JP2020072259A - パッケージの製造方法および発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[発光装置の製造方法]
発光装置の製造方法について図1を参照して説明する。また、パッケージの製造方法について図2A〜図2Fを参照して説明する。なお、図2A〜図2F、図8A〜図8G、および図10では、説明のために、金型20の部分的な断面図と、エジェクトピン23および樹脂成形体2の側面図と、を模式的に示している。また、樹脂成形体の表面が白色であることを無地で示し、樹脂成形体の表面の一部が黒色になることをドットで示している。
パッケージの製造方法は、リード4と、リード4と一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体2と、を備えるリードフレーム1を準備する工程S1と、樹脂成形体2の凹部内を閉塞した状態で樹脂成形体2を金型20のキャビティ21内に配置する工程S3と、キャビティ21内に凹部の内面よりも暗色のインク5を充填し、樹脂成形体2の上面と樹脂成形体2の側面の少なくとも一部とにインク5を付着させる工程S5と、インク5が付着した樹脂成形体2を金型20から取り外す工程S7と、を含む。
リードフレームを準備する工程S1では、例えば図2Bに示すリードフレーム1を準備する。このリードフレーム1は、樹脂成形体2と、リード4と、を備えている。樹脂成形体2は、発光素子を収容するための凹部を有する。樹脂成形体2は、凹部が形成された面が下型22に対向するように配置される。リード4は、樹脂成形体2が金型から取り外された後に折り曲げられる。なお、樹脂成形体2およびリード4の構成の詳細については後記する。
樹脂成形体をキャビティ内に配置する工程S3においては、例えば、まず、樹脂成形体2の底面(つまり凹部が形成された面とは反対の面)に、上型27のコレット部を当接し、前記コレット部に設けられた吸着孔によって樹脂成形体2を吸着する。そして、上型27のコレット部で樹脂成形体2を吸着した状態でリードフレーム1をピックアップする。そして、図2Bに示すように、上型27のコレット部を、キャビティ21の位置に移動することで樹脂成形体2を移送する。このとき、金型20のエジェクトピン23を下型22から突き出してキャビティブロック24の外まで延伸させる。これにより、樹脂成形体2は、上型27に吸着した状態で凹部にエジェクトピン23が挿入されて支持される。
インクを付着させる工程S5は、樹脂成形体2の表面をインク5で着色する工程である。この工程S5では、上型27と下型22との間に所定の圧力をかけた状態で、図2Dに示すように、インクを金型のランナー25からキャビティ21に充填する。そして、インク5は、キャビティ21と樹脂成形体2の表面との僅かな隙間に流入し、その僅かな隙間に存在していた空気を押し出す。そして、樹脂成形体2の表面は、キャビティ21に流入したインク5により色付けられ、また、押し出された空気はエアーベント26から排気される。所定の成形時間が経過した後、上型27と下型22との間の圧力を解除し、後記するように離型する。インク5は、樹脂成形体2の側面の少なくとも一部と上面とを被覆して形成される。ここでは、図2Eに示すように、樹脂成形体2の表面においては、第1凸部11よりも下側(つまり凹部の開口側)に位置する一部のみがインク5に被覆されており、他の部位は、インク5で被覆されない。
樹脂成形体を金型から取り外す工程S7では、まず、上型27のコレット部で樹脂成形体2を吸着した状態で、図2Eに示すように、金型20のエジェクトピン23と共に上型27を上昇させる。このとき、樹脂成形体2の凹部に挿入されているエジェクトピン23を下型22から突き出してキャビティブロック24の外まで延伸させる。次に、上型27のコレット部で樹脂成形体2を吸着した状態で、図2Fに示すように、リードフレーム1をピックアップする。これにより、エジェクトピン23による樹脂成形体2の支持が解除され、樹脂成形体2を脱型することができる。そして、上型27のコレット部を、キャビティ21の位置から、所定位置へ移動することで樹脂成形体2を移送し、移送先で上型27のコレット部による樹脂成形体2の吸着を解除する。
発光素子を実装する工程S11は、パッケージ完成(S9)後、パッケージに発光素子を実装する工程である。この工程S11では、パッケージの凹部の底面に発光素子を実装する。発光素子は、電極形成面を主な光取り出し面として、電極形成面と反対側の面を実装面として、非導電性接着材により凹部の底面にフェイスアップ実装されている。非導電性接着材としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の接着材を用いればよい。また、発光素子はフリップチップ実装されていてもよく、この場合、導電性接着材を用いて実装される。導電性接着材としては、例えば、共晶はんだ、導電ペースト、バンプ等を用いればよい。
封止部材を充填する工程S13は、発光素子を被覆する封止部材を形成する工程である。封止部材としては、発光素子からの光を透過可能な樹脂材料を用いることが好ましい。樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。この工程S13では、ポッティングやスプレー等により、樹脂成形体2の凹部内に封止部材を形成する未硬化の樹脂材料を配置する。その後、例えば、120℃以上200℃以下の温度で樹脂材料を硬化させ、封止部材を形成する。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、パッケージ完成後に発光素子を実装するので、発光素子は、パッケージの製造工程で付着したインクを硬化させるための熱の影響を受けることがない。したがって、例えば発光素子実装後に、樹脂成形体にインクを付着させる工程を行う場合に比べて、発光装置の製造工程において発光素子が受ける熱履歴を抑制することができる。そのため、発光素子が受ける熱履歴を抑制するための特別な工程を行う必要がなく、結果として製造コストを低減することができる。
次に、本実施形態に係る製造方法によって製造される発光装置について図4から図6を参照して説明する。発光装置100は、パッケージ30と、発光素子40と、封止部材50と、を備えている。発光装置100の各部の構成について順次に詳細に説明する。
パッケージ30は、樹脂成形体2と、リード4と、を備えている。
樹脂成形体2は、リード4と一体的に成形されて発光素子40が収容される凹部3を上面2aに有する。凹部3の開口3aは、例えば、平面視において角部が丸められた略矩形に形成されている。凹部3の内面は、発光素子40を載置する底面3cと、この底面3cを取り囲むように形成される壁面部3bと、を備えている。発光素子40は、凹部3の底面3cに露出するリード4上に載置されている。
インク5は、第1樹脂に光吸収材を含有している。インク5は、第1樹脂に含有される光吸収材の含有量が適宜調整される。第1樹脂に用いる樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。なお、インク5は、第1樹脂中にさらにフィラーを含有することが好ましい。
またインク5は、上述したフィラーとは別に、粘度調整用のナノフィラーを含んでいてもよい。粘度調整用の粒子としては、例えばナノシリカが挙げられる。
なお、上述した平均粒径は、例えば、レーザ回折・散乱法、画像解析法(走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM))、動的光散乱法、X線小角散乱法などにより測定することができる。
発光素子40は、樹脂成形体2の凹部3上に載置されている。発光素子40は、例えば、透光性の支持基板と支持基板上に形成された半導体層を含む。支持基板は絶縁性のものを使用できる他、導電性のものも使用することができる。発光素子40の形状や大きさ等は任意のものを選択できる。発光素子40の発光色としては、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430〜490nmの光)、緑色(波長495〜565nmの光)の発光素子40としては、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaP等を用いたものを使用することができる。赤色(波長610〜700nmの光)の発光素子40としては、窒化物系半導体素子の他にもGaAlAs、AlInGaP等を用いることができる。発光素子40の厚み(例えば支持基板の下面から半導体層の上面までの高さ)は、例えば、100μm以上300μm以下である。
封止部材50は、前記した樹脂材料により形成される部材である。封止部材50は、発光素子40上に配置されて形成されている。封止部材50は、目的に応じて、蛍光体、拡散材、フィラー等を含有させてもよい。蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、YAG(Y3Al5O12:Ce)やシリケート等の黄色蛍光体、CASN(CaAlSiN3:Eu)やKSF(K2SiF6:Mn)等の赤色蛍光体、あるいは、クロロシリケートやBaSiO4:Eu2+等の緑色蛍光体を用いることができる。
拡散材としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等を用いることができる。
[発光装置の製造方法]
次に、第2実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。以下では、第1実施形態と同じ工程には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る発光装置の製造方法では、パッケージが完成した後に行う工程S11、S13は、前記した第1実施形態における製造工程と同様なので説明を省略する。
パッケージの製造方法について図8A〜図8Gを参照して説明する。
本実施形態に係るパッケージの製造方法は、リード4と、リード4と一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体2と、を備えるリードフレーム1を準備する工程S1と、金型20のキャビティ21内に凹部の内面よりも暗色のインク5を充填する工程S2と、樹脂成形体2の凹部内を閉塞した状態で樹脂成形体2をインク5が充填されたキャビティ21内に配置し、樹脂成形体2の上面と樹脂成形体2の側面の少なくとも一部とにインク5を付着させる工程S5と、インク5が付着した樹脂成形体2を金型20から取り外す工程S7と、を含む。
一例として、図8A及び図8Bに示すように、キャビティ21を有する金型20を用いると共に、ダミーブロック28を用いる。なお、金型20は、図2Aに示す金型20と同様である。ダミーブロック28は、例えば板状部材の表面に突出部を備えている。この突出部は、樹脂成形体2においてキャビティ21に配置される部分と同じ形状に形成されている。ただし、突出部は、樹脂成形体2の凹部と同じ構造を備えていなくてもよい。また、ダミーブロックは、突出部を有さないフラットな構造としてもよい。なお、樹脂成形体2が第1凸部11や第2凸部12を備えている場合、それらと同様の構造を備えていてもよい。
リードフレームを準備する工程S1では、例えば図8Dに示すリードフレーム1を準備する。
金型のキャビティ内にインクを充填する工程S2では、まず、準備段階として、例えば吸着機構、他の機械的手段、あるいは手動によって、図8Bに示すように、キャビティブロック24の上にダミーブロック28を載せる。これにより、ダミーブロック28の板状部の下面がキャビティブロック24の上面に接触し、ダミーブロック28の突出部がキャビティ21内に配置される。そして、ダミーブロック28と下型22との間に所定の圧力をかける。このとき、キャビティブロック24におけるキャビティ21側の表面と、ダミーブロック28の突出部の表面との間にはインクが流入可能な僅かな隙間が生じる。また、下型22およびエジェクトピン23におけるキャビティ21側の表面と、ダミーブロック28の突出部の表面との間にはインクが流入可能な僅かな隙間が生じる。なお、フラットな構造のダミーブロックを用いる際には、エジェクトピン23をダミーブロックに接触させることで、ダミーブロックと下型22との間にインクが流入する空間が生じる。
インクを付着させる工程S5は、第1実施形態で説明した、樹脂成形体をキャビティ内に配置する工程S3と同様の工程である。すなわち、まず、上型27のコレット部で樹脂成形体2を吸着した状態で、図8Dに示すように、上型27のコレット部を、キャビティ21の位置に移動することで樹脂成形体2を移送する。なお、このとき、金型20のキャビティ21内にインク5が残留している。
[発光装置の製造方法]
次に、第3実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。以下では、第2実施形態と同じ工程には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る発光装置の製造方法では、パッケージが完成した後に行う工程S11、S13は、前記した第1実施形態における製造工程と同様なので説明を省略する。
パッケージの製造方法について図8A〜図8G、図9および図10を参照して説明する。
本実施形態に係るパッケージの製造方法では、インク5を付着させる工程は、樹脂成形体2をインク5が充填されたキャビティ21内に配置した後、キャビティ21内に、インク5を再充填する工程S6を含む。
インクを再充填する工程S6は、上型27と下型22との間に所定の圧力をかけた状態で、図10に示すように、インクを、金型のランナー25からキャビティ21に再充填することで樹脂成形体2にインク5を再付着させる。この工程S6は、インクを付着させる工程S5(図2D参照)と同様なので、説明を省略する。
[発光装置の製造方法]
次に、第4実施形態に係る発光装置の製造方法について図11を参照して説明する。発光装置の製造方法において、一部の工程は、順序が限定されるものではなく、順序が前後してもよい。以下では、第1実施形態と同じ工程には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る発光装置の製造方法は、リード4と、リード4と一体的に成形されて発光素子40が収容される凹部3を上面2aに有する樹脂成形体2と、を備えるリードフレーム1を準備する工程S1と、凹部3に発光素子40を実装する工程S11と、凹部3内に発光素子40を覆うように封止部材50を充填する工程S13と、樹脂成形体2の凹部3内を閉塞した状態で樹脂成形体2を金型20のキャビティ21内に配置する工程S3と、キャビティ21内に凹部3の内面よりも暗色のインク5を充填し、樹脂成形体2の上面2aと樹脂成形体2の側面2bの少なくとも一部とに、インク5を付着させる工程S5と、インク5が付着した樹脂成形体2を金型20から取り外す工程S7と、を含む。
前記した工程S1、S11、S13、S3、S5、およびS7のそれぞれは、前記した第1実施形態における製造工程と同様なので説明を省略する。
仮にインクを付着させる工程S5を行ってパッケージを完成させた後に、パッケージの凹部3内に発光素子40を覆うように封止部材50を充填した場合、パッケージ上面のインク5上に封止部材50が濡れ広がり、テカリの原因となってしまう虞がある。そのため、パッケージ上面のインク上に漏れた不要な封止部材の材料を、例えばブラスト処理等によって除去する除去工程が必要になる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、封止部材50を充填した後に、インクを付着させる工程S5を行うので、パッケージ上面のインク上に封止部材が漏れることはなく、不要な封止部材を除去する工程をすることなく製造コストを低減することができる。
次に、第5実施形態に係る発光装置の製造方法について図12を参照して説明する。以下では、第1および第2実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る発光装置の製造方法は、リード4と、リード4と一体的に成形されて発光素子40が収容される凹部3を上面2aに有する樹脂成形体2と、を備えるリードフレーム1を準備する工程S1と、凹部3に発光素子40を実装する工程S11と、凹部3内に発光素子40を覆うように封止部材50を充填する工程S13と、金型20のキャビティ21内に凹部3の内面よりも暗色のインク5を充填する工程S2と、樹脂成形体2の凹部3内を閉塞した状態で樹脂成形体2をインク5が充填されたキャビティ21内に配置し、樹脂成形体2の上面2aと樹脂成形体2の側面2bの少なくとも一部とにインク5を付着させる工程S5と、インク5が付着した樹脂成形体2を金型20から取り外す工程S7と、を含む。
前記した工程S1、S11、S13、S2、S5、およびS7のそれぞれは、前記した第1および第2実施形態における製造工程と同様なので説明を省略する。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、第4実施形態と同様に製造コストを低減することができる。
次に、第6実施形態に係る発光装置の製造方法について図13を参照して説明する。以下では、第5実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る発光装置の製造方法は、インク5を付着させる工程は、樹脂成形体2をインク5が充填されたキャビティ21内に配置した後、キャビティ21内に、インク5を再充填する工程S6を含む点が、前記した第5実施形態における製造工程と相違している。本実施形態に係るインクを再充填する工程S6は、前記した第3実施形態に係るパッケージの製造方法におけるインクを再充填する工程S6と同様なので説明を省略する。
また、発光装置の製造方法は、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間、あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、製造途中に混入した異物を除去する異物除去工程等を含めてもよい。
2 樹脂成形体
2a 上面
2b 側面
3 凹部
3a 開口
3b 壁面部
3c 底面
4、4a〜4d リード
5 インク
7 フィラー
11 第1凸部
12 第2凸部
20 金型
21 キャビティ
30 パッケージ
40 発光素子
50 封止部材
100 発光装置
Claims (18)
- リードと、前記リードと一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体と、を備えるリードフレームを準備する工程と、
前記樹脂成形体の凹部内を閉塞した状態で前記樹脂成形体を金型のキャビティ内に配置する工程と、
前記キャビティ内に前記凹部の内面よりも暗色のインクを充填し、前記樹脂成形体の上面と前記樹脂成形体の側面の少なくとも一部とに前記インクを付着させる工程と、
前記インクが付着した樹脂成形体を前記金型から取り外す工程と、を含むパッケージの製造方法。 - リードと、前記リードと一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体と、を備えるリードフレームを準備する工程と、
金型のキャビティ内に前記凹部の内面よりも暗色のインクを充填する工程と、
前記樹脂成形体の凹部内を閉塞した状態で前記樹脂成形体を前記インクが充填された前記キャビティ内に配置し、前記樹脂成形体の上面と前記樹脂成形体の側面の少なくとも一部とに前記インクを付着させる工程と、
前記インクが付着した樹脂成形体を前記金型から取り外す工程と、を含むパッケージの製造方法。 - 前記インクを付着させる工程は、前記樹脂成形体を前記インクが充填された前記キャビティ内に配置した後、前記キャビティ内に、前記インクを再充填する工程を含む請求項2に記載のパッケージの製造方法。
- 前記インクを付着させる工程において、
前記キャビティに充填されるインクの粘度は、300Pa・s/0.5rpm以上800Pa・s/0.5rpm以下程度である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。 - 前記インクを付着させる工程において、
前記インクの付着厚みは5μm以上20μm以下である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。 - 前記インクは、平均粒径が前記インクの付着厚みの10%以上50%未満のフィラーを含む請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。
- 前記樹脂成形体は、側面に第1凸部を備え、
前記インクを付着させる工程では、前記樹脂成形体の側面において前記第1凸部よりも上面側の領域に前記インクが付着する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。 - 前記樹脂成形体の前記第1凸部は、前記樹脂成形体の前記凹部の底面よりも下方に配置されている請求項7に記載のパッケージの製造方法。
- 前記樹脂成形体は、上面において前記凹部の開口周縁に第2凸部を備えており、
前記インクを付着させる工程では、前記樹脂成形体の上面において前記第2凸部よりも側面側の領域に前記インクが付着する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。 - 前記リードフレームは、前記リードを介して連なる複数の前記樹脂成形体を備え、
複数の前記キャビティが形成された金型を用いて前記各工程を行う請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法でパッケージを製造する工程と、
前記凹部に発光素子を実装する工程と、
前記凹部内に前記発光素子を覆うように封止部材を充填する工程と、を有する発光装置の製造方法。 - リードと、前記リードと一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体と、を備えるリードフレームを準備する工程と、
前記凹部に発光素子を実装する工程と、
前記凹部内に前記発光素子を覆うように封止部材を充填する工程と、
前記樹脂成形体の凹部内を閉塞した状態で前記樹脂成形体を金型のキャビティ内に配置する工程と、
前記キャビティ内に前記凹部の内面よりも暗色のインクを充填し、前記樹脂成形体の上面と前記樹脂成形体の側面の少なくとも一部とに、前記インクを付着させる工程と、
前記インクが付着した樹脂成形体を前記金型から取り外す工程と、を含む発光装置の製造方法。 - リードと、前記リードと一体的に成形されて発光素子が収容される凹部を上面に有する樹脂成形体と、を備えるリードフレームを準備する工程と、
前記凹部に発光素子を実装する工程と、
前記凹部内に前記発光素子を覆うように封止部材を充填する工程と、
金型のキャビティ内に前記凹部の内面よりも暗色のインクを充填する工程と、
前記樹脂成形体の凹部内を閉塞した状態で前記樹脂成形体を前記インクが充填された前記キャビティ内に配置し、前記樹脂成形体の上面と前記樹脂成形体の側面の少なくとも一部とに前記インクを付着させる工程と、
前記インクが付着した樹脂成形体を前記金型から取り外す工程と、を含む発光装置の製造方法。 - 前記インクを付着させる工程は、前記樹脂成形体を前記インクが充填された前記キャビティ内に配置した後、前記キャビティ内に、前記インクを再充填する工程を含む請求項13に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂成形体は、側面に第1凸部を備え、
前記インクを付着させる工程では、前記樹脂成形体の側面において前記第1凸部よりも上面側の領域に前記インクが付着する請求項12から請求項14のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記樹脂成形体の前記第1凸部は、前記樹脂成形体の前記凹部の底面よりも下方に配置されている請求項15に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂成形体は、上面において前記凹部の開口周縁に第2凸部を備えており、
前記インクを付着させる工程では、前記樹脂成形体の上面において前記第2凸部よりも側面側の領域に前記インクが付着する請求項12から請求項16のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記リードフレームは、前記リードを介して連なる複数の前記樹脂成形体を備え、
複数の前記キャビティが形成された金型を用いて前記各工程を行う請求項12から請求項17のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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