JP5314108B2 - 低い熱抵抗を有する発光ダイオードランプ - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオードランプに関するもので、より詳細には、発光ダイオードから放出された熱に対して低い熱抵抗を有する発光ダイオードランプに関するものである。
発光ダイオードランプは、カラー具現が可能であって表示灯、電光板及びディスプレイ用として広く使用されており、白色光を具現可能であって一般の照明用としても使用されている。このような発光ダイオードランプは、効率が高く、寿命が長く、親環境的であるので、それを使用する分野が継続的に増加している。
図１の（ａ）及び（ｂ）は、従来の発光ダイオードランプを説明するための正面図及び平面図である。
図１を参照すると、従来の発光ダイオードランプは、トップ部３及び前記トップ部３から延長された脚部を有する第１リード１を含む。また、第２リード２は、前記第１リード１から離隔して配置される。前記第２リード２は、前記第１リード１に対応する脚部を有し、前記第１リード１のトップ部３に隣接して配置されたトップ部を有する。
図１を参照すると、従来の発光ダイオードランプは、トップ部３及び前記トップ部３から延長された脚部を有する第１リード１を含む。また、第２リード２は、前記第１リード１から離隔して配置される。前記第２リード２は、前記第１リード１に対応する脚部を有し、前記第１リード１のトップ部３に隣接して配置されたトップ部を有する。
一方、前記第１リード１のトップ部３上に発光ダイオード５が搭載され、前記発光ダイオード５は、ボンディングワイヤー７を通して前記第２リード２のトップ部に電気的に連結される。一般的に、前記第１リード１のトップ部３はキャビティを有し、前記発光ダイオード５は、前記キャビティ内に搭載される。前記キャビティの側壁は、発光ダイオード５から放出された光を所定方向に反射させるように傾斜した反射面を形成する。
一方、透明封止材９は、前記第１リード１のトップ部、第２リード２のトップ部及び前記発光ダイオード５を取り囲む。透明封止材９は、発光ダイオード５から放出された光を透過させるシリコンまたはエポキシ樹脂で形成される。一方、蛍光体を含有する硬化樹脂（図示せず）が前記キャビティ内の発光ダイオード５を覆うこともある。
図２は、図１の発光ダイオードランプに使用されたリードフレームを示した図である。
図２を参照すると、一定の厚さを有する合金板をパンチング加工することで、トップ部を有する第１リード１及び第２リード２がそれぞれ形成され、前記各リード１，２は、支持フレーム１１によって支持される。したがって、前記第１及び第２リード１，２は、同一平面上に配列される。
図２を参照すると、一定の厚さを有する合金板をパンチング加工することで、トップ部を有する第１リード１及び第２リード２がそれぞれ形成され、前記各リード１，２は、支持フレーム１１によって支持される。したがって、前記第１及び第２リード１，２は、同一平面上に配列される。
前記第１リード１のトップ部上に発光ダイオード５が搭載され、この発光ダイオード５は、ボンディングワイヤー７を通して第２リード２に電気的に連結される。その後、第１リード１のトップ部、第２リード２のトップ部及び前記発光ダイオード５を覆う封止材９（図１を参照）が形成される。一般的に、前記封止材９は、液状またはゲル状のエポキシ樹脂が収容された鋳型内に第１リード及び第２リードをひっくり返して配置し、前記エポキシ樹脂を硬化することで形成される。前記封止材９を形成する前に、前記発光ダイオード５上に硬化樹脂がドッティングされることもある。
次いで、前記支持フレーム１１から第１リード１及び第２リード２を分離することで、個別的な発光ダイオードランプが完成される。
図３は、従来の発光ダイオードランプの問題点を説明するために、前記リードフレームの一部分を拡大して示した図である。
図３は、従来の発光ダイオードランプの問題点を説明するために、前記リードフレームの一部分を拡大して示した図である。
図３を参照すると、第１リード１のトップ部は高さＨを有し、前記第２リード２のトップ部のうち前記第１リード１のトップ部に最も近い面は、長さＬを有する。前記長さＬの面は、第１リード１のトップ部から距離δだけ離隔して位置する。一方、透明封止材９（図１を参照）が前記第１及び第２リード１，２のトップ部を取り囲むので、第１リード１のトップ部と第２リード２のトップ部との間に透明封止材９が介在される。
従来の発光ダイオードランプは、熱抵抗と関連して多くの問題点を有している。
第一に、透明封止材９は、投光性を有する物質に限定されるので、一般的な半導体パッケージに使用される高い熱伝導率を有するセラミックまたはプラスチックなどの不透明な封止材を使用することができない。したがって、透明封止材９を通して熱を放出するのに限界がある。
第一に、透明封止材９は、投光性を有する物質に限定されるので、一般的な半導体パッケージに使用される高い熱伝導率を有するセラミックまたはプラスチックなどの不透明な封止材を使用することができない。したがって、透明封止材９を通して熱を放出するのに限界がある。
第二に、第１リードは、非常に薄くかつ長い脚部を有するので、脚部を通して熱を放出するのに限界がある。さらに、ボンディングワイヤー７を通して第２リード２に熱が伝達されるが、このボンディングワイヤー７も細くかつ長いので、熱伝逹に限界がある。
第三に、第１リード１のトップ部からその第１リード１に隣接した第２リード２のトップ部に熱を伝達するのに限界がある。まず、第１リード１のトップ部に近く位置した第２リード２のトップ部の広さが相対的に小さく、各トップ部の間の間隙δが非常に広い。また、前記各トップ部の間に相対的に低い熱伝導率を有する透明封止材９が介在されるので、第１リード１のトップ部から第２リード２のトップ部への熱伝達に限界がある。
従来の発光ダイオードランプの問題点を解決して熱抵抗を低下させるための多様な技術が知られており、図４は、従来技術に係る熱抵抗を低下させるための発光ダイオードランプの各リードフレームを説明するための図である。
図４（ａ）に示したリードフレームにおいては、第１リード２１のトップ部２３を直四角形に形成し、トップ部２３の高さＨを増加させた。その結果、第１リード２１のトップ部２３の熱収容力を増加させるとともに、第１リード２１のトップ部２３と第２リード２２のトップ部２２ａが近く位置する部分を増加させることで、熱抵抗を低下させることができる。
空気の熱伝逹率を４０Ｗ／（ｍ２Ｋ）にし、周囲温度を０℃にし、チップに印加されたパワーを１Ｗにしてシミュレーションを行った結果、高さＨを１mm、２mm、３mmに増加させることで、熱抵抗が８７℃／Ｗ、７９℃／Ｗ、７３℃／Ｗに示された。
図４（ｂ）に示したリードフレームにおいては、図４（ａ）のトップ部と同様に第１リードのトップ部３３を直四角形に形成し、トップ部３３の高さＨを増加させることで、第１リードのトップ部３３と第２リードのトップ部３２ａが近く位置する部分を増加させた。さらに、第１リードのトップ部３３及び第２リードのトップ部３２ａにそれぞれ耳部を追加することで、各トップ部３２ａ，３３の熱収容力を増加させ、熱抵抗を低下させた。
図４（ａ）においてトップ部の高さＨが３mmである場合に対し、前記各耳部を含んでシミュレーションを行った結果、熱抵抗が７１℃／Ｗに減少した。
図４（ｃ）に示したリードフレームにおいては、図４（ｂ）を参照して説明したように、第１リードのトップ部４３と第２リードのトップ部４２ａに耳部をそれぞれ形成したが、第１リードのトップ４３部と第２リードのトップ部４２ａを台形に形成し、これらが互いに接する面を一層増加させた点に差がある。その結果、第１リードのトップ部４３から第２リードのトップ部４２ａへの熱伝逹を促進することができ、熱抵抗を低下させることができる。
図４（ｃ）に示したリードフレームにおいては、図４（ｂ）を参照して説明したように、第１リードのトップ部４３と第２リードのトップ部４２ａに耳部をそれぞれ形成したが、第１リードのトップ４３部と第２リードのトップ部４２ａを台形に形成し、これらが互いに接する面を一層増加させた点に差がある。その結果、第１リードのトップ部４３から第２リードのトップ部４２ａへの熱伝逹を促進することができ、熱抵抗を低下させることができる。
従来技術によると、第１リードのトップ部の高さを増加させて各耳部をそれぞれ形成したり、または、第１リードのトップ部と第２リードのトップ部が近接する部分を増加させることで、ある程度は熱抵抗を低下させることができる。しかしながら、第１リードのトップ部の高さまたは各耳部の大きさを増加させたり、第１リードのトップ部と第２リードのトップ部が近接する部分を増加させることには、発光ダイオードランプの大きさのために限界がある。
したがって、制限された大きさの発光ダイオードランプにおいて第１リードのトップ部から他の部分への熱伝逹を促進し、熱抵抗を低下させることができる新しい発光ダイオードランプが要求される。
本発明が解決しようとする技術的課題は、発光ダイオードが搭載されたトップ部から他の部分への熱伝逹を促進し、熱抵抗を低下させることができる発光ダイオードランプを提供することにある。
上記のような技術的課題を解決するために、本発明の一態様による発光ダイオードランプは、第１トップ部及び前記第１トップ部から延長された脚部を有する第１リードを含む。第２リードは前記第１リードから離隔して配置される。前記第２リードは、前記第１リードのトップ部に隣接した第２トップ部及び前記第２トップ部から延長された脚部を有する。一方、発光ダイオードが前記第１トップ部上に搭載され、ボンディングワイヤーが前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結する。また、封止材が前記発光ダイオード、前記第１及び第２トップ部を取り囲む。一方、前記封止材に比べて高い熱伝導率を有する絶縁物質で形成された熱結合部材が、前記第１トップ部と前記第２トップ部とを熱的に結合する。前記熱結合部材によって前記第１トップ部から第２トップ部への熱伝達が促進され、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
前記熱結合部材は、前記第１トップ部と前記第２トップ部との間に介在され、前記第１トップ部と前記第２トップ部の側面を取り囲むことができる。前記熱結合部材は、半導体パッケージに使用される相対的に高い熱伝導率を有するセラミックまたはプラスチックで形成される。
一方、前記第１トップ部は、長い四角形状を有する上部面を含むことができる。相対的に狭い面積を有する第１両側面が前記上部面の短いエッジに連結され、相対的に広い面積を有する第２両側面が前記上部面の長いエッジに連結される。一方、下部面が前記第１及び第２両側面に連結される。このような形状のトップ部は、合金板をパンチング加工することで容易に形成される。一方、前記発光ダイオードは、前記上部面上に搭載される。前記上部面にはキャビティが形成され、前記発光ダイオードは前記キャビティ内に搭載される。
一方、前記第２トップ部は、前記狭い面積を有する第１両側面のうち一つに隣接して配置される。したがって、前記第２トップ部は、合金板をパンチング加工することで前記第１トップ部と一緒に形成される。
これと異なり、前記第２トップ部は、前記広い面積を有する第２両側面のうち一つに隣接して配置される。このとき、前記第２トップ部は、相対的に狭い面積を有する側面と、相対的に広い面積を有する側面とを含み、前記相対的に広い面積を有する側面のうち一つが前記第１トップ部の第２両側面のうち一つに対向して配置され、前記熱結合部材は、前記第１トップ部と第２トップ部の対向する側面の間に介在される。
前記第２トップ部は、合金板をパンチング加工することで、前記第１トップ部と同一平面上に位置するように形成される。その後、前記第１トップ部から延長された脚部または前記第２トップ部から延長された脚部をねじることで、前記第２トップ部と前記第１トップ部の広い側面が互いに対向するように配置される。したがって、前記第１トップ部から延長された脚部または前記第２トップ部から延長された脚部は、ねじれ部を有する。
一方、追加的な第３トップ部が前記第１トップ部に隣接して配置される。前記第３トップ部は、前記透明封止材内で前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔して配置される。その結果、前記第１トップ部から前記第３トップ部に熱が伝達されるので、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
このとき、前記熱結合部材は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つと前記第３トップ部とを熱的に結合することができる。したがって、第１トップ部から第３トップ部への熱伝達を一層促進することができる。
前記追加的な第３トップ部に加えて、追加的な第４トップ部が前記第１トップ部に隣接して配置される。前記第４トップ部は、前記透明封止材内で前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔して配置される。前記第４トップ部は、前記第３トップ部と同様に、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させる。一方、前記第１及び第２トップ部が前記第３及び第４トップ部の間に配置される。その結果、前記第１トップ部から前記第３及び第４トップ部に熱が均一に伝達され、熱伝達効率を向上させることができる。
前記熱結合部材は、前記第１乃至第４トップ部を熱的に結合することができ、これによって、熱抵抗を最小限に低下させることができる。
本発明の他の態様による発光ダイオードランプは、第１トップ部及び前記第１トップ部から延長された脚部を有する第１リードを含む。前記第２リードは前記第１リードから離隔して配置される。前記第２リードは、前記第１リードのトップ部に隣接した第２トップ部及び前記第２トップ部から延長された脚部を有する。さらに、第３トップ部は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔され、前記第１トップ部に隣接して配置される。一方、発光ダイオードが前記第１トップ部上に搭載され、ボンディングワイヤーが前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結する。また、透明封止材が前記発光ダイオード、前記第１乃至第３トップ部を取り囲む。これによって、前記第１トップ部から前記第２及び第３トップ部に熱を伝達することができ、従来技術に比べて発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
本発明の他の態様による発光ダイオードランプは、第１トップ部及び前記第１トップ部から延長された脚部を有する第１リードを含む。前記第２リードは前記第１リードから離隔して配置される。前記第２リードは、前記第１リードのトップ部に隣接した第２トップ部及び前記第２トップ部から延長された脚部を有する。さらに、第３トップ部は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔され、前記第１トップ部に隣接して配置される。一方、発光ダイオードが前記第１トップ部上に搭載され、ボンディングワイヤーが前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結する。また、透明封止材が前記発光ダイオード、前記第１乃至第３トップ部を取り囲む。これによって、前記第１トップ部から前記第２及び第３トップ部に熱を伝達することができ、従来技術に比べて発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
一方、熱結合部材は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つと前記第３トップ部とを熱的に結合することができる。前記熱結合部材は、前記第１トップ部から前記第３トップ部への熱伝達を促進し、発光ダイオードランプの熱抵抗を一層低下させる。
一方、第４トップ部は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔され、前記第１トップ部に隣接して配置される。前記第１トップ部から前記第４トップ部に熱が伝達されるので、発光ダイオードランプの熱抵抗が減少する。
また、熱結合部材は、前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つと前記第４トップ部とを熱的に結合することができる。
本発明の更に他の態様による発光ダイオードランプは、第１トップ部及び前記第１トップ部から延長された脚部を有する第１リードを含む。前記第１トップ部は、長い四角形状を有する上部面と、前記上部面の短いエッジに連結されて相対的に狭い面積を有する第１両側面と、前記上部面の長いエッジに連結されて相対的に広い面積を有する第２両側面と、前記第１及び第２両側面に連結された下部面とを含み、前記脚部は、前記第１トップ部の下部面から延長される。また、第２リードは前記第１リードから離隔して配置される。前記第２リードは、前記相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つに隣接して配置された第２トップ部と、前記第２トップ部から延長された脚部とを有する。一方、発光ダイオードが前記第１トップ部の上部面上に搭載され、ボンディングワイヤーが前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結する。また、透明封止材が前記発光ダイオード、前記第１及び第２トップ部を取り囲む。
本発明の更に他の態様による発光ダイオードランプは、第１トップ部及び前記第１トップ部から延長された脚部を有する第１リードを含む。前記第１トップ部は、長い四角形状を有する上部面と、前記上部面の短いエッジに連結されて相対的に狭い面積を有する第１両側面と、前記上部面の長いエッジに連結されて相対的に広い面積を有する第２両側面と、前記第１及び第２両側面に連結された下部面とを含み、前記脚部は、前記第１トップ部の下部面から延長される。また、第２リードは前記第１リードから離隔して配置される。前記第２リードは、前記相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つに隣接して配置された第２トップ部と、前記第２トップ部から延長された脚部とを有する。一方、発光ダイオードが前記第１トップ部の上部面上に搭載され、ボンディングワイヤーが前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結する。また、透明封止材が前記発光ダイオード、前記第１及び第２トップ部を取り囲む。
前記第２トップ部が前記第１トップ部の広い面積を有する側面に隣接して配置されるので、前記第１トップ部と第２トップ部が近接する部分の面積を増加させることができる。
一方、前記第２トップ部は、長い四角形状を有する上部面を含むことができる。相対的に狭い面積を有する第１両側面が前記上部面の短いエッジに連結され、相対的に広い面積を有する第２両側面が前記上部面の長いエッジに連結される。また、下部面が前記第１及び第２両側面に連結される。一方、前記第２トップ部の相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つは、前記第１トップ部の相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つに対向して配置される。また、前記第２リードの脚部が前記第２トップ部の下部面から延長され、前記ボンディングワイヤーが前記第２トップ部の上部面にボンディングされる。一方、前記第１リードの脚部または前記第２リードの脚部は、ねじれ部を有する。これによって、第１トップ部と第２トップ部が近く隣接する部分の面積が増加し、前記第１トップ部から第２トップ部への熱伝逹を促進することができる。一方、前記第１トップ部と第２トップ部が同一のリードフレームで形成された後、前記第１トップ部から延長された脚部または前記第２トップ部から延長された脚部をねじって前記第１トップ部と第２トップ部とを互いに重ねることで、前記第１及び第２トップ部の広い側面が互いに対向するように配置される。
一方、前記第２トップ部は、長い四角形状を有する上部面を含むことができる。相対的に狭い面積を有する第１両側面が前記上部面の短いエッジに連結され、相対的に広い面積を有する第２両側面が前記上部面の長いエッジに連結される。また、下部面が前記第１及び第２両側面に連結される。一方、前記第２トップ部の相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つは、前記第１トップ部の相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つに対向して配置される。また、前記第２リードの脚部が前記第２トップ部の下部面から延長され、前記ボンディングワイヤーが前記第２トップ部の上部面にボンディングされる。一方、前記第１リードの脚部または前記第２リードの脚部は、ねじれ部を有する。これによって、第１トップ部と第２トップ部が近く隣接する部分の面積が増加し、前記第１トップ部から第２トップ部への熱伝逹を促進することができる。一方、前記第１トップ部と第２トップ部が同一のリードフレームで形成された後、前記第１トップ部から延長された脚部または前記第２トップ部から延長された脚部をねじって前記第１トップ部と第２トップ部とを互いに重ねることで、前記第１及び第２トップ部の広い側面が互いに対向するように配置される。
本発明の実施例によると、発光ダイオードが搭載されたトップ部とそれに隣接して配置されたトップ部とを熱結合部材を使用して熱的に結合したり、追加的なトップ部を配置することで、発光ダイオードが搭載されたトップ部から他の部分への熱伝逹を促進することができ、その結果、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。シミュレーション結果によると、同一構造の発光ダイオードランプと対比したとき、熱結合部材を採択すると２０％以上の熱抵抗を減少させることができる。一方、発光ダイオードが搭載されたトップ部から他の部分に熱が分散されることで、チップの接合温度を低下させることができ、その結果、光効率が向上し、寿命が延長され、信頼性が向上する。
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。以下で説明する実施例は、当業者に本発明の思想を十分に伝達するための例として提供される。したがって、本発明は、以下で説明する実施例に限定されるものでなく、他の形態に具体化されることもできる。そして、各図面における構成要素の幅、長さ及び厚さなどは、説明の便宜上、誇張されて表現されることもある。また、明細書全体にかけて、同一の参照番号は同一の構成要素を示している。
図５は、本発明の一実施例に係る発光ダイオードランプを説明するための概略的な図で、図６は、本発明の多様な実施例に係る発光ダイオードランプを説明するための平面図である。
図５及び図６（ａ）を参照すると、図２を参照して説明したように、一定の厚さを有する合金板をパンチング加工することで、第１トップ部５３及び前記トップ部５３から延長された脚部を有する第１リード５１と、第２トップ部５２ａ及び前記トップ部５２ａから延長された脚部を有する第２リード５２とが形成される。前記第１及び第２リード５１，５２は、互いに離隔して配置され、支持フレームによって支持される。
前記第１トップ部５３は、図６（ａ）または（ｂ）に示すように、長い四角形状を有する上部面を含むことができる。一方、相対的に狭い面積を有する第１両側面が前記上部面の短いエッジに連結され、相対的に広い面積を有する第２両側面が前記上部面の長いエッジに連結される。一方、下部面が前記第１及び第２両側面に連結される。前記第２両側面は、図５に示すように直四角形に形成されるが、これに限定されるものでなく、他の多角形状に形成されることもある。一方、前記第２トップ部５２ａは、前記第１トップ部５３の相対的に狭い面積を有する第１両側面のうち一つに隣接して配置される。
前記第１トップ部５３と第２トップ部５２ａは、図４（ｂ）を参照して説明したように耳部を有することができ、多様な形状に形成される。前記第１及び第２トップ部５３，５２ａは、合金板をパンチング加工することで容易に形成される。
前記第１トップ部５３と第２トップ部５２ａとの間には、これらを熱的に結合する熱結合部材６１が形成される。前記熱結合部材６１は、発光ダイオードランプで透明封止材として使用されるエポキシやシリコンに比べて相対的に高い熱伝導率を有する絶縁物質で形成される。前記熱結合部材６１は、投光性を有する必要がないので、特別に限定されるものでなく、半導体パッケージの製造において多様な物質が使用される。例えば、前記熱結合部材６１は、エポキシなどの熱硬化性樹脂または多様な種類の熱可塑性樹脂などのプラスチックであるが、投光性を有する必要がないので、多様な種類のポリマーバインダー、仮橋剤、充填剤及び安定剤などが添加されうる。したがって、このようなプラスチックで形成された熱結合部材６１は、高いガラス転移温度Ｔｇを有し、低い熱膨張係数及び向上した熱伝導率を有することができる。また、前記熱結合部材６１は、熱的に安定したセラミックで形成されることもある。
前記第１トップ部５３の上部面に発光ダイオード５５が搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオードと第２トップ部５２ａとを電気的に連結する。前記上部面にはキャビティが形成され、前記発光ダイオード５５は前記キャビティ内に搭載される。その後、発光ダイオード５５、第１及び第２トップ部５３，５２ａを取り囲む透明封止材５９が形成され、前記支持フレームから第１及び第２リード５１，５２を分離することで、個別的な発光ダイオードランプが完成される。
前記透明封止材５９を形成する前に、発光ダイオードを覆う硬化樹脂（図示せず）が形成されることもあり、前記硬化樹脂は、蛍光体を含有することができる。
本実施例によると、熱結合部材６１は、第１トップ部５３と第２トップ部５２ａとの間に介在される。前記熱結合部材６１は、前記第１トップ部５３から第２トップ部５２ａへの熱伝逹を促進し、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させる。図４（ｂ）と同一の条件で各トップ部の間を高熱伝導性物質で充填した場合に対してシミュレーションを行った結果、６６℃／Ｗに熱抵抗が低下することを確認した。
本実施例によると、熱結合部材６１は、第１トップ部５３と第２トップ部５２ａとの間に介在される。前記熱結合部材６１は、前記第１トップ部５３から第２トップ部５２ａへの熱伝逹を促進し、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させる。図４（ｂ）と同一の条件で各トップ部の間を高熱伝導性物質で充填した場合に対してシミュレーションを行った結果、６６℃／Ｗに熱抵抗が低下することを確認した。
一方、前記熱結合部材６１は、図６（ｂ）に示すように、前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａの側面を取り囲むことができる。したがって、前記第１トップ部５３から第２トップ部５２ａへの熱伝達通路が増加し、熱伝逹が一層促進されることで、熱抵抗を一層低下させることができる。
図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、本発明の他の実施例に係る発光ダイオードランプを説明するための平面図で、図８は、図７（ｃ）の発光ダイオードランプの斜視図である。
図７（ａ）を参照すると、図６を参照して説明したように、第１リードの第１トップ部５３と第２リードの第２トップ部５２ａとが互いに離隔して配置される。また、前記第１トップ部５３上に発光ダイオード５５が搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオードと第２トップ部５２ａとを電気的に連結する。一方、第３トップ部５４は、前記第１及び第２トップ部５３，５２ａから離隔され、前記第１トップ部５３に隣接して配置される。第３トップ部５４は、前記第１トップ部５３と同一の材質で形成されるが、これに限定されるものでなく、他の材質で形成されることもある。
図７（ａ）を参照すると、図６を参照して説明したように、第１リードの第１トップ部５３と第２リードの第２トップ部５２ａとが互いに離隔して配置される。また、前記第１トップ部５３上に発光ダイオード５５が搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオードと第２トップ部５２ａとを電気的に連結する。一方、第３トップ部５４は、前記第１及び第２トップ部５３，５２ａから離隔され、前記第１トップ部５３に隣接して配置される。第３トップ部５４は、前記第１トップ部５３と同一の材質で形成されるが、これに限定されるものでなく、他の材質で形成されることもある。
一方、透明封止材５９は、前記発光ダイオード５５、第１乃至第３トップ部５３，５２ａ，５４を取り囲む。
本実施例によると、前記第３トップ部５４が第１トップ部５３に隣接して配置されるので、前記第１トップ部５３から第３トップ部５４に熱が伝達され、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
本実施例によると、前記第３トップ部５４が第１トップ部５３に隣接して配置されるので、前記第１トップ部５３から第３トップ部５４に熱が伝達され、発光ダイオードランプの熱抵抗を低下させることができる。
一方、本実施例においては、前記第３トップ部５４が前記第１及び第２トップ部から離隔された場合を説明したが、前記第３トップ部５４が第１トップ部５３または前記第２トップ部５２ａに接触することもある。ただし、前記第３トップ部５４が導電性材質で形成された場合、前記第３トップ部５４は、前記第１トップ部５３または前記第２トップ部５２ａのうち少なくとも一つと電気的に絶縁される。
図７（ｂ）を参照すると、図７（ａ）を参照して説明したように、第１トップ部５３、第２トップ部５２ａ及び第３トップ部５４が配置され、前記第１トップ部５３上に発光ダイオード５５が搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオード５５と前記第２トップ部５２ａとを電気的に連結する。また、透明封止材５９が前記発光ダイオード５５、第１乃至第３トップ部５３，５２ａ，５４を取り囲む。一方、本実施例において、熱結合部材８１が前記第１乃至第３トップ部を熱的に結合する。前記熱結合部材８１は、図６を参照して説明した熱結合部材６１と同一の材質で形成される。
本実施例によると、熱結合部材８１によって、第１トップ部５３と第２トップ部５２ａとを熱的に結合するとともに、前記第１トップ部５３と第３トップ部５４とを熱的に結合するので、第１トップ部５３から第２トップ部５２ａ及び第３トップ部５４に熱を伝達することができ、熱抵抗を低下させることができる。
本実施例においては、前記熱結合部材８１が前記第１乃至第３トップ部を全て熱的に結合する場合を示したが、これに限定されるものでなく、前記熱結合部材８１が前記第１乃至第３トップ部のうち二つを結合することもできる。
図７（ｃ）及び図８を参照すると、図７（ａ）を参照して説明したように、第１トップ部５３、第２トップ部５２ａ及び第３トップ部５４が配置され、前記第１トップ部５３上に発光ダイオード５５が搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオード５５と前記第２トップ部５２ａとを電気的に連結する。一方、第４トップ部８６は、前記第１及び第２トップ部５３，５２ａから離隔され、前記第１トップ部５３に隣接して配置される。透明封止材５９は、発光ダイオード５５、前記第１乃至第４トップ部５３，５２ａ，５４，８６を取り囲む。一方、各脚部は、前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａから前記透明封止材５９の下側に延長される。前記第１トップ部５３及びその第１トップ部５３から延長された脚部が第１リード５１を構成し、前記第２トップ部５２ａ及びその第２トップ部５２ａから延長された脚部が第２リード５２を構成する。
図示したように、第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａは、前記第３トップ部５４と前記第４トップ部８６との間に配置される。その結果、前記第１トップ部５３から前記第３トップ部５４及び第４トップ部８６に熱が伝達され、熱抵抗を低下させることができ、第１トップ部５３の広い面積を有する第２両側面から前記第３及び第４トップ部５４，８６に熱が伝達されるので、熱抵抗を一層低下させることができる。
さらに、熱結合部材９１が前記第１乃至第４トップ部を熱的に結合することができ、これによって、発光ダイオードランプの熱抵抗を一層低下させることができる。
本実施例においては、熱結合部材９１が前記各トップ部を全て結合する場合を示したが、前記熱結合部材が前記各トップ部のうち一部のみを熱的に結合することもできる。また、前記第４トップ部８６が前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａから離隔して配置される場合を図示及び説明したが、図７（ａ）を参照して説明したように、前記第４トップ部８６が前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａのうち何れか一つに接触することもできる。
本実施例においては、熱結合部材９１が前記各トップ部を全て結合する場合を示したが、前記熱結合部材が前記各トップ部のうち一部のみを熱的に結合することもできる。また、前記第４トップ部８６が前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａから離隔して配置される場合を図示及び説明したが、図７（ａ）を参照して説明したように、前記第４トップ部８６が前記第１トップ部５３及び第２トップ部５２ａのうち何れか一つに接触することもできる。
図９は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードランプを説明するための斜視図である。
図９を参照すると、第１リード１０１と第２リード１０２が互いに離隔して配置される。前記第１リード１０１は、第１トップ部１０３及びその第１トップ部１０３から延長された脚部を有する。また、前記第２リード１０２は、第２トップ部１０２ａ及びその第２トップ部１０２ａから延長された脚部を有する。
図９を参照すると、第１リード１０１と第２リード１０２が互いに離隔して配置される。前記第１リード１０１は、第１トップ部１０３及びその第１トップ部１０３から延長された脚部を有する。また、前記第２リード１０２は、第２トップ部１０２ａ及びその第２トップ部１０２ａから延長された脚部を有する。
前記第１トップ部１０３は、長い四角形状を有する上部面を含む。相対的に狭い面積を有する第１両側面が前記上部面の短いエッジに連結され、相対的に広い面積を有する第２両側面が前記上部面の長いエッジに連結される。一方、下部面が前記第１及び第２両側面に連結される。
前記第２トップ部１０２は、前記相対的に広い面積を有する第２両側面のうち一つに隣接して配置される。前記第２トップ部１０２は、前記第１トップ部１０３と同一形状の上部面、下部面及び側面を有することができ、広い面積を有する側面が前記第１トップ部１０３の第２両側面のうち一つに対向して配置される。
一方、発光ダイオード５５が前記第１トップ部１０３の上部面上に搭載され、ボンディングワイヤー５７が前記発光ダイオードと前記第２トップ部１０２ａの上部面とを電気的に連結する。前記第１トップ部１０３の上部面にキャビティが形成され、前記発光ダイオード５５は前記キャビティ内に搭載される。また、透明封止材５９が前記発光ダイオード５５、前記第１及び第２トップ部１０３，１０２ａを取り囲む。
さらに、前記第１トップ部１０３と第２トップ部１０２ａとの間に熱結合部材１１１が介在され、この熱結合部材１１１によって前記第１及び第２トップ部１０３，１０２ａを熱的に結合することができる。前記熱結合部材１１１は、図５及び６を参照して説明したようなプラスチックまたはセラミックで形成される。
本実施例によると、第２リードのトップ部１０２ａは、前記第１トップ部１０３の広い面積を有する側面に隣接して配置される。したがって、第１トップ部の広い面積を有する側面から第２トップ部１０２ａに熱を伝達することで、熱抵抗を低下させることができる。さらに、前記第２トップ部１０２ａを広い側面を有するように形成し、前記第１トップ部と前記第２トップ部を対向して配置することで、熱抵抗を一層低下させることができる。さらに、前記第１トップ部１０３と第２トップ部１０２ａを熱結合部材１１１によって熱的に結合することで、熱抵抗を一層低下させることができる。
図１０は、図９の発光ダイオードランプの製造方法を説明するための概略図で、同一のリードフレーム内での工程進行過程を順に示している。
図１０を参照すると、まず、合金板をパンチング加工することで、第１トップ部１０３及び前記第１トップ部１０３から延長された脚部を有する第１リード１０１と、第２トップ部１０２ａ及び前記第２トップ部１０２ａから延長された脚部を有する第２リード１０３とを形成する。前記第１及び第２リード１０１，１０２は、支持フレームによって支持される。
図１０を参照すると、まず、合金板をパンチング加工することで、第１トップ部１０３及び前記第１トップ部１０３から延長された脚部を有する第１リード１０１と、第２トップ部１０２ａ及び前記第２トップ部１０２ａから延長された脚部を有する第２リード１０３とを形成する。前記第１及び第２リード１０１，１０２は、支持フレームによって支持される。
ここで、前記第１トップ部１０３は、図９を参照して説明したように、長い四角形状を有する上部面と、前記上部面の短いエッジに連結されて相対的に狭い面積を有する第１両側面と、前記上部面の長いエッジに連結されて相対的に広い面積を有する第２両側面と、前記第１及び第２両側面に連結された下部面とを含む。
一方、前記第２トップ部１０２ａは、第１トップ部１０３と同様に、広い面積を有する両側面及び狭い面積を有する両側面を含む。前記第２トップ部１０２ａは、前記各側面に連結された下部面を有し、第１トップ部１０３と類似した形状の長い四角形状を有する上部面を有することができる。前記第２トップ部１０２ａは、合金板をパンチング加工して第１トップ部１０３と一緒に形成されるので、第１トップ部１０３と同一平面上に形成される。
次いで、前記第２トップ部１０２ａから延長された脚部をねじって、前記第２トップ部１０２ａの広い側面が前記第１トップ部１０３の第２両側面のうち一つに隣接するように配置する。すなわち、前記第１トップ部１０３と第２トップ部１０２ａが互いに重ねられる。これによって、前記第２トップ部１０２ａから延長された脚部にねじれ部が形成される。
ここでは、前記第２トップ部１０２ａから延長された脚部をねじって第１及び第２トップ部１０３，１０２ａを互いに重ねたが、第１トップ部１０３から延長された脚部をねじって前記各トップ部１０３，１０２ａを互いに重ねることもできる。
一方、前記第１トップ部１０３の上部面上に発光ダイオード５５が搭載され、この発光ダイオード５５は、ボンディングワイヤー５７を通して前記第２トップ部１０２ａに電気的に連結される。その後、前記発光ダイオード５５、前記第１及び第２トップ部１０３，１０２ａを取り囲む透明封止材５９（図９を参照）が形成され、前記第１及び第２リード１０１，１０２を支持フレームから分離することで、個別的な発光ダイオードランプが完成される。
また、前記第１トップ部１０３と第２トップ部１０２ａとの間に熱結合部材１１１（図９を参照）が形成される。前記熱結合部材１１１は、前記透明封止材５９に比べて相対的に高い熱伝導率を有するエポキシまたは他のプラスチック材質で形成されるか、または、相対的に高い熱伝導率を有するセラミックを前記各トップ部の間に配置して結合することで形成される。
上記の方法によると、単一の合金板を用いて第１トップ部と第２トップ部の広い面が互いに対向するように配置することができる。したがって、追加的な第３または第４トップ部５４，８６（図７を参照）を使用せずにも、熱抵抗を低下させる発光ダイオードランプを提供することができる。
５１ 第１リード
５２ 第２リード
５２ａ 第２トップ部
５３ 第１トップ部
６１ 熱結合部材
５２ 第２リード
５２ａ 第２トップ部
５３ 第１トップ部
６１ 熱結合部材
Claims (9)
- 長い四角形状を有する上部面、狭い面積を有する側面、広い面積を有する側面、及び前記側面に連結された下部面を含む第１トップ部と、前記第１トップ部の下部面から延長された脚部とを有する第１リード；
前記広い面積を有する側面のうち一つに隣接して配置された第２トップ部及び前記第２トップ部から延長された脚部を有し、前記第１リードから離隔して配置された第２リード；
前記第１トップ部の上部面上に搭載された発光ダイオード；
前記発光ダイオードと前記第２トップ部とを連結するボンディングワイヤー；及び
前記発光ダイオード、前記第１及び第２トップ部を取り囲む透明封止材を含む発光ダイオードランプ。 - 前記第２トップ部は、
長い四角形状を有する上部面；
前記狭い面積を有する側面；
前記広い面積を有する側面；及び
前記側面に連結された下部面を含み、
前記第２トップ部の広い面積を有する側面のうち一つが、前記第１トップ部の広い面積を有する側面のうち一つに対向して配置され、
前記第２リードの脚部が前記第２トップ部の下部面から延長され、
前記ボンディングワイヤーが前記第２トップ部の上部面にボンディングされ、
前記第１リードの脚部または前記第２リードの脚部がねじれ部を有する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。 - 前記封止材に比べて高い熱伝導率を有する絶縁物質で形成され、前記第１トップ部と前記第２トップ部との間に介在する熱結合部材をさらに含む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
- 前記熱結合部材は、前記第１トップ部及び前記第２トップ部の側面を取り囲む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。
- 前記第１トップ部に隣接して配置された追加的な第３トップ部をさらに含み、前記第３トップ部は、前記透明封止材内で前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔して配置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。
- 前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つと前記第３トップ部とを熱的に結合する 熱結合部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードランプ。
- 前記第１トップ部に隣接して配置された追加的な第４トップ部をさらに含み、前記第４トップ部は、前記透明封止材内で前記第１及び第２トップ部のうち少なくとも一つから離隔して配置されたことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードランプ。
- 前記第１及び第２トップ部は、前記第３及び第４トップ部の間に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオードランプ。
- 前記第１乃至第４トップ部を熱的に結合する熱結合部材をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードランプ。
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