JP2000183405A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
プレイ、ラインセンサ−の光源等に使用される発光装置
及びその製造方法に係り、特に低コストで生産性良く、
且つ光吸収層の耐候性及び機械的強度に優れた発光装置
を提供することにある。 【解決手段】 パッケージ凹部内に配された発光素子
と、前記発光素子と外部とを電気的に接続させるリード
電極と、前記発光素子を被覆するモールド部材と、前記
パッケージの発光観測面側上面に配された光吸収層とを
有する発光装置であって、前記光吸収層が前記モールド
部材と実質的に同じ材料でパッケージに一体的に固定さ
れている。
Description
示可能なディスプレイ、ラインセンサ−の光源に使用さ
れる発光装置及びその製造方法に係り、特に光吸収層と
パッケージとの密着強度を向上させ信頼性の高い発光装
置を歩留まりよく提供するものである。
輝度に発光可能な半導体発光素子がRGBそれぞれ形成
され、このような発光素子を利用した発光装置は、屋内
または屋外でフルカラ−発光可能なLEDディスプレ
イ、各種センサーやインジケータなど種々の分野に利用
され始めている。このような半導体発光素子を利用した
発光装置の例として図4の如き表面実装型LEDがあ
る。表面実装型LEDは、チップ抵抗などの他の表面実
装型電子部品と同様にチップマウンタ−と半田リフロー
にて実装が可能である。表面実装型LEDは、小型化可
能であると共に比較的高密度に信頼性よく実装できる。
脂や液晶ポリマーなどの各種樹脂、セラミックなどによ
って形成されたパッケージ502上等に発光素子503
を配置させリード電極504によって外部と電気的に接
続させている。発光素子503とリード電極504と
は、金線などの導電性ワイヤーやAgペーストを利用し
た導電性接着剤である電気的接続部材505で電気的に
接続されている。また、発光素子503上には外部環境
から保護するために透光性のモールド部材501が設け
られている。表面実装型LEDは、レンズ効果が無い、
或いはレンズ効果が小さいため無指向性で広範囲から視
認でき視野角が広い。その反面正面輝度が低くくなる。
そのため、発光素子503からの光を乳白色や白色系の
パッケージ内側面の反射を利用し発光効率を向上させて
いる。ところで、このような発光装置を表示装置や光セ
ンサーとして利用するときは、発光装置が発光している
時の正面輝度と、発光していないときの暗輝度(LED
を点灯していないときの外光による正面反射輝度)の差
が大きいことが好ましい。即ち、発光時と非発光時の差
であるコントラスト比((LED正面輝度+正面反射輝
度)/正面反射輝度)が大きい表示装置とすることでよ
り鮮明な画像が表示可能となる。同様に、光センサーに
上記発光装置を利用した場合においても誤作動のより少
ない発光装置とすることができる。従ってコントラス比
を大きくするために、発光部を除くパッケージの発光観
測面側表面を暗色系に着色する。具体的には、暗色系の
顔料等を含有させた樹脂を、スクリーン印刷法等を用い
てパッケージ表面に塗布することにより光吸収層を形成
する方法が考えられる。
ーン印刷等の塗布方法を用いて光吸収層を形成したので
は、膜厚を均一にすることが困難であるため歩留まりが
悪い。またマスクを必要とするため生産性が悪く、装置
が小さいとマスクの形成が難しく緻密性に欠けてしま
い、且つ位置合わせが困難になる。更に、製造工程時に
おいて、パーツフィダー等を通過する時に金属部分と接
触し、光吸収層が剥がれてしまうという問題もあった。
従って、本願発明はこれら問題点を解決すべく創案され
たもので、その目的は、低コストで生産性良く、且つ光
吸収層の耐候性及び機械的強度に優れた発光装置を提供
することにある。
下記(1)〜(3)の構成により達成することができ
る。 (1) パッケージ凹部内に配された発光素子と、前記
発光素子と外部とを電気的に接続させるリード電極と、
前記発光素子を被覆するモールド部材と、前記パッケー
ジの発光観測面側上面に配された光吸収層とを有する発
光装置であって、前記光吸収層が前記モールド部材と実
質的に同じ材料でパッケージに一体的に固定されている
ことを特徴とする発光装置。 (2) 前記パッケージの主材料がベンゼン環を持つ化
合物樹脂類であり、且つ前記モールド樹脂がエポキシ樹
脂、シリコン樹脂、イミド樹脂から選ばれる一種である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 (3) パッケージ凹部内に配された発光素子と、前記
発光素子を被覆するモールド部材とを有する発光装置の
製造方法において、前記パッケージの発光観測面側上面
にホットスタンプ加工法により薄膜を転写して光吸収層
を形成する工程と、前記パッケージ凹部内にモールド樹
脂を注入する工程と、前記モールド樹脂を光吸収層に浸
透させ硬化させる工程とを具備することを特徴とする発
光装置の製造方法。
ージの発光観測面側上面にホットスタンプ加工法により
転写箔を圧着転写して光吸収層を形成する。従って、従
来の印刷法では必要であったマスクが不要となるため生
産性が良くなり、装置が小さい場合でも精度良く光吸収
層を形成することができる。また、膜厚を均一にするこ
とができるため歩留まりも良くなる。
ホットスタンプ加工法により光吸収層を形成した後、パ
ッケージ凹部内にモールド樹脂を注入後、熱硬化させ
る。この時、この硬化に至るまでにモールド樹脂の粘度
は低下するが、そのいわゆる濡れ性が向上するため光吸
収層にこのモールド樹脂が浸透し、パッケージ凹部内の
モールド樹脂と光吸収層に浸透したモールド樹脂とが同
時に硬化する。このようにして得られた本願発明の発光
装置は、モールド部材と光吸収層が一体となってパッケ
ージに接着されるため、接着面積も広くなり、光吸収層
とパッケージとの密着強度が高い。すなわち、本願発明
によれば光吸収層を補強するための専用後工程が必要な
く、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
置を示すものである。リード電極104が施されたパッ
ケージ102の発光部を除く発光観測面側上面には、ホ
ットスタンプ加工法により光吸収層106が形成され
る。上記パッケージ凹部のリード電極104上にはAg
ペーストを用いて発光素子103を実装されており、こ
の発光素子103とリード電極104とは電気的接続部
材105を用いて接続されている。また、発光素子10
3と電気的接続部材105とを保護するために、パッケ
ージ凹部内に透光性のモールド部材101が設けられて
いるが、このモールド樹脂の熱硬化時に光吸収層106
にこのモールド樹脂が浸透し、パッケージ凹部内に充填
したモールド樹脂と光吸収層106に浸透したモールド
樹脂とが同時に硬化するため、本願発明の発光装置は光
吸収層106とモールド部材101とが一体となってパ
ッケージ102に強固に接着されている。以下、本願発
明の具体的構成について詳述する。
の発光/非発光時におけるコントラスト比を向上させる
ために、発光部を除くパッケージの発光観測面側上面に
設けられる。本願発明では、光吸収層をホットスタンプ
加工法により形成する。ホットスタンプ加工法とは、転
写箔を圧着転写することで薄膜を形成する方法で、マス
クを必要としないため生産性が良く、また膜厚を均一に
できるため歩留まりが良く生産性が向上し、加工コスト
も比較的安い等、多くの利点を持つ優れた加工法であ
る。この転写箔としては、例えばベースフィルム、離型
剤層、顔料層、接着剤層の順に構成されるピグメントホ
イル等が用いられる。このピグメントホイルをホットス
タンプ加工法により圧着転写後、ベースフィルムを剥が
すことにより、顔料層、接着剤層から成る光吸収層が形
成される。顔料層には黒や紺色など暗色系の顔料が含有
されている。接着剤層は顔料層とパッケージとを接着さ
せる役割をする。
1は、各発光素子103やその電気的接続のためのワイ
ヤー等を外部力、塵芥や水分などから保護するために設
けられる。更に本願発明においては、光吸収層に浸透し
て光吸収層とパッケージとの接着強度を高める働きをす
る。このようなモールド部材101の材料として具体的
には、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、イミド樹脂等が好
適に用いられる。温度サイクルの激しい使用環境下にお
いては、モールド部材はパッケージ等との熱膨張率が近
い方がより好ましい。
は、発光素子103を凹部内に固定保護するとともに外
部との電気的接続が可能なリード電極104を有するも
のである。したがって、発光素子103の数や大きさに
合わせて複数の開口部を持ったパッケージとすることも
できる。パッケージ102は発光素子103をさらに外
部環境から保護するために透光性保護体であるモールド
部材101を設ける。パッケージ102は、モールド部
材101との接着性がよくモールド部材よりも剛性の高
いものが好ましい。また、発光素子103と外部とを電
気的に遮断させるために絶縁性を有することが望まれ
る。さらに、パッケージ102は、発光素子103など
からの熱の影響をうけた場合、モールド部材101との
密着性を考慮して熱膨張率の小さいものが好ましい。本
願発明ではパッケージの発光観測側表面にホットスタン
プ加工法により光吸収層を形成する。ホットスタンプ加
工法は上記で述べたようにマスクを必要とせず、加工コ
ストも比較的安く、望ましい加工法であるが、特にベン
ゼン環を持つ化合物に対しては転写箔の付きが悪いとさ
れている。ところが、本願発明では光吸収層にモールド
部材を浸透させることで、モールド部材と光吸収層を一
体にしてパッケージに接着させるため、箔転写対象であ
るパッケージの材質に依存されることなく接着強度の高
い光吸収層を形成できる。従って、パッケージの材料と
して芳香族ポリエステル、芳香族ナイロン、液晶ポリマ
ー(LCP)などのベンゼン環を持つ化合物樹脂類も好
適に用いることができる。
着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体
的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂など
が挙げられる。また、発光素子103を配置固定させる
と共にパッケージ102内のリード電極104と電気的
に接続させるためにはAgペースト、カーボンペース
ト、金属バンプ等を用いることができる。
は、パッケージ102外部からの電力を内部に配置され
た発光素子103に供給させるために用いられるための
ものである。そのためパッケージ上に設けられた導電性
を有するパターンやリードフレームを利用したものなど
種々のものが挙げられる。また、リード電極104は放
熱性、電気伝導性、発光素子203の特性などを考慮し
て種々の大きさに形成させることができる。リード電極
104は、各発光素子103を配置すると共に発光素子
103から放出された熱を外部に放熱させるため熱伝導
性がよいことが好ましい。リード電極104の具体的な
電気抵抗としては300μΩ・cm以下が好ましく、よ
り好ましくは、3μΩ・cm以下である。また、具体的
な熱伝導度は、0.01cal/cm2/cm/℃以上
が好ましく、より好ましくは 0.5cal/cm2/c
m/℃以上である。このようなリード電極104として
は、銅やりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは金な
どの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に
用いられる。リード電極104としてリードフレームを
利用した場合は、電気伝導度、熱伝導度によって種々利
用できるが加工性の観点から板厚0.1mmから2mm
が好ましい。
発光素子103としては、液相成長法やMOCVD法等
により基板上にInN、AlN、GaN、ZnS、Zn
Se、SiC、GaP、GaAs、GaAlAs、Ga
AlN、AlInGaP、InGaN、AlInGaN
等の半導体を発光層として形成させたものが好適に用い
られる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接
合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダ
ブルへテロ構造のものが挙げられる。半導体層の材料や
その混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種
々選択することができる。さらに、量子効果を持たせる
ため発光層を単一量子井戸構造、多重量子井戸構造とさ
せても良い。こうしてできた半導体に真空蒸着法や熱、
光、放電エネルギーなどを利用した各種CVD法などを
用いて所望の電極を形成させる。発光素子204の電極
は、半導体の一方の側に設けてもよいし、両面側にそれ
ぞれ設けてもよい。電極が形成された半導体ウエハーを
ダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイ
シングソーにより直接フルカットするか、または刃先幅
よりも広い幅の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外
力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダ
イヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半
導体ウエハーに極めて細いスクライブライン(経線)を
例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割
り半導体ウエハーからチップ状にカットさせるなどして
発光素子であるLEDチップを形成させることができ
る。
は、RGBの発光色を発光するLEDチップを用いるこ
とができる。特に、野外などの使用を考慮する場合、高
輝度な半導体材料として緑色及び青色を窒化ガリウム系
化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色では
ガリウム・アルミニウム・砒素系やアルミニウム・イン
ジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ま
しいが、用途によって種々利用できる。
105としては、発光素子103の電極とのオーミック
性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいもの
が求められる。導電性ワイヤーを用いた場合、熱伝導度
としては0.01cal/cm2/cm/℃以上が好ま
しく、より好ましくは0.5cal/cm2/cm/℃
以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤ
ーの直径は、好ましくは、Φ10μm以上、Φ45μm
以下である。このような導電性ワイヤーとして具体的に
は、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの
合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような
導電性ワイヤーは、各発光素子103の電極と、リード
電極104などと、をワイヤーボンディング機器によっ
て容易に接続させることができる。また、導電性ペース
トを用いた場合、導電性を有するC、ITO、ZnO、
Ag、金属バンプなどをエポキシ樹脂など所望の樹脂中
に含有させることによって利用することができる。この
ような導電性ペーストを利用することによって電気的導
通ばかりでなく発光素子103の固定をもさせることが
できる。
るが、本願発明はこれのみに限定されるものではない。
内に配置されるリード電極204を打ち抜き加工により
形成する。次に、液晶ポリマー樹脂を射出成型器ホッパ
に入れ加熱溶融させながら、形成されたリード電極20
4を配置させた金型内に注入し、射出成形を利用して発
光装置用のパッケージ202を形成する。形成されたパ
ッケージ202の発光部を除く発光観測面側表面に、ベ
ースフィルム、離型剤層、顔料層、接着剤層からなるピ
グメントホイルをホットスタンプ加工法により圧着転写
した後、ベースフィルムを剥がして顔料層及び接着剤層
よりなる光吸収層206を形成する。このようにして、
図3(A)の如き光吸収層206が形成されたパッケー
ジ202となる。
ド電極上にAgペーストを用いて発光素子203を実装
し、この発光素子203とリード電極204とを金ワイ
ヤー205で電気的に接続する(図3(b))。
とを保護するために、パッケージ凹部内に透光性エポキ
シ樹脂を注入し、熱硬化させる。この時、光吸収層20
6にこの透光性エポキシ樹脂を浸透させ、パッケージ凹
部内の透光性エポキシ樹脂と光吸収層に浸透させた透光
性エポキシ樹脂とを同時に硬化させる。最後にパッケー
ジ202外部に突出しているリード電極204を所望の
形状に切断加工させる。このようにして、モールド部材
201と光吸収層206が一体化してパッケージ202
に接着された本願発明の発光装置を得る(図3
(c))。
対して1個の発光素子を搭載するものとしたが、複数個
の発光素子を搭載させることで、容易に多色発光表面実
装型発光装置を構成できる。
ケージの発光観測面側上面にホットスタンプ加工法によ
り光吸収層を形成することで、生産性良く、また精度良
く光吸収層を形成することができる。また、膜厚を均一
にすることができるため歩留まりも向上する。更に本願
発明の発光装置の製造方法では、モールド部材形成時に
このモールド樹脂が光吸収層に浸透し、モールド部材と
光吸収層が一体となってパッケージに接着される。この
ようにして得られた本願発明の発光装置は、耐候性、機
械的強度に優れた光吸収層を備える。
性良く、信頼性の高い発光装置を提供することができ
る。
的平面図を示す。
模式的断面図を示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 パッケージ凹部内に配された発光素子
と、前記発光素子と外部とを電気的に接続させるリード
電極と、前記発光素子を被覆するモールド部材と、前記
パッケージの発光観測面側上面に配された光吸収層とを
有する発光装置であって、前記光吸収層が前記モールド
部材と実質的に同じ材料でパッケージに一体的に固定さ
れていることを特徴とする発光装置。 - 【請求項2】 前記パッケージの主材料がベンゼン環を
持つ化合物樹脂類であり、且つ前記モールド樹脂がエポ
キシ樹脂、シリコン樹脂、イミド樹脂から選ばれる一種
であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 【請求項3】 パッケージ凹部内に配された発光素子
と、前記発光素子を被覆するモールド部材とを有する発
光装置の製造方法において、前記パッケージの発光観測
面側上面にホットスタンプ加工法により薄膜を転写して
光吸収層を形成する工程と、前記パッケージ凹部内にモ
ールド樹脂を注入する工程と、前記モールド樹脂を光吸
収層に浸透させ硬化させる工程とを具備することを特徴
とする発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35705298A JP3613041B2 (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 発光装置及びその製造方法 |
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JP3613041B2 JP3613041B2 (ja) | 2005-01-26 |
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