JP6499387B2 - リードフレーム及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレームならびに、表示装置、照明器具、ディスプレイ及び液晶ディスプレイ等のバックライト光源等に利用可能な発光装置に関する。

近年、様々な電子部品が提案、実用化されており、これらに求められる性 能が高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持することが求められている。発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をはじめとする発光装置も同様で、一般照明分野、車載照明分野等では、さらなる高出力（高輝度）化、高信頼性が要求されている。
そのために、例えば、硬度及び導電性が高いリードフレーム材として、圧延圧着による積層構造のクラッド材を用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。

また、発光装置の用途によって、これらの高性能を維持しながら、より一層の小型化が求められている。
そのために、発光素子の構造のみならず、パッケージ構造においても種々の工夫がなされている。
例えば、より薄膜化を実現し得る発光装置において、発光素子を封止樹脂とリードとの密着性を図るために、ダイパッド及びリード部の対向する端面に凹凸を形成することが提案されている（例えば、特許文献２等）。

特開平５−１０２３８６号公報 特開２０１１−１５１０６９号公報

しかし、発光素子とリードとを封止樹脂で一体化による密着性を確保しても、発光装置のさらなる小型化、薄膜化を図るためには、金属部材に直接発光素子の電極を接合する構造が採用されるなどの工夫がさらに要求されている。
その一方、発光素子の電極と金属部材との直接接合では、発光素子と、金属部材への発光素子の接合のための接合部材との間の熱膨張係数の差異、特に、発光素子を構成する半導体層に接続された電極と接合部材との間の熱膨張係数の差異により、接合破壊が起こりやすいという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、発光素子との直接接合に耐え得る高品質なリードフレーム及びそれを利用した信頼性の高い発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の発明を含む。
（１）少なくとも第１金属層と、該第１金属層の金属と異なる金属からなる第２金属層とが積層されたクラッド材と、
該クラッド材を貫通する貫通部を有し、
該貫通部内において、前記第１金属層の端面及び前記第２金属層の端面はめっき膜で被覆されており、
前記第１金属層及び前記第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出しているリードフレーム。
（２）同一面側に一対の電極を有する発光素子と、
互いに離間しかつ対向して配置され、前記発光素子の一対の電極に接合部材を介して電気的に接続されたリード部を含む、上述したリードフレームと、
前記リードフレームを固定し、前記互いに離間しかつ対向して配置されたリード部の間において、前記リードフレームの厚み方向の全端面を被覆する樹脂部材とを含む発光装置。

本発明によれば、発光素子との直接接合に耐え得る、高品質なリードフレームを提供することができる。
また、これを用いることにより、高品質かつ高信頼性であり、より小型化及び薄膜化を実現し得る発光装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係るリードフレームの１単位が複数単位連結されたリードフレームを示す平面図である。 図１Ａのリードフレームの１単位を示す平面図である。 図１ＢのＡ−Ａ’線断面図である。 図１Ｃの要部Ｘの拡大図である。 本発明の実施形態２に係るリードフレームの要部の断面拡大図である。 本発明の実施形態２の変形例に係るリードフレームの要部の断面拡大図である。 本発明の実施形態３に係るリードフレームの要部の断面拡大図である。 本発明の実施形態４に係る発光装置の概略平面図である。 図４ＡのＢ−Ｂ’線断面図である。 図４Ａに対応する発光装置のＢ−Ｂ’線の概略断面図である。 本発明の実施形態５に係る発光装置の平面図である。

以下、本発明に係る発光装置の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

〔リードフレーム〕
本発明のリードフレームは、クラッド材を母体とする金属板によって形成されており、表面から裏面まで貫通する貫通部（貫通孔）を有している。貫通部内において、第１金属層の端面（貫通孔の内壁面）及び第２金属の端面（貫通孔の内壁面）はめっき膜で被覆されており、第１金属層又は第２金属層の一方の端面が他方の端面より突出して構成される。

（クラッド材）
クラッド材は、少なくとも第１金属層と、第１金属層と異なる金属からなる第２金属層との積層構造を含む。そして、第１金属層と第２金属層とを貫通する、すなわち、クラッド材を貫通する貫通部が設けられている。このクラッド材の貫通部内においては、第１金属層及び第２金属層の一方の端面（貫通孔の内壁面）が他方の端面よりも突出している。
第１金属層及び第２金属層は、互いに異なる組成を有していればよく、同じ金属元素を含む材料によって形成されているものでもよい。
互いに異なる金属としては、熱膨張係数、特定のエッチング液に対する溶解性、導電率、導電率、熱伝導率、反射率及び／又は硬度が互いに異なるものが挙げられる。なかでも、熱膨張係数及び特定のエッチング液に対する溶解性が互いに異なるものが好ましい。

第１金属層及び第２金属層としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｎ等の金属又はこれらの合金が挙げられる。主成分としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕを用いるのが好ましい。また、微量含有元素としてＳｉ、Ｐなどの非金属が含まれていてもよい。
具体的には、第１金属層は、第２金属層よりも熱膨張係数又は特定のエッチング液に対する溶解性が大きい特性を有する場合、銅又は銅合金が好ましく、放熱性に優れる銅がより好ましい。特に、不純物が少なく、熱伝導率が高い無酸素銅がさらに好ましい。例えば、電極端子として用いる部分にＣｕを用いることで、半田付けが容易かつ放熱性に優れた発光装置とすることができる。また、Ｃｕを主成分とする１９４系合金、ＥＦＴＥＣ系合金、ＫＦＣ系合金とすることでクラッド材の生産性が向上し、加工時の反り、変形などを抑制することができる。
第２金属層は、鉄又は鉄合金であることが好ましく、Ｉｎｖｅｒ、ＳＰＣＣ、Ｋｏｖａｒ、ＳＵＳ等がより好ましく、汎用性や加工性に優れた又は常温付近での熱膨張率が小さいＦｅ−Ｎｉ系合金がさらに好ましい。

このように、異なる金属からなる第１金属層及び第２金属層の積層構造のクラッド材を採用することにより、上述した各特性を適宜組み合わせて利用することができるために、リードフレームとして、さらにこれを用いた発光装置において、それらの信頼性をより一層確保しながら、高品質を与えることが可能となる。
特に、第１金属層が第２金属層よりも熱膨張係数が大きい特性を有するものである場合には、発光素子等に対する線膨張係数の差を最小限に留めること、または発光素子の接合に用いる接合部材の線膨張係数を発光素子に近づけることができる。その結果、発光素子とリードフレームとの接合破壊を有効に防止することが可能となる。この効果は、発光素子の一対の電極に接合部材を介してリード部が電気的に接続されたフェイスダウンタイプの発光装置に対して顕著である。
また、第１金属層が前記第２金属層よりもエッチング液に対する溶解性が大きい特性を有する場合には、第１金属層及び第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出した形状の加工を容易に実現することができる。

なお、特定のエッチング液としては、代表的には、塩化第二鉄又は塩化第二銅の溶液が挙げられる。この溶液の濃度は特に限定されるものではなく、第１金属層及び第２金属層の種類、厚み、エッチングの際に用いるマスクパターン等を考慮して、通常の金属エッチングに使用される濃度に設定することができる。

本発明のリードフレームは、第１金属と第２金属との積層構造を含んでいればよく、いわゆる全面においてオーバーレイ型であることが好ましいが、オーバーレイ型、インレイ型、エッジレス型の部分を一部含む構造を有していてもよい。
また、３層構造、４層以上の構造を含んでいてもよい。この場合、第１金属層と第２金属層とのいずれか又は双方が複数層積層された構造を含んでいてもよいし、これら金属層とは異なる第３、第４、・・・第ｎ金属層等が、第１金属層と第２金属層との間、第１金属層と第２金属層との積層体の一面又は両面にさらに積層された構造を含んでいてもよい。この場合の異なる第３金属層等は、上述した第１金属層及び第２金属層の例示材料から選択することができる。

なかでも、リードフレームは、第１金属層及び第２金属層の２層構造を含むか、第１金属層及び第２金属層がこの順に交互に接合されてなる３層構造又は５層構造を含むクラッド材によって形成されていることが好ましい。なお、２層構造のクラッド材を含む場合は、発光素子側に第１金属層が配置されることが好ましい。このような構造は、端面における凹凸を適切な形状に容易に制御することができる。また、第１金属層及び第２金属層の材料を適切に選択することにより、線膨張係数を制御することを通じて上述した接合破壊の防止を確実に行うことができるし、放熱性を確保することもできる。

第１金属層及び第２金属層の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、第１金属層及び第２金属層は、それぞれ、数十μｍ〜数百μｍ程度の厚みとすることができる。特に、第１金属層及び第２金属層の２層構造では、第１金属層は１０〜３００μｍ程度、第２金属層は１０〜３００μｍ程度の厚みとすることが挙げられる。第１金属層、第２金属層及び第１金属層がこの順に接合されてなる３層構造では、第１金属層はそれぞれ５０〜２００μｍ程度、第２金属層は５０〜２００μｍ程度の厚みとすることが挙げられる。この場合、第１金属層は、同じ厚みでもよいし、異なる厚みでもよい。
リードフレームの総厚みは、１００〜１０００μｍ程度の厚みとすることが好ましい。

第１金属層及び第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出した形状は、アンカー効果を最大限に発揮させ得る形状とすることが好ましい。
例えば、第２金属層の端面が第１金属層端面よりも突出していることが好ましい。
また、第１金属層及び第２金属層の一方の厚み方向の全端面が他方の端面よりも突出していることが好ましい。
さらに、第１金属層、第２金属層及び第１金属層がこの順に接合されてなる３層構造のクラッド材では、第２金属層の端面は、第１金属層の端面よりも突出していることが好ましい。これにより、アンカー効果を効果的に発揮させることができる。
また、第２金属層の端面は、第１金属層の第２金属層側の縁部から、第１金属層の第２金属層側の縁部に一致するように傾斜していることが好ましい。

さらに、第１金属層の端面は、第２金属層の全端面よりも内側に位置していることが好ましい。

加えて、第２金属層側に位置する第１金属層の縁部は、第２金属層とは反対側に位置する第１金属層の縁部よりも外側に位置していることが好ましい。

（めっき膜）
リードフレームは、上述した第１金属層及び第２金属層又は第３金属層等の他に、クラッド材の端面（各金属層の端面）を被覆するめっき膜を有している。めっき膜は、さらに、クラッド材の表面又は裏面の一方に、あるいは、表裏面の双方を被覆するように設けられていることが好ましい。めっき膜の材料としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ又はこれらの合金等が挙げられる。なかでも、Ａｇによるめっき膜が好ましい。これにより、発光素子からの光を効率よく取り出すことが可能となる。なお、クラッド材において、第１金属層及び／又は第２金属層が最表面に存在しない場合には、めっき膜はこれら第１金属層及び第２金属層に接触して被覆されるものではなく、クラッド材の最表面に存在する層に接触して被覆される。また、クラッド材の表面（端面、上面、下面に）は、下地めっき膜を形成することが好ましい。例えば、最表面をＡｇめっき膜とする場合は、その下地めっき膜としてＣｕ、Ｎｉめっき膜などを形成するのが好ましい。
めっき膜は、リードフレームを加工する前に施してもよいが、貫通部の端面（貫通孔の内壁面）をめっき膜で被覆するには、後述するリードフレームを加工（パターン化）した後に形成する。
めっき膜の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、１〜１０μｍ程度が挙げられる。

積層構造を有するリードフレームは、公知の方法によって又はそれに準じて製造することができる。例えば、芯材及び皮材を固相状態において熱間圧延により高温下で加圧して接合する方法；肉盛溶接、鋳込み、鋳かけ等の溶融接合法；圧延接合、爆着接合、拡散接合等の非溶融接合法；焼結、溶射の半溶融接合法；等が挙げられる。具体的には、特開平５−１０２３８６号公報に記載された方法が挙げられる。特に、強磁性体であるフェライト系ステンレス鋼などの鉄系合金で形成された芯材の上に、銅または銅合金を接合したものが好ましい。

また、第１金属層及び第２金属層の一方の端面を他方の端面よりも突出させるための加工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、第１金属層及び第２金属層に対するエッチングレートが異なるエッチング液を利用したウェットエッチング法が挙げられる。この場合、リードフレームの一面に意図する形状をマスクする又は開口するマスクパターンを利用してエッチングすることが適しており、リードフレームの両面に意図する形状をマスクする又は開口するマスクパターンを利用してエッチングすることが好ましい。これによって、加工時間及び加工コストを低減させることができる。両面に形成するマスクパターンは、同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。ただし、両面のマスクパターンにおいて、平面視、エッチングされる領域が重なっていることが好ましく、マスクパターンの中心線が一致することがより好ましい。

あるいは、プレス、パンチ、ブラスト等の通常のリードフレームの加工に利用される方法によってリードフレームに所望のパターンに成形し、その後、第１金属層及び第２金属層等のうちの最表面に配置される金属層のみに開口を有するマスクパターンを形成し、ブラスト、エッチング等を行って、第１金属層及び第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出する形状に加工してもよい。

これらの加工方法では、２種以上の金属材料の積層構造を有するクラッド材に対して、後述する一対のリードフレームに相当する形状（１単位）のみを加工してもよいが、通常、このような１単位が長手方向及び／又はこれに直交する方向に複数単位連結された形状で加工されることが好ましい。従って、本発明のリードフレームは、長手方向及び／又はこれに直交する方向に複数単位連結されたものをも包含する。
このような加工方法を利用することにより、発光装置の複数個分の加工を容易にし、その加工形状、すなわち、第１金属層及び第２金属層の一方の端面を他方の端面よりも突出させることができ、容易に突出の程度を制御することができる。これによって、発光装置に使用される場合には、後述する樹脂部材に対して、よりアンカー効果を有効に発揮させることが可能となる。特に、発光素子の大きさ（チップサイズ）が極小であり、発光装置の高さが極めて低いものへの適用に対して、より有効に作用する。

上述したように、リードフレームが、その表面及び／又は裏面及び／又は端面にめっき膜を有する場合には、上述したクラッド材の加工の後にめっきを施すことが好ましい。
また、リードフレームは、樹脂部材を成型した後、最終的に発光装置として個片化（切断）される。そのため、この切断部におけるリードフレームの端面は、第１金属層及び第２金属層等が露出することがあり、それらの端面については突出部を有さず、面一又は略面一となることもある。さらに、このような端面にはめっき膜が形成されないこともある。

〔発光装置〕
本発明の発光装置は、上述したリードフレームと、このリードフレーム上に載置された発光素子と、リードフレームを固定する樹脂部材とを含む。

（発光素子）
発光素子は、通常、基板上に積層された、発光層を含む半導体層から構成される。あるいは、基板上に発光層を含む半導体層を積層した後に基板を除去することにより得られる半導体層から構成されていてもよい。

（基板）
基板としては、特に限定されるものではなく、例えば、窒化物半導体層を成長させるために通常用いられるものが挙げられる。なかでも、透光性の基板が好ましい。ここでの透過性とは、発光素子から出射される光の６０％、６５％、７０％又は８０％程度以上を透過し得る性質を指す。基板としては、サファイア、スピネル、ＮＧＯ、ＬｉＡｌＯ_２、ＬｉＧａＯ_３、ＧａＮ等が挙げられる。なかでも、酸化物からなる基板が好ましく、ウルツ鉱型結晶からなる基板がより好ましく、特にサファイア基板がさらに好ましい。

（半導体層）
基板上（例えば、第１の主面上）に積層される半導体層は、少なくとも発光構造を有する。具体的には、半導体層は、例えば、基板上に、任意にバッファ層等の１層又は複数層を介して、第１半導体層（ｎ型半導体層）、発光層及び第２半導体層（ｐ型半導体層）がこの順に積層されて構成される。

半導体層は、第２半導体層側から厚み方向に一領域が除去され、つまり、部分的に除去され、そこから第１半導体層が露出しており、この露出した領域以外の第１半導体層の他の領域上に、発光層および第２半導体層が順に積層されて構成されている。
半導体層を構成する第１半導体層、発光層及び第２半導体層としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系化合物半導体が好適に用いられる。これらの窒化物半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。

（電極）
発光素子が有する一対の電極は、半導体層の同一面側に配置されている。これらの一対の電極は、上述した第１半導体層及び第２半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。

特に、後述するように、発光素子の一対の電極がそれぞれ接合部材を介してリード部と電気的に接続される場合には、一対の電極の最も半導体層側の層として、反射層を配置することが好ましい。

反射層としては、可視光域における反射率の波長依存性が比較的大きく、特に、近紫外域から長波長側において、反射率が急激に増大する材料によって形成されることが好ましい。具体的には、３５０ｎｍ以上、好ましくは３８０ｎｍ以上、更に好ましくは４００ｎｍ以上の波長域（赤色まで）の光を効果的に反射し得る材料によって形成されることが好ましい。具体的には、Ａｇ又はＡｇ合金が挙げられる。
Ａｇ合金としては、Ａｇと、Ｐｔ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ，Ｎｄ及びＲｅからなる群から選択される１種又は２種以上の合金が挙げられる。反射層の厚みは、照射された光を効率的に反射させること等を考慮して、例えば、数十ｎｍ〜数μｍ程度が適している。
このような材料を用いることにより、半導体層から出射された光を反射させて、光を効率的に取り出すことができる。加えて、放熱性の良好な発光装置を得ることができる。その結果、大電流を流した際の発熱を緩和することができ、発光素子をより高出力とすることが可能となる。

発光素子の一対の電極は、通常、後述するリードフレームのリード部に接合部材を介して電気的に接続されている。つまり、フェイスダウンにて接続されている。

（接合部材）
接合部材としては、一般に、発光素子をボンディングする際に用いる材料、例えば、共晶合金が挙げられる。好ましい共晶合金としては、ＡｕとＳｎを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、ＡｕとＧｅとを主成分とする合金などが挙げられる。これらの中でもＡｕ−Ｓｎの共晶合金が好ましい。Ａｕ−Ｓｎの共晶合金を用いると、発光素子の電極に対する熱圧着による劣化を低減させることができるし、リードフレームに対して強固に接合させることができる。

（リードフレーム）
リードフレームは、１つの発光装置においては、少なくとも正負の電極端子となる一対が、互いに離間しかつ対向して配置され、発光素子の一対の電極に接合部材を介して電気的に接続されたリード部を含む。リード部とは、後述する樹脂部材から露出し、発光素子の電極と電気的に接続されて電流を流す部位を指す。従って、一対のリード部も互いに離間しかつ対向して配置される。リードフレームは、リード部が延長した部位として、樹脂部材に埋設された部位又はリードフレームを補強する部位、樹脂部材の外部又は端面に引き出されて（露出されて）外部端子として機能する部位をも有する。

リードフレームの平面形状は、互いに離間して対向して配置されている限り特に限定されるものではない。例えば、板状及び波状であってもよいし、部分的に厚くなる又は薄くなっていてもよいし、板状又は波状のものを屈曲させたものであってもよい。

また、リードフレームにおけるリード部の形状も特に限定されるものではなく、平面視において、四角形等の多角形、円形又は楕円形等、これらに近似する形状、櫛状及び鋸歯状等の凹凸を有する形状、さらにこれらを組み合わせた形状であってもよい。

リードフレームは、１つの発光装置において、少なくとも一対有する限り、放熱性、補強性等の付加的な機能を与えるために、さらに１以上有していてもよい。この場合、一対のリードフレームとは電気的に分離されていてもよいし、一部が連結されていてもよい。また、その全表面が後述する樹脂部材から露出していてもよいし、一部又は全部が樹脂部材中に埋設されていてもよい。

一対のリードフレーム（つまり、リード部）は、発光素子がこれらを跨ぐように配置されている。この場合、発光素子の一対の電極が、一方のリードフレームのリード部及び他方のリードフレームのリード部にそれぞれ対面して電気的に接続される。

（樹脂部材）
樹脂部材は、リードフレームを固定する部材である。発光素子からの光を反射可能な反射面を有するものが好ましい。
樹脂部材としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂によって形成することができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂が挙げられる。特に、熱硬化樹脂が好ましい。なかでも、樹脂部材は、発光素子からの光に対する反射率が６０％以上であるものが好ましく、より好ましくは７０％、８０％又は９０％以上であるものが好ましい。

例えば、樹脂部材には、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどの光反射材が含有されていてもよい。これにより、発光素子からの光を効率よく反射させることができる。光反射材は、樹脂成形法や樹脂流動性などの成形条件によって、また反射率や機械強度などの特性等によって適宜調整することができる。例えば、酸化チタンを用いる場合は、樹脂部材の全重量に対して、２０〜４０重量％、さらに２５〜３５重量％含有させることが好ましい。

樹脂部材は、上述した一対のリードフレーム（つまり、リード部）の間に配置され、両者を絶縁分離している。互いに離間しかつ対向して配置されたリード部の間に配置された樹脂部材は、リードフレームの厚み方向の全端面を被覆することが好ましい。
上述したように、リードフレームは、第１金属層及び第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出した形状を有しているため、このような厚み方向の全端面が、樹脂部材に被覆され、埋め込まれていることにより、リードフレームと樹脂部材との接触面積を増大させ、両者の密着性を向上させることができる。また、リードフレームの端面の部分的な突出によって、効果的にアンカー効果を発揮させることができる。
特に、上述したように、第１金属層、第２金属層及び第１金属層がこの順に接合されてなる３層構造で、第１金属層及び第２金属層の一方の厚み方向の全端面が他方の端面よりも突出している場合には、上下方向の双方に対するアンカー効果を確保することができる。また、第２金属層の厚み方向の全端面が、第１金属層の全端面よりも突出していること又は第１金属層の最も突出した端面よりも突出している場合においても、第１金属層及び第２金属層の熱膨張係数の差異によって、より効果的に樹脂部材に対してアンカー効果を発揮させることができる。

本発明の発光装置は、通常、上述した樹脂部材とは別に、発光素子及びリードフレームの一部を被覆する透光性部材が配置されている。この透光性部材は、発光素子から出射される光の配光性及び指向性を考慮して、凹レンズ又は凸レンズ形状が挙げられる。
このような透光性部材は、例えば、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂によって形成することができる。

この透光性部材には、発光素子から出射される光を吸収して異なる波長の光に変換する蛍光体等の波長変換部材を含有されていてもよい。例えば、酸化物系、硫化物系、窒化物系の蛍光体などが挙げられる。例えば、発光素子として青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いる場合、青色光を吸収して黄色〜緑色系発光するＹＡＧ系、ＬＡＧ系、緑色発光するＳｉＡｌＯＮ系（βサイアロン）、赤色発光するＳＣＡＳＮ、ＣＡＳＮ系の蛍光体の単独又は組み合わせが挙げられる。また、光散乱材（硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素など）を含有していてもよい。

なお、発光装置においては、ツェナーダイオード、ブリッジダイオードなどの保護素子等が、リードフレーム上に配置されていてもよい。

実施形態１
この実施形態のリードフレーム１０は、特に、図１Ａに示すように、１つの発光装置を構成する１単位Ｕの形状が、長手方向及びそれに直交する方向において複数配列されている。
このようなリードフレーム１０の１単位Ｕは、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、平面視において、２つに分割されて、正負一対を構成するリード部１１ａ、１１ｂと、この２つのリード部１１ａ、１１ｂの両側において、リード部１１ａからリード部１１ｂを跨ぐように、その側面に平行にサポートバー１２が配置されている。換言すると、サポートバー１２は、その側面が、リード部１１ａの側面とリード部１１ｂの側面の、両側面に渡って対向する長さで設けられている。２つに分割されたリード部１１ａ、１１ｂは、リードフレーム１０の表面に形成された溝部１６によって発光素子載置部１１ｃが画定されている。
このような溝部１６の配置によって、発光素子を半田等の接合部材によってボンディングする際に、接合部材のフローを防止して、セルフアライメント効果によって適所に発光素子をボンディングさせることを可能にする。

このリードフレーム１０は、特に、図１Ｄに示すように、上から（発光素子が載置される側から）第１金属層として銅合金（１９４）からなる層（厚み約１００μｍ）と、第２金属層１４として鉄合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ：３６％）からなる層（厚み約１００μｍ）とが、第１金属層１３ａ／第２金属層１４／第１金属層１３ｂの積層構造となるように積層されたクラッド材によって形成されている。このクラッド材の表裏面、つまり、第１金属層１３ａ、１３ｂの外側の面と、これらクラッド材の端面に、Ａｇからなるめっき膜１５（厚み約２〜３μｍ）が被覆されている。

リードフレーム１０では、第１金属層１３ａの端面は、第２金属層１４の端面よりも突出している。これにより、アンカー効果を効果的に発揮させることができる。
また、第２金属層１４の端面は、第１金属層１３ａの第２金属層１４側縁部から、第１金属層１３ｂの第２金属層１４側縁部に一致するように傾斜している。
さらに、第１金属層１３ｂの端面は、第１金属層１３ａの全端面よりも内側に位置している。
加えて、第２金属層１４側に位置する第１金属層１３ｂの縁部は、第２金属層１４とは反対側に位置する第１金属層１３ｂの縁部よりも外側に位置している。

このようなリードフレームは、以下の製造方法によって製造することができる。
まず、第１金属層１３ａ／第２金属層１４／第１金属層１３ｂの積層構造からなるクラッド材を準備する。このクラッド材は、第１の金属層と、第２金属層との接合界面が拡散結合されており、金属層間での剥離が生じないように形成されている。
クラッド材の表面に、例えば、レジストを全面に設け、フォトリソ工程によって、詳細には、所望形状のパターンの露光用マスクを用いて露光し、現像する工程を経ることによって、レジストからなる所望形状のマスクを形成する。このマスクを、リードフレームのエッチング用のマスクとする。この場合のパターン形状は、図１Ａ及び図１Ｄ等に示した形状に対応するものとする。
クラッド材の裏面に、同様に所定形状のパターンを形成してレジストからなるマスクを形成する。この場合のパターン形状は、表面に形成したものと同じ形状であってもよい。
また、パターンによっては、表面に形成したものと異なる形状のマスクを形成してもよく、例えば、表面に形成されたマスクの開口幅よりも若干幅広となる開口を形成してもよい。ただし、表裏面それぞれのマスクの開口の中心線が、投影視において重なるように配置することが好ましい。
クラッド材の表裏面にレジストからなるマスクを形成した後、例えば、４５℃、塩化第二鉄溶液（塩酸濃度：３．２ｍｏｌ／Ｌ）を６分間スプレーし、クラッド材を表裏よりエッチングし、パターンニングする。

また、図１Ａ及び図１Ｄのリードフレームにおいて、リードフレームの表面（上面）に溝部１６を形成する場合には、上述のように、リードフレームの開口部を形成する際のエッチング工程時に形成してもよく、また、別の工程で行ってもよい。例えば、表面（上面）に溝部１６に対応する形状の開口を有するレジストからなるマスクを形成し、かつ裏面全面を被覆するマスクを形成し、例えば、４５℃、塩化第二鉄溶液（塩酸濃度：３．２ｍｏｌ／Ｌ）を約３分間スプレーし、クラッド材をエッチングする。
あるいは、表面に溝部１６に対応する形状の開口を有するマスクを形成し、裏面においては全面マスクを形成する代わりに、素子載置部１１ｃ及び溝部１６を含むリード部１１ａ、１１ｂの外周、この外周に連結される部位、任意にサポートバー１２に対応する形状の開口を有するマスクを形成し、上記と同様にクラッド材をエッチングしてもよい。

これにより、溝部１６が表面側から厚み方向に部分的に（例えば、第１金属層１ａの厚み方向の一部又は全部が）エッチングされ、さらに、素子載置部１１ｃ及び溝部１６を含むリード部１１ａ、１１ｂの外周、この外周に連結される部位、任意にサポートバー１２が裏面側から厚み方向に部分的に（例えば、第１金属層１ａの厚み方向の一部又は全部が）エッチングされることにより、これらの部位において、その平面形状を変化させることなく、厚みを小さくすることができる。これによって、以下の問題を解消することができる。
例えば、リードフレームの厚み方向の厚みを部分的に変化させる方法として、従来から、プレス加工などが用いられている。しかし、プレス加工を施すと、減少する厚みに対応する金属が面内方向に押しやられ、その平面形状を変化させることとなる。このような平面形状の変化は、近年の発光装置の微細化などにより、電極／端子間距離、それらのマージンが縮小する状況下では、電極／端子間でのショートを招く。

なお、リードフレームは、プレス加工などで切断して所望の形状とされるが、切断面が第１の金属部材２６又は第２の金属部材２８の単一材料からなるように設定することにより、異種金属を重ねて切断する必要がなくなるため、プレス加工やエッチング加工でのリードフレームの切断が容易となるため好ましい。

このような厚みの変化は、発光装置のリードフレームとして利用する場合に、リードの一部分（リード部１１ａ、１１ｂ、素子載置部１１ｃ）を樹脂部材の上面及び下面の両方から露出させるために利用することができ、発光素子の放熱性を向上させることができる。
また、リードフレームの表面側では、溝部１６に樹脂部材など、金属の接合部材（はんだなど）と濡れ性の悪い部材を充填することができる。これにより、接合部材を適所において、適当な大きさに容易に画定することができるために、発光素子のボンディング時にセルフアライメント効果を適切に発揮させ、発光素子を適所に容易に配置することが可能となる。
さらに、素子載置部１１ｃ及び溝部１６を含むリード部１１ａ、１１ｂの外周、この外周に連結される部位、任意にサポートバー１２の裏面側に、樹脂部材を被覆することができるため、リードフレームの短絡を有効に防止することが可能となる。

その後、銀イオンを含むめっき液を用いて、リードフレーム表面にめっき膜を形成する。めっきの条件は、材料等に応じて適宜調整することができる。めっき膜形成前には、前処理として、リードフレーム表面の有機物質を除去するために、脱脂工程を設けるのが好ましい。脱脂工程に次いで、酸処理などによりリードフレームの表面活性化を行うのが好ましい。また、ストライクめっきなど０．２μｍ程度の薄いめっきを下地層として設けるなど、銀めっきとリードフレームとの密着性を向上させる層を設けてもよい。また、銀めっきを最表面とするめっき膜は種々の積層構造とすることができ、例えば、下からＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ａｇとすることで、耐熱性の高いめっき膜とすることができる。また、リードフレームが鉄を含む場合、例えば、Ｃｕ／Ｆｅ／Ｃｕなどのクラッド材を利用する場合、加工によって露出されるＦｅの端面をめっき膜で覆うことにより、Ｆｅの端面が腐食するのを抑制することができる。
これにより、上述した端面形状を有するリードフレームを得ることができる。

実施形態２
この実施形態のリードフレーム５０は、特に、図２Ａに示すように、第１金属層２３ａとして、銅からなる層（厚み約１００μｍ）と、第２金属層２４として鉄合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ：３６％）からなる層（厚み約１００μｍ）とが、第１金属層２３ａ／第２金属層２４／第１金属層２３ｂの積層構造となるように積層されたクラッド材によって形成されており、その端面形状において、第２金属層２４が第１金属層２３ａ、２３ｂよりも突出した形状となっている以外、実施形態１のリードフレームの構成と同様である。

このようなリードフレーム５０は、以下の方法によって製造することができる。
実施形態１で用いたリードフレームのエッチング液を、実施形態２では塩化第二銅とし、レジストからなるマスクの開口部の大きさ、エッチング条件を調整する以外は実施形態１と同じようにすることができる。
一例を挙げると、リードフレーム（クラッド材）の表裏面にレジストからなるマスクを形成した後、４５℃、塩化第二銅溶液（ＣｕＣｌ_３濃度：２．２ｍｏｌ／Ｌ、塩素濃度：３．０ｍｏｌ／Ｌ、比重１．２８ｇ／ｃｃ）、で約６分間スプレーし、クラッド材をエッチングし、パターンニングする。
塩化第二銅液は、Ｆｅ系合金に対するエッチングレートが第二塩化鉄より低いため、層の中央部のＦｅ系合金を容易に残すことが可能となる。

実施形態２の変形例
この実施形態のリードフレーム６０は、特に、図２Ｂに示すように、第１金属層３３ａとして、銅からなる層（厚み約１５０μｍ）と、第２金属層３４として鉄合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ：３６％）からなる層（厚み約５０μｍ）とが、第１金属層３３ａ／第２金属層３４／第１金属層３３ｂの積層構造となるように積層されたクラッド材によって形成されており、その端面形状において、第２金属層３４が第１金属層３３ａ、３３ｂよりも突出した形状となっている以外、実施形態１及び２のリードフレームの構成と同様である。
このようなリードフレーム６０では、第２金属層の膜厚を小さくする以外、実施形態２の方法と同様の方法によって製造することができる。
このようなリードフレームによって実施形態２と同様の効果を発揮させることができる。特に、第２金属層の厚みを調整するという極簡便な方法により、突出の程度を調整することが可能となり、リードフレーム間の短絡等を確実に防止することが可能となる。

実施形態３
この実施形態のリードフレーム７０は、特に、図３に示すように、第１金属層４３ａとして、銅からなる層（厚み約１００μｍ）と、第２金属層４４として鉄合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ：３６％）からなる層（厚み約１００μｍ）とが、第１金属層４３ａ／第２金属層４４ａ／第１金属層４３ｂ／第２金属層４４ｂ／第１金属層４３ｂの積層構造となるように積層されたクラッド材によって形成されており、その端面形状において、第２金属層２４ａ、２４ｂが第１金属層４３ａ、４３ｂ、４３ｃよりも突出した形状となっている以外、実施形態１のリードフレームの構成と同様である。
このようなリードフレーム７０は、実施形態２と同様の方法によって製造することができる。
このようなリードフレームによって実施形態１及び２と同様の効果を発揮させることができるのみならず、特に、リードフレームの厚み方向の真ん中付近で２段階で端面が突出するために、容易な手法によって、より一層のアンカー効果を発揮させることができる。

実施形態４
この実施形態の発光装置２０は、特に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、実施形態１のリードフレーム１０と、リードフレーム１０の一部を埋設して固定する樹脂部材１８と、リードフレーム１０上に載置された発光素子（図４Ｃ中、２１参照）とを備える。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、リードフレーム、その端子部１７及び樹脂部材の位置関係を明確にするために、これら以外の部材の図示を省略している。

樹脂部材１８は、互いに離間し、対向して配置されたリード部１１ａ、１１ｂの間において、リードフレーム１０の厚み方向の全端面を被覆している。
発光素子２１は、同一面側に一対の正負電極を有している。そして、リードフレーム１０の２つのリード部１１ａ、１１ｂの素子載置部１１ｃの間を跨いでフェイスダウンで配置されている。つまり、発光素子２１の各電極が、正負の端子部１７に延長するリードフレーム１０のリード部１１ａ、１１ｂにそれぞれ、接合部材として共晶半田（Ａｕ−Ｓｎ）を用いて接続されている。
また、図４Ｃに示すように、樹脂部材１８の上方であって、リードフレーム１０の一部及び発光素子２１を被覆する透光性部材１９が、凸レンズ形状で配置している。

なお、図示していないが、発光素子２１が載置されていないリードフレーム１０上には保護素子が載置され、リードフレーム１０と導電ワイヤにより電気的に接続されている。

ここで用いられているリードフレームは、第２金属層１４として、リードフレームとして通常用いられるＣｕよりも線膨張係数の低いＦｅ合金を用いているために、リードフレーム自体の線膨張係数を低下させることができる。
これによって、リードフレームの線膨張係数を、発光素子自体の線膨張係数に近づけることができる。その結果、発光素子（例えば、電極）とリードフレームとの間の接合破壊を抑制することができる。この効果は、特に、発光素子をフェイスダウンでリードフレームに接合する場合に顕著である。
また、これによって、発光素子とリードフレームとを接合する接合部材としてどのような部材を用いる場合においても、リードフレームの線膨張係数の低減によって、接合部材と発光素子との間に線膨張係数の差があっても、この差を相殺することが可能になり、発光素子とリードフレームとの間の接合破壊をより一層抑制することができる。

さらに、リードフレームの線膨張係数の低減を実現しながら、一般に線膨張係数が発光素子よりも相当大きいが放熱性が良好な材料をも用いることができる。これにより、発光素子の放熱性の維持、向上を実現することが可能となる。
また、リードフレームの線膨張係数の低減を実現しながら、樹脂部材及び／又は接合部材との密着性の良好な材料をも用いることができる。これにより、より信頼性の高い発光装置を得ることが可能となる。

実施形態５
この実施形態の発光装置は、図５に示したように、リードフレーム４０の素子載置部４１ｃの形状が、溝部４６によって、リード部４１ａ側で小さく画定されており、リード部４１ｂの表面に、櫛状に溝部を配置した以外は、実質的に実施形態４の発光装置と同様の構成である。なお、図５では、リードフレーム４０、その端子部４７及び樹脂部材１８の位置関係を明確にするために、これら以外の部材の図示を省略している。

リード部４１ｂ表面の櫛状の溝部は、実施形態１におけるリードフレームの製造方法において、溝部４６を形成する際のマスクに、溝部の開口とともに、櫛状の溝部に対応するパターンをも開口して、溝部４６のエッチングと同時にエッチングすることにより形成することができる。
このような櫛状の溝部によって、リード部４１ａの素子載置部４１ｃの形状を、発光素子の電極形状に対応させることができる。したがって、より一層、発光素子のセルフアライン効果を発揮させることができる。その結果、適所に、容易に発光素子をボンディングすることが可能となる。

本発明に係る発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々の発光装置に使用することができる。また、所謂サイドビュー型の発光装置など、リードフレームを用いる全ての発光装置に適用可能である。

１０、４０ リードフレーム
１１ａ、１１ｂ、４１ａ、４１ｂ リード部
１１ｃ、４１ｃ 発光素子載置部
１２、４２ サポートバー
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ 第１金属層
１４、２４、３４、４４ａ、４４ｂ 第２金属層
１５ めっき膜
１６、４６ 溝部
１７、４７ 端子部
１８ 樹脂部材
１９ 透光性部材
２０、３０ 発光装置
２１ 発光素子
Ｕ １単位

Claims (9)

1. 発光素子載置用のリードフレームであって、
   少なくとも第１金属層と、該第１金属層の金属と異なる金属からなる第２金属層及び前記第１金属層がこの順に積層されたクラッド材と、
   該クラッド材を貫通する貫通部を有し、
   前記クラッド材は表面に溝部を有し、前記溝部によって発光素子載置部が画定されており、前記溝は、その端部が前記貫通孔と繋がっており、
   前記貫通部内において、前記第１金属層の端面及び前記第２金属層の端面はめっき膜で被覆されており、
   一方の前記第１金属層の端面が、前記第２金属層及び他方の前記第１金属層の端面よりも突出し、
   前記第２金属層の端面が、前記一方の第１金属層の前記第２金属層側の縁部から、前記他方の第１金属層の前記第２金属層側の縁部に一致するように傾斜し、
   前記他方の第１金属層の端面が、前記一方の第１金属層の全端面よりも内側に位置するリードフレーム。
2. 発光素子載置用のリードフレームであって、
   第１金属層／第２金属層／第１金属層／第２金属層／第１金属層の積層構造を有し、その端面において、第２金属層が第１金属層よりも突出しているクラッド材と、
   該クラッド材を貫通する貫通部を有し、
   前記クラッド材は表面に溝部を有し、前記溝部によって発光素子載置部が画定されており、
   前記貫通部内において、前記第１金属層の端面及び前記第２金属層の端面はめっき膜で被覆されており、
   前記第２金属層の端面が、一方の第１金属層の端面及び他方の第１金属層の端面よりも突出するリードフレーム。
3. 前記第１金属層が前記第２金属層よりも熱膨張係数が大きい特性を有する請求項１又は２に記載のリードフレーム。
4. 前記第１金属層が前記第２金属層よりもエッチング液に対する溶解性が大きい特性を有する請求項２又は請求項２に従属する請求項３に記載のリードフレーム。
5. 前記エッチング液が塩化第二鉄又は塩化第二銅の溶液である請求項４に記載のリードフレーム。
6. 前記第２金属層側に位置する前記他方の第１金属層の縁部が、前記第２金属層とは反対側に位置する前記他方の第１金属層の縁部よりも外側に位置する請求項１〜５のいずれか１つに記載のリードフレーム。
7. 前記第１金属層が銅又は銅合金であり、前記第２金属層が鉄又は鉄合金である請求項１〜６のいずれか１つに記載のリードフレーム。
8. 前記クラッド材は、全表面がめっき膜で被覆されている請求項１〜７のいずれか１つに記載のリードフレーム。
9. 同一面側に一対の電極を有する発光素子と、
   互いに離間しかつ対向して配置され、前記発光素子の一対の電極に接合部材を介して電気的に接続されたリード部を含む請求項１〜８のいずれか１つに記載のリードフレームと、
   前記リードフレームを固定し、前記互いに離間しかつ対向して配置されたリード部の間において、前記リードフレームの厚み方向の全端面を被覆する樹脂部材とを含む発光装置。