JP5251788B2

JP5251788B2 - サイドビュータイプの発光装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP5251788B2
Application number: JP2009194600A
Authority: JP
Inventors: 英樹國分; 稔真林
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: JP2011049245A

Description

本発明は、サイドビュータイプの発光装置及びその製造方法に関する。

サイドビュータイプの発光装置は、実装基板と平行な方向に開口するケースを有し、ケースの内部に充填してなる封止部材によってＬＥＤ素子を封止するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置では、一対のリードは、一端側がケース中にインサート成形によって埋設され、他端側がケース外に露出されてケースの底面及び側面に密接して配置されている。発光装置を実装基板へ搭載する際には、リードと実装基板の配線とがはんだにより電気的に接続される。このとき、ケース側面に密接して上方へ延びる区間がリードに形成されているため、はんだにフィレットが形成され易くなっている。

特開２００６−３５１７０８号公報

ところで、特許文献１に記載の発光装置では、リードの他端側をケースの底面及び側面に密接させていることから、リードの他端側に曲げ加工を施す必要がある。リード端部側における曲げ加工は、リードが比較的厚くなったり、側面に密接させる区間が比較的短くなると、製造上困難となる場合がある。このような場合に、曲げ加工を省略してリードにケース側面に密接する区間を形成しないと、はんだ接合時にフィレットが形成されず、実装基板側との電気的接続を的確に行うことができないおそれががある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リードの他端側に曲げ加工を施すことなく、実装基板側との電気的接続を的確に行うことができるサイドビュータイプの発光装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明によれば、前方が開口され発光素子を収容するための収容穴を有する正面視にて長尺なケースと、前記ケースの底面に配置され、はんだを介して実装基板側に電気的に接続される一対の板状のリードと、を備え、前記各リードは、前記ケースの外部において、正面視方向へ延びる前後延在部と、前記前後延在部の後端から前記ケースの長手方向へ延びる左右延在部と、前記前後延在部と前記左右延在部の接続部から、前記前後延在部よりも左右方向外側へ突出する左右突出部と、前記左右突出部の外側方向の端面に形成され、正面視にてケースの底面から上面の方向へ延び、前記各リードの前記左右突出部以外の部分に発生する第１のばり部より寸法を大きくされた第２のばり部と、を有し、前記各リードは、前記左右突出部と前記第２のばり部の外側方向の端面に形成され、前記各リードよりも前記はんだに対する濡れ性の高いめっき部を有する
サイドビュータイプの発光装置が提供される。

また、上記サイドビュータイプの発光装置において、前記ケースは、前記ケースの前記長手方向と直交する短手方向を上下方向としたとき、前記短手方向の寸法である上下寸法が前後寸法及び前記長手方向の寸法である左右寸法よりも小さく形成され、前記収容穴の内面をなし前記ケースの上側を形成する上壁部と、前記収容穴の内面をなし前記ケースの下側を形成する下壁部と、を有し、前記各リードは、前記上壁部及び前記下壁部よりも厚く形成されることが好ましい。

また、上記サイドビュータイプの発光装置において、前記各リードは、前記接続部から前記左右突出部よりも後方へ突出する後方突出部を有することが好ましい。

また、本発明によれば、上記サイドビュータイプの発光装置の製造方法であって、前記ケースを前記各リードと一体に成形し、その前記ばり部を前記各リードのプレス加工時に形成し、前記ばり部にめっき処理を施して前記めっき部を形成するサイドビュータイプの発光装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、リードの他端側に曲げ加工を施すことなく、実装基板側との電気的接続を的確に行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態を示す底面側から見た発光装置の外観斜視図である。図２は、発光装置の正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、発光装置の底面図である。図５（ａ）は第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｂ）はプレス加工時における第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｃ）は実装基板の配線にはんだを介して電気的に接続した状態の第１リードの左右突出部の拡大正面説明図である。図６（ａ）はリードを曲げる前の発光装置の正面図、図６（ｂ）はリードを曲げる前の発光装置の側面図である。

図１は本発明の一実施形態を示す底面側から見た発光装置の外観斜視図である。
図１に示すように、この発光装置１は、発光素子としてのＬＥＤ素子２（図１中不図示）が収容される収容穴３を有するケース４を備えている。収容穴３は前方を開口し、収容穴３には封止材７が充填されている。ケース４は、上下寸法が前後寸法及び左右寸法よりも小さく形成され、収容穴３の内面をなしケース４の上側を形成する上壁部４ａと、収容穴３の内面をなしケース４の下側を形成する下壁部４ｂと、を有している。本実施形態においては、ケース４は、左右方向が前後寸法よりも大きく形成されている。

図２は発光装置の正面図である。
図２に示すように、発光装置１は、ケース４の収容穴３の底面に露出する第１リード５及び第２リード６を備えている。また、発光装置１は、ＬＥＤ素子２の一方の電極と第１リード５とを接続する第１ワイヤ８と、ＬＥＤ素子２の他方の電極と第２リード６とを接続する第２ワイヤ９と、を備えている。ケース４は、全体として略直方体状を呈し、各リード５，６が収容穴３の底面の一部をなしている。各リード５，６は、ケース４の外側まで延び、後述するように、実装基板の配線とはんだを介して電気的に接続される。

ＬＥＤ素子２は、上面に電極が形成されるフェイスアップ型である。本実施形態においては、ＬＥＤ素子２として、サファイアからなる基板上に形成され例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の式で表されるＧａＮ系半導体を有し、青色光を発するものが用いられる。尚、ＬＥＤ素子２の基板の材質は任意であり、サファイアに代えてＧａＮ等を用いてもよい。また、ＬＥＤ素子２の半導体としてＺｎＳｅ系やＳｉＣ系を用いてもよい。さらに、ＬＥＤ素子２として、フリップチップ型のものを用いることもできる。ＬＥＤ素子２は、エポキシ系のダイボンドペースト（図示せず）により第１リード５に固定されている。

図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、収容穴３の底面は平坦に形成され、収容穴３の内周面は上方へ向かって拡がるよう形成されている。収容穴３の内部は、ＬＥＤ素子２及び各ワイヤ８，９を封止する透光性の封止材７で満たされている。本実施形態においては、各ワイヤ８，９は金により構成されている。

ケース４は、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ナイロン等の樹脂からなる。ケース４は、各リード５，６とケース４はトランスファモールド、インジェクション等の成形法により成形することができる。

第１リード５と第２リード６は、例えば銅を主成分とする導電性の金属からなる。第１リード５及び第２リード６は、一端がケース４の収容穴３内に位置し、他端がケース４の外側に位置している。本実施形態においては、各リード５，６の一端が互いに離隔しており、第１リード５の一端側にＬＥＤ素子２が搭載されている。各リード５，６は、ケース４の上壁部４ａ及び下壁部４ｂよりも厚く形成されている。また、各リード５，６の厚さは、ケース４の上下寸法に対しては３０％を超えている。

封止材７は、透光性の熱硬化性樹脂からなる。本実施形態においては、封止材７は、シリコーン系の樹脂である。封止材７に含まれる蛍光体（図示せず）は、青色光により励起されると黄色光を発する。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)系、ＢＯＳ(barium ortho-silicate)系等の蛍光体が挙げられる。また、蛍光体は、粒子状であり、封止材７中の下部に沈降している。

図４は発光装置の底面図である。
図４に示すように、各リード５，６は、ケース４内に位置し板面を前後に向けた一端部５１，６１と、ケース４外に位置し板面を上下に向けた他端部５２，６と、一端部５１，６１と他端部５２，６２の間で曲げられた曲成部５３，６３と、をそれぞれ有している。各リード５，６は、平面視にて、おおよそ、ケース４の前後端及び左右端よりも内側に収まるよう形成される。各リード５，６の他端部５２，６２は、前後方向へ延びる前後延在部５４，６４と、前後延在部５４，６４の後端から左右方向内側へ延びる左右延在部５５，６５と、前後延在部５４，６４と左右延在部５５，６５の接続部５６，６６から左右方向外側へ突出する左右突出部５７，６７と、接続部５６，６６から後方へ突出する後方突出部５８，６８と、をそれぞれ有している。

前後延在部５４，６４の前端は曲成部５３，６３に接続され、前後延在部５４，６４はケース４の底面後部における左右外側から前方へ延びる。左右延在部５５，６５は、前後延在部５４，６４の後端からケース４の後端に沿って左右方向へ延びる。左右突出部５７，６７は、接続部５６，６６から左右方向外側へ突出し、前後延在部５４，６４の左右外側端部よりもさらに左右外側に形成される。また、後方突出部５８，６８は、接続部５６，６６から後方へ突出し、左右延在部５５，６５の後端部よりもさらに後方に形成される。

左右突出部５７，６７は、左右延在部５５，６５の延長線上に形成され、幅方向寸法が左右延在部５５，６５の幅方向寸法と同じかそれより大きく設定される。左右突出部５７，６７の接続部５６，６６から左右方向外側への突出量は任意であるが、本実施形態ではリード５，６の板厚よりも小さく設定されている。

後方突出部５８，６８は、前後延在部５４，６４の延長線上に形成され、幅方向寸法が前後延在部５４，６４の幅方向寸法と同じかそれより大きく設定される。後方突出部５８，６８の接続部５６，６６からの後方への突出量は任意であるが、本実施形態ではリード５，６の板厚よりも小さく設定されている。

図５（ａ）は第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｂ）はプレス加工時における第１リードの左右突出部の拡大正面説明図であり、図５（ｃ）は実装基板の配線にはんだを介して電気的に接続した状態の第１リードの左右突出部の拡大正面説明図である。
図５（ａ）に示すように、第１リード５は、左右突出部５７の左右外端に形成され、上方へ延びるばり部５９を有している。本実施形態においては、図５（ｂ）に示すように、ばり部５９は、第１リード５のプレス加工時に形成される。また、ばり部５９の左右外側端面には、めっき部１０が形成されている。本実施形態においては、ばり部５９を含めて左右突出部５７に全体的にめっき部１０が形成されている。めっき部１０は、はんだに対する濡れ性がリード５よりも高い導電性材料からなり、例えばＡｇ等が用いられる。これにより、図５（ｃ）に示すように、実装基板１００への実装時に、はんだ１０１にフィレットが形成され易くなる。ばり部５９は、リードフレーム１１の板厚の１５〜２０％程度の厚さとすることが、はんだフィレット形成及び量産性の観点から好ましい。尚、第２リード６にも第１リード５と同様に、ばり部５９及びめっき部１０が形成されている（図２参照）。

以上のように構成された発光装置は、以下の手順で製造される。
まず、金属平板から、第１リード５及び第２リード６が連結された板状のリードフレーム１１（図６（ａ）参照）を、プレス加工により打ち抜いて作製する。本実施形態においては、リードフレーム１１は、各後方突出部５８，６８をなす部分が突出方向に延びて形成され、この突出方向に延びた部分が外枠部分に接続されており、この結果、第１リード５と第２リード６が連結された状態となっている。また、プレス加工時に、前後延在部５４，６４、左右延在部５５，６５、接続部５６，６６及び左右突出部５７，６７は、その外形が形成される。左右突出部５７，６７は、図５（ｃ）に示すように、実装基板１００に実装される面からこれと反対側の面へ向かってプレス加工を行うことにより、実装基板から離隔する方向へ延びるばり部５９，６９が形成される。

図５（ｂ）に示すように、ばり部５９，６９は、プレス加工に用いられる型１２同士の隙間を調整することにより、所期の寸法とすることができる。本実施形態においては、型１２同士の左右突出部５７，６７に対応する部分の隙間を比較的大きくし、他の部分に対応する部分の隙間を比較的小さくし、左右突出部５７，６７を除いてはばりが比較的小さくなるよう設定されている。この後、各リード５，６の左右突出部５７，６７及びばり部５９，６９にめっき部１０を形成する。めっき加工は、電界めっき、無電界めっきとを問わない。本実施形態においては、めっき部１０は、左右突出部５７，６７及びばり部５９，６９にのみ形成され、他の部分には形成されていない。

図６（ａ）はリードを曲げる前の発光装置の正面図、図６（ｂ）はリードを曲げる前の発光装置の側面図である。
図６（ａ）に示すように、ケース４は、トランスファモールド、インジェクション等の成形法により、リードフレーム１１と一体に成形される。尚、リードフレーム１１は、リード５，６をなす部分以外にも正面視にてケース４と接続される部分を有している。この後、リードフレーム１１を後方突出部５８，６８の端部にて切断し、第１リード５と第２リード６とに分断する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、各リード５，６に曲げ加工を施し、ケース４から下方へ突出する部分をケース４の底面に沿わせる。これにより、各リード５，６に曲成部５３，６３が形成される。この後、第１リード５にＬＥＤ素子２を搭載し、ＬＥＤ素子２と各リード５，６を各ワイヤ８，９により電気的に接続する。そして、蛍光体を含有する液状封止材をケース４の収容穴３に充填し、加熱して液状封止材を硬化させ、ＬＥＤ素子２を封止材７により封止する。

以上のように製造された発光装置１は、図５（ｃ）に示すように、実装基板１００に実装され、はんだ１０１を介して実装基板１００の配線に電気的に接続される。本実施形態の発光装置１によれば、左右突出部５７，６７の端部にばり部５９，６９が形成されていることから、図５（ｃ）に示すように、はんだ１０１のフィレットが形成され、はんだ１０１による接続を良好に行うことができる。特に、左右突出部５７，６７及びばり部５９，６９の端面にめっき部１０が形成されていることから、当該端面ははんだ１０１の濡れ性が高く、フィレットを的確に形成することができる。

従って、各リード５，６に接続部５６，６６から上方へ延びる延在部を形成して当該延在部をケース４の側面に密接させることなく電気的接続を的確に行うことができ、リード５における上方へ延びる延在部を省いて装置を小型とすることができるし、製造時に当該延在部を形成するための曲げ加工を省略して製造コストを低減することができる。

また、左右突出部５７，６７を形成したことにより、発光装置１の実装基板１００への実装時に、はんだ１０１により各リード５，６の位置がセルフアライメントにより自動的に調整される。本実施形態においては、左右方向へ長尺な発光装置１につき、装置の左右外側に配置される左右突出部５７，６７を利用してセルフアライメントを行うので、発光装置１を精度良く実装基板１００に実装することができる。特に、めっき部１０が形成されている左右突出部５７，６７及びばり部５９，６９の濡れ性が他よりも高く、左右突出部５７，６７を利用したセルフアライメントを効果的に行うことができる。さらに、後方突出部５８，６８を形成したことにより、左右突出部５７，６７のセルフアライメントに加え、後方突出部５８，６８のセルフアライメント効果も得ることができる。

また、本実施形態の発光装置１によれば、各リード５，６がケース４の上壁部４ａ及び下壁部４ｂよりも厚く形成され、ＬＥＤ素子２の放熱性が比較的高くなっている。具体的に、本実施形態においては、各リード５，６の厚さは０．２ｍｍであり、厚さが０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍのリードよりも放熱性が高くなっている。各リード５，６の厚さは０．２ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、各リード５，６を厚くすればするほど接続部５６，６６における曲げ加工が困難となることから、従来の技術常識では製造の容易さと放熱性能とは相反するものであった。しかし、本実施形態にあっては、比較的困難な各リード５，６の接続部５６，６６における曲げ加工を省くとともに、各リード５，６を厚くすることによりプレス加工時にばりが形成され易くなることを利用してばり部５９，６９を積極的に形成することにより、製造上と放熱上の従来の課題を一挙に解決している。

尚、前記実施形態においては、ＬＥＤ素子２として青色光を発するものを示したが、例えば紫色光、緑色光、赤色光等を発するものを用いてもよい。また、蛍光体として黄色光を発するものを示したが、ＬＥＤ素子２から発せられる光の波長変換を行うものであれば、蛍光体の発光色は任意である。例えば、ＬＥＤ素子２を紫色とすれば、青色、緑色、赤色等の蛍光体を用いることができるし、ＬＥＤ素子２を赤色とすれば、赤外の蛍光体を用いることができる。また、前記実施形態においては、１種類の蛍光体を封止材７に含有させたものを示したが、複数種類の蛍光体を含有させても前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施形態においては、めっき部１０が左右突出部５７，６７及びばり部５９，６９にのみ形成されるものを示したが、例えば後方突出部５９，６９にもめっきを施すなど、他の部分にめっき部１０を形成してもよい。また、後方突出部５９，６９を省略するなど、各リード５，６の形状は適宜に変更が可能である。さらに、サイドビュータイプであればケース４の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である

１発光装置
２ＬＥＤ素子
３収容穴
４ケース
４ａ上壁部
４ｂ下壁部
５第１リード
６第２リード
７封止材
８第１ワイヤ
９第２ワイヤ
１０めっき部
１１リードフレーム
１２型
５１，６１一端部
５２，６２他端部
５３，６３曲成部
５４，６４前後延在部
５５，６５左右延在部
５６，６６接続部
５７，６７左右突出部
５８，６８後方突出部
５９，６９ばり部
１００実装基板
１０１はんだ

Claims

前方が開口され発光素子を収容するための収容穴を有する正面視にて長尺なケースと、
前記ケースの底面に配置され、はんだを介して実装基板側に電気的に接続される一対の板状のリードと、を備え、
前記各リードは、前記ケースの外部において、
正面視方向へ延びる前後延在部と、
前記前後延在部の後端から前記ケースの長手方向へ延びる左右延在部と、
前記前後延在部と前記左右延在部の接続部から、前記前後延在部よりも左右方向外側へ突出する左右突出部と、
前記左右突出部の外側方向の端面に形成され、正面視にてケースの底面から上面の方向へ延び、前記各リードの前記左右突出部以外の部分に発生する第１のばり部より寸法を大きくされた第２のばり部と、を有し、
前記各リードは、前記左右突出部と前記第２のばり部の外側方向の端面に形成され、前記各リードよりも前記はんだに対する濡れ性の高いめっき部を有するサイドビュータイプの発光装置。
前記ケースは、前記ケースの前記長手方向と直交する短手方向を上下方向としたとき、前記短手方向の寸法である上下寸法が前後寸法及び前記長手方向の寸法である左右寸法よりも小さく形成され、前記収容穴の内面をなし前記ケースの上側を形成する上壁部と、前記収容穴の内面をなし前記ケースの下側を形成する下壁部と、を有し、
前記各リードは、前記上壁部及び前記下壁部よりも厚く形成される請求項１に記載のサイドビュータイプの発光装置。
前記各リードは、前記接続部から前記左右突出部よりも後方へ突出する後方突出部を有する請求項２に記載のサイドビュータイプの発光装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載のサイドビュータイプの発光装置の製造方法であって、
前記ケースを前記各リードと一体に成形し、
その前記第２のばり部を前記各リードのプレス加工時に形成し、
前記第２のばり部にめっき処理を施して前記めっき部を形成するサイドビュータイプの発光装置の製造方法。