JP6015004B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。
従来、複数の発光素子をそれぞれ個別のリードにワイヤボンディングすることにより個別に制御する発光装置が提案された（特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の発光装置では、個別に制御可能な発光素子の数を増やそうとすると、リードの数が増えてしまい、発光装置のサイズが大きくなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、従来とは異なる手段により個別に制御可能な発光素子の数を増やした発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
鋭意検討を重ねた結果、本発明は、以下の発光装置及び発光装置の製造方法により、上記課題を解決できることを見出した。
本発明は、凹部を有するパッケージと、前記パッケージの凹部内に設けられた複数の発光素子と、を備えた発光装置であって、前記凹部内に設けられ、前記複数の発光素子が載置される第１パッドと、前記凹部の内壁から離して設けられ、ワイヤにより発光素子に接続可能な表面と外部電極として使用可能な裏面とを有する第２パッドと、を備え、前記第１パッドと前記第２パッドとが互いに電気的に絶縁されている、ことを特徴とする発光装置である。
また、本発明は、前記凹部の内壁に接して設けられ、ワイヤにより発光素子に接続可能な表面と外部電極として使用可能な裏面とを有する第３パッドを有し、前記第２パッドは、前記第１パッドと前記第３パッドとの間に設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとの間において、前記パッケージの表面側にモールド材が設けられ、前記パッケージの裏面側に溝部が設けられている、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記溝部は、前記パッケージの一方の外側面から他方の外側面にまでわたって連続的に設けられている、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとの間隔は、前記パッケージの表面側における方が前記パッケージの裏面側におけるよりも広い、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとは、前記パッケージの裏面側において互いに対向する側面が突出している、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記発光素子は、同一面側に正電極及び負電極を有し、前記第３パッドの表面は、発光素子の正電極又は負電極に接続され、前記第２パッドの表面は、発光素子の正電極又は負電極に接続される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記発光素子は、対向する面に正電極及び負電極を有し、前記第１パッドは、発光素子の正電極及び負電極の一方に接続可能な表面と外部電極として使用可能な裏面とを有し、前記第３パッドの表面及び前記第２パッドの表面は、発光素子の正電極及び負電極の他方に接続され、前記複数の発光素子が前記第１パッドの表面に表面実装される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記第３パッドの表面に前記複数の発光素子のうちの１つが有する正電極又は負電極が接続される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、前記第２パッドの表面に前記複数の発光素子のうちの１つが有する正電極又は負電極が接続される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
また、本発明は、上記の発光装置において、さらに、前記第３パッドを複数備えたことを特徴とする発光装置である。
また、本発明は、上記の発光装置において、さらに、前記第２パッドを複数備えたことを特徴とする発光装置である。
また、本発明は、第１パッドと溝部を有するリードとを具備するリードフレームにモールド材を設けて、前記溝部にモールド材を充填し凹部を有するパッケージを成形する工程と、前記第１パッドに複数の発光素子を載置する工程と、前記溝部により隔てられたリード上の各部位と前記複数の発光素子とをワイヤによりそれぞれ接続する工程と、前記溝部の底を切断する工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法である。
本発明によれば、従来とは異なる手段により個別に制御可能な発光素子の数を増やした発光装置及び発光装置の製造方法を提供することができる。
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、各図面においては、ワイヤなどの部材の図示を適宜省略している。
［本発明の第１実施形態に係る発光装置］
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図１（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図１（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図１（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図１（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る発光装置は、凹部Ｘを有するパッケージ１０と、パッケージ１０の凹部Ｘ内に設けられた複数の発光素子１１と、を備える発光装置である。
パッケージ１０の凹部Ｘ内には、１つの第１パッド１２、複数の第３パッド１３ａ、及び複数の第２パッド１３ｂが設けられている。第１パッド１２と第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとは、互いに電気的に絶縁されている。なお、第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂの数は特に限定されない。
第１パッド１２は、凹部Ｘ内に設けられ、複数の発光素子１１が載置される。本発明の第１実施形態に係る発光装置では、複数の発光素子１１が同一面側に正電極及び負電極を有している。
第３パッド１３ａは、凹部Ｘの内壁に接して設けられ、ワイヤにより発光素子に接続可能な表面を有する。本発明の第１実施形態に係る発光装置では、１つの第３パッド１３ａの表面に発光素子の正電極又は負電極が接続される。正電極又は負電極のいずれが接続されてもよいし、正電極が接続された第３パッド１３ａと負電極が接続された第３パッド１３ａとを混在させてもよい。
第２パッド１３ｂは、凹部Ｘの内壁から離して設けられ、ワイヤにより発光素子に接続可能な表面を有する。本発明の第１実施形態に係る発光装置では、第２パッド１３ｂの表面に発光素子の正電極又は負電極が接続される。正電極又は負電極のいずれが接続されてもよいし、正電極が接続された第２パッド１３ｂと負電極が接続された第２パッド１３ｂとを混在させてもよい。
第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂは、外部電極として使用可能な裏面を有している。本発明の第１実施形態に係る発光装置では、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂの裏面を実装用基板（図示せず）の電極に接続する。
第３パッド１３ａの表面及び第２パッド１３ｂの表面には複数の発光素子１１のうちの１つが有する正電極又は負電極が接続される。すなわち、１つの発光素子１１は、１つの第３パッド１３ａと１つの第２パッド１３ｂとにそれぞれ接続される。
したがって、本発明の第１実施形態に係る発光装置によれば、１つの発光素子１１に対して１つの第３パッド１３ａと１つの第２パッド１３ｂとが割り当てられるため、多数の発光素子１１を１つずつ個別に制御することができる。
なお、１つの第３パッド１３ａと１つの第２パッド１３ｂとに割り当てる発光素子１１の数を様々に変化させることにより、多数の発光素子１１を任意の数ずつ個別に制御することができる。
一例を挙げると、例えばＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光素子１１に対して１つの第３パッド１３ａと１つの第２パッド１３ｂとを割り当てれば、多数の発光素子１１をＮ個ずつ個別に制御することができる。
なお、第２パッド１３ｂは、第１パッド１２と第３パッド１３ａとの間に設けられる。このようにすれば、第１パッド１２と第３パッド１３ａの配列方向に第２パッド１３ｂの数を増やすことで、個別に制御可能な発光素子の数を増やすことができる。
また、第２パッド１３ｂは、第１パッド１２と第３パッド１３ａとの間に少なくとも１つ設けられていればよいが、後述するように、第２パッド１３ｂを第１パッド１２と第３パッド１３ａとの間に２つ以上設ければ、個別に制御可能な発光素子１１の数を増やすことができる。
第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間においては、モールド材１５（パッケージ１０の表面側）と溝部１４（パッケージ１０の裏面側）とが設けられている。モールド材１５は、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとを固着している。溝部１４は、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂとモールド材１５との熱膨張係数の差に起因する応力を抑制し、発光装置の反りを緩和する。
溝部１４は、パッケージ１０の一方の外側面から他方の外側面にまでわたる領域において、様々な箇所に設けられていてもよい。しかしながら、後述するように、パッケージ１０の一方の外側面から他方の外側面にまでわたって連続的に設ければ、溝部１４により、上記した熱膨張係数の差に起因する応力をより一層抑制して、発光装置の反りをより一層緩和することができる。
溝部１４は、その内壁にメッキが施されておらず母材が露出している。このため、溝部１４の内壁では半田が濡れ難い。したがって、第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとの裏面を実装用基板（図示せず）の電極に半田で接続するに当たり、隣接する第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとが半田によって誤って接続されてしまうことを防止することができ、半田接続を容易にできる。
なお、溝部１４の内壁にメッキを施して半田を濡れやすくすることもできる。この場合は、溝部１４の内壁で半田が濡れやすくなるが、半田の量を調整することにより、隣接する第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとが半田により誤って接続されてしまうことを防止することができ、半田接続を容易にできる。
また、図１では、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間に設けられたモールド材１５の厚みが溝部１４の深さより薄い場合の一例を示したが、この厚みは、溝部１４の深さより厚くてもよい。このようにすれば、発光装置の強度を保つことができる。
また、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において、第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面がモールド材により覆われる部分の厚み（Ｙ２、Ｙ１）は、第３パッド１３ａの厚み（Ｙ２＋Ｚ２）及び第２パッド１３ｂの厚み（Ｙ１＋Ｚ１）の１／４以上とすることが好ましく、１／３以上とすることがより好ましい。このようにすれば、パッケージ１０の強度を高めることができ、また、パッケージ１０と第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂとの密着性を高めることができる。
また、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において、第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面が露出する部分の厚み（Ｚ２、Ｚ１）は、第３パッド１３ａの厚み（Ｙ２＋Ｚ２）及び第２パッド１３ｂの厚み（Ｙ１＋Ｚ１）の２／３以下とすることが好ましく、１／２以下とすることがより好ましい。このようにすれば、後述する切断工程を容易に行うことができる。
第２パッド１３ｂは、第１パッド１２側（図１（ｃ）では紙面に向かって右側）の側面においては上側（パッケージ１０の表面側）が第１パッド１２側に突出しており、第３パッド１３ａ側（図１（ｃ）では紙面に向かって左側）の側面においては下側（パッケージ１０の裏面側）が第３パッド１３ａ側に突出している。
したがって、第３パッド１３ａとこれに隣接する第１パッド１２との間隔は、パッケージ１０の表面側における方がパッケージ１０の裏面側におけるよりも狭くなる。他方、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間隔は、パッケージ１０の裏面側における方がパッケージ１０の表面側におけるよりも狭くなる。これにより、第２パッド１３ｂがパッケージ１０から脱落することを防止することができる。
なお、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間隔（モールド材１５が存在する箇所）は、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、０．１５ｍｍ以上とすることがより好ましい。このようにすれば、パッケージ１０と第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂとの密着性を得ることができる。
また、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間隔（溝部１４が存在する箇所）は、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、０．１５ｍｍ以上とすることがより好ましい。このようにすれば、半田材料やメッキなどのマイグレーションによる電気的短絡を防ぐことができ、また、後述する切断工程におけるダイシングを行いやすくして生産性を上げることができる。
図２は、本発明の第１実施形態における第２パッドの他の概略構成例を示す図である。
図２（ａ）に示すように、第２パッド１３ｂは、第１パッド１２側（図２（ａ）では紙面に向かって右側）の側面において上側（パッケージ１０の表面側）が第１パッド１２側に突出し、第３パッド１３ａ側（図２（ａ）では紙面に向かって左側）の側面が平面となるように（すなわち、モールド材１５が付着する面と溝部１４の内壁とが面一となるように）構成してもよい。
このようにすれば、第２パッド１３ｂがパッケージ１０の裏面側から脱落することを防止することができる。また、第３パッド１３ａとモールド材１５の密着性が高くなるので、パッケージの反りや、表面や裏面からの応力に対して強くなり、第３パッド１３ａとモールド材１５の境目を起点とするパッケージの割れを防止することができる。
また、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、第２パッド１３ｂは、第１パッド１２側（図２（ｂ）では紙面に向かって右側）の側面において上側（パッケージ１０の表面側）が第１パッド１２側に突出し、第３パッド１３ａ側（図２（ｂ）では紙面に向かって左側）の側面において上側（パッケージ１０の裏面側）が第３パッド１３ａ側に突出するように構成してもよい。
このようにしても、第２パッド１３ｂがパッケージ１０の裏面側から脱落することを防止することができる。また、第３パッド１３ａとモールド材１５の密着性が高くなるので、パッケージの反りや、表面、裏面からの応力に対して強くなり、第３パッド１３ａとモールド材１５の境目を起点とするパッケージの割れを防止することができる。
また、図２（ｃ）に示すように、第３パッド１３ａは、第２パッド１３ｂ側（図２（ｃ）では紙面に向かって右側）の側面において上側（パッケージ１０の表面側）が第２パッド１３ｂ側に突出するように構成してもよい。
このようにすれば、第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間隔（溝部１４が存在する箇所）が第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間隔（モールド材１５が存在する箇所）より広くなる。
したがって、第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとの裏面を半田で接続するに当たり、隣接する第３パッド１３ａと第２パッド１３ｂとが誤って接続されてしまうことを防止することができ、半田接続を容易にできる。
なお、図１、図２中での図示を省略するが、パッケージ１０の凹部Ｘ内には封止材が充填される。
［本発明の第２実施形態に係る発光装置］
図３は、本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図３（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図３（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図３は、本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図３（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図３（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図３に示すように、本発明の第２実施形態に係る発光装置は、第１パッド１２と第３パッド１３ａとの間において、第２パッド１３ｂが２つ設けられている点で、第２パッド１３ｂが１つ設けられている本発明の第１実施形態に係る発光装置と相違する。
本発明の第２実施形態に係る発光装置によれば、本発明の第１実施形態に係る発光装置よりも第２パッド１３ｂの数が増えるため、個別に制御可能な発光素子１１の数を増やすことができる。
なお、第２パッド１３ｂを第１パッド１２と第３パッド１３ａとの間に３つ以上設ければ、個別に制御可能な発光素子１１の数をより一層増やすことができる。
［本発明の第３実施形態に係る発光装置］
図４は、本発明の第３実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図４（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図４（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図４は、本発明の第３実施形態に係る発光装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（図４（ａ）中のＡ−Ａ断面）であり、（ｃ）は部分断面図（図４（ｂ）中の破線で囲んだ部分）である。
図４に示すように、本発明の第３実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子１１が対向する面に正電極及び負電極を有している点で、複数の発光素子１１が同一面側に正電極及び負電極を有している本発明の第１実施形態に係る発光装置と相違する。このようにしても、個別に制御可能な発光素子１１の数を増やすことができる。
本発明の第３実施形態に係る発光装置では、第１パッド１２が発光素子の正電極及び負電極の一方に接続可能な表面と外部電極として使用可能な裏面とを有している。また、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂは、発光素子の正電極及び負電極の他方に接続される。また、複数の発光素子１１が第１パッド１２の表面に表面実装される。
本発明の第３実施形態に係る発光装置では、第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂの裏面を実装用基板（図示せず）の電極に接続する。
以上、本発明の第１実施形態〜第３実施形態に係る発光装置について説明したが、これらの発光装置によれば、従来とは異なる手段により個別に制御可能な発光素子の数を増やすことができる小型で生産性が高く信頼性の高い発光装置を提供することができる。
［各部材］
以下、本発明の実施形態に係る発光装置の各部材について詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態に係る発光装置の各部材について詳細に説明する。
（第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂ）
第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂは、母材に熱伝導率が高く、電気抵抗が低い材料を用いることが好ましい。例えば、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金等が一例として挙げられる。
第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂは、母材に熱伝導率が高く、電気抵抗が低い材料を用いることが好ましい。例えば、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金等が一例として挙げられる。
母材の表面には、メッキを施すことにより、ボンディング性、光反射率、半田材料との接続性等を高めることができる。このような材料としては、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｐｄ、Ｐｄ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金等の少なくとも１つで積層されていることが好ましい。
特に、第１パッド１２、第３パッド１３ａ、及び第２パッド１３ｂの最表面のメッキは、Ａｇ、Ａｇ合金としてもよく、または、高い反射率が必要な第１パッド１２の全面または一部の最表面をＡｇ、Ａｇ合金とし、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂの全面または一部の最表面のメッキは、ワイヤとの接続強度を高めるためにＡｕ、Ａｕ合金としてもよい。
図１に示す例では、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂは、パッケージの外縁に対して垂直及び平行方向（図１（ａ）でいうと、紙面に向かって縦方向及び横方向）に配列されているが、斜め方向（図１（ａ）でいうと、例えば、紙面に向かって、右斜め上方向（左斜め下方向）や右斜め下方向（左斜め上方向））に配列してもよい。
また、図１に示す例では、パッケージ１０の凹部Ｘ内に露出する第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂの表面は、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂの配列方向における幅が、配列方向に対して垂直方向における幅よりも小さい。これにより、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂを密集させることができる。また、第３パッド１３ａ及び第２パッド１３ｂの配列方向に対して垂直方向において、ワイヤを接続する領域の余裕度を確保することができるため、各ワイヤ同士が重ならないようにワイヤを配置することができる。
なお、第３パッド１３ａは、少なくとも１つ設けられていれば足りるが、上記した本発明の実施形態に係る発光装置のように、複数設けられていることが好ましい。
（パッケージ）
パッケージ１０は、モールド材１５を用いて成形される。モールド材１５としては、絶縁性部材が好ましく、光反射率の高い部材が好ましく、また、発光素子からの光や、外光などが透過しにくい部材が好ましい。熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などは、モールド材１５の一例として好ましく用いることができる。
パッケージ１０は、モールド材１５を用いて成形される。モールド材１５としては、絶縁性部材が好ましく、光反射率の高い部材が好ましく、また、発光素子からの光や、外光などが透過しにくい部材が好ましい。熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などは、モールド材１５の一例として好ましく用いることができる。
熱硬化性樹脂は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、ウレタン樹脂であることが好ましい。一方、熱可塑性樹脂は、芳香族ポリアミド、ポリアミド、アクリル樹脂、フッ素樹脂、液晶樹脂などであることが好ましい。
また、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂は、優れた光反射率、耐光性、耐熱性を発現するために、酸化防止剤、離型材、光反射部材、無機充填材、光安定剤、滑剤、顔料、補強材等の少なくとも１つを含有していることが好ましく、４５０ｎｍでの光反射率が７０％以上あることが好ましい。
パッケージ１０は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、窒化硼素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウムなどのセラミックスなどの光反射部材を含ませることができる。
図１に示す例では、パッケージ１０は、凹部Ｘを形成する壁部１０ａと、凹部Ｘの底面を形成する底面部１０ｂとを有しており、壁部１０ａと底面部１０ｂは、成形時に一体で形成される。ただし、壁部１０ａと底面部１０ｂは、別個に形成されていてもよく、例えば、モールド材１５を用いて成形された底面部１０ｂに、壁部１０ａを接着材で貼り合わせてもよい。
（封止材）
封止材は、光透過性を有する材料を用いる。また、耐熱性が高い材料を用いることが好ましい。例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ハイブリッドシリコーン樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、低融点ガラスなどは、封止材の一例として好ましく用いることができる。
封止材は、光透過性を有する材料を用いる。また、耐熱性が高い材料を用いることが好ましい。例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ハイブリッドシリコーン樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、低融点ガラスなどは、封止材の一例として好ましく用いることができる。
封止材には、光を拡散させるために無機の拡散材を含有させてもよい。また、封止材には、所望外の波長をカットする目的で顔料、染料等を含有させることができる。また、封止材には、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。
（蛍光物質）
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発光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発光装置を提供することができる。
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発光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発光装置を提供することができる。
具体的に説明すると、蛍光物質は、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、又は、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、希土類ケイ酸塩又は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から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。
より具体的に説明すると、蛍光物質としては、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅや（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等を用いることができる。
（発光素子）
発光素子１１としては、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を用いることができ、より具体的には、窒化物半導体からなる青色発光のＬＥＤチップや、紫外発光のＬＥＤチップ等を用いることができる。
発光素子１１としては、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を用いることができ、より具体的には、窒化物半導体からなる青色発光のＬＥＤチップや、紫外発光のＬＥＤチップ等を用いることができる。
窒化物半導体とは、一般式がＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）で示されるものであり、例えば、ＭＯＣＶＤ法等の気相成長法によって、サファイア、炭化ケイ素などの基板上に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たものである。
また、発光素子１１としては、窒化物半導体からなるもの以外にもＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等の半導体からなるものを用いることができる。これらの半導体の構造としては、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に形成させたものを用い、発光層（活性層）には、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、あるいはダブルへテロ構造の積層半導体を用いる。
半導体層の上面に正負の電極を有する発光素子１１には、フェイスアップ構造を採用することができる。
（接続材料）
発光素子１１の接続材料は、金属接続材料、ダイボンド樹脂を用いることができる。ダイボンド樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、ハイブリッド樹脂といった熱硬化性樹脂を用いることができる。一方、金属接続材料は、例えば、Ａｕ、Ａｕ合金、ＡｕＳｎ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの半田材料を用いることができる。特に、耐熱性、耐光性が高く信頼性の高い発光装置を得るために、発光素子１１は、金属接続材料等を介してダイボンディングパッドに接続されることが好ましい。
発光素子１１の接続材料は、金属接続材料、ダイボンド樹脂を用いることができる。ダイボンド樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、ハイブリッド樹脂といった熱硬化性樹脂を用いることができる。一方、金属接続材料は、例えば、Ａｕ、Ａｕ合金、ＡｕＳｎ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの半田材料を用いることができる。特に、耐熱性、耐光性が高く信頼性の高い発光装置を得るために、発光素子１１は、金属接続材料等を介してダイボンディングパッドに接続されることが好ましい。
（ワイヤ）
発光素子１１は、導電性のワイヤにより第２パッド１３ｂ又は第３パッド１３ａに接続される。ワイヤとしては、例えば、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などを用いることができる。
発光素子１１は、導電性のワイヤにより第２パッド１３ｂ又は第３パッド１３ａに接続される。ワイヤとしては、例えば、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などを用いることができる。
（保護素子）
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設けることもできる。ツェナーダイオードは、凹部Ｘ内に露出する第１パッド１２に載置することができる。また、ツェナーダイオードは、凹部Ｘ内に露出する第１パッド１２に載置され、その上に発光素子１１を載置する構成をとることもできる。保護素子は、□２８０μｍサイズの他、□３００μｍサイズ等も使用することができる。または、ツェナーダイオードによる光吸収による光取り出し効率の低下を小さくするために、ツェナーダイオードを第３パッド１３ａまたは第２パッド１３ｂに載置し、発光素子１１を保護するように、電気的に接続させる構成をとることもできる。
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設けることもできる。ツェナーダイオードは、凹部Ｘ内に露出する第１パッド１２に載置することができる。また、ツェナーダイオードは、凹部Ｘ内に露出する第１パッド１２に載置され、その上に発光素子１１を載置する構成をとることもできる。保護素子は、□２８０μｍサイズの他、□３００μｍサイズ等も使用することができる。または、ツェナーダイオードによる光吸収による光取り出し効率の低下を小さくするために、ツェナーダイオードを第３パッド１３ａまたは第２パッド１３ｂに載置し、発光素子１１を保護するように、電気的に接続させる構成をとることもできる。
（補強材）
パッケージの強度を上げるために、ウィスカー、シリコンパウダー、及び／又はガラス繊維などの補強材をモールド材に添加してもよい。
パッケージの強度を上げるために、ウィスカー、シリコンパウダー、及び／又はガラス繊維などの補強材をモールド材に添加してもよい。
次に、本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法例について説明する。
図５〜図１１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法例を説明する図である。なお、図５〜図９及び図１１は平面図（ａ）、平面図中のＡ−Ａ断面を示す断面図（ｂ）、及び断面図中の破線で囲んだ部分を示す部分断面図（ｃ）であり、図１０は裏面図である。
（リードフレームの準備）
まず、図５に示すように、リードフレームを準備する。リードフレームは、第１パッド１０１と複数のリード１０２とを有しており、第１パッド１０１と各リード１０２との間には空隙１０３が設けられている。また、各リード１０２は、リードフレームの表面側に溝部１０４を有している。
まず、図５に示すように、リードフレームを準備する。リードフレームは、第１パッド１０１と複数のリード１０２とを有しており、第１パッド１０１と各リード１０２との間には空隙１０３が設けられている。また、各リード１０２は、リードフレームの表面側に溝部１０４を有している。
（成形工程）
次に、図６に示すように、リードフレームを用いてパッケージ１０５を成形する。より具体的な例で説明すると、例えば、図５で示したリードフレームを金型にセットし、トランスファー成形によりリードフレームにモールド材１０６を設ける。成形の方法としては、トランスファー成形のほかにも、例えば、射出成形、圧縮成形、押出成形などを用いることができる。
次に、図６に示すように、リードフレームを用いてパッケージ１０５を成形する。より具体的な例で説明すると、例えば、図５で示したリードフレームを金型にセットし、トランスファー成形によりリードフレームにモールド材１０６を設ける。成形の方法としては、トランスファー成形のほかにも、例えば、射出成形、圧縮成形、押出成形などを用いることができる。
モールド材１０６が成形されたリードフレームにおいては、第１パッド１０１と各リード１０２との間にある空隙１０３にモールド材１０６が充填される。また、リードフレームの表面側にある溝部１０４にも、モールド材１０６が充填される。
（硬化工程）
モールド材１０６が熱硬化性樹脂の場合は、これを十分硬化させるために、モールド材１０６をオーブンで加熱して硬化させる工程を行うことが好ましい。
モールド材１０６が熱硬化性樹脂の場合は、これを十分硬化させるために、モールド材１０６をオーブンで加熱して硬化させる工程を行うことが好ましい。
（バリ取り工程）
ケミカルディッピングや電解処理により、ボンディング面や半田実装面の樹脂バリを浮かし、これを除去することが好ましい。なお、ボンディング面や半田実装面の樹脂バリは、さらに、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、研磨材を使用した湿式ブラスト、乾式ブラスト、レーザー等で除去してもよい。
ケミカルディッピングや電解処理により、ボンディング面や半田実装面の樹脂バリを浮かし、これを除去することが好ましい。なお、ボンディング面や半田実装面の樹脂バリは、さらに、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、研磨材を使用した湿式ブラスト、乾式ブラスト、レーザー等で除去してもよい。
（ダイボンド工程）
次に、図７に示すように、ダイボンダーにより発光素子１０７をピックアップしてリードフレームの第１パッド１０１に載置し、オーブンで加熱処理を行って、発光素子１０７を第１パッド１０１に接続する。より具体的な例で説明すると、例えば、発光素子１０７の裏面に半田材料の層を形成して第１パッド１０１に載置し、リードフレームをオーブンで加熱することにより、発光素子１０７と第１パッド１０１とを金属接続する。
次に、図７に示すように、ダイボンダーにより発光素子１０７をピックアップしてリードフレームの第１パッド１０１に載置し、オーブンで加熱処理を行って、発光素子１０７を第１パッド１０１に接続する。より具体的な例で説明すると、例えば、発光素子１０７の裏面に半田材料の層を形成して第１パッド１０１に載置し、リードフレームをオーブンで加熱することにより、発光素子１０７と第１パッド１０１とを金属接続する。
（ワイヤボンド工程）
次に、図８に示すように、発光素子１０７と溝部１０４により隔てられたリード１０２上の各部位とをワイヤボンディングによりそれぞれ接続する。より具体的な例で説明すると、例えば、導電性のワイヤ１０８を用いたワイヤボンダーにより、複数の発光素子１０７と溝部１０４により隔てられたリード１０２上の各部位とをワイヤ１０８で接続する。
次に、図８に示すように、発光素子１０７と溝部１０４により隔てられたリード１０２上の各部位とをワイヤボンディングによりそれぞれ接続する。より具体的な例で説明すると、例えば、導電性のワイヤ１０８を用いたワイヤボンダーにより、複数の発光素子１０７と溝部１０４により隔てられたリード１０２上の各部位とをワイヤ１０８で接続する。
（封止工程）
次に、図９に示すように、パッケージ１０５の凹部Ｘ内を封止材１０９で封止する。より具体的な例で説明すると、例えば、ポッティング方式による封止、すなわち、蛍光体を分散させた封止材１０９をシリンジに充填し、そのうちの所定量をパッケージ１０５の凹部Ｘ内に充填し、パッケージ１０５をオーブンで加熱して充填した封止材１０９を硬化させ、パッケージ１０５の凹部Ｘ内を封止する。
次に、図９に示すように、パッケージ１０５の凹部Ｘ内を封止材１０９で封止する。より具体的な例で説明すると、例えば、ポッティング方式による封止、すなわち、蛍光体を分散させた封止材１０９をシリンジに充填し、そのうちの所定量をパッケージ１０５の凹部Ｘ内に充填し、パッケージ１０５をオーブンで加熱して充填した封止材１０９を硬化させ、パッケージ１０５の凹部Ｘ内を封止する。
封止の方法としては、上記したポッティング方式のほか、例えば、トランスファー成形、圧縮成形、キャスティング方式、射出成形、押出成形などを用いることができる。
（切断工程）
次に、図１０に示すように、リードフレームを裏面側からハーフカットして（図１０中の黒い太線は、ハーフカット線を示す。）、溝部１０４の底を切断する。より具体的な例で説明すると、例えば、リードフレームを貼り付けたシートをダイシング装置にセットして、溝部１０４の底をブレードで切断する。
次に、図１０に示すように、リードフレームを裏面側からハーフカットして（図１０中の黒い太線は、ハーフカット線を示す。）、溝部１０４の底を切断する。より具体的な例で説明すると、例えば、リードフレームを貼り付けたシートをダイシング装置にセットして、溝部１０４の底をブレードで切断する。
これにより、次に後述する図１１（ｃ）で示すように、溝部１１０ができ、リードが分割される。このため、リードフレームの表面側において溝部１０４により隔てられたリード１０２上の各部位が互いに分離された複数の第３パッド１１１ａ及び第２パッド１１１ｂとなる。
第３パッド１１１ａとこれに隣接する第２パッド１１１ｂとは、パッケージ１０の裏面側において互いに対向する側面が突出している。また、溝部１１０の上（パッケージ１０５の表面側）にはモールド材１０６が充填される。
第２パッド１１１ｂは、溝部１０４（溝部１１０の上）に充填されたモールド材１０６、又は、溝部１０４（溝部１１０の上）に充填されたモールド材１０６及び空隙１０３に充填されたモールド材１０６により包囲され、第１パッド１０１と第３パッド１１１ａと第２パッド１１１ｂとが互いに電気的に絶縁される。
溝部１１０は、ハーフカット線（図１０中の黒い太線）に沿って、パッケージ１０の一方の外側面から他方の外側面にまでわたって連続的に設けられる。したがって、第３パッド１１１ａ及び第２パッド１１１ｂとモールド材１０６との熱膨張係数の差に起因する応力が抑制され、発光装置の反りが緩和される。
切断面（溝部１１０の内壁）は、リードフレームの母材が露出していてもよいし、メッキを施してもよい。
また、切断には、上記したブレードのほか、例えば、レーザー、高圧水、カッターなどを用いることができる。
なお、切断工程は、上記した成形工程、または、バリ取り工程の後に行い、その後、ダイボンド工程を行ってもよい。
（個片化工程）
次に、図１１に示すように、パッケージ１０５を個片化して複数の発光装置１１２に分ける。より具体的な例で説明すると、例えば、リードフレームを貼り付けたシートをダイシング装置にセットして、パッケージ１０５をブレードで切断して個片化し複数の発光装置１１２に分ける。
次に、図１１に示すように、パッケージ１０５を個片化して複数の発光装置１１２に分ける。より具体的な例で説明すると、例えば、リードフレームを貼り付けたシートをダイシング装置にセットして、パッケージ１０５をブレードで切断して個片化し複数の発光装置１１２に分ける。
個片化には、上記したブレードのほか、例えば、レーザー、高圧水、カッターなどを用いることができる。
なお、上記で説明した例では、切断工程後に個片化工程を行うが、本実施形態では、個片化工程後に切断工程を行ってもよい。
ただし、上記で説明した例のように切断工程後に個片化工程を行うようにすれば、切断に際して位置ズレが生じ難くなるため（パッケージ１０５はシート状であるため、個片化すると小さくなり取り扱い難くなるため、切断に際して位置ズレし易くなる。）、第３パッド１１１ａ及び第２パッド１１１ｂを狙いの位置に対して精度良く切断することができるようになる。したがって、「個片化により小さくなり過ぎないように」との配慮に基づいて個々のパッケージを比較的大きめに余裕を持たせて作製しておく必要がなくなる。
このため、上記で説明した例のように切断工程後に個片化工程を行うようにすれば、第３パッド１１１ａ及び第２パッド１１１ｂが密集した小さいパッケージ１０５を作製することが可能になる。
第２パッド１１１ｂの大きさは、溝部１０４の数を増減させることにより調整可能である。多数の溝部１０４を設ければ、第２パッド１１１ｂの表面積が小さくなるため、第２パッド１１１ｂをパッケージ１０５の凹部Ｘ内に多数設けることが可能となり、個別に制御可能な発光素子１０７の数をさらに増やすことができる。
以上説明した本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法例によれば、第２パッド１１１ｂを切断により形成するため、パッケージ１０５の凹部Ｘ内において表面積が小さい第２パッド１１１ｂを密集させて多数設けることができる。
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
１０ パッケージ
１０ａ 壁部
１０ｂ 底面部
１１ 発光素子
１２ 第１パッド
１３ａ 第３パッド
１３ｂ 第２パッド
１４ 溝部
１５ モールド材
１０１ 第１パッド
１０２ リード
１０３ 空隙
１０４ 溝部
１０５ パッケージ
１０６ モールド材
１０７ 発光素子
１０８ ワイヤ
１０９ 封止材
１１０ 溝部
１１１ａ 第３パッド
１１１ｂ 第２パッド
１１２ 発光装置
Ｘ 凹部
Ｙ２、Ｙ１ 第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面がモールド材１５により覆われる部分の厚み
Ｚ２、Ｚ１ 第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面が露出する部分の厚み
１０ａ 壁部
１０ｂ 底面部
１１ 発光素子
１２ 第１パッド
１３ａ 第３パッド
１３ｂ 第２パッド
１４ 溝部
１５ モールド材
１０１ 第１パッド
１０２ リード
１０３ 空隙
１０４ 溝部
１０５ パッケージ
１０６ モールド材
１０７ 発光素子
１０８ ワイヤ
１０９ 封止材
１１０ 溝部
１１１ａ 第３パッド
１１１ｂ 第２パッド
１１２ 発光装置
Ｘ 凹部
Ｙ２、Ｙ１ 第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面がモールド材１５により覆われる部分の厚み
Ｚ２、Ｚ１ 第３パッド１３ａとこれに隣接する第２パッド１３ｂとの間において第３パッド１３ａ、第２パッド１３ｂの側面が露出する部分の厚み
Claims (12)
- 底面部と壁部を持つ凹部を有し、前記凹部の底面部にある第１パッドと、前記凹部の底面部にあり前記凹部の壁部から離して設けられ前記第１パッドと電気的に絶縁されている第２パッドと、前記凹部の底面部にあり前記凹部の壁部に接して設けられ前記第１パッド及び前記第２パッドと電気的に絶縁されている第３パッドと、を有するパッケージと、
前記第１パッド上に載置され、同一面側に正電極と負電極とを有する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子のうちの１つが有する正電極と負電極の一方を前記第２パッドに電気的に接続し他方を前記第３パッドに電気的に接続するワイヤと、を備え、
前記第２パッドは前記第１パッドと前記第３パッドとの間に設けられる発光装置。 - 底面部と壁部を持つ凹部を有し、前記凹部の底面部にある第１パッドと、前記凹部の底面部にあり前記凹部の壁部から離して設けられ前記第１パッドと電気的に絶縁されている第２パッドと、前記凹部の底面部にあり前記凹部の壁部に接して設けられ前記第１パッド及び前記第２パッドと電気的に絶縁されている第３パッドと、を有するパッケージと、
前記第１パッド上に載置され、対向する面に正電極と負電極とを有し、前記正電極と前記負電極の一方が前記第１パッドに電気的に接続される複数の発光素子と、
前記正電極と前記負電極の他方と前記第２パッドまたは前記第３パッドとを電気的に接続するワイヤと、を備え、
前記第２パッドは前記第１パッドと前記第３パッドとの間に設けられる発光装置。 - 前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとの間において、前記パッケージの表面側にモールド材が設けられ、前記パッケージの裏面側に溝部が設けられている請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記溝部は、前記パッケージの一方の外側面から他方の外側面にまでわたって連続的に設けられている請求項３に記載の発光装置。
- 前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとの間隔は、前記パッケージの表面側における方が前記パッケージの裏面側におけるよりも広い請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第３パッドと前記第３パッドに隣接する第２パッドとは、前記パッケージの裏面側において互いに対向する側面が突出している請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第１パッドは、前記発光素子の正電極及び負電極の一方に接続可能な表面と外部電極として使用可能な裏面とを有する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第２パッドは、前記ワイヤに接続される表面と、外部電極として使用可能な裏面と、を有している請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第３パッドは、前記ワイヤに接続される表面と、外部電極として使用可能な裏面と、を有している請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
- 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光装置において、さらに、前記第３パッドを複数備えたことを特徴とする発光装置。
- 請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の発光装置において、さらに、前記第２パッドを複数備えたことを特徴とする発光装置。
- 第１パッドと複数のリードとの間に空隙を持つリードフレームを準備する工程と、
前記第１パッドと前記複数のリードとの間、前記複数のリードの表面の一部、及び前記複数のリードを取り囲む部分にモールド材を設けて、底面部と壁部を持つ凹部を有するパッケージを成形する工程と、
前記第１パッドに複数の発光素子を載置する工程と、
前記複数のリードと前記複数の発光素子とをワイヤによりそれぞれ接続する工程と、
前記モールド材が一部残るよう前記複数のリードの裏面側から前記リードを切断して前記複数のリードを第２パッドと第３パッドとに分けることにより、前記第２パッドを前記第１パッドと前記第３パッドとの間に設ける工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
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| JP2012000672A JP6015004B2 (ja) | 2012-01-05 | 2012-01-05 | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
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