JP2015119011A - 樹脂パッケージ及び発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子から発生した熱の放熱性が良好で、発光素子から発せられた光の発光効率を向上させることができる樹脂パッケージを提供すること。
【解決手段】樹脂パッケージ1は、上面2gに開口2fを有する凹部2aが設けられた樹脂成形体2と、凹部2aの底面1aにおいて、少なくとも一部が樹脂成形体から露出される第1リード31及び第2リード32と、を有している。凹部2aの内側面2cは、湾曲部2eと、湾曲部2eより下側の段差部2dと、を有している。第1リード31は、発光素子4が載置される突起部31aを有し、突起部31aの上面は、段差部2dの上端よりも高い位置にある。
【選択図】図1

Description

本発明は、樹脂パッケージ及び発光装置に関する。
ケースに設けられた開口の底面にLEDチップが配置された発光装置において、開口の反射面が湾曲状であり、ケースの底面に所定の高さの素子搭載部を設けた発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図9は、特許文献1に記載された従来の発光装置100を示す縦断面図である。
特開2008−4640号公報
図9に示す発光装置100では、発光素子300は、樹脂製の反射ケース200の素子搭載部210に実装されているので、放熱性に問題があった。
そこで、本発明は、発光素子から発生した熱の放熱性が良好で、発光素子から発せられた光の発光効率を向上させることができる樹脂パッケージ及び発光装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の樹脂パッケージは、上面に開口を有する凹部が設けられた樹脂成形体と、前記凹部の底面において、少なくとも一部が前記樹脂成形体から露出される第1リード及び第2リードと、を有する樹脂パッケージであって、前記凹部の内側面は、湾曲部と、該湾曲部より下側の段差部と、を有し、前記第1リードは、発光素子が載置される突起部を有し、該突起部の上面は、前記段差部の上端よりも高い位置にあることを特徴とする。
本発明に係る樹脂パッケージ及び発光装置によれば、発光素子から発生した熱の放熱性が良好で、発光素子から発せられた光の発光効率を向上させることができる。
第1実施形態に係る樹脂パッケージに発光素子を実装した状態を示す概略斜視図である。 第1実施形態に係る樹脂パッケージに発光素子を実装した状態を示す概略正面図である。 図1の樹脂パッケージを用いた発光装置の断面図である(A−A断面)。 図1の樹脂パッケージを用いた発光装置の断面図である(B−B断面)。 第2実施形態に係る樹脂パッケージに発光素子を実装した状態を示す概略平面図である。 図5の樹脂パッケージを用いた発光装置の断面図である(C−C断面図)。 第3実施形態に係る発光装置を示す断面図である。 第4実施形態に係る発光装置を示す断面図である。 従来の発光装置の縦断面図である。
以下、図1〜図4を参照して本発明の第1実施形態に係る樹脂パッケージ及び発光装置を説明する。
ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための樹脂パッケージ1を例示するものであって、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、各図に示す部材の大きさや厚さや位置関係等は、説明を明確にするため一部誇張して記載してある。
また、実施形態を説明するのにあたって、便宜上、樹脂成形体2の封止部材5が配置された側を上方向、樹脂成形体2の上面2gの幅の長い側を長手方向、その上面2gの幅の狭い側を短手方向とする。
≪樹脂パッケージ≫
図1及び図2に示すように、樹脂パッケージ1は、発光素子4が載置可能な凹部2aを備えている。凹部2aの底面1aに、第1リード31と第2リード32と、を有して構成されるリード3が設置されている。
図3及び図4に示すように、樹脂成形体2の内側面2cは、湾曲部2eと、それより下側の段差部2dとを有している。底面1aに露出された第1リード31は突起部31aを有しており、突起部31aの上面31bが素子載置面となる。この突起部31aの上面31bは、段差部2dの上端よりも高い位置にある。
≪樹脂成形体≫
図4に示すように、樹脂成形体2は、第1リード31及び第2リード32の一部を内包するように一体成形した絶縁性の樹脂材料である。樹脂成形体2は、例えば、平面視形状が長方形で、外形が略直方体であり、上面2gの中央部に開口2fを有する凹部2aを有する。
凹部2aは、底面2bと、内側面2cと、から形成されている。
凹部2aの内側面2cには、内側面2cの下側内周端から上方向に段差を付けて形成された段差部2dと、段差部2dから内側面2cの上端部に亘って湾曲した湾曲部2eと、が形成されている。
段差部2dは、凹部2aの底面2bから上方向に高さH1で設けられた部位である。樹脂成形体2は、この段差部2dの上端が湾曲部2eの下側に形成されている。段差部2dは、断面視形状が直線状(凹部2aの底面2bに対して略垂直な面)になるように形成されている。つまり、金型の側面を直線状にすることによって形作られるものである。リード3を挟持する面に対して、断面視形状が直線となる側面の金型とすることで、リード3を強固に挟持することができるため、リード3と金型との間に成形樹脂が入り込みにくくすることができる。これにより、バリが発生するのを抑制することができる。
湾曲部2eは、段差部2dの上端よりも上側の内側面2cであり、断面視において湾曲するように形成された傾斜面である。第1実施形態では、段差部2dの上端から樹脂成形体2の上面2g(内側面2cの上端部)に亘って形成された傾斜した面(湾曲面2e)である。このような湾曲部2eは、発光素子4から発せられた光を上方向に向けて反射する反射面として機能する。湾曲部2eは、縦断面視して段差部2dから開口2fの開口縁に向かって拡径して形成されている。
凹部2aの内側面2cの上端が樹脂成形体2の上面2gにまで達する場合、その上端近傍は、樹脂成形体2の上面2gに対して垂直又はそれに近い角度となるような形状とすることができる。このように、凹部2aの内側面2cの上端部は、縦断面視して曲面よりもストレートに近い形状に形成されていることにより、光の反射方向を上方向に指向させることができる。このため、導光板への入光効率を向上させることができると共に、入光部近傍の見栄えをよくすることが可能となる。つまり、内側面2cの上端において、湾曲していない部分(直線部)を有している。このような直線部を、湾曲部2eの接線方向となるように延長させることで、湾曲部2eと直線部とを、自然な連続面として得ることができる。このように、湾曲部2eの上側に直線部を設けることで、導光板の入光部への光入射効率を向上させることができる。また、入光部近傍の見栄えを改善することができる。直線部の下端(湾曲部の上端)は、発光素子4の上面よりも上側に位置するのが好ましく、さらに好ましくは、樹脂成形体2の上面2gに近い位置とするのがより好ましい。このようにすることにより、さらに、導光板の入光部への光入射効率を向上させることができる。
≪リード≫
リード3は、発光素子4と外部電源とを電気的に接続するためのリード端子であり、正負一対の電極として機能するように少なくとも2つのリード3(第1リード31と第2リード32)を有する。
図4に示すように、第1リード31は、発光素子4が載置されると共に、外部電源等に電気的に接続するためのリード端子であり、樹脂成形体2にインサート成形されている。第1リード31は、略板状部材を適宜に折曲形成されてなり、樹脂成形体2に埋設されると共に、凹部2aの底面1aに露出されるインナリード部31eと、樹脂成形体2の外側に配置されるアウタリード部31fとを有している。
第1リード31のインナリード部31eには、突起部31aと、ワイヤ領域を含む平面部31cとが形成されている。
突起部31aは、樹脂成形体2の段差部2dの上面より上側に発光素子4を位置させるためのものであり、第1リード31の上面側に一体形成されている。突起部31aは、平面視で凹部2aの略中央において、ワイヤ接続部を含む平坦部から上方向に突出して形成された略四角柱形状の突起である(図1参照)。
突起部31aの上面31bは、発光素子4が実装される素子載置面であり、凹部2a内において、第1リード31の最も高い位置に形成された水平面からなる。突起部31aの基端(すなわち平面部31c)から突起部31aの上面31b(素子搭載部)までの高さH2は、段差部2dにおける高さH1以上の高さに形成されている。
ワイヤ接続部を含む平面部31cは、一端が発光素子4に接続されたワイヤ6の他端が接合される部位であり、平らに形成されている。樹脂パッケージ1の凹部2aの底面2bにおいて、この第1及び第2リード31,32の平面部31cと、これらの間に設けられる樹脂成形体2の底面2bとは、略同一平面上になるように配置されている。
図4に示すように、第2リード32は、第1リード31と同様に、樹脂成形体2に埋設されるインナリード部32bと、樹脂成形体2の外側に配置されるアウタリード部32cとを有する。
インナリード部32bには、一端が発光素子4に接続されたワイヤ6の他端に接合されるワイヤ接続部32aが、樹脂成形体2の底面2b及び第1リード31の平面部(ワイヤ接続部)31cと同一平面上に設けられている。
≪発光装置≫
発光装置Sは、リード3を備えた樹脂パッケージ1と、リード3の突起部31aに載置される発光素子4と、リード3に接続するワイヤ6と、樹脂成形体2の凹部2a内を充填する封止部材5と、を備えている。発光装置Sは、例えば、液晶バックライトや、照明装置等の光源として使用される。
≪発光素子≫
発光素子4は、光を発散する半導体素子であり、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体などが挙げられる。発光素子4は、第1リード31の突起部31aの上面にダイボンド部材(図示省略)によって実装されている。発光素子4は、平面視して凹部2aの中央部に配置され、断面視して段差部2dよりも高い位置に配置されている。なお、発光素子4は、光を発する素子であればよく、輝度や発光色や材料や形状や個数やその種類等は特に限定されず、使用する用途等によって適宜に選定して使用すればよい。
≪封止部材≫
封止部材5は、突起部31aの上面31bに設けた発光素子4を被覆して凹部2a内に充填される透光性を有する絶縁性部材である。封止部材5は、樹脂成形体2の上面2gとほぼ同じ高さまで設けられている。封止部材5は、例えば、蛍光物質を含有した熱硬化性樹脂ベースの複合材料で構成され、発光装置Sの色調調整を行うものである。また、封止部材5は、発光素子4を、外力や埃、水分などから保護すると共に、発光素子4の耐熱性、耐候性、耐光性を良好なものとする。また、封止部材5には、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させたり、配光や色ムラを制御する目的で拡散材やフィラーを含有させたりすることができる。封止部材5は、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミド等の耐候性に優れた透明樹脂や、ガラス等の材料からなる。
ワイヤ6は、発光素子4と、第1リード31及び第2リード32とを接続するためのものであり、Au、Ag、Al,Cuなどの導電性金属材料によって構成される。
≪樹脂パッケージの製造方法≫
次に、図1〜図4を参照しながら本発明の第1実施形態に係る樹脂パッケージ1の製造方法を説明する。
まず、第1リード31及び第2リード32となる部分を含んだリードフレームを準備する。このようなリードフレームは、板状のリードフレームを、加工されて得ることができる。平面形状の加工は、プレス、パンチ、ブラスト、エッチング等の方法によって行うことができる。また、突起部31aの加工、すなわち、凹凸加工は、平面形状の加工と同様の方法で行ってもよく、あるいは、あらかじめ突起部31a、又は、突起部31aを含む厚膜部が形成された異形条のリードフレームを用いてもよい。
一枚のリードフレームには、後に樹脂パッケージ1の第1リード31及び第2リード32となる部分が含まれており、樹脂成形、発光素子載置、封止部材形成などの種々の工程を経て、最終的に切断して発光装置Sとされるまでの工程においては、樹脂パッケージ1の集合体として取り扱われる。尚、説明の便宜上、1つの樹脂パッケージ単位で以下説明をする。
一枚のリードフレームには、後に樹脂パッケージ1の第1リード31及び第2リード32となる部分が含まれており、樹脂成形、発光素子載置、封止部材形成などの種々の工程を経て、最終的に切断して発光装置Sとされるまでの工程においては、樹脂パッケージ1の集合体として取り扱われる。尚、説明の便宜上、1つの樹脂パッケージ単位で以下説明をする。
上記のようなリード3を上下金型内に挟持するようにセットする。上金型は、樹脂成形体2の凹部2aに対応する凸部を有している。さらに、上金型の凸部の頂面には、第1リード31の突起部31aに対応する凹部2aを有している。
上金型の凸部の側面は、樹脂成形体2の内側面2cに対応する形状をしており、湾曲部2eと、段差部2dとを有している。上金型の凸部の頂面から連続する側面が、樹脂成形体2の段差部2dに対応するよう、その断面視は直線状になっている。このような上金型形状とすることで、上金型の湾曲部がリード3と直接的に接することがないため、上金型とリード3との間に隙間が形成されにくい。そのため、バリの形成が抑制される。また、上金型の凸部の頂面から連続する側面の長さ(凸部頂面からの長さ)は、上金型の凸部の頂面に設けられた凹部の深さ(凸部頂面からの深さ)よりも短くなっている。これにより、樹脂成形体2の凹部2aの内側面2cの段差部2dの上端よりも、リード3の突起部31aの上面の方が高い位置にある樹脂パッケージ1を得ることができる。
上下金型及びリード3で囲まれた空洞内に、溶融された成形樹脂が充填され、その後冷却し、金型から取り出されて樹脂パッケージ1の集合体が得られる。得られた樹脂パッケージ1は、上面に開口を有する凹部2aが設けられた樹脂成形体2と、凹部2aの底面2bに2つのリード3が露出されている。凹部2aの内側面2cは、湾曲部2eと、湾曲部2eより下側に段差部2dと、を有しており、第1リード31の突起部31aの上面は、段差部2dの上端よりも高い位置にある。
≪樹脂パッケージを用いた発光装置の製造方法≫
上記のように得られた樹脂パッケージ1(集合体)の、凹部2a内に発光素子4を載置する。詳細には凹部2aの底面2bに露出された第1リード31の突起部31aの上面31bに、ダイボンド部材(図示省略)を介在して発光素子4を固定する。
次に、ワイヤ6,6の一端部を発光素子4に接続し、他端部を平坦部(ワイヤ接続部31c,32a)にそれぞれ接続する(ワイヤ6の接続は、先に平坦部に接続後に、発光素子4に接続してもよい)。この後、凹部2a内に封止部材5を充填する。その後、樹脂パッケージ1に沿うように、アウタリード部31fを折り曲げ、樹脂パッケージ1を支えているハンガーリードから脱離させることで発光装置Sを得ることができる。
このようにして設けられた発光装置Sは、図4に示すように、発光素子4が、凹部2aの底面1aから高さH2の突起部31aの上面31bに設けられて、段差部2dの高さH1よりも高い位置に配置されている。このため、その発光素子4が発光すると、発光素子4から発した光は、上方向へ効率よく反射される。その結果、発光装置Sは、所望方向に広範囲に明るく照射することができ、発光効率を向上させて高光度に照射することができる。
さらに、発光素子4は、第1リード31に一体形成された突起部31aの上面31bに設けられているので、第1リード31を介在して効率よく放熱することができる。
[第2実施形態]
なお、本発明は、前記第1実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
次に、本発明の第2実施形態を図5及び図6に基づいて説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る樹脂パッケージに発光素子を実装した状態を示す概略平面図である。図6は、図5の樹脂パッケージを用いた発光装置のC−C断面図である。
図5及び図6に示すように、樹脂パッケージ1Aは、第1リード31Aの突起部31Aa及びその周辺のリード3Aの上面が底面と、それよりも高い位置ある樹脂成形体2Aの底面2Ab(湾曲底面)と、それぞれ高さの異なる面を備えた底面を有する。
図6に示すように、第1リード31A側においては、樹脂成形体2Aの段差部2Adがリード3Aの突出部の近傍にまで形成されている。また、第1リード31Aと第2リード32Aの間の樹脂成形体2Aは、第2リード32Aの上面が露出される部分を介して、第2リード32A側の湾曲部2Aeが延長した形状、すなわち、第2リード32A側の端部のほうが、第1リード31A側の端部よりも高くなった湾曲部2Aeの一部となっている。
このように、凹部2Aaの底面2Abを、単一な平面ではなく、凹凸を有する底面2Abとすることができる。ここでは、凹部2Aaの内側面2Acの段差部2Adの上端と同じ高さの上面2Agを有する樹脂成形体2Aの湾曲部底面を図示している。なお、これに限らず、段差部2Adの上端と異なる高さの樹脂成形体の湾曲部底面であってもよい。
また、リード3Aは、正負一対の2つのリード3A(第1リード31A及び第2リード32A)のうちの少なくとも1つに素子搭載部31Abが形成されてあれば、その形状は、特に限定されない。
第1実施形態では、図1に示すように、アウタリード部31f,32cが曲げられているが、図6に示すように、リード3Aの上面側に樹脂成形体2Aが形成され、リード3Aの側面の裏面側が露出するような形態でもよい。このようにリード3Aを樹脂成形体2Aの下面において大面積で露出させることにより放熱性に優れた樹脂パッケージ1A及び発光装置SAとすることができる。また、図6ではアウタリード部31Af,32Acは樹脂成形体2Aの外側面から突出しているが、これに限らず、樹脂成形体2Aと同一面となるようにしてもよい。
樹脂成形体2Aの凹部2Aaは、開口2Afの内側面2Acに、湾曲部2Aeよりも上側にさらに段差部を設けてもよい。図6では、断面視において溝2Ahとなるような段差部2Adを設けている。
[第3実施形態]
第3実施形態を図7を用いて説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図7に示すように、発光装置SBは、樹脂成形体2と第1リード31B及び第2リード32Bとを有する樹脂パッケージ1Bと、発光素子4Bと、を備えている。樹脂パッケージ1Bは、凹部2aの内側面2cに湾曲部2eと、湾曲部2eより下側の段差部2dと、を有しており、第1リード31Bの上面31Bb上に発光素子4Bが載置されている。そして、発光素子4Bは、段差部2dの上端の高さH1よりも高い位置である、凹部2aの底面1aから高さH3の位置に、発光層41Bを有している。第1リード31Bは、突起部31a(図4参照)を有していない点が第1実施形態の第1リード31(図4参照)と異なる点である。
このように構成された発光素子4Bは、、発光素子4Bを構成する半導体層42B,43B及び基板44Bのうち、発光層41Bよりも下側に位置する半導体層42Bや基板44Bの厚みを調整することで得ることができる。窒化ガリウム系化合物半導体を発光層41Bとする発光素子4Bの場合は、成長基板としてのサファイアやSiC(炭化ケイ素)の厚みを厚くしたり、その上に成長させたn型半導体層の厚みを厚くすることができる。
また、発光素子4Bは、成長基板ではない基板を貼り合わせたものを用いてもよい。例えば、成長基板上にn型半導体層、発光層(活性層)、p型半導体層が形成された発光素子を準備し、そのp型半導体層に別の基板を貼り合わせる。次いで、成長基板を剥がすことで、得ることができる発光素子であってもよい。この場合、p型半導体層の上に発光層、n型半導体層が位置するようになる。
更に、このp型半導体層に基板が張り合わせられた発光素子のn型半導体層に別の基板を貼り合わせた後に、p型半導体層に貼り合わせられていた基板を剥がした発光素子とすることもできる。この場合、もとの成長基板と同じ位置に成長基板ではない基板が位置するようになる。このように、貼り合わせる基板として、Cu(銅)、W(タングステン)、CuW(銅タングステン合金)などの金属や、サファイア、SiCなどを用いることができる。
[第4実施形態]
第4実施形態を図8を用いて説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図8に示すように、発光装置SCは、樹脂成形体2と第1リード31C及び第2リード32Cとを有する樹脂パッケージ1Cと、発光素子4Cと、を備えている。樹脂パッケージ1Cは、凹部2aの内側面2cに湾曲部2eと、湾曲部2eより下側の段差部2dと、を有しており、第1リード31C上に発光素子4Cが載置されている。第1リード31Cは、突起部31Caを有しており、その突起部31Caの上面31Cbに発光素子4Cが載置されている。そして、突起部31Caの上面31Cb(素子搭載部)が、段差部2dの高さH1よりも低い高さH4の位置にあり、その上に載置された発光素子4Cの発光層41Cが、段差部2dよりも高い位置にある。第1リード31Cは、凹部2aの底面2bよりも突出する突起部31Caがある点で第1実施形態の第1リード31(図4参照)と同じであるが、その上面31Cbが段差部2dよりも低い位置に設置されている点で第1実施形態の第1リード31(図4参照)と異なる。
第4実施形態も、第3実施形態と同様に、発光素子4Cを構成する半導体層42C,43C及び基板44Cのうち、発光層41Cの下側に位置する半導体層42Cや基板44Cの厚みを調整することで得ることができる。第4実施形態の発光素子4Cは、第3実施形態の発光素子4B(図7参照)と比して、それらの厚みを薄くすることができる。
1,1A,1B,1C 樹脂パッケージ
1a 底面
2,2A 樹脂成形体
2a,2Aa 凹部
2c,2Ac 内側面
2d,2Ad 段差部
2e,2Ae 湾曲部
2f,2Af 開口
2g,2Ag 上面
3,3A リード(リードフレーム)
4,4B,4C 発光素子
31,31A,31B,31C 第1リード(リードフレーム)
31a,31Aa,31Ca 突起部
31b,31Bb,31Cb 上面
31c 平面部(ワイヤ接続部)
32a ワイヤ接続部
32,32A,32B,32C 第2リード(リードフレーム)
41B,41C 発光層
H1 段差部の高さ
H2,H3,H4 素子搭載部の高さ
S,SA,SB,SC 発光装置

Claims (8)

  1. 上面に開口を有する凹部が設けられた樹脂成形体と、前記凹部の底面において、少なくとも一部が前記樹脂成形体から露出される第1リード及び第2リードと、
    を有する樹脂パッケージであって、
    前記凹部の内側面は、湾曲部と、該湾曲部より下側の段差部と、を有し、
    前記第1リードは、発光素子が載置される突起部を有し、
    該突起部の上面は、前記段差部の上端よりも高い位置にあることを特徴とする樹脂パッケージ。
  2. 前記樹脂成形体は、前記第1及び第2リードの間において、該第1リード及び第2リードの上面よりも高い上面を有する請求項1に記載の樹脂パッケージ。
  3. 前記内側面は、前記湾曲部よりも上側に直線部を有する請求項1又は請求項2に記載の樹脂パッケージ。
  4. 上面に開口を有する凹部が設けられた樹脂成形体と、前記凹部の底面において、少なくとも一部が前記樹脂成形体から露出される第1リード及び第2リードと、を有する樹脂パッケージと、前記第1リードに載置される発光素子と、を備えた発光装置であって、
    前記凹部の内側面は、湾曲部と、該湾曲部より下側の段差部と、を有し、
    前記発光素子は、前記段差部の上端よりも高い位置に、発光層を有することを特徴とする発光装置。
  5. 前記第1リードは、前記凹部の底面よりも突出する突起部を有し、
    該突起部は、前記発光素子が載置される上面を有する請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記突起部の上面は、前記段差部の上端よりも高い位置にある請求項5に記載の発光装置。
  7. 前記内側面は、前記湾曲部よりも上側に直線部を有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 前記直線部は、その下端が前記発光素子の上面よりも上側に位置する請求項7に記載の発光装置。
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