導光板１５の光導入部には同様に、光導入面１９が形成されている。
【００１８】
半導体発光装置３０は上述のごとく、ＬＥＤパッケージ３１を構成する基本構成であるプリント回路基板３２と、該基板上に実装される発光素子３４とを有している。また、プリント回路基板３２の後部には金属リフレクタ３６が設けられ、パッケージ３７の上面は反射機能材料混合樹脂３８によって覆われている。従って、発光素子の上表面から発射された光は、パッケージ３７を構成する光変換機能材料によって例えば白色光に変換されると同時に、金属リフレクタ３６の例えば２個の弧状反射面３６ａ，３６ｂと反射機能材料混合樹脂３８によって、そのほとんど全部の光がパッケージ３７の図面右方向にある発光面３９から、上記光導入面１９に向けて発射される。
【００１９】
本発明の上記半導体発光装置の構造から明らかなように、パッケージ３７の発光面３９の厚さ寸法は、従来形式の発光素子の幅寸法によって制限されるのではなく、その高さ寸法によって決定されることとなる。従って、該発光面に対向して配置されるところの導光板について、従来例と本発明との比較を図６と図１４により検討すると、従来例の導光板１５の厚さＴ１よりも、本発明の導光板１５の厚さＴ２の方が遥かに薄く構成可能であることが判る。
【００２０】
図７〜図１１によって、本発明に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図７は、プリント回路基板上に形成された電極群と、該プリント回路基板上に固着される例えばアルミニウム製のリフレクタのための盤状体とを示している。すなわち、通常公知の方法によって発光素子を実装するための、多数の金属電極３４ａ〜３４ｃを有するプリント回路基板３２上に、後述するアルミニウム製の盤状体４１が接着される。
【００２１】
盤状体４１は一般的に、プリント回路基板３２の本来の大きさ（切断前の大きさ）と同じであって、多数の孔が穿設されており、後の工程により該孔が凹所としてパッケージ領域となると共に、反射面をも構成する。該凹所４２〜４２は、アルミニウム製盤状体４１に多数の略瓢箪形の孔として形成し、これを上記プリント回路基板３２に接着することによって形成される。また、該凹所４２〜４２の各１つには夫々４個の発光素子３４〜３４を実装するために、各該当位置に多数の金属電極３４ａ〜３４ｃがプリントされている。図における符号４３で示す凹溝は、後の工程でこの位置により切断される。
【００２２】
図８は、上記図７に示す基盤状態に続いて、各凹所４２〜４２の該当位置に発光素子３４〜３４を実装し、各該当電極３４ａ〜３４ｃとワイヤ４４〜４４によって接続した状態を示している。
【００２３】
図９は変換機能材料混合樹脂による封止完了状態を示しており、図８に示す発光素子３４〜３４の実装後、変換機能材料混合樹脂を用いて、上記発光素子を含む各凹所４２〜４２を封止している。変換機構材料混合樹脂は上述のごとく、例えば青色光を黄色又は黄緑色＋赤色の光に変換する材料を混合したものであり、発光素子自体の種類に応じて、又は必要な光色を得るために任意に選択されるものである。
【００２４】
図１０は、図９に示すようなパッケージ状態の後に、変換機能材料混合樹脂によるパッケージの表面に対し、反射機能材料混合樹脂によって封止を完了した図である。すなわち、反射層３８は例えば酸化チタンからなる反射機能材料を混合した樹脂よりなり、上述のパッケージ３７の表面を被覆するものであって、これにより、上述のリフレクタ３６と共働して、発光素子３４からの光を略完全に側方に放射可能としている。
【００２５】
図１１は、完成した半導体発光装置３０〜３０を、図１０に示す盤状体製品から切断分離した状態を示しており、図１０に示す盤状体製品をＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線に沿って切断することにより完成する。
従って、図７〜図１０に明らかなように、盤状体４１に穿設された多数の凹所４２〜４２には同時に２個分の発光素子が実装されると同時に、該凹所４２〜４２の各壁面は、夫々反射面３６ａ，３６ｂを構成するものである。
【００２６】
この様にして切断分離された各発光装置３０〜３０は、上記図１の構造を有するものであるが、この様な新規な側面発光式の半導体発光装置を多量に、かつ、簡単な工程により製造することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の斜視図である。
【図２】図１に示す半導体発光装置の上面図である。
【図３】図１に示す半導体発光装置の正面図である。
【図４】図１に示す半導体発光装置の裏面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１の半導体発光装置を用いたバックライト機構の説明図である。
【図７】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図８】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図９】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図１０】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図１１】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の工程説明図である。
【図１２】従来公知の半導体発光装置の断面図である。
【図１３】図１２の半導体発光装置を用いたバックライト機構の一部断面図である。
【図１４】従来型半導体発光装置を用いたバックライト機構の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１５  導光板
１６  反射シート
１７  拡散シート
１８  プリズムシート
１９  光導入面
３０  半導体発光装置
３１  ＬＥＤパッケージ
３２  プリント回路基板
３４  発光素子
３５ａ〜３５ｄ  金属電極
３６  金属リフレクタ
３６ａ，３６ｂ  反射面
３７  パッケージ
３８  反射層
３９  発光面
４０  ワイヤ
４１  盤状体
４２  凹所
【図１】
2005167136.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005167136.tif 000013
【図１２】
2005167136.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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