JP2011505689A - スリム型ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Abstract

互いに離隔した第１及び第２のリードフレームと、第１のリードフレームの上面の一領域において、第１のリードフレームの上面の一領域の厚みは第１のリードフレームの他の上面領域に比べて減少することにより形成されたチップ実装溝と、チップ実装溝の底面に実装され、ボンディングワイヤによって第２のリードフレームと接続されるＬＥＤチップと、第１及び第２のリードフレームを支持すると共に、ＬＥＤチップを保護するように形成された透明封止材と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージに関し、より詳しくは、発光効率が実質的に低下することなく、さらには発光効率を上昇させると共に、厚さは大幅に減少したスリム型ＬＥＤパッケージに関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、電流の印加によって電子と正孔が再結合して光を発するものである。ＬＥＤパッケージは、発光ダイオードチップ、すなわち、ＬＥＤチップが内蔵されたパッケージ構造物を意味する。多種のＬＥＤパッケージが知られているが、その中でも、リードフレームタイプのＬＥＤパッケージとＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｕｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）タイプのＬＥＤパッケージが多く知られている。リードフレームタイプのＬＥＤパッケージは、リードフレームを支持するハウジングのキャビティ内にＬＥＤチップが位置され、そのハウジングのキャビティが封止材によって充填された構造を含む。ＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージは、ＰＣＢ上にＬＥＤチップが直接実装され、そのＬＥＤチップを覆う封止材がＰＣＢ上に形成された構造を含む。

リードフレームタイプのＬＥＤパッケージの場合、リードフレームを支持するハウジングの厚さが大き過ぎ、リードフレームタイプのＬＥＤパッケージの薄化は困難である。相対的に、ＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージは、ハウジングの省略により、リードフレームタイプのＬＥＤパッケージに比べて、薄化が比較的に容易である。

しかしながら、ＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージも厚さを減らす上で多くの制限を有している。すなわち、ＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージの厚さは、封止材を考慮しなくても、サイズの減少に大きな制限のある、ＰＣＢの厚さ、ＬＥＤチップの厚さ、及びボンディングワイヤのループ高さによって決定されるので、全体的厚さの減少及びそれによるスリム化が困難である。

また、ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップの発光動作時に発生したエネルギーによって、それを覆う封止材に黄変現象をもたらしてしまう。このような黄変現象は、ＬＥＤパッケージの発光性能及び寿命を低下させる主な原因となる。このような理由で、放熱構造を採用したＬＥＤパッケージが開発されたところ、リードフレームタイプのＬＥＤパッケージは、モールディングにより放熱スラグをハウジングの内側にインサートして成形する構造を採用する。このようなリードフレームタイプのＬＥＤパッケージの構造は、部品の追加及び複雑な製造工程を要するため、経済性に劣る。ＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージでは、ＬＥＤチップが実装されるＢ‐Ｔ樹脂が放熱性能に劣り、さらには放熱構造を追加することも困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ハウジング無しに、透明封止材がリードフレームを直接支持し、リードフレームのチップ実装領域の厚さを減らし、全体的厚さを減少し、さらには放熱性能もよいスリム型の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、本発明の一実施形態によると、互いに離隔した第１及び第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームの上面の一領域において、前記第１のリードフレームの上面の一領域の厚みは前記第１のリードフレームの他の上面領域に比べて減少することにより形成されたチップ実装溝と、前記チップ実装溝の底面に実装され、ボンディングワイヤによって前記第２のリードフレームと接続されるＬＥＤチップと、前記第１及び第２のリードフレームを支持すると共に、前記ＬＥＤチップを保護する透明封止材と、を備えるスリム型ＬＥＤパッケージが提供される。前記ＬＥＤチップの厚みは、前記チップ実装溝の深さ以下であることが好ましい。

前記チップ実装溝は、前記第１のリードフレームの上面の一領域を厚みエッチングにより形成されてもよい。ここで、用語の「厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）」とは、材料の厚み、すなわち、リードフレームの一領域の厚みを減らす目的で行われるエッチングを意味する。

前記第２のリードフレームの上面の一領域において、前記第２のリードフレームの上面の一領域の厚みは前記第２のリードフレームの他の上面領域に比べて減少することにより形成されたボンディング溝をさらに有し、前記ボンディング溝内に前記ボンディングワイヤの一端部がボンディングされてもよい。前記ボンディング溝は、前記第２のリードフレームの一上面領域を厚みエッチングにより形成されてもよい。

前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレームの上面または底面に形成され、前記第１及び第２のリードフレームと前記封止材との間の接合力を増加させる孔または溝をさらに有してもよい。前記孔または溝の代わりに、前記第１及び第２のリードフレームの上面または底面に形成され、リードフレームと封止材の接合力を増加させるスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈｅｓ）を有してもよい。また、前記ＬＥＤチップの高さは、前記チップ実装溝の深さ以下であることが好ましい。前記第１及び第２のリードフレームは、向い合う対向側面を有するが、前記対向側面は、互いに傾斜した状態で向い合う直線状または曲線状の傾斜部を有することが好ましい。前記対向側面の少なくとも一つの対向側面には、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームの離隔距離を広げる凹部が形成されてもよい。

また、スリム型のＬＥＤパッケージは、前記封止材の内側には、蛍光体が含まれることが好ましい。また、スリム型のＬＥＤパッケージは、前記封止材の内側において、前記チップ実装溝内に形成された隣接樹脂部（ａｄｊａｃｅｎｔ ｒｅｓｉｎ ｐａｒｔ）をさらに有し、前記蛍光体は、前記隣接樹脂部内に配置されることが好ましい。前記蛍光体は、前記封止材を構成する樹脂内に配置され、または前記ＬＥＤチップ上にコンフォーマルコーティング（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏａｔｉｎｇ）によって形成されてもよい。

前記封止材は、固形樹脂、特に固形状のＥＭＣを用いたトランスファー成形（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ）によって形成されることが好ましいが、液状樹脂を用いた射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）によって形成されてもよい。

本発明によると、所定の領域の厚みを減少させて形成されたリードフレームのチップ実装溝にＬＥＤチップを実装するＬＥＤパッケージであって、ＬＥＤチップの厚さとリードフレームの厚さの一部を重ね合わせ、ＬＥＤパッケージの全体の厚さを大幅に減らすことにより、超薄型のスリム化したＬＥＤパッケージが得られる。また、ＬＥＤチップが実装されるリードフレームとボンディングワイヤが接続されるリードフレームが、底面に露出する面積が大幅に増加し、放熱性能が大幅に向上したＬＥＤパッケージが得られる。また、ボンディングワイヤが接続されるリードフレームの一部の厚みを減少させて、ボンディング溝を形成し、そのボンディング溝内にボンディングワイヤが接続されるワイヤボール（ｗｉｒｅ ｂａｌｌ）を設ける構造によって、ＬＥＤパッケージの厚みを増加させる原因をさらに減らし、よりスリム化したＬＥＤパッケージが得られる。また、本発明の一実施形態によれば、リードフレームに形成された孔または溝によって、リードフレームと封止材との間の接合力を増加させることができ、封止材とリードフレームとの間で生じる界面剥離現象を防ぐことができる。また、前記チップ実装溝の内面は、ＬＥＤチップから放射した光を上側へ反射させる既存のＰＣＢタイプのＬＥＤパッケージに比べて、発光効率を向上させる。

本発明の一実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す平面図である。 図１のＩ‐Ｉ線から見た断面図である。 本発明の多様な他の実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の多様な他の実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明の多様な他の実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す断面図である。 本発明のまた他の実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す平面図である。 図６のＩＩ‐ＩＩ線から見た断面図である。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。実施形態は、本発明を当業者に充分理解させるために、一例として提供されるものである。従って、本発明は、後述する実施形態に限定されず、他の形態に具体化され得る。なお、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、説明の便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す平面図であり、図２は、図１のＩ‐Ｉ線から見た断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のスリム型ＬＥＤパッケージ１は、互いに離隔した第１及び第２のリードフレーム１２、１４を有する。前記第１のリードフレーム１２には、ＬＥＤチップ２が実装され、前記第２のリードフレーム１４は、ボンディングワイヤＷによって、前記ＬＥＤチップ２と電気的に接続される。前記ボンディングワイヤＷは、図示していないワイヤボール（または、半田ボール）によって、前記第２のリードフレーム１４に接続される。

前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４は、透明封止材２０によって支持される。前記透明封止材２０は、モールド成形によって形成され、ＬＥＤチップ２とボンディングワイヤＷを全体的に覆い、これらを保護する。前記透明封止材２０は、固形のエポキシ樹脂であるＥＭＣ（Epoxy Molding Compound）を用いたトランスファー成形によって形成されてもよい。例えば、トランスファー成形は、パウダー状のＥＭＣ材料を、適切な圧力で加圧してタブレット状にし、そのタブレット状のＥＭＣを、高温・高圧の条件で金型に注入して封止部材２０に成形する。

この実施形態では、前記封止材２０は、トランスファー成形によって形成されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、前記封止材２０は、液状樹脂を金型に注入して封止材を形成する射出成形によって形成されてもよい。前記封止材２０の材質としては、ＥＭＣの他、エポキシ系列またはシリコン系列の樹脂等の他種の透明樹脂が用いられてもよい。

前記第１のリードフレーム１２の上面には、チップ実装溝１２１が形成され、前記ＬＥＤチップ２は、前記チップ実装溝１２１の底面にダイアタッチ方式で実装される。前記チップ実装溝１２１は、既存のリードフレームを反射カップとして形成するために用いられる折曲方式で形成される溝ではなく、第１のリードフレーム１２の上面の一領域において、第１のリードフレーム１２の他の領域に比べて厚みを減少させて形成される溝である。したがって、前記ＬＥＤチップ２が実装される第１のリードフレーム１２の部分に限って、前記第１のリードフレーム１２の厚みが減少し、ＬＥＤチップ２の実装高さを低くし、ＬＥＤパッケージ１の全体の厚みを減らすスリム化に寄与する。また、前記チップ実装溝１２１の内側面は、光を反射させるリフレクターとして機能し、ＬＥＤパッケージ１の発光効率を向上させる。

前記チップ実装溝１２１は、リードフレームの厚みを減らす目的で行われる厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）によって形成される。この際、前記エッチングは、ＬＥＤチップ２の実装領域を除いて第１のリードフレーム１２の上面をマスクで覆った後に行われてもよい。また、前記チップ実装溝１２１の深さは、前記第１のリードフレーム１２の厚さの略１／２であることが好ましいが、本発明は、これに限定するものではない。

また、前記ＬＥＤチップ２の高さが前記ＬＥＤパッケージ１の厚さの増加に影響も及ぼさないように、前記ＬＥＤチップ２は、前記チップ実装溝１２１の深さ以下の厚みを有することが好ましい。言い換えれば、前記チップ実装溝１２１の深さが、前記ＬＥＤチップ２の高さ以上に設定されることが好ましい。

図２に示すように、前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４の底面のそれぞれには、溝１２２、１４２が形成され、その溝１２２、１４２には、モールド成形中に前記封止材２０の一部が満たされる。これは、前記溝１２２、１４２と前記封止材２０の一部が係合する効果、及びリードフレーム１２、１４と封止材２０との間の接合面積を増加させる効果を提供し、リードフレームと封止材２０の間の接合力を増加させる。前記溝１２２、１４２も、前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４の底面の一部領域の厚みを減少させる方式で形成され、好ましくは、上述のような厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）によって形成されてもよい。また、前記孔または溝の代わりに、前記第１及び第２のリードフレームの上面または底面に、リードフレームと封止材の間の接合力を増加させるスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈｅｓ）を形成してもよい。

図２を参照すると、前記封止材２０内には、特定の波長の光によって励起され、他の波長の光を発する蛍光体２０２が含まれる。蛍光体２０２は、ＬＥＤチップ２から出た光の波長を変化させ、波長変化を通じて白色光を発生させるのに寄与する。本実施形態において、前記蛍光体２０２は、モールド材料である樹脂と混合された後、そのモールド材料を用いるモールド成形工程によって、前記封止材２０内に配置されてもよい。例えば、トランスファー成形による封止材２０の形成する場合、ＥＭＣと蛍光体２０２が予め混合され、その混合された材料がトランスファー成形の材料として用いられる。

以下、本発明の様々な他の実施形態について説明する。これらの実施形態を説明するにあたって、上述した内容は重複を避けるために省略され、上記した実施形態と同一の部材符号は、同一または類似の構成要素を示す。

図３において、第２のリードフレーム１４の上面の一領域において、前記第２のリードフレーム１４の厚みを他の領域に比べて減少させて形成されたボンディング溝１４１が設けられている。前記ボンディング溝１４１も、上述した実施形態のチップ実装溝１２１と同様に、厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）によって形成されてもよい。この際、ボンディングワイヤＷの一端部は、前記ボンディング溝１４１内において前記第２のリードフレーム１４と接続される。

図示してはいないが、前記ボンディングワイヤＷの一端部が接続される前記ボンディング溝１４１内には、ワイヤボールが配置されるが、前記ボンディング溝１４１は、ワイヤボールの高さによるＬＥＤパッケージの厚みの増加を防止する。また、ワイヤボールのサイズが大きいほど、ボンディングワイヤＷが堅固に第２のリードフレーム１４に固定されるが、前記ボンディング溝１４１の形成によって、前記ワイヤボールのサイズの増加による制限は減少する。

図４を参照して、本発明の他の一実施形態を説明すると、蛍光体２０２が含まれた樹脂２１がチップ実装溝１２１内に限定的に形成され、前記ＬＥＤチップ２を隣接距離から覆っている。本明細書において、チップ実装溝１２１内に満たされた樹脂を「隣接樹脂部」と定義する。前記近接樹脂部２１は、蛍光体２０２を、前記封止材２０内で散在せず、ＬＥＤチップ２の周辺にのみ限定的に配置させるようにする。この構成は、蛍光体２０２による色変換効率を高め、パッケージの外側からみるとき、均一に色混合された光を得るようにする。

さらに、前記隣接樹脂部２１は、前記蛍光体が含まれていないことも考えられる。例えば、エポキシのような封止材は、熱に弱いので、ＬＥＤチップ２の周辺において熱変形または黄変現象を引き起こす。この際、前記チップ実装溝１２１内に形成された隣接樹脂部２１を、熱に相対的に強いシリコン樹脂とすれば、上述した熱変形または黄変現象によるＬＥＤパッケージの性能または寿命の低下を大幅に減らすことができる。熱変形または黄変現象を防止する目的で、シリコンを隣接樹脂部２１の材料として用いる場合、蛍光体２０２が含まれてもよいが、それを省略しても、熱変形または黄変の防止に十分な効果を提供する。

代案として、前記蛍光体２０２を、例えば、電気泳動法によるコンフォーマルコーティング方式で、前記ＬＥＤチップ２の表面に形成することも考えられる。このような構成を含むＬＥＤパッケージ１の構造を図５に示した。

図６は、本発明のまた他の実施形態に係るスリム型ＬＥＤパッケージを示す平面図であり、図７は、図６のＩＩ‐ＩＩ線から見た断面図である。

図６及び図７を参照すると、封止材２０とリードフレーム１２、１４との間の接合力を増加するために、前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４は、上述した実施形態の溝１２２、１４２（図２を参照）の代わりに、前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４を上下方向に貫通する孔１２３、１４３を形成する。前記孔１２３、１４３は、プレス加工によって形成され、また、リードフレームの厚み方向に対するエッチング加工によって形成されてもよい。

図６に示すように、前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４は、向い合う対向側面において、互いに傾斜した状態で向い合っている第１及び第２の傾斜部１２５、１４５を有する。前記第１の傾斜部１２５は、第１のリードフレーム１２の対向側面において、左右両側に広げられたまま傾斜して形成されている。また、前記第２の傾斜部１４５は、第２のリードフレーム１４の対向側面において、左右両側に広げられたまま傾斜して形成されている。また、前記第１及び第２の傾斜部１２５、１４５は、直線状または曲線状であってもよい。

前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４の対向側面間には、封止材２０の一部が介在されるが、その介在された封止材２０の一部と前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４の対向側面上には力が作用する。この際、前記傾斜部１２５、１４５は、力を傾斜して分散させ、前記封止材２０が前記第１及び第２のリードフレーム１２、１４の対向側面上で破損することを防止する。さらに、第１のリードフレーム１２の傾斜部１２５は、それと隣接した封止材２０の一部を取り囲む形状であるので、より堅固に封止材２０を固定する役割をする。前記対向側面間での封止材２０の破損は、電気的ショート等を引き起こすことになる。

また、前記第１のリードフレーム１２の対向側面の中央には、前記第１のリードフレーム１２と前記第２のリードフレーム１４の離隔距離を広げる効果を提供する凹部１２６が形成される。前記凹部１２６は、ボンディングワイヤＷが前記第１のリードフレーム１２と前記第２のリードフレーム１４を接続する経路の直下に配置される。前記凹部１２６は、ボンディングワイヤＷがリードフレーム１２、１４によって誤接続することと、その誤接続により引き起こされるボンディングワイヤＷの電気的ショートを防止する。

上述したスリム型ＬＥＤパッケージ１は、一つの金属薄板を、第１及び第２のリードフレーム１２、１４を有する形状にパターン加工し、そのパターン加工された金属薄板上に封止材を形成するモールド成形を行い、次に、第１及び第２のリードフレーム１２、１４を支持する封止材の単位で、リードフレームを切断することにより、複数のＬＥＤパッケージが提供される。この際、前記切断時に生じたバリを除去する工程が含まれてもよい。

本発明は、実施形態と添付した図面を参照して説明したが、本発明はこれらの実施形態及び図面に限定されない。添付の請求項のみにより定義される本発明の範囲及び主旨から離れることなく、従来の通常の知識を有する者により様々な変更、追加、置換等が可能であることを理解すべきである。

Claims (14)

1. 互いに離隔した第１及び第２のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームの上面の一領域において、前記第１のリードフレームの上面の一領域の厚みは前記第１のリードフレームの他の上面領域に比べて減少することにより形成されたチップ実装溝と、
   前記チップ実装溝の底面に実装され、ボンディングワイヤを介して前記第２のリードフレームと接続されるＬＥＤチップと、
   前記第１及び第２のリードフレームを支持すると共に、前記ＬＥＤチップを保護する透明封止材と、
   を備えることを特徴とするスリム型ＬＥＤパッケージ。
2. 前記チップ実装溝は、前記第１のリードフレームの一上面領域を厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）して形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
3. 前記第２のリードフレームの上面の一領域において、前記第２のリードフレームの上面の一領域の厚みは前記第２のリードフレームの他の上面領域に比べて減少することにより形成されたボンディング溝をさらに有し、前記ボンディング溝内に前記ボンディングワイヤの一端部がボンディングされることを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
4. 前記ボンディング溝は、前記第２のリードフレームの一上面領域を厚みエッチング（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｅｔｃｈｉｎｇ）して形成されたことを特徴とする請求項３に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
5. 前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレームの上面または底面に形成され、前記第１及び第２のリードフレームと前記封止材との間の接合力を増加する孔または溝をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
6. 前記ＬＥＤチップの高さは、前記チップ実装溝の深さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
7. 前記第１及び第２のリードフレームは、向い合う対向側面を有し、前記対向側面は、互いに傾斜した状態で向い合う直線状または曲線状の傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
8. 前記対向側面の少なくとも一つの対向側面には、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームの離隔距離を広げる凹部が形成されたことを特徴とする請求項７に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
9. 前記封止材の内部に蛍光体を有することを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
10. 前記封止材の内側において、前記チップ実装溝内に形成された隣接樹脂部をさらに有し、前記蛍光体は、前記隣接樹脂部内に配置されたことを特徴とする請求項９に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
11. 前記蛍光体は、前記封止材を構成する樹脂内に配置されたことを特徴とする請求項９に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
12. 前記蛍光体は、前記ＬＥＤチップ上にコンフォーマルコーティングによって塗布されたことを特徴とする請求項９に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
13. 前記封止材は、トランスファー成形によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
14. 前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレームの上面または底面に形成され、前記第１及び第２のリードフレームと前記封止材との間の接合力を増加するスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈｅｓ）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のスリム型ＬＥＤパッケージ。
    

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