JP2010272565A - リードフレーム及びその製造方法及びそれを用いた半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面側の上部構造と裏面側の下部構造とが一体となり、かつ、互いに離反した複数の構造体で形成されたリードフレームと、前記リードフレームを取り囲む同じ厚さの充填樹脂を有し、前記上部構造がパッド部2とリード部2aを有し、前記下部構造が、前記パッド部2と一体の放熱部3と、前記リード部2aと一体の放熱部3aを有し、前記上部構造の側面部には、前記リードフレームの表面側から裏面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記下部構造の側面部には、前リードフレームの裏面側から表面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記パッド部に面する斜面の内周面を有する、前記充填樹脂と一体に形成された光反射リング4aを有するリードフレームを製造する。
【選択図】図6
Description
光反射率を高くするためにLEDチップと対向する内周面に金属メッキを形成する工程を必要としていた。このような構造のリードフレームは製造コストが高くなる問題があった。また、リードフレーム上に樹脂により光反射リングを設けるため、リードフレームの領域を広くする必要があり、リードフレームでの半導体発光装置の取り数が少なくなる問題があった。また、光反射リングを樹脂充填リードフレーム上に別途形成するため、製造方法が複雑になり製造コストが高くなる問題があった。
該金属材料の裏面に、前記チップ搭載用表面Aに対向する面積S2 からなる放熱用裏面Bと、前記電気接続エリアCに対向する面積S4からなる放熱用裏面D形成用のパターンを有するフォトレジストのパターンを形成する工程を有し、
前記パッド部2のチップ搭載用表面Aの面積S1 と前記放熱用裏面Bの面積S2 との関係を0<S1 <S2 とし、前記電気的接続エリアCの面積S3と、前記放熱用裏面Dの面積S4との関係を0<S3<S4とし、
前記金属材料の表裏両面からエッチング加工することで、前記金属材料から成る上部構造と下部構造を有する一体構造を形成し、前記上部構造の側面部には、前記チップ搭載用表面Aから前記放熱用裏面Bの方向に広がる段差状部又はテーパー状部を形成し、前記下部構造の側面部には、前記放熱用裏面Bから前記チップ搭載用表面Aの方向に広がる段差状部又はテーパー状部を形成し、上部構造の前記チップ搭載用表面Aを有するパッド部2と下部構造の前記放熱用裏面Bを有する放熱部3を一体に形成し、上部構造の前記電気接続エリアCを有するリード部2aと下部構造の前記放熱用裏面Dを有する放熱部3aを一体に形成する工程と、
モールド成型用の金型に前記上部構造と下部構造を有する一体構造を設置し、前記金型に充填樹脂を充填しモールド成型することにより、前記上部構造と前記下部構造の一体構造と同じ厚さの充填樹脂を前記上部構造と前記下部構造の一体構造を取り囲む構造に形成し、かつ、前記充填樹脂の形成と同時に、前記チップ搭載用表面A側であって前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記チップ搭載用表面A側に面する斜面の内周面を有する光反射用の光反射リング4aを、前記充填樹脂と一体構造として前記充填樹脂から突出させて形成する工程と、
を有することを特徴とするリードフレームの製造方法である。
前記各上部構造の側面部には、前記リードフレームの表面側から裏面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記各下部構造の側面部には、前リードフレームの裏面側から表面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、
前記表面側にあって前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記パッド部に面する斜面の内周面を有する、前記充填樹脂と一体に形成され前記充填樹脂から突出した光反射用の光反射リング4aを有し、
前記パッド部2にLEDチップが搭載され、
前記LEDチップの電極が前記リード部2aに電気接続され、
前記LEDチップと前記リード部2aと前記光反射リング4aが透明樹脂で被覆されていることを特徴とする半導体発光装置である。
本発明を実施形態に基づいて以下に詳細に説明すれば、図1は、本発明の第1の実施形態のリードフレームを用いて製造した半導体発光装置LEを示す上面図である。また、図2は、図1中のX1 −X1線における側断面図を、図3は、図1中のX2−X2線における側断面図を、図4は図1中のY−Y線における側断面図を各々示す。充填樹脂にて樹脂モールドされたリードフレームの金属部分であるリードフレーム1は、金属合金製の板状の基材を表面側と裏面側からフォトエッチング加工することにより形成される。すなわち、リードフレーム1は、図2及び図4に示すように、金属合金製の厚さt1の板状の基材を両面からフォトエッチング加工することにより形成された表面側の厚さt2の上部構造と、裏面側の厚さt3の下部構造のパターンからなり、上部構造と下部構造とは一体構造となっている。リードフレーム1は、板状の鉄−ニッケル等の合金薄板又は銅−ニッケル−錫等の合金薄板を金属材料として用いるが、熱伝導率が高い銅又は銅合金を金属材料として用いる方が、リードフレーム1の放熱性が向上するため好ましい。その他には、アルミニウム合金等の金属材料をリードフレーム1の材料として用いることも可能である。
離反しているリード部2aが形成されている。
次に本発明の、充填樹脂にて樹脂モールドした樹脂充填リードフレームの製造方法を説明する。まず、鉄−ニッケル等の合金薄板又は銅−ニッケル−錫等の金属合金製の板状のリードフレーム用金属材料の表面に、フォトレジスト(感光性樹脂)を塗布してフォトレジスト層を形成する。次いで、パッド部2の面積S1 からなるチップ搭載用表面A、及びリード部2aの面積S3 からなる電気的接続エリアCにレジストパターンを形成するために、所定のパターンを有するパターン露光用フォトマスクを介してフォトレジスト層にパターンを露光し、次いで、フォトレジスト層に現像、必要に応じて硬膜処理を行う。これにより、パッド部2のチップ搭載用表面A及びリード部2aの電気的接続エリアCとなる部分を残してフォトレジストが現像除去され、パッド部2のチップ搭載用表面Aを形成する部位、及び、リード部2aの電気的接続エリアCを形成する部位にレジストパターンが形成される。
けるリード部2aの側面側には、その電気的接続エリアCから放熱用裏面Dの方向に拡がる、モールド時に充填される充填樹脂4を保持するための段差状部E又はテーパー状部Eが形成されたリードフレーム1が形成される。
aがチップ搭載用表面Aと電気的接続エリアCの高さから放熱用裏面Bと放熱用裏面Dの高さまでの充填樹脂4と一体化した構造となって充填樹脂から突出して形成される。そのため、光反射リング4aと充填樹脂4とが一体化し両者の間に界面は存在せず、光反射リング4aと充填樹脂4の本体とは強固に接続され密着性が高いといえる。また、光反射リング4aと充填樹脂4の本体との間に界面が無いので、界面に水蒸気が拡散して剥離し易くなることも無く、接続信頼性の高い光反射リング4aが得られる効果がある。更に、光反射リング4aを充填樹脂4の他の充填部分と同時に形成しているため一回の樹脂モールド成型で済む。
樹脂モールド成型時には加熱溶融した樹脂が金型内に注入される。そのため、充填樹脂4を形成後に、別に光反射リング4aを樹脂モールド成型で形成すると、充填樹脂4は複数回熱にさらされるため熱により劣化することになる。しかし本発明のリードフレームでは、樹脂モールド成型を複数回繰り返すことがないので、複数回のモールド成型が行われた場合にその都度充填樹脂4に熱が加わることにより充填樹脂4が熱履歴により劣化することを防ぐことができ、充填樹脂4の熱劣化による光反射特性の低下を防止でき、その光反射率を高く保つことができる効果がある。
チップ10と、電気的接続エリアCにボンディングしたワイヤーWと、光反射リング4aを被覆する透明樹脂5を層状に形成する。透明樹脂5の厚さは、それらを被覆する厚さに形成する。なお、図面では、透明樹脂5は層状としているが、ドーム状であっても構わない。透明樹脂5は、光透過性のあるアクリル系樹脂(ポリメタメチルアクリレート樹脂)などの透明性の良好な樹脂を用いる。それにより、LEDチップ10が透明樹脂層5の層内に埋設された状態で発光する際に、LEDチップ10から発せられた光が透明樹脂5から外側に出射するにあたり高い光利得性を持たせることができる。
また、光反射リング4aの傾斜面の角度を、チップ搭載用表面Aと電気的接続エリアCの成す面から30度から85度傾斜した斜面にすることで、光反射リング4aの傾斜面に入射する反射光を効率よく再反射させることが可能になり、さらには、LEDチップ10から発せられた光が直接に光反射リング4aの傾斜面に入射する場合であっても、入射光を効率よく外部に向け反射させることが可能になる。
れた光を効率よく外部に放出させることが可能となる。また、LEDチップ10のチップ搭載用表面A、電気的接続エリアCに金属メッキを行った場合、メッキ面にて反射光Mを再反射光Nとすることが出来るので、LEDチップ10から発せられた光を効率よく利用するには好ましい。さらに充填樹脂4の表面に、光反射率の優れたセラミックインクなどをコーティングすることも、LEDチップ10から発せられた光を効率よく利用する上で好ましいといえる。
次に、本発明の樹脂充填リードフレームの第2の実施形態について、図7、図8に基づいて、以下に説明する。図7は、多面付けして製造されたリードフレーム1を説明する上面図、図8(a)〜(b)は、その拡大側断面図である。
。そして、充填樹脂4を金型内の凹部43と光反射リング用凹部40aとの内部空間内に注入、充填して成型する。これにより、図8(b)に示すように、チップ搭載用表面Aと放熱用裏面Bのそれぞれの面、電気的接続エリアCと放熱用裏面Dのそれぞれの面が露呈して充填樹脂4が充填された多面付けリードフレームMLが形成される。
1b・・・樹脂充填リードフレーム
2・・・パッド部
2a・・・リード部
3・・・放熱部
3a・・・放熱部
4・・・充填樹脂
4a・・・光反射リング
5・・・透明樹脂
10・・・LEDチップ(発光素子)
20・・・吊りバー
30・・・タイバー
40・・・上金型
40a・・・光反射リング用凹部
41・・・下金型
42・・・注入口
43・・・凹部
A・・・チップ搭載用表面
B・・・放熱用裏面
C・・・電気的接続エリア
D・・・放熱用裏面
E・・・段差状部又はテーパー状部
E1 ・・・テーパー状部(又は角面取り部)
L・・・LED発光光線
LE・・・半導体発光装置
M・・・反射光
ML・・・多面付けリードフレーム
N・・・再反射光
W・・・ワイヤー
Z・・・1単位フレーム
Claims (9)
- 表面側の上部構造と裏面側の下部構造とが一体となり、かつ、互いに離反した複数の構造体で形成されたリードフレームと、前記リードフレームを取り囲み前記リードフレームと同じ厚さの充填樹脂を有し、前記上部構造がパッド部2とパッド部2と離反したリード部2aとを有し、前記下部構造が、前記パッド部2と一体となった放熱部3と、前記リード部2aと一体となった放熱部3aを有し、前記パッド部2の表面の面積S1 と、前記放熱部3の裏面の面積S2 との関係が0<S1 <S2 であり、前記リード部2aの表面の面積S3と、前記放熱部3aの裏面の面積S4との関係が0<S3<S4であり、前記各上部構造の側面部には、前記リードフレームの表面側から裏面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記各下部構造の側面部には、前リードフレームの裏面側から表面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記表面側にあって前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記パッド部に面する斜面の内周面を有する、前記充填樹脂と一体に形成され前記充填樹脂から突出した光反射用の光反射リング4aを有することを特徴とするリードフレーム。
- 前記光反射リング4aの前記内周面の、前記パッド部2の表面に対する傾斜角度を30度以上85度以下にしたことを特徴とする請求項1に記載のリードフレーム。
- 前記パッド部2及び前記リード部2aとをその表裏面を同一平面とする1単位フレームとして、各単位フレームが互いに縦横方向に1乃至複数本のタイバーにて連結されて多面付け配列されたリードフレームであって、前記パッド部2及びリード部2a及びタイバーのそれぞれ表面又は裏面又は表裏両面の面高さのうち、前記タイバーの面高さが低位に設定され、前記パッド部2及び前記リード部2aよりもタイバーの厚さが薄く形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリードフレーム。
- また、本発明は、前記充填樹脂が樹脂に粉状の添加剤を混合した光拡散性樹脂であり光屈折率が2以上であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載のリードフレームである。
- 板状のリードフレーム用金属材料の表面にパッド部2の面積S1 からなるチップ搭載用表面Aと、リード部2aの面積S3からなる電気接続エリアC形成用のパターンを有するフォトレジストのパターンを形成する工程と、
該金属材料の裏面に、前記チップ搭載用表面Aに対向する面積S2 からなる放熱用裏面Bと、前記電気接続エリアCに対向する面積S4からなる放熱用裏面D形成用のパターンを有するフォトレジストのパターンを形成する工程を有し、
前記パッド部2のチップ搭載用表面Aの面積S1 と前記放熱用裏面Bの面積S2 との関係を0<S1 <S2 とし、前記電気的接続エリアCの面積S3と、前記放熱用裏面Dの面積S4との関係を0<S3<S4とし、
前記金属材料の表裏両面からエッチング加工することで、前記金属材料から成る上部構造と下部構造を有する一体構造を形成し、前記上部構造の側面部には、前記チップ搭載用表面Aから前記放熱用裏面Bの方向に広がる段差状部又はテーパー状部を形成し、前記下部構造の側面部には、前記放熱用裏面Bから前記チップ搭載用表面Aの方向に広がる段差状部又はテーパー状部を形成し、上部構造の前記チップ搭載用表面Aを有するパッド部2と下部構造の前記放熱用裏面Bを有する放熱部3を一体に形成し、上部構造の前記電気接続エリアCを有するリード部2aと下部構造の前記放熱用裏面Dを有する放熱部3aを一体に形成する工程と、
モールド成型用の金型に前記上部構造と下部構造を有する一体構造を設置し、前記金型に充填樹脂を充填しモールド成型することにより、前記上部構造と前記下部構造の一体構造と同じ厚さの充填樹脂を前記上部構造と前記下部構造の一体構造を取り囲む構造に形成し
、かつ、前記充填樹脂の形成と同時に、前記チップ搭載用表面A側であって前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記チップ搭載用表面A側に面する斜面の内周面を有する光反射用の光反射リング4aを、前記充填樹脂と一体構造として前記充填樹脂から突出させて形成する工程と、
を有することを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 前記パッド部2及び前記リード部2aとをその表裏面を同一平面とする1単位フレームとして、各単位フレームが互いに縦横方向に1乃至複数本のタイバーにて連結されて多面付け配列されたリードフレームであって、前記パッド部2及びリード部2a及びタイバーのそれぞれ表面又は裏面又は表裏両面の面高さのうち、前記タイバーの面高さが低位に設定され、前記パッド部2及び前記リード部2aよりもタイバーの厚さが薄く形成されていることを特徴とする請求項5記載のリードフレームの製造方法。
- 表面側の上部構造と裏面側の下部構造とが一体となり、かつ、互いに離反した複数の構造体で形成されたリードフレームと、前記リードフレームを取り囲み前記リードフレームと同じ厚さの充填樹脂を有し、前記上部構造がパッド部2とパッド部2と離反したリード部2aとを有し、前記下部構造が、前記パッド部2と一体となった放熱部3と、前記リード部2aと一体となった放熱部3aを有し、
前記各上部構造の側面部には、前記リードフレームの表面側から裏面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、前記各下部構造の側面部には、前リードフレームの裏面側から表面側の方向に広がる段差状部又はテーパー状部を有し、
前記表面側にあって前記パッド部2及びリード部2aの外側に、前記パッド部に面する斜面の内周面を有する、前記充填樹脂と一体に形成され前記充填樹脂から突出した光反射用の光反射リング4aを有し、
前記パッド部2にLEDチップが搭載され、
前記LEDチップの電極が前記リード部2aに電気接続され、
前記LEDチップと前記リード部2aと前記光反射リング4aが透明樹脂で被覆されていることを特徴とする半導体発光装置。 - 前記パッド部2の表面の面積S1 と、前記放熱部3の裏面の面積S2 との関係が0<S1 <S2 であり、前記リード部2aの表面の面積S3と、前記放熱部3aの裏面の面積S4との関係が0<S3<S4であることを特徴とする請求項7記載の半導体発光装置。
- 前記充填樹脂が樹脂に粉状の添加剤を混合した光拡散性樹脂であり光屈折率が2以上であり、前記透明樹脂の屈折率より高いことを特徴とする請求項7又は8に記載の半導体発光装置。
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