JP6255825B2 - 発光素子実装用リードフレーム、発光素子実装用樹脂成型体及び表面実装型発光装置 - Google Patents

発光素子実装用リードフレーム、発光素子実装用樹脂成型体及び表面実装型発光装置 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子実装用リードフレーム、発光素子実装用樹脂成型体及び表面実装型発光装置に関する。
発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)等の発光素子を実装した表面実装型発光装置(以下、単に「発光装置」とすることがある。)は、視認性に優れた高輝度の光を発色することが可能であると共に、小型化が可能で、消費電力が低く、長寿命である、といった数々の利点を有している。このため、発光装置は、例えば、電球、ダウンライト、ベースライト、街灯、信号機等の照明器具、液晶ディスプレイ等のバックライト光源等として使用され、その用途は急速に拡大しつつある。
発光装置は、例えば、2以上の互いに離隔するリード部からなる複数の単位実装領域を縦横に連結したリードフレームの表面に、各単位実装領域の一部が底面として露出する凹部を形成する穴を複数有する樹脂層を一体成型して樹脂成型体を作製し、該樹脂成型体を切断により単位実装領域毎に個片化して1つの凹部を有するリフレクタ(個片化された樹脂成型体)を作製し、該リフレクタの凹部底面の単位実装領域に発光素子を実装することにより作製されている(特許文献1、2)。
図14は、従来技術の発光素子実装用リードフレーム100の要部の構成を模式的に示す平面図である。図14に示すリードフレーム100は、第1、第2のリード部120、121と、これらを離隔するスリット部とからなる単位実装領域110と、単位実装領域110を縦横に複数連結する連結片111a、111b、111cからなる連結領域111とを備えている。
連結片111a、111b、111cは、リードフレーム100に樹脂層を一体成型した樹脂成型体又は該樹脂成型体に発光素子を実装した発光装置集合体を個片化した場合、第1、第2のリード部120、121に繋がった微細な断片として樹脂層中に埋まった状態で残存することになる。このような微細な断片が樹脂層中に残存すると、樹脂成型体または発光装置集合体を個片化する際の切断応力や、発光装置を取り付けた照明器具や液晶装置など不可抗力的に付加される外部応力が微細な断片と樹脂層との境界面に集中し易くなり、該境界面を起点として樹脂層に亀裂や欠けが発生したり、さらには樹脂層が単位実装領域表面から剥離したりするといった問題がある。
また、各単位実装領域110を連結する連結片111a、111b、111cの幅が微小であることから、リードフレーム100自体の剛性が低く、すだれ状に変形し易いという問題がある。リードフレーム100の変形は、例えば、樹脂成型体の凹部の形成位置にずれを生じ、切断時に所定の箇所(連結片111a、111b、111c)で切断できないといった不具合をもたらす。
図15は、特許文献3に記載されたリードフレーム101の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム101は、複数の単位実装領域112と、第1、第2、第3の連結片113、114、115と、第2、第3の連結片114、115を横方向に連結する帯状補強片116と、を備えている。帯状補強片116は、リードフレーム101の剛性をある程度高めることができるものの、切断による個片化に際し、1つの単位実装領域112における第1、第2のリード125、126の短絡を確実に防止するためには、帯状補強片116の領域ではなく、第2、第3の連結片114、115の領域をそれぞれ切断することが必要になり、切断による個片化工程が煩雑になる。また、第2、第3の連結片114、115は非常に微細なものであるから、切断に際しては高度な位置決め精度が要求される。さらに、切断後の第1、第2、第3の連結片113、114、115の断片と樹脂層との境界面に応力が集中し易くなる点は、図14に示すリードフレーム100と同じである。
特開平11−307820号公報 特開2010−62272号公報 特開2012−191233号公報
本発明の目的は、樹脂層との密着性が高く、応力が加わっても樹脂層に亀裂や欠けが発生したり、樹脂層が剥離したりすることを抑制できる発光素子実装用リードフレーム、該リードフレームに樹脂層を一体成型した発光素子実装用樹脂成型体、及び、該樹脂成型体に発光素子を実装し、個片化して得られる表面実装型発光装置を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、絶縁領域を介して対向する2以上のリード部からなる単位実装領域を縦横に連結し、個片化の際には切断により分離される連結領域を有するリードフレームにおいて、連結領域中の少なくとも切断が予定される領域を、2以上のリード部間の絶縁領域の延長上の対応領域を除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成することにより、所望の効果を有するリードフレームが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記(1)〜(7)の発光素子実装用リードフレーム、下記(8)の発光素子実装用樹脂成型体及び下記(9)の表面実装型発光装置を提供する。
(1)互いに離隔して絶縁される2以上のリード部からなる単位実装領域と、複数の単位実装領域を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域とを備え、連結領域の少なくとも切断される予定の領域が、単位実装領域におけるリード部間の絶縁領域の延長上の対応領域を除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成されてなることを特徴とする発光素子実装用リードフレーム。
(2)連結領域は、リード部の絶縁領域を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、リード部よりも薄肉である周縁部と、周縁部の外側にさらに連続して設けられ、リード部よりも薄肉である切断予定部とより構成されてなる上記(1)の発光素子実装用リードフレーム。
(3)周縁部に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けてなる上記(2)の発光素子実装用リードフレーム。
(4)リード部における樹脂層が形成される位置に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けてなる上記(1)〜(3)のいずれかの発光素子実装用リードフレーム。
(5)貫通孔は、リード部における発光素子が実装される表面からその反対側の裏面に向かう方向において、内径が次第に拡径するテーパ状に設けられてなる上記(3)または(4)の発光素子実装用リードフレーム。
(6)切断予定部を、周縁部よりも薄肉に構成してなる上記(2)の発光素子実装用リードフレーム。
(7)リード部の絶縁領域を臨む縁辺部に、絶縁領域に沿って延びる所定幅の薄肉部を段差状に設けてなる上記(1)〜(6)のいずれかの発光素子実装用リードフレーム。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかの発光素子実装用リードフレームと、リードフレームへの一体成型により、リードフレームに備わる各単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する複数の穴を有する樹脂層と、を備えてなることを特徴とする発光素子実装用樹脂成型体。
(9)上記(1)〜(7)のいずれかの発光素子実装用リードフレームの単位実装領域と、単位実装領域への一体成型により、単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する穴を有する樹脂層と、凹部の底面として露出する単位実装領域表面に各リード部と通電可能に実装される発光素子と、凹部に充填される透明性樹脂からなる透明性樹脂層と、を備えてなることを特徴とする表面実装型発光装置。
本発明によれば、絶縁領域を介して対向する2以上のリード部からなる単位実装領域を縦横に複数連結し、個片化の際に切断される連結領域において、連結領域の少なくとも切断される予定の領域を、単位実装領域におけるリード部間の絶縁領域の延長上の対応領域を除いて、切断方向に沿って連続した板状となるように発光素子実装用リードフレーム(以下、単に「リードフレーム」とすることがある。)が構成される。これにより、リードフレームの剛性を向上させることができる。その結果、切断による個片化工程における位置決めの自由度が高まり、個片化工程を省力化できる。
また、該リードフレームを切断により個片化した場合には、微小な切断片などを有さない、ほぼ直線状に連続した長く延びる切断面が側面に現われる。このため、該リードフレームを含む樹脂成型体または発光装置集合体を切断により個片化しても、切断時の外部応力が一点に集中せず、ほぼ均一に分散させることができるので、単位実装領域と樹脂層との密着性を高めることができると共に、樹脂層における亀裂や欠けの発生、樹脂層の単位実装領域からの剥離などを顕著に抑制できる。さらに、上記の通り長く延びる切断面が露出することにより、半田の付着性を向上させることができるので、発光装置の照明器具や液晶装置への取り付け工程を省力化できると共に、発光装置の放熱性を顕著に高め、その耐熱性や耐用性を向上させることができる。
本発明によれば、連結領域を、リード部の絶縁領域を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、リード部よりも薄肉である周縁部と、周縁部の外側にさらに連続して設けられ、リード部よりも薄肉である切断予定部とにより構成することにより、切断による個片化後に周縁部と単位実装領域とが一体化され、周縁部表面にも樹脂層を形成することができ、樹脂層の大面積化が可能になるので、単位実装領域と樹脂層との密着性を向上させることができる。
本発明によれば、周縁部に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けることにより、貫通孔内にも杭の機能を有する樹脂層が形成され、該樹脂層は単位実装領域表面の樹脂層と繋がっているので、単位実装領域と樹脂層との密着性をさらに向上させることができ、樹脂層の単位実装領域からの剥離を顕著に抑制することができる。
本発明によれば、リード部における樹脂層が形成される位置に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けることにより、単位実装領域表面に樹脂層を一体成型する際に、貫通孔内にも杭の機能を有する樹脂層が形成されるので、樹脂層の単位実装領域に対する密着性、ひいては樹脂層の剥離抑制性を向上させることができる。
本発明によれば、貫通孔の内部空間形状を、リード部の発光素子実装面(表面)から裏面に向かう方向において、内径が次第に拡径するテーパ状とすることにより、貫通孔内に形成された杭の機能を有する樹脂層が貫通孔から離脱し難くなり、かつ該樹脂層は単位実装領域表面の樹脂層と繋がっているので、単位実装領域と樹脂層との密着性をより一層向上させることができる。
本発明によれば、切断予定部を、周縁部よりも薄肉に構成することにより、個片化工程における切断をより円滑に実施することができる。
本発明によれば、リード部の絶縁領域を臨む縁辺部に、絶縁領域に沿って延びる所定幅の薄肉部を段差状に設けることにより、絶縁領域内に充填された樹脂層の杭としての機能を高めることができ、単位実装領域と全体としての樹脂層との密着性のさらなる向上を図ることができる。
本発明によれば、発光素子実装用樹脂成型体(以下、単に「樹脂成型体」とすることがある。)を、上記リードフレームと、リードフレームへの一体成型により、リードフレームに備わる各単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する複数の穴を有する樹脂層とを備えるように構成することにより、個片化による切断応力が加えられても、樹脂層における亀裂や割れの発生、樹脂層の単位実装領域からの剥離などが起こり難く、不良品率を低下させることができる樹脂成型体を得ることができる。
本発明によれば、表面実装型発光装置(以下、単に「発光装置」とすることがある。)を、上記リードフレームの単位実装領域と、単位実装領域との一体成型により、単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する穴を有する樹脂層と、凹部の底面として露出する単位実装領域表面に各リード部と通電可能に実装される発光素子と、凹部に充填される透明性樹脂からなる透明性樹脂層とを備えるように構成することにより、リード部の断面である金属面が側面のほぼ全周にわたって露出する発光装置を得ることができる。該発光装置は、金属面がその側面に多く露出して高い放熱性を有しているので、その耐熱性や耐久性、耐用性を向上させることができる。また、該発光装置を取り付けた照明器具や液晶装置に対して不可抗力的に外部応力が加わった場合でも、樹脂層における亀裂や欠け、樹脂層の単位実装領域からの剥離などが顕著に抑制されるので、その点でも耐久性や耐用性を向上させることができる。
本発明の第1実施形態であるリードフレームに備わる単位実装領域および周縁部の構成を模式的に示す図面である。 第1実施形態のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 単位実装領域と周縁部との別の繋がり形態を示す断面図である。 本発明の第2実施形態であるリードフレームに備わる単位実装領域および周縁部の構成を模式的に示す図面である。 第2実施形態のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第3実施形態であるリードフレームに備わる単位実装領域および周縁部の構成を模式的に示す図面である。 第3実施形態のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第4実施形態であるリードフレームに備わる単位実装領域および周縁部の構成を模式的に示す図面である。 第4実施形態のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第5実施形態であるリードフレームの要部の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第6実施形態であるリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第7実施形態である樹脂成型体の構成を模式的に示す図面である。 本発明の第8実施形態である表面実装型発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。 従来技術のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。 特許文献3に記載のリードフレームの要部の構成を模式的に示す平面図である。
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態であるリードフレーム1に備わる単位実装領域10および周縁部15の構成を模式的に示す図面である。図1(a)は単位実装領域10および周縁部15の平面図である。図1(b)は単位実装領域10および周縁部15の断面図である。図2は、本発明の第1実施形態であるリードフレーム1の要部の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム1において、任意の数の単位実装領域10を縦横に配列することができる。なお、本明細書においては、発光素子が実装される側の面を表面と呼び、発光素子が実装される面とは反対側の面を裏面と呼ぶ。
図2に示すように、リードフレーム1は、互いに離隔して絶縁領域であるスリット部22により絶縁される第1、第2のリード部20、21からなる単位実装領域10と、複数の単位実装領域10を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域11と、連結領域11により縦横に連結された複数の単位実装領域10の集合体を一体的に支持する枠部(不図示)とを備える。
単位実装領域10は、図1に示すように、第1のリード部20と、第1のリード部20と同じ単位実装領域10において隣り合う第2のリード部21と、第1、第2のリード部20、21の間を縦方向に延びるほぼ帯状の空間であり、第1、第2のリード部20、21を横方向に離隔する絶縁領域であるスリット部22とからなる。
第1、第2のリード部20、21のスリット部22を臨む縁辺部には、第1、第2のリード部20、21よりも薄肉であり、かつスリット部22に沿って縦方向に延びる所定幅の薄肉部20d、21dを段差状に設けている。これにより、スリット部22内に充填される樹脂層の杭としての機能が向上し、全体としての樹脂層と単位実装領域10との密着性が向上する。また、図1には、第1、第2のリード部20、21の絶縁領域であるスリット部22を臨む縁辺以外の周縁からその外側に連続して設けられる周縁部15を図示しているが、これは連結領域11に属するので、詳細については後述する。なお、本実施形態では、薄肉部20d、21dと周縁部15とは厚みが同じで連続して繋がるように構成されている。
単位実装領域10において、第1、第2のリード部20、21は、いずれも、縦方向が長手方向となるほぼ矩形の基本形状を有し、スリット部22を介してほぼ平行に配置されている。本実施形態では、第1、第2のリード部20、21の基本形状はほぼ矩形であるが、これに限定されず、矩形の四隅が三角形、四角形等の形状で欠損した形状、矩形の四隅が丸くなった形状、正方形、菱形、円形、半円形、楕円形等であってもよい。
単位実装領域10に樹脂層を形成して発光装置を作製する場合、例えば、第1のリード部20は発光素子を実装するダイパッドの機能を持たせると共に、正負一方の電極として機能させることができ、第2のリード部21は正負他方の電極として機能させることができる。もちろん、第1のリード部20に一方の電極機能だけを持たせ、第2のリード部21にダイパッド機能と他方の電極機能とを持たせても良い。
また、本実施形態では2つのリード部を用いているが、これに限定されず、3つ以上のリード部を用いても良い。3つのリード部としては、例えば、面積が比較的大きなリード部を中央に配置し、該リード部の左右方向の両側にそれぞれスリット部を介して面積が比較的小さなリード部を配置した構成が挙げられる。この場合、面積が比較的大きなリード部にダイパッド機能を持たせ、両側の面積が比較的小さなリード部に正負の電極機能を持たせることが好ましい。
第1、第2リード部20、21の表面および裏面、特に表面には、金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属層を形成することができる。金属層の厚みは特に限定されず、金属層を構成する金属の種類等に応じて適宜選択される。例えば、金属が銀である場合は、金属層の変色や発熱、剥離等を抑制する観点から、金属層の厚みは、好ましくは0.5μm〜20μm、より好ましくは1μm〜15μmである。金属層は、例えば、電気めっき、化学めっき、蒸着、スパッタリング、拡散等の各種方法を利用して形成することができる。
連結領域11は、単位実装領域10における第1、第2のリード部20、21間のスリット部22の縦方向両側の対応領域22aを除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成されていることを特徴とする。対応領域22aとは、より具体的には、縦方向に対向する一対の単位実装領域10において、一方および他方のスリット部22を連結する空間である。
連結領域11は、第1、第2のリード部20、21の絶縁領域であるスリット部22を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、第1、第2のリード部20、21よりも薄肉である周縁部15と、周縁部15の外側にさらに連続して設けられ、第1、第2のリード部20、21よりも薄肉である切断予定部16とで構成されている。ここで、切断予定部16が、連結領域11の切断される予定の領域である。
周縁部15は、個片化時に切断予定部16の切断により単位実装領域10と一体化される部分であり、図1(b)に示すように、その表面が第1、第2のリード部20、21の表面とは段差を有し、かつその裏面が第1、第2のリード部20、21の裏面と同一平面となることにより、第1、第2のリード部20、21よりも薄肉に構成されている。周縁部15の薄肉化により、樹脂層を一体成型する際に、硬化性樹脂の流れがよくなり、単位実装領域10のほぼ全域に硬化性樹脂が十分に行き渡りやすくなるので、単位実装領域10と樹脂層との界面において樹脂層が存在しない空隙部分の発生が少なくなり、単位実装領域10と樹脂層との接着性や密着性を向上させることができる。なお、周縁部15には後述するように貫通孔が形成されることがあるが、切断予定部16は切断方向に沿って連続した板状に構成されているので、貫通孔などが形成されることがない。
周縁部15を第1、第2リード部20、21の所定の周縁の外側に設けることにより、リードフレーム1に樹脂層を一体成型した場合に、周縁部15の表面にもほぼ全体にわたって樹脂層が形成されるので、単位実装領域10および周縁部15と樹脂層との密着領域が大面積となる。その結果、リードフレーム1を含む樹脂成型体または発光装置の集合体を個片化する際に付加される切断応力や、発光装置が取り付けられた照明器具や液晶装置などに外部から不可抗力的に応力が加わっても、樹脂層における亀裂や欠けの発生、樹脂層の単位実装領域10からの剥離などが顕著に抑制される。
周縁部15と切断予定部16とからなり、連続した板状に設けられた連結領域11を構成することにより、周縁部15は上記した優れた効果をもたらすとともに、リードフレーム1の剛性を高めることができ、リードフレーム1を含む樹脂成型体や発光装置集合体を個片化する際の位置決めの自由度が向上し、個片化工程の所要時間を短縮し、不良品率を低下させることができる。さらに、切断予定部16を切断することにより得られる周縁部15の端面が、微細な切断片を有さない、ほぼ直線状に連続して長く延びる切断面となるので、リードフレーム1を含む樹脂成型体や発光装置の集合体を個片化する際に、応力の一点への集中が起こり難くなるので、この点からも樹脂層における亀裂や欠けの発生、樹脂層のリードフレーム1や単位実装領域10からの剥離などが起こり難くなる。
なお、切断予定部16は、周縁部15よりも更に薄肉に構成されていることが好ましい。これにより、切断による個片化工程の省力化を図ることができる。
本実施形態では、複数の単位実装領域10を連結領域11により縦横に連結した集合体の1つをリードフレーム1としているが、これに限定されず、リードフレーム1自体が複数個連結されるように構成しても良い。
リードフレーム1は、例えば、電気良導体である金属材料から構成される金属板を用い、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法などにより作製できる。金属材料としては特に限定されないが、体積抵抗が0.07Ω・m未満であり、かつ熱伝導率が60W/(m・k)以上の金属材料が好ましく、たとえば、鉄、銅、銅合金(例えばリン青銅)等が挙げられる。
図3は、単位実装領域10と周縁部15との別の繋がり形態を示す断面図である。
図3(a)に示す繋がり形態では、周縁部15の表面が第1、第2のリード部20、21の表面と同一平面になり、かつ周縁部15の裏面が第1、第2のリード部20、21の裏面と段差を有するように構成されている。薄肉部20d、21dも周縁部15と同様に構成されている。この構成によれば、単位実装領域10の裏面や周縁部15の裏面にも樹脂層が形成されるので、単位実装領域10と樹脂層との密着面積をさらに増大させることができ、樹脂層における亀裂や欠けの発生、樹脂層の剥離などを一層抑制できる。
図3(b)に示す繋がり形態では、周縁部15の表面および裏面が、それぞれ、第1、第2のリード部20、21の表面および裏面と段差を有するように構成されている。薄肉部20d、21dも周縁部15と同様に構成されている。この構成によれば、樹脂層を一体成型して個片化した場合に、周縁部15が樹脂層中に広い範囲にわたって突出し、周縁部15の表面および裏面に樹脂層が大面積で密着した状態になるので、周縁部15と樹脂層との密着面積がより一層増大させることができ、樹脂層における亀裂や欠けの発生、樹脂層の剥離などを一層抑制できる。
これらの実施形態では、第1、第2のリード部20、21や、周縁部15に後述する貫通孔を形成することが好ましい。これにより、樹脂層を一体成型する際に、単位実装領域10の裏面への硬化性樹脂の回り込み性を向上させることができるとともに、単位実装領域10と樹脂層との密着性のさらなる向上を図ることができる。
図4は、本発明の第2実施形態であるリードフレーム2に備わる単位実装領域12および周縁部15の構成を模式的に示す図面である。図4(a)は単位実装領域12および周縁部15の平面図であり、図4(b)は図4(a)の切断面線A−Aにおける単位実装領域12および周縁部15の断面図である。単位実装領域12は単位実装領域10の変形例であり、単位実装領域10と共通する部分については図1と同じ参照符号を付し、説明を省略する。図5は、本発明の第2実施形態であるリードフレーム2の要部の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム2はリードフレーム1の変形例であり、リードフレーム1と共通する部分については図2と同一の参照符号を付して説明を省略する。リードフレーム2において、任意の数の単位実装領域12を縦横に配列することができる。
リードフレーム2は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法により作製され、単位実装領域12と、複数の単位実装領域12を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域11と、連結領域11により連結された複数の単位実装領域12の集合体を一体的に支持する枠部(不図示)とを備え、連結領域11および単位実装領域12を有することを特徴とする。
単位実装領域12は、第1のリード部24と、第1のリード部24と同じ単位実装領域12において隣り合う第2のリード部25と、第1、第2のリード部24、25の間を縦方向に延びるほぼ帯状の空間であり、第1、第2のリード部24、25を横方向に離隔して絶縁領域となるスリット部22と、第1、第2のリード部24、25の樹脂層が形成される位置にこれらを厚み方向に貫通するアンカーホール26と、を有していることを特徴とする。
第1、第2のリード部24、25の絶縁領域であるスリット部22を臨む縁辺部は、それぞれ、スリット部22に沿って延びかつ段差状に設けられた所定幅の薄肉部24d、25dとなっている。薄肉部24d、25dは、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉になっている。本実施形態では、薄肉部24d、25dと、第1、第2のリード部24、25のスリット部22を臨む縁辺以外の周縁から外側に連続して設けられ、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉である周縁部15とは、同じ厚みを有し、かつ連続して繋がるように構成されている。
第1、第2のリード部24、25は、アンカーホール26を有する以外は、第1、第2のリード部20、21と同じ構成を有している。アンカーホール26は、本実施形態では第1、第2のリード部24、25にそれぞれ2個ずつ形成されているが、これに限定されず、第1、第2のリード部24、25や発光素子実装領域の寸法、第1、第2のリード部24、25に実装される発光素子の寸法や個数、第1、第2のリード部24、25を構成する金属材料の種類などに応じて適宜選択され、1個以上の任意の数とすることができる。なお、本発明のアンカーホールは、裏面側には貫通せず、座繰り状になっていてもかまわない。
アンカーホール26の第1、第2のリード部24、25の表面(発光素子を実装する面)および裏面(表面の反対側の面)における開口形状は、本実施形態ではほぼ円形であるが、これに限定されず、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形などの多角形、楕円形、星型、複数のアンカーホール26が幅の狭い溝で繋がったような形状などの種々の形状とすることができる。
また、アンカーホール26の内部空間の形状は、本実施形態では、第1、第2のリード部24、25の表面から裏面に向かう方向において、その内径が次第に拡径するテーパ状の形状(円錐台状)を有している。アンカーホール26の内部空間の形状を上記のように構成することにより、単位実装領域12表面に硬化性樹脂を供給して樹脂層を一体成型する際に、アンカーホール26内に硬化性樹脂が流れ込んで杭の機能を有するアンカー樹脂層が形成される。アンカー樹脂層は、単位実装領域12表面に形成された樹脂層と一体的に繋がった上で、該樹脂層が単位実装領域12から剥離する方向に対して反対の方向に拡径しているので、該樹脂層の単位実装領域12表面からの剥離を顕著に抑制することができる。
本実施形態では、円錐台状の内部空間を有するアンカーホール26を形成しているが、これに限定されず、角錐台状、円柱状、多角柱状などの内部空間を有するアンカーホール26を形成しても良い。また、本実施形態では、全てのアンカーホール26の内部空間の内径が同じ方向において次第に拡径するテーパ状に形成しているが、特に単位実装領域12の裏面まで樹脂層が形成される構成においては、テーパ状に拡径する方向が異なるアンカーホール26を設けても良い。さらには、アンカーホール26に代えて有底の凹部を設け、該凹部の内部空間形状を、円錐台状、角錐台状、円柱状、多角柱状などに構成しても良い。
図6は、本発明の第3実施形態であるリードフレーム3に備わる単位実装領域12および周縁部15Aの構成を模式的に示す図面である。図6(a)は単位実装領域12および周縁部15Aを表面側から見た平面図であり、図6(b)は単位実装領域12および周縁部15Aを裏面側から見た平面図であり、図6(c)は図6(a)の切断面線B−Bにおける断面図である。図7は、第3実施形態のリードフレーム3の要部の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム3はリードフレーム2の変形例であり、リードフレーム2と共通する部分については図5と同じ参照符号を付して説明を省略する。リードフレーム3においては、任意の数の単位実装領域12を縦横に配列することができる。
リードフレーム3は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法により作製され、単位実装領域12と、複数の単位実装領域12を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域13と、連結領域13により連結された複数の単位実装領域12の集合体を一体的に支持する枠部(不図示)と、を備えている。
連結領域13は、縦方向に対向する一対の単位実装領域12における、一方および他方のスリット部22を繋いでいる空間である対応領域22aを除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成されており、第1、第2のリード部24、25の絶縁領域であるスリット部22を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉であり、かつ厚み方向に貫通する貫通孔である複数のアンカーホール27を有している周縁部15Aと、周縁部15Aの外側にさらに連続して設けられ、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉である切断予定部16とよりなる。本実施形態では、周縁部15Aおよび切断予定部16は、表面および裏面がそれぞれ同一平面を形成し、かつ肉厚がほぼ同じになるように構成されている。切断予定部16は、周縁部15Aよりも薄肉になっていてもよい。
図6(c)に示すように、周縁部15Aの表面が、第1、第2のリード部24、25におけるスリット部22を臨む縁辺部に段差状に設けられる薄肉部24d、25dを除いた第1、第2のリード部24、25の表面との間に段差を有し、かつその裏面が、薄肉部24d、25dも含めた第1、第2のリード部24、25の裏面と同一平面になるように構成されている。したがって、図6(a)に示すように、表面では第1、第2のリード部24、25が該表面に対して垂直な方向に突出しているが、図6(b)に示すように、裏面では第1、第2のリード部24、25と周縁部15Aとが連続して繋がり、明確な境界のない状態になっている。
周縁部15Aは、厚み方向に貫通する貫通孔である複数のアンカーホール27を有している。アンカーホール27は、周縁部15Aにおける、第1、第2のリード部24、25との境界近傍において、第1、第2のリード部24、25の短辺(横方向に延びる辺)24a、25aに沿うように複数個ずつ配列されている。本実施形態では、第1のリード部24の短辺24aに沿って6個のアンカーホール27が形成され、第2のリード部25の短辺25aに沿って3個のアンカーホール27が形成されている。アンカーホール27の個数は本実施形態に限定されず、周縁部15Aの厚みや材質などに応じて任意の個数を選択できる。
アンカーホール27は、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉である周縁部15Aに形成されているため、本実施形態では、その孔径を第1、第2のリード部24、25に形成されているアンカーホール26よりも小さくし、かつその個数をアンカーホール26よりも多くするように構成している。アンカーホール27は、その内部空間が、単位実装領域12の表面から裏面に向かう方向において内径が次第に拡径するテーパ状の形状(ほぼ円錐台状)を有するように構成されている。アンカーホール27は、アンカーホール26に関する上述の種々の変形例を同様に有することができる。アンカーホール26、27を共に形成することにより、樹脂層の単位実装領域12からの剥離を抑制する効果を一層向上させることができる。
また、本実施形態では、第1、第2のリード部24、25および周縁部15Aにそれぞれ別個にアンカーホール26、27を形成しているが、これに限定されず、第1、第2のリード部24、25と周縁部15Aとの境界近傍においてこれらに跨るようにアンカーホールを形成しても良い。なお、前述のように周縁部15Aにはアンカーホール27や別形態のアンカーホールを形成できるが、切断予定部16は切断方向に沿って連続した板状に構成されているので、貫通孔などが形成されることはない。
図8は、本発明の第4実施形態であるリードフレーム4に備わる単位実装領域12および周縁部15Bの構成を模式的に示す平面図である。図9は、第4実施形態のリードフレーム4の要部の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム4はリードフレーム3の変形例であり、リードフレーム3と共通する部分については図7と同じ参照符号を付して説明を省略する。リードフレーム4においては、任意の数の単位実装領域12を縦横に配列することができる。
リードフレーム4は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法により作製され、単位実装領域12と、複数の単位実装領域12を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域14と、連結領域14により連結された複数の単位実装領域12の集合体を一体的に支持する枠部(不図示)とを備えている。
連結領域14は、縦方向に対向する一対の単位実装領域12における、一方および他方のスリット部22を繋いでいる空間である対応領域22aを除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成されており、第1、第2のリード部24、25の絶縁領域であるスリット部22を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉であり、かつ厚み方向に貫通する貫通孔である複数のアンカーホール27を有している周縁部15Bと、周縁部15Bの外側にさらに連続して設けられ、第1、第2のリード部24、25よりも薄肉である切断予定部16とよりなる。本実施形態では、周縁部15Bおよび切断予定部16は、表面および裏面がそれぞれ同一平面を形成し、かつ肉厚がほぼ同じになるように構成されている。切断予定部16は、周縁部15Bよりも薄肉になっていてもよい。また、周縁部15Bにはアンカーホール27や別形態のアンカーホールを形成できるが、切断予定部16は切断方向に沿って連続した板状に構成されているので、貫通孔などが形成されることはない。
周縁部15Bは、複数のアンカーホール27を有している。アンカーホール27は、周縁部15Bにおける第1、第2のリード部24、25との境界近傍において、第1、第2のリード部24、25の短辺(横方向に延びる辺)24a、25aに沿うように複数個形成されると共に、第1、第2のリード部24、25のスリット部22を介して対向する縁辺とは反対側の長辺(縦方向に延びる辺)24b、25bに沿うように複数個形成されている。本実施形態では、第1、第2のリード部24、25の短辺24a、25aに沿うようにそれぞれ5個(または3個)のアンカーホール27が形成され、第1、第2のリード部24、25の長辺24b、25bに沿うようにそれぞれ4個(または6個)のアンカーホール27が形成されているが、これに限定されず、任意の個数とすることができる。
本実施形態では、連結領域14が、単位実装領域12のスリット部22を縦方向に繋いでいる対応領域22aを除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成されていることから、周縁部15Bに多数のアンカーホール27を形成しても、リードフレーム4の剛性をほとんど低下させることがない。しかも、多数のアンカーホール27を形成することにより、樹脂層の単位実装領域12からの剥離を抑制する効果をより一層向上させることができる。したがって、個片化時における樹脂層の剥離を顕著に抑制して不良品率を低下させ得ると共に、発光装置としての信頼性や耐用性を高めることができる。
図10は、本発明の第5実施形態であるリードフレーム5の要部である連結領域11Aの構成を模式的に示す断面図である。リードフレーム5はリードフレーム1の変形例であり、リードフレーム1と共通する部分については図1と同じ参照符号を付して説明を省略する。
リードフレーム5は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法により作製され、第1、第2のリード部20、21と、第1、第2のリード部20、21を横方向に離隔するスリット部22とから構成される単位実装領域10と、複数の単位実装領域10を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域11Aと、連結領域11Aにより連結された複数の単位実装領域10の集合体を一体的に支持する枠部(不図示)とを備えている。
連結領域11Aは、縦方向に対向する一対の単位実装領域10において、一方および他方のスリット部22を連結する空間である対応領域を除いて、連続した板状に形成され、第1、第2のリード部20、21よりも薄肉に構成されている。
本実施形態の連結領域11Aは、肉厚が相対的に小さい領域11Xと、肉厚が相対的に大きい領域11Yとを有している。本実施形態では、領域11Xを、個片化の際に切断される切断予定部とし、領域11Yを、個片化により切断した後に、第1、第2のリード部20、21のスリット部22を臨む縁辺以外の周縁から外側に連続して繋がる周縁部としてもよい。これにより、リードフレーム5の剛性をほとんど低下させることなく、個片化時の切断性を向上させることができる。
また、領域Xと領域Yとが、それぞれ、絶縁部および切断予定部に跨るように構成することもできる。例えば、横方向に対向する一対の単位実装領域10において、一方の単位実装領域10の第2のリード部21と、他方の単位実装領域10の第1のリード部20とを帯状の幅の狭い領域11Yで繋ぎ、それ以外の部分を領域11Xで繋ぐように構成することができる。また、領域Xと領域Yとを逆にしても良い。
同様に、縦方向に対向する一対の単位実装領域10において、第1のリード部20同士、および第2のリード部21同士をそれぞれ縦方向に繋ぐ幅の小さな帯状の領域11Yを設けるとともに、一方の第1のリード部20と他方の第2のリード部21とを斜め方向に繋ぐ幅の小さな帯状の領域11Yを設け、それ以外の部分を領域11Xで繋ぐように構成することもできる。また、領域Xと領域Yとを逆にしても良い。
上記のように構成しても、個片化後の断面は、微細な切断片を有さない、ほぼ直線状の断面となるので、本発明における単位実装領域10と樹脂層との良好な密着性、リードフレーム5の高い剛性などを損なうことなく、個片化時の切断性を向上させることができる。
図11は、本発明の第6実施形態であるリードフレーム6の要部の構成を模式的に示す平面図である。リードフレーム6はリードフレーム1の変形例であり、共通する部分には図2と同じ参照符号を付して説明を省略する。
リードフレーム6は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチング法により作製され、第1、第2のリード部20、21と、第1、第2のリード部20、21を横方向に離隔するスリット部22とから構成される単位実装領域10と、複数の単位実装領域10を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域11と、縦方向に対向する一対の単位実装領域10A、10Bのスリット部22の領域において、一方および他方のスリット部22を連結する対応領域に設けられ、単位実装領域10Bの第1のリード部20に続く周縁部15と単位実装領域10Aの第2のリード部21に続く周縁部15とを斜め方向に繋ぐ連結辺28と、を備えている。
連結片28は、単位実装領域10A、10Bの間の切断予定部16を横切るように設けられ、単位実装領域10Bにおける第1のリード部20に続く周縁部15からの2つの起点のうちの縦方向上方を起点Bとし、単位実装領域10Aにおける第2のリード部21に続く周縁部15からの2つの起点のうちの縦方向下方を起点Aとした時、切断予定領域16内にて、起点Bが起点Aよりも縦方向において低い位置にあるように構成されている。このように構成することにより、単位実装領域10A、10Bの間の切断予定部16を切断方向に沿って切断した場合、これらの切断面は、微細な断片を有さず、ほぼ直線状に連続して長く延びる面となる。
このように構成することにより、リードフレーム6から構成される樹脂成型体や発光装置における樹脂層とリードフレーム6または単位実装領域10との密着性、発光装置の放熱性などを高水準に維持したまま、リードフレーム6の切断性をほとんど低下させることなく、リードフレーム6の剛性をさらに高めることができる。
次に、本発明の発光素子実装用樹脂成型体(以下、単に「樹脂成型体」とすることがある。)は、本発明のリードフレームの表面に樹脂層を一体成型したものである。すなわち、本発明の樹脂成型体は、従来のリードフレームに代えて本発明のリードフレームを用いる以外は、公知の樹脂成型体の構成を採用することができる。
図12は、リードフレーム1を用いて作製された本発明の第7実施形態である樹脂成型体30の構成を模式的に示す図面である。図12(a)は樹脂成型体30の全体外観を模式的に示す斜視図である。図12(b)は樹脂成形体30の要部の構成を模式的に示す平面図である。図12(c)は樹脂成形体30を個片化したリフレクタ36の外観を示す斜視図である。図12(d)はリフレクタ36の断面図である。
樹脂成型体30は薄板状の形状を有し、リードフレーム1と、リードフレーム1の表面に一体成型された樹脂層31とを備える。樹脂層31は、リードフレーム1の表面から立ち上がるように形成され、底面33に単位実装領域10が露出した凹部32を形成する穴を複数有し、発光素子からの光を前方に向けて反射する反射部34と、単位実装領域10のスリット部22内に形成され、第1、第2のリード部20、21間に介在してこれらを絶縁する絶縁部35とからなる。樹脂層31及び凹部32の形状は特に限定されず、公知の形状から適宜選択できる。
反射部34においては、リードフレーム1の単位実装領域10の個数に対応する数の穴が設けられている。樹脂成型体30の裏面には、絶縁部35の裏面を介して、第1のリード部および周縁部15の裏面、並びに第2リード部21および周縁部15の裏面が、それぞれ同一平面として露出している。
このような樹脂層31を有する樹脂成型体30は、例えば、所定の内部空間形状を有する金型および硬化性樹脂を用いて、リードフレーム1に対してトランスファモールド成型を施すことにより形成することができる。なお、リードフレーム1に代えて連結領域の構造を変更したリードフレームを用いたり、または金型の内部空間形状を調整したりして、樹脂成型体30の裏面側にも樹脂層が形成されるように構成してもよい。
樹脂成形体30を切断などで個片化することにより、図11(c)に示すリフレクタ36が得られる。リフレクタ36は、その側面において、絶縁部35の断面35aが露出する領域を除いて、周縁部15の断面15aがほぼ全周にわたって露出していることを特徴とする。また、リフレクタ36は、単位実装領域10の第1、第2のリード部20、21の外周を構成する周縁部15が比較的大きな面積で樹脂層31と密着しているので、樹脂成型体30を個片化する際やリフレクタ36に発光素子を実装する際に外部から掛かる応力を一点集中させることなく、密着面のほぼ全域にほぼ均一に分散させることができる。その結果、樹脂層31における亀裂や欠けの発生、樹脂層31の単位実装領域10からの剥離などを顕著に抑制できる。
なお、リフレクタ36では、図11(d)に示すように、第1、第2のリード部20、21の凹部32の底面33に露出する領域を第1、第2のインナーリード部20x、21xと呼び、第1、2のインナーリード部20x、21xにそれぞれ繋がって、樹脂層31と接する領域を第1、第2のアウターリード部20y、21yと呼ぶ。
図13は、本発明の第8実施形態である発光装置40の構成を模式的に示す斜視図である。発光装置40は、リードフレーム1の単位実装領域10と、前記単位実装領域10に一体成型されて、単位実装領域10の表面が底面に露出する凹部32を形成する複数の穴を有する樹脂層31と、凹部32の底面33に露出する単位実装領域10の第1、第2のリード部20、21と通電可能に実装される発光素子41と、凹部32に充填される透明性樹脂よりなる透明性樹脂層(不図示)とを備えている。
発光装置40において、凹部32の底面33には、第1、第2のリード部20、21及びこれらを絶縁する絶縁部35の一部がそれぞれ露出する。そして、第1のリード部20表面には発光素子41が固定され、発光素子41に接続された2本の金線等のワイヤーボンディング42、43のうち、一方のワイヤーボンディング42が第1のリード部20に接続され、他方のワイヤーボンディング43が第2のリード部21に接続されることにより、凹部32の底面33に発光素子41が実装されている。発光素子41の実装後、凹部32には液状透明性樹脂が充填され、透明性樹脂層が形成される。
発光装置40は、その側面において、絶縁部35の断面35aが露出する領域を除いて、周縁部15の断面15aがほぼ全周にわたって露出している。これにより、発光素子41の発熱を効率よく外部に放出することが可能になり、発光装置40の耐熱性や耐用性を一層高めることができる。また、微細な切断片ではなく、周縁部15と樹脂層31とがほぼ全域にわたって密着していることにより、発光装置40を照明器具や液晶装置などに取り付ける際や、発光装置40を取り付けた照明器具や液晶装置に対して外部から応力が付加された場合でも、応力が分散化されるので、樹脂層31における亀裂や欠けの発生、樹脂層31の単位実装領域10からの剥離などが顕著に抑制される。したがって、この点でも、発光装置40の耐用性を向上させることができる。なお、トランスファモールド成型用金型の内部空間の形状を調整して、周縁部15の断面15aの近傍にザグリ部を設け、放熱性をさらに高めることもできる。
発光装置40は、本発明のリードフレームを用いる以外は公知の方法と同様にして作製でき、例えば、樹脂成型体30の各凹部32に発光素子41を実装しかつ透明性樹脂層を形成した後、切断などにより個片化することにより作製したり、樹脂成型体30を個片化し、得られたリフレクタ36の凹部32に発光素子41を実装しかつ透明性樹脂層を形成することによって作製したりしてもよい。
本発明の発光装置は、本実施形態の発光装置40の構造に限定されず、本発明のリードフレームを用いて作製する以外は、公知の発光装置の構造をいずれも採用できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
1、2、3、4、5、6 リードフレーム
10、12 単位実装領域
11、11A、13、14 連結領域
15、15A、15B 周縁部
16 切断予定部
20、24 第1のリード部
21、25 第2のリード部
22 スリット部(絶縁領域)
22a 対応領域
26、27 アンカーホール
28 連結片
30 樹脂成型体
31 樹脂層
32 凹部
33 底面
34 反射部
35 絶縁部
36 リフレクタ
40 発光装置
41 発光素子
42、43 ワイヤーボンディング

Claims (9)

  1. 互いに離隔して絶縁される2以上のリード部からなる単位実装領域と、複数の前記単位実装領域を縦横に連結し、個片化の際に切断により分離される連結領域とを備え、
    前記連結領域の少なくとも前記切断される予定の領域が、
    前記単位実装領域における前記リード部間の絶縁領域の延長上の対応領域を除いて、切断方向に沿って連続した板状に構成され
    前記連結領域は、周縁部から切断予定部にわたる、厚みがほぼ均一な連続した平板状の領域であり、
    前記周縁部は、前記リード部の前記絶縁領域を臨む縁辺を除く周縁から外側に連続して設けられ、前記リード部よりも薄肉であり、
    前記切断予定部は、前記周縁部の外側にさらに連続して設けられ、前記リード部よりも薄肉であることを特徴とする発光素子実装用リードフレーム。
  2. 前記周縁部の表面が前記リード部の表面とは段差を有し、かつその裏面が前記リード部の裏面と同一平面になるように構成されるか、または、前記周縁部の表面が前記リード部の表面と同一平面になり、かつその裏面が前記リード部の裏面と段差を有するように構成されるか、または、前記周縁部の表面および裏面がそれぞれ前記リード部の表面および裏面と段差を有するように構成される、請求項1に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  3. 前記周縁部に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けてなる請求項に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  4. 前記リード部における樹脂層が形成される位置に、厚み方向に貫通する1以上の貫通孔を設けてなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  5. 前記貫通孔は、
    前記リード部における発光素子が実装される表面からその反対側の裏面に向かう方向において、内径が次第に拡径するテーパ状に設けられてなる請求項3または4に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  6. 前記切断予定部を、前記周縁部よりも薄肉に構成してなる請求項に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  7. 前記リード部の前記絶縁領域を臨む縁辺部に、前記絶縁領域に沿って延びる所定幅の薄肉部を段差状に設けてなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子実装用リードフレーム。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子実装用リードフレームと、
    前記リードフレームへの一体成型により、前記リードフレームに備わる各単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する複数の穴を有する樹脂層と、
    を備えてなることを特徴とする発光素子実装用樹脂成型体。
  9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子実装用リードフレームの単位実装領域と、
    前記単位実装領域への一体成型により、前記単位実装領域の表面が底面として露出する凹部を形成する穴を有する樹脂層と、
    前記凹部の底面として露出する前記単位実装領域表面に各リード部と通電可能に実装される発光素子と、
    前記凹部に充填される透明性樹脂からなる透明性樹脂層と、
    を備えてなることを特徴とする表面実装型発光装置。
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