特許 6277875 発光装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6277875

(24)【登録日】2018年1月26日

(45)【発行日】2018年2月14日

(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20180205BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/62

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-121646(P2014-121646)

(22)【出願日】2014年6月12日

(65)【公開番号】特開2016-1697(P2016-1697A)

(43)【公開日】2016年1月7日

【審査請求日】2016年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】森村 由太

(72)【発明者】

【氏名】田嶌 博幸

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 優輝

【審査官】 大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５２３６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６８５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１８６００４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０６０３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０７３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３３７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１４１８２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３４４６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２９９０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１９３６４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部を有するケースと、
前記凹部の底部に露出するように前記ケースと一体に成型され、分離された第１の領域と第２の領域を有するリードフレームと、
前記凹部の底部の、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域上に形成された導電ペースト膜と、
前記第１の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続される第１の電極と第２の電極を有する、フリップチップ型の第１の発光素子と、
前記第２の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続される第３の電極と第４の電極を有する、フリップチップ型の第２の発光素子と、
を有し、
前記第１及び第２の発光素子は、それぞれ個別のチップ基板を有し、
前記導電ペースト膜の、前記リードフレームの長手方向に直交する方向の幅は、前記リードフレームの長手方向の全領域において、前記第１及び第２の発光素子の、前記リードフレームの長手方向に直交する方向の幅より大である、発光装置。

【請求項2】

前記第１の電極と前記第１の領域、及び前記第３の電極と前記第２の領域が、導電ペーストを介して接続され、
前記第２の電極と前記導電ペースト膜、及び前記第４の電極と前記導電ペースト膜が、直接接続された、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記ケースが熱可塑性樹脂からなる、
請求項１又は２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記凹部の底部の、前記導電ペースト膜と接触する領域に凹凸加工が施されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

金属フレームに含まれる、分離された第１の領域と第２の領域を有するリードフレームと、凹部を有するケースとを、前記第１の領域及び前記第２の領域が前記凹部の底部に露出するように一体成型する工程と、
前記凹部の底部の、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域上に、導電ペースト膜を形成する工程と、
第１の電極と第２の電極及びチップ基板を有するフリップチップ型の第１の発光素子を、前記第１の電極と前記第２の電極を前記第１の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的接続するように実装し、第３の電極と第４の電極及び前記第１の発光素子とは別個のチップ基板を有するフリップチップ型の第２の発光素子を、前記第３の電極と前記第４の電極を前記第２の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続するように実装する工程と、
前記リードフレームの前記第１の領域と前記第２の領域を前記金属フレームから切り離す工程と、
を含み、
前記導電ペースト膜を形成する工程は、前記リードフレームの長手方向に直交する幅が、前記リードフレームの長手方向の全領域において、前記第１及び第２の発光素子の、前記リードフレームの長手方向に直交する幅より大きくなるように行う、発光装置の製造方法。

【請求項6】

前記第１の電極と前記第１の領域、及び前記第３の電極と前記第２の領域を、導電ペーストを介して接続し、
前記第２の電極と前記導電ペースト膜、及び前記第４の電極と前記導電ペースト膜を、直接接続する、
請求項５に記載の発光装置の製造方法。

【請求項7】

前記ケースが熱可塑性樹脂からなる、
請求項５又は６に記載の発光装置の製造方法。

【請求項8】

前記凹部の底部の、前記導電ペースト膜と接触する領域に凹凸加工が施されている、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、リードフレームと一体成型されたケース内に２つのＬＥＤチップが実装されたサイドビュー型の発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発光装置は、長手方向に分離した３つの領域を有するリードフレームを備え、そのリードフレームの両側の領域にそれぞれＬＥＤチップが実装され、それぞれのＬＥＤチップはボンディングワイヤーを介してリードフレームの中央の領域と接続されている。

【0003】

また、従来、ＬＥＤ素子が金属ペーストを介して電極端子に接続された発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１３０００８号公報

【特許文献2】特開２００５−１２２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的の一つは、リードフレームと一体成型されたケース内に複数の発光素子が実装された薄型の発光装置であって、発光素子に対するサイズが小さい発光装置、及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［４］の発光装置を提供する。

【0007】

[１]凹部を有するケースと、前記凹部の底部に露出するように前記ケースと一体に成型され、分離された第１の領域と第２の領域を有するリードフレームと、 前記凹部の底部の、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域上に形成された導電ペースト膜と、前記第１の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続される第１の電極と第２の電極を有する、フリップチップ型の第１の発光素子と、前記第２の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続される第３の電極と第４の電極を有する、フリップチップ型の第２の発光素子と、
を有し、前記第１及び第２の発光素子は、それぞれ個別のチップ基板を有し、前記導電ペースト膜の、前記リードフレームの長手方向に直交する方向の幅は、前記リードフレームの長手方向の全領域において、前記第１及び第２の発光素子の、前記リードフレームの長手方向に直交する方向の幅より大である、発光装置。

【0008】

［２］前記第１の電極と前記第１の領域、及び前記第３の電極と前記第２の領域が、導電ペーストを介して接続され、前記第２の電極と前記導電ペースト膜、及び前記第４の電極と前記導電ペースト膜が、直接接続された、前記［１］に記載の発光装置。

【0009】

［３］前記ケースが熱可塑性樹脂からなる、前記［１］又は［２］に記載の発光装置。

【0010】

［４］前記凹部の底部の、前記導電ペースト膜と接触する領域に凹凸加工が施されている、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。

【0011】

また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［５］〜［８］の発光装置の製造方法を提供する。

【0012】

[５]金属フレームに含まれる、分離された第１の領域と第２の領域を有するリードフレームと、凹部を有するケースとを、前記第１の領域及び前記第２の領域が前記凹部の底部に露出するように一体成型する工程と、前記凹部の底部の、前記第１の領域と前記第２の領域の間の領域上に、導電ペースト膜を形成する工程と、第１の電極と第２の電極及びチップ基板を有するフリップチップ型の第１の発光素子を、前記第１の電極と前記第２の電極を前記第１の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的接続するように実装し、第３の電極と第４の電極及び前記第１の発光素子とは別個のチップ基板を有するフリップチップ型の第２の発光素子を、前記第３の電極と前記第４の電極を前記第２の領域と前記導電ペースト膜にそれぞれ電気的に接続するように実装する工程と、前記リードフレームの前記第１の領域と前記第２の領域を前記金属フレームから切り離す工程と、を含み、前記導電ペースト膜を形成する工程は、前記リードフレームの長手方向に直交する幅が、前記リードフレームの長手方向の全領域において、前記第１及び第２の発光素子の、前記リードフレームの長手方向に直交する幅より大きくなるように行う、発光装置の製造方法。

【0013】

［６］前記第１の電極と前記第１の領域、及び前記第３の電極と前記第２の領域を、導電ペーストを介して接続し、前記第２の電極と前記導電ペースト膜、及び前記第４の電極と前記導電ペースト膜を、直接接続する、前記［５］に記載の発光装置の製造方法。

【0014】

［７］前記ケースが熱可塑性樹脂からなる、前記［５］又は［６］に記載の発光装置の製造方法。

【0015】

［８］前記凹部の底部の、前記導電ペースト膜と接触する領域に凹凸加工が施されている、前記［５］〜［７］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、リードフレームと一体成型されたケース内に複数の発光素子が実装された薄型の発光装置であって、発光素子に対するサイズが小さい発光装置、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【図2】図２（ａ）は、ケース及び封止材が省略された発光装置の上面図である。図２（ｂ）は、リードフレームが切り離される前の金属フレームの上面図である。

【図3】図３は、比較例としての、３つの分離された領域を有するリードフレームを備えた発光装置の垂直断面図である。

【図4】図４（ａ）は、ケース及び封止材が省略された発光装置の上面図である。図４（ｂ）は、リードフレームが切り離される前の金属フレームの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。

【0019】

発光装置１は、凹部１８を有するケース１１と、凹部１８の底部に露出するようにケース１１と一体に成型され、分離された第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂを有するリードフレーム１０と、凹部１８の底部の、第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂの間の領域上に形成された導電ペースト膜１４と、第１の領域１０ａと導電ペースト膜１４にそれぞれ電気的に接続される電極１２ｃと電極１２ｄを有する、フリップチップ型の発光素子１２と、第２の領域１０ｂと導電ペースト膜１４にそれぞれ電気的に接続される電極１３ｄと電極１３ｃを有する、フリップチップ型の第２の発光素子１３と、凹部１８内に充填され、発光素子１３ａ及び１３ｂを封止する封止材１９と、を有する。

【0020】

発光装置１は、サイドビュー型等の薄型の発光装置であり、リードフレーム１０及びケース１１の平面形状は略長方形である。

【0021】

リードフレーム１０は、全体またはその表面がＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電材料からなる。

【0022】

ケース１１は、例えば、ポリフタルアミド樹脂、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、ＰＣＴ（Polycyclohexylene Dimethylene Terephalate）等の熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。ケース１１は、光反射率を向上させるための、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。

【0023】

ケース１１は、リードフレーム１０を挿入した金型内に樹脂を注入して成形するインサート成型等により、リードフレーム１０と一体に成型される。

【0024】

ケース１１の凹部１８の平面形状は略長方形であり、その略長方形の長手方向の長さを発光装置１の幅、短手方向の長さを発光装置１の厚さと呼ぶ。

【0025】

発光素子１２、１３は、それぞれチップ基板１２ａ、１３ａと、発光層を含む結晶層１２ｂ、１３ｂを有する発光素子である。また、発光素子１２、１３は、電極１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄが下側を向いたフリップチップ型の発光素子である。発光素子１２、１３は、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップである。

【0026】

発光素子１２の電極１２ｃ、１２ｄは、一方がｎ側電極で、他方がｐ側電極である。また、発光素子１３の電極１３ｃ、１３ｄは、一方がｎ側電極で、他方がｐ側電極である。

【0027】

導電ペースト膜１４は、エポキシ樹脂等の樹脂にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の導電剤を混合させた導電ペーストからなる膜である。導電ペースト膜１４は、ポッティング、ディスペンス、ジェットディスペンス、スタンピング等により形成することができる。

【0028】

図１に示されるように、発光素子１２の電極１２ｄ、及び発光素子１３の電極１３ｃは、導電ペースト膜１４に直接接続することができる。また、図１に示される例では、発光素子１２の電極１２ｃとリードフレーム１０の第１の領域１０ａ、及び発光素子１３の電極１３ｄとリードフレーム１０の第２の領域１０ｂは、導電ペースト１５を介して接続されている。この場合、導電ペーストは１５０℃程度の温度で硬化させることができるため、発光素子１２、１３の実装に、はんだ接合のような高温の処理が必要ない。このため、ケース１１の材料の選択の幅が広がり、例えば、熱可塑性樹脂によりケース１１を形成することもできる。

【0029】

ケース１１の凹部１８の底部の、導電ペースト膜１４と接触する領域には、シボ加工等の凹凸加工が施されていてもよい。この場合、導電ペースト膜１４のケース１１への密着性が増し、例えば、導電ペースト膜１４が焼結して用いるタイプの導電ペーストからなる場合であっても、焼結後のケース１１からの剥がれを抑制することができる。

【0030】

封止材１９は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。また、封止材１９は、粒子状の蛍光体を含んでもよい。例えば、発光素子１２及び１３の発光色が青色であり、封止材１９に含まれる蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。

【0031】

リードフレーム１０の長手方向（発光装置１の幅方向）の端部、すなわち第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂの発光装置１の外側の端部は、ケース１１の側壁を貫通し、ケース１１外に突出している。このリードフレームの突出部分は、リードフレーム１０を含む金属フレームからリードフレーム１０を切り離したときの切断部分である。リードフレーム１０は、ケース１１と一体成型され、発光装置１が形成された後に、金属フレームから切り離される。

【0032】

図２（ａ）は、ケース１１及び封止材１９が省略された発光装置１の上面図である。図２（ｂ）は、リードフレーム１０が切り離される前の金属フレーム１６の上面図である。

【0033】

リードフレーム１０の第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂは、発光装置１が形成された後、図２（ｂ）に点線で示される切断部１７ａ、１７ｂにおいて、それぞれ金属フレーム１６から切り離される。前述のように、第１の領域１０ａの切断部１７ａ近傍の部分と、第２の領域１０ｂの切断部１７ｂ近傍の部分は、ケース１１外に突出する。

【0034】

切断部１７ａ、１７ｂをリードフレーム１０の長手方向（発光装置１の幅方向）の端に設けているのは、リードフレーム１０の短手方向（発光装置１の厚さ方向）の端に設けると、薄さが要求されるサイドビュー型等の発光装置１の厚さが増してしまうためである。

【0035】

図３は、比較例としての、３つの分離された領域を有するリードフレーム２０を備えた発光装置２の垂直断面図である。

【0036】

発光装置２は、リードフレームが第１の領域２０ａ、第２の領域２０ｂ、及び第１の領域２０ａと第２の領域２０ｂの間の第３の領域２０ｃを含むリードフレーム２０である点、並びに発光素子１２、１３がリードフレーム２０と導電バンプ２１で接続される点において、本実施の形態の発光装置１と異なる。

【0037】

図４（ａ）は、ケース１１及び封止材１９が省略された発光装置２の上面図である。図４（ｂ）は、リードフレーム２０が切り離される前の金属フレーム２６の上面図である。

【0038】

リードフレーム２０の第１の領域２０ａ、第２の領域２０ｂ、及び第３の領域２０ｃは、発光装置２が形成された後、図４（ｂ）に点線で示される切断部２７ａ、２７ｂ、２７ｃにおいて、それぞれ金属フレーム２６から切り離される。

【0039】

図４（ｂ）に示されるように、リードフレーム２０の切断部２７ａ、２７ｂは、発光装置２の厚さの増加を防ぐために、リードフレーム２０の長手方向（発光装置２の幅方向）の端に設けられている。

【0040】

しかしながら、第１の領域２０ａと第２の領域２０ｂの間に位置する第３の領域２０ｃの切断部２７ｃは、リードフレーム２０の短手方向（発光装置２の厚さ方向）の端に設けざるを得ない。このため、発光装置２の厚さの増加を防ぐために、第３の領域２０ｃは、凹部２２を有し、切断部２７ｃ近傍の突出部が凹部２２内に収まるような形状を有している。

【0041】

この第３の領域２０ｃの凹部２２が形成された領域は、凹部２２の分だけ厚さが小さくなるため、発光素子１２、１３を実装することができない。このため、発光素子１２、１３は、図３、図４（ａ）に示されるように、第３の領域２０ｃの凹部２２が形成されていない端部に接続されている。

【0042】

一方、本実施の形態の発光装置１においては、リードフレーム１０の第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂの間の中継領域として、リードフレームの一部ではなく、導電ペースト膜１４が用いられている。当然ながら、導電ペースト膜１４に凹部を形成する必要はなく、導電ペースト膜１４の全領域が発光素子１２、１３を実装するために十分な幅を有する。このため、発光素子１２と発光素子１３を近接して実装させることができ、発光装置１の幅を発光装置２の幅よりも小さくすることができる。

【0043】

（発光装置の製造方法）
以下に、本実施の形態の発光装置１の製造方法の一例について説明する。

【0044】

まず、金属フレーム１６に含まれる、第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂを有するリードフレーム１０と、凹部１８を有するケース１１とを、インサート成型等により一体成型する。第１の領域１０ａ及び第２の領域１０ｂは、成型されたケース１１の凹部１８の底部に露出する。

【0045】

次に、ケース１１の凹部１８の底部の、第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂの間の領域上に、導電ペースト膜１４を形成する。

【0046】

次に、電極１２ｃと電極１２ｄを有するフリップチップ型の発光素子１２を、電極１２ｃと電極１２ｄを第１の領域１０ａと導電ペースト膜１４にそれぞれ電気的接続するように実装する。また、電極１３ｄと電極１３ｃを有するフリップチップ型の発光素子１３を、電極１３ｄと電極１３ｃを第２の領域１０ｂと導電ペースト膜１４にそれぞれ電気的に接続するように実装する。

【0047】

次に、ケース１１の凹部１８内に、発光素子１２、１３を封止するように封止材１９を形成する。封止材１９は、ポッティング等により形成される。

【0048】

次に、リードフレーム１０の第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂをそれぞれ切断部１７ａ、１７ｂにおいて金属フレーム１６から切り離す。

【0049】

（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、リードフレーム１０と一体成型されたケース１１内に複数の発光素子１２、１３が実装された薄型の発光装置１において、リードフレーム１０と発光素子１２、１３の直列接続の中継領域として導電ペースト膜１４を用いることにより、発光装置１の発光素子１２、１３に対するサイズを小さくすることができる。

【0050】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

【0051】

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0052】

１ 発光装置
１０ リードフレーム
１０ａ 第１の領域
１０ｂ 第２の領域
１１ ケース
１２、１３ 発光素子
１４ 導電ペースト膜
１５ 導電ペースト
１６ 金属フレーム
１７ａ、１７ｂ 切断部
１８ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】