(57)【要約】【課題】発光ダイオードチップを実装するためのキャビティを有するリードフレームを備え、該発光ダイオードチップから発生した光がモールドに照射されることを防止し、該モールドの劣化による信頼性の低下を防止することができる発光ダイオードパッケージを提供すること。【解決手段】キャビティ１６０を有するリードフレームと、該キャビティ１６０を露出し、該リードフレームを収容するモールド１３０と、該キャビティ１６０上に実装されたＬＥＤチップ１４０とを含み、該ＬＥＤチップ１４０の上側縁を通過する光がキャビティ１６０の上側縁を経由する発光ダイオードチップを提供する。【選択図】        図１
2010016329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有するリードフレームと、
前記キャビティを露出し、前記リードフレームを収容するモールドと、
前記キャビティ上に実装されたＬＥＤチップと、
を含み、
前記ＬＥＤチップの上側縁を通過する光は、前記キャビティの上側縁を経由することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項２】
前記キャビティの深さが、下記の式
ｈ＝ｙ／ｘ×ｃ＋ｙ／２
（ここで、ｈはキャビティの深さ、ｘはＬＥＤチップの幅、ｙはＬＥＤチップの高さ、ｃはキャビティの幅である）
を満たす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。
【請求項３】
前記リードフレームが、底面と、該底面から斜めに上向きに延びた側壁面と、該側壁面から水平に延びた水平面とを備える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。
【請求項４】
前記キャビティの上側縁が、前記側壁面と前記水平面とが接する領域であ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。
【請求項５】
前記リードフレームを覆う反射膜を、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。
【請求項６】
前記ＬＥＤチップが、前記キャビティ内に一つまたは二つ以上で複数配設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パッケージ。
【請求項７】
前記モールドが、前記リードフレームの背面を露出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パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードパッケージに関するものであって、詳しくは、信頼性を向上させることができる発光ダイオードパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、フィラメントに基づいた発光素子に比べて、長寿命、低消費電力、素早い応答速度及び優れた初期駆動特性等の幾つかの長所を有しており、例えば、照明装置、電光板、家電製品、表示装置のバックライト等に広く適用されている。これに加えて、発光ダイオード素子は小型化、軽量化が可能で、表示用途を中心としてその応用分野が徐々に拡大されてきている。
【０００３】
発光ダイオードは、パッケージ形態で用いられている。詳細に説明すれば、発光ダイオードパッケージは発光ダイオードチップと、該発光ダイオードチップが実装されたリードフレームと、該リードフレームを収容し、前記発光ダイオードチップを露出するモールドとを含む。前記発光ダイオードチップから発生した熱を効率的に放出するために、前記モールドは、前記発光ダイオードチップ及び前記リードフレームの一部を露出するキャビティを備えている。この場合、前記発光ダイオードチップから発生した光は上向きに放出されるが、該発光ダイオードチップから発生した光の一部、即ち、前記発光ダイオードチップの側面から放出された光は前記キャビティの側壁に照射されることができる。この時、前記キャビティの側壁、即ちモールドに照射された光は、該モールドを劣化させ、発光ダイオードパッケージの信頼性を低下させる恐れがある。特に、前記発光ダイオードチップの出力が高くなるほど、相対的にモールドの劣化は加速されるという問題があり、高出力の発光ダイオードパッケージに適用させる場合には限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、従来の発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードチップから発生した光によってモールドが劣化し、発光ダイオードパッケージの信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、発光ダイオードチップを実装するためのキャビティを有するリードフレームを備え、該発光ダイオードチップから発生した光がモールドに照射されることを防止し、該モールドの劣化による信頼性の低下を防止することができる発光ダイオードパッケージを提供することを本発明の目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一側面によれば、キャビティを有するリードフレームと、前記キャビティを露出し、前記リードフレームを収容するモールドと、前記キャビティ上に実装されたＬＥＤチップとを含み、前記ＬＥＤチップの上側縁を通過する光は、前記キャビティの上側縁を経由する発光ダイオードパッケージを提供する。
【０００７】
ここで、前記キャビティの深さは、下記の式（１）を満たすように設計する。
ｈ＝ｙ／ｘ×ｃ＋ｙ／２                                （１）
【０００８】
ここで、ｈはキャビティの深さであり、ｘはＬＥＤチップの幅であり、ｙはＬＥＤチップの高さであり、ｃはキャビティの幅である。
【０００９】
また、前記リードフレームは底面と、該底面から斜めに上向きに延びた側壁面と、該側壁面から水平に延びた水平面とを備える。
【００１０】
また、前記キャビティの上側縁は、前記側壁面と前記水平面とが接する領域である。
【００１１】
また、前記リードフレームを覆う反射膜を、さらに含むことができる。
【００１２】
また、前記ＬＥＤチップは、前記キャビティ内に一つまたは二つ以上の複数配設されることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、チップを実装するためのキャビティを有するリードフレームを備え、該発光ダイオードチップから発生した光がモールドに照射されることを防止し、該モールドの劣化による信頼性の低下を防止することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明によれば、モールドに照射された光による劣化を防止することができ、高出力の発光ダイオードチップを適用することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明によれば、モールドは発光ダイオードチップが実装されたリーフフレームを露出することによって、該発光ダイオードチップから発生した熱を効率的に放出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による実施の形態について、発光ダイオードパッケージの図面を参照して詳細に説明する。次に示される実施の形態は、当業者に対して、本発明の思想が十分に伝達されるようにするための例として提供されるものである。従って、本発明は以下に示される実施の形態に限定される訳ではなく、他の形態でも具体化され得る。図面において装置の大きさ及び厚さは便宜上拡大されて表現される場合がある。また明細書全体に渡って同一参照符号は同一の構成要素を示す。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態による発光ダイオードパッケージの断面図である。
【００１８】
図１を参照すれば、発光ダイオードパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１４０、リードフレーム、モールド１３０を含む。
【００１９】
ＬＥＤチップ１４０は、印加された電流によって発光する半導体素子であってもよい。ＬＥＤチップ１４０は直六面体の光源であってもよい。しかしながら、本発明の実施の形態において、ＬＥＤチップ１４０を直六面体の光源に限定する訳ではない。即ち、ＬＥＤチップ１４０は、正六面体及び台形六面体のようにいくつかの形態を有することができる。
【００２０】
前記リードフレームは互いに離間された第１のリード部１１０及び第２のリード部１２０を含むことができる。この時、第１のリード部１１０は、ＬＥＤチップ１４０が実装される底面１１０ａと、該底面１１０ａから斜めに上向きに延びた側壁面１１０ｂと、該側壁面１１０ｂから水平に延びた水平面１１０ｃとを含む。これにより、第１のリード部１１０は底面１１０ａ及び側壁面１１０ｂでキャビティ１６０を設けるようになる。詳しくは、キャビティ１６０内にＬＥＤチップ１４０が実装される。ここで、図に示されていないが、ＬＥＤチップ１４０は、底面１１０ａにソルダーボールまたはワイヤなどの導電性部材によって電気的に接続されてもよい。この場合、第２のリード部１２０とＬＥＤチップ１４０とは、ワイヤによって互いに電気的に接続されることができる。
【００２１】
モールド１３０は、前記リードフレームを収容する。この時、モールド１３０は、ＬＥＤチップ１４０を含むキャビティ１６０を露出する開口部１７０を有する。即ち、モールド１３０は少なくとも底面１１０ａ及び側壁面１１０ｂを露出する。これに加えて、モールド１３０は第２のリード部１２０をさらに露出することができる。これにより、ＬＥＤチップ１４０から発生した熱は、効率的に放出することができる。ここで、前記リードフレームの一部、例えば水平面１１０ｃの一部は、モールド１３０を貫通して外部に引き出されて露出することができる。
【００２２】
また、モールド１３０は、前記リードフレームの背面を露出させ、ＬＥＤチップ１４０から発生した熱を効率的に放出することができる。
【００２３】
また、キャビティ１６０の深さを安定して設計し、ＬＥＤチップから発生した光がモールド１３０へ照射することを防止できる。これにより、モールド１３０が劣化し、発光ダイオードパッケージ１００の信頼性が低下することを防止できる。これに対しては、以下で、より詳細に説明する。
【００２４】
さらに、モールド１３０の開口部１７０に封止部材１５０を配設することができる。ここで、封止部材１５０は単層構造を有することができる。あるいは、封止部材１５０は、光効率を向上させるために異なる屈折率を有する二層構造を有することもできる。この場合、ＬＥＤチップ１４０からの光を外部に効率的に放出させるため、封止部材１５０の下部層は、封止部材１５０の上部層より屈折率の小さい部材とすることができる。
【００２５】
また、図に示されていないが、前記リードフレームの表面に、さらに、光の反射率を高めるための反射膜を配設することができる。前記反射膜は光反射率に優れた金属から成るものとすることができる。例えば、前記反射膜の材質は、ＡｇまたはＡｌであってもよく、前記反射膜はメッキ法によって設けることができる。これにより、発光ダイオードパッケージの光取出し効率をより増大させることができる。
【００２６】
以下、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態による好適なキャビティの設計をより詳細に説明する。
【００２７】
図２は、図１に示すＬＥＤチップの光特性を説明する図である。図２に示すように、ＬＥＤチップ１４０は直六面体の光源とすることができる。
【００２８】
ＬＥＤチップ１４０に電流が印加される場合、ＬＥＤチップ１４０で形成された光は、ＬＥＤチップ１４０の上面及び側面を介しても放出されることができる。ここで、ＬＥＤチップ１４０の中心Ｆで形成された光は、ＬＥＤチップ１４０の側面を介して放出される場合、該光はＬＥＤチップ１４０の上側縁を経由する第１の光Ｌ１の角度と、ＬＥＤチップ１４０の下側縁を経由する第２の光Ｌ２の角度との範囲ａにおいて分布されることができる。この場合、ＬＥＤチップ１４０の側面から発生した光のうち、前記リードフレームの下部へ向かう光は前記反射膜によって反射され、上部に放出される。
【００２９】
しかしながら、ＬＥＤチップ１４０の側面から発生した光のうち、前記リードフレームの上部へ向かう光の一部はモールド１３０に向かって照射され、モールド１３０を劣化させる場合がある。この場合、キャビティ１６０の深さを調整することによって、ＬＥＤチップ１４０の側面から発生した光がモールド１３０へ照射されるのを防止することができる。ここで、少なくとも第１の光Ｌ１は、キャビティ１６０の上側縁を経由することとなるように、キャビティ１６０の深さを調整することが望ましい。これにより、ＬＥＤチップ１４０の側面から発生した光の大部分は、前記リードフレームの側壁面１１０ｂに照射されることとなる。これは、ＬＥＤチップ１４０の上側縁を通過する光である第１の光Ｌ１が、ＬＥＤチップ１４０の側面から放出される最外角の光であるためである。ここで、キャビティ１６０の上側縁とは、側壁面１１０ｂと水平面１１０ｃとが接する領域を指すものである。
【００３０】
図３は、本発明の第１の実施の形態によるリードフレームの設計を説明する図である。図３に示すように、キャビティ１６０の深さは、下記の式（２）を満たさなければならない。
ｈ＝ｄ＋ｙ／２                                    （２）
【００３１】
ここで、ｈはキャビティ１６０の深さであり、ｄはＬＥＤチップ１４０の側面から発生した光のうち、前記リードフレームの上部に放出される光が、前記リードフレームの側壁面に照射可能とされる領域の長さである。ｙはＬＥＤチップ１４０の高さである。
【００３２】
前記リードフレームの側壁面１１０ｂに光が照射される領域の長さｄは、下記の式（３）によって求めることができる。
ｔａｎ（ａ／２）＝ｙ／ｘ＝ｄ／ｃ
ｄ＝ｙ／ｘ×ｃ                                    （３）
【００３３】
ここで、ｘはＬＥＤチップ１４０の幅であり、ｃはキャビティ１６０の幅である。
【００３４】
上記の式（２）、式（３）によって、キャビティ１６０の深さｈは、下記の式（４）を満たすようになる。
ｈ＝ｙ／ｘ×ｃ＋ｙ／２                            （４）
【００３５】
ここで、ｈはキャビティ１６０の深さであり、ｘはＬＥＤチップ１４０の幅であり、ｙはＬＥＤチップ１４０の高さであり、ｃはキャビティ１６０の幅である。
【００３６】
図４は、リードフレームの形態による発光ダイオードパッケージに対して行った高温負荷信頼性試験結果のグラフである。図４に示すように、キャビティを有するリードフレームを含む発光ダイオードパッケージ（Ｓ１）が、平坦なリードフレームを有する発光ダイオードパッケージ（Ｓ２）より劣化率が小さいことが認められた。
【００３７】
従って、前記リードフレームにキャビティを備える場合には、前記ＬＥＤチップからの光によって前記モールドが劣化することを防止できる。さらには、前記キャビティの深さを安定して設計することによって、前記モールドの劣化をより効果的に防止することができる。
【００３８】
図５は、本発明の第２の実施の形態による発光ダイオードパッケージの断面図である。ここで、ＬＥＤチップの個数を除けば、先に説明した第１の実施の形態による発光ダイオードパッケージと同一の構成を有する。従って、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同一の構成には同一の参照符号を付して、繰り返しの説明は省略することにする。
【００３９】
図５を参照して、本発明の実施の形態による発光ダイオードパッケージは、キャビティ１６０を有するリードフレームと、キャビティ１６０を露出し、前記リードフレームを収容するモールド１３０と、キャビティ１６０上に実装されたＬＥＤチップ１４０ａ、１４０ｂとを含む。ここで、ＬＥＤチップ１４０ａ、１４０ｂの側面から発生した光によってモールド１３０が劣化することを防止するため、ＬＥＤチップ１４０ａ、１４０ｂの上側縁を通過する光が、キャビティ１６０の上側縁を経由するようにキャビティ１６０を設計する。
【００４０】
前記リードフレームは、ＬＥＤチップ１４０ａ、１４０ｂが実装される第１のリード部１１０と、該第１のリード部１１０から離間され、互いに絶縁された第２のリード部１２０ａ及び第３のリード部１２０ｂとを含むことができる。ここで、キャビティ１６０は第１のリード部１１０に設けられる。
【００４１】
ＬＥＤチップは、第１のリード部１１０、即ちキャビティ１６０に配設された第１のＬＥＤチップ１４０ａと第２のＬＥＤチップ１４０ｂとを含むことができる。ここで、第１のＬＥＤチップ１４０ａ及び第２のＬＥＤチップ１４０ｂは、互いに同じかまたは異なる色相の光を具現することができる。
【００４２】
第１のＬＥＤチップ１４０ａ及び第２のＬＥＤチップ１４０ｂは、第１のリード部１１０と電気的に接続されることができる。ここでは、第１のＬＥＤチップ１４０ａは、第１のワイヤ１８０ａを介して第２のリード部１２０ａと電気的に接続されている。また、第２のＬＥＤチップ１４０ｂは、第２のワイヤ１８０ｂを介して第３のリード部１２０ｂと電気的に接続されている。
【００４３】
本発明の実施の形態において、２つのＬＥＤチップを実装することとして説明したが、これに限定されるものではなく、前記リード部の個数を調節し、２つ以上のＬＥＤチップを実装してもよい。
【００４４】
従って、前記リードフレームは互いに絶縁されたリード部の数を調整し、前記リードフレームに対して、ＬＥＤチップの個数を選択的に実装させることができる。
【００４５】
今回開示された実施の形態は例示に過ぎず、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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態による発光ダイオードの断面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤチップの光特性を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるリードフレームの設計を説明する図である。
【図４】リードフレームの形態による発光ダイオードパッケージに対して行った高温負荷信頼性試験結果のグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態による発光ダイオードパッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  発光ダイオードパッケージ
１１０  第１のリード部
１２０  第２のリード部
１３０  モールド
１４０  ＬＥＤチップ
１５０  封止部材
１６０  キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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