JP2010538451A - 発光素子 - Google Patents

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Abstract

本発明の発光素子は基板と、前記基板の上に形成された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結され、前記第１リードフレームに実装された第１発光ダイオードと、前記基板の上に形成され、前記第１リードフレームと電気的に分離されて配置された熱伝導装置と、前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置と接触して前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置を熱的に連結させる熱伝達パッドと、が含まれる。

Description

本発明は発光素子に関するものである。
発光ダイオード（ＬＥＤ）はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＩｎＰなどの化合物半導体材料により発光源を構成することで、様々な色を具現できる半導体素子である。前記発光ダイオードを用いた発光素子は、様々な電子機器の光源または照明装置として使われている。
本発明は、発光素子を提供する。
本発明は、放熱効果が向上された発光素子を提供する。
本発明の発光素子は基板と、前記基板の上に形成された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結され、前記第１リードフレームに実装された第１発光ダイオードと、前記基板の上に形成され、前記第１リードフレームと電気的に分離されて配置された熱伝導装置と、前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置と接触して前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置を熱的に連結させる熱伝達パッドと、が含まれる。
本発明の発光素子は基板と、前記基板の上に形成された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、前記基板の上に形成され、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に分離されて配置された熱伝導装置と、前記熱伝導装置の上に実装されて前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結される発光ダイオードと、が含まれる。
本発明の発光素子は基板と、前記基板の上に形成された第１リードフレーム、第２リードフレーム、第３リードフレーム及び第４リードフレームと、前記基板の上に形成された第１熱伝導装置及び第２熱伝導装置と、前記第１熱伝導装置の上に実装され、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結される第１発光ダイオードと、前記第３リードフレーム上に実装され、前記第３リードフレーム及び第４リードフレームと電気的に連結される第２発光ダイオードと、前記第３リードフレームと前記第２熱伝導装置と接触して前記第３リードフレームと前記第２熱伝導装置を熱的に連結させる熱伝達パッドと、が含まれる。
本発明は、発光素子を提供することができる。
本発明は、放熱効果が向上された発光素子を提供することができる。
第１実施例による発光素子の説明する上面図。 第１実施例による発光素子を説明する断面図。 第２実施例による発光素子の説明する上面図。 第２実施例による発光素子の説明する上面図。
本発明の実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの「上」又は「下」に形成されると記載される場合、「上」と「下」は直接又は他の層を介在して形成されることを皆含む。また、各層の“上”又は“下”の基準は図面を基準として説明する。なお、図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性を図り、誇張、省略又は概略的に図示されれいる。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するものではない。
以下、添付された図面を参照しながら本発明の各実施例による発光素子を詳しく説明する。
図１は第１実施例による発光素子を説明する上面図で、図２は図１のI−I’線の断面図である。
図１と図２に示すように、本発明の発光素子は基板１０の上に第１リードフレーム２１と、前記第１リードフレーム２１と離隔された第２リードフレーム２２が形成され、前記第１リードフレーム２１の上に発光ダイオード３０が実装される。
前記発光ダイオード３０の第１電極は前記第１リードフレーム２１に直接接触して電気的に連結され、前記発光ダイオード３０の第２電極は導電性部材のワイヤー４０を介在して前記第２リードフレーム２２に電気的に連結される。
図示はされないが、前記発光ダイオード３０の第１電極と前記第１リードフレーム２１は、ワイヤーを介在して電気的に連結されることもできる。
即ち、図１と図２に示す実施例で、前記発光ダイオード３０は、下側面に第１電極が形成され、上側面に第２電極が形成されているのが例示されているが、前記発光ダイオード３０は、上側に第１電極及び第２電極を形成し、下側面に絶縁層を形成することができる。この場合、前記第１電極は前記第１リードフレーム２１とワイヤーを介在して電気的に連結させることができる。
前記発光ダイオード３０は前記第１リードフレーム２１及び第２リードフレーム２２より電源が供給され、赤色、緑色、青色及び白色のいずれか１つの光を放出することができる。
前記第１リードフレーム２１に隣接する領域の基板１０には前記第１リードフレーム２１と離隔された位置に熱伝導装置６０が形成される。例えば、前記熱伝導装置６０は放熱パッドからなることができる。前記熱伝導装置６０は前記第１リードフレーム２１と電気的に分離されて配置される。前記熱伝導装置６０は熱伝導度が高い銀（Ag）、アルミニウム（Al）、銅（Cu）等の金属からなることができる。
前記熱伝導装置６０は前記第１リードフレーム２１より熱がよく伝達されるように前記第１リードフレーム２１と隣接する位置に配置され、熱伝導度が高い金属が充填されたビア６１を介在して基板１０の下部の金属層６２に連結される。
また、前記第１リードフレーム２１と前記熱伝導装置６０の間の熱伝達が効果的に行われるように、前記第１リードフレーム２１は前記熱伝導装置６０が位置する方向に凸状の凸部２１ａを有し、前記熱伝導装置６０は前記第１リードフレーム２１の凸部２１ａを囲むように凹状の凹部６０ａを有する。
逆に、前記第１リードフレーム２１は前記熱伝導装置６０が位置する方向に凹状の凹部（図示しない）を有するようにし、前記熱伝導装置６０は前記第１リードフレーム２１の方向に凸状の凸部（図示しない）を有するようにすることができる。
前記第１リードフレーム２１と熱伝導装置６０の間には熱伝達パッド７０が形成される。前記熱伝達パッド７０は、前記第１リードフレーム２１と前記熱伝導装置６０の間の熱伝達が効果的に行われるように、熱伝導度が高い物質から形成される。
前記熱伝達パッド７０はテープからなり、前記第１リードフレーム２１と熱伝導装置６０を含む基板１０の上に付着するか、塗料または樹脂からなり、前記第１リードフレーム２１と熱伝導装置６０を含む基板１０の上に塗布することができる。前記熱伝達パッド７０が塗料からなっている場合、前記基板１０の全面に塗布されるようにすることもできる。
前記熱伝達パッド７０は熱伝導度が良く、かつ電気抵抗が大きい樹脂材からなることができる。前記熱伝達パッド７０は電気抵抗が非常に大きい物質、即ち電気伝導度が非常に低い物質から形成されることで、前記第１リードフレーム２１と前記熱伝導装置６０が電気的に連結されるのを遮断する。
また、前記第１リードフレーム２１の前記熱伝達パッド７０と接触する部分の少なくとも一部分は、前記熱伝達パッド７０と接触しない部分よりも熱伝導度が高い物質から形成することができる。例えば、前記第１リードフレーム２１は銅（Cu）からなり、前記第１リードフレーム２１の前記熱伝達パッド７０と接触する部分の少なくとも一部分は銅よりも熱伝導度が高い銀（Ag）により形成することができる。
同様に、前記熱伝導装置６０の前記熱伝達パッド７０と接触する部分の少なくとも一部分は、前記熱伝達パッド７０と接触しない部分よりも熱伝導度が高い物質から形成することができる。例えば、前記熱伝導装置６０は銅（Cu）からなり、前記熱伝導装置６０の前記熱伝達パッド７０と接触する部分の少なくとも一部分は銅よりも熱伝導度が高い銀（Ag）により形成することができる。
よって、前記熱伝達パッド７０を通じて熱伝達がより効率的になる。
一方、図１には図示しないが、前記基板１０の上には前記発光ダイオード３０とワイヤー４０を保護するモールディング部材５０を形成することができる。
前記モールディング部材５０には蛍光体を含むことができ、前記モールディング部材５０の上側面は凸状、凹状、フラット状等の形状にすることができる。
図１及び後述の図３及び図４に示す実施例でも、前記モールディング部材５０を形成することができるが、図面における具体的な図示は省略する。
本発明の発光素子は発光ダイオード３０に電源を提供し、前記発光ダイオード３０が実装される第１リードフレーム２１を介在して前記発光ダイオード３０より発生した熱を速かに放出する。
前記発光ダイオード３０より発生した熱は前記第１リードフレーム２１に伝達され、前記第１リードフレーム２１の熱は前記熱伝達パッド７０を介在して前記熱伝導装置６０に伝達される。
そして、前記熱伝導装置６０に伝達された熱は前記ビア６１を介在して前記基板１０の下部の金属層６２に伝達され、速かに外部に放出される。前記ビア６１は複数に形成され、熱伝達がより効果的に行われる。
本発明の発光素子において、前記熱伝導装置６０は前記第１リードフレーム２１と電気的に遮断されているから、前記熱伝導装置６０と連結されている前記ビア６１及び金属層６２を介在して前記第１リードフレーム２１が他の発光ダイオードや電気部品等とのショートを防止することができる。
本発明の発光素子は、前記発光ダイオード３０に電源を提供する第１リードフレーム２１と熱伝導装置６０の間の熱伝達を効果的に行われるようにし、熱を速かに放出するための技術思想を提示する。
なお、図１と図２に示す実施例では、前記第１リードフレーム２１と前記熱伝導装置６０の間にのみ熱伝達パッド７０が形成された例が開示されているが、前記熱伝達パッド７０は前記第２リードフレーム２２と前記熱伝導装置６０の間にも形成することができる。
前記熱伝達パッド７０には抵抗が非常に大きい物質が使用されるので、前記熱伝達パッド７０を用いて前記第１リードフレーム２１及び第２リードフレーム２２中の少なくともいずれか１つと前記熱伝導装置６０を熱的に連結させても、前記熱伝導装置６０に電源が電気的に連結されることはない。
図３と図４は第２実施例による発光素子を説明する図面である。図４は図３のII−II’線の断面図である。
図３と図４では、図１と図２で説明した内容と同様な内容は省略することにする。したがって、図１と図２で説明された技術思想は、図３と図４で説明する実施例にも適用できることは自明である。
図３と図４に示すように、第２実施例による発光素子は基板１００の上に第１リードフレーム２１１、第２リードフレーム２１２及び第３リードフレーム２１３が形成され、前記第１リードフレーム２１１、第２リードフレーム２１２及び第３リードフレーム２１３と電気的に連結される第１発光ダイオード３１０及び第４発光ダイオード３４０が含まれる。
例えば、前記第１発光ダイオード３１０及び第４発光ダイオード３４０は緑色光を放出する発光ダイオードからなることができ、前記第１リードフレーム２１１、第２リードフレーム２１２及び第３リードフレーム２１３を介在して直列連結される。
前記第１発光ダイオード３１０の第１電極３１１は第１ワイヤー４１１を介在して前記第１リードフレーム２１１に電気的に連結され、前記第１発光ダイオード３１０の第２電極３１２は第２ワイヤー４１２を介在して前記第２リードフレーム２１２に電気的に連結される。
前記第４発光ダイオード３４０の第１電極３４１は第３ワイヤー４１３を介在して前記第２リードフレーム２１２に電気的に連結され、前記第４発光ダイオード３４０の第２電極３４２は第４ワイヤー４１４を介在して前記第３リードフレーム２１３に電気的に連結される。
前記第１発光ダイオード３１０は第１熱伝導装置６１０の上に形成される。前記第１発光ダイオード３１０と前記第１熱伝導装置６１０は電気的に遮断されている。
前記第１熱伝導装置６１０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６１１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
同様に、前記第４発光ダイオード３４０は第４熱伝導装置６４０の上に形成される。前記第４発光ダイオード３４０と前記第４熱伝導装置６４０は電気的に遮断されている。
前記第４熱伝導装置６４０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６４１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
また、前記発光素子は基板１００の上に第７リードフレーム２１７、第８リードフレーム２１８及び第９リードフレーム２１９が形成され、前記第７リードフレーム２１７、第８リードフレーム２１８及び第９リードフレーム２１９と電気的に連結される第２発光ダイオード３２０及び第５発光ダイオード３５０が含まれる。
例えば、前記第２発光ダイオード３２０及び第５発光ダイオード３５０は青色光を放出する発光ダイオードからなることができ、前記第７リードフレーム２１７、第８リードフレーム２１８及び第９リードフレーム２１９を介在して直列連結される。
前記第２発光ダイオード３２０の第１電極３２１は第７ワイヤー４１７を介在して前記第７リードフレーム２１７に電気的に連結され、前記第２発光ダイオード３２０の第２電極３２２は第８ワイヤー４１８を介在して前記第８リードフレーム２１８に電気的に連結される。
前記第５発光ダイオード３５０の第１電極３５１は第９ワイヤー４１９を介在して前記第８リードフレーム２１８に電気的に連結され、前記第５発光ダイオード３５０の第２電極３５２は第１０ワイヤー４２０を介在して前記第９リードフレーム２１９に電気的に連結される。
前記第２発光ダイオード３２０は第２熱伝導装置６２０の上に形成される。前記第２発光ダイオード３２０と前記第２熱伝導装置６２０は電気的に遮断されている。
前記第２熱伝導装置６２０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６２１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
同様に、前記第５発光ダイオード３５０は第５熱伝導装置６５０の上に形成される。前記第５発光ダイオード３５０と前記第５熱伝導装置６５０は電気的に遮断されている。
前記第５熱伝導装置６５０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６５１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
また、前記発光素子は基板１００の上に第４リードフレーム２１４、第５リードフレーム２１５及び第６リードフレーム２１６が形成され、前記第４リードフレーム２１４、第５リードフレーム２１５及び第６リードフレーム２１６と電気的に連結される第３発光ダイオード３３０及び第６発光ダイオード３６０が含まれる。
例えば、前記第３発光ダイオード３３０及び第６発光ダイオード３６０は赤色光を放出する発光ダイオードからなることができ、前記第４リードフレーム２１４、第５リードフレーム２１５及び第６リードフレーム２１６を介在して直列連結する。
前記第３発光ダイオード３３０の第１電極は前記第４リードフレーム２１４に直接接触して電気的に連結され、前記第３発光ダイオード３３０の第２電極３３２は第５ワイヤー４１５を介在して前記第５リードフレーム２１５に電気的に連結される。
前記第６発光ダイオード３６０の第１電極は前記第５リードフレーム２１５に直接接触して電気的に連結され、前記第６発光ダイオード３６０の第２電極３６２は第６ワイヤー４１６を介在して前記第６リードフレーム２１６に電気的に連結される。
本発明では、前記第５リードフレーム２１５が前記第３発光ダイオード３３０と電気的に連結される機能及び前記第６発光ダイオード３６０が実装されて電気的に連結される機能を提供する。なお、図示はしないが、前記第５リードフレーム２１５は２つの部分に分離れるように形成することができる。この場合、前記第５リードフレーム２１５の第１部分は前記第３発光ダイオード３３０と電気的に連結され、前記第５リードフレーム２１５の第２部分は前記第６発光ダイオード３６０が実装され、前記第６発光ダイオード３６０が電気的に連結される。また、前記第５リードフレーム２１５の第１部分と第２部分はワイヤーを介在して電気的に連結させることができる。
前記第３発光ダイオード３３０は前記第４リードフレーム２１４の上に形成され、前記第４リードフレーム２１４と隣接する位置に第３熱伝導装置６３０が形成される。前記第３発光ダイオード３３０と前記第３熱伝導装置６３０は電気的に遮断されている。前記第３熱伝導装置６３０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６３１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
また、前記第４リードフレーム２１４と前記第３熱伝導装置６３０の間の熱伝達が効果的に行われるように、前記第４リードフレーム２１４と前記第３熱伝導装置６３０の上には第１熱伝達パッド７１０が形成される。
前記第１熱伝達パッド７１０は電気抵抗が非常に大きい物質からなることで、前記第４リードフレーム２１４と前記第３熱伝導装置６３０は電気的に遮断される。
同様に、前記第６発光ダイオード３６０は前記第５リードフレーム２１５の上に形成され、前記第５リードフレーム２１５と隣接する位置に第６熱伝導装置６６０が形成される。前記第６発光ダイオード３６０と前記第６熱伝導装置６６０は電気的に遮断されている。前記第６熱伝導装置６６０には熱伝導度が高い物質が充填されたビア６６１が形成されて、前記基板１００の下部の金属層６６２と連結される。
また、前記第５リードフレーム２１５と前記第６熱伝導装置６６０の間の熱伝達が効果的に行われるように、前記第５リードフレーム２１５と前記第６熱伝導装置６６０の上には第２熱伝達パッド７２０が形成される。
前記第２熱伝達パッド７２０は電気抵抗が非常に大きい物質からなることで、前記第５リードフレーム２１５と前記第６熱伝導装置６６０は電気的に遮断される。
本発明の発光素子は、発光ダイオードが実装される形態により発光ダイオードから発生する熱の放出方法を選択的に決めることができる。
前記発光ダイオードが電源を提供する複数のリードフレームと離隔された位置に実装される場合、前記発光ダイオードは前記複数のリードフレームと離隔された熱伝導装置の上に実装することができる。前記発光ダイオードの下側面は絶縁物質が形成されているので、前記発光ダイオードと熱伝導装置は電気的に遮断される。
前記熱伝導装置は熱の放出効果を極大化するために、熱伝導度が高い金属が充填されたビアを介在して基板の下側面に形成された金属層と連結される。
従って、前記発光ダイオードと前記基板の下側面に形成された金属層は電気的に遮断されるので、基板の下側面の金属層によるショートの問題は起こらない。また、熱の放出効果は極大化される。
一方、前記発光ダイオードが電源を提供する複数のリードフレームのいずれか１つの上に実装された場合、前記発光ダイオードが実装されたリードフレームと隣接する位置に熱伝導装置を形成することができる。
前記リードフレームと熱伝導装置は離隔されて配置されるので、前記リードフレームと前記熱伝導装置は電気的に連結されることはない。
しかし、前記リードフレームと熱伝導装置の上には熱伝達パッドが形成されているので、前記熱伝達パッドを介在して前記リードフレームの熱が前記熱伝導装置に速かに移動することができる。
本発明の発光素子は電子機器及び照明装置に適用することができる。
１０ 基板
２１ 第１リードフレーム
２１ａ 凸部
２２ 第２リードフレーム
３０ 発光ダイオード
４０ ワイヤー
５０ モールディング部材
６０ 熱伝導装置
６１ ビア
６２ 金属層
６０ａ 凹部
７０ 熱伝達パッド

Claims (20)

  1. 基板と、
    前記基板の上に形成された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、
    前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結され、前記第１リードフレームに実装された第１発光ダイオードと、
    前記基板の上に形成され、前記第１リードフレームと電気的に分離されて配置された熱伝導装置と、
    前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置と接触して前記第１リードフレーム及び前記熱伝導装置を熱的に連結させる熱伝達パッドと、が含まれる発光素子。
  2. 前記第１リードフレームと前記第１発光ダイオードは直接またはワイヤーを介在して電気的に連結される請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第２リードフレームと前記第１発光ダイオードはワイヤーを介在して電気的に連結される請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記熱伝導装置は前記基板を貫通するビアと連結される請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記ビアは前記基板の背面に配置された金属層と連結される請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記熱伝達パッドはテープ、塗料、樹脂中の少なくともいずれか１つである請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記第１リードフレーム及び熱伝導装置中の一方は凸状の凸部が形成され、他方は前記凸部を囲む凹部が形成される請求項１に記載の発光素子。
  8. 前記第１リードフレームにおいて、前記熱伝達パッドと接触する部分の少なくとも一部分は、前記熱伝達パッドと接触しない部分よりも熱伝導度が高い物質から形成される請求項１に記載の発光素子。
  9. 前記熱伝導装置において、前記熱伝達パッドと接触する部分の少なくとも一部分は、前記熱伝達パッドと接触しない部分よりも熱伝導度が高い物質から形成される請求項１に記載の発光素子。
  10. 前記熱伝達パッドは、前記第２リードフレームと前記熱伝導装置も熱的に連結させる請求項１に記載の発光素子。
  11. 前記熱伝達パッドは、前記第１リードフレームと、前記熱伝導装置と、及び前記第１リードフレームと熱伝導装置の間に露出される基板と、の上に形成される請求項１に記載の発光素子。
  12. 前記基板の上に形成された第３リードフレーム及び第４リードフレームと、
    前記第３リードフレーム及び第４リードフレームと電気的に連結され、前記第３リードフレームに実装された第２発光ダイオードと、が含まれ、
    前記第２リードフレームと第３リードフレームは連結されて一体に形成、またはワイヤーを介在して電気的に連結される請求項１に記載の発光素子。
  13. 基板と、
    前記基板の上に形成された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、
    前記基板の上に形成され、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に分離されて配置された熱伝導装置と、
    前記熱伝導装置の上に実装され、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結される発光ダイオードと、が含まれる発光素子。
  14. 前記熱伝導装置は基板を貫通するビアと連結され、前記ビアは前記基板の背面に形成された金属層と連結される請求項１３に記載の発光素子。
  15. 基板と、
    前記基板の上に形成された第１リードフレーム、第２リードフレーム、第３リードフレーム及び第４リードフレームと、
    前記基板の上に形成された第１熱伝導装置及び第２熱伝導装置と、
    前記第１熱伝導装置の上に実装され、前記第１リードフレーム及び第２リードフレームと電気的に連結される第１発光ダイオードと、
    前記第３リードフレームの上に実装され、前記第３リードフレーム及び第４リードフレームと電気的に連結される第２発光ダイオードと、
    前記第３リードフレームと前記第２熱伝導装置と接触し、前記第３リードフレームと前記第２熱伝導装置を熱的に連結させる熱伝達パッドと、が含まれる発光素子。
  16. 前記第１熱伝導装置及び第２熱伝導装置は前記基板を貫通するビアと連結され、前記ビアは前記基板の背面に形成される金属層と連結される請求項１５に記載の発光素子。
  17. 前記熱伝達パッドは、前記第３リードフレームと、前記第２熱伝導装置と、及び前記第３リードフレームと前記第２熱伝導装置の間に露出された基板と、の上に形成される請求項１５に記載の発光素子。
  18. 前記熱伝達パッドはテープ、塗料、樹脂中少なくともいずれか１つである請求項１５に記載の発光素子。
  19. 前記基板の上に形成された第５リードフレーム及び第６リードフレームと、
    前記第５リードフレーム及び第６リードフレームと電気的に連結され、前記第５リードフレームに実装された第３発光ダイオードと、が含まれ、
    前記第４リードフレームと第５リードフレームは連結されて一体に形成、またはワイヤーを介在して電気的に連結される請求項１５に記載の発光素子。
  20. 前記基板の上に形成された第７リードフレーム、第８リードフレーム及び第３熱伝導装置と、
    前記第３熱伝導装置の上に形成された第４発光ダイオードと、が含まれ、
    前記第４発光ダイオードは前記第７リードフレーム及び第８リードフレームと電気的に連結される請求項１５に記載の発光素子。
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