KR101669281B1 - 발광 장치 - Google Patents

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사이끼 야마모또
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

소형이며 광 취출 효율이 높은 발광 장치를 제공한다. 도전 부재에 재치된 보호 소자와, 상기 도전 부재 상에 형성되는 대좌부를 갖고, 상기 보호 소자의 적어도 일부가 상기 대좌부에 의해 덮여지고, 상기 대좌부의 상면에 발광 소자가 재치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.

Description

발광 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 반도체 발광 소자를 이용한 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 보호 소자가 탑재되어 있는 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 소형ㆍ박형화를 목적으로 하여, 표면 실장형의 발광 장치가, 램프형의 발광 장치를 대신하여 많이 사용되도록 되고 있다.
이 표면 실장형의 발광 장치는, 지지체(패키지)의 내부에 발광 소자가 구비되고, 발광 소자의 정부의 전극이 각각 접속되는 플러스 및 마이너스의 전극으로서 리드 프레임 단자가 일체 성형되어 구성되어 있다. 이 발광 장치는, 예를 들면, 정전기가 생기기 쉬운 환경에서 이용되는 경우에는, 정전 내압에 대하여 보다 강한 것이 요구되기 때문에, 발광 소자 외에, 제너 다이오드 등의 보호 소자가, 발광 소자에 근접하도록 설치되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 등).
[특허문헌1]일본특개평11-54804호공보
그러나, 지지체 상에서, 보호 소자를 발광 소자에 근접하여 병설하면, 보호 소자의 재치 영역이나, 와이어를 본딩하기 위한 충분한 영역을 확보하지 않으면 안되고, 이 때문에, 리드 프레임이나 지지체를 크게 할 필요가 있어, 발광 장치의 소형화에는 한계가 있었다. 또한, 발광 소자로부터의 광이 보호 소자에 흡수되거나, 보호 소자에 차광되거나 함으로써, 발광 장치 전체로서 광 취출 효율이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 보호 소자가 내장된 지지체에서, 소형이며 광 취출 효율이 높은 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 발광 장치는, 도전 부재에 재치된 보호 소자와, 상기 도전 부재 상에 형성되는 대좌부(臺座部)를 갖고, 상기 보호 소자의 적어도 일부가 상기 대좌부에 의해 덮여지고, 상기 대좌부의 상면에 발광 소자가 재치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 보호 소자는 상기 대좌부에 내포되어 있는 것이 바람직하다.
이 발광 장치에서는, 상기 도전 부재는 지지체 상에 배치되어 있고, 상기 대좌부는 상기 지지체로부터 돌출되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지체와 상기 대좌부가 동일한 재료에 의해 일체로 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 지지체와 상기 대좌부가 다른 재료에 의해 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 지지체는 개구를 갖고, 상기 대좌부는 상기 개구에 수납되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개구의 저면에 상기 도전 부재의 일부가 노출되어 있고, 그 노출된 도전 부재와 상기 발광 소자가 와이어에 의해 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 대좌부의 측면의 일부는, 상기 개구를 형성하는 벽면과 결합되어 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치에 의하면, 보호 소자가 내장된 지지체에서, 소형이며 광 취출 효율이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 장치의 실시 형태를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 발광 장치의 실시 형태를 도시하는 개략 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 발광 장치의 일부를 도시하는 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 발광 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 개략 단면 사시도.
도 5는 본 발명의 발광 장치의 또 다른 실시 형태를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 발광 장치의 또 다른 실시 형태를 도시하는 개략 단면 사시도.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 단，이하에 설명하는 실시 형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 발광 장치를 예시하는 것으로서, 본 발명은 발광 장치를 이하의 것에 특정하지 않는다. 또한, 본 명세서는 특허 청구 범위에 나타내어지는 부재를, 실시 형태의 부재에 특정하는 것은 결코 아니다. 특히 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것만으로 한정한다는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다. 또한, 각 도면이 도시하는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확하게 하기 위해서 과장하고 있는 경우가 있다. 또한 이하의 설명에서, 동일한 명칭, 부호에 대해서는 동일 혹은 동질의 부재를 나타내고 있어, 상세 설명을 적절히 생략한다. 또한, 본 발명을 구성하는 각 요소는, 복수의 요소를 동일한 부재로 구성하여 하나의 부재에서 복수의 요소를 겸용하는 양태로 하여도 되고, 반대로 하나의 부재의 기능을 복수의 부재에서 분담하여 실현할 수도 있다. 또한, 일부의 실시예, 실시 형태에서 설명된 내용은, 다른 실시예, 실시 형태 등에 이용 가능한 것도 있다.
<실시 형태 1>
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태를 나타내는 것으로, 도 1은 발광 장치의 개략 외관 사시도, 도 2는 발광 장치의 단면 사시도, 도 3은 발광 장치의 부분 단면 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 발광 장치(100)는, 도전 부재(103a)에 재치된 보호 소자(106)와, 도전 부재(103a) 상에 형성되는 대좌부(105)를 갖는다. 여기서, 보호 소자(106)는, 대좌부(105)에 내포되어 있고, 대좌부(105)의 상면에는, 발광 소자(104)가 재치되어 있다. 이와 같이, 보호 소자(106)를 대좌부(105)에 내포함으로써, 이하와 같은 효과가 얻어진다. 우선, 보호 소자(106)의 재치면과 발광 소자(104)의 재치면이, 동일 면 상에 없기 때문에, 보호 소자(106)의 재치 영역이나, 와이어(107)를 본딩하기 위한 충분한 영역을 확보할 필요가 없고, 이에 의해 한 쌍의 도전 부재(103a, 103b) 및 지지체(101)를 크게 할 필요가 없다. 또한, 보호 소자(106)에 발광 소자(104)의 광이 흡수되는 일도 없어, 소형이며 광 취출 효율이 높은 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 도전 부재(103a 및 103b)는, 지지체(101)의 표면 상에 배치되고, 지지체(101)에는 개구(102)가 형성되어 있다. 또한, 지지체(101)에 의해 일체적으로 고정된 정부의 도전 부재(103a 및 103b)(즉, 전극 부재(103a 및 103b)의 적어도 일부를 지지체(101)의 내부에 포함하도록 고정)를 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 발광 장치(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 지지체(101)의 개구(102) 내에 대좌부(105)가, 지지체(101)와 일체적으로 형성되어 있고(즉, 대좌부(105)를 지지체(101)에 대하여 움직이지 않도록 고정), 이 대좌부(105)의 내부에 보호 소자(106) 및 보호 소자와 도전 부재(103b)를 전기적으로 접속하는 와이어(107)가 내포되어 있다. 또한, 이 대좌부(105)의 상부에는, 발광 소자(104)가 재치되어 있고, 개구(102)의 저면으로부터 노출된 도전 부재(103a 및 103b)와, 와이어(107)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 개구(102) 내에 대좌부(105)를 수납함으로써, 발광 소자(104)의 재치 위치를, 개구(102)의 개구측에 가깝게 할 수 있다. 바꿔 말하면, 개구(102)의 저면에 발광 소자(104)를 재치하는 경우와 비교하여, 높은 위치에 발광 소자(104)를 배치할 수 있기 때문에, 개구(102) 내에서 흡수되는 광량을 감소시켜, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 정부의 도전 부재(103a와 103b) 사이에 대좌부(105)를 형성함으로써, 도전 부재(103a와 103b) 사이가 지지체를 형성하는 부재에 의해 완전하게 차단되기 때문에, 도전 부재(103a와 103b) 사이의 표면상 거리가, 대좌부(105)를 형성하지 않은 경우와는 비교가 되지 않을 정도로 멀어진다. 이에 의해, 도전 부재, 예를 들면, 리드 프레임 재료의 이온 마이그레이션에의 내성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하게 되어, 종래에서는 사용 불가능하였던 환경에서의 사용도 가능한 발광 장치로 된다.
이하, 본 실시 형태의 발광 장치(100)의 각 구성에 대하여 상술한다.
<지지체(101)>
지지체는, 도전 부재(103a, 103b)를 그 표면에 배치하고, 그 위에 보호 소자(106)를 재치시켜, 발광 소자(104), 보호 소자(106), 도전 부재(103a, 103b)에 대하여 절연성을 확보할 수 있는 것이면, 어떠한 재료에 의해 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등, 구체적으로는，폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등의 수지, 또한, 글래스 에폭시 수지, BT 레진, 세라믹 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지를 이용한다. 또한 이들 수지는, 적당한 강화 충전재를 배합한 조성물이어도 된다. 예를 들면, 글래스 섬유가 일반적이지만, 탄소 섬유, 폴리아미드 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 석고 섬유, 황동 섬유, 스틸 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 휘스커 등을 배합한 섬유 강화 조성물 외에, 분말 형상, 입자 형상, 판 형상, 후레이크 형상, 비즈 형상 등 다양한 형상의 아스베스트, 마이카, 탈크, 실리카, 탄산 칼슘, 글래스, 클레이, 와라스테나이트, 산화 티탄 등을 배합한 그 밖의 무기 충전재 강화 조성물을 들 수 있다.
지지체(101)에는, 발광 소자(104)가 재치된 대좌부(105)를 수납하는 개구(102)가 형성되어 있어도 된다. 이 때, 개구(102)의 측면이, 개구 단연을 향하여 점차로 폭이 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 개구(102)의 저면에는, 리드 프레임(103a 및 103b)의 일부가 노출되어 있고, 이 노출면과 발광 소자(104)의 정부의 전극을 와이어(107)로 접속함으로써, 전기적 도통을 취할 수 있다.
지지체(101)는, 개구(102)를 갖지 않아도 된다. 이 경우, 지지체(101)는 판 형상으로 형성되고, 그 판 형상의 지지체(101)의 표면으로부터, 대좌부(105)가 돌출되어 형성된다.
<대좌부(105)>
대좌부(105)는, 보호 소자(106)를 내포(또는 포함)하고, 발광 소자(104)의 탑재부로서 기능하는 부분이다. 대좌부(105)는, 지지체(101)와 별도의 공정에서 동일한 부재 혹은 다른 부재에 의해 형성되어도 되고, 지지체(101)와 동시에, 일체로 형성할 수도 있다. 대좌부(105)의 내부는, 공동이어도 되고, 성형 부재로 메워져 있어도 된다. 또한, 여기서 말하는 「내포(또는 포함)」란, 보호 소자(106)의 외표면이 완전하게 덮혀져 있는 상태를 말하고, 보호 소자(106)의 저면이 도전 부재에 실장되어 있는 경우에서는, 보호 소자의 측면과 상면이 외부에 노출되지 않는 상태로 덮혀져 있는 것을 말한다.
보호 소자(106)가, 대좌(105)의 개구(102) 내에서 노출되어 있지 않음으로써, 보호 소자(106)에 발광 소자(104)의 광이 흡수되는 일이 없다. 이 때문에 발광 장치(100)에서는, 발광 소자(104)로부터의 광을 보다 높은 효율로 취출할 수 있다.
대좌부(105)가 보호 소자(106)를 내포하는 전술한 실시 형태는, 본 발명의 보다 적절한 실시 형태이다. 본 발명은, 이 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 대좌부(105)가 보호 소자(106)의 적어도 일부를 덮는 실시 형태를 포함한다.
즉, 대좌부(105)가 보호 소자(106)의 일부를 포함하고, 보호 소자(106)의 나머지 부분이 대좌(105)의 외측에 위치하는 실시 형태도 본 발명에 포함된다.
이 경우, 보호 소자(106)의 과반(예를 들면 보호 소자(106)의 표면적의 50% 보다 많이)이, 대좌(105)의 내부에 포함되고(또는 대좌(105)에 덮혀지고), 나머지 부분(예를 들면 보호 소자(106)의 표면적의 50% 미만)이 대좌(105)의 외측에 위치하는 것이 바람직하다.
보호 소자(106)의 일부가 대좌부(105)의 외측에 위치하여 대좌부(105)로부터 노출되어 있는 경우, 보호 소자(106)는 대좌부(105)의 상면 및/또는 측면으로부터 노출되어도 된다. 그러나, 바람직하게는, 대좌부(105)의 최상면으로부터는 보호 소자(106)가 노출되지 않는 것이 바람직하다.
대좌부(105)의 최상면은 발광 소자(104)의 재치면으로 되고, 이 재치면에 광 흡수체로 되는 보호 소자(106)의 일부가 위치하면 발광 소자(104)로부터의 광이 흡수되기 때문이다. 따라서, 보호 소자(106)의 일부를 노출시키는 경우에는, 발광 소자의 재치면보다도 하부에서 노출시키는 것이 바람직하다.
도 4는 보호 소자(106)의 일부가 대좌부(105)의 외측에 위치하는 경우의 바람직한 실시 형태에 따른 발광 장치(100A)를 도시하는 개략 단면 사시도이다.
발광 장치(100A)에서는, 대좌부(105)의 측면은 계단 형상으로 형성되어 있고, 그 계단면(대좌부(105)의 최상면(재치면)과 대략 평행한 면)에서, 보호 소자(106)의 상면의 일부가 노출되어 있다.
즉, 보호 소자(106)의 상면의 일부가 대좌부(105)의 외측에 위치하고 있는 한편, 보호 소자(106)의 과반의 부분이, 대좌(105)의 내부에 포함되어 있다. 바꿔 말하면 보호 소자(106)는, 보호 소자(106)의 상면의 일부 이외의 부분이 대좌부(150)에 의해 덮혀져 있다.
보호 소자(106)의 일부가 대좌부(105)로부터 노출되어 있는 경우, 보호 소자(106)의 노출부는, 도 4와 같이 보호 소자(106)의 상면이어도 되고, 또한 측면이어도 된다.
또한, 도 4에 도시하는 실시 형태에서는 보호 소자(106)와 도전 부재(103b)를 전기적으로 접속하는 와이어(107)는, 대좌부(105)에 내포되어 있다.
그러나, 그 와이어(107)의 일부는 대좌부(105)의 외측에 위치하여도 된다. 도 5는 보호 소자(106)와 도전 부재(103b)를 전기적으로 접속하는 와이어(107)의 일부가 대좌부의 밖에 위치하고 있는 발광 장치(100B)를 도시하는 사시도이다.
발광 장치(100B)에서는, 대좌부(105)의 최상면인 발광 소자의 재치면에서 와이어(107)가 노출되어 있다.
와이어(107)가 대좌부(105)의 최상면(재치면)으로부터 노출됨으로써 발광 소자의 재치면에서, 무기 부재인 와이어가 차지하는 면적이 많아지기 때문에, 전체면이 수지로 이루어지는 대좌부보다도, 열화되기 어렵다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 보호 소자나 와이어를 노출시킴으로써, 보호 소자의 실장 불량(예를 들면 재치 까먹음 등)을 외관에서 검출할 수 있다.
또한, 와이어(107)는 대좌부(105)의 상면뿐만 아니라, 측면으로부터 노출되어도 된다.
대좌부(105)의 형상은, 도 2와 같은 대추형 외에, 예를 들면, 상면이 원형인 대원추형, 상면이 개구의 형상과 상사한 트랙 형상으로 이루어지는 대원추형, 직방체 등, 상면에 평탄면을 갖는 형상이면, 특별히 한정되지 않는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 박형의 발광 장치를 형성할 때에는, 대좌부(105)의 측면의 일부는, 개구(102)를 형성하는 벽면과 결합되어 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 개구를 갖는 지지체의 소형화에는, 지지체를 형성할 때의 수지 유동성의 악화에 의한 쇼트 몰드의 발생, 수지 사출압의 상승에 의한 금형 이형성의 악화나 수지 버어의 증가 등, 안정 양산을 저해하는 문제를 수반한다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지체 내에서, 가장 성형성이 나쁜 개구(102)를 형성하는 박벽부(108)의 일부를, 대좌(105)와 결합시켜, 수지에 의해 사출 성형함으로써, 박벽부(108)에의 수지 유동성을 향상시킬 수 있어, 박벽부(108)를 안정적으로 양산할 수 있다. 또한, 종래에서는 실현할 수 없었던 레벨의 박벽을 형성할 수 있기 때문에, 한정된 외형 사이즈 안에서, 발광 소자(104)의 재치면을 넓게 취할 수 있다. 이에 의해, 동일한 외형 사이즈의 발광 장치이어도, 보다 발광 면적이 큰 발광 소자를 탑재할 수 있기 때문에, 밝은 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 대좌부(105)가 수지가 사출될 때의 입구인 게이트와 접하는 면에 형성되는, 게이트 자리(109) 상에 배치됨으로써, 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 개구(102)를 형성하는 면의 폭 치수(개구(102)의 폭이 짧은 쪽)가 2㎜ 이하로 되도록 하는, 사출성형 난이도가 높은 지지체에 대하여, 효과적이다.
도 2에 도시하는 실시 형태에서, 대좌부(105)는, 개구(102)의 저면을 저면으로 하고, 선단이 평탄면으로 되고, 측면이 저면에 대하여 경사져 형성되고, 상방을 향하여 그 단면적이 작아지는 사각추대이다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 발광 소자(104)의 전극과, 도전 부재(103a, 103b)를 와이어(107)로 접속할 때에, 와이어(107)가 대좌부에 간섭하지 않도록 와이어 본딩할 수 있기 때문에, 바람직하다. 또한, 대좌부(105)의 저면에는, 도전 부재가 배치되는 것이 바람직하다. 도전 부재(103a)의 상면에 보호 소자(106)를 재치하고, 도전 부재(103b)와 보호 소자(106)를 와이어(107)로 와이어 본딩하고, 그 보호 소자(106) 및 와이어(107)를 피복하도록 하여 대좌부를 형성함으로써, 비교적 용이하게 보호 소자를 내포할 수 있다. 또한, 대좌부(105)에 도전 부재(103a, 103b)가 매립됨으로써, 발광 소자(104)로부터 생긴 열을 도전 부재(103a, 103b)를 통하여 방열할 수 있다.
또한, 대좌부(105)의 높이는, 예를 들면, 50∼400㎛이다.
<도전 부재(103a, 103b)>
도전 부재(103a, 103b)는, 보호 소자(106) 및 발광 소자(104)와 전기적으로 접속되는 것이다. 지지체 상에 형성되는 배선 패턴이어도 되고, 또한, 지지체에 매설되는 리드 프레임이어도 된다. 리드 프레임은, 실질적으로 판 형상이면 되고, 파형판 형상, 요철을 갖는 판 형상이어도 된다. 그 두께는 균일하여도 되고, 부분적으로 두껍게 되어도 또는 얇게 되어도 된다. 리드 프레임을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 열 전도율이 비교적 큰 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로 형성함으로써, 반도체 소자에서 발생하는 열을 효율적으로 외부에 전달, 방열할 수 있다. 예를 들면, 발광 장치용에 이용되는 경우에는, 200W/(mㆍK) 정도 이상의 열 전도율을 갖고 있는 것, 비교적 큰 기계적 강도를 갖는 것, 혹은 펀칭 프레스 가공 또는 에칭 가공 등이 용이한 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 구리, 알루미늄, 금, 은, 텅스텐, 철, 니켈 등의 금속 또는 철-니켈 합금, 인청동 등의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 리드 프레임의 표면에는, 탑재되는 발광 소자(104)로부터의 광을 효율적으로 취출하기 위해서 반사 도금이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 반사 도금이 실시된 리드 프레임 표면의 광택도는, 바람직하게는 0.2 이상, 보다 바람직하게는 1.0 이상이다. 이러한 광택도는, GAM사제의 Densitmeter Model 144의 광도계를 이용하여 그 값을 검출하였을 때의 값이며, 그 GAM값이 1.0에 가까울수록 광택도가 높고 또한 GAM값이 0에 가까울수록 광택도가 낮은 것을 나타낸다.
또한, 발광 장치가 소형, 박형화되는 것에 수반하여, 지지체(101) 내부에서 리드 프레임이 매립되어, 고정되는 부분이 작아지기 때문에, 지지체 내부에 매립되는 부분에, 앵커 형상을 형성해 두는 것이 바람직하다. 특히, 리드 프레임이 지지체의 외표면으로부터 돌출되어 있는 방향에 대하여, 앵커 효과를 갖게 할 수 있는 위치에, 절결, 볼록 등의 형상을 형성해 둠으로써, 리드 프레임이 고정되어, 강도가 증가하기 때문에, 바람직하다.
본 실시 형태에서, 도전 부재는 리드 프레임이고, 도전 부재(103a, 103b)는, 지지체(101) 내부에 매설되고, 그 표면의 일부를 개구(102) 내에 노출시키고, 그 노출 부분에 와이어 본딩함으로써, 발광 소자(104)와의 접속을 취하고 있다. 이와 같은 와이어(107)로서는, 발광 소자(104)의 전극과의 오믹성이 양호하거나, 기계적 접속성이 양호하거나, 전기 전도성 및 열 전도성이 양호한 것인 것이 바람직하다. 열 전도율로서는, 0.01cal/Sㆍ㎠ㆍ℃/㎝ 정도 이상이 바람직하고, 또한 0.5cal/Sㆍ㎠ㆍ℃/㎝ 정도 이상이 보다 바람직하다. 작업성 등을 고려하면, 와이어의 직경은, 10㎛∼45㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이와 같은 와이어의 재료로서는, 예를 들면, 금, 구리, 백금, 알루미늄 등의 금속 및 그들의 합금을 들 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도전 부재(103a, 103b)는, 지지체(101)의 개구(102)의 길이 방향의 단부측으로서, 폭 방향에 면하는 외표면의 한쪽 측으로부터, 지지체(101)의 외부에 돌출되어 굴곡되어, 외부 단자로서 기능시키는 영역으로 되어 있다. 이와 같은 도전 부재로서, 리드 프레임의 형상이나 돌출부, 연장 방향은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 실장의 타입(예를 들면, 사이드뷰 타입, 톱 뷰 타입 등)을 고려하여, 적절히 조정할 수 있다.
<발광 소자(104)>
발광 소자로서는, LED 등의 반도체 발광 소자를 바람직하게 이용할 수 있다.
발광 소자(104)는, 그 발광 소자(104)에 전력을 공급하는 도전 부재(103a, 103b)와 전기적으로 접속된다. 발광 소자(104)는, 성장 기판 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광 소자를 바람직하게 이용할 수 있다. 성장 기판은, 예를 들면, 사파이어, 스피넬, SiC, GaN, GaAs 등, 공지의 재료를 이용할 수 있다. 또한, 사파이어와 같은 절연성 기판이 아니라, SiC , GaN, GaAs 등의 도전성 기판을 이용함으로써, p전극 및 n전극을 대향하여 배치시킬 수도 있다.
또한 필요에 따라서, 발광 소자(104)의 주위에 파장 변환 부재를 배치하고, 발광 소자의 광의 파장을 변환하여, 상이한 파장의 광으로 변환하여 출력할 수도 있다. 파장 변환 부재는, 예를 들면 개구(102) 내에 충전시키는 투광성 부재에, 발광 소자의 광에 의해 여기되어 형광을 발하는 형광체를 혼입함으로써 형성시킨 것이다. 이에 의해, 발광 소자의 광을 보다 장파장의 광으로 변환하고, 발광 소자의 광과 파장 변환 부재에 의해 변환된 장파장의 광의 혼색광을 외부에 취출하는 것이 가능하게 된다.
발광 소자(104)는, 대좌부(105)의 표면에 접합 부재를 이용한 다이 본딩에 의해 고정된다. 이와 같은 접합 부재로서, 예를 들면, 에폭시 수지, 실리콘 수지등을 이용할 수 있다.
<투광성 부재>
개구(102)는, 투광성 부재에 의해 밀봉되어 있는 것이 바람직하다. 투광성 부재는, 외력, 수분 등으로부터 발광 소자(104)를 보호할 수 있음과 함께, 와이어(107)를 보호할 수도 있다. 투광성 부재로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레아 수지 등의 내후성이 우수한 투명 수지 또는 유리 등을 들 수 있다.
또한, 투광성 부재에는, 적절히 필러나 산란재, 확산재 등을 적절히 분산시킬 수도 있다. 또한, 형광체 등의 파장 변환 부재를 혼입한 파장 변환층을 형성할 수도 있다. 확산재는, 광을 확산시키는 것으로, 발광 소자로부터의 지향성을 완화시켜, 시야각을 증대시킬 수 있다. 형광 물질은, 발광 소자(104)로부터의 광을 변환시키는 것으로, 발광 소자(104)로부터 지지체(101)의 외부로 출사되는 광의 파장을 변환할 수 있다. 발광 소자(104)로부터의 광이 에너지가 높은 단파장의 가시광인 경우, 유기 형광체인 페릴렌계 유도체, ZnCdS : Cu, YAG : Ce, Eu 및/또는 Cr로 부활된 질소 함유 CaO-Al2O3-SiO2 등의 무기 형광체 등, 다양하게 바람직하게 이용된다. 발광 장치에서 백색광을 얻는 경우, 특히 YAG : Ce 형광체를 이용하면, 그 함유량에 따라서 청색 발광 소자로부터의 광과, 그 광을 일부 흡수하여 보색으로 되는 황색계가 발광 가능하게 되어 백색계를 비교적 간단히 신뢰성 좋게 형성할 수 있다. 마찬가지로, Eu 및/또는 Cr로 부활된 질소 함유 CaO-Al2O3-SiO2 형광체를 이용한 경우에는, 그 함유량에 따라서 청색 발광 소자로부터의 광과, 그 광을 일부 흡수하여 보색으로 되는 적색계가 발광 가능하여 백색계를 비교적 간단히 신뢰성 좋게 형성할 수 있다.
투광성 부재는, 통상적으로, 수지를 적하함으로써 개구(102)에 충전된다. 개구(102) 내에서 흡수되는 광량을 감소시켜, 광의 취출 효율을 향상시키기 위해서 개구(102)의 두께를 얇게 할수록, 개구(102) 내의 체적이 작아지기 때문에, 수지 충전량에 변동이 생기기 쉬워진다. 본 실시 형태에 따르면, 발광 소자(104)의 재치부는 대좌부(105)에 의해, 개구의 깊이를 어느 정도 확보한 상태에서, 개구에 광이 흡수되기 어려운 위치까지 발광 소자를 상방향에 배치시킬 수 있기 때문에, 수지 충전량의 변동이 영향을 주기 어려워, 바람직하다. 투광성 부재에 형광체를 함유시키는 경우, 수지량의 변동에 의해, 형광체량도 변동되기 때문에, 색 변동의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 이 점에서도, 수지 충전량의 변동이 적은 쪽이 바람직하다.
<보호 소자(106)>
보호 소자란, (1) 발광 소자에 인가될 수 있는 역방향 전압을 억제한다. (2) 발광 소자의 동작 전압보다 높은 소정 전압 이상의 순방향 전압이 동작 소자에 인가되는 것을 억제한다라고 하는 2개의 기능 중 적어도 한쪽의 기능을 갖는 소자를 의미한다. 보호 소자를 이용함으로써 발광 장치의 정전 내압을 향상시킬 수 있다.
대좌부(105) 내부에 배치되는 보호 소자(106)로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 발광 장치에 탑재되는 공지의 것 중 어느 것이어도 된다. 예를 들면, 제너 다이오드, 애벌런치 다이오드, 스위칭 다이오드, 쇼트키 다이오드 등이다. 보호 소자(106)의 정부 전극이 상면측과 이면측에 형성되어 있으면, 한쪽의 전극을 리드 프레임에 도전성의 접착제를 개재하여 다이 본딩할 수 있기 때문에, 비교적 용이하게 형성할 수 있어, 바람직하다. 동일 면측에 정부 전극을 갖는 경우에는, 와이어 본딩 혹은 범프 등을 통하여 플립 칩 본딩을 할 수 있다. 플립 칩 본딩은, 병치되는 리드 프레임에 걸쳐서 각각의 전극을 리드 프레임에 접속하도록 하여 도통을 취할 수 있다.
이들 보호 소자는, 지지체(101)를 사출 성형하기 전에, 미리 대좌부(105)로 되는 부분에 탑재하고, 와이어 본딩 혹은 범프 등을 통하여 플립 칩 본딩하여 도통시켜 두는 것이 바람직하다. 도 6에 도시한 바와 같이, 대좌부(105)는, 지지체를 성형하기 위한 금형(111)에, 대좌부(105)에 대응하는 오목부를 형성하고, 그 오목부에 지지체를 형성하는 수지를 사출 성형함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 보호 소자(106)의 상부에 대해서 보면, 금형(111)의 오목부의 저면(110)(대좌부의 상면)으로 되는 부분까지 성형 수지가 충전된다. 보호 소자(106)와 도통을 취하기 위한 와이어(107)는, 사출 성형 시의 수지의 흐름에 의해, 단선될 우려가 있지만, 이와 같이 금형의 오목부의 저면(110)에서 차단되어 있기 때문에, 와이어가 그 이상 보호 소자(106)의 상면 방향으로 인장되는 일이 없어, 와이어(107)의 구부러짐이나 단선을 억제할 수 있다. 또한, 설령 대좌부(105)의 상면으로부터 와이어의 일부가 노출되었다고 하여도, 절연성의 기판 상에 반도체층이 형성된 발광 소자를 사용함으로써, 쇼트 등의 우려도 없이, 발광 소자를 탑재할 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명에 따른 실시예를 본 발명의 제조 방법을 따라서 상술한다. 이하에 기재하는 제조 방법은, 예시로서, 상기 발광 장치는, 다른 방법으로 제조할 수도 있다.
<실시예 1>
실시예 1로서, 도 1∼도 3에 도시하는 발광 장치를 제조하는 방법을, 도 2∼도 4를 이용하여 설명한다. 본 실시예의 발광 장치(100)는, 세로 3.8㎜, 가로 1.2㎜, 두께 0.6㎜, 개구(102)의 깊이가 0.6㎜인 표면 실장형의 사이드뷰형 발광 장치이다.
<제1 공정>
우선, 도전 부재로서, 미리 프레스 성형에 의해 소정의 형상으로 형성하고, 표면에 Ag 도금이 실시된 리드 프레임을 이용한다(이하, 도전 부재(103a, 103b)를 리드 프레임이라고 함). 보호 소자(106)의 이면 전극을 Ag 페이스트를 이용하여 리드 프레임(103a)에 다이 본딩하고, 보호 소자(106)의 상면 전극과 리드 프레임(103b)을 와이어로 와이어 본딩한다. 보호 소자(106)는, □ 0.24㎜, 두께 0.14㎜의 것을 이용하고, 와이어는 Au로 이루어지며, 직경은 25㎛ 정도인 것을 이용한다. 리드 프레임(103a와 103b)의 간격은 0.6㎜ 정도로 설정시키고 있다.
<제2 공정>
다음으로, 전술한 리드 프레임(103a, 103b)을 금형(111) 내에 배치시키고, 지지체를 형성하는 수지를 사출 성형한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 금형(111)에는, 대좌부(105)에 대응하는 오목부가 형성되어 있고, 그 오목부 내에 보호 소자(106) 및 와이어(107)가 수납되는 상태에서, 수지가 주입된다. 이에 의해, 보호 소자(106)가 매립된 대좌부(105)를 형성시킬 수 있다. 수지의 주입구로 되는 게이트 자리(109)는, 대좌부(105)의 하부에 형성되어 있다. 지지체의 개구(102)의 저면, 즉, 대좌부(105)의 저면과 동일 높이의 면으로서, 대좌부를 사이에 두고 그 양 옆에는, 리드 프레임(103a 및 103b)의 일부가 노출되어 있다. 대좌부(105)의 한 쌍의 측면은, 개구(102)를 형성하는 벽부(108)와 접합된 상태에서 일체로 형성되어 있어, 박벽부의 성형성을 향상시키고 있다. 또한, 대좌부(105)의 돌출 높이는 0.3㎜ 정도이고, 박벽부의 두께는, 0.1㎜ 정도이다. 대좌부(105)는, 상방을 향하여 단면적이 작아지도록 그 한 쌍의 측면에 경사면을 갖는 사각추대로 되어 있다. 이에 의해, 대좌부의 성형 시에는 빼기 테이퍼로서 기능하고, 성형성이 좋고, 얻어진 대좌부(105)로서는, 발광 소자(104)의 전극과 리드 프레임(103a, 103b)의 접속을 취하기 위한 와이어가, 대좌부(105)의 각에 닿아 간섭하는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
<제3 공정>
다음으로, 대좌부(105)의 상면에 발광 소자(104)를 에폭시 수지로 다이 본딩하고, 발광 소자(104)의 전극과, 지지체 개구 저면에서 노출된 리드 프레임(103a, 103b)을 Au 와이어로 와이어 본딩한다. 리드 프레임과 와이어의 접속 개소가, 발광 소자(104)의 재치면보다도 하부에 형성되기 때문에, 발광 소자(104)의 재치면과 동일한 면에 와이어 본딩하는 경우에 비해, 상방, 즉 개구(102)의 개구 끝면측에 와이어 루프가 돌출되지 않기 때문에, 발광 소자(104)의 상면과 개구 끝면을 가깝게 하는 것이 가능하게 된다.
<제4 공정>
다음으로, 개구(102) 내를, YAG 형광체를 함유시킨 실리콘 수지로 이루어지는 투광성 부재(도시 생략)로 밀봉한다.
<제5 공정>
마지막으로, 지지체(101)의 외표면으로부터 외부에 돌출시킨 리드 프레임(103a, 103b)의 단부를 지지체를 따르도록 절곡 가공하여, 사이드뷰형의 발광 장치로 한다.
이와 같이 하여 얻어진 발광 장치는, 초박형이며 광 취출 효율이 높고, 보호 소자가 내장되어 있기 때문에, 우수한 신뢰성을 갖고 있다.
<실시예 2>
리드 프레임(103a 및 103b)이 대향하는 부분에서, 단차를 형성하여, 개구 저면에서 노출시키는 면보다도 낮은 면에 위치하는 하단에 보호 소자(106)를 재치하고, 보호 소자(106)와 와이어(107)를 와이어 본딩한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 형성하면, 도 7에 도시한 바와 같은 발광 장치로 할 수 있다.
조명용 광원, 각종 인디케이터용 광원, 차재용 광원, 디스플레이용 광원, 액정의 백라이트용 광원, 신호기, 차재 부품, 간판용 채널 레터 등, 다양한 광원에 사용할 수 있다.
100, 100A, 100B : 발광 장치
101 : 지지체
102 : 개구
103a, 103b : 도전 부재
104 : 발광 소자
105 : 대좌부
106 : 보호 소자
107 : 와이어
108 : 박벽부
109 : 게이트 자리
110 : 금형의 오목부의 저면
111 : 금형

Claims (8)

  1. 개구를 갖는 지지체와,
    도전 부재에 재치된 보호 소자와,
    상기 도전 부재 상에 형성되고, 또한 상기 지지체의 상기 개구에 수납되어 있는 대좌부를 갖고,
    상기 보호 소자의 적어도 일부가 상기 대좌부에 의해 덮여지고,
    상기 대좌부의 상면에 발광 소자가 재치되고,
    상기 대좌부의 측면의 일부는, 상기 개구를 형성하는 벽면과 결합되어 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 소자가 상기 대좌부에 내포되어 있는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재는 상기 지지체 상에 배치되어 있고, 상기 대좌부는 상기 지지체로부터 돌출되도록 형성되어 있는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개구의 저면에 상기 도전 부재의 일부가 노출되어 있고, 그 노출된 도전 부재와 상기 발광 소자가 와이어에 의해 접속되어 있는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전 부재 및 상기 와이어의 접속 개소가 상기 발광 소자의 재치면보다 하부에 형성되어 있는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체와 상기 대좌부가 동일한 재료에 의해 일체로 형성되어 이루어지는 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체와 상기 대좌부가 다른 재료에 의해 일체로 형성되어 이루어지는 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체가 산화 티탄을 함유하는 발광 장치.
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