JP6555243B2 - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置および発光装置の製造方法に関する。
例えば、特許文献1に開示される発光装置は、リードおよび樹脂部を有する樹脂パッケージと、樹脂パッケージの凹部の内壁に設けられた反射層と、凹部の底部に配置された発光素子とを備える。
特開2014−158011号公報
特許文献1に開示される発光装置では、反射層が発光素子の側面を被覆しないように、発光素子の周囲に樹脂枠を備える。しかし、このような発光装置において、例えば、樹脂パッケージを構成する樹脂部と樹脂枠とをモールド成形法によって一体に形成する場合に、樹脂枠となる領域の一部に樹脂材料が十分に充填されず、樹脂枠の一部に欠落が発生する虞がある。本開示に係る実施形態は、樹脂枠の欠落の発生を抑制し、信頼性の高い発光装置および発光装置の製造方法を提供する。
本開示の一実施形態に係る発光装置は、第1リードおよび第2リードを含む一対のリードと、第1樹脂部、第2樹脂部、第3樹脂部および樹脂接続部を含む樹脂体とを有する樹脂パッケージであって、前記一対のリードと前記第1樹脂部とにより内側壁面を有する凹部を形成し、前記第1リードと前記第2リードとの間に前記第3樹脂部が位置し、前記凹部の底面において前記第1リードおよび前記第2リードそれぞれの上面と前記第3樹脂部の上面とが位置し、前記底面において、前記第2樹脂部は、前記第3樹脂部の上面の一部と接し、且つ素子載置領域の周囲に配置され、前記凹部の底面上に位置する前記樹脂接続部が前記第1樹脂部と前記第2樹脂部とを接続する樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの前記凹部の底面の前記素子載置領域に配置された少なくとも1つの発光素子と、前記凹部内において、前記内側壁面と前記第2樹脂部との間に位置する光反射性部材とを備える。
本開示の発光装置によれば、信頼性の高い発光装置を得ることが可能である。
本開示の実施形態に係る発光装置の上面側から見た模式的斜視図である。 本開示の実施形態に係る発光装置の下面側から見た模式的斜視図である。 本開示の実施形態に係る発光装置から光反射性部材を取り除いた構造を上面側から見た模式的斜視図である。 本開示の実施形態に係る発光装置の模式的上面図である。 本開示の実施形態に係る発光装置から光反射性部材を取り除いた構造の模式的上面図である。 図2Aに示す2C-2C線における発光装置の模式的断面図である。 図2Aに示す2D-2D線における発光装置の模式的断面図である。 図2Aに示す2E-2E線における発光装置の模式的断面図である。 第1リードおよび第2リードの模式的上面図である。 第1リードおよび第2リードの模式的下面図である。 集合基板201の模式的上面図である。 4つの発光装置相当領域101’を示す模式的上面図である。 リードフレームのうち、4つの発光装置相当領域101’に対応する部分を示す模式的上面図である。 発光装置の製造工程を示す工程断面図である。 発光装置の製造工程を示す工程断面図である。 4つの樹脂パッケージを示す模式的上面図である。 4つの樹脂パッケージに発光素子が実装された状態を示す模式的上面図である。 発光装置の製造工程を示す工程断面図である。 発光装置の製造工程を示す工程断面図である。
凹部の内壁に反射層を備える発光装置において、発光素子から出射する光を効率よく外部に出射するために、反射層が発光素子の側面を覆わないようにする必要がある。このような発光装置の一例としては、樹脂パッケージの凹部の底面上において、反射層となる未硬化の樹脂材料を堰き止めるための壁を発光素子の周囲に設けた発光装置がある。
このような発光装置では、発光素子を囲む壁と樹脂パッケージを構成する樹脂体とを同時に作製できれば、コストの観点で有利である。例えば、モールド成形法によって樹脂パッケージを作製する場合、金型内の樹脂体が形成される空間と、発光素子を囲む壁が形成される空間とを繋げることで同時形成が可能となる。しかし、発光素子を囲む壁となる一部の領域、例えば、樹脂注入口からの経路が遠い領域において、十分に樹脂材料が充填されず、その壁の一部に欠落する部分が発生する虞がある。このような点に鑑み、本開示の発光装置は、上記の課題を解決することを目的とする。
以下、図面を参照しながら、本開示の発光装置を詳細に説明する。本開示の発光装置は、例示であり、以下で説明する発光装置に限られない。以下の説明では、特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」およびそれらの用語を含む別の用語)を用いる場合がある。それらの用語は、参照した図面における相対的な方向や位置を、分かり易さのために用いているに過ぎない。また、図面が示す構成要素の大きさや位置関係等は、分かり易さのため、誇張されている場合があり、実際の発光装置における大きさあるいは、実際の発光装置における構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。
[発光装置101]
図1Aおよび図1Bは、それぞれ発光装置101を上面側および下面側から見た模式的斜視図であり、図1Cは、発光装置101から光反射性部材50を取り除いた構造を上面側から見た模式的斜視図である。図2Aは、発光装置101の模式的上面図である。また、図2Bは、発光装置101から光反射性部材50を取り除いた状態の模式的上面図である。図2C、図2D、および図2Eは、図2Aの2C−2C線、2D-2D線および2E−2E線における発光装置101の模式的断面図である。
発光装置101は、樹脂パッケージ10と、少なくとも1つの発光素子と、光反射性部材50とを備える。本実施形態では、発光装置101は、発光素子41および発光素子42を備える。以下、各構成要素を詳細に説明する。
[樹脂パッケージ10]
樹脂パッケージ10は、筐体であり、凹部11を有する。凹部11内に発光素子41、42と光反射性部材50とが配置される。樹脂パッケージ10は、樹脂体30と、第1リード21および第2リード22とを含む。樹脂体30は、第1リード21および第2リード22と一体的に形成されている。第1リード21は、上面21aおよび上面21aと反対側に位置する下面21bを有し、第2リード22は、上面22aおよび上面22aと反対側に位置する下面22bを有する。第1リード21および第2リード22は、下面21bおよび下面22bが略同一平面上に位置するように並んで配置されている。第1リード21と第2リード22との間には、後述する樹脂体30の第3樹脂部33が位置している。
樹脂パッケージ10は、上面10aおよび上面10aと反対側に位置する下面10bとを有する。本実施形態では、樹脂パッケージ10は、上面視において略四角形の外形形状を有する。このため、樹脂パッケージ10は、外側面10c、外側面10cと反対側に位置する外側面10d、外側面10e、および外側面10eと反対側に位置する外側面10fの4つの外側面を有する。なお、上面視における樹脂パッケージ10の外形形状は、四角形に限られず、他の形状を有していてもよい。また、樹脂パッケージ10は、上面視において、開口11aの1つの角部を面取りすることによって形成されたアノードマークまたはカソードマークを有していてもよい。アノードマークまたはカソードマークは、2つのリードの極性を示すマークとして機能する。
樹脂パッケージ10には、上面10aに開口11aを有する凹部11が設けられている。凹部11の底面には、第1リード21の上面21aの一部および第2リード22の上面22aの一部が位置している。凹部11の形状については、樹脂体30を説明する際に詳細に説明する。
樹脂パッケージ10の下面10bには、第1リード21の下面21bの一部および第2リード22の下面22bの一部が露出している。
[第1リード21、第2リード22]
第1リード21および第2リード22は、導電性を有し、発光素子41、42に給電するための電極として機能する。本実施形態では、リードとして、第1リード21および第2リード22を備えているが、発光装置101は第1リード21および第2リード22に加えて第3リード(第3金属部)を備えていてもよい。第3リード(第3金属部)は、電極として機能してもいいし、高い熱伝導性を有する放熱性部材として機能してもよい。
図3Aおよび図3Bは、第1リード21および第2リード22の模式的上面図および模式的下面図である。第1リード21は、側部21c、21d、21e、21fを有する。第1リード21は、側部21d、21e、21fに沿って、側部21d、21e、21fの下面21b側に側縁溝部21g(網掛けのハッチングで示す)を有する。側縁溝部21gは、エッチング加工やプレス加工等によって形成することができる。また、上面視における側部21c、21e、21fのそれぞれの中央近傍には延伸部21hが位置している。延伸部21hは、第1リード21の一部である。側部21c、21e、21fにある延伸部21hの端面は、図1Aおよび図1Bに示すように、樹脂パッケージ10の外側面10c、10e、10fにおいて露出している。延伸部21hは、第1リード21の本体部から樹脂パッケージ10の外側面10c、10e、10fに向かって延伸している。なお、図3Aおよび図3Bでは、本体部は、第1リード21のうち延伸部21hを除いた上面視において外形が略四角形の部位のことを指す。
第1リード21の上面21aには、第1溝21jおよび第2溝21kが設けられていることが好ましい。第1溝21jは、破線で示す上面21aの素子載置領域21rの周囲の少なくとも一部に配置される。素子載置領域21rは、発光素子41、42が搭載される領域である。また、第1溝21jが素子載置領域21rの周囲の少なくとも一部に配置されるとは、第1溝21jが、素子載置領域21rの周囲の全部(全周)に配置される場合と、素子載置領域21rの周囲の一部に配置される場合のいずれであってもよく、これらのいずれをも指す。第1溝21j内には、後述する樹脂体30の第2樹脂部32の一部が充填される。
第1溝21jは、上面視において、側部21dに設けられた側縁溝部21gと重ならないように設けられることが好ましい。上面21aに設けられる第1溝21jと下面21bに設けられる側縁溝部21gとが重なると、その部分の厚さが上面21a側および下面21b側から薄くなり、リードの強度が十分に確保できない可能性が生じる。従って、上面視において、第1溝21jを側部21dに設けられた側縁溝部21gと重ならないように設けることで、リードの強度を十分に確保することができる。
第2溝21kは、2つの端部の内の一方が第1溝21jと連通している。図2Bで示す発光装置101では、第2溝21kは、第1溝21jの長手方向の中間近傍にある部分と連通している。また、図2Bで示す発光装置101のように第1溝21jの一部に屈曲する部分がある場合は、第2溝21kは、その屈曲する部分と連通していることが好ましい。屈曲する部分の近傍に第2溝21kを設けることで、屈曲する部分において樹脂材料の充填不足、又は欠落となる可能性を抑制することができる。また、第2溝21kの他の端部は、第1樹脂部31と接続されている。後述するように、第2溝21k内には、樹脂体30の樹脂接続部34が配置されている。
同様に、第2リード22は、側部22c、22d、22e、22fを有する。第2リード22は、下面22bの側部22c、22e、22fに沿って、側縁溝部22g(網掛けのハッチングで示す)を有する。上面視における側部22dの中央近傍には延伸部22hが位置している。延伸部22hは、第2リード22の一部である。側部22dにある延伸部22hの端面は、樹脂パッケージ10の外側面10dにおいて露出している。延伸部22hは、第2リード22の本体部から樹脂パッケージ10の外側面10dに向かって延伸している。なお、図3Aおよび図3Bでは、本体部は、第2リード22のうち延伸部22hを除いた上面視において外形が略四角形の部位のことを指す。
樹脂パッケージ10において、第1リード21と第2リード22とは所定の間隙で位置しており、第1リード21の側部21dは第2リードの側部22cと対向している。
本実施形態では、上面視において、第1リード21の面積は第2リード22の面積よりも大きい。これは、第1リード21に素子載置領域21rを設けているからである。しかし、素子載置領域21rを第2リードに設ける場合には、上面視において、第2リード22の面積が第1リード21の面積より大きくてもよい。また、素子載置領域21rを第1リード21および第2リードにまたがって設けてもよい。この場合、上面視において、第1リード21および第2リード22の面積が略等しくてもよい。
第1リード21および第2リード22に設けられた側縁溝部21g、22gは、樹脂体30と第1リード21および第2リード22との密着性の向上のために設けられている。
延伸部21h、22hは、後述するリードフレームにおいて、第1リード21および第2リード22となる部位(以下、単に第1リード21、第2リード22という)の本体部をフレームに連結する連結部の一部である。リードフレームは、フレームと、複数の連結部と、複数の連結部により連結された複数対の第1リード21の本体部および第2リード22の本体部とを有する。そして、リードフレームに樹脂体30が一体的に形成され、その後連結部で切断されることによって個片化される。このため、連結部の一部であった延伸部21h、22hは、樹脂パッケージ10の外側面10c、10d、10e、10fにおいて、樹脂体30と略同一平面で露出している。個片化された後は、第1リード21の本体部と延伸部21hとを含めて第1リード21となる。第2リード22についても同様である。
第1リード21および第2リード22は、それぞれ、基材と基材を被覆する金属層とを有する。基材は、板状の部材であることが好ましい。基材は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、鉄、ニッケル、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などの金属を含む。これらは単層であってもよいし、積層構造(例えば、クラッド材)であってもよい。特に、基材には安価で放熱性が高い銅を用いることが好ましい。金属層は、例えば、銀、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などを含む。なお、第1リード21および第2リード22において、金属層が設けられていない領域があってもよい。また、第1リード21および第2リード22において、上面21a、22aに形成される金属層と、下面21b、22bに形成される金属層とが異なっていてもよい。例えば、上面21a、22aに形成される金属層は、ニッケルの金属層を含む複数層からなる金属層であり、下面21b、22bに形成される金属層は、ニッケルの金属層を含まない金属層である。
また、第1リード21および第2リード22の最表面に銀または銀合金のメッキ層が形成される場合は、銀または銀合金のメッキ層の表面に酸化ケイ素等の保護層が設けられることが好ましい。これにより、大気中の硫黄成分等により銀または銀合金のメッキ層が変色することを抑制できる。保護層の成膜方法は、例えばスパッタ等の真空プロセスによって成膜することができるが、その他の既知の方法を用いてもよい。保護層は、発光素子41、42を実装しワイヤで接続した後で、且つ、光反射性部材50を形成する前に形成してもよいし、光反射性部材50を形成した後に部分的に形成してもよい。
[樹脂体30]
再び図2Bに戻り、樹脂体30の説明をする。樹脂体30は、第1リード21および第2リード22と一体に形成され、第1リード21および第2リード22とともに樹脂パッケージ10を構成する。樹脂体30は、第1樹脂部31と、第2樹脂部32と、第3樹脂部33と、樹脂接続部34とを有する。
第1樹脂部31は、内側壁面31c、31d、31e、31fの4つの側面を有し、第1リード21および第2リード22とともに凹部11を形成する。内側壁面31cと内側壁面31dおよび内側壁面31eと内側壁面31fとは、それぞれ対向している。
第1樹脂部31は、さらに、樹脂パッケージ10の外側面10c、10d、10e、10fを構成している。外側面10c、10d、10e、10fは、それぞれ、内側壁面31c、31d、31e、31fの反対側に位置している。
図2Bで示すように、内側壁面31c、31d、31e、31fのうち、隣接する2つは曲面を構成するように接続されており、内側壁面間の明瞭な境界は形成されていない。凹部11の開口11aは、略四角形の外形形状を有し、4つの角部が丸まっている。底面11bの外縁は、4つの角部の位置で、開口11aの外縁の4つの角部と比較して、より半径の大きい円弧を描くように丸まっている。
第2樹脂部32は、凹部11の底面11bに位置しており、素子載置領域21rの周囲に配置される。第2樹脂部32は、光反射性部材50の内縁の位置を画定し、光反射性部材50が発光素子41、42の側面を覆うことを抑制する。光反射性部材50が発光素子41、42の側面を直接覆わないことで、発光素子41、42の側方に出る光が光反射性部材50内に閉じこもることを抑制することができる。図2Cに示すように、第2樹脂部32は、上面21aに設けられた第1溝21j内に配置され、上面21aを含む平面よりも下方に位置する第2部分32dと、第2部分32dの上に位置し、上面21aを含む平面よりも上方に位置する第1部分32cとを含む。本実施形態では、第2樹脂部32の第1部分32cは、第1リード21の上面21aから高さh1および幅w1を有し、素子載置領域21rを切れ目なく囲む環形状を有する。
また、図2Bに示すように、第1部分32cの一部は、上面21a上に位置しており、他の一部は第1溝21j内の第2部分32d上に位置しており、残りの部分は後述する第3樹脂部33の上面33aに位置している。第1溝21jの幅w2は第1部分32cの幅w1よりも大きいことが好ましい。これにより第1溝21jの幅w2を大きくすることで、第2樹脂部32と第1リード21との接触面積が増大し、且つ、第1部分32cの幅w1を小さくすることで、後述する光反射性部材50を設ける際の流動経路を十分に確保することができる。つまり、上面21a上の第2樹脂部32が第1リード21から剥離するのを抑制することができ、且つ、光反射性部材50を効率的に設けることができる。また、第1部分32cの幅w1を小さくすることで、光反射性部材50の光反射面(傾斜面50s)を傾斜させやすくすることができる。その結果、発光素子41、42から出射した光を効率的に上方に取り出すことができる。
第1部分32cの上面21aからの高さh1は、発光素子41、42の上面21aからの高さh2よりも低いほうが好ましい。これにより、発光素子41、42から出射した光を、光反射性部材50の傾斜面50sに入射させやすくでき、効率的に開口11aから外部へ出射させることができる。
樹脂接続部34は、樹脂体30のうち、第2樹脂部32と、第1樹脂部31との間に位置する部分であり、第2樹脂部32と、第1樹脂部31とを接続している。本実施形態では、樹脂接続部34は、第1リード21の第2溝21k内に位置しており、第2樹脂部32と、第1樹脂部31の内側壁面31cのうち底面11bとの境界と接続している。より具体的には、樹脂接続部34の一端は、第2樹脂部32の第2部分32dと接続している。樹脂接続部34の他端は、第1樹脂部31の内側壁面31cと接し、かつ、第1樹脂部31の、内側壁面31cの下端よりも第1リード21の下面21b側に位置する部分と接続している。図2Dに示すように、本実施形態では、樹脂接続部34は、第1リード21の上面21aよりも突出しておらず、樹脂接続部34の上面34aと第1リード21の上面21aとは略同じ高さに位置する。このため、光反射性部材50の未硬化の樹脂材料を凹部11の底面11b上に吐出した時に、未硬化の樹脂材料が、樹脂接続部34によって妨げられずに底面11b上を自然流動することが可能である。なお、樹脂接続部34は、第1リード21の上面21aよりも突出していてもよい。例えば、第1リード21の上面21aが第2溝21kを有さない場合は、樹脂接続部34は、第1リード21の上面21aよりも突出する。樹脂接続部34が第1リード21の上面21aよりも突出する場合は、樹脂接続部34の高さは、第2樹脂部32の高さよりも低いことが好ましい。これにより、光反射性部材50の未硬化の樹脂材料の流動を完全に止めることなく底面11b上に拡げることができる。
第3樹脂部33は、樹脂体30のうち、第1リード21と第2リード22との間に位置する部分である。第3樹脂部33は、上面33aおよび下面33bを有し、上面33aは、凹部11の底面11bに位置している。上面33aは、第1リード21の上面21aおよび第2リード22の上面22aと同じ高さの位置にあり、第1リード21の上面21aおよび第2リード22の上面22aよりも突出していない。下面33bは、樹脂パッケージ10の下面10bに位置している。第3樹脂部33は、第1樹脂部31の内側壁面31eを有する壁部と内側壁面31fを有する壁部とに接続されている。なお、例えば、第3リード(第3金属部)を備える場合は、第3樹脂部33は、第1リード21と第3リード(第3金属部)との間、第2リード22と第3リード(第3金属部)との間のいずれにも配置される。
第3樹脂部33の上面33aには、上述したように、第2樹脂部32の第1部分32cの一部が位置している。第2樹脂部32および第3樹脂部33がこの位置関係を有していることで、モールド成形法によって樹脂体30となる未硬化の樹脂材料を金型内に流入する際に、金型内において、第3樹脂部33を形成する空間から第2樹脂部32を形成する空間へ樹脂材料を導入することが可能となる。
樹脂体30は、母材となる樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物等の硬化体、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂を用いることができる。特に、エポキシ樹脂組成物や変性シリコーン樹脂組成物の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。上述したように、第1樹脂部31、第2樹脂部32、第3樹脂部33および樹脂接続部34は一体に連結するため、同じ樹脂材料によって形成され得る。樹脂体30は、未硬化の状態で粘度が10pa・s〜40pa・sであることが好ましく、15pa・s〜25pa・sであることがより好ましい。これにより、金型を用いたモールド成形法によっても、第1樹脂部31、第2樹脂部32、第3樹脂部33および樹脂接続部34を流動性良く形成することができる。
また、樹脂体30は、発光装置のコントラストを向上させるために、発光装置の外光(多くの場合、太陽光)に対して光反射率が低いものを用いてもよい。この場合、通常は黒色ないしそれに近似した色であることが好ましい。この時の充填剤としてはアセチレンブラック、活性炭、黒鉛などのカーボンや、酸化鉄、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物、もしくは有色有機顔料などを目的に応じて利用することができる。
第2樹脂部32は、凹部11の底面11bにおいて、第2樹脂部32の第2部分32dが樹脂接続部34によって第1樹脂部31と接続されている。また、第2樹脂部32の第1部分32cの一部は、第3樹脂部33の上面33aに位置しており、第3樹脂部33と接続されている。このため、第2樹脂部32が剥離して樹脂パッケージ10から分離することが抑制される。また、第2樹脂部32の第2部分32dおよび樹脂接続部34は第1リード21の第1溝21jおよび第2溝21k内に形成されているため、第1リード21の上面21aに設ける場合に比べて、第2樹脂部32の第2部分32dおよび樹脂接続部34と第1リード21と接触面積が増大し、密着性が向上する。よって、第2樹脂部32をより確実に底面11bに配置することが可能である。
[発光素子41、42]
発光素子41、42には、発光ダイオード素子などの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態では、発光装置101は、2つの発光素子を備えているが、1つの発光素子を備えていてもよいし、3つ以上の発光素子を備えていてもよい。発光素子41、42は、特に、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体(InAlGa1−x−yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)を含むことが好ましい。例えば、発光素子41、42は、それぞれ青色光および緑色光を出射してもよい。発光装置が、3つの発光素子を備える場合、3つの発光素子は、それぞれ、青色光、緑色光、赤色光を出射してもよい。
発光素子41、42は、第1リード21の素子載置領域21rに位置し、第1リード21と接合部材によって接合される。接合部材としては、例えば、樹脂体30で例示した樹脂材料を含む樹脂、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等を用いることができる。本実施形態では、発光素子41、42と、第1リード21および第2リード22とをワイヤ43a、43b、43c、43dによって電気的に接続する。本実施形態では、発光素子41および発光素子42は第1リード21と第2リード22との間において、並列に接続されている。しかし、発光素子41および発光素子42は直列に接続されていてもよい。
[光反射性部材50]
光反射性部材50は、発光素子41、42から出射した光を開口11aへ向けて反射させる。光反射性部材50は、凹部11の内側壁面31c、31d、31e、31fと第2樹脂部32とに囲まれる(挟まれる)領域に位置している。具体的には、凹部11内において、内側壁面31c、31d、31e、31fおよび第2樹脂部32の外側に位置する第1リード21の上面21a、第2リード22の上面22aおよび第3樹脂部33の上面33aの一部を覆って形成されている。第2樹脂部32の内側、つまり、素子載置領域21rには光反射性部材50は設けられていない。
光反射性部材50は、内側壁面31c、31d、31e、31fと第2樹脂部32との間において、傾斜面50sを有する。傾斜面50sは、凹部11の底面11b側に窪んでいる。この形状の傾斜面50sを有することによって、光反射性部材50は、発光素子41、42から出射した光を開口11aへ向けて反射させることができ、発光装置101の外部取り出し効率を高めることができる。
光反射性部材50で形成される傾斜面50sの上端部と下端部とを結ぶ直線と凹部11の底面11bとにより形成される傾斜角は、樹脂パッケージ10の内側壁面の傾斜面の上端部と下端部とを結ぶ直線と凹部11の底面11bとにより形成される傾斜角よりも小さくすることができる。これは、光反射性部材50を発光素子の近傍にまで形成することができるためで、これにより、発光素子41、42から出射した光を効率的に開口11aへ向けて反射させることができる。
光反射性部材50は発光素子からの光や外光などに対して透過や吸収しにくい部材が好ましい。光反射性部材50は白色を有することが好ましい。例えば、光反射性部材50の母体となる樹脂として熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができ、より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、BTレジンや、PPAやシリコーン樹脂などを用いることができる。これら母体となる樹脂に、発光素子からの光を吸収しにくくかつ母体となる樹脂に対して屈折率差の大きい反射部材(例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム)などの光散乱粒子を分散することで、効率よく光を反射させることができる。光反射性部材50の未硬化の状態の粘度は、樹脂体30の未硬化の状態の粘度よりも低いことが好ましい。例えば、光反射性部材50の未硬化の状態の粘度は、1pa・s〜20pa・sであることが好ましく、5pa・s〜15pa・sであることがより好ましい。これにより、凹部11内において、光反射性部材50の濡れ広がりが良好となり、光反射性部材50が充填不足となる可能性を抑制することができる。なお、一般的に光散乱粒子などの充填材を樹脂中に多く含有すると樹脂全体の粘度が高くなる。しかし、本開示の発光装置によれば、内側壁面31c、31d、31e、31fに凸部31gを設けているので、粘度の高い光反射性部材50を用いたとしても、光反射性部材50が充填不足となる可能性を抑制することができる。また、光反射性部材50は、未硬化の状態でチクソ性が高いことが好ましい。
光反射性部材50は、樹脂体30よりも光反射率が高いことが好ましい。例えば、光反射性部材50に含有される光反射性物質(例えば酸化チタン)の含有量は、樹脂体30に含有される光反射性物質の含有量よりも多い。具体的には、光反射性部材50に含有される光反射性物質の含有量は、樹脂体30に含有される光反射性物質の含有量の1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、2.5倍以上であることがさらに好ましい。例えば、光反射性部材50には、未硬化の樹脂材料の全重量のうち酸化チタンが40重量%含有されており、樹脂体30には、未硬化の樹脂材料の全重量のうち酸化チタンが15〜20重量%含有されている。
[保護素子60]
発光装置101は、静電耐圧を向上させるために保護素子60を備えていてもよい。保護素子60には、一般的な発光装置に搭載される種々の保護素子を用いることができる。例えば、保護素子60としてツェナーダイオードを用いることができる。発光装置101において、保護素子60および発光素子41、42は、並列に接続されている。
保護素子60は、例えば、図2Bにおいて破線で示すように、第2リード22の上面22aに設けることができる。保護素子60は、光反射性部材50内に埋め込まれている。これにより、発光素子41、42からの光が保護素子60に吸収されることを抑制することができる。。
保護素子60の2つの端子のうちの一方は、接合部材によって、第1リード21の上面21aと電気的に接続されている。接合部材としては、例えば錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等を用いることができる。また、保護素子60の他方の端子は、例えば、ワイヤ61によって第1リード21の上面21aに接続されている。
[封止部材]
発光装置101は封止部材を備えていてもよい。封止部材は、凹部11内の光反射性部材50の傾斜面50sが形成する凹部51内に位置し、凹部51の底に位置する第2樹脂部32内の発光素子41、42を被覆している。封止部材は発光素子41、42を外力や埃、水分などから保護することができる。
封止部材は、発光素子41、42から出射される光の60%以上を透過するもの、さらに90%以上を透過するものが好ましい。封止部材の材料としては、樹脂体30で用いられる樹脂材料を用いることができ、母体となる樹脂として熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができ、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはこれらを1つ以上含む樹脂を用いることができる。封止部材は単一層から形成することもできるが、複数層から構成することもできる。また、封止部材には、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどの光散乱粒子を分散させてもよい。
封止部材は、発光素子41、42からの光の波長を変換する材料(蛍光体等)を含んでいてもよい。蛍光体としては、具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット、ユウロピウムおよび/若しくはクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(カルシウムの一部をストロンチウムで置換可)、ユウロピウムで賦活されたサイアロン、ユウロピウムで賦活されたシリケート、ユウロピウムで賦活されたアルミン酸ストロンチウム、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムなどを用いることができる。
光散乱粒子および/又は蛍光体の含有量は、例えば、封止部材の全重量に対して10〜100重量%程度であることが好ましい。
[発光装置101の製造方法]
本開示の発光装置の製造方法の一実施形態を説明する。本開示の発光装置の製造方法は、集合基板を準備する工程(A)と、集合基板を個片化し、複数の発光装置を得る工程(B)とを有する。以下、各工程を詳細に説明する。
(A)集合基板を準備する工程
図4Aは、集合基板201の模式的上面図である。集合基板201では、複数の発光装置となる部分(以下、発光装置相当領域101’という)が2次元に配列されている。図4Bは、4つの発光装置相当領域101’を示す模式的上面図である。発光装置相当領域101’は、個片化されていない点を除いて、図1Aから図3Bを参照して説明した発光装置101と同じ構造を備える。
まず、第1リード21となる部分(以下、第1リード相当領域21’という)および第2リード22となる部分(以下、第2リード相当領域22’という)が複数対形成されたリードフレーム202に樹脂体30を形成する。図5は、第1リード相当領域21’および第2リード相当領域22’が複数対形成されたリードフレーム202のうち、4つの発光装置相当領域101’に対応する部分を示している。リードフレーム202において、y方向には、第1リード相当領域21’および第2リード相当領域22’が交互に配列されている。x方向には、第1リード相当領域21’または第2リード相当領域22’が複数配列されている。
y方向において、第1リード相当領域21’の側部21cと第2リード相当領域22’の側部22dとの間が連結部24によって接続されている。またx方向において、第1リード相当領域21’の側部21fと隣接する第1リード相当領域21’の側部21eとが連結部23によって接続されている。
リードフレーム202への樹脂体30の形成は、例えば、トランスファモールド法、射出成形法、圧縮成形法などによって行うことができる。
次に、図6Aに示すように、上金型210Uと下金型210Dを備える金型でリードフレーム202を挟み込む。上金型210Uは、第1樹脂部31を形成する第1空間210cと、第2樹脂部32の第1部分32cを形成する第2空間210d1、210d2を有する。第2空間210d1と第2空間210d2とは分離して示されているが、環状の空間の異なる2つの断面であり、連通している。上金型210Uにおいて、第2空間210d1、210d2は、第1空間210cとは連通しておらず、独立した空間である。下金型210Dには本実施形態では空間は形成されていない。
リードフレーム202は、第3空間202eと、上面側の第4空間202dと、第5空間202fとを有する。第3空間202eは、第3樹脂部33の形状に対応し、第3空間202eによって、第3樹脂部33が形成される。また、リードフレーム202の第4空間202dは、第1リード21の第1溝21jおよび第2溝21kを含み、第4空間202dによって、第2樹脂部32の第2部分32dおよび樹脂接続部34がそれぞれ形成される。第5空間202fは、第1樹脂部31の一部を形成する。
上述したように、上金型210Uにおいて、第1空間210cと第2空間210d1、210d2とは分離している。しかし、上金型210Uと下金型210Dとでリードフレーム202を挟み込むことによって、第1空間210cが、リードフレーム202の第4空間202dのうちの第2溝21kと接続される。また、上金型210Uの第2空間210d1はリードフレーム202の第4空間202dのうちの第1溝21jと接続される。また、上金型210Uの第2空間210d2はリードフレーム202の第3空間202eと接合される。
図6Bで示すように、上金型210Uと下金型210Dとで挟み込まれた金型内の上述した空間に、樹脂体30となる未硬化の樹脂材料を注入する。このとき、上述した上金型210Uの空間と、リードフレーム202の空間とは繋がっているため、これらの空間に未硬化の樹脂材料が充填される。特に、第1空間210cに充填された未硬化の樹脂材料は、矢印で示すように、第4空間202d(第2溝21kをおよび第1溝21j)を介して第2空間210d1へ移送される。また、第3空間202eに充填された未硬化の樹脂材料は、矢印で示すように、第3空間202eから第2空間210d2へ移送される。図示していないが、第1空間210cは、第5空間202fとも連通している。よって、例えば、すべての空間が未硬化の樹脂材料で満たされる。
このように、本開示の発光装置および発光装置の製造方法によれば、樹脂体30の樹脂接続部34が形成される第1リード21の第2溝21kは、樹脂体30の形成時に第2樹脂部32を形成するための金型の第2空間210d1、210d2へのゲートとして機能する。このため、金型を用いた成形によって、樹脂パッケージ10を製造する際、同時に第2樹脂部32を形成することが可能となる。
また、樹脂材料を注入する際に、金型内において第2空間210d1、210d2は、2か所で他の空間と接続されている。具体的には、第2空間210d1は、第4空間202dを介して第1樹脂部31を形成する第1空間210cと接続され、第2空間210d2は、第3空間202eと接続されている。そのため、第2空間210d1、210d2は、上記の2か所から未硬化の樹脂材料が供給されるので、金型内の第2空間210d1、210d2内において樹脂材料の充填不足が生じる可能性を低減させることができる。
また、図2Bに示すように、ゲートとして機能する第2溝21kは、第1溝21jの両端に対して略中間部分で接続されている。このため、第2溝21kが接続された位置で、第1溝21j内および金型の第2空間210d1、210d2内で2方向に分かれて未硬化の樹脂材料が移送される。これにより、短時間で均一に未硬化の樹脂材料を充填することが可能である。
その後、金型内において、樹脂材料に所定の温度を加えて仮硬化を行い、その後、金型から抜脱して、仮硬化よりも高い温度を加えて樹脂材料の本硬化を行う。これにより、リードフレーム202に樹脂体30が形成された、集合基板(樹脂成形体付リードフレーム)が作成される。図6Cは、4つの個片化されていない発光装置相当領域101’の模式的上面図を示す。
なお、集合基板は、上記の製造工程により製造して準備する以外に、予め製造された集合基板を購入する等して準備してもよい。また、複数の樹脂パッケージ10は、一体に成形されていてもよいし、個別に成形されていてもよい。また、複数の樹脂パッケージ10を備える集合基板を用いる形態に限られず、例えば1つの樹脂パッケージ10を準備して用いることも可能である。
発光装置相当領域101’の凹部11の底面11bに発光素子41、42を配置する。本実施形態では、発光素子41、42は、上述した樹脂などの接合部材を用いて、第1リード相当領域21’と接続する。また、図7で示すように、発光素子、41、42を第1リード相当領域21’および第2リード相当領域22’と電気的に接続するためのワイヤ43a、43b、43c、43dを形成する。発光装置101が保護素子60を備える場合には、この工程において、保護素子60も凹部11内に載置する。
発光装置相当領域101’の凹部11内に光反射性部材50を形成する。具体的には、光反射性部材50の未硬化の樹脂材料を発光装置相当領域101’の凹部11の底面11bに配置する。光反射性部材50は、ポッティング法によって形成してもよい。ポッティング法は、樹脂材料を1点塗布(滴下)し、樹脂材料の自然流動により樹脂材料を適切な領域に配置する方法である。本開示の発光装置および発光装置の製造方法によれば、第2樹脂部32が素子載置領域21rの周囲に配置されているため、自然流動で未硬化の樹脂材料を移動させても、第2樹脂部32が配置されているため、未硬化の樹脂材料の内縁の位置を第2樹脂部32によって画定させることができる。この第2樹脂部32は第3樹脂部33および樹脂接続部34によって、樹脂パッケージ10の第1樹脂部31と接続されているため、第1リード21の上面21aに位置していても、剥離や脱離することが抑制されている。また、第3樹脂部33および樹脂接続部34は、第1リード21の上面21aと同じ高さを有するため、光反射性部材50の未硬化の樹脂材料が自然流動する際に妨げない。
その後、光反射性部材50の未硬化の樹脂材料を熱または光等により硬化させる。これにより、図4Aに示す、個片化されていない発光装置101’を複数有する集合基板201が完成する。
(B)集合基板を個片化し、複数の発光装置を得る工程
集合基板201を個片化し、個々の発光装置101を得る。集合基板201の個片化の方法としては、リードカット金型、ダイシングソーによる切断、又はレーザー光による切断等の種々の方法を用いることができる。なお、集合基板を個片化する際に、例えば、複数の樹脂パッケージが一体成形されている場合は、リードと樹脂体とを同時に切断して個片化してよい。また、樹脂パッケージが個別に成形されている場合は、リードのみを切断して個片化してよい。
図8Aに示すように、凹部11内に光反射性部材50が設けられた複数の発光装置相当領域101’を含む集合基板201を、矢印で示す所定の位置で切断する。これにより、図8Bに示すように、複数の発光装置101が得られる。
[効果]
発光装置101によれば、樹脂接続部34が第1樹脂部31と接続していることによって、第2樹脂部32が凹部11の底面11bから剥がれるのを抑制することができる。よって、第2樹脂部32によって、光反射性部材50の内縁を画定させ、光反射性部材50を上述したように内側壁面と第2樹脂部との間に配置することによって、高い外部取り出し効率を有する発光装置を得ることができる。
また、樹脂接続部34および第2樹脂部32の第2部分が第1リード21の上面21aに設けられた第2溝21kおよび第1溝21j内に位置していることによって、第1リード21と樹脂接続部34および第2樹脂部32との接触面積が拡大し、密着性が向上する。
また、第2樹脂部32は、樹脂接続部34および第3樹脂部33の少なくとも2箇所と接続される。これにより、モールド成形法によって未硬化の樹脂材料を注入する際に、樹脂接続部34および第3樹脂部33を形成するための空間は、第2樹脂部を形成するための空間へのゲートとして機能する。このため、第2樹脂部の充填不足が抑制される。
(他の形態)
発光装置には種々の変形例が可能である。例えば、本実施形態では、発光装置は1つの樹脂接続部34を備えているが、複数の樹脂接続部34を備えていてもよい。この場合、複数の樹脂接続部34を、第1樹脂部31の内側壁面31cに接するように設けてもよいし、内側壁面31eまたは内側壁面31fに接するように設けてもよい。
10 樹脂パッケージ
10a、21a、22a 上面
10b、21b、22b 下面
10c〜10f 外側面
11 凹部
11a 開口
11b 底面
21 第1リード
21c〜21f、22c〜22f 側部
21g、22g 側縁溝部
21h 延伸部
21j 第1溝
21k 第2溝
21r 素子載置領域
22 第2リード
22h 延伸部
23 連結部
24 連結部
30 樹脂体
31 第1樹脂部
31c〜31f 内側壁面
32 第2樹脂部
32c 第1部分
32d 第2部分
33 第3樹脂部
34 樹脂接続部
41、42 発光素子
43a〜43d ワイヤ
50 光反射性部材
50s 傾斜面
51 凹部
60 保護素子
61 ワイヤ
101〜103 発光装置
101’ 発光装置相当領域
201 集合基板
202 リードフレーム

Claims (17)

  1. 第1リードおよび第2リードを含む一対のリードと、第1樹脂部、第2樹脂部、第3樹脂部および樹脂接続部を含む樹脂体とを有する樹脂パッケージであって、前記一対のリードと前記第1樹脂部とにより内側壁面を有する凹部を形成し、前記第1リードと前記第2リードとの間に前記第3樹脂部が位置し、前記凹部の底面において前記第1リードおよび前記第2リードそれぞれの上面と前記第3樹脂部の上面とが位置し、前記底面において、前記第2樹脂部は、前記第3樹脂部の上面の一部と接し、且つ素子載置領域の周囲に配置され、前記凹部の底面上に位置する前記樹脂接続部が前記第1樹脂部と前記第2樹脂部とを接続する樹脂パッケージと、
    前記樹脂パッケージの前記凹部の底面の前記素子載置領域に配置された少なくとも1つの発光素子と、
    前記凹部内において、前記内側壁面と前記第2樹脂部との間に位置する光反射性部材と、
    を備え
    前記第1リードは、前記上面において、前記素子載置領域の周囲の少なくとも一部に位置する第1溝を有し、
    前記第2樹脂部の少なくとも一部は、前記第1溝内に配置される、発光装置。
  2. 前記第1リードは、前記第1溝と接続する第2溝を有し
    前記樹脂接続部は前記第2溝内に配置されている、請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第1樹脂部、前記第2樹脂部および前記第3樹脂部は、同じ材料により形成されている、請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 前記第1溝は、屈曲する部分を有し、
    前記第2溝は、前記屈曲する部分と連通している、請求項2に記載の発光装置。
  5. 前記少なくとも1つの発光素子は、前記光反射性部材と離間している、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
  6. 前記光反射性部材は、前記凹部の底面側に窪む傾斜面を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7. 前記第1リードおよび前記第2リードの最表面に銀または銀合金のメッキ層が形成され、前記銀または銀合金のメッキ層の表面に保護層が設けられている、請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。
  8. 前記第2樹脂部は、前記第1溝内に位置する第2部分と、前記第2部分上で、前記第1リードの前記上面よりも上方に位置する第1部分とを含み、前記第1溝の幅は、前記第1部分の幅よりも大きい、請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. 前記第2樹脂部の前記第1リードの上面からの高さは、前記少なくとも1つの発光素子の前記第1リードの上面からの高よりも低い、請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10. 第1リードおよび第2リードを含む一対のリードと、第1樹脂部、第2樹脂部、第3樹脂部および樹脂接続部を含む樹脂体とを有し、前記一対のリードと前記第1樹脂部とにより内側壁面を有する凹部を形成し、前記第1リードと前記第2リードとの間に前記第3樹脂部が位置し、前記凹部の底面において前記第1リードおよび前記第2リードそれぞれの上面と前記第3樹脂部の上面とが位置し、前記底面において、前記第2樹脂部は、前記第3樹脂部の上面の一部と接し、且つ素子載置領域の周囲に配置され、前記凹部の底面上に位置する前記樹脂接続部が前記第1樹脂部と前記第2樹脂部とを接続し、前記第1リードは、前記上面において、前記素子載置領域の周囲の少なくとも一部に位置する第1溝を有し、前記第2樹脂部の少なくとも一部は、前記第1溝内に配置される樹脂パッケージと、
    前記樹脂パッケージの前記凹部の底面の前記素子載置領域に配置された少なくとも1つの発光素子と、
    前記凹部内において、前記内側壁面と前記第2樹脂部との間に位置する光反射性部材と、
    を備える発光装置を複数有する集合基板を準備する工程(A)と、
    前記集合基板を個片化し、複数の発光装置を得る工程(B)と、
    を備え
    る発光装置の製造方法。
  11. 前記集合基板は、前記第1リードおよび前記第2リードをそれぞれ複数含むリードフレームを含む、請求項10に記載の発光装置の製造方法。
  12. 前記第1リードは、前記上面において、前記第1溝と連通した第2溝を有する、請求項11に記載の発光装置の製造方法。
  13. 前記工程(A)は、
    前記第1樹脂部を形成する第1空間および第2樹脂部の一部を形成する第2空間を有する上金型と下金型とで、前記第1空間が前記第2溝と接続し、前記第2空間が前記第1溝と接続するように、前記リードフレームを挟み込み、
    前記第1空間、前記第2空間、前記第1溝および前記第2溝に、前記樹脂体の未硬化の樹脂材料を充填し、硬化させることにより、前記樹脂接続部が前記第2溝内に位置し、前記第2樹脂部の一部が前記第1溝内に位置させる工程を含む、
    請求項12に記載の発光装置の製造方法。
  14. 前記第1溝は、屈曲する部分を有し、
    前記第2溝は、前記屈曲する部分と連通している、請求項12または13に記載の発光装置の製造方法。
  15. 前記少なくとも1つの発光素子は、前記光反射性部材と離間している、請求項10から14のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
  16. 前記光反射性部材は、前記凹部の底面側に窪む傾斜面を有する、請求項10から15のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
  17. 前記第1リードおよび前記第2リードの最表面に銀または銀合金のメッキ層が形成され、前記銀または銀合金のメッキ層の表面に保護層が設けられている、請求項10から16のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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