JP5310672B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献3には、ウエルドラインが形成される樹脂パッケージの強度を高くする発光装置とその製造方法が記載されている。
なお、ウエルドラインとは、熱硬化性樹脂等の樹脂を金型の空間部に注入する際に生じるものであり、接合部分の不陸層をいう。
(1)発光素子と、
前記発光素子の載置領域となる凹部が形成された樹脂パッケージと、
前記樹脂パッケージの外側面に形成されたゲート痕と、
前記凹部の底面に配置されると共に、前記発光素子に電気的に接続されるリードと、を有し、
前記リード上に前記発光素子が載置されてなる発光装置であって、
前記ゲート痕は、前記樹脂パッケージの第1外側面に形成された第1ゲート痕と、前記第1外側面と異なる外側面に形成された第2ゲート痕とを含むことを特徴とする発光装置。
(2)前記第2ゲート痕が形成された外側面は、前記第1外側面の対面に配置されている上述の発光装置。
(3)前記第1ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して、前記第2ゲート痕と対称に配置されている上記いずれかの発光装置。
(4)前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕の少なくとも一方が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)上に配置されている上記いずれかの発光装置。
(5)前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して非対称に配置されている上記いずれかの発光装置。
(6)前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)と、前記第1ゲート痕の中心点及び前記第2ゲート痕の中心点を結ぶ直線(La)とが前記凹部内で交差するように配置されている上記いずれかの発光装置。
(7)前記第1ゲート痕の中心点は、前記直線(L2)とは交差しない上記いずれかの発光装置。
(8)前記第2ゲート痕の中心点は、前記直線(L2)とは交差しない上記いずれかの発光装置。
(9)前記第2ゲート痕が形成された外側面は、前記第1外側面に隣接して配置されており、
前記第2ゲート痕は、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して前記第1ゲート痕と反対側に配置され、かつ前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)に対して前記第1ゲート痕と反対側に配置されている上記いずれかの発光装置。
(10)前記第1外側面から発光装置を見たときに、前記第2ゲート痕は、前記第1ゲート痕と重複しない領域を有する請求項3〜9のいずれか1つに記載の発光装置。
(11)前記第1又は第2ゲート痕は、所定の金型に前記樹脂パッケージの材料を注入した際に、前記外側面に成形されるゲートを切断して得られたゲート痕である上記いずれかの発光装置。
(12)少なくとも前記第1又は第2ゲート痕は、同一側面において、2以上形成されている上記いずれかの発光装置。
(13)前記樹脂パッケージは、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含む樹脂である上記いずれかの発光装置。
(14)外側面を有し、発光素子の載置領域となる凹部を備えた樹脂パッケージと、
前記凹部の底面に配置されたリードと、を有する発光装置の製造方法であって、
前記凹部に相当する突出部と、前記外側面に対応する第1壁面に、樹脂が注入される注入口と、前記第1壁面とは異なる壁面に、注入口から流し込まれた樹脂が放出される放出口と、を備えた上金型と、該上金型と対となる下金型とでリードフレームを挟持する工程と、
前記上金型と前記下金型とで形成された空間部に、前記注入口から樹脂を流し込み、前記空間部を樹脂で充填する工程と、
前記空間部に流し込まれた樹脂を前記放出口から放出する工程と、
前記空間部を充填する樹脂を硬化させて樹脂成形体を形成する工程と、
前記金型を取り外した後、前記樹脂成形体の注入口部分及び放出口部分に成形されたゲートを切断して、樹脂パッケージの異なる外側面に、第1及び第2ゲート痕をそれぞれ形成する工程と、
前記リードフレーム上に発光素子を載置すると共に、発光素子と前記リードフレームとを電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
(15)前記放出口を備える壁面は、前記突出部を介して、第1壁面の対向する位置に配置される上記の発光装置の製造方法。
(16)前記注入口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して前記放出口と対称に配置される上記いずれかの発光装置の製造方法。
(17)前記注入口及び放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)上に配置される上記いずれかの発光装置の製造方法。
(18)前記注入口及び前記放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して非対称に配置される上記いずれかの発光装置の製造方法。
(19)前記注入口及び放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)と前記注入口の中心点及び前記放出口の中心点を結ぶ直線(Lb)とが、前記上金型の突出部内で交差する上記いずれかの発光装置の製造方法。
(20)前記放出口を備える壁面は、前記第1壁面に隣接して配置され、
前記放出口は、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して前記注入口と反対側に配置され、かつ前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)に対して前記注入口と反対側に配置される上記いずれかの発光装置の製造方法。
(21)前記上金型と下金型とを一対とする金型は、樹脂成形体を形成するキャビティーが複数個配列されており、第nのキャビティーに形成されている放出口は、前記第nのキャビティーに隣接する第(n+1)のキャビティーの注入口と連結し、かつ該第(n+1)のキャビティーに形成される放出口は、前記第(n+1)のキャビティーに隣接する第(n+2)のギャビティーの注入口と連結している上記いずれかの発光装置の製造方法。
(22)前記複数個のキャビティーを樹脂の注入方向に配列させ、各キャビティーに形成される注入口及び放出口を直線状に配置させる上記いずれかの発光装置の製造方法。
(23)前記複数個のキャビティーを樹脂の注入方向に配列させ、各キャビティーに形成される注入口又は放出口をチドリ状に配置させる上記いずれかの発光装置の製造方法。
(24)前記複数個のキャビティーを、各キャビティーを交互に反転させて、前記キャビティーに形成される注入口が、隣接するキャビティーに形成される放出口と兼用して配列される上記いずれかの発光装置の製造方法。
(25)前記リードフレームは、孔部又は溝が設けられている上記いずれかの発光装置の製造方法。
(26)前記発光素子と前記リードフレームとを電気的に接続する工程の後、前記凹部内に封止部材を形成する工程とを備える上記いずれかの発光装置の製造方法。
(27)前記樹脂は、熱硬化性樹脂であって、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含む樹脂である上記いずれかの発光装置の製造方法。
実施形態1
図1は、本発明の実施形態1に係る発光装置を示した斜視図である。図2aは、本発明の実施形態1に係る発光装置を示した平面図である。図3は、本発明の実施形態1に係る発光装置を図1のA−A矢視方向を示した断面図である。
発光装置1は、発光素子2と、発光素子2の載置領域となる凹部105が形成された樹脂パッケージ10と、樹脂パッケージ10の凹部内の底面部10cに配置され、発光素子2と電気的に接続される第1リード20及び第2リード30とを有する。
第1リード20の第1インナーリード20a上には発光素子2が実装されており、第1インナーリード20aは、発光素子2とワイヤWにより電気的に接続している。第2リードの第2インナーリード30aは、発光素子2とワイヤにより電気的に接続されている。
また、樹脂パッケージの凹部には、封止部材40が充填されている。
この第1ゲート痕5aと第2ゲート痕5bとは、直線L1に対して、非対称に配置されている(図2b)。
本明細書においては、直線L1とは、凹部105の中心点cを通って(交わって)第1外側面11aと平行方向に延伸する直線とする。
また、第1ゲート痕5aと第2ゲート痕5bとは、直線L2と直線Laとが、発光装置内(好ましくは、樹脂パッケージの凹部内、より好ましくは、凹部の中心点c)で交差するように形成されている(図2c)。なお、図2cでは、直線L2と直線Laとの関係をわかりやすくするために、発光素子2等の部材を図示していない。
本明細書においては、直線L2とは、凹部の中心点cと交わり、第1外側面と垂直方向に延伸する直線とし、直線Laとは、第1ゲート痕の中心点5a1と第2ゲート痕の中心点5b1とを結ぶ直線とする。
このような配置により、第1ゲート痕と第2ゲート痕とを、発光装置において対角線状又はできる限り長い距離で配置することが可能となり、後述する樹脂成形体の製造において有利となる。従って、樹脂パッケージの内部ボイドの発生が効果的に抑制され、クラックのない、強度の高い樹脂パッケージが得られる。なお、ここでの対角線状に配置とは、対角線の上又はその周辺/近傍領域を含む領域に配置されていることを意味する。
また、第1外側面側から見た場合に、第1外側面に形成される第1ゲート痕の中心部は、対面にある第2外側面に形成される第2ゲート痕の中心部と重ならないように配置されていることがより好ましい。
この実施形態の発光装置91は、図10及び図11に示すように、第1外側面11aには第1ゲート痕96aが、第1外側面11aに対向する第2外側面11bには第2ゲート痕96bがそれぞれ形成されている。そして、この第1ゲート痕96aと第2ゲート痕96bとは、直線L1に対して、対称に配置されていてもよい。特に、第1ゲート痕96a及び第2ゲート痕96bの少なくとも一方は、直線L2上に配置されるように、対称に配置されていることが好ましい。
ゲート痕以外の配置は、実質的に実施形態1と同様の位置関係に対応する位置関係を適用することができる。
このような配置の場合、第1ゲート痕96aと第2ゲート痕96bとを、発光装置において対向して配置することができ、後述する樹脂成形体の製造において有利となる。
この実施形態の発光装置92は、図12及び図13に示すように、樹脂パッケージは、外郭を構成する外側面として、少なくとも第1外側面98aと、この第1外側面に隣接する第2外側面98bとを有しており、第1外側面98aには第1ゲート痕97aが、第2外側面98bには第2ゲート痕97bがそれぞれ形成されている。
この場合の第2ゲート痕97bは、直線L1に対して第1ゲート痕97aと反対側に配置され、かつ直線L2に対して第1ゲート痕97aと反対側に配置されている。
なお、第1外側面98a及び第2外側面98bに隣接する外側面を、それぞれ第3外側面98c、第4外側面98dとして、ゲート痕以外の配置は、実質的に実施形態1と同様の位置関係に対応する位置関係を適用することができる。
このような配置により、第1ゲート痕97aと第2ゲート痕97bとを、発光装置において対角線状又はできる限り長い距離で配置することが可能となり、後述する樹脂成形体の製造において有利となる。
<樹脂パッケージ>
樹脂パッケージ10は、凹部に配置される発光素子2の光を凹部の内壁面で反射させて効果的に外部に出射させる部材をいう。この樹脂パッケージは、例えば、樹脂成形体を熱硬化した後において、波長350nm〜800nmの光の反射率が70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましい。
例えば、光反射部材としては、二酸化チタンが挙げられる。この場合には、樹脂中に5〜60wt%添加することができる。
また、熱硬化性樹脂に遮光性物質を混合することにより、樹脂パッケージを透過する光を低減することができる。
一方、熱硬化性樹脂に拡散剤を混合する場合には、発光装置からの光を、主に発光面側及び側方側に均一に出射させることができる。
光の吸収を低減させるためには、暗色系の顔料よりも白色系の顔料を添加することが好ましい。
樹脂パッケージを構成する外郭を4面とした場合には、外側面は第1外側面(例えば、図1の11a)と第2外側面(例えば、図1の11b)の他に第3外側面(例えば、図1の11c)及び第4外側面(例えば、図1の11d)を有する。各外側面の位置関係は、特に限定されるものではなく、上述した実施形態のいずれであってもよい。
ゲート痕は、通常、樹脂パッケージ10の外側面に存在する突起物を指す。また、このゲート痕は、後述する切断方法等によっては、突起物(凸状)ではなく、凹状に形成される場合もあり、そのような場合も含めて本明細書においてはゲート痕と称する。
一般に、発光装置の樹脂パッケージは、まず、樹脂成形体を製造するための金型を準備し、次いで、その金型に形成された注入口81から樹脂を注入し、注入された樹脂が金型に形成された放出口82から放出させ、金型内の樹脂を硬化させて形成する。よって、得られた樹脂成形体は、注入口部分と放出口部分に突部が成形される。この突部は、樹脂成形体の形状を整える際に切断されるが、依然として、樹脂パッケージ10の外側面に、突起物又は凹状物として残存することがある。なお、金型内に樹脂が注入された段階から金型から取り出された後にゲート部分が切断されるまでの段階を、樹脂成形体と称し、その後は樹脂パッケージと称するが、この呼称は明確なものでなくてもよい。
ゲート痕の高さは、樹脂パッケージの厚み未満であり、かつ、例えば、50μm以上であり、好ましくは100μm以上、さらに好ましくは150μm以上である。
ゲート痕のサイズが上記範囲であれば、樹脂パッケージの強度を維持しながら、樹脂パッケージ内の強度が低い領域とウエルドラインとを離間させることができる。
ゲート痕の位置は、特に限定されるものではなく、例えば、ゲート痕の端部を、隣接する外側面との間の近い方の端部(例えば、図1中、ゲート痕5aに対して11aa、ゲート痕5bに対して11bb等)から200μm以上離間させておくことが好ましい。また、発光装置の大きさ等によっては、ゲート痕の一部が、樹脂パッケージの角部に配置されていてもよい。
本明細書において、個片化された後の発光装置には、用語にリードを用い、個片化される前の段階では、リードフレームを用いる。
また、リードフレームは、表面反射率を高めるため、表面が平滑に成形されていることが好ましい。
また、リードフレームは、後の工程で樹脂内部に埋設される領域に、孔部又は溝が設けられていてもよい。さらに、それらの領域のうち、リードフレームの縁に切り欠きを設けてもよく、縁部の一部を折り曲げて変形させてもよい。
このような加工によって、樹脂パッケージとの接触面積を増加させて、両者の密着性を図ることができる。 さらに、図3に示すように、リードは、樹脂パッケージの下面と一致する下面を有しており、言い換えると、リードの下面は、樹脂パッケージによって被覆されていないように設けられており、これによって発光素子からの熱を外部の放出させやすくすることができる。ただし、このような形態に限らず、リードの下面にも樹脂パッケージが設けられていてもよい。
アウターリードは、図3に示すように、発光素子が載置される領域と同じ高さとなるよう、折り曲げずに樹脂パッケージから突出させていてもよいし、下方、上方、前方、後方等に折り曲げてもよい。
発光素子2は、リード上に載置され、かつ、上述した第1リード20及び第2リード30と電気的に接続されて、光を出射する部材である。
発光素子2は、半導体からなる。例えば、窒化物半導体からなる青色発光のLED、紫外発光のLED等が挙げられる。窒化物半導体は、一般式がAlxGayInzN、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、X+Y+Z=1)で示される。
発光素子は、例えば、MOCVD法等の気相成長法によって、基板上にInN、AlN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体をエピタキシャル成長させて構成することができる。
また、発光素子は、窒化物半導体以外にもZnO、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlInGaP等の半導体を用いて形成してもよい。
これらの半導体は、n型半導体層、発光層、p型半導体層の順に形成した積層体を用いることができる。発光層(活性層)は、多重量子井戸構造や単一量子井戸構造をした積層半導体又はダブルへテロ構造の積層半導体を用いることが好ましい。
樹脂パッケージの凹部に搭載される発光素子は1個に限らず、複数個使用することができる。これらは、全て同種類のものでもよく、発光ピーク波長がそれぞれの発光素子で異なるものであってもよい。例えば、発光素子を3個使用して光の三原色となる赤・緑・青の発光色を示すものを用いてもよい。
ワイヤWは、発光素子2の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが利用される。例えば、熱伝導率として0.01cal/(sec)(cm2)(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/(sec)(cm2)(℃/cm)以上である。発光素子2の直上からリードのワイヤボンディングエリアまでワイヤWを張って、導通を取ることができる。
封止部材40は、発光素子2を被覆するように形成され、外部環境からの外力や埃、水分等から発光素子2を保護すると共に、発光素子2から出射される光を効率よく外部に放出させる部材である。
封止部材の材料は、特に限定されるものではないが、耐熱性、耐候性、耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。例えば、透光性の熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、樹脂パッケージと同様の材料が挙げられる。ここで透光性とは、発光素子から出射された光の吸収が50%以下のものが適しており、40%以下、30%以下、20%以下のものが好ましい。なかでも、封止部材としては、シリコーン樹脂が好ましい。
封止部材は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質等の公知の添加剤を混合することができる。例えば、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等を好適に用いることができる。また、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ることができる。さらに、封止部材は、発光素子からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質を含有させることもできる。
上述した封止部材には、蛍光物質を含有させることが好ましい。蛍光物質は、発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するも
のであれば特に限定されない。この蛍光物質を封止部材に含有することで光半導体素子から放出される波長の光に限らず、白色光等の所望の光を発光する光半導体装置を提供することができる。
蛍光物質としては、例えば、
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体、
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、
Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、
Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等が挙げられる。
具体的には、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce、(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaAlSiN3:Eu等が好ましい。
発光装置には、さらに保護素子としてツェナーダイオードを搭載してもよい。ツェナーダイオードは、発光素子と離れて凹部内の底面部のリードに載置することができる。また、ツェナーダイオードは、樹脂パッケージの凹部105内の底面部10cのリードに載置され、その上に発光素子を載置する構成を採ることもできる。
本発明の発光装置の製造方法では、まず、樹脂パッケージを構成する金型を準備する。
実施形態1
図4a、図4bは、実施形態1の発光装置の製造に用いる樹脂成形体製造用金型を示した斜視図である。図5は、実施形態1の発光装置の製造方法を示した断面図である。
この実施形態1で用いる金型は、図4a、図4b及び図5に示すように、上金型70と下金型71とからなる。ここでは、上金型に注入口81と放出口82が設けられているが、下金型に注入口81と放出口82が設けられていてもよい。
なお、上金型70には、図4bに示すように、切欠き部が形成されておらず、下金型に切欠き部が形成されていてもよい。その場合には、下金型にリードフレームが配置されることになる。
図6aに示すように、注入口81と放出口82とは、直線L3に対して非対称に配置されている。
本明細書においては、直線L3とは、突出部75の中心部cと交わり、注入口81が形成された第1壁面73aと平行方向に延伸する直線とする。
この上金型における注入口と放出口との位置関係は、発光装置における第1ゲート痕と第2ゲート痕との位置関係に対応することになる。
本明細書においては、直線L4とは、突出部75の中心部cと交わり、注入口81が形成された第1壁面と垂直方向に延伸する直線とする。
直線Lbとは、注入口の中心点81aと放出口の中心点82bとを結ぶ直線を直線Lbとする。
注入口81と放出口82とを、図6a及び6bに示すように、このような配置とすることにより、注入口から注入された樹脂が金型の内部で均等に流動し、内部で発生したガスを放出口から効率的に外部に放出させることができる。よって、ボイドのない強度の高い樹脂パッケージを得ることができる。
また、一般に、この工程で形成される樹脂パッケージの凹部及び後にここに充填される封止部材等によって、膨張や収縮に起因して樹脂パッケージ内に応力が発生するが、このような応力が集中する箇所は、上述した最薄部位である領域a(図2a参照)となる。よって、この領域aに、ウエルドラインが形成されないことにより、樹脂パッケージの強度を高くすることができる。
本発明の発光装置における樹脂パッケージでは、上述したような注入口81と放出口82との配置により、つまり、領域aにおいてウエルドラインが形成されないように、金型内での樹脂の流動を考慮して、注入口と放出口とを配置することにより、樹脂パッケージの最薄の領域aとは離れた位置にウエルドラインが形成されるか、あるいは放出口から外部に押出されてウエルドラインが形成されないこととなり、樹脂パッケージの強度を確保することができる。
注入口81及び放出口82の形状は、特に限定されるものではなく、矩形等を含む多角形状、円形、楕円、半円又は半楕円形状の断面を有している。平面形状は、図4cに示すように、長方形(a)又は正方形(b)、台形(c)、(d)六角形状(e)等とすることができる。注入口及び放出口は、壁面の厚み方向で同じ幅で形成されていてもよい。また、注入口は、樹脂の入口部分から出口部分に向けて幅が狭くなり、放出口は、樹脂の出口部分から入口部分に向けて幅が狭くなるように形成されていることよい。
また、注入口及び放出口は、金型の壁面に2以上設けられていてもよい。これらの注入口又は放出口が同一の外壁面に横方向に並んで形成されているもの、同一の外壁面において高さ方向に並んで形成されているもの等が挙げられる。
また、第2切欠き部74bは、第2リードフレーム30が密接に当接される部分であって、第4壁面の下端面を切り欠いて形成されている。第2切欠き部74bの高さhは、第2リードフレーム30の厚みと略同等に形成されている。
なお、後述するように、リードフレームが3つ以上配置される場合には、そのリードフレームの形状、配置位置に応じて適宜切欠き部を形成すればよい。
下金型71は、所定の厚みを有する板材である。下金型の形状は特に限定されるものではないが、上金型と重ね合わさる面の表面が平坦に形成されていることが好ましい(図5)。
このような金型を用いることにより、短時間に多数個の発光装置を得ることができ、生産効率の大幅な向上を図ることができる。
例えば、図4aに示すように、第2(例えば、n+1)のキャビティーa2に形成されている注入口83は、先に樹脂が注入された第1(例えば、n)のキャビティーa1に形成されている放出口と連結していることが好ましい。また、この第2のキャビティーa2に形成されている放出口84は、後に樹脂が注入される第3(例えば、n+2)のキャビティーa3の注入口と連結していることが好ましい。
このように1つの金型内で複数個(例えば、n個)のキャビティーが樹脂の注入方向に直線状に配列されることにより、一度に多数の樹脂成形体を形成することができる。
また、各キャビティーに形成される注入口(又は放出口)を左右にチドリ配置して樹脂を注入してもよい。言い換えると、各キャビティーに形成される注入口を、隣接するキャビティーに形成される放出口と兼用されるように、各キャビティーを交互に反転させるか、あるいは左右反転したキャビティーを交互に配置するなど、注入口、空間部、放出口がこの順で複数連続するようにキャビティーを配置して樹脂を注入してもよい。このように樹脂成形体を成形することにより、樹脂成形体にボイドが含有されることを抑制し、金型内での樹脂同士の接合領域であるウエルドラインを上述した領域aから離間させて樹脂パッケージを成形することができる。さらに、このような注入口と放出口を有する金型の配置により短時間に多数個の発光装置を得ることができ、生産効率の大幅な向上を図ることができる。ここでの注入口と放出口との兼用とは、両者が物理的に重なって、双方の機能を果たすことを意味する。キャビティーの反転とは、180°キャビティーの向きを変えることを意味し、左右反転とは、その左端と右端とを入れ替えることを意味する。
つまり、このような注入口と放出口とを、直線L3に対して非対称に配置されている金型の内部に樹脂成形用のキャビティーを複数個配列させておくことで一度に多数の樹脂成形体を形成することができる。
また、キャビティーを複数配置することにより、連続的に樹脂パッケージを形成することができるとともに、廃棄されるランナーを低減することができ、安価な発光装置を提供することができる。
この実施形態では、図10及び図11に示す発光装置91を製造する際には、図15に示す上下金型78、71を用いる。
つまり、注入口281を備える壁面と放出口282とを備える壁面とが対向しており、かつ直線L3に対して、注入口81と、放出口82とが対称に配置されている。また、注入口81と、放出口82とが、直線L4上配置されている。
これにより、図16に示すように、樹脂10jが突出部75に対して円滑に移動し、接合するまでの時間を短縮することができるために、樹脂の硬化反応速度を上げることができ、相乗的に樹脂成形体の製造速度を高めることができる。
この実施形態では、図12及び図13に示す発光装置92を製造する際には、図17に示す上金型79を用いる。
つまり、この上金型79では、放出口382を備える第2壁面73bは、注入口381を備える第1壁面73aに隣接して配置されている。
また、放出口382は、直線L3及び直線L4の双方に対して、注入口381と反対側に配置されている。
上下金型70、71を準備した後、図5の(a)に示すように、上述した上金型70及び下金型71の間に第1リードフレーム20及び第2リードフレーム30(図示省略)を配置する。このリードフレームは、金属メッキ処理を行ったものを用いる。第1リードフレーム20及び第2リードフレーム30は、短絡を防ぐための間隙部10e(図3参照)の間隔を開けて配置する。
なお、上金型70と下金型71とは、隙間なく挟持することが好ましいが、使用する樹脂の種類又は粘度等によって、若干の隙間を空けて挟持してもよい。
注入口81から注入された樹脂10jは、図6aに示すように、突出部75の方向に進み、突出部の両側に形成された空間部79に流れ込む。この流れ込んだ樹脂は、空間部を充填し、突出部75に当って略同等に二分される。
その後、樹脂10jは、突出部75の中心Cに対して、注入口81の対向面側となる放出口82の近傍で接合し、接合界面においてウエルドラインが形成される。その後、樹脂10jは放出口82から放出される。これにより、リードフレームに樹脂成形体が形成される。なお、放出口82から放出された樹脂は、別の樹脂パッケージを成形する金型に注入されることになる。また、注入口81と放出口82の位置には、ゲート83が成形され、ゲート83を切断することで、それぞれにゲート痕が成形される。
第1リードフレーム20及び第2リードフレーム30は、上金型70及び下金型71によって挟持されているため、樹脂10jを注入する際に第1リードフレーム20及び第2リードフレーム30がバタつかず(位置ずれをおこさず)バリの発生を抑制することができる。また、金型の内部を流動する樹脂に、ガスが混入されていたとしても、そのガスが放出口82から抜き出されるので樹脂成形体(後の樹脂パッケージ)にはボイドが内在しない。
なお、上述したように、上金型70と下金型71とが若干の隙間を空けて挟持された場合には、上下金型の隙間に樹脂が入り込み、後にバリが発生することとなるが、樹脂を注入した際に、この隙間からの脱気を容易かつ完全に行うことができるために、金型の隅々に対して樹脂を確実に流動させることができ、樹脂パッケージ内におけるボイドの発生をより確実に防止することができるなどの利点がある。
次に、上金型70を脱型する。これにより、樹脂パッケージ10と第1リードフレーム20及び第2リードフレーム30とからなるパッケージが完成する。
任意に、この前後又はゲートの切断と同時に、切断金型を利用するなどして、バリを切断してバリ取りを行う。
特に、上述したように、上金型70と下金型71とが若干の隙間を空けて挟持された場合には、バリ取りを行うことが好ましい。
また、任意に、すでに硬化させた樹脂を、さらに本硬化させることが好ましい。
この接続は、ワイヤによりリードフレームと発光素子とを電気的に接続するものであるが、ワイヤを用いず発光素子をリードフレームにフェイスダウン実装して接続するものであってもよい。
発光素子を載置する工程は、樹脂パッケージを金型から取り出した後に行なってもよい。
封止部材に熱硬化性樹脂を用いた場合には、その後、加熱を行ない、樹脂を硬化させて成形する。
以上の方法により、発光装置1を形成することができる。
また、樹脂成形体の内部にガスが溜まることなく、放出口から効率よくガス抜きができるため、強度の高い樹脂パッケージを成形することができる。 さらに、樹脂パッケージに熱硬化性樹脂である1,3,5−トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含むことで、硬化反応が早く、かつ、強固な樹脂成形体を成形することができる。
また、ゲート痕を対向位置において対称に配置することにより、注入される樹脂の硬化反応速度を上げたとしても、分流した樹脂が接合するまでの時間を短縮することができるため、相乗的に樹脂成形体の製造速度を高めることができる。
図1、図2a〜c及び図3に示す発光装置1は、発光素子としてLED2と、樹脂パッケージ10と第1リード20と第2リード30とが一体成形されたパッケージとを有する。
第1リード20と第2リード30は平板状であって、メッキ処理が施されたものである。これらの厚みは0.5mmである。
発光素子は、450nmに発光ピーク波長を有する青色に発光する窒化物半導体からなるLEDである。
樹脂パッケージの大きさは、縦5mm、横5mm、高さ1.4mmであり、凹部の上面側の直径は略4mm、凹部内の底面部10cの直径は略3.5mm、この凹部の深さは0.9mmである。
第1ゲート痕は、第1外側面において、第1アウターリード側の端面から750μm離間しており、また、第1ゲート痕の幅は1000μmであり、この第1ゲート痕の高さは300μmである。
また、第2ゲート痕は、第2外側面において、第2アウターリード側の端面から750μm離間しており、また、第2ゲート痕の幅は1000μmであり、この第2ゲート痕の高さは300μmである。
つまり、第1ゲート痕5aと、第2ゲート痕5bとは、後述する凹部105の中心点と交わり、第1外側面11aと平行方向に延伸する直線(L1:図2b参照)に対して非対称に配置している。また、後述する凹部105の中心点と交わり、第1外側面11aと垂直方向に延伸する直線(L2:図2c参照)は、第1ゲート痕5aの中心点と、第2ゲート痕5bの中心点とを結ぶ直線(La)とは、凹部105内で交差するように、第1ゲート痕5a及び第2ゲート痕5bが配置されている。
さらに、第1ゲート痕5a及び第2ゲート痕5bの中心点は、それぞれ直線(L2)とは交差しない。
樹脂パッケージの凹部105には、発光素子等を封止するシリコーン樹脂からなる封止部材が充填されている。封止樹脂には、黄色に発光する蛍光物質として(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceが含有されている。
まず、図4aに示す金型を準備する。ここでは、上金型70と下金型71を上下で挟み込む金型を用いる。
この上金型70には、第1外側面73aに、樹脂パッケージ10の第1外側面に対応する第1壁面に至る注入口81が形成されており、第1外側面の対面にある第2外側面73bに、樹脂パッケージ10の第2外側面に対応する第2壁面に至る放出口82が形成されている。また、上金型には、第3外側面73cに、樹脂パッケージ10の第3外側面に対応する第3壁面に至り、リードフレームが挟み込まれる第1切欠き部74aが形成されている。第4外側面には、樹脂パッケージ10の第4外側面に対応する第4壁面に至る第2切欠き部74bが形成されている。上金型には、樹脂成形体が形成されるキャビティーが3つ形成されており、各キャビティーの中央部には突出部75が形成されている。
図4aでは3つのキャビティーを開示しているが、これに限定されるものではなく、キャビティーは3つ以上であってもよい。上金型に形成される注入口と放出口の大きさは、発光装置に形成されるゲート痕の大きさと略等しいものとなる。
エポキシ樹脂は、ペレット形状のものに熱と圧力を加えて溶融し、第1外壁面73aの注入口81から流し込む。流し込まれた樹脂は、金型内の最初の第1キャビティー内の空間部を流動し、突出部75の両側に分流されて、空間部76を充填する。その後、再び合流した樹脂は、第1のキャビティーの放出口83から放出される。
次いで、この樹脂は、第1のキャビティーの放出口でもある第2のキャビティーの注入口から注入され、第2キャビティー内の空間部を流動して、突出部75の両側に分流し、空間部76を充填する。その後、再び合流した樹脂は、第2のキャビティーの放出口84から放出される。
同様に、第3のキャビティーの空間部を充填した樹脂は、第2外壁面73bの放出口82の近傍で合流し、最終的には放出口から外部に放出される。
このとき、金型の内部で発生したガスは放出口82から押し出されるため、各キャビティー内で成形体となる樹脂の合流部ではボイドが発生しにくい。また、樹脂の合流部は、樹脂パッケージを構成する側面における最薄部位(つまり、領域a)から離間して形成されるため、強度の高い樹脂パッケージとなる。
リードフレームからリードを切断し、リードフレームとエポキシ樹脂とが一体成形された樹脂成形体が製造される。
その後、発光素子2と第1リード及び第2リードとをワイヤを用いて電気的に接続する。
次に、蛍光物質を含有した上記封止部材40を凹部内に充填する。
以上の工程で発光素子を製造することにより、強度の高い発光装置を多数個製造することができる。
図7aに示すように、実施例2の発光装置は、発光素子2としてLEDを2個搭載し、樹脂パッケージの凹部105を矩形状とし、第1ゲート痕5a及び第2ゲート痕5bを2mm程度と幅広にしている以外、実質的に実施例1の発光装置と同様の構成を有し、同様に製造することができる。
なお、図7では、インナーリードやワイヤを図示していない。
このように、第1及び第2ゲート痕5a、5bを幅広とすることで、樹脂パッケージの幅が広くなった場合でも、樹脂内にボイドを含まずに樹脂パッケージを製造することが可能となる。また、搭載される発光素子の数量が増えるため、発光装置の輝度を向上させることができる。
また、図7bに示すように、さらに、第1ゲート痕5a及び第2ゲート痕5bを2.5mm程度とより幅広にしている以外、実質的に実施例1の発光装置と同様の構成を有し、同様に製造することができる。
この発光装置でも、上記と同様の効果を有するとともに、より、樹脂パッケージの一層の幅広に対応することができるとともに、注入口及び放出口の幅が広がるために、より単時間でも樹脂の注入及び放出を図ることができる。
図8に示すように、実施例3の発光装置は、樹脂パッケージの第1外側面に形成される第1ゲート痕(各幅:0.5mm)をゲート痕5a1とゲート痕5a2の2個とし、第2外側面に形成される第2ゲート痕(各幅:0.5mm)をゲート痕5b1とゲート痕5b2の2個とし、樹脂パッケージの凹部105を楕円形状とする以外、実質的に実施例1の発光装置と同様の構成を有し、同様に製造することができる。
図8では、インナーリードやワイヤを図示していない。
なお、実施例3の発光装置の製造に用いる金型として、注入口が2口、放出口が2口有するものを使用する。このように注入口と放出口が複数あることで、短時間で、金型内に樹脂を充填することができる。
この実施例の発光装置においても、第1ゲート痕5a1、5a2は共に中心部が第1リード20側にあり、第2ゲート痕5a1、5a2は共に中心部が第2リード30側にある。よって、樹脂をこれらゲート痕に対応する注入口から注入した場合に、樹脂が突出部の両側に分流され、再び合流する領域が、樹脂パッケージの側面における最薄部位(つまり、領域a)から離間して形成される。その結果、強度の高い樹脂パッケージが得られる。
実施例4の発光装置90は、図9に示すように、第1ゲート痕95aの第2リード30側の端部が上述した直線L2を超えて第2リード30側に形成されている。さらに、第2ゲート痕95bの第1リード20側の端部が直線L2を超えて第1リード20側に形成されている以外、実質的に実施例2と同様の構成を有している。
このような発光装置では、各ゲート痕の中心点(ウエルドライン形成点)が領域aとは離間しており、強度の高い樹脂パッケージとなる。
この発光装置90は、図14に示す上金型77を用いることによって、実施例1と実質的に同様の方法で製造することができる。
この実施例においても、強度の高い樹脂パッケージを有する発光装置を得ることができる。
実施例5の発光装置91は、図10及び図11に示すように、第1外側面11aには第1ゲート痕96aが、第1外側面11aに対向する第2外側面11bには第2ゲート痕96bがそれぞれ形成されている。そして、この第1ゲート痕96aと第2ゲート痕96bとは、直線L2上に配置されるように、直線L1に対して、対称に配置されている以外、実質的に実施例2と同様の構成を有している。
この発光装置91は、図15に示す上下金型78、71を用い、図16に示す樹脂10jの流れとすること以外は、実施例1と実質的に同様の方法で製造することができる。
この実施例においても、強度の高い樹脂パッケージを有する発光装置を得ることができる。
実施例6の発光装置92は、図12及び図13に示すように、樹脂パッケージは、第1外側面98aと、この第1外側面に隣接する第2外側面98bとを有しており、第1外側面98aには第1ゲート痕97aが、第2外側面98bには第2ゲート痕97bがそれぞれ形成され、第2ゲート痕97bは、直線L1に対して第1ゲート痕97aと反対側に配置され、かつ直線L2に対して第1ゲート痕97aと反対側に配置されている以外、実質的に実施例2と同様の構成を有している。
この発光装置92は、図17に示す上金型79用いて、図17において矢印で示す樹脂10jの流れとすること以外は、実施例1と実質的に同様の方法で製造することができる。
この実施例においても、強度の高い樹脂パッケージを有する発光装置を得ることができる。
2 発光素子
5a、5b、95a、95b、96a、96b ゲート痕
10 樹脂パッケージ
10b 側面部
10c 底面部
10e 隙間部
10j 樹脂
11 外側面
11a、91a、98a 第1外側面
11b、91b、98b 第2外側面
91c、98c 第3外側面
91d、98d 第4外側面
20 第1リード、第1リードフレーム
30 第2リード、第2リードフレーム
70、77、78、79 上金型
71 下金型
72 本体部
73 壁面
73a 第1壁面
73b 第2壁面
73c 第2壁面
73d 第2壁面 74a 第1切欠き部
74b 第2切欠き部
75 突出部
76 凹溝部
79 空間部
81、83、181、281、381 注入口
82、84、182、282、382 放出口
105 凹部
Claims (27)
- 発光素子と、
前記発光素子の載置領域となる凹部が形成された樹脂パッケージと、
前記樹脂パッケージの外側面に形成されたゲート痕と、
前記凹部の底面に配置されると共に、前記発光素子に電気的に接続されるリードと、を有し、
前記リード上に前記発光素子が載置されてなる発光装置であって、
前記ゲート痕は、前記樹脂パッケージの第1外側面に形成され、前記樹脂パッケージを構成する樹脂の注入口に対応する第1ゲート痕と、前記第1外側面と異なる外側面に形成され、前記樹脂パッケージを構成する樹脂の放出口に対応する第2ゲート痕とを含むことを特徴とする発光装置。 - 前記第2ゲート痕が形成された外側面は、前記第1外側面の対面に配置されている請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して、前記第2ゲート痕と対称に配置されている請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕の少なくとも一方が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)上に配置されている請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して非対称に配置されている請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1ゲート痕及び第2ゲート痕が、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)と、前記第1ゲート痕の中心点及び前記第2ゲート痕の中心点を結ぶ直線(La)とが前記凹部内で交差するように配置されている請求項1又は5に記載の発光装置。
- 前記第1ゲート痕の中心点は、前記直線(L2)とは交差しない請求項5又は6に記載の発光装置。
- 前記第2ゲート痕の中心点は、前記直線(L2)とは交差しない請求項5〜7のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第2ゲート痕が形成された外側面は、前記第1外側面に隣接して配置されており、
前記第2ゲート痕は、前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と平行方向に延伸する直線(L1)に対して前記第1ゲート痕と反対側に配置され、かつ前記凹部の中心点を通って前記第1外側面と垂直方向に延伸する直線(L2)に対して前記第1ゲート痕と反対側に配置されている請求項1、5〜8のいずれか1つに記載の発光装置。 - 前記第1外側面から発光装置を見たときに、前記第2ゲート痕は、前記第1ゲート痕と重複しない領域を有する請求項3〜9のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第1又は第2ゲート痕は、所定の金型に前記樹脂パッケージの材料を注入した際に、前記外側面に成形されるゲートを切断して形成されたゲート痕である請求項1〜10のいずれか1つに記載の発光装置。
- 少なくとも前記第1又は第2ゲート痕は、同一側面において、2以上形成されている請求項1〜11のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記樹脂パッケージは、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含む樹脂である請求項1〜12のいずれか1つに記載の発光装置。
- 外側面を有し、発光素子の載置領域となる凹部を備えた樹脂パッケージと、
前記凹部の底面に配置されたリードと、を有する発光装置の製造方法であって、
前記凹部に相当する突出部と、前記外側面に対応する第1壁面に、樹脂が注入される注入口と、前記第1壁面とは異なる壁面に、注入口から流し込まれた樹脂が放出される放出口と、を備えた上金型と、該上金型と対となる下金型とでリードフレームを挟持する工程と、
前記上金型と前記下金型とで形成された空間部に、前記注入口から樹脂を流し込み、前記空間部を樹脂で充填する工程と、
前記空間部に流し込まれた樹脂を前記放出口から放出する工程と、
前記空間部を充填する樹脂を硬化させて樹脂成形体を形成する工程と、
前記金型を取り外した後、前記樹脂成形体の注入口部分及び放出口部分に成形されたゲートを切断して、樹脂パッケージの異なる外側面に、第1及び第2ゲート痕をそれぞれ形成する工程と、
前記リードフレーム上に発光素子を載置すると共に、発光素子と前記リードフレームとを電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記放出口を備える壁面は、前記突出部を介して、第1壁面の対向する位置に配置される請求項14に記載の発光装置の製造方法。
- 前記注入口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して前記放出口と対称に配置される請求項14又は15に記載の発光装置の製造方法。
- 前記注入口及び放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)上に配置される請求項16に記載の発光装置の製造方法。
- 前記注入口及び前記放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して非対称に配置される請求項14に記載の発光装置の製造方法。
- 前記注入口及び放出口が、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)と前記注入口の中心点及び前記放出口の中心点を結ぶ直線(Lb)とが、前記上金型の突出部内で交差する請求項14又は18に記載の発光装置の製造方法。
- 前記放出口を備える壁面は、前記第1壁面に隣接して配置され、
前記放出口は、前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と平行方向に延伸する直線(L3)に対して前記注入口と反対側に配置され、かつ前記突出部の中心点を通って前記第1壁面と垂直方向に延伸する直線(L4)に対して前記注入口と反対側に配置される請求項14、18及び19のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。 - 前記上金型と下金型とを一対とする金型は、樹脂成形体を形成するキャビティーが複数個配列されており、第nのキャビティーに形成されている放出口は、前記第nのキャビティーに隣接する第(n+1)のキャビティーの注入口と連結し、かつ該第(n+1)のキャビティーに形成される放出口は、前記第(n+1)のキャビティーに隣接する第(n+2)のギャビティーの注入口と連結している請求項14〜20のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記複数個のキャビティーを樹脂の注入方向に配列させ、各キャビティーに形成される注入口及び放出口を直線状に配置させる請求項14〜17のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記複数個のキャビティーを樹脂の注入方向に配列させ、各キャビティーに形成される注入口又は放出口をチドリ状に配置させる請求項14、18〜21のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記複数個のキャビティーを、各キャビティーを交互に反転させて、前記キャビティーに形成される注入口が、隣接するキャビティーに形成される放出口と兼用して配列される請求項14〜22のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記リードフレームは、孔部又は溝が設けられている請求項14〜24のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子と前記リードフレームとを電気的に接続する工程の後、前記凹部内に封止部材を形成する工程とを備える請求項14〜25のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂は、熱硬化性樹脂であって、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含む樹脂である請求項14〜26のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
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