JP2014049758A - 発光ダイオードパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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隆欣 陳
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Abstract

【課題】本発明は、放熱効率に優れた発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る発光ダイオードパッケージは、離間して設置された第一電極及び第二電極と、前記第一電極及び第二電極を覆い、且つ反射カップを含む樹脂成形体と、前記反射カップの底部に設置され、且つ第一電極及び第二電極にそれぞれに接続される発光ダイオードチップと、前記反射カップ内に設置され、且つ発光ダイオードチップを覆う封止層と、を備える。前記第一電極及び第二電極の互いに離れる端部には、外へ延伸する第一延長電極及び第二延長電極がそれぞれ形成され、前記第一電極及び第二電極の底部は、前記樹脂成形体の底部から露出され、前記第一延長電極及び第二延長電極は、前記樹脂成形体の両側から露出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、特に発光ダイオードパッケージ及びその製造方法に関するものである。
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電流を特定の波長の光に転換できる半導体素子からできており、高輝度、低駆動電圧、低消費電力、長寿命等の多くの利点を有している。それ故に、ＬＥＤは、従来の蛍光灯或いは白熱灯に代わって、ランプの光源として現在広く利用されている。
従来の発光ダイオードパッケージは、一般的に、駆動回路を有するプリント回路基板に取り付けられる。使用時には、発光ダイオードチップから発生した大部分の熱が、発光ダイオードパッケージの電極を介してプリント回路基板に伝導される。しかし、このような熱伝導経路は比較的単一であるため、発光ダイオードパッケージの内部の熱は絶えず蓄積される。従って、発光ダイオードチップの使用寿命に影響を与える。
前記課題を解決するために、本発明は、放熱効率に優れた発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供する。
本発明に係る発光ダイオードパッケージは、離間して設置された第一電極及び第二電極と、前記第一電極及び第二電極を覆い、且つ反射カップを含む樹脂成形体と、前記反射カップの底部に設置され、且つ前記第一電極及び第二電極にそれぞれに接続される発光ダイオードチップと、前記反射カップ内に設置され、且つ前記発光ダイオードチップを覆う封止層と、を備える。前記第一電極及び第二電極の互いに離れる端部には、外へ延伸する第一延長電極及び第二延長電極がそれぞれ形成され、前記第一電極及び第二電極の底部は、前記樹脂成形体の底部から露出され、前記第一延長電極及び第二延長電極は、前記樹脂成形体の両側から露出される。
本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、複数列の第一電極及び第二電極が配置された回路板を提供し、前記第一電極及び第二電極の互いに離れる端部には、外へ延伸する第一延長電極及び第二延長電極がそれぞれ形成され、各列の前記第一電極は連接バーによって互いに接続され、各列の前記第二電極は連接バーによって互いに接続されるステップと、前記第一電極及び第二電極を覆う樹脂成形体を形成し、前記樹脂成形体は反射カップを備え、前記第一延長電極及び第二延長電極は前記樹脂成形体の両側から露出され、前記第一電極及び第二電極の底部は、前記樹脂成形体の底部から露出されるステップと、前記反射カップの底部に発光ダイオードチップを設置し、且つ前記第一電極及び第二電極にそれぞれ接続するステップと、前記反射カップ内に前記発光ダイオードチップを覆うように封止層を充填するステップと、前記樹脂成形体及び連接バーを切断して複数の発光ダイオードパッケージを形成するステップと、を備える。
従来の技術と比べて、本発明の発光ダイオードパッケージにおいて、第一電極及び第二電極の底部は樹脂成形体の底部から露出され、第一延長電極及び第二延長電極は樹脂成形体の両側から露出されるので、発光ダイオードチップが作動している時に発生する熱は、樹脂成形体の底部から露出される第一電極及び第二電極と、樹脂成形体の両側から露出される第一延長電極及び第二延長電極とを介して放出することができる。従って、発光ダイオードパッケージの放熱効率を効果的に向上することができる。
本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの断面図である。 図１に示した発光ダイオードパッケージの平面図である。 図１に示した発光ダイオードパッケージの底面図である。 図１に示した発光ダイオードパッケージの右側面図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法のフローチャー トである。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法における各ステップを示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４を参照すると、本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージ１００は、離間して設置された第一電極１０及び第二電極１１と、この第一電極１０及び第二電極１１を覆い、且つ反射カップ２１を有する樹脂成形体２０と、反射カップ２１の底部に設置され、且つ第一電極１０及び第二電極１１にそれぞれに接続された発光ダイオードチップ３０と、反射カップ２１内に設置され、且つ発光ダイオードチップ３０を覆う封止層４０と、を備える。第一電極１０及び第二電極１１の底部は、樹脂成形体２０の底部から露出している。
第一電極１０の一端には、外へ延伸する第一延長電極１２が形成され、第二電極１１の一端には、外へ延伸する第二延長電極１３が形成され、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は樹脂成形体２０の両側から露出している。
第一電極１０及び第二電極１１の厚さ方向に沿った断面の形状は、略「Ｔ」字形を呈する。第一電極１０は、本体部１０１及びこの本体部１０１から発光ダイオードチップ３０から離れる下方へ延伸する突出部１０２を備える。本体部１０１は矩形の板である。突出部１０２は、断面の形状が反転した台形である角錐台である。突出部１０２のサイズは、発光ダイオードチップ３０から離れる方向に向かって徐々に小さくなる。第二電極１１は、本体部１１１及びこの本体部１１１から発光ダイオードチップ３０から離れる下方へ延伸する突出部１１２を備える。本体部１１１は矩形の板である。突出部１１２は断面の形状は反転した台形である角錐台である。突出部１１２のサイズは、発光ダイオードチップ３０から離れる方向に向かって徐々に小さくなる。
第一電極１０と第二電極１１との間には溝１４が形成されている。具体的には、この溝１４は、上側部分及びこの上側部分に連通する下側部分からなる。溝１４の上側部分は細長い溝であり、第一電極１０の本体部１０１及び第二電極１１の本体部１１１によって囲まれて形成されている。溝１４の下側部分は、その断面の形状が台形である溝であり、第一電極１０の突出部１０２及び第二電極１１の突出部１１２によって囲まれて形成されている。溝１４の上側部分の幅は溝１４の下側部分の幅より小さい。この溝１４の下側部分は、第一電極１０及び第二電極１１の底部に近ければ近いほどその幅は広くなる。
第一電極１０及び第二電極１１は対向する頂面及び底面をそれぞれ備える。第一電極１０の頂面と第二電極１１の頂面とは同じ平面上にあり、第一電極１０の底面と第二電極１１の底面とも同じ平面上にある。
第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、それぞれ第一電極１０の本体部１０１及び第二電極１１の本体部１１１の一端から下方へ湾曲して形成される。第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、樹脂成形体２０の対向する両側にそれぞれ位置する。具体的には、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、樹脂成形体２０の対向する側壁に設置される。第一延長電極１２と第一電極１０の突出部１０２とはスロット１０３を囲む。また、第二延長電極１３と第二電極１１の突出部１１２とはスロット１１３を囲む。
第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、対向する頂面と底面をそれぞれ備える。本実施形態において、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、樹脂成形体２０の対向する両側に対称的に設置される（図３を参照）。第一延長電極１２及び第二延長電極１３の断面の形状はそれぞれ矩形を呈する。第一延長電極１２及び第二延長電極１３の頂面と第一電極１０及び第二電極１１の頂面とは同じ平面上にあり、第一延長電極１２及び第二延長電極１３の底面と第一電極１０及び第二電極１１の底面と樹脂成形体２０の底部とは、同じ平面上にある。
樹脂成形体２０は第一電極１０及び第二電極１１上に覆設される。具体的には、樹脂成形体２０は、第一電極１０及び第二電極１１の頂面及び周縁に覆設される。第一電極１０の突出部１０２及び第二電極１１の突出部１１２の底部は樹脂成形体２０から露出され、発光ダイオードチップ３０が作動している時に発生する熱を放出するために用いられる。
本実施形態において、樹脂成形体２０は、第一電極１０及び第二電極１１を囲み、且つ第一電極１０と第二電極１１との間の溝１４、第一電極１０のスロット１０３及び第二電極１１のスロット１１３内に充填される。これにより、第一電極１０及び第二電極１１を連接する（図３を参照）。
樹脂成形体２０の反射カップ２１は、第一電極１０及び第二電極１１の頂面に設置される。第一電極１０及び第二電極１１は、この反射カップ２１の底部から露出され、発光ダイオードチップ３０を設置するために用いられる。発光ダイオードチップ３０は、反射カップ２１の底部に設置される。具体的には、発光ダイオードチップ３０は、反射カップ２１の底部の第二電極１１上に設置され、且つ導線３１、３２を介して第一電極１０及び第二電極１１にそれぞれ接続される。即ち、本実施形態の発光ダイオードチップ３０は水平式である。他の実施形態において、発光ダイオードチップ３０は、フリップチップや共晶接合の方法によって第一電極１０及び第二電極１１に接続しても良い。また、発光ダイオードチップ３０は、垂直式であっても良い。即ち、発光ダイオードチップ３０は、その両側に位置する電極（図示せず）を介して第一電極１０及び第二電極１１にそれぞれ接続する。
第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面と、この端面に近く、且つ平行する樹脂成形体２０の側面との距離はＬである。この距離Ｌは１００マイクロメートルである。
封止層４０は、シリコン、エポキシ樹脂又は他の高分子材料からなる。封止層４０は、反射カップ２１内に収容され、且つ発光ダイオードチップ３０を覆う。また、封止層４０の内部に、発光ダイオードチップ３０からの光に対して所望の色変換を行うために蛍光物質を含ませても良い。
本発明の発光ダイオードパッケージ１００において、第一電極１０及び第二電極１１の底部は樹脂成形体２０の底部から露出され、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は樹脂成形体２０の対向する側壁から露出されるので、発光ダイオードチップ３０が作動している時に発生する熱は、樹脂成形体２０の底部から露出された第一電極１０及び第二電極１１と、樹脂成形体２０の側壁上に設置された第一延長電極１２及び第二延長電極１３とを介して放出することができる。従って、発光ダイオードパッケージ１００の熱伝導効率を効果的に向上することができる。
また、第一電極１０及び第二電極１１の底部は樹脂成形体２０の底部から露出されるので、発光ダイオードパッケージ１００は、樹脂成形体２０の底部から露出された第一電極１０及び第二電極１１によってプリント回路基板（図示せず）に取り付けることができる。また、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は樹脂成形体２０の対向する側壁から露出されるので、発光ダイオードパッケージ１００は、樹脂成形体２０の側壁の第一延長電極１２及び第二延長電極１３によってプリント回路基板に取り付けることもできる。従って、発光ダイオードパッケージ１００の多面的な取り付けを実現し、異なるプリント回路基板に適応することができる。
また、第一電極１０及び第二電極１１の断面の形状は「Ｔ」字形を呈するので、第一電極１０及び第二電極１１と樹脂成形体２０との間の接触面積を増加することができ、これにより、第一電極１０及び第二電極１１と、樹脂成形体２０との間の接合強度を向上することができる。
図５を参照すると、本発明の実施形態に係る発光ダイオードパッケージ１００の製造方法は、以下のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５を備える。
ステップＳ１０１において、図６及び図７を参照すると、複数列の第一電極１０及び第二電極１１が配置された回路板５０を提供し、第一電極１０及び第二電極１１の端部には、外へ延伸する第一延長電極１２及び第二延長電極１３がそれぞれ形成され、各列の第一電極１０は連接バー６０によって互いに接続され、各列の第二電極１１も連接バー６０によって互いに接続される。
連接バー６０は第一電極１０及び第二電極１１に支持力を提供し、且つ第一電極１０及び第二電極１１を回路板５０に固定する。連接バー６０は、金、銀、銅などの導電性及び延性に優れた金属材料からなる。連接バー６０の厚さは１００ミクロンより小さい。
第一電極１０は、本体部１０１及び本体部１０１から下方へ延伸する突出部１０２を備える。第二電極１１は、本体部１１１及びこの本体部１１１から下方へ延伸する突出部１１２を備える。第一延長電極１２及び第二延長電極１３は、それぞれ第一電極１０の本体部１０１及び第二電極１１の本体部１１１の一端から下方へ湾曲して形成される。
隣接する第一延長電極１２と第二延長電極１３との間の距離はＧであり、この距離Ｇは１００マイクロメートルである。
ステップＳ１０２において、図８及び図９を参照すると、第一電極１０及び第二電極１１を覆う樹脂成形体２０を形成する。この樹脂成形体２０は反射カップ２１を備え、第一延長電極１２及び第二延長電極１３は樹脂成形体２０の両側から露出され、第一電極１０及び第二電極１１の底部は樹脂成形体２０の底部から露出される。
本実施形態において、樹脂成形体２０はプラスチック材料からなり、且つ射出成形によって一体に成形される。
第一電極１０及び第二電極１１は対向する頂面及び底面をそれぞれ備える。第一電極１０の頂面と第二電極１１の頂面とは同じ平面上にあり、第一電極１０の底面と第二電極１１の底面とは同じ平面上にある。
ステップＳ１０３において、図１０を参照すると、反射カップ２１の底部に発光ダイオードチップ３０を設置し、且つ導線３１及び導線３２を介して第一電極１０及び第二電極１１にそれぞれ接続する。
本実施形態において、発光ダイオードチップ３０は第二電極１１上に設置され、且つ導線３１及び導線３２を介して第一電極１０及び第二電極１１にそれぞれ接続される。他の実施形態において、発光ダイオードチップ３０は、フリップチップや共晶接合の方法によって第一電極１０及び第二電極１１に接続しても良い。
ステップＳ１０４において、図１１を参照すると、反射カップ２１内に発光ダイオードチップ３０を覆うように封止層４０を充填する。
封止層４０は、シリコン、エポキシ樹脂又は他の高分子材料からなる。封止層４０は、反射カップ２１内に収容され、且つ発光ダイオードチップ３０を覆う。また、封止層４０の内部に発光ダイオードチップ３０からの光に対して所望の色変換を行うために蛍光物質を含ませても良い。
ステップＳ１０５において、図１２を参照すると、横方向に沿って樹脂成形体２０及び連接バー６０を切断して複数の発光ダイオードパッケージ１００を形成する。
厚さが比較的薄い複数の発光ダイオードパッケージ１００を獲得するために、切断線の位置と第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面との距離Ｌは、できるだけ短くする。本実施形態において、距離Ｌは１００マイクロメートルより小さい。
切断した時、発光ダイオードパッケージ１００の第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面と、この端面に近く、且つ平行する樹脂成形体２０の側面との距離はＬである。即ち、この距離は切断線の位置と第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面との距離Ｌである。
第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面と、この端面に近く、且つ平行する樹脂成形体２０の側面との間に一定の距離を有しているので、一定の空間を形成することができる。発光ダイオードパッケージ１００の側面をプリント回路基板（図示せず）に取り付ける場合、発光ダイオードパッケージ１００は、第一延長電極１２及び第二延長電極１３によってプリント回路基板上に半田付けされる。この際、第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面に近く、且つ平行する樹脂成形体２０の側面は、プリント回路基板の表面に緊密に貼設され、半田付けする過程において、半田は第一延長電極１２及び第二延長電極１３の端面とプリント回路基板との間の空間に流れ込むことができる。これにより、半田の厚さは増大される。従って、発光ダイオードパッケージ１００とプリント回路基板との間の接合強度を向上することができる。
また、連接バー６０の厚さが１００マイクロメートルより小さいので、実際の切断が比較的容易であり、且つ、このような切断方式は樹脂成形体２０の両側の第一延長電極１２及び第二延長電極１３に影響を与えない。
本発明の発光ダイオードパッケージ１００において、発光ダイオードパッケージ１００の第一電極１０及び第二電極１１の底部は樹脂成形体２０の底部から露出され、且つ第一延長電極１２及び第二延長電極１３は樹脂成形体２０の両側から露出されるので、発光ダイオードチップ３０が作動している時に発生する熱は、第一電極１０及び第二電極１１と、第一延長電極１２及び第二延長電極１３とを介して放出することができる。従って、発光ダイオードパッケージ１００の熱伝導効率を効果的に向上することができる。また、発光ダイオードパッケージ１００の第一電極１０及び第二電極１１の底部は樹脂成形体２０の底部から露出されるので、発光ダイオードパッケージ１００は、その底部から露出された第一電極１０及び第二電極１１によってプリント回路基板に取り付けることができる。また、第一延長電極１２及び第二延長電極１３も樹脂成形体２０の両側から露出されるので、発光ダイオードパッケージ１００は、その両側の第一延長電極１２及び第二延長電極１３によってプリント回路基板に取り付けることができる。従って、発光ダイオードパッケージ１００の多面的な取り付けを実現できる。
１００ 発光ダイオードパッケージ
１０ 第一電極
１０１、１１１ 本体部
１０２、１１２ 突出部
１０３、１１３ スロット
１１ 第二電極
１２ 第一延長電極
１３ 第二延長電極
１４ 溝
２０ 樹脂成形体
２１ 反射カップ
３０ 発光ダイオードチップ
３１、３２ 導線
４０ 封止層
５０ 回路板
６０ 連接バー

Claims (6)

  1. 離間して設置された第一電極及び第二電極と、前記第一電極及び第二電極を覆い、且つ反射カップを含む樹脂成形体と、前記反射カップの底部に設置され、且つ前記第一電極及び第二電極にそれぞれに接続される発光ダイオードチップと、前記反射カップ内に設置され、且つ前記発光ダイオードチップを覆う封止層と、を備える発光ダイオードパッケージにおいて、
    前記第一電極及び第二電極の互いに離れる端部には、外へ延伸する第一延長電極及び第二延長電極がそれぞれ形成され、前記第一電極及び第二電極の底部が、前記樹脂成形体の底部から露出され、前記第一延長電極及び第二延長電極が、前記樹脂成形体の両側から露出されることを特徴とする、発光ダイオードパッケージ。
  2. 前記第一延長電極及び前記第二延長電極の端面と、該端面に近く、且つ平行する前記樹脂成形体の側面との間には一定の距離を有していることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  3. 前記第一電極及び前記第二電極が、本体部及び該本体部から下方へ延伸する突出部をそれぞれ備え、前記突出部の底部が前記樹脂成形体の底部から露出され、前記第一延長電極及び第二延長電極が、それぞれ前記第一電極の本体部及び前記第二電極の本体部の互いに離れる端部から下方へ湾曲して形成され、前記第一延長電極と前記第一電極の突出部とによって囲まれるスロット、及び前記第二延長電極と前記第二電極の突出部とによって囲まれるスロットを有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光ダイオードパッケージ。
  4. 前記第一電極及び第二電極の突出部の断面形状が台形を呈し、前記突出部のサイズが、前記発光ダイオードチップから離れる方向に向かって徐々に小さくなることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
  5. 前記第一電極と第二電極との間には溝が形成され、前記溝が上側部分及び該上側部分に連通する下側部分からなり、前記溝の上側部分が細長い溝であり、前記第一電極の本体部及び前記第二電極の本体部によって囲まれ、前記溝の下側部分は断面の形状が台形である溝であり、前記第一電極の突出部及び前記第二電極の突出部によって囲まれることを特徴とする、請求項４に記載の発光ダイオードパッケージ。
  6. 複数列の第一電極及び第二電極が配置される回路板を提供し、前記第一電極及び第二電極の互いに離れる端部には、外へ延伸する第一延長電極及び第二延長電極がそれぞれ形成され、各列の前記第一電極が連接バーによって互いに接続され、各列の前記第二電極が連接バーによって互いに接続されるステップと、
    前記第一電極及び第二電極を覆う樹脂成形体を形成し、前記樹脂成形体が反射カップを備え、前記第一延長電極及び第二延長電極が前記樹脂成形体の両側から露出され、前記第一電極及び第二電極の底部が、前記樹脂成形体の底部から露出されるステップと、
    前記反射カップの底部に発光ダイオードチップを設置し、且つ前記第一電極及び第二電極にそれぞれ接続するステップと、
    前記反射カップ内に前記発光ダイオードチップを覆うように封止層を充填するステップと、
    前記樹脂成形体及び連接バーを切断して複数の発光ダイオードパッケージを形成するステップと、
    を備えることを特徴とする、発光ダイオードパッケージの製造方法。
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