JP2011249800A - Ｌｅｄパッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ＬＥＤチップと電気的に接続される各リードフレーム上に形成された隆起部を覆うようにハウジングが形成された構造により、放熱面積を最大に広げつつ、各リードフレーム間の物理的な強度を向上させるとともに、吸湿も防止できるＬＥＤパッケージに関する。
【解決手段】本発明のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと電気的に接続され、互いに対向する領域上に隆起部をそれぞれ備える各リードフレームと、前記各リードフレームを支持し、前記第１の面を外部に露出させるハウジングとを備える。前記各リードフレームは、前記ハウジングの底面に対して水平な第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージに関するもので、より詳細には、ＬＥＤチップと電気的に接続される各リードフレーム上に形成された隆起部を覆うように構成されたハウジングを備えてなる。本発明は、前記構成によって、放熱面積（heat dissipation area）を最大に広げるとともに各リードフレーム間の物理的な強度を高め、吸湿も防止できるＬＥＤパッケージに関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、Ｐ型半導体及びＮ型半導体間のＰ―Ｎ接合（Ｐ―Ｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）でにおける電子と正孔との再結合によって光を発する半導体素子であって、通常、ＬＥＤチップが搭載されたパッケージの構造で製作される。
従来のＬＥＤパッケージ１は、直下放熱構造の第１及び第２のリードフレーム１１、１２を備える。図１の（ａ）に示すように、互いに離隔して配置された第１及び第２のリードフレーム１１、１２のうちいずれか一つのリードフレーム、例えば、第１のリードフレーム１１には、ハーフエッチングでホールカップ１１１が形成される。
このような第１及び第２のリードフレーム１１、１２を支持するようにハウジング１３が形成され、ホールカップ１１１の底面にはＬＥＤチップ１４が実装される。図１の（ｂ）に示すように、ハウジング１３は、ホールカップ１１１と、第１及び第２リードフレーム１１、１２の一部を露出させるキャビティ１３１とを備える。ハウジング１３は、例えば、ＰＰＡ射出又はエポキシモールディングで形成される。
ホールカップ１１１内に実装されたＬＥＤチップ１４は、ボンディングワイヤＷによって第２のリードフレーム１２と電気的に接続される。ホールカップ１１１内には、少なくとも一つの蛍光体が含まれた透光性樹脂１６が充填され、ホールカップ１１１内に充填された蛍光体により、ＬＥＤチップ１４からの放出光の色の均一性を向上させることができる。ホールカップ１１１に実装されたＬＥＤチップ１４を保護するように、ハウジング１３のキャビティ１３１内には封止材（図示せず）が形成される。
このような構成を有するＬＥＤパッケージ１の各リードフレーム１１、１２に外部電源から電力が印加されると、ＬＥＤチップ１４は、封止材（図示せず）を経てその外部へ光を放出する。ここで、図１（ｃ）に示したＬＥＤパッケージ１の底面から見ると、ＬＥＤチップ１４が実装された第１のリードフレーム１１と第２のリードフレーム１２が外部に露出しており、ＬＥＤチップ１４から発生した熱の放熱効率が高められる。
しかし、図１に示したＬＥＤパッケージ１は、放熱効率に優れる一方、第１及び第２のリードフレーム１１、１２を分割する部分での物理的な強度及び吸湿が脆弱である。また、ハーフエッチングによって形成されたホールカップ１１１の不均一性が大きいことから、ＬＥＤチップ１４から発生した光の均一性を維持することが困難であった。また、エッチング方法を使用してホールカップ１１１を作る場合、パッケージの単価が上昇し、大量生産に制約が生じる。
このように従来のＬＥＤパッケージ１が物理的な強度及び吸湿に脆弱であるという問題を解決するために開発された従来のＬＥＤパッケージ２においては、図２の（ａ）に示すような形状を有する第１及び第２のリードフレーム２１、２２が採用される。すなわち、第１のリードフレーム２１は、第１の水平部２１ａと、その水平部２１ａから折り曲げられた状態で一定の高さだけ突出した突出部２１ｂと、突出部２１ｂから折り曲げられて延長された第２の水平部２１ｃとを含む。第２のリードフレーム２２は、第１の水平部２１ａと向い合う第３の水平部２２ａと、第３の水平部２２ａから折り曲げられて第２のリードフレーム２２の内側に陥没した陥没部２２ｂと、陥没部２２ｂから折り曲げられて第２の水平部２１ｃと向い合う第４の水平部２２ｃとを備える。このような第１のリードフレーム２１の突出部２１ｂは、第２のリードフレーム２２の陥没部２２ｂ内に配置される。
図２の（ｂ）を参照すると、従来のＬＥＤパッケージ２においては、第１及び第２のリードフレーム２１、２２を支持するようにハウジング２３が形成され、ハウジング２３は、ＬＥＤチップ２４を露出させるキャビティ２３１を備える。キャビティ２３１により、ボンディングワイヤＷと第１及び第２のリードフレーム２１、２２の一部が露出する。キャビティ２３１内には、ＬＥＤチップ２４を封止する封止材が形成される。
一方、第１のリードフレーム２１には、スタンピング工程を用いてダウンセット部２１１が形成され、ダウンセット部２１１内にはＬＥＤチップ２４が実装される。ダウンセット部２１１内には、少なくとも一つの蛍光体を含む透光性樹脂が充填される。ダウンセット部２１１の底面は、図２の（ｃ）に示すように、ＬＥＤパッケージ２の底面と同一平面上にある。図２に示したＬＥＤパッケージ２は、放熱面積（すなわち、ダウンセット部の底面に該当する。）が少ないので、ＬＥＤチップ２４から発生した熱の放熱効率が低い。
したがって、物理的な強度と吸湿の問題を解決する一方、放熱効率にも優れたＬＥＤパッケージの開発が必要とされる実情がある。
本発明の目的は、ＬＥＤチップと電気的に接続される各リードフレーム上に形成された隆起部を覆うようにハウジングが形成された構造により、放熱面積をが最大に広げられる一方、各リードフレーム間の物理的な強度が強く、吸湿も防止できるＬＥＤパッケージを提供することにある。
本発明の付加的な特徴は、以下の記述によって説明され、その説明から部分的に明白になり、あるいは本発明の実施により理解されるであろう。
前記目的を達成するための本発明の一実施例に係るＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップと電気的に接続され、互いに対向する領域上に隆起部をそれぞれ備える各リードフレームと、前記各リードフレームを支持し、第１の面を外部に露出させるハウジングとを備える。ここで、前記各リードフレームは、前記ハウジングの底面に対して水平な第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面とを備える。
前記ハウジングは、前記第１の面を外部に露出させる外部ハウジングと、前記隆起部の少なくとも一部及び前記第２の面上の前記各リードフレームの一部を露出させる内部ハウジングとを備えることができる。
前記内部ハウジングは、互いに対向する前記各リードフレームの間を埋める補強部を備えることができる。
前記内部ハウジングは、前記補強部から延長されて前記外部ハウジングと接続される少なくとも一つの継ぎ部を備えることができる。
前記継ぎ部は、第１の露出部を備えることができる。
前記第１の露出部は、前記ＬＥＤチップの実装領域を備えることができる。
前記第１の露出部は、平面上で四角形状に形成できる。
前記ＬＥＤチップは、前記第１の露出部の少なくとも中央に実装できる。
前記第１の露出部には、少なくとも一つの蛍光体を含む透光性樹脂で充填できる。
前記内部ハウジングは、接合領域を露出させる第２の露出部を設けることができる。
前記第２の露出部には、ツェナー・ダイオードを実装できる。
前記内部ハウジングは、透光性樹脂を含むことができる。
前記外部ハウジングと前記内部ハウジングは、一体的に射出成形することができる。
前記内部ハウジングは、前記外部ハウジングよりも低い高さで形成され得る。
前記第１の面は、前記外部ハウジングの底面と同一平面上にすることができる。
ＬＥＤパッケージは、さらに、前記外部ハウジングに結合されるレンズ部を備えることができる。
前記隆起部は、スタンピング工程によって形成することができる。
上述した一般的な記述及び以下の詳細な記述は両方とも代表的、説明的なもので、特許請求の範囲に記載された本発明の更なる説明を提供するよう意図されていると解すべきである。
本発明の実施例によると、ＬＥＤチップと電気的に接続される各リードフレームに形成された隆起部を覆うようにハウジングが形成された構造により、放熱面積を最大に広げながら、各リードフレーム間の物理的な強度が向上し、吸湿も防止できる効果がある。特に、各リードフレーム間のスペースを埋める補強部により、各リードフレーム間の物理的な強度をさらに強化させることができる。
添付図面は、本発明の更なる理解を与えるために含まれ、本願の明細書に組み込まれ、本願の明細書の一部を構成し、本発明の実施例を示し、本発明の原理を説明するものとする。
従来のＬＥＤパッケージを示した図である。 従来のＬＥＤパッケージを示した図である。 本発明の実施例に係るＬＥＤパッケージを示した図である。 図３に示したＡの拡大断面図である。
以下、添付の各図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。次に紹介する各実施例は、詳細に開示されており、当業者に本発明の技術的範囲を十分に開示するために例示的に提供されるものである。したがって、本発明は、以下で説明する各実施例に限定されるものでなく、他の形態に具体化されることもある。そして、各図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜上、誇張して表現されることがある。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
図３は、本発明の実施例に係るＬＥＤパッケージを示した図で、図４は、図３に示した円Ａの拡大断面図である。
本発明の実施例に係るＬＥＤパッケージ３は、図３の（ａ）に示した各リードフレーム３１、３２を備える。
図３（ａ）を参照すると、各リードフレーム３１、３２は、互いに離隔して配置される。各リードフレーム３１、３２は、互いに隣接する部分に各隆起部３１ａ、３２ａを備える。各隆起部３１ａ、３２ａは、略板状の金属板を、例えば、パンチでスタンピングし、アノードとカソードにそれぞれ対応する部分が向かい合う部分を相対的に高く隆起させることによって形成される。
また、各リードフレーム３１、３２の一端は、互いに対向するように配置され、より詳細には、第１のリードフレーム３１の隆起部３１ａの一部が第２のリードフレーム３２の隆起部３２ａ内の陥没領域内に配置される。
図３（ｂ）を参照すると、本発明の実施例に係るＬＥＤパッケージ３は、第１及び第２のリードフレーム３１、３２を支持しながら各隆起部３１ａ、３２ａを覆うハウジングを備える。該ハウジングは、外部ハウジング３３と内部ハウジング３７に区分される。
外部ハウジング３３は、上部が開放されており、ＬＥＤチップ３４を収容するためのキャビティ３３１を備える。
また、外部ハウジング３３上には、レンズ部（図示せず）の装着を考慮して装着孔３６が形成される。キャビティ３３１内には、内部ハウジング３７を全体的に封止する封止材（図示せず）が形成される。封止材の材料としては、透光性樹脂、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂が使用される。
外部ハウジング３３と一体に射出成形される内部ハウジング３７は、外部ハウジング３３よりも低い位置において形成される。また、外部ハウジング３３及び内部ハウジング３７は、第１及び第２のリードフレーム３１、３２の上面３１１、３２１の一部が露出するように形成される。本実施例において、内部ハウジング３７はキャビティ３３１内に配置され、外部ハウジング３３は、キャビティ３３１の外側に配置されて内部ハウジング３７と接続される。このような外部ハウジング３３と内部ハウジング３７には、例えば、ＰＰＡやエポキシなどの材料が使用される。
内部ハウジング３７は、補強部３７１、継ぎ部３７２、３７３及び露出部３７４、３７５を備えており、その形状は略十字状である。
補強部３７１は、第１及び第２のリードフレーム３１、３２間のスペースを埋める。特に、補強部３７１は、図４の拡大図に示すように、第１及び第２のリードフレーム３１、３２の各隆起部３１ａ、３２ａを覆い、各隆起部３１ａ、３２ａよりも高い位置に形成される。補強部３７１が各隆起部３１ａ、３２ａを完全に覆いながら各隆起部３１ａ、３２ａよりも高い位置に形成される構造により、第１及び第２のリードフレーム３１、３２が分けられる部分で物理的な強度がさらに向上する効果があり、吸湿を防止することもできる。
継ぎ部３７２、３７３は、補強部３７１からそれぞれ延長されて外部ハウジング３３と接続される。本実施例において、第１の継ぎ部３７２は、補強部３７１から第１のリードフレーム３１の一部にも配置されるように延長されて外部ハウジング３３と接続されている。そして、第２の継ぎ部３７３は、補強部３７１から第２のリードフレーム３２の一部にも配置されるように延長されて外部ハウジング３３と接続される。
露出部３７４、３７５は、第１及び第２のリードフレーム３１、３２の上面３１１、３２１の一部を露出させる。本実施例において、第１の露出部３７４は、ＬＥＤチップ３４の実装領域を提供するため、第１の継ぎ部３７２内で第１のリードフレーム３１の上面３１１の一部を露出させる。第１の露出部３７４によって露出した第１のリードフレーム３１の上面３１１の一部にはＬＥＤチップ３４が実装される。
第２の継ぎ部３７３は、第２のリードフレーム３２の上面３２１の露出した部分の間に設けられており、実装されたＬＥＤチップ３４は、第１のボンディングワイヤＷ１を介して、前記の上面３２１の露出部分の一つと接続される。
本実施例において、第１の露出部３７４は、角部が丸い四角形状に示されているが、必ずしもこれに限定されない。すなわち、ＬＥＤチップ３４の形状及び大きさを考慮し、ＬＥＤチップ３４が第１の露出部３７４の中央に実装される形状であればよい。また、第１の露出部３７４の他にも、第１の継ぎ部３７２を介在しつつ、第１のリードフレーム３１の上面３１１の一部をさらに露出させることができ、その露出領域は実装領域又は接合領域として利用できる。
第１の露出部３７４は、その内壁が傾斜して形成され、ＬＥＤチップ３４に発生した光を反射させることができる。また、第１の露出部３７４内にはＬＥＤチップ３４を覆う内部封止材（図示せず）が形成され、内部封止材（図示せず）は、少なくとも一つの蛍光体を含む透光性樹脂で形成することができる。
内部ハウジング３７内には、接合領域が設けられるように補強部３７１と第２の継ぎ部３７３にわたって第２の露出部３７５が形成される。
第２の継ぎ部３７３は、第２のリードフレーム３２の上面３２１の露出した部分の間に設けられており、前記上面３２１の他の露出部分にはツェナー・ダイオードを実装できる。そして、ツェナー・ダイオードＺＤと第１のリードフレーム３１を電気的に接続するための第２のボンディングワイヤＷ２は、第２の露出部３７５によって設けられた接合領域に接合される。ツェナー・ダイオード（ＺＤ）は、静電気放電からＬＥＤチップ３４を保護するために実装される。
第２の露出部３７５により、第１のボンディングワイヤＷ１と交差すること無く、ツェナー・ダイオードＺＤは、第２のボンディングワイヤＷ２を介して第１及び第２のリードフレーム３１、３２と電気的に接続される。
図３（ｃ）を参照すると、ＬＥＤパッケージ３の底面３３０は、外部ハウジング３３と内部ハウジング３７の底面を備え、隆起部３１ａ、３２ａを除いて、第１及び第２のリードフレーム３１、３２の底面３１２、３２２と同一平面上にある。したがって、ＬＥＤチップ３４から発生した熱が第１及び第２のリードフレーム３１、３２の底面３１２、３２２を通して放出されることによって、熱の放熱効率が高められる。
本発明の実施例によると、ＬＥＤチップと電気的に接続される各リードフレーム上に形成された隆起部を覆うように構成されたハウジングにより、放熱面積を最大に広げながら、各リードフレーム間の物理的な強度を向上し、吸湿も防止できる。特に、各リードフレームの間の隙間を埋める補強部により、各リードフレーム間の物理的な強度をさらに高めることができる。
図面とともに幾つかの実施例を参照して本発明が説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、上述した各実施例によって限定されるものでなく、本発明に種々の修正及び改変を成し得ることは、当業者にとって明らかである。更に、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、或る実施例の幾つかの特徴が他の実施例に適用することができる。従って、本願の実施例は、実例として記載されており、本発明の全部の開示を掲載するために与えられ、当業者に対して本発明の詳細な理解を提供するために与えられると理解されるべきである。このように、添付の請求項で定義される本発明の趣旨と範囲に含まれる限りにおいて、本発明には、その修正及び改変が含まれる。
３：ＬＥＤパッケージ、３１：第１のリードフレーム、３２：第２のリードフレーム、３３：外部ハウジング、３４：ＬＥＤチップ、３６：装着孔、３７：内部ハウジング、３７１：補強部、３７２：第１の継ぎ部、３７３：第２の継ぎ部、３７４：第１の露出部、３７５：第２の露出部

Claims (17)

  1. ＬＥＤチップと、
    前記ＬＥＤチップと電気的に連結され、互いに対向する領域に隆起部をそれぞれ備える各リードフレームと、
    前記各リードフレームを支持し、前記第１の面を外部に露出させるハウジングと、を備え、
    前記各リードフレームは、前記ハウジングの底面に対して水平な第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面と、を備えるＬＥＤパッケージ。
  2. 前記ハウジングは、前記第１の面を外部に露出させる外部ハウジングと、前記隆起部の少なくとも一部及び前記第２の面上の前記各リードフレームの一部を露出させる内部ハウジングと、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  3. 前記内部ハウジングは、互いに対向する前記各リードフレームの間を埋める補強部を備えることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  4. 前記内部ハウジングは、前記補強部からそれぞれ延長されて前記外部ハウジングとそれぞれ連結される少なくとも一つの継ぎ部を備えることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  5. 前記継ぎ部は第１の露出部を備えることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤパッケージ。
  6. 前記第１の露出部は、前記ＬＥＤチップの実装領域を備えることを特徴とする、請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  7. 前記第１の露出部は、平面上で四角形状に形成されることを特徴とする、請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  8. 前記ＬＥＤチップは、前記第１の露出部の少なくとも中央に実装されることを特徴とする、請求項７に記載のＬＥＤパッケージ。
  9. 前記第１の露出部には、少なくとも一つの蛍光体を含む透光性樹脂が充填されることを特徴とする、請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  10. 前記内部ハウジングは、接合領域を露出させる第２の露出部が設けられることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  11. 前記第２の露出部にツェナー・ダイオードが実装されることを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
  12. 前記内部ハウジングは透光性樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  13. 前記外部ハウジングと前記内部ハウジングは一体に射出成形されることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  14. 前記内部ハウジングは、前記外部ハウジングよりも低い高さで形成されることを特徴とする、請求項２又は１３に記載のＬＥＤパッケージ。
  15. 前記第１の面は、前記外部ハウジングの底面と同一平面上にあることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  16. 前記外部ハウジングに結合されるレンズ部をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  17. 前記隆起部はスタンピング工程によって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
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