JP6536992B2 - リードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにこれらの製造方法に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）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。これらの光半導体装置において、薄型化や量産化等の要請に応えるべく、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。

一般的に、リードフレームを用いた光半導体装置は、図１０に示すような構造を有する（例えば、特許文献１参照）。即ち、リードフレーム２５０は、ＬＥＤ素子３１０を搭載するダイパッド部２１０と、ダイパッド部２１０の周辺に間隔を置いて配置されたリード部２２０を有し、ダイパッド部２１０とリード部２２０の全面又は一部に貴金属めっきを施し、めっき層２３０を形成して構成される。そして、ダイパッド部２１０上にＬＥＤ素子３１０を搭載し、ＬＥＤ素子３１０とリード部２２０とをボンディングワイヤー３２０等を用いて接合している。そして、ＬＥＤ素子３１０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）２６０を配置し、ＬＥＤ素子３１０及びボンディングワイヤー３２０を含む周辺を、透明な樹脂からなる封止樹脂部４００で充填している。また、ダイパッド部２１０とリード部２２０に貴金属めっきを施したリードフレーム２５０に外部樹脂部（リフレクター）２６０を配置した状態を、樹脂付きリードフレームと呼んでいる。

これらのリードフレームを用いた光半導体装置は、一般的にリードフレームの裏面が露出する表面実装型のパッケージである。このため、ダイパッド部やリード部は外部樹脂との接触面積が小さく、リードの脱落あるいは、外部樹脂の一部が剥離して脱落する問題があり、リードフレームと外部樹脂との密着性を高める要求がある。これに対し、特許文献２においては、リードフレーム表面にＣ字断面形状の溝を設けることで外部樹脂と密着性を向上させ、特に垂直方向に対する剥離力を高めている。

また、特許文献１では、ダイパッド部やリード部の裏面の縁部から中央部に向けて凹部（薄肉部）を形成している。この薄肉部は外部樹脂部に覆われるが、外部樹脂部との密着性を向上させるとともに、リフロー時の半田フラックスの侵入を防止する効果がある旨記載されている。また、同時にリードフレームの表面には、ひさし形状のある溝を設け、樹脂の剥離を防止している。

特開２００３−１４９８６６号公報 特開２０１３−５８７３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光半導体装置においては、外部樹脂部とリードフレームの密着性を強化するため、又は半田フラックスの侵入を防止するため、ダイパッド部及びリード部の周縁の一部又は全周に、ＬＥＤ素子搭載面の反対側の面からのエッチング加工により、ダイパッド部及びリード部の周縁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、かつ、リードフレーム表面に溝加工がなされている。この場合、リードフレームの裏面からエッチング加工により形成された薄肉部と、ＬＥＤ素子搭載面から加工された溝とが互いに干渉しないように（重ならないように）配置しないと、薄肉部の強度が不足し、場合によってはエッチング加工によって除去されてしまう。このため、特許文献１では、溝の位置を薄肉部の直上よりも内側に形成することが好ましいと記載されている。

特許文献２においては、リードフレーム表面からの溝加工の深さは板厚の１／２が好ましいと記載されており、裏面に薄肉部を形成した場合、薄肉部上に溝を形成することは困難である。

また、特許文献２では、リードフレームの上面の溝幅よりも溝中央部付近の溝幅を広く加工することにより、外部樹脂との密着性を向上させている。特に、溝中央部が膨らんでいることで、抜け止めの作用が働き垂直方向（Ｚ方向）の密着性が向上するものの、外部樹脂部をモールドする工程では、溝部の入口が狭く、溝内部が入口よりも広がっているため、樹脂の充填が悪く、ボイドが発生する場合があった。

そこで、本発明は、リードフレームの下面からのエッチングによる薄肉部の配置に影響されず、外部樹脂部とリードフレームの密着性を向上させることが可能なリードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るリードフレームは、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であって、
ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部と、
該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
該ダイパッド部及び該リード部よりも外側の領域の上面の各々に、複数の突起と、該突起よりも広い面積を有し、該複数の突起の各々を取り囲むとともに外縁まで連続した１個の凹部が形成され、
前記ダイパッド部及び前記リード部の下面は、前記リードフレームの素材表面からなる素材面領域と、該素材面領域よりも厚さが薄い薄肉部とを有し、
前記凹部と前記薄肉部とが、少なくとも一部重なるように配置され、
前記複数の突起の高さと前記１個の凹部の深さは等しく、
前記凹部の底面に、前記凹部の深さよりも小さい高さの差を有する凹凸が形成されている。

本発明の他の態様に係る樹脂付きリードフレームは、前記リードフレームと、
該リードフレームの前記凹部を覆う前記外部樹脂を有する。

本発明の他の態様に係る光半導体装置は、前記樹脂付きリードフレームと、
該樹脂付きリードフレームの前記ダイパッド部に搭載されたＬＥＤ素子と、
該ＬＥＤ素子と前記リード部とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、
前記外部樹脂が形成されていない領域を封止する透明封止樹脂と、を有する。

本発明の他の態様に係るリードフレームの製造方法は、金属板の表面側に、レジスト層で連続的に覆った第１の連続レジスト層形成領域と、レジスト層で覆われていない第１の開口領域と、レジスト層を縞状に形成した縞状レジスト層形成領域とを有するとともに、前記第１の連続レジスト層形成領域が前記縞状レジスト層形成領域に囲まれた波状凹部形成パターンを前記金属板の表面側の前記第１の開口領域よりも外側に有する第１のレジストパターンを形成する工程と、
金属板の裏面側に、前記第１の連続レジスト層形成領域又は前記縞状レジスト層形成領域と重なる領域を含むように前記レジスト層で連続的に覆った第２の連続レジスト層形成領域と、前記第１の開口領域と重なる領域を含むように前記レジスト層で覆われていない第２の開口領域とを有する第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記金属板を両面からエッチングし、前記第１の開口領域と前記第２の開口領域が重なる領域に貫通穴、前記波状凹部形成パターンに底面が突起と窪みが交互に配置された波状の表面を有する凹部、前記第１の連続レジスト層形成領域及び前記第２の連続レジスト層形成領域に平坦面、前記第２の開口領域に薄肉部を形成するエッチング工程と、を有し、
前記波状の表面を有する凹部と前記薄肉部とが、少なくとも一部重なるように形成される。

本発明の他の態様に係る樹脂付きリードフレームの製造方法は、前記リードフレームの製造方法によりリードフレームを製造する工程と、
製造された該リードフレームの前記貫通穴及び前記薄肉部を外部樹脂で充填するとともに、前記凹部上に隆起した外部樹脂部を形成する外部樹脂形成工程を有する。

本発明の他の態様に係る光半導体装置の製造方法は、前記樹脂付きリードフレームの製造方法により樹脂付きリードフレームを製造する工程と、
製造された該樹脂付きリードフレームのダイパッド上にＬＥＤ素子を搭載する工程と、
該ＬＥＤ素子の電極と前記樹脂付きリードフレームのリード部とをボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、
前記外部樹脂部が形成されていない領域を透明樹脂で封止する透明樹脂封止工程と、を有する。

本発明によれば、リードフレームの裏面に形成された薄肉部の配置に影響されず外部樹脂部に覆われる領域に突起を自由に配置でき、設計の自由度を確保しつつリードフレームと外部樹脂部との密着性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用のリードフレームの一例の構成を示した図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の平面図である。図１（ｂ）は、図１のＸ−Ｘ’断面における断面図である。 本発明の第１の実施形態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た図である。 本発明の第１の実施形態に係るリードフレームの一例の突起の断面形状を示した図である。 エッチング速度制御用レジストを用いて形成される凹部の表面の形状を示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るリードフレームの一例を示した図である。図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレームの一例の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ−Ｙ’断面における断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るリードフレームの一例の図である。図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るリードフレームの一例の平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＺ−Ｚ’断面における断面図である。 本発明の第３の実施形態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た図である。 本発明の第４の実施形態に係るリードフレームの製造方法の一連の工程を説明するための図である。図８（ａ）は、金属板準備工程の一例を示した図である。図８（ｂ）は、レジストパターン形成工程の一例を示した図である。図８（ｃ）は、エッチング工程の一例を示した図である。図８（ｄ）は、レジスト剥離工程の一例を示した図である。図８（ｅ）は、めっき工程の一例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一例について説明するための図である。図９（ａ）は、樹脂付きリードフレーム製造工程の一例を示した図である。図９（ｂ）は、光半導体素子搭載工程の一例を示した図である。図９（ｃ）は、ワイヤーボンディング工程の一例を示した図である。図９（ｄ）は、モールド工程の一例を示した図である。 従来の光半導体装置を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用のリードフレームの一例の構成を示した図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの一例の平面図であり、図１（ｂ）は、図１のＸ−Ｘ’断面における断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光半導体装置用リードフレーム５０は、ダイパッド部１０と、リード部２０とを有する。図２に示す外部樹脂部６０で覆われる領域にエッチング加工が施されて凹部１３、２３が形成され、その凹部１３、２３の一部にエッチング加工が施されずに金属板がそのまま残った部分突起１４、２４が形成されていることを特徴の１つとしている。

以下の、その構成について説明する。

本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置用のリードフレーム５０は、金属板をエッチング加工して、ダイパッド部１０とリード部２０を形成することにより構成される。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２０は、ダイパッド部１０に対応して一つ或いは複数配置される。

ダイパッド部１０は、ＬＥＤ素子等の発光半導体素子を搭載するための領域である。ダイパッド部１０のうち、表面側の金属板が加工されずに残っている平坦な部分が光半導体素子搭載領域１１となる。また、裏面側の金属板が加工されずに残っている平坦な部分は、外部接続端子領域１５となる。また、裏面側には、ハーフエッチング加工により肉厚が薄くなった薄肉部１６、２６が形成される。

リード部２０は、ダイパッド部１０に搭載された発光半導体素子の電極を電気的に接続するための端子を構成する領域であり、よって、ダイパッド部１０の周辺に配置されるリード部２０のうち、表面側の金属板が加工されずに残っている平坦な部分が内部接続端子領域２１となる。また、裏面側の金属板が加工されずに残っている平坦な部分は、外部接続端子領域２５となる。

ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周には、ＬＥＤ素子搭載面１１（図１（ｂ）における上面）の反対側の面（図１（ｂ）における下面）からエッチング加工されて、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁から内側へ向けて板厚よりも厚みの薄い薄肉部１６が形成されている。

ここで、理解の容易のため、ＬＥＤ素子、外部樹脂部、ボンディングワイヤー等とリードフレーム５０との関係を簡単に説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム５０を用いた光半導体装置１５０の一例を示した図である。図２に示すように、ダイパッド部１０の光半導体素子搭載領域１１上には、ＬＥＤ素子１１０が搭載される。ＬＥＤ素子１１０の電極は、ボンディングワイヤー１２０により、リード部２０の内部接続端子領域２１に電気的に接続されている。ダイパッド部１０とリード部２０との隙間と、薄肉部１６、２６の下方には、外部樹脂７０が充填される。また、表面側には、凹部１３、２３及び突起１４、２４の全領域と、ＬＥＤ素子搭載領域１１及び内部接続端子領域２１の外側の一部を覆うように外部樹脂部６０が形成されている。外部樹脂部６０は、中央部にテーパー状の開口部を形成するように、テーパー状の側面を内側に有して形成されている。また、外部樹脂部６０で覆われていない中央部には、透明樹脂からなる封止樹脂部１３０が、開口部を充填するように形成されている。このように、リードフレーム５０は、光半導体装置１５０の部品として用いられ、リードフレーム５０を製造する段階で、予め外部樹脂部６０の位置等が定められている。よって、リードフレーム５０を製造する場合でも、外部樹脂部６０等との関係を考慮して設計を行うことができる。

図１の説明に戻るが、以後、図２の構成要素も特に断ることなく用いるので、必要に応じて図２も参照されたい。薄肉部１６は、モールド工程で外部樹脂７０がこの薄肉部１６の下側に回り込むため、リードフレーム５０を包み込むとともに外部樹脂７０とリードフレーム５０との接触面積を増加させ、外部樹脂７０との密着性を向上させる。また、リフロー時の半田フラックスの侵入を防止する効果が得られるので、薄肉部１６を形成することは重要である。

薄肉部１６の厚さは、リードフレーム５０の板厚（加工されていない金属板のまま残った部分の厚さ、以下同じ）の１／４〜３／４程度である。１／４未満であるとダイパッド部１０の強度が弱くなり、変形等を起こす可能性がある。３／４を超えると、薄肉部１６の下に充填された外部樹脂７０の厚さが薄く、外部樹脂７０の強度が弱くなり、外部樹脂７０自体が剥離する可能性が大きくなる。薄肉部１６の厚さは、リードフレーム５０の板厚の１／２前後の厚さが好ましい。

薄肉部１６のダイパッド部１０の縁及びリード部２０の縁から内側への長さは、０．１ｍｍ以上必要である。０．１ｍｍ未満だと、樹脂密着性の効果が小さくなる。上限は特に定めていないが、ダイボンディングやワイヤーボンディングに不具合が発生せず、かつ、外部接続用のエリアを確保できれば、自由に設定できる。好ましくは、板厚前後の長さを確保する。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るリードフレーム５０では、ＬＥＤ素子搭載面上に形成される外部樹脂部６０で覆われる領域に凹部１３、２３を形成するとともに、凹部１３、２３を形成する加工を行わず、結果的に突起１４、２４の形状になる非エッチング加工部分を残す。この突起１４、２４は、ダイパッド部１０のＬＥＤ素子１１０を搭載する部分の周辺及びリード部２０の接続部２２の周辺を含む部分を取り囲むように枠状に設ける。突起１４、２４は、樹脂密着性を向上させるため、楕円形状の輪のようにしても、円状あるいは楕円、矩形等複数設けることもできる。好ましくは、平面円状の突起１４、２４を複数設ける方が、モールド時の樹脂の流れが良くボイド不具合の防止にもなる。突起１４、２４の位置や突起１４、２４の平面形状は任意に設定できる。これにより、外側領域におけるダイパッド部１０及びリード部２０のＬＥＤ素子搭載面側の表面と外部樹脂部６０との密着性を高めることができる。

次に、図２を再び用いて、本発明の第１の実施形態に係る樹脂付きリードフレーム１００及び光半導体装置１５０について説明する。

樹脂付きリードフレーム１００は、リードフレーム５０の表面上に外部樹脂部６０を形成したものであって、外部樹脂部６０は、ダイパッド部１０のＬＥＤ素子搭載領域１１中のＬＥＤ素子１１０が搭載されている部分１２及びリード部２０の内部接続端子領域２１中のボンディングワイヤー１２０が接続された部分２２を除いて形成される。なお、外部樹脂部６０は、ＬＥＤ素子搭載領域１１及び内部接続端子領域２１の上にも、必要に応じて形成される。図２においては、ＬＥＤ素子搭載領域１１及び内部接続端子領域２１の外側の一部の表面上にも、外部樹脂部６０が形成されている。また、ダイパッド部１０とリード部２０とが対向する面の隙間部分や、薄肉部１６、２６の下方にも、同時に外部樹脂７０が充填される。

図２に示す通り、突起１４、２４を形成することにより、外部樹脂部６０とダイパッド部１０及びリード部２０との密着性を高めることができる。

図３は、突起１４の一例の断面形状を示した図である。図３に示すように、突起１４はエッチング加工で形成され、断面形状は、鉛直方向中央部がへこみ、くびれがある形状になるように形成する。このため、モールド工程で外部樹脂がこのくびれ部に回り込みリードフレーム５０を包み込み外部樹脂との密着性をさらに向上させることができる。特に、このくびれにより、垂直方向（Ｚ方向）における剥離力に対抗することができる。このくびれは、エッチング液の供給圧、方向等を制御することにより加工可能である。なお、リード部２０の突起２４も、図３と同様の断面形状に構成することができる。

図２の説明に戻る。凹部１３、２３の深さは、用途に応じて種々の深さに設定されてよいが、例えば、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであってもよい。外部樹脂部６０の樹脂密着性の向上を目的に突起１４、２４を設けているが、樹脂密着性の効果を得るためには、０．０２ｍｍ以上の高さが必要である。一方、凹部１３、２３の深さが０．０５ｍｍを超えると、ダイパッド部１０やリード部２０の裏面に形成された薄肉部１６、２６の厚さが薄くなり、強度が維持できない。凹部１３、２３の深さは、０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍであることが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム５０の特徴の１つである凹部１３、２３のみ底面は凹凸形状となっている。従来のように、エッチング加工を行わず凹部１３、２３を形成しない場合、材料表面の粗さは金属材料の圧延面の粗さとなるため平滑であり、外部樹脂との密着性も小さかった。通常のエッチング加工面、例えば薄肉部１６、２６のエッチング加工面は、素材表面の粗さよりも表面粗さは大きいが、加工面自体は平坦である。本発明は、エッチング加工面に凹凸を設けることを特徴の１つとしている。凹部１３、２３の構造の詳細については、後述の製造方法にて説明するが、エッチング速度制御用レジストを形成し、エッチング加工を行って形成してもよい。このエッチング速度制御用レジストは、縞状又はドット状にレジスト層を配置し、レジスト層の配置密度を変えて行っている。縞状又はドット状のレジスト層の配置密度が低い場合は、縞状又はドット状のレジストの隙間からエッチング液が材料表面に到達する量が増加した状態でエッチング加工が行われ、レジスト層で覆われていない開口部の厚さに近づく。同時に、縞状あるいはドット状に配置されたレジスト層が多く存在する部分は、レジスト層がない部分より加工が遅れるため凸部が生じ、結果的に、加工面に縞状又はドット状に配置されたレジスト層に応じた凹凸形状（凹凸面）が形成される。

図４は、エッチング速度制御用レジストを用いて形成される凹部１３の底面の形状を示した断面図である。図４に示されるように、凹部１３の底面は、例えば、突起１３１と窪み１３２とが交互に繰り返された波状の断面形状を有する。凹部１３の底面に、例えばこのような凹凸を形成することにより、外部樹脂部６０との密着性を更に向上させることができる。なお、リード部２０の凹部２３も同様の構成とすることができる。

ここで、凹部１３、２３の凹部深さは、凹部底面の凹凸の窪みの位置とする。凹凸の高さは、凹部底面の突起１３１と窪み１３２の高さの差とする。凹部底部の凹凸の高さは、０．００５ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下である。凹凸の高さが０．００５ｍｍ未満では、外部樹脂との密着性の効果が小さい。０．０２ｍｍを超えると、エッチング液の条件にもよるが、安定して形状を形成出来なくなる。好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０１５ｍｍである。

製造工程においては、エッチング液の濃度、エッチング液の吹き出し方向等各種条件を考慮し、凹部底面の凹凸の高さが所定の高さになるようにエッチング速度制御用レジストの縞又はドットの配置密度を設定する。これにより、凹部底面に凹凸を形成し、かつ、外部樹脂部６０が形成され、リードフレーム５０と接触するほぼ全面にかかる加工がなされるため、リードフレーム５０と外部樹脂との密着性を大きく向上させることができる。この効果により、同じく外部樹脂との密着性を向上させるための突起１４、２４については、高さを低く抑えることができ、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周に設ける薄肉部１６、２６の影響を受けずに、自由に突起１４、２４を配置することが可能となる。

〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａの一例を示した図である。図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａの一例の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ−Ｙ’断面における断面図である。

第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａは、外側の突起１４ａ、２４ａの形状が第１の実施形態に係るリードフレーム５０と異なっているが、他の構成は第１の実施形態に係るリードフレーム５０と同様である。

図５（ａ）、（ｂ）において、外部樹脂部６０に覆われる領域に形成された突起１４ａ、２４ａの形状は、円柱ではなく、細長い四角柱に構成されており、ダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａの表面上に各々３個ずつ四角柱が形成された構造となっている点で、第１の実施形態に係るリードフレーム５０と異なっている。このように、突起１４ａ、２４ａの形状は、用途に応じて種々の形状とすることができる。

第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａにおいても、第１の実施形態に係るリードフレーム５０と同様の効果を得ることができ、外部樹脂部６０を比較的広く確保できる場合は、四角柱上に細長く長い範囲で配置することで、より外部樹脂部６０とダイパッド部１０ａ及びリード部２０ａの外側表面との密着性を高めることができる。

他の構成については、第１の実施形態に係るリードフレーム５０と同様であるので、同様の構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

〔第３の実施形態〕
図６は、本発明の第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂの一例の図である。図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂの一例の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＺ−Ｚ’断面における断面図である。

図７は、本発明の第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂを用いた光半導体装置１５０ｂの一例を示した図である。

第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂは、基本構成自体は第１の実施形態に係るリードフレーム５０と同様であるが、凹部１３ｂ、２３ｂの内側の端部の形成位置が、図１に示した第１の実施形態に係るリードフレーム５０と異なっている。

即ち、図６及び図７にも示されるように、リードフレーム５０ｂは、外部樹脂部６０で覆われる領域が凹部１３ｂ、２３ｂ内に包含されるように構成されており、凹部１３ｂ、２３ｂの内側の端部は、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２より内側に設定されている。このように、凹部１３ｂ、２３ｂの形成領域は、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２を包含するように形成し、凹部１３ｂ、２３ｂの内側端部が、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２よりも内側に入るように構成してもよい。

なお、図２に示した第１の実施形態に係る半導体装置１５０では、外部樹脂部６０を形成するモールド工程で、封止樹脂部１３０の空間を確保するため、ダイパッド部１０やリード部２０をモールド金型の上型の凸部で押さえている。凹部１３、２３の内側の端部が、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２より外側に設定されると、モールド金型の上型の凸部の外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２に相当する箇所は、一般的にＲ状やＣ面状に加工されており、樹脂封止時、ここに応力が集中しやすく樹脂バリの原因になることがある。

一方、第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂ及び光半導体装置１５０ｂのように、凹部１３ｂ、２３ｂの内側の端部を外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２よりも内側に設定することにより、半導体素子搭載領域１１ｂ及び内部接続端子領域２１ｂの表面が、金型の凸部の角部のＲ形状やＣ面形状に係らない程度に内側に設定されることになる。これにより、モールド金型の上型の凸部は、ダイパッド部１０ｂ及びリード部２０ｂの半導体素子搭載領域１１ｂ及び内部接続端子領域２１ｂと平面で接触することになり、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２に相当する箇所の金型形状に影響されることがなくなる。よって、これによる樹脂バリの発生を低減することができる。

他の構成については、第１の実施形態に係るリードフレーム５０及び光半導体装置１５０と同様であるので、同様の構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

〔製造方法の実施形態〕
次に、本発明の第１〜第３の実施形態に係るリードフレーム５０、５０ａ、５０ｂ、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置の製造方法について説明する。

図８は、本発明の第４の実施形態に係るリードフレームの製造方法の一連の工程を説明するための図である。なお、本実施形態に係るリードフレームの製造方法では、第１の実施形態に係るリードフレームの製造方法について主に説明するが、他の第２〜第３の実施形態に係るリードフレームの製造方法についても適宜言及する。また、本実施形態においては、第１の実施形態に係るリードフレームの凹部の表面に更に凹凸を形成した例を挙げて説明する。

図８（ａ）は、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法の金属板準備工程の一例を示した図である。図８（ａ）に示すように、先ず、平板状の金属板５を準備する。金属板５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５を脱脂洗浄し、不要なごみや有機物を取り除く。

図８（ｂ）は、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法のレジストパターン形成工程の一例を示した図である。図８（ｂ）に示されるように、レジストパターン形成工程では、エッチング用レジストを用いて、ダイパッド部１０及びリード部２０の所定のパターンが形成されるようにレジスト層１６０〜１６２を形成する。より詳細には、金属板５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１６０〜１６２を形成する。

なお、外側に配置したレジスト層１６０は、形成する突起１４、１４ａ、２４、２４ａの形状に応じたレジストパターンを形成する。第１の実施形態に係るリードフレーム５０のように、円柱状の突起１４、２４を形成する場合には、円形のレジストパターンに形成すればよい。また、第２の実施形態に係るリードフレーム５０ａのように、細長い四角柱の突起１４ａ、２４ａを形成する場合には、細長い長方形のレジストパターンに形成する。その他、任意の形状にレジスト層１６０をパターン形成することにより、用途に応じた形状の突起１４、１４ａ、２４、２４ａを形成することができる。

ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周には、ＬＥＤ素子搭載面の反対側の面（図１（ｂ）における下面）から薄肉部１６、２６を形成する。この薄肉部１６、２６の領域では、上面にはレジスト層１６０、１６１を形成し、下面は開口部１６４にする。なお、上面に凹部１３、２３を形成する場合は、上面にはエッチング速度制御用レジスト１６１を形成する。

凹部１３、２３を形成する領域では、上面にはエッチング速度制御用レジストを形成する。このエッチング速度制御用レジストは、縞状あるいはドット状のレジストを配置し、この配置密度を変えて種々のレジストパターンを形成している。下面はレジスト層１６２で覆われている。なお、下面に薄肉部１６、２６を形成する場合は、薄肉部１６、２６を形成する領域は開口部１６４とする。

図８（ｃ）は、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。図８（ｃ）に示されるように、エッチング工程では、レジスト層１６０〜１６２で覆われていない開口部１６３，１６４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１０及びリード部２０が形成される。

また、薄肉部形成領域は、上面はレジスト層１６０、１６１で覆われているため上面はエッチング加工されず、下面は開口部１６４になるため、エッチング加工され薄肉部１６、２６を形成する。

凹部１３、２３には、上面にエッチング速度制御用レジストが縞状あるいはドット状に配置し配置密度を変えて配置されている。このため、エッチング加工時、エッチング液は縞状またはドット状のレジストの隙間よりエッチング加工が行われ、レジスト層１６０、１６１がない開口部１６３に比べエッチング速度が遅くなりエッチングする深さが浅くなる。この配置密度が低い場合は、エッチング液が材料表面に到達する量が増加し、レジスト層１６０、１６１で覆われていない開口部１６３の厚さに近づく。逆に配置密度が高い場合は、エッチング液が材料表面に到達する量が減少し、エッチング深さが浅くなる。また、凹部１３、２３の底面は、縞状あるいはドット状にレジストが配置された形状に沿って凸形状が形成される。これにより、凹部１３、２３の底面には、凹凸の形状が形成される。凹凸の高さとエッチング深さを考慮し、縞状あるいはドット状に配置するレジストの配置密度を設定する。

図８（ｄ）は、レジスト剥離工程の一例を示した図である。レジスト剥離工程においては、レジスト層１６０〜１６２が剥離除去される。なお、レジスト層１６０〜１６１は、例えば、剥離剤を用いて剥離する。

図８（ｅ）は、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。図８（ｅ）に示されるように、めっき工程では、リードフレーム５０のダイパッド部１０やリード部２０の少なくとも外部樹脂部開口部にめっき層３０が形成される。めっき処理は、外部樹脂部６０の開口部６１の範囲に部分めっきを行ってもよいし、ＬＥＤ素子搭載領域１１及び内部接続端子領域２１に全面めっきを行ってもよい。また、表裏全面にめっきを行ってもよい。

外部樹脂部６０の開口部を範囲に部分めっきする場合は、部分めっきをしない部分にレジスト層を形成して部分めっきを行い、その後レジストを剥離する。あるいは、レジストを使用しないで、機械的に部分めっきをしない所をマスク等で覆い、部分めっきする部分のみ開口してめっきを行う方法等を用いてもよい。表裏全面にめっきを行う場合には、前記レジスト剥離工程後、そのまま全面めっきを行う。

また、ダイパッド部１０やリード部２０が形成され所定のめっき層３０が形成されたリードフレーム５０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。

これにより、リードフレーム５０が完成する。

図９は、本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一例について説明するための図である。

図９（ａ）は、本発明の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の樹脂付きリードフレーム製造工程の一例を示した図である。図９（ａ）に示されるように、樹脂付きリードフレーム製造工程では、製造したリードフレーム５０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５０上に外部樹脂部６０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５０上に形成されると共に、ダイパッド部１０とリード部２０との隙間と、薄肉部１６、２６の下方とにも同時に外部樹脂７０が充填される。外部樹脂部６０は、ＬＥＤ素子１１０及びワイヤーボンディング１２０等でリード部２０と電気的に接続した接続部２２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１１０から発生した光が、外部樹脂部６０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。本工程により、樹脂付きリードフレーム１００が完成する。

なお、図９（ａ）においては、外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２が、凹部１３、２３の内側端部よりも更に内側に形成され、ＬＥＤ素子搭載領域１１の外側及びリード部２０の内部接続端子領域２１の外側を覆っている。この外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２は、図７に示した第３の実施形態に係るリードフレーム５０ｂ及び光半導体装置１５０ｂで説明した通り、凹部１３、２３の内側端部よりも外側に形成してもよい。この位置は、モールド金型の形状により任意の位置に形成することができる。

図９（ｂ）〜（ｄ）は、樹脂付きリードフレーム１００を用いて、光半導体装置１５０を製造する一連の工程を示した図である。

図９（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光半導体装置の製造方法の光半導体素子搭載工程の一例を示した図である。図９（ｂ）に示されるように、光半導体素子搭載工程では、得られた樹脂付きリードフレーム１００を用いて、ダイパッド部１０上にＬＥＤ素子１１０を搭載する。予め、Ａｇペースト等をダイパッド部１０の表面に塗布し、ＬＥＤ素子１１０をダイパッド部１０上に固定する。

図９（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のワイヤーボンディング工程の一例を示した図である。図９（ｃ）に示されるように、ワイヤーボンディング工程では、ＬＥＤ素子１１０の電極とリード部２０とをワイヤーボンディング等の接続方法により、ボンディングワイヤー１２０等の接続手段を用いて電気的に接続する。

図９（ｄ）は、本発明の実施形態に係る光半導体装置の製造方法のモールド工程の一例を示した図である。図９（ｄ）に示されるように、モールド工程では、外部樹脂部６０で囲まれたＬＥＤ素子１１０とボンディングワイヤー１２０等でリード部２０と電気的に接続された接続部２２の周辺部を透明樹脂からなる封止樹脂１３０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。

以上により、光半導体装置が完成する。

〔実施例１〕
以上説明した製造方法により光半導体装置は作製されるが、次に、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法の実施例を説明する。なお、説明の便宜のため、今まで説明した構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付すものとする。

リードフレーム５０用の金属板５としては、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍの帯状の銅材（古河電工株式会社製：ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）を用いた。先ず、リードフレーム５０用の金属板５を、脱脂、洗浄した。その後、リードフレーム５０のパターンを形成するためのレジスト層１６０〜１６２を作製した。詳細には、先ず、金属板５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１０及びリード部２０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。その後、現像してレジスト層１６０〜１６２を形成した。

また、ダイパッド部１０とリード部２０の周縁の全周に薄肉部１６を形成した。薄肉部１６の厚さは０．１ｍｍ、幅は０．２ｍｍになるように設定した。

また、凹部１３、２３は、ダイパッド部１０及びリード部２０の外部樹脂部６０の開口部６１の下側位置６２から０．１ｍｍ外側の外部樹脂部６０に設定した。凹部１３、２３の深さ及び凹部１３、２３の底面の凹凸高さについては、表１の設定になるようにエッチング速度制御用レジスト層を形成した。また、突起１４、２４として、φ０．１５ｍｍを複数設定した。

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。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１６０〜１６２を剥離し、ダイパッド部１０及びリード部２０、薄肉部１６、２６、凹部１３、２３、突起１４、２４を形成した。

次に、貴金属めっきを行ってめっき層３０を形成した。貴金属めっきは、Ａｇめっき、めっき厚さ３．０μｍで行った。めっき範囲は、表裏全面に行った。

その後、各リードフレーム５０をシート状に切断しリードフレームを完成させた。

また、上記リードフレーム５０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１００を作製した。その後、樹脂付きリードフレーム１００を使用して、ＬＥＤ素子１１０を搭載した。ワイヤーボンディング後、透明封止してからダイシング加工を行い、個片化して光半導体装置１５０を完成させた。

〔実施例２〜５、比較例１〜２〕
表１に実施例２〜５、比較例１〜２の各設定を示す。

実施例２〜３では、凹部１３、２３の深さと凹部１３、２３の底面の凹凸高さを、表１に示した通りにした。その他は、実施例１と同じ方法で作製した。

実施例４では、突起形状１４、２４を円形に変えて四角形として幅０．１５ｍｍとして、ダイパッド部、リード部各３ヶ所配置した（図５参照）。その他は、実施例１と同じである。

実施例５では、凹部１３、２３の内部端部を外部樹脂部６０の開口部６０の下側位置６２より０．１ｍｍ内側に設定した。その他は、実施例１と同じである。

比較例１は、凹部の加工を行わず、その他は実施例１と同じ製造方法である。

比較例２は、凹部１３、２３の深さと凹部１３、２３の底面の凹凸高さを、表１に示した通りにした。凹部の作製は、凹部以外のダイパッド部、リード部等の形状を形成した後、再度レジストを塗布し、凹部のパターンを露光、現像して行った。その際、エッチング速度制御用レジストの縞状又はドット状のレジスト層とはせず、上面は開口部とした。次に、表１の凹部の深さにエッチング加工した。その後、レジストを除去した。その他は、実施例１と同じ方法で作製した。

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１．１倍未満、○は基準の１．１倍以上として評価した。

表１に示されるように、実施例１〜５は比較例１に比較し樹脂密着性が向上しており、効果があることが示された。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、１０ａ、１０ｂ ダイパッド部
１１、１１ｂ ＬＥＤ素子搭載領域
２１、２１ｂ 内部接続端子領域
１３、１３ａ、１３ｂ、２３、２３ａ、２３ｂ 凹部
１４、１４ａ、２４、２４ａ 突起
１５、２５ 外部接続端子領域
１６、２６ 薄肉部
２０、２０ａ、２０ｂ リード部
３０ めっき層
５０、５０ａ、５０ｂ リードフレーム
６０ 外部樹脂部
７０ 外部樹脂
１００ 樹脂付きリードフレーム
１１０ ＬＥＤ素子
１２０ ボンディングワイヤー
１３０ 封止樹脂部
１３１ 突起
１３２ 窪み
１５０、１５０ａ 光半導体装置

Claims (11)

1. 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であって、
   ＬＥＤ素子を搭載するダイパッド部と、
   該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
   該ダイパッド部及び該リード部よりも外側の領域の上面の各々に、複数の突起と、該突起よりも広い面積を有し、該複数の突起の各々を取り囲むとともに外縁まで連続した１個の凹部が形成され、
   前記ダイパッド部及び前記リード部の下面は、前記リードフレームの素材表面からなる素材面領域と、該素材面領域よりも厚さが薄い薄肉部とを有し、
   前記凹部と前記薄肉部とが、少なくとも一部重なるように配置され、
   前記複数の突起の高さと前記１個の凹部の深さは等しく、
   前記凹部の底面に、前記凹部の深さよりも小さい高さの差を有する凹凸が形成されているリードフレーム。
2. 前記凹部の深さは、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍである請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記凹部は、前記リードフレームの素材表面よりも表面粗さが大きい面を有する請求項１又は２に記載のリードフレーム。
4. 前記突起と前記薄肉部とが、少なくとも一部重なるように配置された請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたリードフレーム。
5. 前記凹部の底面に形成された前記凹凸は、波状の断面形状を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリードフレーム。
6. 前記凹部の底面の前記凹凸の高さは、０．００５ｍｍ以上０．０２ｍｍ以内である請求項５に記載のリードフレーム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリードフレームと、
   該リードフレームの前記凹部を覆う外部樹脂を有する樹脂付きリードフレーム。
8. 請求項７に記載の樹脂付きリードフレームと、
   該樹脂付きリードフレームの前記ダイパッド部に搭載されたＬＥＤ素子と、
   該ＬＥＤ素子と前記リード部とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、
   前記外部樹脂が形成されていない領域を封止する透明封止樹脂と、を有する光半導体装置。
9. 金属板の表面側に、レジスト層で連続的に覆った第１の連続レジスト層形成領域と、レジスト層で覆われていない第１の開口領域と、レジスト層を縞状に形成した縞状レジスト層形成領域とを有するとともに、前記第１の連続レジスト層形成領域が前記縞状レジスト層形成領域に囲まれた波状凹部形成パターンを前記金属板の表面側の前記第１の開口領域よりも外側に有する第１のレジストパターンを形成する工程と、
   金属板の裏面側に、前記第１の連続レジスト層形成領域又は前記縞状レジスト層形成領域と重なる領域を含むように前記レジスト層で連続的に覆った第２の連続レジスト層形成領域と、前記第１の開口領域と重なる領域を含むように前記レジスト層で覆われていない第２の開口領域とを有する第２のレジストパターンを形成する工程と、
   前記金属板を両面からエッチングし、前記第１の開口領域と前記第２の開口領域が重なる領域に貫通穴、前記波状凹部形成パターンに底面が突起と窪みが交互に配置された波状の表面を有する凹部、前記第１の連続レジスト層形成領域及び前記第２の連続レジスト層形成領域に平坦面、前記第２の開口領域に薄肉部を形成するエッチング工程と、を有し、
   前記波状の表面を有する凹部と前記薄肉部とが、少なくとも一部重なるように形成されるリードフレームの製造方法。
10. 請求項９に記載のリードフレームの製造方法によりリードフレームを製造する工程と、
    製造された該リードフレームの前記貫通穴及び前記薄肉部を外部樹脂で充填するとともに、前記凹部上に隆起した外部樹脂部を形成する外部樹脂形成工程と、を有する樹脂付きリードフレームの製造方法。
11. 請求項１０に記載の樹脂付きリードフレームの製造方法により樹脂付きリードフレームを製造する工程と、
    製造された該樹脂付きリードフレームのダイパッド上にＬＥＤ素子を搭載する工程と、
    該ＬＥＤ素子の電極と前記樹脂付きリードフレームのリード部とをボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、
    前記外部樹脂部が形成されていない領域を透明樹脂で封止する透明樹脂封止工程と、を有する光半導体装置の製造方法。

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