JP3109109U - 固体半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果を向上した固体半導体発光素子を提供する。
【解決手段】チップ５０を載置するマウントカップ３１を具えたヒートシンクブロック３０を具え、該ヒートシンクブロックの上方に結合ベース４７を設けたリードフレーム４０を嵌合し、該チップはワイヤでリードフレームと連結し、これを樹脂或いはシリコン樹脂で封止して、発光ダイオードを完成する。リードフレームは、上部にラウンド部４４を設けた二つのサブリード４１，４３を向かい合わせに設置し、二つのラウンド部の間に通孔４６を具えたサブリード４５を設け、中央に通孔を具えたサブリードとラウンド部を具えたサブリードの一つを連結し、樹脂材料で三つのサブリードをインサート成型してヒートシンクブロックを嵌合する結合ベースとする。
【選択図】図２

Description

本考案は良好な放熱効果を具え、且つ結合の安定性が向上する固体半導体発光素子に関し、発光ダイオード或いは類似の構造に適用する。

一般に、発光ダイオードの光度効率とＬＥＤの界面温度は反比例の関係にあり、ＬＥＤパッケージ体で最も注意を払う一項が、チップの温度を界面温度下に維持することである。公知のＬＥＤは、該チップがリードのうちのカップ（即ち光学空洞）に装着され、ボンディングワイヤで別のリードと連結するため、パッケージングされたチップは熱応力を受けて損壊を招いてしまう。

上述の公知の欠点に鑑み、アメリカ特許第６，２７４，９２４号ＳＵＲＦＡＣＥ ＭＯＵＮＴＡＢＬＥ ＬＥＤ ＰＡＣＫＡＧＥ構造が提出され、図１に示すように主に、リフレクタカップ１４（選択配備可能）を具えたヒートシンクブロック１０、インサート成型のリードフレームベース１２、電気回路を提供するリードの周囲に成型された充填樹脂材を具え、発光ダイオードチップ１６を熱伝導サブマウント１８によって間接的にヒートシンクブロック１０上に固定して具え、ボンディングワイヤでチップ１６と該サブマウント１８から、該ヒートシンクブロック１０の電・熱と隔離されているリードフレームベース１２上のリードに延伸し、光学レンズ２０を添加可能で、あらかじめ成型した熱可塑性樹脂レンズ及び封止材を固定するか、成型エポキシ樹脂でＬＥＤを覆う。

上述の構造では電・熱を隔離してチップが熱の影響を受けないようにできるが、構成部材が繁雑である。そこで本考案は電・熱は隔離しないが構成部材を簡潔にし、ヒートシンクブロックを利用した放熱のほか、リードフレームの複数のサブリードで放熱表面積を増加し、また複数のサブリードで回路基板との結合度を増強した固体半導体発光素子を提供する。
米国第６，２７４，９２４号明細書 特開２００３−３０３９３６号公報

本考案は構成部材が簡潔であるが、電・熱不隔離の固体半導体発光素子を提供することを主要目的とする。
本考案は放熱表面積を増加し、また結合安定度を増進する固体半導体発光素子を提供することを副次目的とする。

主にヒートシンクブロック、チップ、リードフレーム及び以上の三者を封止する樹脂を具え、該ヒートシンクブロックの中心位置にマウントカップを設けてチップを配置できるようにし、また該チップは熱伝導マウントによってヒートシンクブロックと結合してもよい。該リードフレームは上部にラウンド部を具えた二つのサブリードを向かい合わせに設置し、二つのラウンド部の間に更に中央に通孔を設けたサブリードを設置し、中央に通孔を設けた該サブリードとラウンド部を設けたサブリードの一つを連結し、その連結部位は任意に定めることができ、樹脂材料で三つのサブリードを一体に連結し、且つ該樹脂材料は成型して結合ベースに製造し、ヒートシンクブロックのマウントカップをリードフレームの結合ベース内に装入する。ワイヤでチップとリードフレームを連結し、樹脂或いはシリコン樹脂でこれを封止して、光線を発射できる発光ダイオードを完成する。以上の構成で、ヒートシンクブロックが良好な放熱効果を提供できるだけでなく、該リードフレームの各サブリードも放熱表面積を増加できると共に、結合の安定性を増進できる。

本考案の装置は以下の実用的長所を具えている。
１．構成部材を効果的に削減し、且つ電・熱不隔離の条件下で、同様に良好な放熱効
果を発揮し、チップに影響しない機能が達成できる。
２．リードフレームの複数のサブリードで、結合がより堅固になるほか、放熱の表面
積が更に増加できる。
３．該リードフレーム内の第三サブリードはユーザの必要に応じて切除できる。

図２、図３に示すように、本考案は、ヒートシンクブロック３０、リードフレーム４０、チップ５０及び熱伝導マウント５１を具え、樹脂或いはシリコン樹脂で上述の部材を封止（図中非表示）して、発光ダイオードを完成する。該ヒートシンクブロック３０は熱伝導物質である銅、ケイ素、アルミ、モリブデン、酸化アルミ、窒化アルミ、ベリリウム、或いはその混合物及びその合金といった熱伝導物質、或いは銅モリブデンと銅タングステンの複合物を用いて製造してもよい。該ヒートシンクブロック３０の中心部に上向きに突出してマウントカップ３１を設け、該マウントカップ３１は熱伝導マウント５１（選択配備可）とチップ５０を配置して結合する。

該リードフレーム４０は第一サブリード４１、第二サブリード４３、第三サブリード４５を並べて配置した後、樹脂材料を成型した結合ベース４７で組み合わせてなる。図６に示すように、該第一サブリード４１、第二サブリード４３の構造は同じで、二本のピンを具え、上部には二本のピンを連結するラウンド部４２、４４を設け、第一サブリード４１、第二サブリード４３のラウンド部４２、４４を向かい合わせに設置し、更に第三サブリード４５の中央通孔４６を、ラウンド部４２、４４の間に置いて金型に配列し、同時に第三サブリード４５と第一サブリード４１或いは第二サブリード４３（どちらか一つ）とを連結し、連結部位は任意に定めることができ、該金型上に複数個の突起を設けて、樹脂材料を成型すると、結合ベース４７を具えたリードフレーム４０が完成し、該結合ベース４７にサブリード４１、４３、４５が露出する複数個の孔を具えるようになる。

図４、図５に示すように、結合時にヒートシンクブロック３０を下から上へ通して装入し、マウントカップ３１を第三サブリード４５の通孔４６に通す。マウントカップ３１内に設置するチップ５０はワイヤで結合ベース４７にあけた孔を経て第一サブリード４１と第二サブリード４３或いは第三サブリード４５と連結し、樹脂或いはシリコン樹脂でヒートシンクブロック３０、リードフレーム４０、チップ５０及びワイヤを一緒に封止（図中非表示）することによって、発光ダイオードの製作を完了し、回路基板６０に結合すると、二側の第一サブリード４１、第二サブリード４３を結合するほか、同時にその前後二側の第三サブリード４５で結合の安定性を強化する。第三サブリード４５を回路基板６０に結合するときは、回路基板６０を貫通して直接はんだ接合してもよく、回路基板６０表面にはんだ接合してもよく、また回路基板６０を貫通してその端部を折り曲げてもよい。図７、図８、図９に示す。

通電して使用すると、該チップ５０とワイヤから生じる熱は、熱伝導マウント５１とヒートシンクブロック３０を経て熱が散逸し、図１１に示すように該ヒートシンクブロック３０の底部に多重の同心円状を呈した突起部３２を設け、これにより表面温度の段階構造を増加でき、更には図１０に示すように、該ヒートシンクブロック３０の底部に中心から外方向に向かう放射状の突起部３２を設けると、実験の結果該突起部３２は表面温度構造を増加でき、その放熱効果は最良であった。

公知発光ダイオードの立体部品分解図である。 本考案の実施例の立体分解図である。 本考案のヒートシンクブロックとリードフレームを結合した上面図である。 図３のＡ−Ａの断面図である。 図３のＢ−Ｂの断面図である。 図３のＣ−Ｃの断面図である。 本考案の実施例を回路基板に結合する応用例の図である。 本考案の実施例を回路基板に結合する応用例の図である。 本考案の実施例を回路基板に結合する応用例の図である。 本考案の実施例の下面図である。 本考案の実施例の別の応用例の下面図である。

符号の説明

１０ ヒートシンクブロック
１２ リードフレームベース
１４ リフレクタカップ
１６ ＬＥＤチップ
１８ サブマウント
２０ 光学レンズ
３０ ヒートシンクブロック
３１ マウントカップ
３２ 突起部
４０ リードフレーム
４１ 第一サブリード
４２ ラウンド部
４３ 第二サブリード
４４ ラウンド部
４５ 第三サブリード
４６ 通孔
４７ 結合ベース
５０ チップ
５１ 熱伝導マウント
６０ 回路基板

Claims (6)

1. 中央部にチップを載置したマウントカップを突設したヒートシンクブロックを具え、
   リードフレームを具え、頂部にラウンド部を具える二つのサブリードを向かい合わせに設置し、該二つのラウンド部の間に更に通孔を具えるサブリードを設け、該通孔を具えたサブリードとラウンド部を具えたサブリードのうちの一つとを連結し、樹脂材料で三つのサブリードをインサート成型して、該ヒートシンクブロックのマウントカップを接合するための結合ベースを形成し、
   結合ベースの該通孔にマウントカップを通して嵌合し、該チップをワイヤでリードフレームと連結し、樹脂或いはシリコン樹脂でこれを封止することにより、
   放熱作用を向上したことを特徴とする固体半導体発光素子。
2. 該リードフレームの結合ベース上に三つのサブリードが露出する複数の孔を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の固体半導体発光素子。
3. 該ヒートシンクブロックの底面に突起部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の固体半導体発光素子。
4. 該突起部は放射状を呈するように設けて成ることを特徴とする請求項３記載の固体半導体発光素子。
5. 該突起部は複数の同心円を呈するように設けて成ることを特徴とする請求項３記載の固体半導体発光素子。
6. 該通孔を具えたサブリードとラウンド部を具えたサブリードのうちの一つは、任意の部位で連結することができるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の固体半導体素子。

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