側面放出発光ダイオードパッケージ
【課題】放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができるバックライト装置に用いられる側面放出ＬＥＤパッケージを提供する。
【解決手段】バックライト装置に用いられる側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、床面と上部に向かって傾斜した内部側壁１０７を有する凹部Ｃが形成されたパッケージ本体１０６と、凹部Ｃの床面に露出するようにパッケージ本体１０６に形成された第１及び第２リードフレーム１０４と、第１及び第２リードフレーム１０４それぞれに電気的に接続するように凹部Ｃの床面に実装された発光ダイオードチップ１０２と、発光ダイオードチップ１０２の上面からワイヤＷの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、発光ダイオードチップ１０２の実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍである。
【解決手段】バックライト装置に用いられる側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、床面と上部に向かって傾斜した内部側壁１０７を有する凹部Ｃが形成されたパッケージ本体１０６と、凹部Ｃの床面に露出するようにパッケージ本体１０６に形成された第１及び第２リードフレーム１０４と、第１及び第２リードフレーム１０４それぞれに電気的に接続するように凹部Ｃの床面に実装された発光ダイオードチップ１０２と、発光ダイオードチップ１０２の上面からワイヤＷの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、発光ダイオードチップ１０２の実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面放出発光ダイオードパッケージ（以下、「側面放出ＬＥＤパッケージ」という）に関する。より具体的には、放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる側面放出ＬＥＤパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）自体は光源がないため外部照明を必要とし、一般的にバックライト装置を照明装置に使用する。バックライト装置はＬＣＤを後方から照明し、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；冷陰極蛍光ランプ）、ＬＥＤなどを光源とする。
【０００３】
かかる従来の技術によるバックライト装置の一例が図１及び図２に示す。図１及び図２を参照すると、バックライト装置１は複数のＬＥＤパッケージ１０、導光板２０、反射板２４、拡散板２６及び一対のプリズムシート２８とを備え、ＬＥＤパッケージ１０から導光板２０に入射した光を上部の液晶パネル３０に送りＬＣＤにバックライト照明を提供する。
【０００４】
これをより詳しく説明すると、ＬＥＤパッケージ１０は図３及び図４に示すようにＬＥＤチップ１２、該ＬＥＤチップ１２を安着させながら電源を供給する陽極及び陰極リード１４、これらのリード１４を封止するパッケージ本体１６及びＬＥＤチップ１２を封止するようにパッケージ本体１６の凹部Ｃに満たされた透明樹脂から成る封止体１８とを含む。
【０００５】
ＬＥＤチップ１２から発生した光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は導光板２０の中に入り、その中で伝播し、その後ドットパターン２２に会うと反射板２４によって上方へ反射し拡散板２６及びプリズムシート２８を通じて液晶パネル３０に到逹する。
【０００６】
このようなＬＥＤパッケージ１０を図３及び図４を参照してより具体的に説明すると、封止体１８が満たされたＬＥＤパッケージ１０の凹部Ｃは一般的に６００乃至６５０μｍの深さｄを有する。この深さｄは主にＬＥＤチップ１２の厚さｔとワイヤＷが成す高さｈ１及びワイヤＷから封止体１８の上面までの高さｈ２によって決まる。
【０００７】
この深さｄが深いと、ＬＥＤチップ１２の上面から封止体１８の上面までの高さｈ１＋ｈ２もやはり増加する。こうなると次のような問題が生じる。
【０００８】
第一に、ＬＥＤパッケージ１０から放出される光の指向角αが制限される。指向角αが小さいと一つのバックライト装置１においてより多いＬＥＤパッケージ１０を使用せざるを得ない。
【０００９】
第二に、図５から分かるように、ＬＥＤチップ１２から発生した光Ｌが矢印Ａ方向に放出される際、一部の光Ｌ１はＬＥＤパッケージ１０の側壁１７にぶつかるようになる。側壁１７にぶつかった光Ｌ１は吸収及び散乱などによって損失されるためＬＥＤパッケージ１０から放出される全体光量は減少する。光量は側壁１７の高さが高いほど、即ち図４の凹部の深さｄが深いほどより多く減少する。
【００１０】
第三に、側壁１７の高さが高いと側壁１７の上下部分において未成形が生じ易い。これは図３の図面符号Ｉで表示した部分において特にそうである。未成形が生じるとＬＥＤパッケージ１０の性能が低下し、場合によっては不良品として廃棄しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は前述した従来の技術の問題を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は側壁の高さを減少させることにより放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる側面放出ＬＥＤパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した本発明の目的を達成すべく、本発明の一側面は、床面と上部に向かって傾斜した内部側壁を有する凹部が形成されたパッケージ本体と、上記凹部の床面に露出するように上記パッケージ本体に形成された第１及び第２リードフレームと、上記第１及び第２リードフレームそれぞれに電気的に接続するように上記凹部の床面に実装された発光ダイオードチップと、上記発光ダイオードチップの上面から上記ワイヤの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、上記発光ダイオードチップの実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、上記凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする側面放出ＬＥＤパッケージを提供する。
【００１３】
ここで、上記ワイヤは、上記発光ダイオードチップのバンプボールに繋がった一端と上記リードフレームにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）ボンディングされた他端を有することが好ましい。
【００１４】
また、上記発光ダイオードチップを囲むように上記凹部内に形成され、シリコンである透明封止体を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の側面放出ＬＥＤパッケージは、側壁の長さを減少させることで放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】側面放出ＬＥＤパッケージを用いるバックライト装置の断面図である。
【図２】図１のバックライト装置の概略的な平面図である。
【図３】従来の側面放出ＬＥＤパッケージの正面図である。
【図４】図３の４−４線に沿って切った断面図である。
【図５】図４のＬＥＤパッケージ側壁での光の吸収を示す断面図である。
【図６】本発明によるＬＥＤパッケージの断面図である。
【図７】本発明によるＬＥＤパッケージ内部のワイヤボンディング形態を示す断面図である。
【図８】本発明によるＬＥＤパッケージ内部の他のワイヤボンディング形態を示す断面図である。
【図９】本発明によるＬＥＤパッケージでの光の放出を示す断面図である。
【図１０】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの明るさを示す図表である。
【図１１】本発明によるＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。
【図１２】従来の技術によるＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。
【図１３】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１５】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１６】凹部の幅によるパッケージ本体の射出成形の不良率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図６は本発明の一実施形態による側面放出ＬＥＤパッケージの断面図である。図６に示す本発明の側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、図１に示した類型のバックライト装置１に適用される。該ＬＥＤパッケージ１００はＬＥＤチップ１０２と、該ＬＥＤチップ１０２を安着させながら電源を供給する第１および第２リードフレーム１０４と、第１および第２リードフレーム１０４を封止するように射出成形されたパッケージ本体１０６及びＬＥＤチップ１０２を封止するようにパッケージ本体１０６の凹部Ｃに満たされた透明樹脂から成る封止体１０８とを含む。
【００１８】
本実施形態による側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、光量及び指向角を改善するために改善された凹部Ｃを有する。本ＬＥＤパッケージ１００は側壁１０７の高さ、即ち凹部の深さｄはＬＥＤチップ１０２が実装された高さｔよりは大きく、且つ６倍以下の範囲になるように低く設定する。通常のＬＥＤチップの実装高さ（例えば、５０μｍ〜２００μｍの範囲）を考慮した時に、凹部Ｃの深さｄを２００乃至４８０μｍに設定する。これは上述した従来のＬＥＤパッケージ１０の凹部の深さ（６００乃至６５０μｍ）に比べ顕著に小さい。
【００１９】
従って、ＬＥＤパッケージ１００から放出される光の指向角がバックライト装置に有益に適用できるように改善することが可能である。より具体的に説明すると、バックライト装置において光源として用いられる場合に、大きい指向角を有するＬＥＤパッケージは指向角の小さいＬＥＤパッケージより少ない数で採用できる。
【００２０】
また、ＬＥＤチップ１０２から発生した光が側壁１０７にぶつかる確率が減少するため、側壁１０７による光の吸収／散乱が減り放出される光量が増加できるようになる。
【００２１】
図９は本実施形態によるＬＥＤパッケージ１００での光の放出を示す。図９に示すように、ＬＥＤチップ１０２の焦点Ｆから光Ｌが放出されると、大部分の光は側壁１０７とぶつかることなく矢印Ｌ方向に進行する。これにより、光の損失を大きく減らすことが可能となるので、光度が大きく増加できるようになる。
【００２２】
さらに、凹部Ｃの深さｄが減少することにより側壁１０７も低くなり、パッケージ本体の射出成形の際に、図３のＩで表示した部分において発生し易い成形不良を防止することができる。
【００２３】
このように、本実施形態によるＬＥＤパッケージ１００は凹部Ｃの深さｄを調整することにより光源としての性能を改善することは勿論、射出成形の際発生する不良が減少する。
【００２４】
一般的に、図６に示すように、側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、上記ＬＥＤチップ１０２と上記第１及び第２リードフレーム１０４の電気的接続構造は、ワイヤＷによって実現できる。
【００２５】
この場合に、電気的接続構造として提供されるワイヤが透明封止体の内部に位置できるように上記凹部の深さはワイヤの上端高さ（ｈ１１＋ｔ）より高くなければならないので、ワイヤＷは凹部Ｃの深さｄを減少させるにあたって大きい制限要素として作用する。このような問題を解決すべく、本発明の他の側面はワイヤの上端高さを低めるための方案を提供する。
【００２６】
図７及び図８を参照して、好ましいＬＥＤパッケージ１００の内部のワイヤボンディング方式を説明する。
【００２７】
図７及び図８にはそれぞれＬＥＤチップ１０２が接着層１０３によってリードフレーム１０４の上面に実装された形態が示されている。
【００２８】
但し、図７の場合には、一般的なワイヤボンディング方式に従って、ワイヤＷの一端をＬＥＤチップ１０２にバンプボールＢで連結し、他端をリードフレーム１０４にステッチ結合部Ｓで形成した形態が示されている。
【００２９】
ＬＥＤチップ１０２の上のワイヤＷの高さｈ′１１をワイヤボンディングにおいてＬＥＤチップ１０２からワイヤＷの上端までの高さは１５０μｍまで減らすことができるが、ワイヤＷの高さを格段に減少させるのに困難がある。これはＬＥＤチップ１０２にボンディングした後にワイヤを引き出すためにＬＥＤチップ１０２の上部に所定の高さだけ移動させるためである。
【００３０】
これに反して、図８を参照すると、ワイヤＷの一端がリードフレーム１０４にバンプボールＢで結合され、ワイヤＷの他端がＬＥＤチップ１０２にステッチ結合部Ｓを形成することによって、ＬＥＤチップ１０２とリードフレーム１０４を互いに電気的に連結させた形態が示されている。
【００３１】
この場合に、ＬＥＤチップ１０２のワイヤＷの高さｈ″１１を、図７の場合よりさらに減らすことが可能である。これはリードフレーム１０４においてバンプボールＢでボンディングした後にワイヤＷの引き出しのために上部に移動しワイヤの上端高さが増加してもＬＥＤチップの実装高さｔだけ相殺させることができるためである。
【００３２】
即ち、図７及び図８のワイヤボンディング工程を同じ設備と方式で実施する場合に、図８の高さｈ"１１と厚さｔの和は図７の高さｈ１１とほぼ同じであり得るので、図８の凹部の深さｄが図７より遙に小さく実現することができる。
【００３３】
図８の場合に、ＬＥＤチップ１０２からワイヤＷの上端までのワイヤ高さｈ"１１は１００μｍ以下のレベルまで減少させることができ、好ましくは約７０μｍまで減らすことができる。
【００３４】
このような方式はワイヤボンディングを行うことでワイヤボンディングに必要な高さを、従来の技術より格段に減少させ、これにより凹部の深さｄを大きく減らすことができる。
【００３５】
従って、上述したように図８のワイヤボンディング構造では、２００乃至４８０μｍの凹部の深さｄを有する側面放出ＬＥＤパッケージをより容易に実現することができる。
【００３６】
ワイヤ構造を採用しない場合のＬＥＤチップの実装高さｔの最大値または一般的なワイヤの上端高さｈ１１＋ｔを勘案して、ＬＥＤチップまたはワイヤＷが露出しないようにする透明樹脂の厚さを確保しなければならないので、全体凹部の深さｄは２００μｍ以上が好ましいと考えられる。
【００３７】
後続する透明樹脂の注入工程を考慮し且つ凹部の改善による効果をより向上させるために、凹部の深さｄを２５０乃至４００μｍの範囲にすることがより好ましく、最も好ましくは３００μｍの程度である。
【００３８】
また、本発明のさらに他の側面において、透明封止体のための樹脂充填工程とパッケージ射出成形の際の不良発生率を考慮して、凹部の幅を好適に設計する方案を提供する。
【００３９】
図６に示すように、側面放出ＬＥＤパッケージ１００は凹部の深さｄが小さいほど良いが、凹部の深さｄの減少は樹脂充填作業を難しくするという短所がある。従って、透明シリコンである透明樹脂を凹部Ｃに充填して透明封止体１０８を形成する際、精緻な充填作業が求められる。特に凹部の深さｄが小さいと全体凹部Ｃの空間が小さいため少量の樹脂を精緻に充填しなければならない。
【００４０】
一般的に、凹部の大きさは最短方向（即ち、短方向）による幅と、それに対して垂直な最長方向（即ち、長方向）による幅Ｐとを有する。この場合に長方向が幅Ｐを好適に確保することでこのような樹脂充填工程をスムーズに行うことができる。
【００４１】
しかしながら、凹部の長方向の幅を増加させる場合に、図３で説明されたように射出成形で得られるパッケージ本体１０７の不良が発生し易くなる恐れがある。従って、一定な範囲に制限することが好ましい。
【００４２】
本発明者は、パッケージ本体の他の因子を同じ条件で長方向の幅だけを２．０ｍｍから３．０ｍｍに増加させながら製造したパッケージの射出成形不良の発生率を調べた。その結果、図１６に示すグラフのように長方向の幅Ｐ１が２．５ｍｍを超える場合には射出成形の際不良率が急激に増加することが確認できる。
【００４３】
このような点を考慮して、凹部Ｃの上端での幅Ｐ１を上端では２．０乃至２．５ｍｍにすることが好ましく、反射のための内部側壁の傾斜角度を考慮した時に凹部Ｃの床面の幅Ｐ２は床では１．５乃至１．７ｍｍの範囲にすることが好ましい。
【００４４】
このように、全体凹部の深さｄとともに凹部の幅を制御するとより優れた側面放出ＬＥＤパッケージが提供できるようになる。
【００４５】
図１０は本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの明るさを示す図表である。本実験では、ＬＥＤの実装高さが約８０μｍであり、ＬＥＤの実装高さを含むワイヤの上端までの高さが約１７０乃至約１８０μｍであるＬＥＤパッケージ構造を使用した。
【００４６】
図１０で、Ａは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．０ｍｍ（底／上端）である場合、Ｂは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．２ｍｍ（底／上端）である場合、Ｃは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．７ｍｍ／２．２ｍｍである場合、Ｄは凹部の深さが４００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．２ｍｍである場合、Ｅは凹部の深さが４００μｍで、凹部の幅が１．７ｍｍ／２．２ｍｍである場合を示す。一方、ここで各々のＬＥＤパッケージは１８ｍＷ出力のＬＥＤチップを用いた。
【００４７】
図１０から分かるように、凹部の深さが小さいと明るさが大きい。勿論、側壁の角度、即ち凹部の床幅に対する凹部の上端幅の比も明るさに影響を与えるが、これは凹部の深さと比べると微々たるものである。
【００４８】
図１１は本発明による側面放出ＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフであり、図１２は従来の技術による側面放出ＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。図１１及び図１２でもＬＥＤチップの実装高さ及びワイヤの上端高さは図１０と類似したパッケージを使用した。
【００４９】
但し、本発明による側面放出ＬＥＤパッケージでは凹部の深さが３００μｍであるものを使用し、従来の技術の側面放出ＬＥＤパッケージでは凹部の深さが６５０μｍであるものを使用した。
【００５０】
これらの指向角の特性を観察すると、本発明による側面放出ＬＥＤパッケージは Ｘ軸（ＬＥＤパッケージの長幅方向）に１１４．２゜の指向角を有し、Ｙ軸（ＬＥＤパッケージの長幅方向に垂直な短幅方向）に１１５．３゜の指向角を有し、これに反して従来の技術の側面放出ＬＥＤパッケージはＸ軸に１１１．５゜の指向角を有し、Ｙ軸に９１．７゜の指向角を有する。これら数値から本発明により指向角の特性が改善されたことが分かる。
【００５１】
図１３乃至図１５は、本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【００５２】
本発明によるＬＥＤパッケージを３種類の形態に実現し、各々の指向角を観察した。
【００５３】
図１３に適用したＬＥＤパッケージは、５００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂には日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体にはＧ３を使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１３で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長軸、即ちＬＥＤパッケージの短幅方向に１１９．６゜で、短幅方向に１０５．８゜であった。
【００５４】
図１４に適用したＬＥＤパッケージは４００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂には日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体にはＧ３を使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１４で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長幅方向に１２１．４゜で、短幅方向に１１４．８゜であった。
【００５５】
図１５に適用したＬＥＤパッケージは、４００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂としては日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体としてはＴＡＧを使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１５で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長幅方向に１２０．７゜で、短幅方向に１１８．７゜であった。
【００５６】
上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、上記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲の内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１００ ＬＥＤパッケージ
１０２ ＬＥＤチップ
１０３ 接着層
１０４ 第１及び第２リードフレーム
１０６ パッケージ本体
１０７ 内部側壁
１０８ 透明封止体
Ｃ 凹部
Ｗ ワイヤ
Ｓ 結合部
Ｂ バンプボール
ｄ 凹部の深さ
ｈ１１、ｈ′１１、ｈ″１１ ワイヤのなす高さ
ｈ１２ ワイヤから封止体の上面までの高さ
ｔ ＬＥＤチップの実装高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面放出発光ダイオードパッケージ（以下、「側面放出ＬＥＤパッケージ」という）に関する。より具体的には、放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる側面放出ＬＥＤパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）自体は光源がないため外部照明を必要とし、一般的にバックライト装置を照明装置に使用する。バックライト装置はＬＣＤを後方から照明し、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；冷陰極蛍光ランプ）、ＬＥＤなどを光源とする。
【０００３】
かかる従来の技術によるバックライト装置の一例が図１及び図２に示す。図１及び図２を参照すると、バックライト装置１は複数のＬＥＤパッケージ１０、導光板２０、反射板２４、拡散板２６及び一対のプリズムシート２８とを備え、ＬＥＤパッケージ１０から導光板２０に入射した光を上部の液晶パネル３０に送りＬＣＤにバックライト照明を提供する。
【０００４】
これをより詳しく説明すると、ＬＥＤパッケージ１０は図３及び図４に示すようにＬＥＤチップ１２、該ＬＥＤチップ１２を安着させながら電源を供給する陽極及び陰極リード１４、これらのリード１４を封止するパッケージ本体１６及びＬＥＤチップ１２を封止するようにパッケージ本体１６の凹部Ｃに満たされた透明樹脂から成る封止体１８とを含む。
【０００５】
ＬＥＤチップ１２から発生した光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は導光板２０の中に入り、その中で伝播し、その後ドットパターン２２に会うと反射板２４によって上方へ反射し拡散板２６及びプリズムシート２８を通じて液晶パネル３０に到逹する。
【０００６】
このようなＬＥＤパッケージ１０を図３及び図４を参照してより具体的に説明すると、封止体１８が満たされたＬＥＤパッケージ１０の凹部Ｃは一般的に６００乃至６５０μｍの深さｄを有する。この深さｄは主にＬＥＤチップ１２の厚さｔとワイヤＷが成す高さｈ１及びワイヤＷから封止体１８の上面までの高さｈ２によって決まる。
【０００７】
この深さｄが深いと、ＬＥＤチップ１２の上面から封止体１８の上面までの高さｈ１＋ｈ２もやはり増加する。こうなると次のような問題が生じる。
【０００８】
第一に、ＬＥＤパッケージ１０から放出される光の指向角αが制限される。指向角αが小さいと一つのバックライト装置１においてより多いＬＥＤパッケージ１０を使用せざるを得ない。
【０００９】
第二に、図５から分かるように、ＬＥＤチップ１２から発生した光Ｌが矢印Ａ方向に放出される際、一部の光Ｌ１はＬＥＤパッケージ１０の側壁１７にぶつかるようになる。側壁１７にぶつかった光Ｌ１は吸収及び散乱などによって損失されるためＬＥＤパッケージ１０から放出される全体光量は減少する。光量は側壁１７の高さが高いほど、即ち図４の凹部の深さｄが深いほどより多く減少する。
【００１０】
第三に、側壁１７の高さが高いと側壁１７の上下部分において未成形が生じ易い。これは図３の図面符号Ｉで表示した部分において特にそうである。未成形が生じるとＬＥＤパッケージ１０の性能が低下し、場合によっては不良品として廃棄しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は前述した従来の技術の問題を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は側壁の高さを減少させることにより放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる側面放出ＬＥＤパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した本発明の目的を達成すべく、本発明の一側面は、床面と上部に向かって傾斜した内部側壁を有する凹部が形成されたパッケージ本体と、上記凹部の床面に露出するように上記パッケージ本体に形成された第１及び第２リードフレームと、上記第１及び第２リードフレームそれぞれに電気的に接続するように上記凹部の床面に実装された発光ダイオードチップと、上記発光ダイオードチップの上面から上記ワイヤの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、上記発光ダイオードチップの実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、上記凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする側面放出ＬＥＤパッケージを提供する。
【００１３】
ここで、上記ワイヤは、上記発光ダイオードチップのバンプボールに繋がった一端と上記リードフレームにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）ボンディングされた他端を有することが好ましい。
【００１４】
また、上記発光ダイオードチップを囲むように上記凹部内に形成され、シリコンである透明封止体を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の側面放出ＬＥＤパッケージは、側壁の長さを減少させることで放出光の指向角の特性を改善し、かつ放出光量を増加させながらも側壁の成形不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】側面放出ＬＥＤパッケージを用いるバックライト装置の断面図である。
【図２】図１のバックライト装置の概略的な平面図である。
【図３】従来の側面放出ＬＥＤパッケージの正面図である。
【図４】図３の４−４線に沿って切った断面図である。
【図５】図４のＬＥＤパッケージ側壁での光の吸収を示す断面図である。
【図６】本発明によるＬＥＤパッケージの断面図である。
【図７】本発明によるＬＥＤパッケージ内部のワイヤボンディング形態を示す断面図である。
【図８】本発明によるＬＥＤパッケージ内部の他のワイヤボンディング形態を示す断面図である。
【図９】本発明によるＬＥＤパッケージでの光の放出を示す断面図である。
【図１０】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの明るさを示す図表である。
【図１１】本発明によるＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。
【図１２】従来の技術によるＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。
【図１３】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１５】本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【図１６】凹部の幅によるパッケージ本体の射出成形の不良率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図６は本発明の一実施形態による側面放出ＬＥＤパッケージの断面図である。図６に示す本発明の側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、図１に示した類型のバックライト装置１に適用される。該ＬＥＤパッケージ１００はＬＥＤチップ１０２と、該ＬＥＤチップ１０２を安着させながら電源を供給する第１および第２リードフレーム１０４と、第１および第２リードフレーム１０４を封止するように射出成形されたパッケージ本体１０６及びＬＥＤチップ１０２を封止するようにパッケージ本体１０６の凹部Ｃに満たされた透明樹脂から成る封止体１０８とを含む。
【００１８】
本実施形態による側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、光量及び指向角を改善するために改善された凹部Ｃを有する。本ＬＥＤパッケージ１００は側壁１０７の高さ、即ち凹部の深さｄはＬＥＤチップ１０２が実装された高さｔよりは大きく、且つ６倍以下の範囲になるように低く設定する。通常のＬＥＤチップの実装高さ（例えば、５０μｍ〜２００μｍの範囲）を考慮した時に、凹部Ｃの深さｄを２００乃至４８０μｍに設定する。これは上述した従来のＬＥＤパッケージ１０の凹部の深さ（６００乃至６５０μｍ）に比べ顕著に小さい。
【００１９】
従って、ＬＥＤパッケージ１００から放出される光の指向角がバックライト装置に有益に適用できるように改善することが可能である。より具体的に説明すると、バックライト装置において光源として用いられる場合に、大きい指向角を有するＬＥＤパッケージは指向角の小さいＬＥＤパッケージより少ない数で採用できる。
【００２０】
また、ＬＥＤチップ１０２から発生した光が側壁１０７にぶつかる確率が減少するため、側壁１０７による光の吸収／散乱が減り放出される光量が増加できるようになる。
【００２１】
図９は本実施形態によるＬＥＤパッケージ１００での光の放出を示す。図９に示すように、ＬＥＤチップ１０２の焦点Ｆから光Ｌが放出されると、大部分の光は側壁１０７とぶつかることなく矢印Ｌ方向に進行する。これにより、光の損失を大きく減らすことが可能となるので、光度が大きく増加できるようになる。
【００２２】
さらに、凹部Ｃの深さｄが減少することにより側壁１０７も低くなり、パッケージ本体の射出成形の際に、図３のＩで表示した部分において発生し易い成形不良を防止することができる。
【００２３】
このように、本実施形態によるＬＥＤパッケージ１００は凹部Ｃの深さｄを調整することにより光源としての性能を改善することは勿論、射出成形の際発生する不良が減少する。
【００２４】
一般的に、図６に示すように、側面放出ＬＥＤパッケージ１００は、上記ＬＥＤチップ１０２と上記第１及び第２リードフレーム１０４の電気的接続構造は、ワイヤＷによって実現できる。
【００２５】
この場合に、電気的接続構造として提供されるワイヤが透明封止体の内部に位置できるように上記凹部の深さはワイヤの上端高さ（ｈ１１＋ｔ）より高くなければならないので、ワイヤＷは凹部Ｃの深さｄを減少させるにあたって大きい制限要素として作用する。このような問題を解決すべく、本発明の他の側面はワイヤの上端高さを低めるための方案を提供する。
【００２６】
図７及び図８を参照して、好ましいＬＥＤパッケージ１００の内部のワイヤボンディング方式を説明する。
【００２７】
図７及び図８にはそれぞれＬＥＤチップ１０２が接着層１０３によってリードフレーム１０４の上面に実装された形態が示されている。
【００２８】
但し、図７の場合には、一般的なワイヤボンディング方式に従って、ワイヤＷの一端をＬＥＤチップ１０２にバンプボールＢで連結し、他端をリードフレーム１０４にステッチ結合部Ｓで形成した形態が示されている。
【００２９】
ＬＥＤチップ１０２の上のワイヤＷの高さｈ′１１をワイヤボンディングにおいてＬＥＤチップ１０２からワイヤＷの上端までの高さは１５０μｍまで減らすことができるが、ワイヤＷの高さを格段に減少させるのに困難がある。これはＬＥＤチップ１０２にボンディングした後にワイヤを引き出すためにＬＥＤチップ１０２の上部に所定の高さだけ移動させるためである。
【００３０】
これに反して、図８を参照すると、ワイヤＷの一端がリードフレーム１０４にバンプボールＢで結合され、ワイヤＷの他端がＬＥＤチップ１０２にステッチ結合部Ｓを形成することによって、ＬＥＤチップ１０２とリードフレーム１０４を互いに電気的に連結させた形態が示されている。
【００３１】
この場合に、ＬＥＤチップ１０２のワイヤＷの高さｈ″１１を、図７の場合よりさらに減らすことが可能である。これはリードフレーム１０４においてバンプボールＢでボンディングした後にワイヤＷの引き出しのために上部に移動しワイヤの上端高さが増加してもＬＥＤチップの実装高さｔだけ相殺させることができるためである。
【００３２】
即ち、図７及び図８のワイヤボンディング工程を同じ設備と方式で実施する場合に、図８の高さｈ"１１と厚さｔの和は図７の高さｈ１１とほぼ同じであり得るので、図８の凹部の深さｄが図７より遙に小さく実現することができる。
【００３３】
図８の場合に、ＬＥＤチップ１０２からワイヤＷの上端までのワイヤ高さｈ"１１は１００μｍ以下のレベルまで減少させることができ、好ましくは約７０μｍまで減らすことができる。
【００３４】
このような方式はワイヤボンディングを行うことでワイヤボンディングに必要な高さを、従来の技術より格段に減少させ、これにより凹部の深さｄを大きく減らすことができる。
【００３５】
従って、上述したように図８のワイヤボンディング構造では、２００乃至４８０μｍの凹部の深さｄを有する側面放出ＬＥＤパッケージをより容易に実現することができる。
【００３６】
ワイヤ構造を採用しない場合のＬＥＤチップの実装高さｔの最大値または一般的なワイヤの上端高さｈ１１＋ｔを勘案して、ＬＥＤチップまたはワイヤＷが露出しないようにする透明樹脂の厚さを確保しなければならないので、全体凹部の深さｄは２００μｍ以上が好ましいと考えられる。
【００３７】
後続する透明樹脂の注入工程を考慮し且つ凹部の改善による効果をより向上させるために、凹部の深さｄを２５０乃至４００μｍの範囲にすることがより好ましく、最も好ましくは３００μｍの程度である。
【００３８】
また、本発明のさらに他の側面において、透明封止体のための樹脂充填工程とパッケージ射出成形の際の不良発生率を考慮して、凹部の幅を好適に設計する方案を提供する。
【００３９】
図６に示すように、側面放出ＬＥＤパッケージ１００は凹部の深さｄが小さいほど良いが、凹部の深さｄの減少は樹脂充填作業を難しくするという短所がある。従って、透明シリコンである透明樹脂を凹部Ｃに充填して透明封止体１０８を形成する際、精緻な充填作業が求められる。特に凹部の深さｄが小さいと全体凹部Ｃの空間が小さいため少量の樹脂を精緻に充填しなければならない。
【００４０】
一般的に、凹部の大きさは最短方向（即ち、短方向）による幅と、それに対して垂直な最長方向（即ち、長方向）による幅Ｐとを有する。この場合に長方向が幅Ｐを好適に確保することでこのような樹脂充填工程をスムーズに行うことができる。
【００４１】
しかしながら、凹部の長方向の幅を増加させる場合に、図３で説明されたように射出成形で得られるパッケージ本体１０７の不良が発生し易くなる恐れがある。従って、一定な範囲に制限することが好ましい。
【００４２】
本発明者は、パッケージ本体の他の因子を同じ条件で長方向の幅だけを２．０ｍｍから３．０ｍｍに増加させながら製造したパッケージの射出成形不良の発生率を調べた。その結果、図１６に示すグラフのように長方向の幅Ｐ１が２．５ｍｍを超える場合には射出成形の際不良率が急激に増加することが確認できる。
【００４３】
このような点を考慮して、凹部Ｃの上端での幅Ｐ１を上端では２．０乃至２．５ｍｍにすることが好ましく、反射のための内部側壁の傾斜角度を考慮した時に凹部Ｃの床面の幅Ｐ２は床では１．５乃至１．７ｍｍの範囲にすることが好ましい。
【００４４】
このように、全体凹部の深さｄとともに凹部の幅を制御するとより優れた側面放出ＬＥＤパッケージが提供できるようになる。
【００４５】
図１０は本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの明るさを示す図表である。本実験では、ＬＥＤの実装高さが約８０μｍであり、ＬＥＤの実装高さを含むワイヤの上端までの高さが約１７０乃至約１８０μｍであるＬＥＤパッケージ構造を使用した。
【００４６】
図１０で、Ａは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．０ｍｍ（底／上端）である場合、Ｂは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．２ｍｍ（底／上端）である場合、Ｃは凹部の深さが３００μｍで、凹部の幅が１．７ｍｍ／２．２ｍｍである場合、Ｄは凹部の深さが４００μｍで、凹部の幅が１．５ｍｍ／２．２ｍｍである場合、Ｅは凹部の深さが４００μｍで、凹部の幅が１．７ｍｍ／２．２ｍｍである場合を示す。一方、ここで各々のＬＥＤパッケージは１８ｍＷ出力のＬＥＤチップを用いた。
【００４７】
図１０から分かるように、凹部の深さが小さいと明るさが大きい。勿論、側壁の角度、即ち凹部の床幅に対する凹部の上端幅の比も明るさに影響を与えるが、これは凹部の深さと比べると微々たるものである。
【００４８】
図１１は本発明による側面放出ＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフであり、図１２は従来の技術による側面放出ＬＥＤパッケージの指向角の特性を示すグラフである。図１１及び図１２でもＬＥＤチップの実装高さ及びワイヤの上端高さは図１０と類似したパッケージを使用した。
【００４９】
但し、本発明による側面放出ＬＥＤパッケージでは凹部の深さが３００μｍであるものを使用し、従来の技術の側面放出ＬＥＤパッケージでは凹部の深さが６５０μｍであるものを使用した。
【００５０】
これらの指向角の特性を観察すると、本発明による側面放出ＬＥＤパッケージは Ｘ軸（ＬＥＤパッケージの長幅方向）に１１４．２゜の指向角を有し、Ｙ軸（ＬＥＤパッケージの長幅方向に垂直な短幅方向）に１１５．３゜の指向角を有し、これに反して従来の技術の側面放出ＬＥＤパッケージはＸ軸に１１１．５゜の指向角を有し、Ｙ軸に９１．７゜の指向角を有する。これら数値から本発明により指向角の特性が改善されたことが分かる。
【００５１】
図１３乃至図１５は、本発明による様々なＬＥＤパッケージサンプルの長軸指向角の特性を示すグラフである。
【００５２】
本発明によるＬＥＤパッケージを３種類の形態に実現し、各々の指向角を観察した。
【００５３】
図１３に適用したＬＥＤパッケージは、５００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂には日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体にはＧ３を使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１３で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長軸、即ちＬＥＤパッケージの短幅方向に１１９．６゜で、短幅方向に１０５．８゜であった。
【００５４】
図１４に適用したＬＥＤパッケージは４００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂には日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体にはＧ３を使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１４で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長幅方向に１２１．４゜で、短幅方向に１１４．８゜であった。
【００５５】
図１５に適用したＬＥＤパッケージは、４００μｍの凹部の深さを有するものであって、透明樹脂としては日本大塚（Ｏｔｓｕｋａ）のＮＭＷ１１４ＷＡを使用し、蛍光体としてはＴＡＧを使用し、これらを１２：１に混合したものを使用した。図１５で観察したＬＥＤパッケージの指向角Ａの平均値は長幅方向に１２０．７゜で、短幅方向に１１８．７゜であった。
【００５６】
上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、上記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲の内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１００ ＬＥＤパッケージ
１０２ ＬＥＤチップ
１０３ 接着層
１０４ 第１及び第２リードフレーム
１０６ パッケージ本体
１０７ 内部側壁
１０８ 透明封止体
Ｃ 凹部
Ｗ ワイヤ
Ｓ 結合部
Ｂ バンプボール
ｄ 凹部の深さ
ｈ１１、ｈ′１１、ｈ″１１ ワイヤのなす高さ
ｈ１２ ワイヤから封止体の上面までの高さ
ｔ ＬＥＤチップの実装高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面と上部に向かって傾斜した内部側壁を有する凹部が形成されたパッケージ本体と、
前記凹部の床面に露出するように前記パッケージ本体に形成された第１及び第２リードフレームと、
前記第１及び第２リードフレームそれぞれに電気的に接続するように前記凹部の床面に実装された発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップの上面から前記ワイヤの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、
前記発光ダイオードチップの実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、前記凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする、側面放出ＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記発光ダイオードチップのバンプボールに繋がった一端と前記リードフレームにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）ボンディングされた他端を有することを特徴とする、請求項１記載の側面放出ＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記発光ダイオードチップを囲むように前記凹部内に形成され、シリコンである透明封止体を含むことを特徴とする、請求項１記載の側面放出ＬＥＤパッケージ。
【請求項１】
床面と上部に向かって傾斜した内部側壁を有する凹部が形成されたパッケージ本体と、
前記凹部の床面に露出するように前記パッケージ本体に形成された第１及び第２リードフレームと、
前記第１及び第２リードフレームそれぞれに電気的に接続するように前記凹部の床面に実装された発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップの上面から前記ワイヤの上端までの高さは、１００μｍ以下であり、
前記発光ダイオードチップの実装高さは、５０μｍ〜２００μｍであり、前記凹部の深さは２００μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする、側面放出ＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記発光ダイオードチップのバンプボールに繋がった一端と前記リードフレームにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）ボンディングされた他端を有することを特徴とする、請求項１記載の側面放出ＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記発光ダイオードチップを囲むように前記凹部内に形成され、シリコンである透明封止体を含むことを特徴とする、請求項１記載の側面放出ＬＥＤパッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２３９３２１（Ｐ２００９−２３９３２１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７３３３２（Ｐ２００９−１７３３３２）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【分割の表示】特願２００６−３１７１７２（Ｐ２００６−３１７１７２）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【分割の表示】特願２００６−３１７１７２（Ｐ２００６−３１７１７２）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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