JP2012243788A - Ｌｅｄ発光素子用リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＬＥＤチップが搭載されるパッドを有するＬＥＤチップ搭載部と、該ＬＥＤチップ搭載部と離間して配置され前記ＬＥＤチップに電気的に接続されるリードを形成する電気的接続エリア部とが、タイバーによって複数連結された多面付けリードフレームと、前記ＬＥＤチップ搭載部および前記電気的接続エリア部の一部を除く前記多面付けリードフレームの部位を覆う樹脂部とを備え、該樹脂部とともに前記タイバーを切断により除去して個片基板を製造するためのＬＥＤ素子用リードフレーム基板であって、個片基板への切断時にリードフレーム基板が反ってしまい切断装置に入らないという問題があった。
【解決手段】この課題を解決するため、前記個片基板は六角形状とし、さらに、当該個片基板が平面充填されたＬＥＤ素子用リードフレーム基板とする。
【選択図】図１
【解決手段】この課題を解決するため、前記個片基板は六角形状とし、さらに、当該個片基板が平面充填されたＬＥＤ素子用リードフレーム基板とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子用リードフレーム基板および発光素子に関する。
一般的に、ＬＥＤ素子が実装されるリードフレームは、鉄−ニッケル等の合金薄板、銅−ニッケル−錫等の合金薄板からなるリードフレーム用金属板材を、その片面または両面から塩化第二鉄等のエッチャントを用いてフォトエッチング加工することで製造される。また、かかるリードフレームは、ＬＥＤチップを搭載するためのパッド（アイランド部）を有するＬＥＤチップ搭載部と、このＬＥＤチップ搭載部に対して離間配置された、ＬＥＤチップと電気的に接続されるインナーリード及びアウターリードを有する電気的接続エリア部を備えている（特許文献１〜３参照）。
上記リードフレームのパッドは、その表面側にＬＥＤ素子を載置するための搭載部（搭載面）と、その裏面側には、ＬＥＤチップから発生する駆動熱やＬＥＤチッブ周囲の環境条件による熱を放散されるための放熱部（放熱板）を備えており、ＬＥＤチップに熱が蓄積されないように、パッド裏面側の放熱部から外界側に熱が放出されるように構成されている。
上記リードフレームのパッドは、その表面側にＬＥＤ素子を載置するための搭載部（搭載面）と、その裏面側には、ＬＥＤチップから発生する駆動熱やＬＥＤチッブ周囲の環境条件による熱を放散されるための放熱部（放熱板）を備えており、ＬＥＤチップに熱が蓄積されないように、パッド裏面側の放熱部から外界側に熱が放出されるように構成されている。
このようなリードフレーム（単位リードフレーム）の製造工程は以下の通りである。まず、金属板材をエッチングするなどして、複数のリードフレームパターンが、タイバーと称される連結部によって連結されたリードフレーム（多面付けリードフレーム）を形成する。その後、樹脂モールド成形を行って、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板（以降、樹脂つき多面付けリードフレーム基板をこう呼ぶ）を形成し、ＬＥＤ素子の配線工程の前後のいずれかの工程でこのＬＥＤ素子用リードフレーム基板をタイバーが貫通する切断線に沿って切断して個片化することより製造される。
しかしながら、上記のような従来技術のＬＥＤ素子用リードフレーム基板には以下の問題があった。
ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を切断して個片化する際においては、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板ごと切断装置に収め、所定の切断パターンに対応する切断工具を当該基板に当てて一気に切断する。切断時には樹脂部とともにタイバーを正確に切断、除去しなくてはならないため、切断装置に収められたリードフレーム基板は所定の位置に正確に配置する必要がある。
しかしながら、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板に設けられたモールド樹脂の厚みや金属リードフレームの露出面積は表裏で同じではなく、基板の部位によっても異なっている。そのため、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板全体では反りが生じてしまい、切断装置に収めても正確な位置に配置できず、切断時にずれが生じて不良品となってしまったり、切断工具を傷めてしまうという問題がある。さらに、反りがひどい場合には切断装置そのものに収容することができず、切断が不可能になってしまうという問題がある。
ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を切断して個片化する際においては、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板ごと切断装置に収め、所定の切断パターンに対応する切断工具を当該基板に当てて一気に切断する。切断時には樹脂部とともにタイバーを正確に切断、除去しなくてはならないため、切断装置に収められたリードフレーム基板は所定の位置に正確に配置する必要がある。
しかしながら、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板に設けられたモールド樹脂の厚みや金属リードフレームの露出面積は表裏で同じではなく、基板の部位によっても異なっている。そのため、ＬＥＤ素子用リードフレーム基板全体では反りが生じてしまい、切断装置に収めても正確な位置に配置できず、切断時にずれが生じて不良品となってしまったり、切断工具を傷めてしまうという問題がある。さらに、反りがひどい場合には切断装置そのものに収容することができず、切断が不可能になってしまうという問題がある。
図６は、従来のＬＥＤ素子用リードフレーム基板を示す模式図である。図６では、リードフレーム１の平面視において互いに直交する側面に沿う方向を、Ｘ方向（図６の左側から右側に向かう方向）、Ｙ方向（図６の下側から上側に向かう方向）と称する。
単位リードフレーム１ＢはＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３から構成されている。ＬＥＤチップ搭載部２は、Ｘ方向に隣接する単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部とタイバーを介して接続されている。また、電気的接続エリア部３も、Ｘ方向に隣接する電気的接続エリア部とタイバーを介して接続されている。単位リードフレーム１Ｂにおいて、離間領域Ｇを介してＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３は対向している。Ｙ方向に隣接する単位リードフレームとは、タイバーを介して、ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３が接続されている。このように単位リードフレームが接続されてリードフレームを構成している。
単位リードフレーム１ＢはＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３から構成されている。ＬＥＤチップ搭載部２は、Ｘ方向に隣接する単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部とタイバーを介して接続されている。また、電気的接続エリア部３も、Ｘ方向に隣接する電気的接続エリア部とタイバーを介して接続されている。単位リードフレーム１Ｂにおいて、離間領域Ｇを介してＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３は対向している。Ｙ方向に隣接する単位リードフレームとは、タイバーを介して、ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３が接続されている。このように単位リードフレームが接続されてリードフレームを構成している。
このようなリードフレームに樹脂パッケージ４が形成されて従来のリードフレーム基板１２となる。リードフレーム基板１２は、図６に示すＸ方向切断線ＤＸ及びＹ方向切断線ＤＹによって切り分けられ、それぞれがＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３に加えてリフレクター部を備えた、個片化されたリードフレーム基板となる。
このように従来のリードフレーム基板１２は、Ｘ方向及びＹ方向に等間隔で個々のリードフレーム基板が配置されているが、その切断線が直線状であり、かつ方向軸がＸ方向とＹ方向の２軸であるため、樹脂パッケージやリードフレームの膨張係数の違いに起因するそりが基板全体に影響しやすいという問題があった。特に、２方向の軸にそってそりが集中するため、基板全体としてのそりが大きくなり、切断装置に入らないという問題があった。
また、リフレクター部の面積に対して個片基板の面積が大きく、切断時の材料のロスが多いという問題もあった。
このように従来のリードフレーム基板１２は、Ｘ方向及びＹ方向に等間隔で個々のリードフレーム基板が配置されているが、その切断線が直線状であり、かつ方向軸がＸ方向とＹ方向の２軸であるため、樹脂パッケージやリードフレームの膨張係数の違いに起因するそりが基板全体に影響しやすいという問題があった。特に、２方向の軸にそってそりが集中するため、基板全体としてのそりが大きくなり、切断装置に入らないという問題があった。
また、リフレクター部の面積に対して個片基板の面積が大きく、切断時の材料のロスが多いという問題もあった。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、反りを抑え、切断装置内の正確な位置に収容することが可能であるＬＥＤ素子用リードフレーム基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために成された第一の発明は、ＬＥＤチップが搭載されるパッドを有するＬＥＤチップ搭載部と、該ＬＥＤチップ搭載部と離間して配置され前記ＬＥＤチップに電気的に接続されるリードを形成する電気的接続エリア部とが、タイバーによって複数連結された多面付けリードフレームと、前記ＬＥＤチップ搭載部および前記電気的接続エリア部の一部を除く前記多面付けリードフレームの部位を覆う樹脂部とを備え、該樹脂部とともに前記タイバーを切断により除去して個片基板を製造するためのＬＥＤ素子用リードフレーム基板であって、前記個片基板は六角形状であることを特徴とするＬＥＤ素子用リードフレーム基板である。
また、第二の発明は、上記第一の発明に加えて、前記個片基板により平面充填されたことを特徴とするＬＥＤ素子用リードフレーム基板である。
また、第二の発明は、上記第一の発明に加えて、前記個片基板により平面充填されたことを特徴とするＬＥＤ素子用リードフレーム基板である。
上記第一の発明によれば、最も小さな個片基板面積で最大のリフレクター部を収容することができるので、発光効率を最大化することができる。
上記第二の発明によれば、六角形状の個片基板が平面充填状態に配置されているため、リフレクタが互い違いに配置され、方向軸が０°、１２０°、２４０°の３本となるため、従来のＸとＹの２軸であるＬＥＤ素子用リードフレーム基板と比較して反りの影響が出にくいという効果がある。
さらに、発光素子を個片化する前のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の状態で、六角形状の個片基板が平面充填により配置されていれば、当該ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を個片化する際に出る切断ロスを最小限に抑えることができる。また、基板全体では切断線がジグザクとなり直線でなくなるため、材料の膨張係数の違いに起因するそりが基板に及ぼす影響を小さくすることができる。
上記第二の発明によれば、六角形状の個片基板が平面充填状態に配置されているため、リフレクタが互い違いに配置され、方向軸が０°、１２０°、２４０°の３本となるため、従来のＸとＹの２軸であるＬＥＤ素子用リードフレーム基板と比較して反りの影響が出にくいという効果がある。
さらに、発光素子を個片化する前のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の状態で、六角形状の個片基板が平面充填により配置されていれば、当該ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を個片化する際に出る切断ロスを最小限に抑えることができる。また、基板全体では切断線がジグザクとなり直線でなくなるため、材料の膨張係数の違いに起因するそりが基板に及ぼす影響を小さくすることができる。
以下では、本発明の実施形態のＬＥＤ素子用リードフレーム基板について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の本発明の実施形態のＬＥＤ素子用リードフレーム基板を示す模式的な平面図である。
図１から図４では、リードフレーム１及び発光素子５０の平面視において互いに１２０°で交わる方向軸を想定し、０°方向（図１の左側から右側に向かう方向）、１２０°方向（図１の右下から左上に向かう方向）、２４０°方向（図１の右上から左下に向かう方向）と称する。
図１は、本発明の本発明の実施形態のＬＥＤ素子用リードフレーム基板を示す模式的な平面図である。
図１から図４では、リードフレーム１及び発光素子５０の平面視において互いに１２０°で交わる方向軸を想定し、０°方向（図１の左側から右側に向かう方向）、１２０°方向（図１の右下から左上に向かう方向）、２４０°方向（図１の右上から左下に向かう方向）と称する。
図２は、本発明の実施形態の発光素子の構成を示す模式的な平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態の発光素子５０の概略構成は、図１、図２に示すように、外形が六角形状に形成されており、銅−ニッケル−錫等の合金板をフォトエッチング加工することにより形成された後、切断されて個片化されたリードフレーム１Ａ（図２参照）と、ＬＥＤ素子であるＬＥＤチップ１０と、個片化されたリードフレーム１ＡおよびＬＥＤチップ１０をパッケージングする樹脂パッケージ４（樹脂部）と、ＬＥＤチップ１０を光透過可能に封止する透明樹脂部９とを備える。
ここで、個片化されたリードフレーム１Ａおよび樹脂パッケージ４は、個片化されたリードフレーム基板１１Ａ（個片基板、図２参照）を構成している。
樹脂パッケージ４の中心部には、円状に開口し内部側のＬＥＤチップ搭載部２、電気的接続エリア部３に向かうにつれて縮径するテーパー面で構成された穴部であるリフレクター部５が設けられている。
ここで、個片化されたリードフレーム１Ａおよび樹脂パッケージ４は、個片化されたリードフレーム基板１１Ａ（個片基板、図２参照）を構成している。
樹脂パッケージ４の中心部には、円状に開口し内部側のＬＥＤチップ搭載部２、電気的接続エリア部３に向かうにつれて縮径するテーパー面で構成された穴部であるリフレクター部５が設けられている。
本発明で用いる平面充填とは、同一形状の多角形により、互いが重なり合わず、かつ隙間がないように平面を埋め尽くした状態を指す。例えば、ハニカム構造を挙げることができる。
最終的な発光素子５０は、リフレクター部５を備え、この内側にＬＥＤチップ１０が実装されており、このリフレクター部の形状は光が広がる効率を考慮すると円形であることが好ましい。そして、平面充填可能な多角形について、同じ面積であった場合、最も大きな円を内接する（納める）ことができるのは正六角形となる。
従って、同一形状により平面充填可能な図形としては、三角形、四角形、六角形を挙げることができるが、本発明では六角形状、特に正六角形とすることが好ましい。
発光素子を個片化する前のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の状態で、六角形状の個片基板が平面充填により配置されていれば、当該ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を個片化する際に出る切断ロスを最小限に抑えることができる。
そして、本発明のＬＥＤ素子用リードフレーム基板は、六角形状の個片基板が平面充填状態に配置されているため、リードフレーム基板全体における切断線はジグザグとなり、リフレクター部が互い違いに配置され、方向軸が０°、１２０°、２４０°（６０°）の３本となるため、従来のＸとＹの２軸である従来のＬＥＤ素子用リードフレーム基板と比較して反りの影響が出にくいという効果がある。
また、個片化されたリードフレーム基板（個片基板）が六角形状であれば、発光素子５０を複数並べて発光装置とする際に、発光素子で効率よく平面を埋めることができる。
最終的な発光素子５０は、リフレクター部５を備え、この内側にＬＥＤチップ１０が実装されており、このリフレクター部の形状は光が広がる効率を考慮すると円形であることが好ましい。そして、平面充填可能な多角形について、同じ面積であった場合、最も大きな円を内接する（納める）ことができるのは正六角形となる。
従って、同一形状により平面充填可能な図形としては、三角形、四角形、六角形を挙げることができるが、本発明では六角形状、特に正六角形とすることが好ましい。
発光素子を個片化する前のＬＥＤ素子用リードフレーム基板の状態で、六角形状の個片基板が平面充填により配置されていれば、当該ＬＥＤ素子用リードフレーム基板を個片化する際に出る切断ロスを最小限に抑えることができる。
そして、本発明のＬＥＤ素子用リードフレーム基板は、六角形状の個片基板が平面充填状態に配置されているため、リードフレーム基板全体における切断線はジグザグとなり、リフレクター部が互い違いに配置され、方向軸が０°、１２０°、２４０°（６０°）の３本となるため、従来のＸとＹの２軸である従来のＬＥＤ素子用リードフレーム基板と比較して反りの影響が出にくいという効果がある。
また、個片化されたリードフレーム基板（個片基板）が六角形状であれば、発光素子５０を複数並べて発光装置とする際に、発光素子で効率よく平面を埋めることができる。
個片化されたリードフレーム１Ａは、ＬＥＤチップ１０を搭載するために１乃至複数箇所に形成されたパッド２ａを有するＬＥＤチップ搭載部２と、ＬＥＤチップ１０との電気的接続を行うためのリード３ａが形成された電気的接続エリア部３を有している。
ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３とは、リフレクター部５の内部側で離間領域Ｇをあけて０°方向に対して直交する方向に対向されており、０°方向に延びる離間領域Ｇに樹脂パッケージ４の一部が充填されることにより、電気的に絶縁されている（図３参照）。本実施形態では、パッド２ａはＬＥＤチップ搭載部２においてリフレクター部５の内側の領域、リード３ａは電気的接続エリア部３においてリフレクター部５の内側の領域に設けられている。
ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３とは、リフレクター部５の内部側で離間領域Ｇをあけて０°方向に対して直交する方向に対向されており、０°方向に延びる離間領域Ｇに樹脂パッケージ４の一部が充填されることにより、電気的に絶縁されている（図３参照）。本実施形態では、パッド２ａはＬＥＤチップ搭載部２においてリフレクター部５の内側の領域、リード３ａは電気的接続エリア部３においてリフレクター部５の内側の領域に設けられている。
図２に示すように、六角形状の発光素子５０が備える個片化されたリードフレーム１Ａは、それぞれ一辺ずつ、角棒状のタイバー部Ｔ１〜Ｔ６を備えている。すなわち、０°の方向軸に平行な辺からはタイバー部Ｔ２とＴ５が、１２０°の方向軸に平行な辺からはタイバー部Ｔ１とＴ３が、２４０°の方向軸に平行な辺からはタイバー部Ｔ３とＴ６とが、それぞれ突出している。
タイバー部Ｔ１とＴ４は、個片化されたリードフレーム１Ａが個片化される前の後述するリードフレーム１において、ＬＥＤチップ搭載部２同士を３０°方向に連結していた後述のタイバー部６０が切断されることにより形成されたものである。
タイバー部Ｔ２とＴ５は、個片化されたリードフレーム１Ａが個片化される前の後述するリードフレーム１において、ＬＥＤチップ搭載部２同士を９０°方向に連結していた後述のタイバー部７０が切断されることにより形成されたものである。
タイバー部Ｔ３とＴ６は、個片化されたリードフレーム１Ａが個片化される前の後述するリードフレーム１において、ＬＥＤチップ搭載部２同士を１５０°方向に連結していた後述のタイバー部８０が切断されることにより形成されたものである。
タイバー部Ｔ２とＴ５は、個片化されたリードフレーム１Ａが個片化される前の後述するリードフレーム１において、ＬＥＤチップ搭載部２同士を９０°方向に連結していた後述のタイバー部７０が切断されることにより形成されたものである。
タイバー部Ｔ３とＴ６は、個片化されたリードフレーム１Ａが個片化される前の後述するリードフレーム１において、ＬＥＤチップ搭載部２同士を１５０°方向に連結していた後述のタイバー部８０が切断されることにより形成されたものである。
パッド２ａとリード３ａとの表面には、ＬＥＤチップ１０のボンディングおよびリード３ａに対するワイヤーボンディングを良好に行うためのめっきが施されている。めっきの種類としては、銀めっき、金めっき、パラジウムめっきなどの中から用途に合わせて自由に選択することができる。また、銀めっき、金めっき、パラジウムめっきなどを施すに先立ち、熱拡散性の優れたニッケルめっきなど下地めっきを行ってもよい。
樹脂パッケージ４は、発光素子５０の主要な外形を形成しており、図２〜図４に示すように、リフレクター部５の開口の周囲を覆う上面４ｅと、３０°方向、９０°方向、１５０°方向、２１０°方向、２７０°方向、３３０°方向の側面をそれぞれ構成するＳ１〜Ｓ６とを備える。
これら側面Ｓ１〜Ｓ６は、後述するリードフレーム１を０°方向、１２０°方向、２４０°方向に沿って切断することで形成されたものである。
このため、後述のタイバー部６０、７０、８０の切断によってできたタイバー部Ｔ１〜Ｔ６の切断面は、側面Ｓ１〜Ｓ６と、それぞれ同一平面に整列している。すなわち、Ｔ１とＴ４の切断面は側面Ｓ１及びＳ４と、Ｔ２とＴ５の切断面は側面Ｓ２及びＳ５と、Ｔ３とＴ６の切断面は側面Ｓ３及びＳ６と、それぞれ同一平面に整列している。
これら側面Ｓ１〜Ｓ６は、後述するリードフレーム１を０°方向、１２０°方向、２４０°方向に沿って切断することで形成されたものである。
このため、後述のタイバー部６０、７０、８０の切断によってできたタイバー部Ｔ１〜Ｔ６の切断面は、側面Ｓ１〜Ｓ６と、それぞれ同一平面に整列している。すなわち、Ｔ１とＴ４の切断面は側面Ｓ１及びＳ４と、Ｔ２とＴ５の切断面は側面Ｓ２及びＳ５と、Ｔ３とＴ６の切断面は側面Ｓ３及びＳ６と、それぞれ同一平面に整列している。
また、上面４ｅに対して厚さ方向反対側となる面は、図２から図４に示すように、タイバー部Ｔ１とＴ２の間に位置し電気的接続エリア部３の外周を囲む領域と、タイバー部Ｔ２とＴ３の間に位置し電気的接続エリア部３の外周を囲む領域と、タイバー部Ｔ４とＴ５の間に位置しＬＥＤチップ搭載部２の外周を囲む領域と、タイバー部Ｔ５とＴ６の間に位置しＬＥＤチップ搭載部２の外周を囲む領域と、タイバー部Ｔ３とＴ４の間に位置する電気的接続エリア部３の外周及びＬＥＤチップ搭載部２の外周と、タイバー部Ｔ６とＴ１の間に位置する電気的接続エリア部３の外周及びＬＥＤチップ搭載部２の外周と、離間領域とで構成される領域とに、ＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３の表面と整列した平面からなる底面４ｆが形成されている。
樹脂パッケージ４の材質としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、芳香族系ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）などが挙げられ、これらの樹脂から１種の樹脂を用いたり、複数の樹脂を混合した混合樹脂を用いたりすることができる。
また、樹脂パッケージ４には、リフレクター部５における反射特性を向上するため、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、酸化ジルコニウム、セラミック材からなる微粒子、あるいは、これら微粒子を１種以上混合したからなる混合物などを採用することができる。混合物を用いる場合、混合比率は構成することで、反射率特性を適宜の反射率に調整することができる。例えば、上記の添加剤を組み合わせることで、９０〜９９％の反射率が得られる。
また、これらの添加物は、硬質の微粒子であるため、樹脂パッケージ４を補強する効果もある。
また、樹脂パッケージ４には、リフレクター部５における反射特性を向上するため、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、酸化ジルコニウム、セラミック材からなる微粒子、あるいは、これら微粒子を１種以上混合したからなる混合物などを採用することができる。混合物を用いる場合、混合比率は構成することで、反射率特性を適宜の反射率に調整することができる。例えば、上記の添加剤を組み合わせることで、９０〜９９％の反射率が得られる。
また、これらの添加物は、硬質の微粒子であるため、樹脂パッケージ４を補強する効果もある。
ＬＥＤチップ１０は、リフレクター部５の略中心となる位置においてｎ極電極がパッド２ａにボンディングされている。また、ＬＥＤチップ１０のｐ極電極は、ボンディングワイヤーＷによって、リード３ａと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ１０が搭載されたリフレクター部５の内側には、透明樹脂が充填されて透明樹脂部９が形成され、これにより、ＬＥＤチップ１０が透明樹脂部９内に封止されている。透明樹脂部９の材質としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂などを採用することができる。
このため、ＬＥＤチップ１０で励起されたＬＥＤ光は、透明樹脂部９内を進んでリフレクター部５によって反射されることにより、リフレクター部５の開口側に放射されるようになっている。
なお、本実施形態では、例えば図３、４に示すように、透明樹脂部９の開口側の表面は、樹脂パッケージ４の上面４ｅと整列した平坦面として描かれているが、透明樹脂部９の表面は、例えばドーム状に突出した形状に形成してもよい。この場合、透明樹脂部９が集光作用を備えるためドーム形状によってＬＥＤ光の放射角を適宜の放射角に調整することができる。
ＬＥＤチップ１０が搭載されたリフレクター部５の内側には、透明樹脂が充填されて透明樹脂部９が形成され、これにより、ＬＥＤチップ１０が透明樹脂部９内に封止されている。透明樹脂部９の材質としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂などを採用することができる。
このため、ＬＥＤチップ１０で励起されたＬＥＤ光は、透明樹脂部９内を進んでリフレクター部５によって反射されることにより、リフレクター部５の開口側に放射されるようになっている。
なお、本実施形態では、例えば図３、４に示すように、透明樹脂部９の開口側の表面は、樹脂パッケージ４の上面４ｅと整列した平坦面として描かれているが、透明樹脂部９の表面は、例えばドーム状に突出した形状に形成してもよい。この場合、透明樹脂部９が集光作用を備えるためドーム形状によってＬＥＤ光の放射角を適宜の放射角に調整することができる。
次に、本実施形態のＬＥＤ素子用リードフレーム基板１１の製造方法の一例について説明する。図５は、本発明の実施形態のリードフレームの平面図である。図１は、本発明の実施形態のＬＥＤ素子用リードフレーム基板を示す平面図である。
本方法では、発光素子５０を製造するため、図１に示す１枚のリードフレーム基板１１（ＬＥＤ素子用リードフレーム基板）を製造し、このリードフレーム基板１１を切断して個片化することにより発光素子５０の構成要素である個片化されたリードフレーム基板１１Ａを形成する。
このため、リードフレーム基板１１は、六角形状の個片化されたリードフレーム基板１１Ａが各辺で接して複数隣接して配置され、それらの間に９０°方向に切断するため０°方向に延ばされた０°方向切断線Ｄ０と、３０°方向に切断するため１２０°方向に延ばされた１２０°方向切断線Ｄ１２０と、１５０°方向に切断するため６０°方向に延ばされた６０°方向切断線Ｄ６０とが設けられた形状を有する。
図１は模式図のため、０°方向切断線Ｄ０、１２０°方向切断線Ｄ１２０、６０°方向切断線Ｄ６０直線で描いているが、実際には、切断に用いるダイシングブレードの刃幅やレーザー光線の光線幅に等しい幅を有する帯状の領域である。また、図示の直線を帯状の領域の中心軸線を表している。
このため、リードフレーム基板１１は、六角形状の個片化されたリードフレーム基板１１Ａが各辺で接して複数隣接して配置され、それらの間に９０°方向に切断するため０°方向に延ばされた０°方向切断線Ｄ０と、３０°方向に切断するため１２０°方向に延ばされた１２０°方向切断線Ｄ１２０と、１５０°方向に切断するため６０°方向に延ばされた６０°方向切断線Ｄ６０とが設けられた形状を有する。
図１は模式図のため、０°方向切断線Ｄ０、１２０°方向切断線Ｄ１２０、６０°方向切断線Ｄ６０直線で描いているが、実際には、切断に用いるダイシングブレードの刃幅やレーザー光線の光線幅に等しい幅を有する帯状の領域である。また、図示の直線を帯状の領域の中心軸線を表している。
リードフレーム基板１１を製造するには、リードフレーム１を製造した後に、樹脂パッケージ４を成形する。そこで、まず、リードフレーム１の形状について説明する。
リードフレーム１は、個片化されたリードフレーム基板１１Ａの９０°方向となる方向（以下、単に９０°方向）に沿って、ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３とが交互に間隔をおいて配列され、個片化されたリードフレーム基板１１Ａの０°方向となる方向（以下、単に０°方向）に沿っては、ＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３が互い違いに間隔をおいて隣り合うように配列されている。
１つの個片化されたリードフレーム１Ａを構成するＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３の対、すなわち、０°方向切断線Ｄ０、６０°方向切断線Ｄ６０、１２０°方向切断線Ｄ１２０で囲まれる六角形（二点鎖線で示す）内のＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３を単位リードフレーム１Ｂと称すると、単位リードフレーム１ＢにおけるＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３の間には、板厚方向に貫通して離間領域Ｇを形成する孔部ｇが設けられている。孔部ｇはタイバー部６０、７０、８０によって挟まれた領域で閉じられている。
１つの個片化されたリードフレーム１Ａを構成するＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３の対、すなわち、０°方向切断線Ｄ０、６０°方向切断線Ｄ６０、１２０°方向切断線Ｄ１２０で囲まれる六角形（二点鎖線で示す）内のＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３を単位リードフレーム１Ｂと称すると、単位リードフレーム１ＢにおけるＬＥＤチップ搭載部２および電気的接続エリア部３の間には、板厚方向に貫通して離間領域Ｇを形成する孔部ｇが設けられている。孔部ｇはタイバー部６０、７０、８０によって挟まれた領域で閉じられている。
各ＬＥＤチップ搭載部２の２７０°方向の側面には、隣接する他の単位リードフレーム１Ｂが備える電気的接続エリア部３の９０°方向側面と接続する角棒状のタイバー部７０（タイバー）が架設されている。
このような構成のタイバー部７０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに９０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
各ＬＥＤチップ搭載部２の２１０°方向の側面には、隣接する他の単位リードフレーム１Ｂが備える電気的接続エリア部３の３０°方向の側面と接続する角棒状のタイバー部６０（タイバー）が架設されている。
このような構成のタイバー部６０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに２１０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
各ＬＥＤチップ搭載部２の３３０°方向の側面には、隣接する他の単位リードフレーム１Ｂが備える電気的接続エリア部３の１５０°方向の側面と接続する角棒状のタイバー部８０（タイバー）が架設されている。
このような構成のタイバー部８０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに３３０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
このような構成のタイバー部７０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに９０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
各ＬＥＤチップ搭載部２の２１０°方向の側面には、隣接する他の単位リードフレーム１Ｂが備える電気的接続エリア部３の３０°方向の側面と接続する角棒状のタイバー部６０（タイバー）が架設されている。
このような構成のタイバー部６０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに２１０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
各ＬＥＤチップ搭載部２の３３０°方向の側面には、隣接する他の単位リードフレーム１Ｂが備える電気的接続エリア部３の１５０°方向の側面と接続する角棒状のタイバー部８０（タイバー）が架設されている。
このような構成のタイバー部８０により、単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と、これに３３０°方向で隣接する単位リードフレームの電気的接続エリア部３は連結されている。
このようなリードフレーム１の構成により、リードフレーム１は、０°方向切断線Ｄ０、６０°方向切断線Ｄ６０、１２０°方向切断線Ｄ１２０が交差する領域を内側に含む孔部ｇが形成された孔あき板状の部材である。
また、本実施形態では、リードフレーム１の外縁部は矩形枠状に形成され、この外縁部の枠体間において、３０°方向（２１０°方向）を連結するタイバー部６０及び３３０°方向（１５０°方向）を連結するタイバー部８０によって交互に連結された複数のＬＥＤチップ搭載部２及び電気的接続エリア部３とが一体化されており、９０°方向においてはタイバー部７０によって９０°方向（２７０°方向）に隣接する単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３とが連結され、一体化された板状部材になっている。
また、本実施形態では、リードフレーム１の外縁部は矩形枠状に形成され、この外縁部の枠体間において、３０°方向（２１０°方向）を連結するタイバー部６０及び３３０°方向（１５０°方向）を連結するタイバー部８０によって交互に連結された複数のＬＥＤチップ搭載部２及び電気的接続エリア部３とが一体化されており、９０°方向においてはタイバー部７０によって９０°方向（２７０°方向）に隣接する単位リードフレームのＬＥＤチップ搭載部２と電気的接続エリア部３とが連結され、一体化された板状部材になっている。
発光素子５０の製造工程は、リードフレーム形成工程、樹脂パッケージ成形工程、ＬＥＤチップ搭載工程、透明樹脂部成形工程、および切断工程を備える。
リードフレーム形成工程は、例えば、銅−ニッケル−錫等の金属合金からなる金属板材をエッチング処理することにより孔部ｇを貫通させて、リードフレーム１を形成する工程である。エッチング処理は、金属板材の表裏面をハーフエッチング処理してもよいし、金属板材の一方の面から一方向にエッチング処理してもよい。
例えば、リードフレーム１の表面となる金属板材の一方の面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する。
次に、孔部ｇを除く領域を覆う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を露光し、フォトレジスト層を現像して非露光部のフォトレジストを除去し、必要に応じて硬膜処理を行う。
これにより、金属板材の一方の面は、リードフレーム１の表面における孔部ｇを除く領域のパターンを有するフォトレジストによって覆われ、孔部ｇに対応する表面は、フォトレジスト非形成部となる。
例えば、リードフレーム１の表面となる金属板材の一方の面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する。
次に、孔部ｇを除く領域を覆う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を露光し、フォトレジスト層を現像して非露光部のフォトレジストを除去し、必要に応じて硬膜処理を行う。
これにより、金属板材の一方の面は、リードフレーム１の表面における孔部ｇを除く領域のパターンを有するフォトレジストによって覆われ、孔部ｇに対応する表面は、フォトレジスト非形成部となる。
次に、リードフレーム１の裏面となる金属板材の他方の面に、耐腐食用の樹脂フィルムを貼着して、この金属板材のフォトレジスト非形成部を、一方の面側から金属板材の厚さの半分以上の深さまで、例えば塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工（ハーフエッチング処理）する。
ハーフエッチング処理終了後、洗浄を行い、フォトレジストおよび耐腐食用樹脂フィルムを除去する。
ハーフエッチング処理終了後、洗浄を行い、フォトレジストおよび耐腐食用樹脂フィルムを除去する。
次に、リードフレーム１の表面に耐腐食用の樹脂フィルムを貼着し、リードフレーム１の裏面となる金属板材の他方の面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する。そして、表面からのエッチング処理と同様に孔部ｇを除く領域をハーフエッチング処理する。
これにより、孔部ｇが金属板材の厚さ方向に貫通し、リードフレーム１が形成される。
ここで、タイバーの形状は、角棒状には限定されず、例えば、切断線の両端部から切断線の中心に向かって断面積が減少する形状や、厚さ方向に段差が形成された形状などの断面積が変化する形状でもよい。
以上で、リードフレーム形成工程が終了する（図５参照）。
これにより、孔部ｇが金属板材の厚さ方向に貫通し、リードフレーム１が形成される。
ここで、タイバーの形状は、角棒状には限定されず、例えば、切断線の両端部から切断線の中心に向かって断面積が減少する形状や、厚さ方向に段差が形成された形状などの断面積が変化する形状でもよい。
以上で、リードフレーム形成工程が終了する（図５参照）。
次に、樹脂パッケージ成形工程を行う。本工程は、リードフレーム１に樹脂パッケージ４を形成する工程である。
すなわち、樹脂パッケージ４の形状を成形するための金型の凹部内にリードフレーム１を装填する。このとき、リードフレーム１の裏面は、金型の成形面に密着して配置され、リードフレーム１の表面は、金型の成形面に対して、隙間を有している。
リードフレーム１を装填したら、例えば射出成形によって、樹脂パッケージ４を構成する樹脂材料を金型内に充填して成形を行う。
まず、樹脂材料は、リードフレーム１の表面において、パッド２ａおよびリード３ａ以外の所定領域に、樹脂パッケージ４の形状に充填される。
さらに、樹脂パッケージ４を形成する樹脂材料は、金型の凹部とリードフレームとの間に形成された隙間に回り込むように充填されて固化する。このため、リードフレーム１の孔部ｇには樹脂材料が充填される。
樹脂材料の充填が終了し、樹脂材料が固化したら成形品を脱型する。
ここで、ＬＥＤチップ搭載部２、電気的接続エリア部３と金型の合わせ面の密着状態等により、例えばリフレクター部５の開口下部５ａ（図１参照）等から成形バリが発生し、リフレクター部５内に露出するパッド２ａ、リード３ａが樹脂に覆われている場合がある。そのような場合は、適宜のバリ除去手段を用いて、パッド２ａ、リード３ａ上の樹脂の除去を行う。
これにより、図１に示すようなリードフレーム基板１１が製造される。
以上で、樹脂パッケージ成形工程が終了する。
すなわち、樹脂パッケージ４の形状を成形するための金型の凹部内にリードフレーム１を装填する。このとき、リードフレーム１の裏面は、金型の成形面に密着して配置され、リードフレーム１の表面は、金型の成形面に対して、隙間を有している。
リードフレーム１を装填したら、例えば射出成形によって、樹脂パッケージ４を構成する樹脂材料を金型内に充填して成形を行う。
まず、樹脂材料は、リードフレーム１の表面において、パッド２ａおよびリード３ａ以外の所定領域に、樹脂パッケージ４の形状に充填される。
さらに、樹脂パッケージ４を形成する樹脂材料は、金型の凹部とリードフレームとの間に形成された隙間に回り込むように充填されて固化する。このため、リードフレーム１の孔部ｇには樹脂材料が充填される。
樹脂材料の充填が終了し、樹脂材料が固化したら成形品を脱型する。
ここで、ＬＥＤチップ搭載部２、電気的接続エリア部３と金型の合わせ面の密着状態等により、例えばリフレクター部５の開口下部５ａ（図１参照）等から成形バリが発生し、リフレクター部５内に露出するパッド２ａ、リード３ａが樹脂に覆われている場合がある。そのような場合は、適宜のバリ除去手段を用いて、パッド２ａ、リード３ａ上の樹脂の除去を行う。
これにより、図１に示すようなリードフレーム基板１１が製造される。
以上で、樹脂パッケージ成形工程が終了する。
次に、ＬＥＤチップ搭載工程を行う。本工程は、リードフレーム基板１１の各パッド２ａ、各リード３ａにめっき被膜を形成した後、ＬＥＤチップ１０をパッド２ａに搭載して、リード３ａに配線する工程である。
まず、電解めっき法や無電解めっき法によって、パッド２ａ、リード３ａに銀めっき、金めっき、パラジウムめっきなどを施す。
次に、ＬＥＤチップ１０のｎ極電極をパッド２ａにボンディングし、ボンディングされたＬＥＤチップ１０のｐ極電極をボンディングワイヤーＷによって、リード３ａに配線する。
以上で、ＬＥＤチップ搭載工程が終了する。
まず、電解めっき法や無電解めっき法によって、パッド２ａ、リード３ａに銀めっき、金めっき、パラジウムめっきなどを施す。
次に、ＬＥＤチップ１０のｎ極電極をパッド２ａにボンディングし、ボンディングされたＬＥＤチップ１０のｐ極電極をボンディングワイヤーＷによって、リード３ａに配線する。
以上で、ＬＥＤチップ搭載工程が終了する。
次に、透明樹脂部成形工程を行う。本工程は、ＬＥＤチップ１０が搭載されたリードフレーム基板１１の各リフレクター部５に透明樹脂部９を充填してＬＥＤチップ１０を封止、透明樹脂部９を固化させる工程である。
例えば、透明樹脂部９の材質として、シリコーン系樹脂を採用する場合、液体状態にしてリフレクター部５内に充填してから加熱して固化させる。
以上で、透明樹脂部成形工程が終了する。
例えば、透明樹脂部９の材質として、シリコーン系樹脂を採用する場合、液体状態にしてリフレクター部５内に充填してから加熱して固化させる。
以上で、透明樹脂部成形工程が終了する。
次に、切断工程を行う。本工程は、リードフレーム基板１１を、例えばダイシング装置などの切断装置にセットして、タイバー部７０を９０°方向に切断するため０°方向に延ばされた０°方向切断線Ｄ０、タイバー部６０を３０°方向に切断するため１２０°方向に延ばされた１２０°方向切断線Ｄ３０、タイバー部８０を１５０°方向に切断するため６０°方向に延ばされた６０°方向切断線Ｄ６０において切断を行い、これにより個片化されたリードフレーム基板１１Ａを製造する工程である。
本発明のリードフレーム基板の切断線は、図１に示すように一基板内で直線となっていない場合がある。この場合は切断線形状に対応した抜き刃を使用したり、打ち抜きしたり、レーザー光線によって切断することができる。あるいは、切断ロスは多くなるが、Ｄ０、Ｄ６０、Ｄ１２０のいずれかの切断線が連続するように配置することにより直線状のダイシングソーを使用することができる。
本発明のリードフレーム基板の切断線は、図１に示すように一基板内で直線となっていない場合がある。この場合は切断線形状に対応した抜き刃を使用したり、打ち抜きしたり、レーザー光線によって切断することができる。あるいは、切断ロスは多くなるが、Ｄ０、Ｄ６０、Ｄ１２０のいずれかの切断線が連続するように配置することにより直線状のダイシングソーを使用することができる。
本発明のＬＥＤ素子用リードフレーム基板は、六角形状の個片基板が平面充填状態に配置されているため、先に述べたように切断線はジグザグとなり、切断装置の制限はあるが、リフレクター部が互い違いに配置され、方向軸が０°、６０°、１３０°の３本となるため、図５に示す従来のＸとＹの２軸であるＬＥＤ素子用リードフレーム基板と比較して反りの影響が出にくいという効果がある。
本工程では、リードフレーム１の構成から、０°方向切断線Ｄ０において切断する際には、樹脂パッケージ４とともに、タイバー部７０が切断される。また、６０°方向切断線Ｄ６０において切断する際には、樹脂パッケージ４とともに、タイバー部８０が切断される。そして、１２０°方向切断線Ｄ１２０において切断する際には、樹脂パッケージ４とともに、タイバー部６０が切断される
また、タイバー部６０はタイバー部Ｔ１とＴ４に、タイバー部７０はタイバー部Ｔ２とＴ５に、タイバー部８０はタイバー部Ｔ３とＴ６にそれぞれ分断される。
このようにして、リードフレーム基板１１から複数の個片化されたリードフレーム基板１１Ａが製造される。
以上で、切断工程が終了する。
このようにして、発光素子５０が製造される。
また、タイバー部６０はタイバー部Ｔ１とＴ４に、タイバー部７０はタイバー部Ｔ２とＴ５に、タイバー部８０はタイバー部Ｔ３とＴ６にそれぞれ分断される。
このようにして、リードフレーム基板１１から複数の個片化されたリードフレーム基板１１Ａが製造される。
以上で、切断工程が終了する。
このようにして、発光素子５０が製造される。
なお、上記の説明では、ＬＥＤチップ搭載工程および透明樹脂部成形工程を行った後で切断工程を行う場合の例で説明したが、切断工程は、適宜の時期に行うことができる。
例えば、樹脂パッケージ成形工程の次にＬＥＤチップ搭載工程を行った後に切断工程を行ってもよい。
例えば、樹脂パッケージ成形工程の次にＬＥＤチップ搭載工程を行った後に切断工程を行ってもよい。
また、上記実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
１ リードフレーム
１Ａ 個片化されたリードフレーム
１Ｂ 単位リードフレーム
２ ＬＥＤチップ搭載部
２ａ パッド
３ 電気的接続エリア部
３ａ リード
４ 樹脂パッケージ（樹脂部）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ 側面
４ｆ 底面
４ｅ 上面
５ リフレクター部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ タイバー部
６０、７０、８０ タイバー部（タイバー）
９ 透明樹脂部
１０ ＬＥＤチップ
１１ リードフレーム基板
１１Ａ 個片化されたリードフレーム基板（個片基板）
１２ （従来の）リードフレーム基板
５０ 発光素子
ＤＸ Ｘ方向切断線
ＤＹ Ｙ方向切断線
Ｄ０ ０°方向切断線
Ｄ３０ ３０°方向切断線
Ｄ６０ ６０°方向切断線
Ｇ 離間領域
ｇ 孔部
Ｗ ボンディングワイヤー
１Ａ 個片化されたリードフレーム
１Ｂ 単位リードフレーム
２ ＬＥＤチップ搭載部
２ａ パッド
３ 電気的接続エリア部
３ａ リード
４ 樹脂パッケージ（樹脂部）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ 側面
４ｆ 底面
４ｅ 上面
５ リフレクター部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ タイバー部
６０、７０、８０ タイバー部（タイバー）
９ 透明樹脂部
１０ ＬＥＤチップ
１１ リードフレーム基板
１１Ａ 個片化されたリードフレーム基板（個片基板）
１２ （従来の）リードフレーム基板
５０ 発光素子
ＤＸ Ｘ方向切断線
ＤＹ Ｙ方向切断線
Ｄ０ ０°方向切断線
Ｄ３０ ３０°方向切断線
Ｄ６０ ６０°方向切断線
Ｇ 離間領域
ｇ 孔部
Ｗ ボンディングワイヤー
Claims (2)
- ＬＥＤチップが搭載されるパッドを有するＬＥＤチップ搭載部と、該ＬＥＤチップ搭載部と離間して配置され前記ＬＥＤチップに電気的に接続されるリードを形成する電気的接続エリア部とが、タイバーによって複数連結された多面付けリードフレームと、
前記ＬＥＤチップ搭載部および前記電気的接続エリア部の一部を除く前記多面付けリードフレームの部位を覆う樹脂部とを備え、該樹脂部とともに前記タイバーを切断により除去して個片基板を製造するためのＬＥＤ素子用リードフレーム基板であって、
前記個片基板は六角形状であることを特徴とするＬＥＤ素子用リードフレーム基板。 - 前記個片基板により平面充填されたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ素子用リードフレーム基板。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016051856A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-11 | 株式会社カネカ | 発光素子実装用リードフレーム、これを用いた発光素子実装用樹脂成型体及び表面実装型発光装置 |
| US9627597B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-04-18 | Nichia Corporation | Package, light-emitting device, and method for manufacturing the same |
-
2011
- 2011-05-16 JP JP2011109146A patent/JP2012243788A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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