JP2009224411A - Led装置用パッケージ及びled装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 放熱性を向上させ尚且つ厚さが薄いLED装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 LED素子を保持するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、LED保持領域と枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージであって、
LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、LED保持領域の裏面側は、放熱板部の裏面が絶縁区画の裏面と面一に表出されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 LED素子を保持するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、LED保持領域と枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージであって、
LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、LED保持領域の裏面側は、放熱板部の裏面が絶縁区画の裏面と面一に表出されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は放熱性を向上させることができ、尚且つ薄い形状とすることのできる発光ダイオード装置、これを作製可能なパッケージに関するものである。
発光ダイオード(Light Emitting Diode:「LED」と称する)装置は、青色発光ダイオードの発明により、他の赤色、緑色の発光ダイオード等と共に用いることにより、照明用として使用可能な装置である。特に、LEDは、例えば、白熱電球に比べて、発熱の少ないことが特徴であるが、高出力(高輝度)タイプのLED素子は大電流が流れるため、無視できないレベルの発熱・温度上昇が生じる。
最近、LEDを大型液晶表示装置のバックライトユニットとして利用しようとする試みが進んでおり、フリップチップボンディング連結のための電極が設けられた絶縁膜を用いて大面積の放熱口を設けることにより放熱効果を大きく向上させた提案も成されている(例えば、特許文献1参照)。
大型液晶表示装置でのバックライトユニットとしてはある程度の厚さを許容できるが、ノートPCや携帯電話などに搭載する小型の液晶表示装置ではバックライトユニットとして薄さも重要となっている。
本発明は、放熱性を向上させ尚且つ厚さが薄いLED装置を提供することを目的とする。また、複数のLED素子を電気的に直列に接続し、効率良く発光するLED装置を提供することを目的とする
請求項1に記載された発明に係るLED装置用パッケージは、LED素子を保持するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、前記LED保持領域と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージであって、
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするものである。
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載された発明に係るLED装置用パッケージは、請求項1に記載のリード部と放熱板部とが同じ厚さであることを特徴とするものである。
請求項3に記載された発明に係るLED装置用パッケージは、請求項1又は2に記載のリード部のLED保持領域面での表面高さ位置が放熱板部のLED保持領域面での表面高さ位置よりも上位にあることを特徴とするものである。
請求項4に記載された発明に係るLED装置は、LED素子と、該LED素子を保持するLED保持領域と、該LED保持領域の周囲を囲む枠部材と、前記LED保持領域と枠部材とで構成される素子保持空間を封止する光透過性樹脂とを備えたLED装置であって、
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするものである。
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするものである。
本発明に係るLED装置用パッケージは、LED素子を搭載するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、前記LED保持領域と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージの製造法において、
前記LED素子と電気的に接続され、前記LED保持領域の一部を構成するリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とを有するリードフレーム板材を同一の金属板から抜出す工程と、
前記打ち抜かれたリードフレーム板材に、前記枠部材と、前記リード部と放熱板部との間の絶縁区画を形成する絶縁樹脂とをインサート成形するインサート成形工程とを備え、
前記インサート成形工程では、枠部材が形成される裏面側に、前記放熱板部の裏面が前記絶縁樹脂による絶縁区画の裏面と面一に表出されることによって製造することができる。
前記LED素子と電気的に接続され、前記LED保持領域の一部を構成するリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とを有するリードフレーム板材を同一の金属板から抜出す工程と、
前記打ち抜かれたリードフレーム板材に、前記枠部材と、前記リード部と放熱板部との間の絶縁区画を形成する絶縁樹脂とをインサート成形するインサート成形工程とを備え、
前記インサート成形工程では、枠部材が形成される裏面側に、前記放熱板部の裏面が前記絶縁樹脂による絶縁区画の裏面と面一に表出されることによって製造することができる。
また、好ましくは、前記インサート成形工程の前にリード部を曲折する曲折工程を更に備えることによって製造することができる。
本発明は、放熱性を向上させることができ、尚且つ薄い形状とすることのできるLED装置を提供することができるという効果がある。また、複数のLED素子を電気的に直列に接続し、効率良く発光するLED装置を提供できるという効果がある。
本発明においては、LED素子を保持するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、前記LED保持領域と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージであって、前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されているため、放熱性を向上させることができ、尚且つ薄い形状とすることのできるLED装置を作製するためのパッケージを得ることができる。
即ち、本発明のパッケージは、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画の裏面と面一に表出させたものである。従って、LED素子で発生する熱を放熱板部の裏面から基板へ放出することができる。また、放熱板部の厚さを薄くすることにより、パッケージやLED装置の厚さを薄くすることができる。
本発明の放熱板部はリード部と同じ厚さとして、リード部を構成する金属板からリード部の打ち抜き加工の際に、放熱板部もリード部と同時に打ち抜き加工することができる。これにより、放熱板部とリード部とを同時に作製できるため、部品数も少なく、容易にしかも大量に作成可能となる。尚、一般的にリード部を構成する金属板の厚さが0.3mm程度であるため、放熱板部も同じ厚さで構成することができ、結果的にLED装置の厚さを0.8mm程度にすることが可能となる。
本発明では、放熱板部の裏面が絶縁区画の裏面と面一に表出されており、放熱板部の裏面に、外部放熱部材やプリント基板の導電体部をこれに密着させれば、放熱効果は良好になる。特に、LEDと電気的に絶縁された本発明のパッケージやLED装置では、金属などの導電性材料の放熱部材を接触させても問題が無い為、良好な放熱効果が容易に実現できる。
従って、枠部材は好ましくはパッケージの全ての放熱板部とリード部との一部に、枠部材の一部が重なるように施される。この枠部材は、光透過性樹脂で封止される素子保持空間を単に区画して構成するだけでなく、素子保持空間を光透過性樹脂で封止する工程の前までは、絶縁樹脂による絶縁区画と共に放熱板部とリード部とを保持する役目を有する。
枠部材を構成する樹脂と放熱板部とリード部との間に形成された絶縁区画とは別の樹脂で構成しても良いが、好ましくは同一の樹脂とする。これは、同一の樹脂であれば1つのインサート成形工程で容易に形成できるからである。用いる樹脂はインサート成形で使用できる熱可塑性樹脂が好ましい。また、LED素子を放熱板部上にダイボンディングにより熱伝導が良好なように接着させ、LED素子にワイヤボンディング等で電気的な接続を安全に行えるだけの工程での強度が確保されるように剛性と耐衝撃強度に優れた樹脂が選択される。例えば、ナイロン系樹脂や液晶ポリマー系樹脂等が用いられる。
本発明の放熱板部はリード部と相違して電気的な結合はされず、リード部とは絶縁区画によって絶縁される。これは電気的な結合によって放熱板部自体が発熱して放熱効果を阻害することを防ぐためだけでなく、本パッケージを用いたLED装置を搭載する基板上に放熱板部の放熱を促進させる放熱手段を講じた場合に、放熱板部に電気的な結合を施すと、基板の放熱手段についても電気的な制限が生じるためである。従って、放熱板部の表面上に熱伝導的に接触されるLED素子の電極とリード部とはワイヤボンディング等によって電気的に結合されるが、放熱板部とは電気的に結合されないように行われる。
本発明のリード部は放熱板部の表面に接触して配置されるLED素子一つに対してアノード側及びカソード側の2つの端子部を備える。また、LED素子は1つのパッケージに複数個配置しても良く、LED素子を直列に接続する場合には、少なくとも2つの放熱板部とこれに隣接したリード部を備える。隣接する2つの放熱板部の間には、リード部として各々の放熱板部に配置されたLED素子同士を接続するための中継部を備えるのが標準的である。更に、直列に接続したLED素子を複数行併設させても良い。これにより、複数行の直列接続により発光光度が高く小型で極薄い液晶ディスプレイ用のバックライトユニットや照明用光源が製造可能となる。また、直列接続を、各々、赤色LED群、緑色LED群、青色LED群とすれば、各色での点滅や光度調整が可能となり、カラーフィルター不要の液晶ディスプレイや、光度や色温度を可変可能な照明用光源が実現できる。更に、直列接続にすることにより、各色LED群に印加する電圧が高くなるため、電源の効率が高くなる利点もある。
本発明の放熱板部に熱伝導的に接触されるLED素子は、白色LED、青色LED、赤色LED、緑色LED、黄色LED等の単色のLED素子のみを単数又は複数搭載しても良い。また、バックライトとして用いるのであれば、複数行及び複数列を配置可能であるため、白色LEDだけでなく、青色LED、赤色LED、緑色LED、黄色LED等を組み合わせて、1つのLED装置で白色を呈するようにしてもよい。
本発明のパッケージとしての強度は、LED素子を放熱板部上にダイボンディングにより熱伝導的に接触させ、LED素子にワイヤボンディング等で電気的な接触を行い、光透過性樹脂を封止する工程の強度が必要である。このため、パッケージとしての強度を高める種々の工夫を行っても良い。例えば、リード部及び放熱板部と、これらの間に形成された絶縁区画の樹脂及び枠部材の樹脂との接合強度を向上させるため、リード部又は放熱板部に表裏を貫通する穿設孔を設けてその穿設孔に樹脂を流し込むようにしたり、リード部又は放熱板部の周囲の一部に切欠や周囲を直線状ではなく例えばジグザグ状に形成して絶縁区画の樹脂に及び枠部材の樹脂との接触面積を高めたりすることができる。
更に、本発明のリード部のLED保持領域面での高さ位置が放熱板部のLED保持領域面での高さ位置よりも上位に配置しても良い。即ち、放熱板部と同一の金属板から打ち抜いたリード部の一部を曲折してリード部の表面は放熱板部の表面高さ位置よりも上位に配置した場合には、リード部の裏面側に絶縁樹脂が回り込むことになり、LED素子をダイボンディングやワイヤボンディングで熱的・電気的な接続を行う工程に耐えられるようにパッケージの強度を増すことができる。尚、リード部の表面の高さ位置は枠部材を越えることがなく、LED素子の電極の高さ位置と同等とすることにより、LED素子とリード部とのワイヤボンディングが良好に行える利点もある。更に、放熱板部裏面の近傍には電気的に接続されたリード部が露出しない為、放熱板部裏面と外部放熱構造体を直接接触させる事が可能である為、容易に効果的な放熱構造を実現できる。
本発明のパッケージは、1つ以上のLED素子を放熱板部にダイボンディングにより熱伝導的に接触させて搭載し、このLED素子の2つの電極をリード部にワイヤボンディングで連結した後、LED素子を保持したLED保持領域とこのLED保持領域の周囲を囲む枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止してLED装置を得る。
光透過性樹脂としては、LED素子の発光を減衰させず外部に放射する、又は、蛍光材を光透過性樹脂に含有させる事により、青色LED、紫色LED或いは紫外線LEDからの発光を、これらより長い波長の可視光の光に変換し、LED装置全体としての発光を白色にするといった、光源色を変化させることも可能である。更に、光透過性樹脂の形状を適切に工夫することにより、特定の方向への放射光を強くする、レンズの効果を持たせることも出来る。更に、封止されているLED素子を湿度等から守る役割もある。光透過性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂や、シリコン系透明樹脂等が使用されている。
本発明のパッケージは、LED素子を搭載するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、前記LED保持領域と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージの製造法において、前記LED素子と電気的に接続され、前記LED保持領域の一部を構成するリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とを有するリードフレーム板材を同一の金属板から抜出す工程と、前記打ち抜かれたリードフレーム板材に、前記枠部材と、前記リード部と放熱板部との間の絶縁区画を形成する絶縁樹脂とをインサート成形するインサート成形工程とを備え、前記インサート成形工程では、枠部材が形成される裏面側に、前記放熱板部の裏面が前記絶縁樹脂による絶縁区画の裏面と面一に表出される。これにより、放熱性を向上させ尚且つ厚さが薄いLED装置を容易に大量にしかも安価に得ることができる。
本発明の放熱板部とリード部とを打ち抜き加工される金属板としてはフープ材を用いることができ、このフープ材を用いて枠部材と、前記リード部と放熱板部との間に形成される絶縁区画とをインサート成形することにより、容易に大量にしかも安価に製造することが可能となる。
好ましくは、本発明のインサート成形工程の前にリード部を曲折する曲折工程を更に備えることにより、リード部の裏面側に絶縁樹脂が回り込むことになり、LED素子を放熱板部上に熱伝導的に接触させ、LED素子にワイヤボンディング等で電気的な接続を行う間のパッケージの強度を増すことができる。
図1は本発明のLED装置用パッケージの一実施例の構成を示す平面図であり、図2は図1の底面図、図3は図1の縦断面図であり、a図はA−A断面図、b図はB−B断面図、c図はC−C断面図である。図4は図1の横断面図であり、a図はD−D断面図、b図はE−E断面図、c図はF−F断面図である。
本実施例のパッケージ10は、LED素子を保持するLED保持領域11と、LED保持領域11の周囲を囲む枠部材12とで構成される素子保持空間13を光透過性樹脂で封止するLED装置に用いるものである。具体的には、LED保持領域11は、LED素子(図示せず)と電気的に接続されるリード部14と、LED素子を表面に熱伝導的に接触させる放熱板部15とが、絶縁樹脂による絶縁区画16を介して表出されている。
リード部14と放熱板部15とは、図1に示す通り、板厚が0.3mmの金属板17から打ち抜き形成されている。放熱板部15は4枚、リード部14は12枚である。リード部14のうち、中間位置に配された4枚のリード部は2組のLED素子を直列に連結する中継部14bである。
図2、図3及び図4に示す通り、LED保持領域11の裏面は、リード部14と放熱板部15との裏面が絶縁樹脂による絶縁区画16の裏面と面一に表出されている。このパッケージ10は1つの放熱板部15に2つのLED素子を搭載し、各LED素子の電極とリード部14とをワイヤボンディングで電気的に接続し、素子保持空間13を光透過性樹脂で封止した後又はその前に金属板17から切り離されて、LED装置となる。
尚、金属板17の上下に形成された一対の孔は、フープ材として加工される場合等に用いる位置決め孔18である。また、リード部14及び放熱板部15の枠部材12の直下に形成された5つの小孔は、リード部14及び放熱板部15と、これらの絶縁樹脂による絶縁区画16及び枠部材12の樹脂との接合強度を向上させるための穿設孔19である。
図5は本発明のLED装置用パッケージの別の実施例の構成を示す平面図であり、図6は図5の底面図、図7は図5の縦断面図であり、a図はA−A断面図、b図はB−B断面図、c図はC−C断面図である。図8は図5の横断面図であり、a図はD−D断面図、b図はE−E断面図、c図はF−F断面図である。図9は図5のLED装置用パッケージを用いたLED装置の斜視図である。
本実施例のパッケージ50は、図9に示す通り、LED素子61を保持するLED保持領域51と、LED保持領域51の周囲を囲む枠部材52とで構成される素子保持空間53を光透過性樹脂63で封止するLED装置60に用いるものである。具体的には、LED保持領域51には、LED素子61とワイヤ62で電気的に接続されるリード部54と、LED素子を表面で熱伝導的に接触する放熱板部55とが絶縁樹脂による絶縁区画56を介して表出されている。
リード部54と放熱板部55とは、図5に示す通り、板厚が0.3mmの金属板57から抜出されて形成されている。放熱板部55は4枚、リード部54は12枚である。リード部54のうち、中間位置に配された4枚のリード部は2組のLED素子を直列に連結する中継部54bである。
図7及び図8に示す通り、リード部54(中継部54b)は枠部材52の下方位置で曲折されており、リード部54のLED保持領域51の表面高さ位置が放熱板部55の表面高さ位置よりも上位となっている。このため、図6に示す通り、LED保持領域51の裏面は、放熱板部55の裏面のみが表出され、絶縁樹脂による絶縁区画56の裏面と面一に表出されている。
尚、金属板57の上下に形成された一対の孔は、フープ材65として加工される場合等に用いる位置決め孔58である。また、リード部54及び放熱板部55の枠部材52の直下に形成された5つの小孔は、リード部54及び放熱板部55と、これらの絶縁樹脂による絶縁区画56及び枠部材52の樹脂との接合強度を向上させるための穿設孔59である。
図10は図5のLED装置用パッケージ及びこのパッケージを用いたLED装置の作製工程を示す説明図である。a図に示す通り、金属板57はインサート成形で使用されるフープ材87が用いられる。b図に示す通り、フープ材87を打ち抜き成形してリード部54と放熱板部55とを抜出す。
次に、c図に示す通り、枠部材52の下方位置のリード部54を曲折する。d図に示す通り、枠部材52と絶縁区画56とをインサート成形により作製する。この際に、枠部材52が形成された裏面は放熱板部55が絶縁区画56と面一に表出される。e図に示す通り、フープ材87を切断して、周囲に金属板57が残ったパッケージ50を得る。f図に示す通り、金属板57から切り離されてパッケージ50を得る。
その後、図9に示す通り、パッケージ50は1つの放熱板部55に2つのLED素子61を熱伝導的に接触させ、各LED素子61の電極とリード部54とをワイヤ62で電気的に接続し、素子保持空間53を光透過性樹脂63で封止して、LED装置60となる。尚、LED素子61の搭載、ワイヤ62の接続、光透過性樹脂63の封止は図10のe図やf図に示す工程で行っても良い。
尚、図10の製造工程ではc図に示した通り、リード部を曲折する工程を含むが、この工程を省略することにより図1のLED装置用パッケージ及びこのパッケージを用いたLED装置を製造することが可能である。
10 、50 …パッケージ、
11 、51 …LED保持領域、
12 、52 …枠部材、
13 、53 …素子保持空間、
14 、54 …リード部、
14b、54b…中継部、
15 、55 …放熱板部、
16 、56 …絶縁区画、
17 、57 …金属板、
18 、58 …位置決め孔、
19 、59 …穿設孔、
60 …LED装置、
61 …LED素子、
62 …ワイヤ、
63 …光透過性樹脂、
65 …フープ材、
11 、51 …LED保持領域、
12 、52 …枠部材、
13 、53 …素子保持空間、
14 、54 …リード部、
14b、54b…中継部、
15 、55 …放熱板部、
16 、56 …絶縁区画、
17 、57 …金属板、
18 、58 …位置決め孔、
19 、59 …穿設孔、
60 …LED装置、
61 …LED素子、
62 …ワイヤ、
63 …光透過性樹脂、
65 …フープ材、
Claims (4)
- LED素子を保持するためのLED保持領域と該LED保持領域の周囲を囲む枠部材とを備え、前記LED保持領域と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止したLED装置を構成するためのパッケージであって、
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするLED装置用パッケージ。 - 前記リード部と放熱板部とが同じ厚さであることを特徴とする請求項1に記載のLED装置用パッケージ。
- 前記リード部のLED保持領域面での表面高さ位置が放熱板部のLED保持領域面での表面高さ位置よりも上位にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のLED装置用パッケージ。
- LED素子と、該LED素子を保持するLED保持領域と、該LED保持領域の周囲を囲む枠部材と、前記LED保持領域と枠部材とで構成される素子保持空間を封止する光透過性樹脂とを備えたLED装置であって、
前記LED保持領域には、LED素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、LED素子に表面で熱伝導的に接触する放熱板部とが絶縁樹脂による絶縁区画を介して表出され、
前記LED保持領域の裏面側は、前記放熱板部の裏面が前記絶縁区画の裏面と面一に表出されていることを特徴とするLED装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008064846A JP2009224411A (ja) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | Led装置用パッケージ及びled装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009224411A true JP2009224411A (ja) | 2009-10-01 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101064013B1 (ko) | 2009-10-29 | 2011-09-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광모듈 |
JP2012028699A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Panasonic Corp | 半導体装置、リードフレーム集合体及びその製造方法 |
JP2012049278A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | I-Chiun Precision Industry Co Ltd | 熱電分離型発光ダイオードブラケットの製作方法 |
US10014457B2 (en) | 2015-12-25 | 2018-07-03 | Nichia Corporation | Light emitting device |
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2008
- 2008-03-13 JP JP2008064846A patent/JP2009224411A/ja active Pending
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