JP3155420U

JP3155420U - 反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造

Info

Publication number: JP3155420U
Application number: JP2009003756U
Authority: JP
Inventors: 江振豐
Original assignee: 光宏精密股▲分▼有限公司
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2019-06-04

Abstract

【課題】反射効率を向上し、且つ微細な絶縁回路とパターンを自由に設計するリードフレーム構造を提供する。【解決手段】金属触媒または有機物を含有するプラスチックを射出成形した基台１０を具備し、基台の外周エッジには、交差・接続するキャリヤー嵌合槽１１を形成し、且つ射出を２回行い金属触媒または有機物を含有しないプラスチックのキャリヤー２０を形成し、基台の頂面には、発光ダイオードを設置するように供する収納空間１６を、下向きに傾斜して形成する。基台の表面に無電解銅めっき又はニッケルめっき層の界面層を沈積した後に、レーザーにより一部分の界面層を剥離して絶縁回路４０を一つ形成する。さらに金属層を沈積する。【選択図】図１

Description

本考案は発光ダイオードのリードフレームの製作技術に関するもので、具備体的には、反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造を指し、これにより、プロセスが簡略化し、且つコストを低減でき、ひいてはその反射効率を増進し、且つ導線の面積を増加できて高い熱伝導効果が得られるリードフレーム構造に関するものである。

従来の発光ダイオード・リードフレームは、主として遍く導電性材質の材料シート（例えば銅、銅合金またはアルミ等）を用いることが慣用となっている。プレスを経って成形されたリードフレームのブランクが、続いて電気めっき処理により、リードフレームのブランクの表面に高導電性を具備備する金属層（例えば錫、銀、金など）を１層電気めっきし、その後にエンベデッド射出成形技術（Insert Molding：インサート成形）を利用し、カップ状の発光ダイオード・リードフレームを形成している。但し該カップ状のリードフレームの反射領域が金属層の反射効果を有効に提供することができない。

それ以外にレーザーにより直接に活性化する（Laser Direct Structuring,ＬＤＳ）プロセスも、発光ダイオードのリードフレームに応用されている。このプロセスの欠点は、レーザーを使用してプロセスの専用材料を直接に活性化する必要があり、この材料が射出された後に、その電極と反射領域がレーザーを使用して表面の活性化を行い、レーザーにより表面が粗くなり、且つレーザーの面積が大きすぎ、斜面の上に、そのレーザーに角度とプロセスの時間などの制限がある。更にレーザーにて活性化した後に、粗さにより、本来設計された反射角度が反射輝度とやや異なり、更に３Ｄ立体レーザー加工設備が高価であり、加工時間も長くかかり、コスト費用が高すぎる。

更に現在は、低温同時焼成セラミック（Low−Temperature Co−fired Ceramics,ＬＴＣＣ）が知られている。セラミックはシリコンの材質に類似し、チップと接続でき、その熱伝導性と耐熱係数が何れも良好である。但し、低温同時焼成セラミックは、９００度ぐらいの温度に焼結する必要があり、収縮性の異なる現象を有し、電気性変動因子を増加しやすくなり、且つセラミックのプロセスのコストが高価で、大量に製造するコストの低減が容易ではない。

その他に業者は双原料射出技術によりリードフレームの製作を試みている。但し従来の双原料射出技術には、ＰＣＫ法とＳＫＷ法の２種類の方式があり、その中でも、ＰＣＫ法のプロセス方式は、１回目の射出成形時に電気めっきが可能で、且つ触媒化により補正されたプラスチックを使用し、２回目の射出成形時に電気めっきが不可能なプラスチックを使用して製作し、続いて素子の表面をエッチング・活性化・金属化する。ＳＫＷ法のプロセス方式については、１回目の射出成形時に電気めっきが可能なプラスチックを使用し、続いて１回目の射出成形のプラスチック表面をエッチングし、且つパラジウム（Ｐｄ）により表面を活性化し、素子を金型の内に置き、更に２回目の射出成形を行い、その後に素子の表面を金属化する。この２種類の方法は、極めて微細なライン加工をするために双原料射出技術に制限があり、且つ極めて微細なラインを有効に形成できない。

換言すると、従来の発光ダイオード・リードフレームは、プロセスが複雑であるため、その製造コストを低減できない。またレーザーにより活性化した後に、表面が粗くなり、そして本来設計された反射角度と反射輝度を達成できない。ひいてはその反射効率に悪影響を及ぼす。且つナノ化した絶縁回路・パターンの中には適用できない。従って、製作が簡易で低コストで、且つ高反射率などの特性を併有するリードフレームを提案することが当業者の急務となっている。

本考案は、前述した従来のリードフレームの問題点に鑑み、深く検討し、且つ多年の関連産業に従事する研究開発および製造経験に基づいて解決方法を積極的に求め、研究と試作を絶えずに努力し、ついに反射性と導体金属層を具備備するプラスチック・リードフレーム構造の開発に成功した。これにより、従来のリードフレームのプロセスの複雑さ，反射効率，熱伝導と導電性などの問題を解決した。

本考案の目的は、反射効率を向上し、且つ微細な絶縁回路・パターンを自由に設計できる、反射性と導体金属層を具備備するプラスチック・リードフレーム構造を提供するものである。

本考案の副次的な目的は、プロセスが簡略化し、且つ大量に製造できることにより、その製造コストを低減できる、反射性と導体金属層を具備備するプラスチック・リードフレーム構造を提供するものである。

前記した考案の目的を達成するため、本願に係る反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造は、金属触媒または有機物を含有するプラスチックの基台を含み、該基台の外周エッジには、交差し且つ金属触媒または有機物を含有しないプラスチックのキャリヤーを一つ形成し、更に基台が頂面に一つの反射面を下向きに傾斜して形成し、また基台の表面に無電解銅めっき又はニッケルめっきの金属層の界面層を沈積し、且つレーザー技術を再び利用して一部分の界面層を剥離することにより、絶縁回路を一つ形成し、更に電気めっき及び無電解めっきを利用して銅，ニッケル，銀または金などの金属層を沈積することにより、反射性金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造を形成する。

プラスチック・リードフレーム構造の製造方法は、順番に下記の工程を含む。

双原料射出工程：精密な加工により、双原料射出の金型を製造し、金属触媒または有機物を含有するプラスチックをドープすることにより、基台を一つ形成し、且つ同時に金属触媒または有機物を含有しないプラスチックにより、基台に緊密に付着されたキャリヤーを一つ形成し、更に基台が頂面に一つの反射面を下向きに傾斜して形成することにより、リードフレームのブランクを一つ構成する。

無電解めっき工程：前述の双原料射出工程によりリードフレームのブランクを一つ製作した後に、続いて局部の表面活性化するためのめっき浴の前処理を行い、且つ基台の表面に無電解めっき法により、無電解銅めっき又はニッケルめっきの界面層を沈積する。

レーザー絶縁工程：界面層のめっき・沈積を完成した後に、レーザー技術を利用して局部の界面層の剥離を行うことにより、絶縁回路を一つ形成する。

電気めっき工程：絶縁回路を形成した界面層の上に、更に電気めっき及び無電解めっきを利用して銅，ニッケル，銀または金などの金属層を基台の上に沈積することにより、反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造の製作を完了する。

本考案に係る反射性と導体金属層を具備備するプラスチック・リードフレーム構造にあっては、反射効率を向上し、且つ微細な絶縁回路、パターンを自由に設計することができる。
さらに本考案は、プロセスを簡略化できるとともに、量産することで製造コストを大幅に低減することができる。

本考案のプラスチック・リードフレーム構造のプロフィル模式図で、該金属リードフレームの構造およびその相対の的な関係を説明するために用いられる。該プラスチック・リードフレームのＴＳＭＰＬ工程の製造の流れのブロック模式図である。該プラスチック・リードフレームのＳＳＰＬ工程の製造の流れのブロック模式図である。本考案の基台のプロフィル模式図である。本考案のキャリヤーのプロフィル模式図である。本考案のプラスチック・リードフレームが双原料射出工程後にあるプロフィル模式図である。該プラスチック・リードフレームが無電解めっき工程後にあるプロフィル模式図である。該レーザーにて局部の界面層の剥離を行うことにより絶縁回路を形成するプロフィル模式図である。該プラスチック・リードフレームが電気めっき工程後にあるプロフィル模式図である。

いかに図面を参照しながら本考案に係る反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造について詳細に説明する。

[実施例]
図１を参照して説明する。本考案に係る反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造は、主として金属触媒または有機物を含有するプラスチックの基台１０を具備する。該基台１０の外周エッジには、交差・接続するキャリヤー嵌合槽１１を一つ形成する。且つ２回の射出技術を利用して基台１０のキャリヤー嵌合槽１１の内に金属触媒または有機物を含有しないプラスチックのキャリヤー２０を形成する。更に基台１０が頂面には反射面１５、及び発光ダイオードを設置するように供する収納空間１６を、下向きに傾斜して形成する。この反射面１５（即ち俗称する反射カップ）の角度が自由に設計できる。その頂面とその反射面１５により規定された夾角は、１５度〜８５度の範囲である。異なる発光の需要により反射面１５の角度を設計する。発光ダイオードの発光効率を向上するために、更に基台１０の表面に無電解銅めっき又はニッケルめっきの金属の界面層３０を沈積する。且つレーザー技術を再び利用して一部分の界面層３０を剥離することにより、絶縁回路４０を形成する。また絶縁回路４０を経由して収納空間１６を正極１６１と負極１６２に仕切る。電気めっき及び無電解めっきにより、反射面１５に高反射率の金属（例えば銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）などの金属）を沈積し、反射率を向上し、導体と絶縁回路を形成する。ひいては自由設計可能な導電回路、および反射性と導体金属層５０を具備するプラスチック・リードフレーム構造を形成する。
この技術により製作された発光ダイオード・リードフレームは、数量の多寡にかかわらずリードフレームの基台１０の反射面１５の形状を自由に設計できること、数多くの発光ダイオードの並列の使用に供することを可能とすること、電気めっきの高使用率を利用して界面層３０を沈積すること、コストを低減し且つ優れた電子性能を提供できること、高反射性、高熱伝導面積の特性の利点を、具備する。

本考案に係るプラスチック・リードフレーム構造の好ましい製造方法について説明する。例えば図２に示すように、双原料射出工程Ｓ１，無電解めっき工程Ｓ２，レーザー絶縁工程Ｓ３と電気めっき工程Ｓ４などの工程を順番に含む。
そして前述のプラスチック・リードフレーム構造の製作を完成する。本考案は、この製造方法をＴＳＭＰＬ（Two−Shot Molded Plating AND Laser：２回の射出成形およびレーザー）プロセスと定義する。

該双原料射出工程Ｓ１は、リードフレームの内部設計の需要に応じ、精密な加工を使用して双原料射出の金型を製造する。導電回路を生産しようとする基台１０の部分に、電気めっきに寄与する金属触媒または有機物をドープ（doping）して使用する。既に触媒化により補正されて金属触媒または有機物を含有するプラスチック製の基台１０となる。前記金属触媒またはその有機物はパラジウム，銅，銀などを含む。続いて基台１０の表面に界面層３０を形成する（例えば図４のように）。その後に再び前述のプラスチックに緊密に付着されて金属触媒またはその有機物を含有しないキャリヤー２０（例えば図５に示す）と結合する。該キャリヤー２０は主として一般に表面に電気めっきしにくいプラスチック又は金属触媒やその有機物を含有しないプラスチックより構成される。更に結合した基台１０とキャリヤー２０は基台１０の表面にエッチング・活性化・金属化を行う。且つこの２種類のプラスチックも耐高温可能なプラスチック（２６０度より高い）を選択できることにより、リフロー（IR Reflow）の要求に合致する。更に金型により基台１０の反射面１５（即ち俗称する反射カップ）を形成できる。且つこの反射面１５の角度は自由に設計できる。その頂面とその反射面１５により規定された夾角は、１５度〜８５度の範囲とする。異なる発光の需要により反射面１５の角度を設計する。発光ダイオードの発光効率を向上するために、プラスチックとしては、主としてＰＡ（Polyamide：ポリアミド），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ＰＥＴ（ポリエチレングリコールテレフタレート），ＬＣＰ（long chain polymer：長鎖重合体），ＰＣ（ポリカーボネート），ＡＢＳ（アクリルニトル・ブタジエン・スチレン共重合体），ＰＣ／ＡＢＳ等を使用することができる。

そして無電解めっき工程Ｓ２は、前述の双原料射出工程Ｓ１の後に、つまりリードフレームのブランクのプラスチック素子（図６）を生成する。その後に無電解めっき浴（Plating Bath）の前処理を行い、液体薬を利用してめっきしようとする局部の表面を活性化（Activation）する。この工程により、電気めっきが可能なプラスチックを使用した基台１０の表面に、無電解ニッケルめっき又は無電解銅めっきの成長可能な界面層３０（例えば図７）を生成する。これにより、界面層３０と基台１０のプラスチックの間の接合強度（Bonding Strength）に寄与する。

更にレーザー絶縁工程Ｓ３では、界面層３０のめっき・沈積を完成した後に、本考案が極めて微細な絶縁回路パターンを形成するために、レーザーを採用して局部の界面層３０の剥離を行う。これにより、絶縁回路４０（例えば図８）を一つ形成することにより、自由な設計，回路の微細化，プロセスの簡易さ及び多様化を具備する製造の流れを達成する。レーザービーム（Laser beam）を利用して、反射面１５の内が設計の要求に基づいて形成しようとする絶縁回路パターンの中における局部の界面層３０を剥離する。このレーザーの波長は、２４８ｎｍ，３０８ｎｍ，３５５ｎｍ，５３２ｎｍ，１０６４ｎｍ又は１０６００ｎｍの中から選択できる。レーザー・ソースは、炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザー，ネオジムドーピングしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー，ネオジムドーピングしたイットリウムオルトバナジン酸（Ｎｄ：ＹＶＯ４）クリスタル・レーザー，エキシマー（Excimer）レーザー等から選択する。その後に更に需要に基づいて絶縁回路４０の界面層上に形成できる。

電気めっき工程Ｓ４は、更に電気めっき及び無電解めっきの銅，ニッケル，銀，金，電気クロムめっきと置換型無電解金めっき，又は電気めっき及び無電解めっきの銅／ニッケル／銀、又は電気めっき及び無電解めっきの銅／ニッケル／金よりなる群の何れかにより形成される電気めっき浴のプロセスを利用し、金属層５０を沈積する。図９に示すように、形成された部分が発光チップの粘着とワイヤボンディングのために用いられる。且つ反射率と導体を向上できる。以上により発光ダイオード・リードフレーを完成する。

また本考案に係る反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造を製造する他の製造方法を図３に示す。本例では図２に示した双原料射出工程Ｓ１の工程を２回の射出工程Ｓ１に変換されている。次に且つ前述の無電解めっき工程Ｓ２，レーザー絶縁工程Ｓ３と電気めっき工程Ｓ４などの工程を順番に完成する。そして前述のプラスチック・リードフレーム構造の製作を完成する。本考案は、この製造方法の実施例をＳＳＰＬ（Second Shot Plating and Laser：２回目の射出成形およびレーザー）プロセスと定義する。その中でも、該２回目の射出工程は、即ち単一のプラスチックを採用して射出し、このプラスチックが射出を経って基台１０（例えば図４）を成形する。形成された基台１０がエッチングを利用し、その表面に触媒を均一に塗布し、その後にこの触媒を全体に塗布した基台１０に対し、２回目の同じプラスチックを使用する射出成形工程を行い、金型の設計を利用して基台１０に反射面１５を形成する。且つ金型を利用して金属層を沈積しようとする回路の表面を晒す。その後に前述と同様に無電解めっき工程Ｓ２，レーザー絶縁工程Ｓ３と電気めっき工程Ｓ４を行う。つまり発光ダイオードの使用に供することができる固体クリスタルのリードフレームを生成することを可能とする。

このプロセス方式の中で、１回目の射出により形成されたプラスチック素子は、発光ダイオード・チップの粘着，ワイヤボンディング，反射面１５の構造，界面層３０の沈積，及びレーザー絶縁により形成された絶縁回路に用いられる。且つこの反射面１５が界面層３０と連結して大面積の放熱構造を呈する。２回目の射出素子は、１回目のレーザー絶縁Ｓ３により形成された絶縁回路の連結に用いられる。本例にあっては、完備の絶縁構造素子を形成し、本考案の設計は、製造コストの改善および自由な設計といった特長を有する。

本考案の図面および明細書の中に記した数値は、本考案のを限定するものではなく、本考案の具体的な実施例の設計と需要に基づいて適宜変更や置換を行うことができるものである。さらに本考案は発光ダイオード・リードフレームに限らず、その他の電子素子に適用することができる。

Ｓ１双原料射出工程
Ｓ２無電解めっき工程
Ｓ３レーザー絶縁工程
Ｓ４電気めっき工程
１０基台
１１キャリヤー嵌合槽
１５反射面
１６収納空間
２０キャリヤー
３０媒質層
４０絶縁回路
５０金属層
１６１正極
１６２負極

Claims

反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造であって、
金属触媒または有機物を含有するプラスチックの基台を含み、
該基台が頂面に一つの反射面を下向きに傾斜して形成し、
更に反射面の外周エッジには、交差するキャリヤー嵌合槽を一つ形成し、
該キャリヤー嵌合槽の内に射出技術によりキャリヤーを一つ形成し、
該界面層が無電解めっき法により基台の表面に形成され、且つレーザー技術を再び利用して一部分の界面層を剥離して絶縁回路を一つ形成し、
基台の上に金属層を沈積したことを特徴とする、
反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
基台とキャリヤーは、異なるプラスチック材質の双原料の射出により成形したことを特徴とする、請求項１に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
基台とキャリヤーは、同じプラスチック材質の２回の射出により成形し、更に基台の内に金属触媒または有機物を含有するプラスチックがドープされることを特徴とする、請求項１に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
基台は、金属触媒または有機物を含有するプラスチックをドープすることにより形成され、且つ同時に金属触媒または有機物を含有しないプラスチックにより、基台に緊密に付着されたキャリヤーを一つ形成し、更に基台が頂面に一つの反射面を下向きに傾斜して形成することにより、リードフレームのブランクを一つ構成することを特徴とする、請求項１に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
基台は、単一のプラスチックを射出して形形し、形成された基台がエッチングを利用して、その表面に触媒を均一に塗布し、その後にこの触媒を全体に塗布した基台に対し、２回目の同じプラスチックを使用する射出成形工程を行い、２回目の射出成形の時に、エンベデッド射出により、キャリヤーを形成し、基台が頂面に一つの反射面を下向きに傾斜して形成することにより、リードフレームのブランクを一つ構成することを特徴とする、請求項１に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
金属触媒または有機物は、パラジウム，銅，銀などの何れかであることを特徴とする、請求項１、３、４または５に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
頂面およびその反射面により規定された夾角は、発光ダイオードの発光効率を向上するため１５度〜８５度の範囲であることを特徴とする、請求項１、４または５に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
双原料射出工程は、リードフレームのブランクを製作した後に、続いて局部の表面活性化するためのめっき浴の前処理を行い、且つ基台の表面に無電解めっき法により界面層を沈積することを特徴とする、請求項４または５に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
界面層がめっきして沈積された後に、レーザーを利用して局部の界面層の剥離を行うことにより、絶縁回路を形成することを特徴とする、請求項８に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
絶縁回路の界面層の上に、更にめっきを利用して金属層を沈積したことを特徴とする、請求項９に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
無電解めっき法は、基台の表面に無電解ニッケルめっき又は無電解銅めっきを成長することにより、界面層を一つ形成することを特徴とする、請求項１または８に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
電気めっき及び無電解めっきにより沈積された金属層は、銅，ニッケル，銀，金，クロム，置換型無電解金めっき，銅／ニッケル／銀，銅／ニッケル／金よりなる群のなかから選ばれる何れかひとつにより形成されていることを特徴とする、請求項１または１０に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。
レーザー絶縁工程のレーザー・ソースは、炭酸ガス・レーザー，ネオジムドーピングしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー，ネオジムドーピングしたイットリウムオルトバナジン酸（Ｎｄ：ＹＶＯ４）クリスタル・レーザー，エキシマー・レーザー等の何れか１つであることを特徴とする、請求項４または５に記載の反射性と導体金属層を具備するプラスチック・リードフレーム構造。