(57)【要約】      （修正有）【課題】モールド特性と構造強度が改良された、発光ダイオード、そのフレーム形成方法及びフレーム構造を提供する。【解決手段】単一材料テープは、互いに独立し向かい合って配置された第１、第２及び第３フレームとなり、プレス成形工程は、第１及び第２フレーム２１、２２から延びる第１及び第２ワイヤボンディング２１２、２２２部の薄い底に実施される。第１及び第２ボンディング部のそれぞれの厚さは、第３フレーム２３のそれよりも小さく、したがって、より厚い第３フレームは、よりよい消散効果を達成するための接着体の外側にさらされていてもよく、互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一つの側面は溝部２４で形成されている。フレームが発光ダイオードに適用され、接着体に固定されるとき、溝部は、フレームと接着体との間の結合特性を高めることができ、これらの間の構造強度を高めることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードのフレーム形成方法であって、前記方法は、
（ａ）金属材料テープを提供するステップと、
（ｂ）互いに独立し向かい合って配置された第１、第２及び第３フレームを形成するための第１プレス形成工程を実施するステップと、
（ｃ）互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一側面に溝部を形成する第２プレス形成工程を実施するステップと、を備え、
第１、第２ワイヤボンディング部は、第１及び第２フレームから第３フレームの側端に沿って延び、
第１及び第２ワイヤボンディング部の底は、第１及び第２ワイヤボンディング部のそれぞれの厚さが第３フレームの厚さより小さくなるように薄くされている、ことを特徴とするフレーム形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフレーム形成方法であって、
前記溝部は、前記溝部の周囲の複数のセクターにより形成され、前記セクターのうち第１セクターは、前記フレームの側面から前記フレームの内側及び上面に向って斜めに延び、前記セクターのうち第２セクターは、第１セクターに接続され、前記フレームの内側に向って底面に斜めに延びている、ことを特徴とするフレーム形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフレーム形成方法であって、
少なくともひとつの凸部は、第３フレームに近い第１及び第２ワイヤボンディング部に配置されている、ことを特徴とするフレーム形成方法。
【請求項４】
発光ダイオードの改良されたフレーム構造であって、
端の内側に空洞機能領域を有する接着体と、
互いに独立し向かい合って配置された少なくとも一つの第１、少なくとも一つの第２、
少なくとも一つの第３フレームとを備え、
前記第１、前記第２及び前記第３フレームのそれぞれは、前記接着体の中に部分的に固定され、
前記第１及び前記第２フレームはピン部を形成するために前記機能領域から接着体の外側へ延び、
前記第３フレームは、機能領域に配置され、
前記第３フレームの上面は前記機能領域にさらされ、
前記第３フレームの底面は前記接着体の外側にさらされ、
溝部は、互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一側面に形成され、
前記溝部は、前記溝部の周囲の複数のセクターにより形成され、
前記セクターのうち第１セクターは、前記フレーム側面から前記フレームの内側及び上面に向って斜めに延び、
前記セクターのうち第２セクターは、第１セクターに接続され、前記フレームの内側に向って底面に斜めに延びている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項５】
請求項４に記載のフレーム構造であって、
前記セクターのそれぞれの形状は、直線形状及び円弧形状の少なくとも一つを備えている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のフレーム構造であって、
第１及び第２ワイヤボンディング部は、それぞれ第１及び第２フレームから第３フレームの側端に沿って延びている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項７】
請求項６に記載のフレーム構造であって、
少なくとも一つの凸部は、第３フレーム近くの第１及び第２ワイヤボンディング部に形成されている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項８】
請求項６に記載のフレーム構造であって、
第１及び第２ワイヤボンディング部並びに第３フレームは、接着体の中に延びる固定部で形成されている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項９】
端の内側が空洞機能領域である接着体と、
互いに独立し向かい合って配置された少なくとも一つの第１、少なくとも一つの第２、
少なくとも一つの第３フレームと、
ワイヤにより第１及び第２ワイヤボンディング部に接続され、第３フレームの上面に固定された少なくとも一つの発光ダイオード素子と、
発光ダイオード素子を覆うために前記接着体の前記機能領域に配置されたカプセル化材料と、を備え、
前記第１、前記第２及び前記第３フレームのそれぞれは、前記接着体の中に部分的に固定され、
前記第１及び前記第２フレームはピン部を形成するために前記機能領域から接着体の外側へ延び、
第１及び第２ワイヤボンディング部はそれぞれ、第１及び第２フレームから第３フレームの側端に沿って延びており、
前記第３フレームは、機能領域に配置され、
前記第３フレームの上面は前記機能領域にさらされ、
前記第３フレームの底面は前記接着体の外側にさらされ、
溝部は、互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一側面に形成され、
前記溝部は、前記溝部の周囲の複数のセクターにより形成され、
前記セクターのうち第１セクターは、前記フレーム側面からフレームの内側及び上面に向って斜めに延び、
前記セクターのうち第２セクターは、前記フレームの内側に向って底面に斜めに延びている、ことを特徴とするフレーム構造。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光ダイオードであって、
前記セクターのそれぞれの形状は、直線形状及び円弧形状を備えている、ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の発光ダイオードであって、
少なくとも一つの凸部は、第３フレーム近くの第１及び第２ワイヤボンディング部に形成されている、ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の発光ダイオードであって、
第１及び第２ワイヤボンディング部と第３フレームは、接着体の内側の中に延びる固定部で形成されている、ことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にフレーム形成方法、より詳しくは発光ダイオードに適用されるフレーム構造に関し、フレームは異なる厚さを形成し、溝部は同じ材料テープにより形成されることができ、厚い方のフレームはよりよい消散効率を達成するために接着体の外側にさらされていてもよく、溝部はフレームと接着体との間のモールド特性を高めることができ、発光ダイオードの構造強度を増加する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、固体状態の半導体素子であり、電流はダイオードを通ることにより、共に結合された２つのキャリアを生成し、エネルギーは光の形式で放たれる。発光ダイオードは、小さな大きさであり、光であり、扱いやすいという優位点及び高い応答速度を有し、汚染がなく、したがって、発光ダイオードは次第に異なる分野に適用されつつある。早期の発展段階において、不十分な発光及び低い発光効率の障壁に遭遇したが、続いて開発された高出力発光ダイオードは不十分な発光の問題を解決し、ダイオードは次第に高効率発光源の市場に入り、タングステン線電球を置き換える傾向にある。したがって、発光ダイオードは従来型の照明に替わる潜在的製品である。発光ダイオードの製造技術の継続的改良と新規な材料の開発に伴い、次に開発された高出力発光ダイオードは、大幅に高められたエネルギー効率を有し、単位面積当りに流れる電流は増加し、素子により生成される熱は次第に増加する。従って、素子周辺の環境は、一番の熱消散領域になる。しかしながら、発光ダイオードを包む材料は、通常、熱絶縁効果を有する樹脂化合物であり、低い熱伝導率である。従って、もし樹脂化合物が装置及び電極線の全体を覆っているならば、熱消散は円滑とならず、どちらかというと樹脂化合物は閉ざされ絶縁された環境をつくることなる。加えて、発光ダイオードは、熱消散のために設計された特別な構造を有していないので、熱は、電極線の熱伝導特性により、回路を介して直接消散し、電極線はより高い温度抵抗を生成し、更に発光ダイオードの発光効率を減少させる。
【０００３】
上述した構造の欠点に関し、図１は発光ダイオードの構造を開示しており、これにおいて、絶縁接着体１０は本体として機能し、絶縁接着体１０の内側からその外部へ延びる複数の電極ピン１１が、絶縁接着体１０の中に配置される。絶縁接着体１０は、発光ダイオード素子１３が置かれた熱消散台１２に固定的に取り付けられる。素子１３はワイヤ１４を介してピン１１に電気的に結合されている。したがって、発光ダイオードが動作しているとき、それによる熱は、熱消散台１２を介して素子の底から消散される。その間、絶縁接着体１０は、より高い温度抵抗を生成するために、素子１３により発生した熱が熱導電経路としての電極線を介しての移動するのを防ぐために熱導電経路から電極線を絶縁する。これにより発光ダイオード素子１３の通常の作動温度での動作を損なわせている。
【０００４】
絶縁接着体１０の構造は熱消散問題を解決するが、全体構造は未だ以下の欠点を有している。
【０００５】
第１に、電極ピン及び熱消散台は、厚さにおいて違いを有し、２つ異なる厚さを有する材料テープは、電極ピン及び熱消散台を形成するのに使用しなければならず、それらの費用はより高くなる。
【０００６】
第２に、電極ピン１１は、要求により、曲げ部１１１を形成するために異なる方向に曲げられることができ、それにより、上面又は側面照明を形成することができる。しかしながら、曲げ工程の間、水平方向法線力が電極ピン１１に加えられ、電極ピン１１が絶縁接着体１０の外側に向って延ばされ、電極ピン１１は、図２に示されるように、間隙１１２を形成するように絶縁接着体１０から離れる傾向となり、それは、電極ピン１１と絶縁接着体１０との間の結合の構造的強度に影響する。
【０００７】
第３に、電極ピン１１に関し、ワイヤ１４が結合されているとき、電極ピンに加えられる垂直法線力は、電極ピン１１を振動させる傾向にあり、工程の安定性に影響する。
【０００８】
「半導体装置」と名称が付けられた米国特許出願公開第２００６０１１８８０８号は、底面と、底面の反対側の面に位置する素子取付面とを有する基板に備えられた半導体素子を開示している。半導体素子は、素子取付面上に取り付けられた主面を有している。半導体素子が発光素子のとき、素子取付面は空洞であり、素子は空洞に提供される。金属層は、空洞の表面に提供される。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、フレーム形成方法及びその構造であり、主に発光ダイオードのフレームに適用され、異なる厚さを有するフレーム及び溝部は、同じ材料テープから形成されることができ、より厚いフレームは、よりよい消散効果を達成するために、接着体の外にさらされていてもよく、溝部はフレームと接着体との間のモールド特性を高めると共に、発光ダイオードの発光強度と構造強度を高めることができる。
【００１０】
本発明によれば、単一材料テープは、互いに独立し向かい合って配置された第１、第２及び第３フレームとなり、プレス成形工程は、第１及び第２フレームから延びる第１及び第２ワイヤボンディング部の薄い底に実施される。第１及び第２ボンディング部のそれぞれの厚さは、第３フレームのそれよりも小さく、したがって、より厚い第３フレームは、よりよい消散効果を有している。
【００１１】
更に、互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一側面は、溝部を囲む複数のセクターにより形成された溝部で形成されていてもよい。第１セクターは、フレームの一側面からフレームの内部と上面に向って斜めに延びており、第２セクターは第１セクターに接続し、フレームの内側に向って底面に斜めに延びている。フレームが発光ダイオードに適用され、接着体に固定される場合、溝部はフレームと接着体のモールド特性を増加することができ、それらの間の構造強度を増加させることができる。
【００１２】
本発明の上述した及び他の観点は、以下の好適なしかし限定されない形態の詳細な説明でより理解されるであろう。以下の記述は添付図面を参照しつつなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（先行技術）は、発光ダイオードの従来の構造を示す概略図である。
【図２】図２（先行技術）は、従来の発光ダイオードの拡大された構造を示す概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の好適な実施形態によるフレームの形状について示す概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の好適な実施形態によるフレームの形状について示す概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の好適な実施形態によるフレームの形状について示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の好適な実施形態によるフレームの背面構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の好適な実施形態による溝部の構造について示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態による溝部の構造について示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの構造について示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの構造について示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの背面構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、発光ダイオード、そのフレーム形成方法及び改良されたフレーム構造を提供する。図３Ａから３Ｃは本発明の好適な実施形態によるフレームの形状について概略的に示す図である。図４は、本発明の好適な実施形態によるフレームの背面構造を示す斜視図である。図３Ａから３Ｃ及び図４に示されるように、本発明のフレーム形成方法は、以下のステップを含んでいる。ステップＡにおいて、金属材料テープ２０が提供される。ステップＢにおいて、第１プレス成形工程は、図３Ａに示されるように、互いに独立し向かい合って配置された第１、第２及び第３のフレーム２１、２２及び２３を形成するために行なわれる。第１及び第２のワイヤボンディング部２１２及び２２２は、それぞれ第１及び第２フレーム２１及び２２から第３フレーム２３の側端に沿って延びている。ステップＣにおいて、第２プレス成形工程は、図３Ｂ、３Ｃ及び４に示されるように、互いに独立し、向かい合って配置された２つのフレームの間の少なくとも一の側面で溝部２４を形成するために行なわれる。第１及び第２のワイヤボンディング部２１２及び２２２の底は、第１及び第２のワイヤボンディング部２１２及び２２２のそれぞれの厚さが第３フレーム２３の厚さより小さくなるように、薄くされている。
【００１５】
図に示される形態において、溝部２４は、第１及び第３フレーム２１及び２３の間と、第３及び第２フレーム２３及び２２の間との少なくとも一つの側面に形成される。溝部２４は、溝部の周囲の複数のセクターにより形成されている。図５に示される形態では、直線の第１及び第２セクター２４１及び２４２が提供され、ここで第１セクター２４１はフレーム２１／２２／２３の側面「ａ」からフレーム２１／２２／２３の内側で上面「ｂ」に向って斜めに延び、第１セクター２１２に結合された第２セクター２４２は、フレーム２１／２２／２３の内側に向って底面「ｃ」に斜めに延びている。勿論、セクター２４１及び２４２のそれぞれは円弧セクター（図６参照）又は直線セクターと円弧セクターとの組み合わせでもよい。
【００１６】
本発明のフレームは、図７から９に示されるように、発光ダイオードに適用することができる。図７は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの構造を示す斜視図である。図８は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの構造を示す断面図である。図９は、本発明の好適な実施形態による発光ダイオードの背面構造を示す概略図である。発光ダイオードの構造は、少なくとも第１、第２及び第３のフレーム２１、２２及び２３を有し、それぞれのフレーム２１／２２／２３は独立し向かい合って配置され、第１、第２及び第３のフレーム２１、２２及び２３のそれぞれは、接着体２５の中で部分的に固定されている。接着体２５は、凹み機能領域２５１で形成された一端を有している。第１及び第２フレーム２１及び２２は、ピン部２１１及び２２１を形成するために、機能領域２５１から接着体２５の外側に延びている。第３フレーム２３は機能領域２５１に配置され、上面「ｂ」は機能領域２５１にさらされ、底面「ｃ」は、接着体２５の外側にさらされている。溝部２４は、互いに独立し向かい合って配置された２つのフレームの間（第１及び第２のフレーム２１及び２２の間、並びに第２及び第３のフレーム２２及び２３の間）の少なくとも一側面に形成されている。
【００１７】
第１及び第２のワイヤボンディング部２１２及び２２２はそれぞれ第１及び第２のフレーム２１及び２２から第２のフレーム２３の側端にそって延びており、少なくともひとつの発光ダイオード素子２６は第３のフレームの上面「ｂ」に固定されている。発光ダイオード素子のそれぞれは、ワイヤ２７により第１及び第２のワイヤボンディング部２１２及び２２２に接続されており、カプセル化材料２８は発光ダイオード素子２６を覆うために接着体２５の機能領域に配置されている。
【００１８】
本発明の発光ダイオード素子２６のそれぞれは、光を放つために電源ＯＮされるとき、発光ダイオード素子２６の各々により生成される熱は、金属第３フレーム２３と接着体２５の外側にさらされた底面「ｃ」とを介して消散される。第３フレーム２３は、より厚く、接着体の外側にさらされているため、より効率的な消散効果を有し、第１、第２及び第３のフレーム２１、２２及び２３は、厚さの異なる２つの材料テープを用いることなく、単一の材料テープから形成されている。溝部２４は、フレーム２１、２２及び２３のそれぞれと接着体２５との間の接続部に配置されている。溝部２４の提供は、フレーム２１、２２及び２３のそれぞれと接着体２５との間のモールド特性を増加させる。更に、第３フレーム２３の２つの側面に配置された溝部２４の領域は、図５に示されるように、第１及び第２のフレーム２１及び２２のそれぞれの溝部２４の領域よりも少し小さいため、溝部２４の提供は、第３フレームの効率的消散領域に影響を与えることとはならない。
【００１９】
加えて、フレームのプレス成形工程の各々において、少なくともひとつの凸部２１３／２２３は、図９に示されるように、ワイヤボンディング領域を増加するとともに、ワイヤボンディング距離を短くするだけのために、第３フレーム２３近くの第１及び第２ワイヤボンディング部２１２及び２２２に配置される。第１及び第２ワイヤボンディング部２１２及び２２２と第３フレーム２３とは、図７及び図９に示されるように、接着体２５の中に延びる固定部２１４、２２４及び２３１で形成され、工程の安定性は効果的に保たれる。
【００２０】
本発明は、例示的方法により及び好適な実施形態の観点から述べられたが、本発明はこれらに限られないことが理解されるであろう。反対に、様々な改変並びに同様の編成及び方法に及ぶことが予定されており、したがって、添付の特許請求の範囲は、すべてのそのような様々な改変並びに同様の編成及び方法を包含するように最も広い範囲の解釈とされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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】
2012039110.tif 000012
【図９】
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【外国語明細書】
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