JP2016019001A - 発光素子パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】リードフレームと樹脂部との間の密着性を高めることができる発光素子パッケージを提供する。【解決手段】実施形態による発光素子パッケージは、第１フレームと前記第１フレームの両側にそれぞれ配置された第２フレームを含むリードフレームと、前記第１フレーム上に配置され、前記第２フレームと電気的に連結される発光素子と、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置された第１樹脂部及び前記リードフレームの外側面をカバーする第２樹脂部を含む樹脂部と、を含み、前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端は、前記第２樹脂部の外側面に配置される。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、発光素子パッケージに関する。
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、高効率及び環境にやさしい光源であって、多様な分野で脚光を浴びている。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えばディスプレイ（表示装置）、光通信、自動車及び一般の照明に至るまで、様々な分野で使用されている。特に、白色光を具現する白色発光ダイオードは、その需要がますます増加している。
一般的に、このような発光素子は、個々の素子が製造された後にパッケージングされて使用される。発光素子パッケージは、放熱体を含む樹脂部ボディに発光チップが実装される。発光チップは、ワイヤを通じてリードと電気的に連結され、発光チップの上側には樹脂とシリコンのような封止材が充填され、その上側にレンズが備えられる。このような構造の発光素子パッケージは、発光素子の駆動時に発生することになる熱の伝達が遅く、放熱効果が低い。したがって、発光素子の光特性が低下することがあり、樹脂部のボディの間に放熱体を挿入するパッケージ工程は、迅速な工程速度を期待するのが難しい。
放熱体なしに発光素子をリードフレームに実装する場合、リードフレームを介して熱が放出されるために放熱性能が低く、高出力用の発光素子には適用するのが難しいという問題があった。また、発光素子用リードフレームに用いられる樹脂部は、長時間光に露出されると、変色したり変質したりして光特性を低下させるという問題があった。
また、発光素子から放出された光が樹脂部に入射されると反射率がよくないため、発光素子パッケージの反射率を高めるために、光が反射される領域の樹脂部を減らすことが必要だった。
本発明の一実施形態では、リードフレームと樹脂部との間の密着性を高めることができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、下部から水分や異物の浸透を防止することができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、発光素子の実装時に発生する異物が浸透することを防止することができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、リフレクタをリードフレーム上に安定して固定させることができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、リフレクタ上にレンズ又はプレートを選択的に装着することができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、リードフレーム原型と安定して結合し、分離が容易な発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、リードフレーム原型との摩擦力を増大させて接着剤なしに安定して結合される発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、発光素子から放出される光の反射効率を高めることができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、外部基板に実装した後に点検及び修理が容易な発光素子パッケージを提供する。
本発明の他の実施形態では、発光素子の発熱及び温度測定が可能な補助端子を有する発光素子パッケージを提供する。
実施形態による発光素子パッケージは、第１フレームと前記第１フレームの両側にそれぞれ配置された第２フレームを含むリードフレームと、前記第１フレーム上に配置され、前記第２フレームと電気的に連結される発光素子と、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置された第１樹脂部及び前記リードフレームの外側面をカバーする第２樹脂部を含む樹脂部と、を含み、前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端は、前記第２樹脂部の外側面に配置されてもよい。
ここで、前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端は、前記第２樹脂部の外側面よりさらに突出してもよい。
ここで、前記第１フレームの一端は、前記発光素子の温度を測定するＴＣ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）端子であってもよい。
ここで、0前記第１フレームの一端は、前記発光素子から発生した熱を放出してもよい。
ここで、前記第１樹脂部は、上面と底面を含み、前記上面の幅は、前記底面の幅より狭くてもよい。
ここで、前記第１樹脂部は、上面と底面を含み、前記第１樹脂部の底面は、直線部と屈曲部を含み、前記直線部の幅は、前記上面の幅よりさらに大きく、前記屈曲部の幅は、前記直線部の幅よりさらに大きくてもよい。
ここで、前記第１樹脂部の上面の幅は、０．３〜０．５ｍｍであってもよい。
ここで、前記第２樹脂部は、前記第２樹脂部の外側面に配置され、リードフレーム原型と結合する凹部を含み、前記凹部の上部には、係止突起が配置されてもよい。
ここで、前記リードフレーム上に配置され、前記発光素子が配置される中空部を有するリフレクタをさらに含み、前記第２樹脂部は、前記リフレクタの外側面をカバーする壁部をさらに含んでもよい。
ここで、前記壁部は、前記リフレクタの一部が挿入される溝部を有してもよい。
ここで、前記壁部は、前記リフレクタの下面と前記第２フレームの上面との間に配置された絶縁層と、前記リフレクタの上面の上に配置された突出部を含んでもよい。
ここで、前記絶縁層の厚さは、０．１〜０．１５ｍｍであってもよい。
ここで、前記壁部は、前記壁部の上面の上に突出したガイド突出部を含んでもよい。
ここで、前記樹脂部は、黒色の樹脂であってもよい。
本発明の実施形態によれば、フレームと樹脂部との間の密着面を増加させてフレームと樹脂部との間の密着性を高めることができる。
本発明の実施形態によれば、フレームとパッケージとの間の接着膜を増加させて、下部から水分や異物の浸透を防止することができる。
本発明の実施形態によれば、樹脂部がリードフレームの一部を埋めて、発光素子の実装時に発生する異物が浸透することを防止することができる。
本発明の実施形態によれば、リフレクタをリードフレーム上に安定して固定させることができる。
本発明の実施形態によれば、リフレクタ上にレンズ又はプレートを選択的に装着することができる。
本発明の実施形態によれば、リードフレーム原型と安定して結合し、分離が容易である。
本発明の実施形態によれば、リードフレーム原型との摩擦力を増大させて接着剤なしに安定して結合する。
本発明の実施形態によれば、発光素子から放出される光の反射効率を高めることができる。
本発明の実施形態によれば、外部基板に実装した後に点検及び修理が容易である。
本発明の実施形態によれば、発光素子の発熱及び温度測定が可能な補助端子を有する。
実施形態による発光素子パッケージの斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージの断面斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージ断面図である。 図３ａの部分拡大図である。 実施形態による発光素子パッケージの平面図である。 リードフレームの斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージの底面斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージが外部基板に結合した状態を示す斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージが外部基板に結合した状態を示す斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージが外部基板に結合した状態を示す斜視図である。 実施形態によるリードフレームが除去されたリードフレーム原型の斜視図である。 リードフレーム原型に発光素子が実装されない発光素子パッケージが結合した状態を示す斜視図である。 量産が可能な発光素子パッケージの構造を示す斜視図である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージの製造工程を説明する図面である。 実施形態による発光素子パッケージがリードフレーム原型に形成された最終形態を示す図面である。 実施形態による発光素子パッケージから除去ピンが除去されることを説明するための図面である。 実施形態による発光素子パッケージから除去ピンが除去されることを説明するための図面である。 実施形態によるリフレクタとリードフレームの結合方法を説明するための図面である。 実施形態によるリフレクタとリードフレームの結合方法を説明するための図面である。
図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示された。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全面的に反映するものではない。
本発明による実施形態の説明において、いずれか一つのエレメント（ｅｌｅｍｅｎｔ）が他のエレメントの「上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は、二つのエレメントが互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、又は一つ以上の別のエレメントが前記二つのエレメントの間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、「上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」と表現される場合、一つのエレメントを基準として上側方向だけではなく下側方向の意味も含まれる。
図１は、実施形態による発光素子パッケージの斜視図である。図２は、図１に示された実施形態による発光素子パッケージの断面斜視図である。図３ａは、図２に示された実施形態による発光素子パッケージの断面図であり、図３ｂは、図３ａの部分拡大図である。
図１ないし図３ｂを参照すると、実施形態による発光素子パッケージ１は、発光チップ１１０と発光チップ１１０が配置されるサブマウント（ｓｕｂ ｍｏｕｎｔ）１２０を含む発光素子１００と、発光素子１００が配置されるリードフレーム（ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ）２００、発光素子１００とリードフレーム２００を電気的に連結するワイヤ１３０、発光素子１００の周囲を囲んで発光素子１００から放出された光を反射するリフレクタ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層１４０、リードフレーム２００及びリフレクタ１４０の間に位置する絶縁層３２３、及び発光素子パッケージ１の本体を形成する樹脂部３００を含む。
発光素子１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよいが、これに限定される訳ではない。発光ダイオードは、深紫外線（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ、ＤＵＶ）を放出するＤＵＶ ＬＥＤであってもよいが、必ずこれに限定される訳ではなく、赤色、緑色、青色又は白色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、青色又は白色発光ダイオードであってもよい。発光ダイオードは、電気エネルギーを光に変換させる固体素子の一種であって、一般的に２つの相反したドーピング層の間に介在した半導体材料の活性層を含む。２つのドーピング層の両端にバイアスが印加されると、正孔と電子が活性層に注入された後、そこで再結合されて光が発生し、活性層から発生した光はすべての方向又は特定の方向に放出されて露出上面を通じて発光ダイオードの外に放出されることになる。
発光チップ１１０は、フリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）であってもよいが、必ずしもこれに限定される訳ではなく、垂直型（ｖｅｒｔｉｃａｌ）チップや、水平型（ｌａｔｅｒａｌ）チップであってもよい。図面では便宜上、水平型チップで説明する。発光チップ１１０の大きさは、横６００μｍ、縦７００μｍに形成されてもよいが、必ずしもこれに限定される訳ではない。発光チップ１１０は、１９０〜４００ｎｍの波長の深紫外線を発光することができる。より具体的に、発光チップ１１０は、２５０〜２８０ｎｍの波長の深紫外線を発光することができ、この時、発光チップ１１０から放出される深紫外線が殺菌力が最も優れている。図１に示されてはいないが、発光チップ１１０は、基板と、基板上に配置される第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層が順次配置された発光構造物を含んでもよい。発光チップ１１０の基板は、光が透過できる光透過特性を有してもよい。基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような絶縁性基板、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、Ｇｅなどの半導体基板のうち少なくともいずれか一つであってもよい。
サブマウント１２０には発光チップ１１０が配置される。サブマウント１２０は、発光チップ１１０から発生する熱を放出して下部のリードフレーム２００に伝達する。また、発光素子１００とリードフレーム２００を電気的に連結するワイヤ１３０の一端は、サブマウント１２０に連結される。サブマウント１２０は、熱伝導率が高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などからなってもよいが、必ずしもこれに限定される訳ではない。発光チップ１１０とサブマウント１２０は、ソルダバンパー（ｓｏｌｄｅｒ ｂｕｍｐｅｒ）により結合されてもよい。
図２ないし図３ｂを参考にすると、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０は、発光素子１００から放出された光を反射する。リフレクタ１４０は、発光素子１００の周囲を囲み、リードフレーム２００の上に配置される。リフレクタ１４０は、金属からなってもよい。具体的に、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０は、純アルミニウムからなってもよい。したがって、光の反射率が高く、熱拡散性が良く、酸素及び硫化水素ガスに対する耐腐食性を有し得る。リフレクタ１４０は、内側が凹んだ円形で形成されてもよいが、リフレクタ１４０の形状が必ずしも円形に限定される訳ではない。
リフレクタ１４０の上部には、光学レンズが配置され得るレンズガイド部１５０が形成されてもよい。また、リフレクタの上部には、プレートが配置され得るプレートガイド部１６０が形成されてもよい。レンズガイド部１５０は、リフレクタ１４０の上面と、後述する第２樹脂部３２０の一端によって形成された壁部３２１によって形成されてもよい。また、プレートガイド部１６０も第２樹脂部３２０の上面に形成された平面部と、上側に突出した壁部の一側面によって形成されてもよい。これについては後述することにする。光学レンズ又はプレートとリフレクタ１４０との間には、密封樹脂材が充填されてもよい。密封樹脂材としては、シリコン樹脂が用いられてもよい。一方、実施形態による光学レンズ又はプレートは、蛍光体を含むガラスレンズ又はガラスプレートであってもよい。光学レンズ又はプレートが蛍光体を含有するため、光速維持率を向上させることができる。すなわち、発光素子パッケージ１の信頼性を向上させることができる。
リードフレーム２００は、発光素子１００の下部に配置され、リードフレーム２００には発光素子１００が配置される。リードフレーム２００は、発光素子１００が直接配置される第１フレーム２１０と、発光素子１００とワイヤ１３０を通じて電気的に連結される第２フレーム２２０とを含んでもよい。第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間には、後述する樹脂部３００の第１樹脂部３１０が挿入されるための開口部が形成されてもよい。一方、リードフレーム２００は、銅（Ｃｕ）成分を含む銅合金からなってもよい。したがって、サブマウント１２０の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）より２〜３倍の熱伝導率を有して、厚さを厚くし、放熱体の役割をすることができる。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１は、別の放熱体が必要なく、銅を用いるため、費用面で有利である。
リードフレーム２００の厚さを厚くすると、リードフレーム２００が大容量の放熱体の役割をすることができる。リードフレーム２００の厚さが増加すると、リードフレーム２００の費用は増加することがあるが、別の放熱体を追加することよりも費用を減らすことができる。また、銅からなるリードフレーム２００が厚いほど、熱拡散が良く、熱膨張の影響を少なく受ける。リードフレーム２００の厚さが厚くなると、樹脂部３００との摩擦力も大きくなり、下部から発光素子パッケージ１の内部に異物や水分の浸透も難しくなる。また、厚さが厚くなると、外部応力に対する抵抗性も大きくなる。
具体的に、銅成分のリードフレーム２００の厚さは０．５ｍｍないし１．５ｍｍであってもよい。リードフレーム２００の厚さが０．５ｍｍより小さければ、熱拡散及び熱放出性能が良くなく、１．５ｍｍより大きければ、熱拡散及び熱放出性能の増加に比べて、リードフレーム２００の厚さの増加による製造費用の増加が問題になり得る。また、銅成分のリードフレーム２００の厚さが０．５ｍｍより小さければ、外部応力に対する発光素子パッケージ１の変形に対する抵抗性が許容値より低くなり、１．５ｍｍより大きければ、製造費用の増加が問題になり得る。
整理すると、銅成分のリードフレーム２００の厚さを０．５ｍｍより小さくすれば、熱拡散、熱放出、変形に対する抵抗性、水分浸透防止の性能のうちいずれか一つが許容値より低くなり、厚さが厚くなるほど、このような特性は改善される。しかし、銅成分のリードフレーム２００の厚さが１．５ｍｍ以上になれば、発光素子パッケージ１の製造において、前述した特徴の改善に比べて製造費用の増加がより大きい問題になり得る。
第１フレーム２１０には、発光素子１００が直接配置されてもよい。図面には示されていないが、第１フレーム２１０の上面には、発光素子１００がボンディングされ得るダイボンディングプレートが形成されてもよい。発光素子１００は、ダイボンディングペーストを用いて、第１フレーム２１０上に配置されてもよい。ダイボンディングペーストは、耐光性があるエポキシ樹脂やシリコン樹脂を含んでもよい。第２フレーム２２０は、ワイヤ１３０を通じて発光素子１００と電気的に連結されてもよい。
実施形態による発光素子パッケージ１の樹脂部３００は、リードフレーム２００の第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間に挿入される第１樹脂部３１０と、発光素子１００とリフレクタ１４０とを囲み、中央部に凹部を有する第２樹脂部３２０を含んでもよい。
第１樹脂部３１０は、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間に充填することができる。第２樹脂部３２０は、リードフレーム２００の外側と、リフレクタ１４０の外側及び上側の一部を囲むように形成されてもよい。第１樹脂部３１０及び第２樹脂部３２０は、リードフレーム２００上に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を射出成形又はトランスファー成形することによって形成することができる。第１樹脂部３１０及び第２樹脂部３２０の形状は、金型の設計によって多様に形成することができる。これについては、後で詳しく説明することにする。
第１樹脂部３１０及び第２樹脂部３２０に使用される熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂は、耐候性が強い黒色の樹脂を用いることができる。例えば、黒色の芳香族ナイロンを用いることができる。しかし、必ずしもこれに限定される訳ではない。黒色でない樹脂は発光素子１００から長時間の間、熱と光に露出するため、変色や劣化が発生する可能性がある。実施形態による発光素子パッケージ１は、耐候性が良い黒色の樹脂を用いるため、短波長紫外線による劣化を防止することができ、発光素子パッケージの変色を防止することができる。したがって、発光素子が白色発光ダイオードである場合には、黒色の樹脂を用いる必要がなく、白色の樹脂を用いることもできる。白色の樹脂は、黒色の樹脂より光透過率が高いため、光効率の面で有利である。
絶縁層３２３は、金属で形成されるリフレクタ１４０と銅合金からなるリードフレーム２００との間に位置し、リフレクタ１４０とリードフレーム２００とを絶縁させる。この絶縁層３２３は樹脂からなってもよく、樹脂部３００と一体に形成されてもよい。この絶縁層３２３の厚さは、リフレクタ１４０とリードフレーム２００の厚さに比べて相対的に薄く形成されてもよい。具体的に、絶縁層３２３の厚さは、０．１ないし０．１５ｍｍであってもよい。絶縁層３２３の厚さが０．１ｍｍより薄ければ、リフレクタ１４０とリードフレーム２００との間の絶縁の安定性が低くなることがあり、厚さが０．１５ｍｍより厚くなれば、絶縁層３２３が発光素子１００からの光によって劣化したり、絶縁層３２３が発光素子１００からの光を干渉したりすることがある。本発明の実施形態による絶縁層３２３の厚さが十分に薄いので、発光素子１００から放出される光が絶縁層３２３によって干渉を受けず、直接リフレクタ１４０の反射面によって反射することができる。したがって、樹脂からなる絶縁層３２３は、劣化が起きることが少なく、実施形態による発光素子パッケージ１は、発光素子１００から発光された光の反射効率が高い。
図１ないし図３ｂに示されたように、第２樹脂部３２０は、リフレクタ１４０の一部が挟まれて固定することができる溝部３２０ａと後述するリードフレーム原型４００の外郭フレーム４１０と結合され得る凹部３２０ｂとを含んでもよい。
具体的に、第２樹脂部３２０は、リードフレーム２００及びリフレクタ１４０の外側に垂直に形成される壁部３２１を含んでもよい。壁部３２１から発光素子１００に向かって水平に突出する突出部３２２が形成されてもよく、この突出部３２２は、リフレクタ１４０の上面の少なくとも一部を覆うように形成されてもよい。溝部３２０ａは、第２樹脂部３２０の壁部３２１、突出部３２２及びリードフレーム２００の上面によって囲まれるように形成されてもよい。一方、前述したように、リフレクタ１４０とリードフレーム２００との間には絶縁層３２３が挿入されてもよい。具体的に、第２樹脂部３２０と一体に形成される絶縁層３２３は、リフレクタ１４０の下面とリードフレーム２００の上面との間に配置されてもよい。
リフレクタ１４０は、リードフレーム２００の上部に配置されるが、従来は接着剤を用いてリードフレーム２００の上部にリフレクタ１４０が接着されていた。接着剤を用いれば、接着剤のくずなどが電極やワイヤなどを汚染させることがある。しかし、実施形態による発光素子パッケージ１は、第２樹脂部３２０に溝部３２０ａが形成され、リフレクタ１４０の一部、例えば最外郭部は、第２樹脂部３２０の溝部３２０ａに挟まれて固定される。したがって、別の接着剤なしにリフレクタ１４０がリードフレーム２００の上部に固定されるので、接着剤の使用による汚染を防止し、費用を節減することができる。
また、発光素子パッケージ１は、レンズガイド部１５０とプレートガイド部１６０を含んでもよい。
リフレクタ１４０の上面には、壁部３２１から突出した突出部３２２により覆われず、上部に向かって開放された部分がある。この開放された部分と突出部３２２の端によってレンズが装着可能なレンズガイド部１５０が形成されてもよい。また、壁部３２１の上面と突出部３２２の上面とが段差を有するように形成されてもよく、この段差によってプレートが装着され得るプレートガイド部１６０が形成されてもよい。
一方、リフレクタ１４０は高強度の金属からなってもよい。したがって、変形が難しいため、リードフレーム２００上に安定して固定されれば、精度が高い反射が可能である。凹部３２０ｂに対する説明は、後述することにする。
図４は、図１に示された実施形態による発光素子パッケージの平面図であり、図５は、図１に示されたリードフレームの斜視図である。
図１ないし５を参照すると、リフレクタ１４０は、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の上に配置され、内側に開口部が形成されてもよい。リフレクタ１４０の開口部には発光素子１００が配置され、樹脂で充填され得る。
図４及び図５に示されたように、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０の一部は、屈曲が形成されている。具体的に、第１フレーム２１０は、第２フレーム２２０に向かって凹んだ凹部２１０ａを有し、第２フレーム２２０は、第１フレーム２１０の凹部２１０ａに対応するように第１フレーム２１０に向かって膨らんだ凸部２２０ａを有してもよい。第１フレーム２１０と第２フレーム２２０が屈曲された形状を有すると、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間に配置される第１樹脂部３１０との接触面が増加する。したがって、リードフレーム２００と第１樹脂部３１０との接触面が増加するため、リードフレーム２００と樹脂部３００との密着性が増加する効果がある。
また、図２ないし図５に示されたように、発光素子パッケージ１のリードフレーム２００は厚い銅フレームであるため、形状の自由度が高い。したがって、リードフレーム２００に段差を形成することができ、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間に形成された開口部も段差を有するようになる。したがって、第１樹脂部３１０は、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０との間の開口部の形状に応じて充填されるので、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０と第１樹脂部３１０との接触面積が増加する。したがって、リードフレーム２００と第１樹脂部３１０との密着性を増加させることができる。また、リードフレーム２００と第１樹脂部３１０とが段差を有する形態で結合するので、リードフレーム２００の下部から水分や異物などの浸透を防止する性能が増加する。
図６は、図１に示された実施形態による発光素子パッケージの底面斜視図である。
図１ないし図６を参考にすると、リードフレーム２００の第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０との間には、第１樹脂部３１０が配置される。第１樹脂部３１０の長手方向両端部３１０ａは、第１フレーム２１０に向かって幅方向に延びるように形成され、第１フレーム２１０の長手方向両端部の一部が第１樹脂部３１０によって埋められてもよい。したがって、第１フレーム２１０の外部に突出した端子と第１樹脂部３１０との間の隙間が除去され、第１フレーム２１０に発光素子１００を実装する際に発生し得る異物などが発光素子パッケージ１の内部に浸透してワイヤ又は電極などを汚染させることを防止することができる。
また、実施形態による発光素子パッケージ１は、リードフレーム２００の厚さｈを厚くできるため、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０との間の開口部に挿入される第１樹脂部３１０の幅Ｗ１を狭く作ることができる。具体的に、リードフレーム２００の厚さｈが厚いため、リードフレーム２００と第１樹脂部３１０との間の接触面積が充分である。したがって、第１樹脂部３１０の上面３１１の幅Ｗ１が狭く形成することができる。具体的に、第１樹脂部３１０の上面３１１の幅Ｗ１は、０．３〜０．５ｍｍであってもよい。第１樹脂部３１０の上面３１１の幅が０．３ｍｍより小さければ、リードフレーム２００と第１樹脂部３１０との間の密着力が充分でない。また、第１樹脂部３１０の上面３１１の幅が０．５ｍｍより大きければ、発光素子１００から放出される光が反射するリードフレーム上面が狭くなって、反射効率が低下することがある。
また、図２ないし図６に示されたように、発光素子パッケージ１の第１樹脂部３１０は、底面３１２の形状は第１樹脂部３１０の上面の形状と異なっていてもよい。第１樹脂部３１０の底面３１２は、リードフレーム２００との接触面積を増加させるように形成されてもよい。したがって、第１樹脂部３１０の底面３１２の幅は、上面の幅より広く形成されてもよく、図６に示されたように、複数の屈曲部を有してもよい。具体的に、第１樹脂部３１０の底面３１２は直線部と屈曲部を有してもよく、直線部の幅Ｗ２は上面３１１の幅Ｗ１より０．１ｍｍ大きく形成されてもよく、屈曲部の幅Ｗ３は直線部の幅Ｗ２より０．１ｍｍさらに大きく形成されてもよい。
図７ａないし図７ｃは、実施形態による発光素子パッケージが、外部基板上に結合した状態を示す斜視図である。
図６ないし図７ｃに示されたように、実施形態による発光素子パッケージ１のリードフレーム２００は、樹脂部３００の底面に形成されるメイン端子と樹脂部３００の長手方向側面に形成される補助端子を含んでもよい。具体的に、リードフレーム２００の第１フレーム２１０は、樹脂部３００の底面に形成される第１メイン端子２１０ｂ及び樹脂部３００の側面に形成される第１補助端子２１０ｃを含んでもよい。また、リードフレーム２００の第２フレーム２２０は、底面に形成される第２メイン端子２２０ｂ及び側面に形成される第２補助端子２２０ｃを含んでもよい。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１は、外部基板５００との接続のためのメイン端子２１０ｂ、２２０ｂと補助端子２１０ｃ、２２０ｃを有するので、補助端子２１０ｃ、２２０ｃを用いて発光素子パッケージ１の検査又は修理などに利用することができる。また、第１補助端子２１０ｃを用いて発光素子１００で発生する熱を放熱させることができ、補助端子２１０ｃを用いて発光素子パッケージ１の温度を測定することができる。
図７ａないし図７ｃには、発光素子パッケージ１のリードフレーム２００の補助端子２１０ｃ、２２０ｃを用いた具体的な実施形態が示されている。
図１ないし図７ａに示されたように、実施形態による発光素子パッケージ１は、外部基板５００に実装されてもよい。発光素子パッケージ１の発光素子１００は、ワイヤ１３０によって第２フレーム２２０と連結し、第２フレーム２２０の第２メイン端子２２０ｂは、外部基板５００の電源電極５１０、５２０に連結されてもよい。この時、第２メイン端子２２０ｂのいずれか一つが電源電極５１０との連結に問題が発生する場合に、第２補助端子２２０ｃを用いて補助電源電極５３０に連結することができる。したがって、発光素子パッケージ１と外部基板５００との間の電気的連結に問題が発生した場合に、発光素子パッケージ１を外部基板５００から除去したり外部基板５００を追加加工したりする必要なしに、第２補助端子２２０ｃを用いて点検及び修理をすることができる。
また、図１ないし図７ｃに示されたように、発光素子１００から発生した熱は、第１フレーム２１０に伝達され、補助端子２１０ｃ、２２０ｃは、発光素子パッケージ１の両側面に露出するように形成される。したがって、第１補助端子２１０ｃは、発光素子１００から発生した熱を放出する放熱体の役割をすることができる。また、第１補助端子２１０ｃは、発光素子１００の温度を測定することができるＴＣ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）として機能してもよい。実施形態による発光素子パッケージ１は、発光素子１００とリードフレーム２００とが直接接触しているので、正確な温度を測定することができる。
図８は、実施形態によるリードフレームが除去されたリードフレーム原型の斜視図である。
図５ないし図８を参照すると、リードフレーム原型４００は、第１フレーム２１０、第２フレーム２２０を含み、外郭フレーム４１０を含んでもよい。第１フレーム２１０、第２フレーム２２０及び外郭フレーム４１０の間には、それぞれ開口部が形成されてもよく、それぞれの開口部には樹脂が充填されてもよい。
図１ないし図８に示されたように、第２樹脂部３２０の外側の上部には、凹部３２０ｂが形成されてもよい。リードフレーム原型４００は、外郭フレーム４１０に凹部３２０ａに対応するように形成された凸部４１０ａを含んでもよい。したがって、発光素子パッケージ１がリードフレーム原型４００に結合している時、凸部４１０ａは凹部３２０ｂに挟まれて、凹部３２０ｂの上部に形成された係止突起に係止される。したがって、発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００から下方へは動きが拘束される。発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００の上方にのみ分離が可能である。したがって、発光素子パッケージ１の保管及び運搬が容易である。
また、リードフレーム原型４００は厚いため、発光素子パッケージ１外側の第２樹脂部３２０との摩擦力が大きい。したがって、発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００と接着剤を使用せずに固定することができる。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１は、接着剤を使用せずにリードフレーム原型４００に固定されるので、異物が発生しない。
図９は、リードフレーム原型に発光素子が実装されていない発光素子パッケージが結合した状態を示す斜視図である。
図１及び図９を参照すると、発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００のリードフレーム２００上に配置される。樹脂がリードフレーム２００上にモールディングされて樹脂部３００が形成されれば、リードフレーム２００上に発光素子１を実装する。
この時、リードフレーム原型４００は、二つの発光素子パッケージ１が装着されるように、二つのリードフレーム２００を含んでもよい。
図１０は、量産が可能な発光素子パッケージの構造を示す斜視図である。
図１０を参照すると、実施形態による発光素子パッケージ１は、２列に延びる形態で金型によって量産されてもよい。したがって、発光素子パッケージ１を金型を通じて量産可能であるため、費用を節減させることができる。
本発明の実施形態による発光素子パッケージ１の発光チップが可視光線を放出するＬＥＤである場合には、本発明の実施形態による発光素子パッケージは、室内外の各種液晶表示装置、電光掲示板、街灯、などの照明装置に利用することができる。一方、発光素子パッケージの発光チップが深紫外線を放出するＤＵＶ ＬＥＤである場合には、本発明の実施形態による発光素子パッケージは、殺菌や浄化のための加湿器や浄水器に利用することができる。
以下では、実施形態による発光素子パッケージ１の製造工程について説明することにする。
図１１ａないし図１１ｆは、図１に示された実施形態による発光素子パッケージ１の製造工程を説明する図面である。
発光素子パッケージ１は金型によって製造されてもよく、発光素子パッケージ１の上下がひっくり返って製造されるので、製造工程に対する説明においては、上下を変えて説明することにする。
先に、図１１ａに示されたように、下部金型６１０にリフレクタ１４０が結合する。次に、図１１ｂに示されたように、リフレクタ１４０が結合した下部金型６１０にリードフレーム２００が結合する。次に、図１１ｃに示されたように、リードフレーム２００上に上部金型６２０が結合する。この時、リードフレーム２００の第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間の開口部２３０には、樹脂注入部６２１が対応するように結合する。その次に、図１１ｅに示されたように、樹脂注入部６２１を通じて樹脂を注入する。注入された樹脂によって第１樹脂部３１０と第２樹脂部３２０が形成される。次に、図１１ｆに示されたように、上部金型６２０をリードフレーム２００から除去する。最後に、下部金型６１０からリードフレーム２００、リフレクタ１４０、第１樹脂部３１０及び第２樹脂部３２０を除去すれば、発光素子パッケージ１が形成される。このように形成された発光素子パッケージ１は、図８に示されている。
図１１ａないし図１１ｃを参照すると、リフレクタ１４０は、リードフレーム２００上に配置され、発光素子が配置され得るように中央部に中空部を有する。リードフレーム２００の上側に垂直に形成されるベース部１４１、及び傾斜した反射面を有してベース部１４１上に位置する傾斜部１４２を含む。この時、リフレクタ１４０は金型によって形成されるので、金属材質であってもよく、ベース部１４１と傾斜部１４２は一体に形成されてもよい。
このような実施形態による発光素子パッケージ１は、リフレクタ１４０が金型によって一体に形成されるので、リフレクタ１４０は、全体的に均一に形成されて反射の精度が高まる効果がある。また、従来には、リフレクタ１４０の製作の便宜のために、リード（ｌｅａｄ）を使用する場合があったが、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０はリードを使用しないため、外部から樹脂部３００を通じて異物などが内部で浸透することを防止することができる。また、リフレクタ１４０は、発光素子から放出された光を反射するために、傾斜した反射面を有する傾斜部１４２を含むが、発光素子パッケージ１の金型工程の際に傾斜部１４２は一側に傾いてもよい。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１は、傾斜部１４２の下に一体で形成されるベース部１４１を含んでリフレクタ１４０が傾くのを防止することができる。リフレクタ１４０とリードフレーム２００との間には、最小０．１ｍｍ離隔して製造されてもよく、離隔した空間の間には、図３ｂに示された絶縁層３２３が形成されてもよい。
図１２は、実施形態による発光素子パッケージがリードフレーム原型に形成された最終形態を示す図面である。
実施形態による発光素子パッケージ１は、図９に示されたリードフレーム２００とリードフレーム原型４００との間の連結フレーム４３０を除去したものである。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００に係止して結合しているので、発光素子パッケージ１は、リードフレーム原型４００から容易に除去することができる。
このように、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０は、リードフレーム２００上にメッキや薄板金属を成形したリフレクタよりも正確度が高い。実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０は、金型によって形成されるので、金属で形成されてもよく、切断されずに一体に形成されてもよい。したがって、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０の傾斜面を加工することができ、反射率をより高めることができる。従来には、樹脂層などにメッキや薄い金属薄板を用いてリフレクタを形成したので、光の反射が均等でなかったが、実施形態による発光素子パッケージ１は、金属リフレクタ１４０が金型によって一体に形成され、金属で形成されるので、反射の精度が高い。また、実施形態による発光素子パッケージ１のリフレクタ１４０は、金型によって形成されるので、リードを用いずに製造することができる。したがって、リフレクタ１４０が第２樹脂部３２０によって完全に囲まれるため、外部からの異物などの浸透が発生しない効果がある。
図１３ａ及び図１３ｂは、実施形態による発光素子パッケージから除去ピンを除去することを説明するための図面である。
図１３ａ及び図１３ｂに示されたように、実施形態による発光素子パッケージ１は、下部金型６１０からリフレクタ１４０を除去するための除去ピン６００が発光素子パッケージ１の内部Ａでなく外部に形成することができる。除去ピン６００が成形された本体、すなわち発光素子パッケージ１の外部に位置すると、リードフレーム２００が曲がって変形が発生するので、除去ピン６００は、成形した本体の内部Ａに位置するのが一般的であり、このような除去ピン６００は、本体から分離する時、除去跡が残ることになる問題がある。しかし、実施形態による発光素子パッケージ１は、リードフレーム２００が十分に厚いため、除去ピン６００が発光素子パッケージ１の外側に形成されても、リードフレーム２００は除去ピン６００が分離する時の応力に対し耐えることができる。したがって、除去ピン６００が発光素子パッケージ１の外側に形成されるので、発光素子が実装されたりワイヤによって連結されたりする内部Ａに、除去ピン６００の除去跡が残らない効果がある。
図１４ａ及び図１４ｂは、実施形態によるリフレクタとリードフレームの結合方法を説明するための図面である。
図１１ａないし図１１ｆ、図１４ａ及び図１４ｂに示されたように、前述した発光素子パッケージ１の製造工程において、リフレクタ１４０上に接着シート７００が配置されてもよい。この接着シート７００は、リフレクタ１４０とリードフレーム２００の第２フレーム２２０との間を接着させることができる。この接着シート７００を用いれば、絶縁層３２３が配置されるリフレクタ１４０とリードフレーム２００との間の空間をさらに薄く形成できる効果がある。
以上で、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるはずである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (14)

  1. 第１フレームと前記第１フレームの両側にそれぞれ配置された第２フレームを含むリードフレームと、
    前記第１フレーム上に配置され、前記第２フレームと電気的に連結される発光素子と、
    前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置された第１樹脂部及び前記リードフレームの外側面をカバーする第２樹脂部を含む樹脂部と、
    を含み、
    前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端は、前記第２樹脂部の外側面に配置された、発光素子パッケージ。
  2. 前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端は、前記第２樹脂部の外側面よりさらに突出した、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記第１フレームの一端は、前記発光素子の温度を測定するＴＣ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）端子である、請求項１または２に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記第１フレームの一端は、前記発光素子から発生した熱を放出する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記第１樹脂部は、上面と底面を含み、
    前記上面の幅は、前記底面の幅より狭い、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記第１樹脂部は、上面と底面を含み、
    前記第１樹脂部の底面は、直線部と屈曲部を含み、
    前記直線部の幅は、前記上面の幅よりさらに大きく、
    前記屈曲部の幅は、前記直線部の幅よりさらに大きい、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記第１樹脂部の上面の幅は、０．３〜０．５ｍｍである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記第２樹脂部は、前記第２樹脂部の外側面に配置され、リードフレーム原型と結合する凹部を含み、
    前記凹部の上部には、係止突起が配置された、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記リードフレーム上に配置され、前記発光素子が配置される中空部を有するリフレクタをさらに含み、
    前記第２樹脂部は、前記リフレクタの外側面をカバーする壁部をさらに含む、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  10. 前記壁部は、前記リフレクタの一部が挿入される溝部を有する、請求項９に記載の発光素子パッケージ。
  11. 前記壁部は、前記リフレクタの下面と前記第２フレームの上面との間に配置された絶縁層と、前記リフレクタの上面の上に配置された突出部を含む、請求項９に記載の発光素子パッケージ。
  12. 前記絶縁層の厚さは、０．１〜０．１５ｍｍである、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
  13. 前記壁部は、前記壁部の上面の上に突出したガイド突出部を含む、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
  14. 前記樹脂部は、黒色の樹脂である、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
JP2015136432A 2014-07-08 2015-07-07 発光素子パッケージ Active JP6671117B2 (ja)

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