JP2011049246A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードのケースからの剥離を抑制し、発光装置の生産性を向上することのできる発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】発光装置の製造方法は、内部延在部５１と外部延在部５２と内部延在部５１に設けられケース４の上面から突出する突出部５３とが同じ平面内に配置された加工前リード１０を作製する加工前リード作製工程と、インサート成形によりケース４を加工前リード１０と一体に成形してケース４の底面から外部延在部５２が突出しケース４の上面から突出部５３が突出した成形体１１を作製する成形工程と、突出部５３を固定した状態でリード５に外部延在部５２を内部延在部５１に対して曲げる加工を施す曲げ工程と、を含み、リード５の曲げ加工時にケース４とリード５の間に加わる負荷を軽減した。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子がケースに収容され、リードがケースの内部から外面に引き出される発光装置の製造方法に関する。

この種の発光装置では、一対のリードの一端側がケース内にインサート成形によって埋め込まれ、各リードの他端側がケース外に露出される（例えば、特許文献１参照）。各リードの一端側は発光素子と電気的に接続され、他端側は実装基板の配線と電気的に接続可能となっている。各リードは、ケース内にて延在する方向と、ケース外にて延在する方向とが異なっており、インサート成形後に曲げ加工が施されている。この曲げ加工は、ケースを治具により固定した状態で、リードの他端側を一端側に対して折り曲げることにより行われる。

特開２００６−３５１７０８号公報

しかしながら、ケースを固定してリードの曲げ加工を行うと、曲げ加工時にケースとリードの間に負荷が加わることとなる。これにより、例えばリードが比較的厚いもので比較的大きな負荷が加わる場合や、ケースが比較的小型で負荷が集中し易い場合などに、リードがケースから剥離するおそれがあった。リードがケースから剥離すると、ケースに充填される封止樹脂がリードとケースの間隙から漏れ出してしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リードのケースからの剥離を抑制し、発光装置の生産性を向上することのできる発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、発光素子を収容するための収容穴を有するケースと、前記ケースの内部から前記ケースの第１外面に向かって延びる内部延在部及び前記内部延在部の一端から前記ケースの前記第１外面に沿って延びる外部延在部を有するリードと、を備えた発光装置の製造方法であって、前記内部延在部と、前記外部延在部と、前記内部延在部に設けられ前記ケースの前記第１外面と反対側の第２外面から突出する突出部と、が同じ平面内に配置された加工前リードを作製する加工前リード作製工程と、インサート成形により前記ケースを前記加工前リードと一体に成形して、前記ケースの前記第１外面から前記外部延在部が突出し、前記ケースの前記第２外面から前記突出部が突出した成形体を作製する成形工程と、前記突出部を固定した状態で、前記リードに前記外部延在部を前記内部延在部に対して曲げる加工を施す曲げ工程と、を含む発光装置の製造方法が提供される。

上記発光装置の製造方法において、前記曲げ工程の後、前記突出部の少なくとも一部を切断する切断工程を含むことが好ましい。

上記発光装置の製造方法において、前記ケースの前記第２外面は、略平坦に形成された主平面部と、前記突出部が突出し前記主平面部よりも低く形成された低面部と、を有することが好ましい。

上記発光装置の製造方法において、前記切断工程にて、前記リードの端部が前記第２外面の前記主平面部よりも低くなるよう前記突出部を切断することが好ましい。

上記発光装置の製造方法において、前記ケースの前記収容穴は前方を開口し、前記ケースは、上下寸法が前後寸法及び左右寸法よりも小さく形成され、前記収容穴の内面をなし前記ケースの上側を形成する上壁部と、前記収容穴の内面をなし前記ケースの下側を形成する下壁部と、を有し、前記リードは、前記上壁部及び前記下壁部よりも厚く形成されていてもよい。

本発明によれば、リードのケースからの剥離を抑制し、発光装置の生産性を向上することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示す底面側から見た発光装置の外観斜視図である。 図２は、発光装置の正面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、発光装置の底面図である。 図５（ａ）は第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｂ）はプレス加工時における第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｃ）は実装基板の配線にはんだを介して電気的に接続した状態の第１リードの左右突出部の拡大正面説明図である。 図６は、発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 図７（ａ）はリードを曲げる前の発光装置の正面図であり、図７（ｂ）はリードを曲げる前の発光装置の側面図である。

図１は本発明の一実施形態を示す底面側から見た発光装置の外観斜視図である。
図１に示すように、この発光装置１は、発光素子としてのＬＥＤ素子２（図１中不図示）が収容される収容穴３を有するケース４を備えている。発光装置１はサイドビュータイプであり、収容穴３は前方を開口し、収容穴３には封止材７が充填されている。ケース４は、上下寸法が前後寸法及び左右寸法よりも小さく形成され、収容穴３の内面をなしケース４の上側を形成する上壁部４ａと、収容穴３の内面をなしケース４の下側を形成する下壁部４ｂと、を有している。本実施形態においては、ケース４は、左右方向が前後寸法よりも大きく形成されている。

図２は発光装置の正面図である。
図２に示すように、発光装置１は、ケース４の収容穴３の底面に露出する第１リード５及び第２リード６を備えている。また、発光装置１は、ＬＥＤ素子２の一方の電極と第１リード５とを接続する第１ワイヤ８と、ＬＥＤ素子２の他方の電極と第２リード６とを接続する第２ワイヤ９と、を備えている。ケース４は、全体として略直方体状を呈し、各リード５，６が収容穴３の底面の一部をなしている。

各リード５，６は、ケース４内に位置し板面を前後に向けた内部延在部５１，６１と、内部延在部５１，６１の下端と接続され板面を上下に向けた外部延在部５２，６２と、内部延在部５１，６１の上端に設けられ板面を前後に向けた突出部５３，６３と、を有している。内部延在部５１，６１は、ケース４の内部からケース４の第１外面としての底面に向かって延び、収容穴３の底面の一部をなす露出部５１ａ，６１ａと、上下方向へ延びる上下延在部５１ｂ，６１ｂと、を有している。また、外部延在部５２，６２は、内部延在部５１，５２の下端からケース４の底面に沿って延びる。

ケース４の第２外面としての上面は、略平坦に形成された主平面部４１と、突出部５３，６３が突出し主平面部４１よりも低く形成された左右一対の低面部４２と、を有している。本実施形態においては、各リード５，６の端部が上面の主平面部４１よりも低くなるよう構成されている。

ＬＥＤ素子２は、上面に電極が形成されるフェイスアップ型である。本実施形態においては、ＬＥＤ素子２として、サファイアからなる基板上に形成され例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の式で表されるＧａＮ系半導体を有し、青色光を発するものが用いられる。尚、ＬＥＤ素子２の基板の材質は任意であり、サファイアに代えてＧａＮ等を用いてもよい。また、ＬＥＤ素子２の半導体としてＺｎＳｅ系やＳｉＣ系を用いてもよい。さらに、ＬＥＤ素子２として、フリップチップ型のものを用いることもできる。ＬＥＤ素子２は、エポキシ系のダイボンドペースト（図示せず）により第１リード５に固定されている。

図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、収容穴３の底面は平坦に形成され、収容穴３の内周面は上方へ向かって拡がるよう形成されている。収容穴３の内部は、ＬＥＤ素子２及び各ワイヤ８，９を封止する透光性の封止材７で満たされている。本実施形態においては、各ワイヤ８，９は金により構成されている。

ケース４は、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ナイロン等の樹脂からなる。ケース４は、各リード５，６とケース４はトランスファモールド、インジェクション等のインサート成形により成形することができる。

第１リード５と第２リード６は、例えば銅を主成分とする導電性の金属からなる。各リード５，６の露出部５１ａ，６１ａは互いに離隔しており、第１リード５の露出部５１ａにＬＥＤ素子２が搭載されている。各リード５，６は、ケース４の上壁部４ａ及び下壁部４ｂよりも厚く形成されている。また、各リード５，６の厚さは、ケース４の上下寸法に対しては３０％を超えている。

封止材７は、透光性の熱硬化性樹脂からなる。本実施形態においては、封止材７は、シリコーン系の樹脂である。封止材７に含まれる蛍光体（図示せず）は、青色光により励起されると黄色光を発する。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)系、ＢＯＳ(barium ortho-silicate)系等の蛍光体が挙げられる。また、蛍光体は、粒子状であり、封止材７中の下部に沈降している。

図４は発光装置の底面図である。
各リード５，６は、平面視にて、おおよそ、ケース４の前後端及び左右端よりも内側に収まるよう形成される。各リード５，６の外部延在部５２，６２は、前後方向へ延びる前後延在部５２ａ，６２ａと、前後延在部５２ａ，６２ａの後端から左右方向内側へ延びる左右延在部５２ｂ，６２ｂと、前後延在部５２ａ，６２ａと左右延在部５２ｂ，６２ｂの接続部から左右方向外側へ突出する左右突出部５２ｃ，６２ｃと、接続部から後方へ突出する後方突出部５２ｄ，６２ｄと、をそれぞれ有している。

前後延在部５２ａ，６２ａの前端は内部延在部５１，６１の上下延在部５１ｂ，６１ｂに接続され、前後延在部５２ａ，６２ａはケース４の底面後部における左右外側から前方へ延びる。左右延在部５２ｂ，６２ｂは、前後延在部５２ａ，６２ａの後端からケース４の後端に沿って左右方向へ延びる。左右突出部５２ｃ，６２ｃは、接続部から左右方向外側へ突出し、前後延在部５２ａ，６２ａの左右外側端部よりもさらに左右外側に形成される。また、後方突出部５２ｄ，６２ｄは、接続部から後方へ突出し、左右延在部５２ｂ，６２ｂの後端部よりもさらに後方に形成される。

図５（ａ）は第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｂ）は実装基板の配線にはんだを介して電気的に接続した状態の第１リードの左右突出部の拡大正面説明図である。
図５（ａ）に示すように、各リード５，６は、左右突出部５２ｃ，６２ｃの左右外端に形成され、上方へ延びるばり部５２ｅ，６２ｅを有している。本実施形態においては、ばり部５２ｅ，６２ｅは、各リード５，６のプレス加工時に形成される。これにより、図５（ｂ）に示すように、実装基板１００への実装時に、はんだ１０１にフィレットが形成され易くなる。ここで、ばり部５２ｅ，６２ｅの左右外側端面には、はんだ１０１に対する濡れ性がリード５，６よりも高い導電性材料からなるめっきを施すことが好ましい。

以上のように構成された発光装置の製造方法について、図６を参照して説明する。図６は、発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
まず、金属平板から、内部延在部５１，６１と、外部延在部５２，６２と、突出部５３，６３が同じ平面内に配置され、第１リード５及び第２リード６が連結された板状の加工前リード１０（図７（ａ）参照）を、プレス加工により打ち抜いて作製する（加工前リード作製工程：Ｓ１）。本実施形態においては、加工前リードは、各後方突出部５２ｄ，６２ｄをなす部分と各突出部５３，６３がそれぞれ突出方向に延長して形成され、この突出方向に延長された部分が外枠部分に接続されており、この結果、第１リード５と第２リード６が連結された状態となっている。

次いで、図７（ａ）に示すように、トランスファモールド、インジェクション等のインサート成形によりケース４を加工前リード１０と一体に成形して、ケース４の底面から外部延在部５２，６２が突出し、ケース４の上面から突出部５３，６３が突出した成形体１１を作製する（成形工程：Ｓ２）。ここで、図７（ａ）はリードを曲げる前の発光装置の正面図である。

この後、第１リード５にＬＥＤ素子２を搭載し、ＬＥＤ素子２と各リード５，６を各ワイヤ８，９により電気的に接続する（ワイヤボンディング工程：Ｓ３）。ワイヤボンディング時、突出部５３，６３が存在していると、超音波を効率よく伝達させることができ、ワイヤ８，９の接続状態が良好となる。そして、蛍光体を含有する液状封止材をケース４の収容穴３に充填し、加熱して液状封止材を硬化させ、ＬＥＤ素子２を封止材７により封止する（封止工程：Ｓ４）。この後、加工前リードを後方突出部５２ｄ，６２ｄの端部にて切断する（第１切断工程：Ｓ５）。

次いで、図７（ｂ）に示すように、突出部５３，６３を治具１２により固定した状態で、各リード５，６に外部延在部５２，６２を内部延在部５１，６１に対して曲げる加工を施す（曲げ工程：Ｓ６）。ここで、図７（ｂ）はリードを曲げる前の発光装置の側面図である。このとき、各リード５，６からケース４に加わる負荷を減じるため、治具１２はケース４と離隔した位置にて突出部５３，６３を把持することが好ましい。

曲げ加工終了後、各リード５，６の端部がケース４の上面の主平面部４１よりも低くなるよう突出部５３，６３を切断する（第２切断工程：Ｓ７）。本実施形態においては、突出部５３，６３の一部を切断しているが、突出部５３，６３の全部を切断してもよい。尚、第２切断工程の後に、ワイヤボンディング工程及び封止工程を配置してもよい。

この発光装置１の製造方法によれば、各リード５，６の突出部５３，６３を固定して曲げ加工を施しているため、固定部側に加わる負荷は突出部５３，６３の近傍に集中する。従って、各リード５，６とケース４との間に負荷が集中するようなことはなく、各リード５，６のケース４からの剥離を抑制することができる。これにより、ケース４を固定して曲げ加工を行う場合と比べ、発光装置１の各リード５，６のケース４からの剥離に起因する不具合を減じて生産性を向上させることができる。

また、曲げ加工の後に突出部５３，６３の少なくとも一部を切断するようにしたので、曲げ加工時に各リード５，６の固定部を比較的大きくとることができる。これにより、治具１２により各リード５，６を的確に把持することができるし、各リード５，６の突出部５３，６３に加わる負荷を分散させることができる。さらに、万が一、曲げ加工時に各リード５，６の固定部近傍に変形が生じてしまっても、切断工程にて当該変形箇所が切り落とされるので、発光装置１側に実質的な影響はない。

また、突出部５３，６３がケース４の上面の主平面部４１よりも低くなるようにしたので、突出部５３，６３を形成したことによって発光装置１が大型化することもない。さらに、ケース４の主平面部４１よりも低い低面部４２にて突出部５３，６３を突出させるようにしたので、突出部５３，６３の突出量を大きくして、治具１２によりケース４に比較的近い位置での固定が可能となる。従って、内部延在部５１と外部延在部５２から固定部までの距離を小さくして、曲げ加工時に各リード５，６に加わるモーメント及びせん断応力を小さくし、各リード５，６の変形を最小限に抑えることができる。

また、各リード５，６がケース４の上壁部４ａ及び下壁部４ｂよりも厚く形成され、ＬＥＤ素子２の放熱性が比較的高くなっている。ここで、各リード５，６を厚くすればするほど曲げ加工時にケース４と各リード５，６の間に加わる負荷が増大することから、従来の技術常識では生産性と放熱性能とは相反するものであった。しかし、本実施形態にあっては、各リード５，６の曲げ加工時にケース４との間に加わる負荷を軽減することにより、生産上と放熱上の従来の課題を一挙に解決している。

また、本実施形態の発光装置１は、図５（ｂ）に示すように、実装基板１００に実装され、はんだ１０１を介して実装基板１００の配線に電気的に接続される。本実施形態の発光装置１によれば、左右突出部５２ｃ，６２ｄの端部にばり部５９，６９が形成されていることから、はんだ１０１のフィレットが形成され、はんだ１０１による接続を良好に行うことができる。従って、各リード５，６をケース４の側面に密接させることなく電気的接続を的確に行うことができ、リード５における上方へ延びる延在部を省いて装置を小型とすることができるし、製造時に当該延在部を形成するための曲げ加工を省略して製造コストを低減することができる。また、左右突出部５２ｃ，６２ｄを形成したことにより、発光装置１の実装基板１００への実装時に、はんだ１０１により各リード５，６の位置がセルフアライメントにより自動的に調整される。

尚、前記実施形態においては、本発明をサイドビュータイプの発光装置１に適用した例を示したが、他のタイプの発光装置１に適用可能であることはいうまでもない。要は、リードの内部延在部と外部延在部とで曲げ加工を施す発光装置であり、外部延在部と反対側のケースの外面に突出部を設け、突出部を固定して曲げ加工を行えばよいのである。

また、前記実施形態においては、ＬＥＤ素子２として青色光を発するものを示したが、例えば紫色光、緑色光、赤色光等を発するものを用いてもよい。また、蛍光体として黄色光を発するものを示したが、ＬＥＤ素子２から発せられる光の波長変換を行うものであれば、蛍光体の発光色は任意である。例えば、ＬＥＤ素子２を紫色とすれば、青色、緑色、赤色等の蛍光体を用いることができるし、ＬＥＤ素子２を赤色とすれば、赤外の蛍光体を用いることができる。また、前記実施形態においては、１種類の蛍光体を封止材７に含有させたものを示したが、複数種類の蛍光体を含有させても前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施形態における各リード５，６の形状、ケース４の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である

１ 発光装置
２ ＬＥＤ素子
３ 収容穴
４ ケース
４ａ 上壁部
４ｂ 下壁部
５ 第１リード
６ 第２リード
７ 封止材
８ 第１ワイヤ
９ 第２ワイヤ
１０ 加工前リード
１１ 成形体
１２ 治具
４１ 主平面部
４２ 低面部
５１，６１ 内部延在部
５２，６２ 外部延在部
５３，６３ 突出部
１００ 実装基板
１０１ はんだ

Claims (5)

1. 発光素子を収容するための収容穴を有するケースと、前記ケースの内部から前記ケースの第１外面に向かって延びる内部延在部及び前記内部延在部の一端から前記ケースの前記第１外面に沿って延びる外部延在部を有するリードと、を備えた発光装置の製造方法であって、
   前記内部延在部と、前記外部延在部と、前記内部延在部に設けられ前記ケースの前記第１外面と反対側の第２外面から突出する突出部と、が同じ平面内に配置された加工前リードを作製する加工前リード作製工程と、
   インサート成形により前記ケースを前記加工前リードと一体に成形して、前記ケースの前記第１外面から前記外部延在部が突出し、前記ケースの前記第２外面から前記突出部が突出した成形体を作製する成形工程と、
   前記突出部を固定した状態で、前記リードに前記外部延在部を前記内部延在部に対して曲げる加工を施す曲げ工程と、を含む発光装置の製造方法。
2. 前記曲げ工程の後、前記突出部の少なくとも一部を切断する切断工程を含む請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記ケースの前記第２外面は、略平坦に形成された主平面部と、前記突出部が突出し前記主平面部よりも低く形成された低面部と、を有する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記切断工程にて、前記リードの端部が前記第２外面の前記主平面部よりも低くなるよう前記突出部を切断する請求項３に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記ケースの前記収容穴は前方を開口し、
   前記ケースは、上下寸法が前後寸法及び左右寸法よりも小さく形成され、前記収容穴の内面をなし前記ケースの上側を形成する上壁部と、前記収容穴の内面をなし前記ケースの下側を形成する下壁部と、を有し、
   前記リードは、前記上壁部及び前記下壁部よりも厚く形成される請求項４に記載の発光装置の製造方法。

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