JP2014216622A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発光素子と、該発光素子を覆う又は囲む熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂部と、を含む発光装置複合体を形成する工程と、
樹脂部の第1面の一部に溝部を形成する工程と、
樹脂部の第1面の反対側に位置する第2面から溝部まで樹脂部を切削して、発光装置複合体を分割する工程と、を含む、発光装置の製造方法が供される。
まず、本発明の発光装置の製造方法の第1実施形態を説明する。
図1(a)は、発光装置1の表面側(又は発光素子載置側)を示した概略斜視図である(なお、封止樹脂部4内の発光素子3は記載を省略している)。図1(b)は、発光装置1の裏面側(又は発光素子載置側とは反対側)を示した概略斜視図である。図2(a)は、発光装置1の概略平面図である。図2(b)は、発光装置1の図2(a)の線分I‐Iに沿った概略断面図である。図3は、発光装置複合体の概略斜視図である。図4(a)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面に形成した矩形状の溝部を示す概略断面図である。図4(b)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面とは反対側の第2面から溝部まで切削した際の概略断面図である。図4(c)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面に形成した三角形状の溝部を示す概略断面図である。図4(d)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面に形成した台形状の溝部を示す概略断面図である。図4(e)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面に形成した半円状の溝部を示す概略断面図である。図4(f)は、発光装置複合体の樹脂部の第1面に形成した多角形状の溝部を示す概略断面図である。図5は、発光装置複合体を切削して、発光装置に個片化した際の概略断面図である。
発光装置複合体10の製造工程は、順にパッケージ2の複合体の形成工程、バリ除去工程、発光素子3の載置工程および封止樹脂部4の形成工程から構成される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
まず、金属板に圧延、打ち抜き、押し出し等の加工を行って、所定の形状を有したリードフレーム13を準備する。なお、この後、リードフレーム13に銀や金のめっき処理を施してもよい。次いで、リードフレーム13上に複数の凹部を有するパッケージ樹脂部6を形成するように金型成形を行って、パッケージ2の複合体を得る。なお、作業効率を考慮して、上型と下型とから構成される分離可能な金型を用いることが好ましい。パッケージ樹脂部6には、任意の熱可塑性樹脂を用いてよいが、好ましくは耐熱性や耐光性の観点からポリフタルアミド(PPA)等ナイロン系樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート(PCT)等のポリエステル系の樹脂などを用いることが好ましい。
次に、金型成形後、パッケージ2の複合体に生じたバリをブラスト処理若しくは電界溶液法、又はこれらの組み合わせにより除去する。
次に、p電極とn電極とが同一面側に形成された発光素子3をリードフレーム131の上面にダイボンドにより各々載置する。又、発光素子3は、Au−Sn合金等を用いた共晶接合又はシリコンペースト、銀ペースト若しくは樹脂ペーストのようなペーストを用いて載置してもよい。又、各々載置する発光素子3は、全て同じ種類のものであってもよく、又、例えば光の三原色となる赤色、青色および緑色の発光色を示す、異なった種類のものでもよい。次いで、発光素子3とリードフレーム131の上面とをボンディングワイヤー91で接続する。又、発光素子3とリードフレーム132の上面とをボンディングワイヤー92で接続する。
最後に、露出したリードフレーム131の上面に載置した各発光素子3を覆うように、パッケージ樹脂部6の凹部63内に封止樹脂を充填して封止樹脂部4を形成することで、図3に示す発光装置複合体10を形成することができる。なお、封止樹脂部4を2層にする場合、まず、第1封止樹脂部を形成し、次いで、第2封止樹脂部を形成する。なお、図3では4つの発光装置が連なった発光装置複合体を示すが、本発明はこれに限定されず2個以上であればよく、例えば、10〜500個以上であってよい。
次に、発光装置1の製造工程を説明する。発光装置1の製造工程は、発光装置複合体10への溝部の形成工程、および発光装置複合体10の切削・個片化工程から構成される。
なお、発光装置複合体10への溝部の形成工程で説明する図3および4(a)では、パッケージ樹脂部6の第1面に溝部12を形成する態様を示しているが、本発明はこれに限定されることなく、封止樹脂部4の第1面にも溝部12を形成してもよい。従って、以下、パッケージ樹脂部6と封止樹脂部4を区別することなく、その総括名称である樹脂部を用いることとする。
まず、図3に示すように、発光素子3が載置されている側の樹脂部の表面61(第1面61と言う。)のうち、発光素子3間に形成された樹脂部の第1面61に線分A−Aに沿って溝部12を形成する。次いで、線分A−Aと直交するように線分B−Bに沿って溝部12を形成する。なお、ここでは、溝部12はブレードにて形成する。又、図4(a)に示すように、溝部12の断面形状は、矩形である。
次に、図4(b)に示すように、樹脂部の第2面62から溝部12までブレードにて切削する。次いで、溝部12の長手方向に対して垂直な方向に沿って、樹脂部の第2面62から溝部12までブレードにて切削する。好ましくは、切削は、樹脂部の第2面62から溝部12の最下部までブレードにて切削する。これにより、樹脂部の第1面61にバリを形成しにくくすることが可能である。又、図5に示すように、発光装置複合体10を其々単一の発光装置1に切り離して、個片化を行うことができる。なお、樹脂部の第2面62から溝部12までを切削する幅は、樹脂部の第1面61側にバリを形成しにくくするため、溝部12の幅以上であることが好ましい。なお、切削幅が溝部12の幅よりも狭い場合でも、バリの発生を溝部12内に抑えることで、バリによる影響を軽減することができる。具体的には、樹脂部の第2面62から溝部12までを切削する幅は、例えば、0.02〜0.5mmであってよく、好ましくは0.1〜0.3mmである。なお、溝部12の幅及び切削幅の「幅」は、最大幅として定義することができる。
又、樹脂部の第2面62から、溝部12まで切削又は切断する工具は、必ずしもブレードである必要はなく、例えばバイト、ホットナイフ、レーザ照射などであってよい。好ましくは、生産コストの観点から、ブレードが望ましい。又、溝部12を形成するために用いられる工具と、発光装置複合体10を切削するために用いられる工具が、同じ種類であると、簡便であり、生産コストを抑えることができる。
(1)第1面と溝部12の側壁面との間の角度が45°〜90であること、
(2)溝部12の断面形状が曲面であること、
(3)樹脂部の切削幅が溝部12の幅以上であること、および
(4)樹脂部の第2面から溝部12の最下部までをブレードにて切削すること
図6(a)は、配線基板の複合体上に形成された発光素子を覆うように形成された封止樹脂部を含む発光装置複合体の概略斜視図である。又、図6(b)は、配線基板上に形成された発光素子を覆うように形成された封止樹脂部を含む発光装置の概略斜視図である。
発光装置複合体20の製造工程は、大きく分けて発光素子31の載置工程および封止樹脂部41の形成工程から構成される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
まず、セラミックや樹脂等の基材と配線層の積層、焼成、成形等の加工を行って、所定の形状を有した配線基板の複合体130を準備する。次に、p電極とn電極とが同一面側に形成された発光素子31を配線基板の複合体130の上面にダイボンドにより各々載置する。次いで、発光素子31と配線基板の複合体130の上面とをボンディングワイヤー93、94で接続する。
最後に、露出した配線基板の複合体130の上面に載置した各発光素子31を覆うように、封止樹脂を充填して封止樹脂部41を形成することで、図6(a)に示すような発光装置複合体20を形成することができる。なお、封止樹脂部41を2層にする場合、まず、第1封止樹脂部を形成し、次いで、第2封止樹脂部を形成する。
次に、発光装置1の製造工程を説明する。発光装置1の製造工程は、発光装置複合体20への溝部の形成工程、および発光装置複合体20の切削・個片化工程から構成される。
まず、発光素子31が載置されている側の封止樹脂部41の表面(第1面と言う。)に、図6(a)に示す線分X1−Y1に沿って断面形状が三角形である溝部をブレードにて形成する。溝部は、第1面に必ずしも形成する必要はなく、封止樹脂部41の第1面とは反対側の封止樹脂部41の面(第2面と言う。)に形成してもよい。
次に、第2面から溝部まで、図6(a)に示す線分X1−Y1に沿ってブレードにて切削する。好ましくは、切削は、第2面から溝部の最下部までブレードにて切削する。これにより、第1面側にバリを形成しにくくすることが可能である。また、特に、溝部を封止樹脂部に形成する場合には、切削幅を溝部の幅よりも狭くすることで、切削後に形成される段差を凹状として、発光装置の配光特性を良好に維持しやすい。
以上により、発光装置複合体20を其々単一の発光装置1に切り離して、個片化を行うことで、図6(b)に示すような発光装置1を製造することができる。
図7(a)は、CSPタイプの発光装置複合体の概略断面図である。図7(b)は、CSPタイプの発光装置の概略断面図である。本発明の発光装置の製造方法は、図7(b)に示すようなCSP(チップ・サイズ・パッケージ)タイプの発光装置にも適用することが可能である。CSPとは、電子機器のデジタル化、高性能化、小型化および軽量化の動きに伴い、高密度実装技術として導入されたものである。
発光装置複合体30の製造工程は、大きく分けて発光素子32の載置工程および光反射性樹脂部15および透光性樹脂部14の形成工程から構成される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
まず、所定の形状を有したセラミックや樹脂等を基材とする配線基板の複合体133を準備する。次に、p電極とn電極とが同一面側に形成された発光素子32を、配線基板の複合体133の上面に設けられた配線22上に半田17を介して各々載置する。
次に、配線基板の複合体133上に載置した各発光素子32の周縁に光反射性樹脂部15を形成する。次に、各発光素子32および光反射性樹脂部15上に蛍光体を含有した透光性樹脂部14を形成する。これにより、図7(a)に示すような発光装置複合体30を形成することができる。
次に、発光装置1の製造工程を説明する。発光装置1の製造工程は、発光装置複合体30への溝部の形成工程、および発光装置複合体30の切削・個片化工程から構成される。
まず、透光性樹脂部14の表面(第1面と言う。)に、図7(a)に示す線分X2−Y2に沿って断面形状が三角形である溝部をブレードにて形成する。なお、このとき、溝部は、図示するように光反射性樹脂部15の途中までの深さで形成してもよいし、透光性樹脂部14の途中までの深さで形成してもよい。
次に、配線基板の複合体133の裏面から透光性樹脂部14の第1面とは反対側の光反射性樹脂部15の面(第2面と言う。)を通って溝部まで、図7(a)に示す線分X2−Y2に沿ってブレードにて切削する。好ましくは、切削は、第2面から溝部の最下部までブレードにて切削する。これにより、第1面側にバリを形成しにくくすることが可能である。また、特に、溝部を透光性樹脂部に形成する場合には、切削幅を溝部の幅よりも狭くすることで、切削後に形成される段差を凹状として、発光装置の配光特性を良好に維持しやすい。以上により、発光装置複合体30を其々単一の発光装置1に切り離して個片化を行うことで、図7(b)に示すような発光装置1を製造することができる。
図8(a)は、CSPタイプの別の態様の発光装置複合体の概略断面図である。図8(b)は、CSPタイプの別の態様の発光装置の概略断面図である。
発光装置複合体40の製造工程は、大きく分けて発光素子33の接合工程および光反射性樹脂部151および透光性樹脂部141の形成工程から構成される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
まず、p電極とn電極とが同一面側に形成された発光素子33にバンプ161を各々接合する。
次に、パンプ161を接合した各発光素子33の周縁に光反射性樹脂部151を形成する。次に、各発光素子33および光反射性樹脂部151上に蛍光体を含有した透光性樹脂部141を形成する。これにより、図8(a)に示すような発光装置複合体40を形成することができる。
次に、発光装置1の製造工程を説明する。発光装置1の製造工程は、発光装置複合体40への溝部の形成工程、および発光装置複合体40の切削・個片化工程から構成される。
まず、光反射性樹脂部151の裏面(第1面と言う。)に、図8(a)に示す線分X3−Y3に沿って断面形状が矩形である溝部をブレードにて形成する。
次に、溝部を形成した表面とは反対側の透光性樹脂部141の表面(第2面と言う。)から溝部まで、図8(a)に示す線分X3−Y3に沿ってブレードにて切削する。好ましくは、切削は、第2面から溝部の最下部までブレードにて切削する。これにより、第1面側にバリを形成しにくくすることが可能である。また、それによって、本実施の形態では、発光装置の実装性を良好に維持することができる。以上により、発光装置複合体40を其々単一の発光装置1に切り離して個片化を行うことで、図8(b)に示すような発光装置1を製造することができる。
図9(a)は、CSPタイプの更に別の態様の発光装置複合体の概略断面図である。又、図9(b)は、CSPタイプの更に別の態様の発光装置の概略断面図である。本発明の発光装置の製造方法は、図9(b)に示すようなCSPの発光装置にも適用することが可能である。
発光装置複合体50の製造工程は、大きく分けて発光素子34の接合工程および光反射性樹脂部152および透光性樹脂部142の形成工程から構成される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
まず、p電極とn電極とが同一面側に形成された発光素子34にバンプ162を各々接合する。
次に、パンプ162を接合した各発光素子34の上部と接するように、蛍光体を含有する透光性樹脂部142を形成する。次に、発光素子34および発光素子34の上部に形成された透光性樹脂部142の周縁と接するように光反射性樹脂部152を形成する。これにより、発光装置複合体50を形成することができる。
次に、発光装置1の製造工程を説明する。発光装置1の製造工程は、発光装置複合体50への溝部の形成工程、および発光装置複合体50の切削・個片化工程から構成される。
まず、光反射性樹脂部152の表面に、図9(a)に示す線分X4−Y4に沿って断面形状が矩形である溝部をブレードにて形成する。
次に、溝部を形成した表面とは反対側の光反射性樹脂部152の表面(第2面と言う。)から溝部まで、図9(a)に示す線分X4−Y4に沿ってブレードにて切削する。好ましくは、切削は、第2面から溝部の最下部までブレードにて切削する。これにより、第1面側にバリを形成しにくくすることが可能である。以上により、発光装置複合体50を其々単一の発光装置1に切り離して個片化を行うことで、図9(b)に示すような発光装置1を製造することができる。
・パッケージ2の複合体の形成工程
まず、銅合金製の金属板に圧延、打ち抜き、押し出し等の加工を行って、所定の形状を有したリードフレーム13(厚さ:0.2mm)を準備した。次いで、リードフレーム13の下面に、エッチングにより複数の切り欠き部11を形成した。又、エッチングによりリードフレーム13を複数のリードフレーム131と複数の132に分離した。エッチング手法としては、ウェットエッチングを用いた。次いで、パッケージ樹脂部6の各凹部63底面にリードフレーム131の上面の一部とリードフレーム132の上面の一部とを露出させたパッケージ樹脂部6を形成するように金型成形を行い、パッケージ2の複合体を得た。なお、パッケージ樹脂部6の構成樹脂として、酸化チタンが添加されたポリフタルアミド樹脂を用いた。
次に、金型成形後、パッケージ2の複合体に生じたバリをブラスト処理若しくは電界溶液法、又はこれらの組み合わせにより除去した。
次に、複数の青色発光の発光素子3を複数のリードフレーム131の上面にダイボンドにより各々載置した。次いで、発光素子3とリードフレーム131の上面とをボンディングワイヤー91で接続した。又、発光素子3とリードフレーム132の上面とをボンディングワイヤー92で接続した。なお、ボンディングワイヤー91、92に金線を用いた。
最後に、露出したリードフレーム131の上面に載置した各発光素子3を覆うように、各パッケージ樹脂部6の凹部63内に封止樹脂としてYAG:Ceの蛍光体が添加されたシリコーン樹脂を充填して、発光装置複合体10を形成した。
・発光装置複合体10への溝部の形成工程
次に、発光素子3が載置されている側のパッケージ樹脂部6の表面のうち、発光素子3間に形成されたパッケージ樹脂部6の表面にダイシング装置((株)東京精密製A−WD−200T)で溝部12を形成した。具体的には、パッケージ樹脂部6の第2面62をダイシングテープで固定し、次いで、ブレード(平1号形状、幅0.2mm)で溝部12(深さ:0.2mm)を形成した。
最後に、パッケージ樹脂部6の第2面62から溝部12までダイシング装置((株)東京精密製A−WD−200T)で切削した。具体的には、パッケージ樹脂部6の第1面61をダイシングテープで固定し、次いで、ブレード(平1号形状、幅0.3mm)でパッケージ樹脂部6の第2面62から溝部12まで切削した。これにより、発光装置複合体10が個片化され、発光装置1(外形:縦1.4mm、横3.0mm、高さ0.52mm)が得られた。この発光装置1では、樹脂部の一方の側の表面付近にバリが形成されにくかった。又、発光装置1は美的外観も良好であった。
2 パッケージ
3、31、32、33、34 発光素子
4、41 封止樹脂部
5、51、52、53、54 配線基板、リード
6 パッケージ樹脂部
61 樹脂部の第1面
62 樹脂部の第2面
63 樹脂部の凹部
7 リードの上面
8 リードの下面
71 リードの上面
81 リードの下面
72 リードの上面
82 リードの下面
91 ボンディングワイヤー
92 ボンディングワイヤー
93 ボンディングワイヤー
94 ボンディングワイヤー
10、20、30、40、50 発光装置複合体
11 切り欠き部
12 溝部
13 リードフレーム
130 配線基板の複合体
131 リードフレーム
132 リードフレーム
133 配線基板の複合体
14、141、142 透光性樹脂部
15、151、152 光反射性樹脂部
16、161、162 パンプ
17 半田
18 印刷ずれ確認用Wマーク
19 カソードマークおよびD/Cずれ確認用Wマーク
21、22 配線
Claims (9)
- 発光素子と、該発光素子を覆う又は囲む熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂部と、を含む発光装置複合体を形成する工程と、
前記樹脂部の第1面の一部に溝部を形成する工程と、
前記樹脂部の前記第1面の反対側に位置する第2面から前記溝部まで前記樹脂部を切削して、前記発光装置複合体を分割する工程と、を含む、発光装置の製造方法。 - 前記発光装置複合体を切削する際の切削幅が、前記溝部の幅以上である、請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記溝部の断面形状は、矩形、三角形、台形、半円形、又は多角形を含む、請求項1又は2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂部の前記第1面と前記溝部の側壁面との間の角度を45°〜90°にする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記溝部の断面形状が曲面である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記溝部を有した前記樹脂部を金型にて成形する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記溝部を形成するために用いられる工具と、前記発光装置複合体を切削するために用いられる工具が同じ種類である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂部は、前記発光素子を囲む、パッケージ樹脂部又は光反射性樹脂部である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂部は、前記発光素子を覆う、封止樹脂部又は透光性樹脂部である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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