JP2009290180A

JP2009290180A - Ｌｅｄパッケージ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009290180A
Application number: JP2008182882A
Authority: JP
Inventors: Dae Yeon Kim; デヨンキム; Hun Joo Hahm; フンジュハム
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2009-12-10
Also published as: US20090294793A1; KR20090124053A; TW200950145A; KR101088910B1

Abstract

【課題】モールド部の変色を防止してパッケージの信頼性を向上させると共に、光源の大きさを減らすことができるＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】２層以上の金属層から構成され、キャビティが設けられた放熱部と、前記放熱部の一側に延在する第１のリードと、前記放熱部と分離されて設けられた第２のリードと、前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードを固定するモールド部と、前記キャビティ内に実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを保護するように、前記キャビティ内に充填された第１の充填材とを含むＬＥＤパッケージを提供し、またその製造方法を提供する。
【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは、２層以上の金属層から構成された放熱部にキャビティを設け、該キャビティ内にＬＥＤチップを実装するＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関するものである。

一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）は、電流を流すことによって発光する半導体発光素子であって、典型的には、ＧａＡｓやＧａＮ等の半導体からなるＰＮ接合ダイオード（ｊｕｎｃｔｉｏｎｄｉｏｄｅ）において電気エネルギーを光エネルギーに変えるものである。

このようなＬＥＤから出る光の領域は、赤（６３０ｎｍ〜７００ｎｍ）から青紫（４００ｎｍ）に至り、青、緑及び白までも含んでいる。該ＬＥＤは白熱電球及び蛍光灯のような既存の光源に比べて、低電力消費、高効率、長時間動作寿命などの長所を有しており、その需要が増加の一途を辿っている。

最近、ＬＥＤは、モバイル端末の小型照明を始めて室内外の一般照明、自動車照明、大型ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）用バックライト（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）に至るまで、その適用範囲が段々拡大している。

ＬＥＤをバックライトに適用するには、光学厚さを十分に下げることが必要になる。そのためには、パッケージ出射光の光指向角を確保しなければならないが、該パッケージの大きさを最小化しつつ光指向角を確保するために、光源の大きさも最小化が求められる。

また、ＬＥＤを照明に適用するには、出射効率を高めるためにレンズを用いる必要があるが、光源が大きいほど、ブルズアイ（ｂｕｌｌ‘ｓｅｙｅ）のような方向に依存した色座標／色温度特性に違いが生じ得る。これを克服するためには、やはり光源の大きさの最小化が求められる。

従来は、光源の大きさを小さくするため、樹脂材質のモールド部にマイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）を形成し、該マイクロキャビティ内にＬＥＤチップを実装しているが、この場合、樹脂材質のモールド面が長時間高温及び高出力に晒されることによって、変色してしまい、その結果としてパッケージの輝度が低下して寿命が減るという不都合がある。このような不都合は、該パッケージの大きさが小さいほど顕著になる恐れがある。

従って、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の主な目的は、２層以上の金属層から構成された放熱部にキャビティを設け、該キャビティ内にＬＥＤチップを実装することによって、モールド部の変色を防止してパッケージの信頼性を向上させると共に、光源の大きさを減らすことができるＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することである。

上記目的を解決するために、本発明の好適な実施の形態によるＬＥＤパッケージは、２層以上の金属層から構成され、キャビティが設けられた放熱部と、前記放熱部の一側に延在する第１のリードと、前記放熱部と分離された第２のリードと、前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードを固定するモールド部と、前記キャビティ内に実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを保護するべく前記キャビティ内に充填された第１の充填材とを含む。

ここで、前記放熱部の２層以上の金属層は、一つの金属板材を折り畳むことで構成することができる。

また、前記放熱部が２層の金属層から構成される場合、前記キャビティは前記放熱部の上層の金属層に設けられることができる。

また、前記放熱部が３層以上の金属層から構成される場合、前記キャビティは前記放熱部の最下層の金属層の上面が露出するように複数の金属層に亘って設けられるか、または前記放熱部の最下層の金属層を含む２層以上の金属層の上面が露出するように設けられることができる。

また、前記キャビティは、内部に傾斜面を有してもよい。また、前記ＬＥＤチップと前記第２のリードとを接続するワイヤがさらに含まれてもよい。また、前記モールド部は、前記キャビティより大きい開口部を有してもよい。また、前記開口部内に充填された第２の充填材がさらに含まれてもよい。

また、前記モールド部の上部面に結合したレンズがさらに含まれてもよい。また、前記キャビティを含む前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードの表面に、Ａｇからなる反射部材が設けられてもよい。

また、上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施の形態によるＬＥＤパッケージの製造方法は、一側に延在する第１のリード及び他側に分離され設けられる第２のリードを有する放熱部を提供するステップと、前記放熱部の一部分にキャビティを加工するステップと、前記キャビティの設けられた部分が最上層に位置するように前記放熱部を折り畳んで２層以上の金属層を形成するステップと、前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードを一体に固定するようにモールド部を設けるステップと、前記キャビティ内にＬＥＤチップを実装するステップと、前記ＬＥＤチップと前記第２のリードとをワイヤボンディングで接続するステップと、前記キャビティ内に第１の充填材を満たすステップとを含む。

ここで、前記放熱部の一部分にキャビティを加工するステップにおいて、前記キャビティの内部に傾斜面に設けてもよい。

また、前記モールド部を設けるステップにおいて、前記モールド部内に前記キャビティより大きい開口部を設けてもよい。

また、前記第１の充填材を満たすステップの後に、前記開口部内に第２の充填材を満たすステップがさらに含まれてもよい。

また、前記第２の充填材を満たすステップの後に、前記モールド部の上部面にレンズを結合するステップがさらに含まれてもよい。

以上で説明した通り、本発明によるＬＥＤパッケージ及びその製造方法によれば、２層以上の金属層から構成された放熱部にキャビティを設け、該キャビティ内にＬＥＤチップを実装することによって、パッケージの輝度が低下することを防止し、パッケージ寿命を延長させると共に、高出力パッケージに適用することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、前記キャビティの大きさを最小化しても、パッケージの輝度及び寿命に支障がないので、光源の大きさを最小化することができるという長所がある。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態から一層明らかにされる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態によるＬＥＤパッケージについて説明する。

まず、図１は本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの構造を示した断面図であり、図２ａは、本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部を示した展開図であり、図２ｂは、本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部を示した斜視図である。

本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージは、図１に示すように、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１０５が設けられた放熱部１００と、放熱部１００の一側に延在する第１のリード１１０と、放熱部１００の他側に分離されて設けられた第２のリード１２０と、放熱部１００、第１のリード１１０及び第２のリード１２０を固定するモールド部１３０と、キャビティ１０５内に実装されたＬＥＤチップ１４０とを含む。

ＬＥＤチップ１４０と第２のリード１２０とは、ワイヤ１４５のボンディングで電気的に接続されることができる。

キャビティ１０５内には、ＬＥＤチップ１４０を保護する第１の充填材１５０が充填されている。第１の充填材１５０は光の透光性に優れた透光性樹脂、例えばシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂などから成ることができる。

また、第１の充填材１５０には、本ＬＥＤパッケージをバックライトユニットの白色光源として利用できるように、少なくとも一つ以上の蛍光体を含めることができる。具体的には、ＬＥＤチップ１４０の発光時に、ＬＥＤチップ１４０を構成する半導体素材の違いによって発生するＲ、Ｇ、Ｂ波長帯の光が、第１の充填材１５０に含まれた前記蛍光体によって白色光としてパッケージから出力される。

モールド部１３０は、樹脂材質からなることができる。また、モールド部１３０内には、ＬＥＤチップ１４０から発せられた光を外部に取り出すことができるように、開口部１３５が備えられている。この開口部１３５はキャビティ１０５より大きいことが望ましい。

モールド部１３０の開口部１３５内には、第２の充填材１５５が充填されてもよい。第２の充填材１５５は、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂などの透光性樹脂からなることができる。

モールド部１３０の上部面には、ＬＥＤチップ１４０から発せられた光を外部に広い指向角で取り出すレンズ１６０が取り付けられることができる。

本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージにおいて、放熱部１００は２層以上の金属層１０１、１０２から構成することができる。特に、この放熱部１００において、２層以上の金属層１０１、１０２は、一つの金属板材を折り畳むことによって形成されることができる。

図２ａ及び図２ｂに示すように、放熱部１００が２層の金属層１０１、１０２から構成される場合、上層の金属層１０２の下面が下層の金属層１０１の上面に接するように折り線（Ｆ）に沿って折り畳まれ、ＬＥＤチップ１４０が実装されるキャビティ１０５は、放熱部１００の上層の金属層１０２に設けられる。

図３ａは、本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部の他の実施の形態を示した展開図であり、図３ｂは本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部の他の実施の形態を示した斜視図である。

放熱部１００は、図３ａ及び図３ｂに示すように、３層の金属層から構成される場合には、上層の金属層１０２の下面が中間層の金属層１０３の上面に接するように折り線（Ｆ）に沿って折り畳まれ、下層の金属層１０１の上面が前記中間層の金属層１０３の下面に接するように他の折り線（Ｆ）に沿って折り畳まれる。

このように、放熱部１００が３層の金属層から構成される場合、キャビティ１０５は図３ａに示すように、放熱部１００の上層の金属層１０２にのみ設けることができるが、上層の金属層１０２と中間層の金属層１０３の両方に設けることもできる。ただし、下層の金属層１０１にはＬＥＤチップ１４０が実装できるように、キャビティ１０５が形成されないようにすることが望ましい。

即ち、放熱部１００が３層以上の金属層から構成される場合、キャビティ１０５は、放熱部１００を構成する金属層のうち、最下層の金属層の上面が露出するように、複数の金属層に亘って設けられるか、または放熱部１００を構成する金属層のうち、最下層の金属層を含む２層以上の金属層の上面が露出するように設けられることができる。

キャビティ１０５に実装されたＬＥＤチップ１４０の発光時に発生する熱は、前記金属層からなる放熱部１００を通じて外部に放出することができる。そのため、放熱部１００は熱伝導性に優れた金属、例えば銅、銀、アルミニウム、鉄、ニッケル及びタングステンなどから成ることが望ましい。

キャビティ１０５は、ＬＥＤチップ１４０から発生する光を外部に効果的に放出することができるように、その内部に傾斜面が設けられることが望ましい。

キャビティ１０５を含む放熱部１００の表面に、Ａｇなどから成る反射部材（図示せず）を更に形成することで、ＬＥＤチップ１４０から発せられる光の反射効率を一層高めることができる。前記反射部材は、第１のリード１１０及び第２のリード１２０の表面にも共に設けられることができる。

前述のような本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージによれば、金属層から構成された放熱部１００内に設けられたキャビティ１０５にＬＥＤチップ１４０が実装されることによって、ＬＥＤチップ１４０から発せられる光の大部分が、前記樹脂材質のモールド部１３０でなく、前記金属材質のキャビティ１０５の内部面で反射され、外部に取り出される。

このような本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージは、前記金属材質のキャビティ１０５の内部面が高温にて長時間露出しても変色が容易に生じなく、パッケージの輝度が低下することを防止し、パッケージ寿命を延長させると共に、高出力パッケージへ適用することができるという長所がある。

また、本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージでは、ＬＥＤチップ１４０の実装される空間であるキャビティ１０５の大きさによって光源の大きさが限定されるが、キャビティ１０５の大きさを最小化しても、パッケージの輝度及び寿命に支障がないので、光源の大きさを最小化することができる。

以下に、図４〜図１０を参照して、本発明の他の実施の形態によるＬＥＤパッケージの製造方法について詳細に説明する。

図４〜図１０は、本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。まず、図４に示すように、一側に延在する第１のリード１１０及び他側に分離されて設けられた第２のリード１２０を有する放熱部１００を提供する。ここで、放熱部１００は、図２ａ及び図３ａに示すように、２層またはそれ以上の金属層を備えるように折り畳まれる一つの金属板材形態で提供されてもよい。

続いて、図５に示すように、放熱部１００の一部分にキャビティ１０５を加工する。このキャビティ１０５は、打ち抜き、またはエッチングなどの方式で加工でき、その内部に傾斜面を設けることが望ましい。

続いて、図６に示すように、キャビティ１０５の設けられた部分が最上層に位置するように放熱部１００を折り畳んで、２層以上の金属層１０１、１０２を形成する。

続いて、図７に示すように、放熱部１００、第１のリード１１０及び第２のリード１２０を一体に固定するようにモールド部１３０を設ける。

モールド部１３０は、樹脂物を用いて金型または押出方式などにより成形でき、モールド部１３０の成形時、キャビティ１０５より大きい開口部１３５が設けられるようにする。

その後、図８に示すように、キャビティ１０５内にＬＥＤチップ１４０を実装した後、ＬＥＤチップ１４０と第２のリード１２０とをワイヤ１４５のボンディングで互いに電気的に接続する。

続いて、図９に示すように、キャビティ１０５内に第１の充填材１５０を満たし、開口部１３５内に第２の充填材１５５を満たす。第１の充填材１５０及び第２の充填材１５５は透光性樹脂からなってもよく、第１の充填材１５０には蛍光体が含まれてもよい。

続いて、図１０に示すように、モールド部１３０の上部面に、レンズ１６０を取り付ける。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの構造を示した断面図である。本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部を示した展開図である。本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部を示した斜視図である。本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部の他の実施の形態を示した展開図である。本発明の実施の形態によるＬＥＤパッケージの放熱部の他の実施の形態を示した斜視図である。本発明の他の実施の形態によるＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。同じく、ＬＥＤパッケージの製造方法を説明するために順次示した工程断面図である。

符号の説明

１００放熱部
１０１金属層
１０２金属層
１０３金属層
１０５キャビティ
１１０第１のリード
１２０第２のリード
１３０モールド部
１３５開口部
１４０ＬＥＤチップ
１４５ワイヤ
１５０第１の充填材
１５５第２の充填材
１６０レンズ

Claims

２層以上の金属層から構成され、キャビティが設けられた放熱部と、
前記放熱部の一側に延在する第１のリードと、
前記放熱部と分離された第２のリードと、
前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードを固定するモールド部と、
前記キャビティ内に実装されたＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップを保護するように、前記キャビティ内に充填された第１の充填材と、
を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
前記放熱部の２層以上の金属層は、一つの金属板材を折り畳むことで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記放熱部が２層の金属層から構成される場合、
前記キャビティは、前記放熱部の上層の金属層に設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記放熱部が３層以上の金属層から構成される場合、
前記キャビティは、前記放熱部の最下層の金属層の上面が露出するように複数の金属層に亘って設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記放熱部が３層以上の金属層から構成される場合、
前記キャビティは、前記放熱部の最下層の金属層を含む２層以上の金属層の上面が露出するように設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記キャビティは内部に傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記ＬＥＤチップと前記第２のリードとを接続するワイヤをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記モールド部は、前記キャビティより大きい開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記開口部内に充填された第２の充填材をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
前記モールド部の上部面に取り付けられるレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記キャビティを含む前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードの各表面に、反射部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
前記反射部材は、Ａｇからなることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤパッケージ。
一側に延在する第１のリード及び他側に分離されて設けられる第２のリードを有する放熱部を提供するステップと、
前記放熱部の一部分にキャビティを加工するステップと、
前記キャビティの設けられた部分が最上層に位置するように、前記放熱部を折り畳んで２層以上の金属層を形成するステップと、
前記放熱部、前記第１のリード及び前記第２のリードを一体に固定するように、モールド部を設けるステップと、
前記キャビティ内にＬＥＤチップを実装するステップと、
前記ＬＥＤチップと前記第２のリードとをワイヤボンディングで接続するステップと、
前記キャビティ内に第１の充填材を満たすステップと、
を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
前記放熱部の一部分にキャビティを加工するステップにおいて、
前記キャビティの内部に傾斜面に設けることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
前記モールド部を設けるステップにおいて、
前記モールド部内に、前記キャビティより大きい開口部を設けることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
前記第１の充填材を満たすステップの後に、
前記開口部内に第２の充填材を満たすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
前記第２の充填材を満たすステップの後に、
前記モールド部の上部面にレンズを取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。