JP2010161234A - 発光装置の製造方法、発光装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光ダイオードを搭載したパッケージと封止樹脂との接着性・密着性を向上させる発光装置の製造方法等を提供する。
【解決手段】青色LED(発光ダイオード)66を搭載した発光装置の製造方法であって、金属板からなるリードフレームに、当該リードフレームの表面の一部が露出する凹部61aを備えた容器部を形成する工程と、前記容器部の前記凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理する工程と、表面処理された前記凹部61aに露出する前記リードフレームの前記表面に青色LED(発光ダイオード)66を実装する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【選択図】図2
【解決手段】青色LED(発光ダイオード)66を搭載した発光装置の製造方法であって、金属板からなるリードフレームに、当該リードフレームの表面の一部が露出する凹部61aを備えた容器部を形成する工程と、前記容器部の前記凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理する工程と、表面処理された前記凹部61aに露出する前記リードフレームの前記表面に青色LED(発光ダイオード)66を実装する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【選択図】図2
Description
本発明は、発光装置の製造方法等に関し、より詳しくは、発光ダイオードを備える発光装置の製造方法等に関する。
一般に、発光ダイオードを備える発光装置は、パッケージ上に搭載した発光ダイオードを光透過性の封止樹脂により封止している。これにより、発光ダイオードが保護されると共に、光の取り出し効率が増大する。例えば、特許文献1には、半導体素子を封止剤により封止する前工程としてパッケージをプラズマ処理した後、プライマー処理し、その後、半導体素子を封止剤にて封止する半導体装置の製造方法が記載されている。また、特許文献2には、パッケージの反射ケースと封止体との主成分を同一にし、さらに、反射ケースと封止体との接触面の少なくとも一部にシボを形成した半導体発光装置が記載されている。
ところで、発光ダイオードを備える発光装置には、長期間の安定的な使用に耐えうる信頼性を保持するために、封止樹脂とパッケージとの接着性や密着性が要求される。
しかし、パッケージを構成する合成樹脂と封止樹脂との膨張率や収縮率の違い、成型工程における加熱操作等の影響により、パッケージと封止樹脂との界面に剥離が生じることがある。このような剥離が生じたまま発光装置を使用すると、剥離した部分から空気や水分が浸入し、反射面等が腐食し、発光装置の効率を低下させるという問題がある。
しかし、パッケージを構成する合成樹脂と封止樹脂との膨張率や収縮率の違い、成型工程における加熱操作等の影響により、パッケージと封止樹脂との界面に剥離が生じることがある。このような剥離が生じたまま発光装置を使用すると、剥離した部分から空気や水分が浸入し、反射面等が腐食し、発光装置の効率を低下させるという問題がある。
また、例えば、前述した特許文献1に記載されているような半導体装置の製造方法では、一般的な封止樹脂であるシリコーンとプライマーとの接着性が低いため、パッケージと封止樹脂との剥離を十分に防止できない場合がある。さらに、特許文献2に記載されているような半導体発光装置では、パッケージの反射ケースの材料が封止体と主成分が同一の硬化性樹脂に限定され、例えば、ポリアミド樹脂等の熱可塑性エンジニアプラスチックを使用できず、そのため、生産性や反射率が低下する。
本発明の目的は、発光ダイオードを搭載したパッケージと封止樹脂との接着性・密着性を向上させた発光装置の製造方法等を提供することにある。
かくして本発明によれば、発光ダイオードを搭載した発光装置の製造方法であって、金属板からなるリードフレームに、リードフレームの表面の一部が露出する凹部を備えた容器部を形成する工程と、容器部の凹部の内面を有機溶剤により表面処理する工程と、表面処理された凹部に露出するリードフレームの表面に発光ダイオードを実装する工程と、発光ダイオードが実装された凹部に発光ダイオードを封止する封止部を形成する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
ここで、本発明が適用される発光装置の製造方法において、容器部の凹部の内面を有機溶剤により表面処理する工程では、凹部を備えた容器部を有機溶剤中に浸漬することが好ましい。
また、この凹部の内面を有機溶剤により表面処理する工程では、フッ素系溶剤と凹部の内面とを接触させることが好ましい。
さらに、凹部の内面の表面処理に使用するフッ素系溶媒がヘキサフルオロイソプロピルアルコールであることが好ましい。
また、この凹部の内面を有機溶剤により表面処理する工程では、フッ素系溶剤と凹部の内面とを接触させることが好ましい。
さらに、凹部の内面の表面処理に使用するフッ素系溶媒がヘキサフルオロイソプロピルアルコールであることが好ましい。
次に、本発明が適用される発光装置の製造方法において、容器部を形成する工程では、白色顔料が配合された熱可塑性樹脂を用いて容器部を形成することが好ましい。
また、容器部を形成する工程では、ガラス繊維が配合された熱可塑性樹脂を用いて容器部を形成することが好ましい。
さらに、容器部を形成する熱可塑性樹脂が、ポリアミドであることが好ましい。
また、容器部を形成する工程では、ガラス繊維が配合された熱可塑性樹脂を用いて容器部を形成することが好ましい。
さらに、容器部を形成する熱可塑性樹脂が、ポリアミドであることが好ましい。
また、本発明が適用される発光装置の製造方法において、発光ダイオードが実装された凹部に発光ダイオードを封止する封止部を形成する工程では、硬化性シリコーン樹脂を用いて封止部を封止することが好ましい。
さらに本発明においては、前述の発光装置の製造方法により製造された発光装置及び当該発光装置を備えた照明装置として使用するのが好ましい。
さらに本発明においては、前述の発光装置の製造方法により製造された発光装置及び当該発光装置を備えた照明装置として使用するのが好ましい。
本発明によれば、発光ダイオードを搭載した発光装置において、パッケージと封止樹脂との接着性・密着性が向上する。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
(照明装置)
図1は、発光装置を使用した照明装置の一例を説明する図である。ここで、図1(a)は照明装置10を被照射側からみた正面図であり、図1(b)は照明装置10の側面図である。
この照明装置10は、配線やスルーホール等が形成された基板51と、基板51の表面に取り付けられた複数の発光チップ(発光装置)52とを備えた発光チップ列11と、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に発光チップ列11が取り付けられるように構成されたシェード(筐体)12とを備えている。
図1は、発光装置を使用した照明装置の一例を説明する図である。ここで、図1(a)は照明装置10を被照射側からみた正面図であり、図1(b)は照明装置10の側面図である。
この照明装置10は、配線やスルーホール等が形成された基板51と、基板51の表面に取り付けられた複数の発光チップ(発光装置)52とを備えた発光チップ列11と、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に発光チップ列11が取り付けられるように構成されたシェード(筐体)12とを備えている。
また、照明装置10は、発光チップ列11の基板51の裏面と、シェード12の凹部内側の底部との間に挟まれるように配置された放熱部材13をさらに備えている。そして、発光チップ列11および放熱部材13は、金属製のねじ14によってシェード12に取り付けられ、固定されている。このため、基板51には、ねじ14の取り付け位置に対応したねじ穴(図示せず)が形成されている。なお、照明装置10には、必要に応じて、発光チップ52から出射される光を均一にするための拡散レンズ等を設けるようにしてもよい。
基板51は、例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板等で構成され、長方形状の形状を有している。そして、基板51の内部には複数の発光チップ52を電気的に接続するための配線が形成され、その表面には白色レジスト膜が塗布形成されている。また、基板51は表面、裏面ともに放熱性をよくするため、できる限り多くの面積の銅箔を残した配線となっており、表裏面はスルーホールで電気的・熱的な導通をとっている。なお、白色レジスト塗装膜に代えて、蒸着等により金属膜を形成するようにしてもよい。
また、発光チップ52は、基板51の表面に、基板51の短手方向に3列且つ長手方向に14列の合計42個が取り付けられている。
また、発光チップ52は、基板51の表面に、基板51の短手方向に3列且つ長手方向に14列の合計42個が取り付けられている。
さらに、筐体および反射部材の一例としてのシェード12は、例えば、折り曲げ加工された金属板で構成されており、その凹部内側は白色に塗装されている。そして、シェード12は、照明装置10を構成した際に、電気的に接地される。なお、シェード12の凹部内側には、白色塗装膜に代えて、蒸着等により金属膜を形成するようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、放熱部材13が、絶縁部材として機能している。
なお、本実施の形態では、放熱部材13が、絶縁部材として機能している。
(発光装置)
図2は、発光装置の一例としての発光チップ52の構成を説明する図である。ここで、図2(a)は発光チップ52の上面図を、図2(b)は図2(a)のIVB−IVB断面図を、それぞれ示している。
図2は、発光装置の一例としての発光チップ52の構成を説明する図である。ここで、図2(a)は発光チップ52の上面図を、図2(b)は図2(a)のIVB−IVB断面図を、それぞれ示している。
発光チップ52は、一方の側に凹部61aが形成されたパッケージ(容器部)61と、パッケージ61に形成されたリードフレームからなる第1リード部62および第2リード部63と、凹部61aの底面に取り付けられた発光ダイオード(LED)の一例としての青色LED66と、青色LED66が発光する光が透過する光透過性部材として凹部61aを覆うように設けられた封止部69とを備えている。なお、図2(a)においては、封止部69の記載を省略している。
本実施の形態では、第1リード部62および第2リード部63の一部が、凹部61aの底面612に露出するようになっている。また、第1リード部62および第2リード部63の一端部側はパッケージ61の外側に露出し、且つ、パッケージ61の外壁面から裏面側に折り曲げられている。
金属リード部のうち、第2リード部63は底面612の中央部まで延設されており、第1リード部62は、底面612において中央部に到達しない部位まで延設されている。そして、青色LED66は、その裏面側が図示しないダイボンディングペーストによって第2リード部63に固定されている。また、第1リード部62と青色LED66の上面に設けられたアノード電極(図示せず)とが、金線によって電気的に接続されている。一方、第2リード部63と青色LED66の上面に設けられたカソード電極(図示せず)とが、金線によって電気的に接続されている。
本実施の形態では、第1リード部62および第2リード部63は、0.1mm〜0.5mm程度の厚みをもつ金属板であり、加工性、熱伝導性に優れた金属として例えば鉄/銅合金をベースとし、その上にめっき層としてニッケル、チタン、金、銀等を数μm積層して構成されている。
本実施の形態では、第1リード部62および第2リード部63は、0.1mm〜0.5mm程度の厚みをもつ金属板であり、加工性、熱伝導性に優れた金属として例えば鉄/銅合金をベースとし、その上にめっき層としてニッケル、チタン、金、銀等を数μm積層して構成されている。
また、本実施の形態では、発光ダイオードの一例としての青色LED66の発光層はGaN(窒化ガリウム)を含む構成を有しており、青色光を出射するようになっている。そして、本実施の形態で用いた青色LED66は、25℃の環境下において+3.2Vの順方向電圧VFを印加した際に、20mAの順方向電流IFが流れるようになっている。また、青色LED66の逆方向電圧VRの絶対最大定格は−5.0Vとなっている。
(パッケージ61)
パッケージ61は、第1リード部62および第2リード部63を含む金属リード部に、白色顔料を配合した熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。
後述するように、パッケージ61は、凹部61aの内面611が、溶剤による表面処理が施されることにより、封止部69との接着性が向上している。
パッケージ61は、第1リード部62および第2リード部63を含む金属リード部に、白色顔料を配合した熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。
後述するように、パッケージ61は、凹部61aの内面611が、溶剤による表面処理が施されることにより、封止部69との接着性が向上している。
パッケージ61を形成するために使用する熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリウレタン(PU)、ポリスチレン(PS)、ABS樹脂(ABS)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリアセタール樹脂(POM)、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等が挙げられる。
これらの中でもポリアミドが好ましい。具体的には、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン4T、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロン9T、ナイロンM5T等が挙げられる。本実施の形態では、ジアミンとイソフタル酸又はテレフタル酸との共重合体であるナイロン4T、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロン9T、ナイロンM5Tが好ましい。
パッケージ61には、発光装置の光の取り出し効率を高める目的で、上述した熱可塑性樹脂に光反射物質が配合されている。このような光反射物質としては、例えば、白色顔料が挙げられる。具体的には、亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウムおよびバライト粉等が挙げられる。
光反射物質の配合量は特に限定されず、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂100質量部に対し、通常、5質量部〜100質量部、好ましくは、10質量部〜40質量部程度が配合される。
光反射物質の配合量は特に限定されず、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂100質量部に対し、通常、5質量部〜100質量部、好ましくは、10質量部〜40質量部程度が配合される。
また、パッケージ61には、パッケージ61の強度を高める目的で補強材又は充填材が配合されている。このような補強材又は充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。
補強材又は充填材の配合量は特に限定されず、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂100重量部に対し、通常、20質量部〜100質量部、好ましくは、25質量部〜50質量部程度が配合される。
補強材又は充填材の配合量は特に限定されず、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂100重量部に対し、通常、20質量部〜100質量部、好ましくは、25質量部〜50質量部程度が配合される。
(封止部69)
光透過性部材としての封止部69は、可視領域の波長において光透過率が高く、また屈折率が高い光透過性樹脂からなるマトリックスと、このマトリックス中に分散され、青色LED66から出射される青色光の一部を、緑色光および赤色光に変換する蛍光体とから構成されている。また、封止部69の表面側は平坦面となっている。
また、このような蛍光体に代えて、青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体、あるいは、青色光の一部を黄色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させるようにしてもよい。
光透過性部材としての封止部69は、可視領域の波長において光透過率が高く、また屈折率が高い光透過性樹脂からなるマトリックスと、このマトリックス中に分散され、青色LED66から出射される青色光の一部を、緑色光および赤色光に変換する蛍光体とから構成されている。また、封止部69の表面側は平坦面となっている。
また、このような蛍光体に代えて、青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体、あるいは、青色光の一部を黄色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させるようにしてもよい。
光透過性部材としては、凹部61aを覆うように封止する硬化性樹脂と、これを硬化させる硬化剤と、さらに必要により配合される、例えば酸化防止剤、変色防止剤、光劣化防止剤、反応性希釈剤、無機充填剤、難燃剤、有機溶剤等を含むものである。硬化性樹脂としては、主剤及び硬化剤と、主剤と硬化剤との硬化反応を促進する硬化反応促進剤を含む2液型硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、例えば、硬化性シリコーン樹脂、硬化性エポキシ樹脂、硬化性エポキシシリコーン混成樹脂、硬化性アクリル樹脂、硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、硬化性シリコーン樹脂、硬化性エポキシ樹脂が好ましい。
(硬化性シリコーン樹脂)
硬化性シリコーン樹脂としては、一般に、分子中にケイ素原子結合アルケニル基を有する化合物(主剤)と、分子中にケイ素原子結合水素原子を有する化合物(硬化剤)と、ヒドロシリル化反応触媒(硬化反応促進剤)とを含有してなる液状硬化性シリコーン樹脂が好ましい。主剤としては、1分子中に、好ましくは2個〜6個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。ケイ素原子の結合したアルケニル基は、オルガノポリシロキサン分子中、分子鎖末端にあっても、分子鎖非末端にあっても、あるいはその両方にあってもよい。また、オルガノポリシロキサンの構造は、特に限定されるものではなく、例えば、直鎖状、分岐鎖状、三次元網状、環状等のいずれであってもよいが、好ましくは三次元網状である。
硬化性シリコーン樹脂としては、一般に、分子中にケイ素原子結合アルケニル基を有する化合物(主剤)と、分子中にケイ素原子結合水素原子を有する化合物(硬化剤)と、ヒドロシリル化反応触媒(硬化反応促進剤)とを含有してなる液状硬化性シリコーン樹脂が好ましい。主剤としては、1分子中に、好ましくは2個〜6個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。ケイ素原子の結合したアルケニル基は、オルガノポリシロキサン分子中、分子鎖末端にあっても、分子鎖非末端にあっても、あるいはその両方にあってもよい。また、オルガノポリシロキサンの構造は、特に限定されるものではなく、例えば、直鎖状、分岐鎖状、三次元網状、環状等のいずれであってもよいが、好ましくは三次元網状である。
硬化剤としては、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。ケイ素原子に結合した水素原子は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン分子中、分子鎖末端にあっても、分子鎖非末端にあっても、あるいはその両方にあってもよい。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの構造は、特に限定されるものではなく、例えば、直鎖状、分岐鎖状、三次元網状、環状等のいずれであってもよいが、好ましくは直鎖状または環状である。
硬化反応促進剤としては、主剤であるオルガノポリシロキサン中のケイ素原子に結合したアルケニル基と、硬化剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子とのヒドロシリル化反応を促進するヒドロシリル化反応触媒が挙げられる。ヒドロシリル化反応触媒としては、特に限定されず、従来公知のものが全て使用できる。例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応生成物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒;パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の白金族金属系触媒等が挙げられる。
(硬化性エポキシ樹脂)
硬化性エポキシ樹脂の主剤としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、室温(例えば、25℃)で液状のものであれば使用可能である。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂;フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの硬化性エポキシ樹脂は1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。
硬化性エポキシ樹脂の主剤としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、室温(例えば、25℃)で液状のものであれば使用可能である。具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂;フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの硬化性エポキシ樹脂は1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。
硬化性エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)等の脂肪族ポリアミン;ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m−フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)等の芳香族ポリアミン;ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物;ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)等の脂環族酸無水物;無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマー等のポリフェノール化合物;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等の重付加型の硬化剤;ベンジルジメチルアミン(BDMA)、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP−30)等の3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール(EMI24)等のイミダゾール化合物;BF3錯体等のルイス酸等の触媒型の硬化剤;レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂;メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂;メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂等の縮合型の硬化剤が挙げられる。これらの硬化剤は単独あるいは2種類以上組み合わせて使用することができる。
硬化剤の含有量は、特に限定されないが、通常、液状硬化性樹脂組成物全体の0.1質量%〜30質量%、好ましくは、5質量%〜15質量%の範囲で適宜選択される。
硬化剤の含有量は、特に限定されないが、通常、液状硬化性樹脂組成物全体の0.1質量%〜30質量%、好ましくは、5質量%〜15質量%の範囲で適宜選択される。
硬化性エポキシ樹脂の硬化反応促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物、アミン化合物、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート;ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物等が挙げられる。これらの中でも、イミダゾール化合物と、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物とが好ましい。
(発光装置の製造方法)
次に、本実施の形態が適用される発光装置の製造方法を説明する。
図3は、図2に示す発光チップの製造方法を説明するフローチャートの一例である。
まず、第1リード部62と第2リード部63を一体化したリードフレームを準備する。尚、リードフレームは、1枚の金属板を打ち抜くことによって形成される。
このようなリードフレームに対し、熱可塑性樹脂の射出成型を行ってパッケージ61を得る(ステップ101)。本実施の形態では、ポリアミド樹脂の射出成型を行っている。このとき、パッケージ61には、リードフレームの表面の一部が露出する凹部61aが形成される。
次に、本実施の形態が適用される発光装置の製造方法を説明する。
図3は、図2に示す発光チップの製造方法を説明するフローチャートの一例である。
まず、第1リード部62と第2リード部63を一体化したリードフレームを準備する。尚、リードフレームは、1枚の金属板を打ち抜くことによって形成される。
このようなリードフレームに対し、熱可塑性樹脂の射出成型を行ってパッケージ61を得る(ステップ101)。本実施の形態では、ポリアミド樹脂の射出成型を行っている。このとき、パッケージ61には、リードフレームの表面の一部が露出する凹部61aが形成される。
次に、パッケージ61の凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理する(ステップ102)。尚、本実施の形態では、以下に述べるステップ102の表面処理は、後述するステップ103の青色LED66を実装後に行ってもよい。
本実施の形態では、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理する方法は特に限定されない。例えば、パッケージ61の全体を有機溶剤中に浸漬する方法;凹部61aの内面611に有機溶剤を噴霧又は塗布する方法等が挙げられる。本実施の形態では、パッケージ61の全体を有機溶剤中に浸漬する方法を採用している。これにより、凹部61aの内面611の表面処理に加え、凹部61aの底面612も表面処理される。
本実施の形態では、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理する方法は特に限定されない。例えば、パッケージ61の全体を有機溶剤中に浸漬する方法;凹部61aの内面611に有機溶剤を噴霧又は塗布する方法等が挙げられる。本実施の形態では、パッケージ61の全体を有機溶剤中に浸漬する方法を採用している。これにより、凹部61aの内面611の表面処理に加え、凹部61aの底面612も表面処理される。
パッケージ61の全体を有機溶剤中に浸漬する場合、パッケージ61の浸漬時間は、通常、0.1秒間から1分間であり、好ましくは1秒間から10秒間である。浸漬時間が過度に長いと、成型体が溶解して形状の崩れが大きくなる傾向があり、また生産性が低下する。また、浸漬時間が過度に短いと、表面凹凸形状の生成が不十分となる。
浸漬する場合の温度は、通常、室温〜有機溶剤の沸点の間で適宜選択され、好ましくは室温である。浸漬する温度が過度に高いと、成型体が溶解して形状の崩れが大きくなる傾向がある。また、浸漬する温度が過度に低いと、表面凹凸形状の生成が不十分となる。
浸漬する場合の温度は、通常、室温〜有機溶剤の沸点の間で適宜選択され、好ましくは室温である。浸漬する温度が過度に高いと、成型体が溶解して形状の崩れが大きくなる傾向がある。また、浸漬する温度が過度に低いと、表面凹凸形状の生成が不十分となる。
凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理することにより、内面611の表面粗さが増大する。これによって、凹部61aを覆うように設けられる封止樹脂と凹部61aの内面611及び底面612との接着性が向上し、密着性が増大する。このため、成型工程における加熱操作等の影響によりパッケージ61と封止樹脂との界面に剥離が生じることがなく、発光装置の効率低下を防止することができる。
封止樹脂との接着性・密着性が増大する理由は明確ではないが、有機溶剤と接触することにより、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂の表面層の一部が溶解し、内面611の表面に細かい凹凸が生成することにより表面積が増大し、その結果、封止樹脂との接着性が改善されると考えられる。また、内面611の表面層が溶解することにより、熱可塑性樹脂に配合された白色顔料等の配合剤の一部が表面に露出し、これにより、内面611の表面積が増大することも考えられる。
封止樹脂との接着性・密着性が増大する理由は明確ではないが、有機溶剤と接触することにより、パッケージ61を構成する熱可塑性樹脂の表面層の一部が溶解し、内面611の表面に細かい凹凸が生成することにより表面積が増大し、その結果、封止樹脂との接着性が改善されると考えられる。また、内面611の表面層が溶解することにより、熱可塑性樹脂に配合された白色顔料等の配合剤の一部が表面に露出し、これにより、内面611の表面積が増大することも考えられる。
凹部61aの内面611の表面処理に使用する有機溶剤は、凹部61aの内面611と接触することにより、内面611の表面粗さを増大させる性質を有するものであれば特に限定されない。このような有機溶剤としては、脂肪族有機溶剤、芳香族有機溶剤、ハロゲン系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、アルコール系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、エステル系有機溶剤、有機酸系溶剤、グリコール類、フッ素系溶剤、アミド系溶剤、イオウ系溶剤等が挙げられる。
脂肪族有機溶剤としては、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン等が挙げられる。芳香族有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。ハロゲン系有機溶剤としては、例えば、クロロホルム、四塩化炭素、クロルベンゼン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等が挙げられる。ケトン系有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン等が挙げられる。アルコール系有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等が挙げられる。エーテル系有機溶剤としては、例えば、エチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。エステル系有機溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ペンチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル等が挙げられる。
有機酸系溶剤としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。グリコール類としては、例えば、セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等が挙げられる。フッ素系溶剤としては、例えば、2−フルオロエタノール、2,2−ジフルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、トリフルオロアセトアルデヒド水和物、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸等が挙げられる。アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドが挙げられる。イオウ系溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホランが挙げられる。
これらの中でも、フッ素系溶剤が好ましく、フッ素化アルコールがさらに好ましい。これらの有機溶剤は、1種または2種以上を混合して使用することができる。本実施の形態では、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFP)を使用している。
続いて、パッケージ61の凹部61aの底面612に露出する第2リード部63上に、青色LED66を実装する(ステップ103)。なお、実装においては、第2リード部63上への青色LED66のダイボンドと、青色LED66と第1リード部62及び第2リード部63とのワイヤボンドとが行われる。
その後、凹部61aに封止樹脂を充填し、その後固化させて封止部69を形成する(ステップ104)。このとき、封止樹脂を充填する前処理として、凹部61aの内面611をプライマーにより表面処理してもよい。
その後、凹部61aに封止樹脂を充填し、その後固化させて封止部69を形成する(ステップ104)。このとき、封止樹脂を充填する前処理として、凹部61aの内面611をプライマーにより表面処理してもよい。
プライマーとしては公知のプライマーを使用することができ、特に限定されない。本実施の形態では、例えば、シランカップリング剤又はその部分加水分解縮合物と必要により希釈剤とを必須成分とするものを挙げることができる。この場合、シランカップリング剤及びその部分加水分解縮合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等や、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン及びそのオリゴマー等が挙げられ、これらを複数混合して使用することも可能である。
次に、形成されたパッケージ61によって第1リード部62と第2リード部63のそれぞれの一端側が固定された状態で、リードフレームから第1リード部62と第2リード部63を切断し(ステップ105)、最後に、切断された第1リード部62と第2リード部63をパッケージ61の裏面側に折り曲げ(ステップ106)、発光チップ52を得る。
尚、本実施の形態では、上述したステップ105の処理とステップ106の処理は、前述したステップ101の処理とステップ102の処理との間で行っても良い。
尚、本実施の形態では、上述したステップ105の処理とステップ106の処理は、前述したステップ101の処理とステップ102の処理との間で行っても良い。
なお、本実施の形態では、発光ダイオードとして青色LED66を使用する場合を例に説明を行ったが、発光ダイオードの発光色については適宜設計変更して差し支えない。この場合において、パッケージ61は、少なくとも発光ダイオードが発光する波長の光に対する反射率を例えば65%以上、より好ましくは90%以上とすることが望ましい。
また、本実施の形態では、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理した後に、青色LED66を実装する例について説明したが、使用する有機溶剤の種類によっては、青色LED66を実装した後に、有機溶剤による表面処理を行うことも可能である。
また、本実施の形態では、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理した後に、青色LED66を実装する例について説明したが、使用する有機溶剤の種類によっては、青色LED66を実装した後に、有機溶剤による表面処理を行うことも可能である。
本実施の形態では、発光チップ列11を用いて照明装置10を構成する例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、上述した発光チップ列11を例えば信号機、液晶表示装置等のバックライト装置、スキャナの光源装置、プリンタの露光装置、車載用の照明機器、LEDのドットマトリクスを用いたLEDディスプレイ装置等にも適用することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
以下、実施例において本発明をさらに説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(1)発光チップの調製
以下に示す操作に従い、図2に示す発光チップ52を調製し、封止部69とパッケージ61との剥離試験を行った。尚、各操作の欄に記載したステップの番号は、図3の発光チップの製造方法を説明するフローチャートにおいて使用したステップの番号である。
先ず、リードフレームに対しナイロン9T(クラレ株式会社製ジェネスタ(商品名))の射出成型によりパッケージ61を得た(ステップ101:パッケージを形成)。次に、リードフレームから第1リード部62と第2リード部63を切断し(ステップ105:リード部を切断)、切断された第1リード部62と第2リード部63をパッケージ61の裏面側に折り曲げた(ステップ106:リード部を折り曲げ)。
次に、パッケージ61の凹部61aの底面612に露出する第2リード部63上に、青色LED66を実装した(ステップ103:青色LEDを実装)。青色LED66の発光層はGaN(窒化ガリウム)である。このような操作により、青色LED66を1個搭載した発光チップ52を200個調製した。
以下に示す操作に従い、図2に示す発光チップ52を調製し、封止部69とパッケージ61との剥離試験を行った。尚、各操作の欄に記載したステップの番号は、図3の発光チップの製造方法を説明するフローチャートにおいて使用したステップの番号である。
先ず、リードフレームに対しナイロン9T(クラレ株式会社製ジェネスタ(商品名))の射出成型によりパッケージ61を得た(ステップ101:パッケージを形成)。次に、リードフレームから第1リード部62と第2リード部63を切断し(ステップ105:リード部を切断)、切断された第1リード部62と第2リード部63をパッケージ61の裏面側に折り曲げた(ステップ106:リード部を折り曲げ)。
次に、パッケージ61の凹部61aの底面612に露出する第2リード部63上に、青色LED66を実装した(ステップ103:青色LEDを実装)。青色LED66の発光層はGaN(窒化ガリウム)である。このような操作により、青色LED66を1個搭載した発光チップ52を200個調製した。
上記の操作により調製した発光チップ52の中、各25個ずつを選び、後述する表1に示す条件でパッケージ61の凹部61aの内面611を表面処理し(ステップ102:凹部の内面を溶剤処理)、その後、凹部61aに封止樹脂を充填し封止部69を形成した(ステップ104:凹部を封止)。封止樹脂は、硬化性シリコーン樹脂を用いた。硬化性シリコーン樹脂の主剤はビニル基含有ポリジメチルシロキサンであり、硬化剤はSiH基含有ポリジメチルシロキサンであり、硬化反応促進剤は白金族金属系触媒を使用した。
(2)剥離試験
上記の操作により調製した発光チップ52を、それぞれ25個ずつエージングボードに実装し、85℃、85%RH環境下で20mA通電試験を500時間行った。通電試験後、パッケージ61と封止部69との剥離の有無を観察した。
上記の操作により調製した発光チップ52を、それぞれ25個ずつエージングボードに実装し、85℃、85%RH環境下で20mA通電試験を500時間行った。通電試験後、パッケージ61と封止部69との剥離の有無を観察した。
(実施例1)
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61を、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFP)中に1秒間浸漬し、エタノール(EOH)による洗浄、乾燥を経て、その後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61を、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFP)中に1秒間浸漬し、エタノール(EOH)による洗浄、乾燥を経て、その後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
(実施例2)
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61を、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFP)(90vol%)/エタノール(EOH)(10vol%)の混合溶媒中に10秒間浸漬し、エタノール(EOH)による洗浄、乾燥を経て、その後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61を、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFP)(90vol%)/エタノール(EOH)(10vol%)の混合溶媒中に10秒間浸漬し、エタノール(EOH)による洗浄、乾燥を経て、その後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61の凹部61aの内面611を表面処理することなく、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61の凹部61aの内面611を表面処理することなく、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
(比較例2)
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61の凹部61aの内面611を溶剤処理する代わりにアルゴンプラズマ処理を施し、次に、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(プライマー)による表面処理の後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
上記の操作により得られた、青色LED66を1個搭載したパッケージ61の凹部61aの内面611を溶剤処理する代わりにアルゴンプラズマ処理を施し、次に、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(プライマー)による表面処理の後、凹部61aに封止樹脂を充填して封止部69を形成し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
表1に示す結果から、パッケージ61の凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理した場合(実施例1,2)は、その後、凹部61aに封止樹脂を充填して形成した封止部69とパッケージ61との剥離が観察されず、パッケージ61と封止樹脂との接着性・密着性が向上したことが分かる。
一方、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理しない場合(比較例1,2)は、剥離試験を行った発光チップの全てに封止部69とパッケージ61との剥離が観察されることが分かる。
一方、凹部61aの内面611を有機溶剤により表面処理しない場合(比較例1,2)は、剥離試験を行った発光チップの全てに封止部69とパッケージ61との剥離が観察されることが分かる。
10…照明装置、11…発光チップ列、12…シェード(筐体)、13…放熱部材、14…ねじ、51…基板、52…発光チップ、61…パッケージ、66…青色LED(発光ダイオード)、69…封止部
Claims (10)
- 発光ダイオードを搭載した発光装置の製造方法であって、
金属板からなるリードフレームに、当該リードフレームの表面の一部が露出する凹部を備えた容器部を形成する工程と、
前記容器部の前記凹部の内面を有機溶剤により表面処理する工程と、
表面処理された前記凹部に露出する前記リードフレームの前記表面に発光ダイオードを実装する工程と、
前記発光ダイオードが実装された前記凹部に当該発光ダイオードを封止する封止部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記凹部の前記内面を有機溶剤により表面処理する工程では、当該凹部を備えた前記容器部を有機溶剤中に浸漬することを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部の前記内面を有機溶剤により表面処理する工程では、フッ素系溶剤と当該凹部の当該内面とを接触させることを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記フッ素系溶媒がヘキサフルオロイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項3に記載の発光装置の製造方法。
- 前記容器部を形成する工程では、白色顔料が配合された熱可塑性樹脂を用いて当該容器部を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記容器部を形成する工程では、ガラス繊維が配合された熱可塑性樹脂を用いて当該容器部を形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミドであることを特徴とする請求項5又は6に記載の発光装置の製造方法。
- 前記封止部を形成する工程では、硬化性シリコーン樹脂を用いて当該封止部を封止することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする発光装置。
- 請求項9に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
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