(57)【要約】【課題】  半田接合時の熱負荷に伴ってＬＥＤ素子とリードフレームとの電気接続性の低下を生じることなく、信頼性に優れる発光装置を提供する。【解決手段】  リード固定部６は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ：熱膨張率４．５〜６×１０-6／Ｋ）によって円板状に形成されており、切欠部６Ａにリードフレーム３Ａ、３Ｂを保持させることによってリードフレーム３Ａ、３Ｂを一体的に固定している。このことにより、外部回路等への半田接合時にリードフレーム３Ａ、３Ｂに熱負荷が加えられても、熱膨張率の小なるリード固定部６によってリードフレーム３Ａ、３Ｂ間の間隔が熱膨張によって大になることを防げる。エポキシ樹脂の熱膨張率はＡｌＮより遥かに大であることから、熱負荷によって封止部７が割れるといった問題を防げる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を一組のリード部材の一方に搭載して形成される発光装置において、
前記一組のリード部材に固定されて前記一組のリード部材に付与される熱負荷に基づくリード間隔の変化を防止するリード固定部を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記リード固定部は、熱膨張率が４．５×１０-6／Ｋから７×１０-6／Ｋの範囲の材料によって形成されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記リード固定部は、光透過性を有する樹脂材料によってモールド加工されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記リード固定部は、光透過性を有する樹脂材料によって形成される封止部と外部回路との間のスペーサとして設けられることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記リード固定部は、過大な電圧から前記ＬＥＤ素子を保護する保護素子を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項６】
前記リード固定部は、前記一組のリード部材に圧着固定される固定片を有することを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を光源とする発光装置に関し、特に、熱膨張に伴うリードフレームの間隔変化を防止することのできる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode：発光ダイオード）素子を光源としてリードフレームに搭載し、ＬＥＤ素子とリードフレームとをエポキシ樹脂等の封止材料で封止した発光装置がある。このような発光装置では、ＬＥＤ素子の搭載部を有する第１のリードフレームと、ＬＥＤ素子の一方の電極に給電するための第２のリードフレームとを有しており、第２のリードフレームは、ＬＥＤ素子の一方の電極とワイヤを介して接続される。
【０００３】
係る発光装置として、第１のリードフレームと第２のリードフレームとを樹脂からなる板状の支持基体で結合した発光装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載される発光装置は、ＬＥＤ素子を搭載する第１のリードフレームと、ＬＥＤ素子とワイヤを介して電気的に接続される第２のリードフレームとが微細な導電性粒子を混入されたエポキシ系樹脂材料からなる支持基体に嵌合されており、そのことによって静電気によるＬＥＤ素子の破壊を防ぐとともに第１のリードフレームおよび第２のリードフレームの機械的安定性を高めている。
【特許文献１】特開平１１−０６７９６６号公報（[００１０]〜[００１３]、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された発光装置によると、第１および第２のリードフレームを半田接合するときに支持基体を構成するエポキシ系樹脂が熱膨張して第１および第２のリードフレームの間隔が大になるため、ワイヤの断線やワイヤに過大な力がかかるという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、半田接合時の熱負荷に伴ってＬＥＤ素子とリードフレームとの電気接続性の低下を生じることなく、信頼性に優れる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成するため、ＬＥＤ素子を一組のリード部材の一方に搭載して形成される発光装置において、前記一組のリード部材に固定されて前記一組のリード部材に付与される熱負荷に基づくリード間隔の変化を防止するリード固定部を有することを特徴とする発光装置を提供する。
【０００８】
前記リード固定部は、熱膨張率が４．５×１０-6／Ｋから７×１０-6／Ｋの範囲の材料によって形成されることが好ましい。
【０００９】
前記リード固定部は、光透過性を有する樹脂材料によってモールド加工される構成とすることもできる。
【００１０】
前記リード固定部は、光透過性を有する樹脂材料によって形成される封止部と外部回路との間のスペーサとして設けられる構成とすることもできる。
【００１１】
前記リード固定部は、過大な電圧から前記ＬＥＤ素子を保護する保護素子を有する構成とすることもできる。
【００１２】
前記リード固定部は、前記一組のリード部材に圧着固定される固定片を有する構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光装置によれば、リード部材に付与される熱負荷によってリード部材の間隔が変化することを防止するリード固定部を設けたため、半田接合時の熱負荷に伴ってＬＥＤ素子とリード部材との電気接続性の低下を生じることなく、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の断面図である。この発光装置１は、ＧａＮ系半導体化合物からなるＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２の電極の一方と電気的に接続されるリードフレーム３Ａと、ＬＥＤ素子２を収容するカップ部３０を有するリードフレーム３Ｂと、ＬＥＤ素子２の電極の一方とリードフレーム３Ａとを電気的に接続するＡｕ線からなるワイヤ４と、カップ部３０に収容されたＬＥＤ素子２を封止するエポキシ樹脂等の光透過性樹脂からなる素子封止部５と、熱膨張係数の小なる材料からなりリードフレーム３Ａとリードフレーム３Ｂとを固定するリード固定部６と、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂によって形成される砲弾形状の封止部７とを有する。
【００１５】
ＬＥＤ素子２は、サファイア基板上に有機金属化合物気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によってｎ型層、発光層を含む層、およびｐ型層を結晶成長させることによって形成されており、発光波長４５０〜４８０ｎｍの青色光を主としてサファイア基板側から放射するように形成されている。
【００１６】
リードフレーム３Ａ、３Ｂは、熱伝導性に優れる銅合金によって形成されており、表面にＡｇめっきが施されている。また、半田接合される部分には、半田濡れ性を高めるために半田めっきが施されている。また、リードフレーム３Ｂのカップ部３０は、側面が傾斜を有する反射面３１を形成しており、ＬＥＤ素子２から放射される光を反射面３１で反射して外部放射させるようになっている。
【００１７】
リード固定部６は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ：熱膨張率４．５〜６×１０-6／Ｋ）によって円板状に形成されており、切欠部６Ａにリードフレーム３Ａ、３Ｂを保持させることによってリードフレーム３Ａ、３Ｂを一体的に固定している。
【００１８】
まず、第１の実施の形態の発光装置１の製造工程について以下に説明する。まず、リード部材となる銅合金の板材をリードフレーム３Ａ、３Ｂに応じた形状にプレス加工する。このプレス加工時にカップ部３０を同時に圧痕形成する。次に、リードフレーム３Ｂのカップ部３０底部に別工程で形成されたＬＥＤ素子２を接着固定する。次に、ＬＥＤ素子２の電極をリードフレーム３Ａ、３Ｂにワイヤ４を介して電気的に接続する。次に、カップ部３０にエポキシ樹脂をポッティングしてＬＥＤ素子２を樹脂封止する。次に、リードフレーム３Ａ、３Ｂにリード固定部６を装着する。リード固定部６は、切欠部６Ａがリードフレーム３Ａ、３Ｂを保持するように取り付けられる。次に、リードフレーム３Ａ、３Ｂ（ＬＥＤ素子２を含む）、リード固定部６をレンズ形状をした型内に配置し、エポキシ樹脂によるキャスティングモールドによって砲弾形状の封止部７を形成する。次に、同型を分離してリードフレーム３Ａ、３Ｂを基部から切り離す。
【００１９】
次に、第１の実施の形態の発光装置１の動作について以下に説明する。
【００２０】
発光装置１のリードフレーム３Ａ、３Ｂを図示しない電源装置に接続して通電することにより、ＬＥＤ素子２の発光層において発光し、ＬＥＤ素子２の外部に光が放射される。ＬＥＤ素子２から放射された光は素子封止部５を透過し、封止部７を介して外部放射される。また、ＬＥＤ素子２から放射された光のうち、反射面３１に入射した光は反射面３１で反射されて素子封止部５を透過し、封止部７を介して外部放射される。
【００２１】
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）外部回路等への半田接合時にリードフレーム３Ａ、３Ｂに熱負荷が加えられても、リードフレーム３Ａ、３Ｂより熱膨張率の小なるリード固定部６によってリードフレーム３Ａ、３Ｂ間の間隔が熱膨張によって大になることを防げる。エポキシ樹脂の熱膨張率はＡｌＮより遥かに大であることから、熱負荷によって封止部７が割れるといった問題を防げる。
（２）リードフレーム３Ａ、３Ｂに熱膨張率の小なる材料で形成されたリード固定部６を取り付けるだけでリード間隔の変化を防げるため、製造工程を煩雑化させることなく発光装置１の耐熱性、信頼性を向上させることができる。
【００２２】
なお、上記した実施の形態では、熱膨張率の小なる材料としてＡｌＮを用いた構成を説明したが、その他の材料としてＡｌ2Ｏ3（熱膨張率７×１０-6／Ｋ）やＳｉＮ等の材料を用いることも可能である。また、リード固定部６が僅かに導電性を有していても良い。これは、ＬＥＤ素子２の順電圧が小であることにより、発光の妨げとならないことによる。
【００２３】
また、ＬＥＤ素子２は、リードフレームに対してフリップチップ接合されるものであっても良い。例えば、サブマウント素子を介してＬＥＤ素子２をフリップチップ接合し、サブマウント素子の電極とリードフレーム３Ａをワイヤ４で接合することも可能である。また、ＬＥＤ素子２の発光色についても青色に限定されるものではなく、赤色や緑色等の他の色であっても良い。
【００２４】
また、ＬＥＤ素子２から放射される光に照射に基づいて励起されて励起光を放射する蛍光体を素子封止部５に混入し、ＬＥＤ素子２から放射された光と、蛍光体から放射される励起光とを混合して白色光等を生成する波長変換型の発光装置１とすることも可能である。
【００２５】
また、リード固定部６は、表面にＡｌやＡｇによる光反射層を設けて光放射性を高めるようにしても良い。また、全体を黒色にするか、もしくは発光側面を黒色にすると封止部７に入射する外光の乱反射を抑えることができ、点灯時と消灯時のコントラストを高めることができる。特に、ＬＥＤ素子２の点灯／消灯を繰り返す用途において、リード固定部６を黒色化することは有効である。また、リード固定部６の形状についても上記した円板状に限定されず、棒状等の他の形状であっても良い。
【００２６】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の断面図である。この発光装置１は、第１の実施の形態で説明したリード固定部６を封止部７中に設けずに封止部７から露出させた構成を有している。また、その他の構成において、第１の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００２７】
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて半田接合時にリード固定部６が図示しない外部回路とＬＥＤ素子２との間でスペーサとなるため、位置決め工具を用いることなく発光装置１を精度良く固定できるようになり、その結果、半田接合の作業性が向上する。
【００２８】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の断面図である。この発光装置１は、第２の実施の形態で説明した発光装置１のリードフレーム３Ａ、３Ｂをリード固定部６の下側で直角方向に折り曲げた構成を有している。また、その他の構成において、第２の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００２９】
上記した第３の実施の形態によると、第１および第２の実施の形態の好ましい効果に加えて直角方向に折り曲げたリードフレーム３Ａ、３Ｂによる外部回路への表面実装が可能になるため、表面実装基板に対しても半田接合時の熱負荷による損傷、通電不良の発生を抑制して安定した表面実装性を付与することができる。
【００３０】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の断面図である。この発光装置１は、第３の実施の形態で説明した発光装置１のリードフレーム３Ａ、３Ｂをリード固定部６の底面に沿って直角方向に折り曲げた構成を有している。また、その他の構成において、第３の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００３１】
上記した第４の実施の形態によると、第１から第３の実施の形態の好ましい効果に加えてリード固定部６の底面に沿ってリードフレーム３Ａ、３Ｂを折り曲げているので、発光装置１の取り付け高さを低く抑えることが可能になるとともに、リードフレーム３Ａ、３Ｂ間の間隔が熱膨張によって大になることを防げる。また、リードフレーム３Ａ、３Ｂの折り曲げに基づく封止部７の損壊をリード固定部６によって防ぐことができる。
【００３２】
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置の断面図である。この発光装置１は、第１の実施の形態で説明したリード固定部６に代えて誘電体からなる保護素子９を設けた構成を有しており、保護素子９はロウ付け部１０を介してリードフレーム３Ａ、３Ｂに取り付けられている。また、その他の構成において、第１の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００３３】
ロウ付け部１０は、半田の融点より高い融点を有したロウ材によって構成されており、リードフレームの半田接合時に溶融しないようになっている。
【００３４】
図６は、保護素子の電気的特性を示す図である。この保護素子９は、ＬＥＤ素子２の電気的特性（ＬＥＤ特性）における電圧Ｖ1，−Ｖ1においては導通せず、ＬＥＤ特性より大なる電圧Ｖ2，−Ｖ2が印加されると導通する保護素子特性を有し、静電気等の大なる電圧が印加されると保護素子９が導通することによってＬＥＤ素子２を保護する。
【００３５】
上記した第５の実施の形態によると、誘電体からなる保護素子９を設けることによってリードフレーム３Ａ、３Ｂの熱変形に基づくワイヤ４の断線を防ぎながら、ＬＥＤ素子２の許容電圧を超えた電圧の印加に対してＬＥＤ素子２の破壊を防ぐことができる。
【００３６】
図７から図９は、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を示す図である。図７は、発光装置の断面図である。この発光装置１は、封止部７の外側でリードフレーム３Ａ、３Ｂを機械的に固定するリード固定部１１を有しており、リード固定部１１は、保護素子１１Ｂと、保護素子１１Ｂにロウ付け部１１ａを介して接続されてリードフレーム３Ａ、３Ｂを保持するリード固定片１１Ａとを有する。また、その他の構成において、第１の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００３７】
図８は、リード固定片の平面図である。リード固定片１１Ａは、リードフレーム（図示せず）を保持するためのリード収容溝１１ｂを有し、リード収容溝１１ｂの一方の側面には傾斜部１１ｃが設けられている。また、ロウ付け部１１ａは半田の融点より高い融点を有したロウ材によって構成されており、リードフレームの半田接合時に溶融しないようになっている。
【００３８】
図９は、リードフレームを保持した状態のリード固定片の平面図である。リード固定片１１Ａは、開放端側を工具等で塑性変形させることによりリード収容溝１１ｂ内にリードフレーム３Ａ、３Ｂを圧着固定する。この状態で静電気等の大なる電圧がリードフレーム３Ａ、３Ｂに印加されると保護素子１１Ｂが導通することによってＬＥＤ素子２の破損を防止する。
【００３９】
上記した第６の実施の形態によると、保護素子１１Ｂをリード固定部１１に設けることで、第５の実施の形態で説明したリードフレーム３Ａ、３Ｂの熱変形に基づくワイヤ４の断線を防ぐことができるとともに、発光装置１の実装直前に後付けでリード固定部１１を容易かつ確実に設けることができる。
【００４０】
なお、上記した実施の形態では、砲弾形状の封止部７を設けた発光装置１を説明したが、封止部７は砲弾状の光学形状を有する構成に限定されず、例えば、円柱状等の他の形状に形成されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図４】第４の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図５】第５の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図６】保護素子の電気的特性を示す図である。
【図７】第６の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図８】第６の実施の形態に係るリード固定片の平面図である。
【図９】第６の実施の形態に係るリードフレームを保持した状態のリード固定片の平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、発光装置  ２、ＬＥＤ素子  ３Ａ、リードフレーム
３Ｂ、リードフレーム  ４、ワイヤ  ５、素子封止部  ６、リード固定部
６Ａ、切欠部  ７、封止部  ９、保護素子  １０、ロウ付け部
１１、リード固定部  １１Ａ、リード固定片  １１Ｂ、保護素子
１１ａ、ロウ付け部  １１ｂ、リード収容溝  １１ｃ、傾斜部
３０、カップ部  ３１、反射面
【図１】
2005167080.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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