JP2006324438A - ヒートシンク付表面実装型ｌｅｄパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リードフレームとヒートシンクの電気的絶縁が可能で、構造が簡単で安価なヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】ヒートシンク５とリードフレーム４とが絶縁性樹脂６により接合され、ＬＥＤ発光素子２がヒートシンク５上に実装する。これを、モールドインサート成形により、樹脂にインサートし、ヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージ１を得る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ヒートシンクにＬＥＤ発光素子を実装した放熱性を有するヒートシンク付きＬＥＤパッケージの製造方法に関するものである。

一般に、ＬＥＤ発光素子は、輝度が高く発熱量が少ないため携帯電話のバックライトや各種インジケータなど、低電力域で使用されていたが、近年の発光効率や内部量子効率の向上による高輝度化に伴って車載・照明分野などに使用され、より高輝度・長寿命が求められるようになっている。特に、ランプ等のパッケージ分野においては、これらの用途分野の拡大と、要求されている性能のレベルを維持するために、熱に強く、又は熱をよく逃がすことが必要になり、素材そのものの選定も重要になる。さらに、ＬＥＤ発光素子の出力、順電圧、波長等が温度によって変化し、また、劣化特性に影響を及ぼしてしまうので、やはり、熱対策が必要になる。
このように、ＬＥＤ発光素子は様々な分野に応用されており、各分野で熱対策が課題となっている。ＬＥＤパッケージを冷却する場合、コスト的に見て放熱が有効であり、アルミ板やヒートシンクによる放熱が試みられているが、ヒートシンクをＬＥＤパッケージに実装した例は少ない。
パッケージ内にＬＥＤ発光素子を封入し、ＬＥＤ発光素子の熱をヒートシンクから基板に逃がすようにした先行技術には、例えば、特許文献１に開示されているように、金属製パッケージのベースにヒートシンクを組み込み、ヒートシンクの上面にＬＥＤ発光素子を実装することがなされている。
特開平５−２１６７７号公報（ベースにヒートシンクを組み込み、ヒートシンクの上面にＬＥＤ発行素子を実装して、ヒートシンクを基板に接触可能とすることにより、ＬＥＤ発光素子の熱を基板に逃がすようにした点等）

しかし、ベースとキャップとを金属で構成し、相互を接合したＬＥＤパッケージは、既存技術によって製造することができるが、高い加工精度が必要となりコストダウンが難しいという問題がある。また、今後のＬＥＤパッケージには高輝度化のほか、軽薄短小が要求され、これまでの金属加工技術では製造することが難しいという問題もある。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単で製造が容易なヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、ヒートシンクとリードフレームとを互いに絶縁性樹脂を介して一体に接合し、ＬＥＤ発光素子を、ヒートシンク又はリードフレームのいずれか一方に実装することを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。

請求項２記載の発明は、リードフレームとヒートシンクとの互いの接合面のいずれか一方に、予め、絶縁性樹脂を接合した後、接合面同士を互いに重ね合わせた状態でモールド型により一体に接合する接合工程と、前記ヒートシンク又は前記リードフレームのいずれか一方に前記ＬＥＤ発光素子を実装する実装工程と、を含むことを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。

請求項３記載の発明は、リードフレームとヒートシンクとの接合面のいずれか一方に、予め、絶縁性樹脂を接合した後、接合面同士を互いに重ね合わせた状態でインサート型により樹脂にインサートするインサート成形工程と、前記ヒートシンク又は前記リードフレームのいずれか一方に前記ＬＥＤ発光素子を実装する実装工程とを含むことを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法において、前記ヒートシンクと前記リードフレームとの接合に接着剤を用い、該接着剤に、使用環境もしくはＬＥＤ発光素子の熱履歴に耐え得る高耐熱性プラスチックを用いることを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４いずれかに記載のヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法において、前記絶縁性樹脂に、絶縁性接着剤付き絶縁性フィルム又は絶縁性接着剤付き絶縁性シートを用いることを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。

本発明によれば、放熱が可能で且つ小型のＬＥＤパッケージを安価に製造することができる。

以下、図１乃至図１３を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、本実施形態に係るヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージ（以下、パッケージという）の基本的な構成を簡単に説明する。

図１はＬＥＤパッケージの一実施の形態を示し、図１（Ａ）はＬＥＤ発光素子をヒートシンクに実装したＬＥＤパッケージの断面図、図1（Ｂ）はその平面図（上面図）である。
ＬＥＤパッケージ１は、ＬＥＤ発光素子２と、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３に接続するリードフレーム４，４と、放熱のためのヒートシンク５とを備えている。
リードフレーム４，４は、絶縁性樹脂６を介してヒートシンク５に接合されていてヒートシンク５と一体化しており、リード極３，３とリードフレーム４，４とは、ワイヤボンド７を介して導通が可能となっている。
リードフレーム４，４は、エッチング加工又はプレス加工によって形成され、絶縁性樹脂６は、周囲のＬＥＤパッケージ１の使用環境やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる高耐熱性樹脂で形成されている。
ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃの平坦度は、ＬＥＤ発光素子２の実装のため１〜２μとなっており、反射率向上のため、銀めっきが施されている。
なお、環境汚物質削減のため銀めっきに代えてパラジュームめっきを施してもよい。また、ＬＥＤ発光素子２を共晶接合によりヒートシンク５の上面に実装する場合は、ヒートシンク５の上面の平坦度、特に、ＬＥＤ発光素子２の平坦度を１μとする。
リードフレーム４，４の厚さは、ＬＥＤパッケージ１の小型化上での制限から０．１〜０．２ｍｍとなっており、絶縁性樹脂６の厚さは、０．０５ｍｍとなっている。ヒートシンク５は、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属で形成されていて、その底面が基板に直接又は熱伝導性材料を介して接触する。
このように、基板にヒートシンク５が接触可能なのでＬＥＤ発光素子２の熱を基板へと放熱させることができる。

図２はＬＥＤパッケージの他の実施の形態を示し、図２（Ａ）はＬＥＤ発光素子をリードフレームに実装したＬＥＤパッケージの断面図、図２（Ｂ）はその平面図（上面図）である。
ＬＥＤパッケージ１０には、ＬＥＤ発光素子２と、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３に接続するリードフレーム１１，１１と、放熱のためのヒートシンク１５とが備えられており、リードフレーム１１，１１同士が絶縁材１３を介して接続されている。
ヒートシンク１５は、一対のリードフレーム１１のヒートシンク実装面１１ｃに絶縁性樹脂１４を介して一体に接合されており、リード極３，３とリードフレーム１１，１１とは、ワイヤボンド７により結線されている。
リードフレーム１１，１１は、エッチング加工又はプレス加工によって形成され、絶縁性樹脂１４は、周囲の使用用環境やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる高耐熱性樹脂で形成されている。
リードフレーム１１，１１の厚さは、ＬＥＤパッケージ１０の小型化上での制限から０．１〜０．２ｍｍとなっており、絶縁性樹脂１４の厚さは、０．２ｍｍとなっている。
ＬＥＤパッケージ１０をディスプレイ、照明の各種光源等の基板（図示せず）に実装しヒートシンク１５が基板に接触する。このためさせるとＬＥＤ発光素子２の熱がリードフレーム１１，１１からヒートシンク１５へと放熱させることができるので、ＬＥＤ発光素子２の高温化を防止することができる。

以下、前記ＬＥＤパッケージ１，１０の製造方法について説明する。

前記ＬＥＤパッケージ１，１０において、リードフレーム４とヒートシンク５、リードフレーム１１とヒートシンク１５とをそれぞれ絶縁性樹脂６，１４を介して接合する方法には、
<１>接着剤により接着する方法と、
<２>リードフレーム又はヒートシンクの互いの接合面の一方に、予め、絶縁性樹脂を、接着、溶融、射出のいずれかによって被着して絶縁済みリードフレーム又は絶縁済みヒートシンクとし（一次成形品）、絶縁済みリードフレームとヒートシンク、又は絶縁済みヒートシンクとリードフレームとをそれぞれ絶縁性樹脂を介して一体に接合する方法と、
<３>リードフレーム、絶縁性樹脂、ヒートシンクをモールド型内に配置し、絶縁性樹脂によって相互を一体に接合する方法と、
<４>リードフレームとヒートシンクとを溶融した樹脂にインサートすることによって一体化する方法とがあり、
<２>の方法には、<２−１>モールド型内で絶縁性樹脂を溶解し再度固化させることによって一体に接合する方法と、<２−２>インサート成形によってインサートする方法がある。
<３>の方法には、モールド型内での絶縁性樹脂を加熱した後、冷却することによって一体に接合する方法がある。
<２−１>及び<３>のモールド型（射出型を除く）の場合、モールド型内で樹脂が溶解するだけで流動化や圧力変動が発生しないので、これらに起因したリードフレームの変形を防止できる利点があり、<２−２>の方法には、インサートする絶縁性樹脂によってリードフレームが支持されリードフリームの変形を防止されるので、リードフレーム等の厚さを薄くできる利点がある。

以下、<１>〜<４>の各方法の代表例について順次、説明する。

図３は<１>の方法を実施するための工程図を示し、図３（ａ）は図１のＬＥＤパッケージ１について、図３（ｂ）は図２のＬＥＤパッケージ１0についての工程図である。
である。
図３（ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１の場合は、まず、ヒートシンク５のリードフレーム実装面５ｂに絶縁性接着剤を塗布し、絶縁性樹脂６を接着する。次に、その絶縁性樹脂６の表面に絶縁性樹脂接着剤を塗布し、リードフレーム４，４を接着する。この場合、接着剤には、ＬＥＤパッケージ１の周囲の使用環境（温度）やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる耐熱性絶縁性樹脂接着剤を用いる。
絶縁性樹脂接着剤には、前記ＬＥＤパッケージ１０の周囲の使用環境（温度）やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる耐熱性絶縁性樹脂接着剤、例えば、ＬＰＣ（住友化学製 液晶ポリマ），ＰＰＳ（ポリフェレンサルファィド），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルサルファイド），ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等を用い、ＬＥＤ発光素子２の接着剤には熱伝導性のよい接着剤を用いる。
リードフレーム４，４の接着後は、ＬＥＤ発光素子２を、前記ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃに接着剤により接着する。
ＬＥＤ発光素子２の接着剤には熱伝導性のよい接着剤を用いる。
最後に、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３とリードフレーム４，４とをワイヤボンド７により結線し、ＬＥＤパッケージ１の製造を終了する。

図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１０の場合は、リードフレーム１１，１１のヒートシンク実装面１１ｃの裏面に絶縁性接着剤を塗布し、絶縁性樹脂１４を接着する。次に、その絶縁性樹脂１４の表面に絶縁性樹脂接着剤を塗布し、ＬＥＤ発光素子２を接着する。
絶縁性樹脂接着剤には、前記ＬＥＤパッケージ１０の周囲の使用環境（温度）やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる耐熱性絶縁性樹脂接着剤、例えば、ＬＰＣ（住友化学製 液晶ポリマ），ＰＰＳ（ポリフェレンサルファィド），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルサルファイド），ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等を用い、ＬＥＤ発光素子２の接着剤には熱伝導性のよい接着剤を用いる。同様に、リードフレーム４のヒートシンク実装面１１ｃに絶縁性樹脂１４を介してヒートシンク１５を接着する。
最後に、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３とリードフレーム１１，１１とをワイヤボンド７により接続してＬＥＤパッケージ１０の製造を終了する。
このように、<１>の方法を実施すると、特別な装置を必要とせず、また、工程が単純化されるので、ＬＥＤパッケージ１，１０のコストダウンが達成される。
なお、図３（ａ），（ｂ）において、絶縁性樹脂６，１４の代りに接着剤付き絶縁性樹脂フィルム又はシートを用いてもよい。この場合、絶縁性接着剤付き絶縁性フィルム又はシートには、ポリイミドフィルム又はシートにポリエーテルアミドイミドを塗布した絶縁性樹脂フィルム又はシート等、絶縁性樹脂フィルム又はシートに、ＬＥＤパッケージ１周囲の使用環境（温度）やＬＥＤ発光素子２の通電による熱履歴に充分耐えうる高耐熱性樹脂絶縁性接着剤を塗布したフィルム又はシートを用いてもよい。
絶縁性樹脂接着剤フィルム又はシートを用いると、接着剤の塗布作業が省略されるので、その分、コストダウンが達成される。

次に、<２>の方法を説明する。なお、ヒートシンク５、１５に対する絶縁性樹脂６，１４の接着方法は、<１>と同じなのでここでは省略する。この場合、まず、モールド型内にヒートシンク５と絶縁性樹脂６又はリードフレーム１１と絶縁性樹脂１４とを配置し、モールド型内での絶縁性樹脂６，１４の溶解、冷却により絶縁性樹脂６，１４をヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃ又はリードフレーム１１のヒートシンク実装面１１ｃに被着し（一次成形）、後述のインサート成形に用いる絶縁済みヒートシンク、絶縁済みリードフレームを形成する。

以下、ＬＥＤパッケージ１０について、<２>の方法を説明する。
図４（ａ）は絶縁済みリードフレームの製造に用いるモールド型の一例を示す。
絶縁性樹脂６には、実際の使用環境や前記ＬＥＤ発光素子２の熱履歴に対して充分耐えうる耐熱性樹脂で、後述するインサート成形に使用される樹脂の軟化温度、溶解温度と同等か又はそれ以上の樹脂を使用する。
絶縁性樹脂６の肉厚は、０．０５ｍｍ以上とするのが望ましいが、前記ＬＥＤパッケージ１の薄さを極力薄くするという制限がある場合には、絶縁性樹脂６の肉厚を０．０５〜０．２ｍｍとする。モールド型２０は、上型２０ａ、下型２０ｂからなり、絶縁性樹脂６を下型２０ｂの絶縁性樹脂係合凹部２１に嵌め込み、次に、リードフレーム４を下型２０ｂのリードフレーム係合凹部２２に嵌め込む。上型２０ａを下型２０ｂに重ね、両者の重ね合わせを保持した状態でモールド型２０による絶縁性樹脂６の加熱を開始する。リードフレーム４は、上型２０ａ、下型２０ｂによって支持されており、加熱温度が絶縁性樹脂６の溶解温度に到達しても絶縁性樹脂６は溶解するだけでモールド型２０内には圧力の変動が発生しない。モールド型２０による絶縁性樹脂６の冷却を行うと、図５（ａ）に示すように、リードフレーム４に絶縁性樹脂６が一体化した絶縁済みリードフレーム９が形成される。従って、モールドによってリードフレーム４に絶縁性樹脂６を一体化する方法は、型が単純で安価に形成できるほか、リードフレーム４の変形を防止しながら絶縁性樹脂６を均一厚さに被着できる利点がある。
なお、この場合に、予め、リードフレーム４に厚み方向の孔を設けるとともに、上型２０ａのリードフレーム４の孔との対面部とその孔周辺部とに凹部（図示せず）を設けておき、この凹部に予め配置した絶縁性樹脂を絶縁性樹脂６の溶融と同時に溶融させるようにしてもよい。
このようにすると、凹部の絶縁性樹脂と絶縁性樹脂６とが一体となり、リードフレーム４と絶縁性樹脂６との一体性が向上する（図７（ｂ）参照）。

図４（ｂ）は絶縁済みヒートシンクの製造に用いるモールド型の一例を示す。
絶縁性樹脂６には、実際の使用環境やＬＥＤ発光素子２の熱履歴に対して充分耐えうる耐熱性樹脂で、肉厚が、０．０５ｍｍ以上の絶縁性樹脂を用いる。なお、ＬＥＤパッケージ１の薄さを極力薄くするという制限がある場合には、絶縁性樹脂６の肉厚を０．０５〜０．２ｍｍとする。
モールド型２３は、上型２３ａ、下型２３ｂからなり、ヒートシンク５を下型２３ｂのヒートシンク係合凹部２４に嵌め込み、絶縁性樹脂６を、ヒートシンク係合凹部２４底面部の絶縁性樹脂係合凹部２３ｃに嵌め込む。
次に、上型２３ａを下型２３ｂに重ねてモールド型２３による絶縁性樹脂６の加熱を開始する。
加熱温度が絶縁性樹脂６の溶解温度に到達し、絶縁性樹脂６が溶解した後は、所定の冷却期間後にモールド型２３から取り出すと、図５（ｂ）に示すように、ヒートシンク５のリードフレーム実装面５ｂに絶縁性樹脂６が一体化した絶縁済みヒートシンク１６が得られる。
なお、この場合に、予め、リードフレーム４に厚み方向の孔６０を設けるとともに、ヒートシンク５のリードフレーム４の孔６０との対面部とその孔周辺部とに凹部６１を設けておき、この凹部６１に予め配置した絶縁性樹脂を絶縁性樹脂６の溶融と同時に溶融させるようにしてもよい。
このようにすると、孔６０及び凹部６１の絶縁性樹脂と絶縁性樹脂６とが一体となり、リードフレーム４と絶縁性樹脂６との一体性が向上し（図７（ｂ）参照）、リードフレーム４とヒートシンク５との一体性が向上する。

図６は<２−1>の方法に用いるモールド型の一例であり、絶縁済みリードフレーム９とヒートシンク５又は絶縁済みヒートシンク１６とリードフレーム４とを接合するためのモールド型２５を示し、図６（ａ）はモールド型の断面図、図６（ｂ）はモールド型に絶縁済みリードフレーム９とヒートシンク５とを配置した状態のモールド型の断面図である。
モールド型２５は、図６（ａ）に示すように、下型２５ｂに、ヒートシンク係合凹部２６と前記絶縁済みリードフレーム９の基板側電気的接点部を係合する基板側電気的接続部係合凹部２７とが形成され、上型２５ａに、ヒートシンク係合凹部２６の上部開口に係合する係合凸部２８が形成される。
係合凸部２８には、下型２５ｂの基板側電気的接続部係合凹部２７に係合された絶縁性樹脂６に対して上方側から係合すべく絶縁済性樹脂係合凹部２９が形成される。
前記モールド型２５によってヒートシンク５に絶縁済みリードフレーム９を接合する際は、図６（ｂ）に示すように、下型２５ｂの基板側電気的接続部係合凹部２７に絶縁済みリードフレーム９の基板側電気的接続部を嵌め込み、ヒートシンク５をヒートシンク係合凹部２６に嵌め込む。
この後、上型２５ａを下型２５ｂに重ね、モールド型２５による絶縁性樹脂６の加熱を開始する。
加熱温度が溶解温度に到達し絶縁性樹脂６が溶解すると、次に冷却により絶縁性樹脂６を固化させる。
モールド型２５からモールド品を取り出し、ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃにＬＥＤ発光素子２を熱伝導性の高い接着剤によって接着する。この後は、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３とリードフレーム４，４とをワイヤボンド７によって結線し、通電可能なＬＥＤパッケージ１とする。
なお、この場合に、ヒートシンク５の絶縁性樹脂６の対面部に予め厚み方向の凹部６２を設けておき、この凹部６２に予め配置した絶縁性樹脂を絶縁性樹脂６の溶融と同時に溶融させるようにしてもよい。このようにすると、凹部６２の絶縁性樹脂とリードフレーム４の絶縁性樹脂６とが一体となり、ヒートシンク５と絶縁済みリードフレーム９との一体性が向上する。

<３>の方法を実施する場合は、図６で説明したモールド型２５を用いる。すなわち、ヒートシンク５を下型２５ｂのヒートシンク係合凹部２６に嵌め込んだ後、ヒートシンク５又はリードフレーム４に絶縁性樹脂を接着せずに、そのままの状態で、下型２５ｂの基板側電気的接続部係合凹部２７に、絶縁性樹脂６、リードフレーム４を順次嵌め込んで下型２５ｂに上型２５ａを重ね、この状態で、モールド型２５による絶縁性樹脂６の加熱を開始する。
加熱温度が溶解温度に到達し絶縁性樹脂６が溶解すると、次に、冷却によって絶縁性樹脂６を固化させ、モールド型２５から取り出したモールド品のＬＥＤ発光素子実装面５ｃにＬＥＤ発光素子２を熱伝導性の高い接着剤により接着する。次に、ＬＥＤ発光素子２のリード極３，３とリードフレーム４，４とをワイヤボンド７により結線して通電可能なＬＥＤパッケージ１とする。
なお、この場合もヒートシンク５の絶縁性樹脂６の対面部に予め厚み方向の凹部６２を設けておき、この凹部６２に予め配置した絶縁性樹脂を絶縁性樹脂６の溶融と同時に溶融させるようにしてもよい。このようにすると、凹部６２の絶縁性樹脂とリードフレーム４の絶縁性樹脂６とが一体となり、ヒートシンク５と絶縁済みリードフレーム９との一体性が向上する。

次に、<２−２>の方法について説明する。
図７は絶縁済みリードフレーム９´を形成するためのモールド型（一次成形型）の一例を示す。モールド型３０は上型３０ａと下型３０ｂからなる。
下型３０ｂにはリードフレーム４を嵌め込むためのリードフレーム係合凹部３１と、絶縁性樹脂６を嵌めこむための絶縁性樹脂係合凹部３２とが形成される。絶縁性樹脂係合凹部３２は、リードフレーム係合凹部３１の底面より下方に窪んでいる。
絶縁性樹脂６を絶縁性樹脂係合凹部３２に嵌め込み、リードフレーム４をリードフレーム係合凹部３１に嵌め込むと、リードフレーム４が、リードフレーム係合凹部３１の底面と、絶縁性樹脂６の上面とからなる水平面に支持される。
上型３０ａには、別の絶縁性樹脂３４を係合するための絶縁性樹脂係合凹部３３が形成される。この絶縁性樹脂係合凹部３３は、下型３０ｂの絶縁性樹脂係合凹部３２に対してほぼ平行になっていて上側よりリードフレーム４を支持するようになっている。
絶縁性樹脂６を下型３０ｂの絶縁性樹脂係合凹部３２に、リードフレーム４をリードフレーム係合凹部３１にそれぞれ嵌め込むとともに、絶縁性樹脂３４を上型３０ａの絶縁性樹脂係合凹部３２に嵌め込む。そして、上型３０ａと下型３０ｂとを重ねてモールド型３０の加熱による絶縁性樹脂６，３４を溶解し、冷却により固化すると、リードフレーム４に絶縁性樹脂６，３４が一体に接合した絶縁済みリードフレーム９´が得られる。
この場合、図７（ｂ）に示すように、リードフレーム４に厚み方向の貫通孔４ｄを設けておいて絶縁性樹脂６，３４の少なくともいずれか一方に、貫通孔４ｄに挿入する挿入部を設けるか、又は、絶縁性樹脂６，３４同士を連結するための連結材１７を挿入するようにしてもよい。この場合、連結材は、絶縁性樹脂６，３４と同じ材質とする。このようにすると、上下の絶縁性樹脂６，３４同士が連結材によって連結されるので、絶縁性樹脂６とリードフレーム４とが確実に一体化する。

図８は前記絶縁済みリードフレーム９´をインサート部材としてＬＥＤパッケージ１を形成するためのインサート成形型（一次成形型）の一例を示す。
インサート成形型３５は樹脂の射出によって前記絶縁済みリードフレーム９´をインサートするための射出型であり、上型３５ａと下型３５ｂからなる。
インサート成形型３５の下型３５ｂにはヒートシンク収容凹部３６と、絶縁済みリードフレーム９´の基板側電気的接点部を係合する基板側電気的接続部係合凹部３７とが形成され、上型３５ａには、ヒートシンク収容凹部３６の上部開口に係合する係合凸部３８が形成される。
係合凸部３８には、下型３５ｂの基板側電気的接続部係合凹部３７に係合された絶縁済みリードフレーム９´の絶縁性樹脂３４にその上方側から係合すべく絶縁性樹脂係合凹部３９が形成される。
さらに上型３５ａには、係合凸部３８を包囲するようにリング状の凹部４０が形成される。

前記インサート成形型３５を使用して絶縁済みリードフレーム９をパッケージ（ケース）となる樹脂にインサートする際は、まず、ヒートシンク５をヒートシンク係合凹部２６に嵌め込み、絶縁済みリードフレーム９´の基板側電気的接続部を下型３５ｂの基板側電気的接続部係合凹部２７に嵌め込む。
次に、上型３５ａを下型３５ｂに重ねる。下型３５ｂに上型３５ａを重ねると、下型３５ｂ上位の絶縁性樹脂３４に絶縁性樹脂係合凹部３９が係合し、係合凸部３８の平坦な先端面及び側面がヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃに係合する。ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃは、この係合凸部３８の先端面によって覆われる。
この状態で、インサート成形型３５に樹脂を射出する。射出圧力は、例えば、８００ｋｇ／ｃｍ^２とする。ＬＥＤパッケージ１は、光学的に反射率が重要な要素となるため、インサート成形に使用する樹脂には白色で熱的に安定な樹脂、例えば、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、液晶ポリマ等を用い、これに酸化チタン等の白色顔料を添加するが、これに加えて熱収縮を防止するフィラーを混合してもよい。また、インサート成形（二次成形）に用いる絶縁性樹脂とモールド成形（一次成形）に用いる樹脂とは組成が相互に異なっていてもよいがモールド成形に使用する絶縁性樹脂の溶解温度及び軟化温度が、射出成形（二次成形）に使用する樹脂の溶解温度及び軟化温度より高いか又は同等の樹脂を選択する。
このようにすると、上下の絶縁性樹脂６，３４が溶解せずに、リードフレーム４に対する挟持を保持するので、樹脂の射出圧力や圧力変動に起因したリードフレーム４の変形が発生しない。また、リードフレーム４のＬＥＤ発光素子側電気的接続部の長さが下方の絶縁性樹脂６の厚さよりも短く曲がりにくいので、この点でもリードフレーム４の変形が防止される。
射出された樹脂は、上型３５ａと下型３５ｂとのパッケージ形成空間部、すなわち、ヒートシンク収容凹部３６、絶縁性樹脂係合凹部３９、凹部４０へと充填される。また、酸化チタンは、光触媒反応により汚れを分解するので、パッケージ全体の表面が清浄に維持され、光の反射率が一定に保持されるという効果もある。

図９はインサート成形後のＬＥＤパッケージ１の平面図（上面図）、図１０はその断面図である。
ＬＥＤパッケージ１には、ヒートシンク５の上面のＬＥＤ発光素子実装面５ｃと連接し、光を反射する凹面状の反射凹面部５２が形成される。リードフレーム４のＬＥＤ発光素子側電気的接触部は、この反射凹面部５２から内側に突出し、反対側の基板側電気的接触部が外側に突出している。従って、ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃに熱伝導性の接着剤を介してＬＥＤ発光素子２を接合し、ＬＥＤ発光素子２の正負のリード極３，３とリードフレーム４のＬＥＤ発光素子側電気的接触部とをワイヤボンド７により結線すると、放熱性の良好なＬＥＤパッケージ１が得られる。

二次成形後は必要に応じて三次成形型により三次成形を実施する。
三次モールド型（図示せず）は、前記ＬＥＤ発光素子２を実装し、二次成形品にワイヤボンド７を施したＬＥＤパッケージ１，１０をそれぞれモールド品としてこれに透明な樹脂によるＬＥＤ光の照射窓を形成するための成形型である。この場合、三次モールド型は、射出型又はモールド型のいずれの型を用いてもよく、インサート成形（二次成形）後のインサート成形品を隙間なく嵌合する下型と、反射凹面部内に透明樹脂を形成するための上型とで構成される。反射凹面部と上型の内面とが区画する空間部に透明樹脂を射出して固化させると、反射凹面部に透明樹脂による透明な窓が形成される。

次に、図１１を参照して<３>の方法を実施するための射出型を説明する。
この射出型は、前記リードフレーム４とヒートシンク５とをインサート成形するための樹脂成形型である。なお、図１1において、図８で説明したインサート成形型３５と同じ構成については、同一符号を付す。
射出型５０は、上型５０ａと下型５０ｂとで構成されており、上型５０ａと下型５０ｂの接合面に、リードフレーム４を挟持するためのリードフレーム係合凹部５１を形成している。下型５０ｂのヒートシンク収容凹部３６には、ヒートシンク５が収容する。ヒートシンク５の上面の外周部とリードフレーム４との間には、射出した樹脂を導入し、固化させることにより、これらの間を樹脂によって絶縁する間隔Ｇを設定する。
この射出型５０にヒートシンク５とリードフレーム４とを設置し、型を閉めた状態で樹脂を射出した後、冷却により固化すると、図１、図９で説明したような形状のＬＥＤパッケージ１が形成され、リードフレーム４とヒートシンク５とが樹脂によって絶縁される。
この射出型５０よるＬＥＤパッケージ１の形成方法は、モールド型による工程（一次工程）や接着剤による絶縁済みリードフレーム９が不要となるので、その分、安価に製造できる利点があるが、絶縁性樹脂６，３４によるサポートがなく、射出圧力や、圧力変動、又は射出した樹脂の粘性によってリードフレーム１１に変形が発生する場合がある。
従って、この例は、リードフレーム４に十分な厚みがあり、且つリードフレーム４とヒートシンクのリードフレーム実装面５ｂとに樹脂を導入できる充分な間隔を設定されている場合、あるいは、絶縁性樹脂にフィラーを混合した混合樹脂を射出用の樹脂として使用する場合のフィラーによる流動性が低下する場合の製造方法に適している。従って、この方法にてＬＥＤパッケージ１，１０を製造する場合は、リードフレーム４の厚さを厚くし見かけ上のヤング率を大きくする必要がある。
溶着後は、ＬＥＤ発光素子２をヒートシンク５に実装し、ＬＥＤパッケージ１の製造を終了する。

なお、上述した各実施の形態において、ＬＥＤパッケージ自体がヒートシンク５又はリードフレーム４を介して低温側に熱を伝導するので、低温側を１又は複数の冷却装置、例えば、ファンによって空冷すれば、多数のＬＥＤパッケージを効率よく冷却することができる。

以下、本発明一実施例を説明する。
本実施例では、一次成形には、モールド型（図７（ｂ））を用い、二次成形にはインサート成形のための射出型（図８）を用いた。ＬＥＤパッケージの製造条件は次のようにした。
（ａ）リードフレームの加工法：エッチング又はプレス加工
（ｂ）リードフレームの肉厚：０．２（ｍｍ）
（ｃ）ヒートシンクの平坦度：１〜２（μ）
（ｄ）ヒートシンクのめっきの種類：銀めっき
（ｅ）ヒートシンクの貼り付け方法：接着（熱伝導性接着剤）
（ｆ）インサート型の射出圧力：８００（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
（ｇ）射出する樹脂の材質：ＬＰＣに白色顔料として酸化チタンを混入
（ｈ）絶縁性樹脂６の材質：ＬＰＣ
（ｉ）絶縁性樹脂６の厚さ：０．２（ｍｍ）
（ｊ）絶縁済みリードフレームの製造方法：モールド法又はインサート法
このような製造条件とすると、リードフレーム４のＬＥＤ発光素子側電気的接続部と、ヒートシンク５のリードフレーム実装面５ｂとの間の絶縁隙間は０．２ｍｍとなり、リードフレーム４は厚さ０．２mmの絶縁性樹脂６によって挟持され、射出圧力、圧力変動に起因した変形から保護される。
モールド型により一次成形を実施すると、リードフレーム４に変形に変形させることなく絶縁性樹脂６のフィルムをリードフレーム４の絶縁領域に被着することができた。
絶縁性樹脂６、インサート成形に使用する樹脂は、同じ組成のＬＰＣなので、溶解温度及び軟化温度が同じになる。
モールド型で形成した絶縁処理済みリードフレーム９´をヒートシンク５とともに射出型（図８）にセットし、インサート成形を実施した。
インサート成形後は、ヒートシンク５のＬＥＤ発光素子実装面５ｃに導電性接着剤を介してＬＥＤ発光素子２を接合し、リード極３，３とリードフレーム４のＬＥＤ発光素子側電気的接触部とをワイヤボンド７によって結線した。

この結果、図１２に示すように、反射凹面部５２を有し、反射凹面部５２の中央にヒートシンク５のＬＥＤ発光素子２の実装部が露出したＬＥＤパッケージ１が得られた。

図１３及び図１４にその結果を示す。図１３はモールド成形後におけるＬＥＤパッケージの断面の状態を示す解説図、図１４（Ａ）はインサート成形後における絶縁性樹脂６と射出した樹脂との接合状態を示す断面図、図１４（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図１３（Ａ）のＡ部拡大図、Ｂ部拡大図である。
図１３、図１４に示すように、モールド成形、インサート成形の両方において、絶縁性樹脂６と射出した樹脂との間に直線的な界面が明瞭に現れており、リードフレーム４に変形が発生じていない。
従って、絶縁性樹脂６とインサート成形に用いる樹脂の材質が同じで軟化温度、溶解温度が同じ場合には、絶縁性樹脂６は溶解せず、薄いリードフレーム４の変形防止材として充分機能するので、絶縁性樹脂として軟化温度が射出する樹脂のそれよりも大きい樹脂を用いた場合にも絶縁性樹脂６によりリードフレーム４の変形が防止されることが分かった。

本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示し、図１（Ａ）はＬＥＤ発光素子をヒートシンクに実装したＬＥＤパッケージの断面図、図1（Ｂ）はその平面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージを示し、図２（Ａ）はＬＥＤ発光素子をリードフレームに実装したＬＥＤパッケージの断面図、図２（Ｂ）はその平面図である。 本発明の実施の形態に係るＬＥＤパッケージの製造方法を示す工程図である。 リードフレームの応用例を示す図であり、図４（ａ）は絶縁済みリードフレームの製造に用いるモールド型の一例を示し、図４（ｂ）は絶縁済みヒートシンクの製造に用いるモールド型の一例を示す。 本発明に係る絶縁済みヒートシンクを示す図である。 本発明に係るＬＥＤパッケージの製造方法に用いるモールド型の一例であり、絶縁済みリードフレームとヒートシンクとを溶着するためのモールド型を示す図である。 絶縁済みリードフレームを形成するためのモールド型（一次成形型）の一例を示す図である。 絶縁済みリードフレームをインサート部材としてＬＥＤパッケージを形成するためのインサート成形型（一次成形型）の一例を示す図である。 インサート成形後のＬＥＤパッケージの平面図である。 図９の断面図である。 本発明の実施形態に係り、リードフレームとヒートシンクとをインサート成形するための樹脂成形型を示す断面図である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤパッケージを示す図であり、図１２（Ａ）は解説図、図（Ｂ）は断面図である。 モールド成形後におけるＬＥＤパッケージの断面の状態を示す解説図である。 図１４（Ａ）はインサート成形後における絶縁性樹脂と射出した樹脂との接合状態を示す断面図、図１４（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図１４（Ａ）のＡ部拡大図、Ｂ部拡大図である。

符号の説明

１ ＬＥＤパッケージ
２ ＬＥＤ発光素子
４ リードフレーム
５ ヒートシンク
６ 絶縁性樹脂
９ リードフレーム
１０ ＬＥＤパッケージ
１１ リードフレーム
３４ 絶縁性樹脂

Claims (5)

1. ヒートシンクとリードフレームとを互いに絶縁性樹脂を介して一体に接合し、ＬＥＤ発光素子を、ヒートシンク又はリードフレームのいずれか一方に実装することを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法。
2. リードフレームとヒートシンクとの互いの接合面のいずれか一方に、予め、絶縁性樹脂を接合した後、接合面同士を互いに重ね合わせた状態でモールド型により一体に接合する接合工程と、
   前記ヒートシンク又は前記リードフレームのいずれか一方に前記ＬＥＤ発光素子を実装する実装工程と、を含むことを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法。
3. リードフレームとヒートシンクとの接合面のいずれか一方に、予め、絶縁性樹脂を接合した後、接合面同士を互いに重ね合わせた状態でインサート型により樹脂にインサートするインサート成形工程と、
   前記ヒートシンク又は前記リードフレームのいずれか一方に前記ＬＥＤ発光素子を実装する実装工程とを含むことを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法において、
   前記ヒートシンクと前記リードフレームとの接合に接着剤を用い、該接着剤に、使用環境もしくはＬＥＤ発光素子の熱履歴に耐え得る高耐熱性プラスチックを用いることを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法。
5. 請求項１〜４いずれかに記載のヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法において、
   前記絶縁性樹脂に、絶縁性接着剤付き絶縁性フィルム又は絶縁性接着剤付き絶縁性シートを用いることを特徴とするヒートシンク付き表面実装型ＬＥＤパッケージの製造方法。