(57)【要約】【課題】光出力効率を向上させてエネルギー損失を低減するためのＬＥＤ実装構造及びその製造方法を提供する【解決手段】ＬＥＤ実装構造は、実装ボディー２０２と、リードフレーム２１０及び反射壁２１４とを含む。実装ボディー２０２内部には、ＬＥＤチップ２３０を載置するためのチップ載置領域２０４を有し、リードフレーム２１０の一部分がチップ載置領域２０４に露出している。反射壁２１４とリードフレーム２１０は連接し、反射壁２１４はリードフレーム２１０から折り曲げられ、延びてチップ載置領域２０４を覆う側壁であって、ＬＥＤチップ２３０の出射光を導くためものである。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にＬＥＤチップを載置するためのチップ載置領域を有する実装ボディーと、
一部分が前記チップ載置領域に露出したリードフレームと、
前記リードフレームに連接しかつ前記リードフレームから折り曲げられて延びる、前記チップ載置領域を覆う側壁であって、前記ＬＥＤチップの出射光を導くための反射壁と、
を少なくとも含むＬＥＤ実装構造。
【請求項２】
前記実装ボディーの材質が、エポキシ樹脂、ガラス繊維、酸化チタン、酸化カルシウム、または前記材料の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ実装構造。
【請求項３】
前記リードフレームと、前記反射壁とでコップ状の構造を構成することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ実装構造。
【請求項４】
前記リードフレームの材料が金、銀、銅、鉄、アルミニウム及びその合金よりなる群れから選らばれることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ実装構造。
【請求項５】
前記反射壁の材料が前記リードフレームのと同一であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ実装構造。
【請求項６】
前記反射壁の材料が銀であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ実装構造。
【請求項７】
板材で第１リードフレームと、リードフレームに連接された反射壁を形成するステップと、
射出成形により、実装ボディーで一部分の前記第１リードフレームと、一部分の第２リードフレーム及び前記反射壁とを覆うステップと、
を少なくとも含むＬＥＤ実装構造の製造方法。
【請求項８】
前記射出成形ステップの前に、さらに高反射率材を前記反射壁上に塗布することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ実装構造の製造方法。
【請求項９】
前記第１リードフレームと、反射壁を形成するステップは、前記板材上に前記第１リードフレームと連接する前記反射壁をあらかじめ取って置き、さらに、前記反射壁と前記リードフレームの境目を折り曲げることを含むことを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ実装構造の製造方法。
【請求項１０】
前記第１リードフレームと、反射壁を形成するステップは、型鍛造法で前記板材の一部分をコップ状の凹みに形成することを含むことを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ実装構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造及びその製造方法に関し、特に、ＬＥＤ実装構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、寿命が長く、省エネルギーで、しかも安全及び応答が早いなどの特徴を有する。また、ＬＥＤが実現し得る輝度の水準は、技術の進歩につれてますます上り、その応用範囲もかなりな広範囲に亙っている。周知のＬＥＤは、金属製リードフレームを使ってプラスチック射出成形によって製作される。図１は、伝統的なリードフレーム式ＬＥＤ構造を示す断面図である。
【０００３】
２つのリードフレーム１０４、１０６が、それぞれＬＥＤチップ１０２の正、負の電極に電気的に接続されている。伝統的な製作技術では、射出成形方式によって、実装材でリードフレームを被覆、固定してボディー１０８を形成し、このボディー１０８を、その後に続くＬＥＤチップ１０２の実装ステップにおける補助物とする。ボディー１０８内にはＬＥＤチップ１０２を載置するための凹み領域が形成されている。ＬＥＤチップ１０２の正極は、直接第１リードフレーム１０４に接続され、さらにワイヤ１１０を介して第２リードフレーム１０６に接続されている。接着封止剤１１２は、封止ステップにおいて、透光性材料を利用して凹み領域を充填することで、ＬＥＤチップ１０２を覆うためのものである。
【０００４】
このような伝統的構造では、チップ載置領域は射出成形による実装ボディーによってただ一つの出射光開口が残された実装ボディーによって画定される。一般に使用される実装ボディーの材質は、光の透過不能でかつ耐熱の材料である。例えば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）である。チップが発光するとき、一部分の非直接出射光は、載置領域内部に出射される。例えば、側壁に入射されて吸収、反射及び乱射の現象が生ずる。そして、極く少数の非直接出射光のみが最終的に出射光開口から出射され、大部分が反射、乱射を繰り返すうちに実装材に吸収、消耗されてしまう。
【０００５】
そのために、ＬＥＤ装置の実際出力効率は、光エネルギーが吸収されるために低減して、多大のエネルギー浪費となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光出力効率を向上させてエネルギー損失を低減するためのＬＥＤ実装構造及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、容易に所定の出射光角度が得られるＬＥＤ実装構造及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、発光素子の放熱性を向上させたＬＥＤ実装構造及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記目的を達成するために、ＬＥＤ実装構造及びその製造方法を提供する。ＬＥＤ実装構造は、内部にＬＥＤチップを載置するためのチップ載置領域を有する実装ボディーと、一部分が前記チップ載置領域に露出したリードフレームと、前記リードフレームに連接しかつ前記リードフレームから折り曲げられて延びた、前記チップ載置領域を覆う側壁であって、前記ＬＥＤチップの出射光を導くための反射壁と、を含む。
【００１０】
ＬＥＤ実装構造の製造方法は、板材で第１リードフレームと、リードフレームに連接された反射壁を形成するステップと、射出成形により、実装ボディーで一部分の前記第１リードフレームと、一部分の第２リードフレーム及び前記反射壁とを覆うステップと、を含む。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＬＥＤ実装構造の製造方法は、さらに、同一板材で第１リードフレームと、第１リードフレームに連接する反射壁とを形成し、反射壁に高反射率材を塗布するステップと、射出成形により実装ボディーで一部分の第１リードフレームと、一部分の第２リードフレーム及び反射壁を覆うステップと、チップ固定ステップを実施してチップを何れかのリードフレームに固定するステップと、ワイヤボンディングでチップと、ＬＥＤチップが載置されていない別のリードフレームに接続するステップと、封止ステップを実施して実装ボディーのチップ載置領域を充填するステップと、を含む。
【００１２】
第１リードフレーム及び反射壁を形成するステップは、板材上に第１リードフレームと連接する反射壁をあらかじめ取って置き、さらに、反射壁とリードフレームの境目を折り曲げることを含む。また、型鍛造法で前記板材の一部分をコップ状の凹みに形成することを含む。凹み構造のうち互いに隣接する面が、それぞれリードフレームと、反射壁になる。
【発明の効果】
【００１３】
前記を総括すれば、本発明のＬＥＤ実装構造は、光エネルギーの消耗を低減した、高い光出力効率である設計を提供することができる。さらに、熱放散を促進しかつ容易に出射光の角度をコントロールすることができる。その製造方法は、特殊の付加的設備は必要なく、単にリードフレームを形成するステップで同時に反射壁を形成すればよいので、付加的材料負担を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実装構造は、リードフレーム自身の材料を利用して、直接外部リード部分と、チップ載置領域内の反射壁とを形成するので、工程は簡単で便利である。さらに、付加的な特殊製造設備を必要としない。また、それによって得られる実装構造は、エネルギーの消耗を低減して光出力効率を向上させる効果を有する。以下、図面と実施形態によって、本発明の要旨を詳細に説明するが、当該技術分野における当業者が、本発明の好ましい実施形態を了解後、当然本発明が開示する技術から変更と修飾を加え得るが、それらは本発明の思想と範囲を逸脱できるものではない。
【００１５】
図２Ａは、本発明によるＬＥＤ実装構造の好ましい実施形態を示す斜視図である。ＬＥＤ実装構造は、実装ボディー２０２と、その内部に実装ボディー２０２内の凹み構造によって画定された空間領域であって、ＬＥＤチップを載置するためのチップ載置領域２０４と、一部分が実装ボディー２０２に埋設されかつチップ載置領域２０４に露出したリードフレーム２１２と、リードフレーム２１０に連接しリードフレームから折り曲げられて延びる、チップ載置領域２０４を覆う側壁２１６と、を含む。
【００１６】
好ましい実施形態では、ＬＥＤ実装構造は、実装ボディー２０２と、第１リードフレーム２１０（図２Ｂに図示）と、第２リードフレーム２１２（図２Ｂに図示）とはみな一部分が実装ボディー２０２に埋設された、すなわち、埋設部２１０ａと２１２ａとを有し、他の一部分を露出した、すなわち、露出部２１０ｂと、２１２ｂとを有する。ここでいう埋設とは、実装ボディー２０２の材料により完全に覆われたもの、及びチップ載置領域２０４に露出したものを含む。
【００１７】
実装ボディーの材料は、一般のＰＰＡ材、またはエポキシ樹脂、ガラス繊維、酸化チタン、酸化カルシウム、またはその組み合わせを使用することができる。
【００１８】
ＬＥＤチップ２３０は、直接第１リードフレーム埋設部２１０ａの上に設置されかつワイヤボンディングステップでワイヤ２１８を介して第２リードフレーム埋設部２１２ａに接続される。ここで、第１リードフレーム２１０と第２リードフレーム２１２の組み合わせが、装置において外部から電流を取り入れてＬＥＤ装置を発光させる正、負両極のリードの組み合わせを表わす。
【００１９】
図示したのは、側出射式（ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ）のＬＥＤ実装構造である。ＬＥＤチップの出射方向２０８が、実装ボディー２０２の出射光開口２０６を向いている。そして、実装ボディー２０２の側壁２１６が、出射光開口２０６に向かって逐次拡大されている。この傾斜式設計は、主として光が内部で反射を繰リ返した後、最終的には出射光開口２０６に向かって出射させるという出射光角度をコントロールする機能を有する。
【００２０】
ＬＥＤチップ２３０が発光して、光が出射光開口２０６から出射されるとき、一部分の非直射光は、実装ボディー２０２の側壁２１６に向かって入射する。このとき、側壁２１６は反射壁２１４に覆うわれているので、これらの光は、大部分のエネルギーを保って内部で反射する。たとえ反射を繰り返しても、その損失エネルギーは、周知の実装ボディー２０２材料に入射した場合の損失と比較して大幅に減少する。
【００２１】
しかも反射壁がリードフレームと連接しているので、ＬＥＤチップの熱放散に寄与する機能を有する。また、金属の高い反射率によって、装置が光を出射するときの反射方向の預測が、さらに容易かつ比較的確実に掌握することができる。また、シミュレーションまたは計算で高い再現性、高い信頼性の特定出射光角度のＬＥＤ発光装置を設計することができる。
【００２２】
図２Ｂは、好ましい実施形態の最初のリードフレーム板材を示す概略図である。本発明の反射壁の製作方法は次の通りである。すなわち、最初のリードフレーム板材２９０の第１リードフレーム２１０領域に反射壁２１４領域をあらかじめ取って置く。その後、この取って置いた領域を図中の折り曲げ線に沿ってそこの板材を折り曲げて反射面を形成する。この実施形態では、２つのリードフレーム２１０と２１２とは同一板材２９０から作製されかつ預め対向する両側の反射壁２１４を取って置いてある。リードフレーム板材は、通常金属材料、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウムまたはその合金である。
【００２３】
前記の反射壁は、リードフレームとは同一の材料であるが、好ましくはさらに反射壁の領域を反射率の高い材質、例えば、鉄または銅合金製のリードフレーム板上に銀メッキを施すことにより、高い反射効果が得られ、エネルギー損失をさらに低減することができる。
【００２４】
図４は、別の好ましい実施形態の最初のリードフレーム板材を示す概略図である。リードフレーム板材を折り曲げて反射壁を形成することは、型鍛造法を利用してリードフレーム板材４９０にコップ状の凹みを形成することもできる。図に示すように、第１リードフレーム４１０上にＬＥＤチップ４３０を載置しかつ反射壁４１４と連接させる、その境目は折り曲げ線で表わした。さらに、反射壁４１４と第１リードフレーム４１０の間も同様な折り曲げ構造である。テール部４１６と反射壁４１４とが連接している。このテール部４１６は、射出成形実装後は一部分が実装ボディーに埋設され、一部分が図２Ａにおける露出部２１０ｂと同様に外部リードとして露出している。同様にして、この実施形態の第２リードフレーム４１２も同時に同一板材から作製されている。
【００２５】
前記型鍛造法を利用して得られるリードフレーム構造には一つの利点がある。すなわち、型鍛造を経て形成される反射壁は、殆どがチップの四周を取り囲んでいるので、その後に続いて形成される実装ボディーの内部が提供し得る反射領域がさらに広くなり、効果が必然的に高められる。上記二つの実施形態では、板材内の二つのリードフレームが互いに連接する部分は、実装ボディー射出成形で両リードフレームを覆った後に切除することにより、各自独立の電極リードに形成することができる。
【００２６】
図３は、本発明によるＬＥＤ実装構造の製造方法のフローチャートである。好ましい実施形態では、本発明のＬＥＤ実装構造の製造方法は、同一の板材でリードフレーム及びリードフレームに連接する反射壁を形成する（ステップ３０２）ことと、射出成形方式によって、実装ボディーで一部分のリードフレームと反射壁とを覆う（ステップ３０４）ことと、チップ固定ステップを実施してチップをリードフレーム上に固定する（ステップ３０６）ことと、ワイヤボンディングステップでチップを別のリードフレームと導通させる（ステップ３０８）ことと、接着剤封止ステップを実施してチップ載置領域を充填する（ステップ３１０）ことと、を含む。また、射出成形の前に、さらに反射壁上に銀のような高反射率の材料を塗布することができる。
【００２７】
上記リードフレーム及び反射壁を形成するステップは次の通りである。板材上にあらかじめ何れかのリードフレームと連接する反射壁を取って置き、さらに、図２Ｂに示した反射壁とリードフレームの境目を折り曲げて反射壁を形成する。
【００２８】
また、先ず、型鍛造法で板状の一部分を杯状の凹みに形成し、図４に示すように、杯状の凹みのうち二つの隣接する表面をそれぞれ第１リードフレームと反射壁とする。特に注意すべきことは、形成された凹み構造は、何れかの表面と何れかの素子との対応関係に限定されないことである。例えば、頂出射式（ｔｏｐｖｉｅｗ ）と側出射式の異なる装置では、異なる定義となる。
【００２９】
上記本発明の好ましい実施形態から、本発明を応用すれば少なくとも下記のような利点が得られることが分る。すなわち、本発明ではリードフレームを形成するステップと同時に反射壁を画定したので、最終的実装構造が、これによって反射壁のエネルギー消耗が低減して、光出射効率が向上する。さらに、反射壁も装置の熱放散に寄与する効果を有している。また、反射壁が高い反射率特性であるためにＬＥＤ装置の出射光コントロールが、従来の実装ボディーでの出射光角度が不確定であるのと異なり、さらに容易となる。
【００３０】
反射壁とリードフレームとを同時に形成する方式は、製造工程全体に付加的な特殊設備を必要としないので、製造上かなり便利になる。また、材料コス卜からも，付加的な負担を回避することができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者が本発明の思想と範囲を逸脱せずに、様々の変更と改善をなし得ることはもちろんである。それゆえ、本発明の保護範囲は添付クレームによって定義されたものと見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】伝統的なリードフレーム式ＬＥＤ構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明によるＬＥＤ実装構造の好ましい実施形態を示す斜視図である。
【図２Ｂ】好ましい実施形態の最初のリードフレーム板材を示す概略図である。
【図３】本発明によるＬＥＤ実装構造の製造方法のフローチャートである。
【図４】別の好ましい実施形態の最初のリードフレーム板材を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０２…ＬＥＤチップ、１０４…第１リードフレーム、１０６…第２リードフレーム、１０８…ボディー、１１０…ワイヤ、１１２…接着封止剤、２０２…実装ボディー、２０４…チップ載置領域、２０６…出射光開口、２０８…出射方向、２１０…第１リードフレーム、２１０ａ…第１リードフレーム埋設部、２１０ｂ…第１リードフレーム露出部、２１２…第２リードフレーム、２１２ａ…第２リードフレーム埋設部、２１２ｂ…第２リードフレーム露出部、２１４…反射壁、２１６…側壁、２１８…ワイヤ、２３０…ＬＥＤチップ、２９０…リードフレーム板材、３０２〜３１０…ステップ、４１０…第１リードフレーム、４１２…第２リードフレーム、４１４…反射壁、４１６…テール部、４３０…ＬＥＤチップ、４９０…リードフレーム板材。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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