(57)【要約】【課題】従来の技術による諸問題を解決するため、光放射率を向上させる光電子半導体素子を提供する。【解決手段】光電子半導体素子は、光放出口が設けられるハウジングと、ハウジング内に設けられる第一チップキャリアと、第一チップキャリアに設けられる光線を発するための第一半導体チップと、ハウジング内の第一チップキャリアより光放出口からかけ離れている位置に設けられる第二チップキャリアと、第二チップキャリアに設けられる第二半導体チップとを含む。【選択図】図９
2007005748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光放射率を向上させる光電子半導体素子であって、
光放出口が設けられるハウジングと、
ハウジング内に設けられる第一チップキャリアと、
第一チップキャリアに設けられる光線を発するための第一半導体チップと、
ハウジング内の第一チップキャリアより光放出口からかけ離れている位置に設けられる第二チップキャリアと、
第二チップキャリアに設けられる第二半導体チップとを含むことを特徴とする光電子半導体素子。
【請求項２】
前記光電子半導体素子は更に、
第一半導体チップと第一チップキャリアにおける第一内部電気接点を電気的に接続する第一導線と、
第一半導体チップと第二チップキャリアにおける第二内部電気接点を電気的に接続する第二導線と、
第二半導体チップと第一チップキャリアにおける第三内部電気接点を電気的に接続する第三導線とを含むことを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項３】
前記第一チップキャリアは、第一半導体チップと第二チップキャリアとの間の領域に第一広空間と第一狭空間を有し、第二チップキャリアは、第二半導体チップと第一チップキャリアとの間の領域に第二広空間と第二狭空間を有し、そのうち第二内部電気接点は第二広空間に設けられ、第三内部電気接点は第一広空間に設けられることを特徴とする請求項２記載の光電子半導体素子。
【請求項４】
前記光電子半導体素子は更に、ハウジングの外側に設けられ、外部電力を受電するための外部電気接点が設けられる支持体を含むことを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項５】
前記支持体は表面実装技術法で回路板と接続されることを特徴とする請求項４記載の光電子半導体素子。
【請求項６】
前記支持体がＬ字型であることを特徴とする請求項４記載の光電子半導体素子。
【請求項７】
前記第一チップキャリアには溝が形成されることを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項８】
前記溝がＶ字型であることを特徴とする請求項７記載の光電子半導体素子。
【請求項９】
前記光電子半導体素子は更に、ハウジング内に設けられ、第一半導体チップによる光線の光学的特性を変化させる物質が充填される光学窓を含むことを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項１０】
前記光学窓に充填される第一半導体チップによる光線の光学的特性を変化させる物質はエポキシ樹脂またはシリカゲルであることを特徴とする請求項９記載の光電子半導体素子。
【請求項１１】
前記光学窓は蛍光材、光拡散材または顔料を含むことを特徴とする請求項９記載の光電子半導体素子。
【請求項１２】
前記第一半導体チップが発光ダイオードチップであることを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項１３】
前記第二半導体チップがダイオード保護チップであることを特徴とする請求項１記載の光電子半導体素子。
【請求項１４】
前記ダイオード保護チップがツェナーダイオードチップであることを特徴とする請求項１３記載の光電子半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光放射効率を向上させる光電子半導体素子に関し、特に光放出口に対して発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを載せるキャリアとダイオード保護チップを載せるキャリアの位置をずらして配置することによって光放射効率を向上させる光電子半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度ＬＥＤは幅広く応用されている。従来の白熱電球と異なり、ＬＥＤは熱発光ではないため、低電力消費、長寿命、高反応速度などの長所を有する。更に、ＬＥＤは小型化、耐震性、量産性などの長所を有し、小型またはマトリックス型の素子に適する。したがってＬＥＤは、電子製品の表示灯またはディスプレイ、交通信号または標識板、携帯電話、ＰＤＡなどの携帯型電子製品ないし自動車にも広範囲に利用されている。特に液晶ディスプレイのバックライトモジュールにとって、ＬＥＤは欠かせない素子である。
【０００３】
図１から図４を参照する。図１は従来の光電子半導体素子１０を表す説明図であり、図２は従来の光電子半導体素子１０の正面図であり、図３は従来の光電子半導体素子１０を回路板１２に取り付けた状態を表す説明図であり、図４は従来の光電子半導体素子１０の内部構造を表す説明図である。光電子半導体素子１０は端面放射型ＬＥＤであり、光放出口１６が設けられるハウジング１４と、ハウジング１４の外側に取り付けられるＬ字型の２個の支持体１８とを含み、そのうち支持体１８は、回路板１２と接続するところには回路板１２からの外部電力を受電する外部電気接点Ｐ１が設けられる。支持体１８は表面実装技術（ＳＭＴ）法で回路板１２に取り付けられ、光電子半導体１０は表面実装素子である。
【０００４】
光電子半導体素子１０は更に、ハウジング１４に設けられる第一チップキャリア２０と第二チップキャリア２１を有し、第一チップキャリア２０と第二チップキャリア２１は両支持体１８にそれぞれ接続される。言い換えれば、支持体１８は第一チップキャリア２０と第二チップキャリア２１がハウジング１４の開孔を透過して接続するものであり、ＳＭＴ工程では接点とされ、回路板１２からの外部電力を受電するものである。光電子半導体素子１０は更に、第一半導体チップ２２と第二半導体チップ２４を含む。第一半導体チップ２２は第一チップキャリア２０に載せられるＬＥＤであり、光を放射して光源とされる。第二半導体チップ２４は第一チップキャリア２０に載せられるツェナーダイオードチップなどのダイオード保護チップであり、操作電圧を調整して安定させ、第一半導体チップ２２を過電流から守る機能を有する。光電子半導体素子１０は更に、第一半導体チップ２２と、第二半導体チップ２４と、第一チップキャリア２０と、第二チップキャリア２１と、光学窓２８を電気的に接続する導線２６ａ、２６ｂ、２６ｃを含む。光学窓２８はハウジング１４内に形成されるものであり、その中には第一半導体チップ２２が発する光線の光学的特性を変化させる物質、例えばエポキシ樹脂またはシリカゲルが充填され、それに併せて蛍光材、光拡散材ないし顔料を充填することも可能である。光学窓２８の製作においては、光透過可能のゲルをハウジング１４内に充填し、第一半導体チップ２２と、第二半導体チップ２４と、導線２６ａ、２６ｂ、２６ｃを覆ってから、充填材を保護機能のある封止材として固体化させる。したがって、固体化した充填材は第一半導体チップ２２と、第二半導体チップ２４と、導線２６ａ、２６ｂ、２６ｃを保護して固定することができる。
【０００５】
しかし、従来の光電子半導体素子１０では、第一半導体チップ２２が光線を光学窓２８に発して更に光放出口１６から放射する場合、第一半導体チップ２２と第二半導体チップ２４が同一の平面に設けられることにより、第一半導体チップ２２による光線は第二半導体チップ２４に遮断されることが多く見られる。したがって、従来の光電子半導体素子１０の光放射は不均一であり、光放射率も低下している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は光放射率を向上させる光電子半導体素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は光放射率を向上させる光電子半導体素子を提供する。該光電子半導体素子は、光放出口が設けられるハウジングと、ハウジング内に設けられる第一チップキャリアと、第一チップキャリアに設けられる光線を発するための第一半導体チップと、ハウジング内の第一チップキャリアより光放出口からかけ離れている位置に設けられる第二チップキャリアと、第二チップキャリアに設けられる第二半導体チップとを含む。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による光電子半導体素子においては、光放出口に対してＬＥＤチップを載せるキャリアとダイオード保護チップを載せるキャリアの位置をずらして配置しているので、ＬＥＤチップによる光線がダイオード保護チップに遮断されないようにさせ、光電子半導体素子の放射率及び放射の均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に説明する。
【００１０】
図５から図７を参照する。図５はこの発明による光電子半導体素子５０を表す説明図であり、図６はこの発明による光電子半導体素子５０の正面図であり、図７はこの発明による光電子半導体素子５０を回路板５２に取り付けた状態を表す説明図である。光電子半導体素子５０は端面放射型ＬＥＤであり、光放出口５６が設けられるハウジング５４と、ハウジング５４の外側に取り付けられるＬ字型の２個の支持体５８とを含み、そのうち支持体５８は、回路板５２と接続するところには回路板５２からの外部電力を受電する外部電気接点Ｐ１が設けられる。支持体５８はＳＭＴ法で回路板５２に取り付けられ、光電子半導体５０は表面実装素子である。
【００１１】
図８と図９を参照する。図８はこの発明による光電子半導体素子５０の断面図であり、図９はこの発明による光電子半導体素子５０の内部構造を表す説明図である。光電子半導体素子５０は更に、ハウジング５４に設けられる第一チップキャリア６０を含み、第一チップキャリア６０は支持体５８に接続される。言い換えれば、支持体５８は第一チップキャリア６０がハウジング５４の開孔を透過して接続するものであり、ＳＭＴ工程では接点とされ、回路板５２からの外部電力を受電するものである。光電子半導体素子５０は更に、第一チップキャリア６０に載せられる第一半導体チップ６２を含み、第一半導体チップ６２は光を放射して光源とされるＬＥＤである。第一チップキャリア６０と第一半導体チップ６２の間には絶縁性のある銀接着剤などの接着剤が塗布される。光電子半導体素子５０は更に第二チップキャリア６４を含み、第二チップキャリア６４はハウジング５４内に第一チップキャリア６０よりも光放出口５６からかけ離れている位置に設けられる。言い換えれば、第一チップキャリア６０と第二チップキャリア６４は一定の高さの差を有する。第二チップキャリア６４は第一チップキャリア６０と接続されるのと別の支持体５８に接続される。言い換えれば、支持体５８は第二チップキャリア６４がハウジング５４の開孔を透過して接続するものであり、ＳＭＴ工程では接点とされ、回路板５２からの外部電力を受電するものである。光電子半導体素子５０は更に、第二チップキャリア６４に載せられる第二半導体チップ６６を含む。第二半導体チップ６４はツェナーダイオードチップなどのダイオード保護チップであり、操作電圧を調整して安定させ、第一半導体チップ６２を過電流から守る機能を有する。第二チップキャリア６４と第二半導体チップ６６の間には導電性のある導電接着剤などの接着剤が塗布される。
【００１２】
なお、第一チップキャリア６０は、第一半導体チップ６２と第二チップキャリア６４の間の領域に第一広空間６８ａと第一狭空間７０ａを有し、第二チップキャリア６４は、第二半導体チップ６６と第一チップキャリア６０の間の領域に第二広空間６８ｂと第二狭空間７０ｂを有する。第一チップキャリア６０と第二チップキャリア６４の間には斜方向間隔７２が設けられているので、第一チップキャリア６０の第一広空間６８ａと第一狭空間７０ａ及び第二チップキャリア６４の第二広空間６８ｂと第二狭空間７０ｂはそれによって形成される。光電子半導体素子５０は更に、第一半導体チップ６２と第一チップキャリア６０の第一内部電気接点Ｐ２を電気的に接続する第一導線７４と、第一半導体チップ６２と第二チップキャリア６４の第二内部電気接点Ｐ３を電気的に接続する第二導線７６と、第二半導体チップ６６と第一チップキャリア６０の第三内部電気接点Ｐ４を電気的に接続する第三導線７８とを含む。そのうち第二内部電気接点Ｐ３は第二広空間６８ｂに設けられ、第三内部電気接点Ｐ４は第一広空間６８ａに設けられる。第一導線７４と第一チップキャリア６０を電気的に接続し、第二導線７６と第二チップキャリア６４を電気的に接続し、第三導線７８と第一チップキャリア６０を電気的に接続し、更に第二半導体チップ６６と第二チップキャリア６４を電気的に接続することによって、第一半導体チップ６２と第二半導体チップ６６を両支持体５８に接続して回路板５２からの外部電力を受電することができる。なお、第二導線７６の一端は第二広空間６８ｂの第二内部電気接点Ｐ３と溶接され、第三導線７８の一端は第一広空間６８ａの第三内部電気接点Ｐ４と溶接されるので、溶接領域は十分に広いから、溶接の困難性を緩めて成功率を向上させることができる。
【００１３】
光電子半導体素子５０は更に光学窓８０を有する。光学窓８０はハウジング５４内に形成されるものであり、その中には第一半導体チップ６２が発する光線の光学的特性を変化させる物質、例えばエポキシ樹脂またはシリカゲルが充填され、更にそれに併せて蛍光材、光拡散材ないし顔料を充填することも可能である。光学窓８０の製作においては、光透過可能のゲルをハウジング５４内に充填し、第一半導体チップ６２と、第二半導体チップ６６と、第一導線７４と、第二導線７６と、第三導線７８とを覆ってから、充填材を保護機能のある封止材として固体化させる。なお、光電子半導体素子５０の第一チップキャリア６０にはＶ字型の溝８２が設けられる。第一チップキャリア６０と接着するため第一半導体チップ６２に接着剤を塗布するに際して、溝８２は第一半導体チップ６２と第一チップキャリア６０との接触面からはみ出された接着剤を収容するものであり、はみ出された接着剤が第三導線７３と接触するのを防ぐ機能を有する。
【００１４】
前記の通り、この発明による光電子半導体素子５０の第一チップキャリア６０と第二チップキャリア６４は一定の高さの差を有し、かつ第二チップキャリア６４は第一チップキャリア６０よりも光放出口５６からかけ離れている位置に設けられるので、第二半導体チップ６６と第一半導体チップ６２は同一の平面に配置されていない。したがって、第二半導体チップ６６は第一半導体チップ６２からの光線を遮断することなく、光線を光学窓８０ないし光放出口５６までに有効に放射し、光電子半導体素子５０の放射率及び放射の均一性を向上させることができる。
【００１５】
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明による光電子半導体素子においては、光放出口に対してＬＥＤチップを載せるキャリアとダイオード保護チップを載せるキャリアの位置をずらして配置しているので、ＬＥＤチップによる光線がダイオード保護チップに遮断されないようにさせ、光電子半導体素子の放射率及び放射の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の光電子半導体素子を表す説明図である。
【図２】従来の光電子半導体素子の正面図である。
【図３】従来の光電子半導体素子を回路板に取り付けた状態を表す説明図である。
【図４】従来の光電子半導体素子の内部構造を表す説明図である。
【図５】この発明による光電子半導体素子を表す説明図である。
【図６】この発明による光電子半導体素子の正面図である。
【図７】この発明による光電子半導体素子を回路板に取り付けた状態を表す説明図である。
【図８】この発明による光電子半導体素子の断面図である。
【図９】この発明による光電子半導体素子の内部構造を表す説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０、５０               光電子半導体素子
１２、５２               回路板
１４、５４               ハウジング
１６、５６               光放出口
１８、５８               支持体
２０、６０               第一チップキャリア
２１、６４               第二チップキャリア
２２、６２               第一半導体チップ
２４、６６               第二半導体チップ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ   導線
６８ａ                   第一広空間
６８ｂ                   第二広空間
７０ａ                   第一狭空間
７０ｂ                   第二狭空間
７２                     斜方向間隔
７４                     第一導線
７６                     第二導線
７８                     第三導線
８２                     溝
【図１】
2007005748.tif 000003
【図２】
2007005748.tif 000004
【図３】
2007005748.tif 000005
【図４】
2007005748.tif 000006
【図５】
2007005748.tif 000007
【図６】
2007005748.tif 000008
【図７】
2007005748.tif 000009
【図８】
2007005748.tif 000010
【図９】
2007005748.tif 000011