JP2013219104A - Ｌｅｄ用リードフレームおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティー内に収容されたＬＥＤからの発光光によってＬＥＤを覆い保護する封止樹脂の収縮が生じたとしても、封止樹脂とキャビティ側壁等を組成する絶縁樹脂との接触部で相互の破損が生じないようにする技術の提供である。
【解決手段】少なくとも、ＬＥＤチップを搭載するためのパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的接続を行うための電気的接続エリアを有するリード部と、前記パッド部とリード部を取り囲む形で設けられるキャビティ構造を含む樹脂成型部とを備えたＬＥＤ用リードフレームであって、キャビティの側壁部の傾斜面が、傾斜角の異なる少なくとも２つ以上の傾斜面を上方に連接して設けられ、かつキャビティー底部からみて最も遠いほうの傾斜面の傾斜角が、キャビティー底部側の傾斜面の傾斜角と比較して小さいことを特徴とするＬＥＤ用リードフレームである。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を担持するリードフレームに係り、特に、表面実装型ＬＥＤパッケージを構成するリードフレームにおいて、ＬＥＤを底部に収容するキャビティーを構成する樹脂成形物の改良に関する。

ＬＥＤチップを封入し基板に接続しやすくしたものをＬＥＤパッケージと言い、ＬＥＤパッケージの構造には主に砲弾型と表面実装型の２つに大別される。砲弾型パッケージは、リードフレームと一体化形成したカップ内にＬＥＤチップが実装され、その周りをエポキシ樹脂で砲弾型にモールドした構造である。

表面実装型パッケージは、セラミックや樹脂などで成形したキャビティ内にＬＥＤチップを実装し、キャビティに蛍光体を分散させたエポキシやシリコーンなどの樹脂を封入する構造である。キャビティ内側の面には反射板の機能を持たせ、多くの光を取り出せるようになっている。

何れのタイプでも、ＬＥＤチップと外部回路（基板）との電気的接続を図る上で金属製のリードフレームが採用される。一般的に、半導体集積回路やＬＥＤなどの電子素子を担持、搭載するためのリードフレームは、板状の鉄―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材料を、その片面又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として製造され、半導体集積回路やＬＥＤ素子を搭載するためのパッド部（アイランド部）と、該パッド部とは絶縁状態になっており、電子素子と電気的に接続が行われるインナーリード部およびアウターリード部を備えている。

上記リードフレームのパッド部は、その表面側に電子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などの電子素子本体から発生する駆動熱や、電子素子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）を備えたものがあり、電子素子側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なっている。

ＬＥＤ担持体用の基板として、例えば、セラミック基板を用いた場合は、放熱特性は良好であり、信頼性も優秀であるが、価格が高いという欠点がある。また素子担持用（及びリード用）の基板として、プリント基板を用いた場合は、プリント基板の基材であるエポキシ樹脂が、熱放散性に劣るという欠点があり、それを解消するため、基板の内層に銅、あるいはアルミからなる金属板を挿入したプリント基板を採用せざるを得ない。また、ＬＥＤ光源の高光反射率を確保するために、基板を介して形成される発光素子の光反射表面に光反射性のセラミックインクを塗布する工程を必要としている。

また、ＬＥＤ用の素子担持用（及びリード用）の基板として、合金薄板からなるリードフレーム基板を用いる場合、熱放散性に欠けるという欠点のほかに、ＬＥＤ光源の高い光利得（光照射方向への高い光反射率）を確保するために、リードフレーム基板を介して形成される発光素子の光反射面に、特殊な複合樹脂（セラミックインク+Ｓｉ樹脂）からなる複合材を積層して欠点をカバーする必要があり、また、リードフレーム基板方式を用いているにも関わらず、ＬＥＤモジュールから実装基板面への放熱面の十分な確保ができず、放熱性能が不足する欠点がある。

また、セラミック基板以外のプリント基板、あるいはリードフレーム基板方式は、何れも放熱特性が劣るだけでなく、セラミック基板を用いたＬＥＤ装置の製造方法に比較して、その製法や工程が複雑になる欠点がある。

そのような欠点を解消するための方法として、下記のような構造の金属製リードフレームと絶縁樹脂の複合体としてＬＥＤ用リードフレームを構成することがあげられる。
この方法は、少なくともＬＥＤチップを搭載するための一つ以上のパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的接続を行うための一つ以上の電極部を、同一平面に備えた金属製リードフレームにおいて、パッドと電極部の間、またそれらとリードフレーム外周部の間の空隙を樹脂によって埋め、かつ前記パッド部のＬＥＤチップ搭載表面Aの面積S１と、該搭載表面と対向する放熱用裏面Bの面積S２との関係は、０＜S1＜S2となるようにし、かつ前記電極部の接続用表面Cの面積S3と、該接続用表面と対向する放熱用裏面Dの面積S4の関係は、０＜S3＜S4とし、かつ前記パッド部と前記電極部それぞれにおいて、その表面と裏面との間の側面部には、表面から裏面の方向に拡がる、段差状またはテーパー状部が形成するものである。

この構造によれば、ＬＥＤ用リードフレームにおけるパッド部のＬＥＤチップ搭載用表面の面積S1と搭載用表面と対向する放熱用裏面の面積S2が0＜S1＜S2の関係にあり、また、電極部の接続用表面の面積S3と放熱用裏面Dの面積が0＜S3＜S4の関係にあるため、リードフレーム裏面における高い放熱性が得られる。

また、ＬＥＤ用リードフレームのパッド部と電極部において、その表面と裏面の間の側面部に、表面から裏面の方向に拡がる、段差上またはテーパー状部が形成されるため、リードフレームと充填樹脂（前出の、蛍光体を分散させた封入樹脂，キャビティを組成する樹脂，特殊な複合樹脂の全てに該当する場合がある）の確実な密着性が得られ、リードフレームと充填樹脂との分離や、リードフレームからの充填樹脂の離脱などを防止して、耐離脱性を向上できる。

ＬＥＤ用リードフレームに、ＬＥＤを実装するにあたっては、素子の保護と発光色の調整の目的から、素子を実装し配線を施した後に、樹脂にて封止するのが一般的である。封止樹脂としては、エポキシ系、シリコーン系などが用いられ、透明あるいは発色調整用の蛍光樹脂が添加されることもある。封止樹脂は、液体の状態で基板上に成型し、その後硬化することによって完成するというのが一般的であり、その工法としては、金型内に液状の封止樹脂を導入し、硬化後に金型を除去する方法や、基板上に封止樹脂を保持するためのキャビティ構造を形成しておいて、その中に液状の封止樹脂を導入し、その後硬化させる方法などがある。

特開２０００−１０５０７（特許第４１９８２３３号）

しかし、近年において、ＬＥＤの用途は、従来の表示用途から、バックライト用や照明用へと拡大しており、それにしたがって、ＬＥＤにも、高出力、高光量が求められ、ＬＥＤリードフレームを含んだパッケージ全体としては、素子の高性能化に対応した耐久性と長寿命化が望まれている。ＬＥＤの高出力化は、多くの場合において発熱量の増加を伴い、樹脂の劣化、金属部の酸化などを引き起こす。また、バックライト、照明用途においては、白色光が必要なことから、従来のＬＥＤの波長よりも短い、青色光、近紫外光を発光するＬＥＤが用いられる。そのため、とくに樹脂へのダメージが大きく、変色やそれに伴う光反射率の劣化、樹脂成型部の脆化による基板破損などの不良を引き起こす。

また近年、大きな問題として、長時間の発光によってかかる熱による封止樹脂の収縮がある。封止樹脂が収縮した場合、キャビティの中において、その内壁と封止樹脂外周の間に空隙が生じることもあるが、一般に封止樹脂はキャビティ内壁との密着性を考慮して選定されるため、封止樹脂の収縮が大きい場合はキャビティを形成する絶縁樹脂が破損する。
キャビティ内壁の破損は、そこでの光の反射を阻害し、ＬＥＤ半導体素子パッケージ全体としての性能が劣化する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、キャビティー内に収容されたＬＥＤからの発光光によってＬＥＤを覆い保護する封止樹脂の収縮が生じたとしても、封止樹脂とキャビティ側壁等を組成する絶縁樹脂との接触部で相互の破損が生じないようにする技術の提供である。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、ＬＥＤチップを搭載するためのパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的接続を行うための電気的接続エリアを有するリード部と、前記パッド部とリード部を取り囲む形で設けられるキャビティ構造を含む樹脂成型部とを備えたＬＥＤ用リードフレームであって、キャビティの側壁部の傾斜面が、傾斜角の異なる少なくとも２つ以上の傾斜面を上方に連接して設けられ、かつキャビティー底部からみて最も遠いほうの傾斜面の傾斜角が、キャビティー底部側の傾斜面の傾斜角と比較して小さいことを特徴とするＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記キャビティー底部から見て最も遠いほうの傾斜面の傾斜角が、４５度より小さいことを特徴とする請求項1に記載のＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記キャビティー底部から見て最も小さい傾斜角を呈する傾斜面の比率が、垂直方向の長さにおいて、傾斜面全体の３分の１以上を占めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のＬＥＤ用リードフレームの製造方法であって、パッド部とリード部とこれらをタイバーに連接する吊りバーとを備えたリードフレームを樹脂でモールド成型するに当たり、パッド部とリード部は、その表裏が互いに面一となるように肉厚が同じであって、タイバーと吊りバーは、両方とも一方の面が前記表裏のいずれか一方の面と面一となるように肉厚を薄くしたリードフレームを用いることを特徴とするＬＥＤ用リードフレームの製造方法としたものである。

本発明によれば、ＬＥＤ素子用リードフレームのキャビティ側壁において、封止樹脂の収縮の際にもっともダメージを受けるキャビティ開口部付近において、収縮時にかかる力の壁面法線方向の分力が小さくなるため、キャビティ側面の破損が防止される。
また、ＬＥＤ担持用リードフレームとして、放熱性、充填樹脂と金属フレームの高い密着性を併せ持ち、かつ封止樹脂と充填樹脂の密着も強固なリードフレームに、高出力での使用による封止樹脂の収縮に対して、良好な基板構造を保つことのできるに足るさらなる堅牢製を付与する効果がある。

本発明の実施例におけるＬＥＤ用リードフレームの上面図。 本発明の実施例におけるＬＥＤ用リードフレームの裏面図。 従来技術におけるＬＥＤ用リードフレームの上面図。 従来技術におけるＬＥＤ用リードフレームの裏面図。 本発明の比較例におけるＬＥＤ用リードフレームの上面図。 本発明の実施例におけるＬＥＤ用リードフレームのX1-X2側断面図。 従来技術におけるＬＥＤ用リードフレームのX1-X2側断面図。 本発明の比較例におけるＬＥＤ素子用リードフレームのX1-X2側断面図。 （a）本発明の実施例におけるＬＥＤ用リードフレームのキャビティ開口部付近における引張り応力のかかりかたを説明する図。（b）従来技術におけるＬＥＤ用リードフレームのキャビティ開口部付近における引張り応力のかかりかたを説明する図。 金型を用いたリードフレームへの樹脂モールドの一例を説明する側断面図。 本発明の実施例における、タイバーにて連結した多面づけ状態のＬＥＤ用リードフレームを説明する上面図。

本発明を、実施の形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係わるＬＥＤ用リードフレーム１にＬＥＤ１２を実装した実施例を示す上面図、図２は、その裏面図である。また、図６は、図１のX1−X1線における側断面図を示す。また図９（ａ）は、図６のうちキャビティ開口部９付近の拡大図であり、封止樹脂１１の収縮が起こった場合の力のかかりかたを示している。

一方、図３は、従来のＬＥＤ用リードフレームにＬＥＤを実装した上面図、図４はその裏面図である。また、図７は、図３のX1−X1線における側断面図を示す。図９（ｂ）は、図７のうちキャビティ開口部付近の拡大図であり、封止樹脂の収縮が起こった場合の力のかかり方を示している。

一方、図５は、本発明における実施例と異なり、キャビティ内壁の傾斜角を側壁全体で一様に小さく設定した場合の上面図、図８は図５X1−X1線における側断面図を示す。

本発明の実施例におけるＬＥＤ用リードフレーム１のうち金属製フレームの部分は、金属合金製の板状の基材をフォトエッチングすることにより形成され、図１、図２、図６に示すように、ＬＥＤチップ１２を搭載するための厚さt1のパッド部４を一個以上備える。該パッド部４は、厚さt2の上部構造部と、そのパッド部４の裏面側に、放熱部として上部構造部と一体である、厚さt3の下部構造５とを備えている。なお、図１中、Wはボンディングワイヤーの一例を示し、パッド部４の搭載用表面のＬＥＤチップと、電極部６のワイヤーボンディングエリアCとの間を結線したワイヤーである。

図１、図２に示すように、パッド部４の表面（上面）は、ＬＥＤチップ１２を搭載するための面積S1の搭載用表面Aとなっており、該パッド部４と対向する裏面側の放熱部５の外面は、ＬＥＤチップ１２から発生する駆動熱やＬＥＤチップの周囲環境条件から熱を放散させて、ＬＥＤチップ1２に熱が蓄積されないように、パッド部４裏面側から外界側に熱を放散させるための面積S2の放熱用裏面Bとなっている。

また、図１、図２、図６に示すように、金属合金製の板状の基材をフォトエッチング加工することにより、形成された前記パッド部４に対して、所定の間隔を置いて離反して隣接する位置には、一つ以上の厚さt1の電極部６を備えている。該電極部は、厚さｔ２の上部構造体と、該上部構造体と背接する下部には、放熱部として該上部構造部と一体である、厚さt3の下部構造部７を備えている。電極部６は、板状の基材のフォトエッチング加工時に、前記パッド部４の形成と同時に形成される。該電極部６の表面は、ワイヤーボンディングやチップボンディング等により、ＬＥＤチップ１０と電極部３との電気的接続を行う際に接続性を向上させるため、銀メッキ等が施された面積S3の電気的接続エリアとなっていて、該電極部６の、電気的接続エリアと対向する裏面側は、面積S4の放熱用裏面Dとなっている。

前記パッド部４の搭載用表面Aと、電極部６の電気的接続エリアCの表面とは、同一の板状基材から形成されるため、高さにおいて、略同一平面内にある。電極部６の電気的接続エリアCは、パッド部４の搭載用表面A上に実装されるＬＥＤ１２に対してワイヤーボンディングやチップボンディングによって接続される。なお、電気的接続エリアCへのメッキは、銀メッキ、金メッキ、パラジウムメッキなどの中から、用途に合わせて自由に選んでよい。また電気的接続エリアに銀メッキ、金めっき、パラジウムめっきなどを施すのに先立ち、熱拡散性に優れたニッケルメッキ等の下地メッキを行っても構わない。

本発明においては、図５に示すように、パッド部４の搭載用表面の面積S1と、該表面Aと対向する前記放熱用裏面Bの面積S2との関係が、S1＜S２となっており、その搭載用表面Aの面積よりも放熱用裏面Bの面積のほうが大きくなるように設定されている。
また図６に示すように、電極部６の前記ワイヤーボンディングエリアCの面積S3と、該エリアと対向する前記放熱用裏面Dの面積S4との関係が、S3＜S4となっており、そのワイヤーボンディングエリアの面積よりも放熱用裏面の面積のほうが大きくなるように設定されている。

また、図６に示すように、前記パッド部４の搭載用表面Aと放熱用裏面Bとの間における該パッド部４の側面部は、その該パッド部４が搭載用表面Aから放熱用裏面Bの方向に拡がる、段差状部又はテーパー状部１３として形成されている。その側面部の段差状部またはテーパー状部１３に対して、表面から裏面に引く法線は、屈曲または湾曲した形状となっていて、この段差状部またはテーパー状部１３は、後にモールド充填加工により充填される樹脂を、フレーム表面側から裏面側の方向に脱落しないように保持することができるようになっている。

また、図６に示すように、前記電極部６のエリアCと放熱用裏面Dとの間における該電極部４の側面部は、その該電極部６がエリアCから放熱用裏面Dの方向に拡がる、段差状部又はテーパー状部１４として形成されている。その側面部の段差状部またはテーパー状部１４に対して、表面から裏面に引く法線は、屈曲または湾曲した形状となっていて、この段差状部またはテーパー状部１４は、後にモールド充填加工により充填される樹脂を、フレーム表面側から裏面側の方向に脱落しないように保持することができるようになっている。

図１、図２、図６に示すように、前記電極部６の表面は、前記パッド部４の搭載用表面Aと同一面の電気的接続エリアCとなっていて、パッド部の搭載用表面Aに搭載したＬＥＤチップ1２と接続するためのワイヤーがボンディングされる領域、または、ＬＥＤチップ１２に形成された接続用電極と半田などを介してチップボンディングされる領域となっており、該エリアCと対向して、前記パッド部４の放熱用裏面Bと同一面になる放熱用裏面Dを備えている。

本発明の上記ＬＥＤ用リードフレーム1は、板状の鉄―ニッケル等の合金薄板または銅―ニッケル―錫等の合金薄板を金属材料として用いるが、熱伝導性の高い銅または銅合金を金属材料として用いるほうが、リードフレームの放熱性が向上するので望ましい。

本発明に係わるリードフレームは、リードフレーム用金属板の表裏面にフォトレジスト
を塗布し、フォトレジストへのパターン露光と現像処理をすることにより、レジストパターンを形成した後、その表裏両面から塩化第二鉄等のエッチャントをもちいて、レジスト非形成部をエッチング加工することにより、ＬＥＤ素子を搭載するためのパッド部４と、該パッド部４とは絶縁状態に離反している電極部６が形成されている。

金属からなるフレーム部を取り囲むかたちで、絶縁樹脂成型部が存在する。絶縁樹脂成型部は、ＬＥＤ素子と搭載するパッド部や電極部の近傍においては、それらの間を埋め、なおかつそれらの表裏面のみを露出されるように成型される。そして、パッド部、電極部を含むＬＥＤ素子搭載部を取り囲むように、側壁を上方に向かって立設し、キャビティ構造をなしている。キャビティ構造の最上部は、円形、楕円形、多角形などの形状をもった開口部となっており、その開口部から水平方向外側には、樹脂がそのままの高さで成型されてキャビティ構造を取り囲む台状の壁をなしている。該壁の外周が、すなわちＬＥＤ用リードフレーム基板の外周であり、ＬＥＤ用リードフレーム基板の略構造としては、絶縁樹脂からなる、直方体その他の成型体に、その天面に開口部を持つキャビティ構造が形成されており、そのキャビティ構造の底面にあたる部分に、金属製のパッド部４、電極部６などからなるＬＥＤ搭載部が敷設されるものとなる。

該キャビティ構造の側壁の傾斜角であるが、底面から見て下部と上部で異なるように立設されている。前述した、封止樹脂の収縮に伴うキャビティ外周部付近の絶縁樹脂破壊を考えると、収縮が等方的に起こると仮定した場合、収縮による寸法減少およびそれによって絶縁樹脂にかかる引っ張り応力は、キャビティ内の封止樹脂の形状において、一般的に最も寸法の大きい水平方向長辺方向で最大となる。そして、その方向の引っ張り応力を、キャビティ側壁に沿った方向と、キャビティ側壁の法線方向に分けると、絶縁樹脂の破損を引き起こすのは、キャビティ側壁の法線方向の分力であり、それはキャビティ側壁の傾斜角をθとすると、引っ張り応力にsinθを乗じたものとなる。したがって、キャビティ側壁を破損させる応力を小さくするためには、傾斜角θを小さくすればよい（図９参照）。

ただし、図５、図８に示すように、キャビティ側壁の傾斜角を一様に小さくすると、ＬＥＤ用リードフレーム基板全体が水平方向に広がりすぎ、空間的効率の面で問題が生じる。

そこで、図６に示すように、キャビティ側壁をキャビティ底面側から開口部側に向かっていくつかの部分に分け、そのうち最も開口部に近い部分の傾斜角を最も小さく設定する。開口部を含む部分以外のキャビティ側壁の絶縁樹脂は、その上下を絶縁樹脂成型部の他の部分にて支持されているため、その部分の傾斜角を大きくして、側壁の法線方向の引っ張り応力が大きくなっても、樹脂の破損を起こしにくい。そのため、空間的効率と樹脂破損防止の両立を図るため、キャビティ側壁の傾斜角を部分的に分けて設定するわけである。

また、キャビティ側壁のうちの開口部に最も近い部分の傾斜角の設定であるが、実験的には４５度よりも小さくすれば、封止樹脂の収縮時においても、絶縁樹脂の破損が生じることが極めて少ないことが分かっており、請求項２においてこの点を挙げる。

さらに、キャビティ側壁のうち、開口部に最も近く傾斜角の最も小さい部分を、キャビティ側壁全体のうちのどれくらいの割合にするかについても、実験的に好適と考えられる条件が定まっており、傾斜角のもっとも小さい部分は、垂直方向の長さにおいて、キャビティ側壁全体の3分の１以上を占めることによって、樹脂の破損防止に極めて効果的である。これは、それ以下であると、キャビティ側壁のうちで、傾斜角の最も小さい部分の下に来る部分の樹脂をその周囲の樹脂で保持する高価が小さくなり、破損防止に十分な効果
が得られないためである。以上の点においては、請求項３に挙げる。

次に、本発明のＬＥＤ用リードフレームの製造方法を説明する。まず、鉄―ニッケル等の合金または、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４の面積S1からなる搭載用表面A、および電極部６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４の搭載用表面Aおよび電極部６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４の搭載用表面Aを形成する部位および電極部６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。

同様に、該金属材料の裏面にもフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成後、パターン露光、現像という一連の処理を行う。パターン露光にあたっては、パッド部４の面積S２からなる放熱用裏面Bおよび電極部の面積S4からなる放熱用裏面Dを形成するためのパターンを露光する。これにより、パッド部４の放熱用裏面Bとなるための部分、および電極部６の放熱用裏面Dとなるための部分を残して、フォトレジストが現像除去され、パッド部４の放熱用裏面Bの形成部位および電極部６の放熱用裏面Dの形成部位にレジストパターンが形成される。これにより、前記リードフレーム用金属の表裏面の各々フォトレジスト非形成部の面積の差分（ΔSp=S2―S1、ΔSp＞0、ΔSl＝S4−S3、ΔSl＞０）を有するレジストパターンが形成される。

次に該金属材料の裏面に、耐腐食用の樹脂フィルムを貼着し、該金属材料の表面側から表面のフォトレジスト非形成部を所定の深度（例えば、図６における厚さｔ２）まで塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工処理（ハーフエッチング処理）した後、洗浄などを行い、その表面に耐腐食要の樹脂フィルムを貼着する。

次に、該金属材料の裏面の耐腐食用の樹脂フィルムを剥がし、該金属材料の裏面側から裏面のフォトレジスト非形成部を所定の深度（例えば図6における厚さｔ３）まで、塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工処理を行う。これにより、表面、裏面に各々対応する、レジストパターンが形成されていない金属部位に貫通部が形成され、搭載用表面Aの面積S1と放熱用裏面Bの面積S2との関係がS1＜S2となるパッド部４と電気的接続エリアCの面積S3と前記放熱用裏面Bの面積S4との関係がS3＜S4となる電極部６からなるＬＥＤ用リードフレーム1が形成される。

そして、その搭載用表面Aと放熱用裏面Bとの間における前記パッド部４の側面側に、その搭載用表面Aから放熱用裏面Bの方向に拡がるモールド充填樹脂を保持するための段差状部またはテーパー状部１３が形成され、電気的接続エリアCと放熱用裏面Dとの間における前記電極部６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樹脂を保持するための段差状部またはテーパー状部１４が形成されたＬＥＤ用リードフレーム1が形成される。次いで、リードフレームに以下の例に記す一連の樹脂モールド加工を行う。

すなわち、リードフレーム1を収める所定の内部形状とした凹部を予め有している金型の凹部内に、リードフレームを装填する。なお、金型としては、図１０に示すように、蓋となる板状の上金型４０と、溶融する充填樹脂１５を注入する注入口４２と連通するリードフレーム１(多面付けリードフレーム)を装填可能な凹部４３を内部空間として形成した下金型４１との２枚構成とし、下金型４１と凹部４３にリードフレーム1（多面付けリードフレーム）を装填後に、上金型４０で下金型４１に蓋をして型締めするものが一般的で
ある。

上金型と下金型に挟まれた金型内の空隙部分には、後に樹脂が充填されるので、前述したキャビティ構造を持つ樹脂成型部や、その側壁の傾斜角などは、金型内部の空隙として、その形状を表している。

次いで、注入口４２から、凹部４３内に過熱溶融した充填樹脂１５を注入して、装填されたリードフレーム1（多面付けリードフレーム）に充填樹脂１５が充填されて成型されたＬＥＤ用リードフレーム1が得られる。成型後、冷却して上金型を外し、リードフレームを下金型から取り外す。これにより、搭載用表面Aと放熱用裏面Bのそれぞれの面、及び電気的接続エリアCと放熱用裏面Dのそれぞれの面とが各々充填樹脂１５から外面に露呈し、かつ、パッド部４と電極部６との間に充填樹脂が充填されたＬＥＤ用リードフレーム1が形成される。

なお、図１に示す吊りバー１６は、エッチング加工処理後に、パッド部４および電極部６が金属材料から脱落するのを防止するために、必要な期間、パッド部４及び電極部６を金属材料に連結保持しておくために形成しているもので、吊りバー部１６を切断して、本発明のリードフレームが得られる。なお、側断面図においては、吊りバー部１６の図示は省略されている。吊りバー部１６と金属材料との連結部を切断して、本発明のリードフレームが得られる。吊りバー部の切断時期は、ＬＥＤチップの搭載後、または、樹脂モールド後が挙げられるが、適宜設定してよい。また、上述した説明では、エッチング加工は、表裏の面に各々1回ずつ行っているが、表裏から同時に行う1回のエッチングで金属材料にエッチング加工を行ってもよい。

次に、本発明のＬＥＤ用リードフレーム1を説明すると、図１、図２、図６に示すように、ＬＥＤチップ1２を搭載した一つ以上のパッド部４と前期ＬＥＤチップとの電気的接続を行う電気的接続エリアを有する電極部６とを同一面内に備えたリードフレームを備えている。

前記リードフレームは、パッド部４のＬＥＤチップ搭載用表面Aより該搭載用表面Aと対向する放熱用裏面Bに亘って、及び電極部６の電気的接続エリアCと対向する放熱用裏面Dに亘って、その厚さ方向に、充填樹脂によりモールド加工が施されている。

充填樹脂のモールド加工に際しては、事前のモールド金型の設計により、絶縁樹脂によって、ＬＥＤ素子搭載面を底面とするキャビティ構造が形成されており、その側面は底面から開口部に向かう方向に対して、いくつかの部分に分割されたうえで連接しており、そのうち最も開口部に近い部分の傾斜角は、他の部分よりも小さく設定されている（喇叭状）。

前記パッド部４の搭載用表面Aより上面側、及び電極部６の電気的接続エリアCより上面側には、ＬＥＤチップ１２及び電気的接続エリアCを含めて、透明樹脂１１が層状に被覆されている。なお、図面では、透明樹脂１１は層状としているが、ドーム状であってもよい。

前記パッド部４の搭載用表面Aの面積S1と放熱用裏面Bの面積S2との関係は、S1＜S2に設定され、前期ワイヤーボンディングエリアCの面積S3と放熱用裏面Dの面積S4との関係は、S3＜S4に設定されている。また、その搭載用表面Aと放熱用裏面Bとの間、及び電気的接続エリアCと放熱用裏面Dとの間における前記パッド部４、及び電極部６の側面部には、放熱用裏面の方向に拡がる段差状部またはテーパー状部を呈している。そのため、充填樹脂を溶融状態にてモールド加工する際、及びモールド加工後は、該充填樹脂が、この段差状部
またはテーパー状部によって保持され、かつ、充填樹脂とリードフレームの接触面積は大きくなる。そのため、充填樹脂とリードフレームとは強固に密着することとなり、充填樹脂からのリードフレームの脱落、もしくは、リードフレームからの充填樹脂の脱落を防止できる。本発明のリードフレームは、一般的なフォトエッチング法にて安価にて形成することが可能なため、安価なリードフレームの供給を可能としている。

次に請求項４に記載のＬＥＤ用リードフレームについて説明する。これは、図１，２に示すように、本発明におけるリードフレームのパッド部４および電極部６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いる。１単位フレームは、枚葉状あるいは帯状の金属材料に、複数の１単位フレームを互いに縦横方向に多面付け配列した多面付けリードフレームを用いて製造される。但し、以下の点は、リードフレーム自体は多面付けでも１単位フレームだけでも適用される。

図１１に示すように、エッチング後にリードフレームが金属材料から脱離することを防止するためにタイバー１７と呼称される、例えば格子状の枠部を形成している。１単位フレームは、枠部であるタイバー１７の開口部の領域内にタイバー１７と連結するように形成する。なお、本実施例では、1単位フレームと、タイバー１７との連結は、タイバー１７から分岐させた吊りバー１６を介して行っているが、仕様によっては、吊りバー１６を形成せずに、１単位フレームとタイバー１７とを直接に連結させることであっても構わない。

タイバー１７、吊りバー１６は、エッチングにてパッド部４及び電極部６を形成する際に、パッド部４および電極部６を形成するのと同様の手法にて、タイバー１７、吊りバー１６を形成する金属材料部位にもフォトレジストを形成して形成するもので、吊りバー１７もしくはタイバー１６の部位を切断、断裁し、金属材料から各１単位フレームを切り離す。

多面付けリードフレームに形成された各１単位フレームのパッド部４および電極部６のそれぞれ表面の面高さ、又は裏面の面高さ、又は表裏両面のそれぞれの面高さは、例えば金属材料の厚みと略同一のｔ１としている。一方、本実施例においては、吊りバー１６、タイバー１７の面高さは、低位(例えば、放熱部の厚さと同じ高さ)に設定されて形成され、前記パッド部４および前記電極部６の厚さよりも、吊りバー１６、タイバー１７の厚さは薄くしている。この、厚みを薄くした吊りバー１６およびタイバー１７は、金属材料にエッチングを行い、パッド部４および電極部６を形成する際に、吊りバー１６およびタイバー１７とする金属材料部位の一方の面側（例えば、放熱側の面側）に吊りバー１６形成用フォトレジスト、タイバー１７形成用フォトレジストを形成し、しかる後に、前述したようにパッド部４および電極部６を形成するためのエッチングを金属材料の両面から行うものである。なお、ハーフエッチングにより厚さを薄くした吊りバー１６、タイバー１７の表面（ＬＥＤチップ搭載用表面、電気的接続エリア）側に形成する場合には、吊りバー１６形成用フォトレジスト、タイバー１７形成用フォトレジストは、表面（ＬＥＤチップ搭載用表面、電気的接続エリア）側に形成する。

１単位のリードフレームの複数単位を多面づけしてフォトエッチングにて製造された平坦状のリードフレームは、図１０に示すように、ＬＥＤ用リードフレーム製造用の金型内に装填し、充填樹脂を金型内の凹部（内部空間）に注入、充填して形成する。これにより、図１１に示すように、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出した充填樹脂が充填されて多面付けされたＬＥＤ用リードフレーム1が形成される。

その後、多面付けされたＬＥＤ用リードフレームに切断を行い、切り離された１単位フ
レームが得られる。なお、ＬＥＤ用リードフレームの切断時期は、樹脂モールド後に限るものではなく、ＬＥＤチップの搭載後、透明封止樹脂の形成後など、適宜設定して構わない。

多面付けされたＬＥＤ用リードフレームに樹脂モールド加工を行う際、凹部（内部空間）を有する金型内に充填樹脂が注入される。充填樹脂が注入される際、樹脂の注入口の近傍の１単位フレームから、注入口から離れた部位にある1単位フレームへと、順次に樹脂が流れていき、樹脂モールドされていく。

ここで、本発明のＬＥＤ用リードフレームにおいては、表面（ＬＥＤチップ搭載用表面、電気的接続エリア）と裏面（放熱用裏面）とは、各々充填樹脂から露出させている。そのため、表面と裏面に充填樹脂が付着しないよう、凹部の深さ（内部空間の高さ）はリードフレームの厚みと略同一とするものである。すなわち、凹部の深さ（内部空間の高さ）をリードフレームの厚さと略同一とすることで、金型内にリードフレームを装填した際に、リードフレームの表面と裏面とは各々、上金型と下金型の面とに密着するようになり、凹部（内部空間）に樹脂を注入した際に、リードフレームの表面と裏面とへの樹脂の付着が防止できるためである。

そのため、吊りバー１６、タイバー１７の厚みが、リードフレームの厚みと同じ程度に厚かった場合、吊りバー１６、タイバー１７が絶縁樹脂の流れを妨げる、あるいは、堰き止めることになる。その結果、多面付けされたＬＥＤ用リードフレームにおいては、樹脂モールドされなかった部位を生じることになる。充填樹脂が充填されなかった部位は、気泡を有する部位となり、ＬＥＤ用リードフレームの品質、ひいては、ＬＥＤの品質が低下することになる。そのため、はなはだしい場合は、気泡を有するＬＥＤ用リードフレームは、欠陥品として廃棄される。

一方、本実施例では、吊りバー１６、タイバー１７の厚さを、例えば下部構造部である放熱部の厚さｔ３と同じ高さになるよう薄くしている。そのため、充填樹脂の注入時に、樹脂は吊りバー１６、タイバー１７と金型の間に出来た隙間を流れていくことになり、絶縁樹脂の流れを妨げたり、堰き止めたりすることがなくなる。その結果、本実施例の多面付けされたＬＥＤリードフレームに成型することが可能になり、ＬＥＤ用リードフレームの品質をよくすることが可能となる。また、欠陥品がなくなるため、製造歩留まりが上がり、ひいては、ＬＥＤ用リードフレームの製造コストを下げることが可能になる。さらに、吊りバー、タイバーを切断刃にて切断するが、厚みが薄くなっているため、切断時に切断刃に掛かる負担が少なくなり、切断刃の寿命を長くすることが出来る。

なお、本実施例では、リードフレームの裏面側（下部構造の側）に放熱部と略同じ厚さとした吊りバー１６、タイバー１７を設けているが、リードフレームの表面側（上部構造の側）に上部構造と同じ厚さとした吊りバー１６、タイバー１７を設けることであっても構わない。

１ ＬＥＤパッケージ
２ リードフレーム
３ リードフレーム本体
４ パッド部
５ パッド部の放熱用裏面
６ 電極部
７ 電極部の放熱用裏面
８ キャビティ側壁下部
９ キャビティ側壁上部
１０ 封止樹脂層
１１ 封止樹脂
１２ ＬＥＤチップ
１３ パッド部下の段差部またはテーパー部
１４ 電極部下の段差部またはテーパー部
１５ 白色樹脂
１６ 吊りバー
１７ タイバー
１８ 破損箇所
１９ キャビティ
４０ 金型上型
４１ 金型下型
４２ 樹脂注入口
４３ 金型凹部
Ｗ ボンディングワイヤー
ｔ１； パッド部、電極部全体の厚さ
ｔ２； パッド部、電極部の上部の厚さ
ｔ３； パッド部、電極部の下部の厚さ

Claims (4)

1. 少なくとも、ＬＥＤチップを搭載するためのパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的接続を行うための電気的接続エリアを有するリード部と、前記パッド部とリード部を取り囲む形で設けられるキャビティ構造を含む樹脂成型部とを備えたＬＥＤ用リードフレームであって、
   キャビティの側壁部の傾斜面が、傾斜角の異なる少なくとも２つ以上の傾斜面を上方に連接して設けられ、かつキャビティー底部からみて最も遠いほうの傾斜面の傾斜角が、キャビティー底部側の傾斜面の傾斜角と比較して小さいことを特徴とするＬＥＤ用リードフレーム。
2. 前記キャビティー底部から見て最も遠いほうの傾斜面の傾斜角が、４５度より小さいことを特徴とする請求項1に記載のＬＥＤ用リードフレーム。
3. 前記キャビティー底部から見て最も小さい傾斜角を呈する傾斜面の比率が、垂直方向の長さにおいて、傾斜面全体の３分の１以上を占めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ用リードフレーム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のＬＥＤ用リードフレームの製造方法であって、パッド部とリード部とこれらをタイバーに連接する吊りバーとを備えたリードフレームを樹脂でモールド成型するに当たり、
   パッド部とリード部は、その表裏が互いに面一となるように肉厚が同じであって、タイバーと吊りバーは、両方とも一方の面が前記表裏のいずれか一方の面と面一となるように肉厚を薄くしたリードフレームを用いることを特徴とするＬＥＤ用リードフレームの製造方法。