JP2011151102A - リードフレーム及びリードフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に凹部を形成する際に周囲の変形量を小さくするリードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体素子を搭載するリードフレームの製造方法であって、前記リードフレームの第１の面又は該第１の面とは反対側で前記半導体素子を搭載する第２の面のいずれか一方に第１の凹部を形成する工程と、前記リードフレームの前記第２の面をプレス加工することにより第２の凹部を形成する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム及びリードフレームの製造方法に関する。

従来から、ＬＥＤパッケージのリフレクタ等、リードフレームに凹み形状をプレス加工で成形する方法として、パンチを用いたプレス加工によりリードフレームを成形する方法がある。また、特許文献１には、半導体素子搭載部に凹部を設けたリードフレームが開示されている。この凹部は、金型によるプレス工法を用いて加工されている。

特開昭６３−２００５５０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているようにプレス加工にて凹部を成形しようとすると、凹部成形時に余肉がリードフレームの面内方向に移動する。このため、凹部のサイズが大きく余肉が多いときには、凹部成形の周囲において、リードフレームの形状が大きく変形してしまうという問題がある。

この一例を図９に示す。図９は従来のＬＥＤパッケージ用のリードフレーム１００の平面図であり、図９（ａ）は凹部をプレス加工する前のリードフレーム１００を示し、図９（ｂ）は凹部をプレス加工した後のリードフレーム１００を示す。リードフレーム１００は、アノード１００ｃとカソード１００ｄが孔３００によって互いに分離するように形成される。孔４００は、凹部９００をプレス加工する際に、プレス加工部の周囲が移動するのを許容（吸収）して凹部９００の位置ズレを防止するために設けられている。

図９（ａ）に示される状態でプレス加工が行われると、図９（ｂ）の状態になる。図９（ｂ）に示されるように、プレス加工で凹部９００を形成すると、凹部９００の周囲部分が面内方向に拡がり、カソード１００ｄがアノード１００ｃに接触してしまうおそれがある。このような接触を防ぐため、リードフレーム１００に凹部９００を形成する際には、凹部の周囲部分の変形量を小さくする必要がある。

そこで本発明は、凹部を形成する際に変形量を小さくしたリードフレーム及びそのリードフレームの製造方法を提供する。

本発明の一側面としてのリードフレームの製造方法は、半導体素子を搭載するリードフレームの製造方法であって、前記リードフレームの第１の面又は該第１の面とは反対側で前記半導体素子を搭載する第２の面のいずれか一方に第１の凹部を形成する工程と、前記リードフレームの前記第２の面をプレス加工することにより第２の凹部を形成する工程とを有する。

本発明の他の側面としてのリードフレームは、半導体素子を搭載するためのリードフレームであって、平面な第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有し、前記第２の面には、前記第１の面に第１の凹部を形成した後にプレス加工することより、消失した該第１の凹部に対向する位置において形成された第２の凹部が形成されている。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、凹部を形成する際に変形量を小さくしたリードフレーム及びそのリードフレームの製造方法を提供することができる。

本実施例におけるリードフレーム（裏面）の平面図である。 本実施例におけるリードフレームのエッチング工程図である。 本実施例におけるリードフレームのコイニング工程図である。 本実施例におけるリードフレーム（表面）の平面図である。 本実施例の変形例であるリードフレームの平面図である。 本実施例の変形例におけるリードフレームのコイニング工程図である。 本実施例の変形例におけるリードフレームのコイニング工程図である。 本実施例におけるリードフレームの別のコイニング工程図である。 従来におけるリードフレームの平面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本発明の実施例において、半導体素子を搭載するリードフレームのエッチング工程について説明する。本実施例のエッチング工程は、主に、リードフレームの裏面に所定の凹部（凹部２）を形成するために行われる。図１は、本実施例におけるエッチング工程後（コイニング工程前）のリードフレームの平面図であり、リードフレームの裏面を示す。図１は、一例としてＬＥＤパッケージ用のリードフレームであるが、本実施例はこれに限定されるものではなく、ＬＥＤ以外の他の半導体装置に適用されるリードフレームであってもよい。図２は、リードフレームのエッチング工程図であり、図１中のＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。

図２（ａ）は、エッチング加工前のリードフレームを示す。図２（ａ）に示されるように、リードフレーム１は、ＬＥＤチップ等の半導体素子が搭載されることになる表面１ａ（第２の面）と、その反対側の面である裏面１ｂ（第１の面）を有する。リードフレーム１の表面１ａの全体にレジスト８ａを塗布し、裏面１ｂの全体にレジスト８ｂを塗布する。レジスト８ａ、８ｂを塗布した後、所定のパターンが形成されたマスクを用いてリードフレーム１の表面１ａ及び裏面１ｂをそれぞれ露光する。このような露光により、図２（ｂ）に示されるように、リードフレーム１の表面１ａにレジスト除去領域２８ａ、２８ｂが形成され、裏面１ｂにレジスト除去領域２８ｃ、２８ｄ、２８ｅが形成される。

次に、リードフレーム１の両面から板厚の半分に相当する深さのエッチング（ハーフエッチング）を行う。このとき、表面１ａに形成されたレジスト除去領域２８ａと裏面１ｂに形成されたレジスト除去領域２８ｄにおいては、リードフレーム１は両面からエッチングされる。同様に、レジスト除去領域２８ｂ、２８ｅにおいて、リードフレーム１は両面からエッチングが行われる。このため、これらの領域では、フルエッチングが行われることになり、図２（ｃ）に示されるように、リードフレーム１の表面１ａと裏面１ｂとが貫通する孔３ａ、６が形成される。

孔３ａは、リードフレーム１において、ＬＥＤチップが実装されるダイパッドとＬＥＤチップのワイヤボンディングされるリード部とを分離するために形成される。本実施例では、リードフレーム１は、例えばＬＥＤパッケージのアノード側端子となるリード部１ｃとカソード側端子となるダイパッド１ｄに分けられる。ただし、これに限定されるものではなく、アノードとカソードを互いに逆にしてもよい。

孔６は、後述のリードフレーム１の表面１ａをプレス加工する際に、その加工部の周囲部分が面内方向に移動するのを吸収するため形成される。また、孔６の径は、レジスト除去領域２８ｅの幅をレジスト除去領域２８ｃの幅よりも大きくすることにより、表面１ａ側よりも裏面１ｂ側のほうが広くなっている。これは、後述の段部７と同様に、リードフレーム１を覆う樹脂（不図示）の食い付きをより強固なものとするためである。

一方、裏面１ｂに形成されたレジスト除去領域２８ｃに対向する表面１ａにはレジスト除去領域が形成されていない。すなわち、この領域では、リードフレーム１は裏面１ｂ側からのみエッチングされ、表面１ａ側からはエッチングが行われない。このため、この領域ではハーフエッチングが行われることになり、図２（ｃ）に示されるように、リードフレーム１の裏面１ｂにおいて、ダイパッド１ｄの中央で表面１ａにＬＥＤチップが搭載される位置を中心に凹部２（ザグリ部、第１の凹部）が形成される。なお、本実施例において、凹部２はエッチングにより形成されるが、これに限定されるものではなく、他の方法によって形成してもよい。例えば、凹部２は、機械的な切削、ブラスト加工、又は、プレス加工により形成することもできる。凹部２により、後述のコイニング加工時におけるリードフレーム１の面内方向の変形量を小さくすることができる。

図１に示されるように、ＬＥＤパッケージ用のリードフレーム１の裏面１ｂには、図２のエッチング工程により、ハーフエッチングにより形成された凹部２及び段部７（ハーフエッジ）、並びに、フルエッチングにより形成された孔３、３ａ、４、５が形成される。孔３、３ａは、リード部１ｃ及びダイパッド１ｄの構造を決定するために形成される。孔４は、後述のコイニング加工時におけるリードフレーム１の面内方向における伸びを受けて吸収する。孔５は、リードフレーム１のプレス工程やモールド工程等の各工程の位置決めに用いられるパイロット孔である。段部７は、図２のエッチング工程において、リード部１ｃ及びダイパッド１ｄの両縁部がハーフエッチングされることで形成される。この段部７は、リードフレーム１の表面１ａ側にＬＥＤチップを実装して封止したＬＥＤパッケージの樹脂をリードフレーム１の裏面１ｂ側（下側）に回り込ませて、リードフレーム１から取れ（剥がれ）にくくするために形成される。

これらの部位は全て、図２に示される一度のエッチング工程で一括して形成することができる。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、これらの少なくとも一つの部位を、別のエッチング工程で形成するようにしてもよい。なお、本実施例のリードフレーム１は、縦４個、横４個のパッド部（一つのＬＥＤパッケージを形成する単位要素）が並んでいるが、これに限定されるものではなく、他の個数のパッド部を並べてもよい。

次に、本実施例におけるコイニング工程について説明する。図３はリードフレーム１のコイニング工程図であり、図３（ａ）はコイニング加工前（プレス加工前）の状態、図３（ｂ）はコイニング加工後（プレス加工中）の状態を示す。図３（ａ）に示されるように、コイニング加工時には、まず、受けダイ２０の上にリードフレーム１を配置する。リードフレーム１には、前述のエッチング加工により凹部２、孔３ａ、６が形成されている。リードフレーム１は、凹部２が形成された裏面１ｂを下にして、受けダイ２０の上に配置される。また、リードフレーム１の表面１ａの上には、パンチガイド１０が配置され、リードフレーム１は、パンチガイド１０と受けダイ２０でクランプして固定される。

また、リードフレーム１のうち、凹部２が形成された部分の上には、パンチ１５が配置される。パンチ１５の先端には、リードフレーム１の表面１ａを平面的に押圧加工するための平面部１５ａ、及び、リードフレーム１の表面１ａを傾斜加工するための傾斜部１５ｂを有する。

凹部２の幅ａは、パンチ１５の平面部１５ａの幅ｃと略同一である。ここで略同一とは厳密に同一であることだけでなく、凹部２の幅ａは、パンチ１５の平面部１５ａの幅ｃよりも僅かに小さい場合など、実質的に同一と評価される程度に近い場合を含む。このように、パンチ１５の平面部１５ａの幅ｃがリードフレーム１の厚さｂに比べて大きいとき、特に効果的である。

このようなパンチ１５を用いてリードフレーム１を押圧すると、図３（ｂ）に示されるように、リードフレーム１の表面１ａの一部がプレス加工され、凹部２に対向する位置において、表面１ａに凹部９（第２の凹部）が形成される。凹部９は、平面部９ａ（底面）と傾斜部９ｂ（傾斜面）とを備えて構成される。パンチ１５の先端に形成された平面部１５ａ及び傾斜部１５ｂにより押圧されて形成された部分が、それぞれ平面部９ａ及び傾斜部９ｂとなる。

本実施例では、リードフレーム１の表面１ａに凹部９を形成する前に、裏面１ｂにエッチング工程により凹部２を形成する。このため、パンチ１５により押圧される部分のリードフレーム１の厚さは、他の部分よりも薄い。このため、凹部９の位置に存在していた余肉を凹部２に（換言すれば、リードフレーム１の厚み方向）に移動させるだけでよく、凹部９を形成する際のリードフレーム１の幅方向への変形量を極めて小さくする、すなわちリードフレーム１の面内方向の広がりを抑制することができる。これにより、端子同士の接触などの電気的な不具合の発生が防止される。このとき、凹部９を形成した後、リードフレーム１の裏面１ｂは、凹部２が消失して平面にすることが好ましい。このため、凹部２の深さは、凹部９の深さ、すなわち、パンチ１５の傾斜部１５ｂの高さと同一か少し薄く形成される。

図３（ｂ）に示されるように、エッチング工程により形成された凹部２を備えた状態でも、コイニング加工後における孔３ａの凹部９側の面（右側面）及び孔６の凹部９側の面（左側面）の位置は、コイニング加工前における孔３ａの右側面３ｂ及び孔６の左側面６ｂの位置からわずかに移動している。しかし、これらの移動量は、従来のようにリードフレーム１の裏面１ｂに凹部２が形成されていない場合に比べて、極めて小さくなる。

コイニング加工により形成された凹部９のうち、平面部９ａの上には、ＬＥＤチップ等の半導体素子が搭載される。また、傾斜部９ｂは、ＬＥＤパッケージにおいてＬＥＤチップから放出された光を反射するためのリフレクタとして機能する。また、傾斜部９ｂは、半導体素子の下からはみ出したダイボンド材の拡散防止の機能も有する。本実施例では、このような凹部９をコイニング加工にて形成しているため、高精度な加工が可能となり、高品質なＬＥＤパッケージを提供することができる。すなわち、平面部９ａの厚みを均一にすることができるため、実装されたＬＥＤチップの傾きを極めて小さくすることができる。また、パンチ１５の形状をそのまま凹部９に転写させることができるため、傾斜部９ｂの傾きを所望の角度に形成すると共に平面部９ａと傾斜部９ｂの角部分の形状を確実に形成することができる。

また、凹部９を形成することにより、凹部２は潰されて消失し、リードフレーム１の裏面１ｂは平面になる。このため、リードフレーム１の裏面１ｂを外部の放熱部材に確実に接触させることができ、裏面に凹部が存在するリードフレームに比べて、放熱性を向上させることができる。

図４は、本実施例におけるコイニング工程後のリードフレームの平面図であり、リードフレームの表面（図１とは反対側の面）を示す。５０はＬＥＤパッケージのパッケージ外形である。コイニング工程後、リードフレーム１に対して、銀などのめっき処理が行われる。そして、凹部９の平面部９ａの上には不図示のＬＥＤチップ（半導体素子）が搭載されると共に、ワイヤボンディングされる。次いで、このリードフレーム１の裏面１ｂを露出させるようにＬＥＤパッケージの外形５０に樹脂封止することでＬＥＤパッケージが形成される。この場合、必要に応じてＬＥＤチップ上部にレンズ形状を成形するよう樹脂封止してもよい。本実施例のリードフレーム１においては、不要部分を切断した後、合計１６個のＬＥＤパッケージが製造される。

次に、本実施例におけるリードフレーム１の変形例について説明する。図５はリードフレーム１の変形例を示す平面図であり、図５（ａ）は裏面１ｂを示し、図５（ｂ）は表面１ａを示す。図５（ａ）に示されるように、本変形例のリードフレーム１は、裏面１ｂに正方形の凹部２ａが形成されている。また、表面１ａには正方形の凹部１９（平面部１９ａ、傾斜部１９ｂ）が形成されている。このように、本実施例では、円形の凹部２、９だけでなく、搭載される半導体素子の配列の形状や個数に応じて、四角形（正方形）や六角形等の多角形の凹部を形成することもできるため、複数の半導体素子を隙間無く実装することができる。これにより、半導体素子の実装密度を高めて高輝度化を図ることができる。また、楕円の凹部（不図示）を形成してもよい。

上述のとおり、本実施例によれば、凹部を形成する際に変形量を小さくしたリードフレーム及びそのリードフレームの製造方法を提供することができる。

また、図６（ａ）に示されるように、パンチガイド１０のクランプ面において、パンチ１５の周囲に環状の突起１０ａを設けてもよい。この場合、図６（ｂ）に示されるように、クランプ時にリードフレーム１の表面１ａに突起１０ａを強く押し付けた状態でコイニングが行われる。このため、リードフレーム１の幅方向への余肉の移動を防止することができ、凹部９を形成する際の幅方向の変形量を小さくすると共に、凹部２を確実に潰すことができる。

また、図７（ａ）に示されるように、パンチガイド１０のクランプ面において、リードフレーム１の孔３ａ、６に嵌合可能な突起１０ｂを設けてもよい。この場合、図７（ｂ）に示されるように、クランプ時にリードフレーム１の孔３ａ、６に突起１０ｂをそれぞれ嵌合させることで、孔３ａと孔６とに挿入された一対の突起１０ｂによってリードフレーム１が幅方向への余肉の移動できない状態でコイニングされる。このため、リードフレーム１の幅方向への余肉の移動を防止することができ、凹部９を形成する際に幅方向に変形させずに凹部２を確実に潰すことができる。

また、上述の実施形態では裏面１ｂに凹部２を形成して凹部２に対向する位置において表面１ａに凹部９を形成する例を説明した。しかしながら、平面部９ａ及び傾斜部９ｂの面に求められる品質（面性状等）を満足できるのであれば、凹部２に相当する部位（凹部２ａ）を表面１ａ側に設けて同じ面に凹部９を形成する構成としてもよい。図８はリードフレーム１の別のコイニング工程図であり、図８（ａ）はコイニング加工前（プレス加工前）の状態、図８（ｂ）はコイニング加工後（プレス加工中）の状態を示す。このように、リードフレーム１の表面１ａに凹部２ａを形成し（図８（ａ））、この表面１ａ（凹部２ａが形成された箇所）をプレス加工することにより凹部９を形成することができる（図８（ｂ））。これにより、裏面１ｂの形状を変形させずに凹部９を形成することができるため、リードフレーム１の裏面１ｂを外部の放熱部材により確実に接触させることができ、放熱性を一層向上させることができる。

このように、本実施例におけるリードフレームの製造方法は、リードフレーム１の裏面１ｂ又は裏面１ｂとは反対側で半導体素子を搭載する表面１ａのいずれか一方に凹部２（又は、凹部２ａ）を形成する工程と、リードフレーム１の表面１ａをプレス加工することにより凹部９を形成する工程とを有する。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

１：リードフレーム
２、９、１９：凹部
３、４、６：孔
７：溝部
９ａ、１５ａ、１９ａ：平面部
９ｂ、１５ｂ、１９ｂ：傾斜部
１０：パンチガイド
１５：パンチ
２０：受けダイ

Claims (6)

1. 半導体素子を搭載するリードフレームの製造方法であって、
   前記リードフレームの第１の面又は該第１の面とは反対側で前記半導体素子を搭載する第２の面のいずれか一方に第１の凹部を形成する工程と、
   前記リードフレームの前記第２の面をプレス加工することにより第２の凹部を形成する工程と、を有することを特徴とするリードフレームの製造方法。
2. 前記第１の凹部を形成する工程は、該第１の凹部を前記リードフレームの前記第１の面に形成し、
   前記第２の凹部を形成する工程は、前記第２の面をプレス加工することにより、前記第１の凹部に対向する位置に第２の凹部を形成して前記第１の面を平面にすることを特徴とする請求項１に記載のリードフレームの製造方法。
3. 前記第２の凹部は、パンチを用いたプレス加工により形成され、
   前記パンチの先端には、平面部と該平面部の周囲に形成された傾斜部とが設けられ、
   前記平面部により押圧されることで前記第２の凹部の底面が形成され、
   前記傾斜部により押圧されることで前記第２の凹部の傾斜面が形成され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の製造方法。
4. 前記第１の凹部の幅は、前記パンチの前記平面部の幅と同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリードフレームの製造方法。
5. 前記第１の凹部は、エッチング加工により形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項に記載のリードフレームの製造方法。
6. 半導体素子を搭載するためのリードフレームであって、
   平面な第１の面と、
   前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、
   前記第２の面には、前記第１の面に第１の凹部を形成した後にプレス加工することより、消失した該第１の凹部に対向する位置において形成された第２の凹部が形成されていることを特徴とするリードフレーム。