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JP5106862B2 - 発光ダイオードパッケージ - Google Patents

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Description

本発明は複数の発光ダイオードチップを備えた発光ダイオードパッケージ及び発光ダイオードパッケージ用のリード群構造に関するものである。
最近になって、発光ダイオードチップを光源とする照明装置の開発が盛んになって来ている。例えば、自動車等の車両用の照明装置の分野においては、低消費電力、低発熱、デザインの自由度等が重視されており、これらの要望を満たすものとして、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオードパッケージからなる照明装置が注目を集めている。
従来の発光ダイオードパッケージは、光源としての発光ダイオードチップと、リードと、リードを保持する絶縁構造体とから概略構成されている。絶縁構造体には凹部が設けられ、この凹部内に発光ダイオードチップが配置され、この凹部内面が、発光ダイオードチップからの光を集光して効率良く出射させる反射面になっている。ところで発光ダイオードチップは、従来の電球型の光源と比べて小型で占有体積が小さいことから、１つの凹部内に複数の発光ダイオードチップを配設させることが可能とされている。そこで、照明装置の出力向上を目的として、１つの凹部内に複数の発光ダイオードチップを配設させた照明装置が検討されている。
また、上記のパッケージタイプとは別に、ボードタイプの照明装置も知られている。ボードタイプの照明装置は、実装基板と、実装基板上に実装された発光ダイオードチップと、実装基板上に取り付けられたリフレクタとから構成されている。リフレクタには凹部が形成されており、この凹部内に発光ダイオードチップが配置されている。また、凹部の内面は反射面とされている。更に、実装基板とリフレクタとの間には、接着用のエポキシ樹脂層が備えられている。
特開２００５−３２７５７７号公報
ところで、上述の発光ダイオードパッケージまたはボードタイプからなる照明装置における反射面として、回転放物面形状からなるものが知られているが、この回転放物面からなる反射面はただ１つの焦点を有しているので、複数の発光ダイオードチップの全部を焦点に配置することは不可能であり、通常は焦点を中心としてその周囲に複数の発光ダイオードチップを配設させる構成になっている。このように構成された照明装置を発光させた場合、平行光線を出射させることが困難であった。
また、発光ダイオードパッケージの絶縁構造体に設けられた凹部には、蛍光体入りの透明樹脂が充填されるが、封止樹脂の屈折率と空気の屈折率との比で決まる全反射角よりも浅い光線は外部に放射されないため、光取り出し効率が低くなるという問題があった。しかしながら、封止樹脂表面に対し垂直に入射できれば、光取り出し効率は１００％に近づけることができる。
一方、上述のボードタイプの照明装置では、発光ダイオードチップから出射された光の一部が、銅パターン絶縁用のエポキシ樹脂基板層に吸収されてしまい、これにより更に発光効率が低下するという問題があった。
マルチチップ用の放物リフレクタに関しては、複数の発光ダイオードチップを一列に配置し、リフレクタ形状を最適化することで、平行光線の創出を極大化できる（例えば特願２００６−１８９２０６）。複数の発光ダイオードチップを並列接続する場合は、入出力用リードと各発光ダイオードチップの電極とを個別にボンディングワイヤで結線すればよいので、比較的容易に発光ダイオードチップを一列に配列できる。しかし、発光ダイオードチップを直列に接続しようとすると、発光ダイオードチップ同士をボンディングワイヤで直接結線することは難しいので、発光ダイオードチップ同士の間に補助リードを設け、この補助リードを介してボンディングワイヤで結線する必要がある。そうなると、入出力用リードの他に補助リードを配置する必要があり、リードの形状が極めて複雑化し、また、発光ダイオードチップ同士の間隔を小さくできず、かえって集光性が低下するおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、発光効率に優れ、光量が大きく、しかも各発光ダイオードチップからそれぞれ出射された光を平行光にして効率良く集光することが可能な発光ダイオードパッケージ及び発光ダイオードパッケージ用のリード群構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］複数の発光ダイオードチップが直列接続されてなるダイオード群と、前記ダイオード群に接続されるリード群とを具備してなり、前記リード群には、前記ダイオード群の端子となる一対の外部リードと、前記発光ダイオードチップの数よりも１つ少ない数の補助リードとが備えられ、前記一対の外部リードのうち一方の外部リード上に、前記複数の発光ダイオードチップが一列に配置され、前記複数の発光ダイオードチップからなる列の片側または両側に、前記補助リードが配置され、前記複数の発光ダイオードチップの内、相互に隣接する発光ダイオードチップ同士が、前記補助リードを介して直列に接続されることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
［２］前記一方の外部リードに、前記発光ダイオードチップを載置する素子載置部が形成され、前記発光ダイオードチップのｐ電極およびｎ電極が前記素子載置部側とは反対側に向けられ、前記ｐ電極およびｎ電極と前記補助リードとがボンディングワイヤを介して接続されていることを特徴とする前項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
［３］前記素子載置部の先端が、他方の外部リード寄りに配置されていることを特徴とする前項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
［４］前記素子載置部の先端と、他方の外部リードとの間に、ツェナーダイオードが取り付けられていることを特徴とする前項２または前項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
［５］前記ダイオード群が接続される前記リード群を保持する絶縁構造体が備えられ、前記絶縁構造体に形成された凹部から前記ダイオード群が露出されていることを特徴とする前項１ないし前項４のいずれかに記載の発光ダイオードパッケージ。
本発明によれば、光量が大きく、しかも各発光ダイオードチップからそれぞれ出射された光を平行光にして効率良く集光することが可能な発光ダイオードパッケージ及び発光ダイオードパッケージ用のリード群構造を提供できる。
「発光ダイオードパッケージの一例」
以下、本発明の実施の形態の発光ダイオードパッケージの一例について図面を参照して説明する。尚、以下の説明で参照する図は、本実施形態の発光ダイオードパッケージの構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の発光ダイオードパッケージの寸法関係とは異なる場合がある。図１には、本実施形態の発光ダイオードパッケージの一例を斜視図で示し、図２には図１に示す発光ダイオードパッケージの平面模式図を示す。また、図３には図２のＡ−Ａ’線に対応する断面模式図を示し、図４には図２のＢ−Ｂ’線に対応する拡大断面模式図を示す。
図１〜図４に示す発光ダイオードパッケージ１は、例えば照明装置として用いられるものであり、複数の発光ダイオードチップ２と、発光ダイオードチップ２が接続されるリード群３（リード群構造）と、リード群３を一体に保持する絶縁構造体４とから概略構成されている。絶縁構造体４には凹部４１が設けられており、この凹部４１内に発光ダイオードチップ２が封止され、透明封止樹脂４１ａで保護されている。これにより、凹部４１を通じて発光ダイオードチップ２からの光を取り出せるようになっている。
発光ダイオードチップ２は、半導体発光層と、半導体発光層の上に配置されたｐ電極２ｂと、ｐ電極２ｂと平面的に離間して配置されたｎ電極２ｃとを備えている。ｐ電極２ｂは、後述するｐ型半導体層に接続されており、一方、ｎ電極２ｃは、ｎ型半導体層に接続されている。発光ダイオードチップ２のサイズは特に限定されないが、０．１ｍｍ〜３０ｍｍ角の大きさが好ましい。
半導体発光層は、基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とを備えたものである。本発明における基板材料としては、サファイア単結晶、スピネル単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＧａＰ結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶およびＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などの導電性材料を用いることができる。また、ガラスなどの別基板に半導体発光素子を載せた形態も用いることができる。
ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層は、例えば、Ａｓ系、Ｐ系、窒化物系の半導体を用いることができる。窒化物系半導体としては、例えば、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ１−ａＭａ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１で且つ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦ａ＜１である。）で表わされる窒化物系半導体を用いることができる。窒化物系半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有することができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、ＰおよびＡｓなどの元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
ｎ型半導体層は、通常、下地層、ｎコンタクト層およびｎクラッド層から構成される。ｎコンタクト層は下地層および／またはｎクラッド層を兼ねることができる。下地層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。ｎコンタクト層としては、下地層と同様にＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。また、ｎコンタクト層を構成する窒化物系半導体は、下地層と同一組成であることが好ましい。
ｎコンタクト層と発光層との間には、ｎクラッド層を設けることが好ましい。ｎクラッド層はＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。
発光層としては、好ましくはＧａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜１）の窒化物系半導体からなる発光層が用いられる。発光層は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造の他に、上記Ｇａ１−ｓＩｎｓＮを井戸層として、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ≦１）障壁層とからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としてもよい。
ｐ型半導体層は、通常、ｐクラッド層およびｐコンタクト層から構成される。ｐクラッド層は、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦１、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）から構成されることが好ましい。ｐコンタクト層は、少なくともＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜１、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含んでなる窒化物系半導体層から構成される。
発光ダイオードチップ２におけるｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃの配置は、特に限定されず、例えば、図２に示すように、ｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃが、発光ダイオードチップ２の対向する二辺の中間線上に配置されていても良いし、発光ダイオードチップ２の対角線上に配置されていてもよい。また、ｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃの平面形状は、ワイヤボンディングが可能な面積を有していればいかなる形状であってもよく、図２に示すように、円形状とすることができる。
ｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃとしては、Ａｕ，Ａｌ，ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いることができる。
次に、リード群３は、一方の外部リード３１と、他方の外部リード３２と、２つの補助リード３３とから構成されている。各リード３１〜３３は、略立方体状の絶縁構造体４によって相互に絶縁された状態で一体化されている。また、各リード３１〜３３は、例えば、厚み０．１〜０．２μｍ程度のＣｕやＣｕ系合金、Ｆｅ系合金、あるいはＮｉなどの素地金属の上にＡｕ或いはＡｇ等の貴金属メッキを施した金属材からなる薄板を所定の形状に打ち抜いて形成される。
一方の外部リード３１は、一部が絶縁構造体４の一方の側壁面４２から突き出された端子部３１ａと、端子部３１ａから絶縁構造体４の内部に向けて延出形成された帯状の素子載置部３１ｂとから構成されている。この帯状の素子載置部３１ｂには、その長手方向に沿って３つの発光ダイオードチップ２が一列に並んで載置されている。発光ダイオードチップ２は、ｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃを上にして素子載置部３１ｂに載置されている。換言すると、発光ダイオードチップ２は、半導体発光層を構成する絶縁性の基板を素子載置部３１ｂに接触させた状態で素子載置部３１ｂに載置されている。なお、素子載置部３１ｂの厚みを、端子部３１ａの厚みより大きくすることで、素子載置部３１ｂにヒートシンク機能を付与してもよい。
次に、他方の外部リード３２は、絶縁構造体４の他方の側壁面４３から突き出された端子部３２ａと、端子部３２ａから絶縁構造体４の内部に向けて延出形成された帯状の内部端子部３２ｂとから構成されている。内部端子部３２ｂは、先の素子載置部３１ｂの長手方向の延長上に配置されており、内部端子部３２ｂおよび素子載置部３１ｂの各先端が相互に近接した状態になっている。そして、内部端子部３２ｂと素子載置部３１ｂとの間には、静電破壊防止用のツェナーダイオード８が取り付けられている。
また、各外部リード３１、３２の各端子部３１ａ、３２ａは、側壁面４２、４３から突き出された部分を除き、絶縁構造体４に埋め込まれた状態になっている。また、各端子部３１ａ、３２ａのうち、側壁面４２、４３から突き出された部分は、絶縁構造体４の底面に向けてそれぞれ折り曲げられている。
次に、補助リード３３は、素子載置部３１ｂの長手方向両側に配置されている。この補助リード３３は、図２に示すように帯状の部材であり、素子載置部３１ｂの長手方向と交差する方向に沿って延在しており、一端３３ａ側が絶縁構造体４によって埋め込まれ、他端３３ｂ側が素子載置部３１ｂを側方から臨む位置に配置されている。また、補助リード３３の数は、発光ダイオードチップ２の数よりも１つ少ない数であればよい。発光ダイオードチップ２が３つであれば、補助リード３３は２つあればよい。
次に、素子載置部３１ｂ上に載置された発光ダイオードチップ２と、各リード３１〜３３との接続状態ついて説明する。
まず、一列に配列された３つの発光ダイオードチップ２のうち、一方の外部リード３１の端子部３１ａ寄りに配置された発光ダイオードチップ２Ａのｐ電極２ｂは、ボンディングワイヤ５１ａを介して素子載置部３１ｂに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ２Ａのｎ電極２ｃは、ボンディングワイヤ５１ｂを介して一方の補助リード３３Ａに導電接続されている。
また、中央に配置された発光ダイオードチップ２Ｂのｐ電極２ｂは、ボンディングワイヤ５１ｃを介して補助リード３３Ａに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ２Ｂのｎ電極２ｃは、ボンディングワイヤ５１ｄを介して他方の補助リード３３Ｂに導電接続されている。
更に、他方の外部リード３２寄りに配置された発光ダイオードチップ２Ｃのｐ電極２ｂは、ボンディングワイヤ５１ｅを介して他方の補助リード３３Ｂに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ２Ｃのｎ電極２ｃは、ボンディングワイヤ５１ｆを介して他方の外部リード３２の内部端子部３２ｂに導電接続されている。
以上のように、発光ダイオードチップ２Ａ〜２Ｃと、リード群３を構成する各リード３１〜３３とは、ボンディングワイヤ５１ａ〜５１ｆを介して、外部リード３１、発光ダイオードチップ２Ａ、補助リード３３Ａ、発光ダイオードチップ２Ｂ、補助リード３３Ｂ、発光ダイオードチップ２Ｃ、外部リード３２、の順に直列に導電接続されている。
すなわち、発光ダイオードチップ２Ａ〜２Ｃが直列接続されてダイオード群２Ｄが構成され、このダイオード群２Ｄの両端に外部リード３１、３２が導電接続され、ダイオード群２Ｄを構成する各発光ダイオードチップ２Ａ〜２Ｃの間に、補助リード３３Ａ、３３Ｂが導電接続される関係になっている。発光ダイオードチップ２Ａ〜２Ｃの間に導電接続される補助リード３３Ａ、３３Ｂは、帯状の素子載置部３１ｂの幅方向両側に配置されており、これにより、発光ダイオードチップ２Ａ〜２Ｃ同士を近接して配置することが可能になっている。補助リード３３Ａ、３３Ｂは、素子載置部３１ｂの幅方向片側に配置してもよいが、この場合、発光ダイオードチップ２のｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃから引き出されるボンディングワイヤ５１ｂ〜５１ｅの引出方向が同じ向きになり、隣接するボンディングワイヤ同士が接触して短絡するおそれがあることから、好ましくは素子載置部３１ｂの幅方向両側に補助リード３３Ａ、３３Ｂを配置するのがよい。
次に、絶縁構造体４は、リード群３をその厚み方向両側から挟む上部封止部４４および下部封止部４５とから構成されている。上部封止部４４および下部封止部４５は、リード群３を構成する各リード３１〜３３を挟み、かつ、各リード３１〜３３の間において相互に接合されている。上部封止部４４および下部封止部４５は、モールド形成やインサート成形された絶縁性樹脂、例えば、ポリフタルアミドなどのアミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ガラスエポキシ等からなるものとすることができる。
上部封止部４４には、凹部４１が形成されており、この凹部４１を区画する壁面が反射面４６とされている。反射面４８は、白色の拡散反射面、望ましくは光沢反射面、更に好ましくは鏡面反射面である。凹部４１の平面視形状は、発光ダイオードチップ２の配列方向に長軸が沿う略楕円形状とされている。また、上部封止部４４がリード群３の上側、すなわち発光ダイオードチップ２側に配置されることによって、発光ダイオードチップ２が凹部４１の内部に配置され、これにより発光ダイオードチップ２が反射面４６によって囲まれた状態になっている。また、凹部４１には、透明の封止樹脂４１ａが充填されている。封止樹脂４１ａには蛍光体を含有させてもよい。例えば、発光ダイオードチップ２が青色発光ダイオードチップの場合は、封止樹脂４１ａに黄色蛍光体を含有させることで、白色光を得ることができる。
反射面４６は、図１〜図４に示すように、一対の半回転放物面４６ａと、半回転放物面４６ａ同士の間に配置された放物柱面４６ｂとから構成されている。図１および図２においては、半回転放物面４６ａと放物柱面４６ｂとの境界線を一点鎖線によって表示しており、この境界線において半回転放物面４６ａと放物柱面４６ｂとが相互に連続している。
ここで半回転放物面４６ａとは、いわゆる回転放物面が、その回転中心軸を含む平面によって二分割されてなる面である。また図３に示すように、この半回転放物面４６ａは、ｙ＝ａｘ２の式（ただしａは１／１０〜１の範囲であり、より好ましくは１／３である）で表される放物曲線Ｌ１に沿って形成された面である。
また図４に示すように、放物柱面４６ｂは、ｙ＝ｂｘ２の式（ただしｂはａと同じ値であって１／１０〜１の範囲であり、より好ましくは１／３である）で表される放物曲線Ｌ２に沿って形成された略帯状の面である。放物柱面４６ｂの幅ｗは、発光ダイオードチップ２のサイズ及び発光ダイオードチップ２同士の間隔によって適宜設定されるが、例えば１ｍｍ角のサイズの発光ダイオードチップを使用した場合は１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
また、上部封止部４４の厚みは、換言すると光の出射方向に沿う反射面４６の高さは、発光ダイオードチップ２のサイズ及び発光ダイオードチップ２同士の間隔によって適宜設定されるが、例えば５．０ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
次に、反射面４６の焦点と発光ダイオードチップ２との配置関係について説明する。本実施形態における反射面４６には３つの焦点Ｆ１〜Ｆ３が存在し、各焦点Ｆ１〜Ｆ３に発光ダイオードチップ２が配置されている。本実施形態における反射面４６は、上述のように一対の半回転放物面４６ａと放物柱面４６ｂとから構成されるが、各半回転放物面４６ａにそれぞれ一カ所づつ、合計で２カ所に焦点Ｆ１、Ｆ２が存在する。この２カ所の焦点Ｆ１、Ｆ２は、半回転放物面４６ａの基礎になる回転放物面の焦点に対応するものである。すなわち、回転放物面の焦点は元来、その頂点から回転中心軸に沿って所定の間隔をあけて離れた箇所に位置しているところ、この回転中心軸を含む平面に沿って二分割することによって半回転放物面４６ａ、４６ａが構成されることで、回転放物面における焦点がそれぞれ焦点Ｆ１、Ｆ２に対応したものになる。
次に、放物柱面４６ｂに対応する焦点Ｆ３は、２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を結ぶ線分の間に位置している。この各焦点に設置される発光ダイオードチップは、発光層をこの線上に一致させることが好ましい。
以上のように、各発光ダイオードチップ２は、一対の半回転放物面４６ａの焦点Ｆ１、Ｆ２同士を結ぶ直線上に等間隔に配置されており、３つのうち２つの発光ダイオードチップ２Ａ、２Ｃが半回転放物面４６ａの各焦点Ｆ１、Ｆ２に配置され、残りの発光ダイオードチップ２Ｂが焦点Ｆ１、Ｆ２の間にある焦点Ｆ３に配置される。
各発光ダイオードチップ２の間隔は、発光ダイオードチップ２のサイズによって適宜設定されるが、例えば１ｍｍ角のサイズの発光ダイオードチップを使用した場合の各ダイオードの間隔は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
上記の発光ダイオードパッケージ１において、反射面４６の各焦点Ｆ１〜Ｆ３に配置された発光ダイオードチップ２を発光させると、光が反射面４６を構成する半回転放物面４６ａ及び放物柱面４６ｂによって反射され、ほぼ平行光となって効率良く封止樹脂から出射される。出射光からなる光束の光量は、その照射面全面においてほぼ均一であり、しかも光源となる発光ダイオードチップの数が３つのであるので、光量自体も大きくなる。
「発光ダイオードパッケージの製造方法」
本実施形態の発光ダイオードパッケージ１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、発光ダイオードチップ２を製造する。すなわち、基板上に、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とを、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）などを用いて形成することにより半導体発光層を形成し、得られた半導体発光層の上に、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、ｐ電極２ｂとｎ電極２ｃとを形成することにより発光ダイオードチップ２とする。
次に、リードフレームの製造方法について説明する。金属板を打ち抜くことにより、一方の外部リード３１、他方の外部リード３２、補助リード３３Ａ、３３Ｂとなる複数の図５に示す基本単位形状３４を有する図６に示すリードフレーム３５を形成する。図５において、符号３５ａは一方の外部リード３１となる部分であり、符号３５ｂは他方の外部リード３２となる部分であり、符号３５ｃは補助リード３３Ａとなる部分であり、符号３５ｄは補助リード３３Ｂとなる部分である。
次に、図５に示すリードフレーム３５に絶縁構造体４の上部封止部４４および下部封止部４５となる樹脂材料をモールド形成して、凹部４１を有する絶縁構造体４、一方の外部リード３１、他方の外部リード３２、補助リード３３Ａ、３３Ｂの形成された複数の図７に示す基本単位形状３６を有する図８に示すモールドリードフレーム３７を形成する。
次に、モールドリードフレーム３７の凹部４１から露出する一方の外部リード３１の素子載置部３１ｂに、３つの発光ダイオードチップ２を素子載置部３１ｂの長手方向に沿って一列に実装する。
次に、ワイヤボンディングにより、一方の外部リード３１の端子部３１ａ寄りに配置された発光ダイオードチップ２Ａのｐ電極２ｂと、素子載置部３１ｂとを、ボンディングワイヤ５１ａによって導電接続するとともに、発光ダイオードチップ２Ａのｎ電極２ｃと、補助リード３３Ａとを、ボンディングワイヤ５１ｂによって導電接続する。
続いて、中央に配置された発光ダイオードチップ２Ｂのｐ電極２ｂと、補助リード３３Ａとを、ボンディングワイヤ５１ｃによって導電接続するとともに、発光ダイオードチップ２Ｂのｎ電極２ｃと、補助リード３３Ｂとを、ボンディングワイヤ５１ｄによって導電接続する。
続いて、他方の外部リード３２寄りに配置された発光ダイオードチップ２Ｃのｐ電極２ｂと、補助リード３３Ｂとを、ボンディングワイヤ５１ｅによって導電接続するとともに、発光ダイオードチップ２Ｃのｎ電極２ｃと、他方の外部リード３２の内部端子部３２ｂとを、ボンディングワイヤ５１ｆによって導電接続する。
その後、凹部４１内に、封止樹脂４１ａを充填し、モールドリードフレーム３７を切断して個々の発光ダイオードパッケージとすることで、本実施形態の発光ダイオードパッケージが得られる。
以上説明したように、上記の発光ダイオードパッケージ１によれば、発光ダイオードチップ２同士を接続する補助リード３３が、発光ダイオードチップ２からなる列の片側または両側に配置されているので、発光ダイオードチップ２同士の間隔を狭くすることができ、これにより、発光ダイオードパッケージ１において平行光を創出しやすくなり、光取り出し効率や集光効率を向上できると共に、発光ダイオードパッケージ１を小型化できる。また、発光ダイオードチップ２が一列に配列されているので、発光ダイオードパッケージ１における平行光の創出能がより向上し、集光効率を更に高めることができる。
更に、ダイオード群２Ｄの外部端子となる一方の外部リード３１上に発光ダイオードチップ２が載置されているので、発光ダイオードチップ２を載置する部材を別個に設ける必要がなく、部品点数が削減され、発光ダイオードパッケージ１を更に小型化できる。
また、発光ダイオードチップ２のｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃが素子載置部３１ｂ側とは反対側に向けられ、かつｐ電極２ｂおよびｎ電極２ｃがボンディングワイヤ５１ｂ〜５１ｅで補助リード３３Ａ、３３Ｂに接続されるので、ｐおよびｎ電極２ｂ、２ｃが素子載置部３１ｂと絶縁され、かつ補助リード３３Ａ、３３Ｂとは導通された状態になり、これにより各発光ダイオードチップ２を同時に点灯させることができる。
更に、素子載置部３１ｂの先端が、他方の外部リード３２寄りに配置されているので、素子載置部３１ｂを含む一方の外部リード３１と他方の外部リード３２との間に、保護回路等を容易に取り付けることができる。
更にまた、素子載置部３１ｂの先端と他方の外部リード３２との間に、ツェナーダイオード８が取り付けられているので、静電破壊を防止することができる。
また、リード群３を保持する絶縁構造体４が備えられ、この絶縁構造体４にはダイオード群２Ｄを露出させる凹部４１が設けられているので、一対の外部リード３１、３２および補助リード３３，３３を絶縁状態で一体化するとともに、凹部４１を通じて光を取り出すことができる。
更に、本発明の発光ダイオードパッケージ１によれば、凹部４１の平面視形状が発光ダイオードチップ２の配列方向に長軸が沿う略楕円形状であり、かつ内面が放物面形状なので、発光ダイオードパッケージ１を発光させて所定の照射対象面に光を照射した場合に、出射光が平行光となり、光照射面には高輝度部が１つだけ形成され、集光効率を高めることができる。
「発光ダイオードパッケージの別の例」
次に、本実施形態の発光ダイオードパッケージの別の例について図面を参照して説明する。図９には、発光ダイオードパッケージの別の例を平面模式図で示す。なお、図９に示す構成要素のうち、図１〜４に示す構成要素と同一の構成要素には、図１〜４と同一の符号を付してある。発光ダイオードチップ１０２の構成は、先の発光ダイオードチップ２と同様であり、ｐ電極１０２ｂおよびｎ電極１０２ｃが備えられている。
リード群１０３は、一方の外部リード１３１と、他方の外部リード１３２と、３つの補助リード１３３とから構成されている。各リード１３１〜１３３は、絶縁構造体４によって相互に絶縁された状態で一体化されている。また、各リード１３１〜１３３は、先のリード群３の場合と同様に、各種の金属材からなる薄板を所定の形状に打ち抜いて形成される。
一方の外部リード１３１は、一部が絶縁構造体４の一方の側壁面４２から突き出された端子部１３１ａと、端子部１３１ａから絶縁構造体４の内部に向けて延出形成された帯状の素子載置部１３１ｂとから構成されている。この帯状の素子載置部１３１ｂには、その長手方向に沿って４つの発光ダイオードチップ１０２が一列に並んで載置されている。
次に、他方の外部リード１３２は、絶縁構造体４の他方の側壁面４３から突き出された端子部１３２ａと、端子部１３２ａから絶縁構造体４の内部に向けて延出形成された帯状の内部端子部１３２ｂとから構成されている。内部端子部１３２ｂは、先の内部端子部３２ｂと同様に、素子載置部１３１ｂの長手方向の延長上に配置されており、内部端子部１３２ｂおよび素子載置部１３１ｂの各先端が相互に近接した状態になっている。
また、各外部リード１３１、１３２の各端子部１３１ａ、１３２ａは、側壁面４２、４３から突き出された部分を除き、絶縁構造体４に埋め込まれた状態になっている。
次に、補助リード１３３は、素子載置部１３１ｂの長手方向片側に２つ、反対側に１つ、合計で３つ配置されている。各補助リード１３３の位置は、素子載置部１３１ｂを挟んでオフセットされている。この補助リード１３３は、図９に示すように帯状の部材であり、素子載置部１３１ｂの長手方向と交差する方向に沿って延在し、一端１３３ａ側が絶縁構造体４によって埋め込まれ、他端１３３ｂ側が素子載置部１３１ｂを側方から臨む位置に配置されている。
次に、素子載置部１３１ｂ上に載置された発光ダイオードチップ１０２と、各リード１３１〜１３３との接続状態ついて説明する。
まず、一列に配列された４つの発光ダイオードチップ１０２のうち、一方の外部リード１３１の端子部１３１ａ寄りに配置された発光ダイオードチップ１０２Ａのｐ電極１０２ｂは、ボンディングワイヤ１５１ａを介して素子載置部１３１ｂに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ１０２Ａのｎ電極１０２ｃは、ボンディングワイヤ１５１ｂを介して補助リード１３３Ａに導電接続されている。
また、発光ダイオードチップ１０２Ａの隣に配置された発光ダイオードチップ１０２Ｂのｐ電極１０２ｂは、ボンディングワイヤ１５１ｃを介して補助リード１３３Ａに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ１０２Ｂのｎ電極１０２ｃは、ボンディングワイヤ１５１ｄを介して、補助リード１３３Ａの反対側に配置された別の補助リード１３３Ｂに導電接続されている。
更に、発光ダイオードチップ１０２Ｂの隣に配置された発光ダイオードチップ１０２Ｃのｐ電極１０２ｂは、ボンディングワイヤ１５１ｅを介して補助リード１３３Ｂに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ１０２Ｃのｎ電極１０２ｃは、ボンディングワイヤ１５１ｆを介して、補助リード１３３Ａと同じ側に配置された他の補助リード１３３Ｃに導電接続されている。
そして、他方の外部リード１３２寄りに配置された発光ダイオードチップ１０２Ｄのｐ電極１０２ｂは、ボンディングワイヤ１５１ｇを介して他の補助リード１３３Ｃに導電接続されている。また、発光ダイオードチップ１０２Ｄのｎ電極１０２ｃは、ボンディングワイヤ１５１ｈを介して他方の外部リード１３２の内部端子部１３２ｂに導電接続されている。
以上のように、発光ダイオードチップ１０２Ａ〜１０２Ｄと、リード群１０３を構成する各リード１３１〜１３３とは、ボンディングワイヤ１５１ａ〜１５１ｈを介して、外部リード１３１、発光ダイオードチップ１０２Ａ、補助リード１３３Ａ、発光ダイオードチップ１０２Ｂ、補助リード１３３Ｂ、発光ダイオードチップ１０２Ｃ、補助リード１３３Ｃ、発光ダイオードチップ１０２Ｄ、外部リード１３２、の順に直列に導電接続されている。
すなわち、発光ダイオードチップ１０２Ａ〜１０２Ｄが直列接続されてダイオード群１０２Ｅが構成され、このダイオード群１０２Ｅの両端に外部リード１３１、１３２が導電接続され、ダイオード群１０２Ｅを構成する各発光ダイオードチップ１０２Ａ〜１０２Ｄの間に、補助リード１３３Ａ〜１３３Ｃが導電接続される関係になっている。補助リード１３３Ａ〜１３３Ｃは、素子載置部１３１ｂの幅方向両側に配置されており、これにより、発光ダイオードチップ１０２Ａ〜１０２Ｄ同士を近接して配置することが可能になる。補助リード１３３Ａ〜１３３Ｃは、素子載置部１３１ｂの幅方向片側に配置してもよいが、先の発光ダイオードパッケージ１と同様に理由により、好ましくは素子載置部１３１ｂの幅方向両側に補助リード３３Ａ〜１３３Ｃを配置するのがよい。
上記の発光ダイオードパッケージ１０１によれば、発光ダイオードチップ１０２の数が先の発光ダイオードパッケージ１の発光ダイオードチップ数よりも多いので、光量をより増大することができる。
「発光ダイオードパッケージの更に別の例」
図１０には、３つの発光ダイオードチップ２０２をそれぞれ並列に接続した発光ダイオードパッケージ２０１の平面模式図を示す。この発光ダイオードパッケージ２０１は、８つの発光ダイオードチップを直列に接続する際に用いるリード群を備えている。このリード群は、一対の外部リード２３１、２３２と、７つの補助リード２３３とから構成されている。そして、７つの補助リードのうち、６つの補助リードが発光ダイオードチップ２０２の端子として用いられている。従って、発光ダイオードチップ２０２を駆動する際には、この６つの補助リードを電源に接続して電流を流せばよい。
このように、本発明のリード群構造によれば、発光ダイオードを直列に接続できるのはもちろん、発光ダイオードを並列に接続することもできる。
また、リードフレームとパッケージ形状を共通化できるので、コスト低減にも好適である。
図１は、本実施形態の発光ダイオードパッケージの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す発光ダイオードパッケージの平面模式図である。 図３は、図２のＡ−Ａ’線に対応する断面模式図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ’線に対応する断面模式図である。 図５は、図１に示す発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための図であって、リードフレームの基本単位形状のみ拡大して示した拡大平面図である。 図６は、図１に示す発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための図であって、リードフレームの全体を示した平面図である。 図７は、図１に示す発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための図であって、モールドリードフレームの基本単位形状のみ拡大して示した拡大平面図である。 図８は、図１に示す発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための図であって、モールドリードフレームの全体を示した平面図である。 図９は、本実施形態の発光ダイオードパッケージの別の例を示す平面模式図である。 図１０は、本実施形態の発光ダイオードパッケージの更に別の例を示す平面模式図である。
符号の説明
１、１０１、２０１…発光ダイオードパッケージ、２、２Ａ〜２Ｃ、１０２、１０２Ａ〜１０２Ｄ、２０２…発光ダイオードチップ、２ｂ…ｐ電極、２ｃ…ｎ電極、２Ｄ、１０２Ｅ…ダイオード群、３、１０３…リード群、４…絶縁構造体、８…ツェナーダイオード、３１、１３１、２３１…一方の外部リード（外部リード）、３１ｂ、１３１ｂ…素子載置部、３２、１３２、２３２…他方の外部リード（外部リード）、３３、３３Ａ、３３Ｂ、１３３、１３３Ａ〜１３３Ｃ、２３３…補助リード、４１…凹部、４６…反射面、５１ａ〜５１ｆ、１５１ａ〜１５１ｈ…ボンディングワイヤ

Claims (5)

  1. 複数の発光ダイオードチップが直列接続されてなるダイオード群と、前記ダイオード群に接続されるリード群とを具備してなり、
    前記リード群には、前記ダイオード群の端子となる一対の外部リードと、前記発光ダイオードチップの数よりも１つ少ない数の補助リードとが備えられ、
    前記一対の外部リードのうち一方の外部リード上に、前記複数の発光ダイオードチップが一列に配置され、
    前記複数の発光ダイオードチップからなる列の片側または両側に、前記補助リードが配置され、
    前記複数の発光ダイオードチップの内、相互に隣接する発光ダイオードチップ同士が、前記補助リードを介して直列に接続されることを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
  2. 前記一方の外部リードに、前記発光ダイオードチップを載置する素子載置部が形成され、前記発光ダイオードチップのｐ電極およびｎ電極が前記素子載置部側とは反対側に向けられ、前記ｐ電極およびｎ電極と前記補助リードとがボンディングワイヤを介して接続され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。
  3. 前記素子載置部の先端が、他方の外部リード寄りに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
  4. 前記素子載置部の先端と、他方の外部リードとの間に、ツェナーダイオードが取り付けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
  5. 前記ダイオード群が接続される前記リード群を保持する絶縁構造体が備えられ、前記絶縁構造体に形成された凹部から前記ダイオード群が露出されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光ダイオードパッケージ。
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