(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、枠状部材と透明樹脂部を構成する封止樹脂との間の剥離を防止すると共に、ＬＥＤチップの共晶接合が行なわれ得るようにした、表面実装型ＬＥＤを提供することを目的とする。【解決手段】  枠状部材１３の凹陥部１３ａの底部に露出するチップ実装部１１ａ及びボンディング部１２ａを有し且つ上記枠状部材の下面に回り込む一対のリードフレーム１１，１２と、上記枠状部材の凹陥部内にて上記チップ実装部上に接合され且つその表面が上記ボンディング部に対して接続されるＬＥＤチップ１４と、上記枠状部材の凹陥部内に充填される透明樹脂部１５と、を含む表面実装型ＬＥＤ１０であって、上記枠状部材が、主として透明樹脂部を構成する高耐熱の熱硬化性透明樹脂から構成されており、上記ＬＥＤチップが、上記チップ実装部の表面に対して共晶接合されるように、表面実装型ＬＥＤ１０を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップを収容すべき凹陥部を備えた枠状部材と、この枠状部材の凹陥部の底部に露出するチップ実装部及びボンディング部を有し且つ上記枠状部材の下面に回り込む一対のリードフレームと、上記枠状部材の凹陥部内にて上記チップ実装部上に接合され且つその表面が上記ボンディング部に対して接続されるＬＥＤチップと、上記枠状部材の凹陥部内に充填される透明樹脂部と、を含んでいる表面実装型ＬＥＤであって、
上記枠状部材が、主として透明樹脂部を構成する高耐熱の熱硬化性透明樹脂から構成されており、
上記ＬＥＤチップが、上記チップ実装部の表面に対して共晶接合されていることを特徴とする、表面実装型ＬＥＤ。
【請求項２】
上記枠状部材が、熱硬化性透明樹脂に酸化チタン及び／またはガラスフィラーを添加した材料から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表面実装型ＬＥＤ。
【請求項３】
上記枠状部材を構成する材料が、さらに酸化防止剤を添加されていることを特徴とする、請求項２に記載の表面実装型ＬＥＤ。
【請求項４】
上記透明樹脂部が、蛍光体を混入した透明樹脂により構成されており、
上記ＬＥＤチップからの出射光により蛍光体を励起させて、出射光と励起光との混色光を外部に出射することを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の表面実装型ＬＥＤ。
【請求項５】
上記ＬＥＤチップが、青色ＬＥＤチップであることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の面実装型ＬＥＤ。
【請求項６】
上記枠状部材が、上記一対のリードフレームに対してインサート成形により一体に構成されていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の表面実装型ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップからの光を蛍光体層を介して出射させて、ＬＥＤチップからの光と蛍光体層からの蛍光とを混色させて、外部に出射するようにした表面実装型ＬＥＤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤチップからの光を蛍光体層で黄色光に変換して、青色ＬＥＤチップからの青色光と混色することにより、外部に白色光を出射するようにした白色ＬＥＤが知られている。
このような白色ＬＥＤは、例えば図４に示すように構成されている。
即ち、図４において、白色ＬＥＤ１は、一対のリードフレーム２，３と、これらのリードフレーム２，３を所定位置に保持するように一体成形された枠状部材４と、この枠状部材４の凹陥部４ａ内に露出する一方のリードフレーム２のチップ実装部２ａ上に実装された青色ＬＥＤチップ５と、上記枠状部材４の凹陥部４ａ内にて青色ＬＥＤチップ５を包囲するように充填された蛍光体を混入した透明樹脂部６と、から構成されている。
【０００３】
上記リードフレーム２，３は、それぞれその先端にチップ実装部２ａ及びボンディング部３ａを備えるように、銅等の導電性材料から形成されていると共に、他端が、枠状部材４の側面から下面に回り込んで、表面実装のための接続部２ｂ，３ｂを構成している。
【０００４】
上記枠状部材４は、上記リードフレーム２，３に対してインサート成形等により一体に形成されており、上面中央に、すり鉢状に上方に向かって拡る凹陥部４ａを備えている。
ここで、上記凹陥部４ａの底部にて、上記リードフレーム２，３の先端２ａ，３ａが露出するようになっている。
また、上記枠状部材４は、反射率を考慮し、一般にナイロン系熱可塑性樹脂、例えばガラスフィラーと酸化チタンを添加した白色のポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂が使用される。
【０００５】
上記ＬＥＤチップ５は、上記枠状部材４の凹陥部４ａ内にて、一方のリードフレーム２の先端のチップ実装部２ａ上に接合されると共に、その上面に設けられた電極が、隣接する他方のリードフレーム３の先端のボンディング部３ａに対してボンディングワイヤ７により電気的に接続されるようになっている。
【０００６】
ここで、上記青色ＬＥＤチップ５は、例えば主として窒化物系半導体材料から構成されており、上記リードフレーム２，３を介して駆動電圧が印加されたとき、４２０乃至４８０ｎｍにピーク波長を有する光を発するようになっている。
【０００７】
上記透明樹脂部６は、微粒子状の蛍光体６ａを混入した例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、上記枠状部材４の凹陥部４ａ内に充填され、硬化されている。
そして、この透明樹脂部６に、青色ＬＥＤチップ５からの青色光が入射することにより、蛍光体６ａが励起され、蛍光体６ａから黄色光を発生させると共に、これらの混色による白色光が外部に出射するようになっている。
【０００８】
ここで、蛍光体６ａは、例えばセリウム，ガドリニウム等をドープしたＹＡＧ蛍光体や、このようなＹＡＧ蛍光体にてイットリウムを他の元素に置換したもの、あるいはオルトシリケート誘導体等が使用され、５３０乃至５９０ｎｍにピーク波長を有する蛍光を発するようになっている。
【０００９】
このような構成の白色ＬＥＤ１によれば、一対のリードフレーム２，３を介して青色ＬＥＤチップ５に駆動電圧が印加されると、青色ＬＥＤチップ５が発光し、この光が透明樹脂部６に混入された蛍光体６ａに入射することにより、蛍光体６ａが励起されて黄色光を発生させる。
そして、白色ＬＥＤ１は、この黄色光を、青色ＬＥＤチップ５からの青色光と混色させることにより、白色光として、直接に、あるいは枠状部材４の凹陥部４ａの側面で反射して、外部に出射させることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような構成の白色ＬＥＤ１においては、以下のような問題がある。
即ち、封止樹脂である凹陥部４ａに充填される透明樹脂部６を構成するエポキシ樹脂が、枠状部材４を構成するＰＰＡ樹脂と熱膨張係数が異なることから、使用に伴って、その界面に剥離が生ずることになる。このため、青色ＬＥＤチップ５からの青色光または透明樹脂部６からの黄色光あるいは混色による白色光が枠状部材４の凹陥部４ａの内面との境界領域に進んだ場合、透明樹脂部６と枠状部材４との間に間隙が生ずることから、この境界面による反射効率が著しく低下しすることになり、白色ＬＥＤ１における白色光の取出し効率が低下するので、信頼性が損なわれてしまう。
【００１１】
また、青色ＬＥＤチップ５とリードフレーム２のチップ実装部２ａを良好に接合するためには、Ａｕ−Ｓｎ共晶接合という方法があるが、枠状部材４を構成するＰＰＡ樹脂の耐熱性が２８０℃程度までであることから、共晶接合を行なうために必要な３００℃程度の温度に対する耐熱性を得ることができなかった。
【００１２】
このような問題は、青色ＬＥＤチップだけでなく、他の色を発光するＬＥＤチップからの光と蛍光体の励起光の混色光である他の色の光を出射するＬＥＤにおいても、またリードフレームの代わりにチップ基板を使用したＬＥＤにおいても、同様に存在する。
【００１３】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、枠状部材と透明樹脂部を構成する封止樹脂との間の剥離を防止すると共に、ＬＥＤチップの共晶接合が行なわれ得るようにした、表面実装型ＬＥＤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、本発明によれば、ＬＥＤチップを収容すべき凹陥部を備えた枠状部材と、この枠状部材の凹陥部の底部に露出するチップ実装部及びボンディング部を有し且つ上記枠状部材の下面に回り込む一対のリードフレームと、上記枠状部材の凹陥部内にて上記チップ実装部上に接合され且つその表面が上記ボンディング部に対して接続されるＬＥＤチップと、上記枠状部材の凹陥部内に充填される透明樹脂部と、を含んでいる表面実装型ＬＥＤであって、上記枠状部材が、主として透明樹脂部を構成する高耐熱の熱硬化性透明樹脂から構成されており、上記ＬＥＤチップが、上記チップ実装部の表面に対して共晶接合されていることを特徴とする、表面実装型ＬＥＤにより、達成される。
【００１５】
本発明による表面実装型ＬＥＤは、好ましくは、上記枠状部材が、熱硬化性透明樹脂に酸化チタン及び／またはガラスフィラーを添加した材料から構成されている。
【００１６】
本発明による表面実装型ＬＥＤは、好ましくは、上記枠状部材を構成する材料が、さらに酸化防止剤を添加されている。
【００１７】
本発明による表面実装型ＬＥＤは、好ましくは、上記透明樹脂部が、蛍光体を混入した透明樹脂により構成されており、上記ＬＥＤチップからの出射光により蛍光体を励起させて、出射光と励起光との混色光を外部に出射する。
【００１８】
本発明による表面実装型ＬＥＤは、好ましくは、上記ＬＥＤチップが、青色ＬＥＤチップである。
【００１９】
本発明による表面実装型ＬＥＤは、好ましくは、上記枠状部材が、上記一対のリードフレームに対してインサート成形により一体に構成されている。
【発明の効果】
【００２０】
上記構成によれば、ＬＥＤチップに駆動電流が流れることにより、ＬＥＤチップから光が出射する。そして、ＬＥＤチップから出射した光は、透明樹脂部を介して直接に、あるいは枠状部材の凹陥部の内壁面で反射されて、外部に出射する。
【００２１】
この場合、枠状部材が、その凹陥部内に充填される封止樹脂である透明樹脂部を構成する材料と同じ材料を主として使用して、例えばインサート成形によりリードフレームに対して一体に形成されている。従って、これらの枠状部材と透明樹脂部の熱膨張係数がほぼ同じであることから、枠状部材及び透明樹脂部がＬＥＤチップの駆動により発生する熱によって温度変化しても、枠状部材と透明樹脂部が互いに剥離してしまうようなことがなく、信頼性が確保され得ることになる。
【００２２】
また、枠状部材が主として高耐熱の熱硬化性透明樹脂から構成されているので、枠状部材が耐熱性を有していることから、一方のリードフレームのチップ実装部に対してＬＥＤチップを実装する際に、例えばＡｕ−Ｓｎ共晶等の共晶接合を行なったとしても、共晶接合を行なうために必要な温度（例えば３００℃）において上記枠状部材が影響を受けるようなことがなく、確実に共晶接合を行なうことが可能である。
【００２３】
上記枠状部材が、熱硬化性透明樹脂に酸化チタン及び／またはガラスフィラーを添加した材料から構成されている場合には、熱硬化性透明樹脂を使用して、枠状部材に適した反射率を有する例えば白色の材料を得ることができる。
【００２４】
上記枠状部材を構成する材料が、さらに酸化防止剤を添加されている場合には、この酸化防止剤によって経時変化による樹脂変色が防止されることになり、樹脂変色による反射率の低下が抑制され得ることになる。
【００２５】
上記透明樹脂部が、蛍光体を混入した透明樹脂により構成されており、上記ＬＥＤチップからの出射光により蛍光体を励起させて、出射光と励起光との混色光を外部に出射する場合には、ＬＥＤチップからの出射光と透明樹脂部に混入された蛍光体の励起光との混色光、例えば白色光を外部に出射させることができる。
【００２６】
上記ＬＥＤチップが、青色ＬＥＤチップである場合には、ＬＥＤチップからの青色光と透明樹脂部に混入された蛍光体の励起光、例えば黄色光との混色光、例えば白色光を外部に出射させることができる。
【００２７】
このようにして、本発明によれば、枠状部材を構成する材料が主として透明樹脂部と同じ材料から構成されていることにより、互いにほぼ同じ熱膨張係数を有しているので、温度変化によって枠状部材と透明樹脂部とが互いに剥離してしまうようなことがない。従って、信頼性の高い表面実装型ＬＥＤが得られることになる。
また、枠状部材が高耐熱材料から構成されていることにより、枠状部材の凹陥部内に露出している一方のリードフレームのチップ実装部にＬＥＤチップを実装する際に、例えばＡｕ−Ｓｎ共晶等の共晶接合を行なったとしても、枠状部材が共晶接合に必要な例えば３００℃程度の温度で耐熱性を有しているので、枠状部材に影響を与えることなく、共晶接合を確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明による表面実装型白色ＬＥＤの一実施形態の構成を示している。
図１において、表面実装型白色ＬＥＤ１０は、一対のリードフレーム１１，１２と、これらのリードフレーム１１，１２を所定位置に保持するように一体成形された枠状部材１３と、この枠状部材１３の凹陥部１３ａ内に露出する一方のリードフレーム１１のチップ実装部１１ａ上に実装された青色ＬＥＤチップ１４と、上記枠状部材１３の凹陥部１３ａ内にて青色ＬＥＤチップ１４を包囲するように充填された蛍光体を混入した透明樹脂部１５と、から構成されている。
【００３０】
上記リードフレーム１１及び１２は、それぞれその上記凹陥部１３ａ内に露出する先端にチップ実装部１１ａ及びボンディング部１２ａを備えるように、アルミニウム等の導電性材料から形成されていると共に、他端が、枠状部材１３の側面から下面に回り込んで、表面実装のための接続部１１ｂ及び１２ｂを構成している。
【００３１】
上記枠状部材１３は、上記リードフレーム１１，１２に対してインサート成形により一体に形成されており、上面中央に、すり鉢状に上方に向かって拡る凹陥部１３ａを備えている。
ここで、上記凹陥部１３ａの底部にて、上記リードフレーム１１，１２の先端のチップ実装部１１ａ及びボンディング部１２ａが露出するようになっている。
【００３２】
また、上記枠状部材１３は、本発明に基づいて、主として後述する透明樹脂部１５を構成する材料、即ち高耐熱の熱硬化性透明樹脂、例えば透明エポキシ樹脂から構成され、さらに例えばガラスフィラーと酸化チタンを添加されると共に、酸化防止剤を添加されている。
ここで、上記ガラスフィラー及び酸化チタンは、枠状部材１３の反射率を向上させるためのものであり、また酸化防止剤は、熱硬化性透明樹脂の酸化による樹脂変色を防止し、反射率の低下を抑制するものである。
【００３３】
上記枠状部材１３は、前述したリードフレーム１１，１２に対してインサート成形されるが、その際、例えば主たる構成材料である透明エポキシ材料に関して、所謂Ｂステージ状態で反応を停止させて、粉末状に粉砕したものを押し固めたタブレットを形成した後、このタブレットを使用して所謂トランスファーモールドにより成形される。
【００３４】
上記ＬＥＤチップ５は、上記枠状部材１３の凹陥部１３ａ内にて、一方のリードフレーム１３の先端のチップ実装部１３ａ上に接合されると共に、その表面に設けられた電極が、隣接して凹陥部１３ａ内に露出する他方のリードフレーム１２の先端のボンディング部１２ａに対してボンディングワイヤ１６により電気的に接続されるようになっている。
【００３５】
ここで、上記ＬＥＤチップ１４は、所謂青色ＬＥＤチップであって、例えば主として窒化物系半導体材料から構成されており、駆動電圧が印加されたとき、４２０乃至４８０ｎｍにピーク波長を有する光を発するようになっている。
【００３６】
さらに、上記ＬＥＤチップ１４は、上記チップ実装部１１ａに対して、例えばＡｕ−Ｓｎ共晶等の共晶接合によって接合されるようになっている。その際、枠状部材１３が前述したように主として高耐熱の熱硬化性透明樹脂から構成されていることにより、共晶接合に必要な温度（例えば３００℃）において耐熱性を有しているので、枠状部材１３に影響を与えることなく、ＬＥＤチップ１４のチップ実装部１１ａに対する共晶接合が行なわれ得る。
【００３７】
上記透明樹脂部１５は、微粒子状の蛍光体１５ａを混入した高耐熱の熱硬化性透明樹脂、例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、上記枠状部材１３の凹陥部１３ａ内に充填され、硬化されている。
そして、この透明樹脂部１５に、ＬＥＤチップ１４からの青色光が入射することにより、蛍光体１５ａが励起され、蛍光体１５ａから黄色光を発生させると共に、これらの混色による白色光が外部に出射するようになっている。
【００３８】
ここで、蛍光体１５ａは、例えばセリウム，ガドリニウム等をドープしたＹＡＧ蛍光体や、このようなＹＡＧ蛍光体にてイットリウムを他の元素に置換したもの、あるいはオルトシリケート誘導体等が使用され、５３０乃至５９０ｎｍにピーク波長を有する蛍光を発するようになっている。
【００３９】
本発明実施形態による表面実装型白色ＬＥＤ１０は、以上のように構成されており、製造の際には、以下のようにして製造される。
即ち、まず、リードフレーム１１，１２に対して枠状部材１３がインサート成形される。
その後、枠状部材１３の凹陥部１３ａ内にて、リードフレーム１１のチップ実装部１１ａ上にＬＥＤチップ１４が共晶接合によって接合されると共に、リードフレーム１２のボンディング部１２ａに対してワイヤボンディングされる。
次に、枠状部材１３の凹陥部１３ａ内に、蛍光体１５ａを混入した高耐熱の熱硬化性透明樹脂が充填され、硬化されることにより、透明樹脂部１５が形成され、表面実装型ＬＥＤ１０が完成する。
【００４０】
このような構成の表面実装型ＬＥＤ１０によれば、一対のリードフレーム１１，１２を介してＬＥＤチップ１４に駆動電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１４が発光して、青色光が出射する。
そして、ＬＥＤチップ１４から出射する青色光の一部が、透明樹脂部１５に混入された蛍光体１５ａに入射することにより、蛍光体１５ａが励起されて、黄色光を発生させる。
この黄色光が、ＬＥＤチップ１４からの青色光と混色されることにより、白色光となって、透明樹脂部１５を通って、透明樹脂部１５の上面から外部に出射することになる。
【００４１】
このようにして、本発明実施形態による表面実装型白色ＬＥＤ１０によれば、枠状部材１３を構成する主材料が、透明樹脂部１５を構成する材料と同じであることから、枠状部材１３と透明樹脂部１５の熱膨張係数が殆ど同じである。従って、ＬＥＤチップ１４の駆動により発生する熱によって、枠状部材１３及び透明樹脂部１５の温度が変化したとしても、枠状部材１３及び透明樹脂部１５が互いに剥離してしまうようなことがなく、信頼性の高い表面実装型ＬＥＤ１０が得られることになる。
【００４２】
また、枠状部材１３が高耐熱材料から構成されていることにより、枠状部材１３の凹陥部１３ａ内に露出しているリードフレーム１１のチップ実装部１１ａに対してＬＥＤチップ１３を共晶接合する場合、枠状部材１３の材料が共晶接合に必要な温度（例えば３００℃）にて耐熱性を有しているので、枠状部材１３に影響を与えることなく、共晶接合が行なわれ得ることになる。従って、ＬＥＤチップ１４がリードフレーム１１のチップ実装部１１ａに対して良好に接合され得ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
上述した実施形態においては、ＬＥＤチップ１４として、青色ＬＥＤチップを使用しているが、これに限らず、他の色の光を出射するＬＥＤチップであってもよい。
【００４４】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、枠状部材と透明樹脂部を構成する封止樹脂との間の剥離を防止すると共に、ＬＥＤチップの共晶接合が行なわれ得るようにした、表面実装型ＬＥＤが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による表面実装型白色ＬＥＤの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】従来の表面実装型白色ＬＥＤの一例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    表面実装型白色ＬＥＤ
１１，１２    リードフレーム
１１ａ  チップ実装部
１１ｂ，１２ｂ  接続部
１２ａ  ボンディング部
１３    枠状部材
１３ａ  凹陥部
１４    ＬＥＤチップ
１５    透明樹脂部
１５ａ  蛍光体
１６    ボンディングワイヤ
【図１】
2005259972.tif 000003
【図２】
2005259972.tif 000004