JP3636079B2 - パッケージ成形体と発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光装置用のパッケージ成形体とそのパッケージ成形体を用いた発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型・薄型化を目的として、表面実装タイプの発光装置がリードタイプの発光装置に代えて多く使用されるようになって来ている。
この面実装タイプの発光装置は、パッケージ成形体の凹部に発光素子チップが設けられ、その発光素子チップを覆うように透光性樹脂を充填することにより構成される。ここで、パッケージ成形体は、正及び負のリード電極が凹部の底面に露出されるように成形樹脂で一体成形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今後面実装タイプの発光装置がより広く使用されるようになると、より厳しい環境条件に耐え得る発光装置が望まれるが、厳しい環境条件における使用を考えると、従来の面実装タイプの発光装置は、凹部に充填された透光性樹脂とパッケージ成形体との密着力が十分でないという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、凹部に充填された透光性樹脂との密着力をより強くできるパッケージ成形体と、凹部に充填された透光性樹脂とパッケージ成形体との密着力をより強くでき、より信頼性の高い面実装タイプの発光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体は、発光素子チップを収納する凹部と正と負のリード電極とを有し、上記凹部の底面において上記正のリード電極と上記負のリード電極とが所定の間隔を隔てて露出するように上記正のリード電極及び上記負のリード電極が成形樹脂の注入により一体成形されてなるパッケージ成形体において、上記正のリード電極又は負のリード電極は、上記凹部の縦軸に対して左右対称の位置に切り込み又は開口部を有すると共に、上記成形樹脂の注入側と反対の主面と端面とが交わる端部にバリが形成されており、上記凹部の底面に、上記正のリード電極と上記負のリード電極の間の他に、上記成形樹脂が露出されてなる少なくとも一対の樹脂露出部が、上記凹部の縦軸に対して左右対称に設けられたことを特徴とする
このように構成されたパッケージ成形体は、発光素子チップを上記凹部に設け、透光性樹脂を上記凹部に充填した時に、凹部の底面において縦軸に対して左右対称に設けられた上記一対の樹脂露出部の樹脂と透光性樹脂とを接合できるので、上記樹脂露出部を設けない場合及び樹脂露出部を左右対称に設けていない場合に比較して、該透光性樹脂とパッケージ成形体との接合強度を強くできる。
これにより、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体は、例えば、気化膨張等に起因する上記透光性樹脂と上記パッケージ成形体との界面の剥離を効果的に防止することができる。
また、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体では、樹脂露出部が、上記凹部の縦軸に対して左右対称に設けられているので発光装置の指向特性を左右対称にできる。
また、この樹脂露出部は正又は負の電極リードに切り込み等を形成してその切り込み等の内部に成形樹脂が充填されているので、正又は負の電極リードと成形樹脂とを強固に固定でき、正又は負の電極リードと成形樹脂との剥離も防止できる。
これにより、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体によれば、指向特性を左右対称にでき、かつ従来例に比較してより厳しい使用環境にも耐えることができる信頼性の高い発光装置を構成できる。
【０００６】
また、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体においては、パッケージ成形体における正及び負の電極リードと成形樹脂とをより強固に固定しかつ透光性樹脂とパッケージ成形体との接合強度をよりいっそう強くするために、上記樹脂露出部は、上記正のリード電極側と上記負のリード電極側とにそれぞれ少なくとも１対設けられることが好ましい。
【０００７】
また、本発明に係る発光装置は、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体と、該パッケージ成形体の上記凹部に設けられた発光素子チップとを備え、該発光素子チップが上記凹部内で透光性樹脂によってモールドされてなる。
このように構成された本発明に係る発光装置は、上記凹部の底面の樹脂露出部の樹脂と透光性樹脂とを接合できるので、該透光性樹脂とパッケージ成形体との接合強度をより強くできる。
これにより、本発明に係る発光装置は、従来例に比較して、より厳しい使用環境にも耐えることができ、信頼性をより高くできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の発光装置について説明する。
本発明に係る実施の形態の発光装置は、以下のように構成される。
本実施の形態の発光装置において、パッケージ成形体１は、例えば図１（ａ）に示すように、正のリード電極２１と負のリード電極２２とが成形樹脂１０によって一体成形されて作製される。
詳細に説明すると、パッケージ成形体１の上面には、発光素子チップ３０を収納する凹部１４が形成され、その凹部１４の底面には、正のリード電極２１と負のリード電極２２とが互いに分離されてそれぞれの一方の主面が露出するように設けられる。
尚、本明細書において、パッケージ成形体１の上面とは、発光素子チップが載置される側の面をいい、下面とは実装基板に対向する面のことをいう。
【０００９】
また、正のリード電極２１の一端と負のリード電極２２の一端とは凹部１４の底部において互いに対向するように設けられ、正のリード電極２１の一端と負のリード電極２２の一端との間には成形樹脂が充填され、凹部１４の底面が形成される。
また、パッケージ成形体１において、正のリード電極２１の他端と負のリード電極２２の他端とは、パッケージ成形体１の端面から突き出すように設けられ、その突き出した部分が図１（ｂ）に示すようにパッケージ成形体１の下面である接合面の内側に折り曲げられて正負の接続端子部が構成される。
【００１０】
ここで、特に本実施の形態の発光装置では、パッケージ成形体１の接合面において、折り曲げられた正のリード電極２１の他端に沿って第１凸部１１が成形樹脂１０と一体で形成され、折り曲げられた負の電極リード２２の他端に沿って第２凸部１２が成形樹脂１０と一体で形成されたことを特徴とし、これにより実施の形態の発光装置を基板上に実装する際のはんだ付け不良を低減している。
また、本実施の形態の発光装置において、第１凸部１１と第２凸部１２は互いに同一形状でかつ断面形状が方形又は台形になるように形成することが好ましい。
さらに、正負の電極リードの実装基板に対向する外表面と第１凸部１１及び第２凸部１２の実装基板の外表面とは、それぞれが実装基板と接触するように、実質的に同一平面上に位置するように構成されることが好ましい。
以上のように構成されたパッケージ成形体１の凹部１４に、発光素子チップが設けられれ、凹部１４内に発光素子チップを覆うように透光性樹脂が充填されて実施の形態の発光装置は構成される。
【００１１】
次に、本実施の形態の発光装置の製造方法について説明する。
（ステップ１）
本製造方法において、ステップ１ではまず、例えば、０．１５ｍｍ厚の鉄入り銅からなる長尺金属板をプレスを用いた打ち抜き加工により各パッケージ成形体の正負のリード電極となる複数の部分を形成する。
ここで、本実施の形態において、プレスの打ち抜き方向（ダイに対してポンチを移動させる方向）は、後述の射出成形において、成形樹脂を流す方向と一致させる。
【００１２】
プレス加工後の長尺金属板の各パッケージ成形体に対応する部分において、正のリード電極２１は、成形後の凹部１４の底面においてその一端面が負のリード電極２２の一端面と対向するように負のリード電極２２とは分離されている。
また、正のリード電極２１には、成形樹脂との結合強度を強くするために、正のリード電極２１の一端面に垂直な中心線を軸とする開口部が形成され、負のリード電極２２には、成形樹脂との結合強度を強くするために、負のリード電極２２の一端面に垂直な中心線を軸とする開口部が形成されている。
この開口部はパッケージ成形体の端部の内側と外側に跨って位置するように設けられ、正と負のリード電極２１，２２と成形樹脂との結合強度を強くするとともに、パッケージ成形体１の端面から突き出した正のリード電極２１と負のリード電極２２とを、パッケージ樹脂に大きな力がかからないように端子構造がＪ−ベンド（Ｂｅｎｄ）構造になるように曲げることができる。
さらに、正のリード電極２１にはその一端面に垂直な中心線に対して左右対称の位置に２つの切り込み又は開口部が形成され、負のリード電極２２にはその一端面に垂直な中心線に対して左右対称の位置に２つの切り込み又は開口部が形成されている。
この正の電極リード及び負の電極リードにおいて左右対称の位置に形成された切り込み又は開口部は、射出成形後にそれぞれ切り込みの先端部分又は開口部が凹部１４の底面に位置するような深さ又は位置に形成される。
ここで、本実施の形態では、正のリード電極２１の一端面に垂直な中心線と負のリード電極２２の一端面に垂直な中心線は互いに一致させ、その中心線が凹部１４の縦軸（本明細書において、凹部１４の直交する２つの軸のうちの上記中心軸と一致させる一方の軸を便宜上、縦軸と称し、他方の軸を横軸と称する。）と一致するように樹脂成形される。
【００１３】
（ステップ２）
ステップ２では、ステップ１で打ち抜き加工した長尺金属板を、Ａｇメッキを施した後、成形金型内にセットして、射出成形により各パッケージ成形体に対応する部分にそれぞれ成形樹脂部１０を形成する。
【００１４】
本実施の形態において、成形樹脂部１０を成形するための成形金型は、
（１）成形樹脂部１０において、ゲートの両側の接合面に峰状の第１凸部１１と第２凸部１２が形成されるように、
（２）成形樹脂部１０において、接合面と反対側の面に、発光素子チップを収納するための凹部１４がパッケージ成形体の縦軸に対して対称に形成されるように、
（３）凹部１４の底面に、互いに分離された正のリード電極２１と負のリード電極２２が露出し、かつ正のリード電極２１と負のリード電極２２の間に成形樹脂が充填されるように、
（４）凹部１４の底面に位置する正のリード電極２１において、凹部１４の縦軸に対して対称に２つの樹脂露出部２１ａが形成され、凹部１４の底面に位置する負のリード電極２２において、凹部１４の縦軸に対して対称に２つの樹脂露出部２２ａが形成されるように、作製される。
【００１５】
また、本実施の形態において、成形金型のゲートは、樹脂がパッケージ成形体１の接合面側から注入されるように接合面における第１凸部１１と第２凸部１２の間の位置に設けられ、成形金型において、プレス加工された長尺金属板は、プレスの打ち抜き方向と成形金型内に樹脂を注入する方向とが一致するように設けられる。
このように、本実施の形態では、パッケージ成形体１を作製する時に、プレスの打ち抜き方向と樹脂を注入する方向を一致させることにより、正及び負のリード電極２１，２２の一端面２１ｅｆ，２２ｅｆにより形成される空間に隙間なく充填することができ、注入される成形樹脂の一方の主面２１ｆ１，２２ｆ１上への流出を阻止することができる。
【００１６】
すなわち、プレス打ち抜き加工において、受側の金型であるダイを正及び負のリード電極２１，２２の一方の表面２１ｆ１，２２ｆ１に接するように長尺金属板２０１をセットし、ポンチを正及び負のリード電極２１，２２の他方の表面２１ｆ２，２２ｆ２側から移動させて打ち抜いているので、正と負のリード電極２１，２２はそれぞれ、他方の主面２１ｆ２，２２ｆ２と一端面２１ｅｆ，２２ｅｆとの交わる端部２１ｅ，２２ｅの内角θが鈍角になる（図４（ａ））。
これにより、図４（ａ）において矢印で示す方向から注入される成形樹脂は、端部２１ｅ，２２ｅにおいて流れが阻害されることがないので、底面１４ｆに対応して形成された成形金型の面と正及び負のリード電極２１，２２の一端面２１ｅｆ，２２ｅｆにより形成される空洞に隙間なく充填することができる。
また、プレス打ち抜き加工において、上述のようにポンチを正及び負のリード電極２１，２２の他方の表面２１ｆ２，２２ｆ２側から移動させて打ち抜いているので、正と負のリード電極２１，２２はそれぞれ、一方の主面２１ｆ１，２２ｆ１と一端面２１ｅｆ，２２ｅｆとの交わる端部にバリ２１ｈ，２２ｈが形成される（図４（ａ））。
このように、一方の主面２１ｆ１，２２ｆ１と一端面２１ｅｆ，２２ｅｆとの交わる端部の内角が鋭角になるように盛りあがったバリ２１ｈ，２２ｈが形成されるので、注入される成形樹脂の一方の主面２１ｆ１，２２ｆ１上への流出を、バリ２１ｈ，２２ｈにより阻止することができ、発光素子のダイボンディング不良及びワイヤボンディング不良を防止できる。
また、本発明において、一端面２１ｅｆ，２２ｅｆにより形成される空洞に注入される樹脂は、その注入された樹脂の上面が一方の主面２１ｆ１，２２ｆ１と略同一平面上に位置するようにすることが好ましい。このようにすると、透光性樹脂４１を形成したときに、その透光性樹脂４１にバリ２１ｈ，２２ｈがくい込むような状態にでき、これにより、透光性樹脂４１とパッケージ成形体１との接合を強くできる。
【００１７】
これに対して、プレスの打ち抜き方向と樹脂を注入する方向を逆にした場合には、図４（ｂ）において矢印で示す方向から注入される成形樹脂は、バリ２１ｈ，２２ｈが形成された端部において樹脂の流れが阻害され、バリ２１ｈ，２２ｈの近傍に空洞２１ｇ，２２ｇが形成され、正負の電極リードと成形樹脂とが剥がれやすくなる等の問題が生じる。
さらに、端部２１ｅ，２２ｅの角θが鈍角になるので、図４（ｂ）において矢印で示す方向から注入される成形樹脂は、凹部の底面において端部２１ｅ，２２ｅから表面２１ｆ２，２２ｆ２上に流出し易くなり、図４（ｂ）に示すように、凹部１４の底面において、正の電極リード２１の表面２１ｆ１上と負の電極リード２２の表面２２ｆ１上とに成形樹脂が流出するという問題があり、ボンディング不良の原因となるという問題がある。
【００１８】
（ステップ３）
ステップ３では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、凹部１４の底面に露出した負のリード電極２２上に、発光素子チップ３０を設け、そのｎ電極３３と負のリード電極２２とをワイヤボンディングにより接続し、ｐ電極３４と正のリード電極２１とをワイヤボンディングにより接続する。
ここで、発光素子チップ３０は、例えば、青色の発光が可能な窒化ガリウム系化合物半導体素子であり、該素子は、例えばサファイア基板３１上にｎ型層、活性層及びｐ型層を含む窒化物半導体層３２が形成され、活性層及びｐ型層の一部を除去して露出させたｎ型層の上にｎ電極３３が形成され、ｐ型層の上にｐ電極３４が形成されてなる。
【００１９】
（ステップ４）
ステップ４では、凹部１４に、発光素子チップ３０を覆うように透光性樹脂４１が充填される。
本実施の形態では、パッケージ成形体１の凹部１４の底面１４ｆに、正のリード電極２１に形成された切り込みの先端部又は開口部を介して成形樹脂が凹部１４の底面１４ｆに露出し、負のリード電極２２に形成された切り込みの先端部又は開口部を介して成形樹脂が凹部１４の底面１４ｆに露出しているので、露出した成形樹脂と透光性樹脂とが強固に接合され、透光性樹脂４１とパッケージ成形体１との接合を強くできる。
特に、本実施の形態においては、凹部１４の底面１４ｆに位置する正のリード電極２１にパッケージの縦軸に対して左右対称に２つの樹脂露出部２１ａが形成され、凹部１４の底面１４ｆに位置する負のリード電極２２にパッケージの縦軸に対して左右対称に２つの樹脂露出部２２ａが形成されているので、左右対称の配置をとらない場合に比較して、透光性樹脂４１とパッケージ成形体１との接合をより強くできる。
また、本実施の形態においては、凹部１４の縦軸に対して左右対称に２つの樹脂露出部２１ａが形成され、凹部１４の縦軸に対して左右対称に２つの樹脂露出部２２ａが形成されているので、左右対称の指向特性が得られる。
【００２０】
（ステップ５）
ステップ５では、個々の素子に分離する。
（ステップ６）
ステップ６では、図１（ｂ）に示すように、パッケージ成形体１の端面から突き出した正のリード電極２１と負のリード電極２２とを、図１（ｂ）に示すようにパッケージ成形体１の接合面の内側に折り曲げて、Ｊ−ベンド（Ｂｅｎｄ）型の正負の接続端子部を構成する。尚、本発明の接続端子部の構造は、Ｊ−ベンド（Ｂｅｎｄ）型に限られるものではなく、ガルウィング型等の他の構造であってもよい。
以上のようなステップで本実施の形態の発光装置は作製される。
【００２１】
以上のようにして作製された実施の形態の発光装置は、図３に示すように、実装基板６０の上に以下のようにして面実装される。
最初に、本実施の形態の発光装置において、接合面における第１凸部１１と第２凸部１２の間に仮固定用の熱硬化性樹脂５２をディスペンサーにより塗布し、実装基板６０上に、正のリード電極２１と正の電極パターン６１とが対向し、負のリード電極２２と負の電極パターン６２とが対向するように、本実施の形態の発光装置を載置する。
次に、棒状ヒーター又はパネルヒーター等により予備加熱を行い、熱硬化性樹脂５２を硬化させることにより仮固定する（予備加熱工程）。
そして、実装基板６０を発光装置が仮固定された面を下にして、その面を加熱溶融した半田浴に浸漬させることにより半田付けを行う。
半田付け後、冷却する。
【００２２】
以上のように構成された実施の形態の発光装置は、パッケージ成形体１の接合面に第１凸部１１と第２凸部１２を設けているので、仮固定用の樹脂５２をディスペンサーにより塗布して実装基板に仮固定したときに、はんだ付け部分に樹脂５２が付着することを防止でき、実装時におけるはんだ付け不良を防止できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体は、上記凹部の底面に、上記正のリード電極と上記負のリード電極の間の他に、上記成形樹脂が露出されてなる少なくとも一対の樹脂露出部を上記凹部の縦軸に対して左右対称に設けられているので、透光性樹脂を上記凹部に充填した時に、凹部の底面において縦軸に対して左右対称に設けられた上記一対の樹脂露出部の樹脂と透光性樹脂とを接合できる。
これにより、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体は、上記樹脂露出部を設けない場合及び樹脂露出部を左右対称に設けていない場合に比較して、該透光性樹脂とパッケージ成形体との接合強度を強くでき、例えば、気化膨張等に起因する上記透光性樹脂と上記パッケージ成形体との界面の剥離を効果的に防止することができる。
また、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体では、樹脂露出部が、上記凹部の縦軸に対して左右対称に設けられているので発光装置の指向特性を左右対称にできる。
また、この樹脂露出部は正又は負の電極リードに切り込み等を形成してその切り込み等の内部に成形樹脂が充填されるので、正又は負の電極リードと成形樹脂とを強固に固定でき、正又は負の電極リードと成形樹脂との剥離も防止できる。
これにより、本発明に係る発光装置用のパッケージ成形体によれば、指向特性を左右対称にでき、かつ従来例に比較してより厳しい使用環境にも耐えることができる信頼性の高い発光装置を構成できる。
【００２４】
また、本発明に係る発光装置は、上記凹部の底面の樹脂露出部の樹脂と透光性樹脂とを接合できるので、従来例に比較して、より厳しい使用環境にも耐えることができ、信頼性をより高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係る実施の形態の発光装置の斜め上方向から見た斜視図であり、（ｂ）は本発明に係る実施の形態の発光装置の斜め下方向から見た斜視図である。
【図２】 （ａ）は、パッケージ成形体の凹部１４に発光素子チップを設け、その凹部１４に透光性樹脂を充填した後の実施の形態の発光装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図３】 本実施の形態の発光装置を基板上に実装したときの断面図である。
【図４】 図１（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…パッケージ成形体、
１０…成形樹脂、
１１…第１凸部、
１２…第２凸部、
１４…凹部、
１４ｆ…底面、
２１…正のリード電極、
２２…負のリード電極、
２１ａ，２２ａ…切り込み、
２１ｂ，２２ｂ…開口部、
３０…発光素子チップ、
４１…透光性樹脂、
５２…仮固定用の樹脂、
６０…実装基板。

Claims (3)

1. 発光素子チップを収納する凹部と正と負のリード電極とを有し、上記凹部の底面において上記正のリード電極と上記負のリード電極とが所定の間隔を隔てて露出するように上記正のリード電極及び上記負のリード電極が成形樹脂の注入により一体成形されてなるパッケージ成形体において、
   上記正のリード電極又は負のリード電極は、上記凹部の縦軸に対して左右対称の位置に切り込み又は開口部を有すると共に、上記成形樹脂の注入側と反対の主面と端面とが交わる端部にバリが形成されており、
   上記凹部の底面に、上記正のリード電極と上記負のリード電極の間の他に、上記成形樹脂が露出されてなる少なくとも一対の樹脂露出部が、上記凹部の縦軸に対して左右対称に設けられたことを特徴とするパッケージ成形体。
2. 上記樹脂露出部は、上記正のリード電極側と上記負のリード電極側とにそれぞれ少なくとも１対設けられた請求項１記載のパッケージ成形体。
3. 請求項１又は２に記載のパッケージ成形体と、該パッケージ成形体の上記凹部に設けられた発光素子チップとを備え、該発光素子チップが上記凹部内で透光性樹脂によってモールドされてなる発光装置。

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