JP5556213B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リードフレームに反射膜を有する発光装置の製造方法に関するものである。
発光素子を光源とする発光装置において、発光素子の周囲に銀等を含む反射膜を設けて出力を向上させ、さらに反射膜の上に無機材料からなる保護膜を形成して反射膜の変色等を抑制する試みがなされている（例えば特許文献１〜３）。
しかしながら、引用文献１〜３では、反射膜により一旦出力を向上させることができるものの、使用時等において、出力が低下するという問題があった。発光素子を配置した後に無機材料からなる保護膜を形成するため、主に発光素子周辺の保護膜の質が低下する等して、その部分の反射膜が変色するからである。
そこで本発明は、反射膜の変色を抑制し高い出力を維持することができる発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る発光装置の製造方法の一形態は、導電性を有する板材と、板材の少なくとも一部を被覆する反射膜と、反射膜の少なくとも一部を被覆する無機材料からなる保護膜と、を備えるリードフレームを準備するリードフレーム準備工程と、保護膜に発光素子を配置する発光素子配置工程と、を順に有することを特徴とする。
リードフレーム準備工程の後において、リードフレームに側壁を有するパッケージを形成することが好ましい。
発光素子配置工程の後において、発光素子と板材とをワイヤーにて電気的に接続するワイヤー接続工程を有することが好ましい。
リードフレーム準備工程は、少なくとも一部に反射膜が形成された導電性を有する板材を準備する板材準備工程と、反射膜の少なくとも一部に無機材料からなる保護膜を形成してリードフレームとする保護膜形成工程と、を含み、保護膜形成工程は、後に個々の発光装置となる板材が連なった状態で行われることが好ましい。
リードフレーム準備工程は、少なくとも一部に反射膜が形成された導電性を有する板材を準備する板材準備工程と、反射膜の少なくとも一部に無機材料からなる保護膜を形成してリードフレームとする保護膜形成工程と、を含み、パッケージ形成工程において、パッケージを樹脂で形成することが好ましい。
反射膜は、少なくとも銀を含むことが好ましい。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。
図１（ａ）〜（ｅ）に基づいて、本実施の形態の発光装置の製造方法について説明する。
（リードフレーム準備工程）
先ず、図１（ａ）に示すように、導電性を有する板材１１と、板材１１の少なくとも一部を被覆する反射膜１２と、反射膜１２の少なくとも一部を被覆する無機材料からなる保護膜１３と、を備えるリードフレーム１を準備する（リードフレーム準備工程）。リードフレーム１は、発光素子４が配置される面側から保護膜１３、反射膜１２、板材１１を順に有する。
先ず、図１（ａ）に示すように、導電性を有する板材１１と、板材１１の少なくとも一部を被覆する反射膜１２と、反射膜１２の少なくとも一部を被覆する無機材料からなる保護膜１３と、を備えるリードフレーム１を準備する（リードフレーム準備工程）。リードフレーム１は、発光素子４が配置される面側から保護膜１３、反射膜１２、板材１１を順に有する。
リードフレーム準備工程は、少なくとも一部に反射膜１２が形成された導電性を有する板材１１を準備する板材準備工程と、反射膜１２の少なくとも一部に無機材料からなる保護膜１３を形成してリードフレームとする保護膜形成工程と、を含むこともできる。この場合、保護膜形成工程は、後に個々の発光装置となる板材１１が連なった状態で行われることが好ましい。例えば、後に個々の発光装置となる一連の板材１１がロール状に巻き取られた状態から板材を引き出す際に保護膜１３を一様に形成すれば、量産性よく保護膜１３を形成することができる。
図１（ｂ）〜（ｅ）、図２については、説明の便宜上、板材１１、反射膜１２及び保護膜１３は個別に図示しておらず、それらをまとめてリードフレーム１としている。さらに、板材１１、反射膜１２、保護膜１３は互いに直接接している必要はなく間に他の部材を介していてもよい。
（パッケージ形成工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、リードフレーム１に側壁を有するパッケージ２を形成することができる（パッケージ形成工程）。
次に、図１（ｂ）に示すように、リードフレーム１に側壁を有するパッケージ２を形成することができる（パッケージ形成工程）。
例えば樹脂からなるパッケージの場合、リードフレーム１をパッケージ形成金型（図示せず）に配置して、そこにパッケージ材料となる樹脂を流し込み固めることで、パッケージ２をリードフレーム１と一体に形成することができる。パッケージの凹部底面にはリードフレーム１の一部が露出している。
パッケージ２を形成した後で無機材料からなる保護膜１３を形成する従来の方法の場合、パッケージ２の側壁の存在により（パッケージ側壁が障害物となり）、側壁よりなる凹部底面の側壁近傍には保護膜１３の成分が十分に届かずに保護膜１３の質が低下したり膜厚が薄くなったりして、その部分の反射膜２が変色して出力が低下するという問題があった。パッケージ２の側壁近傍における反射膜１２の変色は、後述する発光素子４の周囲における反射膜１２の変色ほど出力に悪影響はないものの、決して無視できない問題である。そこで、パッケージ２がない状態で保護膜を形成しておくことで、より均質で良質な保護膜１３とすることができる。これにより、パッケージ凹部底面の側壁近傍の反射膜の変色を抑制することができるので、発光装置としての光出力の低下をより軽減することができる。
さらに、パッケージ２を形成する前に保護膜１３を形成しておくことで、保護膜形成工程において、パッケージにかかる温度等の制限を受けずに保護膜１３を形成することができる。つまり、保護膜形成工程において、パッケージ２がない状態で保護膜１３を形成することにより、熱によりパッケージが変形したり変色したりすることを回避することができる。これにより、例えば、比較的高温（例えば２５０度）になるが量産性に優れた化学気相成長（ＣＶＤ）法等の保護膜形成手段を広く採用することができる。
ここで、パッケージ２は樹脂からなることが好ましい。つまり、保護膜形成工程において無機材料からなる保護膜１３を形成する場合、その方法として、物理気相成長（ＰＶＤ）法として知られるスパッタ、蒸着、イオンプレーティング等、及び化学気相成長（ＣＶＤ）法として知られる熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等があるが、いずれも反応雰囲気を真空として保護膜を形成することが多い。一方、樹脂からなるパッケージを形成した後に真空にしようとすると、樹脂は水分を吸着しやすいのでどうしても真空引きに時間がかかる。そこで、樹脂からなるパッケージ２がない状態で保護膜１３を形成することにより、保護膜１３の形成に真空引きが必要な場合であってもそれに要する時間を短縮させることができる。これにより、量産性を向上させることができる。なお、本明細書において真空とは必ずしも完全な真空状態を指すのではなく、保護膜が形成できる程度の圧力範囲であればよい。
パッケージ２の材料及びリードフレーム１のパッケージ２と接触する部位の材料によっては、パッケージ２とリードフレーム１との密着性が低くなる場合がある。この場合において、リードフレーム１のパッケージ２と接する部位に無機材料からなる保護膜１３を形成することにより、濡れ性が安定し密着性を向上させることができる場合がある。
（発光素子配置工程）
次に、図１（ｃ）に示すように、保護膜１３上に発光素子４を配置する（発光素子配置工程）。
次に、図１（ｃ）に示すように、保護膜１３上に発光素子４を配置する（発光素子配置工程）。
詳細には、図３（ａ）に示すように、接着部材３を介して、発光素子４を保護膜１３に配置することができる。他の形態として、図３（ｂ）に示すように、保護膜１３に発光素子４の底面よりも小さい開口部を設けた上で、接着部材３を介して、発光素子４を保護膜１３に配置することもできる。他の形態として、図３（ｃ）に示すように、保護膜１３及び反射膜１３に発光素子４の底面よりも小さい開口部を設けた上で、接着部材３を介して、発光素子４を保護膜１３に配置することもできる。図３（ａ）〜（ｃ）では発光素子４の外縁（側面）直下には保護膜１３が存在していることから、本明細書においてはいずれの場合であっても、発光素子４が保護膜１３に配置されているものとする。ここで、接着部材３は導電性を有していても良いし、絶縁性を有していても良い。
本実施の形態では、発光素子４を配置する前に反射膜１２に保護膜１３を形成している（発光素子４が配置される際において反射膜１２には既に保護膜１３が設けられている。）。これにより、発光素子４の配置後に無機材料からなる保護膜１３を形成する従来の方法に比較して、使用時等において発光素子４の周囲の反射膜１２が変色し出力が低下するという問題を効果的に抑制することができる。
つまり、無機材料からなる保護膜を形成する手法としてスパッタ、蒸着、イオンプレーティング等のＰＶＤ法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等のＣＶＤ法があるが、いずれの場合も無機材料の材料成分の一部は所定の角度で直進性を持って目的物に当たるので、障害物があればその近傍部分において材料成分が十分に目的物に供給されず、障害物のない部分に比較して、障害物の周囲近傍の保護膜の質が低下する等の問題があった。特に、ＰＶＤ法にて保護膜を形成する場合は、材料成分の直進性が比較的強いので、上記問題はより顕著となる（ＰＶＤ法のなかでも蒸着は特に材料成分の直進性が強い。）。
具体的には、発光素子の配置後に無機材料からなる保護膜を形成する従来の方法の場合、発光素子４が障害物となり、その周囲近傍には保護膜１３の成分が十分に届かずに保護膜１３の質が低下したり膜厚が薄くなったりして、その部分の反射膜が変色して出力が低下するという問題があった。保護膜の質が低下等した部分は他の部分に比較してピンホールが多く発生しており、それが原因となって反射膜が硫化、臭化等してしまい変色するものと考えられる。発光素子の周囲近傍は光出力が強いので、発光素子周囲近傍の反射膜の変色は、発光装置としての光出力に大きく影響する。そこで、発光素子４がない状態で保護膜１３を形成しておくことにより、より均質で良質な保護膜１３とすることができる。これにより、発光素子４周囲の反射膜の変色を抑制することができ、出力の低下を効果的に軽減することができる。
さらに、発光素子４配置後に保護膜１３を形成する場合、接着部材３の一部が反射膜１２の表面に残存しており、それが反射膜１２の変色の一要因になっている可能性があった。そこで、保護膜１３を形成した後に発光素子４を配置することで、接着部材３の残存による反射膜１２の変色を抑制することもできる。
（ワイヤー接続工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、発光素子４と板材１１とを導電性のワイヤー５にて電気的に接続することができる（ワイヤー接続工程）。
次に、図１（ｄ）に示すように、発光素子４と板材１１とを導電性のワイヤー５にて電気的に接続することができる（ワイヤー接続工程）。
発光素子４が同一面側に一対の電極を有しており（図示せず）、その側を上（リードフレーム１から離れた側）にして発光素子４を配置する場合は、同図に示すように、ワイヤー５もそれぞれ必要になる（この際、接着部材は必ずしも絶縁性部材である必要はなく、熱伝導率を考慮して金属等の導電性部材とすることもできる。）。他の形態として、発光素子４が反対となる両面にそれぞれ電極を有する場合は、一方の電極はハンダ等の導電性を有する接着部材を介して通電することになるのでワイヤーは一本でよい。一方、同一面側に一対の電極を有しておりその側を下（リードフレーム１に対向する側）にして発光素子を配置する場合は、両電極はそれぞれハンダ等を介して通電することができるのでワイヤーは不要となる。
ここで、ワイヤー接続工程の後に保護膜１３を形成する従来の方法では、ワイヤー５の存在により（ワイヤー５が障害物となり）、ワイヤー５の下部の反射膜１２には保護膜１３の成分が十分に届かずに保護膜１３の質が低下したり膜厚が薄くなったりして、その部分の反射膜１２が変色して出力が低下するという問題があった。ワイヤー下部における反射膜１２の変色は、発光素子４の周囲における反射膜１２の変色ほど出力に悪影響はないものの、決して無視できない問題である。そこで、ワイヤー５がない状態で保護膜１３を形成しておくことにより、より均質で良質な保護膜１３とすることができる。これにより、ワイヤー下部の反射膜１２の変色を抑制することができ、発光装置としての光出力の低下をより軽減することができる。
なお、図示はしないが、保護膜１３が絶縁性を有し、反射膜１２が導電性を有する場合は、例えばワイヤー５を反射膜５に接続し、反射膜５を介して板材１１と電気的に接続することができる。この場合、リードフレーム準備工程又は保護膜形成工程において、後にワイヤー５が接続される反射膜１２の所定の部分にはマスク等を用いて保護膜１３の形成せずに、反射膜１２を露出させておけばよい。
（他の工程）
次に、図１（ｅ）に示すように、必要に応じて、パッケージの側壁よりなる凹部の内側に封止部材６を形成する。さらに、それぞれが発光装置として機能するようにリードフレーム１を切断した後、必要に応じてリードフレーム１をパッケージ２の裏面に折り曲げて発光装置とする。
次に、図１（ｅ）に示すように、必要に応じて、パッケージの側壁よりなる凹部の内側に封止部材６を形成する。さらに、それぞれが発光装置として機能するようにリードフレーム１を切断した後、必要に応じてリードフレーム１をパッケージ２の裏面に折り曲げて発光装置とする。
図２は、上記工程により得られる発光装置を発光面側から見た図である（説明の便宜上、図２には封止部材６は示していない）。図２に示すように、発光素子１の周囲、パッケージ２の側壁により形成される凹部底面の側壁近傍の一部、ワイヤー５の下部の一部には、リードフレーム１が露出している。本実施の形態では、当該部分は前もって形成された均質で良質な保護膜１３を有するので、その下の反射膜１２の変色を効果的に抑制することができる。
本実施の形態では、リードフレーム準備工程、パッケージ形成工程、発光素子配置工程、ワイヤー接続工程、他の工程の順に説明しているが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、ワイヤー接続工程と他の工程の間にパッケージ形成工程を実施することもできる。
以下、本実施の形態における各構成部材について説明する。
（リードフレーム１）
本明細書において、リードフレーム１は、板材１１、反射膜１２及び保護膜１３を含む。
本明細書において、リードフレーム１は、板材１１、反射膜１２及び保護膜１３を含む。
板材１１は導電性を備えていればよく、その材料は限定されない。板材１１の材料としては、例えば、銅又は銅合金を使用することができる。
反射膜１２は、発光素子２からの光を反射することができればよく、例えば、銀、アルミニウム等、反射率の高い材料を採用することができる。特に、銀を含む反射膜１２とした場合、反射率が高い点では有利であるものの、従来の方法では、時間経過に伴い反射膜が変色し出力が低下しやすいという問題があった。一方、本実施の形態に係る製造方法により得られる発光装置では、障害物のない状態で保護膜１３が形成されているため、より均質で良質な保護膜１３とすることができる。これにより、反射膜１２の変色を効果的に抑制することができる。よって、本実施の形態の発光装置の製造方法は、銀を含む反射膜を採用した場合に特に効果的である。
保護膜１３は、反射膜１２の変色を抑制するためのものであり、無機材料であればその材料は特に限定されない。保護膜１３の材料としては、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムを採用することができる。なお、保護膜を有機材料とすると光劣化による有機材料自体の変色が問題となるので好ましくない。
（パッケージ２）
パッケージ２は、リードフレーム１と一体に形成されるものであり、絶縁性であればその材料は特に限定されない。パッケージ２の材料としては、耐光性、耐熱性に優れた電気絶縁性のものが好適に用いられ、例えばポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラスエポキシ、セラミックス等を用いることができる。
パッケージ２は、リードフレーム１と一体に形成されるものであり、絶縁性であればその材料は特に限定されない。パッケージ２の材料としては、耐光性、耐熱性に優れた電気絶縁性のものが好適に用いられ、例えばポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラスエポキシ、セラミックス等を用いることができる。
（接着部材３）
接着部材３は、発光素子４をリードフレーム１の保護膜１３に配置し固定するためのものであり、その材料は特に限定されない。例えば、接着部材３を絶縁性とする場合は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができ、接着部材３を導電性とする場合はＡｕ−Ｓｎ合金、ＳｎＡｇＣｕ合金、ＳｎＰｂ合金、ＩｎＳｎ合金、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｇ等を用いることができる。
接着部材３は、発光素子４をリードフレーム１の保護膜１３に配置し固定するためのものであり、その材料は特に限定されない。例えば、接着部材３を絶縁性とする場合は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができ、接着部材３を導電性とする場合はＡｕ−Ｓｎ合金、ＳｎＡｇＣｕ合金、ＳｎＰｂ合金、ＩｎＳｎ合金、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｇ等を用いることができる。
(発光素子４)
発光素子４は公知のものを用いることができ、例えば青色発光や緑色発光が可能なＧａＮ系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）からなるＬＥＤとすることができる。
発光素子４は公知のものを用いることができ、例えば青色発光や緑色発光が可能なＧａＮ系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）からなるＬＥＤとすることができる。
（ワイヤー５）
ワイヤー５は、発光素子４と板材１１とを電気的に接続するためのものであり、その材料は限定されない。ワイヤー５の材料としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属又はそれらの合金を用いることができる。
ワイヤー５は、発光素子４と板材１１とを電気的に接続するためのものであり、その材料は限定されない。ワイヤー５の材料としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属又はそれらの合金を用いることができる。
（封止部材６）
封止部材６は、発光素子４を封止するためのものであり、発光素子４からの光を外部に透過するものであればその材料は限定されない。封止部材６の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。さらに、封止部材６には、発光素子４からの光により発光する蛍光部材を含有させることもできる。蛍光部材としては公知のものを用いることができ、発光素子４が青色発光する場合は、黄色に発光するＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、ストロンチウムシリケート系蛍光体等とすることで、発光装置全体として白色光を得ることができる。
封止部材６は、発光素子４を封止するためのものであり、発光素子４からの光を外部に透過するものであればその材料は限定されない。封止部材６の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。さらに、封止部材６には、発光素子４からの光により発光する蛍光部材を含有させることもできる。蛍光部材としては公知のものを用いることができ、発光素子４が青色発光する場合は、黄色に発光するＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、ストロンチウムシリケート系蛍光体等とすることで、発光装置全体として白色光を得ることができる。
本発明に係る発光装置の製造方法は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の発光装置の製造方法に使用することができる。
１・・・リードフレーム
１１・・・板材
１２・・・反射膜
１３・・・保護膜
２・・・パッケージ
３・・・接着部材
４・・・発光素子
５・・・ワイヤー
６・・・封止部材
１１・・・板材
１２・・・反射膜
１３・・・保護膜
２・・・パッケージ
３・・・接着部材
４・・・発光素子
５・・・ワイヤー
６・・・封止部材
Claims (5)
- 導電性を有する板材と、前記板材の少なくとも一部を被覆する反射膜と、前記反射膜の少なくとも一部を被覆する無機材料からなる保護膜と、を備えるリードフレームを準備するリードフレーム準備工程と、
前記リードフレームに側壁を有するパッケージを形成するパッケージ形成工程と、
前記保護膜に発光素子を配置する発光素子配置工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記発光素子配置工程の後において、前記発光素子と前記板材とをワイヤーにて電気的に接続するワイヤー接続工程を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
- 前記リードフレーム準備工程は、少なくとも一部に反射膜が形成された導電性を有する板材を準備する板材準備工程と、前記反射膜の少なくとも一部に無機材料からなる保護膜を形成してリードフレームとする保護膜形成工程と、を含み、
前記保護膜形成工程は、後に個々の発光装置となる前記板材が連なった状態で行われることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発光装置の製造方法。 - 前記リードフレーム準備工程は、少なくとも一部に反射膜が形成された導電性を有する板材を準備する板材準備工程と、前記反射膜の少なくとも一部に無機材料からなる保護膜を形成してリードフレームとする保護膜形成工程と、を含み、
前記パッケージ形成工程において、前記パッケージを樹脂で形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。 - 前記反射膜は、少なくとも銀を含むことを特徴とする請求項１〜４に記載の発光装置の製造方法。
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