JP4677549B2 - リードフレーム・ストリップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレーム・ストリップの製造方法に関し、更に具体的に言うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような表面に設置可能な電子部品に適用される、コンパクトな部品を備えたリードフレーム・ストリップの製造方法に関するものである。

当業者には周知のように、発光源として、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＮ，ＩｎＧａｎのような化合物半導体から成る発光ダイオードは、種々の色彩の光を発光することのできる半導体素子である。
半導体技術の大いなる進歩によって、高輝度および高品質特性を有する発光ダイオード装置が製造されてきている。また、青色ダイオード及び白色ダイオードの製造が実際に実現されたので、これにより、発光ダイオードは、ディスプレイであるとか、次世代発光源のような機器に広く適用できるようになった。加えて、表面設置可能な発光ダイオード素子も利用できるようになった。

利用領域の拡大のために、また、製造コストの削減のために、今までよりも一層小型構造寸法の電子部品を製造し、或る一定の領域に更に数多くの部品を配置しようとする試みが様々になされている。例えば、携帯電話機のキーをバックライトするには非常に小さな発光ダイオードが必要である。
そして、素子の更なる小型化が望まれているが、従来既に利用されている工程を使用して小型化することは極めて困難な状況にある。

図１ａ〜１ｃは、従来のリードフレーム・ストリップの製造工程を例示した平面図である。
図１ａに示すように、リードフレーム・ストリップ１０は、金属薄板或いは金属箔製で、打ち抜き加工された部品領域２２ａを備え、発光ダイオード・チップを支持するように形成されている。個々の部品領域２２ａは、そこに発光ダイオード・チップを配置するための２つの金属部分２４ａおよび２６ａを包含し、更に、２つの空スペース２８ａ，２８ａと共に、ワイヤ接着部および外部電気接続部とを含む。
その後、図１ｂに示すように、リードフレーム・ストリップ１０は、高導電性を有する金属層２０とダイボンディング剤でメッキされる。
図１ｃに示すように、外部リード・エレクトロードとして使用されるようになる電極部分だけは除いて、予め成形されたパッケージング構造部４２ａのアレーがプレモールド工程によって配列されている。従来のパッケージング工程は単一工程のコールド・ランナー・プロセスであり、スプルー孔３０と、複数の分岐ランナー３２とが備わっている。パッケージング工程によって形成された個々のパッケージング構造部４２ａは、望ましい対象物をその中に簡単に設置し易いように内部に窪みのある多面体であり、その中には、部品領域２２ａに面して表面が開口している。

図２はプレモールド構造部４２ａの詳細と、それが備わった結果の部品領域２２ａを示している。このように完成した部品領域２２ａには、チップ取付部４７ａおよびワイヤー接着部４９ａから成る機能領域４８ａと、プレモールド構造部４２ａと、空スペース２８ａと、２つの外部露出電極部４４ａ，４６ａを包含する。これらの部品領域２２ａの外部露出電極部４４ａ，４６ａはその後に続くパッケージングプロセスにおいて折り曲げられて、電極構造にする。

しかし、このような従来のパッケージングプロセスは、スループットが低く、リードフレームや成形材料に無駄が出るという点において不都合であり、また、単一式射出成形プロセスでは分岐ランナーにはスペースが必要とされるので、部品領域の配列密度が粗くなるため効果的でなくなるということが生じてしまう。
図１ａ〜１ｃに見られるように、部品領域の密度は、単一回のパッケージングプロセスでは限定されてしまうので、従来のパッケージングプロセスは大量生産効率が低い。
また更に、このような一回のパッケージングプロセスを用いるということは、部品に占められる実際の領域が非常に低いために、高価な材料の有効利用ということを著しく低めることになる。

従って、本発明は上記の問題を解決し、ホット・ランナーによる複数回のパッケージングプロセスによって形成されたコンパクトな部品配列を特徴とする、従来と比較してもっと材料の有効利用ができ大量生産効率を挙げられる、コンパクトな部品を備えたリードフレーム・ストリップの製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために本発明は、発光ダイオード構成部品に適用される、コンパクトな部品を備えたリードフレーム・ストリップの製造方法であって、チップ取付部として使用するための２つの金属部分と、ワイヤー接着部と、２つの外部電気接続コンダクターとを含む複数の部品領域が配列されたリードフレーム・ストリップを形成する行程と、前記各々の部品領域において、前記２つの外部電気接続コンダクターだけを除いたパッケージング構造部が、前記リードフレーム・ストリップ全ての部分を取り囲んで複数回のパッケージングプロセスにより形成され、各パッケージングプロセスは、前記複数の部品領域を１つもしくはそれ以上の部品領域おきに成形する工程とを備えることを特徴とする。

本発明では、金属板あるいは金属箔からリードフレームを打ち抜き（スタンピング）することで、リードフレームを簡単にそしてコスト的にも効率的に製造することができる。
また、部品領域の密度を最大限にまで上げて、材料の利用効率を上げ、大量生産の効率性を上げることで、コスト的な利点が著しく向上している。
更にまた、本発明では、ホット・ランナーの温度を加熱素子により上手に操作することにより、高品質の事前成形製品を生産することができ、製品に対する高い信頼性が達成される。

本発明は、リードフレーム・ストリップの製造方法に関し、更に具体的に言うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、しかし発光ダイオードに限定するものではないが、表面に設置可能な電子部品に適用される、コンパクトな部品を備えたリードフレーム・ストリップの製造方法に関するものである。

隣接するそれぞれの部品間の距離を縮めることで、１単位領域当たりの部品数を増やすことができる。リードフレーム・ストリップ内の隣接する部品間距離を最小限にすることは、複数回のパッケージングプロセスが必要であるが、この複数回のパッケージングプロセスを行うことで、材料の有効利用および大量生産の効率を高めることができる。

図３は、本発明によるリードフレーム・ストリップを示す図であり、図中、６０はリードフレーム・ストリップであり、該リードフレーム・ストリップ６０は平坦なシート状であり、部品領域２２がアレー配置されている。リードフレーム・ストリップ６０は、金属薄板或いは金属箔製で、打ち抜き加工されて、発光ダイオード・チップを支持するように形成されている。リードフレーム・ストリップ６０は、鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），アルミニューム（Ａｌ），ニッケル（Ｎｉ），パラジューム（Ｐｄ），クロミューム（Ｃｒ），或いはこれらの合金からなる群から選択される金属材料で形成される。

個々の部品領域２２は、図５ｂに良く示されるように、チップ取付部４７として、そこに発光ダイオード・チップを配置するために使用される２つの金属部分と、２つの空スペース２８と共に、ワイヤ接着部４９および外部電気接続部（電極部）とを含む。

図４に示すように、リードフレーム・ストリップ６０は、高導電性を有する金属層７０とダイボンディング剤でメッキされる。メッキ金属層は、銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ），パラジューム（Ｐｄ），或いはこれらの合金からなる群から選択される。

次に、図５ａに示すように、外部リード電極として使用される電極部分だけを除いて、プレモールド構造部４２のアレー配列が、複数回のパッケージングプロセスによって、リードフレーム・ストリップ６０の部品領域２２のそれぞれの部分を取り囲むように形成される。

各々の部品領域２２を一部品領域おきに行なってリードフレーム・ストリップ６０を成形するために、図５ａに例示されたパッケージングプロセスが使用される。部品領域２２を一部品領域おきにしてリードフレーム・ストリップ６０のプレモールドを完了するためには、２回のパッケージングプロセスが必要である。例えば、第１回目のパッケージングプロセスは、１番目の列，３番目の列，５番目の列，７番目の列といったような奇数の列の部品領域２２を処理するために行われる。次に、第２回目のパッケージングプロセスは、２番目の列，４番目の列，６番目の列，８番目の列といったような偶数の列の部品領域２２を処理するために行われる。このパッケージング処理が完了した結果のリードフレーム・ストリップ６０のレイアウトは、図７に見ることができる。パッケージングプロセスで使用される成形材料は、非透光性プラスチック材料である。

パッケージング構造部の品質及び成形材料の利用効率を高めるために、本発明では、パッケージングプロセスにホット・ランナー技術を導入する。
本発明のパッケージングプロセスは、複数回のプレモールドプロセスおよびホット・ランナー・プロセスであって、ホット・ランナー８０を使う。個々のホット・ランナー８０には、複数個の分岐ランナー８２が形成されている。

更に、１回のプレモールドプロセスでのホット・ランナー８０は、図６にあるように、それぞれ熱を保有することができる。図５ａのプレモールドプロセスでは、９つのホット・ランナー８０が使用されていて、これらのホット・ランナー８０は、Ａ１〜Ａ９の９つの温度領域に分けられる。これらの温度領域のそれぞれの温度処理範囲は、成形化合物のタイプによるが、通常、１５０℃〜４００℃の範囲である。従って、温度領域Ａ１〜Ａ９を上手に操作することで、各ホット・ランナー８０を調節することにより、一層良好なプレモールド製品産出ということが達成されるのである。

同様に、プレモールド構造部４２も本発明のプロセスによって形成され、望ましい対象物をその中に簡単に設置し易いように内部に窪みのある多面体形状であり、その中は、部品領域２２に面して表面が開口している。このようにプレモールド処理された構造４２の詳細と、それが備わった結果の部品領域２２が、図５ｂに示されている。このように完成した部品領域２２には、チップ取付部４７およびワイヤー接着部４９から成る機能領域４８と、プレモールド構造部４２と、空スペース２８と、２つの外部露出電極部４４，４６が包含されている。これらの部品領域２２の外部露出電極部４４，４６は、その後に続くパッケージングプロセスにおいて折り曲げられて、電極構造にする。

或いはまた、本発明の複数回のパッケージングプロセスは、各回毎のプロセスで、２つおきの部品領域をパッケージング処理する。すなわち、部品領域２２を２つおきにパッケージング処理してリードフレーム・ストリップ６０のパッケージング構造部を仕上げるには、３回のパッケージングプロセスが必要である。このパッケージング構造部の仕上がった後の結果としてのリードフレーム・ストリップ６０のレイアウトは図７に見ることができる。

図８には、別の変形例の複数回のパッケージングプロセスが示されている。この図８の変形例のパッケージングプロセスでは、各回にホット・ランナー９０を使用して行う。ここのホット・ランナー９０には複数個の分岐ランナーが形成されている。

同様に、図９にあるように、１回のプレモールドプロセスでのホット・ランナー９０は、それぞれ熱を保有することができる。図８のプレモールドプロセスでは、６つのホット・ランナー９０が使用されていて、これらのホット・ランナー９０は、Ｂ１〜Ｂ６の６つの温度領域に分けられる。

図１０を参照すると、更に、個々のホット・ランナー９０にはその周囲に接触して加熱素子９３が配置され、分岐ランナー９２にある成形材料を溶解状態に保持することのできる望ましい温度範囲に分岐ランナー９２を保つようにする。そして、加熱素子９３は、分岐ランナー９０の不均一な熱配分により、成形材料がリードフレーム・ストリップ６０上に射出されないうちに、分岐ランナー９２内の溶解成形材料が予期せず冷めてしまうことのないように防止する。

従来の方法と比較すると、本発明は以下のような利点がある。
第１に、金属板あるいは金属箔からリードフレームを打ち抜き（スタンピング）することで、リードフレームを簡単にそしてコスト的にも効率的に製造することができる。
第２に、部品領域の密度を最大限にまですることができ、また、材料の利用効率および大量生産の効率性が従来の方法よりも著しく向上している。
最後に、各ホット・ランナーの温度を上手に操作することにより、一層良好なパッケージング製品産出ということが達成される。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

従来技術のプレモールドリードフレーム・ストリップの製造工程を例示する説明図。 従来技術のプレモールドリードフレーム・ストリップの製造工程を例示する説明図。 従来技術のプレモールドリードフレーム・ストリップの製造工程を例示する説明図。 図１ｃにおける事前成形構造の詳細および端部部品領域を例示する図。 本発明による実施例におけるリードフレーム・ストリップを示す図。 図３のリードフレーム・ストリップをメッキした後の図。 ホット・ランナーで行った本発明による複数回のパッケージングプロセスの実施例を示す図。 図５ａにおけるパッケージング構造部の詳細およびパッケージング処理がされた結果の端部部品領域を例示する図。 図５ａに示したそれぞれのホットランナー８０が加熱され、Ａ１〜Ａ９に９分割されている状態を示す図。 図３の非導電性ハウジングを形成する工程の後の結果のリードフレーム・ストリップのレイアウトを示す図。 本発明による別の複数回のパッケージングプロセスを示す図。 本発明による更に別の複数回のパッケージングプロセスを示す図。 図８のホット・ランナーの周囲に加熱素子が配置されているのを示す拡大図。

２２ 部品領域
６０ リードフレーム・ストリップ
８０ ホット・ランナー
８２ 分岐ランナー
４７ チップ取付部
４９ ワイヤー接着部
４８ 機能領域
４２ パッケージング構造部
２８ 空スペース
４４ 一方の外部露出電極部
４６ 他方の外部露出電極部

Claims (10)

1. 発光ダイオード構成部品に適用される、コンパクトな部品を備えた成形リードフレーム・ストリップの製造方法であって、
   チップ取付部として使用するための２つの金属部分と、ワイヤー接着部と、２つの外部電気接続コンダクターとを含む、複数の部品領域が配列されたリードフレーム・ストリップを形成する工程と、
   前記各々の部品領域において、前記２つの外部電気接続コンダクターだけを除いたパッケージング構造部が、前記リードフレーム・ストリップの全ての部分を取り囲んで複数回のパッケージングプロセスにより形成され、各パッケージングプロセスは、前記複数の部品領域を該部品領域の配列方向に１つもしくはそれ以上の部品領域おきに成形する工程とを備える、
   ことを特徴とするリードフレーム・ストリップの製造方法。
2. 前記リードフレーム・ストリップは、高導電性を有する金属層とダイボンディング剤でメッキされる工程を含むことを特徴とする請求項１記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
3. 前記リードフレーム・ストリップは、鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），アルミニューム（Ａｌ），ニッケル（Ｎｉ），パラジューム（Ｐｄ），クロミューム（Ｃｒ），或いはこれらの合金からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
4. 前記部品領域の前記金属部分、前記ワイヤー接着部及び外部電気接続コンダクターは、前記リードフレーム・ストリップを打ち抜き（スタンピング）で形成されることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
5. 前記メッキ金属層の金属は、銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ），パラジューム（Ｐｄ），或いはこれらの合金からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項２記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
6. 前記パッケージングプロセスで使用されるモールド材料は非透光性プラスチック材料であることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
7. 前記パッケージング構造部を形成する工程は、更に、パッケージングプロセスにホット・ランナーを導入することを含むことを特徴とする請求項１記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
8. 前記ホット・ランナーはそれぞれ異なる温度領域に分けられることを特徴とする請求項７記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
9. 前記温度領域は１５０℃〜４００℃の間の範囲内であることを特徴とする請求項８記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。
10. 前記ホット・ランナーは、加熱素子がそれぞれのホット・ランナーに接触させてその周囲に配置されていることを特徴とする請求項７記載のリードフレーム・ストリップの製造方法。