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CN105359284B - Led装置 - Google Patents

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CN105359284B
CN105359284B CN201480037154.6A CN201480037154A CN105359284B CN 105359284 B CN105359284 B CN 105359284B CN 201480037154 A CN201480037154 A CN 201480037154A CN 105359284 B CN105359284 B CN 105359284B
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Abstract

提供一种即使在液体等异物附着的情况下其底部被污染的可能性也较低的LED装置。LED装置(1)具有：LED晶粒(9)；子安装基板(4)，在其表面上安装有LED晶粒；框状电极(5)，其沿子安装基板的底面的外周部配置；以及内侧电极(8)，其被框状电极围绕且连接于LED晶粒(9)的电极。在LED装置(1)中，框状电极(5)配置在底面的整个外周部。还有，在LED装置(120)中，其底面形状是矩形，框状电极沿底面的3个边配置。

Description

LED装置
技术领域
本发明涉及一种LED装置。
技术背景
已知有将裸芯片状态的LED(之后，称为LED晶粒)搭载在子安装基板上，利用树脂等覆盖而进行封装了的LED装置。子安装基板为在安装有电阻以及电容等其他电子零件的大型基板(之后，称为主基板)与LED晶粒之间插入的小型基板，也被称为内插器。子安装基板在与主基板的表面相对的底面上具有阳电极和阴电极(例如参照专利文献1)。
图14为对应于专利文献1的图1的现有的半导体封装的立体图，图15为对应于专利文献1的图4的现有的半导体封装的仰视图。
LED装置(半导体封装)20具有子安装基板(配线基板)10，以及在子安装基板上倒装芯片安装的LED晶粒(LED元件)61。在LED晶粒61的底面上具有与LED晶粒的阴电极以及阳电极分别连接的突起61a、61b。子安装基板10具有陶瓷基板11，以及配置在陶瓷基板11上的一对电极12、13。一对电极12，13分别有表面电极12a、13a，和侧面电极12b、13b(未图示)，作为LED装置20的阴电极以及阳电极发挥作用。LED晶粒61通过突起61a、61b连接于分别形成在一对电极12、13的表面电极12a、13a上的接地部分。
还有子安装基板10形成有一对凹部11a、11b和一对孔11c、11d。在一对凹部11a、11b上配置有侧面电极12b、13b，孔11c、11d使从LED晶粒61所产生的热量从子安装基板10的表面传导至底面。
在LED装置20的底面上配置具有同一形状且具有同一面积的底面电极12c、13c。上侧电极12a、12b的大小以及间隙由LED晶粒61的电极规格(设计规则、安装精度等)决定，而底面电极12c、13c的大小以及间隙由主基板的安装规格决定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-191097号公报(图1、图4)。
发明内容
发明要解决的问题
图14所示的现有的LED装置(半导体封装)20被安装在主基板上时，液体附着于搭载有LED装置的主基板上的情况下，LED装置的底面有被污染的可能性。附着于LED装置底面的液体等异物可能会使LED装置的电极间短路，且可能成为迁移发生的原因。
本发明为鉴于此课题而做成的，其目的在于提供一种即使在液体等异物附着的情况下底部也不被污染的LED装置。
解决问题的手段
本发明的LED装置的特征在于，具有：LED晶粒；子安装基板，在其表面上安装LED晶粒；框状电极，其沿子安装基板的底面的外周部配置；以及内侧电极，其被框状电极围绕且连接于LED晶粒的电极。
在将此LED装置安装在主基板上时，框状电极以及内侧电极通过焊锡连接于主基板上的配线电极。因为将框状电极连接在主基板上的焊锡沿着形成LED装置底面的子安装基板底面的外周部存在，所以在子安装基板的底面配置有框状电极的边被密封。其结果，在安装于主基板的LED装置中，液体等异物不会从配置有框状电极的边侵入到LED装置的底面。
在本发明的LED装置中，框状电极也可以配置在底面的整个外周部。
在本发明的LED装置中，也可以是底面的形状为矩形，框状电极沿底面的3个边配置。
在本发明的LED装置中，也可以是框状电极连接于LED晶粒的电极。
在本发明的LED装置中，也可以是框状电极连接于接地配线，接地配线被形成在搭载有LED装置的主基板上。
本发明的LED装置，也可以具有至少2个内侧电极。
在本发明的LED装置中，LED晶粒也可以为红色发光LED晶粒、绿色发光LED晶粒以及蓝色发光LED晶粒。
发明效果
因为本发明的LED装置具有沿底面的外周部配置的框状电极，所以在安装于主基板的LED装置的底面上，密封配置有框状电极的边，能够防止LED装置的底面污染。
附图说明
图1为第1实施方式的LED装置的立体图。
图2为表示将图1所示的LED装置安装于主基板的状态的立体图。
图3为图1所示的LED装置的外形图。
图4为示出图1所示的LED装置的安装状态的截面图。
图5A为第2实施方式中的LED装置的仰视图。
图5B为示出图5A所示的LED装置的安装状态的截面图。
图6A为第3实施方式中的LED装置的仰视图。
图6B为示出图6A所示的LED装置的安装状态的截面图。
图7为图6A所示的LED装置的电路图。
图8A为第4实施方式中的LED装置的仰视图。
图8B为示出图8A所示的LED装置的安装状态的截面图。
图9为第5实施方式中的LED装置的仰视图。
图10为第6实施方式中的LED装置的仰视图。
图11为第7实施方式中的LED装置的仰视图。
图12A为第8实施方式中的LED装置的立体图。
图12B为图12A所示的LED装置的仰视图。
图13为示出用于安装图12A的LED装置的焊锡图案的平面图。
图14为现有例中的LED装置的立体图。
图15为图14所示的LED装置的仰视图。
具体实施方式
以下，参照附图1-13详细说明本发明的优选的实施方式。另外，在附图的说明中对同一或相当的要素上标注同一符号，省略重复说明。还有，为了便于说明适当变更了构件的缩小比例。
(第1实施方式)
图1为第1实施方式的LED装置1的立体图。LED装置1具有：配置于最上部的反射层2，配置于反射层2下方的荧光体层3，配置在荧光体层3下方的子安装基板4,以及配置在子安装基板4下方的框状电极5。
图2为表示将在图1中表示的LED装置1安装于主基板7的状态的立体图。LED装置1通过焊锡6连接于在主基板7上形成的未图示的配线电极。焊锡6形成凸缘(フィレット)，包围了LED装置1。
图3为第1实施方式的的LED装置1的外观图，图3的(a)为LED装置1的俯视图，图3的(b)为LED装置1的主视图，图3的(c)为LED装置1的仰视图。从LED装置1的表面方向能看到反射层2。从LED装置1的正面方向能看到框状电极5，形成有框状电极5的子安装基板4，分别积层在子安装基板4上的荧光体层3以及反射层2。从LED装置1的底面方向能看到以围绕子安装基板4的底面的外周部的方式形成配置的框状电极5，被框状电极5围绕的内侧电极8。在框状电极5与内侧电极8之间能看到子安装基板4的底面。
图4为沿图2的AA线的截面图。在子安装基板4的表面上形成有表面电极4a、4b，在子安装基板4上形成有从表面贯穿至底面的贯通孔4c、4d。表面电极4a通过贯通孔4c连接于框状电极5，表面电极4b通过贯通孔4d连接于内侧电极8。在表面电极4b的表面上LED晶粒9被芯片焊接。金属丝9a连接LED晶粒9的电极和表面电极4a、4b。LED晶粒9以及金属丝9a通过荧光体层3被覆盖。反射层2被设置在荧光体层3的上方。配线电极7a、7b形成在主基板7的表面。配线电极7a通过焊锡6连接于框状电极5，配线电极7b通过焊锡6a连接于内侧电极8。
形成子安装基板4的材料从热传导性较高的绝缘材料中选择。在本实施方式中，热传导率良好且反射率高的矾土作为形成子安装基板4的材料被使用。在子安装基板4的表面上配置有反射层的情况下，可以将反射率低但热传导率高的氮化铝作为形成子安装基板4的材料使用。还有，也可以将树脂或表面进行过绝缘处理的金属基板作为子安装基板4的材料使用。
表面电极4a、4b、框状电极5以及内侧电极8分别通过在Cu上积层Ni、Au而形成。在贯通孔4c、4d的中空部中被填充铜膏等导电构件。LED晶粒9为蓝色发光二极管，包括蓝宝石基板和在蓝宝石上积层的半导体层。蓝宝石基板的厚度为150μm左右，半导体的厚度为10μm不到。半导体层包括n型GaN层和在GaN层上积层的p型GaN层，n型GaN层与p型GaN层之间的边界部为发光层。还有n型GaN层连接于LED晶粒9的阴极，p型GaN层连接于LED晶粒9的阳极。
荧光体层3通过使混揉有荧光体的有机硅硬化而形成。反射层2通过使混揉有矾土或氧化钛的硅酮硬化而形成。反射层2也可以是金属板或反射胶带。从LED晶粒9发出的光由子安装基板4的表面以及反射层2反射，且在荧光体层3中传播，从LED装置1的侧面射出。从LED晶粒9发出的光的一部分通过荧光体层3中所包含的荧光体转换了波长。
因为LED装置1的底面通过焊锡6密封周围，所以被污染的液体等异物侵入的可能性较低。LED装置1的底面由于被污染了的液体等异物而被污染的可能性较低，所以使LED装置1的电极间短路的可能性较低，在内侧电极8与框状电极5之间发生迁移的可能性也较低。另外，本申请的发明人等使食盐作为被污染了的液体附着在安装了LED装置1的主基板上，然而LED装置1的电极间的短路没有发生。
(第2实施方式)
在图1～4所示的第1实施方式的LED装置1中，框状电极5连接于LED晶粒9的阳极或阴极的任意一方的电极，内侧电极8连接于阴极或阳极的另一方的电极。然而，在实施方式的LED装置中，在底面配置的电极虽然连接于阳极以及阴极，但是框状电极可以不用连接于阳极以及阴极双方。参照图5A以及图5B，将框状电极未连接于阳极以及阴极双方的第2实施方式的LED装置50作为第2实施方式进行说明。
图5A为第2实施方式的LED装置50的仰视图，图5B为沿图5A的AA线的截面图。LED装置50与第1实施方式的LED装置1相同，在子安装基板54上配置有LED晶粒59、荧光体层53以及反射层52。然而，因为LED装置50具有与LED装置1相同的外观，所以没有示出表示LED装置50外观的立体图(在以下说明的实施方式中同样没有示出表示外观的立体图)。
在LED装置50的底面的周边部配置有框状电极，在框状电极55的内侧2个内侧配置有电极58a、58b。框状电极55连接于主基板57的接地配线57a，不连接于在子安装基板54上安装的LED晶粒59。内侧电极58a通过贯通孔54d、表面电极54a以及金属丝连接于LED晶粒59的阳极。内侧电极58b通过贯通孔54c、表面电极54b以及金属丝59a连接于LED晶粒59的阴极。
LED装置50在被安装在主基板57时，在底面的周围形成的框状电极55为地电平，框状电极55不连接于LED晶粒59，所以静电影响LED装置50的可能性较低。
(第3实施方式)
第1以及第2实施方式的LED装置1、50在子安装基板4、54上安装有1个LED晶粒(在LED装置1中为LED晶粒9(参照图4))。然而，在子安装基板上安装的LED晶粒的个数并不限于1个。参照图6A、6B以及7，将在子安装基板64上安装有3个LED晶粒的LED装置60作为第3实施方式进行说明。
图6A为LED装置60的仰视图，图6B为沿图6A的AA线的截面图，图7为LED装置60的电路图。在LED装置60中，在子安装基板64上配置有LED晶粒71、72、73，荧光体层63以及反射层62。在LED装置60的底面的周边部配置有框状电极65，在框状电极65的内侧配置有3个内侧电极68a、68b、68c。3个内侧电极68a、68b、68c被三角配置为等边三角形，该等边三角形以内侧电极68a为顶点且以内侧电极68b以及68c形成底边。框状电极65为与LED晶粒71、72、73的各自的阳极连接的公共电极，内侧电极68a、68b、68c分别连接于LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c。
LED晶粒71、72、73分别为红色发光二极管、绿色发光二极管以及蓝色发光二极管。LED晶粒71、72、73将阳极75作为公共，分别具有阴极78a、78b、78c。LED晶粒71、72、73的阳极75通过金属丝69a、表面电极64a以及贯通孔64c连接于框状电极65。LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c连接于内侧电极68a、68b、68c。LED晶粒72的阴极78b通过金属丝、表面电极642b以及贯通孔642d连接于内侧电极68b。LED晶粒73的阴极78c通过金属丝、表面电极643b以及贯通孔643d连接于内侧电极68c。因为LED装置60能够单独控制分别流经LED晶粒71、72、73的电流，所以通过使流经LED晶粒71、72、73的电流改变，能够发出各色的光。
(第4实施方式)
在第3实施方式的LED装置60中，内侧电极68a、68b、68c被三角配置。然而，内侧电极的配置并不仅限于三角配置。参照图8，将内侧电极被排列成直线状的LED装置80作为第4实施方式进行说明。图8为LED装置80的仰视图。LED装置80与第3实施方式的LED装置60相同，具有图7所示的电路结构。在LED装置80中，在子安装基板84上配置有3个LED晶粒71、72、73(参照图7)、荧光体层83以及反射层82。在LED装置80的底面的周边部配置有框状电极85，3个内侧电极88a、88b、88c排成一列地被配置在框状电极85的内侧。框状电极85为连接于LED晶粒71、72、73的阳极的公共电极。LED晶粒71、72、73的阳极75通过金属丝89a、表面电极84a以及贯通孔84c连接于框状电极85。内侧电极88a、88b、88c分别连接于LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c。LED晶粒71的阴极78a通过金属丝、表面电极841b以及贯通孔841d连接于内侧电极88a。LED晶粒72的阴极78b通过金属丝、表面电极842b以及贯通孔842d连接于内侧电极88b。LED晶粒73的阴极78c通过金属丝、表面电极843b以及贯通孔843d连接于内侧电极88c。
(第5、6、7实施方式)
在第3、4实施方式的LED装置60、80中，框状电极65、85连接于LED晶粒71、72、73的阳极。然而在实施方式的LED装置中框状电极可以不连接于LED晶粒71、72、73的阳极。参照图9、10、11，将框状电极连接于主基板的接地配线且不连接于LED晶粒的电极的LED装置90、100、110作为第5、6、7实施方式进行说明。
图9、10、11分别为LED装置90、100、110的仰视图。LED装置90、100、110各自都与第3实施方式的LED装置60相同地具有图7所示的电路结构。LED装置90、100、110分别在子安装基板94、104、114上配置有3个LED晶粒71、72、73(参照图7)，荧光体层以及反射层。
在LED装置90的底面的周边部上配置有框状电极95，4个内侧电极98a、98b、98c、98d被排列成一列地配置在框状电极95的内侧。框状电极95连接于主基板的接地配线，而不连接于LED晶粒71、72、73的电极。内侧电极98a、98b、98c、98d的某一个连接于公共的阳极75(参照图7)，其他的内侧电极分别连接于LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c。
在LED装置100的底面的周边部上配置有框状电极105，在框状电极105的内侧，4个内侧电极108a、108b、108c、108d以分别位于正方形顶点的方式被四角配置。框状电极105连接于主基板的接地配线，而不连接于LED晶粒71、72、73的电极。内侧电极108a、108b、108c、108d的某一个连接于公共的阳极75(参照图7)，其他的内侧电极分别连接于LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c。
在LED装置110的底面的周边部上配置有框状电极115，在框状电极115的内侧，配置有1个内侧电极118a和与内侧电极118a相邻地排列成一列的3个内侧电极118b、118c、118d。框状电极115连接于主基板的接地配线，而不连接于LED晶粒71、72、73的电极。内侧电极118a连接于公共的阳极75(参照图7)，内侧电极108b、108c、108d分别连接于LED晶粒71、72、73的阴极78a、78b、78c。
(第8实施方式)
在第1～7实施方式的LED装置1、50、60、80、90、100、110中，框状电极在LED装置的底面的整个外周部上被形成。通过将框状电极形成在LED装置的底面的整个外周部上，在将LED装置安装于主基板上时能够通过焊锡沿外周部将LED装置的底面的周围塞住。因为通过焊锡沿外周部将LED装置的底面的周围塞住，所以不用实施特别的涂层处理，也能够防止水分等导电性的异物侵入LED装置的底面。然而在LED装置的底面的整个外周部配置有框状电极的情况下，为了横穿框状电极，在框状电极的内侧配置的内侧电极通过贯穿主基板的贯通孔连接于框状电极的外侧的配线。参照图12A、12B以及13，将没有使用贯通孔，能够将内侧电极连接于框状电极的外侧的LED装置120作为第8实施方式进行说明。
图12A为LED装置120的立体图，图12B为LED装置120的仰视图。在LED装置120中，在子安装基板121上配置有LED晶粒、荧光体层128以及反射层127。因为LED装置120的截面结构与第1实施方式的LED装置1大致相同，所以未示出LED装置120的截面图。在LED装置120的底面上配置的框状电极122被形成为如下形状：具有上边，从上边的左端向下延伸的左边，从上边的右端向下延伸的右边这3边，框状的一边缺损。即，框状电极122被形成为U字状。框状电极122具有电镀用图案122a、122b、122c。内侧电极123以被框状电极122围绕的方式被形成。内侧电极123具有电镀用图案123a。另外，子安装基板121在制造时以相互连接的状态被配置于大块基板上，通过切割大块基板得到单片。在多个LED装置120被配置在大块基板上的状态下，电镀用图案122a与电镀用图案122c被连接，电镀用图案122b与电镀用图案123a被连接。
图13为表示在安装LED装置120的主基板上形成的焊锡图案的平面图。图15所示的焊锡图案具有连接于框状电极122(参照图12)的焊锡图案124，和连接于内侧电极123的焊锡图案125。连接于内侧电极123的主基板上的配线以从焊锡图案124的开口侧连接于焊锡图案125的方式形成。
LED装置120能够简化安装有LED装置120的主基板的配线。另外，将LED装置120安装在主基板上后，通过仅在焊锡图案124(参照图13)的开口侧的边上涂敷保护构件进行涂层处理，防止异物侵入到LED装置120的底面。在现有的LED装置(参照图14、15)中，为了防止异物侵入LED装置的底面，不得不在LED装置的底面的整个外周部上进行涂层，而在LED装置120中，可以仅在底面的一边涂层。还有，与在LED装置的底面的整个外周部上配置框状电极5等(参照图3)的第1实施方式的LED装置1作比较，在LED装置120中，没有必要在主基板上形成用于内侧电极的配线的贯通孔。使用LED装置20的话，主基板的配线变得简单，所以能够缩小子安装基板121(参照图12)的平面尺寸，且能够进一步的使LED装置120小型化。
在第8实施方式的LED装置120上配置有1个内侧电极123，然而在具有U字状的框状电极的LED装置中也可以配置多个内侧电极。在具有U字状的框状电极的LED装置中配置多个内侧电极时，LED装置可以具有多个LED晶粒，在LED装置上安装的LED晶粒的发光色也可以相互不同。
实施方式1～8的LED装置1、50、60、80、90、100、110、120，在其上部配置反射层2，在其侧部配置荧光体层3。然而，在实施方式的LED装置中，在子安装基板的配置有LED晶粒的面上配置的元件的结构并不限于所记载的实施方式。例如，在实施方式的LED装置中，LED晶粒也可以是被倒装芯片安装。另外，在实施方式的LED装置中，可以去除配置在LED装置上部的反射层。还有，在实施方式的LED装置中，也可以不在上部而在侧部配置反射构件。
还有，在实施方式1、3、5的LED装置1、60、80中，框状电极5、65、85连接于LED晶粒的阳极，内侧电极8、68a-68c、88a-88c分别连接于LED晶粒的阴极。即，在说明的实施方式中，框状电极在连接于阳极时内侧电极连接于阴极，框状电极在连接于阳极时内侧电极连接于阳极。然而，也可以是框状电极连接于阳极或阴极的某一方，几个内侧电极连接于阳极，其他的几个内侧电极连接于阴极。例如，在具有图5的底面的电极结构的LED装置的情况下，也可以将框状电极55和内侧电极58a连接在LED晶粒9(参照图4)的阳极上，将内侧电极58b连接在LED晶粒9的阴极上。
符号说明
1、50、60、80、90、100、110、120 LED装置
2、52、62、82、127 反射层
3、53、63、83、128 荧光体层
4、54、64、84、94、104、114、121 子安装基板
4a、4b、54a、54b、64a、642b、643b，84a、841b、842b、843b 表面电极
4c、4d、54c、54d、64c、642d、643d、84c、841d、842d、843d 贯通孔
5、55、65、85、95、105、115、122 框状电极
6、6a、56、56a、66、662、663、86、861、862、863 焊锡
7、57、67、87 主基板
7a、7b、57a、57b、57c、67a、672b、673b、87a、871b、872b、873b 配线电极
8、58a、58b、68a～c、88a～c、98a～d、108a～d、118a～d、123 内侧电极
9、59、71、72、73 LED晶粒
9a、59a、69a、89a 金属丝
75 阳极
78a、78b、78c 阴极
122a、122b、122c、123a 电镀用图案
124、125 焊锡图案。

Claims (6)

1.一种LED装置，其特征在于，
LED晶粒；
子安装基板，在其表面上安装有所述LED晶粒；
框状电极，其沿所述子安装基板的底面的外周部配置，并且连接于主基板上的焊锡图案；以及
内侧电极，其被所述框状电极围绕且连接于所述LED晶粒的电极和所述主基板上的焊锡图案，
所述底面的形状为矩形，
所述框状电极仅沿所述底面的3个边配置，
所述框状电极不沿所述子安装基板的所述底面的第4个边配置，且所述框状电极的两端均与所述第4个边接触，
保护构件仅应用于所述第4个边。
2.如权利要求1所述的LED装置，其特征在于，
所述框状电极连接于所述LED晶粒的电极。
3.如权利要求1所述的LED装置，其特征在于，
所述框状电极连接于接地配线，所述接地配线被形成在搭载有所述LED装置的主基板上。
4.如权利要求1-3中的任意一项所述的LED装置，其特征在于，
所述LED装置具有至少2个所述内侧电极。
5.如权利要求1-3中的任意一项所述的LED装置，其特征在于，
所述LED晶粒为红色发光LED晶粒、绿色发光LED晶粒以及蓝色发光LED晶粒。
6.如权利要求4所述的LED装置，其特征在于，
所述LED晶粒为红色发光LED晶粒、绿色发光LED晶粒以及蓝色发光LED晶粒。
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