JP5687413B2 - 発光ダイオード及びこれを有するバックライトユニット - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード及びこれを有するバックライトユニットに関し、より詳細には、高反射率及び高信頼性を有するリードフレームを通じて発光効率を向上させることができる発光ダイオード及びこれを有するバックライトユニットに関する。
一般に、発光ダイオード(light emitting diode;LED)は、化合物半導体の特性を用いて電気信号を光に変換させて出力することに使用される半導体素子の一種であって、発光効率が高く、寿命が長く、消費電力が低く、親環境的であるという多くの長所を有しているので、発光ダイオードを用いる技術分野が漸次増加している趨勢である。
このような発光ダイオードは、通常、発光チップがリードフレームに搭載されたパッケージの構造で製作され、リードフレームを通じて外部から印加される電源に反応して発光チップが発光動作を行うように構成される。
従来の発光ダイオードは、反射率を向上させるために、主に銀メッキされたリードフレームを使用したが、銀メッキされたリードフレームは湿気や熱に弱いため、長時間駆動した場合、腐食や変色等による光度低下及び寿命低下が発生するという問題がある。又、腐食問題を改善するために、銀メッキの代わりに金メッキしたリードフレームが開発されたが、金の反射率が非常に低いので、発光ダイオードの光効率を低下させるという問題が発生する。
特開2003−16821号公報
本発明は、上記のような問題点を勘案したものであり、一つの目的は、高い反射率を維持しつつ腐食に強いリードフレームを提供することである。
本発明の他の目的は、前記したリードフレームを用いて発光効率を向上させることができる発光ダイオードを提供することである。
本発明の更に他の目的は、前記した発光ダイオードを有するバックライトユニットを提供することである。
本発明の一特徴によるリードフレームは、ベース金属層、前記ベース金属層の表面上に形成された反射層、及び前記反射層の表面上に金属で形成された保護層を含む。前記反射層は、銀(Ag)及びアルミニウム(Al)のうちから選択されたいずれか1つを含む。前記保護層は、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びチタニウム(Ti)のうちから選択されたいずれか1つを含む。
前記保護層が金で形成された場合、前記保護層は600nm以下の厚さに形成することができる。前記保護層がニッケル又はチタニウムで形成された場合、前記保護層は20nm以下の厚さに形成することができる。
前記リードフレームは、前記ベース金属層と前記反射層との間に形成されたニッケル層を更に含むことができる。
本発明の一特徴による発光ダイオードは、光を発生させる発光チップ、前記発光チップが実装される金属部材、及び前記金属部材と結合され前記金属部材を固定させ、前記発光チップ及び前記金属部材の少なくとも一部を露出させる開口部が形成されたハウジングを含む。前記金属部材は、ベース金属層、前記ベース金属層の表面上に形成された反射層及び前記反射層の表面上に金属で形成された保護層を含む。前記反射層は、銀(Ag)及びアルミニウム(Al)のうちから選択されたいずれか1つを含むことができる。前記保護層は、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びチタニウム(Ti)のうちから選択されたいずれか1つを含むことができる。前記保護層が金で形成された場合、前記保護層は600nm以下の厚さに形成することができる。前記保護層がニッケル又はチタニウムで形成された場合、前記保護層は20nm以下の厚さに形成することができる。前記金属部材は、前記ベース金属層と前記反射層との間に形成されたニッケル層を更に含むことができる。
一実施例として、前記金属部材は、前記発光チップから発生された熱を放出するためのスラグからなる。この際、前記発光ダイオードは、前記発光チップに電源を印加するためのリードフレームを更に含むことができる。
他の実施例として、前記金属部材は、前記発光チップに電源を印加するためのリードフレームからなる。
一例実施例として、前記リードフレームは、前記発光チップが実装されるチップ実装部及び前記チップ実装部で折り曲げられて形成された少なくとも1つの反射面を含む第1リード端子、及び前記第1リード端子から離隔した第2リード端子を含む。前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成された段差部及び前記チップ実装部と前記段差部との間で前記反射面を形成する第1傾斜面を含むことができる。前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成され、前記第1傾斜面に対向して位置する第2傾斜面を更に含むことができる。前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成され、前記第1及び第2傾斜面と隣接する第3及び第4傾斜面を更に含むことができる。又、前記第1リード端子は、前記チップ実装部で上側に対向するように折り曲げられて前記反射面を形成する第1翼部を含むことができる。前記第2リード端子は、ワイヤボンディング部及び前記ワイヤボンディング部で上側に対向するように折り曲げられて前記第1翼部と平行に配置される第2翼部を含むことができる。前記第1翼部及び前記第2翼部のうち少なくとも1つは、前記チップ実装部及び前記ワイヤボンディング部から離れるほど幅が広くなるように形成することができる。前記ハウジングは、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面を覆うように形成することができる。一方、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面のうち少なくとも一部は、外部に露出することができる。
他の実施例として、前記リードフレームは、前記発光チップが実装されるチップ実装部、前記チップ実装部から前記ハウジングの外部に延長される第1外部リード部、及び前記チップ実装部から延長された第1翼部を含む第1リード端子と、前記第1リード端子と離隔し、ワイヤボンディング部、前記ワイヤボンディング部から前記ハウジングの外部に延長される第2外部リード部、及び前記ワイヤボンディング部から延長された第2翼部を含む第2リード端子と、を含むことができる。前記第1翼部及び前記第2翼部は、前記チップ実装部及び前記ワイヤボンディング部からそれぞれ折り曲げられて前記チップ実装部の両側にそれぞれ配置される。前記第1翼部は、前記第2リード端子の前記ワイヤボンディング部の側面に延長するように形成することができる。前記第1翼部及び前記第2翼部のうち少なくとも1つは、前記チップ実装部から離れるほど幅が広くなるように形成することができる。前記ハウジングは、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面を覆うように形成することができる。一方、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面のうち少なくとも一部は外部に露出するように形成することができる。
更に他の実施例として、前記リードフレームは互いに隣接する凹部を具備するが、前記陥凹部が前記発光チップが実装される1つのカップを形成する第1リード端子及び第2リード端子を含む。前記第1リード端子及び前記第2リード端子は、前記陥凹部のそれぞれから前記ハウジングの外側に延長された翼部を含む。前記第1リード端子及び前記第2リード端子は、前記陥凹部の底面から傾斜するように延長され前記翼部と連結される傾斜面を含むことができる。
前記発光ダイオードは、前記ハウジングの開口部の内壁に形成されるリフレクタを更に含むことができる。前記リフレクタは、前記金属部材と同一の材質で形成される。前記リフレクタは、前記ハウジングの開口部の内側面に接して位置する中空形の反射部及び前記反射部から延長され前記ハウジングの外部に露出する放熱部を含むことができる。
前記ハウジングは、ワイヤボンディング領域を露出させるために、前記開口部と隣接した領域の一部が陥入するように形成された少なくとも1つの切開部を含むことができる。
前記発光ダイオードは、前記発光チップを覆うように前記ハウジングの開口部内に満たされ、前記発光チップから発生される光の少なくとも一部を他の波長の光に変換させるための蛍光体を含む封止剤を更に含むことができる。
白色光を具現するために、前記発光チップは、青色光を発生させる青色チップを含み、前記蛍光体は、前記青色チップから発生された青色光の少なくとも一部を黄色光に変換させる黄色蛍光体を含むことができる。これと異なり、前記発光チップは、青色光を発生させる青色チップを含み、前記蛍光体は、前記青色チップから発生された青色光の少なくとも一部を赤色光及び緑色光にそれぞれ変換させる赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことができる。又、前記発光チップは、青色光を発生させる青色チップ及び赤色光を発生させる赤色チップを含み、前記蛍光体は、前記青色チップ及び前記赤色チップから発生された青色光及び赤色光の少なくとも一部を緑色光に変換させる緑色蛍光体を含むことができる。又、前記発光チップは、青色光を発生させる青色チップ及び緑色光を発生させる緑色チップを含み、前記蛍光体は、前記青色チップ及び前記緑色チップから発生された青色光及び緑色光の少なくとも一部を赤色光に変換させる赤色蛍光体を含むことができる。
本発明の一特徴によるバックライトユニットは、導光板、及び前記導光板の側面に配置され前記導光板に光を供給する少なくとも1つの発光ダイオードを備える。前記発光ダイオードは、リードフレーム及び発光チップを有する。前記リードフレームは、ベース金属層、前記ベース金属層の表面上に形成された反射層及び前記反射層の表面上に金属で形成された保護層を有する。前記発光チップは、前記リードフレームに実装され、前記リードフレームを通じて印加される電源に反応して光を発生させる。前記反射層は、銀(Ag)及びアルミニウム(Al)のうちからいずれか1つを選択してもよい。前記保護層は、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びチタニウム(Ti)のうちからいずれか1つを選択してもよい。
本発明のリードフレーム、発光ダイオード、及びこれを有するバックライトユニットによれば、発光ダイオードパッケージに使用される金属材質のリードフレーム、スラグ、又はリフレクタ等を使用することにおいて、銀又はアルミニウムで形成された反射層上に金、ニッケル、又はチタニウムで形成された保護層を薄い厚さに形成することにより、反射率を一定水準以上に維持しつつ腐食及び変色などの不良発生を抑制することができる。
本発明の一実施の形態に係る発光ダイオードを示す平面図である。 図1のI−I’線に沿って切断した断面図である。 図2に図示されたリードフレームを具体的に示す拡大図である。 金で形成された光反射層の厚さ変化による発光ダイオードパッケージの光効率を示すグラフである。 ニッケル又はチタニウムで形成された保護層の厚さによる光透過率を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態に係るリードフレームを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る発光ダイオードを透視して示す平面図である。 図8のA−A’線に沿って切断した断面図である。 図8のB−B’線に沿って切断した断面図である。 図8のC−C’線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施例に係る第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す図である。 本発明の他の実施例に係るリードフレームの形状を示す図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードを示す平面図である。 図14のB−B線に沿って切断した断面図である。 本発明の発光ダイオードに適用可能な第1リード端子の各種形状を示す図である。 本発明の他の実施例に係る第1リード端子を示す図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図であり、(a)は発光ダイオードを示す平面図、(b)は(a)のC−C線に沿って切断した断面図、(c)は(a)のD−D線に沿って切断した断面図である。 図18に図示された第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す図である。 他の実施例に係る第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図であり、(a)は発光ダイオードを示す平面図、(b)は(a)のC−C線に沿って切断した断面図、(c)は(a)のD−D線に沿って切断した断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図であり、(a)は発光ダイオードを示す平面図、(b)は(a)のC−C線に沿って切断した断面図、(c)は(a)のD−D線に沿って切断した断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す斜視図である。 図23に図示された発光ダイオードの断面図であり、(a)は図23のC−C線に沿って切断した断面図、(b)は(a)に図示されたA部分の拡大図である。 (a)は本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す断面図であり、(b)は(a)に図示されたA部分の拡大図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す斜視図である。 図26に図示された発光ダイオードの平面図である。 図27のII−II線に沿って切断した断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す平面図である。 図29のA−A線に沿って切断された発光ダイオードを示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るバックライトユニットを示す分解斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態をより詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係る発光ダイオードを示す平面図であり、図2は、図1のI−I’線に沿って切断した断面図であり、図3は、図2に図示されたリードフレームを具体的に示す拡大図である。
図1、図2、及び図3を参照すると、本発明の一実施の形態に係る発光ダイオード100は、発光チップ110、発光チップ110が実装される金属部材120、及び金属部材120と結合され金属部材120を固定させるハウジング130を含む。又、発光ダイオード100は、発光チップ110と金属部材120とを電気的に連結するための第1及び第2導電性ワイヤ140、150とハウジング130の開口部132内に満たされる封止剤160を更に含むようにしてもよい。
本実施の形態において、発光チップ110が実装される金属部材120は、発光チップ110に電源を印加するためのリードフレームで構成される。説明の便宜のため、図1では、リードフレームに金属部材120と同じ符号を付与して説明する。
リードフレーム120は、発光チップ110を支持し、発光チップ110の発光に必要な電源の印加を外部から受けて発光チップ110に供給する。
リードフレーム120は、所定間隔だけ離隔して電気的に互いに分離された第1リード端子122及び第2リード端子124を含むようにしもよい。発光チップ110は、例えば、第1リード端子122に実装される。
第1リード端子122は、第1導電性ワイヤ140を通じて発光チップ110と電気的に連結され、第2リード端子124は、第2導電性ワイヤ150を通じて発光チップ110と電気的に連結される。一方、第1リード端子122は、導電性接着剤(図示せず)を介して発光チップ110の下部面と電気的に連結される。第1リード端子122及び第2リード端子124の一部分は、外部の回路基板と電気的に連結するためにハウジング130の外部に露出する。
図3に示すように、リードフレーム120は、ベース金属層120a、ベース金属層120aの表面上に形成された光反射層120b、及び光反射層120bの表面上に金属で形成された保護層120cを含む。
ベース金属層120aは、伝導性及び加工性に優れた金属で形成される。例えば、ベース金属層120aは、銅(Cu)、又は、銅に亜鉛(Zn)又は鉄(Fe)等が混合された銅合金で形成される。ベース金属層120aは、例えば、約0.1〜1.0mmの厚さに形成される。
光反射層120bは、リードフレーム120の光反射率を向上させるために、ベース金属層120aの表面上に光反射率が高い金属で形成される。例えば、光反射層120bは、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)で形成される。光反射層120bは、メッキ等の方法を用いてベース金属層120aの表面上に形成される。光反射層120bの厚さが厚いほど光反射率は高くなるが、材料費が上昇する虞があるので、光反射率と材料費を考慮して適正な厚さに形成することが好ましい。例えば、光反射層120bは、ベース金属層120aの表面上に約1〜50μmの厚さに形成される。
保護層120cは、リードフレーム120の腐食から光反射層120bを保護するため、光反射層120bの表面上に形成される。ベース金属層120aの表面上に形成された光反射層120bは光反射率は高いが、高温、高湿に弱くて腐食及び変色がよく生ずるので、腐食及び変色を防止するために光反射層120bの表面上に保護層120cが形成される。
保護層120cは、光反射層120bより反射率は低いが、拡散防止(diffusion barrier)特性が優れた金属で形成される。例えば、保護層120cは、金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)で形成される。金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)で形成された保護層120cは、メッキ工程を用いて形成される。メッキ工程を行う場合、金属イオンを提供する溶液を直接電解メッキするか、金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)イオンを提供する電解溶液をジメチルアミンボラン(DMAB:dimetylaminboran)又はEDTA標準溶液のような還元剤と腐食防止剤を適当に混合して無電解メッキを実施して、金、ニッケル、又はチタニウム膜を得ることができる。これと異なり、金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)からなる保護層120cは、スパッタリング法を用いて形成することができる。
保護層120cの厚さが厚いほど光反射層120bを化学的攻撃から保護する機能は強くなるが、発光ダイオード100の光度が低下し、保護層120cの厚さが薄いほど光度は増加するが、製造が容易ではなく、保護膜としての機能が弱くなる可能性がある。従って、保護層120cは、高反射率と酸化防止膜としての機能を同時に備える最適の厚さを選択することが好ましい。
図4は、金で形成された保護層の厚さ変化による発光ダイオードパッケージの光効率を示すグラフである。図4において、y軸であるパッケージ光効率では、銀で形成された反射層上に金で形成された保護層を形成しないリードフレームを使用したパッケージの光効率を100%と仮定した場合、銀で形成された反射層上に金で形成された保護層が形成されたリードフレームを使用したパッケージの光効率の比率を示す。又、図4において、光反射層の厚さは約3μmに固定されている。
図3及び図4を参照すると、約3μm厚さの光反射層120b上に金で形成された保護層120cを約2nm以下の厚みに形成すると、約90%の光効率が得られ、保護層120cを約200nmの厚さに形成すると、約85%の光効率が得られ、保護層120cを約300nmの厚さに形成すると、約83%の光効率が得られ、保護層120cを約600nmの厚さに形成すると、約75%の光効率が得られることが確認できた。保護層120cを約640nmの厚さに形成すると、約70%の光効率が得られ、保護層120cを約700nmの厚みに形成すると、約60%の光効率が得られる。よって、保護層120cを約600nm以上の厚さに形成すると、リードフレーム120の光効率が本来金の光効率である約60%に急激に低下することが確認できた。
従って、光反射層120b上に形成される金の保護層120cの厚さを、光反射層120bの腐食を防止することができる最小厚さである約0.1nm以上に形成し、光効率を一定水準以上に維持することができる最大厚さである約600nm以下の厚さに形成することにより、反射層120bの腐食を防止すると共に、発光ダイオード100のパッケージ光効率を約75%以上に維持させることができる。
図5は、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)で形成された保護層の厚さによる光透過率を示すグラフである。
図3及び図5を参照すると、保護層120cを透過した光は、光反射率が高い光反射層120bで反射されるので、保護層120cの光透過率が高いほどリードフレーム120の光反射率は高くなる。保護層120cとして使用されたニッケル(Ni)層又はチタニウム(Ti)層の厚さが増加するほど光透過率が低下するが、ニッケル(Ni)層又はチタニウム(Ti)層が約20nmの厚さでも約10%以上の光透過率が得られることが確認できた。保護層120cの厚さが増加するほどリードフレーム120の光反射率は低下するが、保護層120cの保護機能は良くなるので、保護層120cが腐食及び変色しなければ、光反射層120bの光反射率を向上することができる。
従って、光反射層120b上に形成されるニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)の保護層120cの厚さを、光反射層120bを腐食から保護することができる最小厚さである約0.1nm以上に形成し、光反射層120bの光透過率を一定水準以上に維持することができる保護層120cの厚さを最大厚さである約20nm以下に形成することにより、光反射層120bを腐食及び変色から防止すると共に、リードフレーム120の光反射率の低下を減少させることができる。
光反射層120b及び保護層120cは、リードフレーム120の両面全部に全体的に形成するか、一面又は必要な部分にのみ形成することもできる。
図6は、本発明の他の実施例に係るリードフレームの断面を示す図である。図6において、ニッケル層が追加されることを除いた残りの構成は、図3に図示されたリードフレームと同じなので、同じ構成要素には同じ参照符号を付与して、その重複説明は省略する。
図6を参照すると、リードフレーム120は、ベース金属層120aと光反射層120bとの間に形成されたニッケル層120dを更に含むことができる。このように、ベース金属層120aの上にニッケル層120dを形成し、次いで、ニッケル層120dの上に光反射層120b及び保護層120cを順に形成しても、図3と同様の光反射率を得ることができる。このように、銀(Ag)等の光反射層120bより材料費が安いニッケル層120dを形成することにより、光反射層120bの厚みを減少させて製造コストを低減することができる。
図1及び図2を再度参照すると、発光チップ110はリードフレーム120に実装され、リードフレーム120を通じて印加される電源に反応して光を発生させる。例えば、発光チップ110は第1リード端子122に実装され、第1導電性ワイヤ140及び第2導電性ワイヤ150を通じて第1リード端子122及び第2リード端子124とそれぞれ電気的に接続される。発光チップ110は、例えば、窒化ガリウム(GaN)、窒化ガリウムヒ素(GaAsN)、又は窒化インジウム(IN)等のような半導体物質で製造される。発光チップ110は、その用途によって多様な波長帯の光を発生させる半導体材料を用いることができる。例えば、発光チップ110は、青色光、赤色光、黄色光、又は紫外線波長帯の光を発生させることができる。
ハウジング130は、リードフレーム120と結合されリードフレーム120を固定させる。即ち、ハウジング130は、第1リード端子122及び第2リード端子124の少なくとも一部分は囲むように形成され、第1リード端子122及び第2リード端子124の位置を固定させる。ハウジング130は、例えば、ポリフタルアミド(Polyphthalamide:PPA)樹脂等で形成される。
ハウジング130には、発光チップ110及び発光チップ110が実装されたリードフレーム120の一部領域を露出させるための開口部132が形成される。開口部132は、リードフレーム120と隣接した下部から上部に行くほど開口面積が広くなる漏斗形状に形成される。従って、開口部132に応じてハウジング130の内面は一定の角度で傾いた傾斜面で形成され、内面には光反射層が形成される。
封止剤160は、発光チップ110を覆うようにハウジング130の開口部132の内部に満たされる。封止剤160は、発光チップ110を外部から保護するためのもので、例えば、透明なエポキシ又はシリコン樹脂で形成される。封止剤160内には、発光チップ110から発生された光の波長を変換させるための蛍光体162が含まれる。例えば、封止剤160内には、赤色、緑色、及び青色蛍光体のうち、いずれか1つ以上が含まれ、白色光等の所望する色相の光を発生させることができる。
発光ダイオード100は、発光チップ110と蛍光体162の組合せにより白色光を発生させることができる。
一実施例として、発光チップ110は青色光を発生させる青色発光チップで形成され、蛍光体162は、青色発光チップから発生された青色光の少なくとも一部を黄色光に変換させて白色光を発生させる黄色蛍光体で形成される。発光チップ110により発生される青色光は、約430nm〜470nmの範囲の波長を有することができ、例えば、窒化インジウム・ガリウム(InGaN)半導体で形成される。黄色蛍光体は、青色発光チップから発生された青色光の一部によって励起され黄色光を発生する。黄色蛍光体は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Yttrium Aluminum Garnet(YAl12;以下、「YAG」と称する))系列、シリケート(Silicate)系列、又はTAG系列の蛍光物質を含むことができる。従って、発光ダイオード100は、青色発光チップから発生された青色光と、黄色蛍光体から発生された黄色光が互いに混合されて白色光を発生することになる。
他の実施例として、発光チップ110は青色光を発生させる青色発光チップで形成され、蛍光体162は、青色発光チップから発生された青色光の少なくとも一部を赤色光及び緑色光にそれぞれ変換させる赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むようにしてもよい。赤色蛍光体は、例えば、SrS:Eu、(Sr,Ca)S:Eu、CaS:Eu、(Sr,Ca)GeS:Eu、及びCaAlSiN等と同様の結晶構造を有する無機物質又は固溶体で形成される。緑色蛍光体は、例えば、SrGa:Eu及び(Ba,Sr,Ca)SiO:Eu等で形成される。従って、発光ダイオード100は、青色発光チップから発生された青色光と、赤色蛍光体から発生された赤色光と、緑色蛍光体から放出された緑色光が互いに混合されて白色光を発生することになる。上述のように、青色発光チップからなる発光チップ110と、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を用いて白色光を発生させる場合、約85の色再現性を有する青色発光チップと黄色蛍光体を用いることにより発生される白色光の比率は約20%改善され、色再現性の範囲は約90%から約110%に拡大される。
更に他の実施例として、発光ダイオード100は、互いに異なる色の光を発生させる2つの発光チップ110と1種類の蛍光体162を含ませてもよい。例えば、発光チップ110は、青色光を発生させる青色発光チップ及び赤色光を発生させる赤色発光チップを含み、蛍光体162は、青色発光チップ及び赤色発光チップから発生された青色光及び赤色光の少なくとも一部を緑色光に変換させる緑色蛍光体を含ませてもよい。これと異なり、2つの発光チップ110は、青色光を発生させる青色発光チップ及び緑色光を発生させる緑色発光チップを含み、蛍光体162は青色発光チップ及び緑色発光チップから発生された青色光及び緑色光の少なくとも一部を赤色光に変換させる赤色蛍光体を含ませてもよい。
上述のような構成を有する発光ダイオード100によると、発光チップ110又は蛍光体162から発生される下部方向に向かう光は、リードフレーム120によって反射されて上部方向に向かうことになる。この際、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)で形成された光反射層120b上に金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)で形成された保護層120cを含むリードフレーム120を使用することにより、リードフレーム120の光反射率を一定水準以上に維持しつつ腐食及び変色を抑制することができる。
リードフレーム120は、トップ型(top view)パッケージ、側面発光型(side view)パッケージ、ランプ型パッケージ、チップ型パッケージ等の多様なモデルに適用することができる。
図7は、本発明の他の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
図7を参照すると、本発明の他の実施の形態に係る発光ダイオード200は、発光チップ110、発光チップ110が実装される金属部材220、発光チップ110に電源を印加するためのリードフレーム120、及び金属部材220とリードフレーム120を固定させるハウジング130を含む。発光ダイオード200は、発光チップ110とリードフレーム120とを電気的に接続するための第1及び第2導電性ワイヤ140、150と、発光チップ110を覆うように形成された封止剤160を更に含めてもよい。
本実施例において、発光チップ110が実装される金属部材220は、発光チップ110から発生された熱を放出するためのスラグで構成される。説明の便宜のため、スラグに金属部材220と同じ符号を用いる。又、スラグ220を除いた残り構成要素は、図1及び図2に図示されたものと同様の構成を有するので、同じ符号を使用して、その重複説明は省略する。
スラグ220は、ハウジング130の中央部に配置され、その上部には発光チップ110が実装され、その下部は熱放出効率を向上させるためにハウジング130の外部に露出される。
スラグ220は、高い光反射率を維持しつつ腐食及び変色から光反射層120bを防止するために、図3に図示されたリードフレーム120と同様に、ベース金属層120a、ベース金属層120aの表面上に形成された光反射層120b、及び光反射層120bの表面上に金属で形成された保護層120cを含む。例えば、光反射層120bは、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)で形成され、保護層120cは、金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)で形成される。このように、スラグ220は、形状を除いて、図3に示したリードフレーム120と実質的に同じなので、これと関連した詳細な説明は省略する。
図8は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードの部分を示す平面図であり、図9は、図8のA−A’線に沿って切断した断面図であり、図10は、図8のB−B’線に沿って切断した断面図であり、図11は、図8のC−C’線に沿って切断した断面図である。
図8乃至図11を参照すると、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードは、第1リード端子21及び第2リード端子23で構成されたリードフレームを含む。第1リード端子21及び第2リード端子23は、例えば、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなり、ベース金属層上に形成される光反射層、及び金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)からなり、光反射層上に形成される保護層を含めてもよい。
第1リード端子21は、発光チップ27が実装されるチップ実装部21a、チップ実装部21aからハウジング25の外部に延長される第1外部リード部21b、及びチップ実装部21aから延長された第1翼部21cを含む。第2リード端子23は、ワイヤボンディング部23a、ワイヤボンディング部23aからハウジング25の外部に延長される第2外部リード部23b、及びワイヤボンディング部23aから延長された第2翼部23cを含む。第1リード端子21と第2リード端子23は、互いに離隔して電気的に分離される。第1翼部21c及び第2翼部23cは、チップ実装部21a及びワイヤボンディング部23aからそれぞれ折り曲げられて、チップ実装部21aの両側にそれぞれ配置され両側光反射面を形成する。第1翼部21c及び第2翼部23cは、チップ実装部21aを中心として互いに対向して平行に配置される。
第1翼部21cは、第2リード端子23のワイヤボンディング部23cの側面に隣接して延長して配置される。図8に示すように、第1翼部21cは第2翼部23cより広い幅を有するが、これに限定されるものではなく、第1翼部21cは第2翼部23cの幅と同等、又は、第2翼部23cの幅より狭い幅を有してもよい。例えば、第2翼部23cは、第1外部リード端子21に接続されるチップ実装部21a内で第1外部リード部21bの部分まで延長してもよく、これによって第2翼部23cは第1翼部21cと同じ幅を有するか、より広い幅を有することもできる。
第1翼部21c及び第2翼部23cは、チップ実装部21a及びワイヤボンディング部23aからそれぞれ折り曲げられた構造を有する。第1翼部21c及び第2翼部23cによって形成された光反射面は、チップ実装部21aに対して一定の傾斜角を有するように形成されるか、又は、チップ実装部21aに対して垂直に形成してもよい。このような第1翼部21c及び第2翼部23cは、リードフレームから折り曲げて形成されるが、これに限定されず、例えば、プレス加工方法又は溶接法等の多様な方法で形成してもよい。
ハウジング25は、第1リード端子21及び第2リード端子23と結合され、それらを支持する。ハウジング25は、モールディング法で形成される。詳細には、第1リード端子21及び第2リード端子23は、モールディング・キャスト内に挿入され、モールディング樹脂は、ハウジング25を形成するためにモールディング・キャスト内に注入される。ハウジング25は、チップ実装部21a及びワイヤボンディング部23aの下部面を覆う。又、ハウジング25は、第1翼部21c及び第2翼部23cの外面を覆うことができる。第1翼部21c及び第2翼部23cの外面は、ハウジング25によって完全に覆われるが、これに限定されず、第1翼部21c及び第2翼部23cの外面の部分のうち少なくとも一部を外部に露出させるようにしてもよい。
ハウジング25は、第1翼部21c及び第2翼部23cとともに開口部の内壁を形成する。特に、ハウジング25は、第1翼部21c及び第2翼部23cによって形成される両側光反射面に対して実質的に直交する両側面開口部の内壁25wを形成する。内壁25wは傾斜するように形成してもよい。チップ実装部21a及びワイヤボンディング部23aは、記開口部の底面を形成する。
第1リード端子21及び第2リード端子23は、外部電源に電気的に接続されるために、それぞれハウジング25の外部に突出された第1外部リード部21b及び第2外部リード部23bを含む。第1外部リード部21b及び第2外部リード部23bは、多様な形状を有することができ、多様な形状に折り曲げることができる。
発光チップ27は、第1リード端子21のチップ実装部21aに実装され、第1導電性ワイヤ29aを介して第2リード端子23のワイヤボンディング部23aに電気的に接続される。一方、発光チップ27は、第2導電性ワイヤ29bを介して第1リード端子21と電気的に接続されるか、又は、導電性接着剤を介して第1リード端子21に電気的に接続される。
蛍光体を含む封止剤(図示せず)は、発光チップ27を覆うようにハウジング25の開口内部に充填されてコーティングされる。蛍光体を含む封止剤のコーティングについては、図2を参照して既に説明したので、その重複説明は省略する。
本実施例によると、第1リード端子21の第1翼部21c及び第2リード端子23の第2翼部23cは、開口部内壁の光反射率を向上させるように、開口部の2つの内壁を形成する。特に、長い形状の開口部を有する側面発光型ダイオードにおいて、第1翼部21c及び第2翼部23cは、第1翼部21c及び第2翼部23cにより形成された光反射面の領域を増加させるように、開口部の主軸方向(長軸方向)に沿って配置される。さらに、第1翼部21c及び第2翼部23cは、ハウジング25が変色することを防止するために、ハウジング25に入射する光を反射する。又、第2翼部23cで吸収され変換された熱は、第2リード端子23を通じて外部に放出することができる。従って、第2リード端子23も第1リード端子21と同様に熱を放出するため、発光ダイオードの熱放出容量を向上させることができる。
図12は、本発明の一実施例に係る第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す平面図である。
図12を参照すると、第1リード端子21及び第2リード端子23は、平らな金属板を打ち抜き加工して、互いに離隔して形成される。第1リード端子21は、チップ実装部21a、第1外部リード部21b、及び第1翼部21cを含み、第1翼部21cは点線Bに沿って上方に折り曲げられて第1光反射面を形成する。第2リード端子23は、ワイヤボンディング部23a、第2外部リード部23b、及び第2翼部23cを含み、第2翼部23cは、点線Bに沿って上方に折り曲げられて第2光反射面を形成する。第1翼部21cは、第2リード端子23のワイヤボンディング部23aの側面に沿って延長される。第2翼部23cは、チップ実装部21aに隣接する領域に終端されるが、第2翼部23cは、チップ実装部21aと第1外部リード部21bが接続される領域まで延長するようにしてもよい。
第1リード端子21及び第2リード端子23は、鋳造法や溶接法を用いて製造するようにしてもよい。第1翼部21c及び第2翼部23cを鋳造法や溶接法を用いて製造した場合、第1翼部21c及び第2翼部23cを折り曲げる工程が省略される。
本実施例において、第1リード端子21及び第2リード端子23がそれぞれ四角形の第1翼部21c及び第2翼部23cを有することを図示したが、これに限定されず、第1翼部21c及び第2翼部23cの形状は、発光ダイオードのパッケージの形状に応じて多様な形状に調整するようにしてもよい。
図13は、本発明の他の実施例に係るリードフレームの形状を示す平面図である。
図13を参照すると、図12を参照して説明したように、第1リード端子31は、チップ実装部31a、第1外部リード部31b、及び第1翼部31cを含み、第2リード端子33は、ワイヤボンディング部33a、第2外部リード部33b、及び第2翼部33cを含む。第1翼部31c及び第2翼部33cのうち少なくとも1つは、チップ実装部31aから離れるほど幅が広くなるように形成される。第1翼部31c及び第2翼部33cは、図9に示すように、開口部の内壁25wが傾斜するように形成された場合、その光反射面の領域が増加するように、内壁25wの形状に対応して傾斜面に対応して幅が広くなり、これによって開口部の両側面により広い反射面を形成することができる。
本実施例では、長い形状の開口部を有する側面型発光ダイオードのパッケージを例として図示及び説明したが、本実施例は、長い形状の開口部を有する側面型発光ダイオードに限定されず、プラスティックハウジング及びリードフレームを使用する多様な類型のパッケージ、例えば、リードフレームと、プラスチックのハウジングと、円形又は四角形の開口部等を有する様々なパッケージにも適用することができる。
図14は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す平面図であり、図15は、図14のB−B線に沿って切断した断面図であり、図16(a)〜(c)は、発光ダイオードに適用可能な多様な第1リード端子の部分を示す斜視図であり、図17は、本発明の他の実施例に係る第1リード端子の部分を示す斜視図である。
図14及び図15を参照すると、発光ダイオードは、第1リード端子51及び第2リード端子53を含む。第1リード端子51及び第2リード端子53は、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる光反射層、及び金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)からなる保護層を含むようにしてもよい。
第1リード端子51は、発光チップ57が実装されるチップ実装部51b、チップ実装部51bから折り曲げられて形成され、チップ実装部51bの下側に配置された段差部51a、及びチップ実装部51bと段差部51aとの間に配置され光反射面を形成する第1傾斜面51cを含む(図16(a)参照)。第2リード端子53は、第1リード端子51から離隔して位置し、第1リード端子51の段差部51aと同じ高さに配置される。
第1リード端子51は、チップ実装部51bから折り曲げられて形成され、第1傾斜面51cに対向して配置されてチップ実装部51bに接続される第2傾斜面51dを更に含めてもよい(図16(b)参照)。又、第1リード端子51は、第2傾斜面51dから延長され、チップ実装部51bと同じ高さで配置された端部51eを更に含めてもよい(図16(c)参照)。
第1リード端子51及び第2リード端子53は、ハウジング55によって支持される。便宜上、ハウジング55は、第1リード端子51の段差部51a及び第2リード端子53の上部及び下部に配置されて、上部ハウジング55aと下部ハウジング55bに区分される。
ハウジング55は、第1リード端子51及び第2リード端子53の一部を露出させる開口部56を有する。開口部56は、第1リード端子51のチップ実装部51bと、第1及び第2傾斜面51c、51dと、第2リード端子53の一部を露出する。更に、開口部56は、第1リード端子51の段差部51aの一部を露出させてもよい。
第1リード端子51及び第2リード端子53は、開口部56内で互いに離隔して位置する。第1リード端子51及び第2リード端子53は、外部電源に電気的に接続するためにそれぞれハウジング55の側壁を貫通して外部に延長される。ハウジング55の外部に延長された第1リード端子51及び第2リード端子53は、多様な形状に折り曲げることができる。
第1リード端子51のチップ実装部51bは、下部ハウジング55b側に下がって配置させるため、開口部56の底面に凹部が形成される。第1リード端子51の第1傾斜面51cは、開口部56の主軸方向(長軸方向)を横切って、ハウジング55の副軸方向(短軸方向)の内壁と接触するか、又は、内壁と接触する前に終端される。即ち、開口部56によって露出した第1傾斜面51cは、連続的でなく断続的である。従って、副軸方向(短軸方向)の指向性を変化させることなく、主軸方向(長軸方向)の光反射率を向上させることができ、主軸方向(長軸方向)と副軸方向(短軸方向)の光分布を個別に制御することが可能である。第1リード端子51の第2傾斜面51dも開口部56の主軸方向(長軸方向)を横切って、ハウジング55の副軸方向(短軸方向)の内壁と接触するか、又は、内壁と接触する前に終端される。第2傾斜面51dは、第1傾斜面51cと対称的に形成され、これによって対称性を有する光分布を得ることができる。
発光チップ57は、チップ実装部51bに実装され、導電性ワイヤ59を介して第2リード端子53と電気的に接続される。発光チップ57から発生された光は、ハウジング55の内壁55wに到達する前に第1傾斜面51c及び第2傾斜面51dで反射される。従って、発光チップ57から発生された光の一部が光反射率を有する第1傾斜面51c及び第2傾斜面51dで反射されるので、発光ダイオードの発光効率が向上される。又、ハウジング55の内壁に直接入射される光量を減少させるので、ハウジング55の内壁が変色されることを緩和させることができ、その結果、発光ダイオードの寿命を延長させることができる。
図17を参照すると、副軸方向(短軸方向)の光反射率を向上させ、副軸方向(短軸方向)のハウジング55の内壁の変色を防止するために、第1リード端子51はチップ実装部51bから開口部56の副軸方向(短軸方向)の両側にそれぞれ沿って延長された翼部51fを更に含めてもよい。チップ実装部51bに接続される翼部51fは、チップ実装部51bから折り曲げられて第3及び第4傾斜面を形成する。又、翼部51fは、第1及び第2傾斜面51c、51dと離れて形成されているので、第1及び第2傾斜面51c、51dの傾斜角と異なる傾斜角を有するように折り曲げることができ、副軸方向(短軸方向)の光反射特性と主軸方向(長軸方向)の光反射特性を個別に調節することができる。
蛍光体を含む封止剤63は、発光チップ57を封止するように形成される。封止剤63は、蛍光体を含む透明樹脂をチップ実装部51bの凹部内に充填してコーティングすることにより形成することができる。従って、凹部内に限定して凸形状を有する封止剤63を形成することができる。蛍光体を含む封止剤63のコーティングは、図2を参照して既に説明したので、その重複説明は省略する。
封止剤63は、開口部56を満たすこともでき、凹部内に封止剤63を満たした後、開口部56を透明なモールディング部65で満たすこともできる。
図18は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図である。図18において、(a)はパッケージ本体を透視して示す平面図であり、(b)は、(a)のC−C線に沿って切断した断面図であり、(c)は、(a)のD−D線に沿って切断した断面図であって、翼部は点線で示されている。
図18(a)〜(c)を参照すると、本発明の一実施例に係る発光ダイオードは、第1リード端子71及び第2リード端子73を含む。第1リード端子71及び第2リード端子73は、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる光反射層、及び金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)からなる保護層を含めてもよい。
第1リード端子71は、発光チップ77が実装されるチップ実装部71aと、チップ実装部71aから上側に対向するように折り曲げられて延長されて光反射面を形成する第1翼部71wと、を含む。第2リード端子73は、ワイヤボンディング部73aと、ワイヤボンディング部73aから上側に対向するように折り曲げられて延長されて光反射面を形成する第2翼部73wと、を含めてもよい。第1リード端子71及び第2リード端子73は、互いに離隔して配置され、第1翼部71w及び第2翼部73wは互いに平行に配置されて光反射面を形成する。第1翼部71w及び第2翼部73wは、図示するように、チップ実装部71a及びワイヤボンディング部73aを中心にして対向しており、これによって対称性を有する光分布を得ることができる。しかし、これに限定されず、第1翼部71w及び第2翼部73wは、それぞれ互いに異なる幅を有する非対称構造でも良い。
ハウジング75は、第1リード端子71及び第2リード端子73と結合され、それらを支持する。ハウジング75は、第1リード端子71及び第2リード端子73の下面を覆い、第1翼部71w及び第2翼部73wの外面を封止する。ハウジング75は、第1リード端子71のチップ実装部71aと第2リード端子の73のワイヤボンディング部73aとの間の間隙を満たし、第1翼部71wと第2翼部73wとの間の間隙を満たすことができる。又、ハウジング75は、第1翼部71w及び第2翼部73wの上面を覆うことができる。
第1リード端子71及び第2リード端子73は、外部電源に電気的に接続するために、それぞれハウジング75の外部に延長される。外部に延長された第1リード端子71及び第2リード端子73は、多様な方法で多様な形状に折り曲げてもよい。
第1翼部71w及び第2翼部73wは、互いに平行に配置されて光反射面を形成し、ハウジング75は、第1翼部71w及び第2翼部73wと共に開口部の内壁を形成する。ハウジング75は、第1翼部71w及び第2翼部73wによって形成された両側光反射面を結合する両側面の内壁75wを有する。内壁75wは、図18(c)に示すように、傾斜するように形成してもよい。
発光チップ77は、第1リード端子71のチップ実装部71aに実装され、導電性ワイヤ79を介して第2リード端子73に電気的に接続される。発光チップ77は、2つの導電性ワイヤ79を介して第1リード端子71及び第2リード端子73にそれぞれ接続され、導電性接着剤を介して第1リード端子71に電気的に接続され、1つの導電性ワイヤ79を介して第2リード端子73に電気的に接続される。
本実施例によると、第1リード端子71及び第2リード端子73が開口部の底面及び両側面に配置されることにより、発光チップ77から発生された光の反射効率を向上させることができる。特に、長い形状の開口部を有する側面型発光ダイオードにおいて、第1翼部71w及び第2翼部73wが主軸方向(長軸方向)に沿って形成されることにより、光反射面の面積を拡大することができる。第1翼部71w及び第2翼部73wは、ハウジング75に入射される光を反射させることにより、光によってハウジング75が変色されることを減少させる。又、第1翼部71w及び第2翼部73wを通じて熱を放出するため、パッケージの放熱性能が向上する。更に、第1翼部71w及び第2翼部73wの外面を囲むハウジング75の厚みを減少させる場合、ハウジング75を通じた熱放出が促進し、放熱性能がより向上する。
図19は、図18(a)〜(c)に図示した第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す平面図であり、図20は、本発明の他の実施例に係る第1リード端子及び第2リード端子の製作過程を示す平面図である。
図19を参照すると、平らな金属板を打ち抜き、又は、プレス加工して、互いに離隔した第1リード端子71及び第2リード端子73を形成する。第1リード端子71は、チップ実装部71a及びチップ実装部71aから延長された第1翼部71aを含み、第2リード端子73は、ワイヤボンディング部73及びワイヤボンディング部73から延長された第2翼部73wを含む。第1翼部71w及び第2翼部73wは、上方に折り曲げられることにより光反射面を形成する。
本実施例において、第1リード端子71及び第2リード端子73は、それぞれ長方形の第1翼部71w及び第2翼部73wを有すると図示したが、この形状に限定されない。
図20を参照すると、第1リード端子81は、チップ実装部81a及びチップ実装部81aに結合される第1翼部81aを含み、第2リード端子83は、ワイヤボンディング部83a及びワイヤボンディング部83aに結合される第2翼部83wを含む。第1翼部81a及び第2翼部83wは、それぞれチップ実装部81a及びワイヤボンディング部83aから離れるほど幅が広くなる。第1翼部81w及び第2翼部83wは、傾斜する内壁75wに応じて幅が広くなる。例えば、図18に示すように、内壁75wが傾斜するように形成された場合、長手方向に沿って光反射面の面積は拡大する。
図21は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図である。図21において、(a)はハウジングを透視して示す平面図であり、(b)は(a)のC−C線に沿って切断した断面図であり、(c)は(a)のD−D線に沿って切断した断面図であり、翼部は点線で示されている。便宜上、発光チップと導電性ワイヤは省略した。
図21(a)〜(c)を参照すると、本実施例に係る発光ダイオードは、図18を参照して説明した発光ダイオードと殆ど同じ構成要素を有する。但し、第1翼部71w及び第2翼部73wの外面がハウジング85の外部に露出したことに差異がある。即ち、第1翼部71w及び第2翼部73wの外面のうち少なくとも一部は外部に露出される。これによって、発光ダイオードから発生された熱は、第1翼部71w及び第2翼部73wを通じて外部に放出することができ、放熱効率を向上させることができる。
図22は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを説明するための概略図である。図22において、(a)はハウジングを透視して示す平面図であり、(b)は(a)のC−C線に沿って切断した断面図であり、(c)は(a)のD−D線に沿って切断した断面図であり、翼部は点線で示されている。便宜上、発光チップと導電性ワイヤは省略した。
図22(a)〜(c)を参照すると、本実施例に係る発光ダイオードは、図18を参照して説明した発光ダイオードと殆ど同じ構成要素を有する。但し、第1リード端子91のチップ実装部91a、第2リード端子93のワイヤボンディング部93a、第1翼部91w、及び第2翼部93wが図18に示した構成要素に対して長く形成され、第1翼部91w及び第2翼部93wがパッケージの両側面の大部分を占める。ハウジング95は、第1リード端子91及び第2リード端子93の下面を覆い、それらの間の間隙を満たしてこれらを結合する。又、ハウジング95は、第1翼部91w及び第2翼部93wの端部を結合し、光反射面として機能する内壁95wを形成することによって両側光反射面が形成される。内壁95wは傾斜するように形成してもよい。
本実施例によると、第1翼部91w及び第2翼部93wの幅は、ハウジング95の幅に応じて増加することにより、放熱効率をより向上させることができる。
前述した実施例では、長い形状の開口部を有する側面型発光ダイオードのパッケージを例として図示及び説明したが、本実施例は側面型発光ダイオードのパッケージに限定されず、プラスティックハウジング、円形又は四角形の開口部等を有する多様な発光ダイオードのパッケージにも適用することができる。
図23は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す斜視図であり、図24(a)は、図23に図示された発光ダイオードの断面図であり、図24(b)は、図24(a)のA部分の拡大図である。
図23及び図24(a)、(b)を参照すると、本実施例の発光ダイオードは、発光チップ2、発光チップ2に電源を印加するための第1リード端子12及び第2リード端子14、第1リード端子12及び第2リード端子14を支持するハウジング20、及び発光チップ2を保護するように形成された光透過性の封止剤30を含む。
図23に示すように、第1リード端子12及び第2リード端子14は、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる反射層、及び金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)からなる保護層を含む。
第1リード端子12及び第2リード端子14は、平板状に形成される。第1リード端子12及び第2リード端子14は、ハウジング30によって支持された状態で互いに離隔するように形成される。第1リード端子12及び第2リード端子14の互いに隣接する端部には、互いに向かって開かれている同じ深さの凹部122、142が形成される。第1リード端子12及び第2リード端子14の凹部122、142には、その内側に発光チップ2が実装されるカップが形成される。カップの外側に配置される第1リード端子12及び第2リード端子14の間の第1ギャップは、第1ギャップの内側に配置される第1リード端子12及び第2リード端子14の間の第2ギャップより大きくすることにより、第1リード端子12及び第2リード端子14を支持するハウジング20の支持強度及び耐久性を向上させる。
ハウジング20は、凹部122、142によって形成されたカップの底面を避けて第1リード端子12及び第2リード端子14の一部を覆うように形成される。凹部122、142の底面、又は、カップの底面123、143は外部に露出する。又、カップの底面123、143は、ハウジング20の底面と同一平面に配置することが好ましい。この場合、カップの底面123、143は、発光チップ2に電源を印加するため、外部の回路基板に電気的に接続されることが好ましい。カップの底面123、143は、発光チップ2の熱放射を向上するために、比較的に薄い厚さで、かつ広い面積で外部に露出されているので、発光チップ2の熱を外部に放出する機能を果たすことができる。
第1リード端子12及び第2リード端子14は、それぞれハウジング20から外部に露出するために凹部122、142から延長された翼部124、144を含む。翼部124、144は、発光チップ2から発生された熱を放出する放熱部として機能する。翼部124、144は、広い面積で外部に露出しているので、発光チップ2から発生された熱を効果的に放出させることができる。翼部124、144は、発光チップ2に電源を印加するため、外部の回路基板に電気的に接続されることが好ましい。この場合、カップの底面123、143は放熱のみを行う。
発光チップ2は、第1リード端子12の凹部122に実装され、第1リード端子12と電気的に接続される。発光チップ2と第2リード端子14の凹部142は導電性ワイヤを介して電気的に接続される。
第1リード端子12及び第2リード端子14は、翼部124、144に対して凹部122、142の底面(又は、カップの底面123、143)に結合される傾斜部を含む。傾斜部は、発光チップ2から放出された光の一部を反射させるための凹部122、142に関する内壁(slat)である。
図24(b)の拡大図に示すように、第1リード端子12及び第2リード端子14は、粗面Rを含む。粗面Rは、例えば、サンドブラスティング加工のような表面処理加工によって形成される。凹部122、142の粗面Rは、光を散乱させて光の指向角を広くし、光の効率を向上させる。第1リード端子12及び第2リード端子14の粗面Rは、ハウジング20によって覆われた凹部122、142の外側に配置され、ハウジング20を形成する樹脂に対して第1リード端子12及び第2リード端子14の接着性を向上させることができる。
凹部122、142によって形成されたカップの内部には、光透過性樹脂からなる封止剤30が満たされる。例えば、封止剤30には、シリコン(又は、シリコン樹脂)を主成分とする第1封止部32と、エポキシ樹脂又は硬質シリコン(又は、シリコン樹脂)を主成分とする第2封止部34を含む。少なくとも第1封止部32及び第2封止部34のうちいずれか1つには分散される蛍光体が含まれる。
図25(a)は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す断面図であり、図25(b)は、図25(a)のA部分の拡大図である。本発明の他の実施例に係る発光ダイオードは、縦に延長された部分を除いて図24に示した発光ダイオードの実質的に構成要素は同じであるため、図22(a)及び図24(b)に示した同一の構成要素と同一の参照符号を用いて、重複説明は省略する。
図25(a)、(b)を参照すると、第1リード端子12及び第2リード端子14は、凹部122、142と、(又は、カップの底面123、143)、凹部122、142から垂直に延長されカップのベース部5を形成する垂直部と、カップの上部6を形成するために垂直部から延長された傾斜部と、傾斜部から延長された翼部124、144と、を含む。
このようにカップは、垂直部及び凹部122、142によって形成されたベース部5と、傾斜部により形成された上部6とを含む。ベース部5は、第1封止部32を形成することが容易である。上部6には、光透過性樹脂からなる封止剤30を順次形成することができる。これによって、レンズ形状をより効果的に形成することができる。
図26は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す斜視図であり、図27は、図26に図示された発光ダイオードの平面図であり、図28は、図27のII−II線に沿って切断した断面図である。
図26、図27、及び図28を参照すると、発光ダイオードは、発光チップ2、ハウジング10、リードフレーム20、封止剤30、及びリフレクタ40を備える。
リードフレーム20は、6つのリード端子22、24を含めてもよい。6つのリード端子22、24は、ハウジング10によって支持される。リードフレーム20は、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる光反射層、及び、金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ti)からなる保護層を含めてもよい。
ハウジング10は、樹脂をモールディングしたもので、ハウジング10の上部の中央には発光チップ2が配置される空間である開口部12が形成される。ハウジング10は、6つのリード端子22、24のそれぞれを開口部12の内側に配置する内部リード端子22a、24aと、開口部12の外側に配置する外部リード端子22b、24bに分離する。リードフレーム20を構成するリード端子22、24の個数は多様に変更してもよい。
リードフレーム20のうち3つのリード端子22には発光チップ2が電気的に接続され、残り3つのリード端子24には発光チップ2が導電性ワイヤを介して電気的に接続される。
リフレクタ40は、少なくともハウジング10の開口部12の内壁に覆われるように形成される。リフレクタ40は、リードフレーム20と同じ材質で形成してもよい。即ち、リフレクタ40は、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる反射層、及び金(Au)、ニッケル(Ni)、又はチタニウム(Ti)からなる保護層を含めてもよい。
リフレクタ40は、リードフレーム20と共にハウジング10によって支持される。リフレクタ40は、ハウジング10の開口部12の内壁に覆われて先端が切断された円錐形状を反転した形状を有する光反射部42と、光反射部42から延長されてハウジング10の外部に露出する放熱部44と、を含めてもよい。
光反射部42は、開口部12から続いて先端が切断された円錐形状を反転した形状を含み、その形状は上部直径が下部直径より大きく形成される。このような光反射部42の形状は、ハウジング10の開口部12の形状に対応し、従って、光反射部42は、その側面が開口部12の内壁に接している。
放熱部44は、光反射部42から延長されてハウジング10の外部に露出する部分である。例えば、放熱部44は、光反射部42の上端部からハウジング10の側部方向に延長されて形成される。ハウジング10の側面には、放熱部44の熱放出を許容する放熱穴13が形成される。
放熱部44は、その個数の増加によって発光ダイオードの放熱特性を向上させることができる。放熱部44は、光反射部42の上部の円周の一部分から延長された折り曲げ型のストリップ(strip)形状を有するが、光反射部42の下部の円周の一部分、又は、光反射部42の上部と下部の間の内壁から延長して形成してもよい。又、放熱部44は、光反射部42の円周全体から延長された円環形状としもよい。
リフレクタ40は、ハウジング10の開口部12を囲むものであれば、多様な形状としてもよい。
図29は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードを示す平面図であり、図30は、図29に図示された発光ダイオードの断面図である。
図29及び図30を参照すると、発光ダイオードは、第1リード端子210及び第2リード端子220を含むリードフレームと、発光チップ300と、導電性ワイヤ400と、ハウジング510と、及び封止剤600と、を含む。
第1リード端子210及び第2リード端子220は、発光チップ300に電源を印加するためのもので、図3に示すように、ベース金属層、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)からなる光反射層、及び、金(Au)、ニッケル(Ni)又はチタニウム(Ni)からなる保護層を含めてもよい。
発光チップ300は、第1リード端子210に実装され、導電性ワイヤ400を介して第2リード端子220と電気的に接続される。
ハウジング510は、発光チップ300と、第1リード端子210及び第2リード端子220の一部分と、を露出させるための開口部520が形成される。開口部520は、先端が切断された円錐形状を反転した形状に形成してもよい。即ち、開口部520は、ハウジング510の上部から下部方向に沿って大きさが漸次減少する形状に形成される。
又、ハウジング510には、ワイヤボンディング領域を露出させるために、開口部520と隣接した領域の一部が陥入するように形成された少なくとも1つの切開部530が形成される。切開部530は、第2リード端子220の一部領域、即ち、発光チップ300がワイヤ400を介して第2リード端子220の一部と電気的に接続される導電性ワイヤ400を露出させるように、開口部520の領域上に形成される。このように、発光チップ300は、第1リード端子210に実装され、第1リード端子210に接触することにより第1リード端子210に電気的に接続され、発光チップ300は、ハウジング510の凹部520の一部に陥入することにより形成される切開部530を介して露出される第2リード端子220に電気的に接続される。
第2リード端子220のワイヤボンディング領域の形状及びサイズは、切開部530の形状及びサイズに対応して調整して、多様の形状に変形させてもよい。導電性ワイヤ400が2つ以上であるか、発光チップ300が2つ以上である場合、切開部530は、導電性ワイヤ400の個数に対応して複数個形成してもよい。
封止剤600は、ハウジング510の開口部520及び切開部530を満たすように形成されて、発光チップ300を封止する。
図29及び図30には図示していないが、リフレクタは、開口部520及び切開部530の内壁に形成とてもよい。
上述のように、ハウジング510の一部領域にワイヤボンディングのための切開部530を形成すると、ハウジング510のサイズを減少させて、発光ダイオードの小型化を達成すると共に、ワイヤボンディングのための空間を確保して、ワイヤボンディング時に発生する虞がある不良を最小限にすることができる。
図31は、本発明の一実施の形態に係るバックライトユニットを示す分解斜視図である。
図31を参照すると、バックライトユニット300は、導光板310と、導光板310の側面に配置されて導光板310に光を供給する少なくとも1つの発光ダイオード320と、を備える。
発光ダイオード320は、回路基板(PCB)又はフレキシブル回路基板(FPCB)などの回路基板330に実装される。発光ダイオード320は、例えば、回路基板330の長手方向に沿って一定の間隔に一列に配列される。発光ダイオード320は、回路基板330を通じて印加される電源により光を出射する。
発光ダイオード320は、図1乃至図30に図示された多様な実施例で構成されることができるので、その詳細な説明は省略する。
導光板310は、側面に配置された発光ダイオード320から入射される光の経路を変更して上部に配置される液晶表示パネルの方向に光を導く。導光板310は、光の損失を最小化するために、透明な物質で形成することが好ましい。導光板310は、例えば、透明なポリメチルメタクリレート(PMMA)又はポリカボネート(PC)で形成される。
導光板310の下面には、光の散乱反射するための所定の光反射パターン(図示せず)が形成される。例えば、導光板310の下面に形成される光反射パターンは、印刷パターン又は凸凹パターン等を含めてもよい。従って、発光ダイオード320から導光板310に入射された光は、光反射パターンによって散乱反射され、導光板310の上面に特定臨界角を超える角度で入射される光は導光板310の上面を通じて出射することになる。
導光板310は、一定の厚みを有する。すなわち、導光板310は、発光ダイオード320から発生され光を入射して通す入射面と、その入射面の反対面が互いに同じ厚さを有するプレート形状を有するか、入射面から反対面に行くほど厚さが薄くなるくさび形状を有する。
バックライトユニット300は、導光板310の下面に配置される反射シート340を更に含めてもよい。反射シート340は、導光板310の下部を通じて外部に漏洩する光を導光板310の内部に反射させて光の利用効率を向上させる。反射シート340は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリカボネート(PC)で形成される。
バックライトユニット300は、導光板310の上部に配置される少なくとも1つの光学シート350を更に含めてもよい。光学シート350は、光を拡散させて輝度均一度を向上させるための拡散シートと、光を集光させて正面輝度を向上させるための集光シート、光の再利用により輝度を増加させるための反射偏光シート等で少なくとも1つ以上を含めてもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
100,200…発光ダイオード、2,27,57,77,110…発光チップ、20,120…金属部材(リードフレーム)、21a,31a,51b,71a,81a,91a…チップ実装部、40…リフレクタ、51a…段差部、51c…第1傾斜面、51d…第2傾斜面、21b,31b…第1外部リード部、23b,33b…第2外部リード部、120a…ベース金属層、120b…光反射層、120c…保護層、12,21,51,71,122,210…第1リード端子、14,23,33,53,73,83,93,124,220…第2リード端子、10,20,25,75,85,130,510…ハウジング、21c,31c,71w,81a,91w…第1翼部、23c,33c,73w,93w…第2翼部、23a,33a,73a,83a,93a…ワイヤボンディング部、122,142,520…凹部、56,132,520…開口部、530…切開部、300…バックライトユニット。

Claims (32)

  1. 光を発生させる発光チップと、
    前記発光チップが実装される金属部材と、
    前記金属部材と結合されて前記金属部材を固定させ、前記発光チップ及び前記金属部材の少なくとも一部を露出させる開口部が形成されたハウジングと、を備え、
    記金属部材は、ベース金属層と、前記ベース金属層の表面上に形成された光反射層と、前記光反射層の表面上に金属で形成された保護層と、前記ベース金属層と前記光反射層との間に前記ベース金属層と接するように形成されたニッケル層と、を有し、
    前記保護層は金(Au)で形成され、2nm〜600nmの厚さを有することを特徴とする発光ダイオード。
  2. 前記光反射層は、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)で形成されたことを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  3. 前記金属部材は、前記発光チップから発生された熱を放出するためのスラグ(slug)を有することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  4. 前記発光チップに電源を印加するためのリードフレームを更に備えることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  5. 前記金属部材は、前記発光チップに電源を印加するためのリードフレームであることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  6. 前記リードフレームは、
    前記発光チップが実装されるチップ実装部と、前記チップ実装部で折り曲げられて形成された少なくとも1つの光反射面と、を有する第1リード端子と、
    前記第1リード端子から離隔した第2リード端子と、を有することを特徴とする請求項又は記載の発光ダイオード。
  7. 前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成された段差部と、前記チップ実装部と前記段差部との間で光反射面を形成する第1傾斜面と、を有することを特徴とする請求項記載の発光ダイオード。
  8. 前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成され、前記第1傾斜面に対向して位置する第2傾斜面を更に有することを特徴とする請求項記載の発光ダイオード。
  9. 前記第1リード端子は、前記チップ実装部から折り曲げられて形成され、前記第1及び第2傾斜面と隣接する第3傾斜面及び第4傾斜面を更に有することを特徴とする請求項記載の発光ダイオード。
  10. 前記第1リード端子は、前記チップ実装部で上側に対向するように折り曲げられて形成され、前記光反射面を形成する第1翼部を有することを特徴とする請求項記載の発光ダイオード。
  11. 前記第2リード端子は、
    ワイヤボンディング部と、前記ワイヤボンディング部で上側に対向するように折り曲げられて形成され、前記第1翼部と平行に配置される第2翼部と、を有することを特徴とする請求項10記載の発光ダイオード。
  12. 前記第1翼部及び前記第2翼部のうち少なくとも1つは、前記チップ実装部及び前記ワイヤボンディング部から離れるほど幅が広く形成されたことを特徴とする請求項10記載の発光ダイオード。
  13. 前記ハウジングは、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面を覆うことを特徴とする請求項11又は12記載の発光ダイオード。
  14. 前記第1翼部及び前記第2翼部の外面のうち少なくとも一部は、前記ハウジングの外部に露出することを特徴とする請求項11又は12記載の発光ダイオード。
  15. 前記リードフレームは、
    前記発光チップが実装されるチップ実装部と、前記チップ実装部から前記ハウジングの外部に延長されて形成された第1外部リード部と、及び前記チップ実装部から延長されて形成された第1翼部と、を有する第1リード端子と、
    前記第1リード端子と離隔し、ワイヤボンディング部と、前記ワイヤボンディング部から前記ハウジングの外部に延長されて形成された第2外部リード部と、前記ワイヤボンディング部から延長されて形成された第2翼部と、を有する第2リード端子と、を有し、
    前記第1翼部及び前記第2翼部は、前記チップ実装部及び前記ワイヤボンディング部からそれぞれ折り曲げられて形成されて前記チップ実装部の両側にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項記載の発光ダイオード。
  16. 前記第1翼部は、前記第2リード端子の前記ワイヤボンディング部の側面に延長されて形成されたことを特徴とする請求項15記載の発光ダイオード。
  17. 前記第1翼部及び前記第2翼部のうち少なくとも1つは、前記チップ実装部から離れるほど幅が広く形成されたことを特徴とする請求項15記載の発光ダイオード。
  18. 前記ハウジングは、前記第1翼部及び前記第2翼部の外面を覆うことを特徴とする請求項15記載の発光ダイオード。
  19. 前記第1翼部及び前記第2翼部の外面のうち少なくとも一部は、前記ハウジングの外部に露出することを特徴とする請求項15記載の発光ダイオード。
  20. 前記第1リード端子及び前記第2リード端子は、互いに隣接する凹部を有し、前記凹部は前記発光チップが実装されるカップを形成することを特徴とする請求項15記載の発光ダイオード。
  21. 前記第1リード端子及び前記第2リード端子は、前記凹部のそれぞれから前記ハウジングの外側に延長されて形成された翼部を有することを特徴とする請求項20記載の発光ダイオード。
  22. 前記第1リード端子及び前記第2リード端子は、前記凹部の底面から傾斜するように延長されて形成された前記翼部と連結される傾斜面を有することを特徴とする請求項21記載の発光ダイオード。
  23. 前記開口部が形成された前記ハウジングの内壁に形成されたリフレクタを更に含み、前記リフレクタは、前記金属部材と同一の材質で形成されたことを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  24. 前記リフレクタは、前記開口部が形成された前記ハウジングの内壁に接して配置された光反射部と、前記光反射部から延長されて形成されて前記ハウジングの外部に露出する放熱部と、を有することを特徴とする請求項23記載の発光ダイオード。
  25. 前記ハウジングは、前記開口部と隣接した領域の一部が陥入するように形成されて、ワイヤボンディング領域を露出させる少なくとも1つの切開部を有することを特徴とする請求項23記載の発光ダイオード。
  26. 前記発光チップを覆うように前記ハウジングの前記開口部内に満たされ、前記発光チップから発生される光の少なくとも一部を他の波長の光に変換させるための蛍光体を含む封止剤を更に有することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
  27. 前記発光チップは、青色光を発生させる青色発光チップを有し、
    前記蛍光体は、前記青色発光チップから発生された青色光の少なくとも一部を黄色光に変換させる黄色蛍光体を有することを特徴とする請求項26記載の発光ダイオード。
  28. 前記発光チップは、青色光を発生させる青色発光チップを有し、
    前記蛍光体は、前記青色発光チップから発生された青色光の少なくとも一部を赤色光及び緑色光にそれぞれ変換させる赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の発光ダイオード。
  29. 前記発光チップは、青色光を発生させる青色発光チップ及び赤色光を発生させる赤色発光チップを含み、
    前記蛍光体は、前記青色発光チップ及び前記赤色発光チップから発生された青色光及び赤色光の少なくとも一部を緑色光に変換させる緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の発光ダイオード。
  30. 前記発光チップは、青色光を発生させる青色発光チップ及び緑色光を発生させる緑色発光チップを含み、
    前記蛍光体は、前記青色発光チップ及び前記緑色発光チップから発生された青色光及び緑色光の少なくとも一部を赤色光に変換させる赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の発光ダイオード。
  31. 光を発生させる発光チップと、
    前記発光チップが実装される金属部材と、
    前記金属部材と結合されて前記金属部材を固定させ、前記発光チップ及び前記金属部材の少なくとも一部を露出させる開口部が形成されたハウジングと、を備え、
    前記金属部材は、ベース金属層と、前記ベース金属層の表面上に形成された光反射層と、前記光反射層の表面上に金属で形成された保護層と、を有し、
    前記保護層は金(Au)で形成され、2nm〜600nmの厚さを有し、
    前記開口部が形成された前記ハウジングの内壁に形成されたリフレクタを更に含み、前記リフレクタは、前記金属部材と同一の材質で形成されており、
    前記ハウジングは、前記開口部と隣接した領域の一部が陥入するように形成されて、ワイヤボンディング領域を露出させる少なくとも1つの切開部を有することを特徴とする発光ダイオード。
  32. 前記リフレクタは、前記開口部が形成された前記ハウジングの内壁に接して配置された光反射部と、前記光反射部から延長されて形成されて前記ハウジングの外部に露出する放熱部と、を有することを特徴とする請求項31記載の発光ダイオード。
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