JP2012028686A - 発光装置の検査方法および発光装置の検査後の処理方法 - Google Patents

発光装置の検査方法および発光装置の検査後の処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】作業効率の良い発光装置の検査方法および発光装置の検査後の処理方法を提供する。
【解決手段】複数の発光素子が搭載され実装されたリードフレームＬからなる発光装置（Ａ）、または、それを樹脂封止しパッケージ化してなる発光装置（Ｂ）を対象とし、上記複数の発光素子に通電して発光試験を行い、これら各発光素子の良否を判定する発光装置の検査方法であって、上記発光装置における複数の発光素子の配列を下記（α）のように設定する。
（α）複数の発光素子を直列にした状態で複数列配置し、隣り合う列と列との間で各発光素子の接続の向きが逆向きになるように設定し、ある列とそれに隣接する列との間で、正側給電路Ｌ＋または負側給電路Ｌ−が共通化可能になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置の検査方法および発光装置の検査後の処理方法に関するものである。
従来、機器の省エネルギー化のために、液晶ＴＶ，液晶ディスプレイ，液晶モニタ等の液晶表示パネルの光源（バックライト）として、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）等の発光素子を用いた発光装置が使用されている。
この発光装置に用いられるＬＥＤ基板等の発光素子基板は、絶縁樹脂からなるリフレクターが設けられた基板上に多数の発光素子（ＬＥＤ素子）を並べて配置し、これら発光素子をワイヤーボンディング等を用いて電気的に接続（実装）して、これら実装後の発光素子を封止樹脂で封止した後、ダイシング等を用いて個片化し、発光素子を１つまたは複数備えるディスクリート型パッケージとして製造される。そして、得られたディスクリート型パッケージは、その全数が発光検査を経て、これに合格した良品のみが、発光装置のメイン基板（大形基板）に二次実装される（特許文献１〜３を参照）。
特開２００４−１８６４８８号公報 特開２００９−２１３９４号公報 特開２００７−６５４１４号公報
しかしながら、発光装置の製造に、上記のようなディスクリート型パッケージを二次実装する方法を用いると、ディスクリート型パッケージを一つ一つ発光試験するため、その検査に時間がかかるという欠点がある。
また、上記ディスクリート型パッケージを組み合わせて二次実装し、最終的な発光装置にする際には、各ディスクリート型パッケージの輝度や色温度等を合わせ、発光装置全体としての輝度等を設定された範囲に収める必要があるため、ここでも再度発光試験を行う等の手間が発生し、その改善が望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、作業効率の良い発光装置の検査方法および発光装置の検査後の処理方法の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の発光装置の検査方法は、複数の発光素子が搭載され実装されたリードフレームからなる発光装置（Ａ）、または、それを樹脂封止しパッケージ化してなる発光装置（Ｂ）を対象とし、上記複数の発光素子に通電して発光試験を行い、これら各発光素子の良否を判定する発光装置の検査方法であって、上記発光装置における複数の発光素子の配列を下記（α）のように設定しているという構成を要旨とする。
（α）複数の発光素子を直列にした状態で複数列配置し、隣り合う列と列との間で各発光素子の接続の向きが逆向きになるように設定し、ある列とそれに隣接する列との間で、正側給電路または負側給電路が共通化可能になっている。
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、複数の発光素子が搭載され実装されたリードフレームからなる発光装置（Ａ）、または、それを樹脂封止しパッケージ化してなる発光装置（Ｂ）を対象とする発光試験において、リードフレームに格子状に実装された各発光素子を切り離すことなく、このリードフレーム単位で発光試験を行うことを着想した。そして、実験を重ねて、上記リードフレーム上で、複数の素子が直列になった発光素子列を複数列並べて配置し、これら各発光素子列が隣り合う列と列との間で各発光素子の接続の向きが逆向きになるように設定するとともに、ある列とそれに隣接する列との間で、上記リードフレームからなる正側給電路または負側給電路を共通化することにより、上記のようなリードフレーム単位での一括した発光試験が可能になることを見出し、本発明に到達した。
本発明の発光装置の検査方法では、リードフレーム上の発光素子が、複数の発光素子を直列にした状態で複数列配置され、隣り合う列と列との間で各発光素子の接続の向きが逆向きになるように設定されて、ある列とそれに隣接する列との間で、正側給電路または負側給電路が共通化可能になっている。そのため、この発光装置の検査方法は、各発光素子を個片に切り離すことなく、上記リードフレーム単位で発光試験を行うことができ、上記発光試験の作業効率向上と所要時間の短縮を達成できる。そして、上記発光試験に合格したものだけを、発光装置の処理工程に送るため、材料および工数に無駄が発生しないという利点がある。
また、上記検査方法で不良となった発光装置（Ａ），（Ｂ）について、そのうちの良品部分を、切断により切り離し、再利用する場合は、使用できる良品部分に無駄が発生せず、発光装置の検査後の処理において破棄する材料を低減することができる。
さらに、上記検査方法で良品となった発光装置（Ａ）について、樹脂封止してパッケージ化して製品とする場合は、この発光装置（Ａ）をそのままマルチチップ型の発光素子パッケージとして利用することができる。これにより、パッケージ単位での輝度や色温度等を基準とした製品構成が可能となる。また、従来のようなディスクリート化に伴う手間や工数を削減することができるとともに、従来の二次実装を伴う製造方法に比べ、生産性が向上する。
（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態における発光装置の検査方法の概略を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記発光装置の検査後の処理方法におけるパッケージ形態の構成例を示す図である。 本発明の実施形態の発光装置の検査方法に用いる大形リードフレームの形状を示す図である。 上記大形リードフレームの発光素子実装後の状態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態の発光装置の検査方法および検査後の処理方法を説明する図である。
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態における発光装置の検査方法の概略を説明する回路図である。なお、図中の符号Ｄは、実装されて発光可能な状態になっているＬＥＤを表し、＋，−の記号は、上記ＬＥＤの正極端子側，負極端子側を表す。
本実施形態で検査対象とする発光装置は、複数の発光素子（ＬＥＤ：符号Ｄ）が搭載され実装されたリードフレームＬからなる発光装置（Ａ）、または、それを樹脂封止しパッケージ化してなる発光装置（Ｂ）であり、図１（ａ）に示すように、縦横の格子状の大形リードフレーム（図３参照）の所定位置（各電極部位）に、ＬＥＤ（Ｄ）を配置して、ワイヤーボンディング等により電気的に接続（実装）したものである。
上記リードフレームＬは、複数（本実施形態においては縦に４個）のＬＥＤ（Ｄ）を直列にした状態で、複数列（本実施形態においては横に３列）配置し、隣り合う列と列との間で各ＬＥＤ（Ｄ）の接続の向きが逆向きになるように設定したものである。すなわち、図１（ａ）において、左端のＬＥＤ列と中央のＬＥＤ列とは、列間で隣接する各ＬＥＤ（Ｄ）の接続の向きが向かい合う「対向配置」になっている（中央のＬＥＤ列と右端のＬＥＤ列の間も同様）。そして、ある列とそれに隣接する列との間で、正側給電路Ｌ＋または負側給電路Ｌ−が共通化されており、図１（ｂ）に示すように、電源Ｅを所定位置に接続すれば、これらのＬＥＤ（Ｄ）が一斉に点灯可能なように構成されている。
上記構成により、本実施形態における発光装置の検査方法は、各ＬＥＤ（Ｄ）を個片に切り離すことなく、上記リードフレームＬ単位で発光試験を行うことができる。また、これにより、上記発光試験の所要時間を短縮することができるとともに、その作業効率を向上させることが可能になる。
また、列間で隣接する各ＬＥＤの接続の向きが同じ「背向配置」になっている場合は、各列の間にそれぞれ正側給電路および負側給電路を対になるように設ける必要があるが、本実施形態の発光装置は、上記のように各ＬＥＤの接続の向きが「対向配置」になっているため、正側給電路と負側給電路の共通化により、配線の手間等を抑えることができるとともに、この配線に必要な面積が小さくなり、リードフレームを小形化できるという利点がある。
つぎに、上記発光試験後の発光装置の処理方法について説明する。
まず、上記発光試験に合格した発光装置のなかで、既に樹脂封止が済んでいるパッケージ（Ｂ）は、この発光試験後、そのまま製品として利用されるか、あるいは、先に述べたように、より大形の発光装置のメイン基板に二次実装して使用される。
また、上記発光試験に合格した発光装置のなかで、樹脂封止されていないもの（Ａ）は、上記ＬＥＤ上を封止樹脂で封止した後、上記（Ｂ）と同様、そのまま製品として、あるいは、大形の発光装置のメイン基板に二次実装して利用される。
一方、上記発光試験に合格しなかった（不良となった）発光装置は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、そのうちの良品部分を切断により切り離し、不良部分（不良のＬＥＤ）を取り除いたうえで、残りの良品部分を製品として使用する。
例えば、上記実施形態において、発光素子の中で１個のＬＥＤが不良と判定された場合、その不良ＬＥＤをダイシングにより切り離すことにより、上記発光試験に合格した大パッケージより小形の中パッケージ〔図２（ａ）参照〕や、一列状の小パッケージ〔図２（ｂ）〕、あるいは、これらを個片化したディスクリート型パッケージ〔図２（ｃ）参照〕として利用することができる。
このように、先の検査方法で合格となった発光装置を、マルチチップ型の発光素子パッケージとして利用する場合は、従来のようなディスクリート化に伴う手間や工数を削減することができ、生産性が向上する。
また、先の検査方法で不良となった発光装置について、そのうちの良品部分を、切断により個片化し、再利用する場合は、使用できる良品部分に無駄が発生せず、検査後の処理において破棄する材料を低減することができる。
つぎに、より具体的な実施形態について、図を参照しながら説明する。
図３は、本発明の実施形態の発光装置の検査方法に用いるリードフレームの形状を示す平面図であり、図４は、上記リードフレームの発光素子実装後の状態を示す図である。また、図５（ａ）〜（ｄ）は、上記発光装置の検査方法をその過程順に説明する図である。なお、図５（ａ）〜（ｄ）は、図４のＸ−Ｘ線断面図相当となっている。また、図中の符号１は大形のリードフレーム，２は樹脂製の絶縁体，２ａはリフレクター部，３はＬＥＤのベアチップ，４はボンディングワイヤー，５は封止樹脂を表し、Ｃ１〜Ｃ４は、リードフレーム１の切断部位を示す。
この具体的な実施形態における発光装置の検査方法も、先に述べた検査方法と同様の手順で行われるもので、リードフレーム１上にＬＥＤのベアチップ（以下、ＬＥＤ）３を実装し〔図５（ｂ）〕、このリードフレーム１に通電（給電）して発光試験を行い〔図５（ｃ）〕、上記リードフレーム単位での輝度や色温度等の検査（合否判定）を行う。以下にその詳細を説明する。
まず、この発光装置の検査方法に用いられる大形のリードフレーム１は、金属製の薄板（導電材）を材料として、打ち抜き法や、エッチング法等により形成されている。その形状は、図３に示す平面図のように、全体を支えるフレーム（外枠）の中に、柱状フレームによって支持された一列状（この例では縦に４個）の電極部１ａが、複数列（この例では横に３列）形成されている。
なお、図からも分かるように、上記横に３列のうちの中央の縦列の電極部１ａは、その正極側（１ｂ）と負極側（１ｃ）の配置とが、隣接する左端縦列および右端縦列の電極部１ａの配置とは逆になる「対向配置」に設計されている。そして、上記リードフレーム１を、点線で示す切断線で切断することにより、後記する正側給電路および負側給電路が形成され、これらリードフレーム１を通じた給電が可能なように構成されている。
このようなリードフレーム１を用いた発光装置の作製は以下のように行われる。まず、図５（ａ）のように、トランスファー成形機等を用いて、上記リードフレーム１上に絶縁体２を形成する。この絶縁体２は、上記各電極部１ａの周囲に、ＬＥＤ３の光を反射する凹状のリフレクター部２ａを備える。なお、このリフレクター部２ａの凹部は、ＬＥＤ３の収容部となるとともに、後記する封止樹脂５の流出を防止する堰や堤等の役割を果たす。
ついで、図５（ｂ）に示すように、上記電極部１ａの上に、導電性ペースト等を用いて各ＬＥＤ３を接着（ダイボンド）し、ワイヤーボンディング機を用いて、金線等のボンディングワイヤー４により、上記ＬＥＤ３を電気的にそれぞれ接続（実装）する。
つぎに、先に述べたリードフレーム１の切断線（図３の点線参照）個所を、ダイシング機等により切断することにより、図４の平面図に示すように、リードフレーム１による正側給電路１ｄおよび負側給電路１ｅが形成される。これら正側給電路１ｄと負側給電路１ｅとは、ある列とそれに隣接する列との間で共通化されており、上記切断により、リードフレーム１上の各ＬＥＤ３は、それぞれが電気的に並列に接続された状態となる。そして、上記正側給電路１ｄと負側給電路１ｅの適切な位置各１個所に、電源Ｅを接続すれば、リードフレーム１上の全てのＬＥＤ３に、一括して電流を給電することができるようになっている。
なお、このような給電路の共通化は、先に述べたＬＥＤ列の「対向配置」により可能となっているものである。また、各ＬＥＤ列間の給電路（正側給電路１ｄまたは負側給電路１ｅのうちのいずれか１本）が、隣り合うＬＥＤ列間で共有されているため、このＬＥＤ列間に、上記正側給電路１ｄと負側給電路１ｅとを「二重」に設ける必要がない。これにより、上記リードフレーム１は、隣り合うＬＥＤ列間に２本の給電路（配線）を敷設するための余分なスペース（幅）を設ける必要がなく、小形・小面積に構成されている。
ついで、発光装置の発光試験は、図４および図５（ｃ）のように、各ＬＥＤ３の＋側端子に繋がる正側給電路１ｄに、電源Ｅの正極を接続するとともに、各ＬＥＤ３の−側端子に繋がる負側給電路１ｅに、電源Ｅの負極を接続し、これら各ＬＥＤ３を同時に点灯させ、行う。
上記各ＬＥＤ３から出射された光の測定は、このリードフレーム１単位で行う。測定には、フォトダイオードやＣＣＤ，Ｃ−ＭＯＳ等を使用した光量測定装置，光度測定装置，スペクトルアナライザ，イメージセンサ等を用いることができる。また、複数のＬＥＤ３から発せられた光を平均化するために、これら光学的測定機のプローブと上記リードフレーム１との間に、拡散板等を配置してもよい。合否判定は、光量（輝度）や色温度（波長）等が、予め決められた基準範囲内にあるか否かにより行われる。そして、上記発光試験（検査）に合格したリードフレーム１のみが、つぎの処理工程に進む。
上記発光試験に合格したリードフレーム１は、図５（ｄ）に示すように、シリンジやディスペンサ等を用いて、上記各ＬＥＤ３の上（リフレクター部２ａで囲われた凹部空間内）に、所定量の封止樹脂５が滴下（ポッティング）され、これを照射線照射や加熱等により硬化させることにより、封止される。これにより、マルチチップ型のパッケージ製品（大パッケージ）が完成する。そして、この大パッケージは、そのまま製品として、あるいは、より大形の発光装置のメイン基板に二次実装して、利用される。
一方、上記発光試験で、基準を満たさず不合格となったリードフレーム１は、各ＬＥＤ３個々の輝度や色温度等が測定され、それが記録される。その後、ダイシング装置等を用いて、上記各ＬＥＤ３を格子状に連結していたリードフレーム１の柱部が切断され、より小形の中パッケージ〔図２（ａ）参照〕や、一列状の小パッケージ〔図２（ｂ）〕、あるいは、これらを個片化したディスクリート型パッケージ〔図２（ｃ）参照〕が作製され、上記発光試験に合格したリードフレーム１と同様、封止樹脂５により各ＬＥＤ３が封止される。
このように、本実施形態の発光装置の検査方法では、従来のように各ＬＥＤ３を個片に切り離すことなく、リードフレーム１単位で発光試験を行うことができる。これにより、上記発光試験の所要時間が短縮され、その作業効率が向上する。
また、本実施形態の発光装置の検査後の処理方法によれば、この発光試験に合格したリードフレーム１は、ＬＥＤ３を封止すれば、そのまま大形の発光装置のメイン基板に二次実装することができる。これにより、発光装置の生産性を向上させることができる。
さらに、本実施形態の発光装置の検査後の処理方法によれば、各ＬＥＤ３のうちの一つのＬＥＤ３が不良の場合でも、パッケージ全体を破棄することなく、そのうちの良品部分を、切断により切り離し、再利用できる。したがって、発光装置の検査後の処理において破棄する材料を低減することができる。また、この発光装置の検査後の処理方法は、発光素子や他の部材、およびそれらを作製するために費やした工数等が無駄にならず、製品パッケージのコストを低減することができる。
なお、上記絶縁体２を構成する材料としては、絶縁性の熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂を使用することができる。なかでも、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好ましく、特に、ビニル基およびアリル基のいずれか一方と、水素原子が、直接ケイ素原子に結合してなる構造を有する熱硬化型付加反応性シリコーン樹脂が好ましい。上記絶縁体２を構成する樹脂は、光の反射率を向上させるための白色顔料（酸化チタン等）を含有している。
また、上記ＬＥＤ３を封止する封止樹脂５としては、透光性を有するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等があげられる。これらの封止樹脂５は、蛍光体材料等を含有していてもよい。
さらに、上記ＬＥＤ３としては、蛍光体材料により波長変換して白色や可視光が得られる、青色ＬＥＤまたは紫外線ＬＥＤが好ましい。
つぎに、実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
表面に銀メッキが施された銅製板材を、所定形状（図３参照）に打ち抜き、大形のリードフレームを準備した。この大形リードフレームの各電極部（縦一列に４個×横に３列）に、青色ＬＥＤのベアチップ（ＳＥＭＩＬＥＤＳ社製 ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＡ）を、銀ペーストでダイボンドし、金線を用いたワイヤーボンディングにより実装した。その後、ダイシング機を用いて、図３に記載のＣｕｔ−Ｌｉｎｅ位置でリードフレームを切断し、正側給電路および負側給電路を形成して、発光試験用の大形リードフレームを作製した。
ついで、上記リードフレームの正側給電路および負側給電路に、電源の正極および負極をそれぞれ接続し、これら各青色ＬＥＤを点灯させた状態で、分光光度計（大塚電子社製 ＭＣＰＤ−７０００）を用いて、発光波長を測定した。試験の合格基準は、基準波長±１０ｎｍである。
その後、上記試験に合格したリードフレームの各電極部（青色ＬＥＤ上）に、シリコーンエラストマー（旭化成ワッカーシリコーン社 ＬＲ７６６５）を滴下して硬化させ、上記青色ＬＥＤを封止して、実施例１の発光素子パッケージを得た。
上記青色ＬＥＤのベアチップの実装前に、予め、トランスファー成形にて白色リフレクターを形成しておいたこと以外、上記実施例１と同様にして、実施例２のリードフレームを得た。
なお、上記白色リフレクターのトランスファー成形には、下記の（ア）〜（ウ）成分を含有する樹脂組成物を用いている。
（ア）ビニル基およびアリル基のいずれか一方と、水素原子が、直接ケイ素原子に結合してなる構造を有する熱硬化型付加反応性シリコーン樹脂。
（イ）上記（ア）成分の硬化触媒としての白金系触媒。
（ウ）白色顔料。
上記実施例１および実施例２で得られたリードフレームを用いて、各リードフレーム単位で発光試験を行った。この発光試験では、各ＬＥＤを個片に切り離すことなく、上記リードフレーム単位で検査を行うため、上記発光試験の所要時間が大幅に短縮された。
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いたバックライトやＬＥＤ電球等、リードフレームに実装した発光素子を有する発光装置の検査に適する。
Ｄ 発光素子（ＬＥＤ）
Ｌ リードフレーム
Ｌ＋ 正側給電路
Ｌ− 負側給電路

Claims (3)

  1. 複数の発光素子が搭載され実装されたリードフレームからなる発光装置（Ａ）、または、それを樹脂封止しパッケージ化してなる発光装置（Ｂ）を対象とし、上記複数の発光素子に通電して発光試験を行い、これら各発光素子の良否を判定する発光装置の検査方法であって、上記発光装置における複数の発光素子の配列を下記（α）のように設定していることを特徴とする発光装置の検査方法。
    （α）複数の発光素子を直列にした状態で複数列配置し、隣り合う列と列との間で各発光素子の接続の向きが逆向きになるように設定し、ある列とそれに隣接する列との間で、正側給電路または負側給電路が共通化可能になっている。
  2. 上記検査方法で不良となった発光装置（Ａ），（Ｂ）について、そのうちの良品部分を、切断により切り離し、再利用可能にすることを特徴とする発光装置の検査後の処理方法。
  3. 上記検査方法で良品となった発光装置（Ａ）について、樹脂封止してパッケージ化して製品とすることを特徴とする発光装置の検査後の処理方法。
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