JP6303457B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
発光ダイオードまたはレーザーダイオードのような発光素子を用いた発光装置は、室内照明等の一般照明、車載照明、液晶ディスプレイのバックライト等を含む多くの分野で用いられている。これらの発光装置で求められる性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）、低コストの発光ダイオードが要求されている。
また、発光装置には用途により異なる仕様の発光ダイオードが求められ、これらの要求に応えるため、種々のタイプの発光ダイオードが提供されている。
また、発光装置には用途により異なる仕様の発光ダイオードが求められ、これらの要求に応えるため、種々のタイプの発光ダイオードが提供されている。
例えば、白色の発光ダイオードとして、青色発光ダイオードと黄色蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた発光装置が用いられている。この発光装置では、発光素子が蛍光体を含む樹脂により覆われているが、例えば、蛍光体を含む樹脂で発光素子を覆い、その上をさらに透光性樹脂で封止することにより構成される。
また、表面実装タイプの発光ダイオードが広く使用されるようになってきており、この表面実装タイプの発光ダイオードは、例えば、凹部を備えた樹脂パッケージを用い、その凹部にＬＥＤチップを実装した後にその凹部に透光性樹脂を充填することにより構成される。また、最近では、ＬＥＤチップが搭載されるリードフレームを充填樹脂の表面から突出させた発光装置も特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された発光装置は、以下のように作製される。まず、リードフレーム本体を金型内にセットして、充填樹脂の表面からリードフレームの先端部分が突出するように金型内に充填樹脂を注入して硬化した後、金型から取り出す。次に、突出したリードフレームの先端部分にＬＥＤチップを搭載し、ワイヤボンディングにより接続した後、透明封止樹脂で覆うことにより作製される。
しかしながら、樹脂等からなる凹部を備えたパッケージを用いた発光装置は、ＬＥＤチップの側面から出射される光を効率的に活用することが難しく、取り出し効率を十分高くすることができないという問題があった。
また、特許文献１に開示された発光装置は、複数の電極が突出した表面に発光素子を覆う樹脂を形成しているので、当該樹脂を所望の形状に形成することが容易でないという問題があった。
また、特許文献１に開示された発光装置は、複数の電極が突出した表面に発光素子を覆う樹脂を形成しているので、当該樹脂を所望の形状に形成することが容易でないという問題があった。
そこで、本発明は、取り出し効率の高い発光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、発光素子を覆う樹脂を所定の形状に精度よく容易に形成することができ、取り出し効率の高い発光装置の製造が可能な発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、発光素子を覆う樹脂を所定の形状に精度よく容易に形成することができ、取り出し効率の高い発光装置の製造が可能な発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、
台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードと、
前記台座の上面に設けられた発光素子と、
前記台座の上面において前記発光素子を覆う第１樹脂と、
前記台座の周りの前記第１リードの上面に設けられた絶縁樹脂と、を備え、
前記第１樹脂の外縁は、前記絶縁樹脂の表面に位置することを特徴とする。
台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードと、
前記台座の上面に設けられた発光素子と、
前記台座の上面において前記発光素子を覆う第１樹脂と、
前記台座の周りの前記第１リードの上面に設けられた絶縁樹脂と、を備え、
前記第１樹脂の外縁は、前記絶縁樹脂の表面に位置することを特徴とする。
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、
台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードを準備する工程と、
前記台座の上面に発光素子を実装する工程と、
前記発光素子が実装される前、又は前記発光素子が実装された後に、前記台座の周りの前記第１リードの上面に絶縁樹脂を形成する工程と、
前記発光素子を前記台座の上面で覆い、外縁が前記絶縁樹脂上に画定された第１樹脂を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードを準備する工程と、
前記台座の上面に発光素子を実装する工程と、
前記発光素子が実装される前、又は前記発光素子が実装された後に、前記台座の周りの前記第１リードの上面に絶縁樹脂を形成する工程と、
前記発光素子を前記台座の上面で覆い、外縁が前記絶縁樹脂上に画定された第１樹脂を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明に係る発光装置によれば、取り出し効率の高い発光装置を提供することができる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法によれば、発光素子を覆う樹脂を所定の形状に精度よく容易に形成することができ、取り出し効率の高い発光装置の製造が可能な発光装置の製造方法を提供することができる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法によれば、発光素子を覆う樹脂を所定の形状に精度よく容易に形成することができ、取り出し効率の高い発光装置の製造が可能な発光装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下に示す態様は、本発明の技術的思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明を以下の実施の形態に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されることはない。
＜実施形態１＞
図７は、本発明に係る実施形態１の発光装置１００の概略構成を示す斜視図である。また、図８は、実施形態１に係る発光装置１００の構成を示す上面図であり、図９は、実施形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 以下、図７等を参照しながら実施形態１に係る発光装置１００の構成を具体的に説明する。
実施形態１の発光装置１００は、第１リード１１と、第２リード１２と、台座１１ａの周りに設けられた絶縁樹脂３と、台座１１ａ上に設けられた発光素子４と、発光素子４を覆う第１樹脂５と、さらに絶縁樹脂３及び第１樹脂５を覆う第２樹脂６とを備えている。
図７は、本発明に係る実施形態１の発光装置１００の概略構成を示す斜視図である。また、図８は、実施形態１に係る発光装置１００の構成を示す上面図であり、図９は、実施形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 以下、図７等を参照しながら実施形態１に係る発光装置１００の構成を具体的に説明する。
実施形態１の発光装置１００は、第１リード１１と、第２リード１２と、台座１１ａの周りに設けられた絶縁樹脂３と、台座１１ａ上に設けられた発光素子４と、発光素子４を覆う第１樹脂５と、さらに絶縁樹脂３及び第１樹脂５を覆う第２樹脂６とを備えている。
実施形態１の発光装置１００において、第１リード１１及び第２リード１２はそれぞれ金属板からなり、第１リード１１は上面に台座１１ａを有している。また、実施形態１の台座１１ａは、平面視で略矩形状に形成されている。
第１リード１１と第２リード１２は、それぞれの下面が略同一平面上に位置するように成形樹脂１３によって固定されている。また、第１リード１１の厚さ（台座部分を除く、台座の周りの金属板の厚さ）と第２リード１２の厚さは同一であることが好ましい。尚、本明細書では、第１リード１１と第２リード１２とそれらを固定する成形樹脂１３（又は成形樹脂１３の代わりに形成される第２樹脂の一部）とによって構成されるベース部分を支持体という。
第１リード１１と第２リード１２は、それぞれの下面が略同一平面上に位置するように成形樹脂１３によって固定されている。また、第１リード１１の厚さ（台座部分を除く、台座の周りの金属板の厚さ）と第２リード１２の厚さは同一であることが好ましい。尚、本明細書では、第１リード１１と第２リード１２とそれらを固定する成形樹脂１３（又は成形樹脂１３の代わりに形成される第２樹脂の一部）とによって構成されるベース部分を支持体という。
また、実施形態１の発光装置１００において、第１リード１１の裏面の台座上面に対向する部分は、露出されていることが好ましい。このようにすると、台座上面に設けられた発光素子４で発生した熱が台座１１ａを介して実装基板に効果的に伝導され、発光装置１００の放熱性を向上させることが可能になる。
実施形態１の発光装置１００において、絶縁樹脂３は、台座１１ａの周りの第１リード１１の上面に設けられる。詳述すると、絶縁樹脂３は、第１リード１１上面において、台座１１ａの側面と隙間なく密着するように設けられており、台座に沿うように台座と略同じ高さで、略矩形の環状（四角環状）に形成されている。尚、本発明において、絶縁樹脂が台座１１ａの周りに設けられている状態とは、絶縁樹脂の少なくとも一部が台座と接するように設けられた状態を指す。また、絶縁樹脂３は、反射性部材を含んでいることが好ましい。絶縁樹脂３が反射性部材を含んでいると、金属である台座上面の周りに、さらに反射面となる絶縁樹脂３の表面が形成される。したがって、発光素子４の側面から出射された光を効果的に取り出すことができる。尚、本明細書において、単に第１リード１１の上面と表記する場合は、台座１１ａの上面を除き、台座１１ａの外側に位置する第１リード１１の上面を指し、台座１１ａの上面は、台座上面と表記してその両者を区別する。
発光素子４は第１リード１１の台座１１ａの上面に設けられ、ワイヤ８によってそれぞれ第１リード１１と第２リード１２とに接続される。発光素子４は、１つでも、複数設けられていてもかまわない。図７に示される発光装置１００のように、それぞれ正電極と負電極とを有する複数の発光素子４がマトリクス状（それぞれ複数の発光素子が配列された複数の行と列からなる配列）に配列されている場合には、例えば、１つの行を構成する複数の発光素子４について、一端が第１リード１１に接続された１本のワイヤ８によって正電極を順次接続し、一端が第２リード１２に接続された１本のワイヤ８によって負電極を順次接続することができる。その他、適宜所望の回路として、所望の特性を有する発光装置１００とすることが可能である。
また、実施形態１において、第１樹脂５は蛍光体を含み、台座１１ａ上に設けられた発光素子４を覆うように設けられている。そして、第１樹脂５は、台座１１ａの上面から絶縁樹脂３上に延在して設けられており、第１樹脂５の外縁は絶縁樹脂３によって画定されている。すなわち、台座１１ａと台座周囲に設けられた絶縁樹脂３による平面視略矩形状の上面において、一体に形成された第１樹脂５が発光素子４を被覆しており、絶縁樹脂３の端部における表面張力により、第１樹脂５の外縁が絶縁樹脂３の表面に位置している。
この第１樹脂５の厚みは、特に限定されるものではなく、中央部が外周部より厚くなるように形成しても、略均一な厚みになるように形成してもかまわない。特に、略ドーム状ないし中央部が外周部より厚い形状の第１樹脂５は、滴下法によって容易に形成できるので好ましい。また、第１樹脂５が発光素子４の発光面上において比較的均一な厚さで形成されていると、発光面上における発光輝度を均一にできる。さらに、第１樹脂５が蛍光体を含んでいる場合は、色むらも抑制することができる。
いずれにしても、絶縁樹脂３の表面まで延在して設けられた第１樹脂５により、発光領域が絶縁樹脂３の表面まで拡大され、光の取り出しを向上させることができる。さらに、絶縁樹脂３が台座１１ａと略同じ高さなので、発光素子４から側方に出射された光を効果的に取り出すことが可能である。
この第１樹脂５の厚みは、特に限定されるものではなく、中央部が外周部より厚くなるように形成しても、略均一な厚みになるように形成してもかまわない。特に、略ドーム状ないし中央部が外周部より厚い形状の第１樹脂５は、滴下法によって容易に形成できるので好ましい。また、第１樹脂５が発光素子４の発光面上において比較的均一な厚さで形成されていると、発光面上における発光輝度を均一にできる。さらに、第１樹脂５が蛍光体を含んでいる場合は、色むらも抑制することができる。
いずれにしても、絶縁樹脂３の表面まで延在して設けられた第１樹脂５により、発光領域が絶縁樹脂３の表面まで拡大され、光の取り出しを向上させることができる。さらに、絶縁樹脂３が台座１１ａと略同じ高さなので、発光素子４から側方に出射された光を効果的に取り出すことが可能である。
そして、実施形態１の発光装置１００において、第２樹脂６は、絶縁樹脂３及び第１樹脂５を覆っている。この第２樹脂６は、例えば、半球形状（ドーム型）に形成され、要求される指向特性に応じて形状、表面（出射面１６）の曲率等が設定される。
第２樹脂６は、実施形態１のように第1リード及び第２リード（と成形樹脂１３）によって構成される基体と一体に形成されていてもよく、鍔部６ｂを有していてもかまわない。
第２樹脂６は、実施形態１のように第1リード及び第２リード（と成形樹脂１３）によって構成される基体と一体に形成されていてもよく、鍔部６ｂを有していてもかまわない。
（実施形態１に係る発光装置の製造方法）
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、金属表面からなる台座上面と、その周りに設けられた絶縁樹脂表面の第１樹脂に対する濡れ性の違いを利用して、第１樹脂を所定の形状に形成している。以下、図１〜７を参照しながら、本発明に係る実施形態１の発光装置の製造方法について説明する。
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、金属表面からなる台座上面と、その周りに設けられた絶縁樹脂表面の第１樹脂に対する濡れ性の違いを利用して、第１樹脂を所定の形状に形成している。以下、図１〜７を参照しながら、本発明に係る実施形態１の発光装置の製造方法について説明する。
（Ｉ）リードフレーム準備工程
まず、複数の第１リード１１と複数の第２リード１２とを含むリードフレームを準備する。このリードフレームは、図１に示すように配置された第１リード１１と第２リード１２からなるペアーが繰り返し配列され連結された金属板からなる。このリードフレームにおいて、第１リード１１と第２リード１２は、一部で繋がっており、所定の位置関係を保持した状態で支持されている。リードフレームは、例えば、金属板を打ち抜きプレス加工又はエッチング加工することにより作製される。
また、第１リード１１は、第２リード１２より大きく形成されており、上面に発光素子４が実装される台座１１ａを有している。第１リード１１及び第２リード１２は、正又は負のリードを構成し、正のリードが、台座１１ａに実装される発光素子の正電極と接続され、他方の負のリードが、発光素子の負電極と接続される。
第１リード１１と第２リード１２の金属材料は特に限定されないが、電気抵抗が低く、例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率の比較的大きな金属材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、消費電力を抑え、かつ発光素子４において発生する熱を効率的に外部へ逃がすことができる。このような金属材料として、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの表面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が被膜されたものが挙げられる。第１リード１１及び第２リード１２の表面は、未硬化の第１樹脂に対する濡れ性を良好にしかつ発光素子の光に対する反射率を向上させるために平滑であることが好ましい。
第１リード１１及び第２リード１２は、通常、台座１１ａが形成されている部分を除いて、均一な厚みで形成されるが、必要に応じて部分的に厚く又は薄く形成されていてもよい。台座１１ａの形状は、平面視で略矩形状のほか、略円状、多角形状等、適宜所望の形状に形成することができる。
まず、複数の第１リード１１と複数の第２リード１２とを含むリードフレームを準備する。このリードフレームは、図１に示すように配置された第１リード１１と第２リード１２からなるペアーが繰り返し配列され連結された金属板からなる。このリードフレームにおいて、第１リード１１と第２リード１２は、一部で繋がっており、所定の位置関係を保持した状態で支持されている。リードフレームは、例えば、金属板を打ち抜きプレス加工又はエッチング加工することにより作製される。
また、第１リード１１は、第２リード１２より大きく形成されており、上面に発光素子４が実装される台座１１ａを有している。第１リード１１及び第２リード１２は、正又は負のリードを構成し、正のリードが、台座１１ａに実装される発光素子の正電極と接続され、他方の負のリードが、発光素子の負電極と接続される。
第１リード１１と第２リード１２の金属材料は特に限定されないが、電気抵抗が低く、例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率の比較的大きな金属材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、消費電力を抑え、かつ発光素子４において発生する熱を効率的に外部へ逃がすことができる。このような金属材料として、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの表面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が被膜されたものが挙げられる。第１リード１１及び第２リード１２の表面は、未硬化の第１樹脂に対する濡れ性を良好にしかつ発光素子の光に対する反射率を向上させるために平滑であることが好ましい。
第１リード１１及び第２リード１２は、通常、台座１１ａが形成されている部分を除いて、均一な厚みで形成されるが、必要に応じて部分的に厚く又は薄く形成されていてもよい。台座１１ａの形状は、平面視で略矩形状のほか、略円状、多角形状等、適宜所望の形状に形成することができる。
（II）成形樹脂形成工程
つづいて、図２に示すように、第１リード１１と第２リード１２とを所定の位置関係を保った状態で保持する成形樹脂１３を形成する。成形樹脂１３は、図２に示すように、第１リード１１と第２リード１２の間だけでなく、その間から第１リード１１の側面に沿って延在し、第２リード１２の側面に沿って延在するように形成することが好ましい。
尚、成形樹脂１３と固着する第１リード１１と第２リード１２の側面には、段差、凹部若しくは凸部、凹部と凸部からなるアンカー部が形成されていてもよく、これにより第１リード１１と第２リード１２とが成形樹脂１３によって確実に固定される。
尚、後述する第２樹脂形成工程において、図１０に示されるように第２樹脂を形成することで、成形樹脂形成工程は省略することが可能である。
つづいて、図２に示すように、第１リード１１と第２リード１２とを所定の位置関係を保った状態で保持する成形樹脂１３を形成する。成形樹脂１３は、図２に示すように、第１リード１１と第２リード１２の間だけでなく、その間から第１リード１１の側面に沿って延在し、第２リード１２の側面に沿って延在するように形成することが好ましい。
尚、成形樹脂１３と固着する第１リード１１と第２リード１２の側面には、段差、凹部若しくは凸部、凹部と凸部からなるアンカー部が形成されていてもよく、これにより第１リード１１と第２リード１２とが成形樹脂１３によって確実に固定される。
尚、後述する第２樹脂形成工程において、図１０に示されるように第２樹脂を形成することで、成形樹脂形成工程は省略することが可能である。
（III）絶縁樹脂形成工程
つづいて、図３に示すように、台座１１ａを囲むように、絶縁樹脂３を第１リード１１の上面に形成する。この絶縁樹脂３は、後に形成する第１樹脂の外縁を画定するものである。絶縁樹脂３は、例えば、粘度が約４４０Ｐａ・Ｓ程度に調整された樹脂を用いて、ディスペンサなどにより第１リード１１の上面に吐出した後、硬化して形成する。尚、実施形態１の製造方法では、絶縁樹脂３をより効率的に配置できる吐出法により形成したが、少なくともその表面に第１樹脂を止められるように形成しさえすれば、予め台座１１ａの少なくとも一部と密着するような形状に加工した絶縁樹脂を接着部材によって接着してもよいし、成型によって配置することもできる。
絶縁樹脂３は、第１樹脂の外縁を画定することができるよう、台座１１aの周囲の少なくとも一部に設けられる。絶縁樹脂３は、台座１１ａの側面から離れた位置に形成（すなわち、台座１１ａの側面と絶縁樹脂３の間に隙間を有するように形成）することもできるが、本発明では、絶縁樹脂３は台座側面と少なくとも一部が隙間なく密着するように形成する。そうすることで、第１樹脂の形成が容易になるだけでなく、発光素子からの光の取り出しの低下を防ぐことができる。絶縁樹脂３は、台座側面の略全てと密着するように形成すると最も好ましい。
つづいて、図３に示すように、台座１１ａを囲むように、絶縁樹脂３を第１リード１１の上面に形成する。この絶縁樹脂３は、後に形成する第１樹脂の外縁を画定するものである。絶縁樹脂３は、例えば、粘度が約４４０Ｐａ・Ｓ程度に調整された樹脂を用いて、ディスペンサなどにより第１リード１１の上面に吐出した後、硬化して形成する。尚、実施形態１の製造方法では、絶縁樹脂３をより効率的に配置できる吐出法により形成したが、少なくともその表面に第１樹脂を止められるように形成しさえすれば、予め台座１１ａの少なくとも一部と密着するような形状に加工した絶縁樹脂を接着部材によって接着してもよいし、成型によって配置することもできる。
絶縁樹脂３は、第１樹脂の外縁を画定することができるよう、台座１１aの周囲の少なくとも一部に設けられる。絶縁樹脂３は、台座１１ａの側面から離れた位置に形成（すなわち、台座１１ａの側面と絶縁樹脂３の間に隙間を有するように形成）することもできるが、本発明では、絶縁樹脂３は台座側面と少なくとも一部が隙間なく密着するように形成する。そうすることで、第１樹脂の形成が容易になるだけでなく、発光素子からの光の取り出しの低下を防ぐことができる。絶縁樹脂３は、台座側面の略全てと密着するように形成すると最も好ましい。
この絶縁樹脂３の材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの種々の樹脂が用いられる。一般に、未硬化の樹脂は硬化後の樹脂表面において濡れにくい。本発明では、未硬化の第１樹脂が、絶縁樹脂３の表面において濡れにくいことを利用して、第１樹脂の外縁を画定するものである。また、金属表面は樹脂表面と比較して未硬化の第１樹脂が濡れやすい。さらに、第１樹脂の外縁をより確実に画定するために、絶縁樹脂３は、未硬化の第１樹脂がより濡れにくい樹脂により形成されることが好ましい。具体的には、絶縁樹脂３の材料として、臨界表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下の樹脂を用いて形成することが好ましい。絶縁樹脂３の材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ＢＴレジン、ＰＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ等が挙げられる。特に、絶縁性、耐熱性及び耐光性に優れ、金属からなる第１リードとの接着性の良好なシリコーン樹脂が好適に用いられる。
さらに、絶縁樹脂３は、発光素子の発光を遮ることなく取り出すために、台座１１ａと略同じ高さ、またはそれよりも低く形成されることが好ましい。絶縁樹脂３は、少なくとも台座１１ａと略同じ高さに形成されると、台座端部とワイヤとの接触を防止することができる。さらに、絶縁樹脂３は、光反射性に優れる白色系の部材であることが好ましい。光反射性に優れる白色系の絶縁樹脂３は、母材となる樹脂に、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなどの反射性部材を添加することで実現できる。
尚、この絶縁樹脂形成工程は、発光素子載置工程およびワイヤボンディング工程の後に行ってもよい。
尚、この絶縁樹脂形成工程は、発光素子載置工程およびワイヤボンディング工程の後に行ってもよい。
（IV）発光素子載置工程およびワイヤボンディング工程
続いて、図４に示すように、発光素子４を第１リード１１の台座上面に実装（ダイボンディング）する。ここでは、例えば、図４に示すように、それぞれ複数の発光素子が配列された複数の行と複数の列からなるマトリクス状に実装する。発光素子４のダイボンディングには、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、半田等の接合部材を用いることができる。
続いて、図４に示すように、発光素子４を第１リード１１の台座上面に実装（ダイボンディング）する。ここでは、例えば、図４に示すように、それぞれ複数の発光素子が配列された複数の行と複数の列からなるマトリクス状に実装する。発光素子４のダイボンディングには、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、半田等の接合部材を用いることができる。
次に、図５に示すように、各発光素子４の正電極をワイヤ８によって第１リード１１に接続し、各発光素子４の負電極をワイヤ８によって他方の第２リードに接続する。
ここでは、例えば、１つの行を構成する発光素子について一方の端に配置された発光素子の正電極から隣接する発光素子の正電極を順次ワイヤ８によって接続し、最後に第１リード１１の上面に接続する。一方、他方の端に配置された負電極については、当該１つの行を構成する発光素子について隣接する発光素子の負電極を順次ワイヤ８によって接続し、最後に第２リード１２の上面に接続する。以上のワイヤボンディングを全ての行について行い、全ての発光素子の正電極及び負電極をそれぞれ第１リード１１及び第２リード１２に電気的に接続する。しかし、これに限らず、各発光素子と各リードを接続することができれば、適宜自由にワイヤボンディングすることができる。
ここで、発光素子４としては、例えば、窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）の発光素子を用いることができる。
ワイヤの材料としては、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、封止部材である第１樹脂や第２樹脂からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れるＡｕが好ましい。また、ワイヤは、光の取り出し効率を高めるために、少なくとも表面がＡｇで構成されていると好適である。
ここでは、例えば、１つの行を構成する発光素子について一方の端に配置された発光素子の正電極から隣接する発光素子の正電極を順次ワイヤ８によって接続し、最後に第１リード１１の上面に接続する。一方、他方の端に配置された負電極については、当該１つの行を構成する発光素子について隣接する発光素子の負電極を順次ワイヤ８によって接続し、最後に第２リード１２の上面に接続する。以上のワイヤボンディングを全ての行について行い、全ての発光素子の正電極及び負電極をそれぞれ第１リード１１及び第２リード１２に電気的に接続する。しかし、これに限らず、各発光素子と各リードを接続することができれば、適宜自由にワイヤボンディングすることができる。
ここで、発光素子４としては、例えば、窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）の発光素子を用いることができる。
ワイヤの材料としては、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、封止部材である第１樹脂や第２樹脂からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れるＡｕが好ましい。また、ワイヤは、光の取り出し効率を高めるために、少なくとも表面がＡｇで構成されていると好適である。
（Ｖ）第１樹脂形成工程
続いて、図６に示すように、発光素子４を覆う第１樹脂５を形成する。
この第１樹脂５は、例えば、蛍光体を含んでおり、実施形態１の発光装置１００のように台座１１ａ上の複数の発光素子４を一体に被覆するように形成する。
また、蛍光体としては、例えば、ユーロピウム、セリウム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、より具体的には、ユーロピウムで賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、ユーロピウム等のランタノイド系元素、マンガン等の遷移金属系元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類のハロシリケート蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体、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、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はユーロピウム等のランタノイド系元素で主に賦活される有機物及び有機錯体等が挙げられる。また、赤色蛍光体であるＫＳＦ等も用いることができる。前記以外でも同様の性能、効果を有する蛍光体を使用することができる。
続いて、図６に示すように、発光素子４を覆う第１樹脂５を形成する。
この第１樹脂５は、例えば、蛍光体を含んでおり、実施形態１の発光装置１００のように台座１１ａ上の複数の発光素子４を一体に被覆するように形成する。
また、蛍光体としては、例えば、ユーロピウム、セリウム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、より具体的には、ユーロピウムで賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、ユーロピウム等のランタノイド系元素、マンガン等の遷移金属系元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類のハロシリケート蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体、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、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はユーロピウム等のランタノイド系元素で主に賦活される有機物及び有機錯体等が挙げられる。また、赤色蛍光体であるＫＳＦ等も用いることができる。前記以外でも同様の性能、効果を有する蛍光体を使用することができる。
第１樹脂は、滴下法（ポッティング）により形成することが好ましい。滴下法は、圧縮成形法、トランスファーモールド法、射出成形法又は注型成形法に比べ、成形機や金型を使用しない安価な成形方法である。また、滴下法には、第１樹脂５の形成時にワイヤ８の変形を抑制することができるという利点もある。具体的には、流動性を有する状態（液状、ゾル状、又はスラリー状）の絶縁樹脂を、ディスペンサ等を用いて、発光素子４を被覆するように台座上に滴下する。上述したように、第１樹脂５の外縁は、絶縁樹脂３の表面の低い濡れ性により画定される。また、発光素子４の上に形成される第１樹脂５の厚さは、滴下する樹脂の粘度及び量により設定することができる。言い換えれば、本工程において、発光素子４上の第１樹脂５が所望の厚さで形成されるように、滴下する樹脂の粘度及び滴下量を設定する。例えば、粘度は約１．５〜４．５Ｐａ・ｓ程度の間で適宜調整することができ、粘度を高く調整することで、中央部が外周部よりも厚い略ドーム状の第１樹脂５として発光素子４の出射光を所望の指向性とすることができる。また、均一な発光輝度と発光色を得るために、膜厚を比較的均一になるように粘度を低く調整してもよい。第１樹脂５の外縁の位置は、絶縁樹脂３の表面の滴下樹脂に対する濡れ性によって規定されるが、少なくとも絶縁樹脂３の表面に第１樹脂５の外縁が位置するように、第１樹脂５を構成する樹脂及び滴下する際の粘度を選択する。
以上のようにして、表面が実質的に平滑な第１樹脂５を形成することができる。尚、第１樹脂５は、隣接する発光素子４間で窪むように形成されていてもよい。いずれにしても、第１樹脂５の表面は、絶縁樹脂３に対する第１樹脂（滴下されたときの樹脂）の接触角に応じた形状の面となる。具体的には、第１樹脂５の表面は、第１樹脂５の外縁から離れるにしたがって、台座上面に対する傾斜が小さくなる。
また、第１樹脂５の表面が絶縁樹脂３から立ち上がる角度は、未硬化の第１樹脂５の絶縁樹脂３に対する接触角により決まる。例えば、第１樹脂５を薄く形成しようとすると未硬化状態の第１樹脂の粘度を低くする必要があるが、その場合には、臨界表面張力が低い樹脂により絶縁樹脂３を形成することが好ましい。
また、第１樹脂５の表面が絶縁樹脂３から立ち上がる角度は、未硬化の第１樹脂５の絶縁樹脂３に対する接触角により決まる。例えば、第１樹脂５を薄く形成しようとすると未硬化状態の第１樹脂の粘度を低くする必要があるが、その場合には、臨界表面張力が低い樹脂により絶縁樹脂３を形成することが好ましい。
また、第１樹脂５は、発光素子やワイヤを、封止して、埃や水分、外力などから保護する部材でもある。第１樹脂５の母材は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能（好ましくは透過率７０％以上）であることが好ましい。具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、絶縁樹脂３と同様、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないため、好ましい。特に、封止部材の母材は、光の透過性に優れたフェニルシリコーン樹脂を主成分とすることが好ましい。
また、第１樹脂には、蛍光体とともに、種々の機能を持つ粒子が添加されてもよく、拡散剤や着色剤などを用いることができる。具体的には、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラックなどが挙げられる。拡散剤や着色剤の粒子の形状は、破砕状でも球状でもよい。また、中空又は多孔質のものでもよい。
以上のように、実施形態１では複数の発光素子４を用い、発光素子４上に略ドーム状になるように第１樹脂５を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの発光素子４を用いてもかまわないし、各発光素子４上に厚さが略同じになるように第１樹脂５を成形法によって形成することもできる。発光素子を１つとすると、台座１１ａの上面の面積及び第１樹脂５の被覆面積を比較的狭くすることができ、第１樹脂５を滴下法によってドーム状に形成しやすい。第１樹脂５を成形法によって形成すれば、被覆面積が比較的広い場合（例えば、発光素子を複数用いる場合や、絶縁樹脂の幅が広い場合等）でも、ドーム状に限らず、適宜所望の形状に形成することができる。
また、絶縁樹脂３と第１樹脂５の母材は、同じ樹脂であってもよい。同じ樹脂又は同じ樹脂を含む樹脂で形成すると、硬化後の樹脂（絶縁樹脂）に対して、硬化前の樹脂（第１樹脂）の濡れ性が悪いことを利用して、接触角を大きくすることができる。したがって、本発明では、絶縁樹脂３と第１樹脂５を、例えば、同じシリコーン樹脂により形成することができる。
（VI）第２樹脂形成工程
続いて、図７に示すように、第２樹脂６を、絶縁樹脂３および第１樹脂５を覆い、かつ、絶縁樹脂３よりも外側に接続されるワイヤ８の少なくとも一部を覆うように形成する。実施形態１では、図７及び図８に示すように、第２樹脂６は、第１及び第２リードと成形樹脂からなる基体と一体に形成されており、鍔部６ｂを有している。
第２樹脂６は、例えば、トランスファー成形により形成する。トランスファー成形によれば、第２樹脂６の表面（出射面１６）を任意の形状に形成することができ、所望の指向特性を実現できる。
尚、本発明において、第２樹脂６の形成は、トランスファー成形に限定されるものではなく、例えば、滴下法で形成してもよい。第２樹脂６を滴下法で形成するときには、第１樹脂５と同様に、例えば、絶縁樹脂３に対する接触角が大きい樹脂を用いてもよい。例えば、樹脂の粘度を高くして滴下量を多くすることにより、第２樹脂６をドーム状に形成することが可能である。また、第１樹脂５の母材と第２樹脂６の母材は、同じ樹脂であってもよく、例えば、第１樹脂５と第２樹脂とを、例えば、同じシリコーン樹脂により形成することができる。さらに、第２樹脂６は、第１樹脂５を完全に硬化させた後に形成してもよいが、第１樹脂５が半硬化又は未硬化の状態において形成することで、第１樹脂５と第２樹脂６の密着性を高めることができる。
前述のように成形樹脂が形成されていない場合は、第２樹脂６を第１リードと第２リードの間及び側面に沿って形成することもできる。第２樹脂６を構成する材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を例示することができる。
続いて、図７に示すように、第２樹脂６を、絶縁樹脂３および第１樹脂５を覆い、かつ、絶縁樹脂３よりも外側に接続されるワイヤ８の少なくとも一部を覆うように形成する。実施形態１では、図７及び図８に示すように、第２樹脂６は、第１及び第２リードと成形樹脂からなる基体と一体に形成されており、鍔部６ｂを有している。
第２樹脂６は、例えば、トランスファー成形により形成する。トランスファー成形によれば、第２樹脂６の表面（出射面１６）を任意の形状に形成することができ、所望の指向特性を実現できる。
尚、本発明において、第２樹脂６の形成は、トランスファー成形に限定されるものではなく、例えば、滴下法で形成してもよい。第２樹脂６を滴下法で形成するときには、第１樹脂５と同様に、例えば、絶縁樹脂３に対する接触角が大きい樹脂を用いてもよい。例えば、樹脂の粘度を高くして滴下量を多くすることにより、第２樹脂６をドーム状に形成することが可能である。また、第１樹脂５の母材と第２樹脂６の母材は、同じ樹脂であってもよく、例えば、第１樹脂５と第２樹脂とを、例えば、同じシリコーン樹脂により形成することができる。さらに、第２樹脂６は、第１樹脂５を完全に硬化させた後に形成してもよいが、第１樹脂５が半硬化又は未硬化の状態において形成することで、第１樹脂５と第２樹脂６の密着性を高めることができる。
前述のように成形樹脂が形成されていない場合は、第２樹脂６を第１リードと第２リードの間及び側面に沿って形成することもできる。第２樹脂６を構成する材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を例示することができる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置１００は、第１リード１１が台座１１ａを設け、その周りに形成された絶縁樹脂３を形成して、台座上面に発光素子４を覆う第１樹脂５を形成するようにしているので、第１樹脂５外縁が絶縁樹脂３により画定される。発光素子４を被覆する第１樹脂５が、絶縁樹脂３の表面まで形成されることで、発光領域が拡大され、光の取り出しを向上させることができる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置１００は、第１リード１１が台座１１ａを備え、その台座上面に発光素子４を設け、絶縁樹脂３を台座１１ａと同じ高さ又は台座１１ａより低く形成しているので、発光素子４の側方から出射される光を効果的に取り出すことができ、光の取り出し効率を高くできる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置の製造方法では、未硬化の樹脂が濡れやすい金属表面からなる台座上面の周りに、未硬化の樹脂が濡れにくい樹脂表面を有する絶縁樹脂３を形成して、未硬化の第１樹脂を台座上面に所定量滴下することにより、未硬化の樹脂が濡れにくい絶縁樹脂３の表面で外縁が画定された第１樹脂５を形成している。
臨界表面張力が低い樹脂を用いて絶縁樹脂３を形成しているので、滴下する樹脂の粘度が低い場合であっても、確実に絶縁樹脂３の表面で第１樹脂５の外縁を確定することができる。このように、滴下法により第１樹脂５が形成できるので、第１樹脂５を成形法で形成するよりも薄く設けることができ、発光素子からの光の取り出し効率を向上させることが可能である。
臨界表面張力が低い樹脂を用いて絶縁樹脂３を形成しているので、滴下する樹脂の粘度が低い場合であっても、確実に絶縁樹脂３の表面で第１樹脂５の外縁を確定することができる。このように、滴下法により第１樹脂５が形成できるので、第１樹脂５を成形法で形成するよりも薄く設けることができ、発光素子からの光の取り出し効率を向上させることが可能である。
また、以上のように作製された実施形態１の発光装置１００においては、台座１１ａの周りに、絶縁樹脂３を形成しているので、台座１１ａの端部における台座１１ａとワイヤ８との接触を防止することができ、信頼性の高い発光装置を製造することができる。かかる効果を得るためには、絶縁樹脂３を台座１１ａと少なくとも同じ高さに形成することが好ましい。
また、以上のように作製された実施形態１の発光装置１００においては、第２樹脂６が第１樹脂５の外側面を覆うように形成されているので、発光面を拡大でき、光の取り出しを向上させることができる。さらに、発光素子４が台座上に設けられていることで、第２樹脂６の鍔部６ｂによる影響を受けることなく、発光素子４の側方からの光を効果的に出射させることができる。
＜実施形態２＞
本発明に係る実施形態２の発光装置２００は、図１０に示すように、第１リードと第２リードが成形樹脂ではなく、第２樹脂６によって一体に固定されている。それ以外は、実施形態１の発光装置１００と同様に構成されている。
本発明に係る発光装置は、絶縁樹脂３を第１リード１１の上面に形成するので、絶縁樹脂形成工程よりも前に、第１リードと第２リードの間が固定（充填）されている必要がない。したがって、実施形態２の発光装置２００のように、最終工程で第１リードと第２リードの間を第２樹脂で充填することで両者を固定してもかまわない。実施形態２の発光装置２００において、第２樹脂６は、略ドーム状のレンズ部６ａとレンズ部６ａの下端から拡がった鍔部６ｂからなり、鍔部６ｂによって第１リード１１と第２リード１２とがリードフレームから分離された後も所定の位置関係を保った状態で支持される。
本発明に係る実施形態２の発光装置２００は、図１０に示すように、第１リードと第２リードが成形樹脂ではなく、第２樹脂６によって一体に固定されている。それ以外は、実施形態１の発光装置１００と同様に構成されている。
本発明に係る発光装置は、絶縁樹脂３を第１リード１１の上面に形成するので、絶縁樹脂形成工程よりも前に、第１リードと第２リードの間が固定（充填）されている必要がない。したがって、実施形態２の発光装置２００のように、最終工程で第１リードと第２リードの間を第２樹脂で充填することで両者を固定してもかまわない。実施形態２の発光装置２００において、第２樹脂６は、略ドーム状のレンズ部６ａとレンズ部６ａの下端から拡がった鍔部６ｂからなり、鍔部６ｂによって第１リード１１と第２リード１２とがリードフレームから分離された後も所定の位置関係を保った状態で支持される。
この実施形態２の発光装置２００は、成形樹脂１３を形成する工程がない点で実施形態１と異なる以外は、実施形態１の製造方法と同様にして作製することができる。
具体的には、複数の第１リード１１と複数の第２リード１２とが所定の位置に支持されたリードフレームを準備し、各第１リード１１の台座１１ａの上面にそれぞれ発光素子４を実装する。以下、実施形態１と同様にして、図３〜図６に示す、（III）絶縁樹脂形成工程、（IV）発光素子載置工程およびワイヤボンディング工程、（Ｖ）第１樹脂形成工程を行い、続いて、鍔部６ｂを含む第２樹脂６をトランスファー成形等により形成する。
以上のようにすると、成形樹脂成形工程を省略することができ、発光装置の製造が効率的に行える。
具体的には、複数の第１リード１１と複数の第２リード１２とが所定の位置に支持されたリードフレームを準備し、各第１リード１１の台座１１ａの上面にそれぞれ発光素子４を実装する。以下、実施形態１と同様にして、図３〜図６に示す、（III）絶縁樹脂形成工程、（IV）発光素子載置工程およびワイヤボンディング工程、（Ｖ）第１樹脂形成工程を行い、続いて、鍔部６ｂを含む第２樹脂６をトランスファー成形等により形成する。
以上のようにすると、成形樹脂成形工程を省略することができ、発光装置の製造が効率的に行える。
以上のように構成された実施形態２の発光装置は、実施形態１の発光装置と同様の作用効果を有する。
３ 絶縁樹脂
４ 発光素子
５ 第１樹脂
６ 第２樹脂
８ ワイヤ
１１ 第１リード
１１ａ 台座
１２ 第２リード
１３ 成形樹脂
１６ 出射面
１００，２００ 発光装置
４ 発光素子
５ 第１樹脂
６ 第２樹脂
８ ワイヤ
１１ 第１リード
１１ａ 台座
１２ 第２リード
１３ 成形樹脂
１６ 出射面
１００，２００ 発光装置
Claims (15)
- 台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードと、
前記台座の上面に設けられた発光素子と、
前記台座の上面において前記発光素子を覆う第１樹脂と、
前記台座の周りの前記第１リードの上面に、前記台座の側面に接して前記台座を囲むように設けられた絶縁樹脂と、を備え、
前記第１樹脂の外縁は、前記絶縁樹脂の表面に位置することを特徴とする発光装置。 - 前記絶縁樹脂の高さと前記台座の高さは略同じである請求項１に記載の発光装置。
- 前記第１リードと前記発光素子とを接続するワイヤをさらに含み、
前記ワイヤは、前記絶縁樹脂よりも外側で前記第１リードと接続されている請求項１又は２に記載の発光装置。 - 前記第１リード上で、前記絶縁樹脂および前記第１樹脂を覆う第２樹脂をさらに有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
- 正又は負の他方のリードを構成する金属板からなる第２リードをさらに含み、
前記発光素子の正電極又は負電極の一方の電極が前記第１リードに接続され、正電極又は負電極の他方の電極が前記第２リードに接続されている請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発光装置。 - 前記第１樹脂は、中央部が外周部より厚い請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第１樹脂が蛍光体を含む請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記絶縁樹脂が反射性部材を含む請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
- 台座を備え、正又は負の一方のリードを構成する金属板からなる第１リードを準備する工程と、
前記台座の上面に発光素子を実装する工程と、
前記発光素子が実装される前、又は前記発光素子が実装された後に、前記台座の周りの前記第１リードの上面に、前記台座の側面に接して前記台座を囲むように絶縁樹脂を形成する工程と、
前記発光素子を前記台座の上面で覆い、外縁が前記絶縁樹脂上に画定された第１樹脂を形成する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記絶縁樹脂を、前記台座と略同じ高さに形成する請求項９に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第１樹脂は、滴下法で形成する請求項９又は１０に記載の発光装置の製造方法。
- 前記絶縁樹脂を形成する工程の後に、前記第１リードと前記発光素子とを接続するワイヤボンディング工程を含む請求項９〜１１のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記第１リードを準備する工程において、前記第１リードと、正又は負の他方のリードを構成する金属板からなる第２リードとを有するリードフレームを準備する請求項９〜１２のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を実装する工程の前に、前記第１リードと前記第２リードとを固定する成形樹脂を形成する工程を含む請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第１樹脂を形成した後に、前記第１樹脂を覆う第２樹脂を形成する工程を含み、
前記第２樹脂によって、前記第１リードと前記第２リードとを固定する請求項１３又は１４に記載の発光装置の製造方法。
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