JP2006049624A

JP2006049624A - 発光素子

Info

Publication number: JP2006049624A
Application number: JP2004229477A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yanagi; 隆之柳
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】熱応力による発光素子の内部破壊を回避することができる発光素子を提供する。
【解決手段】発光チップ５、金属ワイヤー６および２ｎｄワイヤボンドエリア８全てがカップ状構造物４の内側に配置されており、このカップ状構造物４の内部に形成された低応力樹脂部３によって、発光チップ５と金属ワイヤー６と金属ワイヤー６が接続されている２ｎｄワイヤボンドエリア８とが覆われており、さらに、低応力樹脂部３およびカップ状構造物４がトランスファーモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部２によって覆われている。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装基板等の上に面実装される面実装タイプの発光素子に関するものである。

従来の面実装タイプ発光素子は、実装基板上への実装時に発光チップにかかる熱衝撃緩和のため、発光チップのみカップ状構造物の中に入れ、このカップ状構造物に低応力樹脂を注入して低応力樹脂部を形成し、発光チップをコーティングすることで、発光素子内部での熱応力によるチップ破壊を回避していた。

また、カップ状構造物を作成するには、通常、実装基板に窪みを作成した上で、窪みの内部にメッキ処理を行い、電気的接合をとっていた。

一方、カップ状構造物を作成しない場合には、発光チップの周囲のみに低応力樹脂を注入して低応力樹脂部を形成し、熱応力によるチップの破壊を回避していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１９８５７０号公報

しかしながら、従来の構成では、発光チップにかかる熱衝撃は緩和されるが、発光チップと発光チップを搭載している実装基板とを繋ぐ金属ワイヤーおよび金属ワイヤーと搭載基板との接続部分（即ち、セカンドワイヤボンド部（２ｎｄワイヤボンド部））が低応力樹脂部の外側にあるため、熱応力が緩和されず、金属ワイヤーの断線または金属ワイヤーの２ｎｄワイヤボンド部からの剥離が起こりやすいといった問題があった。

当然、金属ワイヤーの断線または金属ワイヤーの２ｎｄワイヤボンド部からの剥離が発生すると、発光チップと搭載基板との電気的接合が無くなるため、発光素子として動作しなくなる。

また、実装基板に窪みを作成するためには、充分厚い基板を使用する必要があり、発光素子の外形が大きくなってしまうといった問題もあった。

本発明は係る実情に鑑みてなされたもので、その目的は、熱応力による発光素子の内部破壊を回避することができる発光素子を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の発光素子は、発光チップと、金属ワイヤーと、金属ワイヤーが接続されている２ｎｄワイヤボンドエリアとが低応力樹脂部で覆われており、この低応力樹脂部の外側が硬化性樹脂を用いて形成された透光性外装モールド樹脂部で封止されているものである。

さらに詳しくは、図１に示すように、発光チップ５と、この発光チップ５を搭載するためのチップダイボンドエリア９と発光チップ５をワイヤボンドするための２ｎｄワイヤボンドエリア８とを有している絶縁性基板１と、チップダイボンドエリア９と絶縁性基板１裏面に設けられた外部電極７ａとを電気的に接続する１つのメッキ配線１０ａと、２ｎｄワイヤボンドエリア８と絶縁性基板１裏面に設けられた外部電極７ｂとを電気的に接続する他の１つのメッキ配線１０ｂと、発光チップ５と２ｎｄワイヤボンドエリア８とを電気的に接合する金属ワイヤー６と、硬化性樹脂を用いたモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部２とを備えた面実装タイプ発光素子である。さらに、発光チップ５と金属ワイヤー６との接続部位、および金属ワイヤー６とメッキ配線１０ｂとの接続部位である２ｎｄワイヤボンドエリア８全てが低応力樹脂部３で封止されていることを特徴としている。

また、図１に示すように、前記低応力樹脂部３を保持するカップ状構造物４が絶縁性基板１上に形成されており、このカップ状構造物４の内側に、発光チップ５、金属ワイヤー６および２ｎｄワイヤボンドエリア８全てが配置されてる。

また、図１に示すように、前記カップ状構造物４が、樹脂（例えば高反射率エポキシ樹脂）を用いてモールド成形を行うことにより形成されていてもよい。

また、図１に示す発光素子では、カップ状構造物４の内面の断面が直線であるが、図２に示すように、前記カップ状構造物４の内面が曲面（即ち、カップ状構造物４の内面の断面が放物線に沿うような曲線）であってもよい。

また、図１に示すように、前記低応力樹脂部３およびカップ状構造物４が、使用環境温度よりガラス転移点の高い透光性樹脂を用いたトランスファーモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部２によって覆われていてもよい。

また、前記透光性外装モールド樹脂部２のうち、発光チップ５上方の部位にレンズが形成されていてもよい。

発明の発光素子は、発光チップと、金属ワイヤーと、金属ワイヤーが接続されている２ｎｄワイヤボンドエリアとが低応力樹脂部で覆われており、この低応力樹脂部の外側が硬化性樹脂を用いて形成された透光性外装モールド樹脂部で封止されているので、熱応力による発光素子の内部破壊を回避することができる。

また、本発明の発光素子は、発光チップと金属ワイヤーとの接続部位、および金属ワイヤーとメッキ配線との接続部位である２ｎｄワイヤボンドエリア全てを低応力樹脂部で封止しているので、熱応力による発光素子の内部破壊を回避することができる。

また、本発明の発光素子は、前記低応力樹脂部を保持するカップ状構造物が絶縁性基板上に形成されており、このカップ状構造物の内側に、発光チップ、金属ワイヤーおよび２ｎｄワイヤボンドエリア全てを配置した構造としたので、このカップ状構造物によって、コーティングに用いる低応力樹脂が必要以上広がらないように制限することが可能となる。また、低応力樹脂部の形状が任意に設定できるようになる。また、前記カップ状構造物を、樹脂を用いてモールド成形により形成したので、モールドにて容易かつ大量に成形可能となる。

また、前記カップ状構造物を、高反射率エポキシ樹脂を用いて形成したので、発光素子にフォトリフレクタとしての機能も併せてもたせることが可能となる。また、前記カップ状構造物の内面を曲面形状とした場合には、発光素子の指向性を任意に設定することができる。また、前記低応力樹脂部およびカップ状構造物を、使用環境温度よりガラス転移点の高い透光性樹脂を用いたトランスファーモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部によって覆われた構造としたので、外部熱応力から発光チップを保護することができる。また、カップ状構造物と透光性外装モールド樹脂部の材質が同一であるため、透光性外装モールド樹脂部とカップ状構造物との熱衝撃による剥離の発生を抑制することができる。

また、前記透光性外装モールド樹脂部のうち、発光チップ上方の部位にレンズを形成したので、透光性外装モールド樹脂部をトランスファーモールド成形する時に、発光チップ上にレンズを同時成形することができ、このレンズにより光を効率よく集光することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の発光素子の実施例１を示す断面図である。ここでは、発光素子の一例として面実装タイプの発光素子を用いて説明を行う。

この発光素子は、発光チップ５と、この発光チップ５を実装するためのチップダイボンドエリア９と発光チップ５をワイヤボンドするための２ｎｄワイヤボンドエリア８とを有している絶縁性基板１と、チップダイボンドエリア９と絶縁性基板１裏面（側面であってもよい）に設けられた外部電極７ａとを電気的に接続する１つのメッキ配線１０ａと、２ｎｄワイヤボンドエリア８と絶縁性基板１裏面（側面であってもよい）に設けられた外部電極７ｂとを電気的に接続する他の１つのメッキ配線１０ｂと、発光チップ５と２ｎｄワイヤボンドエリア８とを電気的に接合する金属ワイヤー６と、硬化性樹脂を用いたモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部２とを備えた面実装タイプの発光素子である。

また、発光チップ５と金属ワイヤー６との接続部位と、金属ワイヤー６とメッキ配線１０ｂとの接続部位である２ｎｄワイヤボンドエリア８との全てが低応力樹脂部３で封止されている。

さらに、絶縁性基板１上には低応力樹脂部３を保持するカップ状構造物４が形成されている。このカップ状構造物４の内側には、発光チップ５、金属ワイヤー６および２ｎｄワイヤボンドエリア８全てが配置されている。

このカップ状構造物４の内部には、低応力樹脂を充填することにより前記低応力樹脂部３が形成されている。このように、低応力樹脂部３が形成されていることにより、熱衝撃から発光チップ５および２ｎｄワイヤボンドエリア８を保護している。

なお、カップ状構造物４は、底面を備えていない（絶縁性基板１が底面の役割を担っている）筒形状の部材であり、その内面は所定のテーパー角度を有するテーパー面となっている。

また、発光チップ５、チップダイボンドエリア９、金属ワイヤー６、２ｎｄワイヤボンドエリア８、金属ワイヤー６、カップ状構造物４および低応力樹脂部３は、ガラス転移点の高い透光性樹脂を用いて形成された透光性外装モールド樹脂部２によって外装モールドされている。そのため、外部からの熱衝撃から発光素子を保護することができる。

また、本実施例１では、カップ状構造物４が高反射率エポキシ樹脂を用いて形成されていてもよく、さらに、カップ状構造物４と透光性外装モールド樹脂部２とが同一の材質により形成されている場合には、カップ状構造物４と透光性外装モールド樹脂部２との剥離が発生しにくい構造とすることができる。

図２は、本発明の発光素子の実施例２を示す断面図であり、特に、カップ状構造物のテーパー形状について示している。

図１に示す発光素子では、カップ状構造物４の内面（テーパー面）の断面形状は直線状となっているが、図２に示す発光素子では、テーパー面の断面形状が放物線形状になっている。なお、図２中に放物線の一例を破線Ｌ１を用いて示している。

さらに、発光チップ５を放物線の焦点（一点鎖線Ｌ２で示している）に配置してもよく、この場合には、発光チップ５から放射された光のほとんどは発光チップ５上面方向へと放射される。

また、実施例１および実施例２の発光素子において、透光性外装モールド樹脂部２のうち、発光チップ上方の部位にレンズが形成されていてもよい。

本発明の発光素子の実施例１を示す断面図である。本発明の発光素子の実施例２を示す断面図である。

符号の説明

１絶縁性基板
２透光性外装モールド樹脂部
３低応力樹脂部
４カップ状構造物
５発光チップ
６金属ワイヤー
７ａ，７ｂ外部電極
８２ｎｄワイヤボンドエリア
９チップダイボンドエリア
１０ａ，１０ｂメッキ配線

Claims

発光チップと、金属ワイヤーと、金属ワイヤーが接続されているセカンドワイヤボンドエリアとが低応力樹脂部で覆われており、この低応力樹脂部の外側が硬化性樹脂を用いて形成された透光性外装モールド樹脂部で封止されていることを特徴とする発光素子。
発光チップと、該発光チップを搭載するためのチップダイボンドエリアと発光チップをワイヤボンドするためのセカンドワイヤボンドエリアとを有している絶縁性基板と、チップダイボンドエリアと絶縁性基板側面に設けられた所定の電極または裏面に設けられた所定の電極とを電気的に接続する１つのメッキ配線と、セカンドワイヤボンドエリアと絶縁性基板側面に設けられた所定の電極または裏面に設けられた所定の電極とを電気的に接続する他の１つのメッキ配線と、発光チップとセカンドワイヤボンドエリアとを電気的に接合する金属ワイヤーと、モールド成形された透光性外装モールド樹脂部とを備えた面実装タイプ発光素子であって、発光チップと金属ワイヤーとの接続部位、および金属ワイヤーとメッキ配線との接続部位であるセカンドワイヤボンドエリア全てが低応力樹脂部で封止されている請求項１記載の発光素子。
前記低応力樹脂部を保持するカップ状構造物が絶縁性基板上に形成されており、このカップ状構造物の内側に、発光チップ、金属ワイヤーおよびセカンドワイヤボンドエリア全てが配置されている請求項１または請求項２に記載の発光素子。
前記カップ状構造物が、樹脂を用いてモールド成形を行うことにより形成されている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光素子。
前記カップ状構造物が、高反射率エポキシ樹脂を用いて形成されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光素子。
前記カップ状構造物の内面が曲面である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発光素子。
前記低応力樹脂部およびカップ状構造物が、使用環境温度よりガラス転移点の高い透光性樹脂を用いたトランスファーモールド成形によって形成された透光性外装モールド樹脂部によって覆われている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発光素子。
前記透光性外装モールド樹脂部のうち、発光チップ上方の部位にレンズが形成されている請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の発光素子。