CN103227264B - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光装置,该发光装置采用实现发光装置的小型化和薄型化的同时,防止在发光装置中的树脂与树脂、引线框架、引线等之间产生空隙的结构,从而不仅能够阻止用于发光装置的含银金属部件的硫化,还能够更有效地取出从发光元件射出的光。该发光装置包括:多个发光元件(11a,11b)、搭载发光元件的多个引线框架(12a,12b)和封装体(13),该封装体(13)由树脂形成并具有开口(13a),引线框架的一部分埋设在封装体内部,且另一部分暴露在所述开口(13a)的底面。在封装体(13)的开口(13a)的底面存在暴露树脂的树脂底面(13e),在开口内的发光元件之间具有从开口底面突出的壁部(13b),发光元件与跨过壁部(13b)的引线连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光装置。
背景技术
近年来,高亮度、高功率的发光元件及小型发光装置被开发并应用于各种领域。这些发光装置凭借小型、低耗电、重量轻等特点,被利用于例如手机、液晶背光光源、各种仪表的光源、各种读取传感器等,为了进一步实现小型化和高亮度进行了各种尝试(如专利文献1、专利文献2等)。
作为各种尝试的一个例子,提出了如下一种方案:例如,作为应用于引线框架的金属部件采用由银或银合金制成的金属部件,作为应用于引线接合的引线采用由银或银合金制成的引线,由此进一步抑制对来自发光元件的光的吸收,从而有效地反射光并取出光。
另外,为了防止这些银或银合金的硫化,对用于密封发光元件的树脂和封装体材料提出有各种方案(如专利文献3、专利文献4等)。
专利文献1:(日本)特开2011-249807号公报
专利文献2:(日本)特开2008-153610号公报
专利文献3:(日本)特开2011-256326号公报
专利文献4:(日本)特开2011-178983号公报
然而,一般情况下,如果将银或银合金用作引线框架及引线等的材料,则这些部件会发生硫化,伴随着硫化会引起对来自发光元件的光的吸收,结果出现阻碍光的有效反射的问题。
而且,现状是,即使使用组成为可以显著抑制银的硫化的树脂,气体和液体也能通过树脂和树脂或者树脂和引线框架等的极小的空隙侵入,由此硫化开始并扩大,结果不能有效地抑制硫化。
发明内容
本发明是为解决上述课题提出的,其目的在于提供一种发光装置,该发光装置采用了不仅实现小型化和薄型化,而且能够有效地防止在发光装置中的树脂和树脂,树脂和引线框架、引线等之间产生空隙的结构,由此阻止了用于发光装置的含银的金属部件的硫化,并且与该结构相辅相成,更有效地取出由发光元件射出的光。
本发明包括以下发明。
一种发光装置,其特征在于,包括:
多个发光元件;
多个搭载所述发光元件的引线框架;
封装体,其由树脂形成并具有开口,所述引线框架的一部分埋设在所述封装体内部,且另一部分暴露在所述开口的底面;
在所述封装体的开口的底面存在暴露所述树脂的树脂底面;
在所述开口内的所述发光元件之间具有从所述开口的底面突出的壁部;
所述发光元件与跨过所述壁部的引线连接。
根据本发明,能够提供具备如下效果的发光装置,即在实现发光装置的小型化和薄型化的同时,还能够有效地防止在发光装置中的树脂和树脂,树脂和引线框架、引线等之间产生空隙,由此可靠地防止构成封装体的或者封装体内存在的金属部件的腐蚀和硫化,可以实现亮度进一步提高,品质进一步提高。
附图说明
图1A是用于说明本发明的发光装置的从光取出面(光放射面)看的该发光装置的示意俯视图,图1B是图1的发光装置的A-A’线剖面图。
图2A是图1的发光装置的侧视图,图2B是俯视图,图2C是仰视图,图2D是侧视图。
图3是用于说明本发明的壁部和开口短侧面的倾斜的发光装置的示意剖面图。
图4A、图4B是用于说明本发明的发光装置中发光元件之间的引线连接状态的发光装置主要部分的示意剖面图。
附图标记说明
2 n侧焊盘电极
3 p侧焊盘电极
10 发光装置
11a,11b 发光元件
12a,12b 引线框架
13 封装体
13a 开口
13b 壁部
13c 短侧面
13d 长侧面
13e 树脂底面
13f 凹部
14 引线
具体实施方式
例如,如图1所示,本发明的发光装置主要由多个发光元件11a,11b、引线框架12a,12b及封装体13构成。作为这种发光装置,优选所谓的侧视型发光装置,即优选能够作为在与安装面大致垂直的方向上具有光放射面(光取出面,以下有时称作“上表面”)的发光装置安装的类型。
<发光元件>
作为发光元件,通常采用半导体发光元件,但只要是被称作发光二极管的元件,什么类型的发光元件均可以。例如举出在基板上由InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等氮化物半导体,Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体等各种半导体形成含有活性层的层叠结构的发光元件。作为半导体的结构,例如有MIS结、PIN结、PN结等同质结构,异质结或双异质结,另外,也可以是将半导体活性层形成为产生量子效果的薄膜的单量子阱结构、多量子阱结构。有时在活性层中也可以掺杂Si、Ge等施主杂质和/或Zn、Mg等受主杂质。得到的发光元件的发光波长随着半导体材料、混晶比、活性层的InGaN中的In含有量、掺杂在活性层中的杂质种类发生变化,可以从紫外区变化到红色区。
发光元件搭载在后述的引线框架上,为此使用了接合部件。例如,如果是发出蓝光及绿光的在蓝宝石基板上使氮化物半导体生长而形成的发光元件,可以使用环氧树脂、硅树脂等。另外,考虑到来自发光元件的光和热引起的劣化,可以对发光元件背面镀铝,也可以代替树脂而使用Au-Sn共晶等焊料或者低熔点金属等钎料。而且,如果是由GaAs等形成的发出红光的两面形成有电极的发光元件,也可以使用银、金、钯等导电膏等进行芯片接合。
在本发明的发光装置中,可以搭载两个以上的多个发光元件。在这种情况下,可以组合发出不同色光的发光元件,也可以组合发出相同色光的发光元件。例如,通过与RGB对应地组合发出不同色光的多个发光元件,可以提高彩色再现性。另外,通过组合发出相同色光的多个发光元件,可以提高光的强度。
需要说明的是,发光元件通过面朝上安装、倒装芯片安装等搭载在发光装置上,然而优选面朝上安装,即相对发光元件的基板(或半导体层),一对电极形成在同一面侧,将形成有电极的面面向光射出面而安装。
在这种情况下,发光元件通常与一对电极引线接合,因此发光元件形成有与这些电极对应的焊盘电极。优选一侧的焊盘电极接近发光元件的外周,而另一侧的焊盘电极位于向发光元件的内侧偏移的位置。通过这样的焊盘电极的配置,可以谋求将引线对发光元件射出的光的吸收抑制在最低限度的同时,对构成发光元件的半导体层均匀地供电。
另外,考虑到与引线的可接合性,优选焊盘电极的最上表面由金、铂金、铝、铑、铱、钌、银或这些金属的合金等形成,更优选由金、铂金、铝或这些金属的合金形成。
<引线框架>
引线框架是用于搭载发光元件的部件,也起到与发光元件电连接的电极和引线端子的作用。为此,引线框架的一部分埋设并固定在后述的封装体内,另一部分搭载发光元件且为了进行电连接,暴露在封装体的开口内(其底面),剩余部分从封装体内向外突出。通过使引线框架在开口底面的一部分表面暴露,能够使来自发光元件的光反射,有效地朝正面方向取出光。
需要说明的是,如后文所述,在开口底面暴露的引线框架可以随开口的形状或者与开口的形状无关,其宽度可以不同。在这种情况下,优选在开口的末端侧宽度窄,随着越靠近中央部分宽度越宽。在此,宽度需要在能够确保电极及供电的引线端子的功能的范围内变动,例如,对最大宽度而言,可以在30%以内变动,优选在20%以内变动。
一个发光装置具有的引线框架的数量通常在两个以上,引线框架的数量可以在(发光元件的数量+1)个以上,或者也可以在发光元件数量的二倍以上。例如,在搭载有两个发光元件的情况下,在两个引线框架上各安装一个发光元件,一侧的发光元件通过一个电极与搭载它的一侧的引线框架电连接,且另一侧的发光元件通过一个电极与搭载它的另一侧的引线框架电连接,未与引线框架连接的发光元件的电极彼此相互电连接。
需要说明的是,多个引线框架中除了与所述发光元件的电极电连接的引线框架以外的其他引线框架实质上电隔离地配置在封装体内。
引线框架实质上可以是板状,也可以是波形板状或者具有凹凸的板状。对材料没有特别的限定,只要是能够向发光元件提供适当电力的材料即可。另外,优选由导热系数较大的材料形成。通过由这样的材料形成,可以有效地散放发光元件产生的热量。优选例如导热系数在200W/(m·K)以上的材料、具有较大的机械强度的材料,或者容易进行冲压加工或者蚀刻加工等的材料。具体来说,可以举出铜、铝、金、银、钨、铁、镍等金属或者铁镍合金、磷青铜等合金等。另外,为了有效地取出来自搭载的发光元件的光,优选在引线框架的表面施以反射镀膜(例如,由银或银合金实施的镀膜)。根据希望得到的发光装置的大小、形状等,可以适当调整引线框架的大小、厚度、形状等。
根据搭载在发光装置的发光元件的散热性和发光装置的使用形态(配置空间、配置位置等),可以适当调整引线框架的延伸到封装体外的部位(即引线端子)的形状、大小等。另外,根据与其他电子设备的位置关系等使用形态,可以适当地使引线端子弯曲、变形。
引线框架不仅可以不与发光元件电连接而搭载发光元件,也可以不搭载发光元件且不与发光元件电连接。这样的引线框架优选为例如其一端的表面积相比起到引线端子的作用的部分的表面积大。由此,可以起到将封装体内的发光元件所产生的热量传导到外部的散热路径的作用以及过电压保护的作用。
〈封装体〉
封装体是用于保护发光元件的同时将引线框架整体固定并且对发光元件及引线框架保证绝缘性的部件。
因此,只要是能够确保以上功能的树脂均可以形成封装体。例如,热塑性树脂、热固性树脂等树脂、陶瓷等。具体可以举出聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、ABS树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、PBT树脂、在本领域被用作封装体材料的树脂(例如日本特开2011-256326号和日本特开2011-178983号等中记载的树脂)等。另外,也可以将各种染料或颜料等用作着色剂或光扩散剂混合在这些材料中。由此,可以将被封装体吸收的发光元件射出的光控制在最低限度,或者可以形成反射率高的白色封装体。作为着色剂,可以举出氧化铬(Cr2O3)、二氧化锰(MnO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、碳黑等。作为光扩散剂,可以举出碳酸钙、铝氧化物、钛氧化物等。
在封装体中,通常在后述的开口内通常埋设有透光性树脂,考虑到封装体和透光性树脂受到发光元件等产生的热量的影响而发生的密接性,优选使用两者的热膨胀系数差较小的材料。
对封装体的大小及形状没有特别的限定,其形状可以为当俯视时外形(平面形状)例如呈圆形、椭圆形、三角形、四边形、多边形或者与这些形状近似的形状等。其中,优选沿长度方向延伸的形状,特别优选沿长度方向延伸且俯视时四边形或者近似四边形的形状。
(开口)
在封装体表面形成有开口,该开口是为了搭载发光元件并取出来自发光元件的光而形成的。对开口的形状没有特别的限定,可以是圆形、椭圆形、三角形、四边形或者多角形柱、圆顶形、碗形等或者与这些形状近似的形状。其中,优选沿长度方向延伸的形状,特别优选沿长度方向延伸且俯视时呈四边形、近似四边形的多边形或者与这些形状近似的形状。
另外,当沿着长度方向设置开口时,其在长度方向上的宽度可以不同,也可以大致相同。
优选开口至少具有一个或者一对沿长度方向设置的长侧面。而且,优选开口具有一个或者一对沿宽度方向设置的短侧面。具有这样的长侧面和/或短侧面的开口的侧面可以是垂直的,然而通常情况下,其一部分或者全部以越靠近底面开口的宽度越窄的方式倾斜。通过这样的倾斜,可以有效地将发光元件射出的光向取出面的方向(上表面方向)反射。这样的侧面可以根据其部位以不同的倾斜角度倾斜。例如,优选侧面的倾斜角度在长度方向的末端部(如短侧面)最小。当短侧面的倾斜角度(图3中短侧面13c的倾斜角度为α)比长侧面的倾斜角度小时,能够在安装的发光装置中将其高度设定在最小值,从而在长度方向的末端部有效地反射光,提高光的射出率。例如,相对于开口底面,短侧面的倾斜角度(图3中的α)优选30~70°左右,更优选40~60°左右。优选长侧面的倾斜角度比这个倾斜角度大,目的在于将发光装置所占的空间随着倾斜的增大抑制在最低限度。
开口的大小及深度等可以根据搭载的发光元件的数量和接合方法等适当地调整。例如,优选深度是所述发光元件的厚度的1.5~10倍左右,更优选1.5~5倍左右或者2~5倍左右。具体而言,深度为0.1~1mm左右或者0.2~0.6mm左右,更优选0.25~0.35mm左右。优选经过压纹处理或等离子处理等增加开口的底面和/或侧面的接触面积,提高与后述的透光性树脂的密接性。
(开口内的壁部)
封装体在开口内且在搭载的发光元件之间,具有从开口的底面突出的壁部。与发光元件的数量相对应,壁部的数量可以是一个或多个。由于开口具有壁部,构成开口的空间被分隔,如后文所述,通常被埋入开口内的透光性树脂的热膨胀或者热收缩更有效地被抑制在更狭小的空间内。
优选壁部的高度等于或者小于搭载的发光元件的高度。这样可以不仅不使开口的深度增大且稳定地形成引线,还可以容易分隔构成开口的空间。
优选壁部配置在引线框架之间(参照图1B的壁部13b),换言之,优选利用壁部使引线框架实质地电隔离。需要说明的是,壁部只要存在于引线框架之间,其一部分可以延伸到引线框架上(参照图1B的壁部13b)。壁部的一部分延伸到引线框架上时,可以提高构成封装体的树脂与引线框架的密接性,使引线框架在封装体中的固定更加牢固。
优选壁部与一对长侧面都连接,该一对长侧面沿着配置在向长度方向延伸的封装体内的开口的长度方向设置。这样,通过壁部与长侧面的连接,构成开口的空间被分隔,可以将通常被埋入开口内的透光性树脂的热膨胀或者热收缩更有效地抑制在更狭小的空间内。
另外,优选壁部越靠近底面宽度越宽。在此,所谓“宽度越宽”,如前文所述,优选指壁部与长侧面连接时在长度方向上宽度变宽。需要说明的是,优选壁部在其高度方向上的全部与长侧面连接,但也可以在开口的底面及其附近或者在壁部高度方向的下方部分与长侧面连接。在这种情况下,越靠近底面,相对于将一对长侧面连接的方向(例如与长侧面的延伸方向交叉的方向),壁部的宽度可以越宽。
壁部在长度方向上宽度变宽的程度,例如相对于开口底面,壁部侧面的倾斜角度(图3中壁部13b的倾斜角度β)优选40~70°左右,更优选50~60°。通过设置成这样的倾斜角度,可以有效地将照射到壁部的来自发光元件的光向取出方向反射。需要说明的是,优选壁部侧面的倾斜角度(图3中的β)比长度方向的末端部侧面(短侧面13c)的倾斜角度(图3中的α)大。
壁部的大小可以根据所使用的发光装置的大小等适当地调整,例如,在上面部宽度为0.05~0.2mm左右,在底面部宽度为0.3~0.5mm左右,高度为0.1~0.17mm左右。
(开口底面)
开口底面除了具有引线框架的一部分表面外,还具有暴露树脂的树脂底面。优选树脂底面与长侧面邻接或者沿着长侧面配置。树脂底面的长度可以是长侧面长度的30~100%左右,优选40~90%左右,更优选50~80%左右。通过配置这样的树脂底面,可以使封装体树脂与后述的透光性树脂更好地密接。特别是,树脂暴露到开口底面时,由于在边缘部分不存在构成封装体的树脂、引线框架和后述的透光性树脂三者的边界,因此,即使在构成封装体的树脂和透光性树脂之间产生了剥离或者形成了微小的空隙,也可以有效地防止通过这些微小的空隙侵入的水分、气体、垃圾与引线框架接触,从而可以十分有效地防止银的硫化。
例如,树脂底面的宽度优选开口的最大宽度的1~30%左右,更优选2~20%左右。而且,优选树脂底面在长度方向上的宽度不同。在长度方向上宽度的变化优选在所述范围内,特别是,树脂底面的最小宽度优选树脂底面的最大宽度的10~50%左右,更优选20~40%左右。
特别是,树脂底面的宽度优选从长度方向的末端部位开始到后述的从开口底面突出的壁部不同,更优选越靠近壁部宽度越窄。
需要说明的是,如前文所述,在封装体的开口内形成了从底面突出的壁部的情况下,即使是与长侧面邻接或者沿长侧面的部位,在壁部及与其邻接的底面部位,也可以不存在树脂底面。换言之,优选与壁部邻接的开口底面的部位被引线框架的暴露面占据。
与长侧面邻接或者沿长侧面的树脂底面在长度方向上可以被分隔成两段以上。这样,由于壁部的存在,在壁部附近可以有效地防止构成封装体的树脂与透光性树脂的剥离。即,如后文所述,透光性树脂一般比构成封装体的树脂更容易热膨胀或者热收缩,但在壁部附近,从三个方向限定所述的透光性树脂,从而可以抑制能引起剥离的热膨胀或者热收缩。
(外壁)
优选在封装体外表面的一部分形成有凹部。该凹部可以形成为延伸到封装体壁的内表面(开口),在内表面(开口)形成凸部。通过这样的凹部,可以更有效地利用发光装置内存在的空间(例如死角),从而可以进一步实现发光装置的小型化。
例如,只要确保将突出到封装体外部的引线框架的一部分收容到该凹部内,对凹部的大小及形状没有特别的限定,优选确保将引线框架的一部分收容到凹部内,其表面的一部分与封装体壁的外表面同处于一面左右的空间。在此,“同处于一面”的意思是平坦,使得仅通过载置在电路基板等安装基板上,就能够使引线端子与电路基板电连接,并牢固地固定。“将引线框架的一部分收容到凹部内的形态”可以举出如图1A及图2所示的在封装体13的所谓角落形成切口状的凹部13f,并将引线框架的一部分配置在该凹部13f内。
在本发明的发光装置内,除了发光元件以外,还可以搭载保护元件。保护元件可以是一个,也可以是两个以上的多个。在此,保护元件没有特别的限定,搭载在发光装置上的公知的元件均可以。具体举出用于防止过热、过电压、过电流、静电的元件以及保护电路等。
(透光性树脂)
在本发明的发光装置中,优选在载置发光元件的开口内埋设有透光性树脂。
透光性树脂是将发光元件、引线和导电部件的一部分密封,保护其不受垃圾、水分和外力等的影响的部件。透光性树脂的主要材料优选由可以使发光元件射出的光透射的材料(透射率优选70%以上)形成。
具体可以举出加成型或缩合型硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚邻苯二甲酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、液晶聚合物或者含有这些树脂中的一种以上的混合树脂。
该透光性树脂除了上述主要材料以外,优选还含有含锌的金属盐和/或金属络合物。通过含有锌,可以特别有效地捕获含硫原子的气体,从而可以抑制银的硫化。
例如,可以举出含有磷酸酯或磷酸锌盐、磷酸酯或磷酸锌盐的含有酸或者酯配体的锌络合物的透光性树脂。
具体来说,优选含有双(乙酰丙酮根)合锌,双(2-乙基己酸)锌、甲基丙烯酸锌、新癸酸锌等羧酸盐,氧化锌,锡酸锌等。
通过使用这样的透光性树脂,可以显著地抑制含硫气体接触到引线框架或者引线框架表面的镀金或者用作引线的银或者银合金导致的硫化。
作为透光性树脂,可以使用例如日本特开2011-256326、日本特开2011-137140、日本特开2011-178983等中记载的树脂。
透光性树脂可以含有扩散剂或荧光物质。扩散剂是使光扩散的物质,可以缓和来自发光元件的光的指向性来增大视角。荧光物质是变换来自发光元件的光的物质,可以变换从发光元件射出到封装体外部的光的波长。当发光元件发出的光是能量高、波长短的可视光时,适合使用有机荧光体的二萘嵌苯系衍生物,或者ZnCdS:Cu、YAG:Ce、由Eu和/或Cr激活的含氮CaO-Al2O3-SiO2等无机荧光体等。在本发明中,当要得到白光时,特别是使用YAG:Ce荧光体,根据其含有量,不仅可以发出来自蓝色发光元件的蓝光,还可以吸收一部分蓝光发出其互补色的黄色系光,从而相对简单可靠地形成白色系光。同样地,当使用由Eu和/或Cr激活的含氮CaO-Al2O3-SiO2荧光体时,根据其含有量,不仅可以发出来自蓝色发光元件的蓝光,还可以吸收一部分蓝光发出其互补色的红色系光,从而相对简单可靠地形成白色系光。另外,通过完全沉淀荧光体并除去气泡,可以降低色彩的不均匀。
特别是,透光性树脂的弹性模量优选小于10MPa,例如,更优选0.1~10MPa或者0.2~5MPa等。在此,弹性模量是根据JIS K 6911或JIS K 6249的方法测定的值。通过设定成这样的弹性模量,可以防止开口内,特别是开口的长度方向上的末端部的剥离,同时还能缓和施加在引线等的应力。
在本发明的发光装置中,在用透光性树脂密封之前,可以在引线、发光元件、引线框架的表面上覆盖保护膜。为了将对发光元件射出的光的吸收抑制在最低限度,优选保护膜由对发光元件射出的波长的光吸收性低的材料形成,且有一定的厚度。作为氧化物膜,例如举出有Al2O3、SiO2、SiN、HfO、TiO2、SiOxNy等,作为氮化物膜,例如举出SiN、TiN等,可以使所述的单层膜或者层积膜。其中,优选氧化铝、二氧化硅或者含这些化合物的氧化物膜材料等。另外,膜的厚度优选在3nm左右以上、1μm左右以下。可以通过本领域公知的方法来形成保护膜,但是,优选使用例如原子层沉积法(ALD:atomic layer deposition)。
〈引线〉
在本发明的发光装置中,为了使形成在发光元件上的一对电极向发光元件供电,通过引线使该一对电极与引线框架和/或邻接的发光元件的电极电连接。
对引线的材料和直径等没有特别的限定,可以使用本领域中常用的材料。特别是,优选和发光元件电极的欧姆接触特性良好、机械连接性良好且导电性及导热性良好的材料。
引线可以使用例如金、铜、铂金、铝、银等金属及其合金材料,或者在表面覆盖有银或银合金的材料等。其中,作为反射率高的材料,优选银、铜、铅、铝、铂金或者这些金属的合金,更优选银或银合金。例如可以使用市场上销售的银占87.7体积%、金占8.7体积%、钯占3.6体积%的引线(商品名:SEA,田中贵金属社制造)
对引线的直径没有特别的限定,但可以是10μm~70μm左右,优选15~50μm左右,更优选18~30μm左右。
引线的导热系数优选在0.01cal/S·cm2·℃/cm左右以上,更优选在0.5cal/S·cm2·℃/cm。
根据引线接合方法,引线通常在发光装置中可以采用各种形态。在本发明中,优选引线跨过配置在所述开口内的壁部连接发光元件之间。由于使引线在开口内的被认为所述用于密封的透光性树脂热膨胀或者热收缩程度最大的部位跨过壁部,因此,通过壁部的占据,可以抑制热膨胀或者热收缩,从而缓和对引线施加的应力。
另外,在发光元件的电极之间或者发光元件的电极和引线框架之间,即在它们的引线接合点之间的连接中,优选使引线的最高部位偏向一侧的引线接合点。在发光元件的电极之间的接合中,优选使引线的最高部位偏向一侧的发光元件侧。
例如,在图4A中,n侧焊盘电极2靠近发光元件11a,11b的外周,p侧焊盘电极3位于发光元件11a,11b的发光区域上且向发光元件11a,11b的内侧偏移的位置。向一侧发光元件11b的外周靠近设置的n侧焊盘电极2(即第一引线接合点)与形成在开口内的壁部13b相邻,并横跨该壁部13b与向另一侧发光元件11a的内侧偏移设置的p侧焊盘电极3(即第二引线接合点)进行引线结合。而且,引线14的最高部位位于向与靠近外周设置的n侧焊盘电极2接合的一侧发光元件11b侧偏移的位置。通过采用这样的引线的形态,能够稳定地形成从n侧焊盘电极2立起的立起部(向上方延伸的部位)。该立起部是容易被断线的部位,但是,通过将该立起部配置在壁部13b附近(在图4A中距离m较短),能够利用壁部降低透光性树脂在该周边的热膨胀或者热收缩,从而能够有效地防止引线的立起部被断线。
另外,在图4B中表示了与图4相同的发光元件和壁部的配置,在该配置中连接发光元件之间的引线14的最高部位位于向与设置在内侧的p侧焊盘电极3接合的一侧发光元件11a侧偏移的位置。通过这样的引线形态,当使用发射性引线时,在p侧焊盘电极3的立起部(向上方延伸的部位)即配置在发光区域上方的引线能够防止光的吸收,利用引线的反射(参照图4B中的q)能够进一步提高光取出效率。通常,光难以透射焊盘电极,但是,通过使发射性的引线向该焊盘电极的上方延伸(即在p侧焊盘电极3侧配置立起部),增加在焊盘电极上引线所占有的比例,利用光在引线的反射相抵光在焊盘电极的透射率的降低,从而能够实现实质上均匀的分布。
以下,根据附图详细说明本发明的发光装置的实施例。
实施方式
如图1A、1B及图2所示,本实施方式的发光装置10主要由多个发光元件11a,11b、引线框架12a,12b和封装体13构成,且构成为侧视型。
发光元件11a,11b例如在基板上依次配置n型半导体层、发光层及p型半导体层,使n型半导体层的局部表面暴露,在该表面上形成n电极,并具有配置在该n电极上的n焊盘电极。另外,在p型半导体层的大约整个表面上形成p电极,且具有配置在该p电极上的p焊盘电极,该发光元件11a,11b面朝上安装在引线框架12a,12b上。
引线框架12a,12b具有搭载发光元件且与发光元件电连接的区域、埋设且固定在封装体13内的区域以及从该埋设且固定的区域突出到封装体外部且作为引线端子起作用的区域。引线框架12a,12b由板状体形成,该板状体由含铁的铜合金制成,为了有效地取出来自搭载的发光元件的光,对引线框架12a的表面实施镀银。
作为引线端子起作用的引线框架12a,12b被弯曲加工,以便在封装体外部收容在存在于封装体的长度方向的末端的凹部13f内。
引线框架12a,12b分别通过构成封装体的树脂被后述的壁部分离。
封装体13沿长度方向延伸而大致呈长方体形状,在其光取出面(即上表面)具有沿长度方向延长的开口13a、沿长度方向延伸的一对长侧面13d和沿宽度方向延伸的一对短侧面13c。
另外,开口13c具有从其底面突出的壁部13b。
例如,开口13c的深度是0.32~0.35mm左右,壁部13b的高度是0.12~0.15mm左右。
在开口13c的长侧面13d的大致中央附近,壁部13b与一对长侧面13d连接。壁部13b在长度方向上越靠近底面宽度越宽(如图1B及图3的13b)。例如,壁部13b的上表面的宽度被设定为0.1mm左右,底面的宽度被设定为0.4mm左右。
在开口13c的底面,引线框架12a,12b暴露,且配置有树脂底面13e,该树脂底面13e与开口13c的长度方向上的长侧面13d邻接且沿长度方向延伸。
引线框架12a,12b在与壁部13b邻接的部位,以与开口13a的底面宽度相同的宽度暴露,其宽度从壁部13b开始朝向长度方向的末端部具有两种不同的宽度,即朝向长度方向的末端部宽度变窄。例如,宽度从0.4mm变窄为0.37mm,进而变窄为0.3mm。
另一方面,树脂底面13e的宽度从长度方向的末端部开始朝向壁部13b,不同,即朝向壁部13b宽度越窄,在接近壁部13b的开口13c的底面,树脂底面13e不存在,仅有引线框架12a,12b暴露。例如,宽度从0.05mm左右变窄为0.015mm左右。
在开口13c内,在暴露于开口底面的引线框架12a,12b上分别载置发光元件11a,11b,引线框架12a,12b作为电极通过引线与发光元件的一侧电极连接。另外,发光元件11a,11b由跨过壁部13b的引线14电连接。
引线14是直径18~30μm左右的由银合金制成的引线,特别是,在发光元件11a,11b的电极之间的接合中,引线14的最高部位偏向一侧的发光元件侧(参照图4A和图4B中的14)。特别是,在此所使用的发光元件的成为接合点的一侧的焊盘电极接近发光元件的外周设置,而另一侧的焊盘电极偏向发光元件的内侧设置,因此,接近发光元件11b外周的焊盘电极与偏向发光元件11a内侧的焊盘电极之间被引线接合。由此,引线14被引线接合后其形状相当于三角形的两边的形状,引线14的最高部位偏向被接合在接近外周设置的焊盘电极上的发光元件11b侧。
虽然没有图示,但是该发光装置10具有保护元件,该保护元件与封装体13内的引线框架12a,12b电连接。保护元件可以是例如齐纳二极管,可以配置在搭载发光元件的引线框架12a,12b的一面的相反侧的面上。另外,优选与保护元件连接的引线配置在引线框架12a和引线框架12b之间的封装体内部。特别是,在壁部从引线框架之间配置到引线框架上的情况下,通过这样的配置,可以缩短与齐纳二极管连接的引线,且可以抑制引线被断开。此外,不易受到透光性树脂的热膨胀的影响,能够更好地防止齐纳二极管的剥离和弹性。
在该发光装置中,在封装体的开口底面,引线框架的暴露部位和树脂的暴露部位以特定的宽度配置在特定的位置,如上所述,在开口侧面,封装体树脂和透光性树脂之间即使产生了剥离或者空隙,在它们的界面上不存在含银的金属部件,因此,金属部件不会暴露于从该空隙侵入的外部空气和水分等,可以有效地防止硫化。因此,可以避免金属部件的硫化导致的对来自发光元件的光的吸收,可以提供高亮度的发光装置。
另外,通过在开口内设置壁部,可以将开口内的空间分隔,因此,可以有效地缓和埋设在开口内的透光性树脂的热膨胀或者热收缩等引起对引线或发光元件等施加的应力。
换言之,该发光装置具有能够有效地防止在树脂和树脂,树脂和引线框架、引线等之间产生空隙的结构,因此可以阻止用于发光装置的含银金属部件的硫化,并且与该结构及作用相辅相成,能够得到更加有效地取出从发光元件射出的光的高亮度的发光装置。此外,由于这种发光装置实现了小型化和薄型化,因此提高了与其他电子设备的组合的自由度。
工业实用性
本发明的发光装置作为发光元件搭载了例如发光二级管芯片,因此,作为从封装体侧面朝向侧面方向发光的类型的表面安装型发光装置,不仅可以应用于传真机、复印机、手持式扫描仪等中的图像读取装置的照明装置,还能够应用于照明用光源,LED显示器、便携式电话等的背光光源,红绿灯、照明开关、车载停车灯、各种传感器、各种指示灯等的各种照明装置。
Claims (15)
1.一种发光装置,其特征在于,包括:
多个发光元件;
多个搭载有所述发光元件的引线框架;
封装体,其由树脂形成并具有开口,所述引线框架的一部分埋设在所述封装体内部,且另一部分暴露在所述开口的底面;
所述封装体沿长度方向及宽度方向设置,
在所述封装体的开口的底面存在使所述树脂露出的树脂底面,
所述树脂底面在长度方向上其宽度不同,
在所述开口内的发光元件之间具有从所述开口的底面突出的壁部,
所述发光元件与跨过所述壁部的引线连接。
2.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,所述树脂底面越靠近壁部其宽度越窄。
3.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述壁部的高度小于或者等于搭载的所述发光元件的高度。
4.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述封装体具有沿长度方向延伸的形状,所述开口具有沿长度方向设置的长侧面,所述树脂底面与长侧面邻接配置。
5.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述壁部与一对长侧面连接,该一对长侧面沿着配置在向长度方向延伸的封装体中的开口的长度方向延伸,所述壁部越靠近底面在该长度方向上的宽度越宽。
6.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,在所述封装体的开口的底面,与所述壁部邻接的部位被所述引线框架的暴露面占据。
7.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述壁部配置在所述引线框架之间。
8.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述壁部从所述引线框架之间配置到所述引线框架上。
9.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述开口埋设有透光性树脂,该透光性树脂的弹性模量在10MPa以下。
10.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,一侧的所述发光元件具有接近外周的第一引线接合点,另一侧的所述发光元件具有位于向发光区域内侧偏移的位置的第二引线接合点,所述第一引线接合点与所述壁部邻接,并跨过该壁部与所述第二引线接合点接合,并且所述引线的最高部位位于向具有第一引线接合点的所述发光元件侧偏移的位置。
11.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,一侧的所述发光元件具有接近外周的第一引线接合点,另一侧的所述发光元件具有位于向发光区域内侧偏移的位置的第二引线接合点,所述第一引线接合点与所述壁部邻接,并跨过该壁部与所述第二引线接合点接合,并且所述引线的最高部位位于向具有第二引线接合点的所述发光元件侧偏移的位置。
12.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述引线由银或银合金制成。
13.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,多个所述发光元件跨过所述壁部利用引线电连接。
14.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,多个所述发光元件分别载置在从所述封装体的开口的底面暴露的多个所述引线框架上。
15.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述树脂底面与所述壁部分开。
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