JP2008252137A - 樹脂成形体及び表面実装型発光装置並びにそれらの製造方法 - Google Patents

樹脂成形体及び表面実装型発光装置並びにそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 高寿命で量産性に優れた表面実装型発光装置及びその表面実装型発光装置に用いる成形体を提供すること。
【解決手段】 発光素子100と;発光素子100が載置される基台10と、発光素子100と電気的に接続される第1のリード20及び第2のリード30と、を一体成形してなる第1の樹脂成形体40と;発光素子100が被覆される第2の樹脂成形体50と;を有する表面実装型発光装置であって、第1の樹脂成形体40は底面40aと側面40bとを持つ凹部40cが形成されており、第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aから第1のリード20及び第2のリード30が露出されており、第1の樹脂成形体40と第2の樹脂成形体50とは熱硬化性樹脂である表面実装型発光装置である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型発光装置及びそれに適した樹脂成形体並びにそれらの製造方法に関する。
発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
図23に従来の表面実装型発光装置を示す概略平面図である。図24は従来の表面実装型発光装置を示す概略断面図である。従来の表面実装型発光装置は、発光素子510と、これを搭載する搭載用リードフレーム520と、発光素子510に導線を介して接続される結線用リードフレーム530と、各リードフレームの大部分を覆う成形体540とを備えている(例えば、特許文献1参照)。この表面実装型発光装置は、その量産性を優先するあまり、液晶ポリマー、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ナイロン等の熱可塑性樹脂を遮光性樹脂として成形体540に用いる場合が多い。また、一般に、成形体540に用いられる熱可塑性樹脂はリフロー半田熱に耐えうる耐熱性が必要なため、半芳香族ポリアミド、液晶ポリマー、PPSと言ったエンジニアリングポリマーが使用されている。一般に、熱可塑性樹脂は、射出成形により生産されている。この射出成形する手法は生産性の良さから、安価に高出力の表面実装型発光装置を提供するための主流となっている。
特開平11−087780号公報(特許請求の範囲、[0020])
従来の表面実装型発光装置の成形体540に用いられるこれら熱可塑性エンジニアリングポリマーは、耐熱性に優れるものの分子内に芳香族成分を有するため耐光性に乏しい。また、分子末端に接着性を向上させる水酸基等を有しないため、リードフレーム520、530ならびに透光性封止樹脂550との密着が得られない問題を抱えている。さらに、近年の発光素子の出力向上はめざましく、発光素子の高出力化が図られるにつれ、成形体540の光劣化が顕著となってきている。特に透光性封止樹脂550と熱可塑性エンジニアリングポリマーの成形体540の接着界面は、密着性に乏しいことも伴い容易に破壊され剥離に至る。また、剥離に至らずとも光劣化による変色が進行し、発光装置の寿命が大幅に短縮化される。
これらの問題を解決するため、成形体を光劣化のない無機材料、例えばセラミックス、とする技術もある。しかし、このセラミックスを用いた成形体は、熱伝導性良好なリードフレームをインサートすることが難しく、熱抵抗値を下げることができない。また透光性封止樹脂との膨張係数が1オーダー以上異なるため信頼性を得るに至っていない。
以上のことから、本発明は、長寿命で量産性に優れた表面実装型発光装置及びその表面実装型発光装置に用いる成形体を提供することを目的とする。また、製造容易なそれらの製造方法を提供することを目的とする。
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている樹脂成形体の製造方法であって、上金型は樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、樹脂成形体を成形する第3の工程と、を有する樹脂成形体の製造方法に関する。
第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することもできる。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている第1の樹脂成形体と、基台に載置される発光素子と、発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と、を有する表面実装型発光装置の製造方法であって、上金型は第1の樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第1の樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に第1の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた第1の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第1の樹脂成形体を成形する第3の工程と、上金型を取り外す第4の工程と、発光素子を基台に載置するとともに、発光素子が持つ第1の電極と第1のインナーリード部とを電気的に接続し、発光素子が持つ第2の電極と第2のインナーリード部とを電気的に接続する第5の工程と、発光素子が載置された凹部内に第2の熱硬化性樹脂を配置する第6の工程と、第2の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する第7の工程と、を有する表面実装型発光装置の製造方法に関する。
第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することもできる。
第7の工程は、第2の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込み、加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する工程とすることもできる。
本発明は、発光素子と;発光素子と電気的に接続される第1のリード及び第2のリードと、を一体成形してなる第1の樹脂成形体と;発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と;を有する表面実装型発光装置であって、第1の樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、第1の樹脂成形体の凹部の底面から第1のリード及び第2のリードが露出されており、その露出された第1のリード及び第2のリードに発光素子がフェイスダウン実装されており、発光素子と電気的に接続されている側と反対の第1のリード及び第2のリードの少なくとも一方の裏面側は、第1の樹脂成形体から露出されており、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とは熱硬化性樹脂であり、第1の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、反射性物質、遮光性物質からなる群から選択される少なくとも1種が含有されており、第1の樹脂成形体は、トランスファ・モールドにより成形されている表面実装型発光装置に関する。
第1の樹脂成形体は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形されてなることが好ましい。
第1の樹脂成形体は、さらに、顔料、蛍光物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を含有することもできる。
第2の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。
表面実装型発光装置は、第1のリード及び第2のリードのいずれかに保護素子が載置されており、保護素子は第1の樹脂成形体により被覆することもできる。
以上により、本発明は量産性に優れるという効果を奏する。
本発明は、発光素子と;発光素子が載置される基台と、発光素子と電気的に接続される第1のリード及び第2のリードと、を一体成形してなる第1の樹脂成形体と;発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と;を有する表面実装型発光装置であって、第1の樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、第1の樹脂成形体の凹部の底面から第1のリード及び第2のリードが露出されており、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とは熱硬化性樹脂であることを特徴とする表面実装型発光装置に関する。この熱硬化性樹脂は可能な限り分子内に芳香族成分を有しないものが好ましい。
これにより耐熱性、耐光性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
また、第1の樹脂成形体を熱硬化性樹脂にすることにより第2の樹脂成形体との界面の剥離を防止することができる。これは熱可塑性樹脂と異なり、熱硬化性樹脂が表面に多数の反応性官能基を有しているので第2の樹脂成形体と強固な接着界面を形成することができるからである。そして第2の樹脂成形体を熱硬化性樹脂とすることにより第1の樹脂成形体と同様な等方性の熱膨張・収縮挙動を得ることができるため、温度変化による接着界面の熱応力を更に低減することができる。ついで第2の樹脂成形体を第1の樹脂成形体と同種の熱硬化性樹脂とすることにより界面張力の低減による接着力の改善だけでなく、界面にて硬化反応が進行し極めて強固な密着性を得ることが可能となる。耐光性については3次元架橋している熱硬化性樹脂が耐熱性を損なうことなく容易に組成を変更できるため耐光性の劣悪な芳香族成分を簡単に排除できる。かたや熱可塑性樹脂では耐熱性と芳香族成分は事実上同義語であり、芳香族成分なくしてリフロー半田熱に耐えうる成形体を得ることができない。従って、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体を熱硬化性樹脂にすることにより本来強固な接着界面を有し、かつ光劣化の少ない耐剥離性に優れ、また経年変化の少ない表面実装型発光装置を得ることができる。
第2の樹脂成形体は、発光素子が載置された凹部内に配置される。これにより容易に発光素子を被覆することができる。また、発光素子の屈折率と空気中の屈折率とは大きく異なるため、発光素子から出射された光は効率よく外部に出力されてこないのに対し、第2の樹脂成形体で発光素子を被覆することにより、発光素子から出射された光を効率よく外部に出力することができる。また、発光素子から出射された光は凹部の底面及び側面に照射され、反射して、発光素子が載置されている主面側に出射される。これにより主面側の発光出力の向上を図ることができる。さらに、第1の樹脂成形体で凹部底面を覆うよりも、第1のリードは金属であるため発光素子からの光の反射効率を高めることができる。
例えば、第1の樹脂成形体にエポキシ樹脂を用い、第2の樹脂成形体に硬質のシリコーン樹脂を用いることができる。
本発明は、発光素子と;発光素子が載置される基台と、発光素子と電気的に接続される第1のリード及び第2のリードと、を一体成形してなる第1の樹脂成形体と;発光素子を被覆する第2の樹脂成形体と;を有する表面実装型発光装置であって、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第1のインナーリード部は発光素子が持つ第1の電極と電気的に接続されており、かつ第1のアウターリード部は第1の樹脂成形体から露出されており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第2のインナーリード部は発光素子が持つ第2の電極と電気的に接続されており、かつ第2のアウターリード部は第1の樹脂成形体から露出されており、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とは熱硬化性樹脂である表面実装型発光装置に関する。この熱硬化性樹脂は可能な限り分子内に芳香族成分を有しないものが好ましい。これにより耐熱性、耐光性、密着性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。また、熱硬化性樹脂を用いて第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とを成形するため、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体との界面の剥離を防止することができる。さらに、所定の長さを有する第1のリードと第2のリードを折り曲げ等して用いるため、外部電極と電気的に接続し易く、既存の照明器具等に実装してそのまま使用することができる。
第1の樹脂成形体の凹部の底面から基台が露出されており、その露出部分に発光素子が載置されていることが好ましい。これにより発光素子からの熱が直接基台に伝わるため、放熱効果を高めることができる。
基台の底面は、第1の樹脂成形体から露出されていることが好ましい。表面実装型発光装置に電流を投入すると発光するとともに発光素子は発熱する。本構成にすることにより、この熱を効率よく外部に放出することができる。特に、発光素子からの熱を最短距離で外部に放熱できるため、極めて効率よく放熱することができる。
発光素子と電気的に接続されている側と反対の第1のリード及び第2のリードの少なくとも一方の裏面側は、第1の樹脂成形体から露出されている構成にすることもできる。これにより、発光素子から発生する熱を効率よく外部に放熱することができる。また、第1のリード及び第2のリードは電極として機能しているため、外部電極と極めて容易に接続することができる。特に厚肉の第1のリード及び第2のリードを用いた場合、これらのリードの折り曲げが容易でないものであっても、実装容易な形態である。また、製造工程において、第1のリード及び第2のリードを所定の金型で挟み込むため、バリの発生を低減することができ、量産性を向上させることができる。ただし、第1のリード及び第2のリードの裏面側の全面が露出している必要はなく、バリ発生を抑制したい部位のみの露出でもよい。
第1のリードの裏面側の露出部分と第2のリードの裏面側の露出部分とは、実質的に同一平面上にあることが好ましい。これにより、表面実装型発光装置の実装時の安定性を向上することができる。また、露出部分が同一平面上にあることから、平板上の外部電極に半田を用いて表面実装型発光装置を載置して実装すればよく、表面実装型発光装置の実装性を向上させることができる。さらに、金型による成形が極めて容易となる。
基台の裏面側の露出部分は、放熱部材が接触するように配置されていてもよい。表面実装型発光装置と別に、放熱部材を外部の部材として配置することができる他、表面実装型発光装置と一体に放熱部材を取り付けることもできる。これにより、発光素子から発生した熱が放熱部材を伝って外部に放熱されるため、さらに放熱性を向上させることができる。また、放熱部材を外部の部材として配置する場合は、表面実装型発光装置の実装位置を容易に決めることができる。
第1の樹脂成形体は、トランスファ・モールドにより成形されている。射出成形では複雑な形状を形成することができないのに対し、トランスファ・モールドでは複雑な形状の成形体を成形することができる。特に凹部を持つ第1の樹脂成形体を容易に成形することができる。
第1の樹脂成形体は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形されてなることが好ましい。このうちエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。これにより耐熱性、耐光性、密着性、量産性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。また、第1の樹脂成形体に熱可塑性樹脂を用いる場合よりも、第1の樹脂成形体に熱硬化性樹脂を用いる方が、第1の樹脂成形体の劣化を低減することができるため、表面実装型発光装置の寿命を延ばすことができる。
第1の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。第1の樹脂成形体の要求に応じて種々の物質を添加する。例えば、透光性の高い樹脂を第1の樹脂成形体に用い、第1の樹脂成形体に蛍光物質を混合する場合である。これにより発光素子の側面若しくは底面側に出射された光を蛍光物質が吸収して波長変換して出射するため、表面実装型発光装置全体として所望の発光色を実現することができる。例えば、出射された光を均一に分散するために、発光素子の側面若しくは底面側にフィラーや拡散剤、反射性物質等を添加しておいてもよい。例えば、表面実装型発光装置の裏面側から出力される光を低減するために、遮光性樹脂を混合しておいてもよい。特に、第1の樹脂成形体はエポキシ樹脂中に酸化チタン及びシリカ、アルミナを混合しているものが好ましい。これにより耐熱性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
第2の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。第2の樹脂成形体の要求に応じて種々の物質を添加する。例えば、第2の樹脂成形体に蛍光物質を混合することにより、発光素子から射出される発光色と異なる発光色を実現することができる。例えば、青色に発光する発光素子と、黄色に発光する蛍光物質とを用いることにより、白色光を実現することができる。また、光を均一に出射するために、フィラーや拡散剤などを混合しておくこともできる。
表面実装型発光装置は、第1のリード及び第2のリードのいずれかに保護素子が載置されており、保護素子は第1の樹脂成形体により被覆することもできる。これにより信頼性の高い表面実装型発光装置を提供することができる。また、第1の樹脂成形体内に保護素子を載置することができるため、発光素子の光を遮ることがない。
本発明は、発光素子と;発光素子と電気的に接続される第1のリード及び第2のリードと、を一体成形してなる第1の樹脂成形体と;発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と;を有する表面実装型発光装置であって、第1の樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、第1の樹脂成形体の凹部の底面から第1のリード及び第2のリードが露出されており、その露出された第1のリード及び第2のリードに発光素子がフェイスダウン実装されており、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とは熱硬化性樹脂である表面実装型発光装置に関する。発光素子をフェイスダウン実装するため、第2の樹脂成形体の厚みを薄くすることができ、表面実装型発光装置を小型にすることができる。
発光素子と電気的に接続されている側と反対の第1のリード及び第2のリードの少なくとも一方の裏面側は、第1の樹脂成形体から露出されていることが好ましい。これにより発光素子からの熱が直接基台に伝わるため、放熱効果を高めることができる。
第1の樹脂成形体は、トランスファ・モールドにより成形されている。射出成形では複雑な形状を形成することができないのに対し、トランスファ・モールドでは複雑な形状の成形体を成形することができる。特に凹部を持つ第1の樹脂成形体を容易に成形することができる。
第1の樹脂成形体は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形されてなることが好ましい。このうちエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。これにより耐熱性、耐光性、密着性、量産性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
第1の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。これにより第1の樹脂成形体に種々の機能を持たせることができる。
第2の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。これにより第2の樹脂成形体に種々の機能を持たせることができる。
表面実装型発光装置は、第1のリード及び第2のリードのいずれかに保護素子が載置されており、保護素子は第1の樹脂成形体により被覆することもできる。これにより信頼性の高い表面実装型発光装置を提供することができる。また、第1の樹脂成形体内に保護素子を載置することができるため、発光素子の光を遮ることがない。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる樹脂成形体であって、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第1のインナーリード部は樹脂成形体中に配置されており、第1のアウターリード部は樹脂成形体から露出されており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第2のインナーリード部は樹脂成形体中に配置されており、第2のアウターリード部は樹脂成形体から露出されており、樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、樹脂成形体の凹部の底面から第1のインナーリード部及び第2のインナーリード部が露出されており、樹脂成形体は、熱硬化性樹脂である樹脂成形体に関する。これにより熱可塑性樹脂を用いて樹脂成形体を成形した場合よりも、耐熱性、耐光性、密着性等に優れた樹脂成形体を提供することができる。また、発光素子を載置しやすい構造とすることができる。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる樹脂成形体であって、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第1のインナーリード部は樹脂成形体中に配置されており、第1のアウターリード部は樹脂成形体から露出されており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第2のインナーリード部は樹脂成形体に配置されており、第2のアウターリード部は樹脂成形体から外部に露出しており、樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、樹脂成形体の凹部の底面から第1のインナーリード部及び第2のインナーリード部が露出されており、凹部が形成されている主面側と反対の基台の裏面側は樹脂成形体から露出されており、樹脂成形体は、熱硬化性樹脂である樹脂成形体に関する。これにより熱可塑性樹脂を用いて樹脂成形体を成形した場合よりも、耐熱性、耐光性、密着性等に優れた樹脂成形体を提供することができる。また、発光素子を載置しやすい構造とすることができる。また、樹脂成形体から基台を露出することによって、発光素子から発生する熱を外部に放熱することができる。
本発明は、第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる樹脂成形体であって、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第1のインナーリード部は樹脂成形体中に配置されており、第1のアウターリード部は樹脂成形体から露出されており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第2のインナーリード部は樹脂成形体中に配置されており、第2のアウターリード部は樹脂成形体から露出されており、樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、樹脂成形体は、熱硬化性樹脂である樹脂成形体に関する。これにより熱可塑性樹脂を用いて樹脂成形体を成形した場合よりも、耐熱性、耐光性、密着性等に優れた樹脂成形体を提供することができる。
第1のリードの裏面側の露出部分と第2のリードの裏面側の露出部分とは、実質的に同一平面上にあることが好ましい。これにより安定性が良く実装し易い樹脂成形体を用いた表面実装型発光装置を提供することができる。さらに金型による成形もしやすい。
熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これにより安価に、量産性の良い、耐熱性、耐光性に優れた樹脂成形体を提供することができる。
樹脂成形体は、トランスファ・モールドにより成形されている。これにより射出成形では成形困難な複雑な形状の凹部を形成することができる。
樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていてもよい。これにより要求に応じた樹脂成形体を提供することができる。例えば、光を拡散する作用を有する樹脂成形体を望む場合は、フィラーや拡散剤を混合する。また、波長を変換して所望の色調を有する表面実装型発光装置を望む場合は、蛍光物質を混合する。また、発光素子からの光を主面側に効率よく取り出すため、裏面側への光の透過を抑制することを望む場合は、遮光性物質を混合する。
樹脂成形体は、第1のリード及び第2のリードのいずれかに保護素子が載置されており、保護素子は第1の樹脂成形体により被覆することもできる。これにより信頼性の高い表面実装型発光装置を提供することができる。また、第1の樹脂成形体内に保護素子を載置することができるため、発光素子の光を遮ることがない。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている樹脂成形体の製造方法であって、上金型は樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、樹脂成形体を成形する第3の工程と、を有する樹脂成形体の製造方法に関する。
これにより、第1の工程で第1のインナーリード部と第2のインナーリード部とを上金型と下金型で挟み込むため、トランスファ・モールド成形する際の、これらリードのばたつきを抑制することができ、バリの発生がない樹脂成形体を製造することができる。また、発光素子が載置する部分に相当する基台の主面側を露出することができる。さらに、凹部の底面に相当する基台の主面側、裏面側が露出するため、発光素子を載置したとき裏面側から放熱することができ、放熱性を向上させることができる。
また、熱硬化性樹脂をトランスファ・モールド成形するため、複雑な形状の凹部を有する樹脂成形体を製造することができる。また、量産性、耐熱性、耐光性、密着性等に優れた樹脂成形体を製造することができる。なお、熱可塑性樹脂は、溶融する温度まで加熱して、冷却することにより固化される。よって、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、冷却の工程が異なり、可逆的に固化が行えるかどうかも異なる。また、熱可塑性樹脂は加工時の粘度が高く複雑な形状を成形することができない。
第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することもできる。保護素子は、樹脂成形体内部に配置されていてもよく、樹脂成形体外部に配置されていてもよい。保護素子を樹脂成形体内部に配置する場合、熱硬化性樹脂を用いてトランスファ・モールドするため、保護素子とリードを接続するワイヤの断線が生じ難い。
本発明は、基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている第1の樹脂成形体と、基台に載置される発光素子と、発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と、を有する表面実装型発光装置の製造方法であって、上金型は第1の樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第1の樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に第1の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、流し込まれた第1の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第1の樹脂成形体を成形する第3の工程と、上金型を取り外す第4の工程と、発光素子を基台に載置するとともに、発光素子が持つ第1の電極と第1のインナーリード部とを電気的に接続し、発光素子が持つ第2の電極と第2のインナーリード部とを電気的に接続する第5の工程と、発光素子が載置された凹部内に第2の熱硬化性樹脂を配置する第6の工程と、第2の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する第7の工程と、を有する表面実装型発光装置の製造方法に関する。特に第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とに熱硬化性樹脂を用いるため、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを用いた場合よりも、第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体との密着性を向上することができる。また、トランスファ・モールドで第1の樹脂成形体を製造する際、樹脂流動性が良好なためバリ発生が問題となるが上金型と下金型でこれらリードをしっかり挟み込むためバリが発生しない。そして、挟み込んだリードは露出するので、この露出部分に発光素子を載置したり、発光素子が持つ電極とリードとをワイヤ等で接続したりすることができる。
第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することもできる。保護素子は、樹脂成形体内部に配置されていてもよく、樹脂成形体外部に配置されていてもよい。保護素子を樹脂成形体内部に配置する場合、熱硬化性樹脂を用いてトランスファ・モールドするため、保護素子とリードを接続するワイヤの断線が生じ難い。
前記第7の工程は、第2の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込み、加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する工程とすることもできる。これにより第2の樹脂成形体をレンズ形状等の所定の形状にすることができる。
熱硬化性樹脂、第1の熱硬化性樹脂、第2の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。これにより量産性の良い表面実装型発光装置を製造することができる。また、流動性に富み、加熱、硬化し易いため、成形性に優れ耐熱性、耐光性に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
本発明に係る表面実装型発光装置及びその表面実装型発光装置に用いる成形体は、以上説明したように構成されているので、長寿命で量産性に優れるという効果を奏する。
以下、本発明に係る表面実装型発光装置、樹脂成形体及びそれらの製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
<第1の実施の形態>
<表面実装型発光装置>
第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置について図面を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図2は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。図1は、図2のI−Iの概略断面図である。
第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置は、発光素子100と、発光素子100を載置する第1の樹脂成形体40と、発光素子100を被覆する第2の樹脂成形体50とを有する。第1の樹脂成形体40は、発光素子100を載置するための基台10と、発光素子100と電気的に接続される第1のリード20及び第2のリード30と、を一体成形している。
発光素子100は、同一面側に正負一対の第1の電極101と第2の電極102とを有している。本明細書においては、同一面側に正負一対の電極を有するものについて説明するが、発光素子の上面と下面とから正負一対の電極を有するものを用いることもできる。この場合、発光素子の下面の電極はワイヤを用いずに、電気伝導性のあるダイボンド部材を用いて基台10と電気的に接続し、基台10と第1のリード20若しくは第2のリードと電気的に接続する。
発光素子100は基台10の上にダイボンド部材を介して載置されている。基台10は放熱性を高めるため、第1の樹脂成形体40よりも熱伝導性の良い部材であることが好ましい。例えば、銀メッキ等を施した金属部材である。
第1のリード20は第1のインナーリード部20aと第1のアウターリード部20bとを有している。第1のインナーリード部20aは、発光素子100が持つ第1の電極101とワイヤ60を介して電気的に接続されている。第1のアウターリード部20bは第1の樹脂成形体40から露出している。第1のリード20は、第1の樹脂成形体40の側面外側に露出している部分を第1のアウターリード部20bと呼ぶほか、第1の樹脂成形体40の裏面側に露出している部分を第1のアウターリード部20bと呼ぶ場合もあり、第1のアウターリード部20bは、外部電極と電気的に接続される部分であればよい。第1のリード20は外部電極と接続するため、金属部材を用いる。
第2のリード30は第2のインナーリード部30aと第2のアウターリード部30bとを有している。第2のインナーリード部30aは、発光素子100が持つ第2の電極102とワイヤ60を介して電気的に接続されている。第2のアウターリード部30bは第1の樹脂成形体40から露出している。第2のリード30は、第2の樹脂成形体40の側面外側に露出している部分を第2のアウターリード部30bと呼ぶほか、第2の樹脂成形体40の裏面側に露出している部分を第2のアウターリード部30bと呼ぶ場合もあり、第2のアウターリード部30bは、外部電極と電気的に接続される部分であればよい。第2のリード30は外部電極と接続するため、金属部材を用いる。第1のリード20と第2のリード30とが短絡しないように、裏面側における第1のリード20と第2のリード30との近接する部分に絶縁部材90を設けることもできる。
第1の樹脂成形体40は、底面40aと側面40bとを持つ凹部40cを形成している。基台10は第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aから露出している。第1の樹脂成形体40は、トランスファ・モールドにより成形する。第1の樹脂成形体40は、熱硬化性樹脂を用いている。凹部40cの開口部は、底面40aよりも広口になっており、側面40bには傾斜が設けられていることが好ましい。第1の樹脂成形体40が持つ凹部40cは、四方囲まれている形状が好ましいが、対向する二方のみ壁部を形成していてもよい。
第2の樹脂成形体50は、発光素子100を被覆するように凹部40c内に配置している。第2の樹脂成形体50は、熱硬化性樹脂を用いている。第2の樹脂成形体50は蛍光物質80を含有する。蛍光物質80は、第2の樹脂成形体50中に均一に分散されている。ただし、蛍光物質80は第2の樹脂成形体50よりも比重の大きいものを使用して、凹部40cの底面40a側に沈降させてもよい。
本明細書において、発光素子100が載置されている側を主面側と呼び、その反対側を裏面側と呼ぶ。
第1の樹脂成形体40と第2の樹脂成形体50とは熱硬化性樹脂を用いており、膨張係数などの物理的性質が近似していることから密着性が極めて良い。また、上記構成にすることにより、耐熱性、耐光性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
以下、各構成部材について詳述していく。
<発光素子>
発光素子100は、基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。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成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。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
屋外などでの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として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・砒素系の半導体やアルミニウム・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することもできる。
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnOやGaN単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子100例を示す。サファイヤ基板上にGaN、AlN等のバッファー層を形成する。その上にN或いはP型のGaNである第1のコンタクト層、量子効果を有するInGaN薄膜である活性層、P或いはN型のAlGaNであるクラッド層、P或いはN型のGaNである第2のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。
一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、P型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいためP型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成させることができる。
こうした発光素子100は、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能な発光素子100を2個、青色系及び赤色色系が発光可能な発光素子100をそれぞれ1個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色系の発光波長が495nmから565nm、青色系の発光波長が430nmから490nmであることが好ましい。本発明の表面実装型発光装置において白色系の混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は400nm以上530nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、450nm以上475nm以下がさらに好ましい。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより400nmより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることもできる。
発光素子100の大きさは□1mmサイズが実装可能で、□600μm、□320μmサイズ等のものも実装可能である。
発光素子100はフェイスアップ実装することができるほか、フェイスダウン実装することもできる。また、発光素子100をサブマウント基板に実装したものを使用することもできる。
<第1の樹脂成形体>
第1の樹脂成形体40は、底面40aと側面40bとを持つ凹部40cを有している。第1の樹脂成形体40は、凹部40cの底面40aに配置される基台10と、凹部40cの底面40aから外側に延びる第1のリード20及び第2のリード30を一体成形している。基台10は凹部40cの底面40aの一部を形成している。第1のリード20の第1のインナーリード部20aは、凹部40cの底面40aの一部を形成している。第2のリード30の第2のインナーリード部30aは、凹部40cの底面40aの一部を形成している。基台10は、第1のインナーリード部20a及び第2のインナーリード部30aと所定の間隔離れているが、導通しなければ一方と連結されていてもよい。凹部40cの底面40aに相当する基台10に発光素子100を載置する。凹部40cの底面40aに相当する基台10と第1のインナーリード部20aと第2のインナーリード部30aと、第1のアウターリード部20b、第2のアウターリード部30bは、第1の樹脂成形体40から露出している。裏面側の第1のリード20及び第2のリード30は露出している。これにより裏面側から電気接続することができる。
凹部40cは、開口方向に広口となるように傾斜を設ける。これにより前方方向への光の取り出しを向上することができる。ただし、傾斜を設けず、円筒形状の凹部とすることもできる。また、傾斜は滑らかな方が好ましいが凹凸を設けることもできる。凹凸を設けることにより第1の樹脂成形体40と第2の樹脂成形体50との界面の密着性を向上することができる。凹部40cの傾斜角度は、底面から測定して95°以上150°以下が好ましいが、100°以上120°以下が特に好ましい。凹部40cは四方を囲むように側面40bを形成することが好ましいが、対向する二方のみでもよい。第2の樹脂成形体50が熱硬化性樹脂を用いて凹部40c内に固定することができるからである。第1の樹脂成形体40は、460nmの光の反射率が50%以上であることが好ましく、より好ましくは70%以上である。ただし、第1の樹脂成形体40は、発光素子10の光を効率良く反射できるものであればよいため、発光素子10からの光の30%以上を反射するものが好ましい。より好ましくは50%以上、更に好ましくは70%以上である。
第1の樹脂成形体40の主面側の形状は矩形であるが、楕円、円形、五角形、六角形等とすることもできる。凹部40cの主面側の形状は、楕円であるが、略円形、矩形、五角形、六角形等とすることも可能である。所定の場合に、カソードマークを付けておく。
第1の樹脂成形体40の材質は熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート(化1)、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(化2)他よりなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸(化3)、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(化4)、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(化5)他よりなる酸無水物とを、エポキシ樹脂へ当量となるよう溶解混合した無色透明な混合物100重量部へ、硬化促進剤としてDBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0) undecene-7)(化6)を0.5重量部、助触媒としてエチレングリコール(化7)を1重量部、酸化チタン顔料を10重量部、ガラス繊維を50重量部添加し、加熱により部分的に硬化反応させBステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができる。
Figure 2008252137
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第1の樹脂成形体40は、パッケージとしての機能を有するため硬質のものが好ましい。また、第1の樹脂成形体40は透光性の有無を問わないが、用途等に応じて適宜設計することは可能である。例えば、第1の樹脂成形体40に遮光性物質を混合して、第1の樹脂成形体40を透過する光を低減することができる。一方、表面実装型発光装置からの光が主に前方及び側方に均一に出射されるように、フィラーや拡散剤を混合しておくこともできる。また、光の吸収を低減するために、暗色系の顔料よりも白色系の顔料を添加しておくこともできる。このように、第1の樹脂成形体40は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を混合することもできる。
<基台>
基台10は発光素子100を載置する。基台10は第1の樹脂成形体40の凹部40cから露出されていることが好ましいが、埋没されていてもよい。基台10は鉄、リン青銅、銅合金等の電気良導体を用いて構成することができる。また、発光素子100からの光の反射率を向上させるため、基台10の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともできる。また、基台10の表面の反射率を向上させるため、平滑にすることが好ましい。また、放熱性を向上させるため基台10の面積を大きくすることができる。これにより発光素子100の温度上昇を効果的に抑えることができ、発光素子100に比較的多くの電気を流すことができる。また、基台10を肉厚にすることにより放熱性を向上することができる。また、基台10を肉厚にすることにより、基台10のたわみが少なくなり、発光素子100の実装をし易くすることができる。これとは逆に、基台10を薄い平板状とすることにより表面実装型発光装置を薄型にすることができる。基台10の形状は特に問わず、平板状の円柱状、略直方体、略立方体などでもよく、凹部を成形していてもよい。
<第1のリード及び第2のリード>
第1のリード20は、第1のインナーリード部20aと第1のアウターリード部20bとを有する。第1のインナーリード部20aは第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aから露出している。この露出された第1のインナーリード部20aは、発光素子100の第1の電極101とワイヤ60を介して電気的に接続されている。第1のインナーリード部20aの露出部分は、発光素子100と電気的に接続するための面積を有していればよいが、反射効率の観点から広面積の方が好ましい。第1のアウターリード部20bは、発光素子100と電気的に接続されている部分を除く、第1の樹脂成形体40から露出している部分である。第1のアウターリード部20bは、外部電極と電気的に接続される。
第2のリード30は、第2のインナーリード部30aと第2のアウターリード部30bとを有する。第2のインナーリード部30aは第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aから露出している。この露出された第2のインナーリード部30bは、発光素子100の第2の電極102と電気的に接続する面積を有していればよいが、反射効率の観点から広面積の方が好ましい。裏面側の第1のアウターリード部20bと第2のアウターリード部30bとは露出しており、実質的に同一平面を形成している。これにより表面実装型発光装置の実装安定性を向上することができる。また半田付け時に第1のインナーリード部20aと第2のインナーリード部30aの裏面間が半田により短絡することを防止するため、電気絶縁性の絶縁部材90を薄くコーティングすることもできる。絶縁部材90は樹脂などである。また、絶縁性の基台10を用いることにより第1のリード20と第2のリード30との距離を広くすることができ、より効果的に短絡を防止することができる。
第1のリード20及び第2のリード30は、鉄、リン青銅、銅合金等の電気良導体を用いて構成することができる。また、発光素子100からの光の反射率を向上させるため、第1のリード20及び第2のリード30の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともできる。また、第1のリード20及び第2のリード30の表面の反射率を向上させるため、平滑にすることが好ましい。また、第1の樹脂成形体40よりも熱伝導率の高い第1のリード20と第2のリード30を用いることもできる。放熱性を向上させるため第1のリード20及び第2のリード300の面積は大きくすることができる。これにより発光素子100の温度上昇を効果的に抑えることができ、発光素子100に比較的多くの電気を流すことができる。また、第1のリード20及び第2のリード30を肉厚にすることにより放熱性を向上することができる。この場合、第1のリード20及び第2のリード30を折り曲げるなどの成形工程が困難であるため、所定の大きさに切断する。また、第1のリード20及び第2のリード30を肉厚にすることにより、第1のリード20及び第2のリード30のたわみが少なくなり、ワイヤ60を接続し易くすることができる。これとは逆に、第1のリード20及び第2のリード30を薄い平板状とすることにより折り曲げる成形工程がし易くなり、所定の形状に成形することができる。
第1のリード20及び第2のリード30は、一対の正負の電極である。第1のリード20及び第2のリード30は、少なくとも1つずつあれば良いが、複数設けることもできる。また、基台10に複数の発光素子100を載置する場合は、複数の第1のリード20及び第2のリード30を設ける必要もある。
<第2の樹脂成形体>
第2の樹脂成形体50は、外部環境からの外力や埃、水分などから発光素子100を保護するために設ける。また、発光素子100から出射される光を効率よく外部に放出することができる。第2の樹脂成形体50は、第1の樹脂成形体40の凹部40c内に配置している。
第2の樹脂成形体50の材質は熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。第2の樹脂成形体50は、発光素子100を保護するため硬質のものが好ましい。また、第2の樹脂成形体50は、耐熱性、耐候性、耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。第2の樹脂成形体50は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収材、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を混合することもできる。第2の樹脂成形体50中には拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等を好適に用いることができる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、第2の樹脂成形体50は、発光素子100からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質80を含有させることもできる。
(蛍光物質)
蛍光物質80は、発光素子100からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、MSi:Eu、CaAlSiN:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。また、MSi:EuのほかMSi10:Eu、M1.8Si0.2:Eu、M0.9Si0.110:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などもある。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活されるサイアロン系蛍光体は、Mp/2Si12−p−qAlp+q16−p:Ce、M−Al−Si−O−N(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。qは0〜2.5、pは1.5〜3である。)などがある。
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M(POX:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、MX:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl:R、SrAl1425:R、CaAl:R、BaMgAl1627:R、BaMgAl1612:R、BaMgAl1017:R(Rは、Eu、Mn、EuとMn、のいずれか1以上である。)などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、LaS:Eu、YS:Eu、GdS:Euなどがある。
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、YAl12:Ce、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce、Y(Al0.8Ga0.212:Ce、(Y,Gd)(Al,Ga)12の組成式で表されるYAG系蛍光体などがある。また、Yの一部若しくは全部をTb、Lu等で置換したTbAl12:Ce、LuAl12:Ceなどもある。
その他の蛍光体には、ZnS:Eu、ZnGeO:Mn、MGa:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。)などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
これらの蛍光体は、発光素子10の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する表面実装型発光装置を製造することができる。
例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、YAl12:Ce若しくは(Y0.8Gd0.2Al12:Ceの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子100からの光と、蛍光体80からの光との混合色により白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。
例えば、緑色から黄色に発光するCaSi:Eu又はSrSi:Euと、蛍光体である青色に発光する(Sr,Ca)(POCl:Eu、赤色に発光するCaSi:Eu又はCaAlSiN:Euと、からなる蛍光体80を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第1の蛍光体及び第2の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
(その他)
表面実装型発光装置には、さらに保護素子としてツェナーダイオードを設けることもできる。ツェナーダイオードは、発光素子100と同様、基台10に載置することができる他、発光素子100と離れて凹部40cの底面40aの第1のリード20に載置することもできる。また、ツェナーダイオードは、凹部40cの底面40aの第1のリード20に載置され、その上に発光素子100を載置する構成を採ることもできる。また、保護素子は第1のリード又は第2のリードの表面若しくは裏面に載置し、透光性封止部材で被覆することもできる他、第1の樹脂成形体40で被覆することもできる。□280μmサイズの他、□300μmサイズ等も使用することができる。
ワイヤ60は、発光素子100の第2の電極102と第2のリード30、発光素子100の第1の電極101と第1のリード20、を電気的に接続するものである。ワイヤ60は、発光素子100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良いものが求められる。熱伝導率として0.01cal/(S)(cm)(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/(S)(cm)(℃/cm)以上である。発光素子100の直上から、メッキを施した配線パターンのワイヤボンディングエリアまで、ワイヤを張り、導通を取っている。
以上の構成を採ることにより、本発明に係る表面実装型発光装置を提供することができる。
<表面実装型発光装置の実装状態>
上記表面実装型発光装置を用いて、外部電極と電気的に接続した実装状態を示す。図3は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置の実装状態を示す概略断面図である。
表面実装型発光装置の裏面側に放熱接着剤200を介して放熱部材210を設けることができる。この放熱接着剤200は、第1の樹脂成形体40の材質よりも熱伝導性が高いものが好ましい。放熱接着剤200の材質は、電気絶縁性のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。放熱部材210の材質は熱電導性の良好なアルミ、銅、タングステン、金などが好ましい。このほか、基台10のみに接触するように放熱接着剤200を介して放熱部材210を設けることもできる。これにより、放熱接着剤200として更に熱電導性の良い半田を含む共晶金属を用いることができる。表面実装型発光装置の裏面側は平坦となっていることから、放熱部材210への実装時の安定性を保持することができる。特に、発光素子100と最短距離をとるように基台10及び放熱部材210を設けているため、放熱性は高い。
第1のリード20の第1のアウターリード部20b及び第2のリード30の第2のアウターリード部30bは外部電極と電気的に接続する。第1のリード20と第2のリード30は厚肉の平板であるため、外部電極と放熱部材210とで挟み込むように電気的に接続する。第1のアウターリード部20b、第2のアウターリード部30bと外部電極との電気的接続には鉛フリー半田を用いる。この他、外部電極に第1のアウターリード部20b等を載置するように電気的接続することもできる。
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図4は、第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。
この表面実装型発光装置は、第1のリード21及び第2のリード31に凹凸を設け、第1の樹脂成形体41との接触面積を拡げている。これにより第1の樹脂成形体41から第1のリード21及び第2のリード31が抜脱するのを防止することができる。基台11も同様に凹凸を設けることができる。
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図5は、第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
この表面実装型発光装置は、基台12、第1のリード22及び第2のリード32に薄肉に平板を用いている。これによりより小型かつ薄型の表面実装型発光装置を提供することができる。薄肉の平板状は、第1の実施の形態に示すような矩形状とすることができるほか、第2の実施の形態に示すような凹凸を設けた形状とすることもできる。
<第4の実施の形態>
第4の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図6は、第4の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
この表面実装型発光装置は、第1のリード23及び第2のリード33を主面側に折り曲げている。これは第1のリード23及び第2のリード33を薄肉にしているため、容易に折り曲げることができる。これにより実装時に、折り曲げた第1のアウターリード部23b及び第2のアウターリード部33bに半田が這い上がり、強固に固着することができる。第1の樹脂を流し込むトランスファ・モールド工程において、上金型と下金型で第1のインナーリード部23a及び第2のインナーリード部33bを挟み込んでいるため、第1のインナーリード部23a及び第2のインナーリード部33bが薄肉であっても、バリを生じることがない。
<第5の実施の形態>
第5の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図7は、第5の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図8は、第5の実施の形態に係る表面実装型発光装置の実装状態を示す概略断面図である。
この表面実装型発光装置は、第1のアウターリード部24b及び第2のアウターリード部34bを主面側に折り曲げ、さらに外側に折り曲げている。これにより、放熱部材210と外部電極とで表面実装型発光装置を挟み込めるため実装しやすくなっており、実装安定性を向上することができる。また、第1のリード24及び第2のリード34と放熱部材210との固着位置よりも、第1のリード24及び第2のリード34と外部電極との接続位置を高くすることができる。これにより実装基板上より発光面を除く表面実装型発光装置全体を隠すことができるため実装基板そのものを効率良く反射材として利用することができる。また、外部電極の面と表面実装型発光装置の上面とを略同一平面とすることもできる。
<第6の実施の形態>
第6の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図9は、第6の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図10は、第6の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。
この表面実装型発光装置は、上方から見て、第1のリード25及び第2のリード35が第1の樹脂成形体45よりも張り出さない程度に形成されている。これによりより小型の表面実装型発光装置を提供することができる。基台15、第1のリード25及び第2のリード35は厚肉の平板状のものを用いたが、薄肉の平板状のものも用いることができる。また、基台15、第1のリード25及び第2のリード35は、第1の実施の形態に示すような矩形状とすることができるほか、第2の実施の形態に示すような凹凸を設けた形状とすることもできる。
<第7の実施の形態>
第7の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図11は、第7の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図12は、第7の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。
この表面実装型発光装置は、断面側方から見て、基台16が第1のリード26及び第2のリード36よりも突出した形状となっている。これによりより放熱効果を高めることができる。他の装置へ組み込み易くすることもできる。第1のインナーリード部26aの側面及び第2のインナーリード部36aの側面は、基台16の側面の形状に相当する形状とすることもできる。第1のアウターリード部26b及び第2のアウターリード部36bは、第1の樹脂成形体46よりも外側に張り出している。
<第8の実施の形態>
第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図13は、第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図14は、第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。図15は、第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略底面図である。図16は、第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程の途中を示す概略断面図である。
この表面実装型発光装置は、断面側方から見て、基台17が第1のリード27及び第2のリード37よりも突出した形状となっている。これによりより放熱効果を高めることができる。他の装置へ組み込み易くすることもできる。第1のアウターリード部27b及び第2のアウターリード部37bは、第1の樹脂成形体47よりも外側に張り出しており、表面実装型発光装置の底面側へ折り曲げている。折り曲げることにより電気的接続部分を広面積にすることができるからである。第1のリード27及び第2のリード37は折り曲げ易くするため、切り込みを設けておくこともできる。第1のアウターリード部27b及び第2のアウターリード部37bを折り曲げることにより基台17の底面とほぼ同じ高さとすることもできる。放熱性向上と共に、実装安定性を向上することもできる。
基台17には、発光素子105、106を載置する。発光素子105、106は同じ発光色を示すものでもよく、異なる発光色を示すものでもよい。また、第1のリード27には、保護素子107を載置する。これにより発光素子105、106を過電流から保護することができる。これとは別に、光の三原色である青色に発光する発光素子105、緑色に発光する発光素子106、赤色に発光する発光素子107を用いることもできる。これにより全色発光可能となるほか、発光素子105、106から発生する熱により発光素子107の特性が低下するのを防止することもできる。第1の樹脂成形体47は上方から見て略正方形とすることもできる。また第1の樹脂成形体47の凹部は上方から見て略円形とすることもできる。表面実装型発光装置の底面側は基台17が露出している。
<表面実装型発光装置の製造方法>
本発明に係る表面実装型発光装置の製造方法について説明する。本製造方法は、上述の表面実装型発光装置についてである。図17(a)〜(e)は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aに相当する基台10、第1のインナーリード部20aと第2のインナーリード部30a並びに第1のアウターリード部20bと第2のアウターリード部30bとを、上金型320と下金型321とで挟み込む(第1の工程)。
上金型320は第1の樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成している。第1の樹脂成形体40の凹部40cの底面40aに相当する上金型320の部分は、基台10、第1のインナーリード部20a及び第2のインナーリード部30aとを接触するように形成されている。
上金型320と下金型321とで挟み込まれた凹み部分に第1の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールド工程により流し込む(第2の工程)。
トランスファ・モールド工程は、所定の大きさを有するペレット状の第1の熱硬化性樹脂を所定の容器に入れる。その所定の容器に圧力を加える。その所定の容器から繋がる上金型320と下金型321とで挟み込まれた凹み部分に、溶融状態の第1の熱硬化性樹脂を流し込む。上金型320と下金型321とを所定の温度に温め、その流し込まれた第1の熱硬化性樹脂を硬化する。この一連の工程をトランスファ・モールド工程という。
第1のインナーリード部20a及び第2のインナーリード部30aを挟み込むため、第1の熱硬化性樹脂を流し込む際に第1のインナーリード部20a及び第2のインナーリード部30aがばたつくことがなく、バリの発生を抑制できる。
流し込まれた第1の熱硬化性樹脂は加熱して硬化され、第1の樹脂成形体40を成形する(第3の工程)。
これにより、熱硬化性樹脂を用いた第1の樹脂成形体40を成形する。これにより耐熱性、耐光性、密着性等に優れたパッケージを提供することができる。また、底面40aと側面40bとを持つ凹部40cを有する熱硬化性樹脂を用いた第1の樹脂成形体40を提供することができる。
上金型320及び下金型321を取り外す(第4の工程)。
発光素子100を載置するため、上金型320及び下金型321を取り外す。硬化が不十分な場合は後硬化を行い作業上問題が発生しない程度に樹脂成形体40の機械強度を向上させる。
発光素子100は基台10に載置する。発光素子100が持つ第1の電極101と第1のインナーリード部20aとを電気的に接続する。発光素子100が持つ第2の電極102と第2のインナーリード部20bとを電気的に接続する(第5の工程)。
第1の電極101と第1のインナーリード部20aとをワイヤ60を介して電気的に接続する。ただし、発光素子100が上面と下面に電極を持つ場合は、基台10と第1のインナーリード部20aとを電気的に接続する。また、第2の電極102と第2のインナーリード部30aとをワイヤ60を介して電気的に接続する。
発光素子100が載置された凹部40c内に第2の熱硬化性樹脂を配置する(第6の工程)。
この第2の熱硬化性樹脂を配置する方法は、滴下手段や射出手段、押出手段、トランスファ・モールドなどを用いることができるが、滴下手段を用いることが好ましい。滴下手段を用いることにより凹部40c内に残存する空気を効果的に追い出すことができるからである。第2の熱硬化性樹脂は、蛍光物質80を混合しておくことが好ましい。これにより表面実装型発光装置の色調調整を容易にすることができる。
第2の熱硬化性樹脂は加熱して硬化され、第2の樹脂成形体50を成形する(第7の工程)。
これにより容易に表面実装型発光装置を製造することができる。また、第1の樹脂成形体40と第2の樹脂成形体50とを熱硬化性樹脂で成形することができ、密着性の高い表面実装型発光装置を提供することができる。また、第1の樹脂成形体40と第2の樹脂成形体50との界面の剥離が生じ難くなり、耐熱性、耐光性、密着性性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。
<第9の実施の形態>
第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図18は、第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図19は、第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。図20は、第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略斜視図である。図21(a)〜(d)は、第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。図21(a)は、リードフレームを表す概略平面図である。図21(b)は、リードフレームを金型で挟み込んだ状態を示す概略断面図である。図21(c)は、発光素子108を基台18に載置した第1の樹脂成形体48を示す概略断面図である。図21(d)は、第1の樹脂成形体48を金型で挟み込んだ状態を示す概略断面図である。
第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置は、発光素子108と、発光素子108を載置する第1の樹脂成形体48と、発光素子108を被覆する第2の樹脂成形体58とを有する。第1の樹脂成形体48は、発光素子108を載置するための基台18と、第1のリード28と、発光素子108と電気的に接続される第2のリード38と、を一体成形している。この表面実装型発光装置は側面発光型として用いることができる。
発光素子108は基台18の上にダイボンド部材を介して載置されている。基台18は放熱性を高めるため、第1の樹脂成形体48よりも熱伝導性の良い部材であることが好ましい。
第1のリード28は第1のインナーリード部28aと第1のアウターリード部28bとを有している。第1のインナーリード部28aは、発光素子108が持つ第1の電極とワイヤ68を介して電気的に接続されている。第1のアウターリード部28bは第1の樹脂成形体48から露出している。
第2のリード38は第2のインナーリード部38aと第2のアウターリード部38bとを有している。第2のインナーリード部38aは、発光素子108が持つ第2の電極とワイヤ68を介して電気的に接続されている。第2のアウターリード部38bは第1の樹脂成形体48から露出している。
この表面実装型発光装置は側面発光型である。そのため実装時に、第1のリード28及び第2のリード38は実装面となる部分と電気的に接続するため、接触していることが好ましい。
第1の樹脂成形体48は、底面48aと側面48bとを持つ凹部48cを形成している。凹部48は対向する2辺のみ側面48bを有する。基台18は第1の樹脂成形体48の凹部48cの底面48aから露出している。第1のリード28の第1のインナーリード部28aは、第1の樹脂成形体48の凹部48cの底面48aから露出している。第1の樹脂成形体48は、トランスファ・モールドにより成形する。第1の樹脂成形体48は、熱硬化性樹脂を用いている。凹部48cの開口部は、底面48aよりも広口になっており、側面48bには傾斜が設けられていることが好ましい。第1の樹脂成形体48は、裏面側にも突出部を形成している。これにより側面発光型に実装した際の設置安定性を有する。
第2の樹脂成形体58は、発光素子108を被覆するように凹部48c内に配置している。第2の樹脂成形体58は、熱硬化性樹脂を用いている。第2の樹脂成形体58は蛍光物質88を含有する。蛍光物質88は、第2の樹脂成形体58中に均一に分散されている。ただし、蛍光物質88は第2の樹脂成形体58よりも比重の大きいものを使用して、凹部48cの底面48a側に沈降させてもよい。第2の樹脂成形体58は、レンズ形状を形成している。
第1の樹脂成形体48と第2の樹脂成形体58とは熱硬化性樹脂を用いており、膨張係数などの物理的性質が近似していることから密着性が極めて良い。また、上記構成にすることにより、耐熱性、耐光性等に優れた表面実装型発光装置を提供することができる。さらに、薄型の側面発光型の表面実装型発光装置を提供することができる。
この表面実装型発光装置の製造方法は、第1の実施の形態の製造方法と近似しているため、一部省略する。
複数の発光素子108を載置できるような、所定の形状のリードフレームを用意する。基台18と、第1のリード28と、第2のリード38と、を用いる。これらのリードを上金型322と下金型323で挟み込む。
次にトランスファ・モールドにより第1の熱硬化性樹脂を流し込み、第1の樹脂成形体48を成形する。第1の樹脂成形体48を成形後、基台18に発光素子108を載置して、第1のリード28、第2のリード38と電気的に接続する。
次に、第1の樹脂成形体48を上金型324と下金型325とで挟み込む。挟み込まれた金型内に第2の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドで流し込む。第2の熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、第2の樹脂成形体58を成形した後、上金型324と下金型325を取り外す。
最後に複数の発光素子108を個々に切り出し、複数の表面実装型発光装置を得る。
これによりレンズ形状を有する側面発光型の表面実装型発光装置を簡易に製造することができる。
<第10の実施の形態>
第10の実施の形態に係る表面実装型発光装置について説明する。第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様な構成を採る部分については説明を省略する。図22は、第10の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
この表面実装型発光装置は、放熱部材99を第1の樹脂成形体49に組み込んでいる。放熱部材99は、基台19の裏面に配置する。これにより放熱部材99を一体的に持つ表面実装型発光装置を提供することができる。また、別部材として放熱部材99を設ける必要がなく、表面実装型発光装置と放熱部材99との接着を考慮しなくてよい。また、放熱部材99を第1の樹脂成形体49の裏面側とほぼ同一平面とすることができ、表面実装型発光装置の安定性を向上することができる。第1のアウターリード部29bと第2のアウターリード部39bは、所定の形状に折り曲げられている。放熱部材99は電気絶縁性の部材を用い、第1の樹脂成形体49よりも熱伝導率のよいものであればよい。
この表面実装型発光装置は、第1のインナーリード部29aと第2のインナーリード部39aとを上金型と下金型とで挟み込んで、所定の凹部を第1のインナーリード部29aと第2のインナーリード部39aとの主面側と裏面側に設けている。これにより、より効果的に第1のインナーリード部29aと第2のインナーリード部39aの抜脱を防止することができる。また、所定の厚みを持つ表面実装型発光装置を提供することができる。
実施例1に係る表面実装型発光装置は図1及び図2に示す。第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置と同様の構成を採るところは説明を省略する。
実施例1に係る表面実装型発光装置は、発光素子100と、発光素子100を載置する第1の樹脂成形体40と、発光素子100を被覆する第2の樹脂成形体50とを有する。第1の樹脂成形体40は、発光素子100を載置するための基台10と、発光素子100と電気的に接続される第1のリード20及び第2のリード30と、を一体成形している。第1の樹脂成形体40は底面40aと側面40bとを持つ凹部40cを有しており、凹部40cの開口部は底面40aよりも広口になっており、側面40bには傾斜が設けられている。
発光素子100は青色に発光するGaN系のものを使用する。発光素子100は同一面側に第1の電極101と第2の電極102とを有している。発光素子100はダイボンド樹脂(銀入りのエポキシ樹脂)を用いてフェイスアップで基台10に接着されている。第1の電極101は金ワイヤ60を用いて第1のリード20と電気的に接続されている。第2の電極102も金ワイヤ60を用いて第2のリード30と電気的に接続されている。基台10、第1のリード20及び第2のリード30は母材に銅を用い、第1の樹脂成形体40から露出する部分に銀メッキを施している。基台10、第1のリード20及び第2のリード30はやや厚板(約0.5mm)のものを用い、基台10、第1のリード20及び第2のリード30の裏面側は露出している。第1の樹脂成形体40はトリグリシジルイソシアヌレートよりなるエポキシ樹脂とヘキサヒドロ無水フタル酸よりなる酸無水物とを当量比用いてなる混合物100重量部と、DBU0.5重量部、エチレングリコール1重量部、酸化チタン顔料10重量部、ガラス繊維50重量部を添加したものを用いる。第2の樹脂成形体50はシリコーン樹脂を用いる。第2の樹脂成形体50には(Y0.8Gd0.2Al12:Ceの組成を有するYAG系蛍光体80を均一に混合している。底面40aと側面40bとを持つ凹部40cに第2の樹脂成形体50を配置しており、第2の樹脂成形体50の表面は凹部40cの上面と一致する。これにより製品毎のYAG系蛍光体80の量を均一にしている。第1のリード20と第2のリード30の裏面側に所定の厚さのエポキシ樹脂シートなる絶縁部材90を貼着している。
実施例1に係る表面実装型発光装置は以下の工程により製造される。図17は実施例1に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
所定のリードフレームに打ち抜きを行い、複数個の基台10、第1のリード20と第2のリード30とを設ける。約150℃に加熱した下金型321へリードフレームを固定する。同様に約150℃に加熱した上金型320でリードフレームを挟み込む。挟み込みは基台10、第1のリード20と第2のリード30のインナーリード部20a、30a、アウターリード部20b、30bに相当する部分である。第1の樹脂成形体40に相当する上記のエポキシ樹脂組成物を打錠し得たタブレットを金型シリンダー部に配置する。このタブレットをピストンにより金型内へ流し込む(トランスファ・モールド)。この流し込まれたエポキシ樹脂を金型内で約150℃約3分間の加熱を行い仮硬化する。次に上金型320と下金型321とを分割して上記のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を金型内から取り出す。取り出した後、さらに約150℃約3時間の加熱を行い本硬化する。これによりリードフレームと一体成形された上記のエポキシ樹脂組成物の完全硬化物にて、第1の樹脂成形体40を成形したリードフレームを得る。第1の樹脂成形体40は底面40aと側面40bとを持つ凹部40cを形成しており、底面40aはリードフレームが露出している。このリードフレームのアウターリード部20b、30bに相当する部分にメッキ処理を施す。
次に、凹部40cの底面40aに発光素子100をダイボンドする。発光素子100の持つ第1の電極101と第1のリード20の第1のインナーリード部20a、第2の電極102と第2のリード30の第2のインナーリード部30aとをそれぞれ金ワイヤ60を用いて電気的に接続する。
次にYAG系蛍光体80を均一に混合した、第2の樹脂成形体50に相当するシリコーン樹脂を凹部40cの上面まで滴下する。シリコーン樹脂の粘度等により、YAG系蛍光体80が沈降する。YAG系蛍光体80が沈降することにより発光素子100の周辺にYAG系蛍光体80を配置することができ、所定の色調を有する表面実装型発光装置を提供することができる。シリコーン樹脂を滴下後、硬化して、第2の樹脂成形体50を形成する。
最後に所定の位置でリードフレームを切り出して、第1のアウターリード部20bと第2のアウターリード部30bとを形成する。これにより実施例1に係る表面実装型発光装置を製造することができる。
本発明の表面実装型発光装置は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに利用することができる。
第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置の実装状態を示す概略断面図である。 第2の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第3の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第4の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第5の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第5の実施の形態に係る表面実装型発光装置の実装状態を示す概略断面図である。 第6の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第6の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第7の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第7の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略底面図である。 第8の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程の途中を示す概略断面図である。 (a)〜(e)は、第1の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。図19は、図20は、図21 第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略斜視図である。 (a)〜(d)は、第9の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。(a)はリードフレームを表す概略平面図である。(b)はリードフレームを金型で挟み込んだ状態を示す概略断面図である。(c)は発光素子108を基台18に載置した第1の樹脂成形体48を示す概略断面図である。(d)は第1の樹脂成形体40を金型で挟み込んだ状態を示す概略断面図である。 第10の実施の形態に係る表面実装型発光装置を示す概略断面図である。 従来の表面実装型発光装置を示す概略平面図である。 従来の表面実装型発光装置を示す概略断面図である。
符号の説明
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 基台
20、21、22、23、24、25、26、27、28、29 第1のリード
20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a、27a、28a、29a 第1のインナーリード部
20b、21b、22b、23b、24b、25b、26b、27b、28b、29b 第1のアウターリード部
30、31、32、33、34、35、36、37、38、39 第2のリード
30a、31a、33a、34a、35a、36a、37a、38a、39a 第2のインナーリード部
30b、31b、33b、34b、35b、36b、37b、38b、39b 第2のアウターリード部
40、41、45、46、47、48、49 第1の樹脂成形体
40a、48a 底面
40b、48b 側面
40c、48c 凹部
50、58 第2の樹脂成形体
60 ワイヤ
70 フィラー
80、88 蛍光物質
90 絶縁部材
99 放熱部材
100、105、106、108 発光素子
107 保護素子(発光素子)
101 第1の電極
102 第2の電極
200 放熱接着剤
210 放熱部材
320、322、324 上金型
321、323、325 下金型
510 発光素子
520 搭載用のリードフレーム
530 結線用のリードフレーム
540 成形体
550 透光性封止樹脂

Claims (10)

  1. 基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている樹脂成形体の製造方法であって、
    上金型は樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、
    上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、
    流し込まれた熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、樹脂成形体を成形する第3の工程と、
    を有する樹脂成形体の製造方法。
  2. 第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂成形体の製造方法。
  3. 基台と第1のリードと第2のリードとを一体成形してなる、底面と側面とを持つ凹部が形成されている第1の樹脂成形体と、基台に載置される発光素子と、発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と、を有する表面実装型発光装置の製造方法であって、
    上金型は第1の樹脂成形体の凹部に相当する凹みを形成しており、第1のリードは第1のインナーリード部と第1のアウターリード部とを有しており、第2のリードは第2のインナーリード部と第2のアウターリード部とを有しており、第1の樹脂成形体の凹部の底面に相当する第1のインナーリード部と第2のインナーリード部並びに第1のアウターリード部と第2のアウターリード部を上金型と下金型とで挟み込む第1の工程と、
    上金型と下金型とで挟み込まれた凹み部分に第1の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込む第2の工程と、
    流し込まれた第1の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第1の樹脂成形体を成形する第3の工程と、
    上金型を取り外す第4の工程と、
    発光素子を基台に載置するとともに、発光素子が持つ第1の電極と第1のインナーリード部とを電気的に接続し、発光素子が持つ第2の電極と第2のインナーリード部とを電気的に接続する第5の工程と、
    発光素子が載置された凹部内に第2の熱硬化性樹脂を配置する第6の工程と、
    第2の熱硬化性樹脂を加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する第7の工程と、
    を有する表面実装型発光装置の製造方法。
  4. 第1の工程前に、第1のリード及び第2のリードに保護素子を載置する工程を有することを特徴とする請求項3に記載の表面実装型発光装置の製造方法。
  5. 第7の工程は、第2の熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより流し込み、加熱して硬化し、第2の樹脂成形体を成形する工程であることを特徴とする請求項3に記載の表面実装型発光装置の製造方法。
  6. 発光素子と;
    発光素子と電気的に接続される第1のリード及び第2のリードと、を一体成形してなる第1の樹脂成形体と;
    発光素子が被覆される第2の樹脂成形体と;
    を有する表面実装型発光装置であって、
    第1の樹脂成形体は底面と側面とを持つ凹部が形成されており、第1の樹脂成形体の凹部の底面から第1のリード及び第2のリードが露出されており、その露出された第1のリード及び第2のリードに発光素子がフェイスダウン実装されており、
    発光素子と電気的に接続されている側と反対の第1のリード及び第2のリードの少なくとも一方の裏面側は、第1の樹脂成形体から露出されており、
    第1の樹脂成形体と第2の樹脂成形体とは熱硬化性樹脂であり、
    第1の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、反射性物質、遮光性物質からなる群から選択される少なくとも1種が含有されており、
    第1の樹脂成形体は、トランスファ・モールドにより成形されていることを特徴とする表面実装型発光装置。
  7. 第1の樹脂成形体は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形されてなることを特徴とする請求項6に記載の表面実装型発光装置。
  8. 第1の樹脂成形体は、さらに、顔料、蛍光物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていることを特徴とする請求項6又は7のいずれかに記載の表面実装型発光装置。
  9. 第2の樹脂成形体は、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種が含有されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の表面実装型発光装置。
  10. 表面実装型発光装置は、第1のリード及び第2のリードのいずれかに保護素子が載置されており、保護素子は第1の樹脂成形体により被覆されていることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の表面実装型発光装置。
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