JP2013041951A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ダイシング分割後のＰｋｇ樹脂クラックを抑える。
【解決手段】発光する発光素子２がリードフレーム３上に搭載され、発光素子２の電極を構成するリードフレーム３，４と樹脂により一体成形された樹脂キャビティ成型パッケージ５を用いた発光装置１において、ブレード７による切断時にリードフレーム３，４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）により樹脂に集中応力が付与されてクラック発生の起因となる保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）の断面角部分の一部または全部に丸みを付けている。
【選択図】図３

Description

本発明は、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形したＬＥＤ装置などの発光装置に関する。
この種の従来の発光装置として、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形したものが特許文献１に開示されている。
図６は、特許文献１に開示されている従来の発光装置の要部構成例を示す断面図である。
図６において、従来の発光装置１００は、パッケージ１０１の切断側面とリードフレーム１０２の切断面とが面一に形成されている。パッケージ１０１の凹部内の側面が反射壁として機能すると共に、その凹部内の底面のリードフレーム１０２上に発光素子１０３が配置されて、アノード／カソードの各電極を構成するリードフレーム１０２にそれぞれワイヤボンドされている。
特開２００７−３２９２１９号公報
上記従来の構成のように、各電極に対応したリードフレーム１０２と樹脂を一体成形したものであって、リードフレーム１０２の切断面と樹脂材料のパッケージ１０１の切断側面とが一致する構成であるものの、本願の課題である発光装置の分割工程における切断面でのリードフレーム１０２によるパッケージ１０１中のクラック発生やそれを抑制するためのリードフレーム１０２の切断面形状の記載については全く為されていない。
一方、上記の発光装置において、発光装置のＬＥＤチップ搭載面となるリードフレームを複数接続、保持するための保持部（ハンガーリード、吊りリードともいう）を有するリードフレーム構成を採用し、保持部の箇所で樹脂材料からなるパッケージとともに面一で切断、個片化されて形成されるものがある。
図７は、このようなリードフレーム構成を有する従来の発光装置において、ハンガーリードの切断面形状が四角形状の場合を示す発光装置の切断側面図である。ハンガーリードは、リードフレームのＬＥＤチップ搭載面部から樹脂材料からなるパッケージ側面へ貫通して伸びて、パッケージ側面とハンガーリードの切断面とが面一となるように形成されている。このような発光装置のパッケージの樹脂材料として熱硬化性樹脂を使用した場合に、機械的強度が弱いものが多いために、図８に示すように、各リードフレームのハンガーリード２０２の断面４角形状の４角部のうち、下側の２角部の切断位置を起点としてダイシング実施時にクラック２０３が発生している。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ダイシング分割後、樹脂材料からなるパッケージに発生するクラックを抑えることができる発光装置およびそれを構成する為のリードフレームを提供することを目的とする。
本発明の発光装置は、発光する一または複数の発光素子が搭載され、該一または複数の発光素子に対応した電極を構成するリードフレームと樹脂により一体成形された樹脂キャビティ成型パッケージを用いた発光装置において、該リードフレームの保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の発光装置におけるリードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうち、切断時にクラック発生の起因となる１角部または２角部にクラック防止用の丸みが付けられている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記パッケージの切断側面に露出する前記リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうち、装置実装面側または装置裏面側の１角部または２角部に丸みが付られている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置におけるパッケージの切断側面に露出する前記リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうちで前記樹脂の薄い方に対向した２角部のうちの少なくとも１角部に丸みが付られている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における切断時に前記樹脂に対して切断用ブレードによる切断負荷がかかる側の１角部または２角部に丸みを付けている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置におけるパッケージの切断側面に露出する該リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部全てまたは全周囲に丸みを付けている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における丸み付けは、アール加工または面取り加工により形成されている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記樹脂の切断面と前記リードフレームの保持部の切断面とが面一になっている。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における樹脂は熱硬化性樹脂を用いる。
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における樹脂キャビティ成型パッケージに凹部が上に開放されて形成され、この凹部内のリードフレーム上に前記一または複数の発光素子が搭載されると共に、該凹部内の側面が反射壁として外側に開くようにテーパ状に形成されている。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、発光する発光素子が搭載され、発光素子の電極を構成するリードフレームと樹脂により一体成形された樹脂キャビティ成型パッケージを用いた発光装置において、切断時にリードフレームの保持部により樹脂に集中応力が付与されてクラック発生の起因となる保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けている。
これによって、リードフレームの保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けているので、切断時に生じるリードフレームの保持部から樹脂への集中応力が緩和されて、リードフレームの保持部にダイシング分割後の樹脂クラックを抑えることが可能となる。
以上により、本発明によれば、リードフレームの保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けているため、切断時に生じるリードフレームの保持部から樹脂材料からなるパッケージへの集中応力が緩和されて、ダイシング分割後に樹脂材料からなるパッケージにクラックが発生するのを抑制することができる。
本発明の実施形態１における発光装置の外観構成例を模式的に示す斜視図である。 図１の発光装置においてＬＥＤ素子などの発光素子の搭載前の状態を示すリードフレームの透視図である。 図１の発光装置におけるリードフレーム上にＬＥＤ素子などの発光素子が搭載された状態を示すリードフレームおよび発光素子の透視図である。 個片化して図１の発光装置を得る切断イメージ図である。 （ａ）は、図１の発光装置のハンガーリードの切断面形状が４角形の４角部のうち下側の２角部に丸みを持たせた場合を示す切断側面図、（ｂ）は、（ａ）のハンガーリードの切断面形状の拡大図、（ｃ）は、（ｂ）のアール加工に代えて面取り加工を２角部に施す場合を示すハンガーリードの切断面図、（ｄ）はハンガーリードの切断面形状が半円または半楕円形状を持つ場合を示すハンガーリードの切断面図、（ｅ）は、（ａ）のハンガーリードの切断面形状が４角部のうち下側の１角部にのみ丸みを持たせた場合を示す切断面図である。 特許文献１に開示されている従来の発光装置の要部構成例を示す断面図である。 製品の従来の発光装置のハンガーリードの切断面形状が四角形状の場合を示す切断側面図である。 切断時に図７の従来の発光装置のハンガーリードからクラックが発生する状態を示す切断側面図である。
以下に、本発明の発光装置の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における発光装置の外観構成例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の発光装置においてＬＥＤ素子などの発光素子の搭載前の状態を示すリードフレームの透視図である。図３は、図１の発光装置におけるリードフレーム上にＬＥＤ素子などの発光素子が搭載された状態を示すリードフレームおよび発光素子の透視図である。図４は、個片化して図１の発光装置を得る切断イメージ図である。
図１〜図３において、本実施形態１のＬＥＤ装置などの発光装置１は、発光するＬＥＤ素子などの光学素子２と、一方電極を構成して光学素子２が配置される金属製のリードフレーム３と、他方電極を構成する金属製のリードフレーム４と、これらの一対のリードフレーム３、４と一体樹脂成形された白色樹脂を用いた白色樹脂キャビティ成型のパッケージ５とを有している。
白色樹脂は、熱硬化性樹脂であり、シリコンベース（シリコン系（硬くて脆い）の他の樹脂材料としては、エポキシ系、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）などでもよい）の樹脂材料に酸化チタンなどの光拡散材を添加しているものを用いる。パッケージ５には、周囲に側壁を持つ凹部が上に開放されて形成され、この凹部内には、反射壁の側面５ａが４方向に外側に開くようにテーパ状に形成されている。
発光装置１は、発光素子２が搭載され、発光素子２の端子とワイヤ２ａでワイヤボンディングされる各電極を構成するリードフレーム３，４を一対有している。この複数対がマトリクス状に配列されて隣接するリードフレーム３，３の間や、隣接するリードフレーム４，４の間をそれぞれ繋ぐ保持部が設けられている。この保持部は、一般に「吊り」と言われている。ここでは、この隣接リードフレーム間の保持部分をハンガーリード（吊りリードともいう）と呼ぶことにする。
本実施形態１の発光装置１の製造方法について説明する。
まず、図２の白色樹脂キャビティ成型工程において、リードフレーム３、４を一対として複数対が、行方向および列方向にマトリクス状に配置され、行方向および列方向に隣接するリードフレーム同士が互いにハンガーリード３ａまたは４ａで繋がっている。このようなリードフレーム３、４の複数対に対して白色樹脂を材料としたパッケージ５を一体成形する。一体成形された白色樹脂で構成されたパッケージ５に凹部が上に開放されて形成され、この凹部内の側面５ａが外側に開くようにテーパ状に形成されている。
次に、図３の光学素子搭載工程において、一体成形された白色樹脂で構成されたパッケージ５の凹部内の底面中央部分に光学素子２を搭載する。要するに、パッケージ５の凹部内で露出したリードフレーム３上の所定位置に光学素子２が接着剤などで固定されて搭載され、リードフレーム３、４にそれぞれ光学素子２からワイヤボンドされる。
続いて、図１のインナー樹脂充填工程において、この白色樹脂で構成されたパッケージ５の凹部内を光学素子２と共に封止用のインナー樹脂６で埋め込む。封止用のインナー樹脂６（封止樹脂ともいう）には光散乱材や蛍光材などが混入されている。例えば、光学素子２が青色ＬＥＤであれば、青色光により赤色と緑色を発光する蛍光材をインナー樹脂６内に混合して白色光を出射させるように構成することができる。
その後、図４の個片化工程において、複数の発光装置１がマトリクス状に形成された板体８の裏面に切断用テープを貼り付けた状態で、ブレード７（回転切断刃）により、各発光装置１間の格子状に板体８を切断して各発光装置１に個片化する。この場合に、リードフレーム３、４のハンガーリード３ａ，４ａの切断面と白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）のパッケージ５の切断側面とが一致する。また、図示しない切断用テープによって切断された各発光装置１は、ばらばらにならない。なお、切断用テープは、最終工程で取り除く。
ここで、光学素子２が搭載される一方電極を構成するリードフレーム３のハンガーリード３ａおよび他方電極を構成するリードフレーム４のハンガーリード４ａの切断における本発明の特徴構成である各断面形状について図５（ａ）〜図５（ｅ）を用いて説明する。
切断時に、リードフレーム３、４の各保持部としてのハンガーリード３ａ，４ａにより白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）に集中応力を付与してクラック発生の起因となる角部分を落として丸みを付けている。ブレード７の回転方向が右回転のときは下方向に回転による力が白色樹脂に働くが、ブレード７の回転方向が左回転のときは上方向に回転による力が白色樹脂に働く。通常、ブレード７の回転方向が右回転のときの方が切断が安定する。
図５（ａ）は、図１の発光装置１のハンガーリード３ａ、４ａの切断面形状が４角形の４角部のうち下側の２角部に丸みを持たせた場合を示す切断側面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のハンガーリード３ａ、４ａの切断面形状の拡大図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のアールＲ加工に代えて面取りＣ加工を下側２角部に施す場合を示すハンガーリードの切断面図、図５（ｄ）はハンガーリードの切断面形状が半円または半楕円形状を持つ場合を示すハンガーリードの切断面図、図５（ｅ）は、図５（ａ）のハンガーリードの切断面形状が４角部のうち下側の１角部にのみ丸みを持たせた場合を示す切断面図である。
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ハンガーリード３ａ、４ａの断面正方形または断面長方形の４角形の４角部のうち、発光装置１の裏面側または発光装置１の実装面側（下側）の２角部に切断時のクラック防止用の丸み（アール加工部（Ｒ加工部）という）を付けている。要するに、ハンガーリード３ａ、４ａの切断面の丸みを付けた曲面部は、パッケージ５の側面（切断面）において、ハンガーリード３ａ、４ａの切断面位置から発光装置１の実装面（下側）位置までの白色樹脂（Ｐｋｇ樹脂）の厚みであってハンガーリード３ａ、４ａの周りの白色樹脂の厚みに比べて白色樹脂の厚みの薄い方に設けられているかまたは、切断時に白色樹脂のパッケージ５に対してブレードによる切断負荷が白色樹脂にかかる側（下側）の２角部に丸み（アール加工部（Ｒ加工部）という）を付けるように形成されている。切断時のクラックを抑制すればよいので、ハンガーリード３ａ、４ａの断面正方形または断面長方形の４角形の４角部全てまたは全周囲が曲面（例えば断面円形または楕円形）であってもよい。例えば図５（ｄ）に示すように、ハンガーリード３ａ、４ａの切断面形状が半円または半楕円形状であってもよい。
また、リードフレーム３、４のリードフレーム本体（吊りリードの曲面部を除く）の形成は、酸やアルカリ溶液などによるエッチング（リードフレーム基材の厚みをおおよそ半分に落とすエッチングを、以後、ハーフエッチングという）だけでなく、プレス成形で形成してもよい。
以下に形成の一例を説明する。
リードフレーム３、４のフレーム本体のもとなる金属板基材の裏面（発光装置の実装面となる裏側の面、発光素子２（例えばＬＥＤチップ）の搭載面（発光面側）の反対側裏面）で、発光装置１の実装面となる箇所にマスクを形成し、その周囲をハーフエッチングする。次に、金属板基材の表面（ＬＥＤチップの搭載面側の面）で、ハンガーリード３ａ、４ａおよびＬＥＤチップの搭載面部、ワイヤーボンド部、に相当する箇所にマスクを形成し、その周囲をハーフエッチングする。このとき、金属板基材の裏面側は、エッチングされないように全面マスクを形成しておく。
この工程で、金属板基材のリードフレーム３、４の間の部分が全厚エッチングされ、リードフレーム３、４間の電気的な絶縁が確保される。また、リードフレーム３、４は、他のリードフレーム３、４の対との間でハンガーリード３ａ、４ａのよって保持されている。
また、この金属板基材の表面のマスク形成において、上述の白色樹脂あるいは／およびインナー樹脂との密着性向上のために、アンカー部となる凹部に相当する箇所のマスクを形成しないようにしてもよい。これは、金属板基材の裏面側のハーフエッチング工程でも同様である。
また、ハーフエッチングの順番を表面側、裏面側の順で実施しても良く、表裏を同時に実施しても良い。
なお、マスク材は、レジストなど一般的に使用される周知のものを使用する。
上記のリードフレーム形成工程の後に、ハンガーリード３ａ、４ａの断面形状、所望の曲面形状（例えば、図５（ｂ）に示すアール加工）とするために、マスク除去した後に、ソフトエッチング（短時間での酸やアルカリ溶液などによる処理）を行う。これとは別に、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）のアール加工に代えて角部を落とすように面取り加工（Ｃ加工ともいう）を４角部の下側２角部に施すようにしてもよい。
さらに、図５（ｅ）に示すように、ハンガーリード３ａ、４ａの断面正方形または断面長方形の４角形の４角部のうち、発光装置１の裏面側（下側）の左右いずれか１角部に切断時のクラック防止用の丸み（アール加工または面取り加工）を付けるようにしてもよい。要するに、ブレードにより各発光装置１に切断する場合に、ハンガーリード３ａ、４ａがまず切断される側の左右いずれか１角部に切断時のクラック防止用の丸み（アール加工または面取り加工）を付けて集中応力を分散させるようにする。
リードフレーム３、４のハンガーリード３ａ、４ａの断面寸法を例えば断面長方形の長辺（幅）１５０μｍ×短辺（厚さ）１２０μｍとした場合に、ハンガーリード３ａ、４ａの切断面の丸み（アール加工または面取り加工（面取り部Ｃ））を付けた曲面部の半径（ｒ）を、ｒ＝３０〜９０μｍ（または４０〜６０μｍ）とする。半径（ｒ）が３０μｍよりも小さくなると、集中応力を分散させる効果に欠ける。製造工程上の整合性の観点から、半径（ｒ）は、短辺（厚さ）１２０μｍの半分の６０μｍの値とすることが好ましい。なお、半径（ｒ）は、図５（ｂ）、図５（ｄ）および図５（ｅ）では、アール加工径を示すＲに等しいものである。また、図５（ａ）に示す点線は、リードフレーム３、４の表面および発光素子２の搭載面の位置５ｂであってこれは凹部底面位置を示している。
要するに、前述したが、切断時にリードフレーム３，４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）により白色樹脂に集中応力が付与されてクラック発生の起因となる保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）の断面角部分の一部または全部に丸みが付けられている。
具体的には、例えば、リードフレーム３，４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）における切断面４角形状の４角部のうち、切断時にクラック発生の起因となる１角部または２角部にクラック防止用の丸みが付けられていてもよい。また、パッケージ５の切断側面に露出するリードフレーム３，４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）における切断面４角形状の４角部のうち、装置実装面側または装置裏面側の１角部または２角部に丸みが付られていてもよい。さらに、パッケージ５の切断側面に露出するリードフレーム３、４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）における切断面４角形状の４角部のうちで白色樹脂の薄い方に対向した２角部のうちの少なくとも１角部に丸みが付られていてもよい。さらに、切断時にパッケージ５の白色樹脂に対して切断用ブレードによる切断負荷がかかる側の１角部または２角部に丸みが付けられていてもよい。さらに、パッケージ５の切断側面に露出するリードフレーム３，４の保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）における切断面４角形状の４角部全てまたは全周囲に丸みが付けられていてもよい。さらに、これらの丸み付けは、アール加工または面取り加工により形成することができる。
なお、上記実施形態１では、発光する一つの発光素子２が搭載され、該一つの発光素子２に対応した電極を構成するリードフレーム３，４と白色樹脂で構成されたパッケージ５を用いた発光装置１に、本発明の特徴構成である保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）の断面丸み付けを適用させたが、これに限らず、発光する複数（例えば２または３）の発光素子が搭載され、該複数の発光素子に対応した電極を構成するリードフレームと白色樹脂で構成されたパッケージを用いた発光装置に、本発明の特徴構成である保持部（ハンガーリード３ａ、４ａ）の断面丸み付けを適用させてもよい。
以上、ハンガーリード切断面と発光装置分割（切断）面が面一である発光装置において、上記のハンガーリード構成によるクラック抑止効果によって、耐候性、耐光性に優れるが、硬くてもろい熱硬化性樹脂をＰｋｇ用樹脂に安定して使用することが可能となっている。
言い換えると、本願発明構成（ハンガーリード構成）によって、リードフレームによるＰｋｇ樹脂への負荷を軽減でき、さらに、Ｐｋｇ用樹脂として耐候性、耐光性に優れる熱硬化性樹脂を使用できるので、発光装置としての信頼性が向上できる。また、ハンガーリード切断面と発光装置分割（切断）面が面一である発光装置構成を採用できるので、Ｐｋｇ樹脂外部の突出するアウターリード構成とならず、発光装置として小型化が可能となるとともにリードフレーム上に配置できるｐｋｇ数を増やすことができる為、コスト低減効果がある。
以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、各電極に対応したリードフレームと樹脂を一体成形したＬＥＤ装置などの発光装置の分野において、リードフレームの保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けているため、切断時に生じるリードフレームの保持部から白色樹脂への集中応力が緩和されて、ダイシング分割後の白色樹脂クラックを抑えることができる。
１ 発光装置
２ 光学素子
２ａ ワイヤ
３、４ リードフレーム
３ａ、４ａ ハンガーリード
５ 白色樹脂キャビティ成型のパッケージ
５ａ 凹部内の反射壁を構成する側面
５ｂ リードフレームの表面および発光素子の搭載面の位置
６ インナー樹脂（封止樹脂）
７ ブレード（回転切断刃）
８ 板体
Ｒ アール加工径
Ｃ 面取り部

Claims (10)

  1. 発光する一または複数の発光素子が搭載され、該一または複数の発光素子に対応した電極を構成するリードフレームと樹脂により一体成形された樹脂キャビティ成型パッケージを用いた発光装置において、該リードフレームの保持部の断面角部分の一部または全部に丸みを付けている発光装置。
  2. 前記リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうち、切断時にクラック発生の起因となる１角部または２角部にクラック防止用の丸みが付けられている請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記パッケージの切断側面に露出する前記リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうち、装置実装面側または装置裏面側の１角部または２角部に丸みが付けられている請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記パッケージの切断側面に露出する前記リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部のうちで前記樹脂の薄い方に対向した２角部のうちの少なくとも１角部に丸みが付けられている請求項１に記載の発光装置。
  5. 切断時に前記樹脂に対して切断用ブレードによる切断負荷がかかる側の１角部または２角部に丸みを付けている請求項１に記載の発光装置。
  6. 前記パッケージの切断側面に露出する該リードフレームの保持部における切断面４角形状の４角部全てまたは全周囲に丸みを付けている請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記丸み付けは、アール加工または面取り加工により形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
  8. 前記樹脂の切断面と前記リードフレームの保持部の切断面とが面一になっている請求項１に記載の発光装置。
  9. 前記樹脂は熱硬化性樹脂である請求項１に記載の発光装置。
  10. 前記樹脂キャビティ成型パッケージに凹部が上に開放されて形成され、この凹部内のリードフレーム上に前記一または複数の発光素子が搭載されると共に、該凹部内の側面が反射壁として外側に開くようにテーパ状に形成されている請求項１に記載の発光装置。
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