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JP2003303936A - リードフレームとその製造方法ならびにそれを用いたチップ型led - Google Patents

リードフレームとその製造方法ならびにそれを用いたチップ型led

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JP2003303936A
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Minoru Mizukami
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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子から発生する熱を効率良く放熱
し、自己発熱により発振波長の変化、発光効率の低下な
どの特性劣化を引き起こすことがない小型化、表面実装
化も可能なリードフレームとその製造方法ならびにそれ
を用いたチップ型LEDを提供すること。 【解決手段】 ヒートシンクの放熱面をアイランド部を
貫通し、外部に露出するよう形成し、半導体装置の放熱
効率を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリードフレームとそ
れを用いたチップ型LEDに関し、特に放熱性に優れる
高密度、高効率で表面実装化も可能なパッケージと、リ
ードフレーム及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、発光ダイオード(以下、LE
Dと呼ぶ)は、砲弾型や表面実装型など様々な形態にパ
ッケージングされ、テレビやエアコンなどリモート・コ
ントロール用の送信部や、LCDディスプレイやプロジ
ェクションディスプレイなどの光源、あるいは一般照明
機器の補助照明に用いられるなど、広範囲な分野に利用
されている。
【0003】図4は従来のチップ型LEDの断面図であ
り、101はLEDチップ、102はLEDチップ10
1を載置するダイパッド部、103はリード電極、10
4はLEDチップとリード電極103とを導通する導電
性ワイヤ、105a、105bはダイパッド部102と
リード電極103から、それぞれ外側に延出する様に設
けたリード端子、106は支持体となる凹部が形成され
た支持基板、107はLEDチップを保護する透光封止
樹脂である。
【0004】詳細の構成を以下に説明する。支持基板1
06に形成されたダイパッド部102に、GaP、In
GaAlPなどの半導体発光層からなるLEDチップ1
01が導電性接着剤(図示せず)を介して載置され、L
EDチップ101はAuなどからなる導電性ワイヤ10
4でリード電極103と導通されている。支持基板10
6の凹部に透光性と絶縁性を有したエポキシ樹脂やシリ
コン樹脂などからなる透光封止樹脂107が注入されL
EDチップ101を保護し、チップ型LEDが形成され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
LEDチップ101は、支持基板106と透光封止樹脂
107で被覆されており放熱効率が低い。そのため、L
EDチップ101の温度が上昇し、発光効率が低下する
という問題がある。なお、発光効率とは入力エネルギー
の可視光への変換などを光度測定から導き出されるLE
Dの性能評価の一つである。
【0006】本発明は上記問題を解決するためのもので
あり、LEDチップ101から発生する熱を効率良く放
熱することで、高輝度、高出力特性を有し、かつ小型
化、薄型化を実現でき、表面実装化も可能な放熱性に優
れた高密度、高効率のチップ型LEDを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のリードフレームは、ダイパッド部、リード
端子、フレーム、前記ダイパッド部を前記フレームに支
持する支持リードからなり、前記ダイパッド部に貫通孔
を設けたアイランド部が形成されたものであり、その貫
通孔に光反射凹部と放熱面部が形成された銅などの熱伝
導性の良い材料で形成された金属ブロックが、前記アイ
ランド部に装着されたものである。これによれば、LE
D素子のダイパッドと放熱面部とが一体化している為、
LED素子の発熱を迅速に吸収し、放熱面部から吸収し
た熱を効率よく放熱するものであり、リード端子温度上
昇による、電気伝導性の低下を防ぐ。
【0008】次に本発明のリードフレームの製造方法
は、金属条材にフレーム、アイランド部、支持リード、
リード端子を形成する工程と、アイランド部に貫通孔を
形成する工程と、アイランド部の貫通孔内に光反射凹部
と放熱面部を有した金属ブロックを挿入する工程と、支
持リードと金属ブロックに導電性接着剤を用いて接着す
る工程とを有したものである。これによれば、LED素
子のダイパッドと放熱面とが一体化している為、LED
素子の発熱を迅速に吸収し、放熱面部から吸収した熱を
効率よく放熱するリードフレームを製造することが可能
となる。
【0009】次に本発明のチップ型LEDは、貫通孔が
形成されたアイランド部とリード端子を備え、アイラン
ド部に光反射凹部と放熱面部が形成された銅などの熱伝
導性の良い材料で形成された金属ブロックが装着され、
金属ブロックの光反射凹部にLED素子が搭載され、半
導体素子とリード端子の内方部が導通接続され、アイラ
ンド部、金属ブロック、LED素子、リード端子内方部
が透光性樹脂で一体形成され、光反射凹部側の面の透光
性樹脂がレンズ形状に形成されたものであり、さらに金
属ブロックの放熱面部がパッケージ基体裏面の透光性樹
脂より露出されたものである。これによれば、LED素
子のダイパッドと放熱面部が一体化している為、LED
素子の発熱をダイパッドである金属ブロックが迅速に吸
収し、放熱面部から吸収した熱を効率よく放熱する。さ
らに、放熱面部が透光性樹脂より露出しているので、取
り付け側に金属基板の使用やヒートシンクを装着すれ
ば、より放熱性に優れた、高効率、高密度で表面実装
化、薄型化が可能なチップ型LEDを実現できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1(a)は本発明に
係るリードフレームを示した上面図、図1(b)は図1
(a)のX−X′線に沿った断面図である。1はダイパ
ッドに貫通孔が設けられたアイランド部、2はリード端
子、3はアイランド部1とリード端子2を支持するフレ
ーム、4はアイランド部1とフレーム3を接続している
支持リード、5は熱伝導に優れた、例えばCu材からな
る金属ブロック、6は金属ブロック5に形成されたLE
D素子を搭載する光反射凹部、7は金属ブロック6に形
成された放熱面部である。
【0011】図1(b)に示したように、リードフレー
ムのアイランド部1には、金属ブロック5の放熱面部7
がアイランド部1の貫通孔から露出する様に設けられて
いる。これはLED素子の動作時に発生する熱をリード
フレームや封止樹脂を出来る限り介さずに外部に放熱出
来るものである。また、金属ブロック5の光反射凹部に
は光反射効率の高い被膜として、例えばAgめっきが施
され、アイランド部1ならびにリード端子には導電性被
膜として、例えばAuめっきが施されている。
【0012】次に、図2を用いてリードフレームの製造
工程を説明する。電気伝導性、熱伝導性などの特性が良
好で、プレス加工が容易な帯条材に順送金型等を用いて
アイランド部1、リード端子2、フレーム3、支持リー
ド4をプレス加工によって形成する(図2(a))。次
に、アイランド部1に貫通孔を形成する(図2
(b))。これにより、金属ブロック5の放熱面部7を
アイランド部1の貫通孔から露出するものである。次
に、貫通孔が形成されたアイランド部1に導電性接着剤
(図示せず)を塗布し、金属ブロック5をダイスボンダ
ー等により挿入し接着剤を硬化する(図2(c))。こ
れにより、金属ブロック5の放熱面部7をアイランド部
1の貫通孔から露出したリードフレームとなる。これは
LED素子の動作時に発生する熱をリードフレームや封
止樹脂を出来る限り介さずに外部に放熱出来るものであ
る。続いて金属ブロック5に形成されている光反射凹部
6にダイスボンダーでLEDチップを搭載し、ボンディ
ングワイヤを張る等、従来品と同様の工程で製造するこ
とが出来る(図示せず)。また、金属ブロック5の光反
射凹部には光反射効率の高い被膜として、例えばAgめ
っきが施され、アイランド部1ならびにリード端子には
導電性被膜として、例えばAuめっきが施されている。
【0013】次に、前記リードフレームを用いたチップ
型LEDの斜視図である図3(a)と、図3(a)のY
−Y′線に沿った断面図である図3(b)を用いて説明
する。8はLED素子、9はLED素子とリード端子2
を導通接続するワイヤ、10はLEDチップ8の前面に
は光学レンズを形成し、リード端子2の内方部を一体成
形してパッケージングし、アイランド部1及びリード端
子2の下方にはパッケージ基体を形成している透光封止
樹脂である。
【0014】詳細な構成を以下に説明する。リードフレ
ームにはアイランド部1及び多数のリード端子2を配置
している。アイランド部1には多数の光反射凹部を形成
した金属ブロック5を挿通する貫通孔が形成されてい
る。金属ブロック5はアイランド部1の貫通孔に挿通さ
れ、段付部分またはブロック自体を支持する機構を有す
る部分で固定され、Agろう(図示せず)で接着されて
いる。金属ブロック5の各光反射凹部にはLED素子8
を搭載し、リード端子2の内方部とそれぞれワイヤ9に
より導通接続されている。そしてアイランド部1、金属
ブロック5、LED素子8、ワイヤ9、リード端子2の
内方部を透光封止樹脂10により一体成形してパッケー
ジングしている。透光封止樹脂10は、LED素子8の
前面には光学レンズとなる様に形成している。アイラン
ド部1の貫通孔に挿通された金属ブロック5の放熱面部
7を透光封止樹脂パッケージ基体裏面に露出する。これ
によれば、LED素子8の発熱を迅速に吸収し、放熱面
部7から吸収した熱を効率よく放熱する。金属ブロック
5は熱伝導率の高い、例えば銅で形成することにより放
熱性を向上することができる。
【0015】(表1)にLED素子4個実装状態での発
光効率を確認したデータを示す。従来の砲弾型LEDで
は発光3分で発光効率が79%まで低下する。本願発明
のチップ型LED単体では発光3分経過後に91%まで
低下するが、裏面放熱面部にヒートシンクを接着する
と、3分経過以後は91%以下の発光効率低下は確認さ
れない。
【0016】
【表1】
【0017】透光封止樹脂10は、LED素子8の前面
には光学レンズとなる様に形成している。各LED素子
8からの出力光は光学レンズを通過して合成出力光とし
て外部に出射されるため、高出力の出射光を指向性よく
出射することができる。パッケージ基体の側面からはリ
ード端子2の外方部が突出し、適宜フォーミングするこ
とで表面実装化できる。
【0018】アイランド部1及びリード端子2には、例
えば厚さ0.25mm程度の鉄、銅またはこれらの合金
などの金属材料を用いている。4個実装でのLEDパッ
ケージの外形寸法は、縦8.0mm、横4.8mm、高
さ2.0mmと小型化を実現している。
【0019】本実施の形態では、一般補助照明用のLE
D装置を用いた例を挙げて説明したが、表示用やリモー
トコントロール用など他の用途のLED装置などにも用
いることができる。LEDチップについても、可視光L
EDチップに限らず赤外線LEDチップなどを用いても
よい。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高輝度、
高出力特性を有し、かつ小型化、薄型化を実現でき、表
面実装化も可能な放熱性に優れた高密度、高効率のチッ
プ型LEDを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施形態によるリードフレ
ームの上面図 (b)は(a)のX−X′線に沿った断面図
【図2】本発明の一実施形態によるリードフレームの製
造工程断面図
【図3】(a)は本発明の一実施形態によるチップ型L
EDの斜視図 (b)は(a)のY−Y′線に沿った断面図
【図4】従来のチップ型LEDの断面図
【符号の説明】
1 アイランド部 2 リード端子 3 フレーム 4 支持リード 5 金属ブロック 6 光反射凹部 7 放熱面部 8 LED素子 9 ワイヤ 10 透光封止樹脂 101 LED素子 102 ダイパッド部 103 リード電極 104 導電性ワイヤ 105a リード端子 105b リード端子 106 支持基板 107 透光封止樹脂
フロントページの続き (72)発明者 水上 実 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA33 DA07 DA13 DA16 DA19 DA25 DA33 DA36 DA43 DA57 5F067 AA03 AB02 BD02 CA03 DA05 DC17

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイパッド部、リード端子、フレーム、
    前記ダイパッド部を前記フレームに支持する支持リード
    からなるリードフレームにおいて、前記ダイパッド部に
    貫通孔を設けたアイランド部が形成されたことを特徴と
    するリードフレーム。
  2. 【請求項2】 光反射凹部と放熱面部が形成された金属
    ブロックが、前記アイランド部に装着されたことを特徴
    とする請求項1記載のリードフレーム。
  3. 【請求項3】 前記光反射凹部に光反射効率の高い被膜
    が形成され、前記アイランド部と前記リード端子に導電
    性被膜が形成されたことを特徴とする請求項2記載のリ
    ードフレーム。
  4. 【請求項4】 金属条材にフレーム、ダイパッド部、支
    持リード、リード端子を形成する工程と、前記ダイパッ
    ド部に貫通孔を設けたアイランド部を形成する工程と、
    前記ダイパッド部の貫通孔内に金属ブロックを挿入する
    工程と、前記支持リードと前記金属ブロックに導電性接
    着剤を用いて接着する工程とを有したことを特徴とする
    リードフレームの製造方法。
  5. 【請求項5】 金属条材にフレーム、アイランド部、支
    持リード、リード端子を形成する工程と、前記アイラン
    ド部の貫通孔内に金属ブロックを挿入する工程と、前記
    支持リードと前記金属ブロックに導電性接着剤を用いて
    接着する工程とを有したことを特徴とするリードフレー
    ムの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記金属ブロックに光反射凹部と放熱面
    部を有したことを特徴とする請求項4、請求項5記載の
    リードフレームの製造方法。
  7. 【請求項7】 貫通孔が形成されたアイランド部とリー
    ド端子を備え、前記アイランド部に光反射凹部と放熱面
    部が形成された金属ブロックが挿着され、前記金属ブロ
    ックの光反射凹部にLED素子が搭載され、前記半導体
    素子と前記リード端子の内方部が導電性ワイヤなどで接
    続され、前記アイランド部、前記金属ブロック、前記L
    ED素子、前記リード端子内方部が透光性樹脂で一体形
    成され、前記光反射凹部側の透光性樹脂がレンズ形状に
    形成されたことを特徴とするチップ型LED。
  8. 【請求項8】 前記金属ブロックの放熱面部が前記透光
    性樹脂より、露出されたことを特徴とする請求項7記載
    のチップ型LED。
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