(57)【要約】【課題】基板に接地する放熱部品を有する発光素子の外囲器の製造に際して、高い精度を不要とする。【解決手段】放熱部品７０をパッケージ２０の底面より突出させるとともに、リードフレーム１１，１２を基板５０に対して挿入可能な形状にする。これにより、外囲器を基板５０に実装する際に、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０の底面全体が外囲器を支える構造となり、リードフレーム１１，１２の製造に高い製造精度を不要とすることができる。また、発光素子１を放熱部品７０の上面に配置し、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０を基板５０に実装することにより、放熱の改善を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を配置するための内壁が傾斜した凹部を上部に備えるとともに、放熱部品の挿入口を凹部に貫通した状態で底部に備えたパッケージと、
前記挿入口に挿入されたときにパッケージの底面よりも突出して基板に対して接触可能な底面を備えるとともに発光素子を配置可能な上面を備えた放熱部品と、
前記発光素子を外部に対して電気的に接続するためのものであって、基板に対して挿入可能な形状の電気的に一対のリードフレームと、
を有することを特徴とする発光素子の外囲器。
【請求項２】
前記放熱部品は非導電性であって、前記リードフレームのうち少なくとも一方が前記放熱部品と接触していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の外囲器。
【請求項３】
前記放熱部品は導電性であって、前記リードフレームのうち少なくとも一方が前記放熱部品と絶縁されており、前記リードフレームのうち少なくとも一方が前記放熱部品と接触していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の外囲器。
【請求項４】
前記放熱部品は、上部よりも下部のほうが大きくなっている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。
【請求項５】
前記放熱部品は、上部から下部にかけて階段状に大きくなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子の外囲器。
【請求項６】
前記放熱部品は、上部よりも下部のほうが大きくなっているテーパー形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子の外囲器。
【請求項７】
前記放熱部品と一方のリードフレームを接続するワイヤと、
前記発光素子の上端の電極と他方のリードフレームを接続するワイヤと、を有し、
前記発光素子の下端の電極が前記放熱部品と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６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、発光素子が発した熱を外部に放熱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（ＬＥＤ）の外囲器には、砲弾型のリードタイプや表面実装タイプなどがある。図７に表面実装タイプの斜視図を、図８にその断面図を示す。また、図８においては、外囲器を基板５０にはんだ４０で実装した様子と、放熱経路６０についても示している。
【０００３】
各図で示すように、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の底面に金属製のリードフレーム１１，１２が配置される。リードフレーム１１に発光素子１の下端の電極が銀ペースト等の導電性材料で接続され、発光素子１の上端の電極は、ワイヤ３を通じてリードフレーム１２に接続される。リードフレーム１１，１２は、パッケージ２０の側面より突出し、パッケージ２０の側面に沿って下部に伸び、パッケージ２０の底面に沿うように内側に折り曲がっている。
【０００４】
発光素子１は発光に伴い発熱するが、図８の主とする放熱経路６０で示すように、発光素子１からの発熱は、金属製のリードフレーム１１，１２を経由して、基板５０およびパッケージ２０の周囲に放熱される。リードフレーム１２は発光素子１とワイヤ３を介して接続されているのに対し、リードフレーム１１は発光素子１と導電性材料により直接接続されているので、リードフレーム１２からの放熱よりも、リードフレーム１１からの放熱のほうが大きい。
【０００５】
ところで、近年は、ＬＥＤの大電流高輝度化（高効率化）が進んでいる。大電流化に伴いＬＥＤの発熱量が増加するので、外囲器での放熱が重要となる。
【０００６】
ＬＥＤからの放熱を改善した外囲器構造として、特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１で提案されている構造は、リードフレームとは別に放熱を目的とした部品が設けられている。この放熱部品上にＬＥＤがマウントされているため、放熱に適した構造になっている。
【特許文献１】特表２００４−５２１５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この構造は特許文献１の図７に示されるように、ろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂの実装面と熱的な接続部分４の底面６の３つの面が基板上に接地されることを必要とする３点支持構造となる。したがって、確実に底面６が実装基板に接するためには、ろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂの実装面および底面６を平坦にする高い精度が要求される。
【０００８】
発光素子が透明樹脂などでモールドされ指向性がコントロールされている外囲器を複数使用して列状に実装する場合、あるいは、マトリックス実装する場合においては、基板面に対する発光素子の外囲器の浮きや傾きなどの実装精度の均一化が要求される。従来例の３点支持構造では、３つの実装面がほぼ同一面で設計されているため、一部の発光素子の外囲器においてろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂの実装面がねじれや曲がりによってそれぞれの実装面の高さに差異が生じた場合、他の正常に実装された発光素子の外囲器に対して放射方向がずれてしまうなど面光源、線光源として問題となる。
【０００９】
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、基板に実装する放熱部品を有する発光素子の外囲器の製造に際して、高い製造精度を必要としないことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明に係る発光素子の外囲器は、発光素子を配置するための内壁が傾斜した凹部を上部に備えるとともに、放熱部品の挿入口を凹部に貫通した状態で底部に備えたパッケージと、前記挿入口に挿入されたときにパッケージの底面よりも突出して基板に対して接触可能な底面を備えるとともに発光素子を配置可能な上面を備えた放熱部品と、前記発光素子を外部に対して電気的に接続するためのものであって、基板に対して挿入可能な形状の電気的に一対のリードフレームと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、放熱部品をパッケージの底面より突出させるとともに、リードフレームを挿入可能な形状としたことで、発光素子の外囲器を支持する部分が放熱部品の底面だけとなり、放熱部品の底面とリードフレームの実装面を同一面上にそろえる必要がないので、発光素子の外囲器を基盤面に対して容易かつ確実に実装することができ、もって発光素子の外囲器の製造については高い製造精度を不要とすることができる。
【００１２】
また、発光素子を放熱部品の上面に配置し、パッケージの底面より突出した放熱部品を基板に実装することにより、発光素子からの放熱の改善が可能となる。
【００１３】
第２の本発明に係る発光素子の外囲器は、前記放熱部品と一方のリードフレームを接続するワイヤと、前記発光素子の上端の電極と他方のリードフレームを接続するワイヤと、を有し、前記発光素子の下端の電極が前記放熱部品と電気的に接続されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子の外囲器によれば、基板に実装する放熱部品を有する発光素子の外囲器の製造に際して、高い製造精度を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１に一実施の形態における発光素子の外囲器の構成の斜視図を、図２にその断面図を示す。また、図２においては、本外囲器を基板５０にはんだ４０で実装した様子についても示している。本外囲器は、モールド樹脂製のパッケージ２０に、内壁が傾斜した反射面となっている凹部２１をパッケージ２０の上部に備える。パッケージ２０の底部には、放熱部品７０を挿入するための挿入口２２を凹部２１に貫通した状態で備える。
【００１７】
挿入口２２には、Ｃｕ系の材質でできた放熱部品７０が挿入される。放熱部品７０は段構成で、上面より底面が広くなっている。また、放熱部品７０を挿入口２２よりパッケージ２０に挿入した状態においては、放熱部品７０の底面は、パッケージ２０の底面よりも突出する。さらに、放熱部品７０の上面は、凹部２１の底面を形成し、パッケージ２０の上面側からは、放熱部品７０の上面を視認することができる。なお、放熱部品７０の形状は、円柱であっても角柱であってもよく、材質としてセラミックスを用いてもよい。
【００１８】
放熱部品７０の上面には、発光素子１が配置される。発光素子１の下端の電極は、銀ペースト等の導電性材料により放熱部品７０の上面と接続され、放熱部品７０はワイヤ３ａを介してパッケージ２０の内部に挿入されたリードフレーム１１に接続される。また、発光素子１の上端の電極は、ワイヤ３ｂを介してパッケージ２０の内部に挿入されたリードフレーム１２に接続される。なお、ワイヤ３ａ，３ｂはＡｕ系の材質を、リードフレーム１１，１２はＦｅ系の材質を採用する。
【００１９】
リードフレーム１１，１２は、パッケージ２０の側面より突出し、パッケージ２０の側面に沿って下部に伸び、基板５０に挿入できる形状である。また、リードフレーム１１，１２は、基板５０に挿入できるように、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０よりも突出する。
【００２０】
凹部２１には、上面の開口部から透明材料３０が液体の状態で注入され、その後、加温され硬化される。透明材料３０としては、例えば透光性のエポキシ樹脂が用いられる。発光素子１が発した直接光およびこの直接光が凹部２１の反射面で反射した反射光は透明材料３０を介して外部へ放射される。
【００２１】
本外囲器においては、基板５０に実装する際に、リードフレーム１１，１２が、基板５０に挿入されることから、外囲器を支持する点が放熱部品の底面だけとなり、放熱部品７０の底面とリードフレーム１１，１２の実装面が同一面である必要がなくなるので、本外囲器の製造については高い製造精度を不要とすることができる。
【００２２】
発光素子１が放熱部品７０の上面に導電性材料により直接接続されていることから、発光素子１の発する熱は、放熱部品７０を介して基板５０に放熱されるので、従来の外囲器より放熱経路が短くなり放熱の改善を図ることができる。
【００２３】
したがって、本実施の形態によれば、放熱部品７０をパッケージ２０の底面より突出させるとともに、リードフレーム１１，１２を基板５０に対して挿入可能な形状にしたことで、外囲器を基板５０に実装する際に、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０の底面全体が外囲器を支える構造となり、リードフレーム１１，１２の製造に高い製造精度を不要とすることができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、発光素子１を放熱部品７０の上面に配置し、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０を基板５０に実装することにより、放熱の改善を図ることができる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
図３は、本実施の形態における発光素子の外囲器の構成を示す断面図であり、図４はその上面図であり、図５はその斜視図である。
【００２６】
本実施の形態における発光素子の外囲器は、モールド樹脂製のパッケージ２０に、内壁が傾斜した反射面となっている凹部２１をパッケージ２０の上部に備える。また、パッケージ２０の底部には、放熱部品７０を挿入するための挿入口２２を凹部２１に貫通した状態で備える。
【００２７】
挿入口２２には、放熱部品７０が挿入される。放熱部品７０を挿入口２２よりパッケージ２０に挿入した状態においては、放熱部品７０の底面は、パッケージ２０の底面よりも突出する。放熱部品７０の上面は、凹部２１の底面を形成するので、パッケージ２０の上面側からは、放熱部品７０の上面を視認することができる。
【００２８】
放熱部品７０は、非導電性のセラミックスでできており、放熱部品７０の上部には、発光素子１を配置するための凸部を備えている。凸部の上面中央部には、発光素子１の下端の電極とリードフレームとの導通がとれるようにするために、メッキ層７１を備えている。メッキ層７１は、例えば、銀・金・パラジウムがニッケルの下地の上に設けられている構成となっている。なお、放熱部品７０が導電性を有する場合は、電気的に一対のリードフレームのうち少なくとも一方のリードフレームと放熱部品７０とは絶縁されていなければならない。
【００２９】
放熱部品７０の凸部の上面中央部に配置されたメッキ層７１の上面には、発光素子１が配置され、発光素子１の下端の電極は、メッキ層７１、ワイヤ３ａを介してパッケージ２０の内部に挿入されたリードフレーム１１に接続される。また、発光素子１の上端の電極は、ワイヤ３ｂを介して、パッケージ２０の内部に挿入されたリードフレーム１２に接続される。
【００３０】
リードフレーム１１，１２は、放熱部品７０の上面に接触して配置され、パッケージ２０の側面より突出し、パッケージ２０の側面に沿って下部に伸び、基板５０に挿入できる形状である。なお、リードフレーム１１，１２は、基板５０に挿入できるように、放熱部品７０よりも下部に伸びている。
【００３１】
発光素子１が放熱部品７０の上面に配置されるとともに、放熱部品７０が基板５０に接触するように実装されることから、発光素子１の発する熱は、放熱部品７０を介して基板５０に放熱されるので、放熱の改善を図ることができる。
【００３２】
また、リードフレーム１１，１２と放熱部品７０が接触していることにより、発光素子１の発する熱は、リードフレーム１１，１２も効果的な放熱経路として利用されるので、より放熱の改善を図ることができる。リードフレーム１１，１２は、基板５０にはんだ４０で固定されるので、リードフレーム１１，１２を伝わった熱は、基板５０裏面の銅箔へ主に放熱され、リードフレーム１１，１２を固定しているはんだ４０のヒートシンクとしての効果も得られる。
【００３３】
したがって、本実施の形態によれば、発光素子１を放熱部品７０の上面に配置し、パッケージ２０の底面より突出した放熱部品７０を基板５０に実装することにより、放熱の改善を図ることができる。また、リードフレーム１１，１２を放熱部品７０に接触させることにより、リードフレーム１１，１２も効果的な放熱経路として利用できるので、より放熱の改善を図ることができ、もって発光素子１の温度を下げ、特性を向上させることが可能となる。
【００３４】
なお、いずれの実施の形態においても、放熱部品を上から見た形状は、図６（ａ）に示すような矩形や、図６（ｃ）、（ｄ）に示すような円に限定するものではなく、図６（ｂ）に示す放熱部品の例のように６角形であってもよく、その他の形状をしていてもよい。
【００３５】
また、いずれの実施の形態においても、図６（ａ）〜（ｄ）に示す放熱部品の例のように、放熱部品の下部を上部よりも大きくすることにより、発光素子１において発生した熱を均一に早く分散させながら、伝えることができるので、さらに放熱の改善を図ることができる。なお、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、上部から下部にかけて階段状に大きくなるものでも、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、下部が大きいテーパー形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施の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】第１の実施の形態における発光素子の外囲器の構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施の形態における発光素子の外囲器の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態における発光素子の外囲器の構成を示す上面図である。
【図５】第２の実施の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】さまざまな形状の放熱部品の上面および側面を示す図である。
【図７】従来の発光素子の外囲器の構成を示す斜視図である。
【図８】従来の発光素子の外囲器の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…発光素子
３，３ａ，３ｂ…ワイヤ
１１…リードフレーム
１２…リードフレーム
２０…パッケージ
２１…凹部
２２…挿入口
３０…透明材料
４０…はんだ
５０…基板
６０…放熱経路
７０…放熱部品
７１…メッキ層
【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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【図８】
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