JP2008041950A - 発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品及びその製造方法、並びに発光ダイオードパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させるためにヒートシンク部を高く形成しても、ワイヤ長を短縮化できる構造の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品、及びこのプリモールド部品を安価かつ少ない工程数で効率良く製造することができる製造方法、並びにこのプリモールド部品を用いた放熱性の良好な発光ダイオードパッケージを提供する。
【解決手段】断面凸状のヒートシンク２と同一材料からなる第１リード３及び第２リード４をヒートシンク２の上面と同じ高さとなるように屈曲して形成し、ヒートシンク２と第１リード３及び第２リード４との間隙に本体樹脂モールド５を埋め込んでプリモールド部品９を構成し、ヒートシンク２上に発光ダイオード素子１を実装して第１リード３及び第２リード４とそれぞれワイヤ７及びワイヤ８を介して接続し、これらを半球状の透明樹脂６で被覆して発光ダイオードパッケージ１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品及びその製造方法、並びに発光ダイオードパッケージに係り、特に、放熱性を向上させると共にワイヤ長を短縮化できる構造の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品、及びこのプリモールド部品を安価かつ少ない工程数で効率良く製造することができる製造方法、並びにこのプリモールド部品を用いた放熱性の良好な発光ダイオードパッケージに関するものである。

発光ダイオードは、電気を光に変換する際に大量の熱を発生する。この発熱により電気から光への変換効率が下がり、更に熱を発生させるという悪循環に陥るため、発光ダイオードの高輝度化のためには発生した熱を速やかに拡散させることが必要である。熱の拡散には発光ダイオード素子の下にヒートシンクを設けることが行われている。

図８に、従来の発光ダイオードパッケージの例を示す。
この発光ダイオードパッケージ６０は、発光ダイオード素子６１、素子６１を実装するヒートシンク６２、素子６１と接続される第１リード６３及び第２リード６４、全体を一体化する本体樹脂モールド６５、及び、素子６１を保護すると共にレンズの役割を果たす透明樹脂６６からなる。ヒートシンク６２の材質は熱伝導性の良い銅を用いることが多い。また、ヒートシンク６２に円錐状の凹みを付け、発光ダイオード素子６１から発生した光を前方に反射させる反射板の目的を持たせることもある（例えば、特許文献１参照）。

図９に、従来の発光ダイオードパッケージ（図８）における、発光ダイオード素子を実装するためのプリモールド部品を製造する工程の概要を示す。
このプリモールド部品は、まず、図９（ａ）に示すように、放熱のためのヒートシンク６２と、発光ダイオード素子を電気的に接続するための第１リード６３及び第２リード６４とを別々に成形して用意し、これらを金型にセットした後、図９（ｂ）に示すように、樹脂を射出して本体樹脂モールド６５を形成し、全体を一体化して製造される。

また、図１０に示すように、ヒートシンク部７１とリード部７２とを予め形成した異形断面条７０を用いて、プリモールド部品を製造する方法もある。
特開２０００−１５０９６７号公報（図１）

しかしながら、図９に示す方法では、それぞれの部品を別々に成形して用意する必要があるため、工程数が増加すると共にコスト高になってしまう。また、金型へのセットが煩雑であり、製造に時間が掛かってしまうといった問題もある。

一方、図１０に示す一枚の異形断面条を用いる方法では、一般に、放熱性を向上させるためにヒートシンク部７１の凸部が高く形成される。すると、ヒートシンク部７１に発光ダイオード素子を実装した場合に、発光ダイオード素子とリード部７２との距離が離れることになり、素子とリード部７２とを電気的に接合させるためのワイヤが長くなってしまう。このため、製造工程でワイヤ断線の可能性が増大したり、ワイヤ材料によるコスト高になったりするなどの問題がある。

従って、本発明の目的は、上記の問題を解決し、放熱性を向上させるためにヒートシンク部を高く形成しても、ワイヤ長を短縮化できる構造の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品、及びこのプリモールド部品を安価かつ少ない工程数で効率良く製造することができる製造方法、並びにこのプリモールド部品を用いた放熱性の良好な発光ダイオードパッケージを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品は、 断面凸状の形状を有し、発光ダイオード素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクと同一材料からなる薄板体から形成され、前記発光ダイオード素子に電気を供給するための第１リード及び第２リードと、前記ヒートシンクと前記第１リード及び前記第２リードとの間隙に形成されて全体を固定する樹脂モールドとを有し、前記第１リード及び第２リードは、前記薄板体が前記ヒートシンクの凸側に２回以上屈曲されて、前記ヒートシンクの上面と同じ高さもしくはその上面よりも上部に位置するように形成されていることを特徴とする。また、前記ヒートシンクの高さを少なくとも２段階に変化することもできる。

上記目的を達成するため、本発明の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品の製造方法は、断面凸状の板状体からなる異形断面条を用意し、該異形断面条の所定箇所にスリットを形成して、最終的にヒートシンクが形成される第１の区画、及び最終的に第１リード及び第２リードが形成される第２の区画を画定する区画画定工程と、前記第２の区画における板状体を前記第２の区画における所定の複数の箇所で第１の区画側に屈曲させ、前記第１のリードと前記第２のリードを前記第１の区画における前記ヒートシンクの上面と同じ高さもしくはその上面よりも上部に位置するようにして、前記ヒートシンク、前記第１リード、前記第２リードを形成する屈曲工程と、前記ヒートシンク、前記第１リード、及び前記第２リードの間の隙間に樹脂をモールドするモールド工程とを備えることを特徴とする。また、前記異形断面条として、凸部の高さが少なくとも２段階に変化しているものを用いることができる。

上記目的を達成するため、本発明の発光ダイオードパッケージは、前記発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品における前記ヒートシンクの上面に発光ダイオード素子を接合し、前記発光ダイオード素子をワイヤを介して前記第１リード及び前記第２リードに接合し、透明樹脂で前記発光ダイオード素子および前記ワイヤを封止したことを特徴とする。

本発明の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品によれば、放熱性を向上させるためにヒートシンク部を高く形成しても、発光ダイオード素子とリード部との距離が離れることがなく、ワイヤ長を短縮化できる。このため、ワイヤ断線の可能性が低減し、かつワイヤ材料によるコストを抑えることができる。

また、本発明の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品の製造方法によれば、上記のプリモールド部品を同一材料から少ない工程数で効率良く安価に製造することができる。

更に、本発明の発光ダイオードパッケージによれば、放熱性を良好にすることができるので、電気から光への変換効率を良好に維持して、発光ダイオードの高輝度化を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
（発光ダイオードパッケージの全体構成）
図１に、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージの断面構造を示す。
この発光ダイオードパッケージ１０では、銅合金板からなる断面凸状のヒートシンク２と同一材料からなる第１リード３及び第２リード４がヒートシンク２の上面と同じ高さとなるように屈曲して形成され、ヒートシンク２と第１リード３及び第２リード４との間隙に本体樹脂モールド５が埋め込まれることによってこれらが一体的に固定されてプリモールド部品９を構成している。このプリモールド部品９のヒートシンク２上には、発光ダイオード素子１が実装され、この発光ダイオード素子１は第１リード３及び第２リード４とそれぞれワイヤ７及びワイヤ８を介して接続され、これらが半球状の透明樹脂６で被覆されている。

（プリモールド部品の製造方法）
図２に、図１のプリモールド部品９の材料となる異形断面条の斜視図を示す。
この異形断面条１５は、厚板部１５ａと薄板部１５ｂとを有する板状体からなる。この板状体の材質としては、導電性、熱伝導性に優れた銅合金が好適に用いられる。
図３は、図２の異形断面条１５に成形加工を施して、所定のパターンを形成したものである。
この異形断面条２０は、所定箇所にスリット２３が形成されて、最終的にヒートシンクとされる厚板部２１及び薄板部２２、最終的に第１リードとされる薄板部２５、及び、最終的に第２リードとされる薄板部２６に区画されており、これらは未打ち抜き部２７によってリードフレーム２４に接続されている。

図４は、異形断面条２０を用いてプリモールド部品９を形成する方法を示すものである。
まず、図３に示す異形断面条２０を用意し（ａ）、薄板部２５及び薄板部２６をスリット２３寄りの所定の箇所でそれぞれ厚板部２１側に９０°屈曲させる（ｂ）。更に、薄板部２５及び薄板部２６を中央付近の所定の箇所でそれぞれ厚板部２１側に９０°屈曲させて、厚板部２１の表面と同一の高さとなるように調整し、第１リード３及び第２リード４とする（ｃ）。

次に、ヒートシンクをなす厚板部２１及び薄板部２２、第１リード３、第２リード４をリードフレームに接続したまま金型にセットし、樹脂でモールドする。このとき、反射部分となる厚板部２１の上面、および第１リード３及び第２リード４上面のワイヤーボンディングを行う部分には樹脂が流れないようにしておく。これより、ヒートシンク２と第１リード３及び第２リード４との間隙に本体樹脂モールド５が埋め込まれて一体的に固定されたプリモールド部品９となる。

このプリモールド部品９を用いて発光ダイオードパッケージ１０を製造するには、ヒートシンク２の上面に発光ダイオード素子１を半田で接合し、発光ダイオード素子１のアノード極とカソード極をワイヤーボンドで第１リード３、第２リード４にそれぞれ電気的に接合し、透明樹脂６で発光ダイオード素子１を封止後、リードフレームから切り離す。これより、図１に示す発光ダイオードパッケージ１０が完成される。

（第１の実施形態の効果）
（１）厚板部２１と薄板部２２とからなる段差の付いた異形断面条２０を用い、厚板部２１をヒートシンク２として利用し、薄板部２５，２６を２回折り曲げてヒートシンク２の上面に近づけ、リードの役目を持たせたので、発光ダイオード素子１と第１リード３、第２リード４との距離が離れることがなく、ワイヤ７，８長を短縮化できる。このため、ワイヤ断線の可能性が低減し、かつワイヤ材料によるコストを抑えることができる。
（２）ヒートシンク２の凸部を高く形成し、放熱面積を増やすことができるので、発光ダイオードパッケージの放熱性を向上することができる。
（３）発光ダイオードパッケージの製造工程において、ヒートシンク２、第１リード３、第２リード４を一括して成形できるので、工程数を減少できると共に、製造コストを大幅に低減することができる。
（４）樹脂でヒートシンク２、第１リード３、第２リード４をモールドする際に、ヒートシンク２とリードが繋がった状態で樹脂モールド金型にセットできるので、セットの時間を大幅に短縮することができる。
（５）ヒートシンク２の成形から第１リード３、第２リード４の曲げまでは全て一つのプレス機内で材料を送りながら加工する順送金型が使用できるので、生産性が良く、製造コストを低減することができる。
（６）薄板部２５，２６と厚板部２１を電気的に分離するためのスリット２３の位置を厚板部２１から離して設けても、薄板部２５，２６をそれぞれ２回曲げることにより、リードの端部を発光ダイオード素子１により近づけることができる。このため、スリット２３の位置を厚板部２１から離すことによって、厚板部２１と熱的に繋がった薄板部２２の表面積が広がり、放熱面積が増加することにより更に放熱性を向上することができる。

［第２の実施形態］
図５に、第２の実施形態に係るプリモールド部品の製造工程を示す。
この実施形態では、異型断面条３０として厚みが２段階に変化するもの、即ち、厚板部３１、第１の薄板部３２、第２の薄板部３５，３６を有し、スリット３３の箇所を第１の薄板部３２と第２の薄板部３５，３６との境界部としたものを使用した（ａ）以外は、第１の実施形態と同様に、第１の屈曲段階（ｂ）、第２の屈曲段階（ｃ）を経て、第１リード３７及び第２リード３８を形成したものである。

この実施形態のプリモールド部品においても、第１の実施形態と同様の効果を奏するが、更にヒートシンクの厚みが増加するのでより放熱性が向上する利点がある。

［第３の実施形態］
図６に、第３の実施形態に係るプリモールド部品に用いられる異形断面条を示す。
この異形断面条４０は、厚板部４１、第１の薄板部４２、第２の薄板部４４を有し、スリット４３の箇所を第１の薄板部４２と第２の薄板部４４との境界部としたものであり（ａ）、第２の薄板部４４から第１リード４５ａと第２リード４５ｂを打抜き、２回曲げを加えて厚板部４１の上面にリード４５を配置したものである（ｂ）。

この異形断面条４０を用いても第２の実施形態と同様にプリモールド部品を製造することができ、第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。

［第４の実施形態］
図７に、第４の実施形態に係るプリモールド部品に用いられる異形断面条を示す。
この異形断面条５０は、厚板部５１、第１の薄板部５２、第２の薄板部５４を有し、スリット５３の箇所を第１の薄板部５２と第２の薄板部５４との境界部としたものを左右対称に形成し、第２の薄板部５４，５４に２回曲げを加えて厚板部５１の上面に第１リード５５及び第２リード５６を配置したものである。

この異形断面条５０を用いても第２の実施形態と同様にプリモールド部品を製造することができ、第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、ヒートシンクとなる厚板部の上面を平坦なものとしたが、厚板部に反射板となる窪みを金型のプレスで成形し、発光ダイオード素子の光の取出し効率を増加させることもできる。

また、上記実施形態では薄板部に２回曲げを加えた例を示したが、薄板部にそれより多い回数の曲げを加えてもよい。重要なのはヒートシンクの上面の発光ダイオード素子にリード部をより近づけることであって、その曲げ形状は上記実施形態に示すコの字型に限定するものではなく、Ｚ型など種々の形状が考えられる。

第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの断面図である。 図１の発光ダイオードパッケージを構成するプリモールド部品の材料となる異形断面条の斜視図である。 図２の異形断面条に所定のパターンを形成した平面図である。 第１の実施形態に係るプリモールド部品の製造工程を示す側面図であり、（ａ）は図３の側面図、（ｂ）は第１の屈曲段階を示す側面図、（ｃ）は第２の屈曲段階を示す側面図である。 第２の実施形態に係るプリモールド部品の製造工程を示す側面図であり、（ａ）は所定のパターンを形成した異形断面条の側面図、（ｂ）は第１の屈曲段階を示す側面図、（ｃ）は第２の屈曲段階を示す側面図である。 第３の実施形態に係るプリモールド部品に用いられる異形断面条を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 第４の実施形態に係るプリモールド部品に用いられる異形断面条を示す側面図である。 従来の発光ダイオードパッケージの断面図である。 従来のプリモールド部品を製造する工程を示す概略図である。 従来のプリモールド部品に用いられる異形断面条を示す斜視図である。

符号の説明

１ 発光ダイオード素子
２ ヒートシンク
３ 第１リード
４ 第２リード
５ 本体樹脂モールド
６ 透明樹脂
７，８ ワイヤ
９ プリモールド部品
１０ 発光ダイオードパッケージ
１５ 異形断面条
１５ａ 厚板部
１５ｂ 薄板部（薄板体）
２０，３０，４０，５０ 異形断面条
２１，３１，４１，５１ 厚板部（第１の区画）
２２ 薄板部（第１の区画）
２３，３３，４３，５３ スリット
２４ リードフレーム
２５ 薄板部（第２の区画）
２６ 薄板部（第２の区画）
２７ 未打ち抜き部
３２ 第１の薄板部（第１の区画）
３５ 第２の薄板部（第２の区画）
３６ 第２の薄板部（第２の区画）
３７ 第１リード
３８ 第２リード
４２，５２ 第１の薄板部（第１の区画）
４４，５４ 第２の薄板部（第２の区画）
４５ リード
４５ａ 第１リード
４５ｂ 第２リード
５５ 第１リード
５６ 第２リード
６０ 発光ダイオードパッケージ
６１ 発光ダイオード素子
６２ ヒートシンク
６３ 第１リード
６４ 第２リード
６５ 本体樹脂モールド
６６ 透明樹脂
７０ 異形断面条
７１ ヒートシンク部
７２ リード部

Claims (5)

1. 断面凸状の形状を有し、発光ダイオード素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと同一材料からなる薄板体から形成され、前記発光ダイオード素子に電気を供給するための第１リード及び第２リードと、
   前記ヒートシンクと前記第１リード及び前記第２リードとの間隙に形成されて全体を固定する樹脂モールドとを有し、
   前記第１リード及び第２リードは、前記薄板体が前記ヒートシンクの凸側に２回以上屈曲されて、前記ヒートシンクの上面と同じ高さもしくはその上面よりも上部に位置するように形成されていることを特徴とする発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品。
2. 前記ヒートシンクの高さが少なくとも２段階に変化していることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品。
3. 断面凸状の板状体からなる異形断面条を用意し、該異形断面条の所定箇所にスリットを形成して、最終的にヒートシンクが形成される第１の区画、及び最終的に第１リード及び第２リードが形成される第２の区画を画定する区画画定工程と、
   前記第２の区画における板状体を前記第２の区画における所定の複数の箇所で第１の区画側に屈曲させ、前記第１のリードと前記第２のリードを前記第１の区画における前記ヒートシンクの上面と同じ高さもしくはその上面よりも上部に位置するようにして、前記ヒートシンク、前記第１リード、前記第２リードを形成する屈曲工程と、
   前記ヒートシンク、前記第１リード、及び前記第２リードの間の隙間に樹脂をモールドするモールド工程とを備えることを特徴とする発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品の製造方法。
4. 前記異形断面条として、凸部の高さが少なくとも２段階に変化しているものを用いることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品の製造方法。
5. 請求項１又は２記載の発光ダイオードパッケージ用プリモールド部品における前記ヒートシンクの上面に発光ダイオード素子を接合し、前記発光ダイオード素子をワイヤを介して前記第１リード及び前記第２リードに接合し、透明樹脂で前記発光ダイオード素子および前記ワイヤを封止したことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。

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