JP6668742B2

JP6668742B2 - 発光装置、並びにパッケージ及びその製造方法

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Publication number: JP6668742B2
Application number: JP2015250667A
Authority: JP
Inventors: 三木　倫英; 倫英三木; 林　英樹; 英樹林
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP2017117901A

Description

本開示は、発光装置、並びにパッケージ及びその製造方法に関し、例えば発光ダイオード等の発光装置、並びにそのような発光装置に用いられるパッケージ及びその製造方法に関する。

近年、一般照明用の灯具等において、従来の白熱電球に代わって、より低消費電力の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）の利用が進んでおり、その応用分野もバックライト用途や照明、車載用途等、各分野に拡大している。

このようなＬＥＤは、例えばパッケージの開口の底面に露出したリードフレーム上にＬＥＤ素子を実装している。このパッケージは、金型を用いてリードフレームに樹脂が成形されてできている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、パッケージを、形成する際に、樹脂バリが発生し、発光素子の実装に支障をきたすことがある。

特開２０１２−０２８７４３号公報

本発明の一実施の形態は、従来のこのような課題に鑑みてなされたものである。本発明の一実施の形態の目的は、パッケージを形成する際の樹脂バリの発生を抑制した発光装置、並びにパッケージ及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一実施の形態に係るパッケージの製造方法は、第一方向に長い側面を光取り出し面とする側面発光型発光装置用のパッケージの製造方法において、前記第一方向及び前記第一方向と直交する第二方向に延長する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、前記第一方向及び第二方向に延長する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前記第一方向に並置された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、１つのパッケージにつき１つの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及び前記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接するように挟んで成形室を形成する工程と、前記ゲートから前記成形室に樹脂材料を注入して該樹脂材料を硬化又は固化させ、前記第一下面と第二下面とを前記樹脂材料で被覆して前記第一リードフレーム及び第二リードフレームを前記樹脂材料で支持する工程とを含み、前記第一リードフレームは、前記凸部の頂面の前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレーム側に延伸しており、前記ゲートは、前記第一下面と対向し且つ前記凸部の前記第一方向の頂面の中央よりも前記第二リードフレームから遠い側にあり、前記樹脂材料を前記成形室に注入する工程において、前記ゲートから前記樹脂材料を前記第一リードフレームの、前記第二リードフレームと離間された端縁とは反対側の端縁側に射出する、側面発光型発光装置用のパッケージの製造方法である。

また、本発明の一実施の形態に係るパッケージは、第一方向に長い側面を光取り出し面とする側面発光型発光装置用のパッケージにおいて、前記第一方向及び前記第一方向と直交する第二方向に延長する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、前記第一方向及び第二方向に延長する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前記第一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、前記第一リードフレームは、前記素子載置凹部の底面の前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレーム側に延伸しており、前記樹脂成形体は、前記第一下面の直下を被覆し且つ前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレームから遠い側にある第一領域と、前記第一下面の直下を被覆し且つ前記第一領域より前記第二リードフレームに近い側にある第二領域と、を含み、前記第一領域の下面に、前記樹脂成形体の成形時の樹脂材料を注入する１つのゲートの痕を内側に含む窪みを有し、前記第二領域の平均肉厚は、前記光取り出し面と直交する断面視において、前記第一領域の平均肉厚より大きく、前記ゲート痕は、前記第一リードフレームの、前記第二リードフレームと離間された端縁とは反対側の端縁側と対向する位置に設けられる側面発光型発光装置用のパッケージである。

また、本発明の一実施形態に係る発光装置は、本発明の一実施形態に係るパッケージと、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側面発光型発光装置である。

以上の構成によれば、パッケージの樹脂成形時において、第一リードフレームの先端側には樹脂材料を緩和した圧力で到達させ、ゲートから注入される樹脂材料の射出圧で第一リードフレームの先端側がばたつくことを抑制できる。このため、第一金型の凸部と第一リードフレームとの間に隙間が生じて樹脂材料が入り込み樹脂バリが形成されることを抑制できる。また、ゲートは、第二リードフレームの先端からも離れているので、第一金型の凸部と第二リードフレームとの間においても樹脂材料が入り込むのを抑制でき樹脂バリが形成されることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る発光装置を斜め上方から見た斜視図である。図１に示す発光装置の底面斜視図である。図１に示す発光装置の背面斜視図である。図１に示す発光装置のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図４に示す発光装置のパッケージの樹脂成形体を成形する射出成形用金型の断面図である。図４に示す発光装置のパッケージの樹脂成形体を射出成形用金型で成形する工程を示す模式断面図である。図６に示す工程で製造されたパッケージの断面図である。図７に示すパッケージの平面図である。図７に示すパッケージのＩＸ−ＩＸ線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、特定的な記載がない限り、本発明は以下のものに限定されない。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誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

（実施形態１）
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、発光素子１と、この発光素子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）
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。

なお、本明細書において、上下方向は、図４において特定するものとする。すなわち、発光装置１００の光取り出し面２Ａを上面、光取り出し面２Ａに隣接又は交差する面を側面２Ｂと称し、側面２Ｂのうちの１面であって、図１〜図３において下面となる面を、発光装置の外部接続面２Ｘと称するものとする。図１と図２に示す発光装置１００は、図４において上面となる光取り出し面２Ａを、正面側に位置させた状態を示している。

（リードフレーム）
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。

第一リードフレーム１０は、発光素子１が実装される実装面となる第一上面１１と、その反対側の面である第一下面１２とを有する。第一リードフレーム１０は、第一上面１１を樹脂成形体３０から部分的に露出させており、他の一部を樹脂成形体３０内に埋め込まれて固定されている。第一リードフレーム１０の第一上面１１は、樹脂成形体３０に形成される素子載置凹部３３の底面に露出する第一露出領域１１Ａと、樹脂成形体３０に被覆される第一被覆領域１１Ｂとを備えており、この第一露出領域１１Ａを発光素子１を実装する実装領域としている。

第二リードフレーム２０は、発光素子１と電気的に接続するための接続面となる第二上面２１と、その反対側の面である第二下面２２とを有する。第二リードフレーム２０は、第二上面２１を樹脂成形体３０から部分的に露出させており、他の一部を樹脂成形体３０内に埋め込まれて固定されている。第二リードフレーム２０の第二上面２１は、樹脂成形体３０に形成される素子載置凹部３３の底面に露出する第二露出領域２１Ａと、樹脂成形体３０に被覆される第二被覆領域２１Ｂとを備えており、この第二露出領域を、発光素子１に電気接続される接続領域としている。

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、樹脂成形体３０に被覆されるインナーリード部１０Ａ、２０Ａと、インナーリード部１０Ａ、２０Ａから延在して樹脂成形体３０の側面２Ｂの近傍に配置されるアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂとを備えている。図８と図９に示す第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０は、離間領域１９と反対側の端部をＬ字状に折曲して、アウターリード部１０Ｂ、２０Ｂを第一の方向に対して交差する方向、図においては直交する方向に引き出している。図に示すパッケージ２は、アウターリード部１０Ｂ、２０Ｂを、共に外部接続面２Ｘ側に引き出しており、さらに、引き出されたアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂを、図２に示すようにパッケージ２の表面に沿って折曲して、外部との接続用の端子領域としている。ただ、パッケージは、図示しないが、第一リードフレームと第二リードフレームのアウターリード部を第一の方向に引き出して、パッケージの対向する側面の近傍に配置することもできる。

第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０は、第一上面１１と第二上面２１が同一平面上に位置するように樹脂成形体３０に保持される。第一リードフレーム１０は、パッケージ２の長さ方向である第一の方向、すなわち、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０とが対向する方向において、第二リードフレーム２０よりも長く構成されている。言い換えると、リードフレームは、図９に示すように、第二リードフレーム２０のインナーリード部２０Ａの長さ（Ｌ２）を第一リードフレーム１０のインナーリード部１０Ａの長さ（Ｌ１）よりも短くしている。そして、図に示すパッケージ２は、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０との離間領域１９を、パッケージ２の素子載置凹部３３の底面の第一の方向における中心線ｍ（図においては左右の中心線）から偏在させる状態で配置している。図４に示すパッケージ２は、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９を、第二リードフレーム２０側（図において右側）に偏在させており、図４に示すように、素子載置凹部３３の中央領域において、第一リードフレーム１０の第一露出領域１１Ａに発光素子１を配置している。

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、パッケージ２から外部に引き出されるアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂを同じ構造としている。図９に示すアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂは、インナーリード部１０Ａ、２０Ａから直線状に延長された引き出し部と、この引き出し部の途中に連結されて外側に延出する延出部とを備えている。図９に示すアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂは、引き出し部と延出部の連結部分の外側において引き出し部を切断（図において一点鎖線で示す位置）しており、図２に示すように、引き出し部をパッケージの外部接続面２Ｘに沿って折曲すると共に、延出部をパッケージの両側の側面２Ｂに沿って折曲して外部接続できるようにしている。このアウターリード部１０Ｂ、２０Ｂは、一対の端子領域を構成する。また、アウターリード部１０Ｂ、２０Ｂの大部分を樹脂成形体３０の最大外形より内側に収納可能なように、樹脂成形体３０には窪みが形成されている。

以上の第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０は、導電率の高い金属材料、例えばＣｕやＦｅ等で構成される。特に、熱伝導性と機械的強度の観点から、ＣｕとＦｅの合金が好ましい。また、反射率を高めるため表面を金属膜で被覆することが好ましい。金属膜としては、例えばＡｇ（Ａｇ合金を含む）が好適に利用できる。より詳細には、原子拡散や腐食抑制の観点において、Ａｇの下地として、少なくともＮｉを含み、特にＮｉを第１層（下地の最深層）に含むのが良く、好ましくはＮｉ／Ｐｄ、又はＮｉ／Ａｕ、又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ（順序はＮｉ側が深層）を形成すると良い。金属膜の形成方法としては、例えば、めっきが好ましい。

（樹脂成形体３０）
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。

樹脂成形体３０は、第一リードフレーム１０の第一上面１１及び第二リードフレーム２０の第二上面２１に対向して形成される第一成形部３１と、第一リードフレーム１０の第一上面１１の反対側の第一下面１２及び第二リードフレーム２０の第二上面２１の反対側の第二下面２２に対向して形成される第二成形部３２とを備えている。

樹脂成形体３０は、発光素子１を載置するための素子載置凹部３３を第一成形部３１に形成しており、この素子載置凹部３３において発光領域を構成している。この素子載置凹部３３は、底面に、第一リードフレーム１０の第一上面１１と第二リードフレーム２０の第二上面２１を露出させている。素子載置凹部３３の側壁面は、その底面に実装した発光素子１の光が、樹脂成形体３０の光取り出し面２Ａ側に出やすい形状とすることが好ましく、例えば、図４に示すように、光取り出し面２Ａに向かって徐々に広がる傾斜面とすると良い。また、樹脂成形体３０は、第一下面１２と第二下面２２を被覆するように、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０を第二成形部３２により支持している。

（射出成形用金型６０）
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。

第一金型６１は、第一リードフレーム１０の第一上面１１及び第二リードフレーム２０の第二上面２１に対向して配置されて、樹脂成形体３０の第一成形部３１を形成する。第一金型６１は、第一成形部３１に素子載置凹部３３を形成する凸部６３を有している。第一金型６１は、凸部６３の頂面を、第一リードフレーム１０の第一上面１１及び第二リードフレーム２０の第二上面２１に接触させる状態で配置されて、第一リードフレーム１０の第一上面１１及び第二リードフレーム２０の第二上面２１を素子載置凹部３３の底面に露出させる。この露出部分が、第一露出領域１１Ａと第二露出領域２１Ａとなる。

第二金型６２は、第一リードフレーム１０の第一下面１２及び第二リードフレーム２０の第二下面２２に対向して配置されて、樹脂成形体３０の第二成形部３２を形成する。さらに、第二金型６２は、成形室６５の内面に連続するように、樹脂材料６８を注入するゲート６４を有している。なお、本実施の形態において、ゲート６４は、１つのパッケージにつき１つである。

ここで、樹脂材料を射出成形用金型の成形室に射出して樹脂成形体を成形する場合、一般に、リードフレームを上下に分割された金型で直接挟み込まない、いいかえるとリードフレームの上下に樹脂がある構造では、リードフレームの上面、特に実装面となる第一リードフレームの第一上面側に樹脂バリが発生し易くなる。それは、成形室に配置される第一リードフレームと第二リードフレームとでは、第一リードフレームの方が第二リードフレームよりも長く構成されるので、成形室への樹脂注入時における樹脂の射出圧により、第一リードフレームの先端側がばたつきやすいからである。これは、溶融粘度の低い熱硬化性樹脂において特に顕著である。例えば、素子載置凹部の底面に樹脂バリが大量に発生すれば、この樹脂バリを除去する作業の手間が増すという問題があった。樹脂バリの除去作業は一般に必須であるものの、樹脂バリの面積が大きくなるほど、また、樹脂バリの厚さが厚くなるほど、除去作業もこれに比例して大きくなるため、樹脂バリの発生を極力抑えることが好ましい。

そこで、本実施形態にかかる製造方法では、樹脂注入時において、射出成形用金型６０の成形室６５に樹脂材料６８を注入する位置を、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９から離した位置とすることで、射出される樹脂材料６８の射出圧によって第一リードフレーム１０の先端側がばたつくのを抑制する。

このことを実現するために、本実施の形態では、第一リードフレーム１０は、凸部６３の頂面の第一の方向の中央よりも第二リードフレーム２０側に延伸しており、ゲート６４は、第一下面１２と対向し且つ凸部６３の頂面の第一の方向の中央よりも第二リードフレーム２０から遠い側にある。より詳細には、図５に示す射出用金型６０は、第二金型６２に設けられるゲート６４の位置を成形室６５の第一の方向における中心線ｍから偏在して配置している。図に示す第二金型６２は、射出成形用金型６０にセットされる第一リードフレーム１０の第一下面１１と対向する位置であって、射出成形用金型６０の成形室６５の第一の方向（図において左右方向）における中心線ｍに対して、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９から離れる方向に偏在した位置から、成形室６５に樹脂材料６８を注入できるようにゲート６４を設けている。この位置にゲート６４を配置することで、図６Ｂの模式断面図に示すように、樹脂成形体３０を射出成形する際、射出用金型６０内に注入された樹脂材料６８を第一リードフレーム１０の先端側から離れた位置である後端側に射出して、樹脂材料６８の射出の勢いによって第一リードフレーム１０の先端側がばたつくのを抑制する。なお、第一の方向におけるゲート６４の中心と中心線ｍとの距離は、適宜設定できるが、例えば第一リードフレーム１０のインナーリード部１０Ａの長さ（Ｌ１）の５％〜７０％であり、Ｌ１の１０％〜６０％であることが好ましく、Ｌ１の１５％〜５０％であることがより好ましい。

また、成形室６５に注入される樹脂材料６８は、図６Ｃに示すように、ゲート６４の近傍から徐々に充填されていき、その後、成形室６５の全体に充填される。したがって、第一リードフレーム１０の第一下面１２側においては、まず、ゲート６４と対向する後端側に樹脂材料６８が充填され、その後、第一リードフレーム１０の先端側（離間領域１９側）に広がっていく。このため、樹脂材料６８が第一リードフレーム１０の先端部付近に達するころには、第一リードフレーム１０の後端側には樹脂材料６８が充填されており、第一リードフレーム１０の後端側に充填された樹脂材料６８が第一リードフレーム１０を第一金型６１の凸部６３に向かって押圧することで第一リードフレーム１０の上面側に樹脂材料６８が侵入するのを抑制する効果もある。

以上のようにして、第一リードフレーム１０の上面側において、樹脂バリの発生が抑制される。また、この注入位置は、第二リードフレーム２０の先端からも離れた位置となるので、第二リードフレーム２０の上面側においても樹脂バリの発生が抑制される。

さらに、樹脂注入時における樹脂材料の注入位置つまりゲート６４の位置は、パッケージ２又は第二金型６２の平面視において、第一金型６１の凸部６３の頂面と第一リードフレーム１０の第一上面１１とが対向する対向領域、すなわち、素子載置凹部３３の底面を構成する領域である第一露出面１１Ａと重なる位置とする。これにより、樹脂注入工程において、第一リードフレーム１０の第一下面１２に向かって射出される樹脂材料６８が第一下面１２に当たる状態で、第一リードフレーム１０に作用する押圧力を、第一上面１１側で接触する第一金型６１の凸部６３の頂面で受けることができる。このため、第一リードフレーム１０に作用する押圧力の反動で第一リードフレーム１０の先端側が凸部６３から離れる方向に移動して凸部６３との間に隙間ができるのを抑制して、樹脂バリの発生を抑制できる。また、ゲート６４は、第二金型６２の平面視において、凸部６３の頂面の縁と重なる位置にあってもよい。

このようにして成形される樹脂成形体３０は、樹脂材料６８が注入された位置に、樹脂材料６８を注入するゲート６４の痕であるゲート痕３４を有することができる。図３と図４に示す樹脂成形体３０は、光取り出し面２Ａと反対側の底面２Ｃに樹脂を注入する工程で形成されたゲート痕３４を有している。このゲート痕３４は、樹脂成形時において、射出成形用金型６０に樹脂材料を注入するためのゲート６４の痕である。なお、「ゲート痕」とは、射出成形用金型６０内への樹脂材料の注入口であるゲート６４の痕跡として樹脂成形体３０に形成される凹凸形状である。ゲート痕３４の形状は、射出成形用金型６０に設けられるゲート６４の形状により異なるが、図５に示す射出成形用金型６０は、成形室６５に繋がる円筒状の筒部６６を有するゲート６４を備えている。したがって、図３と図４の樹脂成形体３０に形成されるゲート痕３４は、樹脂成形体３０の外表面に形成された突起であって、窪みの内側に形成される。本実施形態に係るパッケージ２では、ゲート痕３４は樹脂成形体３０の底面２Ｃ（背面）の片側であって、底面２Ｃの中心から偏在した位置に形成されている。

このパッケージ２は、樹脂成形体３０が樹脂材料の注入位置にゲート痕３４を有することで、この樹脂成形体３０が、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９から離れる方向に偏在した位置から樹脂材料６８が注入されて樹脂成形されたことを視認することができる。このため、この発光装置１００は、このゲート痕３４を目印として、樹脂成形体３０のいずれの側に第一リードフレーム１０が埋設されているのかを容易に判断できる。したがって、仮にパッケージ２の外形や外観が左右や上下に対称な形状であっても、第一リードフレーム１０及び第二リードフレーム２０が埋設された側をゲート痕３４の位置から容易に判定できる。

このパッケージ２は、樹脂成形体３０の底面２Ｃの中央部には、窪みを伴うゲート痕が形成されない。このため、この樹脂成形体３０は、中央部の底面側を窪みが形成されない肉厚な構造として、高い強度が得られる。つまり、樹脂成形体３０（第二成形部３２）における、第一下面１２の直下を被覆し且つ第一の方向の中央よりも第二リードフレームから遠い側にある領域を第一領域、第一下面の直下を被覆し且つ第一領域より第二リードフレームに近い側にある領域を第二領域とした場合、第一領域の下面（底面）にゲート痕３４（突起を内側に含む窪み）を有するため、第二領域の平均肉厚は、第一領域の平均肉厚より大きくなっている。図１〜図３に示すように、パッケージ２を扁平な略直方体状とするサイドビュータイプの発光装置においては、パッケージ２の全長（Ｌ）に対して厚さ（ｄ）が小さく形成されるので、樹脂成形体３０の中央部では応力が集中しやすく、中央部を肉薄とするとこの部位にクラック等が生じる虞がある。これに対して、本実施形態に係るパッケージ２では、窪みを伴うゲート痕３４を樹脂成形体３０の中央部から離れた位置に配置するので、中央部を肉厚にして高い強度を得ることができる。

さらに、図３に示すように、樹脂成形体３０に残存するゲート痕３４を外表面に形成された窪み内に配置とする構造は、ゲート痕３４が樹脂成形体３０の外表面から大きく突出するのを回避してパッケージの外観を綺麗にできる。また、この発光装置１００は、樹脂成形体３０を成形する際に、図５に示すように、第二金型６２に設けるゲート６４の先端を第一リードフレーム１０により接近させる状態で配置することによって窪みが形成されるので、ゲート６４から注入される樹脂材料６８を、第一リードフレーム１０の第一下面１２の所定の位置に向かってより正確に射出できる利点もある。

なお、ゲート６４の形状すなわち樹脂注入口の断面形状（ゲート痕３４も同様）は、適宜選択できるが、小さい径で大きい断面積が得られる観点から、円形が好ましい。また、側面発光型の発光装置用の薄型のパッケージなど、ゲート６４を配置する空間に制限がある場合は、パッケージと同様に扁平な形状、例えば楕円形、又は小判形（矩形の両側に半円が繋がった形状）も好ましい。

（樹脂材料）
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と対向する位置であって、第一の方向における成形室６５の中心線ｍに対して、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９から離れた位置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の先端側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。

また、樹脂成形体３０は、反射率を高めることで、発光素子１からの光を効率よく反射させて外部に取り出すことができる。このため、白色など、反射率の高い色とする。例えば、樹脂成形体３０中に酸化チタン（ＴｉＯ₂）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の白色顔料を混合することが好ましい。特に、酸化チタンは、光隠蔽性に優れ、好ましい。このほか、樹脂成形体３０中には、シリカ、酸化アルミニウム、ガラス、チタン酸カリウム、珪酸カルシウム（ワラストナイト）等の強化剤又は充填剤を混合してもよい。

（発光素子１）
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１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。この発光素子１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、Ｉｎ_xＡｌ_YＧａ_1-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。

発光素子１は、パッケージ２に収納され、パッケージ２の素子載置凹部３３の底面に露出する第一リードフレーム１０の第一上面１１に実装される。発光素子１は一個のみを実装する他、複数個の発光素子を第一リードフレームに実装することもできる。あるいは、第一リードフレームと第二リードフレームの其々に発光素子を一以上ずつ実装することもできる。また、一以上の発光素子がフリップチップ実装される場合は、第一リードフレームと第二リードフレームを跨ぐように実装される。

発光素子１としては、様々な発光波長の発光ダイオードを利用することができる。特に、白色の発光を得るには、青色を発光する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光を発する蛍光体、又は青色光を吸収して緑色光を発する蛍光体及び赤色光を発する蛍光体とを組み合わせる方法が好ましい。

（封止部材５０）
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。

封止部材５０の材料は、絶縁性を有し、半導体発光素子から出射される光を透過可能な材料であることが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、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種類以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂が好ましく、特にメチル−フェニルシリコーン樹脂が好ましい。さらに、封止部材は、有機物に限られず、ガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物を用いることもできる。

（波長変換部材４０）
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。

このような構成により発光装置１００は、発光素子１が発する第一波長の光と、波長変換部材４０が発する第二波長の光とが混色された混色光を出力することができる。例えば、発光素子に青色ＬＥＤを、波長変換部材にＹＡＧ等の蛍光体を用いれば、青色ＬＥＤの青色光と、この青色光で励起されて蛍光体が発する黄色光の蛍光とを混合させて得られる白色光を出力する発光装置を構成できる。

（側面発光型の発光装置）
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。

（発光装置の製造方法）
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。

（１）セット工程
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１６、２６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、第二リードフレーム２０を形成する。

次に、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０を射出成形用金型６０にセットする。リードフレームを上下に分割された射出成形用金型６０の第一金型６１と第二金型６２の間に配置して挟み込む。この際、第一上面１１及び第二上面２１が第一金型６１の凸部６３の頂面に接触するようにセットする。

（２）樹脂注入工程
この工程では、図６Ｂのように、第二金型６２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と対向する位置であって、第一の方向における成形室６５の中心線ｍに対して、第一リードフレーム１０と第二リードフレーム２０の離間領域１９から離れた位置であって、平面視において、第一上面１１の第一露出面１１Ａ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対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。

なお、この例では、樹脂成形体３０の素子載置凹部３３の底面には、第一リードフレーム１０及び第二リードフレーム２０の先端部が完全に露出しているが、必ずしも完全に露出している必要はない。つまり、素子載置凹部の底面において、第一リードフレーム及び第二リードフレームの一部が樹脂成形体に埋っていてもよい。

（３）樹脂成形工程
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。

なお、必要に応じて、このようにして得られた樹脂成形体３０から樹脂バリを除去してもよい。樹脂バリは、少なくともパッケージ２の素子載置凹部３３の底面において、発光素子１を載置する領域及びワイヤボンディングを行う際には、ボンディングの領域に対して行う。言い換えると、発光素子１を実装し電気接続を得るための領域を確保すれば足り、これ以外の領域については樹脂バリを敢えて除去する必要はない。例えば、第一リードフレームと第二リードフレームが経年劣化して、反射率が低下することがある。例えば第一リードフレームと第二リードフレームの表面を被覆する金属材料にＡｇを用いる場合、硫化によって変色して反射率が低下することがある。よって、意図的に樹脂バリを凹部の底面に残すことにより、Ａｇの樹脂成形体３０から露出された領域の面積を相対的に小さくすることで、このような経年劣化が生じる面積を小さくして、経年劣化による出力の低下を抑える効果も期待できる。

（４）実装工程
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を実装面として、発光素子１を実装する。実装の方法としては、接着剤で発光素子を第一上面１１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。

このようにして、パッケージ２に発光素子１を実装・封止した後、図９に示すように、リードフレームシートをカット（図において一点鎖線で示す位置）して、個片化したパッケージ２を得ることができる。

以上のように、本発明の一実施の形態に係る発光装置、並びにパッケージ及びその製造方法は、液晶ディスプレイのバックライト等のように、極めて薄型の発光部品を必要とする装置を使用する装置に利用可能である。また、ＬＥＤディスプレイとして大型テレビ、ビルボード、広告、交通情報、立体表示器、照明器具等に利用できる。特に装置の小型化、低コスト化、自動化及び設計自由度を高めるのに適している。

１００…発光装置
１…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
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
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
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
６５…成形室
６６…筒部
６８…樹脂材料

Claims

第一方向に長い側面を光取り出し面とする側面発光型発光装置用のパッケージの製造方法において、
前記第一方向及び前記第一方向と直交する第二方向に延長する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、
前記第一方向及び第二方向に延長する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前記第一方向に並置された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、１つのパッケージにつき１つの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及び前記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接するように挟んで成形室を形成する工程と、
前記ゲートから前記成形室に樹脂材料を注入して該樹脂材料を硬化又は固化させ、前記第一下面と第二下面とを前記樹脂材料で被覆して前記第一リードフレーム及び第二リードフレームを前記樹脂材料で支持する工程とを含み、
前記第一リードフレームは、前記凸部の頂面の前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレーム側に延伸しており、
前記ゲートは、前記第一下面と対向し且つ前記凸部の前記第一方向の頂面の中央よりも前記第二リードフレームから遠い側にあり、
前記樹脂材料を前記成形室に注入する工程において、前記ゲートから前記樹脂材料を前記第一リードフレームの、前記第二リードフレームと離間された端縁とは反対側の端縁側に射出する、側面発光型発光装置用の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、
前記ゲートが、前記第一上面側から見たときに、前記凸部の頂面と前記第一上面とが対向する対向領域と重なる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、
前記ゲートが、前記第一上面側から見たときに、前記凸部の頂面の縁と重なる位置にあ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１〜４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５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１〜６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、
前記樹脂材料が、酸化チタンを含むパッケージの製造方法。
請求項１〜７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、
前記第二方向において、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。
第一方向に長い側面を光取り出し面とする側面発光型発光装置用のパッケージにおいて、
前記第一方向及び前記第一方向と直交する第二方向に延長する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、
前記第一方向及び第二方向に延長する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前記第一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、
前記第一リードフレームは、前記素子載置凹部の底面の前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレーム側に延伸しており、
前記樹脂成形体は、
前記第一下面の直下を被覆し且つ前記第一方向の中央よりも前記第二リードフレームから遠い側にある第一領域と、
前記第一下面の直下を被覆し且つ前記第一領域より前記第二リードフレームに近い側にある第二領域と、を含み、
前記第一領域の下面に、前記樹脂成形体の成形時の樹脂材料を注入する１つのゲートの痕を内側に含む窪みを有し、
前記第二領域の平均肉厚は、前記光取り出し面と直交する断面視において、前記第一領域の平均肉厚より大きく、
前記ゲート痕は、前記第一リードフレームの、前記第二リードフレームと離間された端縁とは反対側の端縁側と対向する位置に設けられる側面発光型発光装置用のパッケージ。
請求項９に記載のパッケージであって、
前記窪みは、前記第一上面側から見たときに、前記第一上面の前記素子載置凹部の底面を構成する領域と重なる位置にあるパッケージ。
請求項９又は１０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１１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９〜１２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９〜１３のいずれか一項に記載のパッケージであって、
前記第二方向において、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９〜１４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側面発光型発光装置。