KR101811885B1 - 발광장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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도모히데 미키
히로토 다마키
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 박형이고 광추출 효율이 높은 발광장치를 제공한다.
[해결수단] 발광장치는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 오목부 안에 형성된 돌기부와, 오목부 안에 얹어놓여져, 도전부재와 전기적으로 접속되는 발광소자와, 발광소자를 피복하도록 오목부 안에 설치되는 밀봉부재를 구비한다. 기초체는, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어진다. 오목부는, 측벽의 내면에서 곡면을 갖고 있다. 돌기부는, 곡면에 근접해서 형성되어 있다. 이것에 의해, 빛 추출 효율이나 신뢰성이 우수한 박형·소형의 발광장치로 할 수 있다.

Description

발광장치 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 표시장치, 조명기구, 디스플레이, 액정 디스플레이의 백라이트 광원 등에 이용 가능한 발광장치에 이용할 수 있는 수지 패키지 및 그 제조방법과, 그것을 이용한 발광장치에 관한 것으로, 특히, 박형/소형 타입이고 신뢰성이 높은 수지 패키지 및 그것을 이용한 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근년, 전자기기의 소형화·경량화에 수반하여, 그것들에 탑재되는 발광장치(발광 다이오드)도 소형화된 것이 여러 가지 개발되고 있다. 이러한 발광장치는, 예를 들면 절연 기판의 양면에 각각 한 쌍의 금속 도체 패턴이 형성된 양면 스루홀 프린트 기판을 이용하고 있다. 양면 스루홀 프린트 기판에 발광소자를 얹어놓고, 와이어 등을 이용하여 금속 도체 패턴과 광반도체소자를 전기적으로 도통시키는 구조를 갖고 있다.
그러나, 이러한 발광장치는, 양면 스루홀 프린트 기판을 사용하는 것이 필수 조건이다. 이 양면 스루홀 프린트 기판은, 적어도 0.1mm 정도 이상의 두께가 있기 때문에, 표면 실장형의 발광장치가 철저한 박형화를 저해하는 요인이 되고 있다. 게다가, 이러한 기판은 수지 패키지에 비해 가공 정밀도가 나쁘기 때문에, 소형화에는 적합하지 않다. 그 때문에, 이러한 프린트 기판을 사용하지 않는 구조의 발광장치가 개발되고 있다(예를 들면 특허문헌 1).
일본 공개특허공보 2005－79329호
특허문헌 1에 개시되어 있는 발광장치는, 기판에 증착 등에 의해서 얇은 금속막을 형성하여 전극으로 하고, 발광소자와 함께 투광성 수지로 밀봉함으로써, 종래의 표면 실장형의 발광장치에 비해 박형화가 가능해지고 있다.
그러나, 이 발광장치는 투광성 수지만을 이용하고 있기 때문에, 빛이 발광소자로부터 하면(下面)방향으로 빠져 버려, 빛의 추출 효율이 저하하기 쉽다. 또한 절구 형상의 금속막을 형성하고 빛을 반사시키는 구조도 개시되어 있지만, 이러한 금속막을 형성하기 위해서는 기판에 요철을 형성할 필요가 있다. 그렇게 하면, 발광장치가 소형화되고 있기 때문에 이 요철도 극히 미세한 것이 되어, 가공이 곤란하게 될 뿐만 아니라, 요철 구조에 의해 기판의 박리시에 파손되기 쉬워지고 생산수율이 저하하는 등의 문제가 발생하기 쉽다. 또한, 디스플레이 등에 이용하는 경우, 투광성 수지만을 이용하고 있으면 콘트라스트(contrast)가 나빠지기 쉽다고 하는 문제도 있다. 그 때문에, 금속막에 틀체(rim member)를 붙이는 등에 의해서 빛이 빠지기 어렵게 할 수도 있지만, 그 만큼 두께가 증가해 버린다. 본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 박형이고 빛 추출 효율이 우수한 수지 패키지와 그것을 이용한 발광장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 발광장치는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 상기 오목부의 바닥면과 반대측에서 상기 상면의 부위와 대응하는 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 오목부 안에 형성된 돌기부와, 오목부 안에 얹어놓여져 도전부재와 전기적으로 접속되는 발광소자와, 발광소자를 피복하도록 오목부 안에 설치되는 밀봉부재를 구비한다. 기초체는, 상면에서 보아 장방형이며, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어진다. 오목부는, 측벽의 내면에서 평면부와 곡면을 갖고 있다. 돌기부는, 상기 곡면에 복수 형성되어 있다. 이것에 의해, 빛 추출 효율이나 신뢰성이 우수한 박형·소형의 발광장치로 할 수 있다.
돌기부는, 오목부의 측면에 형성할 수 있다. 또한 오목부는, 측벽의 내면에서 경사 상태가 변화하는 부분을 갖고 있고, 돌기부를, 내면의 경사 상태가 변화하는 부분에 형성할 수도 있다. 이 돌기부는, 내면의 곡면에 형성하는 것이 바람직하다. 게다가 돌기부는, 측벽부의 내면에서, 상면보다 바닥면에 가까운 쪽에 형성해도 좋다. 혹은 돌기부는, 오목부에서 높이방향 또는 수평방향으로 복수 형성할 수도 있다.
한편, 오목부는, 측벽의 내면이 평면부 및 곡면부를 갖고, 돌기부를 이 곡면부에 형성할 수도 있다. 게다가, 도전부재는 도금층으로 할 수 있다. 또한 기초체는 열경화성 수지로 할 수 있다.
덧붙여, 발광장치는 기초체의 바닥면부에 웅덩이(depression)를 가져도 좋다. 오목부를 구성하는 기초체는, 그 바닥면부의 상면에 웅덩이를 형성해도 좋다. 즉 오목부는, 그 바닥면측을 평면으로 하지 않고, 부분적으로 움푹 패인 형상으로 한다. 이것에 의해, 바닥면을 평면 형상으로 하지 못하고 기복(起伏)을 형성하여, 밀봉부재와 바닥면과의 접합력을 한층 증가시킬 수 있다.
또한 다른 발광장치는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 상기 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 상기 오목부 안에 얹어놓여져, 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 발광소자와, 상기 발광소자를 피복하도록 상기 오목부 안에 설치되는 밀봉부재를 구비하고, 상기 기초체는, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어지고, 상기 오목부는, 그 바닥면에 웅덩이를 형성할 수 있다. 상기 오목부는, 내면이 곡면이며, 안지름이 개구측으로 넓어지도록 형성할 수 있다. 이것에 의해서, 바닥면을 평면 형상으로 하지 못하고 기복을 형성하여, 밀봉부재와 바닥면과의 접합력을 한층 증가시킬 수 있다.
또한 다른 발광장치는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 상기 오목부의 바닥면과 반대측에서 상기 상면의 부위와 대응하는 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 오목부 안에 얹어놓여져, 도전부재와 전기적으로 접속되는 발광소자와, 발광소자를 피복하도록 오목부 안에 설치되는 밀봉부재를 갖는다. 기초체는, 상면에서 보아 장방형이며, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어지고, 측벽부의 내면은, 평면부와 곡면을 갖고 있고, 상기 곡면은, 상기 측벽부의 상면보다 바닥면에 가까운 쪽에 복수의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 빛 추출 효율이나 신뢰성이 우수한 박형·소형의 발광장치로 할 수 있다. 또한 오목부는, 측벽의 내면이 평면부 및 곡면부를 갖고 있고, 돌기부는, 이 곡면부에 형성된다. 돌기부는, 오목부에서 높이방향 또는 수평방향으로 복수 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 게다가 도전부재는 도금층으로 할 수 있다. 덧붙여, 기초체는 열경화성 수지로 이루어진다.
본 발명의 수지 패키지는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 상기 오목부의 바닥면과 반대측에서 상기 상면의 부위와 대응하는 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 오목부 안에 형성된 돌기부를 구비한다. 기초체는, 상면에서 보아 장방형이며, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어지고, 오목부는, 상기 측벽의 내면에서 평면부와 곡면을 갖는다. 또한 돌기부는, 상기 곡면에 복수 형성되어 있다. 이것에 의해, 오목부 안에 배치 가능한 부재와의 고정력을 강화할 수 있다.
또한 다른 수지 패키지는, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와, 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와, 오목부 안에 설치되는 밀봉부재를 구비한다. 이 기초체는, 바닥면부와 측벽부가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어지고, 오목부는, 그 바닥면에 웅덩이가 형성되어 있고, 상기 웅덩이는, 내면이 곡면이며, 안지름이 개구측으로 넓어지도록 형성되어 있다.
게다가 발광장치의 제조방법은, 도전부재를 준비하는 공정과, 상형 및 하형을 갖는 금형의 내면에 이형 시트를, 상기 금형의 볼록부를 따르도록 잡아늘여 배치하는 동시에, 도전부재를, 상기 금형 상형 및 하형의 사이에 끼워넣도록 세트하는 공정과, 금형내에 수지를 주입하여, 상기 수지의 유동 저항에 의해 상기 잡아 늘려진 이형 시트가 신장률의 한계를 넘는 것에 의해, 성형 후의 기초체의 오목부의 내면에 상당하는 금형의 볼록부의 측면에, 상기 이형 시트의 개구부를 형성시키는 동시에, 오목부의 내면에 돌기부를 형성하는 공정과, 기초체의 오목부의 바닥면에, 발광소자를 접합하는 공정과, 오목부 안에 밀봉부재를 충전하는 공정을 포함할 수 있다.
또한 다른 발광장치의 제조방법은, 지지기판의 표면에 도전부재를 도금에 의해서 형성할 수 있다.
게다가 수지 패키지의 제조방법은, 도전부재를 준비하는 공정과, 상형 및 하형을 갖는 금형의 내면에 이형 시트를, 이 금형의 볼록부를 따르도록 잡아늘여 배치하는 동시에, 도전부재를, 금형 상형 및 하형의 사이에 끼워넣도록 세트하는 공정과, 금형내에 수지를 주입하여, 수지의 유동 저항에 의해 잡아 늘려진 이형 시트가 신장률의 한계를 넘는 것에 의해, 성형 후의 기초체의 오목부의 내면에 상당하는 금형의 볼록부의 측면에, 상기 이형 시트의 개구부를 형성시키는 동시에, 오목부의 내면에 돌기부를 형성하는 공정을 포함한다.
또한 다른 수지의 패키지의 제조방법은, 지지기판의 표면에 도전부재를 도금에 의해서 형성해도 좋다.
본 발명의 발광장치에 의하면, 발광소자로부터의 빛이 하면측으로부터 빠져 나오는 것을 막아, 상면 방향에의 빛의 추출 효율이 향상된 발광장치가 생산수율 잘 얻을 수 있다.
도 1A는 본 발명의 실시예 1에 관한 발광장치를 도시하는 사시도이다.
도 1B는 도 1A에 관한 발광장치의 ⅠB－ⅠB' 단면에서의 단면도이다.
도 2A는 본 발명의 실시예 2에 관한 발광장치를 도시하는 사시도이다.
도 2B는 도 2A의 발광장치의 ⅡB－ⅡB' 단면에서의 단면도이다.
도 2C는 도 2A의 발광장치의 ⅡC－ⅡC' 단면에서의 단면도이다.
도 2D는 웅덩이의 변형예를 도시하는 일부 확대도이다.
도 3은 돌기부의 변형예를 도시하는 일부 확대도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태를, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 이하에 나타내는 형태는, 본 발명의 발광장치 및 그 제조방법을 예시하는 것으로서, 본 발명을 이하의 형태에 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서는, 특허 청구의 범위에 나타나는 부재를, 실시형태의 부재에 한정하는 것은 결코 아니다. 특히, 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 한정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다. 한편, 각 도면이 도시하는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확하게 하기 위해 과장하고 있는 경우가 있다. 게다가 이하의 설명에서, 동일한 명칭, 부호에 대해서는 동일 혹은 동질의 부재를 나타내고 있고, 상세 설명을 적절히 생략한다.
[실시예 1]
실시예 1의 발광장치(100)를, 도 1A, 도 1B에 도시한다. 도 1A는 발광장치 (100)의 사시도, 도 1B는, 도 1A에 도시하는 발광장치(100)의 ⅠB－ⅠB' 단면에서의 단면도를 도시한다.
실시예 1에 있어서, 발광장치(100)는, 도 1A, 도 1B에 도시하는 바와 같이, 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부(S)가 형성되는 기초체(101)와, 오목부(S)의 바닥면에 상면이 노출되는 한 쌍의 도전부재(102)를 갖는다. 도전부재(102)는, 그 하면이 발광장치(100)의 외표면을 형성하도록 설치되어 있고, 기초체(101)와 함께 발광장치(100)의 하면의 일부를 구성하고 있다. 오목부(S)내에는, 도전부재(102)와, 도전성 와이어(105) 등에 의해서 전기적으로 접속되는 발광소자(103)가, 접합부재(도시하지 않음)를 이용하여 얹어놓여져 있다. 게다가 이 발광소자(103) 등을 피복하도록, 오목부(S)내에는 투광성의 밀봉부재(104)가 설치되어 있다.
또한 기초체(101)는 바닥면부(101b)와 측벽부(101a)가 일체 성형되어 이루어지는 수지로 이루어지고, 이 측벽부(101a)의 내면에는, 상면보다 바닥면에 가까운 쪽에 돌기부(101c)를 갖는다.
(기초체)
기초체(101)는, 차광성을 갖는 각종 충전재 등을 첨가함으로써 발광소자 (103)로부터의 빛을 차광 가능한 수지이며, 양극 음극 한 쌍의 전극으로서 기능하는 도전부재(102)를 유지하도록 설치된다.
기초체(101)에는, 도전부재 사이를 절연시키기 위한 기초체의 바닥면부 (101b)가 설치되어 있고, 이것에 의해서 발광장치(100)의 하면측으로부터 빛이 새어 나오는 것을 억제할 수 있어, 상면 방향에의 빛의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기초체(101)에는 측벽부(101a)가 설치됨으로써 오목부(S)가 형성되어 있고, 이것에 의해서 발광장치(100)의 측면측에 빛이 방출되는 것을 억제하고, 상면 방향을 향해서 효율적으로 빛을 방출할 수 있다. 이러한 기초체의 바닥면부(101b)와 측벽부(101a)는, 동일한 수지에 의해서 일체 성형되어 있고, 접합부 등을 갖지 않는 것에 의해 빛의 새어 나옴을 억제하여, 하나의 공정으로 효율적으로 성형할 수 있다.
이 오목부(S)는, 바닥면으로부터 상면까지의 높이(깊이)는, 0.5mm 이하가 바람직하고, 또한 0.4mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 또 0.35mm 이하로 하는 것이 한층 바람직하다. 이러한, 비교적 깊이가 얕은 오목부의 경우, 오목부 안에 충전되는 밀봉부재와의 접촉 면적이 적기 때문에, 밀착성이 저하하기 쉽다. 그 때문에, 본원과 같은, 측벽부의 내면에 돌기부를 갖는 것에 의해, 기초체와 밀봉부재와의 밀착성을 향상할 수 있다.
또한, 도전부재의 표면이 Ag인 경우, 유황 함유 가스에 의해서 열화(황화)되기 쉽기 때문에 밀봉부재로서는 딱딱한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 그러한 재료는 리플로우 실장시에 이러한 열적 스트레스에 의해서, 측벽부의 내면과의 계면에서 박리되기 쉬워지지만, 본원과 같은 돌기부를 형성하는 것에 의해, 그것들을 벗겨지기 어렵게 할 수 있다. 특히, 오목부의 깊이가 얕은 경우, 밀봉부재의 표면으로부터 도전부재까지의 거리가 짧아지기 때문에, 본원과 같은 돌기부를 이용함으로써, 비교적 경질인 밀봉부재이더라도 벗겨짐(detachment)을 저감할 수 있다.
기초체의 외형은, 도 1A에 도시하는 상면에서 보아 장방형인 것 외, 정방형이나 다각형, 원형이나, 그것들을 조합한 같은 형상 등, 임의의 것으로 할 수 있다. 게다가 오목부의 개구부의 형상에 대해서도, 정방형, 장방형, 원형, 타원형, 트랙형(track shape), 다각형, 혹은 이것들을 조합한 같은 형상 등, 임의의 형상으로 할 수 있다. 바람직하게는, 트랙 형상이며, 상면에서 보아 장방형의 기초체의 길이가 긴 쪽의 방향의 대략 중앙부에 직선부를 갖고, 길이가 짧은 쪽의 방향에 곡선부를 갖는 형상이 바람직하다.
오목부의 측벽의 내면은, 바닥면에 대해서 수직이거나, 혹은, 도 1B에 도시하는 바와 같이, 상면측이 바닥면측보다 넓어지도록 경사지게 한 면으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이형 시트를 이용하여 금형으로 기초체를 성형하는 경우는, 오목부의 바닥면과 내면과의 모서리부가, 탄성을 갖는 이형 시트에 의해서 둥글림을 띠는 형상(rounded shape)으로 해도 좋다. 이 경우, 도전부재의 위에 내면으로부터 연속하여, 오목부 바닥면의 중앙부를 향하여 서서히 두께가 얇아지는 측벽이 형성되게 된다. 모서리부에 둥글림을 갖게 함으로써, 오목부 안에 충전되는 밀봉부재에 공기를 포함시키기 어렵게 할 수 있고, 또한, 경화시에 걸리는 응력을 분산시켜 기초체로부터 벗겨지기 어렵게 할 수 있다.
측벽부(101a)의 내면에는 돌기부(101c)가 형성되어 있고, 이 돌기부(101c)도 바닥면부(101b) 및 측벽부(101a)와 함께 일체 성형되어 있다. 돌기부(101c)는, 도 1A, 도 1B에 도시하는 바와 같이, 측벽부의 내면 중, 상면보다 하면에 가까운 쪽에 형성되어 있다. 바람직하게는, 내면의 높이방향의 중앙 근방으로부터 하면측으로 연신하도록 설치하고, 오목부의 바닥면에 도달하고 있어도 좋고, 혹은, 도시하는 바와 같이 오목부의 바닥면으로부터 이간되도록 설치해도 좋다.
또한 돌기부는, 오목부의 안둘레 중, 어느 위치에 형성해도 좋지만, 도 1A에 도시하는 바와 같이, 개구부의 상면에서 본 형상이 직선부 및 곡선부를 갖는 트랙 형상으로서, 그에 따라 내면이 평면부와 곡면부를 갖는 오목부의 경우는, 내면의 곡면부에 형성하는 것이 바람직하다. 또한 내면의 경사 상태가 변화하는 부분, 예를 들면 곡률 반지름이 다른 부분과 다른 곡면이나, 코너, 또는 그 근방 등에 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 돌기부를 곡면에 근접하여 오목부와 일체적으로 형성함으로써, 기초체의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 특히 곡면 근방에서 볼록 형상의 돌기부를 복수 형성함으로써, 응력이 집중하는 곡면에서의 강도 상승을 도모하여, 신뢰성을 높일 수 있다. 예를 들면 도 1A에서는, 돌기부(101c)는 내면 중 한쪽의 곡면부에 4개 형성되어 있다. 이 위치는, 밀봉부재(104)의 경화시에 생기는 수축에 의해서 응력을 받기 쉬운 부분이다. 그 때문에 경화 수축·리플로우 등의 열 스트레스에 의해 박리되기 쉽다. 밀봉부재(104)와 기초체(101)가 박리되어 버리면 도전부재(102)에 접속되는 도전성 와이어(105)에 응력이 걸리기 쉬워진다. 그 때문에, 도전성 와이어가 단선되는 등의 문제가 생기는 경우가 있지만, 돌기부(101c)를 형성하고 있음으로써 박리에 의한 영향을 완화하여, 단선을 저감할 수 있다. 이와 같이 오목부는, 측벽의 내면에서 경사 상태가 변화하는 부분을 갖고 있으므로, 이러한 내면의 경사 상태가 변화하는 부분에 돌기부를 형성함으로써, 이 부분에서의 박리에 의한 영향을 완화할 수 있다. 또한 도 1B에 도시하는 바와 같이, 오목부(S)를 구성하는 기초체(101)의 내면에 돌기부(101c)를 형성함으로써, 오목부(S)에 충전되는 밀봉부재(104)와 기초체(101)와의 계면에서의 달라붙음을 좋게 하여, 접착력을 높일 수도 있다. 특히 볼록 형상의 돌기부를 오목부의 중심측으로 돌출시킴으로써, 앵커 효과도 얻을 수 있다. 덧붙여, 발광소자를 설치하는 오목부의 내면에 돌기부를 형성함으로써, 발광소자로부터의 빛을 난반사시켜, 외부로의 빛의 추출 효율의 향상도 기대할 수 있다.
한편 도 1A에서는, 돌기부는 다른 한쪽의 곡면부에 4개 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고 1개 또는 복수개 형성할 수 있다. 복수의 돌기부는, 오목부에서 높이방향 또는 수평방향의 한쪽 방향뿐만 아니라, 2차원적으로 복수 형성할 수 있다. 또한 2개의 곡면부에, 각각 동일 형상, 동일 숫자의 돌기부를 형성하지 않아도 좋고, 각각 다른 형상이나, 숫자의 돌기부를 형성해도 좋다. 또한, 평면부에 형성해도 상관없다.
또한, 여기에서는 서로 이간하는 타원 형상의 돌기부(101c)가 복수개 형성되어 있지만, 형상에 대해서는, 원형, 사각형, 다각형, 혹은 그것들이 조합된 형상, 또는 부정형이더라도 좋고, 또한, 일부가 연결된 형상이더라도 좋다. 특히, 오목부의 상면에 가까운 쪽보다, 바닥면에 가까운 쪽의 폭이 넓어지는 부분을 갖는 형상의 돌기부나, 오목부의 바닥면으로부터 이간하는 위치에 형성되는 돌기부는, 탄성이 있는 이형 시트를 이용하기 때문이야말로 가능한 형상이며 바람직하다.
기초체(101)는, 발광소자(103)로부터의 빛이 차광 가능한 것이면, 어떠한 부재이더라도 좋다. 다만, 지지기판과의 선팽창 계수의 차가 작은 부재가 바람직하다. 게다가, 절연성 부재를 이용하는 것이 바람직하다. 바람직한 재료로서는, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 수지를 이용할 수 있다. 특히, 도전부재의 막두께가 25㎛∼500㎛ 정도의 두께의 경우, 특히, 25㎛∼200㎛ 정도의 극히 얇은 두께의 경우는, 열경화성 수지가 바람직하고, 이것에 의해서 극히 박형의 기초체를 얻을 수 있다. 또한, 구체적으로는 (a) 에폭시수지 조성물, (b) 실리콘수지 조성물, (c) 실리콘 변성 에폭시수지 등의 변성 에폭시수지 조성물, (d) 에폭시 변성 실리콘수지 등의 변성 실리콘수지 조성물, (e) 폴리이미드수지 조성물, (f) 변성 폴리이미드수지 조성물 등을 들 수 있다.
특히, 열경화성 수지가 바람직하고, 일본 공개특허공보 2006－156704호에 기재되어 있는 수지가 바람직하다. 예를 들면, 열경화성 수지 중, 에폭시수지, 변성 에폭시수지, 실리콘수지, 변성 실리콘수지, 아크릴레이트수지, 우레탄수지 등이 바람직하다. 구체적으로는, (ⅰ) 트리글리시딜 이소시아누레이트, 수소화 비스페놀A 디글리시딜에테르로 이루어지는 에폭시수지와, (ⅱ) 헥사히드로무수프탈산, 3－메틸헥사히드로무수프탈산, 4－메틸헥사히드로무수프탈산으로 이루어지는 산무수물을, 당량이 되도록 용해 혼합한 무색 투명한 혼합물을 포함한 고형 형상 에폭시수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 게다가 이들 혼합물 100중량부에 대해서, 경화촉진제로서 DBU(1,8－Diazabicyclo(5,4,0) undecene－7)를 0.5중량부, 보조촉매(co-catalyst)로서 에틸렌글리콜을 1중량부, 산화티탄 안료를 10중량부, 유리섬유를 50중량부 첨가하고, 가열에 의해 부분적으로 경화 반응시켜, B스테이지화한 고형 형상 에폭시수지 조성물이 바람직하다.
또한, 국제공개 WO2007/015426호에 기재된, 트리아진 유도체 에폭시수지를 포함한 에폭시수지를 필수 성분으로 하는 열경화성 에폭시수지 조성물이 바람직하다. 예를 들면, 1,3,5－트리아진핵 유도체 에폭시수지를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 이소시아누레이트환을 갖는 에폭시수지는, 내광성(耐光性)이나 전기절연성이 우수하다. 하나의 이소시아누레이트환에 대해서, 2가의, 보다 바람직하게는 3가의 에폭시기를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리스(2,3－에폭시프로필) 이소시아누레이트, 트리스(α－메틸글리시딜) 이소시아누레이트 등을 이용할 수 있다. 트리아진 유도체 에폭시수지의 연화점은 90∼125℃인 것이 바람직하다. 또한, 이들 트리아진 유도체 에폭시수지에, 수소 첨가 에폭시수지나, 그 외의 에폭시수지를 병용해도 좋다. 또한, 실리콘수지 조성물의 경우, 메틸실리콘 레진을 포함한 실리콘수지가 바람직하다.
특히, 트리아진 유도체 에폭시수지를 이용하는 경우에 대해 구체적으로 설명한다. 트리아진 유도체 에폭시수지에, 경화제로서 작용하는 산무수물을 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 비방향족이고, 또한, 탄소 탄소 2중결합을 갖지 않는 산무수물을 이용함으로써 내광성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 트리알킬테트라히드로무수프탈산, 수소화 메틸나딕산무수물 등을 들 수 있다. 특히 메틸헥사히드로무수프탈산이 바람직하다. 또한, 산화방지제를 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 페놀계, 유황계의 산화방지제를 사용할 수 있다. 또한, 경화 촉매로서는, 에폭시수지 조성물의 경화 촉매로서 공지의 것을 사용할 수 있다.
게다가, 이들 수지중에 차광성을 부여하기 위한 충전제나, 필요에 따라서 각종 첨가제를 혼입시킬 수 있다. 본 명세서에서는, 이것들을 포함하여 기초체(101)를 구성하는 차광성 수지라고 칭한다. 예를 들면, 충전재(필러)로서 TiO2, SiO2, Al2O3, MgO, MgCO3, CaCO3, Mg(OH)2, Ca(OH)2 등의 미립자 등을 혼입시킴으로써 빛의 투과율을 조정할 수 있다. 발광소자로부터의 빛의 약 60% 이상을 차광하도록, 보다 바람직하게는 약 90%를 차광하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 기초체(101)에 의해서 빛을 반사하거나, 또는 흡수하는 것 중 어느 쪽이더라도 좋다. 발광장치를 조명 등의 용도에 이용하는 경우는, 보다 반사에 의해서 차광하는 것이 바람직하다. 그 경우, 발광소자로부터의 빛에 대한 반사율이 60% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90% 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같은 각종 충전재는, 1종류만, 혹은 2종류 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 반사율을 조정하기 위한 충전재와, 후술하는 바와 같이 선팽창 계수를 조정하기 위한 충전재를 병용하는 등의 사용법이 가능하다.
예를 들면, 백색의 충전제로서 TiO2를 이용하는 경우는, 바람직하게는 10∼30wt%, 보다 바람직하게는 15∼25wt% 배합시키는 것이 좋다. TiO2는, 루틸형(rutile type), 아나타제형(anatase type)의 어느 쪽을 이용해도 좋다. 차광성이나 내광성의 점에서 루틸형이 바람직하다. 또한, 분산성, 내광성을 향상시키고 싶은 경우, 표면 처리에 의해 개질한 충전재도 사용할 수 있다. TiO2로 이루어지는 충전재의 표면 처리에는 알루미나, 실리카, 산화아연 등의 수화 산화물, 산화물 등을 이용할 수 있다. 또한, 이것들에 더하여, 충전제로서 SiO2를 60∼80wt%의 범위에서 이용하는 것이 바람직하고, 65∼75wt% 이용하는 것이 더 바람직하다. 또한, SiO2로서는, 결정성 실리카보다 선팽창 계수가 작은 비정질 실리카가 바람직하다. 또한, 입자지름이 100㎛ 이하의 충전재, 나아가서는 60㎛ 이하의 충전재가 바람직하다. 또한, 형상은 구형의 충전재가 바람직하고, 이것에 의해 기초체 성형시의 충전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 디스플레이 등에 이용하는 경우로서, 콘트라스트를 향상시키고 싶은 경우는, 발광소자로부터의 빛의 흡수율이 60% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상 흡수하는 충전재가 바람직하다. 이러한 경우, 충전재로서는, (a) 아세틸렌블랙, 활성탄, 흑연 등의 카본이나, (b) 산화철, 이산화망간, 산화코발트, 산화 몰리브덴 등의 천이금속 산화물, 혹은 (c) 유색 유기안료 등을 목적에 따라 이용할 수 있다.
또한, 기초체의 선팽창 계수는, 5∼35×10-6/K로 조정하는 것이 바람직하고, 7∼20×10-6/K로 조정하는 것이 더 바람직하다. 이것에 의해, 기초체의 성형 후, 냉각시에 생기는 휘어짐(warpage)을 억제하기 쉽게 할 수 있어, 생산수율을 좋게 제조할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 기초체의 선팽창 계수란, 각종 충전제 등으로 조정된 열경화성 수지 조성물의 유리 전이온도 이하에서의 선팽창 계수를 가리킨다.
또한, 다른 관점으로부터, 기초체의 선팽창 계수는, 도전부재의 선팽창 계수와의 차가 작아지도록 제어하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 도전부재에 대해서 50% 이하, 보다 바람직하게는 40% 이하, 더 바람직하게는 20% 이하의 차로 하는 것이 좋다. 이것에 의해, 개편화(個片化) 후의 수지 패키지 및 발광장치에서, 도전부재와 기초체가 박리되는 것을 억제하여, 신뢰성이 우수한 광반도체 장치로 할 수 있다. 한편, 본 명세서에 있어서 수지 패키지란, 리드 프레임의 절단 후의 상태뿐만 아니라, 절단 전의 상태도 포함하는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 도전부재로서 도금(전주(電鑄))을 이용하는 경우, 도전부재의 선팽창 계수는, 개편화하기 전에 제거(박리)되는 지지기판의 선팽창 계수와의 차가 작아지도록 제어하는 것이 바람직하다. 30% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하의 차로 하는 것이 좋다. 지지기판으로서 SUS판을 이용하는 경우, 선팽창 계수의 차는 20ppm 이하가 바람직하고, 10ppm 이하가 보다 바람직하다. 이 경우, 충전재를 70wt% 이상, 바람직하게는 85wt% 이상 배합시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 지지기판과 기초체와의 잔류 응력을 제어(완화)할 수 있기 때문에, 개편화하기 전의 광반도체의 집합체의 휘어짐을 줄일 수 있다. 휘어짐을 줄임으로써, 도전성 와이어의 절단 등 내부 손상을 저감하고, 또한, 개편화할 때의 위치 엇갈림을 억제하여 생산수율 좋게 제조할 수 있다. 예를 들면, 기초체의 선팽창 계수를 5∼25×10-6/K로 조정하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 7∼15×10-6/K로 조정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기초체 성형 후, 냉각시에 생기는 휘어짐을 억제하기 쉽게 할 수 있어, 생산수율 좋게 제조할 수 있다. 한편, 본 명세서에 있어서 기초체의 선팽창 계수란, 각종 충전제 등으로 조정된 차광성 수지로 이루어지는 기초체의 유리 전이온도 이하에서의 선팽창 계수를 가리킨다. 이 온도 영역에서의 기초체의 선팽창 계수가, 지지기판의 선팽창 계수와 가까운 것이 바람직하다.
또한, 다른 관점에서, 도전부재로서 도금(전주)을 이용하는 경우, 기초체의 선팽창 계수는, 도전부재의 선팽창 계수와의 차가 작아지도록 제어하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 50% 이하, 보다 바람직하게는 40% 이하, 더 바람직하게는 20% 이하의 차로 하는 것이 좋다. 이것에 의해, 개편화 후의 발광장치에서, 도전부재와 기초체가 박리되는 것을 억제하여, 신뢰성이 우수한 발광장치로 할 수 있다.
(도전부재)
도전부재는, 발광소자에 통전시키기 위한 한 쌍의 전극으로서 기능시키는 것이다. 본 형태에서는, 도전부재는, 발광소자와 도전성 와이어 또는 범프 등을 이용하여 전기적으로 접속되는 것이고, 외부로부터 전력을 공급시키기 위한 양극 음극 한 쌍의 전극으로서 기능한다. 발광소자는 도전부재상에 직접 혹은 서브 마운트 등의 별도의 부재를 사이에 두고 간접적으로 얹어놓을 수 있다. 또한, 전극으로서 기능하는 것이 아니라, 발광소자가 얹어놓여지는 것만으로 통전에 기여하지 않는 도전부재를 갖고 있어도 상관없다.
본 형태에 있어서, 도전부재는, 발광장치의 하면에서 외표면을 형성하도록, 즉, 밀봉부재 등으로 피복되지 않고 외부(하면)에 노출되도록 설치되어 있고, 형상이나 크기 등에 대해서는, 발광장치의 크기나 얹어놓는 발광소자 등의 수나 크기에 따라 임의로 선택할 수 있다.
도전부재의 상면은 평탄한 평면이 바람직하지만, 미세한 요철이나, 홈, 구멍 등을 갖고 있어도 좋다. 마찬가지로, 도전부재의 하면도 평탄한 면으로 하는 것이 바람직하지만, 미세한 요철 등이 형성되어 있어도 상관없다.
또한, 도전부재의 측면은 평탄한 면이라도 좋다. 다만, 기초체와의 밀착성 등을 고려하면, 도전부재의 측면은, 도 1B에 도시하는 기초체(101) 중에 이어져나오는 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 이 돌기는, 도전부재(102)의 하면으로부터 이간한 위치에 형성하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 도전부재가 기초체(101)로부터 탈락하는 등의 문제가 생기기 어려워진다. 또한, 돌기를 대신하여, 도전부재의 상면보다 하면이 좁아지도록 도전부재의 측면을 경사지게 해도 좋고, 이것에 의해서 도전부재가 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
이러한 돌기는, 도전부재의 주위 중, 발광장치(100)의 외표면과 다른 위치이면 임의의 위치에 형성할 수 있다. 예를 들면, 상면에서 보아 사각형의 도전부재의 대향하는 2개의 측면에만 형성하는 등, 부분적으로 형성할 수 있다. 또한, 보다 확실히 탈락을 막기 위해서는, 외표면을 형성하는 면을 제외하고, 도전부재의 주위 전체에 걸쳐서 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도전부재의 두께에 대해서는, 25㎛ 이상 500㎛ 이하가 바람직하고, 25㎛ 이상 200㎛ 이하가 보다 바람직하고, 50㎛ 이상 100㎛ 이하가 더 바람직하다. 도전부재의 두께가 100㎛보다 큰 경우는, 압연된 금속판이나, 도금을 이용할 수 있다. 또한, 도전부재의 두께측을 얹어놓음면으로서 이용할 수 있어, 이 경우, 얹어놓음면과 직교하는 방향으로 빛을 출사 가능한 사이드뷰형(side-view type)의 발광장치로 할 수 있다. 또한, 100㎛ 이하와 같은 극히 얇은 두께를 갖는 도전부재는, 도금 방법에 따라 형성되는 도금(도금층)인 것이 바람직하고, 특히, 적층된 도금(층)인 것이 바람직하다.
각 도전부재는, 같은 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 공정을 줄일 수 있다. 다만, 다른 재료를 이용해도 상관없다. 구체적인 재료로서는, 구리, 알루미늄, 금, 은, 텅스텐, 몰리브덴, 철, 니켈, 코발트 등의 금속 또는 이들 합금(철-니켈합금 등), 인청동, 철이 들어간 구리, Au－Sn 등의 공정(共晶) 땜납, SnAgCu, SnAgCuIn 등의 땜납, ITO 등을 들 수 있다. 땜납 재료 중에서도, 땜납 입자가 일단 용융하여 응고하면 땜납에 의해 접합하는 금속과 땜납이 합금화되어 융점이 상승하고, 리플로우 실장시 등의 추가의 열처리시에 재용해하지 않는 조성으로 조정한 것이 바람직하다.
이것들은 단체 또는 합금으로서 이용할 수 있다. 나아가서는 적층(도금)하여, 복수층 형성할 수도 있다. 예를 들면, 반도체소자로서 발광소자를 이용하는 경우, 도전부재의 최표면에는, 발광소자로부터의 빛을 반사 가능한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 금, 은, 구리, Pt, Pd, Al, W, Mo, Ru, Rh 등이 바람직하다. 게다가 최표면의 도전부재는 고반사율, 고광택인 것이 바람직하다. 구체적으로는 가시영역의 반사율은 70% 이상인 것이 바람직하고, 그 때는 Ag, Ru, Rh, Pt, Pd 등이 적합하게 이용된다. 또한, 도전부재의 표면 광택도 높은 쪽이 바람직하다. 바람직한 광택도는, 0.3 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더 바람직하게는 1.0 이상이다. 여기서 나타나는 광택도는 일본전색공업(日本電色工業) 제품의 미소면(微小面) 색차계 VSR300A를 이용하여, 45°조사, 측정영역이 Φ0.2mm, 수직 수광으로 얻을 수 있는 숫자이다. 또한, 도전부재의 지지기판측에는, 회로기판 등에의 실장에 유리한 Au, Sn, Sn합금, AuSn 등의 공정 땜납 도금 등의 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 도전부재의 최표면(최상층)과 지지기판측(최하층)과의 사이에, 중간층을 형성해도 좋다. 도전부재나 발광장치의 기계적 강도를 향상시키기 위해서는, 내식성이 높은 금속, 예를 들면 Ni를 중간층에 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 방열성을 향상시키기 위해서는, 열전도율이 높은 구리를 중간층에 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 목적이나 용도에 따라서, 적합한 부재를 중간층에 이용하는 것이 바람직하다. 이 중간층에 대해서도, 상기 금속 외, Pt, Pd, Al, W, Ru, Rh 등을 이용할 수 있다. 중간층으로서 최상층이나 최하층의 금속과 밀착성이 좋은 금속을 적층시켜도 좋다. 중간층의 막두께에 대해서는, 최상층이나 최하층보다 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 도전부재의 전체의 막두께의 80%∼99%의 범위의 비율로 형성하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 90%∼99%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
특히, 금속으로 이루어지는 도금층의 경우, 그 조성에 의해서 선팽창 계수가 규정되기 때문에, 최하층이나 중간층은, 비교적 지지기판과의 선팽창 계수가 가까운 것이 바람직하다. 예를 들면, 지지기판으로서 선팽창 계수가 10.4×10-6/K인 SUS430을 이용한 경우, 그 위의 도전부재는 다음에 열거하는 금속을 포함한(주성분으로 한다) 적층 구조로 할 수 있다. 최하층측으로부터, 선팽창 계수 14.2×10-6/K인 Au(0.04∼0.1㎛), 제1의 중간층으로서 선팽창 계수 12.8×10-6/K인 Ni(또는 선팽창 계수 16.8×10-6/K인 Cu)(25∼100㎛), 제2의 중간층으로서 Au(0.01∼0.07㎛), 최상층으로서 선팽창 계수 119.7×10-6/K인 Ag(2∼6㎛) 등의 적층 구조가 바람직하다. 최상층의 Ag는 선팽창 계수가 다른 층의 금속과 크게 다르지만, 발광소자로부터의 빛의 반사율을 우선하고 있기 때문에 Ag를 이용하고 있다. 최상층의 Ag를 극히 얇은 두께로 하고 있기 때문에, 휘어짐에 대한 영향은 극히 미약하고, 실용적으로 문제는 없는 정도이다.
(밀봉부재)
밀봉부재는, 발광소자, 수광소자, 보호소자, 도전성 와이어 등의 전자부품을, 진개(塵芥)나 수분, 외력 등으로부터 보호하는 부재이며, 기초체의 오목부 안에 설치된다. 이 오목부의 측벽의 내면에는, 돌기부가 형성되어 있기 때문에, 밀봉부재는 기초체로부터 박리되기 어렵게 할 수 있다. 특히, 도전부재의 표면(오목부 바닥면에 노출되어 있는 면)은, 반사율이 높은 은이 형성되고 있는 경우, 밀봉부재와 기초체와의 사이가 박리되어 가스(특히 유황성분 함유 가스)가 침입하면 변색(착색)하여 반사율이 저하하고, 빛의 추출 효율이 저하하지만, 돌기부를 형성함으로써, 밀봉부재와 기초체와의 박리를 저감하여, 은의 변색을 억제할 수 있다.
밀봉부재의 재료로서는, 발광소자로부터의 빛을 투과 가능한 투광성을 갖고, 한편, 그것들에 의해서 열화하기 어려운 내광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 수증기 가스, 유황성분 함유 가스 등이 투과하기 어렵고, 예를 들면, 수증기 가스가 50(g/㎟·Day) 이하 정도(밀봉부재의 두께는 0.8mm일 때)인 것이 바람직하다. 또한, 경화 후의 경도가, 쇼(Shore) D경도가 30 이상으로 보다 경도가 높은 것이 바람직하지만, 기초체와의 밀착성을 고려한다면 35 이상 50 이하가 보다 바람직하다. 이러한 딱딱한 밀봉부재는, 경화시의 수축이나 실제 사용시의 열변화시에 걸리는 응력에 의해서 기초체와 박리되기 쉬워지지만, 오목부의 내면에 돌기부를 형성함으로써, 그것들이 박리되기 어렵게 할 수 있다.
밀봉부재의 구체적인 재료로서는, 실리콘수지 조성물, 변성 실리콘수지 조성물, 에폭시수지 조성물, 변성 에폭시수지 조성물, 아크릴수지 조성물 등, 발광소자로부터의 빛을 투과 가능한 투광성을 갖는 절연수지 조성물을 들 수 있다. 또한, 실리콘수지, 에폭시수지, 우레아수지, 불소수지 및 이들 수지를 적어도 1종 이상 포함한 하이브리드 수지(hybrid resin) 등도 이용할 수 있다. 게다가 또한, 이들 유기물에 한정되지 않고, 유리, 실리카졸 등의 무기물도 이용할 수 있다. 이들 재료에 더하여, 원하면, 착색제, 광확산제, 광반사재, 각종 필러, 파장 변환부재(형광부재) 등을 함유시킬 수도 있다. 밀봉부재의 충전량은, 상기 전자부품이 피복되는 양이면 좋다.
밀봉부재의 외표면의 형상은, 배광(配光) 특성 등에 따라 여러 가지 선택할 수 있다. 예를 들면, 상면을 볼록 형상 렌즈 형상, 오목 형상 렌즈 형상, 프레넬(Fresnel)렌즈 형상 등으로 함으로써, 지향(指向) 특성을 조정할 수 있다. 또한, 밀봉부재의 위에, 별도의 부재로 이루어지는 렌즈 등을 더 형성해도 좋다. 게다가, 형광체가 들어간 성형체(예를 들면 형광체가 들어간 판 형상 성형체, 형광체가 들어간 돔 형상 성형체 등)를 이용하는 경우에는, 밀봉부재로서 형광체가 들어간 성형체에의 밀착성이 우수한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 형광체가 들어간 성형체로서는, 수지 조성물 외, 유리 등의 무기물을 이용할 수 있다.
(접합부재)
접합부재(도시하지 않음)는, 도전부재나 기초체의 바닥면부의 위에, 발광소자, 수광소자, 보호소자 등을 얹어놓고 접속시키기 위한 부재이다. 얹어놓는 소자의 기판에 의해서 도전성 접합부재 또는 절연성 접합부재의 어느 한쪽을 선택할 수 있다. 예를 들면, 절연성 기판인 사파이어상에 질화물 반도체층을 적층시킨 반도체 발광소자의 경우, 접합부재는 절연성이라도 도전성이라도 좋다. SiC 기판 등의 도전성 기판을 이용하는 경우는, 도전성의 접합부재를 이용함으로써 도통을 꾀할 수 있다. 절연성의 접합부재로서는, 에폭시수지 조성물, 실리콘수지 조성물, 폴리이미드수지 조성물, 그들 변성 수지, 하이브리드 수지 등을 이용할 수 있다. 이들 수지를 이용하는 경우는, 반도체 발광소자로부터의 빛이나 열에 의한 열화를 고려하여, 발광소자 이면에 Al이나 Ag막 등의 반사율이 높은 금속층이나 유전체 반사막을 형성할 수 있다. 이 경우, 증착, 스퍼터, 박막을 접합시키는 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 도전성의 접합부재로서는, 은, 금, 팔라듐 등의 도전성 페이스트나, Au－Sn 공정 등의 땜납, 저융점 금속 등의 납재 등을 이용할 수 있다. 게다가, 이들 접합부재 중, 특히 투광성의 접합부재를 이용하는 경우는, 그 중에 반도체 발광소자로부터의 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛을 발광하는 형광부재를 함유시킬 수도 있다.
(도전성 와이어)
발광소자의 전극과 도전부재를 전기적으로 접속하는 도전성 와이어로서는, 금, 구리, 백금, 알루미늄 등의 금속 및 그들 합금을 이용할 수 있다. 특히, 열저항 등이 우수한 금을 이용하는 것이 바람직하다.
(파장 변환 부재)
상기 밀봉부재중에, 파장 변환부재로서 반도체 발광소자로부터의 빛의 적어도 일부를 흡수하여 다른 파장을 갖는 빛을 발하는 형광부재를 함유시킬 수도 있다.
형광부재로서는, 반도체 발광소자로부터의 빛을, 그것보다 장파장으로 변환시키는 쪽이 효율이 좋다. 다만, 이것에 한정되지 않고, 반도체 발광소자로부터의 빛을, 단파장으로 변환시키는 것, 혹은 다른 형광부재에 의해서 변환된 빛을 더 변환시키는 것 등, 여러 가지의 형광부재를 이용할 수 있다. 이러한 형광부재는, 1종의 형광물질 등을 단층으로 형성해도 좋고, 2종 이상의 형광물질 등이 혼합된 단층을 형성해도 좋고, 1종의 형광물질 등을 함유하는 단층을 2층 이상 적층시켜도 좋고, 2종 이상의 형광물질 등이 각각 혼합된 단층을 2층 이상 적층시켜도 좋다.
발광소자로서 질화물계 반도체를 발광층으로 하는 반도체 발광소자를 이용하는 경우, 그 발광소자로부터의 빛을 흡수하고 다른 파장의 빛으로 파장 변환하는 형광부재를 이용할 수 있다. 예를 들면, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활(activated)되는 질화물계 형광체나 산질화물계 형광체를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, (a) Eu 부활된 α혹은 β사이알론형(sialon-based) 형광체, 각종 알칼리토류금속 질화실리케이트, 각종 알칼리토류금속 질화알루미늄규소(예：CaSiAlN3：Eu, SrAlSi4N7：Eu 등), (b) Eu 등의 란타노이드계의 원소, Mn 등의 천이금속계의 원소에 의해 주로 부활되는 알칼리토류금속 할로겐 애퍼타이트(apatites), 알칼리토류금속의 할로실리케이트, 알칼리토류금속 실리케이트, 알칼리토류금속 붕산할로겐, 알칼리토류금속 알루민산염, 알칼리토류금속 황화물, 알칼리토류금속 티오갈레이트, 알칼리토류금속 질화규소, 게르만산염, 또는, (c) Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염, 알칼리토류금속 희토류 규산염, (d) Eu 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 유기 및 유기착체 등으로부터 선택되는 적어도 어느 한쪽이 1 이상인 것이 바람직하다. 바람직하게는, Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 희토류 알루민산염형광체인 YAG계 형광체이다. YAG계 형광체는, Y3Al5O12：Ce, (Y0.8Gd0.2)3Al5O12：Ce, Y3(Al0.8Ga0.2)5O12：Ce, (Y,Gd)3(Al,Ga)5 O12 등의 조성식으로 표시된다. 또한, Y의 일부 혹은 전부를 Tb, Lu 등으로 치환한 Tb3Al5O12：Ce, Lu3Al5O12：Ce 등도 있다. 게다가, 상기 형광체 이외의 형광체로서, 같은 성능, 작용, 효과를 갖는 형광체도 사용할 수 있다.
또한, 형광체를 유리, 수지 조성물 등 다른 성형체에 도포한 것도 이용할 수 있다. 게다가, 형광체가 들어간 성형체도 이용할 수 있다. 구체적으로는, 형광체가 들어간 유리나, YAG 소결체, YAG와 Al2O3, SiO2, B2O3 등의 소결체, 무기 융액(融液)중에서 YAG를 석출시킨 결정화 무기 벌크체 등을 이용할 수 있다. 형광체를 에폭시, 실리콘, 하이브리드 수지 등으로 일체 성형한 것도 이용해도 좋다.
(발광소자)
발광소자(반도체 발광소자)에게는, 동일면측에 양극 음극 전극이 형성된 구조, 혹은 다른 면에 양극 음극 전극이 형성된 구조, 성장기판과는 다른 기판을 붙여 맞춘 구조 등, 여러 가지의 구조의 반도체소자를 이용할 수 있다.
반도체 발광소자는, 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다. 예를 들면, 청색, 녹색의 발광소자에는, ZnSe나 질화물계 반도체(InXAlYGa1-X-YN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1), GaP를 이용할 수 있다. 또한, 적색의 발광소자로서는, GaAlAs, AlInGaP 등을 이용할 수 있다. 게다가, 이외의 재료로 이루어지는 반도체 발광소자를 이용할 수도 있다. 이용하는 발광소자의 조성이나 발광색, 크기나, 개수 등은, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
형광물질을 갖는 발광장치로 하는 경우에는, 그 형광물질을 효율적으로 여기할 수 있는 단파장이 발광 가능한 질화물 반도체(InXAlYGa1-X-YN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1)가 바람직하다. 반도체층의 재료나 그 혼정도(混晶度)에 따라서 발광 파장을 여러 가지 선택할 수 있다.
또한, 가시광선 영역의 빛뿐만이 아니라, 자외선이나 적외선을 출력하는 발광소자를 이용할 수 있다. 또한, 발광소자와 함께 혹은 단독으로, 수광소자 등을 탑재할 수 있다.
(지지기판)
지지기판(도 1A, 도 1B에는 도시하지 않음)은, 도전부재를 도금에 의해서 형성하기 위해서 이용하는 금속 또는 금속을 갖는 판 형상 또는 시트형상 부재이며, 최종적으로 발광장치의 집합체를 절단하여 발광장치로서 개편화하기 전에 제거하기 때문에, 발광장치에는 구비되지 않는 부재이다. 지지기판으로서는, SUS판 등의 도전성을 갖는 금속판 외, 폴리이미드 등 절연성판이나 시트에 스퍼터법이나 증착법에 따라 도전막을 형성한 것을 이용할 수 있다. 혹은, 금속 박막 등을 붙일 수 있는 절연성 판 형상 부재를 이용할 수도 있다. 지지기판은, 공정의 최종 단계에서 제거, 즉, 도전부재나 기초체로부터 벗길 필요가 있다. 이 때문에, 지지기판으로서는, 구부림 가능한 부재를 이용할 필요가 있으며, 재료에도 의존하지만 막두께 10㎛∼300㎛ 정도의 판 형상 부재를 이용하는 것이 바람직하다. 지지기판으로서는, 상기 SUS판 외, 철, 구리, 은, 코바(kovar), 니켈 등의 금속판이나, 금속 박막 등을 붙일 수 있는 폴리이미드로 이루어지는 수지 시트 등이 바람직하다. 특히, 알루텐사이트계, 페라이트계, 오스테나이트계 등, 여러 가지의 스테인리스를 이용하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은 페라이트계 스테인리스이다. 특히 바람직하게는, 400계, 300계 스테인리스가 좋다. 더 구체적으로는, SUS430(10.4×10-6/K), SUS444(10.6×10-6/K), SUS303(18.7×10-6/K), SUS304(17.3×10-6/K) 등이 적합하게 이용된다. 400계의 스테인리스는, 도금의 전처리로서 산처리를 행하면, 300계에 비하여 표면이 거칠어지기 쉬워진다. 따라서, 산처리를 행한 400계의 스테인리스의 위에 도금층을 형성하면, 그 도금층의 표면도 거칠어지기 쉬워진다. 이것에 의해 밀봉부재나 기초체를 구성하는 수지와의 밀착성을 좋게 할 수 있다. 또한, 300계는 산처리로는 표면이 거칠어지기 어렵다. 이 때문에 300계의 스테인리스를 이용하면, 도금층의 표면의 광택도를 향상시키기 쉽고, 이것에 의해 발광소자로부터의 반사율을 향상하여 빛 추출 효율이 높은 발광장치로 할 수 있다.
또한, 도전부재의 표면 광택을 올리는 경우, 도금이나 증착, 스퍼터 등의 수법을 이용하여 형성한다. 보다 광택도를 올리기 위해서는, 지지기판의 표면은 평활한 쪽이 바람직하다. 예를 들면, 지지기판으로서 SUS를 이용하는 경우는, 결정립계가 비교적 작은 300번대의 SUS를 이용함으로써, 표면 광택이 높은 도전부재의 최표면을 얻을 수 있다.
또한, 수지 성형 후의 휘어짐을 완화하기 위해서 지지기판에 슬릿, 홈, 물결 형상의 가공을 실시할 수도 있다.
(이형 시트)
이형 시트(필름)는, 성형 후의 성형체가 금형으로부터 떼기 쉽도록(형으로부터 분리하기 쉽게), 성형 수지가 주입되는 부분에 설치되는 것이고, 예를 들면 상하 금형에서 지지체를 지지시켜 성형시키는 경우는, 상형의 하면이나 하방의 상면에 배치시키는 것이다.
오목부를 갖는 기초체를 성형시키기 위해서는, 금형에 볼록부를 형성시킬 필요가 있고, 금형보다 높은 탄성을 갖는 이형 시트를 이용하여, 그 볼록부의 형상에 맞추도록 신축 가능한 것을 이용한다. 이형 시트는, 금형에 설치되는 흡인구로부터 공기를 흡인함으로써, 금형의 요철면을 따른 형상으로 변형되어 이용된다. 이러한 높은 탄성을 갖는 이형 시트를 이용하여, 오목부의 내면에 상당하는 위치의 이형 시트에 개구부를 설치함으로써, 기초체의 오목부의 내면에 돌기부를 더 형성할 수 있다. 이것은, 이형 시트의 높은 탄성을 이용한 것이고, 이것에 의해서 딱딱한 금형에서만 형성시키는 것이 곤란한 형상의 돌기부를 오목부의 내면에 형성시킬 수 있다.
이형 시트에 설치되는 개구부는, 원형, 사각형, 장방형, 다각형, 혹은 그것들을 조합한 형상이나, 부정형의 형상으로 할 수 있다. 또한, 금형에 흡착하기 전에 개구부를 설치해도 좋고, 혹은, 금형에 흡착 후에 설치해도 좋다.
이형 시트의 재료는, 금형과의 박리성이 좋고, 성형되는 기초체와의 박리성이 좋은 것이 더 바람직하다. 또한, 성형시의 온도(130℃∼190℃)에서, 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 열가소성 불소수지(예를 들면, PTFE, ETFE)나, 폴리올레핀 폴리머(TPX), 나일론 등을 이용하는 것이 바람직하고, 또한, 기초체로서는 상술한 열경화성 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
이형 시트의 두께는, 10㎛∼100㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20㎛∼75㎛, 더 바람직하게는 30㎛∼50㎛로 한다. 또한, 금형에 설치되는 요철 형상에 맞추어 신축하도록, 신축률 500∼1000%의 것이 바람직하고, 600∼900%의 것이 더 바람직하다. 돌기부는, 성형시에 이용하는 금형을 따라서 늘려진 이형 시트의 두께에 의해서, 내면으로부터의 높이가 정해지고, 또한 그 형상에 대해서도, 늘려진 이형 시트의 형상에 의해서 정해진다.
이형 시트는 단층 혹은 복층으로 구성된다. 단층으로 이루어지는 이형 시트는, 유연성이 우수하여, 금형의 형상을 따르면서 얇게 피복할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 복층으로 이루어지는 이형 시트는, 강도를 높이면서 이형 시트에 설치되는 개구부의 크기를 유지할 수 있다. 복층의 이형 시트를 채용하는 경우, 각 층은 동일 혹은 다른 재질의 것을 적절히 선택할 수 있고, 예를 들면 신축률이 다른 시트로 구성해도 좋다. 또한, 이형 시트는, 시트 신축의 방향성, 엠보싱 가공의 방향 등도 고려하여 선택할 수 있다.
(제조방법)
이하, 실시예 1에 관한 발광장치의 제조방법에 대해서 설명한다.
<1. 제1 공정>
우선, 금속판 등으로 이루어지는 지지기판을 준비한다. 이 지지기판의 표면에 보호막으로서 레지스트를 도포한다. 이 레지스트의 두께에 의해서 후에 형성되는 도전부재의 두께를 조정할 수 있다. 레지스트는, 지지기판의 상면뿐만이 아니라, 하면(반대측의 면)에 형성해도 좋다. 그 경우, 반대측의 면의 거의 전체면에 레지스트를 설치함으로써, 후술하는 도금에 의해서 하면에 도전부재가 형성되는 것을 막을 수 있다.
한편, 이용하는 보호막(레지스트)은 포토리소그래피에 의해서 형성되는 레지스트의 경우, 포지티브형, 네거티브형 중의 어느 것을 이용해도 좋다. 여기에서는, 포지티브형의 레지스트를 이용하는 방법에 대해 설명하지만, 포지티브형, 네거티브형을 조합하여 이용해도 좋다. 또한, 스크린 인쇄에 의해 형성시키는 레지스트나, 시트 형상의 레지스트를 붙이는 등의 방법도 이용할 수 있다.
도포한 레지스트를 건조시킨 후, 그 상부에 개구부를 갖는 마스크를 직접 또는 간접적으로 배치시키고, 마스크상으로부터 자외선을 조사하여 노광한다. 여기서 이용하는 자외선은, 레지스트의 감도 등에 의해서 적합한 파장을 선택할 수 있다. 그 후, 에칭제로 처리함으로써 개구부를 갖는 레지스트가 형성된다. 여기서, 필요하면 산활성처리 등을 실시해도 좋다.
이어서, 금속을 이용하여 도금함으로써, 레지스트의 개구부내에 도전부재를 형성시킨다. 이 때, 도금조건을 조정함으로써 레지스트의 막두께보다 두꺼워지도록 도금할 수 있다. 이것에 의해 도전부재를 레지스트(보호막)의 상면에까지 형성시켜, 도 1A에 도시하는 횡방향으로 돌출된 부분을 형성시킬 수 있다. 도금방법으로서는, 이용하는 금속에 따라, 또는 목적의 막두께나 평탄도에 따라 해당 분야에서 공지된 방법에 의해 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 전해도금, 무전해도금 등을 이용할 수 있다. 특히, 전해도금을 이용하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 레지스트(보호막)를 제거하기 쉽고, 도전부재를 균일한 형상으로 형성하기 쉬워진다. 또한, 최표층(예를 들면 Ag)과의 밀착성을 향상시키기 때문에, 그 아래의 층에 스트라이크 도금에 의해서 중간층(예를 들면 Au, Ag)을 형성시키는 것이 바람직하다. 도금 후, 보호막을 세정하여 제거함으로써, 이간하는 복수의 도전부재가 형성된다.
<2. 제2 공정>
이어서, 도전부재의 사이에, 발광소자로부터의 빛을 반사 가능한 기초체를 형성한다. 기초체는, 바닥면부 및 측면부, 나아가서는 측면부의 내면에 형성되는 돌기부의 전부가 이 공정에서 일체 성형된다.
성형방법으로서는, 사출성형, 트랜스퍼 몰딩, 압축성형 등의 방법에 따라 형성할 수 있다. 예를 들면 트랜스퍼 몰딩(transfer molding)에 의해 기초체를 형성하는 경우, 도전부재를 복수 형성한 지지기판을, 상형 및 하형을 갖는 금형중에 끼워넣도록 세트한다. 이 때, 오목부가 형성되는 측을 상형으로 하는 경우, 이 상형의 하면에 볼록부가 형성되어 있고, 볼록부를 포함한 하면 전체에 이형 시트를 흡착시켜 둔다. 또한 압축성형의 경우도, 마찬가지로 이형 시트를 채용할 수 있다.
이형 시트는, 미리 개구부를 갖는 것이라도 좋고, 또한, 금형에 장착하고 나서 설치해도 좋다. 그 경우, 예를 들면, 이형 시트를 볼록부가 형성된 상형의 하면측에 꽉 누르고, 흡착 등에 의해서 금형의 볼록부를 따르도록 더 늘린다. 그 후, 압력을 걸면서 수지를 주입하는 것에 의해, 수지의 유동 저항에 의해 잡아 늘려진 이형 시트가 신장률의 한계를 넘는 것에 의해, 성형 후의 기초체의 오목부의 내면에 상당하는 금형의 볼록부의 측면에, 용이하게 개구부를 형성시킬 수 있다.
금형 내에는 기초체의 원료인 수지 펠릿이 삽입되어 있고, 지지기판과 수지 펠릿을 가열한다. 수지 펠릿 용융 후, 가압하여 금형내 및 이형 시트의 개구부내에 충전한다. 가열온도나 가열시간, 또한 압력 등은, 이용하는 수지의 조성 등에 따라 적절히 조정할 수 있다. 경화 후, 금형 및 이형 시트로부터 꺼내 성형품을 얻을 수 있다.
<3. 제3 공정>
이어서, 기초체의 오목부의 바닥면에, 접합부재를 이용하여 발광소자를 접합하고, 도전성 와이어를 이용하여 도전부재와 전기적으로 접속 가능하도록 한다.
<4. 제4 공정>
그 후, 오목부 안에 투광성 수지를 포함한 밀봉부재를 충전한다. 이것에 의해서, 발광소자를 밀봉부재로 피복한다. 밀봉부재는, 오목부의 측벽과 대략 동일 높이가 되도록 형성하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 측벽보다 낮거나 또는 높아지도록 형성해도 좋다. 또한, 상면은 평탄한 면으로 해도 좋고, 혹은, 중앙이 움푹한, 또는 돌출된 곡면 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 밀봉수지는 1층 구조라도 좋고, 혹은, 조성이나 특성이 다른 2층 이상의 다층 구조라도 좋다.
밀봉부재를 경화함으로써 발광장치의 집합체를 얻을 수 있어, 이 집합체로부터 지지기판을 벗겨 제거한다.
<5. 제5의 공정>
마지막으로, 오목부와 오목부의 사이의 측벽을 절단하여 개편화함으로써, 도 1A에 도시하는 오목부를 1개 갖는 발광장치를 얻을 수 있다. 개편화의 방법으로서는, 블레이드에 의한 다이싱, 레이저광에 의한 다이싱 등 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다.
[실시예 2]
이상의 실시예 1에서는, 돌기부를 측벽 내면의 단변측에 형성한 예를 설명하였다. 다만, 돌기부를, 단변측을 대신하여, 또는 이것에 더하여, 장변측에 형성할 수도 있다. 이러한 예를 실시예 2로서 도 2A∼도 2C에 도시한다. 이들 도면에서, 도 2A는 실시예 2에 관한 발광장치(200)를 도시하는 사시도이고, 도 2B는 도 2A의 ⅡB－ⅡB' 단면에서의 단면도를, 또한 도 2C는 도 2A의 ⅡC－ⅡC' 단면에서의 단면도를 각각 도시한다. 도 2A∼도 2C의 발광장치(200)와 도 1의 발광장치(100)는, 각각의 부재에 붙인 부호에서, 아래 두자리수의 숫자를 동일하게 하는 부재끼리를 대응시키고 있고, 도 2의 발광장치(200)의 각 부재에서의 상세한 설명을 적절히 생략한다.
실시예 2의 기초체(201)는, 실시예 1의 기초체(101)와 같이, 측벽 내면의 단변측 곡면부에 형성된 돌기부(201c)에 더하여, 장변측에도 돌기부(201c')가 더 형성되어 있다. 이 예에서는 돌기부(201c')는, 기초체의 측벽부(201a)의 내면으로서, 바닥면부(201b)로부터 측벽부(201a)에 위로 세워진 부위의 근방에, 기초체와 일체적으로 형성되어 있다. 이 돌기부(201c')도 돌기부(201c)와 같이, 오목부(S)의 안쪽으로 돌출되는 자세로 형성된다. 이와 같이 함으로써, 오목부(S)에 충전되는 밀봉부재(204)와 기초체(201)와의 접합계면에서의 접촉 면적을 보다 크게 하고, 또한 돌기부(201c,201c')에 의한 앵커 효과에 의해서, 밀봉부재(204)를 확실히 오목부 (S)에 고정할 수 있다. 특히 도 2A의 예에서는, 대향하는 곡면부에 각각 돌기부 (201c)를 형성하는 동시에, 그 중간부분의 평면부에도 돌기부(201c')를 형성하여, 밀봉부재(204)와의 고정 개소를 늘려, 신뢰성을 한층 높일 수 있다.
또한 이 발광장치(200)는, 오목부(S)를 구성하는 한 쌍의 측벽부(201a)끼리를, 기초체(201)의 바닥면측에서 일체로 연결되는 바닥면부(201b)를 갖고 있고, 이 바닥면부(201b)의 양단측 상방에 돌기부(201c')를 형성하고 있다. 구체적으로는, 대향하는 도전부재(202)와, 그 사이에 배치된 기초체의 바닥면부(201b)와의 경계 근방으로서, 또한 도전부재(202)가 측벽부(201a)와 대략 수직방향으로 면과 접하는 모서리부 근방에 돌기부(201c')를 배치한다. 이와 같이 도전부재(202)의 모서리부 근방에서, 오목부(S)의 측벽부(201a)로부터 내측으로 돌출하는 돌기부(201c')를 일체로 형성하는 기초체(201)는, 도전부재(202)와 바닥면부(201b)가 열팽창율의 차에 의해 박리하는 것을 유효하게 억제할 수 있다.
이것은, 돌기부(201c')가, 오목부(S)에 충전되는 밀봉부재(204)와 접촉하는 표면적을 증가시킴으로써 밀봉부재(204)와 강고하게 연결할 수 있기 때문이다. 즉 온도상승 등에 기인하는 밀봉부재(204)의 박리나 떠오름을, 상기 돌기부(201c')로도 억제할 수 있다. 이 결과, 밀봉부재(204)가 도전부재(202)와 바닥면부(201b)를 상방으로부터 넓은 면적으로 억누르는 형태가 되어, 쌍방이 박리되는 것을 억제하면서 밀착성을 유지할 수 있다. 특히, 오목부(S)의 바닥면은, 재질이 다른 도전부재(201)와 기초체의 바닥면부(201b)로 구성되어 있고, 따라서 이러한 경계영역에 근접하는 영역, 즉 측벽부(201a)의 하방 영역에 형성되는 돌기부(201c')는, 상기한 효과를 유효하게 누릴 수 있어 바람직하다.
한편 실시예 2의 돌기부(201c,201c')는, 그 형상이나 배열 구성을, 실시예 1의 돌기부(101c)와 마찬가지로 할 수 있다. 또한 돌기부(101c,201c,201c')는, 오목부(S)내에서 측벽의 양측에 형성하는 것이 바람직하지만, 어느 한쪽 측벽에만 형성해도 좋다.
(바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f))
게다가 덧붙여, 오목부의 측벽뿐만 아니라, 바닥면, 즉 기초체의 바닥면부에도, 밀봉부재와의 접착력을 강화하기 위한 걸어멈춤 구조를 설치해도 좋다. 이 걸어멈춤 구조는, 돌기부에 한정하지 않고, 웅덩이로 할 수도 있다. 특히 바닥면부에서는, 형성하기 쉬운 점에서 웅덩이가 바람직하다. 예를 들면, 금형 성형시에 박리시트를 바닥면부(201b)측에 부분적으로 돌출시킴으로써, 용이하게 웅덩이를 형성할 수 있다.
도 2A에 도시하는 발광장치(200)는, 기초체의 바닥면부(201b)에, 그 일부에 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)를 형성하고 있다. 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이 (201f)는, 도 2C의 단면도에 도시하는 바와 같이, 기초체의 바닥면부(201b)의 위쪽 표면으로부터, 하방에 움푹 패인 영역으로 하고 있다. 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이 (201f)는, 바닥면부(201b)의 두께를 부분적으로 얇게 하도록 형성되어 있고, 기초체(201)를 관통시키지 않는다. 또한, 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)의 개구부의 안지름은 개구측으로 넓어지도록 형성하고 있다. 이러한 웅덩이를 형성함으로써, 오목부(S)에 충전되는 밀봉부재(204)는, 그 주위에 더하여 바닥면에서도, 기초체 (201)와의 접속 계면을 비평탄면으로 하고, 수지의 달라붙음을 향상할 수 있어 접착 강도를 개선할 수 있다. 또한, 측벽의 돌기부를 형성하지 않는 형태에서도, 기초체의 바닥면부의 웅덩이에서 밀봉부재의 고정력 강화를 도모할 수 있다.
한편 도 2A∼도 2C의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 상면측으로부터의 평면에서 보아, 개구 형상을 타원 형상으로 하고 있지만, 그 형상은 특별히 한정되지 않고, 직사각형 형상, 원 형상으로 할 수도 있다. 또한 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 깊이 방향으로 개구 형상을 변화시켜도 좋고, 예를 들면 위쪽에서는 타원 형상으로 하고, 하방측에서는 원 형상으로 형성할 수도 있다. 또한 기초체의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 단수 혹은 복수의 웅덩이로 형성해도 좋다.
게다가 웅덩이는, 그 내부에서 웅덩이를 더 형성할 수도 있다. 이러한 변형예를 도 2D의 확대 단면도에 도시한다. 이 도면에 도시하는 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 웅덩이를 깊이 방향으로 변화시키고, 2중의 오목부로 하고 있다. 도 2D의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)의 개구 지름을 단계적으로 감소시키고 있고, 단면 형상을 대략 대칭인 계단 형상으로 한다. 구체적으로 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 2단계로 개구 지름을 감소시키고 있다. 자세한 것은, 기초체의 바닥면부(101b)의 위쪽 표면에 설치되고, 또한 제1의 개구 지름을 갖는 제 1 바닥면 웅덩이(206)와, 이 제1의 개구 지름보다 작은 제2의 개구 지름을 갖는 제 2 바닥면 웅덩이(207)를 깊이 방향으로 일체로 구성한다. 기초체의 바닥면부(201b)에 개구 지름을 복수 단계로 감소시키는 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)를 형성함으로써, 오목부 안의 형상을 복잡하게 할 수 있다. 이 결과, 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)에서의 내부의 표면적을 증가시킬 수 있기 때문에, 상기 오목부 안에 충전되는 밀봉부재(204)와의 밀착성을 더 높일 수 있다.
한편 실시예 2에서는, 제 1 바닥면 웅덩이(206) 및 제 2 바닥면 웅덩이(207)의 내면을 곡면으로 하고 있고, 즉 모서리부를 R 형상으로 하는 만곡 오목부를 구성하고 있다. 만곡 형상의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는 제조가 용이하기 때문에 바람직하다. 단, 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)의 내부를 직사각형 형상으로 할 수도 있다. 또한 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)는, 3단계 이상으로 개구 지름을 감소시켜도 좋고, 개구 지름을 연속하여 더 감소시키는 형태라도 좋다.
게다가 실시예 1 및 실시예 2의 돌기부(101c,201c,201c')에 더하여, 기초체의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)를 형성하는 발광장치(200)는, 기초체(201)의 복수 방향에서 밀봉부재(204)와의 밀착성을 높일 수 있다. 즉, 도 1, 도 2의 경우이면, 오목부(S)의 단변측과 장변측에서의 측벽면 및 바닥면측이라고 하는 3차원 방향에서 기초체의 내벽면을 돌기부나 웅덩이에 의해서 요철로 구성하고 있고, 이 요철부에 밀봉부재(204)를 따르게 함으로써 한층의 앵커 효과를 높일 수 있다.
(돌기부의 변형예)
또한 실시예 1 및 실시예 2의 예에서는, 오목부 내면에 돌출시키는 돌기부를 원추 사다리꼴 형상으로 한 예를 설명했지만, 상술한 대로 돌기부의 형상은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지의 형상으로 할 수 있다. 특히 밀봉부재와의 앵커 효과를 높이는 관점에서는, 돌기부의 선단에서, 바깥지름을 크게 하는 형상이 바람직하다. 이러한 변형예를 도 3에 도시한다. 도 3의 발광장치는, 실시예 1 및 실시예 2의 돌기부(101c,201c,201c')의 변형예이며, 돌기부를 제외한 다른 부재에 대해서는 도 1 및 도 2와 같고, 따라서 대응하는 부재에는, 각 부재에 첨부하는 아래 두자리수의 숫자를 동일하게 하고 설명을 적절히 생략한다. 도 3의 돌기부(301c)는, 그 단면 형상을 대략 T자 형상으로 하는 버섯 모양으로 하고 있고, 측벽부(301a)로부터 대략 수직방향으로 돌출한 기둥 형상부(301d)와, 그 기둥 형상부(301d)의 선단에 상기 기둥 형상부(301d)의 축방향과 대략 직교하는 방향으로 넓어진 편평부(301e)를 갖는다. 단면 형상을 T자 형상으로 하는 돌기부(301c)는, 그 요철 형상에 의해서 밀봉부재(304)와의 접합력이 보다 강화된다. 또한 밀봉부재(304)와의 접촉 면적이 더 증가하기 때문에, 밀봉부재(304)와의 밀착성도 한층 높아져 바람직하다.
(제조방법)
실시예 2의 발광장치(200)의 제조방법은, 실시예 1의 발광장치(100)의 제조방법과 거의 같고, 동일한 제조 공정에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 구체적으로, 실시예 2의 제조방법에서는, 실시예 1의 제조방법에 기재하는 제2 공정에 있어서, 이형 시트에 형성하는 개구부의 위치를 이하에 특정한다. 즉, 금형을 세트했을 때에 대응하는 도전부재의 모서리부 상방에, 이형 시트의 개구부를 형성함으로써, 상술한 돌기부(201c')를 얻을 수 있다.
또한 더불어 돌기부를 단면 T자 형상으로 형성하는 경우의 제조방법에 대해서 이하에 설명한다. 이 이형 시트에 관한 개구부의 형성 위치는, 제2 공정의 금형내에서, 후에 기초체의 바닥면부(201b)를 구성하는 한 쌍의 도전부재(202) 사이의 빈틈과, 후에 기초체의 측벽부(201a)를 구성하는 상형 및 하형의 금형내의 공간 영역과의 경계역에 대응하고 있고, 상기 경계영역에서는, 각각의 충전 영역에서의 용량의 차로부터, 충전되는 수지의 압력이 다르다. 특히 금형내에서, 도전부재(202)간의 좁은 빈틈과, 측벽부용의 넓은 공간영역과의 경계영역에서는, 수지에 의한 압력이나 유속의 차로부터 응력이 걸리기 쉽고, 따라서, 이 경계영역에 설치된 이형 시트의 개구부 안에 수지가 진행되기 쉽다. 진행된 수지는 이형 시트의 개구부를 통과하고, 이형 시트와 금형과의 빈틈으로 진행되어 더 확산된다. 이 확산에 의해 돌기부(301c)의 편평부(301e)를 구성하고, 또한 개구부에 충전된 수지가 기둥 형상부(301d)를 각각 구성한다.
따라서, 수지의 진행 상태를 조정하고, 예를 들면 고의로 수지의 응력을 크게 함으로써, 이형 시트의 개구부에의 진행을 촉진하고, 또 개구부를 통과하여 이형 시트와 금형과의 빈틈에서의 확산율을 높임으로써, 돌기부(301c)의 편평부 (301e)의 지름을 크게 할 수 있다. 혹은 거꾸로도 가능하고, 수지의 유입 압력이나 유입 속도를 조절함으로써 돌기부의 지름이나 두께를 조절할 수 있다.
또한 수지의 경화 후, 상기 돌기부(301c)를 이형 시트의 개구부에 통과시키면서, 기초체를 금형 및 이형 시트로부터 꺼낸다. 특히 기둥 형상부(301d)와 비교하여 지름이 큰 편평부(301e)에서는, 이형 시트를 신장하여 개구부를 확장하면서, 이것을 통과시키는 것이 바람직하다.
또한 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)의 형성 방법에 대해 이하에 설명한다. 상술한 제2 공정에서 금형을 세트할 때, 이형 시트가 장착된 상형의 볼록부의 하면이, 이형 시트의 일부의 영역에서 신장 상태를 유지할 수 있도록 한다. 구체적으로는, 상형의 빈틈으로부터 이형 시트를 진공 등에 의해서 끌어당기는 것에 의해서, 금형내의 빈틈에 이형 시트의 당김을 조절하면서 금형을 세트하고, 도전부재(202)의 배치영역의 신장 상태를 유지한다. 그 후, 상하 금형에서 끼우도록 도전부재를 세트하여 상형의 이형 시트에 응력을 가한다. 이 때, 도전부재(202)의 배치영역에서는 이형 시트의 신장 상태를 유지하고, 이것을 지지기판에 제대로 밀착시킨다. 한편, 기초체의 바닥면부(201b)의 형성영역, 즉 금형과 한 쌍의 도전부재(202) 사이에 구성되는 빈틈에서는, 가압에 의해서 변형된(늘려진) 이형 시트가, 그 빈틈에 가까워진다. 즉, 한 쌍의 도전부재의 사이의 빈틈의 폭보다 넓은 폭의 이형 시트가 빈틈 안에 모아지기 때문에, 휘어짐이 형성된다.
이 결과, 도전부재(202)의 배치영역에서는 이형 시트의 휘어짐이 발생하는 것을 회피할 수 있기 때문에, 도전부재(202)와 이형 시트와의 밀착성이 높아져, 도전부재(202)상에 수지가 진입하는 것을 억제할 수 있다. 동시에, 기초체의 바닥면부(201b)의 형성영역에 상당하는 금형의 빈틈내에서는, 그 상면이 하방으로 휜 이형 시트에 의해서 구성할 수 있기 때문에, 이 공간 형상에 따른 수지의 성형이 가능해진다. 즉 상기 수지 시트에 의한 웅덩이의 형상에 따른 기초체의 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)를 얻는다.
또한 이형 시트를 복층으로 함으로써, 상술의 복수의 바닥면 웅덩이를 갖는 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이(201f)를 형성할 수 있다. 이것은 신축성을 갖는 복층 시트의 성질을 잘 이용한 것이고, 금형세트에 의한 응력에 의해서 이형 시트의 복층끼리를 박리시킨다. 각 시트는 서로의 신축률이 다르기 때문에, 금형의 빈틈내에서 하방으로 휘는 정도를 다르게 할 수 있어, 이 결과 복층 시트의 최하면을 요철로 형성할 수 있다. 즉 기초체의 바닥면부(201b)의 형성영역에 상당하는 금형의 빈틈의 형상에서, 그 상면측을 복층의 이형 시트에서 요철로 구성하는 복잡한 형상으로 할 수 있고, 이 형상에 따른 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치 및 그 제조방법에 의하면, 소형 경량으로서, 또한, 빛의 추출 효율이나 신뢰성이 우수한 발광장치를 용이하게 얻을 수 있다. 이러한 발광장치는, 각종 표시장치, 조명기구, 디스플레이, 액정 디스플레이의 백라이트 광원, 또한 디지털 비디오카메라, 팩시밀리, 복사기, 스캐너 등의 화상 독해장치, 프로젝터 장치 등에도 이용할 수 있다.
100 : 발광장치
101 : 기초체
101a : 기초체의 측벽부
101b : 기초체의 바닥면부
101c : 돌기부
102 : 도전부재
103 : 발광소자
104 : 밀봉부재
105 : 도전성 와이어
200 : 발광장치
201 : 기초체
201a : 기초체의 측벽부
201b : 기초체의 바닥면부
201c : 돌기부
201c' : 돌기부
201f : 바닥면 걸어멈춤용 웅덩이
202 : 도전부재
203 : 발광소자
204 : 밀봉부재
205 : 도전성 와이어
206 : 제 1 바닥면 웅덩이
207 : 제 2 바닥면 웅덩이
301a : 측벽부
301c : 돌기부
301d : 기둥 형상부
301e : 편평부
302 : 도전부재
303 : 발광소자
304 : 밀봉부재
305 : 도전성 와이어
S : 오목부

Claims (18)

  1. 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와,
    상기 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 상기 오목부의 바닥면과 반대측에서 상기 상면의 부위와 대응하는 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와,
    상기 오목부 안에 얹어놓여져, 상기 도전부재와 전기적으로 접속되는 발광소자와,
    상기 발광소자를 피복하도록 상기 오목부 내에 형성되는 밀봉부재와,
    상기 오목부 내에 형성된 돌기부를 구비하는 발광장치의 제조방법으로서,
    상기 도전부재를 준비하는 공정과,
    상형 및 하형을 갖는 금형의 내면에 이형 시트를, 상기 금형의 볼록부를 따르도록 잡아늘여 배치하는 동시에, 상기 도전부재를, 상기 금형 상형 및 하형의 사이에 끼워 넣도록 세트하는 공정과,
    상기 금형내에 수지를 주입하고, 상기 수지의 유동 저항에 의해 상기 잡아 늘려진 이형 시트가 신장률의 한계를 넘는 것에 의해, 성형 후의 기초체의 오목부의 내면에 상당하는 금형의 볼록부의 측면에, 상기 이형 시트의 개구부를 형성시키는 동시에, 상기 오목부의 내면에 상기 돌기부를 형성하는 공정과,
    상기 기초체의 오목부의 바닥면에, 상기 발광소자를 접합하는 공정과,
    상기 오목부 안에 상기 밀봉부재를 충전하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전부재는, 지지기판의 표면에, 도금에 의해서 형성되는 발광장치의 제조방법.
  3. 바닥면 및 측벽을 갖는 오목부가 형성되는 기초체와,
    상기 오목부의 바닥면에 상면이 노출되는 동시에, 상기 오목부의 바닥면과 반대측에서 상기 상면의 부위와 대응하는 하면이 외표면을 형성하는 도전부재와,
    상기 오목부 안에 형성된 돌기부를 구비하는 수지 패키지의 제조방법으로서,
    상기 도전부재를 준비하는 공정과,
    상형 및 하형을 갖는 금형의 내면에 이형 시트를, 상기 금형의 볼록부를 따르도록 잡아늘여 배치하는 동시에, 상기 도전부재를, 상기 금형의 상형 및 하형 사이에 끼워 넣도록 세트하는 공정과,
    상기 금형내에 수지를 주입하고, 상기 수지의 유동 저항에 의해 상기 잡아 늘려진 이형 시트가 신장률의 한계를 넘는 것에 의해, 성형 후의 기초체의 오목부의 내면에 상당하는 금형의 볼록부의 측면에, 상기 이형 시트의 개구부를 형성시키는 동시에, 상기 오목부의 내면에 상기 돌기부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 패키지의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전부재는, 지지기판의 표면에, 도금에 의해서 형성되는 수지 패키지의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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KR1020117018096A 2009-10-29 2010-10-28 발광장치 및 그 제조방법 KR101811885B1 (ko)

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