(57)【要約】【課題】発光素子の外囲器における放熱効率を改善する。【解決手段】リードフレーム１１に発光素子１ａの下面の電極を接続し、別のリードフレーム１２に発光素子１ａ’の下面の電極を接続する。この構成により、発光素子１ａの発する熱はリードフレーム１１を通じて放熱され、発光素子１ａ’が発する熱はリードフレーム１２を通じて放熱されるようになり、放熱効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部がｐ型、下部がｎ型で上下両面に電極を備えた第１発光素子と、
上部がｎ型、下部がｐ型で上下両面に電極を備えた第２発光素子と、
第１発光素子の下面の電極が接続される第１リードフレームと、
第２発光素子の下面の電極が接続される第２リードフレームと、
第１発光素子の上面の電極と第２発光素子の上面の電極とを接続するワイヤと、
を有することを特徴とする発光素子の外囲器。
【請求項２】
第１発光素子と第２発光素子が発する光は同じ色であることを特徴とする請求項１記載の発光素子の外囲器。
【請求項３】
第１発光素子と第２発光素子が発する光は異なる色であることを特徴とする請求項１記載の発光素子の外囲器。
【請求項４】
第１発光素子と第２発光素子の組を複数備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子の外囲器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子が発した光を外部へ放射するようにした発光素子の外囲器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED）等の発光素子には、光を外部へ効率的に放射するために外囲器（パッケージ）が必要である。その一例として、大型ＳＭＤ(Surface Mount Device)外囲器がある。
【０００３】
このような外囲器としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。図６の斜視図に示すように、従来の外囲器は、パッケージ２０に内壁が傾斜した凹部２１を備え、凹部２１の底面に金属製のカソード側のリードフレーム１１とアノード側のリードフレーム１２が別々に配置される。発光素子１の下端の電極がリードフレーム１１に銀ペースト等の導電性材料で接続され、発光素子１の上端の電極２がワイヤ３を通じてリードフレーム１２に接続される。パッケージ２０は、凹部２１の内壁で完全拡散反射に近い条件で発光素子１からの光が反射されるように、白色のポリフタルアミド樹脂で形成される。凹部２１には、上面開口部から透光性のエポキシ樹脂３０が液体の状態で注入され、その後、エポキシ樹脂３０は加温され硬化される。このような構成により、この外囲器は、発光素子１が発した直接光あるいは反射光をエポキシ樹脂３０を介して外部へ放射するようになっている。
【０００４】
また、図７の斜視図に示すように、白色を含めた混色を実現するために、複数の発光素子を外囲器に搭載することもある。同図では、ＲＢＧ三色の発光素子１ａ，１ｂ，１ｃの下端の電極が、それぞれ別個のカソード側のリードフレーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ上に銀ペーストもしくは共晶半田で接続されている。そして、発光素子１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれの上端の電極２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれに対応するワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃを通じて共通のアノード側のリードフレーム１２に接続される。
【特許文献１】特開２００３−１６３３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６に示した構成の場合、発光素子１で発生した熱は、熱伝導性の良い金属を通して逃げることになる。つまり、発光素子１の下端の電極の底面が接続されたリードフレーム１１を通じて熱が逃げる。一方、発光素子１の上端の電極に接続されているワイヤ３は細いため、このワイヤ３に接続されているリードフレーム１２は、熱の放熱経路としてはほとんど寄与せず、この外囲器は放熱効率が低いという問題がある。
【０００６】
また、図７に示した構成では、３つの独立したリードフレーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、発光素子１ａ，１ｂ，１ｃの下端の電極の底面がそれぞれ接続されているので放熱に寄与するが、共通のリードフレーム１２は、発光素子１ａ，１ｂ，１ｃの上端の電極２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ細いワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃを通じて接続されているため、放熱にはほとんど寄与しない。よって、この外囲器も放熱効率は十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、発光素子の外囲器における放熱効率を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発光素子の外囲器は、上部がｐ型、下部がｎ型で上下両面に電極を備えた第１発光素子と、上部がｎ型、下部がｐ型で上下両面に電極を備えた第２発光素子と、第１発光素子の下面の電極が接続される第１リードフレームと、第２発光素子の下面の電極が接続される第２リードフレームと、第１発光素子の上面の電極と第２発光素子の上面の電極とを接続するワイヤと、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、第１リードフレームに第１発光素子の下面の電極を接続し、第２リードフレームに第２発光素子の下面の電極を接続したことで、第１リードフレームと第２リードフレームの双方が放熱に寄与する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光素子の外囲器によれば、放熱効率を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、第１実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。同図の外囲器は、受けた光を完全拡散反射に近い条件で反射する白色のＰＰＡ（ポリフタルアミド）樹脂製の枠構造のパッケージ２０に凹部を備え、この凹部の底面に金属製のリードフレーム１１（第１リードフレーム）およびリードフレーム１２（第２リードフレーム）がそれぞれ配置される。この凹部の底面には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等による２種類の同色の発光素子１ａ（第１発光素子），発光素子１ａ’（第２発光素子）が配置される。
【００１２】
図２（ａ）に示すように、発光素子１ａは、通常のｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、ＡｌｌｎＧａｐ系の赤色四元活性層１０１を含むダブルへテロ構造を有し、ｐ側の上面に円形の電極２ａを、ｎ側の下面に矩形の電極４ａをそれぞれ備える。
【００１３】
また、図２（ｂ）に示すように、発光素子１ａ’は、発光素子１ａをｐ型ＧａＰ基板２００に融着させ、後からＧａＡｓ基板１００をエッチングで除去して構成される。よって、発光素子１ａ’の最終構造としては、ｐ型ＧａＰ基板２００の上にＡｌｌｎＧａｐ系赤色四元活性層１０１を含むダブルへテロ構造が形成され、ｎ側の上面に円形の電極２ａ’を、ｐ側の下面に矩形の電極４ａ’をそれぞれ備える。なお、融着の手法は、ウェハー同士を直接融着してもよいし、金属を介して融着してもよい。
【００１４】
図１に示すように、発光素子１ａは、その下面の電極４ａがリードフレーム１１に接続され、発光素子１ａ’は、その下面の電極４ａ’がリードフレーム１２に接続される。これらの接続には、銀ペーストもしくはＡｕ−Ｓｎ等の共晶半田を用いる。発光素子１ａの上面の電極２ａと発光素子１ａ’の上面の電極２ａ’は、ワイヤ３を通じて直列に接続される。このような構成の凹部に、透明のエポキシ樹脂３０を液体の状態で注入し、その後、加温して硬化させる。
【００１５】
図３は、本外囲器におけるリードフレーム１１，１２の構造を示す斜視図である。同図では、リードフレームの構造が分かり易くなるように、パッケージ２０の上部とエポキシ樹脂３０を除去した状態を示している。発光素子１ａが発した熱はリードフレーム１１を通じて放熱され、発光素子１ａ’が発した熱はリードフレーム１２を通じて放熱される。
【００１６】
したがって、本実施の形態によれば、リードフレーム１１に発光素子１ａの下面の電極４ａを接続し、別のリードフレーム１２に発光素子１ａ’の下面の電極４ａ’を接続したことで、リードフレーム１１，１２の双方が放熱に寄与するので、放熱効率を大幅に向上させることができる。これによって、より大きな電流を流すことが可能となり、明るい発光色を得ることができる。
【００１７】
なお、本実施の形態において、図６に示した発光素子の外囲器と同じ明るさを得るためには、それぞれの発光素子１ａ，１ａ’に流す電流値は半分でよい。この半分の電流値に相当する熱がそれぞれリードフレーム１１，１２から放熱されるので、発光素子の温度上昇を有効に抑えることができる。
【００１８】
［第２の実施の形態］
図４は、第２実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、発する光が同色の発光素子ではなく、異なる色の発光素子１ａ（第１発光素子），１ｂ（第２発光素子）を用いる。本実施形態における発光素子１ａは、ｎ型ＳｉＣ基板上に成長させたＧａＮ／ＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤであり、ｐ側の上面に円形の電極２ａを備え、ｎ側の下面にも電極を備える。一方、発光素子１ｂは、ｐ型ＧａＰ基板２００の上にＡｌｌｎＧａＰ系の黄色四元活性層を含むダブルヘテロ構造を有する黄色ＬＥＤであり、ｎ側の上面に円形の電極２ｂを備え、ｐ側の下面にも電極を有する。
【００１９】
発光素子１ａの下面の電極はリードフレーム１１に接続され、発光素子１ｂの下面の電極はリードフレーム１２に接続される。これらの接続には、銀ペーストもしくはＡｕ−Ｓｎ等の共晶半田が用いられる。発光素子１ａの上面の電極２ａと発光素子１ｂの上面の電極２ｂは、ワイヤ３を通じて直列に接続される。その他、図１と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。
【００２０】
本実施の形態によれば、発する光が異なる色の発光素子１ａ，１ｂを用い、その一例として青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤを用いたことで、青色と黄色は補色関係にあるので、発光素子１ａ，１ｂが発する光は擬似白色となり、明るい白色発光を実現することができる。
【００２１】
また、第１実施形態と同様に、リードフレーム１１に発光素子１ａの下面の電極を接続し、別のリードフレーム１２に発光素子１ｂの下面の電極を接続したことで、リードフレーム１１，１２の双方が放熱に寄与するので、放熱効率を大幅に向上させることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、発光素子１ａ，１ｂが発する光をそれぞれ青色、黄色としたが、これに限られるものではなく、様々な色を適用することができる。
【００２３】
［第３の実施の形態］
図５は、第３実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、第１発光素子と第２発光素子の組を複数設けた外囲器について説明する。同図の発光素子１ａ，１ｂは、図４に示した発光素子１ａ，１ｂと同一物であり、リードフレーム１１，１２にそれぞれ接続される。本実施形態では、この他にもう一組の発光素子１ｃ，１ｄを用いる。
【００２４】
発光素子１ｃは、ｎ型ＳｉＣ基板上に成長させたＧａＮ／ＩｎＧａＮ系の緑色ＬＥＤであり、ｐ側の上面に円形の電極２ｃを備え、ｎ側の下面にも電極も備える。発光素子１ｄは、ｐ型ＧａＰ基板上にＡｌｌｎＧａＰ系の赤色四元活性層１０１を含むダブルへテロ構造を有する赤色ＬＥＤであり、ｎ側の上面に円形の電極２ｄを備え、ｐ側の下面にも電極を備える。
【００２５】
発光素子１ｃの下面の電極はリードフレーム１１に接続され、発光素子１ｄの下面の電極はリードフレーム１２に接続される。これらの接続には、銀ペーストもしくはＡｕ−Ｓｎ等の共晶半田が用いられる。発光素子１ｃの上面の電極２ｃと発光素子１ｄの上面の電極２ｄは、ワイヤ３ｂを通じて直列に接続される。その他、図４と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。
【００２６】
このような構成とすることで、発光素子１ａ，１ｃが発した熱はリードフレーム１１を通じて放熱され、発光素子１ｂ，１ｄが発した熱はリードフレーム１２を通じて放熱される。
【００２７】
したがって、本実施の形態によれば、４つの発光素子１ａ〜１ｄを集積化したパッケージでも、リードフレーム１１に発光素子１ａ，１ｃのそれぞれの下面の電極を接続し、別のリードフレーム１２に発光素子１ｂ、１ｄの下面の電極を接続したことで、発光素子１ａ，１ｃが発した熱はリードフレーム１１から放熱され、発光素子１ｂ、１ｄが発した熱はリードフレーム１２から放熱されるので、リードフレーム１１，１２の双方が放熱に寄与し、放熱効率を大幅に向上させることができる。これによって、より大きな電流を流すことが可能となり、明るい発光色を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、発光素子の色の種類を多くできるので、より演色性の良い白色発光を実現することができる。
【００２９】
なお、直列に接続した発光素子１ａ，１ｂの組と、発光素子１ｃ、１ｄの組については、それぞれの直列電圧と直列抵抗はほぼ同じになるように、発光波長および素子の構造を選択することが望ましい。これにより、直列に接続された発光素子に流れる電流値を、双方の組でほぼ等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。
【図２】同図（ａ）は第１発光素子の構成、同図（ｂ）は第２発光素子の構成をそれぞれ示す断面図である。
【図３】リードフレームの構成を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。
【図５】第３実施形態における発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。
【図６】単数の発光素子を搭載した従来の外囲器の構成を示す斜視図である。
【図７】複数の発光素子を搭載した従来の外囲器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１ａ，１ａ’，１ｂ，１ｃ，１ｄ…発光素子
２，２ａ，２ｂ，２ｃ…電極
３，３ａ，３ｂ，３ｃ…ワイヤ
４ａ，４ａ’…電極
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…リードフレーム
１２…リードフレーム
２０…パッケージ
２１…凹部
３０…エポキシ樹脂
１００…ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１…赤色四元活性層
２００…ｐ型ＧａＰ基板
【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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【図６】
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【図７】
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