JP5383031B2 - 防湿ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に係り、より詳しくは、パッケージ内部に流入する水分を遮断するようにリード端子に防湿孔を形成した防湿ＬＥＤパッケージ（Ａｎｔｉ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ ＬＥＤ Ｐａｃｋａｇｅ）に関する。

一般に、ＬＥＤは、電流の印加によるＰ−Ｎ半導体接合（Ｐ−Ｎ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）で、電子と正孔が合って光を発する半導体素子である。このようなＬＥＤは、通常、発光ダイオードチップ（ｃｈｉｐ）の形態で作られ、リード端子を含むＬＥＤパッケージ内に受容されてその一部になる。

一般に、ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤに電流を印加するためのリードフレームと、そのリードフレームを支持するハウジングと、を含む。ハウジングには、ＬＥＤの受容のための空洞（ｃａｖｉｔｙ）が形成され、樹脂、ガラス、または、石英などの透光性の保護部材が、空洞を覆うように提供されてその空洞内のＬＥＤを保護する。

リードフレームは、複数のリード端子から構成され、複数のリード端子は夫々ハウジングの空洞からハウジングを経て、ハウジングの外側に延長され、これによって、ハウジングとリードフレームとの間には常に境界が形成される。ハウジングと境界を形成するリードフレームの表面は、ＬＥＤパッケージの内部、特に、ＬＥＤが受容された空洞への主な水分浸透経路になる。

浸透した水分は、ＬＥＤパッケージの性能低下及び寿命短縮の主な原因になるので、それに対する対処が必要である。ＬＥＤパッケージの内部、特に、ＬＥＤ周辺に浸透した水分は、パッケージ製造工程中に、または、パッケージの製造工程後に、加える熱によって水蒸気に膨張して、封止材とパッケージ本体との間を界面剥離させ、さらに、ＬＥＤとリード端子との間を連結するボンディングワイヤが短絡されて、ＬＥＤパッケージの点灯動作自体が行われないオープン不良の原因となるという問題点があった。

ＬＥＤパッケージの製造環境を管理することだけではＬＥＤパッケージ内への水分の浸透を低下させることに限界がある。これに対して、本出願人は、リード端子に水分浸透経路を遮断したり、または、水分浸透経路を長くしたり等の多様な構造に対して研究してきた。このような研究の結果として、リード端子に水分浸透を遮断する孔を形成することによって、水分の浸透量を大きく減少させることができるということを多くの実験を通じて分かるようになった。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、リード端子に防湿用孔を形成するが、その孔が水分浸透を最小化することができる最適の位置に形成されるようにした防湿ＬＥＤパッケージを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の防湿ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤが受容される空洞が形成されたハウジングと、前記空洞から前記ハウジングを経て前記ハウジングの外側まで延長されたリード端子と、前記ＬＥＤの保護のため前記空洞を覆うように形成された保護部材と、前記ハウジングと少なくとも一部が接する位置で前記リード端子に貫通形で形成された防湿孔と、を備えることを特徴とする。

また、前記防湿孔は、前記ハウジングの内側に限って位置し、前記ハウジングは、前記リード端子を支持するように樹脂をモールディングして形成されることが好ましい。

さらに、本発明の一実施形態による前記防湿孔は、全体的に前記ハウジングと接するように位置し、前記ハウジングの一部が前記防湿孔を全体的に塞ぐことが好ましい。

本発明の他の実施形態による前記保護部材は、透光性の樹脂が前記空洞内に充填されて形成された透光性の封止材であり、前記防湿孔は、前記ハウジング及び前記空洞と接するように位置し、前記防湿孔を塞ぐ前記ハウジングの一部が前記封止材と接合することが好ましい。

前記防湿孔は、前記リード端子に複数個が形成され、前記空洞を囲むように曲がった形状を有することが好ましい。

本発明による防湿ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤパッケージ内部に水分が浸透することを大きく減らすことによって、水分浸透によるＬＥＤパッケージの寿命短縮及び性能低下を大きく抑制することができる。

また、本発明は、ＬＥＤパッケージの寿命短縮及び性能低下を引き起こす水分浸透の短所をリード端子に孔を形成する簡単な構成を追加することによって解決するので、コストダウンの効果がある。

特に、本発明によると、ＬＥＤ周辺に浸透した水分が、パッケージ製造工程中に、または、パッケージの製造工程後に、加える熱によって水蒸気に膨張して、封止材とパッケージ本体との間を界面剥離させて引き起こす不良、特に、ボンディングワイヤの短絡による点灯不良の問題を解決することができる。

以下、本発明による防湿ＬＥＤパッケージを実施するための最良の形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下、本発明に係る好適な実施の形態について説明するが、本発明は係る構成に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において、各種の修正例および変更例を想定し得るものであり、それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと理解される。また、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜上誇張されて表現されることもある。明細書全体において同一な参照番号は同一な構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態による防湿ＬＥＤパッケージにおいて、封止材を省略した状態を示す平面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線によるＬＥＤパッケージを示す断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージ１は、リードフレーム１０と、リードフレーム１０を支持するように形成されたハウジング２０と、を含む。また、ＬＥＤパッケージ１は、二つのＬＥＤチップ、即ち、第１ＬＥＤチップ２ａ及び第２ＬＥＤチップ２ｂを含む。第１ＬＥＤチップ２ａ及び第２ＬＥＤチップ２ｂは、リードフレーム１０を通じて外部から電流が印加されて発光する。

本実施形態において、リードフレーム１０は、四つのリード端子、即ち第１リード端子１１、第２リード端子１２、第３リード端子、及び第４リード端子１４から構成される。第１リード端子１１及び第２リード端子１２には、第１ＬＥＤチップ２ａ及び第２ＬＥＤチップ２ｂが夫々設けられ、第３リード端子１３及び第４リード端子１４は、ボンディングワイヤＷによって第１ＬＥＤチップ２ａ及び第２ＬＥＤチップ２ｂと電気的に連結される。

その際、ボンディングワイヤＷは、第３ＬＥＤ端子１３及び第４ＬＥＤ端子１４上の夫々二つのポイントに連結される補強ボンディング方式で連結されるようにすることもできるが、本発明はこれに限定されない。また、リード端子の個数及びＬＥＤチップの個数も本発明による構成に限定されない。また、瞬間的な過電圧からＬＥＤチップを保護する定電圧（ツェナー）ダイオード（図示せず）をＬＥＤチップと共に設けることができる。また、ＬＥＤチップは、リード端子に直接設けずに、例えば、ヒートシンクのようなハウジングに挿入された他の部品上に設けることもできる。

ハウジング２０の上部面には、上から下に行くほど漸進的に細くなるように傾いた形状の空洞２１が形成され、空洞２１には第１ＬＥＤチップ２ａ及び第２ＬＥＤチップ２ｂが受容されて位置する。ハウジング２０は、例えば、白色の顔料が含まれたＰＰＡ（Ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）樹脂をモールディングして形成することができ、この時、空洞２１の内壁面は、光を反射させる役割をすることができる。

リード端子１１、１２、１３、１４は、空洞２１からハウジング２０の側面を貫通してハウジング２０の外側に延長される。外側に延長されたリード端子１１、１２、１３、１４は、略“コ”字形状に折曲され、パッケージ外部の電気接点（図示せず）と連結される。

リード端子１１、１２、１３、１４には、貫通形の防湿孔１０２が形成される。防湿孔１０２は、リード端子の夫々の表面に沿ってハウジング２０の外側からハウジングの内側に浸透する水分を遮断する役割をする。図に示すように、防湿孔１０２の位置がハウジング２０の内側に限ることが分かる。ここで、ハウジング２０の内側というのは、ハウジング２０の外側、即ちハウジング２０の外側面に対して内側に位置するすべての部分を意味する。

さらに、防湿孔１０２は、ハウジング２０の内側の中でも、ハウジング２０と全体的に接するように位置し、これは図２に詳細に示されている。より詳しくは、防湿孔１０２は、ハウジング２０の内側に位置するが、空洞２１とは合わずに、ハウジング２０と接する位置にだけ限られて、リード端子１１、１２、１３、１４上に形成される。また、防湿孔１０２は、リード端子１１、１２、１３、１４の隣接角に平行に長く形成される。

上述したように、ハウジング２０は、樹脂をモールディングして形成することで、その樹脂が防湿孔１０２を全体的に塞ぐ。防湿孔１０２を塞ぐハウジング２０の一部は水分が浸透する経路を遮断する防壁２０２としての役割をする。

リード端子１１、１２、１３、１４は、金属板材を切断及び折曲して形成することで、金属板材を切断すること、例えば、プレス工程で、防湿孔１０２が共に形成され、従って、防湿孔１０２を形成するための追加の作業を必要としない。

図３は、ＬＥＤチップ２ａ、２ｂを保護する部材として、透光性エポキシ樹脂又は透光性シリコン樹脂を空洞２１に充填した状態のＬＥＤパッケージを示した断面図である。空洞２１に充填された透光性エポキシ樹脂又はシリコン樹脂は、空洞２１を完全に封止する。以下では、空洞２１に充填されて形成された保護部材を封止材３０と言う。封止材３０内には、一定の波長を有する光によって励起されて他の色の光を放出する蛍光体を含むことができる。

上述した本実施形態によるＬＥＤパッケージに対して、ＩＰＣ Ｊｅｄｅｃ Ｊ−ＳＴＤ−０２０Ｃ基準による防湿テストであるＭＳＬ（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌｅｖｅｌ）テストを行った。本発明による実施例との比較のため、リード端子に防湿孔が形成されないことだけが異なって、その他の構造は同一な従来のＬＥＤパッケージを比較例として共にテストした。

＜ＭＳＬテスト＞
ＭＳＬテスト過程は、以下の通りである。

（１）まず、１２５（＋５／−０）°Ｃで、本実施例のＬＥＤパッケージと比較例のＬＥＤパッケージを２４時間ベーキング（ｂａｋｉｎｇ）して、水分をほとんど完全に除去する。

（２）次に、温度８５°Ｃ、湿度８５％の条件下で、本実施例によるＬＥＤパッケージと比較例のＬＥＤパッケージを時間（２０時間、４０時間、１２０時間、１６８時間）別に放置する。

（３）リフロー（ｒｅｆｌｏｗ）工程を３回実施する（リフローの温度プロファイルは、ＩＰＣ Ｊｅｄｅｃ Ｊ−ＳＴＤ−０２０Ｃ基準のリフロープロファイルに従う）。

（４）点灯及び外観の検査：点灯オン／オフテストをする

テストでは、本実施例と比較例のサンプルが夫々５０個ずつ使われて、実施例と比較例の不良率を比較した。その結果、オープン不良の改善に対して、本発明の実施例が比較例に対して−５２％の改善効果があることを確認することができる。以下の表１に、本発明の実施例と比較例に対するＭＳＬテスト結果を示す。

図４及び図５は、本発明の他の実施形態による防湿用ＬＥＤパッケージを示す平面図及び断面図である。図４及び図５では、図示の便宜のため封止材の図示を省略する。

図４及び図５に示すように、防湿孔１０２がハウジング２０と接する位置でリード端子１１、１２、１３、１４に形成されるが、その防湿孔１０２の一部は、ハウジング２０の空洞２１と面する位置まで延長されている。これによって、防湿孔１０２に塞がれるハウジング２０の一部が、空洞２１内に充填されるエポキシ又はシリコン材質の封止材（図４及び図５では、図示せず）と面することができる。従って、空洞２１内の封止材とハウジングとの間の接合面積が増加し、これによって、封止材とハウジングとの間の接合力を増加することができる。しかし、空洞２１の内側に防湿孔１０２がかける面積があまり大きくなれば、ＬＥＤパッケージの発光効率が低下することに留意する必要がある。

図６及び図７は、本発明の様々な実施形態を説明するための図面として示したもので、図６は、複数の防湿孔１０２がハウジング２０と接する位置でリード端子１１に沿って一列で整列されて形成された構造を示す。また、図７は、防湿孔１０２が空洞２１を囲むよう曲がった形状で形成された構造を示す。図６及び図７は、水分浸透の防止においては、前に説明した実施形態よりも高い効果を奏する。図６の構造は、リード端子の強度を低下させることがあるが、図７は、リード端子の強度低下はなく、水分の浸透を防止する効果を奏する。

本発明の一実施形態による防湿ＬＥＤパッケージの封止材が除去された状態を示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ線によるＬＥＤパッケージの断面図である。 空洞内に封止材が充填された状態のＬＥＤパッケージの一例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージを示す平面図である。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の様々な実施形態による防湿孔を説明するための図である。 本発明の様々な実施形態による防湿孔を説明するための図である。

符号の説明

１ ＬＥＤパッケージ
２ａ、２ｂ ＬＥＤチップ
１０ リードフレーム
１１、１２、１３、１４ リード端子
２０ ハウジング
２１ 空洞
３０ 封止材
１０２ 防湿孔
２０２ 防壁
Ｗ ボンディングワイヤ

Claims (7)

1. ＬＥＤが受容される空洞が形成されたハウジングと、
   前記空洞から前記ハウジングを経て前記ハウジングの外側まで延長されたリード端子と、
   前記空洞に充填された保護部材と、
   前記ハウジング内から前記空洞内に至る位置において前記リード端子に貫通形で形成された防湿孔と、
   を備える防湿ＬＥＤパッケージであって、
   前記ハウジングは樹脂から成り、前記樹脂は前記防湿孔を塞ぎ且つ前記リード端子を支持するようにモールディングして形成されることを特徴とする防湿ＬＥＤパッケージ。
2. 前記空洞は、ハウジングの上面部から下に行くほど漸進的に細くなる傾いた形状を有することを特徴とする請求項１に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
3. 前記保護部材は、蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
4. 前記保護部材は、透光性の樹脂が前記空洞内に充填されて形成された透光性の封止材であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
5. 前記防湿孔は、前記ハウジング及び前記空洞と接するように位置し、前記防湿孔を塞ぐ前記ハウジングの一部が前記封止材と接合されたことを特徴とする請求項４に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
6. 前記防湿孔は、前記リード端子に複数個が形成されることを特徴とする請求項１に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
7. 前記防湿孔は、前記空洞を囲むように曲がった形状を有することを特徴とする請求項１に記載の防湿ＬＥＤパッケージ。
   

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