JP6079223B2 - 発光装置用パッケージ成形体 - Google Patents
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Description
本明細書の「切欠き部」とは、第1リードの露出面上において縁部を凸凹にするために設けられた部分である。切欠き部は、第1リードの露出面から裏面まで貫通するように設けられてもよく、又は第1リードの露出面に設けられ裏面には貫通しない、いわゆる「凹部」として設けられてもよい。
また、本発明の第1のパッケージ成形体によれば、複数の第2切欠き部を載置領域に応じて適宜設定可能であるので、発光部品の第2の方向(第1の方向と直交する方向)の位置も、載置領域にセルフアライメントして実装することができる。
したがって、本発明の第2のパッケージ成形体では、第1リードの露出面において、第1切欠き部〜第4切欠き部によって囲まれている範囲内に、発光部品をセルフアラインメントして実装することができる。
ここで、「樹脂成形体の裏面」とは、樹脂成形体の凹部が形成されている面と反対側の面である。
そして、本発明の第3のパッケージ成形体によれば、樹脂成形体の凹部の内側面から、凹部内に向かって突出する突出部が、第1切欠き部を部分的に覆うことにより、第1切欠き部の周縁からパッケージ成形体の裏面に封止樹脂が漏出するのを効果的に抑制することができる。なお、突出部は第1切欠き部の頂部を覆っていないので、第1切欠き部による発光部品のセルフアライメントの効果を阻害するおそれもない。
本実施の形態は、本発明の第1の目的を達成することのできるパッケージ成形体およびそれを用いた発光装置に関する。
すなわち、本実施の形態では、サイズの異なる発光部品を、所定位置に精度よく実装することのできるパッケージ成形体およびそれを用いた発光装置を開示する。
パッケージ成形体10は、発光部品40を収納するための凹部12を有する樹脂成形体11と、該樹脂成形体11の凹部12の底面121において互いに離間して露出した第1リード20および第2リード30とを有している。凹部12内にて発光部品40は、第1リード20の露出面21に載置され、第2リード30の露出面31とボンディングワイヤBWにより電気的に接続されている。
また、本実施形態の「発光部品」は、サブマウント41上に金属配線を施し、その金属配線上にAu等のバンプを介して発光素子42をフェイスダウン実装させているが、サブマウント41上に発光素子42をフェイスアップ実装して発光素子に直接ボンディングワイヤを接続することもできる。発光素子42が載置されたサブマウント41をリード上に載置することで、発光素子42からの熱をサブマウント41が効率よく放熱しながら、リードによって外部電極である回路基板に接続することができる。なお、サブマウント41には、AlN、Al2O3、SiC、ガラスエポキシ基板等を用いることができるが、AlNは熱伝導率が高く好ましい。
本明細書において「発光部品40の載置領域60」とは、第1リード20の露出面21上において、発光部品40を載置するために予め規定された領域である。パッケージ成形体10を設計する場合には、発光部品40の発光特性(指向性)や、樹脂成形体11の凹部12に設置される他の部品等を考慮して、載置領域60が設定される。載置領域60の寸法形状は、載置される発光部品の寸法形状とほぼ等しい。
このセルフアライメント効果は、サブマウントを含む発光部品40だけでなく、発光素子のみから成る発光部品40であっても、同様の効果を奏する。
「第1切欠き部24と第2切欠き部26との間の距離601L」とは、複数の第2切欠き部26の頂部26tによって規定される線から、第1切欠き部24の頂部24tまでの距離を指す。
また、「第1縁部23と第2縁部25との間の距離602L」とは、図6のように、突出部13が存在する場合、最大距離602Lは、突出部13の先端13t(第1縁部23のうち、第2縁部25に最も近い部分)から第2縁部25までの距離である。
ここで「第3切欠き部271と第4切欠き部281との間の距離」とは、第3切欠き部271の頂部271tから、第4切欠き部281の頂部281tまでの距離を指す。第3切欠き部271が複数ある場合には、第4縁部28に最も近い第頂部271tを有する3切欠き部271を基準とする。同様に、第4切欠き部281が複数ある場合には、第3縁部27に最も近い頂部281tを有する第4切欠き部281を基準とする。また、第3切欠き部27、第4切欠き部28には樹脂成形体11が満たされている。
同様に、第2切欠き部26dは、発光部品40の右下の角部に影響を与える。すなわち、第2切欠き部26dによって、発光部品40の第2の辺402のy方向のセルフアライメントと、第4の辺404のx方向におけるセルフアライメントとを行うことができる。
また、第2切欠き部26の2つを載置領域61の角部に位置させることにより、発光部品40が回転するのを抑制する効果もある。
図6のように、第1リード20の露出面21のうち、第1リード20の第1縁部23と載置領域60との間から露出した部分は、半田を貯留する「第1貯留領域」として機能する。例えば、第1リード20と発光部品40との間に介在する余剰な半田を、第1貯留領域に排出できるので、第1リード20と発光部品40との間に適量の半田を残すことができる。その結果、半田の厚みを均一にでき、発光部品40を水平に載置することができる。
第1リード20の露出面21のうち第1リード20の第2縁部25と載置領域60との間から露出した部分は、半田を貯留する「第2貯留領域」として機能する。幅26Wを0.9mm以下にすることにより、第2貯留領域の面積が広くなるので、第1リード20と発光部品40との間から排出される余剰な半田が、第1リード20と第2リード30との間に満たされた樹脂成形体11を越えて、第2リード30にあふれ出すのを抑制することができる。これにより、第2リード30の露出面31に半田が付着するのを抑制して、第2リード30とボンディングワイヤBW(図7)との接続不良を低減できる。また、余剰な半田によって第1リード20と第2リード30とが短絡することも抑制できる。なお、第1縁部24側にある第1貯留領域に比べて、第2貯留領域は狭いため、多くの半田は第1貯留領域に排出される。
ここで「第2切欠き部26が形成される領域の幅26AW」とは、第2縁部25において複数の第2切欠き部26が形成されている領域全体の幅である。図7を例にすると、「領域の幅26AW」は、5つの第2切欠き部26a〜26eが形成されている領域全体の幅である。
「第1切欠き部24が形成される領域の幅24AW」とは、第1縁部23において第1切欠き部24が形成されている領域全体の幅である。本願では、第1切欠き部24は1つしか形成されないので、領域の幅24AWは、第1切欠き部24の幅24Wに一致する。
一方、第1切欠き部24は、半田を貯留する「第1貯留領域」の面積を広く確保するために、第1切欠き部24の幅24Wは狭いほうが好ましい。すなわち、領域の幅24AW(幅24Wと一致)は、狭くするのが好ましい。
第2切欠き部26をパッケージ成形体10の裏面14から露出させないために、例えば、図12に示すような第1リード20または図14に示すような第1リード20’を用いることができる。
図12(b)に示す第1リード20では、第1リード20の裏面22側において、第2縁部25から第2切欠き部26までの間に段差221を設けている。パッケージ成形体10を成形する際に、この段差221は樹脂成形体11で満たされる(図11(b))。よって、パッケージ成形体10の裏面14を観察すると、第1リード20の裏面22の大部分は露出するが(裏面露出面22a)、第2切欠き部26は露出しない(図11(a))。図11(a)〜(b)からわかるように、パッケージ成形体10の裏面14側では、第2縁部25よりもy方向に位置する段差221の縁部221aが、第1リード20と樹脂成形体11との境界線になる。
第1リード20と第2リード30とを配置したとき、第1リード20のうち第2縁部25が、(段差221の縁部221よりも)第2リード30と近くなる。よって、第1リード20と第2リード30との短絡を防止するためには、第1リード20の第2縁部25と第2リード30とを離間させる必要がある。
ところで、第1リード20の第2縁部25と第2リード30との離間距離が広くなると、発光部品40を載置する載置領域60(図6参照)と第2リード30との間の距離が遠くなる。よって、発光部品40と第2リード30との間を接続するのに必要となるボンディングワイヤBWの長さが長くなる。
本実施の形態では、第2縁部25と第2リード30とが接触しない範囲で、それらを近づけることができるので、使用されるボンディングワイヤBWの長さを抑えることができる。
図14に図示した第1リード20’では、第1リード20’の裏面22’側において、第2切欠き部26および第2縁部25から第2リード30(-y方向)に向かって延びる延伸部29が設けられている。第1リード20’の裏面22’側から観察すると、第2切欠き部26および第2縁部25は、延伸部29によって覆われている(図14(b)。よって、第1リード20’を用いてパッケージ成形体10を形成したときに、パッケージ成形体10の裏面14から第1リード20’の裏面22’を露出させても、第2切欠き部26が露出することはない(図16)。
ここで、裏面露出面22’aは、発光部品40からの熱を放出するための放熱面として機能するので、裏面露出面22’aが広いほど放熱性は向上する。したがって、図14に示す第1リード20’を用いると、放熱性に優れたパッケージ成形体10’が得られる。
第1切欠き部24は、第1リード20’の裏面22’側で裏面被覆部249によって覆われている。そのため、第1リード20’の裏面22’側から第1切欠き部24’を見ることはできない。
裏面被覆部249の厚さは、第1リード20’の厚さよりも薄くされている。そのため、第1リード20’の露出面21’側において、裏面被覆部249の表面と露出面21’との間に段差が生じる。この段差は、パッケージ成形体10’を成形する際に樹脂成形体11で満たされるので、第1切欠き部24と樹脂成形体11との間に凹状の境界線が生じる(図15)。よって、図15のパッケージ成形体10’も、図10に示すパッケージ成形体10と同様に、第1切欠き部24による発光部品40のセルフアラインメントの効果を有している。
裏面被覆部279、289の厚さは、第1リード20’の厚さよりも薄くされている。そのため、第1リード20’の露出面21’側において、裏面被覆部279、289の表面と露出面21’との間に段差が生じる。この段差は、パッケージ成形体10’を成形する際に樹脂成形体11で満たされるので、第3切欠き部271と樹脂成形体11との間に凹状の境界線が生じ、第4切欠き部281と樹脂成形体11との間にも凹状の境界線が生じる(図15)。よって、図15のパッケージ成形体10’も、図10に示すパッケージ成形体10と同様に、第3切欠き部271および第4切欠き部281による発光部品40のセルフアラインメントの効果を有している。
また、図12の第1リード20と、図14の第2リード30’とを組み合わせてパッケージ成形体を形成することもできる。同様に、図14の第1リード20’と、図12の第2リード30とを組み合わせてパッケージ成形体を形成することもできる。
図17を参照しながら、パッケージ成形体10の製造工程を説明する。
金属板をパンチングして、対向配置された第1リード20と第2リード30との対を複数備えたリードフレームLFを形成する(S10)。その後、必要に応じて、第1リード20の段差221と、第2リード30の段差321とを形成する。段差221、321を形成する場合には、特に限定されないが、ドライエッチング、ウェットエッチング、切削加工、型押加工等で形成することができる。また、段差221、321は、例えば、図13(b)のような階段状の段差および図13(c)のような曲面状の段差など、様々な断面形状にすることができる。
次に、各リード対と対応する位置に、樹脂成形体11に対応する形状の空隙を有しているモールド用の金型で、リードフレームLFを挟持する(S11)。そして、金型の空隙に、樹脂成形体11用の樹脂材料を注入する(S12)。樹脂材料が硬化したら、金型を外すと(S13)、図18に示すように、リードフレームLFに固定された状態のパッケージ成形体10が得られる(S14)。
図19〜図20を参照しながら、発光部品40の製造工程を説明する。
まず図20(b)に示すように、サブマウント41が個片化される前の基板SFを形成する(S20)。図20(a)は、図20(b)の基板を1つの発光部品に相当するサブマウント41に個片化されたものであり、サブマウント41には1つのツェナーダイオード43と、5つの発光素子42とを実装するための金属配線が設けられている。各サブマウント41上に、ツェナーダイオード43実装用のバンプを形成し、ツェナーダイオード(ZD)43をフリップチップ実装する(S21)。次に、各サブマウント41上に、発光素子42(例えばLED)実装用のバンプを形成し、発光素子42をフリップチップ実装する(S22)。最後に、サブマウントフレームSFをダイシングして、各サブマウント41に分割することにより(S23)、発光部品40が得られる(S24)。図20の例では、5つの発光素子42がx方向に一列に配列された発光部品40が得られる(図5)。
図22を参照しながら、発光装置50の製造工程を説明する。
上記で製造したパッケージ成形体10の第1リード20に、半田ペーストSPを塗布する(S30)。載置する発光部品40の幅に合わせて、半田ペーストSPの量を調節する。例えば、図23は、発光素子42を1つ備えた発光部品40での半田ペーストSPの塗布例、図24は、発光素子42を3つ備えた発光部品40での半田ペーストSPの塗布例、そして図25は、発光素子42を5つ備えた発光部品40での半田ペーストSPの塗布例である。その後、第1リード20の露出面21に半田ペーストSPを介して発光部品40を載置する(S31)。この結果、半田ペーストSPが発光部品40で押圧されることにより広がって、半田ペーストSPは、樹脂成形体11の凹部12の底面121のうち、少なくとも、第1リード20の露出面21、第1リード20の第1縁部23に備えられた1つの第1切欠き部24を満たす樹脂表面領域、および第1リード20の第2縁部25に備えられた複数の第2切欠き部26を満たす樹脂表面領域に配置される。半田ペーストが配置される領域SP2を、図23〜図25に示す。その後、半田ペーストSPをリフロー(加熱)により溶解させ、その後に固化させる(S32)。これにより、樹脂表面に広がっていた半田ペーストは、溶融半田となって第1リード20の表面に集まり、また発光部品40は載置領域60にセルフアライメントされる。半田ペーストの固化により、発光部品40は載置領域60に載置される。
本実施の形態は、本発明の第2の目的を達成することのできるパッケージ成形体およびそれを用いた発光装置に関する。
すなわち、本実施の形態では、発光部品をセルフアライメントして実装でき、発光部品を封止する封止樹脂の裏面への漏出を抑制できるパッケージ成形体およびそれを用いた発光装置を開示する。
第1リード2020は、第1縁部23に1つの第1切欠き部24を備えている。この図では、第1切欠き部24は1つであるが、複数形成することもできる。第1切欠き部24には樹脂成形体11が満たされている。
このセルフアライメント効果は、サブマウントを含む発光部品40だけでなく、発光素子のみから成る発光部品40であっても、同様の効果を奏する。
また、「第1縁部23と第2縁部25との間の距離604L」とは、突出部13の先端13t(第1縁部23のうち、第2縁部25に最も近い部分)から第2縁部25までの距離である。
(1)第1リード20上にAuSnペーストを塗布
(2)AuSnペーストの上に発光部品40を載置
(3)載置領域60に対する発光部品40のずれを測定(リフロー前)
(4)リフローの実施
(5)載置領域60に対する発光部品40のずれを測定(リフロー後)
(6)リフロー前後の発光部品40のずれ(x方向、y方向)をグラフにプロット
本発明の実施例である図29(a)の発光装置50の結果(図30(a))から、リフロー前(△印)よりも、リフロー後(●印)のほうが、x方向、y方向ともずれが小さくなっていることがわかる。一方、図29(b)の比較用の発光装置500の結果(図30(b))から、リフロー前(△印)よりも、リフロー後(●印)のほうが、x方向、y方向ともずれが大きくなっていることがわかる。このことから、図29(a)に示す実施例の発光装置50では、パッケージ成形体10の第1リード20に形成した第1〜第4切欠き24、26、27、28による発光部品40のセルフアライメント効果が確認された。
そして、本発明の実施例である図29(a)の発光装置50および図29(c)の発光装置50’では、リフロー後のずれが、x方向、y方向とも0.03mm以下(30μm以下)であり、セルフアライメントにより非常に精度よく発光部品40を載置できることがわかった。
Claims (13)
- 発光部品を収納するための凹部を有する樹脂成形体と、該樹脂成形体の凹部の底面において互いに離間して露出した第1リードおよび第2リードとを有するパッケージ成形体であって、
前記第1リードの露出面は、前記発光部品の載置領域を第1の方向に挟んで互いに対向する第1縁部および第2縁部を有し、前記第1縁部に1つの第1切欠き部を備え、かつ、前記第2縁部に複数の第2切欠き部を備え、前記発光部品の載置領域の前記第1の方向の寸法は、前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間の距離以上で、前記第1縁部と前記第2縁部との間の距離未満であるパッケージ成形体。 - 前記第1リードの露出面の前記第2縁部が、前記第2リードと対向している、請求項1に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1リードの露出面は、前記発光部品の載置領域の前記第1の方向に直交する第2の方向に挟んで互いに対向する第3縁部および第4縁部を有し、前記第3縁部に第3切欠き部を備え、かつ、前記第4縁部に第4切欠き部を備え、前記発光部品の載置領域の前記第2の方向の寸法は、前記第3切欠き部と前記第4切欠き部との間の距離以上で、前記第3縁部と前記第4縁部との間の距離未満である、請求項1または2に記載のパッケージ成形体。
- 前記複数の第2切欠き部のうち2つが、前記発光部品の載置領域の角部に位置する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第2切欠き部は、前記パッケージ成形体の裏面から露出しないことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1リードは前記パッケージ成形体の裏面から露出し、前記第2切欠き部は、前記第1リードの裏面露出面よりも第2リード側に位置することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1縁部に前記樹脂成形体の凹部の内側面が接し、前記樹脂成形体の凹部は、該内側面から突出した突出部を有し、該突出部により、前記第1切欠き部が、前記第1切欠き部の頂部を除いて部分的に覆われてなる請求項1〜6のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1切欠き部の前記頂部が、前記パッケージ成形体の裏面側に段差を有している、請求項7に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1切欠き部の幅が0.2〜1.2mmである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第1切欠き部の幅は、前記発光部品の載置領域の幅より狭い、請求項1〜9のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 前記第2切欠き部の幅が0.2〜0.9mmである、請求項1〜10のいずれか1項に記載のパッケージ成形体。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のパッケージ成形体と、
前記載置領域に載置され、前記第2リードの露出面と半田により電気的に接続された発光部品と、
該発光部品を収容した該樹脂成形体の凹部を封止する封止樹脂と
を含む発光装置。 - 請求項12に記載の発光装置の製造方法であって、
請求項1〜11のいずれか1項に記載のパッケージ成形体を準備し、
前記第1リードの露出面に半田ペーストを介して発光部品を載置して、前記半田ペーストを前記樹脂成形体の凹部の底面のうち、少なくとも、前記第1リードの露出面、前記第1リードの前記第1縁部に備えられた1つの前記第1切欠き部を満たす前記樹脂成形体の表面領域、および前記第1リードの前記第2縁部に備えられた複数の前記第2切欠き部を満たす前記樹脂成形体の表面領域に配置し、
前記半田ペーストを溶融させ、その後に固化させ、
前記発光部品を前記第2リードの露出面に電気的に接続し、
前記発光部品を収容した前記樹脂成形体の凹部を封止樹脂で封止する
ことを含む、発光装置の製造方法。
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