JP2009088520A - 発光素子パッケージの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】モールディング部材をトランスファモールディング手法で設ける際、該モールディング部材内にガスが混入することを防止し、ボイドの生成を防止することができる発光素子パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】上面、外周面及び該外周面で囲まれた凹面を有する下面から成り、該上面から該下面へ延びた排出口を有するモールドダイを準備するステップと、発光部が設けられたベースを準備するステップと、該発光部が設けられた領域を除いた残り領域のベースに注入口を設けるステップと、該発光部の上側に該モールドダイを位置させるステップと、該モールドダイの注入口にモールディング物質を注入してモールド部材を設けるステップと、該モールドダイを取り除くステップと、を含む。
【選択図】 図4

Description

本発明は、発光素子パッケージの製造方法に関するものであって、より詳細には、パッケージ上にレンズ状モールディング部材を設けるための発光素子パッケージの製造方法に関するものである。
一般に、発光素子は発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を搭載したパッケージと、一定の指向角内で光放出効率を増加させるために該発光ダイオードを覆うレンズとから構成される。このようなレンズは、予め鋳造などにより製造された後、パッケージ上に接着剤で結合されるが、レンズとパッケージとの結合力が弱く、空気に露出されている状態で結合作業が行われるため、ボイド(void)が発生してしまうという問題がある。
そこで、最近ではエポキシまたはシリコン樹脂を用いて、パッケージ上にレンズ状にモールディング部材を設けるトランスファモールディング手法が使われている。
これらの樹脂を用いてモールディング部材を設けるトランスファモールディング手法は、特許文献1に「SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME」という名称でカマダ(kamada)により示されている。
以下、図1を参照して、カマダが示したモールディング部材の形成方法について詳細に説明する。
図1は、従来技術によるモールディング部材形成方法を説明するための工程断面図である。同図のように、まず金属プレートを穿孔し、金属リード(図示せず)、空気排出フレーム303及び注入フレーム305を有するリードフレームを設ける。ここで、リードフレームは、プレス工程を用いて金属リードの各端部が空気排出フレーム303、注入フレーム305の下に位置するようにする。
次に、射出成形によりパッケージ支持部(パッケージ本体)304が設けられる。ここで、パッケージ本体304は、ヒートシンク302と前記リードフレームとを鋳型(die)内にモールドが挿入されて設けられる。前記パッケージ本体304は、金属リードの各端部及びヒートシンク302を露出させるリセス(recess)を有し、空気排出フレーム303、注入フレーム305に隣接したゲート306を有する。
その後、発光ダイオード301をヒートシンク302上に搭載し、ワイヤボンディングにより発光ダイオード301と前記金属リードとが電気的に接続される。
続いて、上モールド401の所定面を押圧してパッケージ本体304の上面に隣接して位置させる。上モールド401は、射出されたモールディング物質を引き渡すトレンチ、ガスを引き渡すトレンチ、モールディング部材を所望の形状に設けるためのリセス及び突出部を備える形状に成形され、モールディング物質は注入フレーム305の上面に沿ってゲート306までに流れ、モールディング物質に代替されることによって、ガスは空気排出フレーム303の上面に沿って排出される。
これにより、空間403がモールディング物質で満たされ、所望の形状のモールディング部材が設けられる。
米国特許出願公開第2003/0168720号明細書
しかしながら、従来方法によるトランスファモールディング手法を用いてモールディング物質を空間403と置き換える時、該モールディング物質が空間403を完全に満たす前に、空気排出フレーム303側のゲート306がモールディング物質によって塞がってしまうという問題がある。
これにより、空間403内のガスが完全に排出されず、ガスがモールディング物質内に混入してボイドが生じる恐れがあり、該ボイドはモールディング部材の硬化不良をもたらすと共に、モールディング部材を通じて放出される光の均一性及び効率を低減するという不都合を生じさせる。
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、モールディング部材をトランスファモールディング手法で設ける際、該モールディング部材内にガスが混入することを防止し、ボイドの生成を防止することができる発光素子パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施の形態によれば、上面、外周面及び該外周面で囲まれた凹面を有する下面から成り、前記上面から前記下面へ延びた排出口を有するモールドダイを準備するステップと、発光部が設けられたベースを準備するステップと、前記発光部が設けられた領域を除いた残り領域のベースに注入口を設けるステップと、前記発光部の上側に前記モールドダイを位置させるステップと、前記ベースの注入口にモールディング物質を注入してモールド部材を設けるステップと、前記モールドダイを取り除くステップと、を含む発光素子パッケージの製造方法を提供する。
また、上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施の形態によれば、上面、外周面及び該外周面で囲まれた凹面を有する下面から成り、前記上面から前記下面へ延びた注入口を有するモールドダイを準備するステップと、発光部が設けられたベースを準備するステップと、前記発光部が設けられた領域を除いた残り領域のベースに排出口を設けるステップと、前記発光部の上側に前記モールドダイを位置させるステップと、前記モールドダイの注入口にモールディング物質を注入してモールディング部材を設けるステップと、前記モールドダイを取り除くステップと、を含む発光素子パッケージの製造方法を提供する。
また、前記本発明の発光素子パッケージの製造方法において、前記モールディング物質として、透明エポキシまたはシリコン樹脂などを用いることが望ましい。
また、前記本発明の発光素子パッケージの製造方法において、前記排出口は、前記注入口と互いに対角に向かい合うように設けられることが望ましい。
また、前記本発明の発光素子パッケージの製造方法において、前記発光部が設けられたベースは、一対以上のリード端子によって設けられたリードフレームと、前記リードフレームの一部を内部に収容し、光が放射されるように開放された放射窓を有するパッケージと、前記パッケージの内部に位置するリードフレーム上に実装されたLEDチップと、前記LEDチップと前記リードフレームとの通電のための電極接続部と、前記パッケージの内部に充填されて前記LEDチップを保護するモールディング材とを備えることが望ましい。
また、前記本発明の発光素子パッケージの製造方法において、前記LEDチップは、赤色LED、緑色LED、青色LED、黄色LED、オレンジ色LEDのうちの少なくとも一つ以上のLEDチップを含むことが望ましい。
本発明によれば、トランスファモールディング手法を用いてパッケージ上にレンズ状のモールディング部材を設け、モールドダイまたはベースに別途に設けられた排出口を通じて該空間内のガスを完全に排出することによって、モールディング物質内にボイドが生成されるのを防止し、モールディング部材形成工程を安定化させると共に、前記モールディング部材を通じて放出される光の均一性及び効率を向上させることができるという効果を奏する。
本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態により一層明らかになるであろう。
図面において、幾つかの層及び領域を明確に表すために厚さを拡大して示した。また、明細書全体に渡って同一部分に対しては同一符号を付して示す。
<実施の形態>
以下、本発明の好適な実施の形態による発光素子パッケージの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図2〜図7は、本発明の一実施の形態による発光素子パッケージの製造方法を順次示した工程断面図である。
図2に示すように、モールディング部材を設けるためのモールドダイ100を準備する。前記モールドダイ100は、上面100a、外周面100b及び該外周面100bで囲まれた凹面100cを有する下面を含む。上面100aと下面とは、同図のように側面を通じて繋がることができるが、これに限定される訳ではなく、側面なしに上面100aと下面とが互いに繋がることができる。詳しくは、モールドダイ100の上面100aは平らな面に限定されるのでなく、工程条件によって多様な形状を有することができる。
モールドダイ100の凹面100cは、所望の形状のモールディング部材に対応する形状を有する。これにより、凹面100cには、光取出効率を向上するための一つ以上のグルーブ(groove)及び/又は一つ以上の突出部(protrusion)が設けられる場合がある(図示せず)。
外周面100bは、後述するベースの上面に隣接する面であって、平面であってもよく、これに限定される訳ではなく、ベースの上面とモールドダイ100の外周面100bとの間に空間を設けるために傾斜した面であってもよい。また、外周面100bの縁部にはベースの側壁を取り囲むための突出部120が設けられている。ここで、突出部120は外周面100bの縁部に沿って連続的に、または断続的に設けられてもよい。
特に、本発明によるモールドダイ100は、上面100aから前記下面へ延びた排出口110を有する。排出口110はモールドダイ100を貫通する貫通孔であって、上面100aから凹面100cへ延びてもよいが、外周面100b近傍へ延びることが望ましい。
このように、モールドダイ100は射出成形法によって設けられる。一方、図中に示されていないが、モールドダイ100は連結フレームを挿入モールディングして複数設けることができ、これにより複数のモールドダイ100が前記連結フレームにより互いに連結され、一つのユニットとして用いることができる。
排出口110は、ベースの上面に対して垂直に設けられるか、またはモールドダイ100の上面100aの中心方向から下面の外側へ傾くように設けられることが望ましい。これに対しては、後述することにする。
次に、図3及び図4に示すように、発光部200aが設けられたベース200を準備する。ベース200は、中央に発光部200aを設けるためのキャビティ(cavity)が設けられたパッケージ210を有し、パッケージ210の所定面は光を放射するのに適合するように開放された放射窓が設けられ、他面には印刷回路基板(図示せず)に取り付けられるように一対以上のリード端子からなるリードフレーム250が設けられている。
本発明の一実施形態によるリードフレーム250は、その一部分がパッケージ210の内部に収容されており、パッケージ210の内部に収容されたリードフレーム250の中、パッケージ210の終端に位置するリードフレーム250の下面は、パッケージ210の底面を通じて外部に露出するようにパッケージ210内部で曲がっている。すなわち、パッケージ210の内部に収容されたリードフレーム250の一部分が、パッケージ210の底面を通じて外部に露出されており、露出されたリードフレーム250の下面に印刷回路基板(図示せず)が取り付けられるようになっている。
そして、前述のように構成されたパッケージ210の内部には、LEDチップ230がその発光面がパッケージ210の放射窓に向けるように配設され、電極接続部240によりリードフレーム250とLEDチップ230とが電気的に接続されている。
ここで、電極接続部240は、LEDチップ230とリードフレーム250とを電気的に接続するための接続手段であって、素子の特性及び工程条件によってワイヤまたは導電性接着剤などによってなされることができる。
LEDチップ230が実装されたパッケージ210の内部には、LEDチップ230及び電極接続部240を保護するモールディング材220が充填されている。ここで、モールディング材220は、パッケージ210に実装されたLEDチップ230から発光する光を外部に透過させるため、透明エポキシ、シリコンまたは蛍光体混合物のうちのいずれか一つから成ってもよい。これはLEDチップ230から発生する熱の一部即ち、リードフレーム250を通じて放熱される熱以外の熱を外部に放熱させる働きも果たす。
また、LEDチップ230は、赤色LED、緑色LED、青色LED、黄色LED、オレンジ色LEDなどから成る。
特に、本発明によるベース200は、発光部200aが設けられた領域を除いた残りの領域に設けられた注入口270を有する。注入口270は、ベース200を貫通する貫通孔であって、リードフレーム250とパッケージ210との間を貫通して設けられている。
また、注入口270は、排出口110と同様に、ベース200の上面に対して垂直に設けられるか、または斜めに設けられてもよく、排出口110と互いに離間して設けられることが望ましく、より望ましくは対角線に向かい合うように設けられてもよい。
続いて、図5に示すように、モールドダイ100は、ベース200の発光部200aの上側に配置される。より詳しくは、モールドダイ100の凹面100cは発光部200aを覆って、外周面100bがベース200の上面と接するようにベース200とモールドダイ100とが嵌合する。この時、モールドダイ100の突出部120がベース100の終端部を取り囲む。突出部120は、モールドダイ100とベース200との間からモールディング物質が漏洩することを低減させ、モールドダイ100とベース200とを位置合わせする合わせ部としての役割をする。
その後、ベース200の注入口270を通じて透明エポキシまたはシリコン樹脂などのようなモールディング物質が注入される。該モールディング物質は、蛍光体及び/又は散乱剤(diffuser)などを含有することができる。前記モールディング物質は、下方からモールドダイ100とベース200とによって囲まれた空間を満たし、空間内のガスはモールドダイ100に設けられた排出口110を通じて外に排出される。排出口110が前記空間の上方に位置するので、前記モールディング物質が前記空間を一杯に満たす時まで、内部ガスは排出口110を通じて排出され続けることができる。
これにより、本発明は、内部ガスがモールディング物質内に混入することを防止し、ボイドの生成を防止することができる。
次に、図6に示すように、モールディング物質を前記空間内に全て満たした後、前記モールディング物質を硬化させてモールド部材280を設ける。
モールド部材280の形状は、モールドダイ100の凹面100cの形状によって決められる。そのため、モールドダイ100の凹面100cの形状を変更することによって、多様な形状のモールド部材280を設けることができる。
硬化工程が完了した後、モールドダイ100を取り除くと、図7に示すように、所望の形状のモールド部材280が設けられたパッケージが完成する。
一方、本実施の形態では、排出口110がモールドダイ100に設けられ、注入口270がベース200に設けられた状態を例示しているが、これに限定するものではなく、排出口110がベース200に設けられ、注入口270がモールドダイ100に設けられてもよい。
今回開示された実施の形態は例示にすぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
従来技術によるモールディング部材形成方法を説明するための工程断面図である。 本発明の一実施の形態による発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。 同じく、発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。 同じく、発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。 同じく、発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。 同じく、発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。 同じく、発光素子パッケージの製造方法を順に示した工程断面図である。
符号の説明
100 モールドダイ
110 排出口
200 ベース
200a 発光部
210 パッケージ
220 モールディング材
230 リードフレーム
240 LEDチップ
250 電極接続部
270 注入口
280 モールド部材

Claims (10)

  1. 上面、外周面及び該外周面で囲まれた凹面を有する下面から成り、前記上面から前記下面へ延びた排出口を有するモールドダイを準備するステップと、
    発光部が設けられたベースを準備するステップと、
    前記発光部が設けられた領域を除いた残り領域のベースに注入口を設けるステップと、
    前記発光部の上側に前記モールドダイを位置させるステップと、
    前記ベースの注入口にモールディング物質を注入してモールド部材を設けるステップと、
    前記モールドダイを取り除くステップと、
    を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
  2. 前記モールディング物質として、透明エポキシまたはシリコン樹脂を用いることを特徴とする請求項1に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  3. 前記排出口が、前記注入口と互いに対角に向かい合って設けられることを特徴とする請求項1に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  4. 前記発光部が設けられた前記ベースが、
    一対以上のリード端子によって設けられたリードフレームと、
    前記リードフレームの一部を内部に収容し、光が放射されるように開放された放射窓を有するパッケージと、
    前記パッケージの内部に位置するリードフレーム上に実装されたLEDチップと、
    前記LEDチップと前記リードフレームとの間の通電のための電極接続部と、
    前記パッケージの内部に充填され、前記LEDチップを保護するモールディング材と、
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  5. 前記LEDチップは、赤色LED、緑色LED、青色LED、黄色LED、オレンジ色LEDのうちの少なくとも一つ以上のLEDチップを含むことを特徴とする請求項4に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  6. 上面、外周面及び該外周面で囲まれた凹面を有する下面から成り、前記上面から前記下面へ延びた注入口を有するモールドダイを準備するステップと、
    発光部が設けられたベースを準備するステップと、
    前記発光部が設けられた領域を除いた残り領域のベースに排出口を設けるステップと、
    前記発光部の上側に前記モールドダイを位置させるステップと、
    前記モールドダイの注入口にモールディング物質を注入してモールド部材を設けるステップと、
    前記モールドダイを取り除くステップと、
    を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
  7. 前記モールディング物質として、透明エポキシまたはシリコン樹脂を用いることを特徴とする請求項6に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  8. 前記排出口が、前記注入口と互いに対角に向かい合って設けられることを特徴とする請求項6に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  9. 前記発光部が設けられた前記ベースが、
    一対以上のリード端子によって設けられたリードフレームと、
    前記リードフレームの一部を内部に収容し、光が放射されるように開放された放射窓を有するパッケージと、
    前記パッケージの内部に位置するリードフレーム上に実装されたLEDチップと、
    前記LEDチップと前記リードフレームとの通電のための電極接続部と、
    前記パッケージの内部に充填されて前記LEDチップを保護するモールディング材と、
    を備えたことを特徴とする請求項6に記載の発光素子パッケージの製造方法。
  10. 前記LEDチップは、赤色LED、緑色LED、青色LED、黄色LED、オレンジ色LEDのうちの少なくとも一つ以上のLEDチップを含むことを特徴とする請求項9に記載の発光素子パッケージの製造方法。
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