JP5083472B1

JP5083472B1 - Ｌｅｄパッケージの製造方法

Info

Publication number: JP5083472B1
Application number: JP2012012705A
Authority: JP
Inventors: 一徹久米田; 則彰関; 徳行新名; 秀幸戸高; 隆治永江; 史章別府; 博文杉; 篤史飯尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: JP2013153032A

Abstract

【課題】パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内への硫化物浸透を防止することができるＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤチップを載置する一方の面を備える一対のリードフレーム１０１，１０２において、一方の面とは反対の他方の面であって一対のリードフレームがそれぞれ対向する一対の接続面（Ｂ部）との境界部（Ｃ部）に凹部を形成する工程と、凹部を形成する際に凹部に相当する飛散物が付着した一対の接続面間を絶縁し固定する絶縁部を形成する工程と、を備えることを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）パッケージの製造方法に関する。

近年、数十μｍから数ｍｍ程度角の大きさのＬＥＤチップをパッケージ内に収めた発光装置が開発され、電子機器、車両、各種の照明装置として利用が拡大している。

ＬＥＤパッケージは、凹部底面にＬＥＤチップを搭載し、シリコーン樹脂などの封止材料でモールドして、パッケージから外部に露出した電極によって、実装基板と電気的・機械的な接続を行う。

ＬＥＤパッケージは、ヒートシンク、リードフレーム、ケースが一体となっているものが最も一般的である。ヒートシンクは熱の拡散を、リードフレームは電気的導通を、ケースは絶縁及び放熱効果をそれぞれ要求されている。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップから放出される光を効率よく取り出すことが求められており、ＬＥＤから直接放たれた光だけでなく、リフレクタを設けることで反射させ、外部に光をより多く放出されるような輝度の高いパッケージが検討されている。

上記リードフレームは、板状の鉄−ニッケル等の合金薄板、銅−ニッケル−錫等の金属薄板からなるリードフレーム用金属材料を、エッチング加工やスタンピング加工等にて製造される。このように製造されるリードフレームは、ＬＥＤチップを搭載するためのパッド電極（アイランド電極）と、このパッド電極とは絶縁状態であり、ＬＥＤチップと電気的に接続されるインナーリード電極と、外部基板と電気的に接続されるアウターリード電極とを備える。

上記封止樹脂は、パッケージ上部の凹部内に充填してＬＥＤチップや配線を保護すると共に、蛍光物質を含有することによってＬＥＤチップからの光を、例えば青色から白色に波長変換する。封止樹脂は、狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂（例えば、シリコーン系樹脂）が使用されることが多い。このため、パッケージとしては、上部の凹部に流し込んだ液状の樹脂が、パッケージの側面や底面から漏れ出ないようにすることが必要である。

パッケージ部材は、熱膨張係数の異なる樹脂材料と金属からなるため、密着性・接着性が悪い。結果、樹脂部と金属部との界面の隙間から封止樹脂が漏れ出すと、封止の目的とするリフレクタ内のＬＥＤチップや配線の保護ができなくなるばかりか、半田の実装性不良等の種々の問題を発生させる原因になる。また、封止樹脂に蛍光物質が含有されている場合は、封止樹脂と共に蛍光物質も漏れ出すことになり、目的の色度からずれることになる。

特許文献１には、リードフレームの一部に溝部又は突起部を形成して、アウターリード電極とパッケージ部材との界面から外壁面方向へ封止樹脂が漏出することを防止する半導体装置が記載されている。上記溝部及び突起部の形成方向は、アウターリード電極の延伸方向に対して垂直方向であることが記載されている。また、溝部や突起部の形成方法は、打ち抜き加工（プレス加工）やエッチングにより形成されることが記載されている。また、リードフレームの材質としては、導電性・放熱性・機械的強度・光の反射等の観点から、Ｃｕをベースとした合金で、表面をＡｇで処理したものが好適であることが記載されている。

特開２００６−２２２３８２号公報

しかしながら、特許文献１記載の半導体装置は、アウターリード電極とパッケージ樹脂部との界面から外壁面方向への封止樹脂の漏出防止に着目した技術であるため、以下の課題がある。

（１）Ｃｕ合金の表面をＡｇメッキした材質であるリードフレームに、打ち抜き加工（プレス加工）やエッチングにより溝部又は突起部を形成しているので、形成される溝部又は突起部が、Ｃｕ合金の表面のＡｇメッキを損傷してしまう場合がある。また、該表面に十分な膜厚のＡｇ処理を施したとしても溝部又は突起部では、Ａｇ処理が不均一になることは避けられない。

このため、溝部又は突起部において、Ａｇメッキが薄くなる、またはＡｇメッキが剥がれ、湿気等により水酸化物及び酸化物等が生成されて腐食する場合があることが判明した。Ｃｕ合金が腐食すると、腐食物が該表面に露出し、輝度などＬＥＤの特性を低下させる。

（２）モールド樹脂とリードフレームの密着低下に起因する封止樹脂漏れについては記載されているが、ＬＥＤパッケージの外からＬＥＤチップの実装領域であるキャビティ内に浸透するＡｇメッキの硫化対策については記載されていない。アウターリード電極とパッケージ部材との界面からキャビティ内に、空気中の二酸化硫黄などの硫化物が浸透すると、Ａｇメッキは、硫化銀となり黒色化し、反射率が低下するなど光学特性が劣化する。このＡｇメッキの硫化対策については、記載がなく、有効な対策が採られていない。

また、封止樹脂は、必ずしもガスや水分の浸透を防ぐことができていない。このため、空気中の水分やガスの浸透によりＬＥＤチップの劣化が発生して、信頼性を落とすことが多い。

（３）さらに、リードフレームとリフレクタ樹脂との界面における封止樹脂の漏出対策及び、キャビティ内への硫化対策については、記載されていない。

本発明の目的は、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内への硫化物浸透を防止することができるＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージの製造方法を提供することである。

本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、ＬＥＤを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第１のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第１のリードフレームに対向する第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間を接続する樹脂と、を備え、前記第１のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が、前記樹脂より露出するＬＥＤパッケージにおいて、前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームが前記第２のリードフレームと対向し前記樹脂に接続される前記第１のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第１のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部を形成する工程と、前記粗部を形成する工程において前記第１のリードフレームが削り取られて生じる飛散物が付着した前記接続端部を覆い、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを固定する樹脂を形成する工程と、を備える。

本発明によれば、パッケージから封止樹脂が漏れ出すことを防止し、かつキャビティ内を汚染、または腐食する硫化物等の不純物の浸透を防止することができるＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージの製造方法を実現することができる。

本発明の一実施の形態に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す斜視図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージの断面斜視図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージの断面図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージの断面図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージの高さ方向の振幅平均パラメータを説明する図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージのレーザの走査スピードとレーザ出力との関係からレーザ加工条件を説明する図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージのレーザ顕微鏡写真により撮影したＡｇメッキのレーザ加工前後の写真を示す図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程図本実施の形態に係るＬＥＤパッケージのリードフレームを拡大した写真を示す図

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第１のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第１のリードフレームに対向する第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間を接続する樹脂と、を備え、前記第１のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が、前記樹脂より露出するＬＥＤパッケージにおいて、前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームが前記第２のリードフレームと対向し前記樹脂に接続される前記第１のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第１のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部を形成する工程と、前記粗部を形成する工程において前記第１のリードフレームが削り取られて生じる飛散物が付着した前記接続端部を覆い、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを固定する樹脂を形成する工程と、を備えることを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法であって、一対のリードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間からパッケージ外部からの
水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部を形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により粗部を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージの製造方法であって、一対のリードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間からパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することで光学装置として寿命を延ばすことができる。また、接続端部に低出力レーザ加工をすることができる。

請求項３に記載の発明は、ＬＥＤを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第１のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第１のリードフレームに対向する第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間を接続する樹脂と、を備え、前記第１のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するＬＥＤパッケージにおいて、前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームが前記第２のリードフレームと対向し前記樹脂に接続される前記第１のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第１のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部を形成する工程と、前記粗部を形成する工程において前記第１のリードフレームが削り取られて生じる飛散物が付着した前記接続端部を覆い、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを固定する樹脂を形成する工程と、前記第１のリードフレームの前記一方の面にＬＥＤを電気的に接続する工程と、前記ＬＥＤと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの前記一方の面の少なくとも一部と、を封止する工程と、を備えることを特徴とするＬＥＤ発光素子の製造方法であって、一対のリードフレームと絶縁部とを強固に接続し、樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間からパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することで光学装置として寿命を延ばすことができる。

請求項４に記載の発明は、前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部を形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により粗部を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ発光素子の製造方法であって、一対のリードフレームと絶縁部とを非常に強固に接続し、光学特性を維持したまま寿命を延ばすことができる。また、接続端部に低出力レーザ
加工をすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、ＬＥＤパッケージ１００は、一対の矩形状のリードフレーム１０１，１０２と、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とを電気的に絶縁する矩形状の絶縁部１０３と、リードフレーム１０１，１０２及び絶縁部１０３の外周部を取り囲むリフレクタ部１０４と、を備える。

リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３とリフレクタ部１０４とは、一体化されて構成されている。

リードフレーム１０１，１０２は、導電性・放熱性・機械的強度・光の反射等の観点からＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を加工して使用する。リードフレーム１０１，１０２は、光の光学特性を向上させるために表面をＡｇメッキ処理して用いる。

リードフレーム１０１とリードフレーム１０２は、絶縁部１０３を水平方向から挟み込むように一対が配置されている。すなわち、リードフレーム１０１及びリードフレーム１０２と絶縁部１０３との接続面は、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とが向かい合う面である。リードフレーム１０１は、例えばアノード側リード部、リードフレーム１０２は、カソード側リード部である。

絶縁部１０３は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂からなり、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とを保持する。一方の面である絶縁部１０３の上面（表面）は、リードフレーム１０１，１０２の上面（表面）と共に、ＬＥＤパッケージ１００の凹状の底部を形成している。

リフレクタ部１０４は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂からなり、ＬＥＤ素子からの光をＬＥＤパッケージ１００の上部方向に効率よく反射する。リフレクタ部１０４は、例えば、酸化チタンなどを含有する白色樹脂が望ましい。

ＬＥＤパッケージ１００のリードフレーム１０２の上面（表面）には、発光素子であるＬＥＤチップ１１０が搭載される。ＬＥＤチップ１１０が搭載されるリードフレーム１０２とリードフレーム１０１と絶縁部１０３の上面が、リフレクタ部１０４により取り囲まれることで、ＬＥＤパッケージ１００の上部側は、凹状のＬＥＤ載置空間（キャビティ）１０５を形成している。なお、リフレクタ部１０４は必ずしも必要であるわけではない。

ＬＥＤチップ１１０は、導電部材であるボンディングワイヤ１１１，１１２によりリードフレーム１０１，１０２にそれぞれ接続（ワイヤボンディング）されている。なお、ボンディングワイヤ１１１，１１２の径は、φ２５μｍ〜３５μｍが好ましい。材質としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等が好適に用いられる。

ＬＥＤチップ１１０は、例えばＧａＮ系青色発光ダイオードチップを用いる。

キャビティ１０５内には、封止樹脂（図示省略）が充填され、この封止樹脂により、キャビティ１０５内に配置されたＬＥＤチップ１１０及びボンディングワイヤ１１１，１１２が、封止される。この封止樹脂は、ＬＥＤ素子の発光波長において光透過率が高く、また狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂（例えばシリコーン系樹脂）が使用される。

図２は、ＬＥＤパッケージ１００の断面斜視図、図３は、ＬＥＤパッケージ１００の断面図である。図２及び図３において、図１のＬＥＤチップ１１０、及びボンディングワイヤ１１１，１１２の記載は省略されている。

図２及び図３に示すように、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続部は、凹凸部が組み合わされた段差構造となっている。より具体的には、リードフレーム１０１，１０２は、一方の面である上面（表面）が広く、他方の面である下面（裏面）が狭い段差構造を有し、リードフレーム１０１，１０２に挟み込まれる絶縁部１０３は、それとは逆の上面（表面）が狭く、下面（裏面）が広い段差構造を有する。また、リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の接続部は、図２に示すように凹凸部が嵌合された構造となっている。この段差構造は、実際には図２、３のように直角に形成されているわけではない。すなわち、段差構造形成の加工は、例えばエッチング加工では直角に形成することが困難であり、緩やかな曲線を描く場合がある。曲線の大小は、加工の精度による。

これらの構造により、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３とリフレクタ部１０４との密着性を高め、低粘度の封止樹脂（例えば、シリコーン系樹脂）の漏出を防止し、かつ外気のキャビティ１０５内への浸透を防止している。なお、リードフレーム１０１，１０２及び絶縁部１０３の段差構造は、キャビティ内部と外部との封止性を向上させることをより重視した構造である。

上記構造を採ったとしても、図２及び図３の破線で囲んだ箇所、すなわちリードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続面、及びリードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の接続面は、依然として密着性が必要とされる部分である。

本発明は、図２及び図３の破線で囲んだリードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続部、及びリードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の接続部の密着性を飛躍的に向上させるものである。

図４は、ＬＥＤパッケージ１００の断面図である。図４（ａ）は、図３の再掲図、図４（ｂ）は、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続部（Ａ部）の要部拡大図、図４（ｃ）は、その接続部（Ｂ部）の界面を拡大して示す図である。なお、本実施の形態では分かりやすくするために接続部（Ｂ部）と記載しているが、図４（ｂ）にある通り、接続部は図４（ｂ）のＢ部だけに限らない。

上述したように、本実施の形態では、リードフレーム１０１，１０２は、Ｃｕ合金からなり、表面がＡｇメッキされている。また、絶縁部１０３及びリフレクタ部１０４は、エポキシ樹脂からなる。

本発明は、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面を、レーザ加工により、所定状態で荒らすことを特徴とする。すなわち、図４（ｃ）に示すように、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面に対し、レーザ加工により、表面粗さ（Ｒａ）：０．１−１０μｍの粗面を形成する。レーザ加工により、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面を、０．１−１０μｍの粗面を形成するよう荒らした上で、このリードフレーム１０１，１０２を絶縁部１０３又はリフレクタ部１０４のエポキシ樹脂と樹脂成形する。

次に、レーザ加工を施す箇所について説明する。

図４（ｂ）に示されるように、Ａ部（接続部）などの上記のレーザ照射部分における段差構造は、実際には図２、３のように直角に形成されているわけではない。すなわち、段差構造形成の加工は、直角に形成することが困難であり、緩やかな曲線を描くことが多い。そして、リードフレーム１０１，１０２が曲線状であると、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成できない。これは、対象物であるリードフレーム１０１，１０２の照射面積が広がることにより、レーザ照射パワー密度が低下するからである。対して、例えばリードフレーム１０１，１０２が平面状でありレーザの照射方向と垂直に近づくことで、レーザが低出力であってもリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成しやすい。すなわち、レーザがより垂直にリードフレーム１０１，１０２表面に照射されるなど、レーザ光の面積（大きさ）に対して、レーザ光を受けるリードフレーム１０１，１０２表面積が略同程度であると、レーザが低出力であってもリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成しやすい。リードフレーム１０１，１０２が曲線状であることによって、レーザ光の面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム１０１，１０２表面積が大きくなりすぎ、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成できない。そして、レーザを高出力に設定して加工すると、平面部分などレーザが垂直に当たる部分にレーザが照射されると、パワーが大きすぎて加工部周辺が熱によって変色する。この結果、リードフレーム１０１，１０２の上面（表面）であってＬＥＤの光を反射させる部分においては、リードフレーム１０１，１０２が変色して光学特性が低下し、ＬＥＤの輝度低下が起こる。また、リードフレーム１０１，１０２の下面（裏面）であれば、高出力レーザの影響でハンダヌレ性低下の可能性が高くなる。更に、レーザによって削り取られた部分に相当する飛散物が大量に飛び散ることによって、リードフレーム１０１，１０２の上面（表面）であってＬＥＤの光を反射させる部分にも飛散物が飛び散り、上面において反射率などの光学特性が低下する。また、リードフレーム１０１，１０２の下面（裏面）であれば、飛散物が邪魔となりハンダヌレ性低下の可能性が高くなる。従って、レーザ加工は、品質低下につながる周囲への影響を考慮すると、より低出力によって十分な凹凸を形成しなくてはならない。

一方で、リードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）の反射率が高いと、レーザ光をリードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）が吸収せずに反射してしまうため、レーザを高出力にして照射しなくてはリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成できない。これは、本願発明のＬＥＤパッケージはＬＥＤを効率的に反射させることが必要であるため、光学特性を向上させるためにＡｇメッキを施しているためである。従って、リードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）はいずれの部分も基本的に光学特性が高く、その分だけレーザ加工を高出力にて行わなくてはならない。

また、リードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）の反射率が低いなど光学特性が低いと、レーザ光をリードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）が反射せずに吸収するため、レーザが低出力であってもリードフレーム１０１，１０２表面に凹凸を形成しやすい。また、例えば一回目のレーザ照射でリードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）に凹凸を形成した場合、その凹凸の周りには、リードフレーム１０１，１０２のうち削り取られた部分に相当する飛散物が周囲に飛び散る。それにより、リードフレーム１０１，１０２表面（Ａｇメッキ表面）の光学特性は低下する。

このような関係から、本実施例においては、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面へのレーザ加工は、リードフレーム１０１，１０２の下面（裏面）であって、段差構造との境界部分（図４（ｂ）のＣ部）に施す。言い換えれば、リードフレーム１０１，１０２の他方の面である下面（裏面）であって、接続面（Ａ部）との境界部（図４（ｂ）のＣ部）に施す。それに加えて、後からリードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続部（Ａ部）のリードフレーム１０１，１０２の表面（図４（ｂ）のＢ部）にも形成して良い。

前述したように、平面形状であるＣ部には低出力のレーザであっても容易に凹凸を形成することができる。そして、Ｃ部の凹凸形成により削り取られたリードフレーム１０１，１０２に相当する飛散物が飛び散ることによって、Ｃ部の周囲（Ｂ部を含む）には飛散物による小さな凹凸が形成される。これにより、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面に粗面が形成されるので、エポキシ樹脂が、上記粗面に流れ込み、エポキシ樹脂とリードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面との間の接着面積が増大する。その結果、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３及びリフレクタ部１０４との界面の密着性が向上する。但し、この場合、飛散物の量は上面（表面）に付着するほどではない。

さらに、上記の飛散物によってＣ部の周囲（Ｂ部を含む）は光学特性が劣化し、例えば反射率が低下する。その結果、例え曲線形状のＢ部であってもレーザ光を吸収しやすくなり、低出力のレーザ光であっても十分に凹凸を形成することができる。すなわち、下面の接続面（Ｂ部）との境界部にレーザ加工により凹部を形成し、その後、接続面（Ｂ部）にレーザ加工により凹部を形成するとよい。その結果、低出力のレーザ光によってリードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面に凹凸の大きな粗面が容易に形成されるので、エポキシ樹脂が、上記粗面に流れ込み、エポキシ樹脂とリードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面との間の接着面積が更に増大する。その結果、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３及びリフレクタ部１０４との界面の密着性が大幅に向上する。

また、レーザとリードフレーム１０１，１０２との位置関係によっては、レーザの照射部がリードフレーム１０１，１０２に対して垂直の方向（真上）にあるとは限らない。従って、例えばレーザ光がリードフレーム１０１，１０２に対して斜めの方向（図４（ｂ）のＸ方向）から照射される場合、絶縁部１０３と接する図４（ｂ）のＢ部にレーザを照射しようとすると、リードフレーム１０１のＢ部には上手くレーザが当たらない。すなわち、同じレーザの照射面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム１０１，１０２表面積が極端に異なってしまうため、リードフレーム１０１とリードフレーム１０２とでレーザを吸収する度合いに大きなバラツキが生じる。対してＣ部にレーザを照射すると、同じレーザの照射面積に対して、レーザ光を受けるリードフレーム１０１，１０２表面積が同程度であるため、リードフレーム１０１のＣ部とリードフレーム１０２のＣ部との両方にほぼ同程度のレーザ加工がなされる。そのため、例えレーザの照射が斜め方向からなされても、レーザ加工の度合いにバラツキが生じにくい。

以下、上述のように構成されたＬＥＤパッケージ１００の製造方法について説明する。

ステップＳ１：リードフレーム板準備工程
リードフレーム１０１，１０２（図２参照）の材料となるリードフレーム板は、熱伝導の良いＣｕ又はＣｕ合金を使用する。

ステップＳ２：リードフレーム加工工程
本実施の形態では、リードフレーム板からエッチング加工によりリードフレームを加工する。また、エッチング加工に代えて、リードフレーム板から金型打ち抜き加工によりリードフレームを加工してもよい。

ステップＳ３：Ａｇメッキ工程
本実施の形態では、加工したリードフレームに、Ｎｉメッキ＋Ｃｕメッキし、さらにその後にＡｇメッキを施す。上記Ｎｉ及びＣｕメッキは、非常に薄いメッキ（フラッシュメッキ）である。また、Ｎｉメッキ＋Ｃｕメッキ後のＡｇメッキは、膜厚１−１０μｍ程度の十分厚いメッキである。

Ａｇメッキは、光沢Ａｇメッキを使用しているが、半光沢、無光沢Ａｇメッキなどを使用してもよい。

ステップＳ４：Ａｇメッキ表面加工工程
Ａｇメッキしたリードフレームにレーザ照射して、リードフレームの表面を粗くする加工を行う。本実施の形態では、レーザ加工は、例えばＦＡＹｂレーザ、ＹＡＧレーザ（Ｙ，Ａｌ，ＧａｒｎｅｔＬＡＳＥＲ）を使用する。また、リードフレームのＡｇメッキ表面の表面粗さ（Ｒａ）は、ＹＡＧレーザのエネルギにより決定されることが判明した。

Ａｇメッキ表面加工工程では、ＹＡＧレーザの条件（発振波長が約９５０〜１１００ｎｍであり好ましくは１０００〜１０７０ｎｍ、ピークパワー８ｋＷ以上であって好ましくは１０ｋＷ以上）でレーザ加工により、リードフレームのＡｇメッキ表面に表面粗さ（Ｒａ）：０．１〜１０μｍの粗面を形成する。ピークパワーが８ｋＷよりも小さいと、リードフレームを上手く加工することが難しい。このように、レーザによってＡｇメッキ表面を加工することによって、Ａｇメッキ表面もしくはリードフレーム板が粗面となる。このときに、削り取られた部分の飛散物が、その削り取られた部分の周りに飛び散る。それによって、削り取られた部分だけでなく、そのまわりまでＡｇメッキ表面またはリードフレーム板が飛散物で粗面となる。これにより、リードフレーム１０１，１０２の表面積が飛散物の分だけ増加すると同時に、加工周辺の光学特性が低下してレーザの吸収率が向上する。

Ａｇメッキ表面加工のリードフレームのＡｇメッキ表面は、所望の表面粗さ（Ｒａ）：０．１〜１０μｍの粗面が形成される。しかしながら、レーザ加工によりＡｇメッキ表面が茶色に変色し、製品の輝度に影響を及ぼす場合がある。その場合、次の樹脂成形工程の前にフレームの洗浄を行うことで茶色の変色を取り除くことが望ましい。

以下、粗面が形成されたリードフレームを使用して、従来と同様の工程を実施する。

ステップＳ６：樹脂成形工程
本実施の形態では、樹脂成形は、トランスファー成形または射出成形などを用いる。なお、本実施の形態では、エポキシ樹脂を用いているが、樹脂材料を他の材料に変更することも可能である。例えば、シリコーン系、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、液晶ポリマー（ＬＣＰ）系、ＡＢＳ系、フェノール系、アクリル系、ＰＢＴ系等の樹脂、複数の樹脂から成る複合樹脂、または、樹脂と無機材等との複合樹脂などである。

ステップＳ７：熱硬化工程
成形樹脂が熱可塑樹脂の場合、この熱硬化工程は不要である。

樹脂を熱硬化してＬＥＤパッケージ１００を完成させる。

次に、上記表面粗さ（Ｒａ）の定義と最適範囲について説明する。

図５は、高さ方向の振幅平均パラメータを説明する図である。

図５に示すように、ある粗面において、基準長さｌｒ、算術平均粗さＲａをとり、断面曲線の算術平均高さＰａ、算術平均うねりＷａとする場合、基準長さにおけるＺ（ｘ）の絶対値の平均は、次（数１）で示される。

表面粗さ（Ｒａ）は、（数１）により定義される。

図６は、レーザの走査スピードとレーザ出力との関係からレーザ加工条件を説明する図である。

図６に示すように、レーザの走査スピードが高速の場合は、レーザのスポットの連続性がないので不適である。レーザの走査スピードが低速の場合は、レーザのスポットの連続性は保たれるが加工時間が長くなる。一方、レーザ出力が小さいと、Ａｇ表面の粗化不良で所望の表面粗さ（Ｒａ）が形成されない。また、レーザ出力が大きいと、粗面形成の際に削り取られたリードフレーム１０１，１０２に相当する部分の飛散物が大量に周囲に付着し、リードフレーム１０１，１０２の光学特性（例えば反射率）を大きく低下させる。

図７は、レーザ顕微鏡写真により撮影したＡｇメッキのレーザ加工前後の写真である。図７（ａ）は、レーザ加工前のＡｇメッキ表面写真、図７（ｂ）は、レーザ加工後のＡｇメッキ表面写真である。

図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較して示すように、レーザ加工後には、Ａｇメッキ表面に、適当な表面粗さ（Ｒａ）が形成されていることが分かる。これは、レーザ加工自体による粗さ及びレーザ加工によって削られた部分に相当する飛散物による粗さによって形成されている。

以上、レーザ加工によりＡｇメッキ表面に粗面が形成されたリードフレームを有するＬＥＤパッケージの製造工程について説明した。

次に、ＬＥＤパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程について説明する。

図８は、ＬＥＤパッケージの封止樹脂の封止までの製造工程図である。

ＬＥＤパッケージ１００準備工程（図８（ａ）参照）
図８（ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージの製造方法により作製されたＡｇメッキ表面に粗面が形成されたリードフレーム１０１，１０２を有するＬＥＤパッケージ１００を準備する。

図８（ａ）に示すように、（１）リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３との接
続部のリードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面と、（２）リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の外周接続部とのＡｇメッキ表面と、（３）リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の台形底部との接続部とのＡｇメッキ表面は、レーザ加工により表面粗さ（Ｒａ）：０．１−１０μｍの粗面が形成された上で、樹脂成形されている。

ＬＥＤチップ１１０搭載工程（図８（ｂ）参照）
図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１００のリードフレーム１０２の上面（表面）にＬＥＤチップ１１０を載置し、例えばダイボンディングペーストを介して固定する。このダイボンディングペーストとしては、耐熱性・耐光性のあるエポキシやシリコーン等の樹脂、またはより熱伝導率の高い金属からなるダイボンディングペーストを用いることができる。

これにより、ＬＥＤチップ１１０は、ＬＥＤパッケージ１００のＬＥＤ載置空間（キャビティ）１０５の底面の略中央部に搭載される。またＬＥＤチップ１１０の外周方向は、リフレクタ部１０４により取り囲まれている。

ワイヤボンディング工程（図８（ｃ）参照）
図８（ｃ）に示すように、リードフレーム１０２の上面に載置されたＬＥＤチップ１１０のアノード電極パッド（図示略）とリードフレーム１０１とをボンディングワイヤ１１１によりワイヤボンディングし、ＬＥＤチップ１１０のカソード電極パッド（図示略）とリードフレーム１０２とをボンディングワイヤ１１２によりワイヤボンディングして電気的に接続する。

樹脂封止工程（図８（ｄ）参照）
図８（ｄ）に示すように、キャビティ１０５に配置されたＬＥＤチップ１１０及びボンディングワイヤ１１１，１１２を覆うように、キャビティ１０５内に蛍光物質を含有した封止樹脂１２０を充填する。封止樹脂１２０により、キャビティ１０５内に配置されたＬＥＤチップ１１０及びボンディングワイヤ１１１，１１２が、封止される。封止樹脂１２０は、ＬＥＤ素子の発光波長において光透過率が高く、また狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂（例えばシリコーン系樹脂）が使用される。また、封止樹脂１２０には、ＬＥＤ素子からの光を波長変換する蛍光物質が含有されている。蛍光物質は、発光素子からの光の波長に応じて種々選択され、例えば青色光を発するＬＥＤ素子を利用する場合には、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２等の無機蛍光物質等が好適に用いられる。

蛍光物質は、ＬＥＤ素子からの光をより長波長に変換させるものが発光効率として良い。ＬＥＤ素子と蛍光物質により波長変換された混色光は白色であることが好ましい。

例えば、ＬＥＤチップ１１０にＧａＮ系青色発光ダイオードチップを用いる場合、ＬＥＤチップ１１０から出射された光の波長を変換させる蛍光物質（波長変換部材）は、緑蛍光体として、（Ｓｉ・Ａｌ）_６（Ｏ・Ｎ）_８：Ｅｕ、赤蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕを含有させたシリコーン樹脂を用いる。これにより、ＬＥＤチップ１１０から出射された青色の光の一部が、青色の光より波長の長い赤色又は緑色の光に変換される。

なお、上記蛍光物質を含まないシリコーン樹脂を用いてもよく、またシリコーン樹脂以外の封止樹脂を用いてもよい。

図９は、本実施の形態に係るＬＥＤパッケージのリードフレームを拡大した写真を示す図である。図４（ｂ）のＣ部にレーザ加工されていることが分かる。このように、ＬＥＤチップ１１０を載置する一方の面（上面）を備える第１のリードフレーム１０２と第１のリードフレーム１０２に対向する第２のリードフレーム１０１とにおいて、一方の面（上面）とは反対の他方の面（下面）であって第１のリードフレーム１０２と第２のリードフレーム１０１とが対向する接続面（Ｂ部）との境界部（Ｃ部）に粗部を形成する工程と、粗部を形成する工程においてリードフレーム１０２の飛散物が付着した接続面（Ｂ部）を覆い、第１のリードフレーム１０２と第２のリードフレーム１０１とを固定する樹脂（絶縁部１０３）を形成する工程と、を備える。これにより、一対のリードフレームとパッケージ樹脂とを強固に密着接続することにより、リードフレームとパッケージ樹脂との隙間からパッケージ外部からの水分や二酸化硫黄といった不純物の浸入を防止することにより光学特性を維持することができる。

また、接続面との境界部にレーザ加工により凹部を形成し、その後、接続面にレーザ加工により凹部を形成することによって、一対のリードフレームと絶縁部とを非常に強固に接続し、リードフレームと絶縁部との間の隙間から水分が侵入し難くなるので、光学特性を維持したまま寿命を延ばすことができる。また、接続面に低出力レーザ加工をすることができる。

また、本実施の形態では、レーザ加工により、リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の台形底部との接続部のリードフレーム１０１，１０２の表面について、Ａｇメッキ表面の粗面形成を実施してもよく、より強固にリードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４とを接続することができる。また、レーザ加工であることによって、エッチング加工などと異なり、必要な部分にのみ粗面形成加工を施すことができる。

ここで、リードフレーム１０１，１０２のＡｇメッキ表面へのレーザ加工は、リードフレーム１０１，１０２と絶縁部１０３の接続部のリードフレーム１０１，１０２の表面、リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の外周接続部のリードフレーム１０１，１０２の表面、又は、リードフレーム１０１，１０２とリフレクタ部１０４の台形底部との接続部のリードフレーム１０１，１０２の表面に実施されればよく、それ以外のリードフレーム１０１，１０２の上面（表面）には、光の光学特性及び耐久性確保等の観点から実施しないことが好ましい。レーザ加工では、かかる加工領域の設定は容易に指定可能である。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

例えば、リードフレーム１０１，１０２及び絶縁部１０３平面形状は略矩形状であるが、これに限らず、例えば円形、楕円形、多角形等の形状とすることも可能である。

また、本実施の形態では、キャビティ１０５内に１つのＬＥＤチップ１１０を配置しているが、ＬＥＤチップの個数は１個以上であればよく、これに限られるものではない。

上記実施の形態では、ＬＥＤパッケージという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、半導体素子用パッケージ、光半導体素子用パッケージ等であってもよい。また、ＬＥＤパッケージの製造方法は、光半導体素子の製造方法と呼称してもよい。

さらに、上記ＬＥＤパッケージを構成する各構成部、例えば基板の種類、樹脂封止方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明のＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージの製造方法は、ＬＥＤチップを搭載するパッケージに用いて好適である。特に、信頼性に優れ、封止樹脂の耐液漏れ性を有する高寿命の発光装置としての利用に有用である。

１００ＬＥＤパッケージ
１０１，１０２リードフレーム
１０３絶縁部
１０４リフレクタ部
１０５キャビティ（ＬＥＤ載置空間）
１１０ＬＥＤチップ
１１１，１１２ボンディングワイヤ
１２０封止樹脂

Claims

ＬＥＤを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第１のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第１のリードフレームに対向する第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間を接続する樹脂と、を備え、前記第１のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が、前記樹脂より露出するＬＥＤパッケージにおいて、
前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームが前記第２のリードフレームと対向し前記樹脂に接続される前記第１のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第１のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部を形成する工程と、
前記粗部を形成する工程において前記第１のリードフレームが削り取られて生じる飛散物が付着した前記接続端部を覆い、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを固定する樹脂を形成する工程と、を備えることを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部を形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により粗部を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
ＬＥＤを載置する平坦な一方の面と前記一方の面の裏面である他方の面とを備える第１のリードフレームと、前記一方の面と平行な方向において前記第１のリードフレームに対向する第２のリードフレームと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの間を接続する樹脂と、を備え、前記第１のリードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するＬＥＤパッケージにおいて、
前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームが前記第２のリードフレームと対向し前記樹脂に接続される前記第１のリードフレームの接続端部側に、レーザ加工により前記第１のリードフレームの他方の面の一部を削り取って粗部を形成する工程と、
前記粗部を形成する工程において前記第１のリードフレームが削り取られて生じる飛散物が付着した前記接続端部を覆い、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを固定する樹脂を形成する工程と、
前記第１のリードフレームの前記一方の面にＬＥＤを電気的に接続する工程と、
前記ＬＥＤと、前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとの前記一方の面の少なくとも一部と、を封止する工程と、を備えることを特徴とするＬＥＤ発光素子の製造方法。
前記第１のリードフレームの他方の面の端部であって、前記第１のリードフレームの接続端部側にレーザ加工により粗部を形成したあと、前記接続端部にレーザ加工により粗部を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ発光素子の製造方法。