JP2013041950A - 発光装置 - Google Patents

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義樹 曽田
Masayuki Ota
将之 太田
Kazuo Tamaoki
和雄 玉置
Shinji Yamaguchi
真司 山口
Susumu Ito
伊藤　　晋
Hiroshi Kimura
公士 木村
Masaki Tatsumi
正毅 辰巳
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Abstract

【課題】光取り出し効率を向上させる。
【解決手段】一または複数の発光素子２に対応した電極を構成するリードフレーム３，４と白色樹脂により一体成形された白色樹脂成型パッケージ５を用いた発光装置１において、発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子が占める平面視合計面積よりも大きく構成されている。また、リードフレーム３，４の表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、発光素子２が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積を増やしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形したＬＥＤ装置などの発光装置に関する。
この種の従来の発光装置は、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形している。これについて特許文献１、２に提案されている。
図６は、特許文献１に開示されている従来の発光装置の一例である発光装置を説明するための要部断面図である。
図６において、従来の発光装置１００は、金属製リードフレーム１０１と、発光素子１０２と、反射用樹脂材料１０３と、レンズ用樹脂材料１０４とを備えている。この金属製リードフレーム１０１は、スリット１０５によって半導体発光素子搭載部１０６と金属線接続部１０７とに分割されている。金属製リードフレーム１０１には、発光素子１０２を搭載する半導体発光素子搭載領域１０８が設けられ、半導体発光素子搭載領域１０８の周辺には、半導体発光素子搭載領域１０８を取り囲むように凹部１０９が設けられている。金属製リードフレーム１０１上の発光素子１０２の搭載面のうち、発光素子１０２と金属製ワイヤ１１０で電気的に接続されるボンディング領域には、銀めっき１１１が形成されている。
金属製リードフレーム１０１の発光素子１０２を搭載する表面側に凹部１０９を形成し、凹部１０９の形成領域にその端部が位置するように反射体１１２を形成する。続いて、発光素子１０２を搭載すると共に、反射体１１２で囲繞された領域にトランスファーモールド技術を用いてレンズ用樹脂材料１０４を充填して発光素子１０２を被覆している。
発光素子１０２は、例えばＬＥＤチップであり、金属製リードフレーム１０１の半導体発光素子搭載領域１０８に所定の導電性接着材料１１３を介して搭載されている。
図７は、特許文献２に開示されている従来の発光装置としてのサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードの平面図である。
図７において、従来の発光装置２００において、パッケージ２０１は、その一側面である発光面に発光素子２０２（２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ）が配される開口部を構成する凹部２０３が形成され、この凹部２０３内には発光素子２０２が配置される。発光素子２０２には、赤色発光素子２０２Ｒ、青色発光素子２０２Ｂ、緑色発光素子２０２Ｇからなり、各発光素子２０２（２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ）は、パッケージ２０１の凹部２０３の底面の長手方向にそれぞれ並んで配置されている。
パッケージ２０１の凹部２０３の底面には、さらに、発光素子２０２（２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ）が載置される銀メッキした金属部材領域２０４が配置されている。また、パッケージ２０１の長手方向の片側には、発光素子２０２の電極（図示せず）が導電性のワイヤ２０５により接続される、銀メッキした銅板パターンの複数の引出し電極２０６が、例えば高さ１０μｍ、幅９０μｍ程度の凸形状の樹脂部２０７によって離間されて配置されている。また、凹部２０３にはさらに金属部材領域２０４を複数に離間させる凸形状の樹脂部２０７と、金属部材領域２０４上に形成される被覆樹脂２０８と、金属部材領域２０４を覆う封止樹脂（透明な樹脂のため図示しない）とが配置されている。凸形状の樹脂部２０７および被覆樹脂２０８が封止樹脂に接している。また、発光素子２０２と引出し電極２０６を電気的に接続するワイヤ２０５の下方には凸形状の樹脂が形成されておらず（矢印２０９で示す部分）、さらに、パッケージ２０１の凹部２０３の底面ではパッケージ２０１の樹脂２１０が露出されている。
パッケージ２０１を構成する樹脂と被覆樹脂２０８とは同じ材料としており、被覆樹脂２０８と封止樹脂とも同じ樹脂材料としている。また、パッケージ２０１の凹部２０３の内側斜面には、アルミニウムまたは銀による鏡面めっきにより鏡面処理が施されている。
なお、被覆樹脂２０８は、長手方向の斜面の底部から引出し電極２０４、２０６を覆うように、発光素子２０２の近傍まで形成され、パッケージ２０１の凹部２０３の底面から金属部（電極部など）を覆うように一体物として延伸形成されている。
パッケージ２０１は、銀メッキした鉄入り銅板を金型で打ち抜き、所望の形状を有する金属部をパターン形成した後に、金属板の上下を金型で挟み込み、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）を、金型内に注入し硬化させ、引出し電極２０４、２０６と硬化した樹脂とが一体成形され、表面実装型のパッケージ２０１を形成している。
特開２０１１−１１９５５７号公報 特開２００９−１８８２０１号公報
特許文献１，２の発光装置は、低コストで形成できる発光装置であり、様々な用途に使用されているが、液晶ＴＶ用ＬＥＤ-ＢＬや一般照明用のＬＥＤ光源として使用を考えた場合には、高温環境動作やより長寿命の信頼性の点で十分とはいえない。このため、最近、反射用樹脂材料（パッケージの基材材料）として、耐光性、耐候性に優れるが成形後の強度や成形性に難のある熱硬化性樹脂（シリコーン樹脂など）の使用が検討され、成形性や成形後の強度の改善がなされている。また、熱硬化性樹脂は、従来使用されている熱可塑性樹脂に比べて、成形時にバリの発生が多く見られ、ブラスト処理（粒子を含むシャワー）が必要となる。特許文献１の発光装置において、反射用樹脂材料（パッケージの基材材料）として熱硬化性樹脂（シリコーン樹脂など）を適用した場合、半導体発光素子搭載領域１０８において、ほとんど金属製リードフレーム１０１の表面となっているので、上述のブラスト処理の際にリードフレーム表面に形成されたＡｇ鏡面メッキなどの高反射膜が劣化し、半導体発光素子搭載領域での反射率が低下する。また、特許文献２では、金属部材領域２０４の一部を覆う被覆樹脂２０８（パッケージ２０１を構成する樹脂と一体のもの）が形成され、凹部２０３の底面（各発光素子２０２が配置される搭載面）の多くの面積を占有するように形成されているが、金属部材領域２０４と面一に形成されておらず、凸状になっているため、光の不要な反射/散乱が生じてしまい、発光装置としての光学設計上望ましくない。
また、特許文献１のように、凹部１０９の底面（発光素子の搭載面）において、反射用樹脂材料１０３はなく、金属製リードフレーム１０１でその表面を占有するような構成の場合、発光装置として高温環境での使用や長期間にわたる使用を考慮した場合に、レンズ用樹脂材料１０４と金属製リードフレーム１０１との接着強度が十分とはいえないため、剥がれ等の劣化が発生し、信頼性の面で不十分である。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、信頼性と光取り出し効率を向上させることができる発光装置を低コストで提供することを目的とする。
本発明の発光装置は、一または複数の発光素子に対応した電極を構成するリードフレームと白色樹脂により一体成形された白色樹脂成型パッケージを用いた発光装置において、該発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積が該リードフレーム表面が占める平面視面積よりも大きく構成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の発光装置におけるリードフレームの表面の一部に段差部を形成し、該段差部内に白色樹脂を充填し、充填した白色樹脂の表面と該リードフレームの段差部を除く表面とが該発光素子の搭載面において面一に形成され、該リードフレームの段差部を除く表面上に該一または複数の発光素子が搭載されている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置におけるリードフレームは、前記一または複数の発光素子が搭載されかつ該一または複数の発光素子の端子が接続される光学素子配置領域および端子接続領域を有し、前記段差部は、該光学素子配置領域および端子接続領域の周囲に該一または複数の発光素子の搭載面から段落ちした領域として設けられ、該段落ちした領域に該白色樹脂が設けられている
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における発光素子の搭載面の平面視面積に対する前記発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積の比率が、２／３以上または３／４以上、４／５以上である。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における発光素子の搭載面の平面視面積に対する前記発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積の比率が、１／２を越えて５／６以下である。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における光学素子配置領域は、前記リードフレームの金属表面が露出しているかまたは、該リードフレーム上に形成された金属層が露出している。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置におけるリードフレームの光学素子配置領域が前記光学素子の実装面より小さい。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における白色樹脂成型パッケージのキャビティ壁面直下に接するリードフレームをハーフエッチングしてそのハーフエッチング領域に白色樹脂を充填している。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における白色樹脂はシリコーン樹脂を用いている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における白色樹脂成型パッケージに凹部が上に開放されて形成され、この凹部内のリードフレーム上に前記一または複数の発光素子が搭載されると共に、該凹部内の側面が反射壁として外側に開くようにテーパ状に形成されている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における白色樹脂による一定のテーパを有する反射壁が４方に形成され、該反射壁で囲まれた底部は、前記発光素子と前記リードフレームとの電気的導通を確保する領域に金属部が露出し、当該領域以外の領域は該白色樹脂で覆われている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置におけるリードフレームは、ＥＳ（エッチングストップ）金属層とベース金属層が上下に積層された積層構造を有する金属材料である。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム表面および発光素子が占める平面視面積よりも大きく構成されている。
また、リードフレームの表面の一部に段差部を形成し、段差部内に白色樹脂を充填し、充填した高反射率の白色樹脂の表面とリードフレームの表面とが面一に形成されている。
これによって、発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム表面および発光素子が占める平面視面積よりも大きく構成されているため、高反射率の白色樹脂により、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
また、リードフレーム表面に段差部を形成し、段差部に反射に寄与する白色樹脂を充填して、発光素子が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積を増やしているので、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
以上により、本発明によれば、発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム表面および発光素子が占める平面視面積よりも大きく構成されているため、高反射率の白色樹脂により、光取り出し効率を向上させることができる。
リードフレーム表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、発光素子が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積を増やしているため、光取り出し効率を向上させることができる。
また、リードフレーム表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、リードフレーム表面と白色樹脂表面とが面一になるように形成されているため、発光素子が搭載される反射面が凹凸状になることなく光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、発光素子が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積がリードフレーム表面および発光素子チップが占める面積よりも大きいため、光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、リードフレーム表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、キャビティのリフレクタとリードフレームとの接着面積が増えるため、キャビティ壁面部の側圧に対する強度を大幅に向上させることができる。
（ａ）は、本発明の実施形態１におけるＬＥＤ装置などの発光装置の要部構成例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の発光装置の長手方向断面構成を示すＤＤ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）の発光装置の裏面図、（ｄ）は（ａ）の発光装置のＡＡ’線断面図、（ｅ）は（ａ）の発光装置のＢＢ’線断面図、（ｆ）は（ａ）の発光装置のＣＣ’線断面図である。 図１（ａ）の発光装置で用いるリードフレームの要部構成例を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１および図２のリードフレームの各製造工程を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施形態１の発光装置１を製造する各製造工程を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１および図２のリードフレームの各製造工程の他の事例を示す縦断面図である。 特許文献１に開示されている従来の発光装置の一例である発光装置を説明するための要部断面図である。 特許文献２に開示されている従来の発光装置としてのサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードの平面図である。
以下に、本発明の発光装置およびその製造方法の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１におけるＬＥＤ装置などの発光装置の要部構成例を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の発光装置の長手方向断面構成を示すＤＤ’線断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）の発光装置の裏面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の発光装置のＡＡ’線断面図、図１（ｅ）は図１（ａ）の発光装置のＢＢ’線断面図、図１（ｆ）は図１（ａ）の発光装置のＣＣ’線断面図である。図２は、図１（ａ）の発光装置で用いるリードフレームの要部構成例を示す平面図である。なお、図２の破線部分はパッケージ５の外形位置を示している。
図１（ａ）〜図１（ｆ）および図２において、本実施形態１のＬＥＤ装置などの発光装置１は、発光するＬＥＤ素子などの光学素子２と、一方電極を構成して光学素子２が配置される金属製のリードフレーム３と、他方電極を構成する金属製のリードフレーム４と、これらの一対のリードフレーム３、４と一体樹脂成形された白色樹脂を用いた白色樹脂キャビティ成型のパッケージ５と、白色樹脂で構成されたパッケージ５の凹部内を光学素子２と共に埋め込む封止用のインナー樹脂６とを有している。要するに、発光装置１は、発光する発光素子２が搭載され、この発光素子２に対応した電極を構成するリードフレーム３，４と白色樹脂により一体成形された白色樹脂キャビティ成型パッケージ５を用いている。
ＬＥＤ素子などの光学素子２は、リードフレーム３上の光学素子配置領域３ａ上に接着剤などで固定されている。発光素子２の搭載面の直下領域（光学素子配置領域３ａ）はリードフレーム３の金属表面が露出しているかまたは、リードフレーム３上に形成された金属層（例えば銀メッキ）が露出している。端子接続領域としてのワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂは、リードフレーム３、４の金属表面が露出しているかまたは、リードフレーム３、４上に形成された金属層（例えば銀メッキ）が露出していることが望ましい。。リードフレーム３の端子接続領域としてのワイヤボンディング領域３ｂに対して光学素子２の一方の端子からワイヤ２ａがワイヤボンディングされて電気的に接続され、リードフレーム４の端子接続領域としてのワイヤボンディング領域４ｂに対して光学素子２の他方の端子からワイヤ２ａがワイヤボンディングされて電気的に接続されている。この場合、リードフレーム３の光学素子配置領域３ａが光学素子２の実装面より小さくなっており、発光装置を平面視した場合に、光学素子２によって光学素子配置領域３ａは見えなくなっている。ただし、後述するようにパッケージ５の凹部内の底面の白色樹脂が占める比率を半分以上にすることができるのであれば、リードフレーム３の光学素子配置領域３ａは光学素子２の実装面より小さく必ずしも小さい必要はなく、同等もしくは大きいものであってもよく、また、光学素子２の実際の実装面からずれて形成されていてもよい。
リードフレーム３において、図２に示すように、光学素子配置領域３ａおよびワイヤボンディング領域３ｂの周囲の領域は、ハーフエッチングされて厚さが半分程度まで段落ちされたハーフエッチング領域３ｃである。ここで、ハーフエッチングとは、リードフレーム３の基材を所定の箇所に対して、基材の元の厚みからおおよそ半分程度の厚み（本実施例では厳密に半分の厚さであるが、半分の厚さだけではなく、ある程度の大きな厚みの場合も含む）まで薄くするエッチングのことを指す。なお、エッチングは、酸やアルカリ溶液によるエッチングであるが、この手法以外にプレス加工などを併用してもよい。また同様に、リードフレーム４において、ワイヤボンディング領域４ｂの周囲の領域は、ハーフエッチングされて厚さが半分程度まで段落ちされたハーフエッチング領域４ｃである。これらのハーフエッチング領域３ｃ、４ｃは、リードフレーム３、４の厚さが半分に段落ちされており、この段落ちした部分に、パッケージ５を構成する白色樹脂が回り込んで位置し、これによって、パッケージ５の凹部内の底面の白色樹脂が占める面積比率を半分以上に増加させている。このことが光学素子２からの光をより反射させるように機能している。
リードフレーム３，４は、発光素子２が搭載されかつ発光素子２の端子が接続（ここではワイヤボンディング）される光学素子配置領域３ａおよび端子接続領域としてのワイヤボンディング領域３ｂと、光学素子配置領域３ａおよびワイヤボンディング領域３ｂの周囲に発光素子２の搭載面から段落ちしたハーフエッチング領域３ｃ，４ｃが設けられ、このハーフエッチング領域３ｃ，４ｃに白色樹脂が設けられて、その設けられた白色樹脂の表面と発光素子２の搭載面とが面一に構成されている。
発光装置１は、発光素子２が搭載され、発光素子２とワイヤボンディングされる各電極を構成するリードフレーム３，４を一対有している。発光装置１毎に個片化される前は、リードフレーム３，４を一対有した複数対がマトリクス状に配列されており、隣接するリードフレーム３，３の間や、隣接するリードフレーム４，４の間をそれぞれ繋ぐ保持部が設けられている。この保持部は、一般に「吊り」と言われている。この隣接リードフレーム間の保持部分をハンガーリード３ｄ、４ｄ（吊りリードともいう）と呼ぶことにする。ハンガーリード３ｄ、４ｄの根元部３ｅ、４ｅは、強度確保のために、ハーフエッチングされておらず、リードフレーム３，４の厚さが保持されている。リードフレーム３，４は発光素子２の各電極として作用し、リードフレーム３は放熱機能も有している。
リードフレーム３，４において、ハンガーリード３ｄ、４ｄおよびその根元部３ｅ、４ｅ、光学素子配置領域３ａ、ワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂおよびハーフエッチング領域３ｃ、４ｃは、図１（ｃ）に示す長手方向の中心線Ｅに対して左右対称に配置されてもよく、左右非対称に配置されていてもよい。
発光装置１の実装面（裏面）は、図１（ｃ）に示すように、リードフレーム３，４の４角形状の実装面３ｆ，４ｆが、パッケージ５を構成する白色樹脂で囲まれてそれぞれ、図１（ｃ）に示す長手方向の中心線Ｅに対して左右対称に配置されている。
白色樹脂は、熱硬化性樹脂に酸化チタンなどの光拡散材を添加（反射性能を持たすため）したＰｋｇ樹脂である。熱硬化性樹脂としては、例えばシリコーン樹脂（硬くて脆い）を用いる。白色樹脂であるＰｋｇ樹脂材質は、特に限定はしないが、耐熱性、耐光性が良好な熱硬化性樹脂が好ましく、シリコーンの他、エポキシ、ポリフタルアミド(PPA)およびそれらの有機変性樹脂などがある。パッケージ５には、周囲に４側壁を持つ凹部が上に開放されて平面視長方形に形成され、この凹部内には、反射壁の４側面５ａが４方向に外側に開くようにテーパ状に形成されている。このように、白色樹脂によるテーパを有する反射壁が４方に形成され、反射壁で囲まれた底部は、発光素子２とリードフレーム３，４との電気的導通を確保する端子接続領域（ワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂ）などに金属部または金属層が露出し、当該端子接続領域以外の領域は白色樹脂で覆われている。この白色樹脂が光反射に寄与している。
パッケージ５の凹部内は、封止用のインナー樹脂６（封止樹脂ともいう）が充填されており、封止用のインナー樹脂６は、光散乱材や蛍光材などが混入されている。例えば、光学素子２が青色ＬＥＤであれば、青色光により赤色と緑色を発光する蛍光材をインナー樹脂６内に混合して白色光を出射させるように構成することができる。
ここで、本実施形態１の発光装置１の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１および図２のリードフレーム３、４の各製造工程を示す縦断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、リードフレーム３、４を形成するための金属材料１０に対して、図３（ｂ）のリードフレーム表面ハーフエッチング工程に示すように、光学素子配置領域３ａ、端子接続領域（ワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂ）およびハンガーリードの根元部３ｅ、４ｅおよびハンガーリード部３ｄ、４ｄ以外の領域が開口したレジストマスクを用いてハーフエッチングする。このとき、リードフレーム３、４の分離領域８（アノード／カソード分離領域）についてもハーフエッチングを実施する。続いて、図３（ｃ）のリードフレーム裏面ハーフエッチング工程に示すように、リードフレーム３、４の裏面側から、実装端子３ｆ、４ｆを除く領域が開口したレジストマスクを用いてハーフエッチングを実施する。これによりリードフレーム３，４の分離領域８などのリードフレームフルエッチング領域を形成するとともにハーフエッチング領域３ｇ，４ｇを形成する。これによって、表面の一部に段差部（ハーフエッチング領域３ｃ，４ｃ）、ハンガーリード部３ｄ、４ｄが形成されたリードフレーム３、４を形成する。
このように、ハーフエッチングは、発光素子２の搭載面側をエッチングして樹脂面段差部を形成し、次に、裏面側から白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）とのアンカー部やハンガリード３ｄ、４ｄ（吊りリード）の厚み減らしのエッチングを行っても良く、また表面側からこのエッチングを行なっても良い。更には表裏同時に実施しても良いう。ハーフエッチング深さはエッチング時間によって制御できる。
以上は、リードフレーム３、４の単位構成について説明したが、実際は、リードフレーム３、４を一対として複数対が、行方向および列方向にマトリクス状に配置され、行方向および列方向に隣接するリードフレーム同士が互いにハンガリード３ｄおよびハンガリード４ｄで繋がっている。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本実施形態１の発光装置１を製造する各製造工程を示す縦断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、白色樹脂キャビティ成型工程（インサート成型工程）において、リードフレーム３、４の複数対に対して白色樹脂を材料としたパッケージ５で一体成形する。一体成形された白色樹脂で構成されたパッケージ５に凹部が上に開放されて形成され、この凹部内の４側面５ａが外側に開くようにテーパ状に形成されている。
次に、図４（ｂ）に示すように、バリ取りを行うブラスト処理工程を実施する。熱硬化性樹脂の場合、成形時にバリが発生するため、ブラスト処理（水に粒子を含むかまたは粒子のみのシャワー処理）が必要となり、リードフレーム３，４の表面金属層（Ａｇメッキ処理）の反射率が低下する。
さらに、図４（ｃ）に示すように、光学素子搭載工程（チップダイボンドおよびワイヤボンド工程）において、一体成形された白色樹脂で構成されたパッケージ５の凹部内の底面中央部分のリードフレーム３上の光学素子配置領域３ａに光学素子２を搭載する。要するに、パッケージ５の凹部内で露出したリードフレーム３の光学素子配置領域３ａ上の所定位置に光学素子２が接着剤などで固定されて搭載され、リードフレーム３、４の端子接続領域としてのワイヤボンディング領域３ｂ，４ｂにそれぞれ光学素子２の端子からワイヤ２ａにてワイヤボンドされる。
続いて、図４（ｄ）に示すように、インナー樹脂充填工程において、この白色樹脂で構成されたパッケージ５の凹部内を光学素子２と共に封止用のインナー樹脂６で埋め込む。封止用のインナー樹脂６（封止樹脂ともいう）には光散乱材や蛍光材などが混入されている。例えば、光学素子２が青色ＬＥＤであれば、青色光により赤色と緑色を発光する蛍光材をインナー樹脂６内に混合して白色光を出射させるように構成することができる。
その後、個片化工程において、複数の発光装置１がマトリクス状に形成された板体の裏面に切断用テープを貼り付けた状態で、ブレード（回転切断刃）により、各発光装置１間を格子状に板体を切断して各発光装置１に個片化する。この場合に、リードフレーム３、４のハンガリード３ｄ，４ｄの切断面と白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）のパッケージ５の切断側面とが一致する。また、図示しない切断用テープによって切断された各発光装置１は、ばらばらにならない（切断用テープは最終的に除去される）。
本実施形態１の発光装置１においては、リードフレーム３，４の表面に段差部としてのハーフエッチング領域３ｃ，４ｃを形成し、リードフレーム３，４の表面と白色樹脂面とが面一になるように形成し、かつ、白色樹脂面の面積＞リードフレーム３，４の表面の面積になるように形成する。
このように、発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子２が占める平面視面積よりも大きくなっている。要するに、光取り出し効率の向上を考慮して、パッケージ５の凹部内の底面の白色樹脂が占める比率を半分以上としている。好ましくは、発光素子２の搭載面（凹部の底面）の平面視合計面積に対する発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積の比率が、２／３以上または３／４以上、４／５以上と大きいほど、光の取り出し特性はよい。リードフレーム３，４の厚さが２５０μｍとした場合、段差部の深さは１２０μｍであり、段差部に充填される白色樹脂の厚さは１２０μｍである。白色樹脂の厚さが１００μｍよりも薄いと、反射性能や強度の点で好ましくなく、リードフレーム３，４の厚さが半分よりも薄くなると、放熱の観点で好ましくない。ただし光学素子の特性によってはこの限りではない。光学素子配置領域３ａおよびワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂにおいて、光学素子２の搭載面よりも光学素子配置領域３ａの面積を小さくするかまたは同等にすると共に、ワイヤボンディング領域は、光学素子２がバックコンタクトであれば、１つで済むことから、発光素子２の搭載面（凹部の底面）の平面視面積に対する発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面（反射面）の平面視面積の比率は、１／２を超えて、５／６以下とすることもてきる。
リードフレーム３，４を白色樹脂で成型したキャビティ構造パッケージ５において、キャビティのリフレクタ角度を広げると共に、キャビティ底面部の白色樹脂被服領域（ハーフエッチング領域３ｃ，４ｃ上の白色樹脂領域）を増やすことによりパッケージ外への光の取り出し効率を高めることができる。キャビティ壁面部下と接する部分のリードフレーム３，４をハーフエッチングすることにより、壁面部と底面部の接着強度を向上させることができる。
以上により、本実施形態１によれば、発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子が占める平面視合計面積よりも大きく構成されているため、高反射率の白色樹脂により、光取り出し効率を向上させることができる。
また、リードフレーム３，４の表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、発光素子２が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積を増やしているため、光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、リードフレーム３，４の表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、リードフレーム３，４の表面と白色樹脂表面とが面一になるように形成しているため、発光素子２が搭載される反射面が従来のように凹凸状になることなく光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、発光素子２が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子チップが占める面積よりも大きいため、光取り出し効率を向上させることができる。この場合、発光装置１の凹部底面の反射面は、発光素子２、光学素子配置領域３ａおよびワイヤボンディング領域３ｂ，４ｂ以外は全て白色樹脂面である。
さらに、リードフレーム３，４の表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、キャビティのリフレクタとリードフレーム３，４との接着面積が増えるため、キャビティ壁面部の側圧に対する強度を大幅に向上させることができる。つまり、リードフレーム３，４の長手方向に沿って、表面および裏面側に凹部を有することで白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）との接合強度（Ｐｋｇ形状保持安定性）が保持される。これによって、側面方向からの押し圧にも強い。
なお、上記実施形態１では、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて、図１および図２のリードフレーム３、４の各製造工程について説明したが、これに限らず、図５（ａ）〜図５（ｆ）を用いて、図１および図２のリードフレーム３、４を製造することもできる。
図５（ａ）〜図５（ｆ）は、図１および図２のリードフレーム３、４の各製造工程の他の事例を示す縦断面図である。
まず、図５（ａ）に示すように、ＥＳ（エッチングストップ）金属層１１とベース金属層１２が上下に積層され、さらに、その上にＥＳ（エッチングストップ）金属層１１とベース金属層１２が上下に積層されたリードフレーム金属材料に対して、図５（ｂ）および図５（ｃ）のリードフレーム表面ハーフエッチング工程に示すように、素子配置領域３ａ、端子接続領域（ワイヤボンディング領域３ｂ、４ｂ）およびハンガーリードの根元部３ｅ、４ｅ以外の領域が開口したレジストマスク１３をＥＳ（エッチングストップ）金属層１１上に形成し、レジストマスク１３を用いてハーフエッチングによりＥＳ（エッチングストップ）金属層１１ａとベース金属層１２ａが所定形状に形成されて、半分程度の厚さに段差部としてのハーフエッチング領域３ｃ，４ｃを形成する。
次に、リードフレーム分離エッチング工程において、リードフレーム金属材料の裏面に対して、図５（ｄ）〜図５（ｆ）に示すように、リードフレーム３、４を所定距離に分離するために、その分離領域８上が開口したレジストマスク１４をベース金属層１２上に形成し、レジストマスク１４を用いてベース金属層１２およびＥＳ（エッチングストップ）金属層１１を裏面側から順次エッチング処理することにより分離領域８を形成する。
これによって、表面側のＥＳ（エッチングストップ）金属層１１が、インサート成形樹脂である白色樹脂のアンカーとなっているリードフレーム３、４を製造することができる。このように、ＥＳ金属層１１を含む金属積層基板を使用することによって、リードフレーム３、４と一体成形された白色樹脂のリードフレーム３、４への接着性（接合強度）が向上する。
なお、上記実施形態１では、発光する一つの発光素子２が搭載され、一つの発光素子２に対応した電極を構成するリードフレーム３，４と白色樹脂で構成されたパッケージ５を用いた発光装置１に、本発明の特徴構成を適用した場合について説明している。本発明の特徴構成では、リードフレーム３，４が、発光素子２が搭載されかつ発光素子２の端子が接続される光学素子配置領域３ａおよび端子接続領域（ワイヤボンディング領域３ｂ，４ｂ）と、光学素子配置領域３ａおよび端子接続領域（ワイヤボンディング領域３ｂ，４ｂ）の周囲に発光素子２の搭載面から段落ちした領域（ハーフエッチング領域３ｃ，４ｃで厚さが薄い領域）とを有し、段落ちした領域に白色樹脂が設けられて、白色樹脂の表面と発光素子２の搭載面とが面一に構成されている。これに限らず、発光する複数（例えば２または３個）の発光素子２が搭載され、複数の発光素子２に対応した電極を構成するリードフレーム３，４と白色樹脂で構成されたパッケージ５を用いた発光装置に、上記本発明の特徴構成を適用させてもよい。この場合にも、一つの発光素子２が搭載される場合と同様に、白色樹脂キャビティ成型パッケージ５に凹部が上に開放されて形成され、この凹部内のリードフレーム３，４上に複数の発光素子２が搭載されると共に、その凹部内の側面が反射壁として外側に開くようにテーパ状に形成されている。
なお、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、高反射率の白色樹脂材料であるＰｋｇ用樹脂材料の成形性（クラック抑止）または反射性能向上により、耐候性、耐光性などの信頼性の高い熱硬化性樹脂の使用が可能となった。熱硬化性樹脂の場合、成形時にバリが発生するため、ブラスト処理（水に粒子を含むかまたは粒子のみのシャワー処理）が必要となり、リードフレーム表面（Ａｇメッキ処理）の反射率が低下する。チップ搭載面において、従来は、リードフレーム面をより多くする設計であったが、熱硬化性樹脂をＰｋｇ材に使用する場合は、ブラスト処理によるリードフレーム表面劣化のため、Ｐｋｇ樹脂面を多くした本発明の構成の方がチップ搭載面の反射率を向上できる。また、発光装置の輝度向上にもなる。また、リードフレーム面のガス腐食や封止樹脂剥がれも本発明では低減することができる。
なお、上記実施形態１では、リードフレーム３，４の表面の一部に段差部を形成し、段差部内に白色樹脂を充填し、充填した白色樹脂の表面とリードフレーム３，４の表面とが面一に形成され、リードフレーム３，４の表面上に一または複数の発光素子２が搭載されており、発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子２が占める平面視合計面積よりも大きく構成されている場合について説明したが、これに限らず、リードフレーム３，４の表面の一部に段差部を形成するのではなく、単に、リードフレーム３，４自体の表面の露出面積を小さくしてもよく、発光素子２の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム３，４の表面および発光素子２が占める平面視合計面積よりも大きく構成されていても、光取り出し効率を向上させる本発明の目的を達成することができる。
以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形したＬＥＤ装置などの発光装置の分野において、発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積がリードフレーム表面および発光素子が占める平面視面積よりも大きく構成されているため、高反射率の白色樹脂により、光取り出し効率を向上させることができる。また、リードフレーム表面に段差部を形成し、段差部に白色樹脂を充填して、発光素子が搭載される反射面における白色樹脂表面の面積を増やしているため、光取り出し効率を向上させることができる。
１ 発光装置
２ 光学素子
２ａ ワイヤ
３、４ リードフレーム
３ａ 光学素子配置領域
３ｂ，４ｂ ワイヤボンディング領域（端子接続領域）
３ｃ，４ｃ ハーフエッチング領域
３ｄ，４ｄ ハンガーリード
３ｅ、４ｅ ハンガーリードの根元部
３ｆ，４ｆ リードフレームの実装面
５ パッケージ
５ａ 凹部内の反射壁の側面
５ｂ ハーフエッチング領域上の白色樹脂
６ インナー樹脂
８ アノード/カソード分離領域
Ｅ 中心線

Claims (12)

  1. 一または複数の発光素子に対応した電極を構成するリードフレームと白色樹脂により一体成形された白色樹脂成型パッケージを用いた発光装置において、該発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積が該リードフレーム表面および該発光素子が占める平面視面積よりも大きく構成されている発光装置。
  2. 前記リードフレームの表面の一部に段差部を形成し、該段差部内に白色樹脂を充填し、充填した白色樹脂の表面と該リードフレームの段差部を除く表面とが該発光素子の搭載面において面一に形成され、該リードフレームの段差部を除く表面上に該一または複数の発光素子が搭載されている請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記リードフレームは、前記一または複数の発光素子が搭載されかつ該一または複数の発光素子の端子が接続される光学素子配置領域および端子接続領域を有し、前記段差部は、該光学素子配置領域および端子接続領域の周囲に該一または複数の発光素子の搭載面から段落ちした領域として設けられ、該段落ちした領域に該白色樹脂が設けられている請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記発光素子の搭載面の平面視面積に対する前記発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積の比率が、２／３以上または３／４以上、４／５以上である請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記発光素子の搭載面の平面視面積に対する前記発光素子の搭載面と面一の反射面における白色樹脂表面の平面視面積の比率が、１／２を越えて５／６以下である請求項１に記載の発光装置。
  6. 前記光学素子配置領域は、前記リードフレームの金属表面が露出しているかまたは、該リードフレーム上に形成された金属層が露出している請求項３に記載の発光装置。
  7. 前記リードフレームの光学素子配置領域が前記光学素子の実装面より小さい請求項３に記載の発光装置。
  8. 前記白色樹脂成型パッケージのキャビティ壁面直下に接するリードフレームをハーフエッチングしてそのハーフエッチング領域に白色樹脂を充填している請求項１に記載の発光装置。
  9. 前記白色樹脂はシリコーン樹脂を用いた請求項１に記載の発光装置。
  10. 前記白色樹脂成型パッケージに凹部が上に開放されて形成され、この凹部内のリードフレーム上に前記一または複数の発光素子が搭載されると共に、該凹部内の側面が反射壁として外側に開くようにテーパ状に形成されている請求項１に記載の発光装置。
  11. 前記白色樹脂による一定のテーパを有する反射壁が４方に形成され、該反射壁で囲まれた底部は、前記発光素子と前記リードフレームとの電気的導通を確保する領域に金属部が露出し、当該領域以外の領域は該白色樹脂で覆われている請求項１に記載の発光装置。
  12. 前記リードフレームは、ＥＳ（エッチングストップ）金属層とベース金属層が上下に積層された積層構造を有する金属材料である請求項１に記載の発光装置。
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