JP2014187122A

JP2014187122A - Ｌｅｄパッケージとその製造方法

Info

Publication number: JP2014187122A
Application number: JP2013059934A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hayashi; 明宏林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部、外部基板との電気的接続のための裏パッド部を備えたリードフレーム基板と、ＬＥＤ発光素子からの光を効率よく取り出すための反射機能を有する樹脂により、凹状にモールド成形されたリフレクター部分を備えるＬＥＤパッケージにおいて、バリ取り工程を必要とせず、樹脂バリや樹脂汚染の無く、接続信頼性の高いＬＥＤパッケージを提供する。
【解決手段】形成されたリフレクター樹脂凹部底面および裏面が、ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド面、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド面、および外部基板との電気的接続のための裏パッド面よりも高く形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を搭載するリードフレーム及びパッケージとその製造方法に関する。

一般に半導体集積回路やＬＥＤ発光素子などの電子素子を搭載するためのリードフレームは、板状のＦｅ−Ｎｉ等の合金薄板やＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ等の銅合金薄板からなるリードフレーム用金属材料を、その片面または両面から塩化第二鉄等のエッチング液を用いてフォトエッチング加工をして製造され、半導体集積回路やＬＥＤ素子を搭載するためのパッド部と、該パッド部とは絶縁状態に離反し、ＬＥＤ素子と接続が行われるインナーリード部および、外部基板と電気的接続を行うアウトリード部を備えている。あるいは、プレス加工によって、パッド部と、該パッド部と絶縁状態で離反しているインナーリード部、および外部基板と電気的接続を行うアウトリード部を製造し、断面をコの字状に折り曲げ加工することによって形成されている。

ＬＥＤパッケージの構成は、大きく分けると、上記のようなエッチング加工あるいはプレス加工によって作製されたＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部を備えたリードフレーム基板と、ＬＥＤ発光素子からの光を効率よく取り出すための反射機能を有する樹脂（以下、「リフレクター樹脂」と称する）により形成されるリフレクター部分からなる。このリフレクター樹脂は金型を用いてインジェクションモールドやトランスファーモールドなどによりモールド成形される。

ＬＥＤ発光素子は、リフレクター樹脂がモールド成形されたリードフレームのＬＥＤ発光素子搭載用パッド部に搭載され、ワイヤーボンディング等により電気的接続用のパッド部と接続される。

特開２００６−１５６７０４号公報特開平６−８５３２５号公報

図１１は、リードフレーム基板にリフレクター樹脂をインジェクションモールドやトランスファーモールドなどによりモールド成形した状態を上面で見た模式図である。図１１に示すように、金型内に液状のリフレクター樹脂１５が高圧で充填されるため、上述のリードフレーム１０ｂのうち、ＬＥＤ発光素子実装用パッド部や電気的接続用パッド部の表面に、樹脂バリ３０や樹脂汚染が生じる。

この樹脂バリはＬＥＤ実装時のワイヤーボンディング性やはんだ濡れ性などの実装信頼性の低下や、めっき面の反射率の低下を生じさせるという問題がある。

通常、上述の問題の回避のために、樹脂バリの除去を行うが、ウォータージェットやウェットブラストなどの物理研磨や、電解脱脂などの化学研磨による除去方法は形成されたリフレクター樹脂にも負荷がかかるため、リフレクター樹脂表面の研磨による反射率の低下を招くという問題が新たに発生する場合がある。さらに、物理研磨ではリフレクター樹脂の欠けや顕微鏡では見えないリードフレームとリフレクター樹脂との微小な剥離を招くという問題も発生する。

また、ＬＥＤ素子の実装において、ボンディングワイヤーや透明電極による光量のダウンの影響を無くすために、フリップチップ実装を行う場合がある。この場合は、ワイヤーボンディングタイプと比較して、実装電極間が極端に狭くなるため、図９に示すようなはんだブリッジが発生しやすいという問題がある。図９は従来のＬＥＤパッケージ２３ｂで、ＬＥＤ発光素子搭載用のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部とをそれぞれ別途に接続するべきところ、はんだ２５がはんだブリッジ２９で短絡されている状態を示す。

樹脂バリを防止する方法として、特開平６−８５３２５号公報において、樹脂バリの発生するパッド部に樹脂ブロックが形成されるようにして、そのブロックを折って除去することで樹脂バリを防止する方法が提案されている。しかし、この方法は、形成した樹脂ブロックを一つずつ折っていく必要があり、量産性において非現実的である。

本発明の解決しようとする課題は、バリ取り工程を必要とせず、樹脂バリや樹脂汚染の無く、接続信頼性の高いＬＥＤパッケージを提供するものである。

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部、外部基板との電気的接続のための裏パッド部を備えたリードフレーム基板と、ＬＥＤ発光素子からの光を効率よく取り出すための反射機能を有する樹脂により、凹状にモールド成形されたリフレクター部分を備えるＬＥＤパッケージにおいて、形成されたリフレクター樹脂凹部底面および裏面が、ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド面、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド面、および外部基板との電気的接続のための裏パッド面よりも高く形成されていることを特徴とするＬＥＤパッケージとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、金属板の表裏面にレジスト形成し、パターン状に現像してレジストパターン形成後、金属板のエッチングによるリードフレーム形状を形成し、凹状にリフレクター部分をモールド成形し、その後レジストを剥離することを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法としたものである。

本発明の請求項３の発明は、請求項１に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、金属板の表裏面にレジスト形成し、パターン状に現像してレジストパターン形成後、レジストパターンを残余して、金属板のエッチングによりリードフレーム形状を形成する工程、化学的または物理的エッチングによる金属板の表面を粗化する工程、有機皮膜を形成する工程、を行うことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法としたものである。

本発明の請求項４の発明は、請求項３に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、各工程実施の後に、凹状にリフレクター部分をモールド成形し、金属板のエッチングによりリードフレーム形状を形成し、レジストを剥離することを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法としたものである。

すなわち本発明は、上記に述べた課題を実現するために、ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド部、およびＬＥＤ発光素子と電気的接続用のパッド部にのみレジストを形成し、エッチング処理して作製したリードフレームのレジストを除去することなくリ
フレクター樹脂をモールド成形することを特徴とする。

本発明によれば、リフレクター樹脂のモールド成形時にレジスト膜が存在することで樹脂バリの発生が阻止される、または、リードフレームとレジスト間には発生せずにレジストと金型の間に発生することでレジスト剥離時に除去されるため、コストや他工程を増やすことなくバリ取り工程を省略し、かつ信頼性、光特性の高いＬＥＤパッケージの製造が可能となる。

また、エッチング処理して作製したリードフレームのレジスト剥離前に、リードフレームとリフレクター樹脂との密着性向上のための粗化を実施するため、ＬＥＤ発光素子からの光の反射面となるパッド面を粗化されないため、これらのめっき面の反射率向上が可能となる。

上記により、バリ取りを実施しなくて良いため、リフレクター樹脂へのダメージやリードフレームとリフレクター樹脂の微小な剥離の問題は発生しない。

また、モールド成形時にレジストが存在することで、直接金型がリードフレームに接触しないため、金型の型締め圧力を上げても、圧痕や擦れキズを防止することができる。

また、図８、１０に示すようにリフレクター樹脂がリードフレームよりも厚く形成される事により、ＬＥＤパッケージの外部基板へのはんだ実装時や、ＬＥＤ素子のフリップチップ実装時にソルダーレジストの役割を担うことではんだブリッジの発生を低減することができる。このリフレクター樹脂は、金型の変更の必要は無く、レジストのパターンと膜厚を変更するのみで容易に任意の厚さで形成することが可能である。

本発明のＬＥＤパッケージの製造工程の実施形態を断面で示した模式図である。本発明の実施形態で、完成したＬＥＤパッケージを断面で見た模式図である。本発明のＬＥＤパッケージの製造工程の実施形態の図１（ｇ）を平面で見た模式図である。本発明のＬＥＤパッケージの模式的な下面図である。本発明の他の実施形態で、完成したＬＥＤパッケージを断面で見た模式図である。本発明のＬＥＤパッケージの製造工程の他の実施形態の図１（ｇ）に相当する状態を平面で見た模式図である。図１（ｄ）のパッド部とリフレクター樹脂部とレジストの部分を断面で示した模式図である。リード線でＬＥＤを接続した本実施形態のＬＥＤパッケージを、断面で見た部分模式図である。従来の、ＬＥＤ発光素子搭載用のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部とを断面で示す模式図である。フリップチップでＬＥＤを接続した本実施形態のＬＥＤパッケージを、断面で見た部分模式図である。リードフレーム基板にモールド成形した状態を上面で見た模式図である。

本発明の実施形態を、図を用いて説明する。

図１は、本実施形態のＬＥＤパッケージの製造工程を断面で示した模式図である。まず、金属板１０ａにレジスト１１ａを塗布する。使用するレジストはポジレジストでもネガレジストでもかまわない。液状レジストの場合はスピンコートやロールコート、フィルム状レジストの場合はロールラミネート等にて成膜する（図１（ａ））。

次に、ＬＥＤ実装のためのパッド面２０とＬＥＤ素子をワイヤーボンディング等で電気的に接続するためのパッド面２１、外部基板と電気的に接続を行うための裏パッド面２２のみにレジスト１１ｂが残るように露光現像にてパターニングする（図１（ｂ））。このとき、オーバーエッチング等によりレジスト１１ｂの壁面を逆テーパー形状にすることで、図７に示すように、後にリフレクター樹脂底面１５ａと裏面１５ｂの外周壁面を順テーパー形状にすることも可能である。

次に、金属板１０ａをエッチングして開口部１２と、片側エッチングしたハーフエッチング部１３を有するリードフレーム１０ｂを形成する。その後、そのままレジスト１１ｂを剥離せずに、化学的または物理的エッチングによるリードフレーム１０ｂ表面の粗化や有機皮膜形成などの、リードフレーム１０ｂとリフレクター樹脂１５の密着性を向上させるための工程を実施する（図１（ｃ））。この時、レジストを残していることにより、リフレクター樹脂１５が密着する部分のみ粗化して密着性を向上させるとともに、パッド面としてリフレクター樹脂１５で覆わない部分は粗化されないため、反射率の低下が起こらない。

そして、粗化したリードフレーム１０ｂのレジスト１１ｂを残したままリフレクター樹脂１５をインジェクションモールドやトランスファーモールドなどによりモールド成形する（図１（ｄ））。このモールド成形時に発生する樹脂バリや樹脂汚染は、レジストの存在により金型１４ａ、１４ｂとレジスト１１ｂの間に進行するため、直接パッド面２０、２１、２２へは発生しない。そして、レジスト１１ｂ上に発生した樹脂バリや樹脂汚染はレジスト１１ｂの剥離時や剥離後の水洗にて除去される。

この時、図７に例示するように、リフレクター樹脂底面１５ａと裏面１５ｂはレジストの厚さｔだけリードフレーム１０ｂよりも高く形成される。図７は、図１（ｄ）のパッド部とリフレクター樹脂部とレジストの部分を断面で示した模式図である。図８は、リード線でＬＥＤを接続した本実施形態のＬＥＤパッケージを、断面で見た部分模式図、図１０は、フリップチップでＬＥＤを接続した本実施形態のＬＥＤパッケージを、断面で見た部分模式図である。ＬＥＤパッケージ２３ａは、配線板２７に金属パッドと配線とのパターン２６と、ソルダーレジスト２８とを有する外部基板２４に積層され、バッド同士ははんだ２５で電気接続されている。このような構成で、このリフレクター樹脂１５の段差形状がソルダーレジストの役割を果すことで、図８、１０に示すように外部基板２４への実装時のはんだブリッジや、パッド間の狭いＬＥＤ素子のフリップチップ実装時のはんだブリッジを低減できる。レジスト１１ａの厚みを変更することで、リフレクター樹脂底面１５ａと裏面１５ｂの高さを容易に変更することが可能である。

次に、レジスト１１ｂを剥離し（図１（ｅ））、パッド面２０、２１、２２に金などのめっき１６を形成する（図１（ｆ））。

最後に、ＬＥＤ素子１７をワイヤーボンディングまたはフリップチップ実装し（図１（ｇ、図３））、場合によっては蛍光体等を入れて、透明封止樹脂１９にて封止する（図２）。図３は、図１（ｇ）を平面で見た模式図で、図２は、完成したＬＥＤパッケージを断面で見た模式図である。図５、６は、図２、３で、リード部が１つの場合を示した模式図である。

１０ａ金属板
１０ｂリードフレーム
１１ａレジスト
１１ｂレジストパターン
１２開口部
１３ハーフエッチング部
１４ａ上金型
１４ｂ下金型
１５リフレクター樹脂
１５ａリフレクター樹脂凹部底面
１５ｂリフレクター樹脂裏面
１６めっき
１７ＬＥＤ素子
１８ワイヤー
１９透明封止樹脂
２０ＬＥＤ素子を実装するためのパッド面
２１ＬＥＤ素子の電気的接続のためのパッド面
２２外部基板との電気的接続のための裏パッド面
２３ａ本発明によるＬＥＤパッケージ
２３ｂ従来のＬＥＤパッケージ
２４外部基板
２５はんだ
２６金属パッド（配線）
２７配線板
２８ソルダーレジスト
２９はんだブリッジ
３０樹脂バリ（樹脂汚染）

Claims

ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド部、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド部、外部基板との電気的接続のための裏パッド部を備えたリードフレーム基板と、ＬＥＤ発光素子からの光を効率よく取り出すための反射機能を有する樹脂により、凹状にモールド成形されたリフレクター部分を備えるＬＥＤパッケージにおいて、
形成されたリフレクター樹脂凹部底面および裏面が、ＬＥＤ発光素子搭載用の一つまたは複数のパッド面、およびＬＥＤ発光素子との電気的接続用のパッド面、および外部基板との電気的接続のための裏パッド面よりも高く形成されていることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
請求項１に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、金属板の表裏面にレジスト形成し、パターン状に現像してレジストパターン形成後、金属板のエッチングによるリードフレーム形状を形成し、凹状にリフレクター部分をモールド成形し、その後レジストを剥離することを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
請求項１に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、金属板の表裏面にレジスト形成し、パターン状に現像してレジストパターン形成後、レジストパターンを残余して、金属板のエッチングによりリードフレーム形状を形成する工程、化学的または物理的エッチングによる金属板の表面を粗化する工程、有機皮膜を形成する工程、を行うことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
請求項３に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法において、各工程実施の後に、凹状にリフレクター部分をモールド成形し、金属板のエッチングによりリードフレーム形状を形成し、レジストを剥離することを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。