JP2020516066A - 固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法 - Google Patents

固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020516066A
JP2020516066A JP2019553048A JP2019553048A JP2020516066A JP 2020516066 A JP2020516066 A JP 2020516066A JP 2019553048 A JP2019553048 A JP 2019553048A JP 2019553048 A JP2019553048 A JP 2019553048A JP 2020516066 A JP2020516066 A JP 2020516066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead frame
light emitter
state light
solid state
thermal element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019553048A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6806925B2 (ja
Inventor
ボウデヴェイン ヤコブス
ボウデヴェイン ヤコブス
ドゥリエル ヴィレム ディルク ファン
ドゥリエル ヴィレム ディルク ファン
デル マレル コルネリス ファン
デル マレル コルネリス ファン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Signify Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Signify Holding BV filed Critical Signify Holding BV
Publication of JP2020516066A publication Critical patent/JP2020516066A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6806925B2 publication Critical patent/JP6806925B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/642Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49537Plurality of lead frames mounted in one device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/644Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16245Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0075Processes relating to semiconductor body packages relating to heat extraction or cooling elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483Containers
    • H01L33/486Containers adapted for surface mounting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/641Heat extraction or cooling elements characterized by the materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

固体光エミッタパッケージ200、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法が提供される。固体光エミッタパッケージは、固体光エミッタダイ230、第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220、電気絶縁材242、244、熱的要素250、並びにブリッジ要素260を備える。第1及び第2のリードフレームは、互いに電気的に絶縁され、ダイに電力を供給する。ダイは、第1のリードフレーム上に少なくとも部分的に設けられる。熱的要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間にあり、電気絶縁材によってリードフレームから電気的に絶縁される。熱的要素は、熱吸収体又は熱拡散体の少なくとも一方である。ブリッジ要素は、電気絶縁材及び熱的要素を跨ぎ、ダイと第2のリードフレームとの間に電気的接続をもたらす。

Description

本発明は、固体光エミッタパッケージに関する。
本発明は更に、固体光エミッタパッケージの一実施形態を備える、ランプ及び照明器具に関する。
本発明はまた、固体光エミッタパッケージの製造方法にも関する。
発光ダイオード(Light Emitting diode;LED)ダイは、多くの場合、照明用途で使用される前にLEDパッケージにパッケージ化される。LEDダイ及びLEDパッケージの寿命の間に、LEDパッケージの要素が、ある時点で高温になり過ぎる場合があり、LEDパッケージのこれらの要素又は他の要素が、熱の影響で炭化する場合があり、短絡の結果としてLEDパッケージが発火する場合がある。このことを防止するとともに過熱の場合でも安全であるLEDパッケージを製造することに対するニーズが高い。
米国特許第9240535B2号は、良好な放熱特性を有するであろう発光要素実装基板を記載している。発光要素実装基板は、例えば、発光ダイオードダイを外部電気接続部に結合するために使用される要素である。発光要素実装基板は、互いに電気的に絶縁された導電性の第1及び第2の基板本体によって形成された、ある種の基板プレートを備える。発光要素は、基板プレートの一方の面に設けられ、発光要素は、第1の位置で第1の基板本体に、第2の位置で第2の基板本体に電気的に結合される。基板プレートの他方の面には、それぞれの基板本体を外部電力に接続するために接触電極が設けられる。
米国特許出願公開第2008/012036A1号は、頂面、底面、及び第1の厚さを有する第1の領域と、頂面、底面、及び第1の厚さよりも小さな第2の厚さを有する第2の領域と、を含むリードフレームを有する、発光デバイス用のモジュール式パッケージを開示している。リードフレームは、第2の領域から離れて側方に延びる電気リード線を更に含み、パッケージは、リードフレーム上にあり、かつ第1の領域を囲む、熱硬化性のパッケージ本体を更に含む。熱硬化性のパッケージ本体は、第2の領域の頂面と底面の両方にあってもよい。リードフレーム上にはリーク障壁があってもよく、パッケージ本体はリーク障壁上にあってもよい。
米国特許出願公開第2013/146912A1号は、絶縁基板、複数の導電ビア、及びチップを含む電子デバイスを開示している。絶縁基板は、互いに反対側にある上面及び下面を有する。導電ビアは、絶縁基板を貫通する。チップは、絶縁基板の上面に配置され、チップ基板、半導体層、及び複数の接点を含む。半導体層は、チップ基板と接点との間に位置する。接点は、導電ビアに電気的に接続される。絶縁基板の材料とチップ基板の材料とは同じである。
米国特許出願公開第2009/219726A1号は、LEDベースの照明システムのための蓄熱に使用される相変化材料(phase change material;PCM)を開示している。PCMは、冷却されるべきLEDと密着して密閉容器内に配置される。PCMは、融点温度がおよそLEDの好適な作動温度となるように選択される。PCMが固体としてLEDから熱を吸収すると、温度が上昇する。しかし、PCMが融点に達すると、PCMの相が固体から液体に完全に変化するまで、PCMの温度は融点温度に留まる。そして、PCMは温度上昇を続ける。PCMは、固体から液体への相変化中に大量の熱を吸収できるため、融点温度を維持しながら、PCMは、LEDによって発生した大量の熱を蓄えることができる。
実際的な実施形態において、引用された米国特許の発光要素はLEDであってよく、実際的な実施形態において、基板本体間の電気絶縁部は、合成(例えばプラスチック)材料で作られる。そのような発光要素実装基板の問題は、例えば、静電放電(electrostatic discharge;ESD)事象の結果としての、例えば、腐食や損傷の結果、基板本体の一方に対するLEDの接続部が高抵抗になることである。LEDの駆動回路は、一般に一定電流を発生させ、基板本体の一方に対する発光要素の接続部が高抵抗になった場合に高抵抗の接続部の電圧が上昇する。結果として、高抵抗の接続部でより多くの電力が消費され、米国特許の発光要素の基板本体の一方が、比較的高い温度に達する。そのような温度は、2つの基板本体間のプラスチック絶縁材を炭化させるほどに十分に高くなる場合がある。そして、発光要素実装基板は短絡する場合があり、短絡中に生じた発熱の結果、発光要素実装基板又は発光要素実装基板の周囲のハウジングが、発火する場合がある。
本発明の目的は、より安全な固体光エミッタパッケージを提供することである。
この目的で、本発明の一態様によれば、固体光エミッタダイ、第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、ブリッジ要素、電気絶縁材、及び熱的要素を備える固体光エミッタパッケージが提供される。第1及び第2のリードフレームは、互いに電気的に絶縁される。リードフレームは、外部電源から電力を受けるためのものであり、受けた電力を固体光エミッタダイに供給するように構成される。固体光エミッタダイは、第1のリードフレーム上に少なくとも部分的に設けられる。熱的要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間に配置され、第1のリードフレームから、及び第2のリードフレームから、電気絶縁材によって電気的に絶縁される。熱的要素は、熱吸収体又は熱拡散体の少なくとも一方である。熱的要素は、固体光エミッタダイと直接熱接触していない。ブリッジ要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の熱的要素及び電気絶縁材を跨ぎ、固体光エミッタダイと第2のリードフレームとの間の電気的接続を得るためのものである。
この目的で、本発明の更なる態様によれば、固体光エミッタパッケージの製造方法が提供される。方法は、a)第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、固体光エミッタダイ、電気絶縁材、及び熱的要素を得るステップであって、リードフレームが、電力を受け、固体光エミッタダイへ電力を伝導することができ、熱的要素が、熱を吸収することができ、又は熱を拡散することができ、熱的要素が、固体光エミッタダイと直接熱接触していない、ステップと、b)オプションとして、ブリッジ要素を得るステップと、c)第1のリードフレームと第2のリードフレームとが互いに電気的に絶縁されるように、第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、熱的要素、及び電気絶縁材を配置するステップであって、熱的要素が、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間に配置され、熱的要素が、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームから電気絶縁材によって電気的に絶縁される、ステップと、d)固体光エミッタダイを固体光エミッタパッケージ内に配置し、それによって、固体光エミッタダイの少なくとも一部が第1のリードフレーム上に配置される、ステップと、を含み、かつ、方法は、e1)上面図で見ると熱的要素及び電気絶縁材の上方に、ブリッジ要素を配置し、第2のリードフレーム及び固体光エミッタダイと接触させてブリッジ要素を配置し、第2のリードフレームと固体光エミッタダイとの間に電気的接続をもたらすステップ、及びe2)固体光エミッタダイと第2のリードフレームとの間の電気的接続のために、上面図で見ると熱的要素及び電気絶縁材の上方に、また部分的に第2のリードフレーム上に固体光エミッタダイを配置するステップであって、第1のリードフレーム上に配置された固体光エミッタダイの一部もまた、第1のリードフレームに電気的に接続される、ステップ、のうちの一方を含む。第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームを少なくとも部分的に囲んで、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の熱伝達を遅延させる。
固体光エミッタパッケージ又は製造された固体光エミッタパッケージは、全ての電気絶縁材絶縁体の炭化のリスクが抑えられるため、既知の固体光エミッタパッケージよりも安全である。例えば、リードフレームの一方とリードフレームに電気的に接続された要素との間の比較的高いオーム接点のため、リードフレームの一方が比較的高い温度になる場合、熱が第1のリードフレームと熱的要素との間及び熱的要素と第2のリードフレームとの間の構造全体を完全に炭化することが可能となる前に、熱は熱的要素によって吸収又は拡散される。これにより、短絡のリスク、ひいては固体光エミッタパッケージの燃焼のリスクが抑えられる。加えて、熱的要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の追加要素であり、熱的要素は第1のリードフレーム及び第2のリードフレームから電気的に絶縁され、したがって、(部分的に導電性であると仮定すると)浮遊電圧を有する。これにより、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間のギャップがより大きくなり、したがって、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間には、それらの間の短絡が起き得る前に、より大きな電圧差が必要となる。つまり、距離の増大は、短絡のリスク、ひいては固体光エミッタパッケージの燃焼のリスクの低下に寄与する。
熱的要素が熱吸収体である場合、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間にある材料の全てを通じて熱が全て伝達される前に、より多くの熱を発生させなければならいことは明らかであり、それによって、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の最短経路に沿った炭化のリスクが抑えられ、少なくとも遅延される。多くの場合、高抵抗の接続部が比較的小さな領域に位置し、したがって、比較的小さな領域で熱が発生する。非常に高い局所温度のために、反対側のリードフレームまでの最短の熱経路に沿って、電気絶縁体が炭化する場合がある。この比較的小さな領域から反対側のリードフレームの方に向かう最短の熱経路は、熱拡散体によって中断させることができる。熱拡散体は、より大きな体積に沿って熱をより良好に拡散させ、したがって、発生する最高温度が抑えられる。発生する最高温度が抑えられると、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の経路間における炭化のリスクが抑えられ、それにより、短絡のリスク及び/又は固体光エミッタパッケージの燃焼のリスクが抑えられる。
オプションとして、第1のリードフレームの縁部が、第2のリードフレームの或る縁部に対向して配置され、第1のリードフレームの或る縁部から第2のリードフレームの或る縁部までの全ての最短経路が、熱的要素と交差する。オプションとして、第1の縁部は、第2の縁部と平行に配置される。したがって、換言すれば、第1の縁部及び第2の縁部の(平行)部分の全体に沿って、熱的要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間に延びる。これにより、一方のリードフレームで発生した熱が、他方のリードフレームに向かって容易に伝達され、それによって、2つのリードフレーム間の全ての材料が炭化し得るリスクを有することが防止される。
第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームを少なくとも部分的に囲んで、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間の熱伝達を遅延させる。オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームを2つ以上の側から少なくとも部分的に囲んでいる。オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームを3つ以上の側から少なくとも部分的に囲んでいる。オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームは、熱的要素によって完全に囲まれる。リードフレームの一方が熱的要素によって少なくとも部分的に囲まれている場合、一方のリードフレームで発生した熱が、他方のリードフレームに向かって容易に伝達され、それによって、2つのリードフレーム間の全ての材料が炭化し得るリスクを有することがより良好に防止される。
オプションとして、熱的要素の材料と第1のリードフレームの材料とは、異なっていてもよい。オプションとして、熱的要素の材料と第2のリードフレームの材料とは、異なっていてもよい。オプションとして、第1のリードフレームの材料と第2のリードフレームの材料とは、同じであってもよい。
オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームの少なくとも60%を少なくとも部分的に囲んでいる。オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームの少なくとも70%を少なくとも部分的に囲んでいる。オプションとして、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、熱的要素は、第1のリードフレーム又は第2のリードフレームの少なくとも80%を少なくとも部分的に囲んでいる。
オプションとして、固体光エミッタパッケージは、ハウジングコンポーネントを備え、ハウジングコンポーネントは、第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、熱的要素、及びオプションとして固体光エミッタダイを支持するように構成されており、オプションとして、ハウジングコンポーネントは、第1のリードフレームと、熱的要素と、第2のリードフレームとの間に電気絶縁材を形成している。このハウジングコンポーネントは、固体光エミッタパッケージ全体のベースを形成してもよく、電気絶縁材を提供する機能も果たし得る。ハウジングコンポーネントは、成形技術によって作られてもよい。
オプションとして、熱的要素は、高い体積熱容量を有するサーマルマスであり、オプションとして、熱的要素は、相変化材料で作られる。これらの材料は、良好な吸熱特性をもたらし、それによって有利な熱的要素を提供する。オプションとして、熱的要素は、比較的高い熱伝導率を有する材料で作られ、オプションとして、熱的要素は、熱伝導性金属で作られる。これらの材料は、良好な伝熱特性をもたらし、それによって有利な熱的要素を提供する。熱伝導率は、例えば、200W/mKよりも高い。
オプションとして、熱的要素は、固体光エミッタパッケージの周囲部に対する40K/Wよりも低い熱抵抗を有する。これにより、熱的要素は、熱を受けた場合、この熱を良好に固体光エミッタパッケージの周囲部に伝達し供給することができる。そして、一方のリードフレームで発生した熱が、他方のリードフレームに向かって容易に伝達され得ることが防止される。
この目的で、本発明の更なる態様によれば、上述の固体光エミッタパッケージの一実施形態を備えるランプ及び照明器具が提供される。照明器具はまた、本発明の更なる態様によるランプを備えてもよい。
本発明によるパッケージ及び方法の更に好ましい実施形態は、添付の特許請求の範囲で述べられており、特許請求の範囲の開示は、参照により本明細書に盛り込まれる。
本発明のこれら及び他の態様は、以下の記載で例として記載された実施形態を参照して、かつ添付図面を参照して明らかであり、更に明瞭になるであろう。
従来技術の固体光エミッタパッケージの分解図を示す。 従来技術の固体光エミッタパッケージの上面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第1の実施形態の上面図を概略的に示す。 図2bの固体光エミッタパッケージの第1の実施形態の、線IIb−IIb'に沿う断面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第2の実施形態の上面図を概略的に示す。 図3aの固体光エミッタの第2の実施形態の、線IIIb−IIIb'に沿う断面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第3の実施形態の上面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第4の実施形態の上面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第5の実施形態の上面図を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの第6の実施形態の上面図を概略的に示す。 ランプを概略的に示す。 照明器具を概略的に示す。 固体光エミッタパッケージの製造方法を概略的に提示する。
これらの図は純粋に略図であり、縮尺通りに描かれていない。これらの図中、既に説明されている要素に対応する要素は、同じ参照番号を有し得る。
図1aは、従来技術の固体光エミッタパッケージ100の分解図を示す。従来技術の固体光エミッタパッケージ100は、蛍光体と、プラスチック材料製の成形コンポーネント140と、を備え、成形コンポーネントは、ハウジングと、固体光エミッタパッケージ100のための支持体と、固体光エミッタパッケージ100の異なる要素間の電気絶縁体と、を形成する。従来技術の固体光エミッタパッケージ100は、第1のリードフレーム110、第2のリードフレーム120、固体光エミッタダイ130、ダイ取付層132、第1のボンディングワイヤ162、及び第2のボンディングワイヤ160を更に備える。固体光エミッタパッケージ100が組み立てられた場合、リードフレーム110、120は、成形コンポーネント140によって支持され、成形コンポーネントは、リードフレーム110とリードフレーム120との間に電気絶縁体積を提供する。固体光エミッタダイ130には、第1のリードフレーム110上のダイ取付層132が設けられる。ダイ取付層132は、固体光エミッタダイ130を第1のリードフレーム110から電気的に絶縁する。多くの実際的な場合において、固体光エミッタダイ130の底部が、電気絶縁性Alの約0.1mm厚の層であることに留意されたい。固体光エミッタダイ130は、頂面で駆動電力を受ける必要がある特定の種類のダイであり、頂面は、光のほとんどが放出されるのと同じ表面である。ボンディングワイヤ160及び162はそれぞれ、第2のリードフレーム120及び第1のリードフレーム110に固体光エミッタダイを電気的に結合するためのものである。リードフレーム110、120は、固体光エミッタダイ130のための電力を受けるための接続領域を固体光エミッタパッケージ100の外側に提供する。この電力は、リードフレーム110、120及びボンディングワイヤ162、160を介して固体光エミッタダイ130に伝達される。固体光エミッタパッケージ100はまた、使用時に、固体光エミッタダイ130によって放出された光の一部分を別の色の光に変換する発光材料を含む蛍光体102も有する。
図1bは、従来技術の固体光エミッタパッケージ100の上面図を概略的に示す。上面図は、蛍光体102の方に向かい、更にリードフレーム110、120の方に向かう観察方向によって得られる。上面図には、蛍光体102は示されていない。概略的に以下の要素:成形コンポーネント140、第1のリードフレーム110、第2のリードフレーム120、第1のリードフレーム110上に設けられた固体光エミッタダイ130、並びに第1のボンディングワイヤ160及び第2のボンディングワイヤ162が見られ得る。
様々な状況において、例えば、腐食、化学的影響、及び/又はESD事象のため、第2のボンディングワイヤ160と第2のリードフレーム120との間の結合部は、高抵抗になり得る。多くの場合、一定の電流が固体光パッケージを通って流れると、第2のボンディングワイヤ160と第2のリードフレーム120との間の結合部の電圧が上昇し、第2のボンディングワイヤ160と第2のリードフレーム120との間の結合部で非常に多くの電力が消費され得る。多くの場合、第2のリードフレーム120の熱抵抗は、この熱を逃して、第2のリードフレーム120の境界部での高温すぎる温度を防止するほど十分に高くない。これにより、成形コンポーネント140の、第1のリードフレーム110と第2のリードフレーム120との間にある部分が高温になり過ぎる場合があり、更には炭化する場合さえある。このことは、第1のリードフレーム110と第2のリードフレーム120との間の短絡を招く場合があり、短絡は、その後に固体光エミッタパッケージの発火を引き起こす場合がある。
図2aは、本発明の一態様による固体光エミッタパッケージ200の第1の実施形態の上面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージは、固体光エミッタダイ230、第1のリードフレーム210、第2のリードフレーム220、(固体光エミッタパッケージ200の支持要素240の材料によって形成された)電気絶縁材242、244、熱的要素250、及び第2のボンディングワイヤ260を備える。オプションとして、第1のボンディングワイヤ262が設けられる。
上面図は、第1のリードフレーム210のうち固体光エミッタダイ230が設けられた面の方に向かう観察方向に沿っている。図2bには、図2aの上面図が得られる観察方向を示す矢印299が描かれている。後続の実施形態において、上面図は、等しいか又は同様の観察方向に沿って得られる。
固体光エミッタダイ230は、発光ダイオード(LED)ダイでもよいが、レーザーダイオードなど別のタイプの固体光エミッタでもよい。上面図において、固体光エミッタダイ230は、第1のリードフレーム210の上/前に設けられている。第1のボンディングワイヤ262が存在する場合、固体光エミッタダイ230は、第1のリードフレーム210から電気的に絶縁され、第1のボンディングワイヤ262を介して第1のリードフレーム210から電力を受け得る。第1のボンディングワイヤ262が存在しない場合、固体光エミッタダイ230の底面の一部分、又は固体光エミッタダイ230の底面全体が、第1のリードフレーム210と電気的に接触して配置され、このことは、そのような実施形態では導電性である取付材料が、固体光エミッタダイ230と第1のリードフレーム210との間に設けられることを意味し得る。
第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220は、導電材料で作られる。第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220が製造される材料は、比較的高い熱伝導率もまた有し得る。そのような材料の例は、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属である。第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220は、第1の導電材料で作られてもよく、それらの表面のコーティングとして別の薄い導電材料を有してもよい。第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220は、熱を良好に伝達する材料でもよい。第1のリードフレーム210の熱抵抗は、多くの場合、第2のリードフレーム220の熱抵抗よりも低い。第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220は、例えば図2bに示されるように、固体光エミッタパッケージ200の底面の方に向かって延びてもよい。固体光エミッタパッケージ200の底面において、リードフレームは、固体光エミッタダイ230のための駆動電力を供給する外部電源に結合することができる。第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220の頂面(図2aに提示された表面であり、例えば、表面上に固体光エミッタダイ230が設けられる)は、入射光が吸収されることを防止して、リードフレーム210、220の頂面が固体光エミッタパッケージ200の非効率性に寄与することを防止するように光反射性であってもよい。
リードフレームの定義は、リードフレームが、外部に信号を搬送するか又はダイに向けて電力を運ぶ、金属構造体であることであり得る。多くの場合、ダイはリードフレームに接着され、ダイのパッドをリードフレームに取り付けるためにボンドワイヤが使用される。
図2bに示されるように、熱的要素は、電気絶縁層を完全に貫いて突出してもよい。このことは、更により安全な固体光エミッタパッケージをもたらす。
第1のリードフレーム210と第2のリードフレーム220との間には、熱的要素250が設けられる。熱的要素250は、電気絶縁材244によって第1のリードフレーム210から電気的に絶縁され、電気絶縁材242によって第2のリードフレーム220から電気的に絶縁される。電気絶縁材242及び/又は電気絶縁材244は、合成材料で作られてもよく、及び/又は比較的低い熱伝導率を有する材料で作られてもよい。合成材料はプラスチック材料でもよい。したがって、通常の作動条件(固体光エミッタパッケージ200内に機能不良の要素が存在しないことを意味する)では、第1のリードフレーム210と熱的要素250との間の熱交換、及び/又は第2のリードフレーム220と熱的要素250との間の熱交換は比較的少ない。しかし、リードフレーム210、220の一方の温度が著しく上昇した場合、電気絶縁材242、244の一方の温度が同様に上昇し、熱的要素250は熱の比較的高い部分を受け得る。熱的要素250は、熱吸収体又は熱拡散体である。
熱的要素250が熱吸収体である場合、それは比較的高い熱容量を有し、その結果、例えば、高温すぎる第1のリードフレーム210又は高温すぎる第2のリードフレーム220から熱を受けると、熱的要素250の温度が許容不能なレベルを上回って上昇する前に、比較的長い時間を要する。したがって、熱的要素250の熱が発生する側とは異なる他方の側の電気絶縁材242、244の温度が、炭化を招く高すぎるレベルまで上昇する前に、はるかに長い時間を要する。これにより、短絡が起き得る前の時間が長くなり、当該より長い時間間隔の間に、例えば、リードフレーム220、210の一方に対する高抵抗の結合部を有するボンディングワイヤ260、262の一方が分離し、それによって熱の発生を中断し得るため、固体光エミッタパッケージ200は、より安全になる。吸熱性の熱的要素250として使用するのに好適な材料は、比較的高い体積熱容量を有する材料、又は特定の温度で比較的大量のエネルギーを吸収する材料である。相変化材料は好適な材料である。これは、通常の作動条件の状況で、それらが固体材料であり、材料の温度が特定のレベルまで上昇した場合、固体材料から液体材料又は異なる結晶構造の材料に至る相変化プロセスの一部として、材料が非常に多くの熱を吸収するためである。例は、例えば、様々な種類及び/又は混合物のパラフィンである。そのような相変化材料は、材料が液体になった場合に材料の流出を防止する密閉空間に設けられてもよい。
熱的要素250が熱拡散体である場合、受けた熱は比較的大きな体積に拡散し、その後、電気絶縁材の局所的な炭化を生じさせるホットスポットを有する代わりに、全体の温度上昇が許容限度内に保たれ得る。つまり、熱的要素250が熱拡散体である場合、熱を熱源から逃し、より容易にかつより大きな表面に沿って周囲の材料に熱をもたらすことができる。これにより、熱源はより良好に冷却される。熱拡散体は、一般に、比較的低い熱抵抗を有し、したがって、熱的要素250には、比較的小さな温度差が存在する。有利な材料は、例えば金属である。多くの金属は、比較的高い、例えば200W/mKよりも高い熱伝導率を有する。好適な材料は、例えば、アルミニウム、銀、及び銅である。
熱的要素250はまた、熱拡散体と熱吸収体との組み合わせでもよいことに留意されたい。使用される材料が熱吸収体及び熱拡散体の特性を有するか、又は2つの別個の材料が組み合わされるかのいずれかであり、熱的要素250は、受けた熱を吸熱材料(例えば、相変化材料)に拡散させる熱拡散材料(例えば、金属)を含んでもよい。
加えて、熱的要素250は、(図2aに示される表面である)光反射性の頂面を有してもよい。使用時、固体光エミッタダイ230によって放出された光が、熱的要素250に入射する場合があり、吸収されずに反射される。これにより、光の吸収が固体光エミッタパッケージ200の非効率性をもたらすことが防止される。
熱的要素250のより高性能な実施形態において、熱的要素250は、熱伝導体であり、固体光エミッタパッケージ200の周囲部に比較的良好に熱結合される。このことは、周囲部に向けての要素の熱抵抗値が比較的低く、例えば、40K/Wよりも低い、又は30K/Wよりも低い、又は20〜25K/Wの範囲であり得ることを意味する。次いで、例えば、ボンディングワイヤとリードフレームとの間の高抵抗の結合部が5Wを消散する場合、熱的要素250の温度は約100度上昇する場合があり、それによって、電気絶縁材が炭化し始める温度に熱的要素250が達し得ることが防止される。
第1のリードフレーム210は、第2のリードフレーム220の第2の縁部222に対向する、つまり向かい合う第1の縁部212を有する。熱的要素250は、これら2つの縁部212と222との間に配置され、第1の縁部212及び/又は第2の縁部222の長さにほぼ等しい長さを有する。図2aの実施例において、第1の縁部212と第2の縁部222とは、互いに平行に配置され、(図2aの向きにおける仮想垂直線の投影で見ると)完全に重なり合う。熱的要素250は、第1の縁部212と第2の縁部222とが重なり合う長さの全長にわたって延びる。このことは、第1の縁部212から第2の縁部222までの全ての最短経路が、熱的要素250と交差することを意味する。
支持要素240は、第1のリードフレーム210及び第2のリードフレーム220に対する支持を少なくとももたらす。支持要素240は、当業者に知られている方法で固体光エミッタ素子200のためのハウジングを提供するなどの、より多くの機能を有してもよく、例えば、図1aの従来技術の例を参照されたい。支持要素240は、電気絶縁材で作られてもよい。支持要素の材料は、合成材料及び/又はプラスチック材料であってもよい。支持要素240は、成形技術によって作られてもよい。図2a及び図2bの実施例において、支持要素240は、第1のリードフレーム210と熱的要素250との間及び第2のリードフレーム220と熱的要素250との間に電気絶縁材も提供する。つまり、電気絶縁材242、244は、支持要素240の一体部分である。加えて、支持要素240は、支持要素240が光を吸収するのを防止するための反射面を有してもよい。反射面は、少なくとも、固体光エミッタダイ230又はオプションとしての蛍光体要素によって放出された光が入射し得る表面である。反射面は、拡散反射性又は鏡面反射性でもよい。支持要素240は、例えば、拡散反射性の白色合成材料で作られてもよい。
ボンディングワイヤ260は、第1のリードフレーム210と第2のリードフレーム220との間の領域を跨ぎ、一端で固体光エミッタダイ230に、別端で第2のリードフレーム220に結合される。これにより、上面図で見ると、ボンディングワイヤ260は、熱的要素250及び電気絶縁材242、244の前にある。ボンディングワイヤ260、262は、金製ワイヤ又は金コーティングを備えたワイヤでもよい。ボンディングワイヤ260、262はまた、銅、銀、又はアルミニウムなどの別の導電材料で作られてもよい。ボンディングワイヤは、それらの端部(例えば、261、263)で、例えばリードフレーム210、220の一方、又は固体光エミッタダイ230に結合される。結合部は、ある種のはんだ付け技術又は焼結技術によって作られてもよい。結合部は、標準的なワイヤボンディング技術によって作られてもよい。ここで、ワイヤは、下向きの圧力、超音波エネルギー、場合によっては更に熱の組み合わせを使用して溶接を行うことで、両端で取り付けられる。一般に、ボンディングワイヤ260、262の表面は、多くの光を吸収しないように、かつ固体光エミッタパッケージ200の非効率性に寄与しないように、反射性である。ボンディングワイヤ260、262は、多くの場合、比較的細い。
オプションとして蛍光体要素が設けられる。蛍光体要素は、図に示されていない。蛍光体要素は、固体光エミッタダイ230の上部に直接設けられたり、(例えば、図1aに示されるように)固体光エミッタパッケージ200の光出射窓に設けられたりしてもよい。蛍光体要素は、固体光エミッタダイ230によって放出された光の少なくとも一部分を別の色の光に変換する発光要素を含んでもよい。
図2bは、図2aの固体光エミッタ200の第1の実施形態の、線IIb−IIb'に沿う断面図を概略的に示す。断面図は、第1のリードフレーム210と、第2のリードフレーム220と、熱的要素250と、第2のリードフレーム220に対して電気的に絶縁された取付層232が設けられた固体光エミッタダイ230、図示の支持要素240の一部である電気絶縁材242、244、固体光エミッタパッケージ200の他の要素に結合点261、263で結合されたボンディングワイヤ260、262とを示す。上述されたように、支持要素240はまた、固体光エミッタパッケージ200のためのハウジングを形成するような様々な形状を有してもよい。このことは、実際的な実施形態において、図2bに240で示される領域が、上向き方向(図2bの提示された図面では、上向き方向は、図の上部に向かう方向である)に直立壁298を形成し得ることを意味する。図2bにおいて、リードフレーム210、220は、矩形の断面形状で描かれている。これらはまた、わずかに異なる断面形状を有してもよい。例えば、リードフレーム210、220は、支持要素240と接触する領域において、リードフレーム210、220の下及び/又は上で短い距離だけ延びて、リードフレーム210、220を支持し、それらを支持要素240内に締結する1つ以上のリムを、支持要素240が有し得るように、より薄い厚さを有してもよい。熱的要素250も、矩形の断面形状で描かれているが、断面形状は、熱的要素250が支持要素240に支持され、それに接続されなければならない実際的な実施形態では異なってもよい。
図3aは、固体光エミッタパッケージ300の第2の実施形態の上面図を概略的に示す。図3bは、図3aの固体光エミッタパッケージ300の第2の実施形態の、線IIIb−IIIb'に沿う断面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージ300は、固体光エミッタパッケージ200と同様であり、図2aに関連して述べられたのと同様の効果及び利点を有する同様の実施形態を有し得る。違いについては以下で述べられ、同様の又は等しい要素の説明が図2aとの関連で提供される。
固体光エミッタパッケージ300において、ボンディングワイヤはなく、したがって、第1のリードフレーム210と第2のリードフレーム220との間の領域を跨いでいるボンディングワイヤはない。固体光エミッタパッケージ300において、設けられた固体光エミッタダイ330は、第1のリードフレーム210と第2のリードフレーム220との間の領域を跨いでいる。固体光エミッタパッケージ300において、電気絶縁材342、344は、支持要素340の一体部分ではなく、支持要素340とは異なる材料で作られ得る。固体光エミッタダイ330をブリッジ要素として使用することと、電気絶縁材342、344とは別に支持構造体340を設けることとは、固体光エミッタパッケージ200の前述の実施形態に互いに独立して適用され得る、実施形態の2つの変形形態であることに留意されたい。したがって、リードフレーム210、220と熱的要素250との間における別個の絶縁材342、344の使用はまた、図2aの固体光エミッタパッケージ200に関連して使用されてもよい。したがって、リードフレーム210、220間の領域を跨ぐ固体光エミッタダイ330の使用はまた、固体光エミッタパッケージ200の実施形態に適用されてもよい。
固体光エミッタダイ330は、いわゆるフリップチップ型固体光エミッタダイでもよい。このことは、ダイが給電のために結合されなければならない領域が、ほとんどの光が周囲に放出される面とは別の面にあることを意味する。したがって、固体光エミッタダイ330は、例えば、はんだ334によって、第1のリードフレーム210に結合されることができ、例えば、はんだ332によって、第2のリードフレーム220に結合されることができる。図3a、図3bの実施例において、はんだ接続部332、334は、固体光エミッタダイ330の底面を、電気絶縁材342、344の上部の高さ及び熱的要素250の上面よりも高く上げて、固体光エミッタダイ330と熱的要素250との間の電気的接触を防止する。
また、固体光エミッタパッケージ300の第2の実施形態に関連して、熱的要素250をリードフレーム210とリードフレーム220との間に有することが有利である。図3a、図3bに関連して、固体光エミッタダイ330とリードフレーム210、220の一方との間の結合部の一方が、高抵抗となる場合があり、結果として、結合部のみでかなりの電力を消散する場合がある。これにより、リードフレームの一方が高温になり過ぎる場合があり、電気絶縁材342、344の一方が炭化する場合がある。熱的要素250は、電気絶縁材342、344の他方も同様に炭化することを防止したり、少なくとも遅延させたりする。これにより、固体光エミッタパッケージ300はより安全である。
図4aは、固体光エミッタパッケージ400の第3の実施形態の上面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージ400は、固体光エミッタパッケージ200と同様であり、図2aに関連して述べられたのと同様の効果及び利点を有する同様の実施形態を有し得る。違いについては以下で述べられており、同様の又は等しい要素の説明が図2aとの関連で提供される。図3a及び図3bの固体光エミッタパッケージ300の第2の実施形態の特徴はまた、提示される実施形態と組み合わされてもよい。
固体光エミッタパッケージ400に関連して、第1のリードフレーム410は、より小さく、上面図に見られるように電気絶縁材によって囲まれ、電気絶縁材は続いて、上面図に見られるように熱的要素448によって囲まれる。熱的要素448と第2のリードフレーム220との間にも、電気絶縁材442がある。電気絶縁材442、444は、支持要素440の一体部分であってもよく、又は同じか若しくは異なる材料の別個の要素であってもよい。熱的要素448は、熱吸収体又は熱伝導体である。熱吸収体又は熱伝導体の実施形態は、図2a及び図2bに関連して述べられる。
熱的要素448は比較的大きいため、より多くの熱を蓄えるためのより大きな(絶対)熱容量を有し得、より良好に大きな体積に熱を伝達することが可能であり得、より良好に固体光エミッタパッケージ400の周囲部に熱を伝達することが可能であり得る。したがって、以前に提示された推論に準じて、固体光エミッタパッケージ400は比較的安全である。
図4bは、固体光エミッタパッケージ450の第4の実施形態の上面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージ400は、固体光エミッタパッケージ200と同様であり、図2aに関連して述べられたのと同様の効果及び利点を有する同様の実施形態を有し得る。違いについては以下で述べられ、同様の又は等しい要素の説明が図2aとの関連で提供される。図3a及び図3bの固体光エミッタパッケージ300の第2の実施形態の特徴はまた、提示される実施形態と組み合わされてもよい。
違いは、熱的要素498、第1のリードフレーム460、及び電気絶縁材494が異なる形状を有することである。熱的要素498は、上面図で見るとU字形であり、第1のリードフレーム460の一部分がU内に延びる。第1のリードフレーム460のU内に延びる部分とU字形の熱的要素498との間には、電気絶縁材494が設けられる。第2のリードフレーム220と熱的要素450との間にもまた、電気絶縁材492が設けられる。電気絶縁材492、494は、支持要素490の一体部分であってもよく、若しくは別個の要素であってもよく、又は支持要素490と同じ材料で作られてもよく、若しくは別の材料で作られてもよい。熱的要素498は、熱吸収体又は熱伝導体である。固体光エミッタダイ480の形状は、第1のリードフレーム460の適合された形状のため、より小さくてもよい。熱吸収体又は熱伝導体の実施形態は、図2a及び図2bに関連して述べられる。
図5aは、固体光エミッタパッケージ500の第5の実施形態の上面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージ500は、固体光エミッタパッケージ200と同様であり、図2aに関連して述べられたのと同様の効果及び利点を有する同様の実施形態を有し得る。違いについては以下で述べられ、同様の又は等しい要素の説明が図2aとの関連で提供される。図3a、図3b、図4a及び図4bの固体光エミッタパッケージ300、400、450の他の実施形態の特徴はまた、提示される実施形態と組み合わされてもよい。
固体光エミッタパッケージ500において、第2のリードフレーム520は、比較的小さく、U字形の熱的要素548の内側に設けられる。U字形の熱的要素548と第2のリードフレーム520との間には、電気絶縁材542が設けられる。熱的要素548と第1のリードフレーム210との間にも、電気絶縁材544が設けられる。熱的要素548は、熱吸収体又は熱伝導体である。熱吸収体又は熱伝導体の実施形態は、図2a及び図2bに関連して述べられる。電気絶縁材542、544は、支持構造体540の一体部分であってもよく、若しくは別個の構造体であってもよく、又は支持構造体540と同じ材料で作られてもよく、若しくは別の材料で作られてもよい。
図5bは、固体光エミッタパッケージ550の第6の実施形態の上面図を概略的に示す。固体光エミッタパッケージ550は、固体光エミッタパッケージ200と同様であり、図2aに関連して述べられたのと同様の効果及び利点を有する同様の実施形態を有し得る。違いについては以下で述べられ、同様の又は等しい要素の説明が図2aとの関連で提供される。図3a、図3b、図4a及び図4bの固体光エミッタパッケージ300、400、450の他の実施形態の特徴はまた、提示される実施形態と組み合わされてもよい。
図2a及び図2bの固体光エミッタパッケージ200と比較して、第1のリードフレーム560はより小さく、第1のリードフレーム560と第2のリードフレーム220との間の距離がより大きい。図5bの実施例において、第1のリードフレーム560は、第2のリードフレーム220の第2の縁部222に対向する、つまり向かい合う第1の縁部562を有する。これら2つの縁部222、562は、(図5bの向きで垂直である)仮想垂直線に投影されると完全に重なり合うが、このことは必須ではない。縁部222、562間の比較的大きな空間には、(図5bの向きで)水平方向で見ると、前述の熱的要素と比較して幅広い、熱的要素598が設けられる。熱的要素598は、(図5bの向きで)垂直方向で第1の縁部562及び第2の縁部222よりも短く、(図5bの向きで)垂直寸法で中間のどこかに配置される。熱的要素598は比較的大きく、したがって、過熱された第1のリードフレーム560又は過熱された第2のリードフレーム220が、この熱の全てを2つのリードフレーム220と560との間の空間に沿って伝達することを防止し得、それによって、第1のリードフレーム560と第2のリードフレーム220との間にある全ての電気絶縁材が炭化することを防止したり、少なくとも遅延させたりする。
図6は、ランプ600を概略的に示す。ランプ600はレトロフィット電球である。ランプの実施形態は、レトロフィット電球に限定されず、全ての種類のランプに関連し得る。ランプ600は、底部を有し、この底部には、固体光エミッタパッケージの前述の実施形態のいずれか1つによる1つ以上の固体光エミッタパッケージが設けられ得る。
図7は、照明器具700を概略的に示す。照明器具700は、固体光エミッタパッケージの前述の実施形態のいずれか1つによる1つ以上の固体光エミッタパッケージを備える。照明器具700は、加えて又は代わりに、前述のランプの実施形態によるランプを備え得る。
図8は、固体光エミッタパッケージの製造方法800を概略的に提示する。方法800は、a)第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、固体光エミッタダイ、電気絶縁材、及び熱的要素を得るステップ802であって、リードフレームが、電力を受け、固体光エミッタダイに電力を伝達することができ、熱的要素が、熱を吸収することができ又は熱を拡散することができる、ステップと、b)オプションとして、ブリッジ要素を得るステップ804と、c)第1のリードフレームと第2のリードフレームとが互いに電気的に絶縁されるように、第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、熱的要素、及び電気絶縁材を配置するステップ806であって、熱的要素が、第1のリードフレームの間に配置され、熱的要素が、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームから電気絶縁材によって電気的に絶縁される、ステップと、d)固体光エミッタダイを固体光エミッタパッケージ内に配置し、それによって、固体光エミッタダイの少なくとも一部が、第1のリードフレーム上に配置される、ステップ808と、e1)上面図で見ると熱的要素及び電気絶縁材の上方に、ブリッジ要素を配置し、第2のリードフレーム及び固体光エミッタダイと接触させてブリッジ要素を配置し、第2のリードフレームと固体光エミッタダイとの間に電気的接続をもたらすステップ810、及びe2)前記固体光エミッタダイと前記第2のリードフレームとの間の電気的接続のために、上面図で見ると前記熱的要素及び前記電気絶縁材の上方に、また部分的に前記第2のリードフレーム上に前記固体光エミッタダイを配置するステップであって、第1のリードフレーム上に配置された固体光エミッタダイの一部もまた、第1のリードフレームに電気的に接続される、ステップ812、のうちの一方を含む。
要約すると、本明細書は、固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法を提示する。固体光エミッタパッケージは、固体光エミッタダイ、第1及び第2のリードフレーム、電気絶縁材、熱的要素、並びにブリッジ要素を備える。第1及び第2のリードフレームは、互いに電気的に絶縁され、ダイに電力を供給する。ダイは、第1のリードフレーム上に少なくとも部分的に設けられる。熱的要素は、第1のリードフレームと第2のリードフレームとの間にあり、電気絶縁材によってリードフレームから電気的に絶縁される。熱的要素は、熱吸収体又は熱拡散体の少なくとも一方である。ブリッジ要素は、電気絶縁材及び熱的要素を跨ぎ、ダイと第2のリードフレームとの間に電気的接続をもたらす。
明確化のための上記記載は、様々な機能的ユニットを参照して、本発明の実施形態を説明してきたことが理解されよう。しかし、様々な機能的ユニット間での機能性の任意の好適な配分が、本発明から逸脱せずに、使用され得ることが明らかとなるであろう。それゆえ、特定の機能的ユニットへの参照は、厳密に論理的又は物理的な構造又は構成を示すというよりは、むしろ記載された機能性を提供するための好適な手段への参照としてのみ見なされるべきである。
本明細書では、用語「備える(comprising)」は、列挙されたもの以外の他の要素又はステップの存在を除外せず、また、要素に先立つ用語「a」又は「an」は、複数のそのような要素の存在を除外せず、いかなる参照符号も特許請求の範囲を限定しないことに留意されたい。更に、本発明は、それらの実施形態には限定されず、本発明は、上述の、又は互いに異なる従属請求項に列挙された、あらゆる新規な特徴、又は特徴の組み合わせにある。

Claims (13)

  1. 固体光エミッタパッケージであって、
    固体光エミッタダイと、
    第1のリードフレーム、及び前記第1のリードフレームから電気的に絶縁された第2のリードフレームであって、前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームは、外部電源から電力を受けるためのものであり、受けた電力を前記固体光エミッタダイに供給するように構成されており、前記固体光エミッタダイが、前記第1のリードフレーム上に少なくとも部分的に設けられている、第1のリードフレーム及び第2のリードフレームと、
    電気絶縁材と、
    前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間に配置され、前記第1のリードフレームから、及び前記第2のリードフレームから、前記電気絶縁材によって電気的に絶縁されている熱的要素であって、熱吸収体又は熱拡散体の少なくとも一方であり、固体光エミッタダイと直接熱接触していない、熱的要素と、
    前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間の前記電気絶縁材及び前記熱的要素を跨ぐブリッジ要素であって、前記固体光エミッタダイと前記第2のリードフレームとの間の電気的接続を得るためのものであるブリッジ要素と、を備え、
    前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、前記熱的要素は、前記第1のリードフレーム又は前記第2のリードフレームを少なくとも部分的に囲んで、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間の熱伝達を遅延させる、固体光エミッタパッケージ。
  2. 前記第1のリードフレームの或る縁部が、前記第2のリードフレームの或る縁部に対向して配置されており、前記第1のリードフレームの前記或る縁部から前記第2のリードフレームの前記或る縁部までの全ての最短経路が、前記熱的要素と交差している、請求項1に記載の固体光エミッタパッケージ。
  3. 前記熱的要素はU字形状を有し、前記第1のリードフレーム又は前記第2のリードフレームは、前記U字形状の熱的要素の内側に設けられている、請求項1に記載の固体光エミッタパッケージ。
  4. 前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、前記第1のリードフレーム又は前記第2のリードフレームは、前記熱的要素によって完全に囲まれている、請求項1又は2に記載の固体光エミッタパッケージ。
  5. ハウジングコンポーネントを備え、前記ハウジングコンポーネントは、前記第1のリードフレーム、前記第2のリードフレーム、前記熱的要素、及びオプションとして前記固体光エミッタダイを支持するように構成されており、及びオプションとして、前記ハウジングコンポーネントは、前記第1のリードフレームと、前記熱的要素と、前記第2のリードフレームとの間に前記電気絶縁材を形成している、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ。
  6. 前記熱的要素が、高い体積熱容量を有するサーマルマスであること、
    前記熱的要素が、相変化材料で作られていること、
    前記熱的要素が、比較的高い、例えば、200W/mKよりも高い、熱伝導率を有する材料で作られていること、
    前記熱的要素が、熱伝導性金属で作られていること、
    のうちの少なくとも1つである、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ。
  7. 前記熱的要素は、前記固体光エミッタパッケージの周囲部に対する40K/Wよりも低い熱抵抗を有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ。
  8. 前記ブリッジ要素は、一端で前記第2のリードフレームに電気的に結合されており、他端で前記固体光エミッタダイに電気的に結合されている、第1のワイヤボンドである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ。
  9. 一端で前記第1のリードフレームに電気的に結合されており、他端で前記固体光エミッタダイに電気的に結合されている、第2のワイヤボンドを更に備える、請求項8に記載の固体光エミッタパッケージ。
  10. 前記ブリッジ要素は、前記固体光エミッタダイによって形成されており、前記固体光エミッタダイは、
    前記第1のリードフレームとの電気的接続を形成するために前記第1のリードフレーム上に設けられた第1の部分と、
    前記第2のリードフレームとの電気的接続を形成するために前記第2のリードフレーム上に設けられた第2の部分と、
    前記電気絶縁材及び前記熱的要素を跨ぐ第3の部分と、を備える、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ。
  11. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージを備える、ランプ。
  12. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の固体光エミッタパッケージ、又は請求項11に記載のランプを備える、照明器具。
  13. 固体光エミッタパッケージの製造方法であって、
    第1のリードフレーム、第2のリードフレーム、固体光エミッタダイ、電気絶縁材、及び熱的要素を得るステップであって、前記第の1リードフレーム及び前記第2のリードフレームは、電力を受け、前記固体光エミッタダイへ前記電力を伝導することができ、前記熱的要素が、熱を吸収することができ、又は熱を拡散することができ、前記熱的要素が、固体光エミッタダイと直接熱接触していない、ステップと、
    オプションとして、ブリッジ要素を得るステップと、
    前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとが互いに電気的に絶縁されるように、前記第1のリードフレーム、前記第2のリードフレーム、前記熱的要素、及び前記電気絶縁材を配置するステップであって、前記熱的要素が、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間に配置され、前記熱的要素が、前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームから前記電気絶縁材によって電気的に絶縁される、ステップと、
    前記固体光エミッタダイを前記固体光エミッタパッケージ内に配置し、それによって、前記固体光エミッタダイの少なくとも一部が前記第1のリードフレーム上に配置される、ステップと、
    上面図で見ると前記熱的要素及び前記電気絶縁材の上方に、前記ブリッジ要素を配置し、前記第2のリードフレーム及び前記固体光エミッタダイと接触させて前記ブリッジ要素を配置し、前記第2のリードフレームと前記固体光エミッタダイとの間に電気的接続をもたらすステップ、及び
    前記固体光エミッタダイと前記第2のリードフレームとの間の電気的接続のために、上面図で見ると前記熱的要素及び前記電気絶縁材の上方に、また部分的に前記第2のリードフレーム上に前記固体光エミッタダイを配置するステップであって、前記第1のリードフレーム上に配置された前記固体光エミッタダイの一部もまた、前記第1のリードフレームに電気的に接続される、ステップ
    のうちの一方と、を含み、
    前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームの頂面に続く仮想平面で見ると、前記熱的要素は、前記第1のリードフレーム又は前記第2のリードフレームを少なくとも部分的に囲んで、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間の熱伝達を遅延させる、製造方法。
JP2019553048A 2017-04-04 2018-03-28 固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法 Active JP6806925B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17164685.4 2017-04-04
EP17164685 2017-04-04
PCT/EP2018/057874 WO2018184928A1 (en) 2017-04-04 2018-03-28 A solid state light emitter package, a lamp, a luminaire and a method of manufacturing a solid state light emitter package

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020516066A true JP2020516066A (ja) 2020-05-28
JP6806925B2 JP6806925B2 (ja) 2021-01-06

Family

ID=58489542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019553048A Active JP6806925B2 (ja) 2017-04-04 2018-03-28 固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10910540B2 (ja)
EP (1) EP3607591B1 (ja)
JP (1) JP6806925B2 (ja)
CN (1) CN110476262A (ja)
WO (1) WO2018184928A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080012036A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Loh Ban P Leadframe-based packages for solid state light emitting devices and methods of forming leadframe-based packages for solid state light emitting devices
US20090219726A1 (en) * 2008-03-02 2009-09-03 Matt Weaver Thermal storage system using phase change materials in led lamps
JP2011210975A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 照明装置用基板の製造方法および照明装置
US20130146912A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 Po-Jen Su Electronic device
JP2014241444A (ja) * 2010-08-09 2014-12-25 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子
JP2015041683A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 大日本印刷株式会社 樹脂付リードフレームおよびその製造方法、ならびにledパッケージおよびその製造方法
WO2015198795A1 (ja) * 2014-06-27 2015-12-30 イビデン株式会社 発光素子搭載用基板
JP2016012707A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 晶元光電股▲ふん▼有限公司 光電部品及びその製造方法
US20160148860A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Cree, Inc. Leadframe based light emitter components and related methods

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4359195B2 (ja) * 2004-06-11 2009-11-04 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法並びに半導体発光ユニット
JP4711715B2 (ja) * 2005-03-30 2011-06-29 株式会社東芝 半導体発光装置及び半導体発光ユニット
JP2008016747A (ja) 2006-07-10 2008-01-24 Fuji Electric Holdings Co Ltd トレンチmos型炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US20080012035A1 (en) 2006-07-11 2008-01-17 Bily Wang LED chip package structure and method for manufacturing the same
KR100998233B1 (ko) * 2007-12-03 2010-12-07 서울반도체 주식회사 슬림형 led 패키지
WO2012128270A1 (ja) 2011-03-24 2012-09-27 株式会社村田製作所 発光素子用台座基板およびledデバイス
US9349929B2 (en) 2012-05-31 2016-05-24 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods
CN106328642A (zh) * 2016-10-18 2017-01-11 深圳成光兴光电技术股份有限公司 一种混合光源贴片led

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080012036A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Loh Ban P Leadframe-based packages for solid state light emitting devices and methods of forming leadframe-based packages for solid state light emitting devices
US20090219726A1 (en) * 2008-03-02 2009-09-03 Matt Weaver Thermal storage system using phase change materials in led lamps
JP2011210975A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 照明装置用基板の製造方法および照明装置
JP2014241444A (ja) * 2010-08-09 2014-12-25 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子
US20130146912A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 Po-Jen Su Electronic device
JP2015041683A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 大日本印刷株式会社 樹脂付リードフレームおよびその製造方法、ならびにledパッケージおよびその製造方法
WO2015198795A1 (ja) * 2014-06-27 2015-12-30 イビデン株式会社 発光素子搭載用基板
JP2016012707A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 晶元光電股▲ふん▼有限公司 光電部品及びその製造方法
US20160148860A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Cree, Inc. Leadframe based light emitter components and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP3607591A1 (en) 2020-02-12
EP3607591B1 (en) 2020-10-21
JP6806925B2 (ja) 2021-01-06
WO2018184928A1 (en) 2018-10-11
CN110476262A (zh) 2019-11-19
US10910540B2 (en) 2021-02-02
US20200035893A1 (en) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5846408B2 (ja) 発光装置および照明装置
JP4122784B2 (ja) 発光装置
US9360167B2 (en) LED module and LED lamp employing same
TW201326663A (zh) 用於led燈泡之led封裝件
JP6038175B2 (ja) 照明アセンブリ、光源、及び照明器具
JP2000031546A (ja) Led集合体モジュール
JP2006313896A (ja) 発光素子パッケージ
JP2005117041A (ja) 高出力発光ダイオードデバイス
JP4674487B2 (ja) 表面実装型発光装置
JP2005158957A (ja) 発光装置
JP2013529370A (ja) Led光モジュール
JP2005109282A (ja) 発光装置
US8801238B2 (en) Light-emitting device
JP6250691B2 (ja) 半導体装置
KR101738980B1 (ko) 발광 모듈 및 조명 장치
JP2005116990A (ja) 発光装置
US20100044727A1 (en) Led package structure
JP2008172187A (ja) 側面発光装置
JP5389034B2 (ja) オプトエレクトロニクス部品を備えている配置構造
TWM327548U (en) Light emitting semiconductor device
TWI385824B (zh) 光源裝置
JP2014116411A (ja) 発光素子搭載用基板および発光装置
JP6806925B2 (ja) 固体光エミッタパッケージ、ランプ、照明器具、及び固体光エミッタパッケージの製造方法
JP2014120502A (ja) 発光装置
KR101259876B1 (ko) 열전 소자를 갖는 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190926

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20190926

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20200305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200331

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201204

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6806925

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150