JP2011029433A - Ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化と放熱性の向上とを両立できる表面実装型のＬＥＤパッケージを提供する。
【解決手段】リフレクタ凹部１１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層１４Ｃがキャビティ基体１２の下面に露出する構造により、キャビティ基体１２が従来よりも薄型化されているため、その分、重量が軽減する。そして、リフレクタ凹部１１内に実装されたＬＥＤチップ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが電流の投入により発熱すると、その発熱は、リフレクタ凹部１１の底面を構成してキャビティ基体２０の下面に露出しているヒートシンク用メッキ層１４Ｃから基板の複数の放熱穴を通して放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層１４ＣＢにリフレクタ用メッキ層１４Ａを介して一体に形成された一方のパッド用メッキ層１４Ｂからも基板の複数の放熱穴を通して放熱される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤチップを内蔵したＬＥＤパッケージに関し、詳しくは、ＬＥＤチップの放熱性を向上させた表面実装型のＬＥＤパッケージに関するものである。

ＬＥＤチップを内蔵したＬＥＤパッケージとして、ポリカーボネート（ＰＣ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの材料により所定の凹部（リフレクタ凹部）を有する形状に成型された基体（キャビティ基体）のリフレクタ凹部内にＬＥＤチップを実装し、このＬＥＤチップをエポキシ樹脂などによりリフレクタ凹部内に封入した構造を有する表面実装型のＬＥＤパッケージが従来一般に知られている。

この種の表面実装型のＬＥＤパッケージにおいては、通常、キャビティ基体の下面にセラミックス製などのパッケージ基板が接合されており、ＬＥＤチップに接続されたメッキ電極は、キャビティ基体とパッケージ基板との間からパッケージ基板の下面に引き出されている。

このような構造を有する従来一般の表面実装型のＬＥＤパッケージでは、パッケージ基板の存在によりＬＥＤチップからの放熱性が低下するため、ＬＥＤチップに大電流を投入すると、ＬＥＤチップが発熱により高温となって寿命が低下する虞があり、ＬＥＤチップに大電流を投入して明るく発光させることが難しい。

そこで、放熱性を向上するように改良された表面実装型のＬＥＤパッケージが種々提案されている。例えば特許文献１には、ＬＥＤチップであるＬＥＤ発光素子（２）をヒートシンク（５）上に実装した表面実装型ＬＥＤパッケージが提案されている。また、特許文献２には、ＬＥＤチップである半導体発光素子（１）の裏面が接着固定される金属製のベース部材（２）と、半導体発光素子（１）を囲むようにベース部材（２）上に接着シート（５）を介して接合された金属製のリフレクタ（６）とを備える表面実装型発光ダイオード（ＬＥＤパッケージ）が提案されている。

特開２００６−３２４４３８号公報 特開２００９−４５０３号公報

ところで、特許文献１に記載されたヒートシンク（５）は、リフレクタ機能を有する所定形状に形成された凹部（５ｃ）内にＬＥＤ発光素子（２）を実装するものであって、いわば従来一般の合成樹脂製のキャビティ基体をアルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属製に変更したものである。従って、特許文献１に記載された表面実装型ＬＥＤパッケージには、重量が大幅に嵩むという問題がある。

また、特許文献２に記載された金属製のベース部材（２）と金属製のリフレクタ（６）とは、従来一般の合成樹脂製のキャビティ基体を金属製に変更したものと同等のものであり、この点で特許文献２に記載された表面実装型発光ダイオード（ＬＥＤパッケージ）にも重量が大幅に嵩むという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、軽量化と放熱性の向上とを両立できる表面実装型のＬＥＤパッケージを提供することを課題とする。

このような課題を解決するため、本発明に係るＬＥＤパッケージは、キャビティ基体のリフレクタ凹部内にＬＥＤチップが実装される表面実装型のＬＥＤパッケージであって、キャビティ基体には、リフレクタ凹部の周面を構成するリフレクタ用メッキ層と、このリフレクタ用メッキ層に連続してキャビティ基体の上面から側面を経て下面に延びるパッド用メッキ層と、リフレクタ凹部の底面を構成するヒートシンク用メッキ層とが一体に形成されており、このヒートシンク用メッキ層がキャビティ基体の下面に露出していることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤパッケージでは、リフレクタ凹部の底面を構成するヒートシンク用メッキ層がキャビティ基体の下面に露出しており、この構造によりキャビティ基体を従来よりも薄型化して軽量化することが可能となる。

ここで、リフレクタ凹部内に実装されたＬＥＤチップが電流の投入により発光して発熱すると、その発熱は、リフレクタ凹部の底面を構成してキャビティ基体の下面に露出しているヒートシンク用メッキ層から放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層にリフレクタ用メッキ層を介して一体に形成されたパッド用メッキ層からも放熱される。

本発明のＬＥＤパッケージにおいて、ヒートシンク用メッキ層の周縁部がキャビティ基体の下面に沿って延出していると、ヒートシンク用メッキ層からの放熱量が増大するので好ましい。

本発明に係るＬＥＤパッケージでは、ヒートシンク用メッキ層がキャビティ基体の下面に露出しており、この構造によりキャビティ基体を従来よりも薄型化して軽量化することが可能となる。そして、ＬＥＤチップが電流の投入により発熱すると、その発熱は、キャビティ基体の下面に露出しているヒートシンク用メッキ層から放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層にリフレクタ用メッキ層を介して一体に形成されたパッド用メッキ層からも放熱される。従って、本発明に係るＬＥＤパッケージによれば、軽量化と放熱性の向上とを両立することができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤパッケージの平面図である。 図１に示したＬＥＤパッケージの長手方向に沿う縦断面図である。 図２に示したＬＥＤパッケージを基板上に実装した状態を示す断面図である。 図２に示したＬＥＤパッケージの変形例を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤパッケージの平面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う縦断面図である。 図６に示したＬＥＤパッケージの変形例を示す縦断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明に係るＬＥＤパッケージの第１実施形態および第２実施形態を順次説明する。なお、以下の説明において、同様の構成要素については、同一または対応する符号を付して重複した説明を省略することがある。
＜第１実施形態＞

図１および図２に示すように、第１実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０は、リフレクタ凹部１１を有するキャビティ基体１２のリフレクタ凹部１１内に例えば単一のＬＥＤチップ１３が実装された２端子型のＬＥＤパッケージである。

キャビティ基体１２は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの合成樹脂により、平面視長方形の薄型ボックス状に成形されており、その長手方向中央部の上面には、長手方向に直交する平面視長方形のリフレクタ凹部１１が形成されている。

キャビティ基体１２には、リフレクタ凹部１１の周面を構成するリフレクタ用メッキ層１４Ａと、このリフレクタ用メッキ層１４Ａに連続してキャビティ基体１２の上面から側面を経て下面に延びるパッド用メッキ層１４Ｂと、リフレクタ凹部１１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層１４Ｃとが一体に形成されている。また、キャビティ基体１２には、リフレクタ用メッキ層１４Ａと分離した状態でキャビティ基体１２の上面から側面を経て下面に延びる他のパッド用メッキ層１４Ｄが形成されている。

リフレクタ用メッキ層１４Ａ、パッド用メッキ層１４Ｂ、ヒートシンク用メッキ層１４Ｃおよびパッド用メッキ層１４Ｄは、例えば、銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）のメッキ層を順次積層した３層構造であり、その厚みは２５μｍ程度である。なお、これらのメッキ層は、銀（Ａｇ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）のメッキ層を順次積層した５層構造としてもよい。

ＬＥＤチップ１３は、例えば白色発光させるために青色を発光するものであり、リフレクタ凹部１１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層１４Ｃ上に接合されている。このＬＥＤチップ１３は、一方のボンディングワイヤＷ１を介してアノード側のパッド用メッキ層１４Ｂに接続され、他方のボンディングワイヤＷ２を介してカソード側のパッド用メッキ層１４Ｄに接続されている。

そして、このＬＥＤチップ１３は、ＬＥＤパッケージ１０のリフレクタ凹部１１を含む上面側に充填されたエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの封入樹脂１５により封入されている。この封入樹脂１５には、ＬＥＤチップ１３の青色発光によりその補色の黄色を発光する蛍光体が配合されている。

ここで、リフレクタ凹部１１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層１４Ｃは、図２に仮想線で示すキャビティ基体１２の下面の余肉部分１６がレーザ加工などの後加工により除去されることで、キャビティ基体１２の下面に露出している。そして、このキャビティ基体１２の下面位置がリフレクタ凹部１１の底面位置と略一致していることから、キャビティ基体１２は従来のものに較べて大幅に薄型化されており、その分、軽量化されている。

以上のように構成された第１実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０では、リフレクタ凹部１１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層１４Ｃがキャビティ基体１２の下面に露出しており、この構造により、キャビティ基体１２が従来よりも薄型化されているため、その分、重量が軽減する。

そして、このようなＬＥＤパッケージ１０は、例えば図３に示すような基板２０上に実装される。この基板２０は、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などで構成されており、ＬＥＤパッケージ１０のヒートシンク用メッキ層１４Ｃおよびパッド用メッキ層１４Ｂに対面する部分には、複数の放熱穴２１，２１，…が形成されている。

ここで、第１実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０では、電流の投入によりＬＥＤチップ１３が発光して発熱すると、その発熱は、リフレクタ凹部１１の底面を構成してキャビティ基体１２の下面に露出しているヒートシンク用メッキ層１４Ｃから基板２０の複数の放熱穴２１，２１，…を通して放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層１４ＣＢにリフレクタ用メッキ層１４Ａを介して一体に形成された一方のパッド用メッキ層１４Ｂからも基板２０の複数の放熱穴２１，２１，…を通して放熱される。従って、第１実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０によれば、軽量化と放熱性の向上とを両立することができる。
＜第1実施形態の変形例＞

ここで、図４に示すように、ＬＥＤパッケージ１０のヒートシンク用メッキ層１４Ｃは、その周縁部１４Ｅがキャビティ基体１２の下面に沿って延出する形態で形成することができる。この場合、ＬＥＤチップ１３の発光による発熱は、ヒートシンク用メッキ層１４Ｃの周縁部１４Ｅからも放熱されるようになり、ヒートシンク用メッキ層１４Ｃからの放熱量が増大する。
＜第２実施形態＞

次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤパッケージを説明する。図５および図６に示すように、第２実施形態のＬＥＤパッケージ３０は、リフレクタ凹部３１を有するキャビティ基体３２のリフレクタ凹部３１内に例えば３個のＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが実装された４端子型のＬＥＤパッケージである。

このＬＥＤパッケージ３０は、正方形に近い長方形の平面形状に成形された薄型ボックス状のキャビティ基体３２の上面中央部に円形のリフレクタ凹部３１が形成されたものであり、リフレクタ凹部３１の周面は上方が拡径したテーパ状に形成されている。

キャビティ基体３２には、リフレクタ凹部３１の周面を構成するリフレクタ用メッキ層３４Ａと、このリフレクタ用メッキ層３４Ａに連続してキャビティ基体３２の上面から側面を経て下面に延びるパッド用メッキ層３４Ｂと、リフレクタ凹部３１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層３４Ｃとが一体に形成されている。また、キャビティ基体３２には、リフレクタ用メッキ層３４Ａと分離した状態でキャビティ基体３２の上面から側面を経て下面に延びる他のパッド用メッキ層３４Ｄが形成されている。

なお、リフレクタ用メッキ層３４Ａ、パッド用メッキ層３４Ｂ、ヒートシンク用メッキ層３４Ｃおよびパッド用メッキ層３４Ｄの層構造は、前述した第１実施形態のリフレクタ用メッキ層１４Ａ、パッド用メッキ層１４Ｂ、ヒートシンク用メッキ層１４Ｃおよびパッド用メッキ層１４Ｄの層構造と同様であるため、詳細な説明は省略する。

リフレクタ凹部３１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層３４Ｃは、第１実施形態のヒートシンク用メッキ層１４Ｃと同様にキャビティ基体３２の下面に露出しており、このヒートシンク用メッキ層３４Ｃ上には、例えば３原色を発光する３個のＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが接合状態で実装されている。ちなみに、ＬＥＤチップ３３Ａは赤色（Ｒ）発光用、ＬＥＤチップ３３Ｂは緑色（Ｇ）発光用、ＬＥＤチップ３３Ｃは青色（Ｂ）発光用である。

そして、ＬＥＤパッケージ３０のリフレクタ凹部３１を含む上面側には、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などの封入樹脂３５がＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを封入するように充填されている。なお、これらのＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを実装するためのボンディングワイヤは、図示を省略する。

第２実施形態のＬＥＤパッケージ３０も、リフレクタ凹部３１の底面を構成するヒートシンク用メッキ層３４Ｃがキャビティ基体３２の下面に露出しており、この構造により、キャビティ基体３２が従来よりも薄型化されているため、その分、重量が軽減する。

そして、このＬＥＤパッケージ３０では、ＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの発光による発熱がキャビティ基体３２の下面に露出しているヒートシンク用メッキ層３４Ｃから放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層３４Ｃにリフレクタ用メッキ層２４Ａを介して一体に形成された一方のパッド用メッキ層３４Ｂからも放熱される。従って、第２実施形態のＬＥＤパッケージ３０によっても、軽量化と放熱性の向上とを両立することができる。
＜第２実施形態の変形例＞

ここで、図７に示すように、ＬＥＤパッケージ３０のヒートシンク用メッキ層３４Ｃは、その周縁部３４Ｅがキャビティ基体３２の下面に沿って延出する形態で形成することができる。この場合、ＬＥＤチップ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの発光による発熱は、ヒートシンク用メッキ層３４Ｃの周縁部３４Ｅからも放熱されるようになり、ヒートシンク用メッキ層３４Ｃからの放熱量が増大する。

本発明のＬＥＤパッケージは、前述した第１実施形態または第２実施形態に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤパッケージ１０のキャビティ基体１２またはＬＥＤパッケージ３０のキャビティ基体３２は、ポリカーボネート（ＰＣ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）、あるいはポリフタリルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ）などに限らず、耐熱性があって熱伝導性の高い適宜の合成樹脂材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）により構成することができる。

１０ …ＬＥＤパッケージ
１１ …リフレクタ凹部
１２ …キャビティ基体
１３…ＬＥＤチップ
１４Ａ…リフレクタ用メッキ層
１４Ｂ…パッド用メッキ層
１４Ｃ…ヒートシンク用メッキ層
１４Ｄ…パッド用メッキ層
１５ …封入樹脂
１６ …余肉部分
２０ …基板
２１ …放熱穴
３０ …ＬＥＤパッケージ
３１ …リフレクタ凹部
３２ …キャビティ基体
３３Ａ…赤色（Ｒ）発光用のＬＥＤチップ
３３Ｂ…緑色（Ｇ）発光用のＬＥＤチップ
３３Ｃ…青色（Ｂ）発光用のＬＥＤチップ
３４Ａ…リフレクタ用メッキ層
３４Ｂ…パッド用メッキ層
３４Ｃ…ヒートシンク用メッキ層
３４Ｄ…パッド用メッキ層
３５ …封入樹脂

Claims (2)

1. キャビティ基体のリフレクタ凹部内にＬＥＤチップが実装される表面実装型のＬＥＤパッケージであって、
   前記キャビティ基体には、前記リフレクタ凹部の周面を構成するリフレクタ用メッキ層と、このリフレクタ用メッキ層に連続して前記キャビティ基体の上面から側面を経て下面に延びるパッド用メッキ層と、前記リフレクタ凹部の底面を構成するヒートシンク用メッキ層とが一体に形成されており、
   前記ヒートシンク用メッキ層が前記キャビティ基体の下面に露出していることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
2. 前記ヒートシンク用メッキ層は、その周縁部がキャビティ基体の下面に沿って延出していることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。