JP2010123908A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】リードフレームに上下面を貫通する固定用空隙を形成し、リードフレームの上面と固定空間にモールド部を一体に成形してリードフレームとモールド部との間の接着力を高めることのできる発光装置を提供する。
【解決手段】胴体を上下方向に貫通する少なくとも１以上の固定用空隙がそれぞれ形成され、且つ、互いに離間して配置される多数のリードフレーム部と、前記多数のリードフレーム部のいずれか一つに実装される発光ダイオードチップと、前記リードフレーム部の上面及び前記固定用空隙に一体に成形されて前記発光ダイオードチップを保護するモールド部と、を備える発光装置。
【選択図】図４

Description

本発明は発光装置に係り、さらに詳しくは、リードフレームに上下面を貫通する固定用空隙を形成し、リードフレームの上面と固定用空隙にモールド部を一体に成形してリードフレームとモールド部との間の接着力を高めることのできる発光装置に関する。
一般に、発光装置には種々の発光チップが用いられる。例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）には、半導体のｐ−ｎ接合構造を用いて注入された少数キャリア（電子または正孔）を作り出し、これらの再結合により発光される現象を用いた素子が用いられる。発光ダイオードは、既存の電球または蛍光灯に比べて消費電力が小さく、且つ、寿命が数倍から数十倍に至ることから、消費電力の節減と耐久性の側面から優れている。なお、狭い空間に設置可能であり、しかも、振動に強いという特性を有している。
かような発光ダイオードは、低電圧にて高効率の光が照射可能であることから、家電製品、電光板、表示紙及び各種の自動化機器に採用されている。最近では、機器の小型薄型化が進むに伴い、発光ダイオードもまた、プリント回路基板に直接的に実装されるために表面実装素子（ＳＭＤ：Surface Mount Device）タイプに製造されている。特に、最近では、別途の絶縁体基板を用いることなく、リードフレームを基板の代わりに用いて、リードフレームの上にモールド部を直接的に形成するような発光装置が提案されている。
しかしながら、これは、モールド部がリードフレームの上面に限って形成されるような構造であるため、リフロー工程時に上昇する周辺温度などの外部要因によりモールド部がリードフレームから離脱し易く、その結果、リードフレームとモールド部との間の界面が増大するような現象が発生するという不都合があった。
この理由から、モールド部により封止された発光ダイオード及びワイヤーが空気及び水分に露出若しくは損傷されたり、モールド部の離隔により曲げ個所が途切れてしまったりするような現象が発生していた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光装置のリードフレームに上下方向に貫通する固定用空隙を形成し、モールド部の形成時にリードフレームの上面と固定用空隙に一体にモールド部を成形することによりリードフレームとモールド部との間の接着力を物理的に高めることのできる発光装置を提供するところにある。
上記の目的を達成するために、本発明による発光装置は、胴体を上下方向に貫通する少なくとも１つの固定用空隙がそれぞれ形成され、且つ、互いに離間して配置される多数のリードフレーム部と、前記多数のリードフレーム部のいずれか一つに実装される発光ダイオードチップと、前記リードフレーム部の上面及び前記固定用空隙に一体に成形されて前記発光ダイオードチップを保護するモールド部と、を備える。
前記固定用空隙は、前記多数のリードフレーム部が対向する領域及びリードフレームの両周縁領域の一部または全部に穿設される外縁部貫通孔を含む。
前記固定用空隙は、前記リードフレーム部の内部領域に穿設される少なくとも１以上の
内部貫通孔を含む。
前記固定用空隙の側壁には、上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように段付部
が形成される。
前記固定用空隙の側壁には、上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように斜面が形成される。
前記リードフレーム部の上面には、前記発光ダイオードチップを取り囲むリフレクターがさらに設けられる。
前記モールド部には、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換する蛍光体がさらに設けられる。
本発明によれば、リードフレームの胴体を上下方向に貫通する固定用空隙を形成し、モールド部をリードフレームの上面及び固定用空隙に一体に成形することによりモールド部のリードフレームへの接着能を高めて、リードフレームとモールド部との間の界面が増大するような現象を防ぐことができるという効果がある。
また、固定空間は、上部の面積よりも下部の面積の方を広く形成することから、固定用空隙に形成されるモールド部の一部により、リードフレームの上面に形成されるモールド部がリードフレームから離脱するような現象を物理的に防ぐことができるという効果がある。
以下、添付図面に基づき、本発明による発光素子パッケージ及びこの製造方法を詳述する。
図１は、本発明の第１の実施形態による発光装置の斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施形態による発光装置の底面斜視図であり、図３Ａは、本発明の第１の実施形態によるリードフレームの底面図であり、図３Ｂは、本発明の第１の実施形態による発光装置の底面図である。
図１から図３Ｂに示すように、本発明による発光装置は、互いに離間して配置される多数のリードフレーム部１０と、前記多数のリードフレーム部１０のいずれか一つに実装される発光ダイオードチップ１３０と、前記リードフレーム部１０の上面に成形されて前記発光ダイオードチップ１３０を保護するモールド部１４０と、を備えている。
リードフレーム部１０は、前記発光ダイオードチップ１３０が実装されるか、あるいは、ワイヤー１５０を介して電気的に接続されることにより、発光ダイオードチップ１３０に外部電源を印加するための手段であって、この実施形態においては、リードフレーム部１０を支持する別途の支持手段、例えば、絶縁体基板が設けられることなく、金属製のリードフレーム部１０が基板の役割を兼ねている。例えば、前記リードフレーム部１０は、所定の間隔だけ互いに離間して設けられる第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０を備えている。このとき、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０は、プレート状ではなく、凸状に形成されることが好ましい。
さらに、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０には胴体を上下方向に貫通する少なくとも１以上の固定用空隙２０がそれぞれ形成される。
前記固定用空隙２０は、モールド部１４０を第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上面に形成するときにモールド部１４０を形成するモールド樹脂が固定空間２０に一緒に充填されるようにして、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上面に充填されるモールド樹脂と固定用空隙２０に充填されるモールド樹脂とが一体に成形されることにより、リードフレーム部１０の上面にモールド部１４０が強固に接着されるようにする手段である。
図示の如く、この実施形態における前記固定用空隙２０は、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０が対向する領域及び第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０のそれぞれの周縁領域を取り囲む領域に穿設される外部貫通孔１１１、１２１である。このとき、前記外部貫通孔１１１、１２１は、上記した領域の一部または全部に穿設されていてもよい。この実施形態においては、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０が対向する領域及び第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の周縁領域のうち前記対向領域と隣り合う領域に互いに接続されるように穿設されている。
このとき、前記外縁部貫通孔１１１、１２１の側壁には、上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように段付部１１３、１２３が形成されることが好ましい。これにより、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上面に形成されるモールド部１４０が前記外縁部貫通孔１１１、１２１に延在し、外縁部貫通孔１１１、１２１の下部において成形されるモールド部１４０が前記段付部１１３、１２３に断続して前記モールド部１４０が第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０から離脱することを物理的に防ぐ。このように前記外部貫通孔１１１、１２１に形成されるモールド部１４０の下部の面積を上部の面積の方よりも広くする方法はこれに限定されることなく、種々の方法により変更実施可能である。これによる変形例は後述する。
発光ダイオードチップ１３０は、外部電源の印加により光を放射する手段であり、赤外線領域の光を発光するチップから紫外線領域の光を発光するチップまでのうちから選択的に採択可能である。発光ダイオードチップ１３０は前記第１のリードフレーム１１０に実装され、第２のリードフレーム１２０にはワイヤー１５０を介して電気的に接続される。前記ワイヤー１５０は、ワイヤー接合工程などにより金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）から形成される。
モールド部１４０は、前記発光ダイオードチップ１３０及びワイヤー１５０を封止して保護する手段であって、モールド部１４０の形成方法及びモールド部１４０の形状は種々に実現可能である。例えば、モールド部１４０は、断面が多角形状または半球状のキャビティーを有する金型を用い、金型のキャビティーにモールド樹脂を充填して成形するトランスファーモールド方式などにより形成可能である。この実施形態においては、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上面の一部及び外縁部貫通孔１１１、１２１にモールド樹脂が充填可能にキャビティー付き金型を用いてトランスファーモールド方式により成形している。このため、モールド部１４０は、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上面のうち、発光ダイオードチップ１３０及びワイヤー１５０が設けられる周辺領域及び固定空間２０に一体に成形される。
前記モールド部１４０を形成するモールド樹脂としては、比較的に硬度が高くて透明なシリコン樹脂またはエポキシ樹脂が採用可能である。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、発光装置の用途に応じて、光が透過可能な程度に透明な樹脂であれば、いかなる材料も使用可能である。なお、前記発光ダイオードチップ１３０から発せられた光の波長を変換して種々のカラーを実現するために、種々の蛍光体（図示せず）が混合可能
である。
図４は、本発明の第２の実施形態による発光装置の斜視図であり、図５は、本発明の第２の実施形態による発光装置の底面斜視図であり、図６Ａは、本発明の第２の実施形態によるリードフレームの底面図であり、図６Ｂは、本発明の第２の実施形態による発光装置の底面図である。
第２の実施形態による発光装置は、固定用空隙２０の形状を変形した点を除いては、上述した第１の実施形態とほとんど同様であるため、以下においては、第１の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
図４から図６Ｂに示すように、第２の実施形態における固定用空隙２０は、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の内部領域、すなわち、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の胴体に上下方向に連通するように穿設される少なくとも１以上の内部貫通孔１１５、１２５をさらに含んでいる。前記内部貫通孔１１５、１２５のサイズ、形状及び本数には制限がなく、モールド部１４０を形成するモールド樹脂が充填されて内部貫通孔１１５、１２５に形成されるモールド部１４０の一部が第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の上部に形成されるモールド部１４０と一体に形成可能であれば、いかなるサイズ、形状及び本数も採用可能である。この実施形態においては、円形、楕円形及び四角形など種々の形状の内部貫通孔１１５、１２５を形成している。このとき、前記内部貫通孔１１５、１２５には、第１の実施形態における外縁部貫通孔１１１、１２１の段付部１１３、１２３と同様に、内部貫通孔１１５、１２５の側壁には上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように段付部１１７、１２７を形成することにより、モールド部１４０が前記段付部１１３、１１７、１２３、１２７に断続して前記モールド部１４０が第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０から離脱することを防ぐことが好ましい。
第２の実施形態における固定用空隙２０の形成に際し、外縁部貫通孔１１１、１２１と内部貫通孔１１５、１２５を同時に穿設しているが、外縁部貫通孔１１１、１２１を穿設することなく、内部貫通孔１１５、１２５だけを穿設して固定用空隙２０を形成しても構わない。
図７から図９は、本発明の第３の実施形態による発光装置の断面図である。
図７から図９には、リフレクター１６０を設けたり、リードフレーム部１０を変形したり、固定用空隙２０を変形した第３の実施形態がそれぞれ示してあるが、この第３の実施形態は上述した第１及び第２の実施形態とほとんど同様であるため、以下においては、第１及び第２の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
図７に示す変形例においては、リードフレーム部１０の上面の周縁に発光ダイオードチップ１３０から発せられる光を集中または散乱させるリフレクター１６０が形成される。このとき、リフレクター１６０の内側壁には光を反射させる反射面（図示せず）をさらに形成して、発光ダイオードチップ１３０から発せられる光を所望の方向に集中させたり、透明な材質のリフレクター１６０を用いて発光ダイオードチップ１３０から発せられる光を所望の方向に散乱させることができる。
前記リフレクター１６０は上述したトランスファーモールド方式により形成可能である。なお、モールド部１４０は、トランスファーモールド方式に加えて、リフレクター１６０の形成によるドット方式によっても形成可能である。
図８に示す変形例においては、上述した実施形態とは異なり、リードフレーム部１０を、３つのリードフレームが互いに離間するように形成している。例えば、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０の間に、第３のリードフレーム１７０を、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０から離間するように形成し、前記第３のリードフレーム１７０に発光ダイオードチップ１３０を実装している。このとき、前記発光ダイオードチップ１３０と第３のリードフレーム１３０との間の接合面は絶縁させることが好ましい。なお、発光ダイオードチップ１３０を２本のワイヤー１５０ａ、１５０ｂを用いて第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０にそれぞれ電気的に接続する。
このとき、前記第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０に外縁部貫通孔１１１、１２１及び内部貫通孔１１５、１２５をそれぞれ穿設し、外縁部貫通孔１１１、１２１及び内部貫通孔１１５、１２５に段付部１１３、１１７、１２３、１２７を形成することと同様に、第３のリードフレーム１７０にも外縁部貫通孔１７１及び内部貫通孔１７５を穿設し、外縁部貫通孔１７１及び内部貫通孔１７５の壁面に段付部１７３、１７７を形成することにより、モールド部１４０とリードフレーム部１０との間の接着力を高める。なお、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０にはリフレクター１６０が形成されていてもよい。
図９に示す変形例は、固定用空隙の形状を変形したものであり、この変形例においては、第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０に外部固定孔１１１、１２１及び内部貫通孔１１５、１２５を穿設するときに、上部の面積よりも下部の面積の方を広くするために段付部１１３、１１７、１２３、１２７を形成する代わりに、外縁部貫通孔１１１、１２１及び内部固定孔１１５、１２５に上部から下部に向かって面積が次第に広くなるように斜面１１８、１１９、１２８、１２９を形成している。前記斜面１６０は、図示のように必ずしも固定用空隙２０の内壁の全体に亘って形成されるとは限らず、固定用空隙２０の内壁のうち一部の領域にのみ形成されてもよい。これにより、前記外縁部貫通孔１１１、１２１及び内部貫通孔１１５、１２５に充填されて成形されるモールド部１４０の一部の形状によりモールド部１４０が第１のリードフレーム１１０及び第２のリードフレーム１２０から離脱することを防ぐことができる。
以上、本発明を図面及び実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における通常の当業者にとっては、特許請求の範囲に記載の本発明の技術的な思想から逸脱しない範囲内において本発明を種々に修正及び変更させることができるということが理解できるであろう。
本発明の第１の実施形態による発光装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態による発光装置の底面斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるリードフレームの底面図である。 本発明の第１の実施形態による発光装置の底面図である。 本発明の第２の実施形態による発光装置の斜視図である。 本発明の第２の実施形態による発光装置の底面斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるリードフレームの底面図である。 本発明の第２の実施形態による発光装置の底面図である。 本発明の第３の実施形態による発光装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態による発光装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態による発光装置の断面図である。
符号の説明
１０：リードフレーム部、
２０：固定用空隙、
１１０：第１のリードフレーム、
１２０：第２のリードフレーム、
１１１、１２１、１７１：外縁部貫通孔、
１１５、１２５、１７５：内部貫通孔、
１１３、１１７、１２３、１２７：段付部、
１１８、１１９、１２８、１２９：斜面、
１３０：発光ダイオードチップ

Claims (7)

  1. 胴体を上下方向に貫通する少なくとも１以上の固定用空隙がそれぞれに形成され、且つ、互いに離間して配置される２つ以上のリードフレーム部と、
    前記リードフレーム部のうちのいずれか一つに実装される発光ダイオードチップと、
    前記リードフレーム部の上面を覆い、かつ前記固定用空隙に一体に成形されて前記発光ダイオードチップを保護するモールド部と、
    を備える発光装置。
  2. 前記固定用空隙は、前記２つ以上のリードフレーム部が対向する領域及びリードフレームの周縁領域の一部または全部に穿設される外縁部貫通孔を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記固定用空隙は、前記リードフレーム部の内部領域に穿設される少なくとも１以上の内部貫通孔を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記固定用空隙の側壁には、上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように段付部が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
  5. 前記固定用空隙の側壁には、上部の面積よりも下部の面積の方が広くなるように斜面が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
  6. 前記リードフレーム部の上面には、前記発光ダイオードチップを取り囲むリフレクターがさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記モールド部には、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換する蛍光体がさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
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