TW201448290A - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種進一步提高光之提取效率、並且散熱性更高之發光裝置。本發明之發光裝置之特徵在於：其係具備平板狀之引線架者，該引線架具有第一引線及第二引線；且上述發光裝置包括：發光元件，其載置於上述第一引線上；樹脂框，其包圍上述發光元件之周圍；第一密封樹脂，其填充於上述樹脂框內，將上述發光元件密封；及第二密封樹脂，其覆蓋上述樹脂框及上述第一密封樹脂；且上述樹脂框之內表面之下端僅配置於上述第一引線上，上述第二密封樹脂於上述樹脂框之外側覆蓋上述第一引線與上述第二引線各自之至少一部分，使上述第一引線之背面中之上述發光元件正下方之區域露出。

Description

發光裝置及其製造方法
本發明係關於一種發光裝置，更詳細而言係關於一種能夠利用以顯示裝置、照明器具、顯示器、液晶顯示器之背光光源等之發光裝置。
使用如發光二極體或雷射二極體之發光元件之發光裝置被用以包括室內照明等一般照明、車載照明、液晶顯示器之背光等在內之多個領域中。對該等發光裝置要求之性能日益提高，而要求進一步之高輸出(高亮度)、低成本之發光二極體。
又，根據用途而要求各種各樣色調之發光二極體，進而，其色調範圍亦被限制在非常窄之範圍。
又，發光二極體存在與二次光學系統之透鏡等組合使用之情形，從而亦要求與二次光學系統之透鏡之配合性良好之發光二極體。
為了實現白色之發光二極體，使用組合藍色發光二極體與黃色螢光體(例如YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)螢光體)而成之發光裝置。該發光裝置係藉由在載置有發光元件之區域注入混合樹脂與螢光體而成者而獲得。
用以密封發光元件之樹脂通常被注入至載置有發光元件之凹部內。作為該凹部，可列舉將引線架加工成凹狀而成者、以及與引線架 一體成形之樹脂封裝等，任一者均係實施模具加工，形狀、尺寸相對較穩定。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-216875號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-504341號公報
[專利文獻3]日本專利特開2011-009298號公報
然而，於先前之與引線架一體成型之樹脂封裝類型之發光裝置中，通常在發光部內存在形成於引線架間之間隙(P-N間隙)，因此，有來自發光元件之光被該P-N間隙吸收之虞。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種進一步提高光之提取效率並且散熱性更高之發光裝置。
為了解決上述課題，本發明之發光裝置之特徵在於：其係具備平板狀之引線架者，該引線架具有第一引線及第二引線；且上述發光裝置包括：發光元件，其載置於上述第一引線上；樹脂框，其包圍上述發光元件之周圍；第一密封樹脂，其填充於上述樹脂框內，將上述發光元件密封；及第二密封樹脂，其覆蓋上述樹脂框及上述第一密封樹脂；且上述樹脂框之內表面之下端僅配置於上述第一引線上，上述第二密封樹脂於上述樹脂框之外側覆蓋上述第一引線與上述第二引線各自之至少一部分， 使上述第一引線之背面中之上述發光元件正下方之區域露出。
根據本發明之發光裝置，可提供一種進一步提高光之提取效率並且散熱性更高之發光裝置。
1‧‧‧發光裝置
2‧‧‧引線架
3‧‧‧樹脂框
4‧‧‧發光元件
5‧‧‧第一密封樹脂
6‧‧‧第二密封樹脂
7‧‧‧保護元件
8‧‧‧接合線
10‧‧‧引線架2之上表面
11‧‧‧第一引線
12‧‧‧第二引線
13‧‧‧成形樹脂
16‧‧‧透鏡部
17‧‧‧凸緣部
18‧‧‧波長轉換構件
20‧‧‧樹脂框3之內表面
21‧‧‧樹脂框3之外表面
30‧‧‧發光元件載置部
圖1(a)係本發明之實施形態之使用成形樹脂之發光裝置之俯視圖，圖1(b)係其剖面圖。
圖2(a)係本發明之另一實施形態之未使用成形樹脂之發光裝置之俯視圖，圖2(b)係其剖面圖。
圖3係另一實施形態之發光裝置之剖面圖。
圖4係於引線架間配置成形樹脂之態樣之發光裝置之步驟圖，且表示準備引線架之步驟。
圖5係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於引線架間配置成形樹脂之步驟。
圖6係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於引線架上配置發光元件並藉由打線結合將引線架與發光元件電性連接之步驟。
圖7係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於引線架上形成樹脂框之步驟。
圖8係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於樹脂框內填充密封樹脂並使其硬化而形成第一密封樹脂之步驟。
圖9係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示以覆蓋第一密封樹脂之方式形成第二密封樹脂之步驟。
圖10係於引線架間未配置成形樹脂之態樣之發光裝置之步驟圖，且表示準備引線架之步驟。
圖11係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於引線架上載置發光元件並藉由打線結合將引線架與發光元件電性連接之步驟。
圖12係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於引線架上形成樹脂框之步驟。
圖13係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示於樹脂框內填充密封樹脂並使其硬化而形成第一密封樹脂之步驟。
圖14係上述態樣之發光裝置之步驟圖，且表示以覆蓋第一密封樹脂之方式形成第二密封樹脂之步驟。
圖15係表示本發明之發光裝置之具體例之立體圖。
圖16係表示本發明之發光裝置之另一具體例之立體圖。
以下，一面參照圖式一面對用以實施本發明之態樣進行詳細說明。然而，以下所示之態樣係例示用以將本發明之技術思想具體化之發光裝置者，而並非將本發明限定於以下之實施形態者。又，只要無特定之記載，則實施形態中所記載之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等並非將本發明之範圍僅限定於此之主旨，而僅為例示。再者，為了使說明明確，有時將各圖式所示之構件之大小或位置關係等誇張表示。於以下之說明中，視需要而使用表示特定之方向或位置之用語(例如，「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」及包含該等用語之其他用語)，但該等用語之使用係為了容易理解發明，本發明之技術範圍並不受該等用語之意思限制。
圖1、2係本發明之實施形態之發光裝置之概略圖。如圖1、2所示，本實施形態之發光裝置1之特徵在於：其係具備平板狀之引線架2者，該引線架2具有第一引線11與第二引線12，且上述發光裝置1包括：發光元件4，其載置於第一引線11上；樹脂框3，其包圍發光元件4之周圍；第一密封樹脂5，其填充於樹脂框3內，將發光元件4密封；及第二密封樹脂6，其覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5；且樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線11上，第二密封樹脂6於樹脂框3之外 側覆蓋第一引線11與第二引線12各自之至少一部分，使第一引線11之背面中之發光元件4正下方之區域露出。
藉由設為此種發光裝置，對於在先前之藉由模具加工而形成發光裝置之凹部之方式中存在為了變更凹部之面積、深度等而對模具本身進行改造從而無法靈活地變更凹部之面積、深度等問題之情況，能夠根據發光裝置之用途靈活地調整發光部之面積、深度等。此處，所謂發光部係指於引線架上載置發光元件且設置有將該發光元件密封之樹脂之區域。
在本發明中，所謂「平板狀」，並非意指完全之平板，亦可為於表面形成有微細之凹凸者。若整體上為平板狀，則關於例如由算術平均粗糙度等表示之平滑度，並無特別限定。
以下，對本發明之實施形態之發光裝置1之各構成要素進行詳細說明。
(樹脂框)
在本發明之實施形態之發光裝置1中，樹脂框3係包圍載置於第一引線11上之發光元件4之周圍而設置。於由該樹脂框3包圍之區域內填充密封樹脂(第一密封樹脂5)而形成發光部。由於樹脂框3係包圍發光元件4而形成，故而發揮將密封樹脂(成為第一密封樹脂5之未硬化狀態之樹脂)固定於發光部之作用。樹脂框3係藉由將成為樹脂框3之基礎之未硬化之原料呈所期望之形狀配置於欲形成樹脂框3之區域並使該原料硬化而形成。
先前，作為設置於發光裝置之發光部，可列舉對引線架進行凹部加工而成者、或與引線架一體成形之樹脂封裝等，其等係藉由模具加工而形成。因此，為了變更發光部之面積、高度及寬度等，必須重新製作模具本身。
進而，於對引線架進行凹部加工之情形時，於凹部形成時必需 按壓裕度，因此，亦存在發光裝置增大相當於該按壓裕度之量或元件載置部之面積減小相當於該按壓裕度之量之問題。
相對於此，在本發明之實施形態中，如上所述，能夠於將發光元件載置於引線架上之後形成樹脂框3，故而容易變更發光部之面積、高度及寬度等之設計。因此，根據本發明，能夠提供生產性高之發光裝置。
又，在本發明之實施形態中，由於並非藉由模具加工於引線架形成凹部，故而無需設置按壓裕度，從而能夠使發光裝置1與按壓裕度之寬度相應地小型化，或能夠使發光部之面積增大相當於按壓裕度之寬度之量。即，於先前技術之藉由加壓加工形成引線架之凹部形狀時，必需具有充分之寬度及長度之按壓裕度。相對於此，在本發明之發光裝置1中，無需按壓裕度。因此，如上所述，能夠使發光裝置1與按壓裕度之寬度相應地小型化，或能夠使發光部之面積增大相當於按壓裕度之寬度之量。
在本發明之實施形態中，重要的是樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線11上。此處，所謂「樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線11上」係指樹脂框3之內表面20之下端整體(下端全周)位於第一引線11上而不存在於第二引線12上。根據如上所述之構成，藉由將樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線11上，而於樹脂框3之內側僅顯露反射性高之引線架(第一引線11)，因此，能夠提高發光裝置之發光效率。
此處，只要樹脂框3之內表面20之下端整體形成於第一引線11上，則樹脂框3之外表面21之下端無需存在於第一引線11上，亦可存在於第二引線12上。當然，樹脂框3之外表面21之下端亦可存在於第一引線11上。例如，於在第一引線11與第二引線12之間配置有成形樹脂13之情形時，能夠以將樹脂框3之內表面20之下端配置於第一引線 11上並且將樹脂框3之外表面21之下端配置於成形樹脂13上或第二引線12上之方式形成樹脂框3。另一方面，例如，於在第一引線11與第二引線12之間未配置成形樹脂13之態樣中，有因在第一引線11與第二引線12之間不存在成形樹脂13而導致樹脂框3自第一引線11與第二引線12之間流出之虞，因此，較佳為將樹脂框3之內表面20之下端及外表面21之下端之兩者配置於第一引線11上。
又，在通常之框架嵌入型之發光裝置中，於發光部內存在形成於引線架間之間隙(以下，存在稱為P-N間隙之情況)，因此，有來自發光元件4之光被該P-N間隙吸收之虞。進而，由於在該P-N間隙上通常不載置發光元件4，故而發光裝置內之發光元件4之載置部位亦受到限制。然而，根據本發明之實施形態之發光裝置，由於將樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線11上，且在樹脂框3之內側之底面未配置P-N間隙，故而發光元件4之載置部位不會受到限制，亦能夠將發光元件4載置於發光裝置之中央附近。因此，能夠提供光之提取效率更高之發光裝置。
又，於樹脂框3之內表面20之下端及外表面21之下端之兩者僅存在於第一引線11上之情形(即，將樹脂框3之整體僅配置於第一引線11上之情形)時，可避免因第一引線11與第二引線12向不同之方向移動而引起之樹脂框3之剝離。
即，例如，於在第一引線11與第二引線12之間配置成形樹脂13，且使樹脂框3橫跨第一引線11與第二引線12而形成之情形時，存在第一引線11與第二引線12因第二密封樹脂(透鏡樹脂)之熱膨脹而向不同之方向被拉伸之情況。於該情形時，在樹脂框3與第一引線11或第二引線12之接合面作用有不同方向之力，而有樹脂框3自第一引線11或第二引線12或者其兩者剝離之虞。然而，根據上述構成，樹脂框3之內表面20之下端及外表面21之下端之兩者僅存在於第一引線11上 (即，樹脂框3之整體僅配置於第一引線11上)，不會產生在樹脂框3與第一引線11或第二引線12之接合面作用不同方向之力之事態，因此，樹脂框3自引線架(第一引線11)剝離之可能性極低。根據本發明，由於樹脂框3不易自引線架(第一引線11)剝離，故而能夠提供可靠性高之發光裝置。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，樹脂框3係只要能夠形成為任意之形狀且可於形成框之後使其硬化，則可包含任意樹脂。作為此種樹脂，可列舉熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂。於使用熱硬化性樹脂作為樹脂框3之原料之情形時，藉由對該原料施加熱使該原料硬化而形成樹脂框3。另一方面，於使用光硬化性樹脂作為樹脂框3之原料之情形時，藉由對該原料施加光使該原料硬化而形成樹脂框3。作為構成樹脂框3之樹脂，可例示聚矽氧樹脂、環氧樹脂等。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，為了提高發光元件4之光之反射率而提昇光提取效率，較佳為樹脂框3含有氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯或氧化鎂等反射構件。特佳為氧化鈦。若於樹脂框3中含有氧化鈦，則光之反射率變得極高而能夠提高光提取效率。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，發光部由於由樹脂框形成，故而能夠適當形成為所期望之形狀。樹脂框3於俯視時亦可形成為圓形狀、橢圓形狀、矩形狀、正方形狀等各種形狀。又，亦可設為六邊形、八邊形等多邊形狀，或對角部進行倒角而製成任意之平曲面之形狀。然而，樹脂框3之俯視形狀並不限定於上述形狀，可為任意之形狀。
例如，如圖1(b)、圖2(b)所示，樹脂框3具有彎曲之內表面20與外表面21。樹脂框3於包含樹脂框3之中心軸之剖面中具有前端帶有弧度之凸形狀。內表面20及外表面21彎曲之樹脂框3可藉由利用如注射器般之分配裝置將樹脂框3之原料供給至引線架2上並使其硬化而形成。
樹脂框3既可如圖2(b)所示般沿鉛垂方向設置，亦可如圖1(b)所示般向樹脂框3之內側(即樹脂框3之中心軸方向)傾斜地設置。於內表面20朝向內側傾斜地形成之情形時，在例如下述第二密封樹脂形成時，能夠防止於轉注成型(transfer molding)透鏡狀之第二密封樹脂時樹脂框3與第二密封樹脂6之模具接觸。又，藉由使內表面20向內側傾斜地設置，作為波長轉換構件而包含於第一密封樹脂5中之螢光體不易堆積在樹脂框3上，因此能夠防止發光不均。
又，如圖3所示，樹脂框3於包含樹脂框3之中心軸之剖面中，亦可具有圓經由縮徑部而與半圓連接之形狀。設置於半圓上之圓較佳為設置於較該半圓部分更靠內側(樹脂框3之中心軸側)。藉由以此方式構成，與上述同樣地，樹脂框3不與第二密封樹脂6之模具接觸，因此，容易製造，又，由於螢光體不會堆積在樹脂框3上，故而能夠防止發光不均。具有此種剖面形狀之樹脂框3可藉由在第一引線11上形成特定大小之第一層樹脂框之後在該第一層樹脂框上形成直徑較該第一層樹脂框小之第二層樹脂框而簡單地形成。
此處，為了對應發光二極體之高輸出化之要求，一種方法係擴寬供載置發光元件之發光部之面積而提昇光提取效率。又，使樹脂注入部之凹部變淺而降低光被成形樹脂等殼體吸收亦係提昇光提取效率之一種方法。又，為了使發光二極體與二次光學系統透鏡構件之組合良好，一種方法係使發光部之面積變窄。又，為了高效率地生產窄範圍之色調之發光二極體，必須減少注入至凹部內之螢光體量之偏差。為此，加深樹脂注入部之凹部係減小螢光體量之偏差之一種方法。如此，發光裝置具有與其用途相應地最適之發光部之面積、深度等，根據其用途而具有多種多樣之規格。
然而，在先前之經模具加工而成之樹脂封裝之發光裝置中，為了變更發光裝置之發光面積、凹部之深度而對模具本身進行改造，但 針對每種不同規格每次變更模具會花費勞力、時間及成本，因此存在無法靈活地變更發光部之面積、深度等之問題。根據本實施形態之發光裝置，由於發光元件載置部係由樹脂框劃定，故而能夠靈活地調整發光裝置之發光部之面積、深度等。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，樹脂框3之寬度及長度係基於發光部之面積或可形成密封樹脂注入部之面積、或者樹脂框3之強度等而決定。只要能夠確保發光部之面積或可形成密封樹脂注入部之面積，又，只要能夠確保樹脂框3之機械強度，則樹脂框3之寬度及長度可為任意之大小。
樹脂框3之高度係基於樹脂框3之強度或發光裝置1之所期望之色調範圍等而決定。只要能夠確保樹脂框3之強度且包含於所期望之色調範圍內，則樹脂框3之高度可為任意之大小。
(引線架)
在本發明之實施形態之發光裝置1中，引線架2具有成對之第一引線11及第二引線12，且與載置於第一引線11上之一或複數個元件(該元件包含發光元件4，於發光裝置1包含保護元件7之情形時亦包含保護元件7，亦存在將包含發光元件4及保護元件7之元件稱為「發光元件4等」之情況)電性連接，對發光元件4等供給電力，並且發揮作為供載置發光元件4等之部位之作用。
關於引線架2，只要能夠發揮載置發光元件4之功能，又，能夠發揮作為發光裝置之電極之功能，則引線架2之材料並無特別限定，但較佳為由熱導率相對較大之材料形成。藉由以此種材料形成，可使在發光元件4中產生之熱有效率地散逸。例如，較佳為具有約200W/(m．K)以上之熱導率之材料、具有相對較大之機械強度之材料、容易進行衝壓加工或蝕刻加工等之材料。例如，可列舉銅、鋁、金、銀、鎢、鐵、鎳等金屬或鐵-鎳合金、磷青銅、鐵銅合金等或於其等 之表面實施銀、鋁、銅、金等金屬鍍膜而成者等。為了使反射率提高，引線架2之表面較佳為平滑。引線架2通常以均勻之膜厚形成，但亦可使局部變厚或變薄地形成。
關於引線架2，重要的是引線架2整體由金屬或合金形成。且說，自先前以來使用在陶瓷等非導電性構件之表面鍍敷金屬而形成配線圖案並在該金屬鍍層上載置發光元件而成之發光裝置(例如板上晶片(COB，Chip On Board))。然而，於此種構成中，由於發光元件係介隔金屬鍍層而形成於陶瓷等之上，故而難以使在發光元件中產生之熱有效地傳導至安裝基板。
然而，如上所述，於引線架2整體由金屬或合金形成之情形時，由於金屬或合金具有較高之導熱性，故而藉由引線架2使在發光元件4中產生之熱有效地傳導至安裝基板。因此，與如上所述之在陶瓷等之上載置發光元件之構成相比，能夠使更多之熱自發光元件散逸，因此能夠使發光元件穩定地作動。進而，有助於發光裝置之高壽命化。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，引線架2較佳為平板狀，且使第一引線11之背面中之發光元件4正下方之區域露出。如此，藉由引線架2為平板狀，而使載置於該引線架2之第一引線11上之發光元件4中所產生之熱經由第一引線11有效地傳導至第一引線11下之安裝基板，因此，發光裝置1之散熱性提高。又，藉由使第一引線11之背面中之發光元件4正下方之區域露出，而使發光元件4中所產生之熱經由該露出之區域有效地傳導至安裝基板，從而與上述同樣地，發光裝置1之散熱性提高。因此，藉由引線架2為平板狀且使第一引線11之背面中之發光元件4正下方之區域露出，能夠提供散熱性良好之發光裝置1。
(接合線)
為了將引線架2與發光元件4等電性連接，通常使用接合線8。
作為接合線8，較佳為與發光元件4之電極之歐姆性良好、或機械連接性良好、或導電性及導熱性良好者。作為熱導率，較佳為約0.01cal/S．cm2．℃/cm以上，進而更佳為約0.5cal/S．cm2．℃/cm以上。若考慮到作業性等，接合線8之直徑較佳為10μm~45μm左右。作為構成此種接合線8之材料，例如，可列舉金、銀、銅、鉑、鋁等金屬及其等之合金。
又，在本發明之實施形態之發光裝置1中，連接發光元件4與第一引線11之接合線8不貫通樹脂框3，而在樹脂框3之內側或樹脂框內連接於第一引線11。另一方面，連接發光元件4與第二引線12之接合線8貫通樹脂框3，在樹脂框3之外側連接於第二引線12。藉由在樹脂框3之內側填充密封樹脂而形成第一密封樹脂5，從而連接發光元件4與第一引線11之接合線8由第一密封樹脂5保護。又，關於連接發光元件4與第二引線12之接合線8，亦由第一密封樹脂5及樹脂框3保護，因此不會對接合線8施加過度之負載。又，於引線架形成為杯狀之類型之發光裝置中，由於超出杯而形成接合線，故而存在接合線與杯之邊緣接觸而被切斷之情況，但在本發明之實施形態之發光裝置中，由於接合線8貫通樹脂框3，故而不會發生接合線8因與引線架接觸而被切斷之事態。
此處，以接合線8貫通樹脂框3之方式對樹脂框3配置接合線8係如下所述般藉由如下方式進行，即，首先，利用接合線8將發光元件4與引線架2連接後，以橫穿接合線8之方式自接合線8之上方出射樹脂框3之原料，並使該原料硬化。
(發光元件)
發光元件4為半導體發光元件，只要為被稱為所謂之發光二極體之元件，則可為任意者。例如，可列舉利用InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等氮化物半導體、III-V族化合物半導體、 II-VI族化合物半導體等各種半導體在基板上形成包含發光層之積層構造而成者。
藉由使半導體之材料、混晶比、發光層之InGaN之In含量、摻雜於發光層中之雜質之種類變化等，能夠使發光元件4之發光波長自紫外線區域變至紅色。
此種發光元件4係載置於引線架2之上表面(一主面)10上。為了將發光元件4載置於引線架2之上表面10，通常使用接合構件。例如，於為發出藍~綠色光之發光元件且使氮化物半導體於藍寶石基板上成長之發光元件之情形時，可使用環氧樹脂、聚矽氧等。亦可不使用樹脂，而使用Au-Sn共晶等焊錫、低熔點金屬等釺料。進而，於包含GaAs等、如具有紅色發光之發光元件般在兩面形成有電極之發光元件之情形時，亦可藉由銀、金、鈀等導電膏等進行黏晶。又，亦可對發光元件4背面實施鍍鋁。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，發光元件4既可僅載置1個，亦可載置2個以上。
於載置複數個發光元件4之情形時，發光元件4既可配置成正方形狀，或者亦可配置成其他形狀。藉由將發光元件4配置成正方形狀，可使發光元件4間之螢光體量均勻，從而能夠減少發光色之不均。
又，發光元件4亦可介隔支持體(子安裝基板(Sub-mount))而載置於引線架2。例如，使用陶瓷之支持體藉由在形成為特定之形狀後進行煅燒而形成。於支持體之上表面側設置有與發光元件4連接之導體配線。導體配線通常係例如藉由蒸鍍或濺鍍法與光微影步驟、或藉由印刷法等、或者藉由電解電鍍等而形成。導體配線亦可設置於支持體內。導體配線例如由使樹脂黏合劑中含有鎢或鉬等高熔點金屬而成之膏狀之材料形成。具體而言，利用網版印刷等方法將該膏狀之材料塗 佈於生片之表面，並且填充至設置於生片之通孔中進行煅燒，藉此形成配置於陶瓷之支持體及其表面或內部之導體配線。又，支持體亦可將包含引線架之正負一對電極作為導電構件，利用樹脂進行嵌入成形。亦可於此種支持體之上表面載置發光元件4，且與支持體之導體配線電性連接。於使用此種支持體之情形時，支持體之導體配線與下述引線架2電性連接。於該情形時，發光元件4亦可面朝下(face down)安裝(覆晶安裝)。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，於自發光面側觀察發光裝置1時，與接合線8接合之鍍層為了對應硫化而較佳為金。載置發光元件4之黏晶區域係利用銀進行鍍敷。其他區域係為了防止硫化而較理想為利用銀以外之金屬進行鍍敷。
(第一密封樹脂)
第一密封樹脂5係填充於樹脂框3內，保護發光元件4。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，於將發光元件4載置於引線架2之後，以被覆發光元件4之方式，於樹脂框3內配置第一密封樹脂5。樹脂框3內部之第一密封樹脂5之高度較佳為與樹脂框3之高度相同。於第一密封樹脂5之高度低於樹脂框3之高度之情形時，因表面張力會導致產生第一密封樹脂5之攀附。如上所述，藉由使第一密封樹脂5之高度為與樹脂框3之高度相同之高度，可防止第一密封樹脂5之攀附。然而，第一密封樹脂5之高度與樹脂框3之高度並非必須一致，第一密封樹脂5亦可高於樹脂框3或低於樹脂框3。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，考慮到發光元件4之藍寶石基板(未圖示)及第二密封樹脂6之折射率，第一密封樹脂5之折射率較佳為1.5~1.6左右。藉此，可減小第一密封樹脂5之折射率與藍寶石基板之折射率之差、以及第一密封樹脂5之折射率與第二密封樹脂6之折射率之差，從而能夠提高自發光裝置1提取之光之光提取效率。
第一密封樹脂5較佳為由能保護發光元件4不受外力、水分等影響且能保護確保發光元件4與引線架2之連接之接合線8的材料形成。
作為第一密封樹脂5，可列舉環氧樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸系樹脂、脲樹脂或其等之組合等耐侯性優異之透明樹脂或玻璃等。第一密封樹脂5較佳為與下述第二密封樹脂6相同之材料、相同之組成等，亦可於其中含有光擴散材料或螢光體物質。藉由使用與第二密封樹脂6相同之構件，能夠使第二密封樹脂6與第一密封樹脂5之熱膨脹性係數大致同等，因此能夠提高對於跨及第二密封樹脂6與第一密封樹脂5之兩者配置之線等之耐衝擊性。進而，由於能夠使折射率亦大致同等，故而能夠抑制自第一密封樹脂5通過第二密封樹脂6之光之損耗，從而能夠提高光提取效率。第一密封樹脂5亦可使用不同之材料、不同之組成等。即便於形成第一密封樹脂5之樹脂材料中含有水分之情形時，藉由以100℃左右進行約14小時以上之烘乾，亦能夠去除樹脂內所含有之水分。因此，能夠防止水蒸氣爆炸、發光元件4與下述第一密封樹脂5之剝離。又，考慮到受到自發光元件4等產生之熱之影響之情形時之第二密封樹脂6與第一密封樹脂5之密接性等，第一密封樹脂5較佳為選擇其等之熱膨脹係數之差變小者。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，第一密封樹脂5之線膨脹係數較佳為200~400ppm/K，更佳為約300ppm/K。
又，構成第一密封樹脂5之密封樹脂之彈性率較佳為1~3GPa，更佳為約2GPa。
第一密封樹脂5中亦可含有光擴散材料或波長轉換構件(螢光體)。光擴散材料係使光擴散者，能夠緩和來自發光元件4之指向性，使視角增大。波長轉換構件係使來自發光元件4之光轉換者，能夠轉換自發光元件4向第一密封樹脂5之外部出射之光之波長。於來自發光元件4之光為能量較高之短波長之可見光之情形時，較佳地使用作為 有機螢光物質之苝系衍生物、ZnCdS：Cu、YAG：Ce、經以Eu及/或Cr活化之含氮CaO-Al2O3-SiO2等無機螢光物質等各種物質。在本發明之實施形態中，於獲得白色光之情形時，若尤其是利用YAG：Ce螢光物質，則藉由來自藍色發光元件之光、與吸收該光之一部分並使其轉換而成之黃色系之光，能夠相對較簡單且可靠性良好地產生所期望之白色系之發光色。同樣地，於利用經以Eu及/或Cr經活化之含氮CaO-Al2O3-SiO2螢光物質之情形時，根據其含量，來自藍色發光元件之光與吸收該光之一部分而成為補色之紅色系能夠發光，從而能夠相對較簡單且可靠性良好地形成白色系。
如圖1(a)、圖2(b)及圖3中以符號18所示般，波長轉換構件係於發光元件4之上表面、及樹脂框3內側之第一引線11之上表面呈層狀堆積。波長轉換構件並不限定於形成在發光元件4之上表面、及樹脂框3內側之第一引線11之上表面，亦可分散包含於第一密封樹脂5中。
(第二密封樹脂)
在本發明之實施形態之發光裝置1中，第二密封樹脂6以如下方式形成，即，覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5，且於樹脂框3之外側，覆蓋引線架2之第一引線11與第二引線12各自之至少一部分。
第二密封樹脂6可具有各種形狀。作為第二密封樹脂6之形狀，例如，可例示板狀、上表面凸狀透鏡形狀、上表面凹狀透鏡形狀、菲涅耳透鏡形狀、於凸狀透鏡之中央附近設置有凹部之透鏡形狀等。藉由設為此種形狀，能夠調整指向特性。
以下，對第二密封樹脂6具有透鏡形狀之情形進行詳細說明。如圖1(b)、圖2(b)所示，第二密封樹脂6包含向上方突出而形成為透鏡狀之透鏡部16、及自透鏡部16之下部朝向外側延伸之凸緣部17。根據此種構成，由於第二密封樹脂6包含形成為透鏡狀之透鏡部16，故而透鏡部16能夠使自發光元件4發出之光聚光而提高指向性。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，較佳為將連接於第二引線12之接合線8之一端配置於凸緣部17內。如此，藉由將連接於第二引線12之接合線8之一端配置於凸緣部17內，能夠防止接合線8之斷線。認為其原因在於：於凸緣部17中，配置於接合線8周圍之密封樹脂量較少，因此不易受到熱膨脹之影響。又，藉由在透鏡部16內未配置接合線8，而防止光被接合線8吸收，因此發光效率提高。
第二密封樹脂6係只要能夠提取光，則可包含任意之材料。作為構成第二密封樹脂6之材料，可例示聚矽氧樹脂、環氧樹脂。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，只要第二密封樹脂6於樹脂框3之外側能夠覆蓋第一引線11或第二引線12各自之至少一部分，則第二密封樹脂6之半徑可為任意之大小。第二密封樹脂6之半徑係考慮發光部之面積而適當決定。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，關於第二密封樹脂6之折射率，只要第一密封樹脂5之折射率與第二密封樹脂6之折射率之差、及第二密封樹脂6之折射率與大氣之折射率之差處於適當之範圍，則可為任意者。第二密封樹脂6之折射率較佳為1.41左右。若第二密封樹脂6之折射率處於此種範圍，則能夠將第一密封樹脂5之折射率與第二密封樹脂6之折射率之差設為適當之範圍，從而能夠提高光之提取效率。
(成形樹脂)
如圖1(a)、(b)所示，亦可在構成引線架2之第一引線(陰極)11與第二引線(陽極)12之間設置有成形樹脂13。於此種在陰極11與陽極12之間設置成形樹脂13之態樣中，在陰極11與陽極12之間未形成間隙，因此，樹脂框3之未硬化之原料、第一密封樹脂5、第二密封樹脂6不會自陰極11與陽極12之間流出。
又，在此種構成中，藉由將樹脂框3形成於成形樹脂13與第一引 線11或第二引線12之邊界上，而使樹脂框3保持成形樹脂13之毛邊，因此，樹脂框3與引線架2之密接性進一步提高。
(保護元件)
在本發明之發光裝置中，除載置發光元件以外，亦可載置保護元件。保護元件既可為1個，亦可為2個以上之複數個。保護元件7並無特別限定，可為載置於發光裝置1之公知之任意一種保護元件。例如，可列舉於對發光元件4施加有反方向之電壓時能阻止向反方向流動之電流、或於施加有高於發光元件4之作動電壓之正方向電壓時能阻止在發光元件流動過電流之保護電路或靜電保護元件。具體而言，能夠利用曾納二極體(zener diode)。
在本發明之實施形態之發光裝置1中，保護元件7較佳為載置於自發光元件4出射之光之照射範圍外。藉此，能夠抑制保護元件7中之光吸收。具體而言，亦可以載置於樹脂框之外側或一部分或全部埋設於樹脂框內之方式載置。
(其他零件)
在本發明之發光裝置1中，為了有效率地進行來自發光元件4之光之提取，亦可具備反射構件、抗反射構件、光擴散構件等各種零件。
作為反射構件，亦可在樹脂框3內部之表面實施鍍層。該鍍層亦可包含銀、鋁、銅、金等1或2以上之金屬。該鍍層較佳為包含銀，亦可鍍層全部為銀。藉此，能夠使光提取效率極其良好。
(發光裝置之製造方法)
1.於引線架2間配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1之製造步驟
圖4~9係表示於引線架2(第一引線11與第二引線12)間配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1之製造步驟之步驟圖。以下，對各步驟進行詳細說明。
(I)引線架準備步驟
首先，準備如圖4所示之引線架2。引線架2包含第一引線(例如陰極)11與第二引線(例如陽極)12，且形成為平板狀。在該實施形態中，陰極11相對於陽極12形成得較大，於陰極11形成有供載置發光元件4之發光元件載置部30。
(II)成形樹脂形成步驟
繼而，如圖5所示，在陰極11與陽極12之間設置成形樹脂13。然而，形成成形樹脂13可任意，如下所述，亦可不將成形樹脂13設置於陰極11與陽極12之間。於設置成形樹脂13之情形時，如圖5所示，成形樹脂13不僅配置於陰極11與陽極12之間，亦以包圍陰極11之發光元件載置部30之方式配置。藉由以此方式配置，引線架與成形樹脂之密接性變良好，又，能夠增加於形成樹脂框時形成於引線架與成形樹脂之界面之面積，因此，樹脂框與引線架之密接性亦提高。
又，藉由在引線架之端面設置切槽等固定部，從而與成形樹脂之密接性變得更高。
(III)發光元件載置步驟及打線結合步驟
如圖6所示，在陰極11之發光元件載置部30上載置發光元件4。於進行載置時，使用上述環氧樹脂、聚矽氧樹脂等接合構件。其後，利用接合線8連接發光元件4與陰極11或陽極12。
(IV)樹脂框形成步驟
繼而，如圖7所示，以包圍發光元件4之方式將樹脂框3之原料供給至陰極11上，形成框並使其硬化。此處，重要的是以樹脂框3之內表面20之下端僅配置於第一引線(陰極)11上之方式形成樹脂框3。
較佳為，於形成未硬化之框時，使能夠排出樹脂框3之原料之例如注射器般之分配裝置(未圖示)一面自該分配裝置排出原料一面移動。由於能夠在特定之位置增多或減少原料之量，故而能夠如所期望 般變更樹脂框3之厚度、高度。
(V)第一密封樹脂形成步驟
如圖8所示，於樹脂框3之內部填充密封樹脂並使其硬化而形成第一密封樹脂5。如上所述，第一密封樹脂5亦可包含例如螢光體等。
(VI)第二密封樹脂形成步驟
如圖9所示，以第二密封樹脂6覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5、且於樹脂框3之外側覆蓋第一引線(陰極)11與第二引線(陽極)12各自之至少一部分之方式形成第二密封樹脂6。
第二密封樹脂6例如藉由轉注成形而形成。首先，於引線架2上，將具有與第二密封樹脂6之形狀(例如透鏡形狀)對應之形狀之空洞部分之上模以該空洞部分覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5之方式配置，以覆蓋引線架2之未形成樹脂框3及第一密封樹脂5之面之方式配置下模。在以此方式配置之狀態下，重要的是上模之空洞部分之緣部係配置於樹脂框3之外側，且樹脂框3不與上模之空洞部分表面接觸。其後，向該空洞部分流入構成第二密封樹脂6之未硬化之原料，並使其硬化。
藉由該等步驟，能夠製作以第二密封樹脂6覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5、且於樹脂框3之外側覆蓋第一引線(陰極)11與第二引線(陽極)12各自之至少一部分之方式形成第二密封樹脂6之發光裝置1。
2.於引線架2間未配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1之製造步驟
圖10~14係表示於引線架2(第一引線11與第二引線12)間未配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1之製造步驟之步驟圖。以下，對各步驟進行詳細說明。
(I)引線架準備步驟
首先，準備如圖10所示之引線架2。在該態樣中，以樹脂框3之內表面20及外表面21之下端僅配置於第一引線(陰極)11上之方式形成 樹脂框3。如圖10所示，陰極11相對於陽極12形成得較大，且於陰極11形成有供載置發光元件4之發光元件載置部30。又，藉由在引線架之端面設置切槽等固定部，從而與下述第二密封樹脂之密接性變高。
(II)發光元件載置步驟及打線結合步驟
如圖11所示，於陰極11之發光元件載置部30上載置發光元件4。於進行載置時，使用上述環氧樹脂、聚矽氧樹脂等接合構件。其後，利用接合線8連接發光元件4與陰極11或陽極12。
(III)樹脂框形成步驟
繼而，如圖12所示，以包圍發光元件4之方式將樹脂框3之原料供給至陰極11上，形成由樹脂框3之原料構成之未硬化之框。在該態樣中，在陰極11與陽極12之間未設置成形樹脂13，而存在未硬化之框自陰極11與陽極12之間流出之可能性，因此，僅於陰極11上形成未硬化之框。即，以樹脂框3之內表面20及外表面21之下端之兩者僅配置於陰極11上之方式形成未硬化之框。其後，使該框硬化而形成樹脂框3。
(IV)第一密封樹脂形成步驟
如圖13所示，於樹脂框3之內部填充密封樹脂並使其硬化而形成第一密封樹脂5。
(V)第二密封樹脂形成步驟
如圖14所示，與上述同樣地，以覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5、且於樹脂框3之外側覆蓋第一引線11與第二引線12各自之至少一部分之方式形成第二密封樹脂6。
以下，一面表示具體例一面對本發明之實施形態進行詳細說明。
(具體例1)
圖9表示具有一個發光元件4、且在構成引線架2之陰極11與陽極 12之間配置有成形樹脂13之態樣之發光裝置1。引線架2包含具有如圖4所示之形狀之陰極11與陽極12。陰極11形成得較陽極12大，於陰極11上載置發光元件4。作為引線架2，使用積層Fe與Cu之合金、鎳鋼(invar(註冊商標)：於鐵中添加36%之鎳而成之合金)、及Fe與Cu之合金而形成之包層材料，且於表面自下層起依序實施Ni、Pd、Au之鍍敷。進而，於引線架2之發光部中，為了提高反射率，而在Au上鍍敷Ag。
首先，如圖5所示，在陰極11與陽極12之間、陰極11及陽極12之周圍設置成形樹脂13。作為成形樹脂13，使用聚鄰苯二甲醯胺(PPA，polyphthalamide)樹脂(黑色之Amodel(註冊商標))。將未硬化之PPA樹脂配置於陰極11與陽極12之間、以及陰極11及陽極12之周圍並使PPA樹脂硬化，而形成具有如圖5所示之形狀之成形樹脂13。由於成形樹脂13係配置於不受來自發光元件之光之影響之位置，故而無需選擇反射率高之材料。
繼而，於陰極11上載置1個發光元件4。於將發光元件4載置於陰極11時，使用接合材料(AuSn)。於發光元件4之下表面附著有AuSn膜，使AuSn膜與塗佈有助焊劑之金屬(陰極11)熔融而接合。作為發光元件4，使用發出藍色光之LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)。發光元件4具有邊長為450μm之正方形狀。又，使用曾納二極體作為保護元件7，將該保護元件7於陰極11上載置1個。於將曾納二極體載置於陰極11上時，使用Ag膏。
其後，使用接合線8，如圖6所示般將發光元件4及保護元件7與陰極11及陽極12電性連接。作為接合線8，使用具有25μm之直徑之Au線。
於打線結合後，將含有氧化鈦之聚矽氧樹脂形成為俯視時呈圓形並使其硬化而製作樹脂框3。樹脂框3係以樹脂框3包圍1個發光元件 4、且於樹脂框3之樹脂框內配置保護元件7之方式形成。為了使樹脂框3具有圖3所示之剖面形狀，首先製作下部之樹脂框，繼而，以直徑略小於下部之樹脂框之方式製作上部之樹脂框，並使其硬化，藉此製作樹脂框3。
繼而，將含有螢光體(YAG、LAG、SCASN)與光擴散材料之聚矽氧樹脂注入至樹脂框3之內部並使其硬化而製作第一密封樹脂5。
其後，藉由轉注成形將使用聚矽氧樹脂之第二密封樹脂6形成為透鏡狀。首先，於引線架2上，將具有與第二密封樹脂6之形狀對應之形狀之空洞部分的上模以該空洞部分覆蓋樹脂框3及第一密封樹脂5之方式配置，且以覆蓋引線架2之未形成樹脂框3及第一密封樹脂5之面之方式配置下模。其後，向該空洞部分流入作為第二密封樹脂6之聚矽氧樹脂，並使其硬化。
以上述方式製作如圖9所示之具有1個發光元件4且在陰極11與陽極12之間配置有成形樹脂13之發光裝置1。
關於具體例1之發光裝置1，由於供注入第一密封樹脂5之框包含樹脂，故而柔軟性較高，且由於使引線架之背面露出，故而散熱性優異。
(具體例2)
圖14表示具有1個發光元件4、且在陰極11與陽極12之間未配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1。在具體例1中配置有成形樹脂13，相對於此，在具體例2中未配置成形樹脂13，於該方面，具體例2與具體例1不同，其他方面與具體例1相同。
準備具有如圖10所示之形狀之陰極11與陽極12。
繼而，在陰極11與陽極12之間不形成成形樹脂13，且與陰極11上載置1個發光元件4。其後與具體例1同樣地進行製作。
關於具體例2之發光裝置1，由於未設置成形樹脂13，且樹脂框3 僅形成於陰極11上，因此，如上所述，不易產生樹脂框3之剝離。
(具體例3)
圖15表示具有9個發光元件4、且在陰極11與陽極12之間配置有成形樹脂13之態樣之發光裝置1。在具體例1中載置有1個發光元件4，相對於此，在具體例3中呈格子狀載置有9個發光元件4，於該方面，具體例3與具體例1不同，其他方面與具體例1相同。
準備具有如圖4所示之形狀之陰極11與陽極12，且與具體例1同樣地在陰極11與陽極12之間形成成形樹脂13。其後，呈格子狀設置9個發光元件4，如圖15所示，使用接合線8將9個發光元件4與陰極11及陽極12連接。其後與具體例1同樣地進行製作。
(具體例4)
圖16表示具有9個發光元件4、且在陰極11與陽極12之間未配置成形樹脂13之態樣之發光裝置1。在具體例2中載置有1個發光元件4，相對於此，在具體例4中呈格子狀載置有9個發光元件4，於該方面，具體例4與具體例2不同，其他方面與具體例2相同。
準備具有如圖10所示之形狀之陰極11與陽極12，繼而，在陰極11與陽極12之間不形成成形樹脂13，且於陰極11上呈格子狀載置9個發光元件4。其後，如圖16所示，使用接合線8將9個發光元件4與陰極11及陽極12連接。其後與具體例2同樣地進行製作。
2‧‧‧引線架
3‧‧‧樹脂框
4‧‧‧發光元件
5‧‧‧第一密封樹脂
6‧‧‧第二密封樹脂
10‧‧‧引線架2之上表面
11‧‧‧第一引線
12‧‧‧第二引線
13‧‧‧成形樹脂
16‧‧‧透鏡部
17‧‧‧凸緣部
18‧‧‧波長轉換構件
20‧‧‧樹脂框3之內表面
21‧‧‧樹脂框3之外表面

Claims (7)

  1. 一種發光裝置，其特徵在於：其係具備平板狀之引線架者，該引線架具有第一引線及第二引線；且上述發光裝置包括：發光元件，其載置於上述第一引線上；樹脂框，其包圍上述發光元件之周圍；第一密封樹脂，其填充於上述樹脂框內，將上述發光元件密封；及第二密封樹脂，其覆蓋上述樹脂框及上述第一密封樹脂；且上述樹脂框之內表面之下端僅配置於上述第一引線上；上述第二密封樹脂於上述樹脂框之外側覆蓋上述第一引線與上述第二引線各自之至少一部分，使上述第一引線之背面中之上述發光元件正下方之區域露出。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中在上述第一引線及第二引線間配置成形樹脂，上述樹脂框係形成於上述成形樹脂與上述第一引線或上述第二引線之邊界上。
  3. 如請求項1或2之發光裝置，其中上述發光元件與上述第二引線係藉由接合線而連接；上述接合線貫通上述樹脂框。
  4. 如請求項3之發光裝置，其中上述第二密封樹脂包含向上方突出而形成之透鏡部、及自該透鏡部之下部朝向外側延伸之凸緣部；連接於上述第二引線之上述接合線之一端係配置於上述凸緣部內。
  5. 如請求項1至4中任一項之發光裝置，其中上述第一密封樹脂含有波長轉換構件，且， 上述樹脂框向內側傾斜。
  6. 一種發光裝置之製造方法，上述發光裝置具備平板狀之引線架，該引線架具有第一引線及第二引線；且上述發光裝置之製造方法包括如下步驟：於上述第一引線上載置發光元件；將上述平板狀之引線架與上述發光元件電性連接；其後，以使樹脂框之內表面之下端僅位於上述第一引線上之方式，利用樹脂框包圍上述發光元件之周圍；向上述樹脂框內填充第一密封樹脂，利用該第一密封樹脂將上述發光元件密封；及以覆蓋上述樹脂框及上述第一密封樹脂、且於上述樹脂框之外側覆蓋上述第一引線與上述第二引線各自之至少一部分之方式設置第二密封樹脂。
  7. 如請求項6之發光裝置之製造方法，其中在上述第一引線及第二引線間配置成形樹脂；利用樹脂框包圍上述發光元件之周圍之步驟係以使上述樹脂框位於上述成形樹脂與上述第一引線之邊界上之方式進行包圍之步驟。
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