JP2012221963A - Ｌｅｄパッケージ用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームに成形した樹脂の密着強度を向上させたＬＥＤパッケージ用基板を提供する。
【解決手段】ＬＥＤパッケージを製造するために用いられるＬＥＤパッケージ用基板であって、ＬＥＤチップ４０の第１の電極に電気的接続するためのダイパッド１２、及び、ＬＥＤチップ４０の第２の電極に電気的接続するためのリード１３を備えたリードフレーム１０と、トランスファ成形によりダイパッド１２とリード１３との間の抜き孔１６に充填され、かつ、リードフレーム１０の表面上に成形された樹脂７１とを有し、リードフレーム１０の表面上の端部には、樹脂７１により充填された凹溝２０が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームに樹脂を成形したＬＥＤパッケージ用基板に関する。

従来から、特許文献１に開示されているように、所定の波長の光を発するＬＥＤチップを備えたＬＥＤパッケージがある。このようなＬＥＤパッケージは、リードフレームの上に複数のＬＥＤチップを実装してＬＥＤパッケージ用基板を形成し、このＬＥＤパッケージ用基板を切断して個片化することにより製造される。

特許文献１には、リードフレームの上に複数のＬＥＤチップの各々を取り囲むように、トランスファ成形により一次成形樹脂（白樹脂）で一括成形されたリフレクタが設けられている。また、複数のＬＥＤチップは、レンズ部としての機能を備えた二次成形樹脂（透明樹脂）により封止されている。

特開２０１０−１８２７７０号公報

特許文献１に開示されているＬＥＤパッケージにおいて、トランスファ成形によりリードフレームに一次成形樹脂又は二次成形樹脂を成形した場合、それぞれの樹脂を成形した直後にランナ／ゲートの部位に成形された不要な樹脂を除去するディゲート工程が必要となる。ところが、ディゲート工程にて不要な樹脂を除去する場合、リードフレーム上に成形された樹脂のうち、ランナ／ゲートの近傍の領域において、本来除去されるべきでない樹脂も同時に剥離されるおそれがある。

そこで本発明は、リードフレームに成形した樹脂の密着強度を向上させたＬＥＤパッケージ用基板を提供する。

本発明の一側面としてのＬＥＤパッケージ用基板は、ＬＥＤパッケージを製造するために用いられるＬＥＤパッケージ用基板であって、ＬＥＤチップの第１の電極に電気的接続するためのダイパッド、及び、該ＬＥＤチップの第２の電極に電気的接続するためのリードを備えたリードフレームと、トランスファ成形により前記ダイパッドと前記リードとの間の抜き孔に充填され、かつ、前記リードフレームの表面上に成形された樹脂とを有し、前記リードフレームの前記表面上の端部には、前記樹脂により充填された凹溝が形成されている。

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、リードフレームに成形した樹脂の密着強度を向上させたＬＥＤパッケージ用基板を提供することができる。

実施例１において、（ａ）リードフレーム、及び、（ｂ）一次成形後のＬＥＤパッケージ用基板の平面図である。 実施例１における一次成形に用いられる金型の概略断面図であり、（ａ）樹脂封止前、（ｂ）樹脂封止後の状態である。 実施例１におけるＬＥＤパッケージ用基板のディゲート時の断面図である。 実施例１における二次成形に用いられる金型の概略断面図であり、（ａ）樹脂封止前、（ｂ）樹脂封止後の状態である。 実施例１における二次成形後のＬＥＤパッケージ用基板の平面図である。 実施例２におけるリードフレームの平面図である。 実施例２におけるリードフレームの変形例である。

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、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例１におけるＬＥＤパッケージ用基板について説明する。図１は、本実施例におけるリードフレーム１０（図１（ａ））及びＬＥＤパッケージ用基板（図１（ｂ））の平面図である。本実施例のＬＥＤパッケージ用基板は、最終製品であるＬＥＤパッケージを製造するために用いられ、樹脂成形されたリードフレーム１０上に複数のＬＥＤチップを実装して、又は、実装可能に構成されている。

リードフレーム１０は、例えば、銅系フレーム材の表面に、ニッケル、パラジウム、銀、又は金などで構成されるメッキ層（例えばＮｉ−Ａｇメッキ）を形成して構成される。リードフレーム１０の板厚は、例えば０．５ｍｍであり、板厚０．２ｍｍや０．３ｍｍ程度のリードフレームを用いてもよい。リードフレーム１０の上には、後述のようにリフレクタ用の樹脂封止後に複数のＬＥＤチップが実装され、レンズ用の樹脂封止後にリードフレーム１０を切断するダイシング（個片化）工程を経ることにより、最終製品としての複数のＬＥＤパッケージが完成する。

リードフレーム１０は、後述のＬＥＤチップの第１の電極（アノード電極）に電気的接続されるように構成されたダイパッド１２（ベース側リード）を備える。またリードフレーム１０は、ＬＥＤチップの第１の電極とは異なる第２の電極（カソード電極）に電気的接続されるように構成されたリード１３（端子側リード）を備える。ＬＥＤチップは、ダイパッド１２の上に実装される。ダイパッド１２及びリード１３の周囲（ダイパッド１２とリード１３との間）には抜き孔１６が設けられており、ダイパッド１２とリード１３は互いに分離されている。本実施例では、ダイパッド１２及びリード１３によりパッド部１４が構成される。なお、本実施例はこれに限定されるものではなく、上述の構成とは逆に、ＬＥＤチップのカソード電極をダイパッド１２に接続し、アノード電極をリード１３に接続するように構成してもよい。

図１（ａ）に示されるように、本実施例のリードフレーム１０は、複数のパッド部１４（単位要素）から構成されており、図１（ａ）に示されるリードフレーム１０の範囲において、縦５個及び横６個の合計３０個のＬＥＤパッケージが製造される。

また、リードフレーム１０には、トランスファ成形の際のランナ／ゲート（領域１５５）が配置される表面上の端部において、ハーフエッチングにより形成された複数の凹溝２０（ハーフエッチング部）が設けられている。複数の凹溝２０は、リードフレーム１０上の一辺に並んで形成されている。同様に、リードフレーム１０の表面には、複数の凹溝２０よりも外側において、ハーフエッチングにより形成された複数の凹溝３０（ハーフエッチング部）が設けられている。複数の凹溝３０も、リードフレーム１０上の一辺に並んで形成されている。

後述のように、凹溝２０（第１の凹溝）は一次成形樹脂（白樹脂）により充填され、凹溝３０（第２の凹溝）は二次成形樹脂（透明樹脂）により充填される。凹溝２０、３０は、一次成形樹脂及び二次成形樹脂それぞれのディゲート工程（樹脂成形直後にランナ／ゲートを除去する工程）の際に、樹脂がリードフレーム１０から剥離することを抑制するアンカー効果のために設けられている。

図１（ｂ）に示されるように、リードフレーム１０に対して一次成形樹脂としての樹脂７１をトランスファ成形することにより、パッド部１４を形成する抜き孔１６を一括して封止する矩形状のパッケージがリードフレーム１０上に形成される。樹脂７１は、ＬＥＤチップ実装領域１８の周囲を取り囲むようにリードフレーム１０の表面上にリフレクタ７２を形成する。このように本実施例では、リードフレーム１０における全てのＬＥＤチップ実装領域１８のリフレクタ７２を一体的に樹脂７１で形成したマップタイプのＬＥＤパッケージ用基板が製造される。ただし本発明はこれに限定されるものではなく、マトリックスタイプのＬＥＤパッケージ用基板にも適用可能である。

次に、本実施例におけるリードフレーム１０を一次成形樹脂で樹脂封止する際に用いられる金型について説明する。図２は、本実施例における一次成形に用いられる金型の概略断面図であり、金型でリードフレームをクランプした状態を示す。図２（ａ）は、樹脂封止前の状態であり、図１（ａ）の線Ａ−Ａで切断した断面を示す。また図２（ｂ）は、樹脂封止後の状態であり、図１（ｂ）の線Ｂ−Ｂで切断した断面を示す。なお、これらの図において、一点鎖線を挟んだ左側には同様の構成が配置されることにより、一度の成形で２枚のリードフレーム１０が樹脂封止される。

図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、本実施例において、一次成形時に用いられる金型は、上金型５０と下金型６０を備えて構成されている。上金型５０は、上型インサート５１ａ、５１ｂ、及び、センターインサート５３を備えて構成されている。上型インサート５１ａには、パッド部１４と同じ間隔で設けられて突出する複数の凸部５２が設けられている。複数の凸部５２は、矩形状のキャビティ５７により囲まれている。このような構成により、上金型５０は、リードフレーム１０に充填する樹脂７１（一次成形樹脂）の形状を決定する。

上型インサート５１のキャビティ５７の内部には、リードフレーム１０に対してトランスファ成形により樹脂封止される際に樹脂が充填される。キャビティ５７の内部に充填された樹脂は、後述のＬＥＤチップからの光を反射させるリフレクタを形成する。キャビティ５７の内部におけるゲート５６の近傍において、リードフレーム１０上には複数の凹溝２０が形成されている。このため、これらの凹溝２０の内部も樹脂で充填される。また、複数の凸部５２は、リードフレーム１０のパッド部１４をクランプするクランプ面（ＬＥＤチップ実装領域１８）となる。

センターインサート５３にはカル５５とランナ５４の一部が形成されており、これらは上型インサート５１に形成されたランナ５４の他の一部とゲート５６に連通している。上金型５０は、樹脂封止時において、パッド部１４（ダイパッド１２及びリード１３）とキャビティ５７、５７ａとが重なるようにリードフレーム１０を上面側から押さえ付ける。

下金型６０は下型インサート６１を備えて構成され、リードフレーム１０は平面状の下型インサート６１の上に配置される。下金型６０は、樹脂封止時において、リードフレーム１０を下面側から押さえ付ける。

このように本実施例の金型は、上金型５０と下金型６０とを主体として構成されている。樹脂封止時（樹脂モールド時）には、上金型５０と下金型６０とでリードフレーム１０をクランプし（挟み）、キャビティ５７、５７ａ及び抜き孔１６の内部に一次成形樹脂としての樹脂７１（リフレクタ用の樹脂）を充填する。

７０は、熱硬化性樹脂等をタブレット（円柱）状に成形した樹脂タブレットである。樹脂封止時には、図２（ａ）に示されるように、下金型６０のポットインサート６２に挿入されたポット６３を予熱し、その中に樹脂タブレット７０を投入して溶融させる。そして、トランスファ機構（不図示）によってポット６３に沿って上下に摺動可能に構成されたプランジャ６４を上動させて溶融した樹脂７１を圧送することにより、図２（ｂ）に示されるように、上金型５０と下金型６０との間が樹脂７１で充填される。なお、樹脂タブレット７０に代えて液状の熱硬化性樹脂をディスペンサ（不図示）で供給することもできる。また、粒状、顆粒状やゲル状の樹脂を用いることもできる。

プランジャ６４によって樹脂７１が圧送されることにより、溶融した樹脂７１は、カル５５、ランナ５４、及び、ゲート５６を介して、抜き孔１６、及び、キャビティ５７（凹溝２０）へ供給される。すなわち樹脂７１は、ゲート５６に近い抜き孔１６及びキャビティ５７（凹溝２０）から、ゲート５６から離れた（遠い）抜き孔１６及びキャビティ５７に向けて順次供給されていく。このようにして、樹脂タブレット７０が溶融して樹脂７１となり、上金型５０と下金型６０で形成された空間に注入される。この結果、図２（ｂ）に示されるように、上金型５０と下金型６０の間の空間（具体的には、キャビティ５７（凹溝２０）及び抜き孔１６）は、樹脂７１により充填された状態となる。

樹脂７１の充填後、樹脂７１を硬化させるために所定時間だけ待機し、上金型５０及び下金型６０の型閉状態を開放する。次いで、樹脂モールドされたＬＥＤパッケージ用基板が搬出された後に金型のパーティング面等をクリーニングし、１回の樹脂モールド工程が終了する。上記工程を経ると、図１（ｂ）に示されるように、本実施例のＬＥＤパッケージ用基板が形成される。

一次成形樹脂としての樹脂７１（白樹脂）は、例えば酸化チタンやアルミナ等の白色粉末及びシリカなどを含有したシリコーン樹脂やエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂である。前述のように、樹脂７１は、トランスファ成形により樹脂を流し込んで硬化させることにより、リードフレーム１０上に一体的に上パッケージが形成される。このように、本実施例におけるＬＥＤパッケージ用基板は、樹脂７１で一括して成形されたマップタイプのＬＥＤパッケージ用基板である。

また、樹脂７１は、後述のＬＥＤチップから発せられた光を上方に反射させるリフレクタ７２を形成する。また、樹脂７１は、ＬＥＤパッケージの強度を向上させるという機能も有する。ただし樹脂７１は、凸部５２によってクランプされることで複数の領域において後述のＬＥＤチップが搭載されることになる、リードフレーム１０上の所定の領域（ＬＥＤチップ実装領域１８）には形成されない。ＬＥＤチップ実装領域１８は、一次成形後において、リードフレーム１０の表面が露出した領域である。

図３は、一次成形樹脂（樹脂７１）が充填された後のリードフレーム１０（ＬＥＤパッケージ用基板）の断面図であり、ディゲート時の状態を示している。図３に示されるように、ランナ／ゲートに充填された樹脂７１をＬＥＤパッケージ用基板から除去するため、余分な樹脂７１を切断（ツイスト）する必要がある。本実施例では、ランナ／ゲートの近傍に凹溝２０（ハーフエッチング部）を設け、凹溝２０の内部に樹脂７１が充填されている。このため、樹脂７１がリードフレーム１０に密着する面積が増大し、ディゲート時の樹脂の剥離を効果的に抑制することができる。

次に、本実施例におけるＬＥＤパッケージ用基板を二次成形樹脂で樹脂封止する際に用いられる金型について説明する。図４は、本実施例における二次成形に用いられる金型の概略断面図であり、金型でＬＥＤパッケージ用基板をクランプした状態を示す。図４（ａ）は、樹脂封止前の状態であり、図４（ｂ）は、樹脂封止後の状態である。なお、これらの図において、一点鎖線を挟んだ左側には同様の構成が配置されることにより、一度の成形で２枚のＬＥＤパッケージ用基板が樹脂封止される。また図５は、二次成形後のＬＥＤパッケージ用基板の平面図である。図５の線Ｂ−Ｂで切断した断面は図４（ｂ）に相当する。

図４及び図５に示されるように、一次成形後のリードフレーム１０（ＬＥＤパッケージ用基板）の上には、ＬＥＤチップ４０（半導体チップ）が搭載される。本実施例における二次成形は、リードフレーム１０上にＬＥＤチップ４０を搭載した後に行われる。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、本実施例において、二次成形時に用いられる金型は、上金型８０と下金型９０を備えて構成されている。上金型８０は、上型インサート８１ａ、８１ｂ、及び、センターインサート８３を備えて構成されている。上型インサート８１ａ、８１ｂには、矩形状のキャビティ８７が設けられている。またキャビティ８７の内部には、半球状の複数の凹部８９がパッド部１４と同じ間隔で設けられている。このような構成により、上金型８０は、リードフレーム１０に充填する樹脂７６（二次成形樹脂）の形状を決定する。

上型インサート８１のキャビティ８７（凹部８９）の内部には、トランスファ成形により二次成形樹脂としての樹脂７６が充填される。凹部８９の内部に樹脂７６が充填されることにより、ＬＥＤパッケージのレンズ部７９が形成される。また、キャビティ８７の内部におけるゲート８６の近傍（図４中において、凹溝２０の左側）において、リードフレーム１０上には複数の凹溝３０が形成されている。このため、これらの凹溝３０の内部も樹脂７６で充填される。このように本実施例では、図１および図５に示されるように、凹溝２０、３０がゲートの手前を避けて配置されているため、キャビティ５７、８７内における樹脂７１、７６の流れが乱されず、樹脂の充填が円滑に行われる。

センターインサート８３には、一次成形時に用いられる上金型５０と同様に、カル８５とランナ８４の一部が形成されており、これらは上型インサート８１に形成されたランナ８４の他の一部とゲート８６に連通している。上金型８０は、樹脂封止時において、凹部８９とＬＥＤチップ４０（ＬＥＤチップ実装領域１８）とが重なるようにリードフレーム１０を上面側から押さえ付ける。

下金型９０は、一次成形時に用いられる下金型６０と同様に、下型インサート９１を備えて構成され、リードフレーム１０は平面状の下型インサート９１の上に配置される。下金型９０は、樹脂封止時において、リードフレーム１０を下面側から押さえ付ける。

このように本実施例の金型は、上金型８０と下金型９０とを主体として構成されている。樹脂封止時（樹脂モールド時）には、上金型８０と下金型９０とでリードフレーム１０をクランプし（挟み）、キャビティ８７、凹溝３０、及び複数の凹部８９の内部に二次成形樹脂としての樹脂７６（レンズ用の樹脂）をトランスファ成形により充填する。この結果、ＬＥＤチップ４０は樹脂７６で充填される。

図４（ａ）において、７５は熱硬化性樹脂等をタブレット（円柱）状に成形した樹脂タブレットである。上述の樹脂タブレット７０の場合と同様に、下金型９０のポットインサート９２に挿入されたポット９３を予熱し、その中に樹脂タブレット７５を投入して溶融させる。そして、トランスファ機構（不図示）によってポット９３に沿って上下に摺動可能に構成されたプランジャ９４を上動させて溶融した樹脂７６を圧送することにより、図４（ｂ）に示されるように、上金型８０と下金型９０との間が樹脂７６で充填される。

プランジャ９４によって樹脂７６が圧送されることにより、溶融した樹脂７６は、図４に示されるようにカル８５、ランナ８４、及び、ゲート８６（図５中の領域１８５で示されるランナ／ゲート）を介して、キャビティ８７（凹溝３０、凹部８９）へ供給される。この結果、図４（ｂ）に示されるように、上金型８０と下金型９０の間の空間は、樹脂７６により充填された状態となる。

二次成形樹脂としての樹脂７６は透明樹脂であり、例えば、透光性を有するシリコーン樹脂が用いられる。シリコーン樹脂は、ＬＥＤチップ４０の発光波長が青色光等の短波長である場合や、ＬＥＤチップが高輝度ＬＥＤであり多量の熱を発生する場合に、その光や熱による変色や劣化に対する耐久性に優れている。ただし、二次成形樹脂としての樹脂７６はシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂等の透光性を有する熱硬化性樹脂を採用してもよい。

二次成形樹脂（樹脂７６）に関しても、一次成形樹脂（樹脂７１）と同様に、ランナ／ゲートに充填された樹脂７６をＬＥＤパッケージ用基板から除去するため、余分な樹脂７６を切断（ツイスト）する必要がある。本実施例では、ランナ／ゲートの近傍に凹溝３０（ハーフエッチング部）を設け、凹溝３０の内部に樹脂７６が充填されている。このため、樹脂７６がリードフレーム１０に密着する面積が増大し、ディゲート時の樹脂の剥離を効果的に抑制することができる。

次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例２におけるＬＥＤパッケージ用基板（リードフレーム）について説明する。図６は、本実施例におけるリードフレーム１０ａ（図６（ａ））及びＬＥＤパッケージ用基板（図６（ｂ））の平面図である。

本実施例のリードフレーム１０ａには、図６中の領域１５５で示されるランナ／ゲートの近傍の一辺に一本の長い凹溝２０ａ（ハーフエッチング部）が一体的に形成されている点で、複数の凹溝２０が形成されている実施例１のリードフレーム１０とは異なる。一次成形用の凹溝（第１の凹溝）として、このような構成を採用しても、ディゲート時の樹脂剥離を効果的に抑制することができる。この場合、ランナ／ゲートの手前に凹溝２０が形成されているため、ディゲート時の樹脂剥離を一層効果的に抑制できる。ただし、リードフレーム１０ａの同じ辺側から一次成形用及び二次成形用の樹脂を供給するときには、二次成形用の凹溝（第２の凹溝）は、一次成形時のランナ／ゲートの位置を避けるように設ける必要があるため、一体的に形成することはできない。したがって、リードフレーム１０ａの別の辺側から一次成形用及び二次成形用の樹脂を供給するときには、二次成形用の凹溝（第２の凹溝）も一体的に形成することができる。この場合、例えばレンズ用の液状シリコーン樹脂のように可撓性を有してディゲートし難い樹脂を用いる場合には特に効果的である。

続いて、本実施例におけるリードフレームの変形例について説明する。図７は、リードフレームの変形例を示す要部平面図であり、一次成形用の凹溝の構成を示す。図７（ａ）は、両端部が凹溝３０側に突出した構成を有する凹溝２０ｂである。図７（ｂ）は、複数の長丸形状を有する凹溝２０ｃである。図７（ｄ）は、屈曲部（ジグザグ部）を有する凹溝２０ｄである。図７（ａ）〜（ｃ）に示されるような凹溝を採用することで凹溝が樹脂に接触する面が増加するため、アンカー効果を向上させることが可能である。

上記各実施例によれば、リードフレームに成形した樹脂の密着強度を向上させたＬＥＤパッケージ用基板を提供することができる。

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。

例えば、上記各実施例において、樹脂の密着強度を向上させるために凹溝が形成されているが、凹溝の代わりに貫通孔を形成しても同様の効果を得ることができる。

１０、１０ａ リードフレーム
１２ ダイパッド
１３ リード
１４ パッド部
１６ 抜き孔
１８ ＬＥＤチップ実装領域
２０、３０ 凹溝
４０ ＬＥＤチップ
５０、８０ 上金型
５１、８１ 上型インサート
６０、９０ 下金型
６１、９１ 下型インサート
７１、７６ 樹脂

Claims (7)

1. ＬＥＤパッケージを製造するために用いられるＬＥＤパッケージ用基板であって、
   ＬＥＤチップの第１の電極に電気的接続するためのダイパッド、及び、該ＬＥＤチップの第２の電極に電気的接続するためのリードを備えたリードフレームと、
   トランスファ成形により前記ダイパッドと前記リードとの間の抜き孔に充填され、かつ、前記リードフレームの表面上に成形された樹脂と、を有し、
   前記リードフレームの前記表面上の端部には、前記樹脂により充填された凹溝が形成されている、ことを特徴とするＬＥＤパッケージ用基板。
2. 前記凹溝は、前記リードフレームの一辺に形成された複数の凹溝であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ用基板。
3. 前記凹溝は、前記リードフレームの一辺に一体的に形成された一本の凹溝であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ用基板。
4. 前記リードフレームの上に実装されたＬＥＤチップと、
   トランスファ成形により前記ＬＥＤチップを充填した透明樹脂と、を更に有し、
   前記凹溝は、第１の凹溝と第２の凹溝から構成されており、
   前記第１の凹溝は前記樹脂により充填され、前記第２の凹溝は前記透明樹脂により充填されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ用基板。
5. 前記第１の凹溝は、前記リードフレームの一辺に形成された複数の第１の凹溝であり、
   前記第２の凹溝は、前記複数の第１の凹溝の外側に形成された複数の第２の凹溝であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤパッケージ用基板。
6. 前記第１の凹溝は、前記リードフレームの一辺に一体的に形成された一本の第１の凹溝であり、
   前記第２の凹溝は、前記第１の凹溝の外側に形成された複数の第２の凹溝であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤパッケージ用基板。
7. 前記凹溝は、前記リードフレームのハーフエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤパッケージ用基板。