JP2014225518A - Ｌｅｄ装置の製造方法、金型、樹脂成形装置、及び、ｌｅｄ装置 - Google Patents

Ｌｅｄ装置の製造方法、金型、樹脂成形装置、及び、ｌｅｄ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】低コストで製造可能なＬＥＤ装置の製造方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤ装置１の製造方法は、ＬＥＤチップ４０をフリップチップ実装により基板に実装するステップと、ＬＥＤチップ４０を基板１０に実装した状態で、樹脂７１によりＬＥＤチップ４０と基板１０との間の領域を充填すると共にＬＥＤチップ４０からの光を反射させるようにＬＥＤチップ４０の周囲にモールド形成を行うステップと、を有する。【選択図】図１２

Description

本発明は、ＬＥＤチップの実装基板上に樹脂を成形したＬＥＤ装置の製造方法に関する。
従来から、リードフレーム（ＬＥＤチップの実装基板面）に、ＬＥＤチップが発光した光を反射させるためのリフレクタを形成したＬＥＤ装置が知られている。
例えば特許文献１には、リードフレームに、樹脂で形成されたリフレクタを備えたＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ装置）が開示されている。特許文献１のＬＥＤパッケージは、樹脂を用いてリフレクタをリードフレーム上に形成した後、ＬＥＤチップをリードフレーム上に実装することにより構成される。リードフレーム上に実装されたＬＥＤチップは、ワイヤボンディングによりリードフレーム上の所定部位と電気的に接続される。その後、実装されたＬＥＤチップを覆うように透明樹脂にて樹脂成形される。
特開２００９−２０６３７０号公報
近年では、ＬＥＤチップをプリント基板上にフリップチップ実装することにより、ボンディングワイヤを不用としたＬＥＤ装置が提案されている。フリップチップ実装を行う場合、実装基板の表面とＬＥＤチップの下面（基板と接続するためのバンプを備えた面）との間の空間を絶縁体で覆うようにアンダーフィルを行う必要がある。
しかしながら、特許文献１に開示されているように、リードフレーム上に樹脂でリフレクタを形成した後にＬＥＤチップを実装すると、樹脂を用いてリフレクタを形成する工程と、樹脂を用いてアンダーフィルを行う工程とが必要となり、ＬＥＤ装置の製造コストが掛かる。
そこで本発明は、低コストで製造可能なＬＥＤ装置の製造方法、金型、樹脂成形装置、及び、ＬＥＤ装置を提供する。
本発明の一側面としてのＬＥＤ装置の製造方法は、ＬＥＤチップをフリップチップ実装により基板に実装するステップと、前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、第１の樹脂により該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成を行うステップとを有する。
本発明の他の側面としての金型は、基板に実装されたＬＥＤチップの周囲において該基板を第１の面側から押さえる中間プレートと、前記中間プレートを介して前記基板を第１の面側から押さえる第１の金型と、前記基板を第２の面側から押さえる第２の金型とを有し、前記第１の金型と前記第２の金型は、前記中間プレートを介して前記基板をクランプすることにより、前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、第１の樹脂により該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成を行うために用いられる。
本発明の他の側面としての樹脂成形装置は、前記ＬＥＤ装置の製造方法に用いられる樹脂封止装置であって、前記第１の樹脂を成形するトランスファ成形装置と、第２の樹脂を成形する圧縮成形装置とを有する。
本発明の他の側面としての樹脂成形装置は、前記金型を有する。
本発明の他の側面としてのＬＥＤ装置は、基板と、フリップチップ実装により前記基板に実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成された第１の樹脂とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、低コストで製造可能なＬＥＤ装置の製造方法、金型、樹脂成形装置、及び、ＬＥＤ装置を提供することができる。
各実施例における樹脂成形装置の概略構成図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１における別形態のＬＥＤ装置の構成図である。 実施例１における別形態のＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１における別形態のＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例１における中間プレートの構成図である。 実施例１における別形態の中間プレートの構成図である。 実施例１におけるＬＥＤ用基板（一次成形後）の構成図である。 実施例１におけるＬＥＤ装置（二次成形後）の構成図である。 実施例２におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例２におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例２におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例３におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例３におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例３におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 実施例４におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。 各実施例におけるＬＥＤ装置の概略斜視図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
まず、図１を参照して、本実施形態における樹脂成形装置について説明する。図１は、本実施例における樹脂成形装置の概略構成図であり、樹脂成形装置として、図１（ａ）はトランスファ成形装置１００、図１（ｂ）は圧縮成形装置２００をそれぞれ示している。
図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、樹脂成形装置（トランスファ成形装置１００、圧縮成形装置２００）は、基板（被成形品）をプレス部に搬入するローダー１０６、２０６と、成形基板（成形品）をプレス部から成形基板取出部へ取り出すアンローダー１０７、２０７とが移動レール部１０８、２０８を共用して樹脂成形するように構成されている。
図１（ａ）において、トランスファ成形装置１００は、基板供給ユニット１０１、成形基板収納ユニット１０２、プレスユニット１０３、１０４、及び、樹脂供給ユニット１０５を備えて構成される。基板供給ユニット１０１において、１１１は基板供給部であり、供給マガジン（不図示）に収納された基板（半導体チップが搭載されたリードフレームや樹脂基板などのワーク）をフレームインデックス（不図示）へ搭載させた後、プレヒートレール１１２へ向きを揃えて送り出される。プレヒートレール１１２では、基板がプレヒートされて、ローダー１０６に受け渡される。
成形基板収納ユニット１０２において、成形基板取出部（不図示）は、プレスユニット１０３、１０４の一つからアンローダー１０７により取り出された成形基板（成形品）を、下方に待機している移動テーブル１２１へ受け渡すように動作する。アンローダー１０７は、成形基板を成形基板取出部に待機している移動テーブル１２１へ受け渡すと、次の成形基板の取出し動作に移行する。移動テーブル１２１は、成形基板を載置してディゲート部１２２へ搬送する。ディゲート部１２２は、移動テーブル１２１へ載置されて搬送された成形基板をゲートブレイクする。そして移動テーブル１２１は、ゲートブレイク後の成形基板を載置して、収納部１２３へ搬送する。
プレスユニット１０３、１０４、及び、樹脂供給ユニット１０５は、基板供給ユニット１０１と成形基板収納ユニット１０２との間に設けられている。ローダー１０６及びアンローダー１０７は、移動レール部１０８を共用することにより、プレスユニット１０３、１０４、及び、樹脂供給ユニット１０５の間を移動可能に構成されている。
樹脂供給ユニット１０５において、１５１は樹脂供給部（樹脂タブレット供給部）である。樹脂供給部１５１は、樹脂タブレットを保持するタブレットホルダー（不図示）を有する。樹脂タブレットは、タブレットホルダーからローダー１０６に受け渡される。
プレスユニット１０３、１０４には、プレス部１３１、１４１がそれぞれ搭載されている。プレス部１３１、１４１は、それぞれ、モールド金型１３２、１４２、モールド金型１３２、１４２を型締め型開きする型開閉機構、及び、モールド金型１３２、１４２のキャビティに樹脂圧を加えながら封止樹脂を送り出すトランスファ機構などを備えて構成される。この封止樹脂は、樹脂供給ユニット１０５からローダー１０６を介して受け渡された樹脂タブレットをトランスファ成形することにより、モールド金型１３２、１４２のキャビティに送り出される。プレス部１３１、１４１には、それぞれ、必要に応じてモールド金型１３２、１４２の金型面を覆うリリースフィルムを張設するフィルムユニットが設けられる。
ローダー１０６は、プレヒートレール１１２で基板を受け取って保持し、プレス部１３１、１４１のいずれかへ、進退移動して搬入する。同様に、ローダー１０６は、樹脂供給部１５１から樹脂タブレットを受け取って保持し、プレス部１３１、１４１のいずれかへ、進退移動して搬入する。また、樹脂封止後の成形品は、モールド金型１３２、１４２から離型され、アンローダー１０７により成形基板取出部を介して移動テーブル１２１へ搬出されるように構成されている。移動テーブル１２１に搬出されて載置された成形基板は、ディゲート部１２２でゲートブレイクされて収納部１２３へ収納される。
図１（ｂ）において、圧縮成形装置２００は、基板供給ユニット２０１、成形基板収納ユニット２０２、プレスユニット２０３、及び、樹脂供給ユニット２０５を備えて構成される。基板供給ユニット２０１は、図１（ａ）の基板供給ユニット１０１と同様の構成を有する。
成形基板収納ユニット２０２において、成形基板取出部（不図示）は、プレスユニット２０３からアンローダー２０７により取り出された成形基板（成形品）を、下方に待機している移動テーブル２２１へ受け渡すように動作する。アンローダー２０７は、成形基板を成形基板取出部に待機している移動テーブル２２１へ受け渡すと、次の成形基板の取出し動作に移行する。移動テーブル２２１は、成形基板を載置して測定部２２４へ搬送する。測定部２２４は、移動テーブル２２１へ載置されて搬送された成形基板の測定（電気的特性の測定等）を行う。そして移動テーブル２２１は、測定後の成形基板を載置して収納部２２３へ搬送する。
プレスユニット２０３、及び、樹脂供給ユニット２０５は、図１（ａ）のプレスユニット１０３、及び、樹脂供給ユニット１０５とそれぞれ同様の機能を有する。ローダー２０６は、基板供給ユニット２０１とプレスユニット２０３との間を移動可能に構成されている。アンローダー２０７は、プレスユニット２０３と成形基板収納ユニット２０２との間を移動可能に構成されている。図１（ａ）と同様に、ローダー２０６及びアンローダー２０７は、移動レール部２０８を共用している。
樹脂供給ユニット２０５において、２５１は樹脂供給部である。樹脂供給部２５１は、圧縮成形を行うための樹脂（液状樹脂）を基板（被成形品）に供給する。基板に樹脂を供給した後、ローダー２０６は、その基板を後述のプレス部２３１へ移動させる。
プレスユニット２０３には、プレス部２３１が搭載されている。プレス部２３１は、モールド金型２３２、及び、モールド金型２３２を型締め型開きする型開閉機構（圧縮成形機構）などを備えて構成される。この型開閉機構は、樹脂（樹脂供給ユニット２０５により基板上に供給された樹脂）を圧縮成形することにより、モールド金型２３２のキャビティに樹脂を充填する。プレス部２３１には、図１（ａ）のプレス部１３１、１４２と同様に、リリースフィルムを張設するフィルムユニットを設けてもよい。
後述のように、図１（ａ）に示されるトランスファ成形装置１００は、主に、リフレクタを形成するための樹脂（白樹脂）を成形するために用いられる。また、図１（ｂ）に示される圧縮成形装置２００は、主に、レンズを形成するための樹脂（レンズ樹脂、透光性樹脂）を成形するために用いられる。
なお、図１（ａ）、（ｂ）に示される樹脂成形装置としてのトランスファ成形装置１００及び圧縮成形装置２００は、互いに別の装置として設けられるが、これに限定されるものではない。トランスファ成形装置１００の機能（トランスファ成形）及び圧縮成形装置２００の機能（圧縮成形）を一台の樹脂成形装置として提供することもできる。
以下、各実施例において、本実施形態におけるＬＥＤ装置の製造方法について詳述する。
まず、図２Ａ乃至図２Ｆを参照して、本発明の実施例１におけるＬＥＤ装置及びその製造方法について説明する。図２Ａ乃至図２Ｆは、本実施例におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。
本実施例では、図２Ａに示されるように、基板１０上に複数のＬＥＤチップ４０（発光素子）を実装することにより、被成形品としてのＬＥＤ用基板が構成されている。複数のＬＥＤチップ４０は、フリップチップ実装により基板１０上に搭載されている。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、単数のＬＥＤチップ４０を実装して構成されたＬＥＤ用基板にも適用可能である。
本実施例において、基板１０は、樹脂基板上に金属配線と配線端子を形成して構成された基板（例えば、プリント基板、多層基板、ＰＣＢ基板、ガラスエポキシ基板）である。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、銅系フレーム材の表面に、ニッケル、パラジウム、銀、又は金などで構成されるメッキ層（例えばＮｉ−Ａｇメッキ）を形成して構成されたリードフレームを基板１０として用いてもよい。
ＬＥＤチップ４０は、アノード電極及びカソード電極の一対の電極を備え、これらの電極の間に順バイアスの所定電圧を印加することにより光を放出する発光素子である。ＬＥＤチップ４０は、その下面に形成された２つの電極を、それらの電極のそれぞれに対応するパッド部にボンディングして実装されている（フリップチップ実装）。このため本実施例において、ボンディングワイヤは不要である。
本実施例では、被成形品としてのＬＥＤ用基板に対して、上金型５０（一方金型）、下金型６０（他方金型）、及び、中間プレート１５（キャビティプレート）を備えて構成される金型を用いることにより、樹脂成形（一次成形）が行われる。樹脂成形の際には、フィルム材２０（リリースフィルム）が用いられる。本実施例では、ＬＥＤチップ４０を基板１０に実装した状態で、樹脂（例えば白樹脂）をトランスファ成形することにより、少なくともＬＥＤチップ４０と基板１０との間の領域に樹脂を充填する。また、ＬＥＤチップ４０からの光を反射させるようにＬＥＤチップ４０を囲むように、この樹脂を基板１０上に形成する。これにより、本実施例によれば、アンダーフィル及びリフレクタの両方の機能を有する樹脂を一括して（一体的に）形成することができる。なお本実施例では、図２Ａ乃至図２Ｅ中の一点鎖線１６０を挟んだ左側にも同様の構成が配置されることにより、一度の成形で２枚の基板１０（ＬＥＤ用基板）に対する樹脂成形が行われる。
本実施例において、金型（一次成形金型）はトランスファ成形金型であり、図１（ａ）に示されるようなトランスファ成形装置にて用いられる。本実施例の金型は、上金型５０（一方金型又は第１の金型）、中間プレート１５、及び、下金型６０（他方金型又は第２の金型）を備えて構成される。樹脂成形の際（クランプ前）には、まず図２Ｂに示されるように、真空吸着などの方法を用いて、上金型５０の下面（クランプ面）をフィルム材２０（リリースフィルム）で覆う。
続いて図２Ｃに示されるように、樹脂成形時（トランスファ成形時）において、ＬＥＤ用基板は下金型６０の凹部６１に載置される。また、中間プレート１５が基板１０上に載置され、基板１０に実装されたＬＥＤチップ４０の周囲において基板１０を第１の面側（一方面側、又は、ＬＥＤチップ実装面側）から押さえる。中間プレート１５には、複数の孔部１７が形成されている。複数の孔部１７は、基板１０上の複数のＬＥＤチップ４０に対応する領域に設けられており、樹脂７１（第１の樹脂）は複数の孔部１７に充填される。
また、中間プレート１５は、上金型５０の凹部５７との間で樹脂７１が通過する空間を形成するための凹部１７ｂが設けられている。樹脂７１は、凹部１７ｂを介して、上金型５０と中間プレート１５との間に形成される各空間を流れて充填する。
ここで、図５及び図６を参照して、本実施例における中間プレート１５の構造について説明する。図５は、本実施例における中間プレート１５の構成図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は断面図をそれぞれ示している。また図５は、下金型６０の上に基板１０及び中間プレート１５を載置した状態を示している。図５に示されるように、本実施例では、一枚のＬＥＤ用基板に対して一枚の中間プレート１５（合計二枚の中間プレート１５）が用いられる。
一方、図６は、本実施例における別の実施形態の中間プレート１５ａの構成図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は断面図をそれぞれ示している。また図６は、下金型６０の上に基板１０及び中間プレート１５ａを載置した状態を示している。このように、二枚のＬＥＤ用基板に対して一枚の中間プレート１５ａを用いるように構成してもよい。
上金型５０は、フィルム材２０を介して、ＬＥＤ用基板を上面側（一方面側又は第１の面側）から押さえ付ける。また下金型６０は、ＬＥＤ用基板を下面側（他方面側又は第２の面側）から押さえ付ける。
上金型５０は、上チェイス５１、キャビティブロック５３（キャビティ駒）、及び、調整機構５９を備えて構成される。上チェイス５１の下面は、上金型５０の下面（パーティング面）と同じ高さとなっている。また、上チェイス５１の下面は、基板１０上に載置した中間プレート１５をクランプするクランプ面となる。また、上チェイス５１には、互いに隣接する孔部１７に樹脂７１を流動させるための凹部５７（キャビティ）が形成されている。
調整機構５９は、キャビティブロック５３に接続されており、クランプ時にキャビティブロック５３の圧力を調整可能に構成されている。本実施例において、調整機構５９は弾性部材（ばね）であるが、これに限定されるものではなく、このような構成により、キャビティブロック５３は、フィルム材２０を介して、複数のＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）に所定の圧力で当接する。これにより、トランスファ成形時において、樹脂７１が中間プレート１５の孔部１７の側壁１７ａの外側に漏れ出す（オーバーフローする）ことを防ぐことができる。
また、上金型５０の上チェイス５１とキャビティブロック５３の下面、及び、中間プレート１５の孔部１７の側壁１７ａで形成された空間には、トランスファ成形による樹脂封止が行われることにより、樹脂７１が充填される。樹脂７１は、少なくともＬＥＤチップ４０と基板１０との間の領域に充填されるアンダーフィル樹脂としての機能を有する。また樹脂７１は、ＬＥＤチップ４０からの光を反射させるようにＬＥＤチップ４０を囲むリフレクタとしての機能を有する。すなわち、樹脂７１（第１の樹脂）は、ＬＥＤチップ４０を基板１０に実装した状態で、少なくともＬＥＤチップ４０と基板１０との間の領域に充填され、かつ、ＬＥＤチップ４０からの光を反射させるようにＬＥＤチップ４０を囲むように形成されている。
また、上金型５０には、カル５５及びランナ５４が形成されており、ランナ５４は上金型５０に形成されたゲート５６に連通している。上金型５０は、樹脂成形時において、中間プレート１５を介して基板１０を上面側（一方面側、又は、第１の面側）から押さえ付ける。一方、下金型６０は、樹脂成形時において、基板１０を下面側（他方面側、又は、第２の面側）から押さえ付ける。樹脂成形時には、上金型５０、下金型６０、及び、中間プレート１５を用いて基板１０をクランプし（挟み）、中間プレート１５の孔部１７（孔部１７の側壁１７ａ、上チェイス５１とキャビティブロック５３の下面とで形成される空間）に、一次成形樹脂としての樹脂７１を充填する。
本実施例において、基板１０と上金型５０との間にはフィルム材２０（リリースフィルム）が設けられている。上金型５０は、フィルム材２０を介して基板１０を押さえ付けることにより、樹脂成形後に基板１０を金型から容易に取り外す（離型する）ことが可能になる。
７０は、熱硬化性樹脂等をタブレット（円柱）状に成形した樹脂タブレットである。樹脂成形時には、図２Ｂに示されるように、下金型６０のポット６３を予熱し、その中に樹脂タブレット７０を投入して溶融させる。そして、トランスファ機構（不図示）によってポット６３に沿って上下に摺動可能に構成されたプランジャ６４を上動させて溶融した樹脂７１を圧送することにより、図２Ｃに示されるように、上金型５０と下金型６０との空間（孔部１７、凹部５７の内部）が樹脂７１で充填される。なお、樹脂タブレット７０に代えて、液状の熱硬化性樹脂をディスペンサ（不図示）で供給することもできる。また、粒状、顆粒状やゲル状（液状）の樹脂を用いることもできる。
プランジャ６４によって樹脂７１が圧送されることにより、溶融した樹脂７１は、カル５５、ランナ５４、及び、ゲート５６を介して、孔部１７に供給される。すなわち樹脂７１は、凹部５７を介して、ゲート５６に近い孔部１７から、ゲート５６から離れた（遠い）孔部１７に向けて順次供給されていく。このようにして、樹脂タブレット７０が溶融して樹脂７１となり、上金型５０、下金型６０、及び、中間プレート１５で形成された空間（孔部１７）に注入される。この結果、図２Ｃに示されるように、上金型５０と下金型６０の間の空間（孔部１７）は、樹脂７１により充填される。
樹脂７１の充填後、樹脂７１を硬化させるために所定時間だけ待機し、図２Ｄに示されるように、上金型５０（及び、フィルム材２０）を取り外す（離型する）。続いて図２Ｅに示されるように、下金型６０を取り外す（離型する）。そして最後に、図２Ｆに示されるように、樹脂成形後のＬＥＤ用基板から中間プレート１５を取り外す。本実施例では、樹脂成形後にこのような順番で、上金型５０、下金型６０、及び、中間プレート１５を取り外す。そして、樹脂成形されたＬＥＤ用基板が搬出された後に金型のパーティング面等をクリーニングし、１回の樹脂モールド工程が終了する。
上記工程を経ると、図２Ｆの中段（断面図）及び下段（側面図）に示されるように本実施例のＬＥＤ用基板が形成される。ＬＥＤチップ４０の発光面（表面４２）は、樹脂７１により覆われることなく露出している。本実施例において、樹脂７１の表面７２（上面）は、ＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）と同一平面上（すなわち略同一平面上）の位置に形成される。
図２Ｃ〜２Ｅに示されるように、一次成形後のＬＥＤ用基板には、互いに隣接するリフレクタ（樹脂７１）の間を連結する樹脂７１ａ（連結部）が形成されている。また、上金型５０のゲート５６に対応する位置には、樹脂７１ｂ（ゲート部）が形成されている。また、ゲート５６と反対側の端位置には、樹脂７１ｃ（エアベント部）が形成されている。本実施例では、図２Ｆに示されるように、これらの不要な部位の樹脂（樹脂７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）は全て、樹脂成形後のＬＥＤ用基板から中間プレート１５を取り外す（離型する）ときに同時に切断（除去）される。すなわち、図２Ｆ中の上段に示されるように、ＬＥＤ用基板から取り外された中間プレート１５には、不要な部位の樹脂（樹脂７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）が付いている。一方、図２Ｆ中の中段及び下段に示されるように、中間プレート１５が取り外された後のＬＥＤ用基板には、これらの不要な部位の樹脂は除去されている。このように本実施例では、後述のレンズ樹脂成形工程（二次成形工程）に移行する前に、これらの不要な部位の樹脂が除去される。
一次成形樹脂としての樹脂７１（白樹脂）は、例えば酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の白色粉末及びシリカなどを含有したシリコーン樹脂やエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂である。前述のように、樹脂７１は、トランスファ成形により樹脂を流し込んで硬化させることにより、基板１０上にリフレクタを形成することができる。リフレクタは、ＬＥＤチップ４０から発せられた光を上方に反射させる機能を有する。また樹脂７１は、ＬＥＤ用基板（最終製品としてのＬＥＤ装置）の強度を向上させるという機能も有する。このように本実施例において、樹脂７１は、複数のＬＥＤチップ４０のそれぞれの上面のみを露出させて、ＬＥＤチップ４０それぞれの周囲及び下面（アンダーフィル領域）の全てに成形（モールド形成）される。
次に、図３、図４Ａ、及び、図４Ｂを参照して、本実施例における別の実施形態について説明する。図３は、別の実施形態のＬＥＤ装置の構成図である。金型の構造を変更することにより、図３に示されるように、樹脂７１（リフレクタ部としての周辺部７３）の表面７２（上面）が、ＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）よりも高くなるように、基板１０上に樹脂７１を形成することもできる。すなわち、樹脂７１のうち周辺部７３の表面は、基板１０の位置を基準として、ＬＥＤチップ４０の表面４２（発光面）よりも高い位置（遠い位置）にある。
図４Ａは、更に別の実施形態のＬＥＤ装置の製造工程図である。図４Ａの実施形態では、キャビティブロック５３ａを備えた上金型５０ａが用いられる。キャビティブロック５３ａの下面には、凹部５３１及び凸部５３２が形成されている。凹部５３１は、クランプ時に、フィルム材２０を介して、ＬＥＤチップ４０の表面４２に所定の圧力で当接する。凸部５３２は、ＬＥＤチップ４０の周囲において（隣接するＬＥＤチップ間において）下側に突出する部位である。このような金型を用いることにより、樹脂７１は、ＬＥＤチップ４０の周囲において、その表面の高さがＬＥＤチップ４０の表面４２よりも低くなるように形成（モールド形成）される。すなわち、樹脂７１のうち周辺部の表面は、基板１０の位置を基準として、ＬＥＤチップ４０の表面４２（発光面）よりも低い位置（近い位置）にある。
図４Ｂは、更に別の実施形態のＬＥＤ装置の製造工程図である。図４Ｂの実施形態では、キャビティブロック５３ｂを備えた上金型５０ｂが用いられる。キャビティブロック５３ｂの下面には、凹部５３３及び凸部５３４が形成されている。凸部５３４は、クランプ時に、フィルム材２０を介して、ＬＥＤチップ４０の表面４２に所定の圧力で当接する。凹部５３３は、ＬＥＤチップ４０の周囲において（隣接するＬＥＤチップ間において）上側に突出する部位である。このような金型を用いることにより、樹脂７１は、ＬＥＤチップ４０の周囲において、その表面の高さがＬＥＤチップ４０の表面４２よりも高くなるように形成（モールド形成）される。
図３、図４Ａ、及び、図４Ｂのいずれの実施形態においても、ＬＥＤチップ４０の表面４２（発光面）は、樹脂７１により覆われることなく露出している。
次に、図７及び図８を参照して、ＬＥＤ用基板に対するレンズ樹脂成形（二次成形）について説明する。図７は一次成形後のＬＥＤ用基板の構成図であり、図７（ａ）はＬＥＤ用基板の上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中の線７Ｂ−７Ｂで切断した断面図をそれぞれ示している。図８は二次成形後のＬＥＤ用基板（ＬＥＤ装置）の構成図であり、図８（ａ）はＬＥＤ装置の上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中の線８Ｂ−８Ｂで切断した断面図をそれぞれ示している。
図７のＬＥＤ用基板は、図２Ａ乃至図２Ｆの工程を経て得られたＬＥＤ用基板である。図７に示される一次成形後のＬＥＤ用基板に透光性樹脂（レンズ樹脂７９）を形成する（二次成形工程を行う）ことにより、図８に示されるＬＥＤ装置が製造される。本実施例において、レンズ樹脂７９の成形は、例えば図１（ｂ）の圧縮成形装置２００を用いた圧縮成形により行われる。
本実施例において、レンズ樹脂７９（第２の樹脂）としては、透光性を有するシリコーン樹脂（透光性樹脂）が用いられる。シリコーン樹脂は、ＬＥＤチップ４０の発光波長が青色光等の短波長である場合や、ＬＥＤチップが高輝度ＬＥＤであり多量の熱を発生する場合に、その光や熱による変色や劣化に対する耐久性に優れている。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の透光性を有する熱硬化性樹脂を用いてもよい。これらの樹脂に、フィラー、蛍光材、内部離型剤などの各種添加物を添加して用いることができる。例えば、レンズ樹脂７９に蛍光材を含有させることにより、ＬＥＤチップ４０からの光の波長変換を行うことが可能である。レンズ樹脂７９（第２の樹脂）は、ＬＥＤチップ４０を覆い、かつ、ＬＥＤ装置のレンズ部７９ａを構成する。なお本実施例において、レンズ部７９ａは複数のＬＥＤチップ４０のそれぞれの配置位置において半球形状（曲面形状）を有するが、これに限定されるものではなく、例えば平面状など他の形状であってもよい。
図１２は、各実施例におけるＬＥＤ装置の概略斜視図であり、一次成形後の状態を示している。図１２において、１は本実施例のＬＥＤ装置（図２Ｆ等参照）を示している。２は本実施例の別の実施形態のＬＥＤ装置（図３参照）を示している。ＬＥＤ装置２は、各々の樹脂７１の周辺部７３（リフレクタ部）の表面７２がＬＥＤチップ４０の表面よりも高くなるように構成されている点で、ＬＥＤ装置１とは異なる。なお図１２では、１つのリフレクタ（樹脂）に対して５つのＬＥＤチップ４０が実装されているが、各実施例はこれに限定されるものではない。単数のＬＥＤチップ４０又は５つ以外の複数のＬＥＤチップ４０を実装するように構成してもよい。
本実施例によれば、アンダーフィル及びリフレクタとして機能する樹脂をトランスファ成形により一括して（一体的に）形成することができる。このため、低コストでＬＥＤ装置を製造することが可能となる。
次に、図９Ａ乃至図９Ｃを参照して、本発明の実施例２におけるＬＥＤ装置及びその製造方法について説明する。図９Ａ乃至図９Ｃは、本実施例におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。
本実施例は、中間プレート１５（キャビティプレート）を用いずにＬＥＤ装置を製造する点で、実施例１とは異なる。本実施例において、基板１０上に複数のＬＥＤチップ４０をフリップチップ実装したＬＥＤ用基板（図９Ｃ中の上段を参照）は、図９Ａに示されるように、下金型６０ａ（他方金型又は第２の金型）の上に載置される。
上金型５０ｃ（一方金型又は第１の金型）は、上チェイス５１ｃ、キャビティブロック５３（キャビティ駒）、及び、調整機構５９を備えて構成されている。調整機構５９は、実施例１と同様に、キャビティブロック５３の押圧力（キャビティブロック５３によりＬＥＤチップ４０の上面を押し付ける力）を調整することが可能である。上チェイス５１ｃには、キャビティブロック５３の近傍（周囲）において、凹部５７ｃが形成されている。
樹脂成形（一次成形）の際には、図９Ｂに示されるように、上金型５０ｃ及び下金型６０ａを用いて、フィルム材２０（リリースフィルム）を介してＬＥＤ用基板をクランプする。このとき、キャビティブロック５３は、調整機構５９により所定の圧力が加えられることにより、ＬＥＤチップ４０の表面（上面）に当接して押し付ける。この状態（クランプ状態）において、基板１０から上チェイス５１ｃの凹部５７ｃの底面までの距離は、基板１０からキャビティブロック５３の当接面５３ｃまでの距離と等しい（略等しい）。
このため本実施例では、図９Ｃ中の下段に示されるように、樹脂７１（リフレクタ樹脂）の表面７２ａ（上面）とＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）とが同一平面上（略同一平面上）になるように、基板１０上に樹脂７１が形成される。
また、図９Ｂに示されるように、上チェイス５１ｃの表面（下面）と基板１０の表面とは互いに当接せず、それらの間には所定の空間６６が形成される。空間６６は、隣接するキャビティ６５と連通している。このため、空間６６には樹脂７１が充填され、図９Ｃ中の下段に示されるように、隣接する樹脂７１（リフレクタ部）を連結する連結部７４が基板１０上に形成される。
図１２において、本実施例のＬＥＤ装置（図９Ｃ参照）は、ＬＥＤ装置３に相当する。ＬＥＤ装置３は、隣接する樹脂７１（リフレクタ）を連結する連結部７４が設けられている点で、ＬＥＤ装置１（図９Ｆ等参照）とは異なる。
本実施例によれば、中間プレートを用いずに樹脂（一次成形樹脂）を成形することができるため、実施例１よりも簡易な金型で樹脂成形を行うことが可能となる。
次に、図１０Ａ乃至図１０Ｃを参照して、本発明の実施例３におけるＬＥＤ装置及びその製造方法について説明する。図１０Ａ乃至図１０Ｃは、本実施例におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。
本実施例は、中間プレート１５（キャビティプレート）を用いずにＬＥＤ装置を製造する点で、実施例２と同様である。ただし本実施例の上金型の構造が異なり、その結果、基板１０上に成形される樹脂７１の形状が実施例２と異なる。本実施例において、基板１０上に複数のＬＥＤチップ４０をフリップチップ実装したＬＥＤ用基板は、図１０Ａに示されるように、下金型６０ａ（他方金型又は第２の金型）の上に載置される。
上金型５０ｄ（一方金型又は第１の金型）は、上チェイス５１ｄ、キャビティブロック５３（キャビティ駒）、及び、調整機構５９を備えて構成されている。調整機構５９は、実施例１、２と同様に、キャビティブロック５３の押圧力（キャビティブロック５３によりＬＥＤチップ４０の上面を押し付ける力）を調整することが可能である。上チェイス５１ｄには、キャビティブロック５３の近傍（周囲）において、凹部５７ｄ、５７ｅが形成されている。凹部５７ｅは、凹部５７ｄよりも深い。
樹脂成形（一次成形）の際には、図１０Ｂに示されるように、上金型５０ｄ及び下金型６０ａを用いて、フィルム材２０（リリースフィルム）を介してＬＥＤ用基板をクランプする。このとき、キャビティブロック５３は、調整機構５９により所定の圧力が加えられることにより、ＬＥＤチップ４０の表面（上面）に当接して押し付ける。この状態（クランプ状態）において、基板１０から上チェイス５１ｄの凹部５７ｄの底面までの距離は、基板１０からキャビティブロック５３の当接面５３ｄまでの距離と等しい（略等しい）。一方、基板１０から上チェイス５１ｄの凹部５７ｅの底面までの距離は、基板１０からキャビティブロック５３の当接面５３ｄまでの距離よりも小さい。
このため本実施例では、図１０Ｃに示されるように、樹脂７１（リフレクタ樹脂）の表面７２ｂ（上面）が、ＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）よりも高くなるように、基板１０上に樹脂７１が形成される。
また、図１０Ｂに示されるように、上チェイス５１ｄの表面（下面）と基板１０の表面とは互いに当接せず、それらの間には所定の空間６６が形成される。空間６６は、隣接するキャビティ６５ａと連通している。このため、この空間には樹脂７１が充填され、図１０Ｃ中に示されるように、隣接する樹脂７１（リフレクタ部としての周辺部７３）を連結する連結部７４が基板１０上に形成される。
図１２において、本実施例のＬＥＤ装置（図１０Ｃ参照）は、ＬＥＤ装置４に相当する。ＬＥＤ装置４は、樹脂７１（リフレクタ）を連結する連結部７４が設けられている点で、ＬＥＤ装置２（図３参照）とは異なる。またＬＥＤ装置４は、樹脂７１の周辺部７３が設けられている点で、ＬＥＤ装置３（図９Ｃ参照）とは異なる。
本実施例によれば、中間プレートを用いずに樹脂（一次成形樹脂）を成形することができるため、実施例１よりも簡易な金型で樹脂成形を行うことが可能となる。
次に、図１１Ａ乃至図１１Ｇを参照して、本発明の実施例４におけるＬＥＤ装置及びその製造方法について説明する。図１１Ａ乃至図１１Ｇは、本実施例におけるＬＥＤ装置の製造工程図である。
本実施例は、アンダーフィル及びリフレクタ樹脂としての樹脂成形（一次成形）を圧縮成形により行う点で、トランスファ成形により行う実施例１〜３とは異なる。このため本実施例では、例えば、図１（ｂ）に示されるような圧縮成形装置２００が用いられる。
図１１Ａに示されるように、本実施例では、実施例１〜３と同様に、被成形品として、基板１０上に複数のＬＥＤチップ４０をフリップチップ実装したＬＥＤ用基板が用いられる。このようにＬＥＤチップ４０が実装された基板１０を圧縮成形装置２００に載置し、図１１Ｂに示されるように、ディスペンサ７５から液状樹脂７６をＬＥＤチップ４０に向けて供給する。これにより、図１１Ｃに示されるように、液状樹脂７７が複数のＬＥＤチップ４０を覆うように基板１０上に供給される。
続いて図１１Ｄに示されるように、ＬＥＤ用基板を圧縮成形用の金型に設置する。本実施例の金型は、上金型８０（一方金型又は第１の金型）及び下金型９０（他方金型又は第２の金型）を備えて構成されている。続いて図１１Ｅに示されるように、樹脂成形時（圧縮成形時）において、上金型８０は、ＬＥＤ用基板を上面側（一方面側又は第１の面側）から押さえ付ける。また下金型９０は、ＬＥＤ用基板を下面側（他方面側又は第２の面側）から押さえ付ける。このとき、上金型８０はフィルム材２２（リリースフィルム）を介してＬＥＤ用基板をクランプする。
上金型８０は、キャビティブロック８１、８２（キャビティ駒）、及び、キャビティブロック８１、８２のそれぞれに接続された調整機構８３、８４を備えている。調整機構８３、８４は、クランプ時にキャビティブロック８１、８２のそれぞれの圧力を調整する。本実施例において、調整機構８３、８４は弾性部材（ばね）であるが、これに限定されるものではなく、例えばクサビ部材などを用いてもよい。このような構成により、クランプ時において、キャビティブロック８１は、フィルム材２２を介して、ＬＥＤチップ４０を覆う液状樹脂７７を適切な圧力により押し付けることができる。このとき、図１１Ｆに示されるように、キャビティブロック８２の凸部８２ａは、フィルム材２２を介して基板１０の上面に所定の圧力で当接する。キャビティブロック８２に凸部８２ａが設けられていることにより、圧縮成形時において、キャビティブロック８１により押し付けられた液状樹脂７７が所定領域（凸部８２ａの側面８２ｂで囲まれた領域）よりも外側に漏れ出すことが防止される。
このように本実施例の二次成形樹脂の成形用の金型は、図１１Ｆに示されるように、調整機構８３（弾性部材）を介して保持されたキャビティブロック８１により液状樹脂７７を圧縮しながらＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）を押し付ける。このため、液状樹脂７７は適切な圧力で成形される。そして金型を離型することにより、図１１Ｇに示されるように、樹脂７８（アンダーフィル樹脂及びリフレクタ樹脂）が成形されたＬＥＤ装置が得られる。
本実施例では、図１１Ｇ中の上段に示されるように、樹脂７８（リフレクタ）の表面７８ａ（上面）は、ＬＥＤチップ４０の表面４２（上面）と同一平面上（略同一平面上）にある。ただし本実施例はこれに限定されるものではない。金型の構造を変更することにより、図１１Ｇ中の下段に示されるように、樹脂７８（リフレクタ）の表面７８ｂがＬＥＤチップ４０の表面４２よりも高くなるように形成してもよい。図１２において、図本実施例のＬＥＤ装置（図１１Ｇ中の上段、下段）は、ＬＥＤ装置１、２にそれぞれ相当する。
このように本実施例によれば、アンダーフィル及びリフレクタとして機能する樹脂を圧縮成形で一括して（一体的に）形成することができる。
上記各実施例によれば、低コストで製造可能なＬＥＤ装置の製造方法、金型、樹脂成形装置、及び、ＬＥＤ装置を提供することができる。
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
例えば、各実施例の各構造を組み合わせてＬＥＤ装置を構成してもよい。図１２中のＬＥＤ装置５、６の基本構造は、ＬＥＤ装置３、４とそれぞれ同一であるが、ＬＥＤ装置５、６は、樹脂７１の表面がＬＥＤチップ４０の表面よりも低くなるように形成されている点で、ＬＥＤ装置３、４とそれぞれ異なる。ＬＥＤ装置５、６は、例えば、実施例２、３のように中間プレート１５を用いずに図４Ａを参照して説明した実施例１の方法を適用することにより製造可能である。
また、各実施例の方法と同様の方法を利用して、受光素子などの光学系のチップ等、ＬＥＤチップ以外の半導体素子を備えた半導体装置を製造することもできる。
１、２、３、４、５、６ ＬＥＤ装置
１０ 基板
１５ 中間プレート
２０ フィルム材
４０ ＬＥＤチップ
５０、８０ 上金型
５３ キャビティブロック
５９ 調整機構
６０、９０ 下金型
７１、７８ 樹脂
１００ トランスファ成形装置
２００ 圧縮成形装置

Claims (8)

  1. ＬＥＤチップをフリップチップ実装により基板に実装するステップと、
    前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、第１の樹脂により該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成を行うステップと、を有することを特徴とするＬＥＤ装置の製造方法。
  2. 前記第１の樹脂は、前記基板に実装された前記ＬＥＤチップの周囲において該基板の第１の面側から押さえる中間プレートを介して、該基板の該第１の面側から押さえる第１の金型と該基板の第２の面側から押さえる第２の金型とを用いてクランプすることにより成形されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置の製造方法。
  3. 前記第１の樹脂は、前記第１の金型の調整機構に接続されたキャビティブロックを用いて前記ＬＥＤチップを押し付けながら形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ装置の製造方法。
  4. 前記ＬＥＤチップの発光面を覆うように第２の樹脂を成形するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ装置の製造方法。
  5. 基板に実装されたＬＥＤチップの周囲において該基板を第１の面側から押さえる中間プレートと、
    前記中間プレートを介して前記基板を第１の面側から押さえる第１の金型と、
    前記基板を第２の面側から押さえる第２の金型と、を有し、
    前記第１の金型と前記第２の金型は、前記中間プレートを介して前記基板をクランプすることにより、前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、第１の樹脂により該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成を行うために用いられる、ことを特徴とする金型。
  6. 請求項４に記載のＬＥＤ装置の製造方法に用いられる樹脂封止装置であって、
    前記第１の樹脂を成形するトランスファ成形装置と、
    前記第２の樹脂を成形する圧縮成形装置と、を有することを特徴とする樹脂成形装置。
  7. 請求項５に記載の金型を有することを特徴とする樹脂封止装置。
  8. 基板と、
    フリップチップ実装により前記基板に実装されたＬＥＤチップと、
    前記ＬＥＤチップを前記基板に実装した状態で、該ＬＥＤチップと該基板との間の領域を充填すると共に該ＬＥＤチップからの光を反射させるように該ＬＥＤチップの周囲にモールド形成された第１の樹脂と、を有することを特徴とするＬＥＤ装置。
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