JP4981742B2 - 発光ダイオードパッケージ - Google Patents
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Description
本発明は、概して発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージに関し、特に放熱機能と集光機能又は光拡散機能とを有する支持体を具えるＬＥＤパッケージに関するものである。
発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光効率が益々改良されるにつれて、ＬＥＤは、一部の分野、例えば、迅速な応答に必要なスキャナーのランプ光源、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト光源又はフロントライト光源、並びに自動車の計器盤、交通信号灯及び通常の照明装置用の照明において、蛍光灯や白熱灯に取って代わってきた。従来のランプと比較して、ＬＥＤは、絶対的な利点、例えば、小容量、長期寿命、低駆動電圧／電流、非脆性、無水銀（無公害）及び優れた発光効率（省力化）を有する。
しかしながら、単一のＬＥＤの光場は、実質的にわずかな角度で直線的に放射されるので、平坦な基板上に整然と配置された複数のＬＥＤ光源における光場のパターンは、一般に様々な用途の要求を満たしていない。そのため、用途の要求に従って、一般には光路上に光学レンズを追加し、光線を集光又は拡散させなければならない。しかしながら、光学レンズは、反射、屈折及び吸収等の二次的な光学効果をもたらす場合があり、そのため、光の透過率を低減させる。また、光学レンズは、一般に基板上に密閉されており、そのため、光学レンズと基板との間に気体が残存し、延いては、操作時にＬＥＤで発生する熱エネルギーを外部に逃がさない場合がある。
不十分な放熱効果では満足できないため、ＬＥＤの温度を効果的に低減することができず、更には、ＬＥＤランプの発光効率や耐用年数に影響を及ぼす。
従って、本発明は、極めて高い発熱電力での高い熱伝導率と電気絶縁性が達成されるように、整然と配列される複数のＬＥＤ光源に適合した発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージに向けられている。また、ＬＥＤパッケージは、光学レンズを使用せずに集光機能又は光拡散機能を有することができ、それによって、ＬＥＤ光源の光学効率を向上させる。
本発明は、支持体、一対の第一導電性ワイヤ単位、第一ＬＥＤチップ及び制御回路モジュールを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージを提供する。支持体は、搭載部と該搭載部の周囲に接続する環状枠とを有する。搭載部は、半球形状の上面と少なくとも一対の通し孔とを有する。一対の第一導電性ワイヤ単位は、それぞれ通し孔の内部に配置され、各導電性ワイヤ単位は、導電性ワイヤと該導電性ワイヤを封入する絶縁材とを有する。第一ＬＥＤチップは、支持体の上面に配置され、一対の導電性ワイヤと電気的に接続される。制御回路モジュールは、支持体の底部に配置され、ＬＥＤチップの操作を制御するために一対の導電性ワイヤと電気的に接続される。
本発明の一の実施態様においては、搭載部の上面が、上方に盛り上がるか又は下方にくぼんだ半球形状の面である。
本発明の一の実施態様においては、支持体の材料が、銅、アルミニウム、銅系合金又は銅系複合材料、アルミニウム系合金又はアルミニウム系複合材料、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムよりなる群から選択される一つである。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に環状枠の内面に配置された反射膜を含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に環状枠の外面に配置された複数の冷却フィンを含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術又はフリップチップボンディング技術によって一対の導電性ワイヤと電気的に接続されている。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に第二ＬＥＤチップと一対の第二導電性ワイヤ単位とを含む。第二ＬＥＤチップは、支持体の上面に配置される。各第二導電性ワイヤ単位は、搭載部上に配置される電気絶縁層と該電気絶縁層上に配置される導電性ワイヤ層とを含む。導電性ワイヤ層とＬＥＤチップ及び制御回路モジュールとは、電気的に接続されている。
本発明の一の実施態様においては、第二ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術によって導電性ワイヤ層と電気的に接続されている。また、ＬＥＤパッケージは、第一ＬＥＤチップ及び第二ＬＥＤチップを封入するため、更に搭載部上に配置された成形材料を含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、第一ＬＥＤチップを封入するため、更に搭載部上に配置された成形材料を含む。
本発明は、更に支持体、一対の導電性ワイヤ単位、ＬＥＤチップ及び制御回路モジュールを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージを提供する。支持体は、搭載部と該搭載部の周囲に接続した環状枠とを有する。搭載部は、半球形状の上面を有する。各導電性ワイヤ単位は、搭載部上に配置された電気絶縁層と該電気絶縁層上に配置された導電性ワイヤ層とを含む。ＬＥＤチップは、支持体の上面に配置され、導電性ワイヤ層と電気的に接続される。制御回路モジュールは、ＬＥＤチップの操作を制御するため、導電性ワイヤ層と電気的に接続される。
本発明の一の実施態様においては、搭載部の上面が、上方に盛り上がるか又は下方にくぼんだ半球形状の面である。
本発明の一の実施態様においては、支持体の材料が、銅、アルミニウム、銅系合金又は銅系複合材料、アルミニウム系合金又はアルミニウム系複合材料、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムよりなる群から選択される一つである。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に環状枠の内面に配置された反射膜を含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に環状枠の外面に配置された複数の冷却フィンを含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に搭載部の底面及び環状枠の内面に配置されたヒートパイプを含む。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術によって、導電性ワイヤ層と電気的に接続されている。
本発明の一の実施態様においては、ＬＥＤパッケージが、更に、支持体上に配置された、ＬＥＤチップを封入するための成形材料を含む。
本発明のＬＥＤパッケージは、熱伝導機能を有する支持体上にＬＥＤチップを直接実装しており、従って、操作時にＬＥＤチップで発生する熱エネルギーが支持体によって取り除かれ、それにより、放熱効率を向上させる。また、支持体の搭載部は、上方に盛り上がるか又は下方にくぼんだ半球形状の上面となるように設計されており、その結果、支持体は、放熱機能と光拡散機能又は集光機能とを有する。従って、ＬＥＤパッケージはまた、光学レンズを使用せずに光拡散機能又は集光機能を有することができる。
本発明の特徴や利点をより明確且つ理解できるようにするため、添付図面を参照しながら、下記に示す実施態様を詳細に説明する。
本発明の更なる理解をもたらすために添付図面を含み、そして本願明細書中に組み込まれ、本願明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施態様を説明しており、図面の簡単な説明と共に本発明の本質を説明する役目を果たす。
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ本発明の第一の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図及び略上面図である。図２は、本発明の第二の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図３は、本発明の第三の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図４は、本発明の第四の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図５は、本発明の第五の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図６は、本発明の第六の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。
これから、本発明の実施態様について詳細に言及する。本発明の実施態様の例は、添付図面において説明される。可能である限り、図面及び説明において同一の参照番号を用い、同一の部材又は同様な部材を指す。
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ本発明の第一の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図及び略上面図である。図１Ａ及び１Ｂを合わせて参照すると、ＬＥＤパッケージ１００ａは、主として支持体１１０、複数対の導電性ワイヤ単位１２０、複数のＬＥＤチップ１３０及び制御回路モジュール１４０を含む。この実施態様においては、説明用の例として、ＬＥＤパッケージ１００ａに配置された複数対の導電性ワイヤ単位１２０及び複数のＬＥＤチップ１３０を採用する。しかしながら、使用者はまた、異なる用途要求によって、ＬＥＤパッケージ１００ａ内に一対の導電性ワイヤ単位１２０と一つのＬＥＤチップ１３０とを配置させることもできる。導電性ワイヤ単位１２０の対の数及びＬＥＤチップ１３０の数は、本発明において制限されない。
支持体１１０は、搭載部１１２と該搭載部１１２の周囲に接続した環状枠１１４とを有する。また、搭載部１１２は、半球形状の上面１１２ａと、複数対の通し孔Ｈとを有する。この実施態様においては、搭載部１１２の上面１１２ａは、上方に盛り上がる半球形状の面であり、このようにして光拡散機能を有している。また、支持体１１０によって、操作時にＬＥＤチップ１３０で発生する熱エネルギーを効果的に取り除かせるには、支持体１１０の材料を、銅、アルミニウム、銅系合金又は銅系複合材料、アルミニウム系合金又はアルミニウム系複合材料、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムよりなる群から選択することができる。
複数対の導電性ワイヤ単位１２０は、複数対の通し孔Ｈ中に配置され、各導電性ワイヤ単位１２０は、導電性ワイヤ１２２と該導電性ワイヤ１２２を覆う絶縁材１２４とを含む。ＬＥＤチップ１３０は、支持体１１０の上面１１２ａに配置され、対応する導電性ワイヤ１２２と電気的に接続されている。この実施態様においては、ＬＥＤチップ１３０は、ワイヤボンディング技術を用いて、導電性ワイヤ１２２と電気的に接続される。しかしながら、ＬＥＤチップ１３０はまた、フリップチップボンディング技術又は他の方法によって、導電性ワイヤ１２２と電気的に接続されてもよく、本発明において制限されるものではない。制御回路モジュール１４０は、支持体１１０の底部１００に配置され、複数対の導電性ワイヤ１２２と電気的に接続され、ＬＥＤチップ１３０の操作を制御する。
図１Ａ及び１Ｂに示す通り、ＬＥＤパッケージ１００ａは、更に環状枠１１４の内面１１４ａに配置された反射膜１５０を含む。反射膜１５０は、高い反射指数を有する金属で作製され得、支持体１１０の反射効率を向上させる。また、支持体１１０の放熱効率を向上させるには、ＬＥＤパッケージ１００ａは、更に環状枠１１４の外面１１４ｂに配置された複数の冷却フィン１６０を含んでもよく、放熱区域を増大させる。その上、ＬＥＤパッケージ１００ａは、更に支持体１１０上に配置された成形材料１７０を含むことができる。成形材料１７０は、ＬＥＤチップ１３０を封入し、ＬＥＤチップ１３０の損傷やＬＥＤチップ１３０に入り込む湿気を防ぐ。
図２は、本発明の第二の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図２を参照すると、ＬＥＤパッケージ１００ｂは、図１ＡのＬＥＤパッケージ１００ａと実質的に同一であり、それらの間の差異は以下に記載されるとおりである。支持体１１０'における搭載部１１２'の上面１１２ａ'は、下方にくぼんだ半球形状の面であり、従って、集光機能を有している。その結果、使用者は、異なる要求に従って光拡散機能を有する支持体１１０又は集光機能を有する支持体１１０'を採用することができ、このことは、本発明において制限されるものではない。
図３は、本発明の第三の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図３を参照すると、ＬＥＤパッケージ１００ｃは、図１ＡのＬＥＤパッケージ１００ａと実質的に同一であり、それらの間の差異は以下に記載されるとおりである。ＬＥＤパッケージ１００ｃの導電性ワイヤ単位１２０'は積層構造を有し、搭載部１１２上に配置された電気絶縁層１２２'と該電気絶縁層１２２'上に配置された導電性ワイヤ層１２４'とから構成されている。同様に、ＬＥＤチップ１３０は、支持体１１２の上面１２２ａに配置され、導電性ワイヤ層１２４'と電気的に接続される。この実施態様においては、ＬＥＤチップ１３０が、ワイヤボンディング技術によって導電性ワイヤ層１２４'と電気的に接続されている。また、支持体１１０の放熱効率を向上させるには、ＬＥＤパッケージ１００ｃは、更に、搭載部１１０の底面及び環状枠１１４の内面１１４ａに配置されるヒートパイプ１８０含むことができる。
図４は、本発明の第四の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図４を参照すると、ＬＥＤパッケージ１００ｄは図３のＬＥＤパッケージ１００ｃと実質的に同一であり、それらの間の差異は以下に記載されるとおりである。ＬＥＤパッケージ１００ｄにおいて採用される搭載部１１２'の上面１１２ａ'は、下方にくぼんだ半球形状の面であり、従って、集光機能を有している。その結果、使用者は、要求に従って光拡散機能を有する支持体１１０又は集光機能を有する支持体１１０'を採用することができ、このことは、本発明において制限されるものではない。
図５は、本発明の第五の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図５を参照すると、使用者は、図１Ａ及び３に示されるような二つの異なる導電性ワイヤ単位１２０及び１２０'を同時に採用してもよく、このようにして、ＬＥＤチップ１３０は、導電性ワイヤ単位１２０又は１２０'を通して制御回路モジュール１４０と電気的に接続されている。
図６は、本発明の第六の実施態様に従うＬＥＤパッケージの略断面図である。図６を参照すると、ＬＥＤパッケージ１００ｆは図５のＬＥＤパッケージ１００ｅと実質的に同一であり、それらの間の差異は以下に記載されるとおりである。ＬＥＤパッケージ１００ｆで採用される搭載部１１２'の上面１１２ａ'は、下方にくぼんだ半球形状の面であり、従って、集光機能を有している。その結果、使用者は、要求に従って光拡散機能を有する支持体１１０又は集光機能を有する支持体１１０'を採用することができ、このことは、本発明において制限されるものではない。
上記したことを考慮すると、本発明のＬＥＤパッケージは、熱伝導機能を有する支持体上にＬＥＤチップを直接実装する。また、搭載部について上方に盛り上がるか又は下方にくぼんだ半球形状の上面を採用することで、支持体は、放熱機能と光拡散機能又は集光機能とを有する。そのようにして、ＬＥＤパッケージは、光学レンズを使用せずに光拡散機能又は集光機能を有することができる。更に、従来技術において、基板上に光学レンズを実装するので熱エネルギーを外部に放散することができないという問題を避けるため、操作時にＬＥＤチップで発生する熱エネルギーを支持体の底部又は側部から直接排出することができる。
本発明の構造について、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく種々の変更及び変化を行うことができることが、当業者に明らかとなる。上記のことを考慮すると、本発明が、特許請求の範囲及びその均等の範囲内であれば、この発明の変更及び変化に及ぶことが意図される。
１００ ＬＥＤパッケージ
１１０ 支持体
１１２ 搭載部
１１４ 環状枠
１２０ 導電性ワイヤ単位
１２２ 導電性ワイヤ
１２４ 絶縁材
１３０ ＬＥＤチップ
１４０ 制御回路モジュール
１５０ 反射膜
１６０ 冷却フィン
１７０ 成形材料
１８０ ヒートパイプ
１１０ 支持体
１１２ 搭載部
１１４ 環状枠
１２０ 導電性ワイヤ単位
１２２ 導電性ワイヤ
１２４ 絶縁材
１３０ ＬＥＤチップ
１４０ 制御回路モジュール
１５０ 反射膜
１６０ 冷却フィン
１７０ 成形材料
１８０ ヒートパイプ
Claims (16)
- 搭載部及び該搭載部の周囲に接続した環状枠を具える支持体であって、前記搭載部が上方に盛り上がる半球形状の上面と少なくとも一対の通し孔とを含む支持体と、
それぞれが前記通し孔の内部に配置された複数対の第一導電性ワイヤ単位であって、各導電性ワイヤ単位が導電性ワイヤと該導電性ワイヤを封入する絶縁材とを含む複数対の第一導電性ワイヤ単位と、
前記支持体の上面に配置され、各々が対応する前記第一導電性ワイヤ単位と電気的に接続された複数の第一ＬＥＤチップと、
前記支持体の底部に配置され、前記導電性ワイヤと電気的に接続された、ＬＥＤチップの操作を制御するための制御回路モジュールと、
を具える発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。 - 前記支持体の材料が、銅、アルミニウム、銅系合金又は銅系複合材料、アルミニウム系合金又はアルミニウム系複合材料、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムよりなる群から選択される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記環状枠の内面に配置された反射膜を具える請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記環状枠の外面に配置された複数の冷却フィンを具える請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
- 前記第一ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術又はフリップチップボンディング技術によって導電性ワイヤと電気的に接続されている請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記支持体の上面に配置された複数の第二ＬＥＤチップと、
複数対の第二導電性ワイヤ単位であって、それぞれが前記支持体上に配置された電気絶縁層と該電気絶縁層上に配置された導電性ワイヤ層とを含み、該導電性ワイヤ層がそれぞれ第二ＬＥＤチップ及び制御回路モジュールと電気的に接続されている複数対の第二導電性ワイヤ単位と、
を具える請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。 - 前記第二ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術によって導電性ワイヤ層と電気的に接続されている請求項６に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記支持体上に配置された、第一ＬＥＤチップ及び第二ＬＥＤチップを封入するための成形材料を具える請求項６に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記支持体上に配置された、第一ＬＥＤチップを封入するための成形材料を具える請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
- 搭載部及び該搭載部の周囲に接続した環状枠を具える支持体であって、前記搭載部が上方に盛り上がる半球形状の上面を含む支持体と、
複数対の導電性ワイヤ単位であって、それぞれが対応する前記支持体上に配置された電気絶縁層と該電気絶縁層上に配置された導電性ワイヤ層とを含む複数対の導電性ワイヤ単位と、
前記支持体の上面に配置され、前記導電性ワイヤ層と電気的に接続された複数のＬＥＤチップと、
前記導電性ワイヤ層と電気的に接続された、ＬＥＤチップの操作を制御するための制御回路モジュールと、
を具えるＬＥＤパッケージ。 - 前記支持体の材料が、銅、アルミニウム、銅系合金又は銅系複合材料、アルミニウム系合金又はアルミニウム系複合材料、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムよりなる群から選択される請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記環状枠の内面に配置された反射膜を具える請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記環状枠の外面に配置された複数の冷却フィンを具える請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記支持体の底面及び前記環状枠の内面に配置されたヒートパイプを具える請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
- 前記ＬＥＤチップが、ワイヤボンディング技術によって導電性ワイヤ層と電気的に接続されている請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
- 更に、前記支持体上に配置された、ＬＥＤチップを封入するための成形材料を具える請求項１０に記載のＬＥＤパッケージ。
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