JP2014236040A

JP2014236040A - Ｌｅｄ発光素子用のリードフレーム基板

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Publication number: JP2014236040A
Application number: JP2013115270A
Authority: JP
Inventors: 馬庭　進; Susumu Maniwa; 進馬庭; 将士澤田石; Masashi Sawadaishi
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光素子用の基板として、大規模な部材追加などを伴わずに、十分な放熱性を実現するＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板を提供することを課題とする。
【解決手段】リードフレーム２に絶縁樹脂成形部を一体成形したＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板であって、ＬＥＤチップ１２を搭載するためのパッド部４と、前記ＬＥＤチップ１２と電気的に接続するための電極部６を備えてなり、前記パッド部４と前記電極部６は、前記リードフレーム２を多面付けして製造する際に必要となる、隣接するリードフレーム２を相互に保持するための吊りリード１６とタイバー１７の他に、放熱性を上げるための放熱用棒材１８を備えていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を担持、搭載する発光素子用リードフレーム及びその製造方法に関する。

一般的に、半導体集積回路やＬＥＤ発光素子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たフォトエッチング加工することにより製造され、半導体集積回路やＬＥＤ素子などの電子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発光素子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せるための放熱部（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、パッド部の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発光素子用の素子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。また素子担持体用（およびインナーリード部とアウターリード部用）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、その欠点を解消するため、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必要があり、そのための工程が必要となる。

また、ＬＥＤ発光素子用の素子担持体用（およびインナーリード部とアウターリード部用）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、熱放散性が劣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ＬＥＤ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＋シリコン樹脂）からなる複合材を積層してその欠点をカバーする必要があるが、そのために、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、熱放散性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発光素子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発光素子用リードフレームを構成することがあげられる。その構成は、少なくともＬＥＤチップを搭載するための一つ乃至複数のパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的接続を行うための電極部を、同一平面に備えたＬＥＤ発光素子用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Ａ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形状が形成されているものである。

この構成によれば、ＬＥＤ発光素子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Ａの面積Ｓ１と搭載用表面Ａと対向する放熱用裏面Ｂ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Ｃの面積Ｓ３と放熱用裏面Ｄの面積Ｓ４が０＜Ｓ３＜Ｓ４の関係にあるため、リードフレームの裏面における高い放熱性が得られる。（特許文献１参照）

また、ＬＥＤ発光素子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形状が形成されるため、そのリードフレームと充填樹脂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。

また、ＬＥＤ発光素子用リードフレームに、ＬＥＤ発光素子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、封止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、発色の調整のために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。

しかし、近年において、ＬＥＤ発光素子の用途は、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発光素子にも、高出力、高光量が求められ、ＬＥＤ発光素子用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。しかしながら、ＬＥＤ発光素子の高出力化は、多くの場合において発熱量の増加を伴うため、高温化による樹脂の劣化、金属部の酸化などを引き起こす。

また近年、大きな問題として、長時間の発光によって発生す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充填樹脂が破損することもある。キャビティ内壁の破損は、キャビティ内壁が形成する反射面における光の反射を阻害し、ＬＥＤ半導体素子パッケージ全体としての発光性能が劣化する。

これらの問題に対して、金属製のパッド部および電極部の表裏の面積を変え、パッド部および電極部の面積より、それらの裏面である放熱用裏面の面積を大きくすることによって、金属製のパッド部および電極部の裏面から放熱し易くするようにしてはいるが、近年の高出力化の進展に伴って、十分な放熱性能を確保するのが難しい状況である。

特開２０１１−００３８１１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ発光素子用の基板として、大規模な部材追加などを伴わずに、十分な放熱性を実現するＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板を提供することを課題とする。

上記課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、リードフレームに絶縁樹脂成形部を一体成形したＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板であって、
前記リードフレームは、ＬＥＤ発光素子であるＬＥＤチップを搭載するためのパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的に接続するための電極部を備えてなり、
前記絶縁樹脂成形部は、前記パッド部と前記電極部を取り囲むように形成した空洞であるキャビティを備えてなり、
前記パッド部は、前記ＬＥＤチップが搭載される面の裏面に前記絶縁樹脂成形部から露出した放熱用裏面を備えており、
前記電極部は、その裏面に前記絶縁樹脂成形部から露出した放熱用裏面を備えており、前記パッド部と前記電極部は、放熱性を上げるための放熱用棒材を備えていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板である。

本発明の請求項２に記載の発明は、前記放熱用棒材が、前記吊りリードを兼ねることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板である。

本発明の請求項３に記載の発明は、断面積が１００平方μｍ以上の前記放熱用棒材を８本以上備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板である。

本発明によれば、ＬＥＤ発光素子やボンディングワイヤから発生する熱を、放熱用棒材を通して効率よく外部に排出できるため、基板の過熱を抑え、ＬＥＤパッケージの長寿命化と高信頼性を達成することができる。

本発明の請求項１におけるＬＥＤ発光素子用のリードフレームが多面付けされた状態の一例を示す上面図。本発明の請求項２におけるＬＥＤ発光素子用のリードフレームが多面付けされた状態の一例を示す上面図。図１のＬＥＤ発光素子用の多面付けされたリードフレームの単位フレームの一例を示す上面図。図３におけるＬＥＤ発光素子用のリードフレームのＸ１−Ｘ２側断面図。金型を用いた多面付され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、本発明の請求項１に係わるＬＥＤ発光素子用のリードフレームが多面付けされた状態を示す上面図である。図２は、本発明の請求項２に係わるＬＥＤ発光素子用のリードフレームが多面付けされた状態を示す上面図である。図３は図１の多面付けされたリードフレームの１つのリードフレームである単位フレームを拡大した上面図である。また、図４は、図３のＸ１−Ｘ２線における側断面図を示す。

本発明の実施形態におけるＬＥＤパッケージ１のうち、金属製のリードフレームの部分
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、ＬＥＤチップ１２を搭載するための一つ乃至複数箇所に形成された厚さｔ１のパッド部４を備える。図１、図３、図４には１つのパッド部４と１つの電極部６の例を示している。パッド部４は、厚さｔ２の上部構造部と、そのパッド部４の裏面側に上部構造部と一体である厚さｔ３のパッド部の下部構造部である放熱用裏面５を備えている。なお図３中、Ｗはボンディングワイヤの一例を示し、パッド部４の搭載用表面に搭載されたＬＥＤチップ１２と、電極部６の電気的接続エリアＣとの間を結線したボンディングワイヤＷである。

図１、図３、図４に示すように、該パッド部４の表面は、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パッド部の放熱用裏面５は、ＬＥＤチップ１２から発生する駆動熱やＬＥＤチップ１２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の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、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隣接する位置には、一つ乃至複数箇所に形成された厚さｔ１の電極部６を備えている。該電極部６は、厚さｔ２の上部構造部と、該上部構造部と対向する下部には、該上部構造部と一体である厚さｔ３の放熱部である下部構造部を備えている。電極部６は、板状の金属製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１２と電極部６との電気的接続を行う際に、その接続性を向上させるため、銀めっき等が施された面積Ｓ３の電気的接続エリアＣとなっていて、該電極部６の、電気的接続エリアＣ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、同一の板状の金属製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ＬＥＤチップ１２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へのめっきは、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んでよい。また電気的接続エリアＣに銀めっき、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めっき等の下地めっきを行っても構わない。

本発明においては、図４に示すように、パッド部４の搭載用表面Ａの面積Ｓ１と、該搭載用表面Ａと対向する放熱用裏面Ｂの面積Ｓ２との関係が、Ｓ１＜Ｓ２となっており、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、電極部３の電気的接続エリアＣの面積Ｓ３と、その電気的接続エリアＣと対向する放熱用裏面Ｄの面積Ｓ４との関係が、Ｓ３＜Ｓ４となっており、電気的接続エリアＣの面積よりも放熱用裏面Ｄ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４に示すように、パッド部４の側断面の形状は、その搭載用表面Ａからその放熱用裏面Ｂの方向に進むに連れて、その側断面の幅が拡がる形状となっている。このことにより、後にモールド加工により充填される樹脂が、リードフレームから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、前記電極部６の表面は、パッド部４の搭載用表面Ａと略同一平面に含まれる電気的接続エリアＣとなっていて、パッド部４の搭載用表面Ａに搭載したＬＥＤチップ１２と電気的に接続するためのボンディングワイヤ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、該電気的接続エリアＣと対向して、前記パッド部４の放熱用裏面Ｂと略同一面に含まれる面にある放熱用裏面Ｄを備えている。

本発明のＬＥＤ発光素子用のリードフレームは、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好適に用いることができるが、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より望ましい。

本発明のＬＥＤ発光素子用のリードフレームは、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液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チップ１２を搭載するためのパッド部４と電極部６を物理的に分離して形成し、電気的な絶縁状態を確保している。

図４に示すように、単位フレームを構成するパッド部４と電極部６からは、それぞれ放熱用棒材１８としてタイバー１７が外側に延伸している。該放熱用棒材１８は、後に多面付けされたリードフレーム３に充填樹脂１５がモールド加工により形成され、さらに単位フレームの形状に切り分けられた際に、充填樹脂１５の側断面から放熱用棒材１８が露出するのに十分な長さをもっていなければならない。このように周囲空間に露出することによって、放熱用棒材１８は放熱器としての機能を発揮することができる。また、該放熱用棒材１８は、必ずしも一様な太さである必要はない。放熱性能、樹脂との組み合わせによる構造の堅牢性などの面から自由に選択してよい。また、放熱用棒材１８は、吊りリード１６およびタイバー１７が兼ねることが可能である。

次に、ＬＥＤパッケージ１の放熱性について説明する。ＬＥＤパッケージ１を構成する材料は大きく分けて金属製のリードフレーム２の部分と絶縁樹脂である充填樹脂１５の部分に分けられ、図４に示すようにＬＥＤチップ１２を実装したあとには、ＬＥＤチップ１２、パッド部４、電極部６を取り囲むように充填樹脂１５により形成された空洞であるキャビティ１９内に、透明な封止樹脂１１が充填された後、硬化され、封止が完了する。リードフレーム２については、銅、鉄あるいはその合金、充填樹脂１５については、エポキシ系、シクロオレフィン系、シリコーン系などの高分子化合物、封止樹脂１１については、エポキシ系、シリコーン系の高分子化合物からなるのが通常である。熱的性質においては、充填樹脂１５と封止樹脂１１は近い性質をもっており、金属製のリードフレーム２の部分とは大きく異なる。熱伝導率で言えば、金属は概ね数十〜数百Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であり、高分子化合物においては、概ね１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１を下回る。リードフレーム２と充填樹脂１５を一体成形して作製したＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板においては、放熱を担うのは、ほとんどがリードフレーム２の部分であり、充填樹脂１５と封止樹脂１１の部分は、断熱材的な効果を持つ。

図４に示すように、リードフレーム２の部分（パッド部４と電極部６とそれらと一体の部分を指す。）において、パッド部４の表面と電極部６の表面は、熱源となるＬＥＤチップ１２に近く、さらにその上部を封止樹脂１１によって封止され塞がれているため、放熱効果は大きくない。パッド部の放熱用裏面５と電極部６の放熱用裏面７は、周囲空間に解放されているため、大きな放熱効果を持つ。それに加えて、放熱用棒材１８については、充填樹脂１５に覆われている部分からの放熱と比べ、充填樹脂１５から露出している部分からの放熱の方が大きい。この放熱量に関しては、熱流束に対する断面積に概ね比例するため、放熱用棒材１８の数を増やせば、リードフレーム基板の放熱量は増してゆく。エッチング精度の制約、放熱を効果的に行う必要などから放熱用棒材１８の断面積は、概ね１００平方μｍ以上の大きさが求められ、放熱用棒材１８をそこから延伸すべき金属部分の大きさから、放熱用棒材１８の本数は自ずと制限される。実験結果から、放熱に対する効果が顕著になるのは、１つのリードフレームである単位フレーム内で、放熱用棒材１８を８本以上配置した場合であることが分かっている。

パッド部４、電極部６を含む単位フレームは、通常、マトリックス状に連結されて多面付けされたリードフレーム３、３´を構成している。隣接する単位フレーム同士は、吊りリード１６とよばれる棒状の部分で連結されるのが通常である。

吊りリード１６は、後に充填樹脂１５と一体成形された多面付けされたリードフレーム基板３、３´を単位フレームに切り分ける際に切断され、その切断面は樹脂成型部の側断面において露出することになるため、吊りリード１６およびタイバー１７を上記の放熱用棒材１８と兼ねることが可能である。これによって、ＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板の構造の単純化、切断工程の容易化などを図ることができる。

金属からなるＬＥＤ発光素子用のリードフレームを取り囲むかたちで、充填樹脂１５により形成された絶縁樹脂成型部が存在する。絶縁樹脂成型部は、ＬＥＤチップ１２とそれを搭載するパッド部４や電極部６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するように成型される。それは、パッド部４のＬＥＤチップ搭載部と電極部６を取り囲むように形成された空間であるキャビティ１９を成し、パッド部４が含まれる平面と平行な平面がキャビティ側壁８と交わって出来る線によって形成される図形の大きさを、パッド部４の表面から上方に向かうに連れて増大させながら、キャビティ１９を形成している。キャビティ１９の最上部は充填樹脂１５によりなる平面となっており、円形、楕円形、多角形などの形状をもった図形からなる開口部を形成している。その開口部から水平方向外側には、充填樹脂１５が同じ高さで成型されており、キャビティ１９を取り囲む壁をなしている。このようにして、ＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板の外周は充填樹脂１５からなる直方体またはその他の成型体に、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１９の底面にあたる部分に、金属製のパッド部４と電極部６があり、パッド部４にＬＥＤチップ１２が搭載され、ＬＥＤチップ１２と電極部６がボンディングワイヤＷで電気的に接続されるものとなる。

次に、本発明のＬＥＤ発光素子用の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材料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４における厚さｔ２）まで塩化第二鉄液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、その表面に耐腐食用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４における厚さｔ３）まで、塩化第二鉄液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２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３からなるリードフレーム２が形成される。

このようにして、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の方向に拡がり充填樹脂１５を保持するための形状が形成され、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の側面側にも、その電気的接続エリアＣから放熱用裏面Ｄの方向に拡がり、モールド加工時に充填される充填樹脂１５を保持するための形状が形成されたリードフレーム２が形成される。

この表裏面のレジストパターン形成の際に、放熱用棒材１８のパターンも併せて形成する。放熱用棒材１８は、図１に示すように、吊りリード１６とは別にすることもあり、図２のように吊りリード１６を兼ねる場合もある。

次いで、多面付けされたリードフレーム３、３´に以下の例に記す一連の樹脂のモールド加工を行う。すなわち、多面付されたリードフレーム３，３´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、多面付されたリードフレーム３、３´を装填する。なお、金型としては、図５に示すように、蓋となる板状の上金型４０と、溶融する充填樹脂を注入する樹脂注入口４２と連通する多面付されたリードフレーム３、３´を装填可能な金型凹部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と金型凹部４３に多面付されたリードフレーム２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４０と下金型４１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、その形状を有している。

次いで、樹脂注入口４２から、金型凹部４３内に加熱溶融した充填樹脂を注入して、装填された多面付されたリードフレーム２に充填樹脂１５が充填されて成型された多面付けされたリードフレーム３、３´が得られる。成型後、冷却して上金型４０を外し、多面付されたリードフレーム３、３´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多面付されたリードフレーム３、３´が形成される。

なお、図１および図２中に示すタイバー１７、吊りリード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、タイバー１７、吊りリード１６を切断して、本発明のリードフレーム２が得られる。吊り
リード１６の切断面は必然的に樹脂成型部の側面よりその断面を露出させる。タイバー１７、吊りリード１６の切断時期は、ＬＥＤチップ１２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、本発明の請求項１に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム２を説明すると、図１、図３、図４に示すように、ＬＥＤチップ１２を搭載した一つ乃至複数のパッド部４と、前記ＬＥＤチップ１２との電気的接続を行う電気的接続エリアＣを有する電極部６、および電極部６から外側に向かって延伸する放熱棒材部１８を略同一平面に含まれる面内に備えたリードフレーム２である。

前記リードフレーム２は、パッド部４のＬＥＤチップ搭載用表面Ａより該ＬＥＤチップ搭載用表面Ａと対向する放熱用裏面Ｂに、及び電極部３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、それらの厚さ方向に、充填樹脂４によりモールド加工が施されている。
また、パッド部４、電極部６を取り囲むように、充填樹脂１５によってキャビティ１９である空洞が形成されている。

前記パッド部４の搭載用表面Ａの面積Ｓ１とその放熱用裏面Ｂの面積Ｓ２との関係は、Ｓ１＜Ｓ２と設定され、前記電気的接続エリアＣの面積Ｓ３とその放熱用裏面Ｄの面積Ｓ４との関係は、Ｓ３＜Ｓ４と設定されている。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、それらの放熱用裏面の方向に拡がる形状を呈している。そのため、充填樹脂１５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１５が、この形状によるアンカー効果によって保持され、且つ、充填樹脂１５とリードフレーム２の接触面積は大きくなる。そのため、充填樹脂１５とリードフレーム２とは強固に密着することとなり、充填樹脂１５からのリードフレーム２の脱落、もしくは、リードフレーム２からの充填樹脂１５の脱落を防止できる。また、多面付けされたリードフレーム３を単位フレームに切断したあとにおいて、吊りリード１６やタイバー１７が兼ねた放熱用棒材を含む放熱用棒材１８の断面が、リードフレーム２と充填樹脂をモールド加工して一体化して作製したリードフレーム基板の樹脂成型部の側面から露出しており、それが放熱路として作用するため、リードフレーム基板の温度が上がるのを抑え、高出力のＬＥＤチップ１２を長時間点灯させた場合でも、ＬＥＤパッケージ１としての性能を損なうことを抑えることができる。

次に請求項２に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム２について説明する。これは、図２に示すように、本発明の請求項１におけるリードフレーム２の放熱用棒材１８のすべてを、単位フレームを縦横にマトリックス状に接続して多面付けされたリードフレーム３´に構成するための吊りリード１６と同一としている。その他については、請求項１に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム２と同様である。

この場合は、多面付されたリードフレーム３´を単位フレームに切り分ける前の状態においては、パッド部４や電極部６は、より多くの吊りリード１６で支持されることとなり、絶縁樹脂の充填時などにおいて、より堅牢なフレーム構造を保つことができ、結果として、寸法安定性などにおいてより高品質なリードフレーム基板を提供できる。

これを単位フレームに切り分けたあとにおいては、吊りリード１６であった部分は、放熱用棒材１８となって、樹脂成型部の側面において、その断面を露出させている。その結果、放熱性という面において、請求項１に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム２と
同様の効果を持つ。

１ＬＥＤパッケージ
２リードフレーム
３、３´ 多面付されたリードフレーム
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
１１封止樹脂
１２ＬＥＤチップ
１３搭載用表面Ａから放熱用裏面Ｂの方向に拡がる形状
１４電極部下の搭載用表面Ａから放熱用裏面Ｂの方向に拡がる形状
１５充填樹脂
１６吊りリード
１７タイバー
１８放熱用棒材
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
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

リードフレームに絶縁樹脂成形部を一体成形したＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板であって、
前記リードフレームは、ＬＥＤ発光素子であるＬＥＤチップを搭載するためのパッド部と、前記ＬＥＤチップと電気的に接続するための電極部を備えてなり、
前記絶縁樹脂成形部は、前記パッド部と前記電極部を取り囲むように形成した空洞であるキャビティを備えてなり、
前記パッド部は、前記ＬＥＤチップが搭載される面の裏面に前記絶縁樹脂成形部から露出した放熱用裏面を備えており、
前記電極部は、その裏面に前記絶縁樹脂成形部から露出した放熱用裏面を備えており、
前記パッド部と前記電極部は、放熱性を上げるための放熱用棒材を備えていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板。
前記放熱用棒材が、吊りリードを兼ねることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板。
断面積が１００平方μｍ以上の前記放熱用棒材を８本以上備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ発光素子用のリードフレーム基板。