JP2007311640A

JP2007311640A - 反射型発光ダイオード

Info

Publication number: JP2007311640A
Application number: JP2006140477A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kato; 剛雄加藤
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】ＬＥＤが実装されている側のリードフレームの熱抵抗を低くすることが可能な反射型発光ダイオードを実現する。
【解決手段】金属製のリードフレーム１２，１３を使用し、リードフレーム１２にＬＥＤ１１を搭載し、リードフレーム１３に金線１４にて電気的に接続した後、ＬＥＤ１１を反射枠体１６内に設けた反射面１８に対向させて配置し、ＬＥＤ１１と反射面１８の間隙を透明樹脂にて充填し、反射枠体１６の開口１７に位置するリードフレーム１２，１３の幅を狭い幅狭部１２ａ，１３ａとし、反射枠体１６の外側に位置するリードフレーム１２，１３の幅を広い幅広部１２ｂ，１３ｂとする。反射枠体１６の外側に位置するリードフレーム１２の幅広部１２ｂには、幅広部１３ｂより面積を広くするため延出部１２ｃ，１２ｄを形成する。これにより、低熱抵抗化が実現でき熱放射の効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、バックライト光源、照光式スイッチ、それに各種インジケータなどに利用される反射型発光ダイオードに関する。

従来の反射型発光ダイオードの技術は、ＬＥＤの熱対策として、枠体内のリード部に比べ、このリード部と一体の枠体外に突出するリード部の幅を大きくしている。リードフレームを金属製とし、かつリード部の幅を大きくすることで熱伝導性を増加させ、パッケージ自体の熱抵抗を低減させている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−６４３８公報

上記した特許文献１の技術は、ＬＥＤの実装は片方のリードフレームのみであり、ＬＥＤが実装されない側のリードフレームへの伝熱は、ＬＥＤとリードフレームとの接触面積に比べ断面積が小さい金線からの伝導となる。熱抵抗は、金線を介して接続されているＬＥＤとリードフレーム間の方が、ＬＥＤとこれが直接実装されているリードフレーム間に比べ格段に大きくなる。そのため、ＬＥＤが実装されない側のリードフレームを幅広とすることによる低熱抵抗化効果は薄い、という問題があった。

この発明の目的は、ＬＥＤが実装されている側のリードフレームの熱抵抗を低くすることが可能な反射型発光ダイオードを提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の反射型発光ダイオードは、ＬＥＤが発する光を直接反射面で受けるように対向して反射枠体を配置し、該反射枠体外へ引き出される前記ＬＥＤのアノードとカソード用の金属製リードの幅が、前記反射枠体直近の折り曲げ部以遠においてリードの幅が反射枠体内のリード幅よりも広く構成される反射型発光ダイオードにおいて、前記反射枠体内のリード幅よりも広く構成される前記リードのうち、前記ＬＥＤが取り付けられる側の面積をより広くしたことを特徴とする。

この発明によれば、ＬＥＤを実装するためのリードフレームの面積をＬＥＤが実装されていない側のリードフレームより大きくすることにより、低熱抵抗化が実現でき、効率的なＬＥＤの熱拡散の向上により放熱効果の向上を図ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図３は、この発明の反射型発光ダイオードの第１実施形態について説明するための斜視図、図２は図１図中の矢印方向から見た斜視図、図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１の主要部の展開図である。

図１、図２において、１１はＬＥＤであり、１２，１３は板厚が例えば０．２５ｍｍ程度の金属製のＬＥＤ１１を電気的に外部に接続させるためのリードとなる導電性リードフレーム、１４は金線である。ＬＥＤ１１のカソード電極は、リードフレーム１２上の所定の位置に設けられた素子搭載用ラウンドの部位に導電性樹脂１５を介して電気的に固定され、ＬＥＤ１１のアノード電極は金線１４を介してリードフレーム１３との電気的に接続がされている。ＬＥＤ１１が搭載されたリードフレーム１２，１３の形状は、反射枠体１６の枠外における曲げ加工部以遠においてリード幅がそれぞれ広くなっている。

反射枠体１６は、開口１７を有する箱状の形状をしており、開口１７側に反射されるアルミニウム或いは銀からなる蒸着或いはメッキ層により形成される凹面状の反射面１８を備えている。反射枠体１６にはリードフレーム１２，１３を嵌め込むためのリード位置に合わせた嵌合部１９ａ，１９ｂを対向する辺の一対に形成しておく。

ここで、図３（ａ），（ｂ）を参照し、リードフレーム１２，１３について説明する。図３（ａ）は、リードフレーム１３を展開して示し、図３（ｂ）は、リードフレーム１２を展開して示すものである。これを図１、図２とともに説明する。

リードフレーム１３は、反射面１８に位置する部分と嵌合部１９ｂに嵌合される幅狭部１３ａと破線で示す山折り部ｍａを境に幅を広くした幅広部１３ｂから形成される。幅広部１３ｂの幅ａは反射枠体１６の側面１６１の幅より狭くし、長さｂは側面１６１の高さより短いものとする。

また、リードフレーム１２は、ＬＥＤ１１を搭載するとともに、反射面１８に位置する部分と嵌合部１９ａに嵌合される幅狭部１２ａと破線で示す山折り部ｍｂを境に幅を広くした幅広部１２ｂ、さらに幅広部１２ｂの山折り部ｍｃ，ｍｄを境に延出された延出部１２ｃ，１２ｄが一体的に形成される。幅広部１２ｂの山折り部ｍｃとｍｄ間の幅ｃは、反射枠体１６の側面１６２の幅と同等とし、長さｄは側面１６２の高さより短いものとする。延出部１２ｃ，１２ｄの山折り部ｍｃ，ｍｄのそれぞれの長さｅ，ｆは、反射枠体１６の側面１６３，１６４の幅より短いものとする。

次に、このように構成されるリードフレーム１２，１３をそれぞれ反射枠体１６に嵌合させることについて説明する。

ＬＥＤ１１を導電性樹脂１５を介して電気的に固定した状態で、リードフレーム１２を山折り部ｍｂ，ｍｃ，ｍｄをそれぞれ直角に山折りする。幅狭部１２ａを嵌合部１９ａに嵌め合わせると、幅広部１２ｂと側面１６２、延出部１２ｃと側面１６３、延出部１２ｄｃと側面１６４はそれぞれ接触させた状態で対向配置する。ＬＥＤ１１と反射面１８は所定間隔を置いて対向配置される。

また、リードフレーム１３を山折り部ｍａを直角に山折りする。幅狭部１３ａを嵌合部１９ｂに嵌め合わせ、幅広部１３ｂと側面１６１を接触させた状態で対向配置する。

なお、リードフレーム１２，１４を嵌合部１９ａ，１９ｂに嵌合する前には、リードフレーム１２に取り付けられたＬＥＤ１１とリードフレーム１３を金線１４で接続する。

このようにして、ＬＥＤ１１が搭載されたリードフレーム１２の幅狭部１２ａとリードフレーム１３の幅狭部１３ａが反射面１８と対向するように配置される。この状態で、ＬＥＤ１１と反射枠体１６との間の隙間に、硬化触媒を含む高粘度のチクソ性透明エポキシ樹脂を反射枠体の縁面まで充填させた後に８０〜１０５℃の雰囲気炉にて樹脂を硬化させ完成させる。

このようにして反射型発光ダイオードを構成している。この場合、図３からも明らかなように、リードフレーム１２の面積が１３に比べ遥かに大きい。このため、ＬＥＤ１１で発生された熱は、ＬＥＤ１１が実装されているリードフレーム１２に効率的に伝導され反射枠体１６に拡散する。このことから低熱抵抗化が実現でき、効率的なＬＥＤの熱拡散の向上により放熱効果の向上を図ることができる。

図４は、この発明の第２の実施形態について説明するための図３に相当する展開図である。
この実施形態は、リードフレーム１２の幅狭部１２ａ側と幅広部１２ｂの山折り部ｍｂと反対側の幅広部１２ｂに延出部１２ｅを一体形成したものである。幅広部１２ｂと延出部１２ｅの境は、山折り部ｍｅとする。この場合の幅広部１２ｂの長さｄは、嵌合部１９ａの底面と反射枠体１６の底面１６５までの長さと同様とする。また、延出部１２ｅの幅は、幅広部１２ｂの幅ｃより狭くし、長さｚは側面１６３（１６４）の幅より同じか短くする。

この場合、反射枠体１６に図１〜図３に説明した手順でリードフレーム１２の１２ａ〜１２ｄを曲げて反射枠体１６に接触させた状態で、最後に延出部１２ｅを曲げて底面１６５に対向配置させて接触することで、反射型発光ダイオードを完成させる。

この場合、反射枠体１６の底面１６５までリードフレーム１２の面積を広げたことにより、より熱抵抗は低い反射型発光ダイオードを実現することができる。

図５、図６は、この発明の第３実施形態について説明するための、図５は斜視図、図６は図５の主要部の展開図である。上記した実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してここで異なる部分を中心に説明する。
この実施形態は、嵌合部１９ａ，１９ｂが形成された反射枠体１６１の側面１６１，１６２と同様に、側面１６３，１６４の開口１７にも嵌合部１９ｃ，１９ｄを形成する。さらに、リードフレーム１２の幅狭部１２ａの短手方向に両辺にそれぞれ幅狭部５１ａ，５２ａを一体形成し、さらにその延長上に幅広部５１ｂ，５２ｂをそれぞれ一体形成したものである。

幅狭部５１ａと幅広部５１ｂの境は山折り部ｍｆとし、幅狭部５２ａと幅広部５２ｂの境は山折り部ｍｇとする。これら山折り部ｍｆ，ｍｇは直角に曲げて幅狭部５１ａ，５２ａを嵌合部１９ｃ，１９ｄにそれぞれ嵌め合わせる。これにより、３枚の幅広部１２ｂ，５１ｂ，５２ｂが対向する側面１６２〜１６４に接触した状態で配置される。

この実施形態の場合でも、リードフレーム１３に対してリードフレーム１２の面積が数倍広く取れることから、熱抵抗の低い反射型発光ダイオードを実現することができる。

図７は、この発明の第４の実施形態について説明するための図６に相当する展開図である。
この実施形態でも図４と同様に、山折り部ｍｅを有する延出部１２ｅを形成することで、さらに熱抵抗を下げることが可能である。

図８、図９は、上記した各実施形態のＬＥＤをリードフレームに電気的に接続するための一例について説明するための図８は斜視図、図９は図８要部の断面図である。なお、図１〜図３と同一の構成部分には同一の符号を付して、ここでは異なる部分を中心に説明する。
ここでのＬＥＤ１１はフリップチップ型を想定している。図９に示すように、このフリップチップ型のＬＥＤ１１は、内部のアノードに接続された電極１１ａ、カソードに接続された電極１１ｂを備えている。９１はセラミックスや樹脂等の絶縁基板であり、この絶縁基板９１の表面には、配線パターン９２ａ，９２ｂが形成され、裏面には配線パターン９２ｃが形成される。配線パターン９２ｂと配線パターン９２ｃは、絶縁基板９１の側面で一体形成されている。

電極１１ａは半田や金等のバンプ９３ａを介して配線パターン９２ａと電気的に接続し、電極１１ｂは半田や金等のバンプ９３ｂを介して配線パターン９２ｂと電気的に接続する。また、配線パターン９２ａは金線１４を介してリードフレーム１３の幅狭部１３ａと超音波熱圧着等の手段で電気的に接続する。配線パターン９２ｃは、リードフレーム１２の幅狭部１２ａと半田や導電性接着剤等の手段で電気的に接続する。

この場合、絶縁基板９１の裏面の配線パターン９２ｃ全域がリードフレーム１２と接触することによる低熱抵抗であり放熱性に優れ、リードフレーム１２の面積が広いことによる低熱抵抗のよりよい効果の向上が発揮できる。

図１０は、上記した各実施形態のＬＥＤをリードフレームに電気的に接続するための他の例について説明するための断面図である。
この例は、絶縁基板９１表裏の配線パターン９２ｂと９２ｃをスルーホール９４で接続したものである。

この場合も配線パターン９２ｃ全域がリードフレーム１２と接触することになり、ＬＥＤ１１とリードフレーム１２との低熱抵抗化、リードフレーム１２による反射型発光ダイオード全体の低熱抵抗化を実現できる。

この発明の反射型発光ダイオードの第１の実施形態について説明するため斜視図。図１中の矢印Ａ方向から見た図１の斜視図。図１の主要部について説明するための展開図。この発明の反射型発光ダイオードの第２の実施形態について説明するための図３に相当する展開図。この発明の反射型発光ダイオードの第３の実施形態について説明するため斜視図。図５の主要部について説明するための展開図。この発明の反射型発光ダイオードの第４の実施形態について説明するための図６に相当する展開図。この発明の各実施形態のＬＥＤをリードフレームに電気的に接続するための一例について説明するための斜視図。図８要部の断面図。この発明の各実施形態のＬＥＤをリードフレームに電気的に接続するための他の例について説明するための断面図。

符号の説明

１１ＬＥＤ
１２，１３リードフレーム
１６反射枠体
１６１〜１６４側面
１８反射面
１９ａ〜１９ｄ嵌合部
１２ａ，１３ａ，５１ａ，５２ａ幅狭部
１２ｂ，１３ｂ，５１ｂ，５２ｂ幅広部
１２ｃ〜１２ｅ延出部
ｍａ〜ｍｇ山折り部
９１絶縁基板
１１ａ，１１ｂ電極
９２ａ〜９２ｃ配線パターン
９３ａ，９３ｂバンプ
９４スルーホール

Claims

ＬＥＤが発する光を直接反射面で受けるように対向して反射枠体を配置し、該反射枠体外へ引き出される前記ＬＥＤのアノードとカソード用の金属製リードの幅が、前記反射枠体直近の折り曲げ部以遠においてリードの幅が反射枠体内のリード幅よりも広く構成される反射型発光ダイオードにおいて、
前記反射枠体内のリード幅よりもより広く構成される前記リードのうち、前記ＬＥＤが取り付けられる側の面積を広くしたことを特徴とする反射型発光ダイオード。
前記ＬＥＤが取り付けられる側の面積をより広くした前記リードは、前記反射枠体の外側面に接触させた状態で取り付けてなることを特徴とする請求項１記載の反射型発光ダイオード。
前記ＬＥＤが取り付けられる側の面積をより広くした前記リードは、前記反射枠体の外側面の他に、該反射枠体の底面にも接触させた状態で取り付けることにより、さらに面積を広げたことを特徴とする請求項２記載の反射型発光ダイオード。
前記ＬＥＤは、両面に配線パターンが形成された絶縁基板の一方の前記配線パターンにフリップ実装した状態で前記リードに取り付け、前記ＬＥＤが取着されない側の前記配線パターンと前記ＬＥＤが取り付けられていない前記リードを電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の反射型発光ダイオード。