JP4949315B2 - 発光ダイオードパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードパッケージに関し、より詳しくは、放熱特性に優れた表面実装型発光ダイオードパッケージに関するものである。

一般に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤと称す）は、半導体のｐｎ接合構造に注入された少数キャリア（電子または正孔）が多数キャリアと再結合することによって発光する電子部品である。具体的には、特定元素の半導体に順方向電圧を加えると、陽極と陰極との接合部分を介して電子及び正孔が移動しつつ互いに再結合し、その際、この時発生するエネルギー差、すなわちそれら電子及び正孔が離れている時よりも小さなエネルギー差によって光を放出する。

このような発光ダイオードは、低電圧で高効率の光を照射することができ、家電製品、リモコン、電光板、表示器、各種自動化機器などに使われている。

とりわけ、情報通信機器の小型化、スリム化の傾向に伴って、機器の各種部品である抵抗、コンデンサ、ノイズフィルタなどは更に小型化されてきており、発光ダイオードも印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）に直接実装できるよう、表面実装素子（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：以下、ＳＭＤと称す）型に作られている。

このようなＳＭＤ方式の発光ダイオードパッケージは、その使用形態によってトップビュー（Ｔｏｐ ｖｉｅｗ）方式またはサイドビュー（Ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ）方式が採用されているが、最近の小型化及びスリム化の傾向によって、熱に対する脆弱性が顕著になっている。

以下、図１を参照して、従来技術による発光ダイオードパッケージについて詳細に説明する。図１は、従来技術による表面実装型ＬＥＤパッケージ構造を示した概略図である。

同図のように、従来技術による発光ダイオードパッケージは、一対のリード端子によって形成されたリードフレーム５０と、リードフレーム５０の一部を内側に収容するように合成樹脂材からなるモールド１０と、モールド１０の内部に位置するリードフレーム５０上に実装されたＬＥＤチップ３０と、ＬＥＤチップ３０とリードフレーム５０との間の通電のための電極連結部４０と、モールド１０の内部に充填され、ＬＥＤチップ３０及び電極連結部４０を保護するモールディング剤２０とから成る。

モールド１０の所定の面には、光の放射を容易にするためのオープンされた放射窓が設けられ、他の面には、印刷回路基板（図示せず）に装着されるように一対のリード端子からなるリードフレーム５０が設けられている。ここで、リードフレーム５０はモールド１０の外側、すなわち側面及び下面の一部を取り囲むように設けられている。

そのため、ＬＥＤチップ３０は一対のリード端子からなるリードフレーム５０上に実装され、ＬＥＤチップ３０から放出される熱の大部分がそれと連結されたリードフレーム５０を介して放熱されることになる。

ところが、従来技術によるリードフレーム５０は、モールド１０の放射窓と対応する面、すなわちモールド１０の下面に装着される印刷回路基板と電気的に連結されるために、追加のベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）工程によってモールド１０の側面及び下面の一部を取り囲むように曲がって設けられている。

しかしながら、前述のように、リードフレームがモールドの側面及び下面の一部を取り囲むように設けると、その全長が長くなり、熱伝導率が低くなるので、それを通じて放熱することができる熱の量がより減少するという問題がある。

また、リードフレームを通じて放熱することができる熱の量が減少すれば、それによってＬＥＤチップの実装されたリード端子が熱に耐えられなくなって黒く変色したり、ＬＥＤチップとリードフレームとを通電させるワイヤのボンディングが熱によって剥がれたりといった問題がある。

従って、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ＬＥＤチップの実装されたリードフレームの全長を短くし、該リードフレームの熱伝導率を増加させることによって、該リードフレームを介して放熱するＬＥＤチップから発生する熱の放熱特性を向上することができる、発光ダイオードパッケージを提供することを目的の一つとする。

また、本発明は、上記光学部品の製造工程を提供することを別の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、一対以上のリード端子によって形成されたリードフレームと、該リードフレームの一部を内部に収容し、光が放射されるようにオープンされた放射窓が設けられており、該内部に収容されたリードフレームの下面の一部を露出するように設けられた一つ以上のホールをさらに含むモールドと、該モールドの内部に位置するリードフレーム上に実装されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップと前記リードフレームとの間の通電のための電極連結部と、前記モールドの内部に充填され、前記ＬＥＤチップ及び前記電極連結部を保護する透明エポキシ、シリコン及び蛍光体混合物より選ばれるいずれか一つから成るモールディング剤と、を含む発光ダイオードパッケージが提供される。

また、本発明の発光ダイオードパッケージにおいて、前記ホールは、空気、または銅、銀、アルミニウム及びそのうちの一つ以上を含む合金からなる群より選ばれるいずれか一つによって充填されることが望ましい。

また、本発明の発光ダイオードパッケージにおいて、前記電極連結部は、ワイヤまたは導電性接着剤から成ることが望ましく、前記導電性接着剤は、熱伝導率の高い銀（Ａｇ）から成ることが望ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、一対のリード端子によって形成されたリードフレームと、前記リードフレームの一部を内部に収容し、光が放射されるようにオープンされた放射窓が設けられており、該内部に収容されたリードフレームの下面の一部を露出するように設けられた一つ以上のホールをさらに含むモールドと、前記モールドの内部に位置する前記リードフレーム上に実装されたＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップと前記リードフレームとの間の通電のための電極連結部と、前記モールドの内部に充填され、前記ＬＥＤチップ及び前記電極連結部を保護する透明エポキシ、シリコン及び蛍光体混合物より選ばれるいずれか一つから成るモールディング剤と、を含み、前記モールドに収容されたリードフレームは、前記モールドの端部に収容されたリードフレームの下面が前記モールドの底面を通じて外部に露出されるように、前記モールドの内部において曲がっていることを特徴とする発光ダイオードパッケージが提供される。

ここで、前記モールドの端部において外部に露出された前記リードフレームの下面には、印刷回路基板が装着されることが望ましい。

また、前記ホールは、空気、または銅、銀、アルミニウム及びこれらを一つ以上含む合金から成る群より選ばれるいずれか一つによって充填されることが望ましい。

また、前記電極連結部は、ワイヤまたは導電性接着剤から成ることが望ましく、前記導電性接着剤は、熱伝導率の高い銀（Ａｇ）から成ることが望ましい。

前述のように、本発明によれば、ＬＥＤチップの実装されたリードフレームの長さを最小にし、該リードフレームの熱伝導率を増加させることによって、ＬＥＤチップから発生する熱の放熱特性を向上することができるので、過度な熱によるリードフレームの変色やワイヤのボンディングの剥離などのダメージを低減し、これにより、発光ダイオードパッケージの特性及び信頼性を向上することができる。

また、本発明によれば、モールド内に収容されたリードフレームの一部を該モールドの底面を通じて外部に露出させた上、該露出されたリードフレームに印刷回路基板を装着することによって、発光ダイオードパッケージの全体厚さをより一層スリム化することができる。

以下、添付図面を参照ながら、本発明の好適な実施の形態による発光ダイオードパッケージについて詳記する。図面において、幾つかの層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体に渡って同様な部分に対しては、同一の参照符号を併記した。

以下、本発明の好適な実施の形態による発光ダイオードパッケージについて図２及び図３を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明の好適な一実施の形態による表面実装型ＬＥＤパッケージの構造を示した斜視図であり、図３は、図２中の表面実装型ＬＥＤパッケージのIII−III’線に沿う断面図である。

図２及び図３に示すように、本発明の好適な実施の形態による発光ダイオードパッケージは、中央にキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が設けられたモールド１０を有し、前記モールド１０の所定の面は光の放射を容易にするようにオープンされた放射窓が設けられ、他の面には印刷回路基板（図示せず）に装着されるように少なくとも一対のリード端子からなるリードフレーム５０が設けられている。

より具体的には、本発明によるリードフレーム５０は、その一部がモールド１０の内部に収容されており、モールド１０の内部に収容されたリードフレーム５０のうち、モールド１０の端部に位置するリードフレーム５０の下面は、モールド１０の底面を通じて外部に露出するようにモールド１０の内部において曲がっている。

言い換えると、本発明は、リードフレーム５０上に実装されたＬＥＤチップ３０から放出される熱の放熱特性を向上させるために、モールド１０の外側、すなわち側面及び下面の一部を取り囲むように設けられた従来の発光ダイオードパッケージのリードフレーム（図１中の符号５０参照）とは異なり、モールド１０の内部に収容されたリードフレーム５０の一部をモールド１０の底面を通じて外部に露出させることによって、リードフレームの長さを従来技術による発光ダイオードのリードフレームのものより短くし、該リードフレームの熱伝導率を向上することができる。そのため、本発明による発光ダイオードパッケージは従来技術による発光ダイオードパッケージに比べて、リードフレームを通じて放熱することができる熱の量を最大化することができる。従って、本発明による発光ダイオードパッケージは従来技術による発光ダイオードパッケージに比べて、リードフレームを通じて放熱することができる、ＬＥＤチップから発生される熱の量を増やすことができ、その結果、優れた放熱効果を奏する。

本発明によるリードフレームの長さが従来技術によるリードフレームの長さより短いことは、従来技術による発光ダイオードパッケージを示した図１中の矢印と、本発明の一実施の形態による発光ダイオードパッケージを示した図３中の矢印とを比較してみれば明らかである。

また、本発明においては、モールド１０の内部に収容されたリードフレーム５０のうち、モールド１０の端部に位置するリードフレーム５０の下面をモールド１０の端部底面を介して外部に露出させた上、該露出されたリードフレーム５０の下面に印刷回路基板を装着することによって、発光ダイオード素子の全体厚さをより一層スリム化することができる。

そして、前述のように構成されたモールド１０の内部には、ＬＥＤチップ３０がその発光面をモールド１０の放射窓に向けて配設され、電極連結部４０によってリードフレーム５０とＬＥＤチップ３０とが電気的に連結されている。

ここで、電極連結部４０は、ＬＥＤチップ３０とリードフレーム５０とを電気的に連結するための連結手段であって、素子の特性及び工程条件によってワイヤまたは導電性接着剤などから成ってもよい。

特に、導電性接着剤は、ワイヤに比べて、ＬＥＤチップ３０をリードフレーム５０上により安定して固定させることができると共に、ＬＥＤチップ３０がワイヤなどのような連結配線を別途用意することなくリードフレーム５０との電気的な接続を果たすので、そのような別の連結配線によってパッケージの発光面が損傷することを防止することができるという利点がある。

また、そのような導電性接着剤は、ＬＥＤチップ３０から発生する熱の放熱特性を向上させるために、熱伝導率の高い導電性材料、例えば銀（Ａｇ）のような材料から成ることが望ましい。

ＬＥＤチップ３０の実装されたモールド１０の内部には、ＬＥＤチップ３０及び電極連結部４０を保護するモールディング剤２０が充填されている。ここで、モールディング剤２０は、モールド１０に実装されたＬＥＤチップ３０から発せられる光を外部に透過させるために、透明エポキシ、シリコン及び蛍光体混合物より選ばれるいずれか一つから成り、これはＬＥＤチップ３０から発生する熱の一部、すなわちリードフレーム５０を通じて放熱される熱以外の熱を外部に放熱させる働きを果たす。

以下、図４及び図５を参照して、本発明の一実施の形態による発光ダイオードパッケージの変形例について説明する。但し、変形例の構成のうち、前述の実施の形態と同様な部分についての説明は省略し、異なる構成に対してのみ詳説する。

図４は、本発明の一実施の形態による表面実装型ＬＥＤパッケージの変形例を示した断面図であり、図５は、図４の表面実装型ＬＥＤパッケージ構造を示した底面図である。

図４及び図５に示すように、この変形例による発光ダイオードパッケージは、モールド１０の底面にモールド１０の内部に収容されたリードフレーム５０の一部を露出するホール６０を少なくとも一つ備えている点を除いては、一実施の形態による発光ダイオードパッケージと大部分の構成が同じである。

具体的には、一実施の形態では、ＬＥＤチップ３０から発生する熱の放出経路として長さの短くなったリードフレーム５０のみを示したが、変形例は他の熱放出経路としてモールド１０の底面にモールド１０の内部に収容されたリードフレーム５０の一部を露出するホール６０が設けられている。

一方、図４及び図５においては、ホール６０が空気で充填された状態を示しているが、これに限らず、熱伝導率の高い材料、例えば銅、銀、アルミニウムまたはそれを一つ以上含む合金のような材料などによって充填されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって発明を制限するものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことを意図している。

従来技術による表面実装型ＬＥＤパッケージ構造を示した概略図である。 本発明の一実施の形態による表面実装型ＬＥＤパッケージ構造を示した斜視図である。 図２の表面実装型ＬＥＤパッケージのIII−III'線に沿う断面図である。 本発明の一実施の形態による表面実装型ＬＥＤパッケージの変形例を示した断面図である。 図４の表面実装型ＬＥＤパッケージ構造を示した底面図である。

符号の説明

１０ モールド
２０ モールディング剤
３０ ＬＥＤチップ
４０ 電極連結部
５０ リードフレーム
６０ ホール

Claims (4)

1. 一対以上のリード端子によって形成されたリードフレームと、
   前記リードフレームの一部を内部に収容するモールドであって、光が放射されるようにオープンされた放射窓と、該内部に収容されたリードフレームの下面の一部を露出するように設けられた一つ以上のホールとを有するモールドと、
   前記モールドの内部に位置する前記リードフレーム上に実装されたＬＥＤチップと、
   前記ＬＥＤチップと前記リードフレームとの間の通電のための電極連結部と、
   前記モールドの内部に充填され、前記ＬＥＤチップ及び前記電極連結部を保護するための透明エポキシ、シリコン及び蛍光体混合物より選ばれるいずれか一つから成るモールディング剤と、を備え、
   前記モールドに収容されたリードフレームは、前記モールドの端部に収容されたリードフレームの下面が前記モールドの底面を通じて外部に露出されるように、前記モールドの内部において曲がっており、
   前記ホールは、複数備えられる前記リード端子それぞれに対応し、複数が前記モールドの下面に形成され、前記ホールは空気で充填されており、
   前記電極連結部は、ワイヤまたは導電性接着剤から成ることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
2. 前記モールドの端部において外部に露出された前記リードフレームの下面には、印刷回路基板が装着されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
3. 前記ホールは、銅、銀、アルミニウムまたはこれを一つ以上含む合金から成る群より選ばれるいずれか一つによって充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードパッケージ。
4. 前記電極連結部は導電性接着剤から成り、当該導電性接着剤は熱伝導率の高い銀（Ａｇ）から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージ。

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