JP2023072239A - 発光装置及びリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製の枠体と金属製のリードフレームとの密着性に優れた発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１０は、リードフレーム１２と、開口部２０を有しリードフレーム１２との一体成形により形成されている枠体１１と、リードフレーム１２のリード１２ａ，１２ｂに接続されて開口部２０内に配設されているＬＥＤ２８とを備える。リードフレーム１２は、上側の第２層金属板１２２と下側の第３層金属板１２３とを含む積層構造を有し、貫通部１２５が積層構造を上下方向に貫通している。第２層金属板１２２は、第３層金属板１２３より貫通部１２５内には張り出して、段差を形成する。貫通部１２５内には、枠体１１の樹脂が充填されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、発光装置及び当該発光装置に用いられるリードフレーム、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を有する発光装置及び当該発光装置に用いられるリードフレームに関する。

従来、インサート成形によって樹脂体をリードフレームに設け、ダイサーで切断して形成される発光装置が知られている。

例えば、特許文献１には、切り欠き部を設けたリードフレームに枠状の樹脂成形体を形成し、切り欠き部に沿って樹脂成形体とリードフレームとを切断して発光装置を形成する方法が開示されている。

また、特許文献２には、発光素子を載置するための第１のリードと、当該第１のリードに電気的に接続されている第２のリードとを一体成形してなる枠状の第１の樹脂成形体と、発光素子を被覆しつつ下側において第１のリードと第２のリードとに接合する第２の樹脂成形体とを有する表面実装型発光装置が開示されている。この表面実装型発光装置の第１の樹脂成形体と第２の樹脂成形体とは、共に、熱硬化性樹脂となっている。

特開２０１０－６２２７２号公報 特開２００６－１５６７０４号公報

特許文献１の発光装置は、樹脂成形体の樹脂が、リードフレームの切欠き部内に充填されることにより、樹脂成形体とリードフレームとの密着性が高まる。しかしながら、樹脂と切欠き部との接触面の高さは、せいぜいリードフレームの厚さであり、接触面積の増大は限定的である。

特許文献２の表面実装型発光装置では、第２の樹脂成形体とリードフレームとの密着性が向上し、それに伴い、第２の樹脂形成体に熱硬化性樹脂同士で密着している第１の樹脂形成体が、第２の樹脂形成体を介してリードフレームとの密着性が高められている可能性がある。

しかしながら、従来技術においては、樹脂成形体とリードフレームとの密着性について十分な改善の余地がある。

本発明は、上記した観点に鑑みてなされたもので、樹脂製の枠体と金属製のリードフレームとの密着性に優れ、その結果として、枠体の樹脂とリードフレームとの剥離が防止されるとともに、断線不良等が生じ難い構造を有する発光装置及び当該発光装置に用いられるリードフレームを提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、
少なくとも２層が積層された共通の積層構造から形成された複数のリードを有し、前記複数のリードは、前記積層構造の上層から少なくとも２層を貫通する貫通部を有し、前記貫通部を有する２層のうち上側層と下側層とは前記貫通部に対して異なる張出し量で張り出して段差を形成しているリードフレームと、
前記複数のリードを露出する開口部を有し、前記貫通部に充填されるとともに、前記リードフレームの上部において前記開口部を囲うように設けられた樹脂製の枠体と、
前記開口部内に載置され、前記複数のリードに接続された発光素子と、
を有する。

本発明のリードフレームは、
少なくとも２層が積層された共通の積層構造から形成された複数のリードを有し、
前記複数のリードは、前記積層構造の上層から少なくとも２層を貫通する貫通部を有し、
前記貫通部を有する２層のうち上側層と下側層とは前記貫通部に対して異なる張出し量で張り出して段差を形成している。

本発明の第１の実施形態による発光装置を模式的に示す斜視図である。 発光装置の上面を示す図である。 発光装置の内部を模式的に示す上面図である。 図３の線分IV―IVに沿った部分の断面図である。 図２のV－V線に沿った断面図である。 図５の右側半部を拡大して示す拡大断面図である。 図３のVII－VII線に沿った断面図である。 発光装置の下面図である。 図２の矢印VIIIＢで示す方向から見たときの側面図である。 図２の矢印VIIIＣで示す方向から見たときの側面図である。 第１の実施形態のリードフレームの上面図である。 図９Ａのリードフレームの下面図である。 図９ＡのIXC－IXC線に沿った断面図である。 図９ＡのIXD－IXD線に沿った断面図である。 第１の実施形態の変形例１のリードフレームの上面図である。 図１０ＡのXB－XB線に沿った断面図である。 第１の実施形態の変形例２のリードフレームが有するリードの上面図である。 図１１ＡのXIB矢視のリードの第１例の断面構造を示す図である。第３実施例のリードフレームが有するリードの上面図である。 図１１ＡのXIB矢視のリードの第２例の断面構造を示す図である。 図１１ＡのXIB矢視のリードの第３例の断面構造を示す図である。 図１１ＡのXIB矢視のリードの第４例の断面構造を示す図である。 図１１Ｂのリードに枠体が備わった状態を示す断面図である。 図１１ＡのXIG－XIG線のリード断面に枠体が備わった状態を示す断面図である。 リードフレームの構造図である。 発光装置の製造方法のＳＴＥＰ２を示す図である。 発光装置の製造方法のＳＴＥＰ３を示す図である。 発光装置の製造方法のＳＴＥＰ４を示す図である。 発光装置の上面を模式的に示す上面図である。 発光装置の下面図である。 図１３ＡのXIIICで示す方向から見たときの側面図である。 図１３ＡのXIIID－XIIIDに沿った断面図である。 図１３ＡのXIIIＥ－XIIIＥに沿った断面図である。

以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による発光装置１０を模式的に示す斜視図、図２は、発光装置１０の上面を示す図である。なお、複数の図間で対応方向を示す便宜のために、３軸座標系を付記している。Ｚ方向は、発光装置１０の上下方向に対応し、Ｘ方向及びＹ方向は、それぞれリードフレーム１２の横方向及び縦方向に対応している。

図１において、発光装置１０は、上側の矩形形状の枠体１１と下側のリードフレーム１２とからなる基板１５を有している。本実施形態の発光装置１０においては、基板１５は外周が直方体形状を有している。リードフレーム１２は、離間したリード１２ａとリード１２ｂとを有している。

図１及び図２に示すように、枠体１１の内側には被覆部材１３が設けられ、被覆部材１３から蛍光体板１４が露出している。枠体１１は、例えば熱硬化性樹脂の材料からなり、開口部２０を有している。枠体１１は、板状金属からなるリードフレーム１２との所定の密着面積を確保可能とする幅で発光装置１０の全周にわたって延在している。

図３は、発光装置１０の内部を模式的に示す上面図である。図３には、開口部２０を被覆している被覆部材１３（図１参照）は、図示されていない。リード１２ａの上面２３ａ及びリード１２ｂの上面２３ｂは、枠体１１の開口部２０に露出している。枠体１１の熱硬化性樹脂は、スリット３９内に充填され、枠体１１とリードフレーム１２との密着性を高めている。

図４は、図３の線分IV―IVに沿った部分の断面図である。図３及び図４に示すように、開口部２０には、リード１２ａの上面２３ａ及びリード１２ｂの上面２３ｂが部分的に露出している。ＬＥＤ２８及び保護素子４１は、上面２３ａ及び上面２３ｂが開口部２０内に露出している部分に載置されている。ＬＥＤ２８は、２本のボンディングワイヤ４３ａを介してリード１２ｂの上面２３ｂに接続されている。保護素子４１は、ボンディングワイヤ４３ｂを介してリード１２ａの上面２３ａに接続されている。保護素子４１は、例えばツェナーダイオード、バリスタ、又はコンデンサからなり、ＬＥＤ２８に過電流が流れるのを防止する。

この実施形態では、リード１２ａ，１２ｂは、それぞれ陰極（カソード）及び陽極（アノード）として使用されている。リード１２ａ，１２ｂへの印加電圧は、発光装置１０の外から供給される。ボンディングワイヤ４３ａを並列に２本にしているのは、ＬＥＤ２８への給電量を確保するためである。しかしながら、ボンディングワイヤ４３ａの本数はこれに限定されない。

ボンディングワイヤ４３ｂも、ボンディングワイヤ４３ａと同様に、リード１２ａの上面２３ａと保護素子４１の上面の電極パッド（図示せず）とのそれぞれにおけるバンプを介して上面２３ａと保護素子４１とを接続している。

図５は、図２のV－V線に沿った断面図である。枠体１１の開口部２０は、底面が矩形である倒立型の四角錐台の形状を有している。また、枠体１１の内部において、リード１２ａ上にはＬＥＤ２８が実装され、ＬＥＤ２８上には、波長変換体である蛍光体板１４が設けられている。

図６は、図５の右側半部を拡大して示す拡大断面図である。なお、基板１５の中心線Ｌｃを補助線として示している。図６を参照してより詳細に説明すると、ＬＥＤ２８は、リード１２ａの上面２３ａ上に接合層３０を介して載置されている。接合層３０は、半田材料からなる。蛍光体板１４は、透明な接着層２９を介してＬＥＤ２８の上面に接着されている。

被覆部材１３は、開口部２０に充填されて、開口部２０を封止している。被覆部材１３は、例えば光反射性物質としてのφ２００ｎｍ～３００ｎｍの酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂からなる。

ＬＥＤ２８は、例えば青色の光を出射する発光素子である。ＬＥＤ２８から上方（＋Ｚ方向）に出射された青色の光の一部は、蛍光体板１４を通過する際に、例えば黄色の光に波長変換される。この結果、発光装置１０からの出射光は、蛍光体板１４により波長変換されずに透過した青色の光と黄色の光との混色である白色となる。

ＬＥＤ２８から側方（Ｘ方向及びＹ方向）に出射され、被覆部材１３に入射された光は、被覆部材１３に含まれる光反射性物質に当たって、反射される。

ＬＥＤ２８の発光は、青色光に限らず、赤色、緑色等の可視光帯域の光、紫外光、赤外光等の可視光帯域外の光であってもよい。また、ＬＥＤ２８上には、波長変換体（蛍光体板１４）に限らず、透光性を有する光学素子が設けられていてもよい。

図７は、図３のVII－VII線に沿った断面図である。図５－図７を参照して、リードフレーム１２の積層構造及び貫通部１２５について説明する。リードフレーム１２は、上から順番に第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３を並べた複数の金属板層からなる積層構造を有している。なお、リード１２ａ，１２ｂは、リードフレーム１２をスリット３９で縦方向に分離した発光装置１０の陽極電極と陰極電極とになる構造単位である。対して、リードフレーム１２の積層構造は、リード１２ａ，１２ｂに共通の厚さ方向の積層構造でもある。

リードフレーム１２の積層構造において、上下の隣接金属板同士は、拡散接合されているか、又はろう付けされている。第１層金属板１２１の上面は、リード１２ａの上面２３ａ及びリード１２ｂの上面２３ｂを構成している。第３層金属板１２３の下面は、リード１２ａの下面２４ａ及びリード１２ｂの下面２４ｂを構成している。

一方、貫通部１２５は、発光装置１０において、リードフレーム１２を貫通する孔部として形成されている。具体的には、貫通部１２５は、図５及び図６に示すように、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の各々の金属板の上面と下面を貫通させた板抜き部である。

第２層金属板１２２は、それより上側の第１層金属板１２１及び下側の第３層金属板１２３の縁より貫通部１２５の方へ張り出している張出し部１２６を有している。貫通部１２５内への張出量で対比すると、第２層金属板１２２は、第１層金属板１２１及び第３層金属板１２３より大きな張出量を有している。

この結果、貫通部１２５において、第２層金属板１２２の張出し部１２６に対して第１層金属板１２１の側と下側層の第３層金属板１２３の側には、拡開部１２７ａ，１２７ｂが形成されている。枠体１１の樹脂は、貫通部１２５内に充填されている。したがって、貫通部１２５の拡開部１２７ａ，１２７ｂに充填されている枠体１１の樹脂は、第２層金属板１２２の張出し部１２６を上下方向の両側から挟み込んでいる。

図６の拡大図において、リード１２ａの上面２３ａ及び下面２４ａは、メッキ膜２３１，２４１により被覆されている。貫通部１２５内において、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の側面は酸化膜２３５によって被覆されている。

この発光装置１０では、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。メッキ膜２３１，２４１は、例えば、下層のニッケル（Ｎｉ）と上層の金（Ａｕ）との２層構造（Ｎｉ／Ａｕ）になっている。酸化膜２３５は、例えば酸化銅からなる。メッキ膜２３１，２４１は、半田の付着性と濡れ性を向上する。対して、酸化膜２３５は、貫通部１２５内における枠体１１となる樹脂と、リードフレーム１２の貫通部１２５を構成する面との密着性を向上する。

図７は、図３のVII－VII線に沿った断面図である。図７の断面図において、リード１２ｂは発光装置１０の下面に露出して当該発光装置１０の底面の一部を画定している。また、リード１２ｂは側面及び上面２３ｂの両端部を覆う枠体１１で覆われている。リード１２ｂの上面２３ｂと枠体１１の内側面で画定された開口部２０を被覆部材１３が埋設している。また、リード１２ｂの上面２３ｂ上に接合層（図示せず）を介して載置されている保護素子４１は、開口部２０を埋設している被覆部材１３に覆われている。

図８Ａは、発光装置１０の下面図である。また、図８Ｂは、図２の矢印VIIIＢで示す方向から見たときの側面図、図８Ｃは、図２の矢印VIIIＣで示す方向から見たときの側面図である。

図８Ａの下面図において、リードフレーム１２の下面には、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３に設けられた孔部（板抜き部）が重なって形成された計５個所の貫通部１２５に枠体１１の樹脂が充填されている。各貫通部は、リード１２ａ及び／又はリード１２ｂの縁部により画成されている。５個所のうちの４個所の貫通部１２５は、リードフレーム１２の４隅の部分を除いて、発光装置１０の４辺の各々に沿って延在している。残りの１個所の貫通部１２５は、リード１２ａとリード１２ｂとが対向して離間した部分であり、スリット３９を兼ねている。

図８Ｂ及び図８Ｃにおいて、基板１５の各外側面は、矩形状であり、枠体１１とリードフレーム１２とからなり、大半が枠体１１の外側面により占められている。リードフレーム１２のリード１２ａ又はリード１２ｂは、各外側面において下辺部の両端部に露出している。当該各外側面において、リード１２ａ又はリード１２ｂにより挟まれている領域は、貫通部１２５を形成しており、枠体１１の樹脂が充填されている。

図８Ｃにおいて、１対の第２層金属板１２２が、枠体１１の縦方向（図８Ｃの図中Ｙ方向）の中間部に孤立して露出している。当該中間部に孤立して露出している１対の第２層金属板１２２は、一方（図中左側）がリード１２ａから延在した部分の端部であり、他方（図中右側）がリード１２ｂから延在した部分の端部である。

次に、リードフレーム１２の詳細な構造について説明する。図９Ａは、第１の実施形態のリードフレーム１２の上面図、図９Ｂは、図９Ａのリードフレーム１２の下面図である。

リードフレーム１２は、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の３層構造となっており、縦方向（Ｙ方向）にリードフレームを２つに分割するスリット３９、及びリードフレーム１２の厚さ方向の全体にわたり貫通している４つの貫通部１２５を有している。

図９Ａにおいて、スリット３９は、リードフレーム１２の縦方向（Ｙ方向）にリード１２ａの第２層金属板１２２とリード１２ｂの第２層金属板１２２とに挟まれつつ、横方向（Ｘ方向）にリードフレーム１２の全長にわたり延在して離間いる。そして、スリット３９に沿って張り出している第２層金属板１２２の対向した縁は、リードフレーム１２の横方向において発光装置１０の外側面の縦方向の周縁に達している。この結果、前述の図８Ｃにおいてスリット３９を両側から挟んでいる１対の第２層金属板１２２は、発光装置１０の縦方向の側面に露出している。

リード１２ａの上面２３ａ及びリード１２ｂの上面２３ｂは、リードフレーム１２の積層構造の最上層を構成する第１層金属板１２１の上面でもある。上面２３ａ，２３ｂには、それぞれダイパッド５３，５４となる領域が設定されている。ダイパッド５３，５４には、それぞれＬＥＤ２８及び保護素子４１が載置されている。

図９Ｃは、図９ＡのIXC－IXC線に沿った断面図、図９Ｄは、図９ＡのIXD－IXD線に沿った断面図である。

図９Ｃ及び図９Ａにおいて、リード１２ａの左右両側面は、貫通部１２５の側面である。第２層金属板１２２の張出し部１２６は、それよりそれぞれ上側及び下側の第１層金属板１２１及び第３層金属板１２３より貫通部１２５の方へ張り出している。これにより、貫通部１２５には、段差が形成されている。

一方、図９Ｄにおいて、リード１２ａの左右両側面は、発光装置１０の外側面に露出する。すなわち、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の側面が面一に揃えられている。

なお、リードフレーム１２は、縦方向の中心線に対して左右対称の構造を有していることが好ましい。

次に第１の実施形態の変形例について説明する。各種変形例において、第１の実施形態と同様な部分についての説明は省略し、差異についてのみ説明する。

まず、変形例１について説明する。図１０Ａは、第１の実施形態の変形例１のリードフレーム１２の上面図、図１０Ｂは、図１０ＡのXB－XB線に沿った断面図である。図９Ａのリードフレーム１２と同一の構造部分には、図９Ａで付けた参照符と同一の参照符を付して、説明は省略する。

図１０Ａの第１の実施形態の変形例１のリードフレーム１２の特徴は、リード１２ａが、アライメント溝５６を有していることである。なお、図１０Ｂから分かるように、アライメント溝５６は、リードフレーム１２の金属板積層構造において最上層の第１層金属板１２１に形成されている。

第１層金属板１２１のダイパッド５３には、ＬＥＤ２８が接合層３０を介して載置されている。アライメント溝５６は、図示のように、ダイパッド５３の４辺状のうちスリット３９側の１辺を除く３辺に沿ってダイパッド５３の外側に矩形に形成されている。アライメント溝５６は、後述する第１層金属板１２１となる銅板（素板）のパターン形成工程の際に同時に形成する。

アライメント溝５６は、ＬＥＤ２８をダイパッド５３に接合する際において、接合層３０となる半田が溶融状態の間にダイパッド５３から流出することを防ぎ、同時にＬＥＤ２８がダイパッド５３の領域内でセルフアライメントされることを可能にする。

次に第１の実施形態の変形例２について説明する。図１１Ａは、第１の実施形態の変形例２のリードフレーム１２のリード１２ｂの上面図である。図１１Ｂ－図１１Ｅは、図１１ＡのXIB矢視のリード１２ｂの種々の断面構造を示す図である。図１１Ｆは、図１１Ｂのリード１２ｂを枠体１１との一体成形状態で示す断面図、図１１Ｇは、リード１２ｂを図１１ＡのXIG－XIG線に沿って枠体１１との一体成形状態で示す断面図である。

変形例２のリードフレーム１２のリード１２ｂは、アンカー孔７１（アンカー孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃの総称）を有している。アンカー孔７１を有するリード１２ｂは、リードフレーム１２の縦方向の中心線に対して左右対称の構造を有していることが好ましい。

アンカー孔７１ａは、矩形のリードフレーム１２の４隅のうちリード１２ｂに存在する２つの隅に円形に形成されている。アンカー孔７１ｂ，７１ｃは、図１１Ａの破線で示す開口部２０の底面（矩形）の縁に沿って形成されている。詳細には、アンカー孔７１ｂは、開口部２０の底面の角部に円形状に形成され、アンカー孔７１ｃは、底面の短辺（Ｘ方向の辺）に沿って延在する長円として形成されている。

アンカー孔７１の一部又は全部は、図１１Ｅ及び図１１Ｆに示すように、枠体１１に埋設されている。言い換えれば、アンカー孔７１を埋設する樹脂は枠体１１の一部である。また、アンカー孔７１は、円形、長円形、楕円などの円形状、また三角形、四角形、五角形などの多角形とすることもできる。各アンカー孔７１は、リードフレーム１２と枠体１１との接触面積を増すことで双方の耐剥離性を向上する。また、アンカー孔７１が凹状、枠体１１の一部が凸状となる噛み合わせ構造となることから構造的に耐剥離強度が向上する。

図１１Ｂ及び図１１Ｃのアンカー孔７１ａは、円柱孔として形成されている。図１１Ｂのアンカー孔７１ａは、第１層金属板１２１のみに形成されている。図１１Ｃのアンカー孔７１ａは、上面から第１層金属板１２１と第２層金属板１２２との２層の深さで形成されている。アンカー孔７１は深くすることでリードフレーム１２と枠体１１の耐剥離性を向上することができる。また、リードフレーム１２の裏面（発光装置１０の下面）にアンカー孔が露出しない構造とすることで、発光装置１０を回路基板に固定する半田内にボイドが導入されることを防止できる。

図１１Ｄ及び図１１Ｅのアンカー孔７１ａは、図１１Ｃのアンカー孔７１ａと同様に、上面から第１層金属板１２１と第２層金属板１２２との２層を貫通する深さで形成されている。

図１１Ｄのアンカー孔７１ａは、円の直径が上側の第１層金属板１２１より下側の第２層金属板１２２において大きい。図１１Ｅのアンカー孔７１ａは、円の直径が、逆に、上側の第１層金属板１２１より下側の第２層金属板１２２において小さい。アンカー孔７１を埋設する枠体１１の一部とリードフレーム１２の上下方向の耐剥離性は、第２層金属板１２２の孔径が、第１層金属板１２１の孔径より大きい方が向上する。

図１１Ｄ及び図１１Ｅのアンカー孔７１ａは、孔径は小さいものの、第１層金属板１２１と第２層金属板１２２との２層を貫通しかつ段差を有しているので、貫通部として機能する。また、アンカー孔７１ａの個数及び位置は、図示のものに限定されない。さらに、アンカー孔７１ｂ，７１ｃも、アンカー孔７１ａと同様に、段差付きの貫通孔とすることができる。

上述では、リード１２ｂのアンカー孔７１について説明したが、アンカー孔７１はリード１２ａにも同様に設けることができる。また、アンカー孔７１はリード１２ａ及び／又は７２ｂの縦方向（Ｙ方向）に設けることもできる。アンカー孔７１はリードフレーム１２と枠体１１との耐剥離性を向上するだけでなく、基板１５の撓み又はねじりなどに対する機械的強度も向上する。これにより、開口部２０を埋設する被覆部材１３の割れ、リード１２ａ及びリード１２ｂに載置された発光装置１０及び保護素子４１のボンディングワイヤ４３ａ及び４３ｂの断線を防止できる。

（製造方法）
製造方法については、初めに第１の実施形態に用いるリードフレームの製造方法について説明し、次いで第１の実施形態の発光装置１０の製造方法について説明する。なお、製造の過程においては発光装置１０が複数繋がった状態で製造される例で説明する。

（リードフレームの製造方法）
図１２Ａは、複数の発光装置１０となるリードフレーム１２が繋がっている状態のリードフレーム６６（図中、右側）と、繋がった状態のリードフレーム６６となる第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３（図中左側）を上面から見た模式図を示している。また、本図では、リードフレーム６６及び成形金属板６１，６２，６３は、各々の右上隅のみ図示している。なお、第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３は、それぞれ第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３となる部材である。以下、第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３を特別に区別しない場合は成形金属板と記載する。

リードフレーム６６は、格子状に配列された複数の単位区画８１と、これら配列された複数の単位区画８１の周囲を囲うマージン８２とからなる。単位区画８１は、発光装置１０における１つのリードフレーム１２に対応し、第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３のそれぞれの単位区画６１ａ，６２ａ，６３ａの３つの単位区画の積層構造からなる。

まず、平面状の銅板の片面にニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）を記載順に積層する（表面層形成工程）。具体的には、銅板の一方の面を保護樹脂で保護し、他方の面に電解メッキ法によってＮｉ／Ａｕ層を積層した。銅板にＮｉ／Ａｕ層を積層した片面積層板は、次工程において、第１成形金属板６１、第３成形金属板６３を形成するのに用いる。Ｎｉ／Ａｕ層は、電解メッキ法以外に蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などで形成することができる。

次に、片面積層板と銅板とにパターン成形加工をして第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３を形成する（パターン形成工程）。具体的には、プレス型抜き加工によって、片面積層板を第１成形金属板６１、第３成形金属板６３に加工する。同様に、銅板を第２成形金属板６２に加工する。パターン形成は、プレス型抜き加工以外にレーザ切断加工、ウォータージェット切断加工、エッチング加工などで行うこともできる。

なお、変形例１のアライメント溝５６となる貫通孔、又は／及び変形例２のアンカー孔７１となる貫通孔は、本工程において対応する片面積層板又は／及び銅板を加工して形成することができる。

次に、各成形金属板６１、６２、６３をリードフレーム６６となるように重ねて接合する（リード接合工程）。具体的には、第２成形金属板６２の上面に第１成形金属板６１の下面（銅露出面）が対向するように重ね、第２成形金属板６２の下面に第３成形金属板６３の上面（銅露出面）が対向するように重ねる。次に、熱拡散接合法によって、第１成形金属板６１、第２成形金属板６２及び第３成形金属板６３を一体化してリードフレーム６６を形成する。成形金属板６１、６２、６３の接合には、熱拡散接合法以外にロウ付け法、超音波接合法、電気溶接法などを用いることもできる。

最後に、リードフレーム６６の貫通部１２５の内面などの銅が露出面する表面を酸化処理する（リード酸化工程）。具体的には、リードフレーム６６をドライ空気雰囲気下で１５０～２００℃、３０～１８０分暴露して、リードフレーム６６の銅露出面に銅酸化膜を形成する。枠体１１となる樹脂材料との接着力は、銅板の表面に金属酸化膜面を設けることで向上する。また、アライメント溝５６においては、接合層３０となる半田の融液を弾くのでダイパッド５３の領域からの半田漏れを防止できる。なお、銅板にＮｉ／Ａｕを積層した部分は、表面がＡｕであるので、酸化されることはない。

（発光装置の製造方法）
次に発光装置１０の製造方法について説明する。図１２Ａ－図１２Ｄは、発光装置１０の製造方法の工程順に示している。

ＳＴＥＰ１では、図１２Ａの右下のリードフレーム６６が用意される。リードフレーム６６は、格子状に配列された複数の単位区画８１と、これら複数の単位区画８１の格子配列領域の周囲を囲うマージン８２とからなる。前述の工程により作成される。

以下のＳＴＥＰ２－ＳＴＥＰ４を示す図１２Ｂ－図１２Ｄにおいて、リードフレーム６６を単位区画８１に区画する横ダイシング線８４及び縦ダイシング線８５がそれぞれ横方向及び縦方向に延在して破線で記載されている。横ダイシング線８４及び縦ダイシング線８５は、実際のリードフレーム６６に構造として存在しているものではなく、説明の便宜上、単位区画８１の境界線を補助線として付加したものである。

図１２ＢのＳＴＥＰ２では、枠体１１を、トランスファモールド法によりリードフレーム６６の上に形成する。具体的には、下型にリードフレーム６６を所定に位置にセットし、枠体１１となる凹部を備えた上型を被せて閉じる。次いで、枠体１１となる樹脂を閉じた型の隙間に送液し、加熱硬化してリードフレーム６６に枠体１１を形成する。各枠体１１は、中央部に上方に開口する開口部２０を有する。リード１２ａ，１２ｂの上面２３ａ，２３ｂは、開口部２０に露出している。

図１２ＢのＳＴＥＰ２では、さらに、開口部２０に露出している枠体１１ａの上面２３ａ及び枠体１１ｂの上面２３ｂのダイパッド５３，５４（図９Ａ）に接合層３０となる半田（例えば金錫半田）を塗布し、その上にＬＥＤ２８及び保護素子４１を載置する。続いて、半田リフロー装置で半田を溶融固化してＬＥＤ２８と保護素子４１を接合する。

次に、ＬＥＤ２８の上に接着層２９となる透光性のシリコーン樹脂を塗布し、その上に蛍光体板１４が載置される。続いて、加熱してシリコーン樹脂を硬化して蛍光体板１４を接着する。その後、ＬＥＤ２８と上面２３ｂとがボンディングワイヤ４３ａにより接続され、保護素子４１と上面２３ａとがボンディングワイヤ４３ｂにより接続される。

図１２ＣのＳＴＥＰ３では、開口部２０を被覆部材１３により被覆、封止する。具体的には、シリコーン樹脂に粒径２００ｎｍ～３００ｎｍの酸化チタン粒子が混入された光反射性の樹脂を開口部２０へ、枠体１１及び蛍光体板１４の側面を覆い、蛍光体板１４の上面が露出されるように充填する。続いて、１５０℃で９０分加熱して光反射性の樹脂を硬化して被覆部材１３を形成する。こうして、複数の発光装置１０が共通のリードフレーム６６において格子配列の連結状態で完成する。

図１２ＤのＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ３の複数の発光装置１０の格子配列に対して横ダイシング線６４及び縦ダイシング線６５に沿ってダイシングブレード６８によりダイシングを行う。これにより、個々の発光装置１０が、完成する。

［第２実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。図１３Ａ－図１３Ｅは、発光装置９０に関するものである。図１３Ａは、発光装置９０の上面を模式的に示す上面図である。図１３Ｂは、発光装置９０の下面図である。さらに、図１３Ｃは、図１３ＡのXIIICで示す方向から見たときの側面図、図１３Ｄは、図１３ＡのXIIIDで示す方向から見たときの側面図、図１３Ｅは、図１３ＡのXIIIＥ－XIIIＥに沿った断面図である。

発光装置９０の上面形状は矩形状をしており、図１３Ａに示すように、外形周囲に枠体１１が配置され、枠体１１の開口部２０を被覆部材１３が埋設しており、当該被覆部材１３の中央部に蛍光体板１４の上面が露出している。また、発光装置９０の底面は、図１３Ｂに示すように、離間した矩形のリード１２ａとリード１２ｂが縦方向（Ｙ方向）に配置され、離間したリード１２ａと１２のスリット３９に枠体１１の樹脂が埋設されている。

XIIIC方向から見た発光装置９０の矩形状の側面（短辺側の側面）は、図１３Ｃに示すように、下部にリード１２ａ、上部に枠体１１が層状に配置されている。XIIID方向から見た発光装置９０の矩形状の側面（長辺側の側面）は、下部にリード１２ａと１２ｂが、上部に枠体１１が層状に配置され、リード１２ａとリード１２ｂの離間部であるスリット３９に枠体１１の樹脂が充填された構造となっている。

次に、図１３Ｅの断面図を参照して、発光装置９０における貫通部１２５の構成を詳説する。なお、図１３Ｅは、リード１２ａを横方向（Ｘ方向）に横切る断面を示す断面図である。なお、リード１２ｂを横切る断面においては、図１３Ｅのリード１２ａがリード１２ｂに置き換えられるだけで、貫通部１２５の構成は、図１３Ｅの貫通部１２５の構成と同一である。

発光装置９０においては、図１３Ｅに示すように、スリット３９以外の貫通部１２５は、リードフレーム１２の周縁の内側に、第３層金属板１２３の上面を底面とする孔として形成されている。

すなわち、発光装置９０において、貫通部１２５は、発光装置９０の外周に沿って形成されているものの、発光装置９０の外周面側において第１層金属板１２１及び第２層金属板１２２の外周壁部により画成されている。すなわち、発光装置９０の貫通部１２５は、全周を第１層金属板１２１及び第２層金属板１２２により包囲されている。

即ち、発光装置９０では、貫通部１２５は、リード１２ａを、その厚さ方向にわたり貫通していない。言い換えれば、貫通部１２５は、第１層金属板１２１及び第２層金属板１２２の２層にのみに連通して形成されているだけである。すなわち、貫通部１２５は、最下層の第３層金属板１２３で塞がれている。

また、発光装置９０では、貫通部１２５の深さを、リードフレーム１２の上面から最上層の２層に留めたことに伴い、張出し部１２６は、第２層金属板１２２ではなく、第１層金属板１２１に形成されている。これにより、貫通部１２５内の段差は、第１層金属板１２１の張出し部１２６の下の拡開部１２７ｃに形成されている。

枠体１１がリードフレーム１２に対してリードフレーム１２の主面に対して垂直方向に離反しようとするとき、段差において枠体１１が上側の張出し部１２６に当接して、移動が阻止される。これにより、発光装置９０においても、第１実施形態の発光装置１０と同様に、枠体１１とリードフレーム１２との密着性が向上する。

第１の実施形態及び第２の実施形態においては、その構造によって次のような効果も奏する。

発光装置１０，９０では、リードフレーム１２が、上から順に連続して配列されている第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３を含む共通の積層構造から形成された複数のリード１２ａ，１２ｂを有している。この積層構造には、当該積層構造の上面から少なくとも上から２層を貫通する貫通部１２５が形成され（例：図１３Ｅ）、第１層金属板１２１と第２層金属板１２２とは、貫通部１２５に対して異なる張出し量で張り出して、段差を形成している。そして、枠体１１の樹脂が貫通部１２５に充填されている（例：図５及び図１３Ｅ）。

これにより、枠体１１とリードフレーム１２とを離反させる離反力に対し、枠体１１が貫通部１２５の段差に当接することにより離反方向の移動が阻まれるので、枠体１１とリードフレーム１２との密着性が改善される。さらに、その結果として、枠体１１とリードフレーム１２の金属との剥離が防止されるとともに、ダイシング時の強い振動に対してボンディングワイヤ４３ａ，４３ｂの接続不良の生じ難い構造とすることができる。

発光装置１０，９０では、張出し部１２６がそれぞれ第２層金属板１２２（例：図５）及び第１層金属板１２１（例：図１３Ｅ）に形成されている。これにより、枠体１１がリードフレーム１２に対して離反しようとする移動に対し、枠体１１が段差に当たって、移動が阻まれ、離反を有効に防止することができる。

発光装置１０、９０は、スリット３９が貫通部を兼ねることにより、貫通部の形成スペースを節約することができる。

発光装置１０では、リード１２ａ，１２ｂが、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の３層の積層構造を備える。これにより、張出し部１２６によって形成される段差の個数が増加し、枠体１１とリードフレーム１２との密着性を一層、改善することができる。

以上、第１の実施形態、第１の実施形態の変形例、第２の実施形態について説明してきたが、本発明の主旨の範囲において、各部の形状変更、材料の変更、寸法の変更などをすることができる。例えば、第１の実施形態の変形例を第２の実施形態に適用することもできる。

実施形態では、半導体発光素子としてＬＥＤ２８が用いられている。本発明の発光素子は、ＬＥＤ２８に限定することなく、その他の発光素子、例えば垂直共振器型レーザ発光素子（例：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を選択することもできる。

実施形態の発光装置１０、９０は、２つのリード１２ａ，１２ｂを有している。本発明の発光装置は、３以上のリードを有していてもよい。例えば、発光装置１０，９０が複数の発光素子を備えるときには、リードの個数が３以上とすることもできる。

実施形態の発光装置１０，９０では、開口部２０は、倒立四角錐台の形状を有しているが、これに限定されない。開口部２０は、円錐台（長円錐台を含む）、角柱形状又は円柱形状等の形状を有していてもよい。

本発明のリードフレームにおける積層構造のリードフレームによる段差付き貫通部の構造は、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility／電磁両立性）パッケージ全般に適用することができる。

実施形態の発光装置１０では、貫通部１２５への張出し量が、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の３層のうち、第２層金属板１２２が最大にされている（図６）。張出し量は、３層のうち第２層金属板１２２を最小にすることもできる。さらに、発光装置１０では、第１層金属板１２１及び第３層金属板１２３の張出し量は、相互に等しくなっているが、相違させてもよい。すなわち、発光装置１０の貫通部１２５に対する第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の張出し量は、すべて相違させることもできる。

また、実施形態の発光装置１０、９０では、第１層金属板１２１、第２層金属板１２２及び第３層金属板１２３の厚み（Ｚ方向）を等しくすることが、製造の簡便性及びコストを鑑みると好ましい。しかしながら、金属板１２１、１２２、１２３の厚みは、各々異なっていても良い。

例えば、第１層金属板１２１に張出し部１２６を設けた場合、第１層金属板１２１の厚みを他の第２及び第３層金属板１２２、１２３より薄くすることが好ましい。これにより、貫通部１２５の張出し部１２６の下方に充填される樹脂体積を大きくできるのでリードフレーム１２、６６と枠体１１の耐剥離強度を向上できる。このように、貫通部１２５の構造に合わせて金属板１２１、１２２、１２３の厚みは適宜調整できる。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、樹脂製の枠体と金属製のリードフレームとの密着性に優れ、その結果として、枠体の樹脂とリードフレームとの剥離が防止されるとともに、断線不良等が生じ難い構造を有する発光装置及び発光装置の製造方法を提供することができる。

１０，９０・・・発光装置、１１・・・枠体、１２，６６・・・リードフレーム、１２ａ，１２ｂ・・・リード、２０・・・開口部、２８・・・ＬＥＤ（発光素子）、３９・・・スリット、１２１・・・第１層金属板、１２２・・・第２層金属板、１２３・・・第３層金属板、１２５・・・貫通部、１２６・・・張出し部、１２７ａ，１２７ｂ・・・拡開部。

Claims (10)

1. 少なくとも２層が積層された共通の積層構造から形成された複数のリードを有し、前記複数のリードは、前記積層構造の上層から少なくとも２層を貫通する貫通部を有し、前記貫通部を有する２層のうち上側層と下側層とは前記貫通部に対して異なる張出し量で張り出して段差を形成しているリードフレームと、
   前記複数のリードを露出する開口部を有し、前記貫通部に充填されるとともに、前記リードフレームの上部において前記開口部を囲うように設けられた樹脂製の枠体と、
   前記開口部内に載置され、前記複数のリードに接続された発光素子と、
   を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記張出し量は、前記下側層より前記上側層の方が大きいことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記複数のリードを相互に分離するとともに、前記貫通部を兼ねるスリットを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
4. 前記リードフレームの前記積層構造は、上から下に順番に連続する第１層、第２層及び第３層の３層の積層構造を有し、
   前記上側層及び前記下側層は、それぞれ前記第１層及び前記第２層であるか、それぞれ前記第２層及び前記第３層であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記第２層は、前記第１層及び前記第３層より前記貫通部内に張り出していることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
6. 少なくとも２層が積層された共通の積層構造から形成された複数のリードを有し、
   前記複数のリードは、前記積層構造の上層から少なくとも２層を貫通する貫通部を有し、
   前記貫通部を有する２層のうち上側層と下側層とは前記貫通部に対して異なる張出し量で張り出して段差を形成していることを特徴とするリードフレーム。
7. 前記張出し量は、前記下側層より前記上側層の方が大きいことを特徴とする請求項６記載のリードフレーム。
8. 前記複数のリードを相互に分離するとともに、前記貫通部を兼ねるスリットを備えることを特徴とする請求項６又は７記載のリードフレーム。
9. 前記積層構造は、上から下に順番に連続する第１層、第２層及び第３層の３層の積層構造を有し、
   前記第１層は、前記積層構造の最上層であり、
   前記上側層及び前記下側層は、それぞれ前記第１層及び前記第２層であるか、それぞれ前記第２層及び前記第３層であることを特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載のリードフレーム。
10. 前記第２層は、前記第１層及び前記第３層より前記貫通部内に張り出していることを特徴とする請求項９記載のリードフレーム。

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