JP2005251824A - 発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】リード部材とモールド部材との機械的強度を維持しつつ、発光素子で発生する熱を効果的に外部に逃がすことのできる構造を備えた発光ダイオードを提供する。
【解決手段】発光ダイオード（１０）は、発光素子（５０）が載置されるカップ部（３０）を備える第１のリード（２０）、それに並置される第２のリード（４０）、及び第１及び第２のリード（２０、４０）の先端部分を包囲する樹脂モールド（６０）を有する。第１及び第２のリード（２０、４０）の中間位置には、フラグ状突起（２２、４２）が形成される。第１のリード（２０）のカップ部（３０）からフラグ状突起（２２）までの間を幅広にして連結し、且つ第１のリード（２０）のカップ部（３０）の下端近傍の高さ位置で側端に沿って凹状部（２７、２８）が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を含むパッケージ化された発光ダイオードに関し、特に発光素子が配置される金属リードを含む発光ダイオードに関する。

従前より、一対の金属リードの一方に発光素子を載置し、金属リードの先端を通常砲弾形を成すモールド部材によって包囲する構造の発光ダイオードが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。典型的な例を図２に示す。発光ダイオード１１０において、発光素子１５０は、リード１２０に設けられたカップ１３０内に置かれ、一対のリード１２０、１４０とはワイヤボンディングの手法等を用いて電気的に接続される。図示しない他の従来技術では、フリップチップ実装により発光素子がリードに接続される場合もある。実装された状態では、発光素子１５０は、それを包囲するモールド部材１６０の中心軸に近接した又はそれに重なる位置に置かれる。

通常金属リードは、基板のスルーホール内に挿入されて半田付接続される。従って、各リード１２０、１４０の下端側は、比較的狭幅に形成され、モールド部材１６０から略直線状にして下方へと延びる。多くの場合、モールド部材１６０から僅かに離れた位置に側方に向けて突出するフラグ部１２２、１４２が設けられる（特許文献１、２参照）。フラグ部１２２、１４２は、リードフレームを打抜き加工する際、或いは、リードフレームの一部を切断する際に形成される。
特開平１０−１９００６５号 特開２００２−１７０９９９号

この種の発光ダイオードの従来の構成によれば、発光素子が配置されるところのカップ部分周辺は比較的広幅とされるものの、その直下では幅狭とされる。一方で、発光素子は半導体装置であるので、動作時に熱が発生する。従って、従来の構成によれば、発光素子では発生した熱は、カップ部分から逃げにくく、発光素子周辺の温度が上昇して、発光素子の性能を低下させるおそれがあった。

一方で、単純にリードを幅広として、発生する熱を逃がすことも考えられるが、外側に位置するモールド部材との結合に必要な機械的強度を得られなくおそれがある。

そこで、本発明は、リード部材とモールド部材との機械的強度を維持しつつ、発光素子で発生する熱を効果的に外部に逃がし、発光素子の動作性能を維持することのできる構造を備えた発光ダイオードを提供することを、その目的とする。

本発明の発光ダイオードは、発光素子が載置されるカップ部を備える第１のリードと、第１のリードに並置される第２のリードと、第１及び第２のリードの先端部分を包囲する樹脂モールドとを有する。第１及び第２のリードの中間位置には、フラグ状突起が形成される。第１のリードのカップ部からフラグ状突起までの間は比較的幅広にして連結され、且つ第１のリードのカップ部の下端近傍の高さ位置で側端に沿って凹状部が形成される。凹状部は、リードと樹脂モールドとの機械的強度を強化する。

凹状部は、第１のリードの一側の端縁に形成されるのみでなく、第２のリードに面する側及び外側面に向く側の両端縁に沿って形成され得る。少なくとも第２のリードに面する側の凹状部の下端縁は、側方に延びる突起の上端縁によって画定され、少なくとも一部が略上方を向く端縁とされ得る。この場合、突起の下端縁は、少なくとも一部が略下方を向く端縁とされるのが良い。この第２のリードに面する側に形成される凹状部は、カップ部の中心位置より第２のリード側に位置するのが良い。

第１及び第２のリードのフラグ状突起は、発光ダイオードが基板に実装されるとき当該基板に略接する。第２リードのフラグ状突起に対向する第１のリードの位置には切欠端が設けられても良い。切欠端は、下方に向けて第２のリードから離間するよう傾斜する傾斜端縁から成るようにしても良い。

発光素子を支持する第１のリードの頂側に位置する板状部は、カップ部及び凹状部を含む比較的幅広の上半部と、フラグ状突起を含み樹脂モールドの下端が重なる比較的幅狭の下半部を備え、上半部と下半部の外側端縁は一致する。下半部の高さ寸法は、上半部の高さ寸法よりも短い寸法とされ得る。更に下半部は、フラグ状突起の高さ位置から上半部の位置までの全ての位置で、ホール挿入部よりも幅広寸法にして形成され得る。

本発明の発光ダイオードによれば、半導体発光素子から発光ダイオードが実装される回路基板の表面までの効果的な熱伝導のパスが形成されるので、半導体発光素子で発生した熱を効果的に外部に逃がすことができる。また発光素子が載置されるリードと樹脂モールドとの十分な機械的強度も維持される。加えて、フラグ状突起の位置での短絡が確実に防止される。

以下に添付図面を参照して、本発明の最良の実施形態となる発光ダイオードについて、詳細に説明する。図１は、本発明の発光ダイオードの内部構造を示す概略断面図である。

図示されるように、発光ダイオード１０は、第１及び第２の金属リード２０、４０を有し、第１のリード２０上には、発光素子（又はＬＥＤチップ）５０が載置される。発光素子５０は、発光素子５０から発光する光を集光して上方へ放射するよう第１のリード２０の上端に設けられた凹形状のカップ部３０内に置かれる。カップ部３０は、金属板から形成される第１のリード２０の頂端の一部を頂側から押圧して変形して凹形状を成すようにして形成される。

カップ部３０内に置かれた発光素子５０は、第１のリード２０に対しては、導電性材料（導電性樹脂等）を介して電気的に接続され、第２のリード４０に対しては、ボンデイングワイヤ６１を介して電気的に接続される。第２のリード４０の頂端は、第１のリード２０の頂端よりも僅かに突出し、ボンディングワイヤ６１が接続されるための平坦部４４を備える。

第１及び第２のリードは２０、４０は、中間位置にフラグ状の突起２２、４２を有し、更にこれらの下方に細長にして延びるホール挿入部２１、４１を備える。ホール挿入部２１、４１は、発光ダイオード１０が、回路基板に挿入されるとき、回路基板に設けられるスルーホールを通過する。

発光ダイオード１０は、ホール挿入部２１、４１が、スルーホールに挿入された状態で、当該回路基板の上面或いは下面側で半田付接続され、回路基板のパターンに電気的に接続され、同時に回路基板に機械的に固定される。接続された状態では、フラグ状突起２２、４２は、回路基板の表面に略接した状態で位置する。フラグ状突起２２、４２は、回路基板のスルーホール内にホール挿入部２１、４１が挿入される際に、ストッパとして機能する。図１中には、回路基板の表面の位置を鎖線ＣＢで仮想的に示す。

第１及び第２のリードの先端部分は、樹脂モールド６０に包囲されて保護される。樹脂モールド６０として、例えば、エポキシ系の材料が使用される。樹脂モールド６０は、略砲弾形とされ、頂端の曲面は集光のためのレンズとして機能する。図示されるように、発光素子５０は、樹脂モールド６０の中心軸に略近接した或いは重なる位置に置かれる。

第１及び第２のリード２０、４０の中間位置には、板表面が円滑となるよう所定の表面加工が施された帯状の平滑面３３、４３が設けられる。平滑面３３、４３は、樹脂モールド６０の底端面に交差し、樹脂表面位置でリード２０、４０の金属面と樹脂材料との密着性を高めている。

本発明の発光ダイオードは、特に、その放熱機能を高めるべく改良された第１のリード２０の形状に特徴を有する。図示されるように、第１のリード２０において、発光素子５０が置かれるカップ部３０から回路基板に面する突起２２の近傍部分までは、比較的広幅の板状部２３によって構成され、略直線的な熱伝導経路が形成される点に注意すべきである。

板状部２３は、カップ部３０近傍の位置にある上半部２４と、回路基板側のフラグ状突起２２を含む下半部２５とを有する。高さ位置にしてカップ部３０の下端より若干下の位置で、第１のリード２０の両側端縁に凹部２７、２８が形成される。樹脂モールド６０の外表面に近い側の凹部２７は略矩形を成す。一方、第２のリード４０に面する側の凹部２８は、矩形の突起２９によって画定される略頂側を向く端縁３１と、斜め下方向を向く傾斜端縁３２とを含む。更に、突起２９は、その下側に面する端縁３４を画定する。

これらの凹部２７と凹部２８、又は凹部２７と突起２９との組合わせは、第１のリード２０と樹脂モールド６０との機械的な結合強度を高めるべく作用する。外側に突出する突起２９を設けることは、カップ部３０から回路基板に略接する突起２２までの熱の伝導路を分断しない点に注意すべきである。

平滑面３３を含む下半部２５は、ホール挿入部２１の位置に対応して比較的外側に位置し、上半部２４と外側の端縁を一致させるようにして形成される。突起２２（及び後述の傾斜端縁２６）の位置から上半部２４までの間は、図示されるように、ホール挿入部２１よりも十分広幅である略一定の幅寸法を有し、凹状部分を有しない。また、下半部２５は、上半部２４よりも高さ寸法を短くして構成される。

突起２２は、端縁から若干突出する形状とされる。これに対して、突起２２と対向する側の端縁、即ち、第２のリード４０のフラグ状突起４２に面する側の端縁は、突起を切り欠いた傾斜端縁２６とされる。傾斜端縁２６は、下方に向けて第２のリード４０から離間するよう傾斜して成る。これは、回路基板の上面で半田接続される場合に、突起４２と第１のリード２０との間で半田による電気的短絡が生じないようにするべく、回路基板上面で第１及び第２のリード２０、４０の間の距離を十分に確保する必要があるからである。傾斜端縁２６は、回路基板側で最も第２のリードから離れて位置するので、半田が傾斜端縁２６近傍のみに位置し、第２のリード４０側へ広がることが防止される。

上述したように、かかる上半部２４及び下半部２５から成る板状部２３は、カップ部３０からフラグ状突起２２までの位置まで、比較的幅広にして直線的に最短距離で延びる熱伝導路を構成する。発光素子５０が動作したときに発生した熱は、板状部２３内を伝導し、効果的に回路基板上の金属パターンに逃がされる。従って、発光素子５０の安定した動作が保証される。

以上のように、本発明の好適実施形態となる発光ダイオードについて説明したが、これはあくまでも例示的なものであり、本発明を制限するものではなく、当業者によって更に様々な変形・変更が可能である。

本発明による発光ダイオードの構造を示す概略図である。 従来の発光ダイオードの構造を示す概略図である。

符号の説明

１０ 発光ダイオード
２０ 第１のリード
４０ 第２のリード
５０ 発光素子
６０ 樹脂モールド

Claims (10)

1. 発光素子が載置されるカップ部を備える第１のリードと、該第１のリードに並置される第２のリードと、前記第１及び第２のリードの先端部分を包囲する樹脂モールドとを有し、前記第１及び第２のリードの共通中間位置にフラグ状突起が形成される発光ダイオードにおいて、
   前記第１のリードの前記カップ部から前記フラグ状突起までの間を幅広にして連結し、且つ前記第１のリードの前記カップ部の下端近傍の高さ位置で側端に沿って凹状部が形成されることを特徴とする発光ダイオード。
2. 前記凹状部は、前記第１のリードの前記第２のリードに面する側及び外側面に向く側の両端縁に沿って形成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。
3. 前記第２のリードに面する側に形成される前記凹状部は、前記カップ部の中心位置よりも前記第２のリード側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
4. 前記第２のリードに面する側に設けられる前記凹状部の下端縁は、側方に延びる突起の上端縁によって画定され、少なくとも一部が略上方を向く端縁と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。
5. 前記突起の下端縁は、少なくとも一部が略下方を向く端縁とされることを特徴とする、請求項４に記載の発光ダイオード。
6. 前記第１及び第２のリードの前記フラグ状突起は、前記発光ダイオードが基板に実装されるとき該基板に略接し、前記第２リードの前記フラグ状突起に対向する前記第１のリードの位置に切欠端が設けら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。
7. 前記切欠端は、下方に向けて前記第２のリードから離間するよう傾斜する傾斜端縁から成ることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオード。
8. 前記第１のリードは、前記樹脂モールドに重なる板状部と、該板状部から延びるホール挿入部とを有し、前記板状部は、前記カップ部及び前記凹状部を含む比較的幅広の上半部と、前記フラグ状突起を含み前記樹脂モールドの下端に交差する比較的幅狭の下半部を備え、前記上半部と前記下半部の外側端縁は一致することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
9. 前記下半部の高さ寸法は、前記上半部の高さ寸法よりも短いことを特徴とする、請求項８に記載の発光ダイオード。
10. 前記下半部は、前記フラグ状突起から前記上半部までの全ての位置で、前記ホール挿入部よりも幅広とされることを特徴とする、請求項８に記載の発光ダイオード。
    
    

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