JP2013229355A - Ｌｅｄパッケージ用リードフレーム、ｌｅｄパッケージ及びそれを用いたｌｅｄ発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームをリフレクタとして機能させ、ＬＥＤパッケージから照射される光強度を大きくさせることのできるＬＥＤパッケージ用リードフレーム、ＬＥＤパッケージ及びそれを用いた発光素子を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤ素子の載置部２２１と、載置部２２１の一端から立ち上がった第１のリフレクタと、他端から立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレーム１０１と、中位面と、中位面から立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレーム１０２と、を備え、中位面は、第１のリードフレーム１０１の載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とするＬＥＤパッケージ用リードフレームとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般照明器具、液晶ディスプレイのバックライト光源、ヘッドライト、光センサなどに利用するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を搭載するためのＬＥＤパッケージ用リードフレーム、ＬＥＤパッケージ及びそれを用いたＬＥＤ発光素子に関するものである。

近年、数十μｍから数ｍｍ程度角の大きさのＬＥＤチップをパッケージ内に収めた発光装置が開発され、電子機器、車両、各種の照明装置として利用が拡大している。

ＬＥＤパッケージでは、略椀状部底面にＬＥＤチップが搭載され、エポキシ樹脂やシリコン樹脂といった封止樹脂で樹脂モールドされ、パッケージから外部に露出した複数の電極（リードフレーム）によって実装基板と電気的・機械的な接続が行なわれる。

ＬＥＤパッケージは、リードフレームとケースが一体となっているものが最も一般的である。リードフレームは電気的導通及び放熱効果を、ケースは絶縁及び放熱効果をそれぞれ要求されている。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップから放出される光を効率よく取り出すことが求められており、ＬＥＤから直接放たれた光だけでなく、反射部材（リフレクタ）を設けることで光を反射させ、外部に光をより多く放出されるような輝度の高いパッケージが検討されている。

リードフレームは、ＳＰＣＣやＳＰＣＥ等の鉄板、板状の鉄−ニッケル等の合金薄板、銅−ニッケル−錫等の合金薄板からなるリードフレーム用金属材料を、フォトエッチング加工あるいはスタンピング加工をして作られる。さらに、光反射を向上させるために銀メッキの処理を施しているものもある。

（特許文献１）には、リードフレームが電気的に２つのダイボンディングフレームとワイヤボンディングフレームとに間隙により相互に分離され、そのひとつのダイボンディングフレームの上にＬＥＤチップが戴置され、ＬＥＤチップとワイヤボンディングフレームとがワイヤで接続される構成で使用されるＬＥＤパッケージ用リードフレームが記載されている。

国際公開第２０１０／０７３８４４号

（特許文献１）記載のリードフレームでは、樹脂で作られたケースの一部にリードフレームが保持される構成になっている。そのため、リードフレームが覆いかぶさっていないケース面（樹脂面）では、ＬＥＤから発せられた光がその樹脂面で反射され、外部へ照射される。

したがって、ＬＥＤパッケージから照射される光強度を大きくするにはケースの樹脂面に高反射剤を塗工するなどの処理を行なう必要があり、製造時間が掛かるとともにコスト高になるという課題がある。

さらに、ケース樹脂面にＬＥＤの照射光が当たり続けると、ＬＥＤ光の吸収や熱により樹脂の変色など、変質劣化が起こりやすくなる。その結果、樹脂面の光反射率が低下し、ＬＥＤパッケージから照射される光の強度が弱まってしまう課題がある。

本発明の目的は、リードフレームの形状を最適化してリードフレームをリフレクタとして機能させることで、リフレクタの耐熱性、耐久性を向上させ、ＬＥＤパッケージから照射される光強度を大きくすることのできるＬＥＤパッケージ用リードフレーム、ＬＥＤパッケージ及びそれを用いたＬＥＤ発光素子を提供することである。

以上の目的を達成するために本発明のＬＥＤパッケージ用リードフレームは、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、を備え、中位面は、第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、第１のリフレクタの載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とする。

また本発明のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、第１のリードフレームと第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、を備え、中位面は、第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、第１のリフレクタの載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とする。

また本発明の発光素子は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、第１のリードフレームと第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、第１のリードフレームと第２リードフレームとの少なくとも一部とＬＥＤ素子とを封止する封止部材と、を備え、リードフレームの各々は開口側に複数の平坦部を備え、各々の平坦部の高さが異なり、各々の平坦部を結ぶ面が斜面であることを特徴とする。

本発明は以上のように構成されるため、リードフレームの形状を最適化してリードフレームをリフレクタとして機能させることで、リフレクタの耐熱性、耐久性を向上させ、ＬＥＤパッケージから照射される光強度を大きくすることができる。さらに、リードフレームに戴置されたＬＥＤ素子を設ける時などに発生する異物や導電性物質がもう一方のリードフレーム側へ移動しリードフレーム間の絶縁性が悪化するのを防止させることができる。

本発明の実施の形態におけるＬＥＤ発光素子を模式的に示す斜視図 本発明の実施の形態におけるＬＥＤ発光素子の断面図 本発明の実施の形態におけるＬＥＤパッケージ用リードフレームを模式的に示す図 本発明の実施の形態におけるＬＥＤパッケージのリードフレームとパッケージ部材の斜視図

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、を備え、中位面は、第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、第１のリフレクタの載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とするＬＥＤパッケージ用リードフレームであって、リードフレームの形状を最適化してリードフレームをリフレクタとして機能させ、ＬＥＤパッケージから照射される光量を大きくさせることができる。さらにリードフレームに複数の平坦部を設けることで、リードフレームに戴置されたＬＥＤ素子を設ける時などに発生する異物や導電性物質がもう一方のリードフレーム側へ移動しリードフレーム間の絶縁性が悪化するのを防止させることができる。

請求項２に記載の発明は、第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、載置部から第１のリフレクタの反対の他端部までの高さと、載置部から第３のリフレクタの載置部と離れた側の端部までの高さと、がほぼ同一であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ用リードフレームであって、リードフレームの相対する平坦部は略同一平面になるように並ぶのでリードフレーム間の絶縁部付近には無用な凹凸が無く異物などが堆積しにくいし、ＬＥＤパッケージを形成させる金型の形状も簡易にさせることができる。また、リフレクタによって反射される光に方向性が生じず、効率よく発光させることができる。

請求項３に記載の発明は、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、第１のリードフレームと第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、を備え、中位面は、第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、第１のリフレクタの載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とするＬＥＤパッケージであって、リードフレームの形状を最適化してリードフレームをリフレクタとして機能させ、ＬＥＤパッケージから照射される光量を大きくさせることができる。さらにリードフレームに複数の平坦部を設けることで、リードフレーム間の絶縁を確実に行なうことができる。

請求項４に記載の発明は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、載置部の一端から載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、載置部の一端と反対である他端から載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、中位面から載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、第１のリードフレームと第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、第１のリードフレームと第２リードフレームとの少なくとも一部とＬＥＤ素子とを封止する封止部材と、を備え、リードフレームの各々は開口側に複数の平坦部を備え、各々の平坦部の高さが異なり、各々の平坦部を結ぶ面が斜面であることを特徴とするＬＥＤ発光素子であって、リードフレームの形状を最適化してリードフレームをリフレクタとして機能させ、ＬＥＤパッケージから照射される光量を大きくさせることができる。さらにリードフレーム１０１、１０２に複数の平坦部を設けることで、各々のリードフレーム間の絶縁を確実に行なうことができる。

また、リードフレームの金属の高い光反射率を利用して反射鏡の機能や高い熱伝導率を利用しての放熱板の機能も兼ねることができるので、この放熱作用によりＬＥＤ素子は優れた放熱性を得られ、高い発光効率を維持でき、長寿命化を図ることができる。すなわち、ＬＥＤ発光素子の性能や信頼性を向上させることができる。

（実施の形態）
以下、本発明のリードフレーム、ＬＥＤパッケージそしてＬＥＤ発光素子について図面を用いて説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。

以下、本発明のＬＥＤ発光素子１００について図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態におけるＬＥＤ発光素子を模式的に示す斜視図、図２は本発明の実施の形態におけるＬＥＤ発光素子の断面図で、図１のＺ−Ｚでの断面を表したものである。なお、図１はパッケージ部材１０４が透けた状態でリードフレーム１０１、１０２の取り付け関係が判りやすいように図示されている。

図１及び図２に示すように、ＬＥＤ発光素子１００は、ＬＥＤ素子１１０と、一対の屈曲したリードフレーム１０１、１０２と、ケースを担うパッケージ部材１０４と、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とを電気的に絶縁する絶縁部１０４ｃと、ＬＥＤ素子１１０とリードフレーム１０１及びリードフレーム１０２とを電気的に接続するボンディングワイヤ１１１、１１２とを備える。リードフレーム１０１、１０２とパッケージ部材１０４と絶縁部１０４ｃとは、一体化されて構成されている。

リードフレーム１０１、１０２は、それぞれ略椀状の形状をしており、導電性・放熱性・機械的強度・加工のしやすさ・光の反射などの性能の観点から、高い光反射率と高い熱伝導率を持ち、安価で軽量でかつ加工のしやすいアルミニウムの金属板を加工して使用している。ここで、アルミニウムの抵抗率（電気伝導度の逆数）は２×１０^−８Ω・ｍ、可視色の光反射率は９０％、熱伝導度は２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。

なお、リードフレーム１０１、１０２の材質はアルミニウムに限定されるわけではなく、光の反射（高い光反射率）と放熱性（高い熱伝導率）を持つものであればよく、その上に導電性・機械的強度・加工のしやすさなどの性能を合わせ持つものであればさらによい。

すなわち、抵抗率（電気伝導度の逆数）は１×１０^−８Ω・ｍ〜１００×１０^−８Ω・ｍ、可視色の光反射率は８０％以上、熱伝導度は１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜５００Ｗ／ｍ・Ｋの金属から選択すればよい。これにより、リードフレームに光反射率が高く熱伝導率の高い材質を用いているので、その高い光反射率を利用して反射鏡の機能や高い熱伝導率を利用しての放熱板の機能をも兼ねることができる。これでコストの高い銀メッキ処理や別途の放熱部材を必要としなくなる。さらに、この放熱作用によりＬＥＤ素子１１０は放熱性に優れ、高い発光効率を維持することができ、長寿命化を図ることもできる。

また、光反射率のそれほど高くない銅や銅合金又は鉄からなる金属板を加工してリードフレーム１０１、１０２として使用する場合では、その光反射率を向上させるためにその表面を銀メッキ処理して用いてもよい。

なお、リードフレーム１０１、１０２に銀メッキ処理を採用してもよいが、リードフレーム１０１、１０２にアルミニウムを採用すると光反射率が高く銀メッキ処理を必要としない。銀メッキ処理を必要としないために、リードフレーム１０１、１０２と絶縁部材であるパッケージ部材１０４との界面から空気中の二酸化硫黄などの硫化物が浸透して、Ａｇメッキが硫化銀となり黒色化してリフレクタの反射率が低下することが無くなり、ＬＥＤ発光素子１００より照射される光強度の低下を防ぐことができる。

このように、リードフレーム１０１、１０２に光反射率の高く熱伝導率の高い材質（本実施の形態ではアルミニウム）を用いそして略椀状の形状をしているのでその高い光反射率を利用して反射板の機能や高い熱伝導率を利用してリードフレームを放熱板としての機能を兼ねることができる。これでコストの高い銀メッキ処理や別途の放熱部材を必要としなくなる。

さらに、この放熱作用によりＬＥＤ素子１１０は放熱性に優れ、高い発光効率を維持でき、長寿命化を図ることができる。

リードフレーム１０１とリードフレーム１０２は、絶縁部１０４ｃを水平方向から挟み込むように一対が配置されている。リードフレーム１０１は、例えばアノード側リード部、リードフレーム１０２は、カソード側リード部である。なお、ＬＥＤ発光素子１００内に一対となったリードフレーム１０１、１０２が複数設置される場合もある。また、カソード側リード部が複数あってもよい。すなわち、アノード側リード部とカソード側リード部とは同じ数であるとは限らない。

リードフレーム１０１、１０２は金属製の電極であり、ＬＥＤ素子１１０と電気的、機械的に接続されると共に、実装基板（図示せず）と電気的、機械的に接続される。これにより、ＬＥＤ素子１１０はリードフレーム１０１及び１０２を介して実装基板より給電され、動作可能となる。

また、これらのリードフレーム１０１、１０２はＬＥＤ素子１１０に電流を供給する端子の機能の他に、その椀状の形状によりＬＥＤ発光素子１００のリフレクタの機能も兼用させることができる。すなわち、ＬＥＤ素子１１０から照射された光をリードフレーム１０１、１０２でＬＥＤ発光素子１００の上方向に効率良く反射する。

リフレクタとして金属製のリードフレーム１０１、１０２で構成することで、耐光性や耐熱性、耐久性の優れたリフレクタとすることができる。すなわち、樹脂でリフレクタを形成した場合、熱硬化性樹脂であっても熱可塑性樹脂であっても、ＬＥＤ素子１１０からの光を吸収することでリフレクタが変色するなど変質する可能性が大きい。それに比べて金属製であるリードフレーム１０１、１０２はＬＥＤ素子１１０からの光を受けることで変化があったとしても小さく、樹脂に比較して耐熱性、耐久性に優れる。

さらに、樹脂でリフレクタを構成しないので樹脂の反射率の低下や熱変形などを考慮する必要がない。すなわち、パッケージ部材１０４内面は金属のリードフレーム１０１、１０２でほとんど覆われるのでＬＥＤ素子１１０からパッケージ部材１０４側に向かってＬＥＤ素子１１０の照射光が当たり続けてもパッケージ部材１０４ではほとんど反射しない。

すなわち、パッケージ部材１０４にはＬＥＤ光の吸収は無くパッケージ部材１０４に使用する樹脂の変質劣化が起こらないのでパッケージ部材１０４に使用する材質の選択の幅を広げることができる。

リードフレーム１０１、１０２のそれぞれの一端は、ＬＥＤ発光素子１００の外側部分にて保持部材であるパッケージ部材１０４（絶縁部材）で樹脂モールドされて固定保持され、リードフレーム１０１、１０２はＬＥＤ素子１１０の照射方向（リードフレーム１０１、１０２のＬＥＤ素子１１０載置面側）に向かって拡がり（リフレクタの機能として作用）を持つ形状を有している。この拡がりは平面と斜面からなり、ＬＥＤ発光素子１００の四方向に形成されている。なお、ＬＥＤ発光素子１００の相対する二方向あるいは一面のみに拡がりを形成してもよいが、四方向に拡がりを形成させたほうがよい（リードフレーム１０１、１０２の詳細は後述する）。

また、この斜面は平面だけでなく曲面であってもよい。リフレクタは図２のようにＬＥＤ素子１１０の載置部に対して傾いた斜面であってもよいし、載置部に対して垂直に立ち上がっていても良い。しかしながら、ＬＥＤ発光素子１００の照射光を反射させずに直接光として外側へ照射させたほうが照射光は強くなるために傾斜させた方がよい。

また、ＬＥＤ素子１１０を載置するリードフレーム１０２の底面の裏面はパッケージ部材１０４の底面から露出しているのに対し、リードフレーム１０１の底面の裏面はパッケージ部材１０４に覆われている。リードフレーム１０２の底面の裏面がパッケージ部材１０４の底面から露出することで、ＬＥＤ素子１１０の発熱を直接実装基板などに放熱することができる。また、実装基板の配線に、リードフレーム１０２の底面を電気的に接続することもできる。しかし、ＬＥＤ発光素子１００の底部において、リードフレームxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx１０１とリードフレーム１０２との絶縁をより確実にするため、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２との距離をなるべく離すことが必要となる。そのため、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２が対向し、絶縁部１０４ｃによって絶縁される部分は、パッケージ部材１０４の底面から露出していない（中位面）。すなわち、図２に示すとおり、リードフレーム１０１の一方の端部がリードフレーム１０２の一方の端部と対向する対向部（絶縁部１０４ｃに相当）は、リードフレーム１０２のＬＥＤ素子１１０の載置部よりも上方向に一段上がっている。そして、リードフレーム１０１の対向部からリフレクタが広がる。

絶縁部１０４ｃは、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなり、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とを絶縁する。絶縁部１０４ｃの上面（表面）は、リードフレーム１０１、１０２の上面（表面）とともに、ＬＥＤ発光素子１００の略椀状の底部を形成している。

また、パッケージ部材１０４は絶縁部１０４ｃとともにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の成型で作られ、リードフレーム１０１、１０２を保持する役目を果たしている。

すなわち、図１及び図２に示すように略椀状のリードフレーム１０１、１０２の外側面は外部との電気的接合を行なう端子部を除いてパッケージ部材１０４にて覆われている。また、略椀状のリードフレーム１０１、１０２の内面ほとんどをリフレクタとして使用するのでパッケージ部材１０４はリフレクタとして使用されない。

したがって、パッケージ部材１０４の樹脂材へのＬＥＤ素子１１０による光照射や発熱によってその樹脂材が変色などの変質する可能性が無い。これにより、パッケージ部材１０４の樹脂材の種類の選択の幅を広げさせることができる。

また、絶縁部１０４ｃはパッケージ部材１０４の一部分であり、リードフレーム１０１、１０２のそれぞれの端部の側面で挟まれる領域であり、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２を絶縁する役目を果たしている。

ＬＥＤ発光素子１００のリードフレーム１０２の上面（表面）には、発光素子であるＬＥＤ素子１１０が搭載される。ＬＥＤ素子１１０が搭載されるリードフレーム１０２とリードフレーム１０１と絶縁部１０４ｃの上面がそれぞれの周辺部により取り囲まれることで、ＬＥＤ発光素子１００の上部側は、おおよそ椀状のＬＥＤ戴置空間（キャビティ）１０５を形成している。

ＬＥＤ素子１１０は、導電部材であるボンディングワイヤ１１１、１１２によりリードフレーム１０１、１０２にそれぞれ接続（ワイヤボンディング）されている。なお、ボンディングワイヤ１１１、１１２の径は、φ２５〜３５μｍが好ましい。材質としては、金、銅、白金などが好適に用いられる。

ＬＥＤ素子１１０は、基板上にバッファ層、Ｎ型半導体層、発光層、及びＰ型半導体層が順に積層されて形成される。ＬＥＤ素子１１０は、Ｎ型半導体層の表面にＮ型電極が形成され、Ｐ型半導体層の表面には電流拡散膜とＰ型電極とが形成され、Ｐ型電極とＮ型電極とを電源（図示せず）に接続させることによりＬＥＤ素子１１０に電流が流れ発光する。ＬＥＤ素子１１０には、例えばＧａＮ系青色発光ダイオードチップを用いる。

上述したように、ＬＥＤパッケージはＬＥＤ素子１１０を搭載するためのパッケージであり、リードフレーム１０１、リードフレーム１０２、パッケージ部材１０４及び絶縁部１０４ｃから構成されている。

キャビティ１０５内には、封止樹脂（図示省略）が充填され、この充填樹脂により、キャビティ１０５内に配置されたＬＥＤ素子１１０及びボンディングワイヤ１１１、１１２が封止される。この封止樹脂は、ＬＥＤ素子１１０の発光波長において光透過率が高く、また狭い隙間への充填が求められるために、低粘度の有機系樹脂（たとえばシリコン系樹脂）が使用される。なお、本実施の形態においてはパッケージ部材１０４と封止樹脂とを異なる樹脂にて構成しているが、同一の樹脂で一括形成しても良い。すなわち、リードフレーム１０１、リードフレーム１０２を準備し、リードフレーム１０２にＬＥＤ素子１１０を載置し、ボンディングワイヤ１１１、１１２によってＬＥＤ素子１１０をリードフレーム１０１、リードフレーム１０２に接続して、最後に透明樹脂などで全体を一括して封止することができる。この透明樹脂は、パッケージ部材１０４と封止樹脂との双方の役割を果たす。

次に、図３を用いてリードフレーム１０１、１０２の形状について詳細に説明する。図３は本発明の実施の形態におけるＬＥＤパッケージ用リードフレームを模式的に示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙでの断面を表したものである。

リードフレーム１０１はＬＥＤ素子１１０（図１参照）から引き出されたボンディングワイヤ１１１（図１参照）を接続する第１の平坦部であるワイヤ接続部２１１（中位面）と、ワイヤ接続部２１１面から斜め上方向に立ち上がった主にリフレクタの機能をもつ第３の斜面（第３のリフレクタ）であるリフレクタ２１３と、そしてリードフレーム１０１の上端部でありパッケージ部材１０４により挟んで保持される第２の平坦部である上端部２１２とを備える。

また、リードフレーム１０２はＬＥＤ素子１１０（図１参照）を載置する第３の平坦部である載置部２２１（ＬＥＤ発光素子１００の開口の底面）と、載置部２２１側からＬＥＤ照射方向に立ち上がったリフレクタの機能をもつ第１の斜面（第１のリフレクタ）であるリフレクタ２２４と、リードフレーム１０１側にある上端部２１２と同じ構成をもつ第４の平坦部である上端部２２３と、戴置部２２１よりリードフレーム１０１側へ斜め上方向に立ち上がった主に異物流出防止の機能をもつ第２の斜面（第２のリフレクタ）である段差面２２５、そしてリードフレーム１０１のワイヤ接続部２１１と略同一平面上にある第５の平坦部である平坦部２２２（第２の中位面）とを備えている。

こうすることで、上端部２１２と上端部２２３の上下面は略同一平面上になるように並び、リードフレーム１０１と絶縁部１０４ｃそしてリードフレーム１０２の平坦部２２２の上下面は略同一平面上になるように並ぶので絶縁部１０４ｃ付近には無用な凹凸が無く異物などが堆積しにくいし、パッケージ部材１０４を形成させる金型の形状も簡易にさせることができる。

また、ボンディングワイヤ１１２は、載置部２２１に接続されることに限られず、平坦部２２２に接続されても良い。また、ＬＥＤ素子１１０を逆電流から守る為の保護素子（ツェナーダイオード）をワイヤ接続部２１１に実装した場合、ボンディングワイヤ１１２を平坦部２２２に接続することもある。

このように、載置部２２１の平坦部からＬＥＤ照射方向に斜面を経て階段状にリードフレーム１０１、１０２は構成されている。

このように構成することによって、リフレクタをリードフレーム１０１、１０２のみで構成すると同時に、ボンディングワイヤ１１１、１１２を安全に封止することができる。すなわち、ワイヤ接続部２１１と平坦部２２２を設けず、上端部２１２にてボンディングワイヤ１１１をリードフレーム１０１へ接続すると、ボンディングワイヤ１１１がリードフレーム１０１、１０２の上端部からはみ出してしまう。その結果、ボンディングワイヤ１１１が破損する、他部品に導電してしまうなどの問題が生じる。

一方、本実施の形態の構成では、図３において、右側のリフレクタを第１の斜面であるリフレクタ２２４で構成し、左側のリフレクタを第２の斜面と第３の斜面である段差面２２５とリフレクタ２１３とで構成するので、両側のリフレクタ全体をリードフレーム１０１、１０２にて構成することができる。更に、リードフレーム１０１がワイヤ接続部２１１（中位面）を備えることによって、ボンディングワイヤ１１１がリードフレーム１０１、１０２の上端部からはみ出してしまうことを防止すると同時に、リードフレーム１０１、１０２がＬＥＤパッケージ底面にて近接して露出することを防止することができる。すなわち、リードフレーム１０１、１０２のうち、ＬＥＤパッケージの表面側に露出される部分同士が近接しないので、半田などによりショートしてしまうことを防止することができる。

その結果、ＬＥＤ素子１１０（図１参照）を載置するリードフレーム１０２の形状は、ＬＥＤ素子１１０を載置する第３の平坦部の載置部２２１と段差面２２５を挟んで載置部２２１より高い平坦部２２２と載置部２２１からリフレクタ２２４を挟んで平坦部２２２より高い上端部２２３で形成されているのに対し、ＬＥＤ素子１１０（図１参照）を載置しないリードフレーム１０１の形状は、リードフレーム１０２と対向し平坦部２２２と同一平面上にあるワイヤ接続部２１１とリフレクタ２１３を挟んでワイヤ接続部２１１より高く上端部２２３と同一平面上にある上端部２１２で形成されている。

このように、図３（ｂ）において右側のリードフレーム１０２は三段階構造であるのに対し、左側のリードフレーム１０１は二段階構造である。この椀状の構成と階段構成により、戴置部２２１に戴置されたＬＥＤ素子１１０（図１参照）から照射される光のリフレクタの機能を果たすことができるとともにリードフレーム１０２側の戴置部２２１にあるＬＥＤ素子１１０が原因の異物や導電性物質がリードフレーム１０１側へ移動しリードフレーム間の絶縁性が悪化するのを防止させることができる。

すなわち、ＬＥＤ素子１１０を最も低い平坦部である戴置部２２１に設置することで、ＬＥＤ素子１１０周辺で発生しやすい異物や導電性物質が移動しにくくリードフレーム１０１とリードフレーム１０２との間の絶縁性が悪化するのを防止させることができる。

また、リードフレーム１０１、１０２の上端部２１２、２２３の水平方向外側には外部電源などと接続するために電極部２３１、２３２を設けられている。電極部２３１、２３２は上端部２１２、２２３より斜め下方向に延び、その端部を除きほとんどがパッケージ部材１０４で封止されている。この構造によりリードフレーム１０１、１０２はパッケージ部材１０４に固定される（図１参照）。

ここで、リードフレーム１０１、１０２の代表的な寸法を記載する。図３（ｂ）において、リードフレーム１０１、１０２の全長Ｌは６ｍｍで最大１５ｍｍ程度、リードフレーム間の絶縁距離Ｄは０．３ｍｍで０．２〜０．５ｍｍの範囲内、リフレクタ２１３の角度θ１は５０°で３０〜８０°の範囲内、リフレクタ２２４の角度θ３は５０°で３０〜８０°の範囲内、段差面２２５の角度θ２は５５°で３０〜８０°の範囲内、リードフレーム１０１、１０２の高さＨは０．４５ｍｍで０．３〜１．５ｍｍの範囲内、ワイヤ接続部２１１または平坦部２２２の高さＨ１は０．１５ｍｍで最低０．１ｍｍである。なお、θ１とθ３とは等しい角度になるのが普通であるが、これらを含めすべての数値はリードフレームの大きさにより適宜決めればよい。

次に、図４を用いてＬＥＤパッケージの構成について詳細に説明する。図４は本発明の実施の形態におけるＬＥＤパッケージのリードフレームとパッケージ部材の斜視図で、（ａ）はリードフレームのみの上から見た斜視図、（ｂ）はリードフレームのみの下から見た斜視図で（ａ）を裏返しにした図、（ｃ）はリードフレームにパッケージ部材を取り付けた構成の上から見た斜視図、（ｄ）はリードフレームにパッケージ部材を取り付けた構成の下から見た斜視図で（ｃ）を裏返しにした図である。

図４（ａ）と（ｂ）に示すように、リードフレーム１０１、１０２はサポートバー３０１、３０２にて保持されながら金型などで略椀状に成形される。リードフレーム１０１はサポートバー３０１によって、リードフレーム１０２はサポートバー３０２によって保持されている。サポートバー３０３、３０４はリードフレーム１０２と僅かな間隙をもって近接している。

図４（ｃ）と（ｄ）に示すように、サポートバー３０１、３０２に保持されたままパッケージ部材１０４が金型に樹脂材を注入して成形される。そのときに、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２との間を絶縁する絶縁部１０４ｃが形成されるとともに、リードフレーム１０２の底部裏面とパッケージ部材の底面とは同一平面上になるように形成される。

また、リードフレーム１０２とサポートバー３０３、３０４との間隙も樹脂材で満たされる。それにより、パッケージ部材１０４はサポートバー３０３、３０４にて緩く保持されることとなる。

そして、サポートバー３０１、３０２を切断してもサポートバー３０３、３０４によって保持され、切断したサポートバー３０１、３０２の端部を利用してリードフレーム１０１とリードフレーム１０２との間の絶縁試験を行なうことができる。

そして、サポートバー３０３、３０４にて緩やかに保持されたパッケージ部材１０４を
軽く押し上げると、サポートバー３０３、３０４から簡単に離接させることができる。こうして、本実施の形態のリードフレームを備えたＬＥＤパッケージが出来上がる。

なお、ユーザーには図４（ａ）のようなサポートバーに取り付いたリードフレームとして供給してもよいし、図４（ｃ）のようにＬＥＤパッケージとして供給してもよいし、図１のようにＬＥＤ発光素子として供給してもよい。また、サポートバーから離接させて単品のＬＥＤパッケージやＬＥＤ発光素子として供給してもよい。

以上の構成により、リードフレーム１０１、１０２とパッケージ部材１０４の形状を最適化して、リードフレーム１０１、１０２をリフレクタとして機能させ、ＬＥＤ発光素子１００から照射される光量を大きくさせることができる。さらにリードフレーム１０１、１０２に複数の平坦部を設けることで、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２との間の絶縁を確実に行なうことができる。

また、リードフレーム１０１、１０２は略椀状に形成されているのでＬＥＤ素子１１０から照射された光はリードフレーム１０１、１０２で妨げられ難い。そのため、ＬＥＤ素子１１０からの直接光が有効に使用されるのでＬＥＤ発光素子１００から照射される光量を大きくできるとともに広範囲に光照射することができる。

さらに、光反射率や熱伝導度の良好な金属をリードフレーム１０１、１０２に用いることで、その金属の高い光反射率を利用して反射鏡としてＬＥＤ素子１１０からの光が有効に利用され、また高い熱伝導率を利用して放熱板の機能も兼ねることができる。これでコストの高い銀メッキ処理あるいは樹脂材への反射剤塗布そして別途の放熱部材も必要としなくなる。

そして、この放熱作用によりＬＥＤ素子１１０は優れた放熱性を得られ、高い発光効率を維持でき、長寿命化を図ることができる。すなわち、ＬＥＤパッケージの性能や信頼性を向上させることができる。

本発明のＬＥＤパッケージ用リードフレーム、ＬＥＤパッケージ及びそれを用いたＬＥＤ発光素子は、ＬＥＤパッケージから照射される光量を大きくさせる発光素子としての利用に有用である。

１００ ＬＥＤ発光素子
１０１、１０２ リードフレーム
１０４ パッケージ部材
１０４ｃ 絶縁部
１０５ キャビティ（ＬＥＤ載置空間）
１１０ ＬＥＤ素子
１１１、１１２ ボンディングワイヤ
２１１ ワイヤ接続部（第１の平坦部、中位面）
２１２ 上端部（第２の平坦部）
２１３ リフレクタ（第３の斜面）
２２１ 載置部（第３の平坦部）
２２２ 平坦部（第５の平坦部）
２２３ 上端部（第４の平坦部）
２２４ リフレクタ（第１の斜面）
２２５ 段差面（第２の斜面）
２３１、２３２ 電極部
３０１、３０２、３０３、３０４ サポートバー

Claims (4)

1. ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、前記載置部の一端から前記載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、前記載置部の一端と反対である他端から前記載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、前記中位面から前記載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、を備え、
   前記中位面は、前記第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、前記第１のリフレクタの前記載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とするＬＥＤパッケージ用リードフレーム。
2. 前記第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、前記載置部から前記第１のリフレクタの前記反対の他端部までの高さと、前記載置部から前記第３のリフレクタの前記載置部と離れた側の端部までの高さと、がほぼ同一であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ用リードフレーム。
3. ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、前記載置部の一端から前記載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、前記載置部の一端と反対である他端から前記載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、前記中位面から前記載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと前記第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、を備え、
   前記中位面は、前記第１、第２、第３のリフレクタの立ち上がりの方向において、前記第１のリフレクタの前記載置面側端部と反対の他端部との間に位置することを特徴とするＬＥＤパッケージ。
4. ＬＥＤ素子と、
   ＬＥＤ素子の載置面を備える載置部と、前記載置部の一端から前記載置面側に立ち上がった第１のリフレクタと、前記載置部の一端と反対である他端から前記載置面側に立ち上がった第２のリフレクタと、を備える第１のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと所定間隔だけ離れて対向する端部を備える中位面と、前記中位面から前記載置面側に立ち上がった第３のリフレクタと、を備える第２のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと前記第２リードフレームとの間を絶縁する絶縁部材と、
   前記第１のリードフレームと前記第２リードフレームとの少なくとも一部と前記ＬＥＤ素子とを封止する封止部材と、を備え、
   前記リードフレームの各々は開口側に複数の平坦部を備え、各々の平坦部の高さが異なり、各々の平坦部を結ぶ面が斜面であることを特徴とするＬＥＤ発光素子。