JP4400057B2

JP4400057B2 - 発光ダイオードランプ

Info

Publication number: JP4400057B2
Application number: JP2003025797A
Authority: JP
Inventors: 良馬末永
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP2004241401A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード電極上に固着した発光ダイオードチップをモールド部材によって封止したモールド封止型の発光ダイオードランプに係り、詳細には、大電流下で使用するモールド封止型の発光ダイオードランプに係る。
【０００２】
【従来の技術】
今日、高光度に発光可能な発光ダイオードがＲＧＢにそれぞれ開発されたことに伴い、信号機やＬＥＤディスプレイなど種々の分野に発光ダイオードランプが利用されはじめている。
【０００３】
この種の発光ダイオードランプは、図８に示すように、一対のリード電極２及び４のうち、一方のリード電極２の先端部にカップ部を設けて発光ダイオードチップ６をダイボンドし、他方のリード電極４の先端部と発光ダイオードチップを金属線８にてワイヤーボンディングしたのち、発光ダイオードチップを透光性樹脂などのモールド部材１０によってモールドしている。この発光ダイオードランプ１を、駆動基板等にハンダ実装し、電流を供給するとモールド部材１０を通じて光が放出される。
【０００４】
一方、従来よりも高い発光輝度を得るために、高電流駆動の可能な発光ダイオードランプが要求されている。特に、発光ダイオードチップ６に青色〜青紫色を発光可能なものを用い、モールド部材１０に適切な蛍光体を混入する等して白色発光可能な発光ダイオードランプを構成する場合、照明光源として十分な輝度を得るために高電流駆動をすることが要求される。しかし、高電流下では発光ダイオードチップの発熱が著しくなるため、通電による発熱を効率良く放出させることが必要となる。ランプの放熱性が低いと、発光ダイオードチップが高温で動作することになり、発光効率が低下する。
【０００５】
また、高電流駆動すると、発熱量と共に発光ダイオードチップから放射される光量も著しく増加する。そのため、発光ダイオードチップから放射される熱と光の相乗作用により、モールド部材が着色黄変し、さらに使用時間が増すとモールド部材の黄変部から劣化が進んで軟化部分を生じるため、モールド部材の熱膨張によってチップに加わるストレスが著しく大きくなる。このため、ランプの信頼性も低下する。
【０００６】
発光ダイオードチップで発生した熱は、チップを固着したリード電極を介して、ランプ外側の駆動基板へと放熱される。従って、ランプの放熱を高めるには、チップからリードを介して駆動基板に至る放熱経路に改善を加えることが有効である。これまでに、リードを太くして放熱性を高めることや、リードの固定方法をハンダ付けから固定ピンによる固着に変更することにより、放熱性を高めることが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９４１３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１１０６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リード電極を太くして放熱性を向上しようとすると、リード電極自身の熱膨張によってモールド部材に加わるストレスが大きくなるため、通電時の発熱によってモールド部材にクラックが発生し易くなる。このため、却ってランプの信頼性が低下する。また、リード電極を太くすると、リード電極を固定する駆動基板側の穴を規格外の大きさとする必要がある、という問題も生じる。
【０００９】
リードの固定方法をハンダ付けから固定ピンに変更した場合にも、駆動基板に特殊な加工が必要となる上、ランプを駆動基板に実装する工程が複雑となり、製造コストが増加する。
【００１０】
そこで、本件発明は、リード形状の工夫により、放熱性が良好でありながら、モールド部材にクラックの生じ難い、高信頼性の発光ダイオードランプを提供することを目的とする。
また、本件発明は、従来と同様の方法により駆動基板に実装可能でありながら、放熱性に優れた発光ダイオードランプを提供することも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１及び第２のリード電極と、前記第１のリード電極の端部に形成された載置部に固着された発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを前記第２のリード電極と接続する導電ワイヤと、前記発光ダイオードチップ、前記導電ワイヤ、及び前記第１及び第２のリード電極の一部を封止するモールド部材とを備えた発光ダイオードランプにおいて、前記第１及び第２のリード電極は、前記モールド部材によって封止された封止リード部と、当該発光ダイオードランプを実装する基板との接続部分となる接続リード部と、前記封止リード部と前記接続リード部をつなぐ放熱リード部とから成り、前記第１のリード電極が、前記放熱リード部において前記第２のリード電極に比して幅広であると共に、前記封止リード部から前記放熱リード部にかけて延在する貫通孔又はスリットを有し、前記貫通孔又はスリットの内部において、前記第１のリード電極の両側にあるモールド部材が互いに接続しており、前記封止リード部において、前記貫通孔又はスリットの内壁の少なくとも一部がＲ形状を有し、前記第１のリード電極が、前記放熱リード部において前記貫通孔又はスリットによって分けられた複数の枝リードを有し、さらに前記接続リード部において枝分かれした複数の枝リードを有しており、前記放熱リード部における枝リードと前記接続リード部における枝リードの中心線が互いにずれていることを特徴とする。
【００１２】
従来の発光ダイオードランプでは、図８に示すように、放熱経路となる第１のリード電極は、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂに向かって幅が狭くなっており、放熱リード部２ｂや接続リード部２ｃにおける幅が第２のリード電極４と同等でしかなかった。そのため、チップの放熱経路の熱抵抗が高く、放熱性が十分ではなかった。一方、本発明によれば、第１のリード電極が、放熱リード部において第２のリード電極よりも幅広に形成されているため、放熱性が良好であり、かつ、第１リード部に形成された貫通孔（又はスリット）によってモールド部材へのクラック発生も抑制される。
【００１３】
即ち、本発明では、第１のリード電極が放熱リード部において幅広に形成されているため、通常であればリード電極の熱膨張によってモールド部材にクラックが発生し易くなるが、封止リード部から放熱リード部にかけて貫通孔（又はスリット）を形成していることによって、貫通孔（又はスリット）内部のモールド部材がアンカーとして機能するため、モールド部材に生じるクラックが抑制される。
【００１４】
前記第１のリード電極は、前記接続リード部において複数に枝分かれしていることが好ましい。第１のリード電極を接続リード部において複数の枝リードに分けることにより、ランプと駆動基板の接触面積、及びこれらを電気的に接続する導電部材の総量を増加させて放熱性を向上することができる。また、駆動基板の孔部に挿入するリードの幅及びリード電極間隔（ピッチ）を従来から変更することなく同程度として、駆動基板の規格の孔径等に適合させることができる。
【００１５】
また、前記第１のリード電極の放熱リード部と接続リード部の間に、第１のリード電極の延在方向と垂直に延びたタイバーを形成することが好ましい。タイバーを形成することにより、第１のリード電極を駆動基板の孔部に挿入したときの深さ方向の位置決めが容易になると共に、第１のリード電極の機械的強度を高め、さらに、第１のリード電極と駆動基板の接触面積を拡大して放熱性を向上することができる。また、タイバーの形状を調整することにより、様々なサイズの発光ダイオードランプを精度良く実装することができる。たとえば、大型レンズを備えた発光ダイオードランプの場合、リード電極の延在方向へ幅広いタイバーを用いることが好ましく、これにより各リード電極のピッチを大型レンズを信頼性高く支持可能な幅へ変更することができる。また、各リード電極の実装部のピッチ間隔を従来の駆動基板規格と等倍にすることも可能である。
【００１６】
前記発光ダイオードチップは、窒化ガリウム系化合物半導体から成ることが好ましい。窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードチップは、蛍光物質を効率良く励起できる短波長を発光可能であるため、モールド部材に適切な蛍光物質を分散させることにより、白色等の所望の発光色を容易に得ることができる。
【００１７】
また、発光ダイオードチップは、高電流下で使用するために、チップサイズがある程度大きい方が有利であり、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体を発光層とする発光ダイオードチップの場合、チップ寸法が□４００μｍ〜８００μｍ程度であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本件明細書では、発光ダイオードランプの発光観測面側（チップが設置される側）を上側又は上面側とし、その反対側を下側又は底面側とする。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。一対のリード電極２及び４のうち、負リード電極２（＝第１のリード電極）には、その先端部に設けられたカップ状の載置部２ｄに発光ダイオードチップ６がダイボンドされており、発光ダイオードチップ６の一方の電極と第１のリード電極２が金線等の導電性ワイヤ８によってワイヤーボンディングされている。一方、正リード電極４（＝第２のリード電極）には、その先端部に発光ダイオードチップ６の他方の電極が導電性ワイヤ８によってワイヤーボンディングされている。そして、発光ダイオードチップ６、導電性ワイヤ８、及び負及び正リード電極２及び４の一部が、透光性樹脂等のモールド部材１０によって封止されている。モールド部材１０には、発光ダイオードチップ６の発光の一部を吸収して、異なる波長の光を発光する蛍光体７が分散されている。
【００２０】
負リード電極２及び正リード電極４の先端部を駆動基板１２に設けられた孔部に挿入し、ハンダ１４によって固着することにより、発光ダイオードランプ１が実装される。この発光ダイオードランプ１に駆動基板１２を通じて電流を供給すると、モールド部材１０を通じて光が放出される。
【００２１】
負リード電極２は、モールド部材１０によって封止された封止リード部２ａと、駆動基板１２と接続される接続リード部２ｃと、封止リード部２ａと接続リード部２ｃをつなぐ放熱リード部２ｂに大きく分けることができる。負リード電極２は、封止リード部２ａにおいて一体に形成されている。
【００２２】
本実施の形態において、負リード電極２は、次のような特徴を有する。まず、負リード電極２は、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂに向かって幅広となるよう成形されており、放熱リード部２ｂにおけるリード全体の幅で比べると、正リード電極４の約２〜１０倍の幅を有している。尚、本件明細書においてリード電極の幅とは、負リード電極と正リード電極を含む平面内において、リード電極の延在方向に垂直な方向の幅を指す。尚、リード電極に貫通孔等が形成されている場合には、それらの貫通孔等を含む全幅を「リード電極の幅」と称する。
【００２３】
また、負リード電極２には、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂにかけて、細長の貫通孔３が形成されており、貫通孔３の一部はモールド部材１０によって埋められている。そして、負リード電極２は、接続リード部２ｃにおいて２本に枝分かれしており、枝分かれした個々の枝リード２ｆの太さは正リード電極４の接続リード部と略同一となっている。尚、本実施の形態において負及び正のリード電極は、カップ部を除いて金属板の打ち抜き加工等によって形成されており、カップ部以外の部分については、図１に示す平面形状を有する板体から成る。
【００２４】
負リード電極２がこのような形状を有していることにより、従来と同様の方法によって駆動基板に実装可能でありながら、放熱性に優れ、かつ、モールド部材へのクラック発生が抑制された発光ダイオードランプとなる。
【００２５】
まず、発光ダイオードランプ１の放熱性について説明すると、通電によって発光ダイオードチップ６に発生した熱は、チップ６が固着された載置部２ｄから負リード電極２に伝わり、負リード電極２の封止リード部２ａ、放熱リード部２ｂ、接続リード部２ｃを介して、駆動基板１２へと放熱される。従来の発光ダイオードランプでは、図８に示すように、放熱経路となる負リード電極２は、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂに向かって幅が狭くなっており、放熱リード部２ｂや接続リード部２ｃにおける断面積が正リード電極４と同等であった。そのため、チップ１の放熱経路の熱抵抗が高く、放熱性が十分ではなかった。
【００２６】
これに対し、本実施の形態によれば、図１に示すように、負リード電極２は、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂに向かって幅広に形成されており、放熱リード部２ｂにおける断面積が正リード電極４の数倍ある。また、接続リード部２ｃにおいてもリードが２本に枝分かれしており、断面積が従来の２倍になっている。このため、チップ１の放熱経路の熱抵抗が従来に比べて大幅に減少しており、放熱性が極めて良好となる。
【００２７】
また、本実施の形態に係る発光ダイオードチップ１は、従来と同様の方法によって駆動基板に実装可能である。即ち、発光ダイオード１は、負リード電極２の接続リード部２ｃにおいて枝分かれした個々の枝リード２ｆの幅が、正リード電極４と略同一であり、駆動基板１２の規格の孔径に適合するようになっているため、駆動基板１２の配線パターンを変更するだけで、従来と同様の方法によって実装することができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態では、負リード電極が放熱リード部２ｂにおいて幅広に形成されているため、通常であればリード電極の熱膨張によってモールド部材１０に加わる応力が増大し、モールド部材１０にクラックが発生し易くなるが、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂにかけて貫通孔３を形成していることによって、モールド部材１０へのクラック発生が抑制される。この点について、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
【００２９】
図２（ａ）及び（ｂ）は、発光ダイオード１を底面側から観察した場合の、モールド部材１０の下端における断面図である。図２（ａ）は、負リード電極２が、正リード電極４に比べて幅広に形成されているが、負リード電極２に貫通孔３が形成されていない場合を示しており、図２（ｂ）は、負リード電極２に貫通孔３が形成されている場合を示している。図２（ａ）に示すように、負リード電極２の幅を単純に拡大した場合、チップからの伝熱によって負リード電極２が熱膨張した際の応力により、モールド部材１０にクラック１６が生じ易くなる。一方、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、負リード電極２に貫通孔３が設けられており、貫通孔３の内部で負リード電極２の左右にあるモールド部材１０が互いに接続している。この貫通孔３内のモールド部材１０が、負リード電極２の両側にあるモールド部材１０同士を結びつけるアンカーとして機能するため、モールド部材１０に生じるクラックが抑制される。
【００３０】
このように、本実施の形態における発光ダイオードランプ１は、負リード電極２の形状により、従来と同様の方法によって駆動基板に実装可能でありながら、放熱性に優れ、かつ、モールド部材へのクラック発生を抑制できる、という優れた効果を奏する。
【００３１】
ところで、本実施の形態では、負リード電極２に貫通孔３が形成された結果、放熱リード部２ｂにおいても複数の枝リード２ｇに分かれた形状となっている。負リード電極２に形成する貫通孔３の幅については、モールド部材１０の下端における枝リード２ｇの断面形状（＝リード電極の延在方向に垂直な断面の形状）を見たときに、その縦横のアスペクト比が約０．５〜２、好ましくは約０．７〜１．５となるように設定することが好ましい。これにより、モールド部材１０へのクラック発生を一層効果的に抑制することができる。ここで、縦方向とは、リード電極の延在方向に直交する断面において、負リード電極と正リード電極の中心同士を結ぶ線分に平行な方向を指し、横方向とは、前記縦方向に直交する方向を指す。また、貫通孔３は、モールド部材が充填される部分の内壁が角のないＲ形状であることが好ましく、これにより樹脂による応力の集中を軽減し、信頼性をさらに向上することができる。
【００３２】
また、放熱リード部２ｂの枝リード２ｇと接続リード部２ｃの枝リード２ｆとの位置関係は特に限定されないが、図１に示すように、放熱リード部２ｂの枝リード２ｇと接続リード部２ｃの枝リード２ｆの中心線が互いにずれ、両者がクランク状に接続していることが好ましい。これにより負リード電極２が曲げ応力に対して強くなり、負リード電極２を駆動基板に実装する際のリード曲がり不良が抑制される。
【００３３】
さらに、負リード電極２には、放熱リード部２ｂと接続リード部２ｃの間に、負リード電極２の延在方向と垂直な方向に延びたタイバー２ｅを形成し、個々の枝リード２ｇ及び２ｆを連結していることが好ましい。タイバー２ｅを形成することにより、負リード電極２を駆動基板の孔部に挿入したときの深さ方向の位置決めが容易になると共に、負リード電極２の機械的強度を高め、さらに、負リード電極２と駆動基板の接触面積を拡大して放熱性も向上することができる。
【００３４】
負リード電極２の載置部２ｄは、図１に示すように、カップ形状とすると発光ダイオードチップ６の発光を正面方向に反射する反射板の機能を持たせることができ、好ましい。但し、本件発明において載置部２ｄの形状は、発光ダイオードチップ６を固着できるものであれば特に限定されない。例えば、棒状のリード電極の端部をそのまま載置部２ｄとしても良い。
【００３５】
また、負リード電極２の載置部２ｄに固着する発光ダイオードチップ６の個数は、１個に限定されず、同一の発光ダイオードチップ６を複数個まとめて固着したり、素子構造や発光色の異なる発光ダイオードチップ６を複数個組合せて固着しても良い。複数個の発光ダイオードチップ６を固着する場合、単一の負リード電極の端部に複数の載置部２ｄを設けても良いし、単一の載置部２ｄに複数個のチップをまとめて固着しても良い。例えば、図３に示すように、１本の負リード電極２の載置部２ｄにＲ、Ｇ，Ｂを各々発光可能な３つの発光ダイオードチップ６、６'、６''を固着し、各発光ダイオードチップに対応して３本の正リード電極４、４'、４''を設ければ、マルチカラーを発光可能な発光ダイオードランプを構成することができる。
【００３６】
本発明に用いる発光ダイオードチップ６には、種々のものを用いることができるが、本実施の形態のようにモールド部材１０に蛍光物質７を分散させて白色等を発光可能な発光ダイオードランプを構成する場合、該蛍光物質７を励起可能な発光波長を発光できる発光層を有する発光ダイオードチップが好ましい。このような半導体発光素子としてＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を挙げることができるが、蛍光物質７を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。また所望に応じて、前記窒化物半導体にボロンやリンを含有させることも可能である。
【００３７】
また、発光ダイオードチップ６の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００３８】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、およびＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等のバッファー層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００３９】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光ダイオードチップの例として、バッファ層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【００４０】
本実施の形態に係る発光ダイオードランプにおいて、白色系を発光させるには、蛍光物質７からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光ダイオードチップ６の発光波長を４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下とすることが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下とすることがより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００４１】
発光ダイオードチップ６は、例えば５０ｍＡ〜１００ｍＡ程度の高電流下で使用するために、チップサイズがある程度大きい方が有利である。例えば、絶縁基板の上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体を発光層とする発光ダイオードチップの場合、□４００μｍ〜８００μｍ程度のチップサイズであることが好ましい。
【００４２】
また、モールド部材１０としては、透光性を有するものが好ましく、エポキシ、シリコーン、変性アクリル樹脂等の透光性を有する合成樹脂の他に、ガラス等の無機材料を用いることもできる。また、発光素子から発光される光の少なくとも一部を吸収し他の光を発光することが可能な蛍光物質７をモールド部材１０に分散させておくことにより、白色等の所望の色調を有する光を得ることができる。また、モールド部材１０に、蛍光物質７に加えて、拡散剤や顔料等を分散させても良い。
【００４３】
蛍光物質７としては、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光素子から発光された光を励起させて発光できるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとした蛍光物質を用いることができる。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質としては、ＹＡｌＯ_３：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ_４Ａｌ_２Ｏ_９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質には、イットリウムの一部あるいは全体をＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換されたもの、アミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも１つの元素に置換したもの、及びイットリウムとアルミニウムの両方が上記元素で置換されたもの、のうち蛍光作用を有する蛍光体が含まれる。
【００４４】
更に詳しくは、一般式（Ｙ_zＧｄ_1-z）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ_1-aＳｍ_a）3Ｒｅ‘₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体が好ましい。この蛍光物質は、ガーネット構造（ざくろ石型構造）のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００４５】
これらのフォトルミネセンス蛍光体は、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ざくろ石型）蛍光体を２種類以上混合しても良く、さらに他の蛍光体を混合させてもよい。
【００４６】
実施の形態２．
図４は、本発明に係る発光ダイオードランプの別の例を示す模式断面図である。図４の発光ダイオードランプは、負リード電極２に設ける貫通孔３の形状に変更を加えた点を除けば、図１の場合と同様である。即ち、図４では、負リード電極２に設ける貫通孔３の長手方向の寸法が、図１に比して短くなっている。但し、貫通孔３が、封止リード部２ａから放熱リード部２ｂにかけて形成されており、貫通孔３の一部がモールド部材１０によって埋められている点は、図１の場合と同様である。
【００４７】
このように、貫通孔３の長手方向の寸法を短くすれば、負リード電極２の放熱リード部２ｂにおける熱抵抗が減少するため、放熱性が向上する。また、貫通孔３の長手方向の寸法を短くしても、貫通孔３の内部にモールド部材１０がアンカーとして十分に機能する量だけ充填されていれば、モールド部材１０のクラック抑制効果を得ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
図５は、本発明に係る発光ダイオードランプのさらに別の例を示す模式断面図である。図５の発光ダイオードランプは、負リード電極２について、接続リード部２ｃにおける枝リード２ｆの本数を３本に増やした点を除けば、図１の場合と同様である。このように、接続リード部２ｃにおいて枝分かれした枝リード２ｆの本数を増やせば、接続リード部２ｃにおける熱抵抗が減少し、放熱性が向上する。
【００４９】
実施の形態４．
図６は、本発明に係る発光ダイオードランプのさらに別の例を示す模式断面図である。図６の発光ダイオードランプでは、負リード電極２に貫通孔３を設ける代わりに、スリット３’を形成している。スリット３’は、貫通孔３と同様に封止リード部２ａから放熱リード部２ｂにかけて形成されているが、貫通孔３と異なり、接続リード部２ｃに接する端部が開放されている。スリット３’の一部がモールド部材１０によって埋められている点は、貫通孔３と同様である。このようなスリット３’によっても、スリット３’の内部にモールド部材１０がアンカーとして十分に機能する量だけ充填されていれば、図１乃至３の貫通孔３と同様に、モールド部材１０へのクラック発生を抑制することができる。
【００５０】
実施の形態５．
図７は、本発明に係る発光ダイオードランプのさらに別の例を示す模式断面図である。図７の発光ダイオードランプでは、負リード電極２の放熱リード部２ｂに設ける貫通孔３を２箇所に増やし、接続リード部２ｃに設ける枝リード２ｆを３本にしている。図１の場合と異なり、貫通孔３が２箇所あるため、貫通孔３によるモールド部材１０へのアンカー効果が増し、モールド部材１０へのクラック発生をより効果的に抑制することができる。また、接続リード部２ｃにおいて枝分かれした枝リード２ｆの本数を増やしているため、接続リード部２ｃにおける熱抵抗を減少し、放熱性を向上させることができる。
【００５１】
また、図７の態様では、発光ダイオードチップ６から導電性ワイヤ８を負リード電極２に接続するために、載置部２ｄと分離したワイヤ接続部２ｈを設けている。このようにワイヤ接続部２ｈを分離した場合にも、負リード電極２の形状による放熱性向上効果やモールド部材１０へのクラック抑制効果は、図１乃至図６の場合と同様に得ることができる。
【００５２】
尚、上記実施の形態１から５では、負リード電極に発光ダイオードチップを固着する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。即ち、正リード電極に発光ダイオードチップを固着することも可能であり、その場合には正リード電極を第１のリード電極と考え、上記の負リード電極の形状に関する考え方を正リード電極に適用すれば良い。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
窒化ガリウム系化合物半導体を発光層とする発光ダイオードチップを用いて、図７に示す形態の発光ダイオードランプを作製する。
サファイア基板上に、バッファ層を介して、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させ、第２コンタクト層の上に金属薄膜から成る透光性電極を形成して、ダブルへテロ構造の発光ダイオードチップ６を作製する。尚、発光ダイオードチップ６のチップサイズとしては、□６００μｍのチップサイズを採用する。
【００５４】
図７に示す形状の負リード電極２に発光ダイオードチップ６をダイボンドし、発光ダイオードチップ６の正電極を正リード電極４の先端にワイヤーボンドし、負電極を負リード電極２のワイヤ接続部２ｈにワイヤーボンドする。そして、発光ダイオードチップ６とワイヤー８の周囲を、イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質３を分散したエポキシ樹脂１０によって、５φレンズを有する砲弾型にモールドする。
この発光ダイオードランプを駆動基板にハンダ実装し、順方向電流８０ｍＡを流したところ、正面輝度が約５．７ｃｄとなる。
【００５５】
（比較例）
正及び負リード電極の形状を図８に示すようにした他は、上記実施例と同様にして発光ダイオードランプを作製し、放熱性及び信頼性を比較する。
まず、□６００μｍチップのランプを用いて熱抵抗測定を行うと、順方向電流１５０ｍＡ、熱平衡状態における熱抵抗値が、比較例では約１７０℃／Ｗとなるのに対し、実施例では約１３０℃／Ｗとなる。即ち、本件発明の実施例は、比較例に比べて、放熱特性が２０％以上良好となる。
【００５６】
次に、□６００μｍチップのランプを用いて、常温、２００ｍＡ駆動による短期信頼性評価を行うと、比較例では２００時間後に相対出力が約６０％低下するのに対し、実施例では約２０％の低下に留まる。信頼性評価後のチップにおいて、比較例ではモールド部材に微細なクラックが発生するのに対し、実施例ではクラックは観察されない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１のリード電極が、放熱リード部において第２のリード電極よりも幅広に形成されているため、放熱性が良好となる。また、第１のリード電極の封止リード部から放熱リード部にかけて貫通孔又はスリットを形成しているため、貫通孔又はスリット内部のモールド部材がアンカーとなり、モールド部材に生じるクラックが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、発光ダイオードランプを底面方向から観察した場合の、モールド部材下端における端面図である。
【図３】図３は、載置部に複数の発光ダイオードチップを固着した発光ダイオードランプの一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態５に係る発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【図８】図８は、従来の発光ダイオードランプを示す模式断面図である。
【符号の説明】
１発光ダイオードランプ、
２第１のリード電極、
３貫通孔、
３’ スリット、
４第２のリード電極、
６発光ダイオードチップ、
７蛍光体、
８導電ワイヤ、
１０モールド樹脂、
１２駆動基板

Claims

第１及び第２のリード電極と、前記第１のリード電極の端部に形成された載置部に固着された発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを前記第２のリード電極と接続する導電ワイヤと、前記発光ダイオードチップ、前記導電ワイヤ、及び前記第１及び第２のリード電極の一部を封止するモールド部材とを備えた発光ダイオードランプにおいて、
前記第１及び第２のリード電極は、前記モールド部材によって封止された封止リード部と、当該発光ダイオードランプを実装する基板との接続部分となる接続リード部と、前記封止リード部と前記接続リード部をつなぐ放熱リード部とから成り、
前記第１のリード電極が、前記放熱リード部において前記第２のリード電極に比して幅広であると共に、前記封止リード部から前記放熱リード部にかけて延在する貫通孔又はスリットを有し、
前記貫通孔又はスリットの内部において、前記第１のリード電極の両側にあるモールド部材が互いに接続しており、
前記封止リード部において、前記貫通孔又はスリットの内壁の少なくとも一部がＲ形状を有し、
前記第１のリード電極が、前記放熱リード部において前記貫通孔又はスリットによって分けられた複数の枝リードを有し、さらに前記接続リード部において枝分かれした複数の枝リードを有しており、前記放熱リード部における枝リードと前記接続リード部における枝リードの中心線が互いにずれていることを特徴とする発光ダイオードランプ。
前記第１のリード電極の前記放熱リード部と前記接続リード部の間に、前記第１のリード電極の延在方向と垂直に延びたタイバーが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードランプ。
前記発光ダイオードチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成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ランプ。
前記発光ダイオードチップのチップサイズが、□４００μｍ〜８００μｍ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ランプ。