JP3858634B2 - 反射型光学デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型光学デバイス、即ち発光素子から発光された光を反射面で反射して放射する反射型発光ダイオード、または外部から入射した光を反射面で集光して受光する反射型フォトダイオードや反射型フォトトランジスタ等の受光装置、並びにこれらの発光ダイオードと受光装置が一組になった反射型受発光装置等に関するものである。以下、反射型発光ダイオードを「反射型ＬＥＤ」、反射型フォトダイオードを「反射型ＰＤ」、反射型フォトトランジスタを「反射型ＰＴ」とも略する。
【０００２】
なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。同様に、ＰＤチップ、ＰＴチップそのものは「受光素子」と呼び、ＰＤチップ、ＰＴチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む受光装置全体を「フォトダイオード」または「ＰＤ」、「フォトトランジスタ」または「ＰＴ」と呼ぶこととする。また、発光素子、受光素子、及びこれらが組み合わされた受発光素子を「固体光素子」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
リードに発光素子がマウントされ、これらが樹脂封止されるとともに、発光素子の発光面側に反射面形状、発光素子の背面側に放射面形状がモールドされ、反射面形状の樹脂面に銀等の金属蒸着を施すことによって反射鏡が形成されてなる反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）が知られている。
【０００４】
かかる反射型ＬＥＤの一例として、特開平１０−１４４９６６号公報に記載された発光ダイオードを図６に示す。図６（ａ）は従来の反射型発光ダイオードの全体構成を示す（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は平面図である。
【０００５】
図６に示されるように、この反射型ＬＥＤ３１においては、リード３３ａ，３３ｂのうち一方のリード３３ａの下面に発光素子３２をマウントし、他方のリード３３ｂと発光素子３２とをワイヤ３４でボンディングして電気的接続を行ったリード部が、透明エポキシ樹脂３６で封止されるとともに、発光素子３２の背面側に放射面形状３６ａ、発光素子３２の発光面側に反射面形状３６ｂがモールドされている。この反射面形状３６ｂの上に銀を蒸着することによって、反射鏡３５が形成されている。
【０００６】
かかる構造の反射型ＬＥＤ３１は、集光度を上げてもレンズ型ＬＥＤのように外部放射効率が低下することがなく、発光素子３２に対し約２πstradの立体角の反射鏡３５によって、配光特性に依存しない高い外部放射特性を得ることができるので、軸ずれも少なく、特に集光外部放射に適する。また、トランスファーモールドによって上下の光学面を同時に容易に製造できるため、量産にも適している。反射型ＬＥＤの構造についてはこれまで幾つもの提案がされているが、量産対応でき、実際に市場に流れているのはこのトランスファーモールド型のみである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の技術の反射型ＬＥＤ３１は、粘度の小さい樹脂を用いるため金型に高精度が要求され、金型作製が容易ではなかった。そして、異なる配光特性仕様のＬＥＤには、その都度、金型製作が必要であった。また、反射鏡３５は封止樹脂と蒸着金属との熱膨張率が大きく異なるため温度変化に弱く、物理的接触にも弱く、反射鏡３５の金属材料が封止樹脂３６から剥離することによって反射面に皺が発生し、反射鏡としての機能を失ってしまう。このため、温度変化の大きい基板実装用のリフロー炉等に対応できず、表面実装ができないという問題点があった。
【０００８】
また、図６に示されるように、金属蒸着時にリード３３ａ，３３ｂがショートするのを防ぐためのマスキングのスペースをとるためと、リード３３ａ，３３ｂを垂直に曲げる際の端部の補強のために、１〜１．５ｍｍのリード引き出し部３７ａ，３７ｂを設けなければならず、このため反射型ＬＥＤ３１のパッケージ寸法は２〜３ｍｍ余分に必要となり、密実装に関しても難点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、高集光放射率で軸ずれが小さいだけでなく、温度変化・物理的接触に耐性を有し表面実装が可能で、小型化も容易であるとともに、その都度金型を製作しなくても配光を変更でき、量産性に優れた反射型ＬＥＤを始めとする、反射型光学デバイスの製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子と、リードと、封止材料と、反射鏡とを具備する反射型光学デバイスの製造方法であって、前記リードに前記固体光素子をマウントし、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１１】
かかる製造方法によれば、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させることができるため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡を有する金属板で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００１２】
このようにして、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００１３】
請求項２の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材を前記リードと同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１４】
かかる製造方法においては、反射鏡支持部材をリードと同じ高さになるように屈曲等の変形をさせているため、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００１５】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００１６】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００１７】
請求項３の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記リードを前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材と同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ね て、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１８】
このように、本発明においては、請求項３にかかる発明とは反対に、リードを変形させて反射鏡支持部材と同じ高さになるようにしている。これによって、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００１９】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００２０】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、反射型光学デバイスの一例として反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）について説明する。
【００２２】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について、図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを作製するための反射部材の構造を示す平面図、（ｂ）はリードフレームの構造を示す平面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は平面図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを示す（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２３】
図１に示されるように、本実施の形態１の反射型発光ダイオードを製造するための材料としては、まず直線反射率の高いアルミ板をプレス加工・打ち抜き加工して、中央部に反射鏡４を形成した反射部材３０がある。中央部の反射鏡４は、反射部材３０の外周の反射部材枠部３０ａとは、４本の反射鏡支持部材７によって支持されている。また、銅合金板を打ち抜き加工して、中央部にリード３ａ，３ｂを形成し、銀メッキしたリードフレーム９にも、外周にリードフレーム枠部９ａが設けられている。これらの反射部材３０とリードフレーム９とを重ね合わせることによって反射型発光ダイオードが製造される。即ち、反射鏡支持部材７によって反射部材枠部３０ａに支持された反射鏡４と、発光素子２をマウントされたリード３ａ，３ｂとが重ね合わされた状態でトランスファー金型にセットされた状態で樹脂封止されるが、図で斜線の入った反射部材枠部３０ａとリードフレーム枠部９ａと金型とが隙間なく重ね合わされるため、封止樹脂はこれらの斜線の内側に留められる。
【００２４】
次に、具体的な反射型発光ダイオードの製造方法について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、本実施の形態１の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子２に電力を供給するリード３ａ，３ｂのうち、一方のリード３ａの中央下面に発光素子２をマウントし、他方のリード３ｂと発光素子２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、前述の如くアルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡４を反射鏡支持部材７によって繋がれた反射部材３０においてトランスファー金型の下型４０に載せ、その上からリードフレーム９を重ねてリード３ａにマウントされた発光素子２が凹面状の反射鏡４の中心に対向して位置するように調整する。そして、上型４１を合わせて型締めをしてトランスファーモールドを行う。図２はトランスファーモールド終了後の状態を示すもので、透明エポキシ樹脂５でリード３ａ，３ｂと反射鏡４全体が封止されたものである。同時に、発光素子２の背面側には光放射面６の平面形状がモールドされている。
【００２５】
図３は、製品とした反射型ＬＥＤ１を示したものである。前述したように図１の反射部材３０及びリードフレーム９の斜線を施した部分、即ち反射部材枠部３０ａ及びリードフレーム枠部９ａで透明エポキシ樹脂５は留められるが、反射部材３０及びリードフレーム９の抜き部分には透明エポキシ樹脂５が溜まり、これが硬化することによって、バリが生じる。そこで、まずこれらのバリ取りを行った上で、リードフレーム９からリード３ａ，３ｂを切り離してリードフレーム９を取り去り、上下の反射鏡支持部材７を透明エポキシ樹脂５の端面で切り落としたものが、図３に示される反射型ＬＥＤ１である。
【００２６】
ここで、反射鏡４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％、板厚０．２ｍｍのアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面４ａが発光素子２に対し約２πstradの立体角をもつ、発光素子２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子２が発する光は反射面４ａで全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子２の背面の光放射面６から放射される。
【００２７】
そして、反射鏡４の中心に発光素子２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００２８】
なお、一方のリード３ａは反射鏡４と３点において接触しているが、反射鏡４の縁において他方のリード３ｂの下面がエッチングされており、他方のリード３ｂと反射鏡４の間には隙間が作られていて絶縁されている。このように、一方のリード３ａと他方のリード３ｂが反射鏡４を介してショートすることを防止している。
【００２９】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３０】
図４に示されるように、本実施の形態２の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子１２に電力を供給するリード１３ａ，１３ｂのうち、一方のリード１３ａの中央下面に発光素子１２をマウントし、他方のリード１３ｂと発光素子１２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡１４を上下に伸びる反射鏡支持部材１７によって下型に載せ、その上からリードフレーム１９を重ねてリード１３ａにマウントされた発光素子１２が凹面状の反射鏡１４の中心に対向して位置するように調整する。
【００３１】
ここで、実施の形態１と異なるのは、上下の反射鏡支持部材１７を途中からリードフレーム１９側に屈曲させてリードフレーム１９に開けられた開口部に嵌め込んで、反射鏡支持部材１７とリードフレーム１９を同一面とし、この同一面を金型で挟み込むことにより、樹脂漏れを防いでいることである。なお、反射部材３０とリードフレーム１９とは、ともに０．２ｍｍの同一厚としてある。そして、リードフレーム１９に開けられた開口部とそこへ嵌め込む反射鏡支持部材１７とは、プレス時に潰され隙間はないに等しい状態とされる。
【００３２】
これによって、リードフレーム１９あるいは反射部材３０の抜きスペースにできる板厚分のバリは、実施の形態１の半分にでき、バリ取りはリードフレーム１９のトリミングフォーム工程の際に同時に行える。また、バリ厚は板厚相当の０．２ｍｍなので、バリ取りの際に樹脂パッケージにクラックが入る心配はない。また、反射面端面高さが、発光素子１２のマウントしていない側のリード面となり、発光素子１２に対して、大きな立体角をもつ反射鏡１４を形成できる。トランスファーモールド終了後、リード１３ａ，１３ｂをリードフレーム１９から切り離し、上下の反射鏡支持部材１７を透明エポキシ樹脂１５の端面で切り落とせば、本実施の形態２の反射型ＬＥＤの製品となる。
【００３３】
また、反射鏡１４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面１４ａが発光素子１２に対し約２πstrad以上の立体角をもつ、発光素子１２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子１２が発する光は反射鏡１４で全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子１２の背面の光放射面１６から放射される。
【００３４】
そして、反射鏡１４の中心に発光素子１２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡１４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面１６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００３５】
なお、図示されていないが、反射鏡１４の縁が切り欠かれ、リード１３ｂと反射鏡１４の間には隙間が作られていて絶縁されている。よって、一方のリード１３ａと他方のリード１３ｂが反射鏡１４を介してショートすることはない。
【００３６】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態３にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３７】
図５に示されるように、本実施の形態３の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子２２に電力を供給するリード２３ａ，２３ｂのうち、一方のリード２３ａの下面に発光素子２２をマウントし、他方のリード２３ｂと発光素子２２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡２４を上下に伸びる反射鏡支持部材２７によって下型に載せ、その上からリードフレーム２９を重ねてリード２３ａにマウントされた発光素子２２が凹面状の反射鏡２４の中心に対向して位置するように調整する。
【００３８】
ここで、実施の形態２とは逆に、リードフレーム２９を途中から上下の反射鏡支持部材２７側に屈曲させてリードフレーム２９に開けられた開口部に上下の反射鏡支持部材２７を嵌め込んで、反射鏡支持部材２７とリードフレーム２９を同一面としている。また、金型形状は実施の形態２と同様であるが、実施の形態１と同様、反射部材枠部とリードフレーム枠部と金型とで封止樹脂の流れ出しを防いである。即ち、金型は同一面とされている箇所より、反射部材枠部とリードフレーム枠部が重ね合わされている箇所が優先して締められる寸法設計としてある。これによって、リードフレーム２９あるいは反射部材３０の抜きスペースにできる板厚分のバリは、実施の形態１の半分にでき、バリ取りはリードフレーム２９のトリミングフォーム工程の際に同時に行える。また、バリ厚は板厚相当の０．２ｍｍなので、バリ取りの際に樹脂パッケージにクラックが入る心配はない。また、反射面端面高さが、発光素子２２のマウントしていない側のリード面となり、発光素子２２に対して、大きな立体角をもつ反射鏡２４を形成できる。
トランスファーモールド終了後、リード２３ａ，２３ｂをリードフレーム２９から切り離し、上下の反射鏡支持部材２７を透明エポキシ樹脂２５の端面で切り落とせば、本実施の形態３の反射型ＬＥＤの製品となる。
【００３９】
また、反射鏡２４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面２４ａが発光素子２２に対し約２πstrad以上の立体角をもつ、発光素子２２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子２２が発する光は反射面２４ａで全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子２２の背面の光放射面２６から放射される。
【００４０】
そして、反射鏡２４の中心に発光素子２２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡２４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面２６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００４１】
なお、一方のリード２３ａは反射鏡２４と３点において接触しているが、反射鏡２４の縁において他方のリード２３ｂの下面がエッチングされており、他方のリード２３ｂと反射鏡２４の間には隙間が作られていて絶縁されている。よって、一方のリード２３ａと他方のリード２３ｂが反射鏡２４を介してショートすることはない。
【００４２】
図５（ｂ）に示されるように、実際にはリードフレーム２９と同様の構造が左右に連続していて、上下に反射鏡支持部材２７の取り付けられた反射鏡２４がそれぞれリード２３ａ，２３ｂと重ね合わされて、左右に連続した金型を用いて一度に複数個のトランスファーモールドが実施される。実施の形態１，２においても同様である。トランスファーモールド時には、図５（ｂ）で網掛け２８で示した部分に透明エポキシ樹脂２５が流れ込む。なお、ここでは白抜きになっているが、リード２３ａ，２３ｂの一部も透明エポキシ樹脂２５によって封止されることは言うまでもない。
【００４３】
上記各実施の形態においては、反射型光学デバイスの一例として反射型ＬＥＤについて説明しているが、その他にも反射型ＰＤ、反射型ＰＴ、さらには発光素子と受光素子を両方備えた受発光装置等としても良い。特に、上記各実施の形態における発光素子を受光素子に置き換えれば、そのまま反射型ＰＤ、反射型ＰＴとして使用することができる。
【００４４】
また、上記各実施の形態においては、反射鏡の反射面を略回転放物面形状に形成しているが、反射鏡の反射面の形状はこれに限られず、配光特性等の光放射特性の要求に従って、半球形状、回転半楕円体形状等、様々な形状とすることができる。
【００４５】
さらに、上記各実施の形態においては、封止材料として透明エポキシ樹脂を用いた例について説明したが、透明シリコン樹脂を始めとするその他の種類の封止材料を用いることもできる。
【００４６】
また、上記各実施の形態においては、反射部材としての反射鏡として圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用いているが、直線反射率はこれ以下であっても良い。但し、この種の光学制御に用いる反射鏡は、高い直線反射率を得るだけの表面粗度が必要である。即ち、有効に光学制御を行い、集光できるものでなければ、反射型構造にする意味がなくなる。特に、樹脂埋めした場合には、樹脂内の光が樹脂界面から外部放射される際には、界面屈折があるので、反射鏡上で散乱した光の散乱度は界面屈折時にさらに高まる。このため、特に配慮なく、通常のアルミ板を単にポンチングしただけの反射鏡の特性では、本発明に用いる反射鏡として適さない。具体的な下限値としては、直線反射率６５％以上が望ましい。反射型構造のＬＥＤはレンズ型に比べ、約３倍の平行光を外部放射できるので、屈折を考慮しても、直線透過率を６５％以上とすれば十分優位な特性を得ることができる。
【００４７】
さらに、これに限られず、コイニングによって直線反射率を上げたアルミ板、アルミ板以外の金属板、銀メッキを施した金属板、さらには金属以外の材料を用いたものでも良い。上記各実施の形態においては、反射部材を金属として説明したが、鏡面加工した樹脂、セラミックス、ガラス等を用いても良い。この際には、反射鏡を樹脂製にした場合における封止時の加熱による反射面の変形や、反射鏡をセラミックス製にした場合におけるリードとの固定の際にリードや機械の固定箇所を傷つけるといったことに対する配慮が必要である。
【００４８】
反射型光学デバイスのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等、及び反射型光学デバイスの製造方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子と、リードと、封止材料と、反射鏡とを具備する反射型光学デバイスの製造方法であって、前記リードに前記固体光素子をマウントし、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５０】
かかる製造方法によれば、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させることができるため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡を有する金属板で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５１】
このようにして、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００５２】
請求項２の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材を前記リードと同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５３】
かかる製造方法においては、反射鏡支持部材をリードと同じ高さになるように屈曲等の変形をさせているため、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００５４】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５５】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００５６】
請求項３の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記リードを前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材と同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５７】
このように、本発明においては、請求項２にかかる発明とは反対に、リードを変形させて反射鏡支持部材と同じ高さになるようにしている。これによって、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００５８】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５９】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを作製するための反射部材の構造を示す平面図、（ｂ）はリードフレームの構造を示す平面図である。
【図２】 図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】 図３（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを示す（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】 図４（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】 図５（ａ）は本発明の実施の形態３にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】 図６（ａ）は従来の反射型発光ダイオードの全体構成を示す（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ 反射型光学デバイス
２，１２，２２ 固体光素子
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ リード
４，１４，２４ 反射鏡
４ａ，１４ａ，２４ａ 反射面
５，１５，２５ 封止材料
６，１６，２６ 光放射面
７，１７，２７ 反射鏡支持部材
９，１９，２９ リードフレーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型光学デバイス、即ち発光素子から発光された光を反射面で反射して放射する反射型発光ダイオード、または外部から入射した光を反射面で集光して受光する反射型フォトダイオードや反射型フォトトランジスタ等の受光装置、並びにこれらの発光ダイオードと受光装置が一組になった反射型受発光装置等に関するものである。以下、反射型発光ダイオードを「反射型ＬＥＤ」、反射型フォトダイオードを「反射型ＰＤ」、反射型フォトトランジスタを「反射型ＰＴ」とも略する。
【０００２】
なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。同様に、ＰＤチップ、ＰＴチップそのものは「受光素子」と呼び、ＰＤチップ、ＰＴチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む受光装置全体を「フォトダイオード」または「ＰＤ」、「フォトトランジスタ」または「ＰＴ」と呼ぶこととする。また、発光素子、受光素子、及びこれらが組み合わされた受発光素子を「固体光素子」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
リードに発光素子がマウントされ、これらが樹脂封止されるとともに、発光素子の発光面側に反射面形状、発光素子の背面側に放射面形状がモールドされ、反射面形状の樹脂面に銀等の金属蒸着を施すことによって反射鏡が形成されてなる反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）が知られている。
【０００４】
かかる反射型ＬＥＤの一例として、特開平１０−１４４９６６号公報に記載された発光ダイオードを図６に示す。図６（ａ）は従来の反射型発光ダイオードの全体構成を示す（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は平面図である。
【０００５】
図６に示されるように、この反射型ＬＥＤ３１においては、リード３３ａ，３３ｂのうち一方のリード３３ａの下面に発光素子３２をマウントし、他方のリード３３ｂと発光素子３２とをワイヤ３４でボンディングして電気的接続を行ったリード部が、透明エポキシ樹脂３６で封止されるとともに、発光素子３２の背面側に放射面形状３６ａ、発光素子３２の発光面側に反射面形状３６ｂがモールドされている。この反射面形状３６ｂの上に銀を蒸着することによって、反射鏡３５が形成されている。
【０００６】
かかる構造の反射型ＬＥＤ３１は、集光度を上げてもレンズ型ＬＥＤのように外部放射効率が低下することがなく、発光素子３２に対し約２πstradの立体角の反射鏡３５によって、配光特性に依存しない高い外部放射特性を得ることができるので、軸ずれも少なく、特に集光外部放射に適する。また、トランスファーモールドによって上下の光学面を同時に容易に製造できるため、量産にも適している。反射型ＬＥＤの構造についてはこれまで幾つもの提案がされているが、量産対応でき、実際に市場に流れているのはこのトランスファーモールド型のみである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の技術の反射型ＬＥＤ３１は、粘度の小さい樹脂を用いるため金型に高精度が要求され、金型作製が容易ではなかった。そして、異なる配光特性仕様のＬＥＤには、その都度、金型製作が必要であった。また、反射鏡３５は封止樹脂と蒸着金属との熱膨張率が大きく異なるため温度変化に弱く、物理的接触にも弱く、反射鏡３５の金属材料が封止樹脂３６から剥離することによって反射面に皺が発生し、反射鏡としての機能を失ってしまう。このため、温度変化の大きい基板実装用のリフロー炉等に対応できず、表面実装ができないという問題点があった。
【０００８】
また、図６に示されるように、金属蒸着時にリード３３ａ，３３ｂがショートするのを防ぐためのマスキングのスペースをとるためと、リード３３ａ，３３ｂを垂直に曲げる際の端部の補強のために、１〜１．５ｍｍのリード引き出し部３７ａ，３７ｂを設けなければならず、このため反射型ＬＥＤ３１のパッケージ寸法は２〜３ｍｍ余分に必要となり、密実装に関しても難点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、高集光放射率で軸ずれが小さいだけでなく、温度変化・物理的接触に耐性を有し表面実装が可能で、小型化も容易であるとともに、その都度金型を製作しなくても配光を変更でき、量産性に優れた反射型ＬＥＤを始めとする、反射型光学デバイスの製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子と、リードと、封止材料と、反射鏡とを具備する反射型光学デバイスの製造方法であって、前記リードに前記固体光素子をマウントし、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１１】
かかる製造方法によれば、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させることができるため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡を有する金属板で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００１２】
このようにして、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００１３】
請求項２の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材を前記リードと同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１４】
かかる製造方法においては、反射鏡支持部材をリードと同じ高さになるように屈曲等の変形をさせているため、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００１５】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００１６】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００１７】
請求項３の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記リードを前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材と同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ね て、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００１８】
このように、本発明においては、請求項３にかかる発明とは反対に、リードを変形させて反射鏡支持部材と同じ高さになるようにしている。これによって、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００１９】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００２０】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、反射型光学デバイスの一例として反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）について説明する。
【００２２】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について、図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを作製するための反射部材の構造を示す平面図、（ｂ）はリードフレームの構造を示す平面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は平面図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを示す（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２３】
図１に示されるように、本実施の形態１の反射型発光ダイオードを製造するための材料としては、まず直線反射率の高いアルミ板をプレス加工・打ち抜き加工して、中央部に反射鏡４を形成した反射部材３０がある。中央部の反射鏡４は、反射部材３０の外周の反射部材枠部３０ａとは、４本の反射鏡支持部材７によって支持されている。また、銅合金板を打ち抜き加工して、中央部にリード３ａ，３ｂを形成し、銀メッキしたリードフレーム９にも、外周にリードフレーム枠部９ａが設けられている。これらの反射部材３０とリードフレーム９とを重ね合わせることによって反射型発光ダイオードが製造される。即ち、反射鏡支持部材７によって反射部材枠部３０ａに支持された反射鏡４と、発光素子２をマウントされたリード３ａ，３ｂとが重ね合わされた状態でトランスファー金型にセットされた状態で樹脂封止されるが、図で斜線の入った反射部材枠部３０ａとリードフレーム枠部９ａと金型とが隙間なく重ね合わされるため、封止樹脂はこれらの斜線の内側に留められる。
【００２４】
次に、具体的な反射型発光ダイオードの製造方法について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、本実施の形態１の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子２に電力を供給するリード３ａ，３ｂのうち、一方のリード３ａの中央下面に発光素子２をマウントし、他方のリード３ｂと発光素子２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、前述の如くアルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡４を反射鏡支持部材７によって繋がれた反射部材３０においてトランスファー金型の下型４０に載せ、その上からリードフレーム９を重ねてリード３ａにマウントされた発光素子２が凹面状の反射鏡４の中心に対向して位置するように調整する。そして、上型４１を合わせて型締めをしてトランスファーモールドを行う。図２はトランスファーモールド終了後の状態を示すもので、透明エポキシ樹脂５でリード３ａ，３ｂと反射鏡４全体が封止されたものである。同時に、発光素子２の背面側には光放射面６の平面形状がモールドされている。
【００２５】
図３は、製品とした反射型ＬＥＤ１を示したものである。前述したように図１の反射部材３０及びリードフレーム９の斜線を施した部分、即ち反射部材枠部３０ａ及びリードフレーム枠部９ａで透明エポキシ樹脂５は留められるが、反射部材３０及びリードフレーム９の抜き部分には透明エポキシ樹脂５が溜まり、これが硬化することによって、バリが生じる。そこで、まずこれらのバリ取りを行った上で、リードフレーム９からリード３ａ，３ｂを切り離してリードフレーム９を取り去り、上下の反射鏡支持部材７を透明エポキシ樹脂５の端面で切り落としたものが、図３に示される反射型ＬＥＤ１である。
【００２６】
ここで、反射鏡４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％、板厚０．２ｍｍのアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面４ａが発光素子２に対し約２πstradの立体角をもつ、発光素子２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子２が発する光は反射面４ａで全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子２の背面の光放射面６から放射される。
【００２７】
そして、反射鏡４の中心に発光素子２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００２８】
なお、一方のリード３ａは反射鏡４と３点において接触しているが、反射鏡４の縁において他方のリード３ｂの下面がエッチングされており、他方のリード３ｂと反射鏡４の間には隙間が作られていて絶縁されている。このように、一方のリード３ａと他方のリード３ｂが反射鏡４を介してショートすることを防止している。
【００２９】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３０】
図４に示されるように、本実施の形態２の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子１２に電力を供給するリード１３ａ，１３ｂのうち、一方のリード１３ａの中央下面に発光素子１２をマウントし、他方のリード１３ｂと発光素子１２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡１４を上下に伸びる反射鏡支持部材１７によって下型に載せ、その上からリードフレーム１９を重ねてリード１３ａにマウントされた発光素子１２が凹面状の反射鏡１４の中心に対向して位置するように調整する。
【００３１】
ここで、実施の形態１と異なるのは、上下の反射鏡支持部材１７を途中からリードフレーム１９側に屈曲させてリードフレーム１９に開けられた開口部に嵌め込んで、反射鏡支持部材１７とリードフレーム１９を同一面とし、この同一面を金型で挟み込むことにより、樹脂漏れを防いでいることである。なお、反射部材３０とリードフレーム１９とは、ともに０．２ｍｍの同一厚としてある。そして、リードフレーム１９に開けられた開口部とそこへ嵌め込む反射鏡支持部材１７とは、プレス時に潰され隙間はないに等しい状態とされる。
【００３２】
これによって、リードフレーム１９あるいは反射部材３０の抜きスペースにできる板厚分のバリは、実施の形態１の半分にでき、バリ取りはリードフレーム１９のトリミングフォーム工程の際に同時に行える。また、バリ厚は板厚相当の０．２ｍｍなので、バリ取りの際に樹脂パッケージにクラックが入る心配はない。また、反射面端面高さが、発光素子１２のマウントしていない側のリード面となり、発光素子１２に対して、大きな立体角をもつ反射鏡１４を形成できる。トランスファーモールド終了後、リード１３ａ，１３ｂをリードフレーム１９から切り離し、上下の反射鏡支持部材１７を透明エポキシ樹脂１５の端面で切り落とせば、本実施の形態２の反射型ＬＥＤの製品となる。
【００３３】
また、反射鏡１４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面１４ａが発光素子１２に対し約２πstrad以上の立体角をもつ、発光素子１２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子１２が発する光は反射鏡１４で全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子１２の背面の光放射面１６から放射される。
【００３４】
そして、反射鏡１４の中心に発光素子１２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡１４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面１６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００３５】
なお、図示されていないが、反射鏡１４の縁が切り欠かれ、リード１３ｂと反射鏡１４の間には隙間が作られていて絶縁されている。よって、一方のリード１３ａと他方のリード１３ｂが反射鏡１４を介してショートすることはない。
【００３６】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態３にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３７】
図５に示されるように、本実施の形態３の反射型発光ダイオードの製造方法は、発光素子２２に電力を供給するリード２３ａ，２３ｂのうち、一方のリード２３ａの下面に発光素子２２をマウントし、他方のリード２３ｂと発光素子２２とを図示しないワイヤでボンディングして電気的接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成した凹面状の反射鏡２４を上下に伸びる反射鏡支持部材２７によって下型に載せ、その上からリードフレーム２９を重ねてリード２３ａにマウントされた発光素子２２が凹面状の反射鏡２４の中心に対向して位置するように調整する。
【００３８】
ここで、実施の形態２とは逆に、リードフレーム２９を途中から上下の反射鏡支持部材２７側に屈曲させてリードフレーム２９に開けられた開口部に上下の反射鏡支持部材２７を嵌め込んで、反射鏡支持部材２７とリードフレーム２９を同一面としている。また、金型形状は実施の形態２と同様であるが、実施の形態１と同様、反射部材枠部とリードフレーム枠部と金型とで封止樹脂の流れ出しを防いである。即ち、金型は同一面とされている箇所より、反射部材枠部とリードフレーム枠部が重ね合わされている箇所が優先して締められる寸法設計としてある。これによって、リードフレーム２９あるいは反射部材３０の抜きスペースにできる板厚分のバリは、実施の形態１の半分にでき、バリ取りはリードフレーム２９のトリミングフォーム工程の際に同時に行える。また、バリ厚は板厚相当の０．２ｍｍなので、バリ取りの際に樹脂パッケージにクラックが入る心配はない。また、反射面端面高さが、発光素子２２のマウントしていない側のリード面となり、発光素子２２に対して、大きな立体角をもつ反射鏡２４を形成できる。
トランスファーモールド終了後、リード２３ａ，２３ｂをリードフレーム２９から切り離し、上下の反射鏡支持部材２７を透明エポキシ樹脂２５の端面で切り落とせば、本実施の形態３の反射型ＬＥＤの製品となる。
【００３９】
また、反射鏡２４は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、反射面２４ａが発光素子２２に対し約２πstrad以上の立体角をもつ、発光素子２２を焦点とする略回転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、発光素子２２が発する光は反射面２４ａで全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光素子２２の背面の光放射面２６から放射される。
【００４０】
そして、反射鏡２４の中心に発光素子２２が位置していることから、高集光放射率で軸ずれが小さく、アルミ製の反射鏡２４を用いていることから表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、トランスファーモールドで封止することから量産性に優れ、光学面形成が必要なのは光放射面２６のみなので製法の自由度が大きい反射型光学デバイスとなる。
【００４１】
なお、一方のリード２３ａは反射鏡２４と３点において接触しているが、反射鏡２４の縁において他方のリード２３ｂの下面がエッチングされており、他方のリード２３ｂと反射鏡２４の間には隙間が作られていて絶縁されている。よって、一方のリード２３ａと他方のリード２３ｂが反射鏡２４を介してショートすることはない。
【００４２】
図５（ｂ）に示されるように、実際にはリードフレーム２９と同様の構造が左右に連続していて、上下に反射鏡支持部材２７の取り付けられた反射鏡２４がそれぞれリード２３ａ，２３ｂと重ね合わされて、左右に連続した金型を用いて一度に複数個のトランスファーモールドが実施される。実施の形態１，２においても同様である。トランスファーモールド時には、図５（ｂ）で網掛け２８で示した部分に透明エポキシ樹脂２５が流れ込む。なお、ここでは白抜きになっているが、リード２３ａ，２３ｂの一部も透明エポキシ樹脂２５によって封止されることは言うまでもない。
【００４３】
上記各実施の形態においては、反射型光学デバイスの一例として反射型ＬＥＤについて説明しているが、その他にも反射型ＰＤ、反射型ＰＴ、さらには発光素子と受光素子を両方備えた受発光装置等としても良い。特に、上記各実施の形態における発光素子を受光素子に置き換えれば、そのまま反射型ＰＤ、反射型ＰＴとして使用することができる。
【００４４】
また、上記各実施の形態においては、反射鏡の反射面を略回転放物面形状に形成しているが、反射鏡の反射面の形状はこれに限られず、配光特性等の光放射特性の要求に従って、半球形状、回転半楕円体形状等、様々な形状とすることができる。
【００４５】
さらに、上記各実施の形態においては、封止材料として透明エポキシ樹脂を用いた例について説明したが、透明シリコン樹脂を始めとするその他の種類の封止材料を用いることもできる。
【００４６】
また、上記各実施の形態においては、反射部材としての反射鏡として圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ板を用いているが、直線反射率はこれ以下であっても良い。但し、この種の光学制御に用いる反射鏡は、高い直線反射率を得るだけの表面粗度が必要である。即ち、有効に光学制御を行い、集光できるものでなければ、反射型構造にする意味がなくなる。特に、樹脂埋めした場合には、樹脂内の光が樹脂界面から外部放射される際には、界面屈折があるので、反射鏡上で散乱した光の散乱度は界面屈折時にさらに高まる。このため、特に配慮なく、通常のアルミ板を単にポンチングしただけの反射鏡の特性では、本発明に用いる反射鏡として適さない。具体的な下限値としては、直線反射率６５％以上が望ましい。反射型構造のＬＥＤはレンズ型に比べ、約３倍の平行光を外部放射できるので、屈折を考慮しても、直線透過率を６５％以上とすれば十分優位な特性を得ることができる。
【００４７】
さらに、これに限られず、コイニングによって直線反射率を上げたアルミ板、アルミ板以外の金属板、銀メッキを施した金属板、さらには金属以外の材料を用いたものでも良い。上記各実施の形態においては、反射部材を金属として説明したが、鏡面加工した樹脂、セラミックス、ガラス等を用いても良い。この際には、反射鏡を樹脂製にした場合における封止時の加熱による反射面の変形や、反射鏡をセラミックス製にした場合におけるリードとの固定の際にリードや機械の固定箇所を傷つけるといったことに対する配慮が必要である。
【００４８】
反射型光学デバイスのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等、及び反射型光学デバイスの製造方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子と、リードと、封止材料と、反射鏡とを具備する反射型光学デバイスの製造方法であって、前記リードに前記固体光素子をマウントし、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５０】
かかる製造方法によれば、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させることができるため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡を有する金属板で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５１】
このようにして、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００５２】
請求項２の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材を前記リードと同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５３】
かかる製造方法においては、反射鏡支持部材をリードと同じ高さになるように屈曲等の変形をさせているため、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００５４】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５５】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【００５６】
請求項３の発明にかかる反射型光学デバイスの製造方法は、固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記リードを前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材と同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドするものである。
【００５７】
このように、本発明においては、請求項２にかかる発明とは反対に、リードを変形させて反射鏡支持部材と同じ高さになるようにしている。これによって、板１枚分の厚みでキャビティ周りをシールすれば良いのでシール性が向上して樹脂漏れが極端に少なくなる。このため、金型の製作も容易となる。また、製品の板バリも板１枚分の厚みとなるので、モールド後のバリ取りが容易となり、バリ取りの際に樹脂封止部にクラックが生じる恐れはない。
【００５８】
また、反射鏡と対向してリードにマウントされた固体光素子を位置させているため、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれも小さい反射型光学デバイスとなる。また、反射面を反射鏡で作成しているため、温度変化・物理的接触に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うということがない。このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いることができるので、多量に実装される反射型光学デバイスとして適したものとなる。また、かかる構成の反射型光学デバイスにおいては、リード引き出し部として余分なスペースをとる必要がないため、小型化にも適している。さらに、反射面形状を変更するだけで配光特性の変更に対応することができ、その都度金型を作り直す必要がない。
【００５９】
このようにして、モールド時にキャビティ周りのシール性が向上して樹脂漏れが少なく、金型作成が容易となり、高集光放射率または高集光入射率で軸ずれが小さく、表面実装用のリフロー炉対応が可能で小型化でき、配光特性の変更ごとに金型を作り直す必要がなく、量産性に優れた反射型光学デバイスの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを作製するための反射部材の構造を示す平面図、（ｂ）はリードフレームの構造を示す平面図である。
【図２】 図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】 図３（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードを示す（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】 図４（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】 図５（ａ）は本発明の実施の形態３にかかる反射型発光ダイオードの製造方法を示す（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】 図６（ａ）は従来の反射型発光ダイオードの全体構成を示す（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ 反射型光学デバイス
２，１２，２２ 固体光素子
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ リード
４，１４，２４ 反射鏡
４ａ，１４ａ，２４ａ 反射面
５，１５，２５ 封止材料
６，１６，２６ 光放射面
７，１７，２７ 反射鏡支持部材
９，１９，２９ リードフレーム
Claims (3)
- 固体光素子と、リードと、封止材料と、反射鏡とを具備する反射型光学デバイスの製造方法であって、
前記リードに前記固体光素子をマウントし、
前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、
前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドすることを特徴とする反射型光学デバイスの製造方法。 - 固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材を前記リードと同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドすることを特徴とする反射型光学デバイスの製造方法。
- 固体光素子をリードにマウントし、前記固体光素子が反射鏡に対向して位置するように前記リードを載置し、前記リードを前記反射鏡から外側へ向かって伸びる反射鏡支持部材と同じ高さになるように変形させた後、前記リードを支持するリードフレームと前記反射鏡を有する反射部材とを重ねて、前記リードの前記固体光素子をマウントした部分と前記反射部材とが重なっている部位を前記反射鏡の周辺に設けて、前記重なっている部位の少なくとも一部を金型で挟み、前記反射鏡及び前記リードを前記金型によって形成されるキャビティ内に配置し、前記封止材料でモールドすることを特徴とする反射型光学デバイスの製造方法。
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