JP2016025240A - 射出成形用金型、成形装置、樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法 - Google Patents

射出成形用金型、成形装置、樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法 Download PDF

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康弘 甲斐田
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亮 篠本
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留依 三原
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Abstract

【課題】リードフレームに樹脂を効率よく均一に充填することができる射出成形用金型、成形装置、樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法を提供する。【解決手段】射出成形用の金型(120)は、枠体F内にリードフレーム10が多面付けされたリードフレームの多面付け体MSに樹脂を充填し樹脂層20を形成するものであり、ノズル部130から射出された樹脂を金型内に流入させるスプルー部Uと、スプルー部Uから流入した樹脂を、分岐する複数のランナー部V1〜V8と、ランナー部V1〜V8によって分岐された樹脂を、複数箇所から個別にリードフレームの多面付け体MSへ充填するスプルーランナー部W1〜W8とを備え、ランナー部V1〜V8は、一点において分岐されており、それぞれの流路長が同じ長さであり、また、平面視において隣り合うランナー部同士との角度θがそれぞれ等角度であることを特徴とする。【選択図】図9

Description

本発明は、リードフレームに樹脂層を成形する射出成形用金型、成形装置、樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法に関するものである。
従来、LED素子等の光半導体素子は、電気的に絶縁され、周囲に樹脂層を設けた複数の端子部を有するリードフレームに固定され、その上部を透明樹脂層により封止され、光半導体装置として照明装置等の基板に実装されていた(例えば、特許文献1)。
このような光半導体装置は、多面付けされたリードフレーム(リードフレームの多面付け体)に樹脂層を形成して樹脂付きリードフレームの多面付け体を作製し、光半導体素子を電気的に接続し、透明樹脂層を形成した後に、パッケージ単位に切断することによって同時に複数製造される。
ここで、この樹脂付きリードフレームの多面付け体は、金型内にリードフレームの多面付け体が配置され、射出成形により樹脂がリードフレームの外周等に充填されることによって製造されている。
従来この射出成形により樹脂付きリードフレームの多面付け体を製造する場合、多面付けされた個々のリードフレームに隙間なく樹脂を充填するために、多面付け体の外周端から樹脂を充填しているが、多面付けされたリードフレームのうち、ゲートから離れた位置のリードフレームへの樹脂の流れが不均一になってしまう場合があった。
このように樹脂の流れが不均一であると、リードフレームの多面付け体に形成される樹脂層が、部分的に不完全になるような樹脂ムラを生じさせてしまったり、樹脂の充填時間が長くなり製造効率が低下してしまったりする要因となる場合があった。
特開2011−151069号公報
本発明の課題は、リードフレームに樹脂を効率よく均一に充填することができる射出成形用金型、成形装置、樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
第1の発明は、枠体(F)内にリードフレーム(10)が多面付けされたリードフレームの多面付け体(MS)に樹脂を充填し樹脂層(20)を形成する射出成形用金型(120)において、ノズル部(130)から射出された樹脂を金型内に流入させるスプルー部(U)と、前記スプルー部から流入した樹脂を、分岐する複数のランナー部(V1〜V8)と、前記ランナー部によって分岐された樹脂を、複数箇所から個別に前記リードフレームの多面付け体へ充填するスプルーランナー部(W1〜W8)とを備え、前記ランナー部は、一点において分岐されており、それぞれの流路長が同じ長さであり、また、平面視において隣り合うランナー部同士との角度(θ)がそれぞれ等角度であること、を特徴とする射出成形用金型である。
第2の発明は、第1の発明の射出成形用金型(120)において、前記スプルーランナー部は、前記リードフレームの多面付け体(MS)の外周端側から樹脂を充填すること、を特徴とする射出成形用金型である。
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明の射出成形用金型(120)において、複数の前記スプルーランナー部(V)のうち少なくとも一つは、その流路が曲線状に形成されていること、を特徴とする射出成形用金型である。
第4の発明は、第3の発明の射出成形用金型(120)において、前記スプルーランナー部(V)は、その流路の中間点(E)に対して回転対称に形成されていること、を特徴とする射出成形用金型である。
第5の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの射出成形用金型(120)において、前記スプルーランナー部(V)は、その流路内に、流動する樹脂を溜める樹脂溜部(K)を有すること、を特徴とする射出成形用金型である。
第6の発明は、第1の発明から第5の発明のいずれかの射出成形用金型(120)と、前記射出成形用金型の前記スプルー部(U)に樹脂を射出するノズル部(130)と、を備える成形装置(110)である。
第7の発明は、枠体(F)内にリードフレーム(10)が多面付けされたリードフレームの多面付け体(MS)に樹脂を充填して、樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)を製造する樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法であって、ノズル部(130)から射出された樹脂を、複数に分岐して、個別に前記リードフレームの多面付け体へ充填する樹脂充填工程を備え、前記樹脂充填工程は、分岐した樹脂の前記リードフレームの多面付け体までの流路長がそれぞれ同じ長さであり、また、分岐した樹脂の流路と、それに隣接する樹脂の流路とのなす角度がそれぞれ等角度であること、を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法である。
第8の発明は、請求項7に記載の樹脂付きリードフレームの多面付け体(R)の製造方法において、前記樹脂充填工程は、前記リードフレームの多面付け体(MS)の外周端側から樹脂を充填すること、を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法である
本発明によれば、リードフレームの多面付け体に樹脂を効率よく均一に充填することができる。
実施形態の光半導体装置の全体構成を示す図である。 実施形態のリードフレームの多面付け体の全体図である。 実施形態のリードフレームの多面付け体の詳細を説明する図である。 実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体の全体図である。 実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体の詳細を説明する図である。 実施形態のリードフレームの製造過程を説明する図である。 実施形態の光半導体装置の製造過程を説明する図である。 実施形態の光半導体装置の多面付け体を示す図である。 樹脂付きリードフレームの多面付け体を製造する金型及びその製造工程を説明する図である。 ゲート樹脂部の除去前の樹脂付きリードフレームの多面付け体を示す図である。 ランナー部の他の形態を説明する図である。 ランナー部に設けられる樹脂溜部を説明する図である。
(実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態の光半導体装置1の全体構成を示す図である。
図1(a)、図1(b)、図1(c)は、それぞれ、光半導体装置1の平面図、側面図、裏面図を示す。図1(d)は、図1(a)のd−d断面図を示す。
図2は、実施形態のリードフレームの多面付け体MSの平面図である。
図3は、実施形態のリードフレームの多面付け体MSの詳細を説明する図である。図3(a)は、リードフレームの多面付け体MSの平面図を示し、図2のa部詳細図である。図3(b)は、リードフレームの多面付け体MSの裏面図を示し、図3(c)、図3(d)は、それぞれ図3(a)のc−c断面図、d−d断面図を示す。
図4は、実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの全体図である。図4(a)、図4(b)、図4(c)は、それぞれ、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの平面図、裏面図、側面図を示す。
図5は、実施形態の樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの詳細を説明する図である。図5(a)は、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの平面図を示し、図4(a)のa部詳細図を示す。図5(b)は、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの裏面図を示し、図5(c)、図5(d)は、それぞれ図5(a)のc−c断面図と、d−d断面図を示す。
各図において、光半導体装置(リードフレーム)の平面図における端子部11、12配列方向をX方向とし、各端子部の幅方向をY方向とし、端子部の厚み方向(XY平面に直交する方向)をZ方向とする。また、リードフレーム等のLED素子が配置される側(+Z側)の面を表面とし、−Z側の面を裏面とする。
光半導体装置1は、外部機器等の基板に取り付けられることによって、実装したLED素子2が発光する照明装置である。光半導体装置1は、図1に示すように、LED素子2(光半導体素子)、リードフレーム10、光反射樹脂層20(樹脂層)、透明樹脂層30を備える。
光半導体装置1は、多面付けされたリードフレーム10(リードフレームの多面付け体MS、図2参照)に光反射樹脂層20を形成して樹脂付きリードフレームの多面付け体R(図4参照)を作製し、LED素子2を電気的に接続し、透明樹脂層30を形成して、パッケージ単位に切断(ダイシング)することによって製造される(詳細は後述する)。
LED素子2は、発光層として一般に用いられるLED(発光ダイオード)の素子であり、例えば、GaP、GaAs、GaAlAs、GaAsP、AlInGaP等の化合物半導体単結晶、又は、InGaN等の各種GaN系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。
リードフレーム10は、一対の端子部、すなわち、LED素子2が載置、接続される端子部11と、ボンディングワイヤ2aを介してLED素子2に接続される端子部12とから構成される。
端子部11、12は、それぞれ導電性のある材料、例えば、銅、銅合金、42合金(Ni40.5%〜43%のFe合金)等により形成されており、本実施形態では、熱伝導及び強度の観点から銅合金から形成されている。
端子部11、12は、図3に示すように、互いに対向する辺の間に空隙部Sが形成されており、電気的に独立している。端子部11、12は、1枚の金属基板(銅版)をプレス又はエッチング加工することにより形成されるため、両者の厚みは同等である。
端子部11は、図1に示すように、その表面にLED素子2が載置、接続されるLED端子面11aが形成され、また、その裏面に外部機器に実装される外部端子面11bが形成される、いわゆるダイパッドを構成する。端子部11は、LED素子2が載置されるため、端子部12に比べ、その外形が大きく形成されている。
端子部12は、その表面にLED素子2のボンディングワイヤ2aが接続されるLED端子面12aが形成され、また、その裏面に外部機器に実装される外部端子面12bが形成される、いわゆるリード側端子部を構成する。
端子部11、12は、その表面及び裏面にめっき層Cが形成されており(図6(e)参照)、表面側のめっき層Cは、LED素子2の発する光を反射する反射層としての機能を有し、裏面側のめっき層Cは、外部機器に実装されるときの半田の溶着性を高める機能を有する。なお、図1〜図5等において、めっき層Cの図示は省略している。
端子部11、12は、図3に示すように、それぞれの裏面側の外周部に、厚みの薄くなる凹部Mが設けられている。
凹部Mは、リードフレーム10の裏面側から見て、各端子部11、12の外周部に形成された窪みであり、その窪みの厚みは、端子部11、12の厚みの1/3〜2/3程度に形成されている。
リードフレーム10は、端子部11、12の周囲や、端子部11、12間の空隙部S等に、光反射樹脂層20を形成する樹脂が充填される場合に、図5に示すように、凹部Mにも樹脂が充填され、光反射樹脂層20と各端子部11、12との接触面積を大きくしている。また、厚み(Z)方向において、リードフレーム10と光反射樹脂層20とを交互に構成することができる。これにより、凹部Mは、光反射樹脂層20が、平面方向(X方向、Y方向)及び厚み方向において、リードフレーム10から剥離してしまうのを抑制することができる。
連結部13は、枠体F内に多面付けされた各リードフレーム10の端子部11、12を、隣接する他のリードフレーム10の端子部や、枠体Fに連結している。連結部13は、多面付けされた各リードフレーム10上にLED素子2等が搭載され、光半導体装置の多面付け体(図8参照)が形成された場合に、リードフレーム10を形成する外形線(図3、図8中の破線)でダイシング(切断)される。
連結部13は、端子部11、12を形成する各辺のうち、端子部11、12が対向する辺を除いた辺に形成されている。
具体的には、連結部13aは、図3(a)に示すように、端子部12の右(+X)側の辺と、右側に隣接する他のリードフレーム10の端子部11の左(−X)側の辺とを接続し、また、端子部11の左側の辺と、左側に隣接する他のリードフレーム10の端子部12の右側の辺とを接続している。枠体Fに隣接する端子部11、12に対しては、連結部13aは、端子部11の左側の辺又は端子部12の右側の辺と、枠体Fとを接続している。
連結部13bは、端子部11の上(+Y)側の辺と、上側に隣接する他のリードフレーム10の端子部11の下(−Y)側の辺とを接続し、また、端子部11の下側の辺と、下側に隣接する他のリードフレーム10の端子部11の上側の辺とを接続する。枠体Fに隣接する端子部11に対しては、連結部13bは、端子部11の上側又は下側の辺と、枠体Fとを接続している。
連結部13cは、端子部12の上側の辺と、上側に隣接する他のリードフレーム10の端子部12の下側の辺とを接続し、また、端子部12の下側の辺と、下側に隣接する他のリードフレーム10の端子部12の上側の辺とを接続する。枠体Fに隣接する端子部12に対しては、連結部13cは、端子部12の上側又は下側の辺と、枠体Fとを接続している。
連結部13dは、端子部11及び端子部12間の空隙部Sの延長上を横切るようにして形成される。ここで、空隙部Sの延長上とは、空隙部Sを上下(Y)方向に延長させた領域をいう。本実施形態では、連結部13dは、一の端子部(12、11)と、その端子部の空隙部Sを挟んだ対向する側に位置し、上又は下に隣接する他のリードフレームの端子部(11、12)とを連結するために、端子部11の上側の辺及び端子部12の下側の辺に対して、傾斜(例えば、45度)した形状に形成される。
具体的には、連結部13dは、端子部12の上側の辺と、上側に隣接する他のリードフレーム10の端子部11の下側の辺とを接続し、また、端子部11の下側の辺と、下側に隣接する他のリードフレーム10の端子部12の上側の辺とを接続する。また、枠体Fに隣接する端子部11、12に対しては、連結部13dは、端子部12の上側の辺又は端子部11の下側の辺と、枠体Fとを接続している。
連結部13dが設けられることによって、リードフレームの多面付け体MSは、光反射樹脂層20を形成する工程において、端子部11と端子部12との間隔がずれたり、各端子部11、12が枠体Fに対して捩れたりするのを抑制することができる。また、連結部13dは、光半導体装置1の空隙部Sの強度を向上させることができ、空隙部Sにおいて破損してしまうのを抑制することができる。
なお、端子部11、12は、連結部13によって、隣り合う他のリードフレーム10の端子部11、12と電気的に導通されるが、光半導体装置1の多面付け体を形成した後に、光半導体装置1(リードフレーム10)の外形(図3(a)の破線)に合わせて各連結部13を切断(ダイシング)することによって絶縁される。また、個片化された場合に、各々の個片を同じ形状にすることができる。
連結部13は、図3(b)、図3(c)に示すように、端子部11、12の厚みよりも薄く、かつ、その表面が端子部11、12の表面と同一平面内に形成されている。具体的には、連結部13は、その裏面が、各端子部11、12の凹部Mの底面(窪んだ部分)と略同一面内に形成されている。これにより、光反射樹脂層20の樹脂が充填された場合に、図5(b)〜図5(d)に示すように、連結部13の裏面にも樹脂が流れ込み、光反射樹脂層20がリードフレーム10から剥離してしまうのを抑制することができる。
また、光反射樹脂層20が形成されたリードフレーム10の裏面には、図5(b)に示すように、矩形状の外部端子面11b、12bが表出することとなり、光半導体装置1の外観を向上させることができることに加え、半田で基板に実装する場合に、基板側への半田印刷を容易にしたり、半田を均一に塗布したり、リフロー後に半田内へのボイドの発生を抑制したりすることができる。また、光半導体装置1の面内(XY平面内)の中心線に対して線対称であることから、熱応力等に対する信頼性を向上させることができる。
リードフレームの多面付け体MSは、上述のリードフレーム10を枠体F内に多面付けしたものをいう。本実施形態では、図2及び図3に示すように、縦横に複数個、連結部13によって連結されたリードフレーム10の集合体Pを、複数組(本実施形態では4組、P1〜P4)、左右方向に配列させて枠体F内に形成したものである。
枠体Fは、リードフレーム10の集合体P毎に、リードフレーム10を固定する部材であり、その外形が矩形状に形成される。なお、枠体Fは、1枚の金属基板をプレス加工又はエッチング加工することによってリードフレームとともに形成されるので、その厚みが各端子部の厚みと同等である。
光反射樹脂層20は、図4及び図5に示すように、フレーム樹脂部20aと、リフレクタ樹脂部20bとから構成される。
フレーム樹脂部20aは、端子部11、12の外周側面(リードフレーム10の外周及び空隙部S)だけでなく、各端子部に設けられた凹部Mや、連結部13の裏面にも形成される。フレーム樹脂部20aは、リードフレーム10の厚みとほぼ同等の厚みに形成されている。
リフレクタ樹脂部20bは、リードフレーム10の表面側(リードフレーム10のLED素子2が接続される側)に突出するように形成され、リードフレーム10に接続されるLED素子2から発光する光の方向等を制御するリフレクタを構成する。このリフレクタ樹脂部20bは、端子部11、12のLED端子面11a、12aを囲むようにして、リードフレーム10の表面側に突出しており、LED端子面11aに接続されるLED素子2から発光する光を反射させて、光半導体装置1から光を効率よく照射させる。
リフレクタ樹脂部20bは、リードフレーム10の多面付け体MSの状態において、その外形が、枠体Fの内周縁に沿うようにして形成されており、その厚み(高さ)寸法が、LED端子面11aに接続されるLED素子2の厚み寸法よりも大きい寸法で形成される。リフレクタ樹脂部20bは、端子部11、12の外周縁に形成されたフレーム樹脂部20aの表面に形成されており、フレーム樹脂部20aと結合している。
光反射樹脂層20は、リードフレーム10に載置されるLED素子2の発する光を反射させるために、光反射特性を有する熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂が用いられる。
光反射樹脂層20を形成する樹脂は、樹脂充填に関しては、樹脂形成時には流動性が高いことが、端子部との接着性に関しては、分子内に反応基を導入しやすいためにリードフレームとの化学接着性を得られることが必要なため、熱硬化性樹脂が望ましい。
例えば、熱可塑性樹脂としては、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、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、ポリオレフィン等を用いることができる。
また、熱硬化性樹脂としては、シリコーン、エポキシ、ポリエーテルイミド、ポリウレタン及びポリブチレンアクリレート等を用いることができる。
さらに、これらの樹脂中に光反射材として、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素のうちいずれかを添加することによって、光の反射率を増大させることができる。
また、ポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂や、アリル基を有する熱可塑性樹脂、複数のアリル基を有する化合物を添加した樹脂を成形した後に、電子線を照射することで架橋させる方法を用いた、いわゆる電子線硬化樹脂を用いてもよい。
透明樹脂層30は、リードフレーム10上に載置されたLED素子2を保護するとともに、発光したLED素子2の光を外部に透過させるために設けられた透明又は略透明に形成された樹脂層である。透明樹脂層30は、光反射樹脂層20のリフレクタ樹脂部20bによって囲まれたLED端子面11a、12a上に形成される。
透明樹脂層30は、光の取り出し効率を向上させるために、LED素子2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。例えば、耐熱性、耐光性、及び機械的強度が高いという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できる。特に、LED素子2に高輝度LED素子を用いる場合、透明樹脂層30は、強い光にさらされるため、高い耐光性を有するシリコーン樹脂からなることが好ましい。また、波長変換用の蛍光体を使用してもよく、透明樹脂に分散させてもよい。
次に、リードフレーム10の製造方法について説明する。
図6は、実施形態のリードフレーム10の製造過程を説明する図である。
図6(a)は、レジストパターンを形成した金属基板100を示す平面図と、その平面図のa−a断面図とを示す。図6(b)は、エッチング加工されている金属基板100を示す図である。図6(c)は、エッチング加工後の金属基板100を示す図である。図6(d)は、レジストパターンが除去された金属基板100を示す図である。図6(e)は、めっき処理が施された金属基板100を示す図である。
なお、図6においては、1つのリードフレーム10の製造過程について図示するが、実際には、1枚の金属基板100からリードフレームの多面付け体MSが製造される。
リードフレーム10の製造において、金属基板100を加工してリードフレーム10を形成するが、その加工は、プレス加工でも良いが、薄肉部を形成しやすいエッチング処理が望ましい。以下にエッチング処理によるリードフレーム10の製造方法について説明する。
まず、平板状の金属基板100を用意し、図6(a)に示すように、その表面及び裏面のエッチング加工を施さない部分にレジストパターン40a、40bを形成する。なお、レジストパターン40a、40bの材料及び形成方法は、エッチング用レジストとして従来公知の技術を用いる。
次に、図6(b)に示すように、レジストパターン40a、40bを耐エッチング膜として、金属基板100に腐食液でエッチング処理を施す。腐食液は、使用する金属基板100の材質に応じて適宜選択することができる。本実施形態では、金属基板100として銅板を使用しているため、塩化第二鉄水溶液を使用し、金属基板100の両面からスプレーエッチングすることができる。
ここで、リードフレーム10には、端子部11、12の外周部や、各端子部11、12間の空隙部Sのように貫通した空間と、凹部Mや、連結部13の裏面のように貫通せずに厚みが薄くなった窪んだ空間とが存在する(図3参照)。本実施形態では、金属基板100の板厚の半分程度までをエッチング加工する、いわゆるハーフエッチング処理を行う。
端子部11、12の外周部や、空隙部Sに対しては、金属基板100の両面にレジストパターンを形成しないようにし、金属基板100の両面からハーフエッチング処理をして、貫通した空間を形成する。また、凹部Mや、連結部13の裏面に対しては、厚みが薄くなる側とは反対側の面にのみレジストパターンを形成して、レジストパターンがない面のみをハーフエッチング処理をして、窪んだ空間を形成する。
エッチング処理により金属基板100には、図6(c)に示すように、凹部Mが形成された端子部11、12から構成されるリードフレーム10が形成される。
次に、図6(d)に示すように、金属基板100(リードフレーム10)からレジストパターン40を除去する。
そして、図6(e)に示すように、リードフレーム10が形成された金属基板100にめっき処理を行い、端子部11、12にめっき層Cを形成する。めっき処理は、例えば、シアン化銀を主成分とした銀めっき液を用いた電界めっきを施すことにより行われる。
なお、めっき層Cを形成する前に、例えば、電解脱脂工程、酸洗工程、銅ストライク工程を適宜選択し、その後、電解めっき工程を経てめっき層Cを形成してもよい。
以上により、リードフレーム10が、図2及び図3に示すように、枠体Fに多面付けされた状態で製造される(リードフレームの多面付け体MS)。
次に、光半導体装置1の製造方法について説明する。
図7は、実施形態の光半導体装置1の製造過程を説明する図である。
図7(a)は、光反射樹脂層20が形成されたリードフレーム10の断面図であり、図7(b)は、LED素子2が電気的に接続されたリードフレーム10の断面図を示す。図7(c)は、透明樹脂層30が形成されたリードフレーム10の断面図を示す。図7(d)は、ダイシングにより個片化された光半導体装置1の断面図を示す。
図8は、実施形態の光半導体装置の多面付け体を示す図である。
なお、図7においては、1台の光半導体装置1の製造過程について図示するが、実際には、1枚の金属基板100から複数の光半導体装置1が製造されるものとする。また、図7(a)〜(d)は、それぞれ図6(a)の断面図に基づくものである。
図7(a)に示すように、金属基板100上にエッチング加工により形成されたリードフレーム10の外周等に上述の光反射特性を有する樹脂を充填し、光反射樹脂層20を形成する。光反射樹脂層20は、射出成形用金型にリードフレーム10(リードフレームの多面付け体MS)をインサートし、樹脂を注入する方法によって形成される(詳細は後述する)。このとき、樹脂は、各端子部11、12の外周側(リードフレームの多面付け体の外周端側)から凹部Mや、連結部13の裏面へと流れ込み、フレーム樹脂部20aが形成されるとともに、リフレクタ樹脂部20bが表面側に形成され、リードフレーム10と接合する。ここで、リードフレームの多面付け体の外周端側とは、複数のリードフレームを囲むようにして多面付けした枠体Fの端縁部側をいい、本実施形態では、樹脂は、枠体FのY方向の両端縁部(+Y側端縁部及び−Y側端縁部)側から充填される(図9参照)。
以上により、図4及び図5に示す樹脂付きのリードフレームの多面付け体Rが形成される。
次に、図7(b)に示すように、端子部11のLED端子面11aに、ダイアタッチペーストや半田等の放熱性接着剤を介してLED素子2を載置し、また、端子部12のLED端子面12aに、ボンディングワイヤ2aを介してLED素子2を電気的に接続する。ここで、LED素子2とボンディングワイヤ2aは複数あってもよく、一つのLED素子2に複数のボンディングワイヤ2aが接続されてもよく、ボンディングワイヤ2aをダイパッドに接続させてもよい。また、LED素子2を載置面で電気的に接続してもよい。ここで、ボンディングワイヤ2aは、例えば、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)等の導電性の良い材料からなる。
そして、図7(c)に示すように、リードフレームの多面付け体MSの表面にLED素子2を覆うようにして透明樹脂層30を形成する。
透明樹脂層30は平坦な形状のほかレンズ形状、屈折率勾配等、光学的な機能を持たせてもよい。以上により、図8に示すように、光半導体装置の多面付け体が製造される。
最後に、図7(d)に示すように、光半導体装置1の外形に合わせて、光反射樹脂層20及び透明樹脂層30とともに、リードフレーム10の連結部13を切断(ダイシング、パンチング、カッティング等)して、1パッケージに分離(個片化)された光半導体装置1(図1参照)を得る。
次に、上述の図7(a)におけるリードフレーム10に光反射樹脂層20を形成する射出成形処理に使用する成形装置について説明する。
図9は、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rを製造する金型及びその製造工程を説明する図である。図9(a)〜図9(c)は、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rが完成するまでの工程を説明する図である。図9(d)は、図9(a)のd−d断面を示す図であり、ランナープレート123の平面図を示す。
図10は、ゲート樹脂部Gの除去前の樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘を示す図である。
成形装置110は、図9(a)に示すように、金型120、ノズル部130等から構成されている。
金型120は、上から順に、ベースプレート121、ストリッパープレート122、ランナープレート123、可動側モールドベース124、イジェクタープレート125等が積層された構成を有する。
ベースプレート121は、ノズル部130から射出された樹脂をストリッパープレート122のスプルー部Uへと導くプレートであり、その表面上のノズル部130と対向する位置に、開口部が半球状に形成されたノズル孔121aが設けられている。
ストリッパープレート122は、金型を成形機の固定側プラテン(図示せず)に固定し、かつ、その表面から裏面に貫通するスプルー部Uが形成されたプレートであり、ベースプレート121のノズル孔121aを介してノズル部130から射出された樹脂を、ランナープレート123のランナー部Vへと導く。
なお、スプルー部Uは、射出成形後においてスプルー部Uに残存する樹脂を容易に取り除く観点から、下側の流路径が上側の流路径よりも大きくなるようにテーパー状に形成されている。
ランナープレート123は、複数のランナー部Vと、そのランナー部のそれぞれに接続された複数のスプルーランナー部Wとが形成され、固定側モールドベースを兼ねたプレートである。
ランナー部Vは、ランナープレート123の表面上に形成されており、スプルー部Uに対応する位置を中心にして複数本、放射状に形成された樹脂の流路溝であり、スプルー部Uから流し出される樹脂を複数に分岐する。本実施形態では、リードフレームの多面付け体MSが、図2に示すように、4つの集合体Pから形成されており、各集合体Pの幅方向(図2中のY方向)の両端側から樹脂を充填するために、ランナー部は8本設けられている。
各ランナー部V1〜V8は、各ランナー部に流れる樹脂の流動速度や流動圧力を均等にするために、図9(d)に示すように、平面視において隣り合うランナー部同士の角度θが等角度になるように形成される。本実施形態では、上述したようにランナー部が8本設けられているので、それぞれ隣り合うランナー部となす角度θが45度となる。ここで、平面視とは、ランナー部V1〜V8に流れる樹脂の進行方向に垂直な方向から見た状態をいい、本実施形態では、厚み方向からランナープレート123の表面又は裏面を見た状態(図9(d)参照)をいう。
また、各ランナー部V1〜V8は、スプルー部Uから流れてくる樹脂を同時に可動側モールドベース124へ流入させるために、それぞれの流路長及び流路径が同等になるように形成されている。
ランナー部Vは、上述したように、各流路長が等しく形成されるが、その流路長は、スプルー部Uから最も離れたスプルーランナー部W(本実施形態では、W1、W2、W7、W8)までの距離によってその最低長さが決定する。そのため、それ以外のスプルーランナー部W(W3〜W6)に接続されるランナー部V(V3〜V6)は、図9(d)に示すように、屈曲させる必要がある。
スプルーランナー部Wは、ランナー部Vのスプルー部U側とは反対側の端部に設けられた流路であり、ランナープレート123の表面側から裏面側に貫通しており、ランナー部Vに流れる樹脂を可動側モールドベース124側へと導く。本実施形態では、上述したようにランナー部V1〜V8が8本設けられているので、スプルーランナー部Wも8本(W1〜W8)設けられている。各スプルーランナー部W1〜W8は、各ランナー部V1〜V8から流れてくる樹脂を同時に可動側モールドベース124へ流入させるために、それぞれ流路長及び流路径が同等に形成されている。
各スプルーランナー部W1〜W8は、可動側モールドベース124に配置されるリードフレームの多面付け体MSの集合体Pの幅方向(図2中のY方向)の端部に対応する位置よりも外側に設けられており、これにより、リードフレームの多面付け体の外周端側から、すなわち、各集合体Pの幅方向の各端部側(図2中の+Y端部側、−Y端部側)のそれぞれから樹脂を流し込むことができる。
なお、スプルーランナー部Wは、射出成形後にランナー部V及びスプルーランナー部Wに残存する樹脂を容易に取り除く観点から、上側の流路径が下側の流路径よりも大きくなるようにテーパー状に形成されている。
可動側モールドベース124は、その表面に、リードフレームの多面付け体MSが配置され、配置されたリードフレームの多面付け体MSの周囲に樹脂が流し込まれる金型空間(キャビティ)124aが設けられたプレートである。本実施形態では、リードフレームの多面付け体MSは、その表面(光反射樹脂層20が形成される側の面)が下側を向くようにして金型空間124a内に配置され、その裏面側から樹脂が充填されることによって、光反射樹脂層20が成形される。
なお、金型空間124aは、リードフレームの多面付け体MSの幅よりも広い幅に形成され、配置されたリードフレームの多面付け体MSの幅方向(図2中のY方向)の側面側に余剰空間が設けられており、スプルーランナー部Wから流入する樹脂をリードフレームの多面付け体MSの側面を介して表面側に効率よく流している。そのため、金型空間124aから取り出された樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘には、図10に示すように、余剰空間に対応するようにして、幅方向(Y方向)の側面や枠体Fの表面上にゲート樹脂部Gが形成されることとなる。
また、この各ゲート樹脂部Gの裏面には、各スプルーランナー部W1〜W8により樹脂が充填された充填痕W1‘〜W8’が残存している。
イジェクタープレート125は、複数のイジェクターピンQが設けられたプレートであり、イジェクターピンQによって、金型空間124aから被成形体(樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘)を離型する。
イジェクターピンQは、イジェクタープレート125が可動側モールドベース124側に不図示の駆動機構により移動することによって、その先端部が、金型空間124aの底面から突出し、被成形体を金型空間124aから押し出す。イジェクターピンQは、より安定して可動側モールドベース124から被成形体を離型する観点から、複数箇所に設けられているのが望ましい。本実施形態では、イジェクターピンQは、8本設けられ、そのそれぞれが樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘の各ゲート樹脂部Gを押し出すようにしている。ここで、ゲート樹脂部Gは、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの製造後に除去されてしまう部分なので、イジェクターピンQの接触する部分にすることによって、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rの製品となる部分に傷等がついてしまうのを回避することができる。
ノズル部130は、樹脂を金型120内へ射出する噴射装置である。
次に、上述の図7(a)におけるリードフレームの多面付け体MSに光反射樹脂層20を形成する射出成形の成形工程について説明する。
まず、作業者は、図9(a)に示すように、ランナープレート123及び可動側モールドベース124間にリードフレームの多面付け体MSを配置して、金型120を閉じる(型締め)。
そして、図9(b)に示すように、ノズル部130をベースプレート121のノズル孔121aに配置して、光反射樹脂層20を形成する樹脂を金型120内に射出する。ノズル部130から射出された樹脂は、ストリッパープレート122のスプルー部Uを通過し、ランナープレート123のランナー部V1〜V8により8つに均等に分岐され、各スプルーランナー部W1〜W8を通過した上で、リードフレームの多面付け体MSが配置された金型空間124a内へと充填される(樹脂充填工程)。
金型空間124a内に適量の樹脂が充填され、所定の時間保持した後に、作業者は、図9(c)に示すように、ランナープレート123を可動側モールドベース124から開き、イジェクターピンQによって、光反射樹脂層20が形成された樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘を可動側モールドベース124から取り出す。
そして、樹脂付きリードフレームの多面付け体R‘からゲート樹脂部Gや、余分なバリ等を除去することによって、樹脂付きリードフレームの多面付け体Rが完成する。
以上より、本実施形態の射出成形用の金型120は、複数のランナー部V1〜V8のそれぞれの流路長が同じ長さに形成され、また、各ランナー部と隣り合うランナー部とがなす角度がそれぞれ等角度に形成されている。そのため、各ランナー部Vに流れる樹脂の流動速度、流動圧力を均等にし、複数箇所から同時に均等な量の樹脂を金型空間124a内に充填することができる。これにより、リードフレームの多面付け体MSの各リードフレームに対して樹脂を適正に充填させることができ、樹脂ムラのない樹脂付きリードフレームの多面付け体Rを効率よく得ることができる。
(ランナー部Vの他の形態)
次に、ランナー部Vの他の形態について説明する。
図11は、ランナー部の他の形態を説明する図である。図11(a)は、流路の中間点Eに対して回転対称に形成されたランナー部Vの形態の一例を示す図である。図11(b)は、曲線状に形成されたランナー部Vの形態の一例を示す図である。図11(c)は、スプルー部Uとスプルーランナー部Wとの距離が短い場合におけるランナー部Vの形態の一例を示す図であり、図11(d)は、スプルー部Uとスプルーランナー部Wとの距離が長い場合におけるランナー部Vの形態の一例を示す図である。図11(e)は、ランナー部Vの分岐形態の一例を示す図である。図11(f)は、ランナー部Vの別な形態を示す図である。
図12は、ランナー部に設けられる樹脂溜部を説明する図である。図12(a)〜(c)の各図は、ランナー部Vに設けられる樹脂溜部Kの形態の例を示す図である。
なお、図11及び図12の各図は、平面視におけるランナー部Vを示すものである。
ランナー部Vの形態は、図9(d)のランナー部V3〜V6に示すように、屈曲させる必要がある場合、図11(a)に示すように、スプルー部Uからスプルーランナー部Wまでの流路の中間点Eに対して回転対称であることが望ましい。ここで、ランナー部V内で流動する樹脂のうち、ランナー部Vの内壁に沿って流れる樹脂は、せん断発熱量が多いため、樹脂の速度や配向が変動してしまう。そのため、ランナー部Vを中間点Eに対して回転対象にすることにより、樹脂が左側に曲がる量と、右側に曲がる量とを均等にすることができ、樹脂の速度や配向が変動してしまうのを抑制することができる。
なお、上記効果より効果的に奏するために、ランナープレート123上に設けられる各ランナー部V1〜V8の全体の形態をスプルー部Uに対して回転対称に形成したり、ランナー部Vが形成される面内においてスプルー部U上を通過する直線に対して線対称に形成したりするようにしてもよい。
また、ランナー部Vの形態は、図9(d)のランナー部V3〜V6に示すように、屈曲させる必要がある場合、図11(b)に示すように、円弧や、長円弧等の曲線状に形成されているのが望ましく、また、その曲率半径は、なるべく大きく形成されるのが望ましい。樹脂を円滑に流動させるとともに、樹脂がランナー部V内の壁面にぶつかり、樹脂の配向が乱れてしまうのを抑制することができるからである。
さらに、ランナー部Vは、スプルー部Uからスプルーランナー部Wまでの距離が、図9(d)に示すランナー部V3〜V6のように短い場合と、ランナー部V1、V2、V7、V8のように長い場合とで、屈曲する部分の縦横比率を適宜変更するのが望ましい。例えば、スプルー部Uからスプルーランナー部Wまでの距離が短い場合、図11(c)に示すように、曲線状の曲率半径を小さくし、横幅に対する縦幅の比率を大きくするようにしてランナー部Vを形成し、また、前記距離が長い場合、図11(d)に示すように、曲線状の曲率半径を大きくし、縦幅に対する横幅の比率を大きくするようにしてランナー部Vを形成する。ここで、ランナー部Vの横幅とは、平面視において、スプルー部Uとスプルーランナー部Wとを最短距離で結ぶ直線方向の幅をいう。また、ランナー部Vの縦幅とは、スプルー部Uとスプルーランナー部Wとを最短距離で結ぶ直線方向に直交する方向の幅をいう。
これにより、各スプルーランナー部Wとスプルー部Uとの距離が相違していても、各ランナー部の流路長を同等に維持するとともに、各ランナー部V内における樹脂の屈曲回数を均等又はほぼ均等にすることができ、各ランナー部Vを流れる樹脂の配向に差異が生じてしまうのを抑制することができる。
また、各ランナー部Vは、図11(e)に示すように、スプルー部Uから直線状に分岐されているのが望ましい。これにより、各ランナー部V1〜V8における樹脂の流れを均一にすることができる。また、ランナー部Vは、図11(f)に示すように、直線状に分岐された後、曲線状に形成されるようにしてもよい。これにより、各ランナー部Vの流路長を同じにした状態で、スプルー部Uから各スプルーランナー部Wまでの距離に対応させることができる。
ランナー部Vには、図12に示すように、樹脂溜部K(コールドスラグウェル)が設けられるようにしてもよい。樹脂溜部Kは、図12の各図に示すように、ランナー部Vの流路の屈曲位置において、屈曲する流路とは別に、スプルー部U側の屈曲する前の流路の延長線上に設けられている。
これにより、ランナー部Vは、金型内で冷え固まりやすい樹脂の先頭部(フローフロント)を樹脂溜部Kに衝突させ、そこに溜めて、後に続く樹脂をスプルーランナー部W側に流動させることができる。そのため、成形された光反射樹脂層20にウェルドが形成されてしまったり、リードフレーム10の各端子部間等に樹脂が十分に充填されなくなったりしてしまうのを抑制することができる。
なお、上述のランナー部の各形態は、金型の構成や、ランナー部Vの数、スプルー部U及びスプルーランナー部W間の距離等に応じて、ランナープレート123に設けられる複数のランナー部の全部又は一部に適宜適用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
(変形形態)
(1)実施形態において、金型120のランナー部V及びスプルーランナー部Wは、それぞれ8本設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、リードフレームの多面付け体MSの形状や、集合体Pの数等に応じて適宜8本以外の数を設けるようにしてもよい。この8本以外の数にする場合においても、各ランナー部Vは隣り合うランナー部となす角度θを等角度になるように形成し、また、各ランナー部の流路長を同じ長さになるように形成することによって、複数箇所から同時に均等な量の樹脂を金型空間124a内に充填することができる。
(2)実施形態において、ランナー部Vは、ランナープレート123の表面に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、ストリッパープレート122の裏面に設けられるようにしてもよい。この場合、ランナープレート123には、スプルーランナー部Wのみが設けられる。
(3)射出成形用の金型120は、各ランナー部Vに樹脂の流量を絞る絞り弁を設けるようにしてもよい。これにより、各ランナー部Vを流れる樹脂の流量を適宜、微調整することができ、リードフレームの多面付け体MSの各リードフレームに対して樹脂をより効率よく、より適正に充填させることができる。
(4)射出成形用の金型120は、スプルーランナー部Wが、可動側モールドベース124に配置されるリードフレームの多面付け体MSの集合体Pの幅方向(図2中のY方向)の端部に対応する位置よりも外側に設けられ、集合体Pの幅方向の端部(リードフレームの多面付け体MSの外周端側)から樹脂が充填される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、スプルーランナー部をリードフレームの多面付け体MSの集合体PのX方向の端部に対応する位置に設け、集合体PのX方向の端部から樹脂が充填されるようにしてもよい。また、スプルーランナー部Wを集合体P上の複数箇所に設け、集合体Pの上側から樹脂が充填されるようにしてもよい。
1 光半導体装置
2 LED素子
10 リードフレーム
11 端子部
12 端子部
13 連結部
20 光反射樹脂層
20a フレーム樹脂部
20b リフレクタ樹脂部
30 透明樹脂層
110 成形装置
120 金型
121 ベースプレート
122 ストリッパープレート
123 ランナープレート
124 可動側モールドベース
125 イジェクタープレート
130ノズル部
F 枠体
G ゲート樹脂部
MS リードフレームの多面付け体
P 集合体
R、R‘ 樹脂付きリードフレームの多面付け体
U スプルー部
V ランナー部
W スプルーランナー部

Claims (8)

  1. 枠体内にリードフレームが多面付けされたリードフレームの多面付け体に樹脂を充填し樹脂層を形成する射出成形用金型において、
    ノズル部から射出された樹脂を金型内に流入させるスプルー部と、
    前記スプルー部から流入した樹脂を、分岐する複数のランナー部と、
    前記ランナー部によって分岐された樹脂を、複数箇所から個別に前記リードフレームの多面付け体へ充填するスプルーランナー部とを備え、
    前記ランナー部は、一点において分岐されており、それぞれの流路長が同じ長さであり、また、平面視において隣り合うランナー部同士との角度がそれぞれ等角度であること、
    を特徴とする射出成形用金型。
  2. 請求項1に記載の射出成形用金型において、
    前記スプルーランナー部は、前記リードフレームの多面付け体の外周端側から樹脂を充填すること、
    を特徴とする射出成形用金型。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の射出成形用金型において、
    複数の前記スプルーランナー部のうち少なくとも一つは、その流路が曲線状に形成されていること、
    を特徴とする射出成形用金型。
  4. 請求項3に記載の射出成形用金型において、
    前記スプルーランナー部は、その流路の中間点に対して回転対称に形成されていること、
    を特徴とする射出成形用金型。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の射出成形用金型において、
    前記スプルーランナー部は、その流路内に、流動する樹脂を溜める樹脂溜部を有すること、
    を特徴とする射出成形用金型。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の射出成形用金型と、
    前記射出成形用金型の前記スプルー部に樹脂を射出するノズル部と、
    を備える成形装置。
  7. 枠体内にリードフレームが多面付けされたリードフレームの多面付け体に樹脂を充填して、樹脂付きリードフレームの多面付け体を製造する樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法であって、
    ノズル部から射出された樹脂を、複数に分岐して、個別に前記リードフレームの多面付け体へ充填する樹脂充填工程を備え、
    前記樹脂充填工程は、分岐した樹脂の前記リードフレームの多面付け体までの流路長がそれぞれ同じ長さであり、また、分岐した樹脂の流路と、それに隣接する樹脂の流路とのなす角度がそれぞれ等角度であること、
    を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法。
  8. 請求項7に記載の樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法において、
    前記樹脂充填工程は、前記リードフレームの多面付け体の外周端側から樹脂を充填すること、
    を特徴とする樹脂付きリードフレームの多面付け体の製造方法。
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