JP2015035592A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パッケージ内部のリードフレームまで水分が浸入することがない発光装置を提供する。【解決手段】上面側に開口部４０を有するパッケージと、一部がパッケージから開口部４０の底面に露出し、端部がパッケージの側面から外部に突出するようにパッケージに埋設されたリードフレーム３１と、開口部４０の底面のリードフレーム３１の上面に接続される発光素子５１とを備え、パッケージは、上面の一部を構成する第１上面１１ａを有する第１の成形樹脂１１と、パッケージの開口部４０の内壁面と、上面の一部を構成し第１上面１１ａの内側で開口部４０を取り囲む第２上面２１ａとを有する第２の成形樹脂２１と、を含み、第２の成形樹脂２１は、第１の成形樹脂１１よりも発光素子５１から出射される光に対する光反射性が高く、パッケージに埋設されたリードフレーム３１の上面は、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面と離間して配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた発光装置に関し、特に屋外ディスプレイ等の表示装置に用いられる発光装置に関する。
近年、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも言う）を用いた表示装置が実用化されている。これらの表示装置は、例えば、パッケージの開口部内に三原色のそれぞれの光を発光するＬＥＤを開口部に収納してなる発光装置をマトリックス状に配置し、それぞれのＬＥＤの発光色を組み合わせることによって、フルカラー映像表示を行うものである。
このような表示装置に用いるための発光装置には、ＬＥＤの点灯時と非点灯時のコントラスト比を向上させる目的で、パッケージ上面に黒色の塗料を塗布したものがある。このような発光装置においては、塗料が剥離する、塗料の色素が褪色し、コントラストが低下する等の問題がある。
この問題を解決するため、これらのパッケージの外側面に光吸収率の高い黒色の成形樹脂を、開口部内に反射率の高い白色の成形樹脂を使用したものがある（特許文献１）。
特開２００６−１３０７１４号公報 特開２０１０−２０６０３９号公報 国際公開第２０１０−０７３９５０号
しかしながら、特許文献１のような発光装置では、白樹脂と黒樹脂との界面剥離が発生した際、パッケージ内部のリードフレームまで水分が浸入する可能性があり、不具合の原因となるおそれがある。
そこで、上記の課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、上面側に開口部を有するパッケージと、一部が前記パッケージから前記開口部の底面に露出するとともに、端部が前記パッケージの側面から外部に突出するように前記パッケージに埋設されたリードフレームと、前記開口部の底面に露出する前記リードフレームの上面に接続される発光素子と、を備える。
そして、前記パッケージは、前記上面の一部を構成する第１上面を有する第１の成形樹脂と、前記パッケージの開口部の内壁面と、前記上面の一部を構成し前記第１上面の内側で前記開口部を取り囲む第２上面とを有する第２の成形樹脂と、を含む。
さらに、前記第２の成形樹脂は、前記第１の成形樹脂よりも前記発光素子から出射される光に対する光反射性が高く、前記パッケージに埋設されたリードフレームの上面は、前記第１の成形樹脂と前記第２の成形樹脂との界面と離間して配置される。
上記のように、発光素子と接続されるリードフレーム上面と、異なる成形樹脂の界面とを離間して配置することにより、たとえ異なる成形樹脂の界面から水分等が浸入したとしてもパッケージ内部の発光素子実装エリアまで浸入することのない、信頼性の高い発光装置とすることができる。
本発明の１つの実施例の発光装置を説明するための概略斜視図である。 本発明の１つの実施例の発光装置を説明するための概略平面図である。 図２の発光装置のＡ−Ａ線の概略断面図である。 図２の発光装置のＢ−Ｂ線の概略断面図である。 本発明の発光装置の一例を示す断面図である。 本発明の発光装置の一例を示す断面図である。 本発明の１つの実施例の発光装置を用いた屋外ディスプレイの一例を示す概略図であり、（ａ）は屋外ディスプレイを示す図、（ｂ）はディスプレイを構成する画像表示ユニットおよび画像表示ユニットを構成する発光装置を示す図である。 本発明の１つの実施例の発光装置を用いた画像表示ユニットを示す概略図である。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る発光装置１００は、例えば、図１乃至図４に示すように、上面側に開口部を有するパッケージと、一部がパッケージに埋設されたリードフレーム３１と、リードフレームの上面に接続される発光素子５１とを備える。パッケージは、上面側の中央部に開口部４０を有する。開口部４０を取り囲む上面は第１の成形樹脂１１の表面（第１上面１１ａ）と第１上面１１ａの内側で開口部４０を取り囲む第２成形樹脂２１の表面（第２上面２１ａ）とにより構成される。開口部４０の内壁面および底面が第２の成形樹脂２１の表面で構成される。リードフレーム３１は、一部がパッケージから開口部の底面に露出するとともに、端部がパッケージの側面から外部に突出するようパッケージに埋設されており、さらに、リードフレーム３１の上面には発光素子５１が接続されている。そして、リードフレーム３１の上面と、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面が離間して配置される。
このように、発光素子と接続されるリードフレーム上面と、異なる成形樹脂の界面とを離間して配置することにより、たとえ異なる成形樹脂の界面の剥離が起こったとしても、パッケージ内部の発光素子実装エリアまで水分等が浸入することのない、信頼性の高い発光装置とすることができる。
下記に、各構成部材について詳述する。
＜パッケージ＞
パッケージは、開口部４０が形成された第２の成形樹脂２１と、第２の成形樹脂２１を覆うように設けられた第１の成形樹脂１１とを含む。ここで、第１の成形樹脂１１は第２の成形樹脂２１の全ての表面を覆う必要はなく、パッケージの外表面の一部に第２の成形樹脂２１が露出していてもよい。
以上のように構成されたパッケージにおいて、開口部４０の内壁面と開口部４０の周りの第２上面２１ａは、第２の成形樹脂２１の表面から構成され、第２上面２１ａの外側の第１上面１１ａは、第１の成形樹脂１１の表面から構成される。
パッケージの大きさ及び形状は特に限定されるものではなく、用いる発光素子の大きさ、搭載する発光素子の数等によって適宜調整することができる。例えば、発光観測面である上面から見た平面形状（以下、単に「平面形状」と記す）における外形状としては、円、楕円、三角形、四角形、多角形等及びこれらの変形（例えば、角を丸めた又は切欠した形状）があげられる。また、少なくとも一面に、パッケージを製造する際用いる金型との離型性を向上させるためのテーパを有してもよい。また、パッケージの上面には、発光装置の外光を散乱させてコントラストを向上させるために、微細な凹凸等を有していてもよい。
例えば屋外ディスプレイに用いられる画像表示ユニットとして使用する場合、通常発光装置の端子（リードフレーム）を防水用樹脂で被覆して使用されるため、平面形状は円形か、もしくは又は四角形の角を丸めた形状であることが好ましい。このような形状とすることにより、防水用樹脂が端子（リードフレーム）を被覆する際の流動性がよくなる。これは、発光等置間の距離が狭い高精彩ディスプレイに使用する際に特に有効である。さらにパッケージ角部への応力集中がなくなるため、防水用樹脂の剥離や裂けを低減することができる。
パッケージには、発光素子と外部とを電気的に接続するため、後述するリードフレームが埋設されている。パッケージは、特許文献１に記載の射出成形法をはじめとする公知の方法で製造することができる。
開口部４０は、パッケージの上面側に設けられる。開口部４０は、主に底面と底面からパッケージ上面に連続する内壁面からなり、その底面にはリードフレーム３１の一部がパッケージから露出し、露出したリードフレーム３１の上面には発光素子５１が接続されている。
開口部の形状は、発光素子の配置の都合や要求される光学特性等を考慮し種々変更が可能で、例えば、平面形状が円、楕円、正方形、長方形、多角形等及びこれらの変形（例えば、角を丸めた又は切欠した形状）があげられる。内壁面の傾斜は、底面から垂直であってもよいが、パッケージの離型性や配光等を調整するため、底面から発光観測面側に近づくにしたがって広がるテーパ形状であってもよい。
開口部内は、内壁面が第２の成形樹脂２１によって構成されている。第２の成形樹脂は、第１の成形樹脂よりも発光素子から出射される光に対する光反射性が高いため、開口部の内壁面を第２の成形樹脂で形成することにより、発光素子からの出射される光を効率よく外部に取り出すことができ、発光装置の輝度を高めることができる。ここで、開口部内の一部は第１の成形樹脂で形成されていてもよいが、発光装置の輝度をより高めるためには、開口部内で発光の吸収が起こらないよう、開口部内に第１の成形樹脂を設けず、第２の成形樹脂が内壁面からパッケージの上面まで連続していることが好ましく、またパッケージ上面の開口部を取り囲む部分にまで設けられていることがより好ましい。開口部の内壁面又は底面には、封止樹脂との剥離を防止する等の目的で、段差、溝、微細な凹凸等が設けられていてもよい。
本発明の実施形態に係る発光装置のパッケージは、図１乃至図４に示されるように、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１を備えている。成形樹脂の材料としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、当該分野でパッケージ材料として利用されている各種の樹脂などがあげられる。
第１の成形樹脂１１は、発光装置のコントラストを向上させるため、パッケージの少なくとも上面の一部、好ましくは第２上面２１ａを取り囲むように設けられる。そのため発光装置の外光（多くの場合、太陽光）に対して光反射率の低いことが好ましく、通常、黒色ないしそれに近似した色であることが好ましい。例えば、カーボンブラックを混入したＰＰＡ樹脂などがあげられる。
第２の成形樹脂２１は、開口部４０の内壁面に設けられるため、発光素子５１から出射される光に対する光反射性が高い材料で形成されることが好ましい。例えば、ＴｉＯ２やＺｎＯのような略白色の無機物の粉末を混入したＰＰＡ樹脂などがあげられる。
第１の成形樹脂と第２の成形樹脂にはそれぞれ異なる部材を用いた樹脂を用いてもよいが、第１の成形樹脂と第２の成形樹脂との密着性を高めるためには、第１成形樹脂および第２成形樹脂の部材を同一の樹脂とすることが好ましい。
パッケージには、後述するリードフレームが埋設されている。また、リードフレームの一部はパッケージから開口部底面に露出し、この底面に露出したリードフレーム上面には発光素子が接続される。このため、リードフレームの上面と第１及び第２の成形樹脂の界面が接していると、界面から水分が浸入した際に、パッケージに埋設したリードフレームの上面にまで到達してしまう恐れがある。成形樹脂とリードフレームとの密着性は、樹脂同士の密着性ほど強くないため、水分がリードフレーム上面に達すると、パッケージとリードフレームの境界から開口部内の発光素子まで水分が浸入し、発光素子が不灯となってしまう恐れがある。
しかしながら本発明の実施形態に係る発光装置では、パッケージに埋設するリードフレーム上面と、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１の界面が離間して配置されている。これによりたとえ界面が剥離したとしても、開口部内への水分の浸入を抑えることができる。
本発明の実施形態に係る発光装置は、リードフレームが突出する側面において、第１の成形樹脂で形成される第１側面１２と、第２の成形樹脂で形成される第２側面２２とを備え、第２側面２２は、第１側面１２の下側に配置され、かつ、少なくとも突出するリードフレーム３１の上側に配置されることが好ましい。これにより、たとえパッケージの上面において、第１及び第２の成形樹脂の界面が剥離し、水分の浸入が起こったとしても、第１側面１２と第２側面２２間からパッケージ外部に排出することができるため、水分がリードフレーム上面に達することなく、信頼性の高い発光装置とすることができる。さらに、第２側面２２が第１側面１２より突出していることがより好ましく、これにより、第１側面１２と第２側面２２間から水分をパッケージ外部に排出する際、排出された水分が外部端子（リードフレーム）に達するのを抑えることができる。
また、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面は、開口部の底面より高い位置で屈曲するように形成されていることが好ましい。例えば、図３に示すように、第２の成形樹脂２１の外周面に、第２上面２１ａと実質的に平行な段部２１ｓを形成して、第２の成形樹脂２１の外周面の角度を不連続に変化させて、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面を屈曲させる。このようにすると、パッケージの上面近傍で第１と第２の成形樹脂の界面が剥離が生じたとしても、段部２１ｓにより剥離の進行を抑制でき、段部２１ｓより下への水分の侵入を抑えることができる。これにより、信頼性の高い発光装置とすることができる。本実施形態において、段部２１ｓは第２上面２１ａと実質的に平行に形成したが、段部２１ｓは、第１と第２の成形樹脂の界面の剥離の進行を抑えることができればよく、第２上面２１ａに直交する方向に対して少なくとも交差する方向に設けられていればよい。すなわち、本実施形態では、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面は、傾斜が不連続に変化していれば第１と第２の成形樹脂の界面の剥離の進行を抑えることができる。
また、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面において、傾斜が不連続に変化する部分は必ずしも第２の成形樹脂２１の外周全周にわたって形成されている必要はないが、好ましくは、第２の成形樹脂２１の外周全周にわたって傾斜が不連続に変化する部分（例えば、図３における段部２１ｓ）を形成する。
また、リードフレームの上側に配置された第２側面は、リードフレームが突出する側面において、リードフレームの下側にも配置されていてもよい。さらに、リードフレームは、第１の成形樹脂と完全に離間して配置されていてもよい。これにより、パッケージ内部への水分等の浸入がさらに抑えられ、より信頼性の高い発光装置とすることができる。
本発明の実施形態に係る発光装置は、屋外ディスプレイ等の画像表示ユニットとして用いることができる。画像表示ユニットは、防水用樹脂が発光装置の第２側面２２および側面から突出するリードフレームを覆うとともに、第１側面１２の一部を覆うように形成されることが好ましい。側面に配置される第２の成形樹脂で形成される第２側面が防水用樹脂で覆われることにより、コントラストを低下させること無く、発光装置の防水性を高めることが可能となる。
また、第２側面２２は第１側面１２より突出していることがより好ましい。これにより発光装置内部への雨水等の水分の浸入をより効果的に防止することができるとともに、画像表示ユニットとして用いる際に、防水用樹脂との密着性を高めることができる。
＜発光素子＞
発光素子は、通常半導体発光素子であり、いわゆる発光ダイオード素子と呼ばれる素子であれば、どのようなものでもよい。発光素子は、少なくとも１つ搭載される。
本発明の実施形態に係る発光装置では、１つ以上の発光素子が搭載されるが、異なる色を発する発光素子が複数搭載されてもよく、特にフルカラーの表示装置に用いられる発光装置には、青色系、緑色系、赤色系の光を発する発光素子を組み合わせることにより色再現性を向上させることができる。
発光素子は、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）、緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子としては、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）、ＧａＰなどの半導体層を用いたもの、赤色（波長６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの光）の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体層を用いたものが挙げられる。
発光素子は、通常、成長用基板（例えば、サファイア基板）上に、半導体層を積層させて形成される。基板は半導体層との接合面に凹凸を有していてもよい。これにより半導体層から出射された光が、基板に当たるときの臨界角を意図的に変えて、基板の外部に光を容易に取り出すことができる。
半導体素子は、活性層に対して同一面側に正負対の電極を有するものや、活性層に対して異なる側に正負電極をそれぞれ有するもののいずれであってもよい。
発光素子は、後述するリードフレームに搭載され、そのために、接合部材が用いられる。例えば、青及び緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させて形成された発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをしてもよいし、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材を用いてもよい。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングしてもよい。
本発明の実施形態に係る発光装置には、発光素子の他、保護素子が搭載されていてもよい。保護素子は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。具体的には、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。搭載する部位は、開口内であって、発光素子の近傍でもよいが、樹脂パッケージ内に一部又は全部が埋設されていてもよい。
＜リードフレーム＞
本発明の実施形態に係る発光装置のパッケージには、リードフレームが一部埋設されている。リードフレームは、発光素子を搭載するための部材である。また、発光素子と電気的に接続される電極及びリード端子としての役割も果たす。そのために、リードフレームは、一部が開口部の底面に露出するとともに、端部がパッケージの側面から外部に突出するようにパッケージに埋設されている。リードフレームの開口底面における一部表面の露出により、発光素子からの光を反射させ、効率よく正面方向へと取り出すことができる。
リードフレームには、開口部の底面に露出される部分において、厚さ方向に貫通孔が形成されていても良い。貫通孔からは、パッケージの底面が露出するため、リードフレームに貫通孔を形成することは、開口部に封止樹脂を充填したときに、封止樹脂がリードフレームと接触する面積が減り、パッケージと接触する面積が増加することになる。封止樹脂とパッケージ成形樹脂との密着性はリードフレームと封止樹脂との密着性より強いため、パッケージと封止樹脂との固定力を増加させることができる。
また、リードフレームは、パッケージに埋設される部分において、厚さ方向に貫通孔が形成されたり、一部が切り欠かれていてもよい。パッケージがリードフレームと接触する面積が増加することになり、パッケージとリードフレームとの固定力を増加させることができる。
リードフレームは、通常、１つの発光装置において２つ以上備えられており、さらに発光素子の数＋１つ以上、あるいは、発光素子数の２倍以上であってもよい。例えば、発光素子が３つ搭載される場合には、１つのリードフレームに１つの発光素子を載置し、これらの発光素子は、それらが載置されたリードフレームと、それぞれ別のリードフレームに、それぞれ電気的に接続される。なお、複数のリードフレームは、上述した発光素子の電極との電気的な接続以外、実質的に電気的に分離されてパッケージ内に配置されている。このように複数の発光素子が搭載される場合、１つのリードフレームにそれぞれ１つの発光素子を載置することにより、各発光素子から発生する熱を、各リードフレームにより効率よく外部に放熱することができる。
リードフレームは、実質的に板状であればよく、波形板状、凹凸を有する板状であってもよい。材料は特に限定されず、発光素子に適当な電力を供給することができるような材料等であればよい。また、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。また、リードフレームの表面には、搭載される発光素子からの光を効率よく取り出すために反射メッキ（例えば、銀又は銀合金、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等による）が施されていることが好ましい。リードフレームの大きさ、厚み、形状等は、得ようとする発光装置の大きさ、形状等を考慮して適宜調整することができる。
リードフレームのパッケージ外におよぶ部位（つまり、リード端子）は、発光装置に搭載される発光素子の放熱性及び発光装置の使用態様（配置空間、配置位置など）を考慮して、その形状、大きさ等を適宜調整することができる。また、リード端子は、他の電子機器との位置関係などの使用態様に応じて、適宜屈曲、変形させることができる。
さらに、リードフレームは、パッケージに埋設された部分で屈曲されていることが好ましい。これにより、パッケージとリードフレームとの密着性が高まるため、両部材の剥離やそれにともなう水分等の浸入を有効に防止できるとともに、開口部の深さを浅くすることができるため、光取り出し効率の高い発光装置となる。
本発明の実施形態にかかる発光装置１００では、第２の成形樹脂を射出成形する際に使用する金型として、リードフレームの位置を固定するための押さえピンのある金型を使用することにより、開口部底面に露出するリードフレームの位置ずれを防止することができる。押さえピンは上金型に設けられ、パッケージ開口部の底面に露出するリードフレームの下面側を押さえて、リードフレームを固定する。第２の成形樹脂の形成時に押さえピンと接していた部分には、第２の成形樹脂は形成されず、第１の成形樹脂形成時に第１の成形樹脂が配置される。このため、押さえピンのある金型を使用すると、第１の成形樹脂とリードフレーム下面は接触して配置されることになる。しかし、リードフレーム上面は第１及び第２の成形樹脂の界面とは離間して配置されているため、開口部内部への水分の浸入は防止することができる。さらに、リードフレームがパッケージに埋設された部分で屈曲されていることにより、より効果的に水分等の浸入を抑えることができる。さらに、開口部底面に露出するリードフレームの位置ずれを防止することにより、ダイスの位置精度も上がり、つまりは発光装置としての配光を安定させることができ、量産性を向上させることができる。
＜封止樹脂＞
本発明の実施形態に係る発光装置では、パッケージの開口部内に、封止樹脂が充填されている。封止樹脂は、発光素子や導電性ワイヤ、リードフレームの一部を封止して、塵芥や水分、外力などから保護する部材である。透光性樹脂の母材は、発光素子から出射される光を透過可能な材料（好ましくは透過率７０％以上）で形成されていることが好ましい。
具体的には、付加又は縮合型のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられるが、好ましくはシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である。本発明の実施形態に係る発光装置を、屋外ディスプレイに用いられる画像表示ユニットとして使用する場合は、特に耐水性に優れたエポキシ樹脂が好適に使用される。
封止樹脂には、拡散剤又は蛍光物質を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子からパッケージの外部へ出射される光の波長を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などの無機蛍光体など、種々好適に用いられる。なお、必要に応じて、２種類以上の封止樹脂を用いてもよい。
＜ワイヤ＞
本発明の実施形態に係る発光装置では、発光素子に形成された一対の電極が、発光素子への電力供給のために、ワイヤによって、リードフレーム及び／又は隣接する発光素子の電極と電気的に接続されている。ワイヤの材料及び直径などは、特に限定されるものではなく、当該分野で通常使用されているものを利用することができる。特に、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。
ワイヤは、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、銀等の金属及びそれらの合金を用いたもの、ワイヤ表面に銀又は銀合金を被覆したもの等を用いることができる。なかでも、反射率が高い材料としては、銀、銅、鉛、アルミニウム、白金又はこれらの合金が好ましく、銀又は銀合金がより好ましい。
ワイヤの直径は、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜７０μｍ程度が挙げられ、１５〜５０μｍ程度が好ましく、１８〜３０μｍ程度（例えば、２５μｍ程度）がより好ましい。ワイヤの熱伝導率は、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ２・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ２・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。
＜画像表示ユニット＞
図７および図８は、本発明の実施形態に係る発光装置１００を用いた画像表示ユニットである。画像表示ユニットは、屋外等に設置される大型ディスプレイに用いられる複数の発光装置１００によって構成されるユニットである。画像表示ユニットは、発光装置１００と、防水用樹脂７１と、回路基板８１と、を備えている。回路基板上に複数の発光装置１００が配置され、発光装置１００の側面には、防水用樹脂７１が被覆される。
防水用樹脂は、発光装置内部に雨水や外気中の湿気等の水分が浸入することを防止するためのものである。防水用樹脂は、例えばシリコーン樹脂で形成されており、回路基板上において、回路基板上に取り付けられた発光装置の側面を覆うように形成される。防水用樹脂は、回路基板上において、複数の発光装置パッケージの第２側面と突出するリードフレームを覆うとともに、パッケージの第１側面の一部を覆うように、形成されることが好ましい。これにより、発光装置の内部に、雨水等の水分が浸入することをより確実に防止することができる。
回路基板は、複数の発光装置を配置し、電気的に結合かつ機械的に保持している。回路基板は矩形平板状に形成され、図示しない定電流駆動回路、駆動制御回路、通信回路等を実装したガラスエポキシ基板で構成されている。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
本実施例の発光装置１００を、図１に示す。この発光装置１００は下記のようにして得られる。
最初に、０．１５ｍｍの厚みの鉄入り銅の板に打ち抜き加工及び曲げ加工を施したものに、銀でめっきされた導体配線としてのリードフレーム３１と、第２の成形樹脂２１としてのＴｉＯ２を含んだ白色のＰＰＡ樹脂とを用い、まず、第２の成形樹脂を射出成形にて形成する。
本実施例の発光装置１００では、第２の成形樹脂を形成する際に、押さえピンのある金型を使用して開口部底面に露出するリードフレームの位置を固定している。本実施例の発光装置１００にはリードフレームが６つ備えられており、６つの押さえピンが、パッケージ開口部の底面に露出する６つのリードフレームの下面側を固定している。これにより、樹脂成形時のリードフレームの位置精度を上げることができるため、ダイスの位置精度も上がり、つまりは発光装置としての配光を安定させることができ、量産性が向上する。
また、樹脂成形時に金型表面に添って樹脂から出るガスが抜けるが、各リードフレームと接する押さえピンのある金型を使用することで、成形樹脂の充填性を上げることができ、リードフレームと成形樹脂の密着性を向上させることができる。
本実施例の発光装置１００では、第２の成形樹脂２１はパッケージの開口部を形成する。開口部は、底面と底面からパッケージ上面に連続する内壁面からなり、第２の成形樹脂が開口部の底面および内壁面を形成している。さらに第２の成形樹脂は、パッケージに埋設されるリードフレームの上面（開口部底面に露出させる部分を除いた上面）を覆って配置され、パッケージ側面から突出するリードフレームの上側に第２側面を形成する。
次に、第１の成形樹脂１１としてのカーボンブラックを含んだＰＰＡ樹脂を用いて、第１の成形樹脂を射出成形にて形成する。第１の成形樹脂１１は、パッケージ上面において、開口部内壁面の周囲の第２上面２１ａの周りに第１上面１１ａが形成されるように、第２の成形樹脂を覆うように形成される。このとき、第２側面は第１の成形樹脂で覆われることなく、パッケージの側面の一部を構成する。
第２の成形樹脂の形成時に押さえピンと接していた部分には第１の成形樹脂が配置される。押さえピンは、パッケージ開口部の底面に露出するリードフレームの下面側を押さえるので、第１の成形樹脂とリードフレーム下面は接触して配置されるが、開口部底面および内壁面に第１の成形樹脂が露出することはない。
このようにして形成されたパッケージは、リードフレームの上面が、第１の成形樹脂１１と第２の成形樹脂２１との界面と離間して配置されるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
本実施例のパッケージは、上面が縦３．２ｍｍ、横３．２ｍｍ、パッケージ端部においての底面から上面までの高さが２．７ｍｍの略直方体の形状である。
また、開口部４０は、パッケージ上面の略中央に設けられており、縦２．２ｍｍ、横２．４ｍｍの、角部が半径０．８５ｍｍで丸められた正方形状で、パッケージの上面からの深さは１．１ｍｍである。開口部４０の内壁面は、底面から上面側にむかって約８０度の角度で広がるよう傾斜している。第２の成形樹脂２１は、パッケージの上面において、開口部４０を囲むように０．１ｍｍの幅で露出しており、第１の成形樹脂１１はその周りを取り囲むように設けられている。
開口部４０の内壁面には溝部を有する段差が設けられており、この段差部がアンカーとなって、封止樹脂との剥離を防止している。段差は、溝部の平面形状がパッケージ上面における開口部４０の平面形状と略相似形状になるよう、パッケージの上面の開口部から０．３３ｍｍ離れた位置に設けられている。
パッケージの側面からは、リードフレームが外部に突出して配置される。突出するリードフレームの上側には第２の成形樹脂が配置されており、第２の成形樹脂の上側には、第１の成形樹脂が配置されている。側面に配置される第２の成形樹脂は、突出するリードフレームの上側に０．２５ｍｍの厚さで配置される。この厚さは特に限定されないが、画像表示ユニットとして使用する際に側面を防水用樹脂で覆うことを考慮すると、突出するリードフレームおよび第２の成形樹脂が、パッケージ全体の高さの半分以下に収まるように配置されることが好ましい。
次に、このパッケージの開口部４０の底面に露出するリードフレームに、それぞれ波長４７０ｎｍ、５３０ｎｍ、６２５ｎｍの光を発する矩形の発光素子５１である発光ダイオードを、図示しないエポキシ樹脂又は銀ペーストを用いて負極側のリードフレームにそれぞれ接着し、直径２５μｍのＡｕのワイヤ６１によって正負のリードフレーム３１と電気的に接続する。
パッケージの底面には６つのリードフレームのそれぞれ一部が露出しており、それぞれの端部がパッケージ側面から突出するように、パッケージに埋設されている。リードフレームは、１つのリードフレームに１つの発光素子を載置し、これらの発光素子は、それらが載置されたリードフレームと、それぞれ別のリードフレームに、それぞれ電気的に接続される。このように１つのリードフレームにそれぞれ１つの発光素子を載置することにより、各発光素子から発生する熱を、各リードフレームにより効率よく外部に放熱することができる。
そして、開口部４０内に封止樹脂４１としてのエポキシ樹脂を４．５ｍｇポッティングする。このとき、液状のエポキシ樹脂が、パッケージ上面から盛り上がるようにポッティングする。その後、１００℃で３時間、１５０℃で４時間熱し、エポキシ樹脂を硬化させる。エポキシ樹脂は熱硬化により収縮するため、はじめに盛り上がるようにポッティングすることで、硬化後にパッケージ上面と同じ高さになるよう形成することができる。
最後に、リードフレーム３１の端部（パッケージ側面から外部に突出して配置されたリードフレーム）をパッケージに沿って折り曲げる。
このようにして、本実施例の発光装置１００が得られる。
実施例２の発光装置２００は、図５に示すように、第２側面が、パッケージ側面から突出するリードフレームの上側だけではなく、リードフレームの下側にも配置されていること以外は、実施例１と同様にして製造する。このようにしても、本発明の効果を得ることができる。
実施例３の発光装置３００は、図６に示すように、パッケージ内部のリードフレームと第１の成形樹脂１１が接していない。このような発光装置３００は、第２の成形樹脂を形成する際の金型に、押さえピンの無い金型を使用すること以外は、実施例１と同様にして製造する。このようにしても、本発明の効果を得ることができる。
１１ 第１の成形樹脂
１２ 第１側面
２１ 第２の成形樹脂
２２ 第２側面
３１ リードフレーム
４０ 開口部
４１ 封止樹脂
５１ 発光素子
６１ ワイヤ
７１ 防水用樹脂
８１ 回路基板
１００、２００、３００ 発光装置
Ｄ ディスプレイ
Ｕ 画像表示ユニット

Claims (9)

  1. 上面側に開口部を有するパッケージと、
    一部が前記パッケージから前記開口部の底面に露出するとともに、端部が前記パッケージの側面から外部に突出するように前記パッケージに埋設されたリードフレームと、
    前記開口部の底面に露出する前記リードフレームの上面に接続される発光素子と、を備え、
    前記パッケージは、
    前記上面の一部を構成する第１上面を有する第１の成形樹脂と、
    前記パッケージの開口部の内壁面と、前記上面の一部を構成し前記第１上面の内側で前記開口部を取り囲む第２上面とを有する第２の成形樹脂と、を含み、
    前記第２の成形樹脂は、前記第１の成形樹脂よりも前記発光素子から出射される光に対する光反射性が高く、
    前記パッケージに埋設されたリードフレームの上面は、前記第１の成形樹脂と前記第２の成形樹脂との界面と離間して配置されることを特徴とする発光装置。
  2. 前記パッケージの前記側面は、前記第１の成形樹脂で形成される第１側面と、前記第２の成形樹脂で形成される第２側面とを備え、
    前記第２側面は、前記第１側面の下側に配置され、かつ、少なくとも前記突出するリードフレームの上側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第２の成形樹脂の外周面は、前記開口部の底面より高い位置に、前記上面に直交する方向に対して交差するように設けられた段部を有し、該段部により前記第１の成形樹脂と前記第２の成形樹脂との界面が屈曲している請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記段部は、前記第２の成形樹脂外周全体にわたって設けられている請求項３に記載の発光装置。
  5. 前記第２側面は、前記第１側面より突出していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記第２側面は、前記リードフレームの上側と下側とに配置されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 前記リードフレームが、前記第１の成形樹脂と離間して配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置が複数配置された回路基板と、
    前記回路基板上において、前記複数の発光装置の前記パッケージの側面および前記突出するリードフレームを覆うように形成された防水用樹脂と、
    を備えることを特徴とする画像表示ユニット。
  9. 請求項２〜７のいずれか一項に記載の発光装置が複数配置された回路基板と、
    前記回路基板上において、前記複数の発光装置の前記突出するリードフレームおよび前記第２側面を覆うとともに、前記第１側面の一部を覆うように形成された防水用樹脂と、
    を備えることを特徴とする画像表示ユニット。
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