JP5652175B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
具体的に、特許文献1の発光装置は、直方体形状に形成されており、実装面に当接される底面と、底面に対向する光出射面である上面と、底面及び上面に連なる4つの側面と、4つの側面と底面とによって形成される4つの角に配置される4つの端子と、を有する。このようなトップビュー型の発光装置は、4つの端子を実装面に半田付けすることによって、実装基板に強固に固定される。
実施形態に係る発光装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る発光装置100を前方から見た斜視図である。図2は、実施形態に係る発光装置100を後方から見た斜視図である。
発光素子10は、パッケージ20に載置される。発光素子10は、第1ワイヤ11及び第2ワイヤ12を介して、パッケージ20と電気的に接続される。
発光素子10は、例えば、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる半導体発光素子である。発光素子10としては、基板上にGaAlN、ZnS、SnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として有するものが好適に用いられるが、これに限られるものではない。
パッケージ20は、第1方向に沿って延びる略直方体形状を有する。パッケージ20は、底面20Aと、上面20Bと、前面20Cと、背面20Dと、第1側面20E1と、第2側面20E2とを有する。
成形体30は、パッケージ20の外形を成す。成形体30は、発光素子10の出射光や外光などが透過しにくい絶縁性材料によって構成されており、耐熱性と適度な強度を有する。このような絶縁性材料としては、熱硬化性樹脂であるトリアジン誘導体エポキシ樹脂が好適である。このような熱硬化性樹脂には、酸無水物、酸化防止剤、離型材、光反射部材、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、滑剤が含有されていてもよい。光反射部材としては、0〜90wt%、好ましくは10〜60wt%充填される二酸化チタンを用いることができる。ただし、成形体30を構成する材料はこれに限られるものではなく、例えば、熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂を用いることができる。特に、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂は、成形体30の材料として好適である。また、成形体30を構成する材料として、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)などの熱可塑性樹脂を用いることもできる。
第1リード40及び第2リード50は、比較的大きな熱伝導率(例えば、200W/(m・K)程度以上)を有する材料によって構成されることが好ましい。これにより、発光素子10から発生する熱を効率的に伝達できる。このような材料としては、例えば、Ni、Au、Cu、Ag、Mo、W、アルミニウム、金、鉄等の金属又は鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅等の合金等の単層又は複数層を用いることができる。また、第1リード40及び第2リード50それぞれの表面には、メッキが施されていてもよい。
封止樹脂60は、前面開口20Fの内部に充填されており、発光素子10を封止する。このような封止樹脂60としては、透光性を有する樹脂、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリル樹脂(PMMA等)、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリノルボルネン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂等から選択される少なくとも1種の樹脂を用いることができる。また、このような材料には、例えば、WO2006/038502号、特開2006−229055号に記載の蛍光体又は顔料、フィラー又は拡散材等が含有されていてもよい。
次に、実施形態に係るリードの構成について、図面を参照しながら説明する。図3は、図1の透視図である。図4は、図2の透視図である。図3及び図4では、成形体30の輪郭が示されている。
第1リード40は、第1接続部41と、第1端子部42と、土台部43と、第1延出部44と、によって構成される。本実施形態において、第1端子部42、土台部43及び第1延出部44は、第1接続部41に一体的に連結されている。
第1接続部41は、板状に形成されており、背面20Dに沿って配置される。第1接続部41は、第1接続面41A(「載置面」の一例)を有する。第1接続面41Aは、第1接続部41のうち前面20C側の表面である。第1接続面41Aには、発光素子10が載置されるとともに、第1ワイヤ11が接続される。第1接続面41Aの一部は、前面開口20Fの内部で成形体30から露出するとともに、封止樹脂60によって封止されている(図1参照)。
第1端子部42は、第1接続部41の第1側面20E1側下端に連結される。第1端子部42は、底面20A、背面20D及び第1側面20E1の境界において成形体30から露出しており、発光装置100の外部電極として機能する。第1端子部42は、第1露出面42Aと、第2露出面42Bと、埋設面42C(「第1埋設面」の一例)と、第1端子凹部42Sと、第1切り欠き42Dと、を有する。
土台部43は、第1接続部41の底面20A側、すなわち、第1接続部41の下端部に連結されている。これにより、土台部43は、発光装置100の土台であり、前方又は後方に倒れやすい発光装置100を安定させるための“重り”として機能する。
第1延出部44は、第1接続部41上に配置されており、第1端子部42に接続されている。第1延出部101は、第1接続部41の背面20D側の表面から背面20Dに向かって延出しており、背面20Dにおいて成形体30から露出している。第1延出部44は、背面20Dの一部を形成する第1延出面44Aを有する。
第2リード50は、第2接続部51と、第2端子部52と、第2延出部53と、によって構成される。本実施形態において、第2端子部52及び第2延出部53は、第2接続部51に一体的に連結されている。
第2接続部51は、板状に形成されており、背面20Dに沿って配置される。第2接続部51は、第2接続面51Aを有する。第2接続面51Aは、第2接続部51のうち前面20C側の表面である。第2接続面51Aには、第2ワイヤ12が接続される。第2接続面51Aの一部は、前面開口20Fの内部で成形体30から露出するとともに、封止樹脂60によって封止されている(図1参照)。
第2端子部52は、第2接続部51の第2側面20E2側下端に連結される。第2端子部52は、底面20A、背面20D及び第2側面20E2の境界において成形体30から露出しており、発光装置100の外部電極として機能する。第2端子部52は、第1露出面52Aと、第2露出面52Bと、埋設面52C(「第2埋設面」の一例)と、第2端子凹部52Sと、第2切り欠き52Dと、を有する。
第2延出部53は、第2接続部51上に配置されており、第2端子部52に接続されている。第2延出部53は、第2接続部51の背面20D側の表面から背面20Dに向かって延出しており、背面20Dにおいて成形体30から露出している。第2延出部53は、背面20Dの一部を形成する第2延出面53Aを有する。
次に、実施形態に係る実装基板の構成について、図面を参照しながら説明する。図8は、実施形態に係る実装基板200の実装面の斜視図である。なお、図8では、発光装置100が実装される領域を実装領域100Rとして示している。
実装面200Aには、発光装置100が実装される。第1ランド201は、第1端子部42及び土台部43を接続するための金属部材である。第2ランド202は、第2端子部52を接続するための金属部材(例えば、銅箔)である。
次に、実施形態に係る回路基板の構成について、図面を参照しながら説明する。図9は、実施形態に係る回路基板300の実装面の斜視図である。
次に、実施形態に係る複数の発光装置100を一括して製造する方法について、図10〜図24を参照しながら説明する。
図10は、本実施形態に係る金属板70の平面図である。図11は、図10のA−A線における断面図である。図12は、本実施形態に係る第1リードフレーム71の平面図である。図13は、図12のB−B線における断面図である。
第1フレーム部110は、第1部分111と、第2部分112と、第3部分113と、第4部分114とを有する。第1部分111は、発光装置100の第1接続部41、土台部43及び第1延出部44に対応しており、所定方向に沿って延びる略長方形状(例えば、2.5mm×0.8mm程度)に形成されている。第2部分112は、発光装置100の第2接続部51及び第2延出部53に対応しており、矩形状(例えば、0.9mm×0.7mm程度)に形成されている。第2部分112は、所定方向において第1部分111から離間している。第3部分113は、発光装置100の第1端子部42及び第2端子部52に対応しており、矩形状(例えば、0.8mm×0.6mm程度)に形成されている。第3部分113は、所定方向において第1部分111と第2部分112との間に配置される。第3部分113は、所定方向に直交する直交方向における第1部分111及び第2部分112それぞれの端部に跨って連結される。すなわち、第1部分111と第2部分112とは、第3部分113を介して連結されている。第4部分114は、発光装置100の土台凹部43Sに対応しており、矩形状(例えば、1.0mm×0.6mm程度)に形成されている。第4部分114は、所定方向において第3部分113から離間しており、直交方向における第1部分111の端部に連結される。
図14は、本実施形態に係る第2リードフレーム72の平面図である。図15は、図14のC−C線における断面図である。なお、1つの発光装置100は、1対の第1フレーム部110及び第2フレーム部120に基づいて形成されるので、以下においては、第1フレーム部110及び第2フレーム部120の構成について主に説明する。
図16は、本実施形態に係る第3リードフレーム73の平面図である。図17は、図16のD−D線における断面図である。
図18は、本実施形態に係る第4リードフレーム74の平面図である。図19は、図18のE−E線における断面図である。
図20は、本実施形態に係る第4リードフレーム74を金型90内に固定した状態を示す断面図である。図21は、本実施形態に係るパッケージアレイ80を第1面70A側から見た平面図である。
次に、金型400の注入口400Aから樹脂材料を注入する。この際、樹脂材料は、第1絶縁シート160によって遮られるので、第1貫通孔113S及び第2貫通孔114S内に流入しない。従って、樹脂材料は、第1環状肉厚部113a及び第2環状肉厚部114aの内側に流入しない。第1絶縁シート160は、樹脂材料に埋設される。
図22は、本実施形態に係る発光装置アレイ90を第2面70B側から見た平面図である。
図23は、本実施形態に係る発光装置アレイ90における切断線を示す平面図である。図24は、図23のF−F線における断面図である。
具体的には、まず、第1フレーム部110の第1環内肉薄部113bを通るように直交方向に沿って発光装置アレイ90を切断する。この際、図24に示すように、第1貫通孔113Sを通る切断線H1に沿ってダイシングソーを移動させることによって、第1貫通孔113Sを通るように発光装置アレイ90を切断する。
(1)実施形態に係る発光装置100において、第1リード40は、底面20A、背面20D及び第1側面20E1の境界において成形体30から露出する第1端子部42を有しており、第2リード50は、底面20A、背面20D及び第2側面20E2の境界において成形体30から露出する第2端子部52を有する。従って、第1端子部42及び第2端子部52は、光出射面である前面20Cに露出していないので、前面開口20Fを大きく形成できるとともに、前面20C周辺にフラックスが浸潤することを抑制できる。
従って、凹みとして窪みを形成する場合に比べて、より多くの金属材料を凹部内に逃がすことができる。そのため、金型に金属材料を逃がすための凹部を設ける必要性をより低くすることができる。そのため、金型の設計自由度をより向上できる。
従って、トランスファモールド工程において、樹脂材料が第1環状肉厚部113aの内側に流入することを抑制できるので、第1端子凹部42Sに成形体30の一部が侵入することを抑制できる。
従って、第1貫通孔113Sを通らない位置で発光装置アレイ90を切断する場合に比べて、より迅速に発光装置アレイ90を切断することができる。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(I)上記実施形態では、発光素子10は、第1ワイヤ11及び第2ワイヤ12を介して、パッケージ20と電気的に接続されることとしたが、これに限られるものではない。発光素子10は、ワイヤを介さずに直接パッケージ20と電気的に接続されていてもよい。
Claims (18)
- 樹脂材料によって構成される成形体と、前記成形体にそれぞれ埋設され、金属材料によって構成される第1リード及び第2リードと、によって構成されており、底面と、前記底面に対向する上面と、前記底面及び前記上面に連なる光出射面である前面と、前記前面に対向する背面と、前記前面及び前記背面にそれぞれ連なる第1側面及び第2側面と、を有する略直方体形状のパッケージと、
前記パッケージに載置される発光素子と、
を備え、
前記第1リードは、前記発光素子と電気的に接続される第1接続部と、前記底面、前記背面及び前記第1側面に連なって前記成形体から露出する第1端子部と、前記第1端子部に形成され、前記底面、前記背面及び前記第1側面に連なって開口する第1端子凹部と、前記第1端子部のうち前記前面側に設けられる第1埋設面上に配置され、前記成形体に埋設される第1埋設絶縁シートと、を含み、
前記第2リードは、前記発光素子と電気的に接続される第2接続部と、前記底面、前記背面及び前記第2側面の境界において前記成形体から露出する第2端子部と、前記第2端子部に形成され、前記底面、前記背面及び前記第2側面に連なって開口する第2端子凹部と、を含み、
前記第1埋設絶縁シートは、前記成形体及び前記第1埋設面それぞれと密着し、
前記第1端子部は、前記第1埋設絶縁シートの背面側に形成され、前記第1端子凹部に開口する第1孔部を有する、
発光装置。 - 前記第1孔部は、前記第1埋設絶縁シートの背面側に形成され、前記第1端子凹部内において前記背面に平行に設けられる第1平行面、前記第1側面及び前記底面に連なる切り欠きである、
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1孔部は、前記第1埋設絶縁シートの背面側に形成される貫通孔である、
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1リードは、前記第1孔部の背面側に配置される第1露出絶縁シートを有し、
前記第1露出絶縁シートは、前記第1端子凹部と密着し、
前記第1露出絶縁シートの半田濡れ性は、前記第1端子凹部の半田濡れ性よりも低い、
請求項1乃至3のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第2リードは、前記第2端子部のうち前記前面側に設けられる第2埋設面上に配置され、前記成形体に埋設される第2埋設絶縁シートを有し、
前記第2埋設絶縁シートは、前記成形体及び前記第2埋設面それぞれと密着し、
前記第2端子部は、前記第2埋設絶縁シートの背面側に形成され、前記第2端子凹部に開口する第2孔部を有する、
請求項1乃至4のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第2孔部は、前記第2埋設絶縁シートの背面側に形成され、前記第2端子凹部内において前記背面に平行に設けられる第2平行面、前記第2側面及び前記底面に連なる切り欠きである、
請求項5に記載の発光装置。 - 前記第2孔部は、前記第2埋設絶縁シートの背面側に形成される貫通孔である、
請求項5に記載の発光装置。 - 前記第2リードは、前記第2孔部の背面側に配置される第2露出絶縁シートを有し、
前記第2露出絶縁シートは、前記第2端子凹部と密着し、
前記第2露出絶縁シートの半田濡れ性は、前記第2端子凹部の半田濡れ性よりも低い、
請求項1乃至7のいずれかに記載の発光装置。 - 樹脂材料によって構成される成形体と、前記成形体にそれぞれ埋設され、金属材料によって構成される第1リード及び第2リードと、によって構成されており、底面と、前記底面に対向する上面と、前記底面及び前記上面に連なる光出射面である前面と、前記前面に対向する背面と、前記前面及び前記背面にそれぞれ連なる第1側面及び第2側面と、を有する略直方体形状のパッケージと、
前記パッケージに載置される発光素子と、
を備え、
前記第1リードは、前記発光素子と電気的に接続される第1接続部と、前記底面、前記背面及び前記第1側面に連なって前記成形体から露出する第1端子部と、前記第1端子部に形成され、前記底面、前記背面及び前記第1側面に連なって開口する第1端子凹部と、前記第1端子凹部内において前記背面に平行に設けられる第1平行面上に配置される第1露出絶縁シートと、を含み、
前記第2リードは、前記発光素子と電気的に接続される第2接続部と、前記底面、前記背面及び前記第2側面の境界において前記成形体から露出する第2端子部と、前記第2端子部に形成され、前記底面、前記背面及び前記第2側面に連なって開口する第2端子凹部と、を含み、
前記第1露出絶縁シートは、前記第1端子凹部と密着し、
前記第1露出絶縁シートの半田濡れ性は、前記第1端子凹部の半田濡れ性よりも低く、
前記第1端子部は、前記第1露出絶縁シートの前面側に形成される第1孔部を有する、
発光装置。 - 第1面と前記第1面と反対の第2面とを有する第1厚みの金属板からなり、第1部分と、所定方向において前記第1部分から離間する第2部分と、前記所定方向に直交する直交方向における前記第1部分及び前記第2部分それぞれの端部に連結される第3部分と、をそれぞれ有し、前記所定方向において互いに隣接する第1フレーム部及び第2フレーム部を備えたリードフレームの前記第1面を凹み加工することによって、前記第1フレーム部の前記第3部分に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部の周辺をプレス加工することによって、前記第1厚みを有する環状肉厚部と、前記第1厚みよりも小さい第2厚みを有し、前記環状肉厚部の内側に形成される環内肉薄部とを、前記第1フレーム部の前記第3部分に形成するプレス工程と、
前記第1面を金型の内面に当接させた状態で前記金型内に樹脂を注入することによって、前記第1フレーム部及び前記第2フレーム部と樹脂成形板とが一体成形されたパッケージアレイを形成するトランスファモールド工程と、
前記パッケージアレイに発光素子を載置することによって、発光装置アレイを形成する発光素子接続工程と、
前記第1フレーム部の前記環内肉薄部を通るように前記直交方向に沿って前記発光装置アレイを切断し、前記第2フレーム部の前記第3部分を通るように前記直交方向に沿って前記発光装置アレイを切断し、かつ、前記第1フレーム部の前記環内肉薄部及び前記第2フレーム部の前記第3部分を通るように前記所定方向に沿って前記発光装置アレイを切断することによって、前記発光装置アレイから発光装置を切り出すダイシング工程と、
を備える発光装置の製造方法。 - 前記凹部形成工程では、前記リードフレームの前記第1面を凹み加工することによって、前記第2フレーム部の前記第3部分に凹部を形成し、
前記ダイシング工程では、前記第2フレーム部の前記環内肉薄部を通るように前記直交方向に沿って前記発光装置アレイを切断し、かつ、前記第2フレーム部の前記環内肉薄部を通るように前記所定方向に沿って前記発光装置アレイを切断する、
請求項10に記載の発光装置の製造方法。 - 前記凹部形成工程では、前記凹部として貫通孔を形成し、
前記プレス工程と前記トランスファモールド工程との間において、前記プレス工程後に残存する前記貫通孔の前記第2面側の開口を塞ぐように、前記リードフレームに第1絶縁シートを密着させる工程を備える、
請求項10又は11に記載の発光装置の製造方法。 - 前記凹部形成工程では、前記凹部として貫通孔を形成し、
前記プレス工程と前記トランスファモールド工程との間において、前記プレス工程後に残存する前記貫通孔の前記第1面側の開口を塞ぐように、前記リードフレームに第2絶縁シートを密着させる工程を備える、
請求項10又は11に記載の発光装置の製造方法。 - 前記凹部形成工程では、前記凹部として貫通孔を形成し、
前記プレス工程において、前記金属板の一部が前記貫通孔を塞ぐようにプレス加工される、
請求項10又は11に記載の発光装置の製造方法。 - 前記ダイシング工程では、前記貫通孔を通るように前記発光装置アレイを切断する、
請求項12乃至14のいずれかに記載の発光装置の製造方法。 - 第1面と前記第1面と反対の第2面とを有する第1厚みの金属板からなり、第1部分と、所定方向において前記第1部分から離間する第2部分と、前記所定方向に直交する直交方向における前記第1部分及び前記第2部分それぞれの端部に連結される第3部分と、をそれぞれ有し、前記所定方向において互いに隣接する第1フレーム部及び第2フレーム部を備えたリードフレームと、
前記リードフレームの一部を露出するようにして被覆した樹脂成形板と、
を備え、
前記リードフレームは、前記第1厚みを有して前記第1フレーム部の前記第3部分に形成される第1環状肉厚部と、前記第1厚みよりも小さい第2厚みを有して前記第1環状肉厚部の内側に形成され、前記樹脂成形板から露出された第1環内肉薄部と、前記第1環内肉薄部の前記第2面上に配置され、前記樹脂成形板に埋設された第1埋設絶縁シートと、を有し、
前記第1埋設絶縁シートは、前記樹脂成形板及び前記第1環内肉薄部それぞれと密着する、
発光装置用パッケージアレイ。 - 前記リードフレームは、前記第1厚みを有して前記第2フレーム部の前記第3部分に形成される第2環状肉厚部と、前記第1厚みよりも小さい第2厚みを有して前記第2環状肉厚部の内側に形成され、前記樹脂成形板から露出された第2環内肉薄部と、前記第2環内肉薄部の前記第2面上に配置され、前記樹脂成形板に埋設された第2埋設絶縁シートと、を有し、
前記第2埋設絶縁シートは、前記樹脂成形板及び前記第2環内肉薄部それぞれと密着する、
請求項16に記載の発光装置用パッケージアレイ。 - 前記第1フレーム部は、前記第2部分の前記第2面の一部が前記樹脂成形板から露出することによって形成され、発光素子を載置可能な載置面を有する、
請求項16又は17に記載の発光装置用パッケージアレイ。
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