JP2005093829A - Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005093829A
JP2005093829A JP2003326935A JP2003326935A JP2005093829A JP 2005093829 A JP2005093829 A JP 2005093829A JP 2003326935 A JP2003326935 A JP 2003326935A JP 2003326935 A JP2003326935 A JP 2003326935A JP 2005093829 A JP2005093829 A JP 2005093829A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
led
lead frame
reflector
chip
light beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003326935A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Kato
憲爾 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NICHIDEN SEIMITSU KOGYO KK
Original Assignee
NICHIDEN SEIMITSU KOGYO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NICHIDEN SEIMITSU KOGYO KK filed Critical NICHIDEN SEIMITSU KOGYO KK
Priority to JP2003326935A priority Critical patent/JP2005093829A/ja
Publication of JP2005093829A publication Critical patent/JP2005093829A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

【課題】ＬＥＤチップから照射される光を効率的に集中させてスポット的な光束を実現することができるＬＥＤ及びＬＥＤ用リードフレームと、製造工程が簡単でかつ低コストで製造することができるＬＥＤ用リードフレームの製造方法及びその製造装置を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤ１０は、外形形状の一部が円柱形状である円柱部を有する透明樹脂体２２と、凹部の内面を反射面とし当該凹部の底面部１３にＬＥＤチップ１１を載置するチップ載置部１６が設けられたリフレクタ１５を有する第１のリードフレーム１２と、を備える。そして、前記チップ載置部１６に載置されたＬＥＤチップ１１から前記リフレクタ１５の反射面を介さずに直接前記透明樹脂体２２の円柱部の外形内側面２３へ放射される光線のうち入射角度が全反射臨界角より小さくなる光線を前記リフレクタ１５により反射されるように前記第１のリードフレーム１２が構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ及びＬＥＤ用リードフレームならびにＬＥＤ用リードフレームの製造方法及び製造装置に係り、詳しくは、略漏斗形状のリフレクタ内にＬＥＤチップを配置してなるＬＥＤに関する。
ＬＥＤチップからは全周囲方向に光が放射される。そこで、ＬＥＤチップの特に側面及び底面から放射される光を効率的に光の取り出し方向である上方に反射させるように構成されたＬＥＤが、例えば特許文献１に提案されている。
この特許文献１におけるＬＥＤ４０は、図１２に示すように、ＬＥＤチップ４１が搭載される第１のリードフレーム４２に、その底面から上方に向って孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設ける。そして、当該凹部の底面及び側面を反射面としてリフレクタ４３を形成し、また、このリフレクタ４３を構成する凹部の底面に、透光性接着剤を介して、透光性材料であるスペーサ４４を、上記凹部の底面に沿って接続固定している。そして、そのスペーサ４４上にＬＥＤチップ４１が載置され、該ＬＥＤチップ４１の一方の電極部４５と、上記第１のリードフレーム４２とはボンディングワイヤ４６を介して電気的に接続されている。同様にＬＥＤチップ４１の他方の電極部４７と第２のリードフレーム４８の上端部とはボンディングワイヤ４９を介して電気的に接続されている。上記ＬＥＤチップ４１は、第１のリードフレーム４２及び第２のリードフレーム４８の上端部と共に、先端が凸レンズ状とされた透明樹脂体５０によって封止される。
上記のように構成された特許文献１のＬＥＤ４０によれば、ＬＥＤチップ４１がリフレクタ４３を構成する凹部の底面と所定の間隔を設けて配置されているので、ＬＥＤチップ４１の側面から放射される光は反射面とされた凹部の底面及び側面の広範囲に亘って照射されることとなる。ＬＥＤチップを凹部の底面から間隔を設けずに直にＡｇペーストで接続する場合と比較すれば、ＬＥＤチップの底面からの光がＡｇペーストにより遮断されずにスペーサ４４を透過してリフレクタに照射されるために全体として光輝度が増してはいた。この結果、ＬＥＤチップの側面及び底面から放射される光を効率よく光の取り出し方向へと導くことができるとされていた。
特開２００１−２８４６５６（請求項１、図１）
しかしながら、特許文献１においては、ＬＥＤチップ４１を凹部の底面から所定の間隔を設けて配置するために、前述のようにまずスペーサ４４をリフレクタ１３の底面に設置し、その上にＬＥＤチップ４１を載置する構成としていた。このため、作業工程が煩雑化すると共に、部品点数の増加も伴ってコストが増大するといった問題があった。
また、スペーサ４４は、光の取り出し効率は向上させているが、光束の光の取り出し方向については考慮されていなかった。特に、側面方向へ透過する光線についてはまったく考慮されておらず、光取り出し方向への放射の効率を低下させているという問題があった。
なお、スポット的な光束をより効果的に実現するために、上記リフレクタをリードフレームとは別個に製造した後にリードフレームに取り付けるという方法もあるが、この場合も作業が面倒である上、コストが高いという問題があった。
上記課題を解決するため、本発明は、ＬＥＤから照射される光を効率的に集中させてスポット的な光束を実現することができるＬＥＤ及びＬＥＤ用リードフレームと、製造工程が簡単でかつ低コストで製造することができるＬＥＤ用リードフレームの製造方法及び製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に係るＬＥＤは、外形形状の一部が略円柱形状である円柱部を有する透明樹脂体と、凹部の内面を反射面とし当該凹部の底面部にＬＥＤチップを載置するチップ載置部が設けられたリフレクタを有するＬＥＤ用リードフレームとを備えたＬＥＤにおいて、前記チップ載置部に載置されたＬＥＤチップから前記リフレクタの反射面を介さずに直接前記透明樹脂体の円柱部の外形面内側へ放射される光線のうち入射角度が全反射臨界角より小さくなる光線を前記リフレクタにより反射されるように前記ＬＥＤ用リードフレームが構成されたことを要旨とする。
請求項２に係るＬＥＤは、請求項１に記載のＬＥＤにおいて、前記チップ載置部は、前記リフレクタの底面部から突設して形成されたことを要旨とする。
請求項３に係るＬＥＤは、請求項２に記載のＬＥＤにおいて、前記所定距離は、光軸を中心とした所定の範囲内の光度が最大化されるように設定されたことを要旨とする。
請求項４に係るＬＥＤ用リードフレームは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤに使用されることを要旨とする。
請求項５に係るＬＥＤ用リードフレームの製造方法は、請求項２又は３に記載のＬＥＤ用リードフレームの製造方法であって、リフレクタの内部形状に対応する形状を有するパンチによって、ＬＥＤ用リードフレームにリフレクタ及びチップ載置部を１工程のプレス加工で同時に成形するプレス工程を含むことを要旨とする。
請求項６に係るＬＥＤ用リードフレームを製造する製造装置は、請求項２又は３に記載のＬＥＤ用リードフレームの製造装置であって、ＬＥＤ用リードフレームにプレス加工によってリフレクタ及びチップ載置部を形成するための、先端部が前記リフレクタの内部形状に対応するパンチを有することを要旨とする。
本発明によれば、ＬＥＤから照射される光を効率的に集中させてスポット的な光束を実現することができ、また、ＬＥＤ用リードフレームを製造工程が簡単でかつ低コストで製造することができる。
以下、本発明のＬＥＤ及びＬＥＤ用リードフレームならびにＬＥＤ用リードフレームの製造方法及び製造装置を具体化した一実施形態を図１〜図１１にしたがって説明する。
図１は、本発明において製造されるＬＥＤ１０全体の図２のＡ−Ａ線における概略断面図であって、図２はその概略斜視図である。なお、図２では、簡単のため、図１における透明樹脂体を省略して示してある。また、図１紙面上方をＬＥＤ１０の上方とする。本発明のＬＥＤ１０は、図１に示すように、ＬＥＤチップ１１搭載用の第１のリードフレーム１２に、その底面から上方に向って孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けている。そして、当該凹部の底面部１３及び当該底面部１３から拡開する側面部１４を反射面としてリフレクタ１５を形成し、また、このリフレクタ１５を構成する凹部の底面部１３の中央部分に、ＬＥＤチップ１１載置用の平面視略長方形状のチップ載置部１６が突出形成されている。
そして、図２に示すように、そのチップ載置部１６上にＧａＮ結晶からなるＬＥＤチップ１１が載置され、該ＬＥＤチップ１１の一方の電極部１８と、上記第１のリードフレーム１２とは金線からなるボンディングワイヤ１７を介して電気的に接続されている。同様にＬＥＤチップ１１の他方の電極部１９と第２のリードフレーム２０の上端部とはボンディングワイヤ２１を介して電気的に接続されている。
上記ＬＥＤチップ１１は、図１に示すように、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム２０の上端部と共に、先端が凸レンズ状とされたエポキシ樹脂等の透明樹脂体２２によって封止されている。この透明樹脂体２２の外形形状は、やや縦長の円柱の上に該円柱の底面円と同径の半球がのった形状とされている。以下、この外形形状が円柱である部分を円柱部、当該円柱部の外形面を形成する面の内面を外形内側面２３として説明する。
図３は、図１における第１のリードフレーム１２のリフレクタ１５部分の正面拡大図である。図３に示すように、本実施形態のリフレクタ１５は、上端の直径Ｄ１＝１．５５ｍｍ、底面の直径Ｄ２＝１．３ｍｍ、両側面による開角度λ＝５３度、上端面から底面までの深さであるリフレクタ深さＨ１＝０．５ｍｍ、チップ載置部高さＨ２＝０．０２ｍｍとしている。また、ＬＥＤチップ１１の高さは０．０８ｍｍである。
ここで、図３において、ＬＥＤチップ１１の上側の平面の中心を通り、この平面と垂直な線を本願において「光軸ＣＬ」という。
図４は、ＬＥＤチップ１１が発光している態様を複数の光線を用いて概念的に模式化した図である。図４において、この光軸ＣＬ上の任意の点を中心として、透明樹脂体２２の円柱部の外形面を形成する外形内側面２３の上端を通る２直線のなす角度のうち光の取出し方向（上側）の角度を本願において「配光角ω」ということにする。配光特性（指向特性）には、配光角ωの狭い「スポット」といわれるタイプから、配光角の広い「広角」といわれるタイプがある。例えば本願においては、配光角ωが２０°以下のものをスポットということとする。
図５は、特定の光線を例にして光線の透明樹脂体２２への反射を伴う進行態様を示す模式図である。なお、図５では、図面左側における光線を例として詳細に図示して説明しているが、図示されていない図面右側における光線についても同様である。
ここで、本実施形態のＬＥＤ１０において、ＬＥＤチップ１１からリフレクタ１５の反射面を介さずに直接透明樹脂体２２の円柱部の外形内側面２３へ放射される光線のうち入射角度が全反射臨界角より小さくなる光線をリフレクタ１５により反射されるようにした構成を説明する。図４に示すように、上述したように構成されたＬＥＤ１０は、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム２０を介してＬＥＤチップ１１に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１１が発光して全周囲方向へ光が放射される。これらＬＥＤチップ１１から放射される光線は、あるものはリフレクタ１５の側面部１４や底面部１３に反射して、この反射を１回もしくは複数回繰り返すことによって最終的にリフレクタ１５の上方へと導かれて透明樹脂体２２の外形を形成する外形面の内側面へ照射される。このように、リフレクタ１５に一度でも反射する光線を反射光線（例として図５における反射光線ｃ、反射光線ｄ）と呼ぶものとする。一方、ある光線はリフレクタ１５を介さずに、すなわちリフレクタ１５の側面部１４や底面部１３に一度も反射することなく直接リフレクタ１５の上方へ導かれて透明樹脂体２２の外形面の内側面へ照射される。このように、リフレクタ１５を介さずに直接透明樹脂体２２の特に円柱部の外形内側面２３へ照射される光線を直接光線（例として図５における直接光線ａ、直接光線ｂ）と呼ぶものとする。
光の性質から、屈折率の高い材質から低い材質へ伝播する時に、光線の入射角度によって透過する場合と全反射する場合とがある。この透過と全反射の境となる角度が臨界角であり、入射角度が臨界角に満たないと光線は透過屈折し、入射角度が臨界角以上であると全反射する。全反射では、入射前の光線のエネルギーが全て反射光となり、透過する光は全く存在しない。
図５に示すように、本実施形態において、照射源位置がＬＥＤチップ１１の上端面片側端部（図５では右端）から、他方側（図５では左側）の透明樹脂体２２の外形内側面２３へ照射される直接光線のうちで、最も下方位置を通る直接光線ａは、外形内側面２３に対して入射角度θ１で入射する。そして入射角度θ１と同じ大きさの反射角度θ２をもって全反射している。このように透明樹脂体２２の外形内側面２３を境界面として全反射するのは、直接光線ａの入射角度θ１が、透明樹脂体２２の屈折率と透明樹脂体２２の外部の媒体（例えば空気等）の屈折率によってあらかじめ求められる臨界角より大きく設定されているからである。
また、直接光線ａのＬＥＤチップ上の照射源位置とほぼ同位置から照射される直接光線のうち、直接光線ａの光路より上方を通る直接光線ｂは、透明樹脂体２２の外形内側面２３に対して入射角度θ３で入射する。そして、直接光線ａの場合と同様に、入射角度θ３と同じ大きさの反射角度θ４をもって全反射している。ここで、直接光線ｂの入射角度θ３は、直接光線ａの入射角度θ１よりも大きく、かつ、臨界角より大きい。よって、直接光線ｂは、直接光線ａと同様に透明樹脂体２２の外形内側面２３を境界面として全反射している。すなわち、直接光線ａの入射角度θ１を臨界角以上となるように設定しておけば、直接光線ａと同位置から照射されて直接光線ａの光路より上方を通るあらゆる直接光線は、その入射角度が直接光線ａの入射角度θ１より大きくかつ臨界角より大きくなり、外形内側面２３を境界面として全反射する。
なお、図５では、ＬＥＤチップ１１から放射される光線のうち、照射源位置がＬＥＤチップ１１上の右側端部であって、その照射源位置から遠い方の外形内側面２３（図５では左側）へ向う光線（直接光線ａ、直接光線ｂ）を例にして説明した。しかし、例えば照射源位置がＬＥＤチップ１１上の右端からやや中央寄りである直接光線ｅについても以上述べたことと同様なことが言える。つまり、直接光線ｅは入射角度θ５で透明樹脂体２２の外形内側面２３に照射される。そして、入射角度θ５は直接光線ａの入射角度θ１より大きく、かつ、臨界角より大きいため、直接光線ｅは透明樹脂体２２の外形内側面２３を境界面として反射角度θ６をもって全反射する。
すなわち、基準となる直接光線ａの入射角度θ１を臨界角以上となるように設定しておけば、その他の照射源位置から外形内側面２３へ放射されるそれぞれの直接光線についても上記と同様に、透明樹脂体２２の外形内側面２３への入射角度が臨界角を超えるため、外形内側面２３を境界面として全反射することになる。また、言い換えれば、外形内側面２３への入射角度が臨界角より小さくなるような直接光線は全て、リフレクタ１５内の側面部１４もしくは底面部１３にて少なくとも一度反射されることになる。
次に、チップ載置部１６が、リフレクタ１５の底面部１３からチップ載置部高さＨ２だけ突設して形成され、光軸ＣＬを中心とした配光角ωの範囲内の光度が最大化されるように設定された構成を説明する。
図６は、リフレクタ１５にて反射する反射光線の進行態様を比較した模式図であって、（ａ）は本実施形態による態様を示し、（ｂ）は従来による態様を示すものである。なお、図６では簡単のため、透明樹脂体２２は省略されている。また、図６（ａ）、（ｂ）において、それぞれ対応する部材及びＬＥＤチップ１１上の同様の照射源位置から照射されて同様の光路をたどる光線については、共通の符号を記している。例として、上端部近傍から放射される反射光線ｆ及び反射光線ｇがいずれも同様の光路をたどる反射光線とされている。
図６（ａ）に示す本実施形態のＬＥＤチップ１１の載置位置は、（ｂ）の場合と比べて、底面部１３に突出形成されたチップ載置部１６の高さＨ２分だけ高くなっている。このようにＬＥＤチップ１１が底面部１３から少し持ち上げられた状態位置に載置されるため、ＬＥＤチップ１１の上端部近傍から放射される反射光線のうち、底面部１３を介さずに直接側面部１４に照射される反射光線ｈ及び反射光線ｉが、側面部１４にて反射されて透明樹脂体２２の中央部分（図面上方向）へ集中して照射されている。一方、従来例を示す（ｂ）ではＬＥＤチップ１１の上端部近傍から放射される反射光線のうち、（ａ）における反射光線ｈと反射光線ｉに対応する（照射源位置及び照射方向が同様である）反射光線ｊ及び反射光線ｋは、一旦底面部１３にて反射する。その後、側面部１４に照射されており、その結果透明樹脂体２２の側方部分（図面左右方向）へ広角に照射されている。従って、レンズ部を介して光取り出し方向への光線も拡散し、配光角ω内に光線が収束されない。
図６（ａ）、（ｂ）を比較すると明らかなように、本実施形態（ａ）では、透明樹脂体２２の上方の配光角ω内に集中して照射される光線が増加して、光の効率的な利用が図られスポット的に光輝度が向上した態様となっている。このように、リフレクタ１５の底面部１３において凸部としてのチップ載置部１６を設けることによって、ＬＥＤチップ１１から放射される反射光線をリフレクタ１５の側面部１４に反射させて、その反射光線が上方中央部分で収束するようなチップ上端位置とすることができる。なお、図６では、底面部１３を介さずに直接側面部１４にて反射される反射光線（反射光線ｈ、反射光線ｉ）が上方へ収束する場合を比較の例として説明したが、チップ載置部１６の寸法や底面部１３に対する設置位置等により、底面部１３を介して側面部１４に反射する反射光線が上方へ収束する場合があることは、もちろんである。また、図６では図面左側に示される反射光線を例にして説明したが、図面右側に示される反射光線についても同様なことがいえる。
また、本実施形態では前述の図３で詳しく述べたように、リフレクタ１５及びチップ載置部１６等に関して所定の寸法を設定したが、要は、リフレクタの種々の形状・寸法に対して反射光線が上方中央部分へ集中するようなチップ上端高さとなればよい。すなわち、反射光線の光路は、リフレクタ１５の両側面の開角度λ（図３参照）やＬＥＤチップ１１（チップ載置部１６）の平面視縦横寸法等の各要件の設定により様々な態様をとるが、チップ載置部１６の高さを変更することにより、最も効率的にスポット光束となるチップ上端位置を調整することが可能となるのである。ここで、配光角ωの範囲内の光度が最大化されることは、ＬＥＤチップ１１内の発光の分布が異なるため、実験により最大の光度となるチップ載置部高さＨ２を求めることが望ましい。但し、実際には金型などの製作コストが大きい。そこで、ＬＥＤチップ１１では上部での発光量が大きいため、擬似的にＬＥＤチップ１１の上面が発光するものとして、コンピュータによるシミュレーションにより求めることもできる。
上記のような構成のリフレクタ１５を備えるため、図４に示すようにチップ載置部１６が、リフレクタ１５の底面部１３からチップ載置部高さＨ２だけ突設して形成されているため、光軸ＣＬを中心とした配光角ωの範囲内の光度が最大化されるように設定されている。
次に、上記に説明したＬＥＤ１０を構成する第１のリードフレーム１２の製造工程について説明する。
第１のリードフレーム１２は、概ね複数回のスタンピング、メッキ、の各工程を経て製造される。まず、打ち抜き工程であるスタンピングの工程で、銅条を順次プレスして第１のリードフレーム１２がその先端部において横方向（リードフレーム１２の幅方向）に複数個連続して連なった形状のリードフレーム２８（図７参照）に打ち抜く。次に、プレス工程で、リードフレーム２８における第１のリードフレーム１２は、プレス機に順送りされながら、複数のパンチ２４によってリフレクタ１５及びチップ載置部１６を多数連続的にプレス成形する。その後、各第１のリードフレーム１２の連続した連結部分を切断して、各第１のリードフレーム１２が切り離されて完了となる。
上記に述べた第１のリードフレーム１２の製造工程のうち、プレス工程について、装置構成から順に説明する。
図７は、パンチ２４によって、第１のリードフレーム１２にリフレクタ１５及びチップ載置部１６をプレス成形する工程を示す平面略図であって、図８はパンチ２４を示す斜視図、図９はその正面図である。リードフレーム製造装置２５は、図７に示すように複数のパンチ２４を、図示しない自動搬送装置によって自動送りされた複数個連続した第１のリードフレーム１２の一側方（図６左側）にリードフレーム２８に沿うように設置されている。パンチ２４は、図８、図９に示すように、その先端部の形状が前記リフレクタ１５の内部形状と対応する略円錐台状に形成されており、先端面の中央部には前記チップ載置部１６と略同形状である略長方形状の凹部２７が陥没形成されている。ここでは、リフレクタ１５とチップ載置部とが同一の１工程で形成される。ここでいう１工程とは、１つの金型若しくは漸次絞りを深くする複数の金型での一連の連続工程を含み、例えば、順送りなどで送りピッチ毎に分割したものも１工程である。また、一度のプレス工程といった場合も同意義である。
（作用）以上のように構成されるリードフレーム製造装置２５の動作及びプレス工程の方法について述べる。まず、リードフレーム製造装置２５における複数のパンチ２４が、自動搬送されて所定の位置にある第１のリードフレーム１２の片側端面（図７左側）に向けて移動して、第１のリードフレーム１２におけるリフレクタ形成予定部分２６をプレスする。その後、パンチ２４は第１のリードフレーム１２から離間する方向へ移動する（図７左方向）。すると、リフレクタ形成予定部分２６には、パンチ２４の円錐台状の先端部に対応する形状のリフレクタ１５としての凹部と、その凹部の底面にパンチ２４の先端面の凹部２７に対応する形状のチップ載置部１６としての凸部が、図１、図２に示す形態でそれぞれ形成される。なお、本実施形態では、一度に３個のパンチ２４によって、同時に３個の第１のリードフレーム１２に対してプレス加工を施している。
また、上記の方法及び装置によれば、一度のプレス工程によって、リフレクタ１５としての凹部と、チップ載置部１６としての凸部との２つの部分を第１のリードフレーム１２に同時に形成している。
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）リフレクタ１５を介さずに直接透明樹脂体２２の円柱部の外形内側面２３へ照射される直接光線の入射角度を全反射角以上となるようにした。これにより、透明樹脂体２２の外形内側面２３に照射される光線のエネルギーを有効に活用できると共に、臨界角より小さい入射角となる光線についてはリフレクタ１５により反射されるため、光線を光の取り出し方向である上方へと導くことができる。すなわち光を集中させることによりスポット的な光束とすることができ、光輝度の優れたＬＥＤとすることができる。図１０に示すように、臨界角よりも小さい入射角度φ１で照射される直接光線ｍの場合は、所定の屈折角度φ２をもって透過する透過光が存在してしまう。本発明は、従来では透過光によって失われていた光のエネルギーを効率的に活用しているといえる。
（２）ＬＥＤチップ１１を載置するためのチップ載置部１６を、リフレクタ１５の底面部から突出したステージとして形成した。これにより、従来のようにチップ載置部を異材種であるガラス板等を用いて構成する場合に比べて、本発明はリードフレーム材と同一材により形成されるので部材構成を簡単にできると共に、コストを抑えることができる。また、ＬＥＤチップ１１は、その上面部から放射される光の光輝度が最も高い。よって、チップ上端高さＨ３を、ＬＥＤチップ１１から放射される光線を最大限に有効利用されるような発光源位置とすることにより、よりスポット的な高輝度なＬＥＤとすることができる。そして、この効果的な発光源位置はチップ載置部１６の突出高さにより調整することができる。
（３）先端部の形状がリフレクタ１５の内部形状と対応しているパンチ２４により、第１のリードフレーム１２にリフレクタ１５及びチップ載置部１６を１工程で同時に成形するプレス工程とした。このリードフレームの製造方法によれば、パンチ２４によってプレスする１工程のみで、リフレクタ１５としての凹部と、その凹部の底面にチップ載置部としての凸部を同時に形成することができる。例えば、従来のように、ガラス板からなるチップ載置部を接着材を介して接続する場合と比べて、大幅に製造工程を簡単にすることができる上、コストを低くすることができる。
（４）先端部がリフレクタ１５の内部形状と対応する円錐台状のパンチ２４の先端面の中央部に、チップ載置部１６と略同形状である略長方形状の凹部２７を陥没形成した。リードフレーム製造装置２５が、この複数のパンチ２４を有する構成としたことにより、これらの各パンチ２４の簡単な操作により第１のリードフレーム１２にリフレクタ１５及びチップ載置部１６を迅速に形成することができる。
なお、請求項１でいう、「外形形状の一部が円柱形状である円柱部」とは、断面形状が円形に限定されず、楕円、変形円の柱状の形状のものも含むものとする。また、その場合はレンズ部分はこれに応じた形状とする。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、リフレクタ１５の両側面による開角度λ＝５３度としたが、この数値に限定されるものではなく、条件によって適宜変更することができる。
・前記実施形態においては、リフレクタ１５の形状を、その底面から上方に向って拡開していく略漏斗形状としたが、例えば図１１に示すように、正面視放物線形状をなすお椀型のリフレクタ２９としてもよい。このように構成した場合、リフレクタ２９の焦点位置にＬＥＤチップ１１の上面が位置するように載置すれば、ＬＥＤチップ１１上の焦点位置から放射された光線は、リフレクタ２９の内側面３０に反射して平行光線となって上方へ照射される。すなわち光束が広角に広がることなく、上方向へ集中することによりスポット的な光束とすることができる。
・また、リフレクタ１５、リフレクタ２９の形状は、平面視円形に限定されず、楕円、変形円、多角形のものでもよい。例えば、直交方向で異なる指向特性とする場合である。あるいは、ＬＥＤチップ１１の形状に応じて直交方向の指向特性を同等にするためにリフレクタ１５、リフレクタ２９を変形させる場合である。また、チップ載置部１６に載置されるＬＥＤチップ１１も平面視略長方形状に限定されるものではなく、正方形・円形・その他の形状であってもよく、またＬＥＤチップ１１を載置するチップ載置部１６の形状も正方形・円形・その他の形状であってもよい。さらにＬＥＤチップ１１の形状に限定されるものではない。また、チップ載置部１６と、ここに載置されるＬＥＤチップ１１の大きさも同一である必要はなく、チップ載置部１６の形状に対してより大きなものであっても、より小さなものであってもよい。
・前記実施形態においては、パンチ２４の先端部形状を円錐台状としたが、例えば前述の図１１におけるお椀型のリフレクタ２９に対応させた形状として、先端部の側面がなだらかな曲線を描くような形状として構成してもよい。このように、パンチ２４の形状は、所望のリフレクタ形状に対応させて種々の変更が可能である。
・前記実施形態では、第１のリードフレーム材として銅合金を例に挙げて説明したが、Ｃｕ系銅合金に限定されるものではなく、Ｆｅ系、ＳＵＳ系等を用いてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（イ）前記リフレクタの正面視断面形状は、その底面から上方に向って孔径が徐々に拡大する略漏斗形状とされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ。
本発明に係るＬＥＤの概略断面図（図２におけるＡ−Ａ断面図）。 本発明に係るＬＥＤの概略斜視図。 図１におけるＬＥＤのリフレクタ部分を示す正面拡大図。 ＬＥＤチップから光が放射される態様を示す模式図。 直接光線の進行態様を示す模式図。 リフレクタにて反射する反射光線の進行態様を比較する模式図であって、（ａ）は本実施形態による態様を示し、（ｂ）は従来による態様を示す。 リフレクタ及びチップ載置部をプレス成形する工程を示す平面略図。 パンチの斜視図。 パンチの正面図。 従来における、直接光線が透明樹脂体の側面を透過する態様を示す模式図。 別の実施例におけるリフレクタの略断面図。 従来のＬＥＤの概略断面図。
符号の説明
１０…ＬＥＤ、１１…ＬＥＤチップ、１２…第１のリードフレーム、１３…凹部を構成する底面部、１４…凹部を構成する側面部、１５…リフレクタ、１６…チップ載置部、２０…第２のリードフレーム、２２…透明樹脂体、２３…外形内側面（円柱部の外形面を形成する側面の内面）、２４…パンチ、２５…リードフレーム製造装置、ＣＬ…光軸、ａ〜ｍ…光線。

Claims (6)

  1. 外形形状の一部が略円柱形状である円柱部を有する透明樹脂体と、凹部の内面を反射面とし当該凹部の底面部にＬＥＤチップを載置するチップ載置部が設けられたリフレクタを有するＬＥＤ用リードフレームとを備えたＬＥＤにおいて、
    前記チップ載置部に載置されたＬＥＤチップから前記リフレクタの反射面を介さずに直接前記透明樹脂体の円柱部の外形面内側へ放射される光線のうち入射角度が全反射臨界角より小さくなる光線を前記リフレクタにより反射されるように前記ＬＥＤ用リードフレームが構成されたことを特徴とするＬＥＤ。
  2. 前記チップ載置部は、前記リフレクタの底面部から所定距離突設して形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ。
  3. 前記所定距離は、光軸を中心とした所定の範囲内の光度が最大化されるように設定されたことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤに使用されるＬＥＤ用リードフレーム。
  5. 請求項２又は３に記載のＬＥＤ用リードフレームの製造方法であって、
    リフレクタの内部形状に対応する形状を有するパンチによって、ＬＥＤ用リードフレームにリフレクタ及びチップ載置部を１工程のプレス加工で同時に成形するプレス工程を含むことを特徴とするＬＥＤ用リードフレームの製造方法。
  6. 請求項２又は３に記載のＬＥＤ用リードフレームを製造する製造装置であって、
    ＬＥＤ用リードフレームにプレス加工によってリフレクタ及びチップ載置部を形成するための、先端部が前記リフレクタの内部形状に対応するパンチを有することを特徴とするＬＥＤ用リードフレームの製造装置。
JP2003326935A 2003-09-18 2003-09-18 Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置 Pending JP2005093829A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003326935A JP2005093829A (ja) 2003-09-18 2003-09-18 Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003326935A JP2005093829A (ja) 2003-09-18 2003-09-18 Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005093829A true JP2005093829A (ja) 2005-04-07

Family

ID=34456939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003326935A Pending JP2005093829A (ja) 2003-09-18 2003-09-18 Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005093829A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102130270A (zh) * 2010-09-28 2011-07-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 白光led发光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102130270A (zh) * 2010-09-28 2011-07-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 白光led发光装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5058237B2 (ja) Ｌｅｄ照明モジュール及びそのパッケージ方法
EP1249877B1 (en) Reflective type light-emitting diode
US7230280B2 (en) Collimating light from an LED device
US20100308346A1 (en) Light-emitting diode and module thereof
US10381507B2 (en) Light emitting diode chip and a method for the manufacture of a light emitting diode chip
JP2008205410A (ja) Ｌｅｄ装置及びそれを備えた照明装置
JP7250684B2 (ja) 光源装置及び投光装置
JP2012243641A (ja) 発光装置及びそれを用いた照明装置
CN110534628B (zh) 发光装置及其制造方法
EP3956925A1 (en) Lighting device
JP4816707B2 (ja) 発光器及び自動車のバックライト
JP2021184391A (ja) Ｌｅｄモジュール及び照明モジュール
US20150021648A1 (en) Composite led package and its application to light tubes
US8203156B2 (en) Light-emitting diode structure
JP2012196850A (ja) 溶着方法及び溶着装置
JP4239565B2 (ja) 発光器および灯具
KR101239835B1 (ko) 지향성 발광 패턴을 갖는 발광 다이오드 패키지 및 이를 이용한 액정 디스플레이 장치
US8840262B2 (en) LED and backlight module using the same
JP2003209293A (ja) 発光ダイオード
JP2005093829A (ja) Ｌｅｄ及びｌｅｄ用リードフレームならびにｌｅｄ用リードフレームの製造方法及び製造装置
CN103035816A (zh) 发光模块及其发光装置
JP5976406B2 (ja) 半導体発光装置
JP2004087630A (ja) 発光ダイオードおよびｌｅｄライト
CN110970539A (zh) 发光单元
CN112578497B (zh) 背光模块

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050816

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051220