JP2010153666A - 発光装置、発光モジュール、発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から出射される光の取り出し効率の低下を抑制するとともに発光に伴う発光素子の温度上昇を抑制する。
【解決手段】発光チップ２２は、凹部３１を有する容器３０と、凹部３１に露出するように設けられる第１リード部６１乃至第４リード部６４と、凹部３１に露出する第１リード部６１乃至第４リード部６４に実装される第１青色ＬＥＤ乃至第４青色ＬＥＤ７４とを備える。容器３０は、凹部３１において第１リード部６１乃至第４リード部６４が露出していない領域を覆うよう第１容器部４０と、凹部３１に露出することなく第１リード部６１乃至第４リード部６４に接触して第１容器部４０を収容する第２容器部５０とを備えており、第１容器部４０を第２容器部５０よりも光反射性の高い材料で構成し、第２容器部５０を第１容器部４０よりも熱伝導性の高い材料で構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子を用いた発光装置、発光モジュール、発光装置の製造方法に関する。

近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の発光素子を用いた発光装置が種々実用化されてきている。この種の発光装置では、例えば樹脂からなる容器に設けられた凹部の内側に発光素子を取り付け、この凹部の内側を、発光素子から出力された光の反射面として利用している。ここで、凹部の底面には、通常、発光素子に対する給電を行うための金属リード部が露出した状態で形成される。

この種の発光装置では、発光ダイオードが高出力になるほど大きな熱が発生し、発生する熱が大きくなるほど温度が上昇するために、結果として発光ダイオードの明るさが低下してしまう。

公報記載の従来技術として、発光装置の容器を、リードフレームの発光ダイオードが搭載される側に第１の樹脂によって形成される第１樹脂部と、発光ダイオードが搭載されない側のリードフレームの面に第１の樹脂よりも熱伝導率の高い第２の樹脂によって形成される第２樹脂部とで構成したものが存在する(特許文献１参照。)。

特開２００８−１０８８３６号公報

ところで、熱伝導性の高い樹脂材料は、通常、基材となる樹脂に、熱伝導性を確保するためのフィラーを混入して構成される。一般に、熱伝導性の高い樹脂材料は、フィラーの影響によって光吸収が生じ、結果として反射率が低下する傾向にある。

このため、容器に設けられた凹部に第２樹脂部を露出させる構成を採用した場合には、発光ダイオードから出射された光の一部が第２樹脂部にて吸収されてしまうことにより、発光装置における光の取り出し効率が低下するおそれがあった。

本発明は、発光素子から出射される光の取り出し効率の低下を抑制するとともに発光に伴う発光素子の温度上昇を抑制することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明が適用される発光装置は、凹部を有する容器と、一端が容器の凹部に露出するとともに他端が容器の外側に露出するように設けられる金属導体部と、凹部の内側に露出する金属導体部の一方の面に取り付けられ、金属導体部と電気的に接続される発光素子とを含み、容器は、凹部において金属導体部が露出していない領域を覆うように設けられ、金属導体部とともに凹部を形成する第１容器部と、凹部に露出することなく金属導体部の他方の面に接触するとともに第１容器部を収容する第２容器部とを備え、第１容器部は第２容器部よりも発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、第２容器部は第１容器部よりも発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されることを特徴としている。

このような発光装置において、第２容器部は金属導体部の発光素子の取り付け部位の裏側で金属導体部に接触することを特徴とすることができる。
また、第１容器部が白色顔料を用いて白色化された樹脂材料で構成されることを特徴とすることができる。
さらに、第２容器部が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する樹脂材料で構成されることを特徴とすることができる。
さらにまた、第１容器部および第２容器部が、それぞれ絶縁性を有する樹脂材料で構成されることを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光装置は、表面および裏面を有する金属リード部と、金属リード部の表面に取り付けられるとともに金属リード部と電気的に接続される発光素子と、金属リード部の固定に用いられ、金属リード部の表面とともに発光素子から出射される光の反射面を形成する第１樹脂部材と、第１樹脂部材と一体化して金属リード部の固定に用いられ、反射面に露出しないように金属リード部の裏面に接触して発光素子で発生した熱を外部へ伝達する第２樹脂部材とを備えている。

このような発光装置において、第１樹脂部材は金属リード部の発光素子の取り付け位置の裏側で金属リード部の裏面を露出させる開口部を備え、第２樹脂部材は開口部に充填されて金属リード部の裏面に接触する突出部を備えることを特徴とすることができる。
また、第１樹脂部材が白色顔料を用いて白色化されていることを特徴とすることができる。
さらに、第２樹脂部材が、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する樹脂材料で構成されることを特徴とすることができる。
さらにまた、第１樹脂部材および第２樹脂部材の体積抵抗率がそれぞれ１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であることを特徴とすることができる。
そして、第１樹脂部材は第２樹脂部材よりも発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、第２樹脂部材は第１樹脂部材よりも発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されることを特徴とすることができる。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光モジュールは、基板と、基板に取り付けられる複数の発光装置とを備え、発光装置は、凹部を有する容器と、一端が容器の凹部に露出するとともに他端が容器の外側に露出するように設けられる金属導体部と、凹部の内側に露出する金属導体部の一方の面に取り付けられ、金属導体部と電気的に接続される発光素子とを含み、容器は、凹部において金属導体部が露出していない領域を覆うように設けられ、金属導体部とともに凹部を形成する第１容器部と、凹部に露出することなく金属導体部の他方の面に接触するとともに第１容器部を収容する第２容器部とを備え、第１容器部は第２容器部よりも発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、第２容器部は第１容器部よりも発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されることを特徴としている。

さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光装置の製造方法は、表面および裏面を有するリードフレームに、リードフレームの表面の一部が露出する凹部とリードフレームの裏面の一部が露出する開口部とを備えた第１容器部を形成する工程と、第１容器部が形成されたリードフレームに、開口部を介してリードフレームの裏面に接触する突出部を備えるとともに凹部に露出しない第２容器部を形成する工程と、凹部に露出するリードフレームの表面に発光素子を実装する工程とを含み、第１容器部を形成する工程では、第２容器部よりも発光素子から出力される光に対する光反射性が高い第１容器部を形成し、第２容器部を形成する工程では、第１容器部よりも発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高い第２容器部を形成することを特徴としている。

このような発光装置の製造方法において、第１容器部を形成する工程では、凹部に露出するリードフレームの発光素子の取り付け対象位置の裏側に開口部を形成することを特徴とすることができる。
また、第１容器部を形成する工程では、白色顔料を用いて白色化された樹脂材料を用いて第１容器部を形成することを特徴とすることができる。
さらに、第２容器部を形成する工程では、熱伝導フィラーを用いて熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定された樹脂材料を用いて第２容器部を形成することを特徴とすることができる。
さらにまた、第１容器部を形成する工程では、体積抵抗率が１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の樹脂材料を用いて第１容器部を形成し、第２容器部を形成する工程では、体積抵抗率が１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の樹脂材料を用いて第２容器部を形成することを特徴とすることができる。
そして、発光素子が実装された凹部に発光素子を封止するための封止部を形成する工程をさらに含むことを特徴とすることができる。

本発明によれば、発光素子から出射される光の取り出し効率の低下を抑制するとともに発光に伴う発光素子の温度上昇を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される照明装置１０の構成の一例を説明するための図である。ここで、図１（ａ）は照明装置１０を被照射側からみた正面図であり、図１（ｂ）は照明装置１０の側面図である。

この照明装置１０は、配線やスルーホール等が形成された基板２１と、基板２１の表面に取り付けられた複数の発光チップ２２とを備えた発光モジュール１１と、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に発光モジュール１１が取り付けられるように構成されたシェード１２とを備えている。また、照明装置１０は、発光モジュール１１の基板２１の裏面と、シェード１２の凹部内側の底部との間に挟まれるように配置された放熱部材１３をさらに備えている。そして、発光モジュール１１および放熱部材１３は、金属製のねじ１４によってシェード１２に取り付けられ、固定されている。このため、基板２１には、ねじ１４の取り付け位置に対応したねじ穴（図示せず）が形成されている。なお、照明装置１０には、必要に応じて、発光チップ２２から出射される光を均一にするための拡散レンズ等を設けるようにしてもよい。

基板２１は、例えばガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板（ガラエポ基板）等で構成され、長方形状の形状を有している。そして、基板２１の内部には複数の発光チップ２２を電気的に接続するための配線が形成され、その表面には白色レジスト膜が塗布形成されている。また、基板２１は表面、裏面ともに放熱性をよくするため、できる限り多くの面積の銅箔を残した配線となっており、表裏面はスルーホールで電気的・熱的な導通をとっている。なお、白色レジスト塗装膜に代えて、蒸着等により金属膜を形成するようにしてもよい。

また、発光装置の一例としての発光チップ２２は、基板２１の表面に、基板２１の短手方向に３列且つ長手方向に１４列の合計４２個が取り付けられている。

さらに、シェード１２は、例えば折り曲げ加工された金属板で構成されており、その凹部内側は白色に塗装されている。そして、シェード１２は、照明装置１０を構成した際に、電気的に接地される。なお、シェード１２の凹部内側には、白色塗装膜に代えて、蒸着等により金属膜を形成するようにしてもよい。

図２および図３は、図１に示す発光チップ２２の構成の一例を説明するための図である。ここで、図２は、発光チップ２２を発光面側からみた上面図である。また、図３（ａ）は図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ断面図であり、図３（ｂ）は図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図である。

この発光チップ２２は、一方の側に凹部３１が形成された容器３０と、容器３０と一体化された金属導体部あるいは金属リード部の一例としての第１リード部６１、第２リード部６２、第３リード部６３および第４リード部６４と、凹部３１の内側に取り付けられた発光素子の一例としての第１青色ＬＥＤ７１、第２青色ＬＥＤ７２、第３青色ＬＥＤ７３および第４青色ＬＥＤ７４と、凹部３１を覆うように設けられた封止部８０とを備えている。ここで、凹部３１は、台形状の断面を有しており、第１青色ＬＥＤ７１、第２青色ＬＥＤ７２、第３青色ＬＥＤ７３および第４青色ＬＥＤ７４が取り付けられる底面３２と、底面３２の外縁部から上方に向かって拡開する壁面３３とを備えている。なお、図２においては、封止部８０の記載を省略している。また、発光チップ２２は、容器３０と一体化した４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂをさらに有している。

容器３０は、第１リード部６１、第２リード部６２、第３リード部６３および第４リード部６４と、４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂとを一体化してなるリードフレーム６０（後述する図５参照）に、熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。そして、容器３０は、第１リード部６１、第２リード部６２、第３リード部６３および第４リード部６４とともに底面３２を形成し、且つ、単独で壁面３３を形成する第１容器部４０と、凹部３１の上面側を除いて第１容器部４０の外側に形成される第２容器部５０とを有している。

第１リード部６１、第２リード部６２、第３リード部６３、第４リード部６４および４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂは、０．１〜０．５ｍｍ程度の厚みをもつ金属板にて形成されており、加工性、熱伝導性に優れた金属として例えば鉄／銅合金をベースとし、その上にめっき層としてニッケル、チタン、金、銀などを数μｍ積層して構成されている。ここで、発光チップ２２からの光の取り出し効率を向上させるためには、可視領域において光の吸収が少ない銀を、金属板にメッキしたものを用いることが好ましい。なお、第１リード部６１乃至第４リード部６４および４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂは、後述するように、１枚の金属板を打ち抜いて作製されている。このため、第１リード部６１乃至第４リード部６４および４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂの各面は、ほぼ同じ高さに位置している。

そして、本実施の形態では、第１リード部６１乃至第４リード部６４の一部が、それぞれ凹部３１の底面３２に露出するようになっている。また、凹部３１の底面３２において、第１リード部６１乃至第４リード部６４が露出してない部位には、第１容器部４０が露出するようになっている。そして、本実施の形態では、凹部３１に露出する第１リード部６１乃至第４リード部６４の表面および第１容器部４０の表面によって、反射面が構成されている。さらに、第１リード部６１乃至第４リード部６４の一端部側はそれぞれ容器３０の外側の側壁から突出するように形成されており、容器３０の外壁面から凹部３１が形成される表面側とは反対の裏面側に折り曲げられている。

そして、底面３２に露出する第１リード部６１には第１青色ＬＥＤ７１が、底面３２に露出する第２リード部６２には第２青色ＬＥＤ７２が、底面３２に露出する第３リード部６３には第３青色ＬＥＤ７３が、底面３２に露出する第４リード部６４には第４青色ＬＥＤ７４が、それぞれ図示しないダイボンディングペーストによって固定されている。また、第１リード部６１乃至第４リード部６４および第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４は、図示しないボンディングワイヤによって直列あるいは並列に接続されている。なお、この例では、第４リード部６４がカソード電極として用いられている。
また、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の発光層はＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）を含む構成を有しており、青色光を出射するようになっている（なおＩｎＧａＮとは、各元素組成比は任意の相対比率を含む総称である。）。

封止部８０は、可視領域の波長において光透過率が高く、また屈折率が高い透明樹脂にて構成される。また、封止部８０の表面側は平坦面、窪み面又は凸部面から選ばれる。封止部８０を構成する樹脂としては、耐熱性、耐候性、及び機械的強度が高い特性を満たす樹脂であって、例えばエポキシ樹脂やシリコン樹脂を用いることができる。そして、本実施の形態では、封止部８０を構成する透明樹脂に、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４から出射される青色光の一部を、緑色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させている。なお、このような蛍光体に代えて、青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体、あるいは、青色光の一部を黄色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させるようにしてもよい。また、もちろん蛍光体を含まない構成であってもかまわない。

次に、容器３０の構成について、より具体的に説明する。
上述したように、容器３０は、第１リード部６１乃至第４リード部６４とともに凹部３１を形成する第１容器部４０と、第１容器部４０の背面側すなわち凹部３１とは反対側において第１容器部４０を収容する第２容器部５０とを備えている。ここで、図２に示すように上側からみたときに、第１容器部４０は円形の外形を有しており、第２容器部５０は長方形の外形を有している。なお、第１リード部６１乃至第４リード部６４は、第１容器部４０および第２容器部５０を貫通して容器３０の側部外側へと突出し、第２容器部５０の表面に沿って裏面側に折り曲げられている。また、４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂは、第２容器部５０に挟み込まれている。

第１樹脂部材の一例としての第１容器部４０は略凹字状の断面を有しており、その内側には底面３２側から上部に向けて拡開する壁面３３が形成されている。また、底面３２の中央となる部位には円形状の凹みが設けられており、その裏側には円形状の突起が設けられている。
また、図２および図３（ａ）に示すように、底面３２のうち第１リード部６１乃至第４のリード部６４が存在しない領域には、第１容器部４０が露出するようになっている。一方、図２および図３（ｂ）に示すように、底面３２のうち第１リード部６１乃至第４リード部６４が存在する領域において、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４がダイボンドされる部位の裏面側には、第１容器部４０が形成されておらず、開口部の一例としての第１開口部４１、第２開口部４２、第３開口部４３および第４開口部４４（後述する図７参照）が設けられている。なお、第１開口部４１乃至第４開口部４４はそれぞれ正方形状となっており、第１リード部６１乃至第４リード部６４から遠ざかるほど拡開するようになっている。

この第１容器部４０は、例えば可視光の光反射率が８５％以上であって９８％以下となるように白色顔料の含有率、粒径等を調整した樹脂材料を用いることが好ましい。言い換えると、第１容器部４０の可視光の光吸収率は１５％未満とされている。白色顔料としては、チタニア（酸化チタン）を微粒子化したものを用いることが好ましい。チタニアは、他の白色顔料に比べて屈折率が高く、また、光吸収率が低いので、本実施形態の第１容器部４０に好適に用いることができる。他の白色顔料、例えば酸化アルミニウム、酸化亜鉛等も使用することができる。

また、第１容器部４０は、第１リード部６１乃至第４リード部６４の間の絶縁にも用いられる。このため、第１容器部４０は、例えば１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有していることが好ましい。

さらに、製造工程でハンダリフローなどの温度がかかる工程が複数あるので、第１容器部４０を構成する樹脂は、耐熱性を十分考慮した上で公知の材質を選定することが好ましい。ここで、第１容器部４０の基材となる樹脂としては、ポリアミド、液晶ポリマー等を用いることができ、例えばジェネスタ（クラレ）やアモデル（Solvay Advanced Polymers）等を好適に使用することができる。

これに対し、第２樹脂部材の一例としての第２容器部５０も略凹字状の断面を有しており、その内側に第１容器部４０を、特に好ましくは完全に収容するようになっている。そして、第１容器部４０の外側壁面および底面と第２容器部５０の内側壁面および底面とが密着するようになっている。
また、図２および図３（ａ）に示すように、底面３２のうち第１リード部６１乃至第４リード部６４が存在しない領域には、第２容器部５０が露出しないようになっている。一方、図２および図３（ｂ）に示すように、底面３２のうち第１リード部６１乃至第４リード部６４が存在する領域において、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４がダイボンドされる部位の裏面側に形成された第１開口部４１乃至第４開口部４４には、これらをそれぞれ埋めるように第２容器部５０による突出部の一例としての第１突出部５１、第２突出部５２、第３突出部５３および第４突出部５４が形成され、第１リード部６１乃至第４リード部６４の裏面側とそれぞれ接触するようになっている。

この第２容器部５０は、第１容器部４０よりも熱伝導性が高いものを用いることが好ましく、例えば室温において２Ｗ／ｍ・Ｋ以上且つ２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する樹脂材料を使用することが好ましい。

また、第２容器部５０は、第１容器部４０と同様に、第１リード部６１乃至第４リード部６４の間の絶縁にも用いられる。このため、第２容器部５０は、例えば１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有していることが望ましい。

さらに、製造工程でハンダリフローなどの温度がかかる工程が複数あるので、第２容器部５０を構成する樹脂は、第１容器部４０を構成する樹脂と同様、耐熱性を十分考慮した上で材質を選定することが好ましい。ここで、第２容器部５０の基材となる樹脂としては、ポリアミド、ナイロン、液晶ポリマー等を用いることができ、例えば絶縁性熱伝導フィラーを含有させたＰＰＳ樹脂、液晶ポリマー等を用いることができ、Ｇ１４２Ｚ１、Ｇ１４１Ｚ１、Ｇ１３１Ｚ１（出光興産）等を好適に使用することができる。

また、容器３０を構成する第１容器部４０と第２容器部５０との密着性を高めるためには、第１容器部４０および第２容器部５０の基材を、同一の樹脂とすることが望ましい。
そして、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の発光波長の光に対する第１容器部４０の光反射率は、同じ発光波長の光に対する第２容器部５０の光反射率よりも高いことが好ましい。なお、第２容器部５０を構成する樹脂は、熱伝導性を高めるために添加される熱伝導性フィラーの影響により、一般的に、第１容器部４０よりも可視光の光反射率が低くなり、第１容器部４０が白色を呈するのに対し、第２容器部５０は灰色あるいは黒色を呈する傾向にある。

では、図１に示す照明装置１０の動作を説明する。
外部から照明装置１０の発光モジュール１１に電流が供給されると、４２個の発光チップ２２から白色光が出射される。各発光チップ２２から出射された白色光は、直接あるいは基板２１やシェード１２で反射した後に、空間あるいは対象物に向けて照射される。

次に、図２および図３に示す発光チップ２２の動作を説明する。
発光チップ２２に第１リード部６１乃至第４リード部６４を介して電流が供給されると、これらと電気的に接続される第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４には、それぞれ直流の順方向電流が流れる。その結果、発光チップ２２に設けられた第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４は、それぞれ青色に発光する。第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４から出力された青色光は、封止部８０内すなわち凹部３１内を進行し、直接あるいは底面３２や壁面３３で反射した後に封止部８０の上部側に設けられた出射面から外部に出射される。但し、出射面に向かう光の一部は、出射面で反射し、再び封止部８０内を進行する。この間、封止部８０内において、青色光の一部は蛍光体によって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面３２や壁面３３で反射した後、青色光と共に出射面から外部に出射される。したがって、封止部８０からは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。

一方、発光に伴って第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４で発生した熱は、それぞれが取り付けられた第１リード部６１乃至第４リード部６４に伝達される。
ここで、本実施の形態では、底面３２に露出して表面側に第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４が実装される第１リード部６１乃至第４リード部６４の実装位置の裏面側に、第１容器部４０よりも熱伝導性のよい第２容器部５０の第１突出部５１乃至第４突出部５４を接触させている。これにより、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４から第１リード部６１乃至第４リード部６４の表面側に伝達された熱は、その真裏から第１突出部５１乃至第４突出部５４を介して第２容器部５０へと伝達される。そして、伝達された熱は、第２容器部５０の外表面から大気中へと放出される。また、第１リード部６１乃至第４リード部６４の一部は、容器３０の外側に露出する部位へと伝達され、第１リード部６１乃至第４リード部６４の外表面から大気中へと放出される。

本実施の形態では、底面３２を、金属光沢を呈する第１リード部６１乃至第４リード部６４と白色を呈する第１容器部４０とで構成し、且つ、壁面３３を、第１容器部４０で構成している。換言すれば、底面３２および壁面３３に、可視光に対し光吸収特性を有する第２容器部５０を露出させないようにしている。このため、封止部８０内を進行する光は、底面３２および壁面３３で吸収されにくくなることから、発光チップ２２からの光の取り出し効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、第１リード部６１乃至第４リード部６４の裏面側であって第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の実装位置の真裏となる部位に、第１容器部４０よりも著しく熱伝導性の高い第２容器部５０の第１突出部５１乃至第４突出部５４を接触配置している。このため、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４で発生した熱が発光チップ２２内に留まりにくくなり、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の温度上昇が鈍化する。一般に、ＬＥＤは、温度が高くなると発光効率の低下を招きやすく、その結果、発光光量の低下を生じやすい。したがって、本実施の形態の構成を採用することにより、発光チップ２２における第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の発光効率を高めることができる。

このように、本実施の形態の構成を採用することにより、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４自体の発光効率と、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４から出射された光を外部へ取り出す取り出し効率とが高まることから、発光チップ２２全体としての発光効率を著しく向上させることができる。

図４は、図２および図３に示す発光チップ２２の製造方法を説明するためのフローチャートである。また、図５乃至図１１は、発光チップ２２の製造工程を説明するための図である。

まず、第１リード部６１乃至第４リード部６４および４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂを、渡り部を介して一体化したリードフレームを準備する。なお、リードフレームは、１枚の金属板を打ち抜くことによって形成される。
このようなリードフレームに対し、第１樹脂の射出成型を行って第１容器部４０を形成し（ステップ１０１）、続いて第２樹脂の射出成型を行って第２容器部５０を形成し（ステップ１０２）、容器３０を得る。次に、底面３２に露出する第１リード部６１乃至第４リード部６４上に、それぞれ、第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４を実装する（ステップ１０３）。なお、実装においては、第１リード部６１乃至第４リード部６４上への第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４のダイボンドと、第１リード部６１乃至第４リード部６４と第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４とのワイヤボンドとが行われる。その後、凹部３１に封止樹脂を充填し、その後固化させて封止部８０を形成する（ステップ１０４）。

次に、形成された容器３０によって第１リード部６１乃至第４リード部６４それぞれの一端側が固定された状態で、リードフレームから第１リード部６１乃至第４リード部６４を切断し（ステップ１０５）、切断された第１リード部６１乃至第４リード部６４を容器３０の裏面側に折り曲げる（ステップ１０６）。最後に、リードフレームから４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂを切断し（ステップ１０７）、リードフレームから発光チップ２２を分離して発光チップ２２を得る。

図５は、出発材料となるリードフレーム６０の上面図を示している。
このリードフレーム６０は、１枚の金属板を打ち抜くことにより、第１リード部６１乃至第４リード部６４および４つのリード片６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂを、渡り部６７を介して一体化したものである。ここで、リード片６５ａ、６５ｂは渡り部６７から延びる第１支持部６５の端部から突出形成されており、リード片６６ａ、６６ｂは渡り部６７から延びる第２支持部６６の端部からリード片６５ａ、６５ｂと対向する側に向けて突出形成されている。

図６は、ステップ１０１において第１容器部４０が形成されたリードフレーム６０を、凹部３１が形成される側からみた上面図を示しており、図７はその背面図を示している。ここで、第１容器部４０は、リードフレーム６０のうち、第１リード部６１乃至第４リード部６４の自由端側を挟み込むように形成される。

図６に示すように、リードフレーム６０の表面側には、第１リード部６１乃至第４リード部６４の表面側とこれらの間から露出する第１容器部４０とによって底面３２が形成され、且つ、第１容器部４０によって壁面３３が形成されることにより、凹部３１が設けられる。
他方、図７に示すように、リードフレーム６０の裏面側には、第１容器部４０によって４つの第１開口部４１、第２開口部４２、第３開口部４３および第４開口部４４が形成される。このとき、第１開口部４１乃至第４開口部４４の底部には、第１リード部６１乃至第４リード部６４のそれぞれの裏面側の一部が露出する。

図８は、ステップ１０２において第２容器部５０が形成されたリードフレーム６０を、凹部３１が形成される側からみた上面図を示しており、図９はその背面図を示している。ここで、第２容器部５０は、第１容器部４０の外側において、第１リード部６１乃至第４リード部６４の一部に加え、第１支持部６５に設けられた２つのリード片６５ａ、６５ｂと第２支持部６６に設けられた２つのリード片６６ａ、６６ｂとを挟み込むように形成される。

図８に示すように、リードフレーム６０の表面側には、第１容器部４０の側部外側を囲うように第２容器部５０が形成される。なお、このとき、凹部３１の底面３２および壁面３３に、第２容器部５０が露出することはない。
他方、図９に示すように、リードフレーム６０の裏面側には、第１容器部４０により形成される第１開口部４１乃至第４開口部４４（図７参照）に第２容器部５０が充填されて第１突出部５１乃至第４突出部５４が形成されるとともにその裏面側全域にわたって第２容器部５０が露出する。

図１０は、ステップ１０３において第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の実装がなされたリードフレーム６０を、凹部３１が形成される側からみた上面図を示している。ここで、第１青色ＬＥＤ７１は、凹部３１の底面３２のうち、第１リード部６１の表面側であって第１リード部６１を挟んで第１開口部４１と対向する部位、すなわち、第１リード部６１の裏面側に第２容器部５０の第１突出部５１が接する領域に取り付けられる。また、第２青色ＬＥＤ７２は、凹部３１の底面３２のうち、第２リード部６２の表面側であって第２リード部６２を挟んで第２開口部４２と対向する部位、すなわち、第２リード部６２の裏面側に第２容器部５０の第２突出部５２が接する領域に取り付けられる。さらに、第３青色ＬＥＤ７３は、凹部３１の底面３２のうち、第３リード部６３の表面側であって第３リード部６３を挟んで第３開口部４３と対向する部位、すなわち、第３リード部６３の裏面側に第２容器部５０の第３突出部５３が接する領域に取り付けられる。さらにまた、第４青色ＬＥＤ７４は、凹部３１の底面３２のうち、第４リード部６４の表面側であって第４リード部６４を挟んで第４開口部４４と対向する部位、すなわち、第４リード部６４の裏面側に第２容器部５０の第４突出部５４が接する領域に取り付けられる。
なお、これら第１青色ＬＥＤ７１乃至第４青色ＬＥＤ７４の実装が行われた後、ステップ１０４における封止部８０の形成が行われる。

図１１は、ステップ１０５およびステップ１０６において第１リード部６１乃至第４リード部６４の切断および折り曲げがなされたリードフレーム６０を、凹部３１が形成される側からみた上面図を示している。なお、図１１においては、封止部８０の記載を省略している。ここでは、まず、リードフレーム６０の渡り部６７から第１リード部６１乃至第４リード部６４の固定端側の切断を行う。このとき、容器３０は、第１支持部６５に設けられたリード片６５ａ、６５ｂと第２支持部６６に設けられたリード片６６ａ、６６ｂを介して渡り部６７と一体化しており、リードフレーム６０を介して容器３０を固定した状態で、第１リード部６１乃至第４リード部６４の容器３０の背面側に対する折り曲げ処理がなされる。
そして、第１リード部６１乃至第４リード部６４の折り曲げがなされた後、ステップ１０７において、第１支持部６５を図１１に示すＡ−Ａで切断するとともに第２支持部６６を図１１に示すＢ−Ｂで切断することにより、リードフレーム６０から発光チップ２２を分離することができ、図１乃至図３に示す発光チップ２２が得られる。

なお、本実施の形態では、発光素子として青色ＬＥＤを使用する場合を例に説明を行ったが、発光素子の発光色については適宜設計変更して差し支えない。この場合において、第１容器部４０は、少なくとも発光素子が発光する波長の光に対する反射率を例えば６５％以上、より好ましくは９０％以上とすることが望ましい。

また、本実施の形態では、発光モジュール１１を用いて照明装置１０を構成する例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、上述した発光モジュール１１を例えば信号機、液晶表示装置等のバックライト装置、スキャナの光源装置、プリンタの露光装置、車載用の照明機器、ＬＥＤのドットマトリクスを用いたＬＥＤディスプレイ装置等にも適用することができる。

本実施の形態が適用される照明装置の構成の一例を説明するための図である。 発光チップを発光面側からみた上面図である。 （ａ）は図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ断面図であり、（ｂ）は図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図である。 発光チップの製造方法を説明するためのフローチャートである。 リードフレームの上面図である。 第１容器部が形成されたリードフレームの上面図である。 第１容器部が形成されたリードフレームの背面図である。 第２容器部が形成されたリードフレームの上面図である。 第２容器部が形成されたリードフレームの背面図である。 青色ＬＥＤが実装されたリードフレームの上面図である。 リード部の切断および折り曲げがなされたリードフレームの上面図である。

符号の説明

１０…照明装置、１１…発光モジュール、１２…シェード、２１…基板、２２…発光チップ、３０…容器、３１…凹部、３２…底面、３３…壁面、４０…第１容器部、４１…第１開口部、４２…第２開口部、４３…第３開口部、４４…第４開口部、５０…第２容器部、５１…第１突出部、５２…第２突出部、５３…第３突出部、５４…第４突出部、６０…リードフレーム、６１…第１リード部、６２…第２リード部、６３…第３リード部、６４…第４リード部、７１…第１青色ＬＥＤ、７２…第２青色ＬＥＤ、７３…第３青色ＬＥＤ、７４…第４青色ＬＥＤ、８０…封止部

Claims (18)

1. 凹部を有する容器と、
   一端が前記容器の前記凹部に露出するとともに他端が当該容器の外側に露出するように設けられる金属導体部と、
   前記凹部の内側に露出する前記金属導体部の一方の面に取り付けられ、当該金属導体部と電気的に接続される発光素子と
   を含み、
   前記容器は、
   前記凹部において前記金属導体部が露出していない領域を覆うように設けられ、当該金属導体部とともに当該凹部を形成する第１容器部と、
   前記凹部に露出することなく前記金属導体部の他方の面に接触するとともに前記第１容器部を収容する第２容器部とを備え、
   前記第１容器部は前記第２容器部よりも前記発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、
   前記第２容器部は前記第１容器部よりも前記発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されること
   を特徴とする発光装置。
2. 前記第２容器部は前記金属導体部の前記発光素子の取り付け部位の裏側で当該金属導体部に接触することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記第１容器部が白色顔料を用いて白色化された樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記第２容器部が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光装置。
5. 前記第１容器部および前記第２容器部が、それぞれ絶縁性を有する樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光装置。
6. 表面および裏面を有する金属リード部と、
   前記金属リード部の前記表面に取り付けられるとともに当該金属リード部と電気的に接続される発光素子と、
   前記金属リード部の固定に用いられ、前記金属リード部の前記表面とともに前記発光素子から出射される光の反射面を形成する第１樹脂部材と、
   前記第１樹脂部材と一体化して前記金属リード部の固定に用いられ、前記反射面に露出しないように前記金属リード部の前記裏面に接触して前記発光素子で発生した熱を外部へ伝達する第２樹脂部材と
   を備える発光装置。
7. 前記第１樹脂部材は前記金属リード部の前記発光素子の取り付け位置の裏側で当該金属リード部の前記裏面を露出させる開口部を備え、
   前記第２樹脂部材は当該開口部に充填されて前記金属リード部の前記裏面に接触する突出部を備えることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
8. 前記第１樹脂部材が白色顔料を用いて白色化されていることを特徴とする請求項６または７記載の発光装置。
9. 前記第２樹脂部材が、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の発光装置。
10. 前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の体積抵抗率がそれぞれ１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項記載の発光装置。
11. 前記第１樹脂部材は前記第２樹脂部材よりも前記発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、
    前記第２樹脂部材は前記第１樹脂部材よりも前記発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項記載の発光装置。
12. 基板と、
    前記基板に取り付けられる複数の発光装置とを備え、
    前記発光装置は、
    凹部を有する容器と、
    一端が前記容器の前記凹部に露出するとともに他端が当該容器の外側に露出するように設けられる金属導体部と、
    前記凹部の内側に露出する前記金属導体部の一方の面に取り付けられ、当該金属導体部と電気的に接続される発光素子とを含み、
    前記容器は、
    前記凹部において前記金属導体部が露出していない領域を覆うように設けられ、当該金属導体部とともに当該凹部を形成する第１容器部と、
    前記凹部に露出することなく前記金属導体部の他方の面に接触するとともに前記第１容器部を収容する第２容器部とを備え、
    前記第１容器部は前記第２容器部よりも前記発光素子から出力される光に対する光反射性が高く設定され、
    前記第２容器部は前記第１容器部よりも前記発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高く設定されること
    を特徴とする発光モジュール。
13. 表面および裏面を有するリードフレームに、当該リードフレームの当該表面の一部が露出する凹部と当該リードフレームの当該裏面の一部が露出する開口部とを備えた第１容器部を形成する工程と、
    前記第１容器部が形成された前記リードフレームに、前記開口部を介して当該リードフレームの前記裏面に接触する突出部を備えるとともに前記凹部に露出しない第２容器部を形成する工程と、
    前記凹部に露出する前記リードフレームの前記表面に発光素子を実装する工程と
    を含み、
    前記第１容器部を形成する工程では、前記第２容器部よりも前記発光素子から出力される光に対する光反射性が高い当該第１容器部を形成し、
    前記第２容器部を形成する工程では、前記第１容器部よりも前記発光素子から伝達される熱に対する熱伝導性が高い当該第２容器部を形成すること
    を特徴とする発光装置の製造方法。
14. 前記第１容器部を形成する工程では、前記凹部に露出する前記リードフレームの前記発光素子の取り付け対象位置の裏側に前記開口部を形成することを特徴とする請求項１３記載の発光装置の製造方法。
15. 前記第１容器部を形成する工程では、白色顔料を用いて白色化された樹脂材料を用いて当該第１容器部を形成することを特徴とする請求項１３または１４記載の発光装置の製造方法。
16. 前記第２容器部を形成する工程では、熱伝導フィラーを用いて熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定された樹脂材料を用いて当該第２容器部を形成することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項記載の発光装置の製造方法。
17. 前記第１容器部を形成する工程では、体積抵抗率が１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の樹脂材料を用いて当該第１容器部を形成し、
    前記第２容器部を形成する工程では、体積抵抗率が１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の樹脂材料を用いて当該第２容器部を形成することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項記載の発光装置の製造方法。
18. 前記発光素子が実装された前記凹部に当該発光素子を封止するための封止部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項記載の発光装置の製造方法。

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