(57)【要約】【課題】熱衝撃によってワイヤの断線が発生しにくく極めて信頼性の高い発光ダイオードを提供する。【解決手段】端部同士が対向配置された第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４と、第１リードフレーム１２の先端部に形成されたマウントステージ３０に固定された発光素子１６と、第２リードフレーム１４の先端部に形成されたボンディングステージ４０と、発光素子１６とを接続するワイヤ１８と、発光素子１６、マウントステージ３０、ボンディングステージ４０、及びワイヤ１８を封止する封止樹脂２２と、を備えた発光ダイオード１０において、マウントステージ３０及びボンディングステージ４０は平板状であって、少なくともいずれか一方のステージの先端角部が、平面視において弧状に湾曲した湾曲部３２，４２をなしていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部同士が対向配置された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、
前記第１リードフレームの先端部に形成されたマウントステージに固定された発光素子と、
前記第２リードフレームの先端部に形成されたボンディングステージと前記発光素子とを接続するワイヤと、
前記発光素子、前記マウントステージ、前記ボンディングステージ、及び前記ワイヤを封止する封止樹脂と、
を備えた発光ダイオードにおいて、
前記マウントステージ及び前記ボンディングステージは平板状であって、少なくともいずれか一方のステージの先端角部が、平面視において弧状に湾曲した湾曲部をなしていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記マウントステージ及び前記ボンディングステージの少なくともいずれか一方のステージが、平面視において、円形状、楕円形状、長円形状、又は卵形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記マウントステージ及び前記ボンディングステージの少なくともいずれか一方のステージは、前記ワイヤと対向する板面と側端面とがなめらかな曲面で連続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記曲面の曲率半径が０．０５ｍｍ以上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。
【請求項５】
前記発光素子から出射される光を反射する反射面が形成された反射枠体を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子とリードフレームとをワイヤで接続させた発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子からの光を効率よく前方へ放射するための構造として発光素子を金属反射面に対向配置した反射型発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
反射型発光ダイオード１００は、図６に示すように、端部同士が対向配置された第１リードフレーム１０２及び第２リードフレーム１０４と、第１リードフレーム１０２の先端部１０２ａに銀ペーストなどにより固定されたＬＥＤチップ１０６と、ＬＥＤチップ１０６及び第２リードフレーム１０４の先端部１０４ａとを電気接続するワイヤ１０８と、第１リードフレームの先端部１０２ａ及び第２リードフレームの先端部１０４ａを収納する凹状枠体１１０と、これらの部材を封止する封止樹脂１１２と、を備え、凹状枠体１１０の内側に形成された反射面１１４によってＬＥＤチップ１０６から出射される光を前方へ反射するようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような発光ダイオード１００では、ＬＥＤチップ１０６と第２リードフレーム１０４とをワイヤ１０８によりワイヤボンディングにより電気接続しているため、ＬＥＤチップ１０６を被覆する封止樹脂１１２の応力等によってワイヤ１０８の断線が生じる問題がある。特に、発光ダイオードを回路基板に実装する工程では昇温と冷却を繰り返すため、リードフレーム１０２，１０４と封止樹脂１１２との膨張率の相違に起因して、封止樹脂１１２に作用する応力が増大して封止樹脂１１２に亀裂が生じやすく、ワイヤ１０８が非常に断線しやすい問題がある。
【０００５】
これに対し、下記特許文献２には、ワイヤ１０８と対向する第２リードフレーム１０４の上端部を鈍角又は曲線形状とすることで封止樹脂への応力集中を緩和させワイヤ１０８の断線の発生しにくい発光ダイオードが提案されているが、このような発光ダイオードであっても近年、発光ダイオードの実装工程の高温化や多段階化に伴い、より過酷な熱衝撃条件下において充分にワイヤ１０８の断線を防止できない場合がある。
【特許文献１】特開２００４−６４３８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、熱衝撃によってワイヤの断線が発生しにくく極めて信頼性の高い発光ダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ワイヤボンディングにより発光素子とリードフレームが電気接続された発光ダイオードにおいて、リードフレームの先端角部近傍の樹脂に熱衝撃時に生じる応力が集中し、リードフレームの先端角部位置から封止樹脂に亀裂が生じてワイヤを切断することを見出し本発明の完成に至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る発光ダイオードは、端部同士が対向配置された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、前記第１リードフレームの先端部に形成されたマウントステージに固定された発光素子と、前記第２リードフレームの先端部に形成されたボンディングステージと前記発光素子とを接続するワイヤと、前記発光素子、前記マウントステージ、前記ボンディングステージ、及び前記ワイヤを封止する封止樹脂と、を備えた発光ダイオードにおいて、前記マウントステージ及び前記ボンディングステージは平板状であって、少なくともいずれか一方のステージの先端角部が、平面視において弧状に湾曲した湾曲部をなしていることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明において、前記マウントステージ及び前記ボンディングステージの少なくともいずれか一方のステージが、平面視において、円形状、楕円形状、長円形状、又は卵形状に形成されていてもよい。
【００１０】
また、上記本発明において、前記マウントステージ及び前記ボンディングステージの少なくともいずれか一方のステージは、前記ワイヤと対向する板面と側端面とがなめらかな曲面で連続してもよく、該曲面の曲率半径が０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
更にまた、上記本発明の発光ダイオードは、前記発光素子から出射される光を反射する反射面が形成された反射枠体を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リードフレームの先端角部が平面視において弧状に湾曲する湾曲部をなしているため、熱衝撃を受けても封止樹脂に亀裂が発生しにくくなり、ワイヤの切断を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態につき、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る発光ダイオード１０の斜視図であり、図２は発光ダイオード１０の平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
本実施形態に係る発光ダイオード１０は、図１〜図３に示すように、発光素子１６を反射面２４ａに対向配置した反射型の発光ダイオードであって、第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４と、第１リードフレーム１２の先端部に形成されたマウントステージ３０に銀ペーストなどにより固定された発光素子１６と、第２リードフレーム１４の先端部に形成されたボンディングステージ４０とマウントステージ３０上の発光素子１６とを電気接続するワイヤ１８と、内側に凹面形状の反射面２４ａが形成された凹部枠体２０と、を備え、少なくとも発光素子１６、ワイヤ１８、マウントステージ３０及びボンディングステージ４０が凹部枠体２０内に収納され、発光素子１６が反射面２４ａと対向した状態でエポキシ樹脂など光透過性の樹脂からなる封止樹脂２２により封止されている。
【００１６】
第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４は、例えば、厚さ０．６ｍｍ程度の平板を所定形状に成形したものであって、先端部同士が対向配置され、互いに略反対方向に延在し、凹部枠体２０の外側において凹部枠体２０側面に沿って曲げ加工が施されている。
【００１７】
第１リードフレーム１２の先端部に形成されたマウントステージ３０は、平板状であって図２に示すように平面視において円形状をなしており、第２リードフレーム１４の先端部と対向する先端角部には円弧状に湾曲した湾曲部３２が形成されている。また、第２リードフレーム１４の先端部に形成されたボンディングステージ４０も、マウントステージ３０と同様に、平板状であって平面視において先端角部が円弧状に湾曲した湾曲部４２を有する円形状をなしている。
【００１８】
凹部枠体２０は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱硬化性樹脂からなる上面が開口する矩形箱状をなしており、対向する辺の縁部に第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４を嵌め込み位置決め固定する一対の切欠部２６、２７が形成されている。また、凹部枠体２０の内側は凹面形状をなし、アルミニウムや銀等の金属層２４が蒸着あるいはメッキにより形成され、その表面に凹面形状の反射面２４ａが形成されている。また、切欠部２６，２７の底面には樹脂製の絶縁層２８が形成されており、第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４が金属層２４を介して短絡するのを防止している。
【００１９】
このような構成の発光ダイオード１０を製造するには、まず、銅ベースの合金からなる板材を第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４に対応した所定形状に打ち抜き成形した後、マウントステージ３０に発光素子１６を固定するとともに、発光素子１６とボンディングステージ４０とをワイヤ４０でワイヤボンディングする。
【００２０】
一方、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱硬化性樹脂を射出成形により所定形状に成形し、凹面にアルミニウムや銀を蒸着あるいはメッキ加工を行い金属層２４を形成するとともに、切欠部２６，２７の底面に絶縁層２８を形成することで、反射面２４ａを備えた凹部枠体２０を形成する。
【００２１】
そして、図１及び図３に示すように、発光素子１６が反射面２４ａと対向するように第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４を凹部枠体２０に形成した一対の切欠部２６，２７に嵌合する。
【００２２】
次いで、切欠部２６，２７に対応した第１リードフレーム１２及び第２リードフレーム１４上に、光硬化性樹脂あるいは接着性樹脂をディスペンサーなどを用いて滴下した後に硬化させて、封止樹脂を充填した際に切欠部２６，２７から樹脂が流出するのを防止する。
【００２３】
そして、発光素子と凹面体との間の隙間に封止樹脂２２を凹面体の縁面まで充填させた後に８０〜１４０℃程度の雰囲気炉にて樹脂を硬化させることで発光ダイオード１０が完成する。
【００２４】
上記のようにして形成した発光ダイオード１０と、図６に示すような第１リードフレーム１０２及び第２リードフレーム１０４の先端角部が湾曲していない従来の発光ダイオード１００について、２００個の発光ダイオードに対し２５０℃で１５秒間加熱したのち室温まで冷却する加熱冷却を３回繰り返す熱衝撃実験を行った後、光学顕微鏡により封止樹脂２２に生じた亀裂の有無を検査した。その結果、本実施形態の発光ダイオード１０では封止樹脂２２に亀裂が生じたものが３％以下であったのに対し、従来の発光ダイオード１００では３３％存在した。
【００２５】
以上のように、本発明によれば、発光ダイオード１０が熱衝撃を受けた際に封止樹脂２
２に応力が集中して亀裂が生じやすいマウントステージ３０及びボンディングステージ４０の先端角部が円弧状に湾曲しているため、熱衝撃を受けても封止樹脂に亀裂が発生しにくくなり、ワイヤの切断を大幅に低減することができる。
【００２６】
また、上記した本実施形態に係る発光ダイオード１０では、マウントステージ３０において受光素子１６を配設する載置面３４と側端面３６とが略垂直に交わっているが、図４に示すように、マウントステージ３０の載置面３４と側端面３６とをなめらかな曲面３８で連続して設けてもよく、また、ボンディングステージ４０も同様に、ワイヤ１８を固定する固定面４４と側端面４６とをなめらかな曲面４８で連続して設けてもよく、その際、曲面３８，４８の曲率半径は、０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。このようにマウントステージ３０やボンディングステージ４０の周縁部を曲面３８，４８で構成することにより、熱衝撃を受けても更に封止樹脂に亀裂が発生しにくくなり、ワイヤの切断を大幅に低減することができる。しかも、曲面３８，４８は、サンドブラスト加工などにより簡単に形成することができるため、曲面３８，４８を備えた発光ダイオードをコスト安価に製造することができる。
【００２７】
なお、本実施形態において、マウントステージ３０及びボンディングステージ４０の両方のステージを平面視円形状に形成した、本発明は、これに限定されず、マウントステージ３０及びボンディングステージ４０のいずれか一方のステージを平面視円形状に形成してもよく、また、楕円形状、長円形状、卵形状、あるいは図５に示すような角を丸めた矩形状など、マウントステージ３０やボンディングステージ４０の先端角部を弧状に湾曲させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】変更例に係る発光ダイオードの断面図である。
【図５】他の変更例に係る発光ダイオードの平面図である。
【図６】従来の発光ダイオードの斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…発光ダイオード
１２…第１リードフレーム
１４…第２リードフレーム
１６…受光素子
１８…ワイヤ
２０…凹部枠体
２２…封止樹脂
２４ａ…反射面
２６，２７…切欠部
３０…マウントステージ
３２，４２…湾曲部
３８，４８…曲面
４０…ボンディングステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008147575.tif 000006
【図５】
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【図６】
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