(57)【要約】【課題】長期信頼性の高い発光装置を簡易な製造工程で得る。【解決手段】基板１１の主面上に２つの接続電極１２、１３が形成される。図２（ｂ）に示されるように、円環状のダム材１４を、接続電極１２、１３の一部がその円環の内側に露出するように、基板１１上に仮止めして固定する。次に、図２（ｃ）に示されるように、この状態で例えば６００℃で焼成を行うことにより、ダム材１４を軟化溶融させ、基板１１、接続電極１２、１３と接合させる（焼成工程）。次に、図２（ｄ）に示されるように、ダム材１４における円環の内側において、接続電極１２上に導電性接着剤等を用いてチップ１５を固定する。図２（ｅ）に示されるように、ダム材１４の内側に、液状とされたモールド材１７を注入し、チップ１５やボンディングワイヤ１６がモールド材１７中に埋め込まれた形態とした後に、モールド材１７を固化させる（モールド工程）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を搭載するチップと２つの接続電極とを具備し、前記チップが前記２つの接続電極のうちの一方に搭載され、前記発光素子における２つの極が前記２つの接続電極にそれぞれ接続されてモールド材中に封入され、前記２つの接続電極のそれぞれの一部が前記モールド材から突出した構成を具備する発光装置の製造方法であって、
略同一平面上に前記２つの接続電極を配置し、環状かつ絶縁性のダム材の内側に前記２つの接続電極のそれぞれの一部が露出するように前記ダム材を前記２つの接続電極上に配置した後に焼成することによって、前記２つの接続電極と前記ダム材とを接合する焼成工程と、
前記ダム材の内側における前記２つの接続電極のうちの一方の上に前記チップを搭載し、前記２つの極を前記２つの接続電極にそれぞれ接続するチップ搭載工程と、
前記チップが封入されるように前記ダム材の内側を前記モールド材で埋め込むモールド工程と、
を具備することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記２つの接続電極が主面上に形成された絶縁性の基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板上及び前記２つの接続電極上にガラスペーストをスクリーン印刷することによって前記ダム材を配置することを特徴とする請求項２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記２つの接続電極となる部分がパターンとして設けられた単一のリードフレームを用いて前記焼成工程以降を行い、
前記モールド工程後に、前記リードフレームの一部を切断することによって前記発光装置を得る切断工程を具備することを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記モールド工程前に、
前記リードフレームにおけるパターン間の空隙に絶縁性の密封層を形成することを特徴とする請求項４に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記焼成工程後に、
前記ダム材の内側の表面に反射層を形成することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記モールド材に蛍光材料を混入させることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の発光装置の製造方法によって製造されたことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を実装した発光装置の製造方法、及びこの発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体で構成される発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光素子が使用される際には、これらのチップ片がパッケージに組み込まれた形態とされる。このパッケージにおいては、発光素子に電気的に接続された電極が引き出され、発光素子から発せられる光が高効率で取り出される形態とされる。
【０００３】
こうしたパッケージを用いた発光装置の構造は、例えば特許文献１に記載されている。図５は、この構造の上面図（ａ）及びそのＩ−Ｉ方向の断面図（ｂ）である。この構造においては、基板９１上に接続電極９２、９３が設置され、接続電極９２上に発光ダイオードが形成されたチップ９４が固定される。発光ダイオードの両極（陰極、陽極）のうち一方はチップ９４の下面で導電性接着剤等を用いて接続電極９２に接続され、他方はボンディングワイヤ９５によって接続電極９３に接続される。チップ９４の周囲では、円環状の載置物９６が接着層９７によって基板９１、接続電極９２、９３に固定される。チップ９４を含む載置物９６の内部には、透明なモールド材９８が充填されている。なお、図５（ａ）の平面図においては、モールド材９８の記載は省略されている。
【０００４】
この構成により、発光ダイオードが形成されたチップ９４が基板９１上に固定され、かつ載置物９６の外側から発光ダイオードに電流を流して動作させることができる。また、発光ダイオード（チップ９４）が直接外気に触れることがないため、耐候性が高くなり、長期間にわたり安定した動作を行わせることができる。この際、例えばこの発光ダイオードが青色の発光をする場合に、モールド材９８に黄色の発光をする蛍光材料を混入させておけば、この発光装置から白色の発光を得ることもできる。
【０００５】
図５の構成の発光装置を製造するにあたっては、まず、基板９１上に接続電極９２、９３を設ける。その後に、接着層９７を用いて円環状の載置物９６を接着し、その内部において接続電極９２の上にチップ９４を導電性接着剤等を用いて接合することによって、発光ダイオードの一方の極と接続電極９２とを接続する。また、ボンディングワイヤ９５を用いてチップ９４における発光ダイオードの他方の極と接続電極９３とを接続する。その後、載置物９６の内部に液状のモールド材９８を注入し、これを固化させることによってチップ９４等を封止する。ここで、接着層９７としては、有機系の接着剤や、はんだガラスを用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４４０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、紫外線は有機材料に対して化学反応を発生させることが知られており、青色の光も同様である。このため、接着層９７として有機系の接着剤が使用された場合には、接着層９７にこの光が悪影響を与え、その強度が劣化する場合がある。このため、接着層９７の耐久性が低くなり、この発光装置自身の機械的強度が劣化するために、長期信頼性が乏しくなった。
【０００８】
接着層９７としてはんだガラスを用いる場合には、こうした劣化は生じない。しかしながら、この場合には、はんだガラスを塗布する工程が必要になる。この際、接合箇所以外、例えば載置物９６内部の接続電極９２、９３上におけるはんだガラスを除去することが必要である。このため、製造工程が複雑になった。
【０００９】
すなわち、長期信頼性の高い発光装置を簡易な製造工程で得ることは困難であった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の発光装置の製造方法は、発光素子を搭載するチップと２つの接続電極とを具備し、前記チップが前記２つの接続電極のうちの一方に搭載され、前記発光素子における２つの極が前記２つの接続電極にそれぞれ接続されてモールド材中に封入され、前記２つの接続電極のそれぞれの一部が前記モールド材から突出した構成を具備する発光装置の製造方法であって、略同一平面上に前記２つの接続電極を配置し、環状かつ絶縁性のダム材の内側に前記２つの接続電極のそれぞれの一部が露出するように前記ダム材を前記２つの接続電極上に配置した後に焼成することによって、前記２つの接続電極と前記ダム材とを接合する焼成工程と、前記ダム材の内側における前記２つの接続電極のうちの一方の上に前記チップを搭載し、前記２つの極を前記２つの接続電極にそれぞれ接続するチップ搭載工程と、前記チップが封入されるように前記ダム材の内側を前記モールド材で埋め込むモールド工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記２つの接続電極が主面上に形成された絶縁性の基板を用いることを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記基板上及び前記２つの接続電極上にガラスペーストをスクリーン印刷することによって前記ダム材を配置することを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記２つの接続電極となる部分がパターンとして設けられた単一のリードフレームを用いて前記焼成工程以降を行い、前記モールド工程後に、前記リードフレームの一部を切断することによって前記発光装置を得る切断工程を具備することを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記モールド工程前に、前記リードフレームにおけるパターン間の空隙に絶縁性の密封層を形成することを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記焼成工程後に、前記ダム材の内側の表面に反射層を形成することを特徴とする。
本発明の発光装置の製造方法は、前記モールド材に蛍光材料を混入させることを特徴とする。
本発明の発光装置は、前記発光装置の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上のように構成されているので、長期信頼性の高い発光装置を簡易な製造工程で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光装置の構成を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法の変形例において用いられるリードフレームのパターンを示す上面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法の変形例を示す工程断面図である。
【図５】従来の発光装置の構成を示す上面図（ａ）及びそのＩ−Ｉ方向における断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の発光装置の製造方法により、発光素子が形成されたチップが基板上に搭載された構成の発光装置が製造される。以下、本発明の実施の形態となる発光装置の製造方法につき説明する。図１は、この製造方法によって製造された発光装置の上面図であり、図２は、その製造方法を示す工程断面図（図１中のＡ−Ａ方向における断面）である。
【００１５】
この製造方法においては、まず図２（ａ）に示されるように、基板１１の主面上に２つの接続電極１２、１３が形成される。基板１１としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等で構成された絶縁性のセラミック基板を用いることができる。その厚さは、充分な機械的強度が得られる程度であり、例えば０．５ｍｍ以上とする。接続電極１２、１３は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができ、印刷やスパッタリング等によって、基板１１上に成膜、パターニングすることができる。その厚さは、充分に低い電気抵抗をもち、かつこの上にワイヤボンディングを施せる程度とし、例えば２μｍ以上である。なお、図２では、１個の発光装置に対応する箇所のみについて示しているが、実際には、共通とされた基板１１上に図２（ａ）の構成で接続電極１２、１３が設置された構成が多数配列して設けられ、複数の発光装置が共通の基板１１を用いて製造される。
【００１６】
次に、図２（ｂ）に示されるように、円環状のダム材１４を、接続電極１２、１３の一部がその円環の内側に露出するように、基板１１上に仮止めして固定する（焼成前工程）。ダム材１４は、高温で軟化して基板１１や接続電極１２、１３に接合可能であり絶縁性の材料である、例えばガラス材で構成される。例えば、その高さを１ｍｍ、円環の外径を３ｍｍ、内径を２ｍｍ程度とすることができる。仮止めは、例えばガラスペーストを部分的にポッティングして行うことができる。
【００１７】
次に、図２（ｃ）に示されるように、この状態で例えば６００℃で焼成を行うことにより、ダム材１４を軟化溶融させ、基板１１、接続電極１２、１３と接合させる（焼成工程）。この工程により、ダム材１４の形状は焼成前から変化するが、ガラス材料の粘度は高いために、円環型の形状は維持される。また、焼成後のその高さは０．５ｍｍ程度、円環を構成する線幅も０．５ｍｍ程度とすることが好ましいが、これは、焼成時間や温度を適宜調整することによって可能である。
【００１８】
次に、図２（ｄ）に示されるように、ダム材１４における円環の内側において、接続電極１２上に導電性接着剤等を用いてチップ１５を固定する（チップ搭載工程）。チップ１５は半導体で構成され、発光ダイオードが形成されている。その大きさは、例えば０．４ｍｍ角で高さが０．２ｍｍ程度であり、半導体ウェハを切り出すことによって得られる。発光ダイオードは、順方向の通電を２つの電極（陰極、陽極）間に行うことによって発光し、このうちの一方の極は、導電性接着剤を介して接続電極１２に電気的に接続される。また、他方の極は、チップ１５の上面に形成されたボンディングパッドに接続されている。このボンディングパッドと接続電極１３とをその両端としてボンディングワイヤ１６が接続される。ボンディングワイヤ１６は、例えば２５μｍφの金線であり、その接続は超音波接合等によってなされる。この構成により、発光ダイオードが順方向となるように接続電極１２と接続電極１３間に電圧を印加すれば、チップ１５中の発光ダイオードを発光させることができる。
【００１９】
次に、図２（ｅ）に示されるように、ダム材１４の内側に、液状とされたモールド材１７を注入し、チップ１５やボンディングワイヤ１６がモールド材１７中に埋め込まれた形態とした後に、モールド材１７を固化させる（モールド工程）。モールド材１７としては、発光ダイオードが発する光に対して透明な、例えばシリコーン樹脂等を用いることができる。同一の基板１１を用いて複数の発光素子を形成する場合には、図２（ｅ）の形態とした後で基板１１を切断して分割すれば、複数の発光素子が得られる。なお、図１に示された上面図においては、モールド材１７の記載は省略されている。
【００２０】
上記の製造方法によれば、モールド材１７から接続電極１２、１３のそれぞれの一部が突出した形態の発光装置を得ることができる。ここで、接着層をダム材１４と別に設けることなしに、ダム材１４を基板１１、接続電極１２、１３に接合することができる。従って、有機系の接着剤を接着層として用いた場合のように、発光ダイオードからの発光によってダム材１４と接続電極１２、１３、基板１１との接合強度が劣化することはない。また、ガラスはんだを塗布して接着層とする場合のように、製造工程が複雑になることはない。このため、簡易な製造工程で長期信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００２１】
また、一般に、接着剤を接着層に用いる場合には、接着層が薄い方が高い機械的強度が得られる。これに対し、図５に示された従来の構造の場合、載置物９６の下面が平坦である場合、接着層９７は、接続電極９２、９３の厚さの分だけ基板９１上において厚くなる。このため、充分な機械的強度を得ることは困難である。これに対して、上記の製造方法によれば、ダム材１４は焼成時に軟化して基板１１及び接続電極１２、１３に密着し、高い機械的強度が得られる。
【００２２】
なお、青色光を吸収して黄色光を発する蛍光材料（例えばＹＡＧ系蛍光材料）をモールド材１７に混入させることにより、発光装置全体としては青色と黄色の発光が同時に得られる。これによって疑似白色の発光を得ることも可能である。
【００２３】
また、ダム材１４の材料としては、焼成工程で軟化して基板１１及び接続電極１２、１３と接合可能なガラス材料が使用可能であり、鉛添加ガラスも鉛無添加ガラスのいずれも使用することができる。ここで、この材料が発光に対して透明である場合には、発光ダイオードからの発光は、モールド材１７を通して図２（ｅ）中の上方向、及びモールド材１７とダム材１４を通して水平方向に発せられる。一方、ダム材１４の材料が透明でない場合には、円環状のダム材１４の内面（モールド材１７が設けられた側の面）に高反射材料（例えば絶縁性白色レジスト等）をコーティングすることにより、この面を反射層とすることができ、水平方向に発せられた光を上方向に向けて反射させることができる。これにより、上方向に発せられる光の強度を高めることができ、指向性の高い発光装置が得られる。このコーティングは、焼成工程の後でかつモールド工程の前に行うことが可能である。このコーティングは、塗布や蒸着等によって行うことができる。
【００２４】
また、ダム材１４の材料としては、固体化したガラスを用いる必要はない。環状で定形性を保てる任意の材料を使用することができ、例えばガラスペーストあるいはガラスペーストと溶剤との混合物を用いることも可能である。この場合、図２（ｂ）における焼成前工程は、ガラスペーストと溶剤との混合物をスクリーン印刷してパターニングすることによって行われる。焼成工程において、このガラスペーストは焼結して充分な機械的強度をもつガラス材料となる。この場合には、円環状のダム材１４を別途準備することが不要となるため、製造工程がより簡略化される。
【００２５】
また、ダム材１４は、図１に示されるような円環状であるとしたが、平面視において閉じた形状であり、その内部に２つの接続電極におけるそれぞれの一部を露出させることのできる形状（環状）であれば、３角形や４角形等、任意の形状を用いることができる。ガラスでダム材を構成する場合にはこうした形状を成型によって容易に得ることが可能であり、ダム材をガラスペーストで構成する場合にはスクリーン印刷によってこのパターンを得ることは容易である。
【００２６】
また、上記の例では、接続電極を共に基板上面に形成する構成としたが、例えば、これを基板の下面に形成することも可能である。この場合には、基板に直接チップを搭載し、基板に設けたスルーホールを通して下面にある接続電極との電気的接続をとることが可能である。
【００２７】
なお、図１に示された製造方法においては、絶縁性の基板１１が用いられていたが、これを用いない構成とすることも可能である。図３は、この場合の製造方法において用いられるリードフレーム１００のパターンを示す平面図であり、図４は、この場合の製造方法を示す工程断面図である。
【００２８】
このリードフレーム１００においては、３個の発光装置における接続電極１２と１３の組となる部分が並んで形成されたものがパターンとして形成され、金属板として一体化されている。その材質は、充分な機械的強度がありかつ電気的効率の低い銅や銅合金が好ましく用いられる。図３においては、各発光装置に対応してダム材１４が配置されるべき位置が点線で示されている。接続電極１２と１３となるパターンは、略同一平面上に形成されている。ダム材１４と接するこのパターンの一部が後で切り離されることにより、接続電極１２、１３となる。この場合には、接続電極１２、１３自身が支持基板となるため、充分な機械的強度を保てる厚さとする。例えばその厚さは１５０μｍ以上とすることが好ましい。図３の構成のリードフレーム１００は、この厚さの金属板を例えばプレス加工することによって得られる。
【００２９】
このリードフレーム１００を用いれば、図４（ａ）に示されるように、絶縁性の基板１１を別途設けることなしに、ダム材１４を配置することができる（焼成前工程）。その後、このリードフレーム１００ごと、焼成工程（図４（ｂ））を行うことができる。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示されるように、この構造において下面に形成されている隙間（リードフレーム１００中のパターン間の空隙）を絶縁性の密封層１８で埋めることにより、下面はシールドされる。密封層１８としては、例えばシリコーン系等の材料を使用することができる。
【００３１】
その後、図４（ｄ）に示されるように、チップ搭載工程（図２（ｄ）と同様）を行った後に、図４（ｅ）に示されるように、モールド工程（図２（ｅ）と同様）を行う。モールド工程において、図２（ｅ）においては基板１１によって下面が密封されていたのに対し、この場合には密封層１８によって密封されているために、液状のモールド材１７をダム材１４の内部に注入することができる。なお、密封層１８の形成はモールド工程の前に行えば充分であり、チップ搭載工程の後で行ってもよい。
【００３２】
最後に、図４（ｆ）に示されるように、リードフレーム１００の一部を切断することにより、接続電極１２、１３の形態とする（切断工程）。これにより、接続電極１２、１３が得られると同時に、個々の発光装置が分離される。
【００３３】
この製造方法によれば、高価なセラミックで構成された基板１１を用いず、安価なリードフレーム１００のみを用いることにより、発光装置を得ることができる。この際、ダム材１４と接続電極１２、１３（リードフレーム１００）との接合は、図１の例と同様に行われるため、最終的に得られる発光装置においては、ダム材１４と接続電極１２、１３によって充分な機械的強度が得られる。密封層１８として有機系の材料が使用される場合には、発光ダイオードからの発光によってこれが劣化することはあるが、密封層１８は、モールド工程において液状のモールド材１７を封止するためだけに用いられ、これが劣化したとしても、発光装置全体の機械的強度には大きく影響しない。
【００３４】
従って、図４に示された製造方法によれば、長期信頼性の高い発光装置を簡易な製造工程で、より安価に製造することができる。
【００３５】
この他にも、例えばモールド工程を平面上で行う等、各種の方法を用いることによって、リードフレーム１００を用いて発光装置を製造することが可能である。すなわち、基板１１を用いない場合でも、２つの接続電極を略同一平面上に設置した構成とすれば、同様に発光装置を製造することが可能である。
【００３６】
なお、上記の例では、発光素子として発光ダイオードを使用した例につき記載したが、レーザーダイオード等を使用することも可能である。また、内部に２つ以上の発光素子を同時に設けることも可能であり、接続電極の数も、これに応じて適宜設定することができる。また、２つの電極を上下にそれぞれ設けた構成のチップを用いた場合につき記載したが、上面に２つの電極を共に設けたチップを用いた場合でも、同様の構成を用いることができることも明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１１、９１  基板
１２、１３、９２、９３  接続電極
１４  ダム材
１５、９４  チップ
１６、９５  ボンディングワイヤ
１７、９８  モールド材
１８  密封層
９６  載置物
９７  接着層
１００  リードフレーム
【図１】
2012019082.tif 000003
【図２】
2012019082.tif 000004
【図３】
2012019082.tif 000005
【図４】
2012019082.tif 000006
【図５】
2012019082.tif 000007