JP2011233821A - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装できる発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】発光装置100は、凹部27が設けられた樹脂パッケージ20と、凹部27に収容された発光素子10と、凹部27内に充填されて発光素子10を被覆する透光性の封止部材30とを備え、樹脂パッケージ20は、対向する2つの外側面20dには露出させずに、外側面20dと直交する他の対向する2つの外側面20bには露出させて設けたリード22a,22bと、リード22a,22bと一体成形された樹脂部25とを備え、リード22a,22bは、その上面を樹脂部25から凹部27の内底面27aに露出させて設け、リード22a,22bの上面は、凹部27の内底面27aをなす領域が、当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、照明補助光源等に利用可能な発光装置および発光装置の製造方法に関する。
近年、様々な半導体装置が提案され、また、実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。半導体装置の中でも発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)をはじめとする発光装置については、更なる高出力(高輝度)化や信頼性の向上が要求されていると同時に、これらの特性を満たしつつ、低価格で安定供給することも要求されている。
従来、発光装置として、金属配線を有したプリント配線基板と一体成形された熱硬化性樹脂からなる樹脂部を備えるパッケージ基板と、このパッケージ基板の上面側に設けられた凹部に収容されたLED素子と、凹部内に充填されてLED素子を被覆する透明な封止樹脂とを備えたものが提案されている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に記載の発光装置では、金属配線は、樹脂部から凹部の底面に露出させて設けられている。凹部は、その底面に金属配線が大きく露出し、凹部の内側の側面が、上方に向かって広がるような傾斜を有するようにすり鉢状に構成されているので、凹部に収容された発光素子が出射する光を効率よく反射することができる。
特許文献1に記載の発光装置が備えるパッケージ基板は、平板状のプリント配線板を金型に取り付け、光反射用熱硬化性樹脂組成物を注入し、トランスファー成型機により加熱加圧成型することで製造される。このパッケージ基板は、複数のLED素子を収容するためにマトリックス状に複数の凹部を有する。なお、特許文献1には、プリント配線板の代わりにリードフレームを用いることも記載されている。そして、マトリックス状である光半導体装置を、ダイシング等により分割することで、LED素子を1つ有する光半導体装置単体を得る。
また、従来、一体に形成した複数の半導体装置を分離する際に、金属と樹脂との接合面に亀裂の生じるのを防止する技術が知られている(例えば特許文献2参照)。特許文献2に記載の半導体装置用のパッケージは、例えば電界効果トランジスタ(FET:Field effect transistor)等の半導体素子を載置したアイランドと、半導体素子用のリードとをエポキシ樹脂等の封止体によって封止した底面端子型のチップサイズパッケージである。このチップサイズパッケージでは、アイランド或いはリードの外端部が、封止体の相対する2側面に露出し、2側面と直交する他の2側面には露出していない。
特開2007−235085号公報 特開2001−298144号公報
発光装置は、小型化が望まれており、また、低コスト化のために一度に多くの発光装置が製造できることが望まれている。しかしながら、樹脂パッケージに発光素子用の凹部を備えた発光装置では、金型を外したときに凹部にバリが残ると、実装しようとする発光素子のサイズにより規定された条件を満たすことができずにその発光素子を実装することができなくなってしまう。つまり、凹部の内部の側面と底面との間に不要な樹脂がバリとして残ると、発光素子を載置するための領域等が充分に確保できなくなってしまう。そこで、凹部にバリが残った場合でも発光素子を実装できるように想定したサイズで樹脂パッケージを設計することで対処しなければならない。この場合、樹脂パッケージの全体のサイズが不必要に大きくなってしまう。また、樹脂パッケージの凹部のサイズだけを大きくすると、樹脂パッケージの強度が弱くなってしまう。
また、例えば、特許文献1に記載の発光装置のパッケージ基板に用いるプリント配線板やリードフレームは平板状であり、この発光装置では、平板状のプリント配線板やリードフレームの上に熱硬化性樹脂組成物が配置されており、密着面積が小さいため、ダイシングする際にリードフレーム等と熱硬化性樹脂組成物とが剥離し易く、強度が弱いという問題がある。
また、例えば、特許文献2に記載の半導体装置は、一体に形成した複数の半導体装置を分離する際に、金属と樹脂との接合面に亀裂の生じるのを防止するが、樹脂パッケージに発光素子用の凹部を備えた発光装置ではない。そのため、凹部にバリが残った場合に対処することができない。
発光装置の場合、樹脂パッケージの1つの凹部に、例えば、赤色発光素子と、緑色発光素子と、青色発光素子とが収容される場合がある。また、樹脂パッケージに、例えば、赤色発光素子用の凹部と、緑色発光素子用の凹部と、青色発光素子用の凹部とが形成される場合もある。したがって、樹脂パッケージに発光素子用の凹部を備えた発光装置では、凹部内に狭いピッチで精度良く発光素子を実装できる技術が望まれている。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる発光装置およびその製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置であって、前記樹脂パッケージは、対向する2つの側面には露出させずに、これら2つの側面と直交する他の対向する2つの側面には露出させて設けた第1のリードと第2のリードと、前記第1および第2のリードと一体成形された樹脂部とを備え、前記第1および第2のリードは、その上面を前記樹脂部から前記凹部の底面に露出させて設け、前記第1および第2のリードの上面は、前記凹部の底面をなす領域が、当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、発光装置は、第1および第2のリードが、樹脂パッケージの対向する2つの側面には露出せずに、これらと直交する他の2つの側面には露出するように設けられている。これにより、第1および第2のリードが、樹脂パッケージから露出していない側面を切断する際に、リードを切らずに樹脂部のみを切断するので、ダイシングする際にリードと樹脂部とが剥離しにくくなり、その結果、樹脂パッケージの強度を高めることができる。また、かかる構成によれば、発光装置は、第1および第2のリードが樹脂パッケージの凹部の底面に露出し、この凹部の底面をなす領域がその周囲よりも低くなるように設けられている。この樹脂パッケージの凹部を形成する際に、リードの基となるリードフレームと金型との間の隙間をなくすことで、バリが発生しにくくなる。また、バリが発生したとしてもバリは薄く、バリには強度がなく、例えば、ブラスト処理やウォータージェットを用いたバリの除去工程でバリは取れる。よって、樹脂パッケージの凹部の内部の側面と底面との間にはバリが残りにくくなる。そのため、凹部の底面には、発光素子を載置するための領域等が充分に確保できる。したがって、発光装置は、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
また、本発明に係る発光装置は、前記樹脂パッケージの凹部の底面から当該凹部の側面に繋がる隅部がR面またはC面であることが好ましい。
また、本発明に係る発光装置は、前記樹脂パッケージの凹部の側面において、前記樹脂部の凹部側面の傾斜角と、前記リードの凹部側面の傾斜角とは異なることが好ましい。
また、本発明に係る発光装置は、前記樹脂パッケージの凹部の側面において、前記樹脂部の凹部側面と前記リードの凹部側面との少なくとも一方が粗く形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、発光装置は、樹脂パッケージにバリが残りにくくなる効果に加えて、樹脂部とリードとの少なくとも一方と封止部材との接着強度を向上させることができる。
また、本発明に係る発光装置は、前記樹脂パッケージの樹脂部の切断面をなす外側面に、ゲート痕が形成されていないことが好ましい。
また、本発明に係る発光装置は、前記樹脂パッケージの樹脂部は、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。
また、本発明に係る発光装置は、前記発光素子は、樹脂接合または金属接合によって前記樹脂パッケージの凹部の底面に接合されていることが好ましい。ここで、接着部材には、例えば、エポキシ、シリコーン等の樹脂、Au−Sn共晶などの半田、銀などの導電性ペースト等を用いることができる。
また、前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置の製造方法は、側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置の製造方法であって、個々の樹脂パッケージに用いられる第1および第2のリードが離間して配設された方向を行方向として、前記第1および第2のリードの組を行列状に複数組設け、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて複数の前記リードランナーを行方向に並設して一体に形成したリードフレームを用意し、前記各樹脂パッケージの凹部に対応して形成された突出部を備えた前記樹脂部と同じ形状の各空間が列方向に一体となった一列の空間が前記リードフレームの前記複数のリードランナーの間においてそれぞれ形成された上金型と、前記上金型に対応する下金型とによって、前記リードフレームを挟み込む第1工程と、前記上金型において前記リードランナー間に対応する位置にそれぞれ設けられる注入口から、前記上金型と下金型とで挟みこまれた空間に樹脂を注入して前記上金型に形成された空間を充填して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する第2工程と、前記樹脂成形体を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、前記第2工程と第3工程との間または前記第3工程の後のいずれかのタイミングで前記発光素子を前記樹脂パッケージの凹部に実装する第4工程と、前記第4工程に続いて、前記発光素子の上から前記樹脂パッケージの凹部に透光性の封止材料を注入して前封止部材を形成する第5工程と、を行い、前記第1工程にて前記リードフレームを挟み込む際に、前記上金型に形成された突出部を、前記リードフレームに強圧することで、前記第1のリードおよび第2のリードの上面において、前記樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域を周囲よりも下降させることを特徴とする。
かかる手順によれば、本発明に係る発光装置の製造方法は、第1工程にて、個々の樹脂パッケージに用いられるリードが接続されたリードフレームを上金型および下金型で挟み込み、第2工程にて、樹脂を注入して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する。ここで、樹脂の注入口はリードフレームのリードランナー間に対応する位置に設けられているので、個々の樹脂パッケージにはゲート痕が生じることはなく、樹脂パッケージの強度を高めることができる。また、リードフレームは、予め、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて形成したので、列方向に隣接する樹脂パッケージの間にはリードが存在せず、個片化、例えばダイシングやレーザによる切断、ウォータージェットによる切断などをする際に樹脂のみを切断することができる。また、かかる手順によれば、発光装置の製造方法は、第1工程にてリードフレームを挟み込む際に、上金型に形成された突出部を、リードフレームに強圧することで、第1および第2のリードの上面において、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域を周囲よりも下降させる。これにより、各樹脂パッケージにおいて樹脂部に対する第1および第2のリードの位置を精度よく合わせ、各樹脂パッケージのばらつきを防止することができる。また、樹脂成形体の各凹部の内部の側面と底面との間にバリが残りにくくなる、または、側面と底面との間のバリ残りを抑制するといった効果があるので、各発光素子を載置するための領域等が充分に確保できる。したがって、各発光装置は、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
また、前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置の製造方法は、側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置の製造方法であって、個々の樹脂パッケージに用いられる第1および第2のリードが離間して配設された方向を行方向として、前記第1および第2のリードの組を行列状に複数組設け、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて複数の前記リードランナーを行方向に並設して一体に形成すると共に、前記第1のリードおよび第2のリードの上面において、前記樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されているリードフレームを用意し、前記各樹脂パッケージの凹部に対応して形成された突出部を備えた前記樹脂部と同じ形状の各空間が列方向に一体となった一列の空間が前記リードフレームの前記複数のリードランナーの間においてそれぞれ形成された上金型と、前記上金型に対応する下金型とによって、前記リードフレームを挟み込む第1工程と、前記上金型において前記リードランナー間に対応する位置にそれぞれ設けられる注入口から、前記上金型と下金型とで挟みこまれた空間に樹脂を注入して前記上金型に形成された空間を充填して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する第2工程と、前記樹脂成形体を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、前記第2工程と第3工程との間または前記第3工程の後のいずれかのタイミングで前記発光素子を前記樹脂パッケージの凹部に実装する第4工程と、前記第4工程に続いて、前記発光素子の上から前記樹脂パッケージの凹部に透光性の封止材料を注入して前記封止部材を形成する第5工程と、を行うことを特徴とする。
かかる手順によれば、本発明に係る発光装置の製造方法は、第1工程にて、個々の樹脂パッケージに用いられるリードが接続され、第1のリードおよび第2のリードの上面において、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されているリードフレームを上金型および下金型で挟み込み、第2工程にて、樹脂を注入して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する。ここで、樹脂の注入口はリードフレームのリードランナー間に対応する位置に設けられているので、個々の樹脂パッケージにはゲート痕が生じることはなく、樹脂パッケージの強度を高めることができる。また、リードフレームは、予め、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて形成したので、列方向に隣接する樹脂パッケージの間にはリードが存在せず、個片化する際に樹脂のみを切断することができる。また、リードフレームは、予め凹部に対応する領域が周辺よりも低くなるように形成されているので、各樹脂パッケージにおいて樹脂部に対する第1および第2のリードの位置を精度よく合わせ、各樹脂パッケージのばらつきを防止することができる。また、列方向に一体となった樹脂成形体は、第1および第2のリードの上面において、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が周囲よりも低く形成されている。これにより、樹脂成形体において各凹部の内部の側面と底面との間にバリが残りにくくなる、または、側面と底面との間のバリ残りを抑制するといった効果があるので、各発光素子を載置するための領域等が充分に確保できる。したがって、各発光装置は、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記第3工程は、前記リードフレームと一体成形された前記樹脂成形体毎に、前記列方向に隣接する第1および第2のリードの組と組との間の位置であって、切断面に前記第1および第2のリードが露出しない位置にて行方向に樹脂のみを切断することで、前記樹脂成形体に行方向の切り込みを設ける樹脂切断工程と、前記行方向の切り込みが設けられた複数の樹脂成形体の間の位置であって、切断面に前記リードランナーの枝部が形成されている位置にて列方向に前記リードランナーの枝部のみを切断することで、前記個々の樹脂パッケージに分離するリード切断工程と、を含み、前記樹脂切断工程と、前記リード切断工程とを予め定められた順序で行うことが好ましい。
かかる手順によれば、発光装置の製造方法は、樹脂切断工程において、リードフレームと一体成形された樹脂成形体において、列方向に隣接する樹脂パッケージ間の位置にて行方向に樹脂のみを切断することで、樹脂成形体に行方向の切り込みを設ける。これにより、リードフレームを切らずに、樹脂のみを切断するので、切断速度が速くなる。また、ダイシングソーを用いて切断する場合にはブレードの寿命が長くなる。また、かかる手順によれば、発光装置の製造方法は、リード切断工程にて、複数の樹脂成形体の間の位置にて、列方向にリードランナーの枝部のみを切断することで、個々の樹脂パッケージに分離する。これにより、列方向にリードランナーの枝部のみを切断するので、切断速度が速くなる。また、リードカッターを用いて切断する場合には、ブレードの寿命が長くなる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記第3工程では、前記樹脂切断工程の後に、前記リード切断工程を行うことが好ましい。
かかる手順によれば、リードよりも先に樹脂間を切断しておくことで、工程中の熱履歴によるリードフレームの反りを低減することができる。これにより、リードの反りが低減するので、発光素子を樹脂パッケージの凹部の底面のリード上に容易に接合することができるようになる。
本発明の発光装置によれば、個片化する際にリードと樹脂部とが剥離しにくくなり、かつ、凹部の内部の側面と底面との間のバリ残りが抑制される。したがって、発光装置は、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
本発明の発光装置の製造方法によれば、各樹脂パッケージにおいて樹脂部に対する第1および第2のリードの位置を精度よく合わせて密着性を高めることができると共に、樹脂成形体の各凹部の内部の側面と底面との間にバリが残りにくくなる。その結果、各発光装置は、樹脂パッケージの強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
また、本発明の発光装置の製造方法によれば、短時間に多数個の発光装置を得ることができ、生産効率の大幅な向上を図ることができる。さらに、廃棄されるランナーを低減することができ、安価な発光装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。 図1に示す発光装置の上面図、A−A線断面図および底面図である。 図2に示す発光装置の断面拡大図である。 第1変形例の樹脂パッケージを示す断面図である。 第2変形例の樹脂パッケージを示す断面図である。 第3変形例の樹脂パッケージを示す断面図である。 第4変形例の樹脂パッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法に用いられるリードフレームを示す平面図である。 図5に示すリードフレームと一体成形された樹脂成形体を示す平面図である。 図5に示す樹脂成形体を成形するために用いられる金型を示す斜視図であって、(a)は上金型、(b)は下金型をそれぞれ示している。 図6に示す下金型にリードフレームを載置した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 リードフレームを金型で挟み込む工程を従来と比較して示す断面図であって、(a)は従来の製造方法、(b)は本発明に係る製造方法をそれぞれ示している。 本発明に係る製造方法において、リードフレームを共有した複数の発光装置を個片化する工程で用いる治具を示す図である。 本発明に係る製造方法において、リードフレームを共有した複数の発光装置を個片化する際の切断線を示す図である。
以下、本発明に係る発光装置の製造方法および発光装置を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。本明細書において、個片化された後の発光装置には、リード、樹脂部、樹脂パッケージなる用語を用い、個片化される前の段階では、リードフレーム、樹脂成形体なる用語を用いる。
[発光装置の構成]
<発光装置の構成の概要>
図1および図2を参照して本発明の実施形態に係る発光装置を説明する。図1に示すように、発光装置100は、樹脂パッケージ20と、樹脂パッケージの凹部27に収容された発光素子10と、樹脂パッケージの凹部27内に充填されて発光素子10を被覆する透光性の封止部材30とを備えている。
樹脂パッケージ20は、主に、リード22a,22b(以下、特に区別しない場合には単にリード22という)と、リード22と一体成形された樹脂部25とを有している。樹脂部25は光反射性物質26を含有する。この樹脂パッケージ20は、リード22を配置している外底面20aと、リード22の一部(露出部)221が露出している外側面20bと、開口する凹部27を形成する外上面20cと、リード22が露出していない外側面20dと、を有する。
発光装置100の上面図、A−A線断面図および底面図を図2に示す。また、図2(b)の拡大図を図3Aに示す。図3Aに示すように、樹脂パッケージ20には、内底面27aと内側面27bとを有する凹部27が形成されている。
樹脂パッケージ20の凹部27の内底面27aにはリード22の上面が露出しており、リード22bの上に発光素子10が載置されている。凹部27内には発光素子10を被覆する封止部材30が配置されている。封止部材30は蛍光物質40を含有している。発光素子10は、ワイヤ50を介してリード22と電気的に接続している。樹脂パッケージ20の外上面20cはリード22が配置されていない。
樹脂パッケージ20は、図2に示すように、対向する2つの外側面20dには露出させずに、これら2つの外側面20dと直交する他の対向する2つの外側面20bには露出させて設けたリード22a,22bを備える。リード22a,22bは、その上面を樹脂部25から凹部27の内底面27aに露出させている。リード22a,22bの上面は、凹部27の底面27aをなす領域が、当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されている。つまり、図3Aに符号60で示すように、リード22a,22bの上面には、凹部27の内底面27aをなす領域がその周囲よりも低くなるように僅かな段差が設けられている。
ここで、この段差60の高さdは0.01μm以上50μm以下、好ましくは0.05μm以上10μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上5μm以下である。
<パッケージ構造のバリエーション>
ここで、発光装置およびその樹脂パッケージの構造のバリエーションの一例を図3A〜図3Eの断面図を参照して説明する。
図3Aに示す発光装置100の樹脂パッケージ20では、リード22の段差が凹部27をなす領域にだけ設けられているが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、図3Bに示す発光装置100Bの樹脂パッケージ20Bのように、リード22の露出部221Bにも段差を形成することができる。なお、発光装置100Bについては、後記する製造方法にて説明する。
また、図3Aに示す発光装置100の樹脂パッケージ20では、リード22a,22bは、その下面を樹脂パッケージの外底面20aから露出させているので、外底面20aが端子部として機能する。ただし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、図3Cに示す発光装置100Cの樹脂パッケージ20Cのように、リード22の下面側にも樹脂部25を形成することができる。この場合、リードの下面20aよりも下側に突出した樹脂部25の下面20aが、樹脂パッケージ20Cの外底面となる。なお、発光装置100Cについては、後記する製造方法にて説明する。
また、図3Aに示す発光装置100の樹脂パッケージ20では、符号60で示すように、凹部の内側面27bは、リード22と樹脂部25とが面一となっている。ただし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、図3Dに示す発光装置100Dの樹脂パッケージ20Dのように、凹部27の内側面27bにおいて、樹脂部25の側面をなす内側面27bの傾斜角θと、リード22の側面をなす内側面27bの傾斜角θとは異なってもよい。ここで、内側面27bは光を効率よく反射するために傾斜角θが40°以上90°未満であることが好ましい。また、凹部27の底面のバリが発生することを防止するために、傾斜角θは、傾斜角θよりも大きいことが好ましく、垂直に近いことがより好ましいが、傾斜角θを傾斜角θよりも大きくしてもよい。なお、発光装置100Dについては、後記する製造方法にて説明する。
また、図3Aに示す発光装置100の樹脂パッケージ20では、リード22a,22bが、凹部27をなす領域が他の領域よりも薄く形成されているが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、図3Eに示す発光装置100Eの樹脂パッケージ20Dのように、リード22a,22bの厚みが一定となるように形成してもよい。ここで、リード22の凹部27をなす領域の厚みαと、リード22の露出部221をなす領域の厚みβとは異ならせるものであるが、これらの厚みが等しくても問題ない。なお、発光装置100Eについては、後記する製造方法にて説明する。
<発光装置の各部の構成>
(発光素子)
発光素子10は、フェイスアップ構造のものを使用することができる他、フェイスダウン構造のものも使用することができる。発光素子10の大きさは特に限定されない。また、発光素子10は、複数個使用することができ、全て同種類のものでもよく、光の三原色となる赤・緑・青の発光色を示す異種類のものでもよい。この発光素子10は、発光ピーク波長が350nm〜800nmのものを使用することができる。特に、窒化物系半導体からなる発光素子10を用いる場合には、420nm〜550nmの可視光の短波長領域に発光ピーク波長を有するものを用いることが好ましい。
発光素子10は、樹脂接合または金属接合によって樹脂パッケージ20の凹部27の底面27aに接合されている。ここで、発光素子10を接着する接着部材には、例えば、エポキシ、シリコーン等の樹脂、Au−Sn共晶などの半田、銀、金、パラジウム等の導電性ペースト、低融点を有する金属等のろう材等を用いることができる。
(樹脂パッケージ)
樹脂パッケージ20は、480nm以下の短波長側の光に対して優れた耐光性を有しており劣化し難いものである。また、この樹脂パッケージ20は、電流を投入することにより発光素子10が発熱しても劣化しにくく耐熱性に優れたものである。
樹脂パッケージ20は、透光性の樹脂に光反射性物質26を高充填したものを使用することが好ましい。例えば、波長350nm〜800nmにおける光透過率が80%以上の樹脂を用いることが好ましく、特に、光透過率が90%以上の樹脂が好ましい。樹脂に吸収される光を低減することにより、樹脂パッケージ20の劣化を抑制することができるからである。透光性の樹脂は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を用いることができるが、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
樹脂パッケージ20は、波長350nm〜800nmにおける光反射率が70%以上であるが、波長420nm〜520nmの光反射率が80%以上であることが特に好ましい。また、発光素子10の発光領域と蛍光物質40の発光領域とにおいて高い反射率を有していることが好ましい。
樹脂パッケージ20の外形は、略直方体に限定されず略立方体、略六角柱又は他の多角形形状としてもよい。また、外上面側から見て、略三角形、略四角形、略五角形、略六角形などの形状を採ることもできる。
樹脂パッケージ20の高さは、特に限定されるものではないが、0.1mm以上とするのが好ましい。
(光反射性物質)
光反射性物質26は、発光素子10からの光を90%以上反射するものが好ましく、特に95%以上反射するものが好ましい。また、光反射性物質26は、蛍光物質40からの光を90%以上反射するものが好ましく、特に95%以上反射するものが好ましい。光反射性物質26に吸収される光量を低減することにより発光装置100からの光取り出し効率を向上することができる。
(凹部)
凹部27は、外上面20c側から見て、略円形形状、略楕円形状、略四角形形状、略多角形形状及びこれらの組合せなど種々の形状を採ることができる。凹部27は、開口方向に拡がる形状となっていることが好ましいが、筒状となっていてもよい。凹部27の内側面27bは、滑らかに形成してもよいが、表面に細かい凹凸を設け、光を散乱させる形状としてもよい。
凹部27は、内側面27bがある。詳細には、その内側面27には、図3Dに示すように、樹脂部25側の内側面27bとリード22側の内側面27bがある。この樹脂部25側の内側面27bとリード22側の内側面27bは傾斜角度が同じであっても異なっていてもよい。
(リード)
リード22a,22bは正負一対となるように所定の間隔を空けて設けられている。凹部27の内底面27aに露出したリード22と、樹脂パッケージの外底面20aに露出したリード22にはメッキ処理が施されている。このメッキ処理は、樹脂成形体24(図5参照)を切り出す前に行うこともできるが、予めメッキ処理を施したリードフレームを用いる方が好ましい。
(樹脂部、樹脂成形体)
樹脂部25及び樹脂成形体24(図5参照)の材質は、熱硬化性樹脂であるトリアジン誘導体エポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、熱硬化性樹脂は、酸無水物、酸化防止剤、離型材、光反射性物質、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、滑剤を含有できる。光反射性物質は二酸化チタンを用い、10〜60wt%充填されている。
樹脂パッケージ20は、前記の形態に限らず、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いるが熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、そのうち、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、フェノール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い。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、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル他よりなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸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)を0.5重量部、助触媒としてエチレングリコールを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。
(封止部材)
封止部材30の材質は、例えば熱可塑性樹脂、また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。
封止部材は、発光素子を保護するため硬質のものが好ましい。
また、封止部材30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。封止部材30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。封止部材30中には拡散剤を含有させてもよい。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、封止部材30に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、封止部材30は、発光素子10からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質40を含有させることもできる。
(リードフレーム)
図4は、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法に用いられるリードフレームを示す平面図である。リードフレーム21は、平板状の金属板を用いることができるが、段差や凹凸を設けた金属板も用いることができる。
リードフレーム21の厚みは特に限定されるものではないが、例えば0.1mm以上1mm以下とする。
リードフレーム21は、平板状の金属板に打ち抜き加工やエッチング加工等を行って形成したものである。打ち抜き加工は、寸法精度が高く、リードフレームを安価で形成することができる。また、エッチング加工されたリードフレームは、断面形状において凹凸が形成されており、樹脂成形体との密着性を向上することができる。特に、薄いリードフレームを用いた場合、打ち抜き加工ではリードフレームと樹脂成形体との密着性を上げるため、段差や凹凸形状を形成させるが、その段差、凹凸形状は小さくなるので、密着性向上の効果は小さい。また、打ち抜き加工とエッチング加工とを両方用いても良い。しかし、エッチング加工では、リードフレームの断面(エッチング部分)部分すべてに、凹凸形状を形成させることができるので、リードフレームと樹脂成形体との接合面積が大きくでき、より密着性に富む樹脂パッケージを成形することができる。
エッチング加工では、打ち抜き用金型は使用せず、1リードフレーム当たりの樹脂パッケージの取り個数が多い場合には、1樹脂パッケージ当たりのリードフレーム製作費用を安価にすることができる。エッチング加工は、リードフレームを貫通するように形成する他、貫通しない程度に片面のみからエッチング加工を行うものであってもよい。
リードフレーム21は、外枠のリードランナー211と、外枠間に列方向に延設された複数のリードランナー212と、リードランナー212の各枝部に連結された複数の第1リード片213および第2リード片214とを備えている。第1リード片213と第2リード片214とは、個々の樹脂パッケージ20に用いられるリード22a,22bに対応して形成されている。
リードフレーム21には、第1リード片213と第2リード片214とからなる組が行列状に複数組設けられている。ここでは、第1リード片213と第2リード片214とが切り欠き部21aにより離間して配設された方向を行方向とした。リードフレーム21は、複数のリードランナー212を行方向に並設して一体に形成したものである。
列方向に隣接する複数の第1リード片213は、1つのリードランナー212の複数の枝部にそれぞれ連結させて設けられている。また、列方向に隣接する複数の第2リード片214は、他のリードランナー212の複数の枝部にそれぞれ連結させて設けられている。
リードフレーム21は、例えば、鉄、リン青銅、銅合金などの電気良導体を用いて形成される。また、発光素子10からの光の反射率を高めるために、銀、アルミニウム、銅及び金などの金属メッキを施すことができる。切り欠き部21aを設けた後やエッチング処理を行った後など上金型71(図6参照)と下金型72(図6参照)とで挟み込む前に金属メッキを施すことが好ましいが、リードフレーム21が熱硬化性樹脂と一体成形される前に金属メッキを施すこともできる。
[発光装置の製造方法]
<発光装置の製造方法の概要>
図1に示す発光装置100は、図4に示すリードフレーム21を用意し、リードフレーム21を上金型と下金型とで挟み込む工程と、上金型と下金型とで挟み込まれた金型内に、樹脂をトランスファ・モールドして、リードフレーム21の列方向に一体となった一列の樹脂成形体24を複数形成する工程と、行方向にダイシングする工程(樹脂切断工程)と、列方向にリードカットする工程(リード切断工程)とを主に有している。リードフレーム21と一体成形された樹脂成形体24の一例を図5に示す。
まず、トランスファ・モールドに用いる金型について説明する。図6に示す金型70は上金型71及び下金型72からなる。図6(a)に示す上金型71は、発光装置100の樹脂部25(図1参照)と同じ形状の各空間が列方向に一体となった一列の空間が、リードフレーム21のリードランナー212間に対応した位置にそれぞれ形成されたものであり、上金型の上部(図6(a)では下方)を構成する平板の本体部711と、本体部711の端部から枠状に形成された外壁部712と、本体部711から突出した複数の突出部713と、外壁部712の一部を水平方向に貫通する注入口714とを有する。
外壁部712は、本体部711の端部から垂直に突出されており、樹脂成形体の第一外側面、第二外側面、第三外側面及び第四外側面をそれぞれ成形する第一外壁部712a、第二外壁部712b、第三外壁部712c及び第四外壁部712dを備えている。ここでは、第一外壁部712aに注入口714を有している。この外壁部712は樹脂成形体の外郭を成形する部分であって、平面視長方形に形成されている。外壁部712の形状は、所望の樹脂成形体の形状に応じて適宜形成すればよい。
突出部713はトランスファ・モールドの際にリードフレーム21と接触する部分であって、その接触部分に樹脂が流れ込まないようにすることにより、リードフレーム21の一部が樹脂成形体24から露出される露出部を形成できる。突出部713は、本体部711から下方(図6(a)では上方)に突出しており、外壁部712に囲まれるように形成されている。突出部713は、図4に示すリードフレーム21のリードランナー121間に各樹脂パッケージの凹部27に対応して形成されている。突出部713は、リードフレーム21と接触する部分が平坦に形成されている。樹脂成形体24の上面の面積当たりに効率よく凹部27を形成するためには、一方向かつ等間隔に突出部713が形成され、各突出部713においてその一方向から90°方向かつ等間隔に突出部713が形成されることが好ましい。
注入口714は、樹脂を注入するために設けられ、第一外壁部712aの略中央下端(図6(a)では上端)に、水平方向に貫通して形成されている。なお、注入口714の形状を、断面半円形状で、注入口714の入口部分から出口部分に向けて幅が狭くなるように形成してもよい。
また、図6では省略するが、上金型71の上部には、本体部711を貫通するピン挿入孔が形成されている。ピン挿入孔は、上金型71から樹脂成形体24を脱型するときに用いるエジェクトピン715,716(図8参照)を挿入させるための孔である。
図6(b)に示す下金型72は、上金型71に対応するものであり、所定の厚みを有して表面が平坦に形成されている板材の本体部721と、本体部721から突出した複数の突出部722とを有する。下金型72の突出部722は、上金型71と接触させることにより、空間部を成形するためのものである。各突出部722に囲まれた領域は、図4に示すリードフレーム21の第1リード片213と第2リード片214とが配置され、突出部722の間にリードランナー212の枝部が収まるように構成されている。この下金型72にリードフレーム21が収容された状態を図7に示す。
次に、各製造工程について説明する。金型70でリードフレーム21を挟み込む工程では、図7に示す下金型72に対して、図6(a)に示す上金型71を反転させてリードフレーム21を挟み込む。以下では、金型70でリードフレーム21を挟み込む前から金型70を取り外すまでの工程について図8を参照して説明する。図8は、図7のB−B線断面に相当する断面図を示す。
(第1工程)
予め、リードフレーム21には、金属メッキ処理を行っておく。図8(a)に示すリードフレーム21を、下金型72に配置し、図8(b)に示すように、リードフレーム21を上金型71と下金型72とで挟み込む。上金型71と下金型72とで挟み込むことによって金型70内に空間が設けられる。
このとき、凹部27が形成される位置にある切り欠き部21aが上金型71の有する突出部713と下金型72とで挟まれるように配置し、リードフレーム21に強圧する(コイニングする)。その結果、第1リード片213および第2リード片214の上面において、樹脂パッケージの凹部27の内底面27aに対応する領域が潰れて周囲よりも下降して僅かに薄くなる。これにより、切り欠き部21aにおけるリードフレーム21のバタつきが抑制され、バリの発生を低減することができる。
(第2工程)
次に、図8(c)に示すように、上金型71と下金型72とで挟み込まれた金型70の空間内に、上金型71においてリードランナー212間に設けられる注入口714から、光反射性物質26が含有される樹脂23を注入して、所定の温度と圧力とを加えてトランスファ・モールドする。これにより、リードフレーム21に列方向に樹脂成形体24を形成する。ここで、上金型71と下金型72とで切り欠き部21a付近のリードフレーム21を挟み込んでいるため、樹脂23をトランスファ・モールドする際に、リードフレーム21がバタつかず、凹部27の内底面27aにおいてバリの発生を抑制できる。
続いて、樹脂23を硬化させた後、図8(c)に示すエジェクトピン715,716で、成形品(ハウジング)を突き出しながら、上金型71を外し、次に、下金型72をリードフレーム21から外す。このとき、金型70内において所定の温度を加えて仮硬化を行い、その後、金型70から抜脱して、仮硬化よりも高い温度を加えて本硬化を行うことが好ましい。
ここで、バリの発生を低減する効果について図9を参照して説明する。図9は図8(c)に対応する拡大断面図であって、図9(a)は、第1工程にて上金型71の有する突出部713でリードフレーム21を強圧しない場合の比較例、図9(b)は、第1工程にて突出部713でリードフレーム21を強圧する場合をそれぞれ示している。
図9(a)に示すように、リードフレーム21の第1リード片213と第2リード片214とに対して上金型71の突出部713を接触させて、樹脂を注入し、硬化させてから、上金型71を取り外したときに、突出部713の中心Cでは、突出部713とリードフレームとが密着していたので、バリが残らない。また、突出部713の中心Cの周辺の位置Pでは、突出部713の端部近傍とリードフレームとの間に僅かな隙間があるので、バリが生じるが、薄いので簡単なバリ取り工程によるか、若しくはバリ取り工程でなくても自然に取れる。
しかしながら、凹部の内側面と底面との接合部の位置Pでは、樹脂が突出部713の端部に接触していたため、位置Pで残る薄い部分よりも厚く樹脂が形成されているので、図9(a)において細かなドットのハッチングで示すように、バリが残る。これは、金型の先端部のリード接触面は、その周縁が面取りされており、リードの表面が平坦であって、金型の抑える力が弱いと、金型の先端部の周縁がリードの表面から浮いて僅かな隙間が残っており、その隙間に樹脂が流入し、結果、バリが残るためであると考えられる。
これに対して、本実施形態では、リードフレーム21の第1リード片213と第2リード片214とに対して上金型71の突出部713を接触させてコイニングする。このとき、図9(b)に示す突出部713の中心Cにおいて、深さdは50μm以下であることが好ましい。また、深さdは0.01μm以上であることが好ましい。コイニング後に、樹脂を注入し、硬化させてから、上金型71を取り外したときに、突出部713の中心Cではバリが残らない。また、その周辺の位置Pでは、コイニングにより僅かな隙間がなくなっているので、バリが残らない。さらに、凹部の内側面と底面との接合部の位置Pでは、突出部713の端部とリードフレームとの間に僅かな隙間ができて薄いバリが残ることがあるが、それは極めて少なく、残っていたとしても、薄いので取り易い。
また、ここで、コイニングによる信頼性の向上効果について図2(c)を参照して説明する。リード22a,22bは図2(c)に示すように底面視で外側面20dから内側に形成されているため、外側面20dを容易に切断して個片化し易いという利点があるが、リード22a,22bの底面の形状および樹脂に対するサイズの割合によっては、リードのずれが問題になる場合がある。このリードのずれとは、樹脂パッケージ20によって、図2(c)に示すX1やX2の寸法がばらつくことである。金型70をリードフレーム21に単に接触させるだけでコイニングしないと、このような問題が生じる。しかしながら、本実施形態では、コイニングでリードフレーム21を固定してから樹脂23を注入しているので、図2(c)に示すX1、X2、Y1、Y2の寸法が、製品毎でばらつくことがない。
図8に戻って、製造工程の説明を続ける。樹脂23を注入して硬化させた第2工程に続いて、発光装置100を完成させるまでの以下の工程(第3〜第5工程)では、各工程の順序を入れ替えた2つの手法が挙げられる。
第1の手法は、第2工程に続いて、樹脂23が硬化した樹脂成形体24を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、発光素子10を樹脂パッケージの凹部27に実装する第4工程とをこの順序で行うことができる。
これに対して、第2の手法では、第2工程に続いて、樹脂23が硬化した樹脂成形体24の個々の樹脂パッケージの凹部27に発光素子10を実装する第4工程と、発光素子10が実装された樹脂成形体24を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、とをこの順序で行うことができる。
ここで、第4工程では、樹脂パッケージ20または樹脂成形体24に形成された凹部27の内底面27aのリードフレーム21上に発光素子10を載置し、例えばワイヤ50によりリードフレーム21と電気的に接続する。なお、ワイヤを用いず発光素子10をフェイスダウンして実装してもよい。
また、第4工程に続けて、発光素子10の上から樹脂パッケージ20の凹部27に透光性の封止材料を注入して硬化させて封止部材39を形成する工程(第5工程)を行う。第5工程後の断面図を図8(d)に示す。
以下では、一例として、前記した第1の手法にて、第2工程に続いて行う第3工程について図10および図11を参照して説明する。ここでは、図10(a)に示すように、第2工程によって、樹脂成形体24がリードフレーム21と一体成形されたものとする。金型から取り外したときには、樹脂の注入口の痕跡としてゲート74が残っている。
第3工程では、樹脂切断工程と、リード切断工程と、を含んでいる。
樹脂切断工程では、リードフレーム21と一体成形された樹脂成形体24を、列方向に隣接する第1リード片213と第2リード片214とからなる組と他の組との間の位置であって、切断面にリードが露出しない位置にて、行方向に切断する。切断方法としては、図10(b)に示すように、例えばダイシングソー101を用いて樹脂成形体24側(図10において上側)から樹脂のみを切断する。すなわち、樹脂成形体24毎に行方向の切り込みを設ける。これにより、切断面にはリードが露出せず、外側面20d(図1参照)に相当する面が形成される。図11に樹脂成形体24への行方向の切り込みD〜D28を示す。なお、図11では、図10(a)に示すゲート74が切り込みD,D14,D21,D28により除去されるのでゲートの図示を省略した。これにより、各樹脂パッケージ20の表面には、ゲート痕が残ることはない。また、樹脂切断工程では、ダイシングソーに限らず、レーザやウォータージェットにより樹脂成形体24を切断してもよい。
樹脂切断工程に続いて、リード切断工程では、行方向の切り込みが設けられた複数の樹脂成形体24の間の位置であって、切断面にリードランナー212の枝部が形成されている位置にて列方向に切断する。切断方法としては、図10(c)に示すように、例えば、リードカッター102を用いて、樹脂成形体24側からリードランナー212の枝部のみを切断する。これにより、個々の樹脂パッケージ20に分離することができる。このときの切断面にはリードが露出し、外側面20b(図1参照)に相当する面が形成される。図11に樹脂成形体24への列方向の切断線C〜Cを示す。ここで、切断線C〜Cは、リードランナーを間に挟んでその両側の枝部を切断することを示す。なお、樹脂成形体24を間に挟んでその両側のリードランナーの枝部を切断するようにしてもよい。
<発光装置の製造方法のバリエーション>
ここで、発光装置の製造方法の一例を図3B〜図3Dの断面図を参照して説明する。
図3Bに示す発光装置100Bは、凹部27をなす領域と、リード22の露出部221Bとの双方に段差が設けられている。発光装置100Bの製造に際しては、例えば、図6に示す金型70を構成する上金型71において、凹部の形状に対応した突出部713の高さを、第二外壁部712bおよび第四外壁部712dの高さよりも高くなるように事前に調整しておく。そして、このように事前に上金型を調整しておけば、リードフレームを上金型と下金型とで挟みこむときに、リードフレームの場所によらずに一定の圧力がかかるタイプの金型を用いたとしても、前記第1ないし第5工程を同様に行うことで、発光装置100Bの樹脂パッケージ20Bを容易に製造することができる。
これによれば、樹脂パッケージ20Bの凹部27の底面にバリが残りにくくなるだけではなく、樹脂パッケージ20Bの外側面20Bの下側にもバリが残りにくくなる。特に、樹脂パッケージ20Bの凹部27の底面のバリを発生させないようにするために、図3Bに示すように、凹部27をなす領域に設けられた段差60の高さdは、リード22の露出部221Bに設けられた段差の高さdよりも大きいことが好ましい。
図3Cに示す発光装置100Cは、リード22の下面側にも樹脂部25が形成されている。発光装置100Cの製造に際しては、例えば、図6に示す金型70を構成する下金型72を、リード22の下面側の樹脂部25に対応したキャビティとなるように事前に調整しておく。そして、リードフレームを、上金型とキャビティを有する下金型とで挟み込み、前記第1ないし第5工程を同様に行うことで、発光装置100Cの樹脂パッケージ20Cを容易に製造することができる。
図3Dに示す発光装置100Dは、凹部27の内側面27bにおいて、樹脂部25の側面をなす内側面27bの傾斜角θと、リード22の側面をなす内側面27bの傾斜角θとが異なっている。発光装置100Dの製造に際しては、例えば、図6に示す金型70を構成する上金型71の突出部713を事前に調整しておくことで、発光装置100Bと同様に製造することができる。なお、図3Dに示すように、凹部27をなす領域と、リード22の露出部221Bとの双方に段差を設けてもよいし、凹部27をなす領域のみに段差を設けてもよい。
本実施形態に係る発光装置100によれば、リード22a,22bが外側面20dには露出せずに、これらに直交する外側面20bには露出するように設けられており、外側面20dを切断する際に、リードを切らずに樹脂部のみを切断するので、ダイシングする際にリードと樹脂部とが剥離しにくくなり、その結果、樹脂パッケージの強度を高めることができる。また、発光装置100は、リード22a,22bが樹脂パッケージの凹部の内底面27aに露出し、凹部の内底面27aをなす領域がその周囲よりも低くなるように設けられており、バリが残りにくいので、発光素子10を載置するための領域等が充分に確保できる。したがって、発光装置100は、樹脂パッケージ20の強度が高く、狭いピッチで精度良く発光素子10を実装することができる。
また、本実施形態の発光装置の製造方法によれば、第1工程にて、リードフレーム21の第1リード片213と第2リード片214とに対して上金型71の突出部713を接触させてコイニングするので、各樹脂パッケージにおいて樹脂部に対するリードの位置を精度よく合わせて密着性を高めることができると共に、樹脂成形体の各凹部の内部の側面と底面との間にバリが残りにくくなる。また、本実施形態の発光装置の製造方法によれば、短時間に多数個の発光装置を得ることができ、生産効率の大幅な向上を図ることができる。さらに、廃棄される樹脂のランナーを低減することができ、安価な発光装置を提供することができる。
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、発光装置の製造方法では、第1工程にて、リードフレーム21の第1リード片213と第2リード片214とに対して上金型71の突出部713を接触させてコイニングすることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。予め、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が周囲よりも低くなるように形成されたリードフレームを第1工程にて挟み込むこととした場合、コイニングすることなく同様な効果を奏することができる。なお、この場合、リードフレームにおいて低い領域は当該領域の外側周辺部分から深さdが50μm以下であることが好ましい。
このように樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が周囲よりも低くなるように予め形成されたリードフレームを用いると共に、コイニングしない場合には、図3Dに示す発光装置100Dを容易に製造することができる。この場合、リード22の側面をなす内側面27bの傾斜角θを所望の角度となるように形成したリードフレームを用意すると共に、樹脂部25の側面をなす内側面27bの傾斜角θに合わせて上金型71の突出部713を事前に調整しておけばよい。
ここで、発光装置100Dは、樹脂パッケージ20Dの凹部27の側面において、樹脂部の凹部側面(内側面27b)の傾斜角θは、リードの凹部側面(内側面27b)の傾斜角θよりも小さい構成とすることでバリの発生を抑制することができる。
また、発光装置100Dは、樹脂パッケージ20Dの凹部27の側面において、樹脂部の凹部側面(内側面27b)の傾斜角θは、リードの凹部側面(内側面27b)の傾斜角θよりも大きい構成とすることで樹脂パッケージに発生したバリがブラスト処理等により除去しやすい。
また、図3Dに示す発光装置100Dは、樹脂パッケージ20Dの凹部27において、樹脂部25の側面をなす内側面27bに凹凸が形成されていることが好ましい。これによれば、凹凸による表面粗さによって樹脂部25と封止部材30との接着強度が向上する。また、リード22の側面をなす内側面27bに凹凸が形成されていることが好ましい。これによれば、凹凸による表面粗さによってリード22と封止部材30との接着強度が向上する。ここで、凹凸は内側面27bにだけあってもよいし、内側面27bにだけあってもよいし、双方にあってもよい。
また、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が周囲よりも低くなるように予め形成されたリードフレームは、凹部の底面に対応する領域が薄く形成されたものに限らず、図3Eに示す発光装置100Eの樹脂パッケージ20Eのように、リード22a,22bとなる部分の厚みが一定となるように予め形成してもよい。発光装置100Eの製造に際しては、平面形状が例えば図4に示す形状であって、断面形状が次のように形成されたリードフレームを用意する。すなわち、このリードフレームは、樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が周囲よりも低くなるように形成され、かつ、リード22a,22bとなる部分の厚みが一定となるように予め形成されたものである。そして、発光装置100Eは、このリードフレームを図6に示す金型70で挟み込む第1工程にて、コイニングせずに、続いて、前記第2ないし第5工程を同様に行うことで、発光装置100Eの樹脂パッケージ20Eを容易に製造することができる。
さらには、前記第1工程において、リードフレームを上金型と下金型とで挟まれるように配置し、リードフレームに強圧(コイニング)した段階で図3Eに示すようなリード22a,22bを形成してもよい。この工程により、リード22a,22bの上面においてパッケージの凹部の底面27aとなる位置にリードの凹部が形成されており、リードの外底面20aには、リードの凹部に対応して外側方向に突出する凸部20aが形成されるものであってもよい。
また、発光装置の製造方法では、第3工程にて、樹脂切断工程に続いてリード切断工程を行うこととしたが、リード切断工程に続いて樹脂切断工程を行うこととしてもよい。ただし、この順序で行う場合には、工程中の熱履歴によるリードフレームの反りが大きくなるので、リードよりも先に樹脂間を切断して樹脂間の応力を低減してからリードを切断する方が好ましい。
また、発光装置の樹脂パッケージの凹部27として、凹部の底面27aと凹部の側面27bとが直線で繋がる形状(断面視で点で繋がる形状)を図示したが、本発明は、これに限定されることなく、凹部の底面27aから凹部の側面27bに繋がる隅部がR面またはC面であってもよい。
また、例えば、発光装置100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10と離れて凹部の内底面27aのリード22a上や樹脂パッケージの外側面20b上に載置することができる。また、ツェナーダイオードは、凹部の内底面27aのリード22bに載置され、そのリード22bの上に発光素子10を載置する構成を採ることもできる。ツェナーダイオードは、1辺280μm程度のサイズの他、1辺300μm以上のサイズ等も使用することができる。
また、発光装置100は、樹脂パッケージ20の1つの凹部27に、1つの発光素子10を収容するものとしたが、凹部27に、例えば、赤色発光素子と、緑色発光素子と、青色発光素子とを収容してもよい。また、樹脂パッケージ20に、例えば、赤色発光素子用の凹部と、緑色発光素子用の凹部と、青色発光素子用の凹部とを形成するようにしてもよい。このような場合であっても、樹脂パッケージの凹部内に狭いピッチで精度良く発光素子を実装することができる。
10 発光素子
20(20B、20C、20D、20E) 樹脂パッケージ
20a 外底面
20a 樹脂部の下面
20a リードの下面
20a 外底面の凸部
20a リードの外底面
20b 外側面
20c 外上面
20d 外側面
21 リードフレーム
21a 切り欠き部
211,212 リードランナー
213 第1リード片
214 第2リード片
22(22a、22b) リード
221 露出部
23 熱硬化性樹脂
24 樹脂成形体
25 樹脂部
26 光反射性物質
27 凹部
27a 内底面
27b 内側面
27b 内側面
27b 内側面
30 封止部材
40 蛍光物質
50 ワイヤ
70 金型
71 上金型
711 本体部
712 外壁部
713 突出部
714 注入口
72 下金型
721 本体部
722 突出部
74 ゲート
100、100B、100C、100D、100E 発光装置
101 ダイシングソー
102 リードカッター

Claims (11)

  1. 側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置であって、
    前記樹脂パッケージは、対向する2つの側面には露出させずに、これら2つの側面と直交する他の対向する2つの側面には露出させて設けた第1のリードと第2のリードと、
    前記第1および第2のリードと一体成形された樹脂部とを備え、
    前記第1および第2のリードは、その上面を前記樹脂部から前記凹部の底面に露出させて設け、
    前記第1および第2のリードの上面は、前記凹部の底面をなす領域が、当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されていることを特徴とする発光装置。
  2. 前記樹脂パッケージの凹部の底面から当該凹部の側面に繋がる隅部がR面またはC面であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記樹脂パッケージの凹部の側面において、前記樹脂部の凹部側面の傾斜角と、前記リードの凹部側面の傾斜角とは異なることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記樹脂パッケージの凹部の側面において、前記樹脂部の凹部側面と前記リードの凹部側面との少なくとも一方が粗く形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記樹脂パッケージの樹脂部の切断面をなす外側面に、ゲート痕が形成されていないことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記樹脂パッケージの樹脂部は、熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記発光素子は、樹脂接合または金属接合によって前記樹脂パッケージの凹部の底面に接合されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置の製造方法であって、
    個々の樹脂パッケージに用いられる第1および第2のリードが離間して配設された方向を行方向として、前記第1および第2のリードの組を行列状に複数組設け、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて複数の前記リードランナーを行方向に並設して一体に形成したリードフレームを用意し、
    前記各樹脂パッケージの凹部に対応して形成された突出部を備えた前記樹脂部と同じ形状の各空間が列方向に一体となった一列の空間が前記リードフレームの前記複数のリードランナーの間においてそれぞれ形成された上金型と、前記上金型に対応する下金型とによって、前記リードフレームを挟み込む第1工程と、
    前記上金型において前記リードランナー間に対応する位置にそれぞれ設けられる注入口から、前記上金型と下金型とで挟みこまれた空間に樹脂を注入して前記上金型に形成された空間を充填して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する第2工程と、
    前記樹脂成形体を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、
    前記第2工程と第3工程との間または前記第3工程の後のいずれかのタイミングで前記発光素子を前記樹脂パッケージの凹部に実装する第4工程と、
    前記第4工程に続いて、前記発光素子の上から前記樹脂パッケージの凹部に透光性の封止材料を注入して前記封止部材を形成する第5工程と、を行い、
    前記第1工程にて前記リードフレームを挟み込む際に、前記上金型に形成された突出部を、前記リードフレームに強圧することで、前記第1のリードおよび第2のリードの上面において、前記樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域を周囲よりも下降させることを特徴とする発光装置の製造方法。
  9. 側面および底面を有する凹部が設けられた樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの凹部に収容された発光素子と、前記樹脂パッケージの凹部内に充填されて前記発光素子を被覆する透光性の封止部材とを備えた発光装置の製造方法であって、
    個々の樹脂パッケージに用いられる第1および第2のリードが離間して配設された方向を行方向として、前記第1および第2のリードの組を行列状に複数組設け、列方向に隣接する複数の第1のリードをリードランナーの枝部に連結させ、かつ、列方向に隣接する複数の第2のリードをリードランナーの枝部に連結させて複数の前記リードランナーを行方向に並設して一体に形成すると共に、前記第1のリードおよび第2のリードの上面において、前記樹脂パッケージの凹部の底面に対応する領域が当該領域の外側周辺部分よりも低く形成されているリードフレームを用意し、
    前記各樹脂パッケージの凹部に対応して形成された突出部を備えた前記樹脂部と同じ形状の各空間が列方向に一体となった一列の空間が前記リードフレームの前記複数のリードランナーの間においてそれぞれ形成された上金型と、前記上金型に対応する下金型とによって、前記リードフレームを挟み込む第1工程と、
    前記上金型において前記リードランナー間に対応する位置にそれぞれ設けられる注入口から、前記上金型と下金型とで挟みこまれた空間に樹脂を注入して前記上金型に形成された空間を充填して列方向に一体となった複数の樹脂成形体を成形する第2工程と、
    前記樹脂成形体を個々の樹脂パッケージに分割する第3工程と、
    前記第2工程と第3工程との間または前記第3工程の後のいずれかのタイミングで前記発光素子を前記樹脂パッケージの凹部に実装する第4工程と、
    前記第4工程に続いて、前記発光素子の上から前記樹脂パッケージの凹部に透光性の封止材料を注入して前記封止部材を形成する第5工程と、を行うことを特徴とする発光装置の製造方法。
  10. 前記第3工程は、
    前記リードフレームと一体成形された前記樹脂成形体毎に、前記列方向に隣接する第1および第2のリードの組と組との間の位置であって、切断面に前記第1および第2のリードが露出しない位置にて行方向に樹脂のみを切断することで、前記樹脂成形体に行方向の切り込みを設ける樹脂切断工程と、
    前記行方向の切り込みが設けられた複数の樹脂成形体の間の位置であって、切断面に前記リードランナーの枝部が形成されている位置にて列方向に前記リードランナーの枝部のみを切断することで、前記個々の樹脂パッケージに分離するリード切断工程と、を含み、
    前記樹脂切断工程と、前記リード切断工程とを予め定められた順序で行うことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の発光装置の製造方法。
  11. 前記第3工程では、
    前記樹脂切断工程の後に、前記リード切断工程を行うことを特徴とする請求項10に記載の発光装置の製造方法。
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