JP2017005247A - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対のリード11a、11bを少なくとも第1の方向に複数有するリードフレーム11と、凹部13aを複数備え、凹部13aの底面に一対のリード11a、11bの第1主面を露出する樹脂部とを含む樹脂成形体13、凹部13a内の一対のリード11a、11bに実装された発光素子12を準備する工程と、一対のリード11a、11bと、一対のリード11a、11bと少なくとも第1の方向に隣接する別の一対のリード11a、11bとの間を電気的に分離するとともに、樹脂部の厚み方向の一部を残して、樹脂成形体13を切断する工程と、樹脂部の厚み方向に残った部分を切断し、発光素子12ごとに個片化する工程とをこの順に含む発光装置の製造方法。
【選択図】図6A
Description
しかし、小型の発光装置及び薄膜のテープの接着剤層の積層構造において、両者の界面で確実に分割することは、非常に高い加工精度が求められ、確実な検査を実行することは困難である。
(1)一対のリードを少なくとも第1の方向に複数有するリードフレームと、凹部を複数備え、前記凹部の底面に前記一対のリードの第1主面を露出する樹脂部と、を含み、前記凹部に発光素子を収容する樹脂成形体を準備する工程と、
前記一対のリードと、該一対のリードと少なくとも第1の方向に隣接する別の一対のリードとの間を電気的に分離するとともに、前記樹脂部の厚み方向の一部を残して、前記樹脂成形体を切断する工程と、
前記樹脂部の厚み方向に残った部分を切断し、前記発光素子ごと又は複数の発光素子群ごとに個片化する工程とを、この順に含む発光装置の製造方法。
(2)第1主面を有する一対のリードと、
凹部を備え、前記凹部の底面に前記一対のリードの第1主面が露出する光反射性の樹脂部と、
前記一対のリードの第1主面に実装された発光素子とを備える発光装置であって、
前記一対のリードの外側面と、前記樹脂部の上面側の外側面との間に段差を有する発光装置。
また、色調が良好で、精度の高い高品質の発光装置を提供することができる。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
本明細書において投影平面視とは、発光装置の光取り出し面側から投影図を見ることを意味する。
本開示の発光装置の製造方法では、まず、リードフレーム及び樹脂部を含み、かつ発光素子が収容された樹脂成形体を準備し、次いで、一対のリード間と別のリードとの間を電気的に分離するとともに、樹脂部の厚み方向の一部を残して、樹脂成形体を切断し、その後、樹脂部の厚み方向に残った部分を切断し、発光素子ごと又は複数の発光素子群ごとに個片化する工程をこの順に含む。この方法においては、リードフレームの形態及び切断の効率の観点から、切断は、通常矩形のリードフレームを用いる場合は縦横方向又は長手方向及び短手方向に行うことが好ましい。よって、製造される発光装置は、通常、平面視において、四角形又はこれに近似する形状を有する。
(樹脂成形体)
まず、樹脂成形体を準備する。
樹脂成形体は、発光素子を収容し、リードフレームと樹脂部とを含む。リードフレームは、一対のリードを少なくとも一方向(一対のリードが行列方向にマトリクス状に配置されている場合は、第1の方向及びこれに直交する第2の方向)に複数有する。樹脂部は、凹部を複数備え、この凹部の底面に一対のリードの第1主面を露出する。
本願明細書においては、樹脂部及び/又は樹脂成形体の凹部の開口部が形成された面を、発光素子から出射された光を取り出す、発光装置の光取り出し面と称する。
リードの第1主面は、平坦であることが好ましいが、リードを構成するリードフレームの材料自体に若干の凹凸が形成されていてもよい。例えば、リードフレームの材料が、板状及び波状であってもよいし、部分的に厚くなる又は薄くなっていてもよいし、板状又は波状のものを屈曲させたものであってもよい。特に個片化の時に容易に切断が出来るように、一対のリードの周縁部が薄くなっていることが好ましい。発光素子が実装されるリードの第1主面は、発光素子を取り囲む溝が形成されていることが好ましい。このような溝により、発光素子を実装する場合に利用される接合部材の漏れ等を防止することができる。また、リードの端部において、第1主面側及び/又は第1主面と反対側の第2主面側からハーフエッチ等を行うことにより、薄膜化してもよい。このような構成により、リードの壁部からの剥離を防止することができる。
リードの厚みは、最も厚い部位において、例えば、100〜1000μm程度が挙げられる。
例えば、銅又は銅合金と、鉄又は鉄合金との組み合わせが挙げられる。特に、不純物が少なく、熱伝導率が高い無酸素銅が好ましい。例えば、電極端子として用いる部分にCuを用いることで、半田付けを容易とすることができ、放熱性に優れた発光装置を得ることができる。また、後述する樹脂部との接合部分には無酸素銅を用いることで、樹脂部とリードとの密着性を向上させ、これらの剥離を抑制することができる。また、Cuを主成分とする194系合金、EFTEC系合金、KFC系合金とすることでクラッド材の生産性が向上し、加工時の反り、変形などを抑制することができる。また、クラッド材は、Inver、SPCC、Kovar、SUS等の鉄合金を含むことが好ましく、汎用性や加工性に優れた又は常温付近での熱膨張率が小さいFe−Ni系合金を含むことがさらに好ましい。
リードフレームを加工する方法としては、プレス、パンチ、ブラスト、エッチング等の通常のリードフレームの加工に利用される方法によって、リード等の所定形状にパターニングをすることができる。
樹脂部は、少なくともリードフレームの第1主面の一部、一対のリード間、一対のリードと他の一対のリードとの間に配置される。このような樹脂部の配置により、リードフレームを一体的に固定することができるとともに、一対のリードを絶縁分離する樹脂成形体とすることができる。
壁状の部位は、リードの第1主面に配置される発光素子の上面と同じ高さでもよいし、発光素子の上面より低くても、高くてもよい。
樹脂部は、後述する封止樹脂で用いる材料よりも、機械強度が高いものを選択することが好ましい。これにより、樹脂部によって、発光装置の強度をより向上させることができる。
発光素子は、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、III−V族等の化合物半導体から構成されるものが挙げられる。具体的には、透光性を有するサファイア等の基板上に順次積層された窒化ガリウム系半導体(例えば、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等)、II−VI族又はIII−V族半導体からなる第1半導体層、発光層及び第2半導体層の積層体によって形成することができる。これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。ただし、発光素子としてはサファイア等の基板が除去されていてもよい。
接合部材としては、一般に、発光素子をボンディングする際に用いる材料、例えば、樹脂による接着剤、共晶合金等が挙げられる。例えば、AuとSnを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金等が挙げられる。なかでもAu−Snの共晶合金が好ましい。
一対のリードにおいて複数の発光素子を実装する場合、その接続は並列、直列、直並列、並直列及びこれらの組み合わせのいずれでもよい。
なお、発光素子の実装とともに、リードに、ツェナーダイオード、ブリッジダイオードなどの保護素子等を配置してもよい。
封止樹脂は、樹脂成形体における凹部内に配置され、少なくとも発光素子の一部、好ましくは全部を被覆する部材である。通常、発光素子を樹脂成形体に実装した後に、樹脂部とは別の工程で形成される。
封止樹脂は、発光素子を樹脂成形体の凹部内に実装した後であれば、後述する樹脂成形体を、発光素子ごと又は複数の発光素子群ごとに個片化する前のいずれかの段階に、凹部内に配置してもよい。特に、封止樹脂を設ける工程は、発光素子を樹脂成形体の凹部内に実装した後かつ一対のリードと別の一対のリード間を電気的に分離するとともに、樹脂部の厚み方向の一部を残して、樹脂成形体を切断する前に配置することが好ましい。これにより、機械的強度の高い状態の樹脂成形体で、確実に、信頼性良く封止樹脂を形成することが出来る。
封止樹脂は、その上面が平坦であってもよいし、発光素子から出射される光の配光性及び指向性を考慮して、凹凸形状等の種々の形状を有していてもよい。
封止樹脂には、発光素子から出射される光を吸収して異なる波長の光に変換する蛍光体、光散乱材及び/又はその他の添加剤等が含有されていることが好ましい。
上述したように、樹脂成形体等を準備した後、樹脂成形体中のリードを切断する。ここでの切断は、一対のリードと、少なくとも隣接する他の一対のリードとの間を電気的に分離するとともに、樹脂部の厚み方向の一部を残すように行う。
上述したように、一対のリードはそれぞれ、通常、吊り部等の連結に関与する部位によって連結されている。よって、この場合の切断位置は、一対のリードを連結する吊り部を切断する位置となる。これによって、一対のリードを、隣接する他の一対のリードと電気的に分離することができ、さらに、一対のリードの間を、異なる導電型の電流を印加できるように電気的に分離することができる。この切断は、一対のリードのリードフレーム内での配置、数等にもよるが、リードフレームにおける縦横、つまり、長手方向及び短手方向に1回以上行うことが好ましく、一対のリードごとに、長手方向及び短手方向に行うことがより好ましい。
続いて、樹脂部の厚み方向に残った部分を切断する。これによって、発光素子ごと又は複数の発光素子群(例えば、2つの発光素子群等)ごとに個片化することができる。ここでの、発光素子ごとに個片化するとは、発光素子が実装された凹部ごとにそれぞれ個片化することをいう。また、複数の発光素子群ごとに個片化するとは、発光素子が実装された凹部が複数あり、複数の凹部を有するように個片化することをいう。個片化における切断は、一対のリードごとに、長手方向及び短手方向に行うことが好ましい。または、個片化における切断は、一対のリードごとに長手方向に、二対のリードごとに短手方向に、など、複数の発光素子群を構成するように個片化してもよい。これによって、通常、平面視において四角形の形状で、発光素子ごと又は複数の発光素子群ごとに個片化することができる。
ここでの、切断は、ブレードダイシング、レーザダイシング、カッティング金型、ブレーキング等の公知の方法によって行うことができるが、ダイシングにより行うことが好ましく、特にダイシングソー(以下、第2のダイシングソーということがある)を利用して行うことがより好ましい。
一実施形態における発光装置は、第1主面を有する一対のリードと、凹部を備え、凹部の底面に一対のリードの第1主面が露出する光反射性の樹脂部と、一対のリードの第1主面に実装された発光素子とを備える。また、一対のリードの外側面と、樹脂部の上面側の外側面との間に段差を有する。さらに、発光素子は、封止樹脂で被覆されていることが好ましい。
発光装置は、通常、リードフレームを用いて、複数を一括で集合的に形成し、切断するために、個々の発光装置への切断の効率等を考慮して、光取り出し面側から見た平面形状が、四角形であることが好ましい。
樹脂部は、一対のリードを一体的に保持しており、一対のリードの第1主面を底面で露出する凹部を備えている。樹脂部は、上述したように、光反射性の樹脂部によって形成されていることが好ましい。また、一対のリードの第2主面は、光取り出し面とは反対側において、樹脂部から露出していることが好ましい。これによって、発光素子から発生する熱を効果的に放出することができる。
また、発光素子は、1つ又は複数のリードに実装されていてもよい。
また、ここでの段差は、発光装置の側面の全部に存在することが好ましいが、より好ましくは発光装置の側面の内、リードの外側面が外部に露出している側面に形成されていることが好ましい。
樹脂部の外側面を構成する面とリードの外側面を構成する面までの距離は、例えば、平面視における発光素子の一辺の1/20〜1/5程度、発光装置の長辺の1/60〜1/30程度の範囲であることが好ましく、具体的には、100nm〜50μm程度が挙げられる。
溝の内面(加工面)において、第1リード部の一部と樹脂部の一部とは面一になる。また、同様に、溝の内面において、第2リード部の一部と樹脂部の一部とは面一になる。
以下に、本開示の発光装置の製造方法及び発光装置を図面に基づいて詳細に説明する。
〔樹脂成形体、発光素子及び封止樹脂の準備〕
この実施形態の発光装置の製造方法では、まず、リードフレームと樹脂部とを含む樹脂成形体を準備し、樹脂成形体に発光素子を実装し、発光素子に封止樹脂を被覆する。
リードフレーム11は、銅板をパンチ加工により形成する。例えば、図1A及び1Bに示すように、一対のリード11a、11bが、吊り部11cによって、行列方向に複数が連結した形状にパターニングする。
このリードフレーム11は、例えば、図1Aに示すように、マスク材を利用して、エッチングして、リードフレーム11の第1主面に溝11dを形成する。また、この際、図1Bに示すように、リードフレーム11の裏面にも、所望のパターンを有するマスク材を配置し、エッチングにより、第1のリード11a及び第2のリード11b、吊り部11cの所定の部位に、薄膜部11eを形成する。また、リードフレーム11の表面には、発光素子12の出射光の反射率を高めるためにメッキ層が形成されていることが好ましい。メッキ層は、銀、アルミニウム、銅及び金などを含む材料によって構成することができ、特に反射率の高い銀を含んでいることが好ましい。メッキ層は、リードフレーム11のうち凹部13a内に露出した露出面だけにメッキ処理することで形成してもよいし、個片化前のリードフレーム11の表面全体にメッキ処理することで形成してもよい。
樹脂部は、20〜40重量%の酸化チタンを含むエポキシ樹脂によって形成する。
樹脂成形体13は、複数の凹部13aを有しており、凹部13aの底面には、一対のリード11a、11bの双方の第1主面が露出している。
次いで、発光装置の底面側から、第1のダイシングソーを用いて、図4A及び4Bに示すように、一対のリードと、一対のリードと隣接する別の一対のリードとの間を電気的に分離するとともに、樹脂部の厚み方向の一部を残して、樹脂成形体13の一部を切断する。この場合の切断位置は、一対のリードを連結する吊り部11cが配置された位置とする。
この切断によって、樹脂部の一部の外側面とリードフレームの一部との外側面を同一面とすることができる。
特に、封止樹脂に含有された蛍光体による発光素子の色調検査を行う場合には、発光素子の点灯によって、色調を容易に確認することができる。
そして、色調が設計に適合しない発光装置が検出された場合には、その場で、蛍光体の追加塗布等を行うことにより、容易に色調補正を行うことができる。
続いて、図5A及び5Bに示すように、樹脂部の厚み方向に残った部分を切断する。これによって、発光素子ごとに個片化することができる。
ここでの切断は、第1のダイシングソーよりも厚みの薄い、例えば、断面形状がV形状のように、先細の第2のダイシングソーを用いて切断する。
第2のダイシングソーは、樹脂成形体13の上面側、つまり、上述した切断とは樹脂成形体13の反対側から挿入する。
このようにして製造された発光装置は、図6Aに示すように、第1主面を有する一対のリード11a、11bと、樹脂成形体13と、一対のリード11a、11bの第1主面Mに実装された発光素子12とを備える。樹脂成形体13は、凹部13aと、反射性の樹脂部13bとを備える。また、一対のリード11a、11bの外側面と、樹脂部13bの上面側の外側面との間に段差を有する。さらに、発光素子12は、封止樹脂14で被覆されていることが好ましい。一対のリード11a、11bと、樹脂部13bと、発光素子12とを備えて構成される。また、発光素子12は、封止樹脂14で被覆されている。
この発光装置は、光取り出し面側から見た平面形状が、四角形である。
樹脂部13bは、一対のリード11a、11bを一体的に保持しており、一対のリード11a、11bの第1主面Mを底面で露出する凹部13aを備えている。一対のリード11a、11bの第2主面Rは、光取り出し面とは反対側において、樹脂部13bから露出している。これによって、発光素子から発生する熱を効果的に放出することができる。
言い換えると、一対のリード11a、11bの外側面Srと樹脂部13bの光取り出し面側の外側面Suは面一ではない。
発光装置の外形を構成する外側面Sは、第1のダイシングソー及び第2のダイシングソーの形状、厚みに起因し、様々な形態を取ることが可能である。
例えば、図6A〜6Eに示したように、発光装置の外形を構成する外側面Sにおいて、一対のリード11a、11bの外側面Srを含む面を第1側面とし、樹脂部の上面側の外側面を第2側面Suとした場合、第1側面および第2側面と連なる第3側面S3を有する。
図6A、6B、6Eに示したように、発光装置10、20、50では、第3側面S3がリード11a、11bの第1主面Mに対して水平になっている。このような形態をとることによって、上面が平坦な実装基板の上に半田等の接合部材を介して発光装置を実装するときに、第3側面S3と実装基板の上面との間に接合部材を確実に留めることができ、接合部材の這い上がりをより抑制することができる。
図6Dに示したように、発光装置40では、第3側面S3がリード11a、11bの第1主面Mに対して上方に傾斜し、複数の第2側面Su1、Su2からなる。このような形態をとることによって、さらに、第2側面の近傍の樹脂部13bの厚みが薄くなっているので、発光素子12から出射される光の内、第2側面の近傍の樹脂部13bによって吸収される光成分を抑えることができる。
このような傾斜は、第2のダイシングソーの形状によって形成することができる。
このような傾斜を有することにより、発光装置を複数並べた場合に、他の発光装置から出射され、この傾斜に照射される光を上方に取り出すことができる。
この実施形態の発光装置60の製造方法では、実施形態1と同様に、一対のリード間の電気的分離を行った後、図7Aに示すように、樹脂部13bの厚み方向に残った部分の全ての箇所を切断しない。言い換えると、樹脂部13bの厚み方向に残った部分が溝17aによって分離される箇所と、樹脂部13bの厚み方向に残った部分がそのまま残る箇所がある。これによって、発光素子12が実装される凹部13aを複数有する発光装置を得ることができる。
11 リードフレーム
11a、11b リード
11c 吊り部
11d 溝
11e 薄膜部
12 発光素子
13 樹脂成形体
13a 凹部
13b 樹脂部
14 封止樹脂
15 ワイヤ
16 溝
17、17a 溝
21 第1リード部
22 第2リード部
31 第1凹部
32 第2凹部
35 連結部
M 第1主面
R 第2主面
S 外側面
Sr リードの外側面(第1側面)
Su、Su1、Su2、Suu 樹脂部の外側面(第2側面)
S3 第3側面
Claims (11)
- 一対のリードを少なくとも第1の方向に複数有するリードフレームと、凹部を複数備え、前記凹部の底面に前記一対のリードの第1主面を露出する樹脂部とを含み、前記凹部に発光素子が収容された樹脂成形体を準備する工程と、
前記一対のリードと、該一対のリードと少なくとも第1の方向に隣接する別の一対のリードとの間を電気的に分離するとともに、前記樹脂部の厚み方向の一部を残して、前記樹脂成形体を切断する工程と、
前記樹脂部の厚み方向に残った部分を切断し、前記発光素子ごと又は複数の発光素子群ごとに個片化する工程とをこの順に含む発光装置の製造方法。 - 前記第1主面と反対面である第2主面が露出するように、前記樹脂成形体を形成する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記一対のリードは、吊り部によって前記別の一対のリードと連結されており、
前記一対のリードの電気的分離を、前記吊り部の切断によって行う請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。 - 前記樹脂成形体の切断をダイシングにより行う請求項1から3のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記一対のリードの電気的分離を、第1のダイシングソーによって行い、
前記樹脂成形体の切断を、前記第1のダイシングソーの厚みと異なる厚みを有する第2のダイシングソーによって行う請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記一対のリードの電気的分離の後、かつ前記樹脂成形体の切断の前に、
さらに、前記発光素子を点灯させて、前記発光素子の特性を検査する工程を含む請求項1から5のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を封止樹脂で被覆する工程をさらに備え、
前記発光素子の特性を検査する工程が、前記発光素子の色調補正をする工程である請求項6に記載の発光装置の製造方法。 - 第1主面を有する一対のリードと、
凹部を備え、前記凹部の底面に前記一対のリードの第1主面が露出する反射性の樹脂部と、
前記一対のリードの第1主面に実装された発光素子とを備える発光装置であって、
前記一対のリードの外側面と、前記樹脂部の上面側の外側面との間に段差を有する発光装置。 - 前記第1主面と反対側の第2主面が前記樹脂部から露出している請求項8に記載の発光装置。
- 前記一対の第2主面が前記樹脂部から露出している請求項8又は9に記載の発光装置。
- 前記樹脂部の上面側の外側面は、前記一対のリードから遠ざかる方向において、内側に傾斜している請求項8から10のいずれか1つに記載の発光装置。
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