(57)【要約】      （修正有）【課題】熱抵抗が低減され、実装部材の表面に対して垂直上方及び水平方向へ光を放出可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光素子と、前記発光素子が接着されたダイパッド部を一方の端部に有する第１のリードと、一方の端部が前記第１のリードの前記一方の端部と対向する第２のリードと、底面に前記ダイパッド部の少なくとも一部が露出し前記発光素子からの放出光を上方に放出可能な凹部と、を有し、前記第１のリードの他方の端部と前記第２のリードの他方の端部とが互いに反対方向にそれぞれ突出するように埋め込まれた樹脂成型体と、を備え、前記ダイパッド部の露出した前記側面の前記少なくとも一部は、前記第１のリードの前記他方の端部の側面及び前記第２のリードの前記他方の端部の側面と略同一となる第１の平面上にある。【選択図】図１
2010003743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が接着されたダイパッド部を一方の端部に有する第１のリードと、
一方の端部が前記第１のリードの前記一方の端部と対向する第２のリードと、
底面に前記ダイパッド部の少なくとも一部が露出し前記発光素子からの放出光を上方に放出可能な凹部と、前記第１リードの下面の少なくとも一部と前記第２のリードの下面の少なくとも一部とが露出した下面と、前記ダイパッド部の側面の少なくとも一部が露出した側面と、を有し、前記第１のリードの他方の端部と前記第２のリードの他方の端部とが互いに反対方向にそれぞれ突出するように埋め込まれた樹脂成型体と、
を備え、
前記ダイパッド部の露出した前記側面の前記少なくとも一部は、前記第１のリードの前記他方の端部の側面及び前記第２のリードの前記他方の端部の側面と略同一となる第１の平面上にあることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記樹脂成型体の前記側面は、前記樹脂成型体の前記下面から上面まで延在する凸部を有し、
前記凸部の表面は、前記第１の平面上にあることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記ダイパッド部の前記側面の前記少なくとも一部は、前記凸部の非形成領域となる前記樹脂成型体の前記側面から突出していることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のリードが併設された方向における前記凹部の開口端の長さは、前記併設された方向に対して垂直な方向における前記凹部の開口端の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
前記ダイパッド部の上面に、前記放出光の一部を上方に反射可能な内面を有する凹部が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用を含む照明装置、画像表示装置のバックライト光源、インジケータなどの用途には、可視光波長範囲の光を放出可能な半導体発光装置が用いられる。この場合、表面実装型とすると、基板のような実装部材に高密度実装するのが容易となる。
【０００３】
例えば画像表示装置のバックライト光源に用いる場合、表示画面が上方を向くように表示板は導光板の上に配置される。実装部材の表面に沿って光を導光板の側方から入射するためには、発光装置の光取り出し面を導光板の側面と対向するするように配置するとよい。この場合、実装基板に取り付けられた発光装置は、その側面が光取り出し面となるのでサイドビュー型発光装置と呼ばれることもある。
【０００４】
他方、通常の発光装置では、取り付け面に対して発光装置の上面を光取り出し面とする。もし、発光装置の下面及び一側面を実装部材に取り付けることが可能な構造とすると、実装部材の上方及び側方のいずれにも光を放出可能とでき、使いやすくなり且つ部品の共通化が容易となる。
【０００５】
マザーボードに対して上向きにも横向きにも実装可能な発光ダイオードに関する技術開示例がある（特許文献１）。この技術開示例では、リードフレームを曲げ加工し、樹脂の外側面、樹脂凹部の底面及び内側面にリードを露出させ、放熱性、生産性に優れた発光ダイオードが提供される。
しかしながら、この技術開示例を用いても、放熱性が十分とは言えず高電流動作には限界がある。また、曲げ加工によりリードフレームの製造工程が複雑となり、量産性が十分とは言えない。
【特許文献１】特開２００４−３３５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱抵抗が低減され、実装部材の表面に対して垂直上方及び水平方向へ光を放出可能な発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、発光素子と、前記発光素子が接着されたダイパッド部を一方の端部に有する第１のリードと、一方の端部が前記第１のリードの前記一方の端部と対向する第２のリードと、底面に前記ダイパッド部の少なくとも一部が露出し前記発光素子からの放出光を上方に放出可能な凹部と、前記第１リードの下面の少なくとも一部と前記第２のリードの下面の少なくとも一部とが露出した下面と、前記ダイパッド部の側面の少なくとも一部が露出した側面と、を有し、前記第１のリードの他方の端部と前記第２のリードの他方の端部とが互いに反対方向にそれぞれ突出するように埋め込まれた樹脂成型体と、を備え、前記ダイパッド部の露出した前記側面の前記少なくとも一部は、前記第１のリードの前記他方の端部の側面及び前記第２のリードの前記他方の端部の側面と略同一となる第１の平面上にあることを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
熱抵抗が低減され、実装部材の表面に対して垂直上方及び水平方向へ光を放出可能な発光装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図１（ａ）は斜め上方からの斜視図、図１（ｂ）は斜め下方からの斜視図である。なお、本図は樹脂封止工程前の状態を表している。
【００１０】
第１のリード２１及び第２のリード２２が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などからなる（樹脂）成型体３０に埋め込まれており、第１のリード２１は成型体３０から突出した端部２１ｃを有しており、第２のリード２２は成型体３０から突出した端部２２ｃを有している。端部２１ｃ及び２２ｃは、略同一直線上にあり、且つ互いに反対方向に突出している。
【００１１】
成型体３０は凹部３０ｂを有しており、凹部３０ｂの底面には、第１のリード２１及び第２のリード２２の上面がそれぞれ露出している。凹部３０ｂ内の第１のリード２１の露出面には半導体からなる発光素子１２が接着されている。
【００１２】
成型体３０の側面側では、第１のリード２１の端部２１ｃの側面２１ｄと、第２のリード２２の端部２２ｃの側面２２ｄと、第１のリード２１の発光素子１２を接着するダイパッド部の側面２１ｂと、は、第１の平面を構成しているので実装部材の表面に取り付けするのが容易である。
【００１３】
また、第１のリード２１の下面２１ｅと、第２のリード２２の下面２２ｅと、は、成型体３０の下面３０ｅにおいて露出し、且つ略同一の平面にあるので実装部材の表面に密着するように取り付け可能である。
【００１４】
図２は、本実施形態をより詳細に説明する模式図である。すなわち、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）Ａ−Ａ線に沿った部分断面図、図２（ｃ）は底面図、図２（ｄ）は側面図、図２（ｅ）はリードフレームの平面図、図２（ｆ）はＢ−Ｂ線に沿ったリードフレームの断面図である。
【００１５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に表すように、第１のリード２１の一方の端部２１ｆと、第２のリード２２の一方の端部２２ｆと、は、成型体３０を挟んで対向している。また第１のリード２１の他方の端部２１ｃは成型体３０から突出しているが、第２のリード２２の他方の端部２２ｃも成型体３０から突出している。端部２１ｃ、２２ｃは、先端部が突出しており、実装部材の導電部と接続することが容易である。
【００１６】
成型体３０は、凹部３０bを有している。凹部３０ｂの底面には、発光素子１２のダイパッド部２１ａを含む第１のリード２１の上面の一部と、ワイヤボンディング領域を含む第２のリード２２の上面の一部と、が露出している。半導体からなる発光素子１２とボンディングワイヤ１４とを覆うように、凹部３０ｂ内にはシリコーンなどからなる封止樹脂１６が充填される。
【００１７】
この場合、封止樹脂１６に蛍光体を混合配置すると発光素子１２からの放出光と、蛍光体による波長変換光との混合光として、例えば白色光などを得ることができる。凹部３０ｂの開口端３０ｄは、封止樹脂１６の表面と略一致し光取り出し側となる。
【００１８】
発光装置１０をバックライト光源などに用いる場合、凹部３０ｂの開口端３０ｄは、第１及び第２のリード２１、２２が併設されたの方向の長さが、併設された方向に対して垂直な方向の長さよりも大きいことが好ましい。この場合、例えば、リードの延在する方向の長さＬを３〜５ｍｍ、これと垂直な方向の幅Ｗを０．５〜２ｍｍ、高さＨを０．５〜１．５ｍｍ、などとすることができる。もちろん、開口端３０ｄの形状はこれらに限定されるものではなく、用途に合わせて自由に設計可能である。
【００１９】
図２（ｃ）のように、発光装置１０の下面は、成型体３０の下面３０ｅに、第１のリード２１の下面２１ｅと、第２のリード２２の下面２２ｅと、が露出しており、且つ略同一平面となっている。このため、実装部材の表面との間で半田材を挟んで密着するように接着することができる。半導体発光素子１２のダイパッド部２１ａの下面を実装部材表面の導電部と半田付けなどにより接着すると、放熱経路を短くし熱抵抗を低減できる。
【００２０】
また、リードフレームは、図２（ｅ）のように多数個取りとすると量産性を高めることができる。リードフレームの材質を銅系合金とすると、熱抵抗をより低減できる。また、リードフレームを厚くすると熱抵抗をさらに低減できるが、打ち抜き部分の間隔ＤＧＡＰを広げることが必要となる。このため、リードフレーム厚さを、例えば０．１５〜０．４ｍｍの範囲とすることが好ましく、０．２〜０．３ｍｍの範囲とするとより好ましい。なお、樹脂により埋め込まれるリードフレーム領域に切り欠き部２１ｈを設けると、リードフレームと樹脂成型体３０との間の「食いつき」により、接合強度を高めることができるので好ましい。
【００２１】
他方、リードフレームのプレス面が成型体３０の下面３０ｅ側に露出するようにすると、互いに対向する２つのリードの端部が、例えば２１ｊ、２１ｋのようにプレス面の反対面に突出するので、露出面側へのリードの突出を抑制して実装部材との密着性を高めることが容易となる。  
【００２２】
図３は、本実施形態にかかる発光装置の製造方法のフローチャートである。
まず、リードフレームに、例えばＮｉ／Ｐｄ／Ａｕをこの順序に積層したコーティングを施す。このコーティングにより、リードフレーム表面の反射率を高めると共に、端部２１ｃ、２２ｃ、及びダイパッド部２１ａの露出面２１ｂの半田接合強度を高めることが容易となる。光反射率を高めたい領域に、さらにＡｇ選択メッキなどを行うと、発光素子１２の近傍において放出光を上方に向けて反射し、光取り出し効率を高めることが容易となる。
【００２３】
まず、図２（ｅ）及び図２（ｆ）に表すリードフレームを、例えば熱可塑性樹脂を用いてインサート成型する（Ｓ１００）。例えば熱可塑性樹脂のガラス転移温度が略１００℃の場合、金型温度を略１３０℃とする。熱可塑性樹脂としては、例えばポリフタルアミド（ＰＰＡ）などのナイロン系樹脂を用いることができる。なお、熱可塑性樹脂に、例えばチタン酸カリウムの粉末を混合すると、凹部３０ｂの側壁及び底面において、反射率を高めることができる。
【００２４】
このように、チタン酸カリウムなどを混合した熱可塑性樹脂の熱膨張率は、リードフレームの熱膨張率に近づけることができ、例えば２６０℃の半田リフロー工程の温度においてもリードと樹脂成型体との密着性を保つことが容易である。また、熱可塑性樹脂の塑性変形を生じる耐熱温度は、半田リフロー工程に耐えるように略３００℃とすることができる。
【００２５】
第１のリード２１のダイパッド部２１ａに、導電性接着剤などを用いて発光素子１２を接着する（Ｓ１０２）。導電性接着剤を硬化したのちワイヤボンディングを行う（Ｓ１０４）。
【００２６】
成型体３０の凹部３０ｂに液状封止樹脂１６を充填、且つ硬化する（Ｓ１０６）。白色光を得たい場合、液状封止樹脂１６に蛍光体を分散する。例えば、発光素子１２の放出光の波長を青色光とする場合、珪酸塩系黄色蛍光体を液状封止樹脂１６に混合し凹部３０ｂ内に塗布すればよい。
【００２７】
続いて、図２（ｅ）のＣ１−Ｃ１線、及びＣ２−Ｃ２線に沿ってリードフレームをそれぞれ切断し、個々の発光装置１０に分離する（Ｓ１０８）。なお、インサート成型工程は、発光素子１０のマウント工程のあとであっても良い。また、樹脂に熱硬化性樹脂を用いると、約２００℃の熱硬化後の変形を抑制することが容易である。
【００２８】
通常、ＳＭＤ（surface  mounted  device）構造の側面発光型発光装置では、リードフレームを曲げ加工する場合が多い。曲げ加工を容易にするにはリードフレームの厚さは薄いほうがよいが、これは熱抵抗を増大するので好ましくない。これに対して本実施形態の製造方法では、リードフレームの曲げ加工を殆ど必要としないので組立プロセスを簡素化でき、量産性に富んだ発光装置の製造方法が提供される。また、リードフレームの厚さを大きくして熱抵抗を低減することが容易である。
【００２９】
図４は、本実施形態にかかる発光装置を実装部材に取り付けた状態を表す模式図である。すなわち、図４（ａ）は側面発光型として画像表示装置のバックライト光源に用いた場合、図４（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って光取り出し側を見た図である。また図４（ｃ）は上面発光型として用いた場合の第１のリード２１側からみた図、図４（ｄ）はＥ−Ｅ線に沿って側面側を見た図である。
【００３０】
図４（ａ）において、本実施形態にかかる発光装置１０は、基板６０ｂの表面に導電部６０ａが設けられた実装部材６０の上にリフロー工程などにより半田付けされている。他方、画像表示装置５０は、液晶などからなる表示部５０ａ、光を表示部５０ａに導く導光板５０ｂ、及び半導体発光装置１０からの下向きの放出光を表示部５０ａに向けて上方に反射する反射板５０ｃ、を有しており、実装部材６０上に、導光板５０ｂの側面が、発光装置１０の開口端３０ｄと略対向するように配置されている。
【００３１】
図２に表すように、成型体３０の側面３０ａに露出した第１のリード２１のダイパッド部２１ａの側面２１ｂと、成型体３０から突出した第１のリード２１の端部２１ｃの側面２１ｄと、成型体３０から突出した第２のリード２２の端部２２ｃの側面２２ｄと、は、第１の平面４０を構成している。このため、図４（ａ）及び図４（ｂ）のように、側面２１ｂ、側面２１ｄ、及び側面２２ｄ、を、実装部材６０の表面の導電部６０ａと、半田材６４を用いてそれぞれ接着することができる。この場合、端部２１ｃ、２２ｃは、その側面を含む２つ以上の面を覆うようにそれぞれ半田付けすることができる。例えば、３つの面で半田付けすると接合強度を高めることが容易である。
【００３２】
また、ダイパッド部２１ａは、少なくとも側面２１ｂが実装部材６０の導電部６０ａと半田材６４により接着できるので、熱抵抗を２００℃／Ｗよりも低くすることが容易であり、例えば１１０℃／Ｗとすることもできる。もし、ダイパッド部２１ａの下面または側面を半田付けしないと放熱性の改善が困難であり、熱抵抗は、例えば３５０〜５００℃／Ｗと高くなる。このため、発光装置１０の動作電流を２０ｍＡ以上とすることが困難であり、輝度を高めることは容易ではない。これに対して、本実施形態では放熱性の改善により、動作電流を４０ｍＡ以上とすることが可能であり、輝度を高めることが容易となる。
【００３３】
なお、ダイパッド部２１ａの側面２１ｂを、成型体３０の側面３０ａから突出させてもよいが、実装部材６０に対して端部２１ｃ、２２ｃの２つの側面２１ｄ、２２ｄ、及び２１ｂのように線上の３点で接着且つ支持することなり、光軸１１を水平方向に精度良く保つことが困難である。これに対して、側面２１ｂを突出させず成型体３０の側面３０ａが第１の平面上になるようにすると、実装部材６０の表面に対する第４の支持点となり、放出光Ｇの光軸１１を実装部材６０の表面に対して略平行方向に精度良く合わせることが容易となる。
【００３４】
バックライト光源として用いる場合、画像のサイズに応じて複数の発光装置１０が配列される。この場合、開口端３０ｄの長さがＬである方向を導光板５０ｂの側面に略平行に対向させると発光装置１０の数を低減することができる。
【００３５】
もし、放出光Ｇを導光板５０ｂの側面に精度良く入射しないと表示部５０ａなどにおいて、輝度を均一に保つことが困難となる。これに対して本実施形態にかかる発光装置１０を用いれば、実装部材６０に精度良く半田付けすることが容易であり、輝度ムラが低減された画像表示装置５０が可能となる。
【００３６】
また、上面発光型として使用する図４（ｃ）において、成型体３０の下面３０ｅには第１のリード２１の下面２１ｅと、第２のリード２２の下面２２ｅと、が露出している。第１のリード２１及び第２のリード２２は、下面２１ｅ，２２ｅの他、垂直側面でも半田付けが容易であり、接合強度を高めることができる。
【００３７】
さらに、図４（ｃ）及び図４（ｄ）のように、発光素子１２のダイパッド部２１ａから、実装部材６０の導電部６０ａへの放熱経路を短くし、例えば２００℃／Ｗ以下の熱抵抗とでき、動作電流を４０ｍＡ以上とすることが容易になる。
【００３８】
さらに、発光装置１０の下面には略平坦な第１及び第２のリード２１、２２が露出しているので、光軸１１を実装部材６０の表面に対して略垂直とすることが容易である。このようにして、光軸１１を垂直方向に精度良く向けた上面発光型の発光装置１０が提供される。
このようにして、実装部材の上方及び側方のいずれにも光を放出可能とできるので、使いやすく且つ部品の共通化が容易な発光装置が提供される。
【００３９】
図５は、第２の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。
成型体３０の側面３０ａは、第１のリード２１の側面２１ｂの近傍で切り欠き部３０ｃを有している。ダイパッド部２１ａの一部がこの切り欠き部３０ｃから突出している。このように突出部があると、上面発光型及び側面発光型のいずれに用いる場合にも、ダイパッド部２１ａの上面、側面、及び下面、を包み込むように半田付けができるので接合強度を増すことができる。
【００４０】
なお、図５（ａ）に表すように、上方から見て切り欠き部３０ｃの両外側には、第１の平面４０上にある側面３０ａがあるために、側面発光型として取り付ける場合、実装部材６０の表面に対して５点支持となるので、光軸を精度良く水平方向に保つことができる。
【００４１】
図６は、第３の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った部分断面図、図６（ｃ）は側面図、図６（ｄ）はリードフレームの平面図、図６（ｅ) はＢ−Ｂ線に沿ったリードフレームの断面図である。
【００４２】
本実施形態では、例えばプレス加工により第１のリード２１に凹部２１ｍを形成し、その底面に発光素子１２を接着する。凹部２１ｍの側壁は放出光の反射面として作用し上方への光を強める。凹部２１ｍを設けるために、第１のリード２１の厚さを大きく、例えば０．２５〜０．４ｍｍなどとする。このようにすると熱抵抗の低減が容易となる。
【００４３】
樹脂成型体３０及びその凹部３０ｂに充填される封止樹脂１６は、ＵＶ〜可視光を吸収して変色することがある。このため、光強度が高い発光素子１２の近傍においてその放出光を上方に向けて反射し、外部への光取り出し効率を高めることが好ましい。本実施形態により、第１のリード２１の凹部２１ｍの内面をＡｇメッキなどによる光反射面とし光取り出し効率を高め、且つ樹脂の変色を抑制することが容易となる。このようにして、高輝度発光装置が提供される。
【００４４】
発光素子１２は、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＮ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料を用いたＵＶ〜緑色光を放出可能なもの、またはＩｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料を用いた可視〜赤外光を放出可能なもの、などとすることができる。
【００４５】
このように第１乃至第３の実施形態によれば、熱抵抗が低減され、実装部材の表面に対して垂直上方及び水平方向へ光を放出可能な発光装置が提供される。本実施形態にかかる発光装置は、車載用を含む照明装置、画像表示装置のバックライト光源、インジケータなどの用途に用いることができる。
【００４６】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成する発光素子、成型体、樹脂、リードフレームの形状、材質、サイズ、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態にかかる発光装置の模式図
【図２】本実施形態をより詳細に説明する模式図
【図３】製造方法のフローチャート
【図４】実装部材に取り付けた状態を表す模式図
【図５】第２の実施形態にかかる発光装置の模式図
【図６】第３の実施形態にかかる発光装置の模式図
【符号の説明】
【００４８】
１０  発光装置、１２  発光素子、２１  第１のリード、２１ａ  ダイパッド部、２１ｂ  側面、２１ｃ  端部、２１ｄ  側面、２１ｅ  下面、２１ｍ  凹部、２２  第２のリード、２２ｃ  端部、２２ｄ  側面、２２ｅ  下面、３０  成型体、３０ａ  側面、３０ｂ  凹部、４０  第１の平面
【図１】
2010003743.tif 000003
【図２】
2010003743.tif 000004
【図３】
2010003743.tif 000005
【図４】
2010003743.tif 000006
【図５】
2010003743.tif 000007
【図６】
2010003743.tif 000008