JP2009177187A - 発光ダイオードパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】 発光ダイオードチップから発生する熱を効果的に放熱できる発光ダイオードパッケージを提供する。
【解決手段】 発光ダイオードパッケージに関する。プレート形状の基盤と前記基盤上に互いに絶縁するように絶縁物により区画された導電性リードを備えるパットフレームと前記導電性リード上に実装される発光ダイオードチップと前記発光ダイオードチップと導電性リードを囲んで、発光ダイオードチップと導電性リードの一部分が外部に露出され開口された溝を持つハウジングを含んで、前記発光ダイオードチップが実装された導電性リードは両方向に伸長した突出部を持つことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は発光ダイオードパッケージに関し、さらに詳細にはリードフレームを利用して発熱を改善させた発光ダイオードパッケージに関する。

発光ダイオードは電気エネルギーを光エネルギーに変換する半導体素子として、エネルギーバンド・ギャップ（Band Gap）による特定な波長の光を出す化合物半導体に成り立つ。最近に、適用分野の多様化により使用量が増えつつある発光ダイオードは使用目的及び要求される形態によってパッケージ形態に提供する。発光ダイオードパッケージは電源を供給すると発光ダイオードチップを埃、湿気、電気的及び機械的負荷などの各種外部環境から保護し、発光ダイオードチップの電気的な性能を最適化して極大化させるためにリードフレームあるいは印刷回路基盤などを利用して信号入・出力端子を形成してカプセル化を利用してモールディングするようになる。

一般的に発光ダイオードパッケージは発光ダイオードチップを電極パターンが形成された基盤あるいはリードフレーム上に実装した後に前記チップの端子と電極パッド（Electrode Pad）を電気的に連結する方式で製造する。しかし、パッケージモールディング材がリードフレームを完璧に囲むように形成されるので、最近は、高効率のために使用する発熱量が多い発光ダイオードチップを使用するようになると、熱の放出が円滑にならない問題がある。このような熱放出が完全にならないと発光ダイオードチップの寿命が著しく短縮される問題がある。

本発明はこのような従来技術の欠点を解決するために案出したもので、本発明の課題は発光ダイオードチップから発生する熱を効果的に放熱できる発光ダイオードパッケージを提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために本発明はプレート形状の基盤と前記基盤上に互いに絶縁するように絶縁物により区画された導電性リートを含むパットフレームと前記導電性リード上に実装される発光ダイオードチップと前記発光ダイオードチップと導電性リードを囲みながら、発光ダイオードチップと導電性リードの一部分が外部に露出され開口された溝を持つハウジングを含みながら、前記発光ダイオードチップが実装された導電性リードは両方向に伸長された突出部を持つことを特徴とする。

本発明の一実施例で、基盤上に互いに絶縁されるように絶縁による区画された内側リードと外側リードを含むパットフレームと前記内側リード上に実装された発光ダイオードチップと前記発光ダイオードチップが実装された内側リードと向かい合う内側リード上に実装され、定電圧を維持する定電圧ダイオードと前記発光ダイオードチップ及び定電圧ダイオードと内側リードを囲みながら、発光ダイオードチップ及び定電圧ダイオードと内側リードの一部分が外部に露出され、開口された溝を持つハウジングを含むことができる。

本発明による発光ダイオードパッケージはリードフレームの簡単な構造変形で発光ダイオードチップから発生された熱を外部に放出できるために放熱が優秀で、熱による熱化現状と発光ダイオードチップの寿命短縮及び光量低下などを防止する効果がある。

図１は本発明の一実施例による発光ダイオードを表した断面斜視図である。 図２は本発明の一実施例による発光ダイオードを表した正面図である。 図３は図２に図示したI−I’の線に沿って切断した断面を表した断面図である。 図４は図２に図示したII−II’の線に沿って切断した断面を表した断面図である。 図５は本発明の一実施例による発光ダイオードパッケージに定電圧ダイオードを追加実装したことを表した図である。

以下、本発明の望ましい実施例について添付した図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による発光ダイオードを表した断面斜視図で、図２は本発明の一実施例による発光ダイオードを表した正面図である。図１及び図２を参照し、発光ダイオードパッケージ１００はハウジング９０、パットフレーム２０、発光ダイオードチップ４０及びモールディング８０を含むことができる。

パッケージハウジング９０は基盤１０とハウジング３０に構成できる。基盤１０はプレート形状で上面にはパッドフレーム２０が安着される安着溝（図示せず）が形成される。そして、セラミックスあるいはプラスチックスで射出成型して形成できる。例えば、基盤１０は装着部が狭小したり特定形態の空間に適用が容易した高熱伝導性セラミックス（High Thermal Conductive Ceramics）を適用できる。したがって、光を発生させる発光ダイオードチップ４０から発散される熱を効果的に放熱させ発光特性が優秀な発光ダイオードパッケージを提供することができる。

パッドフレーム２０は基盤１０上に載せられ、電極で使用できる導電性リードらが絶縁された基盤１０により電気的に絶縁された複数の領域に区分し形成される。このような導電性リードらは両側が向かい合う一組に端部が所定間隔離隔され、配置される。パッドフレーム２０は基盤２０の安着溝に安着される内側リード２０aと外部から電源を供給もらうための基盤１０外部から延長される外部リード２０bに区分できる。外部から露出されたパッドフレーム２０の外側リード２０bは発光ダイオードパッケージ１００の電極役割をし、パッドフレーム２０の一側は陰極に、他の側は両側に形成することができる。したがってパッドフレーム２０の外側リード２０bの端部は印刷回路基盤（図示せず）にそれぞれ連結される。このようなパッドフレーム２０は電気伝導性と熱伝導性が優秀な金属に形成することができる。この時、パッドフレーム２０は金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）と同じ伝導性物質に形成することができる。

また、内側リード２０aの上部には発光ダイオードチップ４０が実装され、実装された発光ダイオードチップ４０と電気的に接続され発光ダイオードチップ４０に電圧を印加できる。

そして、発光ダイオードチップ４０から発生する熱を発光ダイオードパッケージ１００外部に発散できるように、発光ダイオードチップ４０が実装された内側リード２０aは両側に伸長された突出部２００が形成することができる。突出部２００は延長されハウジング３０の側壁を貫通して空気と接続できる面積を広がる構造に形成され、発熱に有利できるようにする。ここで、突出部２００はハウジング３０の長側方向に延長した内側リード２０aの断側方向に伸長できる。したがって、パッドフレーム２０の多様な形状の変形実施が可能である。このようなパッドフレーム２０は実装される発光ダイオードチップ４０の数と実装方法及び電気的な連結方式によってその数が決定できる。したがって、パッドフレーム２０の内側リード２０aには少なくても一つの発光ダイオードチップ４０が付着され固定できる。

発光ダイオードチップ４０は内側リード２０a上に実装される。ここで発光ダイオードチップ４０の端子と内側リード２０aはワイヤーで連結できるが、これと違ってフリップチップ方式によって電気的に連結することもある。したがって、発光ダイオードチップ４０はエポキシ（Ag Epoxy）あるいは共融接着剤（Eutectic Solder）と同じ接着手段で基盤１０上に固定できる。

発光ダイオードチップ４０は一般的な方式の発光ダイオードチップを適用し、GaN系列を使用することができる。このようなGaN系列の発光ダイオードチップ４０は発光時、青色波長帯の光を照射するように製造され、このように製造された発光ダイオードチップはチップ上にイエロー（Yellow）波長帯の光を発散する蛍光体を塗布してこれらの光の混合で白色光を表すことができる。ここで、レッド（Red）、グリーン（Green）、ブルー（Blue）蛍光剤を利用して白色光を表す方法が使用されることもある。

ハウジング３０は基盤１０上にパッドフレーム２０を囲みながら、開口された溝６０を持つことができる。また、溝６０を通じて対面するハウジングの厚さは互いに形成され、発光ダイオードチップ４０とパッドフレーム２０を保護して支持する支持体の役割ができる。

モールディング部８０は発光ダイオードチップ４０の周りのハウジング３０に形成され、内側リード２０aに実装された発光ダイオードチップ４０を外部から保護するためにカッセル化で満たすことができる。このようなカッセル化は溝６０に位置した発光ダイオードチップ４０上に形成され、一定量の透明な物質で満たされ、外部から発光ダイオードチップ４０を保護する同時に光の進行経路を変換し、光の放出効率を高める機能ができる。したがって、ミセル、エポキシあるいは、シリコンであり、蛍光体が使用される場合、発光ダイオードチップ４０から発生する波長を長波長に変化させる蛍光体でありえる。このような光拡散カッセル化物質は液状状態で、硬化されないエポキシ樹脂とシリコン樹脂を混合してミセルが形成された状態で製造し、前記ミセルが形成されたカッセル化材料をディスペンスング（Dispensing）方法を利用して溝６０にカッセル化層を形成することができる。

ここで、カッセル化材が満たされる高さは発光ダイオードチップの種類と状況により変わる。

図３は図２に図示されたI−I’の線に沿って切断した断面を表した図面で、図４は図２に図示したII−II’線に沿って切断した断面を表した断面図である。図３及び図４を参照すると、突出部２００は発光効率を考慮して、発光ダイオードチップ４０が実装された内側リード２０aは両方向に伸長された部分の中央に形成され、発光ダイオードチップ４０から発生する熱を外部空気を利用して冷却できる。

また、溝６０を通じて開口面積を広く形成として発光ダイオードチップ４０から発生する光の損失なして遠く広がるようにする。基盤１０に形成されたパッドフレーム２０の一部分が露出されるし、露出されたフレーム２０の内側リード２０a上に発光ダイオードチップ４０が実装できる。ここで溝６０の深さは発光ダイオードチップ４０が埋め立てるように最小限の深さにすることができる。

溝６０を定義するハウジング３０の内面は発光ダイオードチップ４０が実装された底面から実装空間の入り口側に行くほど実装空間の幅が広がるように所定角度を成り立つように形成され、発散する光の量の損失を減らす。

また、ハウジング３０内面は上部を向かって光が照射するように反射物質をコーディングするか、金属材質の反射板を結構させ、反射板としての機能することができる。前記反射板は発光ダイオードチップ４０から発光される光を反射して、分散されることを防止するための役割ができる。

また、本発明の一実施例による発光ダイオードパッケージは発光ダイオードを静電気放電（Electrostatic Discharge :ESD）から保護するためにシェナーダイオード（Zener Diode）が含まれて構成し、これのために発光ダイオードパッケージにシェナーダイオードが実装されるシェナーダイオード実装部を含んで構成することができる。

図５は本発明の一つの実施例による発光ダイオードパッケージに定電圧ダイオードを追加して実装することを表した図である。図５を参照すると、発光ダイオードパッケージは定電圧ダイオードを含んで形成される。
定電圧ダイオード効果を現れるシェナーダイオード、APDダイオード(Aberrancy photo Diode)などを含めることができる。

両極の内側リード２５０には定電圧ダイオード２７０が実装され、陰極の内側リード２４０には発光ダイオード４０が実装される。発光ダイオード４０は第２ワイヤー２２０により両極の内側リード２５０に電気的に連結することができる。したがって両極の内側のリード２５０に印加した順方向の電流が第２ワイヤー２２０を通じて発光ダイオード４０に印加することで発光ダイオード４０から光が照射できる。

定電圧ダイオード２７０は第１ワイヤー２１０を備え、第１ワイヤー２１０は定電圧ダイオード２７０から延長され陰極の内側リード２４０もワイヤーボンディングされる。ここで、第１ワイヤー２１０は発光ダイオード４０から延長した第３ワイヤー２３０と連結され、定電圧ダイオード２７０は発光ダイオード４０と並列に連結することができる。遮光ダム２６０は定電圧ダイオード２７０と発光ダイオード４０の間に位置して、発光ダイオード４０から出射した光が直接定電圧ダイオード２７０に照射して定電圧ダイオード２７０に直接反射また吸収されないようにできる。そして、両極と陰極の内側リード２５０、２４０の領域を割る基盤１０の高さを異にして遮光ダム２６０を含むことができる。

したがって定電圧ダイオード２７０を発光ダイオード４０と並列に配置することで順方向及び逆方向電流による発光ダイオードの損傷を防止することができる。

本発明はサイドビュー形の発光ダイオード素子に適用したが、これをトップビュー形の発光ダイオード素子、フラッシュに使用される方式、照明用パワー発光ダイオード素子に適用することも可能である。

以上、説明した本発明の詳細な説明では本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者または該当技術分野に通常の知識を持つ人なら、後で説明する特許請求範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが理解される。

１０ 基盤
２０ パッドフレーム
３０ ハウジング
４０ 発光ダイオード
２００ 突出部
２１０ 第１ワイヤー
２２０ 第２ワイヤー
２４０ 陰極の内側リード
２５０ 両側の内側リード
２７０ 定電圧ダイオード

Claims (9)

1. プレート形状の基盤；
   前記の基盤に互いに絶縁できるように絶縁物により区画された導電性リードを含むパッドフレーム；
   前記導電性リード上に実装された発光ダイオードチップ；
   前記ダイオードチップと導電性リードを囲んで、発光ダイオードチップと導電性リードの一部分が外部に露出され開口された溝を持つハウジングを含み、
   前記発光ダイオードチップが実装された導電性リードは両方向に伸びた突出部を持つことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
2. 請求項１において、
   前記突出部は基盤の外部から伸びたことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
3. 請求項１において、
   前記導電性リードは内側リードと外側リードを含むことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
4. 請求項３において、
   前記内側リードには少なくても一つの発光ダイオードチップが付着することを特徴とする発光ダイオード。
5. 請求項３において、
   前記外側リードは外部から電源を供給もらうために基盤の外部に延長されることを特徴とする発光ダイオード。
6. プレート形状の基盤：
   前記基盤上に互いに絶縁するように絶縁物により区画された内側リードと外側リードを含むパッドフレーム；
   前記内側リード上に実装される発光ダイオードチップ；
   前記発光ダイオードチップが実装された内側リードと向かい合う内側リード上に実装され定電圧を維持する定電圧ダイオード；
   前記発光ダイオードチップ及び定電圧ダイオードと内側リードを囲んで、発光ダイオードチップ及び定電圧ダイオードと内側リードの一部分が外部に露出され、開口された溝を持つハウジングを含み、
   前記発光ダイオードチップが実装された導電性リードは両方向に伸びた突出部を持つことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
7. 請求項６において、
   前記定電圧ダイオードは発光ダイオードと並列に連結することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
8. 請求項６において、
   前記発光ダイオードチップが実装された内側リードは陰極の内側リードであることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
9. 請求項６において、
   前記定電圧ダイオードが実装された内側リードは両側の内側リードであることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。

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