(57)【要約】【課題】そのヒートシンクがそのパッケージ体から外れる虞のないＬＥＤパッケージ、特にそのＬＥＤチップ保持体及び該保持体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ＬＥＤチップを保持し、ＬＥＤチップと共にＬＥＤパッケージをなす保持体であって、高熱伝導材からなっており、その正面に前記ＬＥＤチップを設置固定される実装面があるように構成されていてＬＥＤパッケージによる発熱を発散させるヒートシンクと、その中孔で前記ヒートシンクの一部を周囲から囲んでいて前記ＬＥＤチップと電気的に接続するリードフレームと、少なくとも前記実装面を残し、前記リードフレームと前記ヒートシンクとを周囲から一体的且つ相対的移動不可能に保持するように覆っているパッケージ体とを備えたＬＥＤパッケージのＬＥＤチップ保持体、該保持体の製造方法、及び、該保持体の実装面でＬＥＤチップを保持固定してなったＬＥＤパッケージを提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップを保持し、前記発光ダイオードチップと共に発光ダイオードパッケージをなす保持体であって、
高熱伝導材からなっており、且つ、その正面に前記発光ダイオードチップを設置固定される実装面があるように構成されていて前記発光ダイオードパッケージによる発熱を発散させるヒートシンクと、
その中孔で前記ヒートシンクの一部を周囲から囲んでいて前記発光ダイオードチップと電気的に接続するリードフレームと、
少なくとも前記実装面を残し、且つ、前記リードフレームと前記ヒートシンクとを周囲から一体的且つ相対的移動不可能に保持するように覆っているパッケージ体とを備えたことを特徴とする発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体。
【請求項２】
前記パッケージ体は、前記ヒートシンク及び前記リードフレームをそれぞれ移動不可能に固定していることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、
前記パッケージ体から露出していて前記発熱を発散させる放熱基板と、
前記放熱基板から、前記リードフレームの中孔を貫通するように突出する上、前記中孔に掴まれている突台とからなり、
且つ、前記実装面は前記突台の端面から窪んでいることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体。
【請求項４】
前記中孔の内壁と前記突台の外壁との間には、係合機構が構成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体。
【請求項５】
前記リードフレームは、その周囲を囲んでいる前記パッケージ体を貫通して露出している外部リードを有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体。
【請求項６】
請求項１に記載の発光ダイオードチップ保持体と、
前記発光ダイオードチップ保持体における前記ヒートシンクの前記実装面に、前記リードフレームと電気的に接続するように設置固定されている発光ダイオードチップとを備えたことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項７】
請求項１に記載の発光ダイオードチップ保持体と、
前記発光ダイオードチップ保持体における前記ヒートシンクの前記実装面に、前記リードフレームと電気的に接続するように保持固定されている発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップ保持体に、正面から前記発光ダイオードチップを遮蔽するように設置固定されていて前記発光ダイオードチップからの発光を調整するレンズとを備えたことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項８】
請求項３に記載の発光ダイオードチップ保持体と、
前記発光ダイオードチップ保持体における前記ヒートシンクの前記実装面に、前記リードフレームと電気的に接続するように保持固定されている発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップ保持体に、正面から前記発光ダイオードチップを遮蔽するように設置固定されていて前記発光ダイオードチップからの発光を調整するレンズと、
前記発光ダイオードチップ保持体における前記ヒートシンクの前記実装面上に、前記突台の端面まで充填されている蛍光体とを備えたことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項９】
その正面に発光ダイオードチップを設置固定される実装面を有するヒートシンクと中孔を有するリードフレームとを前記中孔が前記ヒートシンクの所定部分を周囲から囲むように仮固定する仮固定工程と、
射出成形により、パッケージ体を、少なくとも前記実装面を残し、且つ、前記リードフレームと前記ヒートシンクとを周囲から覆う上、一体的且つ相対的移動不可能に保持するように形成するパッケージ体成型工程とを備えることを特徴とする、発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法。
【請求項１０】
前記仮固定工程の前に、前記ヒートシンク及び前記リードフレームをそれぞれ前記パッケージ体成型工程に形成される前記パッケージ体と移動不可能に係合できる構造を有するようにさせる用意工程を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の発光ダイオードパッケージにおけるダイオードチップ保持体の製造方法。
【請求項１１】
前記用意工程において、前記リードフレームにおける中孔の内壁と前記ヒートシンクの前記所定部分との間にも係合関係をなし、
また、前記仮固定工程において、前記係合関係により前記ヒートシンクと前記リードフレームとを仮固定することを特徴とする、請求項１０に記載の発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法。
【請求項１２】
前記用意工程において、前記リードフレームにおける前記中孔の内壁を、前記仮固定工程時に前記ヒートシンクの前記所定部分を周囲から掴むようにさせることを特徴とする、請求項１１に記載の発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法。
【請求項１３】
前記用意工程において、前記リードフレームにおける前記中孔の内壁及び前記ヒートシンクの前記所定部分の外壁の少なくとも一つに、そこから突出していて前記仮固定工程時に他の一つを係止する突起を形成することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法。
【請求項１４】
前記用意工程において、前記リードフレームにおける前記中孔の内壁及び前記ヒートシンクの前記所定部分の外壁の他の一つに、そこから窪み、前記仮固定工程時に前記一つの突起を受けてそれと係合になる階段部を形成することを特徴とする、請求項１３に記載の発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードパッケージ関係に関し、特に発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体、該保持体を備えた発光ダイオードパッケージ及び該保持体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９７年に白色発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と略す）が実用化されて以来、研究・技術開発が盛んに行われてきた結果、ＬＥＤ照明の普及がなされている。LumiLeds Lighting, U.S社（ＬＬＣ）などが生産する多くの高出力ＬＥＤは、高輝度を発生することができるが、約３３０ｍＡの電流が必要であるため、電流による発熱も高く、良好な放熱機能を備えなければならないので、通常、ヒートシンクが組み込まれている。
【０００３】
前記例示の従来の高出力ＬＥＤは、下記特許文献１に示されている特許発明に基づくが、添付図９に示すように、全体がパッケージとなる上、発光源としてのＬＥＤチップ９１と、前記電流による発熱を発散させる前記のようなヒートシンク９２と、外部電源から前記ＬＥＤチップへ電流を導入するワイヤを搭載するリードフレーム９４とを主要部品とする以外に、必要に応じてＬＥＤチップ９１の発光を拡散させるレンズ９６をも備えている。前記リードフレーム９４は、パッケージ体９５の射出成形時にすでにパッケージ体９５に一体的に組み込まれたが、前記ヒートシンク９２は、独立体であって、他にパッケージ体９５の射出成形時に形成された中孔９５ａより挿入されて組み立てられなければならない。
【０００４】
しかし、このような従来のＬＥＤパッケージは、前記のように、そのヒートシンク９２がそのパッケージ体９５にある中孔９５ａに挿入されて組み立てられるように形成されたので、ヒートシンク９２は、パッケージ体９５から外れやすい上、一旦外れると、ヒートシンクの上部に搭載されているＬＥＤチップとリードフレーム９４に搭載されているリードとの間のボンディングワイヤや他の連接が断線し、使用も修復もできないようになる。
【特許文献１】米国特許第６２７４９２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、即ち、本発明は、そのヒートシンクがそのパッケージ体から外れる虞のない発光ダイオードパッケージ、特にその発光ダイオードチップ保持体及び該保持体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ある側面からみれば、発光ダイオードチップを保持し、発光ダイオードチップと共に発光ダイオードパッケージをなす保持体であって、高熱伝導材からなっており、且つ、その正面に前記発光ダイオードチップを設置固定される実装面があるように構成されていて発光ダイオードパッケージによる発熱を発散させるヒートシンクと、その中孔で前記ヒートシンクの一部を周囲から囲んでいて前記発光ダイオードチップと電気的に接続するリードフレームと、少なくとも前記実装面を残し、且つ、前記リードフレームと前記ヒートシンクとを周囲から一体的且つ相対的移動不可能に保持するように覆っているパッケージ体とを備えた発光ダイオードパッケージの発光ダイオードチップ保持体、及び、前記発光ダイオードチップ保持体と、前記発光ダイオードチップ保持体におけるヒートシンクの実装面に、前記リードフレームと電気的に接続するように設置固定されている発光ダイオードチップとを備えた発光ダイオードパッケージを提供する。
【０００７】
本発明は、他の側面から、また、その正面に発光ダイオードチップを設置固定される実装面を有するヒートシンクと中孔を有するリードフレームとを前記中孔が前記ヒートシンクの所定部分を周囲から囲むように仮固定する仮固定工程と、射出成形により、パッケージ体を、少なくとも前記実装面を残し、且つ、前記リードフレームと前記ヒートシンクとを周囲から覆う上、一体的且つ相対的移動不可能に保持するように形成するパッケージ体成型工程とを備える発光ダイオードパッケージにおける発光ダイオードチップ保持体の製造方法をも提供する。
【発明の効果】
【０００８】
前記構成により、または前記方法に製造される発光ダイオードチップ保持体及び該保持体を備えた発光ダイオードパッケージは、そのリードフレームとそのヒートシンクとが周囲から覆っているパッケージ体により一体的且つ相対的移動不可能に保持されているので、ヒートシンクがパッケージ体から外れる虞がなく、発光ダイオードパッケージの使用寿命をかなり上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
本発明の各実施の形態は、白色発光ダイオード（以下、「ＬＥＤパッケージ」と略称）を例として説明する。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例によるＬＥＤパッケージ１全体は、主として発光源としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ保持体３とを備え、必要に応じ、ＬＥＤチップ２から放出された光を波長変換させる蛍光体５と、ＬＥＤチップ２の発光を拡散させるレンズ６をも備えている。前記ＬＥＤチップ保持体３は、主として外部電源からＬＥＤチップ２へ電流を導入するワイヤ３１１を搭載するリードフレーム３１と、電流による発熱を発散させるヒートシンク３２とからなっている。
【００１２】
もっと詳しく説明すると（図３をも参照）、ＬＥＤチップ保持体３は、ＬＥＤチップ２を保持し、ＬＥＤチップ２と共にＬＥＤパッケージ１をなすものであって、高熱伝導材からなっており、且つ、その正面にＬＥＤチップ２を設置固定される実装面３２１があるように構成されていてＬＥＤパッケージ１に流れる電流による発熱を発散させるヒートシンク３２と、その中孔３１２でヒートシンク３２の一部を周囲から囲んでいてそのワイヤ３１１でＬＥＤチップ２と電気的に接続するリードフレーム３１と、少なくとも実装面３２１を残し且つリードフレーム３１とヒートシンク３２とを周囲から一体的且つ相対的移動不可能に保持するように覆っているパッケージ体４と、を備えている。
【００１３】
図示のように、ヒートシンク３２は、その下表面がパッケージ体４の下表面から露出していて前記発熱を発散させる放熱基板３２２と、放熱基板３２２の上表面からリードフレーム３１の中孔３１２を貫通するように突出し、その外壁が中孔３１２の内壁に掴まれる突台３２３とからなり、且つ、前記実装面３２１は突台３２３の端面３２４から窪んでいる。
【００１４】
また、図示のように、ＬＥＤチップ２は、ＬＥＤチップ保持体３におけるヒートシンク３２の前記実装面３２１に、リードフレーム３１と電気的に接続するように設置固定されている。
【００１５】
ＬＥＤチップ保持体３におけるヒートシンク３２の前記実装面３２１上には、蛍光体５が前記突台３２３の端面３２４まで充填されていてＬＥＤチップ２を遮蔽している。
【００１６】
ＬＥＤチップ保持体３には、ＬＥＤチップ２からの発光を調整するレンズ６が、正面からＬＥＤチップ２を遮蔽するように設置固定されている。
【００１７】
なお、図３及び図５を見ると、中孔３１２の内壁と突台３２３の外壁との間には、係合機構７が構成されている。即ち、リードフレーム３１における中孔３１２の内壁に、そこからやや突出している複数の突起７１が形成されており、突台３２３の外壁にそこからやや窪んでいて前記複数の突起７１を受けて互いに係合する環状の階段部３２５が形成してある。そのため、突台３２３が中孔３１２を貫通すると、前記突起７１と前記階段部３２５との係合により中孔３１２に取外し可能な仮固定となる。
【００１８】
また、図４及び図５をも参照すると、パッケージ体４は、ヒートシンク３２及びリードフレーム３１をそれぞれ移動不可能に固定している。即ち、パッケージ体４の内壁とヒートシンク３２の外壁との間、及び、パッケージ体４の内壁とリードフレーム３１の外壁との間は、すべて図示のような凹凸構造（番号４１、４２参照）となって互いに係合している。その上、リードフレーム３１は、さらに、その周囲を囲んでいるパッケージ体４を貫通して露出し、パッケージ体４に係止されている外部リード３１３を有する。そのため、ヒートシンク３２とリードフレーム３１とは、前記複数の突起７１と環状の階段部３２５との係合により仮固定ができる上、前記凹凸構造により相対移動が全く不可能な固定にもなっている。
【００１９】
因みに、前記高熱伝導材は金属またはセラミックスからなり、例えば銅、モリブデン、タングステン、アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリコン、クロムまたはそれらの合金から製造されている。
【００２０】
次に、図６及び図７に基づき、本発明の第２の実施例を説明する。
【００２１】
この実施例では、ヒートシンク３２の端面３２４近くにある突台３２３が張り出て大径部７２となっているので、リードフレーム３１における中孔３１２の内壁に当接していて係合機構７０となっている。
【００２２】
この実施例は、係合機構７０が、前記実施例の係合機構７と異なる外、他の構造が、前記実施例と全く同じなので、ここでその説明を省く。
【００２３】
そして、本発明のＬＥＤチップ保持体の製造方法について前記第１の実施例のＬＥＤパッケージにおけるＬＥＤチップ保持体の製造方法を例として説明する（図３〜５及び図８を参照）。
【００２４】
本製造方法例は、図８に示すように、用意工程（Ｓ１）と、仮固定工程（Ｓ２）と、パッケージ体成型工程（Ｓ３）とからなる。
【００２５】
用意工程（Ｓ１）は、ヒートシンク３２及びリードフレーム３１をそれぞれ係合できる構造を有するようにさせる工程である。
【００２６】
仮固定工程（Ｓ２）は、その正面にＬＥＤチップ２を設置固定される実装面３２１を有するヒートシンク３２と中孔３１２を有するリードフレーム３１とを中孔３１２がヒートシンク３２における突台３２３の外壁を周囲から囲むように仮固定する工程である。
【００２７】
また、パッケージ体成型工程（Ｓ３）は、射出成形により、パッケージ体４を、実装面３２１を残し、且つ、リードフレーム３１とヒートシンク３２とを周囲から覆う上、一体的且つ相対的移動不可能に保持するように形成する工程である。
【００２８】
その要点を詳しく説明すると、用意工程（Ｓ１）において、リードフレーム３１における中孔３１２の内壁とヒートシンク３２の突台３２３の外壁との間に係合関係をなす上、仮固定工程（Ｓ２）において、前記係合関係によりヒートシンク３２とリードフレーム３１とを仮固定する。
【００２９】
もっと詳しくは、用意工程（Ｓ１）においては、リードフレーム３１とヒートシンク３２とを、リードフレーム３１における中孔３１２の内壁が、仮固定工程（Ｓ２）時にヒートシンク３２の突台３２３の外壁を周囲から掴むことができる関係にさせる上、中孔３１２の内壁に、そこからやや突出している複数の突起７１を形成し、突台３２３の外壁にそこからやや窪んでいて仮固定工程（Ｓ２）時に前記複数の突起７１を受けて互いに係合となる環状の階段部３２５を形成する。
【００３０】
そして、仮固定工程（Ｓ２）において、ヒートシンク３２の突台３２３をリードフレーム３１の中孔３１２に貫通させて突起７１と階段部３２５との係合により中孔３１２に取外し可能な仮固定をする。
【００３１】
即ち、パッケージ体成型工程（Ｓ３）は、リードフレーム３１とヒートシンク３２とがそれらの構成自体により相対移動不可能になった後に行う。そのため、パッケージ体成型工程（Ｓ３）は、他の保持道具により仮固定する必要がない。
【００３２】
なお、本製造方法におけるパッケージ体成型工程（Ｓ３）においては、パッケージ体４を、リードフレーム３１ともヒートシンク３２とも、互いに凹凸構造（番号４１、４２参照）による嵌合関係を有し、リードフレーム３１とヒートシンク３２とが相対移動不可能になるようにさせるので、それにより製造されたＬＥＤチップ保持体３のヒートシンク３２は固定的であってそこから外れにくくなって丈夫になり、ＬＥＤチップ保持体３乃至それを備えた発光ダイオードパッケージ全体の寿命が大きく延びる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
上述のように、前記構成により、または前記方法に製造されるＬＥＤチップ保持体及び該保持体を備えたＬＥＤパッケージは、そのリードフレームとそのヒートシンクとが周囲から覆っているパッケージ体により一体的且つ相対的移動不可能に保持されているので、ヒートシンクがパッケージ体から外れる虞がなく、ＬＥＤパッケージの使用寿命が大きく延びる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施例によるＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例によるＬＥＤチップ保持体の部分分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施例によるＬＥＤチップ保持体の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例によるＬＥＤチップ保持体の分解斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例によるＬＥＤチップ保持体の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施例にかかるＬＥＤチップ保持体を製作する流れ図である。
【図９】従来の高出力ＬＥＤパッケージの断面を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…ＬＥＤパッケージ
２…ＬＥＤチップ
３…ＬＥＤチップ保持体
３１…リードフレーム
３１１…ワイヤ
３１２…中孔
３１３…外部リード
３２…ヒートシンク
３２１…実装面
３２２…放熱基板
３２３…突台
３２４…端面
３２５…階段部
４…パッケージ体
４１、４２…凹凸構造
５…蛍光体
６…レンズ
７，７０…係合機構
７１…突起
７２…大径部
【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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【図９】
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