JP5379503B2 - Ledパッケージ、ledパッケージの製造方法、及び金型 - Google Patents

Ledパッケージ、ledパッケージの製造方法、及び金型 Download PDF

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Description

本発明は、LEDパッケージ、LEDパッケージの製造方法、及び金型に関する。
従来から、所定の波長の光を発するLEDチップを備えたLEDパッケージがある。このようなLEDパッケージは、リードフレームの上に複数のLEDチップを実装してLEDパッケージ用基板を形成し、このLEDパッケージ用基板を切断して個片化することにより製造される。
リードフレームの上には、複数のLEDチップの各々を取り囲むように、一次成形樹脂(白樹脂)で一括形成されたリフレクタが設けられている。また、リードフレーム上に実装された複数のLEDチップは、レンズ部としての機能を備えた二次成形樹脂(透明樹脂)により封止されている。このような構成を有するLEDパッケージ用基板は、ダイサーブレードを用いて切断され、複数のLEDパッケージに個片化される。従来のLEDパッケージにおいて、二次成形樹脂は、トランスファ成形によって一次成形樹脂の上面の全てを封止するように充填される。
ここで、特許文献1には、光反射用熱硬化性樹脂組成物層をトランスファ成形により一括形成し、複数のLEDチップをマトリックス状に実装した半導体装置が開示されている。また、特許文献2及び特許文献3には、ガラス封止済み基板を構成するガラス封止部及び基板をダイシングすることにより形成された発光装置が開示されている。
特開2007−235085号公報 特開2008−53545号公報 特開2008−153553号公報
従来のように、一次成形樹脂の上面の全てが二次成形樹脂で覆われる構成では、ダイサーブレード(切断刃)がLEDパッケージ用基板を個片化する際、リードフレーム、一次成形樹脂及び二次成形樹脂という三種の異質な材料を切断する必要があった。
ところが、これらの材料の性質はそれぞれ異なる。具体的には、リードフレームを構成する金属は硬く、粘りがあり、また、一次成形樹脂は脆い。一方、二次成形樹脂を構成する透明樹脂は柔らかく、伸びがある。このため、これらの三種の材料を切断しようとすると、切断不良が生じやすくなる。
この切断不良について、図9を参照しながら説明する。図9は、従来におけるLEDパッケージの構成図である。図9(a)は平面図、図9(b)は正面図、図9(c)は側面図である。図9のLEDパッケージでは、リードフレーム100上に一次成形樹脂200が成形され、さらにその上に二次成形樹脂300が成形されている。また、二次成形樹脂300を成形する際に、レンズ部300aが一体的に形成される。
図9は、理解を容易にするため、平面図(図9(a))の下側一辺にのみ不具合が生じているLEDパッケージを示している。LEDパッケージ用基板をダイサーブレードにより切断する際には、まず図9(a)中の縦二辺が切断され、次に、ダイサーブレードが右側から左側に切り下げる方向に回転しながら進行する。切断後のLEDパッケージにおいて、平面図の右端では、一次成形樹脂200と二次成形樹脂300の界面で剥離部500が生じている。また、平面図の左端では、二次成形樹脂300が柔らかく伸びるために切り残し部300bができるとともに、一次成形樹脂200と二次成形樹脂300の界面で剥離部500が生じている。このように、従来の構成では、切断後のLEDパッケージの四隅において剥離部500又は切り残し部300bによる切断不良が生じていた。
そこで本発明は、切断不良の生じない高品質のLEDパッケージを提供する。また、高品質のLEDパッケージを製造するための製造方法及び金型を提供する。
本発明の一側面としてのLEDパッケージは、複数のLEDチップを実装したリードフレームを切断することにより形成され、少なくとも一つのLEDチップを有するLEDパッケージであって、前記LEDチップを取り囲むように前記リードフレームの上に成形された第1の樹脂と、トランスファ成形により前記LEDチップと前記第1の樹脂の切断部上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成し、前記第1の樹脂の切断部上面の四隅を露出させるように前記LEDチップを封止する第2の樹脂と、を有することを特徴とする。
本発明の他の側面としてのLEDパッケージの製造方法は、複数のLEDチップを実装したリードフレームを切断することにより複数のLEDパッケージを製造するLEDパッケージの製造方法であって、前記複数のLEDチップの各々を取り囲むように前記リードフレームの上に第1の樹脂を成形するステップと、第2の樹脂をトランスファ成形することにより前記複数のLEDチップと前記第1の樹脂の一個片のLEDパッケージを形成するための切断領域上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成し、前記第1の樹脂の前記切断領域上面の四隅を露出させるように前記複数のLEDチップを封止するステップと、前記第1の樹脂が露出した露出領域で、該第1の樹脂及び前記リードフレームを切断するステップと、を有することを特徴とする。
本発明の他の側面としての金型は、複数のLEDチップが実装され、該複数のLEDチップの各々を取り囲むように第1の樹脂が成形されたリードフレームに、該複数のLEDチップを封止する第2の樹脂をトランスファ成形するために用いられる金型であって、前記第2の樹脂をトランスファ成形することにより前記複数のLEDチップと前記第1の樹脂の一個片のLEDパッケージを形成するための切断領域上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成するための凹部と、前記第1の樹脂の前記切断領域上面の四隅を露出させるための突起部とを有し、前記リードフレームをLEDチップ実装面側から押さえ付ける第1の金型と、前記リードフレームを前記LEDチップ実装面とは反対側から押さえ付ける第2の金型と、を有することを特徴とする。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、高品質のLEDパッケージを提供することができる。また、そのような高品質のLEDパッケージを製造するための製造方法及び金型を提供することができる。
実施例1における一次成形後のリードフレームの全体構成図である。 実施例1における一次成形後のリードフレームの一個片の構成図である。 実施例1における一次成形後のリードフレームの裏面拡大図である。 実施例1における二次成形後のリードフレームの全体構成図である。 実施例1における二次成形後のリードフレームの一個片の構成図である。 実施例1における二次成形時に用いられる金型の構成図である。 実施例2における二次成形後のリードフレームの全体構成図である。 実施例2における二次成形後のリードフレームの一個片の構成図である。 従来におけるLEDパッケージの構成図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
まず、図1乃至図6を参照して、本発明の実施例1におけるLEDパッケージについて説明する。
図1は、本実施例における一次成形後のリードフレーム(LEDパッケージ用基板)の全体構成図である。図1(a)はLEDパッケージ用基板の平面図であり、図1(b)及び図1(c)は、図1(a)を正面側及び右側のそれぞれから見た場合の側面図である。
図1において、10はリードフレームである。リードフレーム10は、例えば、銅合金又は鉄合金等の材料の表面にメッキ層を形成して構成される。また、図1(b)、(c)に示されるように、リードフレーム10は平面状に形成されている。後述のように、リードフレーム10の上には複数のLEDチップが実装され、樹脂封止後にリードフレーム10をダイシング(切断)することにより、複数のLEDパッケージが完成する。図1(a)中の破線で表される領域150は、最終製品であるLEDパッケージの外形である。
20は、一次成形樹脂としての白樹脂(第1の樹脂)である。白樹脂20は、例えば、シリカ及び酸化チタン等を含有したエポキシ樹脂である。白樹脂20は、所定の上金型及び下金型(金型)を用いてリードフレーム10を両面からクランプし、トランスファ成形により樹脂を流し込んで硬化させることにより、リードフレーム10のLEDチップ実装面上に一体的に形成される。このように、本実施例におけるLEDパッケージ用基板は、白樹脂20で一括して成形されるマップ構造を有する。
白樹脂20は、LEDチップから発せられた光を上方に反射させるリフレクタとして機能する。また、白樹脂20は、LEDパッケージの強度を向上させるという機能も有する。図1(a)に示されるように、白樹脂20は、LEDチップが搭載されることになるリードフレーム10上の複数の領域には形成されない。これらの領域は、LEDチップを実装するためのLEDチップ実装領域25(凹部)となる。
図2は、本実施例における一次成形後のリードフレームの一個片の構成図である。図2は、図1(a)中の領域150を拡大し、リードフレーム10上にLEDチップ40を実装した後の状態を示している。図2(a)は平面図であり、図2(b)及び図2(c)は、図2(a)のB−B線及びC−C線のそれぞれの断面図である。
LEDチップ40は、LEDチップ実装領域25内のベース側リードフレーム10aの上に実装される。LEDチップ40は、アノード電極(正極)及びカソード電極(負極) の一対の電極を備え、これらの電極の間に順バイアスの所定電圧を印加することにより光を放出する素子である。リードフレーム10は、ベース側リードフレーム10aと端子側リードフレーム10bとに分離されており、各電極に電気的に接続される。本実施例では、例えば、ベース側リードフレーム10aがカソード電極に接続され、端子側リードフレーム10bがアノード電極に接続される。
ボンディングワイヤ43は、例えば金ワイヤであり、LEDチップ40のアノード電極とベース側リードフレーム10aとの間を電気的に接続する。ボンディングワイヤ45は、例えば金ワイヤであり、LEDチップ40のカソード電極と端子側リードフレーム10bとの間を電気的に接続する。なお、図2中にはボンディングワイヤ43、45がそれぞれ一本だけ示されているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、搭載されるLEDチップにより必要に応じてボンディングワイヤ43、45のそれぞれを複数本設けてもよい。また、ベース側リードフレーム10aがアノード電極に接続され、端子側リードフレーム10bがカソード電極に接続されるように、逆の電極構成を採用してもよい。また、LEDチップ40として、フリップチップタイプのチップを用いてもよい。この場合には、リード形成孔25a(抜き孔)を跨ぐようにLEDチップを配置して、LEDチップの下面に形成された各電極をベース側リードフレーム10a及び端子側リードフレーム10bのそれぞれにボンディングして実装する。このため、ボンディングワイヤ43、45は不要となる。
図2に示されるように、リフレクタとしての白樹脂20は、LEDチップ実装領域25(LEDチップ40)を取り囲むように、リードフレーム10の上に環状に成形されている。また、リフレクタとしての白樹脂20は、リードフレーム10から離れるほど(上側に行くほど)LEDチップ実装領域25の径が大きくなるすり鉢形状となっている。リフレクタとしての白樹脂20は、このような形状を有することにより、LEDチップ40から発せられた光を上方に効率よく反射させることが可能である。
図3は、本実施例における一次成形後のリードフレームの裏面拡大図である。図3において、17は段差部である。段差部17は、リード形成孔25aに充填された白樹脂20(または、後述の透明樹脂30)の抜け落ちを防止するためにリードフレーム10の縁部に設けられている。このような段差部17を設けることにより、リード形成孔25aに充填された白樹脂20(透明樹脂30)をリードフレーム10に確実に密着させ、白樹脂20(透明樹脂30)とリードフレーム10との間の接合性を向上させることができる。なお、本実施例では、段差部17がリードフレーム10の裏面(LEDチップの実装面とは反対側の面)に形成されているが、これに限定されるものではなく、段差部をリードフレーム10のLEDチップの実装面に形成してもよい。
またリードフレーム10には、複数のLEDパッケージへ個片化する際の切断部位において、凹溝19が形成されている。リードフレーム10の切断部位に凹溝19を形成することにより、個片化の際の切断が容易になる。
図4は、本実施例における二次成形後のリードフレーム(LEDパッケージ用基板)の全体構成図である。図4(a)はLEDパッケージ用基板の平面図であり、図4(b)及び図4(c)は、図4(a)を正面側及び右側のそれぞれから見た場合の側面図である。図4のLEDパッケージ用基板は、図1に示される一次成形後のリードフレームに、さらに、二次成形樹脂としての透明樹脂30(第2の樹脂)が形成されたものである。
透明樹脂30としては、透光性を有するシリコーン樹脂が用いられる。シリコーン樹脂は、LEDチップ40の発光波長が青色光等の短波長である場合や、LEDチップが高輝度LEDであり多量の熱を発生する場合に、その光や熱による変色や劣化に対する耐久性に優れている。ただし、本実施例の透明樹脂30はシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂を採用してもよい。
透明樹脂30は、後述のように、上金型51及び下金型52(金型)を用いてリードフレーム10を両面からクランプし、トランスファ成形により樹脂を流し込んで硬化させることにより、リードフレーム10のLEDチップ実装領域25の上に一体的に形成される。図4に示されるように、LEDチップ実装領域25の上方には球状(半球状)のレンズ部30aが形成されている。レンズ部30aは、透明樹脂30によりその他の部位と一体的に形成されている。
図4(a)に示されるように、透明樹脂30は、白樹脂20の上面の全てを覆うようには形成されていない。本実施例において、透明樹脂30は、トランスファ成形により、白樹脂20の切断部上面(領域150の縁部)の少なくとも一部(露出領域20a)を露出させるようにLEDチップ40を封止する。透明樹脂30は、ゴム系の柔らかい特性がある。このため、透明樹脂30をダイサーブレードで切断することは困難となる。透明樹脂30の切断は、切断部上面(領域150の縁部)の四隅(コーナー部)において特に困難である。そこで本実施例では、できるだけ透明樹脂30の切断を不要にするため、切断部上面の少なくとも一部(露出領域20a)には透明樹脂30を形成せずに白樹脂20を露出させる。露出領域20aは、上述の理由により、白樹脂20の切断部上面の四隅を含むように配置されていることが好ましい。
図5は、本実施例における二次成形後のリードフレームの一個片(最終成形品であるLEDパッケージ)の構成図である。図5は、図4(a)中の領域150を拡大した図を示している。図5(a)は平面図であり、図5(b)及び図5(c)は、図5(a)を正面側及び右側のそれぞれから見た場合の側面図である。図5は、図2に示される構成に二次成形樹脂としての透明樹脂30を充填したものである。
本実施例のLEDパッケージは、複数のLEDチップ40を実装したリードフレーム10を切断することにより形成され、少なくとも一つのLEDチップ40を有する。特に本実施例のLEDパッケージは、白樹脂20が露出した露出領域20aで、白樹脂20及びリードフレーム10を切断することにより製造される。
図5(a)乃至図5(c)に示されるように、LEDチップ実装領域25(及び、リード形成孔25aの一部)の全ては、透明樹脂30で充填されている。また、LEDチップ実装領域25の上方には、透明樹脂30により球状のレンズ部30aが形成されている。図5(a)及び図5(b)に示されるように、透明樹脂30は、最終成形品であるLEDパッケージの上面における周囲の少なくとも一部(露出領域20a)において、白樹脂20を露出させるようにLEDチップを封止している。このため、ダイサーブレードによる切断不良を抑制して、高品質なLEDパッケージを提供することが可能になる。
図6は、本実施例における二次成形時(透明樹脂30の成形時)に用いられる金型の構成図である。この金型は、複数のLEDチップ40が実装されて白樹脂20が成形されたリードフレーム10の上に、複数のLEDチップ40を封止する透明樹脂30をトランスファ成形するために用いられる。図6(a)は上金型の平面図であり、図6(b)は上金型と下金型でリードフレーム10(LEDパッケージ用基板)をクランプした際の断面図を示している。
図6(b)において、51は、リードフレーム10に充填する透明樹脂30の形状を決定するための上金型(第1の金型)である。上金型51には、リフレクタ及びレンズ部30aを形成するためのキャビティ凹部32が形成されている。上金型51は、二次成形時において、リードフレーム10を上面側(LEDチップ実装面側)から押さえ付ける。また、52は下金型(第2の金型)である。下金型52は、リードフレーム10を嵌めこむためのリードフレーム段差が形成されている。下金型52は、二次成形時において、リードフレーム10を下面側(LEDチップ実装面とは反対側)から押さえ付ける。
本実施例の金型(モールド金型)は、上金型51と下金型52とを主体に構成されている。二次成形時には、上金型51と下金型52とでリードフレーム10をクランプしながら液状の樹脂を充填することにより、二次成形樹脂としての透明樹脂30を形成する。透明樹脂30は、予熱された下金型52のポット56内に熱硬化性樹脂等の樹脂タブレット(不図示)を投入して溶融させるとともにプランジャ57を上動させて溶融した樹脂を圧送することにより、上金型51と下金型52との間に充填される。プランジャ57は、トランスファ機構(不図示)によってポット56に沿って上下に摺動可能に構成されている。なお、樹脂タブレットの代わりに液状の熱硬化性樹脂をディスペンサ(不図示)で供給することもできる。また、上金型51又は下金型52のパーティング面をリリースフィルム(不図示)で覆いながら樹脂を充填してもよい。
プランジャ57によって樹脂が圧送されることにより、溶融した液体の樹脂(透明樹脂30)は、カル53、ランナ54、及び、ゲート55を介して、上金型51と下金型52との間、特に上金型51と白樹脂20との間に供給される。このとき液体の樹脂は、ゲート55に近いキャビティから遠いキャビティに向けて順次供給される。この結果、上金型51と下金型52の間の空間は、透明樹脂30により充填される。
図6(a)に示されるように、上金型51にはレンズ部30aを形成するためのレンズ凹部65が形成されている。また、上金型51には、突起部60が形成されている。突起部60は、透明樹脂30をトランスファ成形する際に白樹脂20の上面の少なくとも一部を露出させるために設けられている。
上金型51によりリードフレーム10(LEDパッケージ用基板)の上面がクランプされる際に、突起部60が白樹脂20の上面に当接することにより、突起部60が形成された位置においては、透明樹脂30は白樹脂20の上に形成されない。このため、トランスファ成形後において、突起部60による当接位置には白樹脂20が露出している。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、突起部60と白樹脂20との間には例えば0.1mm程度の僅かな間隔が形成されてもよい。この場合には、その間隔に相当する厚さの透明樹脂30が突起部60の位置に形成されることになる。ただし、この位置に形成される透明樹脂30の厚さは他の部位に比べて極めて薄いため、実質的に透明樹脂30が形成されていない場合と同様に、個片化時に容易な切断が可能となる。
次に、図7及び図8を参照して、本発明の実施例2におけるLEDパッケージについて説明する。
図7は、本実施例における二次成形後のリードフレーム(LEDパッケージ用基板)の全体構成図である。図7(a)はLEDパッケージ用基板の平面図であり、図7(b)及び図7(c)は、図7(a)を正面側及び右側のそれぞれから見た場合の側面図である。図7のLEDパッケージ用基板は、図1に示される一次成形後のリードフレームに、さらに、二次成形樹脂としての透明樹脂31(第2の樹脂)が形成されたものである。本実施例では、一次成形樹脂としての白樹脂21の上面に凹部を設け、その凹部に二次成形樹脂としての透明樹脂31がトランスファ成形により充填されている。
図8は、本実施例における二次成形後のリードフレームの一個片(最終成形品であるLEDパッケージ)の構成図である。図8は、図7(a)中の領域150を拡大した図を示しており、図7(a)中の切断線161、162で切断した場合の一個片のLEDパッケージである。図8(a)はLEDパッケージの平面図であり、図8(b)及び図8(c)は、図8(a)を正面側及び右側のそれぞれから見た場合の側面図である。また、図8(d)は、LEDパッケージの斜視図である。
図8に示されるように、本実施例のLEDパッケージは、透明樹脂31の上面31bの高さ位置が白樹脂21の上面21bの高さ位置と一致している点で、実施例1のLEDパッケージとは異なる。本実施例は、白樹脂21の上面21bにおいて、その周囲の四隅を含む少なくとも一部の領域(露出領域21a)が露出している点や、透明樹脂31によりレンズ部31aが形成されている点等の他の構成は、実施例1と同様である。このため、本実施例ではそれらの各構成の説明は省略する。
上記各実施例によれば、一次成形樹脂である白樹脂の切断領域を露出させるように二次成形樹脂である透明樹脂を充填し、その切断領域にてLEDパッケージ用基板を個片化するための切断を行う。このため、柔らかい性質を有する透明樹脂の切断領域を減少させるため、LEDパッケージ用基板を容易に切断することができる。この結果、高品質のLEDパッケージを提供することが可能となる。 本発明によれば、また、上記各実施例によれば、そのような高品質のLEDパッケージを製造するための製造方法及び金型を提供することができる。
なお、本実施例において、透明樹脂はトランスファ成形にて充填されるが、本実施例はこれに限定されるものではなく、透明樹脂を例えば公知の圧縮成形にて充填することもできる。
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
10 リードフレーム
17 段差部
19 凹溝
20、21 白樹脂
25 LEDチップ実装領域
30、31 透明樹脂
30a、31a レンズ部
40 LEDチップ
43、45 ボンディングワイヤ
51 上金型
52 下金型
53 カル
54 ランナ
55 ゲート
56 ポット
57 プランジャ
60 突起部

Claims (3)

  1. 複数のLEDチップを実装したリードフレームを切断することにより形成され、少なくとも一つのLEDチップを有するLEDパッケージであって、
    前記LEDチップを取り囲むように前記リードフレームの上に成形された第1の樹脂と、
    トランスファ成形により前記LEDチップと前記第1の樹脂の切断部上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成し、前記第1の樹脂の切断部上面の四隅を露出させるように前記LEDチップを封止する第2の樹脂と、を有することを特徴とするLEDパッケージ。
  2. 複数のLEDチップを実装したリードフレームを切断することにより複数のLEDパッケージを製造するLEDパッケージの製造方法であって、
    前記複数のLEDチップの各々を取り囲むように前記リードフレームの上に第1の樹脂を成形するステップと、
    第2の樹脂をトランスファ成形することにより前記複数のLEDチップと前記第1の樹脂の一個片のLEDパッケージを形成するための切断領域上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成し、前記第1の樹脂の前記切断領域上面の四隅を露出させるように前記複数のLEDチップを封止するステップと、
    前記第1の樹脂が露出した露出領域で、該第1の樹脂及び前記リードフレームを切断するステップと、を有することを特徴とするLEDパッケージの製造方法。
  3. 複数のLEDチップが実装され、該複数のLEDチップの各々を取り囲むように第1の樹脂が成形されたリードフレームに、該複数のLEDチップを封止する第2の樹脂をトランスファ成形するために用いられる金型であって、
    前記第2の樹脂をトランスファ成形することにより前記複数のLEDチップと前記第1の樹脂の一個片のLEDパッケージを形成するための切断領域上面の一部とを覆うとともにレンズ部を形成するための凹部と、前記第1の樹脂の前記切断領域上面の四隅を露出させるための突起部とを有し、前記リードフレームをLEDチップ実装面側から押さえ付ける第1の金型と、
    前記リードフレームを前記LEDチップ実装面とは反対側から押さえ付ける第2の金型と、を有することを特徴とする金型。
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