JP5343291B2 - 発光ダイオードパッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、メタルボディとリードとの間に安定的な絶縁接合関係を維持することが可能な発光ダイオードパッケージおよびその製造方法に関する。
一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）は、半導体への電圧印加による電場発光現象を用いて光を発生させる。近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：liquid crystal display）のバックライトユニットとして発光ダイオードを採用したものが広く用いられている。ここで、発光ダイオードは、ｐ型半導体結晶とｎ型半導体結晶とが互いに接合された構造を持つ電光変換型の半導体素子であり、電気信号を光に変換させる特性のため、各種ディスプレイ用光源素子として用いられている。また、発光ダイオードは、周期律表第III族（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）の元素が第Ｖ族（Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂ）の元素と化合してできた化合物半導体であって、物質によって光の波長が変わる。また、発光ダイオードの光効率はパッケージの反射構造によって決定され、発光ダイオードの信頼性はパッケージを含むリードフレーム構造からの熱放出能力によって決定される。
従来の技術に係る発光ダイオードパッケージおよびその製造方法は、特許文献１（公告日：２００９年６月１２日）に開示されている。この特許文献１によれば、従来の技術に係る発光ダイオードパッケージは、大きくはリードフレーム、金属ハウジングおよび絶縁部材からなり、リードフレームと金属ハウジングとの接合は、リードフレームのボンディング部が金属ハウジングのボンディング部の挿入孔に挿入されて絶縁部材で溶融接合されることによりなされる。また、リードフレームと金属ハウジングとの絶縁関係を維持するために、金属ハウジングの底面に設けられるリード挿入溝が空隙を介してリードフレームのリードから離れているようにした。
ところが、このような発光ダイオードパッケージは、リードと金属ハウジングとの絶縁関係が空隙によって維持されるので、外部の衝撃によりリードと金属ハウジングとの間に短絡が発生するという問題点が生じた。
従来の技術に係る発光ダイオードパッケージおよびその製造方法は、特許文献１（公告日：２００９年６月１２日）に開示されている。この特許文献１によれば、従来の技術に係る発光ダイオードパッケージは、大きくはリードフレーム、金属ハウジングおよび絶縁部材からなり、リードフレームと金属ハウジングとの接合は、リードフレームのボンディング部が金属ハウジングのボンディング部の挿入孔に挿入されて絶縁部材で溶融接合されることによりなされる。また、リードフレームと金属ハウジングとの絶縁関係を維持するために、金属ハウジングの底面に設けられるリード挿入溝が空隙を介してリードフレームのリードから離れているようにした。
ところが、このような発光ダイオードパッケージは、リードと金属ハウジングとの絶縁関係が空隙によって維持されるので、外部の衝撃によりリードと金属ハウジングとの間に短絡が発生するという問題点が生じた。
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、その目的とするところは、リードフレームとメタルボディとの間に安定的な絶縁関係を維持することが可能な発光ダイオードパッケージおよびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードが収容される発光ダイオード収容部と、光を透光させるレンズが取り付けられるレンズ取付部と、放熱するための放熱部とを含み、底面には、リードが挿入されるリード挿入溝、およびリード挿入溝に連通し且つ発光ダイオード収容部を貫通するボンディング用ホールが設けられるメタルボディ部と、メタルボディのリード挿入溝に定着され、絶縁接合剤を媒介としてメタルボディの底面に絶縁接合されるリードとを含んでなる。
また、前記発光ダイオードパッケージは、メタルボディの発光ダイオード収容部に接合され、ボンディング用ホールから露出しているリードとワイヤボンディングされて電気的に連結される発光ダイオード、およびメタルボディのレンズ取付部に取り付けられ、発光ダイオード収容部を密閉させるレンズをさらに含んでもよい
この際、前記メタルボディのボンディング用ホールは、ワイヤボンディングの際に接線することを防止するために、上部が傾斜面をなすように設けられることが好ましい。
また、前記発光ダイオードとリードとのワイヤボンディング部分が絶縁物質でモールドされることが好ましく、発光ダイオードは蛍光体を配合した絶縁物質でモールドされることが好ましい。
また、前記メタルボディの底面には、リードフレームの係止ピンが挿入される係止孔が設けられてもよい。
また、メタルボディのボンディング用ホールに挿入される突起が前記リードに設けられ、前記リードの突起を包みながらメタルボディのボンディング用ホールに挿入される絶縁部材がさらに備えられることにより、リードの突起が絶縁部材を媒介としてメタルボディに溶融接合され、発光ダイオードが突起とワイヤボンディングされて電気的に連結されてもよい。
一方、前記目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオードが収容される発光ダイオード収容部と、光を透光させるレンズが取り付けられるレンズ取付部と、放熱するための放熱部とを含み、底面には、リードが挿入されるリード挿入溝、およびリード挿入溝に連通し且つ発光ダイオード収容部を貫通するボンディング用ホールが設けられるメタルボディを製造する一方で、メタルボディのリード挿入溝に定着されて絶縁接合剤を媒介としてメタルボディの底面に絶縁接合されるリードが備えられたリードフレームを製造するメタルボディおよびリードフレーム製造工程と、リードフレームのリードを、絶縁接合剤を媒介としてメタルボディのリード挿入溝に絶縁接合してメタルボディをリードフレームに取り付けるメタルボディ取付工程と、絶縁接合されたリードフレームおよびメタルボディに電気メッキを施すメッキ工程とを含んでなる。
また、前記発光ダイオードパッケージの製造方法は、メッキ工程の後、メタルボディの発光ダイオード収容部に発光ダイオードを接合し、発光ダイオードをボンディング用ホールを介してリードと電気的に連結されるようにワイヤボンディングさせる発光ダイオード取付工程、およびメタルボディのレンズ取付部にレンズを取り付け、発光ダイオード収容部を密閉させるレンズ取付工程をさらに含んでもよい。
また、前記発光ダイオード取付工程と前記レンズ取付工程との間に、発光ダイオードとリードとのワイヤボンディング部分を絶縁物質でモールドするモールディング工程をさらに含んでもよい。この際、モールディング工程では、蛍光体を配合した絶縁物質（Ｄ）で発光ダイオードをさらにモールドしてもよい。
また、前記発光ダイオードパッケージは、メタルボディの発光ダイオード収容部に接合され、ボンディング用ホールから露出しているリードとワイヤボンディングされて電気的に連結される発光ダイオード、およびメタルボディのレンズ取付部に取り付けられ、発光ダイオード収容部を密閉させるレンズをさらに含んでもよい
この際、前記メタルボディのボンディング用ホールは、ワイヤボンディングの際に接線することを防止するために、上部が傾斜面をなすように設けられることが好ましい。
また、前記発光ダイオードとリードとのワイヤボンディング部分が絶縁物質でモールドされることが好ましく、発光ダイオードは蛍光体を配合した絶縁物質でモールドされることが好ましい。
また、前記メタルボディの底面には、リードフレームの係止ピンが挿入される係止孔が設けられてもよい。
また、メタルボディのボンディング用ホールに挿入される突起が前記リードに設けられ、前記リードの突起を包みながらメタルボディのボンディング用ホールに挿入される絶縁部材がさらに備えられることにより、リードの突起が絶縁部材を媒介としてメタルボディに溶融接合され、発光ダイオードが突起とワイヤボンディングされて電気的に連結されてもよい。
一方、前記目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオードが収容される発光ダイオード収容部と、光を透光させるレンズが取り付けられるレンズ取付部と、放熱するための放熱部とを含み、底面には、リードが挿入されるリード挿入溝、およびリード挿入溝に連通し且つ発光ダイオード収容部を貫通するボンディング用ホールが設けられるメタルボディを製造する一方で、メタルボディのリード挿入溝に定着されて絶縁接合剤を媒介としてメタルボディの底面に絶縁接合されるリードが備えられたリードフレームを製造するメタルボディおよびリードフレーム製造工程と、リードフレームのリードを、絶縁接合剤を媒介としてメタルボディのリード挿入溝に絶縁接合してメタルボディをリードフレームに取り付けるメタルボディ取付工程と、絶縁接合されたリードフレームおよびメタルボディに電気メッキを施すメッキ工程とを含んでなる。
また、前記発光ダイオードパッケージの製造方法は、メッキ工程の後、メタルボディの発光ダイオード収容部に発光ダイオードを接合し、発光ダイオードをボンディング用ホールを介してリードと電気的に連結されるようにワイヤボンディングさせる発光ダイオード取付工程、およびメタルボディのレンズ取付部にレンズを取り付け、発光ダイオード収容部を密閉させるレンズ取付工程をさらに含んでもよい。
また、前記発光ダイオード取付工程と前記レンズ取付工程との間に、発光ダイオードとリードとのワイヤボンディング部分を絶縁物質でモールドするモールディング工程をさらに含んでもよい。この際、モールディング工程では、蛍光体を配合した絶縁物質（Ｄ）で発光ダイオードをさらにモールドしてもよい。
上述したように、本発明によれば、発光ダイオードパッケージにおいて、メタルボディのリード挿入溝とリードフレームのリードとを絶縁接合剤で接合することにより、安定的な絶縁接合関係を維持することができる。また、本発明によれば、発光ダイオードを収容するハウジングとしてのメタルボディが金属から出来ているので、発光ダイオードから発生する熱を容易に外部へ放出することができ、発光ダイオードを収容するメタルボディに、光を反射することが可能な物質でメッキが施されるので、光放出効率を高めることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明と関連した公知の機能および公知の構成については、その具体的な説明が本発明の要旨を不要に乱すおそれがあると判断される場合には、その具体的な説明を省略する。
図１は本発明の一実施例に係るメタルボディの上面斜視図、図２は本発明の一実施例に係るメタルボディの下面斜視図、図３は本発明の一実施例に係るリードフレームを示す図、図４は本発明の一実施例に係る、接合されたメタルボディとリードフレームを示す図、図５は本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージを示す図、図６は本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージを示す図である。
図１〜図６に示すように、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、発光ダイオード３００が収容される発光ダイオード収容部１１０と、光を透光させるレンズ４００が取り付けられるレンズ取付部１２０と、放熱するための放熱部１３０とからなり、底面には、リード２１０が挿入されるリード挿入溝１５０、およびリード挿入溝１５０に連通し且つ発光ダイオード収容部１１０を貫通するボンディング用ホール１４０が設けられるメタルボディ１００と、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０に定着され、絶縁接合剤（Ａ）を媒介としてメタルボディ１００の底面に絶縁接合されるリード２１０と、を含んでなる。
また、前記発光ダイオードパッケージは、メタルボディ１００の発光ダイオード収容部１１０に接合され、ボンディング用ホール１４０から露出しているリード２１０とワイヤボンディングされて電気的に連結される発光ダイオード３００と、メタルボディ１００のレンズ取付部１２０に取り付けられ、発光ダイオード収容部１１０を密閉させるレンズ４００とをさらに含むことができる。例えば、発光ダイオード３００は発光ダイオード収容部１１０にエポキシ樹脂を用いて接合できる（ここで、発光ダイオード３００はＬＥＤチップを意味する。）
好適な一実施例として、前記電気メッキを用いて銀（Ａｇ）メッキを施すことができ、これにより、発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディングがさらに上手く行われるようにすることができ、電気伝導性を高めることができる。また、メタルボディ１００は、発光ダイオード３００から発光する光を反射して光放出効率を高めることができる。この際、銀メッキの代わりに白金または金などを用いてメッキを施すこともできる。また、電気メッキを用いた銀メッキの前にニッケルメッキを施すことにより、耐食性および耐熱性を高めることもできる。また、絶縁接合されたリード２１０とメタルボディ１００に電気メッキを施すことにより、絶縁接合された部位にはメッキが施されなくなるため、リード２１０とメタルボディ１００との間に絶縁関係を維持することができる。
前記メタルボディ１００は、熱伝導率および放熱効率の高い金属または合金で形成される。たとえば、前記メタルボディ１００は、銅（３９７Ｗ／ｍＫ）およびアルミニウム（２３０Ｗ／ｍＫ）のいずれか一つまたはその合金で形成できる。特に、産業上の利用が容易で熱伝導度が高い低価の銅および銅合金で形成されることが好ましい。
前記メタルボディ１００のレンズ取付部１２０はメタルボディ１００の上部に位置し、レンズは発光ダイオード収容部１１０の外側に位置するレンズ取付部１２０の内側壁に装着可能である。この際、レンズ４００は、発光ダイオード３００から発光する光を透過させる一般な物質で出来ており、光の指向角を調節する機能を持つように多様な形状を持つことができる。
前記メタルボディ１００の放熱部１３０は、発光ダイオード３００から発生する熱を放出するためにメタルボディ１００の側面外郭に設けられるものであって、複数の放熱フィン１３２を備えて外部空気との接触面積を広くすることにより、熱交換面積を広くして熱交換効率を高めることができる。
前記メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０は、発光ダイオード３００とリードフレーム２００のリード２１０とを電気的に連結するために設けられるホールである。ボンディング用ホール１４０は、メタルボディ１００に収容される発光ダイオード３００の個数に応じてその個数が定められる。一般に、メタルボディ１００に収容される発光ダイオード３００の個数は１個〜３個である（但し、これに限定されない）。この際、ボンディング用ホール１４０は、１個の発光ダイオード３００に２個、すなわち一対のボンディング用ホール１４０が要求される。また、このようなボンディング用ホール１４０の個数はリードフレーム２００のリード２１０の個数に相応する。
この際、前記メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０は、ワイヤボンディングの際にワイヤ３１０が接線することを防止するために、上部が傾斜面をなすように設けられることが好ましい。
また、好適な一実施例として、前記発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディング部分が絶縁物質Ｃ（例えば、シリコン）でモールドされることが好ましく、特に、前記発光ダイオード３００が、蛍光体を配合した絶縁物質Ｄ（例えば、シリコンと蛍光体とを配合した物質）でモールドされることが好ましい。モールディング部位は該当部位のみをモールドすることもでき、或いは図６のように発光ダイオードおよびワイヤボンディング部分を全て含む発光ダイオード収容部１１０を全体的にモールドすることもできる。これにより、ワイヤ３１０とメタルボディ１００間の絶縁関係を維持することができるとともに、蛍光体により発光ダイオード３００の光を所定の色で発光するように調節することもできる。蛍光体は公知の技術なので、その詳細な説明を省略する。
前記メタルボディ１００のリード挿入溝１５０は、図示の如く、メタルボディ１００の底面に設けられ、溝内に挿入されるリード２１０の大きさより大きさを有する。
また、前記メタルボディ１００の底面には、リードフレーム２００の係止ピン２３０が挿入される係止孔１６０がさらに設けられてもよい。この際、リードフレーム２００は、メタルボディ１００の係止孔１６０に係止される係止ピン２３０をさらに備えなければならない。これにより、図４に示すように、絶縁接合の際に一定の位置で互いに絶縁接合できる。
また、前記リードフレーム２００は、メタルボディ１００内に収容される発光ダイオード３００が外部に電気的に連結されるようにするためのもので、通電可能な材質で出来ている。一般に、リードフレーム２００は純粋銅、銅合金、鉄合金、ニッケル−鉄合金、インバール合金、コバール合金などの金属またはこの金属の属する金属群のいずれか一つからなる。
前記リードフレーム２００のリード２１０は、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０に収容されてメタルボディ１００のリード挿入溝１５０と絶縁接合される部分であって、一般な絶縁接合剤Ａを用いて絶縁接合される。この際、絶縁接合剤Ａは、電気的に非伝導性のガラスおよび絶縁性高分子よりなる群から選ばれる物質である。
また、前記リードフレーム２００は、メタルボディ１００と絶縁接合される前に、耐食性および耐熱性を高めるためにニッケルメッキを施すことができ、これにより、以後、銀メッキの際に酸化することを防止することができる。或いは、前記リードフレーム２００は、電気伝導性を高めるために金、白金または銀でメッキすることもできる。この際、メッキ法は一般に公知のメッキ法を用いることができる。
また、前記リードフレーム２００の係止ピン２３０は、メタルボディ１００の係止孔１６０が係止されるようにするためのものであって、以後、発光ダイオードパッケージの処理中に、リードフレーム２００のリード部分を除いた残りの部分が切断されることにより除去できる。また、図３では１つの係止ピン２３０がメタルボディ１００の２つの係止孔１６０のいずれか一方に係止されることを示しているが、２つの係止ピン２３０がメタルボディ１００の２つの係止孔１６０にそれぞれ係止されるようにすることもできる。すなわち、係止ピン２３０または係止孔１６０は特定の個数に限定されない。
また、好適な一実施例として、メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０に挿入される突起２１５が前記リード２１０に設けられ、リード２１０の突起２１５を包みながらメタルボディ１００のボンディング用ホール１４０に挿入される絶縁部材Ｂがさらに備えられるため、リード２１０の突起２１５が絶縁部材Ｂを媒介としてメタルボディ１００に溶融接合され、発光ダイオード３００が突起２１５とワイヤボンディングされて電気的に連結されることもできる。この際、絶縁部材Ｂは、電気的に非伝導性のガラスおよび絶縁性高分子よりなる群から選ばれた物質で出来ており、この物質は、メタルボディ１００とリードフレーム２００にメッキした物質より低い温度で溶融すべきである。これにより、リードフレーム２００とメタルボディ１００間の接合においてさらに安定した絶縁接合を成すことができる。
一方、図７は本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を示す順序図である。図７に示すように、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオード３００が収容される発光ダイオード収容部１１０と、光を透光させるレンズが取り付けられるレンズ取付部１２０と、放熱するための放熱部１３０とからなり、底面には、リード２１０が挿入されるリード挿入溝１５０、およびリード挿入溝１５０に連通し且つ発光ダイオード収容部１１０を貫通するボンディング用ホール１４０が設けられるメタルボディ１００を製造する一方で、メタルボディ１１０のリード挿入溝１５０に定着されて絶縁接合剤Ａを媒介としてメタルボディ１００の底面に絶縁接合されるリード２１０が備えられたリードフレーム２００を製造するメタルボディおよびリードフレーム製造工程（Ｓ１００）と、リードフレーム２００のリード２１０を絶縁接合剤Ａを媒介としてメタルボディ１００のリード挿入溝１５０に絶縁接合してメタルボディ１００をリードフレーム２００に取り付けるメタルボディ取付工程（Ｓ２００）と、絶縁接合されたリードフレーム２００とメタルボディ１００に電気メッキを施すメッキ工程（Ｓ３００）と、を含んでなる。
好適な一実施例として、メッキ工程（Ｓ３００）において電気メッキによって銀（Ａｇ）メッキを施すことができ、これにより、発光ダイオード３００とリード２１０とをワイヤボンディングさせる際にボンディングがさらに上手く行われるようにすることができ、電気伝導性を高めることができる。また、メタルボディ１００は、発光ダイオード３００から発光する光を反射して光放出効率を高めることができる。この際、銀メッキの代わりに、白金または金などを用いてメッキを施すこともできる。また、電気メッキを用いた銀メッキの前にニッケルメッキを施すことにより、耐食性および耐熱性を高めることもできる。また、絶縁接合されたリード２１０とメタルボディ１００に電気メッキを施すことにより、絶縁接合された部位にはメッキが施されなくなるため、リード２１０とメタルボディ１００間の絶縁関係を維持することができる。
また、前記メッキ工程（Ｓ３００）では、メッキされた発光ダイオードパッケージの不良状態をチェックする外観検査段階がさらに行われることが好ましい。
また、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、前記メッキ工程（Ｓ３００）の後、メタルボディ１００の発光ダイオード収容部１１０に発光ダイオード３００を接合し、発光ダイオード３００をボンディング用ホール１４０を介してリード２１０と電気的に連結されるようにワイヤボンディングさせる発光ダイオード取付工程（Ｓ４００）、およびメタルボディ１００のレンズ取付部１２０にレンズ４００を取り付けて発光ダイオード収容部１１０を密閉させるレンズ取付工程（Ｓ５００）をさらに含むことができる。
ここで、前記発光ダイオード取付工程（Ｓ４００）と前記レンズ取付工程（Ｓ５００）との間に、発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディング部分を絶縁物質（Ｃ）でモールドするモールディング工程をさらに含み、前記モールディング工程は、蛍光体を配合した絶縁物質Ｄで発光ダイオード３００をさらにモールドすることもできる。
上述した本発明によれば、発光ダイオードパッケージにおいて、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０とリードフレーム２００のリード２１０とを絶縁接合剤で接合することにより、安定的な絶縁接合関係を維持することができる。また、本発明によれば、発光ダイオード３００を収容するハウジングとしてのメタルボディ１００が金属で出来ているので、発光ダイオード３００から発生する熱を容易に外部へ放出することができ、発光ダイオード３００を収容するメタルボディ１００に、光を反射することが可能な物質でメッキが施されるので、光放出効率を高めることができる。
また、詳細な説明においてリード２１０とメタルボディ１００とが接合されてなる発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードではなく、半導体チップパッケージとして使用されることもできる。
以上、本発明について図面と好適な実施例によって説明したが、本発明は前述した実施例に限定されないことは言うまでもない。当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の精神から外れない範囲内において、多様な変更と修正が可能であることを理解するであろう。また、前記図面は発明の理解を助けるために示されたもので、請求の範囲を限定するものと理解してはならない。
図１〜図６に示すように、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、発光ダイオード３００が収容される発光ダイオード収容部１１０と、光を透光させるレンズ４００が取り付けられるレンズ取付部１２０と、放熱するための放熱部１３０とからなり、底面には、リード２１０が挿入されるリード挿入溝１５０、およびリード挿入溝１５０に連通し且つ発光ダイオード収容部１１０を貫通するボンディング用ホール１４０が設けられるメタルボディ１００と、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０に定着され、絶縁接合剤（Ａ）を媒介としてメタルボディ１００の底面に絶縁接合されるリード２１０と、を含んでなる。
また、前記発光ダイオードパッケージは、メタルボディ１００の発光ダイオード収容部１１０に接合され、ボンディング用ホール１４０から露出しているリード２１０とワイヤボンディングされて電気的に連結される発光ダイオード３００と、メタルボディ１００のレンズ取付部１２０に取り付けられ、発光ダイオード収容部１１０を密閉させるレンズ４００とをさらに含むことができる。例えば、発光ダイオード３００は発光ダイオード収容部１１０にエポキシ樹脂を用いて接合できる（ここで、発光ダイオード３００はＬＥＤチップを意味する。）
好適な一実施例として、前記電気メッキを用いて銀（Ａｇ）メッキを施すことができ、これにより、発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディングがさらに上手く行われるようにすることができ、電気伝導性を高めることができる。また、メタルボディ１００は、発光ダイオード３００から発光する光を反射して光放出効率を高めることができる。この際、銀メッキの代わりに白金または金などを用いてメッキを施すこともできる。また、電気メッキを用いた銀メッキの前にニッケルメッキを施すことにより、耐食性および耐熱性を高めることもできる。また、絶縁接合されたリード２１０とメタルボディ１００に電気メッキを施すことにより、絶縁接合された部位にはメッキが施されなくなるため、リード２１０とメタルボディ１００との間に絶縁関係を維持することができる。
前記メタルボディ１００は、熱伝導率および放熱効率の高い金属または合金で形成される。たとえば、前記メタルボディ１００は、銅（３９７Ｗ／ｍＫ）およびアルミニウム（２３０Ｗ／ｍＫ）のいずれか一つまたはその合金で形成できる。特に、産業上の利用が容易で熱伝導度が高い低価の銅および銅合金で形成されることが好ましい。
前記メタルボディ１００のレンズ取付部１２０はメタルボディ１００の上部に位置し、レンズは発光ダイオード収容部１１０の外側に位置するレンズ取付部１２０の内側壁に装着可能である。この際、レンズ４００は、発光ダイオード３００から発光する光を透過させる一般な物質で出来ており、光の指向角を調節する機能を持つように多様な形状を持つことができる。
前記メタルボディ１００の放熱部１３０は、発光ダイオード３００から発生する熱を放出するためにメタルボディ１００の側面外郭に設けられるものであって、複数の放熱フィン１３２を備えて外部空気との接触面積を広くすることにより、熱交換面積を広くして熱交換効率を高めることができる。
前記メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０は、発光ダイオード３００とリードフレーム２００のリード２１０とを電気的に連結するために設けられるホールである。ボンディング用ホール１４０は、メタルボディ１００に収容される発光ダイオード３００の個数に応じてその個数が定められる。一般に、メタルボディ１００に収容される発光ダイオード３００の個数は１個〜３個である（但し、これに限定されない）。この際、ボンディング用ホール１４０は、１個の発光ダイオード３００に２個、すなわち一対のボンディング用ホール１４０が要求される。また、このようなボンディング用ホール１４０の個数はリードフレーム２００のリード２１０の個数に相応する。
この際、前記メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０は、ワイヤボンディングの際にワイヤ３１０が接線することを防止するために、上部が傾斜面をなすように設けられることが好ましい。
また、好適な一実施例として、前記発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディング部分が絶縁物質Ｃ（例えば、シリコン）でモールドされることが好ましく、特に、前記発光ダイオード３００が、蛍光体を配合した絶縁物質Ｄ（例えば、シリコンと蛍光体とを配合した物質）でモールドされることが好ましい。モールディング部位は該当部位のみをモールドすることもでき、或いは図６のように発光ダイオードおよびワイヤボンディング部分を全て含む発光ダイオード収容部１１０を全体的にモールドすることもできる。これにより、ワイヤ３１０とメタルボディ１００間の絶縁関係を維持することができるとともに、蛍光体により発光ダイオード３００の光を所定の色で発光するように調節することもできる。蛍光体は公知の技術なので、その詳細な説明を省略する。
前記メタルボディ１００のリード挿入溝１５０は、図示の如く、メタルボディ１００の底面に設けられ、溝内に挿入されるリード２１０の大きさより大きさを有する。
また、前記メタルボディ１００の底面には、リードフレーム２００の係止ピン２３０が挿入される係止孔１６０がさらに設けられてもよい。この際、リードフレーム２００は、メタルボディ１００の係止孔１６０に係止される係止ピン２３０をさらに備えなければならない。これにより、図４に示すように、絶縁接合の際に一定の位置で互いに絶縁接合できる。
また、前記リードフレーム２００は、メタルボディ１００内に収容される発光ダイオード３００が外部に電気的に連結されるようにするためのもので、通電可能な材質で出来ている。一般に、リードフレーム２００は純粋銅、銅合金、鉄合金、ニッケル−鉄合金、インバール合金、コバール合金などの金属またはこの金属の属する金属群のいずれか一つからなる。
前記リードフレーム２００のリード２１０は、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０に収容されてメタルボディ１００のリード挿入溝１５０と絶縁接合される部分であって、一般な絶縁接合剤Ａを用いて絶縁接合される。この際、絶縁接合剤Ａは、電気的に非伝導性のガラスおよび絶縁性高分子よりなる群から選ばれる物質である。
また、前記リードフレーム２００は、メタルボディ１００と絶縁接合される前に、耐食性および耐熱性を高めるためにニッケルメッキを施すことができ、これにより、以後、銀メッキの際に酸化することを防止することができる。或いは、前記リードフレーム２００は、電気伝導性を高めるために金、白金または銀でメッキすることもできる。この際、メッキ法は一般に公知のメッキ法を用いることができる。
また、前記リードフレーム２００の係止ピン２３０は、メタルボディ１００の係止孔１６０が係止されるようにするためのものであって、以後、発光ダイオードパッケージの処理中に、リードフレーム２００のリード部分を除いた残りの部分が切断されることにより除去できる。また、図３では１つの係止ピン２３０がメタルボディ１００の２つの係止孔１６０のいずれか一方に係止されることを示しているが、２つの係止ピン２３０がメタルボディ１００の２つの係止孔１６０にそれぞれ係止されるようにすることもできる。すなわち、係止ピン２３０または係止孔１６０は特定の個数に限定されない。
また、好適な一実施例として、メタルボディ１００のボンディング用ホール１４０に挿入される突起２１５が前記リード２１０に設けられ、リード２１０の突起２１５を包みながらメタルボディ１００のボンディング用ホール１４０に挿入される絶縁部材Ｂがさらに備えられるため、リード２１０の突起２１５が絶縁部材Ｂを媒介としてメタルボディ１００に溶融接合され、発光ダイオード３００が突起２１５とワイヤボンディングされて電気的に連結されることもできる。この際、絶縁部材Ｂは、電気的に非伝導性のガラスおよび絶縁性高分子よりなる群から選ばれた物質で出来ており、この物質は、メタルボディ１００とリードフレーム２００にメッキした物質より低い温度で溶融すべきである。これにより、リードフレーム２００とメタルボディ１００間の接合においてさらに安定した絶縁接合を成すことができる。
一方、図７は本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を示す順序図である。図７に示すように、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオード３００が収容される発光ダイオード収容部１１０と、光を透光させるレンズが取り付けられるレンズ取付部１２０と、放熱するための放熱部１３０とからなり、底面には、リード２１０が挿入されるリード挿入溝１５０、およびリード挿入溝１５０に連通し且つ発光ダイオード収容部１１０を貫通するボンディング用ホール１４０が設けられるメタルボディ１００を製造する一方で、メタルボディ１１０のリード挿入溝１５０に定着されて絶縁接合剤Ａを媒介としてメタルボディ１００の底面に絶縁接合されるリード２１０が備えられたリードフレーム２００を製造するメタルボディおよびリードフレーム製造工程（Ｓ１００）と、リードフレーム２００のリード２１０を絶縁接合剤Ａを媒介としてメタルボディ１００のリード挿入溝１５０に絶縁接合してメタルボディ１００をリードフレーム２００に取り付けるメタルボディ取付工程（Ｓ２００）と、絶縁接合されたリードフレーム２００とメタルボディ１００に電気メッキを施すメッキ工程（Ｓ３００）と、を含んでなる。
好適な一実施例として、メッキ工程（Ｓ３００）において電気メッキによって銀（Ａｇ）メッキを施すことができ、これにより、発光ダイオード３００とリード２１０とをワイヤボンディングさせる際にボンディングがさらに上手く行われるようにすることができ、電気伝導性を高めることができる。また、メタルボディ１００は、発光ダイオード３００から発光する光を反射して光放出効率を高めることができる。この際、銀メッキの代わりに、白金または金などを用いてメッキを施すこともできる。また、電気メッキを用いた銀メッキの前にニッケルメッキを施すことにより、耐食性および耐熱性を高めることもできる。また、絶縁接合されたリード２１０とメタルボディ１００に電気メッキを施すことにより、絶縁接合された部位にはメッキが施されなくなるため、リード２１０とメタルボディ１００間の絶縁関係を維持することができる。
また、前記メッキ工程（Ｓ３００）では、メッキされた発光ダイオードパッケージの不良状態をチェックする外観検査段階がさらに行われることが好ましい。
また、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、前記メッキ工程（Ｓ３００）の後、メタルボディ１００の発光ダイオード収容部１１０に発光ダイオード３００を接合し、発光ダイオード３００をボンディング用ホール１４０を介してリード２１０と電気的に連結されるようにワイヤボンディングさせる発光ダイオード取付工程（Ｓ４００）、およびメタルボディ１００のレンズ取付部１２０にレンズ４００を取り付けて発光ダイオード収容部１１０を密閉させるレンズ取付工程（Ｓ５００）をさらに含むことができる。
ここで、前記発光ダイオード取付工程（Ｓ４００）と前記レンズ取付工程（Ｓ５００）との間に、発光ダイオード３００とリード２１０とのワイヤボンディング部分を絶縁物質（Ｃ）でモールドするモールディング工程をさらに含み、前記モールディング工程は、蛍光体を配合した絶縁物質Ｄで発光ダイオード３００をさらにモールドすることもできる。
上述した本発明によれば、発光ダイオードパッケージにおいて、メタルボディ１００のリード挿入溝１５０とリードフレーム２００のリード２１０とを絶縁接合剤で接合することにより、安定的な絶縁接合関係を維持することができる。また、本発明によれば、発光ダイオード３００を収容するハウジングとしてのメタルボディ１００が金属で出来ているので、発光ダイオード３００から発生する熱を容易に外部へ放出することができ、発光ダイオード３００を収容するメタルボディ１００に、光を反射することが可能な物質でメッキが施されるので、光放出効率を高めることができる。
また、詳細な説明においてリード２１０とメタルボディ１００とが接合されてなる発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードではなく、半導体チップパッケージとして使用されることもできる。
以上、本発明について図面と好適な実施例によって説明したが、本発明は前述した実施例に限定されないことは言うまでもない。当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の精神から外れない範囲内において、多様な変更と修正が可能であることを理解するであろう。また、前記図面は発明の理解を助けるために示されたもので、請求の範囲を限定するものと理解してはならない。
１００ メタルボディ
１１０ 発光ダイオード収容部
１２０ レンズ取付部
１３０ 放熱部
１３２ 放熱フィン
１４０ ボンディング用ホール
１５０ リード挿入溝
１６０ 係止孔
２００ リードフレーム
２１０ リード
２３０ 係止ピン
３００ 発光ダイオード
３１０ ワイヤ
４００ レンズ
１１０ 発光ダイオード収容部
１２０ レンズ取付部
１３０ 放熱部
１３２ 放熱フィン
１４０ ボンディング用ホール
１５０ リード挿入溝
１６０ 係止孔
２００ リードフレーム
２１０ リード
２３０ 係止ピン
３００ 発光ダイオード
３１０ ワイヤ
４００ レンズ
Claims (4)
- 発光ダイオードが収容される発光ダイオード収容部と、光を透過させるレンズが取り付けられるレンズ取付部と、放熱するための放熱部とからなり、底面には、リードが挿入されるリード挿入溝、および前記リード挿入溝に連通し且つ前記発光ダイオード収容部を貫通するボンディング用ホールが設けられるメタルボディを製造する一方で、前記メタルボディの前記リード挿入溝に定着されて絶縁接合剤を媒介として前記メタルボディの底面に絶縁接合される平面形状のリードが備えられたリードフレームを製造するメタルボディおよびリードフレーム製造工程と、
前記リードフレームの平面形状のリードを絶縁接合剤を媒介として前記メタルボディの前記リード挿入溝に絶縁接合して前記メタルボディを前記リードフレームに取り付けるメタルボディ取付工程と、
絶縁接合された前記リードフレームおよび前記メタルボディの全体に電気メッキを施すメッキ工程とを含んでなることを特徴とする、発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記メッキ工程の後、前記メタルボディの前記発光ダイオード収容部に前記発光ダイオードを接合し、前記発光ダイオードを前記ボンディング用ホールを介して前記リードと電気的に連結されるようにワイヤボンディングさせる発光ダイオード取付工程と、
前記メタルボディの前記レンズ取付部に前記レンズを取り付けて前記発光ダイオード収容部を密閉させるレンズ取付工程と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パッケージの製造方法。
- 前記発光ダイオード取付工程と前記レンズ取付工程との間に、前記発光ダイオードと前記リードとのワイヤボンディング部分を絶縁物質でモールドするモールディング工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記モールディング工程は蛍光体を配合した絶縁物質で前記発光ダイオードをさらにモールドすることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
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