JP2000294838A - チップ型発光ダイオードアレイ - Google Patents

チップ型発光ダイオードアレイ

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JP2000294838A
JP2000294838A JP11099679A JP9967999A JP2000294838A JP 2000294838 A JP2000294838 A JP 2000294838A JP 11099679 A JP11099679 A JP 11099679A JP 9967999 A JP9967999 A JP 9967999A JP 2000294838 A JP2000294838 A JP 2000294838A
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metal
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light
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Ikuo Niwa
郁夫 丹羽
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広指向性および高出力特性を有し、かつ小型
化、薄型化を実現できるチップ型発光ダイオードアレイ
を提供する。 【解決手段】 樹脂筐体10に金属平板21および複数
のリード端子22が一体成形されており、樹脂筐体10
の上面に金属平板21および前記リード端子22の内方
部が露出し、金属平板21上に複数の光反射凹部40が
形成された金属基体30を接合し、各光反射凹部40に
それぞれ発光ダイオード素子50を搭載し、各発光ダイ
オード素子50と各リード端子22の内方部とをそれぞ
れ接続し、光反射凹部40の前面に光学レンズ71を取
り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリモート・コントロ
ールや光制御機器の送信部などに用いられるチップ型発
光ダイオードアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】テレビやエアコンなどリモート・コント
ロールの送信部として発光ダイオード(以下、LEDと
称す)が用いられている。例えば、テレビ用のリモート
・コントロールの送信部として赤外LED素子からの出
力光を光学レンズを介して出射し、フォトダイオードで
受信した出力光を電気信号に変換することで、チャンネ
ルの切り替えや電源のオン−オフなどのコントロールを
している。
【0003】図5は上述したリモート・コントロールの
送信部に用いられる一般的なLEDランプの正面図であ
り、リードフレーム(図示せず)の端面に形成した光反
射凹部40の底面に端面発光型の赤外LED素子50を
搭載し、赤外LED素子50の主面電極(図示せず)と
リード端子22とをボンディングワイヤ60により接続
している。光反射凹部40の前面には透過性樹脂からな
る光学レンズ71を取り付け、赤外LED素子50をパ
ッケージングしている。赤外LED素子50の端面から
発した出力光は光反射凹部40の反射面で反射し、光学
レンズ71を通過して外方に出射するようになってい
る。
【0004】LEDランプから出射する出力光の指向
性、すなわち出力光の出射角度または出射範囲は光学レ
ンズの形状によって決まる。LED素子の輝度が同じ場
合、広角度の光学レンズを用いると、出力光の指向性は
広くなるが出力特性は低下し、逆に狭角度の光学レンズ
を用いると、出力光の出力特性は高まるが指向性は狭く
なる。
【0005】リモート・コントロールの送信部としてL
EDランプを用いる場合、出力光の指向性が狭くなると
送信部からの出力光を受光部に命中させることが困難と
なるため、出力光の指向性を広くして出射することが必
要となる。しかしながら先に述べたように、LEDラン
プからの出力光の指向性を広くすると出力特性が低下
し、リモート・コントロールとしての制御距離が短くな
ってしまうという問題がおこる。
【0006】これを解決する手段として、例えば実開平
5−82149号公報には、複数個のLEDランプを並
べて設け、その前面に広角度のレンズを備えた集合型L
EDランプが開示されている。これによれば、広指向性
および高出力特性を有するLEDランプを実現すること
ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな集合型LEDランプは大きい容積を占有し、各種電
子機器の小型化、薄型化の要求に応えることができな
い。
【0008】本発明は上記問題を解決するためのもので
あり、広指向性および高出力特性を有し、かつ小型化、
薄型化を実現できるチップ型発光ダイオードアレイを提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、樹脂筐体に金属平板および複数のリード端
子が一体成形されており、樹脂筐体の上面に金属平板お
よびリード端子の内方部が露出し、金属平板上に複数の
光反射凹部が形成された金属基体を接合し、各光反射凹
部にそれぞれ発光ダイオード素子を搭載し、各発光ダイ
オード素子と各リード端子の内方部とをそれぞれ接続
し、光反射凹部の前面に光学レンズを取り付けたチップ
型発光ダイオードアレイである。
【0010】この本発明によれば、広指向性および高出
力特性を有し、かつ小型化、薄型化を実現できるチップ
型発光ダイオードアレイを提供することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、樹脂筐体に金属平板および複数のリード端子が一体
成形されており、樹脂筐体の上面に金属平板およびリー
ド端子の内方部が露出し、金属平板上に複数の光反射凹
部が形成された金属基体を接合し、各光反射凹部にそれ
ぞれLED素子を搭載し、各LED素子と各リード端子
の内方部とをそれぞれ接続し、光反射凹部の前面に光学
レンズを取り付けたチップ型LEDアレイである。これ
によれば、LEDアレイに複数個搭載した各LED素子
からの出力光を合成出力光として広角度の光学レンズか
ら出射するため、出力特性を低下させることなく広指向
性を得ることができる。また、樹脂筐体にリード端子を
一体成形したチップ型パッケージを採用したため、LE
Dアレイの小型化、薄型化を実現することができる。
【0012】本発明の請求項2および3に記載の発明
は、金属基体、金属平板およびリード端子を銅など熱伝
導性の良好な金属で形成するとともに、金属基体にニッ
ケルなど反射効率の良好な金属めっき皮膜を形成し、少
なくともリード端子上に下地ニッケルめっき皮を介して
金、銀またはパラジウムなどワイヤボンディング性の良
好な貴金属めっき皮膜を形成したものである。これによ
れば、金属基体の放熱性が高まるため、LED素子を複
数個搭載したことにより増大した発熱量を放熱すること
ができる。また、パッケージ各領域にそれぞれ望まれる
金属めっき皮膜を形成することにより、それぞれの特性
を満足させることができるとともに、特に高価な貴金属
めっきの無駄をなくすことができる。
【0013】本発明の請求項4および5に記載の発明
は、光反射凹部の前面に各光反射凹部とそれぞれ対応す
る複数の光学レンズを備えた光学レンズ集合体を取り付
け、それぞれ焦点距離が異なる光学レンズを備えたもの
である。これによれば、光学レンズから平行光として出
射する合成出力光を増やすことができ、出力特性を高め
ることができる。
【0014】また、請求項6に記載の発明は、前記各光
反射凹部にそれぞれ波長の異なる発光ダイオード素子を
搭載したものである。これによれば、発光スペクトルを
広帯域化することができる。
【0015】以下、本発明の実施形態について添付図面
に基づいて詳しく説明する。
【0016】(実施の形態1)図1は本発明の一実施形
態のチップ型LEDアレイの概略図であり、(a)は斜
視図、(b)は長手方向断面図、(c)は上面図であ
る。図1(a)〜(c)に示すように、熱硬化性樹脂か
らなる樹脂筐体10に、厚さ0.25mm程度の銅材か
らなる金属平板21(断面図にのみ図示)および多数の
リード端子22が一体成形され、樹脂筐体10の上面に
金属平板21およびリード端子22の内方部が露出して
いる。金属平板21上には、厚さ0.5mm程度の銅材
からなり金属平板21とほぼ同じ大きさの金属基体30
を銀ペースト(図示せず)を介して接合している。金属
基体30上には複数の光反射凹部40が形成され、各光
反射凹部40の底面にはそれぞれ赤外LED素子50を
銀ペースト(図示せず)を介して搭載し、各赤外LED
素子50の主面電極(図示せず)とリード端子22の内
方部とをそれぞれボンディングワイヤ60により接続し
ている。赤外LED素子50は六角柱形状とし、赤外L
ED素子50の端面から光反射凹部40の反射面までの
距離の変化を小さくし、均一な出力光を反射できるよう
にしている。光反射凹部40の前面には光学レンズ71
を取り付け、各赤外LED素子50からの出力光を合成
出力光として出射するようになっている。光学レンズ7
1は光反射凹部40の反射面で反射した出力光を一定方
向に集光させる局面を有し、光学レンズ71の内側面に
赤外線の反射防止のコーティング層(図示せず)を形成
している。
【0017】金属平板21およびリード端子22全面に
はニッケルめっき皮膜(図示せず)を形成し、リード端
子22上にニッケルめっき皮膜を介して金、銀またはパ
ラジウムなどのワイヤボンディング性の良好な金属めっ
き皮膜(図示せず)を形成している。また、金属基体3
0全面にはニッケルなど反射効率の良好な金属めっき皮
膜(図示せず)を形成した上、光反射凹部40を鏡面処
理している。
【0018】次に、本実施形態のチップ型LEDアレイ
の構成部材について図2を参照しながら説明する。図2
(a)は金属平板21および多数のリード端子22を備
えたリードフレームの上面図である。金属平板21は支
持リード23によりリードフレームに支持されている。
このリードフレームに樹脂筐体を一体成形した状態を図
2(b)に示す。樹脂筐体10上面に金属平板21およ
びリード端子22の内方部が露出し、リード端子22は
樹脂筐体10内を通って外方に導出している。金属平板
21を支持する支持リード23は樹脂筐体10内に埋設
されている。図2(c)は金属基体の斜視図であり、銅
材からなる金属基体30の上面に光反射凹部40が複数
形成されている。この金属基体30を図2(b)に示す
金属平板21上に接合し、光反射凹部40に赤外LED
素子(図示せず)を搭載することとなる。
【0019】以上説明したように本発明のチップ型LE
Dアレイは、多数の赤外LED素子からの出力光を合成
出力光として光学レンズから出射するため、広指向性お
よび高出力特性を得ることができる。また、金属平板に
直接LED素子を搭載せず、金属基体に形成された光反
射凹部にLED素子を搭載しているため、LED素子の
搭載数や搭載位置を変更する際には、樹脂筐体に金属平
板およびリード端子を一体成形した構造のパッケージを
変更することなく、金属基体に形成する光反射凹部の個
数や配置、あるいは形状変更することができる。また、
金属基体を銅など熱伝導性の良好な金属で形成すること
で放熱性を高めることができる。本実施形態のチップ型
LEDアレイの外形寸法は、縦8.0mm、横5.0m
m、高さ3.0mmであり、小型化、薄型化を実現して
いる。
【0020】次に本実施形態のチップ型LEDアレイの
製造方法について、図3を参照しながら説明する。S1
において、銅材からなるフープ材をプレス手段により打
ち抜き、金属平板および多数のリード端子を備えたリー
ドフレームを形成する。次いで、S2において、リード
フレーム全面にニッケルめっき皮膜を形成し、リード端
子上にニッケルめっき皮膜を介して、公知の部分めっき
法により金めっき皮膜を形成する。金めっき皮膜はリー
ドフレームの全面に形成してもよい。次いで、S3にお
いて、トランスファーモールドによりこのリードフレー
ムに樹脂筐体を一体形成する。次いで、S4において、
リードフレームの金属平板上に金属基板を銀ペーストを
介して接合する。金属基体にはあらかじめ、絞り加工に
より複数の光反射凹部を形成し、金属基体の全面にニッ
ケルめっき皮膜を形成している。次いで、S5におい
て、金属基板の各光反射凹部の底面に赤外LED素子を
銀ペーストを介して搭載する。次いで、S6において、
赤外LED素子の主面電極とリード端子の内方部とをそ
れぞれワイヤボンディングにより接続する。次いで、S
7において、光学レンズを樹脂筐体に接着剤により取り
付け、チップ型LEDアレイが完成する。
【0021】次に、本実施形態によるチップ型LEDア
レイの使用例について説明する。各赤外LED素子が独
立してそれぞれリード端子と接続しているため、各赤外
LED素子に流れる駆動電流のバランスを変更すること
で赤外LED素子の出力特性のバランスを変えることが
できる。このため、光学レンズを通過して出射する合成
出力光の指向性を変更することができる。
【0022】また、波長特性の異なる複数個の赤外LE
D素子を組み合わせることにより、合成出力光の発光ス
ペクトルを広帯域化することができる。
【0023】本実施の形態では、リモート・コントロー
ル用のチップ型LEDアレイを用いた例を挙げて説明し
たが、表示用など他の用途のLEDアレイなどにも用い
ることができる。また、赤外LED素子に限らず、可視
光LED素子など他のLED素子を搭載してもよい。
【0024】(実施の形態2)図4は本発明の他の実施
形態のチップ型LEDアレイの断面図である。光反射凹
部41、42の前面にそれぞれ対応して複数の光学レン
ズを備えた光学レンズ集合体70を取り付けている。金
属基体30の中央に位置する光反射凹部41に対応して
焦点距離が短い光学レンズ71を配置し、金属基体30
の周辺に位置する4個の光反射凹部42、42(図示は
2個のみ)に対応して焦点距離が長い4個の光学レンズ
72、72(図示は2個のみ)を配置している。これに
よれば、平行光として出射する合成出力光を増やすこと
ができ、出力特性を高めることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、広指向
性、高出力特性を有し、かつ小型化、薄型化を実現でき
るチップ型発光ダイオードアレイを提供することができ
る。このチップ型LEDアレイをリモート・コントロー
ルの送信部に用いた場合、制御範囲および制御距離に優
れた性能を得ることができる。
【0026】また、熱伝導性の良好な金属で金属基体を
形成することで、LEDアレイの放熱性を高めることが
できる。
【0027】また、各LED素子へ流れる駆動電流を変
更することにより、出力光の指向性を容易に変更するこ
とができる。
【0028】また、波長特性の異なる複数のLED素子
を組み合わせることにより、発光スペクトルを広帯域化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のチップ型LEDアレイの
概略図 (a)斜視図 (b)長手方向断面図 (c)上面図
【図2】(a)本実施形態のチップ型LEDアレイに用
いるリードフレームの上面図 (b)このリードフレームに樹脂筐体を一体成形した状
態を示す斜視図 (c)本実施形態のチップ型LEDアレイに用いる金属
基体の斜視図
【図3】本発明の一実施形態のチップ型LEDアレイの
製造工程図
【図4】本発明の他の実施形態のチップ型LEDアレイ
の長手方向断面図
【図5】一般的なLEDランプの正面図
【符号の説明】
10 樹脂筐体 21 金属平板 22 リード端子 23 支持リード 30 金属基体 40、41、42 光反射凹部 50 赤外LED素子 60 ボンディングワイヤ 70 光学レンズ集合体 71、72 光学レンズ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂筐体に金属平板および複数のリード
    端子が一体成形されており、前記樹脂筐体の上面に前記
    金属平板および前記リード端子の内方部が露出し、前記
    金属平板上に複数の光反射凹部が形成された金属基体を
    接合し、前記各光反射凹部にそれぞれ発光ダイオード素
    子を搭載し、前記各発光ダイオード素子と前記各リード
    端子の内方部とをそれぞれ接続し、前記光反射凹部の前
    面に光学レンズを取り付けたことを特徴とするチップ型
    発光ダイオードアレイ。
  2. 【請求項2】 前記金属基体、前記金属平板および前記
    リード端子を熱伝導性の良好な金属で形成するととも
    に、前記金属基体に反射効率の良好な金属めっき皮膜を
    形成し、前記リード端子にワイヤボンディング性の良好
    な金属めっき皮膜を形成したことを特徴とする請求項1
    記載のチップ型発光ダイオードアレイ。
  3. 【請求項3】 前記金属基体、前記金属平板、前記リー
    ド端子を銅または銅合金で形成するとともに、前記金属
    基体にニッケルまたはニッケル合金めっき皮膜を形成
    し、前記リード端子に金、銀またはパラジウムめっき皮
    膜を形成した請求項2載のチップ型発光ダイオードアレ
    イ。
  4. 【請求項4】 前記光反射凹部の前面に前記各光反射凹
    部とそれぞれ対応する複数の光学レンズを備えた光学レ
    ンズ集合体を取り付けたことを特徴とする請求項1記載
    のチップ型発光ダイオードアレイ。
  5. 【請求項5】 前記光学レンズ集合体はそれぞれ焦点距
    離が異なる光学レンズを備えている請求項4記載のチッ
    プ型発光ダイオードアレイ。
  6. 【請求項6】 前記各光反射凹部にそれぞれ波長の異な
    る発光ダイオード素子を搭載したことを特徴とする請求
    項1記載のチップ型発光ダイオードアレイ。
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