JP2017037919A - リードフレーム、パッケージ及び発光装置、並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リードフレーム3は、第1電極31及び第2電極32と、2つのハンガーリード35と、外枠30と、を備え、第1電極31及び第2電極32を支持する支持部材2と合わせることで、発光素子を実装するための第1凹部11を有する箱形のパッケージが形成され、第1電極31及び第2電極32の下面の少なくとも一部と、ハンガーリード35の下面の少なくとも一部と、支持部材2の形成予定領域の下面の少なくとも一部と、が同一平面となるように形成される。第1電極31及び第2電極32は、下面側角部31eが丸味を帯びており、上面側角部31dが丸味を帯びておらず、ハンガーリード35は、上面側角部35dが丸味を帯びており、下面側角部35eが丸味を帯びていない。
【選択図】図7C
Description
パッケージは、外枠に複数組の電極及びハンガーリードが繋がったリードフレームに樹脂モールドなどを行うことで形成される。電極は、樹脂からなる支持部材によって支持されるとともに、支持部材は、側面においてリードフレームの外枠と繋がった複数のハンガーリードによって支持され、電極を外枠から切り離した際に、パッケージが離散しないように構成されている。これによって、複数のパッケージがハンガーリードによって外枠と繋がったパッケージ集合体が形成される。
また、パッケージをリードフレームの外枠面に対して垂直な方向に押し出して、支持部材とハンガーリードとを分離することによって、個々のパッケージを集合体から取り外すことができる。
このとき、リードフレームに形成されているハンガーリードも、ダレ面が支持部材に対して外側を向くように配置される。ハンガーリードは、先端部分が支持部材の側面に食い込むように設けられ、パッケージを個片化する際に分離されるものである。
また、説明の便宜上、各図においてXYZ座標軸を用いて観察方向を示している。
[パッケージの構成]
第1実施形態に係るパッケージの構成について、図1〜図2Cを参照して説明する。
図1は、第1実施形態に係るパッケージの構成を示す斜視図である。図2Aは、第1実施形態に係るパッケージの構成を示す平面図である。図2Bは、第1実施形態に係るパッケージの構成を示す底面図である。図2Cは、第1実施形態に係るパッケージの構成を示す断面図であり、図2AのIIC−IIC線における断面を示す。
壁部22は、第1電極31及び第2電極32を固定するとともに、第1凹部11の側面を囲む側壁を構成している。壁部22は、第1外側面21aと、第1外側面21aと隣接する第2外側面21bと、第2外側面21bと隣接し第1外側面21aと対向する第3外側面21cと、第1外側面21a及び第3外側面21cと隣接する第4外側面21dと、を有している。
なお、第1外側面21a、第2外側面21b、第3外側面21c及び第4外側面21dは、全部が垂直面又は傾斜面であってもよい。
なお、鍔部23は、アウターリード部312,322の何れか一方の両隣又は片隣にだけ有するようにしてもよく、鍔部23を有さないようにしてもよい。
第2凹部24の大きさは特に限定されないが、X軸方向の幅は500〜700μm、特に600〜650μmが好ましく、Y軸方向の深さ(奥行き)は20〜90μm、特に40〜60μmが好ましい。第2凹部24のZ軸方向の高さはリードフレーム3の高さ(厚さ)と同じである。
第2凹部24は、上面24a(支持部材2の下面)と、側面24cと、支持部材2の下面21eの仮想的な延長面である下面24bと、支持部材2の第2外側面21b(又は第4外側面21d)の仮想的な延長面と、で囲まれた領域である。また、第2凹部24の上端の内側のエッジである、上面24aと側面24cとが接続される上面側角部24dが、丸味を帯びている。
熱可塑性樹脂の場合、例えば、ポリフタルアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、不飽和ポリエステルなどを用いることができる。
熱硬化性樹脂の場合、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂などを用いることができる。
一対の電極の他方である第2電極32は、第1電極31と同形状を有しており、平面視で、第1方向(X軸方向)の中心線Cについて、略線対称となるように配置されている。
なお、第1電極31及び第2電極32は、全体が略同じ厚さで形成されている。
また、第1電極31のアウターリード部312は、支持部材2の第1外側面21aから突出するように設けられ、インナーリード部311のX軸方向の外側と同じ幅で形成されている。また、アウターリード部312は、平面視における第2方向(Y軸方向)の両隣に、同じ厚さの鍔部23が設けられているとともに、X軸方向の端部に第3凹部313が設けられている。この第3凹部313には、鍔部23が設けられていない。
なお、メッキ処理に用いられる金属は、メッキ処理を施す目的に応じて、言い換えればメッキ処理を施す領域に応じて異なるようにしてもよい。例えば、上面31aは、主として光反射性を高めるためにAgを用い、下面31b及び側面313aは、主として半田などの接合性を高めるために、Auを用いるようにしてもよい。
なお、第3凹部313,323は、何れか一方だけ設けるようにしてもよく、両方とも設けないようにしてもよい。また、第3凹部313,323の形状も適宜に定めることができる。また、前記した壁部22から突出する鍔部23及びアウターリード部312,322を設けないようにしてよい。
第3凹部313,323の形状は、特に限定されないが、平面視において、半円形形状、半楕円形形状、半長円形形状が好ましい。半楕円形形状又は半長円形形状の場合は、短径と長径との比が、10:11〜10:80までが好ましく、10:15〜10:60が更に好ましい。例えば、半楕円形形状の又は半長円形形状の短径が50μmに対して、長径が160〜320μmとすることができる。
ここで、下面側角部31eが「丸味を帯びている」とは、丸味を帯びていない上面側角部31dと比較して、角部の曲率半径が大きいことを意味するものである。第2電極32及びハンガーリード35についても同様である。
なお、第2電極32の上面側のエッジ及び下面側のエッジの形状は、第1電極31と同様であるから説明は省略する。
次に、パッケージ1の製造方法について、図3〜図8を参照して説明する。
図3は、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の手順を示すフローチャートである。図4Aは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の第1外形形成工程で形成されるリードフレームの構成を示す平面図である。図4Bは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の第1外形形成工程を示す断面図であり、図4AのIVB−IVB線に相当する位置における断面を示す。図4Cは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の第1外形形成工程を示す断面図であり、図4AのIVC−IVC線に相当する位置における断面を示す。図5Aは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の第2外形形成工程で形成されるリードフレームの構成を示す平面図である。図5Bは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の第2外形形成工程を示す断面図であり、図5AのVB−VB線に相当する位置における断面を示す。図6Aは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の支持部材形成工程におけるリードフレーム設置工程を示す断面図である。図6Bは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の支持部材形成工程におけるリードフレーム設置工程を示す平面図である。図7Aは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の支持部材形成工程における第1樹脂注入工程を示す断面図であり、図6BのVIIA−VIIA線に相当する位置における断面を示す。図7Bは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の支持部材形成工程における第1樹脂注入工程を示す断面図であり、図6BのVIIB−VIIB線に相当する位置における断面を示す。図7Cは、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の支持部材形成工程における第1樹脂注入工程を示す断面図であり、図6BのVIIC−VIIC線に相当する位置における断面を示す。図8は、第1実施形態に係るパッケージの製造方法の電極分離工程を示す平面図である。
また、図5Aも平面図であるが、第2外形形成工程のプレス抜き加工によってリードフレームに貫通孔が形成される領域を、ハッチングを施して示している。更に、図5Bにおいて、第2外形形成工程のプレス抜き加工によってリードフレームに貫通孔が形成される領域を、図5Aと同じハッチングを施して示している。
また、図7Cにおいて、第1電極31の外縁部及びハンガーリード35の先端部分351の一部(破線の円で囲んだ部分)を拡大して示している。
なお、本実施形態では、ダイ400を上側に、パンチ410を下側に配置しているが、ダイ400を下側に配置してパンチ410を上側に配置してもよく、ダイ400及びパンチ410を横向きに配置してもよい。リードフレーム3の下面3bとなる側からパンチ410でプレス抜き加工されるようにすれば、何れの配置としてもよい。
なお、貫通孔362は、貫通孔361と連通して一体化され、貫通孔36が形成される。
なお、前記した第1外形形成工程S111と同様に、ダイ420とパンチ430とは、何れを下側に配置してもよく、横向きに配置するようにしてもよい。
また、リードフレーム3は、完成後のパッケージ1に残る第1電極31及び第2電極32の外縁における下面3bがダレ面となり、ハンガーリード35の支持部材2に食い込む領域及び接する領域の上面3aがダレ面となればよく、他の領域については、下面3bがバリ面でもダレ面でもよい。
なお、メッキ工程S114に代えて、リードフレーム3の原材料として、表面にメッキ処理が施された板金を用いて、第1外形形成工程S111及び第2外形形成工程S112を行うようにしてもよい。
支持部材2の形成に用いられる樹脂材料(第1樹脂)としては、前記した熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。樹脂材料としてポリフタルアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる場合は射出成型法によって、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる場合はトランスファー成型法によって、支持部材2を成型することができる。
リードフレーム3は、平面視において、支持部材2の形成予定領域20の壁部の形成予定領域20aが上金型500の空洞501の外縁と一致するとともに、貫通孔37が空洞501の外側になるように位置合わせして配置される。
また、上金型500には、リードフレーム3と位置合わせしたときに、平面視で、リードフレーム3の貫通孔36が設けられた領域内であって、支持部材2の形成予定領域20の外側に、第1樹脂を注入するためのゲート502が設けられている。
なお、第1電極31、第2電極32及びハンガーリード35は、一部の領域で曲げ加工などによって平坦でない箇所を有していてもよい。この場合は、下面31b,32b,35bの内で下端となる領域が、支持部材2の下端面となる下面21eと同一平面となるように形成されればよい。
ここで、ゲート502と、貫通孔36と、空洞501とは連通しており、貫通孔37はこれらの空間とは連通していない。従って、第1樹脂は、貫通孔36及び空洞501に注入され、貫通孔37には樹脂が注入されない。
ここで、樹脂材料として熱可塑性樹脂を用いる場合に、加熱溶融した熱可塑性樹脂を冷却して固体化することを「固化」と呼ぶ。また、樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いる場合に、液状の熱硬化性樹脂を加熱して固体化することを「硬化」と呼ぶ。
従って、本工程において形成される支持部材2と第1電極31及び第2電極32とからなるパッケージ1は、連結部33,34及びハンガーリード35によって、リードフレーム3の外枠30と接続されている。
また、ゲート502内に残留した第1樹脂が固体化されることで、ゲート痕25が形成される。
ここで、貫通孔38によって形成されたアウターリード部312,322の端面312a,322aはリードフレーム3の板金材料の露出面であるが、第3凹部313,323の側面313a,323aはメッキ処理が施されているため半田との濡れ性がよい。このため、第1電極31及び第2電極32の下面31b,32bを実装面としてパッケージ1を半田接合する際に、側面313a,323aに半田フィレットを形成して接合強度を高めることができる。
また、前記したように、半田フィレットの形成の有無を確認することで、半田接合の良否を判断することができる。
また、ハンガーリード35の先端部分351を支持部材2から取り外した跡である第2凹部24の上端における内側の角部が丸味を帯びて形成されているため、第2凹部24において支持部材2が欠けたり割れたりし難くなる。
本実施形態において、支持部材2は、平面視形状が矩形であるが、円形や楕円形、矩形以外の多角形であってもよい。
また、支持部材2に第2外側面21b及び第4外側面21dに食い込むハンガーリード35の先端部分351は、合わせて3個以上であってもよい。更にまた、これらに代えて、又は加えて、第1外側面21a又は/及び第3外側面21cに食い込むようにハンガーリード35を設けるようにしてもよい。また、配置箇所も、各外側面の中央部に限定されず、隅部に設けるようにしてもよい。
また、第1電極31と第2電極32とは、線対称に構成せずに、何れかが他方よりも大きく構成してもよい。
次に、第1実施形態に係るパッケージを用いた発光装置の構成について、図9を参照して説明する。図9は、第1実施形態に係る発光装置の構成を示す斜視図である。
第1実施形態に係る発光装置100は、パッケージ1Aと、パッケージ1Aの第1凹部11内に実装された発光素子4と、発光素子4を被覆する封止部材(第2樹脂)6と、を備えている。また、本実施形態では、発光素子4は、ワイヤ5を用いて第1電極31及び第2電極32と電気的に接続されている。
パッケージ1Aの他の構成はパッケージ1と同様であるから、詳細な説明は省略する。
本実施形態においては、発光素子4は、正負の電極が同じ面側に配置されたフェイスアップ実装型であるが、フェイスダウン実装型のものでもよく、正負の電極が互いに異なる面側に配置されたものでもよい。
具体的には、例えば、YAG(Y3Al5O12:Ce)やシリケートなどの黄色蛍光体、あるいは、CASN(CaAlSiN3:Eu)やKSF(K2SiF6:Mn)などの赤色蛍光体、を挙げることができる。
次に、第1実施形態に係るパッケージを用いた発光装置の製造方法について、図10及び図9を参照して説明する。図10は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
パッケージ準備工程S210は、リードフレーム準備工程S110と、支持部材形成工程S120と、電極分離工程S130と、が含まれている。パッケージ準備工程S210は、前記したパッケージの製造方法を行うものであるから、各工程についての詳細な説明は省略する。
本実施形態では、発光素子4は、上面側にn側電極及びp側電極が形成された片面電極構造の素子であり、フェイスアップ実装される。従って、発光素子4は、その下面側が絶縁性のダイボンド部材で第2電極32の上面に接合される。また、発光素子4のn側電極及びp側電極は、それぞれ第1電極31及び第2電極32の内の対応する極性の電極の上面と、ワイヤ5によって接続される。
本実施形態においては、発光素子4は、正負の電極が同じ面側に配置されたフェイスアップ実装型であるが、フェイスダウン(フリップチップ)実装型のものでもよく、正負の電極が互いに異なる面側に配置されたものでもよい。
本工程は、第1凹部11内に封止部材6を塗布することで行われる。封止部材6の塗布方法としては、ポッティング法を好適に用いることができる。液状の樹脂材料などを第1凹部11内に充填した後、固化又は硬化させることで封止部材6を形成することができる。ポッティング法によれば、第1凹部11内に残存する空気を効果的に排出できるため好ましい。また、第1凹部11内に封止部材6を充填する方法としては、各種の印刷方法や樹脂成形方法を用いることもできる。
前記したように、リードフレーム3に対して、パッケージ1を、下面側から上面側に向けて(Z軸の+方向に向けて)押し出すことで、パッケージ1をリードフレーム3から分離することができる。
以上のように各工程を行うことによって、発光装置100を製造することができる。
また、発光素子実装工程S220及び封止工程S230は、電極分離工程S130及び個片化工程S240よりも後で行うようにしてもよい。すなわち、パッケージ1Aが個片化された後に、発光素子4の実装とその封止を行うようにしてもよい。
電極分離工程S130は、個片化工程S240よりも前に行えばよい。従って、電極分離工程S130は、発光素子実装工程S220及び封止工程S230の後に、又は発光素子実装工程S220と封止工程S230との間に行うようにしてもよい。
発光素子実装工程S220は、パッケージ準備工程S210の支持部材形成工程S120よりも後で、かつ、封止工程S230よりも前に行えばよい。従って、発光素子実装工程S220は、電極分離工程S130よりも後で行ってもよい。また、発光素子実装工程S220は、個片化工程S240よりも後で行ってもよい。
封止工程S230は、発光素子実装工程S220よりも後で行えばよい。従って、封止工程S230は、電極分離工程S130及び個片化工程S240の後で行ってもよい。
リードフレームの原材料として、表面にAgメッキが施されたCuの板金を用いる。
支持部材の材料としてポリフタルアミド樹脂を用い、射出成型法によって形成する。
また、支持部材の樹脂材料に、酸化チタンの粒子を含有させ、支持部材の第1凹部の内側面の反射率を70%以上とする。この反射率は、発光素子の発光ピークの波長における値を基準とする。
パッケージの外形は、縦:約2.2mm、横:約1.4mm、高さ:約0.7mmの寸法の箱形の形状を有する。壁部の厚みは、約0.12〜0.30mmである。リードフレームの厚み及び鍔部の厚みは、約0.2mmである。ハンガーリードは、平面視で略台形形状をしており、上底が約0.4mm、外枠と繋がる下底が約0.66mm、上底から下底までの高さが約0.05mmである。第3凹部の形状は、平面視で略半長円形であり、長径が約0.30mm、短径が約0.05mmである。
発光素子として、460nm付近に発光ピークを有する窒化物系の青色発光ダイオードを用いる。
封止部材は、シリコーン樹脂を用いる。
発光素子をパッケージに実装した後、第1電極及び第2電極を、プレス加工の穴抜きによって外枠から切断する。このとき、パッケージはハンガーリードによって支持されている。その後、パッケージの下面側から押圧力を加えてハンガーリードから取り外すことで発光装置を個片化する。
個片化した発光装置(パッケージ)は、実装面である下面側に樹脂バリのない平坦面が得られた。
11 第1凹部
11a 第1凹部の底面
12 下面
2,2A 支持部材(第1樹脂)
20 支持部材の形成予定領域
20a 壁部の形成予定領域
21a 第1外側面
21b 第2外側面
21c 第3外側面
21d 第4外側面
21e 下面
21f 内側面
22,22A 壁部
23 鍔部
24 第2凹部
24a 上面
24b 下面
24c 側面
24d 上面側角部(上端における内側のエッジ)
25 ゲート痕
26 マーク
3 リードフレーム
30 外枠
31 第1電極
31a 上面
31b 下面
31c 側面
31d 上面側角部(上面側のエッジ)
31e 下面側角部(下面側のエッジ)
311 インナーリード部
311a 先端
312 アウターリード部
312a 端面
313 第3凹部
313a 側面
32 第2電極
32a 上面
32b 下面
32c 側面
32d 上面側角部(上面側のエッジ)
32e 下面側角部(下面側のエッジ)
321 インナーリード部
321a 先端
322 アウターリード部
322a 端面
323 第3凹部
323a 側面
33,34 連結部
35 ハンガーリード
35a 上面
35b 下面
35c 側面
35d 上面側角部
35e 下面側角部
351 先端部分
36 貫通孔
37 貫通孔
38 貫通孔
4 発光素子
5 ワイヤ
6 封止部材(第2樹脂)
100 発光装置
400,420 ダイ
410,430 パンチ
500 上金型
501 空洞
502 ゲート
510 下金型
1001 パッケージ
1012 下面
1002 支持部材
1021b,1021d 外側面
1024 凹部
1027 樹脂バリ
1003 リードフレーム
1031 電極
1035 ハンガーリード
1035e 下面側の角部
1351 先端部分
Claims (10)
- 電極と、前記電極と離間して設けられるハンガーリードと、前記電極及び前記ハンガーリードと繋がる外枠と、を備え、前記電極を支持するための樹脂からなる支持部材と合わせることで、発光素子を実装するための第1凹部を有する箱形のパッケージを形成するためのリードフレームであって、
前記第1凹部は、上面側に開口を有し、側壁が前記支持部材で形成され、底面の少なくとも一部が前記電極で形成されるものであり、
前記電極の下面の少なくとも一部と、前記ハンガーリードの下面の少なくとも一部と、前記支持部材の形成予定領域の下面の少なくとも一部と、が同一平面となるように形成され、
前記電極は、下面側のエッジが丸味を帯びており、上面側のエッジが丸味を帯びておらず、
前記ハンガーリードは、上面側のエッジが丸味を帯びており、下面側のエッジが丸味を帯びていない、リードフレーム。 - 電極と、前記電極と離間して設けられるハンガーリードと、前記ハンガーリードと繋がる外枠と、前記電極を支持する樹脂からなる支持部材と、を備え、前記電極と前記支持部材とで、発光素子を実装するための第1凹部を有する箱形のパッケージを形成するためのリードフレームであって、
前記第1凹部は、上面側に開口を有し、側壁が前記支持部材で形成され、底面の少なくとも一部が前記電極で形成されるものであり、
前記電極の下面の少なくとも一部と、前記ハンガーリードの下面の少なくとも一部と、前記支持部材の下面の少なくとも一部と、が同一平面となるように形成され、
前記電極は、下面側のエッジが丸味を帯びており、上面側のエッジが丸味を帯びておらず、
前記ハンガーリードは、上面側のエッジが丸味を帯びており、下面側のエッジが丸味を帯びていない、リードフレーム。 - 電極と、前記電極を支持する樹脂からなる支持部材と、を備え、発光素子を実装するための第1凹部を有する箱形のパッケージであって、
前記第1凹部は、上面側に開口を有し、側壁が前記支持部材で形成され、底面の少なくとも一部が前記電極で形成され、
前記電極の下面の少なくとも一部と、前記支持部材の下面の少なくとも一部と、が同一平面となるように形成され、
前記電極は、上面側のエッジ及び側面が前記支持部材によって被覆されるとともに、下面側のエッジが丸味を帯びており、上面側のエッジが丸味を帯びておらず、
前記支持部材は、側面の一部及び下面の一部に設けられる第2凹部を有し、
前記第2凹部は、上端における内側のエッジが丸味を帯びている、パッケージ。 - 請求項3に記載のパッケージと、前記第1凹部内に実装された発光素子と、を備える発光装置。
- 電極と、前記電極と離間して設けられるハンガーリードと、前記電極及び前記ハンガーリードと繋がる外枠と、を備え、前記電極を支持するための樹脂からなる支持部材と合わせることで、発光素子を実装するための第1凹部を有する箱形のパッケージを形成するためのリードフレームの製造方法であって、
前記第1凹部は、上面側に開口を有し、側壁が前記支持部材で形成され、底面の少なくとも一部が前記電極で形成されるものであり、
板金をプレス抜き加工することによって前記リードフレームを形成する際に、前記電極の周囲をパンチで抜く方向と、前記ハンガーリードの周囲をパンチで抜く方向とが、互いに逆向きである、リードフレームの製造方法。 - 前記ハンガーリードの周囲をパンチで抜く方向は、前記パッケージを形成したときに前記ハンガーリードの上面となる面から下面となる面に向かう方向である請求項5に記載のリードフレームの製造方法。
- 請求項5又は請求項6に記載のリードフレームの製造方法によって、前記リードフレームを形成する工程と、
上下に分割され、前記側壁を形成するためのキャビティを有するモールド金型の上金型と下金型とで、前記リードフレームを挟み込む工程と、
前記リードフレームが挟み込まれた前記モールド金型内に、第1の樹脂を注入する工程と、
前記モールド金型内に注入された前記第1の樹脂を硬化又は固化する工程と、を含み、
前記リードフレームを挟み込む工程において、前記電極のバリ面が前記キャビティが設けられた方を向くとともに、前記電極のエッジが平面視で前記キャビティが設けられた領域内に配置され、前記ハンガーリードの先端が平面視で前記キャビティが設けられた領域内に配置される、パッケージの製造方法。 - 請求項7に記載のパッケージの製造方法によって、前記パッケージを形成する工程と、
前記パッケージの前記第1凹部内に発光素子を実装する工程と、を含む発光装置の製造方法。 - 前記電極を前記外枠から切断した後、
前記パッケージを下面側から上面側に向かって押し出すことで個片化する、請求項8に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を実装した後、更に、前記第1凹部内に第2の樹脂を塗布することで前記発光素子を封止する、請求項8又は請求項9に記載の発光装置の製造方法。
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