特許第6361560号(P6361560)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6361560
(24)【登録日】2018年7月6日
(45)【発行日】2018年7月25日
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/62 20100101AFI20180712BHJP
【FI】
   H01L33/62
【請求項の数】5
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2015-80354(P2015-80354)
(22)【出願日】2015年4月9日
(65)【公開番号】特開2016-201456(P2016-201456A)
(43)【公開日】2016年12月1日
【審査請求日】2017年5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】100095577
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 富雅
(74)【代理人】
【識別番号】100100424
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 知公
(74)【代理人】
【識別番号】100179202
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 誠司
(72)【発明者】
【氏名】河野 永樹
(72)【発明者】
【氏名】金子 真之
(72)【発明者】
【氏名】服部 徳文
【審査官】 吉岡 一也
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−225512(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0074451(US,A1)
【文献】 特開2010−098276(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2014/0103375(US,A1)
【文献】 米国特許出願公開第2009/0230413(US,A1)
【文献】 特開2014−060343(JP,A)
【文献】 特開2013−235985(JP,A)
【文献】 特開2012−114107(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0126256(US,A1)
【文献】 特開平11−346008(JP,A)
【文献】 国際公開第2004/032223(WO,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】
発光素子にその第1端部がボンディングされたボンディングワイヤと、
前記発光素子がその表面にマウントされ、その裏面が露出された第1リードと、
前記ボンディングワイヤの第2端部がその表面にボンディングされ、その裏面が露出された第2リードと、
前記第1リードおよび前記第2リードがインサート成形されると共に、前記第1リードと前記第2リードとの間に絶縁部を形成するパッケージ樹脂部と、
前記発光素子および前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂部と
を備えた発光装置であって、
前記第1リードは、板厚が一定の第1基体部と、第1基体部の一辺に接続されて第1基体部よりも板厚が小さく形成された第1薄肉部とを有し、
前記第2リードは、板厚が一定の第2基体部と、第2基体部の一辺に接続されて第2基体部よりも板厚が小さく形成された第2薄肉部とを有し、
前記パッケージ樹脂部は前記第1薄肉部および前記第2薄肉部の裏面側をも被覆し、
前記第1薄肉部と前記第2薄肉部とは間隙を空けて対向し、その間隙には前記絶縁部が形成され、
前記間隙の距離は、0.1〜0.2mmで、前記第1薄肉部および前記第2薄肉部のそれぞれの端縁の板厚の0.9〜1.2倍であり、
前記第1薄肉部の表面上には前記発光素子をマウントすることができないマウント不可領域が設定され、
前記第2薄肉部の表面上には前記ボンディングワイヤをボンディングすることができないボンディング不可領域が設定され、
発光装置を平面視した際の前記ボンディングワイヤの長さは、前記基体部の板厚と、前記マウント不可領域の幅と、前記ボンディング不可領域の幅とを加えた値よりも短い、発光装置。
【請求項2】
前記第1基体部の板厚は、前記第2基体部の板厚と同一であり、
前記第1薄肉部の端縁の板厚は、前記第2薄肉部の端縁の板厚と同一である、
請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1薄肉部の端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した第1突出部が形成され、
前記第2薄肉部の端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した第2突出部が形成されている、
請求項1または請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記ボンディングワイヤにおける前記第2リードへの接続部分には、前記ボンディングワイヤの第2端部が前記第2リードの表面に沿うように屈曲して延伸された屈曲部が形成されている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記基体部の板厚は0.3〜0.64mmである、
請求項1〜のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は発光装置に係り、詳しくは、発光素子とボンディングワイヤとリードとパッケージとを備えた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
本出願人は、特許文献1に開示されるように、LED(Light Emitting Diode)チップをマウントするマウント領域をその表面に有するとともにその裏面を露出させる第1のリードと、LEDチップからのワイヤをボンディングするボンディング領域をその表面に有すると共にその裏面を露出させる第2のリードと、第1のリードと第2のリードを囲繞するとともに第1のリードと第2のリードの間に絶縁領域を形成するパッケージ樹脂部とを備えた照明装置であって、第1のリードにおける第2のリード対向部は薄肉部とされて、この薄肉部の表面側にLEDチップがマウントされ、該薄肉部の裏面側にパッケージ樹脂部の樹脂材料が回り込み、第2のリードにおける第1のリード対向部は薄肉部とされて、この薄肉部の裏面側にパッケージ樹脂部の樹脂材料が回り込むようにした技術を開発している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第5471244号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1における第1のリードおよび第2のリードリードは、放熱促進と剛性向上のために板厚を大きくすることが望ましい。
第1のリードおよび第2のリードは、生産性向上のためにプレス抜き加工により1枚の金属板材から成形されるが、第1のリードにおける薄肉部の端縁と、第2のリードにおける薄肉部の端縁との距離は、プレス抜き加工機のパンチの幅によって規定されるため、各リードの板厚が大きくなるほど、当該距離が大きくなる。
【0005】
LEDチップは第1のリードにマウントされ、LEDチップからのボンディングワイヤは第2のリード表面のボンディング領域にボンディングされている。
そのため、前記距離が大きくなるとボンディングワイヤの長さも大きくなり、ボンディングワイヤの下方に充填される封止樹脂の体積が増え、封止樹脂の熱による膨張量・収縮量が増加し、封止樹脂からボンディングワイヤへ印加される応力も増加することから、ボンディングワイヤの金属疲労が大きくなって断線故障を起こし易いという問題があった。
【0006】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ボンディングワイヤの断線故障を防止可能な発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
<第1の局面>
第1の局面は、
発光素子にその第1端部がボンディングされたボンディングワイヤと、
前記発光素子がその表面にマウントされ、その裏面が露出された第1リードと、
前記ボンディングワイヤの第2端部がその表面にボンディングされ、その裏面が露出された第2リードと、
前記第1リードおよび前記第2リードがインサート成形されると共に、前記第1リードと前記第2リードとの間に絶縁部を形成するパッケージ樹脂部と、
前記発光素子および前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂部と
を備えた発光装置であって、
前記第1リードは、板厚が一定の第1基体部と、第1基体部の一辺に接続されて第1基体部よりも板厚が小さく形成された第1薄肉部とを有し、
前記第2リードは、板厚が一定の第2基体部と、第2基体部の一辺に接続されて第2基体部よりも板厚が小さく形成された第2薄肉部とを有し、
前記パッケージ樹脂部は前記第1薄肉部および前記第2薄肉部の裏面側をも被覆し、
前記第1薄肉部と前記第2薄肉部とは間隙を空けて対向し、その間隙には前記絶縁部が形成され、
前記間隙の距離は、前記第1薄肉部および前記第2薄肉部のそれぞれの端縁の板厚の0.9〜1.2倍であり、
前記第1薄肉部の表面上には前記発光素子をマウントすることができないマウント不可領域が設定され、
前記第2薄肉部の表面上には前記ボンディングワイヤをボンディングすることができないボンディング不可領域が設定され、
発光装置を平面視した際の前記ボンディングワイヤの長さは、前記基体部の板厚と、前記マウント不可領域の幅と、前記ボンディング不可領域の幅とを加えた値よりも短い。
【0008】
第1の局面では、各リードに薄肉部を形成したことで、前記間隙の距離を前記基体部の板厚未満にすることが可能になるため、発光装置を平面視した際のボンディングワイヤの長さを、基体部の板厚とマウント不可領域の幅とボンディング不可領域の幅とを加えた値よりも短くすることができる。
【0009】
封止樹脂部はボンディングワイヤを封止するため、封止樹脂部を形成する合成樹脂材料(封止樹脂)がボンディングワイヤの下方に充填される。
そのため、第1の局面のように、ボンディングワイヤの長さを小さくできれば、ボンディングワイヤの下方に充填される封止樹脂の体積が減り、封止樹脂の熱による膨張量・収縮量が減少し、封止樹脂からボンディングワイヤへ印加される応力も減少することから、ボンディングワイヤの金属疲労を抑制可能になり、ボンディングワイヤの断線故障を起こし難くすることができる。
【0010】
<第2の局面>
第2の局面は、第1の局面において、前記第1基体部の板厚は前記第2基体部の板厚と同一であり、前記第1薄肉部の端縁の板厚は前記第2薄肉部の端縁の板厚と同一である。
第2の局面では、生産性向上のためにプレス抜き加工により、1枚の金属板材から各リードを成形することで、各基体部の板厚が同一になると共に、各薄肉部の端縁の板厚が同一になる。
<第3の局面>
第3の局面は、第1の局面または第2の局面において、
前記第1薄肉部の端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した第1突出部が形成され、
前記第2薄肉部の端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した第2突出部が形成されている。
【0011】
第3の局面では、各突出部の体積分だけ、ボンディングワイヤの下方に充填される封止樹脂の体積が減るため、第1の局面による前記作用・効果を更に確実に得ることができる。
【0012】
<第4の局面>
第4の局面は、第1〜第3の局面において、前記ボンディングワイヤにおける前記第2リードへの接続部分には、前記ボンディングワイヤの第2端部が前記第2リードの表面に沿うように屈曲して延伸された屈曲部が形成されている。
【0013】
第4の局面では、ボンディングワイヤの屈曲部が封止樹脂部の変形に対応した伸び代となるため、封止樹脂部の変形によりボンディングワイヤへ印加される応力を屈曲部が吸収することから、ボンディングワイヤの金属疲労を抑制可能になり、ボンディングワイヤの断線故障を起こし難くすることができる。
さらに、線膨張係数の違いにより、封止樹脂部による応力は各リードの周辺、すなわち前記ボンディング領域とボンディング不可領域の周辺で影響しやすい。加えて、ボンディング不可領域に突出部があると、この間でも影響が生じる。
このような各リードの形状に対応した伸び代としても機能するように、ボンディングワイヤの屈曲部は各リードの表面に沿うように屈曲して延伸されている。
ここで、屈曲部は第2リードの表面に沿うように屈曲して延伸されているため、屈曲部と第2リードの表面との間にはほとんど空隙が無く、屈曲部と第2リードの表面との間に充填される封止樹脂はごく少ないため、封止樹脂から屈曲部へ印加される応力もごく僅かであり、その応力により屈曲部が金属疲労を起こすおそれはほとんどない。
【0014】
<第5の局面>
第5の局面は、第1〜第4の局面において、前記間隙の距離は0.1〜0.2mmである。
第5の局面のように前記間隙の距離を設定すれば、第1の局面による前記作用・効果を確実に得ることができる。
【0015】
<第6の局面>
第6の局面は、第1〜第5の局面において、前記基体部の板厚は0.3〜0.64mmである。
第6の局面のように各リードの基体部の板厚を設定すれば、発光素子が発生した熱を各リードから外部へ放熱するのを促進しつつも、第1の局面による前記作用・効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】第1実施形態の発光装置10の平面図。
図2】発光装置10の縦断面図であり、図1に示すX−X矢示断面図。
図3】発光装置10におけるボンディングワイヤ13の屈曲部13bの製造方法を説明するための説明図。
図4】従来技術の発光装置50の縦断面図。
図5】第2実施形態の発光装置100の平面図。
図6】発光装置100の縦断面図であり、図4に示すX−X矢示断面図。
図7】発光装置100の作用・効果を説明するための要部縦断面図。
図8】第3実施形態の発光装置200の製造方法を説明するための縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
また、各図面では、説明を分かり易くするために、各実施形態の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは必ずしも一致しないことがある。
【0018】
<第1実施形態>
図1および図2に示すように、第1実施形態の発光装置10は、LEDチップ11,12、ボンディングワイヤ13,14(ワイヤボール13a,14a、屈曲部13b)、パッケージ部15、第1リード16(第1基体部16a、第1薄肉部16b、第1突出部16c、マウント不可領域16d、外部接続端子16e)、第2リード17(第2基体部17a、第2薄肉部17b、第2突出部17c、ボンディング不可領域17d、外部接続端子17e)、第2リード18(第2基体部18a、第2薄肉部18b、第2突出部18c、ボンディング不可領域18d、外部接続端子18e)、パッケージ樹脂部19(基体部19a、絶縁部19b、封止枠部19c)、封止樹脂部20、間隙Gなどを備える。
【0019】
発光装置10は、トップビュータイプのSMD(Surface Mount Device)型の発光装置である。
同一寸法構成のLEDチップ11,12は、平面視略正方形の扁平な直方体状であり、フェイスアップ型で表面にアノード電極およびカソード電極が形成されており、各電極(図示略)にそれぞれボンディングワイヤ13,14の第1端部がボールボンディングされ、各ボンディングワイヤ13,14における各電極への接続部分にはワイヤボール13a,14aが形成されている。
【0020】
パッケージ部15は、リード(リードフレーム)16〜18およびパッケージ樹脂部19を備える。
リード16〜18は、生産性向上のためにプレス抜き加工により、高い導電性および熱伝導性を有する1枚の金属板材(例えば、銅板、アルミニウム板など)から成形されている。
【0021】
リード16は、板厚が一定の基体部16aと、基体部16aの一辺に接続されて基体部16aよりも板厚が小さく形成されている薄肉部16bとを備える。
薄肉部16bは、リード16における各リード17,18に対向する端縁に形成されており、薄肉部16bの表面(上面)は基体部16aの表面と面一である。
薄肉部16bの端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した突出部16cが形成されている。
【0022】
各LEDチップ11,12はリード16の表面にマウント(実装、搭載)されており、リード16における各LEDチップ11,12がマウントされている領域がマウント領域となる。
リード16の表面には、ボンディングワイヤ14の第2端部がウェッジボンディングされている。
薄肉部16bの表面上において、薄肉部16bの端縁から基体部16aへ向かう領域には、各LEDチップ11,12をマウントすることができないマウント不可領域(チップ実装不可領域)16dが設定されている。
【0023】
同一寸法構成のリード17,18はそれぞれ、板厚が一定の基体部17a,18aと、基体部17a,18aの一辺に接続されて基体部17a,18aよりも板厚が小さく形成されている薄肉部17b,18bとを備える。
薄肉部17b,18bは、リード17,18におけるリード16に対向する端縁に形成されており、薄肉部17b,18bの表面は基体部17a,18bの表面と面一である。
【0024】
薄肉部17b,18bの端縁の表面には、その端縁に沿って表面上に突出した突出部17c,18cが形成されている。
薄肉部17b,18bの表面上において、薄肉部17b,18bの端縁から基体部17a,18aへ向かう領域には、ボンディングワイヤ13をボンディングすることができないボンディング不可領域(ワイヤ実装不可領域)17d,18dが設定されている。
【0025】
リード17,18の表面には、ボンディングワイヤ13の第2端部がウェッジボンディングされており、リード17,18におけるボンディングワイヤ13がボンディングされている領域がボンディング領域となる。
ボンディングワイヤ13におけるリード17,18への接続部分には、ボンディングワイヤ13の第2端部がリード17,18の表面に沿うように屈曲して延伸された屈曲部(折れ曲がり部)13bが形成されている。
【0026】
パッケージ樹脂部(ケース部)19は、基体部19a、絶縁部19b、封止枠部19cを備え、各リード16〜18との高い密着性と、高い絶縁性とを有する合成樹脂材料(例えば、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、シリコーン樹脂など)の射出成形により一体形成されている。
各リード16〜18はパッケージ樹脂部19にインサート成形されている。
【0027】
各リード16〜18の裏面(下面)は基体部19aから露出(表出)しており、各LEDチップ11,12が発生した熱は、各LEDチップ11,12から直接的にリード16へ伝達されてリード16の裏面から外部へ放熱されると共に、各LEDチップ11,12から各ボンディングワイヤ13,14を介して間接的に各リード16〜18へ伝達されて各リード16〜18の裏面から外部へ放熱される。
【0028】
パッケージ樹脂部19の絶縁部(絶縁領域)19bは、各リード16〜18間に存在する部分であり、各リード16〜18を電気的に絶縁する。
リード16の薄肉部16bと、リード17,18の薄肉部17b,18bとは間隙Gを空けて対向し、その間隙Gにはパッケージ樹脂部19の絶縁部19bが形成されている。
パッケージ樹脂部19の射出成形時にその形成材料は、各リード16〜18の薄肉部16b,17b,18bの裏面側にも回り込み、パッケージ樹脂部19の基体部19aは薄肉部16b,17b,18bの裏面側をも被覆するため、各リード16〜18間の距離を短くしても、各リード16〜18の機械的連結強度(結合強度)を確保することができる。
【0029】
リード16の基体部16aにおける薄肉部16bと対向する端縁は、パッケージ樹脂部19の基体部19aから露出し、そのリード16の露出部分により外部接続端子16eが形成されている。
リード17,18の基体部17a,18aにおける薄肉部17b,18bと対向する端縁は、パッケージ樹脂部19の基体部19aから露出し、そのリード17,18の露出部分により外部接続端子17e,18eが形成されている。
【0030】
パッケージ樹脂部19の封止枠部19cは円環状であり、基体部19aの表面に接続され、封止枠部19c内には各リード16〜18の表面が露出している。
封止枠部19cの内周壁面は各リード16〜18との接続部分が鋭角を成す傾斜面になっており、各リード16〜18の表面から離れるにつれて封止枠部19cの内面積が広がる。
そのため、封止枠部19cの内周壁面は、各LEDチップ11,12の放射光を反射して封止枠部19cの開口部から効率的に放射するリフレクタとして機能する。
【0031】
封止樹脂部20は、各LEDチップ11,12、各ボンディングワイヤ13,14、各リード16〜18との高い密着性と、高い透光性とを有する合成樹脂材料(例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など)から成り、封止枠部19cの内部に充填されて各LEDチップ11,12および各ボンディングワイヤ13,14を封止している。
【0032】
[第1実施形態の各部の寸法(図2を参照)]
1枚の金属板材から各リード16〜18を形成すると共に、各リード16〜18に薄肉部16b,17b,18bを形成するには、まず、適宜な加工法(例えば、ハーフパンチ加工、ノッチ加工など)により金属板材に溝を形成し、次に、プレス抜き加工により溝の内部を打ち抜くことにより各リード16〜18を切り離す。
すなわち、1回のプレス抜き加工により1枚の金属板材から各リード16〜18を成形する場合には、プレス抜き加工機のパンチ(プレス刃)の強度を確保するため、パンチの幅を金属板材の板厚の少なくとも0.9〜1.2倍よりも大きく設定する必要があり、各リード16〜18間の距離がパンチの幅の0.9〜1.2倍になることから、各リード16〜18の板厚が大きくなるほど、各リード16〜18間の距離も大きくなってしまう。
【0033】
そこで、第1実施形態では、プレス抜き加工により各リード16〜18を切り離す前に、金属板材に溝を形成しておくことにより、後述する間隙Gの距離t2を狭めつつ、プレス抜き加工後に各リード16〜18の端縁に残った溝の底面部分を薄肉部16b,17b,18bとすることができる。
そして、プレス抜き加工により各リード16〜18を切り離す際には、各リード16〜18の端縁が、プレス抜き加工機のパンチに密着してパンチの進行方向に引き延ばされることによりバリが発生し、そのバリから成る突出部16c,17c,18cが形成される。
【0034】
各リード16〜18はプレス抜き加工により1枚の金属板材から成形されるため、各リード16〜18の基体部16a,17a,18aの板厚は同一である。
また、各リード16〜18の薄肉部16b,17b,18bは、前記のように金属板材に形成した溝が元になるため、薄肉部16b,17b,18bの板厚は同一である。
【0035】
各リード16〜18の基体部16a,17a,18aの板厚d1の範囲は、0.1〜1.0mmが適当であり、望ましくは0.2〜0.8mm、特に望ましくは0.3〜0.64mmである。
基体部16a,17a,18aの板厚d1がこの範囲より大きくなるとプレス抜き加工では成形不能になるおそれがあり、板厚d1がこの範囲より小さくなると十分な導電性および熱伝導性が得られなくおそれがある。
【0036】
各リード16〜18の薄肉部16b,17b,18bの裏面を平面状にして薄肉部16b,17b,18bの板厚を一定にした場合、その板厚d2の範囲は、基体部16a,17a,18aの板厚d1の1/4〜3/4が適当であり、望ましくは1/3〜2/3、特に望ましくは1/2である。
薄肉部16b,17b,18bの板厚d2がこの範囲より大きくなると間隙Gの距離t2が過剰に大きくなるおそれがあり、板厚d2がこの範囲より小さくなるとプレス抜き加工では成形不能になるおそれがある。
【0037】
リード16の薄肉部16bとリード17,18の薄肉部17b,18bとの間隙Gの距離(リードの切断幅、リードの抜き幅、ケース樹脂幅)t2の範囲は、0.1〜0.2mmが適当であり、望ましくは0.125〜0.175mm、特に望ましくは0.15mmである。
間隙Gの距離t2がこの範囲より大きくなるとボンディングワイヤ13の長さLが過剰に大きくなるおそれがあり、距離t2がこの範囲より小さくなると各リード16〜18間の十分な絶縁性が得られずに短絡故障を起こすおそれがある。
また、プレス抜き加工により各リード16〜18を切り離す際に、プレス抜き加工機のパンチの強度を確保するため、パンチの幅を、各リード16〜18の薄肉部16b,17b,18bの板厚d2の少なくとも0.9〜1.2倍よりも大きく設定する必要があることから、間隙Gの距離t2は板厚d2の0.9〜1.2倍になる。
【0038】
リード17,18の突出部17c,18cの表面はプレス抜き加工によって湾曲しており、突出部17c,18cにボンディングワイヤ13をボンディングするのは困難である。
そのため、リード17,18のボンディング不可領域17d,18dの幅t1は、突出部17c,18cの幅とボンディングワイヤ13のボンディング精度とによって決定され、t1=0.1mmである。
リード16の突出部16cの表面はプレス抜き加工によって湾曲しており、突出部16cにLEDチップ11,12をマウントするのは困難である。
そのため、リード16のマウント不可領域16dの幅t3は、突出部16cの幅とLEDチップ11,12のマウント精度とによって決定され、t3=0.1mmである。
【0039】
LEDチップ11,12の端縁からボンディングワイヤ13のワイヤボール13aまでの幅t4は、LEDチップ11,12のサイズおよび電極位置によって決定され、t4=0.01〜0.25mmである。
ワイヤボール13aの半径t5は、t5=0.04mmである。
【0040】
ボンディングワイヤ13の外径が0.025mmの場合、ボンディングワイヤ13の屈曲部13bの長さt6の範囲は、0.03〜0.12mmが適当であり、望ましくは0.05〜0.095mm、特に望ましくは0.07mmである。
屈曲部13bの長さt6がこの範囲より大きくなると、ワイヤボンディング機のキャピラリがパッケージ樹脂部19の封止枠部19cに当接するおそれがある。また、屈曲部13bの長さt6をボンディングワイヤ13の外径よりも大きくすることで、屈曲部13bを安定して形成することができる。
【0041】
発光装置10を平面視した際のボンディングワイヤ13の長さLは、L=t1+t2+t3+t4+t5+t6となり、t1=0.1mm、t2=0.15mm、t3=0.1mm、t4=0.06、t5=0.04mm、t6=0.07mmの場合にはL=0.52mmとなる。
【0042】
[ボンディングワイヤ13の屈曲部13bの製造方法]
図3(A)の矢印αに示すように、通常のワイヤボンディング方法では、LEDチップ11,12にボンディングワイヤ13をボールボンディングし、ワイヤボンディング機のキャピラリCAを引き上げた後に、キャピラリCAを直線状に下降させてリード17,18にウェッジボンディングしている。
【0043】
図3(B)の矢印βに示すように、第1実施形態では、LEDチップ11,12にボンディングワイヤ13をボールボンディングし、ワイヤボンディング機のキャピラリCAを引き上げた後に、キャピラリCAを直線状にある程度まで下降させてから僅かに引き上げる屈曲動作を追加し、続いてキャピラリCAを直線状に下降させてリード17,18にウェッジボンディングしている。
この屈曲動作によってボンディングワイヤ13に屈曲部13bを容易に形成することが可能であり、屈曲動作にてキャピラリCAを引き上げる距離を制御することにより、屈曲部13bの長さt6を適宜設定することができる。
【0044】
[第1実施形態の作用・効果]
第1実施形態の発光装置10によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【0045】
[1]発光装置10では、各リード16〜18に薄肉部16b,17b,18bを形成し、リード16の薄肉部16bとリード17,18の薄肉部17b,18bとの間隙Gの距離t2を、薄肉部16b,17b,18bの板厚d2の0.9〜1.2倍にしている。
すなわち、各リード16〜18に薄肉部16b,17b,18bを形成したことで、前記間隙Gの距離t2を各リード16〜18の基体部16a,17a,18aの板厚d1未満にすることが可能になるため、発光装置10を平面視した際のボンディングワイヤ13の長さLを、板厚d1とマウント不可領域16dの幅t3とボンディング不可領域18dの幅t1とを加えた値よりも短くすることができる(L<d1+t1+t3)。
【0046】
封止樹脂部20はボンディングワイヤ13を封止するため、封止樹脂部20を形成する合成樹脂材料(封止樹脂)がボンディングワイヤ13の下方に充填される。
そのため、ボンディングワイヤ13の長さLを小さくできれば、ボンディングワイヤ13の下方に充填される封止樹脂の体積が減り、封止樹脂の熱による膨張量・収縮量が減少し、封止樹脂からボンディングワイヤ13へ印加される応力も減少することから、ボンディングワイヤ13の金属疲労を抑制可能になり、ボンディングワイヤ13の断線故障を起こし難くすることができる。
そして、封止樹脂部20の形成材料として、ボンディングワイヤ13よりも線膨張係数が大きな(例えば、線膨張係数が100ppm以上)合成樹脂材料を用いることができる。
【0047】
図4に示すように、従来技術の発光装置50では、各リード16〜18に薄肉部16b,17b,18bが形成されていないため、リード16とリード17,18との間隙G’の距離t2’が、図2に示す第1実施形態の発光装置10の前記間隙Gの距離t2に比べて大きくなる。
すなわち、プレス抜き加工により各リード16〜18を切り離す際に、プレス抜き加工機のパンチの強度を確保するため、パンチの幅を、各リード16〜18の板厚d1の少なくとも0.9〜1.2倍よりも大きく設定する必要があることから、間隙G’の距離t2’は板厚d1の0.9〜1.2倍になる。
【0048】
そのため、発光装置50を平面視した際のボンディングワイヤ13の長さL’も大きくなり、ボンディングワイヤ13の下方に充填される封止樹脂の体積が増え、封止樹脂の熱による膨張量・収縮量が増加し、封止樹脂からボンディングワイヤ13へ印加される応力も増加することから、ボンディングワイヤ13の金属疲労が大きくなって断線故障を起こし易い。
【0049】
[2]各リード16〜18の突出部16c,17c,18cの体積分だけ、ボンディングワイヤ13の下方に充填される封止樹脂部20の封止樹脂の体積が減るため、前記[1]の作用・効果を更に確実に得ることができる。
【0050】
[3]ボンディングワイヤ13の屈曲部13bが封止樹脂部20の変形に対応した伸び代となるため、封止樹脂部20の変形によりボンディングワイヤ13へ印加される応力を屈曲部13bが吸収することから、ボンディングワイヤ13の金属疲労を抑制可能になり、ボンディングワイヤ13の断線故障を起こし難くすることができる。
さらに、線膨張係数の違いにより、封止樹脂部20による応力は各リード17,18の周辺、すなわち前記ボンディング領域とボンディング不可領域17d,18dの周辺で影響しやすい。加えて、ボンディング不可領域17d,18dに突出部17c,18cがあると、この間でも影響が生じる。
このような各リード17,18の形状に対応した伸び代としても機能するように、ボンディングワイヤ13の屈曲部13bは各リード17,18の表面に沿うように屈曲して延伸されている。
【0051】
ここで、屈曲部13bはリード17,18の表面に沿うように屈曲して延伸されているため、屈曲部13bとリード17,18の表面との間にはほとんど空隙が無く、屈曲部13bとリード17,18の表面との間に充填される封止樹脂部20の封止樹脂はごく少ないため、封止樹脂から屈曲部13bへ印加される応力もごく僅かであり、その応力により屈曲部13bが金属疲労を起こすおそれはほとんどない。
【0052】
<第2実施形態>
図5および図6に示すように、第2実施形態の発光装置100は、LEDチップ11,12、ボンディングワイヤ13,14(ワイヤボール13a,14a、屈曲部13b)、パッケージ部15、第1リード16(第1基体部16a、第1薄肉部16b、第1突出部16c、マウント不可領域16d、外部接続端子16e)、第2リード17(第2基体部17a、第2薄肉部17b、第2突出部17c、ボンディング不可領域17d、外部接続端子17e)、第2リード18(第2基体部18a、第2薄肉部18b、第2突出部18c、ボンディング不可領域18d、外部接続端子18e)、パッケージ樹脂部19(基体部19a、絶縁部19b、封止枠部19c、アンカー溝19d)、封止樹脂部20、間隙Gなどを備える。
【0053】
第2実施形態の発光装置100において、第1実施形態の発光装置10と異なるのは、パッケージ樹脂部19の封止枠部19cにアンカー溝19dが形成されている点である。
アンカー溝19dは、封止枠部19cの内周壁面の全周に渡って配置形成され、各リード16〜18の表面に対して略垂直方向に穿設されている。
封止樹脂部20の封止樹脂は、アンカー溝19dの内部にも充填されている。
【0054】
図7(A)に示すように、第1実施形態の発光装置10では、封止樹脂部20が熱により収縮すると、封止枠部19cの内周壁面から封止樹脂部20が剥離するおそれがある。
それに対して、図7(B)に示すように、第2実施形態の発光装置100では、封止樹脂部20が熱により収縮しても、アンカー溝19dの内部に充填された封止樹脂により封止樹脂部20が係止されるため、封止枠部19cの内周壁面から封止樹脂部20が剥離するのを確実に防止できる。
加えて、アンカー溝19dにより封止樹脂部20が係止されることで、ボンディングワイヤ13へ印加される応力を更に低減可能になり、ボンディングワイヤ13の金属疲労をより一層抑制することができる。
【0055】
<第3実施形態>
図8に示すように、第3実施形態の発光装置200は、LEDチップ11,12、ボンディングワイヤ13,14、パッケージ部15、第1リード16(第1基体部16a、第1薄肉部16b、外部接続端子16e)、第2リード17(第2基体部17a、第2薄肉部17b、外部接続端子17e)、第2リード18(第2基体部18a、第2薄肉部18b、外部接続端子18e)、パッケージ樹脂部19(基体部19a、絶縁部19b、封止枠部19c)、封止樹脂部20(蛍光体粒子21)、間隙Gなどを備える。
【0056】
第3実施形態の発光装置200において、第1実施形態の発光装置10と異なるのは、封止樹脂部20内に蛍光体粒子21が配置されている点である。
封止樹脂部20内に蛍光体粒子21を配置すると、封止樹脂部20の線膨張係数を小さくすることが可能になるため、第1実施形態の前記[1]の作用・効果を更に確実に得ることができる。
【0057】
そして、第1実施形態の前記[1]の作用・効果を得るには、蛍光体粒子21を特にボンディングワイヤ13の近傍に配置させることが好ましい。
それには、まず、図8(A)に示すように、封止枠部19cの内部に封止樹脂部20の封止樹脂を充填する際に、封止樹脂に蛍光体粒子21を添加しておくことにより、封止樹脂部20内に蛍光体粒子21を分散配置させる。
続いて、図8(B)に示すように、封止樹脂部20内にて蛍光体粒子21を沈降させることにより、ボンディングワイヤ13の近傍に蛍光体粒子21を配置させる。
【0058】
尚、封止樹脂部20内にて蛍光体粒子21を沈降させる方法には、例えば、遠心分離を用いる方法、封止枠部19cの内部に封止樹脂部20の封止樹脂を充填する際に温度を適宜変化させることにより封止樹脂の粘度を低下させる方法などがある。
ところで、蛍光体粒子21を封止樹脂部20よりも線膨張係数の小さな無機フィラーに置き換えた場合でも、封止樹脂部20の線膨張係数を小さくすることが可能であるため、第3実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、前記無機フィラーを光反射性や光散乱性を有する材料(例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化ケイ素など)により形成することで、発光装置200から放射される光を制御することができる。
【0059】
<別の実施形態>
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【0060】
[A]LEDチップ11,12は、どのような半導体発光素子に置き換えてもよい。
また、LEDチップ11,12は、フェイスアップ型に限らず、上下電極型に置き換えてもよく、上下電極型の場合にはボンディングワイヤ14を省くことができる。
【0061】
[B]本発明はトップビュータイプの発光装置10に限らず、サイドビュータイプの発光装置に適用してもよい。
また、本発明はSMD型の発光装置10に限らず、砲弾型、COB(Chip On Board)型、基板型などの発光装置に適用してもよい。
【0062】
[C]各リード16〜18の薄肉部16b,17b,18bは、その表面が基体部16a,17a,18aと面一であれば、その裏面側の形状は特に限定されない。
前記各実施形態では、薄肉部16b,17b,18bの裏面についても、基体部16a,17a,18aの裏面と同じく平面状であるが、薄肉部16b,17b,18bの裏面を傾斜面状にしてもよい。
例えば、基体部16a,17a,18a側へ近付くにつれて薄肉部16b,17b,18bの厚さが減少するように傾斜面を形成すれば、パッケージ樹脂部19の形成材料が薄肉部16b,17b,18bに対してアンダーカットとして作用し、各リード16〜18の機械的連結強度を向上できる。
同様の観点から、薄肉部16b,17b,18bの裏面を凹凸形状にしてもよい。
このように、薄肉部16b,17b,18bの板厚が一定ではない場合には、薄肉部16b,17b,18bの端縁の板厚を同一にすることにより、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【0063】
[D]前記各実施形態では、ボンディングワイヤ13のボンディング方法として、LEDチップ11,12にボールボンディングした後に、リード17,18にウェッジボンディングするノーマルボンディング法を用いている。
しかし、ボンディングワイヤ13の接続には、どのようなボンディング方法を用いてもよい。
例えば、リード17,18への接続にセキュリティボンディング(バンプ付ボンディング)法を用いてもよい。
また、リード17,18にボールボンディングした後に、LEDチップ11,12にウェッジボンディングするBSOB(Ball Stitch On Ball)ボンディング法(逆ボンディング法)を用いてもよいが、その場合には屈曲部13bを形成することができない。
【0064】
[D]前記各実施形態および前記[A]〜[C]を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
【0065】
本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【0066】
10…発光装置
11,12…LEDチップ
13…ボンディングワイヤ
13b…屈曲部
16…リード
16a…第1基体部
16b…第1薄肉部
16c…第1突出部
16d…マウント不可領域
17,18…リード
17a,18a…第2基体部
17b,18b…第2薄肉部
17c,18c…第2突出部
17d,18d…ボンディング不可領域
19…パッケージ樹脂部
19b…絶縁部
20…封止樹脂部
G…間隙
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8