JP6604193B2 - 発光装置、並びにパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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本発明の実施形態1に係る発光装置100を斜め上方から見た斜視図を図1に、斜め下方から見た斜視図を図2に、背面から見た斜視図を図3に、また、この発光装置100の断面図を図4にそれぞれ示す。これらの図に示す発光装置100は、第一発光素子1A及び第二発光素子1Bと、これらの発光素子1を実装するためのパッケージ2を備える。さらに、このパッケージ2の樹脂成形時の射出成形用金型60を図5に、この射出成形用金型60に樹脂材料を注入して樹脂成形する工程を図6に、樹脂成形されたパッケージの断面図を図7に、図7に示すパッケージの平面図を図8に、図7のIX−IX線断面図を図9にそれぞれ示す。
パッケージ2は、図4に示すように、第一リードフレーム10と、第二リードフレーム20と、第一リードフレーム10及び第二リードフレーム20を保持した樹脂成形体30とを有する。図1〜図3に示す発光装置は、パッケージ2を扁平な略直方体状としており、パッケージ2の広大な面ではなく、側方に配置される狭小な面を光取り出し面2Aとして発光する側面発光型、いわゆるサイドビュータイプと称される発光装置としている。側面発光型の発光装置100は、光取り出し面2Aに交差する面(図においては広大な面の一方の面)を外部接続するための外部接続面2Xとしている。
パッケージ2は、樹脂成形体30に保持されるリードフレームとして、第一リードフレーム10と第二リードフレーム20とを備えている。第一リードフレーム10と第二リードフレーム20は、パッケージ2の長さ方向(図4では横(左右)方向)を第一の方向として、この第一の方向に延長されている。さらに、第一リードフレーム10と第二リードフレーム20は、この第一の方向において、互いに離間して、並置されている。第一リードフレーム10と第二リードフレーム20は、互いの間の隙間である離間領域19に充填される樹脂を介して互いに絶縁されている。
樹脂成形体30は、第一リードフレーム10と第二リードフレーム20を保持する支持体である。この樹脂成形体30の母材は、樹脂材料で構成される。また、樹脂成形体30は、扁平な略直方体状に形成されている。なお、本件明細書において、「扁平形状」の樹脂形成体乃至パッケージとは、図1に示すように、樹脂形成体30乃至パッケージ2の全長(L)及び奥行き(D)に比べて、厚さ(d)が寸法的に小さい形状を指す。
以上の樹脂成形体30は、図5に示す射出成形用金型60を使用して、図6に示す工程で射出成形される。樹脂成形体30を成形する射出成形用金型60は、図5と図6に示すように、第一金型61と第二金型62に分割されている。第一金型61と第二金型62とに分割される射出成形用金型60は、内側に形成される成形室65に射出成形用の樹脂材料68を注入して、その樹脂材料68を硬化又は固化させ、樹脂成形体30を成形する。
樹脂成形体30を構成する樹脂材料は、例えば射出成形用の樹脂材料を使用する。このような樹脂材料としては、熱可塑性樹脂のほか、耐光性及び耐熱性に優れる熱硬化性樹脂も好適に利用できる。特に、不飽和ポリエステル系樹脂が好ましい。具体的には、特開2013−153144号公報、特開2014−207304号公報、特開2014−123672号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いてパッケージの樹脂成形体を射出成形で形成しようとすると、熱硬化性樹脂は溶融粘度が低いため、リードフレームを射出成形用金型で上下から直接挟み込まない構成においては、リードフレームの上面に樹脂バリが非常に発生し易い。これに対して、本実施形態に係る製造方法では、樹脂成形体を射出成形する際、射出成形用金型に供給される樹脂材料の注入位置を独特の位置とすることにより、樹脂バリの発生を抑制する。この方法では、図5に示すように、第一リードフレーム10の第一下面12の中間部分と対応する第一位置に配置された第一ゲート64Aと、第二リードフレーム20の第二下面22の中間部分と対応する第二位置に配置された第二ゲート64Bの両方から樹脂材料を注入する。これにより、樹脂材料の射出圧により、第一リードフレーム及び第二リードフレームの先端部がばたつくのを抑えて樹脂バリの発生を抑制できる。なお、熱可塑性樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリフタルアミド樹脂、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂のうちのいずれか1つが好ましい。
発光素子1は、一対の電極を同じ面側に設けており、いわゆるフェイスアップ型の発光素子としている。また、発光素子1の正負の各電極は、第一リードフレーム10と第二リードフレーム20とにそれぞれ接続されている。ここで、第一発光素子1Aは、第一リードフレーム10の第一上面11に、ワイヤ3を介したワイヤボンディング等により実装され、第二発光素子1Bは、第二リードフレーム20の第二上面21に、ワイヤ3を介したワイヤボンディング等により実装される。あるいは、フリップチップ(フェイスダウン)実装することも可能である。発光素子1は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。また発光素子は、所望の発光色を得るために任意の波長のものを選択すればよい。具体的には、青色の光(波長430nm〜490nm)や緑色の光(波長500nm〜570nm)を発光する発光素子としては、InxAlYGa1-x-yN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で表される窒化物系半導体を、赤色の光(波長610nm〜750nm)を発光する発光素子としては、GaAlAs、AlInGaP等で表されるヒ素系化合物やリン系化合物の半導体をそれぞれ適用することができ、さらに混晶比により発光色を変化させた発光素子を利用できる。また、前記半導体素子の成長基板としては、サファイアやGaN等六方晶系の基板が用いられる。
図4に示す発光装置100は、素子載置凹部33に封止部材50が充填されており、素子載置凹部33の底に実装された発光素子1を封止している。封止部材50は、発光素子1やワイヤ3等を封止して、塵芥や煙、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材50は、例えばポッティングによって素子載置凹部33に充填されて、この素子載置凹部33を封止する。また、射出成形、又はトランスファーモールドにより、この樹脂封止を行うこともできる。
また、封止部材50は、波長変換部材40を含むこともできる。波長変換部材40は、発光素子1が発する第一ピーク波長の光を、この第一ピーク波長とは波長の異なる第二ピーク波長の光に変換する部材である。このような波長変換部材40としては蛍光体が好適に利用される。このような波長変換部材40として、発光素子1の発光で励起可能な蛍光体が好適に利用できる。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・酸窒化物系蛍光体が挙げられる。特に、青色発光素子と組み合わせることで白色に発光するYAG(Yttrium Aluminum Garnet)系蛍光体が好適に用いられる。また、緑色蛍光体であるサイアロン、赤色蛍光体であるKSF等も用いることができる。この他にも同様の性能、効果を有する蛍光体を適宜使用することができる。
以上の例では、側面発光型(サイドビュー型)の発光装置に適用する例を説明した。このタイプの発光装置は、パッケージ2の厚さ(d)が小さく、薄型であるため、パッケージ2の樹脂成形時に樹脂バリが発生し易くなり、これを抑制するために本発明を好適に利用できる。例えば、パッケージ2の厚さ(d)が0.25mm〜1.50mm、好ましくは0.25mm〜1.00mm、より好ましくは0.25mm〜0.60mmといった極めて薄い発光装置に対しても適用できる。ただ、本発明は、側面発光型の発光装置のような薄型の装置に限定されるものでなく、例えば上面発光型(トップビュー型)の発光装置のような大型の装置に対しても適用できる。
次に、以上の発光装置の製造方法について、図5に示す射出成形用金型の断面図、図6A〜図6Eに示す模式断面図に基づいて詳細に説明する。
まず、所定の形状に裁断された第一リードフレーム10と第二リードフレーム20を用意する。第一リードフレーム10と第二リードフレーム20は、一枚の金属平板を打ち抜きしたシート状のリードフレームシートで提供される。リードフレームシートは、例えば金属平板に打ち抜き加工を施した後、Ag膜を例えばめっきで施すことで、作製される。リードフレームは、一対のリード電極となる第一リードフレーム10と第二リードフレーム20を有しており、それらの先端部は、隙間をあけて対向している。通常は一枚の金属平板に、多数の第一リードフレーム10と第二リードフレーム20を形成する。
この工程では、図6Cのように、第二金型62に設けた2つのゲート64より、射出成形用金型60の成形室65内へ樹脂材料68を注入する。樹脂材料68は、図5に示すように、第一リードフレーム10の第一下面12の中間部分と対応する第一位置に配置された第一ゲート64Aと、第二リードフレーム20の第二下面22の中間部分と対応する第二位置に配置された第二ゲート64Bの両方から同時に注入される。樹脂材料68は、平面視において、第一上面11の第一露出面11A及び第二上面21の第二露出面21Aと重なる位置から注入される。第一金型61には、素子載置凹部33に対応する凸部63が形成されており、この凸部63の頂面が第一リードフレーム10及び第二リードフレーム20の上面に接触するように配置した状態で樹脂材料68を注入する。これにより、得られた樹脂成形体30の素子載置凹部33の底面に第一上面11と第2上面21を露出させることができる。
図6Dのように、射出成形用金型60の成形室65に充填された樹脂材料68を硬化又は固化させて樹脂成形体30を形成する。
その後、図6Eに図示するように、第一金型61と第二金型62を外す。
得られたパッケージ2に対して、発光素子1を実装する。具体的には第一リードフレーム10の第一上面11に第一発光素子1Aを実装し、第二リードフレーム20の第二上面21に第二発光素子1Bを実装する。実装の方法としては、接着剤で発光素子をリードフレーム上面に接着した後、ワイヤ3を介したワイヤボンディングが用いられる。そして、素子載置凹部33に透光性樹脂等の封止部材50を充填して、発光素子1を封止する。
1…発光素子
1A…第一発光素子
1B…第二発光素子
2…パッケージ
2A…光取り出し面
2B…側面
2C…底面
2X…外部接続面
3…ワイヤ
10…第一リードフレーム
10A…インナーリード部
10B…アウターリード部
11…第一上面
11A…第一露出領域
11B…第一被覆領域
12…第一下面
15…端子領域
19…離間領域
20…第二リードフレーム
20A…インナーリード部
20B…アウターリード部
21…第二上面
21A…第二露出領域
21B…第二被覆領域
22…第二下面
25…端子領域
30…樹脂成形体
31…第一成形部
32…第二成形部
33…素子載置凹部
34…ゲート痕
34A…第一ゲート痕
34B…第二ゲート痕
40…波長変換部材
50…封止部材
60…射出成形用金型
61…第一金型
62…第二金型
63…凸部
64…ゲート
64A…第一ゲート
64B…第二ゲート
65…成形室
66…筒部
68…樹脂材料
Claims (21)
- 第一上面とその反対側の第一下面を有する第一リードフレームと、第二上面とその反対側の第二下面を有し、前記第一リードフレームと離間して横方向に並置される第二リードフレームとを用意する工程と、
凸部を有する第一金型と、第一ゲート及び第二ゲートを有する第二金型とによって、前記第一リードフレームと第二リードフレームを、前記第一上面及び前記第二上面が前記凸部の頂面と、前記第一下面が前記第一ゲートと、前記第二下面が前記第二ゲートと、それぞれ対向するように挟んで成形室を形成する工程と、
前記第一ゲート及び前記第二ゲートから前記成形室内に樹脂材料を注入して該樹脂材料を硬化又は固化させる工程とを含むパッケージの製造方法。 - 請求項1に記載のパッケージの製造方法であって、
前記第一ゲート及び前記第二ゲートは、前記凸部の頂面の前記横方向の中央から離れた位置にあるパッケージの製造方法。 - 請求項1又は2に記載のパッケージの製造方法であって、
前記第一リードフレームと前記第二リードフレームの離間領域は、前記凸部の頂面の前記横方向の中央に位置しているパッケージの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記第一ゲート及び第二ゲートは、前記凸部の頂面の前記横方向の中央に対して対称な位置に設けられているパッケージの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記第一リードフレームと第二リードフレームの長さがほぼ等しいパッケージの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記第一金型及び前記第二金型が、射出成形用金型であるパッケージの製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記樹脂材料の樹脂が、熱硬化性樹脂であるパッケージの製造方法。 - 請求項7に記載のパッケージの製造方法であって、
前記樹脂材料の樹脂が、不飽和ポリエステル系樹脂であるパッケージの製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記樹脂材料が、酸化チタンを含むパッケージの製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載のパッケージの製造方法であって、
前記パッケージは、側面発光型の発光装置用パッケージであるパッケージの製造方法。 - 請求項10に記載のパッケージの製造方法であって、
前記パッケージの厚さが、0.25mm〜1.50mmであるパッケージの製造方法。 - 第一上面とその反対側の第一下面を有する第一リードフレームと、
第二上面とその反対側の第二下面を有し、前記第一リードフレームと離間して横方向に並置された第二リードフレームと、
前記第一上面及び前記第二上面を底面に露出させた1つの素子載置凹部を有し、前記第一下面と前記第二下面を被覆する樹脂成形体とを備え、
前記樹脂成形体は、
前記第一下面の直下を被覆する第一領域の下面に、突起を内側に含む第一窪みを有し、
前記第二下面の直下を被覆する第二領域の下面に、突起を内側に含む第二窪みを有し、
前記樹脂成形体の前記第一リードフレームと前記第二リードフレームの離間領域の直下を被覆する第三領域の平均肉厚は、前記第一領域及び前記第二領域の平均肉厚より大きく、
前記第一窪み内の突起が、前記樹脂成形体の成形時の樹脂材料を注入する第一ゲートの痕であり、
前記第二窪み内の突起が、前記樹脂成形体の成形時の樹脂材料を注入する第二ゲートの痕であるパッケージ。 - 請求項12に記載のパッケージであって、
前記第一リードフレームと前記第二リードフレームの離間領域は、前記素子載置凹部の底面の前記横方向の中央にあるパッケージ。 - 請求項12又は13に記載のパッケージであって、
前記第一窪み及び第二窪みが、前記素子載置凹部の底面の前記横方向に対して対称な位置に設けられているパッケージ。 - 請求項12〜14のいずれか一項に記載のパッケージであって、
前記第一リードフレームと第二リードフレームの長さがほぼ等しいパッケージ。 - 請求項12〜15のいずれか一項に記載のパッケージであって、
前記樹脂成形体を構成する樹脂が、熱硬化性樹脂であるパッケージ。 - 請求項16に記載のパッケージであって、
前記樹脂成形体を構成する樹脂が、不飽和ポリエステル系樹脂であるパッケージ。 - 請求項12〜17のいずれか一項に記載のパッケージであって、
前記樹脂成形体が、酸化チタンを含んでなるパッケージ。 - 請求項12〜18のいずれか一項に記載のパッケージであって、
前記パッケージは、側面発光型の発光装置用のパッケージであるパッケージ。 - 請求項19に記載のパッケージであって、
前記パッケージの厚さが、0.25mm〜1.50mmであるパッケージ。 - 請求項12〜20のいずれか一項に記載のパッケージと、
前記素子載置凹部の底面に載置された発光素子とを備える発光装置。
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