JP2014096430A - Ledパッケージ、led発光素子及びそれらの製造方法 - Google Patents

Ledパッケージ、led発光素子及びそれらの製造方法 Download PDF

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  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

【課題】パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内への硫化物浸透を防止することができるLEDパッケージ、LED発光素子及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】LEDチップを載置する一方の面を備える一対のリードフレーム101,102において、一方の面とは反対の他方の面であって一対のリードフレームがそれぞれ対向する一対の接続面(B部)との境界部(C部)に粗部と金属酸化物層とを形成する工程と、粗部と金属酸化物層とを形成する際に接続端部に金属酸化物層有する一対の接続面間を絶縁し固定する絶縁部を形成する工程と、を備えることを特徴とするLEDパッケージの製造方法とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode)パッケージ、LED発光素子及びそれらの製造方法に関する。
近年、数十μmから数mm程度角の大きさのLEDチップをパッケージ内に収めた発光装置が開発され、電子機器、車両、各種の照明装置として利用が拡大している。
LEDパッケージは、キャビティにLEDチップを搭載し、シリコーン樹脂などの封止材料でモールドして、外部に露出した電極によって、実装基板と電気的・機械的な接続を行う。
LEDパッケージは、ヒートシンク、リードフレーム、ケースが一体となっているものが最も一般的である。ヒートシンクは熱の拡散を、リードフレームは電気的導通を、ケースは絶縁及び放熱効果をそれぞれ要求されている。LEDパッケージは、LEDチップから放出される光を効率よく取り出すことが求められており、LEDから直接放たれた光だけでなく、リフレクタを設けることで反射させ、外部に光をより多く放出されるような輝度の高いパッケージが検討されている。
上記リードフレームは、板状の鉄−ニッケル等の合金薄板、銅−ニッケル−錫等の金属薄板からなるリードフレーム用金属材料を、エッチング加工やスタンピング加工等にて製造される。このように製造されるリードフレームは、LEDチップを搭載するためのパッド電極(アイランド電極)と、このパッド電極とは絶縁状態であり、LEDチップと電気的に接続されるインナーリード電極と、外部基板と電気的に接続されるアウターリード電極とを備える。
上記封止樹脂は、キャビティ内に充填してLEDチップや配線を保護すると共に、蛍光物質を含有することによってLEDチップからの光を、例えば青色から白色に波長変換する。封止樹脂は、狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂(例えば、シリコーン系樹脂)が使用されることが多い。このため、パッケージとしては、キャビティに流し込んだ封止樹脂が、パッケージの側面や底面から漏れ出ないようにすることが必要である。
パッケージ部材は、熱膨張係数の異なる樹脂材料と金属からなるため、密着性・接着性が悪い。結果、樹脂部と金属部との界面の隙間から封止樹脂が漏れ出すと、封止の目的とするリフレクタ内のLEDチップや配線の保護ができなくなるばかりか、はんだの実装性不良等の種々の問題を発生させる原因になる。また、封止樹脂に蛍光物質が含有されている場合は、封止樹脂と共に蛍光物質も漏れ出すことになり、目的の色度からずれることになる。
特許文献1には、リードフレームの一部に溝部又は突起部を形成して、アウターリード電極とパッケージ部材との界面から外壁面方向へ封止樹脂が漏出することを防止する半導体装置が記載されている。上記溝部及び突起部の形成方向は、アウターリード電極の延伸方向に対して垂直方向であることが記載されている。また、溝部や突起部の形成方法は、打ち抜き加工(プレス加工)やエッチングにより形成されることが記載されている。また、リードフレームの材質としては、導電性・放熱性・機械的強度・光の反射等の観点から、銅をベースとした合金で、表面を銀で処理したものが好適であることが記載されている。
特開2006−222382号公報
しかしながら、特許文献1記載の半導体装置は、アウターリード電極とパッケージ樹脂部との界面から外壁面方向への封止樹脂の漏出防止に着目した技術であるため、以下の課題がある。
(1)銅合金の表面を銀メッキした材質であるリードフレームに、打ち抜き加工(プレス加工)やエッチングにより溝部又は突起部を形成しているので、形成される溝部又は突起部が、銅合金の表面の銀メッキを損傷してしまう場合がある。また、該表面に十分な膜厚の銀処理を施したとしても溝部又は突起部では、銀処理が不均一になることは避けられない。
このため、溝部又は突起部において、銀メッキが薄くなる、または銀メッキが剥がれ、湿気等により水酸化物及び酸化物等が生成されて腐食する場合があることが判明した。銅合金が腐食すると、腐食物が該表面に露出し、輝度などLEDの特性を低下させる。
(2)パッケージ樹脂とリードフレームの密着低下に起因する封止樹脂漏れについては記載されているが、LEDパッケージの外からLEDチップの実装領域であるキャビティ内に浸透する銀メッキの硫化対策については記載されていない。アウターリード電極とパッケージ部材との界面からキャビティ内に、空気中の二酸化硫黄などの硫化物が浸透すると、銀メッキは、硫化銀となり黒色化し、反射率が低下するなど光学特性が劣化する。この銀メッキの硫化対策については、記載がなく、有効な対策が講じられていない。
また、封止樹脂は、必ずしもガスや水分の浸透を防ぐことができていない。このため、空気中の水分やガスの浸透によりLEDチップの劣化が発生して、信頼性を落とすことが多い。
(3)さらに、リードフレームに銀メッキを使用する場合、銀メッキとパッケージ樹脂間の化学的な結合を形成することが難しく、接着強度が不十分なため、封止樹脂が漏出する恐れがある。特にキャビティ内に少なくとも2つのリードフレームでスリットが形成され、その一方のリードフレームのキャビティ側の裏面の一部がパッケージ樹脂から露出されているタイプのLEDパッケージでは、対向するリードフレームの側面とパッケージ樹脂の界面での接着力が重要視されている。これに対し、リードフレームとパッケージ樹脂との界面における封止樹脂の漏出対策及び、キャビティ内への硫化対策については、記載されていない。
本発明の目的は、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内への硫化物浸透を防止することができるLEDパッケージ、LED発光素子及びそれらの製造方法を提供することである。
本願発明のLEDパッケージは、LEDを載置する一方の面と、前記一方の面の裏面であって平面である他方の面と、を備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームがお互いに対向する接続端部間を接続する樹脂と、を備え、少なくとも前記第1のリードフレームの他方の面の一部は、前記樹脂から露出し、前記第1のリードフレームの他方の面の前記接続端部側の端部、及び前記接続端部の少なくとも一部には、前記第1のリードフレームに対するレーザ加工によって金属酸化物層が形成されることを特徴とする。
本発明によれば、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内を汚染、または腐食する硫化物等の不純物の浸透を防止することができるLEDパッケージ及びLEDパッケージの製造方法を実現することができる。
本発明の一実施の形態に係るLEDパッケージを模式的に示す斜視図 本実施の形態に係るLEDパッケージの断面斜視図 本実施の形態に係るLEDパッケージの断面図 本実施の形態に係るLEDパッケージの断面図 各種金属の反射率を示す図 本実施の形態に係るリードフレームに対してレーザ加工により形成された凹部とその周囲の酸化銀層の形成度合いを示す図 レーザの周波数とピークパワーとの関係からレーザ加工の最適範囲を説明する図 銀および酸化銀、その他金属酸化物の平衡酸素分圧曲線を示す図 酸化銀とパッケージ樹脂との反応を示す図 本実施の形態に係るLEDパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程図 本実施の形態に係るLEDパッケージのリードフレームを拡大した写真を示す図
請求項1に記載の発明は、LEDを載置する一方の面と、前記一方の面の裏面であって平面である他方の面と、を備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームがお互いに対向する接続端部間を接続する樹脂と、を備え、少なくとも前記第1のリードフレームの他方の面の一部は、前記樹脂から露出し、前記第1のリードフレームの他方の面の前記接続端部側の端部、及び前記接続端部の少なくとも一部には、前記第1のリードフレームに対するレーザ加工によって金属酸化物層が形成されることを特徴とするLEDパッケージであって、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内を汚染、または腐食する硫化物等の不純物の浸透を防止することができる。
請求項2に記載の発明は、前記第1のリードフレームは、前記一方の面と前記他方の面と前記接続端部表面とのそれぞれの少なくとも一部に銀膜を備え、前記レーザ加工によって前記第1のリードフレーム表面に酸化銀層を備えることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージであって、第1のリードフレームの反射率を多角維持しても第1のリードフレームと樹脂とをより強固に接続することができ、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内を汚染、または腐食する硫化物等の不純物の浸透を防止することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のLEDパッケージと、前記第1のリードフレームに載置されるLEDと、前記LED及び前記第1、第2のリードフレームの前記一方の面の少なくとも一部を封止する透明樹脂と、を備えたことを特徴とするLED発光素子であって、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内を汚染、または腐食する硫化物等の不純物の浸透を防止することができる。
請求項4に記載の発明は、LEDチップを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間を接続するパッケージ樹脂と、を備え、前記第1のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が、前記パッケージ樹脂より露出するLEDパッケージにおいて、前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームが前記第2のリードフレームと対向し前記パッケージ樹脂に接続される前記第1のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第1のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部と金属酸化物層とを形成する工程と、前記第1のリードフレームの接続端部の一部に金属酸化物層を有し、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとを固定するパッケージ樹脂を形成する工程と、を備えることを特徴とするLEDパッケージの製造方法であって、リードフレームとパッケージ樹脂とを金属化合物の存在によって強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間を通してパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することができる。
請求項5に記載の発明は、前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部と金属酸化物層とを形成したあと、前記接続端部にレーザ加工をして金属酸化物層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載のLEDパッケージの製造方法であって、リードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間を通してパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することで光学装置として寿命を延ばすことができる。また、接続面に低出力レーザ加工をすることができる。
請求項6に記載の発明は、LEDチップを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間を接続するパッケージ樹脂と、を備え、前記第1のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するLEDパッケージにおいて、前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームが前記第2のリードフレームと対向し前記パッケージ樹脂に接続される前記第1のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第1のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部と金属酸化物層とを形成する工程と、前記第1の接続端部の一部に金属酸化物層を有し、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとを固定するパッケージ樹脂を形成する工程と、前記第1のリードフレームの前記一方の面にLEDチップを電気的に接続する工程と、前記LEDチップと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの前記一方の面の少なくとも一部と、を封止する工程と、を備えることを特徴とするLED発光素子の製造方法であって、リードフレームとパッケージ樹脂とを金属化合物の存在によって強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間を通してパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することができる。
請求項7に記載の発明は、前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部と金属酸化物層とを形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により金属酸化物層とを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項6に記載のLED発光素子の製造方法であって、リードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間を通してパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することで光学装置として寿命を延ばすことができる。また、接続面に低出力レーザ加工をすることができる。
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係るLEDパッケージを模式的に示す斜視図である。
図1に示すように、LEDパッケージ100は、一対の矩形状のリードフレーム101、102と、リードフレーム101とリードフレーム102とを電気的に絶縁する矩形状の絶縁部103と、リードフレーム101、102及び絶縁部103の外周部を取り囲むリフレクタ部104と、を備える。もちろん、これらの形状は矩形に限定されず、多角形である、もしくは曲面を有してもよい。
リードフレーム101、102と絶縁部103とリフレクタ部104とは、一体化されて構成されている。
リードフレーム101、102は、導電性・放熱性・機械的強度・光の反射等の観点から銅又は銅合金からなる金属板を加工して使用する。リードフレーム101、102は、光学特性を向上させるために表面を銀メッキ処理して用いる。
リードフレーム101とリードフレーム102は、絶縁部103を水平方向から挟み込むように一対が配置されている。すなわち、リードフレーム101及びリードフレーム102と絶縁部103とは、リードフレーム101とリードフレーム102とが向かい合う接続端部で接続される。リードフレーム101は、例えばアノード側リード部、リードフレーム102は、カソード側リード部である。
絶縁部103は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂からなり、リードフレーム101とリードフレーム102とを保持する。一方の面である絶縁部103の上面(表面)は、リードフレーム101、102の上面(表面)と共に、LEDパッケージ100の凹状の底部を形成している。
リフレクタ部104は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂からなり、LED素子からの光をLEDパッケージ100の上部方向に効率よく反射する。リフレクタ部104は、例えば、酸化チタンなどを含有する白色樹脂が望ましい。また、リードフレーム101、102でリフレクタ部104を構成しても良い。
LEDパッケージ100のリードフレーム102の上面(表面)には、発光素子であるLEDチップ110が搭載される。LEDチップ110が搭載されるリードフレーム102とリードフレーム101と絶縁部103の上面(表面)が、リフレクタ部104により取り囲まれることで、LEDパッケージ100の上部側は、凹状のLED載置空間(キャビティ)105を形成している。また、同時にLEDチップ110の光を反射する。従って、反射率がより低い絶縁部103の占有面積を最小限とし、反射率がより高いリードフレーム101、102の占有面積を最大とすると良い。なお、リフレクタ部104は必ずしも必要であるわけではない。
LEDチップ110は、導電部材であるボンディングワイヤ111、112によりリードフレーム101、102にそれぞれ接続(ワイヤボンディング)されている。なお、ボンディングワイヤ111、112の径は、φ25μm〜35μmが好ましい。材質として
は、Al、Cu、Pt、Au等が好適に用いられる。
LEDチップ110は、例えばGaN系青色発光ダイオードチップを用いる。
キャビティ105内には、封止樹脂(図示省略)が充填され、この封止樹脂により、キャビティ105内に配置されたLEDチップ110及びボンディングワイヤ111、112が、封止される。この封止樹脂は、LED素子の発光波長において光透過率が高く、また狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂(例えばシリコーン系樹脂)が使用されることが多い。
図2は、本実施の形態に係るLEDパッケージ100の断面斜視図、図3は、本実施の形態に係るLEDパッケージ100の断面図である。図2及び図3において、図1のLEDチップ110、及びボンディングワイヤ111、112の記載は省略されている。
図2及び図3に示すように、リードフレーム101、102と絶縁部103が接続する部分は、凹凸部が組み合わされた段差構造となっている。より具体的には、リードフレーム101、102の接続端部は、一方の面である上面(表面)が広く、他方の面である下面(裏面)が狭い段差構造を有し、リードフレーム101、102に挟み込まれる絶縁部103は、それとは逆の上面(表面)が狭く、下面(裏面)が広い段差構造を有する。リードフレーム101、102の接続端部とは、リードフレーム101、102がお互いに対向し、絶縁部103と接続された部分のことをいう。また、リードフレーム101、102とリフレクタ部104の接続部は、図2に示すように凹凸部が嵌合された構造となっており、リフレクタ部104のパッケージ樹脂でリードフレーム101、102を挟み込むことができる。この段差構造は、実際には図2、3のように直角に形成されているわけではない。すなわち、段差構造形成の加工は、例えばエッチング加工では直角に形成することが困難であり、緩やかな曲線を描く場合がある。曲線の大小は、加工の精度による。
これらの構造により、リードフレーム101、102と絶縁部103とリフレクタ部104との密着性を高め、低粘度の封止樹脂(例えば、シリコーン系樹脂)の漏出を防止し、かつ外気のキャビティ105内への侵入を防止している。なお、リードフレーム101、102及び絶縁部103の段差構造は、キャビティ内部と外部との封止性を向上させることをより重視した構造である。従って、リードフレーム101、102の接続端部は、段差構造ではなくて表裏面と垂直な直線状であってもよいし、斜面、曲面、その他の形状であっても良い。
しかし、上記構造を採ったとしても、図2及び図3の破線で囲んだ箇所、すなわちリードフレーム101、102と絶縁部103の接続面、及びリードフレーム101、102とリフレクタ部104の接続面は、依然として密着性が必要とされる部分である。特に、本実施の形態のようにリードフレーム101、102の裏面が絶縁部103に覆われていない場合は、露出しているため、水分など外部の物質の進入経路も短く、リードフレーム101、102の接続端部と絶縁部103との密着性は重要である。なお、リードフレーム101、102の裏面の少なくとも一部、好ましくは大半が露出していることにより、LEDチップ110の発熱が、電熱率の高いリードフレーム101、102によって効率よく放熱される。
本発明は、図2及び図3の破線で囲んだリードフレーム101、102と絶縁部103の接続部、及びリードフレーム101、102とリフレクタ部104の接続部の密着性を飛躍的に向上させるものである。
図4は、本実施の形態に係るLEDパッケージ100の断面図である。図4(a)は、図3の再掲図、図4(b)は、リードフレーム101、102と絶縁部103の接続端部(A部)の要部拡大図、図4(c)は、接続端部(A部)の界面のうちレーザ加工された部分を拡大して示す図である。図5は、各種金属の反射率を示す図であり、周知の事実である。
上述したように、本実施の形態では、リードフレーム101、102は、銅合金からなり、表面が銀メッキされている。また、絶縁部103及びリフレクタ部104は、エポキシ樹脂からなる。
本発明は、リードフレーム101、102の銀メッキ表面を、レーザ加工により、所定状態で粗化及び酸化させる。すなわち、図4(c)に示すように、リードフレーム101、102の銀メッキ表面に対し、レーザ加工により、粗部と酸化銀層を形成する。レーザ加工により、リードフレーム101、102の銀メッキ表面を粗化及び酸化させ、このリードフレーム101、102を絶縁部103又はリフレクタ部104のエポキシ樹脂と樹脂成形する。このとき、レーザ加工によって形成される粗部の深さが銀メッキの厚みよりも大きくならないようにすると良い。これにより形成された粗部が樹脂との接着面積を増大させ、また、アンカー効果により密着性が向上している。今回さらにレーザ加工におけるレーザ周波数やピークパワーなどの条件を調整し、粗化に加えて適度な酸化銀層を形成させる条件を見出した。これにより、同時に形成した酸化銀層とエポキシ樹脂との界面において化学的な結合を介して、リードフレーム101、102と絶縁部103のエポキシ樹脂との界面が強く密着する。レーザ加工によるリードフレームとパッケージ樹脂との密着性向上は粗部アンカー効果のみでも十分効果が認められるが、酸化銀形成による密着性向上の効果を付加することで、密着性向上の効果がより安定して得られるようになる。これにより、接着界面に負担をかける後加工において、より多くの工法や過酷な条件を幅広く選択できるようになる。
次に、レーザ加工を施す箇所について説明する。
図4(b)に示されるように、A部(接続部)などの上記のレーザ照射部分における段差構造は、実際には図2、3のように直角に形成されているわけではない。すなわち、段差構造形成の加工は、直角に形成することが困難であり、緩やかな曲線や斜線を描くことが多い。また、接続端部(A部)が段差構造でなく表裏面に垂直な直線状であれば、レーザ加工自体が困難となる。そして、リードフレーム101、102が曲線状であると、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成できない。これは、対象物であるリードフレーム101、102の照射面積が広がることにより、レーザ照射パワー密度が低下するからである。対して、例えばリードフレーム101、102が平面状でありレーザの照射方向と垂直に近づくことで、レーザが低出力であってもリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成しやすい。すなわち、レーザがより垂直にリードフレーム101、102表面に照射されるなど、レーザ光の面積(大きさ)に対して、レーザ光を受けるリードフレーム101、102表面積が同程度であると、レーザが低出力であってもリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成しやすい。一方、リードフレーム101、102が曲線状であることによって、レーザ光の面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム101、102表面積が大きくなりすぎて、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成できない。そして、レーザを高出力に設定して加工すると、平面部分などレーザが垂直に当たる部分にレーザが照射されると、パワーが大きすぎて加工部周辺が広範囲に渡り熱によって酸化する。この結果、リードフレーム101、102の上面(表面)であってLEDの光を反射させる部分においては、リードフレーム101、102が変色して光学特性が低下し、LEDの輝度低下が起こる。また、リードフレーム101、102の下面(裏面)であれば、高出力レーザの影響でハンダヌレ性低下の可能性が高くなる。更に、レーザによって削り取られた部分に相当する飛散物が大量に飛び散ることによって、リードフレーム101、102の上面(表面)であってLEDの光を反射させる部分にも飛散物が飛び散り、上面において反射率などの光学特性が低下する。また、リードフレーム101、102の下面(裏面)であれば、飛散物がハンダヌレ性の悪化を招く恐れがある。さらに、高出力のレーザ加工によって銀メッキより下層の銅素地が露出すると、銅が容易に腐食し、信頼性を著しく損なう。図5に各種金属材料の反射率を示しているように、銀は他の金属材料と比較して可視光領域において高い反射率を有している。従って、レーザ加工は、品質低下につながる周囲への影響を考慮すると、より低出力によって十分な粗部と酸化銀層とを形成しなくてはならない。
一方で、リードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)の反射率が高いと、レーザ光をリードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)が吸収せずに反射してしまうため、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成できない。これは、本願発明のLEDパッケージはLEDを効率的に反射させることが必要であるため、光学特性を向上させるために銀メッキを施しているためである。従って、リードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)はいずれの部分も基本的に光学特性が高く、その分だけレーザ加工を高出力にて行わなくてはならない。
また、リードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)の反射率が低いなど光学特性が低いと、レーザ光をリードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)が反射せずに吸収するため、レーザが低出力であってもリードフレーム101、102表面に粗部と酸化銀層とを形成しやすい。また、例えば一回目のレーザ照射でリードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)を加工した場合、リードフレーム101、102のうち削り取られた部分に相当する飛散物が周囲に付着し、また、同程度の領域に酸化銀層も形成する。それにより、リードフレーム101、102表面(銀メッキ表面)の光学特性は低下する。
このような関係から、本実施例においては、リードフレーム101、102の銀メッキ表面へのレーザ加工は、リードフレーム101、102の下面(裏面)であって、接続端部側の端部(図4(b)のC部)に施すとよい。例えば、リードフレーム101、102の他方の面である下面(裏面)であって、接続端部(A部)側の端部(図4(b)のC部)と接続端部(A部)に同時にレーザ加工を施しても良いが、少なくとも接続端部(A部)側の端部(図4(b)のC部)に加工すると良い。それに加えて、後からリードフレーム101、102と絶縁部103の接続部(A部)のリードフレーム101、102の表面(図4(b)のB部)にも形成して良い。
前述したように、平面形状であるC部には低出力のレーザであっても容易に粗部と酸化銀層とを形成することができる。そして、C部の粗部形成により削り取られたリードフレーム101、102に相当する飛散物が飛び散ることによって、C部の周囲(B部を含む)には飛散物による小さな凹凸が形成される。
さらに、上記の飛散物と酸化銀層とによってC部の周囲(B部を含む)は光学特性が劣化し、例えば反射率が低下する。その結果、例え曲線形状のB部であってもレーザ光を吸収しやすくなり、低出力のレーザ光であっても十分に粗部と酸化銀層とを形成することができる。すなわち、下面の接続面(B部)との境界部にレーザ加工により粗部と酸化銀層とを形成し、その後、接続面(B部)にレーザ加工により粗部と酸化銀層とを形成するとよい。その結果、低出力のレーザ光によってリードフレーム101、102の銀メッキ表面に粗部と酸化銀層とが容易に形成されるので、エポキシ樹脂が、上記粗面に流れ込み、エポキシ樹脂とリードフレーム101、102の銀メッキ表面との間の接着面積が更に増大する。その結果、リードフレーム101、102と絶縁部103及びリフレクタ部104との界面の密着性が大幅に向上する。加えて、同時に形成された酸化銀層とエポキシ樹脂とが化学的な結合を介して、リードフレーム101、102と絶縁部103のエポキシ樹脂との界面がより強く密着する。
ここで、銀層の一部がレーザ加工によって酸化銀層へ変化することについて説明する。
一般に、レーザ加工で金属酸化物層を得るためには、金属表面に照射されるレーザのエネルギを吸収して、発熱しなければならない。熱された金属表面と空気中に存在する酸素が反応し、金属表面に金属酸化物層が形成される。本発明の実施の形態である、銀メッキ層においては、他の金属に比べて反射率が高く、また熱伝導率も高いため、高いレーザ出力が要求される。また、レーザ加工によって形成される酸化銀層のエリアは、通常、同時に形成される粗部のエリアよりも広いため、粗部形成よりも制御が困難である。本発明の実施形態ではレーザの波長の範囲は400〜2200nm、好ましくは1060nm、ピークパワー:5kW以上50kW以下、好ましくは8kW以上、周波数:10〜200kHzの高出力条件で処理を行う。この条件であれば、表面の銀メッキ層が適度に酸化する。図6は、本実施の形態に係るリードフレームに対してレーザ加工により形成された凹部とその周囲の酸化銀層の形成度合いを示す図である。図6(a)は、レーザ加工による凹部形成位置からの距離と酸素量の関係を示す図であり、図6(b)は、図6(a)の分析位置と凹部形成位置との関係を示す図である。図6(a)において、レーザ加工周辺部の酸素量が高くなっており、レーザ加工による粗部よりも外側まで広範囲に渡り、酸化銀層が形成されている。
また、図7は、レーザの周波数とピークパワーとの関係からレーザ加工の最適範囲を説明する図である。図7に示すように、レーザの周波数が高く、及びピークパワーが小さい場合は、レーザ加工が十分ではなくなり、リードフレームとパッケージ樹脂との密着性が不足する。また、レーザの周波数が低く、及びピークパワーが大きい場合は、絶縁部103のパッケージ樹脂接合部の領域を超えて、リードフレーム101、102のキャビティ内およびアウターリード部にあたる銀面にまで酸化銀層が多く形成されてしまい、その後の成形時に樹脂バリが強固に接着し、除去が困難となる。
次に、酸化銀層と絶縁部103を構成するパッケージ樹脂との接着について説明する。
一般的に金属などの無機物と樹脂などの有機物を化学結合させる場合、無機物の表面に酸化膜が存在した方が良い。
図8は、銀および酸化銀、その他金属酸化物の平衡酸素分圧曲線を示す図である。図8(a)に銀および酸化銀の平衡酸素分圧曲線、図8(b)に各種金属の平衡酸素分圧曲線を示している。図8(a)に示すように、銀は常温、大気圧下では酸化銀を形成しない。また、図8(b)に示すように、銅、ニッケル、鉄などの金属材料に比べ、酸化しにくいことがわかる。以上のことから、銀は酸化膜を形成しにくいために、リードフレーム102の銀層と絶縁部103のパッケージ樹脂との密着力には課題を残す。なお、図8(a)は、各種金属の反射率を示す図であり、周知の事実である(出典:R.O.Suzuki,T.Ogawa and K.Ono, J.Amer.Ceram.Soc.,82 [8] (1999)2033−38)。
図9は、酸化銀とパッケージ樹脂との反応を示す図である。
図9(a)は、絶縁部103を表すパッケージ樹脂と、リードフレーム101、102を表す銅層、銀層、酸化銀層の積層体と、を示す。絶縁部103のパッケージ樹脂は一部に、無機物と反応しやすいOH基を持つ。酸化銀層内のAg2Oの酸素原子は、空気中の水分と反応し、OH基を備えるようになる。
Ag2O+H2O→2AgOH
その結果、図9(b)に示すように絶縁部103のパッケージ樹脂が持つOH基及びリードフレーム101、102の酸化銀層のOH基が反応し、脱水反応が起こる。
その結果、図9(c)に示すように、酸素原子を介して絶縁部103及びリードフレーム101、102が化学結合により強固に結合する。特にパッケージ樹脂中にシランカップリング剤を含有する場合は、より強固な接着が期待できる。
すなわち、銀層は、酸化することにより酸素原子を持つ酸化銀層へと変化し、それによりパッケージ樹脂と結合しやすくなる。化学結合によって結合している絶縁部103とリードフレーム101、102とは、アンカー効果との相乗効果により、より安定した密着性を実現できる。
このような加工を施すためには、リードフレーム101、102の接続端部は、リードフレーム101、102の表面または裏面の少なくともいずれか一方に対して垂直な直線形状であってもよい。しかし、図2などに示すように段差形状のように、リードフレーム101、102の表面または裏面の少なくともいずれか一方に対して平行な方向の方向性(ベクトル)をもつ方が好ましい。すなわち、例えば斜面形状や曲面形状、円弧形状などでもよく、基本的にはリードフレーム101、102の表面側においてリードフレーム101、102が近づき、リードフレーム101、102の裏面側においてリードフレーム101、102が遠ざかるようにすると良い。このようにすることで、レーザ加工によるリードフレーム101、102の飛散物が接続端部に付着しやすくなるし、接続端部に対してもレーザ加工が容易となる。なお、飛散物の付着とは、接続端部上に飛散物が単にのっている場合も含まれる。また、接続端部以外に付着した飛散物は除去しても良い。
また、レーザとリードフレーム101、102との位置関係によっては、レーザの照射部がリードフレーム101、102に対して垂直の方向(真上)にあるとは限らない。従って、例えばレーザ光がリードフレーム101、102に対して斜めの方向(図4(b)のX方向)から照射される場合、絶縁部103と接する図4(b)のB部にレーザを照射しようとすると、リードフレーム101のB部には上手くレーザが当たらない。すなわち、同じレーザの照射面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム101、102表面積が極端に異なってしまうため、リードフレーム101とリードフレーム102とでレーザを吸収する度合いに大きなバラツキが生じる。対してC部にレーザを照射すると、同じレーザの照射面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム101、102表面積が同程度であるため、リードフレーム101のC部とリードフレーム102のC部との両方にほぼ同程度のレーザ加工がなされる。そのため、例えレーザの照射が斜め方向からなされても、レーザ加工の度合いにバラツキが生じにくい。
以下、上述のように構成されたLEDパッケージ100の製造方法について説明する。
ステップS1:リードフレーム板準備工程
リードフレーム101、102(図2参照)の材料となるリードフレーム板は、熱伝導の良い銅又は銅合金を使用する。
ステップS2:リードフレーム加工工程
本実施の形態では、リードフレーム板からエッチング加工によりリードフレームを加工
する。また、エッチング加工に代えて、リードフレーム板から金型打ち抜き加工によりリードフレームを加工してもよい。
ステップS3:銀メッキ工程
本実施の形態では、加工したリードフレームに、ニッケルメッキ+銅メッキし、さらにその後に銀メッキを施す。上記ニッケル及び銅メッキは、非常に薄いメッキ(フラッシュメッキ)である。また、ニッケルメッキ+銅メッキ後の銀メッキは、膜厚1〜10μm程度のメッキである。銀は高価なため、極力均一に薄くする方が好ましい。
銀メッキは、光沢銀メッキを使用しているが、半光沢、無光沢銀メッキなどを使用してもよい。また、ニッケルメッキ及び銅メッキは必ずしも必要ではない。
ステップS4:銀メッキ表面加工工程
銀メッキしたリードフレームにレーザ照射して、リードフレームの表面粗化および酸化させる加工を行う。本実施の形態では、レーザ加工は、例えばファイバーレーザを使用する。また、リードフレームの銀メッキ表面の表面粗さ(Ra)は、ファイバーレーザのエネルギにより決定される。
銀メッキ表面加工工程では、ファイバーレーザの条件(波長:1060nm、ピークパワー5kW以上、好ましくは8kW以上、周波数:10〜200kHz)でレーザ加工により、リードフレームの銀メッキ表面に表面粗さ(Ra):0.1〜10μmの粗面と周辺部に酸化銀層を形成する。このように、レーザによって銀メッキ表面を加工することによって、銀メッキ表面もしくはリードフレーム板が粗面となる。このときに、削り取られた部分の飛散物が、その削り取られた部分の周りに飛び散る。それによって、削り取られた部分だけでなく、そのまわりまで銀メッキ表面またはリードフレーム板が飛散物で粗面となる。これにより、リードフレーム101、102の表面積が飛散物の分だけ増加すると同時に、加工周辺の光学特性が低下してレーザの吸収率、レーザ加工性が向上する。その後再度リードフレーム101、102の接続端部にレーザ加工を施す。銀メッキ表面加工のリードフレームの銀メッキ表面は、所望の表面粗さ(Ra):0.1〜10μmの粗面と周辺部に酸化銀層が形成される。
以下、粗面と酸化銀層が形成されたリードフレームを使用して、従来と同様の工程を実施する。
ステップS6:樹脂成形工程
本実施の形態では、樹脂成形は、トランスファー成形または射出成形などを用いる。なお、本実施の形態では、エポキシ樹脂を用いているが、樹脂材料を他の材料に変更することも可能である。例えば、シリコーン系、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート系、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系、液晶ポリマー(LCP)系、ABS系、フェノール系、アクリル系、PBT系等の樹脂、複数の樹脂から成る複合樹脂、または、樹脂と無機材等との複合樹脂などである。
ステップS7:熱硬化工程
パッケージ樹脂を熱硬化させて、パッケージ樹脂の化学的、機械的な特性を安定させる。成形樹脂の種類や成形方法により、この工程は不要になる場合もある。
ステップS8:デフラッシュ工程
樹脂成形後の状態ではパッケージ樹脂が絶縁部103からリードフレーム101、102の光反射面や裏面に薄いバリ状にはみ出す場合がある。この樹脂バリを電解等の加工によって除去する(デフラッシュ)。その際、レーザ加工による酸化銀層がリードフレーム101、102の樹脂接着部を超えて、リードフレーム101、102の光反射面や裏面にまで至った場合、樹脂バリと酸化銀層が強力に接着しているため、デフラッシュが困難となる。
樹脂バリを除去したのち、LEDパッケージ100を完成させる。
次に、LEDパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程について説明する。
図10は、本実施の形態に係るLEDパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程図である。
LEDパッケージ100準備工程(図10(a)参照)
図10(a)に示すように、LEDパッケージの製造方法により作製された銀メッキ表面に粗面が形成されたリードフレーム101、102を有するLEDパッケージ100を準備する。
図10(a)に示すように、(1)リードフレーム101、102と絶縁部103との接続部のリードフレーム101、102の銀メッキ表面と、(2)リードフレーム101、102とリフレクタ部104の外周接続部との銀メッキ表面と、(3)リードフレーム101、102とリフレクタ部104の台形底部との接続部との銀メッキ表面は、レーザ加工により表面粗さ(Ra):0.1−10μmの粗面が形成された上で、樹脂成形されている。
LEDチップ110搭載工程(図10(b)参照)
図10(b)に示すように、LEDパッケージ100のリードフレーム102の上面(表面)にLEDチップ110を載置し、例えばダイボンディングペーストを介して固定する。このダイボンディングペーストとしては、耐熱性・耐光性のあるエポキシやシリコーン等の樹脂、またはより熱伝導率の高い金属からなるダイボンディングペーストを用いることができる。
これにより、LEDチップ110は、LEDパッケージ100のLED載置空間(キャビティ)105の底面の略中央部に搭載される。またLEDチップ110の外周方向は、リフレクタ部104により取り囲まれている。
ワイヤボンディング工程(図10(c)参照)
図10(c)に示すように、リードフレーム102の上面に載置されたLEDチップ110のアノード電極パッド(図示略)とリードフレーム101とをボンディングワイヤ111によりワイヤボンディングし、LEDチップ110のカソード電極パッド(図示略)とリードフレーム102とをボンディングワイヤ112によりワイヤボンディングして電気的に接続する。
樹脂封止工程(図10(d)参照)
図10(d)に示すように、キャビティ105に配置されたLEDチップ110及びボンディングワイヤ111、112を覆うように、キャビティ105内に蛍光物質を含有した封止樹脂120を充填する。封止樹脂120により、キャビティ105内に配置されたLEDチップ110及びボンディングワイヤ111、112が、封止される。封止樹脂120は、LED素子の発光波長において光透過率が高く、また狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂(例えばシリコーン系樹脂)が使用される。また、封止樹脂120には、LED素子からの光を波長変換する蛍光物質が含有されている。蛍光物質は、発光素子からの光の波長に応じて種々選択され、例えば青色光を発するLED素子を利用する場合には、YAG:Ce、Eu及び/又はCrで賦活された窒素含有CaO−Al23−SiO2等の無機蛍光物質等が好適に用いられる。
蛍光物質は、LED素子からの光をより長波長に変換させるものが発光効率として良い。LED素子と蛍光物質により波長変換された混色光は白色であることが好ましい。
例えば、LEDチップ110にGaN系青色発光ダイオードチップを用いる場合、LEDチップ110から出射された光の波長を変換させる蛍光物質(波長変換部材)は、緑蛍光体として、(Si・Al)6(O・N)8:Eu、赤蛍光体として、CaAlSiN3:Euを含有させたシリコーン樹脂を用いる。これにより、LEDチップ110から出射された青色の光の一部が、青色の光より波長の長い赤色又は緑色の光に変換される。
なお、上記蛍光物質を含まないシリコーン樹脂を用いてもよく、またシリコーン樹脂以外の封止樹脂を用いてもよい。
図11は、本実施の形態に係るLEDパッケージのリードフレームを拡大した写真を示す図である。図4(b)のC部にレーザ加工されていることが分かる。このように、LEDチップ110を載置する一方の面(上面)を備える第1のリードフレーム102と第1のリードフレーム102に対向する第2のリードフレーム101とにおいて、一方の面(上面)とは反対の他方の面(下面)であって第1のリードフレーム102と第2のリードフレーム101とが対向する接続面(B部)との境界部(C部)に粗部と酸化銀層とを形成する工程と、粗部と酸化銀層とを形成する工程においてリードフレーム102の飛散物が付着し、酸化銀層が形成した接続面(B部)を覆い、第1のリードフレーム102と第2のリードフレーム101とを固定するパッケージ樹脂(絶縁部103)を形成する工程と、を備える。これにより、一対のリードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間を通してパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することができる。
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
例えば、リードフレーム101、102及び絶縁部103平面形状は略矩形状であるが、これに限らず、例えば円形、楕円形、多角形等の形状とすることも可能である。
また、本実施の形態では、キャビティ105内に1つのLEDチップ110を配置しているが、LEDチップの個数は1個以上であればよく、これに限られるものではない。
上記実施の形態では、LEDパッケージという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、半導体素子用パッケージ、光半導体素子用パッケージ等であってもよい。また、LEDパッケージの製造方法は、光半導体素子の製造方法と呼称してもよい。
さらに、上記LEDパッケージを構成する各構成部、例えば基板の種類、樹脂封止方法などは前述した実施の形態に限られない。
本発明のLEDパッケージ、LED発光素子及びそれらの製造方法は、LEDチップを搭載するパッケージに用いて好適である。特に、信頼性に優れ、封止樹脂の耐液漏れ性を有する高寿命の発光装置としての利用に有用である。
100 LEDパッケージ
101、102 リードフレーム
103 絶縁部
104 リフレクタ部
105 キャビティ(LED載置空間)
110 LEDチップ
111、112 ボンディングワイヤ
120 封止樹脂

Claims (7)

  1. LEDを載置する一方の面と、前記一方の面の裏面であって平面である他方の面と、を備える第1のリードフレームと、
    前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、
    前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームがお互いに対向する接続端部間を接続する樹脂と、を備え、
    少なくとも前記第1のリードフレームの他方の面の一部は、前記樹脂から露出し、
    前記第1のリードフレームの他方の面の前記接続端部側の端部、及び前記接続端部の少なくとも一部には、前記第1のリードフレームに対するレーザ加工によって金属酸化物層が形成されることを特徴とするLEDパッケージ。
  2. 前記第1のリードフレームは、前記一方の面と前記他方の面と前記接続端部表面とのそれぞれの少なくとも一部に銀膜を備え、前記レーザ加工によって前記第1のリードフレーム表面に酸化銀層を備えることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージ。
  3. 請求項1または2のいずれかに記載のLEDパッケージと、
    前記第1のリードフレームに載置されるLEDと、
    前記LED及び前記第1、第2のリードフレームの前記一方の面の少なくとも一部を封止する透明樹脂と、を備えたことを特徴とするLED発光素子。
  4. LEDチップを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間を接続するパッケージ樹脂と、を備え、前記第1のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が、前記パッケージ樹脂より露出するLEDパッケージにおいて、
    前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームが前記第2のリードフレームと対向し前記パッケージ樹脂に接続される前記第1のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第1のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部と金属酸化物層とを形成する工程と、
    前記第1のリードフレームの接続端部の一部に金属酸化物層を有し、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとを固定するパッケージ樹脂を形成する工程と、を備えることを特徴とするLEDパッケージの製造方法。
  5. 前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部と金属酸化物層とを形成したあと、前記接続端部にレーザ加工をして金属酸化物層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載のLEDパッケージの製造方法。
  6. LEDチップを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第1のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第1のリードフレームに対向する第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの間を接続するパッケージ樹脂と、を備え、前記第1のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するLEDパッケージにおいて、
    前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームが前記第2のリードフレームと対向し前記パッケージ樹脂に接続される前記第1のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第1のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部と金属酸化物層とを形成する工程と、
    前記第1の接続端部の一部に金属酸化物層を有し、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとを固定するパッケージ樹脂を形成する工程と、
    前記第1のリードフレームの前記一方の面にLEDチップを電気的に接続する工程と、
    前記LEDチップと、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームとの前記一方の面の少なくとも一部と、を封止する工程と、を備えることを特徴とするLED発光素子の製造方法。
  7. 前記第1のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第1のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部と金属酸化物層とを形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により金属酸化物層とを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項6に記載のLED発光素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018107360A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152053A (ja) * 1984-12-26 1986-07-10 Hitachi Ltd リ−ドフレ−ム、それを用いた半導体装置およびその製造方法
JPH10326845A (ja) * 1997-03-25 1998-12-08 Mitsui Chem Inc 樹脂パッケージ,半導体装置,および樹脂パッケージの製造方法
JP2002083917A (ja) * 2000-06-28 2002-03-22 Noge Denki Kogyo:Kk 表面に突起を有するリードフレーム、リードフレームの製造方法、半導体装置、および、半導体装置の製造方法
JP2004349497A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Shinko Electric Ind Co Ltd パッケージ部品及び半導体パッケージ
JP2007234629A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置用パッケージ部品とこれを用いた半導体装置
JP2009266931A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ
WO2011004711A1 (ja) * 2009-07-10 2011-01-13 古河電気工業株式会社 光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法および光半導体装置
JP2011129687A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Dainippon Printing Co Ltd リードフレームおよびその製造方法、ならびに半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152053A (ja) * 1984-12-26 1986-07-10 Hitachi Ltd リ−ドフレ−ム、それを用いた半導体装置およびその製造方法
JPH10326845A (ja) * 1997-03-25 1998-12-08 Mitsui Chem Inc 樹脂パッケージ,半導体装置,および樹脂パッケージの製造方法
JP2002083917A (ja) * 2000-06-28 2002-03-22 Noge Denki Kogyo:Kk 表面に突起を有するリードフレーム、リードフレームの製造方法、半導体装置、および、半導体装置の製造方法
JP2004349497A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Shinko Electric Ind Co Ltd パッケージ部品及び半導体パッケージ
JP2007234629A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置用パッケージ部品とこれを用いた半導体装置
JP2009266931A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ
WO2011004711A1 (ja) * 2009-07-10 2011-01-13 古河電気工業株式会社 光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法および光半導体装置
JP2011129687A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Dainippon Printing Co Ltd リードフレームおよびその製造方法、ならびに半導体装置およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018107360A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光装置

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