JP3160244U - 発光ダイオードのパッケージ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】演色性に優れた発光効果を達成する発光ダイオードのパッケージ構造を提供する。【解決手段】基板モジュールと発光ユニットとによって構成される。基板モジュールは基板本体を具える。基板本体は、基板ユニットと、基板ユニット上に設けられた導電ユニットを具え、導電ユニットは、少なくとも一つの第一導電素子と、複数の第二導電素子と、少なくとも一つの第三導電素子とを具える。第一導電素子、第二導電素子、及び第三導電素子は、相互に所定の距離を離して設けられる。発光ユニットは、導電ユニットに電気的に接続される複数の青色発光ダイオードチップを具える。【選択図】図４Ｃ

Description

本考案は発光ダイオードのパッケージ構造に関し、特に、少なくとも二本の青色発光ダイオードアレイを並列に並べた発光ダイオードのパッケージ構造に関する。

今日の市場で使用されている照明設備、例えば蛍光灯、タングステン灯、更には現在より幅広い人々に受け入れられている省エネ電球といった照明設備は、日常生活に普及している。しかしながら、この種の電灯のほとんどは、光の衰えが速い、消費電力が高い、高熱を生じやすい、寿命が短い、割れやすい、回収がしづらい等の欠点があったため、ＬＥＤ電球やＬＥＤ蛍光灯が生まれることになった。

特開２００１−２４３８０７

本考案は、「高い色温度を生じさせることが可能な発光ダイオード」と「低い色温度を生じさせることが可能な発光ダイオード」を並列に並べることで、演色性に優れた発光効果を達成する発光ダイオードのパッケージ構造を提供することを目的とする。

本考案の一実施形態による発光ダイオードのパッケージ構造は、基板モジュールと発光ユニットとによって構成する。基板モジュールは基板本体を具え、基板本体は、基板ユニットと、基板ユニットに設けられた導電ユニットとを具え、導電ユニットは、少なくとも一つの第一導電素子と、複数の第二導電素子と、少なくとも一つの第三導電素子とを具える。第一導電素子、第二導電素子、及び第三導電素子は相互に所定の距離を離して設ける。発光ユニットは、導電ユニットに電気的に接続される複数の青色発光ダイオードチップを具える。第一導電素子は第一魚骨形延伸部を具え、各第二導電素子は、第二魚骨形延伸部と、第二魚骨形延伸部の末端から外側に延伸して形成された第一連結部と、第一連結部を貫通する第一魚骨形開口とを具え、第三導電素子は、第二連結部と、第二連結部を貫通する第二魚骨形開口とを具える。第一魚骨形延伸部は、一つ目の第二導電素子の第一魚骨形開口内に収容され、最後の第二導電素子の第二魚骨形延伸部は、第三導電素子の第二魚骨形開口内に収容され、残りの第二導電素子の各第二魚骨形延伸部は、隣接する第二導電素子の第一魚骨形開口内に収容される。

本考案は、「高い色温度を生じさせることが可能な発光ダイオード」と「低い色温度を生じさせることが可能な発光ダイオード」を並列に並べる（類似の二本の発光線を接近させて並列に並べる）ことで、演色性に優れた発光効果を達成する。

図１Ａと図１Ｂに示すように、本考案の実施例１による発光ダイオードのパッケージ構造Ｍは、基板モジュール１と、発光ユニットと、フレームユニット３と、パッケージユニット４とによって構成される。

基板モジュール１は、基板本体１０と、基板本体１０の表面に設けられた少なくとも二つのチップ載置領域１１を具える。また、基板本体１０は、回路基板１００と、回路基板１００の底部に設けられた放熱層１０１と、回路基板１００の表面に設けられた複数の導電はんだパッド１０２と、回路基板１００の表面に設けられるとともに導電はんだパッド１０２を露出させる絶縁層１０３とを具える。

また、発光ユニットは、第一の色温度を生じる少なくとも一つの第一発光モジュール２ａと、第二の色温度を生じる少なくとも一つの第二発光モジュール２ｂを具える。第一発光モジュール２ａは、基板モジュール１内の一つのチップ載置領域１１に電気的に接続される複数の第一発光ダイオードチップ２０ａを具える。第二発光モジュール２ｂは、基板モジュール１内の別のチップ載置領域１１に電気的に接続される複数の第二発光ダイオードチップ２０ｂを具える。具体的な例を挙げると、第一発光ダイオードチップ２０ａと第二発光ダイオードチップ２０ｂは、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ−ｂｏｎｄｉｎｇ）によって、基板モジュール１の二つのチップ載置領域１１に電気的に接続する。

また、フレームユニット３は、環状に塗布することによって基板本体１０の表面に成形される少なくとも二つの環状フレームコロイド３０を具える。環状フレームコロイド３０は、第一発光モジュール２ａと第二発光モジュール２ｂをそれぞれ囲繞して、基板本体１０上方に位置する少なくとも二つのコロイド位置限定スペース３００を形成する。なお、少なくとも二つの環状フレームコロイド３０は、異なる設計の需要に合わせて、互いに分離させることも連結させることもでき、また、直列に並べることも、並列に並べることもできる。

また、各環状フレームコロイド３０の表面は円弧形であり、基板本体１０の表面に対する環状フレームコロイド３０の円弧状の切線Ｔの角度θは４０から５０度の間であり、基板本体１０の表面に対する各環状フレームコロイド３０の頂面の高さｈは０．３から０．７ｍｍの間であり、各環状フレームコロイド３０の底部の幅は１．５から３ｍｍの間であり、各環状フレームコロイド３０のチクソトロピー指数（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ ｉｎｄｅｘ）は４から６の間であり、各環状フレームコロイド３０は、無機添加物を配合した白色の熱硬化性フレームコロイド（不透明コロイド）である。

また、パッケージユニット４は、基板本体１０の表面に成形するとともに第一発光モジュール２ａと第二発光モジュール２ｂを覆う、少なくとも一つの第一透明パッケージコロイド４０ａと少なくとも一つの第二透明パッケージコロイド４０ｂを具える。第一透明パッケージコロイド４０ａと第二透明パッケージコロイド４０ｂは、それぞれコロイド位置限定スペース３００内に位置が限定され、第一透明パッケージコロイド４０ａと第二透明パッケージコロイド４０ｂの表面はいずれも凸面である。

第一発光構造Ｎ１は、基板本体１０と、複数の第一発光ダイオードチップ２０ａと、環状フレームコロイド３０と、第一透明パッケージコロイド４０ａからなり、各第一発光ダイオードチップ２０ａは青色発光ダイオードチップであり、第一透明パッケージコロイド４０ａは第一の色を具える蛍光コロイドであり、第一発光ダイオードチップ２０ａから発生する光束は、第一透明パッケージコロイド４０ａを通過し、色温度が約３０００±５００Ｋの黄色光束を発生する。

第二発光構造Ｎ２は、基板本体１０と、複数の第二発光ダイオードチップ２０ｂと、環状フレームコロイド３０と、第二透明パッケージコロイド４０ｂからなり、各第二発光ダイオードチップ２０ｂは青色発光ダイオードチップであり、第二透明パッケージコロイド４０ｂは第二の色を具える蛍光コロイドであり、第二発光ダイオードチップ２０ｂから発生する光束は、第二透明パッケージコロイド４０ｂを通過して、色温度が約６５００±５００Ｋの白色光束を発生する。

第一発光構造Ｎ１と第二発光構造Ｎ２はそれぞれ線状の黄色の光と白色の光を発生させ、この二本の黄色の光と白色の光は相互に混じりあう事により、演色性が向上する。また、第一発光構造Ｎ１と第二発光構造Ｎ２は、線状の"赤色の光と白色の光"或いは"赤色の光と緑色の光"をも発生させる。

図２Ａと図２Ｂに示すように、本考案の実施例２による発光ダイオードのパッケージ構造Ｍは、基板モジュール１と、発光ユニットと、フレームユニット３と、パッケージユニット４とによって構成される。発光ユニットは、第一の色温度を生じる少なくとも一つの第一発光モジュール２ａと、第二の色温度を生じる少なくとも一つの第二発光モジュール２ｂを具える。本考案の実施例２と実施例１の最大の違いは、実施例２においては少なくとも二つの環状フレームコロイド３０を並列に並べ、しかも相互に連結させる点にある。

図３Ａと図３Ｂに示すように、各環状フレームコロイド３０はいずれも蛍光コロイドにすることができる。言い換えると、本考案は、異なる需要に応じて、各環状フレームコロイド３０に蛍光粉を添加することができ、それにより、パッケージユニット４の第一透明パッケージコロイド４０ａと第二透明パッケージコロイド４０ｂの間の輝度を向上させることが可能になる。

図４Ａと図４Ｂに示すように、基板本体１０は、基板ユニット１０ａと、基板ユニット１０ａ上に設けられた導電ユニット１０ｂとを具える。導電ユニット１０ｂは、少なくとも一つの第一導電素子Ａと、複数の第二導電素子Ｂと、少なくとも一つの第三導電素子Ｃとによって構成される。第一導電素子Ａ、第二導電素子Ｂ、及び第三導電素子Ｃは、相互に所定の距離を離して設ける。言い換えると、第一導電素子Ａ、第二導電素子Ｂ、及び第三導電素子Ｃは、相互に組み合わせるが、相互に接触はさせない。第一発光ダイオードチップ２０ａ及び第二発光ダイオードチップ２０ｂは、導電ユニット１０ｂに選択的に設ける。また、導電はんだパッドＰを導電ユニット１０ｂに設けてもよい。なお、第一導電素子Ａ、第二導電素子Ｂ、及び第三導電素子Ｃは相互に組み合わせるが相互に接触はさせないため、第一発光ダイオードチップ２０ａと第二発光ダイオードチップ２０ｂは領域ごとに点灯させることができる。この構造により、本考案は領域ごとに点灯できる機能を達成する。

また、第一導電素子Ａは第一魚骨形延伸部Ａ１を具え、各第二導電素子Ｂは、第二魚骨形延伸部Ｂ１と、第二魚骨形延伸部Ｂ１の末端から外側に延伸して形成された第一連結部Ｂ２と、第一連結部Ｂ２を貫通する第一魚骨形開口Ｂ３を具え、第三導電素子Ｃは、第二連結部Ｃ１と、第二連結部Ｃ１を貫通する第二魚骨形開口Ｃ２を具える。第一魚骨形延伸部Ａ１は、一つ目の第二導電素子Ｂの第一魚骨形開口Ｂ３内に収容し、最後の第二導電素子Ｂの第二魚骨形延伸部Ｂ１は、第三導電素子Ｃの第二魚骨形開口Ｃ２内に収容し、残りの第二導電素子Ｂの各第二魚骨形延伸部Ｂ１は、隣接する第二導電素子Ｂの第一魚骨形開口Ｂ３内に収容する。

また、第一導電素子Ａは、第一魚骨形延伸部Ａ１と実質的に平行であり且つ第三導電素子Ｃの方向へ延伸する第一外周延伸部Ａ２を具え、第三導電素子Ｃは、第一外周延伸部Ａ２と実質的に平行であり且つ第一導電素子Ａの方向へ延伸する第二外周延伸部Ｃ３を具える。

図４Ｃに示すように、各第一発光ダイオードチップ２０ａの陽極と陰極はいずれも各第一発光ダイオードチップ２０ａの表面に設け、二本の導線Ｗによって各二つの導電はんだパッドＰに電気的に接続する。また、各第二発光ダイオードチップ２０ｂの陽極と陰極はいずれも各第二発光ダイオードチップ２０ｂの表面に設け、二本の導線Ｗによって各二つの導電はんだパッドＰに電気的に接続する。

図４Ｄと図４Ｅに示すように、各第一発光ダイオードチップ２０ａの二つの電極Ｓは、各第一発光ダイオードチップ２０ａの上表面と下表面にそれぞれ設けるとともに、各導線Ｗと各導電体ｂ（例えば、はんだ屑）によって二つの導電はんだパッドＰに電気的にそれぞれ接続する。なお、各第二発光ダイオードチップ２０ｂを導電させる方法は、上述した第一発光ダイオードチップ２０ａと同じである。

以上、本考案の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本考案の実施例１を示した平面図である。 本考案の実施例１を示した側面断面図である。 本考案の実施例２を示した平面図である。 本考案の実施例２を示した側面断面図である。 本考案の実施例３を示した平面図である。 本考案の実施例３を示した側面断面図である。 本考案の基板本体の導電ユニットを示した分解図である。 本考案の基板本体の導電ユニットを組み立てた状態を示した説明図である。 図４ＢのＸ部分の拡大図である（第一のチップのワイヤボンディング方式を使用）。 図４ＢのＸ部分の拡大図である（第二のチップのワイヤボンディング方式を使用）。 第二のチップのワイヤボンディング方式を示した側面図である。

Ｍ 発光ダイオードのパッケージ構造
Ｎ１ 第一発光構造
Ｎ２ 第二発光構造
１ 基板モジュール
１０ 基板本体
１０ａ 基板ユニット
１０ｂ 導電ユニット
１００ 回路基板
１０１ 放熱層
１０２ 導電はんだパッド
１０３ 絶縁層
１１ チップ載置領域
２ａ 第一発光モジュール
２０ａ 第一発光ダイオードチップ
２ｂ 第二発光モジュール
２０ｂ 第二発光ダイオードチップ
３ フレームユニット
３０ 環状フレームコロイド
３００ コロイド位置限定スペース
Ｔ 円弧形状の切線
θ 角度
ｈ 高さ
４ パッケージユニット
４０ａ 第一透明パッケージコロイド
４０ｂ 第二透明パッケージコロイド
Ａ 第一導電素子
Ａ１ 第一魚骨形延伸部
Ａ２ 第一外周延伸部
Ｂ 第二導電素子
Ｂ１ 第二魚骨形延伸部
Ｂ２ 第一連結部
Ｂ３ 第一魚骨形開口
Ｃ 第三導電素子
Ｃ１ 第二連結部
Ｃ２ 第二魚骨形開口
Ｃ３ 第二外周延伸部
Ｗ 導線
Ｐ 導電はんだパッド
Ｓ 電極
ｂ 導電体

Claims (6)

1. 基板モジュールと発光ユニットとによって構成される発光ダイオードのパッケージ構造において、
   前記基板モジュールは基板本体を具え、前記基板本体は、基板ユニットと、前記基板ユニット上に設けられた導電ユニットを具え、前記導電ユニットは、少なくとも一つの第一導電素子と、複数の第二導電素子と、少なくとも一つの第三導電素子とを具え、前記第一導電素子、前記第二導電素子、及び前記第三導電素子は、相互に所定の距離を離して設けられ、
   前記発光ユニットは、前記導電ユニットに電気的に接続される複数の青色発光ダイオードチップを具え、
   前記第一導電素子は第一魚骨形延伸部を具え、前記第二導電素子は、第二魚骨形延伸部と、前記第二魚骨形延伸部の末端から外側に延伸して形成された第一連結部と、前記第一連結部を貫通する第一魚骨形開口を具え、前記第三導電素子は、第二連結部と、前記第二連結部を貫通する第二魚骨形開口を具え、前記第一魚骨形延伸部は、一つ目の前記第二導電素子の前記第一魚骨形開口内に収容され、最後の前記第二導電素子の前記第二魚骨形延伸部は、前記第三導電素子の前記第二魚骨形開口内に収容され、残りの前記第二導電素子の各前記第二魚骨形延伸部は、隣接する前記第二導電素子の前記第一魚骨形開口内に収容されることを特徴とする、発光ダイオードのパッケージ構造。
2. 前記基板モジュールは、前記基板本体の表面に設けられた少なくとも二つのチップ載置領域を具え、前記発光ユニットは第一の色温度を生じる少なくとも一つの第一発光モジュールと、第二の色温度を生じる少なくとも一つの第二発光モジュールを具え、前記第一発光モジュールは、前記基板モジュール内の一つの前記チップ載置領域に電気的に接続される複数の第一発光ダイオードチップを具え、前記第二発光モジュールは、前記基板モジュールの内の別の前記チップ載置領域に電気的に接続される複数の第二発光ダイオードチップを具え、前記各第一発光ダイオードチップと前記各第二発光ダイオードチップはいずれも青色発光ダイオードチップであることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードのパッケージ構造。
3. 前記発光ダイオードのパッケージ構造はフレームユニットを更に含み、前記フレームユニットは、環状に塗布されることによって前記基板本体の表面に成形される少なくとも二つの環状フレームコロイドを具え、前記環状フレームコロイドは、前記第一発光モジュールと前記第二発光モジュールを囲繞して、前記基板本体の上方に位置する少なくとも二つのコロイド位置限定スペースをそれぞれ形成することを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードのパッケージ構造。
4. 前記少なくとも二つの環状フレームコロイドはいずれも蛍光コロイドであることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードのパッケージ構造。
5. 前記少なくとも二つの環状フレームコロイドは、相互に分離されるか或いは相互に連結されるとともに、並列して並べられ、前記各環状フレームコロイドの表面は円弧形であり、前記各環状フレームコロイドは無機添加物が配合された白色の熱硬化性フレームコロイドであることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードのパッケージ構造。
6. 前記発光ダイオードのパッケージ構造はパッケージユニットを更に含み、前記パッケージユニットは、前記基板本体の表面に成形されるとともに前記第一発光モジュールと前記第二発光モジュールを覆う、少なくとも一つの第一透明パッケージコロイドと少なくとも一つの第二透明パッケージコロイドとを具え、前記第一透明パッケージコロイドと前記第二透明パッケージコロイドは、前記コロイド位置限定スペース内に位置が限定されることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードのパッケージ構造。

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