JP2015230953A - 樹脂付リードフレームおよびその製造方法、リードフレーム、ならびにｌｅｄパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

樹脂付リードフレームおよびその製造方法、リードフレーム、ならびにｌｅｄパッケージおよびその製造方法 Download PDF

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田 和 範 小
Kazunori Oda
田 和 範 小
康 弘 甲斐田
Yasuhiro Kaida
康 弘 甲斐田
本 亮 篠
Akira Sasamoto
本 亮 篠
合 研三郎 川
Kenzaburo Kawai
合 研三郎 川
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Abstract

【課題】リードフレームに反射樹脂を設ける際、ゲート近傍に位置するダイパッドやリード部が溶融した樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合を防止することが可能な樹脂付リードフレームを提供する。
【解決手段】樹脂付リードフレーム３０は、リードフレーム１０と、リードフレーム１０に設けられ、ゲート７３から樹脂材料を流入させることによって形成された反射樹脂２３とを備えている。リードフレーム１０は、ダイパッド２５と、リード部２６とを有し、反射樹脂２３は、ダイパッド２５およびリード部２６を取り囲んで形成されている。リード部２６の短手方向ＤＳは、ゲート７３から樹脂材料を流入する樹脂流入方向Ｄ１に対して直交する。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂付リードフレームおよびその製造方法、リードフレーム、ならびにＬＥＤパッケージおよびその製造方法に関する。
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を光源として用いる照明装置が、各種家電、ＯＡ機器、車両機器の表示灯、一般照明、車載照明、およびディスプレイ等に用いられている。このような照明装置の中には、リードフレームにＬＥＤ素子を搭載することにより作製された半導体装置を含むものがある。
また従来、ＬＥＤ素子用の半導体装置（ＬＥＤパッケージ）としては、放熱性等の観点から、ＳＯＮタイプのもの（ＳＯＮパッケージ）が開発されてきている。このようなＳＯＮパッケージにおいては、ＬＥＤ素子からの光を反射させるための反射樹脂（リフレクタ）が設けられている。また、ＬＥＤ素子やボンディングワイヤは、これらを保護する封止樹脂によって封止されている（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０１２／０６０３３６号
このようなＬＥＤパッケージを作製する場合、リードフレーム内にそれぞれダイパッドおよびリード部を含む複数の単位リードフレームを配置し、このリードフレームに対して例えば射出成形法により反射樹脂（リフレクタ）を形成することが行われている（上記特許文献１参照）。しかしながら、従来、リードフレームに反射樹脂を設ける際、樹脂材料を流入するゲート近傍に位置するダイパッドやリード部に、ゲートから流れ込んだ溶融した樹脂材料が強い勢いで衝突し、このためダイパッドやリード部が押し上げられて回転変形する不具合が生じている。ダイパッドやリード部が回転変形した場合、金型とダイパッドやリード部との間に隙間が生じ、この隙間に樹脂材料が進入してバリが発生するおそれがある。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、リードフレームに反射樹脂を設ける際、樹脂流入部近傍に位置するダイパッドやリード部が溶融した樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合を防止することが可能な、樹脂付リードフレームおよびその製造方法、リードフレーム、ならびにＬＥＤパッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、ＬＥＤ素子搭載用樹脂付リードフレームにおいて、リードフレームと、前記リードフレームに設けられ、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成された反射樹脂とを備え、前記リードフレームは、第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、前記反射樹脂は、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分を取り囲んで形成され、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有し、当該一方の金属部分の前記短手方向は、前記樹脂流入部から前記樹脂材料を流入する樹脂流入方向に対して直交することを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、前記第２金属部分は、前記第１金属部分よりも面積が狭く、前記一方の金属部分は、前記第２金属部分であることを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、前記一方の金属部分は、前記樹脂流入部側を向くとともに表面側縁部と裏面側縁部とを有する側端面を有し、前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも前記樹脂流入部方向の反対側に引っ込んでいることを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、前記側端面の前記裏面側縁部は、前記反射樹脂内に埋設されており、前記側端面の前記表面側縁部は、前記反射樹脂から露出していることを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、前記一方の金属部分のうち、前記樹脂流入部側に位置するコーナー部に、平面から見て前記樹脂流入方向に対して傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、ＬＥＤ素子搭載用樹脂付リードフレームにおいて、リードフレームと、前記リードフレームに設けられ、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成された反射樹脂とを備え、前記リードフレームは、第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、前記反射樹脂は、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分を取り囲んで形成され、前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、前記樹脂流入部側を向くとともに表面側縁部と裏面側縁部とを有する側端面を有し、前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも前記樹脂流入部方向の反対側に引っ込んでいることを特徴とする樹脂付リードフレームである。
本発明は、リードフレームにおいて、第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有し、当該一方の金属部分は、表面側縁部と裏面側縁部とを有するとともに前記短手方向に沿って延びる側端面を有し、前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも内側に引っ込んでいることを特徴とするリードフレームである。
本発明は、前記樹脂付リードフレーム用のリードフレームである。
本発明は、前記樹脂付リードフレームを用いて作製されたＬＥＤパッケージにおいて、第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分と、前記第１金属部分に載置されたＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子と前記第１金属部分又は前記第２金属部分とを電気的に接続する導電部と、前記ＬＥＤ素子を取り囲むように設けられた反射樹脂と、前記ＬＥＤ素子と前記導電部とを封止する封止樹脂とを備えたことを特徴とするＬＥＤパッケージである。
本発明は、樹脂付リードフレームの製造方法において、第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有する、リードフレームを準備する工程と、前記リードフレームに反射樹脂を設ける工程とを備え、前記リードフレームに反射樹脂を設ける工程において、前記反射樹脂は、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成され、前記一方の金属部分の前記短手方向は、前記樹脂流入部から前記樹脂材料を流入する樹脂流入方向に対して直交することを特徴とする樹脂付リードフレームの製造方法である。
本発明は、ＬＥＤパッケージの製造方法において、前記樹脂付リードフレームの製造方法により樹脂付リードフレームを作製する工程と、前記樹脂付リードフレームの前記第１金属部分にＬＥＤ素子を搭載する工程と、前記ＬＥＤ素子と前記樹脂付リードフレームの前記第２金属部分とを導電部により接続する工程と、前記ＬＥＤ素子および前記導電部を封止樹脂によって封止する工程とを備えたことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法である。
本発明によれば、第１金属部分又は第２金属部分の短手方向は、樹脂流入部から樹脂材料を流入する流入方向に対して直交する。このため、樹脂流入部から流入した樹脂材料が、第１金属部分又は第２金属部分のうち、相対的に面積の狭い側端面に衝突するようになっている。これにより、樹脂流入部近傍に位置する第２金属部分が、溶融した樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合を防止することができる。
図１は、本発明の一実施の形態によるリードフレームを示す全体平面図。 図２は、本発明の一実施の形態によるリードフレームを示す部分拡大平面図（図１のII部拡大図）。 図３は、本発明の一実施の形態によるリードフレームを示す断面図（図２のIII−III線断面図）。 図４は、本発明の一実施の形態によるリードフレームを示す断面図（図２のIV−IV線断面図）。 図５は、本発明の一実施の形態による樹脂付リードフレームを示す全体平面図。 図６は、本発明の一実施の形態による樹脂付リードフレームを示す部分拡大平面図（図５のVI部拡大図）。 図７は、本発明の一実施の形態による樹脂付リードフレームを示す断面図（図６のVII−VII線断面図）。 図８は、本発明の一実施の形態による樹脂付リードフレームを示す断面図（図６のVIII−VIII線断面図）。 図９は、本発明の一実施の形態によるＬＥＤパッケージを示す断面図。 図１０（ａ）−（ｇ）は、本発明の一実施の形態による樹脂付リードフレームの製造方法を示す断面図。 図１１は、射出成形法によりリードフレームに反射樹脂を形成する際における、金型内部の状態を示す概略断面図。 図１２は、射出成形法によりリードフレームに反射樹脂を形成する際、リードフレーム上における反射樹脂の流動を示す概略平面図。 図１３（ａ）−（ｅ）は、本発明の一実施の形態によるＬＥＤパッケージの製造方法を示す断面図。 図１４は、樹脂付リードフレームの変形例を示す部分拡大平面図。
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図１４を参照して説明する。以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。なお、本明細書中、「表面」とは、ＬＥＤパッケージの発光面側の面（図３、図４、図７、図８および図９の上面）をいい、「裏面」とは、ＬＥＤパッケージの実装面側の面（図３、図４、図７、図８および図９の下面）をいう。
リードフレームの構成
まず、図１乃至図４により、本実施の形態によるＬＥＤ素子搭載用リードフレームの概略について説明する。図１は、本実施の形態によるリードフレームの全体平面図であり、図２は、図１のII部拡大図である。また図３は、図２のIII−III線断面図であり、図４は、図２のIV−IV線断面図である。
図１に示すリードフレーム１０は、ＬＥＤ素子２１を搭載したＬＥＤパッケージ２０（図９参照）を作製する際に用いられるものである。このようなリードフレーム１０は、全体として平面略矩形形状であり、一対の長辺１０Ｌと一対の短辺１０Ｓとを有している。このうち一対の長辺１０Ｌはリードフレーム１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って延びており、一対の短辺１０Ｓはリードフレーム１０の短手方向（Ｙ方向）に沿って延びている。
なお、本明細書中、Ｘ方向とは、リードフレーム１０の長手方向に平行な方向をいい、Ｙ方向とは、平面内でＸ方向に直交する方向であってリードフレーム１０の短手方向に平行な方向をいう。また本明細書において、「平行」および「直交」とは、それぞれ厳密に「平行」および「直交」である場合に限られず、厳密に「平行」および「直交」な状態に対して製造上生じる誤差（例えばエッチングによる誤差）が生じている場合も含む概念である。
このリードフレーム１０には、後述するように、例えば射出成形法によりゲート（樹脂流入部）７３（図１２参照）から樹脂材料を流入させることによって反射樹脂２３が形成される。本明細書中、このようにゲート７３から反射樹脂２３用の樹脂材料を流入する方向を「樹脂流入方向Ｄ１」という。本実施の形態において、樹脂流入方向Ｄ１は、リードフレーム１０の短手方向、すなわちＹ方向に対して平行である。また「ゲート側（樹脂流入部側）」とは、Ｙ方向プラス側およびＹ方向マイナス側のうち、ゲート７３に対してより近い側をいう。ゲート７３が、Ｙ方向プラス側およびＹ方向マイナス側の両方に設けられている場合は、「ゲート側」とは、対象となる単位リードフレーム１０ａから見てより近いゲート７３の側をいう。
図１に示すように、リードフレーム１０は、それぞれ縦横にマトリックス状に配置された複数の単位リードフレーム１０ａと、複数の単位リードフレーム１０ａの周囲に設けられた外枠部１４とを含んでいる。
図２および図３に示すように、各単位リードフレーム１０ａは、個々のＬＥＤパッケージ２０に対応する領域であり、各々ＬＥＤ素子２１（後述）が搭載されるダイパッド（第１金属部分）２５と、ダイパッド２５から離間して設けられたリード部（第２金属部分）２６とを備えている。なお、図２において、各単位リードフレーム１０ａに含まれる領域を、長方形状の二点鎖線で示している。
ダイパッド２５とリード部２６との間には、開口領域１６が形成されており、ダイシングされた後（図１３（ｄ）参照）、ダイパッド２５とリード部２６とは互いに電気的に絶縁されるようになっている。
本実施の形態において、ダイパッド２５とリード部２６とは、それぞれ平面略矩形形状を有しており、リード部２６は、ダイパッド２５よりも面積が狭くなっている。また、ダイパッド２５とリード部２６とは、それぞれ長手方向ＤＬと、長手方向ＤＬに直交する短手方向ＤＳとを有している。図２に示すように、ダイパッド２５およびリード部２６の長手方向ＤＬは、それぞれ上記樹脂流入方向（Ｙ方向）に沿って延びており、ダイパッド２５およびリード部２６の短手方向ＤＳは、それぞれ上記樹脂流入方向Ｄ１に対して直交する方向（Ｘ方向）に沿って延びている。
このような構成により、後述するように、リードフレーム１０に反射樹脂２３を設ける際、ゲート７３から流入した樹脂材料は、ダイパッド２５およびリード部２６のうち、相対的に面積の狭いゲート側端面４５に衝突する。これにより、とりわけゲート７３の近傍に位置するダイパッド２５およびリード部２６が、溶融した樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合を防止することができる。
また、図３に示すように、ダイパッド２５のうち、リード部２６側に位置する中央側部分２５ａは、その裏面方向からハーフエッチングされることにより、リードフレーム１０の素材の厚み（すなわち後述する金属基板３１の厚み）よりも薄肉化されている。同様に、リード部２６のうち、ダイパッド２５側に位置する中央側部分２６ａは、その裏面方向からハーフエッチングされることにより、リードフレーム１０の素材の厚みよりも薄肉化されている。なお、ハーフエッチングとは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。
図２に示すように、各単位リードフレーム１０ａ内のリード部２６は、Ｙ方向プラス側およびＹ方向マイナス側に隣接する他の単位リードフレーム１０ａ内のリード部２６と、それぞれ連結部５２によって連結されている。また、各単位リードフレーム１０ａ内のダイパッド２５は、Ｙ方向プラス側およびＹ方向マイナス側に隣接する他の単位リードフレーム１０ａ内のダイパッド２５と、それぞれ連結部５２により連結されている。さらに、各単位リードフレーム１０ａ内のリード部２６は、Ｙ方向プラス側に隣接する他の単位リードフレーム１０ａ内のダイパッド２５と、平面において斜めに延びる傾斜連結部５３により連結されている。
さらに、各単位リードフレーム１０ａ内のダイパッド２５は、Ｘ方向マイナス側に隣接する他の単位リードフレーム１０ａ内のリード部２６と、連結部５２により連結されている。さらにまた、各単位リードフレーム１０ａ内のリード部２６は、Ｘ方向プラス側に隣接する他の単位リードフレーム１０ａ内のダイパッド２５と、連結部５２により連結されている。
これら各連結部５２および各傾斜連結部５３は、それぞれ裏面側からハーフエッチングされることにより、リードフレーム１０の素材の厚み（すなわち後述する金属基板３１の厚み）より薄肉状に形成されている。
また、ダイパッド２５の裏面に第１のアウターリード部２７が形成され、リード部２６の裏面に第２のアウターリード部２８が形成されている。第１のアウターリード部２７および第２のアウターリード部２８は、それぞれＬＥＤパッケージ２０と図示しない外部の配線基板とを接続する際に用いられる。
一方、図３の断面図に示すように、リードフレーム１０は、リードフレーム本体１１と、リードフレーム本体１１上に形成されためっき層１２とからなっている。
このうちリードフレーム本体１１は金属板からなっている。リードフレーム本体１１を構成する金属板の材料としては、例えば銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）等を挙げることができる。このリードフレーム本体１１の厚みは、ＬＥＤパッケージの構成にもよるが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。
また、めっき層１２は、リードフレーム本体１１の表面および裏面を含む全面に設けられている。表面側のめっき層１２は、ＬＥＤ素子２１からの光を反射するための反射層として機能する。他方、裏面側のめっき層１２は、はんだとの密着性を高める役割を果たす。このめっき層１２は、例えば銀（Ａｇ）の電解めっき層からなっている。めっき層１２は、その厚みが極薄く形成されており、具体的には０．００５μｍ〜１０μｍとされることが好ましい。なお、めっき層１２は、必ずしもリードフレーム本体１１の表面および裏面の全体に設ける必要はなく、リードフレーム本体１１の表面および裏面のうち、一部のみに設けても良い。めっき層１２を構成する金属としては、上述した銀のほか、銀の合金、金やその合金、白金族、銅やその合金、アルミニウムなどを用いてもよい。
さらにリードフレーム１０の表面には、リードフレーム１０と反射樹脂２３（後述）との密着性を高めるための溝１８が形成されている。なお、図２においては、溝１８の表示を省略している。
ところで、図２および図４に示すように、ダイパッド２５およびリード部２６は、それぞれゲート側を向くとともにＸ方向に平行に延びるゲート側端面（側端面、樹脂流入部側端面）４５を有している。なお、図２においては、図示される単位リードフレーム１０ａから見て、ゲート７３に近い方向はＹ方向プラス側であるため、ゲート側端面４５は、Ｙ方向プラス側に位置している。
またダイパッド２５およびリード部２６は、それぞれゲート側端面４５に直交するとともにＹ方向に平行に延びる長手方向端面４６を有している。ダイパッド２５の長手方向端面４６は、ダイパッド２５のゲート側端面４５よりも、側方から見た投影面積が大きい。同様に、リード部２６の長手方向端面４６は、リード部２６のゲート側端面４５よりも、側方から見た投影面積が大きい。
図４に示すように、各ゲート側端面４５は、表面側に位置する表面側縁部４７と、裏面側に位置する裏面側縁部４８とを有している。表面側縁部４７および裏面側縁部４８は、それぞれＸ方向に沿って直線状に延びている。この場合、表面側縁部４７は、裏面側縁部４８よりもゲート７３方向の反対側（Ｙ方向マイナス側）であって、ダイパッド２５又はリード部２６の外形の内側に向けて引っ込んでいる。
ゲート側端面４５の表面側縁部４７と裏面側縁部４８との間には、傾斜壁面４９が形成されている。図４に示すように、傾斜壁面４９は、裏面側縁部４８から表面側縁部４７までなだらかに上昇し、かつゲート７３方向の反対側（Ｙ方向マイナス側）に向けて凹む湾曲面からなっている。しかしながら、これに限らず、傾斜壁面４９は、断面において直線状であっても良く、ゲート側（Ｙ方向プラス側）に向けて隆起した湾曲面からなっていても良い。また、傾斜壁面４９の途中に突起が形成された形状であっても良い。
このような構成により、後述するようにリードフレーム１０に反射樹脂２３を設ける際、ゲート７３から流入した樹脂材料は、表面側縁部４７と裏面側縁部４８との間に形成された傾斜壁面４９を上昇するように進行する。これにより、とりわけゲート７３の近傍に位置するダイパッド２５およびリード部２６が、溶融した樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合を防止することができる。
なお、リードフレーム１０のすべてのダイパッド２５とリード部２６が、上述したゲート側端面４５を有している必要はなく、ゲート７３近傍の一部の単位リードフレーム１０ａに含まれるダイパッド２５及び／又はリード部２６のみがこのようなゲート側端面４５を有していても良い。また、長手方向端面４６の表面側縁部が、長手方向端面４６の裏面側縁部よりも内側に引っ込んでいてもよい。
樹脂付リードフレームの構成
次に、図５乃至図８により、本実施の形態による樹脂付リードフレームの概略について説明する。図５は、本実施の形態による樹脂付リードフレームの全体平面図であり、図６は、図５のVI部拡大図であり、図７は、図６のVII−VII線断面図であり、図８は、図６のVIII−VIII線断面図である。
図５乃至図８に示す樹脂付リードフレーム３０は、上述したリードフレーム１０を用いて作製されたものである。このような樹脂付リードフレーム３０は、リードフレーム１０と、リードフレーム１０に設けられた反射樹脂（リフクレクタ）２３とを備えている。
このうちリードフレーム１０は、それぞれＬＥＤパッケージ２０に対応する領域である、複数の単位リードフレーム１０ａを含んでいる。図６において、各単位リードフレーム１０ａに含まれる領域を、長方形状の二点鎖線で示している。なお、リードフレーム１０の構成については、図１乃至図４を用いて既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
反射樹脂２３は、後述するように、射出成形法等によりゲート７３から樹脂材料を流入させることによって形成されたものであり、リードフレーム１０の表面上に設けられている。また、反射樹脂２３は、各単位リードフレーム１０ａにおいて、ダイパッド２５およびリード部２６の周囲を取り囲んでいる。この反射樹脂２３は、ダイパッド２５とリード部２６との間の開口領域１６、各連結部５２の裏面、およびダイパッド２５およびリード部２６の中央側部分２５ａ、２６ａの裏面にも充填されている。なお、図８に示すように、ゲート側端面４５の表面側縁部４７は反射樹脂２３内に埋設されており、ゲート側端面４５の裏面側縁部４８は反射樹脂２３に覆われることなく裏面側に露出している。
この反射樹脂２３は、リードフレーム１０と一体化されており、ＬＥＤ素子２１（後述）を収容する凹部２３ａを有している。この凹部２３ａの平面形状は、例えば長方形状、角丸長方形状、円形状、楕円形状、長円状又はレーストラック形状としても良い。また、反射樹脂２３は、裏面側から表面側に向けて拡開するように形成された傾斜面２３ｂを有している。
ＬＥＤパッケージの構成
次に、図９により、図１乃至図４に示すリードフレーム１０を用いて作製されたＬＥＤパッケージの一実施の形態について説明する。図９は、ＬＥＤパッケージ（ＳＯＮタイプ）を示す断面図である。
図９に示すように、ＬＥＤパッケージ（半導体装置）２０は、ダイパッド２５およびリード部２６を含む単位リードフレーム１０ａと、単位リードフレーム１０ａのダイパッド２５に載置されたＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１とダイパッド２５およびリード部２６とをそれぞれ電気的に接続するボンディングワイヤ（導電部）２２とを備えている。
また、ＬＥＤ素子２１を取り囲むように、凹部２３ａを有する反射樹脂２３が設けられている。この反射樹脂２３は、単位リードフレーム１０ａと一体化されている。さらに、ＬＥＤ素子２１とボンディングワイヤ２２とは、透光性の封止樹脂２４によって封止されている。この封止樹脂２４は、反射樹脂２３の凹部２３ａ内に充填されている。
以下、このようなＬＥＤパッケージ２０を構成する各構成部材について、順次説明する。
ＬＥＤ素子２１は、発光層として例えばＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、またはＩｎＧａＮ等の化合物半導体単結晶からなる材料を適宜選ぶことにより、紫外光から赤外光に渡る発光波長を選択することができる。このようなＬＥＤ素子２１としては、従来一般に用いられているものを使用することができる。
またＬＥＤ素子２１は、はんだまたはダイボンディングペーストにより、反射樹脂２３の凹部２３ａ内においてダイパッド２５上に固定実装されている。なお、ダイボンディングペーストを用いる場合、耐光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂からなるダイボンディングペーストを選択することが可能である。
ボンディングワイヤ２２は、例えば金等の導電性の良い材料からなり、その一端がＬＥＤ素子２１の各端子部２１ａに接続されるとともに、その他端がダイパッド２５およびリード部２６にそれぞれ接続されている。なお、図９において、ＬＥＤ素子２１の表面に設けられた一対の端子部２１ａの一方とダイパッド２５とが、ボンディングワイヤ２２によって電気的に接続されているが、これに限られない。例えば、ＬＥＤ素子２１の裏面に端子部２１ａを設け、この端子部２１ａとダイパッド２５とが、はんだを介して電気的に接続されていても良い。
反射樹脂２３は、例えばリードフレーム１０上に熱可塑性樹脂からなる樹脂材料を射出成形することにより形成されたものである。反射樹脂２３の形状は、射出成形に使用する金型の設計により、様々に実現することが可能である。例えば、反射樹脂２３の全体形状を直方体としても良く、あるいは円筒形または錐形等の形状とすることも可能である。また凹部２３ａの底面は、長方形形状、長円形状ないしはレーストラック形状に限らず、円形、楕円形または多角形等とすることができる。また、凹部２３ａの傾斜面２３ｂの断面形状は、図９のように直線から構成されていても良いし、あるいは曲線から構成されていてもよい。反射樹脂２３の色は、白色のほか肌色や黒色であっても良い。
反射樹脂２３に使用される熱可塑性樹脂については、特に耐熱性、耐候性および機械的強度の優れたものを選ぶことが望ましい。熱可塑性樹脂の種類としては、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、炭化水素系樹脂、ポリオレフィン、液晶ポリマー、ポリエーテルサルホン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド等を使用することができる。さらにまた、これらの樹脂中に光反射剤として、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素のうちいずれかを添加することによって、凹部２３ａの底面及び側壁において、発光素子からの光の反射率を増大させ、ＬＥＤパッケージ２０全体の光取り出し効率を増大させることが可能となる。また、成形後の樹脂を電離放射線で架橋させるための成分構成としてもよく、この場合、熱可塑性樹脂の成形容易性と、熱可塑性樹脂の弱点である耐熱性との両立が可能である。
封止樹脂２４としては、光の取り出し効率を向上させるために、ＬＥＤパッケージ２０の発光波長において光透過率が高く、また屈折率が高い材料を選択するのが望ましい。したがって耐熱性、耐候性、及び機械的強度が高い特性を満たす樹脂として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を選択することが可能である。特に、ＬＥＤ素子２１として高輝度ＬＥＤを用いる場合、封止樹脂２４が強い光にさらされるため、封止樹脂２４は高い耐候性を有するシリコーン樹脂からなることが好ましい。
なお、ダイパッド２５およびリード部２６の構成については、図１乃至図４を用いて既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
ＬＥＤ素子搭載用リードフレームの製造方法
次に、図５乃至図８に示す樹脂付リードフレーム３０の製造方法について、図１０（ａ）−（ｇ）を用いて説明する。図１０（ａ）−（ｇ）は、本実施の形態による樹脂付リードフレーム３０の製造方法を示す断面図である。
まず図１０（ａ）に示すように、平板状の金属基板３１を準備する。この金属基板３１としては、上述のように銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）、鉄合金（ステンレス、ＦｅＮｉ）、アルミニウム等からなる金属基板を使用することができる。なお金属基板３１は、その両面に対して脱脂等を行い、洗浄処理を施したものを使用することが好ましい。
次に、金属基板３１の表裏全体にそれぞれ感光性レジスト３２ａ、３３ａを塗布し、これを乾燥する（図１０（ｂ））。なお感光性レジスト３２ａ、３３ａとしては、従来公知のものを使用することができる。
続いて、この金属基板３１に対してフォトマスクを介して露光し、現像することにより、所望の開口部３２ｂ、３３ｂを有するエッチング用レジスト層３２、３３を形成する（図１０（ｃ））。
次に、エッチング用レジスト層３２、３３を耐腐蝕膜として金属基板３１に腐蝕液でエッチングを施す（図１０（ｄ））。腐蝕液は、使用する金属基板３１の材質に応じて適宜選択することができる。例えば、金属基板３１として銅を用いる場合、通常、塩化第二鉄水溶液を使用し、金属基板３１の両面からスプレーエッチングにて行うことができる。
次いで、エッチング用レジスト層３２、３３を剥離して除去することにより、縦横に配置された複数の単位リードフレーム１０ａを含むリードフレーム１０（リードフレーム本体１１）が得られる（図１０（ｅ））。このとき、単位リードフレーム１０ａにダイパッド２５とリード部２６とが形成され、このダイパッド２５およびリード部２６は、その短手方向ＤＳがそれぞれＸ方向に沿って延びる。また、ダイパッド２５およびリード部２６には、それぞれエッチングによりゲート側を向くゲート側端面４５が形成され（図４参照）、このゲート側端面４５において、表面側縁部４７は、裏面側縁部４８よりもＹ方向マイナス側に引っ込んでいる。
次に、リードフレーム本体１１の表面および裏面に電解めっきを施すことにより、リードフレーム本体１１上に金属（例えば銀）を析出させて、リードフレーム本体１１の表面および裏面を含む全面にめっき層１２を形成する。
この間、具体的には、例えば電解脱脂工程、酸洗工程、化学研磨工程、銅ストライク工程、水洗工程、中性脱脂工程、シアン洗工程、および銀めっき工程を順次経ることにより、リードフレーム本体１１にめっき層１２を形成する。この場合、銀めっき工程で用いられる電解めっき用のめっき液としては、例えばシアン化銀を主成分とした銀めっき液を挙げることができる。実際の工程では、各工程間で必要に応じ適宜水洗工程を加える。また、上記工程の途中でパターニング工程を介在させることにより、リードフレーム本体１１の一部のみにめっき層１２を形成しても良い。
このようにして、図１乃至図４に示すリードフレーム１０が得られる（図１０（ｆ））。
続いて、リードフレーム１０に対して樹脂材料を射出成形することにより、リードフレーム１０に反射樹脂２３を形成する。これにより、反射樹脂２３とリードフレーム１０とが一体に結合され、樹脂付リードフレーム３０（図５乃至図８参照）が得られる（図１０（ｇ））。
以下、射出成形法を用いてリードフレーム１０上に反射樹脂２３を形成する際の作用について、図１１および図１２を用いて更に説明する。
まず、リードフレーム１０を、射出成形機（図示せず）に取り付けられた第１金型３５Ａと第２金型３５Ｂとの間に装着する。このとき、リードフレーム１０は、ダイパッド２５およびリード部２６の短手方向ＤＳが、それぞれ樹脂流入方向Ｄ１に対して直交する方向（Ｘ方向）を向くように配置される。次に、図１１に示すように、第１金型３５Ａおよび第２金型３５Ｂが閉じられる。このとき、第２金型３５Ｂがリードフレーム１０の表面に接触する。なお、図１１は、ダイパッド２５およびリード部２６の長手方向ＤＬ（Ｙ方向）に沿って切断した断面を示している。
図１１に示すように、第２金型３５Ｂ内には、各反射樹脂２３の形状に対応する空間３５ａが形成されている。また、第１金型３５Ａと第２金型３５Ｂの間には、溶融した樹脂材料（反射樹脂２３）を供給するためのゲート（樹脂流入部）７３が設けられている（図１２参照）。
続いて、射出成形機のノズル（図示せず）から溶融した樹脂材料（反射樹脂２３）が射出され、この樹脂材料は、図示しないスプルー、ランナー７２及びゲート７３を順次介して第１金型３５Ａと第２金型３５Ｂとの間に流し込まれる。
この間、図１２に示すように、樹脂材料は、ランナー７２によって順次分岐され、ゲート７３から各単位リードフレーム１０ａに対して、それぞれＹ方向プラス側およびＹ方向マイナス側から流入する。
なお、樹脂材料は、ランナー７２によって順次分岐され、ゲート７３から各単位リードフレーム１０ａに対して、Ｙ方向プラス側またはＹ方向マイナス側のいずれか一方から流入しても良い。ＳＯＮパッケージの組立において、複数のチップを一括封止するＭＡＰ（Molded Array Packaging）方式が用いられるＬＥＤ用リードフレームにおいては、薄いメッシュ形状に樹脂材料を流入させる必要が有る。このため、樹脂材料を完全充填させるために、樹脂流入を例えば、５００ｃｃ／ｓｅｃ以上の高速かつ２００ＭＰａ以上の高圧で行う必要があり、ダイパッド２５およびリード部２６の変形が発生しやすい。これに対して本実施の形態では、ダイパッド２５およびリード部２６の変形を抑制することができるため、ゲート７３を片側のみに配置することが可能である。これにより、樹脂材料が合流する合流点でエアを巻き込むことによる未充填、ウェルドラインの発生、さらにＬＥＤパッケージ２０の組立時に熱工程で変形が発生する要因となる成形ひずみといった不具合を抑えることができ、非常に有用である。
このようにしてゲート７３から高圧で流入した溶融樹脂材料は、各単位リードフレーム１０ａのダイパッド２５およびリード部２６のうち、相対的に面積の狭いゲート側端面４５に衝突する。その後、樹脂材料は、ゲート側端面４５から分岐して長手方向端面４６に沿って流動する。このため、樹脂材料が相対的に面積の広い長手方向端面４６に衝突する場合と比較して、樹脂材料によってダイパッド２５およびリード部２６に加わる衝撃が軽減される。この結果、ダイパッド２５およびリード部２６が樹脂材料によって押し上げられて、図１１の矢印Ｒ方向に回転変形する不具合を防止することができる。
また、ゲート７３から高圧で流入した樹脂材料は、ダイパッド２５およびリード部２６の表面側縁部４７と裏面側縁部４８との間に形成された傾斜壁面４９を上昇するように流動する（図１１の矢印Ａ参照）。これにより、ダイパッド２５およびリード部２６が樹脂材料によって押し上げられて、図１１の矢印Ｒ方向に回転変形する不具合をより確実に防止することができる。
その後、樹脂材料は、反射樹脂２３の形状に対応する第２金型３５Ｂの空間３５ａ内を充填しながら流動する。樹脂材料が各単位リードフレーム１０ａに対応する全ての空間３５ａに充填された後、射出成形機のノズルから供給される樹脂材料の圧力を高め、空間３５ａ内の樹脂材料を加圧（保圧）する。次いで、第１金型３５Ａおよび第２金型３５Ｂ内で樹脂材料が冷却されて固化する。その後、第１金型３５Ａおよび第２金型３５Ｂが開放され、反射樹脂２３が形成されたリードフレーム１０が第１金型３５Ａおよび第２金型３５Ｂ内から取り出される。
このようにして、反射樹脂２３とリードフレーム１０とが一体に形成された樹脂付リードフレーム３０が得られる。
ＬＥＤパッケージの製造方法
次に、図９に示すＬＥＤパッケージ２０の製造方法について、図１３（ａ）−（ｅ）を用いて説明する。
まず、例えば上述した工程（図１０（ａ）−（ｇ））により、樹脂付リードフレーム３０を得る。次に、この樹脂付リードフレーム３０の各反射樹脂２３内であって、リードフレーム１０のダイパッド２５上にＬＥＤ素子２１を搭載する。この場合、はんだまたはダイボンディングペーストを用いて、ＬＥＤ素子２１をダイパッド２５上に載置して固定する（ダイアタッチ工程）（図１３（ａ））。
次に、ＬＥＤ素子２１の端子部２１ａと、ダイパッド２５およびリード部２６の表面とを、それぞれボンディングワイヤ２２によって互いに電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）（図１３（ｂ））。
その後、反射樹脂２３の凹部２３ａ内に封止樹脂２４を充填し、封止樹脂２４によりＬＥＤ素子２１とボンディングワイヤ２２とを封止する（図１３（ｃ））。
次に、反射樹脂２３およびリードフレーム１０のうち、各単位リードフレーム１０ａ間に位置する部分を切断することにより、反射樹脂２３およびリードフレーム１０をＬＥＤ素子２１毎に分離する（ダイシング工程）（図１３（ｄ））。この際、まずリードフレーム１０をダイシングテープ３７上に載置して固定し、その後、例えばダイヤモンド砥石等からなるブレード３８によって、各ＬＥＤ素子２１間の反射樹脂２３、ならびにリードフレーム１０の連結部５２を切断する。
このようにして、図９に示すＬＥＤパッケージ２０が得られる（図１３（ｅ））。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ダイパッド２５およびリード部２６の短手方向ＤＳは、樹脂流入方向Ｄ１に対して直交している。このため、ダイパッド２５およびリード部２６の長手方向ＤＬが樹脂流入方向Ｄ１に対して直交する場合と比較して、ゲート７３から高圧で流入した樹脂材料によってダイパッド２５およびリード部２６に加わる衝撃を軽減することができる。これにより、ダイパッド２５およびリード部２６が樹脂材料によって押し上げられて、回転変形する不具合を防止することができる。この結果、第１金型３５Ａ又は第２金型３５Ｂと、ダイパッド２５又はリード部２６との間に隙間が生じ、この隙間に樹脂材料が進入してバリが発生する不具合を防止することができる。
また、本実施の形態によれば、ダイパッド２５およびリード部２６のゲート側端面４５の表面側縁部４７は、裏面側縁部４８よりもゲート７３の方向の反対側（Ｙ方向マイナス側）に引っ込んでいる。このため、ゲート７３から高圧で流入した樹脂材料は、表面側縁部４７と裏面側縁部４８との間に形成された傾斜壁面４９を上昇するように進行する。これにより、ダイパッド２５およびリード部２６が樹脂材料によって押し上げられて回転変形する不具合をより確実に防止することができる。
なお、上記実施の形態では、ダイパッド２５の長手方向およびリード部２６の長手方向が、ともに樹脂流入方向Ｄ１に対して直交する場合を例にとって説明した。しかしながら、必ずしも、ダイパッド２５の短手方向ＤＳおよびリード部２６の短手方向ＤＳの両方が、樹脂流入方向Ｄ１に対して直交していなくてもよい。とりわけ、面積が狭く細長い形状を有するリード部２６の短手方向ＤＳのみが、樹脂流入方向Ｄ１に対して直交していても良い。この場合、樹脂材料によって押し上げられやすい形状をもつリード部２６が回転変形する不具合を効果的に防止することができる。
また、上記実施の形態においては、リードフレーム本体１１にめっき層１２を形成した後、めっき層１２上に反射樹脂２３を形成する場合を例にとって説明した（図１０（ｆ）−（ｇ）参照）。しかしながら、これに限らず、まずリードフレーム１０のリードフレーム本体１１に反射樹脂２３を設け、その後、リードフレーム１０のうち、反射樹脂２３が設けられていない領域を覆うようにめっき層１２を設けても良い。
さらに、上記実施の形態では、ダイパッド２５およびリード部２６は、それぞれ略矩形形状である場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、ダイパッド２５およびリード部２６は、平面から見て部分的に凹凸を有する形状等、矩形形状以外の形状を有していても良い。
また、図１４に示すように、ダイパッド２５およびリード部２６の少なくとも一方の、ゲート７３側に位置するコーナー部６１に、平面から見て樹脂流入方向Ｄ１に対して傾斜する傾斜部６２が設けられても良い。この場合、傾斜部６２の形状は、図１４に示すように平面から見て直線的であっても良く、あるいは湾曲した曲線であっても良い。傾斜部６２を設けたことにより、ゲート７３から高圧で流入した樹脂材料を、より効果的にゲート側端面４５から分岐させ、長手方向端面４６に沿うように流動させることができる。これにより、ダイパッド２５およびリード部２６が樹脂材料によって押し上げられて、回転変形する不具合をより確実に防止することができる。とりわけ、コーナー部６１の近傍が捲り上げられて変形する不具合を効果的に防止することができる。
１０ リードフレーム
１０ａ 単位リードフレーム
２０ ＬＥＤパッケージ
２１ ＬＥＤ素子
２２ ボンディングワイヤ（導電部）
２３ 反射樹脂
２４ 封止樹脂
２５ ダイパッド（第１金属部分）
２６ リード部（第２金属部分）
３０ 樹脂付リードフレーム
４５ ゲート側端面（側端面、樹脂流入部側端面）
４６ 長手方向端面
４７ 表面側縁部
４８ 裏面側縁部
４９ 傾斜壁面
７３ ゲート（樹脂流入部）

Claims (11)

  1. ＬＥＤ素子搭載用樹脂付リードフレームにおいて、
    リードフレームと、
    前記リードフレームに設けられ、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成された反射樹脂とを備え、
    前記リードフレームは、
    第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、
    前記反射樹脂は、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分を取り囲んで形成され、
    前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有し、
    当該一方の金属部分の前記短手方向は、前記樹脂流入部から前記樹脂材料を流入する樹脂流入方向に対して直交することを特徴とする樹脂付リードフレーム。
  2. 前記第２金属部分は、前記第１金属部分よりも面積が狭く、前記一方の金属部分は、前記第２金属部分であることを特徴とする請求項１記載の樹脂付リードフレーム。
  3. 前記一方の金属部分は、前記樹脂流入部側を向くとともに表面側縁部と裏面側縁部とを有する側端面を有し、前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも前記樹脂流入部方向の反対側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂付リードフレーム。
  4. 前記側端面の前記裏面側縁部は、前記反射樹脂内に埋設されており、前記側端面の前記表面側縁部は、前記反射樹脂から露出していることを特徴とする請求項３記載の樹脂付リードフレーム。
  5. 前記一方の金属部分のうち、前記樹脂流入部側に位置するコーナー部に、平面から見て前記樹脂流入方向に対して傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の樹脂付リードフレーム。
  6. ＬＥＤ素子搭載用樹脂付リードフレームにおいて、
    リードフレームと、
    前記リードフレームに設けられ、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成された反射樹脂とを備え、
    前記リードフレームは、
    第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、
    前記反射樹脂は、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分を取り囲んで形成され、
    前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、前記樹脂流入部側を向くとともに表面側縁部と裏面側縁部とを有する側端面を有し、前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも前記樹脂流入部方向の反対側に引っ込んでいることを特徴とする樹脂付リードフレーム。
  7. リードフレームにおいて、
    第１金属部分と、
    前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、
    前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有し、
    当該一方の金属部分は、表面側縁部と裏面側縁部とを有するとともに前記短手方向に沿って延びる側端面を有し、
    前記側端面の前記表面側縁部は、前記側端面の前記裏面側縁部よりも内側に引っ込んでいることを特徴とするリードフレーム。
  8. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の樹脂付リードフレーム用のリードフレーム。
  9. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の樹脂付リードフレームを用いて作製されたＬＥＤパッケージにおいて、
    第１金属部分と、
    前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分と、
    前記第１金属部分に載置されたＬＥＤ素子と、
    前記ＬＥＤ素子と前記第１金属部分又は前記第２金属部分とを電気的に接続する導電部と、
    前記ＬＥＤ素子を取り囲むように設けられた反射樹脂と、
    前記ＬＥＤ素子と前記導電部とを封止する封止樹脂とを備えたことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
  10. 樹脂付リードフレームの製造方法において、
    第１金属部分と、前記第１金属部分から離間して設けられた第２金属部分とを有し、前記リードフレームの前記第１金属部分および前記第２金属部分のうち少なくとも一方の金属部分は、長手方向と前記長手方向に直交する短手方向とを有する、リードフレームを準備する工程と、
    前記リードフレームに反射樹脂を設ける工程とを備え、
    前記リードフレームに反射樹脂を設ける工程において、前記反射樹脂は、樹脂流入部から樹脂材料を流入させることによって形成され、
    前記一方の金属部分の前記短手方向は、前記樹脂流入部から前記樹脂材料を流入する樹脂流入方向に対して直交することを特徴とする樹脂付リードフレームの製造方法。
  11. ＬＥＤパッケージの製造方法において、
    請求項１０記載の樹脂付リードフレームの製造方法により樹脂付リードフレームを作製する工程と、
    前記樹脂付リードフレームの前記第１金属部分にＬＥＤ素子を搭載する工程と、
    前記ＬＥＤ素子と前記樹脂付リードフレームの前記第２金属部分とを導電部により接続する工程と、
    前記ＬＥＤ素子および前記導電部を封止樹脂によって封止する工程とを備えたことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
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JP2020027827A (ja) * 2018-08-09 2020-02-20 日亜化学工業株式会社 発光装置

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