JP6270052B2 - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置用リードフレーム、特に光半導体素子を搭載するのに好適なリードフレーム及びその製造方法に関する。
ＬＥＤ素子を搭載した光半導体装置は、一般照明やテレビ・携帯電話・ＯＡ機器等のディスプレイ等様々な機器で使用されるようになってきた。これら、光半導体装置は、薄型化や量産化などにより、リードフレームを用いてＬＥＤ素子を搭載し樹脂封止したパッケージが開発されてきた。
リードフレームを用いた光半導体装置は、一般的に、図６（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示したごとき構造を有している。即ち、ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部１と、ダイパッド部１の周辺に間隔を置いて配置されたリード部２を有するリードフレームで構成して、ダイパッド部１にはＬＥＤ素子を搭載し、ＬＥＤ素子とリード部２をワイヤーボンディング等で接合している。そして、ＬＥＤ素子の周辺には、光を反射する樹脂で作製された外部樹脂部（リフレクター）を配置し、ＬＥＤ素子及びワイヤーボンディングを含む周辺を透明な樹脂で充填された封止樹脂部とで構成されている。
このような光半導体装置としては、特許文献１や特許文献２に記載がある。
このような光半導体装置としては、特許文献１や特許文献２に記載がある。
近年、光半導体装置は、携帯電話に代表されるモバイル機器に搭載されることが多くなり、それらモバイル機器は小型化、軽量化と共に耐衝撃性の向上を強く要求されている。このため、当然のことながら、光半導体装置自体にも、小型化、薄型化と共に耐衝撃性の向上が要求されている。
リードフレームを用いた光半導体装置の構造では、図６（Ａ）に示すように、ダイパッド部１とリード部２との間の空間が樹脂により埋められているが、この隙間が非常に狭く長いことにより、樹脂部自体の強度が弱く、また、リードフレームとの接触面積が小さいことにより、外部から特に上下方向から外力が加わった場合、この樹脂部がダイパッド部１及びリード部２より脱落するという不具合が発生し、耐衝撃性の向上が妨げられていた。
特許文献１には、図６（Ｂ）に示すように、ダイパッド部１とリード部２との隙間の樹脂脱落防止として、ダイパッド部１及びリード部２の下面側のリードフレームの一部をハーフエッチングすることにより、当該部厚みを板厚の半分程度にして、樹脂が充填されるべき空間を大きくすることにより、ダイパッド部１とリード部２との密着性を向上させるようにした発明が開示されている。
また、特許文献２には、図６（Ｃ）に示すように、ダイパッド部１とリード部２の対向面に、ダイパッド部１及びリード部２の断面中央部付近に、上下からエッチング加工によって形成される突起を設け、この突起によりダイパッド部１とリード部２との隙間に充填された樹脂の脱落を防止するようにした発明が開示されている。
これらの発明は、図６（Ａ）に示すような従来構造と比較すれば、特許文献１及び/又は２に記載の通り、ダイパッド部１やリード部２の下面をハーフエッチングして、樹脂を充填するための空間部分を増加させると共に、樹脂とリードフレームとの接触面積を増大させて、その部分の強度を高めると共に、接触する樹脂との密着性を向上させ得ることは確かであるが、特許文献１に記載の場合は、ダイパッド部１やリード部２のハーフエッチングされる面は平面であり、接触する樹脂との密着性は低い。更に、上下方向からの衝撃には弱く、更なる密着性の向上が望まれ、ひいては、光半導体装置の耐衝撃性の向上が望まれる。特許文献２の発明では、ダイパッド部１及びリード部２の断面方向の中央部付近に突起を設けるものであり、ダイパッド部１とリード部２の間隔を実質狭めてしまい、ダイパッド部１とリード部２の間隔設計値を大きくする必要があり、光半導体装置の薄型化、小型化に逆行する。
また、光半導体装置は、薄型・小型化と同時に高性能化も要求されている。例えば、ＬＥＤ素子の高輝度化である。このため、ＬＥＤ素子は大型化され、それに伴い発熱対策も重要な課題であり、ＬＥＤ用リードフレームとしては、放熱性の向上も要求されている。
本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体装置、特に光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられるリードフレームにおいて、外部樹脂とダイパッド部１及びリード部２の夫々との密着性を向上させると同時に、半導体素子やＬＥＤ素子からの発熱をより早く放散させることが出来るリードフレームを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によるリードフレームは、半導体素子又はＬＥＤ素子を搭載するためのダイパッド部と、該ダイパッド部の周辺に空間を介して配置された、該ダイパッド部に搭載される半導体素子又はＬＥＤ素子の電極部と電気的に接合するためのリード部を備え、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域に、該ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域とは下面の高さが異なる薄肉部を有し、該薄肉部の下面に、下方に向いた高さ０．００５ｍｍ以上の突起が、複数配置されていることを特徴とする。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記突起の形状が、平面円状又は平面楕円状であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記突起の縦断面形状が、富士山型形状又は頂上部が丸みを帯びた山型形状或いは略円錐形状であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁と平行に並ぶ複数の前記突起の頂点部が、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁側に寄り、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁に対して垂直方向の前記突起の断面が、前記頂点部を通る垂線に対して左右非対称であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記突起が、千鳥状に複数配置されているのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記突起が、千鳥状に複数配置されているのが好ましい。
また、本発明によるリードフレームの製造方法は、リードフレームの基材となるべき金属板を準備する工程と、前記金属板の表面側のダイパッド部及び、該ダイパッド部に搭載される半導体素子又はＬＥＤ素子の電極部と電気的に接合するためのリード部が形成されるべき部分と、前記金属板の裏面側のダイパッド部における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域に対応する部分及び該全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域において複数の突起部が形成されるべき部分とリード部における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域に対応する部分及び該全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域において複数の前記突起部が形成される部分とに、それぞれエッチング用レジスト層を形成する工程と、前記エッチング用レジスト層を耐腐食膜として金属板の表裏にエッチングを施す工程とを備え、前記エッチング工程において、ダイパッド部とリード部にそれぞれ空間を介して対向する対向面が形成されると共に、ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域のエッチングされた下面に薄肉部及び高さ０．００５ｍｍ以上の突起が複数形成されるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、半導体素子またはＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部と、ダイパッド部の周辺に空間を介して配置された、ダイパッド部に搭載される半導体素子又はＬＥＤ素子の電極部と電気的に接合するためのリード部を備え、ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域に、素子搭載面とは反対側の面からエッチング加工され、ダイパッド部及び又はリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域とは下面の高さが異なる薄肉部を有し、他の部分の厚みより薄い薄肉部の下面において、高さ０．００５ｍｍ以上の突起が、複数配置されている構成とすることにより、従来の突起のない平面に比べ、樹脂とリードフレームとの接触面積が大幅に増加するため密着性が向上し、且つ、下方向に向けて突起が出ているため、外部樹脂に上下方向の力が加わった時、より密着力が向上し、樹脂の脱落を防止することが出来る。特に、半導体装置や光半導体装置においては、上下方向からの衝撃に対し、薄肉部の樹脂がダイパッド部とリード部の対向する空間方向に作用する力を薄肉部の下面に配置した突起が防御してくれるため、耐衝撃性が向上するという利点もある。
上記利点と同時に、樹脂とリードフレームとの接触面積が大幅に増加するため、半導体素子やＬＥＤ素子から発生した熱も放散が早くなり、しかも、薄肉部の形成領域はダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域であり、薄肉部を形成しない内側の領域等は、半導体素子やＬＥＤ素子が搭載される部位を含み、半導体素子やＬＥＤ素子から発生する熱を直接的に最も強く受ける領域であるため、肉厚が厚い分、表面積が大きくなり、熱放散性も顕著に向上するという利点がある。
このため、本発明によれば、半導体装置、特に光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられるリードフレームにおいて、外部樹脂とダイパッド部及びリード部の夫々との密着性を向上させると同時に、半導体素子やＬＥＤ素子からの発熱をより早く放散させることが出来るリードフレームが得られる。
上記利点と同時に、樹脂とリードフレームとの接触面積が大幅に増加するため、半導体素子やＬＥＤ素子から発生した熱も放散が早くなり、しかも、薄肉部の形成領域はダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域であり、薄肉部を形成しない内側の領域等は、半導体素子やＬＥＤ素子が搭載される部位を含み、半導体素子やＬＥＤ素子から発生する熱を直接的に最も強く受ける領域であるため、肉厚が厚い分、表面積が大きくなり、熱放散性も顕著に向上するという利点がある。
このため、本発明によれば、半導体装置、特に光半導体装置及び光半導体装置用樹脂付きリードフレームに用いられるリードフレームにおいて、外部樹脂とダイパッド部及びリード部の夫々との密着性を向上させると同時に、半導体素子やＬＥＤ素子からの発熱をより早く放散させることが出来るリードフレームが得られる。
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
なお、本発明は、半導体装置及び光半導体装置に適用するものであるが、以下光半導体装置の事例を基に説明する。
先ず、実施例の説明に先立ち、光半導体装置の構成とその作用効果について説明する。図２は、本発明に係るリードフレームを用いた光半導体装置の一例を示しているが、これに用いられるリードフレームは、ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部１と、ダイパッド部１の周辺に空間を隔てて配置されたリード部２とで構成される。ダイパッド部１の上面にはＬＥＤ素子が搭載され、ＬＥＤ素子の電極部とリード部２とはワイヤーボンディング等により電気的に接続されている。このＬＥＤ素子と電気的接続部を取り囲む形で、ダイパッド部１とリード部２のリードフレームの上に外部樹脂部が形成されている。また、ダイパッド部１とリード部２が対向する空間部分及びそれぞれの下にも同時に外部樹脂で充填される。外部樹脂部が取り囲んだＬＥＤ素子と電気的接続部周辺は、透明樹脂で充填された封止樹脂部がある。
なお、本発明は、半導体装置及び光半導体装置に適用するものであるが、以下光半導体装置の事例を基に説明する。
先ず、実施例の説明に先立ち、光半導体装置の構成とその作用効果について説明する。図２は、本発明に係るリードフレームを用いた光半導体装置の一例を示しているが、これに用いられるリードフレームは、ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部１と、ダイパッド部１の周辺に空間を隔てて配置されたリード部２とで構成される。ダイパッド部１の上面にはＬＥＤ素子が搭載され、ＬＥＤ素子の電極部とリード部２とはワイヤーボンディング等により電気的に接続されている。このＬＥＤ素子と電気的接続部を取り囲む形で、ダイパッド部１とリード部２のリードフレームの上に外部樹脂部が形成されている。また、ダイパッド部１とリード部２が対向する空間部分及びそれぞれの下にも同時に外部樹脂で充填される。外部樹脂部が取り囲んだＬＥＤ素子と電気的接続部周辺は、透明樹脂で充填された封止樹脂部がある。
光半導体装置用リードフレームは、金属板をエッチング加工し、ダイパッド部１とリード部２を形成するが、金属板の材質としては、一般的に銅系合金が用いられる。板厚は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのものが用いられることが多い。リード部２は、ダイパッド部１に対応して一つ或いは複数配置される。
ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域には、ＬＥＤ素子搭載面の反対側の面よりエッチング加工されて、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域より内側へ向けて板厚よりも厚みの薄い薄肉部が形成されている。
光半導体装置において、ダイパッド部１とリード部２の対向する空間部分は、樹脂のみで連結されているため、衝撃に対して一番弱い部分である。従って、この対向面部分に薄肉部を設けることは重要である。
また、熱放散性を向上させるために、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域に薄肉部を設ける。なお、ダイパッド部１やリード部２を保持するため他のダイパッド部やリード部或いはフレーム等との連結部がある場合、その連結部の薄肉化は除外される。
薄肉部の厚さは、板厚の１/４〜板厚−０．０３ｍｍ程度である。１/４以下であると、ダイパッド部１の強度が弱くなり、変形等を起こす可能性があり、板厚−０．０３ｍｍ以上であると、薄肉部の下に充填された外部樹脂部の厚さが薄くて外部樹脂の強度が弱く、樹脂自体が剥離する可能性が大きい。薄肉部の厚さは、板厚の１/２前後の厚さが好ましい。
薄肉部のダイパッド部１縁及びリード部２縁から内側への長さは、０．１５ｍｍ以上必要である。０．１５ｍｍ以下であると突起の形成が難しい。上限は特にないが、ダイボンディングやワイヤーボンディングに不具合が起こらず、且つ外部接続用のエリアを確保できれば、自由に設定できるが、好ましくは板厚程度である。
薄肉部の下面には、下方に凸の突起１a、２ａが形成されている。この突起の高さは、０．００５ｍｍ以上である。突起の高さが０．００５ｍｍ未満であると、外部樹脂との密着性が小さい。上限は特に定めないが、高過ぎると外部樹脂より露出する可能性がある。少なくとも、この突起は外部樹脂より０．０２ｍｍ以上は埋没すように設定される。好ましくは、０.０３ｍｍ以上埋没するように設定される。
突起の形状は、平面円形又は略平面楕円形等であり、縦断面形状は、富士山型形状又は頂部が丸みを帯びた山型形状或いは略円錐形状等が設定され得る。また、ダイパッド部１及び又はリード部２の縁と直交する方向の突起の断面が、頂点を通る垂線に対し略左右対称の形状となる。
薄肉部下面における突起の配置については、突起が重ならないように配置する。薄肉部の領域が十分に確保できない場合、例えば、薄肉部の幅が板厚程度の場合には、ダイパッド部１縁に沿って一列に配置する。薄肉部の領域が十分確保できる場合は、千鳥状に配置や複数列配置することが望ましい。また、縁部に沿って、細長い楕円形状に一つ配置してもよい。
薄肉部領域の幅が板厚程度の場合は、突起の平面形状は円形又は円形に近い楕円形で、板厚から板厚より０．０５ｍｍ小さい大きさで、板厚程度のピッチで配置するのが好ましい。
薄肉部領域の幅が板厚程度の場合は、突起の平面形状は円形又は円形に近い楕円形で、板厚から板厚より０．０５ｍｍ小さい大きさで、板厚程度のピッチで配置するのが好ましい。
また、薄肉部における突起は、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁と平行方向の突起部の頂点部が、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁側寄りになるように設定してもよい。そのように設定することで、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁と垂直方向の突起の断面が、頂点部を通る垂線から略左右非対称の形状となる。
これは、ダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁側の形状が、上下面からエッチングされるため、エッチング速度が速く、突起の頂点部をダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁側に寄せないときの左右対称の山形形状に比べて、傾斜が急になる傾向にあるためである。一方、突起部の頂点部がダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁側に寄った分、肉厚部との距離が広がり、広くエッチングされることにより突起の高さを高く加工することが可能となる。特に薄肉部の領域が狭い場所に突起を配置する場合は、ダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁側に寄せることは有効である。例えば、薄肉部の縁から内側への長さが板厚前後の場合は、効果が大きい。この場合の寄せる量は、突起の大きさの半径の１/４〜１/２程度である。寄せる量が突起の根元の半径の１/４以下では、寄せることによる効果が少ない。１/２以上寄せると、エッチング速度にもよるが、突起の頂上部形状に影響が出る場合があり、突起の高さを減少させる可能性もある。従って、この値は１/３程度が好ましい。
ここで、特に突起の縦断面形状においてダイパッド部１及びリード部２に対向する面側の傾きが急であることにより、上下方向に力が加わった場合の密着強度をより向上させることが出来る。
ここで、特に突起の縦断面形状においてダイパッド部１及びリード部２に対向する面側の傾きが急であることにより、上下方向に力が加わった場合の密着強度をより向上させることが出来る。
リードフレームが光半導体装置用として形成される場合、ダイパッド部１及びリード部２の光半導体素子搭載面側には光半導体素子搭載用及び光半導体素子とリード部２とのワイヤーボンディング用並びに発光素子からの光を効率的に反射させるための貴金属めっきが最外層に施される。最外層のめっきは、ＡｇまたはＡｇ合金めっきが分光反射率の点から好適である。
最外層よりも基材寄りの内装側のめっきは、一般にリードフレームに使用されるめっきであればよい。
最外層よりも基材寄りの内装側のめっきは、一般にリードフレームに使用されるめっきであればよい。
ダイパッド部１及びリード部２の裏面側は、基板との実装端子面となり、実装時のはんだ濡れ性を向上させるためのめっきが施される。めっきの種類としては、光半導体素子搭載面側のめっきと同様、最外層をＡgまたはAg合金めっき、最外層よりも基材寄りの内層側のめっきは、一般にリードフレームに使用されるめっきであればよい。コスト面などを考慮して、はんだ実装面側のみをＮｉ/Ｐｄ/Ａｕめっき等としてもよい。
樹脂付きリードフレームは、上記リードフレームに外部樹脂部を形成したものであって、外部樹脂部は、ダイパッド部１のＬＥＤ素子を搭載した部位周辺及びＬＥＤ素子の電極部とリード部２にワイヤーボンディング等で接続した接続部の周辺を除いて、ダイパッド部１及びリード部２の上に形成される。また、ダイパッド部１とリード部２に対向する面の隙間部も同時に外部樹脂で充填される。
外部樹脂部は、ＬＥＤ素子からの光を反射させる役割もあるため、ＬＥＤ素子とワイヤーボンディングされた接続部の周辺を取り囲む面は、光を上方に反射させるようにテーパー形状になっている。
外部樹脂部は、ＬＥＤ素子からの光を反射させる役割もあるため、ＬＥＤ素子とワイヤーボンディングされた接続部の周辺を取り囲む面は、光を上方に反射させるようにテーパー形状になっている。
ダイパッド部１とリード部２の対向面間の隙間は、一般的には０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度で非常に狭いため、ここに充填される外部樹脂の体積は小さく樹脂自体の強度は不足している。また、外部樹脂とリードフレームとの接着面積は小さく、その密着性も弱い。そこで、上記のように、ダイパッド部１とリード部２の対向面は、ＬＥＤ素子搭載面とは反対側の面からエッチング加工され、板厚の厚みよりも薄い薄肉部が形成されている。これにより、薄肉部下面に外部樹脂を充填する空間が生じ、この空間及びダイパッド部１とリード部２の対向する隙間と一体で樹脂が充填されることにより、リードフレームとの樹脂の密着面積が大幅に増加し、密着性は向上する。
更に、薄肉部の下面には、上記したように、突起が設けられており、この突起によりリードフレーム表面と外部樹脂とが接触する面積が大幅に増加し、更に密着性は向上する。
また、このように樹脂との接触面積が増えたことにより、熱の放散が早くなり、しかも、薄肉部の形成領域はダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域であり、薄肉部を形成しない内側の領域等は、肉厚が厚い分、表面積が大きくなり、放熱性に優れる結果となる。
更に、薄肉部の下面には、上記したように、突起が設けられており、この突起によりリードフレーム表面と外部樹脂とが接触する面積が大幅に増加し、更に密着性は向上する。
また、このように樹脂との接触面積が増えたことにより、熱の放散が早くなり、しかも、薄肉部の形成領域はダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域であり、薄肉部を形成しない内側の領域等は、肉厚が厚い分、表面積が大きくなり、放熱性に優れる結果となる。
次に、図３を参照して、本発明に係るリードフレームの製造方法について説明する。
先ず、平板状の金属板Ｐを準備する。金属板の材質は、銅合金を用いることができる。準備したこの金属板Ｐを脱脂洗浄し、不要なごみや有機物を取り除く。（図３（Ａ）参照）
先ず、平板状の金属板Ｐを準備する。金属板の材質は、銅合金を用いることができる。準備したこの金属板Ｐを脱脂洗浄し、不要なごみや有機物を取り除く。（図３（Ａ）参照）
次に、エッチング用レジストを用いて、ダイパッド部１及びリード部２の所定のパターンが形成されるようにレジスト層Ｒを作製する。詳しくは、金属板Ｐの表面及び裏面に感光性レジストを塗布する。その後、所定のパターンを、フォトマスクを介して露光する。その後、現像してレジスト層Ｒを作製する。（図３（Ｂ）参照）
次に、レジスト層Ｒで覆われていない開口部をエッチング液でエッチングする。これにより、ダイパッド部１及びリード部２が形成される。（図３（Ｃ）参照）
ダイパッド部１やリード部２の薄肉部は、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域に設定する。図３は、ダイパッド部１に薄肉部を設定した事例について記載する。リード部２に薄肉部を設定する製造方法もダイパッド部１と同様である。突起の製造方法についても同様である。
ダイパッド部１のＬＥＤ搭載面１ｂはレジストＲで覆われており、ＬＥＤ搭載面と反対側の面１ｃは、レジスト層Ｒは開口部となっている。そのため、ＬＥＤ搭載面１ｂに対向する反対側の面１ｃはエッチングされ、これにより薄肉部が形成される。この場合、薄肉部の付け根は円弧状になるため、薄肉部の設定よりレジスト層Ｒの開口部は大きめに調整する必要がある。
薄肉部の厚みの調整は、エッチング時間や、上下のエッチング液の噴出圧力や、エッチン液の流速及び流量等を調整することにより、行われ得る。
ダイパッド部１のＬＥＤ搭載面１ｂはレジストＲで覆われており、ＬＥＤ搭載面と反対側の面１ｃは、レジスト層Ｒは開口部となっている。そのため、ＬＥＤ搭載面１ｂに対向する反対側の面１ｃはエッチングされ、これにより薄肉部が形成される。この場合、薄肉部の付け根は円弧状になるため、薄肉部の設定よりレジスト層Ｒの開口部は大きめに調整する必要がある。
薄肉部の厚みの調整は、エッチング時間や、上下のエッチング液の噴出圧力や、エッチン液の流速及び流量等を調整することにより、行われ得る。
次に、薄肉部下面に突起を形成する方法について説明する。上述の薄肉部の製作工程では、ＬＥＤ素子搭載面１ｂはレジスト層Ｒで覆われており、ＬＥＤ素子搭載面１ｂに対して反対側の面１ｃにはレジスト層がなくて開口部となっているが、この開口部の突起を設けるべき位置に突起形成用レジスト層Ｒ’を設けることにより、作成することが出来る。図３（Ｃ）に示すように、突起形成用レシスト層Ｒ’を設けることにより、エッチングは、ダイパッド薄肉部下側開口部からのエッチングと、ダイパッド部１とリード部２との間の隙間の下側からのエッチングが同時に開始され、エッチングが継続されると、図３（Ｄ）に示すようにエッチングが合流し、更にエッチングが進むと図３（Ｅ）に示すように所定の突起１ａが形成される。突起１ａの高さは、エッチング液のエッチング速度と突起を施す位置に設けるエッチング速度制御用レジスト層Ｒ’の大きさ等により調整される。即ち、突起１ａを形成するためのレジスト部分が大きければ、所定の突起高さより高くなり、最悪の場合、他の厚みと同じになってしまう。この場合、外部樹脂部より露出してしまう。逆に、突起１ａを形成するためのレジスト部分が小さい場合は、エッチングが早く行われ、所定の高さより低い突起となり、密着性の効果が得られない。従って、突起１ａが所定の高さになるように、エッチング速度と突起１ａを形成する位置に設けるレジストの大きさを調整することは重要である。
ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁と平行方向の突起１ａの頂点部が、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁側に寄り、ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁と垂直方向の突起１ａの断面が、頂点を通る垂線から略左右非対称にする場合の製造方法を次に説明する。突起１ａの断面形状が左右対称になるようにするのには、突起１ａを薄肉部エリア内に設けるようにすることが必要である。これに対し、突起形状が頂点を通る垂線に対し略左右非対称になるようにするには、突起１ａの頂点部をダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁側に所定量移動して設定することで可能となる。なお、当然のことながら、頂点部を移動することにより、突起１ａの外形形状は、ダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁よりはみ出た部分は形成されない。
以上、突起をダイパッド部１側に形成する場合について、突起の製造方法及び突起の高さの調整方法並びに突起形状の傾きの作成方法を説明したが、これらの方法は、突起２aをリード部２側に形成する場合についても同様に適用し得ることは言うまでもない。
図４は、以上説明した方法により作製される突起１ａの各種平面形状及び配置（Ａ）〜（Ｆ）と、ダイパッド部１やリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域と平行する断面形状（Ａ’）〜（Ｆ’）を部分的に例示した実施例である。
リードフレームのダイパッド部１やリード部２には、全面めっき或いは部分めっきが施される。
全面めっきについては、以上説明したリードフレームの形状が完成した後、リードフレームにそのまま全面めっきを行う。
部分めっきについては、二つの方法がある。即ち、全面めっきと同様リードフレームの形状が完成した後、部分めっきが不必要な部分にめっきが付着しないようにカバーをして、必要な部分にのみめっきし、その後カバーを除去する方法と、もう一つの方法は、金属材料に先ず部分めっき用レジストを形成して、めっきし、その後めっき用レジストを剥離し、エッチング用レジストパターンを金属材料の表面上に形成し、その後エッチング処理することでエッチングパターンを形成する方法である。
この場合のエッチング用レジストパターンは、先に部分めっきした部位において３０〜５０μｍめっきパターンよりも大きなエッチングパターンを形成するのがよい。
全面めっきについては、以上説明したリードフレームの形状が完成した後、リードフレームにそのまま全面めっきを行う。
部分めっきについては、二つの方法がある。即ち、全面めっきと同様リードフレームの形状が完成した後、部分めっきが不必要な部分にめっきが付着しないようにカバーをして、必要な部分にのみめっきし、その後カバーを除去する方法と、もう一つの方法は、金属材料に先ず部分めっき用レジストを形成して、めっきし、その後めっき用レジストを剥離し、エッチング用レジストパターンを金属材料の表面上に形成し、その後エッチング処理することでエッチングパターンを形成する方法である。
この場合のエッチング用レジストパターンは、先に部分めっきした部位において３０〜５０μｍめっきパターンよりも大きなエッチングパターンを形成するのがよい。
また、ダイパッド部１やリード部２が形成され所定のめっきが施されたリードフレームは、必要に応じて所定の数量毎にシート状に切断及び外部樹脂封止時の樹脂止め用の樹脂テープをＬＥＤ搭載面と反対面に貼り付けてもよい。
次に、樹脂付きリードフレームの製造方法について説明する。上述のようにして製造したリードフレームをトランスファーモールドや射出成形することにより、リードフレーム上に外部樹脂部を形成する。外部樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂が使用される。外部樹脂部は、リードフレーム上に形成されると共に、ダイパッド部１とリード部２が対向する空間部にも同時に充填される。外部樹脂部は、後述するＬＥＤ素子及びワイヤーボンディング等でリード部２と電気的に接続した接続部の周辺を囲うように形成される。また、その周辺部の面は、ＬＥＤ素子から発生した光が、外部樹脂により上方へ反射するようにテーパー形状に形成される。
次に、光半導体装置の製造方法について説明する。上記の樹脂付きリードフレームを用いて、ダイパッド部１上にＬＥＤ素子を搭載する。予め、はんだペースト等をダイパッド部１表面に塗布し、ＬＥＤ素子をダイパッド部１上に固定する。
次に、ＬＥＤ素子の電極部とリード部２とをワイヤーボンディング等の接続方法を用いて電気的に接続する。
次に、外部樹脂で囲われたＬＥＤ素子とワイヤーボンディング等でリード部２と電気的に接続された部分の周辺部を透明樹脂でモールドする。
最後に、所定のパッケージ寸法になるように複数個配列されている場合は、個片化する。一括でモールドされている場合は、ダイシング等により、個別モールドされている場合は、プレス等で打ち抜き、個片化する。
なお、上記は光半導体装置について記載したが、本発明は、半導体装置用リードフレーム及び半導体装置にも適用できる。
実施例
次に、ＬＥＤ素子の電極部とリード部２とをワイヤーボンディング等の接続方法を用いて電気的に接続する。
次に、外部樹脂で囲われたＬＥＤ素子とワイヤーボンディング等でリード部２と電気的に接続された部分の周辺部を透明樹脂でモールドする。
最後に、所定のパッケージ寸法になるように複数個配列されている場合は、個片化する。一括でモールドされている場合は、ダイシング等により、個別モールドされている場合は、プレス等で打ち抜き、個片化する。
なお、上記は光半導体装置について記載したが、本発明は、半導体装置用リードフレーム及び半導体装置にも適用できる。
実施例
以上説明した如き方法により、光半導体装置は作成されるが、次に、本発明に係るリードフレームの製造方法の実施例を説明する。
リードフレーム用の金属板としては、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍの帯状の銅材（株
式会社神戸製鋼所製：ＫＬＦ−１９４）を用いた。先ず、リードフレーム用の金属板を、脱脂、洗浄した。その後、リードフレームのパターンを形成するためのレジスト層を作製した。詳細には、先ず、基材の表面に感光性レジストを厚さ０．０２ｍｍ塗布した。レジストとしては、ネガ型感光性レジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を使用した。次に、ダイパッド部１及びリード部２が所定のパターンになるようにガラスマスクを用いて、レジスト層を露光した。
リードフレーム用の金属板としては、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍの帯状の銅材（株
式会社神戸製鋼所製：ＫＬＦ−１９４）を用いた。先ず、リードフレーム用の金属板を、脱脂、洗浄した。その後、リードフレームのパターンを形成するためのレジスト層を作製した。詳細には、先ず、基材の表面に感光性レジストを厚さ０．０２ｍｍ塗布した。レジストとしては、ネガ型感光性レジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を使用した。次に、ダイパッド部１及びリード部２が所定のパターンになるようにガラスマスクを用いて、レジスト層を露光した。
ダイパッド部１及びリード部２の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域の薄肉部は、各フレームの連結部を除き、縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域全周に亘って形成した。薄肉部の厚さは０．１ｍｍ、幅は０．２ｍｍになるように設定した。ＬＥＤ搭載面はレジストで覆い、反対面は開口部となるように設定した。また、エッチング速度等を考慮し、設定した形状寸法になるようにレジスト寸法を調整した。また、薄肉部下面への突起部１ａは、上記開口部の一部に突起形成用レジスト層を設け、突起形状は表１及び図４に示すように複数のパターンを作成した。
また、突起の形状を縁側に寄せるパターンについては、突起形状φ０．１５ｍｍにおいて、突起形状を０．０３ｍｍ縁側へ寄せた設定とした。
なお、表１中、実施例５は参考例である。
また、突起の形状を縁側に寄せるパターンについては、突起形状φ０．１５ｍｍにおいて、突起形状を０．０３ｍｍ縁側へ寄せた設定とした。
なお、表１中、実施例５は参考例である。
上記種々のパターンを露光した後、現像した。これにより、金属板にエッチングするべき箇所には開口部を、エッチングされてはならない部位にはレジスト層を配置した。
その後、エッチング液にてエッチングを行った。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。なお、薄肉部や突起の高さや形状を確保するため、必要に応じて、エッチング液の吹き出し方向や、吹き付け圧力等を適宜調整した。
そして、エッチングが終了した後レジストを剥離し、ダイパッド部１及びリード部２を形成した。
その後、エッチング液にてエッチングを行った。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。なお、薄肉部や突起の高さや形状を確保するため、必要に応じて、エッチング液の吹き出し方向や、吹き付け圧力等を適宜調整した。
そして、エッチングが終了した後レジストを剥離し、ダイパッド部１及びリード部２を形成した。
表１ （ｍｍ）
注１ 薄肉部配置 Ｉ部：ダイパッド部とリード部全周（連結部を除く）
II部：ダイパッド部とリード部の対向面の内、ダイパッド部のみ
注１ 薄肉部配置 Ｉ部：ダイパッド部とリード部全周（連結部を除く）
II部：ダイパッド部とリード部の対向面の内、ダイパッド部のみ
図５は、実施例１の写真である。この写真から明らかなように、薄肉部に円形の突起が複数あり、面に凹凸があり、樹脂との接触面積が増加していることが判る。
また、密着性を確認するため、シェアテスト機を用いた簡易試験を実施した。簡単に試験方法を示す。先ず、試験片に表１に該当する類似パターンを作成し、その上に直径φ２ｍｍの円柱状の樹脂モールドをした。この試験片をシェアテスト機のテーブルに固定し、テスト機のツール先端を円柱状の樹脂モールド部の根元部の位置に合わせ、ツールを移動させて、円柱状の樹脂モールド部が剥がれる力を測定した。ツールの先端位置は、試験片の上面より５０μｍ高い位置に合わせ、移動速度は５ｍｍ/ｍｉｎとした。４回測定し、その平均値を密着力とした。表１の簡易試験結果は、突起のない比較例１の密着力を基準として評価した。△は基準の１．０５倍未満、○は基準の１．０５倍以上１．２倍未満、◎は基準の１．２倍以上として評価した。実施例１〜９は効果があることが判った。特に、突起の高さを高く且つ突起を千鳥状に複数配置することにより、より効果があることが判った。また、突起形状の頂点部を縁側に寄せた場合も、より効果のあることが判った。
また、密着性を確認するため、シェアテスト機を用いた簡易試験を実施した。簡単に試験方法を示す。先ず、試験片に表１に該当する類似パターンを作成し、その上に直径φ２ｍｍの円柱状の樹脂モールドをした。この試験片をシェアテスト機のテーブルに固定し、テスト機のツール先端を円柱状の樹脂モールド部の根元部の位置に合わせ、ツールを移動させて、円柱状の樹脂モールド部が剥がれる力を測定した。ツールの先端位置は、試験片の上面より５０μｍ高い位置に合わせ、移動速度は５ｍｍ/ｍｉｎとした。４回測定し、その平均値を密着力とした。表１の簡易試験結果は、突起のない比較例１の密着力を基準として評価した。△は基準の１．０５倍未満、○は基準の１．０５倍以上１．２倍未満、◎は基準の１．２倍以上として評価した。実施例１〜９は効果があることが判った。特に、突起の高さを高く且つ突起を千鳥状に複数配置することにより、より効果があることが判った。また、突起形状の頂点部を縁側に寄せた場合も、より効果のあることが判った。
また、上記リードフレームを使用して、外部樹脂をモールドして樹脂付きリードフレームを作製した。
その後、樹脂付きリードを使用して、ＬＥＤ素子を搭載、ワイヤーボンディング後、透明封止して、ダイシング加工を行い個片化して、光半導体装置を完成させた。
その後、樹脂付きリードを使用して、ＬＥＤ素子を搭載、ワイヤーボンディング後、透明封止して、ダイシング加工を行い個片化して、光半導体装置を完成させた。
１ ダイパッド部
１ａ ダイパッド部突起
１ｂ ＬＥＤ素子搭載面
１ｃ ＬＥＤ素子搭載面の反対側の面
２ リード部
２ａ リード部突起
Ｐ 金属板
Ｒ エッチング用レジスト層
Ｒ’ 突起形成用レジスト層
１ａ ダイパッド部突起
１ｂ ＬＥＤ素子搭載面
１ｃ ＬＥＤ素子搭載面の反対側の面
２ リード部
２ａ リード部突起
Ｐ 金属板
Ｒ エッチング用レジスト層
Ｒ’ 突起形成用レジスト層
Claims (6)
- 半導体素子又はＬＥＤ素子を搭載するためのダイパッド部と、該ダイパッド部の周辺に空間を介して配置された、該ダイパッド部に搭載される半導体素子又はＬＥＤ素子の電極部と電気的に接合するためのリード部とを備え、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域に、該ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域とは下面の高さが異なる薄肉部を有し、該薄肉部の下面に、下方に向いた高さ０．００５ｍｍ以上の突起が、複数配置されていることを特徴とするリードフレーム。
- 前記突起の形状が、平面円状又は平面楕円状である請求項１に記載のリードフレーム。
- 前記突起の縦断面形状が、富士山型形状又は頂上部が丸みを帯びた山型形状或いは略円錐形状である請求項１又は２に記載のリードフレーム。
- 前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁と平行に並ぶ複数の前記突起の頂点部が、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁側に寄り、前記ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁に対して垂直方向の前記突起の断面が、前記頂点部を通る垂線に対して左右非対称であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリードフレーム。
- 前記突起が、千鳥状に複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
- リードフレームの基材となるべき金属板を準備する工程と、
前記金属板の表面側のダイパッド部及び、該ダイパッド部に搭載される半導体素子又はＬＥＤ素子の電極部と電気的に接合するためのリード部が形成されるべき部分と、前記金属板の裏面側のダイパッド部における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域に対応する部分及び該全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域において複数の突起部が形成されるべき部分とリード部における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域よりも内側の領域に対応する部分及び該全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域において複数の前記突起部が形成されるべき部分とに、それぞれエッチング用レジスト層を形成する工程と、
前記エッチング用レジスト層を耐腐蝕膜として金属板の表裏にエッチングを施す工程とを備え、
前記エッチング工程において、ダイパッド部とリード部にそれぞれ空間を介して対向する対向面が形成されると共に、ダイパッド部及びリード部の夫々における全周の縁から内側へ０．１５ｍｍ以上でリードフレームの基材の板厚を超えない幅を有する領域のエッチングされた下面に薄肉部及び高さ０．００５ｍｍ以上の突起が複数形成されるようにしたことを特徴とするリードフレームの製造方法。
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