JP2011082264A - Ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性の向上と軽量化とを両立できる横置きタイプの表面実装型のＬＥＤパッケージを提供する。
【解決手段】キャビティ基体１の後面側に溝状の肉抜き凹部３が形成され、この肉抜き凹部３内にヒートシンク用メッキ層５Ｃが露出しており、キャビティ基体１の後面側には従来例のようなパッケージ基板などの部材が接合されていないため、重量が大幅に軽減する。そして、リフレクタ凹部２内に実装された各ＬＥＤチップ４が発光して発熱すると、その発熱は、キャビティ基体１の後面側の肉抜き凹部３内に露出しているヒートシンク用メッキ層５Ｃから良好に放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層５Ｃに連続してキャビティ基体１の下面の後部に延びる第２のパッド用メッキ層５Ｅからも基板Ｓの放熱穴Ｈを通して良好に放熱される。
【選択図】図３

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、放熱性の向上と軽量化とを企図して開発された横置きタイプの表面実装型のＬＥＤパッケージに関するものである。

一般に、表面実装型のＬＥＤパッケージは、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形状の凹部（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）と、このキャビティ基体の基端面側に接合されるセラミックス製などのパッケージ基板とを備えている。

ここで、キャビティ基体のリフレクタ凹部内にはＬＥＤチップが実装されており、このＬＥＤチップは、エポキシ樹脂などによりリフレクタ凹部内に封入されている。そして、このＬＥＤチップに接続されたメッキ電極は、通常、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。

この種の表面実装型のＬＥＤパッケージとして、ＬＥＤチップの発光の照射方向が基板に沿った横向きとなるように、すなわち、リフレクタ凹部がキャビティ基体の前面側に開口する横向きで基板に実装される横置きタイプの表面実装型のＬＥＤパッケージも従来一般に知られている。この横置きタイプの表面実装型のＬＥＤパッケージは、例えば液晶画面のバックライト用として使用される。

ところで、横置きタイプを含む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、放熱性の向上と軽量化とを両立できる横置きタイプの表面実装型の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、キャビティ基体の前面側に開口する横向きに形成されたリフレクタ凹部の底部にＬＥＤチップが実装された横置きタイプの表面実装型の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、リフレクタ凹部の底部を構成するヒートシンク用メッキ層と、リフレクタ用メッキ層に連続してキャビティ基体の下面に延びる第１のパッド用メッキ層と、ヒートシンク用メッキ層に連続してキャビティ基体の下面に延びる第２のパッド用メッキ層とが一体に形成されており、ヒートシンク用メッキ層がキャビティ基体の後面側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部を構成してキャビティ基体の後面側に露出しているヒートシンク用メッキ層から良好に放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層に連続してキャビティ基体の下面に延びる第２のパッド用メッキ層からも良好に放熱される。

ここで、本発明のＬＥＤパッケージは、リフレクタ凹部の底部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後面側に露出した構造を有し、キャビティ基体の後面側には従来例のようなパッケージ基板などの部材が接合されていないため、重量が大幅に軽減する。

本発明のＬＥＤパッケージにおいて、キャビティ基体は、溝状のリフレクタ凹部を有する角棒状に形成することができる。この場合、溝状のリフレクタ凹部の長手方向に沿って複数のＬＥＤチップを配列することができる。

また、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が露出する凹部または溝部がキャビティ基体の後面側に形成されていると、その凹部または溝部の容積分だけキャビティ基体の重量が軽量化するので好ましい。

本発明に係るＬＥＤパッケージによれば、ＬＥＤチップの発熱がキャビティ基体の後面側に露出しているヒートシンク用メッキ層から良好に放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層に連続してキャビティ基体の下面に延びる第２のパッド用メッキ層からも良好に放熱されるため、放熱性を大幅に向上することができる。

また、リフレクタ凹部の底部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後面側に露出した構造を有し、キャビティ基体の後面側には従来例のようなパッケージ基板などの部材が接合されていないため、重量を大幅に軽量化することができる。すなわち、本発明のＬＥＤパッケージによれば、放熱性の向上と軽量化とを両立することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤパッケージの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。 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。

以下、添付の図面を参照して本発明に係るＬＥＤパッケージの一実施形態を説明する。一実施形態のＬＥＤパッケージは、例えば液晶画面のバックライト用として使用される横置きタイプの表面実装型のＬＥＤパッケージである。

図１および図２に示すように、一実施形態のＬＥＤパッケージは、左右方向に延びる角棒状に形成されたキャビティ基体１を備えている。このキャビティ基体１の前面側には、左右方向に延びる溝状のリフレクタ凹部２が横向きに開口して形成されており、キャビティ基体１の後面側には、左右方向に延びる溝状の肉抜き凹部３が形成されている。このキャビティ基体１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成形されている。

リフレクタ凹部２の上下の壁面は、キャビティ基体１の前面側に向かって相互間隔が拡がるように上下対称に傾斜する傾斜壁面とされている。そして、リフレクタ凹部２の底部の上下方向中央部には、リフレクタ凹部２の長手方向に沿って例えば６個のＬＥＤチップ４，４…が実装されている。

キャビティ基体１には、リフレクタ凹部２の周面である上下の壁面を構成する上側のリフレクタ用メッキ層５Ａおよび下側のリフレクタ用メッキ層５Ｂと、リフレクタ凹部２の底部を構成するヒートシンク用メッキ層５Ｃと、下側のリフレクタ用メッキ層５Ｂに連続してキャビティ基体１の下面の前側に延びるアノード側の第１のパッド用メッキ層５Ｄと、ヒートシンク用メッキ層５Ｃに連続してキャビティ基体１の下面の後側に延びるカソード側の第２のパッド用メッキ層５Ｅとが一体に形成されている。

上側のリフレクタ用メッキ層５Ａ、下側のリフレクタ用メッキ層５Ｂ、ヒートシンク用メッキ層５Ｃ、第１のパッド用メッキ層５Ｄおよび第２のパッド用メッキ層５Ｅ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。

各ＬＥＤチップ４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２の底部を構成するヒートシンク用メッキ層５Ｃ上に接合されている。このＬＥＤチップ４は、アノード側の第１のパッド用メッキ層５Ｄに連続する下側のリフレクタ用メッキ層５Ｂに一方のボンディングワイヤＷ１を介して接続され、カソード側の第２のパッド用メッキ層５Ｅに連続するヒートシンク用メッキ層５Ｃに他方のボンディングワイヤＷ２を介して接続されている。

そして、このＬＥＤチップ４は、リフレクタ凹部２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６により封入されている。この封入樹脂６には、ＬＥＤチップ４の青色発光によりその補色の黄色を発光する蛍光体が分散して配合されている。

ここで、ヒートシンク用メッキ層５Ｃは、キャビティ基体１の後面側に形成された溝状の肉抜き凹部３内に露出している。このヒートシンク用メッキ層５Ｃは、図２に仮想線で示すリフレクタ凹部２の底部の余肉部分７がレーザ加工などの後加工により除去されることで、ＬＥＤチップ４が接合されるリフレクタ凹部２の底部を構成している。

以上のように構成された一実施形態に係るＬＥＤパッケージでは、キャビティ基体１の後面側に溝状の肉抜き凹部３が形成され、この肉抜き凹部３内にヒートシンク用メッキ層５Ｃが露出しており、キャビティ基体１の後面側には従来例のようなパッケージ基板などの部材が接合されていないため、重量が大幅に軽減する。

ここで、一実施形態のＬＥＤパッケージは、例えば図３に示すような基板Ｓ上に実装される。この基板Ｓ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パッケージの第１のパッド用メッキ層５Ｄおよび第２のパッド用メッキ層５Ｅに対面する部分には、複数の放熱穴Ｈ，Ｈ，…が形成されている。

基板Ｓ上に実装された一実施形態のＬＥＤパッケージでは、リフレクタ凹部２内に実装された各ＬＥＤチップ４が電流の投入により発光して発熱すると、その発熱は、キャビティ基体１の後面側の肉抜き凹部３内に露出しているヒートシンク用メッキ層５Ｃから良好に放熱されると共に、このヒートシンク用メッキ層５Ｃに連続してキャビティ基体１の下面の後部に延びる第２のパッド用メッキ層５Ｅからも基板Ｓの放熱穴Ｈを通して良好に放熱される。

従って、一実施形態に係るＬＥＤパッケージによれば、重量の大幅な軽減と、良好な放熱性とを達成することができ、放熱性の向上と軽量化とを両立することができる。

本発明のＬＥＤパッケージは、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、キャビティ基体１は、リフレクタ凹部２内に単一のＬＥＤチップ４を実装したブロック状に構成することができる。また、キャビティ基体１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。

１ …キャビティ基体
２ …リフレクタ凹部
３ …肉抜き凹部
４ …ＬＥＤチップ
５Ａ…上側のリフレクタ用メッキ層
５Ｂ…下側のリフレクタ用メッキ層
５Ｃ…ヒートシンク用メッキ層
５Ｄ…第１のパッド用メッキ層
５Ｅ…第２のパッド用メッキ層
６ …封入樹脂
７ …余肉部分

Claims (3)

1. キャビティ基体の前面側に開口する横向きに形成されたリフレクタ凹部の底部にＬＥＤチップが実装された横置きタイプの表面実装型の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、前記リフレクタ凹部の底部を構成するヒートシンク用メッキ層と、前記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下面に延びる第１のパッド用メッキ層と、前記ヒートシンク用メッキ層に連続して前記キャビティ基体の下面に延びる第２のパッド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後面側に露出していることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
2. 前記キャビティ基体が溝状のリフレクタ凹部を有する角棒状に形成され、溝状のリフレクタ凹部の長手方向に沿って複数のＬＥＤチップが配列され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。
3. 前記キャビティ基体の後面側には、前記ヒートシンク用メッキ層が露出する凹部または溝部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。