JP5333237B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に関し、より詳細には、表面実装型で小型及び薄型の発光装置に関する。
近年、高輝度、高出力の半導体発光素子及びこれを用いた小型の発光装置が開発され種々の分野に利用されている。このような発光装置は、小型、低消費電力や軽量等の特徴を生かして、例えば、携帯電話等の液晶バックライト用光源、各種メータの光源及び各種読みとりセンサー用等として（例えば、特許文献１）、種々利用されている。
前述の特許文献１には、発光装置のアウターリード電極の折り曲げ工程において、工程完了までパッケージを支持するリードをリードフレームの一部に設けることが開示されている。
図１２は、特許文献１の発光装置の製造途中の状態を示す図である。図１２において、パッケージ７は、パッケージの上面１０に設けられるリード４ｂ、４ｃと、パッケージ７の側面に設けられるリード４ａ、４ｄと、パッケージの下面に設けられるリード４ｅを有しており、リード４ａ〜４ｄの端部をパッケージ７に埋め込むことによりパッケージ７を支持している。
リード４ｅは、例えば、図中の破線部などで切断して折り曲げられ、アウターリード電極となる部分である。リード４ｅが破線部で切断されることにより、パッケージ７は、リード４ａ〜４ｄで支持される状態になる。この状態で、リード４ｅの折り曲げ加工を施す。その後、不要になったリード４ａ〜４ｄをパッケージから脱離することで、発光装置とすることができる。
しかし、パッケージの成形条件によっては、リード４ａ〜４ｄに沿ってパッケージの成形材料が流れ、リード４ａ〜４ｄの脱離時に、バリとなる。これにより、部分的にではあるが、パッケージ７の外形が設計寸法よりも大きくなる。特に、薄型の発光装置の場合、パッケージの厚さＨ１を薄くする必要があるため、上面にこのようなバリがあると好ましくない。発生したバリを、その後の工程で切削するなどの方法で取ることもできるが、工程を増加させることになって、生産効率が悪い。しかも、このバリはいつも同じ大きさに形成されるものではないため、取り除くにしてもプログラムなどで管理しにくく、量産には不向きである。
しかし、パッケージの成形条件によっては、リード４ａ〜４ｄに沿ってパッケージの成形材料が流れ、リード４ａ〜４ｄの脱離時に、バリとなる。これにより、部分的にではあるが、パッケージ７の外形が設計寸法よりも大きくなる。特に、薄型の発光装置の場合、パッケージの厚さＨ１を薄くする必要があるため、上面にこのようなバリがあると好ましくない。発生したバリを、その後の工程で切削するなどの方法で取ることもできるが、工程を増加させることになって、生産効率が悪い。しかも、このバリはいつも同じ大きさに形成されるものではないため、取り除くにしてもプログラムなどで管理しにくく、量産には不向きである。
そのため、薄型の発光装置においては、パッケージを支持するリード（以下、支持リードという。）は、たとえバリが発生したとしても、この厚さに影響の少ない部分、すなわちパッケージの側面にのみ配置されることが多い。
また、発光装置の薄型化を図るために、パッケージの底面の側面側からアウターリード電極を延出させ、アウターリード電極が収納可能な凹部が設けられる。これにより、リードフレームの厚さによって発光装置が厚くなるのを抑制できるが、その分パッケージの側面の厚さが薄くなる。製造工程において、パッケージをリードフレームに安定に支持するためには、支持リードはある程度の幅が必要となる。
しかし、上述の発光装置をそのままの形状で小型化すると、パッケージの側面も薄くなるため、ここに埋め込まれる支持リードが細くなる。これにより、容易にねじれて変形し、パッケージが傾くなどの不良が発生しやすくなる。また、アウターリード電極を折り曲げる時にもパッケージにかかる応力により、幅の狭い支持リードがねじれ、パッケージが傾いてしまうことがある。パッケージが傾くと、発光素子の実装ができなくなり、不良品の発生原因となる。また、薄型の発光装置を基板などに実装する時に、アウターリード電極の高さの違いや、実装ランドパターンに塗布されるはんだ量の差が生じていると、はんだが溶融したときの表面張力の差、あるいは、はんだが固化するときの収縮応力などにより、一方の側のアウターリード電極が浮き上がった状態で固定される、いわゆるマンハッタン現象と言われる実装不良が起こることがある。
しかし、上述の発光装置をそのままの形状で小型化すると、パッケージの側面も薄くなるため、ここに埋め込まれる支持リードが細くなる。これにより、容易にねじれて変形し、パッケージが傾くなどの不良が発生しやすくなる。また、アウターリード電極を折り曲げる時にもパッケージにかかる応力により、幅の狭い支持リードがねじれ、パッケージが傾いてしまうことがある。パッケージが傾くと、発光素子の実装ができなくなり、不良品の発生原因となる。また、薄型の発光装置を基板などに実装する時に、アウターリード電極の高さの違いや、実装ランドパターンに塗布されるはんだ量の差が生じていると、はんだが溶融したときの表面張力の差、あるいは、はんだが固化するときの収縮応力などにより、一方の側のアウターリード電極が浮き上がった状態で固定される、いわゆるマンハッタン現象と言われる実装不良が起こることがある。
そこで、本発明は、従来から要望されているさらなる薄型化及び小型化を目的とし、特に、（１）製造工程において、リードフレームに固定されたパッケージを安定に支持でき、（２）発光装置を基板などに実装する時に、実装不良を抑制することができる発光装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、正面に発光素子を載置する窓部を備えたパッケージと、前記パッケージの底面から突出したアウターリード電極を有する発光装置であって、前記パッケージは、前記底面に、側面側に設けられる側面凸部及び中央部に形成される中央凸部を有し、前記側面凸部と前記中央凸部によって形成される凹部に前記アウターリード電極が収納され、前記側面凸部の側面に溝部を有することを特徴とする。
この発光装置において、前記パッケージは、少なくとも２つの切り欠き部を有し、該２つの切り欠き部の直下に前記アウターリード電極が配置されていることが好ましい。
この発光装置においては、前記側面凸部と前記中央凸部の厚さと前記アウターリード電極の厚さが略同一であることが好ましい。
前記パッケージの厚さは１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明の発光装置によれば、製造工程においてパッケージを安定に支持でき、薄型、小型の発光装置を提供することができる。さらに、本発明の発光装置は、発光装置を基板などに実装する時に、実装不良を抑制することができる。
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、一例であって、本発明は、発光装置を以下の発光装置に限定するものではない。さらに、以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。
本発明の発光装置１００は、図１Ａ〜図１Ｉに示すように、正面に発光素子を載置する窓部１０１を備えたパッケージ１０２と、パッケージ１０２の底面から突出したアウターリード電極１１６を有する発光装置である。本発明において、パッケージ１０２は、その底面に、側面凸部１０３と、中央凸部１０４を有し、その側面凸部１０３及び中央凸部１０４によって形成される凹部１０７にアウターリード電極１１６が折り曲げられて収納されている。そして、側面凸部１０３の側面に溝部１０６を有する。
（溝部１０６）
溝部１０６は、発光装置の製造工程において、アウターリード電極１１６の折り曲げ工程が完了するまで支持リードが埋め込まれる部分である。図１０に示すように、支持リード１１３は、パッケージ１０２の側面及び側面凸部１０３の側面に埋め込まれている。後の工程で支持リード１１３がパッケージ１０２から脱離された時に、支持リード１１３が埋め込まれていた部分が溝部となる。溝部となる部分は、パッケージ１０２内に配置されるインナーリード電極８３４と略同一平面上にあり、溝部の幅Ｗ２(図１Ｄに示す)は、インナーリード電極８３４の厚さと略同一である。
溝部１０６は、発光装置の製造工程において、アウターリード電極１１６の折り曲げ工程が完了するまで支持リードが埋め込まれる部分である。図１０に示すように、支持リード１１３は、パッケージ１０２の側面及び側面凸部１０３の側面に埋め込まれている。後の工程で支持リード１１３がパッケージ１０２から脱離された時に、支持リード１１３が埋め込まれていた部分が溝部となる。溝部となる部分は、パッケージ１０２内に配置されるインナーリード電極８３４と略同一平面上にあり、溝部の幅Ｗ２(図１Ｄに示す)は、インナーリード電極８３４の厚さと略同一である。
（側面凸部１０３）
図１Ａに示すように、側面凸部１０３は、パッケージの底面の側面１２６側に設けられる。この構成をとることにより、パッケージの側面１２６だけではなく側面凸部１０３の側面にも溝部１０６を有することができ、図１０に示すように、支持リード１１３の幅Ｗ１を狭幅にすることなく配置することができる。
図１Ａに示すように、側面凸部１０３は、パッケージの底面の側面１２６側に設けられる。この構成をとることにより、パッケージの側面１２６だけではなく側面凸部１０３の側面にも溝部１０６を有することができ、図１０に示すように、支持リード１１３の幅Ｗ１を狭幅にすることなく配置することができる。
さらに、発光装置１００を基板などに実装する時に、側面凸部１０３によって、実装不良を抑制することができる。一方の側のアウターリード電極１１６が、浮き上がった状態ではんだによって固定される前に、浮き上がった側の側面に、側面凸部１０３が設けられる分、発光装置の重量が増え、重力が働く。これにより、アウターリード電極の浮き上がるのが抑制される。このようにして、実装不良を抑制することが可能となる。
図８Ｈに示すように、側面凸部８０３が、正面側の端部から背面側の端部まで連続して設けられていると、アウターリード電極が浮き上がるのを、より抑制することができる。また、図８Ｈに示すように、側面側から見て、アウターリード電極を覆うように凸部を設けることにより、発光装置の側面側から何らかの力が加わった場合であっても、アウターリード電極が押されて曲がるなどの不具合を回避することができる。アウターリード電極を保護するための凸部は、側面凸部１０３と一体的に設けられていてもよいし（図８Ｈの側面凸部８０３参照）、離れて別々に設けられていてもよい。この場合、少なくとも一方が側面凸部として機能し、他方の凸部はアウターリード電極を保護する役割を果たす。
図８Ｈに示すように、側面凸部８０３が、正面側の端部から背面側の端部まで連続して設けられていると、アウターリード電極が浮き上がるのを、より抑制することができる。また、図８Ｈに示すように、側面側から見て、アウターリード電極を覆うように凸部を設けることにより、発光装置の側面側から何らかの力が加わった場合であっても、アウターリード電極が押されて曲がるなどの不具合を回避することができる。アウターリード電極を保護するための凸部は、側面凸部１０３と一体的に設けられていてもよいし（図８Ｈの側面凸部８０３参照）、離れて別々に設けられていてもよい。この場合、少なくとも一方が側面凸部として機能し、他方の凸部はアウターリード電極を保護する役割を果たす。
図１Ｄに示すように、側面凸部１０３の側面の幅Ｗ３は、リード電極の厚さよりも広い方が好ましく、これにより、発光装置を基板などに実装する時に、安定に載置することができる。また、パッケージの正面から見た側面凸部１０３の幅Ｗ４は、溝部１０６の深さＷ５よりも広いことが好ましい。なぜなら、溝部１０６は、支持リードが埋め込まれる部分であるため、パッケージを強固にリードフレームに支持できるからである。なお、側面凸部１０３の幅Ｗ４が溝部の深さＷ５よりも広ければ側面凸部の側面とパッケージの側面１２６が同一平面上になくてもよい。すなわち、側面凸部１０３の側面がパッケージ１０２の側面１２６より突出して形成されてもよいし、凹んで形成されてもよい。
図１Ｂにおいて側面凸部１０３は、正面視が台形形状であるが、このような形状に限られず溝部１０６を形成することが可能であれば、どのような形状であってもよい。また、本発明において、側面凸部１０３は、各々略同一な厚さＨ２を有することが好ましい。ここで、厚さが略同一とは、実質的に厚さが同一であることを意味し、０〜０．０５ｍｍ程度の高低差は許容される。このような形態をとることにより、発光装置を実装基板などに安定に載置することができる。
（中央凸部１０４）
中央凸部１０４は、発光装置１００の正面視において中央部に形成されている。中央凸部１０４には窓部１０１が形成されている。また、中央凸部１０４の底面は、図１Ａのように、面一に形成してもよいし、凹凸構造であってもよい。なお、側面凸部１０３及び中央凸部１０４は、アウターリード電極１１６が突出するパッケージの底面を基準面とし、この基準面から突出している部分を指す。側面凸部及び中央凸部は、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、網掛け領域として示される。
中央凸部１０４は、発光装置１００の正面視において中央部に形成されている。中央凸部１０４には窓部１０１が形成されている。また、中央凸部１０４の底面は、図１Ａのように、面一に形成してもよいし、凹凸構造であってもよい。なお、側面凸部１０３及び中央凸部１０４は、アウターリード電極１１６が突出するパッケージの底面を基準面とし、この基準面から突出している部分を指す。側面凸部及び中央凸部は、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、網掛け領域として示される。
実装基板と発光装置との電気的接続を良好にするために、図１Ｂに示すように、側面凸部１０３及び中央凸部１０４の厚さＨ２とアウターリード電極１１６の厚さが略同一であることが好ましい。
ここで、厚さが略同一とは、アウターリード電極の表面の一部と、パッケージの底面にある側面凸部１０３及び中央凸部１０４との間に、高低差が実質的に生じていないことを意味する。ただし、高低差は、０〜０．０５ｍｍは許容される。
（凹部１０７）
凹部１０７は、側面凸部１０３及び中央凸部１０４に挟まれることにより形成される部分である。凹部１０７には、アウターリード電極１１６がパッケージの底面に沿って曲げられて収納されている。これにより、パッケージ底面にアウターリード電極を配置しつつ、発光装置全体の厚さを薄くすることができる。
凹部１０７は、側面凸部１０３及び中央凸部１０４に挟まれることにより形成される部分である。凹部１０７には、アウターリード電極１１６がパッケージの底面に沿って曲げられて収納されている。これにより、パッケージ底面にアウターリード電極を配置しつつ、発光装置全体の厚さを薄くすることができる。
（切り欠き部２３０）
図２Ｃに示すように、パッケージに、２つの切り欠き部２３０が形成されており、２つの切り欠き部２３０の直下に折り曲げられたアウターリード電極１１６が配置されていることが好ましい。言い換えると、アウターリード電極１１６が切り欠き部２３０によって、上面から見て露出される。これにより、アウターリード電極が配置されている箇所を確認することが可能となる。また、アウターリード電極１１６が上面から確認できるので、発光装置を実装基板に実装する際に、基板との実装状態を確認することが可能となる。
図２Ｃに示すように、パッケージに、２つの切り欠き部２３０が形成されており、２つの切り欠き部２３０の直下に折り曲げられたアウターリード電極１１６が配置されていることが好ましい。言い換えると、アウターリード電極１１６が切り欠き部２３０によって、上面から見て露出される。これにより、アウターリード電極が配置されている箇所を確認することが可能となる。また、アウターリード電極１１６が上面から確認できるので、発光装置を実装基板に実装する際に、基板との実装状態を確認することが可能となる。
さらに、切り欠き部２３０とは別に、パッケージの背面に切り欠き部を形成してもよい。このような切り欠き部は、例えば、パッケージの成形材料を注入する注入口（以下ゲートとも言う）が設けられる箇所に形成することができる。これにより、ゲートがパッケージの背面の最外部よりも突出しないようにすることができる。
（パッケージ１０２）
本発明におけるパッケージ１０２は、前述の側面凸部１０３、中央凸部１０４、溝部１０６を有する。さらに、パッケージ１０２は、その正面に発光素子を載置する窓部１０１を備え、パッケージ１０２の底面から突出したアウターリード電極１１６等を固定保持する支持体として働き、発光素子を外部環境から保護する機能も有する。
本発明におけるパッケージ１０２は、前述の側面凸部１０３、中央凸部１０４、溝部１０６を有する。さらに、パッケージ１０２は、その正面に発光素子を載置する窓部１０１を備え、パッケージ１０２の底面から突出したアウターリード電極１１６等を固定保持する支持体として働き、発光素子を外部環境から保護する機能も有する。
本発明で用いられるパッケージの成形材料は特に限定されず、液晶ポリマー、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)等、公知のあらゆる熱可塑性樹脂を用いることができる。また、公知の熱硬化性樹脂を用いることもできる。特に、ポリフタルアミド樹脂のように高融点結晶が含有されてなる半結晶性ポリマー樹脂を用いると、表面エネルギーが大きく、パッケージの窓部内に充填する封止部材(後述する)との密着性が良好なパッケージが得られる。これにより、封止部材を充填し硬化する工程において、冷却過程でのパッケージと封止部材との界面の剥離を防止することができる。
発光素子からの光を効率よく反射させるために、パッケージ成形材料中に酸化チタンなどの白色顔料などを混合してもよいし、白色顔料を混合せずにパッケージを透光性とすることで、配光の広い発光装置とすることもできる。
発光素子からの光を効率よく反射させるために、パッケージ成形材料中に酸化チタンなどの白色顔料などを混合してもよいし、白色顔料を混合せずにパッケージを透光性とすることで、配光の広い発光装置とすることもできる。
また、図１０に示すように、パッケージ１０２の正面には、発光素子１１８を搭載するための窓部１０１が形成されている。この窓部の形状は特に限定されるものではなく、窓部内、好ましくは窓部の底面に、発光素子１１８を載置し、電気的な接続をとるインナーリード電極８３４の一部表面を露出させるものであれば、窓部の形状が、円、楕円、三角、四角又はこれらに近似する形状等いずれでもよい。窓部の内壁は傾斜されることが好ましい。これにより、発光素子からの光を窓部の内壁にて反射させ、効率よく正面方向へと取り出すことができる。また、窓部１０１の深さは、搭載する発光素子の数、ボンディング方法等によって適宜調整することができる。窓部１０１の大きさは、より広配光を得るため、大きい方が好ましい。なお、この窓部１０１の底面及び／又は内壁は、エンボス加工又はプラズマ処理などで、接着表面積を増加させ、後述する封止部材との密着性を向上させることが好ましい。
また、図４Ａに示すように、パッケージの正面は面一で形成されてもよいし、図１Ａに示すように、段差部を有するものであってもよい。
また、図４Ａに示すように、パッケージの正面は面一で形成されてもよいし、図１Ａに示すように、段差部を有するものであってもよい。
図３Ｉに示すように、窓部の底面に突起部３３２を設けることもできる。突起部３３２を設けることにより、発光素子３１８を接合部材（図示せず）を介して接合した際に、その接合部材がワイヤボンド領域まで漏れ出さないようにすることができる。
パッケージの厚さＨ３とは、図１Ｂに示すように、パッケージの上面とパッケージの側面凸部１０３の底面との距離のことを言い、本発明では薄型化を目的としていることより厚さが薄い方がより好ましい。本発明において、厚さＨ３は１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、図２Ｈに示すように、パッケージ２０２に、正面側から背面側に向かって厚さを薄くするように、上面及び底面を形成することもできる。パッケージ２０２の底面において、パッケージの背面に連なるようにゲート２３４を形成することもできる。このような構成により、ゲート径を大きくすることができ、バリの発生を抑制した小型で量産性のよい発光装置２００を実現することができる。
（リード電極）
リード電極は、図１０に示すように、パッケージ１０２内部に配置されるインナーリード電極８３４と、後にリードフレーム１１７から切断されてアウターリード電極１１６となる部分からなる。
リード電極は、図１０に示すように、パッケージ１０２内部に配置されるインナーリード電極８３４と、後にリードフレーム１１７から切断されてアウターリード電極１１６となる部分からなる。
リード電極の材料は、導電性であれば特に限定されないが、発光素子と電気的に接続する部材である導電性ワイヤ等との接着性及び電気伝導性がよいことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３００μΩ・ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀、パラジウムをメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が好適に挙げられる。メッキの表面の光沢度は、光取り出し効率、製造コストの面から見て、０．２〜２．０の範囲が好ましい。メッキの厚さは、０．５μｍ〜１０μｍが好ましい。
（アウターリード電極１１６）
アウターリード電極１１６は、窓部１０１内に載置された発光素子１１８に外部からの電気を供給するために設けられる。本発明において、アウターリード電極１１６は、パッケージ１０２の底面から突出し、パッケージの底面に沿って折り曲げられて凹部１０７に収納される。
アウターリード電極１１６は、窓部１０１内に載置された発光素子１１８に外部からの電気を供給するために設けられる。本発明において、アウターリード電極１１６は、パッケージ１０２の底面から突出し、パッケージの底面に沿って折り曲げられて凹部１０７に収納される。
また、本発明において、アウターリード電極１１６は、先端部が２つに分岐する形態をとることもできる。例えば、図１Ｃに示すように、２つの先端部は互いに反対方向に延びており、１つの先端部はパッケージの側面１２６に向かって延びている形態をとることもできる。このような形態をとることにより、アウターリード電極１１６の表面積を増すことができ、薄型化されたパッケージにおいても、放熱性の高いアウターリード電極を得ることができる。
図６Ｈに示すように、アウターリード電極６１６は、先端部が３つに分岐する形態をとることもできる。
アウターリード電極は、図５Ｆに示すように、幅Ｗ６と幅Ｗ７とを略同じ幅にするなど、適宜変更することもできる。
本発明において、アウターリード電極は、パッケージの幅の最も広い部分より突出しないよう配置されることが好ましい。アウターリード電極をパッケージの背面側の側面３２６より突出しないよう配置すると、発光装置の実装時や発光装置の運搬時においても、アウターリード電極に外力がかかることを防止することができ、アウターリード電極の変形を防止することが可能となる。なお、アウターリード電極３１６がパッケージの背面側の側面より突出しないよう配置する場合は、上記したように、パッケージの背面に切り欠き部３３０（図３Ｃ参照）を設けることが好ましい。これにより、アウターリード電極３１６が配置される箇所を確認することが可能となり、実装時の接続を、上面から確認することができる。
（インナーリード電極８３４）
インナーリード電極８３４は、パッケージ１０２の内部に配置され、アウターリード電極１１６が外部から得た電気を発光素子に供給するために設けられる。
インナーリード電極８３４は、パッケージ１０２の内部に配置され、アウターリード電極１１６が外部から得た電気を発光素子に供給するために設けられる。
（発光素子１１８）
窓部１０１に載置される発光素子１１８は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのような半導体材料からなるものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、Ｉ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。
窓部１０１に載置される発光素子１１８は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子であればどのような半導体材料からなるものでもよい。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、Ｉ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。
本発明の発光装置においては、発光素子１１８は、一つのみならず、複数個搭載されていてもよい。この場合、光度を向上させるために、同じ発光色の光を発する発光素子を複数個組み合わせてもよい。また、例えば、ＲＧＢに対応するように、発光色の異なる発光素子を複数個組み合わせることにより、色再現性を向上させることができる。
これらの発光素子は、図１０に示すように、パッケージ１０２の窓部１０１の底面又はインナーリード電極８３４表面に、接合部材(図示せず)によって固定される。このような接合部材は、例えば、絶縁性基板（サファイア基板など）上に窒化物半導体を成長させて形成された発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをし、Ａｕ-Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材、導電性ペーストなどを接合部材として用いてもよい。また、導電性基板(ＧａＡｓ等)からなり、赤色に発光する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によって固定される。
（導電性ワイヤ１１２）
導電性ワイヤ１１２は、図１０に示すように、発光素子１１８の正極及び負極とインナーリード電極８３４とをそれぞれ電気的に接続させるものである。
導電性ワイヤ１１２は、図１０に示すように、発光素子１１８の正極及び負極とインナーリード電極８３４とをそれぞれ電気的に接続させるものである。
導電性ワイヤ１１２は、発光素子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求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。導電性ワイヤの直径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光素子の発光面積の確保や扱い易さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。このような導電性ワイヤとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。
（封止部材）
本発明において、窓部１０１は封止部材によって封止されていてもよい。封止部材は、発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を外部環境から保護するものである。発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を覆うようにパッケージの窓部１０１内に充填した封止部材の材料を硬化させることにより発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を封止部材にて被覆する。
本発明において、窓部１０１は封止部材によって封止されていてもよい。封止部材は、発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を外部環境から保護するものである。発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を覆うようにパッケージの窓部１０１内に充填した封止部材の材料を硬化させることにより発光素子１１８や導電性ワイヤ１１２を封止部材にて被覆する。
封止部材の材料は、特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、および、それらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等、耐候性に優れた透光性樹脂を用いることができる。また、封止部材は有機物に限られず、ガラス、シリカゲルなどの耐光性に優れた無機物を用いることもできる。また、本発明の封止部材は、粘度増量剤、光拡散剤、顔料、蛍光物質など、用途に応じてあらゆる部材を添加することができる。光拡散剤として、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化珪素、炭酸カルシウム、及び、それらを少なくとも一種以上含む混合物などを挙げることができる。また、封止部材の光出射面側を所望の形状にすることによってレンズ効果を持たせることができる。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた形状にすることができる。
（蛍光物質）
本発明の発光装置は、封止部材中に発光素子からの光の波長を変換させる蛍光物質を含有させることができる。このような蛍光物質の一例として、以下に述べる希土類元素を含有する蛍光物質がある。
本発明の発光装置は、封止部材中に発光素子からの光の波長を変換させる蛍光物質を含有させることができる。このような蛍光物質の一例として、以下に述べる希土類元素を含有する蛍光物質がある。
具体的には、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、ＴｂおよびＳｍの群から選択される少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎの群から選択される少なくとも１つの元素とを有するガーネット（石榴石）型蛍光体が挙げられる。特に、アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、ＡｌとＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素とを含み、かつ希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、発光素子から出射された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。例えば、イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。これらのうち、特に本発明において、Ｙを含み、かつＣｅあるいはＰｒで付活され組成の異なる２種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が利用される。
また、窒化物系蛍光体は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体である。窒化物系蛍光体として、例えば、（Ｓｒ０．９７Ｅｕ０．０３）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｃａ０．９８５Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０３）２Ｓｉ５Ｎ８、等が挙げられる。
以下に本発明の発光装置１００の製造方法を
１.パッケージ１０２の製造方法と
２.パッケージ１０２から発光装置１００を製造する工程とに分けて説明する。
１.パッケージ１０２の製造方法と
２.パッケージ１０２から発光装置１００を製造する工程とに分けて説明する。
（１．パッケージ１０２の製造方法）
以下に、本発明の発光装置の製造方法を図９Ａ〜図９Ｄを参照しながら説明する。
まず、金属平板に打ち抜き加工を施して、その表面に金属メッキを施して、インナーリード電極及び支持リード、後にアウターリード電極となる部分を有するリードフレームを形成する(図示せず)。
次に、図９Ａに示すように、インナーリード電極８３４及び支持リード８５６、後にアウターリード電極となる部分を、上下に分割されたパッケージ成型用のモールド金型８４６、８４８の間に配置して、挟み込む。このとき、パッケージ内部に配置されるインナーリード電極８３４と、支持リード８５６とが、パッケージ１０２の形状を有するモールド金型８４６、８４８の空洞８６２の中に配置するように位置決めして、モールド金型８４６、８４８で挟み込む。支持リード８５６の端部はパッケージ１０２を脱離するまで、パッケージの側面に埋め込まれた状態となる。
以下に、本発明の発光装置の製造方法を図９Ａ〜図９Ｄを参照しながら説明する。
まず、金属平板に打ち抜き加工を施して、その表面に金属メッキを施して、インナーリード電極及び支持リード、後にアウターリード電極となる部分を有するリードフレームを形成する(図示せず)。
次に、図９Ａに示すように、インナーリード電極８３４及び支持リード８５６、後にアウターリード電極となる部分を、上下に分割されたパッケージ成型用のモールド金型８４６、８４８の間に配置して、挟み込む。このとき、パッケージ内部に配置されるインナーリード電極８３４と、支持リード８５６とが、パッケージ１０２の形状を有するモールド金型８４６、８４８の空洞８６２の中に配置するように位置決めして、モールド金型８４６、８４８で挟み込む。支持リード８５６の端部はパッケージ１０２を脱離するまで、パッケージの側面に埋め込まれた状態となる。
上側モールド金型８４６は、パッケージの窓部を形成するための突出部８６６と、後の工程でパッケージの底面に形成される側面凸部１０３及び中央凸部１０４と対応する凹部(図示せず)を有する。また、下側モールド金型８４８には、後の工程でパッケージの底面に形成される側面凸部１０３及び中央凸部１０４と対応する凹部(図示せず)及び材料注入ゲート８６４が設けられている。
続いて、図９Ｂに示すように、下側モールド金型８４８の材料注入ゲート８６４から、モールド金型８４６、８４８の空洞８６２内に成形材料８６８を注入する。
次に、図２Ｃに示すように、成形材料８６８を硬化させ、図２Ｄに示すように、まず下側モールド金型８４８を外し、次いで上側モールド金型８４６を外す。
以上の一連の工程により、図９に示すようなパッケージ１０２付きリードフレーム１１７が得られる。すなわち、成型されたパッケージ１０２は、底面に側面凸部１０３を有し、窓部１０１内部に露出したインナーリード電極８３４を備えている。インナーリード電極８３４は、 リードフレームより切断されて後にアウターリード電極１１６となる部分と繋がっている。また、支持リード１１３は、パッケージ１０２の側面及び側面凸部１０３の側面に埋め込まれている。このような状態で、パッケージ１０２はパッケージの底面から突出し、後にアウターリード電極１１６となる部分と、支持リード１１３によりリードフレーム１１７に支持されている。
なお、図１０では、パッケージ１０２を１つだけ用いて説明しているが、通常は、図１１に示すように一枚のリードフレーム１１７に多数（この図では縦３個×横２個の計６個）のパッケージ１０２、１０２・・・が形成される。多数のパッケージ１０２、１０２・・・を製造する場合には、多数のパッケージ用空洞８６２を有するモールド金型８４６、８４８を使用してそれらの空洞８６２に同時に成形材料を注入することにより、全てのパッケージ１０２、１０２・・・を同時に形成することができる。
（２．発光装置１００の製造方法）
上記の製造方法で得られたパッケージ１０２を用いて、図１０、図１１を参照しながら、発光装置１００の製造方法を説明する。
パッケージ１０２の窓部１０１内に発光素子１１８を載置した後、発光素子１１８の正極及び負極と、パッケージ内部に配置されるインナーリード電極８３４とを、それぞれ導電性ワイヤ１１２により電気的に接続する。
上記の製造方法で得られたパッケージ１０２を用いて、図１０、図１１を参照しながら、発光装置１００の製造方法を説明する。
パッケージ１０２の窓部１０１内に発光素子１１８を載置した後、発光素子１１８の正極及び負極と、パッケージ内部に配置されるインナーリード電極８３４とを、それぞれ導電性ワイヤ１１２により電気的に接続する。
次に、パッケージ１０２の窓部１０１を封止部材で充填して、発光素子１１８及び導電性ワイヤ１１２を封止する。
そして、リードフレーム１１７を図１０の破線Ｘの位置で切り離すことにより、パッケージ１０２が支持リード１１３により支持されている状態となる。
次に、切り離されてアウターリード電極１１６となった部分を、パッケージ１０２の底面に沿って折り曲げる。このとき、アウターリード電極１１６を、さらに側面１２６に沿って折り曲げてもよい。
また、図１１に示すように、１枚のリードフレーム１１７に複数のパッケージ１０２を形成することにより、複数のパッケージ１０２に対してアウターリード電極の折り曲げを同時に行えるので、発光装置の製造効率を向上させることができる。
最後に、パッケージ１０２を支持リード１１３から脱離することで、図１に示すような発光装置１００とすることができる。
以下、本発明の発光装置の実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例にのみ限定されない。
本実施例の発光装置１００は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、正面に発光素子を載置する窓部１０１を備えたパッケージ１０２と、パッケージ１０２の底面から突出したアウターリード電極１１６を有する発光装置である。本実施例において、パッケージ１０２は、その底面に、側面凸部１０３と、中央凸部１０４を有し、その側面凸部１０３及び中央凸部１０４によって形成される凹部１０７にアウターリード電極１１６が収納されている。そして、側面凸部１０３の側面に溝部１０６を有する。
本実施例の発光装置１００は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、正面に発光素子を載置する窓部１０１を備えたパッケージ１０２と、パッケージ１０２の底面から突出したアウターリード電極１１６を有する発光装置である。本実施例において、パッケージ１０２は、その底面に、側面凸部１０３と、中央凸部１０４を有し、その側面凸部１０３及び中央凸部１０４によって形成される凹部１０７にアウターリード電極１１６が収納されている。そして、側面凸部１０３の側面に溝部１０６を有する。
本実施例において、まず、厚さ０．１１ｍｍの鉄入り銅からなる金属板の表面に銀メッキを施したリードフレームを形成する。そして、得られたリードフレームを金型内に配置し、成形材料として、ポリフタルアミド樹脂を注入、硬化させて金型を外す。
一連の工程より、形成されたパッケージ付きリードフレームは、図１０に示すように、パッケージ１０２の側面及び側面凸部１０３の側面に、支持リード１１３が埋め込まれており、これにより、折り曲げ工程完了までパッケージを安定に支持することができる。このように形成されたパッケージ１０２の窓部１０１内部に露出したインナーリード電極８３４に、窒化物半導体からなる発光素子１１８をエポキシ樹脂により接着し固定する。
次に、固定された発光素子の電極と、パッケージ１０２の窓部の内部に配置されるインナーリード電極８３４とをそれぞれＡｕを主な材料とする導電性ワイヤ１１２にて接続する。
一連の工程より、形成されたパッケージ付きリードフレームは、図１０に示すように、パッケージ１０２の側面及び側面凸部１０３の側面に、支持リード１１３が埋め込まれており、これにより、折り曲げ工程完了までパッケージを安定に支持することができる。このように形成されたパッケージ１０２の窓部１０１内部に露出したインナーリード電極８３４に、窒化物半導体からなる発光素子１１８をエポキシ樹脂により接着し固定する。
次に、固定された発光素子の電極と、パッケージ１０２の窓部の内部に配置されるインナーリード電極８３４とをそれぞれＡｕを主な材料とする導電性ワイヤ１１２にて接続する。
シリコーン樹脂に拡散剤を添加した封止部材を、パッケージ１０２の窓部１０１内に充填させ硬化する。
そして、アウターリード電極１１６となる部分をリードフレーム１１７から切り離し、パッケージの底面に沿って背面１２１方向に折り曲げ、凹部１０７に収納する。本実施例において、アウターリード電極１１６の先端部は、２つに分岐し、各々反対方向に延びており、１つの端部は、パッケージ１０２の側面１２６に向けて延びている。
最後に、パッケージ１０２の側面１２６に埋め込まれる支持リードを外すことにより、発光装置１００をリードフレームから脱離する。この時、図１Ａに示すように、パッケージの側面１２６と側面凸部１０３に溝部１０６が形成される。
このようにして形成された発光装置１００は、側面凸部１０３の側面に溝部１０６を有し、凹部１０７にアウターリード電極１１６が収納されることにより、製造工程において、リードフレームに固定されたパッケージを安定に支持でき、基板などに実装するときに、実装不良を抑制することができる。
このようにして形成された発光装置１００は、側面凸部１０３の側面に溝部１０６を有し、凹部１０７にアウターリード電極１１６が収納されることにより、製造工程において、リードフレームに固定されたパッケージを安定に支持でき、基板などに実装するときに、実装不良を抑制することができる。
本発明の発光装置２００の一実施例を、図２Ａ〜図２Ｉに示す。
実施例２の発光装置２００において、パッケージは、正面側から背面側に向かって厚さを薄くするように、上面及び底面が形成されている。そして、パッケージの底面において、パッケージの背面に連なるようにゲート２３４を形成している。これにより、ゲート径を大きくすることができ、低い金型内圧でも溶融樹脂を金型内に供給でき、成型性がよくなるので、バリの発生を抑制した小型で量産性のよい発光装置２００を実現することができる。
実施例２の発光装置２００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果が得られる。
実施例２の発光装置２００において、パッケージは、正面側から背面側に向かって厚さを薄くするように、上面及び底面が形成されている。そして、パッケージの底面において、パッケージの背面に連なるようにゲート２３４を形成している。これにより、ゲート径を大きくすることができ、低い金型内圧でも溶融樹脂を金型内に供給でき、成型性がよくなるので、バリの発生を抑制した小型で量産性のよい発光装置２００を実現することができる。
実施例２の発光装置２００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果が得られる。
本発明の発光装置３００の一実施例を、図３Ａ〜図３Ｉに示す。
図３Ｃ、図３Ｆに示すように、実施例３の発光装置のアウターリード電極３１６は、パッケージの側面３２６から突出しないように、パッケージの底面にある凹部３０７に収納されている。また、実施例３の発光装置は、パッケージの背面に切り欠き部３３０を有し、切り欠き部３３０の直下にアウターリード電極３１６が配置される。これにより、アウターリード電極３１６が配置される箇所を上面方向から確認することが可能となる。
図３Ｃ、図３Ｆに示すように、実施例３の発光装置のアウターリード電極３１６は、パッケージの側面３２６から突出しないように、パッケージの底面にある凹部３０７に収納されている。また、実施例３の発光装置は、パッケージの背面に切り欠き部３３０を有し、切り欠き部３３０の直下にアウターリード電極３１６が配置される。これにより、アウターリード電極３１６が配置される箇所を上面方向から確認することが可能となる。
また、図３Ｉに示すように、窓部の底面に突起部３３２を有する。この突起部３３２により、発光素子３１８が接合部材（図示せず）を介して接合した際に、その接合部材がワイヤボンドの領域まで漏れ出さないようにすることができる。
実施例３の発光装置においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
実施例３の発光装置においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の発光装置４００の一実施例を、図４Ａ〜図４Ｉに示す。
実施例４の発光装置４００は、図４Ｆに示すように、凹部４０７が正面まで設けられていない。
実施例４の発光装置４００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
実施例４の発光装置４００は、図４Ｆに示すように、凹部４０７が正面まで設けられていない。
実施例４の発光装置４００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の発光装置５００の一実施例を、図５Ａ〜図５Ｉに示す。
図５Ｆに示すように、アウターリード電極５１６において、幅Ｗ６と幅Ｗ７を略同じ幅に形成されている。
実施例５の発光装置５００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
図５Ｆに示すように、アウターリード電極５１６において、幅Ｗ６と幅Ｗ７を略同じ幅に形成されている。
実施例５の発光装置５００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の発光装置６００の一実施例を、図６Ａ〜図６Ｉに示す。
図６Ｈに示すように、アウターリード電極６１６において、先端部が３つに分岐する形態をとっている。
実施例６の発光装置６００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
図６Ｈに示すように、アウターリード電極６１６において、先端部が３つに分岐する形態をとっている。
実施例６の発光装置６００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の発光装置７００の一実施例を、図７Ａ〜図７Ｈに示す。
図７Ａに示すように、パッケージの側面凸部７０３は、正面視が長方形状である。
実施例７の発光装置７００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
図７Ａに示すように、パッケージの側面凸部７０３は、正面視が長方形状である。
実施例７の発光装置７００においても、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の発光装置８００の一実施例を、図８Ａ〜図８Ｉに示す。
図８Ｈに示すように、実施例８の発光装置では、パッケージの側面の側面凸部８０３が、パッケージの正面側端部から背面側端部まで設けられており、凹部８０７には、底面に沿って折り曲げられたアウターリード電極８１６が収納されている。
この実施例の発光装置では、図８Ｃ、図８Ｆに示すように、上面視、底面視において、アウターリード電極８１６がパッケージ側面から突出しないように形成されている。さらに、本実施例においては、図８Ｄおよび図８Ｅに示すように、側面視において、アウターリード電極８１６の大半が、パッケージ背面側の側面凸部８０３（図８Ｈ参照）によって覆われるように形成される。このように構成されることにより、側面方向から何らかの力を受けた場合であっても、アウターリード電極８１６が押されて曲がるなどの不具合が起こる可能性を低減することができる。
図８の発光装置８００においても、側面凸部８０３により、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることができる。
図８Ｈに示すように、実施例８の発光装置では、パッケージの側面の側面凸部８０３が、パッケージの正面側端部から背面側端部まで設けられており、凹部８０７には、底面に沿って折り曲げられたアウターリード電極８１６が収納されている。
この実施例の発光装置では、図８Ｃ、図８Ｆに示すように、上面視、底面視において、アウターリード電極８１６がパッケージ側面から突出しないように形成されている。さらに、本実施例においては、図８Ｄおよび図８Ｅに示すように、側面視において、アウターリード電極８１６の大半が、パッケージ背面側の側面凸部８０３（図８Ｈ参照）によって覆われるように形成される。このように構成されることにより、側面方向から何らかの力を受けた場合であっても、アウターリード電極８１６が押されて曲がるなどの不具合が起こる可能性を低減することができる。
図８の発光装置８００においても、側面凸部８０３により、前述した実施例１の発光装置と同様の効果を得ることができる。
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト、パネルメーター、表示灯や携帯用電子機器などに用いられる光源として利用できる。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ 発光装置
１０１ 窓部
１０２、２０２ パッケージ
１０３、７０３、８０３ 側面凸部
１０４ 中央凸部
１０６ 溝部
１０７、３０７、４０７、８０７ 凹部
１１２ 導電性ワイヤ
１１３ 支持リード
１１６、３１６、５１６、６１６、８１６ アウターリード電極
１１７ リードフレーム
１１８、３１８ 発光素子
１２１ 背面
１２６、３２６ 側面
２３０、３３０、 切り欠き部
２３４ ゲート
３３２ 突起部
８３４ インナーリード電極
８４６、８４８ モールド金型
８５６ 支持リード
８６２ 空洞
８６６ 突出部
８６４ 材料注入ゲート
８６８ 成形材料
１０１ 窓部
１０２、２０２ パッケージ
１０３、７０３、８０３ 側面凸部
１０４ 中央凸部
１０６ 溝部
１０７、３０７、４０７、８０７ 凹部
１１２ 導電性ワイヤ
１１３ 支持リード
１１６、３１６、５１６、６１６、８１６ アウターリード電極
１１７ リードフレーム
１１８、３１８ 発光素子
１２１ 背面
１２６、３２６ 側面
２３０、３３０、 切り欠き部
２３４ ゲート
３３２ 突起部
８３４ インナーリード電極
８４６、８４８ モールド金型
８５６ 支持リード
８６２ 空洞
８６６ 突出部
８６４ 材料注入ゲート
８６８ 成形材料
Claims (6)
- 正面に発光素子を載置する窓部を備えたパッケージと、前記パッケージの正面に隣接する底面から突出したアウターリード電極を有する発光装置であって、
前記パッケージは、前記底面に、側面側に設けられる側面凸部及び中央部に形成される中央凸部を有し、前記側面凸部と前記中央凸部によって形成される凹部に前記アウターリード電極が収納され、
前記側面凸部の側面に溝部を有することを特徴とする発光装置。 - 前記パッケージは、少なくとも２つの切り欠き部を有し、該２つの切り欠き部の直下に前記アウターリード電極が配置されている請求項１に記載の発光装置。
- 前記側面凸部及び前記中央凸部の厚さと前記アウターリード電極の厚さが略同一である請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記パッケージの厚さは１．５ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記アウターリード電極は、正面側から見て、パッケージの幅の最も広い部分より突出せずに配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記アウターリード電極は、少なくとも２つに分岐した先端部を有し、該２つの分岐した先端部は互いに反対方向に延びている請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
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