JP2009260075A - Light-emitting apparatus and lead frame - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機のフラッシュランプや液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光装置、および発光装置の製造に用いるリードフレームに関する。 The present invention relates to a light emitting device used as a flash lamp of a mobile phone or a backlight of a liquid crystal display device, and a lead frame used for manufacturing the light emitting device.
近年、発光ダイオード(LED)等の半導体発光素子を備えた高出力で小型の発光装置が開発され、安価で長寿命な発光装置として注目されている。このような発光装置は、小型、低消費電力、軽量等の特徴を生かして、例えば、携帯電話機のフラッシュランプ、液晶表示装置のバックライトの光源等に用いられている。 In recent years, high-power and small-sized light-emitting devices including semiconductor light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) have been developed, and are attracting attention as light-emitting devices that are inexpensive and have a long lifetime. Such a light emitting device is used for, for example, a flash lamp of a mobile phone, a light source of a backlight of a liquid crystal display device, etc., taking advantage of the features such as small size, low power consumption, and light weight.
この種の発光装置は、一対の電極上に実装された発光素子と、光放出用の開口を除いて発光素子の周囲を覆った外囲器と、を有している。この外囲器は、合成樹脂により電極上に成形されている。 This type of light-emitting device has a light-emitting element mounted on a pair of electrodes and an envelope that covers the periphery of the light-emitting element except for a light emission opening. The envelope is molded on the electrode with a synthetic resin.
例えば、バックライトの光源として用いられる発光装置は、機器の小型化および軽量化に伴い、小型化および薄型化が求められている。発光装置の小型化、主に高さ方向の薄型化を図るため、樹脂で形成された外囲器自体の薄型化が図られている(例えば、特許文献1および2)。
上記のような発光装置において、外囲器の内面は、発光素子から放出された光を反射する反射面となるが、外囲器が合成樹脂により形成されている場合、反射率が低く、光の取出し効率が悪い。また、発光装置の薄型化により、樹脂からなる外囲器の壁部は極力薄く形成されている。そのため、発光素子から放出された光が外囲器を通して外部に漏れてしまう場合があり、光の取出し効率が低下する。 In the light emitting device as described above, the inner surface of the envelope serves as a reflective surface that reflects the light emitted from the light emitting element. However, when the envelope is formed of synthetic resin, the reflectance is low, and the light The extraction efficiency is poor. In addition, the wall of the envelope made of resin is formed as thin as possible by making the light emitting device thinner. Therefore, the light emitted from the light emitting element may leak to the outside through the envelope, and the light extraction efficiency decreases.
これらの問題を解決するため、樹脂表面にメッキや蒸着などの表面処理を施す方法が考えられるが、樹脂へのメッキは困難であるとともに、発光装置を基板へ実装する際、はんだリフローの熱によりメッキがはがれたてしまう問題がある。 In order to solve these problems, a method of performing surface treatment such as plating or vapor deposition on the resin surface can be considered, but plating on the resin is difficult, and when mounting the light emitting device on the board, it is caused by the heat of solder reflow There is a problem that the plating is peeled off.
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、小型化が可能であるとともに、光の取出し効率の向上を図ることができる発光装置、および発光装置の製造に用いるリードフレームを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that can be reduced in size and can improve light extraction efficiency, and a lead frame used for manufacturing the light-emitting device. There is to do.
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る発光装置は、金属で形成された一対の電極部と、前記一対の電極部に接続された光源と、金属で形成され、前記光源の光照射方向の周囲を囲んで起立する側壁部と、を備え、前記側壁部は、前記少なくとも一方の電極部に接続されている発光装置。 In order to achieve the above object, a light-emitting device according to an aspect of the present invention includes a pair of electrode portions formed of metal, a light source connected to the pair of electrode portions, and a light irradiation of the light source formed of metal. And a side wall portion standing around the periphery of the direction, wherein the side wall portion is connected to the at least one electrode portion.
この発明の他の態様に係るリードフレームは、金属で形成された一対の電極部と、前記一対の電極部に接続された光源と、金属で形成され、前記光源の光照射方向の周囲を囲んで起立する側壁部と、を備え、前記側壁部は、前記少なくとも一方の電極部に接続されている発光装置の製造に用いるリードフレームであって、前記一対の電極部および側壁部を形成する金属部を一体に備えている。 A lead frame according to another aspect of the present invention includes a pair of electrode portions made of metal, a light source connected to the pair of electrode portions, and a metal that surrounds the light source in the light irradiation direction. And a side frame that is a lead frame used in manufacturing a light-emitting device connected to the at least one electrode unit, the metal forming the pair of electrode units and the side wall unit. The unit is integrated.
以上構成によれば、小型化が可能で、光の取出し効率が向上した発光装置、および発光装置の製造に用いるリードフレームを提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide a light emitting device that can be reduced in size and improved in light extraction efficiency, and a lead frame used for manufacturing the light emitting device.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る発光装置およびリードフレームについて詳細に説明する。
図1は、第1の実施形態に係る発光装置全体を示す斜視図、図2、図3はそれぞれ発光装置の異なる断面を示し、図4および図5は、発光装置の外囲器を省略して金属構成部分を示している。
Hereinafter, a light emitting device and a lead frame according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the entire light emitting device according to the first embodiment, FIGS. 2 and 3 show different sections of the light emitting device, and FIGS. 4 and 5 omit the envelope of the light emitting device. The metal components are shown.
図1ないし図5に示すように、発光装置10は、光源として、発光素子である発光ダイオード(LED)を備えたサイドビュー型として構成されている。発光装置10は、例えば、銅からなる金属板を加工して形成された金属部材12と、金属部材の周囲を被覆しているとともに金属部材を支持した樹脂からなる外囲器14と、を有している。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
金属部材12は、正極および負極からなる一対の電極部16a、16bを有し、これらの電極部16a、16bは、細長い平坦な板状に形成され、互いに隙間を置いて直線状に配列されている。LED20は、例えば、銀ペースト等の接着剤により負極側の電極部16b上に固定され電極部16bに導通しているとともに、ボンディングワイヤ21により、電極部16aに電気的に接続されている。LED20は、光を放射する出射面20aを有し、この出射面20aが電極部16a、16bと平行に位置した状態で、かつ、出射面が電極部と反対側を向いた状態で、配置されている。
The
金属部材12は、LED20の光照射方向Cの周囲を囲むように起立して設けられた一対の側壁部22a、22bを有している。側壁部22a、22bは、それぞれ平坦な板状に形成され、電極部16a、16bの両側に配置され互いに対向している。側壁部22a、22bは、その両端部が、それぞれ電極部16a、16bの延出方向とほぼ直交する方向に折曲げられ、全体として、ほぼ細長い角筒形状に形成されている。更に、側壁部22a、22bは、LED20の出射面20aと直交する方向Cに対して、外側に傾斜して延びている。すなわち、側壁部22a、22bは、電極部16a、16b側から徐々に内径が広がるように、傾斜して延びている。そして、側壁部22a、22bの電極部16a、16bと反対側の端は、光を放出するほぼ矩形状の照射開口24を規定している。
The
側壁部22a、22bは金属で形成されていることから、光を反射する反射部材として機能し、各側壁部の内面は、LED20から射出される光の少なくとも一部、および後述する波長変換部材から出射される光の少なくとも一部を反射する反射面23を形成している。各側壁部の内面に、反射率の高い材料、例えば、Ag、Alの少なくとも一方を主成分とする材料をメッキあるいは蒸着し、より高い反射率の高い、つまり、光取出し効率の高い反射面23を形成してもよい。
Since the
側壁部22aは、金属からなるつなぎ部26aにより電極部16a、16bに接続され、また、側壁部22bは、金属からなるつなぎ部26bにより他方の電極部16bに接続されている。また、金属部材12は、電極部16a、16bからそれぞれ延出した外部取出し電極28a、28bを有している。外部取出し電極28a、28bは、一方の側壁部22aの外側に、この側壁部と隙間を置いて対向配置されている。
The
このように、電極部16a、つなぎ部26a、側壁部22a、および外部取出し電極28aは、共通の金属板により一体に形成され、また、電極部16b、つなぎ部26b、側壁部22b、および外部取出し電極28bは、共通の金属板により一体に形成されている。
図1ないし図3に示すように、外部取出し電極28a、28bおよび照射開口24を除いて、金属部材12の外面側および周囲は、樹脂からなる外囲器14によって被覆されている。これにより、金属部材12の各構成部分は外囲器14によって固定および支持されている。外部取出し電極28a、28bは、外囲器14の一側面側に露出して位置している。
Thus, the
As shown in FIGS. 1 to 3, the outer surface side and the periphery of the
金属部材12の内側、ここでは、側壁部22a、22bの内側には、LED20および電極部16a、16bに重ねて、シリコーン樹脂等の封止体30が充填されている。封止体30内には、波長変換部材として機能する粒子状の蛍光体32が分散されている。LED20から射出される第1波長領域を含む励起光は、発光ピーク波長が400nm以下の紫外領域を主として構成されている。蛍光体32としては、400nm以下の一次光により励起される蛍光体を用いる。蛍光体32は、LED20から射出された第1波長領域を含む励起光の少なくとも一部を吸収して、第2波長領域の光を射出する。第2波長領域の光は、主として400〜700nmの一部を含む可視波長領域の光を含んでいる。
蛍光体は1種類のもののみを用いてもよいが、複数種類の蛍光体を組み合わせて用いても良い。
Inside the
Only one type of phosphor may be used, but a plurality of types of phosphors may be used in combination.
次に、以上のように構成された発光装置10の製造方法について説明する。
図6は、発光装置の製造に用いるリードフレームを示し、図7は、リードフレームの1ユニットを拡大して示している。
Next, a method for manufacturing the
FIG. 6 shows a lead frame used for manufacturing the light emitting device, and FIG. 7 shows an enlarged view of one unit of the lead frame.
図6および図7に示すように、リードフレーム40は、例えば、板厚0.01〜0.1mmの銅あるいは鉄系素材(Fe-42%Ni)等からなる薄い金属板をプレスによって打ち抜くことにより、あるいはエッチングにより形成されている。高い光の取出し効率を必要とする場合は、予めAgなど反射率の高い材料を所定位置にメッキあるいは蒸着し、反射面を形成しておく。リードフレーム40を必要形状に打ち抜き、あるいは、エッチングにより、電極部、外部取出し電極、側壁部を形成する。側壁部は、リードフレーム本体とつなぎ部でつながっている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
すなわち、リードフレーム40は、互いに隙間を置いて平行に延びた一対のフレーム部42と、リードフレームの長手方向に一定の間隔を置いて設けられ、フレーム部間を連結している複数のブリッジ部44と、隣り合うブリッジ部間、およびフレーム部間に形成された複数のリードユニット46と、を有し、例えば、銅板により一体にプレス成形されている。各フレーム部42には、長手方向に一定の間隔をおいて、複数の送り孔45が形成されている。複数のリードユニット46は、リードフレーム40の長手方向に沿って、2列に並んで形成されている。
That is, the
各リードユニット46は、一方のブリッジ部44から延出したリードにより形成された電極部16a、外部取出し電極28a、つなぎ部26a、および側壁部22aと、他方のブリッジ部44から延出したリードにより形成された電極部16b、外部取出し電極28b、つなぎ部26b、および側壁部22bと、を有し、これらは、フレーム部42と面一の平坦な金属板により形成されている。
Each
発光装置10を製造する場合、まず、図8に示すように、リードフレーム40の各リードユニット46における一対の側壁部22a、22bを曲げ起こし、同時に、必要な反射面形状となるように成形する。続いて、一対の外部取出し電極28a、28bを曲げ起こし、外部取出し電極を基板に実装できる形に成形する。
When manufacturing the
次いで、図9および図10に示すように、樹脂インサートモールドにより、各リードユニット46に外囲器14を成形する。その後、電極部16b上に発光素子を実装し、かつ、ボンディングワイヤにより他方の電極部16aに接続する。更に、蛍光体が分散された封止体、例えば、シリコーン樹脂を発光素子に重ねてリードユニット46内に充填する。以後、リードユニット46をブリッジ部44から切り離すことにより、発光装置10が得られる。
Next, as shown in FIGS. 9 and 10, the
上記のように構成された発光装置10は、外部取出し電極28a、28bが露出している側の側壁が例えば、プリント回路基板上に実装され、外部取出し電極28a、28bが電源等に電気的に接続される。そして、外部取出し電極28a、28b、電極部16a、16bおよびボンディングワイヤ21を介してLED20に通電されると、LED20は主として紫外線領域の波長を含む光を出射する。この光により、蛍光体32が励起され、主として可視領域の波長を含む光を出射する。
In the
これらの光は、発光装置10の照射開口24からプリント回路基板とほぼ平行な方向に沿って出射される。また、LED20から射出される第1波長領域の光の一部、および蛍光体32から射出される第2波長領域の光の一部は、側壁部22a、22bの反射面23によって光取出し方向に反射され、つまり、照射開口24側に反射され、この照射開口から外部に出射される。
These lights are emitted from the irradiation opening 24 of the
このように、側壁部22a、22bは金属板で形成され、高い反射率を有していることから、LED20および蛍光体32から出射された光の一部を照射開口に向けて反射することができる。同時に、側壁部22a、22bは、発光装置の薄型化を図る目的で、側壁部自体および外囲器14を薄く形成した場合でも、光の透過を遮蔽し、光漏れを抑制することができる。これにより、発光装置としての光取出し効率を上げることができる。
Thus, since the
LED20に接続されている電極部16a、16bと、光照射方向に起立している金属の側壁部22a、22bと、を接続することにより、LEDから発生する熱を、電極部および側壁部により効率的に放熱させることができ、LEDの光照射能力を長期間保持することが可能となる。つまり、LED20は、温度が上がると発光効率が落ちることが知られているが、本発光装置によれば、LEDの温度上昇を抑制し、光照射能力を維持することができる。
By connecting the
電極部および金属の側壁部を接続する構成とすることにより、構造体としての機械的強度を上げることができ、発光装置製造時のハンドリング性を良好にすると共に、構造体の製造時の破壊による歩留まり低下を防ぐことができる。 By connecting the electrode portion and the metal side wall portion, the mechanical strength of the structure can be increased, the handling property at the time of manufacturing the light emitting device is improved, and the structure is destroyed at the time of manufacturing. Yield reduction can be prevented.
LEDに重ねて蛍光体32を配置することにより、LEDから射出できる波長とは異なる波長領域の光を取り出すことが可能となり、発光装置を広範囲な用途として使用できるようになる。例えば、LEDとしては紫外領域の波長を含む青色を発光させ、紫外光を黄色の蛍光体(波長変換部材)に照射させることにより波長領域を広げた照射光としたり、紫外領域の光を用いて、赤、青、緑などの3色蛍光体に照射励起することによりそれぞれの波長の光を取り出すことができ、例えばテレビなどにも活用することができる。更に、発光素子の種類を1種類とした場合でも、あらゆる光の波長を取り出すことができ、製造コストを抑制することが可能となる。
By arranging the
金属で形成された側壁部の反射面を、Ag、Alなどの反射率の高い材料で形成することにより、製造コストを抑制しながら、所望の光照射方向への光取出し効率を更に上げることができるようになる。 By forming the reflective surface of the side wall made of metal with a material having high reflectivity such as Ag and Al, it is possible to further increase the light extraction efficiency in the desired light irradiation direction while suppressing the manufacturing cost. become able to.
すなわち、このような構成とすることにより、側壁部の主成分を例えばSUS、りん青銅等のあまり反射率の高くない、低コストながら強度、光透過抑制性を有する材料とし、表面の反射面のみを高価であるが、第11図に示すように反射率の高いAgなどを使うことができる。また、Alなどは、反射率は高いが、柔らかい材料の為、側壁部全体を構成するには強度不足となる。そのため、側壁部の主要部をSUS等の強度の高い材料で形成し、反射面のみをAlで構成することが望ましい。 That is, by adopting such a configuration, the main component of the side wall portion is made of, for example, SUS, phosphor bronze, or the like, which has a low reflectance and a material having strength and light transmission suppression properties, and has only a reflective surface. Is expensive, but Ag or the like having high reflectivity can be used as shown in FIG. Further, Al or the like has a high reflectance, but it is a soft material, so that the strength is insufficient to constitute the entire side wall. Therefore, it is desirable that the main part of the side wall part is formed of a material having high strength such as SUS and that only the reflecting surface is made of Al.
金属部材12の外側および周囲を合成樹脂からなる外囲器14で覆うことにより、一対の電極部16a、16bと、これに接続された側壁部22a、22bと、を強固に固定することができる。また、電極部や側壁部の隙間を樹脂で埋めることができ、LED20や蛍光体32で発生させた光を、不所望の方向に漏らすことなく、所望の光照射方向に取出すことができる。
By covering the outside and the periphery of the
また、前述したリードフレームを用いて発光装置を製造することにより、平板から電極面と反射面を形成でき、絞り加工を行う場合等に比較して製造コストの面で有利となる。リードフレーム上でプレス、成型、加工などが行え、製造が簡単に行える。反射板となる側壁部の傾斜角度を容易に変更することができる。 Further, by manufacturing the light emitting device using the lead frame described above, the electrode surface and the reflecting surface can be formed from a flat plate, which is advantageous in terms of manufacturing cost compared to the case of performing drawing processing. The lead frame can be pressed, molded, processed, etc., making it easy to manufacture. The inclination angle of the side wall portion serving as the reflector can be easily changed.
以上のことから、小型化が可能で、光の取出し効率が向上した発光装置、および発光装置の製造に用いるリードフレームが得られる。 From the above, it is possible to obtain a light emitting device that can be reduced in size and improved in light extraction efficiency, and a lead frame used for manufacturing the light emitting device.
上述した第1の実施形態において、金属部材12は、それぞれ電極部に接続された一対の側壁部を有する構成としたが、これに限らず、図12に示す第2の実施形態のように、一方の電極部16bのみに接続された1つの側壁部22を曲げ加工して、LED20の周囲を囲うように形成してもよい。このような構成とすることにより、LEDから発生する熱をより効果的に放熱することができる。
In the first embodiment described above, the
上述した実施形態では、サイドビュー型の発光装置について説明したが、これに限らず、図13および図14に示す第3の実施形態のように、立位型の発光装置としてもよい。すなわち、この発光装置によれば、金属部材12は、正極、負極の一対の電極部16a、16bと、つなぎ部26a、26bをそれぞれ介して電極部16a、16bに接続された一対の側壁部22a、22bと、を有している。一対の側壁部22a、22bは、それぞれ円弧状に形成され、発光素子20からの光の照射方向を囲むように立位状態で配置されている。側壁部22a、22bは、ほぼ切頭円錐状に形成され、発光素子20側から外側に向かって徐々に径が大きくなるように傾斜している。各側壁部22a、22bの内面は、発光素子20から出射された光の一部、および図示しない蛍光体からの出射光の一部を反射する反射面23を形成している。
In the above-described embodiment, the side view type light emitting device has been described. However, the present invention is not limited to this, and a standing type light emitting device may be used as in the third embodiment shown in FIGS. That is, according to this light-emitting device, the
側壁部22a、22bの周囲および電極部16a、16bの下面側は、合成樹脂からなる外囲器14により被覆されている。側壁部22a、22bの内側で、発光素子20および電極部16a、16b上には、図示しない蛍光体が分散された封止体が充填されている。
The periphery of the
このように構成された発光装置10は、外囲器14の底面側がプリント回路基板上等に載置された状態、つまり、立位状態で実装され、照射開口24からプリント回路基板に対して垂直な方向に光を照射する。
The
第3の実施形態において、他の構成は前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In the third embodiment, other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted. Also in the third embodiment, it is possible to obtain the same effects as those in the first embodiment.
前述した実施形態では、金属により形成された電極部と、光源からの光照射方向を囲む形で形成される側壁部とを含む構造体を、樹脂のインサート成型により接着固定する構成としたが、これに限らず、図15に示すように、電極部の裏側から樹脂板50を電極部および側壁部に接着剤などで固定し、この樹脂板により電極部および側壁部を支持および固定する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the structure including the electrode part formed of metal and the side wall part formed so as to surround the light irradiation direction from the light source is configured to be bonded and fixed by resin insert molding. Not limited to this, as shown in FIG. 15, the
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、上述した実施形態において、電極部と側壁部とを共通の金属板で一体に形成する構成としたが、側壁部を別体の金属で形成し、電極部に溶接等によって電極部に連結する構成としてもよい。蛍光体を分散させた封止体は、シリコーン樹脂に限らず、例えばエポキシ系樹脂や、その他光透過性を有する樹脂を用いることができる。また、蛍光体が分散された封止体を省略し、発光素子からの出射光のみを照射する発光装置としてもよい。上述した実施形態では、リードフレームを、プレスによって打ち抜く、あるいはエッチングにより金属部を形成する構成としたが、他に、レーザーカット、ウオータージェットなどで加工してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the electrode portion and the side wall portion are formed integrally with a common metal plate, but the side wall portion is formed of a separate metal and connected to the electrode portion by welding or the like. It is good also as composition to do. The sealing body in which the phosphor is dispersed is not limited to a silicone resin, and for example, an epoxy resin or other light transmissive resin can be used. Alternatively, a sealing body in which the phosphor is dispersed may be omitted, and a light emitting device that irradiates only light emitted from the light emitting element may be used. In the above-described embodiment, the lead frame is punched out by pressing or the metal part is formed by etching. However, the lead frame may be processed by laser cutting, water jet, or the like.
前述した実施形態では、電極部16a、16bから一つのつなぎ部を介して側壁部が延出する構成としたが、これに限らず、例えば、電極部16aから2つのつなぎ部を介して、対向する側壁部を形成しても、片側の側壁部を2つ以上のつなぎ部を介して形成しても良い。例えば、電極部16aから2つのつなぎ部を介して、対向する側壁部を形成した場合、曲げ加工時にバランスよく側壁部を曲げることができ、ねじれなどの加工不良がおきにくくすることができる。
In the above-described embodiment, the side wall portion extends from the
10…発光装置、12…金属部材、14…外囲器、16a、16b…電極部、
20…LED、20a…出射面、22a、22b…側壁部、23…反射面、
24…照射開口、26a、26b…つなぎ部、28a、28b…外部取出し電極、
30…封止体、32…蛍光体、40…リードフレーム、46…リードユニット
DESCRIPTION OF
20 ... LED, 20a ... emitting surface, 22a, 22b ... side wall, 23 ... reflecting surface,
24 ... Irradiation opening, 26a, 26b ... Connecting portion, 28a, 28b ... External extraction electrode,
30 ... Sealing body, 32 ... Phosphor, 40 ... Lead frame, 46 ... Lead unit
Claims (11)
前記側壁部は、前記少なくとも一方の電極部に接続されている発光装置。 A pair of electrode portions formed of metal, a light source connected to the pair of electrode portions, and a side wall portion formed of metal and standing around the light irradiation direction of the light source,
The side wall portion is a light emitting device connected to the at least one electrode portion.
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